JP2001035784A - 第1部材と第2部材との間の位置合わせを検出する装置およびその決定方法並びにリソグラフィ装置 - Google Patents

第1部材と第2部材との間の位置合わせを検出する装置およびその決定方法並びにリソグラフィ装置

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JP2001035784A
JP2001035784A JP2000188296A JP2000188296A JP2001035784A JP 2001035784 A JP2001035784 A JP 2001035784A JP 2000188296 A JP2000188296 A JP 2000188296A JP 2000188296 A JP2000188296 A JP 2000188296A JP 2001035784 A JP2001035784 A JP 2001035784A
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lens barrel
stage
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Fuyuhiko Inoue
冬彦 井上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズとステージとのアライメントで生じる
不正確さを実質的に減少させる。 【解決手段】 一つあるいは二つ以上の干渉計34、3
5、複数の鏡52、56および制御装置を用いて、回路
基板とレンズ筒32の光学軸との位置合わせを行う。レ
ンズ筒32はパターンをマスク36から回路基板上に投
影する。レンズ筒32の光学軸は回路基板に対して垂直
となっている。レンズ筒32と回路基板との正確な位置
合わせを確実にするため、一つあるいは二つ以上の干渉
計34、35は、それぞれの通路を有する複数のビー
ム、すなわち光学軸の移動に応じて変化する複数のビー
ム長さを使用する。干渉計ビームの検出された変化に応
じて、制御装置は回路基板がレンズ筒32の光学軸と位
置合わせされるようにステージ38の位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は一般に、半導体ウ
エハのような基板(回路基板)上にパターン像を転写す
る投影露光システムに関するものである。より詳しく
は、本発明は投影光学系と回路基板との位置合わせ(ア
ライメント)においてより高められた精度を有する投影
露光装置およびその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造では、回路基板上に極めて精
密な回路を作り出すため、光学系と回路基板との厳密な
アライメントが要求される。図1は従来の投影露光装置
10を示す。この投影露光装置は、光源12と、ステー
ジ14と、レンズ筒16と、マスク18と、干渉計20
とを備えている。光源12がマスク18を照らすことに
より、マスクからのパターンがレンズ筒16を介して投
影される。レンズ筒16はステージ14上の感光性基板
上にパターンを投影する。レンズ筒16の光学軸をレン
ズ筒16の中央に引いた一点鎖線で示している。
【0003】回路基板上へのパターンの露光では、回路
基板とレンズ筒16との間で狂いのないアライメントを
行うためにステージ14を移動させることが要求され
る。レンズ筒16の光学軸は、ステージ14に対してパ
ターン像の投影を乱すことなく直接測定できない。した
がって、従来のシステムでは、干渉計20がレンズ筒1
6の側面124に設けられた鏡に第1光ビーム21を投
影するとともにステージ14の対応する側面26に第2
光ビーム22を投影することによってそれらの位置関係
を検出している。各ビームは、ビームスプリッターを介
して制御装置に反射されている。そして、ビームがビー
ムスプリッタを介して再入射することで、これらはお互
いに干渉する。この干渉情報を使って、制御装置は光学
軸とステージ14上に置かれた回路基板とのアライメン
トを決定している。このアライメントの決定に応じて、
ステージ14の位置がレンズ筒16に対して調整され、
ステージ14上の回路基板とレンズ筒16との位置合わ
せが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビーム
21の管理では、熱膨張および変位に対するレンズ筒1
6の感度のためにアライメントに対して正確な情報を与
えることができない。図2に示すように、空気温度の変
動がレンズ筒16の膨張を引き起こす。ここで、両側面
の膨張(あるいは収縮)が均一であれば光学軸は変位し
ないことに留意されたい。図3はレンズ筒16の移動を
示している。レンズ筒16の移動は、図2に示すように
光学軸が移動しなかった場合と同様、ビーム21から図
2で与えられた読みと同じ読みを生じることになる。し
たがって、図2における干渉計の読みに基いたステージ
14の調整は、ステージ14とレンズ筒16との不正確
なアライメントを生じさせる。それゆえに、ステージ1
4に対して露光するときにレンズ筒16を介して投影さ
れたパターン像に誤差が生じてしまう。より詳しくは、
従来のアライメント方法は、レンズ筒16の一側面のみ
を使用していたので、アライメント問題の全てが正確に
検出されていない。よって、レンズ筒16に対するステ
ージ14の調整がしばしば不正確なものとなり、その結
果ステージ14上に置かれた回路基板上へのパターン像
の投影に誤差を生じさせてしまうのである。
【0005】さらに、レンズ筒16は、投影露光装置内
の振動に対して敏感なものとなっている。通常、ステー
ジ14を調整すると投影露光装置全体に振動が発生す
る。この振動が図3に示すようなレンズ筒16の変動を
引き起こすのである。この変動のため、レンズ筒16の
精密なアライメントが従来の調整方法ではもはや達成で
きない。したがって、レンズ筒16に対するステージ1
4の調整がしばしば不正確なものとなって、ステージ1
4上に置かれた回路基板上へのパターン像の投影に誤差
を生じさせてしまう。
【0006】従来の調整方法のこれら不正確さは、ある
半導体製造の設計制約下で要求された正確さの水準にお
いて許容できるものであるが、最近の半導体製造方法で
要求される正確さは、これら不正確さの減少あるいは排
除を要求している。そのような正確さを達成するため
に、レンズ筒16内での熱的変形・変位・振動によって
生じる誤差が実質的に除去されなければならない。
【0007】したがって、レンズとステージとのアライ
メントで生じる不正確さを実質的に減少させることので
きる投影露光装置およびその方法が必要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の有利な点および
目的は、以下の説明にある程度述べるとともに、その部
分については、その説明から明らかである。すなわち、
その点については本発明の実施形態によって理解でき
る。本発明の有利な点および目的は、特に特許請求の範
囲に記載した部材およびその組み合わせによって理解さ
れるとともに実現される。
【0009】この明細書中に例示するとともに大まかに
記述したように、本発明の目的に従いかつ有利な点を達
成するため、本発明の投影露光装置は投影光学系と、一
つあるいは二つ以上の干渉計と、制御装置とを備えてい
る。レンズ筒と回路基板との位置合わせを行うため、一
つあるいは二つ以上の干渉計は、レンズ筒の第1側面お
よび第2側面のそれぞれに通じる各通路を有する複数の
ビームを通過させている。従って、光学軸の真の変動が
検出される。これらビームに応じて、制御装置はステー
ジの位置を調節し、ステージ上の回路基板がレンズ筒の
光学軸と正確に位置合わせされるようにしている。
【0010】本発明のさらなる目的および有利な点は、
以下の説明にある程度述べるとともに、その部分につい
ては、その説明から明らかなものである。すなわち、そ
の点については本発明の実施形態によって理解できる。
本発明の目的および有利な点は、特に特許請求の範囲に
記載した部材およびその組み合わせによって理解されか
つ実現される。
【0011】すなわち、本発明は、実施の形態に対応付
けした以下の構成を採用している。本発明の装置は、第
1部材(32、68)と第2部材(38)との間の位置
合わせを検出するための装置(30)であって、第1部
材(32、68)の第1側面(33)に隣接して設けら
れた第1反射面(54)から反射された第1測定ビーム
と、第1部材(32、68)の第1側面(33)とは異
なる第2側面(39)に隣接して設けられた第2反射面
(58、66、86)から反射された第2測定ビーム
と、を検出するための手段である第1検出器(24)
と、第1反射面(54)から反射された第3測定ビーム
と、第2部材(38)の第1側面(37)に隣接して設
けられた第3反射面(50)から反射された第4測定ビ
ームと、を検出するための手段である第2検出器(2
5)と、第1測定ビームから第4測定ビームに基づいて
第1部材(32,68)と第2部材(38)との間の位
置合わせを決定するための手段である決定器と、を具備
していることを特徴としている。
【0012】また、本発明の方法は、第1部材(32、
68)と第2部材(38)との間の位置合わせを決定す
る方法であって、第1部材(32、68)の第1側面
(33)に隣接して設けられた第1反射面(54)から
反射された第1測定ビームと、第1部材(32、68)
の第1側面(33)と反対側に位置する第2側面(3
9)に隣接して設けられた第2反射面(58、66、8
6)から反射された第2測定ビームと、を検出する段階
と、第1反射面(54)から反射された第3測定ビーム
と、第2部材(38)の第1側面(37)に隣接して設
けられた第3反射面(50)から反射された第4測定ビ
ームと、を検出する段階と、第1測定ビームから第4ビ
ームの検出結果に基づいて第1部材(32、68)と第
2部材(38)との間の位置合わせを決定する段階と、
を具備していることを特徴としている
【0013】前述した総括的な説明および以下詳細に述
べる説明の両方は、代表的かつ説明的なものであり、特
許請求の範囲に記載した本発明を限定するものではな
い。
【0014】
【発明の実施の形態】添付した図面は本明細書に組み入
れられるとともに本明細書の一部を構成するものであ
り、かつ本発明の好ましい実施形態を示すものであっ
て、本発明の説明とともに本発明の本質を説明するのに
役立つものである。
【0015】内容は発明の実施形態に詳細に記載してお
り、その例を添付図面に示している。
【0016】本発明によれば、マスクに形成されたパタ
ーン像を回路基板に垂直な光学軸に沿うレンズ筒を介し
て回路基板上に転写する投影露光装置および方法を備え
ている。回路基板と光学軸との正確なアライメントは、
レンズ筒の対向する面に対して少なくとも一つの光線を
通過させる一つあるいは二つ以上の干渉計を用いて正確
なアライメントを検出している本発明によって達成され
る。
【0017】本発明の投影露光装置は、投影光学系と、
一つあるいは二つ以上の干渉計と、制御装置(決定器)
とを備えている。この一つあるいは二つ以上の干渉計
は、複数のビームが作り出されるように配置されてい
る。それぞれのビームはそれぞれの通路(光路)を有し
ており、この光路の長さはビームの光路に沿うレンズ筒
の寸法の変化に応じて変化する。これらビームは、ビー
ムを受け取りかつレンズ筒の寸法による変化を決定する
とともに、ステージ上に回路基板が位置決めされたステ
ージを調整する制御装置に反射され、それにより回路基
板の特定領域がレンズ筒の光学軸と位置合わせされるよ
うになっている。
【0018】図4は、本発明による投影露光装置30の
一実施形態を示す側面図である。この投影露光装置30
は、レンズ筒(第1部材)32と、マスク36と、ステ
ージ(第2部材)38と、干渉計34,35とを備えて
いる。レンズ筒32は、マスク36からのパターン像を
ステージ38上に置かれた回路基板上に投影するもので
ある。レンズ筒32の中心に引かれた一点鎖線は光学軸
40である。本発明は、レンズ筒32の熱膨張・変位・
振動により生ぜしめられた狂いを正確に検出するととも
にそれに応じてステージ38を調整することによって、
ステージ38上の回路基板とレンズ筒32との正確なア
ライメントを確実なものとしている。
【0019】干渉計34,35はマウント42上に設け
られている。ステージ38はベース44の他端側に設け
られている。一実施形態において、干渉計34,35は
それぞれ、別個の光源、好ましくはレーザービームを有
するとともに、各ビームスプリッター46,47にビー
ムを投影している。干渉計34はレーザービーム(第2
原ビーム)41をビームスプリッター(第2スプリッタ
ー)46に投影するものである。ビームスプリッター4
6はビームを分けるとともにステージ38の側面(第2
部材の第1側面)37に隣接して配置された第一の反射
面(第3反射面)50に第1ビーム(第4測定ビーム)
を、そして鏡52に第2ビーム(第3測定ビーム)を投
影している。つぎに、鏡52はレンズ筒32の側面(第
1部材の第1側面)33に隣接して配置された反射面5
4に向け第2ビームを偏向させている。
【0020】干渉計35はレーザービーム(第1原ビー
ム)43をビームスプリッター(第1スプリッター)4
7に投影するものである。ビームスプリッター47はビ
ームを分けるとともにレンズ筒32の側面33に隣接し
て配置された第二の反射面(第1反射面)54に第1ビ
ーム(第1測定ビーム)を、そして鏡56に第2ビーム
(第2測定ビーム)を投影している。鏡56はレンズ筒
32の側面(第2側面)39に隣接して配置された第三
の反射面(第2反射面)58に向け第2ビームを偏向さ
せている。レンズ筒32は、第2ビームがレンズ筒32
を介して第三の反射面58に進むことができるトンネル
(通路)60を備えている。このトンネル60は実質的
に像平面と平行に設けられている。一実施形態におい
て、レンズ筒32は複数のレンズを備えているととも
に、トンネル60は隣接するこれらレンズ間のスペース
に配置されている。
【0021】ビームスプリッター47によって作り出さ
れた2つのビームは、第二の反射面54および第三の反
射面58で反射されるとともに、検出器(第1検出器)
24によって検出される。検出器24は、2つのビーム
の干渉によってビーム長の変化を決定するものである。
同様に、検出器(第2検出器)25は、ビームスプリッ
ター46によって作り出された2つのビームのビーム長
の変化を決定するものである。検出器24,25によっ
て検出されたビーム長の変化に基づいて、制御装置(図
示せず)はステージ38上の回路基板とレンズ筒32と
の位置合わせを行うためにステージ38を移動させてい
る。ステージ38の移動は当該技術分野において公知の
ものであり、ここでは詳細に説明しない。
【0022】干渉計34,35からのビームは、光学軸
40に垂直な方向におけるレンズ筒32の各側面の変位
の計測、および光学軸40に垂直な方向におけるステー
ジ38に対するレンズ筒32のアライメントの決定を可
能としている。干渉計35の出力から、光学軸40の移
動が高い精度で得ることができる。なぜならば、光学軸
40に垂直な方向におけるレンズ筒32の寸法の変化が
検出できるとともに必要な場合には補償することができ
るからである。
【0023】干渉計34,35と、第一の反射面50
と、第二の反射面54および第三の反射面58の類似し
た構成は、図4で検知された変動に垂直な方向における
レンズ筒32の同様な変動を決定するのにも用いること
ができる。それは図4における部材の構成が左右方向に
おいてレンズ筒32の変動を検出しているのに対して、
さらなる部材が左右方向に垂直な方向におけるレンズ筒
32の変動を検出するのに使用されている。
【0024】図5および図6は、ビームがレンズ筒32
を通過するのではなくレンズ筒の周囲を進むように配置
された反射面を有する実施形態を示している。干渉計3
4の出力は、ステージの対応する側の位置および投影光
学系の位置を互いについて高精度で与えている。
【0025】干渉計34,35からの情報を使用して、
光学軸40とステージ38上の回路基板とが正確に位置
合わせされるようにステージ38が調整される。ひとた
び調整されれば、投影露出装置30はマスク36上のパ
ターンをステージ38の回路基板上に正確に転写するこ
とができる。したがって、ステージ38上の回路基板の
特定領域に対する光学軸40のアライメントが、回路基
板の露光精度を高めている。
【0026】図5は本発明による投影露光装置の一変形
実施を示している。図5の投影露光装置は、図4の露光
装置と同様のものである。図4の投影露光装置30と対
照をなして、レンズ筒(第1部材)68にはトンネルが
設けられておらず、そのためビームが図4のものと異な
る経路で送られている。一本のビームがレンズ筒68の
側面39に投影されるように干渉計35が配置されてい
る。このことを達成するため、干渉計35がレーザービ
ーム43をビームスプリッター47に投影している。ビ
ームスプリッター47はビームを分けるとともに第1ビ
ームをレンズ筒68の側面33に隣接して配置された第
二の反射面54に投影しかつ第2ビームを鏡56に投影
している。鏡56は第2ビームをレンズ筒68の側面3
3に隣接して配置された鏡(第4反射面)62に向け偏
向させるものである。鏡62はビームをレンズ筒68の
側面33の角部近傍に配置された鏡(第5反射面)64
に向け偏向させるものである。最終的に、鏡64は第2
ビームをレンズ筒68の側面39に隣接して配置された
第三の反射面(第2反射面)66に投影させる。したが
って、干渉計35は光学軸40に垂直な方向におけるレ
ンズ筒68の寸法の測定値を与えている。干渉計35の
出力は、高精度でレンズ筒68の光学軸40の位置を与
えている。また、干渉計34の出力は、レンズ筒68に
対するステージ38の位置を与えている。これらの測定
値を使用して、ステージ38の位置を正確に調整するこ
とができ、したがってその結果、光学軸40とステージ
38上の回路基板との正確なアライメントを得ることが
できるのである。
【0027】図5はレンズ筒68の頂部にわたって横切
るビームを示しているが、干渉計35および鏡62,6
4,66はビームが投影光学系68の底部の周りを横切
るように配置することもできる。さらに図4同様、図5
に示す部材によって測定された変動に垂直な方向におけ
る変動を測定する別の干渉計および鏡の組を設けること
もできる。
【0028】図6は、本発明の投影露光装置の他の実施
形態を示している。この実施形態では、たった一つの干
渉計70が光学軸40に垂直な方向におけるレンズ筒3
2の寸法、および光学軸40に垂直な方向におけるステ
ージ38に対するレンズ筒32のアライメントを測定す
るのに使用されている。干渉計70はマウント72上に
設けられている。マウント72およびステージ38はベ
ース44上に設けられている。
【0029】干渉計70はレーザービーム(原ビーム)
71を第一のビームスプリッター(第1ビームスプリッ
ター)76に投影するものである。ビームスプリッター
76はビームを(第1初期ビームおよび第2初期ビーム
に)分けるとともに第1ビーム(第2初期ビーム)を第
二のビームスプリッター(第3ビームスプリッター)7
8に投影しかつ第2ビーム(第1初期ビーム)を第三の
ビームスプリッター(第2ビームスプリッター)80に
投影している。第二のビームスプリッター78は第1ビ
ームを(第3測定ビームおよび第4測定ビームに)分け
るとともにビーム(第4測定ビーム)をステージ38の
側面37に隣接して配置された第一の反射面50に投影
し、かつビーム(第3測定ビーム)をマウント72上に
設けられた鏡84に投影するものである。鏡84は、ビ
ームをレンズ筒32の側面33に隣接して配置された第
二の反射面54に向け偏向させている。第三のビームス
プリッター80は、第2ビームを(第1測定ビームおよ
び第2測定ビームに)分けるとともに一方のビーム(第
2測定ビーム)をレンズ筒32の側面39に隣接して配
置された第三の反射面(第2反射面)86に投影し、か
つ他方のビーム(第1測定ビーム)をマウント72上に
配置された鏡190に投影するものである。ビームはレ
ンズ筒32のレンズ88を介して横切ることによって第
三の反射面86に投影される。鏡190はビームをレン
ズ筒32の側面33に隣接して配置された第二の反射面
54に向け偏向させるものである。この実施形態は、レ
ンズ筒32の隣接するレンズ間にトンネルを設けるのに
十分なスペースがない場合に使用することができる。
【0030】干渉計70は光学軸40に垂直な方向にお
けるレンズ筒32の寸法の測定値、および光学軸40に
垂直な方向におけるステージ38に対するレンズ筒32
のアライメントを与えるものである。干渉計70の出力
から、レンズ筒32の光学軸40の位置およびレンズ筒
32に対するステージ38の位置を高精度で決定するこ
とができる。反射されたビームからの測定値を使用する
ことによって、ステージ38を正確に調整することがで
き、したがってその結果、光学軸40とステージ38上
の回路基板との正確なアライメントを得ることができる
のである。
【0031】別の部材からなる組(図示せず)を図6の
部材によって測定された変動に垂直な変動の同様の測定
値を得るのに使用することもできる。
【0032】図7(a)は、図4に示す技術と同様、投
影光学系を通り抜けるビームを利用した変形の検出を示
す側面図である。より詳しくは、図7(a)に示す実施
形態では2本のビームが使用されている。第1ビーム
(第1測定ビーム)92はレンズ筒32の左側面33上
に設けられた第二の反射面54で反射される。第2ビー
ム(第2測定ビーム)93はレンズ筒32の右側面35
上に設けられた第三の反射面58にレンズ筒32を介し
て反射されるとともに、レンズ筒32の左側面33上に
設けられた開口部60を介して反射されている。ビーム
92,93からの測定値を使用して、レンズ筒32の変
形が光学軸に影響を与えたか否か、および調整の必要が
あるか否かを決定することができる。従来の装置では実
際には移動が起こっていない投影光学軸の側面上に設け
られたただ一つの反射面からの干渉計の読みをとってい
ることに留意すべきである。
【0033】干渉計装置34はステージ38の位置を位
置合わせするために利用されている。干渉計装置34は
基準軸線91の長さと軸線90の長さとの差を測定かつ
検出した後に、もしこの基準軸線の長さに変動がなけれ
ばステージの位置が測定できる。光学軸40がステージ
38上の目標94と位置合わせされるとき、干渉計装置
によって測定できる軸線91の長さと軸線90の長さと
の差を“(軸線90の長さ)−(軸線91の長さ)=
A”と定義する。
【0034】図7(b)は、レンズ筒32がxだけ膨張
した状態を示している。レンズ筒32の左側の壁95が
レンズ筒の膨張によってxだけ移動している。これによ
り基準軸線の長さがxだけ短くなっている。したがっ
て、“(軸線90の長さ)−(軸線91の長さ)=A+
x”となる。ステージ制御器はこのxに対してステージ
30を移動させて修正しようとするので、ステージ38
がxだけ左に移動してしまう。しかしながら、光学軸4
0はレンズの膨張に対して移動していないので、目標9
4が光学軸40から距離xだけ移動してしまう。干渉計
装置35を使用してxを測定することができる。もしレ
ンズ筒32がxだけ膨張しているのであればビーム92
の長さはxだけ短くなり、かつビーム93の長さはxだ
け長くなることになる。したがって、ビーム92の長さ
とビーム93の長さとの差は2xだけ変化していること
になる。干渉計装置35はこの2xの変化を測定するこ
とができるものであるとともに、干渉計装置34はこの
2xの変化に正確に応答することができるものである。
【0035】図8はレンズ変位を示している。レンズ筒
32の左側の壁198がレンズ筒の変位によってxだけ
移動している。したがって、基準軸線の長さが距離xだ
け短くなっている。すなわち、“(軸線90の長さ)−
(軸線91の長さ)=A+x”となっている。ステージ
制御器はこのxに対してステージ38を移動させて修正
しようとするので、ステージ30がxだけ左に移動して
しまう。このようにレンズ筒に変位が生じた場合にも、
光学軸40が移動してしまうので、目標94は光学軸4
0同様、同じ位置を維持してしまう。もしレンズ筒32
がxだけ移動したのであれば、ビーム92の長さはxだ
け短くなるとともにビーム93の長さもxだけ短くなら
なければならない。ビーム92の長さとビーム93の長
さとの差は変わらない。干渉計装置35による検出は干
渉計装置34の結果に影響を与えるものではない。した
がって、レンズ変位と区別できないレンズの膨張が干渉
計装置35を利用することによって測定できるとともに
修正することができる。
【0036】図9は、図8の干渉計装置34,35を干
渉計装置96,98,100に置き換えた構成を示して
いる。図9において、各干渉計装置は絶対値形(absolu
tetype)といわれるものである。この装置98は、ビー
ム43と、ビームスプリッター47と、検出器24と、
第二の反射面54の代わりに基準鏡101とを有してい
る。この装置はビーム93の長さと基準鏡101の長さ
との差を測定している。これにより、装置98は第三の
反射面58の位置を測定している。同じ方法で、装置9
6が第一の反射面50(ステージ)の位置を測定すると
ともに装置100が第二の反射面54の位置を測定して
いる。ステージ位置とレンズ筒32との関係は“(装置
96の結果)−(装置100の結果)”として電気的に
計算することができる。レンズの膨張は、“(装置98
の結果)−(装置100の結果)”として電気的に計算
することができる。したがって、この装置は図7(a)
に示す装置のものと同様の結果を得ることができる。
【0037】種々の変更実施および変形実施が本発明の
範囲あるいは趣旨から逸脱することなく本発明の露光装
置に実施可能であることは当業者には明白なことであ
る。たとえば、上述した装置および方法は特定の方向に
光学軸の移動を検出するための干渉計を一つあるいは二
つ設けているが、投影露光装置にいくつ干渉計を設けて
も良いし、かつその干渉計の位置についても図示したも
のに限定されるものではない。さらに、この装置は、鏡
の代わりとなる構成を設けることもできる。さらにま
た、一つあるいは二つ以上の干渉計が投影光学系の複数
からなる場所で光学軸に垂直な次元における投影光学系
の寸法を測定することもできる。
【0038】本発明はマスクパターンを回路基板上に露
光させるための装置あるいは方法としての使用に限定さ
れるものではない。本発明に合わせて述べてきたアライ
メント誤差を検出するための装置および方法は、高精度
が要求される装置や外的要因がアライメントに影響を与
える装置にも採用できる。
【0039】さらに、本実施形態における露光装置は、
マスクとウエハがマスクパターンを露光するために同期
して移動する走査型露光装置(たとえば、米国特許第
5,473,410 号明細書参照)にも適用することができる。
【0040】さらにまた、本実施形態における露光装置
は、マスクとウエハが静止している間にマスクパターン
が露光され、かつウエハがステップ移動することを連続
するステップ・アンド・リピート型露光装置にも適用す
ることができる。
【0041】さらにまた、本発明は、投影光学系を使用
することなしにマスクとウエハを密接して配置すること
によりマスクパターンが露光されるプロキシミティ露光
装置にも適用することができる。
【0042】露光装置の用途は半導体の製造に限定され
る必要はない。たとえば、LCDパターンが矩形のガラス
プレート上に露光されるLCD露光装置や、あるいは薄い
フィルム状の磁気ヘッドを製造する露光装置にも使用す
ることができる。
【0043】露光装置に対する光源について、g線(43
6nm)、i線(365nm)、KrFエキシマーレーザー(248n
m)、ArFエキシマーレーザー(193nm)、およびF2レー
ザー(157nm)が使用できるとともに、x線や電子ビー
ムのような荷電粒子ビームを使用することもできる。も
し電子ビームが使用される場合には、熱電子放出タイプ
の六ホウ化ランタン(LaB6)あるいは熱電子放出タイプ
のタンタル(Ta)が電子銃として使用できる。さらに、
電子ビームが使用される場合には、マスクを使用するこ
ともできるし、あるいはマスクを使用することなくウエ
ハ上にパターンを直接形成させるように構成させること
もできる。
【0044】投影光学系の倍率は、縮小系に制限される
必要はない。たとえば、倍率は1倍あるいは拡大系と同
じとすることができる。
【0045】投影光学系について、エキシマーレーザー
のような遠紫外線が使用される場合には、石英や蛍石な
どのような遠紫外線を透過するガラス材料が使用されな
ければならない。F2レーザーあるいはx線が使用される
場合には、光学系は反射屈折あるいは屈折によるもので
なければならない(レチクルは反射型とされなければな
らない)。最後に、電子ビームが使用される場合には、
電子光学は電子レンズおよび偏光器から構成されなけれ
ばならない。言うまでもなく、電子ビームに対する光学
光路は真空とされなければならない。
【0046】リニアモータ(たとえば、米国特許第 5,6
23,853 号明細書あるいは米国特許第 5,528,118 号明細
書参照)がウエハステージあるいはレチクルステージに
使用される場合には、空気軸受を使用した空気浮揚式ま
たはローレンツ力あるいはリアクタンス力を使用した磁
気浮揚式のような種々のリニアモータのいずれでも使用
することができる。さらに、ステージはガイドに沿って
移動させることもできるし、あるいはガイドが設けられ
ていないガイドレスタイプのものとすることもできる。
【0047】ステージ駆動装置は電磁力によってステー
ジを動かす平面モータを用いて実施させることができ
る。二次元的に配置された複数の磁石を有する磁石部と
二次元的に配置された複数のコイルを有する電機子ユニ
ット部とが互いに向き合って構成された平面モータが使
用できる。この場合において、磁石部あるいは電機子ユ
ニット部のいずれか一方がステージに接続されるととも
に、他方がステージの移動面側に取り付けられなければ
ならない。
【0048】日本国第8-166475 号公開公報(米国特許
第 5,528,118 号明細書)に開示されているように、ウ
エハステージの動きによって作り出された反力は、フレ
ーム部材を使って床(地面)に機械的に解放することが
できる。
【0049】日本国第8-330224 号公開公報(米国特許
出願第 08/416,558 号明細書)に開示されているよう
に、レチクルステージの動きによって作り出された反力
は、フレーム部材を使って床(地面)に機械的に解放す
ることができる。
【0050】上述したように、本発明による露光装置
は、所定の機械的精度・電気的精度・光学的精度が維持
されるような方法で、本明細書の特許請求の範囲に記載
した部材を備える種々のサブシステムを組み立てること
によって作ることができる。種々のサブシステムの精度
を維持するため、その組立の前後で全ての光学系がその
光学精度を達成するのに調整されるとともに、全ての機
械系がその機械精度を達成するのに調整され、かつ全て
の電気系がその電気精度を達成するのに調整されてい
る。露光装置内に各サブシステムを組付ける工程には、
機械的接続・電気回路の配線接続・空気圧の配管接続が
含まれている。各サブシステムは種々のサブシステムか
ら従来組み立てている露光装置を組み立てている。一
度、露光装置が種々のサブシステムで組み立てられれ
ば、全ての精度が装置全体として維持されることを確実
にするように全ての調整が行われる。ところで、露光装
置を製造する際には、温度および清浄度が制御された部
屋の中で行われることが望ましい。一般的な半導体装置
は、半導体装置の機能および性能の設計;この設計に基
づくレチクルの設計;シリコン材料からのウエハの製
造;レチクルからのパターンを本発明による前記装置お
よび方法による露光装置によってウエハ上に投影;装置
組立(ダイシング工程・ボンディング工程・パッケージ
工程を含む);検査などの工程を経て製造されている。
【0051】本発明の他の実施形態は、以上述べてきた
本発明の明細書および実施形態の見地から当業者には自
明である。明細書および例示は一例として考えられたも
のであり、本発明の真の範囲および趣旨は特許請求の範
囲に記載している。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、第1
部材に対して第2部材の位置を正確に調整することがで
き、その結果第1部材と第2部材とを正確に位置合わせ
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の投影露光装置の側面図である。
【図2】 光学軸に垂直な方向における投影光学系の熱
による膨張を示す図である。
【図3】 光学軸に垂直な方向における投影光学系の変
位を示す図である。
【図4】 本発明による投影露光装置の一実施形態を示
す側面図である。
【図5】 本発明による投影露光装置の他の実施形態を
示す側面図である。
【図6】 本発明による投影露光装置の別の実施形態を
示す側面図である。
【図7】 (a)は図4に示す技術同様、投影光学系を
通過するビームを利用して変形を検出するものの側面図
であり、(b)はレンズ筒32がxだけ膨張した状態を
示す側面図である。
【図8】 レンズの変位を示す側面図である。
【図9】 図8の干渉計装置34,35を干渉計装置9
6,98,100と取り替えた状態を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
24 検出器(第1検出器) 25 検出器(第2検出器) 30 投影露光装置(リソグラフィ装置) 32、68 レンズ筒(第1部材) 33 側面(第1部材の第1側面) 34 干渉計 35 干渉計 37 側面(第2部材の第1側面) 38 ステージ(第2部材) 39 側面(第2側面) 41 レーザービーム(第2原ビーム) 43 レーザービーム(第1原ビーム) 46 ビームスプリッター(第2スプリッター) 47 ビームスプリッター(第1スプリッター) 50 第一の反射面(第3反射面) 54 第二の反射面(第1反射面) 58、66、86 第三の反射面(第2反射面) 60 トンネル(通路) 62 鏡(第4反射面) 64 鏡(第5反射面) 70 干渉計 71 レーザービーム(原ビーム) 76 第一のビームスプリッター(第1ビームスプリッ
ター) 78 第二のビームスプリッター(第3ビームスプリッ
ター) 80 第三のビームスプリッター(第2ビームスプリッ
ター) 88 レンズ 92 第1ビーム(第1測定ビーム) 93 第2ビーム(第2測定ビーム) 96 干渉計装置 98 干渉計装置 100 干渉計装置

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1部材と第2部材との間の位置合わ
    せを検出するための装置であって、 前記第1部材の第1側面に隣接して設けられた第1反射
    面から反射された第1測定ビームと、前記第1部材の前
    記第1側面とは異なる第2側面に隣接して設けられた第
    2反射面から反射された第2測定ビームと、を検出する
    ための手段と、 前記第1反射面から反射された第3測定ビームと、前記
    第2部材の第1側面に隣接して設けられた第3反射面か
    ら反射された第4測定ビームと、を検出するための手段
    と、 前記第1測定ビームから前記第4測定ビームに基づいて
    前記第1部材と前記第2部材との間の位置合わせを決定
    するための手段と、を具備していることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記第1測定ビームおよび前記第2測定ビームを形成す
    るために第1原ビームを分ける手段をさらに具備してい
    ることを特徴とする装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の装置において、 前記第3測定ビームおよび前記第4測定ビームを形成す
    るため第2原ビームを分ける手段をさらに具備している
    ことを特徴とする装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記第1部材は、前記第2測定ビームが通過する通路を
    有することを特徴とする装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記第2測定ビームを反射させるために前記第1部材の
    前記第1側面に隣接して設けられた第4反射面と、 前記第4反射面と前記第2反射面との間に前記第2測定
    ビームを反射させるために前記第1部材の前記第1側面
    に隣接して設けられた第5反射面と、をさらに具備して
    いることを特徴とする記載の装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、 原ビームを供給する手段と、 前記原ビームを第1初期ビームおよび第2初期ビームに
    分ける手段と、 前記第1初期ビームを前記第1測定ビームおよび前記第
    2測定ビームに分ける手段と、 前記第2初期ビームを前記第3測定ビームおよび前記第
    4測定ビームに分ける手段と、をさらに具備しているこ
    とを特徴とする装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、 前記第2測定ビームが通過するレンズをさらに具備して
    いることを特徴とする装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の装置を具備するリソ
    グラフィ装置。
  9. 【請求項9】 第1部材と第2部材との間の位置合わ
    せを決定する方法であって、 前記第1部材の第1側面に隣接して設けられた第1反射
    面から反射された第1測定ビームと、前記第1部材の前
    記第1側面と反対側に位置する第2側面に隣接して設け
    られた第2反射面から反射された第2測定ビームと、を
    検出する段階と、 前記第1反射面から反射された第3測定ビームと、前記
    第2部材の第1側面に隣接して設けられた第3反射面か
    ら反射された第4測定ビームと、を検出する段階と、 前記第1測定ビームから前記第4ビームの検出結果に基
    づいて前記第1部材と前記第2部材との間の位置合わせ
    を決定する段階と、を具備していることを特徴とする方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の方法において、 前記第1測定ビームおよび前記第2測定ビームを形成す
    るために第1原ビームを分ける段階をさらに具備してい
    ることを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の方法において、 前記第3測定ビームおよび前記第4測定ビームを形成す
    るために第2原ビームを分ける段階をさらに具備してい
    ることを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項9に記載の方法において、 前記第1部材は、前記第2測定ビームが通過する通路を
    有することを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 請求項9記載の方法において、 前記第2測定ビームを前記第1部材の前記第1側面に隣
    接して設けられた第4反射面から反射させる段階と、前
    記第2測定ビームを第5反射面によって前記第4反射面
    と前記第2反射面との間に反射させる段階と、をさらに
    具備することを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 請求項9記載の方法において、 原ビームを供給する段階と、 前記原ビームを第1初期ビームおよび第2初期ビームに
    分ける段階と、 前記第1初期ビームを前記第1測定ビームおよび前記第
    2測定ビームに分ける段階と、 前記第2初期ビームを前記第3測定ビームおよび前記第
    4測定ビームに分ける段階と、をさらに具備しているこ
    とを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 請求項9記載の方法において、 レンズを介して前記第2測定ビームを通過させる段階を
    さらに具備することを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】 第1部材と第2部材との間の位置合
    わせを検出するための装置であって、 前記第1部材の第1側面に隣接して設けられた第1反射
    面から反射された第1測定ビームと、前記第1部材の前
    記第1側面とは異なる第2側面に隣接して設けられた第
    2反射面から反射された第2測定ビームと、を検出する
    第1検出器と、 前記第1反射面から反射された第3測定ビームと、前記
    第2部材の第1側面に隣接して設けられた第3反射面か
    ら反射された第4測定ビームと、を検出する第2検出器
    と、 前記第1検出器および前記第2検出器の結果に基づいて
    前記第1部材と前記第2部材との間の位置合わせを決定
    する決定器と、を具備していることを特徴とする装置。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の装置において、 前記第1測定ビームおよび前記第2測定ビームを形成す
    るために第1原ビームを分割する第1スプリッターをさ
    らに具備していることを特徴とする装置。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の装置において、 前記第3測定ビームおよび前記第4測定ビームを形成す
    るために第2原ビームを分割する第2スプリッターをさ
    らに具備していることを特徴とする装置。
  19. 【請求項19】 請求項16に記載の装置において、 前記第1部材は、前記第2測定ビームが通過する通路を
    有することを特徴とする装置。
  20. 【請求項20】 請求項16記載の装置において、前
    記第2測定ビームを反射させるために前記第1部材の前
    記第1側面に隣接して設けられた第4反射面と、 前記第2測定ビームを前記第4反射面と前記第2反射面
    との間に反射させるために前記第1部材の前記第1側面
    に隣接して設けられた第5反射面と、をさらに具備して
    いることを特徴とする装置。
  21. 【請求項21】 請求項16記載の装置において、 原ビームを供給する光源と、 前記原ビームを第1初期ビームおよび第2初期ビームに
    分ける第1ビームスプリッターと、 前記第1初期ビームを前記第1測定ビームおよび前記第
    2測定ビームに分ける第2ビームスプリッターと、 前記第2初期ビームを前記第3測定ビームおよび前記第
    4測定ビームに分ける第3ビームスプリッターと、をさ
    らに具備していることを特徴とする装置。
  22. 【請求項22】 請求項16記載の装置において、 前記第2測定ビームが通過するレンズをさらに具備して
    いることを特徴とする装置。
  23. 【請求項23】 請求項16に記載の装置を具備する
    リソグラフィ装置。
  24. 【請求項24】 請求項1記載の装置において、 前記第2側面は、前記第1側面と反対側に設けられてい
    ることを特徴とする装置。
  25. 【請求項25】 請求項4記載の装置において、 前記通路は、前記第1部材に形成されたトンネルである
    ことを特徴とする装置。
  26. 【請求項26】 請求項12記載の装置において、 前記通路は、前記第1部材に形成されたトンネルである
    ことを特徴とする装置。
  27. 【請求項27】 請求項16に記載の装置において、 前記第2側面は、前記第1側面と反対側に設けられてい
    ることを特徴とする装置。
  28. 【請求項28】 請求項19記載の装置において、 前記通路は、前記第1部材に形成されたトンネルである
    ことを特徴とする装置。
JP2000188296A 1999-06-29 2000-06-22 第1部材と第2部材との間の位置合わせを検出する装置およびその決定方法並びにリソグラフィ装置 Withdrawn JP2001035784A (ja)

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