JPH07249567A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスクと基板との相対的な位置制御を正確に
行うことのできる露光装置を提供すること。 【構成】 本発明の露光装置では、第１位置検出手段
は、前記第１の基板と一体的に移動する第１移動反射鏡
と、所定位置に固定された第１固定反射鏡と、前記第１
移動反射鏡からの反射光と前記第１固定反射鏡からの反
射光との干渉光を受光するための第１受光手段とを備
え、第２位置検出手段は、前記第２の基板と一体的に移
動する第２移動反射鏡と、所定位置に固定された第２固
定反射鏡と、前記第２移動反射鏡からの反射光と前記第
２固定反射鏡からの反射光との干渉光を受光するための
第２受光手段とを備え、前記第１固定反射鏡および第２
固定反射鏡は一体的に形成された共通固定反射鏡からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光装置に関し、特に露
光装置におけるマスクおよび基板の位置検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の露光装置の構成を概略的
に示す図である。図３において、マスク（たとえばレチ
クル）１０２上に形成されたパターンが投影光学系１０
１を介して基板１０４上に転写される。基板１０４はス
テージ１０３上に載置され、ステージ１０３は基台１０
５上においてＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持され
ている。なお、ステージ１０４には、図示にようにＸ方
向に延びＸＺ平面に平行な反射面を備えた移動鏡１１２
ａ、およびＹ方向に延びＹＺ平面に平行な反射面を備え
た移動鏡１１２ｂが設けられている。

【０００３】図示の露光装置はさらに、レーザヘッドの
ような光源１１０を備えている。光源１１０から射出し
たレーザ光はビームスプリッター１１１ａを介して２つ
の光線に分割され、一方の光線は移動鏡１１２ａに、他
方の光線は投影光学系１０１に固定された固定鏡１１３
ａにそれぞれ入射する。移動鏡１１２ａおよび固定鏡１
１３ａでそれぞれ反射した光はビームスプリッター１１
１ａで合成された後、受光素子１１４ａに入射する。

【０００４】また、光源１１０から射出したレーザ光
は、図示を省略したビームスプリッターで分割されても
う１つのビームスプリッター１１１ｂに入射する。ビー
ムスプリッター１１１ｂに入射した光は２つの光線に分
割され、一方の光線は移動鏡１１２ｂに、他方の光線は
投影光学系１０１に固定された固定鏡１１３ｂ（不図
示）にそれぞれ入射する。移動鏡１１２ｂおよび固定鏡
１１３ｂでそれぞれ反射した光はビームスプリッター１
１１ｂで合成された後、受光素子１１４ｂに入射する。

【０００５】このように、光源１１０、ビームスプリッ
ター１１１ａ、１１１ｂ、移動鏡１１２ａ、１１２ｂ、
固定鏡１１３ａ、１１３ｂ、および受光素子１１４ａ、
１１４ｂは、レーザ干渉計を構成している。すなわち、
受光素子１１４ａを介して、固定鏡１１３ａからの反射
光と移動鏡１１２ａからの反射光とによって生じる干渉
縞を観測することができる。また、受光素子１１４ｂを
介して、固定鏡１１３ｂからの反射光と移動鏡１１２ｂ
からの反射光とによって生じる干渉縞を観測することが
できる。その結果、使用したレーザ光の波長と観測され
た干渉縞の変化とに基づいて、投影光学系１０１に対す
るステージ１０３（ひいては基板１０４）のＸ方向およ
びＹ方向に沿った相対的位置変化（移動距離）をそれぞ
れ計測することができる。

【０００６】なお、ほぼ等倍の投影光学系に対してマス
クおよび基板をそれぞれ走査させながら投影露光を行
う、いわゆる走査型（スキャン型）露光装置において
は、マスクステージ側と基板ステージ側とにそれぞれ個
別に設けられた２つのレーザ干渉計を備えている。すな
わち、マスクの位置情報をマスクステージ側のレーザ干
渉計によって求め、基板の位置情報を基板ステージ側の
レーザ干渉計によって求め、これらの位置情報に基づい
てマスクおよび基板の走査速度を制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
露光装置、特に走査型露光装置では、マスクステージ側
と基板ステージ側とにレーザ干渉計がそれぞれ個別に設
けられていた。すなわち、所定の計測方向に着目する
と、マスクステージ側レーザ干渉計の固定鏡と基板ステ
ージ側レーザ干渉計の固定鏡とが投影光学系に個別に取
り付けられていた。

【０００８】一般に、固定鏡が取り付けられている投影
光学系にスキャン露光またはステップ露光等の機械的な
移動に起因する振動が生じたり、固定鏡を投影光学系に
取り付けている取付け金物に温度差に起因する変形（伸
び等）が発生したりする。従来の露光装置では、２つの
固定鏡が同じ投影光学系に取り付けられていても互いに
異なる環境下で個別に固定されているので、上述の振
動、変形等により２つの固定鏡の間には計測方向に沿っ
て相対的位置ずれが発生してしまう。その結果、マスク
ステージ側の位置情報と基板ステージ側の位置情報との
間に相対的な誤差が発生してしまい、マスクと基板との
相対的な位置制御を正確に行うことができないという不
都合があった。

【０００９】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、マスクと基板との相対的な位置制御を正確に
行うことのできる露光装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、第１の基板の位置情報を検出す
るための第１位置検出手段と、第２の基板の位置情報を
検出するための第２位置検出手段とを備え、投影光学系
を介して前記第１の基板上に形成されたパターンを前記
第２の基板上に投影露光する露光装置において、前記第
１位置検出手段は、前記第１の基板と一体的に移動する
第１移動反射鏡と、所定位置に固定された第１固定反射
鏡と、前記第１移動反射鏡からの反射光と前記第１固定
反射鏡からの反射光との干渉光を受光するための第１受
光手段とを備え、前記第２位置検出手段は、前記第２の
基板と一体的に移動する第２移動反射鏡と、所定位置に
固定された第２固定反射鏡と、前記第２移動反射鏡から
の反射光と前記第２固定反射鏡からの反射光との干渉光
を受光するための第２受光手段とを備え、前記第１固定
反射鏡および第２固定反射鏡は、一体的に形成された共
通固定反射鏡からなることを特徴とする露光装置を提供
する。

【００１１】本発明の好ましい態様によれば、前記第１
固定反射鏡および第２固定反射鏡は、前記投影光学系に
取り付けられた共通固定反射鏡からなる。また、前記投
影光学系に対して前記第１の基板および前記第２の基板
をそれぞれ走査させながら、前記第１の基板上に形成さ
れたパターンを前記第２の基板上に投影露光し、前記投
影光学系は、前記第１の基板上に形成されたパターンの
中間像を形成するための第１投影光学ユニットと、前記
中間像が形成される位置に設けられた視野絞り手段と、
前記中間像の像を前記第２基板上に形成するための第２
投影光学ユニットとを備え、前記共通固定鏡は前記視野
絞り手段に取り付けられているのが好ましい。

【００１２】

【作用】以上のように、本発明では、マスクステージ側
と基板ステージ側とで共通の固定反射鏡を使用する。し
たがって、何らかの理由により共通の固定反射鏡が計測
方向に位置ずれすることがあったとしても、この固定反
射鏡の位置ずれによるマスクステージ側の位置情報の変
動の影響と基板ステージ側の位置情報の変動の影響とが
一致するので、マスクステージ側の位置情報と基板ステ
ージ側の位置情報との間に相対的な誤差が発生しない。
このように、固定反射鏡を共通にすることにより、すな
わち同じ環境下におかれた共通の固定反射鏡を用いるこ
とにより、マスクと基板との位置制御を正確に行うこと
が可能になる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第１実施例にかかる露光装置の
構成を概略的に示す図である。図示の装置は、投影露光
すべきパターンが形成されたマスク２を支持するマスク
ステージ１と、マスク２に形成されたパターンをプレー
ト６上に投影転写する等倍投影光学系（３、４、５）
と、プレート６を支持するプレートステージ７とを備え
ている。マスクステージ１およびプレートステージ７
は、図示を省略した駆動手段により、図中矢印方向（Ｘ
方向）に往復移動することができるように構成されてい
る。

【００１４】なお、等倍投影光学系（３、４、５）は、
凹面鏡４と、凸面鏡５と、マスク２を介した光を凹面鏡
４に向けるとともに凹面鏡４からの光をプレート６に向
けるプリズム３とからなるオフナー型の投影光学系であ
る。したがって、マスク２のパターンの等倍倒立像（Ｙ
方向に倒立）がプレート６上に形成される。図示の装置
はさらに、投影光学系に対するマスク２の位置情報を検
知するためのマスクステージ側干渉計と、投影光学系に
対するプレート６の位置情報を検知するためのプレート
ステージ側干渉計とを備えている。

【００１５】マスクステージ側干渉計は、光源としての
レーザヘッド１０を備えている。レーザヘッド１０から
射出した直線偏光のレーザ光は、図示なきビームスプリ
ッターにより、走査方向（Ｘ方向）計測用の光と非走査
方向（Ｙ方向）計測用の光とに分割され、不図示のミラ
ーを介した後、それぞれビームスプリッター１１ａおよ
び１１ｂに入射する。

【００１６】ビームスプリッター１１ａに入射した光は
Ｘ方向およびＺ方向に分割され、λ／４板１２ａを介し
て円偏光となり、それぞれマスクステージ１に取り付け
られた移動鏡９および投影光学系のプリズム３に取り付
けられた固定鏡１３ａに入射する。なお、移動鏡９およ
び固定鏡１３ａは、ともにＹＺ平面に平行な反射面を有
する反射手段である。移動鏡９からの反射光および固定
鏡１３ａからの反射光は、再びλ／４板１２ａを介して
ビームスプリッター１１ａに入射する。これらの反射光
は、ビームスプリッター１１ａにて合成され、互いに干
渉して干渉光となり、受光手段であるレシーバ１４ａに
入射する。

【００１７】一方、ビームスプリッター１１ｂに入射し
た光はＹ方向およびＺ方向に分割され、λ／４板１２ｂ
を介して円偏光となり、それぞれマスクステージ１上で
Ｘ方向に延びた移動鏡８および投影光学系のプリズム３
に取り付けられた固定鏡１３ｂ（不図示）に入射する。
なお、移動鏡８および固定鏡１３ｂは、ともにＸＺ平面
に平行な反射面を有する反射手段である。移動鏡８から
の反射光および固定鏡１３ｂからの反射光は、再びλ／
４板１２ｂを介してビームスプリッター１１ｂに入射す
る。これらの反射光は、ビームスプリッター１１ｂにて
合成され、互いに干渉して干渉光となり、受光手段であ
るレシーバ１４ｂに入射する。

【００１８】このように、レーザヘッド１０、ビームス
プリッター１１ａ、λ／４板１２ａ、移動鏡９、固定鏡
１３ａおよびレシーバ１４ａは、マスクステージ側の走
査方向干渉計を構成している。また、レーザヘッド１
０、ビームスプリッター１１ｂ、λ／４板１２ｂ、移動
鏡８、固定鏡１３ｂおよびレシーバ１４ｂは、マスクス
テージ側の非走査方向干渉計を構成している。

【００１９】プレートステージ側干渉計は、光源として
のレーザヘッド１０′を備えている。レーザヘッド１
０′から射出した直線偏光のレーザ光は、図示なきビー
ムスプリッターにより、走査方向（Ｘ方向）計測用の光
と非走査方向（Ｙ方向）計測用の光とに分割され、不図
示のミラーを介した後、それぞれビームスプリッター１
１ａ′および１１ｂ′に入射する。

【００２０】ビームスプリッター１１ａ′に入射した光
はＸ方向およびＺ方向に分割され、λ／４板１２ａ′を
介して円偏光となり、それぞれマスクステージ１に取り
付けられた移動鏡９′および投影光学系のプリズム３に
取り付けられた固定鏡１３ａに入射する。なお、移動鏡
９′は、ＹＺ平面に平行な反射面を有する反射手段であ
る。移動鏡９′からの反射光および固定鏡１３ａからの
反射光は、再びλ／４板１２ａ′を介してビームスプリ
ッター１１ａ′に入射する。これらの反射光は、ビーム
スプリッター１１ａ′にて合成され、互いに干渉して干
渉光となり、受光手段であるレシーバ１４ａ′に入射す
る。

【００２１】一方、ビームスプリッター１１ｂ′に入射
した光はＹ方向およびＺ方向に分割され、λ／４板１２
ｂ′を介して円偏光となり、それぞれマスクステージ１
上でＸ方向に延びた移動鏡８′および投影光学系のプリ
ズム３に取り付けられた固定鏡１３ｂ（不図示）に入射
する。なお、移動鏡８′は、ＸＺ平面に平行な反射面を
有する反射手段である。移動鏡８′からの反射光および
固定鏡１３ｂからの反射光は、再びλ／４板１２ｂ′を
介してビームスプリッター１１ｂ′に入射する。これら
の反射光は、ビームスプリッター１１ｂ′にて合成さ
れ、互いに干渉して干渉光となり、受光手段であるレシ
ーバ１４ｂ′に入射する。

【００２２】このように、レーザヘッド１０′、ビーム
スプリッター１１ａ′、λ／４板１２ａ′、移動鏡
９′、固定鏡１３ａおよびレシーバ１４ａ′は、プレー
トステージ側の走査方向干渉計を構成している。また、
レーザヘッド１０′、ビームスプリッター１１ｂ′、λ
／４板１２ｂ′、移動鏡８′、固定鏡１３ｂおよびレシ
ーバ１４ｂ′は、プレートステージ側の非走査方向干渉
計を構成している。

【００２３】図示のように、第１実施例の露光装置で
は、マスクステージ側の走査方向干渉計とプレートステ
ージ側の走査方向干渉計との間で共通の固定鏡１３ａを
使用している。また、マスクステージ側の非走査方向干
渉計とプレートステージ側の非走査方向干渉計との間で
共通の固定鏡１３ｂを使用している。なお、図１では、
マスクステージ側干渉計およびプレートステージ側干渉
計がそれぞれ個別のレーザヘッド１０および１０′を備
えているが、適当なビームスプリッターを付設して共通
の光源を利用するようにしてもよい。

【００２４】こうして、各干渉計において、固定鏡（１
３ａ、１３ｂ）からの反射光と移動鏡（８、８′、９、
９′）からの反射光とによって生じる干渉光の強度変化
をレシーバ（１４ａ、１４ａ′、１４ｂ、１４ｂ′）を
介して検出することができる。その結果、検出される干
渉光の強度変化とレーザ光の波長とに基づいて、ビーム
スプリッター（１１ａ、１１ａ′、１１ｂ、１１ｂ′）
と固定鏡との光路長と、ビームスプリッターと移動鏡と
の光路長との差を算出することができる。これにより、
投影光学系に対するマスク２のＸ方向およびＹ方向に沿
った移動距離、および投影光学系に対するプレート６の
Ｘ方向およびＹ方向に沿った移動距離をそれぞれ計測す
ることができる。

【００２５】以上の構成を有する第１実施例の露光装置
では、図示を省略した照明光学系によりマスク２をほぼ
均一に照明しながら、マスク２およびプレート６を走査
方向に沿って同じ向きに走査させることにより、マスク
２に形成されたパターンをプレート６のほぼ全域に亘り
転写する。

【００２６】上述したように、投影光学系に対するマス
ク２の走査方向（Ｘ方向）に沿った移動距離および投影
光学系に対するプレート６の走査方向（Ｘ方向）に沿っ
た移動距離は、共通の固定鏡１３ａを用いたマスクステ
ージ側の走査方向干渉計およびプレートステージ側の走
査方向干渉計によってそれぞれ計測される。この場合、
共通固定鏡１３ａが何らかの理由により走査方向に位置
ずれしたとしても、共通固定鏡１３ａに対するマスク２
の位置変動の影響と共通固定鏡１３ａに対するプレート
６の位置変動の影響とが一致するので、マスク２とプレ
ート６との相対位置に関する誤差は発生しない。したが
って、マスク２とプレート６との相対位置を維持しなが
ら走査することが可能になる。

【００２７】なお、非走査方向については、上述したよ
うに投影光学系により像が倒立する。換言すれば、マス
ク２が投影光学系に対してＹ方向の正の向きに移動する
と、マスク２に形成されたパターンの像はプレート６上
においてＹ方向の負の向きに移動する。したがって、マ
スク２と投影光学系との間に相対移動がないにもかかわ
らず共通固定鏡１３ａの取付け金物の変形に起因して共
通固定鏡１３ｂが非走査方向に位置ずれした場合には、
プレート６を投影光学系に対して相対移動させる必要が
ない。一方、マスク２と投影光学系との間に相対移動が
あった場合には、投影光学系に対してマスク２とは逆の
向きにプレート６を相対移動させる必要がある。

【００２８】しかしながら、上述の構成では、共通固定
鏡１３ｂの非走査方向位置ずれがマスク２と投影光学系
との間の相対移動に起因するのか、あるいは共通固定鏡
１３ａの取付け金物の変形に起因するのかを判別するこ
とができない。このように、非走査方向については、共
通固定鏡１３ｂに対するマスク２の位置変動の影響と共
通固定鏡１３ｂに対するプレート６の位置変動の影響と
が必ずしも一致しないので、図１に示す非走査方向干渉
計の検出データに基づいて、単純にマスク２とプレート
６との相対位置を制御することはできない。ここで、図
１において、移動鏡８′をプレート６を挟んでＹ方向に
沿って反対側に設ければ、上記の問題を解決することが
できる。このとき、反対側に設けられた移動鏡８′の反
射面は、ＸＺ平面に平行となる。そして、ビームスプリ
ッター１１ｂ′からの光をこの反射面に導き、且つ反射
面での反射光を再びビームスプリッター１１ｂ′に戻す
ように光路を構成すればよい。

【００２９】図２は、本発明の第２実施例にかかる露光
装置の構成を概略的に示す図である。第２実施例の装置
は、第１実施例の装置と基本的には同様の構成を有する
が、投影光学系の構成および共通固定鏡の取付け位置が
第１実施例とは基本的に相違する。したがって、第１実
施例との相違点に着目して第２実施例の説明を行う。な
お、第２実施例の露光装置の動作については、第１実施
例の露光装置の動作と基本的に同じであり、重複する説
明を省略する。

【００３０】図２の投影光学系は、２つの反射鏡４、５
および１つのプリズム３からなる第１投影光学ユニット
と、２つの反射鏡４′、５′および１つのプリズム３′
からなる第２投影光学ユニットとを備えている。このよ
うに、各投影光学ユニットは、第１実施例のオフナー型
の投影光学系と同じ構成を有する。したがって、マスク
２のパターンの等倍正立正像がプレート６上に形成され
る。なお、第１投影光学ユニットを介してマスク２のパ
ターンの中間像が形成される位置には、視野絞り１５が
設けられている。そして、この視野絞り１５に固定鏡１
３ａおよび１３ｂが取り付けられている。

【００３１】このように、第２実施例の露光装置では、
マスク２のパターンの等倍正立正像がプレート６上に形
成される。したがって、走査方向についても非走査方向
についても、共通固定鏡１３に対するマスク２の位置変
動の影響と共通固定鏡１３ｂに対するプレート６の位置
変動の影響とが一致する。このため、走査方向干渉計お
よび非走査方向干渉計に基づいて、マスク２とプレート
６との相対位置をＸ方向にもＹ方向にも制御することが
できる。また、本実施例では、視野絞り１５に対するマ
スク２およびプレート６の位置情報に基づいて、マスク
１およびプレート６の相対速度を制御することができ
る。その結果、走査領域の全体に亘り露光光量を一定に
保つことが可能になる。

【００３２】なお、上述の実施例においては、シングル
パス方式の干渉計を例示したが、精度を向上させるため
にいわゆるダブルパス方式に構成することもできる。ま
た、上述の実施例においては、マスク側から入射する光
と基板側から入射する光とが共通固定鏡上においてでき
るだけ近接するようにすれば、共通固定鏡の傾斜の影響
を受け難くなるので好ましい。さらに、上述の実施例で
はオフナー型の投影光学系を例にとって本発明を説明し
たが、ダイソン型の投影光学系あるいは他の適当な投影
光学系を用いた露光装置にも本発明を適用することがで
きる。

【００３３】

【効果】以上説明したように、本発明では、マスクステ
ージ側と基板ステージ側とで共通の固定反射鏡を使用す
ることによって、マスクと基板との相対位置を正確に制
御することができる。

【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構成を
概略的に示す図である。

【図２】本発明の第２実施例にかかる露光装置の構成を
概略的に示す図である。

【図３】従来の露光装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ マスクステージ ２ マスク ３ プリズム ４、５ 反射鏡 ６ プレート ７ プレートステージ ８、９ 移動鏡 １０ レーザヘッド １１ ビームスプリッター １２ λ／４板 １３ 固定鏡 １４ レシーバ １５ 視野絞り

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板の位置情報を検出するための
   第１位置検出手段と、第２の基板の位置情報を検出する
   ための第２位置検出手段とを備え、投影光学系を介して
   前記第１の基板上に形成されたパターンを前記第２の基
   板上に投影露光する露光装置において、 前記第１位置検出手段は、前記第１の基板と一体的に移
   動する第１移動反射鏡と、所定位置に固定された第１固
   定反射鏡と、前記第１移動反射鏡からの反射光と前記第
   １固定反射鏡からの反射光との干渉光を受光するための
   第１受光手段とを備え、 前記第２位置検出手段は、前記第２の基板と一体的に移
   動する第２移動反射鏡と、所定位置に固定された第２固
   定反射鏡と、前記第２移動反射鏡からの反射光と前記第
   ２固定反射鏡からの反射光との干渉光を受光するための
   第２受光手段とを備え、 前記第１固定反射鏡および第２固定反射鏡は、一体的に
   形成された共通固定反射鏡からなることを特徴とする露
   光装置。
2. 【請求項２】 前記第１固定反射鏡および第２固定反射
   鏡は、前記投影光学系に取り付けられた共通固定反射鏡
   からなることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記投影光学系に対して前記第１の基板
   および前記第２の基板をそれぞれ走査させながら、前記
   第１の基板上に形成されたパターンを前記第２の基板上
   に投影露光することを特徴とする請求項１または２に記
   載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記投影光学系は、前記第１の基板上に
   形成されたパターンのほぼ等倍の正立正像を前記第２の
   基板上に形成する光学系であることを特徴とする請求項
   ３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記投影光学系は、前記第１の基板上に
   形成されたパターンの中間像を形成するための第１投影
   光学ユニットと、前記中間像が形成される位置に設けら
   れた視野絞り手段と、前記中間像の像を前記第２基板上
   に形成するための第２投影光学ユニットとを備え、 前記共通固定鏡は前記視野絞り手段に取り付けられてい
   ることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記第１位置検出手段が検出した前記第
   １の基板の位置情報および前記第２位置検出手段が検出
   した前記第２の基板の位置情報に基づいて、前記第１の
   基板および前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板
   の移動を制御するための制御手段を備えていることを特
   徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装
   置。