(57)【要約】【課題】温度変化に起因してステージが膨張あるいは収縮するように変形しても、マスクと感光基板との位置ずれ誤差が発生しない露光装置を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、マスクＭのパターンを感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、マスクＭを支持して＋Ｘ方向に移動するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持して−Ｘ方向に移動する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに設けられたマスク側移動鏡７Ｘに光ビームを照射してマスクステージＭＳＴの位置を検出するマスク側干渉計８と、基板ステージＰＳＴに設けられた基板側移動鏡１７Ｘに光ビームを照射して基板ステージＰＳＴの位置を検出する基板側干渉計１８とを備え、投影光学系ＰＬの投影倍率を１／Ｍ（Ｍは正の実数）としたとき、マスクステージＭＳＴの線膨張係数は、基板ステージＰＳＴの線膨張係数のＭ倍に設定されている。【選択図】        図１
2004153093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンを基板に投影する投影光学系を備えた露光装置において、
前記マスクを支持して前記投影光学系の光軸に垂直な平面内で所定の方向に移動するマスクステージと、
前記基板を支持して前記投影光学系の光軸に垂直な平面内で前記所定の方向と反対の方向に移動する基板ステージと、
前記マスクステージに設けられたマスク側移動鏡に光ビームを照射することにより前記マスクステージの位置を検出するマスク側位置検出装置と、
前記基板ステージに設けられた基板側移動鏡に光ビームを照射することにより前記基板ステージの位置を検出する基板側位置検出装置とを備え、
前記投影光学系の前記マスクから前記基板への投影倍率を１／Ｍ（Ｍは正の実数）としたとき、前記マスクステージの線膨張係数は、前記基板ステージの線膨張係数のＭ倍に設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記マスク側位置検出装置は、
所定の部材に固定されたマスク側参照鏡と、
前記マスク側移動鏡及び前記マスク側参照鏡のそれぞれに対して光ビームを照射し、前記マスク側移動鏡及び前記マスク側参照鏡のそれぞれから発生した光ビームを干渉するマスク側干渉計とを備え、
前記基板側位置検出装置は、
所定の部材に固定された基板側参照鏡と、
前記基板側移動鏡及び前記基板側参照鏡のそれぞれに対して光ビームを照射し、前記基板側移動鏡及び前記基板側参照鏡のそれぞれから発生した光ビームを干渉する基板側干渉計とを備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記マスク側参照鏡は、前記マスク側移動鏡の反射面と同じ方向に向けられた反射面を有し、
前記基板側参照鏡は、前記基板側移動鏡の反射面と同じ方向に向けられた反射面を有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記マスク側参照鏡及び前記基板側参照鏡のそれぞれは前記投影光学系の鏡筒に固定されていることを特徴とする請求項２又は３記載の露光装置。
【請求項５】
前記マスク側参照鏡及び前記基板側参照鏡のそれぞれは、各参照鏡に照射されるビームの照射方向に関して前記投影光学系の光軸の近傍に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記マスク側位置検出装置で検出した温度変化に起因する前記マスクステージ上の前記マスク側移動鏡の位置変化量は、温度変化に起因する前記部材に固定された前記マスク側参照鏡の位置変化量と略等しく設定されているとともに、
前記基板側位置検出装置で検出した温度変化に起因する前記基板ステージ上の前記基板側移動鏡の位置変化量は、温度変化に起因する前記部材に固定された前記基板側参照鏡の位置変化量と略等しく設定されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、感光基板を載置して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して感光基板に転写するものである。このような露光装置では、感光基板やマスクの位置検出を精度良く行う必要があり、基板ステージ及びマスクステージの位置検出装置としてレーザ干渉計が用いられている。レーザ干渉計は、参照鏡と基板ステージ及びマスクステージに設けられている移動鏡とのそれぞれに光ビームを照射し、移動鏡及び参照鏡のそれぞれで反射した反射光を干渉することにより、各ステージの位置検出を行う（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１６３３５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板ステージ及びマスクステージのそれぞれは、温度変化により膨張あるいは収縮するように変形する場合があり、この場合、ステージ上に取り付けられている移動鏡の位置も移動する。すると、レーザ干渉計は、基準位置（例えばステージの中心位置）対して移動した移動鏡を用いてステージの位置検出を行うことになるので、露光装置はこの移動分（誤差分）だけマスクステージ及び基板ステージを移動させて露光処理を行うため、感光基板とマスクの共役像との位置ずれ誤差が発生する。例えば、感光基板上に１層目のパターンが形成されているものとしてその感光基板上に２層目のパターンを露光する際に、そのような位置ずれ誤差が発生すると、感光基板上の１層目と２層目との重ね合わせ精度が悪くなるという不都合が生じる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、温度変化に起因してステージが膨張あるいは収縮するように変形しても、マスクと感光基板との位置ずれ誤差が発生しない露光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）を備えた露光装置において、マスク（Ｍ）を支持して投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）に垂直な平面内で所定の方向に移動するマスクステージ（ＭＳＴ）と、基板（Ｐ）を支持して投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）に垂直な平面内で所定の方向と反対の方向に移動する基板ステージ（ＰＳＴ）と、マスクステージ（ＭＳＴ）に設けられたマスク側移動鏡（７Ｘ）に光ビームを照射することによりマスクステージ（ＭＳＴ）の位置を検出するマスク側位置検出装置（８、１０）と、基板ステージ（ＰＳＴ）に設けられた基板側移動鏡（１７Ｘ）に光ビームを照射することにより基板ステージ（ＰＳＴ）の位置を検出する基板側位置検出装置（１８、２０）とを備え、投影光学系（ＰＬ）のマスク（Ｍ）から基板（Ｐ）への投影倍率を１／Ｍ（Ｍは正の実数）としたとき、マスクステージ（ＭＳＴ）の線膨張係数は、基板ステージ（ＰＳＴ）の線膨張係数のＭ倍に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、例えば、図３（ａ）に示すように、温度変化によってマスクステージ（ＭＳＴ）がδＭＳＴだけ膨張し、基板ステージ（ＰＳＴ）がδＰＳＴだけ膨張したとする。すると、マスク側参照鏡（９）へ入射する光ビーム（ＭＲ）の光路長を基準としたマスク側移動鏡（７Ｘ）へ入射する光ビーム（ＭＳ）の光路長はδＭＳＴだけ変化し、基板側参照鏡（１９）へ入射する光ビーム（ＰＲ）の光路長を基準とした基板側移動鏡（１７Ｘ）へ入射する光ビーム（ＰＳ）の光路長はδＰＳＴだけ変化する。この場合、本発明において、マスクステージ（ＭＳＴ）の線膨張係数は、基板ステージ（ＰＳＴ）の線膨張係数のＭ倍に設定されているので、次式が成立する。
δＭＳＴ  ＝  Ｍ・δＰＳＴ
【０００８】
次に、それら光路長の変化量を相殺するために、図３（ｂ）に示すように、マスクステージ（ＭＳＴ）が＋Ｘ方向にδＭＳＴだけ移動し、基板ステージ（ＰＳＴ）が−Ｘ方向にδＰＳＴだけ移動する。これにより、マスク側の光ビーム（ＭＳ）の光路長の変化量及び基板側の光ビーム（ＰＳ）の光路長の変化量はそれぞれ０になる。この場合、例えば図３（ａ）において、マスクＭ上の点（３０Ｍ）と基板（Ｐ）の点（３０Ｐ）とが共役であるとすると、図３（ｂ）において、点（３０Ｐ）は−Ｘ方向にδＰＳＴだけ移動し、点（３０Ｍ）は＋Ｘ方向にδＭＳＴ（＝Ｍ・δＰＳＴ）だけ移動している。しかしながら、投影光学系（ＰＬ）の投影倍率は１／Ｍであるため、図３（ｂ）においても、点（３０Ｍ）と点（３０Ｐ）とは共役である。したがって、基板ステージ（ＰＳＴ）及びマスクステージ（ＭＳＴ）が膨張しても、マスク（Ｍ）の共役像と基板（Ｐ）との重ね合わせ精度は高精度に維持される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は図１の概略斜視図である。
図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは所謂スリットスキャン型露光装置であり、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向をＸ軸方向（所定の方向）、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１０】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光光ＥＬとしては、例えば超高圧水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）およびＦ２  レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
【００１１】
マスクステージＭＳＴは、ベースプレート１上に設けられたコラム３の上段部３Ａにマスク定盤５を介して支持されている。マスク定盤５の中央部にはマスクＭのパターンの像を通過させる開口部が設けられている。マスクステージＭＳＴは非接触ベアリングであるエアベアリングによりマスク定盤５に対して浮上しており、不図示のアクチュエータにより投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能となっている。ここで、本実施形態では、マスクステージＭＳＴがマスクＭを支持しつつ、図中、＋Ｘ方向（所定の方向）に移動しながら走査露光が行われる。
【００１２】
投影光学系ＰＬは、複数の光学素子（レンズ）により構成されており、これら光学素子を支持する鏡筒ＰＫを備えている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは縮小系であって、その投影倍率は１／４である。なお、投影光学系ＰＬの投影倍率は等倍系及び拡大系のいずれでもよい。鏡筒ＰＫのＺ軸方向における略中央部にはフランジ部４が設けられており、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫはフランジ部４を介してコラム３の中段部３Ｂに支持されている。ここで、フランジ部４は、低熱膨張の材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金）により形成されている。また、コラム３もインバーにより形成されている。
【００１３】
基板ステージＰＳＴは、ベースプレート１上に設けられたステージ支持台２に、基板定盤６を介して支持されている。基板ステージＰＳＴは非接触ベアリングであるエアベアリングにより基板定盤６に対して浮上しており、不図示のアクチュエータにより投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能となっている。本実施形態では、基板ステージＰＳＴが感光基板Ｐを支持しつつ、図中、−Ｘ方向（所定の方向と反対の方向）に移動ながら走査露光が行われる。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向にも移動可能に設けられており、基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板ＰのＺ軸方向における位置は、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの一部に取り付けられた焦点位置検出系１１により検出される。焦点位置検出系１１は投光部１１Ａと受光部１１Ｂとを有しており、投光部１１Ａから感光基板Ｐに照射され、この感光基板Ｐで発生した反射光は受光部１１Ｂに検出される。受光部１１Ｂの検出信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは受光部１１Ｂの検出結果に基づいて感光基板ＰのＺ軸方向における位置を求める。
【００１４】
マスクステージＭＳＴには、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検出するマスク側位置検出装置１０が設けられている。マスク側位置検出装置１０は、マスクステージＭＳＴ上の−Ｘ側縁にＹ軸方向に沿って延設され、反射面を−Ｘ側に向けられたＸ移動鏡（マスク側移動鏡）７Ｘと、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの外周面のうち−Ｘ側に設けられ、反射面を−Ｘ側に向けられた参照鏡（マスク側参照鏡）９と、Ｘ移動鏡７Ｘ及び参照鏡９のそれぞれに対してレーザビームを照射し、Ｘ移動鏡７Ｘ及び参照鏡９のそれぞれから発生した反射光を干渉するレーザ干渉計（マスク側干渉計）８とを備えている。ここで、マスク側参照鏡９は、マスク側移動鏡７Ｘの反射面と同じ方向、すなわち−Ｘ方向に向けられた反射面を有している。レーザ干渉計８は、Ｘ移動鏡７Ｘの反射面及び投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに固定された参照鏡９の反射面に向けてそれぞれレーザビームである測長ビームＭＳ及び参照ビームＭＲを照射する。ここで、測長ビームＭＳ及び参照ビームＭＲのそれぞれは互いに平行であり、Ｘ軸に対しても平行である。照射した測長ビームＭＳ及び参照ビームＭＲに基づくＸ移動鏡７Ｘ及び参照鏡９からの反射光はレーザ干渉計８の受光部で受光され、レーザ干渉計８は参照ビームＭＲの光路長を基準とした測長ビームＭＳの光路長の変化量、ひいては、参照鏡９を基準としたＸ移動鏡７Ｘの位置（座標）を検出する。Ｘ移動鏡７Ｘの位置を検出することによりマスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置が所定の分解能でリアルタイムに検出される。なお、Ｘ移動鏡７Ｘ及び参照鏡９のそれぞれに照射される測長ビームＭＳ及び参照ビームＭＲは、光源からのレーザビームがビームスプリッタにより分割された光ビームである。
【００１５】
同様に、図２に示すように、マスクステージＭＳＴ上の＋Ｙ側縁にＸ軸方向に沿って延設され、反射面を＋Ｙ側に向けられたＹ移動鏡７Ｙと、不図示であるが、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの外周面のうち＋Ｙ側に設けられ、反射面を＋Ｙ側に向けられた参照鏡と、Ｙ移動鏡７Ｙ及び参照鏡のそれぞれに対してレーザビームを照射し、Ｙ移動鏡７Ｙ及び参照鏡のそれぞれから発生した反射光を干渉するレーザ干渉計とが設けられており、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置が所定の分解能でリアルタイムに検出される。
【００１６】
基板ステージＰＳＴには、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置を検出する基板側位置検出装置２０が設けられている。基板側位置検出装置２０は、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｘ側縁にＹ軸方向に沿って延設され、反射面を＋Ｘ側に向けられたＸ移動鏡（基板側移動鏡）１７Ｘと、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの外周面のうち＋Ｘ側に設けられ、反射面を＋Ｘ側に向けられた参照鏡（基板側参照鏡）１９と、Ｘ移動鏡１７Ｘ及び参照鏡１９に対してレーザビームを照射し、Ｘ移動鏡１７Ｘ及び参照鏡１９のそれぞれから発生した反射光を干渉するレーザ干渉計（基板側干渉計）１８とを備えている。ここで、基板側参照鏡１９は、基板側移動鏡１７Ｘの反射面と同じ方向、すなわち＋Ｘ方向に向けられた反射面を有している。レーザ干渉計１８は、Ｘ移動鏡１７Ｘの反射面及び投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに固定された参照鏡１９の反射面に向けてそれぞれレーザビームである測長ビームＰＳ及び参照ビームＰＲを照射する。ここで、測長ビームＰＳ及び参照ビームＰＲのそれぞれは互いに平行であり、Ｘ軸に対しても平行である。照射した測長ビームＰＳ及び参照ビームＰＲに基づくＸ移動鏡１７Ｘ及び参照鏡１９それぞれからの反射光はレーザ干渉計１８の受光部で受光され、レーザ干渉計１８は参照ビームＰＲの光路長を基準とした測長ビームＰＳの光路長の変化量、ひいては、参照鏡１９を基準としたＸ移動鏡１７Ｘの位置（座標）を検出する。Ｘ移動鏡１７Ｘの位置を検出することにより基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置が所定の分解能でリアルタイムに検出される。なお、Ｘ移動鏡１７Ｘ及び参照鏡１９のそれぞれに照射される測長ビームＰＳ及び参照ビームＰＲは、光源からのレーザビームがビームスプリッタにより分割された光ビームである。
【００１７】
同様に、図２に示すように、基板ステージＰＳＴ上の−Ｙ側縁にＸ軸方向に沿って延設され、反射面を−Ｙ側に向けられたＹ移動鏡１７Ｙと、不図示であるが、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの外周面のうち−Ｙ側に設けられ、反射面を−Ｙ側に向けられた参照鏡と、Ｙ移動鏡１７Ｙ及び参照鏡のそれぞれに対してレーザビームを照射し、Ｙ移動鏡１７Ｙ及び参照鏡のそれぞれから発生した反射光を干渉するレーザ干渉計とが設けられており、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置が所定の分解能でリアルタイムに検出可能である。
【００１８】
本実施形態において、マスク側参照鏡９と基板側参照鏡１９とは、鏡筒ＰＫのＸ軸方向における側面部において対向するように取り付けられた構成となっている。そして、マスクステージＭＳＴの線膨張係数は、基板ステージＰＳＴの線膨張係数の４倍に設定されている。すなわち、投影光学系ＰＬのマスクＭから感光基板Ｐへの投影倍率を１／Ｍ（Ｍは正の実数）としたとき、マスクステージＭＳＴの線膨張係数が、基板ステージＰＳＴの線膨張係数のＭ倍となるように、ステージそれぞれの材料が設定されている。
【００１９】
また、温度変化によりマスクステージＭＳＴが膨張した際のマスクステージＭＳＴ上のＸ移動鏡７ＸのＸ軸方向における位置変化量が、温度変化により投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫが膨張した際の鏡筒ＰＫに固定された参照鏡９のＸ軸方向における位置変化量と等しくなるように、マスクステージ及び鏡筒の材料が設定されている。同様に、マスクステージＭＳＴが膨張した際のマスクステージＭＳＴのＹ移動鏡７ＹのＹ軸方向における位置変化量が、温度変化により投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫが膨張した際の鏡筒ＰＫの＋Ｙ側に固定された不図示の参照鏡のＹ軸方向における位置変化量と等しくなるように設定されている。
更に、温度変化により基板ステージＰＳＴが膨張した際の基板ステージＰＳＴ上のＸ移動鏡１７ＸのＸ軸方向における位置変化量が、温度変化により投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫが膨張した際の鏡筒ＰＫに固定された参照鏡１９のＸ軸方向における位置変化量と等しくなるように、基板ステージ及び鏡筒の材料が設定されている。同様に、基板ステージＰＳＴが膨張した際の基板ステージＰＳＴのＹ移動鏡１７ＹのＹ軸方向における位置変化量が、温度変化により投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫが膨張した際の鏡筒ＰＫの−Ｙ側に固定された不図示の参照鏡のＹ軸方向における位置変化量と等しくなるように設定されている。
【００２０】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する方法について説明する。
マスクＭと感光基板ＰとをＸ軸方向に走査しつつ露光処理を行う際、マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴは＋Ｘ方向に一定速度Ｖで走査し、感光基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴは−Ｘ方向に一定速度Ｖ／Ｍ（Ｖ／４）で走査する。このように、マスクＭ及び感光基板Ｐを同期して走査することにより、マスクＭの共役像と感光基板Ｐとの位置関係が一定に維持された状態でマスクＭの全パターンの１／Ｍ倍（１／４倍）の縮小像が感光基板Ｐの露光領域に転写される。走査露光の際、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置はマスク側レーザ干渉計８及び基板側レーザ干渉計１８それぞれで検出され、マスク側レーザ干渉計８及び基板側レーザ干渉計１８のそれぞれの位置検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計の位置検出結果に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとの位置制御を行いつつ、照明光学系ＩＬよりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに転写する。
【００２１】
そして、本実施形態によれば、温度変化によってマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのそれぞれが膨張し、移動鏡７Ｘ、１７Ｘの位置が移動しても、投影光学系ＰＬのマスクＭから感光基板Ｐへの投影倍率を１／Ｍとしたとき、マスクステージＭＳＴの線膨張係数を、基板ステージＰＳＴの線膨張係数のＭ倍に設定したので、膨張によるマスクＭと感光基板Ｐとの位置ずれ誤差を発生させないようになっている。
【００２２】
すなわち、図３（ａ）に示すように、温度変化によってマスクステージＭＳＴがδＭＳＴだけ膨張し、基板ステージＰＳＴがδＰＳＴだけ膨張したとする。すると、マスク側参照鏡９へ入射する光ビームＭＲの光路長を基準としたマスク側移動鏡７Ｘへ入射する光ビームＭＳの光路長はδＭＳＴだけ変化し、基板側参照鏡１９へ入射する光ビームＰＲの光路長を基準とした基板側移動鏡１７Ｘへ入射する光ビームＰＳの光路長はδＰＳＴだけ変化する。この場合、マスクステージＭＳＴの線膨張係数は、基板ステージＰＳＴの線膨張係数のＭ倍に設定されているので、
δＭＳＴ  ＝  Ｍ・δＰＳＴ
である。
そして、これら光路長の変化量を相殺するために、図３（ｂ）に示すように、マスクステージＭＳＴが＋Ｘ方向にδＭＳＴだけ移動し、基板ステージＰＳＴが−Ｘ方向にδＰＳＴだけ移動する。これにより、マスク側の光ビームＭＳの光路長の変化量及び基板側の光ビームＰＳの光路長の変化量はそれぞれ０になる。この場合、例えば図３（ａ）において、マスクＭ上の点３０Ｍと感光基板Ｐの点３０Ｐとが共役であるとすると、図３（ｂ）において、点３０Ｐは−Ｘ方向にδＰＳＴだけ移動し、点３０Ｍは＋Ｘ方向にδＭＳＴ（＝Ｍ・δＰＳＴ）だけ移動している。しかしながら、投影光学系ＰＬの投影倍率は１／Ｍであるため、図３（ｂ）においても、点３０Ｍと点３０Ｐとは共役である。したがって、基板ステージＰＳＴ及びマスクステージＭＳＴが膨張しても、マスクＭの共役像と感光基板Ｐとの重ね合わせ精度は高精度に維持される。
【００２３】
そして、マスク側移動鏡７Ｘは、マスクステージＭＳＴの移動方向（Ｘ軸方向）における−Ｘ端部に、反射面を移動方向後方側（前方側でもよい）に向けて設けられており、マスク側参照鏡９は、マスク側移動鏡７Ｘの反射面と同じ方向に向けられた反射面を有し、基板側移動鏡１７Ｘは、マスクステージＭＳＴと反対の方向に移動する基板ステージＰＳＴのうちマスク側移動鏡７Ｘと反対の端部、すなわち＋Ｘ端部に設けられ、マスク側移動鏡７Ｘの反射面と反対の方向に向けられた反射面を有している構成である。したがって、レーザ干渉計８、１８のそれぞれは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの膨張あるいは収縮によって移動鏡の位置が移動しても、マスクステージ座標系及び基板ステージ座標系のそれぞれにおいてこの移動量を検出でき、膨張による誤差を相殺できる。
【００２４】
また、マスク側位置検出装置１０で検出した温度変化に起因するマスクステージＭＳＴ上のマスク側移動鏡７Ｘの位置変化量δＭＳＴは、温度変化に起因する鏡筒ＰＫに固定されたマスク側参照鏡９の位置変化量と略等しく設定されているとともに、基板側位置検出装置２０で検出した温度変化に起因する基板ステージＰＳＴ上の基板側移動鏡１７Ｘの位置変化量δＰＳＴは、温度変化に起因する鏡筒ＰＫに固定された基板側参照鏡１９の位置変化量と略等しく設定されているので、鏡筒ＰＫが膨張（あるいは収縮）して参照鏡の位置が移動しても、この位置誤差を相殺することができ、位置検出を精度良く行うことができる。
つまり、図４の模式図に示すように、温度Ｔ０のときの参照鏡の位置がＢ０、温度Ｔ０のときの移動鏡の位置がＳ０、温度が変化して温度Ｔ１のときの参照鏡の位置がＢ１、温度Ｔ１のときの移動鏡の位置がＳ１であり、この場合の参照鏡の位置変化量がδＬ、移動鏡の位置変化量がδＭＳＴであるとする。すると、
δＬ  ＝  Ｂ０−Ｂ１  …（１）
δＭＳＴ  ＝  Ｓ０−Ｓ１  …（２）
が成り立つ。温度変化による座標の変化は、（１）式と（２）式との差であり、
Ｂ０−Ｂ１  −  （Ｓ０−Ｓ１）＝  δＬ−δＭＳＴ
である。すなわち、δＬ＝δＭＳＴの条件に限りなく近づければ、温度変化による位置誤差を相殺できる。そして、δＬとδＭＳＴとが略等しくなるように、鏡筒ＰＫ及びステージの材料が適宜選択される。あるいは、δＬとδＭＳＴとが等しくなるように、鏡筒ＰＫのうち、参照鏡を固定する部分のみを他の鏡筒部分の材料と異ならせてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態において、参照鏡は投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに固定された構成であるが、コラム３の一部に取り付ける構成とすることもできる。
【００２６】
参照鏡は、鏡筒から分離され本体と接続された位置に配置され、鏡筒の熱膨張の影響を受けない位置としてもよいし、直接鏡筒部分に設置しても構わない。光軸中心位置に参照鏡が位置することにより、環境変化等による光軸からずれ量をなくすことができる。
【００２７】
なお、上記各実施形態の露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置にも適用することができるし、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。
【００２８】
露光装置ＥＸの用途としては半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００２９】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればいい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００３０】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＰＳＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００３１】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００３２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００３３】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００３４】
以上のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００３５】
半導体デバイスは、図５に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、投影光学系の投影倍率を１／Ｍとしたとき、マスクステージの線膨張係数を基板ステージの線膨張係数のＭ倍に設定したことにより、マスクと基板との位置ずれ誤差を低減し、パターンの重ね合わせ精度を高精度に維持することができる。したがって、精度良い露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の概略斜視図である。
【図３】（ａ）はステージが膨張した状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の状態から光路長の変化量を相殺するようにステージを移動した状態を示す側面図である。
【図４】温度変化により参照鏡及び移動鏡のそれぞれの位置が移動した状態を示す模式図である。
【図５】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
７Ｘ    マスク側移動鏡
８    マスク側干渉計
９    マスク側参照鏡
１０    マスク側位置検出装置
１７Ｘ    基板側移動鏡
１８    基板側干渉計
１９    基板側参照鏡
２０    基板側位置検出装置
ＡＸ    光軸
ＥＸ    露光装置
Ｍ    マスク
ＭＳＴ    マスクステージ
Ｐ    感光基板（基板）
ＰＫ    鏡筒
ＰＬ    投影光学系
ＰＳＴ    基板ステージ
【図１】
2004153093.tif 000003
【図２】
2004153093.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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