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JP6286813B2 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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JP6286813B2 JP2012069990A JP2012069990A JP6286813B2 JP 6286813 B2 JP6286813 B2 JP 6286813B2 JP 2012069990 A JP2012069990 A JP 2012069990A JP 2012069990 A JP2012069990 A JP 2012069990A JP 6286813 B2 JP6286813 B2 JP 6286813B2
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Description

本発明は、マスクに形成されたパターンを感光基板に露光するリソグラフィー装置において、マスクを照明する照明光学系とマスクに形成されたパターンを投影する投影光学系とを移動させつつ、マスクに形成されたパターンを感光基板の表面に投影露光する走査型の露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関する。   The present invention is a lithography apparatus that exposes a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, and is formed on the mask while moving an illumination optical system that illuminates the mask and a projection optical system that projects the pattern formed on the mask. The present invention relates to a scanning type exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method that project and expose a pattern on the surface of a photosensitive substrate.

近年、情報表示装置として、液晶又は有機EL(Electro Luminescence)等の素子を用いた薄型の表示パネルが多用されている。これらの表示パネルは、薄いガラス基板に透明薄膜電極をフォトリソグラフィ手法でパターンニングすることにより製造されている。このフォトリソグラフィ工程でマスクに形成されたパターンを感光基板(以下、プレートともいう)に投影露光する装置として、マスクを照明する照明光学系としてレンズアレイを用い、互いに対向して配置させたマスクとプレートとの間でレンズアレイを移動させつつ、マスクパターンをプレート上に投影露光する走査型の露光装置が知られている(例えば、特許文献1)。   In recent years, thin display panels using elements such as liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence) have been widely used as information display devices. These display panels are manufactured by patterning transparent thin film electrodes on a thin glass substrate by a photolithography technique. As a device for projecting and exposing a pattern formed on a mask in this photolithography process onto a photosensitive substrate (hereinafter also referred to as a plate), a mask array disposed opposite to each other using a lens array as an illumination optical system for illuminating the mask; A scanning type exposure apparatus that projects and exposes a mask pattern onto a plate while moving a lens array between the plate and the plate is known (for example, Patent Document 1).

特開2011−118155号公報JP 2011-118155 A

特許文献1に記載のような露光装置では、マスクのパターンをプレートに高解像で露光するため、レンズアレイを移動させつつ投影露光を行うにあたり、そのレンズアレイの移動範囲にわたってマスクとプレートとの間の距離を所定の大きさに設定する必要がある。そこで、本発明の態様は、互いに対向して配置されるプレートとマスクとの間の距離に関する情報を所定範囲にわたって求めることができる露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。   In the exposure apparatus as described in Patent Document 1, since the mask pattern is exposed on the plate with high resolution, when performing projection exposure while moving the lens array, the mask and the plate are moved over the moving range of the lens array. It is necessary to set the distance between them to a predetermined size. Accordingly, an aspect of the present invention is to provide an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method capable of obtaining information on a distance between a plate and a mask arranged opposite to each other over a predetermined range. .

本発明の第1の態様に従えば、マスクに形成されたパターンをプレートに露光する露光装置であって、前記マスクを支持するマスクステージと、前記マスクステージに支持された前記マスクに対向させた状態に前記プレートを支持するプレートステージと、前記マスクステージに支持された前記マスクと前記プレートステージに支持された前記プレートとの間を移動可能に設けられたレンズアレイを含み、前記パターンの像を前記プレートに投影する投影光学系と、前記マスクステージに支持された前記マスクと前記プレートステージに支持された前記プレートとの間を移動可能に設けられ、前記プレートに光を照射して該プレートからの反射光を検出し、かつ前記マスクに光を照射して該マスクからの反射光を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記プレートと前記マスクとの距離に関する情報を求める演算部と、を含む露光装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes a pattern formed on a mask onto a plate, the mask stage supporting the mask, and the mask supported by the mask stage. A plate stage that supports the plate in a state; a lens array that is movable between the mask supported by the mask stage and the plate supported by the plate stage; A projection optical system that projects onto the plate, a mask that is supported by the mask stage, and a plate that is supported by the plate stage are provided so as to be movable, and the plate is irradiated with light from the plate. Detecting the reflected light of the mask and irradiating the mask with light to detect the reflected light from the mask, and the detection Based on the detection result, a calculation unit for obtaining the information about the distance between the plate and the mask, the exposure apparatus comprising is provided.

本発明の第2の態様に従えば、マスクに形成されたパターンを照明光で照明し、前記マスクとプレートとの間を移動可能なレンズアレイを介して前記プレートを露光する露光方法において、前記マスクと前記プレートとの間から、前記マスクに第1光を照射し、前記プレートに第2光を照射する工程と、前記マスクと前記プレートとの間で、前記第1光の反射光を複数の第1受光部で受光し、前記第2光の反射光を複数の第2受光部で受光する工程と、異なる前記第1受光部間における受光量の差分値と、異なる前記第2受光部間における受光量の差分値とに基づいて前記プレートと前記マスクとの距離に関する情報を求める工程と、得られた前記プレートと前記マスクとの距離に関する情報に基づき、前記プレートと前記マスクと前記レンズアレイとのうち少なくとも2つの位置関係を制御しながら前記プレートを露光する工程と、を含む露光方法が提供される。   According to a second aspect of the present invention, in the exposure method, the pattern formed on the mask is illuminated with illumination light, and the plate is exposed via a lens array movable between the mask and the plate. A step of irradiating the mask with the first light and irradiating the plate with the second light from between the mask and the plate, and a plurality of reflected lights of the first light between the mask and the plate. And receiving the reflected light of the second light by a plurality of second light receiving units, and the difference in the amount of received light between the different first light receiving units, and the second light receiving unit different from each other. Obtaining information on the distance between the plate and the mask based on a difference value of the received light amount between them, and on the obtained information on the distance between the plate and the mask. The exposure method comprising a step of exposing the plate while controlling at least two positional relationship among the array is provided.

本発明の第3の態様に従えば、本発明の第2の態様に係る露光方法によって、前記マスクに形成されたパターンをプレートに転写する工程と、前記パターンが転写された前記プレートを、転写されたパターンに基づいて加工するデバイス製造方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, by the exposure method according to the second aspect of the present invention, the step of transferring the pattern formed on the mask to the plate, and transferring the plate on which the pattern is transferred A device manufacturing method for processing based on the formed pattern is provided.

本発明の態様によれば、互いに対向して配置されるプレートとマスクとの間の距離に関する情報を所定範囲にわたって求めることができる露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することができる。   According to the aspect of the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method that can obtain information on a distance between a plate and a mask arranged to face each other over a predetermined range.

図1は、実施形態1に係る露光装置の側面図である。FIG. 1 is a side view of the exposure apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施形態1に係る露光装置を、投影光学系とプレートとの間から見た図である。FIG. 2 is a view of the exposure apparatus according to the first embodiment as seen from between the projection optical system and the plate. 図3は、実施形態1に係る露光装置を照明光学系及び投影光学系が移動する方向側から見た図である。FIG. 3 is a view of the exposure apparatus according to the first embodiment as viewed from the direction in which the illumination optical system and the projection optical system move. 図4は、一方の距離計を照明光学系及び投影光学系が移動する方向側から見た図である。FIG. 4 is a view of one distance meter as viewed from the direction in which the illumination optical system and the projection optical system move. 図5は、本実施形態に係る距離計ユニット及び距離計の構造を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the structure of the distance meter unit and the distance meter according to the present embodiment. 図6は、本実施形態に係る距離計をX軸方向から見た状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the distance meter according to the present embodiment is viewed from the X-axis direction. 図7は、第2距離計でプレートまでの距離を計測する例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of measuring the distance to the plate with the second rangefinder. 図8は、第2距離計でプレートまでの距離を計測する例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of measuring the distance to the plate with the second rangefinder. 図9は、第2距離計でプレートまでの距離を計測する例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of measuring the distance to the plate with the second rangefinder. 図10は、第2検出ファイバの受光面とプレート面までの距離を変化させたときにおける光量分布の変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a change in the light amount distribution when the distance between the light receiving surface of the second detection fiber and the plate surface is changed. 図11は、第2検出ファイバの受光量とZ軸方向におけるプレート面の位置との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the second detection fiber and the position of the plate surface in the Z-axis direction. 図12は、第2検出ファイバの受光量と、出射面から受光面までの往復距離との関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the second detection fiber and the reciprocal distance from the light exit surface to the light receiving surface. 図13は、Z軸方向におけるプレート及びマスクの位置の基準を求めてから露光する例を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining an example in which exposure is performed after obtaining a reference for the positions of the plate and mask in the Z-axis direction. 図14は、第2受光ミラーの配置の変形例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a modification of the arrangement of the second light receiving mirrors. 図15は、第2受光ミラーの配置の変形例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a modified example of the arrangement of the second light receiving mirrors. 図16は、本実施形態の変形例に係る照明光学系及び投影光学系を備えた露光装置を示す側面図である。FIG. 16 is a side view showing an exposure apparatus including an illumination optical system and a projection optical system according to a modification of the present embodiment. 図17は、本実施形態の変形例に係る照明光学系及び投影光学系を備えた露光装置を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing an exposure apparatus including an illumination optical system and a projection optical system according to a modification of the present embodiment. 図18は、本実施形態に係る露光方法の各ステップを示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing each step of the exposure method according to the present embodiment. 図19は、本実施形態に係るデバイス製造方法の各ステップを示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing each step of the device manufacturing method according to the present embodiment. 図20は、実施形態2に係る距離計を示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing a distance meter according to the second embodiment. 図21は、理解を助けるために、X軸方向に対して長さのスケールを拡大して示してある。FIG. 21 shows an enlarged scale of length with respect to the X-axis direction in order to help understanding. 図22は、実施形態2に係る第2距離計をX軸方向から見た図である。FIG. 22 is a diagram of the second distance meter according to the second embodiment as viewed from the X-axis direction. 図23は、実施形態2に係る距離計が有するスリットを示す平面図である。FIG. 23 is a plan view illustrating a slit included in the distance meter according to the second embodiment. 図24は、プレート又はマスクで反射した光を受光する部分の拡大図である。FIG. 24 is an enlarged view of a portion that receives light reflected by a plate or a mask. 図25は、プレート又はマスクで反射した光を受光する部分をY軸方向かつ反射光の進行方向側から見た図である。FIG. 25 is a view of a portion that receives light reflected by a plate or a mask as viewed from the Y-axis direction and the traveling direction side of the reflected light. 図26は、検出ファイバの受光量と、Z軸方向におけるプレートの位置との関係を示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the detection fiber and the position of the plate in the Z-axis direction.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。以下において、下は重力が作用する方向(鉛直方向)側であり、上は重力が作用する方向とは反対方向側である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, or changes of components can be made without departing from the scope of the present invention. In the following, the lower side is the direction (vertical direction) in which gravity acts, and the upper side is the direction opposite to the direction in which gravity acts.

(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る露光装置の側面図である。図2は、実施形態1に係る露光装置を、投影光学系とプレートとの間から見た図である。図3は、実施形態1に係る露光装置を照明光学系及び投影光学系が移動する方向側から見た図である。図4は、一方の距離計を照明光学系及び投影光学系が移動する方向側から見た図である。露光装置1は、投影光学系にレンズアレイ(Multi Lens Allay)を用いて、照明光学系及び投影光学系をマスク及びプレート(感光基板)に対して移動(走査)させることにより、プレートにマスクのパターン(マスクパターン)を露光する走査型の露光装置である。以下においては、投影光学系の光軸AXL(図1参照)と平行な方向にZ軸をとり、照明光学系及び投影光学系の走査方向にX軸をとり、Z軸とX軸とに直交する方向にY軸をとる。まず、露光装置1の概要を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side view of the exposure apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a view of the exposure apparatus according to the first embodiment as seen from between the projection optical system and the plate. FIG. 3 is a view of the exposure apparatus according to the first embodiment as viewed from the direction in which the illumination optical system and the projection optical system move. FIG. 4 is a view of one distance meter as viewed from the direction in which the illumination optical system and the projection optical system move. The exposure apparatus 1 uses a lens array (Multi Lens Allay) as a projection optical system, and moves (scans) the illumination optical system and the projection optical system with respect to the mask and the plate (photosensitive substrate), so that the mask is placed on the plate. This is a scanning type exposure apparatus that exposes a pattern (mask pattern). In the following, the Z axis is taken in a direction parallel to the optical axis AXL (see FIG. 1) of the projection optical system, the X axis is taken in the scanning direction of the illumination optical system and the projection optical system, and orthogonal to the Z axis and the X axis. The Y axis is taken in the direction of First, the outline of the exposure apparatus 1 will be described.

<露光装置の概要>
露光装置1は、フレーム1Fと、照明光学系2と、投影光学系3と、距離計ユニット4とを含む。露光装置1は、制御装置9によって制御される。フレーム1Fは、基部1Vと、基部1Vに取り付けられた側部1Wと、照明光学系2を支持する一対の照明系ガイド5Lと、投影光学系3を支持する一対の投影系ガイド5Pとを有する。基部1Vは、露光装置1の設置対象(例えば、基礎)に取り付けられて、露光装置1の下部に位置することになる。基部1Vの上部には、側部1Wが取り付けられている。側部1Wには、一対の照明系ガイド5Lと、一対の投影系ガイド5Pとが取り付けられている。照明系ガイド5Lと一対の投影系ガイド5Pとは、前者が後者よりも上側に配置されて、側部1Wに支持される。
<Outline of exposure apparatus>
The exposure apparatus 1 includes a frame 1F, an illumination optical system 2, a projection optical system 3, and a distance meter unit 4. The exposure apparatus 1 is controlled by the control device 9. The frame 1F includes a base 1V, side portions 1W attached to the base 1V, a pair of illumination system guides 5L that support the illumination optical system 2, and a pair of projection system guides 5P that support the projection optical system 3. . The base 1 </ b> V is attached to an installation target (for example, a foundation) of the exposure apparatus 1 and is positioned below the exposure apparatus 1. A side portion 1W is attached to the upper portion of the base portion 1V. A pair of illumination system guides 5L and a pair of projection system guides 5P are attached to the side portion 1W. The illumination system guide 5L and the pair of projection system guides 5P are supported by the side portion 1W with the former disposed above the latter.

照明系ガイド5L及び投影系ガイド5Pは、X軸と平行な方向に向かって延在している。一対の照明系ガイド5L及び一対の投影系ガイド5Pは、Y軸方向に所定の間隔を空けて配置される。照明光学系2は、一対の照明系ガイド5Lを跨いでこれらに支持される。そして、照明光学系2は、一対の照明系ガイド5Lに沿ってX軸方向(図1の矢印xlで示す方向)に移動する。投影光学系3は、一対の投影系ガイド5Pを跨いでこれらに支持される。そして、投影光学系3は、一対の投影系ガイド5Pに沿ってX軸方向(図1の矢印xpで示す方向)に移動する。照明系ガイド5Lは投影系ガイド5Pよりも上に配置されるので、照明光学系2は投影光学系3よりも上に配置される。   The illumination system guide 5L and the projection system guide 5P extend in a direction parallel to the X axis. The pair of illumination system guides 5L and the pair of projection system guides 5P are arranged at a predetermined interval in the Y-axis direction. The illumination optical system 2 is supported by these across the pair of illumination system guides 5L. The illumination optical system 2 moves in the X-axis direction (the direction indicated by the arrow xl in FIG. 1) along the pair of illumination system guides 5L. The projection optical system 3 is supported by these across the pair of projection system guides 5P. Then, the projection optical system 3 moves along the pair of projection system guides 5P in the X-axis direction (the direction indicated by the arrow xp in FIG. 1). Since the illumination system guide 5L is disposed above the projection system guide 5P, the illumination optical system 2 is disposed above the projection optical system 3.

マスクステージ1Tは、マスクMを支持する。マスクMは、プレートステージ1Sの上方で、側部1Wからフレーム1Fの内側に突出したマスクステージ1Tに支持される。基部1Vの上部には、プレートステージ1Sが設けられている。プレートステージ1Sは、露光対象のプレートPを載置して支持する。本実施形態において、プレートステージ1Sは、プレートPをホルダに保持した状態で載置し、支持する。このようにすることで、プレートステージ1Sは、マスクステージ1Tに支持されたマスクMに対向させた状態にプレートPを支持する。マスクパターンをプレートPに投影露光している間、マスクMはマスクステージ1Tに設けられた真空チャックによってエアー吸着され、固定されている。マスクMを交換するときはエアー吸着が開放され、所望のマスクMに交換することができる。マスクMは、プレートPよりも上に配置される。プレートPに露光する際には、プレートPが最も下に配置され、上に向かって投影光学系3、マスクM、照明光学系2の順に配置される。照明光学系2及び投影光学系3は、同期してX軸方向に移動しながらマスクパターンをプレートPに投影露光する。   The mask stage 1T supports the mask M. The mask M is supported above the plate stage 1S by the mask stage 1T protruding from the side 1W to the inside of the frame 1F. A plate stage 1S is provided above the base 1V. The plate stage 1S places and supports the plate P to be exposed. In the present embodiment, the plate stage 1S is placed and supported while the plate P is held by the holder. By doing so, the plate stage 1S supports the plate P in a state of being opposed to the mask M supported by the mask stage 1T. While the mask pattern is projected and exposed onto the plate P, the mask M is air-adsorbed and fixed by a vacuum chuck provided on the mask stage 1T. When replacing the mask M, the air suction is released, and the mask M can be replaced with a desired one. The mask M is disposed above the plate P. When exposing the plate P, the plate P is disposed at the bottom, and the projection optical system 3, the mask M, and the illumination optical system 2 are disposed in this order upward. The illumination optical system 2 and the projection optical system 3 project and expose the mask pattern onto the plate P while moving in the X-axis direction in synchronization.

露光装置1は、マスクステージ1T及びプレートステージ1Sがフレーム1Fに取り付けられ、固定されている。照明光学系2及び投影光学系3は、マスクステージ1T及びプレートステージ1Sに対してX軸方向に移動しながらマスクパターンをプレートPに投影露光する。照明光学系2及び投影光学系3は、マスクパターンをプレートPに投影露光するにあたって、マスクステージ1T及びプレートステージ1Sに対してX軸方向へ移動する。   In the exposure apparatus 1, a mask stage 1T and a plate stage 1S are attached to a frame 1F and fixed. The illumination optical system 2 and the projection optical system 3 project and expose the mask pattern onto the plate P while moving in the X-axis direction with respect to the mask stage 1T and the plate stage 1S. The illumination optical system 2 and the projection optical system 3 move in the X-axis direction with respect to the mask stage 1T and the plate stage 1S when projecting and exposing the mask pattern onto the plate P.

マスクパターンをプレートPに投影露光する場合、プレートPの厚さがばらつくことに起因したフォーカスのずれが発生すると、露光性能が低下する。このため、露光装置1において、投影レンズ(本実施形態では、投影光学系3が有するレンズアレイ8)の合焦位置にマスク及びプレートを正しく配置させることは、露光性能を確保するために非常に重要である。このため、露光装置1は、検出部としての距離計100を複数(本実施形態では3個)有した距離計ユニット4を備えている。検出部としての距離計100は、マスクステージ1Tに支持されたマスクMとプレートステージ1Sに支持されたプレートPとの間を移動可能に設けられ、プレートPに光を照射してプレートPからの反射光を検出し、かつマスクMに光を照射してマスクMからの反射光を検出する。   When the mask pattern is projected and exposed on the plate P, the exposure performance deteriorates if a focus shift occurs due to the variation in the thickness of the plate P. For this reason, in the exposure apparatus 1, properly arranging the mask and the plate at the in-focus position of the projection lens (in this embodiment, the lens array 8 included in the projection optical system 3) is very important to ensure the exposure performance. is important. For this reason, the exposure apparatus 1 includes a distance meter unit 4 having a plurality (three in this embodiment) of distance meters 100 as detection units. A distance meter 100 as a detection unit is provided so as to be movable between a mask M supported by the mask stage 1T and a plate P supported by the plate stage 1S. The reflected light is detected and the mask M is irradiated with light to detect the reflected light from the mask M.

複数の距離計100は、マスクステージ1Tとプレートステージ1Sとの間を移動して、プレートPからの反射光及びマスクMからの反射光を検出する。そして、距離計100は、プレートPとマスクMとの間の距離(プレート/マスク間距離)tcを計測する。制御装置9は、距離計100が計測したプレート/マスク間距離tcに基づいてプレートPとマスクMと投影光学系3との位置関係を制御することにより、投影光学系3が有する投影レンズの焦点位置にプレートPの表面を合焦させながら、マスクパターンをプレートPに投影露光する。このように、制御装置9は、距離計100が計測したプレート/マスク間距離tcに基づいて、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態を制御する。   The plurality of distance meters 100 move between the mask stage 1T and the plate stage 1S, and detect reflected light from the plate P and reflected light from the mask M. The distance meter 100 measures a distance (plate / mask distance) tc between the plate P and the mask M. The control device 9 controls the positional relationship among the plate P, the mask M, and the projection optical system 3 based on the plate / mask distance tc measured by the distance meter 100, so that the focal point of the projection lens included in the projection optical system 3 is controlled. The mask pattern is projected and exposed to the plate P while the surface of the plate P is focused on the position. As described above, the control device 9 controls the in-focus state when the mask pattern is projected and exposed onto the plate P based on the plate / mask distance tc measured by the distance meter 100.

投影光学系3の移動方向(X軸方向)の両側には、それぞれ距離計ユニット4が取り付けられている。両者を区別する場合、一方を距離計ユニット4Tといい、他方を距離計ユニット4Lという。両者を区別する必要がない場合は距離計ユニット4という。本実施形態においては、2個の距離計ユニット4が投影光学系3の移動方向の両側に取り付けられているので、投影光学系3の移動方向の両側には、それぞれ複数の距離計100が配置されることになる。複数の距離計100は、投影光学系3の移動方向と交差する方向に向かって配置されている。以下において、これらを区別する場合、Y軸の正方向(Y軸を示す矢印の方向)に向かって距離計100R、100C、100Lと表記し、区別する必要がない場合は、距離計100という。   A distance meter unit 4 is attached to each side of the movement direction (X-axis direction) of the projection optical system 3. When distinguishing both, one is called distance meter unit 4T and the other is called distance meter unit 4L. When it is not necessary to distinguish between the two, it is called a distance meter unit 4. In the present embodiment, since the two distance meter units 4 are attached to both sides in the moving direction of the projection optical system 3, a plurality of distance meters 100 are arranged on both sides in the moving direction of the projection optical system 3, respectively. Will be. The plurality of distance meters 100 are arranged in a direction intersecting with the moving direction of the projection optical system 3. In the following, when these are distinguished, they are expressed as distance meters 100R, 100C, and 100L in the positive direction of the Y axis (the direction of the arrow indicating the Y axis), and are referred to as distance meters 100 when they need not be distinguished.

本実施形態では、投影光学系3の移動方向と交差する方向に向かって複数の距離計100が配置されているので、Y軸方向の複数箇所でプレート/マスク間距離tcが計測される。このため、制御装置9は、Y軸方向における合焦状態をより精度よく制御することができる。なお、距離計ユニット4が有する距離計100の数は本実施形態の態様に限定されるものではなく、単数であってもよい。次に、照明光学系2についてより詳細に説明する。   In the present embodiment, since a plurality of distance meters 100 are arranged in a direction crossing the moving direction of the projection optical system 3, the plate / mask distance tc is measured at a plurality of locations in the Y-axis direction. For this reason, the control device 9 can control the in-focus state in the Y-axis direction with higher accuracy. In addition, the number of the distance meters 100 which the distance meter unit 4 has is not limited to the aspect of this embodiment, A single number may be sufficient. Next, the illumination optical system 2 will be described in more detail.

<照明光学系>
照明光学系2は、光源6から発した光束を導光ファイバ7で導光し、マスクMを照明する光として入射する構成である。照明光学系2は、図2に示す照明視野SR、SLを形成する光学系10L、10Rと、照明視野SCを形成する光学系10Cとを有する。本実施形態において、光源6は、レーザ光源であるが、これに限定されるものではない。本実施形態において、導光ファイバ7は単一の石英ファイバである。光源6から射出した光束は集光レンズ6Lで集光して、導光ファイバ7に入射する。導光ファイバ7で導光された光束は、光学系10L、10Rに入射し、リレー光学系11、12によって導光ファイバ7の出射端面をフライアイレンズ13の入射面に投影する。このとき、リレー光学系11、12は、導光ファイバ7の出射端面を所定の倍数に拡大して、フライアイレンズ13の入射面に投影する。フライアイレンズ13は、複数のエレメントレンズが配列し、接合されている。本実施形態においては、列方向に8個、行方向に10個のエレメントレンズが配列するとともに、合計80個のエレメントが接合されている。
<Illumination optics>
The illumination optical system 2 has a configuration in which a light beam emitted from the light source 6 is guided by the light guide fiber 7 and is incident as light for illuminating the mask M. The illumination optical system 2 includes optical systems 10L and 10R that form the illumination fields SR and SL shown in FIG. 2, and an optical system 10C that forms the illumination field SC. In the present embodiment, the light source 6 is a laser light source, but is not limited thereto. In the present embodiment, the light guide fiber 7 is a single quartz fiber. The light beam emitted from the light source 6 is condensed by the condenser lens 6 </ b> L and enters the light guide fiber 7. The light beam guided by the light guide fiber 7 enters the optical systems 10L and 10R, and the output end face of the light guide fiber 7 is projected onto the entrance surface of the fly-eye lens 13 by the relay optical systems 11 and 12. At this time, the relay optical systems 11 and 12 enlarge the exit end face of the light guide fiber 7 to a predetermined multiple and project it onto the entrance face of the fly-eye lens 13. The fly-eye lens 13 has a plurality of element lenses arranged and joined. In the present embodiment, eight element lenses are arranged in the column direction and ten element lenses are arranged in the row direction, and a total of 80 elements are joined.

フライアイレンズ13を射出した光束は、σ絞り14を通過する。σ絞り14は、光束の径を制限して照明NAを定める。σ絞り14を通過した光束は、2個のコンデンサレンズ15及びミラー16を介してマスクMの表面(照明光学系2側の表面)に集光されて、照明視野を形成する。フライアイレンズ13の射面とマスクMの表面とは共役関係になっており、フライアイレンズ13の入射面の照度分布がフライアイレンズ13のエレメントレンズ毎に重なり合って平均化されて、マスクMの表面では均一な照度分布が得られる。このような光学系10L、10Rにより、マスクMの表面には、図2に示す照明視野SR、SLが形成される。照明視野SCを形成する光学系10Cも、コンデンサレンズ15とミラー16との配置が異なる以外は、光学系10L、10Rと同様の構造である。次に、投影光学系3についてより詳細に説明する。   The light beam emitted from the fly-eye lens 13 passes through the σ stop 14. The σ stop 14 determines the illumination NA by limiting the diameter of the light beam. The light beam that has passed through the σ stop 14 is condensed on the surface of the mask M (the surface on the illumination optical system 2 side) via the two condenser lenses 15 and the mirror 16 to form an illumination field. The plane of projection of the fly-eye lens 13 and the surface of the mask M have a conjugate relationship, and the illuminance distribution on the entrance surface of the fly-eye lens 13 is averaged by overlapping each element lens of the fly-eye lens 13. A uniform illuminance distribution can be obtained on the surface. The illumination fields SR and SL shown in FIG. 2 are formed on the surface of the mask M by such optical systems 10L and 10R. The optical system 10C that forms the illumination field SC also has the same structure as the optical systems 10L and 10R, except that the arrangement of the condenser lens 15 and the mirror 16 is different. Next, the projection optical system 3 will be described in more detail.

<投影光学系>
投影光学系3は、マスクパターンをプレートPの表面に結像して投影するための光学系である。投影光学系3は、マスクステージ1Tに支持されたマスクMとプレートステージ1Sに支持されたプレートPとの間を移動可能に設けられたレンズアレイを含み、マスクMに形成されたパターンの像をプレートPに投影する。本実施形態において、投影光学系3は、レンズアレイを用いた結像光学系を用いて、マスクパターンをプレートPの表面に結像して投影する。レンズアレイとは、多数の要素レンズを2次元的に配置した結像素子のことである。投影光学系は、複数のレンズアレイ8を有している。図1、図2に示すように、レンズアレイ8は、投影光学系3のステージ3Sに搭載される。ステージ3Sが投影系ガイド5Pに沿って移動することにより、レンズアレイ8がX軸方向に移動する。レンズアレイのうち、要素レンズとしてマイクロレンズを用いるものがあるが、本実施形態において使用できるレンズアレイはこれに限定されるものではない。
<Projection optical system>
The projection optical system 3 is an optical system for forming an image of the mask pattern on the surface of the plate P and projecting it. The projection optical system 3 includes a lens array movably provided between a mask M supported by the mask stage 1T and a plate P supported by the plate stage 1S, and an image of a pattern formed on the mask M is obtained. Project onto the plate P. In the present embodiment, the projection optical system 3 forms an image of the mask pattern on the surface of the plate P and projects it using an imaging optical system using a lens array. A lens array is an imaging element in which a number of element lenses are two-dimensionally arranged. The projection optical system has a plurality of lens arrays 8. As shown in FIGS. 1 and 2, the lens array 8 is mounted on the stage 3 </ b> S of the projection optical system 3. As the stage 3S moves along the projection system guide 5P, the lens array 8 moves in the X-axis direction. Some lens arrays use microlenses as element lenses, but the lens arrays that can be used in the present embodiment are not limited to this.

本実施形態においては、照明光学系2が形成した照明視野SR、SC、SLに対応した位置に、それぞれレンズアレイ8R、レンズアレイ8C、レンズアレイ8Lが配置されている。以下において、レンズアレイ8R、レンズアレイ8C、レンズアレイ8Lを区別しない場合、単にレンズアレイ8という。本実施形態において、照明視野SR、SC、SLは、Y軸方向に向かって互いにX軸方向に所定間隔だけずれて、千鳥状に配置されている。このようにすることで、レンズアレイ8R、レンズアレイ8C、レンズアレイ8LもY軸方向に向かって千鳥状に配置されるので、これらの干渉を回避することができる。その結果、Y軸方向の照明視野を拡大することが可能になる。レンズアレイ8は薄いため、投影光学系3も薄くなる。本実施形態において、プレートPとマスクMとの距離(プレート/マスク間距離)tcは3mm程度である。次に、距離計100についてより詳細に説明する。   In the present embodiment, a lens array 8R, a lens array 8C, and a lens array 8L are arranged at positions corresponding to the illumination fields SR, SC, and SL formed by the illumination optical system 2, respectively. Hereinafter, when the lens array 8R, the lens array 8C, and the lens array 8L are not distinguished, they are simply referred to as the lens array 8. In the present embodiment, the illumination visual fields SR, SC, SL are arranged in a staggered manner with a predetermined distance from each other in the X-axis direction toward the Y-axis direction. By doing so, the lens array 8R, the lens array 8C, and the lens array 8L are also arranged in a staggered manner in the Y-axis direction, so that these interferences can be avoided. As a result, the illumination visual field in the Y-axis direction can be enlarged. Since the lens array 8 is thin, the projection optical system 3 is also thin. In this embodiment, the distance (plate / mask distance) tc between the plate P and the mask M is about 3 mm. Next, the distance meter 100 will be described in more detail.

<距離計>
図4に示すように、距離計100は、マスクM側の距離を計測する第1検出部としての第1距離計100Mと、プレートP側の距離を計測する第2検出部としての第2距離計100Pとを有する。距離計ユニット4は、レンズアレイ8を搭載して移動する、投影光学系3のステージ3Sに固定されている。したがって、第1距離計100M及び第2距離計100Pも、投影光学系3のステージ3Sに固定されて、レンズアレイ8とともに移動する。
<Distance meter>
As shown in FIG. 4, the distance meter 100 includes a first distance meter 100M as a first detection unit that measures a distance on the mask M side and a second distance as a second detection unit that measures a distance on the plate P side. 100P in total. The distance meter unit 4 is fixed to the stage 3S of the projection optical system 3 that moves with the lens array 8 mounted thereon. Therefore, the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are also fixed to the stage 3S of the projection optical system 3 and moved together with the lens array 8.

本実施形態では、距離計100は、ステージ3Sに固定されてレンズアレイ8とともに移動するが、距離計100は、レンズアレイ8とともに移動しなくてもよい。この場合、距離計100は、レンズアレイ8が搭載されたステージ3Sとは別個のステージ等に搭載されて、レンズアレイ8とは独立してX軸方向に移動する。この場合、距離計100が検出した検出値によって計測されたプレート/マスク間距離tcは、X軸方向における位置情報に対応付けられて制御装置9が記憶しておき、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態を制御する際に使用される。   In the present embodiment, the distance meter 100 is fixed to the stage 3 </ b> S and moves with the lens array 8, but the distance meter 100 does not have to move with the lens array 8. In this case, the distance meter 100 is mounted on a stage or the like separate from the stage 3S on which the lens array 8 is mounted, and moves in the X-axis direction independently of the lens array 8. In this case, the plate / mask distance tc measured by the detection value detected by the distance meter 100 is stored in the control device 9 in association with the position information in the X-axis direction, and the mask pattern is projected onto the plate P. Used when controlling the in-focus state during exposure.

第1距離計100Mを用いるのは、プレート/マスク間距離tcを計測する他に、投影光学系3の移動(走査)によるピッチング動作にともなって、プレート/マスク間距離tcに関する情報に生じる誤差を補正するためである。マスクMは、一度マスクステージ1Tに吸着して固定されれば、そのマスクMを使用している間はフォーカス方向、すなわちZ軸方向の位置が変化することはない。したがって、制御装置9は、マスクM側との距離を第1距離計100Mで計測し、モニタすることで、MAL8を備えた投影光学系3の移動によるピッチング動作にともなうプレート/マスク間距離tcの計測誤差を補正することができる。例えば、同一のマスクMを使用している最中に、マスクMまでの距離に変化があった場合、その変化は投影光学系3のピッチングに起因するものであるとして、変化が発生する前の値との差をピッチングに起因する誤差として取扱い、プレート/マスク間距離tcを補正する。   The first distance meter 100M uses the plate / mask distance tc in addition to measuring the plate / mask distance tc due to the pitching operation caused by the movement (scanning) of the projection optical system 3. This is for correction. Once the mask M is attracted and fixed to the mask stage 1T, the position in the focus direction, that is, the Z-axis direction does not change while the mask M is used. Therefore, the control device 9 measures and monitors the distance to the mask M side with the first distance meter 100M, and thereby the plate / mask distance tc associated with the pitching operation by the movement of the projection optical system 3 provided with MAL8. Measurement error can be corrected. For example, if there is a change in the distance to the mask M while using the same mask M, it is assumed that the change is due to the pitching of the projection optical system 3, and before the change occurs. The difference from the value is treated as an error caused by pitching, and the plate / mask distance tc is corrected.

本実施形態では、第1距離計100Mと第2距離計100Pとがステージ3Sに固定されてレンズアレイ8とともに移動する。このため、レンズアレイ8を搭載するステージ3SがZ軸方向に移動した場合に、第1距離計100MとマスクMとの距離がZ1だけ短くなると、第2距離計100PとプレートPとの距離は同じ距離ZL1だけ長くなる。反対に、第1距離計100MとマスクMとの距離がZL1だけ長くなると、第2距離計100PとプレートPとの距離は同じ距離ZL1だけ短くなる。このように、第1距離計100Mと第2距離計100Pとがステージ3Sに固定されることにより、第1距離計100MとマスクMとの距離変化と第2距離計100PとプレートPとの距離変化とが相殺されるので、レンズアレイ8を搭載したステージ3SのZ軸方向における移動が距離計100の計測に与える影響を低減することができる。   In the present embodiment, the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are fixed to the stage 3S and move together with the lens array 8. Therefore, when the stage 3S on which the lens array 8 is mounted moves in the Z-axis direction, if the distance between the first distance meter 100M and the mask M is shortened by Z1, the distance between the second distance meter 100P and the plate P is It becomes longer by the same distance ZL1. Conversely, when the distance between the first distance meter 100M and the mask M is increased by ZL1, the distance between the second distance meter 100P and the plate P is decreased by the same distance ZL1. Thus, the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are fixed to the stage 3S, whereby the distance between the first distance meter 100M and the mask M and the distance between the second distance meter 100P and the plate P are fixed. Since the change is canceled out, the influence of the movement in the Z-axis direction of the stage 3S on which the lens array 8 is mounted on the measurement of the distance meter 100 can be reduced.

図1、図2に示すように、露光装置1は、投影光学系3の移動方向の両側にそれぞれ複数の距離計100を有した距離計ユニット4L、4Tが配置されるので、マスクパターンをプレートPに投影露光する際に照明光学系2及び投影光学系3がX軸方向に移動するときには、距離計ユニット4L、4Tのいずれかの距離計100が先行してプレート/マスク間距離tcを計測することができる。このため、露光装置1は、X軸方向においていずれの方向に移動する場合であってもマスクパターンをプレートPに投影露光することができる。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the exposure apparatus 1 is provided with distance meter units 4L and 4T each having a plurality of distance meters 100 on both sides in the movement direction of the projection optical system 3, so that the mask pattern is plate-shaped. When the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 move in the X-axis direction during projection exposure on P, one of the distance meters 100 of the distance meter units 4L and 4T measures the plate / mask distance tc in advance. can do. For this reason, the exposure apparatus 1 can project and expose the mask pattern onto the plate P regardless of the direction of movement in the X-axis direction.

それぞれの距離計ユニット4L、4Tが有する3個の距離計100R、100C、100Lは、それぞれ投影光学系3のレンズアレイ8R、8C、8Lに対応している。すなわち、X軸方向から見ると、レンズアレイ8Rと距離計100Rとが重なり、レンズアレイ8Cと距離計100Cとが重なり、レンズアレイ8Lと距離計100Lとが重なる。このように、本実施形態では、それぞれのレンズアレイ8R、8C、8Lの位置において、プレート/マスク間距離tcを計測するようになっている。   The three distance meters 100R, 100C, and 100L included in the distance meter units 4L and 4T correspond to the lens arrays 8R, 8C, and 8L of the projection optical system 3, respectively. That is, when viewed from the X-axis direction, the lens array 8R and the distance meter 100R overlap, the lens array 8C and the distance meter 100C overlap, and the lens array 8L and the distance meter 100L overlap. Thus, in the present embodiment, the plate / mask distance tc is measured at the positions of the lens arrays 8R, 8C, and 8L.

上述した通り、レンズアレイ8は薄いため、プレートPとマスクMとの間に配置される投影光学系3も薄い。一般的な露光装置の投影光学系であれば、投影レンズからプレートまでの距離は最低でも10mm程度はある。このため、その空間を利用して、例えば、斜入射オートフォーカス光学系で、プレート表面のZ軸方向における位置を計測し、プレートを載置するステージをZ軸方向へ移動させることにより、投影レンズの焦点位置にプレート表面のZ方向における位置を合焦させることができる。   As described above, since the lens array 8 is thin, the projection optical system 3 disposed between the plate P and the mask M is also thin. In the case of a projection optical system of a general exposure apparatus, the distance from the projection lens to the plate is at least about 10 mm. Therefore, by using the space, for example, by measuring the position of the plate surface in the Z-axis direction with an oblique incidence autofocus optical system and moving the stage on which the plate is placed in the Z-axis direction, a projection lens The position of the plate surface in the Z direction can be focused on the focal position.

しかし、上述したように、レンズアレイ8を有する投影光学系3は薄いため、プレート/マスク間距離tcは3mm程度となる。このため、上述したような斜入射オートフォーカス光学系を用いることはできない。このため、本実施形態では、投影光学系3のステージ3Sに第1距離計100M及び第2距離計100Pを固定して、プレートPとマスクMとの間に形成される薄い空間を、投影光学系3とともにX軸方向に移動するようにしてある。第1距離計100M及び第2距離計100Pは、このような空間で距離を計測できるように構成されている。   However, as described above, since the projection optical system 3 having the lens array 8 is thin, the plate / mask distance tc is about 3 mm. For this reason, the oblique incidence autofocus optical system as described above cannot be used. For this reason, in the present embodiment, the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are fixed to the stage 3S of the projection optical system 3, and a thin space formed between the plate P and the mask M is used as the projection optical system. It moves with the system 3 in the X-axis direction. The first distance meter 100M and the second distance meter 100P are configured to measure the distance in such a space.

図5は、本実施形態に係る距離計ユニット及び距離計の構造を示す平面図である。図5は、X軸方向のスケールを拡大して示してある。図6は、本実施形態に係る距離計をX軸方向から見た状態を示す図である。図5に示すように、距離計ユニット4は、3個の距離計100R、100C、100Lを備えている。距離計100R、100C、100Lは、いずれも第1距離計100M及び第2距離計100Pを備えている。これらはいずれも同じ構造なので、次においてはこれらを区別せず、距離計100として説明する。   FIG. 5 is a plan view showing the structure of the distance meter unit and the distance meter according to the present embodiment. FIG. 5 shows an enlarged scale in the X-axis direction. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the distance meter according to the present embodiment is viewed from the X-axis direction. As shown in FIG. 5, the distance meter unit 4 includes three distance meters 100R, 100C, and 100L. The distance meters 100R, 100C, and 100L each include a first distance meter 100M and a second distance meter 100P. Since these are all the same structure, in the following, they will not be distinguished and will be described as the distance meter 100.

距離計100が有する第1距離計100Mは、第1照射ファイバ103M(本実施形態では1個)と、複数(本実施形態では4個)の第1検出ファイバ104Mと、第1照射ミラー105Mと、複数(本実施形態では4個)の第1受光ミラー106Mとを含む。また、距離計100が有する第2距離計100Pは、第2照射ファイバ103P(本実施形態では1個)と、複数(本実施形態では4個)の第2検出ファイバ104Pと、第2照射ミラー105Pと、複数(本実施形態では4個)の第2受光ミラー106Pとを含む。   The first distance meter 100M included in the distance meter 100 includes a first irradiation fiber 103M (one in the present embodiment), a plurality (four in the present embodiment) of first detection fibers 104M, and a first irradiation mirror 105M. And a plurality (four in this embodiment) of the first light receiving mirrors 106M. The second distance meter 100P included in the distance meter 100 includes a second irradiation fiber 103P (one in the present embodiment), a plurality (four in the present embodiment) of second detection fibers 104P, and a second irradiation mirror. 105P and a plurality (four in this embodiment) of second light receiving mirrors 106P.

第1照射ファイバ103Mと、複数の第1検出ファイバ104Mと、第1照射ミラー105Mと、複数の第1受光ミラー106Mとは、図1、図2に示す投影光学系3のレンズアレイ8とともにX軸方向に移動する。第2照射ファイバ103Pと、複数の第2検出ファイバ104Pと、第2照射ミラー105Pと、複数の第2受光ミラー106Pも同様である。第1照射ファイバ103Mと、第1検出ファイバ104Mと、第2照射ファイバ103Pと、第2検出ファイバ104Pとは、いずれも単一の石英ファイバである。   The first irradiation fiber 103M, the plurality of first detection fibers 104M, the first irradiation mirror 105M, and the plurality of first light receiving mirrors 106M are X together with the lens array 8 of the projection optical system 3 shown in FIGS. Move in the axial direction. The same applies to the second irradiation fiber 103P, the plurality of second detection fibers 104P, the second irradiation mirror 105P, and the plurality of second light receiving mirrors 106P. The first irradiation fiber 103M, the first detection fiber 104M, the second irradiation fiber 103P, and the second detection fiber 104P are all a single quartz fiber.

本実施形態において、第1照射ミラー105Mと複数の第1受光ミラー106Mとは、X軸と平行な直線XLM上に一列に配置される。複数の第1受光ミラー106Mは、第1照射ミラー105Mを中心として、対称に配置されている。すなわち、第1照射ミラー105Mの両側に同数(本実施形態では2個)の第1受光ミラー106Mが配置される。また、第2照射ミラー105Pと複数の第2受光ミラー106Pとは、X軸と平行な直線XLP上に一列に配置されている。複数の第2受光ミラー106Pは、第2照射ミラー105Pを中心として、対称に配置されている。すなわち、第2照射ミラー105Pの両側に同数(本実施形態では2個)の第2受光ミラー106Pが配置される。   In the present embodiment, the first irradiation mirror 105M and the plurality of first light receiving mirrors 106M are arranged in a line on a straight line XLM parallel to the X axis. The plurality of first light receiving mirrors 106M are arranged symmetrically around the first irradiation mirror 105M. That is, the same number (two in this embodiment) of the first light receiving mirrors 106M are arranged on both sides of the first irradiation mirror 105M. The second irradiation mirror 105P and the plurality of second light receiving mirrors 106P are arranged in a line on a straight line XLP parallel to the X axis. The plurality of second light receiving mirrors 106P are arranged symmetrically around the second irradiation mirror 105P. That is, the same number (two in this embodiment) of the second light receiving mirrors 106P is arranged on both sides of the second irradiation mirror 105P.

第1照射ファイバ103Mの一端は、第1照射ミラー105Mに対向しており、他端は第1光源101Mに対向している。同様に、第2照射ファイバ103Pの一端は、第2照射ミラー105Pに対向しており、他端は第2光源101Pに対向している。このような構造により、第1照射ファイバ103Mは、第1光源101Mからの光(第1光)を第1照射ミラー105Mに導光して照射し、第2照射ファイバ103Pは、第2光源101Pからの光(第2光)を第2照射ミラー105Pに導光して照射する。本実施形態においては、第1光源101M及び第2光源101Pに、白色LED(Light Emitting Diode)を用いている。第1光源101M及び第2光源101Pの種類は問わないが、第2光源101Pが照射する第2光はプレートPに照射されるので、プレートPの表面に塗布されたレジストの吸収波長とは異なる波長の光を照射するものであってもよい。   One end of the first irradiation fiber 103M faces the first irradiation mirror 105M, and the other end faces the first light source 101M. Similarly, one end of the second irradiation fiber 103P faces the second irradiation mirror 105P, and the other end faces the second light source 101P. With such a structure, the first irradiation fiber 103M guides and irradiates light (first light) from the first light source 101M to the first irradiation mirror 105M, and the second irradiation fiber 103P includes the second light source 101P. Light (second light) is guided to the second irradiation mirror 105P and irradiated. In the present embodiment, white LEDs (Light Emitting Diodes) are used for the first light source 101M and the second light source 101P. The types of the first light source 101M and the second light source 101P are not limited. However, since the second light emitted from the second light source 101P is irradiated to the plate P, it is different from the absorption wavelength of the resist applied to the surface of the plate P. It may irradiate light of a wavelength.

図6に示すように、第1照射ミラー105Mは、第1照射ファイバ103Mから照射された第1光を反射してマスクMの表面に照射し、第2照射ミラー105Pは、第2照射ファイバ103Pから照射された第2光を反射して、プレートPの表面に照射する。マスクMの表面で反射した第1光の反射光は、複数の第1受光ミラー106Mが受光し、プレートPの表面で反射した第2光の反射光は、複数の第2受光ミラー106Pが受光する。   As shown in FIG. 6, the first irradiation mirror 105M reflects the first light irradiated from the first irradiation fiber 103M and irradiates the surface of the mask M, and the second irradiation mirror 105P includes the second irradiation fiber 103P. The second light emitted from is reflected to irradiate the surface of the plate P. The reflected light of the first light reflected by the surface of the mask M is received by the plurality of first light receiving mirrors 106M, and the reflected light of the second light reflected by the surface of the plate P is received by the plurality of second light receiving mirrors 106P. To do.

第1検出ファイバ104Mの一端は第1受光ミラー106Mに対向しており、他端は第1受光センサ102AM、102BMに対向している。同様に、第2検出ファイバ104Pの一端は第2受光ミラー106Pに対向しており、他端は第2受光センサ102AP、102BPに対向している。より具体的には、第1照射ミラー105Mに隣接する2個の第1受光ミラー106Mに一端が対向する2個の第1検出ファイバ104Mの他端は、1個の第1受光センサ102AMと対向している。そして、第1照射ミラー105Mに隣接する2個の第1受光ミラー106Mの外側に配置された2個の第1受光ミラー106Mに一端が対向する2個の第1検出ファイバ104Mの他端は、1個の第1受光センサ102BMと対向している。同様に、第2照射ミラー105Pに隣接する2個の第2受光ミラー106Pに一端が対向する2個の第2検出ファイバ104Pの他端は、1個の第2受光センサ102APと対向している。そして、第2照射ミラー105Pに隣接する2個の第2受光ミラー106Pの外側に配置された2個の第2受光ミラー106Pに一端が対向する2個の第2検出ファイバ104Pの他端は、1個の第2受光センサ102BPと対向している。   One end of the first detection fiber 104M faces the first light receiving mirror 106M, and the other end faces the first light receiving sensors 102AM and 102BM. Similarly, one end of the second detection fiber 104P faces the second light receiving mirror 106P, and the other end faces the second light receiving sensors 102AP and 102BP. More specifically, the other ends of the two first detection fibers 104M whose one ends are opposed to the two first light receiving mirrors 106M adjacent to the first irradiation mirror 105M are opposed to the one first light receiving sensor 102AM. doing. Then, the other ends of the two first detection fibers 104M whose one ends are opposed to the two first light receiving mirrors 106M arranged outside the two first light receiving mirrors 106M adjacent to the first irradiation mirror 105M, Opposite to one first light receiving sensor 102BM. Similarly, the other ends of the two second detection fibers 104P whose one ends are opposed to the two second light receiving mirrors 106P adjacent to the second irradiation mirror 105P are opposed to one second light receiving sensor 102AP. . Then, the other ends of the two second detection fibers 104P whose one ends are opposed to the two second light receiving mirrors 106P disposed outside the two second light receiving mirrors 106P adjacent to the second irradiation mirror 105P, It faces one second light receiving sensor 102BP.

このような構造により、複数の第1受光ミラー106Mが受光した第1光の反射光は、複数の第1検出ファイバ104Mによって第1受光センサ102AM、102BMに導光されてこれらに受光される。同様に、複数の第2受光ミラー106Pが受光した第2光の反射光は、複数の第2検出ファイバ104Pによって第2受光センサ102AP、102BPに導光されてこれらに受光される。第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPは、例えば、フォトダイオード又はフォトトランジスタ等の受光素子である。   With such a structure, the reflected light of the first light received by the plurality of first light receiving mirrors 106M is guided to and received by the first light receiving sensors 102AM and 102BM by the plurality of first detection fibers 104M. Similarly, the reflected light of the second light received by the plurality of second light receiving mirrors 106P is guided to and received by the second light receiving sensors 102AP and 102BP by the plurality of second detection fibers 104P. The first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP are light receiving elements such as photodiodes or phototransistors, for example.

第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPは、制御装置9に接続されている。第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPの検出値、すなわちこれらの受光量に対応した電気信号は、制御装置9が取得する。制御装置9は、プレート/マスク間距離tcに関する情報を求める演算部9Cと、図1に示す露光装置1の動作を制御する装置制御部9Mとを含んでいる。制御装置9は、例えば、CPU(Central Processing Unit)とメモリとを含むコンピュータであり、演算部9C及び装置制御部9Mの機能は、CPUが実現する。   The first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP are connected to the control device 9. The control device 9 acquires detection values of the first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP, that is, electric signals corresponding to the amounts of received light. The control device 9 includes a calculation unit 9C that obtains information on the plate / mask distance tc and a device control unit 9M that controls the operation of the exposure apparatus 1 shown in FIG. The control device 9 is, for example, a computer including a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and the functions of the calculation unit 9C and the device control unit 9M are realized by the CPU.

本実施形態において、第1光源101M、第2光源101P、第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPは、投影光学系3の外部に配置されており、投影光学系3とともには移動しない。このため、屈曲性のある第1照射ファイバ103M及び第2照射ファイバ103Pを介して第1光源101M及び第2光源101Pからの光を投影光学系3内の第1照射ミラー105M及び第2照射ミラー105Pに導光する。同様に、屈曲性のある第1検出ファイバ104M及び第2検出ファイバ104Pを介してプレートPの表面(プレート表面)Ppからの反射光を第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPに導光する。このような構造により、静止系に配置された第1光源101M、第2光源101P、第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPと、投影光学系3に配置された第1距離計100M及び第2距離計100Pとの間で照明光及び反射光を導光することができる。   In the present embodiment, the first light source 101M, the second light source 101P, the first light receiving sensors 102AM and 102BM, and the second light receiving sensors 102AP and 102BP are disposed outside the projection optical system 3, and together with the projection optical system 3 Do not move. Therefore, the first irradiation mirror 105M and the second irradiation mirror in the projection optical system 3 emit light from the first light source 101M and the second light source 101P via the flexible first irradiation fiber 103M and the second irradiation fiber 103P. The light is guided to 105P. Similarly, the reflected light from the surface (plate surface) Pp of the plate P through the flexible first detection fiber 104M and the second detection fiber 104P is reflected on the first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP. To guide the light. With such a structure, the first light source 101M, the second light source 101P, the first light receiving sensors 102AM and 102BM, and the second light receiving sensors 102AP and 102BP arranged in the stationary system, and the first distance arranged in the projection optical system 3 are arranged. Illumination light and reflected light can be guided between the meter 100M and the second distance meter 100P.

なお、第1光源101M、第2光源101P、第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPは、投影光学系3に搭載されて、投影光学系3とともに移動するようにしてもよい。この場合、制御装置9は、配線を介して第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPの検出値を取得する。また、第1光源101M及び第2光源101Pは、配線を介して投影光学系3の外部、すなわち静止系から電力の供給を受ける。   The first light source 101M, the second light source 101P, the first light receiving sensors 102AM and 102BM, and the second light receiving sensors 102AP and 102BP may be mounted on the projection optical system 3 and moved together with the projection optical system 3. . In this case, the control device 9 acquires detection values of the first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP through the wiring. The first light source 101M and the second light source 101P are supplied with electric power from the outside of the projection optical system 3, that is, the stationary system, via wiring.

本実施形態において、第1距離計100Mが有する第1照射ファイバ103Mと第1照射ミラー105Mとは、マスクMに第1光を照射する第1発光部に相当し、複数の第1受光ミラー106Mと複数の第1検出ファイバ104Mとは、第1発光部がマスクMに照射した第1光の反射光を受光する複数の第1受光部に相当する。同様に、第2距離計100Pが有する第2照射ファイバ103Pと第2照射ミラー105Pとは、プレートPに第2光を照射する第2発光部に相当し、複数の第2受光ミラー106Pと複数の第2検出ファイバ104Pとは、第2発光部がプレートPに照射した第2光の反射光を受光する複数の第2受光部に相当する。次に、第1距離計100Mと第2距離計100PとによるマスクMまでの距離とプレートまでの距離との計測について説明する。上述した通り、第1距離計100Mと第2距離計100Pとは構成が同様で、計測する距離が異なるのみなので、次においては、プレートPまでの距離を計測する第2距離計100Pを例として説明する。   In the present embodiment, the first irradiation fiber 103M and the first irradiation mirror 105M included in the first distance meter 100M correspond to a first light emitting unit that irradiates the mask M with the first light, and a plurality of first light receiving mirrors 106M. And the plurality of first detection fibers 104M correspond to a plurality of first light receiving portions that receive the reflected light of the first light irradiated to the mask M by the first light emitting portion. Similarly, the second irradiation fiber 103P and the second irradiation mirror 105P included in the second distance meter 100P correspond to a second light emitting unit that irradiates the plate P with the second light, and includes a plurality of second light receiving mirrors 106P and a plurality of second light receiving mirrors 106P. The second detection fiber 104P corresponds to a plurality of second light receiving portions that receive the reflected light of the second light irradiated to the plate P by the second light emitting portion. Next, measurement of the distance to the mask M and the distance to the plate by the first distance meter 100M and the second distance meter 100P will be described. As described above, since the first distance meter 100M and the second distance meter 100P have the same configuration and differ only in the distance to be measured, in the following, the second distance meter 100P that measures the distance to the plate P is taken as an example. explain.

図7から図9は、第2距離計でプレートまでの距離を計測する例を示す図である。図7に示すように、第2照射ファイバ103P及び複数の第2検出ファイバ104Pは、中心がマスクMとプレートPとの間の同一の平面Vp上に存在する。本実施形態において、複数の第2検出ファイバ104Pは、直径Dが0.25mmの多成分ファイバであって、取り込み開口角2θ=120度である。   7 to 9 are diagrams illustrating an example in which the distance to the plate is measured by the second rangefinder. As shown in FIG. 7, the center of the second irradiation fiber 103P and the plurality of second detection fibers 104P is on the same plane Vp between the mask M and the plate P. In the present embodiment, the plurality of second detection fibers 104P are multicomponent fibers having a diameter D of 0.25 mm, and have an intake opening angle 2θ = 120 degrees.

第2照射ファイバ103Pに隣接する第2検出ファイバ104Pから第2照射ファイバ103Pまでの距離をr1、第2照射ファイバ103Pに隣接する第2検出ファイバ104Pの外側にある第2検出ファイバ104Pから第2照射ファイバ103Pまでの距離をr2とする。次においては、必要に応じて、第2照射ファイバ103Pに隣接する第2検出ファイバ104Pを第2検出ファイバ104PA1、104PA2とし、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の外側の第2検出ファイバ104Pを第2検出ファイバ104PB1、104PB2とする。   The distance from the second detection fiber 104P adjacent to the second irradiation fiber 103P to the second irradiation fiber 103P is r1, and the distance from the second detection fiber 104P outside the second detection fiber 104P adjacent to the second irradiation fiber 103P is second. The distance to the irradiation fiber 103P is r2. Next, if necessary, the second detection fiber 104P adjacent to the second irradiation fiber 103P is set as the second detection fibers 104PA1 and 104PA2, and the second detection fiber 104P outside the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 is set to the second. The detection fibers 104PB1 and 104PB2 are used.

本実施形態では、第2照射ファイバ103Pを中心として2個の第2検出ファイバ104PA1、104PA2が対称に、かつ2個の第2検出ファイバ104PB1、104PB2が対称に配置されている。第2検出ファイバ104PA1、104PA2、104PB1、104PB2はこのような第2照射ファイバ103Pを中心とした対称配置に限定されるものではない。例えば、すなわち、第2照射ファイバ103Pに対して一方側のみに第2検出ファイバ104PA1、104PB1が配置されてもよい。   In the present embodiment, the two second detection fibers 104PA1 and 104PA2 are arranged symmetrically with the second irradiation fiber 103P as the center, and the two second detection fibers 104PB1 and 104PB2 are arranged symmetrically. The second detection fibers 104PA1, 104PA2, 104PB1, and 104PB2 are not limited to the symmetrical arrangement around the second irradiation fiber 103P. For example, the second detection fibers 104PA1 and 104PB1 may be arranged only on one side with respect to the second irradiation fiber 103P.

図8に示すように、第2照射ファイバ103Pの端面(出射面)103Tから第2照射ミラー105Pまでの距離をYaとする。また、図9に示すように、第2検出ファイバ104Pの端面(受光面)104Tから第2受光ミラー106Pまでの距離をYaとする。図8、図9に示すように、第2照射ミラー105P及び複数の第2受光ミラー106Pは、プレートPを支持する露光装置1のプレートステージ1Sの表面1Spに対して傾斜している。プレートステージ1Sの表面1Spに対する第2照射ミラー105P及び複数の第2受光ミラー106Pの傾きの大きさ及び方向は同一である。第2照射ミラー105P及び第2受光ミラー106Pが傾斜した状態において、これらのZ方向における寸法は、いずれもZmである。   As shown in FIG. 8, the distance from the end surface (outgoing surface) 103T of the second irradiation fiber 103P to the second irradiation mirror 105P is assumed to be Ya. As shown in FIG. 9, the distance from the end surface (light receiving surface) 104T of the second detection fiber 104P to the second light receiving mirror 106P is assumed to be Ya. As shown in FIGS. 8 and 9, the second irradiation mirror 105P and the plurality of second light receiving mirrors 106P are inclined with respect to the surface 1Sp of the plate stage 1S of the exposure apparatus 1 that supports the plate P. The magnitude and direction of the inclination of the second irradiation mirror 105P and the plurality of second light receiving mirrors 106P with respect to the surface 1Sp of the plate stage 1S are the same. In the state where the second irradiation mirror 105P and the second light receiving mirror 106P are inclined, the dimensions in the Z direction are both Zm.

第2照射ファイバ103Pは、図5に示す第2光源101Pからの第2光を導光し、第2照射ミラー105Pを介してプレートPの表面(プレート表面)Ppを照射する。プレートPの位置がZ1であり、第2照射ファイバ103P及び複数の第2検出ファイバ104Pの中心からプレート表面Ppまでの距離がCaである場合、プレート表面Ppで反射した第2光の反射光の光束の一部は、第2照射ミラー105Pに隣接する第2受光ミラー106Pを介して、第2検出ファイバ104PA1、104PA2に入射する。第2検出ファイバ104PA1、104PA2に入射した光束の一部は、第2受光センサ102APが受光する。   The second irradiation fiber 103P guides the second light from the second light source 101P shown in FIG. 5, and irradiates the surface (plate surface) Pp of the plate P through the second irradiation mirror 105P. When the position of the plate P is Z1 and the distance from the center of the second irradiation fiber 103P and the plurality of second detection fibers 104P to the plate surface Pp is Ca, the reflected light of the second light reflected by the plate surface Pp A part of the light beam enters the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 via the second light receiving mirror 106P adjacent to the second irradiation mirror 105P. A part of the light beam incident on the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 is received by the second light receiving sensor 102AP.

プレートPのZ軸方向における位置がZ2に変化して、第2照射ファイバ103P及び複数の第2検出ファイバ104Pの中心からプレート表面Ppまでの距離がCb(Ca<Cb)になったとする。この場合、プレート表面Ppで反射した第2光の反射光の光束の一部は、第2照射ミラー105Pに隣接する第2受光ミラー106Pの外側に配置された第2受光ミラー106Pを介して、第2検出ファイバ104PB1、104PB2にも入射する。第2検出ファイバ104PB1、104PB2に入射した光束の一部は、第2受光センサ102BPが受光する。   Assume that the position of the plate P in the Z-axis direction changes to Z2, and the distance from the center of the second irradiation fiber 103P and the plurality of second detection fibers 104P to the plate surface Pp becomes Cb (Ca <Cb). In this case, a part of the reflected light of the second light reflected by the plate surface Pp passes through the second light receiving mirror 106P disposed outside the second light receiving mirror 106P adjacent to the second irradiation mirror 105P. It also enters the second detection fibers 104PB1 and 104PB2. A part of the light beam incident on the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 is received by the second light receiving sensor 102BP.

プレートPのZ軸方向における位置がZ2であるとき、第2照射ファイバ103Pに隣接する第2検出ファイバ104PA1、104PA2に入射し、第2受光センサ102APが受光した光束の量(受光量)は、プレートPのZ軸方向における位置がZ1であるときよりも少なくなる。また、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の外側に配置されている第2検出ファイバ104PB1、104PB2に入射し、第2受光センサ102BPが受光した光束の量(受光量)は、プレートPのZ軸方向における位置がZ1であるときよりも多くなる。このように、プレート表面PpのZ方向における位置が変化すると、第2受光センサ102AP、102BPに入射する光束の量、すなわち受光量が変化する。したがって、プレート表面PpのZ方向における位置は、第2受光センサ102AP、102BPに入射する光束の量、すなわち受光量の違いとして計測できる。次に、プレート表面PpのZ方向における位置と、第2受光センサ102AP、102BPとで検出される受光量との関係を説明する。   When the position of the plate P in the Z-axis direction is Z2, the amount of light (the amount of received light) incident on the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 adjacent to the second irradiation fiber 103P and received by the second light receiving sensor 102AP is The position of the plate P in the Z-axis direction is smaller than when the position is Z1. Further, the amount of light (the amount of received light) incident on the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 disposed outside the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and received by the second light receiving sensor 102BP is the Z-axis direction of the plate P. It becomes more than when the position at is Z1. As described above, when the position of the plate surface Pp in the Z direction changes, the amount of light flux incident on the second light receiving sensors 102AP and 102BP, that is, the amount of received light changes. Accordingly, the position of the plate surface Pp in the Z direction can be measured as the amount of light flux incident on the second light receiving sensors 102AP and 102BP, that is, the difference in the amount of received light. Next, the relationship between the position of the plate surface Pp in the Z direction and the amount of received light detected by the second light receiving sensors 102AP and 102BP will be described.

図10は、第2検出ファイバの受光面とプレート面までの距離を変化させたときにおける光量分布の変化を示す図である。図11は、第2検出ファイバの受光量とZ軸方向におけるプレート面の位置との関係を示す図である。図12は、第2検出ファイバの受光量と、出射面から受光面までの往復距離との関係を示す図である。図10の縦軸は照度の相対値(相対照度)、図11、図12の縦軸は、受光量の相対値である。図10のZ1からZ8で示す曲線は、第2照射ファイバ103Pの出射面103Tから出射した光束の、プレート表面Ppにおける分布を示している。Z1からZ8で示す曲線は、第2検出ファイバ104Pの出射面103Tから出射した光束の角度特性を示す。Z1からZ8となるにしたがって、出射面103Tからプレート表面Ppまでの距離は大きくなる。光束の分布としては式(1)で表される正規分布を用いた。式(1)のa、bは定数である。図10の縦軸は、プレート表面Ppにおける光束の照度(相対照度)を示し、横軸は第2検出ファイバ104Pからプレート表面Ppに照射された光(第2光)のプレート表面Ppにおける直径(相対値)を示している。
Y=b/√(2×π)×exp{−(X/a)/2}・・・(1)
FIG. 10 is a diagram illustrating a change in the light amount distribution when the distance between the light receiving surface of the second detection fiber and the plate surface is changed. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the second detection fiber and the position of the plate surface in the Z-axis direction. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the second detection fiber and the reciprocal distance from the light exit surface to the light receiving surface. The vertical axis in FIG. 10 is a relative value of illuminance (relative illuminance), and the vertical axes in FIGS. 11 and 12 are relative values of the amount of received light. The curves indicated by Z1 to Z8 in FIG. 10 indicate the distribution on the plate surface Pp of the light beam emitted from the emission surface 103T of the second irradiation fiber 103P. The curves indicated by Z1 to Z8 indicate the angle characteristics of the light beam emitted from the emission surface 103T of the second detection fiber 104P. The distance from the exit surface 103T to the plate surface Pp increases with increasing Z1 to Z8. A normal distribution represented by the equation (1) was used as the distribution of the luminous flux. In the formula (1), a and b are constants. The vertical axis of FIG. 10 indicates the illuminance (relative illuminance) of the light flux on the plate surface Pp, and the horizontal axis indicates the diameter (second light) of the light (second light) irradiated from the second detection fiber 104P on the plate surface Pp. Relative value).
Y = b / √ (2 × π) × exp {- (X / a) 2/2} ··· (1)

図10のA1、A2は、図7に示す第2検出ファイバ104PA1、104PA2の位置を示し、B1、B2は、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の位置を示している。図10から、プレート表面PpのZ軸方向における位置が変化すると、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の位置のおける相対照度と、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の位置における相対照度とが変化することが分かる。   10, A1 and A2 indicate the positions of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 illustrated in FIG. 7, and B1 and B2 indicate the positions of the second detection fibers 104PB1 and 104PB2. From FIG. 10, when the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction changes, the relative illuminance at the positions of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and the relative illuminance at the positions of the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 may change. I understand.

図11は、図10に示す相対照度から、第2検出ファイバ104PA1、104PA2と第2検出ファイバ104PB1、104PB2とが受光する光束の照度を受光量として求め、得られた受光量とZ軸方向におけるプレート表面Ppの位置Z1からZ8との関係を示している。図11の点線は、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の受光量の変化を示し、図11の一点鎖線は、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光量の変化を示す。図11の実線は、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の受光量をA、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光量をBとしたときの指標値(A−B)/(A+B)を示す。指標値(A−B)/(A+B)は、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の受光量Aと、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光量Bとの差分値、すなわち、異なる第2受光部間における差分値を含んでいる。   In FIG. 11, the illuminance of the light beam received by the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 is obtained as the amount of received light from the relative illuminance shown in FIG. The relationship between positions Z1 to Z8 on the plate surface Pp is shown. Dotted lines in FIG. 11 indicate changes in the amount of light received by the second detection fibers 104PA1 and 104PA2, and alternate long and short dash lines in FIG. 11 indicate changes in the amount of light received by the second detection fibers 104PB1 and 104PB2. The solid line in FIG. 11 indicates the index value (A−B) / (A + B) when the received light amounts of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 are A, and the received light amounts of the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 are B. The index value (A−B) / (A + B) is a difference value between the received light amount A of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and the received light amount B of the second detection fibers 104PB1 and 104PB2, that is, between different second light receiving parts. The difference value is included.

図11に示すように、第2検出ファイバ104PA1、104PA2の受光量と、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光量とは、プレート表面PpのZ軸方向における位置に応じて変化する。その結果として、第2検出ファイバ104PA1、104PA2から導光された第2光の反射光を受光する第2受光センサ102APの受光量と、第2検出ファイバ104PB1、104PB2から導光された第2光の反射光を受光する第2受光センサ102BPの受光量とは、プレート表面PpのZ軸方向における位置に応じて変化する。   As shown in FIG. 11, the amount of light received by the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and the amount of light received by the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 vary depending on the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction. As a result, the received light amount of the second light receiving sensor 102AP that receives the reflected light of the second light guided from the second detection fibers 104PA1 and 104PA2, and the second light guided from the second detection fibers 104PB1 and 104PB2. The amount of light received by the second light receiving sensor 102BP that receives the reflected light varies depending on the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction.

図12は、図11の横軸を、第2照明ファイバ103Pの出射面103Tから第2検出ファイバ104PA1、104PA2及び第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光面104Tまでの往復距離(出射面−受光面間距離)に変換したものである。単位はmmである。出射面−受光面間距離は、第2照射ファイバの出射面から照射された光(第2光)がプレート表面Ppで反射して、第2検出ファイバ104PA1等の受光面104Tに至るまでの距離である。図12に示すように、指標値(A−B)/(A+B)は、出射面−受光面間距離との相関が認められるとともに、出射面−受光面間距離に応じて線形性を保って変化する範囲ALが存在する。   In FIG. 12, the horizontal axis of FIG. 11 represents the reciprocal distance from the emission surface 103T of the second illumination fiber 103P to the light receiving surface 104T of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 and the second detection fibers 104PB1 and 104PB2. Distance). The unit is mm. The distance between the emitting surface and the light receiving surface is a distance from the light (second light) irradiated from the emitting surface of the second irradiation fiber reflected by the plate surface Pp to the light receiving surface 104T such as the second detection fiber 104PA1. It is. As shown in FIG. 12, the index value (A−B) / (A + B) has a correlation with the distance between the exit surface and the light receiving surface and maintains linearity according to the distance between the exit surface and the light receiving surface. There is a changing range AL.

例えば、出射面−受光面間距離が4mmの位置(出射面103Tからプレート表面Ppまでの光軸上の長さは2mmになる)を基準として、出射面103Tから第2照射ミラー105Pまでの距離Ya(図8参照)を1.5mmとし、第2照明ミラー105Pからプレート表面Ppまでの距離を0.5mmとする。このときのプレート表面PpのZ軸方向における位置を基準として、指標値(A−B)/(A+B)は、±0.2mmの範囲ALで線形性が認められる(図12参照)。   For example, the distance from the exit surface 103T to the second irradiation mirror 105P on the basis of the position where the distance between the exit surface and the light receiving surface is 4 mm (the length on the optical axis from the exit surface 103T to the plate surface Pp is 2 mm). Ya (see FIG. 8) is 1.5 mm, and the distance from the second illumination mirror 105P to the plate surface Pp is 0.5 mm. With reference to the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction at this time, the index value (A−B) / (A + B) has linearity within a range AL of ± 0.2 mm (see FIG. 12).

図12に示した範囲ALは往復の距離なので±0.4mmであるが、Z軸方向におけるプレート表面Ppの位置に変換すると、±0.2mmとなる。したがって、プレート表面PpのZ軸方向における位置が±0.2mmの範囲で変化したとき、第2受光センサ102AP、102BPの検出値から指標値(A−B)/(A+B)の値を求めれば、プレート表面PpのZ軸方向における位置が検出できることになる。検出の分解能は、第2受光センサ102AP、102Bpの検出値の階調分解能にも依存する。階調分解能を200階調と仮定すると、Z軸方向における検出の分解能は±0.2mm/200=±1μmmと見積もることができる。本実施形態では、Z軸方向において計測可能なダイナミックレンジは、前述したように±0.2mmである。   The range AL shown in FIG. 12 is ± 0.4 mm because it is a reciprocal distance, but when converted to the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction, it becomes ± 0.2 mm. Therefore, when the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction changes within a range of ± 0.2 mm, the index value (A−B) / (A + B) can be obtained from the detection values of the second light receiving sensors 102AP and 102BP. The position of the plate surface Pp in the Z-axis direction can be detected. The resolution of detection also depends on the gradation resolution of the detection values of the second light receiving sensors 102AP and 102Bp. Assuming that the gradation resolution is 200 gradations, the detection resolution in the Z-axis direction can be estimated to be ± 0.2 mm / 200 = ± 1 μmm. In this embodiment, the dynamic range that can be measured in the Z-axis direction is ± 0.2 mm as described above.

第2検出ファイバ104PA1、104PA2の受光量Aは第2受光センサ102APの受光量であり、第2検出ファイバ104PB1、104PB2の受光量Bは第2受光センサ102BPの受光量である。図5に示す制御装置9の演算部9Cは、第2受光センサ102AP、102BPの検出値から指標値(A−B)/(A+B)を求める。そして、演算部9Cは、求めた指標値(A−B)/(A+B)からプレート表面Ppまでの距離を求める。上述した出射面−受光面間距離は、出射面103Tからプレート表面Ppを経由して受光面104Tへ至る距離なので、プレート表面Ppから受光面104Tまでの距離は、出射面−受光面間距離の1/2になる。受光面104Tから第2受光ミラー106Pまでの距離はYaで既知なので、演算部9Cは、第2受光ミラー106Pからプレート表面Ppまでの距離は、出射面−受光面間距離の1/2から距離Yaを減算することにより求めることができる。このようにして、演算部9Cは、第2受光ミラー106Pからプレート表面Ppまでの距離を求める。   The received light amount A of the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 is the received light amount of the second light receiving sensor 102AP, and the received light amount B of the second detection fibers 104PB1 and 104PB2 is the received light amount of the second light receiving sensor 102BP. The calculation unit 9C of the control device 9 illustrated in FIG. 5 obtains the index value (A−B) / (A + B) from the detection values of the second light receiving sensors 102AP and 102BP. Then, the calculation unit 9C obtains the distance from the obtained index value (A−B) / (A + B) to the plate surface Pp. The distance between the emitting surface and the light receiving surface described above is the distance from the emitting surface 103T to the light receiving surface 104T via the plate surface Pp. Therefore, the distance from the plate surface Pp to the light receiving surface 104T is the distance between the emitting surface and the light receiving surface. 1/2. Since the distance from the light receiving surface 104T to the second light receiving mirror 106P is known as Ya, the calculation unit 9C determines that the distance from the second light receiving mirror 106P to the plate surface Pp is 1/2 of the distance between the light emitting surface and the light receiving surface. It can be obtained by subtracting Ya. In this way, the calculation unit 9C obtains the distance from the second light receiving mirror 106P to the plate surface Pp.

第1距離計100Mは、距離の計測対象がマスクMである以外は第2距離計100Pと同様である。したがって、演算部9Cは、第1受光センサ102AM、102BMの検出値から指標値(A−B)/(A+B)を求め、第2受光ミラー106Pからプレート表面Ppまでの距離を求めた手法と同様の手法で、第1受光ミラー106MからマスクMの表面までの距離を求める。第1受光ミラー106Mと第2受光ミラー106PとのZ軸方向における位置が同じであれば、第1受光ミラー106MからマスクMの表面までの距離と、第2受光ミラー106Pからプレート表面Ppまでの距離との和がプレート/マスク間距離tcになる。第1受光ミラー106Mと第2受光ミラー106PとのZ軸方向における位置が異なる場合、両者の差と、第1受光ミラー106MからマスクMの表面までの距離と、第2受光ミラー106Pからプレート表面Ppまでの距離とを用いて、プレート/マスク間距離tcを求めることができる。このようにして、演算部9Cは、プレートPとマスクMとの距離に関する情報(計測結果)を求める。   The first distance meter 100M is the same as the second distance meter 100P except that the distance measurement target is the mask M. Accordingly, the calculation unit 9C obtains the index value (A−B) / (A + B) from the detection values of the first light receiving sensors 102AM and 102BM, and is similar to the method for obtaining the distance from the second light receiving mirror 106P to the plate surface Pp. In this way, the distance from the first light receiving mirror 106M to the surface of the mask M is obtained. If the positions in the Z-axis direction of the first light receiving mirror 106M and the second light receiving mirror 106P are the same, the distance from the first light receiving mirror 106M to the surface of the mask M and the distance from the second light receiving mirror 106P to the plate surface Pp. The sum with the distance is the plate / mask distance tc. When the positions of the first light receiving mirror 106M and the second light receiving mirror 106P are different in the Z-axis direction, the difference between them, the distance from the first light receiving mirror 106M to the surface of the mask M, and the surface from the second light receiving mirror 106P to the plate surface Using the distance to Pp, the plate / mask distance tc can be obtained. In this way, the calculation unit 9C obtains information (measurement result) regarding the distance between the plate P and the mask M.

上記の例では、演算部9Cは、指標値(A−B)/(A+B)を用いて、プレート/マスク間距離tcそのものをプレートPとマスクMとの距離に関する情報として求めたが、指標値(A−B)/(A+B)を用いて、プレート/マスク間距離tcの変化をプレートPとマスクMとの距離に関する情報として求めてもよい。例えば、プレートP及びマスクMのZ軸方向における位置の基準を露光装置1に用意しておく。露光の開始前に、演算部9Cは、位置の基準での第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPの検出値を取得して、マスクM側とプレートP側との両方の指標値(A−B)/(A+B)を求める。この指標値(A−B)/(A+B)が、基準の位置での値となる。   In the above example, the calculation unit 9C uses the index value (A−B) / (A + B) to obtain the plate / mask distance tc itself as information on the distance between the plate P and the mask M. The change in the plate / mask distance tc may be obtained as information regarding the distance between the plate P and the mask M using (A−B) / (A + B). For example, a reference for the position of the plate P and the mask M in the Z-axis direction is prepared in the exposure apparatus 1. Prior to the start of exposure, the calculation unit 9C acquires the detection values of the first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensors 102AP and 102BP on the basis of the position, and both the mask M side and the plate P side are detected. An index value (A−B) / (A + B) is obtained. This index value (A−B) / (A + B) is a value at the reference position.

露光中、すなわち、投影光学系3とともに第1距離計100M及び第2距離計100PがX軸方向へ移動している状態において、演算部9Cは、第1受光センサ102AM、102BM及び第2受光センサ102AP、102BPの検出値を取得する。そして、演算部9Cは、基準の位置での指標値(A−B)/(A+B)と、露光中における指標値(A−B)/(A+B)との差分をプレート/マスク間距離tcの変化とする。このように、本実施形態において、演算部9Cは、異なる第1受光部間における受光量の差分値と、異なる第2受光部間における受光量の差分値とに基づいて、プレート/マスク間距離tc又はプレート/マスク間距離tcの変化等といった、プレートPとマスクMとの距離に関する情報を求める。制御装置9は、距離計100が計測し、演算部9Cによって求められたプレートPとマスクMとの距離に関する情報に基づいてプレートPとマスクMと投影光学系3との位置関係を制御することにより、投影光学系3が有する投影レンズの焦点位置にプレートPの表面を合焦させながら、マスクパターンをプレートPに投影露光する。   During exposure, that is, in a state where the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are moved in the X-axis direction together with the projection optical system 3, the calculation unit 9C includes the first light receiving sensors 102AM and 102BM and the second light receiving sensor. The detection values of 102AP and 102BP are acquired. Then, the calculation unit 9C calculates the difference between the index value (A−B) / (A + B) at the reference position and the index value (A−B) / (A + B) during exposure as the plate / mask distance tc. Change. As described above, in this embodiment, the calculation unit 9C calculates the distance between the plates / masks based on the difference value of the received light amount between the different first light receiving units and the difference value of the received light amount between the different second light receiving units. Information on the distance between the plate P and the mask M, such as tc or a change in the plate / mask distance tc, is obtained. The control device 9 controls the positional relationship between the plate P, the mask M, and the projection optical system 3 based on the information about the distance between the plate P and the mask M measured by the distance meter 100 and obtained by the calculation unit 9C. Thus, the mask pattern is projected and exposed on the plate P while the surface of the plate P is focused on the focal position of the projection lens of the projection optical system 3.

次に、第2距離計100P(第1距離計100Mも同様)について、被検出面、すなわちプレート表面Ppのパターンの影響について考える。出射面103Tから第2照射ミラー105Pまでの距離Ya(図7参照)を1.5mmとし、第2照明ミラー105Pからプレート表面Ppまでの距離を0.5mmとしたとき、すなわち、出射面103Tからプレート表面Ppまでの距離が2mmであるときを基準位置とする。このとき、第2照明ファイバ103Pから射出されている光(第2光)が照射されているプレート表面Ppの照射範囲は直径が約7mmの円形である。第2検出ファイバ104PA1、104PA2等の受光面104Tには、直径が約1.4mmの範囲に第2光の反射光の光束が入射することになる。   Next, regarding the second distance meter 100P (the same applies to the first distance meter 100M), the influence of the pattern of the detection surface, that is, the plate surface Pp will be considered. When the distance Ya (see FIG. 7) from the exit surface 103T to the second irradiation mirror 105P is 1.5 mm and the distance from the second illumination mirror 105P to the plate surface Pp is 0.5 mm, that is, from the exit surface 103T. A reference position is defined when the distance to the plate surface Pp is 2 mm. At this time, the irradiation range of the plate surface Pp irradiated with the light (second light) emitted from the second illumination fiber 103P is a circle having a diameter of about 7 mm. A light flux of the reflected light of the second light is incident on the light receiving surface 104T such as the second detection fibers 104PA1 and 104PA2 within a diameter range of about 1.4 mm.

本実施形態において、演算部9Cは、第2受光センサ102AP、102BPが検出した受光量A、Bの差分値を含む指標値(A−B)/(A+B)に基づいて、Z軸方向におけるプレート表面Ppの位置を求める。プレート表面Ppに光(第2光)が照射されている、直径が約7mmの円形の範囲内において、プレートPpの反射率が変わっても、例えば、露光時におけるサンプリング周期0.023秒内で平均化した差分信号はDC成分になるため、キャンセルできる。   In the present embodiment, the calculation unit 9C is configured to calculate the plate in the Z-axis direction based on the index value (A−B) / (A + B) including the difference value between the received light amounts A and B detected by the second light receiving sensors 102AP and 102BP. The position of the surface Pp is obtained. Even if the reflectance of the plate Pp changes within a circular range having a diameter of about 7 mm where light (second light) is irradiated on the plate surface Pp, for example, within a sampling period of 0.023 seconds during exposure Since the averaged difference signal becomes a DC component, it can be canceled.

例えば、露光時における第2距離計100Pの移動速度を300mm/sec.とし、演算部9Cが0.023秒周期で第2受光センサ102AP、102BPの検出値をサンプリングする場合を考える。そして、第2距離計100Pは、計測ポイント(計測範囲は直径1mmの円形の領域と仮定)において、Z軸方向におけるプレート表面Ppまでの距離を計測する。例えば、第2距離計100Pの移動方向における移動距離を700mmとすると、プレートPのX軸方向に沿って、Z軸方向におけるプレート表面Ppの位置に関する情報を、約100個得ることができる。次に、第1距離計100M及び第2距離計100Pを有する距離計ユニット4を用いた距離の計測例を説明する。 For example, the moving speed of the second rangefinder 100P during exposure is set to 300 mm / sec. Suppose that the calculation unit 9C samples the detection values of the second light receiving sensors 102AP and 102BP in a cycle of 0.023 seconds. The second distance meter 100P measures the distance to the plate surface Pp in the Z-axis direction at a measurement point (assuming the measurement range is a circular region having a diameter of 1 mm). For example, when the movement distance in the movement direction of the second rangefinder 100P is 700 mm, about 100 pieces of information related to the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction can be obtained along the X-axis direction of the plate P. Next, an example of distance measurement using the distance meter unit 4 having the first distance meter 100M and the second distance meter 100P will be described.

<距離の計測例>
図13は、Z軸方向におけるプレート及びマスクの位置の基準を求めてから露光する例を説明するための図である。本計測例は、上述した、プレート/マスク間距離tcの変化をプレートとマスクとの距離に関する情報として計測するものである。このため、Z軸方向におけるプレートPの位置の基準(プレート位置基準)20と、Z軸方向におけるマスクMの位置の基準(マスク位置基準)21とを露光装置に設ける。プレート位置基準20は、X軸方向におけるプレートPの両側に配置され、マスク位置基準21は、X軸方向におけるマスクMの両側に配置される。プレート位置基準20及びマスク位置基準21は、平面かつ反射体の基準面20B、21Bを有している。基準面20Bは、プレートステージ1Sに載置されたプレートPの表面と一致するようになっており、基準面21Bは、マスクステージ1Tに取り付けられたマスクMの表面に一致するようになっている。
<Example of distance measurement>
FIG. 13 is a diagram for explaining an example in which exposure is performed after obtaining a reference for the positions of the plate and mask in the Z-axis direction. In this measurement example, the above-described change in the plate / mask distance tc is measured as information on the distance between the plate and the mask. Therefore, a reference (plate position reference) 20 for the position of the plate P in the Z-axis direction and a reference (mask position reference) 21 for the position of the mask M in the Z-axis direction are provided in the exposure apparatus. The plate position reference 20 is disposed on both sides of the plate P in the X-axis direction, and the mask position reference 21 is disposed on both sides of the mask M in the X-axis direction. The plate position reference 20 and the mask position reference 21 have plane and reflector reference surfaces 20B and 21B. The reference surface 20B coincides with the surface of the plate P placed on the plate stage 1S, and the reference surface 21B coincides with the surface of the mask M attached to the mask stage 1T. .

照明光学系2及び投影光学系3が、プレートPへマスクパターンを投影露光するに先立ち、制御装置9の装置制御部9Mは、距離計ユニット4をプレート位置基準20及びマスク位置基準21と対向する位置に移動させる。図13に示す矢印X1の方向に照明光学系2及び投影光学系3が移動する場合、距離計ユニット4Lがプレート位置基準20及びマスク位置基準21と対向する。また、矢印X2の方向に照明光学系2及び投影光学系3が移動する場合、距離計ユニット4Tがプレート位置基準20及びマスク位置基準21と対向する。この状態で、演算部9Cは、距離計ユニット4が有する第1距離計100M及び第2距離計100Pを用いて、マスクM側における指標値(A−B)/(A+B)及びプレートP側における指標値(A−B)/(A+B)を求める。これらの指標値を、基準指標値IMB、IPBとする。   Prior to the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 projecting and exposing a mask pattern onto the plate P, the device control unit 9M of the control device 9 opposes the distance meter unit 4 to the plate position reference 20 and the mask position reference 21. Move to position. When the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 move in the direction of the arrow X1 shown in FIG. 13, the distance meter unit 4L faces the plate position reference 20 and the mask position reference 21. When the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 move in the direction of the arrow X2, the distance meter unit 4T faces the plate position reference 20 and the mask position reference 21. In this state, the calculation unit 9C uses the first distance meter 100M and the second distance meter 100P of the distance meter unit 4 to use the index value (AB) / (A + B) on the mask M side and the plate P side. An index value (A−B) / (A + B) is obtained. These index values are referred to as reference index values IMB and IPB.

基準指標値IMB、IPBが得られたら、装置制御部9Mは、照明光学系2及び投影光学系3をX軸方向に移動させてマスクパターンをプレートPに投影露光する。このとき、演算部9Cは、距離計ユニット4が有する第1距離計100M及び第2距離計100Pを用いて、投影露光中におけるマスクM側の指標値(A−B)/(A+B)及びプレートP側の指標値(A−B)/(A+B)を求める。そして、演算部9Cは、投影露光中に求めたマスクM側の指標値と基準指標値IMBとの差分ΔIM及びプレートP側の指標値と基準指標値IPBとの差分ΔIPを求める。装置制御部9Mは、差分ΔIM及びΔIPに基づいて、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態を制御する。   When the reference index values IMB and IPB are obtained, the apparatus control unit 9M moves the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 in the X-axis direction to project and expose the mask pattern onto the plate P. At this time, the calculation unit 9C uses the first distance meter 100M and the second distance meter 100P of the distance meter unit 4 to use the mask M side index value (A−B) / (A + B) and the plate during the projection exposure. The index value (A−B) / (A + B) on the P side is obtained. Then, the calculation unit 9C obtains a difference ΔIM between the index value on the mask M side and the reference index value IMB obtained during the projection exposure and a difference ΔIP between the index value on the plate P side and the reference index value IPB. The apparatus control unit 9M controls the in-focus state when the mask pattern is projected and exposed onto the plate P based on the differences ΔIM and ΔIP.

<ミラーの配置の変形例>
図14、図15は、第2受光ミラーの配置の変形例を示す図である。第1距離計100Mと第2距離計100Pの構造は同一なので、本変形例においても第2距離計100Pについて説明する。上述した例において、図5に示すように、第2受光部の第2受光ミラー106PはX軸と平行な直線XLP上に一列に配置されていた。しかし、第2受光ミラー106Pの配置はこれに限定されるものではない。例えば、図14に示すように、第2発光部の第2照射ミラー105PがプレートPに光(第2光)を照射する位置(照射位置)LCを中心とした異なる円Cia、Cib上に、複数の第2受光ミラー106Pがそれぞれ配置されてもよい。2個の円Cia、Cibは、マスクMとプレートPとの間の同一の平面に存在する。円Ciaの半径はr1であり、円Cibの半径はr2(>r1)である。このように複数の第2受光ミラー106Pを配置することにより、第2発光部が第2光を照射する位置、すなわち、第2照射ミラー105Pの位置からの距離が異なる位置に配置される。
<Modification of mirror arrangement>
FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing modifications of the arrangement of the second light receiving mirror. Since the structures of the first distance meter 100M and the second distance meter 100P are the same, the second distance meter 100P will be described also in this modification. In the example described above, as shown in FIG. 5, the second light receiving mirrors 106P of the second light receiving unit are arranged in a line on a straight line XLP parallel to the X axis. However, the arrangement of the second light receiving mirror 106P is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, the second irradiation mirror 105P of the second light emitting unit irradiates the plate P with light (second light) (irradiation position) on different circles Cia and Cib around the center LC. A plurality of second light receiving mirrors 106P may be arranged respectively. The two circles Cia and Cib exist in the same plane between the mask M and the plate P. The radius of the circle Cia is r1, and the radius of the circle Cib is r2 (> r1). By disposing the plurality of second light receiving mirrors 106P in this way, the second light emitting unit is disposed at a position where the second light emitting unit irradiates the second light, that is, a position where the distance from the position of the second irradiation mirror 105P is different.

図5に示す例は、X軸と平行な直線XLPが照射位置LCを通る場合であり、図14の白抜きの円で示す位置に第2受光ミラー106Pが配置される場合に相当する。異なる2個の円Cia、Cib上に複数の第2受光ミラー106Pが配置される場合、例えば、図14の白抜きの三角で示す位置に第2受光ミラー106Pが配置されてもよい。この場合、半径の小さい円Cia上に配置される第2受光ミラー106Pからの受光量と、半径の大きい円Cib上に配置される第2受光ミラー106Pからの受光量との差分値に基づいて、第2距離計100PからプレートPまでの距離を求める。   The example shown in FIG. 5 is a case where a straight line XLP parallel to the X axis passes through the irradiation position LC, and corresponds to a case where the second light receiving mirror 106P is arranged at a position indicated by a white circle in FIG. When a plurality of second light receiving mirrors 106P are arranged on two different circles Cia and Cib, for example, the second light receiving mirror 106P may be arranged at a position indicated by a white triangle in FIG. In this case, based on a difference value between the amount of light received from the second light receiving mirror 106P disposed on the circle Cia having a small radius and the amount of light received from the second light receiving mirror 106P disposed on the circle Cib having a large radius. Then, the distance from the second distance meter 100P to the plate P is obtained.

図15に示す例は、Z軸方向における異なる位置に第2受光ミラー106Pを配置した例である。図15のA1で示す位置とB1’で示す位置とにそれぞれ第2受光ミラー106Pを配置すると、複数の第2受光部の第2受光ミラー106Pは、第2発光部が第2光を照射する位置、すなわち、第2照射ミラー105Pの位置からの距離が異なる位置に配置される。複数の第2受光ミラー106Pをこのように配置しても、Z軸方向におけるプレートPの位置によって異なる第2検出ファイバ104P間における受光量が変化する。その結果、演算部9Cは、異なる第2受光部間における受光量の差分値に基づいてプレートPとマスクMとの距離に関する情報を求めることができる。この配置は、Z軸方向における寸法が大きくなるので、プレートPとマスクMとの間隔が比較的大きい場合に適用できる。   The example shown in FIG. 15 is an example in which the second light receiving mirror 106P is arranged at a different position in the Z-axis direction. When the second light receiving mirror 106P is disposed at the position indicated by A1 and the position indicated by B1 ′ in FIG. 15, the second light receiving mirror 106P of the plurality of second light receiving parts emits the second light from the second light receiving part 106P. The position, that is, the distance from the position of the second irradiation mirror 105P is arranged at a different position. Even if the plurality of second light receiving mirrors 106P are arranged in this way, the amount of light received between the second detection fibers 104P varies depending on the position of the plate P in the Z-axis direction. As a result, the calculation unit 9C can obtain information regarding the distance between the plate P and the mask M based on the difference value of the received light amount between the different second light receiving units. This arrangement can be applied when the distance between the plate P and the mask M is relatively large because the dimension in the Z-axis direction is large.

なお、図15のA1で示す位置とB1で示す位置とにそれぞれ第2受光ミラー106Pを配置すると、上述した図7に示す例と同様になる。図15のB1’で示す位置とB1で示す位置とにそれぞれ第2受光ミラー106Pを配置すると、プレートPで反射した反射光の光軸上にそれぞれ第2受光ミラー106Pが存在する。この配置の場合、Z軸方向におけるプレートPの位置が変化すると、異なる第2検出ファイバ104P間における受光量は同様に変化するので、演算部9Cは、異なる第2受光部間における受光量の差分値とに基づいてプレートPとマスクMとの距離に関する情報を求めることができない。このため、プレートPで反射した反射光の光軸上である場合には、第2照射ミラー105Pの位置からの距離が異なる位置であっても、複数の第2受光ミラー106Pを配置することはできない。次に、照明光学系2及び投影光学系3の変形例を説明する。   In addition, if the 2nd light reception mirror 106P is each arrange | positioned in the position shown by A1 and the position shown by B1 of FIG. 15, it will become the same as the example shown in FIG. 7 mentioned above. When the second light receiving mirror 106P is disposed at the position indicated by B1 'in FIG. 15 and the position indicated by B1, the second light receiving mirror 106P exists on the optical axis of the reflected light reflected by the plate P, respectively. In this arrangement, when the position of the plate P in the Z-axis direction changes, the amount of received light between the different second detection fibers 104P changes in the same way, so the calculation unit 9C calculates the difference in the amount of received light between the different second light receiving units. Information on the distance between the plate P and the mask M cannot be obtained based on the value. For this reason, when it is on the optical axis of the reflected light reflected by the plate P, it is not possible to dispose a plurality of second light receiving mirrors 106P even if the distance from the position of the second irradiation mirror 105P is different. Can not. Next, modified examples of the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 will be described.

<照明光学系及び投影光学系の変形例>
図16、図17は、本実施形態の変形例に係る照明光学系及び投影光学系を備えた露光装置を示す側面図である。図17は、図16に示す露光装置を、投影光学系とプレートとの間から見た図である。上述した露光装置1(図1等参照)が備える投影光学系3は、複数のレンズアレイ8を備えていたが、本変形例の露光装置1aが備える投影光学系3aは、Y軸方向に延在した1個のレンズアレイ8aを有する。これに対応して、照明光学系2aは、1個の凹面ミラー16aを用いて光束を投影光学系3aに出射する。
<Modification of illumination optical system and projection optical system>
FIGS. 16 and 17 are side views showing an exposure apparatus including an illumination optical system and a projection optical system according to a modification of the present embodiment. FIG. 17 is a view of the exposure apparatus shown in FIG. 16 as seen from between the projection optical system and the plate. The projection optical system 3 included in the exposure apparatus 1 (see FIG. 1 and the like) described above includes the plurality of lens arrays 8, but the projection optical system 3a included in the exposure apparatus 1a according to the present modification extends in the Y-axis direction. One lens array 8a is provided. Correspondingly, the illumination optical system 2a emits a light beam to the projection optical system 3a using one concave mirror 16a.

照明光学系2aは、光源6から発した光束を導光ファイバ7で導光し、マスクMを照明する光として入射する構成である。照明光学系2aは、図17に示す照明視野Sを形成する光学系10aを有する。光源6から射出した光束は集光レンズ6Lで集光して、導光ファイバ7に入射する。導光ファイバ7で導光された光束は、光学系10aに入射し、リレー光学系11aでコリメートされ、ミラー17で反射し、リレー光学系12aを介してフライアイレンズ13aに入射する。このとき、リレー光学系11a、12aは、導光ファイバ7の出射端面を所定の倍数に拡大して、フライアイレンズ13aの入射面に入射する。フライアイレンズ13aは、複数のエレメントレンズが配列し、接合されている。本実施形態においては、列方向に5個、行方向に17個のエレメントレンズが配列するとともに、合計85個のエレメントが接合されている。フライアイレンズ13aを射出した光束は、σ絞り14aを通過する。σ絞り14aは、光束の径を制限して照明NAを定める。σ絞り14aを通過した光束は、凹面ミラー16aによって、マスクMの表面(照明光学系2側の表面)に集光され、照明視野Sを形成する。   The illumination optical system 2 a has a configuration in which a light beam emitted from the light source 6 is guided by the light guide fiber 7 and is incident as light for illuminating the mask M. The illumination optical system 2a includes an optical system 10a that forms an illumination field S shown in FIG. The light beam emitted from the light source 6 is condensed by the condenser lens 6 </ b> L and enters the light guide fiber 7. The light beam guided by the light guide fiber 7 enters the optical system 10a, is collimated by the relay optical system 11a, is reflected by the mirror 17, and enters the fly-eye lens 13a via the relay optical system 12a. At this time, the relay optical systems 11a and 12a enlarge the exit end surface of the light guide fiber 7 to a predetermined multiple and enter the incident surface of the fly-eye lens 13a. The fly eye lens 13a has a plurality of element lenses arranged and joined. In this embodiment, five element lenses are arranged in the column direction and 17 element lenses are arranged in the row direction, and a total of 85 elements are joined. The light beam emitted from the fly-eye lens 13a passes through the σ stop 14a. The σ stop 14a defines the illumination NA by limiting the diameter of the light beam. The light beam that has passed through the σ stop 14a is condensed on the surface of the mask M (the surface on the side of the illumination optical system 2) by the concave mirror 16a to form an illumination visual field S.

投影光学系3aは、Y軸方向に向かって延在する1つのレンズアレイ8aを有する。レンズアレイ8aは、照明光学系2aが形成した照明視野Sに対応した位置に配置されている。レンズアレイ8aは、投影光学系3aのステージ3Sに搭載される。ステージ3Sが投影系ガイド5Pに沿って移動することにより、レンズアレイ8aがX軸方向に移動する。図16、図17に示すように、投影光学系3aの移動方向の両側に、複数の距離計100を有する距離計ユニット4L、4Tを備える点は、上述した露光装置1(図1、図2等参照)と同様である。   The projection optical system 3a has one lens array 8a extending in the Y-axis direction. The lens array 8a is disposed at a position corresponding to the illumination visual field S formed by the illumination optical system 2a. The lens array 8a is mounted on the stage 3S of the projection optical system 3a. As the stage 3S moves along the projection system guide 5P, the lens array 8a moves in the X-axis direction. As shown in FIGS. 16 and 17, the exposure apparatus 1 described above (FIGS. 1 and 2) is provided with distance meter units 4L and 4T having a plurality of distance meters 100 on both sides in the moving direction of the projection optical system 3a. Etc.).

距離計ユニット4L、4Tが有する複数(本変形例では3個)の距離計100は、Y軸と交差する方向に向かって配列されている。このような配置により、複数の距離計100は、Y軸方向における照明視野Sの中心1箇所と、その両側とのプレート/マスク間距離tcを計測する。Y軸方向に配列される距離計100の数は限定されるものではなく、例えば、単数であってもよい。この場合、単数の距離計100は、Y軸方向における照明視野Sの中心1箇所に配置されることが好ましい。   A plurality (three in this modification) of rangefinders 100 included in the rangefinder units 4L and 4T are arranged in a direction crossing the Y axis. With such an arrangement, the plurality of rangefinders 100 measure the plate / mask distance tc between one center of the illumination visual field S in the Y-axis direction and both sides thereof. The number of distance meters 100 arranged in the Y-axis direction is not limited, and may be, for example, one. In this case, it is preferable that the single distance meter 100 is disposed at one center of the illumination visual field S in the Y-axis direction.

単独のレンズアレイ8aを有する露光装置1aに対しても、本実施形態に係る距離計100を適用することにより、プレートPとマスクMとの間に形成される数mm程度の薄い空間に距離計100を配置して、プレートPとマスクMとの距離に関する情報を得ることができる。次に、本実施形態に係る露光方法につい手説明する。   By applying the distance meter 100 according to this embodiment also to the exposure apparatus 1a having the single lens array 8a, the distance meter is formed in a thin space of about several millimeters formed between the plate P and the mask M. By arranging 100, information on the distance between the plate P and the mask M can be obtained. Next, the exposure method according to this embodiment will be described.

<露光方法>
図18は、本実施形態に係る露光方法の各ステップを示すフローチャートである。本実施形態に係る露光方法は、露光装置1によって実現できる。図1に示す露光装置1のマスクステージ1Tの真空チャックにマスクMがエアー吸着され、プレートステージ1Sに露光対象のプレートPが載置されたら、制御装置9の装置制御部9Mは、プレートPに対するマスクパターンの投影露光を開始する(ステップS101)。投影露光が開始されると、装置制御部9Mは、レンズアレイ8の移動方向側、すなわち投影光学系3の移動方向側で、第1距離計100Mが有する第1発光部及び第2距離計100Pが有する第2発光部に光(第1光及び第2光)を照射させながら、照明光学系2及び投影光学系3とともに第1距離計100M及び第2距離計100PをX軸方向に移動(走査)させる(ステップS102)。
<Exposure method>
FIG. 18 is a flowchart showing each step of the exposure method according to the present embodiment. The exposure method according to the present embodiment can be realized by the exposure apparatus 1. When the mask M is air adsorbed to the vacuum chuck of the mask stage 1T of the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 and the exposure target plate P is placed on the plate stage 1S, the apparatus control unit 9M of the control apparatus 9 Projection exposure of the mask pattern is started (step S101). When the projection exposure is started, the apparatus controller 9M moves the first light emitting unit and the second distance meter 100P of the first distance meter 100M on the moving direction side of the lens array 8, that is, on the moving direction side of the projection optical system 3. The first distance meter 100M and the second distance meter 100P are moved in the X-axis direction together with the illumination optical system 2 and the projection optical system 3 while irradiating light (first light and second light) on the second light emitting unit of the Scanning) (step S102).

レンズアレイ8の移動方向側の第1距離計100Mが有する第1受光部は、プレート表面Ppで反射した第1光の反射光を受光し、レンズアレイ8の移動方向側の第2距離計100Pが有する第2受光部は、プレート表面Ppで反射した第2光の反射光を受光する(ステップS103)。第1受光部が受光した反射光は、第1受光部が有する複数の第1検出ファイバ104Mから第1受光センサ102AM、102BMに導光される(図5参照)。第2受光部が受光した反射光は、第2受光部が有する複数の第2検出ファイバ104Pから第2受光センサ102AP、102BPに導光される(図5参照)。   The first light receiving portion of the first distance meter 100M on the moving direction side of the lens array 8 receives the reflected light of the first light reflected by the plate surface Pp, and the second distance meter 100P on the moving direction side of the lens array 8 is received. The second light receiving unit included in the light receives the reflected light of the second light reflected by the plate surface Pp (step S103). The reflected light received by the first light receiving unit is guided to the first light receiving sensors 102AM and 102BM from the plurality of first detection fibers 104M included in the first light receiving unit (see FIG. 5). The reflected light received by the second light receiving unit is guided to the second light receiving sensors 102AP and 102BP from the plurality of second detection fibers 104P included in the second light receiving unit (see FIG. 5).

演算部9Cは、2個の第1受光センサ102AM、102BM間における受光量の差分値(第1差分値)と第2受光センサ102AP、102BP間における受光量の差分値(第2差分値)とを求める(ステップS104)。そして、演算部9Cは、第1差分値と第2差分値とに基づいて、プレートPとマスクMとの距離に関する情報として、プレート/マスク間距離tcを求める(ステップS105)。例えば、プレート/マスク間距離tcは、第1距離計100MからマスクMの表面までの距離と第2距離計100PからプレートPの表面までの距離とから求めることができる。ステップS105は、異なる第1受光部間における受光量の差分値と、異なる第2受光部間における受光量の差分値とに基づいてプレートPとマスクMとの距離に関する情報を求める工程に相当する。その後、装置制御部9Mは、プレート/マスク間距離tcに基づいて、プレートPとマスクMとレンズアレイ8とのうち少なくとも2つの位置関係を制御しながら投影露光時の合焦状態を制御する(ステップS106)。このようにして、本実施形態に係る露光制御が実現される。ステップS106においては、マスクMとプレートPとの間にレンズ等の光学的な部材を介在させて、投影露光時の合焦状態を制御してもよい。次に、本実施形態に係るデバイス製造方法を説明する。   The calculation unit 9C includes a difference value (first difference value) between the two first light receiving sensors 102AM and 102BM and a difference value (second difference value) between the second light receiving sensors 102AP and 102BP. Is obtained (step S104). Then, the calculation unit 9C obtains the plate / mask distance tc as information on the distance between the plate P and the mask M based on the first difference value and the second difference value (step S105). For example, the plate / mask distance tc can be obtained from the distance from the first distance meter 100M to the surface of the mask M and the distance from the second distance meter 100P to the surface of the plate P. Step S105 corresponds to a step of obtaining information regarding the distance between the plate P and the mask M based on the difference value of the received light amount between the different first light receiving units and the difference value of the received light amount between the different second light receiving units. . Thereafter, the apparatus control unit 9M controls the in-focus state during projection exposure while controlling at least two positional relationships among the plate P, the mask M, and the lens array 8 based on the plate / mask distance tc ( Step S106). In this way, exposure control according to the present embodiment is realized. In step S106, an in-focus state during projection exposure may be controlled by interposing an optical member such as a lens between the mask M and the plate P. Next, a device manufacturing method according to this embodiment will be described.

<デバイス製造方法>
図19は、本実施形態に係るデバイス製造方法の各ステップを示すフローチャートである。本実施形態に係るデバイス製造方法でデバイスを製造するにあたって、まず、デバイス(電子デバイス)の機能及び性能の設計が行われる(ステップS201)。次に、ステップS201における設計に基づいたマスクMが製造される(ステップS202)。次に、レジストが塗布されたプレートPに、ステップS202で製造されたマスクMのマスクパターンが投影露光される工程、露光したプレートPを現像する工程、現像されたプレートPの加熱工程及びエッチング工程等を含む基板処理が行われる(ステップS203)。
<Device manufacturing method>
FIG. 19 is a flowchart showing each step of the device manufacturing method according to the present embodiment. In manufacturing a device by the device manufacturing method according to the present embodiment, first, the function and performance of the device (electronic device) are designed (step S201). Next, a mask M based on the design in step S201 is manufactured (step S202). Next, a process in which the mask pattern of the mask M manufactured in step S202 is projected and exposed onto the plate P on which the resist has been applied, a process in which the exposed plate P is developed, a process in which the developed plate P is heated, and an etching process A substrate process including the above is performed (step S203).

基板処理においてマスクパターンがプレートPに投影露光される工程では、露光装置1が本実施形態に係る露光方法を実行することにより、マスクMに形成されたパターンがプレートPに転写される。マスクパターンが転写されたプレートPは、現像、加熱及びエッチングによって、転写されたパターンに基づいて加工される。基板処理が終了したら、ダイシング工程、ボンディング工程及びパッケージ工程等の加工プロセスを含むデバイスの組立てが行われ(ステップS204)、その後の検査(ステップS205)を経てデバイスが完成する。   In the process in which the mask pattern is projected and exposed to the plate P in the substrate processing, the pattern formed on the mask M is transferred to the plate P by the exposure apparatus 1 executing the exposure method according to the present embodiment. The plate P to which the mask pattern is transferred is processed based on the transferred pattern by development, heating, and etching. When the substrate processing is completed, device assembly including processing processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process is performed (step S204), and the device is completed through subsequent inspection (step S205).

以上、本実施形態及びその変形例は、プレートとマスクとの間を移動する投影光学系にレンズアレイを有する露光装置において、マスクを支持するマスクステージとプレートを支持するプレートステージとの間で、プレートからの反射光及びマスクからの反射光を検出する検出部を移動させる。そして、この検出部が検出した検出結果に基づき、マスクとプレートとの距離に関する情報を求める。このように、マスクステージとプレートステージとの間に両者の距離を計測するための検出部を配置して、両者に対して移動させるので、プレートとマスクとの間を移動する投影光学系にレンズアレイを有する露光装置において、マスクとプレートとの距離を計測することができる。その結果、本実施形態及びその変形例は、互いに対向して配置されるプレートとマスクとの間の距離に関する情報を所定範囲にわたって求めることができる。   As described above, in the exposure apparatus having the lens array in the projection optical system that moves between the plate and the mask, the present embodiment and the modification thereof are between the mask stage that supports the mask and the plate stage that supports the plate. A detection unit that detects reflected light from the plate and reflected light from the mask is moved. And based on the detection result which this detection part detected, the information regarding the distance of a mask and a plate is calculated | required. In this way, since the detection unit for measuring the distance between the mask stage and the plate stage is arranged and moved with respect to the both, the projection optical system moving between the plate and the mask has a lens. In an exposure apparatus having an array, the distance between the mask and the plate can be measured. As a result, the present embodiment and the modification thereof can obtain information on the distance between the plate and the mask arranged opposite to each other over a predetermined range.

また、検出部をレンズアレイとともに移動させることにより、よりレンズアレイに近い位置でマスクとプレートとの間の距離を計測することができる。この場合、検出部とレンズアレイとはそれぞれ別個の手段(アクチュエータ等)が移動させてもよいし、後述するように、両者を同一の手段で移動させてもよい。また、検出部を、レンズアレイの移動方向の両側にそれぞれ配置することにより、レンズアレイがいずれの方向に移動しても、いずれかの検出部がレンズアレイに先行してマスクとプレートとの間の距離を計測することができるので、レンズアレイがいずれの方向へ移動する場合でも、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態を確実に制御することができる。   Further, by moving the detection unit together with the lens array, the distance between the mask and the plate can be measured at a position closer to the lens array. In this case, the detection unit and the lens array may be moved by separate means (actuators or the like), or may be moved by the same means as described later. In addition, by disposing the detection units on both sides of the movement direction of the lens array, even if the lens array moves in any direction, any detection unit precedes the lens array between the mask and the plate. Therefore, it is possible to reliably control the in-focus state when the mask pattern is projected and exposed onto the plate P regardless of the direction of movement of the lens array.

検出部をレンズアレイとともに移動させる場合、レンズアレイを搭載して移動するステージに検出部を取り付けることが好ましい。このようにすれば、前記ステージを移動させる手段のみで、検出部を移動させることができるので、検出部を移動させるための手段が不要になる。また、前記ステージとともにレンズアレイ及び検出部が動くので、レンズアレイと検出部とが同様の動きをすることになる。その結果、検出部は、レンズアレイの移動にともなう振動等を考慮した上で、マスクとプレートとの間の距離を計測することができる。   When the detection unit is moved together with the lens array, it is preferable to attach the detection unit to a stage that moves with the lens array mounted. In this way, since the detection unit can be moved only by the means for moving the stage, the means for moving the detection unit becomes unnecessary. Further, since the lens array and the detection unit move together with the stage, the lens array and the detection unit move in the same manner. As a result, the detection unit can measure the distance between the mask and the plate in consideration of vibrations associated with the movement of the lens array.

また、レンズアレイの移動方向(X軸方向)と交差する方向に向かって複数の検出部を配置することにより、Y軸方向の複数箇所でマスクとプレートとの間の距離を計測することができる。その結果、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態をより精度よく制御することができる。複数のレンズアレイがY軸方向に配列されている場合は、レンズアレイに対応して検出部を設けることが好ましい。このようにすることで、それぞれのレンズアレイの位置におけるマスクとプレートとの間の距離を計測できるので、マスクパターンをプレートPに投影露光する際の合焦状態をより精度よく制御することができる。   In addition, by disposing a plurality of detection units in a direction intersecting with the moving direction of the lens array (X-axis direction), the distance between the mask and the plate can be measured at a plurality of locations in the Y-axis direction. . As a result, the in-focus state when the mask pattern is projected and exposed onto the plate P can be controlled more accurately. When a plurality of lens arrays are arranged in the Y-axis direction, it is preferable to provide a detection unit corresponding to the lens array. In this way, since the distance between the mask and the plate at each lens array position can be measured, the in-focus state when the mask pattern is projected and exposed onto the plate P can be controlled more accurately. .

検出部は、マスクに第1光を照射する第1発光部と、第1発光部がマスクに照射した第1光の反射光を受光する複数の第1受光部とを有する第1検出部と、プレートに第2光を照射する第2発光部と、第2発光部がプレートに照射した第2光の反射光を受光する複数の第2受光部とを有する第2検出部とを含むようにすることができる。この場合、異なる第1受光部間における受光量の差分値と、異なる第2受光部間における受光量の差分値とに基づいてマスクとプレートとの間の距離に関する情報(計測結果)を求める。このように、異なる第1受光部間における受光量の差分値及び異なる第2受光部間における受光量の差分値を用いることで、受光量の差分値とマスクとプレートとの間の距離とは相関があるので、比較的簡単にマスクとプレートとの間の距離についての情報を得ることができる。受光量の差分値を用いる場合、受光量の差分値がマスクとプレートとの間の距離に対して線形性を保って変化する範囲を用いることで、マスクとプレートとの間の距離についてのより正確な情報を得ることができる。   The detection unit includes a first light-emitting unit that irradiates the mask with the first light, and a first detection unit that includes a plurality of first light-receiving units that receive reflected light of the first light that the first light-emitting unit irradiates the mask. A second detection unit having a second light emitting unit for irradiating the plate with the second light and a plurality of second light receiving units for receiving the reflected light of the second light irradiated on the plate by the second light emitting unit. Can be. In this case, information (measurement result) regarding the distance between the mask and the plate is obtained based on the difference value of the received light amount between the different first light receiving parts and the difference value of the received light quantity between the different second light receiving parts. Thus, by using the difference value of the received light amount between the different first light receiving portions and the difference value of the received light amount between the different second light receiving portions, the difference value of the received light amount and the distance between the mask and the plate are: Because of the correlation, information about the distance between the mask and the plate can be obtained relatively easily. When using the difference value of the received light amount, by using a range in which the difference value of the received light amount changes linearly with respect to the distance between the mask and the plate, the distance between the mask and the plate is more Accurate information can be obtained.

上述した第1発光部及び第2発光部は、照射する光を光ファイバで導光し、第1受光部及び第2受光部は、反射光を光ファイバで導光することが好ましい。このようにすることで、レンズアレイを用いた場合、マスクとプレートとの間は数mm程度の狭い間隔であるが、光ファイバを用いて照射光及び反射光を導光することで、狭い間隔の空間に検出部を配置することができる。本実施形態及びその変形例と同様の構成を有するものは、本実施形態及びその変形例と同様の作用、効果を奏する。また、本実施形態及びその変形例の構成は、以下においても適宜適用することができる。   It is preferable that the first light emitting unit and the second light emitting unit described above guide the light to be irradiated through an optical fiber, and the first light receiving unit and the second light receiving unit guide the reflected light through the optical fiber. In this way, when a lens array is used, the gap between the mask and the plate is a narrow distance of about several millimeters. However, by using the optical fiber to guide the irradiation light and the reflected light, the narrow distance is obtained. The detector can be arranged in the space. Those having the same configuration as the present embodiment and its modifications have the same operations and effects as the present embodiment and its modifications. In addition, the configurations of the present embodiment and its modifications can be applied as appropriate in the following.

(実施形態2)
図20は、実施形態2に係る距離計を示す平面図である。図21は、理解を助けるために、X軸方向に対して長さのスケールを拡大して示してある。図21は、実施形態2に係る第1距離計をX軸方向から見た図である。図22は、実施形態2に係る第2距離計をX軸方向から見た図である。図23は、実施形態2に係る距離計が有するスリットを示す平面図である。図24は、プレート又はマスクで反射した光を受光する部分の拡大図である。図25は、プレート又はマスクで反射した光を受光する部分をY軸方向かつ反射光の進行方向側から見た図である。図26は、検出ファイバの受光量と、Z軸方向におけるプレートの位置との関係を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 20 is a plan view showing a distance meter according to the second embodiment. FIG. 21 shows an enlarged scale of length with respect to the X-axis direction in order to help understanding. FIG. 21 is a diagram of the first distance meter according to the second embodiment viewed from the X-axis direction. FIG. 22 is a diagram of the second distance meter according to the second embodiment as viewed from the X-axis direction. FIG. 23 is a plan view illustrating a slit included in the distance meter according to the second embodiment. FIG. 24 is an enlarged view of a portion that receives light reflected by a plate or a mask. FIG. 25 is a view of a portion that receives light reflected by a plate or a mask as viewed from the Y-axis direction and the traveling direction side of the reflected light. FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the amount of light received by the detection fiber and the position of the plate in the Z-axis direction.

図20に示す距離計100aは、第1距離計100Maと第2距離計100Paとを含む。距離計100aは、実施形態1の露光装置1、1aに搭載される。図20では、1個の距離計100aを示しているが、実施形態1の距離計100と同様に、露光装置1、1aの投影光学系3、3aの移動方向両側に配置される距離計ユニット4に設けられる。距離計100aは、Y軸と交差する方向に複数配置されてもよいが、複数に距離計100aの数は限定されるものではない。   A distance meter 100a shown in FIG. 20 includes a first distance meter 100Ma and a second distance meter 100Pa. The distance meter 100a is mounted on the exposure apparatus 1, 1a of the first embodiment. In FIG. 20, one distance meter 100a is shown. However, like the distance meter 100 of the first embodiment, a distance meter unit arranged on both sides of the movement direction of the projection optical systems 3, 3a of the exposure apparatus 1, 1a. 4 is provided. A plurality of distance meters 100a may be arranged in a direction intersecting the Y axis, but the number of distance meters 100a is not limited to a plurality.

第1距離計100MaはマスクMまでの距離を計測する。第2距離計100PaはプレートPまでの距離を計測する。両者は、計測の対象が異なるのみで、いずれも計測原理及び構造は共通している。第1距離計100Ma及び第2距離計100Paの計測原理は、スリット像をマスクM又はプレートPに対して斜入射投影し、その反射像の位置ズレを検出して、マスクM又はプレートPのZ軸方向における位置の情報を得るものである。   The first distance meter 100Ma measures the distance to the mask M. The second distance meter 100Pa measures the distance to the plate P. Both are different in the object of measurement, and both have the same measurement principle and structure. The measurement principle of the first distance meter 100Ma and the second distance meter 100Pa is that the slit image is projected obliquely onto the mask M or the plate P, the positional deviation of the reflected image is detected, and the Z of the mask M or the plate P is detected. Information on the position in the axial direction is obtained.

第1距離計100Maは、第1照射ファイバ103Mと、複数の第1検出ファイバ104Mと、第1光学系108Mとを有している。第1照射ファイバ103Mは、第1光源101Mからの光(第1光)を第1光学系108Mに導光する。複数の第1検出ファイバ104Mは、第1光学系108Mを通過する過程で第1光がマスクMの表面で反射した反射光を受光し、2個の異なる第1受光センサ107AM、107BMへ導光する。本実施形態では、異なる2個の第1受光センサ107AM、107BMに対して、それぞれ複数の第1検出ファイバ104MでマスクMからの反射光を導光するが、第1検出ファイバ104Mの数は限定されるものではない。例えば、それぞれ単数の第1検出ファイバ104Mで異なる2個の第1受光センサ107AM、107BMに反射光を導光してもよい。この点は、後述する第2距離計100Pが有する第2検出ファイバ104Pも同様である。   The first distance meter 100Ma includes a first irradiation fiber 103M, a plurality of first detection fibers 104M, and a first optical system 108M. The first irradiation fiber 103M guides the light (first light) from the first light source 101M to the first optical system 108M. The plurality of first detection fibers 104M receive the reflected light reflected by the surface of the mask M in the process of passing through the first optical system 108M, and guide the light to two different first light receiving sensors 107AM and 107BM. To do. In the present embodiment, the reflected light from the mask M is guided to the two different first light receiving sensors 107AM and 107BM by the plurality of first detection fibers 104M, respectively, but the number of the first detection fibers 104M is limited. Is not to be done. For example, the reflected light may be guided to two different first light receiving sensors 107AM and 107BM by a single first detection fiber 104M. This also applies to the second detection fiber 104P included in the second rangefinder 100P described later.

第1距離計100Ma及び第2距離計100Paは、第1光学系108M及び第2光学系108Pを有するので、プレートPとマスクMとの間隔が比較的大きい場合(例えば、10mm程度)に好適である。   Since the first distance meter 100Ma and the second distance meter 100Pa have the first optical system 108M and the second optical system 108P, they are suitable when the distance between the plate P and the mask M is relatively large (for example, about 10 mm). is there.

第2距離計100Paは、第2照射ファイバ103Pと、複数の第2検出ファイバ104Pと、第2光学系108Pとを有している。第2照射ファイバ103Pは、第2光源101Pからの光(第2光)を第2光学系108Pに導光する。複数の第2検出ファイバ104Pは、第2光学系108Pを通過する過程で第2光がプレートPの表面で反射した反射光を受光し、2個の異なる第2受光センサ107AP、107BPへ導光する。次に、図20から図22を用いて第1光学系108M及び第2光学系108Pの構造を説明する。   The second distance meter 100Pa includes a second irradiation fiber 103P, a plurality of second detection fibers 104P, and a second optical system 108P. The second irradiation fiber 103P guides light (second light) from the second light source 101P to the second optical system 108P. The plurality of second detection fibers 104P receive reflected light reflected by the surface of the plate P in the process of passing through the second optical system 108P, and guide the reflected light to two different second light receiving sensors 107AP and 107BP. To do. Next, the structures of the first optical system 108M and the second optical system 108P will be described with reference to FIGS.

第1光学系108M及び第2光学系108Pは、第1照射ファイバ103M及び第2照射ファイバ103Pの出射面103T側から順に、コンデンサレンズ110と、スリット111と、送光レンズ112と、送光プリズム113と、受光レンズ114と、第1反射体又は第2反射射体としての第1ミラー115と、第2ミラー116とを有する。スリット111は、図23に示すように円板状の部材であり、矩形の孔111Hを有している。スリット111は、表面がZ軸と平行になるように、第1光学系108Mと第2光学系108Pとに配置される。スリット111は、矩形の孔111HがマスクMの表面(マスク表面)Mpとプレート表面Ppとに対して傾斜するように第1光学系108Mと第2光学系108Pとに配置される。   The first optical system 108M and the second optical system 108P are, in order from the emission surface 103T side of the first irradiation fiber 103M and the second irradiation fiber 103P, the condenser lens 110, the slit 111, the light transmission lens 112, and the light transmission prism. 113, a light receiving lens 114, a first mirror 115 as a first reflector or a second reflector, and a second mirror 116. The slit 111 is a disk-shaped member as shown in FIG. 23, and has a rectangular hole 111H. The slit 111 is disposed in the first optical system 108M and the second optical system 108P so that the surface is parallel to the Z axis. The slit 111 is disposed in the first optical system 108M and the second optical system 108P so that the rectangular hole 111H is inclined with respect to the surface (mask surface) Mp of the mask M and the plate surface Pp.

本実施形態における第1光学系108M及び第2光学系108Pの仕様の一例を説明する。次の仕様は一例であって、これに限定されるものではない。スリット111からプレート表面Ppまでの倍率は1倍であり、プレート表面PpからP共役面117までの倍率も1倍である。送光プリズム113は、第1反射面113R1に対する送光側光軸の入射角が62.45度、プレート表面Ppに対する入射角は60度である。スリット孔の寸法は4mm×0.4mmであり、第1検出ファイバ104M及び第2検出ファイバ104Pは、1本の光学的な有効直径が1.2mm、取り込み開口数は2θ=120度である。コンデンサレンズ110は、f=10mmで直径が6mmであり、送光レンズ112及び受光レンズ114は、f=20mmで直径が6mm、照明NAを0.035、結像NAを0.03とする。   An example of the specifications of the first optical system 108M and the second optical system 108P in the present embodiment will be described. The following specification is an example, and the present invention is not limited to this. The magnification from the slit 111 to the plate surface Pp is 1 time, and the magnification from the plate surface Pp to the P conjugate surface 117 is also 1 time. In the light transmitting prism 113, the incident angle of the light transmitting side optical axis with respect to the first reflecting surface 113R1 is 62.45 degrees, and the incident angle with respect to the plate surface Pp is 60 degrees. The dimension of the slit hole is 4 mm × 0.4 mm, and the first detection fiber 104M and the second detection fiber 104P have an optical effective diameter of 1.2 mm, and the take-in numerical aperture is 2θ = 120 degrees. The condenser lens 110 has f = 10 mm and a diameter of 6 mm, and the light transmitting lens 112 and the light receiving lens 114 have f = 20 mm and a diameter of 6 mm, an illumination NA of 0.035, and an imaging NA of 0.03.

第1光学系108M及び第2光学系108Pは同一の構造なので、次においては、第2光学系108Pを例として説明する。第2照射ファイバ103Pから導光された第2光源101Pからの光(第2光)は、コンデンサレンズ110を介してスリット111を照明する。スリット111の孔111Hを通過した第2光の光束は、送光レンズ112を介して送光プリズム113の第1反射面113R1で反射し、スリット像をプレート表面Ppに斜入射投影する。プレート表面Ppで反射したスリット像は、再度、送光プリズム113の第2反射面113R2で反射し、受光レンズ114を介してP共役面117に結像する。   Since the first optical system 108M and the second optical system 108P have the same structure, the second optical system 108P will be described below as an example. The light (second light) from the second light source 101P guided from the second irradiation fiber 103P illuminates the slit 111 through the condenser lens 110. The light beam of the second light that has passed through the hole 111H of the slit 111 is reflected by the first reflecting surface 113R1 of the light transmitting prism 113 via the light transmitting lens 112, and the slit image is projected obliquely onto the plate surface Pp. The slit image reflected by the plate surface Pp is reflected again by the second reflecting surface 113R2 of the light transmitting prism 113 and forms an image on the P conjugate surface 117 via the light receiving lens 114.

第2光学系108Pにおいて、スリット像は、プレート表面Ppに対しても、X軸及びY軸に対して45度傾いて投影される。プレートPのパターンは、X軸方向又はY軸方向に平行なライン状のパターンを有していることが多いが、X軸及びY軸に対して45度傾けてスリット像をプレート表面Ppに投影することにより、プレートPのパターンの影響を低減することができる。スリット像は、プレート表面Ppで45度回転して投影されるので、プレート表面Ppに共役なP共役面117においても、反射光の光軸の周りに45度回転して結像する。   In the second optical system 108P, the slit image is projected with an inclination of 45 degrees with respect to the X axis and the Y axis, also on the plate surface Pp. The pattern of the plate P often has a linear pattern parallel to the X-axis direction or the Y-axis direction. However, the slit image is inclined by 45 degrees with respect to the X-axis and Y-axis, and a slit image is projected onto the plate surface Pp. By doing so, the influence of the pattern of the plate P can be reduced. Since the slit image is projected after being rotated by 45 degrees on the plate surface Pp, the P conjugate plane 117 conjugated to the plate surface Pp is also rotated by 45 degrees around the optical axis of the reflected light.

図24、図25は、結像したスリット像と、このスリット像を2個に分岐する第1ミラー115と、第1ミラー115の位置におけるP共役面117を通過した光束が入射する第2検出ファイバ104P(必要に応じて第2検出ファイバ104PAという)との位置関係を示している。また、図24、図25は、第1ミラー115で反射した光束が第2ミラー116で反射した後に入射する検出ファイバ104P(必要に応じて第2検出ファイバ104PBという)の位置関係も示している。   FIGS. 24 and 25 show a slit image that has been formed, a first mirror 115 that divides the slit image into two, and a second detection in which a light beam that has passed through the P conjugate plane 117 at the position of the first mirror 115 is incident. The positional relationship with the fiber 104P (referred to as the second detection fiber 104PA as necessary) is shown. 24 and 25 also show the positional relationship of the detection fiber 104P (referred to as the second detection fiber 104PB as necessary) that is incident after the light beam reflected by the first mirror 115 is reflected by the second mirror 116. .

スリット像は、P共役面で4mm×0.4mmのサイズになる。スリット像は、スリット111の孔111Hを通過した第2光が送光プリズム113によってプレートPで反射した光である。すなわち、スリット像は、第2光の反射光である。図25は、第2検出ファイバ104PAに入射するRp領域(4mm×0.2mm)と、第2検出ファイバ104PBに入射するRr領域(4mm×0.2mm)とを示している。図25は、実際のスリット像の形状に対して、長手方向と短手方向との比率が異なるが、説明の便宜上、誇張して示している。本実施形態では、複数の第2検出ファイバ104PBでP共役面117を通過した第2光の反射光を受光するが、スリット像に合わせた矩形形状の受光部で第2光の反射光を受光するようにしてもよい。   The slit image has a size of 4 mm × 0.4 mm on the P conjugate plane. The slit image is light that is reflected by the plate P by the light transmitting prism 113 and the second light that has passed through the hole 111 </ b> H of the slit 111. That is, the slit image is the reflected light of the second light. FIG. 25 shows an Rp region (4 mm × 0.2 mm) incident on the second detection fiber 104PA and an Rr region (4 mm × 0.2 mm) incident on the second detection fiber 104PB. FIG. 25 is exaggerated for convenience of explanation, although the ratio of the longitudinal direction and the lateral direction differs from the actual slit image shape. In the present embodiment, the reflected light of the second light that has passed through the P conjugate plane 117 is received by the plurality of second detection fibers 104PB, but the reflected light of the second light is received by a rectangular light receiving portion that matches the slit image. You may make it do.

プレート表面PpがZ軸方向に変化すると、P共役面117のスリット像は、図25に示した計測軸Zaxmの方向へ移動する。第2検出ファイバ104PAの受光量をp、第2検出ファイバ104PBの受光量をrとする。P共役面117を通過した第2光の反射光、すなわち、第1ミラー115が反射した第2光の残りの光を受光した第2受光部の第2検出ファイバ104PAからの光を受光する第2受光センサ107APの受光量はpとなる。また、第1ミラー115が反射した第2光の反射光を受光した第2受光部の第2検出ファイバ104PBからの光を受光する第2受光センサ107BPの受光量はrとなる。図26は、受光量p、r及び受光量p、rの差分値に基づく指標値(p−r)/(p+r)と、プレート表面PpのZ軸方向における位置との関係を示している。   When the plate surface Pp changes in the Z-axis direction, the slit image of the P conjugate plane 117 moves in the direction of the measurement axis Zaxm shown in FIG. The amount of light received by the second detection fiber 104PA is p, and the amount of light received by the second detection fiber 104PB is r. The second light that has received the reflected light of the second light that has passed through the P conjugate plane 117, that is, the light from the second detection fiber 104PA of the second light receiving unit that has received the remaining light of the second light reflected by the first mirror 115, is received. The amount of light received by the two light receiving sensors 107AP is p. The amount of light received by the second light receiving sensor 107BP that receives light from the second detection fiber 104PB of the second light receiving unit that receives the reflected light of the second light reflected by the first mirror 115 is r. FIG. 26 shows the relationship between the index value (p−r) / (p + r) based on the difference between the received light amounts p and r and the received light amounts p and r, and the position of the plate surface Pp in the Z-axis direction.

図26の縦軸は、第2検出ファイバ104PA、104PBの受光量r、p(相対照度)であり、横軸は、プレートPのZ方向における位置である。図26においては、プレートPのZ方向における位置の値が大きくなると、プレートPが第2距離計100Paへ近づくことを意味している。図26のRpで示す点線は、第2検出ファイバ104PAの受光量、すなわち、P共役面117を通過した光の強度であり、Rrで示す一点鎖線は、第2検出ファイバ104PBの受光量、すなわち、第1ミラー115で反射した光の強度である。   The vertical axis in FIG. 26 is the received light amounts r and p (relative illuminance) of the second detection fibers 104PA and 104PB, and the horizontal axis is the position of the plate P in the Z direction. In FIG. 26, when the value of the position of the plate P in the Z direction increases, it means that the plate P approaches the second distance meter 100Pa. The dotted line indicated by Rp in FIG. 26 is the amount of light received by the second detection fiber 104PA, that is, the intensity of light that has passed through the P conjugate plane 117, and the alternate long and short dash line indicated by Rr is the amount of light received by the second detection fiber 104PB, , The intensity of light reflected by the first mirror 115.

図26から、プレートPのZ軸方向における位置が第2距離計100Paへ近づくにしたがって、第2検出ファイバ104PAの受光量は単調に増加し、第2検出ファイバ104PBの受光量は単調に減少する。そして、プレートPのZ軸方向における位置が第2距離計100Paへ近づくにしたがって、指標値(p−r)/(p+r)は単調に増加する。プレートPのZ軸方向における位置の変化に対して、指標値(p−r)/(p+r)は線形で変化する。したがって、実施形態2においても、実施形態1と同様に指標値(p−r)/(p+r)によってプレートPのZ軸方向における位置を求めることができる。   From FIG. 26, as the position of the plate P in the Z-axis direction approaches the second distance meter 100Pa, the amount of light received by the second detection fiber 104PA increases monotonously and the amount of light received by the second detection fiber 104PB monotonously decreases. . Then, as the position of the plate P in the Z-axis direction approaches the second distance meter 100 Pa, the index value (pr) / (p + r) monotonously increases. The index value (p−r) / (p + r) changes linearly with respect to the change in the position of the plate P in the Z-axis direction. Therefore, also in the second embodiment, the position of the plate P in the Z-axis direction can be obtained from the index value (pr) / (p + r) as in the first embodiment.

図24に示す演算部9Cは、第2受光センサ107APの受光量pと第2受光センサ107BPの受光量rとを取得して、指標値(p−r)/(p+r)を求め、プレートPのZ軸方向における距離を求める。第1距離計100Maにおいても、P共役面117を通過した光を受光した第1受光センサ107AMの受光量pと、第1ミラー115で反射した光を受光した第1受光センサ107BMの受光量rとを取得して、指標値(p−r)/(p+r)を求め、マスクMのZ軸方向における距離を求める。そして、演算部9Cは、距離計100aからプレートPまでの距離とマスクMまでの距離とに基づき、プレート/マスク間距離tcを求める。   The calculation unit 9C shown in FIG. 24 obtains the received light amount p of the second light receiving sensor 107AP and the received light amount r of the second light receiving sensor 107BP, obtains the index value (pr) / (p + r), and calculates the plate P Is determined in the Z-axis direction. Also in the first distance meter 100Ma, the received light amount p of the first light receiving sensor 107AM that receives the light that has passed through the P conjugate plane 117, and the received light amount r of the first light receiving sensor 107BM that receives the light reflected by the first mirror 115. And the index value (pr) / (p + r) is obtained, and the distance of the mask M in the Z-axis direction is obtained. Then, the calculation unit 9C obtains the plate / mask distance tc based on the distance from the distance meter 100a to the plate P and the distance to the mask M.

上述したように、受光量pは、P共役面117を通過した光を受光した第1検出ファイバ104M(又は第2検出ファイバ104P)の受光量であり、受光量rは、第1ミラー115で反射した光を受光した第1検出ファイバ104M(又は第2検出ファイバ104P)の受光量である。すなわち、指標値(p−r)/(p+r)に含まれるp、rは、異なる第1検出ファイバ104M(又は第2検出ファイバ104P)の受光量である。複数の第1検出ファイバ104Mは第1受光部に含まれており、複数の第2検出ファイバ104Pは第2受光部に含まれている。したがって、指標値(p−r)/(p+r)は、異なる第1受光部間(又は異なる第2受光部間)における差分値を含んでいる。演算部9Cは、指標値(p−r)/(p+r)を用いてプレートP及びマスクMのZ軸方向における距離を求めるので、異なる第1受光部間における受光量の差分値と、異なる第2受光部間における受光量の差分値とに基づいてプレートPとマスクMとの距離に関する情報を求めることになる。   As described above, the light reception amount p is the light reception amount of the first detection fiber 104M (or the second detection fiber 104P) that has received the light that has passed through the P conjugate plane 117, and the light reception amount r is the first mirror 115. This is the amount of light received by the first detection fiber 104M (or the second detection fiber 104P) that has received the reflected light. That is, p and r included in the index value (p−r) / (p + r) are received light amounts of different first detection fibers 104M (or second detection fibers 104P). The plurality of first detection fibers 104M are included in the first light receiving unit, and the plurality of second detection fibers 104P are included in the second light receiving unit. Therefore, the index value (p−r) / (p + r) includes a difference value between different first light receiving parts (or between different second light receiving parts). Since the calculation unit 9C obtains the distance in the Z-axis direction between the plate P and the mask M using the index value (p−r) / (p + r), the calculation unit 9C is different from the difference value of the received light amount between the different first light receiving units. Information on the distance between the plate P and the mask M is obtained based on the difference value of the received light amount between the two light receiving portions.

プレートPがδZだけZ軸方向に移動した場合において、P共役面117におけるスリット像の計測軸Zaxm方向における移動距離δL(=2×sin60°×β×δZ)によりZ軸方向におけるダイナミックレンジを見積もる。βはプレートPからP共役面までの倍率である。スリット111の短手方向の長さが0.4mmなので、Z軸方向のダイナミックレンジは±0.163mm(=±0.2×√2/(2×sin60°)となる。200階調程度の光量検出分解能があれば、Z軸方向の分解能は0.8μm程度を確保できる。   When the plate P moves in the Z-axis direction by δZ, the dynamic range in the Z-axis direction is estimated from the movement distance δL (= 2 × sin 60 ° × β × δZ) of the slit image on the P conjugate plane 117 in the measurement axis Zaxm direction. . β is the magnification from the plate P to the P conjugate plane. Since the length of the slit 111 in the short direction is 0.4 mm, the dynamic range in the Z-axis direction is ± 0.163 mm (= ± 0.2 × √2 / (2 × sin 60 °). If there is a light quantity detection resolution, a resolution of about 0.8 μm can be secured in the Z-axis direction.

第2光学系108Pにおいて、スリット像は、プレート表面Ppに対しても、X軸及びY軸に対して45度傾いて投影される。プレートPのパターンは、X軸方向又はY軸方向に平行なライン状のパターンを有していることが多いが、X軸及びY軸に対して45度傾けてスリット像をプレート表面Ppに投影することにより、プレートPのパターンの影響を低減することができる。   In the second optical system 108P, the slit image is projected with an inclination of 45 degrees with respect to the X axis and the Y axis, also on the plate surface Pp. The pattern of the plate P often has a linear pattern parallel to the X-axis direction or the Y-axis direction. However, the slit image is inclined by 45 degrees with respect to the X-axis and Y-axis, and a slit image is projected onto the plate surface Pp. By doing so, the influence of the pattern of the plate P can be reduced.

プレートPのZ軸方向における位置を計測する際のパターンの影響を見積もる。プレートPが、明/暗が1/0となるパターンを有していると仮定する。このパターンが、図25に示すRp領域にだけかかったと想定すると、その影響は、ダイナミックレンジの1/40(=0.2×0.5/(4×0.2)と見積もられる。上述したようにダイナミックレンジは±163μmなので、最大±4μm程度の計測誤差が生じる可能性はある。しかし、焦点深度DOF(=λ/NA)の1/8程度なので、露光性能に対しては問題となるレベルではない。なお、DOFは、投影レンズのNA=0.08、露光に用いる光のλ=0.405μmとして見積もった。 The influence of the pattern when measuring the position of the plate P in the Z-axis direction is estimated. Assume that the plate P has a pattern in which light / dark is 1/0. This pattern is, assuming that it took only Rp region shown in FIG. 25, the effect is estimated to dynamic range 1/40 (= 0.2 2 × 0.5 / (4 × 0.2). Above As described above, since the dynamic range is ± 163 μm, there is a possibility that a measurement error of about ± 4 μm at maximum may occur, but since it is about 1/8 of the DOF (= λ / NA 2 ), there is a problem with the exposure performance. The DOF was estimated by assuming that NA of the projection lens is 0.08 and λ of light used for exposure is 0.405 μm.

以上、本実施形態は、投影光学系にレンズアレイを有する露光装置において、光ファイバと送光プリズムと複数のレンズとで構成した検出部を、マスクを支持するマスクステージとプレートを支持するプレートステージとの間を移動させるとともに、プレートからの反射光及びマスクからの反射光を検出させる。そして、検出部が検出した検出結果に基づき、マスクとプレートとの距離に関する情報を求める。このように、マスクステージとプレートステージとの間に配置した検出部を移動させることにより、マスクとプレートとの距離を計測することができる。本実施形態の検出部は、送光プリズムと複数のレンズとを含むため、プレートとマスクとの間隔が比較的大きい場合(10mm程度)に適している。   As described above, in this embodiment, in the exposure apparatus having the lens array in the projection optical system, the detection unit constituted by the optical fiber, the light transmission prism, and the plurality of lenses is provided with the mask stage that supports the mask and the plate stage that supports the plate. And the reflected light from the plate and the reflected light from the mask are detected. And based on the detection result which the detection part detected, the information regarding the distance of a mask and a plate is calculated | required. In this manner, the distance between the mask and the plate can be measured by moving the detection unit disposed between the mask stage and the plate stage. Since the detection unit of the present embodiment includes a light transmitting prism and a plurality of lenses, it is suitable for a case where the distance between the plate and the mask is relatively large (about 10 mm).

上述の実施形態の基板としては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等を適用することができる。   As a substrate of the above-mentioned embodiment, not only a glass substrate for a display device, but also a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or a mask or a reticle used in an exposure apparatus (synthetic quartz, A silicon wafer) or the like can be applied.

また、上記実施形態は、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等に記載されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。   Further, the above embodiment is a twin stage type having a plurality of substrate stages as described in US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,208,407, US Pat. No. 6,262,796, and the like. It can also be applied to an exposure apparatus.

また、上記実施形態は、米国特許第6897963号明細書、欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することもできる。   Further, the above-described embodiment includes a substrate stage for holding a substrate and a reference mark without holding the substrate as disclosed in US Pat. No. 6,897,963, European Patent Application No. 1713113, and the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus provided with a reference member on which a slab is formed and / or a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted. An exposure apparatus including a plurality of substrate stages and measurement stages can also be employed.

また、露光装置の種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、レチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。   Further, the type of exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, but an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a micromachine, MEMS, DNA chip, reticle, mask, or the like.

また、上記実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール(回折格子)を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。   In the above embodiment, the position information of each stage is measured using an interferometer system including a laser interferometer. However, the present invention is not limited to this. For example, a scale (diffraction grating) provided in each stage is detected. An encoder system may be used.

また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6778257号明細書に記載されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク(電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる)を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしてもよい。   In the above embodiment, a light transmissive mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. As described in US Pat. No. 6,778,257, a variable shaping mask (also called an electronic mask, an active mask, or an image generator) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed. May be used. Further, a pattern forming apparatus including a self-luminous image display element may be provided instead of the variable molding mask including the non-luminous image display element.

また、上記実施形態の露光装置は、本願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、電気的精度及び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、露光装置の組立ての前後には、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及び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立て工程の前に、各サブシステム個々の組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及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。   The exposure apparatus of the above embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after the exposure apparatus is assembled, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, Adjustments are made to the system to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection between the various subsystems, wiring connection of the electric circuit, pipe connection of the atmospheric pressure circuit, and the like. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

また、上記実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の記載を援用して本明細書の記載の一部とする。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本発明の範囲に含まれる。   In addition, the constituent elements of the above embodiment can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as it is permitted by law, all the publications related to the exposure apparatus and the like cited in the above embodiment and the descriptions of US patents are incorporated as a part of the description of this specification. As described above, all other embodiments and operation techniques made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.

1、1a 露光装置
1S プレートステージ
1T マスクステージ
2、2a 照明光学系
3、3a 投影光学系
3S ステージ
4、4L、4T 距離計ユニット
6 光源
7 導光ファイバ
9 制御装置
9C 演算部
9M 装置制御部
10C、10L、10R、10a 光学系
11、11a、12、12a リレー光学系
13、13a フライアイレンズ
15 コンデンサレンズ
16、17 ミラー
16a 凹面ミラー
20 プレート位置基準
20B、21B 基準面
100、100C、100L、100R、100a 距離計
100M、100Ma 第1距離計
100P、100Pa 第2距離計
101M 第1光源
101P 第2光源
102AM、102BM、107AM、107BM 第1受光センサ
102AP、102BP、107AP、107BP 第2受光センサ
103M 第1照射ファイバ
103P 第2照射ファイバ
103T 出射面
104M 第1検出ファイバ
104P、104PA、104PA1、104PB、104PB1 第2検出ファイバ
104T 受光面
105M 第1照射ミラー
105P 第2照射ミラー
106M 第1受光ミラー
106P 第2受光ミラー
108M 第1光学系
108P 第2光学系
110 コンデンサレンズ
111 スリット
112 送光レンズ
113 送光プリズム
114 受光レンズ
115 第1ミラー
116 第2ミラー
117 P共役面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Exposure apparatus 1S Plate stage 1T Mask stage 2, 2a Illumination optical system 3, 3a Projection optical system 3S Stage 4, 4L, 4T Distance meter unit 6 Light source 7 Light guide fiber 9 Control device 9C Calculation part 9M Device control part 10C 10L, 10R, 10a Optical system 11, 11a, 12, 12a Relay optical system 13, 13a Fly eye lens 15 Condenser lens 16, 17 Mirror 16a Concave mirror 20 Plate position reference 20B, 21B Reference plane 100, 100C, 100L, 100R , 100a Distance meter 100M, 100Ma First distance meter 100P, 100Pa Second distance meter 101M First light source 101P Second light source 102AM, 102BM, 107AM, 107BM First light receiving sensor 102AP, 102BP, 107AP, 107BP Second light receiving sensor 103 First irradiation fiber 103P Second irradiation fiber 103T Output surface 104M First detection fiber 104P, 104PA, 104PA1, 104PB, 104PB1 Second detection fiber 104T Light receiving surface 105M First irradiation mirror 105P Second irradiation mirror 106M First light receiving mirror 106P First light receiving mirror 106P 2 light receiving mirror 108M first optical system 108P second optical system 110 condenser lens 111 slit 112 light transmitting lens 113 light transmitting prism 114 light receiving lens 115 first mirror 116 second mirror 117 P conjugate surface

Claims (12)

マスクに形成されたパターンをプレートに露光する露光装置であって、
前記マスクを支持するマスクステージと、
前記マスクステージの下方に設けられ、前記マスクステージに支持された前記マスクに対向させた状態に前記プレートを支持するプレートステージと、
上下方向に関して、前記マスクステージに支持された前記マスクと前記プレートステージに支持された前記プレートとの間に設けられたレンズアレイを含み、前記レンズアレイを前記マスクステージと前記プレートステージに対して前記上下方向に交差する走査方向へ移動して前記パターンの像を前記プレートに投影する投影光学系と、
前記上下方向に関して、前記投影光学系が設けられた前記マスクステージと前記プレートステージとの間に設けられ、前記マスクステージ及び前記プレートステージに対して移動し、前記プレートに光を照射して該プレートからの反射光を検出し、かつ前記マスクに光を照射して該マスクからの反射光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき、前記プレートと前記マスクとの距離情報を求める演算部と、
前記距離情報に基づいて、前記上下方向に関して、前記プレートと前記マスクと前記レンズアレイとのうち少なくとも2つの位置関係を駆動制御する制御部と、を備え、
前記検出部は、前記投影光学系の前記走査方向への移動による前記投影光学系のピッチング動作を検出し、
前記演算部は、検出された前記ピッチング動作により生じる前記距離情報に対する誤差量を求め、前記距離情報と前記誤差量とに基づいて補正距離情報を求め、
前記制御部は、前記補正距離情報に基づいて、前記上下方向に関して、前記プレートと前記マスクと前記レンズアレイとのうち少なくとも2つの位置関係を駆動制御する露光装置。
An exposure apparatus for exposing a pattern formed on a mask onto a plate,
A mask stage for supporting the mask;
A plate stage provided below the mask stage and supporting the plate in a state of being opposed to the mask supported by the mask stage;
In the vertical direction, comprises a lens array provided between the supported said plate to said plate stage and the mask supported on the mask stage, the said lens array relative to the plate stage and the mask stage A projection optical system for projecting an image of the pattern onto the plate by moving in a scanning direction intersecting the vertical direction ;
With respect to the vertical direction, the plate is provided between the mask stage provided with the projection optical system and the plate stage, moves relative to the mask stage and the plate stage, and irradiates the plate with light. A detector that detects reflected light from the mask and irradiates the mask with light to detect the reflected light from the mask;
Based on the detection result of the detection unit, a calculation unit for obtaining distance information between the plate and the mask;
A control unit that drives and controls at least two positional relationships among the plate, the mask, and the lens array in the vertical direction based on the distance information;
The detection unit detects a pitching operation of the projection optical system due to movement of the projection optical system in the scanning direction;
The calculation unit obtains an error amount with respect to the distance information generated by the detected pitching operation, obtains correction distance information based on the distance information and the error amount,
The controller is an exposure apparatus that drives and controls at least two positional relationships among the plate, the mask, and the lens array in the vertical direction based on the correction distance information .
前記検出部は、前記マスクに第1光を照射する第1発光部と、前記第1発光部が前記マスクに照射した第1光の反射光を受光する複数の第1受光部とを有する第1検出部と、前記プレートに第2光を照射する第2発光部と、前記第2発光部が前記プレートに照射した第2光の反射光を受光する複数の第2受光部とを有する第2検出部と、を含み、  The detection unit includes: a first light emitting unit that irradiates the mask with first light; and a plurality of first light receiving units that receive reflected light of the first light that the first light emitting unit irradiates the mask. A first detection unit, a second light emitting unit that irradiates the plate with second light, and a plurality of second light receiving units that receive reflected light of the second light that the second light emitting unit irradiates the plate. 2 detectors,
前記演算部は、前記第1検出部と前記第2検出部との検出結果に基づいて前記距離情報を求める請求項1に記載の露光装置。  The exposure apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit obtains the distance information based on detection results of the first detection unit and the second detection unit.
前記第1検出部は、前記投影光学系の前記走査方向への移動によるピッチング動作を検出する請求項2に記載の露光装置。  The exposure apparatus according to claim 2, wherein the first detection unit detects a pitching operation due to the movement of the projection optical system in the scanning direction. 前記検出部は、前記レンズアレイとともに移動する請求項1から3のいずれか1項に記載の露光装置。 Wherein the detection unit, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, moving together with the lens array. 前記検出部は、前記レンズアレイの移動方向の両側にそれぞれ配置される請求項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 4 , wherein the detection units are arranged on both sides in the moving direction of the lens array. 前記検出部は、前記レンズアレイの移動方向と交差する方向に向かって複数配置される、請求項1からのいずれか1項に記載の露光装置。 The detector, the lens toward a direction intersecting with the moving direction of the array are more disposed, the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5. 前記レンズアレイを複数有し、それぞれの前記レンズアレイに対応する前記検出部を有する、請求項1からのいずれか1項に記載の露光装置。 The lens array includes a plurality, with the detector corresponding to each of the lens array, the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6. 前記第1発光部及び前記第2発光部は、照射する光を光ファイバで導光し、前記第1受光部及び前記第2受光部は、反射光を光ファイバで導光する、請求項1からのいずれか1項に記載の露光装置。 The said 1st light emission part and the said 2nd light emission part guide the light to irradiate with an optical fiber, and the said 1st light reception part and the said 2nd light reception part guide reflected light with an optical fiber. 8. The exposure apparatus according to any one of items 1 to 7 . 前記演算部は、
前記第1発光部が前記第1光を照射する位置からの距離が異なる位置に配置された複数の第1受光部間における受光量の差分値と、
前記第2発光部が前記第2光を照射する位置からの距離が異なる位置に配置された複数の第2受光部間における受光量の差分値と、
に基づいて前記プレートと前記マスクとの距離に関する情報を求める、請求項に記載の露光装置。
The computing unit is
A difference value of the amount of received light between a plurality of first light receiving units arranged at different positions from a position where the first light emitting unit emits the first light; and
A difference value of the amount of received light between a plurality of second light receiving units arranged at different positions from the position where the second light emitting unit emits the second light; and
The exposure apparatus according to claim 8 , wherein information relating to a distance between the plate and the mask is obtained based on the information.
前記第1光の反射光を反射させる第1反射体と、
前記第2光の反射光を反射させる第2反射体と、を有し、
異なる前記第1受光部間における受光量の差分値は、前記第1反射体が反射した前記第1光を受光する前記第1受光部の受光量と、前記第1反射体が反射した前記第1光の残りの光を受光する前記第1受光部の受光量との差分値であり、
異なる前記第2受光部間における受光量の差分値は、前記第2反射体が反射した前記第2光を受光する前記第2受光部の受光量と、前記第2反射体が反射した前記第2光の残りの光を受光する前記第2受光部の受光量との差分値である、請求項に記載の露光装置。
A first reflector for reflecting the reflected light of the first light;
A second reflector for reflecting the reflected light of the second light,
The difference value of the received light amount between the different first light receiving parts is the light receiving amount of the first light receiving part that receives the first light reflected by the first reflector and the first light reflected by the first reflector. A difference value from the amount of light received by the first light receiving unit that receives the remaining light of one light,
The difference value of the received light amount between the different second light receiving portions is the light receiving amount of the second light receiving portion that receives the second light reflected by the second reflector and the first light amount reflected by the second reflector. The exposure apparatus according to claim 8 , wherein the exposure apparatus has a difference value with respect to an amount of light received by the second light receiving unit that receives the remaining light of the two lights.
マスクに形成されたパターンを照明光で照明し、上下方向に関して前記マスクとプレートとの間を前記上下方向に交差する走査方向へ移動可能なレンズアレイを介して、前記マスクの下方に設けられた前記プレートを露光する露光方法において、
前記マスクと前記プレートとの間から、前記マスクに第1光を照射し、前記プレートに第2光を照射する工程と、
前記マスクと前記プレートとの間で、前記第1光の反射光を複数の第1受光部で受光し、前記第2光の反射光を複数の第2受光部で受光する工程と、
異なる前記第1受光部間における受光量の差分値と、異なる前記第2受光部間における受光量の差分値とに基づいて前記プレートと前記マスクとの距離情報を求める工程と、
前記レンズアレイの前記走査方向への移動によるピッチング動作を検出する工程と、
検出された前記ピッチング動作により生じる前記距離情報に対する誤差量を求め、前記距離情報と前記誤差量とに基づいて補正距離情報を求める工程と、
前記レンズアレイを前記マスク及び前記プレートに対して前記走査方向へ移動させながら、得られた前記プレートと前記マスクとの距離に関する前記補正距離情報に基づき、前記プレートと前記マスクと前記レンズアレイとのうち少なくとも2つの位置関係を制御しながら前記プレートを露光する工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
The pattern formed on the mask is illuminated with illumination light, and is provided below the mask through a lens array that can move in the scanning direction intersecting the vertical direction between the mask and the plate with respect to the vertical direction . In an exposure method for exposing the plate,
Irradiating the mask with first light and irradiating the plate with second light from between the mask and the plate;
Receiving a reflected light of the first light by a plurality of first light receiving parts and receiving a reflected light of the second light by a plurality of second light receiving parts between the mask and the plate;
And the difference value of the amount of light received at different first light receiving portion, and obtaining a distance Hanarejo report of the plate and the mask based on the differential value of the light reception amount between different said second light receiving section,
Detecting a pitching operation due to movement of the lens array in the scanning direction;
Obtaining an error amount with respect to the distance information generated by the detected pitching operation, and obtaining correction distance information based on the distance information and the error amount;
While moving the lens array in the scanning direction with respect to the mask and the plate, based on the correction distance information regarding the distance between the plate and the mask obtained, the plate, the mask, and the lens array Exposing the plate while controlling the positional relationship of at least two of them,
An exposure method comprising:
請求項11に記載の露光方法によって、前記マスクに形成されたパターンをプレートに転写する工程と、
前記パターンが転写された前記プレートを、転写されたパターンに基づいて加工することを特徴とするデバイス製造方法。
A step of transferring a pattern formed on the mask to a plate by the exposure method according to claim 11 ;
A device manufacturing method, wherein the plate to which the pattern is transferred is processed based on the transferred pattern.
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