JPS62150106A - Apparatus for detecting position - Google Patents
Apparatus for detecting positionInfo
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- JPS62150106A JPS62150106A JP60296315A JP29631585A JPS62150106A JP S62150106 A JPS62150106 A JP S62150106A JP 60296315 A JP60296315 A JP 60296315A JP 29631585 A JP29631585 A JP 29631585A JP S62150106 A JPS62150106 A JP S62150106A
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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
- 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
- G03F7/70775—Position 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)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野)
本発明は半導体素子を製造するためのウェハステッパー
又は一括露光用のフォトマスクを製造するためのフォト
リピータ等として使われる露光装置に適したマスク(レ
チクル)、又はウェハの位置検出装置に関する。Detailed Description of the Invention (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a mask ( Reticle) or wafer position detection device.
(発明の背景)
近年、半導体素子(特にVLS I)の集積度、微細化
の向上は目ざましく、これを製造するための露光装置に
要求される機能、精度もそれに伴って年々厳しくなって
きている。特に縮小(又は等倍〉投影型露光装置は、レ
チクルと呼ばれる原版に形成された回路パターンの像を
投影レンズによって感光基板(フォトレジストを塗布し
たウェハ)上の局所領域に結像させて露光するものであ
る。(Background of the Invention) In recent years, the degree of integration and miniaturization of semiconductor devices (particularly VLSI) have improved dramatically, and the functions and precision required of exposure equipment for manufacturing these devices have become stricter year by year. There is. In particular, reduction (or equal magnification) projection exposure equipment uses a projection lens to focus an image of a circuit pattern formed on an original plate called a reticle onto a local area on a photosensitive substrate (a wafer coated with photoresist) for exposure. It is something.
この場合、1回の露光で転写し得る像の面積がウェハ全
面の大きさに対して小さいときは、ウェハを載置して2
次元移動するウェハステージを設け、このウェハステー
ジをステップ・アンド・リピート方式で移動させてレチ
クルの回路パターン像の転写を行なう。一般に半導体素
子の製造においては、ウェハ上に数層〜十数層のパター
ンを正確に重ね合わせて露光することが行なわれるが、
上記ステップ・アンド・リピート方式ではウェハ上の露
光すべき領域毎に回路パターン像との相対的な位置合わ
せが達成されるので、ウェハ全面に渡って均一な重ね合
わせ精度が得られる。この際、ウェハ上にすでに形成さ
れた回路パターンと、レチクルの回路パターン像とのス
テッピング後の位置合わせは、ウェハステージの位置を
高分解能(例えば0.02μm)のレーザ光波干渉測長
器(レーザ干渉計)によって検出している場合は、その
ウェハステージの位置を微動させて行なうことができる
。あるいはステッピング後、レチクルを保持したレチク
ルステージの位置を微動することによって位置合わせで
きる。いずれの方式であってもウェハステージ側のレー
ザ干渉計によって規定された直交座標系のX軸方向とy
軸方向とには干渉計の分解能程度で位置合わせされるが
、特にレチクルを微動させる方式ではレチクルを微小回
転させることにより、ウェハ上の露光領域と回路パター
ン像との相対的な回転誤差をも露光ショット毎に高精度
に補正することができる。In this case, if the area of the image that can be transferred in one exposure is small compared to the size of the entire surface of the wafer, the wafer may be placed and
A wafer stage that moves dimensionally is provided, and the wafer stage is moved in a step-and-repeat method to transfer a circuit pattern image on a reticle. Generally, in the manufacture of semiconductor devices, patterns of several to more than ten layers are accurately overlaid and exposed on a wafer.
In the step-and-repeat method, relative alignment with the circuit pattern image is achieved for each area to be exposed on the wafer, so uniform overlay accuracy can be obtained over the entire wafer. At this time, alignment after stepping between the circuit pattern already formed on the wafer and the circuit pattern image on the reticle is performed by adjusting the position of the wafer stage using a high-resolution (for example, 0.02 μm) laser beam interferometer If the wafer stage is detected using an interferometer, this can be done by slightly moving the position of the wafer stage. Alternatively, after stepping, the reticle can be aligned by slightly moving the position of the reticle stage holding the reticle. In either method, the X-axis direction and y-axis direction of the orthogonal coordinate system defined by the laser interferometer on the wafer stage side
Alignment is performed in the axial direction with the resolution of an interferometer, but in particular, in the method of finely moving the reticle, by slightly rotating the reticle, it is possible to eliminate relative rotation errors between the exposed area on the wafer and the circuit pattern image. Highly accurate correction can be made for each exposure shot.
レチクルステージの微動は、レチクル上のアライメント
マークとウェハ上のアライメントマークとの相対的なず
れ量を検出し、そのずれ量分だけレチクルステージを動
かす、所謂オープン制御方式と、相対的なずれ量に応じ
た信号に基づいてレチクルステージをサーボ駆動させる
、所謂クローズ制御方式とに大別できる。いずれの場合
もレチクルステージの位置を読み取るセンサーが必要で
はあるが、特にオープン制御の場合は高精度なセンサー
が必須になる。このセンサーとしてウェハステージの位
置検出と同様にレーザ干渉計を用いることが考えられる
。この場合ウェハステージと同様にレチクルステージの
上にX方向とX方向とに反射面が伸びた移動鏡を配置す
れば、ただちに高精度なレチクルステージの位置検出が
可能になる。Micro-movement of the reticle stage is achieved by detecting the relative amount of deviation between the alignment mark on the reticle and the alignment mark on the wafer, and moving the reticle stage by that amount of deviation. This method can be roughly divided into a so-called close control method in which the reticle stage is servo driven based on a corresponding signal. In either case, a sensor is required to read the position of the reticle stage, but a highly accurate sensor is especially essential for open control. It is conceivable to use a laser interferometer as this sensor in the same way as for detecting the position of the wafer stage. In this case, if a movable mirror with reflective surfaces extending in the X direction and the X direction is placed above the reticle stage in the same way as the wafer stage, highly accurate position detection of the reticle stage is immediately possible.
ところがこの方法ではレチクルステージが微小回転して
しまうと、干渉計のレーザ光束が所定の光路を戻らな(
なり、位置検出が不可能となってしまう。そこでレチク
ルステージの構造に工夫を加えて、X方向とX方向のみ
に平行移動するXYステージ上に、微小回転するθテー
ブルを設け、このθテーブルにレチクルを載置し、XY
ステージの位置は干渉計で計測し、θテーブルの回転量
は別のロータリーエンコンダ等で計測するという方法も
考えられる。しかしながらこのような構成はXYステー
ジとθテーブルとが必要で構造が複雑になる。またθテ
ーブルの回転量はあくまでもXYステージを基準にして
計測されるだけであり、装置の絶対座標系に対する回転
量ではない。このためXYステージそのものが絶対系に
対して微小量回転してしまっても、その回転を検出する
ことは不可能である。However, with this method, if the reticle stage rotates slightly, the laser beam from the interferometer may not return along the predetermined optical path (
Therefore, position detection becomes impossible. Therefore, we added some innovation to the structure of the reticle stage, and installed a θ table that rotates minutely on the XY stage that moves in parallel only in the X direction and the X direction.
Another possible method is to measure the position of the stage with an interferometer and measure the amount of rotation of the θ table with another rotary encoder or the like. However, such a configuration requires an XY stage and a θ table, making the structure complicated. Further, the amount of rotation of the θ table is only measured based on the XY stage, and is not the amount of rotation with respect to the absolute coordinate system of the apparatus. Therefore, even if the XY stage itself rotates by a minute amount with respect to the absolute system, it is impossible to detect the rotation.
(発明の目的)
本発明は上記欠点を解決し、レチクル等の基板の絶対系
における位置を回転も含めて光波干渉計で検出できるよ
うにした位置検出装置を得ることを目的とする。(Objective of the Invention) It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks and to obtain a position detection device capable of detecting the absolute position of a substrate such as a reticle, including rotation, using a light wave interferometer.
(発明の概要)
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りで
ある。基板(レチクルR又はマスク)を保持して直交座
標系(XA、YA)内で回転を含めて2次元移動させる
ステージ(レチクルステージ1又はθテーブル)と一体
に移動するような可動反射部材(直角ミラー21:23
:25)を設ける。この可動反射部材には座標平面に対
して垂直な2つの反射面(21a、21b:23a、2
3b:25a、25b)が形成され、その2つの反射面
は直角になるように形成されている。そしてこの可動反
射部材の一方の反射面と、装置に固定された固定鏡(2
7:28:41)とにコヒーレントな平行光束(レーザ
光束LB、 、LB、、L B 3 )を入射させる送
光光学系(レーザ光源18、ビームスプリッタ30.3
1.42、ミラー26.32.33.34)を配置し、
可動反射部、材の他方の反射面から射出した光束を反射
させて、再び可動反射部材の2つの反射面を介して送光
光学系の方に戻す基準反射部材(ビームスプリッタ20
:22:24の一部に形成された反射面2+b:22b
:24b)と、この基準反射部材から可動反射部材を介
して戻ってくる光束と、固定鏡から戻ってくる光束とを
同一の光路に合成して干渉させるための合成光学系(ビ
ームスプリッタ20 : 22 : 24のスプリット
面20a : 22a :24a)とを設ける。(Summary of the Invention) The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows. A movable reflecting member (perpendicular mirror 21:23
:25). This movable reflective member has two reflective surfaces (21a, 21b: 23a, 2
3b: 25a, 25b) are formed, and the two reflecting surfaces thereof are formed at right angles. One reflective surface of this movable reflective member and a fixed mirror (2
A light transmitting optical system (laser light source 18, beam splitter 30.3) that makes a coherent parallel light flux (laser light fluxes LB, , LB, LB3) incident on the
1.42, mirror 26.32.33.34),
A reference reflecting member (beam splitter 20
Reflective surface 2+b formed in a part of :22:24:22b
:24b), a light beam returning from the reference reflecting member via the movable reflecting member, and a light beam returning from the fixed mirror into the same optical path and interfering with each other. 22:24 split surfaces 20a:22a:24a) are provided.
そして合成光学系からの射出光束を干渉計レシーバで受
けることによって、可動反射部材の2つの反射面の交点
(θ+ : Y+ : X+ )の位置変化を、可
動反射部材に入射する平行光束の光軸方向のみについて
検出し得るように構成した。Then, by receiving the emitted light beam from the combining optical system with an interferometer receiver, the change in the position of the intersection point (θ+ : Y+ : It was configured to be able to detect only the direction.
(実 施 例)
第2図は本発明の第1の実施例による投影型露光装置の
概略的な構成を示す斜視図である。(Embodiment) FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
第2図においては光波干渉測長器(以下干渉計と呼ぶ)
に必要な基本的な系のみを示す。レチクルステージ1は
レチクルRを所定の直交座標系XA、YA内に平行に載
置し、2次元的(X方向、Y方向、及び回転方向)に移
動する。レチクルR上の回路パターン等は不図示の照明
光学系からの照明光で照射され、そのパターンは投影レ
ンズ2によってウェハW上に結像投影される。ウェハW
はウェハステージ3に載置され、直交座標系XA。In Figure 2, a light wave interference length measuring device (hereinafter referred to as an interferometer)
Only the basic systems necessary for this are shown. The reticle stage 1 places the reticle R in parallel within a predetermined orthogonal coordinate system XA, YA, and moves it two-dimensionally (X direction, Y direction, and rotational direction). A circuit pattern, etc. on the reticle R is illuminated with illumination light from an illumination optical system (not shown), and the pattern is imaged and projected onto the wafer W by the projection lens 2. Wafer W
is placed on the wafer stage 3, and the orthogonal coordinate system XA.
YA内で2次元的に移動される。Moved two-dimensionally within YA.
ウェハステージ3上の2辺には反射面がX方向に伸びた
移動鏡4aと、反射面がY方向に伸びた移動鏡4bとが
固定されている。レーザ光源5からの平行なレーザ光束
は2つに分割された後、それぞれビームスプリッタ6.
7に入射する。ビームスプリッタ6ではレーザ光束を2
つに分け、一方は移動鏡4aの反射面に垂直に入射し、
他方のレーザ光束は投影レンズ2の鏡筒の下端部(ウェ
ハステージ3に近い位置)に固定された固定鏡8の反射
面に垂直に入射する。移動鏡4aからの反射光束と固定
鏡8からの反射光束とは再びビームスプリッタ6に入射
し、その2つの反射光束は同軸に合成され干渉計のレシ
ーバ9に入射する。レシーバ9は干渉縞の変化を光電検
出するものである。同様にビームスプリッタ7ではレー
ザ光束を2つに分け、一方は移動鏡4bの反射面に垂直
に入射し、他方のレーザ光束は投影レンズ2の鏡筒の下
端部に固定された固定鏡10の反射面に垂直に入射する
。移動鏡4bからの反射光束と固定鏡10からの反射光
束とは再びビームスプリンタフに入射し、その2つの反
射光束は同軸に合成され干渉計のレシーバ11に入射す
る。レシーバ9はステージ3のYA方向の位置変化を検
出するものであり、その測定軸(例えばレーザ光束の中
心線)は投影レンズ2の光軸AXと直交するように配置
される。またレシーバ11はステージ3のXA力方向位
置変化を検出するものであり、その測定軸も同様に光軸
AXと直交するように配置される。A movable mirror 4a with a reflective surface extending in the X direction and a movable mirror 4b with a reflective surface extending in the Y direction are fixed to two sides of the wafer stage 3. After the parallel laser beam from the laser light source 5 is split into two, each beam splitter 6.
7. Beam splitter 6 splits the laser beam into 2
One is incident perpendicularly to the reflective surface of the movable mirror 4a,
The other laser beam is perpendicularly incident on the reflecting surface of a fixed mirror 8 fixed to the lower end of the lens barrel of the projection lens 2 (at a position close to the wafer stage 3). The reflected light flux from the movable mirror 4a and the reflected light flux from the fixed mirror 8 enter the beam splitter 6 again, and the two reflected light fluxes are combined coaxially and enter the receiver 9 of the interferometer. The receiver 9 photoelectrically detects changes in interference fringes. Similarly, the beam splitter 7 splits the laser beam into two parts, one of which is perpendicularly incident on the reflective surface of the movable mirror 4b, and the other laser beam is incident on the fixed mirror 10 fixed to the lower end of the lens barrel of the projection lens 2. It is incident perpendicularly to the reflecting surface. The reflected light flux from the movable mirror 4b and the reflected light flux from the fixed mirror 10 enter the beam splinter again, and the two reflected light fluxes are combined coaxially and enter the receiver 11 of the interferometer. The receiver 9 detects a change in the position of the stage 3 in the YA direction, and its measurement axis (for example, the center line of the laser beam) is arranged to be perpendicular to the optical axis AX of the projection lens 2. Further, the receiver 11 is for detecting a change in the position of the stage 3 in the XA force direction, and its measurement axis is similarly arranged to be orthogonal to the optical axis AX.
さらにその2つの測定軸を含む平面が投影レンズ2の投
影結像面とほぼ一致するように配置されている。2つの
測定軸は光軸AX上で直交し、座標系XA、YAを構成
する。Further, it is arranged so that a plane including the two measurement axes substantially coincides with the projection image plane of the projection lens 2. The two measurement axes are perpendicular to each other on the optical axis AX and constitute a coordinate system XA, YA.
一方、レチクルステージ1の2次元的な位置(回転も含
む)もレーザ干渉計によって検出される。On the other hand, the two-dimensional position (including rotation) of the reticle stage 1 is also detected by the laser interferometer.
レーザ光源18からの平行なレーザ光束は、まず2つに
分割され、その一方のレーザ光束はビームスプリッタ2
0に入射し、他方のレーザ光束はさらに2つに分割され
る。その分割された一方のレーザ光束はビームスプリッ
タ22に入射し、他方のレーザ光束は所定の光路引き回
しが行なわれてビームスブリフタ24に入射する。ビー
ムスプリツタ20に入射したレーザ光束は2つに分けら
れ、一方のレーザ光束はレチクルステージlに固定され
た直角ミラー21に入射し、他方のレーザ光束はプリズ
ムミラー26で光軸AXと平行に反射された後、再び水
平に折り曲げられて、投影レンズ2の鏡筒の上端部(レ
チクルステージ1に近い位置)に設けられ固定鏡27の
反射面に垂直に入射する。またビームスプリッタ22に
入射したレーザ光束は2つに分けられ、一方のレーザ光
束はレチクルステージ1に固定された直角ミラー23に
入射し、他方のレーザ光束はプリズムミラー26で光軸
AXと平行に反射された後、再び水平に折り曲げられて
固定鏡27の反射面に垂直に入射する。さらにビームス
プリッタ24に入射したレーザ光束も2つに分けられ、
一方のレーザ光束はレチクルステージ1に固定された直
角ミラー25に入射し、他方のレーザ光束は光軸AXと
平行になるように折り曲げられた後、水平に折り曲げら
れてから、鏡筒の上端部に固定された固定鏡28の反射
面に垂直に入射する。尚、固定鏡27の反射面と固定鏡
28の反射面とは互いに直交するように定められ、固定
鏡27の反射面は座標系XA、YAのXA軸と光軸AX
とを含む平面と平行であり、固定鏡28の反射面はYA
軸と光軸AXとを含む平面と平行である。The parallel laser beam from the laser light source 18 is first split into two, and one of the laser beams is sent to the beam splitter 2.
0, and the other laser beam is further divided into two. One of the divided laser beams enters the beam splitter 22, and the other laser beam undergoes a predetermined optical path routing and enters the beam splitter 24. The laser beam incident on the beam splitter 20 is divided into two parts; one laser beam is incident on a right-angle mirror 21 fixed to the reticle stage l, and the other laser beam is incident on a prism mirror 26 parallel to the optical axis AX. After being reflected, the light beam is bent horizontally again and is perpendicularly incident on the reflection surface of a fixed mirror 27 provided at the upper end of the lens barrel of the projection lens 2 (a position close to the reticle stage 1). Further, the laser beam incident on the beam splitter 22 is divided into two parts, one laser beam is incident on a right angle mirror 23 fixed to the reticle stage 1, and the other laser beam is parallel to the optical axis AX by a prism mirror 26. After being reflected, the light is bent horizontally again and enters the reflection surface of the fixed mirror 27 perpendicularly. Furthermore, the laser beam incident on the beam splitter 24 is also divided into two,
One laser beam enters a right-angle mirror 25 fixed to the reticle stage 1, and the other laser beam is bent so as to be parallel to the optical axis AX, then horizontally, and then bent at the upper end of the lens barrel. The light is incident perpendicularly to the reflecting surface of a fixed mirror 28 fixed to the fixed mirror 28 . Note that the reflective surface of the fixed mirror 27 and the reflective surface of the fixed mirror 28 are determined to be orthogonal to each other, and the reflective surface of the fixed mirror 27 is aligned with the XA axis of the coordinate system XA, YA and the optical axis AX.
The reflecting surface of the fixed mirror 28 is parallel to the plane containing YA
It is parallel to the plane containing the axis and the optical axis AX.
ここで第1図を用いてレチクルステージ1の回りの干渉
計の構成についてさらに詳細に説明する。Here, the configuration of the interferometer around the reticle stage 1 will be explained in more detail using FIG.
第1図において干渉に必要な1/4波長板等は省略しで
ある。第1図はレチクルRがレチクルステージ1上に微
小回転して載置された状態を示し、レチクルステージ1
は直交座標系XA、YA内において回転していないもの
とする。第1図において30.31はビームスプリフタ
であり、32.33.34はミラーであり、そして36
.37.38はそれぞれ干渉計用のレシーバ(光電検出
部)である。ここでレチクルステージ1の中心点をO8
とすると、レチクルステージ1がXA力方向YA力方向
に関してニュートラル位置にあるとき、中心点O8に光
軸AXが通るように定められている。また第1図中でレ
チクルR上の2ケ所にはアライメント用のマークR+、
Rzが既知の間隔で設けられている。このマークR,、
R2に対応したマークW、 、W、はウェハW上の1つ
の被露光領域内に設けられたものであり、投影レンズ2
を介してレチクルR側に逆投影されているものとする。In FIG. 1, quarter wavelength plates and the like necessary for interference are omitted. FIG. 1 shows a state in which the reticle R is placed on the reticle stage 1 with slight rotation.
It is assumed that is not rotated within the orthogonal coordinate system XA, YA. In Figure 1, 30.31 is a beam splitter, 32.33.34 is a mirror, and 36.
.. 37 and 38 are receivers (photoelectric detection units) for interferometers, respectively. Here, set the center point of reticle stage 1 to O8
Then, when the reticle stage 1 is in the neutral position with respect to the XA force direction and the YA force direction, the optical axis AX is determined to pass through the center point O8. In addition, in Figure 1, there are two alignment marks R+ on the reticle R.
Rz are provided at known intervals. This mark R...
The marks W, , W, corresponding to R2 are provided within one exposed area on the wafer W, and are located on the projection lens 2.
It is assumed that the image is back-projected onto the reticle R side via the .
さてビームスプリッタ30で反射されたレーザ光束LB
、は、ウェハステージ3側の干渉計の測定軸によって規
定された座標系XA、YAOYA軸と平行に合成光学系
としてのビームスプリンタ20のスプリット面20aに
入射する。スプリット面20aを透過したレーザ光束は
直角ミラー21の第1反射面21aでほぼ直角に反射さ
れた後、第2反射面21bでさらに反射され、ビームス
プリッタ20の一部に形成された反射面20bに入射す
る。その反射面20bはレーザ光束LB、と垂直に交わ
るように配置されている。また直角ミラー21の第1反
射面21aと第2反射面21bとの成す角度は正確に9
0’に形成され、所謂コーナレフレクタ−が構成される
。この反射面21aと21bの交わる位置はO1に定め
られている。Now, the laser beam LB reflected by the beam splitter 30
, are incident on the split surface 20a of the beam splinter 20 as a combining optical system in parallel to the coordinate system XA and YAOYA axes defined by the measurement axes of the interferometer on the wafer stage 3 side. The laser beam transmitted through the splitting surface 20a is reflected at a substantially right angle by the first reflecting surface 21a of the right-angle mirror 21, and then further reflected by the second reflecting surface 21b. incident on . The reflective surface 20b is arranged to intersect perpendicularly to the laser beam LB. Furthermore, the angle formed by the first reflecting surface 21a and the second reflecting surface 21b of the right-angle mirror 21 is exactly 9.
0', and constitutes a so-called corner reflector. The intersection of the reflecting surfaces 21a and 21b is set at O1.
従ってビームスプリッタ20からのレーザ光束は、レチ
クルステージ1の回転変位による直角ミラー21の微小
回転にかかA、反射面20bに垂直入射し、元の光路を
戻ることになる。そして反射面20b、21b、21a
の順に反射して戻ってきたレーザ光束は、ビームスプリ
ッタ20のスプリット面20aで反射されてレシーバ3
6に入射する。一方レーザ光束はLB、のうちスプリン
ト面20aで反射されたレーザ光束は、ビームスプリッ
タ20の内を進み、第2図に示したようなプリズムミラ
ー26を介して固定鏡27に入射し、ここで反射されて
再びプリズムミラー26に戻り、ビームスプリッタ20
のスプリット面20aを透過してレシーバ36に入射す
る。このようにレシーバ36にはレチクルステージ1に
固定された可動反射部材としての直角ミラー21からの
戻り光束と固定鏡27からの戻り光束とが同軸に合成さ
れて入射するので、レシーバ36内の受光面には干渉縞
が生じ、それは直角ミラー21の移動に伴って明滅する
。このレシーバ36によって検出される測長量は位置θ
1のレーザ光束LB、の送光軸方向、すなわち座標系X
A、YAOYA軸方向のみの移動動量である。Therefore, the laser beam from the beam splitter 20 is perpendicularly incident on the reflecting surface 20b due to the minute rotation of the right-angle mirror 21 due to the rotational displacement of the reticle stage 1, and returns along the original optical path. And reflective surfaces 20b, 21b, 21a
The laser beam that has been reflected and returned in the order of
6. On the other hand, the laser beam is LB, of which the laser beam reflected by the splint surface 20a travels through the beam splitter 20, enters the fixed mirror 27 via the prism mirror 26 as shown in FIG. It is reflected and returns to the prism mirror 26 again, and the beam splitter 20
The light passes through the split surface 20a and enters the receiver 36. In this way, the return light beam from the right-angle mirror 21 as a movable reflecting member fixed to the reticle stage 1 and the return light beam from the fixed mirror 27 are coaxially combined and incident on the receiver 36. Interference fringes are generated on the surface, which flicker as the right-angle mirror 21 moves. The length measurement amount detected by this receiver 36 is the position θ
1 laser beam LB, in the light transmission axis direction, that is, the coordinate system X
A, the amount of movement only in the YAOYA axis direction.
同様に、ビームスプリンタ31で反射されたレーザ光束
LB、はビームスプリンタ22のスプリット面22aを
透過した後、直角ミラー23の第1反射面23aと第2
反射面23bとで反射され、ビームスプリッタ22の一
部に形成された反射面22bに入射する。レーザ光束L
B2もYA軸と平行であり、反射面22bはレーザ光束
LB、の光路軸と垂直に配置されている。そして直角ミ
ラー23の反射面23aと23bとの成す角度は正確に
90’に形成され、その交点は位置Y1に定められてい
る。従って、直角ミラー23の微小な回転等にかかわら
ず、レーザ光束は反射面22bに垂直に入射し、元の光
路をそのまま戻る。このためレシーバ37にはプリズム
ミラー26、スプリット面22aを介して固定鏡27か
らの反射光束が入射するとともに、反射面22bからの
反射光束が入射する。このレシーバ37によって1され
る測長量は位置Y1のYA軸方向のみの移動量である。Similarly, the laser beam LB reflected by the beam splinter 31 passes through the split surface 22a of the beam splinter 22, and then passes through the first reflection surface 23a and the second reflection surface 23a of the right-angle mirror 23.
The light is reflected by the reflective surface 23b and enters the reflective surface 22b formed on a part of the beam splitter 22. Laser beam L
B2 is also parallel to the YA axis, and the reflective surface 22b is arranged perpendicular to the optical path axis of the laser beam LB. The angle formed by the reflecting surfaces 23a and 23b of the right-angle mirror 23 is formed to be exactly 90', and the intersection thereof is determined at the position Y1. Therefore, regardless of the slight rotation of the right-angle mirror 23, the laser beam enters the reflecting surface 22b perpendicularly and returns along the original optical path. Therefore, the reflected light beam from the fixed mirror 27 is incident on the receiver 37 via the prism mirror 26 and the split surface 22a, and the reflected light beam from the reflection surface 22b is also incident thereon. The length measurement amount that is 1 by this receiver 37 is the amount of movement of the position Y1 only in the YA axis direction.
また位置θ1 と位置Y1 とはレチクルステージ1が
回転していないときに、座標系XA。Further, the position θ1 and the position Y1 are in the coordinate system XA when the reticle stage 1 is not rotating.
YAOYA軸によってX方向に2等分される点に定めら
れている。ビームスプリンタ20とレシーバ36により
構成されるθ軸干渉計の測定軸は、レーザ光束LBIの
中心線、又は位置θ1を通りレーザ光束LB、と平行な
線であり、これは座標系XA、YAOYA軸と平行であ
る。またビームスプリッタ22とレシーバ37により構
成されるY軸干渉針の測定軸はレーザ光束L B tの
中心線、又は位置Y、を通りレーザ光束LB、と平行な
線であり、これもYA軸と平行である。そして本実施例
において重要なことはθ軸干渉計の測定軸とY軸干渉針
の測定軸との中心にY方向の測定軸が仮想的に存在する
ことである。この仮想的な測定軸がレチクルステージ1
の位置検出用の干渉計によって規定される直交座標系X
B、YBのYB軸である。It is determined at a point that is equally divided into two in the X direction by the YAOYA axis. The measurement axis of the θ-axis interferometer composed of the beam splinter 20 and the receiver 36 is the center line of the laser beam LBI, or a line passing through the position θ1 and parallel to the laser beam LB, which corresponds to the coordinate system XA, YAOYA axis. is parallel to Furthermore, the measurement axis of the Y-axis interference needle composed of the beam splitter 22 and the receiver 37 is a line that passes through the center line of the laser beam L B t or the position Y and is parallel to the laser beam LB, which is also the YA axis. parallel. What is important in this embodiment is that the Y-direction measurement axis virtually exists at the center of the measurement axis of the θ-axis interferometer and the measurement axis of the Y-axis interference needle. This virtual measurement axis is reticle stage 1.
Cartesian coordinate system X defined by an interferometer for position detection of
This is the YB axis of B, YB.
さて、レーザ光418からのレーザ光束のうち、ミラー
32.33で反射されてビームスプリッタ24に入射す
るレーザ光束LBsは座標系XA。Of the laser beams from the laser beam 418, the laser beam LBs that is reflected by the mirrors 32 and 33 and enters the beam splitter 24 is in the coordinate system XA.
YAOXA軸と平行である。ビームスプリフタ24のス
プリット面24aを透過したレーザ光束は直角ミラー2
5の第1反射面25a、第2反射面25bで反射され、
ビームスプリッタ24の一部に形成された反射面24b
に垂直に入射する。反射面25aと25bとの交点は位
置Xlに定められ、この位置X1は座標系XB、YBの
XB軸上に一致するように定められている。ビームスプ
リッタ24のスプリット面24aで反射されたレーザ光
束LB、はミラー34で下方で反射されて固定鏡28に
向かう。この固定鏡28からの反射光束は再びミラー3
4で反射され、スプリット面24aを透過してレシーバ
38に入射する。同時に反射面24bで垂直に反射した
レーザ光束は反射面25b、25aで反射され、さらに
スプリント面24.3で反射されてレシーバ38に入射
する。It is parallel to the YAOXA axis. The laser beam transmitted through the split surface 24a of the beam splitter 24 is directed to the right angle mirror 2.
reflected by the first reflective surface 25a and the second reflective surface 25b of 5,
Reflection surface 24b formed in a part of beam splitter 24
is incident perpendicularly to The intersection between the reflective surfaces 25a and 25b is determined at a position X1, and this position X1 is determined to coincide with the XB axis of the coordinate system XB, YB. The laser beam LB reflected by the splitting surface 24a of the beam splitter 24 is reflected downward by the mirror 34 and is directed toward the fixed mirror 28. The reflected light flux from the fixed mirror 28 is returned to the mirror 3.
4, and is transmitted through the split surface 24a and enters the receiver 38. At the same time, the laser beam vertically reflected by the reflective surface 24b is reflected by the reflective surfaces 25b and 25a, further reflected by the splint surface 24.3, and enters the receiver 38.
このレシーバ38は位置X、OXB軸方向のみの移動量
を検出する。上記ビームスプリッタ24とレシーバ38
により構成されるX軸干渉針の測定軸は位置X、を通す
レーザ光束LB、と平行な線であり、これは座標系XB
、XYOXB軸である。This receiver 38 detects position X and the amount of movement only in the OXB axis direction. The beam splitter 24 and receiver 38
The measurement axis of the X-axis interference needle is a line parallel to the laser beam LB passing through the position X, which is the coordinate system XB.
, the XYOXB axes.
さて第3図は第2図の装置を、光軸AXとXA軸(又は
XB軸)とを含む平面で破断した断面図である。レチク
ルステージ1は干渉計保持コラム40上にベアリング4
1を介して載置され、水平面内の全ての方向に可動であ
る。保持コラム40には干渉計を構成する各光学部材(
レシーバも含む)が固定されている。第3図では代表し
てビームスプリッタ24とミラー32を示しである。保
持コラム40の干渉計載置部の下にはモータ駆動部42
が固定され、その駆動はネジ部の往復運動に変換され、
連接棒43を介してレチクルステージ1に伝えられる。Now, FIG. 3 is a sectional view of the device shown in FIG. 2 taken along a plane including the optical axis AX and the XA axis (or XB axis). The reticle stage 1 is mounted on a bearing 4 on an interferometer holding column 40.
1 and is movable in all directions in the horizontal plane. The holding column 40 has each optical member (
(including the receiver) are fixed. In FIG. 3, the beam splitter 24 and mirror 32 are shown as representatives. A motor drive section 42 is located below the interferometer mounting section of the holding column 40.
is fixed, and its drive is converted into reciprocating motion of the threaded part,
It is transmitted to the reticle stage 1 via the connecting rod 43.
このモータ駆動部は3軸の干渉計の夫々に対応して独立
に3個配置されており、その駆動点は本実施例では位置
θ、 、Y、 、X。Three motor drive units are arranged independently corresponding to each of the three axes of interferometers, and their drive points are at positions θ, , Y, , and X in this embodiment.
の近傍に定められ、夫々各軸の干渉計の測定軸方向の移
動をレチクルステージlに与える。尚、この駆動点の位
置については特に限定されるものではない。, and gives the reticle stage l movement in the direction of the measurement axis of the interferometer for each axis. Note that the position of this driving point is not particularly limited.
さて、投影レンズ2は基底定盤44の上に構築されたレ
ンズ保持コラム45の台座45aの上に保持される。投
影レンズ2の鏡筒周囲には台座45aに載置するための
フランジ部2aが形成されている。基底定盤44上には
ウェハステージ3が2次元移動可能に載置される。そし
て保持コラム45の上にはワッシャ46を介して、前述
の干渉計保持コラム40が載置されている。このワッシ
ャ46はレチクルRとウェハWとの距離を投影レンズ2
に合わせ調整するためのものである。またワッシャ46
は投影レンズ2の周辺の複数ケ所に設けられ、それぞれ
のワッシャの厚みを微妙に調整することによって、投影
レンズ2の投影結像面とウェハWの表面とを精密に平行
にすることができる。第3図ではレーザ光束L B s
のみしか示していないが、レーザ光束LB、 、LB2
、及びLB3はともに光軸AXと垂直な同一の水平面内
に位置し、この水平面はレチクルRのパターン面すなわ
ちレチクルステージ1のレチクル載置面とできるだけ一
致するように定められている。これはレチクルR上のパ
ターン面に形成されたマークR,、R2等を不図示のア
ライメント顕微鏡で検出する際、パターン面に対してア
ツベ(Abbe )の原理を満足するようにして、マー
クR+、Rgの位置検出時のアツベ誤差を零にするため
である。Now, the projection lens 2 is held on a pedestal 45a of a lens holding column 45 constructed on a base plate 44. A flange portion 2a is formed around the lens barrel of the projection lens 2 to be placed on a pedestal 45a. The wafer stage 3 is placed on the base plate 44 so as to be movable in two dimensions. The above-described interferometer holding column 40 is placed on top of the holding column 45 with a washer 46 interposed therebetween. This washer 46 is used to adjust the distance between the reticle R and the wafer W to the projection lens 2.
This is to adjust it accordingly. Also washer 46
are provided at multiple locations around the projection lens 2, and by delicately adjusting the thickness of each washer, the projection image plane of the projection lens 2 and the surface of the wafer W can be made precisely parallel. In Fig. 3, the laser beam L B s
Although only the laser beams LB, , LB2 are shown,
, and LB3 are both located in the same horizontal plane perpendicular to the optical axis AX, and this horizontal plane is determined to coincide as much as possible with the pattern surface of the reticle R, that is, the reticle mounting surface of the reticle stage 1. When detecting marks R, R2, etc. formed on the pattern surface of the reticle R with an alignment microscope (not shown), the marks R+, R2, etc. are made to satisfy Abbe's principle for the pattern surface. This is to reduce the Atsube error to zero when detecting the position of Rg.
尚、第1図、第2図等において示したレチクル側の3軸
の各干渉計システムは、所謂シングルパスよりも高い分
解能が得られるダブルパス方式である。It should be noted that each of the three-axis interferometer systems on the reticle side shown in FIGS. 1, 2, etc. is a double-pass system that can obtain higher resolution than a so-called single-pass system.
また、合成光学系としてのビームスプリッタ20.22
.24には基準反射部材としての反射面20b、22b
、24bが一体に形成されているが、これは光学系の長
期的な安定性を確保するためである。In addition, the beam splitter 20.22 as a combining optical system
.. 24 has reflective surfaces 20b and 22b as reference reflective members.
, 24b are integrally formed to ensure long-term stability of the optical system.
さらにビームスプリッタ20と22は同一の部材で構成
してもよい。こうすればθ軸干渉計とY軸干渉針とのY
B力方向おける相対的な位置調整が不要となり、製造が
楽になる。Furthermore, beam splitters 20 and 22 may be constructed from the same material. By doing this, the Y axis between the θ-axis interferometer and the Y-axis interference needle
Relative position adjustment in the B force direction is not required, making manufacturing easier.
次に本実施例の動作を説明するが、ウェハステージ側の
干渉計の動作については公知なので説明を省略し、専ら
レチクルステージ側の干渉計の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described. However, since the operation of the interferometer on the wafer stage side is well known, the explanation will be omitted, and the operation of the interferometer on the reticle stage side will be explained only.
まず、第1図のようにレチクルステージ1がニュートラ
ル位置(X方向、X方向及び回転方向の位置ずれかない
状態)にある場合、レチクルステージ1を座標計XB、
YBのXB軸の方向のみに動かしたときの様子を述べる
。この場合位置X4、すなわち直角ミラー25がXB軸
方向に移動するので、当然ビームスプリフタ24のスプ
リット面24aから反射面24bまでのレーザ光束の光
路長は変化する。この変化量はレシーバ38によってX
方向移動量として検出される。一方、直角ミラー21と
23については、それぞれレーザ光束LB+ 、LBz
に対して直交する方向に動くのみであるから、直角ミラ
ー21.23の光学的な性質からスプリット面20aか
ら反射面20bまでの光路長とスプリント面22aから
反射面22bまでの光路長とは共に不変である。従って
レシーバ36により検出される位置θ1のYB軸方向の
変位量と、レシーバ37により検出される位置Y1のY
B軸方向の変位量とは共に零である。First, when the reticle stage 1 is in the neutral position (a state in which there is no positional shift in the X direction, the X direction, and the rotational direction) as shown in FIG.
The situation when moving only in the direction of the XB axis of YB will be described. In this case, since the position X4, that is, the right angle mirror 25 moves in the XB axis direction, the optical path length of the laser beam from the splitting surface 24a of the beam splitter 24 to the reflecting surface 24b naturally changes. This amount of change is determined by the receiver 38
It is detected as the amount of directional movement. On the other hand, for the right angle mirrors 21 and 23, the laser beams LB+ and LBz
Therefore, from the optical properties of the right-angle mirrors 21 and 23, the optical path length from the split surface 20a to the reflective surface 20b and the optical path length from the splint surface 22a to the reflective surface 22b are both Unchanging. Therefore, the amount of displacement in the YB axis direction of the position θ1 detected by the receiver 36 and the YB axis direction of the position Y1 detected by the receiver 37 are
Both displacement amounts in the B-axis direction are zero.
またレチクルステージ1がYB軸方向のみに移動した場
合は、同様に直角ミラー25の光学的な性質によってレ
シーバ38によって検出される移動量は零であり、レシ
ーバ36.37によって検出される移動量は共に等しい
値になる。Furthermore, when the reticle stage 1 moves only in the YB-axis direction, the amount of movement detected by the receiver 38 is zero due to the optical properties of the right-angle mirror 25, and the amount of movement detected by the receivers 36 and 37 is zero. Both have the same value.
次にレチクルステージ1がニュートラル位置で中心点O
8の回りにΔθだけ回転した場合について第4図を参照
して説明する。第4図は3軸の各干渉計の光路変化の様
子を示す平面図である。レチクルステージ1は座標系X
B、YB内でΔθだけ反時計方向に回転しているものと
する。1“は回転がないときのレチクルステージの位置
を表わす。この第3図からも明らかなように、位置θ。Next, reticle stage 1 is in the neutral position and the center point O
The case of rotation by Δθ about 8 will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view showing changes in the optical path of each three-axis interferometer. Reticle stage 1 is in the coordinate system
It is assumed that the rotation is made in the counterclockwise direction by Δθ within B and YB. 1" represents the position of the reticle stage when there is no rotation. As is clear from FIG. 3, the position θ.
(以後点θ1 とする)はニュートラル位置に対してX
B軸の正方向と、YB軸の正方向とに変位するとともに
、直角ミラー21は点θ1を中心にΔθだけ反時計方向
に回転したように変位する。位置Y、 (以下点Y、と
する)についてはXB軸の正方向とYB軸の負方向とに
変位するとともに、直角ミラー23は点Y、を中心にΔ
θだけ反時計方向に回転したように変位する。そして位
置XI(以下点X、とする)にっていはXB軸の正方向
とYB軸の負方向とに変位するとともに、直角ミラー2
5は点XIを中心にΔθだけ反時計方向に回転したよう
に変位する。本実施例では中心点O8から点θ1までの
距離と、中心点O3から点Y1までの距離とが等しく中
心点O8、点θ1、Ylの3点を頂点とする二等辺三角
形に定められているので、点θ、とY、とのXB軸方向
の変位は方向も大きさも同一であり、YB軸方向の変位
は互いに逆向きで等しい大きさである。ここで点θ。(hereinafter referred to as point θ1) is X with respect to the neutral position
While being displaced in the positive direction of the B axis and the positive direction of the YB axis, the right angle mirror 21 is also displaced as if rotated counterclockwise by Δθ around point θ1. The position Y (hereinafter referred to as point Y) is displaced in the positive direction of the XB axis and the negative direction of the YB axis, and the right-angle mirror 23 is displaced by Δ around point Y.
Displaced as if rotated counterclockwise by θ. At position XI (hereinafter referred to as point X), the right angle mirror 2 is displaced in the positive direction of the XB axis and the negative direction of the YB axis.
5 is displaced as if rotated counterclockwise by Δθ around point XI. In this example, the distance from center point O8 to point θ1 is equal to the distance from center point O3 to point Y1, which is defined as an isosceles triangle whose vertices are center point O8, point θ1, and Yl. Therefore, the displacements of points θ and Y in the XB axis direction are the same in direction and magnitude, and the displacements in the YB axis direction are opposite to each other and have the same magnitude. Here point θ.
を通りYB軸(あるいはレーザ光束LB+)と平行な線
をl、とし、点Y、を通りYB軸(あるいはレーザ光束
LB、)と平行な綿をρ2とし、そして点X1を通りX
B軸(あるいはレーザ光束LB3)と平行な線をl、と
すると、θ軸干渉計のレシーバ36によって検出される
変位量は点θ1の線7!1上の移動量Δyaのみになり
、Y軸干渉針のレシーバ37によって検出される変位量
は点Y、の線12上の移動量Δybのみになり、X軸干
渉針のレシーバ38によって検出される変位量は点X、
の線23上の移動量ΔX(第4図には微小量なので表示
していない)のみになる。本実施例ではΔyaとΔyb
との大きさは同じ値になる。Let the line passing through point Y and parallel to the YB axis (or laser beam LB+) be l, the line passing through point Y and parallel to the YB axis (or laser beam LB) be ρ2, and the line passing through point
If a line parallel to the B-axis (or the laser beam LB3) is l, then the amount of displacement detected by the receiver 36 of the θ-axis interferometer is only the amount of movement Δya of the point θ1 on the line 7!1, The amount of displacement detected by the receiver 37 of the interference needle is only the amount of movement Δyb on the line 12 of the point Y, and the amount of displacement detected by the receiver 38 of the X-axis interference needle is the amount of displacement Δyb at the point Y,
The only amount of movement ΔX (not shown in FIG. 4 as it is a minute amount) is on the line 23. In this example, Δya and Δyb
and have the same size.
また第4図のようにΔθだけ回転したままレチクルステ
ージ1がXB力方向はYB力方向平行移動した場合、θ
軸干渉計の計測値とY軸干渉針の計測値との差は変化し
ない。Further, as shown in Fig. 4, when the reticle stage 1 moves in parallel to the XB force direction and the YB force direction while rotating by Δθ, θ
The difference between the measured value of the axis interferometer and the measured value of the Y-axis interference needle does not change.
以上のように本実施例のように構成された3軸の干渉計
では、点θ1とYlのYB軸方向の変位量と点X1のX
B軸方向の変位量とを独立に正確に計測することができ
る。従って八〇の回転を補正するために必要な点θ+
、’1’+ 、XIの移動方向とその量が一義的に求め
られることになる。すなわち各干渉計の計測量だけ点θ
1とY、についてはYB力方向の移動を与えればよく、
点XlについてはXB力方向の移動を与えればよく、回
転量Δθとは無関係に各点θ+ 、YI 、XIの移動
方向は常に一定でよいことになる。また点θ1とY、の
YB力方向位置と点X、のXB力方向位置とが求まれば
、レチクルステージ1に対する点θ1、y、、x、の配
置関係が不変であること、及びレーザ光束LB+ 、L
Bz 、LB3の配置関係も不変であることから、必要
とするレチクルステージ1の回転量、すなわち点θ+
、Y1% Xlが存在すべき位置の座標値は簡単な演算
により、干渉計の分解能(例えば0.02μm)のオー
ダで決定することができる。As described above, in the three-axis interferometer configured as in this embodiment, the amount of displacement of points θ1 and Yl in the YB axis direction and the amount of displacement of point
The amount of displacement in the B-axis direction can be accurately measured independently. Therefore, the point θ+ required to correct the rotation of 80
, '1'+, and the moving direction and amount of XI are uniquely determined. In other words, the point θ is equal to the amount measured by each interferometer.
For 1 and Y, it is sufficient to give movement in the YB force direction,
Point Xl only needs to be moved in the XB force direction, and the moving direction of each point θ+, YI, and XI may always be constant regardless of the amount of rotation Δθ. Furthermore, if the YB force direction position of points θ1 and Y and the XB force direction position of point LB+, L
Since the arrangement relationship between Bz and LB3 remains unchanged, the required amount of rotation of the reticle stage 1, that is, the point θ+
, Y1% The coordinate values of the position where Xl should exist can be determined by simple calculation on the order of the resolution of the interferometer (for example, 0.02 μm).
尚、直角ミラー21.23.25の光学的な性質によっ
て、各直角ミラーが点θ1、YI、Xlを中心にして回
転したとしても、レーザ光束の光路長は一切変化しない
。さらに各直角ミラーが回転したまま、線21,12.
23と直交する方向に平行移動した場合も光路長は一切
変化しない。Note that due to the optical properties of the right-angle mirrors 21, 23, and 25, even if each right-angle mirror rotates around points θ1, YI, and Xl, the optical path length of the laser beam does not change at all. Further, while each right-angle mirror continues to rotate, lines 21, 12 .
23, the optical path length does not change at all.
ところで第1図に示したように、ウェハWlのマークW
1、W2に対するレチクルR上のマークR+ 、Rzの
2次元的なずれが、XB力方向ΔX、YB力方向Δy、
そして回転方向にΔθだけ回転しているεとが不図示の
アライメンHJm鏡を用いて求められれば、マークR3
とWlとを重ね合わせ、かつマークR2とW2とを重ね
合わせるアライメントは、3軸の各干渉計の計測量のみ
に基づいて高速に実行できる。あるいはずれ量ΔXとΔ
yについてはウェハステージ3で補正し、レチクルRの
回転のみをレチクルステージlで補正するようにしても
よい。この場合はθ軸干渉計とY軸干渉針との2軸を設
けるだけでよい。By the way, as shown in FIG. 1, the mark W on the wafer Wl
1. The two-dimensional deviation of the marks R+ and Rz on the reticle R with respect to W2 is the XB force direction ΔX, the YB force direction Δy,
Then, if ε rotated by Δθ in the rotation direction is found using an alignment HJm mirror (not shown), mark R3
The alignment of overlapping the marks R2 and W1 and the marks R2 and W2 can be performed at high speed based only on the measured amounts of the three-axis interferometers. Or the amount of deviation ΔX and Δ
y may be corrected by the wafer stage 3, and only the rotation of the reticle R may be corrected by the reticle stage l. In this case, it is only necessary to provide two axes: a θ-axis interferometer and a Y-axis interference needle.
また第4図からも明らかなように、レチクルステージ1
の回転によってkm 6 + と12の中間に平行に存
在する中心線はYB軸からXB力方向ずれて、測定軸(
YB軸)が光軸AXを通らなくなるが、その世はレチク
ルステージ1の回転量が小さい場合は小さくなる。また
レーザ光束LB、とLB2との中間に平行に存在する中
心線を測定軸と考えれば、これは常にYB軸と一致して
不変である。しかしながらいずれの場合もθ軸干渉計と
Y軸干渉針との両測定軸はウェハステージ3側の座標系
XA、YAOYA軸と常に平行であり、X軸干渉針につ
いても線β3 (測定軸)は座標系XA、YAOXA軸
と常に平行である。すなわちレチクル側の干渉計の測定
軸は、レチクルステージ1の回転にかかわらず、常に絶
対系(座標系XA、YA)と同じ方向に保たれている。Also, as is clear from Figure 4, reticle stage 1
Due to the rotation of , the center line that exists parallel between km 6 + and 12 shifts from the YB axis in the XB force direction, and the measurement axis (
YB axis) does not pass through the optical axis AX, but the rotation amount becomes small if the amount of rotation of the reticle stage 1 is small. Furthermore, if the center line existing parallel to the center between the laser beams LB and LB2 is considered as the measurement axis, this always coincides with the YB axis and remains unchanged. However, in both cases, the measurement axes of the θ-axis interferometer and the Y-axis interference needle are always parallel to the XA and YAOYA axes of the coordinate system on the wafer stage 3 side, and the line β3 (measurement axis) of the X-axis interference needle is also It is always parallel to the coordinate system XA and YAOXA axes. That is, the measurement axis of the interferometer on the reticle side is always kept in the same direction as the absolute system (coordinate system XA, YA) regardless of the rotation of the reticle stage 1.
以上本実施例ではウェハ側の座標系XA、YAとレチク
ル側の座標系XB、YBとは予め計測値が相関付けられ
ているものとしたが、その相関付けの作業も容易である
。それにはウェハステージ3上にウェハ上のマークW、
、WZと同形の基準マーク(フィデューシャルマーク
)を設け、この基準マークを走らせてレチクルマークR
1とR2の夫々を基準マークと重ね合わせたときのウェ
ハステージ3の位置を検出し、その位置と3軸の各干渉
計の計測値とをつき合わせればよい。またレチクルステ
ージ1にレチクルRを載置して、レチクルRの装置に対
するアライメントを行なう際も、3軸の各干渉計とウェ
ハステージ3上の基準マークとを用いて、干渉計の分解
能で決まる精度でレチクルRの位置決めが達成される。As described above, in this embodiment, it is assumed that the measured values of the coordinate systems XA, YA on the wafer side and the coordinate systems XB, YB on the reticle side are correlated in advance, but the work of correlating them is also easy. For that, there is a mark W on the wafer on the wafer stage 3,
, a fiducial mark with the same shape as WZ is provided, and the reticle mark R is created by running this fiducial mark.
What is necessary is to detect the position of the wafer stage 3 when each of R1 and R2 is superimposed on the reference mark, and compare that position with the measured values of each interferometer of the three axes. Also, when placing the reticle R on the reticle stage 1 and aligning the reticle R with the device, each three-axis interferometer and the reference mark on the wafer stage 3 are used to achieve accuracy determined by the resolution of the interferometer. The positioning of the reticle R is achieved in this step.
さらに本実施例では直角ミラー21.23.25の各頂
点θI 、YI% Xl はレチクルステージlの周辺
部に定めたが、これは必須の要件ではなく、予め位置が
わかっている限りどこに存在してもよい。またレチクル
ステージ1の駆動点の位置も点θ、 、Y、 、X、の
近傍である必要はない。Furthermore, in this embodiment, the vertices θI and YI% It's okay. Further, the position of the driving point of the reticle stage 1 does not need to be near the points θ, , Y, , X, either.
例えば従来のようにレチクルRをウェハステージ3と同
様のXYステージの上にθテーブルを介して載置しても
よい。この場合、XYステージは座標系XA、YB (
XB、VB)の座標軸方向のみに移動し、θテーブルは
XYステージ上を水平面内で回転するように構成され、
直角ミラー21.23.25はそのθテーブルに固定さ
れる。For example, the reticle R may be placed on an XY stage similar to the wafer stage 3 via a θ table as in the prior art. In this case, the XY stage has a coordinate system XA, YB (
The θ table is configured to move only in the direction of the coordinate axes (XB, VB), and rotate within the horizontal plane on the XY stage.
The right angle mirrors 21, 23, 25 are fixed to the θ table.
さて第5図は本発明の第2の実施例による位置検出装置
の構成を示す平面図である。本実施例はX線露光装置等
のマスクの位置検出に適用されるもので、マスクはレベ
リングステージ(不図示)を介してθテーブル100に
保持される。θテーブル100はXYステージ(不図示
)に微小回転可能に設けられている。さらにθテーブル
100にはマスク上のパターンPTをX線に対して遮へ
いしないような開口100aが形成されている。Now, FIG. 5 is a plan view showing the configuration of a position detection device according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is applied to detecting the position of a mask in an X-ray exposure apparatus, etc., and the mask is held on a θ table 100 via a leveling stage (not shown). The θ table 100 is provided on an XY stage (not shown) so as to be minutely rotatable. Furthermore, an opening 100a is formed in the θ table 100 so as not to shield the pattern PT on the mask from X-rays.
第5図中座標系XA、YAはマスクの下側にプロキシミ
ティギャソプで配置されるウェハの移動座標系である。Coordinate systems XA and YA in FIG. 5 are coordinate systems for movement of the wafer placed under the mask in proximity.
座標系XA、YAの原点Cにおいて立てられた法線は、
X線源のxbi発生点を通るように定められている。ま
たマスクにはアライメント用のマークMY、MX、Mθ
が設けられ、マークMY、MθはともにYA力方向アラ
イメントに使われ、マークMXはXA方向のアライメン
トに使われる。これらマークは本来XA軸、YA軸上に
位置するように定められている。The normal line established at the origin C of the coordinate system XA, YA is
It is determined to pass through the xbi generation point of the X-ray source. The mask also has alignment marks MY, MX, Mθ.
are provided, and marks MY and Mθ are both used for YA force direction alignment, and mark MX is used for XA direction alignment. These marks are originally determined to be located on the XA and YA axes.
そして本実施例においても、3つの直角ミラー21.2
3.25をθテーブル100と一体に設ける。そしてθ
テーブル100と、XYステージとがニュートラル位置
にあるとき、直角ミラー21の2つの反射面の交点θ1
と、直角ミラー23の2つの反射面の交点Y、とかXA
輪軸上位置するように構成し、θ軸干渉計の測定軸とY
軸干渉針の測定軸とを共にYA軸と平行にする。また点
θ、とY、とは原点Cから等しい距離にあるものとする
6、同様に直角ミラー25の2つの反射面の交点X、は
YA軸上に位置するように構成し、X軸干渉針の測定軸
はXA軸と平行にする。尚、第5図においてY軸干渉針
の光学系の配置は省略してあり、ビームスプリッタ42
はレーザ光源からの光束をレーザ光束LB、とLBzと
の2つに分けるものであり、41は装置の固定部に設け
られた固定鏡ブロックである。Also in this embodiment, three right angle mirrors 21.2
3.25 is provided integrally with the θ table 100. and θ
When the table 100 and the XY stage are in the neutral position, the intersection θ1 of the two reflective surfaces of the right-angle mirror 21
and the intersection point Y, or XA of the two reflective surfaces of the right-angle mirror 23.
It is configured so that it is located on the wheel axis, and the measurement axis of the θ-axis interferometer and Y
Make both the measurement axis of the axis interference needle parallel to the YA axis. In addition, points θ and Y are assumed to be at equal distances from the origin C6.Similarly, the intersection point X of the two reflective surfaces of the right-angle mirror 25 is configured to be located on the YA axis, and the X-axis interference The measurement axis of the needle is parallel to the XA axis. In addition, in FIG. 5, the arrangement of the optical system of the Y-axis interference needle is omitted, and the beam splitter 42
numeral 41 separates the light beam from the laser light source into two, laser light beams LB and LBz, and 41 is a fixed mirror block provided at the fixed part of the device.
本実施例では、パターンPTとウェハ上のパターンとの
相対的な回転誤差はマークMYとMθとをアライメント
顕微鏡を用いて検出する。その回転誤差量は点Y1と点
θ1のYA力方向ずれ量に換算され、そのずれ量分だけ
θテーブル100を原点Cを中心に回転させればよい。In this embodiment, the relative rotational error between the pattern PT and the pattern on the wafer is detected using an alignment microscope using the marks MY and Mθ. The amount of rotational error is converted into the amount of deviation in the YA force direction between the point Y1 and the point θ1, and the θ table 100 may be rotated about the origin C by the amount of deviation.
もちろんXYステージを微動させればθテーブル100
も一体に動くので、3軸の各干渉計の計測値もそれに応
じて変化する。Of course, by slightly moving the XY stage, the θ table can be adjusted to 100.
Since the interferometers move together, the measured values of each interferometer on the three axes also change accordingly.
以上本発明の2つの実施例を説明したが、その他本発明
はウェハステージ3上に設けられたθテーブルの回転を
検出する場合にも同様に実施し得る。Although two embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be similarly implemented in the case of detecting the rotation of the θ table provided on the wafer stage 3.
また本発明は、本来−次元にしか移動しないステージの
位置を検出する場合にも、ステージのヨーイングの影響
を受けることなく高精度の位置検能
出が可動である。それには第1図又は第4図に示したレ
チクルステージにおいて、直角ミラー25のような配置
を採用してステージのXB力方向位置を検出すればよい
。またヨーイングも合わせて検出する場合は、第1図に
示した直角ミラー21.23のような配置を採用して、
ステージのYB力方向位置を検出すればよい。この場合
ステージの一次元の移動ストロークはかなり大きくでき
る。Further, the present invention allows highly accurate position detection without being affected by the yawing of the stage even when detecting the position of a stage that originally moves only in the -dimensional direction. To do this, in the reticle stage shown in FIG. 1 or 4, an arrangement such as the right-angle mirror 25 may be employed to detect the position of the stage in the XB force direction. If yawing is also to be detected, an arrangement like the right-angle mirrors 21 and 23 shown in Fig. 1 is used.
What is necessary is to detect the position of the stage in the YB force direction. In this case, the one-dimensional movement stroke of the stage can be quite large.
(発明の効果)
以上本発明によれば、ステージと一体に移動する移動鏡
として直角ミラーを用いてダブルパスの干渉計システム
を構成しているため、ステージを回転させても測定軸の
方向が一切変化せず高精度な位置検出が可能である。ま
たステージの位置を検出する測定点が直交座標系内で直
角ミラーの交点に限られるので、ステージの位置決め制
御も容易になる。(Effects of the Invention) According to the present invention, a double-pass interferometer system is constructed using a right-angle mirror as a movable mirror that moves together with the stage, so even if the stage is rotated, the direction of the measurement axis remains unchanged. Highly accurate position detection is possible without any change. Furthermore, since the measurement points for detecting the position of the stage are limited to the intersections of the right-angle mirrors in the orthogonal coordinate system, the positioning control of the stage is also facilitated.
さらに実施例によればステージの異なる2ケ所に直角ミ
ラーを設けて、最低2軸の干渉計システムを構成するの
で、レチクル(マスク)上のパターンとウェハ上のパタ
ーンとのアライメント時の回転誤差が単純な形で高精度
に検出でき、回転補正を高速に、かつ精密に制御できる
といった利点がある。このため重ね合わせ精度とスサー
ブットとの向上が同時に達成される。Furthermore, according to the embodiment, right-angle mirrors are provided at two different locations on the stage to configure an interferometer system with at least two axes, so rotational errors during alignment between the pattern on the reticle (mask) and the pattern on the wafer are reduced. It has the advantage of being simple and highly accurate in detection, and rotation correction can be controlled quickly and precisely. Therefore, improvements in overlay accuracy and servoput can be achieved at the same time.
第1図は本発明の第1実施例による位置検出装置として
の光波干渉計システムの構成を示す平面図、第2図は第
1図の光波干渉計システムを有する投影型露光装置の概
略的な構成を示す斜視図、第3図は第1図、第2図の装
置を光軸を含む平面で破断した断面図、第4図はレチク
ルステージ側の光波干渉計システムの動作を説明する平
面図、第5図は本発明の第2の実施例による位置検出装
置の構成を示す平面図である。
〔主要部分の符号の説明〕
1−−−−レチクルステージ、 2−一一一投影レンズ
3−−−−ウェハステージ
6.7−−−−ビームスプリンタ
8.10−−−一固定鏡、 9.11−−−−レシー
バ20.22.24−−−−ビームスプリッタ21.2
3.25−−−一直角ミラー
27.28−−−一固定鏡FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a light wave interferometer system as a position detection device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a projection exposure apparatus having the light wave interferometer system of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 taken along a plane including the optical axis; FIG. 4 is a plan view illustrating the operation of the optical interferometer system on the reticle stage side. , FIG. 5 is a plan view showing the configuration of a position detection device according to a second embodiment of the present invention. [Explanation of symbols of main parts] 1----Reticle stage, 2-111 projection lens 3---Wafer stage 6.7---Beam splinter 8.10----1 Fixed mirror, 9 .11---Receiver 20.22.24---Beam splitter 21.2
3.25---One right angle mirror 27.28---One fixed mirror
Claims (2)
回転を含めて2次元的に移動させるステージと;該ステ
ージの所定の基準位置に対する変位量を検出する光波干
渉測長器とを有する装置において、前記ステージと一体
に移動する如く設けられ、前記直交座標系による座標平
面と略垂直な少なくとも2つの反射面を有し、該2つの
反射面の成す角度が直角に定められた可動反射部材と;
コヒーレントな平行光束を前記座標平面と略平行に前記
可動反射部材の一方の反射面に入射させるとともに、装
置の所定位置に固定された固定鏡にも入射させる送光光
学系と;前記可動反射部材の他方の反射面から射出した
光束を反射させて、再び前記可動反射部材の2つの反射
面を介して前記送光光学系の方に戻す基準反射部材と;
該基準反射部材から可動反射部材を介して戻ってくる光
束と、前記固定鏡から戻ってくる光束とを同一の光路に
合成して干渉させるための合成光学系とを備え、該合成
された光束を光電検出して測長することを特徴とする位
置検出装置。(1) A stage that holds a substrate and moves the substrate two-dimensionally, including rotation, within a predetermined orthogonal coordinate system; and an optical interference length measurement device that detects the amount of displacement of the stage with respect to a predetermined reference position. an apparatus having at least two reflecting surfaces arranged to move integrally with the stage and substantially perpendicular to a coordinate plane according to the orthogonal coordinate system, and an angle formed by the two reflecting surfaces is determined to be a right angle. a movable reflective member;
a light transmitting optical system that makes a coherent parallel light beam enter one reflecting surface of the movable reflecting member substantially parallel to the coordinate plane and also makes it incident on a fixed mirror fixed at a predetermined position of the device; the movable reflecting member a reference reflecting member that reflects the light beam emitted from the other reflecting surface of the movable reflecting member and returns it to the light transmitting optical system via the two reflecting surfaces of the movable reflecting member;
a combining optical system for combining the light beam returning from the reference reflecting member via the movable reflecting member and the light beam returning from the fixed mirror into the same optical path and causing interference; A position detection device that measures length by photoelectrically detecting.
に設け、前記基準反射部材と合成光学系とを該2つの可
動反射部材の夫々に対して配置し、該2つの合成光学系
の夫々から射出する光束を別個に受光する2つの干渉計
レシーバを設け、該2つの干渉計レシーバの計測値に基
づいて前記ステージの回転変位量を検出し得るように構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装
置。(2) The movable reflective member is provided at two different locations on the stage, the reference reflective member and the synthetic optical system are arranged with respect to each of the two movable reflective members, and The present invention is characterized in that two interferometer receivers that separately receive emitted light beams are provided, and the amount of rotational displacement of the stage can be detected based on the measured values of the two interferometer receivers. The device according to scope 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60296315A JPS62150106A (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | Apparatus for detecting position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60296315A JPS62150106A (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | Apparatus for detecting position |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62150106A true JPS62150106A (en) | 1987-07-04 |
Family
ID=17831954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60296315A Pending JPS62150106A (en) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | Apparatus for detecting position |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62150106A (en) |
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- 1985-12-25 JP JP60296315A patent/JPS62150106A/en active Pending
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