(57)【要約】【課題】  レーザ干渉計を用いて位置計測を行うステージ装置において、変形等による計測誤差の影響を低減することを目的とする。【解決手段】  長ストロークで移動可能な粗動ステージと、該粗動ステージに対して短ストロークで移動可能な微動ステージと、該微動ステージ上に固定され、基板または原版を保持する保持部材を有するステージ装置であって、前記ステージ装置は位置計測のための干渉計システムを備え、前記干渉計システムは、計測光を照射する干渉計と、該干渉計から照射される計測光を反射する反射部とを有し、前記反射部は前記保持部材に設けられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長ストロークで移動可能な粗動ステージと、該粗動ステージに対して短ストロークで移動可能な微動ステージと、該微動ステージ上に固定され、基板または原版を保持する保持部材を有するステージ装置であって、前記ステージ装置は位置計測のための干渉計システムを備え、前記干渉計システムは、
計測光を照射する干渉計と、該干渉計から照射される計測光を反射する反射部とを有し、前記反射部は前記保持部材に設けられることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記干渉計は、前記微動ステージに搭載されることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記微動ステージは前記粗動ステージに対して６自由度で移動することを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記干渉計システムは、位置計測のための光を照射する光源を備え、
前記干渉計は前記光を計測光と参照光に分割する分割器を有することを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項５】
前記参照光は、前記干渉計内部に設けられた第２反射部によって反射されることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記参照光は、前記粗動ステージおよび微動ステージとは独立した支持体に固定された第２反射部によって反射されることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記干渉計システムは、前記第２反射部によって反射された前記参照光と、前記計測光の干渉光を検出する検出器を有することを特徴とする請求項５または６に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記干渉計システムは、前記保持部材の鉛直方向における位置を計測することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のステージ装置を用いて基板または原版あるいはその双方を位置決めすることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を搭載して移動するステージ装置であって、物体の位置をレーザ干渉計を用いて計測するステージ装置に関するものである。さらに、本発明はこのようなステージ装置を備えた露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置はウェハまたはレチクルを位置決めするためのステージ装置を備える。ステージ装置において、ウェハまたはレチクルの位置を計測するために干渉計が一般に用いられている。
【０００３】
図９は特許文献１におけるレーザ干渉計を用いた位置計測方法を示す図である。図９において、ウェハチャック４０に保持されたウェハの位置を計測するために、レーザ干渉計４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｂから照射される計測光を微動ステージ４５に設けられたミラー４３、４４に反射させる。
【０００４】
微動ステージ４５は粗動ステージ（不図示）上に設けられており、粗動ステージとともに長ストロークで移動する。レーザ干渉計４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｂは露光装置の投影レンズ（不図示）を支持する鏡筒支持体（不図示）に固定されている。
【０００５】
微動ステージ４５のＸ方向における位置を計測するミラー４３はＹ方向に沿って長くなっている。これにより微動ステージ４５がＹ方向に長ストロークで移動したとしても、Ｘ方向の位置を計測するレーザ干渉計４１ａ〜４１ｃからの計測光がミラーから外れないようになっている。
【０００６】
同様に微動ステージ４５のＹ方向における位置を計測するミラー４４はＸ方向に沿って長くなっている。これにより微動ステージ４５がＸ方向に長ストロークで移動したとしても、Ｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計４１ａ〜４１ｃからの計測光がミラーから外れないようになっている。
【０００７】
また、レーザ干渉計を複数設けることで微動ステージの回転方向における位置が計測可能となっている。
【特許文献１】特開２００２−３１９５４１号公報
【特許文献２】特開平０３−０１０１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、微動ステージに設けられたミラーに干渉計から照射される計測光を反射させることによってウエハの位置を計測する方法だと、ウエハ上の計測すべき位置とミラーとの間の距離が変動しないことが前提となっている。
【０００９】
しかしながら、ステージ加減速時の慣性力などによって微動ステージの変形が生じてしまった場合には、計測すべき位置とミラーとの間の距離が変動してしまう。このような距離の変動は、計測誤差の要因となってしまい、高精度な位置決めの妨げとなってしまう。
【００１０】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、干渉計を用いて位置計測を行うステージ装置において、ステージ本体の変形等による計測誤差の影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために本発明において、長ストロークで移動可能な粗動ステージと、該粗動ステージに対して短ストロークで移動可能な微動ステージと、該微動ステージ上に固定され、基板または原版を保持する保持部材を有するステージ装置であって、前記ステージ装置は位置計測のための干渉計システムを備え、前記干渉計システムは、計測光を照射する干渉計と、該干渉計から照射される計測光を反射する反射部とを有し、前記反射部は前記保持部材に設けられることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明において露光装置は、このようなステージ装置を用いて基板または原版あるいはその双方を位置決めすることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明においてデバイス製造方法は、このような露光装置を用いてウエハを露光する工程と、前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、干渉計を用いて位置計測を行うステージ装置において、ステージ本体の変形等による計測誤差の影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。
【００１６】
［実施例１］
図１は実施例１における露光装置の概要を示す図である。露光装置は、照明部７、パターンを有するレチクルを移動するレチクルステージ、投影レンズ９、ウェハを移動するウェハステージを有する。照明部７はパターンを照明して、照明されたパターンが投影レンズ９によってウェハ上に投影される。
【００１７】
ここで投影レンズとは、露光装置で用いられる投影光学系の一例であり、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子を少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。
【００１８】
ウェハステージは平面方向に長ストロークで移動可能な粗動ステージ１３と、粗動ステージに搭載されて粗動ステージに対して短ストロークで移動可能な微動ステージ２と、微動ステージ２上に固定され、ウェハを保持するウェハチャック（保持部材）１を有する。
【００１９】
粗動ステージ１３は、図３のようにＸ方向に長いＸガイド１４と、Ｙ方向に長いＹガイド１５が内部を貫通している。これらのガイドに沿って粗動ステージはＸＹ方向に案内される。Ｘガイド１４はリニアモータ１６によってＹ方向に移動し、Ｙガイド１５は不図示のリニアモータによってＸ方向に移動するため、粗動ステージはそれぞれのガイドから力を受けてＸＹ方向に移動する。
【００２０】
微動ステージ２は、粗動ステージと微動ステージ間に設けられたリニアモータ１７によって粗動ステージに対してＸ，Ｙ，Ｚ方向、ωｘ（Ｘ軸周りの回転方向），ωｙ（Ｙ軸周りの回転方向），ωｚ（Ｚ軸周りの回転方向）に短ストロークで移動可能である。これにより、高精度な位置決めを微動ステージで行うことが可能となる。
【００２１】
図２および図３は、ウェハステージの位置計測を説明するための図である。
【００２２】
ウェハステージは、位置計測のための干渉計システムを備える。干渉計システムは、計測のための光を照射する光源と、光を参照光と計測光に分割するための分割器を含む干渉計と、分割された参照光および計測光をそれぞれ反射するミラーと、ミラーに反射された計測光と参照光の干渉光を検出する検出器を有する。
【００２３】
本実施例において、ウェハステージは微動ステージの位置を計測するための第１干渉計システムと、微動ステージに対するウェハチャックの位置を計測するための第２干渉計システムとを備える。
【００２４】
はじめに第１干渉計システムについて説明する。
【００２５】
投影レンズ９は粗動ステージおよび微動ステージとは独立した鏡筒支持体１０によって支持され、干渉計５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｂ（図１において不図示）は鏡筒支持体１０に固定されている。ここで、干渉計は不図示の光源から照射される光（たとえばレーザ光）を参照光と計測光に分割する分割器（たとえば、ハーフミラーや偏向ビームスプリッタなど）を含むものである。
【００２６】
分割された計測光は微動ステージ２に設けられたミラー３、４によって反射されて、分割された参照光は干渉計内部の基準ミラー（不図示）によって反射される。反射された計測光と参照光は不図示の検出器へと導光される。検出器によって計測光と参照光の干渉光を検出し演算することで、微動ステージ２と鏡筒支持体１０との相対位置を計測することができる。
【００２７】
つぎに第２干渉計システムについて説明する。
【００２８】
微動ステージ２上にはウェハチャック１のＸＹ方向における位置を計測するための干渉計１９，２０が設けられている（図３）。干渉計１９，２０の構成は前述の干渉計５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｂと同様である。ウェハチャック１の側面にはＸ方向に垂直な反射面を有するミラー２９とＹ方向に垂直な反射面を有するミラー３０が設けられる。これらのミラーは、干渉計１９，２０から照射される計測光があたる範囲だけの大きさを有していればよい。
【００２９】
不図示の光源から照射される光（たとえばレーザ光）は、粗動ステージのＸガイドに設けられたミラー３１と、Ｙガイドに設けられたミラー３２によって、干渉計１９，２０に導光される。干渉計１９，２０は光源から照射された光を計測光と参照光に分割し、計測光はウェハチャック側面のミラー２９，３０によって反射され、参照光は微動ステージ２上に設けられた干渉計１９，２０内の基準ミラー（不図示）によって反射される。反射された計測光と参照光は微動ステージ２の外部に設けられた検出器へと導光される。検出器によって計測光と参照光の干渉光を検出し演算することで、微動ステージ２とウェハチャック１との相対位置を計測することができる。ここで、検出器はＸガイド、Ｙガイド、粗動ステージ（ステージ可動部）のいずれかに設けることも可能である。
【００３０】
上述の計測結果を用いて微動ステージ２を駆動するリニアモータ等を制御することによって、高精度な位置決めが可能となる。
【００３１】
本実施例において、ウェハチャック１に干渉計の計測光を反射させるためのミラーを設けることによって、鏡筒支持体１０とウェハチャック１の相対位置を計測が可能となり、微動ステージ２の変形が及ぼす計測誤差を低減することができる。
【００３２】
また、本実施例において、鏡筒支持体１０と微動ステージ２の相対位置と、微動ステージ２とウェハチャック１の相対位置をそれぞれ計測することによって鏡筒支持体１０とウェハチャック１の相対位置を計測している。これによれば、ウェハチャック１に設けるミラーを小さくすることができる。
【００３３】
なお、本実施例において、Ｘ方向およびＹ方向の例のみを示したが、ωｚ方向にも適用できる。Ｚ方向、ωｘ方向、ωｙ方向に適用した例については実施例２で説明する。
【００３４】
（変形例）
実施例１の変形例について図４を用いて説明する。以下に記載する点以外は上述の実施例と同様であるものとする。
【００３５】
上述の実施例において、干渉計１９，２０の分割器によって分割された参照光は、干渉計内部のミラーに反射させていたが、本変形例では参照光を鏡筒支持体１０に固定されたミラー２４，２５に反射させている。
【００３６】
ミラー２４，２５によって反射された参照光は、ウェハチャック側面のミラーに反射させた計測光とともに検出器に導光される。検出器によって計測光と参照光の干渉光を検出し演算することで、鏡筒支持体１０とウェハチャック１との相対位置を計測することができる。
【００３７】
本変形例によれば、ミラー２４、２５を外部に配置することができるため、微動ステージ２を軽量化することができる。
【００３８】
［実施例２］
実施例２はウェハステージのＺ方向における位置を計測した例である。図５において、粗動ステージ１３上に微動ステージ２が搭載され、微動ステージ２上にはウェハチャック１が搭載される。
【００３９】
微動ステージ２にはウェハチャック１のＸＹ方向における位置を計測するための干渉計２２が設けられている。干渉計２２の構成は実施例１における干渉計５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｂと同様である。ウェハチャック１の裏面にはＺ方向に垂直な反射面を有するミラー３３が設けられる。ミラー３３は、干渉計２２から照射される計測光があたる範囲だけの大きさを有していればよい。
【００４０】
不図示の光源から照射される光（たとえばレーザ光）は、粗動ステージのＸガイドに設けられたミラーによって、干渉計２２に導光される。干渉計２８は光源から照射された光を計測光と参照光に分割し、計測光はウェハチャック裏面のミラーによって反射され、参照光は微動ステージ２に設けられた干渉計内の基準ミラー（不図示）によって反射される。反射された計測光と参照光は微動ステージ２の外部に設けられた検出器へと導光される。検出器によって計測光と参照光の干渉光を検出し演算することで、微動ステージ２とウェハチャック１とのＺ方向における相対位置を計測することができる。ここで、検出器はＸガイド、Ｙガイド、粗動ステージ（ステージ可動部）のいずれかに設けることも可能である。
【００４１】
さらに不図示の鏡筒支持体と微動ステージとのＺ方向における相対位置を計測することで、結果として鏡筒支持体とウェハチャックとのＺ方向における相対位置が計測できる。
【００４２】
上述の計測結果を用いて微動ステージ２を駆動するリニアモータ等を制御することによって、高精度な位置決めが可能となる。
【００４３】
（変形例）
実施例２の変形例について図６を用いて説明する。以下に記載する点以外は実施例２と同様であるものとする。
【００４４】
上述の実施例において、干渉計から照射された参照光は、干渉計内部のミラーに反射させていたが、本変形例では参照光を鏡筒支持体１０に固定されたミラー２３に反射させている。また、干渉計は微動ステージに設けることもできるが、微動ステージを軽量化するために粗動ステージに設けている。
【００４５】
不図示の光源から照射される光（たとえばレーザ光）は、粗動ステージのＸガイドに設けられたミラーによって、干渉計２２に導光される。干渉計２２は光源から照射された光を計測光と参照光に分割し、ミラー２３によって反射された参照光は、ウェハチャック裏面のミラーに反射させた計測光とともに検出器に導光される。検出器によって計測光と参照光の干渉光を検出し演算することで、鏡筒支持体１０とウェハチャック１との相対位置を計測することができる。
【００４６】
本変形例によれば、ミラー２３をステージ外に配置することができるため、微動ステージ２を軽量化することができる。
【００４７】
なお、本実施例では実施例１と同様にＺ方向だけでなくωｘ方向、ωｙ方向に適用することができる。
【００４８】
（上述の露光装置を用いたデバイス製造方法の例）
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図７は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。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う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００４９】
一方、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、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００５０】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する（図８）。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】露光装置の概略を示す図
【図２】実施例１にかかる位置計測システムを示す図
【図３】実施例１にかかる位置計測システムの上面図
【図４】変形例１の変形例を示す図
【図５】実施例２にかかる位置計測システムを示す図
【図６】実施例２の変形例を示す図
【図７】デバイス製造方法を示す図
【図８】ウエハプロセスを示す図
【図９】従来の位置計測システムを示す図
【符号の説明】
【００５２】
１  ウェハチャック
２  微動ステージ
３  Ｘミラー
４  Ｙミラー
５ａ〜５ｃ  Ｘ干渉計
６ａ〜６ｃ  Ｙ干渉計
７  照明部
８  レチクル
９  投影レンズ
１０  鏡筒支持体
１１  ステージ定盤
１２  Ｚ変位センサ
１３  粗動ステージ
１４  Ｘガイド
１５  Ｙガイド
１６  Ｙリニアモータ
１７  微動リニアモータ
１８〜２０  干渉計
２２  干渉計
２３  ミラー
２４，２５  鏡筒支持体に固定されたミラー
２９，３０  チャックに設けられたミラー
３１，３２  ガイドに設けられたミラー
３３  Ｚミラー
【図１】
2006253469.tif 000003
【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】
2006253469.tif 000009
【図８】
2006253469.tif 000010
【図９】
2006253469.tif 000011