(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体を搭載し、ＸＹ平面内でＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、
前記ＸＹテーブルに固定されたＸ方向ミラーおよびＹ方向ミラーと、
前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーにそれぞれＸ方向およびＹ方向からレーザ光を照射して照射点のＸ方向位置およびＹ方向位置を計測するＸ方向のレーザ測長手段およびＹ方向のレーザ測長手段と、
前記ＸＹテーブルのＸ方向およびＹ方向の位置決めを行う位置決め手段と、
前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体と原板のパターンとのずれを該被露光体に設けられたマークを検出することによって検出する検出手段と、を備え、
前記Ｘ方向レーザ測長手段および前記Ｙ方向レーザ測長手段によってそれぞれ計測されたＸ方向位置およびＹ方向位置と、前記検出手段の検出結果と、あらかじめ計測された前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーの少なくとも一方の曲りのデータと、に基づいて前記位置決め手段により前記ＸＹテーブルの位置決めを行って前記原板のパターンを前記被露光体に露光する露光装置における前記曲がりのデータを得る計測方法において、
前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体の複数位置に第１の露光を行い、
前記第１の露光の後、前記被露光体の第１の現像を行い、
前記第１の現像後の前記被露光体を前記第１の露光時の配置からＸＹ平面内で１８０°回転させて前記ＸＹテーブルに搭載して前記被露光体の前記複数位置に関し第２の露光を行い、
前記第２の露光の後、前記被露光体の第２の現像を行い、
前記第２の現像後、前記複数位置のそれぞれに関し前記第１および第２の露光によりそれぞれ形成されたマークのずれを計測することにより、前記曲りのデータを得ることを特徴とする計測方法。
【請求項２】
前記露光装置は、前記Ｘ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＸ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段および前記Ｙ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＹ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段のいずれかを備え、前記位置決め手段は前記第３のレーザ測長手段による計測値にも基いて前記ＸＹテーブルの位置決めを行うものであることを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の計測方法により計測された前記曲りのデータを記憶した露光装置を用いて原板のパターンを被露光体に露光する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め装置を有する露光装置における位置決めに係るミラーの曲りのデータを得る計測方法、および当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関し、特に半導体ウエハ、液晶表示パネル等の平板状の被露光体にパターンを形成し、さらには、半導体メモリや演算装置等の高密度集積回路チップを製造する際に、回路パターンの焼付けを行うべきウエハ等の被露光体の姿勢を的確に保持して高精度な露光を行うことができるようにすることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、露光装置に使用される位置決め装置（通称、ＸＹステージ）においては、Ｘ、Ｙ軸に関し、それぞれレーザ光により位置決めを行うとともに、ヨーイング（回転）変動成分に関しては、その検出用として、例えばＸまたはＹ軸に平行にもう１本のレーザ光を使用して制御を行っている。つまり、このＸまたはＹ軸方向の１組（２本）のレーザ光が照射する２か所の照射点の位置の変動値によって、ＸＹ方向への移動時におけるヨーイング検出およびヨーイング制御を行っている。
【０００３】
ところが、このような位置決め装置においては、測長するための被測定面であるミラーの面精度の影響を受けてしまう。例えば、Ｘ方向にミラーの２か所にレーザ光を照射する場合、Ｘ方向への移動時は問題はないが、Ｙ方向への移動を行うと、ミラー面内でレーザの当たる位置が変化するため、ミラー面の曲り等の影響を受けて、正しいヨーイングの計測および制御を行うことができない。
【０００４】
そこで、従来は、参照用ミラーの面精度を高精度に仕上げて、ステージ上に変形がないように取り付ける等の工夫が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術によれば、高精度に仕上げた参照ミラーを変形を生じないように装置に取り付けるために、多大な時間を費やしている。その上、変形しないように取り付けたとしても０．０３μｍ程度の変形は残ってしまうため、正しい位置およびヨーイングの計測と制御を行うことができず、誤差が残ってしまうという問題がある。
【０００６】
図４は、図２に示すような半導体露光装置（通称、ステッパ）を用い、図３に示すようなショット配列で焼き付けたときの、ミラーに曲りがある場合の、実際に露光が行われたショットの配列の様子を示す。直線上に理想的に焼き付けられるべきショット位置を破線で示し、実際のショット位置を実線で示してある。Ｘ軸用ミラー１にＸ干渉計１１からのレーザビームを照射してＸ方向の位置制御を行いながら、Ｙ軸方向へ移動するときには、Ｘ軸用ミラー１の曲りと対照的な曲りを有する配列となる。
【０００７】
図５はＹ軸用ミラー２の曲りの影響を示す。同図に示すように、Ｙ軸用ミラー２にＹ干渉計１２およびＹａｗ干渉計１３からレーザビームを照射してヨーイングの制御を行う場合、ウエハ内の左右のショットでは回転成分が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、ミラーの曲りを考慮した高精度な位置決めを行えるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明に係る第１の計測方法は、 被露光体を搭載し、ＸＹ平面内でＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、前記ＸＹテーブルに固定されたＸ方向ミラーおよびＹ方向ミラーと、前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーにそれぞれＸ方向およびＹ方向からレーザ光を照射して照射点のＸ方向位置およびＹ方向位置を計測するＸ方向のレーザ測長手段およびＹ方向のレーザ測長手段と、前記ＸＹテーブルのＸ方向およびＹ方向の位置決めを行う位置決め手段と、前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体と原板のパターンとのずれを該被露光体に設けられたマークを検出することによって検出する検出手段とを備え、前記Ｘ方向レーザ測長手段および前記Ｙ方向レーザ測長手段によってそれぞれ計測されたＸ方向位置およびＹ方向位置と、前記検出手段の検出結果と、あらかじめ計測された前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーの少なくとも一方の曲りのデータと、に基づいて前記位置決め手段により前記ＸＹテーブルの位置決めを行って前記原板のパターンを前記被露光体に露光する露光装置における前記曲がりのデータを得る計測方法において
前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体の複数位置に第１の露光を行い、
前記第１の露光の後、前記被露光体の第１の現像を行い、
前記第１の現像後の前記被露光体を前記第１の露光時の配置からＸＹ平面内で１８０°回転させて前記ＸＹテーブルに搭載して前記被露光体の前記複数位置に関し第２の露光を行い、
前記第２の露光の後、前記被露光体の第２の現像を行い、
前記第２の現像後、前記複数位置のそれぞれに関し前記第１および第２の露光によりそれぞれ形成されたマークのずれを計測することにより、前記曲りのデータを得ることを特徴とする。
【００１１】
前記第１の計測方法において、前記露光装置は、前記Ｘ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＸ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段および前記Ｙ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＹ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段のいずれかを備え、前記位置決め手段は前記第３のレーザ測長手段による計測値にも基づいて前記ＸＹテーブルの位置決めを行うものであってもよい。
また、本発明に係るデバイス製造方法は、上述の計測方法により計測された前記曲りのデータを記憶した露光装置を用いて原板のパターンを被露光体に露光する工程を有することを特徴とする。
【００１２】
このように、Ｘ方向ミラーまたはＹ方向ミラーの曲りを考慮して被露光体の位置決めを行うことにより、ミラーの曲りに影響されない、高精度な位置決めが行われ、したがって高精度な露光が行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
好適な実施の形態においては、本発明に係る第１の計測方法は、 被露光体を搭載し、ＸＹ平面内でＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、前記ＸＹテーブルに固定されたＸ方向ミラーおよびＹ方向ミラーと、前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーにそれぞれＸ方向およびＹ方向からレーザ光を照射して照射点のＸ方向位置およびＹ方向位置を計測するＸ方向のレーザ測長手段およびＹ方向のレーザ測長手段と、前記ＸＹテーブルのＸ方向およびＹ方向の位置決めを行う位置決め手段と、前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体と原板のパターンとのずれを該被露光体に設けられたマークを検出することによって検出する検出手段とを備え、前記Ｘ方向レーザ測長手段および前記Ｙ方向レーザ測長手段によってそれぞれ計測されたＸ方向位置およびＹ方向位置と、前記検出手段の検出結果と、あらかじめ計測された前記Ｘ方向ミラーおよびＹ方向ミラーの少なくとも一方の曲りのデータと、に基づいて前記位置決め手段により前記ＸＹテーブルの位置決めを行って前記原板のパターンを前記被露光体に露光する露光装置における前記曲がりのデータを得る計測方法において
前記ＸＹテーブルに搭載された被露光体の複数位置に第１の露光を行い、
前記第１の露光の後、前記被露光体の第１の現像を行い、
前記第１の現像後の前記被露光体を前記第１の露光時の配置からＸＹ平面内で１８０°回転させて前記ＸＹテーブルに搭載して前記被露光体の前記複数位置に関し第２の露光を行い、
前記第２の露光の後、前記被露光体の第２の現像を行い、
前記第２の現像後、前記複数位置のそれぞれに関し前記第１および第２の露光によりそれぞれ形成されたマークのずれを計測することにより、前記曲りのデータを得る。
【００１４】
また、前記計測方法の実施の形態において、前記露光装置は、前記Ｘ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＸ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段および前記Ｙ方向ミラーにレーザを照射して照射点のＹ方向位置を計測する第３のレーザ測長手段のいずれかを備え、前記位置決め手段は前記第３のレーザ測長手段による計測値にも基いて前記ＸＹテーブルの位置決めを行う。
【００１６】
また、本発明のデバイス製造方法の実施の形態は、前記計測方法の実施の形態により計測された前記曲りのデータを記憶した露光装置を用いて原板のパターンを被露光体に露光する工程を有する。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係るＸＹステージ装置を示す斜視図である。同図に示すように、この装置は、ウエハ３を搭載し、ＸＹ平面内でＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸステージ５およびＹステージ６と、ＸＹステージ５、６に固定されたＸ用ミラー１およびＹ用ミラー２と、Ｘ用ミラー１およびＹ用ミラー２にそれぞれＸ方向およびＹ方向からレーザ光を照射して各照射点のＸ方向位置およびＹ方向位置を計測する不図示のＸ方向のレーザ測長手段およびＹ方向のレーザ測長手段と、これによって計測されるＸ方向位置およびＹ方向位置に基づいて前記ＸＹテーブルのＸ方向およびＹ方向の位置決めを行う位置決め制御手段とを備える。前記位置決め制御手段は、あらかじめ計測したＸ用ミラー１またはＹ用ミラー２の曲りを考慮してＸＹステージ５、６のＸ方向またはＹ方向の位置決めを行う。
【００１８】
この装置は、さらに、ＸＹ平面に平行な平面内で微動回転（θ回転）可能な微動ステージ４、およびＸ用ミラー１またはＹ用ミラー２にレーザを照射して照射点のＸ方向位置またはＹ方向位置を計測するもう１つのレーザ測長手段を備え、微動ステージ４はＸＹテーブル５、６上に設けられ、位置決め制御手段はＸ方向のレーザ測長手段またはＹ方向のレーザ測長手段と、前記もう１つのレーザ測長手段とによる計測値に基いて前記回転テーブルの回転方向の位置決めを行うとともに、その際においても、Ｘ用ミラー１またはＹ用ミラー２の曲りを考慮する。
【００１９】
図２はこのＸＹステージ装置が用いられるステッパである。このステッパは、ＸＹステージ装置の微動ステージ４上に搭載したウエハ３とレチクル２０のパターンとのずれをウエハ３に設けられたマークを投影レンズ２１を介して検出することによって検出する位置合せ用の検出系２２を備え、この検出結果に基づいて位置決め制御手段を介してウエハ３の位置決めを各ショットについて行い、レチクル２０のパターンをウエハ３に露光する。ウエハ３の粗い位置決めは、オフアクシス顕微鏡２３を用いて行われる。
【００２０】
この構成において、Ｘ用ミラー１およびＹ用ミラー２の曲りを計測するには、ウエハ３として曲り計測用のものを搭載し、そのウエハ３上の複数位置に露光を行い、その露光結果に基づいて前記位置決め装置のＸ方向ミラーまたはＹ方向ミラーの曲りを計測する。つまりまず、ウエハ３をレチクル２０のパターンとは１８０°反転させて微動ステージ４上に搭載して位置合せを行い、第１の露光をウエハ３上の複数位置に、図３に示すショットレイアウトで行う。次に、ウエハ３を現像してから、ウエハ３を正規位置で微動ステージ４上に搭載し、位置合せして、第２の露光を前記複数位置において（同一のショットレイアウトで）行う。その後、ウエハ３を現像し、前記複数位置のそれぞれに前記第１および第２の露光により形成された、ショット中心の重合せ検定用のマークのＸ、Ｙ方向のずれの測定を全ショットについて行う。
【００２１】
次に、測定データに対し、次の処理を行い、Ｘ用ミラー１およびＹ用ミラー２の曲がり成分を算出する。
【００２２】
▲１▼まず、レチクル２０とウエハ３との位置合せ誤差を除くための補正を行う。すなわち、ショットローテーションの成分、ＸＹ方向へのシフト成分、およびウエハローテーション成分による誤差を除く。
【００２３】
▲２▼次に、最小自乗近似により、曲がり成分をｎ次近似式により抽出する。
算出はＸ軸、Ｙ軸方向のそれぞれについて行い、この値を補正値として記憶しておき、これを考慮して、装置は各ステージのＸ、Ｙ及びθ回転の位置決めを行う。
【００２４】
他の実施例として、ウエハ３の代わりに位置が既知の複数のマークを設けた基準ウエハを前記ＸＹステージ装置に搭載し、そのマークを検出系２２によって検出することにより、Ｘ用ミラー１またはＹ用ミラー２の曲りを計測することもできる。
【００２５】
すなわち、格子状に描画した位置が既知の複数のマークを各ショット位置に有する基準ウエハを前記ステッパの微動ステージ４上に搭載し、基準ウエハとレチクル２０との位置合せ（アライメント）を行い、その後、ステップ＆リピート動作により露光する代わりに各ショット位置について検出系２２を用いてマークを検出することにより、レイチクル２０と基準ウエハとのずれを計測する。そして各ショットについての計測結果と、基準ウエハについての補正値とに基づいて各ミラーの曲がり成分を最小自乗近似して算出する。
【００２６】
次に、このステッパを利用することができるデバイス製造例を説明する。図６は微小デバイス（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３１（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３２（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３３（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３４（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３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４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３６（検査）では、ステップ３５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、これを出荷（ステップ３７）する。
【００２７】
図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（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４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ４６（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４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ４８（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４９（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を形成する。
【００２８】
本実施形態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低コストで製造することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーの曲りを考慮した高精度な位置決めを行えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係るＸＹステージ装置を示す外観図である。
【図２】  図１の装置が用いられるステッパの概念図である。
【図３】  図２のステッパにおいて露光されるウエハのショットレイアウトの一例を示す図である。
【図４】  参照ミラーの曲がりの影響（Ｘ、Ｙ方向の位置ずれ）を示す該略図である。
【図５】  参照ミラーの曲がりのヨーイング制御への影響（回転ずれ）を示す概略図である。
【図６】  図２のステッパにより製造し得る微小デバイスの製造の流れを示すフローチャートである。
【図７】  図６におけるウエハプロセスの詳細な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：Ｘ制御用参照ミラー、２：Ｙ制御用参照ミラー、３：ウエハ、４：微動ステージ、５：Ｘステージ、６：Ｙステージ、７：Ｘステージ用リニアモータ、８：Ｙステージ用リニアモータ、１０：ウエハステージ、２０：レチクル、２１：投影レンズ、２２：検出系、２３：オフアクシス顕微鏡。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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