(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられた移動鏡で反射された測定ビームと参照鏡で反射された参照ビームとを干渉させて、前記移動体の第１方向に関する位置を、前記移動体が前記第１方向と交差する第２方向に移動しているときに測定するレーザ干渉計であって、
光源部から射出されるレーザビームを前記測定ビームと前記参照ビームとに分離する分離光学系と；
前記移動鏡の前記第２方向における全長よりも長い所定の範囲に亘って前記移動体が前記第２方向に移動する全域で、前記測定ビームが前記移動鏡に照射されるように、前記分離光学系を前記第２方向に前記移動体の前記第２方向の移動速度と異なる速度で移動させる移動装置とを備えることを特徴とするレーザ干渉計。
【請求項２】
前記参照鏡は、前記分離光学系と一体的に移動することを特徴とする請求項１に記載のレーザ干渉計。
【請求項３】
前記参照鏡は、前記分離光学系と一体的に移動するとともに、前記参照ビームを入射光路と平行な光路に沿って前記分離光学系に向けて折り返す光路折り返し部材であり、
前記分離光学系に関して前記移動鏡と反対側に固定され、前記移動鏡の反射面に対向する反射面を有し、前記分離光学系を介した前記移動鏡からの反射光を前記分離光学系に向けて反射する反射光学部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ干渉計。
【請求項４】
前記移動鏡は前記第２方向に延びる長さＬ１の反射面を有し、前記反射光学部材は前記第２方向に延びる長さＬ２の反射面を有し、前記移動体の前記第２方向の移動速度をＶ１、前記分離光学系の前記第２方向の移動速度をＶ２としたときに、
（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖ１＝Ｌ２／Ｖ２の関係式が成立することを特徴とする請求項３に記載のレーザ干渉計。
【請求項５】
マスクを保持して移動するマスクステージと、基板を保持して移動する基板ステージとを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に転写する露光装置であって、
前記マスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置を測定するレーザ干渉計として、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ干渉計を用いることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ干渉計及び露光装置に係り、更に詳しくは、移動鏡で反射された測定ビームと参照鏡で反射された参照ビームとを干渉させて、移動体の位置を測定するレーザ干渉計、及びこの干渉計をマスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置測定装置として備える露光装置に関する。本発明に関するレーザ干渉計は、特に液晶ディスプレイパネルやプラズマ・ディスプレイ・パネル等の表示素子製造用の走査型露光装置に好適に適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイパネル等を製造するためのリソグラフィ工程では、液晶基板の大型化に対応するため、大面積を一度に露光することが可能な走査型露光装置が比較的多く用いられている。この種の液晶用の走査型露光装置としては、例えば、特開平７−５７９８６号公報に開示される如く、屈折系と凹面反射鏡とをそれぞれ含む２つの部分光学系から成る等倍正立の投影光学系ユニットを複数組用いて投影光学系を構成し、この投影光学系に対してマスクとプレート（基板）とを一体的に相対移動させて一括走査露光を行うものが知られている。
【０００３】
ところで、液晶基板が大型化すると、液晶用走査型露光装置では、マスクステージと基板ステージとの走査距離が必然的に長くなる。このため、マスクステージと基板ステージの非走査方向の位置をレーザ干渉計を用いて高精度に測定するためには、これらステージの走査方向長さを超える長さの走査方向の反射面を有する反射鏡が移動鏡又は固定鏡として必要になる。例えば、特開平１０−７４６９２号公報等には、かかる走査方向に長く延びた固定鏡を備えた走査型露光装置が開示されている。この公報には、レーザ光を参照ビームと測定ビームに分離するビームスプリッタ、ミラー、コーナーキューブ等をステージに固定し、参照鏡としてステージより長い平面ミラーから成る固定鏡を用いて、ステージの非走査方向位置を高精度に測定するダブルパスのレーザ干渉計が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近、液晶基板は更に大型化しており、上記特開平１０−７４６９２号公報に記載の技術をそのまま適用して、しかもステージの非走査方向の位置を高精度に測定することは困難になりつつある。これは、最近における基板の大型化に伴ってステージが大型化したため、上記の固定鏡の長さが長くなって、その反射面を十分な精度で加工および研磨することが困難になってきたからである。
【０００５】
液晶基板等は、将来的には更に大型化することは間違いなく、かかる事態に対応できる新技術の開発が急務となっている。
【０００６】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、移動体の全長より短い反射鏡を用いて移動体の全長を超える移動ストロークの全域で長ストローク方向に直交する方向の位置測定を行うことができるレーザ干渉計を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、基板が大型化した場合であっても、マスクステージ又は基板ステージの位置制御を高精度に行うことができる露光装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ干渉計は、移動体（４又は５）に設けられた移動鏡（２２又は２２’）で反射された測定ビームと参照鏡（２６又は２６’）で反射された参照ビームとを干渉させて、前記移動体の第１方向（Ｙ軸方向）に関する位置を、前記移動体が前記第１方向と交差する第２方向に移動しているときに測定するレーザ干渉計であって、光源部（２０又は２０’）から射出されるレーザビームを前記測定ビームと前記参照ビームとに分離する分離光学系（２１又は２１’）と；前記移動鏡の前記第２方向における全長よりも長い所定の範囲に亘って前記移動体が前記第２方向に移動する全域で、前記測定ビームが前記移動鏡に照射されるように、前記分離光学系を前記第２方向に前記移動体の前記第２方向の移動速度と異なる速度で移動させる移動装置（６又は６’）とを備える。
【０００９】
これによれば、光源から射出されるレーザビームが分離光学系によって参照ビームと測定ビームとに分離される。測定ビームは、移動体に設けられた移動鏡の反射面に照射され、参照ビームは参照鏡に照射される。そして、測定ビームの移動鏡からの反射光と、参照ビームの参照鏡からの反射光との干渉光の光電変換信号に基づいて移動体の第１方向に関する位置が測定される。
【００１０】
上記の測定は、移動体の移動中に行われるが、分離光学系も移動体と異なる速度で第２方向に移動しているので、移動鏡の測定方向である第１方向に直交する第２方向（長ストローク方向）の長さをＬ１、移動体の第２方向の移動速度をＶ１、分離光学系の第２方向の移動速度をＶ２とした場合に、移動体の第２方向の移動ストロークをＳとして、Ｓ＝｜Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）｜Ｌ１＞Ｌ１を満足する限り、すなわち、０＜Ｖ２＜２Ｖ１（但し、Ｖ１≠Ｖ２）である限り、分離光学系で分離された測定ビームは、移動鏡反射面の異なる位置に当たり続け、移動体の第１方向の位置測定が可能である。従って、移動体（測定対象物）の全長より短い反射鏡を用いて移動体の全長を超える移動ストロークの全域で長ストローク方向に直交する方向の位置測定が可能になる。
【００１１】
ここで、レーザ干渉計による位置測定は、他の測定装置に比べて格段高精度であることが知られており、特にヘテロダイン検出を行う方式では特に高精度な位置検出が可能である。
【００１２】
また、本発明に係る露光装置は、マスク（２）を保持して移動するマスクステージ（４）と、基板（３）を保持して移動する基板ステージ（５）とを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に転写する露光装置であって、前記マスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置を測定するレーザ干渉計として、上記本発明に係るレーザ干渉計を用いることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、マスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置を測定するレーザ干渉計として、上記本発明に係るレーザ干渉計が用いられるので、マスクステージ又は基板ステージの全長より短い反射鏡を用いてマスクステージ又は基板ステージの全長を超える移動ストロークの全域でこれらのステージの長ストローク方向に直交する方向に関する位置を高精度に検出することができる。この場合、上記ステージの長ストローク方向の位置は、従来と同様に該長ストローク方向の測長ビームを有する干渉計により高精度に測定できる。従って、基板が大型化した場合であっても、ステージの位置制御を高精度に行うができ、結果的にマスクと基板の高精度な重ね合わせが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、本発明に係るレーザ干渉計を移動体としてのマスクステージ４及びプレートステージ５の所定の第１方向（Ｙ軸方向）の位置測定装置として備えた第１の実施形態の露光装置１００の主要部の構成が示されている。この露光装置１００は、マスク２と基板としてのプレート３とを投影光学系１に対して相対走査することにより、マスク２に形成されたパターンをプレート３上に一括転写する液晶ディスプレイパネル製造用の走査型露光装置である。以下においては、投影光学系１の光軸方向をＺ軸方向とし、該Ｚ軸に直交する面内でマスク２とプレート３とを相対走査する走査方向をＸ軸方向（第２方向）、このＸ軸方向に直交する非走査方向をＹ軸方向（上記第１方向）として説明するものとする。
【００１６】
この露光装置１００は、露光用照明光ＩＬによってマスク２上の長方形スリット状の照明領域ＩＭＡを均一に照明する不図示の照明光学系、該照明光学系の下方でマスク２を保持するマスクステージ４、該マスクステージ４の下方に配置された投影光学系１、該投影光学系１の下方でプレート３を保持する基板ステージとしてのプレートステージ５等を備えている。
【００１７】
前記投影光学系１としては、ここでは等倍の正立正像を投影するものが用いられている。従って、照明光学系からの露光用照明光ＩＬによってマスク２上の照明領域ＩＭＡが照明されると、その照明領域ＩＭＡ部分の回路パターンの等倍像（部分正立像）がプレート３上の前記照明領域ＩＭＡに共役な露光領域ＩＡに投影されるようになっている。なお、例えば、特開平７−５７９８６号公報に開示されるように、投影光学系１を、複数組の等倍正立の投影光学系ユニットで構成しても良い。
【００１８】
マスクステージ４とプレートステージ５とは、図示しない断面コの字状のキャリッジに搭載されている。これを更に詳述すると、マスクステージ４は、実際には、前記キャリッジの上板部に搭載され、不図示のモータ等の駆動装置によってＸＹ面内で微少駆動可能に構成されている。このマスクステージ４上にマスク２が真空吸着等によって水平に保持されている。このマスクステージ４のＸＹ位置は、マスク側干渉計システムによって所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で測定されている。このマスク側干渉計システムについては後に詳述する。
【００１９】
また、プレートステージ５は、実際には、前記キャリッジの底板部上に搭載され、不図示のモータ等の駆動装置によってＸＹ面内で微少駆動可能に構成されている。このプレートステージ５上に表面にレジスト（感光剤）が塗布されたプレート３が真空吸着等によって水平に保持されている。このプレートステージ５のＸＹ位置は、プレート側干渉計システムによって所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で測定されている。なお、マスクステージ４及びプレートステージ５のいずれか一方は、キャリッジ上に固定しても良い。
【００２０】
この露光装置１００では、キャリッジをＸ軸方向に駆動することにより、投影光学系１に対してマスクステージ４とプレートステージ５とが一体的に相対走査され、これにより、マスク２上のパターン領域全域の回路パターンがその表面にレジストが塗布されたプレート３上に転写されるようになっている。
【００２１】
次に、マスク側干渉計システムについて図１及び図２に基づいて詳述する。なお、プレート側干渉計システムは、マスク側干渉計システムと同一に構成されているので、図１、図２においては対応する構成部分に同一符号にダッシュを付して区別し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００２２】
マスク側干渉計システムは、移動体としてのマスクステージ４の走査方向であるＸ軸方向の位置を測定するＸ干渉計と、非走査方向であるＹ軸方向の位置を測定するＹ干渉計とを備えている。これらＸ干渉計、Ｙ干渉計としては、実際に最も広く使用されているマイケルソン・モーリー型のヘテロダイン・レーザ干渉計が用いられている。
【００２３】
Ｘ干渉計は、図１に示されるレーザヘッド１０、偏光ビームスプリッタ１１、移動鏡１２、固定鏡１３、四分の一波長板（以下、「１／４λ板」と呼ぶ）１４，１５、及びレシーバ１６等を備えている。
【００２４】
レーザヘッド１０は、光源と検出部（いずれも図示省略）とを備えている。光源としては、ここではゼーマン効果を利用した２周波レーザが用いられている。この光源は、周波数安定化されたもので、ゼーマン効果を用いて２〜３ＭＨｚだけ振動数が異なり（従って波長が異なり）、かつ、偏光方向が互いに直交する第１の偏向成分と第２の偏向成分を含むガウス分布の円形ビームから成るレーザ光束を出力する。ここでは、第１の偏光成分が水平偏光成分であり、以下これをＨ成分と呼ぶことにする。また、第２の偏光成分が垂直偏光成分であり、以下これをＶ成分と呼ぶことにする。検出部は、レーザヘッド１０の内部に設けられ、光源から出力される前記２つの発振波長の成分すなわちＶ成分とＨ成分とを干渉させて、その位相変化（波長差の変動といってもよい）をモニタするもので、このモニタ信号を位相差検出のための基準信号として不図示の信号処理系に送っている。
【００２５】
前記偏光ビームスプリッタ１１は、所定の偏光成分を通過させ、これに直交する偏光成分を反射する光学素子であり、ここではレーザヘッド１０からのＨ成分をそのまま透過させ、Ｖ成分を反射してＶ成分とＨ成分とを分離するものとする。
【００２６】
移動鏡１２は、マスクステージ４のＸ軸方向一側（−Ｘ側）の端面に固定されている。また、固定鏡１３は、装置内の所定の位置（例えば、投影光学系１）に固定されている。
【００２７】
ここで、このＸ干渉計の構成各部の作用を説明する。
【００２８】
レーザヘッド１０から射出されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ１１に入射し、この入射したレーザ光はＨ成分（測定ビーム）とＶ成分（参照ビーム）に分離される。以下、このレーザヘッド１０からのレーザ光が偏光ビームスプリッタ１１に入射したときを、適宜「入射時」と呼ぶものとする。
【００２９】
そして、参照ビーム（Ｖ成分）は、１／４λ板１５を透過して、円偏光に変換され、固定鏡１３で反射された後、１／４λ板１５を前と逆向きに再び透過する。これにより、参照ビームは、１／４波長板１５によってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換されて偏光ビームスプリッタ１１を透過し、レシーバ１６に入射する。
【００３０】
一方、測定ビーム（Ｈ成分）は、１／４λ板１４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡１２で反射された後、１／４λ板１４を前と逆向きに再び透過する。これにより、測定ビームは、１／４波長板１４によってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換されて、偏光ビームスプリッタ１１で反射されて、参照ビームと同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ１６に入射する。
【００３１】
レシーバ１６は、その内部に不図示の偏光子と光電変換素子とを備え、偏光子は、偏光ビームスプリッタ１１からのＨ成分及びＶ成分（すなわち測定ビーム及び参照ビーム）に対して偏光角が４５度の方向になるように設定されており、これにより両成分の干渉光が光電変換素子に与えられるようになっている。この光電変換素子は、両成分の干渉光を光電変換した電気信号（干渉信号）を不図示の信号処理系に供給する。
【００３２】
この信号処理系には、前述の如く、レーザヘッド１０から位相検出のための基準信号が供給されており、信号処理系ではその基準信号を用いて演算を行い、移動鏡１２のＸ位置（マスクステージ２のＸ軸方向の移動量）を高精度に求めるようになっている。なお、信号処理系による信号処理の詳細はヘテロダイン干渉計に関して周知の方法による処理が行われているので、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
Ｙ干渉計は、光源部としてのレーザヘッド２０、分離光学系としての偏光ビームスプリッタ２１、移動鏡２２、反射光学部材としての固定鏡２３、１／４λ板２４，２５、光路折り返し部材としてのコーナーキューブ２６及びレシーバ２７等を備えている。このＹ干渉計は、移動体としてのマスクステージ４のＹ軸方向の位置を測定する本発明に係るレーザ干渉計である。図２には、このＹ干渉計の平面図が示されている。
【００３４】
レーザヘッド２０、偏光ビームスプリッタ２１、レシーバ２７は、前述したレーザヘッド１０、偏光ビームスプリッタ１１、レシーバ１６と同様のものが用いられている。
【００３５】
移動鏡２２は、マスクステージ４のＹ軸方向一側（−Ｙ側）の端部にＸ軸方向に沿って第１の長さＬ１で延設されており、この移動鏡２２の−Ｙ側の側面は反射面２２ａとされている。Ｌ１は図２より明らかなようにマスクステージ４のＸ軸方向長さ（全長）より短い。
【００３６】
コーナーキューブ２６は、ここでは、参照鏡を構成しており、偏光ビームスプリツ夕２１、１／４λ板２４，２５と所定の位置関係で、移動装置としてのビームスプリッタステージ６上に固定されている。このビームスプリッタステージ６は、不図示のリニアモータ等の駆動系によってマスクステージ４とほぼ同一の面上をＸ軸方向に駆動されるようになっている。
【００３７】
固定鏡２３は、ビームスプリッタステージ６を介して移動鏡２２と反対側の所定の位置に固定されている。この固定鏡２３のＹ軸方向他側（＋Ｙ側）の面は、Ｘ軸方向に沿って第２の長さＬ２で延びる反射面２３ａとされている。
【００３８】
ここで、このＹ干渉計の構成各部の作用を、図２を参照して説明する。
【００３９】
レーザヘッド２０から射出されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ２１に入射し、この入射したレーザ光はＨ成分（参照ビーム）とＶ成分（測定ビーム）に分離される。以下、このレーザヘッド２０からのレーザ光が偏光ビームスプリッタ２１に入射したときを、適宜「入射時」と呼ぶものとする。
【００４０】
そして、参照ビーム（Ｈ成分）は、偏光ビームスプリッタ２１を透過して参照鏡としてのコーナーキューブ２６で反射され、入射光路と平行な光路に沿って折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１を透過してレシーバ２７に入射する。
【００４１】
一方、測定ビーム（Ｖ成分）は、１／４λ板２４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡２２の反射面２２ａで反射された後、１／４λ板２４を前と逆向きに再び透過する。これにより、測定ビームは、１／４波長板２４によってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、１／４λ板２５を透過して円偏光に変換される。そして、この測定ビームは、固定鏡２３の反射面２３ａで反射されて、１／４λ板２５を前と逆向きに再び透過する。これにより、測定ビームは、１／４波長板２５によってその偏光方向が入射時と同一方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１で反射され、コーナーキューブ２６に向かう。そして、この測定ビームは、コーナーキューブ２６によって入射光路と平行な光路に沿って折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１で反射され、１／４λ板２５を透過して固定鏡２３の反射面２３ａで反射される。そして、この測定ビームは、１／４λ板２５を再び透過して入射時と直交する方向にその偏光方向が変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過して１／４λ板２４を透過し、移動鏡２２で反射され、１／４λ板２４を透過して入射時と同一方向にその偏光方向が変換され、偏光ビームスプリッタ２１で反射された後、参照ビームと同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ２７に入射する。
【００４２】
レシーバ２７内では、レシーバ１６内と同様にして、両成分の干渉光が光電変換素子に与えられ、この光電変換素子により両成分の干渉光を光電変換した電気信号（干渉信号）が不図示の信号処理系に供給され、該信号処理系により上記と同様にして固定鏡２３と移動鏡２２とのＹ軸方向の距離（移動鏡２２のＹ方向位置）が検出される。
【００４３】
さらに、本実施形態では、ビームスプリッタステージ６のＸ軸方向の位置を測定するビームスプリッタ用干渉計が設けられている。このビームスプリッタ用干渉計は、前述したＸ干渉計と同様に、図１に示されるレーザヘッド３０、偏光ビームスプリッタ３１、移動鏡３２、固定鏡３３、１／４λ板３４，３５、及びレシーバ３６等を備えており、前述したＸ干渉計の場合と同様にして、ビームスプリッタステージ６に固定された移動鏡３２のＸ位置が最終的に信号処理系によって検出されるようになっている。
【００４４】
なお、信号処理系は、増幅器、Ａ／Ｄコンバータやマイクロプロセッサなど（いずれも図示省略）を用いて構成することができる。
【００４５】
次に、上述のようにして構成された本第１の実施形態の走査型露光装置１００における走査露光時のマスクステージ４及びビームスプリッタステージ６の駆動方法の一例について説明する。ここでは、前提として、マスクステージ４の走査方向の移動ストロークが２Ｌであるものとし、移動鏡２２の長さＬ１と、固定鏡２３の長さＬ２とがともに長さ（Ｌ＋α）であるものとする。ここで、αは所定のマージンであり、実際には微小量である。なお、プレートステージ側の動作はマスクステージ側と同一であるから、その説明を省略する。
【００４６】
図３には、走査開始時点のマスクステージ４とビームスプリッタステージ６の位置関係が示されている。この図３の状態から不図示の制御装置が、マスクステージ４及びプレートステージ５が搭載された不図示のキャリッジを速度Ｖで＋Ｘ方向に駆動開始するとともに、ビームスプリッタステージ６を速度Ｖ／２で＋Ｘ方向に駆動開始する。そして、所定時間ｔ経過後に走査が終了し、走査終了時点でマスクステージ４とビームスプリッタステージ６との位置関係が図４のようになっているものとする。
【００４７】
この場合、マスクステージ４の移動距離は明らかに２Ｌであり、その移動時間は、ｔ＝２Ｌ／Ｖである。この時間ｔの間のビームスプリッタステージ６の移動距離はＶ／２×ｔ＝Ｌである。従って、本実施形態によると、図３及び図４からも明らかなように、走査開始位置から走査終了位置まで、Ｙ干渉計の測定ビームは移動鏡２２及び固定鏡２３に当たり続けるので、マスクステージ４の全長より短い長さ約Ｌの移動鏡２２及び固定鏡２３を用いてマスクステージ４の全長より長いマスクステージ４の走査範囲（ストローク２Ｌの範囲）の全域で非走査方向（Ｙ軸方向）の高精度な位置検出が可能になる。プレートステージ５についても全く同様にストローク２Ｌの走査範囲の全域で非走査方向（Ｙ軸方向）の高精度な位置検出が可能になる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のＹ干渉計によれば、マスクステージ４及びプレートステージ５のＸ軸方向の長さより短く、その移動ストローク（２Ｌ）の約半分の長さの反射鏡（移動鏡２２及び固定鏡２３、移動鏡２２’及び固定鏡２３’）を用いてマスクステージ４及びプレートステージ５のＸ軸方向に直交するＹ軸方向の位置測定を高精度に行なうことができる。
【００４９】
従って、本実施形態の露光装置１００によると、基板としてのプレート３が大型化した場合であっても、マスクステージ４、プレートステージ５の非走査方向の位置を高精度に検出することができる。また、マスクステージ４、プレートステージ５の走査方向の位置は、該走査方向の干渉計ビームを小型の移動鏡１２、１２’に照射することによって従来と同様に高精度に検出することができる。従って、マスク２とプレート３との位置制御を高精度に行うことができ、結果的にマスクと基板の高精度な重ね合わせが可能となる。
【００５０】
なお、上記実施形態中では、マスク側及びプレート側移動鏡、固定鏡の走査方向の長さをともにほぼＬとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、マスク側及びプレート側移動鏡の長さが概略Ｌ１、マスク側及びプレート側固定鏡の長さが概略Ｌ２である場合には、マスクステージ４及びプレートステージ５の走査速度Ｖ１に対して、ビームスプリッタステージ６（６’）の走査速度を約Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）×Ｖとすることでマスクステージ４及びプレートステージ５を走査方向に概略（Ｌ１＋Ｌ２）のストロークで走査することが可能となる。
【００５１】
また、上記実施形態では、マスクステージ４とプレートステージ５とがコの字状のキャリッジに搭載され、一体的に移動する場合について説明したが、これに限らず、マスクステージとプレートステージとが独立して走査方向に移動する構成であっても勿論良い。
【００５２】
なお、上記第１の実施形態では、Ｙ干渉計のみがコーナーキューブを用いたダブルパス干渉計である場合を説明したが、勿論、Ｘ干渉計やビームスプリッタ用干渉計も同様にダブルパス構成としても良く、このようにすれば、これらの干渉計についてもＹ干渉計と同様に測定対象物の回転誤差があっても高精度な位置測定が可能である。
【００５３】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【００５４】
この第２の実施形態は、マスクステージ及びプレートステージの非走査方向の位置を測定するＹ干渉計の構成が前述した第１の実施形態と異なるのみで、その他部分の構成は同一であるから、このＹ干渉計についてのみ説明する。本実施形態においても、プレート側干渉計は、マスク側と同一に構成されているので、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５５】
図５には、第２の実施形態に係るマスク側のＹ干渉計の構成が概略的に示されている。
【００５６】
このＹ干渉計は、光源部としてのレーザヘッド２０、分離光学系としての偏光ビームスプリッタ２１、移動鏡２２、１／４λ板２４，２５、ミラー４０、コーナーキューブ４１及びレシーバ２７等を備えている。
【００５７】
ミラー４０は、参照鏡を構成しており、偏光ビームスプリツ夕２１、１／４λ板２４，２５、コーナーキューブ４１と所定の位置関係で、ビームスプリッタステージ６上に固定されている。
【００５８】
ここで、このＹ干渉計の構成各部の作用を説明する。
【００５９】
レーザヘッド２０から射出されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ２１に入射し、この入射したレーザ光はＨ成分（参照ビーム）とＶ成分（測定ビーム）に分離される。以下、このレーザヘッド２０からのレーザ光が偏光ビームスプリッタ２１へ入射したときを適宜「入射時」と呼ぶものとする。
【００６０】
そして、参照ビーム（Ｈ成分）は、１／４λ板２５を透過して円偏光に変換され、ミラー４０で反射された後、１／４λ板２５を前と逆向きに再び透過する。これにより、参照ビームは、１／４波長板２５によってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１で反射され、コーナーキューブ４１に向かう。そして、この参照ビームは、コーナーキューブ４１によって入射光路と平行な光路に沿って折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１で反射され、１／４λ板２５を透過してミラー４０で反射される。そして、この参照ビームは、１／４λ板２５を再び透過して入射時と同一方向にその偏光方向が変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過してレシーバ２７に入射する。
【００６１】
一方、測定ビーム（Ｖ成分）は、１／４λ板２４を透過して、円偏光に変換され、移動鏡２２の反射面２２ａで反射された後、１／４λ板２４を前と逆向きに再び透過する。これにより、この測定ビームは、１／４λ板２４によってその偏光方向が入射時と直交する方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１を透過し、コーナーキューブ４１に向かう。そして、この測定ビームは、コーナーキューブ４１によって入射光路と平行な光路に沿って折り返され、再び偏光ビームスプリッタ２１を透過して１／４λ板２４を透過して円偏光に変換される。そして、この測定ビームは、移動鏡２２の反射面２２ａで反射されて、１／４λ板２４を透過し、１／４λ板２４によってその偏光方向が入射時と同一方向に変換され、偏光ビームスプリッタ２１で反射され、参照ビームと同軸に合成され、同一の光路上を進みレシーバ２７に入射する。
【００６２】
そして、レシーバ２７内では、両成分の干渉光が光電変換素子に与えられ、この光電変換素子により両成分の干渉光を光電変換した電気信号（干渉信号）が不図示の信号処理系に供給され、該信号処理系により移動鏡２２のＹ軸方向の位置が検出される。
【００６３】
このようにして構成されたＹ干渉計を備えた本第２の実施形態の露光装置によると、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる他、固定鏡が存在しないのでその長さに制約を受けることなく、マスクステージ４の非走査方向の位置を測定することが可能である。
【００６４】
この場合、移動鏡２２の長さをＬ１、マスクステージ４の移動速度をＶ１、ビームスプリッタステージ６の移動速度をＶ２とした場合に、マスクステージ４のＸ軸方向の移動ストローク（スキャン長）をＳとすると、Ｓ＝｜Ｖ１／（Ｖ１−Ｖ２）｜Ｌ１＞Ｌ１を満足する限り、すなわち、０＜Ｖ２＜２Ｖ１（但しＶ１≠Ｖ２）である限り、測定ビームは、移動鏡２２の反射面２２ａの異なる位置に当たり続けるので、マスクステージ４のＹ軸方向の位置測定が可能である。
【００６５】
例えば、Ｖ２＝Ｖ１／２の場合、Ｓ＝２Ｌ１となる。また、例えばＶ２＝９／１０×Ｖ１の場合は、Ｓ＝１０Ｌ１となる。
【００６６】
なお、上記第１、第２の実施形態では、Ｙ干渉計がコーナーキューブを備えたダブルパス干渉計である場合について説明したが、これに限らず、走査中に測定対象物としてのマスクステージ等に回転が殆ど生じないような構成の場合には、シングルパス構成にしても良い。図６には、上記第２の実施形態のＹ干渉計をシングルパス構成にした場合の干渉計の一例が示されている。この図６の干渉計は、図５中のコーナーキューブ４１に代えてレシーバ２７をビームスプリッタステージ６上に固定したものである。この図６のレーザ干渉計によっても、上記第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、図６中のレシーバ２７に代えて、ビームスプリッタステージ６上にＸ軸方向に４５の角度で反射ミラーを固定し、この反射ミラーの反射光路上にレシーバ２７を配置しても良い。
【００６７】
なお、上記第１の実施形態では、移動鏡２２と固定鏡２３とを同一水平面内に対向して配置する場合について説明したが、これに限らず、例えば、図７に示されるように、移動鏡２２と参照鏡を構成する固定鏡４２とを相互に平行に異なる高さ位置に配置しても良い。この図７の干渉計では、固定鏡４２は、例えば投影光学系の鏡筒部に取り付けられる。また、偏光ビームスプリッタ２１が搭載されたビームスプリッタステージ６上には、ＸＺ平面に４５度の角度でハーフミラー４４が固定されている。また、偏光ビームスプリッタ２１による反射光路上には、偏光ビームスプリッタ２１で反射されたＨ成分を移動鏡２２に向けて反射する全反射ミラー４５が配設されている。この全反射ミラー４５は、ビームスプリッタステージ６上の偏光ビームスプリッタ２１及びハーフミラー４４と一体的にＸ軸方向に移動するようになっている。
【００６８】
また、図８には、図７のレーザ干渉計の変形例が示されている。この図８のレーザ干渉計は、図７のレーザ干渉計における光学系の配置及び構成を変更したもので、基本的な考えは同じである。なお、図８において、符号４４ａ、４４ｂは、全反射ミラーを示す。
【００６９】
これら図７、図８のレーザ干渉計を露光装置に組み込んでも、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
なお、上記各実施形態では、本発明に係るレーザ干渉計が液晶用の走査型露光装置に適用された場合について説明したが、こらに限らず、半導体製造用のステップ・アンド・スキャン方式のスキャニング・ステッパや、投影光学系として複数の投影光学系ユニットを備えた露光装置や、プロキシミティ方式のアライナー等の露光装置、その他の一次元移動ステージを備えた装置に好適に適用できる。
【００７１】
また、本発明に係るレーザ干渉計は、基板として液晶用基板に限らず、マスクとして用いられるマスク用ガラス基板を露光する露光装置にも適用することができる。
【００７２】
また、本発明に係るレーザ干渉計は、ＸＹ２次元移動ステージに適用しても、ステージ全長より短い反射鏡を用いてステージ全長より長いストローク範囲の全域でその長ストローク方向に直交する方向の位置を高精度に検出することは可能である。かかる意味で、ステッパ等のウエハステージの位置測定装置としても適用可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るレーザ干渉計によれば、移動体の全長より短い反射鏡を用いて移動体の全長より長い移動ストロークの全域で長ストローク方向に直交する方向の位置測定を行うことができるという優れた効果がある。
【００７４】
また、本発明に係る露光装置は、基板が大型化した場合であっても、ステージの位置制御を高精度に行うができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の走査型露光装置の主要部の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のマスクステージ及びプレートステージの非走査方向の位置を測定するＹ干渉計の構成各部を示す平面図である。
【図３】走査開始時点のマスクステージとビームスプリッタステージの位置関係を示す図である。
【図４】走査終了時点のマスクステージとビームスプリッタステージの位置関係を示す図である。
【図５】第２の実施形態のＹ干渉計の構成を示す平面図である。
【図６】他の実施形態のＹ干渉計の構成を示す平面図である。
【図７】その他の実施形態のＹ干渉計の構成を示す斜視図である。
【図８】図７のＹ干渉計の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２…マスク、３…プレート（基板）、４…マスクステージ（移動体）、５…プレートステージ（基板ステージ、移動体）、６…ビームスプリッタステージ（移動装置）、６’…ビームスプリッタステージ（移動装置）、２０…レーザヘッド（光源部）、２０’…レーザヘッド（光源部）、２１…偏光ビームスプリッタ（分離光学系）、２１’…偏光ビームスプリッタ（分離光学系）、２２…移動鏡、２２ａ…移動鏡反射面、２２ａ’…移動鏡反射面、２３…固定鏡（反射光学部材）、２３’…固定鏡（反射光学部材）、２６’…コーナーキューブ（参照鏡、光路折り返し部材）、１００…露光装置。
【図１】
0004211150.tif 000002
【図２】
0004211150.tif 000003
【図３】
0004211150.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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