JPH09280812A

JPH09280812A - ステージ

Info

Publication number: JPH09280812A
Application number: JP8115332A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで、ステージ自体の剛性を低下させ
ることなく、反射鏡の高反射率を維持できるステージを
提供すること。【解決手段】反射鏡（３４，３６）を比較的ポアの少
ない緻密なセラミックス材料を主成分として構成し、ス
テージ本体（５３）を反射鏡（３４，３６）よりもポア
の多いセラミックス材料を主成分として構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料台の位置を計
測する干渉計を備えたステージに関し、特に、試料台及
び試料台に設けられた干渉計用の反射鏡の材質の改良に
関する。

【０００２】

【背景技術】一般に、半導体デバイス製造用の露光装置
等に使用されるステージは、ＸＹ２次元平面内を移動可
能に支持された試料台を備え、その試料台上にウエハ等
の試料が載置される。試料台には、干渉計用の反射鏡が
固定されており、干渉計から射出される計測用の光を反
射する。そして、その反射鏡で反射した光を用いて試料
台の位置（試料の位置）を計測するようになっている。

【０００３】従来のステージにおいては、試料台上に固
定された干渉計用の反射鏡を光学ガラスで成形し、試料
台本体をセラミックスで成形したものがある。また、従
来の他のステージにおいては、反射鏡及び試料台本体と
もに光学ガラスで成形したものや、セラミックスのみで
成形したものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射鏡
を光学ガラスで成形し、試料台本体をセラミックスで成
形した従来のステージにおいては、反射鏡と試料台本体
が２種類の異なる材質で成形されているため、両者の熱
膨張係数の相違により反射鏡が変形することがある。す
なわち、反射鏡の周辺の温度が変化した場合に、反射鏡
と試料台本体との変形量に差が生じ、反射鏡の反射面が
歪んでしまうことがある。反射鏡の反射面が変形する
と、干渉計によって計測された試料台の位置の精度が劣
化することになる。

【０００５】また、反射鏡及び試料台本体ともに光学ガ
ラスで成形した場合には、試料台本体の剛性が低下する
と共に、コストが高くなってしまう。試料台の剛性が低
下すると、その上に設置された反射鏡の反射面の位置が
不安定になり、干渉計の計測精度が低下することにつな
がる。

【０００６】また、反射鏡及び試料台本体ともにセラミ
ックスで成形した場合には、セラミックス内に存在する
ポアにより反射鏡の反射率が低下するという不都合があ
る。一般に、セラミックスを焼結する前の状態は、原料
の砂と砂との隙間に約４０％の空間が存在する。そし
て、この原料を焼結すると表面張力等により、内部の空
間の殆どは埋まるが、僅かな空間が材料内部に残り、こ
れがポアとなる。反射鏡を形成するセラミックス中にポ
アが存在すると、そのポアにより反射鏡の反射率が低下
してしまう。このようなセラミックス中のポアは、セラ
ミックスの原料となる砂と、その焼結方法によって緻密
な状態にすることは可能であるが、製造されたセラミッ
クス自体が高価になってしまう。このため、ポアの少な
い緻密なセラミックスで試料台本体と反射鏡とを一体で
成形した場合には、高価なセラミックスを大量に必要と
するため、全体としてコストが高くなるという問題点が
ある。

【０００７】本発明は、上記のような状況に鑑みた成さ
れたものであり、低コストで、試料台自体の剛性を低下
させることなく、反射鏡の高反射率を維持できるステー
ジを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のステージにおいては、反射鏡（３４，３
６）を比較的ポアの少ない緻密なセラミックス材料を主
成分として構成し、試料台（５３）を反射鏡（３４，３
６）よりもポアの多いセラミックス材料を主成分として
構成している。

【０００９】試料台（５３）を形成するセラミックス材
料としては、アルミナ(Al₂O₃)・セラミックス，窒化珪
素(Si₃N₄)・セラミックス、及びサイアロン (SiAlON)・
セラミックスの内の少なくとも１つを主成分とする。ま
た、試料台（５３）を形成するセラミック材料を熱間静
水圧プレス処理することによって、反射鏡（３４，３
６）を形成するセラミック材料を生成することができ
る。

【００１０】反射鏡（３４，３６）と試料台（５３）と
を連結手段（５８ａ，５８ｂ，６２ａ，６２ｂ）によっ
て直接機械的に連結する場合には、その連結位置は、反
射鏡（３４，３６）への試料（１４）の投影位置の外側
に設定する。また、連結手段（５８ａ，５８ｂ，６２
ａ，６２ｂ）による反射鏡（３４，３６）と試料台（５
３）との連結部と反射鏡（３４，３６）の反射面（３４
ａ，３６ａ）との間に、応力歪みの伝搬を低減する応力
吸収手段を備える。応力吸収手段としては、反射鏡（３
４，３６）内にスリット（５７ａ，５７ｂ，６２ａ，６
２ｂ）を形成する。

【００１１】

【作用及び効果】本発明は上記のように、反射鏡（３
４，３６）のみを緻密なセラミックス材料で成形してい
るため、高価な緻密度の高いセラミックスの使用量を大
幅に削減することができ、試料台（５３）と反射鏡（３
４，３６）の両方を緻密なセラミックス材料で成形する
場合に比べてコストの低減が図れる。また、試料台（５
３）もセラミックス材料で成形しているため、ガラス部
材等に比べて剛性を高くできる。更に、反射鏡（３４，
３６）自体は緻密なセラミックス材料で成形されている
ため、高反射率を維持することができる。

【００１２】また、試料台（５３）を構成するセラミッ
ク材料を熱間静水圧プレス処理することによって反射鏡
（３４，３６）用のセラミックスを生成すれば、同種の
セラミック材料で反射鏡（３４，３６）と試料台（５
３）を成形することになり、両部材間の熱膨張係数を略
同一にできる。これにより、周辺温度の変化による反射
鏡（３４，３６）の反射面（３４ａ，３６ａ）の変形を
抑制できる。

【００１３】更に、反射鏡（３４，３６）と試料台（５
３）との熱膨張率を同一にすると、両者を直接結合する
ことが可能となる。そして、反射鏡（３４，３６）と試
料台（５３）とを直接ネジ等の機械的手段によって連結
すれば、両者の結合度が向上し、試料台（５３）を駆動
した場合にも、加減速による反射鏡（３４，３６）と試
料台（５３）との相対的な位置ずれが生じない。また、
試料台（５３）と反射鏡（３４，３６）とを機械的に連
結した際に、反射鏡（３４，３６）と試料台（５３）と
の連結部と反射鏡（３４，３６）の反射面（３４ａ，３
６ａ）との間に、応力歪みの伝搬を低減する手段（５７
ａ，５７ｂ，６２ａ，６２ｂ）を設ければ、試料台（５
３）と反射鏡（３４，３６）との連結時に生じる応力歪
みが、反射鏡（３４，３６）の反射面（３４ａ，３６
ａ）に到達することを抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を実施
例を参照して説明する。本実施例は、半導体集積回路製
造用の投影露光装置におけるウエハステージに本発明を
適用したものである。

【００１５】

【実施例】図１は、本実施例にかかる走査型投影露光装
置１０を示す。この装置１０は、レチクル１２とウエハ
１４とを露光光に対して相対的に走査させることによ
り、レチクル１２上に形成されたパターンをウエハ１４
上に順次投影露光する走査型投影露光装置、所謂スキャ
ニング・ステッパである。

【００１６】図において、光源を含む照明系１６から射
出された光は、レチクルステージ１８上に真空吸着され
たレチクル１２のパターン形成面を略均一な照度で照明
する。レチクルステージ１８は、レチクル駆動装置２２
により、投影光学系２０の光軸をＺ軸とした場合のＸＹ
平面内において、並進及び回転可能になっている。レチ
クルステージ１８上には、干渉計による位置計測用の反
射鏡２４、２６が設けられている。そして、干渉計２８
と反射鏡２４とによってレチクルステージ１８のＸ方向
（紙面左右方向）の位置を計測するようになっている。
すなわち、干渉計２８から反射鏡２４に対して計測用の
レーザ光を投射し、反射鏡２４で反射した光に基づいて
レチクルステージ１８のＸ方向の位置を計測する。ま
た、反射鏡２６と図示しない干渉計によって紙面に垂直
なＹ方向の位置を計測できるようになっている。

【００１７】レチクル１２上に形成されたパターンに露
光用の光が照射されると、当該パターンは投影レンズ２
０を介して、ウエハステージ３２（ウエハホルダ５４）
に真空吸着されたウエハ１４上に転写される。

【００１８】ウエハステージ３２上には、干渉計による
計測用の反射鏡３４、３６が固定されている。そして、
反射鏡３４と干渉計３８によってウエハステージ３２の
Ｘ方向の位置を計測するようになっている。すなわち、
干渉計３８から計測用のレーザ光を反射鏡３４及び投影
光学系２０に設置された不図示の固定鏡に対して照射
し、これら固定鏡及び反射鏡３４で反射した光の干渉状
態に基づいてウエハステージ３２のＸ方向の位置を計測
する。また、反射鏡３６と図示しない他の干渉計によっ
て紙面に垂直なＹ方向の位置を計測するようになってい
る。

【００１９】ウエハステージ３２は、ウエハ駆動装置４
２によってＸＹＺの３次元方向に移動可能になってい
る。投影レンズ２０の側部には、アライメント顕微鏡４
４が配置されている。アライメント顕微鏡４４は、投影
レンズ２０と光軸の異なる所謂オフ・アクシス形式の顕
微鏡であり、ウエハ１４内の複数の領域から予め定めら
れた数点のアライメントマーク（図示せず）を検出す
る。そして、検出されたアライメントマークの位置に基
づき、最小自乗近似計算によってウエハ１４の位置（座
標）を計測する。また、アライメント顕微鏡４４と投影
レンズ２０の光軸間の距離であるベースライン量を測定
し、露光開始時にウエハステージ３２をベースライン量
だけ移動させるように構成されている。

【００２０】図２及び図３は、ウエハステージ３２をそ
れぞれ正面（図１の裏面）及び側面（図１の右側面）か
ら観察した様子を示す。なお、図２及び図３において
は、図１に示した反射鏡３６の図示及びその説明を省略
するが、この反射鏡３６についても反射鏡３４と同様の
構成とする。また、図４にはウエハ１４と反射鏡３４，
３６の位置関係を示す。

【００２１】図２及び３において、ステージ本体５３
は、ＸＹステージ５１によってＸＹ平面内に移動可能
で、Ｚステージ５２によってＺ軸方向及びレベリング方
向に移動可能に構成されている。ステージ本体５３上に
は、ウエハホルダ５４を介してウエハ１４が載置されて
いる。

【００２２】反射鏡３４は、ネジ５８ａ，５８ｂによっ
てステージ本体５３に直接固定されている。このため、
反射鏡３４とステージ本体５３の結合強度が従来に比べ
て向上し、ステージ本体５３が移動した際の加減速によ
る反射鏡３４とステージ本体５３との相対的な位置ずれ
を最小限に抑えることができる。反射鏡３４の内部に
は、ネジ５８ａ，５８ｂに対応する位置の上部にスリッ
ト５７ａ，５７ｂが形成されている。スリット５７ａ，
５７ｂは、反射鏡３４中において、干渉計３８から射出
されるレーザビーム５９の方向に貫通した状態で形成さ
れている。このように、ネジ５８ａ，５８ｂと反射面３
４ａとの間にスリット５７ａ，５７ｂが形成されている
ため、反射鏡３４とステージ本体５３とをネジ５８ａ，
５８ｂによって固定した時に、ネジ５８ａ，５８ｂの締
め付けによって生じる歪みが反射鏡３４の反射面３４ａ
まで伝搬しなようになっている。なお、スリット５７
ａ，５７ｂの大きさ及び数は、反射鏡３４の大きさ等に
応じて、変更することができる。

【００２３】図４に示すように、反射鏡３６も反射鏡３
４と同様に、ネジ６０ａ，６０ｂによってステージ本体
５３に直接固定されている。このため、反射鏡３６とス
テージ本体５３の結合強度が従来に比べて向上し、ステ
ージ本体５３が移動した際の加減速による反射鏡３９と
ステージ本体５３との相対的な位置ずれを最小限に抑え
ることができる。反射鏡３６の内部には、ネジ６０ａ，
６０ｂに対応する位置の上部にスリット６２ａ，６２ｂ
が形成されている。スリット６２ａ，６２ｂは、反射鏡
３６中において、図示しない干渉計から射出されるレー
ザビーム６４の方向に貫通した状態で形成されている。
このように、ネジ６０ａ，６０ｂと反射面３６ａとの間
にスリット５７ａ，５７ｂが形成されているため、反射
鏡３４の場合と同様に、反射鏡３６とステージ本体５３
とをネジ６０ａ，６０ｂによって固定した時に、ネジ６
０ａ，６０ｂの締め付けによって生じる歪みが反射鏡３
６の反射面３６ａまで伝搬しなようになっている。

【００２４】図４に示すように、ネジ５８ａ，５８ｂの
位置は、反射鏡３４の使用範囲の最大幅（Ｄ１）の外側
とする。すなわち、ネジ５８ａ，５８ｂの位置は、反射
鏡３４の長手方向（Ｙ方向）に関して、反射鏡３４の反
射面でのレーザビーム５９の入射範囲よりも外側とす
る。これは、ネジ５８ａ，５８ｂによって反射鏡３４を
ステージ本体５３に対して締め付けた場合に、反射鏡３
４に生じる歪みが最大になるのがネジ５８ａ，５８ｂの
位置となるためである。すなわち、ネジ５８ａ，５８ｂ
の位置を図４のように配置することにより、ネジ５８
ａ，５８ｂの締め付けによる反射鏡３４の反射面３４ａ
の歪みを最小限に抑えることができ、干渉計３８の計測
誤差を抑えることができる。なお、ネジ５８ａ，５８ｂ
の位置は、できるだけ反射鏡３４の使用範囲から離れて
いる方が有利である。

【００２５】他方、反射鏡３６に関しても、反射鏡３４
の場合と同様に、ネジ６０ａ，６０ｂの位置は、反射鏡
３６の使用範囲の最大幅（Ｄ２）の外側とする。これに
より、ネジ６０ａ，６０ｂの締め付けによる反射鏡３６
の反射面３６ａの歪みを最小限に抑えることができる。

【００２６】上記のような構成のウエハステージ３２に
おいては、ＸＹステージ５１及びＺステージ５２によ
り、必要に応じてステージ本体５３を駆動し、その時の
ステージ本体５３（ウエハ１４）の位置を干渉計３８
（図１参照）によって測定する。すなわち、反射鏡３４
に対して照射されるレーザビーム５９を反射鏡３４で反
射し、干渉計３８によって、投影レンズ２０の光軸とス
テージ本体５３（ウエハ１４）との相対的な変位量を測
定する。この時、上述したように、反射鏡３４はステー
ジ本体５３に対してねじ５８ａ，５８ｂによって直接固
定され、両者の相対位置のずれが殆ど無いため、ステー
ジ本体５３の位置を正確に測定することができる。反射
鏡３４の反射面３４ａを研磨する場合や、反射鏡３４を
修理する場合には、ネジ５８ａ，５８ｂを外して反射鏡
３４をステージ本体５３から取り外すようになってい
る。この様なメリットは、反射鏡３６についても同様で
ある。

【００２７】ステージ本体５３は、比較的ポアの多い安
価なセラミックスを主成分として成形される。例えば、
アルミナ(Al₂O₃)・セラミックス，窒化珪素(Si₃N₄)・セ
ラミックス、又はサイアロン(SiAlON)・セラミックスを
主成分とするものを使用する。一方、高い反射率が要求
される反射鏡３４，３６は、ポアの少ない緻密なセラミ
ックスを主成分として成形される。例えば、ステージ本
体５３を形成するセラミック材料を熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）処理して生成される高緻密度のセラミックス
を使用する。これにより、ステージ本体５３と反射鏡３
４，３６との熱膨張率が等しくなり、周辺温度の変化に
よる反射鏡３４，３６の反射面３４ａ，３６ａの変形を
抑制できる。

【００２８】上記のように、本実施例においては、反射
鏡３４，３６のみを緻密なセラミックス材料で成形して
いるため、高価な緻密度の高いセラミックスの使用量を
大幅に削減することができ、ステージ本体５３と反射鏡
３４，３６の両方を緻密なセラミックス材料で成形する
場合に比べてコストの低減が図れる。また、ステージ本
体５３も同じセラミックス材料で成形しているため、ガ
ラス部材等に比べて剛性を高くできる。更に、反射鏡３
４，３６自体は緻密なセラミックス材料で成形されてい
るため、高反射率を維持することができる。

【００２９】また、ステージ本体５３を構成するセラミ
ック材料を熱間静水圧プレス処理することによって反射
鏡３４，３６用のセラミックスを生成しているため、同
種のセラミック材料で反射鏡３４，３６とステージ本体
５３を成形することになり、両部材間の熱膨張係数を略
同一にできる。これにより、周辺温度の変化による反射
鏡３４，３６の反射面３４ａ，３６ａの変形を抑制でき
る。

【００３０】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に示された本発明の技術的思想としての要
旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。上記実
施例においては、本発明を露光装置のウエハステージに
適用しているが、レチクルステージに適用することもで
きる。また、レチクル等のパターンの座標を計測するパ
ターン位置計測装置等のように、干渉計を用いた種々の
タイプのステージに適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
を示す概略構成図である。

【図２】図２は、実施例にかかるウエハステージを示す
正面模式図（図１に対しては裏面を示す）である。

【図３】図３は、実施例にかかるウエハステージを示す
側面模式図である。

【符号の説明】

５１・・・ＸＹステージ５２・・・Ｚステージ５３・・・ステージ本体５４・・・ウエハホルダ１４・・・ウエハ３４，３６・・・反射鏡３４ａ，３６ａ・・・反射面５７ａ，５７ｂ，６２ａ，６２ｂ・・・スリット５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ・・・ネジ５９，６４・・・レーザビーム

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【手続補正書】

【提出日】平成８年７月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】図４は、実施例のウエハステージ上におけるウ
エハと反射鏡の位置関係を示す平面図である。

【符号の説明】５１・・・ＸＹステージ５２・・・Ｚステージ５３・・・ステージ本体５４・・・ウエハホルダ１４・・・ウエハ３４，３６・・・反射鏡３４ａ，３６ａ・・・反射面５７ａ，５７ｂ，６２ａ，６２ｂ・・・スリット５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ・・・ネジ５９，６４・・・レーザビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を保持して移動可能な試料台と、干渉
計による前記試料台の位置計測に用いられ、前記試料台
に固定された反射鏡とを備えたステージにおいて、前記反射鏡を第１セラミックス材料を主成分として構成
し；前記試料台を前記第１セラミックス材料よりポアの
多い第２セラミックス材料を主成分として構成したこと
を特徴とするステージ。
【請求項２】前記第１及び第２セラミック材料は、熱膨
張係数が略等しいことを特徴とする請求項１に記載のス
テージ。
【請求項３】前記第２セラミックス材料は、アルミナ(A
l₂O₃)・セラミックス，窒化珪素 (Si₃N₄)・セラミック
ス、及びサイアロン(SiAlON)・セラミックスの内の少な
くとも１つを主成分とすることを特徴とする請求項１又
は２に記載のステージ。
【請求項４】前記第１セラミックス材料として、前記第
２セラミックス材料を熱間静水圧プレス処理によって製
造されるセラミックスを使用することを特徴とする請求
項１，２又は３に記載のステージ。
【請求項５】前記反射鏡と前記試料台とを機械的に連結
する連結手段を更に備えたことを特徴とする請求項１、
２、３又は４に記載のステージ。
【請求項６】前記連結手段による連結位置は、前記反射
光の長手方向に関して、前記反射鏡への干渉計用光ビー
ムの入射範囲より外側に設定されていることを特徴とす
る請求項５に記載のステージ。
【請求項７】前記連結手段による前記反射鏡と前記試料
台との連結部と前記反射鏡の反射面との間に、応力歪み
の伝搬を低減する応力吸収手段を備えたことを特徴とす
る請求項５又は６に記載のステージ。
【請求項８】前記応力吸収手段は、前記反射鏡内に形成
されたスリットであることを特徴とする請求項７に記載
のステージ。