(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向に並進移動可能なＸＹステージ上に、処理すべき対象物を保持する工程と、
前記ＸＹステージを第１の位置まで移動させる工程と、
前記ＸＹステージを、Ｘ軸方向及びＹ軸の負の方向に助走させて、第２の位置に停止させる工程と、
前記ＸＹステージが前記第２の位置に停止している期間に、前記対象物に対して処理を行う工程と、
前記ＸＹステージをＹ軸の負の方向へ、ある距離だけ移動させ、該ＸＹステージが停止している期間中に前記対象物へ処理を行う手順を繰り返し実行する工程と
を有する処理方法。
【請求項２】
前記第１の位置まで移動させる工程において、前記ＸＹステージが該第１の位置に到達する直前の該ＸＹステージのＹ軸方向の移動の向きが正の向きである請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
さらに、前記第２の位置に停止させる工程において、Ｘ軸方向に関しては、前記ＸＹステージの移動方向がＹ軸の正の方向から負の方向へ反転したときの該ＸＹステージのずれの向きと同じ向きに前記ＸＹステージを助走させる請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向にＸＹステージを並進移動させることができるステージ系の該ＸＹステージに、処理すべき対象物を保持する工程と、
前記ＸＹステージのＹ軸の正の向きへの移動と停止とを繰り返し、該ＸＹステージが停止している期間に前記対象物に処理を行う第１の手順と、前記ＸＹステージを、Ｙ軸の負の向きに移動させる第２の手順と、前記ＸＹステージを、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜めであって、Ｙ軸に関しては正の向きに助走させる第３の手順とをこの順番に繰り返し実行する工程と
を有する処理方法。
【請求項５】
処理対象物を載置するＸＹステージを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並進移動させるステージ駆動系と、
前記ＸＹステージに載置された処理対象物の表面上の一部の領域に処理を施す処理装置と、
前記ステージ駆動系及び処理装置を制御する制御装置と
を有し、該制御装置は、
前記ＸＹステージを第１の位置まで移動させる工程、
前記ＸＹステージを、Ｘ軸方向及びＹ軸の負の方向に助走させて、第２の位置に停止させる工程、
前記ＸＹステージが前記第２の位置に停止している期間に、前記対象物に対して処理を行う工程、
前記ＸＹステージをＹ軸の負の方向へ、ある距離だけ移動させ、該ＸＹステージが停止している期間中に前記対象物へ処理を行う手順を繰り返し実行する工程が順次実行されるように、前記ステージ駆動系及び処理装置を制御するＸＹステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹステージを用いた処理方法及び装置に関し、特にＸＹステージに保持された対象物の高精度な位置決めを行うことが可能な処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置のフォトリソグラフィ工程に用いられるレチクルやマスクの微細パターンは、電子ビームやレーザ等で描画することにより形成される。レチクルやマスクの基板の面内に複数の単位領域（フィールド）が画定されている。例えば電子ビームを走査することによって、１つの単位領域内に所望のパターンを描画することができる。基板をＸＹステージに保持し、ＸＹ面内で移動させることによって、すべての単位領域内に所望のパターンを描画することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、描画すべき基板面上に複数の単位領域が行列状に配置されている。単位領域が配置された行方向及び列方向がそれぞれＸＹステージのＸ軸及びＹ軸に平行になるように、基板がＸＹステージに保持される。Ｘ軸方向に配列する複数の列、及びＹ軸方向に配列する複数の行に、それぞれ１から順番に番号をふり、列番号ｉ、行番号ｊの単位領域をＵ（ｉ，ｊ）で現すこととする。
【０００４】
描画時には、まず単位領域Ｕ（１，１）に描画が行われる。その後、ＸＹステージをＹ軸方向に移動させ、単位領域Ｕ（１，２）に描画が行われる。この手順を繰り返し、第１列のすべての単位領域に描画が行われる。第１列の単位領域の描画が完了すると、ＸＹステージをＹ軸方向の反対向きに移動させると共にＸ軸方向にも移動させて、単位領域Ｕ（２，１）に描画が行われる。その後、第１列の単位領域の描画と同様の手順で、第２列の単位領域の描画が行われる。同様に、第３列目以降の各列の単位領域の描画が行われる。
【０００５】
上述の手順に従ってＸＹステージを駆動したときのステージの配置精度の評価を行った。ＸＹステージの基板載置面上の１２２．５ｍｍ×１２２．５ｍｍの正方形領域内に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のピッチが８．７５ｍｍになるように、１５×１５個の評価ポイント（パターン）を行列状に配置した。行列状に配置された評価ポイントの各列に、左から順番に番号を振り、各行に下から順番に番号を振る。第ｉ列第ｊ行の評価ポイントを、Ｐ（ｉ，ｊ）で現すこととする。この評価モデルは、単位領域が１５行１５列の行列状に配置されている場合に対応する。
【０００６】
図５に、評価ポイントの位置ずれパターンを示す。図５の横方向がＸ軸に対応し、縦方向がＹ軸に対応する。図５の右向きをＸ軸の正の向きとし、上向きをＹ軸の正の向きとする。まず、最も左下の評価ポイントＰ（１，１）を基準点まで移動させ、評価ポイントＰ（１，１）と基準点との位置ずれ量を検出する。次に、基準点に位置すべき評価ポイントがＹ軸の正の向きに１行分ずつ順次移動し（ＸＹステージはＹ軸の負の向きに移動する）、各評価ポイントにおいても位置ずれ量が検出される。
【０００７】
最上行の評価ポイントＰ（ｉ，１５）が基準点まで到達すると、測定対象位置が一列分Ｘ軸の正の向きに移動するとともにＹ軸の負の向きに移動し（ＸＹステージはＸ軸の負の向きに移動するとともに、Ｙ軸の正の向きに移動する）、最下行の評価ポイントＰ（ｉ＋１，１）が基準点まで移動する。その後最下行の評価ポイントＰ（ｉ＋１，１）から最上行の評価ポイントＰ（ｉ＋１，１５）まで、順番に各評価ポイントの位置ずれ量が検出される。この手順を繰り返すことによって、すべての評価ポイントの位置ずれ量が検出される。
【０００８】
図５に示した例では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量の３σが、それぞれ５３ｎｍ及び４４ｎｍであった。特に、最下行の評価ポイントＰ（ｉ，１）（Ｙ軸の正の向きへの移動の始点）の位置ずれ量が大きくなっていることがわかる。これは、始点Ｐ（ｉ，１）とその他の評価ポイントでは、ＸＹステージの移動の態様が異なるためと考えられる。すなわち、始点の場合には、ＸＹステージが左斜め上方に移動して評価ポイント（始点）が基準点に至るのに対し、始点以外の場合には、ＸＹステージが下方に移動して評価ポイントが基準点に至る。
【０００９】
始点における位置ずれ量を少なくするために、始点Ｐ（ｉ，１）が、基準点よりもＹ軸の正の向きにある距離だけ移動した位置から基準点に向けて移動するように、ＸＹステージを助走させる方法が提案されている。この方法によると、始点の場合にも、ＸＹステージが下方に移動することにより評価ポイントが基準点に至ることになる。
【００１０】
図６に、ＸＹステージを助走させる方法を適用した場合の評価ポイントの位置ずれを示す。なお、助走距離は、評価ポイントのピッチと同じ８．７５ｍｍとした。ここで、助走距離とは、Ｙ軸方向に関してＸＹステージの移動方向が反転した点から始点までの距離を意味する。助走させた場合には、助走させない場合に比べて、始点における位置ずれ量が少なくなっていることがわかる。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量の３σも、それぞれ２７ｎｍ及び３５ｎｍとなり、図５に示した場合に比べて改善された。
【００１１】
ところが、実際のレチクルの場合には、複数の単位領域が行列状に配置されているとは限らない。すべての始点のＹ座標が一致するとも限らない。
【００１２】
図７に、単位領域が行列状に配置されていない場合における位置ずれの一例を示す。評価ポイントＰ（ｉ，ｊ）は、１３×１３の行列状に配置され、Ｘ軸及びＹ軸方向のピッチは共に８．７５ｍｍである。ＸＹステージの移動の規則性を崩すために、図７において黒丸で示された１２個の通過ポイントＱ（ｍ，ｎ）（ｍは１，２，３，４、ｎは１，２，３）が配置されている。通過ポイントＱ（ｍ，ｎ）は、それぞれ評価ポイントＰ（４ｍ−３，４ｎ−２）をＸ軸の負の向きに半ピッチ分ずらせた位置に配置されている。
【００１３】
まず、通過ポイントＱ（１，１）、Ｑ（１，２）、及びＱ（１，３）が順番に基準点に配置されるように、ＸＹステージを移動させる。通過ポイントＱ（１，３）が基準点まで移動した後、上述のＸＹステージを助走させる方法を用いて評価ポイントＰ（１，１）を基準点まで移動させる。通過ポイントの配置されていない列間の移動は、図６に示した方法と同様である。
【００１４】
以下、通過ポイントの配置されている列間、すなわち第４ｎ列から第４ｎ＋１列への移動について説明する。評価ポイントＰ（４ｎ，１３）が基準点まで移動した後、通過ポイントＱ（ｎ＋１，１）、Ｑ（ｎ＋１，２）、及びＱ（ｎ＋１，３）を順番に基準点まで移動させる。その後、ＸＹステージを助走させる方法を用いて、評価ポイントＰ（４ｎ＋１，１）を基準点まで移動させる。
【００１５】
図７に示したように、図６の場合に比べて評価ポイントの位置ずれ量が大きくなっていることがわかる。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量の３σも、それぞれ３５ｎｍ及び９０ｎｍとなり、図６に示した場合に比べて配置精度が悪化している。これは、ＸＹステージの移動の規則性が崩れたことが原因である。
【００１６】
本発明の目的は、ＸＹステージの移動の規則性が崩れた場合でも、ステージの配置精度の低下を抑制することが可能なＸＹステージを用いた処理方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向に並進移動可能なＸＹステージ上に、処理すべき対象物を保持する工程と、前記ＸＹステージを第１の位置まで移動させる工程と、前記ＸＹステージを、Ｘ軸方向及びＹ軸の負の方向に助走させて、第２の位置に停止させる工程と、前記ＸＹステージが前記第２の位置に停止している期間に、前記対象物に対して処理を行う工程と、前記ＸＹステージをＹ軸の負の方向へ、ある距離だけ移動させ、該ＸＹステージが停止している期間中に前記対象物へ処理を行う手順を繰り返し実行する工程とを有する処理方法が提供される。
【００１８】
本発明の他の観点によると、上記処理方法を実行する制御装置を有するＸＹステージ装置が提供される。
【００１９】
ＸＹステージをＸ及びＹ方向に助走させることにより、ＸＹステージの移動の規則性が崩れた場合でも、ステージの配置精度を高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施例による処理方法で用いられるステージ系（ステージシステム）の斜視図を示す。基台１の上に、Ｙステージ２が、リニアガイドを介してＹ軸方向に並進移動可能に取り付けられている。サーボモータ４が、Ｙステージ２をＹ軸方向に移動させる。Ｙステージ２の上に、Ｘステージ３が、リニアガイドを介してＸ軸方向に並進移動可能に取り付けられている。サーボモータ５が、Ｘステージ３をＸ軸方向に移動させる。
【００２１】
Ｘステージ３の上に、チルトステージ６が取り付けられ、チルトステージ６にθＺステージ７が取り付けられている。チルトステージ６はθＺステージ７のＸＹ面に対する傾き角を調整する。θＺステージ７は、その載置面上に処理対象基板１０を保持し、処理対象基板１０を、ＸＹ面に垂直なＺ軸を中心として回転移動させる。サーボモータ４及び５を駆動することにより、θＺステージ７を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並進移動させることができる。本明細書において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並進移動可能なθＺステージ７を、ＸＹステージと呼ぶ場合がある。
【００２２】
チルトステージ６にＸ用及びＹ用のレーザ干渉計ミラー８が取り付けられている。レーザ干渉計９により、チルトステージ６のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を測定することができる。レーザ干渉計９によるチルトステージ６の位置の測定結果が制御装置１５に入力される。制御装置１５は、サーボモータ４及び５を制御する。
【００２３】
処理装置２０が、θＺステージ７の載置面上に保持された処理対象基板１０に対して処理を行う。例えば、処理対象基板１０がレチクル用基板、マスク用基板、半導体基板等であり、処理装置２０が電子ビーム描画装置である。電子ビーム描画装置により、処理対象基板の表面上に塗布されたレジスト膜に直接露光が行われる。または、処理対象基板１０が半導体基板であり、処理装置２０が縮小投影露光装置である。
【００２４】
次に、図２を参照して、実施例による処理方法で用いられるステージ系の駆動方法について説明する。図１のθＺステージ７の載置面上に保持された処理対象基板１０の表面内に、処理すべき複数の単位領域（フィールド）が画定されている。処理装置２０は、処理対象基板１０の位置を固定した状態で、１つの単位領域内を処理することができる。例えば、電子ビームを走査することにより、１つの単位領域内に所望のパターンを描画することができる。処理対象基板１０がある位置に固定されているときに、処理対象基板１０の表面内において処理装置２０が処理を行うことができる位置を処理可能位置と呼ぶこととする。
【００２５】
図２は、処理対象基板１０の平面内における処理可能位置の移動の様子を示す。図２では、１つの単位領域を、その領域内の１つの白丸Ａで代表して示している。以下、単位領域の代表点Ａを、単に単位領域と呼ぶ。複数の単位領域Ａが、Ｙ軸に平行に配列し、１つの列を構成している。単位領域Ａの複数の列が、Ｘ軸方向任意の間隔で配列している。列内における単位領域Ａの配置は必ずしも一定ではなく、列ごとに異なっていてもよい。
【００２６】
サーボモータ４及び５を駆動してθＺステージ７を移動させることにより、処理可能位置を右斜め上方に移動させて、最も左の列（Ｘ座標の最も小さい列）の最も下の単位領域Ａ（１，１）（Ｙ座標の最も小さい単位領域）まで移動（助走）させる。処理可能位置に配置された単位領域Ａ（１，１）内の処理を行う。
【００２７】
その後、処理可能位置を、単位領域Ａ（１，１）と同じ列内の単位領域に、Ｙ座標の小さなものから順番に移動させて処理を行う。最も上の単位領域Ａ（１、ＭＡＸ１）（Ｙ座標の最も大きな単位領域）の処理が完了すると、処理可能位置が、ひとつ右の列の最も下の単位領域Ａ（２，１）よりも左斜め下に配置されるように、θＺステージ７を移動させる。この位置から単位領域Ａ（２，１）が処理可能位置に配置されるようにθＺステージ７を助走させる。その後、第１列目と同様に、単位領域Ａ（２，１）と同一の列内の単位領域の処理を行う。
【００２８】
図３に、図２で説明した駆動方法を用いた場合の評価ポイントの配置精度を示す。評価ポイント及び通過ポイントの配列は、図７に示したものと同一であり、評価ポイント及び通過ポイントの位置に、処理すべき単位領域が配置されている。通過ポイントの列及び評価ポイントの列の各々の最も下に位置する単位領域が、処理可能位置まで移動する時、図２に示したように、基板面内において処理可能位置が左斜め下から右斜め上に向かって移動するように、θＺステージ７を助走させる。
【００２９】
図３を、図７と比較すると、各評価ポイントにおける配置精度が著しく向上していることがわかる。図３の評価結果におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量の３σは、それぞれ１８ｎｍ及び２７ｎｍであった。
【００３０】
以下、ステージを斜め方向に助走させることにより配置精度が向上する理由について考察する。
【００３１】
図４に、図１に示したＹステージ２のみを駆動したときのθＺステージ７の位置ずれ特性（ステージ特性）を示す。図４（Ａ）及び（Ｂ）の横軸は、Ｙ軸方向の移動距離の累積値を表し、図４（Ａ）の縦軸は高さ方向（Ｚ軸方向）の位置ずれ量（ピッチング量）を表し、図４（Ｂ）の縦軸はＸ軸方向の位置ずれ量（ヨーイング量）を表す。
【００３２】
図４（Ａ）の矢印Ｃ1及びＣ2で示した位置で、Ｙステージ２の移動方向が反転した直後、高さ方向の位置ずれ量が急激に変化している。ただし、その変化量は高々０．４μｍである。
【００３３】
図４（Ｂ）の矢印Ｃ3及びＣ5で示した位置で、Ｙステージ２の移動方向が上向きから下向きに反転（基板面内における処理可能位置の移動方向は、下向きから上向きに反転）した直後、横方向の位置ずれ量が急激に変化している。その変化量は、約１μｍである。その後は、ほぼ真直性をもって移動している。矢印Ｃ4の位置でＹステージ２の移動方向が上向きから下向きに反転している。このときの位置ずれ量の変化は０．２５μｍ程度であり、位置Ｃ3及びＣ5における位置ずれ量の変化に比べて小さい。
【００３４】
図４（Ｂ）は、Ｙステージ２の移動方向が上向きから下向きに反転するときに、θＺステージ７がＸ軸の正の方向に約１μｍ移動することを表している。測定結果を詳細に分析すると、Ｙステージ２が約５ｍｍ移動する過程で、θＺステージ７がＸ軸方向に約１μｍずれることがわかった。Ｙステージ２の移動が規則的である場合には、図６で説明したように、Ｙステージ２をＹ軸方向にある距離だけ助走させることにより、Ｘ軸方向へのずれを補正することができる。
【００３５】
ところが、図７に示したように、ステージの移動の規則性が崩れた場合には、Ｙ軸方向への助走のみではＸ軸方向のずれを補正できない。図２に示したように、θＺステージ７をＸ軸方向及びＹ軸方向へ助走させることにより、θＺステージ７の移動の規則性が崩れた場合でも、図３に示したステージの配置精度パターンのように、ずれを補正することができる。
【００３６】
すなわち、θＺステージ７の移動方向が反転した直後の、θＺステージ７のＸ軸方向及びＹ軸方向に関する移動の向きと同じ向きに、θＺステージ７を助走させることにより、θＺステージ７の配置精度を向上させることができる。
【００３７】
Ｙ軸方向へ約５ｍｍ移動する過程で、Ｘ軸方向へ１μｍのずれが生じて、その後はほぼ真直性を保って移動していることから、Ｙ軸方向への助走距離を５ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、Ｘステージのステージ特性が同様である場合には、Ｘ軸方向への助走距離も５ｍｍ以上とすることが好ましい。好ましい助走距離は、装置ごとに異なる。Ｙ軸方向の移動方向を反転させ、Ｘ軸方向へのずれ量の急激な変動が収束するまでのＹ軸方向の移動距離を測定し、その移動距離よりも助走距離を長くすればよい。
【００３８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＸＹステージの移動の規則性が崩れた場合であっても、ＸＹステージをＸ及びＹ方向に対して斜め方向に助走させることにより、ＸＹステージの配置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で使用されるステージ系の斜視図である。
【図２】本発明の実施例による処理方法で採用されるＸＹステージの移動方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例による方法を採用したときのＸＹステージの配置精度（位置ずれ量）を示す図である。
【図４】実施例で用いられるステージ系のＸＹステージをＹ軸方向に移動させたときの、高さ方向及びＸ軸方向の位置ずれを示すグラフである。
【図５】従来の方法でＸＹステージを移動させたときのステージ配置精度を示す図である。
【図６】従来の助走方法でＸＹステージを移動させたときのステージ配置精度を示す図である。
【図７】ＸＹステージの移動の規則性が崩れた場合に、従来の助走方法でＸＹステージを移動させたときのステージ配置精度を示す図である。
【符号の説明】
１  基台
２  Ｙステージ
３  Ｘステージ
４、５  サーボモータ
６  チルトステージ
７  θＺステージ（ＸＹステージ）
８  レーザ干渉計ミラー
９  レーザ干渉計
１０  処理対象基板
１５  制御装置
２０  処理装置
【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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