JP5370106B2 - 干渉計システム、ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、干渉計システム、ステージ装置及び露光装置に関する。

リソグラフィ工程で用いられる露光装置は、露光光が照射される感光性の基板を保持しながら移動するステージを備えている。ステージの位置情報は、干渉計システムによって計測される場合が多い。干渉計システムとしては、例えば計測光や参照光が同じ経路を複数回たどるダブルパス型の干渉計システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の干渉計システムにおいては、光源からの光を分光するビームスプリッタを介して計測光及び参照光を分光してそれぞれ所定経路をたどらせ、上記ビームスプリッタを介して再度当該所定経路に計測光及び参照光を入射する構成となっている。

国際公開第２００８／１３６４０４号パンフレット

しかしながら、上記構成においては、所定経路内において計測光又は参照光に漏れ光などの誤差成分が含まれる場合がある。この場合、誤差成分を含んだ光がビームスプリッタを介して所定経路内に入射されるため、検出結果に誤差が生じる虞がある。

上記のような事情に鑑み、本発明は、検出結果の誤差を低減することが可能な干渉計システム、ステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、移動体の位置情報を検出する干渉計システムであって、光を射出する光源と、光を分光して射出する分光装置と、移動体に設けられ、分光された光を反射させる移動鏡と、移動鏡を介した光を受光する受光装置と、光が分光装置から射出され移動鏡に入射し当該移動鏡で反射された後に分光装置へ向かう所定の光路を形成する第１光学系と、当該光路を進行した光が分光装置に入射せずに当該光路の進行方向とは逆向きに当該光路を進行するように光を導光する第２光学系と、第２光学系を進行する光のうち所定成分を前記受光装置に入射させ、所定成分以外の成分を光路に入射させないように当該光を分光する第２分光装置とを備える干渉計システムが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、移動可能に設けられたステージと、前記ステージの位置情報を検出する干渉計システムとを備え、前記干渉計システムとして、本発明の干渉計システムが用いられるステージ装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、ステージ装置に保持された基板を露光する露光装置であって、前記ステージ装置として、本発明のステージ装置が用いられる露光装置が提供される。

本発明によれば、検出結果の誤差を低減することが可能となる。

本実施形態に係る露光装置の一例を示す模式図。 本実施形態に係る干渉計システムを説明するための斜視図。 本実施形態に係る光学部材を示す図。 本実施形態に係るＺ干渉計システムを示す平面図。 本実施形態に係るＺ干渉計システムを示す側面図。 本実施形態に係るＺ干渉計システムを示す斜視図。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、パターンを有するマスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持しながら移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動可能な第１駆動システム１Ｄと、基板ステージ２を移動可能な第２駆動システム２Ｄと、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む計測システム３と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置４とを備えている。

なお、ここでいう基板Ｐは、デバイスを製造するための基板であって、例えばシリコンウエハのような半導体ウエハ等の基材に感光膜が形成されたものを含む。感光膜は、感光材（フォトレジスト）の膜である。また、基板Ｐには、感光膜とは別に保護膜（トップコート膜）等の各種の膜が形成されていてもよい。マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含み、例えばガラス板等の透明板部材上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成されたものである。この透過型マスクは、遮光膜でパターンが形成されるバイナリーマスクに限られず、例えばハーフトーン型、あるいは空間周波数変調型などの位相シフトマスクも含む。また、本実施形態においては、マスクＭとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

本実施形態においては、露光装置ＥＸが、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である場合を例にして説明する。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子５の像面側の露光光ＥＬの光路空間を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳが形成される。なお、露光光ＥＬの光路空間は、露光光ＥＬが通過する光路を含む空間である。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

露光装置ＥＸは、液浸空間ＬＳを形成するための液浸部材６を備えている。液浸部材６は、終端光学素子５の近傍に配置されている。液浸部材６としては、例えば国際公開第２００６／１０６９０７号パンフレット等に開示されているものを用いることができる。液浸空間ＬＳは、終端光学素子５及び液浸部材６と、終端光学素子５及び液浸部材６と対向する位置に配置された物体との間に形成される。本実施形態においては、終端光学素子５及び液浸部材６と対向する位置に配置可能な物体は、基板ステージ２、あるいは基板ステージ２に保持されている基板Ｐを含む。

本実施形態においては、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含む基板Ｐ上の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳを形成する局所液浸方式を採用する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。基板Ｐの露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、Ｚ軸とほぼ平行な投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（露光光ＥＬの光路）と交差するＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと基板Ｐ上の液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影され、基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。

照明系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージ１は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第１駆動システム１Ｄにより、マスクＭを保持しながら移動可能である。マスクステージ１は、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと交わる位置を含む。また、マスクステージ１に保持されているマスクＭも、照明系ＩＬからの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、マスクステージ１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒ＰＫに保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

基板ステージ２は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第２駆動システム２Ｄにより、基板Ｐを保持しながら移動可能である。基板ステージ２は、ベース部材７上を移動する。ベース部材７は、基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面７Ｇを有する。ガイド面７Ｇは、ＸＹ平面とほぼ平行である。基板ステージ２は、終端光学素子５（投影光学系ＰＬ）からの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、終端光学素子５からの露光光ＥＬが照射される位置は、終端光学素子５の射出面５Ｋと対向する位置を含み、終端光学素子５の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）と交わる位置を含む。また、基板ステージ２に保持されている基板Ｐも、終端光学素子５（投影光学系ＰＬ）からの露光光ＥＬが照射される位置を含むＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持する基板ホルダ２Ｈと、基板ホルダ２Ｈの周囲に配置された上面２Ｔとを有する。基板ステージ２の上面２Ｔは、ＸＹ平面とほぼ平行な平坦面である。基板ホルダ２Ｈは、基板ステージ２上に設けられた凹部２Ｃに配置されている。基板ホルダ２Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ホルダ２Ｈに保持された基板Ｐの表面と基板ステージ２の上面２Ｔとは、ほぼ同一平面内に配置され、ほぼ面一である。

次に、計測システム３について説明する。計測システム３は、マスクステージ１の位置情報、及び基板ステージ２の位置情報を計測する。計測システム３は、複数のレーザ干渉計を含む。計測システム３は、マスクステージ１の位置情報を計測するマスクステージ用干渉計システム３Ｍと、基板ステージ２の位置情報を計測する基板ステージ用干渉計システム３Ｐとを含む。

図２は、基板ステージ２及び基板ステージ用干渉計システム３Ｐを示す概略斜視図である。基板ステージ用干渉計システム３Ｐは、Ｘ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測するＸ干渉計システム１１と、Ｙ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測するＹ干渉計システム１２と、Ｚ軸方向に関する基板ステージ２の位置情報を計測するＺ干渉計システム１３とを有する。

基板ステージ２は、Ｘ軸方向に関する位置情報を計測するためにＸ干渉計システム１１からのレーザビームＢＸが照射されるＸ反射面１４と、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測するためにＹ干渉計システム１２からのレーザビームＢＹが照射されるＹ反射面１５と、Ｚ軸方向に関する位置情報を計測するためにＺ干渉計システム１３からのレーザビームが照射される移動鏡２０とを備えている。

Ｘ反射面１４は、Ｘ軸と垂直な面である。換言すれば、Ｘ反射面１４は、ＹＺ平面と平行な面である。Ｘ干渉計システム１１は、Ｘ軸を計測軸とする。Ｘ干渉計システム１１からのレーザビームＢＸは、Ｘ軸方向に進行して、Ｘ反射面１４に入射する。Ｘ干渉計システム１１は、Ｘ反射面１４で反射したレーザビームＢＸを受光して、Ｘ軸方向に関するＸ反射面１４の位置情報を計測する。

Ｙ反射面１５は、Ｙ軸と垂直な面である。換言すれば、Ｙ反射面１５は、ＸＺ平面と平行な面である。Ｙ干渉計システム１２は、Ｙ軸を計測軸とする。Ｙ干渉計システム１２からのレーザビームＢＹは、Ｙ軸方向に進行して、Ｙ反射面１５に入射する。Ｙ干渉計システム１２は、Ｙ反射面１５で反射したレーザビームＢＹを受光して、Ｙ軸方向に関するＹ反射面１５の位置情報を計測する。

Ｚ干渉計システム１３は、Ｚ軸方向に関する位置情報を計測するために、移動鏡２０にレーザビームを照射する。Ｚ干渉計システム１３からのレーザビームは、測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２を含む。本実施形態においては、移動鏡２０は、基板ステージ２の＋Ｙ側の側面に配置されている。

図３は、移動鏡２０の側面図である。移動鏡２０は、Ｙ軸方向に進行する測定ビームＢ１が入射する第１反射面２１と、Ｙ軸方向に進行する参照ビームＢ２が入射する第２反射面２２とを備えている。第１反射面２１と第２反射面２２とは光学的に接続されており、第１反射面２１及び第２反射面２２の一方で反射した光は他方に入射する。

具体的には、第１反射面２１は、Ｘ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面をＸ軸周りに第１の角度θ１だけ傾けた面と平行である。第２反射面２２は、Ｘ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面をＸ軸周りに第２の角度θ２だけ傾けた面と平行である。第１反射面２１と第２反射面２２とがなす角度θは、９０度以外であって、１８０度よりも小さい。本実施形態においては、角度θは、例えば、９０度以外であって、８０度以上１００度以下である。好ましくは、角度θは、９１度以上１００度以下である。

図４は、Ｚ干渉計システム１３を示す概略平面図、図５は、Ｚ干渉計システム１３を示す概略側面図である。また、図６は、Ｚ干渉計システム１３を示す斜視図である。図４から図６に示すように、Ｚ干渉計システム１３は、所謂ダブルパス方式のレーザ干渉計システムであって、光源４０、偏光ビームスプリッタ５１、移動鏡２０、光検出器６０、第１光学系７０及び第２光学系８０を有している。本実施形態では、偏光ビームスプリッタ５１が第２分光装置を兼ねている構成となっている。

光源４０は、例えばレーザビームＬＢを射出する。偏光ビームスプリッタ５１は、光源４０から射出されたレーザビームＬＢを例えば第１偏光状態の測定ビームＢ１と、第２偏光状態の参照ビームＢ２とに分離する偏光分離面５１Ｓを有する。当該偏光分離面５１Ｓは、例えば第１偏光状態のレーザビーム（ここでは測定ビームＢ１）を反射し、第２偏光状態のレーザビーム（ここでは参照ビームＢ２）を透過するように形成されている。偏光ビームスプリッタ５１の−Ｚ側には、反射鏡５３が設けられている。反射鏡５３は、偏光分離面５１Ｓを透過した参照ビームＢ２を移動鏡２０へ向けて反射する。移動鏡２０は、基板ステージ２に設けられ分光された測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２を反射させる。光検出器６０は、偏光ビームスプリッタ５１の−Ｙ方向上に配置されている。光検出器６０は、当該移動鏡２０を介した光を受光する。

第１光学系７０は、測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２が偏光ビームスプリッタ５１から射出され移動鏡２０に入射し当該移動鏡２０で反射された後に偏光ビームスプリッタ５１へ向かう所定の光路を形成する。第１光学系７０は、測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２のそれぞれに対して設けられている。第１光学系７０は、例えば移動鏡２０で反射された測定ビームＢ１を反射する固定鏡２３や、同じく移動鏡２０で反射された参照ビームＢ２を反射する固定鏡２４などを有している。

固定鏡２３及び固定鏡２４は、基板ステージ２とは独立した支持部にそれぞれ固定されている。このような支持部としては、位置が変動しないように固定された支持部であることが好ましい。例えば投影光学系ＰＬの一部に接続された支持部であっても構わないし、別途検出基準部材を設け、当該検出基準部材を支持部として用いても構わない。

固定鏡２３及び固定鏡２４は、一対の反射鏡が例えば９０°の角度で配置された構成になっている。固定鏡２３は、一対の反射鏡２３Ａ、２３Ｂを有している。ここでは、例えば反射鏡２３Ａは−Ｘ側に設けられており、反射鏡２３Ｂは＋Ｘ側に設けられている。反射鏡２３Ａ及び反射鏡２３Ｂは、それぞれ反射面が内側に形成されている。固定鏡２３は、反射鏡２３Ａ及び反射鏡２３Ｂの反射面がそれぞれ移動鏡２０に向けられている。本実施形態では、例えば偏光ビームスプリッタ５１から射出され、移動鏡２０で反射される測定ビームＢ１が反射鏡２３Ａの反射面に入射するように配置されている。なお、反射鏡２３Ａに入射する光は、当該反射鏡２３Ａによって反射鏡２３Ｂへ向けて反射され、反射鏡２３Ｂにおいて移動鏡２０へと反射されるようになっている。ここでは、反射鏡２３Ａに入射する測定ビームＢ１の入射方向と反射鏡２３Ｂから射出される測定ビームＢ１の射出方向とが平行になるように構成されている。

同様に、固定鏡２４は、一対の反射鏡２４Ａ、２４Ｂを有している。ここでは、例えば反射鏡２４Ａは−Ｘ側に設けられており、反射鏡２４Ｂは＋Ｘ側に設けられている。反射鏡２４Ａ及び反射鏡２４Ｂは、それぞれ反射面が内側に形成されている。固定鏡２４は、反射鏡２４Ａ及び反射鏡２４Ｂの反射面がそれぞれ移動鏡２０に向けられている。本実施形態では、例えば偏光ビームスプリッタ５１から射出され、移動鏡２０で反射される参照ビームＢ２が反射鏡２４Ａの反射面に入射するように配置されている。なお、反射鏡２４Ａに入射する参照ビームＢ２は、当該反射鏡２４Ａによって反射鏡２４Ｂへ向けて反射され、反射鏡２４Ｂにおいて移動鏡２０へと反射されるようになっている。ここでは、反射鏡２４Ａに入射する参照ビームＢ２の入射方向と反射鏡２４Ｂから射出される参照ビームＢ２の射出方向とが平行になるように構成されている。

また、測定ビームＢ１の上記光路上に設けられるλ／４板５２や、参照ビームＢ２の上記光路上に設けられるλ／４板５４についても、第１光学系７０に含まれる。

第２光学系８０は、上記光路を進行してきた光が偏光ビームスプリッタ５１に入射せずに当該光路を逆向きに進行するように光を導光する。第２光学系８０は、例えば測定ビームＢ１についてのコーナーキューブＣＣ１と、参照ビームＢ２についてのコーナーキューブＣＣ２を有している。

また、上記の偏光ビームスプリッタ５１は、第２光学系８０を進行する光のうち所定成分を光検出器６０に入射させ、所定成分以外の成分を上記光路に入射させないように光を分光する第２分光装置を兼ねている。

上記の干渉計システム１３において、光源４０から射出されたレーザビームＬＢは、偏光ビームスプリッタ５１の偏光分離面５１Ｓにおいて、第１偏光状態（例えばＳ偏光）の測定ビームＢ１と、第２偏光状態（例えばＰ偏光）の参照ビームＢ２とに分離され、測定ビームＢ１が偏光分離面５１Ｓで反射されると共に参照ビームＢ２が偏光分離面５１Ｓを透過する。

このうち、偏光分離面５１Ｓで反射された測定ビームＢ１は、偏光ビームスプリッタ５１の＋Ｙ側の面から射出される。この測定ビームＢ１は、射出された方向に直進し、移動鏡２０の反射面２１において−Ｚ側に反射されると共に、さらに反射面２２によって固定鏡２３へ向けて反射される。固定鏡２３に到達した測定ビームＢ１は、まず当該固定鏡２３の反射鏡２３Ａによって＋Ｘ側へ反射され、次に反射鏡２３Ｂによって移動鏡２０側へと反射される。

移動鏡２０へ向けた測定ビームＢ１は、まず移動鏡２０の反射面２２によって＋Ｚ側へ反射され、次に反射面２１によって−Ｙ側へ反射される。移動鏡２０で反射された測定ビームＢ１は、λ／４板５２に入射され、偏光状態がλ／４だけ変化した状態（例えば、円偏光状態）となる。λ／４板５２を透過した測定ビームＢ１は、コーナーキューブＣＣ１に入射する。ここまでの測定ビームＢ１の経路が第１経路となる。

コーナーキューブＣＣ１に入射した測定ビームＢ１は、当該コーナーキューブＣＣ１によって入射方向とは逆方向に射出される。測定ビームＢ１は、コーナーキューブＣＣ１のうち−Ｙ側の角部に照射され当該角部で逆方向（＋Ｙ方向）に反射される。したがって、コーナーキューブＣＣ１の前後で測定ビームＢ１の光軸が一致したままとなり、この測定ビームＢ１は、コーナーキューブＣＣ１に入射する測定ビームＢ１と略同一の光路を逆方向に進行する。なお、図６においては、測定ビームＢ１の経路を判別しやすくするため、コーナーキューブＣＣ１の前後で測定ビームＢ１の光軸をずらした状態で示している。したがって、コーナーキューブＣＣ１から射出された測定ビームＢ１は、λ／４板５２、移動鏡２０、固定鏡２３、移動鏡２０を経て偏光ビームスプリッタ５１の＋Ｙ側の面に入射される。なお、コーナーキューブＣＣ１から射出された測定ビームＢ１がλ／４板５４を通過することで、当該測定ビームＢ１の偏光状態が更にλ／４だけ変化し、第２偏光状態（Ｐ偏光）となる。このため、最初に偏光ビームスプリッタ５１から射出された段階では第１偏光状態（Ｓ偏光）であった測定ビームＢ１の偏光状態が第２偏光状態（Ｐ偏光）に変化することになる。

第２偏光状態で偏光ビームスプリッタ５１の＋Ｙ側の面に入射された測定ビームＢ１は、そのまま−Ｙ方向に進行し、偏光分離面５１Ｓを透過する。偏光分離面５１Ｓを透過した測定ビームＢ１は、光検出器６０に入射する。例えば測定ビームＢ１が上記光路を進行する際、λ／４板５２やコーナーキューブＣＣ１などを経るときに偏光成分に誤差が含まれることがある。これに対して、測定ビームＢ１に含まれる第２偏光状態以外の偏光成分は、偏光分離面５１Ｓを透過せず、反射されて光源４０側（＋Ｚ側）の面から射出される。したがって、第２偏光状態以外の偏光成分は光検出器６０に入射されず、かつ、再度上記光路に入射することも無い。

同様に、光源４０からのレーザビームＬＢのうち、偏光分離面５１Ｓを透過した参照ビームＢ２は、偏光ビームスプリッタ５１の−Ｚの面から射出される。この参照ビームＢ２は、射出された方向に直進し、反射鏡５３によって移動鏡２０へ向けて反射される。この参照ビームＢ２は、移動鏡２０の反射面２２に入射し当該反射面２２において＋Ｚ側に反射されると共に、さらに反射面２１によって固定鏡２４へ向けて反射される。固定鏡２４に到達した参照ビームＢ２は、まず当該固定鏡２４の反射鏡２４Ａによって＋Ｘ側へ反射され、次に反射鏡２４Ｂによって移動鏡２０側へと反射される。

移動鏡２０へ向けた参照ビームＢ２は、まず移動鏡２０の反射面２１によって−Ｚ側へ反射され、次に反射面２２によって−Ｙ側へ反射される。移動鏡２０で反射された参照ビームＢ２は、λ／４板５４に入射され、偏光状態がλ／４だけ変化した状態（例えば、円偏光状態）となる。λ／４板５４を透過した参照ビームＢ２は、コーナーキューブＣＣ２に入射する。ここまでの参照ビームＢ２の経路が第１経路となる。

コーナーキューブＣＣ２に入射した参照ビームＢ２は、当該コーナーキューブＣＣ２によって入射方向とは逆方向に射出される。参照ビームＢ２は、測定ビームＢ１と同様、コーナーキューブＣＣ２のうち−Ｙ側の角部に照射され当該角部で逆方向（＋Ｙ方向）に反射される。したがって、コーナーキューブＣＣ２の前後で参照ビームＢ２の光軸が一致したままとなり、この参照ビームＢ２は、コーナーキューブＣＣ２に入射する参照ビームＢ２の光路を逆方向に進行する。なお、図６においては、参照ビームＢ２についても経路を判別しやすくするため、コーナーキューブＣＣ２の前後で参照ビームＢ２の光軸をずらした状態で示している。したがって、コーナーキューブＣＣ２から射出された参照ビームＢ２は、λ／４板５４、移動鏡２０、固定鏡２４、移動鏡２０、反射鏡５３を経て偏光ビームスプリッタ５１の−Ｚ側の面に入射される。なお、コーナーキューブＣＣ２から射出された参照ビームＢ２がλ／４板５４を通過することで、当該参照ビームＢ２の偏光状態が更にλ／４だけ変化し、第１偏光状態（Ｓ偏光）となる。このため、最初に偏光ビームスプリッタ５１から射出された段階では第２偏光状態（Ｐ偏光）であった参照ビームＢ２の偏光状態が第１偏光状態（Ｓ偏光）に変化することになる。

第１偏光状態で偏光ビームスプリッタ５１の−Ｚ側の面に入射された参照ビームＢ２は、そのまま＋Ｚ方向に進行し、偏光分離面５１Ｓによって−Ｙ方向に反射される。偏光分離面５１Ｓで反射された参照ビームＢ２は、偏光ビームスプリッタ５１の−Ｙ側の面から射出され、光検出器６０に入射する。例えば参照ビームＢ２が上記光路を進行する際、λ／４板５４やコーナーキューブＣＣ２を経るときに偏光成分に誤差が含まれることがある。これに対して、参照ビームＢ２に含まれる第１偏光状態以外の偏光成分は、偏光分離面５１Ｓで反射されず、透過して光源４０側（＋Ｚ側）の面から射出される。したがって、第１偏光状態以外の偏光成分は光検出器６０に入射されず、かつ、再度上記光路に入射することも無い。

光検出器６０は、偏光ビームスプリッタ５１からの測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２を受光する。Ｚ干渉計システム１３は、光検出器６０に入射した測定ビームＢ１と参照ビームＢ２とに基づいて、Ｚ軸方向に関する基板ステージ２（移動鏡２０）の位置情報を計測する。Ｚ軸方向に関する基板ステージ２（移動鏡２０）の位置が変化すると、測定ビームＢ１、参照ビームＢ２の光路長が変化する。Ｚ干渉計システム１３は、その光路長の変化に基づいて、Ｚ軸方向に関する基板ステージ２（移動鏡２０）の位置情報を計測する。

基板Ｐを露光するとき、制御装置４は、計測システム３を用いて、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、マスクＭ及び基板Ｐを移動しながら、基板Ｐ上のショット領域を露光する。制御装置４は、マスクステージ側干渉計システム３Ｍの計測結果に基づいて第１駆動システム１Ｄを駆動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を行うとともに、基板ステージ側干渉計システム３Ｐの計測結果に基づいて第２駆動システム２Ｄを駆動し、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置制御を行いながら、基板Ｐを露光する。

以上のように、本実施形態によれば、第２光学系８０としてのコーナーキューブＣＣ１、ＣＣ２を用いて所定の光路を往復させることで測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２について同一経路を複数回を進行させると共に、第２光学系８０を進行する測定ビームＢ１及び参照ビームＢ２のうち所定成分を光検出器６０に入射させ、所定成分以外の成分を上記光路に入射させないようにしたので、光検出器６０に誤差成分が入射されるのを防ぐことができる。これにより、光検出器６０における検出結果の誤差を低減することができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、偏光ビームスプリッタ５１が本発明に係る分光装置及び第２分光装置を兼ねる構成としたが、これに限られることは無く、分光装置及び第２分光装置をそれぞれ独立した構成としても構わない。

また、上記実施形態においては、第１光学系７０として、固定鏡２３、２４やλ／４板５２、５４などを配置させた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばプリズムなどの他の光学部材を適宜配置させるように構成しても構わない。

なお、本実施形態においては、基板ステージ２に移動鏡２０が配置された場合を例にして説明したが、もちろん、マスクステージ１に移動鏡２０を配置することができる。その場合、マスクステージ側干渉計システム３Ｍが、図４から図６を参照して説明した構成のＺ干渉計システム１３を備える。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、米国特許６，５９０,６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、米国特許第６，８９７，９６３号等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも、本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光ＥＬはレンズ等の光学部材を介して基板に照射される。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態に従って、マスクのパターンの像で基板に露光し、露光した基板を現像する基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。なお、上述のように本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した全ての構成要素を適宜組み合わせて用いる事が可能であり、また、一部の構成要素を用いない場合もある。

１…マスクステージ、２…基板ステージ、３…計測システム、３Ｍ…マスクステージ側干渉計システム、３Ｐ…基板ステージ側干渉計システム、４…制御装置、１３…Ｚ干渉計システム、２０…移動鏡（光学部材）、４０…光源、５１…偏光ビームスプリッタ、６０…光検出器、７０…第１光学系、８０…第２光学系、Ｂ１…測定ビーム、Ｂ２…参照ビーム、ＣＣ１、ＣＣ２…コーナーキューブ、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板

Claims (12)

1. 移動体の位置情報を検出する干渉計システムであって、
   光を射出する光源と、
   前記光を分光して射出する分光装置と、
   前記移動体に設けられ、分光された前記光を反射させる移動鏡と、
   前記移動鏡を介した前記光を受光する受光装置と、
   前記光が前記分光装置から射出され前記移動鏡に入射し当該移動鏡で反射された後に前記分光装置へ向かう所定の光路を形成する第１光学系と、
   前記光路を進行した前記光が前記分光装置に入射せずに前記光路の進行方向とは逆向きに前記光路を進行するように前記光を導光する第２光学系と、
   前記第２光学系を進行する前記光のうち所定成分を前記受光装置に入射させ、前記所定成分以外の成分を前記光路に入射させないように前記光を分光する第２分光装置と
   を備える干渉計システム。
2. 前記第１光学系は、前記移動体とは独立した支持部に設けられ前記移動鏡との間で前記光を互いに反射する固定鏡を有する
   請求項１に記載の干渉計システム。
3. 前記分光装置で分光された前記光は、前記位置情報を検出するための計測光及び参照光を含む
   請求項１又は請求項２に記載の干渉計システム。
4. 前記分光装置は、分光された前記光がそれぞれ異なる光路を進行するように前記光を射出し、
   前記第１光学系及び前記第２光学系は、分光された前記光ごとに設けられている
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の干渉計システム。
5. 前記分光装置は、前記光の一部分を前記反射鏡へ向けて反射し前記光の他部分を透過させる光分離膜を有する
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の干渉計システム。
6. 前記第２分光装置として、前記分光装置が用いられる
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の干渉計システム。
7. 前記第１光学系は、前記光の偏光状態を変化させる波長板を有する
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の干渉計システム。
8. 前記分光装置は、
   前記光を前記移動鏡へ向けて射出する第１射出部と、
   前記第２光学系を介した前記光のうち前記所定成分を前記移動鏡とは反対方向に射出する第２射出部と
   を有し、
   前記受光装置は、前記第２射出部による射出方向上に配置されている
   請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の干渉計システム。
9. 前記分光装置は、前記第２光学系を介した前記光のうち前記所定成分以外の成分を前記光源の方向に射出する第３射出部を有する
   請求項８に記載の干渉計システム。
10. 移動可能に設けられたステージと、
    前記ステージの位置情報を検出する干渉計システムと
    を備え、
    前記干渉計システムとして、請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の干渉計システムが用いられる
    ステージ装置。
11. ステージ装置に保持された基板を露光する露光装置であって、
    前記ステージ装置として、請求項１０に記載のステージ装置が用いられる
    露光装置。
12. 前記ステージ装置の前記ステージとは独立した位置に固定された検出基準部材を更に備え、
    前記干渉計システムの前記第１光学系は、前記検出基準部材に設けられ前記移動鏡との間で前記光を互いに反射する固定鏡を有する
    請求項１１に記載の露光装置。

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