JPH11248419A

JPH11248419A - 干渉計及びそれを備えた露光装置

Info

Publication number: JPH11248419A
Application number: JP10073148A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakagawa; 正弘中川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】測定光反射鏡の位置又は姿勢が変化しても、計
測精度の劣化を最低限にとどめることができる干渉計を
提供する。【解決手段】光源１と、光源１からの光束を参照光Ｒと
測定光Ｍとに分割する光束分割手段３ａと、測定対象に
取り付けられて測定光Ｍを反射する反射鏡７と、反射鏡
７で反射した測定光Ｍと参照光Ｒとの干渉によって生じ
る干渉光を受光する光電検出器１０とを有する干渉計に
おいて、光電検出器１０に入射する参照光Ｒと測定光Ｍ
の波面がそれぞれの光束の光軸に関して軸対称となるよ
うに、光源１と光電検出器１０との間の光路に収差補正
機構８を介在させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体や液晶等の製
造に用いる露光装置に設けられ、マスクや感光基板を搭
載して移動するステージの位置や姿勢を高精度に計測す
るための干渉計と、それを備えた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路などの投影露光装置で
は、マスク、レチクルなどの投影原版と、ウエハ、ガラ
スプレートなどの感光基板の位置や姿勢を高精度にて制
御する必要がある。マスクとウエハは、それぞれマスク
ステージとウエハステージに搭載されて移動するから、
マスクとウエハの位置・姿勢を計測するには、両ステー
ジの位置・姿勢を計測する必要があり、そのために、両
ステージには干渉計が搭載されている。この干渉計は、
光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割
素子と、マスクステージやウエハステージに設置されて
測定光を反射する測定光反射鏡と、測定光反射鏡からの
測定光と参照光とを干渉させて生じる干渉光を受光する
光電検出器とから構成され、光電検出器からの信号に基
づいて、ステージの位置や姿勢を計測するものである。

【０００３】ここで投影光学系の光軸方向をＺ方向と
し、Ｚ方向と直交し互いに直交する方向をＸ、Ｙ方向と
すると、マスクステージは、一般にＸ方向とＹ方向に平
行移動するほか、Ｚ軸周りの回転方向にも移動する。他
方、ウエハステージは、多くの場合すべての方向に移動
する。すなわちウエハテージは、露光領域を切り替えて
マスク上のパターンとの位置合わせを図るために、Ｘ方
向、Ｙ方向、及びＺ軸周りの回転方向に移動するほか、
合焦を図るためにＺ方向に移動する。更に、ウエハの感
光面はうねりを持つことがあり、またウエハの感光面が
平面であるとしても必ずしも裏面と平行ではない。そこ
で露光領域の感光面のレベリングを図るために、マスク
ステージはＸ軸周りの回転方向とＹ軸周りの回転方向に
移動する。また、レベリングのように意図的にステージ
を傾斜させる場合のほかにも、露光領域の切り替えや走
査露光のために、ウエハステージを例えばＸ方向に移動
したときに、Ｘ軸周りの回転（ローリング）、Ｙ軸周り
の回転（ピッチング）、Ｚ軸周りの回転（ヨーイング）
を伴うことがある。

【０００４】このように特にウエハステージは、平行移
動のほかに回転移動を行う。ウエハステージが傾斜を伴
う姿勢変化を行う場合に生じる干渉計の計測誤差に関し
ては、例えば特開平５−２７２９１２や特開平５−３２
６３６４において、干渉計光軸とウエハ表面との高さズ
レから生じるアッベ誤差に注目し、それを低減するため
の上記高さズレの調整方法が提案されている。また、ウ
エハステージがレベリング駆動した際に生じるウエハス
テージの位置の変位量を干渉計で計測する一方で、ウエ
ハステージに搭載したウエハ上のウエハマークの位置の
変位量をウエハのアライメントセンサを用いて検出し、
こうして得た両変位量を比較してウエハステージの傾斜
量とアッベ誤差との相関関係の情報を求めておいて、レ
ベリング駆動時の干渉計の計測値に対してレベリング量
に応じた補正値を加えるといったアッベ誤差の補正方法
も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウエハステージがレベ
リング駆動などの傾斜をする際には、上記高さズレ以外
にも、干渉計に計測誤差を生じさせる要因がある。すな
わち、露光装置に搭載される干渉計においては、光源か
らの光束は多数の光学部品を経由して光束分割素子に達
するので、この間に光束にある程度の波面収差が付与さ
れる。その後光束は、光束分割素子によって参照光と測
定光に分割されて光電検出器に達するが、光束分割素子
から光電検出器までの光路にはそれ程多くの光学部品は
配されていないから、この間に光束に付与される波面収
差は微少である。したがって参照光と測定光とは、光電
検出器の受光面に入射する時点において、ほぼ同一の波
面収差を持つことになる。

【０００６】図７（ａ）は、ウエハステージが傾斜して
いないときの光電検出器受光面上での光束の断面を示
す。このときには、ウエハステージが傾斜していないた
めに、参照光Ｒと測定光Ｍの受光面Ｄ上での光束の位置
は一致し、したがって両光束の干渉による干渉光Ｉも、
参照光Ｒと測定光Ｍの光束の太さの全域で生じ、すなわ
ち十分な太さを持つ。また同図（ｂ）は、受光面Ｄ上で
の参照光Ｒと測定光Ｍの位相φを示す。測定光反射鏡を
取り付けたステージが測定光の方向に移動すると、参照
光Ｒと測定光Ｍの位相差Δφは変化するから、この位相
差Δφを測定することにより、測定光反射鏡の測定光方
向の位置を知ることができる。ここで、参照光Ｒと測定
光Ｍの受光面Ｄ上での位置は一致しており、且つ両光束
Ｒ、Ｍはほぼ同一の波面収差を持って受光面Ｄに入射す
るから、両光束Ｒ、Ｍの位相差Δφは、干渉光Ｉの全域
でほぼ同一の値となっている。以上のように、干渉光Ｉ
は十分な太さを持ち、且つその全域で同一の明るさを持
つから、ウエハステージが傾斜していないときには、光
束分割素子に入射する光束に波面収差があっても、十分
なコントラストを持った干渉光Ｉが受光面Ｄ上で検出さ
れる。したがってそれを光電変換して得られる信号、す
なわち干渉信号の強度も十分に強い。

【０００７】しかるにレベリング駆動などでウエハステ
ージが傾斜すると、ウエハステージに設置した測定光反
射鏡も一緒に傾き、これに伴って、光電検出器に入射す
る参照光に対して、測定光反射鏡からの測定光が横ズレ
する。この横ズレ量は、ウエハステージの傾斜量θと、
光分割素子から測定光反射鏡までの距離Ｌとの積Ｌ×θ
に比例するものとして良い。図８（ａ）は、ウエハステ
ージが傾斜したときの光電検出器受光面上での光束の断
面を示す。同図に示すように、ウエハステージを傾斜さ
せるに従い、測定光Ｍが横ズレして行く。したがって受
光面Ｄ上での干渉光Ｉの生じる領域が狭まるので、光電
変換して得られる干渉信号の強度は減少する。

【０００８】また同図（ｂ）は、受光面Ｄ上での参照光
Ｒと測定光Ｍの位相φを示す。ウエハステージを傾斜さ
せるに従い、測定光Ｍが横ズレして行くが、参照光Ｒと
測定光Ｍに波面収差があるために、両光束の位相差Δφ
は、ウエハステージが傾斜していなかったときの位相差
とは異なった値となる。しかも両光束の位相差Δφは、
干渉光Ｉの領域で一様ではなく、干渉光Ｉの領域内の各
点で異なる位相差となる。したがって測定結果に誤差を
招くと同時に、干渉光Ｉの領域だけに限って見ても、干
渉信号の強度は減少してしまう。以上のように、参照光
Ｒと測定光Ｍに波面収差があるときにウエハステージが
傾斜すると、第１に、測定結果に誤差を生じる。第２
に、干渉光Ｉの領域が減少し、干渉光Ｉの領域内での干
渉信号も減少してしまうので、干渉信号の強度が減少す
る。

【０００９】図９は、参照光Ｒと測定光Ｍの波面収差
が、球面収差などのように軸対称の収差であるときを示
す。同図（ａ）に示すように、収差の如何にかかわら
ず、ウエハステージが傾斜すると、干渉光Ｉの領域が狭
まるので、干渉信号の強度は減少する。また同図（ｂ）
に示すように、ウエハステージが傾斜すると、参照光Ｒ
と測定光Ｍの位相差Δφは、干渉光Ｉの領域で一様では
なくなるが、その平均値はウエハステージが傾斜してい
なかったときの位相差に幾何学的な変位を除いて等し
い。したがって参照光Ｒと測定光Ｍの波面収差が軸対称
の収差のときには、測定結果に原理的な誤差を招くこと
はないものの、干渉信号の強度は減少する。

【００１０】以上のように、参照光Ｒと測定光Ｍの位相
差Δφの平均値に変位をもたらし、したがって測定結果
に原理的な誤差をもたらす収差は、コマ収差などの横ズ
レ方向に沿って光軸非対称な収差である。収差に起因す
る干渉光の位相変位は、干渉光が生じる両光束の重なり
合う領域、即ち測定光の横ズレに応じて、一般には複雑
に変動する。このように干渉計の光束に収差がある場合
にウエハステージが傾斜すると、干渉信号の強度を低下
させて信号のＳＮ比を劣化させるばかりか、干渉信号の
位相までをも変えてしまい、どちらも干渉計の計測精度
を悪化させて、実際的な誤差をもたらすこととなる。し
たがって本発明は、測定光反射鏡の位置又は姿勢が変化
しても、計測精度の劣化を最低限にとどめることができ
る干渉計を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、光源と、該
光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割
手段と、測定対象に取り付けられて前記測定光を反射す
る反射鏡と、該反射鏡で反射した測定光と前記参照光と
の干渉によって生じる干渉光を受光する光電検出器とを
有する干渉計において、前記光電検出器に入射する参照
光と測定光の波面がそれぞれの光束の光軸に関して軸対
称あるいは平面波となるように、前記光源と光電検出器
との間の光路に収差補正機構を介在させたことを特徴と
する干渉計である。本発明はまた、前記光電検出器に入
射する参照光と測定光の波面がそれぞれの光束の光軸に
関して軸対称あるいは平面波となるように、前記光源と
光電検出器との間に配置された少なくとも１つの光学部
材の面形状又は屈折率分布を形成したことを特徴とする
干渉計である。

【００１２】本発明はまた、マスク上に描かれたパター
ンを照明する照明光学系と、前記マスクを搭載して移動
するマスクステージと、該マスクステージの位置又は姿
勢を計測するマスクステージ干渉計と、マスク上の前記
パターンの像を感光基板上に投影する投影光学系と、前
記感光基板を搭載して移動する基板ステージと、該基板
ステージの位置又は姿勢を計測する基板ステージ干渉計
と、を有する露光装置において、前記マスクステージ干
渉計と基板ステージ干渉計とのうちの少なくとも１つの
干渉計として、上記の干渉計を用いたことを特徴とする
露光装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１は本発明による干渉計の第１実施例を
示し、この実施例はダブルパス干渉計ＤＩに本発明を適
用したものである。レーザ光源１より射出した平行光束
は、２光束生成装置２を経た後に偏光ビームスプリッタ
３に入射する。偏光ビームスプリッタ３の光束分割面３
ａの入射平面（図１の紙面である。）と平行な方向に電
気ベクトルが振動する偏光をＰ偏光とし、入射平面に直
交する方向に電気ベクトルが振動する偏光をＳ偏光とす
ると、２光束生成装置２は、互いに周波数が僅かに異な
るＰ偏光とＳ偏光とを生成するように構成されている。

【００１４】偏光ビームスプリッタ３への入射光のう
ち、先ずＳ偏光成分は、光束分割面３ａで反射して参照
光Ｒとなり、偏光ビームスプリッタ３を射出してλ／４
板４に入射する。λ／４板４の中性軸は、紙面に対して
４５°傾斜して配置されている。したがって参照光Ｒ
は、λ／４板４を透過して円偏光に変換され、参照光反
射鏡５で反射して進行方向より見て逆周りの円偏光に変
換され、再度λ／４板４を透過してＰ偏光に変換され
て、偏光ビームスプリッタ３に戻る。次いでＰ偏光とな
った参照光Ｒは、光束分割面３ａを透過し、コーナーミ
ラー３ｂで反射し、光束分割面３ａに戻って光束分割面
３ａを透過して、偏光ビームスプリッタ３を射出する。
更にＰ偏光である参照光Ｒは、λ／４板４を透過し、参
照光反射鏡５で反射し、再度λ／４板４を透過し、この
間、λ／４板４を往復透過することによってＳ偏光に復
帰して偏光ビームスプリッタ３に戻り、光束分割面３ａ
で反射して偏光ビームスプリッタ３を射出する。

【００１５】一方、偏光ビームスプリッタ３への入射光
のうち、Ｐ偏光成分は、光束分割面３ａを透過して測定
光Ｍとなり、偏光ビームスプリッタ３を射出し、λ／４
板６を透過し、測定対象物（不図示）に固定された測定
光反射鏡７で反射し、再度λ／４板６を透過し、この
間、λ／４板６を往復透過することによってＳ偏光に変
換されて偏光ビームスプリッタ３に戻る。次いでＳ偏光
となった測定光Ｍは、光束分割面３ａで反射し、コーナ
ーミラー３ｂで反射し、光束分割面３ａに戻って光束分
割面３ａで反射して、偏光ビームスプリッタ３を射出す
る。更にＳ偏光である測定光Ｍは、λ／４板６を透過
し、測定光反射鏡７で反射し、再度λ／４板６を透過
し、この間、λ／４板６を往復透過することによってＰ
偏光に復帰して偏光ビームスプリッタ３に戻り、光束分
割面３ａを透過して偏光ビームスプリッタ３を射出す
る。

【００１６】偏光ビームスプリッタ３から射出した参照
光Ｒと測定光Ｍは、収差補正機構８を通過し、透過軸を
紙面に対して４５°傾斜して配置された偏光板９を透過
することによってヘテロダイン干渉し、光電検出器１０
の受光面Ｄに入射する。光電検出器１０は、参照光Ｒと
測定光Ｍとが重なり合った領域で生じる干渉光を受光す
るから、測定光反射鏡７の位置と速度に応じた位相と周
波数を有する信号を出力する。この信号に基づいて、測
定光反射鏡７の位置、即ち測定対象物の位置を計測する
ことができる。

【００１７】測定対象物が傾斜すると測定光反射鏡７も
傾き、これに従って光電検出器１０の受光面Ｄ上におい
て参照光Ｒに対して測定光Ｍが横ズレするが、偏光板９
の手前に配した収差補正機構８により、収差補正機構８
を通過する参照光Ｒと測定光Ｍの収差を補正しておけ
ば、収差による干渉光の光強度の低下や位相変位を最低
限にとどめることができ、干渉計の計測精度の低下を防
止することができる。

【００１８】図２は、収差補正機構８の具体例を示して
いる。先ず同図（ａ）に示す収差補正機構８は、正レン
ズ１１と負レンズ１２からなるほぼ等倍のアフォーカル
系であり、これによりコマ収差を補正することができ
る。すなわち両レンズ１１、１２の中心が光軸上にある
場合には、この系を通過する光束には収差が付与させる
ことはないが、どちらかのレンズを光軸に対して偏心さ
せることで、この系を通過する光束にはコマ収差が付与
される。こうして、光源１から光電検出器１０に到達す
るまでの間に光束に付与されたコマ収差を、このアフォ
ーカル系内のレンズを適当に偏心させることで打ち消す
ことが可能になる。なお、レンズ１１、１２を一体とし
て、例えば紙面内で回転させることでも紙面内方向のコ
マ収差を補正することが可能である。

【００１９】同図（ｂ）に示す収差補正機構８は、正レ
ンズ１３と正レンズ１４からなるアフォーカル系内の光
路中に平行平面板１５を挿脱自在に配置したものであ
り、これにより、球面収差を補正することができる。球
面収差があっても、干渉信号の平均位相は変化せず、し
たがって原理的な測定誤差を招くことはないが、Ｓ／Ｎ
比を悪化させるから、実際的な測定誤差を招くこととな
る。したがって球面収差を補正して、光電検出器に入射
する光束を平面波とすることが好ましい。この際発生す
る波面のデフォーカスは、アフォーカル系の構成レンズ
を光軸に沿って前後させることで補正することができ
る。レーザーダイオードをコリメータレンズ系で平行光
束に変換して干渉計に使用する場合には、レーザーダイ
オードを光軸方向に前後させてデフォーカスを調整する
こともできるが、上記のようにアフォーカル系内のレン
ズを前後させる方が、デフォーカス調整における分解能
の点で有利である。

【００２０】同図（ｃ）に示す収差補正機構８は、凸円
筒レンズ１６と凹円筒レンズ１７を組み合わせたもので
あり、これにより非点隔差を補正することができる。凸
円筒レンズ１６と凹円筒レンズ１７は、それぞれが光軸
周りに回転可能に配置されており、これにより、非点隔
差を自在に補正することができる。

【００２１】以上の構成は、収差補正機構８による波面
収差の補正量を変更可能とするために、収差補正機構８
内の少なくとも１つの光学部材を移動自在に、すなわち
着脱、傾斜、偏心又は並進可能に配置したものである。
これに対して同図（ｄ）に示す収差補正機構８は、平行
平面板１８の面形状に微細な凹凸加工を施したものであ
り、これによりあらゆる収差を打ち消すことができる。
平行平面板１８の面形状を加工する代わりに、この平行
平面板１８の内部屈折率分布を光軸方向や光軸垂直方向
に変化させることによっても、収差補正を行うことがで
きる。

【００２２】なお、一般に偏光ビームスプリッタによっ
て参照光と測定光が分離されてから、偏光ビームスプリ
ッタによって両光束が統合されるまでの間に、両光束に
付与される収差は少ない。したがって収差補正機構８
は、両光束が共に通過する光路であれば、どこに配置し
ても良い。但し、両光束で収差が異なるときには、両光
束が個別に通過する光路に、それぞれ収差補正機構８を
配置すれば良い。また、収差補正機構８を用いる構成に
代えて、光源１と光電検出器１０との間に配置された少
なくとも１つの光学部材の面形状又は屈折率分布を変化
させることによっても、すなわち、例えば偏光ビームス
プリッタ３の最初の入射面や最後の射出面の面形状を変
化させることによっても、収差を補正することができ
る。

【００２３】次に、図３は本発明による干渉計の第２実
施例を示し、この実施例はシングルパス干渉計ＳＩに本
発明を適用したものである。レーザーダイオード光源２
０より射出したレーザ光束は、コリメーターレンズ２１
で平行光束に変換されて、２光束生成装置２を通過し、
収差捕正機構８を通過し、第１の偏光ビームスプリッタ
２２に入射する。２光束生成装置２としては、例えば音
響光学素子を含んだ構成とすることができる。第１の偏
光ビームスプリッタ２２への入射光のうち、Ｓ偏光成分
は、光束分割面２２ａにて反射して参照光Ｒとなり、第
１の偏光ビームスプリッタ２２から射出する。この参照
光Ｒは、第２の偏光ビームスプリッタ２３に入射し、光
束合成面２３ａで反射して、第２の偏光ビームスプリッ
タ２３から射出する。一方、第１の偏光ビームスプリッ
タ２２への入射光のうち、Ｐ偏光成分は、光束分割面２
２ａを透過して測定光Ｍとなり、第１の偏光ビームスプ
リッタ２２から射出する。この測定光Ｍは、測定対象物
（不図示）に固定されコーナーミラーによって形成され
た測定光反射鏡７で反射し、第２の偏光ビームスプリッ
タ２３に入射し、光束合成面２３ａを透過して、第２の
偏光ビームスプリッタ２３から射出する。

【００２４】第２の偏光ビームスプリッタ２３から射出
した参照光Ｒと測定光Ｍは、偏光板９を透過して、光電
検出器１０の受光面Ｄに入射する。光電検出器１０は、
参照光Ｒと測定光Ｍとが重なり合った領域で生じる干渉
光を受光するから、測定光反射鏡７の位置と速度に応じ
た位相と周波数を有する信号を出力する。この信号に基
づいて、測定光反射鏡７の位置、即ち測定対象物の位置
をホモダインやヘテロダイン計測することができる。本
実施例の場合、測定対象物の位置が測定光の方向と直交
する面方向に平行移動すると、測定光反射鏡７も同方向
に移動し、これに従って光電検出器１０の受光面Ｄ上に
おいて参照光Ｒに対して測定光Ｍが横ズレするが、第１
の偏光ビームスプリッタ２２の手前に配した収差補正機
構８により、収差補正機構８を通過する参照光Ｒと測定
光Ｍの収差を補正しておけば、収差による干渉光の光強
度の低下や位相変位を最低限にとどめることができ、干
渉計の計測精度の低下を防止することができる。

【００２５】また本実施例では、光電検出器１０の直前
の光路に、挿脱自在に平面鏡２４が配置されており、平
面鏡２４を光路内に挿入したときの反射光路には、収差
測定器２５が配置されている。なお、平面鏡２４を光路
内外に挿脱する構成に代えて、収差測定器２５自体を光
路内外に挿脱する構成とすることもできる。収差測定器
２５としては、例えばシアリング干渉やシャックハルト
マン干渉計測法などの手法を用いたものを使用すること
ができる。こうして光電検出器１０に入射する光束の波
面収差を容易かつ高精度に測定できるから、測定した波
面収差に基づいて、収差補正機構８を用いて光束の波面
収差を補正することができる。特にレーザーダイオード
光源２０を用いる干渉計では、レーザーダイオード光源
２０とコリメータレンズ２０及び２光束生成装置２に対
して、予め収差補正機構８を組み込んでユニット化して
おくことにより、このユニットから射出する平行光束の
波面収差を補正することが、生産上効率的である。

【００２６】次に図４〜６は、本発明の一実施例による
走査型露光装置を示す。先ず図４は、露光装置の全体構
成を示し、レチクルステージ３２上に載置されたレチク
ル３１は、照明光学系３０によって均一に照明されてい
る。レチクルステージ３２にはレチクルステージ測定鏡
３３が取り付けられており、レチクルステージ測定鏡３
３に対向して、レチクルステージ干渉計３４が配置され
ている。レチクル３１上のパターンを透過した光束は、
投影光学系３５によってウエハステージ３７に載置され
たウエハ３６の感光面に結像する。ウエハステージ３７
にはウエハステージ測定鏡３８が取り付けられており、
ウエハステージ測定鏡３８に対向して、ウエハステージ
干渉計３９が配置されている。レチクルステージ３２と
ウエハステージ３７とは、投影光学系３５の結像倍率に
対応した速度比にてＹ方向に同期して走査し、こうして
レチクル３１のパターンがウエハ３６に転写される。

【００２７】図５は、ウエハステージ干渉計３９を示
す。ＨｅＮｅゼーマンレーザ光源１から射出した光束
は、２光束生成装置２を通過した後に、ビームスプリッ
タ４０によって２光束に分割され、更にビームスプリッ
タ４１、４２によって４光束に分割されて、各々Ｘ方向
第１干渉計ＤＩ_X1、第２干渉計ＤＩ_X2、Ｙ方向第１干渉
計ＤＩ_Y1、第２干渉計ＤＩ_Y2用の光束として用いられ
る。これらの各干渉計ＤＩ_X1〜ＤＩ_Y2は、いずれもダブ
ルパス干渉計によって構成されており、ウエハステージ
３７のＸ、Ｙ方向の位置や、Ｚ軸周りの回転角度をヘテ
ロダイン計測している。

【００２８】各干渉計ＤＩ_X1〜ＤＩ_Y2の光電検出器１０
の手前には、それぞれ収差補正機構８が配置されてお
り、したがってＸ方向干渉計ＤＩ_X1、ＤＩ_X2について
は、ウエハステージ３７がＹ軸周り又はＺ軸周りに回転
しても、また、Ｙ方向干渉計ＤＩ_Y1、ＤＩ_Y2について
は、ウエハステージ３７がＸ軸周り又はＺ軸周りに回転
しても、干渉計の計測精度の低下を最低限にとどめるこ
とができる。各収差補正機構８は、それぞれの光電検出
器１０毎に、光電検出器１０へ入射する光束の収差を補
正する。その調整は、各光電検出器１０を外すか、又は
光電検出器１０の手前に反射鏡を挿入して光束を取り出
して、各光束毎に収差測定機を用いて収差計測を行い、
収差補正をする。こうした収差補正を行うことで、特に
ウエハステージ３７がレベリング駆動した際に、収差に
起因して生じる干渉光の位相シフトによる計測誤差を大
幅に低減でき、ウエハステージ３７の位置や姿勢の制御
精度が向上する。

【００２９】図６は、レチクルウエハステージ干渉計３
４を示す。レーザーダイオード光源２０から射出した光
束は、コリメーターレンズ２１によって平行光に変換さ
れ、音響光学素子等の光学部品を用いた２光束生成装置
２によってヘテロダインの平行光束が生成される。この
光束は、収差補正機構８によって収差を補正された後
に、ビームスプリッタ４３によって２光束に分割され、
更に一方の光束は、ビームスプリッタ４４によって分割
される。３つの光束は、各々Ｘ方向干渉計ＤＩ_X、Ｙ方
向第１干渉計ＳＩ_Y1、第２干渉計ＳＩ_Y2用の光束として
用いられる。このうち、走査方向Ｙと直交する非走査方
向であるＸ方向の位置計測用の干渉計ＤＩ_Xは、ダブル
パス干渉計によって構成され、走査方向であるＹ方向の
位置計測用の干渉計ＳＩ_Y1、ＳＩ_Y2は、シングルパス干
渉計によって構成されている。こうしてレチクルステー
ジ３２のＸ、Ｙ方向の位置や、Ｚ軸周りの回転角度をヘ
テロダイン計測している。

【００３０】レーザーダイオード光源２０からの光束を
ヘテロダイン化する場合には、音響光学素子を始めとす
る多数の光学部品が必要になるので、その分、ウエハス
テージ干渉計３９の場合よりも光束に付与される波面収
差が大きくなる。一方、レチクルステージ３２はレベリ
ング駆動はしないが、レチクル３１をレチクルステージ
３２に搭載する際の搬送の位置決め誤差や、レチクル３
１上のパターンのレチクル外形に対する描画位置誤差の
ために、レチクルステージ干渉計３４の計測軸とレチク
ル３１の描画中心とが、ＸＹ面内において大きく位置ず
れを生じることがある。この場合には、計測時のアッベ
誤差を無くすために、レチクル３１を搭載した後に、干
渉計の計測軸とレチクル中心とが合致するように、レチ
クルステージ３２をＺ軸周りに回転し、あるいはＸＹ面
内で水平移動させることになる。

【００３１】この回転移動や水平移動に伴い、全軸の光
電検出器上において参照光に対して測定光が横ズレを起
こすことになる。横ズレの際に収差に起因した干渉光の
光強度の低下を防止するにために、２光束生成装置２と
ビームスプリッタ４３との間に、収差補正機構８を配し
てヘテロダイン光束の収差を補正する。こうした収差補
正を行うことで、特にレチクルステージ３２を回転駆動
あるいは水平駆動した際に、収差に起因して生じる干渉
光の光強度低下による計測誤差を大幅に低減でき、レチ
クルステージ３２の位置や姿勢の制御精度が向上する。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の干渉計において
は、収差補正機構により干渉計の光束の収差を補正して
いる。したがって測定対象物の位置や姿勢の変化によっ
て、光電検出器の受光面上で参照光に対して測定光が横
ズレしても、収差に起因する干渉光の光強度低下や位相
シフトの発生を最低限にとどめることができる。この結
果、測定対象物の位置や姿勢を高精度に計測することが
可能になる。また、こうした干渉計を露光装置に搭載す
ることで、レチクルステージとウエハステージの制御精
度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による干渉計の第１実施例を示す構成図
である。

【図２】収差補正機構の具体例を示す断面図である。

【図３】本発明による干渉計の第２実施例を示す構成図
である。

【図４】本発明による露光装置を示す全体構成図であ
る。

【図５】ウエハステージを示す平面図である。

【図６】レチクルステージを示す平面図である。

【図７】波面収差がある場合に測定光が横ずれしていな
いときの、（ａ）受光面上での参照光と測定光を示す図
と、（ｂ）ａ図中Ａ−Ａ線断面図である。

【図８】波面収差がある場合に測定光が横ずれしたとき
の、（ａ）受光面上での参照光と測定光を示す図と、
（ｂ）ａ図中Ａ−Ａ線断面図である。

【図９】波面収差が軸対称な収差であるときの、図８に
対応する図である。

【符号の説明】

ＤＩ…ダブルパス干渉計ＳＩ…シングルパス
干渉計Ｒ…参照光Ｍ…測定光Ｉ…干渉光１…レーザ光源２…２光束生成装置３…偏光ビームスプリッタ３ａ…光束分割面３ｂ…コーナーミラー４、６…λ／４板５…参照光反射鏡７…測定光反射鏡８…収差補正機構９…偏光板１０…光電検出器１１…正レンズ１２…負レンズ１３、１４…正レン
ズ１５…平行平面板１６…凸円筒レンズ１７…凹円筒レンズ１８…平行平面板２０…レーザーダイオード光源２１…コリメーター
レンズ２２、２３…偏光ビームスプリッタ２２ａ…光束分割面２３ａ…光束合成面２４…平面鏡２５…収差測定器３０…照明光学系３１…レチクル３２…レチクルステージ３３…レチクルステ
ージ測定鏡３４…レチクルステージ干渉計３５…投影光学系３６…ウエハ３７…ウエハステー
ジ３８…ウエハステージ測定鏡３９…ウエハステー
ジ干渉計４０〜４４…ビームスプリッタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光束を参照光と測定
光とに分割する光束分割手段と、測定対象に取り付けら
れて前記測定光を反射する反射鏡と、該反射鏡で反射し
た測定光と前記参照光との干渉によって生じる干渉光を
受光する光電検出器とを有する干渉計において、前記光電検出器に入射する参照光と測定光の波面がそれ
ぞれの光束の光軸に関して軸対称となるように、前記光
源と光電検出器との間の光路に収差補正機構を介在させ
たことを特徴とする干渉計。
【請求項２】前記光電検出器に入射する参照光と測定光
の波面が平面波となるように、前記収差補正機構を形成
したことを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】前記収差補正機構は、参照光と測定光とが
共に通過する光路に配置されたことを特徴とする請求項
１又は２に記載の干渉計。
【請求項４】前記収差補正機構は、該収差補正機構によ
る波面収差の補正量を変更できるように構成されたこと
を特徴とする請求項１、２又は３に記載の干渉計。
【請求項５】前記収差補正機構は、少なくとも１つの光
学部材を有し、該光学部材は移動自在に配置されたこと
を特徴とする請求項４に記載の干渉計。
【請求項６】光源と、該光源からの光束を参照光と測定
光とに分割する光束分割手段と、測定対象に取り付けら
れて前記測定光を反射する反射鏡と、該反射鏡で反射し
た測定光と前記参照光との干渉によって生じる干渉光を
受光する光電検出器とを有する干渉計において、前記光電検出器に入射する参照光と測定光の波面がそれ
ぞれの光束の光軸に関して軸対称となるように、前記光
源と光電検出器との間に配置された少なくとも１つの光
学部材の面形状又は屈折率分布を形成したことを特徴と
する干渉計。
【請求項７】前記光電検出器に入射する参照光と測定光
の波面が平面波となるように、前記光学部材の面形状又
は屈折率分布を形成したことを特徴とする請求項６に記
載の干渉計。
【請求項８】前記光電検出器に入射する参照光又は測定
光の波面を測定する波面測定装置を更に有することを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項９】マスク上に描かれたパターンを照明する照
明光学系と、前記マスクを搭載して移動するマスクステ
ージと、該マスクステージの位置又は姿勢を計測するマ
スクステージ干渉計と、マスク上の前記パターンの像を
感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基板を搭
載して移動する基板ステージと、該基板ステージの位置
又は姿勢を計測する基板ステージ干渉計と、を有する露
光装置において、前記マスクステージ干渉計と基板ステージ干渉計とのう
ちの少なくとも１つの干渉計として、請求項１〜８のい
ずれか１項に記載の干渉計を用いたことを特徴とする露
光装置。