JP3013837B2 - ステージ位置計測装置およびその計測方法 - Google Patents
ステージ位置計測装置およびその計測方法Info
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- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッパ等の露光
装置のステージの位置を計測するステージ位置計測装置
およびその計測方法に関する。
装置のステージの位置を計測するステージ位置計測装置
およびその計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路製造用の露光装
置では、通常二次元移動するステージの位置計測の手段
としてレーザ干渉計が使用されている。このレーザ干渉
計を利用したステージ等の位置計測装置は、使用してい
るレーザ光の波長が距離計測の基準となっている。この
距離基準となるレーザ光の波長の長さは、そのレーザ光
が伝播する媒質の屈折率によって変化する。ステッパ等
の露光装置のステージ位置計測に使用されるレーザ干渉
計の場合、レーザ光が伝播する媒質は空気であり、その
屈折率は大気圧変化及び温度変化などによって変化す
る。従って、ステッパなどに使用されている高精度を要
求されるレーザ干渉計においては、通常大気圧センサに
より気圧変化をモニタし、大気圧変化による波長変化が
原因となる計測誤差分を補正している。
置では、通常二次元移動するステージの位置計測の手段
としてレーザ干渉計が使用されている。このレーザ干渉
計を利用したステージ等の位置計測装置は、使用してい
るレーザ光の波長が距離計測の基準となっている。この
距離基準となるレーザ光の波長の長さは、そのレーザ光
が伝播する媒質の屈折率によって変化する。ステッパ等
の露光装置のステージ位置計測に使用されるレーザ干渉
計の場合、レーザ光が伝播する媒質は空気であり、その
屈折率は大気圧変化及び温度変化などによって変化す
る。従って、ステッパなどに使用されている高精度を要
求されるレーザ干渉計においては、通常大気圧センサに
より気圧変化をモニタし、大気圧変化による波長変化が
原因となる計測誤差分を補正している。
【０００３】しかし、気圧センサや温度センサなどによ
る計測誤差補正のみでは、レーザ干渉計の光路中の局所
的な温度、気圧変化による計測値のゆらぎは完全に補正
することは不可能である。さらに、このレーザ干渉計の
光路中の空気のゆらぎによる計測誤差は光路長が長くな
るにつれ増大する。また、レーザ干渉計の光路長はステ
ージの可動ストロークに応じて長さが必要となるため、
今後ウェハの大口径化が進みステージの可動ストローク
が伸びると、更にレーザ干渉計の光路の空気ゆらぎの影
響が深刻となる。
る計測誤差補正のみでは、レーザ干渉計の光路中の局所
的な温度、気圧変化による計測値のゆらぎは完全に補正
することは不可能である。さらに、このレーザ干渉計の
光路中の空気のゆらぎによる計測誤差は光路長が長くな
るにつれ増大する。また、レーザ干渉計の光路長はステ
ージの可動ストロークに応じて長さが必要となるため、
今後ウェハの大口径化が進みステージの可動ストローク
が伸びると、更にレーザ干渉計の光路の空気ゆらぎの影
響が深刻となる。
【０００４】より具体的な従来例として、ステッパ等の
露光装置のステージ位置計測に使用されるレーザ干渉計
の場合を、図４（ａ）（ｂ）の基本構成を示すＸＹ平面
図および図５のウェハステージ部分のＸＺ軸の模式的側
面図により説明する。この露光装置は、図４のように、
ステージ定盤２上に設けたＸ方向Ｙ方向の可動（ウェ
ハ）ステージ３，４の上にウェハ５が載置され、このウ
ェハ５を位置調整してレチクルパターンが転写される所
定照射点（９）に光学系１から照射を行い露光が実施さ
れる。この際の各可動ステージ３，４の位置決めは、Ｘ
Ｙ軸の二系統のレーザ干渉計１１，１３により行われ
る。これらレーザ干渉計１１，１３のレーザ光路の交点
９が、露光系の照射点となるが、レーザ干渉計１１，１
３と可動ステージ３，４との間の距離計測は、可動ステ
ージ３，４の端部に固定された移動鏡１５，１７との間
で計測される。
露光装置のステージ位置計測に使用されるレーザ干渉計
の場合を、図４（ａ）（ｂ）の基本構成を示すＸＹ平面
図および図５のウェハステージ部分のＸＺ軸の模式的側
面図により説明する。この露光装置は、図４のように、
ステージ定盤２上に設けたＸ方向Ｙ方向の可動（ウェ
ハ）ステージ３，４の上にウェハ５が載置され、このウ
ェハ５を位置調整してレチクルパターンが転写される所
定照射点（９）に光学系１から照射を行い露光が実施さ
れる。この際の各可動ステージ３，４の位置決めは、Ｘ
Ｙ軸の二系統のレーザ干渉計１１，１３により行われ
る。これらレーザ干渉計１１，１３のレーザ光路の交点
９が、露光系の照射点となるが、レーザ干渉計１１，１
３と可動ステージ３，４との間の距離計測は、可動ステ
ージ３，４の端部に固定された移動鏡１５，１７との間
で計測される。
【０００５】このウェハステージ可動機構は、ステージ
定盤２と、このステージ定盤２上をＸ方向に移動可能な
Ｘ方向可動ステージ４と、Ｙ方向に移動可能なＹ方向可
動ステージ３とにより構成され，この構造によりウェハ
５がステージ定盤２上のＸ―Ｙ平面を自由に移動可能と
なっている。このウェハステージ上のウェハ位置は，レ
ーザ干渉計１１，１３により常時位置計測されている。
定盤２と、このステージ定盤２上をＸ方向に移動可能な
Ｘ方向可動ステージ４と、Ｙ方向に移動可能なＹ方向可
動ステージ３とにより構成され，この構造によりウェハ
５がステージ定盤２上のＸ―Ｙ平面を自由に移動可能と
なっている。このウェハステージ上のウェハ位置は，レ
ーザ干渉計１１，１３により常時位置計測されている。
【０００６】次に、レーザ干渉計によるステージ位置計
測の方法の詳細な説明をする。ウェハステージ可動機構
は、図５に示すように、レーザ干渉計１１から射出され
たレーザ光は、ビームスプリッタ７により２本のビーム
に分割され、一方のビームは反射鏡８を介して光学系１
の投影レンズに固定された固定鏡６に投射され、もう一
方のビームはステージ４に固定された移動鏡１５に投射
される。またこの移動鏡１５は、Ｘ方向可動ステージ４
の一端に設けられており、可動ステージ４のステージＸ
方向位置の基準となる。なお、図５には、レーザ干渉計
の光路に温調した空気２０を吹き出す温度調節機構１０
も示されている。
測の方法の詳細な説明をする。ウェハステージ可動機構
は、図５に示すように、レーザ干渉計１１から射出され
たレーザ光は、ビームスプリッタ７により２本のビーム
に分割され、一方のビームは反射鏡８を介して光学系１
の投影レンズに固定された固定鏡６に投射され、もう一
方のビームはステージ４に固定された移動鏡１５に投射
される。またこの移動鏡１５は、Ｘ方向可動ステージ４
の一端に設けられており、可動ステージ４のステージＸ
方向位置の基準となる。なお、図５には、レーザ干渉計
の光路に温調した空気２０を吹き出す温度調節機構１０
も示されている。
【０００７】このレーザ干渉計によるステージ位置計測
において、図４（ａ）の場合には、照射点９にくるレチ
クルパターンをウェハ５の右下に転写しているが、レー
ザ干渉計１１，１３の光路長は短く、これら光路の空気
ゆらぎによる影響は少ないため、ステージの位置決め精
度が良好に測定できる。
において、図４（ａ）の場合には、照射点９にくるレチ
クルパターンをウェハ５の右下に転写しているが、レー
ザ干渉計１１，１３の光路長は短く、これら光路の空気
ゆらぎによる影響は少ないため、ステージの位置決め精
度が良好に測定できる。
【０００８】一方、図４（ｂ）に示すように、照射点９
にくるレチクルパターンをウェハ５の左上に転写する場
合には、レーザ干渉計１１，１３の光路長は最大とな
り、この状態でのステージ位置決め精度は、図４（ａ）
の状態と比較して悪化し、重ね合わせ露光をする場合に
問題となる。すなわち、従来例では、ウェハ右下露光時
（図４（ａ））の場合、Ｘ方向Ｙ方向共にレーザ干渉計
の光路長は短く計測誤差は少ないが、ウェハ左上露光時
（図４（ｂ））の場合、Ｘ方向Ｙ方向共にレーザ干渉計
の光路長は長く、光路中の空気の屈折率変化の影響を受
けやすいためステージ位置計測誤差は（図４（ａ））と
比べ増大する。
にくるレチクルパターンをウェハ５の左上に転写する場
合には、レーザ干渉計１１，１３の光路長は最大とな
り、この状態でのステージ位置決め精度は、図４（ａ）
の状態と比較して悪化し、重ね合わせ露光をする場合に
問題となる。すなわち、従来例では、ウェハ右下露光時
（図４（ａ））の場合、Ｘ方向Ｙ方向共にレーザ干渉計
の光路長は短く計測誤差は少ないが、ウェハ左上露光時
（図４（ｂ））の場合、Ｘ方向Ｙ方向共にレーザ干渉計
の光路長は長く、光路中の空気の屈折率変化の影響を受
けやすいためステージ位置計測誤差は（図４（ａ））と
比べ増大する。
【０００９】この問題の対策としては、図５に示す従来
例のように、レーザ干渉計の光路に温調された気体の調
温空気２０を温度調節機構１０により吹き付けることに
より、レーザ光路中のゆらぎを低減する方法がある。さ
らに、この方法を発展させたものとして、例えば特開平
５−２８３３１３号公報（以下従来例１という）では、
対固定鏡の光路と対移動鏡の光路の各々にカバーを設
け、さらに対移動鏡の光路用のカバーはステージに追従
してスライドする機構として、伸縮する光路を完全にカ
バーし、かつそのカバー内に温調気体を供給することに
より光路の空調効果を向上させたものもある。
例のように、レーザ干渉計の光路に温調された気体の調
温空気２０を温度調節機構１０により吹き付けることに
より、レーザ光路中のゆらぎを低減する方法がある。さ
らに、この方法を発展させたものとして、例えば特開平
５−２８３３１３号公報（以下従来例１という）では、
対固定鏡の光路と対移動鏡の光路の各々にカバーを設
け、さらに対移動鏡の光路用のカバーはステージに追従
してスライドする機構として、伸縮する光路を完全にカ
バーし、かつそのカバー内に温調気体を供給することに
より光路の空調効果を向上させたものもある。
【００１０】また、空気ゆらぎ低減対策のもう一つの例
として特開平６−１０９４１７号公報（以下従来例２と
いう）では、レーザ光を固定鏡に投射するビームと移動
鏡に投射するビームとを分割する光学系（７，８）をス
テージに追従し移動させて対移動鏡の光路Ａを最小に保
ち，光路上の空気ゆらぎの影響を低減しているものもあ
る。
として特開平６−１０９４１７号公報（以下従来例２と
いう）では、レーザ光を固定鏡に投射するビームと移動
鏡に投射するビームとを分割する光学系（７，８）をス
テージに追従し移動させて対移動鏡の光路Ａを最小に保
ち，光路上の空気ゆらぎの影響を低減しているものもあ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のレー
ザ干渉計１１は、レーザの波長を基準としてステージ位
置計測を行っているため、ビーム光路の空気ゆらぎ（屈
折率の変化）によって計測誤差が生じる。このため一般
には、レーザ干渉計はビームの光路長が長くなるほどゆ
らぎの影響による計測誤差は増大し、位置計測精度を向
上させることは困難となる。
ザ干渉計１１は、レーザの波長を基準としてステージ位
置計測を行っているため、ビーム光路の空気ゆらぎ（屈
折率の変化）によって計測誤差が生じる。このため一般
には、レーザ干渉計はビームの光路長が長くなるほどゆ
らぎの影響による計測誤差は増大し、位置計測精度を向
上させることは困難となる。
【００１２】このために従来例のうち、光路を空調する
タイプの例では、光路長がステージ位置により変化する
対移動鏡の光路を完全に空調する事は難しく、また従来
例１のように移動鏡に追従して光路に空調のカバーを可
動式にした例では、光路を覆うカバーが動くことによ
り、カバー内の空気に乱流が生じるという問題も考えら
れる。また、光学系７，８を可動式とした例では、対移
動鏡の光路Ａを縮めることにより，空気ゆらぎの影響を
抑えることはできるが、光学系を可動式とすることはレ
ーザ干渉計の安定性や信頼性を考慮すると好ましいこと
ではない。
タイプの例では、光路長がステージ位置により変化する
対移動鏡の光路を完全に空調する事は難しく、また従来
例１のように移動鏡に追従して光路に空調のカバーを可
動式にした例では、光路を覆うカバーが動くことによ
り、カバー内の空気に乱流が生じるという問題も考えら
れる。また、光学系７，８を可動式とした例では、対移
動鏡の光路Ａを縮めることにより，空気ゆらぎの影響を
抑えることはできるが、光学系を可動式とすることはレ
ーザ干渉計の安定性や信頼性を考慮すると好ましいこと
ではない。
【００１３】以上の従来例の問題点は、ステージ（移動
鏡）が、レーザ干渉計から離れた際の長い光路長におい
て問題となる空気ゆらぎの影響にあり、この空気ゆらぎ
の影響を抑えようとすることが課題となる。
鏡）が、レーザ干渉計から離れた際の長い光路長におい
て問題となる空気ゆらぎの影響にあり、この空気ゆらぎ
の影響を抑えようとすることが課題となる。
【００１４】本発明の目的は、一軸方向の位置計測に対
向する二組のレーザ干渉計を使用することにより、光学
系に特別な可動機構を持たせることなく対移動鏡の光路
長を縮め、位置計測の精度を向上させたステージ位置計
測装置およびその計測方法を提供することにある。
向する二組のレーザ干渉計を使用することにより、光学
系に特別な可動機構を持たせることなく対移動鏡の光路
長を縮め、位置計測の精度を向上させたステージ位置計
測装置およびその計測方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のステージ位置計
測装置の構成は、可動軸方向の位置を可変できる可動ス
テージと、この可動ステージの位置を計測するように前
記可動軸上に対向して設けられた１対のレーザ干渉計
と、この１対のレーザ干渉計で計測された前記可動ステ
ージの光路のうち短い方のレーザ干渉計の計測出力を選
択して出力する選択手段とを備えたことを特徴とする。
測装置の構成は、可動軸方向の位置を可変できる可動ス
テージと、この可動ステージの位置を計測するように前
記可動軸上に対向して設けられた１対のレーザ干渉計
と、この１対のレーザ干渉計で計測された前記可動ステ
ージの光路のうち短い方のレーザ干渉計の計測出力を選
択して出力する選択手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】また、１対のレーザ干渉計が、前記可動ス
テージの直交する可動軸上にそれぞれ設けられ、選択手
段が、前記各対のレーザ干渉計の計測出力をそれぞれ選
択するようにすることもでき、また各レーザ干渉計は、
前記各可動ステージ上にそれぞれ固定された各移動鏡に
よる反射光により前記各可動ステージとの間の距離を計
測するものとすることができ、選択手段は、前記各レー
ザ干渉計の位置計測データ出力を用いて、データの単位
時間当りのデータばらつきの少ない方のデータを選択す
るものでよく、さらに各レーザ干渉計の光路に一定の温
度に温調された気体を吹き付ける温調機構を設けるよう
にしてもよい。
テージの直交する可動軸上にそれぞれ設けられ、選択手
段が、前記各対のレーザ干渉計の計測出力をそれぞれ選
択するようにすることもでき、また各レーザ干渉計は、
前記各可動ステージ上にそれぞれ固定された各移動鏡に
よる反射光により前記各可動ステージとの間の距離を計
測するものとすることができ、選択手段は、前記各レー
ザ干渉計の位置計測データ出力を用いて、データの単位
時間当りのデータばらつきの少ない方のデータを選択す
るものでよく、さらに各レーザ干渉計の光路に一定の温
度に温調された気体を吹き付ける温調機構を設けるよう
にしてもよい。
【００１７】また、本発明のステージ位置計測方法の構
成は、可動ステージ上で直交する可動軸上に対向して設
けた２対のレーザ干渉計の計測出力のうち光路の短い方
の計測出力を選択してステージ位置の計測をそれぞれ行
うことを特徴とし、また各レーザ干渉計の光路に一定の
温度に温調された気体を吹き付けながら前記可動ステー
ジの位置計測を行うこともできる。
成は、可動ステージ上で直交する可動軸上に対向して設
けた２対のレーザ干渉計の計測出力のうち光路の短い方
の計測出力を選択してステージ位置の計測をそれぞれ行
うことを特徴とし、また各レーザ干渉計の光路に一定の
温度に温調された気体を吹き付けながら前記可動ステー
ジの位置計測を行うこともできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面により詳細に説
明する。図１（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態のステ
ッパ等の露光装置のの計測系の基本構成を説明するＸＹ
平面図、図２は本実施形態を説明するウェハステージ部
分のＸＺ側面図である。図において、２はステージ定
盤、３，４はそれぞれＹ方向Ｘ方向可動ステージ、５は
ウェハであり、６，６ａは光学系１の投影レンズに固定
された固定鏡、７，７ａはビームスプリッタ、８，８ａ
は反射鏡であり、１１〜１４はレーザ干渉計、１５〜１
８は可動ステージ３，４に固定された移動鏡である。
明する。図１（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態のステ
ッパ等の露光装置のの計測系の基本構成を説明するＸＹ
平面図、図２は本実施形態を説明するウェハステージ部
分のＸＺ側面図である。図において、２はステージ定
盤、３，４はそれぞれＹ方向Ｘ方向可動ステージ、５は
ウェハであり、６，６ａは光学系１の投影レンズに固定
された固定鏡、７，７ａはビームスプリッタ、８，８ａ
は反射鏡であり、１１〜１４はレーザ干渉計、１５〜１
８は可動ステージ３，４に固定された移動鏡である。
【００１９】本実施形態では、従来一方向の位置計測に
つき１台づつレーザ干渉計１１、１３を設置していたも
のを、図１のように、可動ステージ３，４の相対する二
辺にそれぞれ１台ずつ（一方向の位置計測につき２台）
のレーザ干渉計１１，１２（（Ｘ軸）、１３，１４（Ｙ
軸）を設けて計測するようにしたものである。従って、
各光学系（６，６ａ、７，７ａ、８，８ａ、１５，１
６）、計測系も２組づつ必要となる。
つき１台づつレーザ干渉計１１、１３を設置していたも
のを、図１のように、可動ステージ３，４の相対する二
辺にそれぞれ１台ずつ（一方向の位置計測につき２台）
のレーザ干渉計１１，１２（（Ｘ軸）、１３，１４（Ｙ
軸）を設けて計測するようにしたものである。従って、
各光学系（６，６ａ、７，７ａ、８，８ａ、１５，１
６）、計測系も２組づつ必要となる。
【００２０】本実施形態において、Ｘ軸の１対のレーザ
干渉計１１，１２から出たビームは、可動ステージ３上
に設けられた移動鏡１５，１６に投射されると共に、ま
た光路の途中のビームスプリッタ７，７ａで分割された
もう一方のビームは反射鏡８，８ａを介して投影光学系
１の下部に固定された固定鏡６，６ａに投射される。ま
た移動鏡１５，１６と固定鏡６，６ａから戻ったビーム
は、ビームスプリッタ７，７ａで再び合成され干渉させ
られ、その干渉縞の移動鏡１５，１６の移動に伴う変化
を検出することによってステージと投影光学系との相対
位置変化が計測される。
干渉計１１，１２から出たビームは、可動ステージ３上
に設けられた移動鏡１５，１６に投射されると共に、ま
た光路の途中のビームスプリッタ７，７ａで分割された
もう一方のビームは反射鏡８，８ａを介して投影光学系
１の下部に固定された固定鏡６，６ａに投射される。ま
た移動鏡１５，１６と固定鏡６，６ａから戻ったビーム
は、ビームスプリッタ７，７ａで再び合成され干渉させ
られ、その干渉縞の移動鏡１５，１６の移動に伴う変化
を検出することによってステージと投影光学系との相対
位置変化が計測される。
【００２１】図２において、右方向へステージが移動す
る場合、左側レーザ干渉計１１の光路長Ａが長く、右側
レーザ干渉計１２の光路長Ｂは短くなる。この場合、光
路長Ａ＜Ｂのときには、左側レーザ干渉計１１によりス
テージ位置の計測を行い、光路長Ａ＞Ｂのときには、右
側レーザ干渉計１２によりステージ位置の計測を行うよ
うにする。つまり、ステージ位置の計測を行う場合に、
光路長の短くなる方のレーザ干渉計を選択することによ
って、レーザ干渉計の光路長が伸びることを防ぎ、光路
長内の空気ゆらぎの影響による計測誤差を軽減してい
る。
る場合、左側レーザ干渉計１１の光路長Ａが長く、右側
レーザ干渉計１２の光路長Ｂは短くなる。この場合、光
路長Ａ＜Ｂのときには、左側レーザ干渉計１１によりス
テージ位置の計測を行い、光路長Ａ＞Ｂのときには、右
側レーザ干渉計１２によりステージ位置の計測を行うよ
うにする。つまり、ステージ位置の計測を行う場合に、
光路長の短くなる方のレーザ干渉計を選択することによ
って、レーザ干渉計の光路長が伸びることを防ぎ、光路
長内の空気ゆらぎの影響による計測誤差を軽減してい
る。
【００２２】図１を参照すると、ウェハステージ可動機
構は、ステージ定盤２とこのステージ定盤２上をＸ方向
に移動可能なＸ方向可動ステージ４と，Ｙ方向に移動可
能なＹ方向可動ステージ３とにより構成されている。こ
の構造により、ウェハ５がステージ定盤２上のＸ―Ｙ平
面を自由に移動可能となっている。また、このウェハス
テージ上のウェハ５の位置は、レーザ干渉計１１〜１４
により常時位置計測されている。
構は、ステージ定盤２とこのステージ定盤２上をＸ方向
に移動可能なＸ方向可動ステージ４と，Ｙ方向に移動可
能なＹ方向可動ステージ３とにより構成されている。こ
の構造により、ウェハ５がステージ定盤２上のＸ―Ｙ平
面を自由に移動可能となっている。また、このウェハス
テージ上のウェハ５の位置は、レーザ干渉計１１〜１４
により常時位置計測されている。
【００２３】次に、レーザ干渉計によるステージ位置計
測の方法の詳細な説明をする。まずレーザ干渉計１１の
動作の例をあげると、図２に示すように、レーザ干渉計
１１から射出されたレーザ光は、ビームスプリッタ７に
より２本のビームに分割され一方は投影レンズ（光学
系）１に固定された固定鏡６に投射され、もう一方のビ
ームはステージ４に固定された移動鏡１５に投射され
る。またこの移動鏡１５はＸ方向可動ステージ４ととも
に移動することによりステージＸ方向位置の基準とな
る。
測の方法の詳細な説明をする。まずレーザ干渉計１１の
動作の例をあげると、図２に示すように、レーザ干渉計
１１から射出されたレーザ光は、ビームスプリッタ７に
より２本のビームに分割され一方は投影レンズ（光学
系）１に固定された固定鏡６に投射され、もう一方のビ
ームはステージ４に固定された移動鏡１５に投射され
る。またこの移動鏡１５はＸ方向可動ステージ４ととも
に移動することによりステージＸ方向位置の基準とな
る。
【００２４】これら移動鏡１５〜１８の構造は，図１に
示すように、Ｘ方向位置計測基準となる移動鏡１５，１
６はＹ方向に細長く、Ｙ方向位置計測基準となる移動鏡
１７，１８はＸ方向に細長い形状となっている。
示すように、Ｘ方向位置計測基準となる移動鏡１５，１
６はＹ方向に細長く、Ｙ方向位置計測基準となる移動鏡
１７，１８はＸ方向に細長い形状となっている。
【００２５】なお、図２において、固定鏡６及び移動鏡
１５のそれぞれに反射して戻ったビームは、ビームスプ
リッタ７により再び合成される。この合成された干渉ビ
ームはレーザ干渉計１１へ戻る。レーザ干渉計１１は干
渉ビームを受光する（図示されない）光電検出器を備え
ており、干渉ビームにより固定鏡６と移動鏡１５との相
対距離を算出する。レーザ干渉計によって算出された可
動ステージ位置情報は、図示されないステージ駆動機構
制御部へ渡され、ステージ駆動機構はレーザ干渉計から
の位置情報を基に可動ステージを目標位置まで移動させ
る。以上はレーザ干渉計１１の構成であるが、これと同
様構成のステージ位置計測機構が、図１（ａ）（ｂ）に
示すように、可動ステージ３，４の四辺にそれぞれ設け
られたレーザ干渉計１２〜１４にもあることになる。
１５のそれぞれに反射して戻ったビームは、ビームスプ
リッタ７により再び合成される。この合成された干渉ビ
ームはレーザ干渉計１１へ戻る。レーザ干渉計１１は干
渉ビームを受光する（図示されない）光電検出器を備え
ており、干渉ビームにより固定鏡６と移動鏡１５との相
対距離を算出する。レーザ干渉計によって算出された可
動ステージ位置情報は、図示されないステージ駆動機構
制御部へ渡され、ステージ駆動機構はレーザ干渉計から
の位置情報を基に可動ステージを目標位置まで移動させ
る。以上はレーザ干渉計１１の構成であるが、これと同
様構成のステージ位置計測機構が、図１（ａ）（ｂ）に
示すように、可動ステージ３，４の四辺にそれぞれ設け
られたレーザ干渉計１２〜１４にもあることになる。
【００２６】次に、このレーザ干渉計の動作の説明をす
る。レーザ干渉計は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、
可動ステージ３，４の四辺にそれぞれ設けられており、
可動ステージ３，４のＸ方向位置計測にはレーザ干渉計
１１，１２が使用され、Ｙ方向位置計測にはレーザ干渉
計１３，１４が使用される。
る。レーザ干渉計は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、
可動ステージ３，４の四辺にそれぞれ設けられており、
可動ステージ３，４のＸ方向位置計測にはレーザ干渉計
１１，１２が使用され、Ｙ方向位置計測にはレーザ干渉
計１３，１４が使用される。
【００２７】ここで可動ステージのＸ方向位置計測の動
作の例を、図２を参照して詳細に説明する。Ｘステージ
４の位置は、レーザ干渉計１１，１２により移動鏡１
５，１６の位置として計測される。レーザ干渉計は干渉
計に使用しているレーザ光の波長を基準として測定して
いるため、一般にＡ，Ｂで示されるレーザ光路Ａ，Ｂの
中の空気の温度変化や気圧変化による空気の屈折率変化
によって計測誤差が生じる。当然この光路中の屈折率変
化による計測誤差は光路長が長くなるにつれ増大する。
作の例を、図２を参照して詳細に説明する。Ｘステージ
４の位置は、レーザ干渉計１１，１２により移動鏡１
５，１６の位置として計測される。レーザ干渉計は干渉
計に使用しているレーザ光の波長を基準として測定して
いるため、一般にＡ，Ｂで示されるレーザ光路Ａ，Ｂの
中の空気の温度変化や気圧変化による空気の屈折率変化
によって計測誤差が生じる。当然この光路中の屈折率変
化による計測誤差は光路長が長くなるにつれ増大する。
【００２８】図２のＸ方向位置計測のレーザ干渉計１
１，１２の構成では、これらが同軸上に配置されている
ため、Ａ＋Ｂ＝一定の関係となり、ステージの位置によ
り光路長ＡとＢの距離関係が決まる。そこでレーザ干渉
計１１，１２おのおのの光路長Ａ，Ｂを比較し、ステー
ジ位置計測には光路長の短い方の干渉計の出力を使用す
る。Ａ＞Ｂの場合にはＸレーザ干渉計１１の出力に基づ
いてステージのＸ方向の位置決めを行い、Ｂ＞Ａの場合
にはＸレーザ干渉計の出力に基づいてステージのＸ方向
の位置決めを行う。このように一軸方向の位置計測に二
系統設置したレーザ干渉計をその光路長によって選択使
用することにより、一軸方向に一系統のみのレーザ干渉
計を設置した構成に比べ最大光路長を１／２に抑えるこ
とが可能となる。
１，１２の構成では、これらが同軸上に配置されている
ため、Ａ＋Ｂ＝一定の関係となり、ステージの位置によ
り光路長ＡとＢの距離関係が決まる。そこでレーザ干渉
計１１，１２おのおのの光路長Ａ，Ｂを比較し、ステー
ジ位置計測には光路長の短い方の干渉計の出力を使用す
る。Ａ＞Ｂの場合にはＸレーザ干渉計１１の出力に基づ
いてステージのＸ方向の位置決めを行い、Ｂ＞Ａの場合
にはＸレーザ干渉計の出力に基づいてステージのＸ方向
の位置決めを行う。このように一軸方向の位置計測に二
系統設置したレーザ干渉計をその光路長によって選択使
用することにより、一軸方向に一系統のみのレーザ干渉
計を設置した構成に比べ最大光路長を１／２に抑えるこ
とが可能となる。
【００２９】本実施形態の構成において、図１（ａ）の
ように、ウェハ５の左上の照射点９の露光を行う場合に
は、ステージ位置の計測に光路長の短いレーザ干渉計１
１，１３を選択使用することによって光路長は短く抑え
られ、図１（ｂ）のように、ウェハ５の右下の照射点９
の露光を行うの場合には、レーザ干渉計１２，１４を選
択使用すことにより、ステージ位置の計測で光路長が短
かく抑えられ、ステージ位置計測誤差を低く抑えること
ができる。
ように、ウェハ５の左上の照射点９の露光を行う場合に
は、ステージ位置の計測に光路長の短いレーザ干渉計１
１，１３を選択使用することによって光路長は短く抑え
られ、図１（ｂ）のように、ウェハ５の右下の照射点９
の露光を行うの場合には、レーザ干渉計１２，１４を選
択使用すことにより、ステージ位置の計測で光路長が短
かく抑えられ、ステージ位置計測誤差を低く抑えること
ができる。
【００３０】なお、本実施形態は、ＸＹ軸の平面上を移
動する可動ステージについて説明したが、基本的には平
面でなくとも良く、本発明の請求項１に記載したよう
に、１軸方向だけの直線上の計測を、１対のレーザ干渉
計を用いて行い、距離の短い方のレーザ干渉計のデータ
を用いて、計測精度を向上させることができることは明
かである。
動する可動ステージについて説明したが、基本的には平
面でなくとも良く、本発明の請求項１に記載したよう
に、１軸方向だけの直線上の計測を、１対のレーザ干渉
計を用いて行い、距離の短い方のレーザ干渉計のデータ
を用いて、計測精度を向上させることができることは明
かである。
【００３１】図３は本発明の他の実施形態の側面図であ
る。この実施形態では、温度調節機構１０によって所望
の温度にコントロールされた温調空気２０をレーザ干渉
計のビーム光路の直上から光路に対して垂直に吹き付け
ることにより、光路の空調を行うことができるようにし
ている。図５の従来例では、Ｘステージ４がレーザ干渉
計１１より最も離れた場所へ移動した場合、対移動鏡の
光路長Ａは対固定鏡の光路長Ｃよりも長くなり、このと
き温調空気２０は移動鏡１５の近くは届かず、移動鏡１
５付近の光路空調を十分に行うことはできない。
る。この実施形態では、温度調節機構１０によって所望
の温度にコントロールされた温調空気２０をレーザ干渉
計のビーム光路の直上から光路に対して垂直に吹き付け
ることにより、光路の空調を行うことができるようにし
ている。図５の従来例では、Ｘステージ４がレーザ干渉
計１１より最も離れた場所へ移動した場合、対移動鏡の
光路長Ａは対固定鏡の光路長Ｃよりも長くなり、このと
き温調空気２０は移動鏡１５の近くは届かず、移動鏡１
５付近の光路空調を十分に行うことはできない。
【００３２】図３の本実施形態においては、図５の従来
例のようにＸステージ４がレーザ干渉計１１より最も離
れた場所へ移動した場合には、レーザ干渉計１２により
ステージ位置計測を行いため、ステージ位置計測を行う
レーザ干渉計の光路に関しては対移動鏡の光路長Ａが対
固定鏡の光路長Ｃより著しく長くなることはなく、対移
動鏡の光路も十分に空調を行うことが出来る。
例のようにＸステージ４がレーザ干渉計１１より最も離
れた場所へ移動した場合には、レーザ干渉計１２により
ステージ位置計測を行いため、ステージ位置計測を行う
レーザ干渉計の光路に関しては対移動鏡の光路長Ａが対
固定鏡の光路長Ｃより著しく長くなることはなく、対移
動鏡の光路も十分に空調を行うことが出来る。
【００３３】次に、もう一つの実施形態について説明す
る。この実施形態は、ステージの一軸方向の位置計測
に、二系統設置したレーザ干渉計のうちの一つを選択す
る他の方法である。この場合、レーザ干渉計の選択基準
として単位時間あたりのレーザ干渉計のデータのばらつ
き（ゆらぎ）の大小を利用する方法である。任意の位置
にステージが静止した状態において、一軸方向の位置計
測データは、２つのレーザ干渉計それぞれについて得る
事が出来るが、このときの２つレーザ干渉計が出力する
位置計測データを同時に記録し、単位時間当たりのデー
タのばらつきが少ない方のレーザ干渉計が、その位置に
おける適当なレーザ干渉計であると判断できる。
る。この実施形態は、ステージの一軸方向の位置計測
に、二系統設置したレーザ干渉計のうちの一つを選択す
る他の方法である。この場合、レーザ干渉計の選択基準
として単位時間あたりのレーザ干渉計のデータのばらつ
き（ゆらぎ）の大小を利用する方法である。任意の位置
にステージが静止した状態において、一軸方向の位置計
測データは、２つのレーザ干渉計それぞれについて得る
事が出来るが、このときの２つレーザ干渉計が出力する
位置計測データを同時に記録し、単位時間当たりのデー
タのばらつきが少ない方のレーザ干渉計が、その位置に
おける適当なレーザ干渉計であると判断できる。
【００３４】以上のように、予めステージ可動範囲内の
複数のステージ位置において、各位置計測軸での最適の
レーザ干渉計のデータを選択し、そのレーザ干渉計のデ
ータに基づき最適の位置にあるレーザ干渉計を選択使用
することができる。
複数のステージ位置において、各位置計測軸での最適の
レーザ干渉計のデータを選択し、そのレーザ干渉計のデ
ータに基づき最適の位置にあるレーザ干渉計を選択使用
することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージの一軸方向の位置計測に２系統のレーザ干渉計
を設置し、これらレーザ干渉計の各々の光路長を比較
し、光路長の短い一方のレーザ干渉計を選択使用するこ
とにより、各軸方向に１系統のみのレーザ干渉計を設置
した従来の構成と比較して最大光路長を１／２に抑える
ことができ、レーザ干渉計の光路中の空気ゆらぎによる
計測誤差の低減が可能となる。
ステージの一軸方向の位置計測に２系統のレーザ干渉計
を設置し、これらレーザ干渉計の各々の光路長を比較
し、光路長の短い一方のレーザ干渉計を選択使用するこ
とにより、各軸方向に１系統のみのレーザ干渉計を設置
した従来の構成と比較して最大光路長を１／２に抑える
ことができ、レーザ干渉計の光路中の空気ゆらぎによる
計測誤差の低減が可能となる。
【００３６】また、一軸方向に１系統のみのレーザ干渉
計を設置した従来の構成では、対固定鏡の光路に対して
対移動鏡の光路が長くなった時に、移動鏡付近の光路は
投影レンズ鏡筒の下となるため十分な空調を行うことは
出来なかったが、本発明の構成では、ビーム光路上方よ
り温調空気を流し光路空調をする場合に、ステージ位置
計測に光路長の短い方の干渉計を選択使用するため、対
移動鏡の光路に対しても十分な空調を行うことができ、
従来と比較して効果的に光路空調を行うことができると
いう効果がある。
計を設置した従来の構成では、対固定鏡の光路に対して
対移動鏡の光路が長くなった時に、移動鏡付近の光路は
投影レンズ鏡筒の下となるため十分な空調を行うことは
出来なかったが、本発明の構成では、ビーム光路上方よ
り温調空気を流し光路空調をする場合に、ステージ位置
計測に光路長の短い方の干渉計を選択使用するため、対
移動鏡の光路に対しても十分な空調を行うことができ、
従来と比較して効果的に光路空調を行うことができると
いう効果がある。
【図１】本発明の一実施形態の露光装置におけるウェハ
露光位置とレーザ干渉計との基本構成を示すＸＹ平面
図。
露光位置とレーザ干渉計との基本構成を示すＸＹ平面
図。
【図２】図１の実施形態のウェハステージ部分の構造を
示すＸＺ軸の模式的側面図。
示すＸＺ軸の模式的側面図。
【図３】本発明の第２の実施形態のウェハステージ部分
の構造を説明する側面図。
の構造を説明する側面図。
【図４】従来例の露光装置におけるウェハ露光位置とレ
ーザ干渉計との関係を示すＸＹ軸基本平面図。
ーザ干渉計との関係を示すＸＹ軸基本平面図。
【図５】図４のウェハステージ部分の構造を説明するＸ
Ｚ軸の模式的側面図。
Ｚ軸の模式的側面図。
１ 光学系 ２ ステージ定盤 ３，４ 可動ステージ ５ ウェハ ６，６ａ 固定鏡 ７，７ａ ビームスプリッタ ８，８ａ 反射鏡 ９ 照射点 １０ 温度調節機構 １１，１２ レーザ干渉計（Ｘ軸） １３，１４ レーザ干渉計（Ｙ軸） １５，１６ 移動鏡（Ｘ軸） １７，１８ 移動鏡（Ｙ軸） ２０ 温調空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 H01L 21/027 H01L 21/64 - 21/66
Claims (7)
- 【請求項１】 可動軸方向の位置を可変できる可動ステ
ージと、この可動ステージの位置を計測するように前記
可動軸上に対向して設けられた１対のレーザ干渉計と、
この１対のレーザ干渉計で計測された前記可動ステージ
の光路のうち短い方のレーザ干渉計の計測出力を選択し
て出力する選択手段とを備えたことを特徴とするステー
ジ位置計測装置。 - 【請求項２】 前記１対のレーザ干渉計が、前記可動ス
テージの直交する可動軸上にそれぞれ設けられ、前記選
択手段が、前記各対のレーザ干渉計の計測出力をそれぞ
れ選択するようにした請求項１記載のステージ位置計測
装置。 - 【請求項３】 前記各レーザ干渉計は、前記各可動ステ
ージ上にそれぞれ固定された各移動鏡による反射光によ
り前記各可動ステージとの間の距離を計測するものであ
る請求項１または２記載のステージ位置計測装置。 - 【請求項４】 前記選択手段は、前記各レーザ干渉計の
位置計測データ出力を用いて、データの単位時間当りの
データばらつきの少ない方のデータを選択するものであ
る請求項１、２または３記載のステージ位置計測装置。 - 【請求項５】 前記各レーザ干渉計の光路に一定の温度
に温調された気体を吹き付ける温度調節機構が設けられ
た請求項１、２、３または４記載のステージ位置計測装
置。 - 【請求項６】 可動ステージ上で直交する可動軸上に対
向して設けた２対のレーザ干渉計の計測出力のうち光路
の短い方の計測出力を選択してステージ位置の計測をそ
れぞれ行うことを特徴とするステージ位置計測方法。 - 【請求項７】 前記各レーザ干渉計の光路に一定の温度
に温調された気体を吹き付けながら前記可動ステージの
位置計測を行う請求項６記載のステージ位置計測方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10116907A JP3013837B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | ステージ位置計測装置およびその計測方法 |
| KR1019990015000A KR100291226B1 (ko) | 1998-04-27 | 1999-04-27 | 환경 영향없이 웨이퍼 스테이지의 위치를 정확하게 결정하기위한 레이저 간섭 계측 시스템 및 그 시스템에서 사용되는 방법 |
| GB9909700A GB2336904B (en) | 1998-04-27 | 1999-04-27 | Laser interferometric measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10116907A JP3013837B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | ステージ位置計測装置およびその計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304425A JPH11304425A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3013837B2 true JP3013837B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=14698605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10116907A Expired - Lifetime JP3013837B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | ステージ位置計測装置およびその計測方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013837B2 (ja) |
| KR (1) | KR100291226B1 (ja) |
| GB (1) | GB2336904B (ja) |
Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP1116932A3 (de) * | 2000-01-14 | 2003-04-16 | Leica Microsystems Wetzlar GmbH | Messgerät und Verfahren zun Vermessen von Strukturen auf einem Substrat |
| EP1510867A1 (en) | 2003-08-29 | 2005-03-02 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| JP4614386B2 (ja) * | 2005-02-04 | 2011-01-19 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置、露光装置およびそれを用いたデバイス製造方法 |
| JP5582996B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2014-09-03 | キヤノン株式会社 | 絶対位置測定装置及び絶対位置測定方法 |
| KR102126378B1 (ko) | 2013-08-07 | 2020-06-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | 위치 제어 장치, 위치 제어 방법 및 이를 포함한 장치 |
| JP6278833B2 (ja) * | 2014-05-21 | 2018-02-14 | キヤノン株式会社 | リソグラフィ装置、および物品の製造方法 |
| DE102019119306A1 (de) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Das Bundesministerium Für Wirtschaft Und Energie, Dieses Vertreten Durch Den Präsidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Messgerät zum Bestimmen von Positionen von Markern auf einem flächigen Messobjekt und Verfahren zum Kalibrieren eines solchen Messgeräts |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569544B2 (ja) * | 1987-04-08 | 1997-01-08 | 株式会社ニコン | 位置決め装置 |
| JP3005139B2 (ja) * | 1993-06-01 | 2000-01-31 | キヤノン株式会社 | 半導体製造方法 |
| JPH09223650A (ja) * | 1996-02-15 | 1997-08-26 | Nikon Corp | 露光装置 |
| JP3401769B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2003-04-28 | 株式会社ニコン | 露光方法、ステージ装置、及び露光装置 |
| JPH0822948A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Nikon Corp | 走査型露光装置 |
| JPH08107058A (ja) * | 1994-10-05 | 1996-04-23 | Nikon Corp | 走査型露光装置 |
| JPH0982610A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nikon Corp | 露光方法及び装置 |
| JPH09162113A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Nikon Corp | 直交度測定方法及びステージ装置並びに露光装置 |
-
1998
- 1998-04-27 JP JP10116907A patent/JP3013837B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-04-27 KR KR1019990015000A patent/KR100291226B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-04-27 GB GB9909700A patent/GB2336904B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9909700D0 (en) | 1999-06-23 |
| GB2336904A (en) | 1999-11-03 |
| KR100291226B1 (ko) | 2001-05-15 |
| KR19990083517A (ko) | 1999-11-25 |
| GB2336904B (en) | 2002-11-06 |
| JPH11304425A (ja) | 1999-11-05 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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