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JPH09166415A - Exposure equipment - Google Patents

Exposure equipment

Info

Publication number
JPH09166415A
JPH09166415A JP8321485A JP32148596A JPH09166415A JP H09166415 A JPH09166415 A JP H09166415A JP 8321485 A JP8321485 A JP 8321485A JP 32148596 A JP32148596 A JP 32148596A JP H09166415 A JPH09166415 A JP H09166415A
Authority
JP
Japan
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measuring
measured
measurement
reflected
interference
Prior art date
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Granted
Application number
JP8321485A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2888215B2 (en
Inventor
Shoichi Tanimoto
昭一 谷元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP32148596A priority Critical patent/JP2888215B2/en
Publication of JPH09166415A publication Critical patent/JPH09166415A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2888215B2 publication Critical patent/JP2888215B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気の屈折率揺らぎによる干渉計の計測値の
揺らぎを減少させる。 【解決手段】 レーザ光源からのビームを測定用ビーム
と参照用ビームとに分割し、該測定用ビームを2次元平
面内で移動可能な被測定物に向けて照射し、該被測定物
からの反射ビームと前記参照用ビームとを重ね合わせて
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、前記被測定物の位置や距離を測定する装置にお
いて、温度安定化された所定速度の気体流を発生する気
体供給源と、前記測定用ビームと反射ビームの通過する
空間に該ビームを横切るように前記気体供給源からの気
体流を導くために、前記被測定物の2次元平面内での移
動軌跡と空間的に干渉しないように前記ビームの光路の
上方空間に固定的に配置された送風口を有する導風手段
を備えることとした。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce fluctuation of measurement values of an interferometer due to fluctuation of refractive index of air. A beam from a laser light source is divided into a measurement beam and a reference beam, the measurement beam is irradiated toward an object to be measured that is movable in a two-dimensional plane, and the beam from the object to be measured is irradiated. In a device for measuring the position and distance of the object to be measured by photoelectrically detecting the interference beam by superimposing a reflected beam and the reference beam, a temperature-stabilized gas having a predetermined velocity is used. A gas source for generating a flow, and a gas flow from the gas source for guiding the gas flow across the beam into a space through which the measurement beam and the reflected beam pass, in a two-dimensional plane of the object to be measured. An air guide means having a blower port fixedly arranged in a space above the optical path of the beam is provided so as not to spatially interfere with the movement trajectory of the beam.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ干渉計を用いた位
置測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device using a laser interferometer.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A laser interferometer using a frequency-stabilized helium-neon (He-Ne) laser as a light source is used for precise length measurement and coordinate measurement. A typical example is the system sold by Hewlett-Packard Company. When this type of conventional device is used for highly accurate measurement, the temperature is stabilized by a special air conditioner of ± 0.1 ° C to prevent fluctuations in the refractive index of air.
The air temperature is stabilized within the range, and the atmospheric pressure is monitored and the wavelength is corrected to respond to changes in atmospheric pressure due to changes in the weather. As another example of a completely different method of correcting the refractive index of air, it may be considered to use a two-wavelength interferometer as disclosed in JP-A-58-87447 or JP-A-58-169004. However, it has not been commercialized because the device is complicated and the cost is high.

【0003】[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。
Even in the conventional apparatus for stabilizing the temperature of air, the dispersion of the measured values due to the fluctuation of the refractive index of air cannot be ignored. For example, in the positioning of a stage of a stopper (projection exposure apparatus) in recent LSI manufacturing, the positioning reproducibility is 3σ =
The thickness is 0.08 to 0.15 μm, and it is considered that a considerable portion of this is due to fluctuations in the output of the laser interferometer having a frequency component of 1 Hz to 100 Hz. If the measurement time is set sufficiently long and the measured values are averaged, the influence of fluctuations of the interferometer will be reduced, but problems such as high speed stage positioning and measurement during high speed stage scanning cannot be achieved.

【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ることを目的とする。
The present invention solves such conventional problems,
The objective is to reduce fluctuations in interferometer measurement values due to fluctuations in the refractive index of air by a simple method.

【0005】[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。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a wind is directed in a fixed direction at a portion where a laser beam (measuring beam and reflected beam) reciprocating to and from a moving mirror of a laser interferometer passes. Decided to run. Furthermore, it was decided to correct the variation in the measured values due to fluctuations by processing the value of the difference in the measured values of the laser beam on the leeward side and the leeward side.

【0006】[0006]

【作用】本発明では移動ミラー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
の変化を補償できる。
According to the present invention, since the temperature-controlled wind is individually supplied to the laser beam that reciprocates with respect to the moving mirror, fluctuations in measurement of the interferometer can be reduced. Further, in the present invention, the part on the lee side and the part on the lee side of the laser beam are
Since the relationship between the optical system and the wind direction is always the same, the time fluctuation of the output fluctuation of the interferometer always occurs in the order from the windward side to the leeward side, so the time change rate of the measured value can be immediately known. As long as the wind speed is almost constant, only the fluctuation component of the measurement value of the interferometer can be measured without causing a time delay. A change in fluctuation can be compensated by correcting the measured value obtained by the conventional measuring method by the magnitude of the fluctuation component of the measured value.

【0007】[0007]

【実施例】図1は、本発明の実施例による位置検出装置
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5Y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MX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オルダーWHがある。
FIG. 1 is a perspective view of a structure when a position detecting apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to coordinate measurement of a precision moving stage. Reference numeral 1 denotes a frequency-stabilized laser light source, Zeeman effect. Is used to output a light beam 2 containing two components whose polarization characteristics are different from each other and whose frequencies are different from each other by about 2 MHz. Reference numeral 3 denotes a mirror, and the light beam 2 is divided into an X beam 4X for measuring the x direction of the stage and a Y beam 4Y for measuring the y direction of the stage by a beam splitter which is not visible in the figure, and is divided into an X interferometer unit 5X and a Y interferometer unit 5Y. Be guided. X
The interferometer unit 5X measures the amount of movement of the X mirror MX in the x direction, and 5Y measures the amount of movement of the Y mirror MY in the y direction. ST is an X mirror MX and a Y mirror MY which are orthogonal to each other.
Is a stage which is mounted and moves, and two-dimensionally moves in parallel to the X and Y directions. On the stage ST is an older WH on which a positioning object such as a wafer is installed.

【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。
FN is a fan, and winds the X duct DCX
And the Y duct DCY through the dust removal filter FL. The air outlets of the X duct DCX and the Y duct DCY are arranged so as not to spatially interfere with the movement loci of the X mirror MX and the Y mirror MY, and are located in the laser beam portion directed to the X mirror MX and the Y mirror MY for measurement. The temperature-stabilized wind blows from above at a constant speed. The air temperature of the wind should match the temperature of the air conditioner in the environment surrounding the device.

【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。
FIG. 2 is a structural view of the laser interferometer on the X-axis, and a front view of the interferometer portion is shown. A top view of the interferometer is shown in FIG. The optical path of the laser interferometer is shown in FIG. The laser beam B1 emitted from the laser light source 1 is divided into two by the polarization beam splitter 10, and one polarization beam passing through the polarization beam splitter 10 passes through the λ / 4 plate 13 and becomes a beam B2 for length measurement. It is reflected by the mirror MX and returns. The beam passing through the λ / 4 plate in the opposite direction has its polarization state inverted, reflected by the polarization beam splitter 10, reflected by the prism 11, and then reflected by the polarization beam splitter 10, becoming a beam B3 again by the X mirror MX. Is reflected. The returned beam passes through the polarization beam splitter 10 toward the beam splitter 14. The beam splitter 14 has a prism-shaped reflecting surface for splitting the incident beam into two at the center of the beam diameter, and each of the split beams is a photoelectric detector DX.
1 and DX2 separately receive the light.

【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。
On the other hand, the other polarization component of the laser beam B1 is reflected by the polarization beam splitter 10 as the reference light and is reflected by the prism 12, and thereafter, in the polarization beam splitter 10, the return optical path of the measuring beam is obtained. The combined beam is incident on the beam splitter 14. In FIG. 2, the temperature-stabilized wind is sent from the X duct DCX to the path of the measuring beam at a substantially uniform velocity as indicated by an arrow 18. The returning laser beam is divided into two by the beam splitter 14 into the upper side and the lower side in the cross section, which are reflected by the photoelectric detector DX.
1, incident on DX2. The detectors DX1 and DX2 output a beat signal because there is a frequency difference between the reference light and the length measurement light,
This beat signal output is supplied with the reference difference frequency signal (about 2 MHz) from the laser light source 1 together with the signal processing systems CX1 and CX.
2 is input, and heterodyne detection is performed. Signal processing system C
A coordinate count output (for example, a resolution of 0.01 μm) is obtained from each of X1 and CX2.
5 is input to obtain a corrected interferometer output (measurement value) 16.

【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。
The beams B2 and B3 respond to the flow of the wind 18 by
The optical system is constructed so that the direction of the cross section does not reverse. Even if the temperature of the air to be blown is stabilized, there is some temperature unevenness, and air lumps whose temperature is slightly different from the surroundings are moving along with the wind. Therefore, when the upper part and the lower part of the beams B2 and B3 are independently measured with the X mirror MX stationary, the measured value of the lower part appears with a time delay with respect to the measured value of the upper part. If the X mirror MX is moving, the difference between the upper and lower measurement values, that is, the detectors DX1, DX
The difference between the measured values according to 2 indicates a time change value due to air fluctuation.

【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。
The measurement output from the signal processing system CX1 is x1.
(T), the measurement output from the signal processing system CX2 is x2 (t)
And It is assumed that these outputs x1 (t) and x2 (t) are simultaneously reset to zero at a determined position (for example, the origin of the stage ST). Output x1 here
The difference Δx (t) between (t) and x2 (t) is expressed by the equation (A).

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】風速が一定であるとするとIf the wind speed is constant,

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 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
Since there is a relation of x1 (t), x2
The variation xa (t) of (t) due to the fluctuation of the refractive index of air is k, where k is a proportional constant.

【0017】[0017]

【数3】 (Equation 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
Is represented as k1 is xa (t) when there are no fluctuation factors other than fluctuations due to fluctuations in the refractive index of air.
Is determined to be zero. Equation (C) uses an appropriate time interval T

【0019】[0019]

【数4】 (Equation 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、
It can also be expressed as The value of T may be at least the time when the wind crosses the laser beam. Further, the constant k2 is determined in the same manner as k1 in the equation (C). This formula (D) is generated in x1 (t) and x2 (t) generated within a fixed time T.
It is calculated by accumulating the difference and multiplying by a constant k2. Finally, the fluctuation-corrected output x0 (t) is

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】又はOr

【0023】[0023]

【数6】 (Equation 6)

【0024】又はOr

【0025】[0025]

【数7】 (Equation 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。
It is calculated by one of the equations Therefore, the correction circuit 15 determines the interferometer output 16, that is, the output x0 (t) at each time interval T based on any one of the equations (D) and (E), (F), and (G). When there is a temperature fluctuation or a pressure fluctuation of the air, the temperature sensor or the pressure sensor output may be input to the correction circuit 15 to correct the wavelength of the laser light. This is possible by the conventionally known wavelength correction.

【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。
When the output of the laser interferometer fluctuates due to the pressure wave of the sound wave, wavelength correction by the sound wave may be performed by using a high-speed response pressure sensor or an acoustic transducer 17 such as a microphone. In the above embodiments, the example of the two-dimensional coordinate measurement is given, but the same measurement can be performed in the one-dimensional or the three-dimensional. Further, the laser light source 1 is not limited to the Zeeman-stabilized laser, and may be a laser light source of another system such as a Lamb dip stable type frequency stabilized laser. In that case, although the signal processing of the laser interferometer is different, the present invention is basically applicable.

【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、移動ミ
ラー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,B
2dが照射されるように2つの独立したレーザ干渉計1
FMu,1FMdを設ける。この干渉計1FMu,1F
Mdはそれぞれ独立に移動ミラー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CPu,CPdは、移動ミラー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CPu,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16を出力する。
Further, in the above description of the embodiment, an example is shown in which, when air is blown across one laser beam, interference is detected separately on the leeward side and the leeward side of the beam. Two separate laser beams may be provided on the leeward side. That is, independent laser interferometers may be provided at predetermined intervals in the direction of wind flow to detect x1 (t) and x2 (t). In this case, the original laser light sources may be separate. Specifically, as shown in FIG. 4, two measurement beams (reflected beams) B2u, B parallel to the upper and lower sides of the reflection plane (parallel to the yz plane) MXr of the moving mirror MX.
Two independent laser interferometers 1 so that 2d is illuminated
FMu and 1FMd are provided. This interferometer 1FMu, 1F
Md independently measures the position and distance of the moving mirror MX in the x direction and outputs measured values CPu and CPd. The measured values CPu and CPd are the moving mirror MX (stage ST).
Are set in advance so that they have the same value when they are set to the reference position. Then, the correction circuit 15 outputs the interferometer measurement value 16 in which the variation amount due to the fluctuation of the refractive index of the air is corrected (or reduced) based on the input of the measurement values CPu and CPd as in the previous embodiment.

【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。
Also in such a structure, the temperature-stabilized wind 18 having a substantially constant velocity is made to flow from the top to the bottom, that is, from the measurement beams B2u to B2d, as in the previous embodiment. The measuring beams B2u, B2d
4 has been described as a so-called single-beam type interferometer having only one each, but as shown in FIG. 3 of the previous embodiment, one interferometer has two (or more) interferometers. A double beam type having a measuring beam (reflected beam) can be used as well.

【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。
By the way, the calculation of the correction circuit 15 is performed every fixed time interval T, but it may be performed every time the stage ST moves by a fixed distance. Further, the correction calculation may be performed at regular intervals while the stage ST is moving, and the correction calculation may be performed at regular intervals while the stage ST is stopped. Further, in the calculation formula (D) of the correction circuit 15, the value of the constant k2 may be sequentially changed according to the position (or moving speed) of the stage ST. This is to cope with the fact that the wind speed from the duct changes according to the stage position (speed) and the like.

【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。
Further, although the correction circuit 15 is always constituted so as to correct the fluctuation of the measured value due to the fluctuation of the refractive index of air, depending on the way of moving the stage ST (step and repeat system in case of stepper). It is not always necessary to correct. For example, in the step-and-repeat type exposure apparatus, fluctuations in the interferometer output value due to fluctuations occur during the exposure of one shot area on the wafer (0.2 to 0.5 seconds). Since the servo system responds, the stage ST may move slightly.
This causes blurring of the exposed pattern and poor resolution. When the exposure is performed by the step-and-repeat method only for the purpose of preventing the resolution defect, during the stepping movement to the next shot area of the stage ST, the above equation (E),
No correction is made by (F), (G), etc., and the time interval T is set between the time when the stepping is completed and the time when the exposure is completed.
It is better to perform correction by. Also, when photoelectrically detecting the alignment mark on the wafer with reference to the measurement value of the laser interferometer (or time-series count pulse), fluctuations in the signal waveform and position of the detected mark cause the alignment mark's effect. It is preferable that the correction circuit 15 also performs the correction operation at the time of detection.

【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。
In each of the embodiments of the present invention, only the temperature-stabilized air is sent from one direction, but the arrow 1 in FIG.
As shown in FIG. 9, wind may flow without stagnation by combining with an exhaust system (exhaust duct) not shown.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、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有効
である。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain the effect that the fluctuation of the refractive index of air can be reduced, and
Since only the fluctuation component of the laser interferometer can be monitored,
It is effective because the measured value is corrected using this monitor amount, and a more accurate measured value that is not affected by the fluctuation of the refractive index can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のX干渉計の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an X interferometer of the present embodiment.

【図3】本実施例のX干渉計の構成を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of an X interferometer of this embodiment.

【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。
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

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・・・移動ミラー
1 ... Laser light source, 15 ... Correction circuit, 18 ...
Wind, DX1, DX2 ... Detector, FN ... Fan,
FL ... filter, ST ... stage, DCX,
DCY ... duct, MX, MY ... moving mirror

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年12月13日[Submission date] December 13, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 露光装置Title of exposure apparatus

【特許請求の範囲】[Claims]

【誰求項5】 前記測定手段は、前記2つの光電検出器
の各出力信号に基づいて前記ステージの位置や距離を個
別に検出する2つの信号処理回路と、該2つの信号処理
回路で検出された情報に基づいて前記ビームの通過空間
の屈折率のゆらぎによる誤差量を補正する補正回路とを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の露光
装置。
[Question 5] The measuring means includes two signal processing circuits that individually detect the position and distance of the stage based on the output signals of the two photoelectric detectors, and the two signal processing circuits detect the two. 5. The exposure apparatus according to claim 4, further comprising a correction circuit that corrects an error amount due to fluctuation of a refractive index of the beam passing space based on the obtained information.

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly, to measurement of a stage position that can be precisely moved by using a laser interferometer.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A laser interferometer using a frequency-stabilized helium-neon (He-Ne) laser as a light source is used for precise length measurement and coordinate measurement. A typical example is the system sold by Hewlett-Packard Company. When this type of conventional device is used for highly accurate measurement, the temperature is stabilized by a special air conditioner of ± 0.1 ° C to prevent fluctuations in the refractive index of air.
The air temperature is stabilized within the range, and the atmospheric pressure is monitored and the wavelength is corrected to respond to changes in atmospheric pressure due to changes in the weather. As another example of a completely different method of correcting the refractive index of air, it may be considered to use a two-wavelength interferometer as disclosed in JP-A-58-87447 or JP-A-58-169004. However, it has not been commercialized because the device is complicated and the cost is high.

【0003】[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。
Even in the conventional apparatus for stabilizing the temperature of air, the dispersion of the measured values due to the fluctuation of the refractive index of air cannot be ignored. For example, in the positioning of a stage of a stopper (projection exposure apparatus) in recent LSI manufacturing, the positioning reproducibility is 3σ =
The thickness is 0.08 to 0.15 μm, and it is considered that a considerable portion of this is due to fluctuations in the output of the laser interferometer having a frequency component of 1 Hz to 100 Hz. If the measurement time is set sufficiently long and the measured values are averaged, the influence of fluctuations of the interferometer will be reduced, but problems such as high speed stage positioning and measurement during high speed stage scanning cannot be achieved.

【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。
The present invention solves such conventional problems,
An object of the present invention is to reduce fluctuations in interferometer measurement values due to fluctuations in the refractive index of air by a simple method and improve the accuracy of stage position measurement.

【0005】[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。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a wind is directed in a fixed direction at a portion where a laser beam (measuring beam and reflected beam) reciprocating to and from a moving mirror of a laser interferometer passes. Decided to run. Furthermore, it was decided to correct the variation in the measured values due to fluctuations by processing the value of the difference in the measured values of the laser beam on the leeward side and the leeward side.

【0006】[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。
In the exposure apparatus of the present invention, the temperature-adjusted air is supplied to the laser beam that reciprocates with respect to the reflecting mirror, so that the measurement fluctuation of the interferometer can be reduced. Further, in the exposure apparatus of the present invention, the relationship between the optical system and the wind direction is such that the windward and leeward portions of the laser beam are always in the same direction with respect to the wind direction. Since the change always occurs from the windward side to the leeward side, the time change rate of the measured value can be immediately known, and if the wind speed is almost constant, only the fluctuation component of the measured value of the interferometer will not be delayed. Can be measured. By correcting the measured value obtained by the conventional measuring method by the magnitude of the fluctuation component of the measured value, the fluctuation of the fluctuation can be compensated and the predetermined pattern can be accurately exposed on the wafer or the like.

【0007】[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。
FIG. 1 is a perspective view of a structure when a position detecting apparatus suitable for an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to coordinate measurement of a precision moving stage, and 1 is a laser light source whose frequency is stabilized. Yes, about 2MHz using Zeeman effect
A light beam 2 including two components having different polarization characteristics but different frequencies is output. Reference numeral 3 denotes a mirror, and the light beam 2 is divided into an X beam 4X for measuring the x direction of the stage and a Y beam 4Y for measuring the y direction of the stage by a beam splitter (not shown), and an X interferometer unit 5X and a Y interferometer unit 5 are provided.
Guided by Y. The X interferometer unit 5X measures the amount of movement of the X mirror MX in the x direction, and 5Y measures the amount of movement of the Y mirror MY in the y direction. ST is an X mirror M orthogonal to each other
It is a stage that mounts and moves the X and Y mirrors MY,
It moves two-dimensionally parallel to the X and Y directions. A holder WH on which a positioning object such as a wafer is installed on the stage ST
There is.

【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。
FN is a fan, and winds the X duct DCX
And the Y duct DCY through the dust removal filter FL. The air outlets of the X duct DCX and the Y duct DCY are arranged so as not to spatially interfere with the movement loci of the X mirror MX and the Y mirror MY, and are located in the laser beam portion directed to the X mirror MX and the Y mirror MY for measurement. The temperature-stabilized wind blows from above at a constant speed. The air temperature of the wind should match the temperature of the air conditioner in the environment surrounding the device.

【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。
FIG. 2 is a structural view of the laser interferometer on the X-axis, and a front view of the interferometer portion is shown. A top view of the interferometer is shown in FIG. The optical path of the laser interferometer is shown in FIG. The laser beam B1 emitted from the laser light source 1 is divided into two by the polarization beam splitter 10, and one polarization beam passing through the polarization beam splitter 10 passes through the λ / 4 plate 13 and becomes a beam B2 for length measurement. It is reflected by the mirror MX and returns. The beam passing through the λ / 4 plate in the opposite direction has its polarization state inverted, reflected by the polarization beam splitter 10, reflected by the prism 11, and then reflected by the polarization beam splitter 10, becoming a beam B3 again by the X mirror MX. Is reflected. The returned beam passes through the polarization beam splitter 10 toward the beam splitter 14. The beam splitter 14 has a prism-shaped reflecting surface for splitting the incident beam into two at the center of the beam diameter, and each of the split beams is a photoelectric detector DX.
1 and DX2 separately receive the light.

【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。
On the other hand, the other polarization component of the laser beam B1 is reflected by the polarization beam splitter 10 as the reference light and is reflected by the prism 12, and thereafter, in the polarization beam splitter 10, the return optical path of the measuring beam is obtained. The combined beam is incident on the beam splitter 14. In FIG. 2, the temperature-stabilized wind is sent from the X duct DCX to the path of the measuring beam at a substantially uniform velocity as indicated by an arrow 18. The returning laser beam is divided into two by the beam splitter 14 into the upper side and the lower side in the cross section, which are reflected by the photoelectric detector DX.
1, incident on DX2. The detectors DX1 and DX2 output a beat signal because there is a frequency difference between the reference light and the length measurement light,
This beat signal output is supplied with the reference difference frequency signal (about 2 MHz) from the laser light source 1 together with the signal processing systems CX1 and CX.
2 is input, and heterodyne detection is performed. Signal processing system C
A coordinate count output (for example, a resolution of 0.01 μm) is obtained from each of X1 and CX2.
5 is input to obtain a corrected interferometer output (measurement value) 16.

【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。
The beams B2 and B3 respond to the flow of the wind 18 by
The optical system is constructed so that the direction of the cross section does not reverse. Even if the temperature of the air to be blown is stabilized, there is some temperature unevenness, and air lumps whose temperature is slightly different from the surroundings are moving along with the wind. Therefore, when the upper part and the lower part of the beams B2 and B3 are independently measured with the X mirror MX stationary, the measured value of the lower part appears with a time delay with respect to the measured value of the upper part. If the X mirror MX is moving, the difference between the upper and lower measurement values, that is, the detectors DX1, DX
The difference between the measured values according to 2 indicates a time change value due to air fluctuation.

【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。
The measurement output from the signal processing system CX1 is x1.
(T), the measurement output from the signal processing system CX2 is x2 (t)
And It is assumed that these outputs x1 (t) and x2 (t) are simultaneously reset to zero at a determined position (for example, the origin of the stage ST). Output x1 here
The difference Δx (t) between (t) and x2 (t) is expressed by the equation (A).

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】風速が一定であるとするとIf the wind speed is constant,

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 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
Since there is a relation of x1 (t), x2
The variation xa (t) of (t) due to the fluctuation of the refractive index of air is k, where k is a proportional constant.

【0017】[0017]

【数3】 (Equation 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
Is represented as k1 is xa (t) when there are no fluctuation factors other than fluctuations due to fluctuations in the refractive index of air.
Is determined to be zero. Equation (C) uses an appropriate time interval T

【0019】[0019]

【数4】 (Equation 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、
It can also be expressed as The value of T may be at least the time when the wind crosses the laser beam. Further, the constant k2 is determined in the same manner as k1 in the equation (C). This equation (D) is obtained by x1 (t) and x2 occurring within the fixed time T.
It is calculated by integrating the difference of (t) and multiplying it by a constant k2. The final fluctuation-corrected output x0 (t)
Is

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】又はOr

【0023】[0023]

【数6】 (Equation 6)

【0024】又はOr

【0025】[0025]

【数7】 (Equation 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。
It is calculated by one of the equations Therefore, the correction circuit 15 determines the interferometer output 16, that is, the output x0 (t) at each time interval T based on any one of the equations (D) and (E), (F), and (G). When there is a temperature fluctuation or a pressure fluctuation of the air, the temperature sensor or the pressure sensor output may be input to the correction circuit 15 to correct the wavelength of the laser light. This is possible by the conventionally known wavelength correction.

【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。
When the output of the laser interferometer fluctuates due to the pressure wave of the sound wave, wavelength correction by the sound wave may be performed by using a high-speed response pressure sensor or an acoustic transducer 17 such as a microphone. In the above embodiments, the example of the two-dimensional coordinate measurement is given, but the same measurement can be performed in the one-dimensional or the three-dimensional. Further, the laser light source 1 is not limited to the Zeeman-stabilized laser, and may be a laser light source of another system such as a Lamb dip stable type frequency stabilized laser. In that case, although the signal processing of the laser interferometer is different, the present invention is basically applicable.

【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。
Further, in the above description of the embodiment, an example is shown in which, when air is blown across one laser beam, interference is detected separately on the leeward side and the leeward side of the beam. Two separate laser beams may be provided on the leeward side. That is, independent laser interferometers may be provided at predetermined intervals in the direction of wind flow to detect x1 (t) and x2 (t). In this case, the original laser light sources may be separate. Specifically, as shown in FIG. 4, two measurement beams (reflected beams) B2u and B2d that are parallel to the upper and lower sides of the reflection plane (parallel to the yz plane) MXr of the reflection mirror MX.
Two independent laser interferometers 1FM
u, 1FMd is provided. This interferometer 1FMu, 1FMd
Respectively independently measure the position and distance of the reflecting mirror MX in the x direction, and output measured values CPu and CPd. Measured value CP
u and CPd are preset so that they have the same value when the reflecting mirror MX (stage ST) is at the reference position.
Then, the correction circuit 15 uses the measured value CP as in the previous embodiment.
Interferometer measurement value 1 that corrects (or reduces) the amount of fluctuation due to fluctuations in the refractive index of air based on the inputs of u and CPd
6 is output.

【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。
Also in such a structure, the temperature-stabilized wind 18 having a substantially constant velocity is made to flow from the top to the bottom, that is, from the measurement beams B2u to B2d, as in the previous embodiment. The measuring beams B2u, B2d
4 has been described as a so-called single-beam type interferometer having only one each, but as shown in FIG. 3 of the previous embodiment, one interferometer has two (or more) interferometers. A double beam type having a measuring beam (reflected beam) can be used as well.

【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。
By the way, the calculation of the correction circuit 15 is performed every fixed time interval T, but it may be performed every time the stage ST moves by a fixed distance. Further, the correction calculation may be performed at regular intervals while the stage ST is moving, and the correction calculation may be performed at regular intervals while the stage ST is stopped. Further, in the calculation formula (D) of the correction circuit 15, the value of the constant k2 may be sequentially changed according to the position (or moving speed) of the stage ST. This is to cope with the fact that the wind speed from the duct changes according to the stage position (speed) and the like.

【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。
Further, although the correction circuit 15 is always constituted so as to correct the fluctuation of the measured value due to the fluctuation of the refractive index of air, depending on the way of moving the stage ST (step and repeat system in case of stepper). It is not always necessary to correct. For example, in the step-and-repeat type exposure apparatus, fluctuations in the interferometer output value due to fluctuations occur during the exposure of one shot area on the wafer (0.2 to 0.5 seconds). Since the servo system responds, the stage ST may move slightly.
This causes blurring of the exposed pattern and poor resolution. When the exposure is performed by the step-and-repeat method only for the purpose of preventing the resolution defect, during the stepping movement to the next shot area of the stage ST, the above equation (E),
No correction is made by (F), (G), etc., and the time interval T is set between the time when the stepping is completed and the time when the exposure is completed.
It is better to perform correction by. Also, when photoelectrically detecting the alignment mark on the wafer using the measurement value of the laser interferometer (or time-series count pulse) as a reference, fluctuations in the signal waveform and position of the detected mark cause the alignment mark It is preferable that the correction circuit 15 also performs the correction operation at the time of detection.

【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。
In each of the embodiments of the present invention, only the temperature-stabilized air is sent from one direction, but the arrow 1 in FIG.
As shown in FIG. 9, wind may flow without stagnation by combining with an exhaust system (exhaust duct) not shown.

【0033】[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。
As described above, according to the present invention, the effect that the fluctuation of the refractive index of the air in the exposure apparatus can be reduced and only the fluctuation component of the laser interferometer can be monitored. Since the measured value is corrected by using this to obtain a more accurate measured value that is not affected by the fluctuation of the refractive index, it is effective for measuring the position and distance of the stage that can be moved precisely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のX干渉計の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an X interferometer of the present embodiment.

【図3】本実施例のX干渉計の構成を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of an X interferometer of this embodiment.

【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。
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

【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
[Explanation of Codes of Main Parts] 1 ... Laser light source, 15 ... Correction circuit, 18 ...
Wind, DX1, DX2 ... Detector, FN ... Fan,
FL ... filter, ST ... stage, DCX,
DCY ... Duct, MX, MY ... Reflector

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光源からのビームを測定用ビーム
と参照用ビームとに分割し、該測定用ビームの被測定物
からの反射ビームと前記参照用ビームとを重ね合わせて
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、前記被測定物の位置や距離を測定する装置にお
いて、 温度安定化されたほぼ一定速度の気体流を発生する気体
供給源と;前記測定用ビームと反射ビームの通過する空
間に、該ビームを横切るように前記気体供給源からの気
体流を導く導風手段とを備えたことを特徴とする測定装
置。
1. A beam from a laser light source is divided into a measuring beam and a reference beam, and a reflected beam from the object to be measured of the measuring beam and the reference beam are superposed to form an interference beam, In a device for measuring the position and distance of the object to be measured by photoelectrically detecting the interference beam, a gas supply source for generating a temperature-stabilized gas flow at a substantially constant velocity; the measurement beam and the reflected beam And a wind guide means for guiding a gas flow from the gas supply source across the beam in a space through which the measuring beam passes.
【請求項2】 前記導風手段は、前記ビームの通過空間
への送風口が前記被測定物の移動軌跡と空間的に干渉し
ないよう前記ビームの軸方向に渡って固定的に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装
置。
2. The air guide means is fixedly arranged in an axial direction of the beam so that a blower port to the passage space of the beam does not spatially interfere with a movement locus of the object to be measured. The device according to claim 1, characterized in that
【請求項3】 前記被測定物は、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測定用ビームとその反射ビームの通
過空間にそれぞれ前記気体流を導くことを特徴とする特
許請求の範囲第1項、又は第2項記載の装置。
3. The object to be measured has two reflecting surfaces that are orthogonal to each other, and the air guide means is provided in the space for passing the measuring beam and the reflected beam, which are respectively irradiated on the two reflecting surfaces. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it respectively directs the gas flow.
【請求項4】 前記導風手段は、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
特許請求の範囲第1項乃至第3項記載の装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the air guide means sets the temperature of the gas flow substantially equal to the air conditioning temperature in the apparatus.
【請求項5】 前記導風手段は、前記測定用ビームの軸
方向に渡ってその上方から前記気体流を送ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第4項記載の装置。
5. The apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the air guide means sends the gas flow from above the measurement beam over the axial direction of the measurement beam.
【請求項6】 レーザ光源からのビームを測定用ビーム
と参照用ビームとに分割し、該測定用ビームの被測定物
からの反射ビームと前記参照用ビームとを重ね合わせて
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、前記被測定物の位置や距離を測定する装置にお
いて、 前記測定用ビームと反射ビームの通過する空間に、該ビ
ームを一方向から横切るように気体を供給する気体供給
手段と;前記測定用ビームと反射ビームの前記気体に対
する風上部と風下部との各々に対応して前記干渉ビーム
を2つに分割する分割手段と;該分割された2つの干渉
ビームの各々を別々に光電検出する2つの光電検出器
と;該2つの光電検出器の出力信号に基づいて前記被測
定物の位置や距離を計測する計測手段とを備えたことを
特徴とする測定装置。
6. A beam from a laser light source is divided into a measuring beam and a reference beam, and a reflected beam from the object to be measured of the measuring beam and the reference beam are superposed to form an interference beam, In a device for measuring the position and distance of the object to be measured by photoelectrically detecting the interference beam, a gas is supplied to a space where the measurement beam and the reflected beam pass so as to cross the beam from one direction. Gas supply means; splitting means for splitting the interference beam into two corresponding to the windward and leeward of the measuring beam and the reflected beam with respect to the gas, respectively; Two photoelectric detectors for photoelectrically detecting each of them; and a measuring means for measuring the position and distance of the object to be measured based on the output signals of the two photoelectric detectors. Apparatus.
【請求項7】 前記計測手段は、前記2つの光電検出器
の各出力信号に基づいて前記被測定物の位置や距離を個
別に検出する2つの信号処理回路と、該2つの信号処理
回路で検出された情報に基づいて前記ビームの通過空間
の屈折率のゆらぎによる誤差量を補正する補正回路とを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の装
置。
7. The measuring means includes two signal processing circuits for individually detecting a position and a distance of the object to be measured based on respective output signals of the two photoelectric detectors, and the two signal processing circuits. 4. The apparatus according to claim 3, further comprising a correction circuit that corrects an error amount due to fluctuation of a refractive index of the beam passing space based on the detected information.
【請求項8】 被測定物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、前記被
測定物の位置や距離を測定する装置において、 前記被測定物に第1の測定用ビームを照射し、その反射
ビームと第1の参照用ビームとを干渉させて第1の干渉
ビームを作り、前記被測定物の位置や距離を測定する第
1干渉測定手段と;前記第1の測定用ビームと平行に前
記被測定物に第2の測定用ビームを照射し、その反射ビ
ームと第2の参照用ビームとを干渉させて第2の干渉ビ
ームを作り、前記被測定物の位置や距離を測定する第2
干渉測定手段と;前記第1の測定用ビームが風上に位置
し、前記第2の測定用ビームが風下に位置するように、
該ビームを横切る方向から気体を供給する気体供給手段
とを備えたことを特徴とする測定装置。
8. An object to be measured is irradiated with a measuring beam from a laser light source, the reflected beam interferes with another reference beam obtained from the laser light source to form an interference beam, and the interference beam is photoelectrically converted. In the device for measuring the position or distance of the object to be measured by detecting, the object to be measured is irradiated with a first measuring beam, and the reflected beam and the first reference beam are caused to interfere with each other to generate a first beam. First interference measuring means for making one interference beam to measure the position and distance of the object to be measured; and irradiating the object to be measured with a second beam for measurement in parallel with the first beam for measurement, A second interference beam is generated by causing the reflected beam and the second reference beam to interfere with each other, and a second position for measuring the position and distance of the object to be measured.
Interferometric measuring means; so that the first measuring beam is located upwind and the second measuring beam is located downwind,
A gas supply means for supplying a gas from a direction traversing the beam.
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