JP3907252B2 - 露光装置およびデバイス製造方法ならびにステージ装置および原点出し方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置、それを用い得るデバイス製造方法、およびこれらに適用できるステージ装置および原点出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような露光装置としては、ウエハ等の基板をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版のパターンを投影光学系を介して順次露光するステッパや、投影光学系に対し相対的にマスク等の原版と基板とを移動させ、これら原版と基板をスリット状の露光光によって走査することにより原版のパターンを基板上に走査露光する走査型の露光装置等が知られている。
【０００３】
また、近年、より高精度で微細なパターンの露光が行えるように、前記ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に高精度で微細なパターンの露光を行う、ステップ・アンド・スキャン型の露光装置が提案されている。この露光装置では、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度で微細なパターンの露光が可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の露光装置においては、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度が、上述のような高精度で微細なパターンの露光に見合ったものとなっていないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、露光装置およびそれを用いたデバイス製造方法において、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度をより向上させることにある。
【０００６】
【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では、ステージ装置における原点出し精度を向上させるようにしている。
【０００７】
すなわち、本発明のステージ装置は、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージと、この微動ステージを前記各方向に移動させる駆動手段と、前記微動ステージのθ方向位置を得るθ位置測定手段と、前記駆動手段およびθ位置測定手段を制御する制御手段を備えたステージ装置において、前記制御手段は、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記θ位置測定手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。θ位置測定手段としては、例えば、少なくとも２つの測定軸上における前記微動ステージ部分の位置を計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得るものを使用することができる。
【０００８】
またさらに、前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージ、このＸＹステージをＸおよびＹ方向に移動させる駆動手段、ならびに前記微動ステージのＸおよびＹ方向位置をそれぞれ所定の測定軸上における前記ＸＹステージ部分の位置を計測することにより行うＸおよびＹ位置計測手段を備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後、前記Ｚ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記ＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。
【０００９】
またさらに、前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ方向位置を計測するＺ位置計測手段を備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行う前に前記Ｚ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記Ｚ軸方向が鉛直方向を向いており、前記駆動手段はＺ軸方向への移動に際し、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償機構を備える場合は、前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償機構の動作を停止させ、その時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の原点出し方法は、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージのθ方向位置を得るθ位置測定手段について、原点出しを行うに際して、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態において、前記θ位置測定手段の原点出しを行うことを特徴とする。θ位置測定手段は、例えば、少なくとも２つの測定軸上における前記微動ステージ部分の位置を計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得ることができる。
【００１３】
また、前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージのＸおよびＹ方向の位置を測定するＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後に、前記微動ステージのＺ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持した状態において行うことを特徴とする。
【００１４】
前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ軸方向位置を計測するＺ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しの前に行うことを特徴とする。
【００１５】
これらの場合において、前記各計測手段の原点出しは、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
前記Ｚ軸方向は鉛直方向を向いており、その方向へ前記微動ステージをＺ駆動手段により移動させる際に、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償を行う場合においては、前記Ｚ位置計測手段の原点出しを、対応する所定の突当て部に対して前記Ｚ駆動手段により前記微動ステージを突き当て、前記Ｚ駆動手段の負荷が一定値を超えた時、または前記微動ステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償を停止させ、その時から一定時間前記Ｚ駆動手段の出力を所定の値に保持した後、前記Ｚ位置計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の露光装置は、上述のようなステージ装置を備え、そのＺ軸方向は露光光軸の方向に一致し、そしてそのステージ装置上に被露光基板を搭載することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のデバイス製造方法は、露光装置上に設けられ、露光光軸をＺ軸方向とする微動ステージについて、上述のような方法により原点出しを行い、その後、前記微動ステージ上に載置した被露光基板について露光を行うことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置はレチクルのパターンの一部を投影光学系２を介して、ＸＹステージ装置３上に設けられた微動ステージ装置８０上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域に対して繰り返し行うためのステップ移動を介在させながら行うステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。
【００２０】
レチクルの走査方向（Ｙ方向）への移動は、レチクル側ステージ装置によって行われ、このステージ装置は、固定子４ａと可動子４ｂとの間で推力を付与することにより可動子４ｂを走査方向へ移動させるリニアモータ４を備え、可動子４ｂにレチクルステージ１が結合している。固定子４ａは第１の支持手段１０１によりＹ方向には自由度をもたせて支持される。そして、第２の支持手段１０５によりＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持される。この第２支持手段１０５は、ベースフレーム１０から上方に伸びた柱部１０３、および柱部１０３からＹ方向に伸び、固定子４ａをＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持する一軸支持手段１０２を有する。
【００２１】
レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ＸＹステージ装置３のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：１）で駆動させることにより行う。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行う。
【００２２】
ＸＹステージ装置３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。第１支持手段１０１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９はベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【００２３】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部の２つの支柱１２間の搬送経路を経てＸＹステージ装置３上にウエハが搬入され、所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行う。なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Ｙの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【００２４】
図３は微動ステージ装置８０の断面図、図４は微動ステージ装置８０の平面図である。微動ステージ装置８０は本発明のステージ装置の一実施形態に係るものである。
【００２５】
微動ステージ装置８０は、これらの図に示すように、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージ８１と、微動ステージ８１を前記各方向に移動させるリニアモータ８２および８３と、少なくとも２つの測定軸上における微動ステージ８１部分の位置を計測し、その計測結果から微動ステージ８１のθ方向位置およびＹ方向位置を得るための、図示していない２つのＹレーザ干渉計と、この２つのＹレーザ干渉計およびリニアモータ８２および８３等を制御する、図示していない制御手段を備えている。この制御手段は、微動ステージ８１のＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記２つのレーザ干渉計についてのθ方向位置についての実質的な原点出し等を行うものである。
【００２６】
微動ステージ８１は、Ｘステージ３ａ（図１）上に固定された台盤９１上に、固定部材８４、案内部材８５を介して取り付けられている。固定部材８４は、台盤９２上に固定され、案内部材８５は微動ステージ８１に固定されている。案内部材８５は、固定部材８４により、Ｚ軸方向、θ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に案内されている。固定部材８４上の案内面には多孔質パッド８６が設けられており、ここから空気流を供給することにより微動ステージ８１は非接触で案内される。
【００２７】
３つのリニアモータ８２は、可動子８２ａが案内部材８５に固定され、固定子８２ｂが台盤９２に固定されており、３点において案内部材８５をＺ方向へ駆動し、それにより微動ステージ８１を台盤９２に対してＺ方向に駆動し、およびＺ軸に対して傾けることができる。リニアモータ８３は、可動子８３ａが案内部材８５に固定され、固定子８３ｂが台盤９２に固定されており、微動ステージ８１を、台盤９２に対してθ方向へ駆動する。
【００２８】
微動ステージ８１上には、微動ステージ８１のθ方向位置およびＹ方向位置を得るための上述の２つのＹレーザ干渉計によって参照されるＹミラー８７、および微動ステージ８１のＸ方向位置を測定するためのＸレーザ干渉計によって参照されるＸミラー８８が固定されている。
【００２９】
各リニアモータ８２の近傍には、台盤９２に固定された変位センサ８９が設けられており、これらにより各リニアモータ８２近傍における微動ステージ８１のＺ方向の変位が測定される。変位センサ８９としてはリニアエンコーダ等を用いることができる。
【００３０】
固定部材８４と案内部材８５との間には予圧室９０が設けられており、リニアモータ８２の駆動時に予圧室９０内に予圧を付与することにより、微動ステージ８１等にかかる重力によるリニアモータ８２への負荷を補償するようになっている。
【００３１】
また、固定部材８４および案内部材８５には、各リニアモータ８２近傍の３個所において突当て部９１ａおよび９１ｂが設けられており、これらを突き当てることにより、微動ステージ８１を所定のＺ方向位置および傾きに保持することができる。
【００３２】
図５は、微動ステージ装置８０およびＸＹステージ装置３における原点出し動作のフローチャトである。原点出し動作の制御は図示しない制御手段が行う。原点出しは、まず、Ｚ方向の位置を計測する各変位センサ８９について行う。すなわち同図に示すように、まず、微動ステージ８１が下降するように各リニアモータ８２を駆動し（ステップＳ１）、突当て部９１ａおよび９１ｂを相互に突き当てて、各リニアモータ８２の負荷が所定の値を超えたことを検出する（ステップＳ２）。これが検出されたら、各リニアモータ８２の出力を一定に保持するとともに予圧室９０への予圧付与を停止し、この状態で所定時間が経過するのを待つ（ステップＳ３）。所定定時間が経過したら各変位センサ８９を初期化して各変位センサ８９の原点出しを終了するとともに、原点出しされた各変位センサ８９を用い、各リニアモータ８２を駆動して、微動ステージ８１を所定の基準位置へ移動させる（ステップＳ４）。
【００３３】
なお、ステップＳ３において、予圧室９０への予圧付与を停止するのは、予圧の変動等によって、突当て力が一定せずに、正確な突当て位置を確保できなくなることを防止するためである。また、ステップＳ２において、リニアモータ８２の負荷が所定の値を超えたことを検出する代わりに、微動ステージ８１の速度が一定値以下になったことを検出するようにしてもよい。
【００３４】
次に、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しを行う。すなわち、ステップＳ４の基準位置を保持しながら、リニアモータ８３を駆動し、微動ステージ８１をθ方向に回転させて、図示しない突当て部材に突き当て（ステップＳ５、Ｓ６）、リニアモータ８３の負荷が所定値を超えたことを検出する（ステップＳ７）。これが検出されたら、リニアモータ８３の出力を一定に保持し、所定時間が経過するのを待つ（ステップＳ８）。所定時間が経過したら、その時の２つのＹレーザ干渉計およびＸレーザ干渉計の計測位置を仮の原点とする（ステップＳ９）。これにより、２つのＹレーザ干渉計の、θ方向についてのセンサとしての実質的な原点出しが行われたことになる。この後、リニアモータ８３を駆動して微動ステージ８１のθ方向位置を所定の基準位置とする（ステップＳ９）。なお、ステップＳ７において、リニアモータ８３の負荷が所定の値を超えたことを検出する代わりに、微動ステージ８１の回転速度が一定値以下になったことを検出するようにしてもよい。
【００３５】
このように、Ｚ軸方向の各変位センサ８９の原点出しを行ってから、θ方向位置についての原点出しを行うことにより、Ｚ軸方向位置およびＺ軸に対する傾きを常に所定の値にした状態で、２つのＹレーザ干渉計の、θ方向についての実質的な原点出しを行うことができる。このため、原点出しにおけるＹレーザ干渉計の計測に際して、図８に示されるようなＹミラー８７の傾きによるアッベエラーの影響を排除し、原点出しを常に正確に行うことができる。
【００３６】
次に、θ方向位置を前記基準位置に保持したまま、Ｘステージ３ａおよびＹステージ３ｂをそれぞれＸおよびＹ方向の原点センサの方へ移動させ（ステップＳ１０、Ｓ１１）、それぞれについて原点センサを超えたことを検出し、Ｘステージ３ａが原点センサを超えた時はＸレーザ干渉計を初期化してＸステージ３ａを停止し、Ｙステージ３ｂが原点センサを超えた時は２つのＹレーザ干渉計を初期化してＹステージ３ｂを停止する（ステップＳ１２〜Ｓ１９）。これにより、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しが完了する。
【００３７】
このように、Ｚ軸方向の各変位センサ８９の原点出し、および２つのＹレーザ干渉計のθ方向についての実質的な原点出しを行ってから、ＸおよびＹレーザ干渉計についてのＸ軸方向およびＹ軸方向についての原点出しを行うことにより、Ｘミラー８８およびＹミラー８７の位置および姿勢を常に所定の値にした状態で原点出しを行うことができる。すなわち、図８や図９に示されるような、Ｘミラー８８およびＹミラー８７のＺ軸に対する傾きやθ方向位置の変動によるアッベエラーの影響をすべて排除し、原点出しを常に正確に行うことができる。
【００３８】
なお、θ軸用のセンサとして、２本レーザ干渉計の他に、原点出しの時にだけ使用する微動ステージと台盤間のθ軸方向の変位を計測する変位センサを設けても良い。この場合、θ軸の原点出し動作時からＹ軸レーザ干渉計の初期化までは、θ軸の制御に原点出し用変位センサを使用する。Ｙ軸レーザ干渉計の初期化の時は、θ軸を原点出し用変位センサによって基準位置に保持し、初期化後に干渉計を用いたθ軸制御に切り替える。
【００３９】
θの原点出しをするときは、ＸＹの原点出しが終わっていないため、ＸＹ軸上のどの位置にいるのかが分からず、ミラーに対してレーザが当たっている位置も不明である。ミラーには加工上のゆがみやそりがあるため、レーザ基準でθ軸制御をかけると、ＸＹ原点に移動していく過程で、ミラーのゆがみなどに従ってθ軸も回転してしまい、レーザの初期化時に正確な基準位置に保持されていない可能性がある。上記のようにＸＹ軸の移動の影響を受けないθ原点出し用センサを用いることにより、正確な原点出しが可能となる。
また、θ計測用に、Ｙ軸方向の２本のレーザでなく、Ｘ軸方向の２本のレーザを使うようにしても良い。
【００４０】
次に、この露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１０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。
【００４１】
図１１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。
【００４２】
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。
【００４３】
［実施形態２］
図６は本発明の第２の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。実施形態１の場合とハード構成の面で異なるのは、θ方向位置を測定する２本のＹレーザ干渉計の代わりに、θ方向位置を測定する、図示しないθセンサを用い、また、ＸステージおよびＹステージの位置を計測するＸレーザ干渉計およびＹレーザ干渉計の代わりに、ＸステージおよびＹステージの位置を計測するＸセンサおよびＹセンサを用いた点にある。
【００４４】
動作上は、図６に示されるように、図５のステップＳ９においてレーザ干渉計の計測値を仮の原点とする代わりに、ステップＳ１０９においてθセンサを初期化するようにすればよい。また、図５のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ１９においてＸレーザまたはＹレーザを初期化する代わりに、ステップＳ１１４、Ｓ１１５、Ｓ１１８およびＳ１１９においてＸセンサまたはＹセンサを初期化するようにすればよい。
【００４５】
［実施形態３］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。実施形態２の場合とハード構成の面で異なるのは、微動ステージ８１が所定の位置および姿勢にあることを検出するために、突当て部９１ａ、９１ｂ等の突き当てによらず、原点センサにより検出するようにした点にある。すなわち、突当て部９１ａ、９１ｂの代わりに、微動ステージ８１をＺ方向へ移動させた際に、各リニアモータ８２近傍の微動ステージ８１上の３点がそれぞれ所定のＺ軸方向位置を通過したことを検出するＺ原点センサを設けるとともに、θ方向の突当て部材の代わりに、微動ステージ８１をθ方向へ移動させた際に、微動ステージ８１上の所定の１点が所定のθ方向位置を通過したことを検出するθ原点センサを設けるようにしている。
【００４６】
この場合、Ｚ方向の位置を計測する各変位センサ８９の原点出しは、まず、微動ステージ８１が各Ｚ原点センサの方向へ移動するように各リニアモータ８２を駆動し（ステップＳ２１）、各Ｚ原点センサが微動ステージ８１上の所定の３点がそれぞれ各Ｚ原点センサの検出点を通過したことを検出する（ステップＳ２２）。これが各Ｚ原点センサについて検出された時、対応する各変位センサ８９を初期化して各変位センサ８９の原点出しを終了するとともに、原点出しされた各変位センサ８９を用い、各リニアモータ８２を駆動して、微動ステージ８１を所定の基準位置へ移動させる（ステップＳ４）。
【００４７】
次に、θセンサについて原点出しを行う。すなわち、ステップＳ４の基準位置を保持しながら、リニアモータ８３を駆動し、微動ステージ８１をθ方向に回転させて、微動ステージ８１上の所定点がθ原点センサの検出点を通過したことを検出する（ステップＳ２７）。これが検出されたら、θセンサを初期化してθセンサの原点出しを完了するとともに、リニアモータ８３を駆動して微動ステージ８１のθ方向位置を所定の基準位置とする（ステップＳ１０９）。
【００４８】
この後、ステップＳ１０以降において、図６の場合と同様にして、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しを行う。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態において、θ位置測定手段の原点出しを行うようにしたため、θ位置測定手段の原点出しを正確に行うことができる。その際、Ｚ位置計測手段の原点出しを、θ位置測定手段の原点出しの前に行うようにしたため、θ位置測定手段の原点出しをより正確に行うことができる。特に、θ位置測定手段が、２つの測定軸上で計測して微動ステージのθ方向位置を得るものである場合も、その原点出しを正確に行うことができる。
【００５０】
また、θ位置測定手段の原点出しを行った後、Ｚ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態でＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを行うようにしたため、ＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを正確に行うことができる。
【００５１】
また、ステージを突き当て、その負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を保持した後、計測手段を初期化するようにしたため、原点出しをより正確に行うことができる。
【００５２】
また、Ｚ駆動手段が自重補償を行う場合においては、Ｚ位置計測手段の原点出しを、微動ステージを突き当て、Ｚ駆動手段の負荷が一定値を超えた時、または微動ステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償を停止させ、その時から一定時間前記Ｚ駆動手段の出力を保持した後、Ｚ位置計測手段を初期化するようにしたため、Ｚ位置計測手段の原点出しを、より正確に行うことができる。
【００５３】
また、このように正確な原点出しが行えるステージ装置を備えるため、本発明の露光装置によれば、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度をより向上させることができる。
【００５４】
また、上述のような正確な原点出しを行い、その後、微動ステージ上に載置した被露光基板について露光を行うようにしたため、本発明のデバイス製造方法によれば、より精度の高い露光パターンによるデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図２】 図１の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図３】 図１の装置の微動ステージ装置の断面図である。
【図４】 図１の装置の微動ステージ装置の平面図である。
【図５】 図１の装置における微動ステージ装置およびＸＹステージ装置における原点出し動作のフローチャートである。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第３の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。
【図８】 微動ステージにおけるＺ軸方向に対する傾きによるアッベエラーを示す図である。
【図９】 微動ステージにおけるθ方向への傾きによるアッベエラーを示す図である。
【図１０】 図１の装置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１１】 図１０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：レチクルステージ、２：投影光学系、３：ＸＹステージ、４：リニアモータ、４ａ：固定子、４ｂ：可動子、３ａ：Ｘステージ、３ｂ：Ｙステージ、６：リニアモータ、７：ステージ定盤、８：ダンパ、９：鏡筒定盤、１０：ベースフレーム、１１：ダンパ、１２：支柱、１３：距離測定手段、８０：微動ステージ装置、８１：微動ステージ、８２，８３：リニアモータ、９１：台盤、８４：固定部材、８５：案内部材、８６：多孔質パッド、８２ａ，８３ａ：可動子、８２ｂ，８３ｂ：固定子、８７：Ｙミラー８７、８８：Ｘミラー、８９：変位センサ、９０：予圧室、９１ａ，９１ｂ：突当て部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置、それを用い得るデバイス製造方法、およびこれらに適用できるステージ装置および原点出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような露光装置としては、ウエハ等の基板をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版のパターンを投影光学系を介して順次露光するステッパや、投影光学系に対し相対的にマスク等の原版と基板とを移動させ、これら原版と基板をスリット状の露光光によって走査することにより原版のパターンを基板上に走査露光する走査型の露光装置等が知られている。
【０００３】
また、近年、より高精度で微細なパターンの露光が行えるように、前記ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に高精度で微細なパターンの露光を行う、ステップ・アンド・スキャン型の露光装置が提案されている。この露光装置では、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度で微細なパターンの露光が可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の露光装置においては、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度が、上述のような高精度で微細なパターンの露光に見合ったものとなっていないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、露光装置およびそれを用いたデバイス製造方法において、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度をより向上させることにある。
【０００６】
【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では、ステージ装置における原点出し精度を向上させるようにしている。
【０００７】
すなわち、本発明のステージ装置は、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージと、この微動ステージを前記各方向に移動させる駆動手段と、前記微動ステージのθ方向位置を得るθ位置測定手段と、前記駆動手段およびθ位置測定手段を制御する制御手段を備えたステージ装置において、前記制御手段は、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記θ位置測定手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。θ位置測定手段としては、例えば、少なくとも２つの測定軸上における前記微動ステージ部分の位置を計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得るものを使用することができる。
【０００８】
またさらに、前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージ、このＸＹステージをＸおよびＹ方向に移動させる駆動手段、ならびに前記微動ステージのＸおよびＹ方向位置をそれぞれ所定の測定軸上における前記ＸＹステージ部分の位置を計測することにより行うＸおよびＹ位置計測手段を備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後、前記Ｚ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記ＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。
【０００９】
またさらに、前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ方向位置を計測するＺ位置計測手段を備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行う前に前記Ｚ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記Ｚ軸方向が鉛直方向を向いており、前記駆動手段はＺ軸方向への移動に際し、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償機構を備える場合は、前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償機構の動作を停止させ、その時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の原点出し方法は、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージのθ方向位置を得るθ位置測定手段について、原点出しを行うに際して、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態において、前記θ位置測定手段の原点出しを行うことを特徴とする。θ位置測定手段は、例えば、少なくとも２つの測定軸上における前記微動ステージ部分の位置を計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得ることができる。
【００１３】
また、前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージのＸおよびＹ方向の位置を測定するＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後に、前記微動ステージのＺ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持した状態において行うことを特徴とする。
【００１４】
前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ軸方向位置を計測するＺ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しの前に行うことを特徴とする。
【００１５】
これらの場合において、前記各計測手段の原点出しは、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
前記Ｚ軸方向は鉛直方向を向いており、その方向へ前記微動ステージをＺ駆動手段により移動させる際に、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償を行う場合においては、前記Ｚ位置計測手段の原点出しを、対応する所定の突当て部に対して前記Ｚ駆動手段により前記微動ステージを突き当て、前記Ｚ駆動手段の負荷が一定値を超えた時、または前記微動ステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償を停止させ、その時から一定時間前記Ｚ駆動手段の出力を所定の値に保持した後、前記Ｚ位置計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の露光装置は、上述のようなステージ装置を備え、そのＺ軸方向は露光光軸の方向に一致し、そしてそのステージ装置上に被露光基板を搭載することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のデバイス製造方法は、露光装置上に設けられ、露光光軸をＺ軸方向とする微動ステージについて、上述のような方法により原点出しを行い、その後、前記微動ステージ上に載置した被露光基板について露光を行うことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置はレチクルのパターンの一部を投影光学系２を介して、ＸＹステージ装置３上に設けられた微動ステージ装置８０上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域に対して繰り返し行うためのステップ移動を介在させながら行うステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。
【００２０】
レチクルの走査方向（Ｙ方向）への移動は、レチクル側ステージ装置によって行われ、このステージ装置は、固定子４ａと可動子４ｂとの間で推力を付与することにより可動子４ｂを走査方向へ移動させるリニアモータ４を備え、可動子４ｂにレチクルステージ１が結合している。固定子４ａは第１の支持手段１０１によりＹ方向には自由度をもたせて支持される。そして、第２の支持手段１０５によりＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持される。この第２支持手段１０５は、ベースフレーム１０から上方に伸びた柱部１０３、および柱部１０３からＹ方向に伸び、固定子４ａをＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持する一軸支持手段１０２を有する。
【００２１】
レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ＸＹステージ装置３のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：１）で駆動させることにより行う。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行う。
【００２２】
ＸＹステージ装置３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。第１支持手段１０１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９はベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【００２３】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部の２つの支柱１２間の搬送経路を経てＸＹステージ装置３上にウエハが搬入され、所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行う。なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Ｙの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【００２４】
図３は微動ステージ装置８０の断面図、図４は微動ステージ装置８０の平面図である。微動ステージ装置８０は本発明のステージ装置の一実施形態に係るものである。
【００２５】
微動ステージ装置８０は、これらの図に示すように、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージ８１と、微動ステージ８１を前記各方向に移動させるリニアモータ８２および８３と、少なくとも２つの測定軸上における微動ステージ８１部分の位置を計測し、その計測結果から微動ステージ８１のθ方向位置およびＹ方向位置を得るための、図示していない２つのＹレーザ干渉計と、この２つのＹレーザ干渉計およびリニアモータ８２および８３等を制御する、図示していない制御手段を備えている。この制御手段は、微動ステージ８１のＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記２つのレーザ干渉計についてのθ方向位置についての実質的な原点出し等を行うものである。
【００２６】
微動ステージ８１は、Ｘステージ３ａ（図１）上に固定された台盤９１上に、固定部材８４、案内部材８５を介して取り付けられている。固定部材８４は、台盤９２上に固定され、案内部材８５は微動ステージ８１に固定されている。案内部材８５は、固定部材８４により、Ｚ軸方向、θ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に案内されている。固定部材８４上の案内面には多孔質パッド８６が設けられており、ここから空気流を供給することにより微動ステージ８１は非接触で案内される。
【００２７】
３つのリニアモータ８２は、可動子８２ａが案内部材８５に固定され、固定子８２ｂが台盤９２に固定されており、３点において案内部材８５をＺ方向へ駆動し、それにより微動ステージ８１を台盤９２に対してＺ方向に駆動し、およびＺ軸に対して傾けることができる。リニアモータ８３は、可動子８３ａが案内部材８５に固定され、固定子８３ｂが台盤９２に固定されており、微動ステージ８１を、台盤９２に対してθ方向へ駆動する。
【００２８】
微動ステージ８１上には、微動ステージ８１のθ方向位置およびＹ方向位置を得るための上述の２つのＹレーザ干渉計によって参照されるＹミラー８７、および微動ステージ８１のＸ方向位置を測定するためのＸレーザ干渉計によって参照されるＸミラー８８が固定されている。
【００２９】
各リニアモータ８２の近傍には、台盤９２に固定された変位センサ８９が設けられており、これらにより各リニアモータ８２近傍における微動ステージ８１のＺ方向の変位が測定される。変位センサ８９としてはリニアエンコーダ等を用いることができる。
【００３０】
固定部材８４と案内部材８５との間には予圧室９０が設けられており、リニアモータ８２の駆動時に予圧室９０内に予圧を付与することにより、微動ステージ８１等にかかる重力によるリニアモータ８２への負荷を補償するようになっている。
【００３１】
また、固定部材８４および案内部材８５には、各リニアモータ８２近傍の３個所において突当て部９１ａおよび９１ｂが設けられており、これらを突き当てることにより、微動ステージ８１を所定のＺ方向位置および傾きに保持することができる。
【００３２】
図５は、微動ステージ装置８０およびＸＹステージ装置３における原点出し動作のフローチャトである。原点出し動作の制御は図示しない制御手段が行う。原点出しは、まず、Ｚ方向の位置を計測する各変位センサ８９について行う。すなわち同図に示すように、まず、微動ステージ８１が下降するように各リニアモータ８２を駆動し（ステップＳ１）、突当て部９１ａおよび９１ｂを相互に突き当てて、各リニアモータ８２の負荷が所定の値を超えたことを検出する（ステップＳ２）。これが検出されたら、各リニアモータ８２の出力を一定に保持するとともに予圧室９０への予圧付与を停止し、この状態で所定時間が経過するのを待つ（ステップＳ３）。所定定時間が経過したら各変位センサ８９を初期化して各変位センサ８９の原点出しを終了するとともに、原点出しされた各変位センサ８９を用い、各リニアモータ８２を駆動して、微動ステージ８１を所定の基準位置へ移動させる（ステップＳ４）。
【００３３】
なお、ステップＳ３において、予圧室９０への予圧付与を停止するのは、予圧の変動等によって、突当て力が一定せずに、正確な突当て位置を確保できなくなることを防止するためである。また、ステップＳ２において、リニアモータ８２の負荷が所定の値を超えたことを検出する代わりに、微動ステージ８１の速度が一定値以下になったことを検出するようにしてもよい。
【００３４】
次に、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しを行う。すなわち、ステップＳ４の基準位置を保持しながら、リニアモータ８３を駆動し、微動ステージ８１をθ方向に回転させて、図示しない突当て部材に突き当て（ステップＳ５、Ｓ６）、リニアモータ８３の負荷が所定値を超えたことを検出する（ステップＳ７）。これが検出されたら、リニアモータ８３の出力を一定に保持し、所定時間が経過するのを待つ（ステップＳ８）。所定時間が経過したら、その時の２つのＹレーザ干渉計およびＸレーザ干渉計の計測位置を仮の原点とする（ステップＳ９）。これにより、２つのＹレーザ干渉計の、θ方向についてのセンサとしての実質的な原点出しが行われたことになる。この後、リニアモータ８３を駆動して微動ステージ８１のθ方向位置を所定の基準位置とする（ステップＳ９）。なお、ステップＳ７において、リニアモータ８３の負荷が所定の値を超えたことを検出する代わりに、微動ステージ８１の回転速度が一定値以下になったことを検出するようにしてもよい。
【００３５】
このように、Ｚ軸方向の各変位センサ８９の原点出しを行ってから、θ方向位置についての原点出しを行うことにより、Ｚ軸方向位置およびＺ軸に対する傾きを常に所定の値にした状態で、２つのＹレーザ干渉計の、θ方向についての実質的な原点出しを行うことができる。このため、原点出しにおけるＹレーザ干渉計の計測に際して、図８に示されるようなＹミラー８７の傾きによるアッベエラーの影響を排除し、原点出しを常に正確に行うことができる。
【００３６】
次に、θ方向位置を前記基準位置に保持したまま、Ｘステージ３ａおよびＹステージ３ｂをそれぞれＸおよびＹ方向の原点センサの方へ移動させ（ステップＳ１０、Ｓ１１）、それぞれについて原点センサを超えたことを検出し、Ｘステージ３ａが原点センサを超えた時はＸレーザ干渉計を初期化してＸステージ３ａを停止し、Ｙステージ３ｂが原点センサを超えた時は２つのＹレーザ干渉計を初期化してＹステージ３ｂを停止する（ステップＳ１２〜Ｓ１９）。これにより、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しが完了する。
【００３７】
このように、Ｚ軸方向の各変位センサ８９の原点出し、および２つのＹレーザ干渉計のθ方向についての実質的な原点出しを行ってから、ＸおよびＹレーザ干渉計についてのＸ軸方向およびＹ軸方向についての原点出しを行うことにより、Ｘミラー８８およびＹミラー８７の位置および姿勢を常に所定の値にした状態で原点出しを行うことができる。すなわち、図８や図９に示されるような、Ｘミラー８８およびＹミラー８７のＺ軸に対する傾きやθ方向位置の変動によるアッベエラーの影響をすべて排除し、原点出しを常に正確に行うことができる。
【００３８】
なお、θ軸用のセンサとして、２本レーザ干渉計の他に、原点出しの時にだけ使用する微動ステージと台盤間のθ軸方向の変位を計測する変位センサを設けても良い。この場合、θ軸の原点出し動作時からＹ軸レーザ干渉計の初期化までは、θ軸の制御に原点出し用変位センサを使用する。Ｙ軸レーザ干渉計の初期化の時は、θ軸を原点出し用変位センサによって基準位置に保持し、初期化後に干渉計を用いたθ軸制御に切り替える。
【００３９】
θの原点出しをするときは、ＸＹの原点出しが終わっていないため、ＸＹ軸上のどの位置にいるのかが分からず、ミラーに対してレーザが当たっている位置も不明である。ミラーには加工上のゆがみやそりがあるため、レーザ基準でθ軸制御をかけると、ＸＹ原点に移動していく過程で、ミラーのゆがみなどに従ってθ軸も回転してしまい、レーザの初期化時に正確な基準位置に保持されていない可能性がある。上記のようにＸＹ軸の移動の影響を受けないθ原点出し用センサを用いることにより、正確な原点出しが可能となる。
また、θ計測用に、Ｙ軸方向の２本のレーザでなく、Ｘ軸方向の２本のレーザを使うようにしても良い。
【００４０】
次に、この露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１０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。
【００４１】
図１１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。
【００４２】
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。
【００４３】
［実施形態２］
図６は本発明の第２の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。実施形態１の場合とハード構成の面で異なるのは、θ方向位置を測定する２本のＹレーザ干渉計の代わりに、θ方向位置を測定する、図示しないθセンサを用い、また、ＸステージおよびＹステージの位置を計測するＸレーザ干渉計およびＹレーザ干渉計の代わりに、ＸステージおよびＹステージの位置を計測するＸセンサおよびＹセンサを用いた点にある。
【００４４】
動作上は、図６に示されるように、図５のステップＳ９においてレーザ干渉計の計測値を仮の原点とする代わりに、ステップＳ１０９においてθセンサを初期化するようにすればよい。また、図５のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ１９においてＸレーザまたはＹレーザを初期化する代わりに、ステップＳ１１４、Ｓ１１５、Ｓ１１８およびＳ１１９においてＸセンサまたはＹセンサを初期化するようにすればよい。
【００４５】
［実施形態３］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。実施形態２の場合とハード構成の面で異なるのは、微動ステージ８１が所定の位置および姿勢にあることを検出するために、突当て部９１ａ、９１ｂ等の突き当てによらず、原点センサにより検出するようにした点にある。すなわち、突当て部９１ａ、９１ｂの代わりに、微動ステージ８１をＺ方向へ移動させた際に、各リニアモータ８２近傍の微動ステージ８１上の３点がそれぞれ所定のＺ軸方向位置を通過したことを検出するＺ原点センサを設けるとともに、θ方向の突当て部材の代わりに、微動ステージ８１をθ方向へ移動させた際に、微動ステージ８１上の所定の１点が所定のθ方向位置を通過したことを検出するθ原点センサを設けるようにしている。
【００４６】
この場合、Ｚ方向の位置を計測する各変位センサ８９の原点出しは、まず、微動ステージ８１が各Ｚ原点センサの方向へ移動するように各リニアモータ８２を駆動し（ステップＳ２１）、各Ｚ原点センサが微動ステージ８１上の所定の３点がそれぞれ各Ｚ原点センサの検出点を通過したことを検出する（ステップＳ２２）。これが各Ｚ原点センサについて検出された時、対応する各変位センサ８９を初期化して各変位センサ８９の原点出しを終了するとともに、原点出しされた各変位センサ８９を用い、各リニアモータ８２を駆動して、微動ステージ８１を所定の基準位置へ移動させる（ステップＳ４）。
【００４７】
次に、θセンサについて原点出しを行う。すなわち、ステップＳ４の基準位置を保持しながら、リニアモータ８３を駆動し、微動ステージ８１をθ方向に回転させて、微動ステージ８１上の所定点がθ原点センサの検出点を通過したことを検出する（ステップＳ２７）。これが検出されたら、θセンサを初期化してθセンサの原点出しを完了するとともに、リニアモータ８３を駆動して微動ステージ８１のθ方向位置を所定の基準位置とする（ステップＳ１０９）。
【００４８】
この後、ステップＳ１０以降において、図６の場合と同様にして、ＸおよびＹレーザ干渉計についての原点出しを行う。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態において、θ位置測定手段の原点出しを行うようにしたため、θ位置測定手段の原点出しを正確に行うことができる。その際、Ｚ位置計測手段の原点出しを、θ位置測定手段の原点出しの前に行うようにしたため、θ位置測定手段の原点出しをより正確に行うことができる。特に、θ位置測定手段が、２つの測定軸上で計測して微動ステージのθ方向位置を得るものである場合も、その原点出しを正確に行うことができる。
【００５０】
また、θ位置測定手段の原点出しを行った後、Ｚ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態でＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを行うようにしたため、ＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを正確に行うことができる。
【００５１】
また、ステージを突き当て、その負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を保持した後、計測手段を初期化するようにしたため、原点出しをより正確に行うことができる。
【００５２】
また、Ｚ駆動手段が自重補償を行う場合においては、Ｚ位置計測手段の原点出しを、微動ステージを突き当て、Ｚ駆動手段の負荷が一定値を超えた時、または微動ステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償を停止させ、その時から一定時間前記Ｚ駆動手段の出力を保持した後、Ｚ位置計測手段を初期化するようにしたため、Ｚ位置計測手段の原点出しを、より正確に行うことができる。
【００５３】
また、このように正確な原点出しが行えるステージ装置を備えるため、本発明の露光装置によれば、被露光基板の位置決め精度や走査方向への移動精度をより向上させることができる。
【００５４】
また、上述のような正確な原点出しを行い、その後、微動ステージ上に載置した被露光基板について露光を行うようにしたため、本発明のデバイス製造方法によれば、より精度の高い露光パターンによるデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図２】 図１の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図３】 図１の装置の微動ステージ装置の断面図である。
【図４】 図１の装置の微動ステージ装置の平面図である。
【図５】 図１の装置における微動ステージ装置およびＸＹステージ装置における原点出し動作のフローチャートである。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第３の実施形態に係る露光装置のステージ装置における原点出し動作を示すフローチャートである。
【図８】 微動ステージにおけるＺ軸方向に対する傾きによるアッベエラーを示す図である。
【図９】 微動ステージにおけるθ方向への傾きによるアッベエラーを示す図である。
【図１０】 図１の装置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１１】 図１０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：レチクルステージ、２：投影光学系、３：ＸＹステージ、４：リニアモータ、４ａ：固定子、４ｂ：可動子、３ａ：Ｘステージ、３ｂ：Ｙステージ、６：リニアモータ、７：ステージ定盤、８：ダンパ、９：鏡筒定盤、１０：ベースフレーム、１１：ダンパ、１２：支柱、１３：距離測定手段、８０：微動ステージ装置、８１：微動ステージ、８２，８３：リニアモータ、９１：台盤、８４：固定部材、８５：案内部材、８６：多孔質パッド、８２ａ，８３ａ：可動子、８２ｂ，８３ｂ：固定子、８７：Ｙミラー８７、８８：Ｘミラー、８９：変位センサ、９０：予圧室、９１ａ，９１ｂ：突当て部。
Claims (18)
- Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージと、この微動ステージを前記各方向に移動させる駆動手段と、前記微動ステージのθ方向位置を測定するθ位置測定手段と、前記駆動手段およびθ位置測定手段を制御する制御手段とを備えたステージ装置において、前記制御手段は、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記θ位置測定手段の原点出しを行うものであることを特徴とするステージ装置。
- 前記θ位置測定手段は、２つの測定軸上における前記微動ステージ部分の位置を計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得るものであることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
- 前記θ位置測定手段は２つのレーザ干渉計を有する請求項２のステージ装置。
- 前記θ位置測定手段は更に原点出し時に用いる変位センサを有する請求項３のステージ装置。
- 前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージ、このＸＹステージをＸおよびＹ方向に移動させる駆動手段、ならびに前記微動ステージのＸおよびＹ方向位置をそれぞれ所定の測定軸上における前記ＸＹステージ部分の位置を計測することにより行うＸおよびＹ位置計測手段とを備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後、前記Ｚ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態で前記ＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
- 前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ方向位置を計測するＺ位置計測手段を備え、前記制御手段は、前記θ位置測定手段の原点出しを行う前に、前記Ｚ位置計測手段の原点出しを行うものであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のステージ装置。
- 前記Ｚ位置計測手段はエンコーダを有する請求項６のステージ装置。
- 露光装置の露光光軸の方向であるＺ軸方向に垂直なＸ軸方向に移動可能なＸステージと、前記Ｘステージ上において、被露光基板を保持して前記Ｚ軸方向に移動可能なＺステージと、このＺステージをＺ軸方向に移動させる駆動手段と、前記Ｚステージの前記Ｚ軸方向位置を測定するＺ位置計測手段とを備えたステージ装置において、前記Ｚステージを前記Ｘステージに対し所定の基準位置に保持した状態で、前記Ｘ位置計測手段の原点出しを行う制御手段を具備することを特徴とするステージ装置。
- 前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のステージ装置。
- 前記Ｚ軸方向は鉛直方向を向いており、前記駆動手段はＺ軸方向への移動に際し、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償機構を備え、前記制御手段は、前記各計測手段の原点出しを、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償機構の動作を停止させ、その時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うものであることを特徴とする請求項６または８項記載のステージ装置。
- Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向であるθ方向、およびＺ軸に対する傾き方向に移動可能に設けられた微動ステージのθ方向位置を得るθ位置測定手段について原点出しを行うに際して、前記微動ステージのＺ軸方向および傾き方向の位置を所定の基準位置に保持し、その状態において、前記θ位置測定手段の原点出しを行うことを特徴とする原点出し方法。
- 前記θ位置測定手段は、前記微動ステージの部分の位置を、少なくとも２つの測定軸上で計測し、その計測結果から前記微動ステージのθ方向位置を得ることを特徴とする請求項１１記載の原点出し方法。
- 前記微動ステージを搭載してＸおよびＹ方向に移動可能なＸＹステージのＸおよびＹ方向の位置を測定するＸおよびＹ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しを行った後に、前記微動ステージのＺ軸方向、傾き方向およびθ方向の位置を所定の基準位置に保持した状態において行うことを特徴とする請求項１１または１２記載の原点出し方法。
- 前記微動ステージの少なくとも３点におけるＺ軸方向位置を計測するＺ位置計測手段の原点出しを、前記θ位置測定手段の原点出しの前に行うことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の原点出し方法。
- 前記各計測手段の原点出しは、その計測手段に対応する所定の突当て部に対して該当する駆動手段により該当するステージを突き当て、その駆動手段の負荷が一定値を超えた時、またはそのステージの速度が一定値以下になった時から一定時間その駆動手段の出力を所定の値に保持した後、計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに記載の原点出し方法。
- 前記Ｚ軸方向は鉛直方向を向いており、その方向へ前記微動ステージをＺ駆動手段により移動させる際に、その方向への重力による負荷を補償するための自重補償を行う場合においては、前記Ｚ位置計測手段の原点出しを、対応する所定の突当て部に対して前記Ｚ駆動手段により前記微動ステージを突き当て、前記Ｚ駆動手段の負荷が一定値を超えた時、または前記微動ステージの速度が一定値以下になった時、前記自重補償を停止させ、その時から一定時間前記Ｚ駆動手段の出力を所定の値に保持した後、前記Ｚ位置計測手段を初期化することにより行うことを特徴とする請求項１４記載の原点出し方法。
- 請求項１〜１０のいずれかのステージ装置を備え、そのＺ軸方向は露光光軸の方向に一致し、そしてそのステージ装置上に被露光基板を搭載することを特徴とする露光装置。
- 露光装置上に設けられ、露光光軸をＺ軸方向とする微動ステージについて請求項１１〜１６のいずれかの方法により原点出しを行い、その後、前記微動ステージ上に載置した被露光基板について露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
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