JPH05283313A - ステージの位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ干渉計を用いて可動ステージの位置を
計測するときのゆらぎの影響を低減させる。 【構成】 レーザ干渉計における参照ビーム光路と測定
ビーム光路との夫々にカバーを設け、かつそのカバー内
に温調気体を供給する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１次元、又は２次元移動
するステージの位置を、光波干渉計を使って計測する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光波干渉計（一般的にはレーザ干渉計）
を使って可動ステージの位置を計測することは良く知ら
れた技術である。光波干渉計のうち強度変調型の干渉計
とは、周波数安定化されたコヒーレントなレーザビーム
（平行光束）を可動体に取り付けられた移動鏡に垂直に
入射させるとともに、ステージのベース部と固定的に連
結された部分に取り付けられた固定鏡にも垂直にレーザ
ビーム（平行光束）を入射し、移動鏡と固定鏡との夫々
で反射したビームを干渉させ、その干渉縞（フリンジ）
の変化を光電検出するものである。従ってステージが移
動するとレーザビームの波長と移動量とに応じてフリン
ジの明暗が繰り返し変化し、このとき得られる光電信号
（正弦波状）をデジタルパルスに変換してカウンタで計
測することでステージの位置を求めるのである。また周
波数変調型の干渉計も知られており、移動鏡、固定鏡の
夫々に向うレーザビームに一定の周波数差をもたせ、移
動鏡、固定鏡の夫々からの反射ビームを干渉させて光電
検出したときに得られるビート信号（差周波数）の位相
推移からステージの移動量を計測するものである。

【０００３】ここで光波干渉計によって計測されるステ
ージを備えた露光装置の一例を図１を参照して説明す
る。図１はステップアンドリピート方式、又はステップ
アンドスキャン方式の露光装置を示し、回路パターンの
原画が描画されたレチクルＲはレチクルステージＲＳＴ
に保持された状態で、露光用照明系ＩＬＳからの露光光
で均一に照明される。レチクルＲのパターンは投影光学
系ＰＬを介して感光剤の塗布されたウェハＷ上に結像投
影される。ウェハＷは投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対し
て垂直な面内で２次元移動するウェハステージＷＳＴ上
に載置される。図１において、ウェハステージＷＳＴは
同図中の左右方向と紙面と垂直な方向との夫々につい
て、ベース上を移動するものとする。また図１には示し
ていないが、レチクルステージＲＳＴと投影光学系ＰＬ
とは、ウェハステージＷＳＴのベース部と一体になった
コラムに取り付けられている。

【０００４】図１に示すように、レーザ干渉系（レーザ
光源も含む）ＩＦＭからの１本（又は複数本）のビーム
は、ウェハステージＷＳＴに固定された移動鏡ＭＳに投
射され、干渉計ＩＦＭからのもう１本のビームは投影光
学系ＰＬの鏡筒下部に固定された固定鏡（参照鏡）ＭＲ
に投射される。移動鏡ＭＳはウェハステージＷＳＴが図
１の左右方向に移動するときの被測定鏡となるもので、
移動鏡ＭＳの反射面は図１の紙面と垂直な方向に細長く
形成されている。

【０００５】また干渉計ＩＦＭは、固定鏡ＭＲからの反
射ビームと移動鏡ＭＳからの反射ビームとをビームスプ
リッタＢＳで合成して干渉させ、その干渉ビームを受光
する光電検出器と、その光電信号に基づいてアップダウ
ンパルスを出力するパルスコンバータ等を含んでいる。
このパルスコンバータからのアップダウンパルスはステ
ージ制御系ＳＴＤ内のアップダウンカウンタで可逆計数
され、ウェハステージＷＳＴの位置が計測される。さら
にステージ制御系ＳＴＤはウェハステージＷＳＴを駆動
するモータＭＴに対する出力信号を、アップダウンカウ
ンタによる計測位置に応じて適宜制御する。ステージ制
御系ＳＴＤは主制御系ＭＣＳから出力される位置決め目
標値（座標値）を受信すると、干渉計ＩＦＭで検出され
アップダウンカウンタで計数されるウェハステージＷＳ
Ｔの現在位置が、その目標値と一定の許容範囲で一致す
るようにステージＷＳＴを移動させる。

【０００６】またこの種の露光装置には、レチクルＲを
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して位置合わせしたり、
投影光学系ＰＬを介してウェハＷとレチクルＲとを位置
合わせしたりするためのＴＴＲ（スルーザレチクル）方
式のアライメント系ＡＡ１、又は投影光学系ＰＬのみを
介してウェハＷを位置合わせするためのＴＴＬ（スルー
ザレンズ）方式のアライメント系ＡＡ２が設けられてい
る。これらアライメント系ＡＡ１、ＡＡ２による各種ア
ライメント情報は主制御系ＭＣＳへ送られ、ウェハステ
ージＷＳＴの正確な位置決めのための目標値算出に使わ
れる。

【０００７】図１に示したウェハステージＷＳＴは、一
般に３０cm〜５０cm程度の移動ストロークをもつ。ただ
し、液晶パネル用の露光装置では被露光体としてのプレ
ートのサイズが大きいため、移動ストロークは８０cm程
度に及ぶこともある。このためベース部側に固定された
干渉計ＩＦＭ、ビームスプリッタＢＳから移動鏡ＭＳま
でのビーム光路も、それに対応しただけの距離が必要と
なる。それに合わせて、固定鏡ＭＲまでのビーム光路の
距離も決まってくる。干渉計ＩＦＭを使った計測では、
レーザビームの波長が計測の基準となっている。ビーム
の１波長の実際の長さは、ビームが伝播する媒質の屈折
率に依存して変化する。従って大気圧が変化したときは
それに応じて大気の屈折率も変化するので、この種のレ
ーザ干渉計では大気圧変化をセンサーで検出する自動波
長補償機構が設けられ、ビームの１波長を実際の寸法値
に変換する定数を ppmオーダで補正することが行なわれ
ている。

【０００８】ところがビーム光路内の大気がどこでも一
様に屈折率変化を起すのではなく、ビーム光路内で局所
的に屈折率変化が起ると、それは干渉計による計測値の
ゆらぎとなって現われる。例えば周囲と温度差をもつ気
体がビーム光路をゆっくり横切ると、計測値（カウンタ
の値）はステージＷＳＴが正しく静止しているにもかか
わらず、ある範囲内で不安定に変化する。一例として、
干渉計の最小分解能が0.０１μｍであるとすると、ビー
ム光路をゆっくり横切る温度差をもつ気体によるゆらぎ
量は、最悪±0.１μｍ程度に及ぶことがある。これはゆ
らぎ幅として0.２μｍであるので、0.５μｍ程度の線幅
のパターンを露光する装置としては実用に耐えない値で
ある。このゆらぎによる影響は２つの場面で問題とな
り、１つはレーザ干渉計を用いた各種アライメント時の
位置計測値に含まれるランダムな誤差が大きくなるとと
もに、アライメントの再現性を悪化させることである。
もう１つは干渉計の計測値が一定値になるようにウェハ
ステージＷＳＴをサーボ制御によって静止させておくと
き、ゆらぎによってウェハステージＷＳＴが微少量だけ
追従し、正確に静定しないことである。このことは、レ
チクルのパターンをウェハＷに露光したときの線幅の太
り、解像不良となって現われる。すなわち、投影光学
系、照明系によっていくら解像力を上げても、それが十
分に活用されないことになってしまう。

【０００９】またビーム光路内の気体けの局所的な屈折
率変化には、比較的周期が短い成分（１０Hz以上）と、
周期が長い成分（１０Hz未満）とが混在するが、このう
ち0.１Hz〜数Hz程度の低周波成分のゆらぎが特に問題に
なる。なぜなら、数Hz以上の高いゆらぎ成分は、干渉計
のカウンタの値を極めて短いサンプリング間隔（例えば
１mSec程度）でコンピュータ等で複数回読み込み、その
値を平均化することで、高い周波数のゆらぎ成分は実質
的に無視することができるからである。

【００１０】そこでビーム光路に対して積極的に気体
（空気）を供給すること、あるいはビーム光路を筒状の
被覆体で覆うこと等の手法によって、低周波成分のゆら
ぎを低減させることが考えられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来より考えられてい
た１つの手法として、レーザ干渉計のビーム光路に対し
て垂直、又はビーム光路と平行に気体（清浄なエア）を
ふき出すエア・ダクトを設けることが提案された。しか
しながら、ビーム光路と平行に気体を噴出する場合、エ
ア・ダクトの噴出口はレーザ干渉計の後方、又は近傍に
配置し、ステージの移動鏡に向ける必要がある。この場
合、ステージがレーザ干渉計から最も遠い位置にある
と、移動鏡近傍の気体は、ほとんどビーム光路とは平行
にならず流速の小さい乱流となり、レーザ干渉計用のレ
ーザ光源等を発熱源した対流が起ることがある。この対
流自体は、レーザ干渉計の計測にとってそれ程大きな影
響を与えることはない。なぜなら、この種の露光装置は
元々エンバイロメンタル・チャンバー内で一定温度（例
えば２３ ±0.１℃）に保存されているため、そのチャ
ンバーの温調制御によって対流の影響は低減されるから
である。

【００１２】またビーム光路に対して垂直方向に斜め上
方から気体を流すようにする場合、気体の噴出口はビー
ム光路に沿って配置しなければならない。この場合も同
様に対流の問題は起り得るが、上述のように装置自体が
チャンバー内に保存されることから、その影響は少な
い。ただしステージレーザ干渉計に最も近づいた位置で
は、噴出口からの気体がステージ上のウェハ等に直接ふ
きつけられることになる。

【００１３】以上のようにビーム光路と平行な方向、あ
るいは垂直な方向から気体をふきつける場合、自由空間
内に単に噴出口を設けるだけだったので、気体の流れは
正確にはコントロールできず、乱流の発生等による発塵
も問題になった。特にこの種の露光装置では、その保存
空間がクラス１０（１ｍ³ 内にダストが１０個未満）程
度に管理されている。従って露光装置を収納するチャン
バーもクラス１０（又はクラス１００）を保証するよう
に内部の空気を清浄化している。ところが、レーザ干渉
計のビーム光路は一般に装置下部にあるため、光路に対
して単に噴出口を向けただけだと、対流、（乱流）によ
ってステージ等の可動部、又は摩擦部で生じたダスト
（ミクロンサイズのオイルミスト、金属粉等）がステー
ジ上方まで舞い上げられ、やがてウェハ上に付着すると
いった問題が起り得る。また、光路全体を送風するに
は、大容量の空調機構が必要であり、ダクト機構も含
め、大がかりな設備にしなければならなかった。

【００１４】一方、ビーム光路を伸縮可能なパイプ等で
被覆することもゆらぎに対して有効な手法であるが、単
に被覆するだけでは、パイプ内の空気がよどむこと、あ
るいはステージの移動にともなうパイプの伸縮によりパ
イプ内に比較的大きな空気の粗密、変化、すなわち屈折
率変化が生じることがある。従って本発明は上述のよう
な各問題点を解決して、干渉計による安定な計測を可能
とした装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決する為の手段】そこで本発明においては、
固定鏡に向う参照用のビーム光路、及び／又は、移動鏡
に向う計測用のビーム光路を被覆手段（固定カバー１
０、可動カバー１２、３０、３１、４０等）で覆い、こ
れら被覆手段の内部に温度制御された気体（温調エア
ー）を供給するようにした。

【００１６】

【作用】本発明では干渉計のビーム光路をカバーで覆う
と同時に、そのカバー内に温調エアーを流すようにした
ので、従来よりも少ない気体供給流量であっても、各ビ
ーム近傍の気体の流速は大きくなり、ゆらぎで最も大き
な原因となる低周波成分はほぼ皆無になる。

【００１７】

【実施例】図２は、本発明の第１の実施例による位置計
測装置を図１と同様の露光装置に適用した場合の構造を
示すものである。図２において図１と同じ機能の部材に
は同一の符号をつけてある。図１では示していないが、
ウェハステージＷＳＴは所定の直交座標系ＸＹ内で２次
元に並進移動するので、各移動軸Ｘ、Ｙの方向について
位置計測用のレーザ干渉計が設けられる。図２ではその
うちＹ軸用のレーザ干渉計ＩＦＭｇ及びその光路につい
て詳細に図示し、Ｘ軸用の干渉計（ＩＦＭｘ）について
は同一構成なので図示を省略してある。ただし、Ｘ軸用
の移動鏡ＭＳｘと固定鏡ＭＲｘとの夫々に向うビームＢ
１ｘ、Ｂ２ｘのみは図示した。ここで図２に示すように
直交座標系ＸＹＺを定め、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは
Ｚ軸が平行であり、移動鏡ＭＳｘと固定鏡ＭＲｘの各反
射面はＹ−Ｚ平面と平行、移動鏡ＭＳｙと固定鏡ＭＲｙ
の各反射面はＸ−Ｚ平面と平行になるように配置されて
いるものとする。また干渉計用のレーザ光源からのビー
ムはＢｏとし、干渉計ＩＦＭｙから移動鏡ＭＳｙへ向う
とともに、そこで反射するビームをＢ１ｙ、そして固定
鏡ＭＲｙへ向うとともに、そこで反射するビームをＢ２
ｙとする。

【００１８】干渉計ＩＦＭｙを構成する参照用のビーム
Ｂ２ｙの光路は、角柱状の固定カバー１０ｙによって覆
われ、計測用のビームＢ１ｙの光路は、角柱状の可動カ
バー（内筒）１２ｙと固定カバー１０ｙの干渉計用の外
カバー部（外筒）１１ｙとによって覆われている。可動
カバー１２ｙは外カバー１１ｙ内をビーム光路方向に挿
脱自在に設けられている。ただし可動カバー１２ｙのビ
ーム光路方向の移動はウェハステージＷＳＴのＹ方向の
移動と連動させる必要があるので、可動カバー１２ｙの
移動鏡ＭＳｙと対向する端部は保持部材１３ｙを介して
ウェハステージＷＳＴの一部に取り付けられている。と
ころがウェハステージＷＳＴはＸ方向にも移動するの
で、保持部材１３ｙはステージＷＳＴの側部にＸ方向に
延設されたガイド部１４ｙに沿って自在にＸ方向に移動
可能に設けられる。

【００１９】さらに詳細に説明すると、固定カバー１０
ｙは干渉計ＩＦＭｙからビームスプリッタＢＳｙ、ミラ
ーＭを介して固定鏡ＭＲｙに向かう（又は反射してく
る）ビームＢ２ｙの光路のほぼ全体を覆うような長さで
作られる。一方、可動カバー１２ｙと外カバー部１１ｙ
とは、ビームスプリッタＢＳｙから移動鏡ＭＳｙへ向か
う（又は反射してくる）ビームＢ１ｙの光路のほぼ全体
を覆うような長さで作られる。さらに可動カバー１２ｙ
が最も突出した位置と、最も引っ込んだ位置との間での
移動量はウェハステージＷＳＴのＹ方向の移動ストロー
クとほぼ等しい。

【００２０】このようにレーザ干渉計の参照光路（ビー
ムＢ２ｙ、Ｂ２ｘ）と計測光路（ビームＢ１ｙ、Ｂ１
ｘ）との夫々にカバーを設けると同時に、各カバー内に
温度制御された清浄な空気を供給する送風パイプ１５ｙ
とダクト１６ｙとを固定カバー１０ｙの一部に設ける。
送風パイプ１５ｙは、露光装置を収納するエンバイロメ
ンタル・チャンバーで作られている清浄な温調気体の一
部をダクト１６ｙへ導くものである。またダクト１６ｙ
は固定カバー１０ｙ内を介して外カバー部１１ｙ内、及
び可動カバー１２ｙ内に温調気体を供給する。その温調
気体は固定カバー１０ｙの両端（ミラーＭ側と固定鏡Ｍ
Ｒｙ側）の開口から外部へ流れ出すとともに、可動カバ
ー１２ｙの移動鏡ＭＳｙ側の端部開口と外カバー部１１
ｙのビームスプリッタＢＳｙ側の端部開口との夫々から
も外部へ流れ出す。その流量は、従来のように開放され
た空間内に噴出口を設けて光路に空気をふきつける場合
にくらべて格段に小さくすることができる。このため各
カバーから外部へ流れ出す気体によってダストが舞い上
がることも低減される。尚、ダクト１６ｙ内には安全の
ために0.１μｍクラスのＨＥＰＡ（High Efficiency Pa
rticle Air）フィルターを入れておいてもよい。

【００２１】図３は図２に示した各カバーの構造を横か
ら見た部分断面であり、ここでは図２で図示を省略した
Ｘ軸用の干渉計光路のカバー構造を示す。また図３中の
部材のうち図２に示したものと同じものには同一の符号
をつけてある。さて、図２に示したウェハステージＷＳ
Ｔは、実際には図３のように、ベース２０上をＹ方向
（図３の紙面と垂直な方向）に一次元移動するＹステー
ジ１８Ｙと、このＹステージ１８Ｙ上をＸ方向に一次元
移動するＸステージ１８Ｘと、このＸステージ１８上で
レベリングやオートフォーカスのために微動するＺＬス
テージ１７と、そしてＺＬステージ１７上でウェハＷを
Ｚ軸回りに微動するウェハホルダＷＨとで構成される。
さらにＸ軸用の移動鏡ＭＳｘはＺＬステージ１７の周辺
に固定され、その反射面上でウェハＷの表面とほぼ同じ
高さ位置で計測用のビームＢ１ｘが水平に投射される。

【００２２】さて、固定カバー１０ｘは投影光学系ＰＬ
等を保持するコラム２２の一部に取り付け金具２１を介
して固設され、その固定カバー１０ｘと一体となった外
カバー部１１ｘはベース２０の一部に取り付け金具２３
を介して固定される。一方、可動カバー１２ｘはその先
端が保持部材１３ｘを介してＸステージ１８Ｘの側部の
ガイド部１４ｘに取り付けられる。また可動カバー１２
ｘの他端は常に外カバー部１１ｘの内部に収納され、振
動防止用のコロ等の可動体１９を介して支持される。

【００２３】このような構造で、温調された気体（エア
ー）は、ダクト１６ｘを介して図３中の矢印に示すよう
な流路で各カバー内を通り、外部へ流れていく。すなわ
ち、送風エアーの一部は、固定カバー１０ｘ内を先端に
向けて流れ、固定鏡ＭＲｘの近傍で外部へ流れ出し、他
の一部のエアーは外カバー部１１ｘの可動カバー１２ｘ
との間のすき間を介して外部へ流れ出すとともに、可動
カバー１２ｘ内を先端に向けて流れ、移動鏡ＭＳｘの近
傍で外部へ流れ出す。尚、図２に示したように固定カバ
ー１０ｘ（１０ｙ）のミラーＭ側と、外カバー部１１ｘ
（１１ｙ）のビームスプリッタＢＳｘ（ＢＳｙ）側とに
は各ビームＢ２ｘ、Ｂ１ｘを通すための小開口が形成さ
れているが、送風エアーの一部はその小開口からも外部
へ流出する。ただし、この小開口からの流量は極力少な
くした方が好しい。

【００２４】また図２、図３に示すように、ダクト１６
ｘ、１６ｙから固定カバー１０、外カバー１１内に噴出
される温調エアーは、ビームＢ１ｘ、Ｂ２ｘに対してほ
ぼ垂直方向に進むように設定されているため、送風エア
ーの吹き出し口付近のカバー内では、エアーがビームＢ
１ｘ、Ｂ２ｘの回りを螺旋状に回りながら固定カバー１
０内、又は可動カバー１２内に進んでいく。

【００２５】以上、第１の実施例のように、固定鏡ＭＲ
ｘ、ＭＲｙに向かう参照用のビームＢ２ｘ、Ｂ２ｙの各
光路と、移動鏡ＭＳｘ、ＭＳｙに向かう計測用のビーム
Ｂ１ｘ、Ｂ１ｙの各光路との夫々にカバーを設け、これ
らカバー内に強制的に温調された気体を流すと、各カバ
ー内での気体の流速は、ダクト１６ｘ、１６ｙからの送
風エアー量に比例して、どこでもほぼ一様になるといっ
た効果が得られる。

【００２６】また本実施例では、固定鏡ＭＲｘ、ＭＲ
ｙ、移動鏡ＭＳｘ、ＭＳｙの夫々に温調された気体が常
時噴き付けられているので、投影光学系ＰＬの固定鏡取
り付け部分付近、ＺＬステージ１７の移動鏡取り付け部
分付近を積極的に空冷することが可能となり、投影光学
系やウェハステージの熱的（温度的）な不安定要因を低
減させることもできる。このため投影光学系内の光学素
子が露光光の一部を吸収することで発生した熱量が鏡筒
へ伝導することによる結像性能の劣化も十分に小さく押
えられるといった副次的な効果も得られる。

【００２７】図４は本発明の第２の実施例による光路カ
バーの構成を示し、第１の実施例と大きく異なる点は、
可動カバーを多段構造としたことである。すなわち、先
の第１の実施例では、図３からも明らかなように、１つ
の可動カバー１２ｘ、１２ｙの可動範囲がウェハステー
ジＷＳＴのＸ、Ｙ方向の移動ストロークであるため、可
動カバー１２ｘ、１２ｙの寸法が長くなってしまう。そ
こで第２の実施例では、図４に示すように可動カバーを
ウェハステージＷＳＴに先端を固定された第１可動カバ
ー３０ｘ（３０ｙ）と、この第１可動カバー３０ｘ（３
０ｙ）と外カバー１１ｘ、１１ｙとをつなぐ第２可動カ
バー（中間カバー）３１ｘ（３１ｙ）との２段構造で構
成する。第２可動カバー３１ｘ（３１ｙ）は、ウェハス
テージＷＳＴのＸ方向、又はＹ方向の各干渉計計測値、
又はステージに設けられたリミットスイッチのオン、オ
フ等に基づいて伸縮可能に構成され、その移動は不図示
のエアシリンダー、ベルト・プーリ等で駆動される。

【００２８】さて図４においても、図２、又は図３と同
一の部材には同じ符号をつけてある。この図４からも明
らかなように、第１可動カバー３０ｘ（３０ｙ）は第２
可動カバー３１ｘ（３１ｙ）内を伸縮可能に移動でき、
振動防止用の可動体（コロ）３２を介して支持される。
そして第２可動カバー３１ｘ（３１ｙ）は外カバー部１
１ｘ（１１ｙ）内を可動体３３を介して支持される。

【００２９】この第２の実施例によれば、計測用のビー
ムＢ１ｘ、Ｂ１ｙの光路を多段構造の伸縮カバーで覆う
ため、ウェハステージＷＳＴの移動鏡が最もビームスプ
リッタＢＳ側に近づいたときのスペースが少なくなくと
も、伸縮可能なカバーを容易に配置することが可能とな
る。図５は本発明の第３の実施例による光路カバーの構
成を示し、今までの第１、第２の実施例と異なる点は、
ウェハステージＷＳＴと一体に可動な可動カバーの光路
方向の寸法を小さくしつつ、計測用の光路カバーの伸縮
構造を変更したことである。

【００３０】図５において、寸法の短い可動カバー４０
ｙ（Ｘ軸用は４０ｘ）は固定カバー１０ｙ（１０ｘ）の
下部に、光路方向に移動自在に設けられている。そのた
め固定カバー１０ｙ（１０ｘ）の下面部にはガイドレー
ル、駆動用ベルト等が設けられ、可動カバー４０ｙ（４
０ｘ）は干渉計の測定値に応じて、その先端が移動鏡Ｍ
Ｓｙ（ＭＳｘ）と一定の間隔を保つように強制的に駆動
される。そして、可動カバー４０ｙの周囲には、固定カ
バー１０ｙの側壁下部にヒンジ等で側方に開放可能に設
けられた複数の開閉カバー４１Ｙ−１、４１Ｙ−２…４
１Ｙ−７が設けられる。これら開閉カバー４１Ｙは図５
のように水平に９０°だけ開いたとき、移動鏡ＭＳｙの
上面よりも上方に位置するように定められ、移動鏡ＭＳ
ｙの光路方向の移動、すなわち可動カバー４０ｙの移動
に連動して、図５のカバー４１Ｙ−１、４１Ｙ−２のよ
うに順次開放される。従って移動鏡ＭＳｙが最も外カバ
ー部１１ｙ側に近寄ったとき、全ての開閉カバー４１Ｙ
−１〜４１Ｙ−７が水平に開かれることになる。また開
閉カバー４１Ｙが閉じた状態では、可動カバー４０ｙ
が、その内壁を摺動しないように微少なスペースがもう
けられる。

【００３１】さらに図５では表わしていないが、固定カ
バー１０ｙの反対側にも全く同一の開閉カバーが設けら
れ、左右で対となる開閉カバーがほぼ同時に開閉され
る。尚、可動カバー４０ｙは先の図２〜図４と同様にウ
ェハステージＷＳＴの一部のガイド部１４ｘ、１４ｙに
保持部材１３ｘ、１３ｙを介して取り付けてもよい。図
６は図２〜図５の夫々に示した固定カバー１０ｘ、１０
ｙの部分断面を示し、固定カバー１０ｘ、１０ｙの内壁
に、光路方向に延設された温調気体流通用のパイプダク
ト５０を設け、このパイプダクト５０の内側の流路５１
に温調気体を通し、さらにパイプダクト５０の側壁に複
数の噴出口５２を一列に形成したものである。パイプダ
クト５０の流路５１には、図２、又は図３に示したダク
ト１６ｘ、１６ｙからのエアーが集中して通るように導
びかれる。このため噴出口５２からのエアーはビーム光
路の全体をほぼ垂直方向から横切るように噴出される。
尚、各噴出口５２からのエアは、ビームの光路と正確に
垂直に噴出させるのではなく、固定カバー１０ｘ、１０
ｙの先端（固定鏡ＭＲｘ、ＭＲｙ）側に向けて斜めに噴
出させるのが望ましい。

【００３２】図７は本発明の第４の実施例による光路カ
バーの構成を示し、本実施例が先の各実施例と異なる点
は、固定鏡ＭＲに対する参照用のビーム光路に対しての
みカバーを設け、移動鏡ＭＳに対する計測用のビーム光
路に対しては特別なカバーを設けないようにしたことで
ある。図７において、先の図２、図３と同一の部材には
同じ符号をつけてある。

【００３３】図７において固定カバー１０ｘ（Ｙ軸用は
１０ｙ）は、取り付け金具２１、２３を介して、それぞ
れコラム２２、ベース２０に固定される。固定カバー１
０ｘには先の実施例と同様にダクト１６ｘが設けられ、
清浄な温調エアーが固定カバー１０ｘ内を通って固定鏡
ＭＲｘ側から外部へ流出する。さらに固定カバー１０ｘ
の下面部には、計測用のビームＢ１ｘの光路に向けて温
調エアーを噴出させるための小開口６０の複数個がほぼ
一列に形成されている。

【００３４】図７では、固定カバー１０ｘの下面と移動
鏡ＭＳｘの上面とに比較的大きな間隔があくように図示
したが、ここは数mm〜１cm程度にすることができる。こ
のため小開口６０とビームＢ１ｘとの間隔も１cm前後に
することができ、ビームＢ１ｘの光路に対して流速の大
きいエアーがほぼ垂直方向に噴きつけられることにな
る。

【００３５】本実施例では計測用のビーム光路に対して
は開放された空間内でエアーを噴き付けるという従来と
同様の考え方を適用している。しかしながら従来の方式
よりも格段に効果があることが実験等によって確認され
ている。それは、計測用のビーム光路の直近に、温調気
体の噴き出し口（小開口６０）を光路に沿って配置した
ことで、噴き出し口近傍の流速が大きい状態での気体を
利用できるからである。従ってダクト１６ｘ、１６ｙか
ら供給されるエアーの単位時間の流量が小さくても、小
開口６０から有効にエアーを噴出させる構造を採用すれ
ば、小開口６０近傍での流速は大きくすることが可能と
なる。

【００３６】また図７に示した固定カバー１０ｘの構造
と、図６に示した構造とを組み合わせて、図８に示すよ
うなカバー構成にしてもよい。図８において、固定カバ
ー１０ｘ内は２層構造に作られており、ダクト１６ｘか
ら送風エアーは、参照用ビームＢ２ｘの光路を覆う上段
のカバー内と、エアー噴き出し用の複数の小開口６０が
形成された下段のカバー内とに分流される。下段カバー
の内壁で各小開口の風下側には、下段カバー内を通る気
体を有効に小開口６０へ導びくため導風板（つば）６１
が設けられる。この図７、図８の実施例によれば、移動
鏡ＭＳｘ、ＭＳｙの移動位置に連動して運動する可動部
材が全くないため、可動構造にすることによって必然的
にさけられなかった発塵が防止できる。

【００３７】しかも固定カバー内に送風される清浄な温
調気体の一部が極めて効率よく計測用のビーム光路をも
空調することになるので、計測安定性も先の各実施例と
同程度に向上する。図９は本発明の第５の実施例による
光路カバーの構成を示し、先の図７に示した構成を若干
変形したものである。図９に示すように、本実施例では
計測用のビームＢ１ｘ（Ｂ１ｙ）のビームスプリッタ側
の一部を外カバー部１１ｘで覆い、ダクト１６ｘからの
エアーが外カバー部１１ｘによってビームＢ１ｘの光路
のうちビームスプリッタ側の部分に効率的に集中するよ
うにする。外カバー部１１ｘはウェハステージＷＳＴの
移動ストロークの範囲内でステージと空間的に干渉しな
いように作られている。そして図９のように、ウェハス
テージＷＳＴが干渉計ＩＦＸ、ビームスプリッタ等から
遠ざかった位置では、固定カバー１０ｘの下面に形成さ
れた複数個の小開口６０からのエアーが、計測用のビー
ムＢ１ｘの光路を積極的に温調する。このため小開口６
０は、固定カバー１０ｘの下面のうち、先端側の約半分
に所定の間隔で一列に形成される。

【００３８】以上本発明の各実施例を説明したが、本発
明はレーザ干渉計を測長器とする他の２次元、又は１次
元ステージをもつ装置にも応用できる。さらに固定鏡用
のビームと移動鏡用のビームとが互いに平行になってい
ない系においても、本発明を応用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上本発明によれば、光波干渉計のビー
ム光路を確実に空調することができるので、空気のゆら
ぎによる計測誤差が低減され、ステージの位置が安定に
再現性よく測定される。実験によれば、被覆手段（カバ
ー）を設ける前のゆらぎによる計測誤差は±0.０４μｍ
程度発生していたが、カバーを設けて、その内部を空調
すると、ゆらぎによる誤差は±0.０１μｍ程度まで低減
させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の投影露光装置の構成を示す図

【図２】本発明の第１の実施例による光波干渉計付きス
テージの構成を示す斜視図

【図３】図２の光波干渉計の光路カバーの構造を示す部
分断面図

【図４】第２の実施例による光路カバーの構造を示す部
分断面図

【図５】第３の実施例による光路カバーの構造を示す斜
視図

【図６】固定カバー内の温調エアーの噴き出し構造の変
形例を示す斜視図

【図７】本発明の第４の実施例による光路カバーの構造
を示す部分断面図

【図８】図７の光路カバー構造の変形例を示す断面図

【図９】本発明の第５の実施例による光路カバーの構造
を示す部分断面図

【符号の説明】

ＷＳＴ ウェハステージ ＭＲ、ＭＲｘ、ＭＲｙ 固定鏡 ＭＳ、ＭＳｘ、ＭＲｙ 移動鏡 ＩＦＭ、ＩＦＭｙ 干渉計 １０ｘ、１０ｙ 固定カバー １１ｘ、１１ｙ 外カバー部 １２ｘ、１２ｙ、３０ｘ、３１ｘ、４０ｙ 可動カバー １５ｙ 送風パイプ １６ｘ、１６ｙ 送風ダクト Ｂ１ｘ、Ｂ１ｙ 計測用ビーム Ｂ２ｘ、Ｂ２ｙ 参照用ビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に移動可能なステージと、該
   ステージの一部に移動方向と垂直な反射面をもって固設
   された移動鏡と、前記ステージのベース部に対して固定
   的に配置された固定鏡と、前記移動鏡と固定鏡との夫々
   にほぼ垂直に可干渉性の光ビームを投射し、前記移動鏡
   と固定鏡との夫々で反射した光ビームを干渉させて受光
   するとともに、該干渉したビームを光電検出して計測信
   号を出力する光波干渉計と、該光波干渉計からの計測信
   号に基づいて前記ステージの位置を検知する位置検知回
   路とを備えた位置計測装置において、 前記光波干渉計から前記固定鏡までの間のビーム光路を
   覆う第１の被覆手段と；前記光波干渉計から前記移動鏡
   までの間のビーム光路を、該ビーム光路の方向の寸法を
   前記ステージの移動に伴って変化させながら覆う第２の
   被覆手段と；前記第１の被覆手段と第２の被覆手段との
   内部の夫々に、制御された温度の気体を所定の流量で供
   給する気体供給手段と；を設けたことを特徴とするステ
   ージの位置計測装置。
2. 【請求項２】 所定の方向に移動可能なステージと、該
   ステージの一部に移動方向と垂直な反射面をもって固設
   された移動鏡と、前記ステージのベース部に対して固定
   的に配置された固定鏡と、前記移動鏡と固定鏡との夫々
   にほぼ垂直に可干渉性の光ビームを投射し、前記移動鏡
   と固定鏡との夫々で反射した光ビームを干渉させて受光
   するとともに、該干渉したビームを光電検出して計測信
   号を出力する光波干渉計と、該光波干渉計からの計測信
   号に基づいて前記ステージの位置を検知する位置検知回
   路とを備えた位置計測装置において、 前記光波干渉計から前記固定鏡までの間のビーム光路を
   覆う固定被覆手段と；該固定被覆手段の内部に、制御さ
   れた温度の気体を所定の流量で供給する気体供給手段と
   を設けたことを特徴とするステージの位置計測装置。
3. 【請求項３】 請求項第１項、又は第２項に記載の装置
   において、前記固定鏡に向う光ビームと前記移動鏡に向
   う光ビームとは互いに平行に配置され、 前記固定鏡に向う光ビームの光路を覆う前記第１被覆手
   段、又は固定被覆手段は、前記固定鏡側に近接した位置
   に開口を有し、該開口を介して前記制御された温度の気
   体を外部へ流出させることを特徴とするステージの位置
   計測装置。