JP2000131015A

JP2000131015A - レ―ザ干渉計及び露光装置

Info

Publication number: JP2000131015A
Application number: JP11231054A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsuchiya; 誠土屋; Junji Hazama; 潤治間
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP4211150B2; US6211965B1

Abstract

(57)【要約】【課題】短い反射鏡を用いて移動体の全長を超える移
動ストロークの全域で長ストローク方向に直交する方向
の位置測定を行う。【解決手段】光源部２０からのレーザビームが分離光
学系２１によって参照ビームと測定ビームとに分離さ
れ、参照鏡４０，移動体４上の移動鏡２２にそれぞれ照
射される。そして、測定ビームの移動鏡２２からの反射
光と、参照ビームの参照鏡４０からの反射光とが、分離
光学系２１を介して光検出器２７で受光され、これらの
干渉光の光電変換信号が移動体の位置情報として出力さ
れる。この場合、分離光学系２１もＸ方向に移動してい
るので、移動鏡の長さＬ１、移動体の移動速度Ｖ１、分
離光学系の移動速度Ｖ２、移動体の移動ストロークＳ
が、Ｓ＝｜Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）｜Ｌ１＞Ｌ１を満足す
る限り、測定ビームは移動鏡２２に当たり続け、移動体
４のＹ方向の位置測定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ干渉計及び
露光装置に係り、更に詳しくは、移動鏡で反射された測
定ビームと参照鏡で反射された参照ビームとを干渉させ
て、移動体の位置を測定するレーザ干渉計、及びこの干
渉計をマスクステージ及び基板ステージの少なくとも一
方の位置測定装置として備える露光装置に関する。本発
明に関するレーザ干渉計は、特に液晶ディスプレイパネ
ルやプラズマ・ディスプレイ・パネル等の表示素子製造
用の走査型露光装置に好適に適用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイパネル等を製造
するためのリソグラフィ工程では、液晶基板の大型化に
対応するため、大面積を一度に露光することが可能な走
査型露光装置が比較的多く用いられている。この種の液
晶用の走査型露光装置としては、例えば、特開平７−５
７９８６号公報に開示される如く、屈折系と凹面反射鏡
とをそれぞれ含む２つの部分光学系から成る等倍正立の
投影光学系ユニットを複数組用いて投影光学系を構成
し、この投影光学系に対してマスクとプレート（基板）
とを一体的に相対移動させて一括走査露光を行うものが
知られている。

【０００３】ところで、液晶基板が大型化すると、液晶
用走査型露光装置では、マスクステージと基板ステージ
との走査距離が必然的に長くなる。このため、マスクス
テージと基板ステージの非走査方向の位置をレーザ干渉
計を用いて高精度に測定するためには、これらステージ
の走査方向長さを超える長さの走査方向の反射面を有す
る反射鏡が移動鏡又は固定鏡として必要になる。例え
ば、特開平１０−７４６９２号公報等には、かかる走査
方向に長く延びた固定鏡を備えた走査型露光装置が開示
されている。この公報には、レーザ光を参照ビームと測
定ビームに分離するビームスプリッタ、ミラー、コーナ
ーキューブ等をステージに固定し、参照鏡としてステー
ジより長い平面ミラーから成る固定鏡を用いて、ステー
ジの非走査方向位置を高精度に測定するダブルパスのレ
ーザ干渉計が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
液晶基板は更に大型化しており、上記特開平１０−７４
６９２号公報に記載の技術をそのまま適用して、しかも
ステージの非走査方向の位置を高精度に測定することは
困難になりつつある。これは、最近における基板の大型
化に伴ってステージが大型化したため、上記の固定鏡の
長さが長くなって、その反射面を十分な精度で加工およ
び研磨することが困難になってきたからである。

【０００５】液晶基板等は、将来的には更に大型化する
ことは間違いなく、かかる事態に対応できる新技術の開
発が急務となっている。

【０００６】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、移動体の全長より短い反射鏡を
用いて移動体の全長を超える移動ストロークの全域で長
ストローク方向に直交する方向の位置測定を行うことが
できるレーザ干渉計を提供することにある。

【０００７】また、本発明の第２の目的は、基板が大型
化した場合であっても、マスクステージ又は基板ステー
ジの位置制御を高精度に行うことができる露光装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ干渉
計は、移動鏡（２２又は２２’）で反射された測定ビー
ムと参照鏡（２６又は２６’）で反射された参照ビーム
とを干渉させて、移動体（４又は５）の所定の第１方向
（Ｙ軸方向）に関する位置を測定するレーザ干渉計であ
って、光源部（２０又は２０’）から射出されるレーザ
ビームを前記測定ビームと参照ビームとに分離する分離
光学系（２１又は２１’）と；前記分離光学系を前記第
１方向と直交する第２方向（Ｘ軸方向）に前記移動体の
前記第２方向の移動速度と異なる速度で移動させる移動
装置（６又は６’）とを備える。

【０００９】これによれば、光源から射出されるレーザ
ビームが分離光学系によって参照ビームと測定ビームと
に分離される。測定ビームは、移動体に設けられた移動
鏡の反射面に照射され、参照ビームは参照鏡に照射され
る。そして、測定ビームの移動鏡からの反射光と、参照
ビームの参照鏡からの反射光との干渉光の光電変換信号
に基づいて移動体の第１方向に関する位置が測定され
る。

【００１０】上記の測定は、移動体の移動中に行われる
が、分離光学系も移動体と異なる速度で第２方向に移動
しているので、移動鏡の測定方向である第１方向に直交
する第２方向（長ストローク方向）の長さをＬ１、移動
体の第２方向の移動速度をＶ１、分離光学系の第２方向
の移動速度をＶ２とした場合に、移動体の第２方向の移
動ストロークをＳとして、Ｓ＝｜Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）
｜Ｌ１＞Ｌ１を満足する限り、すなわち、０＜Ｖ２＜２
Ｖ１（但し、Ｖ１≠Ｖ２）である限り、分離光学系で分
離された測定ビームは、移動鏡反射面の異なる位置に当
たり続け、移動体の第１方向の位置測定が可能である。
従って、移動体（測定対象物）の全長より短い反射鏡を
用いて移動体の全長を超える移動ストロークの全域で長
ストローク方向に直交する方向の位置測定が可能にな
る。

【００１１】ここで、レーザ干渉計による位置測定は、
他の測定装置に比べて格段高精度であることが知られて
おり、特にヘテロダイン検出を行う方式では特に高精度
な位置検出が可能である。

【００１２】また、本発明に係る露光装置は、マスク
（２）を保持して移動するマスクステージ（４）と、基
板（３）を保持して移動する基板ステージ（５）とを備
え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に転写
する露光装置であって、前記マスクステージ及び基板ス
テージの少なくとも一方の位置を測定するレーザ干渉計
として、上記本発明に係るレーザ干渉計を用いることを
特徴とする。

【００１３】これによれば、マスクステージ及び基板ス
テージの少なくとも一方の位置を測定するレーザ干渉計
として、上記本発明に係るレーザ干渉計が用いられるの
で、マスクステージ又は基板ステージの全長より短い反
射鏡を用いてマスクステージ又は基板ステージの全長を
超える移動ストロークの全域でこれらのステージの長ス
トローク方向に直交する方向に関する位置を高精度に検
出することができる。この場合、上記ステージの長スト
ローク方向の位置は、従来と同様に該長ストローク方向
の測長ビームを有する干渉計により高精度に測定でき
る。従って、基板が大型化した場合であっても、ステー
ジの位置制御を高精度に行うができ、結果的にマスクと
基板の高精度な重ね合わせが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

【００１５】図１には、本発明に係るレーザ干渉計を移
動体としてのマスクステージ４及びプレートステージ５
の所定の第１方向（Ｙ軸方向）の位置測定装置として備
えた第１の実施形態の露光装置１００の主要部の構成が
示されている。この露光装置１００は、マスク２と基板
としてのプレート３とを投影光学系１に対して相対走査
することにより、マスク２に形成されたパターンをプレ
ート３上に一括転写する液晶ディスプレイパネル製造用
の走査型露光装置である。以下においては、投影光学系
１の光軸方向をＺ軸方向とし、該Ｚ軸に直交する面内で
マスク２とプレート３とを相対走査する走査方向をＸ軸
方向（第２方向）、このＸ軸方向に直交する非走査方向
をＹ軸方向（上記第１方向）として説明するものとす
る。

【００１６】この露光装置１００は、露光用照明光ＩＬ
によってマスク２上の長方形スリット状の照明領域ＩＭ
Ａを均一に照明する不図示の照明光学系、該照明光学系
の下方でマスク２を保持するマスクステージ４、該マス
クステージ４の下方に配置された投影光学系１、該投影
光学系１の下方でプレート３を保持する基板ステージと
してのプレートステージ５等を備えている。

【００１７】前記投影光学系１としては、ここでは等倍
の正立正像を投影するものが用いられている。従って、
照明光学系からの露光用照明光ＩＬによってマスク２上
の照明領域ＩＭＡが照明されると、その照明領域ＩＭＡ
部分の回路パターンの等倍像（部分正立像）がプレート
３上の前記照明領域ＩＭＡに共役な露光領域ＩＡに投影
されるようになっている。なお、例えば、特開平７−５
７９８６号公報に開示されるように、投影光学系１を、
複数組の等倍正立の投影光学系ユニットで構成しても良
い。

【００１８】マスクステージ４とプレートステージ５と
は、図示しない断面コの字状のキャリッジに搭載されて
いる。これを更に詳述すると、マスクステージ４は、実
際には、前記キャリッジの上板部に搭載され、不図示の
モータ等の駆動装置によってＸＹ面内で微少駆動可能に
構成されている。このマスクステージ４上にマスク２が
真空吸着等によって水平に保持されている。このマスク
ステージ４のＸＹ位置は、マスク側干渉計システムによ
って所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能
で測定されている。このマスク側干渉計システムについ
ては後に詳述する。

【００１９】また、プレートステージ５は、実際には、
前記キャリッジの底板部上に搭載され、不図示のモータ
等の駆動装置によってＸＹ面内で微少駆動可能に構成さ
れている。このプレートステージ５上に表面にレジスト
（感光剤）が塗布されたプレート３が真空吸着等によっ
て水平に保持されている。このプレートステージ５のＸ
Ｙ位置は、プレート側干渉計システムによって所定の分
解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で測定されて
いる。なお、マスクステージ４及びプレートステージ５
のいずれか一方は、キャリッジ上に固定しても良い。

【００２０】この露光装置１００では、キャリッジをＸ
軸方向に駆動することにより、投影光学系１に対してマ
スクステージ４とプレートステージ５とが一体的に相対
走査され、これにより、マスク２上のパターン領域全域
の回路パターンがその表面にレジストが塗布されたプレ
ート３上に転写されるようになっている。

【００２１】次に、マスク側干渉計システムについて図
１及び図２に基づいて詳述する。なお、プレート側干渉
計システムは、マスク側干渉計システムと同一に構成さ
れているので、図１、図２においては対応する構成部分
に同一符号にダッシュを付して区別し、その詳細な説明
は省略するものとする。

【００２２】マスク側干渉計システムは、移動体として
のマスクステージ４の走査方向であるＸ軸方向の位置を
測定するＸ干渉計と、非走査方向であるＹ軸方向の位置
を測定するＹ干渉計とを備えている。これらＸ干渉計、
Ｙ干渉計としては、実際に最も広く使用されているマイ
ケルソン・モーリー型のヘテロダイン・レーザ干渉計が
用いられている。

【００２３】Ｘ干渉計は、図１に示されるレーザヘッド
１０、偏光ビームスプリッタ１１、移動鏡１２、固定鏡
１３、四分の一波長板（以下、「１／４λ板」と呼ぶ）
１４，１５、及びレシーバ１６等を備えている。

【００２４】レーザヘッド１０は、光源と検出部（いず
れも図示省略）とを備えている。光源としては、ここで
はゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられてい
る。この光源は、周波数安定化されたもので、ゼーマン
効果を用いて２〜３ＭＨｚだけ振動数が異なり（従って
波長が異なり）、かつ、偏光方向が互いに直交する第１
の偏向成分と第２の偏向成分を含むガウス分布の円形ビ
ームから成るレーザ光束を出力する。ここでは、第１の
偏光成分が水平偏光成分であり、以下これをＨ成分と呼
ぶことにする。また、第２の偏光成分が垂直偏光成分で
あり、以下これをＶ成分と呼ぶことにする。検出部は、
レーザヘッド１０の内部に設けられ、光源から出力され
る前記２つの発振波長の成分すなわちＶ成分とＨ成分と
を干渉させて、その位相変化（波長差の変動といっても
よい）をモニタするもので、このモニタ信号を位相差検
出のための基準信号として不図示の信号処理系に送って
いる。

【００２５】前記偏光ビームスプリッタ１１は、所定の
偏光成分を通過させ、これに直交する偏光成分を反射す
る光学素子であり、ここではレーザヘッド１０からのＨ
成分をそのまま透過させ、Ｖ成分を反射してＶ成分とＨ
成分とを分離するものとする。

【００２６】移動鏡１２は、マスクステージ４のＸ軸方
向一側（−Ｘ側）の端面に固定されている。また、固定
鏡１３は、装置内の所定の位置（例えば、投影光学系
１）に固定されている。

【００２７】ここで、このＸ干渉計の構成各部の作用を
説明する。

【００２８】レーザヘッド１０から射出されたレーザ光
は偏光ビームスプリッタ１１に入射し、この入射したレ
ーザ光はＨ成分（測定ビーム）とＶ成分（参照ビーム）
に分離される。以下、このレーザヘッド１０からのレー
ザ光が偏光ビームスプリッタ１１に入射したときを、適
宜「入射時」と呼ぶものとする。

【００２９】そして、参照ビーム（Ｖ成分）は、１／４
λ板１５を透過して、円偏光に変換され、固定鏡１３で
反射された後、１／４λ板１５を前と逆向きに再び透過
する。これにより、参照ビームは、１／４波長板１５に
よってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され
て偏光ビームスプリッタ１１を透過し、レシーバ１６に
入射する。

【００３０】一方、測定ビーム（Ｈ成分）は、１／４λ
板１４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡１２で反
射された後、１／４λ板１４を前と逆向きに再び透過す
る。これにより、測定ビームは、１／４波長板１４によ
ってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され
て、偏光ビームスプリッタ１１で反射されて、参照ビー
ムと同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ１６
に入射する。

【００３１】レシーバ１６は、その内部に不図示の偏光
子と光電変換素子とを備え、偏光子は、偏光ビームスプ
リッタ１１からのＨ成分及びＶ成分（すなわち測定ビー
ム及び参照ビーム）に対して偏光角が４５度の方向にな
るように設定されており、これにより両成分の干渉光が
光電変換素子に与えられるようになっている。この光電
変換素子は、両成分の干渉光を光電変換した電気信号
（干渉信号）を不図示の信号処理系に供給する。

【００３２】この信号処理系には、前述の如く、レーザ
ヘッド１０から位相検出のための基準信号が供給されて
おり、信号処理系ではその基準信号を用いて演算を行
い、移動鏡１２のＸ位置（マスクステージ２のＸ軸方向
の移動量）を高精度に求めるようになっている。なお、
信号処理系による信号処理の詳細はヘテロダイン干渉計
に関して周知の方法による処理が行われているので、そ
の詳細な説明は省略する。

【００３３】Ｙ干渉計は、光源部としてのレーザヘッド
２０、分離光学系としての偏光ビームスプリッタ２１、
移動鏡２２、反射光学部材としての固定鏡２３、１／４
λ板２４，２５、光路折り返し部材としてのコーナーキ
ューブ２６及びレシーバ２７等を備えている。このＹ干
渉計は、移動体としてのマスクステージ４のＹ軸方向の
位置を測定する本発明に係るレーザ干渉計である。図２
には、このＹ干渉計の平面図が示されている。

【００３４】レーザヘッド２０、偏光ビームスプリッタ
２１、レシーバ２７は、前述したレーザヘッド１０、偏
光ビームスプリッタ１１、レシーバ１６と同様のものが
用いられている。

【００３５】移動鏡２２は、マスクステージ４のＹ軸方
向一側（−Ｙ側）の端部にＸ軸方向に沿って第１の長さ
Ｌ１で延設されており、この移動鏡２２の−Ｙ側の側面
は反射面２２ａとされている。Ｌ１は図２より明らかな
ようにマスクステージ４のＸ軸方向長さ（全長）より短
い。

【００３６】コーナーキューブ２６は、ここでは、参照
鏡を構成しており、偏光ビームスプリツ夕２１、１／４
λ板２４，２５と所定の位置関係で、移動装置としての
ビームスプリッタステージ６上に固定されている。この
ビームスプリッタステージ６は、不図示のリニアモータ
等の駆動系によってマスクステージ４とほぼ同一の面上
をＸ軸方向に駆動されるようになっている。

【００３７】固定鏡２３は、ビームスプリッタステージ
６を介して移動鏡２２と反対側の所定の位置に固定され
ている。この固定鏡２３のＹ軸方向他側（＋Ｙ側）の面
は、Ｘ軸方向に沿って第２の長さＬ２で延びる反射面２
３ａとされている。

【００３８】ここで、このＹ干渉計の構成各部の作用
を、図２を参照して説明する。

【００３９】レーザヘッド２０から射出されたレーザ光
は偏光ビームスプリッタ２１に入射し、この入射したレ
ーザ光はＨ成分（参照ビーム）とＶ成分（測定ビーム）
に分離される。以下、このレーザヘッド２０からのレー
ザ光が偏光ビームスプリッタ２１に入射したときを、適
宜「入射時」と呼ぶものとする。

【００４０】そして、参照ビーム（Ｈ成分）は、偏光ビ
ームスプリッタ２１を透過して参照鏡としてのコーナー
キューブ２６で反射され、入射光路と平行な光路に沿っ
て折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１を透過し
てレシーバ２７に入射する。

【００４１】一方、測定ビーム（Ｖ成分）は、１／４λ
板２４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡２２の反
射面２２ａで反射された後、１／４λ板２４を前と逆向
きに再び透過する。これにより、測定ビームは、１／４
波長板２４によってその偏光方向が入射時と直交する方
向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、１
／４λ板２５を透過して円偏光に変換される。そして、
この測定ビームは、固定鏡２３の反射面２３ａで反射さ
れて、１／４λ板２５を前と逆向きに再び透過する。こ
れにより、測定ビームは、１／４波長板２５によってそ
の偏光方向が入射時と同一方向に変換され、偏光ビーム
スプリッタ２１で反射され、コーナーキューブ２６に向
かう。そして、この測定ビームは、コーナーキューブ２
６によって入射光路と平行な光路に沿って折り返され、
再び偏光ビームスプリッタ２１で反射され、１／４λ板
２５を透過して固定鏡２３の反射面２３ａで反射され
る。そして、この測定ビームは、１／４λ板２５を再び
透過して入射時と直交する方向にその偏光方向が変換さ
れ、偏光ビームスプリッタ２１を透過して１／４λ板２
４を透過し、移動鏡２２で反射され、１／４λ板２４を
透過して入射時と同一方向にその偏光方向が変換され、
偏光ビームスプリッタ２１で反射された後、参照ビーム
と同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ２７に
入射する。

【００４２】レシーバ２７内では、レシーバ１６内と同
様にして、両成分の干渉光が光電変換素子に与えられ、
この光電変換素子により両成分の干渉光を光電変換した
電気信号（干渉信号）が不図示の信号処理系に供給さ
れ、該信号処理系により上記と同様にして固定鏡２３と
移動鏡２２とのＹ軸方向の距離（移動鏡２２のＹ方向位
置）が検出される。

【００４３】さらに、本実施形態では、ビームスプリッ
タステージ６のＸ軸方向の位置を測定するビームスプリ
ッタ用干渉計が設けられている。このビームスプリッタ
用干渉計は、前述したＸ干渉計と同様に、図１に示され
るレーザヘッド３０、偏光ビームスプリッタ３１、移動
鏡３２、固定鏡３３、１／４λ板３４，３５、及びレシ
ーバ３６等を備えており、前述したＸ干渉計の場合と同
様にして、ビームスプリッタステージ６に固定された移
動鏡３２のＸ位置が最終的に信号処理系によって検出さ
れるようになっている。

【００４４】なお、信号処理系は、増幅器、Ａ／Ｄコン
バータやマイクロプロセッサなど（いずれも図示省略）
を用いて構成することができる。

【００４５】次に、上述のようにして構成された本第１
の実施形態の走査型露光装置１００における走査露光時
のマスクステージ４及びビームスプリッタステージ６の
駆動方法の一例について説明する。ここでは、前提とし
て、マスクステージ４の走査方向の移動ストロークが２
Ｌであるものとし、移動鏡２２の長さＬ１と、固定鏡２
３の長さＬ２とがともに長さ（Ｌ＋α）であるものとす
る。ここで、αは所定のマージンであり、実際には微小
量である。なお、プレートステージ側の動作はマスクス
テージ側と同一であるから、その説明を省略する。

【００４６】図３には、走査開始時点のマスクステージ
４とビームスプリッタステージ６の位置関係が示されて
いる。この図３の状態から不図示の制御装置が、マスク
ステージ４及びプレートステージ５が搭載された不図示
のキャリッジを速度Ｖで＋Ｘ方向に駆動開始するととも
に、ビームスプリッタステージ６を速度Ｖ／２で＋Ｘ方
向に駆動開始する。そして、所定時間ｔ経過後に走査が
終了し、走査終了時点でマスクステージ４とビームスプ
リッタステージ６との位置関係が図４のようになってい
るものとする。

【００４７】この場合、マスクステージ４の移動距離は
明らかに２Ｌであり、その移動時間は、ｔ＝２Ｌ／Ｖで
ある。この時間ｔの間のビームスプリッタステージ６の
移動距離はＶ／２×ｔ＝Ｌである。従って、本実施形態
によると、図３及び図４からも明らかなように、走査開
始位置から走査終了位置まで、Ｙ干渉計の測定ビームは
移動鏡２２及び固定鏡２３に当たり続けるので、マスク
ステージ４の全長より短い長さ約Ｌの移動鏡２２及び固
定鏡２３を用いてマスクステージ４の全長より長いマス
クステージ４の走査範囲（ストローク２Ｌの範囲）の全
域で非走査方向（Ｙ軸方向）の高精度な位置検出が可能
になる。プレートステージ５についても全く同様にスト
ローク２Ｌの走査範囲の全域で非走査方向（Ｙ軸方向）
の高精度な位置検出が可能になる。

【００４８】以上説明したように、本実施形態のＹ干渉
計によれば、マスクステージ４及びプレートステージ５
のＸ軸方向の長さより短く、その移動ストローク（２
Ｌ）の約半分の長さの反射鏡（移動鏡２２及び固定鏡２
３、移動鏡２２’及び固定鏡２３’）を用いてマスクス
テージ４及びプレートステージ５のＸ軸方向に直交する
Ｙ軸方向の位置測定を高精度に行なうことができる。

【００４９】従って、本実施形態の露光装置１００によ
ると、基板としてのプレート３が大型化した場合であっ
ても、マスクステージ４、プレートステージ５の非走査
方向の位置を高精度に検出することができる。また、マ
スクステージ４、プレートステージ５の走査方向の位置
は、該走査方向の干渉計ビームを小型の移動鏡１２、１
２’に照射することによって従来と同様に高精度に検出
することができる。従って、マスク２とプレート３との
位置制御を高精度に行うことができ、結果的にマスクと
基板の高精度な重ね合わせが可能となる。

【００５０】なお、上記実施形態中では、マスク側及び
プレート側移動鏡、固定鏡の走査方向の長さをともにほ
ぼＬとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論
である。例えば、マスク側及びプレート側移動鏡の長さ
が概略Ｌ１、マスク側及びプレート側固定鏡の長さが概
略Ｌ２である場合には、マスクステージ４及びプレート
ステージ５の走査速度Ｖ１に対して、ビームスプリッタ
ステージ６（６’）の走査速度を約Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ
２）×Ｖとすることでマスクステージ４及びプレートス
テージ５を走査方向に概略（Ｌ１＋Ｌ２）のストローク
で走査することが可能となる。

【００５１】また、上記実施形態では、マスクステージ
４とプレートステージ５とがコの字状のキャリッジに搭
載され、一体的に移動する場合について説明したが、こ
れに限らず、マスクステージとプレートステージとが独
立して走査方向に移動する構成であっても勿論良い。

【００５２】なお、上記第１の実施形態では、Ｙ干渉計
のみがコーナーキューブを用いたダブルパス干渉計であ
る場合を説明したが、勿論、Ｘ干渉計やビームスプリッ
タ用干渉計も同様にダブルパス構成としても良く、この
ようにすれば、これらの干渉計についてもＹ干渉計と同
様に測定対象物の回転誤差があっても高精度な位置測定
が可能である。

【００５３】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態を図５に基づいて説明する。ここで、前述した
第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分について
は同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若
しくは省略するものとする。

【００５４】この第２の実施形態は、マスクステージ及
びプレートステージの非走査方向の位置を測定するＹ干
渉計の構成が前述した第１の実施形態と異なるのみで、
その他部分の構成は同一であるから、このＹ干渉計につ
いてのみ説明する。本実施形態においても、プレート側
干渉計は、マスク側と同一に構成されているので、その
詳細な説明は省略するものとする。

【００５５】図５には、第２の実施形態に係るマスク側
のＹ干渉計の構成が概略的に示されている。

【００５６】このＹ干渉計は、光源部としてのレーザヘ
ッド２０、分離光学系としての偏光ビームスプリッタ２
１、移動鏡２２、１／４λ板２４，２５、ミラー４０、
コーナーキューブ４１及びレシーバ２７等を備えてい
る。

【００５７】ミラー４０は、参照鏡を構成しており、偏
光ビームスプリツ夕２１、１／４λ板２４，２５、コー
ナーキューブ４１と所定の位置関係で、ビームスプリッ
タステージ６上に固定されている。

【００５８】ここで、このＹ干渉計の構成各部の作用を
説明する。

【００５９】レーザヘッド２０から射出されたレーザ光
は偏光ビームスプリッタ２１に入射し、この入射したレ
ーザ光はＨ成分（参照ビーム）とＶ成分（測定ビーム）
に分離される。以下、このレーザヘッド２０からのレー
ザ光が偏光ビームスプリッタ２１へ入射したときを適宜
「入射時」と呼ぶものとする。

【００６０】そして、参照ビーム（Ｈ成分）は、１／４
λ板２５を透過して円偏光に変換され、ミラー４０で反
射された後、１／４λ板２５を前と逆向きに再び透過す
る。これにより、参照ビームは、１／４波長板２５によ
ってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され、
偏光ビームスプリッタ２１で反射され、コーナーキュー
ブ４１に向かう。そして、この参照ビームは、コーナー
キューブ４１によって入射光路と平行な光路に沿って折
り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１で反射され、
１／４λ板２５を透過してミラー４０で反射される。そ
して、この参照ビームは、１／４λ板２５を再び透過し
て入射時と同一方向にその偏光方向が変換され、偏光ビ
ームスプリッタ２１を透過してレシーバ２７に入射す
る。

【００６１】一方、測定ビーム（Ｖ成分）は、１／４λ
板２４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡２２の反
射面２２ａで反射された後、１／４λ板２４を前と逆向
きに再び透過する。これにより、この測定ビームは、１
／４λ板２４によってその偏光方向が入射時と直交する
方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、
コーナーキューブ４１に向かう。そして、この測定ビー
ムは、コーナーキューブ４１によって入射光路と平行な
光路に沿って折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２
１を透過して１／４λ板２４を透過して円偏光に変換さ
れる。そして、この測定ビームは、移動鏡２２の反射面
２２ａで反射されて、１／４λ板２４を透過し、１／４
λ板２４によってその偏光方向が入射時と同一方向に変
換され、偏光ビームスプリッタ２１で反射され、参照ビ
ームと同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ２
７に入射する。

【００６２】そして、レシーバ２７内では、両成分の干
渉光が光電変換素子に与えられ、この光電変換素子によ
り両成分の干渉光を光電変換した電気信号（干渉信号）
が不図示の信号処理系に供給され、該信号処理系により
移動鏡２２のＹ軸方向の位置が検出される。

【００６３】このようにして構成されたＹ干渉計を備え
た本第２の実施形態の露光装置によると、前述した第１
の実施形態と同等の効果を得ることができる他、固定鏡
が存在しないのでその長さに制約を受けることなく、マ
スクステージ４の非走査方向の位置を測定することが可
能である。

【００６４】この場合、移動鏡２２の長さをＬ１、マス
クステージ４の移動速度をＶ１、ビームスプリッタステ
ージ６の移動速度をＶ２とした場合に、マスクステージ
４のＸ軸方向の移動ストローク（スキャン長）をＳとす
ると、Ｓ＝｜Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）｜Ｌ１＞Ｌ１を満足
する限り、すなわち、０＜Ｖ２＜２Ｖ１（但しＶ１≠Ｖ
２）である限り、測定ビームは、移動鏡２２の反射面２
２ａの異なる位置に当たり続けるので、マスクステージ
４のＹ軸方向の位置測定が可能である。

【００６５】例えば、Ｖ２＝Ｖ１／２の場合、Ｓ＝２Ｌ
１となる。また、例えばＶ２＝９／１０×Ｖ１の場合
は、Ｓ＝１０Ｌ１となる。

【００６６】なお、上記第１、第２の実施形態では、Ｙ
干渉計がコーナーキューブを備えたダブルパス干渉計で
ある場合について説明したが、これに限らず、走査中に
測定対象物としてのマスクステージ等に回転が殆ど生じ
ないような構成の場合には、シングルパス構成にしても
良い。図６には、上記第２の実施形態のＹ干渉計をシン
グルパス構成にした場合の干渉計の一例が示されてい
る。この図６の干渉計は、図５中のコーナーキューブ４
１に代えてレシーバ２７をビームスプリッタステージ６
上に固定したものである。この図６のレーザ干渉計によ
っても、上記第２の実施形態と同等の効果を得ることが
できる。なお、図６中のレシーバ２７に代えて、ビーム
スプリッタステージ６上にＸ軸方向に４５の角度で反射
ミラーを固定し、この反射ミラーの反射光路上にレシー
バ２７を配置しても良い。

【００６７】なお、上記第１の実施形態では、移動鏡２
２と固定鏡２３とを同一水平面内に対向して配置する場
合について説明したが、これに限らず、例えば、図７に
示されるように、移動鏡２２と参照鏡を構成する固定鏡
４２とを相互に平行に異なる高さ位置に配置しても良
い。この図７の干渉計では、固定鏡４２は、例えば投影
光学系の鏡筒部に取り付けられる。また、偏光ビームス
プリッタ２１が搭載されたビームスプリッタステージ６
上には、ＸＺ平面に４５度の角度でハーフミラー４４が
固定されている。また、偏光ビームスプリッタ２１によ
る反射光路上には、偏光ビームスプリッタ２１で反射さ
れたＨ成分を移動鏡２２に向けて反射する全反射ミラー
４５が配設されている。この全反射ミラー４５は、ビー
ムスプリッタステージ６上の偏光ビームスプリッタ２１
及びハーフミラー４４と一体的にＸ軸方向に移動するよ
うになっている。

【００６８】また、図８には、図７のレーザ干渉計の変
形例が示されている。この図８のレーザ干渉計は、図７
のレーザ干渉計における光学系の配置及び構成を変更し
たもので、基本的な考えは同じである。なお、図８にお
いて、符号４４ａ、４４ｂは、全反射ミラーを示す。

【００６９】これら図７、図８のレーザ干渉計を露光装
置に組み込んでも、前述した第１の実施形態と同等の効
果を得ることができる。

【００７０】なお、上記各実施形態では、本発明に係る
レーザ干渉計が液晶用の走査型露光装置に適用された場
合について説明したが、こらに限らず、半導体製造用の
ステップ・アンド・スキャン方式のスキャニング・ステ
ッパや、投影光学系として複数の投影光学系ユニットを
備えた露光装置や、プロキシミティ方式のアライナー等
の露光装置、その他の一次元移動ステージを備えた装置
に好適に適用できる。

【００７１】また、本発明に係るレーザ干渉計は、基板
として液晶用基板に限らず、マスクとして用いられるマ
スク用ガラス基板を露光する露光装置にも適用すること
ができる。

【００７２】また、本発明に係るレーザ干渉計は、ＸＹ
２次元移動ステージに適用しても、ステージ全長より短
い反射鏡を用いてステージ全長より長いストローク範囲
の全域でその長ストローク方向に直交する方向の位置を
高精度に検出することは可能である。かかる意味で、ス
テッパ等のウエハステージの位置測定装置としても適用
可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザ干渉計によれば、移動体の全長より短い反射鏡を用い
て移動体の全長より長い移動ストロークの全域で長スト
ローク方向に直交する方向の位置測定を行うことができ
るという優れた効果がある。

【００７４】また、本発明に係る露光装置は、基板が大
型化した場合であっても、ステージの位置制御を高精度
に行うができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の走査型露光装置の主要部の構
成を概略的に示す図である。

【図２】図１のマスクステージ及びプレートステージの
非走査方向の位置を測定するＹ干渉計の構成各部を示す
平面図である。

【図３】走査開始時点のマスクステージとビームスプリ
ッタステージの位置関係を示す図である。

【図４】走査終了時点のマスクステージとビームスプリ
ッタステージの位置関係を示す図である。

【図５】第２の実施形態のＹ干渉計の構成を示す平面図
である。

【図６】他の実施形態のＹ干渉計の構成を示す平面図で
ある。

【図７】その他の実施形態のＹ干渉計の構成を示す斜視
図である。

【図８】図７のＹ干渉計の変形例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２…マスク、３…プレート（基板）、４…マスクステー
ジ（移動体）、５…プレートステージ（基板ステージ、
移動体）、６…ビームスプリッタステージ（移動装
置）、６’…ビームスプリッタステージ（移動装置）、
２０…レーザヘッド（光源部）、２０’…レーザヘッド
（光源部）、２１…偏光ビームスプリッタ（分離光学
系）、２１’…偏光ビームスプリッタ（分離光学系）、
２２…移動鏡、２２ａ…移動鏡反射面、２２ａ’…移動
鏡反射面、２３…固定鏡（反射光学部材）、２３’…固
定鏡（反射光学部材）、２６’…コーナーキューブ（参
照鏡、光路折り返し部材）、１００…露光装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動鏡で反射された測定ビームと参照鏡
で反射された参照ビームとを干渉させて、移動体の所定
の第１方向に関する位置を測定するレーザ干渉計であっ
て、光源部から射出されるレーザビームを前記測定ビームと
参照ビームとに分離する分離光学系と；前記分離光学系
を前記第１方向と直交する第２方向に前記移動体の前記
第２方向の移動速度と異なる速度で移動させる移動装置
とを備えることを特徴とするレーザ干渉計。
【請求項２】前記参照鏡は、前記分離光学系と一体的
に移動することを特徴とする請求項１に記載のレーザ干
渉計。
【請求項３】前記参照鏡は、前記分離光学系と一体的
に移動するとともに、前記参照ビームを入射光路と平行
な光路に沿って前記分離光学系に向けて折り返す光路折
り返し部材であり、前記分離光学系に関して前記移動鏡と反対側に固定さ
れ、前記移動鏡の反射面に対向する反射面を有し、前記
分離光学系を介した前記移動鏡からの反射光を前記分離
光学系に向けて反射する反射光学部材を更に備えること
を特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ干渉計。
【請求項４】前記移動鏡は前記第２方向に延びる長さ
Ｌ１の反射面を有し、前記反射光学部材は前記第２方向
に延びる長さＬ２の反射面を有し、前記移動体の前記第
２方向の移動速度をＶ１、前記分離光学系の前記第２方
向の移動速度をＶ２としたときに、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖ１＝Ｌ２／Ｖ２の関係式が成立する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ干渉計。
【請求項５】マスクを保持して移動するマスクステー
ジと、基板を保持して移動する基板ステージとを備え、
前記マスクに形成されたパターンを前記基板に転写する
露光装置であって、前記マスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方
の位置を測定するレーザ干渉計として、請求項１〜４の
いずれか一項に記載のレーザ干渉計を用いることを特徴
とする露光装置。