JP2888215B2 - 露光装置及び測定方法 - Google Patents
露光装置及び測定方法Info
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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するもので
あり、更に詳しくは、レーザ干渉計を用いて精密移動可
能なステージ位置の測定に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】周波数安定化されたヘリウム−ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザを光源としたレーザ干渉計は精密
な測長や座標測定に利用されている。代表的な例はヒュ
ーレット・パッカード社より販売されているシステムで
ある。従来のこの種の装置を高精度の要求される計測に
用いる場合においては、空気の屈折率揺らぎを防ぐ為
に、温度安定化された特別の空調を行ない、±０．１℃
以内の空気温度の安定化を行ない、また気象の変化に伴
なう大気圧変化に対応するのに大気圧をモニターして波
長補正を行なっている。さらに全く別の空気の屈折率補
正法の例として、特開昭５８−８７４４７号公報、又は
特開昭５８−１６９００４号公報に開示されているよう
に２波長干渉計を用いることも考えられているが、装置
が複雑になり、コストが高いので製品化されていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする問題点】従来の空気の温度安
定化を行なうような装置においても、空気の屈折率揺ら
ぎによる計測値のばらつきは無視できない。例えば最近
のＬＳＩ製造におけるストッパー（投影型露光装置）の
ステージの位置決めにおいては位置決め再現性は３σ＝
０．０８〜０．１５μｍであるが、このうち相当の部分
が１Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数成分をもつレーザ干渉計
出力の揺らぎによるものと考えられる。計測時間を十分
長くとって、計測値を平均化すれば干渉計の揺らぎの影
響は小さくなるが、高速のステージ位置決めや、高速ス
テージ走査時の計測に対応できないといった問題が生じ
る。 【０００４】本発明はこの様な従来の問題点を解決し、
簡単な方法で空気の屈折率揺らぎによる干渉計の計測値
の揺らぎを減少させ、ステージの位置計測の精度を向上
させることを目的とする。 【０００５】 【問題点を解決する為の手段】上記問題解決の為に、本
発明ではレーザ干渉計の移動鏡へ往復するレーザビーム
（測定用ビームと反射ビーム）の通過する部分に、一定
の向きで風を流すことにした。さらにレーザビームの風
上側と風下側のビーム部分による計測値の差の値を処理
して揺らぎによる計測値のばらつきを補正することとし
た。 【０００６】 【作用】本発明の露光装置では、反射鏡に対して往復す
るレーザビームに対して、個別に温調された風を流すの
で、干渉計の計測揺らぎを低減できる。さらに、本発明
の露光装置では、レーザビームの風上側と風下側の部分
が風向きに対して、常に同じ向きになるような光学系と
風向きの関係としているので、干渉計の出力の揺らぎの
時間変化が、常に風上側から風下側への順に生じるの
で、計測値の時間変化率が即時にわかり、風速をほぼ一
定とすれば、干渉計の計測値の揺らぎ成分のみを時間遅
れを生じることなく計測できる。この計測値の揺らぎ成
分の大きさだけ従来の計測法により得られた計測値に対
して補正すれば揺らぎの変化を補償でき、所定のパター
ンをウエハ等に精度よく露光することができる。 【０００７】 【実施例】図１は、本発明の実施例による露光装置に好
適な位置検出装置を精密移動ステージの座標測定に適用
したときの構成の斜視図であり、１は周波数安定化した
レーザ光源であって、ゼーマン効果を用いて約２ＭＨｚ
だけ周波数の異なった互いに偏光特性の異なった２成分
を含む光束２を出力する。３はミラーであり光束２は図
に見えないビームスプリッターによりステージのｘ方向
計測用のＸビーム４Ｘとｙ方向計測用のＹビーム４Ｙに
分割され、Ｘ干渉計ユニット５ＸとＹ干渉計ユニット５
Ｙに導かれる。Ｘ干渉計ユニット５ＸはＸミラーＭＸの
ｘ方向の移動量を測定し、５ＹはＹミラーＭＹのｙ方向
の移動量を測定する。ＳＴは互いに直交したＸミラーＭ
ＸとＹミラーＭＹを載置して移動するステージであり、
Ｘ、Ｙ方向に平行に２次元移動する。ステージＳＴ上に
はウェハ等の位置決め対象物の設置されるホルダーＷＨ
がある。 【０００８】ＦＮはファンであり、風をＸダクトＤＣＸ
とＹダクトＤＣＹにゴミ除去のフィルターＦＬを経て送
る働きをする。ＸダクトＤＣＸとＹダクトＤＣＹの各送
風口はＸミラーＭＸ、ＹミラーＭＹの移動軌跡と空間的
に干渉しないように配置され、計測用にＸミラーＭＸや
ＹミラーＭＹに向かうレーザビームの部分に上方から温
度安定化されたほぼ一定速の風を送る。風の空気温度は
装置の周辺環境の空調の温度と一致させるのが良い。 【０００９】図２はレーザ干渉計のＸ軸の構成図であ
り、干渉計部分は正面図が示されている。図３には干渉
計の上面図が示されている。図３にはレーザ干渉計の光
路が示されている。レーザ光源１を射出したレーザビー
ムＢ１は偏光ビームスプリッター１０により２つ分割さ
れ、偏光ビームスプリッター１０を通過した一方の偏光
ビームはλ／４板１３を通って測長用のビームＢ２とな
ってＸミラーＭＸで反射して戻る。λ／４板を逆に通っ
たビームは偏光状態が反転され、偏光ビームスプリッタ
ー１０で反射され、プリズム１１で反射した後、偏光ビ
ームスプリッター１０で反射され、ビームＢ３となって
再びＸミラーＭＸで反射される。戻ったビームは偏光ビ
ームスプリッター１０を通過してビーム分割器１４に向
かう。このビーム分割器１４は入射したビームを、その
ビーム径の中心で２つに分割するためのプリズム状の反
射面を有し、分割されたビームの夫々は光電検出器ＤＸ
１、ＤＸ２によって別々に受光される。 【００１０】一方、レーザビームＢ１のうち他方の偏光
成分は、参照光として偏光ビームスプリッター１０で反
射され、プリズム１２で反射された後、偏光ビームスプ
リッター１０内で測長用ビームの戻りの光路と合成さ
れ、ビーム分割器１４に入射する。図２において、Ｘダ
クトＤＣＸからは矢印１８のようにほぼ一様な速度で温
度安定化した風を測長ビームの経路に送る。ビーム分割
器１４により、戻ってきたレーザビームは断面内上側と
下側に２分割されて反射され、それぞれ光電検出器ＤＸ
１、ＤＸ２に入射する。検出器ＤＸ１、ＤＸ２は参照光
と測長光とに周波数差があるためビート信号を出力し、
このビート信号出力はレーザ光源１からの参照用差周波
数信号（約２ＭＨｚ）と共に、信号処理系ＣＸ１とＣＸ
２に入力され、ヘテロダイン検出される。信号処理系Ｃ
Ｘ１とＣＸ２からはそれぞれ、座標カウント出力（例え
ば０．０１μｍの分解能）が得られ、これを補正回路１
５に入力して、補正された干渉計出力（測長値）１６を
得る。 【００１１】ビームＢ２、Ｂ３は風１８の流れに対し、
断面の向きが反転しない形で光学系が構成さている。送
風する空気の温度が安定化されたとしてもある程度の温
度ムラは存在し、温度が周辺と少し異なった空気塊が風
に乗って移動している。従ってＸミラーＭＸが静止した
状態でビームＢ２，Ｂ３の上部と下部をそれぞれ独立に
計測すると、上部の計測値に対して下部の計測値は時間
が遅れて現われる。また、ＸミラーＭＸが移動中であれ
ば、上部と下部の計測値の差即ち、検出器ＤＸ１、ＤＸ
２による計測値の差は空気揺らぎによる時間変化値を示
されている。 【００１２】信号処理系ＣＸ１からの計測出力をｘ１
（ｔ）、信号処理系ＣＸ２からの計測出力をｘ２（ｔ）
とする。これらの出力ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は決めら
れた位置（例えばステージＳＴの原点）で同時に零にな
るようにリセットされるものとする。ここで出力ｘ１
（ｔ）とｘ２（ｔ）の差Δｘ（ｔ）は式（Ａ）で表わさ
れる。 【００１３】 【数１】 【００１４】風速が一定であるとすると 【００１５】 【数２】 【００１６】という関係があるのでｘ１（ｔ），ｘ２
（ｔ）の空気の屈折率揺らぎによる変化分ｘa （ｔ）は
ｋを比例定数として 【００１７】 【数３】 【００１８】と表わされる。ｋ1 は、空気の屈折率揺ら
ぎによる変動以外の変動要因をなくした時にｘa （ｔ）
が零になるように決定される。式（Ｃ）は適当な時間間
隔Ｔを用いて 【００１９】 【数４】 【００２０】とも表わせる。Ｔの値としては風がレーザ
ビームを横切る時間以上であればよい。また定数ｋ2 に
ついては式（Ｃ）のｋ1 と同様に決定される。この式
（Ｄ）は、一定時間Ｔ内で生じるｘ１（ｔ）とｘ２
（ｔ）の差を積算し、定数ｋ2 をかけることにより演算
される。最終的に揺らぎを補正された出力ｘ0 （ｔ）
は、 【００２１】 【数５】 【００２２】又は 【００２３】 【数６】 【００２４】又は 【００２５】 【数７】 【００２６】のいずれかの式により計算される。従って
補正回路１５は上記式（Ｄ）と式（Ｅ）,(Ｆ）,(Ｇ）の
いずかとに基づいて時間間隔Ｔ毎に干渉計出力１６、す
なわち出力ｘ0 （ｔ）を決定する。空気の温度変動や圧
力変動がある場合には温度センサ又は圧力センサ出力を
補正回路１５に入力してレーザ光の波長補正を行なえば
よい。これは従来から公知の波長補正により可能であ
る。 【００２７】また、レーザ干渉計出力が音波の圧力波に
より変動する場合は、高速応答の圧力センサ又はマイク
ロフォン等の音響トランスデューサ１７を用いて、音波
による波長補正を行なえばよい。以上の実施例において
は２次元の座標測定の例を挙げたが、１次元、又は３次
元でも同様の測定ができる。またレーザ光源１はゼーマ
ン安定化レーザに限るものではなく、ラムディップ安定
型周波数安定化レーザ等の他の方式のレーザ光源であっ
てもよい。その場合、レーザ干渉計の信号処理は異なる
が、基本的に本発明の適用が可能である。 【００２８】また、以上の実施例の説明においては１つ
のレーザビームを横切るように送風したとき、ビームの
風上側と風下側とで別々に干渉の検出を行なう例を示し
たが、風上側、風下側を別々の２本のレーザビームにし
てもよい。すなわち風の流れる方向に所定間隔で独立の
レーザ干渉計を設け、上記ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を検
出すればよい。この場合、もとのレーザ光源を別々にす
ることもできる。具体的には図４に示すように、反射鏡
ＭＸの反射平面（ｙ−ｚ平面と平行）ＭＸｒの上下に平
行な２本の測定用ビーム（反射ビーム）Ｂ２ｕ，Ｂ２ｄ
が照射されるように２つの独立したレーザ干渉計１ＦＭ
ｕ，１ＦＭｄを設ける。この干渉計１ＦＭｕ，１ＦＭｄ
はそれぞれ独立に反射鏡ＭＸのｘ方向の位置や距離を計
測し、計測値ＣＰｕ，ＣＰｄを出力する。計測値ＣＰ
ｕ，ＣＰｄは、反射鏡ＭＸ（ステージＳＴ）が基準位置
にしたとき同一値になるように予めセットされている。
そして補正回路１５は先の実施例と同様に計測値ＣＰ
ｕ，ＣＰｄの入力に基づいて、空気の屈折率の揺らぎに
よる変動量を補正（あるいは低減）した干渉計計測値１
６を出力する。 【００２９】このような構成においても、温度安定化さ
れたほぼ一定速度の風１８が、先の実施例と同様に上か
ら下に、すなわち測定用ビームＢ２ｕからＢ２ｄに向け
て流れるようにする。尚、測定用ビームＢ２ｕ，Ｂ２ｄ
は図４ではそれぞれ１本づつしかもたない、所謂シング
ルビームタイプの干渉計として説明したが、先の実施例
の図３に示したように、１つの干渉計が２本（又はそれ
以上）の測定用ビーム（反射ビーム）を有するダブルビ
ームタイプのものでも同様に利用できる。 【００３０】ところで補正回路１５の演算は、一定の時
間間隔Ｔ毎に行なわれるとしたが、ステージＳＴが一定
距離だけ移動する毎に行なってもよい。さらにステージ
ＳＴの移動中は一定距離毎に補正演算を行ない、ステー
ジＳＴの停止中は一定時間毎に補正演算を行なうように
切替えてもよい。また補正回路１５の演算の式（Ｄ）に
おいて、定数ｋ2 の値をステージＳＴの位置（又は移動
速度）に応じて逐次変化させるようにするとよい。これ
はダクトからの風速がステージ位置（速度）等に応じて
変化することに対応するためである。 【００３１】また、補正回路１５は常時、空気の屈折率
の揺らぎによる測定値の変動を補正するように構成した
が、ステージＳＴの移動のさせ方（ステッパーの場合は
ステップアンドリピート方式）によっては常時補正しな
くてもよい。例えばステップアンドリピート方式の露光
装置では、ウェハ上の１つのショット領域に対して露光
している間（０．２〜０．５秒間）は、揺らぎによる干
渉計出力値の変動はステージＳＴの位置サーボ系が応答
するため、ステージＳＴが微動してしまうことがある。
これは露光されたパターンのぶれ、解像不良を引き起こ
す。解像不良の防止をする為だけにはステップアンドリ
ピート方式で露光する場合、ステージＳＴの次のショッ
ト領域へのステッピング移動中は、先の式（Ｅ）,
(Ｆ）,(Ｇ）等による補正は特に行なわず、ステッピン
グが終了した時点から露光完了時までの間は時間間隔Ｔ
による補正を行なうようにするとよい。またレーザ干渉
計の計測値（又は時系列なカウントパルス）を基準とし
てウェハ上のアライメントマークを光電検出する場合
も、検出されたマークの信号波形や位置に揺らぎの影響
が生じるため、アライメントマークの検出時にも補正回
路１５が補正動作を行なうようにするとよい。 【００３２】尚、本発明の各実施例では、一方向から温
度安定化された風を送るだけにしたが、図４中の矢印１
９に示すように、不図示の排気系（排気ダクト）と組み
合わせて風がよどむことなく流れるようにしてもよい。 【００３３】 【発明の効果】以上の様に本発明によれば、露光装置に
おける空気の屈折率揺らぎを減少できるという効果が得
られるとともに、レーザ干渉計の揺らぎ成分のみをモニ
ターできるので、このモニター量を用いて計測値を補正
し、屈折率揺らぎの影響を受けないより正確な計測値が
得られるので、精密移動可能なステージの位置や距離の
計測に有効である。
あり、更に詳しくは、レーザ干渉計を用いて精密移動可
能なステージ位置の測定に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】周波数安定化されたヘリウム−ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザを光源としたレーザ干渉計は精密
な測長や座標測定に利用されている。代表的な例はヒュ
ーレット・パッカード社より販売されているシステムで
ある。従来のこの種の装置を高精度の要求される計測に
用いる場合においては、空気の屈折率揺らぎを防ぐ為
に、温度安定化された特別の空調を行ない、±０．１℃
以内の空気温度の安定化を行ない、また気象の変化に伴
なう大気圧変化に対応するのに大気圧をモニターして波
長補正を行なっている。さらに全く別の空気の屈折率補
正法の例として、特開昭５８−８７４４７号公報、又は
特開昭５８−１６９００４号公報に開示されているよう
に２波長干渉計を用いることも考えられているが、装置
が複雑になり、コストが高いので製品化されていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする問題点】従来の空気の温度安
定化を行なうような装置においても、空気の屈折率揺ら
ぎによる計測値のばらつきは無視できない。例えば最近
のＬＳＩ製造におけるストッパー（投影型露光装置）の
ステージの位置決めにおいては位置決め再現性は３σ＝
０．０８〜０．１５μｍであるが、このうち相当の部分
が１Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数成分をもつレーザ干渉計
出力の揺らぎによるものと考えられる。計測時間を十分
長くとって、計測値を平均化すれば干渉計の揺らぎの影
響は小さくなるが、高速のステージ位置決めや、高速ス
テージ走査時の計測に対応できないといった問題が生じ
る。 【０００４】本発明はこの様な従来の問題点を解決し、
簡単な方法で空気の屈折率揺らぎによる干渉計の計測値
の揺らぎを減少させ、ステージの位置計測の精度を向上
させることを目的とする。 【０００５】 【問題点を解決する為の手段】上記問題解決の為に、本
発明ではレーザ干渉計の移動鏡へ往復するレーザビーム
（測定用ビームと反射ビーム）の通過する部分に、一定
の向きで風を流すことにした。さらにレーザビームの風
上側と風下側のビーム部分による計測値の差の値を処理
して揺らぎによる計測値のばらつきを補正することとし
た。 【０００６】 【作用】本発明の露光装置では、反射鏡に対して往復す
るレーザビームに対して、個別に温調された風を流すの
で、干渉計の計測揺らぎを低減できる。さらに、本発明
の露光装置では、レーザビームの風上側と風下側の部分
が風向きに対して、常に同じ向きになるような光学系と
風向きの関係としているので、干渉計の出力の揺らぎの
時間変化が、常に風上側から風下側への順に生じるの
で、計測値の時間変化率が即時にわかり、風速をほぼ一
定とすれば、干渉計の計測値の揺らぎ成分のみを時間遅
れを生じることなく計測できる。この計測値の揺らぎ成
分の大きさだけ従来の計測法により得られた計測値に対
して補正すれば揺らぎの変化を補償でき、所定のパター
ンをウエハ等に精度よく露光することができる。 【０００７】 【実施例】図１は、本発明の実施例による露光装置に好
適な位置検出装置を精密移動ステージの座標測定に適用
したときの構成の斜視図であり、１は周波数安定化した
レーザ光源であって、ゼーマン効果を用いて約２ＭＨｚ
だけ周波数の異なった互いに偏光特性の異なった２成分
を含む光束２を出力する。３はミラーであり光束２は図
に見えないビームスプリッターによりステージのｘ方向
計測用のＸビーム４Ｘとｙ方向計測用のＹビーム４Ｙに
分割され、Ｘ干渉計ユニット５ＸとＹ干渉計ユニット５
Ｙに導かれる。Ｘ干渉計ユニット５ＸはＸミラーＭＸの
ｘ方向の移動量を測定し、５ＹはＹミラーＭＹのｙ方向
の移動量を測定する。ＳＴは互いに直交したＸミラーＭ
ＸとＹミラーＭＹを載置して移動するステージであり、
Ｘ、Ｙ方向に平行に２次元移動する。ステージＳＴ上に
はウェハ等の位置決め対象物の設置されるホルダーＷＨ
がある。 【０００８】ＦＮはファンであり、風をＸダクトＤＣＸ
とＹダクトＤＣＹにゴミ除去のフィルターＦＬを経て送
る働きをする。ＸダクトＤＣＸとＹダクトＤＣＹの各送
風口はＸミラーＭＸ、ＹミラーＭＹの移動軌跡と空間的
に干渉しないように配置され、計測用にＸミラーＭＸや
ＹミラーＭＹに向かうレーザビームの部分に上方から温
度安定化されたほぼ一定速の風を送る。風の空気温度は
装置の周辺環境の空調の温度と一致させるのが良い。 【０００９】図２はレーザ干渉計のＸ軸の構成図であ
り、干渉計部分は正面図が示されている。図３には干渉
計の上面図が示されている。図３にはレーザ干渉計の光
路が示されている。レーザ光源１を射出したレーザビー
ムＢ１は偏光ビームスプリッター１０により２つ分割さ
れ、偏光ビームスプリッター１０を通過した一方の偏光
ビームはλ／４板１３を通って測長用のビームＢ２とな
ってＸミラーＭＸで反射して戻る。λ／４板を逆に通っ
たビームは偏光状態が反転され、偏光ビームスプリッタ
ー１０で反射され、プリズム１１で反射した後、偏光ビ
ームスプリッター１０で反射され、ビームＢ３となって
再びＸミラーＭＸで反射される。戻ったビームは偏光ビ
ームスプリッター１０を通過してビーム分割器１４に向
かう。このビーム分割器１４は入射したビームを、その
ビーム径の中心で２つに分割するためのプリズム状の反
射面を有し、分割されたビームの夫々は光電検出器ＤＸ
１、ＤＸ２によって別々に受光される。 【００１０】一方、レーザビームＢ１のうち他方の偏光
成分は、参照光として偏光ビームスプリッター１０で反
射され、プリズム１２で反射された後、偏光ビームスプ
リッター１０内で測長用ビームの戻りの光路と合成さ
れ、ビーム分割器１４に入射する。図２において、Ｘダ
クトＤＣＸからは矢印１８のようにほぼ一様な速度で温
度安定化した風を測長ビームの経路に送る。ビーム分割
器１４により、戻ってきたレーザビームは断面内上側と
下側に２分割されて反射され、それぞれ光電検出器ＤＸ
１、ＤＸ２に入射する。検出器ＤＸ１、ＤＸ２は参照光
と測長光とに周波数差があるためビート信号を出力し、
このビート信号出力はレーザ光源１からの参照用差周波
数信号（約２ＭＨｚ）と共に、信号処理系ＣＸ１とＣＸ
２に入力され、ヘテロダイン検出される。信号処理系Ｃ
Ｘ１とＣＸ２からはそれぞれ、座標カウント出力（例え
ば０．０１μｍの分解能）が得られ、これを補正回路１
５に入力して、補正された干渉計出力（測長値）１６を
得る。 【００１１】ビームＢ２、Ｂ３は風１８の流れに対し、
断面の向きが反転しない形で光学系が構成さている。送
風する空気の温度が安定化されたとしてもある程度の温
度ムラは存在し、温度が周辺と少し異なった空気塊が風
に乗って移動している。従ってＸミラーＭＸが静止した
状態でビームＢ２，Ｂ３の上部と下部をそれぞれ独立に
計測すると、上部の計測値に対して下部の計測値は時間
が遅れて現われる。また、ＸミラーＭＸが移動中であれ
ば、上部と下部の計測値の差即ち、検出器ＤＸ１、ＤＸ
２による計測値の差は空気揺らぎによる時間変化値を示
されている。 【００１２】信号処理系ＣＸ１からの計測出力をｘ１
（ｔ）、信号処理系ＣＸ２からの計測出力をｘ２（ｔ）
とする。これらの出力ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は決めら
れた位置（例えばステージＳＴの原点）で同時に零にな
るようにリセットされるものとする。ここで出力ｘ１
（ｔ）とｘ２（ｔ）の差Δｘ（ｔ）は式（Ａ）で表わさ
れる。 【００１３】 【数１】 【００１４】風速が一定であるとすると 【００１５】 【数２】 【００１６】という関係があるのでｘ１（ｔ），ｘ２
（ｔ）の空気の屈折率揺らぎによる変化分ｘa （ｔ）は
ｋを比例定数として 【００１７】 【数３】 【００１８】と表わされる。ｋ1 は、空気の屈折率揺ら
ぎによる変動以外の変動要因をなくした時にｘa （ｔ）
が零になるように決定される。式（Ｃ）は適当な時間間
隔Ｔを用いて 【００１９】 【数４】 【００２０】とも表わせる。Ｔの値としては風がレーザ
ビームを横切る時間以上であればよい。また定数ｋ2 に
ついては式（Ｃ）のｋ1 と同様に決定される。この式
（Ｄ）は、一定時間Ｔ内で生じるｘ１（ｔ）とｘ２
（ｔ）の差を積算し、定数ｋ2 をかけることにより演算
される。最終的に揺らぎを補正された出力ｘ0 （ｔ）
は、 【００２１】 【数５】 【００２２】又は 【００２３】 【数６】 【００２４】又は 【００２５】 【数７】 【００２６】のいずれかの式により計算される。従って
補正回路１５は上記式（Ｄ）と式（Ｅ）,(Ｆ）,(Ｇ）の
いずかとに基づいて時間間隔Ｔ毎に干渉計出力１６、す
なわち出力ｘ0 （ｔ）を決定する。空気の温度変動や圧
力変動がある場合には温度センサ又は圧力センサ出力を
補正回路１５に入力してレーザ光の波長補正を行なえば
よい。これは従来から公知の波長補正により可能であ
る。 【００２７】また、レーザ干渉計出力が音波の圧力波に
より変動する場合は、高速応答の圧力センサ又はマイク
ロフォン等の音響トランスデューサ１７を用いて、音波
による波長補正を行なえばよい。以上の実施例において
は２次元の座標測定の例を挙げたが、１次元、又は３次
元でも同様の測定ができる。またレーザ光源１はゼーマ
ン安定化レーザに限るものではなく、ラムディップ安定
型周波数安定化レーザ等の他の方式のレーザ光源であっ
てもよい。その場合、レーザ干渉計の信号処理は異なる
が、基本的に本発明の適用が可能である。 【００２８】また、以上の実施例の説明においては１つ
のレーザビームを横切るように送風したとき、ビームの
風上側と風下側とで別々に干渉の検出を行なう例を示し
たが、風上側、風下側を別々の２本のレーザビームにし
てもよい。すなわち風の流れる方向に所定間隔で独立の
レーザ干渉計を設け、上記ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を検
出すればよい。この場合、もとのレーザ光源を別々にす
ることもできる。具体的には図４に示すように、反射鏡
ＭＸの反射平面（ｙ−ｚ平面と平行）ＭＸｒの上下に平
行な２本の測定用ビーム（反射ビーム）Ｂ２ｕ，Ｂ２ｄ
が照射されるように２つの独立したレーザ干渉計１ＦＭ
ｕ，１ＦＭｄを設ける。この干渉計１ＦＭｕ，１ＦＭｄ
はそれぞれ独立に反射鏡ＭＸのｘ方向の位置や距離を計
測し、計測値ＣＰｕ，ＣＰｄを出力する。計測値ＣＰ
ｕ，ＣＰｄは、反射鏡ＭＸ（ステージＳＴ）が基準位置
にしたとき同一値になるように予めセットされている。
そして補正回路１５は先の実施例と同様に計測値ＣＰ
ｕ，ＣＰｄの入力に基づいて、空気の屈折率の揺らぎに
よる変動量を補正（あるいは低減）した干渉計計測値１
６を出力する。 【００２９】このような構成においても、温度安定化さ
れたほぼ一定速度の風１８が、先の実施例と同様に上か
ら下に、すなわち測定用ビームＢ２ｕからＢ２ｄに向け
て流れるようにする。尚、測定用ビームＢ２ｕ，Ｂ２ｄ
は図４ではそれぞれ１本づつしかもたない、所謂シング
ルビームタイプの干渉計として説明したが、先の実施例
の図３に示したように、１つの干渉計が２本（又はそれ
以上）の測定用ビーム（反射ビーム）を有するダブルビ
ームタイプのものでも同様に利用できる。 【００３０】ところで補正回路１５の演算は、一定の時
間間隔Ｔ毎に行なわれるとしたが、ステージＳＴが一定
距離だけ移動する毎に行なってもよい。さらにステージ
ＳＴの移動中は一定距離毎に補正演算を行ない、ステー
ジＳＴの停止中は一定時間毎に補正演算を行なうように
切替えてもよい。また補正回路１５の演算の式（Ｄ）に
おいて、定数ｋ2 の値をステージＳＴの位置（又は移動
速度）に応じて逐次変化させるようにするとよい。これ
はダクトからの風速がステージ位置（速度）等に応じて
変化することに対応するためである。 【００３１】また、補正回路１５は常時、空気の屈折率
の揺らぎによる測定値の変動を補正するように構成した
が、ステージＳＴの移動のさせ方（ステッパーの場合は
ステップアンドリピート方式）によっては常時補正しな
くてもよい。例えばステップアンドリピート方式の露光
装置では、ウェハ上の１つのショット領域に対して露光
している間（０．２〜０．５秒間）は、揺らぎによる干
渉計出力値の変動はステージＳＴの位置サーボ系が応答
するため、ステージＳＴが微動してしまうことがある。
これは露光されたパターンのぶれ、解像不良を引き起こ
す。解像不良の防止をする為だけにはステップアンドリ
ピート方式で露光する場合、ステージＳＴの次のショッ
ト領域へのステッピング移動中は、先の式（Ｅ）,
(Ｆ）,(Ｇ）等による補正は特に行なわず、ステッピン
グが終了した時点から露光完了時までの間は時間間隔Ｔ
による補正を行なうようにするとよい。またレーザ干渉
計の計測値（又は時系列なカウントパルス）を基準とし
てウェハ上のアライメントマークを光電検出する場合
も、検出されたマークの信号波形や位置に揺らぎの影響
が生じるため、アライメントマークの検出時にも補正回
路１５が補正動作を行なうようにするとよい。 【００３２】尚、本発明の各実施例では、一方向から温
度安定化された風を送るだけにしたが、図４中の矢印１
９に示すように、不図示の排気系（排気ダクト）と組み
合わせて風がよどむことなく流れるようにしてもよい。 【００３３】 【発明の効果】以上の様に本発明によれば、露光装置に
おける空気の屈折率揺らぎを減少できるという効果が得
られるとともに、レーザ干渉計の揺らぎ成分のみをモニ
ターできるので、このモニター量を用いて計測値を補正
し、屈折率揺らぎの影響を受けないより正確な計測値が
得られるので、精密移動可能なステージの位置や距離の
計測に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による測定装置の構成を示す斜
視図。 【図２】本実施例のＸ干渉計の構成を示す図。 【図３】本実施例のＸ干渉計の構成を示す平面図。 【図４】本発明の他の実施例による測定装置の構成を示
す斜視図。 【主要部分の符号の説明】 １・・・レーザ光源、１５・・・補正回路、１８・・・
風、ＤＸ１，ＤＸ２・・・検知器、ＦＮ・・・ファン、
ＦＬ・・・フィルター、ＳＴ・・・ステージ、ＤＣＸ，
ＤＣＹ・・・ダクト、ＭＸ，ＭＹ・・・反射鏡
視図。 【図２】本実施例のＸ干渉計の構成を示す図。 【図３】本実施例のＸ干渉計の構成を示す平面図。 【図４】本発明の他の実施例による測定装置の構成を示
す斜視図。 【主要部分の符号の説明】 １・・・レーザ光源、１５・・・補正回路、１８・・・
風、ＤＸ１，ＤＸ２・・・検知器、ＦＮ・・・ファン、
ＦＬ・・・フィルター、ＳＴ・・・ステージ、ＤＣＸ，
ＤＣＹ・・・ダクト、ＭＸ，ＭＹ・・・反射鏡
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(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01B 9/00 - 9/10
H01L 21/68
H01L 21/30
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．可動ステージと、該可動ステージの位置を該可動ス
テージと固定部との間で照射される光ビームで測定する
測定手段とを有し、該可動ステージに載置された感応基
板上に所定パターンを露光する露光装置において、 気体流を発生する気体供給源と、 前記光ビームが通過する空間に前記気体供給源からの気
体流を導く導風手段とを有し、 前記導風手段は、前記気体流を排出する送風口を備え、
該送風口は、前記可動ステージの移動軌跡と干渉しな
い、前記光ビーム通過空間を取り巻く空間に配置され、
もって該気体流を前記光ビームに該送風口から直接送風
することを特徴とする露光装置。 ２．前記可動ステージは、前記感応基板と平行に移動す
ることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 ３．前記光ビームは、レーザビームであることを特徴と
する請求項１記載の露光装置。 ４．前記可動ステージは、前記光ビームが照射される反
射面が載置され、 前記送風口は、前記可動ステージ及び前記反射面の移動
軌跡と干渉しないように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。 ５．前記測定手段は、レーザ干渉計を含み、 該レーザ干渉計は、前記光ビームとしてのレーザビーム
を発するレーザ光源を備え、 該レーザビームは、前記反射鏡に向けて照射され、該レ
ーザビームには前記送風口より前記気体流が送風される
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。 ６．請求項１記載の露光装置は、さらに、前記光ビーム
を横切る気体流に対する風上部と風下部とのそれぞれに
対応して、前記光ビームを複数に分割する分割手段を備
え、 前記測定手段は、前記分割手段によって分割された複数
の光ビームを別々に光電検出する光電検出器とを備え、
前記光電検出器の出力を利用して前記ステージの位置を
測定することを特徴とする露光装置。 ７．前記気体供給源は、一定速度の気体流を発生させる
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載
された露光装置。 ８．前記気体供給源は、前記気体流の温度を装置内の空
調温度とほぼ等しく設定することを特徴とする請求項１
から請求項５の何れかに記載された露光装置。 ９．前記反射鏡は、互いに直交する２つの反射面を有
し、 前記導風手段は、該２つの反射面にそれぞれ照射される
前記ビームの通過する空間にそれぞれ前記気体流を導く
ことを特徴とする請求項５記載の露光装置。 １０．前記測定手段は、前記光電検出手段の出力を利用
して、前記光ビームの通過する空間における屈折率の揺
らぎによる誤差量を補正する補正手段とを含むことを特
徴とする請求項６記載の露光装置。 １１．前記補正手段は、一定時間毎に、若しくは前記ス
テージが一定距離だけ移動する毎に補正することを特徴
とする請求項１０に記載の露光装置。 １２．前記補正手段は、前記ステージの移動中は当該ス
テージが一定距離だけ移動する毎に、前記ステージが静
止している時に一定時間毎に補正を行うことを特徴とす
る請求項１０に記載の露光装置。 １３．ステージに載置された感応基板上に所定パターン
を露光する露光装置において、 前記ステージに設けられた反射鏡にレーザ光源からの測
定用ビームを照射し、その反射ビームと前記レーザ光源
から得られる別の参照用ビームとを干渉させて干渉ビー
ムを作り、該干渉ビームを光電検出することによって前
記ステージの位置や距離を測定する測定手段と、 少なくとも前記測定用ビーム及び反射ビームの一方が通
過する空間に該ビームを横切るように気体流を供給する
気体供給手段と、 前記気体流に対する前記ビームの風上部と風下部とのそ
れぞれに対応して、前記干渉ビームを複数に分割する分
割手段とを備え、 前記測定手段は、前記分割手段によって分割された複数
の干渉ビームを別々に光電検出する光電検出器とを備
え、前記光電検出器の出力を利用して前記ステージの位
置や距離を測定することを特徴とする露光装置。 １４．ステージに載置された感応基板上に所定パターン
を露光する露光装置において、 前記ステージに設けられた反射鏡に対して第１測定用ビ
ームを照射し、その反射ビームを利用して前記ステージ
の位置や距離を測定する第１測定手段と、 前記第１測定用ビームと平行に前記反射鏡に第２測定用
ビームを照射し、その反射ビームを利用して前記ステー
ジの位置や距離を測定する第２測定手段と、 前記第１測定用ビームが風上に位置し、前記第２測定用
ビームが風下に位置するように、該ビームの通過する空
間に該ビームを横切るように気体を供給する気体供給手
段と、を有したことを特徴とする露光装置。 １５．被測定物に設けられた反射鏡に対して測定用ビー
ムを照射し、その反射ビームを利用して前記被測定物の
位置や距離を測定する測定方法において、 少なくとも前記測定用ビーム及び前記反射ビームの一方
が通過する空間に該ビームを横切るように気体流を供給
する工程と、 前記ビームを横切る気体流に対する風上部と風下部との
それぞれに対応して、前記反射ビームから第１反射ビー
ムと第２反射ビームとを形成する工程と、 前記第１反射ビームと第２反射ビームとを別々に光電検
出し、当該光電検出した出力を利用して前記被測定物の
位置や距離を測定する工程と、含むことを特徴とする測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32148596A JP2888215B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 露光装置及び測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32148596A JP2888215B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 露光装置及び測定方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62175239A Division JPH07117371B2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166415A JPH09166415A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2888215B2 true JP2888215B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18133096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32148596A Expired - Lifetime JP2888215B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 露光装置及び測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888215B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4146077B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2008-09-03 | 東京瓦斯株式会社 | 管内走行装置の計測切替方法 |
| JP4546255B2 (ja) * | 2002-12-12 | 2010-09-15 | ザイゴ コーポレーション | フォトリソグラフィック露光サイクルの間のステージ・ミラー歪の工程内補正 |
| JP4823039B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2011-11-24 | キヤノン株式会社 | 位置測定方法、位置測定システム及び露光装置 |
| JP7494066B2 (ja) * | 2020-09-14 | 2024-06-03 | キヤノン株式会社 | 露光装置、及び物品の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5998446U (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-03 | 株式会社日立製作所 | 縮小投影露光装置 |
| JPS61123533U (ja) * | 1985-01-23 | 1986-08-04 |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP32148596A patent/JP2888215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ」，株式会社新技術コミュニケーションズ，昭和６２年６月５日発行，１９８７年６月号 Ｎｏ．９１，ｐ．９９−１０５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09166415A (ja) | 1997-06-24 |
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