JPH09246176A

JPH09246176A - 位置決めステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびにディバイス製造方法

Info

Publication number: JPH09246176A
Application number: JP7962396A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; 裕田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JP3227089B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクに向かって進退するウエハによってマ
スクがあおられて過度に変形するのを防ぐ。【解決手段】ウエハチャック１５に保持されたウエハ
Ｗ₁ は、粗動ステージ１３の駆動によってステップ移動
し、微動ステージ１４の駆動によってマスクＭ₁に向か
って移動し、露光ギャップの設定が行なわれる。このと
き、ウエハＷ₁ によってマスクＭ₁ があおられて著しく
湾曲（変形）したり、マスクＭ₁ とウエハＷ₁ が接触す
る等のトラブルが発生するため、アライメントスコープ
３２の出力とＺセンサ３１の出力からマスクＭ₁ の湾曲
量を検出し、これを微動ステージ１４のＺアクチュエー
タにフィードバックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にマスクとウエ
ハを微小間隙まで接近させた状態で露光を行なういわゆ
るプロキシミティ露光方式の位置決めステージ装置およ
びこれを用いた露光装置ならびにディバイス製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ディバイスのより一層の微
細化に対応するためにＸ線等の短波長の露光光を用いる
露光装置の開発が進んでいる。このような露光装置にお
いては、マスクとウエハを例えば数十μｍの微小間隙ま
で接近させた状態で露光を行なういわゆるプロキシミテ
ィ露光方式が一般的である。

【０００３】図１０は、シンクロトロン放射光等のＸ線
を用いるＸ線露光装置のウエハステージ１１０とマスク
ステージ１２０を示すもので、ウエハステージ１１０
は、ウエハステージベース１１１に固定された案内装置
１１２と、これによってＸ線の光軸（Ｚ軸）に直交する
２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向に案内される粗動ステージ１
１３と、これに支持された微動ステージ１１４を有し、
微動ステージ１１４はウエハＷ₀ を吸着するウエハチャ
ック１１５を支持し、粗動ステージ１１３上で例えば６
軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向およびωＸ，ωＹ，ωＺ軸方
向）にそれぞれ微小量だけ移動自在であり、微動ステー
ジ１１４をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることで、マ
スクＭ₀ に対するウエハＷ₀ の最終位置決めを行なうと
ともに、微動ステージ１１４をＺ軸方向に移動させてウ
エハＷ₀ とマスクＭ₀ を所定の微小間隔（露光ギャッ
プ）に接近させる露光ギャップ設定動作をする。なお、
マスクＭ₀ は、図示しないパターンを備えたメンブレン
Ｅ₀ とこれを支持するマスクフレームＨ₀ を有する。メ
ンブレンＥ₀ の厚さは２μｍ程度であり、マスクフレー
ムＨ₀ をマスクステージベース１２１に支持されたマス
クチャック１２２に吸着させることでＸ線の光路に対す
るマスクＭ₀ の位置決めを行なう。また、ウエハステー
ジベース１１１とマスクステージベース１２１はヘリウ
ムガス等の減圧雰囲気に維持された露光室１０１の内壁
に固定されており、露光室１０１の側壁には、高真空の
ビームダクト１０２に向かって開口する窓が設けられ、
該窓には、露光室１０１とビームダクト１０２の雰囲気
を互に遮断するベリリウム等の薄膜１０３が配設され
る。

【０００４】プロキシミティ露光方式においては、ウエ
ハＷ₀ の複数の露光画角を順次Ｘ線の照射領域すなわち
マスクＭ₀ に対向する位置へステップ移動させて露光す
るいわゆるステップアンドリピートが一般的であり、露
光時のマスクＭ₀ とウエハＷ₀ の露光ギャップは１０〜
５０μｍ程度に設定される。ステップアンドリピート方
式による露光サイクルは以下のように行なわれる。

【０００５】ウエハＷ₀ とマスクＭ₀ を前述のように１
０〜５０μｍ程度の露光ギャップに設定したままでは、
ウエハＷ₀ のステップ移動中にマスクＭ₀ と干渉するお
それがあるため、ウエハＷ₀ を所定の退避位置（例え
ば、マスクＭ₀ との間隙（ギャップ）が１００μｍ程
度）までＺ軸方向に後退させたうえで、粗動ステージ１
１３を駆動し、ウエハＷ₀ をステップ移動させて次の露
光画角をマスクＭ₀ に対向する位置へ移動させる。次い
で、微動ステージ１１４をＺ軸方向へ駆動し、ウエハＷ
₀ とマスクＭ₀ を接近させて前述のような露光ギャップ
に設定し、微動ステージ１１４をＸ軸方向およびＹ軸方
向に駆動してウエハＷ₀ とマスクＭ₀ の最終的な位置合
わせを行なったのち、Ｘ線を照射してウエハＷ₀ にマス
クＭ₀ のパターンを投影し、転写、焼き付けを行なう。
転写、焼き付けを完了後、微動ステージ１１４をＺ軸方
向に逆駆動してウエハＷ₀ を退避位置へ後退させたうえ
で、前述と同様に粗動ステージ１１３を駆動して、ウエ
ハＷ₀ の次の露光画角をマスクＭ₀ に対向する位置へ移
動させるステップ移動を行ない、前述と同様に露光ギャ
ップの設定と最終的な位置合わせと転写、焼き付けの工
程を繰り返す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、マスクのメンブレンの
厚さは２μｍ程度と薄く、従って剛性が極めて低いため
に、微動ステージをＺ軸方向に駆動してマスクに対する
露光ギャップを設定するときにメンブレンがあおられて
湾曲（変形）し、その結果、マスクのパターンに著しい
歪や位置ずれが発生する。このようなメンブレンの変形
が充分に減衰しないうちに露光を開始すると転写精度が
著しく低下するため、露光開始前に長い待機時間を必要
とし、スループットの低下を招く。また、露光終了後に
ウエハを退避位置まで後退させるときにも同様にメンブ
レンが湾曲し、その変形量が大きいと、メンブレンとウ
エハが接触したり、あるいはメンブレンが破損する等の
トラブルが発生する。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、ウエハ等基板をマ
スク等原版に向かって進退させるときに該原版が著しく
変形するのを回避して、露光装置の転写精度や生産性等
を大きく改善できる位置決めステージ装置およびこれを
用いた露光装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の位置決めステージ装置は、原版保持手段に
保持された原版に対向する基板を前記原版に沿って移動
させる第１の駆動手段と、前記基板を前記原版に向かっ
て接近離間させる第２の駆動手段と、前記原版の変形量
を検出する変形量測定手段と、その出力に基づいて前記
第２の駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴
とする。

【０００９】第２の駆動手段の駆動方向の基板の位置を
検出する基板位置測定手段が設けられており、制御手段
が、前記基板位置測定手段の出力と変形量測定手段の出
力に基づいて前記第２の駆動手段を制御するように構成
されているとよい。

【００１０】

【作用】ウエハ等の基板を第１の駆動手段によってステ
ップ移動させたうえで、第２の駆動手段によってマスク
等原版に接近させて露光ギャップの設定を行ない、露光
を開始する。露光終了後は、第２の駆動手段によって基
板を原版から離間させ、第１の駆動手段によるステップ
移動を繰り返えす。

【００１１】このように第２の駆動手段によって基板を
原版に対して進退させる工程で基板の移動速度が速すぎ
ると、原版があおられて変形（湾曲）し、原版の一部が
基板に接触したり、あるいは原版が破れたり、露光開始
までに原版がもとの形を復元せずに著しい転写ずれ等を
誘発する等のトラブルが発生する。そこで、原版の変形
量を検出し、これが、予め設定される許容値を越えない
ように基板の移動速度を制御する。

【００１２】これによって、基板の位置決めを高精度で
安全かつ速やかに行なうことができる。その結果、露光
装置の転写精度や生産性を大きく向上させることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１４】図１は一実施例による露光装置の主要部を
示すものでこれは、シンクロトロン放射光等のＸ線を用
いるＸ線露光装置の位置決めステージ装置であるウエハ
ステージ１０と、原版保持手段であるマスクステージ２
０を示すもので、ウエハステージ１０は、ウエハステー
ジベース１１に固定された案内装置１２と、これによっ
てＸ線の光軸（Ｚ軸）に直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の
方向に案内される第１の駆動手段である粗動ステージ１
３と、これに支持された第２の駆動手段である微動ステ
ージ１４を有し、微動ステージ１４は基板であるウエハ
Ｗ₁ を吸着するウエハチャック１５を支持し、粗動ステ
ージ１３上で例えば６軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向および
ωＸ，ωＹ，ωＺ軸方向）にそれぞれ微小量だけ移動自
在であり、微動ステージ１４をＸ軸方向とＹ軸方向に駆
動することで、原版であるマスクＭ₁ に対するウエハＷ
₁ の最終位置決めを行なうとともに、微動ステージ１４
をＺ軸方向に駆動してウエハＷ₁ とマスクＭ₁ を所定の
微小間隔（露光ギャップ）に接近させる露光ギャップ設
定動作をする。

【００１５】なお、マスクＭ₁ は、図示しないパターン
を備えたメンブレンＥ₁ とこれを支持するマスクフレー
ムＨ₁ を有する。メンブレンＥ₁ の厚さは２μｍ程度で
あり、マスクフレームＨ₁ をマスクステージベース２１
に支持されたマスクチャック２２に吸着させることでＸ
線の光路に対するマスクＭ₁ の位置決めを行なう。

【００１６】また、ウエハステージベース１１とマスク
ステージベース２１はヘリウムガス等の減圧雰囲気に維
持された露光室１の内壁に固定されており、露光室１の
側壁には、高真空のビームダクト２に向かって開口する
窓が設けられ、該窓には、露光室１とビームダクト２の
雰囲気を互に遮断するベリリウム等の薄膜３が配設され
る。

【００１７】粗動ステージ１３は、前述のように、ウエ
ハＷ₁ の複数の露光画角を順次Ｘ線の照射領域（マスク
Ｍ₁ に対向する位置）へステップ移動させるもので、粗
動ステージ１３上には、ウエハＷ₁ のステップ移動後の
微動ステージ１４による露光ギャップ設定動作中にその
駆動方向であるＺ軸方向のウエハＷ₁ の位置を検出する
基板位置測定手段であるＺセンサ３１が設けられ、これ
によって、ウエハＷ₁のＺ軸方向の位置（以下、「Ｚ位
置」という。）をモニタする。

【００１８】また、マスクステージベース２１上には、
Ｚセンサ３１とともに変形量測定手段を構成する離間距
離測定手段である公知のアライメントスコープ３２が搭
載されている。アライメントスコープ３２は、マスクＭ
₁ とウエハＷ₁ にそれぞれ設けられたアライメントマー
クを用いてステップ移動後のウエハＷ₁ の各露光画角と
マスクＭ₁ のパターンを最終的に位置合わせするのに用
いられるもので、これと同時に、マスクＭ₁ のメンブレ
ンＥ₁ とウエハＷ₁ の間隔（ギャップ）を実測するよう
に構成されている。アライメントスコープ３２は、通常
はマスクステージベース２１上に３個配設され、メンブ
レンＥ₁ の表面に沿って離間した３つの測定点でそれぞ
れ計測を行なう。なお、各アライメントスコープ３２
は、マスクＭ₁ のアライメントマークの配置が変わって
もこれを計測できるように２軸ステージ３３上に支持さ
れ、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動自在である。

【００１９】図２に示すように、Ｚセンサ３１によって
検出されたウエハチャック１５すなわちウエハＷ₁ のＺ
位置と、３個のアライメントスコープ３２のうちの１つ
によって計測されたウエハＷ₁ とメンブレンＥ₁ のギャ
ップ変化はそれぞれ、Ｚ位置検出部３１ａとギャップ検
出部３２ａを経て信号処理部３４に導入され、ここで、
Ｚ位置検出部３１ａの出力とギャップ検出部３２ａの出
力から後述する方法でメンブレンＥ₁ の変形量である湾
曲量が算出され、微動ステージ１４の制御装置１６に導
入される。

【００２０】制御装置１６は、微動ステージ１４をＺ軸
方向に進退させるＺアクチュエータ１４ａの駆動速度を
制御する制御手段である速度制御部１６ａと、これに、
予め設定されたプログラムに従って速度指令信号を発生
するコントローラ１６ｂを有し、前記信号処理部３４に
おいて算出されたメンブレンＥ₁ の湾曲量はＺ位置検出
部３１ａの出力とともに速度制御部１６ａにフィードバ
ックされ、メンブレンＥ₁ の湾曲量とウエハＷ₁ のＺ位
置の双方に基づいて微動ステージ１４のＺアクチュエー
タ１４ａの駆動速度が減速される。このように、ウエハ
Ｗ₁ がＺ軸方向に進退するときの速度をメンブレンＥ₁
の湾曲量に基づいて減速することで、メンブレンＥ₁ の
湾曲量が許容値を越えないように制御する。このとき、
ウエハＷ₁ とマスクＭ₁ との間隔が大きいうちは、湾曲
が緩和する時間がより短いので、Ｚアクチュエータ１４
ａの減速量を小さくして露光サイクル間でウエハＷ₁ の
位置決めに費やされる時間が長くなるのを防ぐ。ウエハ
Ｗ₁ とマスクＭ₁ の間隔が露光ギャップに近い場合には
Ｚアクチュエータ１４ａを大きく減速させる。このよう
にして、メンブレンＥ₁ の湾曲量が許容値を越えて破れ
たり、ウエハＷ₁ に接触したり、あるいはマスクＭ₁ の
パターンを著しく変形させて転写、焼き付けの精度を損
なう等のトラブルを確実に回避する。また、湾曲したメ
ンブレンＥ₁がもとの形状にもどるまでの待機時間を短
縮し、スループットの低下を防ぐ。

【００２１】ウエハＷ₁ の露光ギャップを設定したの
ち、微動ステージ１４をＸ，Ｙ軸方向に駆動してウエハ
Ｗ₁ とマスクＭ₁ の最終的な位置合わせを行ない、露光
手段である図示しない光源からビームダクト２を経て露
光室１に導入されたＸ線によってマスクＭ₁ のパターン
をウエハＷ₁ に投影して転写、焼き付けを行なう。露光
終了後、微動ステージ１４のＺアクチュエータ１４ａを
逆駆動してウエハＷ₁ を退避位置へ後退させ、次回の露
光サイクルのためのステップ移動を開始する。

【００２２】ウエハＷ₁ を退避位置へ後退させる工程に
おいても、前述と同様にウエハＷ₁のＺ位置とウエハＷ₁
とメンブレンＥ₁ のギャップ変化をそれぞれＺセンサ
３１とアライメントスコープ３２を用いて計測し、メン
ブレンＥ₁ の湾曲量が許容値を越えないように微動ステ
ージ１４のＺアクチュエータ１４ａの駆動速度を制御す
る。

【００２３】なお、ウエハＷ₁ をマスクＭ₁ に接近させ
る露光ギャップ設定動作におけるメンブレンＭ₁ の湾曲
量の許容値と、露光終了後にウエハＷ₁ をマスクＭ₁ か
ら退避位置へ後退させる工程における前記許容値は必ず
しも同じである必要はない。露光ギャップ設定工程の許
容値を低く設定しておくことで、露光ギャップ設定時の
マスクＭ₁ のパターンが著しく変形するのを防ぎ、パタ
ーンの変形を速かに減衰させて露光前の待機時間を短縮
する一方で、露光終了後の退避工程においてはメンブレ
ンＥ₁ の湾曲量が大きくても次の露光サイクルのステッ
プ移動中にメンブレンＥ₁ がもとの形状を回復すれば充
分であるから、前記許容値を大きく設定することで、ウ
エハＷ₁ の位置決め速度を少しでも速くしてスループッ
トを向上させるのが望ましい。

【００２４】次に、ギャップ検出部３２ａの出力すなわ
ち、３個のアライメントスコープ３２のうちの１つによ
って検出されたメンブレンＥ₁ とウエハＷ₁ のギャップ
変化と、Ｚ位置検出部３１ａの出力すなわち、Ｚセンサ
３１によって検出されたウエハＷ₁ のＺ位置に基づいて
メンブレンＥ₁ の湾曲量を求める方法を説明する。

【００２５】図３に示すように、まず、微動ステージ１
４のＺアクチュエータ１４ａの駆動前のＺ位置検出部３
１ａの出力とギャップ検出部３２ａの出力を、それぞれ
ウエハＷ₁ のＺ位置の初期値Ｚ０、マスクＭ₁ のメンブ
レンＥ₁ とウエハＷ₁ のギャップ（間隔）の初期値Ｇ０
とする。微動ステージ１４のＺアクチュエータ１４ａの
駆動を開始して時間ｔ（ｍｓｅｃ）を経過後のウエハＷ
₁ のＺ位置Ｚｔとギャップの計測値Ｇｔを検出し、以下
のようにＺ駆動量ΔＺとギャップ変化ΔＧを算出する。

【００２６】ΔＺ＝｜Ｚｔ−Ｚ０｜ ΔＧ＝｜Ｇｔ−Ｇ０｜続いて、メンブレンＥ₁ の湾曲量Ｄｔを以下の式によっ
て算出する。

【００２７】Ｄｔ＝｜ΔＺ−ΔＧ｜また、メンブレンＥ₁ の湾曲量Ｄｔの許容値Ｄ₀ は以下
のように設定される。メンブレンＥ₁ の湾曲は、Ｚアク
チュエータ１４ａの駆動によってウエハＷ₁ がマスクＭ
₁ のメンブレンＥ₁ に接近するときあるいはこれらが離
間する工程で両者の間の雰囲気の圧力が変化することに
起因するものであり、このような圧力変化によるメンブ
レンＥ₁ の湾曲量はメンブレンＥ₁ の中央部分が最も大
きい。そこで、露光ギャップの寸法や、アライメントス
コープ３２の計測精度、微動ステージ１４の制御誤差あ
るいはマスクＭ₁ のパターンに許容される変形量等に基
づいて、メンブレンＥ₁ の中央部分の湾曲量の許容値Ｄ
₁ を設定し、幾何学的な計算によって、メンブレンＥ₁
の中央部分の湾曲量がその許容値Ｄ₁ に達したときのア
ライメントスコープ３２の計測位置におけるメンブレン
Ｅ₁ の湾曲量を求めてこれを許容値Ｄ₀ とする。

【００２８】あるいは、実験によってメンブレンＥ₁ の
中央部分の湾曲量とアライメントスコープ３２の計測位
置におけるメンブレンＥ₁ の湾曲量の関係を予め調べて
関係式を求めておく。この実験は、本実施例による露光
室と同様の実験装置を製作して行なってもよいし、空気
中で行なった実験から間接的に前記の関係式を求めても
よい。

【００２９】なお、Ｚセンサ３１によって計測されたウ
エハＷ₁ のＺ位置とアライメントスコープ３２によって
計測されたウエハＷ₁ とマスクＭ₁ のメンブレンＥ₁ の
ギャップ変化に基づいてメンブレンＥ₁ の湾曲量Ｄｔを
算出する替わりに、図４に示すように３個のアライメン
トスコープ３２のうちの２つを用いてメンブレンＥ₁の
湾曲量Ｄｔを求めてもよい。これは以下のように行なわ
れる。

【００３０】２つのアライメントスコープ３２によっ
て、それぞれの計測点Ａ，ＢにおけるマスクＭ₁ のメン
ブレンＥ₁ とウエハＷ₁ の間隔を検出し、両者の出力の
差すなわちギャップ差ΔＧｔを算出する。予めメンブレ
ンＥ₁ の中央部分の湾曲量が許容値Ｄ₁ になったときの
ギャップ差を幾何学的な計算あるいは実験によって求め
ておき、これを許容値として前記計測点Ａ，Ｂにおける
ギャップ差ΔＤｔと比較する。

【００３１】なお、２つのアライメントスコープ３２に
よる計測点Ａ，Ｂの相対位置は、メンブレンＥ₁ に設け
られたパターンＰ₁ の外側でメンブレンＥ₁ が変形した
ときにその湾曲量が同じにならないように考慮しなけれ
ばならない。

【００３２】例えば、図４の（ｂ）に示すように、一方
の計測点ＡはメンブレンＥ₁ のコーナーに近接し、他方
の計測点ＢはメンブレンＥ₁ の一側縁の中央に位置させ
るか、あるいは、同図の（ｃ）に示すように、メンブレ
ンＥ₁ の互に対向する一対の側縁の中央であって、パタ
ーンＰ₁ に対する離間距離の異なる位置を選定するとよ
い。

【００３３】さらに、メンブレンＥ₁ やウエハＷ₁ の表
面に起伏や曲がり等の形状誤差がある場合には、ウエハ
Ｗ₁ の退避位置において２つの計測点Ａ，Ｂの計測値の
差の初期値を求めておき、以後の変化分をメンブレンＭ
₁ の湾曲量とする。この初期値は、ウエハＷ₁ のステッ
プ移動やマスクＭ₁ の交換等のたびに計測し直す必要が
ある。

【００３４】図５はさらに別の変形例を示す。これは、
アライメントスコープ３２の出力を用いてマスクＭ₁ の
メンブレンＥ₁ の湾曲量を計測する替わりに、メンブレ
ンＥ₁ の中央部分の変位を直接変位検出手段である変位
センサ４１によって検出することでメンブレンＥ₁ の湾
曲量を計測するもので、図５の（ｂ）に示すように、ウ
エハＷ₁ が退避位置にあるときの変位センサ４１の出力
を初期値Ｃ０とし、ウエハＷ₁ の露光ギャップ設定工程
を開始して時間ｔ（ｍｓｅｃ）を経過後の変位センサ４
１の出力Ｃ１と前記初期値Ｃ０の差Ｃｔ＝｜Ｃ０−Ｃ１
｜が直接メンブレンＥ₁ の湾曲量を表わす。従って、変
位検出部４１ａの出力ＣｔがメンブレンＥ₁ の湾曲量の
許容値Ｄ₁ を越えないように微動ステージ１４のＺアク
チュエータ１４ａの駆動速度を制御すればよい。

【００３５】本変形例は、マスクＭ₁ のメンブレンＥ₁
のウエハＷ₁ に面した表面の反対側に変位センサ４１を
近接させてメンブレンＥ₁ の中央部分の変位を計測する
ものであるため、露光中は変位センサ４１をメンブレン
Ｅ₁ の側傍（図５の（ｂ）に破線で示す）に退避させる
必要がある。そこで、変位センサ４１を一軸駆動ステー
ジ４２に搭載し、メンブレンＥ₁ の湾曲量を監視すると
きのみ変位センサ４１を計測位置へ移動させるように構
成する。

【００３６】次に、ウエハの露光ギャップ設定時にメン
ブレンの湾曲量がその許容値を越えないように微動ステ
ージのＺアクチュエータの駆動速度をフィードバック制
御するシーケンスを図６のフローチャートに基づいて説
明する。

【００３７】ステップＳ１でウエハの所定の露光画角
（第ｎショット目）がマスクの下にくるよう、粗動ステ
ージをステップ駆動する。この時ウエハとマスクの干渉
を避けるため、両者のギャップはそれぞれの平面度、ク
サビなどを考慮した充分大きな値、例えば、１００μｍ
以上とする。

【００３８】ステップＳ２でアライメントスコープを用
いて三箇所のギャップを計測し、微動ステージを駆動し
てマスクとウエハの平行出しを行なう。

【００３９】ステップＳ３でＺセンサによってウエハチ
ャックのＺ位置の初期値を計測し、アライメントスコー
プによってマスクのメンブレンとウエハのギャップの初
期値を計測する。

【００４０】ステップＳ４で微動ステージによる露光ギ
ャップ設定を行なう。目標値は例えば３０μｍに設定す
る。駆動中はマスクのメンブレンの湾曲量が許容値を越
えないように駆動速度をフィードバック制御する。

【００４１】ステップＳ５でアライメントスコープの計
測結果を用いて、微動ステージをＸＹ方向に駆動しマス
クとウエハの位置合わせを行なった後、露光を行なう。

【００４２】ステップＳ６で露光完了後、前述と同様に
ウエハチャックの位置と、マスクとウエハのギャップ
（間隔）の初期値を計測する。

【００４３】ステップＳ７でステップ移動時のギャップ
（１００μｍ）に退避する。この場合もマスクのメンブ
レンの湾曲量が許容値を越えないようにＺアクチュエー
タの駆動速度をフィードバック制御する。

【００４４】このように、露光ギャップ設定動作と退避
動作中に常時メンブレンの湾曲量に基づいてＺアクチュ
エータをフィードバック制御するシーケンスの替わり
に、図７に示すようにＺアクチュエータの駆動速度を２
段階に切り換えるシーケンスを用いてもよい。これは、
露光ギャップ設定動作の場合で、ステップＳ１１で前述
と同様に露光ギャップ設定前の初期値を計測し、ステッ
プＳ１２でまず第１の駆動速度Ｖ₁ でＺアクチュエータ
の駆動を開始する。ステップＳ１３でＺセンサの出力が
目標値以下であるか否かを判定し、ステップＳ１４でメ
ンブレンの湾曲量Ｄｔを計測する。ステップＳ１５でメ
ンブレンの湾曲量Ｄｔが許容値Ｄ₁ を越えているか否か
を判定し、越えていれば、ステップＳ１６でＺアクチュ
エータの駆動速度を第２の駆動速度Ｖ₂ に減速する。ス
テップＳ１７でＺセンサの出力を確認したうえでステッ
プＳ１８で再度メンブレンの湾曲量Ｄｔを計測し、ステ
ップＳ１９でメンブレンの湾曲量Ｄｔが充分に小さくな
ったか否かを判定し、充分に減衰していればステップＳ
１２に戻って第１の駆動速度Ｖ₁ まで加速する。なお、
第２の駆動速度Ｖ₂ は第１の駆動速度Ｖ₁ より充分小さ
く設定するのが望ましい。場合によってはＺアクチュエ
ータの駆動を停止してもよい。

【００４５】次に上述した露光装置を利用した半導体デ
ィバイスの製造方法の実施例を説明する。図８は半導体
ディバイス（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Ｓ２１（回路設計）では半
導体ディバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２２
（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。一方、ステップＳ２３（ウエハ製造）
ではシリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造
する。ステップＳ２４（ウエハプロセス）は前工程と呼
ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、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Ｓ２５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ
Ｓ２４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Ｓ２６（検査）ではステップＳ２
５で作製された半導体ディ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
体ディバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ２７）
される。

【００４６】図９は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップＳ３１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップＳ３２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップＳ３３（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Ｓ３４
（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステ
ップＳ３５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布
する。ステップＳ３６（露光）では上記説明した露光装
置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。ステップＳ３７（現像）では露光したウエハを現像
する。ステップＳ３８（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Ｓ３９（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。
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度の半導体ディバイスを製造することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００４８】ウエハ等基板をマスク等原版に向かって進
退させるときに原版が著しく変形するのを回避し、原版
に対する基板の位置決めを高精度で安全かつ速やかに行
なうことができる。これによって、露光装置の転写精度
と生産性を大きく改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による露光装置の主要部を示す模式部
分断面図である。

【図２】図１の装置の計測部と制御装置を説明する図で
ある。

【図３】図１の装置による計測方法を説明する図であ
る。

【図４】一変形例による計測方法を説明する図である。

【図５】別の変形例による露光装置を示すもので、
（ａ）はその主要部を示す模式部分断面図、（ｂ）は計
測方法を説明する図である。

【図６】露光ギャップ設定のシーケンスの一例を示すフ
ローチャートである。

【図７】露光ギャップ設定のシーケンスの別例を示すフ
ローチャートである。

【図８】半導体ディバイス製造工程を示すフローチャー
トである。

【図９】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【図１０】一従来例による露光装置の主要部を示す模式
部分断面図である。

【符号の説明】

１露光室１０ウエハステージ１３粗動ステージ１４微動ステージ１４ａＺアクチュエータ１５ウエハチャック１６制御装置２０マスクステージ３１Ｚセンサ３２アライメントスコープ４１変位センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原版保持手段に保持された原版に対向す
る基板を前記原版に沿って移動させる第１の駆動手段
と、前記基板を前記原版に向かって接近離間させる第２
の駆動手段と、前記原版の変形量を検出する変形量測定
手段と、その出力に基づいて前記第２の駆動手段を制御
する制御手段を有する位置決めステージ装置。
【請求項２】第２の駆動手段の駆動方向の基板の位置
を検出する基板位置測定手段が設けられており、制御手
段が、前記基板位置測定手段の出力と変形量測定手段の
出力に基づいて前記第２の駆動手段を制御するように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の位置決め
ステージ装置。
【請求項３】変形量測定手段が、基板位置測定手段の
出力から得られる駆動手段の駆動量と原版と基板の離間
距離に基づいて前記原版の変形量を検出するように構成
されていることを特徴とする請求項１または２記載の位
置決めステージ装置。
【請求項４】変形量測定手段が、原版の複数の部位に
ついて前記原版と基板の離間距離をそれぞれ測定する離
間距離測定手段の出力に基づいて前記原版の変形量を検
出するように構成されていることを特徴とする請求項１
または２記載の位置決めステージ装置。
【請求項５】離間距離測定手段が、原版と基板の位置
合わせを行なうアライメントスコープであることを特徴
とする請求項４記載の位置決めステージ装置。
【請求項６】変形量測定手段が、原版の所定の部位の
変位を検出する変位検出手段を有することを特徴とする
請求項１または２記載の位置決めステージ装置。
【請求項７】制御手段が、変形量測定手段の出力を第
２の駆動手段にフィードバックしてその駆動速度を制御
するように構成されていることを特徴とする請求項１な
いし６いずれか１項記載の位置決めステージ装置。
【請求項８】制御手段が、変形量測定手段の出力が許
容値に到達したときに第２の駆動手段の駆動速度をゼロ
または所定の値に低減するように構成されていることを
特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の位置決
めステージ装置。
【請求項９】請求項１ないし８いずれか１項記載の位
置決めステージ装置と、これによって位置決めされた基
板を露光する露光手段を有する露光装置。
【請求項１０】請求項９記載の露光装置を用いて微小
ディバイスを製造することを特徴とするディバイス製造
方法。