JP2006214946A - 位置決め装置及びその位置調整方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置計測及び移動制御を高精度に行なう。
【解決手段】固定子と、前記固定子に対して相対的に移動する移動体と、前記移動体に設けられた目標物の位置を光学的に検出する計測部と、前記固定子の基準部に対して位置合わせされた基準部材とを備え、前記移動体を前記基準部材に当接させた状態で、前記計測部により前記目標物を計測して、前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、半導体露光装置における原版や基板、各種検査装置等における被検査物を所定位置に位置決めする位置決め装置及びその位置調整方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。

従来の位置決め装置として、半導体露光装置に使用されるウエハステージを図２６及び図２７に示す。ウエハステージ１００はウエハをウエハチャックに搭載し、露光位置を移動させることでウエハ全面にパターン露光を行う露光装置に搭載される。そのため、精密な位置決めを高速に行なうことが要求されている。

この要求を満たすために、図２７に示すように、粗動部１０１と微動部１０２とを組み合せて位置決め装置は構成されている。微動部１０２を載置するＸＹスライダ１０３の下面はステージ定盤１０４上での移動をスムーズに行うため、不図示の静圧案内軸受のエアーにより支持されている。また、ＸＹスライダ１０３にはＸ方向、Ｙ方向への移動推力を伝達するためのＸ梁１０５及びＹ梁１０６が貫通している。Ｘ梁１０５とＹ梁１０６は略直交するよう配置されている。Ｘ梁１０５はステージ定盤１０４の一端に固定されたＸヨーガイド１０７において静圧案内軸受のエアーによって、ＸＹ平面内のヨー方向への傾きが規制されＸ方向のみに移動可能である。同様に、Ｙ梁１０６はステージ定盤１０４のＸヨーガイド１０７が固定された一端と直交する一端に固定されたＹヨーガイド１０８において静圧案内軸受のエアーによって、ＸＹ平面内のヨー方向への傾きが規制されＹ方向のみに移動可能である。

Ｘ梁１０５及びＹ梁１０６の推力は梁両端に配置された、Ｘ移動用リニアモータ１０９ａ，１０９ｂとＹ移動用リニアモータ１１０ａ，１１０ｂによって与えられる。各リニアモータは可動子と固定子から構成され、梁の両端に固定された可動子としての磁石が、固定子に対して移動することで梁を移動させる。

ＸＹスライダ１０３は、Ｘヨーガイド１０７あるいはＹヨーガイド１０８を基準に、Ｘ梁１０５、Ｙ梁１０６を介して位置決めされる。ＸＹスライダ１０３とＸ梁およびＹ梁の隙間は１００ｕｍ程度に保持されるが、ＸＹスライダの静圧案内軸受のエアーによって移動し、梁の片側に突き当てることで、ＸＹスライダの回転を規制し、ＸＹスライダを梁の真直度に相当するレベルでＸＹ方向に平行に移動できる。

また、このウエハステージ１００ではＸＹスライダ１０３や微動部１０２の位置を計測する位置計測手段としてＸレーザー干渉計１１１ａとＹレーザー干渉計１１１ｂを用い、その計測データを制御情報として使用することで高精度な位置決めを実現している。そのためには、各レーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂをウエハステージあるいはＸＹスライダ１０３の可動範囲内で測長可能に調整する必要がある。レーザー干渉計の調整は、ＸＹスライダ１０３の可動範囲内においてレーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂから発せられるレーザ光の光軸とＸＹスライダ１０３の移動方向とが平行になるように行なう。具体的にはＸＹスライダ１０３をＸ梁１０５あるいはＹ梁１０６に沿って、Ｘ方向あるいはＹ方向に移動させ、その移動範囲内においてレーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂの測長方向（光軸方向）と角度方向を一致するようにレーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂおよびレーザー干渉計の関連部品の位置を調整することで、レーザー干渉計の光軸方向および角度位置を設定する。
特開2004-095855号公報 特開2004-254489号公報

露光装置に使用されるウエハステージの場合、ウエハ基板への回路パターンの露光を位置精度良く行なうことが目的となる。ゆえにレチクルステージのスキャン方向などを主基準として、計測系や駆動系を構成することが望ましい。しかし実際は各部品の精度などの制約を受けるため、様々な補正手段を介在させ、制御手段を講じることで高精度な露光を行なっている。また、露光装置は多数の部品で構成されており、また、露光像の評価および補正を行うには装置の駆動系およびその駆動系の制御に使われる計測データを予め計測系から得ていないと不可能である。

そこで、組立時は、上記主基準に対し、部品ユニットごとに相対基準を設定し、この相対基準を他ユニットとの相対基準との間で相関や制約を持たせることで装置を組み立てる。例えば、ステージユニットでは、相対基準としてレチクルステージ位置とレンズ鏡筒定盤位置との相関位置、およびレンズ鏡筒定盤位置とステージ固定子位置との相関位置を確定させるための相対基準などの複数の相対基準を設定し、これら相対基準に基づいてレーザー干渉計等の計測系の位置を決めておくことでユニット全体の位置決めを行なっている。

一方、従来のＸＹステージに代わって、一枚の平板状の可動子と固定子で構成され、そのＸＹ平面方向への移動およびＸＹ平面に垂直なＺ方向まわりの角度を微調整する機構を有する平面ステージが注目されている。しかし一般に平面ステージでは可動子の姿勢を保持する機構がなく、ＸＹ平面内での移動が自由であるためにレーザー干渉計の光軸方向を調整する基準が存在しない。すなわち、レーザー干渉計の光軸方向の調整が完了し、計測手段としてのレーザー干渉計による可動子位置の計測データ（以下、測長データともいう。）を用いて制御することによって初めてレーザー干渉計の光軸に沿った移動制御が可能になるのであるが、その前提となる光軸調整ができないのである。

従って、レーザー干渉計の光軸調整がなされていない以上、従来のステージでは容易であったＸ方向あるいはＹ方向への平行移動が困難となる。また、上記平面ステージの可動子をオープン制御により平行移動させることも考えられるが、平行に移動したか否かを確認する手段がない以上、ＸＹ方向のレーザー干渉計の光軸の直交度やレーザー干渉計の光軸と固定子との直交度などを精度良く合わせることができない。そのため、レーザー干渉計の測長データと実移動量との間に差異が生じてしまう問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、平面モータの可動子のように姿勢保持手段を持たない場合であっても、移動体とその位置を計測する計測手段との相対位置を調整でき、移動体の位置計測及び移動制御を高精度に行なうことができる技術の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の位置決め装置は、固定子と、前記固定子に対して相対的に移動する移動体と、前記移動体に設けられた目標物の位置を光学的に検出する計測部と、前記固定子の基準部に対して位置合わせされた基準部材とを備え、前記移動体を前記基準部材に当接させた状態で、前記計測部により前記目標物を計測して、前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する。

また、本発明の第２の態様は、固定子と、前記固定子に対して相対的に移動する移動体と、前記移動体に設けられた目標物の位置を光学的に検出する計測部とを備える位置決め装置において、前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する方法であって、前記移動体を、前記固定子の基準部に対して位置合わせされた基準部材に当接させ、前記移動体を前記基準部材に当接させた状態で、前記計測部により前記目標物を計測し、前記計測部における計測結果を用いて前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する。

また、上記いずれかの態様において、前記固定子に対して前記移動体を移動可能に保持するガイド部材を更に、前記移動体を前記ガイド部材に対して移動させて前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する。

また、上記いずれかの態様において、前記ガイド部材は、前記移動体を前記計測部の計測方向に沿って移動可能に保持する。

また、上記いずれかの態様において、前記基準部材は少なくとも前記固定子に設けられている。

また、上記いずれかの態様において、前記基準部材は少なくとも前記計測部を保持する構造体に設けられている。

また、上記いずれかの態様において、前記計測部は略直交した２方向を計測する複数の計測部を有し、前記２方向のうちの１方向の計測部の相対位置は前記基準部材を用いて調整され、この１方向の計測データを基準として他の１方向の計測部の相対位置を調整する。

また、上記いずれかの態様において、前記移動体は複数の磁石が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列された可動子を構成し、前記固定子は複数のコイルが前記磁石に対向し、当該磁石の配列周期に対応するように配列されて構成され、前記可動子と前記固定子の相互作用によりローレンツ力を発生するガイドレス平面モータを構成する。

また、上記いずれかの態様において、前記計測部は前記目標物で反射した光を受光して当該目標物の位置を計測するレーザー干渉計であり、前記目標物は前記レーザー干渉計からの計測光を反射する平面鏡又はコーナーキューブを有する。

また、上記いずれかの態様において、前記目標物は前記計測部からの光を感知する光電変換素子、または前記計測部からの光を透過させるピンホールである。

なお、本発明は、上記いずれかの位置決め装置を備え、前記移動体によって原版と基板とを相対的に移動して当該原版上のパターンを基板上に露光する露光装置や、この露光装置を用いて半導体デバイスを製造するデバイス製造方法にも適用される。

本発明によれば、例えば、平面モータの可動子のように姿勢保持手段を持たない場合であっても、移動体とその位置を計測する計測手段との相対位置を調整でき、移動体の位置計測及び移動制御を高精度に行なうことができる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。

また、本発明は、以下に説明するデバイス製造装置の他に、各種工作機械や精密加工装置や各種精密測定装置、あるいはデバイス製造装置を使って半導体デバイス等を製造する方法にも適用可能である。

また、本発明は、後述する実施形態である光軸調整方法やデバイス製造方法等を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の位置決め装置を適用した第１の実施形態の平面ステージを示す概略図であり、図１は正面図、図２は図１の上面図である。なお、図２ではレーザー干渉計定盤９を不図示としている。

本実施形態の平面ステージは、平面を有する一枚板状の固定子１と可動子１０からなるガイドレス平面モータにより駆動される平面ステージとして構成されている。

ガイドレス平面モータは、固定子１の内部に複数のコイルが面状に並べて固定されており（不図示）、これらコイルへの通電を制御することでコイルに対向する可動子１０の下面に配置された不図示の磁石との間にローレンツ力を発生させる。このローレンツ力によって互いに直交する３軸（ＸＹＺ）方向の任意の位置への移動及び位置決めが可能となっている。可動子１０の複数の磁石は所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列されており、固定子１の複数のコイルは上記磁石の配列周期に対応するように面状に配列されている。

また、固定子１はベース台８上に固定されている。可動子１０の上面には、ウエハ（感光基板）１２等の被露光物が不図示のチャックによって真空吸着等の手段で保持されている。また、可動子１０の端面にはレーザー干渉計５から出射される計測光（レーザービーム）を反射するためのバーミラー１１が固定されており、レーザー干渉計５はバーミラー１１から戻ってくる計測光を受光して出射光と干渉させることによって可動子１０の移動量を計測する。レーザー干渉計５はレーザー干渉計５を保持する構造体であるレーザー干渉計定盤９に直接、または計測光の光軸を３軸方向で容易に調整できる部品を介して固定されている。レーザー干渉計定盤９は支柱６およびマウント７を介してベース台８に固定されている。

マウント７は可動子１０が移動したときの振動や、ベース台８の下面から受ける振動を除振または制振するもので、レーザー干渉計５の計測誤差を低減するために搭載される。また、固定子１の上面における可動子１０の可動範囲内には、本発明の特徴である後述するレーザー干渉計５の光軸の位置及び向きを調整（以下、光軸調整と総称する。）するための一対（２個）の基準部材２ａ，２ｂが突設されている。なお、上記「光軸の位置」とはレーザー干渉計５における計測光の出射位置と戻る光の光軸のずれ量、つまりＸ方向又はＹ方向へのシフト量を意味し、「光軸の向き」とは計測光の出射角のずれ量、つまり可動子１０のＺ軸周りの回転変位により発生する角度のずれ量を意味する。

次に、図３乃至図５を参照して、上記基準部材を２ａ，２ｂを用いたレーザー干渉計の光軸位置調整方法について説明する。

図３は平面ステージの正面図、図４及び図５は図３の上面図である。図４及び図５でレーザー干渉計定盤９を不図示としている点は図２と同様である。

図３乃至図５では、図１及び図２の可動子１０に代えて立方体状の移動ブロック３が固定子１の上面に対して移動自在に設けられている。また、固定子１の上面にはレーザー干渉計５の光軸調整に用いられる基準部材２ａ，２ｂが突設されている。基準部材２ａは固定子１のレーザー干渉計５に近い位置に配置され、本例では固定子１から突出する離間して隣り合う２本のピンで構成されている。基準部材２ｂはレーザー干渉計から離れた位置に配置され、基準部材２ａと同様、固定子１から突出する離間して隣り合う２本のピンで構成されている。なお、この合計４本のピンの位置は略直線上に並ぶように配置されており、固定子１に設けられた相対位置基準（不図示）に対して直交度あるいは平行度が保たれている。なお、「相対位置基準」とは他の構成部材やユニットとの位置合わせをするために上記基準部材とは別に設けられたものである。

更に、移動ブロック３には、レーザー干渉計５から出射する計測光を反射するターゲット（目標物）であるコーナーキューブ４が設けられている。そして、上記移動ブロック３を、基準部材２ａ，２ｂとしてのピンに押し当てることでレーザー干渉計５の光軸を調整する。なお、移動ブロック３は、作業者の手により直接、あるいは専用のツールや治具等を用いて固定子１の上面に対して移動させる（以下の各実施形態でも同様）。

上記レーザー干渉計５の光軸調整を行なう場合には、先ず、図４のように移動ブロック３の端面を、レーザー干渉計５に近い位置にある上記基準部材２ａの２本のピンに押し当てた状態で固定し、不図示のレーザーヘッドより発せられた計測光がレーザー干渉計５を経由してコーナーキューブ４の目標位置に当たるようにレーザー干渉計５のＸ方向あるいはＹ方向の光軸の位置を合わせる。

次に、図５のように移動ブロック３を移動させてその端面をレーザー干渉計５から離れた位置にある基準部材２ｂの２本のピンに押し当てた状態で固定し、同様にしてレーザー干渉計５の光軸の向きを合わせて、コーナーキューブ４で反射してレーザー干渉計５に戻る光を、レーザー干渉計５内で分岐された参照光と干渉するような位置関係となるように調整する。この一連の作業を繰り返し行なうことで、固定子１上に設けられた２つの基準部材２ａ，２ｂを用いてレーザー干渉計５の光軸を調整することができ、レーザー干渉計５から出射する計測光の光軸を固定子１の相対位置基準に合致させることができる。

なお、上記光軸調整が完了したならば、固定子１から基準部材２ａ，２ｂ及び移動ブロック３を取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように図１及び図２に示す可動子１０を設置することで、少なくとも基準部材２ａ，２ｂの間の可動範囲での可動子１０（つまり、ターゲットとしてのバーミラー１１）に対するレーザー干渉計５の光軸が調整された平面ステージを構成することができる。このため、基準部材２ａ，２ｂは可動子１０の可動範囲における最も外延部分（最も長いストロークになる範囲）に離間して配置するのが好ましい（以下の各実施形態でも同様）。

本例では基準部材２ａ，２ｂの構造として、図６のようなピン１３を固定子１から突出させて構成しているが、図７のように固定子１に孔部１４を形成し、移動ブロック３にはこの孔部１４に嵌合する突起部（不図示）を設けた構成にしても構わない。また、図８のように矩形ブロック１５をワッシャ１６を介してボルト１７等で固定子１に螺合により締結し、固定子１に設けられた相対位置基準に対するブロック１５の位置の直交度あるいは平行度が保たれるように後からでも調整可能な構成にしても構わない。

また、本例では移動ブロック３を用いて光軸調整を行なったが、可動子１０自体を移動させ、あるいは上記平面モータにより駆動させて行なってもよい。

このように、被測定物である可動子１０がＸＹ平面内において姿勢保持手段を持たない平面ステージ等であっても、レーザー干渉計の光軸調整のための基準部材を用いることで、固定子の相対位置基準に対する直交度あるいは平行度が保たれるようにレーザー干渉計の光軸を調整することができる。

［第２の実施形態］
図９及び図１０は、本発明に係る第２の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図であり、上記第１の実施形態と同一のマウント７、支柱６、レーザー干渉計定盤９、ベース台８は省略している。また、第１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、異なる部分について述べることとする。

本実施形態では、固定子１上にレーザー干渉計５の光軸調整用の基準部材２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆが突設されている。基準部材２ｃはレーザ干渉計５からＸ方向に離れた位置の固定子１の端面に設けられた長尺な平板であり、固定子１の上面より上方に段差が形成されるように取り付けられている。基準部材２ｄは１本のピンで構成され、基準部材２ｃの近傍に設けられる。基準部材２ｅは固定子１から突出する離間して隣り合う２本のピンで構成されており、この近傍に基準部材２ｆである１本のピンが突設されている。基準部材２ｅの２本のピンの配列方向（２本のピンを結ぶ直線）は、基準部材２ｃである平板のＡ面に対して平行であり、基準部材２ｄと基準部材２ｆの配列方向に対して垂直に配置される。

そして、図９のようにコーナーキューブ４を有する移動ブロック３の２つの直交する端面を基準部材２ｅ、２ｆの全てのピンに押し当てた状態で固定し、レーザー干渉計５からの計測光がコーナーキューブ４の目標位置に当たるようにレーザー干渉計５の光軸の位置を合わせる。

次に、図１０のように移動ブロック３を移動させて、その両端面を基準部材２ｃのＡ面および基準部材２ｄのピンに押し当てた状態で固定し、同様にレーザー干渉計５の光軸の向きを合わせて、コーナーキューブ４で反射してレーザー干渉計５に戻る光を、レーザー干渉計５内で分岐された参照光と干渉するような位置関係となるように調整する。この一連の作業を繰り返し行なうことで、固定子１上に設けられた基準部材２ｃ〜２ｆを用いてレーザー干渉計５の光軸を調整することができ、レーザー干渉計５から出射する計測光の光軸を固定子１の相対位置基準に合致させることができる。また、移動ブロック３の２箇所に押し当てて固定してレーザー干渉計５の光軸調整を行なうことで位置精度を上げることができる。

そして、光軸調整が完了したならば、固定子１から基準部材２ｃ〜２ｆ及び移動ブロック３を取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子１０を設置することで、レーザー干渉計５の光軸が調整された平面ステージを構成することができる。

また、固定子１の相対位置基準がＡ面である場合には、レーザー干渉計５の光軸の向きは固定子１の相対位置基準に対して直交度が保たれることになる。なお、本例では移動ブロック３の基準部材２ｃ〜２ｆに対する押し当て面が直交する２つの面となるため、これらの各面の直角度および平面度を高精度に加工しておく必要がある。また、板材である基準部材２ｃの長さは図示のような固定子１の端面の長さと同等にする必要はなく、移動ブロック３の端面を押し当てるのに十分な長さであればよい。

［第３の実施形態］
図１１及び図１２は、本発明に係る第３の実施形態の平面ステージを示す概略図であり、図１１は正面図、図１２は図１１の要部を示す上面図である。なお、第１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、異なる部分について述べることとする。

本実施形態では、レーザー干渉計５の光軸調整用の基準部材２ｈ，２ｉがそれぞれ１本のピンで構成されている。これら２つの基準部材２ｈ，２ｉは固定子１上に突設されて、固定子１に設けられた相対位置基準に対して直交度あるいは平行度が保たれている。

また、移動ブロック３はガイドバー１８の長手方向に沿ってスライド自在に設けられている。そして、このガイドバー１８を基準部材２ｈ，２ｉのピンに押し当てた状態で移動ブロック３をガイドバー１８に沿ってスライドさせることにより、上述した手順と同様にレーザ干渉計５の光軸を調整する調整手段として機能する。

また、移動ブロック３にはガイドバー１８に沿う移動方向に対して垂直な反射面を持つミラー１９が取り付けられている。よって、この反射面はガイドバー１８による移動方向に沿って常に垂直な向きのまま平行移動が可能となる。

その後、光軸調整が完了したならば、固定子１から基準部材２ｈ，２ｉ、移動ブロック３及びガイドバー１８を取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子１０を設置することで、レーザー干渉計５の光軸が調整された平面ステージを構成することができる。

上記構成においては、移動ブロック３をガイドバー１８に沿って容易に移動できるため、ガイドバー１８に沿ったレーザー干渉計５の光軸方向の任意の位置に移動しつつレーザー干渉計の光軸を簡便に調整することができる。また、ミラー１９が移動するストローク全域での光軸調整状態を確認することも容易である。

このように、移動ブロック３が移動可能なガイドバー１８を基準部材２ｈ，２ｉで位置決めすることで、固定子１の相対位置基準に対するレーザー干渉計５の光軸の直交度あるいは平行度を保った状態で調整を行なうことができる。

なお、本例ではミラー１９をレーザー干渉計５の光軸調整のためのターゲットとして用いたが、前例のようにコーナキューブ４を用いても構わない。また、ピンホールを持つ板材を使い、計測光がこのピンホールを通過するようにレーザー干渉計の光軸を調整しても構わない。更に、ターゲットにＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサのような計測光に対して感受性のある受光素子や光電変換素子を用い、その受光素子に当たる計測光の強度（光量）を検知することで光軸調整を行なっても構わない。

［第４の実施形態］
図１３及び図１４は、本発明に係る第４の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。なお、第１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、異なる部分について述べることとする。

本実施形態では、レーザー干渉計５の光軸調整用の基準部材２０が、固定子１におけるレーザー干渉計５から離れた位置の端面２ｊに設けられている。基準部材２０は、固定子１の端面２ｈに対して垂直に、かつ間隔をおいて延設された２本のガイドバー２０からなり、これら２つのガイドバー２０に対して角材で構成された可動部材２１がスライド自在に設けられている。また、可動部材２１にはミラー１９が固定されている。

ガイドバー２０は固定子１の端面２ｊから延設されるため、ガイドバー２０の端面２０ｊと可動部材２１の移動方向の直交度を予め保持しておく必要がある。また、ミラー１９の反射面は、可動部材２１がガイドバー２０に沿って移動したときの移動方向に対して垂直な状態を保持するよう予め調整されている。

上記構成においては、可動部材２１をガイドバー２０に沿って容易に移動できるため、可動部材２１をガイドバー２０に沿った任意の位置に移動しつつレーザー干渉計５の光軸を簡便に調整することができる。また、ミラー１９が移動するストローク全域での光軸調整状態を確認することも容易である。

このように、レーザー干渉計５の光軸調整用のガイドバー２０を固定子１の端面２ｊから延設し、可動部材２１をガイドバー２０で位置決めすることで、固定子１の相対位置基準に対するレーザー干渉計５の光軸の直交度あるいは平行度が保たれるように調整することができる。

本例では可動部材２１は固定子１の外側縁部分に設置されるため、光軸調整時に固定子１の上面を使用しなくて済む。よって、固定子１の上面にスペース制約があるときなどに有効な手段となる。また、可動部材２１を光軸調整時以外は固定子から外しておくことも可能である。

そして、光軸調整が完了したならば、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子１０を設置することで、レーザー干渉計５の光軸が調整された平面ステージを構成することができる。

［第５の実施形態］
図１５乃至図１８は、本発明に係る第５の実施形態の平面ステージの概略図であり、図１５及び図１７は正面図、図１６及び図１８は、それぞれ図１５及び図１７を矢視方向（下方）から見た下面図である。なお、第１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、異なる部分について述べることとする。

本実施形態では、レーザー干渉計定盤９の下面にレーザー干渉計５の光軸調整用の基準部材２ｋ、２ｌが突設されている。基準部材２ｋはレーザー干渉計５に近い位置に、基準部材２ｌは離れた位置にそれぞれ配置され、本例ではレーザー干渉計定盤９からそれぞれ２本のピンが突出している。なお、この合計４本のピンは略直線上に配置されており、レーザー干渉計定盤９に設けられた相対位置基準に対して直交度あるいは平行度が保たれている。レーザー干渉計５はレーザー干渉計支柱２２を介してレーザー干渉計定盤９に固定される。可動子は固定子１からはずしているため、図示されていない。

そして、コーナーキューブ４が固定された移動ブロック３をレーザー干渉計定盤９の下面に対して移動させ、その側端面を基準部材２ｋ，２ｌのピンに押し当てた状態で固定してレーザー干渉計５の光軸を調整する。それ以外の光軸調整方法は第１の実施形態と同じであるので省略する。

その後、光軸調整が完了したならば、定盤９から移動ブロック３を取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子１０を設置することで、レーザー干渉計５の光軸が調整されたことになる。

上記構成によれば、被測定物である可動子がＸＹ平面内において姿勢保持手段を持たない平面ステージ等であっても、レーザ干渉計定盤９に設けられた基準部材を用いることで、固定子１の相対位置基準に対するレーザー干渉計の光軸の直交度あるいは平行度が保たれるように調整することができる。

なお、本例では、固定子１がなくてもレーザー干渉計定盤９上でレーザー干渉計の光軸を調整できるため、レーザー干渉計定盤９上で予めレーザー干渉計の光軸調整を行なった後、固定子との組立てを行なうことも可能である。ただし、この際にはレーザー干渉計定盤上に設けられた相対位置基準と固定子に設けられた相対位置基準との間の位置関係が保持されるように組み付けることが必要となる。

［第６の実施形態］
図１９乃至図２４は、本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。なお、第１の実施形態と重複する部分に関する説明は省略し、異なる部分について述べることとする。

本実施形態では、レーザー干渉計の光軸調整用の基準部材２ｍが固定子１の端面に設けられた平板であり、固定子１の上面より上方に段差を持つように取り付けられている。レーザー干渉計はＸ方向およびＹ方向にそれぞれ複数のＸレーザー干渉計２７ａ，２７ｂ，２７ｃとＹレーザー干渉計２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設置されている。また、固定子１上にはＸ方向及びＹ方向計測用の平面ミラーであるＸミラー２５とＹミラー２４を備えたレーザー干渉計の光軸調整用の可動テーブル２３が配置されている。

また、Ｘミラー２５のミラー反射面とＹミラー２４のミラー反射面とは互いに直交するように可動テーブル２３に固定されている。また、可動テーブル２３の一側面２３ａと基準部材２ｍの端面とは当接可能な構造になっている。また、この可動テーブル２３の一側面２３ａは上記Ｘミラー反射面とは平行であり、Ｙミラー反射面とは直交するように面精度が調整されている。

なお、以下の説明では、可動テーブル２３は可動子と同様に構成して平面モータの原理により駆動される。なお、可動テーブル２３を静圧案内軸受のエアーやころがり部材を用いて固定子１に対して浮上させた状態で、作業者の手により直接、あるいは専用のツールや治具等を用いて固定子１の上面に対して移動させ、所定の位置でエアーの供給を停止することによりその位置での姿勢を保持するように構成してもよい。

次に、上記構成における各レーザー干渉計の光軸調整方法の一例を説明する。

先ず、可動テーブル２３の一側面２３ａを基準部材２ｍの端面に突き当てた状態で図１９および図２０に示すように可動テーブル２３をＹ方向に移動させることによって、Ｙミラー２４をターゲットとしたＹレーザー干渉計２６ａ，２６ｂの各々の計測データから可動テーブル２３のＹ方向への並進量が計測されると同時に、その差分からＸＹ面内における角度変位を計測することができる。よって、これらの計測データを用いて２つのＹレーザー干渉計２６ａ，２６ｂの光軸の位置及び向きの調整を行なう。

次に、図２０から図２１の位置へ可動テーブル２３をＹレーザー干渉計２６ａ，２６ｂの計測データをもとにＸ方向（図では−Ｘ方向）に並進移動させて、３つのＹレーザー干渉計２６ａ，２６ｂ，２６ｃからの計測光がＹミラー２４の反射面に当たる位置に移動させる。このとき、Ｙレーザー干渉計２６ａ，２６ｂでの計測を継続し、可動テーブル２３のＸＹ面内における角度変位が可動テーブル２３を基準部材２ｍの端面に押し当てたときと同じ状態になるように制御する。すなわち、上記計測データを使うことで可動テーブル２３のＸＹ面内での回転変位量（Ｚ軸周りの回転）が図１９から図２０への移動時と同じになるように（回転させない状態で）、並進させることが可能となる。

そして、可動テーブル２３が並進可能な状態において、まだ光軸の調整されていないＹレーザー干渉計２６ｃの位置を調整する。すなわち、図２２のように可動テーブル２３をＹ方向（図では−Ｙ方向）に並進移動させて、同様にＹレーザー干渉計２６ｃからの計測光の光軸を合わせる。このような手順でレーザー干渉計の光軸調整を行なうことで、複数のＹレーザー干渉計の光軸を固定子１上に設けられた相対位置基準（例えば、基準部材２ｍ）に対して全て同一方向に合わせることができる。

次に、図２３のように可動テーブル２３を複数のＹレーザー干渉計のうち、少なくとも２つが計測可能な位置に移動させ、これらのレーザー干渉計２６ａ，２６ｂによる計測データを用いて、可動テーブル２３のＸＹ面内での回転変位量が可動テーブル２３の端面２３ａを基準部材２ｍに押し当てたときと同じ状態になるように制御する。

この状態で、まだ光軸の調整されていないＸレーザー干渉計２７ａおよび２７ｂの光軸を調整する。すなわち、図２４のようにＸ方向（図ではーＸ方向）に並進移動させてＸミラーの位置を変位させて、同様にＸレーザー干渉計２７ａおよび２７ｂの光軸を合わせる。このようにしてレーザー干渉計の光軸調整を行なうことで、複数のＸレーザー干渉計の光軸を、先に調整したＹレーザー干渉計からの計測光の光軸に対して直交する方向に合わせることができる。つまり、複数のＸレーザー干渉計の光軸方向を固定子１上に設けられた相対位置基準に対して全て直交する方向に合わせることができる。

その後、光軸調整が完了したならば、固定子１から基準部材２ｍ、可動テーブル２３を取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子を設置することで、各レーザー干渉計の光軸が調整されたことになる。

上記構成によれば、直角に保持されたミラー２４，２５を持つ可動テーブル２３で一方向２軸のレーザー干渉計の光軸を合わせた後、その２軸の計測を行い、可動テーブル２３の姿勢を保った状態で同一方向の他軸および可動テーブルを直交方向に移動させることで直交方向に設置されたレーザー干渉計の調整を精度良く行なうことができる。

なお、本例では可動子とは異なる可動テーブル２３を用いて調整を行なったが、可動子自体を直接用いて行なっても構わない。また、ターゲットに平面ミラーを用いるのではなく、前述のように反射面が直角に形成されたコーナーキューブ等を用いて行なっても構わない。

［第７の実施形態］
図２５は、上記実施形態の平面ステージにおける光軸調整方法を従来例に示したウエハーステージに適用した例を示す概略斜視図である。

本実施形態のウエハステージは、図２６，２７のようにＸＹスライダ１０３をＸ梁１０５およびＹ梁１０６に沿って、Ｘ方向あるいはＹ方向に移動させてレーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂの光軸方向および位置を設定するのではなく、図２５のように固定子１上のＸ方向あるいはＹ方向に対して移動自在にＸ移動ブロック１１３ａ及びＹ移動ブロック１１３ｂを設け、各移動ブロック１１３ａ，１１３ｂ上にターゲットである平面ミラー１１４ａおよび１１４ｂを設ける。

そして、これら各移動ブロックをステージ定盤１０４上に設けられた基準部材１１２ａ（不図示）と１１２ｂに押し当てた状態で固定し、各レーザー干渉計１１１ａ，１１１ｂからの計測光をターゲットに当てることによって光軸を調整する。

本例では、基準部材として、定盤１０４に固定されていて略直交するように配置されているＸヨーガイド１０７とＹヨーガイド１０８、およびステージ定盤１０４に突設されたピンを移動ブロックの側端面に押し当てる。なお、ターゲットである平面ミラー１１４ａ，１１４ｂの反射面はヨーガイド１０７，１０８の突き当て面に対して平行になるように移動ブロック１１３ａ，１１３ｂに固定されている。

また、本例のレーザー干渉計１１１ａは１つのレーザー干渉計で３軸方向の計測が可能なレーザー干渉計であり、Ｘ方向の並進量、Ｚ軸周りの回転量、およびＹ軸周りの回転量がそれぞれ計測可能である。また、レーザー干渉計１１１ｂはＹ方向の並進量、およびＸ軸周りの回転量が可能な２軸レーザー干渉計である。いずれのレーザー干渉計も不図示のレーザー干渉計定盤に固定されている。また、各々のレーザー干渉計１１１ａ、１１１ｂのターゲットとして平面ミラー１１４ａ，１１４ｂを用いることで、複数軸を計測可能なレーザー干渉計の同時調整が容易となる。また、平面ミラー１１４ａ，１１４ｂへの入射光と平面ミラーで反射した光との光軸を合わせることで、平面ミラーの反射面に対して計測光の光軸を垂直に合わせ、基準部材１１２ａ、１１２ｂによって平面ミラーに計測光が当たる位置を決めることができ、レーザー干渉計の光軸を決めることができる。

その後、光軸調整が完了したならば、固定子１から移動ブロック１１３ａ，１１３ｂを取り除き、固定子１の相対位置基準に合致するように可動子を設置することで、各レーザー干渉計の光軸が調整されたステージを構成することができる。

本例によれば、姿勢保持手段を持たない平面ステージだけでなく、図２６及び図２７に示す既存のステージ装置のレーザー干渉計の光軸調整にも適用できる。このことは、再組立て時や、スペースの制約等からレーザー干渉計の光軸調整を行なうことが困難な場合に有効である。

［露光装置］
ここでは、上述のように光軸調整された平面ステージをウエハステージ及びレチクルステージとして露光装置に搭載した例について説明する。

図２８は本実施形態の平面ステージを適用した半導体デバイス製造用露光装置の概略構成図である。

図２８において、本実施形態の露光装置は、照明装置５０１、レチクルを搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、ウエハを搭載したウエハステージ５０４、露光装置本体５０５とを有する。露光装置は、レチクル（原版）に形成された回路パターンをウエハ（基板）に投影露光するものであり、例えば、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式が適用される。

照明装置５０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約153nmのF2エキシマレーザ等を使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源部にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系５０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

上記のように構成された露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。

［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。

図２９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ７）される。

図３０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明に係る第１の実施形態の平面ステージの概略構成を示す正面図である。 図１の上面図である。 レーザー干渉計の光軸調整方法を説明する平面ステージの正面図である。 図３の上面図である。 図３の上面図である。 本発明に係る第１の実施形態のレーザー干渉計の光軸調整用基準部材の変形例を示す図である。 本発明に係る第１の実施形態のレーザー干渉計の光軸調整用基準部材の他の変形例を示す図である。 本発明に係る第１の実施形態のレーザー干渉計の光軸調整用基準部材の他の変形例を示す図である。 本発明に係る第２の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第２の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第３の実施形態の平面ステージの概略構成を示す正面図である。 図１１の要部を示す上面図である。 本発明に係る第４の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第４の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第５の実施形態の平面ステージの概略構成を示す正面図である。 図１５を矢視方向（下方）から見た下面図である。 本発明に係る第５の実施形態の平面ステージの概略構成を示す正面図である。 図１７を矢視方向（下方）から見た下面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本発明に係る第６の実施形態の平面ステージの概略構成を示す上面図である。 本実施形態の平面ステージをウエハーステージに適用した例を示す概略斜視図である。 従来の位置決め装置の斜視図である。 従来の位置決め装置の斜視図である。 本実施形態の平面ステージを適用した半導体デバイス製造用露光装置の概略構成図である。 デバイス製造方法を示すフローチャートである。 ウエハプロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１…固定子
２ａ〜２ｇ…基準部材
３，１１３ａ，１１３ｂ…移動ブロック
４…ミラー
５…レーザー干渉計
６…支柱
７…マウント
８…ベース台
９…レーザー干渉計定盤
１０…可動子
１１…バーミラー
１２…ウエハ
１４…孔（基準部材）
１５…ブロック（基準部材）
１６…ワッシャ
１７…ボルト
１８，２０…ガイドバー
１９…ミラー
２１…可動部材
２２…レーザー干渉計支柱
２３…可動テーブル
２４…Ｙミラー
２５…Ｘミラー
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…Ｙレーザー干渉計
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…Ｘレーザー干渉計

Claims (13)

1. 固定子と、
   前記固定子に対して相対的に移動する移動体と、
   前記移動体に設けられた目標物の位置を光学的に検出する計測部と、
   前記固定子の基準部に対して位置合わせされた基準部材とを備え、
   前記移動体を前記基準部材に当接させた状態で、前記計測部により前記目標物を計測して、前記計測部と前記目標物との相対位置を調整することを特徴とする位置決め装置。
2. 前記固定子に対して前記移動体を移動可能に保持するガイド部材を更に、
   前記移動体を前記ガイド部材に対して移動させて前記計測部と前記目標物との相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記ガイド部材は、前記移動体を前記計測部の計測方向に沿って移動可能に保持することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記基準部材は少なくとも前記固定子に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
5. 前記基準部材は少なくとも前記計測部を保持する構造体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
6. 前記計測部は略直交した２方向を計測する複数の計測部を有し、前記２方向のうちの１方向の計測部の相対位置は前記基準部材を用いて調整され、この１方向の計測データを基準として他の１方向の計測部の相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
7. 前記移動体は複数の磁石が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列された可動子を構成し、前記固定子は複数のコイルが前記磁石に対向し、当該磁石の配列周期に対応するように配列されて構成され、前記可動子と前記固定子の相互作用によりローレンツ力を発生するガイドレス平面モータを構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
8. 前記計測部は前記目標物で反射した光を受光して当該目標物の位置を計測するレーザー干渉計であり、
   前記目標物は前記レーザー干渉計からの計測光を反射する平面鏡又はコーナーキューブを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
9. 前記目標物は前記計測部からの光を感知する光電変換素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
10. 前記目標物は前記計測部からの光を透過させるピンホールであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
11. 固定子と、前記固定子に対して相対的に移動する移動体と、前記移動体に設けられた目標物の位置を光学的に検出する計測部とを備える位置決め装置において、前記計測部と前記目標物との相対位置を調整する方法であって、
    前記移動体を、前記固定子の基準部に対して位置合わせされた基準部材に当接させ、
    前記移動体を前記基準部材に当接させた状態で、前記計測部により前記目標物を計測し、
    前記計測部における計測結果を用いて前記計測部と前記目標物との相対位置を調整することを特徴とすることを特徴とする位置調整方法。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の位置決め装置を備え、
    前記移動体によって原版と基板とを相対的に移動して当該原版上のパターンを基板上に露光することを特徴とする露光装置。
13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。

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