JP2000187338A - Aligner and production of device - Google Patents
Aligner and production of deviceInfo
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置、
検査装置等に使用され、露光原版や被露光物、被検査物
を所定の位置に位置決めするステージ装置に関する。The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus,
The present invention relates to a stage device that is used in an inspection device or the like and positions an exposure original plate, an object to be exposed, and an object to be inspected at predetermined positions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体素子製造に用いられる露光
装置として、ステッパと呼ばれる装置とスキャナと呼ば
れる装置が知られている。ステッパは、ステージ装置上
の半導体ウエハを投影レンズ下でステップ移動させなが
ら、レチクル上に形成されているパターン像を投影レン
ズでウエハ上に縮小投影し、１枚のウエハ上の複数箇所
に順次露光していくものである。スキャナは、ウエハス
テージ上の半導体ウエハとレチクルステージ上のレチク
ルとを投影レンズに対して相対移動させ、走査移動中に
スリット上の露光光を照射し、レチクルパターンをウエ
ハに投影するものである。ステッパおよびスキャナは、
解像度および重ね合わせ精度の性能面から露光装置の主
流と見られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, an apparatus called a stepper and an apparatus called a scanner are known. A stepper reduces and projects a pattern image formed on a reticle onto a wafer by a projection lens while step-moving a semiconductor wafer on a stage device under a projection lens, and sequentially exposes a plurality of locations on one wafer. It is something to do. The scanner moves a semiconductor wafer on a wafer stage and a reticle on a reticle stage relative to a projection lens, irradiates exposure light on a slit during scanning movement, and projects a reticle pattern on the wafer. Steppers and scanners
It is considered to be the mainstream of the exposure apparatus in view of the performance of resolution and overlay accuracy.
【０００３】図６に、このような露光装置に用いられる
ウエハステージの上面概略図を示す。FIG. 6 is a schematic top view of a wafer stage used in such an exposure apparatus.
【０００４】露光されるウエハ１０２は、不図示のウエ
ハチャックを介してウエハステージ１０１に搭載され
る。露光光学系を基準とすると、同図において露光光軸
１０３の位置を不動と考えることができる。よってウエ
ハステージ１０１は、ウエハ全面を露光するために、露
光光軸１０３に対してＸＹ方向に移動する必要がある。
結像焦点のの調整のため、ウエハ１０２はＺ方向および
チルト方向にも移動する必要があるが、ここでは説明を
省略する。ウエハステージ１０１のＸＹ方向に位置計測
は、高精度の位置決めを実現するために高分解能のレー
ザ干渉計が使用される。レーザ干渉計を用いるために
は、ウエハステージ１０１上にレーザ光を反射するため
の反射ミラー１０７を設ける必要がある。しかし、この
反射鏡１０７は、ウエハステージ１０１の移動範囲全域
においてレーザ光を反射するために、ウエハステージ１
０１の移動距離と同じ以上の長さが必要とされる。すな
わち、Ｙ方向のステージ移動距離をＬｙとすると、Ｘ計
測用の反射鏡の長さはＬｙ以上が必要となる。A wafer 102 to be exposed is mounted on a wafer stage 101 via a wafer chuck (not shown). With reference to the exposure optical system, the position of the exposure optical axis 103 can be considered to be stationary in FIG. Therefore, the wafer stage 101 needs to move in the X and Y directions with respect to the exposure optical axis 103 in order to expose the entire surface of the wafer.
In order to adjust the imaging focus, the wafer 102 needs to move in the Z direction and the tilt direction, but the description is omitted here. For the position measurement of the wafer stage 101 in the XY directions, a high-resolution laser interferometer is used to realize high-precision positioning. In order to use a laser interferometer, it is necessary to provide a reflection mirror 107 on the wafer stage 101 for reflecting laser light. However, since the reflecting mirror 107 reflects the laser light over the entire moving range of the wafer stage 101, the wafer stage 1
A length equal to or longer than the moving distance of 01 is required. That is, assuming that the stage movement distance in the Y direction is Ly, the length of the reflecting mirror for X measurement needs to be Ly or more.
【０００５】ウエハステージ１０１の移動範囲は、露光
のみを行うのであれば、ウエハ径を若干上回るものであ
れば良い。しかし、実際にはウエハステージ１０１の移
動は露光動作のみではない。[0005] The movement range of the wafer stage 101 only needs to be slightly larger than the wafer diameter if only exposure is performed. However, actually, the movement of the wafer stage 101 is not limited to the exposure operation.
【０００６】ウエハ１０１を露光するには、結像点に高
精度にアライメントを行う必要がある。このアライメン
ト手法には数種のものがあるが、前もって露光転写され
たウエハ上のアライメントマークにアライメント光を照
射し、その反射光からアライメントずれ量を求める方法
が広く用いられている。このアライメント手法において
は、アライメント光軸と露光光軸が同一にならない場合
がある。In order to expose the wafer 101, it is necessary to perform high-precision alignment on the image forming point. Although there are several types of alignment methods, a method of irradiating an alignment mark on a wafer, which has been exposed and transferred in advance, with alignment light and calculating the amount of alignment deviation from the reflected light is widely used. In this alignment method, the alignment optical axis and the exposure optical axis may not be the same.
【０００７】図７にアライメント光軸１０４と露光光軸
１０３が一致しなかった場合の従来のウエハステージを
示す。同図において、アライメント光１０４は、露光光
軸１０３とある距離Ｌ２をもってウエハ上に照射され
る。ウエハステージ１０１は、ウエハ全面をを露光すべ
くウエハをＸＹ方向に移動する必要があるのと同様に、
ウエハ全面にアライメント光１０３を照射すべくＸＹ方
向に移動しなければならない。FIG. 7 shows a conventional wafer stage when the alignment optical axis 104 and the exposure optical axis 103 do not coincide. In the figure, the alignment light 104 is irradiated onto the wafer at a certain distance L2 from the exposure optical axis 103. The wafer stage 101 needs to move the wafer in the X and Y directions to expose the entire surface of the wafer,
The wafer must be moved in the X and Y directions so that the entire surface of the wafer is irradiated with the alignment light 103.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】そのため、ウエハステ
ージ１０１の可動範囲は、アライメント光軸１０４と露
光光軸１０３とのずれのため、大きくする必要がある。
結果的に、反射鏡１０７はウエハステージの移動範囲の
拡大分だけ長くする必要がある。Therefore, the movable range of the wafer stage 101 needs to be increased due to the displacement between the alignment optical axis 104 and the exposure optical axis 103.
As a result, it is necessary to lengthen the reflecting mirror 107 by an amount corresponding to the expansion of the moving range of the wafer stage.
【０００９】図６を用いて説明すると、反射鏡のＸ方向
の長さＬｘ２は、アライメント光軸１０４と露光光軸１
０３のずれＬ２分だけ長くなる。Referring to FIG. 6, the length Lx2 of the reflecting mirror in the X direction is determined by the alignment optical axis 104 and the exposure optical axis 1.
It becomes longer by the shift L2 of 03.
【００１０】しかし、反射鏡１０７が長くすることは、
（１）高精度な鏡面を持つ長い反射鏡を作成するのは困
難であり、（２）長い反射鏡の鏡面の作成にコストがか
かり、（３）反射鏡自体の重量がかさみ、ステージ全体
の重量が大きくなり、（４）ステージ重量の増加によ
り、ステージ駆動装置の発熱が増大し、（５）ステージ
の機械系の固有振動数が低下し、制御系の特性を下げて
しまうことから、望ましくない。However, when the length of the reflecting mirror 107 is increased,
(1) It is difficult to make a long reflecting mirror having a high-precision mirror surface, (2) it is costly to make a long reflecting mirror surface, and (3) the weight of the reflecting mirror itself increases, and the entire stage becomes large. The weight increases, (4) the increase in the stage weight increases the heat generation of the stage driving device, and (5) the natural frequency of the mechanical system of the stage decreases, and the characteristics of the control system deteriorate. Absent.
【００１１】そこで本発明は、ステージの移動範囲が大
きくなっても、ステージに搭載する位置計測機構（例え
ば反射鏡やリニアスケール）を小型軽量化することを目
的とする。Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the size and weight of a position measuring mechanism (for example, a reflecting mirror or a linear scale) mounted on a stage even if the moving range of the stage becomes large.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の露光装置は、パターンを形成したレチクル
に照射された露光光をウエハに投影するための投影光学
系と、該ウエハまたは該レチクルを保持し位置決めを行
うステージと、アライメント光を照射するアライメント
光学系と、該ステージの位置を計測するステージ位置計
測機構とを有し、該ステージ位置計測機構は、該ステー
ジに設けられた計測補助器と、該計測補助器の計測を行
う計測器とを備えており、該ステージの所定方向の位置
計測を行う複数の該計測器が設けられ、該投影光学系に
対して該ステージを位置決めする場合とアライメント光
学系に対して該ステージを位置決めする場合の該所定方
向のステージの位置計測に用いられる計測器は、それぞ
れ別の計測器であることを特徴とする。According to the present invention, there is provided an exposure apparatus, comprising: a projection optical system for projecting exposure light applied to a pattern-formed reticle onto a wafer; A stage for holding and positioning the reticle, an alignment optical system for irradiating alignment light, and a stage position measuring mechanism for measuring the position of the stage; and the stage position measuring mechanism is provided on the stage. A measurement auxiliary device, and a measurement device for measuring the measurement auxiliary device are provided, and a plurality of the measurement devices for measuring the position of the stage in a predetermined direction are provided. The measuring instruments used for measuring the position of the stage in the predetermined direction when positioning the stage and when positioning the stage with respect to the alignment optical system are different measuring instruments. It is characterized in.
【００１３】また、前記ステージが露光領域とアライメ
ント領域との間を移動するときは前記計測器の切り換え
を行うことが望ましく、前記投影光学系に対して前記ス
テージを位置決めするとき、および前記アライメント光
学系に対して該ステージを位置決めするときは、前記計
測器の切り換えは行わないことが望ましい。When the stage moves between the exposure area and the alignment area, it is desirable to switch the measuring instrument. When the stage is positioned with respect to the projection optical system, and when the alignment optical system When positioning the stage with respect to the system, it is desirable not to switch the measuring instrument.
【００１４】また、前記ステージの前記所定方向と直交
する方向に関する位置計測を行うステージ位置計測機構
が設けられていることが望ましく、前記ステージの前記
所定方向と直交する方向に関する位置計測を行うための
前記計測器が複数設けられていることが好ましい。ま
た、前記ステージの前記所定方向と直交する方向に関す
る位置計測を行う複数の計測器を用いて、前記所定方向
および前記所定方向と直交する方向に対して直交する方
向を軸とする前記ステージの回転方向の計測を行うこと
が好ましく、前記計測器の切り換えを行う際は、切り換
えを行う前に用いていた計測器の前記ステージの前記所
定方向に関する計測値と、該所定方向と直交する方向に
関する該ステージの位置計測を行う複数の計測器の計測
値とに基づいて、切り換えを行った後に用いる該計測器
のステージの該所定方向に関する位置計測の計測値を補
正することが良い。Preferably, a stage position measuring mechanism for measuring the position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction is provided, and the position of the stage in the direction orthogonal to the predetermined direction is measured. It is preferable that a plurality of the measuring devices are provided. Further, using a plurality of measuring instruments for measuring the position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction, the rotation of the stage about an axis orthogonal to the predetermined direction and a direction orthogonal to the predetermined direction. It is preferable to measure the direction, when performing the switching of the measuring instrument, the measurement value of the stage of the measuring instrument used before the switching, the measurement value in the predetermined direction, and the measurement value in the direction orthogonal to the predetermined direction. It is preferable that the measurement value of the position measurement in the predetermined direction of the stage of the measuring instrument to be used after the switching is performed based on the measurement values of the plurality of measuring instruments for measuring the position of the stage.
【００１５】また、前記ステージの前記所定方向の位置
計測を行う前記計測器の間隔は、前記計測補助器の長さ
よりも短いことが望ましい。It is preferable that an interval between the measuring devices for measuring the position of the stage in the predetermined direction is shorter than a length of the measuring auxiliary device.
【００１６】また、前記ステージに搭載されたウエハま
たはレチクルを交換する位置は、前記アライメント光学
系に対して該ステージを位置決めする場合に用いた前記
計測器と同じ計測器で計測できることが望ましい。Further, it is desirable that the position at which the wafer or reticle mounted on the stage is replaced can be measured by the same measuring device as that used for positioning the stage with respect to the alignment optical system.
【００１７】また、前記計測器は干渉計であり、前記計
測補助器は反射鏡であることが望ましく、前記投影光学
系に対して前記ステージを位置決めするときに用いる前
記干渉計の計測光は、該投影光学系の光軸の近傍を通る
ように照射されることが好ましく、前記アライメント光
学系に対して前記ステージを位置決めすることに用いる
前記干渉計の計測光は、該アライメント光学系の光軸の
近傍を通るように照射されることが好ましい。また、前
記ステージの前記所定方向と直交する方向に関する位置
計測を行う干渉計の計測光は、前記投影光学系の光軸お
よび前記アライメント光学系の光軸の近傍を通るように
照射されることが好ましい。Preferably, the measuring device is an interferometer, and the measuring auxiliary device is a reflecting mirror. The measuring light of the interferometer used when positioning the stage with respect to the projection optical system is: Irradiation is preferably performed so as to pass near the optical axis of the projection optical system, and measurement light of the interferometer used for positioning the stage with respect to the alignment optical system is an optical axis of the alignment optical system. It is preferable to irradiate so as to pass in the vicinity of. Further, the measurement light of the interferometer that performs position measurement of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction may be irradiated so as to pass near the optical axis of the projection optical system and the optical axis of the alignment optical system. preferable.
【００１８】また、前記反射鏡は、前記ステージの天板
の側面に設けられていることが好ましい。Preferably, the reflecting mirror is provided on a side surface of a top plate of the stage.
【００１９】また、前記計測器は光学式または磁気式の
エンコーダの読み取り部であり、前記計測補助器は光学
式または磁気式のエンコーダのスケールであることが望
ましい。Preferably, the measuring device is a reading section of an optical or magnetic encoder, and the measuring auxiliary device is a scale of an optical or magnetic encoder.
【００２０】また、上記の目的を達成するためのデバイ
ス製造方法は、アライメント光学系を用いて、該ウエハ
またはレチクルのアライメントを補償する工程と、干渉
計を用いて、該アライメント光学系に対する該ステージ
の所定方向に関する位置を計測する工程と、該ウエハま
たはレチクルをアライメント領域と露光領域との間を移
動するため、少なくとも該所定方向にステージを移動す
る工程と、投影光学系を用いて、該レチクルパターンを
ウエハに露光する工程と、前記干渉計とは別の干渉計を
用いて、該投影光学系に対する該ステージの該所定方向
に関する位置を計測する工程とを有することを特徴とす
る。A device manufacturing method for achieving the above object includes a step of compensating alignment of the wafer or the reticle using an alignment optical system, and a step of using an interferometer for the stage with respect to the alignment optical system. Measuring a position in a predetermined direction, moving the stage in at least the predetermined direction to move the wafer or reticle between the alignment area and the exposure area, and using a projection optical system to The method includes a step of exposing a pattern to a wafer and a step of measuring a position of the stage with respect to the projection optical system in the predetermined direction using an interferometer different from the interferometer.
【００２１】また、前記アライメント領域と露光領域と
の間を移動するときに、前記干渉計と前記干渉計とは別
の干渉計とを切り換えることが望ましく、さらに、ウエ
ハまたはレチクルをステージに受け渡す工程と、該ウエ
ハまたはレチクルを保持したステージを所定の場所に移
動し、該ステージに対する該ウエハまたはレチクルの位
置ずれ量を補正する工程とを有することが望ましい。ま
た、さらに、ウエハに感光剤を塗布する工程と、露光し
たウエハを現像する工程とを有することが望ましい。When moving between the alignment area and the exposure area, it is desirable to switch between the interferometer and another interferometer other than the interferometer, and further transfer the wafer or reticle to the stage. It is preferable that the method further include a step of moving the stage holding the wafer or the reticle to a predetermined place, and correcting a position shift amount of the wafer or the reticle with respect to the stage. It is preferable that the method further includes a step of applying a photosensitive agent to the wafer and a step of developing the exposed wafer.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１の上側の図に
本発明のウエハステージの上面概略図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <Embodiment 1> A schematic top view of a wafer stage of the present invention is shown in the upper part of FIG.
【００２３】ウエハステージ１には、不図示のウエハチ
ャックを介してシリコンウエハ２が搭載される。ウエハ
ステージ１は、ＸＹＺ方向および各々の軸回りの回転方
向に不図示の定盤に対して移動自由に支持されており、
移動方向にウエハステージ１を駆動するアクチュエータ
として不図示のリニアモータが搭載されている。A silicon wafer 2 is mounted on the wafer stage 1 via a wafer chuck (not shown). The wafer stage 1 is supported so as to be freely movable with respect to a surface plate (not shown) in the XYZ directions and the rotation directions around each axis.
A linear motor (not shown) is mounted as an actuator for driving the wafer stage 1 in the moving direction.
【００２４】投影光学系の隣には、アライメント光学系
が構成されている。このアライメント光学系は、露光光
とは異なる波長の光を用いており、露光光軸３とアライ
メント光軸４は一致せず、Ｙ軸上に離れた所にアライメ
ント光軸４は設けられている。An alignment optical system is arranged next to the projection optical system. This alignment optical system uses light having a wavelength different from that of the exposure light. The exposure optical axis 3 does not coincide with the alignment optical axis 4, and the alignment optical axis 4 is provided at a position separated on the Y axis. .
【００２５】ウエハステージ１の位置計測にはレーザ干
渉計５、６が用いられている。ウエハステージのＹ方向
の位置計測を行う第１Ｙ干渉計は、露光光軸中心３およ
びアライメント光軸中心４を通るようにＹ方向から反射
鏡７に照射された計測光５ａの反射光を計測する。ウエ
ハステージ１のＸ方向の位置計測を行う第１Ｘ干渉計
は、露光光軸中心３を通るようにＸ方向から反射鏡７に
照射された計測光６ａの反射光を計測する。アライメン
トＸ計測用の第２Ｘ干渉計は、アライメント光軸中心４
を通るようにＸ方向から反射鏡７に照射された計測光６
ｂの反射光を計測する。また、前記第１Ｙ干渉計と共に
Ｚ軸方向回転（以下θｚとする。同様にθｘ、θｙも定
義する。）の計測を行う第２Ｙ干渉計が設けられてい
る。Laser interferometers 5 and 6 are used for measuring the position of the wafer stage 1. The first Y interferometer that measures the position of the wafer stage in the Y direction measures the reflected light of the measurement light 5a applied to the reflecting mirror 7 from the Y direction so as to pass through the center 3 of the exposure optical axis and the center 4 of the alignment optical axis. . The first X interferometer that measures the position of the wafer stage 1 in the X direction measures the reflected light of the measurement light 6 a applied to the reflecting mirror 7 from the X direction so as to pass through the center 3 of the exposure optical axis. The second X interferometer for measuring the alignment X has an alignment optical axis center 4
Measurement light 6 radiated from X direction to the reflecting mirror 7 so as to pass through
The reflected light of b is measured. Further, a second Y interferometer for measuring rotation in the Z-axis direction (hereinafter referred to as θz, similarly defining θx and θy) together with the first Y interferometer is provided.
【００２６】また、ウエハステージ１のＺ方向およびθ
ｘ、θｙ計測用の不図示の３本のレーザ干渉計も設けら
れている。なお、ウエハステージ１のＺ、θｘ、θｙ計
測は、レーザ干渉計でなくてもよく、光学式や磁気式の
リニアスケールであっても良い。Further, in the Z direction and θ of the wafer stage 1,
Three laser interferometers (not shown) for measuring x and θy are also provided. Note that the measurement of Z, θx, and θy of the wafer stage 1 need not be performed by a laser interferometer, but may be performed by an optical or magnetic linear scale.
【００２７】ウエハステージ１は、不図示のウエハステ
ージ制御系により、ウエハステージ１の位置計測値およ
びウエハステージ１への位置目標値指令に基づき、高精
度に位置決めされる。The wafer stage 1 is positioned with high accuracy by a wafer stage control system (not shown) based on a position measurement value of the wafer stage 1 and a position target value command to the wafer stage 1.
【００２８】前記Ｘ方向の計測を行う第１Ｘ干渉計とア
ライメントＸ計測用の第２干渉計の位置と、ウエハステ
ージ１上に設けられている反射鏡７の大きさは、次のよ
うな関係になっている。The positions of the first X interferometer for measuring in the X direction and the second interferometer for measuring the alignment X and the size of the reflecting mirror 7 provided on the wafer stage 1 are as follows. It has become.
【００２９】ウエハステージ１は、ウエハ２全面を露光
するのに十分な移動範囲が要求される。そのため、ウエ
ハステージ１の反射鏡７は、ウエハ露光時の任意のウエ
ハステージ位置において、Ｘ方向計測の第１干渉計によ
りウエハステージ１のＸ位置計測が行えるのに十分な長
さを有する。同様に、アライメント計測時にはウエハ全
面をアライメント計測するのに十分が要求される。その
ため、ウエハステージ１の反射鏡７は、アライメント計
測時の任意のウエハステージ位置において、アライメン
トＸ計測用の第２Ｘ干渉計によりウエハステージ１のＸ
位置計測が行えるのに十分な長さを有する。The wafer stage 1 is required to have a movable range sufficient to expose the entire surface of the wafer 2. For this reason, the reflecting mirror 7 of the wafer stage 1 has a sufficient length so that the X position measurement of the wafer stage 1 can be performed by the first interferometer in the X direction measurement at an arbitrary wafer stage position at the time of wafer exposure. Similarly, at the time of alignment measurement, a sufficient amount is required to perform alignment measurement on the entire surface of the wafer. For this reason, the reflecting mirror 7 of the wafer stage 1 is controlled by the second X interferometer for measuring the alignment X at an arbitrary wafer stage position during alignment measurement.
It is long enough to perform position measurement.
【００３０】従来では、Ｘ方向の計測を行う１つのレー
ザ干渉計で、ウエハ露光時およびアライメント計測時の
ウエハステージ１のＸ方向の計測を行っていた。しか
し、ウエハステージ１に設けられる反射鏡７は、できる
だけ小さい方が望ましい。そこで、本実施形態では、ウ
エハステージのＸ方向の計測を行う干渉計を少なくとも
２つ設け、そのうちの少なくとも１つがウエハステージ
の反射鏡に照射されるようにした。Conventionally, one laser interferometer that measures in the X direction measures the wafer stage 1 in the X direction during wafer exposure and alignment measurement. However, it is desirable that the reflecting mirror 7 provided on the wafer stage 1 be as small as possible. Therefore, in the present embodiment, at least two interferometers for measuring the wafer stage in the X direction are provided, and at least one of the interferometers is irradiated to the reflecting mirror of the wafer stage.
【００３１】よって、露光時のウエハステージ移動領域
（露光領域と呼ぶ）では、アライメントＸ計測用の第２
Ｘ干渉計の計測光６ｂが、またはアライメント計測時の
ウエハステージ移動領域（アライメント領域と呼ぶ）で
はＸ方向計測の第１干渉計の計測光６ａが、それぞれ反
射鏡７から外れる場合がある。レーザ干渉計は、位置の
絶対値計測はできないので、一度干渉計の計測光軸が反
射鏡から外れると、他のセンサや物理的な突き当てを用
いて、原点（零点）を再検出する必要がある。本実施形
態においては、反射鏡７の長さは、第１Ｘ干渉計の計測
光６ａとアライメントＸ計測用の第２干渉計の計測光６
ｂとの間隔よりも大きくなっているため、常にどちらか
の計測光は、反射鏡７に照射されており、両方の計測が
同時に不能になることはない。したがって、どちらかの
計測光軸が反射鏡７から外れて計測不能になっても、再
び反射鏡７に計測光が照射される位置にウエハステージ
１が移動した際、他方の干渉計の計測値とθｚ方向計測
値とから、干渉計計測値の再設定をすることができる。Therefore, in the wafer stage movement area during exposure (referred to as an exposure area), the second alignment X measurement
In some cases, the measurement light 6b of the X interferometer or the measurement light 6a of the first interferometer for X-direction measurement deviates from the reflecting mirror 7 in the wafer stage movement region (called the alignment region) during alignment measurement. Since the laser interferometer cannot measure the absolute value of the position, once the measurement optical axis of the interferometer deviates from the reflecting mirror, it is necessary to re-detect the origin (zero point) using another sensor or physical butting. There is. In this embodiment, the length of the reflecting mirror 7 is determined by the measurement light 6a of the first X interferometer and the measurement light 6 of the second interferometer for alignment X measurement.
Since the distance is larger than the distance b, one of the measurement lights is always radiated to the reflecting mirror 7, so that it is not impossible to perform both the measurements at the same time. Therefore, even if one of the measurement optical axes deviates from the reflecting mirror 7 and the measurement becomes impossible, when the wafer stage 1 moves again to the position where the measuring light is irradiated on the reflecting mirror 7, the measurement value of the other interferometer can be obtained. The interferometer measurement value can be reset from the θz direction measurement value.
【００３２】以下に、一枚のウエハを露光処理する際の
工程の流れを図１下側の表を基に説明する。Hereinafter, the flow of the process for exposing one wafer will be described with reference to the lower table in FIG.
【００３３】まず、露光されるウエハが、所定のウエハ
交換ステージ位置において、ウエハチャックに保持され
る（工程１）。ウエハ交換ステージ位置は、アライメン
ト計測位置近傍にあり、アライメントＸ計測用の第２干
渉計は、既に所定の初期動作を終え、ウエハステージの
ウエハ交換ステージ位置のＸ方向の位置計測が可能にな
っている。First, a wafer to be exposed is held on a wafer chuck at a predetermined wafer exchange stage position (step 1). The wafer exchange stage position is in the vicinity of the alignment measurement position, and the second interferometer for alignment X measurement has already completed the predetermined initial operation, and the position measurement in the X direction of the wafer exchange stage position of the wafer stage becomes possible. I have.
【００３４】ウエハは、公知のオリフラ検出機構を用い
て、ウエハの持つオリフラの方向が検知されており、ウ
エハステージに対して大まかに位置決めされている。ウ
エハを搭載したウエハステージは、所定の場所に移動
し、公知のプリアライメント手法を用いてウエハステー
ジに対するウエハの位置ずれ量を検出および補正移動を
行う（工程２）。The orientation of the wafer is detected by using a known orientation flat detection mechanism, and the wafer is roughly positioned with respect to the wafer stage. The wafer stage on which the wafer is mounted is moved to a predetermined location, and the amount of displacement of the wafer with respect to the wafer stage is detected and corrected using a known pre-alignment method (step 2).
【００３５】続いて、前記アライメント光学系を用いて
より高精度なウエハのアライメントを補償する（工程
３）。ウエハ１枚あたりの処理時間を短縮し、スループ
ットを向上させるために、露光１区間ごとにアライメン
トを行って露光するダイバイダイアライメント手法より
も、ウエハ上の複数のサンプル点の位置ずれ情報を基に
大局的なウエハアライメント補正量を算出して位置ずれ
を補正した後に連続して露光を行うグローバルアライメ
ントが主流である。前述したように、アライメント計測
時には任意のウエハステージ位置においてアライメント
Ｘ計測用の第２Ｘ干渉計によりウエハステージ位置を計
測できるので、ウエハステージ制御系および露光装置全
体の制御を行う不図示の主制御器は、この干渉計の計測
値を用いる。Subsequently, a more accurate wafer alignment is compensated for by using the alignment optical system (step 3). In order to reduce the processing time per wafer and improve the throughput, rather than the die-by-die alignment method that performs alignment and exposure for each exposure section, it is based on the positional deviation information of multiple sample points on the wafer. Global alignment, in which exposure is continuously performed after calculating a global wafer alignment correction amount and correcting positional deviation, is mainly used. As described above, at the time of alignment measurement, the wafer stage position can be measured at an arbitrary wafer stage position by the second X interferometer for alignment X measurement. Therefore, a main controller (not shown) for controlling the wafer stage control system and the entire exposure apparatus Uses the measured value of this interferometer.
【００３６】アライメントを終了すると、ウエハステー
ジはウエハの第１露光位置に移動する（工程４）。アラ
イメント計測時には第１Ｘ干渉計の光軸は反射鏡から外
れることがあり、第１Ｘ干渉計は不能になっている。ウ
エハステージが第１露光位置に移動する最中に、第１Ｘ
干渉計の計測光が再び反射鏡に照射され、Ｘ干渉計は計
測可能な状態となる。このとき、ウエハステージの反射
鏡には、第１干渉計の計測光軸と第２干渉計の計測光軸
が両方照射されているので、Ｙ方向の干渉計によって計
測されるθｚ方向計測値と第２干渉計の計測値から、第
１Ｘ干渉計の復帰動作に必要な第１Ｘ干渉計計測初期値
が算出される。この復帰動作において、第１Ｘ干渉計の
カウンタに算出された第１Ｘ干渉計計測初期値を代入し
てリセットしても良いし、先の算出された第１Ｘ干渉計
計測初期値をオフセットとして零リセットを行いウエハ
ステージ制御系や主制御器で用いても良い。When the alignment is completed, the wafer stage moves to the first exposure position of the wafer (Step 4). At the time of alignment measurement, the optical axis of the first X interferometer may deviate from the reflecting mirror, and the first X interferometer is disabled. During the movement of the wafer stage to the first exposure position, the first X
The measuring light of the interferometer is again irradiated on the reflecting mirror, and the X interferometer is ready for measurement. At this time, since the measurement optical axis of the first interferometer and the measurement optical axis of the second interferometer are both irradiated to the reflecting mirror of the wafer stage, the measurement value in the θz direction measured by the interferometer in the Y direction From the measurement value of the second interferometer, a first X interferometer measurement initial value required for the return operation of the first X interferometer is calculated. In this return operation, the calculated first X interferometer measurement initial value may be substituted into the counter of the first X interferometer and reset, or the previously calculated first X interferometer measurement initial value may be reset to zero as an offset. And may be used in the wafer stage control system or main controller.
【００３７】前述したようにウエハ露光時には任意のウ
エハステージ位置において第１Ｘ干渉計によりウエハス
テージ位置を計測できるので、ウエハステージ制御系お
よび主制御器は第１Ｘ干渉計の計測値を用いる。所定の
露光が終了するとウエハが露光終了か否かが判断され
る。露光終了の場合は、ステージがウエハ交換位置に移
動し、ウエハがウエハチャックから回収される（工程
５）。処理が残っている場合は、レチクルを交換して露
光、再びアライメント動作、等があり、ウエハの処理が
終了するまで所定動作が行われる（工程５’）。露光時
にはアライメントＸ計測用の第２干渉計の計測光が反射
鏡から外れる状態が生じ、第２干渉計は不能になってい
る。露光終了からウエハ交換ステージ位置へ移動する場
合および再びアライメント位置へ移動する場合のいずれ
の場合も、前述の第１Ｘ干渉計の復帰動作と同様な動
作、すなわちＹ方向の干渉計によって計測されるθｚ方
向計測値と第１Ｘ干渉計の計測値から第２Ｘ干渉計の復
帰動作に必要な第２Ｘ干渉計計測初期値を算出して復帰
動作を行う。ウエハステージ制御系および主制御器は、
再びアライメントＸ計測用の第２干渉計の計測値を用い
て制御を行う。ウエハの回収（工程５）を終えたところ
で、このウエハの処理は終了し、次のウエハの処理に移
る。As described above, the wafer stage position can be measured by the first X interferometer at an arbitrary wafer stage position during wafer exposure, so that the wafer stage control system and the main controller use the measured values of the first X interferometer. When the predetermined exposure is completed, it is determined whether or not the wafer has been exposed. When the exposure is completed, the stage moves to the wafer exchange position, and the wafer is collected from the wafer chuck (Step 5). If the process remains, the reticle is replaced, exposure is performed, an alignment operation is performed again, and the like, and a predetermined operation is performed until the processing of the wafer is completed (step 5 ′). At the time of exposure, a state occurs in which the measurement light of the alignment X measurement second interferometer deviates from the reflecting mirror, and the second interferometer is disabled. In both cases of moving to the wafer exchange stage position after the exposure and moving to the alignment position again, the same operation as the above-described return operation of the first X interferometer, that is, θz measured by the Y-direction interferometer A return operation is performed by calculating a second X interferometer measurement initial value required for the return operation of the second X interferometer from the direction measurement value and the measurement value of the first X interferometer. The wafer stage control system and main controller are
Control is performed again using the measurement value of the second interferometer for alignment X measurement. When the collection of the wafer (Step 5) is completed, the processing of this wafer is completed, and the process proceeds to the next wafer.
【００３８】第１Ｘ干渉計と第２Ｘ干渉計の計測値のう
ち、ウエハステージ制御系や主制御器に用いる値を一方
から他方に切り替える（以後「干渉計の切り換え」と呼
ぶ）ウエハステージ１の位置は、両干渉計とも所定の復
帰動作が行われ、計測光６ａ、６ｂが共に反射鏡７に照
射されている状況であればどの場所でもかまわない。た
だし、干渉計切り換え動作には次述するようなことがあ
るので、露光動作の最中やアライメント動作の最中は干
渉計の切り換えを行うことは望ましくない。Of the measured values of the first X interferometer and the second X interferometer, the value used for the wafer stage control system and the main controller is switched from one to the other (hereinafter referred to as "interferometer switching"). The position may be any location as long as both interferometers perform a predetermined return operation, and the measuring light beams 6a and 6b are both irradiated on the reflecting mirror 7. However, since the interferometer switching operation may be as described below, it is not desirable to switch the interferometer during the exposure operation or the alignment operation.
【００３９】前述したように干渉計の復帰動作では、他
方の干渉計で計測中であった計測値とθｚ方向計測値か
ら演算処理を行っている。よって、この演算においては
Ｘ方向の干渉計のほか、２つのＹ方向干渉計の計測値を
用いているため、それぞれに含まれる観測ノイズがウエ
ハステージ１の位置計測精度を劣化させる要因となる。
したがって、干渉計の切り換え動作は少ないほど望まし
い。本実施形態においては露光およびアライメントとい
う一連の動作において同一の干渉計を用いる構成にする
ことで、干渉計の切り換え動作が必要とされるのは、ウ
エハステージ１が露光領域とアライメント領域の間を移
動する（工程３〜４間および工程４〜５、５’間）の場
合のみである。したがって、干渉計の切り換えは最小の
回数で済み、高精度のウエハステージ位置計測が実現で
きる。干渉計の切り換えのタイミングについては、ウエ
ハステージのＹ方向計測値に基づいて主制御器が制御す
る。As described above, in the return operation of the interferometer, an arithmetic process is performed from the measurement value being measured by the other interferometer and the measurement value in the θz direction. Therefore, in this calculation, since the measurement values of the two Y-direction interferometers in addition to the X-direction interferometer are used, the observation noise included in each of them causes the position measurement accuracy of the wafer stage 1 to deteriorate.
Therefore, it is desirable that the switching operation of the interferometer be small. In the present embodiment, by using the same interferometer in a series of operations of exposure and alignment, the switching operation of the interferometer is required because the wafer stage 1 moves between the exposure region and the alignment region. Only when moving (between steps 3-4 and steps 4-5, 5 '). Therefore, the interferometer needs to be switched only a minimum number of times, and highly accurate wafer stage position measurement can be realized. The main controller controls the switching timing of the interferometer based on the measured value of the wafer stage in the Y direction.
【００４０】本実施形態においては、Ｘ軸方向の計測に
ついての説明を行ったが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、Ｘ軸上に露光光軸とアライメント光軸がずれ
ており、Ｙ軸上にアライメントＹ計測用の干渉計を設け
る場合に適用しても良い。In this embodiment, the measurement in the X-axis direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the exposure optical axis and the alignment optical axis are displaced on the X-axis. The present invention may be applied to a case where an interferometer for measuring the alignment Y is provided on the axis.
【００４１】本実施形態によれば、ウエハステージが露
光領域に位置する場合とアライメント領域に位置する場
合で、それぞれ別のレーザ干渉計を用いることにより、
ウエハステージに設けられる反射鏡を短くすることがで
き、ステージの小型・軽量化を図ることができる。な
お、本実施形態では、ウエハステージ上に反射鏡を設け
た構成になっているが、これに限られるものではなく、
ウエハステージのステージ天板の側面に鏡面を設け、こ
れをレーザ干渉計に用いる反射鏡としても良い。ステー
ジ天板の側面に反射鏡を設ければ、ステージの軽量化が
図れるだけでなく、ステージと鏡が一体となってステー
ジ装置全体の剛性が向上し、さらに、ステージ表面が平
坦な構成となってステージ移動時の雰囲気の散乱を軽減
できる。According to the present embodiment, when the wafer stage is located in the exposure area and when it is located in the alignment area, different laser interferometers are used.
The reflecting mirror provided on the wafer stage can be shortened, and the stage can be reduced in size and weight. In the present embodiment, the configuration is such that the reflecting mirror is provided on the wafer stage. However, the configuration is not limited to this.
A mirror surface may be provided on the side surface of the stage top plate of the wafer stage, and this may be used as a reflecting mirror used in a laser interferometer. If a reflecting mirror is provided on the side of the stage top plate, not only can the stage be reduced in weight, but also the stage and the mirror can be integrated to improve the rigidity of the entire stage device, and the stage surface will be flat. This can reduce the scattering of the atmosphere when the stage moves.
【００４２】また、本実施形態によれば、露光中および
アライメント中は干渉計の切り換えを行わず、同一の干
渉計を用いる構成にしているため、干渉計の切り換えに
よる位置計測精度の劣化の影響を軽減することができ
る。Further, according to the present embodiment, the interferometer is not switched during the exposure and the alignment, and the same interferometer is used. Can be reduced.
【００４３】また、本実施形態によれば、ウエハステー
ジが露光領域とアライメント領域の間を移動するときに
干渉計の切り換えを行うので、干渉計の切り換えの回数
を軽減することができる。Further, according to the present embodiment, the interferometer is switched when the wafer stage moves between the exposure area and the alignment area, so that the number of times of switching the interferometer can be reduced.
【００４４】＜実施形態２＞前述の実施形態では、ウエ
ハステージにおける干渉計の切り換えについて述べた
が、本発明はウエハステージのみの適用に限定されるも
のではない。<Embodiment 2> In the above-described embodiment, switching of the interferometer in the wafer stage has been described. However, the present invention is not limited to the application of only the wafer stage.
【００４５】図２は、本発明の第２実施形態であり、走
査型露光装置においてレチクルステージに適用したもの
である。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which is applied to a reticle stage in a scanning type exposure apparatus.
【００４６】レチクル基板１２はレチクルステージ１１
上に保持される。レチクルステージ１１は、不図示の静
圧軸受や静圧案内機構によりＸＹ平面内に移動自在に案
内されており、さらに不図示の磁石吸引力や真空吸引力
等により与圧をかける与圧機構によってＺ方向に高剛性
に支持されている。また、レチクルステージ１１をＸＹ
平面内に駆動するための不図示のリニアモータが設けら
れている。The reticle substrate 12 is a reticle stage 11
Held on. The reticle stage 11 is movably guided in the XY plane by a static pressure bearing and a static pressure guide mechanism (not shown), and is further provided with a pressurizing mechanism for applying a pressure by a magnet attraction force or a vacuum attraction force (not shown). It is supported with high rigidity in the Z direction. Also, the reticle stage 11 is
A linear motor (not shown) for driving in a plane is provided.
【００４７】レチクルステージ１１のＹ方向の計測を行
う第１レチクルＹ干渉計は、露光光軸中心１３およびア
ライメント光軸中心１４を通るようにＹ方向からＹ反射
鏡１７ｙに照射された計測光１５ａの反射光を計測す
る。また、第１レチクルＹ干渉計と共にレチクルステー
ジ１１のＹ方向の位置計測を行う第２レチクルＹ干渉計
が設けられ、２つのＹ方向計測結果からレチクルステー
ジのθｚ方向位置を計測することができる。レチクルス
テージ１１のＸ方向の位置計測を行う第１レチクルＸ干
渉計は、露光光軸中心１３を通るようにＸ方向からＸ反
射鏡１７ｘに照射された計測光１６ａの反射光を計測す
る。アライメントＸ計測用の第２レチクルＸ干渉計は、
アライメント光軸中心１４を通るようにＸ方向からＸ反
射鏡１７ｘに照射された計測光１６ｂの反射光を計測す
る。The first reticle Y interferometer for measuring the reticle stage 11 in the Y direction is a measurement light 15a irradiated from the Y direction to the Y reflecting mirror 17y so as to pass through the center 13 of the exposure optical axis and the center 14 of the alignment optical axis. And measure the reflected light. A second reticle Y interferometer for measuring the position of the reticle stage 11 in the Y direction is provided together with the first reticle Y interferometer, and the position of the reticle stage in the θz direction can be measured from the two Y direction measurement results. The first reticle X interferometer that measures the position of the reticle stage 11 in the X direction measures the reflected light of the measurement light 16 a applied to the X reflecting mirror 17 x from the X direction so as to pass through the center 13 of the exposure optical axis. The second reticle X interferometer for alignment X measurement is
The reflected light of the measurement light 16b applied to the X reflecting mirror 17x from the X direction so as to pass through the alignment optical axis center 14 is measured.
【００４８】レチクル基板１２をレチクルステージ１１
に搭載する際に、レチクル基板１２をレチクルステージ
１１に対してアライメントを行い高精度に位置決めする
必要がある。レチクルのアライメント動作においては、
アライメント光をレチクルの所定のマークに照射し、そ
の反射光からアライメントずれ量を求める方式が用いら
れている。このアライメント機構は、露光光学系と構造
的制約から、アライメント光軸１４が露光光軸１３とＹ
方向に所定の距離をもった場所に設けられている。The reticle substrate 12 is moved to the reticle stage 11
When mounted on the reticle stage 12, it is necessary to align the reticle substrate 12 with the reticle stage 11 and to position the reticle substrate 12 with high accuracy. In the reticle alignment operation,
A method of irradiating a predetermined mark on a reticle with alignment light and calculating the amount of misalignment from the reflected light is used. In this alignment mechanism, the alignment optical axis 14 and the exposure optical axis 13
It is provided at a place having a predetermined distance in the direction.
【００４９】そのため、Ｘ反射鏡１７ｘの大きさは、次
のような条件を満たしている。Therefore, the size of the X reflecting mirror 17x satisfies the following conditions.
【００５０】レチクル基板１２の所定の位置に露光光を
透過させる露光動作において必要なレチクルステージ１
１の移動範囲（露光領域と呼ぶ）において、第１レチク
ルＸ干渉計とＸ反射鏡によって任意のレチクルステージ
１１の位置でレチクルステージ１１のＸ方向の位置計測
が可能である。レチクル基板１２の所定のアライメント
マークにアライメント光を照射するアライメント動作に
おいて必要なレチクルステージ１１の移動範囲（レチク
ルアライメント領域と呼ぶ）において、レチクルアライ
メントＸ計測用の第２レチクルＸ干渉計とＸ反射鏡１７
ｘによって任意のレチクルステージ１１のＸ方向の位置
計測が可能である。また、第１レチクルＸ干渉計の計測
光軸１６ａと第２レチクルＸ干渉計の計測光軸１６ｂの
間隔は、Ｘ反射鏡１７ｘの長さよりも小さくなってお
り、両計測光が同時にＸ反射鏡１７ｘに照射される領域
が存在する。よって前述の実施形態のように干渉計の切
り換えを行えば、レチクルステージ１１の全移動範囲に
おいて、第１レチクルＸ干渉計と第２レチクルＸ干渉計
のどちらかによってレチクル位置が計測可能である。レ
チクル基板１２を交換するときのレチクルステージ１１
の位置は、レチクルアライメント位置の近傍である。Reticle stage 1 required for an exposure operation for transmitting exposure light to a predetermined position on reticle substrate 12
In one movement range (referred to as an exposure area), the position of the reticle stage 11 in the X direction can be measured at an arbitrary position of the reticle stage 11 by the first reticle X interferometer and the X reflecting mirror. A second reticle X interferometer for reticle alignment X measurement and an X reflecting mirror in a movement range of reticle stage 11 (referred to as a reticle alignment area) required for an alignment operation of irradiating a predetermined alignment mark on reticle substrate 12 with alignment light. 17
With x, the position of any reticle stage 11 in the X direction can be measured. The distance between the measurement optical axis 16a of the first reticle X interferometer and the measurement optical axis 16b of the second reticle X interferometer is smaller than the length of the X reflecting mirror 17x. There is an area irradiated at 17x. Therefore, when the interferometer is switched as in the above-described embodiment, the reticle position can be measured by either the first reticle X interferometer or the second reticle X interferometer in the entire movement range of the reticle stage 11. Reticle stage 11 when replacing reticle substrate 12
Is near the reticle alignment position.
【００５１】本実施形態のレチクルステージ１１の位置
計測は、レチクル基板交換およびレチクルアライメント
の際は、レチクルアライメントＸ計測用の第２レチクル
Ｘ干渉計を用いてレチクルステージのＸ方向の位置計測
を行い、露光の際は、第１レチクルＸ干渉計を用いる。
両者の干渉計の切り換えは、レチクルステージがレチク
ルアライメント領域と露光領域の間を移動する際に行
い、レチクルアライメント中や露光中は干渉計の切り換
えを行わない。In the position measurement of the reticle stage 11 of the present embodiment, the position of the reticle stage in the X direction is measured using a second reticle X interferometer for reticle alignment X measurement during reticle substrate exchange and reticle alignment. At the time of exposure, a first reticle X interferometer is used.
Switching between the two interferometers is performed when the reticle stage moves between the reticle alignment region and the exposure region, and the interferometer is not switched during reticle alignment or during exposure.
【００５２】本実施形態によれば、レチクルステージが
露光領域に位置する場合とアライメント領域に位置する
場合で、それぞれ別のレーザ干渉計を用いることによ
り、レチクルステージに設けられる反射鏡を短くするこ
とができ、ステージの小型・軽量化を図ることができ
る。According to the present embodiment, when the reticle stage is located in the exposure area and when it is located in the alignment area, by using different laser interferometers, the reflecting mirror provided on the reticle stage can be shortened. The size and weight of the stage can be reduced.
【００５３】また、本実施形態によれば、露光中および
アライメント中は干渉計の切り換えを行わず、同一の干
渉計を用いる構成にしているため、干渉計の切り換えに
よる位置計測精度の劣化の影響を軽減することができ
る。Further, according to the present embodiment, the interferometer is not switched during the exposure and the alignment, and the same interferometer is used. Can be reduced.
【００５４】また、本実施形態によれば、レチクルステ
ージが露光領域とアライメント領域の間を移動するとき
に干渉計の切り換えを行うので、干渉計の切り換えの回
数を軽減することができる。Further, according to the present embodiment, the interferometer is switched when the reticle stage moves between the exposure area and the alignment area, so that the number of times of switching the interferometer can be reduced.
【００５５】＜実施形態３＞前述の実施形態では、ステ
ージの位置計測を行う干渉計の切り換えについて述べた
が、本発明は干渉計に限定されるものではない。<Embodiment 3> In the above-described embodiment, switching of the interferometer for measuring the position of the stage has been described, but the present invention is not limited to the interferometer.
【００５６】図３に本発明の第３実施形態であり、レチ
クルステージのＹ方向の位置計測にリニアエンコーダを
適用したものである。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, in which a linear encoder is applied to position measurement of a reticle stage in the Y direction.
【００５７】レチクル基板２２を搭載したレチクルステ
ージは、Ｙ方向に移動可能である。The reticle stage on which the reticle substrate 22 is mounted is movable in the Y direction.
【００５８】第１レチクルＹ読取部２５ａは、レチクル
ステージ２１に設けられたリニアスケール２７の読取を
行い、レチクルステージ２１のＹ方向の位置計測を行
う。第１レチクルＹ読取部２５ａは、露光光軸中心２３
とほぼ同じＹ座標に設けられている。また、第２レチク
ルＹ読取部２５ｂは、同じくリニアスケール２７の読取
を行い、レチクルステージ２１のＹ方向の位置計測を行
う。第２レチクルＹ読取部２５ａは、アライメント光軸
中心２３とほぼ同じＹ座標に設けられている。The first reticle Y reading section 25a reads the linear scale 27 provided on the reticle stage 21 and measures the position of the reticle stage 21 in the Y direction. The first reticle Y reading unit 25 a
Are provided at substantially the same Y coordinate. The second reticle Y reading unit 25b also reads the linear scale 27 and measures the position of the reticle stage 21 in the Y direction. The second reticle Y reading unit 25a is provided at substantially the same Y coordinate as the alignment optical axis center 23.
【００５９】レチクル基板２２をレチクルステージ２１
に搭載する際は、レチクル基板２２をレチクルステージ
２１に対してアライメントを行い高精度に位置決めする
必要がある。レチクルのアライメント動作においては、
アライメント光をレチクルの所定のマークに照射し、そ
の反射光からアライメントずれ量を求める方式が用いら
れている。このアライメント機構は、露光光学系と構造
的制約から、アライメント光軸２４が露光光軸２３とＹ
方向に所定の距離をもった場所に設けられている。The reticle substrate 22 is moved to the reticle stage 21
When mounted on the reticle stage 22, it is necessary to align the reticle substrate 22 with the reticle stage 21 and to position the reticle substrate 22 with high precision. In the reticle alignment operation,
A method of irradiating a predetermined mark on a reticle with alignment light and calculating the amount of misalignment from the reflected light is used. In this alignment mechanism, the alignment optical axis 24 and the exposure optical axis 23
It is provided at a place having a predetermined distance in the direction.
【００６０】そのため、リニアスケール２７は、次のよ
うな条件を満たしている。Therefore, the linear scale 27 satisfies the following conditions.
【００６１】レチクル基板２２の所定の位置に露光光を
透過させる露光動作において必要なレチクルステージ２
１の移動範囲（露光領域と呼ぶ）において、第１レチク
ルＹ読取部２５ａとリニアスケール２７によって任意の
レチクルステージ２１の位置でレチクルステージ２１の
Ｙ方向の位置計測が可能である。レチクル基板２２の所
定のアライメントマークにアライメント光を照射するア
ライメント動作において必要なレチクルステージ２１の
移動範囲（レチクルアライメント領域と呼ぶ）におい
て、レチクルアライメントＹ計測用の第２レチクルＹ読
取部２５ｂとリニアスケールによって任意のレチクルス
テージ２１のＹ方向の位置計測が可能である。また、第
１レチクルＹ読取部２５ａの計測位置と第２レチクルＹ
読取部２５ｂの計測位置との間隔は、リニアスケールの
長さよりも小さくなっており、両読取部が同時にリニア
スケールの読取が可能となる領域が存在する。よって前
述の実施形態のＸ干渉計の切り換えのように読取部の切
り換えを行えば、レチクルステージ２１の全移動範囲に
おいて、第１レチクルＹ読取部２５ａと第２レチクルＹ
読取部２５ｂのどちらかによってレチクルのＹ方向位置
が計測可能である。レチクル基板２２を交換するときの
レチクルステージ２１の位置は、レチクルアライメント
位置の近傍である。Reticle stage 2 required for an exposure operation for transmitting exposure light to a predetermined position on reticle substrate 22
In one movement range (referred to as an exposure area), the position of the reticle stage 21 in the Y direction can be measured at an arbitrary position of the reticle stage 21 by the first reticle Y reading unit 25a and the linear scale 27. A second reticle Y reading unit 25b for reticle alignment Y measurement and a linear scale are provided in a moving range of reticle stage 21 (referred to as a reticle alignment area) required for an alignment operation of irradiating a predetermined alignment mark on reticle substrate 22 with alignment light. Thus, the position of any reticle stage 21 in the Y direction can be measured. Further, the measurement position of the first reticle Y reading section 25a and the second reticle Y
The interval between the reading unit 25b and the measurement position is smaller than the length of the linear scale, and there is an area where both reading units can read the linear scale at the same time. Therefore, if the reading unit is switched like the switching of the X interferometer of the above-described embodiment, the first reticle Y reading unit 25a and the second reticle Y
The position of the reticle in the Y direction can be measured by one of the reading units 25b. The position of the reticle stage 21 when exchanging the reticle substrate 22 is near the reticle alignment position.
【００６２】本実施形態のレチクルステージ２１の位置
計測は、レチクル基板交換およびレチクルアライメント
の際は、レチクルアライメントＹ計測用の第２レチクル
Ｙ読取部を用いてレチクルステージのＹ方向の位置計測
を行い、露光の際は、第１レチクルＹ読取部を用いる。
両者の読取部の切り換えは、レチクルステージがレチク
ルアライメント領域と露光領域の間を移動する際に行
い、レチクルアライメント中や露光中は干渉計の切り換
えを行わない。In the position measurement of the reticle stage 21 according to the present embodiment, the position of the reticle stage in the Y direction is measured using a second reticle Y reading unit for reticle alignment Y measurement during reticle substrate exchange and reticle alignment. In the case of exposure, the first reticle Y reading unit is used.
Switching between the two reading units is performed when the reticle stage moves between the reticle alignment area and the exposure area, and the interferometer is not switched during the reticle alignment or during the exposure.
【００６３】本実施形態によれば、レチクルステージが
露光領域に位置する場合とアライメント領域に位置する
場合で、それぞれ別のエンコーダの読取部を用いること
により、レチクルステージに設けられるエンコーダのリ
ニアスケールを短くすることができ、ステージの小型・
軽量化を図ることができる。According to the present embodiment, when the reticle stage is located in the exposure area and when it is located in the alignment area, the linear scale of the encoder provided on the reticle stage can be reduced by using reading units of separate encoders. The stage can be shortened,
The weight can be reduced.
【００６４】また、本実施形態によれば、露光中および
アライメント中は読取部の切り換えを行わず、同一の読
取部を用いる構成にしているため、読取部の切り換えに
よる位置計測精度の劣化の影響を軽減することができ
る。Further, according to the present embodiment, the reading unit is not switched during the exposure and alignment, and the same reading unit is used. Therefore, the influence of the deterioration of the position measurement accuracy due to the switching of the reading unit is obtained. Can be reduced.
【００６５】また、本実施形態によれば、レチクルステ
ージが露光領域とアライメント領域の間を移動するとき
に読取部の切り換えを行うので、読取部の切り換えの回
数を軽減することができる。Further, according to the present embodiment, the switching of the reading section is performed when the reticle stage moves between the exposure area and the alignment area, so that the number of switching of the reading section can be reduced.
【００６６】なお、本実施形態で用いられているエンコ
ーダは、光学式のものでも電磁式のものであってもどち
らでも良い。The encoder used in this embodiment may be an optical encoder or an electromagnetic encoder.
【００６７】＜実施形態４＞次に上記説明した露光装置
を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チ
ップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを
示す。ステップ１（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２（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。ステップ
３（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４（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。
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１
４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６（検査）ではステップ５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。<Embodiment 4> Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 4 shows a manufacturing flow of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.
Step 5 (assembly) is called a post-process, and step 1
This is a step of forming a semiconductor chip using the wafer produced in Step 4, and includes steps such as an assembly step (dicing and bonding) and a packaging step (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step S7).
【００６８】図５は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（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
１７（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１９（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
デバイスを製造することができる。FIG. 5 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been conventionally difficult to manufacture.
【００６９】[0069]
【発明の効果】本発明の請求項１記載の露光装置によれ
ば、計測補助器の大きさを小さくすることができ、ステ
ージの小型化・軽量化を図ることができる。According to the exposure apparatus of the first aspect of the present invention, the size of the measurement auxiliary device can be reduced, and the size and weight of the stage can be reduced.
【００７０】また、請求項２記載の露光装置によれば、
計測器の切り換えの回数を軽減することができる。According to the exposure apparatus of the second aspect,
The number of times of switching between the measuring instruments can be reduced.
【００７１】また、請求項３記載の露光装置によれば、
露光中およびアライメント中は計測器の切り換えを行わ
ず、同一の計測器を用い用いてステージの位置計測を行
っているため、高精度な露光やアライメントを行うこと
ができる。According to the exposure apparatus of the third aspect,
During the exposure and the alignment, the position of the stage is measured using the same measuring device without switching the measuring device, so that highly accurate exposure and alignment can be performed.
【００７２】また、請求項７記載の露光装置によれば、
計測器の切り換えを行うときに、切り替えた後に用いる
計測器の初期計測値を算出することができる。According to the exposure apparatus of the seventh aspect,
When switching between the measuring instruments, an initial measurement value of the measuring instrument to be used after the switching can be calculated.
【００７３】また、本発明の請求項１６記載のデバイス
製造方法によれば、ステージの小型化・軽量化による高
スループットの達成を図ることができる。Further, according to the device manufacturing method of the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to achieve high throughput by reducing the size and weight of the stage.
【００７４】また、請求項１７記載のデバイス製造方法
によれば、干渉計の切り換えの回数を軽減することがで
き、ステージの位置計測を高精度に行うことができる。According to the device manufacturing method of the seventeenth aspect, the number of times of switching the interferometer can be reduced, and the position of the stage can be measured with high accuracy.
【図１】第１実施形態のウエハステージの上面概略図FIG. 1 is a schematic top view of a wafer stage according to a first embodiment.
【図２】第２実施形態のレチクルステージの上面概略図FIG. 2 is a schematic top view of a reticle stage according to a second embodiment.
【図３】第３実施形態のレチクルステージの上面概略図FIG. 3 is a schematic top view of a reticle stage according to a third embodiment.
【図４】ウエハプロセスフロー図FIG. 4 is a wafer process flow diagram.
【図５】デバイス製造フロー図FIG. 5 is a device manufacturing flowchart.
【図６】従来のウエハステージの上面概略図FIG. 6 is a schematic top view of a conventional wafer stage.
【図７】従来のウエハステージの上面概略図２FIG. 7 is a schematic top view 2 of a conventional wafer stage.
１ ウエハステージ ２ ウエハ ３ 露光光軸 ４ アライメント光軸 ５ａ 第１Ｙ干渉計計測光 ５ｂ 第２Ｙ干渉計計測光 ６ａ 第１Ｘ干渉計計測光 ６ｂ 第２Ｘ干渉計計測光 ７ 反射鏡 １１ レチクルステージ １２ レチクル基板 １３ 露光光軸 １４ レチクルアライメント光軸 １５ａ 第１レチクルＹ干渉計計測光 １５ｂ 第２レチクルＹ干渉計計測光 １６ａ 第１レチクルＸ干渉計計測光 １６ｂ 第２レチクルＸ干渉計計測光 １７ｘ Ｘ反射鏡 １７ｙ Ｙ反射鏡 ２１ レチクルステージ ２２ レチクル基板 ２３ 露光光軸 ２４ レチクルアライメント光軸 ２５ａ 第１レチクルＹ読取部 ２５ｂ 第２レチクルＹ読取部 ２７ リニアスケール Reference Signs List 1 wafer stage 2 wafer 3 exposure optical axis 4 alignment optical axis 5a first Y interferometer measuring light 5b second Y interferometer measuring light 6a first X interferometer measuring light 6b second X interferometer measuring light 7 reflecting mirror 11 reticle stage 12 reticle substrate 13 Exposure optical axis 14 Reticle alignment optical axis 15a First reticle Y interferometer measurement light 15b Second reticle Y interferometer measurement light 16a First reticle X interferometer measurement light 16b Second reticle X interferometer measurement light 17x X reflector 17y Y reflecting mirror 21 Reticle stage 22 Reticle substrate 23 Exposure optical axis 24 Reticle alignment optical axis 25a First reticle Y reader 25b Second reticle Y reader 27 Linear scale
Claims (19)
た露光光をウエハに投影するための投影光学系と、該ウ
エハまたは該レチクルを保持し位置決めを行うステージ
と、アライメント光を照射するアライメント光学系と、
該ステージの位置を計測するステージ位置計測機構とを
有し、 該ステージ位置計測機構は、該ステージに設けられた計
測補助器と、該計測補助器の計測を行う計測器とを備え
ており、 該ステージの所定方向の位置計測を行う複数の該計測器
が設けられ、該投影光学系に対して該ステージを位置決
めする場合とアライメント光学系に対して該ステージを
位置決めする場合の該所定方向のステージの位置計測に
用いられる計測器は、それぞれ別の計測器であることを
特徴とする露光装置。1. A projection optical system for projecting exposure light applied to a reticle on which a pattern is formed onto a wafer, a stage for holding and positioning the wafer or the reticle, and an alignment optical system for irradiating alignment light. When,
A stage position measuring mechanism for measuring the position of the stage, the stage position measuring mechanism includes a measuring auxiliary device provided on the stage, and a measuring device for measuring the measuring auxiliary device; A plurality of measuring instruments for measuring the position of the stage in a predetermined direction are provided, and a plurality of measuring instruments in the predetermined direction for positioning the stage with respect to the projection optical system and for positioning the stage with respect to the alignment optical system are provided. An exposure apparatus, wherein the measuring instruments used for measuring the position of the stage are different measuring instruments.
領域との間を移動するときは前記計測器の切り換えを行
うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the measuring device is switched when the stage moves between an exposure area and an alignment area.
位置決めするとき、および前記アライメント光学系に対
して該ステージを位置決めするときは、前記計測器の切
り換えは行わないことを特徴とする請求項１または２記
載の露光装置。3. The switching of the measuring device is not performed when the stage is positioned with respect to the projection optical system and when the stage is positioned with respect to the alignment optical system. 3. The exposure apparatus according to 1 or 2.
方向に関する位置計測を行うステージ位置計測機構が設
けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記
載の露光装置。4. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a stage position measuring mechanism for measuring a position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction.
方向に関する位置計測を行うための前記計測器が複数設
けられていることを特徴とする請求項４記載の露光装
置。5. The exposure apparatus according to claim 4, wherein a plurality of the measuring devices are provided for measuring a position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction.
方向に関する位置計測を行う複数の計測器を用いて、前
記所定方向および前記所定方向と直交する方向に対して
直交する方向を軸とする前記ステージの回転方向の計測
を行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。6. Using a plurality of measuring instruments for measuring a position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction, using a plurality of measuring instruments as axes along a direction orthogonal to the predetermined direction and a direction orthogonal to the predetermined direction. The exposure apparatus according to claim 5, wherein measurement of a rotation direction of the stage is performed.
換えを行う前に用いていた計測器の前記ステージの前記
所定方向に関する計測値と、該所定方向と直交する方向
に関する該ステージの位置計測を行う複数の計測器の計
測値とに基づいて、切り換えを行った後に用いる該計測
器のステージの該所定方向に関する位置計測の計測値を
補正することを特徴とする請求項５または６記載の露光
装置。7. When the measuring device is switched, a measurement value of the stage of the measuring device used before the switching is performed in the predetermined direction, and a position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction is measured. The measurement value of the position measurement in the predetermined direction of the stage of the measuring device to be used after the switching is corrected based on the measurement values of the plurality of measuring devices performing the measurement. Exposure equipment.
を行う前記計測器の間隔は、前記計測補助器の長さより
も短いことを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の露
光装置。8. The exposure apparatus according to claim 1, wherein an interval between the measuring devices for measuring the position of the stage in the predetermined direction is shorter than a length of the measuring auxiliary device.
レチクルを交換する位置は、前記アライメント光学系に
対して該ステージを位置決めする場合に用いた前記計測
器と同じ計測器で計測できることを特徴とする請求項１
〜８いずれか記載の露光装置。9. A position where a wafer or a reticle mounted on the stage is exchanged can be measured by the same measuring device as that used for positioning the stage with respect to the alignment optical system. Claim 1
An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 8.
補助器は反射鏡であることを特徴とする請求項１〜９い
ずれか記載の露光装置。10. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the measuring device is an interferometer, and the measuring auxiliary device is a reflecting mirror.
を位置決めするときに用いる前記干渉計の計測光は、該
投影光学系の光軸の近傍を通るように照射されることを
特徴とする請求項１０記載の露光装置。11. The measurement light of the interferometer used when positioning the stage with respect to the projection optical system is irradiated so as to pass near the optical axis of the projection optical system. Item 11. An exposure apparatus according to Item 10.
ステージを位置決めすることに用いる前記干渉計の計測
光は、該アライメント光学系の光軸の近傍を通るように
照射されることを特徴とする請求項１０または１１記載
の露光装置。12. The measurement light of the interferometer used for positioning the stage with respect to the alignment optical system is applied so as to pass near the optical axis of the alignment optical system. Item 12. The exposure apparatus according to Item 10 or 11.
る方向に関する位置計測を行う干渉計の計測光は、前記
投影光学系の光軸および前記アライメント光学系の光軸
の近傍を通るように照射されることを特徴とする請求項
１０〜１２いずれか記載の露光装置。13. A measurement light of an interferometer for measuring a position of the stage in a direction orthogonal to the predetermined direction is applied so as to pass near an optical axis of the projection optical system and an optical axis of the alignment optical system. 13. The exposure apparatus according to claim 10, wherein:
側面に設けられていることを特徴とする請求項１０〜１
３いずれか記載の露光装置。14. The stage according to claim 10, wherein the reflecting mirror is provided on a side surface of a top plate of the stage.
3. The exposure apparatus according to any one of 3.
ンコーダの読み取り部であり、前記計測補助器は光学式
または磁気式のエンコーダのスケールであることを特徴
とする請求項１〜９いずれか記載の露光装置。15. The apparatus according to claim 1, wherein the measuring device is a reading section of an optical or magnetic encoder, and the measuring auxiliary device is a scale of an optical or magnetic encoder. Exposure apparatus according to the above.
ハまたはレチクルのアライメントを補償する工程と、 干渉計を用いて、該アライメント光学系に対する該ステ
ージの所定方向に関する位置を計測する工程と、 該ウエハまたはレチクルをアライメント領域と露光領域
との間を移動するため、少なくとも該所定方向にステー
ジを移動する工程と、 投影光学系を用いて、該レチクルパターンをウエハに露
光する工程と、 前記干渉計とは別の干渉計を用いて、該投影光学系に対
する該ステージの該所定方向に関する位置を計測する工
程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。16. A step of compensating alignment of the wafer or reticle using an alignment optical system, a step of measuring a position of the stage with respect to the alignment optical system in a predetermined direction using an interferometer, Or moving the stage in at least the predetermined direction to move the reticle between the alignment area and the exposure area; exposing the reticle pattern to the wafer using a projection optical system; and Measuring the position of the stage in the predetermined direction with respect to the projection optical system using another interferometer.
領域との間を移動するときに、前記干渉計と前記干渉計
とは別の干渉計とを切り換えることを特徴とする請求項
１６記載のデバイス製造方法。17. The device manufacturing method according to claim 16, further comprising switching between the interferometer and another interferometer when moving between the alignment region and the exposure region. Method.
ージに受け渡す工程と、 該ウエハまたはレチクルを保持したステージを所定の場
所に移動し、該ステージに対する該ウエハまたはレチク
ルの位置ずれ量を補正する工程とを有することを特徴と
する請求項１６または１７記載のデバイス製造方法。18. A step of transferring a wafer or a reticle to a stage, a step of moving the stage holding the wafer or the reticle to a predetermined place, and correcting a positional shift amount of the wafer or the reticle with respect to the stage. 18. The device manufacturing method according to claim 16, comprising:
程と、 露光したウエハを現像する工程とを有することを特徴と
する請求項１６〜１８いずれか記載のデバイス製造方
法。19. The device manufacturing method according to claim 16, further comprising a step of applying a photosensitive agent to the wafer and a step of developing the exposed wafer.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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Legal Events
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080519 |
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| A02 | Decision of refusal |
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