JP2001109169A - 露光装置、露光方法およびマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】重ね合わせ誤差を補正する像位置補正に使用す
る光学モジュール領域と同じ領域の光束を利用して位置
合わせを行う。 【解決手段】投影光学系３を介してマスクＭのパターン
を基板Ｇに露光する。マスクＭには、マスク側位置合わ
せマークＭＭＵ，ＭＭＬ、投影光学系の結像特性を検出
するマーク（第１マークＩＭ）４０ａ〜４０ｆ，４１
ａ，４１ｂが設けられている。基板Ｇには基板側位置合
わせマークＧＭが設けられている。基板ステージには基
準マーク（第２マーク）ＳＭが設けられている。検出装
置７は、マスク側と基板側のそれぞれの位置合わせマー
クＭＭＵ，ＭＭＬとＧＭの位置関係を検出する。検出装
置８は、第１検出マークＩＭと第２検出マークＳＭの位
置関係を検出する。第１および第２の検出装置７，８の
検出する光束は光学モジュール３１ａ、３１ｅの共通し
た領域ＡＲＡ，ＡＲＥの光束により検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置、露光方法
およびマスクに関し、液晶表示パネルなどの基板（露光
対象物）に回路パターンを形成する際のフォトリソグラ
フィ工程で使用して好適な露光装置、露光方法およびマ
スクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大型液晶表示パネルに回路パターンを高
スループットで投影露光する露光装置として特開平７−
５７９８６号公報に開示されているものが知られてい
る。この露光装置は、露光パターンが形成されているマ
スクを保持するマスクステージと、露光パターンが投影
される感光性基板を保持する基板ステージと、露光パタ
ーンを正立像として感光性基板に投影する投影光学系と
を備え、マスクステージと基板ステージを同一方向に移
動しながら露光パターンを基板上に露光する。投影光学
系は、たとえば５つの光学モジュールから構成され、各
光学モジュールの視野絞りはそれぞれ台形形状である。
図１３は基板上に視野絞りを介して投影されるパターン
領域Ｔａ〜Ｔｅを示す図である。マスクと基板を同期駆
動して露光するとき、隣り合う投影領域ＴａとＴｂ，Ｔ
ｂとＴｃ，ＴｃとＴｄ，ＴｄとＴｅの端部が互いに重ね
合わされる。重ね合わせられる各投影領域における走査
方向の視野絞りの開口幅の合計は等しく設定されてい
る。重ね合わせ領域Ｃ１〜Ｃ４は２つの光学モジュール
で投影される継ぎ部となって２重露光されるため、継ぎ
部Ｃ１〜Ｃ４では、各モジュールの光学収差や露光照度
が滑らかに変化する利点がある。

【０００３】このような複数の光学モジュールを用いた
露光装置では、隣り合う投影領域の両端部、すなわち継
ぎ部で像を正しく重ね合わせて露光する必要がある。従
来の露光装置では、基板ステージには、継ぎ部にそれぞ
れ対応する４つの基板側基準マークと、両端の投影領域
の最外部に対応する２つ基板側基準マークが設けられ、
マスクにはこれらの基準マークと重ね合わされる６つの
マスク側像位置補正用マークが設けられている。各光学
モジュールを通して基板側基準マークとマスク側像位置
補正用マークの位置関係を２次元ＣＣＤのような光電変
換素子で検出し、検出された位置関係に基づいて、各光
学モジュールの像位置を補正する。像位置は、ＸＹ両方
向への像シフト、像倍率の変更、像の回転により補正さ
れる。

【０００４】このような像位置補正に加えて、マスクス
テージ上に保持されたマスクと、基板ステージ上に保持
された基板を位置合わせ補正する必要もある。従来の露
光装置では、マスクに形成されている位置合わせマーク
と基板に設けられている位置合わせマークの位置関係
を、複数の光学モジュールの両端の光学モジュールを通
してＣＣＤのような２次元光電変換素子で検出する。

【０００５】このような従来の露光装置では、マスクと
ステージの位置関係を検出する際に使用される光学モジ
ュール内の光束の位置と、像位置を検出する際に使用さ
れる光学モジュール内の光束の位置とがそれぞれ異なっ
ている。換言すると、これらの検出光束のそれぞれは、
最外側の光学モジュールの軸外のそれぞれ異なるレンズ
特性を有する領域を通過する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示パネル
の製造プロセスにおいて、開口率の向上などの目的で、
露光装置に要求されるマスクと基板の位置合わせ精度が
厳しくなってきている。しかしながら、上述したいわゆ
るＴＴＬ位置合わせ方式では光学モジュールの收差が大
きくなると位置合わせ精度が悪化するという問題があ
る。とくに、上述したように、マスクと基板の位置合わ
せと、像位置補正とで異なるレンズ特性を通過した光束
を使用した場合には、より問題が大きい。

【０００７】本発明の目的は、重ね合わせ誤差を補正す
る像位置補正に使用する光学モジュール領域と同じ領域
の光束を利用して位置合わせを行うようにした露光装置
および露光方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】実施の形態の図に対応づ
けて説明する。 （１）請求項１の発明は、投影光学系３を介して基板側
位置合わせマークＧＭを有する基板Ｇにパターンを露光
する露光装置に適用される。そして、上記パターン、マ
スク側位置合わせマークＭＭＵ，ＭＭＬ、および投影光
学系３の結像特性を検出する第１検出マークＩＭが設け
られたマスクＭを移動可能に保持するマスクステージ２
と、基板Ｇを保持し、第１検出マークＩＭと対応するよ
うに第２検出マークＳＭが設けられた基板ステージ４
と、基板ステージ４の第２検出マークＳＭとマスクＭの
第１検出マークＩＭの位置関係を投影光学系３の所定領
域の光束で検出する第１の検出装置８と、マスク側位置
合わせマークＭＭＵ，ＭＭＬと基板側位置合わせマーク
ＧＭの位置関係を投影光学系３を通して検出する第２の
検出装置７Ｕ，７Ｌと、投影光学系３の所定領域もしく
はその近傍領域を通過する光束により、第２の検出装置
７Ｕ，７Ｌが位置関係を検出するように、マスクステー
ジ２と基板ステージ４の少なくとも一方を駆動制御する
制御装置５３（図９）とを備えることにより、上記目的
を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の露光装置に
おいて、投影光学系３は複数の光学モジュール３１ａ〜
３１ｅを含み、光学モジュール３１ａ〜３１ｅの投影領
域の一部を重複してパターンを基板Ｇに投影することを
特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項１に記載の露光装置に
おいて、第２の検出装置７Ｕ，７Ｌは、複数の光学モジ
ュール３１ａ〜３１ｅのうち最外方に位置する一対の光
学モジュール３１ａ、３１ｅを通して位置関係を検出す
ることを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、請求項１に記載の露光装置に
おいて、第１の検出装置８は基板ステージ４に設けられ
ていることを特徴とする。 （５）請求項５の発明は、請求項１に記載の露光装置に
おいて、第１の検出装置８の検出結果に基づいて、投影
光学系３の結像特性を補正する補正装置３１３，３１
４，３１５を備えることを特徴とする。 （６）請求項６の発明は、請求項５に記載の露光装置に
おいて、補正装置３１３，３１４，３１５は、投影光学
系３の像シフト、像回転、像倍率の少なくとも１つを補
正することを特徴とする。 （７）請求項７の発明は、投影光学系３を介して基板側
位置合わせマークＧＭを有する基板Ｇにマスクのパター
ンを露光する露光方法に適用される。そして、マスクＭ
に設けられた投影光学系３の結像特性を検出する第１検
出マークＩＭと、基板ステージ４に設けられた第２検出
マークＳＭとの位置関係を投影光学系３の所定領域の光
束により検出する第１の検出工程と、マスクＭに設けら
れたマスクＭと基板Ｇとの位置関係を検出する位置合わ
せマークＭＭＵ，ＭＭＬと、基板側位置合わせマークＧ
Ｍとの位置関係を、第１の検出工程で使用する投影光学
系３の所定領域、もしくはその近傍領域の光束により検
出する第２の検出工程とを備えることにより、上記目的
を達成する。 （８）請求項８の発明は、請求項７に記載の露光方法に
おいて、第２の検出工程では、投影光学系３を構成する
複数の光学モジュール３１ａ〜３１ｅのうち最外方に位
置する一対の光学モジュール３１ａ，３１ｅを通して位
置関係を検出することを特徴とする。 （９）請求項９の発明は、投影光学系３を介して基板Ｇ
に露光されるパターンを有するマスクＭに適用されるも
ので、パターンの外側に設けられたマスク側位置合わせ
マークＭＭＵ，ＭＭＬと、マスク側位置合わせマークＭ
ＭＵ，ＭＭＬに所定方向に沿って設けられ投影光学系３
の結像特性を検出する検出マークＩＭとを備えることを
特徴とする。

【０００９】なお、以上の課題を解決するための手段の
項では説明を容易にするために実施の形態の図面と符号
を使用したが、これにより本発明が実施の形態に限定さ
れるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明による走査型露光装
置の一実施の形態を示し、その全体構成を示す図であ
る。走査型露光装置は、照明光学系１と、露光パターン
が形成されているマスクＭを保持するマスクステージ２
と、５つの光学モジュール３１ａ〜３１ｅから構成さ
れ、露光パターンを等倍で正立像として感光性基板Ｇに
投影する投影光学系３と、露光パターンが投影される感
光性基板Ｇを保持する基板ステージ４と備える。感光性
基板Ｇはたとえは液晶表示パネルのガラスプレートであ
り、走査型露光装置は液晶表示用の回路パターンをガラ
スプレートに露光する。なお図１において、投影光学系
３の光軸方向をＺ軸、Ｚ軸に直交する面内でマスクＭと
基板Ｇの走査方向をＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸と直交する非
走査方向をＹ軸とする。以下の図でも同様とする。

【００１１】図２は照明光学系１の詳細を示す。照明光
学系１は、共通照明系１１と、照明系モジュール１２ａ
〜１２ｅとを備えている。共通照明系１１は超高圧水銀
ランプ１１ａを備えている。超高圧水銀ランプ１１ａか
ら照射される光は楕円反射鏡で１次結像面に結像して光
源像を形成する。この光源像はリレー光学系１１ｂによ
りライトガイド１１ｃの入射面に結像する。ライトガイ
ド１１ｃは入射光を各光学モジュール３１ａ〜３１ｅに
個別に入射するように、入射光束を５つに分岐して出射
する。リレー光学系１１ｂに入射した光はダイクロイッ
クミラー１１ｄにより露光に必要な波長域の光とその他
の波長域の光とに分離される。ダイクロイックミラー１
１ｄで反射させた光は波長選択フィルタ１１ｅに入射し
てたとえばｉ線のみの照明光束が取り出される。共通照
明系１１には露光シャッタ１１ｆも設けられている。露
光シャッタ１１ｆは、露光時は光路から退避するととも
に非露光時は光路を遮蔽する遮蔽板１１ｆａと、遮蔽板
１１ｆａを開閉駆動する駆動装置１１ｆｂとを備えてい
る。

【００１２】ライトガイド１１ｃから出射される５つの
光束は、５つの光学モジュール３１ａ〜３１ｅに個別に
照明光を入射するための照明系モジュール１２ａ〜１２
ｅにそれぞれ入射される。照明系モジュール１２ａ〜１
２ｅは共通であり、照明系モジュール１２として説明す
る。

【００１３】ライトガイド１１ｃから照明系モジュール
１２に入射した光束はフィルタ１２１ａにより光量調整
された後、フライアイレンズ１２１ｂに入射する。フラ
イアイレンズ１２１ｂの射出面側には多数の２次光源が
形成されて均一な照度の光束を形成する。フライアイレ
ンズ１２１ｂからコンデンサ光学系１２１ｃに入射した
光束の一部はハーフミラー１２１ｄを透過してマスクＭ
の照明領域を均一に照明する。ハーフミラー１２１ｄで
反射された光束は光量ディテクタ１２１ｅに入射し、光
量ディテクタ１２１ｅは入射光量を検出する。光量ディ
テクタ１２１ｅで検出された光量は目標光量と比較さ
れ、目標光量となるように光量調節用フィルタ１２１ａ
で光量が調節される。

【００１４】図３は光量調節フィルタ１２１ａの一例を
示す正面図である。フィルタ１２１ａは、図３において
左側から右側に向かうにつれて透過率が低減されるよう
に、ガラス基板上にクロムなどですだれ状パターンを形
成したものである。従って、フィルタ駆動機構１２１ｆ
によりフィルタ１２１ａを照明光学系の光軸に対して進
退移動させることにより、照明光はフィルタ１２１ａの
透過率に依存した光量となるように調節される。

【００１５】照明系モジュール１２ａ〜１２ｅから出射
された照明光はそれぞれマスクＭの照明領域を照明し、
照明領域内の露光パターンはそれぞれ投影系光学モジュ
ール３１ａ〜３１ｅに別々に入射して、レジストが塗布
されている基板Ｇ上に露光パターンが等倍の正立像で結
像する。

【００１６】投影系光学モジュール３１ａ〜３１ｅはそ
れぞれ同一であり、光学モジュール３１として説明す
る。図４は光学モジュール３１の一例を模式的に説明す
る図である。光学モジュール３１は、２組の反射屈折型
光学系３１１，３１２と、像シフト機構３１３と、像倍
率機構３１４と、像回転機構３１５と、視野絞り３１６
とから構成されている。像シフト機構３１３は一対の平
行平板を含み、一方の平行平板をＹ軸回りに傾動させる
と入射する光像がＸ軸方向にシフトし、他方の平行平板
をＸ軸回りに傾動すると入射する光像がＹ軸方向にシフ
トする。像シフト機構３１３を通過した光像は１番目の
反射屈折型光学系３１１に入射する。この反射屈折型光
学系３１１は、直角プリズム３１１ａと、レンズ３１１
ｂと、反射鏡３１１ｃとを含み、視野絞り３１６の位置
に中間像を形成する。視野絞り３１６は基板Ｇ上の露光
領域を規定するものであり、それぞれ図１３に示すよう
な台形形状とされる。図１３から分かるように、最も外
方の光学モジュール３１ａ，３１ｅの視野絞り３１６
（Ｔａ，Ｔｅ）と、それ以外の光学モジュール３１ｂ〜
３１ｄの視野絞り３１６（Ｔｂ〜Ｔｄ）は互いに異なっ
た台形形状に形成されている。

【００１７】視野絞り３１６を透過した光束は２番目の
反射屈折型光学系３１２に入射する。反射屈折型光学系
３１２は、像回転機構３１５を構成する直角プリズム３
１２ａと、レンズ３１２ｂと、反射鏡３１２ｃと、像倍
率機構３１４を構成する倍率変更レンズ３１２ｄとを備
える。像回転機構３１５は直角プリズム３１２ａとこの
プリズム３１２ａを回転する駆動装置３１２ｅから構成
され、像倍率機構３１４は倍率変更レンズ３１２ｄと、
このレンズ３１２ｄを光軸方向に移動する駆動装置３１
２ｆにより構成される。反射屈折型光学系３１２に入射
した光像は像倍率機構３１４で倍率が調節されるととも
に、像回転機構３１５により直角プリズム３１２をＺ軸
回りに回転させて像をＺ軸回りに回転することができ
る。

【００１８】図５に示すように、マスクＭの中央部のパ
ターン領域Ｒ１には露光パターンが描かれている。この
パターン領域Ｒ１の上辺の両端側に２つの位置合わせマ
ークＭＭＵが、下辺の両端側に２つの位置合わせマーク
ＭＭＬが設けられている。これらの位置合わせマークＭ
ＭＵおよびＭＭＬに対応して基板Ｇにも同様な位置、換
言すると露光領域の上下辺に沿った両側の位置に対応す
る位置合わせマークＧＭ（図１）が設けられる。マスク
Ｍの位置合わせマークＭＭＵとＭＭＬと、基板Ｇの位置
合わせマークＧＭとは図１に示す位置検出装置７Ｕ，７
Ｌで重ね合わされて観察され、マスクＭと基板Ｇとの位
置合わせが行われる。

【００１９】位置検出装置７Ｕ，７Ｌの一例を図６に示
す。位置検出装置７Ｕ，７Ｌは同一であり一方の位置検
出装置７Ｌについて説明する。図７において、図示しな
い光源からの観察光がライトガイド７１を介して位置検
出装置７Ｌに導かれる。光源はハロゲンランプなどであ
り、基板Ｇに塗布されたレジストに非感光な波長域の観
察光とする。この観察光はコンデンサレンズ７２からハ
ーフプリズム７３に入射し、反射光が第１対物レンズ７
４と反射ミラー７５によりマスクＭ上の位置合わせマー
クＭＭＬを照明する。位置合わせマークＭＭＬを照明し
た光束は光学モジュール３１ａを通って基板Ｇ上の位置
合わせマークＧＭを照明する。

【００２０】マスクＭ上の位置合わせマークＭＭＬおよ
び基板Ｇ上の位置合わせマークＧＭからの反射光はそれ
ぞれ位置検出装置７Ｌに入射する。この入射光は反射ミ
ラー７５、第１対物レンズ７４を通ってハーフプリズム
７３に入射し、ハーフプリズム７３を透過する観察光が
第２対物レンズ７６を介してＣＣＤ７７上に結像する。
マークＭＭＵについても同様である。したがって、ＣＣ
Ｄ７７上に結像した画像から、マスクＭ上の位置合わせ
マークＭＭＵおよびＭＭＬと基板Ｇ上の位置合わせマー
クＧＭとのＸおよびＹ方向の位置ずれがおのおの演算さ
れる。そして、この演算結果にしたがってマスクステー
ジ２を３軸駆動してマスク２と基板ＧのＸ，Ｙ，θの３
軸の位置合わせが行なわれる。

【００２１】図１において、位置検出装置７Ｕと７Ｌは
その全体がそれぞれＹ軸方向に駆動可能とされ、Ｙ軸方
向の間隔が任意に調節できる。これは、位置合わせマー
クのＹ軸方向の位置の自由度を高めるためである。ま
た、第１対物レンズ７４と反射ミラー７５はＸ軸方向に
移動できるようにされ、露光時は光学モジュール３１ａ
と光学モジュール３1ｅのそれぞれの露光領域から退避
し、像位置補正時にその露光領域へ進出する。

【００２２】図５を参照するとマスクＭにはさらに、露
光パターンを挟んでマスク回転補正マーク４１ａ，４１
ｂと、像位置補正マーク４０ａ〜４０ｆとが設けられて
いる。これらを像補正マークＩＭと呼ぶ。図５（ａ），
（ｂ）に示すように、マスク回転補正マーク４１ａは光
学モジュール３１ａと３１ｂの継ぎ部Ｃ１に対応して設
けられ、マスク回転補正マーク４１ｂは光学モジュール
３１ｄと３１ｅの継ぎ部Ｃ４に対応してそれぞれ設けら
れている。像位置補正マーク４０ａは、マスクＭ上の露
光パターン領域Ｒ１の下辺の位置合わせマークＭＭＬに
対応して設けられ、像位置補正マーク４０ｆはマスクＭ
上の露光パターン領域Ｒ１の上辺の位置合わせマークＭ
ＭＵに対応してそれぞれ設けられている。像位置補正マ
ーク４０ｂは光学モジュール３１ａと３１ｂの継ぎ部Ｃ
１に対応して設けられている。像位置補正マーク４０ｃ
は光学モジュール３１ｂと３１ｃの継ぎ部Ｃ２に対応し
て設けられている。像位置補正マーク４０ｄは光学モジ
ュール３１ｃと３１ｄの継ぎ部Ｃ３に対応して設けられ
ている。像位置補正マーク４０ｅは光学モジュール３１
ｄと３１ｅの継ぎ部Ｃ４に対応して設けられている。こ
れらの回転補正マーク４１ａと４１ｂ、および像位置補
正マーク４０ａ〜４０ｆは基板ステージ４に設けられた
基準マークＳＭと重ね合わされて検出装置８ａ〜８ｄに
より観察される。なお、マーク４１ａとマーク４０ｂ、
およびマーク４１ｂとマーク４０ｅはＹ方向に同じ位置
に設けられている。

【００２３】図１に示すように基板ステージ４には基準
マーク部材８Ｓが設けられている。図７はその詳細を示
す。基準マーク部材８Ｓには、非走査方向であるＹ方向
に継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４の間隔で基準マークＳＭが並べられ
ている。この基準マークＳＭは十字形状の開口からな
り、基準マークＳＭを透過する光束のそれぞれを受光す
る検出装置８（８ａ〜８ｄ）が設けられている。

【００２４】検出装置８ａ〜８ｄの一例を図７に示す。
検出装置８ａ〜８ｄは同一であり、検出装置８として説
明する。図７において、検出装置８は、基板ステージ４
上の基準マークＳＭと、マスクマーク４１ａ，４１ｂお
よび４０ａ〜４０ｆを、結像光学系８１によりＣＣＤ８
２上に結像させる。つまり、基準マークＳＭとマスクＭ
上の各補正マーク４０ａ，４０ｂ，４１ａ〜４１ｅとは
光学モジュール３１ａ〜３１ｅを通して重ね合わされ、
４つの検出装置８ａ〜８ｄでそれぞれ観察される。

【００２５】回転補正マーク４１ａ、４１ｂおよび像位
置補正マーク４０ａ〜４０ｆは図８（ａ）に示すような
十字形状としてＣＣＤ８２上に結像し、基準マークＳＭ
は図８（ｂ）に示すように中抜きプラス形状としてＣＣ
Ｄ８２上に結像する。したがって、ＣＣＤ８２上には、
図８（ｃ）に示すような中抜きプラスマークＳＭの中に
十字形状マークＩＭが重なった像が結像する。

【００２６】図１に示すように、基板ステージ４には基
板Ｇの露光面と等価な位置に照度センサ５７も設置され
ている。露光前にステージ４を順次移動させることによ
り、照度センサ５７は各投影領域Ｔａ〜Ｔｅの両端部を
通過する光束の照度を測定する。そして、それらの照度
が均一になるように、照明系光学モジュール１２ａ〜１
２ｅにそれぞれ配置した光量調節フィルタ１２１ａを光
路に対して進退させる。これにより、各投影系光学モジ
ュール３１ａ〜３１ｅに入射する光量がほぼ均等になる
ように調節される。

【００２７】次に、本発明による露光装置の制御系につ
いて図９を参照して説明する。マスクステージ２はＸ軸
およびＹ軸方向にＸ軸駆動装置５１ＸおよびＹ軸駆動装
置５１Ｙにより２次元移動することができる。Ｘ軸方向
の移動量は１次元の走査露光に必要な距離であり、Ｙ軸
方向の移動量はステップ移動に必要な距離である。マス
クステージ２はθ軸駆動装置５１θによりＺ軸回りに回
転することができる。マスクステージ２のＸ軸およびＹ
軸位置のそれぞれはレーザ干渉計５２Ｘ、５２Ｙにより
検出され、制御装置５３に入力される。制御装置５３は
レーザ干渉計５２Ｘ、５２Ｙの出力信号に基づいてＸ軸
およびＹ軸駆動装置５１Ｘ、５１Ｙをそれぞれ駆動して
マスクステージ２を精度よく所定の位置へ所定の速度で
移動する。制御装置５３はθ駆動装置５１θによりマス
クステージ２をＺ軸回りに回転することができる。

【００２８】基板ステージ４はＸ軸およびＹ軸方向にＸ
軸駆動装置５４ＸおよびＹ軸駆動装置５４Ｙにより２次
元移動することができる。Ｘ軸方向の移動量は１次元の
走査露光に必要な距離であり、Ｙ軸方向の移動量はステ
ップ移動に必要な距離である。基板ステージ４のＸ軸お
よびＹ軸位置のそれぞれはレーザ干渉計５５Ｘ，５５Ｙ
により検出され、制御装置５３に入力される。制御装置
５３はレーザ干渉計５５Ｘ，５５Ｙの出力信号に基づい
てＸ軸およびＹ軸駆動装置５４Ｘ，５４Ｙをそれぞれ駆
動して基板ステージ４をマスクステージ２に同期させて
精度よく移動することができる。また、基板ステージ４
はＺ軸駆動装置５４ＺによりＺ軸方向に移動可能とされ
ている。Ｚ軸駆動装置５４Ｚは、走査駆動中にマスクＭ
のパターン面と基板Ｇの露光面とのＺ軸方向の距離が一
定となるように基板ステージ４のＺ軸方向の位置を制御
する。マスクステージ２と基板ステージ４との距離は距
離検出装置５６により測定される。

【００２９】制御装置５３にはさらに、マスクと基板の
位置合わせ用検出装置７Ｕ，７Ｌ、像位置補正用検出装
置８、照度センサ５７なども接続されている。

【００３０】この走査型露光装置では露光に先立って、
マスクＭと基板Ｇとの位置合わせを行う。また、５つの
投影領域Ｔａ〜Ｔｅの継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４および光学モジ
ュール３１ａ，３１ｅの最外側領域での像位置補正を行
う。この実施の形態による露光装置の特徴は、光学モジ
ュール３１ａ，３１ｅの両端部の領域ＡＲＡ，ＡＲＥ
（図１０参照）を通過する光束を利用して、マスクＭと
基板Ｇとの位置合わせ、および、光学モジュールの最外
側領域での像位置補正を行うようにするものである。そ
して、これにより、光学特性の等しい状態で上記２種類
の測定を行って像の重ね合わせ精度を向上させる。

【００３１】−マスクと基板の位置合わせ− マスクＭと基板Ｇの位置合わせについて図６を参照して
説明する。図６に示すように、マスクＭの位置合わせマ
ークＭＭＬは光学モジュール３１ａを通して基板Ｇの位
置合わせマークＧＭと重ね合わされ、マスクＭの位置合
わせマークＭＭＬは光学モジュール３１ａを通して基板
Ｇの位置合わせマークＧＭと重ね合わされる。これは、
マスクステージ２および基板ステージ４のいずれか一方
もしくは双方を駆動して行われる。このように重ね合わ
されたマークはマスクＭの上方に配設された検出装置７
Ｕ，７Ｌで観察される。そして、 検出装置７Ｕ，７Ｌ
のＣＣＤ７７上に結像した画像から、マスクＭ上の位置
合わせマークＭＭＵ，ＭＭＬと基板Ｇ上の位置合わせマ
ークＧＭとのＸおよびＹ方向の位置ずれが演算される。
そして、この演算結果にしたがってマスクステージ２を
３軸駆動してマスク２と基板ＧのＸ，Ｙ，θの３軸の位
置合わせが行なわれる。

【００３２】次に、マスクＭの回転補正と、５つの投影
領域Ｔａ〜Ｔｅの継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４および光学モジュー
ル３１ａ，３１ｄの最外側領域での像位置補正について
説明する。マスクＭのＺ軸回りの回転補正は、基板ステ
ージ４に対するマスクＭのθ回転方向の回転位置補正で
ある。像位置補正は隣り合う光学モジュール３１ａ〜３
１ｅの継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４の像をそれぞれ精度よく継ぐた
めの補正である。像位置補正は、像のＸおよびＹ方向へ
のシフト補正、像の倍率を一致させる補正および像の回
転位置を一致させる補正である。

【００３３】−マスクＭの回転補正− マスクＭの回転補正は次のようにして行われる。 まず、図１０（ａ）に示すように、マスクＭ上の回転
補正マーク４１ａおよび４１ｄが基板ステージ４上の基
準マークＳＭにそれぞれ重ね合わされるように、マスク
Ｍおよび基板ステージ４のいずれか一方もしくは双方を
移動する。検出装置８ａ，８ｄには図８（ｃ）のような
像がそれぞれ結像する。制御装置５３は、ＣＣＤ８２か
らの画像信号を入力して、回転補正マーク４１ａおよび
４１ｂと基準マークＳＭのＹ方向の位置ずれｙ１および
ｙ２をそれぞれ計測する。位置ずれｙ１およびｙ２は図
１１に示すように、基準マークＳＭのＹ方向の中心軸Ｓ
ＭＹに対する回転補正マーク４１ａおよび４１ｂのＹ方
向マークの距離ｙで表される。

【００３４】次に、図１０（ｂ）に示すように、マス
クＭ上の回転補正マーク４０ｂ〜４０ｅが基板ステージ
４上の基準マークＳＭにそれぞれ重ね合わされるように
基板ステージ４をＸ方向に移動する。検出装置８ａ〜８
ｄには図８（ｃ）のような像がそれぞれ結像する。制御
装置５３は、ＣＣＤ８２からの画像信号を入力して、回
転補正マーク４０ｂ，４０ｅと基準マークＳＭのＹ方向
の位置ずれｙ３，ｙ４をそれぞれ計測する。位置ずれｙ
３，ｙ４も位置ずれｙ１，ｙ２と同様の計測結果であ
る。

【００３５】回転補正マーク４１ａ，４１ｂと像位置
補正マーク４０ｂ，４０ｅとのＸ方向の距離Ｐｘは既知
であるから、次式（１），（２）によりマスクＭと基板
ステージ４との回転量θ１，θ２が算出される。 θ１＝（ｙ１−ｙ３）／Ｐｘ （１） θ２＝（ｙ２−ｙ４）／Ｐｘ （２） そして、これらの平均値を次式で算出して相対回転ずれ
量θを決定する。 θ＝（θ１＋θ２）／２ （３） この相対回転ずれ量θに基づいてマスクＭを基板ステー
ジ４に対してθ回転させる。なお、ずれ量ｙは中心軸Ｓ
ＭＹを基準として上を正、下を負とする。

【００３６】−像位置補正− 像位置補正は次のように行われる。 まず、図１０（ｂ）に示す位置関係において、回転補
正マーク４０ｂ〜４０ｅと基準マークＳＭのＸおよびＹ
方向の位置ずれｘ１１〜ｘ１４とｙ１１〜ｙ１４をそれ
ぞれ計測する。位置ずれｘ１１〜ｘ１４と位置ずれｙ１
１〜ｙ１４も位置ずれｙ１、ｙ２と同様に、図１１に示
すように、基準マークＳＭのＸ，Y方向の中心軸ＳＭ
Ｘ，ＳＭＹに対する回転補正マーク４０ａ〜４０ｅのＸ
方向およびＹ方向マークとの距離で表される。これらの
ずれ量は上述した継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４における像倍率、像
回転補正をそれぞれ行うために使用される。

【００３７】図１２（ａ）に示すように、マスクＭ上
の像位置補正マーク４０ａと基板ステージ４上の基準マ
ークＳＭを重ね合わされるように、図１０（ｂ）の位置
関係から基板ステージ４をＹ方向に図示下方に移動させ
る。このとき、検出装置８ａのＣＣＤ８２には図８
（ｃ）のようにマークの重ね合わせ像が結像する。上述
したと同様にして、像位置補正マーク４０ａと基準マー
クＳＭのＸおよびＹ方向の位置ずれｘ１５と位置ずれｙ
１５を算出する。これらのずれ量は上述した最外側の投
影領域Ｔａの継ぎ部Ｃ１とは反対側の領域（ＡＲＡ：図
１０参照）における像倍率、像回転補正をそれぞれ行う
ために使用される。

【００３８】図１２（ａ）の位置関係から基板ステー
ジ４をＹ方向に図示上方に移動させて、図１２（ｂ）に
示すように、マスクＭ上の像位置補正マーク４０ｆと基
板ステージ４上の基準マークＳＭを重ね合わせる。この
とき、検出装置８ｄのＣＣＤ８２には図８（ｃ）のよう
にマークの重ね合わせ像が結像する。上述したと同様に
して、像位置補正マーク４０ｆと基準マークＳＭのＸお
よびＹ方向の位置ずれｘ１６と位置ずれｙ１６を算出す
る。これらのずれ量は上述した最外側の投影領域Ｔｅの
継ぎ部Ｃ４とは反対側の領域（ＡＲＥ：図１０参照）に
おける像倍率、像回転補正をそれぞれ行うために使用さ
れる。

【００３９】以上のようにして、継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４に
おけるＸおよびＹ方向のずれ量ｘ１１〜ｘ１４およびｙ
１１〜ｙ１４と、最外側の投影領域ＴａおよびＴｅの継
ぎ部Ｃ１およびＣ４とは反対側の領域におけるＸおよび
Ｙ方向のずれ量ｘ１５，ｘ１６およびｙ１５，ｙ１６が
それぞれ算出される。そして、これらのずれ量に基づい
て各継ぎ部Ｃ１〜Ｃ４と上記投影領域の両端部における
像のシフト補正量、像の倍率補正量および像の回転補正
量をそれぞれ別々に演算する。そして、演算結果に基づ
いて、各光学モジュール３１ａ〜３１ｅのシフト補正機
構３１３と、倍率補正機構３１４と、回転補正機構３１
５とによりそれぞれを補正する。

【００４０】このように位置合わせと像補正を行った
後、マスクステージ２と基板ステージ４を同一方向に同
期させて移動しながら露光パターンを基板Ｇ上に露光す
る。投影光学系３の各光学モジュール３１ａ〜３１ｅの
視野絞りはそれぞれ台形形状であり、隣り合う投影領域
Ｔａ〜Ｔｅの端部が互いに重ね合わされる。重ね合わせ
領域はそれぞれ２つの光学モジュールで投影される継ぎ
部Ｃ１〜Ｃ４となって２重露光される。この継ぎ部Ｃ１
〜Ｃ４においては、上述した像位置補正を行っているの
で、各光学モジュール３１ａ〜３１ｅでそれぞれ露光さ
れるパターンのつなぎ合わせ誤差が抑制される。

【００４１】また、マスクＭと基板Ｇとの位置合わせを
行う際、像位置補正の際にマークＩＭを検出する光束が
通過する光学モジュール３１ａ，３１ｅの所定領域ＡＲ
Ａ，ＡＲＥもしくはその近傍の領域を通過する光束を使
用するようにした。したがって、第１層パターンの露光
に際しては、位置合わせマークＧＭを基板Ｇに露光する
際に、光学モジュール３１ａ，３１ｅのディストーショ
ンなどの光学収差による露光位置誤差が小さくなる。ま
た、基板上の位置合わせマークを検出する際に、検出位
置誤差が小さくなる。これらの理由により、第１層パタ
ーンと第２層パターンの重ね合わせ精度を向上させるこ
とができる。

【００４２】以上では５つの光学モジュールにより投影
光学系を構成したが、２以上の光学モジュールからなる
投影光学系を有する露光装置にも本発明を適用できる。
また、投影領域を台形形状としたが台形形状に限定され
ず、６角形、菱形、平行四辺形でもよい。液晶表示装置
用のガラスプレートについて説明したが、本発明はこれ
に限定されず、複数の光学モジュールで重ね合わせ部を
有するものであれば、どのような露光装置にも適用でき
る。

【００４３】また、以上では、検出装置７Ｕ，７Ｌを使
用して、５つの光学モジュール３１ａ〜３１ｅのうちの
最外方のモジュール３１ａと３１ｅを通してマスクＭと
基板Ｇとの位置合わせ用マークＭＭＵ，ＭＭＬおよびＧ
Ｍを検出するようにしたが、内側の光学モジュールを通
して検出するようにしてもよい。

【００４４】以上の実施の形態と特許請求の範囲の対応
において、検出装置８が第１の検出装置に、検出装置７
Ｕ，７Ｌが第２の検出装置にそれぞれ対応する。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、投影光学
系の結像特性を検出する第１の検出装置と、マスクと基
板との位置合わせマークを検出する第２の検出装置は、
それぞれ、投影光学系の所定領域もしくは近傍領域を通
過する検出光束を利用するようにしたので、光学特性の
等しい状態で上記２種類の測定が行われ、もって像の重
ね合わせ精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施の形態を示す概
略図

【図２】図１の照明光学系を説明する概略構成図

【図３】図２の光量調節フィルタを示す平面図

【図４】図１の光学モジュールの概略構成を示す図

【図５】図１のマスクと基板ステージの各種マークの位
置関係を示す平面図

【図６】図１の位置合わせ用検出装置の概略構成を示す
図

【図７】図１の像位置補正用検出装置の概略構成を示す
図

【図８】マークの形状と重ね合わせ状態を示す図

【図９】図１の制御系を示すブロック図

【図１０】像位置補正のマーク検出手順を説明する図

【図１１】マークのずれ量を説明する図

【図１２】像位置補正のマーク検出手順を説明する図

【図１３】複数の光学モジュールによる投影領域を説明
する図

【符号の説明】

１：照明系 ２：マス
クステージ ３：投影光学系 ４：基板
ステージ ７，７Ｌ７Ｕ：第２の検出装置 ８，８ａ〜８
ｄ：第１の検出装置 ３１ａ〜３１ｅ：光学モジュール ４０ａ〜４
０ｆ：像補正マーク ４１ａ，４１ｂ：回転補正マーク ＡＲＡ，Ａ
ＲＥ：所定領域 Ｃ１〜Ｃ４：継ぎ部 Ｇ：基板 ＧＭ：基板側位置合わせマーク Ｍ：マスク ＭＭＵ，ＭＭＬ：基板側位置合わせマーク ＳＭ：基
板側基準マーク Ｔａ〜Ｔｅ：投影領域

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投影光学系を介して基板側位置合わせマー
   クを有する基板にパターンを露光する露光装置におい
   て、 前記パターン、マスク側位置合わせマーク、および前記
   投影光学系の結像特性を検出する第１検出マークが設け
   られたマスクを移動可能に保持するマスクステージと、 前記基板を保持し、第１検出マークと対応するように第
   ２検出マークが設けられた基板ステージと、 前記基板ステージの第２検出マークと前記マスクの第１
   検出マークの位置関係を前記投影光学系の所定領域の光
   束で検出する第１の検出装置と、 前記マスク側位置合わせマークと前記基板側位置合わせ
   マークの位置関係を前記投影光学系を通して検出する第
   ２の検出装置と、 前記投影光学系の前記所定領域もしくはその近傍領域を
   通過する光束により、前記第２の検出装置が前記位置関
   係を検出するように、前記マスクステージと前記基板ス
   テージの少なくとも一方を駆動制御する制御装置とを備
   えることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の露光装置において、前記
   投影光学系は複数の光学モジュールを含み、前記光学モ
   ジュールの投影領域の一部を重複して前記パターンを前
   記基板に投影することを特徴とする露光装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の露光装置において、前記
   第２の検出装置は、前記複数の光学モジュールのうち最
   外方に位置する一対の光学モジュールを通して前記位置
   関係を検出することを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の露光装置において、前記
   第１の検出装置は前記基板ステージに設けられているこ
   とを特徴とする露光装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の露光装置において、前記
   第１の検出装置の検出結果に基づいて、前記撮影光学系
   の結像特性を補正する補正装置を備えたことを特徴とす
   る露光装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の露光装置において、前記
   補正装置は、前記投影光学系の像シフト、像回転、像倍
   率の少なくとも１つを補正することを特徴とする露光装
   置。
7. 【請求項７】投影光学系を介して基板側位置合わせマー
   クを有する基板にマスクのパターンを露光する露光方法
   において、 前記マスクに設けられ前記投影光学系の結像特性を検出
   する第１検出マークと、前記基板ステージに設けられた
   第２検出マークとの位置関係を前記投影光学系の所定領
   域の光束により検出する第１の検出工程と、 前記マスクに設けられ前記マスクと前記基板との位置関
   係を検出する位置合わせマークと、前記基板側位置合わ
   せマークとの位置関係を、前記第１の検出工程で使用す
   る前記投影光学系の所定領域、もしくはその近傍領域の
   光束により検出する第２の検出工程とを備えることを特
   徴とする露光方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載の露光方法において、前記
   第２の検出工程では、前記投影光学系を構成する複数の
   光学モジュールのうち最外方に位置する一対の光学モジ
   ュールを通して前記位置関係を検出することを特徴とす
   る露光方法。
9. 【請求項９】投影光学系を介して基板に露光されるパタ
   ーンを有するマスクにおいて、 前記パターンの外側に設けられたマスク側位置合わせマ
   ークと、 前記マスク側位置合わせマークに所定方向に沿って設け
   られ前記投影光学系の結像特性を検出する検出マークと
   を備えることを特徴とするマスク。