JP3337065B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method using the same - Google Patents

Exposure apparatus and device manufacturing method using the same

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JP3337065B2 JP09939499A JP9939499A JP3337065B2 JP 3337065 B2 JP3337065 B2 JP 3337065B2 JP 09939499 A JP09939499 A JP 09939499A JP 9939499 A JP9939499 A JP 9939499A JP 3337065 B2 JP3337065 B2 JP 3337065B2
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザー干渉計
方式でレチクル及びウエハの位置計測を行う機構を備え
た投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus having a mechanism for measuring the positions of a reticle and a wafer by, for example, a laser interferometer method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称す
る)のパターンを投影光学系を介して感光基板上に投影
露光する投影露光装置が使用されている。斯かる投影露
光装置では、感光基板の位置決めを正確に行う必要があ
るため、感光基板側のステージの測長系としてレーザー
干渉計が使用されている。
2. Description of the Related Art When a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or the like is manufactured by a photolithography process, a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle") is exposed through a projection optical system. A projection exposure apparatus that performs projection exposure on a substrate is used. In such a projection exposure apparatus, since it is necessary to accurately position the photosensitive substrate, a laser interferometer is used as a length measuring system of the stage on the photosensitive substrate side.

【0003】図5は従来のレーザー干渉計を備えた投影
露光装置を示し、この図5において、ベース1の上に防
振ばね2A及び2Bを介してステージ支持台3が載置さ
れ、ステージ支持台3の上に、インバー(低膨張率の合
金)よりなるコラム4が植設されている。防振ばね2A
及び2Bにより、ベース1が載置されている床側からの
各種の振動がステージ支持台3側に伝わるのが防止され
る。コラム4の中段に鏡筒5が保持され、鏡筒5の内部
に投影倍率が1/5の投影光学系PLが収納されてい
る。また、ステージ支持台3上のコラム4で囲まれた領
域に、ウエハ側Yステージ6が載置され、ウエハ側Yス
テージ6上にウエハ側Xステージ7が載置され、ウエハ
側Xステージ7上に感光基板としてのウエハ8が保持さ
れている。
FIG. 5 shows a projection exposure apparatus provided with a conventional laser interferometer. In FIG. 5, a stage support 3 is mounted on a base 1 via vibration-proof springs 2A and 2B, and a stage support is provided. On the base 3, a column 4 made of invar (an alloy having a low expansion coefficient) is implanted. Anti-vibration spring 2A
2B prevents various vibrations from the floor on which the base 1 is placed from being transmitted to the stage support 3 side. A lens barrel 5 is held in the middle stage of the column 4, and a projection optical system PL having a projection magnification of 5 is housed inside the lens barrel 5. A wafer-side Y stage 6 is placed in an area surrounded by the column 4 on the stage support 3, a wafer-side X stage 7 is placed on the wafer-side Y stage 6, and a wafer-side X stage 7 is placed on the wafer-side X stage 7. Holds a wafer 8 as a photosensitive substrate.

【0004】ウエハ側Yステージ6は、投影光学系PL
の光軸AX1に垂直な平面内の図5の紙面に垂直なY方
向にウエハ8の位置決めを行い、ウエハ側Xステージ7
は、投影光学系PLの光軸AX1に垂直な平面内でY軸
に垂直なX方向にウエハ8の位置決めを行う。なお、ウ
エハ側Xステージ7の上には、図示省略するも、投影光
学系PLの光軸AX1に平行なZ方向にウエハ8の位置
決めを行うZステージ等も載置されている。
The wafer-side Y stage 6 includes a projection optical system PL.
The wafer 8 is positioned in a Y direction perpendicular to the plane of FIG.
Performs positioning of the wafer 8 in the X direction perpendicular to the Y axis in a plane perpendicular to the optical axis AX1 of the projection optical system PL. Although not shown, a Z stage for positioning the wafer 8 in the Z direction parallel to the optical axis AX1 of the projection optical system PL is also mounted on the wafer-side X stage 7.

【0005】ウエハ8側のレーザー干渉計において、ウ
エハ側Xステージ7上のX方向の一端にX軸用移動鏡9
が固定され、鏡筒5のX方向の一端にX軸用固定鏡(参
照鏡)10が取り付けられている。また、ベース1上の
X方向の端部に支持台14を介してビームスプリッター
12が固定され、ビームスプリッター12の上方で支持
台14を延長した部分(図示省略)に反射プリズム11
が固定されている。そして、図示省略した支持台に固定
されたX軸用レーザー干渉計本体部13から射出された
レーザービームが、ビームスプリッター12によりウエ
ハ側測長ビームWS及びウエハ側参照ビームWRに分割
される。ウエハ側測長ビームWSはX軸用移動鏡9に反
射されて再びビームスプリッター12に戻り、ウエハ側
参照ビームWRは反射プリズム11で反射されてX軸用
固定鏡10に向かい、固定鏡10で反射された後に反射
プリズム11を経て再びビームスプリッター12に戻
る。ビームスプリッター12とX軸用移動鏡9との間の
ウエハ側測長ビームWSと、反射プリズム11とX軸用
固定鏡10との間のウエハ側参照ビームWRとは互いに
平行であり、且つX軸に平行である。
In the laser interferometer on the wafer 8 side, an X-axis movable mirror 9 is attached to one end of the wafer-side X stage 7 in the X direction.
Is fixed, and an X-axis fixed mirror (reference mirror) 10 is attached to one end of the lens barrel 5 in the X direction. Further, a beam splitter 12 is fixed to an end of the base 1 in the X direction via a support 14, and a reflection prism 11 is provided above the beam splitter 12 at a portion where the support 14 is extended (not shown).
Has been fixed. The laser beam emitted from the X-axis laser interferometer main body 13 fixed to a support (not shown) is split by the beam splitter 12 into a wafer-side measurement beam WS and a wafer-side reference beam WR. The wafer-side measurement beam WS is reflected by the X-axis movable mirror 9 and returns to the beam splitter 12 again. The wafer-side reference beam WR is reflected by the reflection prism 11 and travels to the X-axis fixed mirror 10. After being reflected, the light returns to the beam splitter 12 through the reflecting prism 11 again. The wafer-side measurement beam WS between the beam splitter 12 and the X-axis movable mirror 9 and the wafer-side reference beam WR between the reflection prism 11 and the X-axis fixed mirror 10 are parallel to each other and X Parallel to the axis.

【0006】ビームスプリッター12に戻された両ビー
ムWS及びWRは、X軸用レーザー干渉計本体部13に
付属のレシーバ(受光部)に入射する。実際には、ビー
ムスプリッター12に戻された両ビームWS及びWR
は、X軸用レーザー干渉計本体部13からの入射方向と
直交する方向に射出する場合もあり、この場合にはその
レシーバはビームスプリッター12の底部側に配置され
る。例えばヘテロダイン方式の場合には、ビームスプリ
ッター12からの射出段階でウエハ側参照ビームWRと
ウエハ側測長ビームWSとは互いに周波数が微小量Δf
だけ異なり、そのレシーバからは、X軸用移動鏡9のX
方向の移動速度に応じて周波数がそのΔfから変化して
いるビート信号が出力される。このビート信号を処理す
ることにより、ウエハ側参照ビームWRの光路長を基準
としたウエハ側測長ビームWSの光路長の変化量、ひい
てはX軸用固定鏡10を基準にした場合のX軸用移動鏡
9のX方向の座標が高い分解能で且つ高精度に計測され
る。
The two beams WS and WR returned to the beam splitter 12 are incident on a receiver (light receiving unit) attached to the X-axis laser interferometer main body 13. In practice, both beams WS and WR returned to the beam splitter 12
May be emitted in a direction orthogonal to the direction of incidence from the X-axis laser interferometer main body 13. In this case, the receiver is disposed on the bottom side of the beam splitter 12. For example, in the case of the heterodyne method, the frequency of the wafer-side reference beam WR and the wafer-side length measurement beam WS at the time of emission from the beam splitter 12 are very small Δf.
Only the X-axis movable mirror 9
A beat signal whose frequency changes from Δf in accordance with the moving speed in the direction is output. By processing this beat signal, the amount of change in the optical path length of the wafer-side measured beam WS with reference to the optical path length of the wafer-side reference beam WR, and hence the X-axis when the X-axis fixed mirror 10 is referenced, The coordinates of the movable mirror 9 in the X direction are measured with high resolution and high accuracy.

【0007】また、ホモダイン方式の場合には、ウエハ
側参照ビームWRとウエハ側測長ビームWSとは互いに
周波数が等しく、そのレシーバは、例えば移動鏡9のX
方向の位置に応じて位相が正弦波状に変化する90°位
相差の2相の信号を出力する2個の受光素子から構成さ
れる。その2相の信号を例えば電子的な内挿機能を有す
るアップダウンカウンタに供給することにより、X軸用
移動鏡9のX方向の座標が計測される。なお、図5では
X軸用のレーザー干渉計のみを示しているが、ウエハ側
Yステージ6のY方向の座標を検出するためのY軸用の
レーザー干渉計も配置されている。
In the case of the homodyne method, the wafer-side reference beam WR and the wafer-side length measurement beam WS have the same frequency, and the receiver is, for example, the X of the movable mirror 9.
It is composed of two light receiving elements that output two-phase signals having a 90 ° phase difference whose phase changes sinusoidally according to the position in the direction. By supplying the two-phase signals to, for example, an up / down counter having an electronic interpolation function, the coordinates of the X-axis movable mirror 9 in the X direction are measured. Although only the X-axis laser interferometer is shown in FIG. 5, a Y-axis laser interferometer for detecting the Y-direction coordinates of the wafer-side Y stage 6 is also provided.

【0008】図5において、コラム4の上端にはレチク
ルステージ15が固定され、レチクルステージ15上に
レチクル16が保持され、レチクル16のパターン領域
が照明光学系17からの露光光ILにより照明されてい
る。レチクル16のパターンを投影光学系PLにより1
/5に縮小した投影像が、ウエハ8の或るショット領域
に露光される。その後、ウエハ側Yステージ6及びウエ
ハ側Xステージ7を駆動してウエハ8上の次のショット
領域を投影光学系PLの露光フィールドに移動して、レ
チクル16のパターンの縮小像を露光する動作を繰り返
すことにより、ウエハ8上の各ショット領域にレチクル
16のパターンの縮小像が露光される。
In FIG. 5, a reticle stage 15 is fixed to an upper end of a column 4, a reticle 16 is held on the reticle stage 15, and a pattern area of the reticle 16 is illuminated by exposure light IL from an illumination optical system 17. I have. The pattern of the reticle 16 is changed by the projection optical system PL to 1
The projected image reduced to / 5 is exposed on a certain shot area of the wafer 8. Thereafter, the wafer-side Y stage 6 and the wafer-side X stage 7 are driven to move the next shot area on the wafer 8 to the exposure field of the projection optical system PL to expose a reduced image of the pattern on the reticle 16. By repeating, a reduced image of the pattern of the reticle 16 is exposed on each shot area on the wafer 8.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於いては、ステージ支持台3上のウエハ側Yステージ
6及びウエハ側Xステージ7を駆動して、水平面(XY
平面)内でウエハ8をステップ・アンド・リピート方式
で位置決めすることによりウエハ8の全面にレチクル1
6上のパターンの縮小像が露光される。このようにステ
ージ6及び7が移動すると、ステージ支持台3上の装置
の重心が変わったり、ステージ駆動の反動等により、ビ
ームスプリッター12を支持している支持台14に対し
て、投影光学系PLの鏡筒5を支持するコラム4が傾く
可能性がある。
In the prior art as described above, the wafer-side Y stage 6 and the wafer-side X stage 7 on the stage support 3 are driven to move in a horizontal plane (XY).
The reticle 1 is positioned over the entire surface of the wafer 8 by positioning the wafer 8 in a step-and-repeat manner within a plane.
A reduced image of the pattern on 6 is exposed. When the stages 6 and 7 move in this manner, the center of gravity of the apparatus on the stage support 3 changes, or the projection optical system PL is moved with respect to the support 14 supporting the beam splitter 12 due to the recoil of stage drive or the like. The column 4 that supports the lens barrel 5 may be inclined.

【0010】図6は、支持台14に対して鏡筒5及びウ
エハ8を含む投影露光部が傾いた状態を示し、鏡筒5内
の投影光学系の光軸AX1は、本来のZ軸に平行な光軸
AX0に対して角度θだけ傾斜している。この場合、X
軸用固定鏡10に向かうウエハ側参照ビームWRと、X
軸用移動鏡9に向かうウエハ側測長ビームWSとのZ方
向の間隔をLとすると、ビームスプリッター12からX
軸用固定鏡10までの光路長と、ビームスプリッター1
2からX軸用移動鏡9までの光路長との光路差に、L・
sinθ(≒L・θ)の誤差が生じる。投影露光に必要
なレチクル16、投影光学系PL及びウエハ8は、全て
ステージ支持台3又はこれに植設されたコラム4によっ
て支持されているので、仮にステージ支持台3が回転し
てもそれらの相対的結像関係は変わらず、露光時の位置
ずれ誤差にはならない。
FIG. 6 shows a state in which the projection exposure section including the lens barrel 5 and the wafer 8 is tilted with respect to the support table 14, and the optical axis AX1 of the projection optical system in the lens barrel 5 is set to the original Z axis. It is inclined by an angle θ with respect to the parallel optical axis AX0. In this case, X
A reference beam WR on the wafer side toward the fixed mirror 10 for the shaft;
Assuming that the distance in the Z direction from the wafer-side measurement beam WS toward the axis movable mirror 9 is L, the beam splitter 12
The optical path length up to the fixed axis mirror 10 and the beam splitter 1
The optical path difference from the optical path length from 2 to the X-axis movable mirror 9 is L ·
An error of sin θ (≒ L · θ) occurs. The reticle 16, the projection optical system PL, and the wafer 8 necessary for the projection exposure are all supported by the stage support 3 or the column 4 implanted in the stage support 3. Therefore, even if the stage support 3 rotates, they are rotated. The relative imaging relationship does not change, and does not result in a displacement error at the time of exposure.

【0011】しかしながら、図6に示すように、X軸用
固定鏡10までの光路長とX軸用移動鏡9までの光路長
との光路差に誤差が生じた場合、ウエハ8がX方向にそ
の誤差分だけ移動して露光が行われるため、ウエハ8と
レチクル16Aの共役像との位置ずれ誤差が発生する。
例えば、ウエハ8上に1層目の回路パターンが形成され
ているものとして、そのウエハ8上に2層目の回路パタ
ーンを露光する際に、そのような位置ずれ誤差が発生す
ると、ウエハ8上の1層目と2層目との重ね合わせ誤差
が悪くなる不都合がある。
However, as shown in FIG. 6, when an error occurs in the optical path difference between the optical path length to the X-axis fixed mirror 10 and the optical path length to the X-axis movable mirror 9, the wafer 8 moves in the X direction. Since the exposure is performed while moving by the error, a displacement error occurs between the wafer 8 and the conjugate image of the reticle 16A.
For example, assuming that a circuit pattern of the first layer is formed on the wafer 8 and such a positional error occurs when exposing a circuit pattern of the second layer on the wafer 8, There is a disadvantage that the overlay error between the first layer and the second layer becomes worse.

【0012】本発明は斯かる点に鑑み、第1物体として
のレチクル、投影光学系及び第2物体としてのウエハを
支持するステージ系が傾斜したような場合でも、レチク
ルとウエハとの位置ずれ量を高精度に計測できる干渉計
システムを備えた露光装置を提供することを目的とす
る。また、本発明はそのような露光装置を用いて高性能
のデバイスを製造できるデバイス製造方法を提供するこ
とをも目的とする。
In view of the above, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and thus, even when the reticle as the first object, the projection optical system, and the stage system for supporting the wafer as the second object are inclined, the positional deviation between the reticle and the wafer is reduced. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus provided with an interferometer system capable of measuring the distance with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of manufacturing a high-performance device using such an exposure apparatus.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の露光
装置は、第1物体(16A)と第2物体(8)とを同期
移動しながらその第1物体のパターンの像をその第2物
体上に投影して、その第2物体を走査露光する露光装置
であって、その第1物体上に形成されたパターンの像を
その第2物体上に投影する投影系(PL)と、その投影
系を保持する保持部材(3,4)と、第1測長ビーム
(RS)と第1参照ビーム(RR)とを生成する第1光
学部材(20)を備え、その両ビームを用いて、その第
1物体の位置情報を計測する第1干渉計システム(2
0、21,24〜26)と、第2測長ビーム(WS)と
第2参照ビーム(WR)とを生成する第2光学部材(1
2)を備え、その両ビームを用いて、その第2物体の位
置情報を計測する第2干渉計システム(9〜13)と、
その保持部材(3,4)とは独立に配置され、且つその
第1光学部材(20)とその第2光学部材(12)との
内の一方を支持する支持部材(19又は14)と、を有
するものである。
A first exposure apparatus according to the present invention synchronizes a first object (16A) with a second object (8).
While moving by projecting an image of the pattern of the first object to the second on the object, scanning exposing the second object exposure apparatus
A is, the image of the pattern formed on the first object and its second projection system for projecting onto an object (PL), and the holding member (3, 4) for holding the projection system, measuring first Long beam
(RS) and a first light generating a first reference beam (RR)
And the second member is provided by using both beams.
First interferometer system (2) for measuring the position information of one object
0, 21, 24 to 26) and the second measurement beam (WS).
A second optical member (1) for generating a second reference beam (WR);
2), and using both beams, the position of the second object
A second interferometer system (9 to 13) for measuring the position information,
It is arranged independently of the holding members (3, 4), and
The first optical member (20) and its second optical member (12)
And a support member (19 or 14) for supporting one of them.
Is what you do.

【0014】また、本発明の第2の露光装置は、第1物
体(16A)と第2物体(8)とを同期移動しながらそ
第1物体のパターンの像をその第2物体上に投影
て、その第2物体を走査露光する露光装置であって、そ
の第1物体とその第2物体との内の一方を保持して移動
する第1ステージ(6,7又は23)と、その第1ステ
ージを支持する保持部材(3,4)と、第1測長ビーム
(RS)と第1参照ビーム(RR)とを生成する第1光
学部材(20)を備え、その両ビームを用いて、その第
1物体の位置情報を計測する第1干渉計システム(2
0、21,24〜26)と、第2測長ビーム(WS)と
第2参照ビーム(WR)とを生成する第2光学部材(1
2)を備え、その両ビームを用いて、その第2物体の位
置情報を計測する第2干渉計システム(9〜13)と、
その保持部材(3,4)とは独立に配置され、且つその
第1光学部材(210)とその第2光学部材(12)と
の内の一方を支持する支持部材(19又は14)と、を
有するものである。
Further, the second exposure apparatus of the present invention comprises a first object.
While moving the body (16A) and the second object (8) synchronously,
Projecting the pattern image of the first object to the second on an object
Te, an exposure apparatus that scans and exposes the second object, the first object and its second object to the first stage that moves while holding one of a (6,7 or 23), the first Holding members (3, 4) for supporting one stage, and first measuring beam
(RS) and a first light generating a first reference beam (RR)
And the second member is provided by using both beams.
First interferometer system (2) for measuring the position information of one object
0, 21, 24 to 26) and the second measurement beam (WS).
A second optical member (1) for generating a second reference beam (WR);
2), and using both beams, the position of the second object
A second interferometer system (9 to 13) for measuring the position information,
It is arranged independently of the holding members (3, 4), and
A first optical member (210) and its second optical member (12);
And a supporting member (19 or 14) for supporting one of
Have

【0015】これらの場合、その第1光学部材とその第
2光学部材との内の一方を支持する支持部材(19又は
14)は、その保持部材を支持する防振機構(2A,2
B)から独立に配置されることが望ましい。また、その
第1光学部材とその第2光学部材との内の他方も、その
保持部材(3,4)とは独立に配置された第2の支持部
材(14又は19)に支持することが望ましい。
In these cases, the first optical member and the first optical member
Support member for supporting one of the second optical member (19 or
14) is an anti-vibration mechanism (2A, 2A ) supporting the holding member.
It is desirable to be arranged independently of B). Also,
The other of the first optical member and the second optical member,
A second support portion arranged independently of the holding members (3, 4)
It is desirable to support the material (14 or 19) .

【0016】これらの場合に、その投影系(PL)の第
1物体(16A)から第2物体(8)への投影倍率を1
/M(Mは正の実数)としたときに、その第1物体側の
第1干渉計システムの参照ビームと計測ビームとのその
投影系の光軸に平行な方向の間隔L1を、その第2物体
側の第2干渉計システムの参照ビームと計測ビームとの
その投影系の光軸に平行な方向の間隔L2のM倍に設定
することが望ましい。また、本発明によるデバイス製造
方法は、本発明の露光装置を用いるものである。
In these cases, the projection magnification of the projection system (PL) from the first object (16A) to the second object (8) is 1
/ M (M is a positive real number), the distance L1 between the reference beam and the measurement beam of the first interferometer system on the first object side in the direction parallel to the optical axis of the projection system is defined as It is desirable that the distance between the reference beam and the measurement beam of the second interferometer system on the two object side be M times the interval L2 in the direction parallel to the optical axis of the projection system. A device manufacturing method according to the present invention uses the exposure apparatus of the present invention.

【0017】[0017]

【作用】斯かる本発明によれば、第1干渉計システム及
び第2干渉計システムの少なくとも一方の計測ビームと
参照ビームとを生成する光学部材が、その投影系又はス
テージを保持する保持部材とは別に設けられた支持部材
に設けられている。従って、ステージ系ひいてはその投
影系が傾斜したような場合でも、その光学部材の位置は
変化しないため、その第1物体とその第2物体との位置
ずれ量が高精度に計測される。そして、この計測結果に
基づいて、それらの物体の位置関係を高精度に所定の関
係に維持することができる。
According to the present invention, the optical member that generates the measurement beam and the reference beam of at least one of the first interferometer system and the second interferometer system includes a holding member that holds the projection system or the stage. Is provided on a separately provided support member. Therefore, even when the stage system and, consequently, the projection system are tilted, the position of the optical member does not change, so that the positional displacement between the first object and the second object is measured with high accuracy. Then, based on the measurement result, the positional relationship between the objects can be maintained at a predetermined relationship with high accuracy.

【0018】更に、例えば図3(a)に示すように、第
1物体としてのマスク(16A)、投影系としての投影
光学系(PL)及び第2物体としての感光基板(8)を
含む投影露光部の光軸AX1が本来の光軸AX0に対し
て角度θだけ傾斜すると、基板側参照鏡(10)へ入射
する光ビーム(WR)の光路長を基準とした基板側移動
鏡(9)へ入射する光ビーム(WS)の光路長がΔX2
だけ変化して、マスク側参照鏡(25)へ入射する光ビ
ーム(RR)の光路長を基準としたマスク側移動鏡(2
4)へ入射する光ビーム(RS)の光路長がΔX1だけ
変化する。この場合、光ビーム(RR,RS)の間隔が
光ビーム(WS,WR)の間隔のM倍であるとすると、
次式が成立する。 ΔX1=M・ΔX2
Further, for example, as shown in FIG. 3A, a projection including a mask (16A) as a first object, a projection optical system (PL) as a projection system, and a photosensitive substrate (8) as a second object. When the optical axis AX1 of the exposure unit is inclined by an angle θ with respect to the original optical axis AX0, the substrate-side moving mirror (9) based on the optical path length of the light beam (WR) incident on the substrate-side reference mirror (10) Is the optical path length of the light beam (WS) incident on the
And the mask-side moving mirror (2) based on the optical path length of the light beam (RR) incident on the mask-side reference mirror (25).
The optical path length of the light beam (RS) incident on 4) changes by ΔX1. In this case, if the interval between the light beams (RR, RS) is M times the interval between the light beams (WS, WR),
The following equation holds. ΔX1 = M · ΔX2

【0019】次に、それら光路長の変化量を相殺するた
めに、図3(b)に示すように、基板ステージ(6,
7)側が−ΔX2だけ移動して、マスクステージ(2
3)側が−ΔX1だけ移動する。これによりマスク側の
光ビーム(RS)の光路長の変化量及び基板側の光ビー
ム(WS)の光路長の変化量はそれぞれ0になる。この
場合、例えば図3(a)で光軸AX1上のマスク(16
A)の点(30)と感光基板(8)上の点(30P)と
が共役であるとすると、図3(b)において、点(30
P)は光軸AX1から右側に−ΔX2だけ移動して、点
(30)は光軸AX1から−ΔX1(=−M・ΔX2)
だけ左側に移動している。しかしながら、投影光学系
(PL)の投影倍率は1/Mであるため、図3(b)に
おいても、点(30)と点(30P)とは共役である。
従って、光軸AX1が任意の角度θだけ傾斜しても、マ
スク(16A)の共役像と感光基板(8)との重ね合わ
せ精度は高精度に維持される。
Next, as shown in FIG. 3B, the substrate stage (6, 6)
7) The side moves by -ΔX2, and the mask stage (2
3) The side moves by -ΔX1. Thus, the amount of change in the optical path length of the light beam (RS) on the mask side and the amount of change in the optical path length of the light beam (WS) on the substrate side become zero. In this case, for example, the mask (16) on the optical axis AX1 in FIG.
Assuming that the point (30) of A) and the point (30P) on the photosensitive substrate (8) are conjugate, in FIG.
P) moves to the right from the optical axis AX1 by −ΔX2, and the point (30) moves from the optical axis AX1 to −ΔX1 (= −M · ΔX2).
Just moving to the left. However, since the projection magnification of the projection optical system (PL) is 1 / M, the point (30) and the point (30P) are also conjugated in FIG.
Therefore, even if the optical axis AX1 is inclined by an arbitrary angle θ, the superposition accuracy of the conjugate image of the mask (16A) and the photosensitive substrate (8) is maintained at high accuracy.

【0020】次に、マスク側参照鏡(25)及び基板側
参照鏡(10)をそれぞれ投影光学系(PL)の鏡筒
(5)の側面に対向するように取り付けると、光ビーム
(WR,WS)の間隔と光ビーム(RS,RR)の間隔
との条件を満たしつつ、全体の構成を簡略化できる。
Next, when the mask-side reference mirror (25) and the substrate-side reference mirror (10) are mounted to face the side surfaces of the lens barrel (5) of the projection optical system (PL), respectively, the light beams (WR, WR, WS) and the intervals of the light beams (RS, RR), while simplifying the overall configuration.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図1〜図3を
参照して説明する。本実施例は、所謂スリットスキャン
露光方式の投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。また、図5の従来例はステップ・アンド・リピート
方式の縮小投影型露光装置(ステッパー)であるが、図
1〜図3において、図5に対応する部分には同一符号を
付してその詳細説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the present invention is applied to a so-called slit scan exposure type projection exposure apparatus. 5 is a step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus (stepper). In FIGS. 1 to 3, parts corresponding to those in FIG. Description is omitted.

【0022】図1は本実施例の投影露光装置を示し、こ
の図1において、ベース18の中央部に防振ばね2A及
び2Bを介してステージ支持台3が載置され、ステージ
支持台3に植設されたインバー(低膨張率の合金)製の
コラム4の中段に鏡筒5を介して投影倍率が1/M(M
は例えば5)の投影光学系PLが取り付けられている。
ステージ支持台3の中央部にウエハ側Yステージ6及び
ウエハ側Xステージ7が載置され、ウエハ側Xステージ
7上にウエハ8が保持され、ウエハ側Xステージ7上の
X方向の一端にX軸用移動鏡9が取り付けられ、投影光
学系PLの鏡筒5のX方向の側面部にX軸用固定鏡10
が取り付けられている。本例のウエハ側Xステージ7
は、スリットスキャン露光を行う際にウエハ8をX方向
に一定速度で走査する機能をも有する。
FIG. 1 shows a projection exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a stage support 3 is mounted on a center portion of a base 18 via anti-vibration springs 2A and 2B. The projection magnification is 1 / M (M) through the lens barrel 5 to the middle stage of the implanted Invar (low expansion coefficient alloy) column 4.
Is mounted with the projection optical system PL of, for example, 5).
A wafer-side Y stage 6 and a wafer-side X stage 7 are placed at the center of the stage support 3, and a wafer 8 is held on the wafer-side X stage 7. The movable mirror 9 for the axis is attached, and the fixed mirror 10 for the X axis
Is attached. Wafer-side X stage 7 of this example
Also has a function of scanning the wafer 8 at a constant speed in the X direction when performing slit scan exposure.

【0023】また、ベース18のX方向の端部に植設さ
れた支持台14にビームスプリッター12及び反射プリ
ズム11が固定され、外部のX軸用レーザー干渉計本体
部13からのレーザービームがビームスプリッター12
によりウエハ側参照ビームWR及びウエハ側測長ビーム
WSに分割され、これらビームWR及びWSがそれぞれ
X軸用固定鏡10及びX軸用移動鏡9に入射している。
両ビームWR及びWSはそれぞれX軸に平行であり、両
ビームWR及びWSの投影光学系PLの光軸方向(Z方
向)の間隔はLである。X軸用レーザー干渉計本体部1
3は、ウエハ側参照ビームWRの光路長に対するウエハ
側測長ビームWSの光路長の変化量から、X軸用固定鏡
10を基準としたX軸用移動鏡9のX方向の座標を常時
計測している。また、ウエハ側Xステージ7の駆動部
は、X軸用レーザー干渉計本体部13の計測結果に基づ
いて、ウエハ側Xステージ7のX方向の座標を設定す
る。
A beam splitter 12 and a reflection prism 11 are fixed to a support 14 implanted at an end of the base 18 in the X direction, and a laser beam from an external X-axis laser interferometer main body 13 is used as a beam. Splitter 12
The beam is divided into a wafer-side reference beam WR and a wafer-side length measurement beam WS, and these beams WR and WS are incident on the X-axis fixed mirror 10 and the X-axis movable mirror 9, respectively.
The beams WR and WS are parallel to the X axis, and the interval between the beams WR and WS in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL is L. X-axis laser interferometer body 1
Numeral 3 constantly measures the X-direction coordinates of the X-axis movable mirror 9 with respect to the X-axis fixed mirror 10 from the amount of change in the optical path length of the wafer-side measurement beam WS with respect to the optical path length of the wafer-side reference beam WR. are doing. The drive unit of the wafer-side X stage 7 sets the coordinates of the wafer-side X stage 7 in the X direction based on the measurement result of the X-axis laser interferometer main body 13.

【0024】ベース18上の支持台14と反対側の端部
に支持台19が植設され、支持台19の上端部にビーム
スプリッター20が固定され、支持台19の中段部に反
射プリズム21が固定されている。また、コラム4の上
端にレチクルステージ支持台22が固定され、レチクル
ステージ支持台22上にX方向に摺動自在にレチクル走
査ステージ23が載置され、レチクル走査ステージ23
上に転写用のパターンが形成されたレチクル16Aが保
持されている。レチクル走査ステージ23上のX方向の
端部にはレチクル側移動鏡24が固定され、投影光学系
PLの鏡筒5のX方向の側面部にはレチクル側固定鏡2
5が固定されている。
A support base 19 is implanted at an end opposite to the support base 14 on the base 18, a beam splitter 20 is fixed to an upper end of the support base 19, and a reflection prism 21 is provided at a middle part of the support base 19. Fixed. A reticle stage support 22 is fixed to the upper end of the column 4, and a reticle scanning stage 23 is slidably mounted on the reticle stage support 22 in the X direction.
A reticle 16A on which a transfer pattern is formed is held. A reticle-side moving mirror 24 is fixed to an end of the reticle scanning stage 23 in the X direction, and a reticle-side fixed mirror 2 is mounted on a side of the lens barrel 5 of the projection optical system PL in the X direction.
5 is fixed.

【0025】この場合、ウエハ側のX軸用固定鏡10と
レチクル側固定鏡25とは、鏡筒5のX方向の側面部に
対向するように取り付けられている。そして、外部の図
示省略したレチクル用レーザー干渉計本体部26から射
出されたレーザービームが、ビームスプリッター20に
よりレチクル側測長ビームRS及びレチクル側参照ビー
ムRRに分割される。レチクル側測長ビームRSはレチ
クル側移動鏡24に反射されて再びビームスプリッター
20に戻り、レチクル側参照ビームRRは反射プリズム
21で反射されてレチクル側固定鏡25に向かい、レチ
クル側固定鏡25で反射された後に反射プリズム21を
経て再びビームスプリッター20に戻る。
In this case, the X-axis fixed mirror 10 on the wafer side and the reticle-side fixed mirror 25 are mounted so as to face the side surface of the lens barrel 5 in the X direction. Then, the laser beam emitted from the external reticle laser interferometer main body 26 (not shown) is split by the beam splitter 20 into a reticle-side measurement beam RS and a reticle-side reference beam RR. The reticle-side measuring beam RS is reflected by the reticle-side moving mirror 24 and returns to the beam splitter 20 again. The reticle-side reference beam RR is reflected by the reflecting prism 21 and travels to the reticle-side fixed mirror 25. After being reflected, the light returns to the beam splitter 20 via the reflecting prism 21 again.

【0026】ビームスプリッター20とレチクル側移動
鏡24との間のレチクル側測長ビームRSと、反射プリ
ズム21とレチクル側固定鏡25との間のレチクル側参
照ビームRRとは互いに平行であり、且つX軸に平行で
ある。また、レチクル側移動鏡24に入射するレチクル
側測長ビームRSと、レチクル側固定鏡25に入射する
レチクル側参照ビームRRとのZ方向の間隔はM・Lで
ある。即ち、レチクル16Aからウエハ8への投影光学
系PLの投影倍率1/Mに対して、レチクル側測長ビー
ムRSとレチクル側参照ビームRRとのZ方向の間隔
は、ウエハ側測長ビームWSとウエハ側参照ビームWR
とのZ方向の間隔のM倍に設定されている。
The reticle-side measuring beam RS between the beam splitter 20 and the reticle-side moving mirror 24 and the reticle-side reference beam RR between the reflecting prism 21 and the reticle-side fixed mirror 25 are parallel to each other, and Parallel to the X axis. The distance in the Z direction between the reticle-side measurement beam RS incident on the reticle-side movable mirror 24 and the reticle-side reference beam RR incident on the reticle-side fixed mirror 25 is ML. That is, for a projection magnification 1 / M of the projection optical system PL from the reticle 16A to the wafer 8, the distance in the Z direction between the reticle-side measurement beam RS and the reticle-side reference beam RR is equal to the wafer-side measurement beam WS. Wafer side reference beam WR
Is set to M times as large as the distance in the Z direction.

【0027】ビームスプリッター20に戻された両ビー
ムRS及びRRは、レチクル用レーザー干渉計本体部2
6に付属のレシーバ(受光部)に入射する。実際には、
ビームスプリッター20に戻された両ビームRS及びR
Rは、レチクル用レーザー干渉計本体部26からの入射
方向と直交する方向に射出する場合もあり、この場合に
はそのレシーバはビームスプリッター20の上部側に配
置される。そして、ウエハ側のX軸用レーザー干渉計本
体部13と同様に、レチクル用レーザー干渉計本体部2
6は、ヘテロダイン方式又はホモダイン方式によりレチ
クル側参照ビームRRの光路長とレチクル側測長ビーム
RSの光路長との差、ひいてはレチクル側固定鏡25を
基準にした場合のレチクル側移動鏡24のX方向の座標
を高い分解能で且つ高精度に計測する。尚、ビームスプ
リッター20を射出して移動鏡24と固定鏡25との各
々に向かうレーザビームの光路のうち、少なくとも固定
鏡25に向かうレーザビームの光路を覆う固定筒(カバ
ー)を設け、空気ゆらぎ等による干渉計の計測精度の低
下を防止するようにしても良い。このとき、さらに固定
カバー内部に、温度制御された気体を流すようにしても
良い。これは本実施例の干渉計の構成上、固定鏡25に
向かうレーザビームの光路が長くなり得るためである。
また、移動鏡24に向かうレーザビームの光路を覆うカ
バーも設けても良いが、このときステージ23の移動に
追従(連動)して当該カバーを伸縮可能に構成しておく
ことが望ましい。また、ウエハ側の干渉計に対しても上
記の如きカバーを設けるようにしても良い。
The two beams RS and RR returned to the beam splitter 20 are applied to the reticle laser interferometer main body 2.
The light enters a receiver (light receiving unit) attached to 6. actually,
Both beams RS and R returned to the beam splitter 20
In some cases, R is emitted in a direction orthogonal to the direction of incidence from the reticle laser interferometer main body 26, in which case the receiver is arranged on the upper side of the beam splitter 20. Then, similarly to the X-axis laser interferometer main body 13 on the wafer side, the reticle laser interferometer main body 2
6 is the difference between the optical path length of the reticle-side reference beam RR and the optical path length of the reticle-side measurement beam RS by the heterodyne method or the homodyne method, and furthermore, the X of the reticle-side movable mirror 24 with respect to the reticle-side fixed mirror 25. Direction coordinates are measured with high resolution and high accuracy. A fixed cylinder (cover) that covers at least the optical path of the laser beam toward the fixed mirror 25 among the optical paths of the laser beam emitted from the beam splitter 20 and directed to the movable mirror 24 and the fixed mirror 25 is provided. It is also possible to prevent the measurement accuracy of the interferometer from decreasing due to the above. At this time, a gas whose temperature is controlled may further flow inside the fixed cover. This is because the optical path of the laser beam toward the fixed mirror 25 can be long due to the configuration of the interferometer of the present embodiment.
Further, a cover for covering the optical path of the laser beam toward the movable mirror 24 may be provided. At this time, it is desirable that the cover be configured to be able to expand and contract in accordance with the movement of the stage 23. Further, the cover as described above may be provided for the interferometer on the wafer side.

【0028】そして、レチクル走査ステージ23の不図
示の駆動部は、レチクル用レーザー干渉計本体部26の
計測結果に基づいてレチクル走査ステージ23のX方向
の座標位置を調整する。本実施例では、照明光学系27
から射出された露光光ILは、レチクル16A上のスリ
ット状の照明領域28を照明する。この照明領域28
は、図2に示すように、円形の領域29に内接する矩形
の領域であり、照明領域28はレチクル16Aのパター
ン領域PAの一部を覆うだけの面積を有するのみであ
る。そこで、レチクル16Aのパターン領域PAのパタ
ーン像の全体をウエハ8上に露光するためには、図2に
おいて、照明領域28の長手方向に直交する走査方向D
1にレチクル16Aを走査する必要がある。
The drive unit (not shown) of the reticle scanning stage 23 adjusts the coordinate position of the reticle scanning stage 23 in the X direction based on the measurement result of the reticle laser interferometer main body 26. In the present embodiment, the illumination optical system 27
Exposure light IL emitted from illuminates a slit-shaped illumination area 28 on reticle 16A. This illumination area 28
Is a rectangular area inscribed in the circular area 29 as shown in FIG. 2, and the illumination area 28 has an area only covering a part of the pattern area PA of the reticle 16A. In order to expose the entire pattern image of the pattern area PA of the reticle 16A onto the wafer 8, the scanning direction D orthogonal to the longitudinal direction of the illumination area 28 in FIG.
1 needs to scan the reticle 16A.

【0029】図1に戻り、レチクル16Aの走査方向D
1は−X方向である。そして、レチクル16Aを−X方
向へ一定速度Vで走査する際には、同期してウエハ側X
ステージ7を駆動することにより、ウエハ8をX方向へ
一定速度V/Mで走査する。従って、X方向はウエハ8
の走査方向D2と等しい。このようにレチクル16A及
びウエハ8を同期して走査することにより、レチクル1
6Aの共役像とウエハ8との位置関係が一定に維持され
た状態で、レチクル16Aの全パターンの1/M倍の縮
小像がウエハ8の当該露光領域に転写される。この際
に、本実施例ではステージ支持台3、コラム4及びレチ
クルステージ支持台22は剛性の高い素材で作られ、ス
リットスキャン露光時のレチクルステージ系及びウエハ
ステージ系の駆動で変形をおこさないようになってい
る。
Returning to FIG. 1, the scanning direction D of the reticle 16A
1 is the -X direction. When scanning the reticle 16A in the −X direction at a constant speed V, the wafer side X
By driving the stage 7, the wafer 8 is scanned at a constant speed V / M in the X direction. Therefore, the X direction is the wafer 8
In the scanning direction D2. By scanning the reticle 16A and the wafer 8 in synchronization in this manner, the reticle 1
With the positional relationship between the conjugate image of 6A and the wafer 8 kept constant, a reduced image of 1 / M times the entire pattern of the reticle 16A is transferred to the exposure area of the wafer 8. At this time, in this embodiment, the stage support 3, the column 4, and the reticle stage support 22 are made of a material having high rigidity, and are not deformed by driving the reticle stage system and the wafer stage system during slit scan exposure. It has become.

【0030】次に、本例でステージ支持台3及びコラム
4を含む投影露光部が傾斜して投影光学系PLの光軸A
X1が傾斜した場合の動作につき説明する。図3(a)
は投影光学系PLの光軸AX1がZ軸に平行な光軸AX
0から角度θだけ傾斜した状態を示し、仮に光軸AX1
が光軸AX0に合致しているときに、X軸用移動鏡9と
X軸用固定鏡10とはX方向に同じ位置にあり、レチク
ル側移動鏡24とレチクル側固定鏡25とはX方向に同
じ位置にあったものとする。
Next, in this embodiment, the projection exposure section including the stage support 3 and the column 4 is tilted so that the optical axis A of the projection optical system PL is tilted.
The operation when X1 is inclined will be described. FIG. 3 (a)
Is an optical axis AX where the optical axis AX1 of the projection optical system PL is parallel to the Z axis.
This shows a state in which the optical axis AX1 is inclined from 0 by an angle θ.
Are coincident with the optical axis AX0, the X-axis movable mirror 9 and the X-axis fixed mirror 10 are at the same position in the X direction, and the reticle-side movable mirror 24 and the reticle-side fixed mirror 25 are in the X direction. At the same position.

【0031】図3(a)の状態では、X軸用固定鏡10
へ入射するウエハ側参照ビームWRの光路長に対してX
軸用移動鏡9へ入射するウエハ側測長ビームWSの光路
長がΔX2だけ変化して、レチクル側参照鏡25へ入射
するレチクル側参照ビームRRの光路長に対してレチク
ル側移動鏡24へ入射するレチクル側測長ビームRSの
光路長がΔX1だけ変化する。両ビームWR及びWSの
間隔は両ビームRS及びRRの間隔のM倍であるため、
次式が成立する。 ΔX1=M・ΔX2
In the state shown in FIG. 3A, the X-axis fixed mirror 10
X with respect to the optical path length of the wafer-side reference beam WR incident on the
The optical path length of the wafer side measurement beam WS incident on the axis moving mirror 9 changes by ΔX2, and enters the reticle side moving mirror 24 with respect to the optical path length of the reticle side reference beam RR incident on the reticle side reference mirror 25. The optical path length of the reticle-side measurement beam RS changes by ΔX1. Since the interval between both beams WR and WS is M times the interval between both beams RS and RR,
The following equation holds. ΔX1 = M · ΔX2

【0032】次に、それら光路長の変化を相殺するため
に、図3(b)に示すように、ウエハ側Xステージ7が
走査方向D2に所定量、即ちX方向に−ΔX2だけ移動
して、レチクル走査ステージ23が走査方向D1に所定
量、即ち−X方向に−ΔX1だけ移動する。これにより
レチクル16A側の光路長差の変化量及びウエハ8側の
光路長差の変化量はそれぞれ0になる。この場合、例え
ば図3(a)で光軸AX1上のレチクル16A上の点3
0とウエハ8上の点30Pとが共役であるとすると、図
3(b)において、点30Pは光軸AX1からX方向に
−ΔX2だけ移動して、点30は光軸AX1から−X方
向に−ΔX1(=−M・ΔX2)だけ移動している。し
かしながら、投影光学系PLの投影倍率は1/Mである
ため、図3(b)においても、点30と点30Pとは共
役である。従って、光軸AX1が任意の角度θだけ傾斜
しても、レチクル16Aの共役像とウエハ8との重ね合
わせ精度は高精度に維持される。
Next, as shown in FIG. 3B, the wafer-side X stage 7 is moved by a predetermined amount in the scanning direction D2, ie, by -ΔX2 in the X direction, in order to cancel the change in the optical path length. The reticle scanning stage 23 moves by a predetermined amount in the scanning direction D1, that is, by -ΔX1 in the -X direction. Thus, the change amount of the optical path length difference on the reticle 16A side and the change amount of the optical path length difference on the wafer 8 side become zero. In this case, for example, the point 3 on the reticle 16A on the optical axis AX1 in FIG.
Assuming that 0 and the point 30P on the wafer 8 are conjugate, in FIG. 3B, the point 30P moves from the optical axis AX1 by -ΔX2 in the X direction, and the point 30 moves from the optical axis AX1 to the -X direction. Is moved by -ΔX1 (= −M · ΔX2). However, since the projection magnification of the projection optical system PL is 1 / M, the point 30 and the point 30P are conjugate also in FIG. Therefore, even if the optical axis AX1 is inclined by an arbitrary angle θ, the superposition accuracy of the conjugate image of the reticle 16A and the wafer 8 is maintained with high accuracy.

【0033】なお、図1の構成ではX軸用固定鏡10及
びレチクル側固定鏡25は投影光学系PLの鏡筒5に固
定されているが、それら固定鏡をそれぞれコラム4の側
面部4a及び4bに固定してもよいことは明かである。
次に本実施例の種々の変形例につき図4を参照して説明
する。図4において図1に対応する部分には同一符号を
付している。先ず図4(a)の変形例では、ウエハ側の
X軸用固定鏡10を、X軸用移動鏡9の下方のステージ
支持台3の側面に固定し、レチクル側固定鏡25をコラ
ム4上に更に延長された支持台31の側面で且つレチク
ル側移動鏡24の上方に固定する。
In the configuration shown in FIG. 1, the X-axis fixed mirror 10 and the reticle-side fixed mirror 25 are fixed to the lens barrel 5 of the projection optical system PL. Obviously, it may be fixed to 4b.
Next, various modifications of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals. First, in the modification of FIG. 4A, the X-axis fixed mirror 10 on the wafer side is fixed to the side surface of the stage support 3 below the X-axis movable mirror 9, and the reticle-side fixed mirror 25 is placed on the column 4. And fixed above the reticle-side movable mirror 24 on the side surface of the support base 31 further extended.

【0034】また、X軸用移動鏡9及びX軸用固定鏡1
0の反射面の方向とレチクル側移動鏡24及びレチクル
側固定鏡25の反射面の方向とは逆である。そして、投
影光学系PLの投影倍率を1/Mとして、X軸用移動鏡
9に入射するウエハ側測長ビームWSとX軸用固定鏡1
0に入射するウエハ側参照ビームWRとのZ方向の間隔
をLとすると、レチクル側移動鏡24に入射するレチク
ル側測長ビームRSとレチクル側固定鏡25に入射する
レチクル側参照ビームRRとのZ方向の間隔をM・Lに
設定する。この配置でも、図1の実施例と同様に、投影
光学系PLの光軸AX1が傾斜した場合のレチクル16
Aの共役像とウエハ8との重ね合わせ精度が高精度に維
持される。
The X-axis movable mirror 9 and the X-axis fixed mirror 1
The direction of the 0 reflection surface is opposite to the direction of the reflection surfaces of the reticle-side moving mirror 24 and the reticle-side fixed mirror 25. Then, assuming that the projection magnification of the projection optical system PL is 1 / M, the wafer-side measurement beam WS incident on the X-axis movable mirror 9 and the X-axis fixed mirror 1
Assuming that the distance in the Z direction from the wafer-side reference beam WR incident on 0 is L, the reticle-side measurement beam RS incident on the reticle-side moving mirror 24 and the reticle-side reference beam RR incident on the reticle-side fixed mirror 25. The interval in the Z direction is set to ML. Even in this arrangement, similarly to the embodiment of FIG. 1, the reticle 16 when the optical axis AX1 of the projection optical system PL is tilted.
The superposition accuracy of the conjugate image of A and the wafer 8 is maintained with high accuracy.

【0035】次に、図4(b)の変形例では、レチクル
側移動鏡24をレチクル走査ステージ23上でウエハ側
のX軸用移動鏡9と同じ側に固定する。そして、ウエハ
側のX軸用固定鏡10を、X軸用移動鏡9の上方の鏡筒
5の側面に固定し、レチクル側固定鏡25をコラム4上
に更に延長された支持台31の側面で且つレチクル側移
動鏡24の上方に固定する。従って、X軸用移動鏡9及
びX軸用固定鏡10の反射面の方向とレチクル側移動鏡
24及びレチクル側固定鏡25の反射面の方向とは同一
である。そして、投影光学系PLの投影倍率を1/Mと
して、X軸用移動鏡9に入射するウエハ側測長ビームW
SとX軸用固定鏡10に入射するウエハ側参照ビームW
RとのZ方向の間隔をLとすると、レチクル側移動鏡2
4に入射するレチクル側測長ビームRSとレチクル側固
定鏡25に入射するレチクル側参照ビームRRとのZ方
向の間隔をM・Lに設定する。この配置でも、図1の実
施例と同様に、投影光学系PLの光軸AX1が傾斜した
場合のレチクル16Aの共役像とウエハ8との重ね合わ
せ精度が高精度に維持される。
Next, in the modification shown in FIG. 4B, the reticle-side moving mirror 24 is fixed on the reticle scanning stage 23 on the same side as the wafer-side X-axis moving mirror 9. Then, the X-axis fixed mirror 10 on the wafer side is fixed to the side surface of the lens barrel 5 above the X-axis movable mirror 9, and the reticle-side fixed mirror 25 is further extended on the column 4 to the side surface of the support base 31. And fixed above the reticle-side movable mirror 24. Therefore, the directions of the reflecting surfaces of the X-axis moving mirror 9 and the X-axis fixed mirror 10 are the same as the directions of the reflecting surfaces of the reticle-side moving mirror 24 and the reticle-side fixed mirror 25. Then, the projection magnification of the projection optical system PL is set to 1 / M, and the wafer-side length measurement beam W incident on the X-axis movable mirror 9 is set.
Wafer side reference beam W incident on S and X axis fixed mirror 10
Assuming that the distance in the Z direction from R is L, the reticle-side movable mirror 2
The distance in the Z direction between the reticle-side measurement beam RS incident on the reticle 4 and the reticle-side reference beam RR incident on the reticle-side fixed mirror 25 is set to ML. Even in this arrangement, as in the embodiment of FIG. 1, the superposition accuracy of the conjugate image of the reticle 16A and the wafer 8 when the optical axis AX1 of the projection optical system PL is inclined is maintained with high accuracy.

【0036】次に、図4(c)の変形例では、レチクル
側移動鏡24がレチクル走査ステージ23上でウエハ側
のX軸用移動鏡9と同じ側に固定されている。そして、
ウエハ側のX軸用固定鏡10を、X軸用移動鏡9の下方
のステージ支持台3の側面に固定し、レチクル側固定鏡
25をレチクル側移動鏡24の下方の鏡筒5の側面部に
固定する。従って、X軸用移動鏡9及びX軸用固定鏡1
0の反射面の方向とレチクル側移動鏡24及びレチクル
側固定鏡25の反射面の方向とは同一である。そして、
投影光学系PLの投影倍率を1/Mとして、X軸用移動
鏡9に入射するウエハ側測長ビームWSとX軸用固定鏡
10に入射するウエハ側参照ビームWRとのZ方向の間
隔をLとすると、レチクル側移動鏡24に入射するレチ
クル側測長ビームRSとレチクル側固定鏡25に入射す
るレチクル側参照ビームRRとのZ方向の間隔をM・L
に設定する。この配置でも、図1の実施例と同様に、投
影光学系PLの光軸AX1が傾斜した場合のレチクル1
6Aの共役像とウエハ8との重ね合わせ精度が高精度に
維持される。
Next, in the modification shown in FIG. 4C, the reticle-side moving mirror 24 is fixed on the reticle scanning stage 23 on the same side as the X-axis moving mirror 9 on the wafer side. And
The X-axis fixed mirror 10 on the wafer side is fixed to the side surface of the stage support 3 below the X-axis movable mirror 9, and the reticle-side fixed mirror 25 is placed on the side of the lens barrel 5 below the reticle-side movable mirror 24. Fixed to. Therefore, the X-axis movable mirror 9 and the X-axis fixed mirror 1
The direction of the 0 reflection surface is the same as the direction of the reflection surfaces of the reticle-side moving mirror 24 and the reticle-side fixed mirror 25. And
Assuming that the projection magnification of the projection optical system PL is 1 / M, the distance in the Z direction between the wafer-side measurement beam WS incident on the X-axis movable mirror 9 and the wafer-side reference beam WR incident on the X-axis fixed mirror 10 is set. L, the distance in the Z direction between the reticle-side measurement beam RS incident on the reticle-side movable mirror 24 and the reticle-side reference beam RR incident on the reticle-side fixed mirror 25 is represented by M · L.
Set to. Also in this arrangement, similar to the embodiment of FIG. 1, reticle 1 when optical axis AX1 of projection optical system PL is inclined.
The superposition accuracy of the conjugate image of 6A and the wafer 8 is maintained with high accuracy.

【0037】また、上述実施例はスリットスキャン方式
の投影露光装置に本発明を適用したものであるが、図5
のようなステップ・アンド・リピート方式の投影露光装
置においても、レチクル16の位置検出をレーザー干渉
計方式で行う場合には本発明の配置を適用することによ
り、レチクル16の共役像とウエハ8との重ね合わせ精
度が高精度に維持される。このように、本発明は上述実
施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得る。
In the above embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus of a slit scan system.
In the step-and-repeat type projection exposure apparatus as well, when the position of the reticle 16 is detected by the laser interferometer method, the arrangement of the present invention is applied so that the conjugate image of the reticle 16 and the wafer 8 Is maintained with high accuracy. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、第1干渉計システム及
び第2干渉計システムの少なくとも一方の参照ビーム及
び計測ビームを生成する光学部材が、投影系又はステー
ジを保持する保持部材とは独立に支持されているため、
第1物体(レチクル)、投影系及び第2物体(ウエハ)
を支持するステージ系が傾斜したような場合でも、第1
物体と第2物体との位置ずれ量を高精度に計測できる利
点がある。
According to the present invention, the optical member that generates the reference beam and the measurement beam of at least one of the first interferometer system and the second interferometer system is independent of the holding member that holds the projection system or the stage. Is supported by
First object (reticle), projection system and second object (wafer)
Even if the stage system that supports
There is an advantage that the amount of displacement between the object and the second object can be measured with high accuracy.

【0039】また、マスク側移動鏡及びマスク側参照鏡
にそれぞれ入射する光ビームの間隔L1と、基板側移動
鏡及び基板側参照鏡にそれぞれ入射する光ビームの間隔
L2とが所定の関係に設定されている場合には、第2物
体、投影系及び第1物体を支持するステージ系の傾斜に
よる誤差が相殺されるようになっているので、第1物体
と第2物体との位置ずれ誤差が発生しない利点がある。
The distance L1 between the light beams incident on the mask-side moving mirror and the mask-side reference mirror and the distance L2 between the light beams incident on the substrate-side moving mirror and the substrate-side reference mirror are set to have a predetermined relationship. In this case, the error due to the tilt of the second object, the projection system, and the stage system supporting the first object is offset, so that the displacement error between the first object and the second object is reduced. There is an advantage that does not occur.

【0040】この場合、マスク側参照鏡及び基板側参照
鏡の配置の自由度は広く、必要に応じて最適な配置を選
択することができる。
In this case, the degree of freedom in the arrangement of the mask-side reference mirror and the substrate-side reference mirror is wide, and the optimum arrangement can be selected as needed.

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

【図1】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のスリット状の照明領域を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing a slit-shaped illumination area in FIG. 1;

【図3】(a)は図1の投影光学系PLの光軸が傾斜し
た状態を示す側面図、(b)は図3(a)の状態から光
路長の変化量を相殺するようにウエハ側Xステージ7及
びレチクル走査ステージ23を動かした状態を示す側面
図である。
3A is a side view showing a state in which the optical axis of the projection optical system PL in FIG. 1 is inclined, and FIG. 3B is a view showing a state where the change in the optical path length from the state in FIG. FIG. 9 is a side view showing a state where a side X stage 7 and a reticle scanning stage 23 are moved.

【図4】図1の実施例の種々の変形例を示す要部の構成
図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of main parts showing various modifications of the embodiment of FIG. 1;

【図5】従来のレーザー干渉計を備えた投影露光装置を
示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus provided with a conventional laser interferometer.

【図6】図5の投影露光装置において投影露光部が傾斜
した状態の要部を示す拡大図である。
6 is an enlarged view showing a main part of the projection exposure apparatus of FIG. 5 in a state where a projection exposure unit is inclined.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2A,2B 防振ばね 3 ステージ支持台 4 コラム PL 投影光学系 5 投影光学系の鏡筒 7 ウエハ側Xステージ 9 X軸用移動鏡 10 X軸用固定鏡 13 X軸用レーザー干渉計本体部 22 レチクルステージ支持台 23 レチクル走査ステージ 24 レチクル側移動鏡 25 レチクル側固定鏡 26 レチクル用レーザー干渉計本体部 27 照明光学系 2A, 2B Anti-vibration spring 3 Stage support 4 Column PL Projection optical system 5 Barrel of projection optical system 7 Wafer-side X stage 9 X-axis movable mirror 10 X-axis fixed mirror 13 X-axis laser interferometer main body 22 Reticle stage support 23 Reticle scanning stage 24 Reticle-side moving mirror 25 Reticle-side fixed mirror 26 Reticle laser interferometer main body 27 Illumination optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−219744(JP,A) 特開 昭62−89327(JP,A) 特開 昭63−202019(JP,A) 特開 昭63−199417(JP,A) 特開 平2−153519(JP,A) 特開 平2−199813(JP,A) 特開 平4−235558(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G01B 11/00 G03F 7/20 521 G03F 9/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-219744 (JP, A) JP-A-62-89327 (JP, A) JP-A-63-202019 (JP, A) JP-A-63-2019 199417 (JP, A) JP-A-2-153519 (JP, A) JP-A-2-199813 (JP, A) JP-A-4-235558 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 21/027 G01B 11/00 G03F 7/20 521 G03F 9/00

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1物体と第2物体とを同期移動しなが
ら前記第1物体のパターンの像を前記第2物体上に投影
して、前記第2物体を走査露光する露光装置であって前記 第1物体上に形成された前記パターンの像を前記第
2物体上に投影する投影系と、 前記投影系を保持する保持部材と、第1測長ビームと第1参照ビームとを生成する第1光学
部材を備え、前記両ビームを用いて、前記第1物体の位
置情報を計測する第1干渉計システムと、 第2測長ビームと第2参照ビームとを生成する第2光学
部材を備え、前記両ビームを用いて、前記第2物体の位
置情報を計測する第2干渉計システムと、 前記保持部材とは独立に配置され、且つ前記第1光学部
材と前記第2光学部材との内の一方を支持する支持部材
と、を有する ことを特徴とする露光装置。
1. The method according to claim 1, wherein the first object and the second object are synchronously moved.
Projecting an image of a pattern of al the first object onto the second object
To holding an exposure apparatus that scans and exposes the second object, for holding a projection system which projects the image of the pattern formed on the first object onto the second object, said projection system A member, and a first optical element for generating a first measurement beam and a first reference beam
And a position of the first object using the two beams.
A first interferometer system for measuring position information, and a second optical system for generating a second measurement beam and a second reference beam
A position of the second object using the two beams.
A second interferometer system for measuring the position information, and the holding member are arranged independently, and the first optical unit
Support member for supporting one of a member and the second optical member
And an exposure apparatus comprising:
【請求項2】 前記投影系を保持する保持部材は、前記
第1物体と前記第2物体との内の一方を保持して移動す
る第1ステージの支持をも行うことを特徴とする請求項
1に記載の露光装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the holding member for holding the projection system also supports a first stage that moves while holding one of the first object and the second object. 2. The exposure apparatus according to 1.
【請求項3】 前記保持部材は、前記第1物体と前記第
2物体との内の他方を保持して移動する第2ステージの
支持をも行うことを特徴とする請求項2に記載の露光装
置。
3. The exposure according to claim 2, wherein the holding member also supports a second stage that moves while holding the other of the first object and the second object. apparatus.
【請求項4】 第1物体と第2物体とを同期移動しなが
ら前記第1物体のパターンの像を前記第2物体上に投影
して、前記第2物体を走査露光する露光装置であって前記 第1物体と前記第2物体との内の一方を保持して移
動する第1ステージと、 前記第1ステージを支持する保持部材と、第1測長ビームと第1参照ビームとを生成する第1光学
部材を備え、前記両ビームを用いて、前記第1物体の位
置情報を計測する第1干渉計システムと、 第2測長ビームと第2参照ビームとを生成する第2光学
部材を備え、前記両ビームを用いて、前記第2物体の位
置情報を計測する第2干渉計システムと、 前記保持部材とは独立に配置され、且つ前記第1光学部
材と前記第2光学部材との内の一方を支持する支持部材
と、を有する ことを特徴とする露光装置。
4. A method for moving a first object and a second object synchronously.
Projecting an image of a pattern of al the first object onto the second object
And, there is provided an exposure apparatus that scans and exposes the second object, a first stage which holds and moves one of the first object and the second object, retaining for supporting the first stage A member, and a first optical element for generating a first measurement beam and a first reference beam
And a position of the first object using the two beams.
A first interferometer system for measuring position information, and a second optical system for generating a second measurement beam and a second reference beam
A position of the second object using the two beams.
A second interferometer system for measuring the position information, and the holding member are arranged independently, and the first optical unit
Support member for supporting one of a member and the second optical member
And an exposure apparatus comprising:
【請求項5】 前記保持部材は、前記第1物体と前記第
2物体との内の他方を保持して移動する第2ステージの
支持をも行うことを特徴とする請求項4に記載の露光装
置。
5. The exposure according to claim 4, wherein the holding member also supports a second stage that moves while holding the other of the first object and the second object. apparatus.
【請求項6】 前記支持部材は、前記保持部材を支持す
る防振機構から独立に配置されることを特徴とする請求
項1から5の何れか一項に記載の露光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the support member is arranged independently of a vibration isolator supporting the holding member.
【請求項7】 前記保持部材とは独立に配置され、且つ
前記第1光学部材と前記第2光学部材との内の他方を支
持する第2の支持部材を更に有することを特徴とする請
求項1から6の何れか一項に記載の露光装置。
7. A device which is arranged independently of said holding member, and
The other of the first optical member and the second optical member is supported.
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second supporting member to be held.
【請求項8】 前記第2の支持部材は、前記保持部材を
支持する防振機構から独立して配置されていることを特
徴とする請求項7に記載の露光装置。
Wherein said second support member, the exposure device according to claim 7, characterized in that it is arranged independently of the antivibration mechanism for supporting the holding member.
【請求項9】 前記保持部材と前記支持部材とが載置さ
れるベース部材をさらに備えることを特徴とする請求項
1から8の何れか一項に記載の露光装置。
9. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a base member on which the holding member and the support member are mounted.
【請求項10】 前記第1物体と前記第2物体との各々
を所定の走査方向に同期して移動することによって前記
第2物体を走査露光することを特徴とする請求項1から
9の何れか一項に記載の露光装置。
10. The scanning exposure of the second object by moving each of the first object and the second object in synchronization with a predetermined scanning direction. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項11】 前記第1干渉計システムは前記第1物
体の走査方向の位置情報を計測し、 前記第2干渉計システムは前記第2物体の走査方向の位
置情報を計測することを特徴とする請求項10に記載の
露光装置。
11. The first interferometer system measures position information of the first object in a scanning direction, and the second interferometer system measures position information of the second object in a scanning direction. The exposure apparatus according to claim 10, wherein
【請求項12】 前記第2物体の走査露光中に、前記第
1物体と前記第2物体とは前記投影系の投影倍率に応じ
た互いに異なる速度で移動することを特徴とする請求項
10又は11に記載の露光装置。
12. The scanning method according to claim 10, wherein the first object and the second object move at different speeds according to a projection magnification of the projection system during the scanning exposure of the second object. 12. The exposure apparatus according to item 11.
【請求項13】 前記第1干渉計システムは参照ビーム
の光路に温度制御された気体を流して計測精度の低下を
防止することを特徴とする請求項1から12の何れか一
項に記載の露光装置。
13. The method according to claim 1, wherein the first interferometer system flows a temperature-controlled gas through an optical path of a reference beam to prevent a decrease in measurement accuracy. Exposure equipment.
【請求項14】 前記第1干渉計システムと前記第2干
渉計システムとの内の一方の計測の基準面は、前記投影
系の光軸と平行な方向に関し、計測対象である物体に対
して前記投影系の反対側に設けられていることを特徴と
する請求項1から13の何れか一項に記載の露光装置。
14. A reference plane for measurement of one of the first interferometer system and the second interferometer system, with respect to a direction parallel to an optical axis of the projection system, with respect to an object to be measured. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the exposure apparatus is provided on a side opposite to the projection system.
【請求項15】 請求項1から14の何れか一項に記載
の露光装置を用いるデバイス製造方法。
15. A device manufacturing method using the exposure apparatus according to claim 1. Description:
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