JPS60123716A - Xyステ−ジのxy交差角測定方法及びその測定装置 - Google Patents

Xyステ−ジのxy交差角測定方法及びその測定装置

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JPS60123716A
JPS60123716A JP23189683A JP23189683A JPS60123716A JP S60123716 A JPS60123716 A JP S60123716A JP 23189683 A JP23189683 A JP 23189683A JP 23189683 A JP23189683 A JP 23189683A JP S60123716 A JPS60123716 A JP S60123716A
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JP
Japan
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stage
mirror
measuring
moving distance
angle
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JP23189683A
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English (en)
Inventor
Akira Noma
野間 昭
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はXYステージのXY交差角測定方法及びその測
定装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
例えばLSI用のマスク製作装置(電子ビームマスク描
画装置、フォトリピータ)、ウェハステラA等において
は、第1図に示すXYステージが用いられている1、即
ち、図中1は基台であシ、この基台1上には駆動軸2に
よシY方向に移動するY方向スライド板3が設置されて
いる・このスライド板3上には駆動軸4によシX方向に
移動するX方向スライド板5が設置されている。また、
とのX方向スライド板5のY方向及びX方向に沿う側面
には夫々平面ミラー6.7が取付けられている。そして
、これら平面ミラー6.7に対応してX方向スライド板
5のX方向移動距離及びY方向移動距離を夫々測定する
だめの干渉計(図示せず)が配置されている。こうした
XYステージにおいては、スライド板。
特に最上層のX方向スライド板5のX、Y方向の移動距
離を正確に測定する上で、該X方向スライド板5の直交
度(平面ミラー6.7の取付は角度)を検出することが
重要である。
ところで、XYステージの直交度の測定は、従来、X方
向スライド板に固定したガラスマスク等の試料のパター
ン位置を検出し得る装置(例えば光波型座標測定装置)
のXYステージの場合、直交度が既知のガラスマスク試
料の直交度を測定し、該試料の直交度とめた直交度との
ずれ量からX方向スライド板の直交度を測定する方向が
採用されている。なお、ガラスマスク試料の直交度は前
記座標測定装置にょシ11回目2回目の試料の固定方向
を互に90°ずらして測定し、これらの平均値からめる
また、試料のノJ?ターン位置測定機能のない装置(例
えばフォトリピータ)のXYステージでは、該ステージ
を用いてガラスマスクを製作シ、該ガラスマスク上のノ
9ターン配列の直交度を前記座標測定装置により測定す
る方法が採用されている。
〔背景技術の問題点〕 、 しかしながら、上述した従来方法ではXYステージ単体
(例えばX方向スライド板のみ)或いは組立て段階での
直交度を正確に測定することができず、フォ) IJビ
ータ等の装置全体が機能するようになってから始めて直
交度の測定がal能となるため、XYステージの製作、
調整効率が低くなるという次点があった。
また、xyステージの直交度の測定、調整後において、
何んらかの原因で直交度が狂う可能性があるが、これを
監視するために標準サンプルの測定、或いは製作サング
1し”’@”JL3)定を常に行なう必要がある。この
測定に要する時間は15〜30分間であり、測定の自動
化も困難となり、人手もかがる。とシわけ、フォトリピ
ータではサンプル製作(、曵数時間要し、直交度の確認
操作に長時間を要する。
〔発明の目的〕
本発明はXYステージ単体でのXY直交度を測定できる
と共に、フォトリピータ等の装置に組込んだ場合、簡単
な禎5作で常に直交度を監視することが可能なXYステ
ージのXY直交度測定方法、並びに極めて簡単な構造の
測定装置を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明はXYステージのX、Y方向の移動距離だけでな
く、XY方向と例えば45°の角度をなすステージ移動
方向を測定し、これら3方向の移動距離よシXY直交度
をめることを骨子とするものである。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を第2図及び第3図を参照して説
明する。
4第2図は本発明の測定装置を示す概略斜視図、第3図
は同装置の要部平面図である。図中の11はXYステー
ジである。このXYステージ11は基台12と、この基
台12上に設置され、駆動軸13によpyX方向移動す
るY方向スライド板14と、このスライド板14上に設
置され、駆動軸15によりX方向に移動するX方向スラ
イド板16とから構成さ−れている。なお、前記XYス
テージ届において被移動部材はX方向スライド板16に
固定され、Y方向スライド板14及びX方向スライド板
16を移動させることにより、XY方向の任意の距離を
移動できるようになっている。
また、前記X方向スライド板16のY方向に沿う側面に
は第1の平面ミラー17.が取付ケラれ、かつ同スライ
ド板16のX方向に沿う側面には第2の平面ミラー17
2が夫々取付けられている。更に、前記X方向スライド
板16上にはx、X方向と共に例えは直角二等辺三角形
を形成するように第3の平面ミラー173が直立して着
脱自在に設けられている。そして、前記第1の平11ミ
ラー171に対して45°の傾きをもつ第1のハーフミ
ラ−18,が配置され、かつ該ノ・−フミラー181の
反射方向に第1の反射ミラー190、該反射ミラー19
.と反対側の位置に第1の検出器20.が配置されてい
る。また、%iJ記第2の平面ミラー172に対しても
同様に第2の−・−フミラー182、反射ミラー192
及び検出器202が配置され、かつ前記第3の平面ミラ
ー173に対しても同様に第3の−・−フミラー183
、反射ミラー193及び検出器2θ3が配置されている
。こうした第1の平面ミラー171.ハーフミラ−18
1,反射ミラー191及び検出器201によシX方向の
移動距離を測定する第1のマイケルソン型干渉割(第1
測定手段)211が構成される。また、第2の平面ミラ
ー172.ハーフミラ−18□9反射ミラー192及び
検出器2θ2によりY方向の移動距離を測定する第2の
マイケルンン型干渉計(第2測足手段)212が構成さ
れる。
更に、第3の平面ミラー173.ハーフミラ−183、
反射ミラー193及び検出器203によりxy両方向に
対して45°の角度をなす方向での移動距離を測定する
第3のマイケルンン型干渉計(第3測定手段)213が
構成されている。
次に、X方向スライド板のXY交差角の測定方法を説明
する。
各平面ミラー17.〜173の配置角度は誤差を持って
おり、第1.第2の平面ミラー171゜172の交差角
、第2.第3の平面ミラー172゜173の交差角及び
第3.第1の平面ミラー173゜171の交差角を夫々
第4図に示す如く90°+α・45°+β、45°十γ
とすると、α+β十γ二0の関係が成立し、βとγのず
れ角を測定することによりα(XY方向の平面ミラー1
7..772の直角か♂Yれ角)がめられる。
例えばまず、X方向の第2の平面ミラー17□に平行に
(ミラー172とハーフミラ−18□の距離〔ステージ
のY座標〕を一定に保って)X方向スライド板ノロをX
1移動させた場合、第3の平面ミラー173の垂直方向
の移動距離を第3の干渉計213で測長し、その距離を
d、とすると、 d1=X1咲(−+β) ・・・(1)にて表わされる
次いで、第1の平面ミラー171に平行に(ステージの
X座標を一定に保ちながら)Y方向スライド板14をy
I移動させた時の第3のミラー173の垂直移動距離を
第3の干渉計213で測長し、その距離をd2とすると
、 dz=y+咲(−+γ) ・・・(2)4 ・ にて表わされる。
しかして、前記(1) 、 (2)式でのd+ +d2
は第3の干渉計213で、XIは第1の干渉計211で
、ylは第2の干渉計212で夫々測長でき、β。
γをめることができるため、 αニー(β十γ) ・・・(3) の式よりα(XY直交角のずれ角)をめることができ、
ひいてはX方向スライド板16のXY直交度を測定でき
る。
次に、測定精度の評価について説明する。
α、β、γが十分に小さいと考えると、(1)。
(2)式は夫々 ・・・(4) ・・・(5) にて表わされる。
XI + 3’t + dl ’ dZの測定精度とし
ては0、017Zw′100 mm (= 10−’ 
)程度まで得られており、β、γ、従ってαの精度とし
てもio−’程度まで期待され、精度的な問題はない。
次に、第1の平面ミラー171がミラー角度調整、固定
後、何んらかの原因によシ微小角δ(例えば自δ= 1
 /100000 )ずれ、該ミラー171に対するビ
ームの入射角が垂直からδずれた場合について説明する
第2の平面ミラー172に平行にX方向スライド板16
を移動した時の第1の平面ミラー171の垂直方向の移
動距離を第1の干渉計21.で測定した値をxl とす
ると、 XIQEδ=XI(1−δ2/2) −(8)となる。
しかし、δよ10−6と十分に小さい場合、前記(8)
式中のδ2//2は無視できる。従って、上述した(1
)〜(7)式をめる際・は平面ミラーに対するビームの
入射角が真に垂直であるという仮定のもので説明したが
、平面ミラーに対するビームの入射角が垂直方向に対し
て微小角(δ)ずれていても、上述した(1)〜(7)
式が成立し、αの測定か十分可能であることがわかる。
しかして、本発明によればステージの移動距離の測定の
みで行なうため、従来技術では困難であったステージ単
体の直交度測定が可能となる。
また、ステージをフォトリピータ等の組込んだ状態にお
いては、ステージを移動して3方向のステージ移動距離
を測定し、データ処理を行なうだけで、直交度を測定で
きるため、従来では数時間要していた直交度測定を数分
間で行なうことができる。したがって、常時、直又度を
監視することも可能となる。しかも、かかる測定は単純
であシ、ステージの移動距離の測定及びデータ処理はゾ
ログラミング可能であるため、装置自身で直交度の自己
診断も行なわすことができる。
更に、測定精度の面では、従来法と異なり直接的(例え
ば)9タ一ン位置検出の誤差等がない)であ石ため、高
精度の直交度測定か可能となる@一方、本発明によれば
平□面ミラー、ノ・−フミラー、検出器等からなる第3
の干渉計を付設するだけで既述した直交度測定を行なう
ことができる極めて簡単な構造の測定装置を実現できる
〇なお、上記実施例の御1定装置では第3の平面ミラー
をXY方向の平面ミラーに対して略45゜の角度となる
ように配置したが、これに限定されず、XY方向の平面
ミラーに対して三角形を形成するように配置すればよい
上記実施例の測定装置ではX方向スライド板上に第3の
平面ミラーを配置する構造−したが、これに限定されな
い。例えばX方向スライド板の裏面にその下のY方向ス
ライド板と接触しないように第3の平面ミラーを配置し
てもよい。
この場合、被移動部材が固定されるX方向スライド板の
表面にミラーを配置するときのように着脱自在にする必
要はない。
上記実施例では第1〜第3の測定手段として干渉計を用
いたが、これに限定されず、必要な精度に応じて他の方
法でも差し支えない。
上記実施例ではXYステージの直交度の測定について説
明したが、90°よシ相当ずれた特定の角度をもったス
テージでも同様に測定できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によればXYステージ単体で
のXY直交度を測定できると共に、フォトリピ−タ等の
装置に組込んだ場合、簡単表操作で常に直交度を監視す
ることが可能なXYステージのXY直交度狽1;定方性
、並びに、かかる直交度測定を実現し得る極めて簡単な
構造のXY直交度測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的々XYステージを示す概略斜視図、第2
図は本発明の一実施例を示すXYステージのXY直交度
測定装置の概略斜視図、第3図は第2図の袋部平面図、
第4図は本発明のUtf又度測足方法を説明するだめの
平面図である。 Lノ・・・XYろテーツ、J2・・・基台、14・・・
Y方向スライド板、16・・・X方向スライド板、17
1〜ノア3・・・平面ミラー、−18,〜183・・・
ハーフミラ−1201〜203・・・検出器、21.〜
213・・・干渉計(測定手段)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第11 第 4 1jj

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二方向に独立して移動し得るXYステージのXY
    交差角を測定する方法において、ステージのX方向の移
    動距離、X方向とある角度で交差しているY方向の移動
    距離、更にX7両方向と異なった方向でのステージの移
    動距離をめ、これらの移動距離に基づいてステージのX
    Y方向又差角を測定することを特徴とするXYステージ
    のXY父差角測定方法。
  2. (2)二方向に独立して移動し得るXYステージのxy
    交差角を測定する装置において、ステージのX方向の移
    動距離を測定する第1測定手段と、X方向とある角度で
    交差しているY方向のステージの移動距離を測定する第
    2測定手段と、X7両方向と異なった方向でのステージ
    の移動方向を6111定する第3ホ11定手段とを具備
    したことを特徴とするXYステー・ノのXY父差角測定
    装置。
  3. (3)第1測定手段がXYステージにそのX方向と平行
    して配設された平面ミラーと該ミラーに対応して配置さ
    れた干渉計とからなり、第2測定手段がステージにその
    Y方向と平行して配置された平面ミラーと該ミラーに対
    応して配置された干渉計とからなり、かつ第3測定手段
    がXYステージにそのX、Y方向と共に三角形を描くよ
    うに配置された平面ミラーと1.該ミラーに対応して配
    置された干渉計とからなることを特徴とする特if’f
     請求の範囲第2項記載のXYステージのxy交差角測
    定装置。
  4. (4)XYステージが基台上をY方向に移動しえるY方
    向移動板と、該移動板上に配設され、X方向に移動し得
    るX方向移動板とから構成され、かつ第1測定手段の平
    面ミラーが前記X方向移動板のX方向に沿う側面に設け
    られ、第2測定手段の平面ミラーが前記X方向移動板の
    Y方向に沿う側面に設けられ、更に第3111111定
    手段の平面ミラーが前記X方向移動板の裏面にそのX、
    Y方向と共に三角形を描くように設けられていることを
    特徴とする特許藺求の範囲第3項記載のXYステージの
    XY又差角測定装置。
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