KR100492278B1

KR100492278B1 - Projection exposure equipment

Info

Publication number: KR100492278B1
Application number: KR1019970024882A
Authority: KR
Inventors: 도모히데 하마다; 히로시 시라수; 유끼오 가까자끼
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 2005-08-31
Also published as: JP3669063B2; JPH1022219A; KR980011723A

Abstract

마스크와 감광기판의 비주사(非走査)방향의 상대적 위치 어긋남을 정확히 검출할 수 있는 투영노광장치를 제공하고, 소형 경량화로 안정된 동작정밀도를 가지는 투영노광장치를 제공하는 것이다.The present invention provides a projection exposure apparatus capable of accurately detecting a relative positional shift in a non-scanning direction of a mask and a photosensitive substrate, and provides a projection exposure apparatus having stable operation accuracy with small size and light weight.

적어도 유지수단(24)의 이동 행정분의 길이를 가지고, 유지수단(24)의 이동방향으로 배치되는 장척(長尺)미러(62, 66)를 고정부(16)에 대하여 고정한다. 그다음에, 장척미러(62, 66)에 대한 마스크(10) 및 감광기판(14)의 위치에 근거하여, 계측수단(48, 50, 64, 68)에 의하여 유지수단(24)의 이동방향(X축방향)과 직교하는 방향(Y축방향)에 있어서의 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남량(△Y)을 계측한다.The long mirrors 62, 66 having at least the length of the movement stroke of the holding means 24 and arranged in the moving direction of the holding means 24 are fixed to the fixing portion 16. Next, based on the position of the mask 10 and the photosensitive substrate 14 with respect to the long mirrors 62 and 66, the moving direction of the holding means 24 by the measuring means 48, 50, 64, 68 ( The relative positional shift amount DELTA Y between the mask 10 and the photosensitive substrate 14 in the direction orthogonal to the X axis direction is measured.

Description

투영 노광 장치Projection exposure apparatus

본 발명은 마스크와 감광기판을 투영광학계에 대하여 소정방향으로 이동시킴으로써, 마스크상의 패턴을 감광기판상에 투영노광하는 투영노광장치, 특히 마스크와 감광기판의 상대적 위치 어긋남량을 계측하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern on a mask onto a photosensitive substrate by moving the mask and the photosensitive substrate in a predetermined direction with respect to the projection optical system, in particular, a technique for measuring the relative positional shift between the mask and the photosensitive substrate. .

도 7은 종래의 투영노광장치의 구성을 도시한 것이다. 이러한 투영노광장치는 마스크(110)의 패턴을 투영광학계(112)를 거쳐 유리 플레이트(감광기판)(114)상에 등배(等倍)로 투영하는 것이다. 도 7에서는 마스크(110)와 유리 플레이트(114)가 이동(주사)하는 방향을 X축으로 하고, 마스크(110)의 평면내에서 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하며, 마스크(110)의 법선방향(투영광학계 12의 광축방향)을 Z축으로 한다. 투영광학계(112)는

자형 받침대(116)의 중앙에 고정되어 있다. 받침대(116)의 단부에는 초고압수은램프 등으로 구성되는 광원 및 플라이 아이 렌즈(flyeye lens) 등으로 구성되는 조명광학계(118)가 고정되어 있고, 조명광학계(118)로부터 사출된 광에 의하여 마스크(110)의 소정형상영역을 균일한 조도로 조명하게 되어 있다.7 shows the configuration of a conventional projection exposure apparatus. Such a projection exposure apparatus projects the pattern of the mask 110 on the glass plate (photosensitive substrate) 114 through the projection optical system 112 at an equal magnification. In FIG. 7, the direction in which the mask 110 and the glass plate 114 move (scan) is the X axis, the direction orthogonal to the X axis in the plane of the mask 110 is the Y axis, and the mask 110. Let Z be the normal direction (the optical axis direction of projection optical system 12) of. The projection optical system 112

It is fixed to the center of the male pedestal 116. An end of the pedestal 116 is fixed with an illumination optical system 118 consisting of a light source composed of an ultra-high pressure mercury lamp, a flyeye lens, etc., and a mask ( The predetermined shape region of 110 is illuminated with uniform illuminance.

마스크(110)와 유리 플레이트(114)는 XY평면과 거의 평행이 되도록 마스크 스테이지(120) 및 플레이트 스테이지(122)상에 각각 유지되어 있다. 마스크 스테이지(120)와 플레이트 스테이지(122)는 공통의 캐리지(124)에 의하여 일체적으로 유지되어 있다. 마스크 스테이지(120)의 아래쪽에는 2개의 Y방향 미동 작동기(actuator)(126, 128)가 캐리지(124)에 고정된 상태로 배치되어 있고, 이러한 2개의 Y방향 미동 작동기(126, 128)에 의하여 마스크 스테이지(120)의 Y축방향의 위치를 조정할 수 있게 되어있다. 마스크 스테이지(120)의 투영광학계(112)측의 단부에는, X방향 미동 작동기(130)가 캐리지(124)에 고정된 상태로 배치되어 있고, 이러한 X방향 미동 작동기(130)에 의하여 마스크 스테이지(120)의 X축방향의 위치를 조정할 수 있게 되어있다.The mask 110 and the glass plate 114 are held on the mask stage 120 and the plate stage 122 so as to be substantially parallel to the XY plane. The mask stage 120 and the plate stage 122 are integrally held by a common carriage 124. Under the mask stage 120, two Y-direction fine actuators 126 and 128 are arranged fixed to the carriage 124, and by these two Y-direction fine actuators 126 and 128, The position of the mask stage 120 in the Y-axis direction can be adjusted. At the end of the mask stage 120 on the side of the projection optical system 112, the X-direction fine actuator 130 is fixed to the carriage 124, and the mask stage ( The position in the X-axis direction of 120 can be adjusted.

한편, 플레이트 스테이지(122)는 주사노광중 플레이트(114)의 노광영역이 투영광학계(112)를 거쳐 마스크(110)의 패턴 결상면과 거의 일치되도록, Z축방향으로 적당히 이동할 수 있고, X축 및 Y축 둘레로 기울어질 수 있게 구성되어 있다. 즉, 플레이트 스테이지(122)를 Z축방향으로 이동시킴으로써, 결상상태를 조정하고, 유리 플레이트(114)의 레벨링을 행한다(X, Y축 둘레로 기울어지게 한다). 이와 같은 조정동작에 의하여 유리판(114)의 두께의 불균일성, 경사, 굴곡 등을 보정할 수 있다.On the other hand, the plate stage 122 can be appropriately moved in the Z-axis direction so that the exposure area of the plate 114 during scanning exposure substantially matches the pattern imaging surface of the mask 110 via the projection optical system 112, and the X-axis and It can be tilted around the Y axis. That is, by moving the plate stage 122 in the Z-axis direction, the image formation state is adjusted and leveling of the glass plate 114 is performed (it is inclined about X and Y-axis). By such an adjustment operation, the nonuniformity, inclination, curvature, etc. of the thickness of the glass plate 114 can be correct | amended.

캐리지(124)는 안내 부재(132a, 132b)에 따라 X축방향으로 접동(摺動)할 수 있게 구성되어 있다. 이에 따라, 조명계(118)로부터 사출되는 조명광에 대하여 캐리지(124)를 X축방향으로 이동시킴으로써, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)가 투영광학계(112)(조명광)에 대하여 동기(同期)로 주사되고, 이러한 주사에 따라 마스크(110)상에 형성된 패턴이 서서히 유리 플레이트(114)상에 전사된다. 이에 의하여, 한 번의 주사에 의하여 마스크(110)에 형성된 패턴영역의 전체가 유리 플레이트(114)상에 투영노광(전사)된다.The carriage 124 is comprised so that it can slide to an X-axis direction along the guide member 132a, 132b. Accordingly, the mask 110 and the glass plate 114 are synchronized with the projection optical system 112 (illumination light) by moving the carriage 124 in the X-axis direction with respect to the illumination light emitted from the illumination system 118. The pattern formed on the mask 110 is gradually transferred onto the glass plate 114 according to this scanning. As a result, the entirety of the pattern region formed in the mask 110 by one scan is projected by exposure (transfer) on the glass plate 114.

다음에는, 상기와 같은 투영노광장치에 있어서, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 위치정렬기구에 대하여 설명한다. 마스크 스테이지(120) 및 플레이트 스테이지(124)의 저부에는 Y방향 미동 작동기(126, 128)에 각각 대응하는 위치에, 이동경(136a, 136b, 138a, 138b)이 고정되어 있다. 이동경(136a, 136b)은 캐리지(124)에 고정된 차동(差動)형 레이저 간섭계(140)로부터 사출되는 레이저광을 반사하도록 구성되어 있다. 즉, 레이저 간섭계(140)로부터 사출된 레이저광은 분기광학계(144)에 의하여 2개의 광속으로 분할되고, 각 광은 이동경(136a, 136b)에 안내된다. 이동경(136a, 136b)에서 반사된 레이저광은 분기광학계(144)를 거쳐 레이저 간섭계(140)에 입사한다. 간섭계(140)에서는 이동경(136a, 136b)으로부터의 2개 반사광을 합성하고, 이러한 2개 광의 간섭상태에 기초하여, Y방향 미동 작동기(126)가 설치된 위치에 있어서의, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 비주사방향(Y축방향)의 상대위치 어긋남을 검출한다.Next, the position alignment mechanism of the mask 110 and the glass plate 114 in the above-described projection exposure apparatus will be described. The movable mirrors 136a, 136b, 138a, and 138b are fixed to the bottoms of the mask stage 120 and the plate stage 124 at positions corresponding to the Y-direction fine actuators 126 and 128, respectively. The moving mirrors 136a and 136b are configured to reflect the laser light emitted from the differential laser interferometer 140 fixed to the carriage 124. That is, the laser light emitted from the laser interferometer 140 is split into two beams by the branch optical system 144, and each light is guided to the moving mirrors 136a and 136b. The laser light reflected by the moving mirrors 136a and 136b enters the laser interferometer 140 through the branch optical system 144. The interferometer 140 combines the two reflected light beams from the moving mirrors 136a and 136b and based on the interference state of these two lights, the mask 110 and the glass at the position where the Y-direction fine actuator 126 is installed. The relative position shift of the non-scanning direction (Y-axis direction) of the plate 114 is detected.

한편, 이동경(138a, 138b)은 캐리지(124)에 고정된 차동형 레이저 간섭계(142)로부터 사출되는 레이저광을 반사하게 구성되어 있다. 즉, 레이저 간섭계(142)로부터 사출된 레이저광을 분기광학계(146)에 의하여 2개의 광속으로 분할하고, 그 각각의 광을 이동경(138a, 138b)에 안내한다. 이동경(138a, 138b)에서 반사된 레이저광은 분기광학계(146)를 거쳐 레이저 간섭계(142)에 입사한다. 간섭계(142)에서는 이동경(138a, 138b)으로부터의 2개 반사광을 합성하고, 이러한 2개광의 간섭상태에 근거하여, Y방향 미동 작동기(128)가 설치된 위치에서의, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 비주사방향(Y축방향)의 상대위치 어긋남을 검출한다.On the other hand, the movable mirrors 138a and 138b are configured to reflect laser light emitted from the differential laser interferometer 142 fixed to the carriage 124. That is, the laser light emitted from the laser interferometer 142 is divided into two beams by the branch optical system 146, and the respective light is guided to the moving mirrors 138a and 138b. The laser light reflected by the moving mirrors 138a and 138b is incident on the laser interferometer 142 via the branch optical system 146. The interferometer 142 combines the two reflected light beams from the moving mirrors 138a and 138b, and based on the interference state of the two lights, the mask 110 and the glass plate at the position where the Y-direction fine actuator 128 is installed. The relative positional shift in the non-scanning direction (Y-axis direction) of 114 is detected.

이와 같이, 레이저 간섭계(140, 142)에 의하여, X축방향으로 일정한 간격을 둔 2점(126, 128)에 있어서의 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향 상대위치 어긋남을 검출할 수 있다. 또한 레이저 간섭계(140, 142)의 검출결과의 차에 의하여, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 법선둘레(Z축 둘레의 회전방향)의 상대위치 어긋남을 검출할 수 있다. 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향 또는 법선둘레의 위치 어긋남량이 검출되면, Y방향 미동 작동기(126, 128)를 구동시켜서 이러한 어긋남량을 보정한다. 레이저 간섭계(140, 142)는 캐리지(124)에 고정 배치된 광원으로부터의 광속을 이용하고 있기 때문에, 검출된 Y축방향의 상대위치어긋남은 캐리지(124)의 자세변화의 영향을 포함하지 아니하게 된다. 즉, 캐리지(124)가 X축 둘레로 변화한 경우에는, 레이저 간섭계(140, 142)의 광원 및 분기광학계(144, 146)도 캐리지(124)와 함께 변위되기 때문에, 이러한 상황에서의 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향 어긋남량은 검출되지 아니한다.In this way, the laser interferometers 140 and 142 detect the relative displacement of the Y-axis direction relative to the mask 110 and the glass plate 114 at two points 126 and 128 at regular intervals in the X-axis direction. can do. In addition, by the difference of the detection result of the laser interferometers 140 and 142, the shift | offset | difference of the relative position of the normal line (rotational direction around Z axis) of the mask 110 and the glass plate 114 can be detected. When the amount of positional deviation of the mask 110 and the glass plate 114 in the Y-axis direction or the normal line circumference is detected, the Y-direction fine movement actuators 126 and 128 are driven to correct this amount of displacement. Since the laser interferometers 140 and 142 use the luminous flux from the light source fixedly disposed on the carriage 124, the detected relative displacement in the Y-axis direction does not include the influence of the attitude change of the carriage 124. do. That is, when the carriage 124 changes around the X axis, the light sources and the branch optical systems 144 and 146 of the laser interferometers 140 and 142 are also displaced together with the carriage 124, so that the mask in this situation ( The amount of shift in the Y-axis direction between the 110 and the glass plate 114 is not detected.

마스크 스테이지(120)와 플레이트 스테이지(122)의 X축방향의 단부에는, X방향 미동 작동기(130)에 대응하는 위치에, 반사경(148)과 반사경(150)이 각각 설치되어 있다. 이러한 반사경(148, 150)은 각각의 레이저 간섭계(152, 154)로부터의 레이저광을 반사하도록 배치구성되어 있다. 레이저 간섭계(152)는 길이측정형 간섭계이고, 광원으로부터 사출된 레이저광속을 마스크 스테이지(120)에 고정된 반사경(148)과 받침대(116)에 고설된 고정경(도시 없음)에 안내한다. 이와 같이 하여, 반사경(148)으로부터의 반사광을 고정경으로부터의 반사광과 간섭(합성)시켜서 수광하고, 이러한 2광의 간섭상태에 기초하여 마스크(110)의 X축방향의 위치를 검출하게 되어 있다.At the end portions of the mask stage 120 and the plate stage 122 in the X-axis direction, a reflecting mirror 148 and a reflecting mirror 150 are provided at positions corresponding to the X-direction fine actuator 130. These reflectors 148 and 150 are arranged to reflect the laser light from the respective laser interferometers 152 and 154. The laser interferometer 152 is a length-based interferometer and guides the laser beam emitted from the light source to the reflector 148 fixed to the mask stage 120 and the fixed mirror (not shown) installed on the pedestal 116. In this way, the reflected light from the reflector 148 is received (interfered with) the reflected light from the fixed mirror and received, and the position of the mask 110 in the X-axis direction is detected based on the interference state of the two lights.

한편 레이저 간섭계(154)도 길이측정형 간섭계이고, 받침대 (116) 및 투영광학계 (114)인 고정계에 고정 배치되는 광원으로부터 사출되는 레이저 광속을 플레이트 스테이지(112)에 고정된 반사경(150)과 전술한 고정경(도시되지 않음)에 인도한다. 이 2개 광의 간섭상태에 기초하여 유리 플레이트 (114)의 X축 방향의 위치를 검출하게 되어 있다.On the other hand, the laser interferometer 154 is also a length measuring interferometer, and the laser beam emitted from the light source fixedly disposed on the fixed system, which is the pedestal 116 and the projection optical system 114, and the reflector 150 fixed to the plate stage 112; Guide to the above-mentioned fixed mirror (not shown). The position of the glass plate 114 in the X-axis direction is detected based on the interference state of these two lights.

또한, 레이저 간섭계(152, 154)의 검출결과의 차에 의하여, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 X축방향 상대위치 어긋남을 검출할 수 있다. 즉, 레이저 간섭계(152)에 의하여 계측되는 마스크(110)의 X축방향의 위치와 레이저 간섭계(154)에 의하여 계측되는 유리 플레이트(114)의 X축방향의 위치의 상대적 차를 구한다. 여기에서, 레이저 간섭계(152, 154)는 모두 고정계에 고정배치된 광원을 이용하고 있기 때문에, 캐리지(124)의 피칭방향(Y축 둘레의 회전방향)의 자세변화, 즉 캐리지(124)의 피칭량을 포함한 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 주사방향(X축방향)의 상대위치 어긋남을 검출할 수 있다. 그외에도, 플레이트 스테이지(122)측에 배치된 레이저 간섭계(154)의 출력은 주사제어를 위한 캐리지 구동 제어용 제어기(도시 없음)에 피드백되어, 주사노광중 유리 플레이트(114)의 전영역에 걸쳐 노광량이 균일하게 되도록 투영광학계(112)에 대한 캐리지(124)의 속도제어를 행한다.In addition, by the difference of the detection result of the laser interferometers 152,154, the X-axis relative position shift | offset of the mask 110 and the glass plate 114 can be detected. That is, the relative difference between the position of the mask 110 measured by the laser interferometer 152 in the X-axis direction, and the position of the glass plate 114 measured by the laser interferometer 154 is calculated | required. Here, since the laser interferometers 152 and 154 both use a light source fixedly fixed to the fixed system, the attitude change of the pitching direction (rotation direction around the Y axis) of the carriage 124, that is, the carriage 124 The relative positional shift | offset | difference of the scanning direction (X-axis direction) of the mask 110 containing the pitching amount, and the glass plate 114 can be detected. In addition, the output of the laser interferometer 154 disposed on the plate stage 122 side is fed back to a carriage drive control controller (not shown) for scanning control, so that the exposure amount is applied over the entire area of the glass plate 114 during scanning exposure. Speed control of the carriage 124 with respect to the projection optical system 112 is performed so as to be uniform.

캐리지(124)의 상면에는 X축방향으로 뻗은 장척형(長尺形)의 반사경(156)이 고정 설치되어 있고, 레이저 간섭계(158)로부터 사출되는 레이저광을 반사하게 되어있다. 레이저 간섭계(158)는 캐리지(124)의 롤링방향(X축 둘레의 회전방향)의 자세변화를 검출하는 차동(差動)형 간섭계이다. 이러한 간섭계 시스템에서는 받침대(116)에 고정 배치된 광원으로부터 사출된 레이저광속이 2개의 광속으로 분할되고, 각 레이저광속이 반사경(156)상의 Z축방향으로 떨어져 있는 2점으로 안내된다. 반사경(156)에서 반사된 레이저광속을 합성하여, 그 간섭광을 수광함으로써, 캐리지(124) 전체의 X축 둘레의 회전량, 즉 롤링량이 검출된다. 이러한 장치에 있어서는, 간섭계(158)에 의하여 검출된 롤링량에 기초하여, 투영광학계(112)를 기준으로한 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향의 상대적 어긋남량을 연산에 의하여 구한 다음에, Y방향 미동 작동기(126, 128)를 적절히 구동함으로써 이러한 어긋남량을 보정한다.On the upper surface of the carriage 124, a long reflecting mirror 156 extending in the X-axis direction is fixed and reflecting the laser light emitted from the laser interferometer 158. The laser interferometer 158 is a differential interferometer that detects a change in attitude of the carriage 124 in the rolling direction (the rotation direction around the X axis). In such an interferometer system, the laser beams emitted from the light source fixedly placed on the pedestal 116 are divided into two beams, and each laser beam is guided to two points separated in the Z-axis direction on the reflector 156. By synthesizing the laser beam reflected by the reflector 156 and receiving the interference light, the amount of rotation about the X axis around the entire carriage 124, that is, the rolling amount, is detected. In such an apparatus, based on the rolling amount detected by the interferometer 158, the relative shift amount in the Y-axis direction between the mask 110 and the glass plate 114 based on the projection optical system 112 is calculated by calculation. After the determination, these shift amounts are corrected by appropriately driving the Y-direction fine motion actuators 126 and 128.

상기와 같은 종래의 투영노광장치에서는, 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향의 위치어긋남을 계측하는 레이저 간섭계(140, 142) 및 그 분기광학계(144, 146)가 캐리지(124)상에 고설되어 있다. 이로 인하여, 안내부재(132a, 132b)의 직선도에 오차 등이 생겨서 캐리지(124)가 변형되어 있으면, 분기광학계(144, 146) 사이에 상대변위가 생기게 된다. 그 결과, 레이저 간섭계(140, 142)에 의하여 계측된 값, 즉 마스크(110)와 유리 플레이트(114)의 Y축방향의 상대위치 어긋남량에 오차가 포함된다.In the conventional projection exposure apparatus as described above, the laser interferometers 140 and 142 and the branch optical systems 144 and 146 for measuring the positional displacement in the Y-axis direction of the mask 110 and the glass plate 114 are the carriages 124. ) For this reason, if an error or the like occurs in the straightness of the guide members 132a and 132b and the carriage 124 is deformed, a relative displacement occurs between the branch optical systems 144 and 146. As a result, an error is contained in the value measured by the laser interferometers 140 and 142, ie, the relative position shift amount of the mask 110 and the glass plate 114 in the Y-axis direction.

또한, 레이저 간섭계(140, 142)가 캐리지(124)상에 설치되어 있기 때문에, 캐리지(124)의 구동력을 크게 할 필요가 있다. 더구나, 캐리지(124)상에 장척 반사경(156)이 고정 배치되어 있기 때문에, 캐리지(124)의 중량이 증대되어, 캐리지의 구동력을 더 크게 하여야 한다. 그 결과, 구동계가 대형화되는 한편, 캐리지(124)의 주사정밀도(등속제어)의 향상을 도모하기가 어렵다.In addition, since the laser interferometers 140 and 142 are provided on the carriage 124, the driving force of the carriage 124 needs to be increased. Moreover, since the long reflecting mirror 156 is fixedly arranged on the carriage 124, the weight of the carriage 124 must be increased to increase the driving force of the carriage. As a result, while the drive system is enlarged, it is difficult to improve the scanning accuracy (constant speed control) of the carriage 124.

본 발명은 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 마스크 및 감광기판의 비주사방향의 상대위치 어긋남을 정확히 검출할 수 있는 투영노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 소형 경량이며, 안정적인 작동정밀도를 가지는 투영노광장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a projection exposure apparatus capable of accurately detecting a relative positional shift in a non-scanning direction of a mask and a photosensitive substrate. In addition, another object is to provide a projection exposure apparatus having a small size, light weight, and stable operation accuracy.

본 발명에서는, 상기문제점을 해결하기 위하여, 마스크(10)상의 패턴을 소정 형상의 조명영역에서 조명하는 조명광학계(18), 마스크(10)상의 패턴을 감광기판(14)상에 투영하는 투영광학계(12), 마스크(10)와 감광기판(14)을 일체로 유지하는 유지수단(24), 투영광학계(12)를 고정하는 고정부(16)가 제공되어 있고, 유지수단(24)을 투영광학계(12)에 대하여 소정방향(X축방향)으로 이동시킴으로써 마스크(10)상의 패턴을 투영광학계(12)를 통해 감광기판(14)상에 투영노광하는 투영노광장치에 있어서, 고정부(16)에 고정되고, 적어도 유지수단(24)의 이동행정(行程)분의 길이로 당해 이동방향으로 연장 설치되는 장척(長尺)미러(62, 66)과 이러한 장척미러(62, 66)에 대한 마스크(10) 및 감광기판(14)의 위치에 기초하여, 이동의 방향(X축방향)과 직교하는 방향(Y축방향)에 있어서의 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남량(△Y)를 계측하는 계측수단(48, 50, 64, 68)을 구비한다. 상기와 같은 발명에 있어서, 계측수단(48, 50, 64, 68)은 장척미러(62, 66)에 대한 마스크(10) 및 감광기판(14)의 위치에 기초하여, 유지수단(24)의 이동방향(X축방향)을 축으로 하는 회전방향의 어긋남량(

)을 다시 계측할 수 있다.In the present invention, in order to solve the above problem, the illumination optical system 18 for illuminating the pattern on the mask 10 in the illumination region of a predetermined shape, the projection optical system for projecting the pattern on the mask 10 on the photosensitive substrate 14 (12), holding means (24) for holding the mask (10) and the photosensitive substrate (14) integrally, and fixing portions (16) for fixing the projection optical system (12), and projecting the holding means (24). In the projection exposure apparatus in which the pattern on the mask 10 is projected and exposed on the photosensitive substrate 14 through the projection optical system 12 by moving in a predetermined direction (X-axis direction) with respect to the optical system 12, the fixing portion 16 Long mirrors 62, 66 fixed to the head and extending in the movement direction at least for the length of the movement stroke of the holding means 24, and for the long mirrors 62, 66; Based on the position of the mask 10 and the photosensitive substrate 14, in the direction (Y-axis direction) orthogonal to the direction of movement (X-axis direction). Provided with a mask (10) and measuring means (48, 50, 64, 68) for measuring the relative position displacement (△ Y) of the photosensitive substrate 14. In the above invention, the measuring means 48, 50, 64, 68 are based on the position of the mask 10 and the photosensitive substrate 14 relative to the long mirrors 62, 66. Shift amount in the rotational direction with the movement direction (X-axis direction) as the axis

) Can be measured again.

상기와 같은 본 발명에 있어서, 예를 들면, 마스크(10)를 유지수단(24)에 유지하는 마스크 스테이지(20)와 감광기판(14)을 유지수단(24)에 유지하는 기판스테이지(22)를 추가로 구비한다. 그외에도, 계측수단(48, 50, 64, 68)에는 계측용 광을 사출하는 수단(48, 50)과 마스크 스테이지(20)와 기판 스테이지(22)에 각각 고정되어 있고, 계측용 광의 적어도 일부를 장척미러(62, 66)에 안내하는 분기광학계(64, 68)가 제공되어 있다. 이에 의하여, 장척미러(62, 66)에서 반사된 계측용 광을 이용하여 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남(△Y)을 계측한다.In the present invention as described above, for example, the substrate stage 22 holding the mask stage 20 on the holding means 24 and the photosensitive substrate 14 on the holding means 24. It is further provided. In addition, the measuring means 48, 50, 64, 68 are fixed to the means 48, 50 for emitting measurement light, the mask stage 20 and the substrate stage 22, respectively, and at least a part of the measurement light. Branch optical systems 64 and 68 are provided for guiding this to the long mirrors 62 and 66. As a result, the relative position shift DELTA Y between the mask 10 and the photosensitive substrate 14 is measured using the measurement light reflected by the long mirrors 62 and 66.

상기의 분기 광학계(64, 68)는 계측용 광의 일부를 장척미러(62, 66)에 인도하는 편광 빔 스플리터64, 68)과, 상기 편광 빔 스플리터(64, 68)을 투과하는 계측용 광을 반사하는 기준 미러(65)를 이용하여 구성할 수도 있다. 이에 의하면, 계측 수단(48, 50)은 장척미러(62, 66)으로 부터의 반사광과 기준미러(65) 로 부터의 반사광의 간섭상태에 기초하여, 마스크(10)과 감광기판(14)의 상대적 위치 어긋남(△Y)을 계측한다.The branch optical systems 64 and 68 provide polarization beam splitters 64 and 68 for guiding a part of the measurement light to the long mirrors 62 and 66, and measurement light passing through the polarization beam splitters 64 and 68. It can also be configured using the reference mirror 65 that reflects. According to this, the measuring means 48 and 50 are adapted to determine the mask 10 and the photosensitive substrate 14 based on the interference state of the reflected light from the long mirrors 62 and 66 and the reflected light from the reference mirror 65. Relative position shift (ΔY) is measured.

또한, 상기 분기광학계의 다른 태양으로는, 계측용 광을 반사하여 장척미러(62, 66)에 안내하는 대형(臺型)미러(70)와, 고정부에 고정되어 있고 대형미러(70) 및 장척미러(62, 66)에서 반사된 광이 입사하는 기준미러(72)를 이용하여 구성할 수도 있다. 이에 의하면, 계측수단(69)은 기준미러(72)로부터 대형미러(70)를 통과해, 마스크(10)측과 감광기판(14)측으로부터 되돌아오는 2개의 광의 간섭상태에 의하여 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남(△Y)을 계측한다.In another aspect of the divergence optical system, a large size mirror 70 for reflecting measurement light and guiding it to the long mirrors 62 and 66, a large size mirror 70 fixed to a fixed part, and The reference mirror 72 may be configured by using the light reflected from the long mirrors 62 and 66. According to this, the measuring means 69 passes through the large-size mirror 70 from the reference mirror 72 and returns to the mask 10 by an interference state of two lights returned from the mask 10 side and the photosensitive substrate 14 side. And relative shift (ΔY) of the photosensitive substrate 14 are measured.

또 상기 분기광학계의 또 다른 태양으로는, 계측용 광을 반사하여 장척미러(62, 66)에 안내하는 한편, 당해 장척미러(62, 66)로부터의 반사광을 반사하는 펜타프리즘(82)을 이용하여 구성할 수 있다. 이에 의하여, 계측수단은 펜타프리즘(82)에서 반사되어 마스크(10)측과 감광기판(14)측으로부터 되돌아오는 2개의 광의 간섭상태에 의하여 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남(△Y)을 계측한다.In another aspect of the divergence optical system, a pentaprism 82 which reflects measurement light and guides it to the long mirrors 62 and 66 while reflecting the reflected light from the long mirrors 62 and 66 is used. Can be configured. As a result, the measurement means is displaced relative to the mask 10 and the photosensitive substrate 14 due to the interference state of two lights reflected from the pentaprism 82 and returned from the mask 10 side and the photosensitive substrate 14 side. Measure (ΔY).

상기와 같이, 본 발명에 있어서는, 계측용 광을 장척미러(62, 66)에 대하여 투사하고, 이러한 장척미러(62, 66)로부터의 반사광에 기초하여, 이동 방향(X축방향)과 직교 방향(Y축방향)에 있어서의 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남(△Y)을 계측한다. 여기에서, 장척미러(62, 66)는 마스크(10)나 감광기판(14)의 유지수단(24)이 아닌, 고정부(16)에 대하여 고정되어 있어, 종래와 같이 장척미러(62, 66)나 분기광학계를 유지수단(24)상에 설치할 필요가 없음으로, 유지수단(24)을 경량화할 수 있다. 또한 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치를 조정하는 작동기 등의 구동계를 소형화할 수 있는 한편, 주사노광시의 정속성(定速性)을 높이고, 안정된 노광도 할 수 있다.As described above, in the present invention, the measurement light is projected onto the long mirrors 62 and 66, and based on the reflected light from the long mirrors 62 and 66, the moving direction (X-axis direction) and the orthogonal direction The relative shift (ΔY) between the mask 10 and the photosensitive substrate 14 in the (Y-axis direction) is measured. Here, the long mirrors 62, 66 are fixed to the fixing unit 16, not the mask 10 or the holding means 24 of the photosensitive substrate 14, and thus the long mirrors 62, 66 as in the prior art. ) And the branch optical system need not be provided on the holding means 24, so that the holding means 24 can be reduced in weight. In addition, it is possible to miniaturize a drive system such as an actuator for adjusting the relative position of the mask 10 and the photosensitive substrate 14, while increasing the constant speed at the time of scanning exposure, and performing stable exposure.

그 외에도, 유지수단(24)의 이동방향(X축방향)을 축으로하는 회전방향의 어긋남량(

)을 계측할 수 있다. 즉, 유지수단(24)의 자세변화나, 유지수단(24)내의 국소적 변형에 기인하는 상대적 위치어긋남을 포함한 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치어긋남을 검출할 수 있다. 이에 의하여, 유지수단(24)의 안내면의 직선성 불량 등으로 인하여 유지수단(24) 자체가 변형되는 경우에도, 투영광학계(12)을 기준으로, 마스크(10)와 감광기판(14)의 위치를 정확히 검출 및 보정할 수 있다. 그 결과, 유지수단(24)의 기계계의 안내정밀도(운동성능)뿐 아니라, 유지수단(24) 자체의 변형에 의존함이 없이, 투영광학계(12)에 대한 마스크(10)와 감광기판(14)의 위치관계를 일정하게 유지하고, 안정되고 높은 노광정밀도(전사정밀도)를 확보할 수 있다.In addition, the shift amount in the rotational direction based on the movement direction (X-axis direction) of the holding means 24 (

) Can be measured. That is, the relative positional shift of the mask 10 and the photosensitive substrate 14 including the relative positional shift resulting from the change of the attitude | position of the holding means 24 or the local deformation in the holding means 24 can be detected. As a result, even when the holding means 24 itself is deformed due to poor linearity or the like of the guide surface of the holding means 24, the position of the mask 10 and the photosensitive substrate 14 with respect to the projection optical system 12. Can be detected and corrected accurately. As a result, not only the guide accuracy (movement performance) of the mechanical system of the holding means 24, but also the mask 10 and the photosensitive substrate (1) with respect to the projection optical system 12 without depending on the deformation of the holding means 24 itself. The positional relationship of 14) can be kept constant, and stable and high exposure accuracy (transcription accuracy) can be ensured.

실시예Example

본 발명의 실시형태를 도면에 도시된 실시예에 의하여 설명한다. 본 실시예는 주사형 투영노광장치에 본 발명을 적용한 것이다.Embodiments of the present invention will be described by way of examples shown in the drawings. This embodiment applies the present invention to a scanning projection exposure apparatus.

도 1은 실시예에 관한 투영노광장치의 구성을 도시한 것이다. 이 투영노광장치는 마스크(10)의 패턴을 투영광학계(12)를 매개하여 유리 플레이트(감광기판)(14)상에 등배로 투영하는 것이다. 도 1에서, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)가 주사(이동)되는 방향을 X축으로 하고, 마스크(10)의 평면내에서 X축과 직교하는 방향을 Y축으로 하며, 마스크(10)의 법선방향(투영광학계12의 광축방향)을 Z축으로 한다. 투영광학계(12)는

자형의 받침대(16)의 중앙에 고정되어 있다. 받침대(16)의 단부에는 초고압수은램프 등으로 구성되는 광원 및 플라이 아이 렌즈 등으로 구성되는 조명광학계(18)가 고정되어 있고, 이러한 조명광학계(18)로부터 사출되는 조명광에 의하여 마스크(10)의 소정형상영역을 균일한 조도로 조명하게 되어있다.1 shows the configuration of a projection exposure apparatus according to the embodiment. This projection exposure apparatus projects the pattern of the mask 10 on the glass plate (photosensitive substrate) 14 evenly through the projection optical system 12. In FIG. 1, the direction in which the mask 10 and the glass plate 14 are scanned (moved) is referred to as the X axis, the direction orthogonal to the X axis in the plane of the mask 10 is represented as the Y axis, and the mask 10 ) Is the Z direction. The projection optical system 12

It is fixed to the center of the shaped pedestal 16. An illumination optical system 18 composed of a light source composed of an ultra-high pressure mercury lamp, a fly's eye lens, or the like is fixed to an end of the pedestal 16, and an illumination light emitted from the illumination optical system 18 is used to fix the mask 10. The predetermined shape region is illuminated with uniform illuminance.

마스크(10) 및 유리 플레이트(14)는 XY평면과 거의 평행이 되도록 마스크 스테이지(20) 및 플레이트 스테이지22)상에 각각 유지되어 있다. 마스크 스테이지(20) 및 플레이트 스테이지(22)는 공통의 캐리지(24)에 의하여 일체적으로 유지되어 있다. 마스크 스테이지(20)의 아래쪽에는 2개의 Y방향 미동 작동기(26, 28)가 캐리지(24)에 고정된 상태로 배치되어 있고, 이러한 2개의 Y방향 미동 작동기(26, 28)에 의하여 마스크 스테이지(20)의 Y축방향의 위치를 조정할 수 있게 되어있다. 마스크 스테이지(20)의 투영광학계(12)측의 단부에는 X방향 미동 작동기(30)가 캐리지(24)에 고정된 상태로 배치되어 있고, 이 X방향 작동기(30)에 의하여 마스크 스테이지(20)의 X축방향의 위치를 조정할 수 있게 되어 있다.The mask 10 and the glass plate 14 are held on the mask stage 20 and the plate stage 22 so as to be substantially parallel to the XY plane. The mask stage 20 and the plate stage 22 are integrally held by a common carriage 24. Under the mask stage 20, two Y-direction fine motion actuators 26 and 28 are arranged fixed to the carriage 24. The two Y-direction fine motion actuators 26 and 28 are arranged so that the mask stage ( The position in the Y-axis direction of 20) can be adjusted. At the end of the mask stage 20 on the projection optical system 12 side, the X-direction fine actuator 30 is fixed to the carriage 24, and the mask stage 20 is provided by the X-direction actuator 30. The position in the X-axis direction can be adjusted.

한편, 플레이트 스테이지(22)는 주사노광중 플레이트(14)의 노광영역이 투영광학계(12)를 거쳐 마스크(10)의 패턴결상면과 거의 일치하도록 Z축방향으로 적당히 이동할 수 있고, X, Y축 둘레로 경사가능하게 구성되어 있다. 즉, 플레이트 스테이지(22)를 Z축방향으로 이동시킴으로써, 결상상태를 조정하고, 유리 플레이트(14)의 레벨링을 행한다(X, Y축 둘레로 경사지게 한다). 이와 같은 조정 동작에 의하여 유리 플레이트(14)의 두께 불균일, 기울기, 굴곡 등을 보정할 수 있다.On the other hand, the plate stage 22 can be appropriately moved in the Z-axis direction so that the exposure area of the plate 14 during scanning exposure substantially matches the pattern imaging surface of the mask 10 via the projection optical system 12, and the X and Y axes It is comprised so that it may incline around. That is, by moving the plate stage 22 in the Z-axis direction, the image formation state is adjusted and leveling of the glass plate 14 is performed (it is inclined around X and Y-axis). By such adjustment operation, thickness unevenness, inclination, curvature, etc. of the glass plate 14 can be correct | amended.

캐리지(24)는 구동계(36)에 의하여 안내 부재(32a, 32b)를 따라 X축방향으로 접동가능하게 구성되어 있다. 이에 의하여, 조명광학계(18)로부터 사출되는 조명광에 대하여 캐리지(24)를 X축방향으로 이동시킴으로써, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)이 투영광학계(12)(조명광)에 대하여 동기하여 주사되고, 이러한 주사에 따라 마스크(10)상에 형성된 패턴이 서서히 유리 플레이트(14)상에 전사된다. 이와 같이, 한 번의 주사에 의하여 마스크(10)에 형성된 패턴영역의 전체가 유리 플레이트(14)상에 투영노광(전사)된다.The carriage 24 is configured to be slidable in the X-axis direction along the guide members 32a and 32b by the drive system 36. Thereby, by moving the carriage 24 to the X-axis direction with respect to the illumination light emitted from the illumination optical system 18, the mask 10 and the glass plate 14 scan synchronously with respect to the projection optical system 12 (light illumination). The pattern formed on the mask 10 is gradually transferred onto the glass plate 14 by this scanning. In this manner, the entirety of the pattern region formed on the mask 10 is projected and exposed (transferred) on the glass plate 14 by one scan.

다음에는, 상기와 같은 투영노광장치에서의 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 위치 정렬 기구에 대하여, 도 1 이외에 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 위치는 받침대(16)에 고정된 6개의 레이저 간섭계(40, 42, 44, 46, 48, 50)를 이용하여 계측한다.Next, the position alignment mechanism of the mask 10 and the glass plate 14 in the above-described projection exposure apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3 in addition to FIG. 1. The position of the mask 10 and the glass plate 14 is measured using the six laser interferometers 40, 42, 44, 46, 48, and 50 fixed to the base 16. As shown in FIG.

레이저 간섭계(40, 42)는 마스크 스테이지(20)의 투영광학계(12)측의 측부에 설치된 반사경(54, 56)에 대하여 계측용 레이저광을 사출한다. 반사경(54, 56)은 Y축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 각각의 반사면이 YZ평면에 평행이 되도록 배치되어 있다. 레이저 간섭계(40, 42)는 반사경(54, 56)으로부터의 반사광에 근거하여 마스크(10)의 X축방향의 위치를 계측한다. 또한, 레이저 간섭계(40, 42)의 계측치로부터 마스크(10)의 Z축 둘레의 변위량을 계측할 수 있게 되어있다. 즉, 레이저 간섭계(40)에 의하여 계측되는 반사경(54)의 위치(마스크 10의 위치)와 레이저 간섭계(42)에 의하여 계측되는 반사경(56)의 위치(마스크(10)의 위치)의 상대적 변위량에 근거하여, 마스크(10)의 Z축 둘레의 변위량을 구할 수 있다.The laser interferometers 40 and 42 emit laser light for measurement with respect to the reflecting mirrors 54 and 56 provided on the side of the projection optical system 12 side of the mask stage 20. The reflecting mirrors 54, 56 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction, and are disposed so that each reflecting surface is parallel to the YZ plane. The laser interferometers 40 and 42 measure the position of the mask 10 in the X-axis direction based on the reflected light from the reflectors 54 and 56. In addition, the amount of displacement around the Z axis of the mask 10 can be measured from the measured values of the laser interferometers 40 and 42. That is, the relative displacement amount of the position of the reflecting mirror 54 measured by the laser interferometer 40 (the position of the mask 10) and the position of the reflecting mirror 56 measured by the laser interferometer 42 (the position of the mask 10). Based on this, the displacement amount around the Z axis of the mask 10 can be obtained.

레이저 간섭계(44, 46)는 플레이트 스테이지(22)의 투영광학계(12)측의 측부에 설치된 반사경(58, 60)에 대하여 계측용 레이저광을 사출한다. 반사경(58, 60)은 Y축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 각각의 반사면이 YZ평면에 평행이 되도록 배치되어 있다. 레이저 간섭계(44, 46)는 반사경(58, 60)으로부터의 반사광에 기초하여 유리 플레이트(14)의 X축방향의 위치를 계측한다. 또한, 레이저 간섭계(44, 46)의 계측치로부터 유리 플레이트(14)의 Z축 둘레의 변위량을 계측할 수 있게 되어있다. 즉, 레이저 간섭계(44)에 의하여 계측되는 반사경(58)의 위치(유리 플레이트 14의 위치)와 레이저 간섭계(46)에 의하여 계측되는 반사경(60)의 위치(유리 플레이트 14의 위치)의 상대적 변위에 근거하여, 유리 플레이트(14)의 Z축 둘레의 변위량을 구할 수 있다.The laser interferometers 44 and 46 emit laser light for measurement with respect to the reflecting mirrors 58 and 60 provided on the side of the plate stage 22 on the projection optical system 12 side. The reflecting mirrors 58, 60 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction, and are disposed so that each reflecting surface is parallel to the YZ plane. The laser interferometers 44 and 46 measure the position of the glass plate 14 in the X-axis direction based on the reflected light from the reflecting mirrors 58 and 60. In addition, the amount of displacement about the Z axis of the glass plate 14 can be measured from the measured values of the laser interferometers 44 and 46. That is, the relative displacement of the position (the position of the glass plate 14) of the reflector 58 measured by the laser interferometer 44 and the position (the position of the glass plate 14) of the reflector 60 measured by the laser interferometer 46 Based on this, the displacement amount around the Z axis of the glass plate 14 can be obtained.

레이저 간섭계(48)는 마스크(10)의 Y축방향의 위치를 계측하는 것으로서, 마스크 스테이지(20)에 고정된 분기광학계(64)를 매개하여, 한쪽 단부가 받침대(16)의 천정부에 고정된 장척상의 반사경(62)에 대하여 계측용 레이저광을 조사한다. 반사경(62)은 적어도 캐리지(24)이 이동 행정분의 길이를 가지며, 한쪽 단부가 받침대(16)에 고정된 상태에서, 다른 단부는 마스크 스테이지(20)측으로 뻗어있다. 반사경(62)의 반사면(저면)은 Y축에 수직(XZ평면에 평행)이 되도록 배치되어 있다. 분기광학계(64)는 레이저 간섭계(48)로부터 사출되는 레이저광을 반사경(62)의 반사면에 대하여 수직으로 안내하도록 구성되어 있다. 레이저 간섭계(48)에 있어서는, 반사경(62)으로부터의 반사광을 수광하여, 반사경(62)에 대한 마스크(10)의 Y축방향의 위치를 계측한다. 즉, 투영광학계(12)를 포함한 고정측(받침대 16)을 기준으로한 마스크(10)의 Y축방향의 변위를 계측한다.The laser interferometer 48 measures the position in the Y-axis direction of the mask 10, and has one end fixed to the ceiling of the pedestal 16 via the branch optical system 64 fixed to the mask stage 20. The laser beam for measurement is irradiated to the elongate reflector 62. The reflecting mirror 62 has at least the length of the carriage 24 of the moving stroke, and with one end fixed to the pedestal 16, the other end extends to the mask stage 20 side. The reflecting surface (bottom surface) of the reflecting mirror 62 is disposed so as to be perpendicular to the Y axis (parallel to the XZ plane). The branch optical system 64 is configured to guide the laser light emitted from the laser interferometer 48 perpendicularly to the reflecting surface of the reflector 62. In the laser interferometer 48, the reflected light from the reflecting mirror 62 is received, and the position of the mask 10 relative to the reflecting mirror 62 is measured. That is, the displacement of the mask 10 in the Y-axis direction with respect to the fixed side (base 16) including the projection optical system 12 is measured.

레이저 간섭계(50)는 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 위치를 계측하는 것으로서, 플레이트 스테이지(22)에 고정된 분기광학계(68)를 거쳐, 한쪽 단부가 받침대(16)의 천정부에 고정된 장척상 반사경(66)에 대해 계측용 레이저광을 조사한다. 반사경(66)은 전술한 반사경(62)과 마찬가지로, 적어도 캐리지(24)의 이동 행정분의 길이를 가지며, 한쪽 단부가 받침대(16)에 고정된 상태에서, 다른 일단이 플레이트 스테이지(22)측으로 뻗어있다. 또한, 반사경(66)의 반사면은 Y축에 수직(XZ평면에 평행)인 방향을 향해 있다. 분기광학계(68)는 레이저 간섭계(50)로부터 사출된 레이저광을 반사경(66)의 반사면(저면)에 대하여 수직으로 안내하도록 구성되어 있다. 레이저 간섭계(50)에서는 반사경(66)으로부터의 반사광을 수광하여, 반사경(66)에 대한 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 위치를 계측한다. 즉, 투영광학계(12)를 포함한 고정측(받침대 16)를 기준으로한 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 변위를 계측한다.The laser interferometer 50 measures the position of the glass plate 14 in the Y-axis direction, and has one end fixed to the ceiling of the pedestal 16 via a branch optical system 68 fixed to the plate stage 22. The long-range reflecting mirror 66 is irradiated with a laser beam for measurement. Similar to the reflector 62 described above, the reflector 66 has at least the length of the moving stroke of the carriage 24 and, with one end fixed to the pedestal 16, the other end toward the plate stage 22. Stretched In addition, the reflecting surface of the reflecting mirror 66 faces the direction perpendicular to the Y axis (parallel to the XZ plane). The branch optical system 68 is configured to guide the laser light emitted from the laser interferometer 50 perpendicularly to the reflecting surface (bottom surface) of the reflector 66. The laser interferometer 50 receives the reflected light from the reflector 66 and measures the position of the glass plate 14 with respect to the reflector 66 in the Y-axis direction. That is, the displacement of the glass plate 14 with respect to the fixed side (base 16) containing the projection optical system 12 in the Y-axis direction is measured.

레이저 간섭계(48, 50)으로부터 출력되는 레이저 광을 반사미러(62, 66)에 안내하는 분기광학계(64, 68)로서는 예를 들면, 편광 빔 스플리터(64)를 사용할 수 있다. 도 3은 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 어긋남을 계측하는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 간섭계 시스템의 구성을 도시한 것이다. 마스크 스테이지(20)에 설치된 편광 빔 스플리터(64)의 후방에는 기준미러(65)가 설치되어 있고, 편광 빔 스플리터(64)를 투과한 광을 반사하게 되어있다. 본 실시예에서는, 레이저 간섭계(48)로부터 사출된 광의 일부는 편광 빔 스플리터(64)에서 반사미러(62)측으로 안내되고, 기타의 광은 편광 빔 스플리터(64)를 투과하여 기준미러(65)에 입사한다.As the branch optical systems 64 and 68 for guiding the laser light output from the laser interferometers 48 and 50 to the reflection mirrors 62 and 66, for example, a polarizing beam splitter 64 can be used. 3 shows the configuration of an interferometer system according to the first embodiment of the present invention for measuring the deviation of the mask 10 and the glass plate 14 in the Y-axis direction. The reference mirror 65 is provided behind the polarization beam splitter 64 provided in the mask stage 20, and reflects the light transmitted through the polarization beam splitter 64. In this embodiment, a part of the light emitted from the laser interferometer 48 is guided from the polarization beam splitter 64 to the reflection mirror 62 side, and other light is transmitted through the polarization beam splitter 64 to the reference mirror 65. Enters into.

레이저 간섭계(48)에서는 반사미러(62)에서 반사된 광과 기준미러(65)에서 반사된 광의 광로길이의 차로부터 반사미러(62)에 대한 마스크(10)의 Y축방향의 위치를 계측한다. 즉, 반사미러(62)에 대하여 마스크(10)가 Y축방향으로 변위하면, 편광 빔 스플리터(64)로부터 반사 미러(62)까지의 광로 길이가 변화하고, 반사미러(62)로부터 되돌아오는 광과 기준미러(65)로부터 되돌아오는 광 사이에 상대적인 광로길이의 차가 생긴다. 따라서, 레이저 간섭계(48)에 수광되는 광의 간섭상태에 근거하여 마스크(10)의 Y축방향의 위치를 계측할 수 있다. 그 외에도, 플레이트 스테이지(22)에 설치된 분기광학계(68)도 상기 분기광학계(64, 65)와 동일한 구성이므로, 여기에서는 중복되는 설명을 생략한다.The laser interferometer 48 measures the position in the Y-axis direction of the mask 10 with respect to the reflection mirror 62 from the difference between the optical path lengths of the light reflected by the reflection mirror 62 and the light reflected by the reference mirror 65. . That is, when the mask 10 is displaced in the Y-axis direction with respect to the reflecting mirror 62, the optical path length from the polarizing beam splitter 64 to the reflecting mirror 62 changes, and the light returned from the reflecting mirror 62. And a difference in the optical path length between the light returned from the reference mirror 65. Therefore, the position of the mask 10 in the Y-axis direction can be measured based on the interference state of the light received by the laser interferometer 48. In addition, since the branch optical system 68 provided in the plate stage 22 also has the same configuration as the branch optical systems 64 and 65, redundant description is omitted here.

본 실시예에서는, 상기와 같이, 6개의 레이저 간섭계(40, 42, 44, 46, 48, 50)의 계측치에 근거하여 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 X축방향, Y축방향, X축 둘레의 회전방향(

), Y축 둘레의 회전방향(

) 및 Z축 둘레의 회전방향(

)의 상대적 어긋남량(

)을 각각 검출할 수 있다. 상술하면, 마스크(10)측에서는 레이저 간섭계(40)의 계측치(MX1)와 레이저 간섭계(42)의 계측치(MX2)에 근거하여, 예를 들면, 그 평균치를 취하여, 마스크(10)의 X축방향의 위치(MX)를 구한다. 또한, 레이저 간섭계(40)의 계측치(MX1)와 레이저 간섭계(42)의 계측치(MX2)의 차로부터 마스크(10)의

방향의 변위량(

)을 구한다. 그외에도, 레이저 간섭계(48)의 계측치로부터 마스크(10)의 Y축방향의 위치(MY)를 구한다.In the present embodiment, as described above, based on the measured values of the six laser interferometers 40, 42, 44, 46, 48, 50, the X-axis direction, the Y-axis direction of the mask 10 and the glass plate 14, Direction of rotation around the X axis (

), The direction of rotation around the Y axis (

) And the direction of rotation around the Z axis (

Relative deviation of

) Can be detected respectively. Specifically, on the mask 10 side, the average value is taken based on the measured value MX1 of the laser interferometer 40 and the measured value MX2 of the laser interferometer 42, for example, and the X-axis direction of the mask 10 is taken. Find the position (MX) of. In addition, the mask 10 is separated from the difference between the measured value MX1 of the laser interferometer 40 and the measured value MX2 of the laser interferometer 42.

Amount of displacement in the direction (

) In addition, the position MY in the Y-axis direction of the mask 10 is obtained from the measured value of the laser interferometer 48.

한편, 유리 플레이트(14)측에서는 레이저 간섭계(44)의 계측치(PX1)와 레이저 간섭계(46)의 계측치(PX2)에 근거하여, 예를 들면, 그 평균치를 취하여, 유리 플레이트(14)의 X축방향의 위치(PX)를 구한다. 또한, 레이저 간섭계(44)의 계측치(PX1)와 레이저 간섭계(46)의 계측치(PX2)의 차로부터 유리 플레이트(14)의

방향의 변위량(

)을 구한다. 그외에도, 레이저 간섭계(50)의 계측치로부터 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 위치(PY)를 구한다.On the other hand, on the glass plate 14 side, based on the measured value PX1 of the laser interferometer 44 and the measured value PX2 of the laser interferometer 46, the average value is taken, for example, and the X-axis of the glass plate 14 is taken. The position PX of the direction is found. Further, the glass plate 14 is separated from the difference between the measured value PX1 of the laser interferometer 44 and the measured value PX2 of the laser interferometer 46.

Amount of displacement in the direction (

) In addition, the position PY of the Y-axis direction of the glass plate 14 is calculated | required from the measured value of the laser interferometer 50.

상기와 같이 구하여진 마스크(10)의 X축방향의 위치(MX)와 유리 플레이트(14)의 X축방향의 위치(PX)의 차로부터, 캐리지(24)의 피칭(Y축 둘레의 회전)을 포함한 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 X축방향의 상대적 어긋남량(△X)이 구하여진다. 또한, 마스크(10)의 Y축방향의 위치(MY)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 위치(PY)의 차로부터, 캐리지(24)의 롤링(X축 둘레의 회전)을 포함한 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 어긋남량(△Y)이 구하여진다. 그외에도, 마스크(10)의

방향의 위치(

)와 유리 플레이트(14)의

방향의 위치(

)로부터, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Z축 둘레의 상대적 어긋남량(

)이 구하여진다.Pitching of the carriage 24 (rotation around the Y axis) from the difference between the position MX in the X-axis direction of the mask 10 and the position PX in the X-axis direction of the glass plate 14 obtained as described above. The relative shift amount (DELTA) X of the mask 10 containing this and the glass plate 14 in the X-axis direction is calculated | required. In addition, the mask including the rolling (rotation around the X axis) of the carriage 24 from the difference between the position MY in the Y-axis direction of the mask 10 and the position PY in the Y-axis direction of the glass plate 14. The shift amount (DELTA) Y of the Y-axis direction of 10 and the glass plate 14 is calculated | required. Besides, of the mask 10

Position of the direction (

) And of glass plate (14)

Position of the direction (

), The relative shift amount of the mask 10 and the glass plate 14 around the Z axis (

) Is obtained.

다음에는 상기 실시예의 전체적인 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 쌍방에 형성된 마크를 현미경(도시 없음)으로 관찰하고, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 초기위치정렬을 행한다. 이러한 상태에서, 각 레이저 간섭계(40, 42, 44, 46, 48, 50)의 계측치를 0으로 설정하는 이른 바, 교정(calibration)을 행한다. 다음에는 구동계(36)에 의하여 캐리지(24)를 X축방향으로 구동하여 주사노광을 개시한다. 주사노광 중에는 각 레이저 간섭계(40, 42, 44, 46, 48, 50)에 의하여, 상기와 같은 순서에 따라, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 위치어긋남(

)을 구한다. 이어서, 이러한 위치어긋남량(

)에 근거하여, 마스크 스테이지(20)상에 제공된 미동 작동기(26, 28, 30)의 구동량(조정량)을 연산에 의하여 구한다. 이와 같이 하여, 이러한 미동 작동기(26, 28, 30)에 의하여 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 X축방향, Y축방향 및 Z축 둘레의 회전방향의 위치조정을 피드백 제어에 의하여 행한다.Next, the overall operation of the above embodiment will be described. First, the mark formed in both the mask 10 and the glass plate 14 is observed with a microscope (not shown), and the initial position alignment of the mask 10 and the glass plate 14 is performed. In this state, so-called calibration is performed by setting the measured values of each laser interferometer 40, 42, 44, 46, 48, 50 to zero. Next, the drive system 36 drives the carriage 24 in the X-axis direction to start scanning exposure. During scanning exposure, the positional shift of the mask 10 and the glass plate 14 is performed by the laser interferometers 40, 42, 44, 46, 48, and 50 according to the above procedure.

) Subsequently, this positional shift amount (

), The driving amount (adjustment amount) of the fine motion actuators 26, 28, and 30 provided on the mask stage 20 is calculated by calculation. In this way, by the feedback control, the fine movement actuators 26, 28, and 30 adjust the rotational direction of the mask 10 and the glass plate 14 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis. .

상기와 같은 본 실시예에서는, 반사미러(62, 66)가 받침대(16)에 대하여 고정되어 있기 때문에, 캐리지(24)의 자세변화나 캐리지(24)내의 국소적인 변형에 기인하는 상대적 위치어긋남을 포함하는, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 상대적 위치어긋남을 검출할 수 있다. 이에 의하여, 캐리지(24)의 안내부재(32a, 32b)의 직선도 불량 등으로 인하여 캐리지(24) 자체가 변형된 경우에도, 투영광학계(12)를 기준으로 하여, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 위치를 정확히 검출 및 보정할 수 있다. 그 결과, 캐리지(24)의 기계계의 안내정밀도(운동성능)뿐 아니라, 캐리지(24) 자체의 변형에 의존함이 없이, 투영광학계(12)에 대한 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 위치관계를 일정하게 유지하고, 안정되고 높은 노광정밀도(전사정밀도)를 확보할 수 있다.In the present embodiment as described above, since the reflection mirrors 62 and 66 are fixed to the pedestal 16, the relative positional shift due to the attitude change of the carriage 24 or the local deformation within the carriage 24 is eliminated. The relative shift | offset | difference of the mask 10 and the glass plate 14 which are included can be detected. As a result, even when the carriage 24 itself is deformed due to poor linearity of the guide members 32a and 32b of the carriage 24, the mask 10 and the glass plate based on the projection optical system 12 are used. The position of 14 can be accurately detected and corrected. As a result, the mask 10 and the glass plate 14 for the projection optical system 12 are not only dependent on the guidance accuracy (movement performance) of the mechanical system of the carriage 24, but also on the deformation of the carriage 24 itself. It is possible to maintain a constant positional relationship with and to ensure stable and high exposure accuracy (transcriptional precision).

종래와 같이, 반사미러(62, 66) 또는 분기광학계(64, 68)를 캐리지(24)상에 설치할 필요없으므로, 캐리지(24)를 경량화할 수 있다. 이에 의하여, 구동계(36)의 소형화가 실현될 수 있는 한편, 주사노광시의 정속성도 높아지고, 안정된 노광을 할 수 있다.As in the related art, since the reflection mirrors 62 and 66 or the branch optical systems 64 and 68 do not need to be provided on the carriage 24, the carriage 24 can be reduced in weight. As a result, miniaturization of the drive system 36 can be realized, while the constant speed at the time of scanning exposure is also increased and stable exposure can be performed.

도 4 내지 도 6은 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 상대적 위치 어긋남(△Y)을 계측하는 간섭계 시스템의 다른 실시예(제 2 내지 제 4 실시예)를 도시한 것이다. 상기 제 1 실시예(도 1 , 도 2 및 도 3)의 구성요소와 동일하거나, 대응하는 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 그 중복되는 설명은 생략한다.4 to 6 show another embodiment (second to fourth embodiments) of the interferometer system for measuring the relative positional shift (ΔY) in the Y-axis direction of the mask 10 and the glass plate 14. . The same or corresponding components as those in the first embodiment (Figs. 1, 2 and 3) are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 4에 도시된 간섭계 시스템은 레이저 간섭계(69), 마스크 스테이지(20)에 설치된 대형미러(70) 및 받침대(16) 등을 포함한 고정부에 설치된 기준미러(72)를 구비한다. 그 외에도, 도시되어 있지 아니하나, 플레이트(14)측에도 동일한 대형미러와 기준미러가 제공되어 있다. 레이저 간섭계(69)는 하나의 레이저광을 2개로 분할하고, 각각의 광속을 마스크(10)측과 유리 플레이트(14)측에 안내하게 되어 있다. 마스크(10)측에서는 레이저 간섭계(69)로부터 사출된 하나의 광속은 대형미러(70)에서 반사되어 반사미러(62)에 안내된다. 그 다음에, 반사미러(62)에서 반사된 광은 다시 대형미러(70)에서 반사되어 기준미러(72)에 입사한다. 이와 같은 동작은 유리 플레이트(14)측에서도 동일하다. 레이저 간섭계(69)에서는 마스크(10)측과 유리 플레이트(14)측으로부터 각각 되돌아오는 광속을 합성하고, 양 광 속의 간섭상태를 관찰하여, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 상대적 위치 어긋남량(△V)을 계측한다.The interferometer system shown in FIG. 4 includes a reference mirror 72 installed in a fixed part including a laser interferometer 69, a large mirror 70 installed on the mask stage 20, a pedestal 16, and the like. In addition, although not shown, the same large mirror and reference mirror are provided on the plate 14 side. The laser interferometer 69 divides one laser beam into two, and guides each luminous flux to the mask 10 side and the glass plate 14 side. On the mask 10 side, one light beam emitted from the laser interferometer 69 is reflected by the large size mirror 70 and guided to the reflection mirror 62. Then, the light reflected by the reflecting mirror 62 is reflected by the large mirror 70 and enters the reference mirror 72. This operation is also the same on the glass plate 14 side. In the laser interferometer 69, the luminous fluxes returned from the mask 10 side and the glass plate 14 side are synthesized, and the interference state of both luminous fluxes is observed, and the Y-axis direction of the mask 10 and the glass plate 14 is observed. Relative position shift amount (ΔV) is measured.

도 5(a)는 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 상대적 위치어긋남을 계측하는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 간섭계 시스템중, 마스크(10)측의 구성을 도시한 것이다. 본 실시예의 간섭계 시스템에는 레이저 간섭계(48)와, 레이저 간섭계(48)로부터 사출된 광을 분기하는 편광 빔 스플리터(74)와, 편광 빔 스플리터(74)를 투과한 광의 파장을 바꾸는 λ / 4 판(76)과, 마스크 스테이지(20)에 설치된 기준미러(78) 및 편광 빔 스플리터(74)의 아래쪽에 배치된 코너 큐브(corner cube)(80)가 제공되어 있다. 본 실시예는 2개의 광선속을 이용하는 이른 바, 2광선 간섭계이고, 편광 빔 스플리터(74)의 반사면으로부터 기준미러(78)의 반사면까지의 거리와 편광 빔 스플리터(74)의 반사면으로부터 반사미러(62)까지의 거리가 동등하게 되도록 배치되어 있다.FIG. 5A shows the configuration of the mask 10 side of the interferometer system according to the third embodiment of the present invention for measuring the relative displacement of the mask 10 and the glass plate 14 in the Y-axis direction. will be. The interferometer system of this embodiment includes a laser interferometer 48, a polarization beam splitter 74 for splitting the light emitted from the laser interferometer 48, and a λ / 4 plate for changing the wavelength of light transmitted through the polarization beam splitter 74. 76 and a corner cube 80 disposed below the reference mirror 78 and the polarization beam splitter 74 provided in the mask stage 20 are provided. This embodiment is a so-called two-ray interferometer using two light beams, and reflects from the reflecting surface of the polarizing beam splitter 74 to the reflecting surface of the reference mirror 78 and the reflecting surface of the polarizing beam splitter 74. It is arrange | positioned so that the distance to the mirror 62 may be equal.

본 실시예에서는 마스크 스테이지(20)가 반사미러(62)에 대하여 Y축방향으로 변위하면, 반사미러(62)로부터 되돌아오는 반사광의 광로길이가 변화한다. 이로 인하여, 반사미러(62)로부터 되돌아오는 광과 일정(고정)한 광로길이를 가지는 기준 미러(78)로부터 되돌아오는 반사광 사이에는 광로길이의 차가 생기고, 레이저 간섭계(48)에서는 되돌아오는 광의 간섭상태로부터 마스크(10)의 Y축방향의 위치를 검출하게 되어있다. 그러나, 반드시 2개의 광선속을 이용하는 시스템으로 할 필요는 없고, 하나의 광속을 이용하여 계측을 행할 수도 있다. 또한, 플레이트 스테이지(22)측의 구성에 대하여도 동일하기 때문에, 중복되는 설명을 생략한다.In this embodiment, when the mask stage 20 is displaced in the Y-axis direction with respect to the reflection mirror 62, the optical path length of the reflected light returned from the reflection mirror 62 changes. As a result, a difference in the optical path length occurs between the light returned from the reflection mirror 62 and the reflected light returned from the reference mirror 78 having a fixed (fixed) optical path length, and the interference state of the light returned from the laser interferometer 48. The position of the mask 10 in the Y-axis direction is detected. However, it is not necessary to make the system which uses two light beams necessarily, but can also measure using one light beam. In addition, since it is the same also about the structure of the plate stage 22 side, overlapping description is abbreviate | omitted.

도 5(b)는 도 5(a)의 변형예를 도시한 것으로서, 도 5(a)의 기준미러(78)과, λ / 4 판(76)에 대신하여 코나 큐브(corner cube, 80)을 이용하는 것으로, 편광 빔 스플리터(74)와 반사미러(62) 사이에 λ / 4 판(76)을 배치한 것이다.FIG. 5 (b) shows a variation of FIG. 5 (a), and instead of the reference mirror 78 of FIG. 5 (a) and the λ / 4 plate 76, a cone cube 80 The? / 4 plate 76 is disposed between the polarizing beam splitter 74 and the reflecting mirror 62 by using.

도 6은 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 상대적 위치어긋남을 계측하는, 본 발명의 제 4 실시예에 관한 간섭계 시스템을 도시한 것이다. 본 실시예의 간섭계 시스템에는 레이저 간섭계(81)와 마스크 스테이지(20)에 설치된 펜타프리즘(82)이 제공되어 있다. 도시되어 있지 아니하나, 플레이트(14)측에도 동일하게 펜타프리즘이 제공되어 있다. 레이저 간섭계(81)는 하나의 레이저광을 2개로 분할하고, 각각의 광속을 마스크(10)측과 유리 플레이트(14)측의 펜타프리즘(82)에 안내하게 되어있다. 마스크(10)측에서는 레이저 간섭계(81)로부터 사출된 하나의 광속이 펜타프리즘(82)에서 반사되어, 반사미러(62)에 안내된다. 그 다음에는, 반사미러(62)에서 반사된 광은 다시 펜타프리즘(82)에서 반사되어 레이저 간섭계(81)에 되돌아간다. 레이저 간섭계(81)에서는 마스크(10)측과 유리 플레이트(14)측으로 부터 되돌아오는 광속을 합성하고, 양 광속의 간섭상태를 관찰하여, 마스크(10)와 유리 플레이트(14)의 Y축방향의 상대적 위치어긋남량(△Y)을 계측한다.FIG. 6 shows an interferometer system according to a fourth embodiment of the present invention for measuring the relative displacement of the mask 10 and the glass plate 14 in the Y-axis direction. The interferometer system of this embodiment is provided with a pentaprism 82 provided in the laser interferometer 81 and the mask stage 20. Although not shown, the pentaprism is similarly provided on the plate 14 side. The laser interferometer 81 divides one laser beam into two, and guides each luminous flux to the pentaprism 82 on the mask 10 side and the glass plate 14 side. On the mask 10 side, one light beam emitted from the laser interferometer 81 is reflected by the pentaprism 82 and guided to the reflection mirror 62. The light reflected by the reflecting mirror 62 is then reflected by the pentaprism 82 and returned to the laser interferometer 81. In the laser interferometer 81, the luminous fluxes returned from the mask 10 side and the glass plate 14 side are synthesized, and the interference state of both luminous fluxes is observed, and the mask 10 and the glass plate 14 in the Y-axis direction are observed. The relative position shift amount ΔY is measured.

이상 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정됨이 없이, 특허청구의 범위에 의하여 제시된 발명의 사상의 범위 안에서, 여러 가지의 설계변경이 가능하다. 상기 실시예들에서는 장척상 반사경(62, 66)이 받침대(16)에 고정되어 있으나, 투영광학계(12)를 포함한 고정측의 다른 개소에 설치할 수 있다. 예를 들면, 투영광학계(12)에 설치하는 것도 가능하다.While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various design changes are possible within the scope of the inventive concept set forth in the claims. In the above embodiments, the long mirrors 62 and 66 are fixed to the pedestal 16, but may be provided at other locations on the fixed side including the projection optical system 12. For example, the projection optical system 12 can be provided.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고정부(16)에 설치된 장척미러(62, 66)에 대하여 계측용 광을 투사하고, 이러한 장척미러(62, 66)로부터의 반사광에 근거하여, 이동 방향(X축방향)과 직교하는 방향(Y축방향)에서의 마스크(10)와 감광기판(14)의 상대적 위치 어긋남량(△Y)을 계측하기 때문에, 유지수단(24)의 기계계의 안내정밀도(운동성능)뿐 아니라, 유지수단(24) 자체의 변형에 의존함이 없이, 투영광학계(12)에 대한 마스크(10)와 감광기판(14)의 위치관계를 일정하게 유지하고, 안정되고 높은 노광정밀도(전사정밀도)를 확보할 수 있다. 또한, 유지수단(24)을 구동하는 구동계의 소형화를 실현할 수 있는 한편, 주사노광시의 정속성도 높아지고, 안정된 노광을 할 수 있다.As described above, according to the present invention, the measurement light is projected onto the long mirrors 62 and 66 provided in the fixed portion 16, and the movement is based on the reflected light from the long mirrors 62 and 66. Since the relative position shift amount? Y of the mask 10 and the photosensitive substrate 14 in the direction (Y-axis direction) perpendicular to the direction (X-axis direction) is measured, the mechanical system of the holding means 24 In addition to the guidance accuracy (movement performance), the positional relationship between the mask 10 and the photosensitive substrate 14 with respect to the projection optical system 12 is kept constant and stable without depending on the deformation of the holding means 24 itself. Thus, high exposure accuracy (transcriptional accuracy) can be ensured. Further, miniaturization of the drive system for driving the holding means 24 can be realized, while the constant speed at the time of scanning exposure is also high and stable exposure can be performed.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 등배 정립상형 투영노광장치를 도시한 투시도,1 is a perspective view showing an equal magnification upright type projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 투영노광장치의 측면을 개략적으로 도시한 측면도,FIG. 2 is a side view schematically showing a side of the projection exposure apparatus shown in FIG. 1;

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 간섭계 시스템의 개략구성(배치)을 도시한 정면도,3 is a front view showing a schematic configuration (arrangement) of an interferometer system according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 간섭계시스템의 개략구성(배치)을 도시한 정면도,4 is a front view showing a schematic configuration (arrangement) of an interferometer system according to a second embodiment of the present invention;

도 5(a)는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 간섭계시스템의 개략구성(배치)을 도시한 정면도,Fig. 5A is a front view showing a schematic configuration (arrangement) of an interferometer system according to a third embodiment of the present invention;

도 5(b)는 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 관한 간섭계 시스템의 개략구성을 도시하는 정면도,5B is a front view showing the schematic configuration of an interferometer system according to a modification of the third embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 관한 간섭계시스템의 개략구성(배치)을 도시한 정면도,6 is a front view showing a schematic configuration (arrangement) of an interferometer system according to a fourth embodiment of the present invention;

도 7은 종래의 투영 노광 장치의 구성을 도시한 투시도이다.7 is a perspective view showing the configuration of a conventional projection exposure apparatus.

**도면의주요부분에대한부호의설명**** description of symbols for the main parts of the drawings **

10 : 마스크 12 : 투영광학계10 mask 12 projection optical system

14 : 유리 플레이트 16 : 받침대14 glass plate 16 base

18 : 조명계 20 : 마스크 스테이지18: illumination system 20: mask stage

22 : 플레이트 스테이지 24 : 캐리지22: plate stage 24: carriage

40, 42, 44, 46, 48, 50, 69, 81 : 레이저 간섭계40, 42, 44, 46, 48, 50, 69, 81: laser interferometer

62, 66 : 반사경 64, 68 : 분기(分岐) 광학계62, 66: reflector 64, 68: branch optical system

70 : 대형(臺形)미러 72 : 기준미러70: large mirror 72: reference mirror

74 : 편광 빔 스플리터 82 : 펜타 프리즘74: polarizing beam splitter 82: penta prism

Claims

마스크 상의 패턴을 소정형상의 조명 영역에 조명하는 조명광학계와, 상기 마스크 상의 패턴을 감광기판 상에 투영하는 투영광학계와, 상기 마스크와 상기 감광기판을 일체로 유지하는 유지수단과, 상기 투영광학계를 고정하는 고정부를 구비하며, 상기 유지수단을 상기 투영광학계에 대하여 소정 방향으로 이동시킴으로써 상기 마스크 상의 패턴을 상기 투영광학계를 통하여 상기 감광기판 상에 투영노광하는 투영노광장치에 있어서,An illumination optical system for illuminating a pattern on a mask to an illumination region of a predetermined shape, a projection optical system for projecting the pattern on the mask onto a photosensitive substrate, holding means for integrally holding the mask and the photosensitive substrate, and the projection optical system. A projection exposure apparatus comprising: a fixing portion for fixing and projecting and exposing a pattern on the mask onto the photosensitive substrate through the projection optical system by moving the holding means in a predetermined direction with respect to the projection optical system.

상기 마스크를 상기 유지수단에 대하여 유지하는 마스크 스테이지와;A mask stage for holding said mask with respect to said holding means;

상기 감광기판을 상기 유지수단에 대하여 유지하는 기판 스테이지와;A substrate stage for holding the photosensitive substrate with respect to the holding means;

상기 고정부에 대하여 고정되고, 적어도 상기 유지수단의 이동 행정(行程)분의 길이를 가지고 상기 이동 방향으로 연장 배치되는 장척(長尺)미러와; 그리고A long mirror which is fixed to the fixing part and extends in the movement direction with a length of at least the movement stroke of the holding means; And

계측용 광을 사출하는 수단과, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지에 각각 고정되어 상기 계측용 광의 적어도 일부를 상기 장척 미러로 안내하는 분기 광학계를 가지며, 상기 장척 미러에 대한 상기 마스크 및 상기 감광 기판의 위치에 근거하여 상기 이동방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 마스크와 상기 감광기판과의 상대적인 위치 어긋남 량을 계측하는 계측수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.Means for emitting light for measurement, and a split optical system that is respectively fixed to the mask stage and the substrate stage to guide at least a portion of the light for measurement to the long mirror, wherein the mask for the long mirror and the photosensitive substrate And a measuring means for measuring a relative positional displacement between the mask and the photosensitive substrate in a direction orthogonal to the moving direction based on the position.

제 1 항에 있어서, 상기 계측수단은 상기 장척미러에 대한 마스크 및 감광기판의 위치에 기초하여, 상기 유지수단의 상기 이동방향을 축으로 하는 회전방향으로의 어긋남량을 추가로 계측하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.2. The measuring means according to claim 1, wherein the measuring means further measures the amount of deviation in the rotational direction around the moving direction of the holding means based on the positions of the mask and the photosensitive substrate with respect to the long mirror. Projection exposure apparatus.

제 1 항에 있어서, 상기 분기 광학계는 상기 계측용 광의 일부를 상기 장척 미러로 안내하는 편광 빔 스플리터와, 상기 편광 빔 스플리터를 투과한 상기 계측용 광을 반사하는 기준 미러를 구비하며,The optical system of claim 1, wherein the branch optical system includes a polarization beam splitter for guiding a part of the measurement light to the long mirror, and a reference mirror for reflecting the measurement light transmitted through the polarization beam splitter,

상기 계측수단은 상기 장척 미러로부터의 반사광과 상기 기준 미러로부터의 반사광의 간섭상태에 기초하여, 상기 마스크와 상기 감광기판과의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.And the measuring means measures the relative positional shift between the mask and the photosensitive substrate based on the interference state of the reflected light from the long mirror and the reflected light from the reference mirror.

제 1 항에 있어서, 상기 분기 광학계는 상기 계측용 광을 반사하여 상기 장척 미러로 안내하는 대형(臺形)미러와, 상기 고정부에 대하여 고정되고, 상기 대형 미러 및 상기 장척 미러에서 반사된 광이 입사하는 기준 미러를 구비하며,2. The mirror according to claim 1, wherein the branch optical system has a large mirror that reflects the measurement light and guides it to the long mirror, and is fixed to the fixed part and is reflected by the large mirror and the long mirror. Has an incident reference mirror,

상기 계측수단은 상기 기준 미러로부터 상기 대형 미러를 거쳐 상기 마스크측과 상기 감광기판측으로부터 되돌아오는 2개의 광의 간섭상태에 기초하여, 상기 마스크와 상기 감광기판과의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.And the measuring means measures a relative positional shift between the mask and the photosensitive substrate based on an interference state of two lights returning from the reference mirror to the mask side and the photosensitive substrate side via the large mirror. Projection exposure apparatus.

제 1 항에 있어서, 상기 분기 광학계는 상기 계측용 광을 반사하여 상기 장척 미러로 안내함과 동시에 상기 장척 미러로부터의 반사광을 반사하는 펜타프리즘이며,The method according to claim 1, wherein the branch optical system is a pentaprism that reflects the measurement light and guides it to the long mirror and at the same time reflects the reflected light from the long mirror,

상기 계측수단은 상기 펜타프리즘에서 반사되어 상기 마스크측과 상기 감광기판측으로부터 되돌아오는 2개의 광의 간섭상태에 기초하여 상기 마스크와 상기 감광기판과의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.And the measuring means measures a relative positional shift between the mask and the photosensitive substrate based on an interference state of two lights reflected from the pentaprism and returned from the mask side and the photosensitive substrate side. .

스테이지가 이동하고 있는 동안에 기판에 패턴을 노광하는 노광장치에 있어서,An exposure apparatus for exposing a pattern to a substrate while the stage is moving,

상기 스테이지에 설치되고, 상기 스테이지의 이동방향에 대하여 사면(斜面)을 가진 제 1 광학요소와;A first optical element mounted to the stage, the first optical element having a slope with respect to a moving direction of the stage;

상기 기판에 상기 패턴을 투영하는 투영광학계와;A projection optical system for projecting the pattern onto the substrate;

상기 투영광학계를 유지하는 받침대와;A pedestal for holding the projection optical system;

상기 받침대 또는 상기 투영광학계에 배치되며, 상기 제 1 광학 요소와 광학적으로 접속됨과 동시에 상기 스테이지의 이동방향을 따라 반사면을 가진 제 2 광학 요소와; 그리고A second optical element disposed on the pedestal or the projection optical system, the second optical element being optically connected to the first optical element and having a reflecting surface along a moving direction of the stage; And

상기 제 1 광학 요소와 상기 제 2 광학 요소에 광학적으로 접속되고, 상기 스테이지의 이동방향과 직교하는 방향의 상기 스테이지 위치를 계측하는 제 1 계측장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.And a first measuring device optically connected to the first optical element and the second optical element, the first measuring device measuring the position of the stage in a direction orthogonal to the moving direction of the stage.

제 6 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판을 유지하는 기판 스테이지인 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the stage is a substrate stage holding the substrate.

제 7 항에 있어서, 상기 기판 스테이지는 수직 방향을 따라 상기 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 노광장치.8. An exposure apparatus according to claim 7, wherein the substrate stage holds the substrate in a vertical direction.

제 6 항에 있어서,The method of claim 6,

상기 패턴이 형성된 마스크와 제 3 광학요소를 지지하여 이동하는 마스크 스테이지와;A mask stage for supporting and moving the patterned mask and the third optical element;

상기 받침대에 배치되며, 상기 제 3 광학요소와 광학적으로 접속됨과 더불어 상기 마스크 스테이지의 이동방향을 따라 반사면을 갖춘 제 4 광학요소와;A fourth optical element disposed on the pedestal, the fourth optical element being optically connected to the third optical element and having a reflective surface along a moving direction of the mask stage;

상기 제 3 광학요소와 상기 제 4 광학요소에 광학적으로 접속되고, 상기 마스크 스테이지의 이동방향과 거의 직교하는 방향의 상기 마스크 스테이지의 위치를 계측하는 제 2 계측장치를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.And a second measuring device optically connected to the third optical element and the fourth optical element, the second measuring device measuring the position of the mask stage in a direction substantially orthogonal to the moving direction of the mask stage. Exposure apparatus.

제 9 항에 있어서, 상기 기판 스테이지와 상기 마스크 스테이지를 일체적으로 유지하는 캐리어를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.10. An exposure apparatus according to claim 9, comprising a carrier which integrally holds the substrate stage and the mask stage.

제 6 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 패턴이 형성된 마스크를 유지하는 마스크 스테이지인 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the stage is a mask stage for holding a mask on which the pattern is formed.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 계측장치가 상기 스테이지의 위치를 계측하는 방향은 상기 투영광학계의 광축방향과 거의 직교하는 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the direction in which the first measuring device measures the position of the stage is substantially orthogonal to the optical axis direction of the projection optical system.

제 6 항에 있어서, 상기 투영광학계는 등배의 정립정상계인 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the projection optical system is an equal magnification system.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 광학요소는, 기준광학부재와, 상기 제 1 계측장치로부터의 광을 상기 제 2 광학요소와 상기 기준광학부재에 전달하는 전달부재를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the first optical element comprises a reference optical member and a transmission member for transmitting the light from the first measuring device to the second optical element and the reference optical member. Device.

제 6 항에 있어서, 상기 받침대는, 상기 투영광학계를 유지하는 제 1 부분과, 상기 제 2 광학요소를 유지하는 제 2 부분을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the pedestal includes a first portion holding the projection optical system and a second portion holding the second optical element.

스테이지가 이동하고 있는 동안에 기판에 패턴을 노광하는 노광방법에 있어서,In the exposure method which exposes a pattern to a board | substrate while a stage is moving,

상기 스테이지의 이동방향에 대하여 사면(斜面)을 가진 제 1 광학요소를 상기 스테이지에 배치하는 단계와;Disposing a first optical element having a slope with respect to a moving direction of the stage to the stage;

상기 제1 광학 요소에 광학적으로 접속됨과 동시에 상기 스테이지의 이동방향을 따라 반사면을 가진 제 2 광학 요소와 상기 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영광학계를 일체적으로 유지하는 단계와; 그리고Integrally holding a second optical element optically connected to the first optical element and having a reflective surface along the direction of movement of the stage and a projection optical system for projecting the pattern onto the substrate; And

상기 제 1 광학 요소와 상기 제 2 광학 요소를 이용하여, 상기 스테이지의 이동방향과 직교하는 방향의 상기 스테이지의 위치를 계측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.And measuring the position of the stage in a direction orthogonal to the moving direction of the stage, using the first optical element and the second optical element.

제 16 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.The exposure method of claim 16, wherein the stage holds the substrate.

제 17 항에 있어서, 상기 스테이지는 수직방향을 따라 상기 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.18. The exposure method according to claim 17, wherein the stage holds the substrate along a vertical direction.

제 16 항에 있어서,The method of claim 16,

상기 패턴이 형성된 마스크를 유지하여 이동하는 마스크 스테이지에 제 3 광학요소를 배치하는 단계와;Disposing a third optical element on a mask stage which moves while maintaining the mask on which the pattern is formed;

상기 제 3 광학요소와 광학적으로 접속된 제 4 광학요소를 상기 투영광학계와 일체적으로 유지하는 단계와;Integrally holding a fourth optical element optically connected to the third optical element with the projection optical system;

상기 제 3 광학요소와 상기 제 4 광학요소를 이용하여, 상기 마스크 스테이지의 이동방향과 거의 직교하는 방향의 상기 마스크 스테이지의 위치를 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.And using the third optical element and the fourth optical element, measuring the position of the mask stage in a direction substantially perpendicular to the moving direction of the mask stage.

제 19 항에 있어서, 상기 기판 스테이지와 상기 마스크 스테이지는 일체적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 노광방법.20. An exposure method according to claim 19, wherein the substrate stage and the mask stage are integrally held.

제 16 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 패턴이 형성된 마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.The exposure method of claim 16, wherein the stage maintains a mask on which the pattern is formed.

제 16 항에 있어서, 상기 스테이지의 위치를 계측하는 방향은, 상기 투영광학계의 광축방향과 거의 직교하는 것을 특징으로 하는 노광방법.The exposure method according to claim 16, wherein the direction of measuring the position of the stage is substantially orthogonal to the optical axis direction of the projection optical system.

제 16 항에 있어서, 상기 투영광학계는 등배의 정립정상계인 것을 특징으로 하는 노광방법.17. An exposure method according to claim 16, wherein the projection optical system is an equal magnification system.

제 16 항에 있어서, 상기 제 1 광학요소는, 기준광학부재와, 상기 스테이지의 위치를 계측하는 계측광을 상기 제 2 광학요소와 상기 기준광학부재에 전달하는 전달부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 노광방법.17. An exposure apparatus according to claim 16, wherein the first optical element has a reference optical member and a transmission member for transmitting measurement light for measuring the position of the stage to the second optical element and the reference optical member. Way.

제 6 항에 있어서, 상기 사면을 가진 제 1 광학 요소는 상기 제 2 광학 요소의 상기 반사면에 대하여 수직으로 계측 빔을 안내하는 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the first optical element with the slope guides a measurement beam perpendicular to the reflective surface of the second optical element.

제 6 항에 있어서, 상기 제 1 광학 요소는 대형 미러 또는 펜타프리즘인 것을 특징으로 하는 노광장치.7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the first optical element is a large mirror or pentaprism.

제 16 항에 있어서, 상기 사면을 가진 제 1 광학 요소는 상기 제 2 광학요소의 상기 반사면에 대하여 수직으로 계측 빔을 안내하는 것을 특징으로 하는 노광방법.17. An exposure method according to claim 16, wherein the first optical element having a slope guides a measurement beam perpendicular to the reflective surface of the second optical element.

제 16 항에 있어서, 상기 제 1 광학 요소는 대형 미러 또는 펜타프리즘인 것을 특징으로 하는 노광방법.17. The method of claim 16, wherein said first optical element is a large mirror or pentaprism.