JPH056850A

JPH056850A - 露光装置

Info

Publication number: JPH056850A
Application number: JP3036528A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nei; 正洋根井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JP3163636B2

Abstract

(57)【要約】【目的】露光装置においてステージの温度上昇に伴う
位置計測誤差、並びにステージの移動に伴う空気のゆら
ぎに起因する位置計測誤差を低減する。【構成】ステージ上に載置された被露光体をレーザ干
渉計による位置計測に基いて相対移動させながら露光す
る露光装置であって、レーザ干渉計の反射鏡その他に通
気孔が設けられているもの。前記通気孔から空気を吸引
または送風する通気手段を備え、さらに、吸引量等もし
くは送風する空気の温度等に対する制御手段を備えてい
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＩＣ，ＬＳＩ等の回路パ
ターンや液晶表示素子用のパターンを投影露光する装置
に関するものであり、詳しくはレーザ干渉計を備えた可
動体の位置、距離の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の露光装置は図５に示すよ
うな構造であった。この装置では、光源となる水銀放電
灯６２からの照明光が、レチクル５８上の照度分布を均
一にするフライアイレンズ６１、露光波長の照明光を反
射するダイクロイックミラー６０並びにコンデンサーレ
ンズ５９を介してレチクル５８を照射する。そして、被
投影対象物となるレチクル５８上の所定のパターン像
が、投影レンズ５７を介して被露光物となるウエハ５４
上に投影露光される。

【０００３】ところで、この装置ではウエハ５４がチャ
ック５５に吸着されてウエハステージ５６上に載置され
ており、ウエハステージ５６ごとウエハ５４を移動させ
てウエハ５４上の被露光位置を変えながら投影露光作業
を繰返す、いわゆるステップ・アンド・リピート方式を
採用している。

【０００４】このため、ウエハ５４の相対位置を計測す
るために、ウエハステージ５６に固定された反射鏡５３
に、周波数が安定化されたレーザビーム５２を投射する
レーザ干渉計５１によりステージ位置の計測が行われて
いる。

【０００５】ところで、ウエハステージ５６はウエハ５
４をその全面に亙って移動させる必要があるため数百mm
の移動ストロークを有しており、そのため干渉計ビーム
５２の光路長は数mm〜数百mmの範囲で変化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於いては、ウエハステージ５６自体がステッピング動
作を繰り返すうちに、移動摩擦等の影響から次第に暖ま
って熱膨張が生じ、このためウエハ５４と反射鏡５３と
の間の距離が変わってしまい、正確なウエハ（ステー
ジ）位置が計測出来ないという問題点があった。

【０００７】また、その熱がウエハステージ５６上の反
射鏡５３に伝わり、反射鏡５３自身が歪むことで、計測
誤差を生ずるという問題もあった。

【０００８】また、露光照明光がウエハ５４を暖め、そ
の熱がウエハホルダ５５からウエハステージ５６に伝わ
り、同様の現象を引き起していた。

【０００９】一方、レーザ干渉計５１での計測において
は、ビーム５２の送光路中の空気ゆらぎの影響が従来か
ら存在していたが、ウエハステージ５６の移動によりビ
ーム５２の光路上の空気が乱され、このゆらぎ、もしく
はそれによる計測誤差、が大きくなるといった問題があ
った。

【００１０】本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたものであり、ウエハステージの発熱による影響を
低減することと、空気ゆらぎによる計測誤差の発生を低
減することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のために本
願請求項１記載の発明では、投影光学系を介した被投影
対象物の像をステージ上に載置された被露光体に投影す
ると共に、レーザ干渉計による位置計測に基いて前記被
露光体を光軸と垂直な方向に相対移動させながら露光す
る露光装置であって、前記ステージが前記被露光体の相
対位置を計測するためのレーザ干渉計の反射鏡を有し、
この反射鏡もしくはその支持部に通気孔が設けられてい
る。

【００１２】また、本願請求項２記載の発明では、前記
通気孔の開口方向が前記レーザ干渉計の計測光軸方向に
一致させて配置されている。

【００１３】さらに、本願請求項３記載の発明では、前
記通気孔が前記ステージ内にあらかじめ設置された第２
の通気孔と接続されている。

【００１４】一方、本願請求項４記載の発明では、前記
通気孔から空気を吸引または送風する通気手段を備えて
いる。

【００１５】加えて、本願請求項５記載の発明では、前
記通気手段が、吸引または送風動作においてステージ位
置および移動距離により吸引量もしくは送風量を可変さ
せる制御を行う制御手段を備えている。

【００１６】また、本願請求項６記載の発明では、前記
通気手段が、送風する空気の温度を変化させる温度可変
手段を備えている。

【００１７】

【作用】本願に係る発明は上記のように構成されてい
るため以下の作用を奏する。すなわち、本願請求項１記
載の発明は、反射鏡もしくはその支持部に通気孔を設け
ることで充分な放熱面積を確保し、これらの温度上昇を
低減させる。

【００１８】さらに、本願請求項２記載の発明では、前
記通気孔の開口方向をレーザ干渉計の計測光軸方向に一
致させているため、反射鏡（ステージ）の移動に伴い、
計測光軸方向の空気を前記通気孔を通じて逃すことで、
計測光の光路上の空気のゆらぎの発生を低減させる。

【００１９】また、本願請求項３記載の発明では、ステ
ージ内に第２の通気孔を設けてこれと前記通気孔とを接
続することで、ステージ自体の放熱面積を確保してい
る。

【００２０】一方、本願請求項４記載の発明では、通気
手段を設けることで上記の通気孔の放熱作用を向上させ
ている。さらに、反射鏡の移動に伴う空気の乱れに対
し、反射鏡の通気孔自身が吸引もしくは送風動作を行な
うことで、計測光の光路上の空気のゆらぎを一層低減す
る。

【００２１】ここで、本願請求項５記載の発明では、上
記の吸引または送風動作においてステージ位置および移
動距離により吸引量もしくは送風量を可変させる制御を
行う制御手段が設けられているため、反射鏡並びにステ
ージの移動状態の変化に応じた空気の乱れの影響の相違
に対して、適正な通気量で通気を行うので、常に適正な
空気のゆらぎの防止を図る。

【００２２】また、本願請求項６記載の発明では、送風
する空気の温度を変化させる温度可変手段を備えている
ため、反射鏡もしくはステージの温度変化に対して、そ
れらを有効に補正する。即ち、温度上昇に対しては、冷
風を通気することで、適確に反射鏡等の温度上昇を抑え
ることができる。

【００２３】一方、反射鏡等の温度変化に伴い通気する
空気の温度が変化すると、計測光路上に外気と温度が異
なる空気が放出され、この結果空気の温度分布に伴うゆ
らぎが生ずる恐れがある。本発明では、温度可変手段に
より通気孔からの放出空気温度を一定に保つことができ
るため、計測光路上の空気の温度変化による空気のゆら
ぎの発生を防止する。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を通じ本発明を更に詳しく説明
する。図２は本発明の第１の実施例に係る露光装置であ
って、ランプハウス１２を出た照明光は、フライアイレ
ンズ１１，ダイクロイックミラー１０，コンデンサレン
ズ９を通ってレチクル８を照明する。この照明光によ
り、レチクル８上に設けられた所定のパターンの像が縮
小投影レンズ７によってウエハ４上に結像される。

【００２５】また、ウエハ４はウエハホルダ５に載置さ
れており、ウエハホルダ５はウエハステージ６に固定さ
れている。この図１では省略してあるが、ウエハステー
ジ６は垂直（光軸）方向への移動が可能であり、水平面
（紙面に垂直な面）内でＹ方向、Ｚ方向の２軸の自由度
を持っている。そして、このウエハステージ６によりス
テップアンドリピート動作を行なって、ウエハ４の全面
にレチクル８のパターンが縮小投影露光されることにな
る。

【００２６】ここで、ウエハステージ６の位置を計測す
るために反射鏡３がウエハステージ６上に固定されてお
り、レーザ干渉計１から出たレーザビーム２により非接
触で位置を求めることができる。

【００２７】そして、この反射鏡３には、レーザビーム
２の反射部にかからない位置に通気孔１０１が設けられ
ており、その開口方向はレーザビーム２の光軸方向と一
致している。

【００２８】次に、本実施例のステージ部分を図１を用
いてさらに詳しく説明する。この図から明らかなよう
に、本実施例では通気孔１０１の一例としてＸ軸反射鏡
３ａに通気孔１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを、またＹ
軸反射鏡３ｂに通気孔１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆを
それぞれ配置してある。

【００２９】これらの通気孔の個数，配置，並びに大き
さ，形状等は、干渉計レーザビーム２ａ（Ｘ軸側），２
ｂ（Ｙ軸側）の大きさと位置、反射鏡３ａ，３ｂの大き
さ等で決定される。本実施例では、Ｘ軸反射鏡３ａの反
射部３０の下部に前述した通気孔１０１を設けている。

【００３０】また、ウエハステージ６は、最上部のＸス
テージ６ｘがその下部のＹステージ６ｙ上に設けられた
Ｖ−Ｆ溝６０ａ，６０Ｂに沿って不図示のニードルベア
リングを介して摺動する。そして、駆動用送りネジ２０
を介してモータ２２によりＸ軸方向に移動する。さら
に、Ｙステージ６ｙも同様にその下部に設けられたＶ−
Ｆガイド６１ａ，６１ｂ上を摺動する。そして、これら
によりウエハステージ６上に載置されたウエハ４を水平
方向に２次元的に相対移動させることで、ウエハ４上の
露光エリアＳＡを順次移動させ、ウエハ４の全面に露光
動作を行う。尚、他の駆動手段並びに垂直方向への移動
手段等については、周知の従来例と同様であり説明を省
略する。

【００３１】ところで、本実施例において露光動作を開
始すると、ウエハステージ６の各Ｖ−Ｆガイド部６０
ａ，６０ｂや、駆動系送りネジ２０と螺合しているナッ
ト等からの発熱により、ウエハステージ６が暖まって温
度が上昇する。その熱が、Ｘステージ６ｘから反射鏡３
に伝わり、反射鏡３の温度が上昇するとミラー面（反射
部）３０の面精度を悪化させ、レーザ干渉計１での測定
誤差の原因となる。

【００３２】ここで、反射鏡３には通気孔１０１が存在
するので、従来例に比較して放熱面積が格段に広がるた
め、温度上昇率が従来例に比較して格段に少なくなり、
温度変化に伴う測定誤差が格段に減少する。

【００３３】さらに、通気孔１０１がレーザ干渉計１の
レーザビーム２の光軸に沿って開口しているため、ウエ
ハステージ６自身のＸ，又はＹ方向移動によって通気孔
１０１を通過する空気による放熱効果もある。

【００３４】一方、この通気孔１０１により、ウエハス
テージ６のレーザビーム２の光軸方向の投影面積が少な
くなり、さらにはミラー面（反射部）３０近傍に空気の
通気路としての（通気孔１０１の）開口部が存在するこ
とから、ウエハステージ６の移動に伴う光軸近傍の空気
の乱れが減少する。このため、これに伴う空気のゆらぎ
に起因した測定誤差が減少する。

【００３５】次に、図３を用い第２の実施例について説
明する。本実施例においては、ウエハステージ３０６内
に通気孔１０３が設けらけており、ウエハステージ自体
の温度上昇をも低減させている。この通気孔１０３は、
通気孔１０１から接続管１０２を介して接続されてお
り、さらに、これらの通気孔１０１，１０３は、接続管
１０４を介して吸気・送風ユニット２０１に接続されて
いる。

【００３６】この実施例においては、ウエハステージ３
０６のステッピング動作によって発熱し、ステージ３０
６並びに反射鏡３の変形が予想される場合、吸気・送風
ユニット２０１を動作させることで、強制的に通気孔１
０１，１０３内の空気流動を行ない、通気孔１０１，１
０３での熱放射効果を増加させ、反射鏡の熱変形を押さ
えることが可能な構成となっている。またこの場合、通
気孔１０１を介してレーザビーム２の光路中に層流を与
えることになり、ゆっくりとした空気ゆらぎに対しても
効果がある。

【００３７】ここで、吸気・送風ユニット２０１はその
風速、流量を変えられるだけでなく、温度制御も可能と
することで、よりその温度変化抑制の効果を高めること
ができる。

【００３８】一方、レーザ干渉計１における空気のゆら
ぎに伴う計測誤差は、ウエハステージ３０６のステッピ
ング動作によっても引き起こされる。

【００３９】これを防止するためには、一例を示せば、
ウエハステージ３０６が干渉計１側に動く場合には、ウ
エハステージ３０６並びに反射鏡３で押し除けられる空
気（乱れる空気）を通気光１０１から吸引してやれば、
レーザビーム２の光路上の空気の乱れの影響が低減され
るものとなる。

【００４０】そこで、ウエハステージ３０６のステッピ
ング動作前後の位置、ステッピングのスピード並びに移
動量等に応じて吸気送風ユニット２０１からの風量を変
化させることにより、空気ゆらぎの影響を適確に低減す
ることが可能である。

【００４１】本実施例では、通気制御部２０２を設け、
ウエハステージ３０６のモータ２２を制御するステージ
ドライバー回路２０５からスピード情報Ｖｄを、一方、
干渉計１から位置情報Ｐｄを受取り、ウエハステージ３
０６に蓄積される熱量、反射鏡３が受ける空気流等を統
計的に解析し、通気流量、方向並びに温度を変化させて
いる。

【００４２】なお、外気（装置外部、例えば光路上
等。）並びに通気孔内、もしくは反射鏡自体、ステージ
自体の温度は、個別の温度センサー（図示せず）により
計測されて、各々の温度情報として通気制御部２０２に
送られる。

【００４３】尚、第３図では、接続管１０４がステージ
内の通気孔１０３を介してミラー３の通気孔１０１とつ
ながれているが、接続管１０４を通気孔１０１に直結し
てもよい。

【００４４】次に、図４を用い第３の実施例について説
明する。本実施例においては、ウエハホルダ４０５及び
ウエハステージ４０６に、通気孔１０３ａが設けられて
おり、第２実施例と同様に、吸気・送風ユニット２０１
ａから反射鏡３に設置された通気孔１０１までが接続さ
れている。

【００４５】本実施例においては、ステッピング動作や
露光動作によるウエハステージ４０６への熱の蓄積を、
吸気・送風ユニット２０１ａで積極的に押さえようとす
るものであり、露光照明光の影響等によるウエハホルダ
４０５の温度上昇をも考慮したものである。

【００４６】この実施例では、第２実施例と同様に空気
ゆらぎの低減も期待できるが、熱によりウエハ４と反射
鏡３との間の間隔が変化して計測誤差となる可能性があ
るが、通気孔１０３ａを用いて全体を一定の温度にする
ことで、これによる計測誤差が生じにくい構成となって
いる。

【００４７】このため制御部２０２はスピード情報Ｖ
ｄ，位置情報Ｐｄの他に、ステージに蓄積される熱的な
エネルギー量の変化特性を表す情報Ｅｄも入力する。
尚、露光装置として投影露光以外のプロキシミティ露光
であってもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、ステ
ージの高速移動や、露光動作による熱が原因で生ずる反
射鏡の変形やステージの膨張等の位置計測の誤差の大幅
な低減が可能となる。

【００４９】また、レーザ干渉計による計測システムに
おける空気ゆらぎという問題点も同時に解決することが
できる利点がある。

【００５０】さらに、干渉計用の反射鏡を可動体に固定
して位置計測、距離計測する加工装置や測定装置におい
ても、本発明は全く同様に利用できる。従って本発明の
適用範囲は露光装置に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる露光装置のウエハ
ステージ周辺部を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかる露光装置の構成を
示す説明図である。

【図３】本発明の第２実施例にかかる露光装置のウエハ
ステージ周辺の構成を示す説明図である。

【図４】本発明の第３実施例にかかる露光装置のウエハ
ステージ周辺の構成を示す説明図である。

【図５】従来の露光装置の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１…レーザ干渉計、２…レーザビーム、３，３ａ，３ｂ
…反射鏡、４…ウエハ、５…ウエハホルダ、６，３０
６，４０６…ウエハステージ、１０１，１０１ａ〜１０
１ｆ…通気孔、１０３，１０３ａ…通気孔（ウエハステ
ージ内）、２０１…吸気・送風ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投影光学系を介した被投影対象物の像を
ステージ上に載置された被露光体に投影すると共に、レ
ーザ干渉計による位置計測に基いて前記被露光体を光軸
と垂直な方向に相対移動させて露光する露光装置であっ
て、前記ステージが、前記被露光体の相対位置を計測す
るためのレーザ干渉計の反射鏡を有し、この反射鏡もし
くはその支持部に通気孔が設けられていることを特徴と
する露光装置。
【請求項２】前記通気孔の開口方向が、前記レーザ干
渉計の計測光軸方向に一致させて配置されていることを
特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記通気孔が、前記ステージ内にあらか
じめ設置された第２の通気孔と接続されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】前記通気孔から空気を吸引または送風す
る通気手段を備えたことを特徴とする請求項１，２又は
３に記載の露光装置。
【請求項５】前記通気手段が、吸引または送風動作に
おいてステージ位置および移動距離により吸引量もしく
は送風量を可変させる制御を行う制御手段を備えている
ことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】前記通気手段が、送風する空気の温度を
変化させる温度可変手段を備えていることを特徴とする
請求項４又は５記載の露光装置。