JP2000046517A - Length measuring instrument and exposing device using the same - Google Patents

Length measuring instrument and exposing device using the same

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JP2000046517A
JP2000046517A JP10212208A JP21220898A JP2000046517A JP 2000046517 A JP2000046517 A JP 2000046517A JP 10212208 A JP10212208 A JP 10212208A JP 21220898 A JP21220898 A JP 21220898A JP 2000046517 A JP2000046517 A JP 2000046517A
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JP
Japan
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light
stage
reflecting mirror
optical
measuring
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Application number
JP10212208A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kawai
斉 河井
Koichi Tsukihara
浩一 月原
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a length measuring instrument which can operate without returning a stage to the datum point of a moving device, even when measurement light or reference light is interrupted or instantaneously discontinued and the displacement data of a displacement interferometer becomes indistinct by allowing the stage to return to the datum point by itself. SOLUTION: A length measuring instrument is constituted by providing a position measuring means 30X which measures the absolute position of an object to be measured to an optical interference length measuring means. The measuring means 30X is constituted of the position detecting light source 31X which emits light to the mobile reflecting mirror 82X of the optical interference length measuring means at a prescribed angle θ, an optical position detector 33X which detects the position of the reflected light from the mirror 82X, and a processor 35X which calculates the position of the object from the signal of the detector 33X. When such a position detecting means is used, the position of the object can be measured when the position detecting light is restored even when measuring light or reference light is intercepted and the position of the object becomes indistinct at the optical interference length measuring means and, at the same time, the position detecting light is intercepted. In addition, the position of the object can be decided in detail from the position data of the position detecting means and the phase data of an optical interferometer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定体の移動量
を高精度で測長する光干渉計に関し、特に高精度でステ
ージの移動位置決めをする露光装置用測長装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical interferometer for measuring the amount of movement of an object to be measured with high precision, and more particularly to a length measuring apparatus for an exposure apparatus for positioning and moving a stage with high precision.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の干渉を利用した測長装置は、用いる
光の波長単位の高い精度の測定ができることから、従来
から精密機器の位置決め精度のチェックや、精密なステ
ージの移動量検出等に利用されている。そしてこのよう
な精密測長装置用光源としては、光の波長の単一性や位
相の同一性、発散角の小さいことなどからレーザが用い
られ、干渉計の受光素子においてもダイナミックレンジ
が拡大された結果、数mの範囲においてレーザの発振波
長の数十分の一以下の精度の計測が可能となってきてい
る。このため、近年では、半導体の製造装置のステージ
移動制御等に利用されるようになってきている。
2. Description of the Related Art Since a length measuring apparatus utilizing light interference can measure with high accuracy in units of wavelength of light to be used, it has been conventionally used for checking the positioning accuracy of precision equipment and detecting the amount of movement of a precise stage. It's being used. As such a light source for a precision length measuring device, a laser is used because of the uniformity of the wavelength of light, the same phase, and the small divergence angle, and the dynamic range is expanded even in the light receiving element of the interferometer. As a result, it has become possible to measure the laser oscillation wavelength with an accuracy of a few tenths or less in the range of several meters. For this reason, in recent years, it has been used for stage movement control and the like of semiconductor manufacturing equipment.

【0003】このような精密ステージの移動量測定のた
めに用いられる従来のレーザ干渉測長装置は、光源から
の光を2分割し、一方を精密ステージにとりつけられた
移動反射鏡へ、他方を固定反射鏡へ入射させ、移動反射
鏡からの光と固定反射からの光とを干渉させて得られた
干渉縞の変化をモニターすることで精密ステージの移動
量を測定している。
A conventional laser interferometer used for measuring the amount of movement of a precision stage divides light from a light source into two parts, one to a movable reflecting mirror attached to the precision stage, and the other to a movable reflector. The amount of movement of the precision stage is measured by monitoring the change in interference fringes obtained by allowing the light from the movable reflecting mirror to interfere with the light from the fixed reflecting mirror by making the light incident on the fixed reflecting mirror.

【0004】ところで、精密ステージの位置の測定は次
のとおり行われている。まず、最初に精密ステージを所
定の基準位置に移動させて、光干渉計による移動量の測
定を開始する。そして精密ステージを光干渉計で検出さ
れた干渉縞の変化を測定し、基準位置からの精密ステー
ジの移動量を算出することで、精密ステージの位置を求
めている。
Incidentally, the measurement of the position of the precision stage is performed as follows. First, the precision stage is first moved to a predetermined reference position, and measurement of the amount of movement by the optical interferometer is started. Then, the position of the precision stage is obtained by measuring a change in interference fringes detected by the optical interferometer on the precision stage and calculating the amount of movement of the precision stage from the reference position.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような変
位干渉計による移動する物体の変位測定では、絶対位置
が把握できない。移動する精密ステージの位置測定は、
ある任意位置から他の任意位置への移動中に観測される
干渉縞の通過数や干渉縞の変化(相対変位量)をもと
に、移動前の位置に対する相対位置を算出する。
However, in the displacement measurement of a moving object using such a displacement interferometer, the absolute position cannot be grasped. Position measurement of the moving precision stage
A relative position with respect to the position before the movement is calculated based on the number of passing interference fringes observed during movement from one arbitrary position to another arbitrary position and a change (relative displacement amount) of the interference fringes.

【0006】従って、このような光干渉測長装置では、
精密ステージの移動中には移動反射鏡からの測定光と固
定反射鏡からの参照光とが常に反射され続ける必要があ
った。そして、もし計測の途中で測定光もしくは参照光
が遮られたり、測長光源の瞬停、高速移動による干渉縞
の読み取りエラー等が発生すると、その工程の計測やそ
の計測に基づく加工等が継続できなくなるという問題が
あった。
Therefore, in such an optical interference measuring device,
During the movement of the precision stage, the measuring light from the movable reflecting mirror and the reference light from the fixed reflecting mirror had to be constantly reflected. If the measurement light or reference light is interrupted during the measurement, if the measurement light source stops momentarily, or an error occurs in reading interference fringes due to high-speed movement, the measurement in that process and processing based on the measurement continue. There was a problem that it became impossible.

【0007】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、測定光もしくは参照光が遮られもしくは
瞬間的に途絶えることで、変位干渉計の変位データが不
明となったときでも、ステージを移動装置の基準点まで
戻すことなく、自己復帰して稼働する測長装置を提供す
ることを目的とする。
[0007] The present invention has been made in view of such a problem, and even when the measurement light or the reference light is blocked or momentarily interrupted, the displacement data of the displacement interferometer becomes unknown. An object of the present invention is to provide a length measuring device that operates by returning itself to a stage without returning a stage to a reference point of a moving device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る測長装置では、光干渉測長手段に加
え、さらに被測定体であるステージの位置を測定する位
置測定手段と、光干渉測長手段と位置測定手段とから得
られる測定結果から、被測定体の位置を出力する演算手
段とを設けて構成される。このように構成することによ
り、光干渉測長手段の観測光が遮られ、光干渉測長手段
でステージ位置(相対位置)が不明となったときでも、
位置測定手段によってステージの位置が計測されている
ため、この位置情報と光干渉測長手段の干渉縞の位相情
報とから、ステージ位置を確定することができる。
In order to achieve the above object, a length measuring device according to the present invention further comprises a position measuring means for measuring a position of a stage which is an object to be measured, in addition to an optical interference measuring means, An arithmetic unit for outputting the position of the object to be measured from the measurement results obtained from the optical interference measuring unit and the position measuring unit is provided. With this configuration, even when the observation light of the optical interferometer is blocked and the stage position (relative position) is unknown by the optical interferometer,
Since the position of the stage is measured by the position measuring means, the stage position can be determined from the position information and the phase information of the interference fringes of the optical interference measuring means.

【0009】この位置測定手段は、光干渉測長手段で使
用する移動反射鏡に対して所定の投影角で光を射出する
位置検出用光源と、この移動反射鏡で反射された光を受
光し、その受光位置を所定の間隔ごとに検出する光位置
検出器と、この受光位置と投影角とから被測定体である
ステージの位置を算出する処理装置とから構成すること
が好ましい。このように構成することにより、移動反射
鏡の位置に応じて受光素子上での受光位置が異なるため
移動反射鏡の位置すなわちステージの位置を容易に測定
することができる。なお、上記の間隔とは光位置検出器
の受光素子の分解能や配置によって定まる一定間隔をい
い、所定のとは、この間隔が光干渉測長手段の計測視野
(例えば1フリンジ)以下であることをいう。
The position measuring means includes a position detecting light source for emitting light at a predetermined projection angle with respect to a movable reflecting mirror used in the optical interference measuring means, and receives the light reflected by the moving reflecting mirror. It is preferable to comprise a light position detector for detecting the light receiving position at predetermined intervals, and a processing device for calculating the position of the stage which is the measured object from the light receiving position and the projection angle. With this configuration, the position of the movable reflecting mirror, that is, the position of the stage, can be easily measured because the light receiving position on the light receiving element varies depending on the position of the moving reflecting mirror. Note that the above-mentioned interval refers to a fixed interval determined by the resolution and arrangement of the light receiving elements of the optical position detector. The predetermined interval means that this interval is equal to or less than the measurement visual field (for example, one fringe) of the optical interferometer. Say.

【0010】そして、光干渉測長手段の観測光が遮ら
れ、光干渉測長手段内のステージ位置が不明となったと
きには、この不明となったステージ位置のデータを、上
述のようにして測定された位置情報と光干渉測長手段の
位相情報とから確定されたステージ位置のデータに置き
換えるよう構成することが望ましい。このように構成す
ることによって、ステージを移動装置の基準点まで戻す
ことなく、ステージの機能を復帰することができる。
When the observation light of the optical interferometer is interrupted and the stage position in the optical interferometer becomes unknown, the data of the unknown stage position is measured as described above. It is preferable to replace the data with the stage position determined from the obtained position information and the phase information of the optical interference measuring means. With this configuration, the function of the stage can be restored without returning the stage to the reference point of the moving device.

【0011】なお、変位干渉計では、測長される移動量
は、固定反射鏡に対する移動反射鏡の相対移動量で規定
される。従って、固定反射鏡は被測定体の位置測定の基
準となる部位(基準固定部)に設けることが好ましい。
この基準固定部は、ステージの絶対移動量を計測する場
合には、各軸の光分岐素子や光干渉計の近傍に配設する
ことが好ましい。このように構成することにより計測精
度の向上、装置の小型化が達成できる。
In the displacement interferometer, the amount of movement measured is defined by the amount of movement of the movable reflecting mirror relative to the fixed reflecting mirror. Therefore, it is preferable that the fixed reflecting mirror is provided at a portion (reference fixing portion) serving as a reference for position measurement of the measured object.
When measuring the absolute movement amount of the stage, it is preferable that the reference fixing portion is disposed near the optical branching element or the optical interferometer of each axis. With such a configuration, it is possible to achieve improvement in measurement accuracy and downsizing of the device.

【0012】一方ステージと他の構成要素との相対位置
を計測する場合には、固定反射鏡は当該他の構成要素部
分に配設することが好ましい。このように固定反射鏡を
配設することにより、目的に合致した相対位置計測を高
精度で実現することができる。例えばこのような測長装
置を半導体の露光装置に適用する場合には、移動反射鏡
をマスクもしくはウエハの移動ステージに設け、固定反
射鏡を投影レンズの鏡筒部に設けることにより、投影レ
ンズの光軸とウエハの相対位置を高精度で位置制御する
ことができる。
On the other hand, when measuring the relative position between the stage and another component, it is preferable to dispose the fixed reflecting mirror on the other component. By arranging the fixed reflecting mirror in this way, it is possible to realize relative position measurement that meets the purpose with high accuracy. For example, when such a length measuring apparatus is applied to a semiconductor exposure apparatus, a movable reflecting mirror is provided on a moving stage of a mask or a wafer, and a fixed reflecting mirror is provided on a lens barrel of the projection lens, thereby providing a projection lens. The relative position between the optical axis and the wafer can be controlled with high accuracy.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図1は本発明に係る
測長装置1の全体的な構成例を示す構成図である。この
測長装置1は、光干渉測長手段の光源10と、この光源
10からの光を二つに分割するビームスプリッタ11
と、ビームスプリッタ11によって分割された光を用い
て変位測定を行う光干渉測長手段と位置測定手段とを備
える分岐測定ブロック100X,100Yと、ステージ8
1に固定された移動反射鏡82X,82Yと、光干渉測長
手段の一部で干渉縞を測定する受光部40X,40Y
と、光干渉測長手段でえられた移動反射鏡82X,82Y
の変位データと、位置測定手段で得られる位置データと
からステージ81の位置を算出する演算手段であるコン
トローラ50とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of a length measuring device 1 according to the present invention. The length measuring device 1 includes a light source 10 of an optical interference measuring unit and a beam splitter 11 for splitting light from the light source 10 into two.
A branch measuring block 100X, 100Y including an optical interferometer and a position measuring means for measuring displacement using the light split by the beam splitter 11, and a stage 8
1 and light receiving sections 40X and 40Y for measuring interference fringes by a part of the optical interference length measuring means.
And the movable reflecting mirrors 82X and 82Y obtained by the optical interferometer.
And a controller 50 which is a calculating means for calculating the position of the stage 81 from the displacement data of the stage 81 and the position data obtained by the position measuring means.

【0014】さらに、図1上に100X,100Yで示す
分岐測定ブロック内に配設された位置測定手段30X,3
0Y(図2参照)および、受光部40X,40Yで観測される
干渉縞の明暗出力からステージ81の移動量を算出する
とともに、位置測定手段によって計測された位置データ
を処理するコントローラ50の構成部分において特徴を
有している。
Further, position measuring means 30X, 3 disposed in the branch measuring blocks indicated by 100X, 100Y in FIG.
0Y (see FIG. 2) and the components of the controller 50 that calculates the amount of movement of the stage 81 from the bright and dark outputs of the interference fringes observed by the light receiving units 40X and 40Y and that processes the position data measured by the position measuring means. Has a feature.

【0015】まず、本発明に係る測長装置の好ましい第
一の実施形態による位置測定手段30Xについて図2を
用いて説明する。この位置測定手段30Xは、ステージ
81のX軸方向の位置を測定する測定手段であり、光干
渉測長手段における分岐ブロック20Xとともに、分岐
測定ブロック100X内に配設されている。
First, a position measuring means 30X according to a first preferred embodiment of the length measuring device according to the present invention will be described with reference to FIG. The position measuring means 30X is a measuring means for measuring the position of the stage 81 in the X-axis direction, and is disposed in the branch measuring block 100X together with the branch block 20X in the optical interference measuring means.

【0016】なおY軸方向のステージ位置を測定する位
置測定手段30Y(分岐測定ブロック100Y)について
もX軸方向の位置測定手段30X(分岐測定ブロック1
00X)と同様に構成されており、説明が重複するため
ここではX軸方向の位置測定手段30X(分岐測定ブロ
ック100X)についてのみ説明し、Y軸方向の説明を
省略する。
The position measuring means 30Y (branch measuring block 100Y) for measuring the stage position in the Y-axis direction also has a position measuring means 30X (branch measuring block 1) in the X-axis direction.
00X), and the description is redundant. Therefore, only the position measuring means 30X in the X-axis direction (branch measurement block 100X) will be described here, and the description in the Y-axis direction will be omitted.

【0017】測長用光源10から射出され、ビームスプ
リッター11で分割されたP偏光成分とS偏光成分とを
もつレーザ光は、分岐測定ブロック100X内の分岐ブ
ロック20Xに入射する。
The laser beam having the P-polarized light component and the S-polarized light component emitted from the length measuring light source 10 and split by the beam splitter 11 is incident on the branch block 20X in the branch measurement block 100X.

【0018】分岐ブロック20Xは、光分岐素子21X、
波長板22X,23Xおよび固定反射鏡24Xとから構成さ
れている。このうち、光分岐素子21Xは偏光ビームス
プリッタであり、P偏光の光を透過し、S偏光の光を反
射する特性を持つ。また波長板22X,23Xは1/4波
長板であり2回通過することにより偏光面を90度回転
させる。すなわち、S偏光をP偏光に、P偏光をS偏光
に変換する。
The branch block 20X includes an optical branch element 21X,
It is composed of wave plates 22X and 23X and a fixed reflecting mirror 24X. The light splitting element 21X is a polarization beam splitter, and has a property of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light. The wave plates 22X and 23X are quarter-wave plates and rotate the polarization plane by 90 degrees by passing twice. That is, S-polarized light is converted to P-polarized light, and P-polarized light is converted to S-polarized light.

【0019】さて、分岐ブロック20Xに入射したレー
ザ光のうちS偏光の光は、光分岐素子21Xにより反射
され、波長板22Xを通過した後、測定光としてステー
ジ81に向かう。ステージ81には移動反射鏡82Xが
設けられており、測定光はこの移動反射鏡82Xで反射
され、再び波長板22Xを通過して光分岐素子21Xに戻
る。ここで、S偏光で入射したレーザ光はこの往復の光
路で波長板22Xを2回通過しているため、光分岐素子
21Xに戻るレーザ光はP偏光となっている。従って今
度は光分岐素子21Xを透過して受光部40Xに入射す
る。
The S-polarized light of the laser light incident on the branching block 20X is reflected by the light branching element 21X, passes through the wave plate 22X, and travels to the stage 81 as measurement light. The stage 81 is provided with a moving reflecting mirror 82X, and the measurement light is reflected by the moving reflecting mirror 82X, passes through the wave plate 22X again, and returns to the light splitting element 21X. Here, the laser light incident as S-polarized light has passed through the wave plate 22X twice in this reciprocating optical path, so that the laser light returning to the light branching element 21X is P-polarized. Therefore, this time, it passes through the light branching element 21X and enters the light receiving section 40X.

【0020】一方、分岐ブロック20Xに入射したレー
ザ光のうちP偏光の光は、光分岐素子21Xを透過し、
波長板23Xを通過した後、参照光として固定反射鏡2
4Xに向かう。この参照光は固定反射鏡24Xで反射さ
れ、再び波長板23Xを通過して光分岐素子21Xに戻
る。ここでP偏光で入射した光はこの往復の光路で波長
板23Xを2回通過することとなり、S偏光で光分岐素
子21Xに戻る。従って今度は光分岐素子21Xで反射さ
れ移動反射鏡82Xで反射された測定光と重畳されて受
光部40Xに入射する。
On the other hand, the P-polarized light of the laser light incident on the branching block 20X passes through the light branching element 21X,
After passing through the wave plate 23X, the fixed reflecting mirror 2 is used as reference light.
Head to 4X. This reference light is reflected by the fixed reflecting mirror 24X, passes through the wave plate 23X again, and returns to the light branching element 21X. Here, the light incident as P-polarized light passes through the wave plate 23X twice in this reciprocating optical path, and returns to the light branching element 21X as S-polarized light. Therefore, this time, the light is superimposed on the measurement light reflected by the light branching element 21X and reflected by the movable reflecting mirror 82X and enters the light receiving unit 40X.

【0021】受光部40Xは偏光子および受光素子とか
ら構成されており、受光素子は偏光子上において観測さ
れる測定光と参照光との干渉像の観測データをコントロ
ーラ50Xに出力する。そしてこのコントローラ50Xは
入力された観測データを移動距離(変位量)に変換す
る。なお、この光干渉測長手段においてはホモダイン法
またはヘテロダイン法によって変位量を検出できる。
The light receiving section 40X is composed of a polarizer and a light receiving element, and the light receiving element outputs observation data of an interference image between the measurement light and the reference light observed on the polarizer to the controller 50X. The controller 50X converts the input observation data into a moving distance (displacement amount). In this optical interferometer, the displacement can be detected by the homodyne method or the heterodyne method.

【0022】次にX軸方向における位置測定手段につい
て説明する。位置検出光源31Xは、この位置検出光源
から射出される位置検出光が被測定体であるステージ8
1に設けられた移動反射鏡82Xに対し、要求される測
定範囲と測定精度とを満たす所定の入射角θで入射する
ように配設される。そして、この移動反射鏡82Xで反
射された位置検出光は、例えばCCD受光素子のような
光の位置を検出する光位置検出器33Xに受光され、受
光位置に応じた間隔ごとの(例えば1ピクセルごとの)
位置出力を処理装置35に出力する。
Next, the position measuring means in the X-axis direction will be described. The position detection light source 31X is configured such that the position detection light emitted from the position detection light source
1 is arranged so as to be incident on the movable reflecting mirror 82X provided at 1 at a predetermined incident angle θ that satisfies the required measurement range and measurement accuracy. The position detection light reflected by the movable reflecting mirror 82X is received by a light position detector 33X that detects the position of the light such as a CCD light receiving element, for example, at each interval (for example, one pixel) corresponding to the light receiving position. Every)
The position output is output to the processing device 35.

【0023】例えば図2の図中に示すように、移動反射
鏡82Xへの位置検出光の入射角をθ、反射鏡82Xの入
射位置から下ろした垂線上の距離をL、この垂線と位置
検出光源との水平距離をaとすれば、a=Ltanθであ
り、さらに位置検出光源31Xと光位置検出器33Xの検
出位置との水平距離は2aで求められる。すなわち、ス
テージ81の位置は、この関係式から入射角θと光位置
検出器33Xで計測される位置検出光の観測位置とから
算出して求めることができる。
For example, as shown in FIG. 2, the incident angle of the position detection light to the movable reflecting mirror 82X is θ, the distance on a perpendicular line lowered from the incident position of the reflecting mirror 82X is L, and this perpendicular line and position detection are performed. Assuming that the horizontal distance from the light source is a, a = Ltan θ, and the horizontal distance between the position detection light source 31X and the detection position of the light position detector 33X can be obtained by 2a. That is, the position of the stage 81 can be calculated from the relational expression based on the incident angle θ and the observation position of the position detection light measured by the optical position detector 33X.

【0024】なお、上記式から明らかなように位置検出
器33Xによる観測位置変化は入射角θが大きいほど大
きな位置変化として観測される。従って、この所定の入
射角θは、求める検出位置の位置精度に対する光位置検
出器の分解能や測定範囲、使用する移動反射鏡の大きさ
などに基づいて定められる。また、光位置検出器の分解
能は、例えば受光素子を傾斜させて配設したり、あるい
は数枚の反射鏡を用いて光てこを構成するなどにより適
宜高めることができる。
As is apparent from the above equation, the change in the observation position by the position detector 33X is observed as a larger position change as the incident angle θ increases. Therefore, the predetermined incident angle θ is determined based on the resolution of the optical position detector with respect to the positional accuracy of the desired detection position, the measurement range, the size of the movable reflecting mirror to be used, and the like. The resolution of the optical position detector can be appropriately increased by, for example, disposing the light receiving element in an inclined manner, or configuring an optical lever using several reflecting mirrors.

【0025】本実施形態については、この位置検出手段
によって検出する位置精度を、受光部40Xで観測され
る干渉縞の1フリンジに対応する位置変化より小さい場
合の例について説明する。
In this embodiment, an example will be described in which the position accuracy detected by the position detecting means is smaller than the position change corresponding to one fringe of the interference fringe observed by the light receiving section 40X.

【0026】処理装置35Xには、その装置によって定
められる前記関係式が予めメモリーされており、光位置
検出器33Xによって計測される位置検出光の観測位置
からステージ81のX軸方向の位置を算出し、コントロ
ーラ50に出力する。
The relational expression determined by the processing device 35X is stored in advance, and the position of the stage 81 in the X-axis direction is calculated from the observation position of the position detection light measured by the optical position detector 33X. Then, it outputs to the controller 50.

【0027】また、本発明に係る測長装置のY軸には、
これまで説明したX軸と同様の分岐測定ブロック100
Yが構成されており、コントローラ50にはステージ8
1のY軸方向位置の算出データがX軸と同様に出力され
ている。
Further, the Y-axis of the length measuring device according to the present invention includes:
A branch measurement block 100 similar to the X axis described so far.
The controller 50 includes a stage 8
1, the calculation data of the Y-axis direction position is output similarly to the X-axis.

【0028】以上のようにして構成される本発明に係る
測長装置では、例えば光干渉測長手段の測定光もしくは
参照光が遮られ、あるいは測定光源の瞬停等が起こり、
光干渉測長手段の移動距離測長によるステージ位置が不
明となった場合でも、コントローラ50には位置検出手
段30X,30Yからステージ81の位置データが入力さ
れている。そしてこの位置データは、受光部40X,4
0Yにおいて観測される1フリンジ以下の位置精度を有
していることから、光干渉測長手段の測定光もしくは参
照光が復帰して干渉縞が再び観測されるようになったと
きには、コントローラ50は位置検出手段による位置デ
ータと、光干渉測長手段によって観測される位相データ
(1フリンジ内の詳細位置データ)とから復帰時点のス
テージ位置を確定することができる。
In the length measuring device according to the present invention configured as described above, for example, the measuring light or the reference light of the optical interference measuring means is blocked, or the measuring light source stops instantaneously.
Even when the stage position based on the movement distance measurement by the optical interference measurement unit is unknown, the controller 50 receives the position data of the stage 81 from the position detection units 30X and 30Y. The position data is transmitted to the light receiving units 40X, 4
Since it has a position accuracy of 1 fringe or less observed at 0Y, when the measurement light or the reference light of the optical interferometer returns and the interference fringes are observed again, the controller 50 The stage position at the time of return can be determined from the position data by the position detecting means and the phase data (detailed position data within one fringe) observed by the optical interference length measuring means.

【0029】そして、このようにしてステージ位置が確
定されたときには、コントローラ50は不明となったス
テージ位置データを、このようにして確定されたステー
ジ位置データに置き換えるように設定されている。従っ
て、本発明に係る測長装置は、光干渉手段の測定光もし
くは参照光が遮られるなどによって光干渉測長手段の測
定位置が不明となったときでも、その位置で自己復帰す
ることができる。
When the stage position is determined in this way, the controller 50 is set to replace the unknown stage position data with the stage position data determined in this way. Therefore, the length measuring device according to the present invention is capable of self-returning at the measurement position of the optical interference measuring unit even when the measurement position of the optical interference measuring unit becomes unknown due to interruption of the measuring light or the reference light of the optical interference unit. .

【0030】さらに、このように測長装置を構成するこ
とにより、例えば位置検出光が遮られあるいは位置検出
光源が瞬停等を起こした場合であっても、光干渉測長手
段によってステージ位置が計測されているときには測長
装置を停止させる必要がない。すなわち、このような位
置検出手段30X,30Yによれば、たとえ位置検出光が
遮断された場合でも、位置検出光の復帰にともないステ
ージ位置を再び測定することができ、光干渉測長手段の
ように位置が不明となることがないからである。
Further, by configuring the length measuring device in this way, even if, for example, the position detecting light is interrupted or the position detecting light source is momentarily stopped, the stage position can be changed by the optical interference measuring means. It is not necessary to stop the length measuring device when the measurement is being performed. That is, according to such position detecting means 30X and 30Y, even if the position detecting light is interrupted, the stage position can be measured again with the return of the position detecting light, and the optical interference measuring means can be used. This is because the position does not become unknown.

【0031】以上説明した第一の実施形態では、位置測
定光を直接移動反射鏡に投入する例について説明してき
たが、例えば図3に示すように、ハーフミラーやプリズ
ムなどの部分反射鏡32Xを介して、入射角θを有し測
定光と略同一光路として移動反射鏡82Xに投入するこ
とによっても達成できる。
In the first embodiment described above, an example has been described in which the position measuring light is directly applied to the movable reflecting mirror. However, as shown in FIG. 3, for example, a partial reflecting mirror 32X such as a half mirror or a prism is used. This can also be achieved by inputting the light to the movable reflecting mirror 82X as an optical path having the incident angle θ and substantially the same optical path as the measurement light.

【0032】このように構成することにより、前記実施
形態に比べ高精度の移動反射鏡を小型化することが可能
であり、また、例えば移動反射鏡の平面度や2つの計測
位置の違いによるアッベ誤差を抑制することができる。
With this configuration, it is possible to reduce the size of the moving reflector with higher precision than in the above-described embodiment, and it is also possible to reduce the size of the moving reflector by, for example, the flatness of the moving reflector or the difference between two measurement positions. Errors can be suppressed.

【0033】なお、このように略同一光路で光干渉測長
手段の測定光と位置検出光とを投影する場合には、各々
の光が他の測定系の外乱要因となり、光干渉測長手段と
位置検出器が誤検出を起こさないよう適当な手段を用い
ることが好ましい。このための好適な手段としては、例
えば、光干渉測長手段の測長用光源と位置検出用光源と
に異なる発振波長のレーザ光源を用い、かつ部分反射鏡
には波長選択性のある光学素子を用いる方法があり、あ
るいは、検出器に互いの波長を検出しないような検出器
を用いたり、または狭帯域フィルタ等を適宜挿入して用
いることなども適用できる。
When the measurement light and the position detection light of the optical interference measuring means are projected on substantially the same optical path, each light becomes a disturbance factor of another measuring system, and the optical interference measuring means is disturbed. It is preferable to use appropriate means so that the position detector and the position detector do not cause erroneous detection. As a preferable means for this purpose, for example, a laser light source having a different oscillation wavelength is used for the length measuring light source and the position detecting light source of the optical interference measuring means, and a wavelength selective optical element is used for the partial reflecting mirror. , A detector that does not detect the wavelength of each other, or a method in which a narrow-band filter or the like is appropriately inserted and used.

【0034】また、例えば使用する光源の発振波長が近
い場合には、位置検出光の偏光面と測定光の偏光面が9
0度の角度となるように位置検出光の光源を配設し、部
分反射鏡32Xの代わりに偏光ビームスプリッタを用い
る方法も適用可能である。
For example, when the oscillation wavelength of the light source used is close, the polarization plane of the position detection light and the polarization plane of the measurement light are 9
A method in which a light source of the position detection light is disposed so as to have an angle of 0 degrees and a polarization beam splitter is used instead of the partial reflecting mirror 32X is also applicable.

【0035】次に本発明に係る測長装置の第二の好まし
い実施形態について図4を用いて説明する。この実施形
態においては、分岐測定ブロック110X(110Y)の
構成が前記第一の実施形態における分岐測定ブロック1
00X(100Y)の構成と異なっている。
Next, a second preferred embodiment of the length measuring device according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the configuration of the branch measurement block 110X (110Y) is the same as that of the branch measurement block 1 in the first embodiment.
It is different from the configuration of 00X (100Y).

【0036】すなわち、前記第一の実施形態では、光干
渉測長手段の参照光は分岐測定ブロック100X内の固
定反射鏡24Xにより反射され、光分岐素子21Xで測定
光と重畳されて受光部40Xに入射するよう構成されて
おり、この形態において光干渉測長手段で観測される移
動距離は、固定反射鏡24Xと移動反射鏡82Xの間の相
対変位量である。ただし、固定反射鏡24は、光干渉測
長手段の固定部に配設されているため、この観測される
相対移動量はステージ81の移動量としてとらえられる
のである。
That is, in the first embodiment, the reference light of the optical interferometer is reflected by the fixed reflecting mirror 24X in the branching measurement block 100X, is superimposed on the measuring light by the light branching element 21X, and is superposed on the light receiving section 40X. The moving distance observed by the optical interferometer in this embodiment is a relative displacement between the fixed reflecting mirror 24X and the moving reflecting mirror 82X. However, since the fixed reflecting mirror 24 is disposed on the fixed portion of the optical interference length measuring means, the observed relative movement amount is regarded as the movement amount of the stage 81.

【0037】本発明に係る第二の実施形態においては、
参照反射鏡182Xはステージ81の位置決めの基準と
なる参照部181に配設されており、光干渉測長手段は
この参照反射鏡182Xと移動反射鏡82Xとの相対変位
量すなわち参照部181とステージ81のX軸方向相対
移動量を測長する。そして、位置検出手段130Xは第
一の実施形態と同様に構成されステージ81のX軸方向
位置検出を行うステージ位置検出系と、参照部のX軸方
向位置検出を行う参照位置検出系とから構成されてい
る。
In the second embodiment according to the present invention,
The reference reflecting mirror 182X is disposed on a reference portion 181 serving as a reference for positioning the stage 81. The optical interferometer measures the relative displacement between the reference reflecting mirror 182X and the movable reflecting mirror 82X, that is, the reference portion 181 and the stage. The length of the relative movement 81 in the X-axis direction is measured. The position detecting means 130X is configured in the same manner as in the first embodiment and includes a stage position detecting system for detecting the position of the stage 81 in the X-axis direction and a reference position detecting system for detecting the position of the reference section in the X-axis direction. Have been.

【0038】測長用光源10から射出され、ビームスプ
リッター11で分割されたP偏光成分とS偏光成分とを
もつレーザ光は、分岐測定ブロック110X内の分岐ブ
ロック120Xに入射する。
The laser beam having the P-polarized component and the S-polarized component emitted from the length measuring light source 10 and split by the beam splitter 11 is incident on the branch block 120X in the branch measurement block 110X.

【0039】分岐ブロック120Xは、光分岐素子21
X、波長板22X,23X、および折返し鏡124Xとから
構成されている。分岐ブロック120Xに入射したレー
ザ光のうちS偏光の光は、光分岐素子21Xにより反射
され、波長板22Xを通過した後、測定光としてステー
ジ81に向かい移動反射鏡82Xで反射されて再び波長
板22Xを通過して光分岐素子21Xに戻る。ここで、S
偏光で入射したレーザ光はこの往復の光路で波長板22
Xを2回通過しているため、光分岐素子21Xに戻るレー
ザ光はP偏光となっている。従って今度は光分岐素子2
1Xを透過して受光部40Xに入射する。
The branch block 120X includes the optical branch element 21
X, wavelength plates 22X and 23X, and a folding mirror 124X. The S-polarized light of the laser light incident on the branch block 120X is reflected by the light branching element 21X, passes through the wave plate 22X, is reflected toward the stage 81 as measurement light by the moving reflecting mirror 82X, and is again reflected by the wave plate. After passing through 22X, the light returns to the optical branching element 21X. Where S
The laser beam incident as polarized light is transmitted through the optical path of the
Since the laser beam has passed through X twice, the laser beam returning to the light branching element 21X is P-polarized light. Therefore, this time the optical branching element 2
The light passes through 1X and enters the light receiving unit 40X.

【0040】一方、分岐ブロック120Xに入射したレ
ーザ光のうちP偏光の光は、光分岐素子21Xを透過し
折返し鏡124Xにより測定光と平行に折返された後、
波長板23Xを通過し参照光として参照反射鏡182Xに
向かう。そして参照反射鏡182Xで反射され、再び波
長板23Xを通過し折返し鏡を介して光分岐素子21Xに
戻る。ここでP偏光で入射した光はこの往復の光路で波
長板23Xを2回通過することとなり、S偏光で光分岐
素子21Xに戻る。従って今度は光分岐素子21Xで反射
され移動反射鏡82Xで反射された測定光と重畳されて
受光部40Xに入射する。
On the other hand, the P-polarized light of the laser light incident on the branch block 120X passes through the light branching element 21X and is turned back by the turning mirror 124X in parallel with the measurement light.
The light passes through the wave plate 23X and travels toward the reference reflecting mirror 182X as reference light. Then, the light is reflected by the reference reflecting mirror 182X, passes through the wave plate 23X again, and returns to the light splitting element 21X via the turning mirror. Here, the light incident as P-polarized light passes through the wave plate 23X twice in this reciprocating optical path, and returns to the light branching element 21X as S-polarized light. Therefore, this time, the light is superimposed on the measurement light reflected by the light branching element 21X and reflected by the movable reflecting mirror 82X and enters the light receiving unit 40X.

【0041】そしてこのコントローラ50Xは入力され
た受光部40Xからの観測データを移動距離(変位量)
に変換する。なおこのようにして観測される変位量は、
移動反射鏡82Xが配設されたステージ81と参照反射
鏡182Xが配設された参照部181との間の相対変位
量である。
The controller 50X converts the input observation data from the light receiving unit 40X into a moving distance (amount of displacement).
Convert to The amount of displacement observed in this way is
This is a relative displacement amount between the stage 81 on which the movable reflecting mirror 82X is disposed and the reference section 181 on which the reference reflecting mirror 182X is disposed.

【0042】一方、位置検出手段130Xは、既に説明
した第一の実施形態の、図3に示す位置検出手段30X
に、さらに同様の手法を用いて参照反射鏡の位置検出を
行う参照位置検出系を付加したものである。すなわち、
位置検出光源31Xから射出された位置検出光はハーフ
ミラー等の部分反射鏡132X、32Xによりそれぞれ参
照光および測定光と略同一光路となるように反射させ、
これらの戻り光を光位置検出器133Xに入射させる。
On the other hand, the position detecting means 130X is the position detecting means 30X shown in FIG.
In addition, a reference position detecting system for detecting the position of the reference reflecting mirror using the same method is added. That is,
The position detection light emitted from the position detection light source 31X is reflected by partial reflection mirrors 132X and 32X such as half mirrors so as to have substantially the same optical path as the reference light and the measurement light, respectively.
These return lights are made incident on the optical position detector 133X.

【0043】光位置検出器133Xはこれら2点の光位
置を検出し処理装置135Xに出力する。処理装置13
5Xは予め定められた関係式からステージ81のX軸方
向位置および参照部181のX軸方向位置を算出し、こ
れら両者の値をコントローラ150に出力する。
The light position detector 133X detects these two light positions and outputs them to the processor 135X. Processing unit 13
5X calculates the position of the stage 81 in the X-axis direction and the position of the reference unit 181 in the X-axis direction from a predetermined relational expression, and outputs these values to the controller 150.

【0044】コントローラ150には同様に構成された
分岐測定ブロック110Yからのデータも入力されてお
り、これらからコントローラ150はステージ81の位
置、参照部の位置及びこれら両者の相対位置のデータを
有している。
Data from the similarly configured branch measurement block 110Y is also input to the controller 150, from which the controller 150 has data on the position of the stage 81, the position of the reference portion, and the relative positions of both. ing.

【0045】以上のようにして構成される本発明に係る
測長装置では、例えば光干渉測長手段の測定光もしくは
参照光が遮られ、あるいは測定光源の瞬停等が起こり、
光干渉測長手段による参照部181に対するステージ位
置が不明となった場合でも、コントローラ150には位
置検出手段130X,130Yからステージ81の位置デ
ータおよび参照部181の位置データが入力され、これ
らから算出される相対位置のデータを有している。
In the length measuring device according to the present invention configured as described above, for example, the measuring light or the reference light of the optical interferometer is interrupted, or a momentary stop of the measuring light source occurs.
Even when the stage position with respect to the reference unit 181 by the optical interference measurement unit becomes unknown, the position data of the stage 81 and the position data of the reference unit 181 are input to the controller 150 from the position detection units 130X and 130Y, and the calculation is performed from these. Data of the relative position to be set.

【0046】そしてこれらの位置データおよび相対位置
データは、受光部40X,40Yの1フリンジ以下の位置
精度を有していることから、光干渉測長手段の測定光も
しくは参照光が復帰して干渉縞が再び観測されるように
なったときにコントローラ150は位置検出手段による
位置データと、光干渉測長手段によって観測される位相
データ(1フリンジ内の詳細位置データ)とから復帰時
点のステージ81と参照部181との相対位置を(およ
び絶対位置をも)確定することができる。
Since the position data and the relative position data have a position accuracy of one fringe or less of the light receiving sections 40X and 40Y, the measuring light or the reference light of the optical interferometer returns and the interference occurs. When the fringe is observed again, the controller 150 returns the stage 81 at the time of restoration from the position data by the position detecting means and the phase data (detailed position data within one fringe) observed by the optical interference measuring means. And the relative position (and also the absolute position) of the reference unit 181 can be determined.

【0047】そして、このようにしてステージ81と参
照部181の相対位置が確定されたときには、コントロ
ーラ50は不明となった相対位置データを、このように
して確定された相対位置データに置き換えるように設定
されている。従って、本発明に係る測長装置は、光干渉
測長手段の測定光もしくは参照光が遮られるなどによっ
て光干渉測長手段の測定位置が不明となったときでも、
その位置で自己復帰することができる。
When the relative position between the stage 81 and the reference section 181 is determined in this way, the controller 50 replaces the unknown relative position data with the relative position data thus determined. Is set. Therefore, the length measuring device according to the present invention, even when the measurement position of the optical interferometer is unknown due to interruption of the measurement light or reference light of the optical interferometer,
Self-return is possible at that position.

【0048】さらに、このように測長装置を構成するこ
とにより、例えば位置検出光が遮られあるいは位置検出
光源が瞬停等を起こした場合であっても、光干渉測長手
段によってステージ位置および参照位置が計測されてい
るときには測長装置を停止させる必要がない。すなわ
ち、このような位置検出手段130X,130Yによれ
ば、たとえ位置検出光が遮断された場合でも、位置検出
光の復帰にともないステージ位置および参照位置を再び
測定することができ、光干渉測長手段のように位置が不
明となることがないからである。
Further, by configuring the length measuring device in this manner, even if, for example, the position detection light is interrupted or the position detection light source is momentarily stopped, the stage position and the stage position can be determined by the optical interference measurement unit. When the reference position is being measured, there is no need to stop the length measuring device. That is, according to such position detection means 130X and 130Y, even if the position detection light is interrupted, the stage position and the reference position can be measured again with the return of the position detection light, and the optical interferometer can be used. This is because the position does not become unknown unlike the means.

【0049】なお、本実施例では位置検出手段130X
を一組の位置検出光源31X、光位置検出器133Xを用
いて構成した例で説明したが、本発明は係る条件に限定
されるものではなく、例えば一つの位置検出光源を用い
二つの位置検出器で構成することや、二組の位置検出光
源、光位置検出器を用いてステージと参照部とを個々に
位置検出することも可能である。
In this embodiment, the position detecting means 130X
Has been described using a pair of position detection light sources 31X and a light position detector 133X, but the present invention is not limited to such a condition. For example, two position detection It is also possible to use a pair of position detection light sources and an optical position detector to individually detect the position of the stage and the reference unit.

【0050】また、本装置の具体的実施形態として、例
えば半導体露光装置に適用する場合には、前記ステージ
をウエハの移動ステージとし、前記参照部181に投影
対物レンズの鏡筒部を選択し参照反射鏡(固定反射鏡1
82)を配設することが好ましい。このように構成する
ことにより、露光装置の移動測長装置もしくは位置決め
装置として必要とされる投影対物レンズの光軸と被露光
体との相対位置を高精度で維持し、制御することが可能
となる。
Further, as a specific embodiment of the present apparatus, for example, when the present invention is applied to a semiconductor exposure apparatus, the stage is a moving stage of a wafer, and a lens barrel of a projection objective is selected and referred to in the reference section 181. Reflecting mirror (fixed reflecting mirror 1
82) is preferably provided. With this configuration, it is possible to maintain and control the relative position between the optical axis of the projection objective lens and the object to be exposed, which is required as a movement measuring device or a positioning device of the exposure device, with high accuracy. Become.

【0051】次に、本発明に係る測長装置の第三の好ま
しい実施形態について図5を用いて説明する。本実施形
態においては、その一例として例えば第一または第二の
実施形態におけるステージ81のX軸方向の測定軸をも
う一軸追加して2軸とした例について示し、説明は第一
の実施形態の測定軸数を2軸化した例について行う。
Next, a third preferred embodiment of the length measuring device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as an example, an example is shown in which the measurement axis in the X-axis direction of the stage 81 in the first or second embodiment is further added to two axes, and the description is given of the first embodiment. An example will be described in which the number of measurement axes is two.

【0052】測定軸数を追加するため、図5に示す実施
例ではビームスプリッタ11を透過した光をさらにビー
ムスプリッタ12で分割した例を示す。この分割方法は
ビームスプリッタ11で反射した光を分割する方法であ
っても良い。また、例えばX軸Y軸双方の測定軸数を増
加させるときにはビームスプリッタ11を透過した光と
反射した光の双方にさらにビームスプリッタを挿入して
分割することが好ましい。
In order to increase the number of measurement axes, the embodiment shown in FIG. 5 shows an example in which the light transmitted through the beam splitter 11 is further divided by the beam splitter 12. This splitting method may be a method of splitting the light reflected by the beam splitter 11. Further, for example, when increasing the number of measurement axes on both the X-axis and the Y-axis, it is preferable to further split the beam by inserting a beam splitter into both the light transmitted through the beam splitter 11 and the reflected light.

【0053】そして図のように、ステージ81に設けら
れた移動反射鏡82Xに入射する光を水平方向の2軸と
することにより、ステージ81のZ軸まわりの回転を検
出することができる。また、移動反射鏡82Xに入射す
る光を垂直方向の2軸として構成するときには、ステー
ジ81のY軸まわりの回転を検出することができる。そ
して、移動反射鏡に入射する光を水平および垂直方向の
両方に設け、かつY軸方向に対して垂直方向の測定軸を
追加した場合には、ステージ81のすべての軸方向の回
転量を検出することができる。
As shown in the figure, by making the light incident on the movable reflecting mirror 82X provided on the stage 81 into two horizontal axes, the rotation of the stage 81 around the Z axis can be detected. Further, when the light incident on the movable reflecting mirror 82X is configured as two axes in the vertical direction, the rotation of the stage 81 around the Y axis can be detected. When the light incident on the movable reflecting mirror is provided in both the horizontal and vertical directions and a measurement axis in the vertical direction with respect to the Y-axis direction is added, the rotation amounts of all the axial directions of the stage 81 are detected. can do.

【0054】そしてこのような構成では、光干渉測長手
段の測長光および参照光が遮断されても、すべての軸方
向に対し自己復帰可能で高精度な測長装置を提供するこ
とができる。
With such a configuration, it is possible to provide a highly accurate length measuring device capable of self-returning in all axial directions even when the length measuring light and the reference light of the optical interference length measuring means are cut off. .

【0055】次に、本発明に係る測長装置の第4の好ま
しい実施形態について説明する。この実施形態は、これ
まで説明してきた測長装置で位置を計測するステージ
が、測長や加工の進捗状況に応じて適宜他のステージと
入れ替え可能に配設されるものである。以下図6を交え
て説明する。
Next, a fourth preferred embodiment of the length measuring device according to the present invention will be described. In this embodiment, the stage for measuring the position by the length measuring device described so far is provided so that it can be appropriately replaced with another stage according to the progress of the length measurement and the processing. This will be described below with reference to FIG.

【0056】図6に示す測長装置は、例えばこれまで説
明してきた第1から第4の実施形態いずれかの機能を有
する測長装置において、移動反射鏡を備えるステージが
複数用意されており、これらが順次測長装置にローディ
ングされ、一連の計測あるいは加工が終了後アンローデ
ィングされるよう構成されているものである。
The length measuring device shown in FIG. 6 is, for example, a length measuring device having any of the functions of the first to fourth embodiments described above, and a plurality of stages having a movable reflecting mirror are prepared. These are sequentially loaded into a length measuring device and unloaded after a series of measurement or processing is completed.

【0057】例えば図6において、第一ステージである
ステージ81AはX軸方向の移動反射鏡82AXおよびY
軸方向の移動反射鏡82AYを備えおり、測長装置は例え
ば図3に示す分岐測定ブロック100X,100Yを備え
て構成されている。そしてこのステージ81Aの計測あ
るいは加工が終了したときにはステージ81Aがアンロ
ーディングされ、代わりに第二のステージであるステー
ジ81Bがローディングされる。
For example, in FIG. 6, a stage 81A as a first stage includes movable reflecting mirrors 82AX and Y in the X-axis direction.
The length measuring device is provided with, for example, branch measuring blocks 100X and 100Y shown in FIG. When the measurement or the processing of the stage 81A is completed, the stage 81A is unloaded, and the stage 81B as the second stage is loaded instead.

【0058】このとき測長装置では測定光の戻り光がな
くなるため、以降の測長ができない状態が発生する。一
方、新たにローディングされるステージ81Bは、X軸
方向の移動反射鏡82BXおよびY軸方向の移動反射鏡8
2BYを備えおり、測長装置にセッティングされたときに
測定光および位置検出光が検出される状態となる。ここ
で、位置検出手段による位置検出値は光干渉測長手段の
1フリンジ以下の計測精度で再び計測値が復帰する。
At this time, since there is no return light of the measuring light in the length measuring device, a state occurs in which subsequent length measuring cannot be performed. On the other hand, the newly loaded stage 81B includes a movable reflecting mirror 82BX in the X-axis direction and a movable reflecting mirror 8BX in the Y-axis direction.
2BY is provided, and the measurement light and the position detection light are detected when set in the length measuring device. Here, the value detected by the position detecting means returns to the measured value again with a measuring accuracy of one fringe or less of the optical interference measuring means.

【0059】ここでコントローラ151は、位置検出手
段から出力されるステージ81Bの位置データと、光干
渉測長手段から出力される1フリンジ以下のより詳細な
位相データとからステージ81Bの値を確定する。
Here, the controller 151 determines the value of the stage 81B from the position data of the stage 81B outputted from the position detecting means and the more detailed phase data of one fringe or less outputted from the optical interference measuring means. .

【0060】そして、このようにしてステージ81Bの
位置が確定されたときには、コントローラ151は計測
不能となった第二のステージ位置データを、このように
して確定されたステージ位置データに置き換えるように
設定されている。従って、本発明に係る測長装置は、複
数のステージを入れ替える工程で光干渉測長手段の測定
光もしくは参照光が途絶えた結果、光干渉測長手段の測
定が不能となったときでも、新たに原点復帰等を行うこ
となく継続して測長もしくは加工を行うことができる。
When the position of the stage 81B is determined in this way, the controller 151 sets the second stage position data that cannot be measured to be replaced with the stage position data thus determined. Have been. Therefore, the length measuring device according to the present invention can be used even when the measurement of the optical interferometer becomes impossible as a result of the interruption of the measurement light or the reference light of the optical interferometer in the step of exchanging a plurality of stages. Length measurement or processing can be performed continuously without returning to the origin.

【0061】例えば従来の半導体露光装置等では、ステ
ージ上のウエハを位置決めして露光した後、この露光済
みのウエハを取り出し、次のウエハをステージ上に位置
決めしている間は露光装置は露光を行うことができなか
った。そしてまた、ステージ上に位置決めした後に再び
ステージを光干渉計の基準位置に移動し光干渉計の基準
位置データを入力した後でなければ露光の位置決めがで
きなかった。
In a conventional semiconductor exposure apparatus, for example, after positioning and exposing a wafer on a stage, the exposed wafer is taken out, and the exposure apparatus performs exposure while the next wafer is positioned on the stage. Could not do. Further, after positioning on the stage, the stage is again moved to the reference position of the optical interferometer, and the exposure cannot be positioned unless the reference position data of the optical interferometer is input.

【0062】しかし、上記のような実施形態によれば、
露光装置が第一のステージに対し位置決めし、露光して
いる間に第二のステージ上でウエハの位置決め操作が可
能となり、さらに第一ステージをアンローディングし第
二ステージをローディングすると同時に第二ステージの
露光位置決め動作が可能となる。
However, according to the above embodiment,
The exposure apparatus positions the wafer with respect to the first stage, the wafer can be positioned on the second stage during the exposure, and the second stage is simultaneously unloaded and the second stage is unloaded. Exposure positioning operation can be performed.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上示したように、本発明に係る測長装
置では、光干渉測長手段に加え、さらに被測定体である
ステージの位置を測定する位置測定手段を設けて構成さ
れる。このため、光干渉測長手段の光路が遮られ、光干
渉測長手段でステージ位置(相対位置)が不明となった
ときでも、位置測定手段によってステージの位置が計測
されているため、この位置情報と光干渉測長手段の位相
情報とから、ステージ位置を確定することができる。
As described above, the length measuring apparatus according to the present invention is provided with the position measuring means for measuring the position of the stage to be measured in addition to the optical interference measuring means. For this reason, even when the optical path of the optical interferometer is interrupted and the stage position (relative position) is unknown by the optical interferometer, the position of the stage is measured by the position measuring unit. The stage position can be determined from the information and the phase information of the optical interferometer.

【0064】そして、この位置測定手段は、光干渉測長
手段で使用する移動反射鏡に対して所定の投影角で光を
射出する位置検出用光源と、この移動反射鏡で反射され
た光を受光し、その受光位置を所定の間隔で検出する光
位置検出器と、この受光位置と投影角とから被測定体で
あるステージの位置を算出する処理装置とから構成する
ことにより、リニアエンコーダやマグネスケール等を用
いる場合に比べて被測定体に別個に特別な構成を必要と
せず、装置を複雑化することなく、上記測長装置を容易
に構成することができる。
The position measuring means comprises: a position detecting light source for emitting light at a predetermined projection angle with respect to a moving reflecting mirror used in the optical interference measuring means; and a light reflected by the moving reflecting mirror. The optical encoder includes a light position detector that receives light and detects the light receiving position at predetermined intervals, and a processing device that calculates the position of the stage, which is the object to be measured, from the light receiving position and the projection angle. Compared with the case where a magnescale or the like is used, the above-described length measuring device can be easily configured without requiring a special configuration separately for the measured object and without complicating the device.

【0065】また、位置検出用光源の光と測定光とを略
同一光路となるようにハーフミラー等の光学素子を用い
て構成することにより移動反射鏡の面積を有効に活用す
ることができる。
Further, by using an optical element such as a half mirror so that the light from the position detecting light source and the measuring light have substantially the same optical path, the area of the movable reflecting mirror can be effectively utilized.

【0066】光干渉測長手段の参照光用固定反射鏡は、
装置の構成に応じて測長装置やステージの移動装置の基
準固定部に設けることができる。従って、相対位置関係
の位置精度が必要とされるときでも容易にこれを達成す
ることができる。
The fixed reflecting mirror for reference light of the optical interference measuring means is
Depending on the configuration of the device, it can be provided in the reference fixing part of the length measuring device or the stage moving device. Therefore, even when the positional accuracy of the relative positional relationship is required, this can be easily achieved.

【0067】なお、測長装置の測定光もしくは参照光が
遮られ光干渉測長手段でステージ位置が不明になったと
きには、上記のような位置測定手段によって計測される
位置情報と光干渉測長手段の位相情報とから確定された
ステージ位置データを不明となった位置データと入れ替
えるよう構成することが望ましい。
When the measuring light or the reference light of the length measuring device is interrupted and the stage position becomes unknown by the optical interference measuring means, the positional information measured by the above-described position measuring means and the optical interference measuring length are used. It is desirable to replace the stage position data determined from the phase information of the means with the unknown position data.

【0068】このように構成することにより、ステージ
を測長装置の原点まで戻して再度原点データを入力し直
し、再びステージを不明となった位置近傍に移動させる
必要がなく、不明位置においてそのまま自己復帰させる
ことができる。従って、装置の生産性を悪化させること
なく、また同一工程の加工を継続することができるため
不良率の低減、歩留まりの向上を達成することができ
る。
With this configuration, it is not necessary to return the stage to the origin of the length measuring device, input the origin data again, and move the stage again to the vicinity of the unknown position. Can be restored. Therefore, the processing in the same process can be continued without deteriorating the productivity of the apparatus, so that the defect rate can be reduced and the yield can be improved.

【0069】また、このような測長装置では、複数のス
テージを設けて構成することができる。従って、従来の
測長装置と比べて装置の稼働率を飛躍的に高めることが
できる。
Further, such a length measuring device can be constituted by providing a plurality of stages. Therefore, the operation rate of the device can be dramatically increased as compared with the conventional length measuring device.

【0070】そして、以上のような測長装置は、露光装
置用の測長装置もしくは位置決め装置として用いること
が好ましい。露光装置で必要とされる位置精度を満たす
高生産性の露光装置を提供することができる。
The above length measuring device is preferably used as a length measuring device or a positioning device for an exposure device. A highly productive exposure apparatus that satisfies the positional accuracy required by the exposure apparatus can be provided.

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

【図1】本発明に係る測長装置の第一の実施形態を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a length measuring device according to the present invention.

【図2】本発明に係る測長装置の第一の実施形態におけ
る分岐測長ブロックの実施例を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a branch length measurement block in the first embodiment of the length measurement device according to the present invention.

【図3】本発明に係る測長装置の第一の実施形態におけ
る分岐測長ブロックの他の実施例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of the branch length measurement block in the first embodiment of the length measurement device according to the present invention.

【図4】本発明に係る測長装置の第二の実施形態におけ
る分岐測長ブロックの構成を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a branch length measurement block in a second embodiment of the length measurement device according to the present invention.

【図5】本発明に係る測長装置の第三の実施形態を示す
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the length measuring device according to the present invention.

【図6】本発明に係る測長装置の第四の実施形態を示す
構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the length measuring device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測長装置 10 測長用光源(同一光源) 20X,20Y 分岐ブロック(基準固定部) 21X,21Y 光分岐素子 24X,24Y 固定反射鏡 30X (30Y) 位置測定手段 31X (31Y) 位置検出用光源 32X (32Y) 光学素子(部分反射鏡) 33X (33Y) 光位置検出器 35X (35Y) 処理装置 50X (50Y) 演算手段(コントローラ) 81 被測定体(ステージ) 82X,82Y 移動反射鏡 100X,100Y,110X,110Y 分岐測定ブロッ
ク 130X (130Y) 位置測定手段 132X (132Y) 光学素子(部分反射鏡) 133X (133Y) 光位置検出器 135X (135Y) 処理装置 150X (150Y) 演算手段(コントローラ) 181 基準固定部(参照部) 182X,182Y 固定反射鏡(参照反射鏡)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Length measuring device 10 Light source for length measurement (identical light source) 20X, 20Y Branch block (reference fixed part) 21X, 21Y Optical branching element 24X, 24Y Fixed reflecting mirror 30X (30Y) Position measuring means 31X (31Y) Position detecting light source 32X (32Y) Optical element (partial reflection mirror) 33X (33Y) Optical position detector 35X (35Y) Processing device 50X (50Y) Operation means (controller) 81 Object to be measured (stage) 82X, 82Y Moving reflection mirror 100X, 100Y , 110X, 110Y Branch measurement block 130X (130Y) Position measurement means 132X (132Y) Optical element (partial reflection mirror) 133X (133Y) Optical position detector 135X (135Y) Processing unit 150X (150Y) Operation means (controller) 181 Reference Fixed part (reference part) 182X, 182Y Fixed reflector (reference reflector)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 AA06 AA09 CC17 DD11 DD19 EE05 FF09 FF49 FF55 GG04 GG23 HH04 HH08 JJ05 JJ16 JJ18 JJ25 LL12 LL36 LL37 PP12 PP22 QQ28 QQ51 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA03 AA06 AA09 CC17 DD11 DD19 EE05 FF09 FF49 FF55 GG04 GG23 HH04 HH08 JJ05 JJ16 JJ18 JJ25 LL12 LL36 LL37 PP12 PP22 QQ28 QQ51

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定反射鏡と被測定体に設けられた移動
反射鏡とを備え、それぞれ同一光源から放射され前記固
定反射鏡によって反射された光と前記移動反射鏡によっ
て反射された光とを干渉させ、前記被測定体の位置の変
位を測定する光干渉測長手段と、 前記被測定体の位置を測定する位置測定手段と、 前記光干渉測長手段から得られる測定結果と前記位置測
定手段から得られる測定結果とから前記被測定体の位置
を出力する演算手段とを設けたことを特徴とする測長装
置。
1. A fixed reflecting mirror and a movable reflecting mirror provided on an object to be measured, wherein light emitted from the same light source and reflected by the fixed reflecting mirror and light reflected by the moving reflecting mirror are respectively provided. Optical interference measuring means for causing interference and measuring the displacement of the position of the object to be measured, position measuring means for measuring the position of the object to be measured, measurement results obtained from the optical interference measuring means and the position measurement And a calculating means for outputting the position of the object to be measured from a measurement result obtained from the means.
【請求項2】 前記位置測定手段は、 前記移動反射鏡に所定の角度で光を射出する位置検出用
光源と、 前記移動反射鏡により反射された光の位置を所定の間隔
ごとに検出する光位置検出器と、 前記光位置検出器の信号から前記被測定体の位置を算出
する処理装置とを備えてなることを特徴とする請求項1
に記載の測長装置
2. The position measuring means comprises: a position detecting light source for emitting light at a predetermined angle to the movable reflecting mirror; and a light for detecting a position of the light reflected by the moving reflecting mirror at predetermined intervals. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a position detector; and a processing device that calculates a position of the object to be measured from a signal of the optical position detector.
Length measuring device described in
【請求項3】 前記位置測定手段は、 前記位置検出用光源から射出される光を、前記測定光と
略同一光路に導くための光学素子を有することを特徴と
する請求項2に記載の測長装置。
3. The measuring device according to claim 2, wherein said position measuring means has an optical element for guiding light emitted from said position detecting light source to substantially the same optical path as said measuring light. Long equipment.
【請求項4】 前記固定反射鏡は、 前記被測定体の位置測定の基準となる部位に設けること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記
載の測長装置。
4. The length measuring apparatus according to claim 1, wherein the fixed reflecting mirror is provided at a portion serving as a reference for position measurement of the measured object.
【請求項5】 請求項1から請求項4のいづれか一項に
記載される測長装置を、 投影露光装置におけるウエハもしくはマスクの位置決め
装置として用いることを特徴とする露光装置。
5. An exposure apparatus, wherein the length measuring apparatus according to claim 1 is used as a wafer or mask positioning apparatus in a projection exposure apparatus.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102445149A (en) * 2010-10-14 2012-05-09 上海微电子装备有限公司 Workpiece table position measuring device and measuring method

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