JPH0510812B2 - - Google Patents

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JPH0510812B2
JPH0510812B2 JP59075806A JP7580684A JPH0510812B2 JP H0510812 B2 JPH0510812 B2 JP H0510812B2 JP 59075806 A JP59075806 A JP 59075806A JP 7580684 A JP7580684 A JP 7580684A JP H0510812 B2 JPH0510812 B2 JP H0510812B2
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stage
exposure apparatus
projection exposure
low expansion
interferometer
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
    • G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】 （発明の分野） 本発明は、投影露光装置に関し、特に半導体製
造工程においてウエハ上に繰返し露光を行なうの
に好適な投影露光装置に関する。
（発明の背景） 従来、この種の装置では、第１図に示すように
第１の物体すなわちマスク１を本体５あるいは投
影レンズ４に固定された基準３に整合させて固定
し、第２の物体すなわちウエハ６を固定した第２
のステージすなわちウエハステージ７の投影レン
ズ４に対する相対位置を干渉式測長システム例え
ばレーザ干渉計システムを用いて計測してした。
すなわち、この投影露光装置においては、ウエ
ハステージ７にミラー１０を含む第１の光学系を
固定するとともに、投影レンズ４にミラー１１お
よびビームベンダー（ミラー）２０を含む第２の
光学系を固定し、さらに、これらの２つの光学系
にレーザ光源２１、デイテクタ２２および架台１
２に固設された干渉計本体２３等で構成されるレ
ーザ干渉計を結合する。そして、レーザ光源２１
からレーザ光を出射し、干渉計本体２３で２方向
に分割された光線がそれぞれ第１および第２の光
学系を往復する際の光路長差すなわち位相ずれ等
をデイテクタ２２で検出して測長を行なう。
ところで、このような投影露光装置において
は、マスク１を基準３に整合させるための第１の
ステージすなわちマスクステージ２が動いたり、
基準３が振動、熱変形等によつて動いた場合に、
ウエハステージ側の測長系（第１の光学系および
第２の光学系を含んだ系）では検知できないとい
う欠点があつた。この欠点を除去するためには第
２図のようにマスクステージ２側にも測長系（ウ
エハステージ側と共通の部材はダツシユを付した
同一番号で示す）を設置する方法が考えられる
が、参照基準となる投影レンズ４自体が変形した
り、本体５が変形した場合には有効な手段とはな
つていないばかりか、コスト的にも不利である。
（発明の目的） 本発明は、上述の従来形における問題点に鑑
み、投影露光装置例えば半導体焼付け用の投影露
光装置において、マスクステージとウエハステー
ジの相対位置を単一の測長により検出するという
構想に基づき、マスクステージおよびウエハステ
ージのいずれかを移動させても高精度の相対位置
合せを可能とすることを目的とする。
（発明の構成） 上記目的を達成するため本発明では、第１の物
体を保持する移動可能な第１のステージと第２の
物体を保持する移動可能な第２のステージとを有
し、投影光学系を介して第１の物体像を第２の物
体上の所定の位置に結像させ転写する投影露光装
置において、第１のステージおよび第２のステー
ジの相対位置を測長する手段として干渉計を設け
るとともに、第１のステージおよび第２のステー
ジのそれぞれに上記干渉計へ入射させるための可
干渉信号を出射する光学系を配設し固定したこと
を特徴とする。
（実施例の説明） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。なお、従来例と共通または対応する部分につ
いては同一の符号で表わす。
第３図は、本発明の１実施例に係る投影露光装
置の構成を示す。同図において、１はマスク、２
はマスク１を保持する移動可能な第１のステージ
（マスクステージ）、３はマスク１を所定の位置に
セツトするための基準、４は投影レンズ、５は露
光装置本体、６はウエハ、７はウエハ６を保持す
る移動可能な第２のステージ（ウエハステージ）、
８は本体基礎定盤、９は照明光学系、１０は第１
の光学系と組合せてレーザ干渉計となるところの
ミラー、１１は第２の光学系と組合せてレーザ干
渉計となるところの第１の光学系、１３は第１の
光学系および第２の光学系を結合する構造材であ
り光学素子としても使用する石英材の第３の光学
系、１４は第１〜３の光学系を本体５に固定する
ための低膨脹金属材料（インバー）の固定具であ
る。
次に、この投影露光装置における測長動作を説
明する。レーザ光源２１から出射したわずかに波
長が異なり位相が90°ずれて偏光された２つのレ
ーザ光は干渉計本体２３内のハーフミラーで紙面
上で上方向と左方向の２本の光線に分割される。
そして紙面上方向の光線は第３の光学系たる石英
材１３を通過して第２の光学系に入射し、斜設反
斜面を具えたビームベンダー２０で直角に曲げら
れて左方向に進んでミラー１１に入射する。この
ミラー１１からの反射光は上述と逆の経路で、ビ
ームベンダー、石英材および干渉計本体２３のハ
ーフミラーを介してデイテクタに入射する。一
方、レーザ光源２１から出射し干渉計本体２３を
透過した左方向の光は90°偏光される光学素子を
介してミラー１１に入射するとともにこのミラー
１１からの反射光は今度は逆方向からさらに90°
偏光され干渉計に入射する。この入射したレーザ
光は再び干渉計内のミラーで反射され、90°偏光
された後にミラー１１に入射する。そしてこのミ
ラー１１からの反射光は、再び90°偏光されて干
渉計に入射する。したがつて、この２往復の光路
中でレーザ光は、360゜偏光されたことになり、干
渉計内のハーフミラーを透過してデイテクタに入
射する。デイテクタにおいてはこれらのミラー１
０および１１からの反射光の干渉信号を取り出す
ことにより干渉計本体２３からミラー１０および
１１までの距離差を測長し、これによつてミラー
１０および１１の相対位置すなわちマスクステー
ジ２とウエハステージ７との相対位置を検出する
ことができる。
このようにマスクステージおよびウエハステー
ジを単一のレーザ測長系で構成することによつ
て、直接マスクステージとウエハステージの相対
位置を高精度で計測することが可能となつた。
なお、前記実施例においては第１の光学系およ
び第２の光学系と干渉計とをそれぞれ直接または
第３の光学系を介して結合することによつて雰囲
気の影響を受けにくい構成としたが、第４図に示
すように第３の光学系１３を低膨脹金属の中空材
１５中に設定した光路に置き換えることも可能で
ある。
（発明の効果） 以上のように本発明によると、ウエハステージ
およびマスクステージの相対位置を単一の測長系
すなわち１つの干渉計で直接計測できるようにし
たことから、相対位置補償を他の基準、例えば本
体上あるいは投影レンズ上の基準を介さずに高精
度で行なえ、ウエハステージあるいはマスクステ
ージのいずれか一方を上記信号を元に常時サーボ
制御することによつて、突発的な外乱に対しても
安定して相対位置補償が行なえる効果がある。さ
らに第１の光学系および第２の光学系の一部を結
合材として石英で構成し、これをレーザの光路と
して利用しているために、雰囲気の変化に対して
生ずるレーザ干渉計の測長誤差を軽減できるとい
う効果もある。
なお、干渉計を第３図の石英材料１３のほぼ中
間に結合してほぼ上下対称の構造を採用するよう
にすれば結合材の熱膨脹等の影響が相殺され、よ
り温度等の外乱の影響を少なくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ従来例における
断面図、そして第３図および第４図は本発明の一
実施例である。 １；第１の物体（マスク）、２；第１のステー
ジ（マスクステージ）、３；基準、４；投影レン
ズ、５；本体、６；第２の物体（ウエハ）、７；
第２のステージ（ウエハステージ）、８；基礎定
盤、９；照明光学系、１０；第２の光学系、１
１；第１の光学系、１２；干渉計を固定するため
の基台、１３；第３の光学系（石英）、１４；石
英あるいはインバーのパイプ材を本体に固定する
ための低膨脹金属材料（インバー）、１５；低膨
脹金属材料の中空材（インバーのパイプ材）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の物体を保持する移動可能な第１のステ
    ージと第２の物体を保持する移動可能な第２のス
    テージとを有し、投影光学系を介して第１の物体
    像を第２の物体上の所定の位置に結像させ転写す
    る投影露光装置において、第１のステージおよび
    第２のステージの相対位置を測長する手段として
    干渉計を設けるとともに、第１のステージおよび
    第２のステージのそれぞれに上記干渉計へ入射さ
    せるための可干渉信号を出射する光学系を配設し
    固定したことを特徴とする投影露光装置。 ２ 前記可干渉信号を出射する光学系はいずれも
    反射光学系である特許請求の範囲第１項記載の投
    影露光装置。 ３ 第１のステージおよび第２のステージの相対
    位置を計測した信号により、第１のステージある
    いは第２のステージの内一方を固定し他方を移動
    させ、もしくは第１のステージおよび第２のステ
    ージを相対的に移動させて、第１の物体像を第２
    の物体上の所定の位置に前記投影光学系を介して
    結像させる整合装置を有する特許請求の範囲第１
    項記載の投影露光装置。 ４ 前記可干渉信号を出射する２つの光学系は、
    一方を前記干渉計と直接連成し、他方は低膨脹金
    属材料もしくは低膨脹非金属材料を介して連成す
    るか、あるいは低膨脹金属材料および低膨脹非金
    属材料を組合せて連成させたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１または２項記載の投影露光装
    置。 ５ 低膨脹金属材料としてインバーもしくはスー
    パーインバーを使用したことを特徴とする特許請
    求の範囲第４項記載の投影露光装置。 ６ 低膨脹非金属材料として低膨脹ガラス、石英
    ガラスもしくは低膨脹セラミツクスを使用したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の投影
    露光装置。 ７ 前記可干渉信号を出射する２つの光学系の少
    なくとも一方と前記干渉計とを低膨脹光学ガラス
    もしくは石英を介して連成させ、同時に結合部材
    である低膨脹ガラスもしくは石英を上記可干渉信
    号を出射する光学系と上記干渉計を結ぶ第３の光
    学系として使用したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の投影露光装置。
JP59075806A 1984-04-17 1984-04-17 投影露光装置 Granted JPS60219744A (ja)

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