JP2004259870A

JP2004259870A - Exposure device

Info

Publication number: JP2004259870A
Application number: JP2003047640A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Watanabe; 一生渡辺
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4288086B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device in which the state of the exposure device can be inspected on the basis of only the component of the exposure device. <P>SOLUTION: In the exposure device 1 exposing a mask pattern on a substrate 100 by aligning the substrate 100 and a mask 4, an alignment mark 51 arranged on a stage 2, a laser-length measurement system 6, and cameras 7 are mounted. A controller 9 moves the stage 2 from a reference place to a target place while referring to one measured value of the system 6 or the cameras 7, and detects the displacement or the like of the stage 2 and the photo mask 4 on the basis of the displacement of the other measured value of the system 6 or the cameras 7 and a value to be measured by the other at the target place. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板に設けられたアライメントマークを検出し、露光装置の状態を検査する技術が知られている。例えば、レーザー測長系によりステージの位置を測定し、ステージの位置決めを行う露光装置において、予め定められた間隔で複数のアライメントマークが配置された基準基板をステージに載置し、そのアライメントマークの位置を読み取りながらステージを駆動するとともに、レーザー測長系によりステージの位置を測定することにより、レーザー測長系の誤差を検出するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、基板に設けられたアライメントマークに基づいて露光装置を検査することから種々の不都合が生じた。例えば、レーザー測長系は、ミラー等の歪み、温度変化、気圧変化等で測定値に誤差が生じるため、高精度な測定を維持するにはレーザー測長系を頻繁に診断する必要がある。一方、上述の技術では、診断のたびに基準基板をステージに載置しなければならず、診断に長い時間を要する。このため、レーザー測長系の精度を高く維持しようとすると、露光装置の生産効率が大きく低下した。
【０００４】
そこで、本発明は、露光装置の構成要素のみに基づいて露光装置の状態を検査可能な露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
請求項１の発明は、ステージ（２）上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを位置合わせして前記基板にマスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージに配置された位置認識用マーク（５１）と、前記フォトマスクに対する前記ステージの移動量を測定する第１の測定系（６）と、前記位置認識用マークを撮像して前記フォトマスクに対する前記位置認識用マークの位置を測定する第２の測定系（７）と、前記第１及び第２の測定系のうち一方の測定系の測定値を参照しつつ、前記ステージを基準位置から目標位置へ移動させる移動手段（３、９）と、前記第１及び第２の測定系のうち他方の測定系の測定値と、前記目標位置にて前記他方の測定系の測定すべき値とのずれに基づいて、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせに影響する前記露光装置の誤差を検出する検出手段（９）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【０００７】
請求項１の発明によれば、一方の測定系の測定値を参照して、ステージを基準位置から目標位置に移動する。このため、ステージが目標位置に到達したときに他方の測定系が測定すべき測定値が、基準位置における他方の測定系の測定値と、一方の測定系の測定値に基づいて特定されるステージの移動量とから一義的に定まる。従って、目標位置にて他方の測定系が本来測定すべき値と、他方の測定系の測定値とのずれから、フォトマスクとステージとの位置ずれ、フォトマスクの変形、他方の測定系の測定誤差等のフォトマスクと基板との位置合わせに影響する露光装置の誤差が検出される。例えば、一方の測定系をステージ位置を測定するレーザー測長系とし、他方の測定系を位置認識用マークとフォトマスクのアライメントマークとを撮像してその相対位置を測定する測定系とし、目標位置を位置認識用マークとアライメントマークとが一致する位置とした場合、位置認識用マークとアライメントマークとがずれていれば、フォトマスクが取付位置からずれていることが検出される。
【０００８】
請求項１の発明において、前記フォトマスクにはアライメントマーク（５２）が設けられ、前記第２の測定系は、前記位置認識用マーク及び前記アライメントマークを撮像して、前記位置認識用マークと前記アライメントマークとの相対位置を測定してもよい。この場合、フォトマスクとステージとの相対位置がより正確に測定される。
【０００９】
請求項３の発明は、ステージ（２）上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを位置合わせして前記基板にマスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージに配置された位置認識用マーク（５１）と、前記フォトマスクに配置された基準用のアライメントマーク（５２）及び目標用のアライメントマーク（５２）と、前記フォトマスクに対するステージの位置を測定する第１の測定系（６）と、前記位置認識用マークと前記アライメントマークとを撮像して前記位置認識用マークと前記アライメントマークとの相対位置を測定する第２の測定系（７）と、前記第１の測定系の測定したステージの位置を参照しつつ、前記位置認識用マークを前記基準用のアライメントマークを基準とした基準位置から前記目標用のアライメントマークを基準とした目標位置に移動させる移動手段（３、９）と、前記フォトマスクと前記ステージとを相対移動させ、前記相対移動後に前記第２の測定系の測定した前記位置認識用マークと前記目標位置とのずれに基づいて、前記ステージと前記フォトマスクとの回転方向のずれ又は前記フォトマスクの変形を検出する検出手段（９）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００１０】
請求項３の発明によれば、第１の測定系の測定したステージの位置を参照して、基準位置と目標位置との本来あるべき相対関係に基づいて、基準位置から位置認識用マークを移動させるから、フォトマスクが取付位置から回転方向にずれている場合、又はフォトマスクが変形している場合、位置認識用マークは目標位置からずれる。そのずれを第２の測定系により検出することにより、フォトマスクとステージとの回転方向のずれ、又はフォトマスクの変形が検出される。なお、フォトマスクの変形は、例えば露光の際の温度上昇によって生じるものであり、フォトマスクと基板との位置合せのずれの原因となるものである。
【００１１】
請求項３の発明において、前記基準位置は、前記基準用のアライメントマークの位置であり、前記目標位置は、前記目標用のアライメントマークの位置であってもよい。この場合、位置認識用マークと目標用のアライメントマークとのずれを測定すればよいから、フォトマスクとステージとの回転方向のずれ、又はフォトマスクの変形の検出が容易になる。
【００１２】
請求項５の発明は、ステージ（２）に向けてレーザー光を照射するとともに、反射したレーザー光を受光してステージ位置を測定するためのレーザー干渉計（２０）を含む第１の測定系（６）を備え、前記第１の測定系の測定するステージ位置に基づいて前記ステージ上の基板とフォトマスク（４）とを相対移動させ、前記基板の複数の領域（１００ａ・・・１００ａ）に順次マスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージに配置された位置認識用マーク（５１）と、前記位置認識用マークを撮像してステージ位置を測定する第２の測定系（７）と、前記第１の測定系の測定誤差を検出する検出手段（９）とを備え、前記第１及び第２の測定系は、前記複数の露光領域に対して露光を行う前後においてステージ位置を測定し、前記検出手段は、前記第２の測定系の測定したステージ位置の露光前後間の変化と前記第１の測定系の測定したステージ位置の露光前後間の変化とのずれに基づいて、前記第１の測定系の測定誤差を検出することにより、上述した課題を解決する。
【００１３】
レーザー干渉計を利用したステージ位置の測定では、例えば、ステージを高速で移動させると、干渉の計数にエラーが生じる場合がある。請求項５の発明では、露光前後における第１の測定系の測定したステージ位置の変化と第２の測定系の測定したステージ位置の変化とを比較することにより、このようなエラーを検出できる。なお、ステージ位置の変化の比較は、ステージの移動量の比較でもよいし、移動後のステージ位置の比較でもよい。
【００１４】
請求項５の発明において、前記位置認識用マークは複数設けられ、前記第２の測定系は、前記露光前の測定では、前記複数の位置認識用マークのうち最初に露光される露光領域に最も近いものを撮像してステージ位置を測定し、前記露光後の測定では、前記複数の位置認識用マークのうち最後に露光される露光領域に最も近いものを撮像してステージ位置を測定してもよい。この場合、位置認識用マークを撮像してから露光を開始するまで、露光を終了してから位置認識用マークを撮像するまでのステージ移動が縮小又は省略されるから、フォトマスクを露光領域間で移動させる間のエラーのみが検出される。なお、露光後に第２の測定系が撮像する位置認識用マークは、露光前と同じものでもよいし、異なるものでもよい。
【００１５】
請求項７の発明は、ステージ（２）に向けてレーザー光を照射するとともに、反射したレーザー光を受光してステージ位置を測定するためのレーザー干渉計（２０）を含む第１の測定系（６）を備え、前記第１の測定系の測定するステージ位置に基づいてステージ上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを相対移動させ、前記基板の複数の領域に順次マスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージに配置された複数の位置認識用マーク（５１・・・５１）と、前記複数の位置認識用マークのそれぞれを撮像してステージ位置を測定する第２の測定系（７）と、前記第２の測定系により前記複数の位置認識用マークのそれぞれを順次撮像するように前記フォトマスクと前記ステージとを相対移動させる移動手段（３、９）と、前記移動手段による相対移動の際に前記第２の測定系の測定したステージ位置の変化と、前記移動手段による相対移動の際に前記第１の測定系の測定したステージ位置の変化とのずれに基づいて、前記第１の測定系の測定誤差を検出する検出手段（９）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００１６】
請求項７の発明によれば、従来のように基準基板をステージに載置することなく、レーザー測長系の診断を行うことができる。従って、露光装置の生産効率を低下させること無く、レーザー測長系の測定精度を高精度に維持できる。
【００１７】
請求項７の発明において、複数の基準用マーク（５３）が設けられ、前記複数の基準用マーク間の相対位置が特定されている基準基板（１０１）が前記ステージに載置されたときに、前記複数の位置認識用マークのそれぞれと前記複数の基準用マークのいずれかとの相対位置を測定する測定手段（６、７）と、前記測定した相対位置と、前記特定されている基準用マーク間の相対位置とに基づいて、前記複数の位置認識用マーク間の相対位置を特定する特定手段（９）とを備え、前記第２の測定系は、撮像する位置認識用マークを切り替えた際に、前記特定した位置認識用マーク間の相対位置に基づいて前記ステージの移動量を特定し、ステージ位置を測定してもよい。この場合、基準基板の基準用マークの座標を位置認識用マークに移植したのと同様の効果が得られる。従って、基準基板を用いた場合と同等の精度でレーザー測長系を診断することができる。また、位置認識用マークをステージの適宜な場所に設けても、設けた後にその位置を容易に特定できることから、基準基板を用いてレーザー測長系の診断を行っていた従来の露光装置に請求項７の発明を適用することが容易となる。
【００１８】
請求項９の発明は、ステージ（２）に向けてレーザー光を照射するとともに、反射したレーザー光の干渉をカウントして前記ステージの移動量を特定し、その特定した移動量を積算してステージ位置を測定するための複数のレーザー干渉計（２０）を含む測定系（６）を備え、前記測定系の測定するステージ位置に基づいて前記ステージ上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを相対移動させ、前記基板の複数の領域に順次マスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記複数のレーザー干渉計は、同一方向において干渉をそれぞれカウントするように配置され、前記測定系は、前記複数のレーザー干渉計がそれぞれカウントした干渉を前記複数のレーザー干渉計間で比較してカウントミスを検出することにより、上述した課題を解決する。
【００１９】
レーザー干渉計を用いた測定系では、ステージの移動量を積算してステージ位置を測定することから、レーザー干渉計にカウントミスが生じた場合、その後に測定されるステージ位置に誤差が残存する。しかし、請求項９の発明によれば、同軸方向の干渉が少なくとも２以上のレーザー干渉計によりカウントされ、その数が比較されることにより、カウントミスが瞬時に検出される。
【００２０】
請求項１０の発明は、ステージ（２）に向けてレーザー光を照射するとともに、反射したレーザー光の干渉をカウントして前記ステージの移動量を特定し、その特定した移動量を積算してステージ位置を測定するための複数のレーザー干渉計（２０）を含む第１の測定系（６）を備え、前記第１の測定系の測定するステージ位置に基づいて前記ステージ上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを相対移動させ、前記基板の複数の領域に順次マスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージに配置された位置認識用マーク（５１）と、前記位置認識用マークを撮像してステージ位置を測定する第２の測定系（７）とを備え、前記複数のレーザー干渉計は、同一方向において干渉をそれぞれカウントするように配置され、前記第１の測定系は、前記複数のレーザー干渉計がそれぞれカウントした干渉を前記複数のレーザー干渉計間で比較してカウントミスを検出し、カウントミスが検出されたときに、前記第２の測定系の測定するステージ位置に基づいて前記第１の測定系の測定するステージ位置を補正することにより、上述した課題を解決する。
【００２１】
レーザー干渉計を用いた測定系では、ステージの移動量を積算してステージ位置を測定することから、レーザー干渉計にカウントミスが生じた場合、その後に測定されるステージ位置に誤差が残存する。しかし、請求項９の発明によれば、同軸方向の干渉が少なくとも２以上のレーザー干渉計によりカウントされ、その数が比較されることにより、カウントミスが瞬時に検出される。そして、第２の測定系の測定するステージ位置に基づいて、レーザー干渉計の測定するステージ位置を補正することにより、その後に測定されるステージ位置に誤差が残存することが防止される。従って、複数の露光領域に順次露光している途中でカウントミスが生じても、位置認識用マークの位置を検出して、第１の測定系により移動量が積算されているステージ位置を正規の位置に戻すことにより、残りの露光領域に対するフォトマスクの位置ずれが防止される。
【００２２】
請求項１０の発明において、前記位置認識用マークは複数設けられ、前記第２の測定系は、前記カウントミスが検出されたときには、その検出時に前記第２の測定系の最も近くに位置する位置認識用マークを撮像して前記ステージ位置を測定してもよい。この場合、カウントミスを検出した位置から位置認識用マークを撮像可能な位置までのステージの移動が省略又は短縮され、露光装置の生産効率の低下が防止される。
【００２３】
請求項１２の発明は、ステージ（２）上の基板（１００）とフォトマスク（４）とを位置合わせして前記基板にマスクパターンを露光する露光装置（１）において、前記ステージ上に設けられた位置認識用マーク（５１）と、前記位置認識用マークを撮像してその位置を測定する測定系（６）とを備えることにより、上述した課題を解決する。
【００２４】
請求項１２の露光装置によれば、位置認識用マークの位置を介してステージの正確な位置が特定される。従って、位置認識用マークの位置に基づくステージ位置と他の測定系の測定したステージ位置とのずれや、位置認識用マークと他のマークとのずれを特定することにより、露光装置の状態を検査することができる。例えば、ステージ位置を測定するレーザー測長系が設けられている場合には、位置認識用マークを撮像して測定したステージ位置と、レーザー測長系により測定したステージ位置とを比較することにより、レーザー測長系の誤差を検出することができる。
【００２５】
請求項１２の露光装置において、前記フォトマスクにはアライメントマーク（５２）が設けられ、前記測定系（６）は、前記位置認識用マークと前記アライメントマークとの相対位置を測定してもよい。この場合、フォトマスクとステージとの相対位置が正確に特定されるから、基板とフォトマスクとの位置合せに影響を及ぼす露光装置の誤差が正確に検出される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の露光装置１の構成を示す側面図、図２は露光装置１の平面図である。露光装置１は、基板１００に対して露光を行う装置として構成されている。
【００２７】
基板１００は、例えば、カラーフィルタやＴＦＴ基板等のガラス基板であり、ガラス基板の表面には顔料を分散した感光性樹脂やレジストが薄膜状に成膜されている。基板１００は、例えば厚さ１ｍｍ、面積４ｍ^２に形成されている。図４（ｃ）に示すように、露光装置１では、基板１００の６つの露光領域１００ａ…１００ａに対して露光が行われる。
【００２８】
図１の露光装置１は、基板１００を載置するステージ２と、ステージ２をＸ方向、Ｙ方向（図２参照）及び上下方向に駆動する駆動装置３と、ステージ２の上方に配置されたフォトマスク４と、フォトマスク４をＸ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する駆動装置５と、ステージ２の位置を測定するレーザー測長系６（第１の測定系）と、フォトマスク４の上方からステージ２上を撮像するカメラ７、７（第２の測定系）と、フォトマスク４を介して基板１００に光束を照射するための光源８と、制御装置９とを備えている。なお、露光装置１にはこの他、光源８からの光束をフォトマスク４に導く光学系等が設けられるが、本発明の要旨ではないので説明は省略する。
【００２９】
ステージ２の外周側にはマーク部材５０・・・５０が設けられ、マーク部材５０・・・５０のそれぞれにはアライメントマーク（位置認識用マーク）５１…５１が設けられている。マーク部材５０は、例えばガラスにより形成され、ステージ２の四隅に接着剤等により接合されている。アライメントマーク５１は、例えばマーク部材５０の表面にクロム等の薄膜を設けることにより形成されている。
【００３０】
フォトマスク４は、図４（ｂ）に示すように、一つの露光領域１００ａを覆う大きさを有している。フォトマスク４の外周側には、アライメントマーク５２、５２が設けられている。図１のカメラ７、７はアライメントマーク５２、５２を撮像可能な位置に設けられ、撮像した画像に基づく映像信号を制御装置９に出力する。駆動装置３及び駆動装置５は、例えば電動モータを含んで構成され、制御装置９によって制御される。制御装置９は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置を備えたコンピューターとして構成されている。
【００３１】
レーザー測長系６は、図２に示すように、レーザー干渉計２０・・・２０と、ステージ２の２辺のそれぞれに亘って延びるフラットミラー２１、２１とを備えている。レーザー干渉計２０・・・２０は、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれに各２個ずつ設けられている。レーザー干渉計２０は、例えば内部にレーザー（不図示）を備え、レーザー光Ｌを出力する。レーザー光Ｌはビームスプリッタ（不図示）により分割され、一方は所定の参照面（不図示）へ、他方はフラットミラー２１へ向けて照射される。レーザー干渉計２０は、参照面に反射されたレーザー光Ｌと、フラットミラー２１から反射されたレーザー光Ｌとを受光し、両者の干渉によって生じた明暗の変化をカウントすることにより、ステージ２の移動量を測定する。そして、その移動量を積算することにより、フラットミラー２１までの距離を測定する。レーザー干渉計２０は計測した距離に応じた信号を制御装置９に出力する。
【００３２】
上記の構成を有する露光装置１の動作について説明する。
【００３３】
図３は、露光装置１がフォトマスク４のθ方向のずれの検査を行う状況を示している。まず、制御装置９は、カメラ７からの信号に基づいて駆動装置３及び駆動装置５に指示信号を出力し、ステージ２とフォトマスク４とをＸ方向及びＹ方向に相対的に移動させることにより、図３（ａ）に示すように、アライメントマーク５１・・・５１のいずれか１つ（例えば右上のアライメントマーク５１）と、アライメントマーク５２、５２のいずれか一方（基準用のアライメントマーク、例えば右側のアライメントマーク５２）とを位置合わせする。
【００３４】
次に制御装置９は、レーザー測長系６からの信号に基づいて、ステージ２をアライメントマーク５２、５２の間隔だけ左側に移動させるように、駆動装置３に指示信号を出力する。フォトマスク４がθ方向についてずれていない場合には、図３（ｂ）に示すように、ステージ２の移動後、アライメントマーク５１と、左側のアライメントマーク５２（目標用のアライメントマーク）とは一致する。一方、フォトマスク４がθ方向にずれている場合には、図３（ｃ）に示すように、アライメントマーク５１とアライメントマーク５２との間にはずれが生じる。
【００３５】
制御装置９は、カメラ７からの信号に基づいてアライメントマーク５１と、左側のアライメントマーク５２とのずれ（ずれ量）を検出することにより、フォトマスク４のθ方向のずれ（ずれ量）を特定する。ずれが検出された場合には、制御装置９は、駆動装置５に指示信号を出力してフォトマスク４を回転させ、θ方向のずれを補正する。
【００３６】
なお、露光装置１がフォトマスク９の回転方向のずれを検出する場合を例示したが、同様の動作により、露光装置１はフォトマスク９の変形を検出することができる。例えば、アライメントマーク５１と、目標用のアライメントマーク５２とのずれに基づいて、アライメントマーク５２、５２間の距離を特定すれば、フォトマスク９の熱膨張を検出できる。また、連続的に露光した際にフォトマスク９の温度が不均一に変化し、フォトマスク９が台形等に変形することがあるが、アライメントマーク５２をフォトマスク９の４隅に設ければ、フォトマスク９の直行度を検出したり、フォトマスク９が台形状に変形している状態を検出することができる。
【００３７】
図４は、露光の際のステップ中におけるレーザー測長系の測長エラー（誤差）を露光装置１が検出する状況を示している。図４（ａ）において、ステージ２には露光前の基板１００が載置されている。まず、制御装置９は、カメラ７からの信号に基づいて駆動装置３に指示信号を出力し、ステージ２をＸ方向及びＹ方向に移動させ、アライメントマーク５１・・・５１のいずれか１つ（例えば左上のアライメントマーク５１）と、アライメントマーク５２、５２のいずれか一方（例えば左側のアライメントマーク５２）とを位置合わせする。すなわち、基準位置にステージ２を位置合わせする。そして、そのときのレーザー測長系６の測定値を記録する。
【００３８】
その後、図４（ｂ）に示すように、制御装置９は、レーザー測長系６からの信号に基づいてステージ２をＸ方向、Ｙ方向に所定量だけ移動させるとともに、光源８を駆動することにより、露光領域１００ａ・・・１００ａに対して順次露光を行う。全ての露光領域１００ａ・・・１００ａに対して露光を行った後、制御装置９は、図４（ｃ）に示すように、カメラ７からの信号に基づいて、アライメントマーク５１・・・５１のいずれか１つ（例えば右下のアライメントマーク５１）と、アライメントマーク５２、５２のいずれか一方（例えば右側のアライメントマーク５２）とを位置合わせする。すなわち、目標位置にステージ２を位置合わせする。
【００３９】
制御装置９の外部記憶装置には、図４（ａ）の状態から図４（ｃ）の状態にステージを移動させたときのステージ２の移動量が予め記憶されている。制御装置９は、その記憶されている移動量と、レーザー測長系６の測定値に基づいて特定した移動量とを比較し、レーザー測長系６の測長エラーを検出する。
【００４０】
また、露光の際のステップ中において、図５に示す座標補正処理を制御装置９が実行することにより、レーザー測長系６のエラーを検出してもよい。この処理は、ステップ中において制御装置９によりリアルタイムに実行される。
【００４１】
この処理において、制御装置９はレーザー干渉計２０のカウントした干渉の明暗の数を同一方向のレーザー干渉計２０同士で比較して、カウントミスが発生したか否かを判定する（ステップＳ１）。カウントミスが発生していないと判定したときは、処理を終了する。カウントミスが発生したと判定したときは、カメラ７からの映像信号に基づいて、フォトマスク９のアライメントマーク５２と、アライメントマーク５２の最も近くに位置するステージ２のアライメントマーク５１とを位置合わせする（ステップＳ２）。制御装置９は、その位置合せをしたときにレーザー測長系６を介して測定されるべきステージ位置を記憶しており、カウントに基づいてステージ２の移動量を積算して求めていたステージ位置をその記憶していたステージ位置に置き換える（ステップＳ３）。すなわち、レーザー測長系６を介して測定していたステージの座標系を正規の座標系に戻す。
【００４２】
なお、カウントミスが生じると、制御装置９は２つのレーザー干渉計２０、２０のそれぞれが測定したステージ位置に基づいて、２つの座標系を認識することになる。しかし、カウントミスが生じる確率は低いため、通常カウントミスが生じるのはレーザー干渉計２０、２０のうちいずれか一方のみであり、他方のレーザー干渉計２０に基づく座標系は正規の座標系である。従って、２つの座標系それぞれに基づいてステージ２のアライメントマーク５１をサーチすれば、いずれかの座標系に基づいてサーチしたときにアライメントマーク５１をカメラ７の視野内に検出することができる。また、双方のレーザー干渉計２０、２０においてカウントミスが生じた場合には、固定センサーなどで原点補正を行った後にアライメントマーク５１を読みに行けば座標補正が可能である。
【００４３】
ステップＳ１においてカウントミスが検出された場合には、直ちにステップ移動を中止することが望ましい。また、ステップＳ２においてカメラ７によりステージ２のアライメントマーク５１を検出可能な位置までステージ２を移動させる際には、低速でステージ移動を行うことが望ましい。このようにすることにより、現在位置を失うことによるステージ２の暴走が防止される。
【００４４】
図６及び図７を用いて、レーザー測長系６の測定精度の診断について説明する。図６は、レーザー測長系６の診断に先立って、露光装置１がステージ２のアライメントマーク５１・・・５１の位置を特定する状況を示している。この位置の特定は、例えば、マーク部材５０をステージ２に接合した後に露光装置１において１回行われる。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、ステージ２には基準基板１０１が載置される。基準基板１０１は、複数のアライメントマーク（基準用マーク）５３・・・５３を備えている。複数のアライメントマーク５３・・・５３は、例えば、基準基板１０１の四隅に設けられている。基準基板１０１は、例えば、従来、レーザー測長系６の診断に用いられていたものであり、制御装置９は、アライメントマーク５３・・・５３の位置を記憶している。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、制御装置９は、カメラ７からの信号に基づいて、フォトマスク４のアライメントマーク５２、５２のうち、いずれか１つ（例えば左側のアライメントマーク５２）と、ステージ２のアライメントマーク５１・・・５１のうちいずれか１つ（例えば左上のアライメントマーク５１）とを位置合わせするように、ステージ２を移動させる。そして、位置合わせが完了したときにレーザー測長系６が測定したステージ位置を記録する。
【００４７】
次に、図６（ｃ）に示すように、制御装置９は、位置合わせしたアライメントマーク５１の近傍のアライメントマーク５３に対して、フォトマスク４のアライメントマーク５２を位置合わせするように、カメラ７からの信号に基づいてステージ２を移動させる。そして、位置合わせが完了したときのレーザー測長系６が測定したステージ位置を記録する。
【００４８】
制御装置９は、図６（ｂ）の状態において測定したステージ位置と、図６（ｃ）の状態において測定したステージ位置とに基づいて、アライメントマーク５１と、アライメントマーク５３との相対位置を特定する。その後、他のアライメントマーク５１・・・５１、５３・・・５３に対しても同様に、相対位置を特定する。
【００４９】
そして、制御装置９は、予め記憶していたアライメントマーク５３・・・５３の位置と、特定したアライメントマーク５１、５３間の相対位置とに基づいて、アライメントマーク５１・・・５１の位置を特定し、記憶する。
【００５０】
図７は、露光装置１がレーザー測長系６の測定精度を診断する状況を示している。この診断は、例えば、複数枚の基板１００に対する露光が終了する毎、所定時間経過毎等の適宜な周期で定期的に行われる。
【００５１】
図７（ａ）に示すように、制御装置９は、カメラ７からの信号に基づいて駆動装置３に指示信号を出力し、ステージ２を移動させることにより、アライメントマーク５１・・・５１のいずれか１つ（例えば左上のアライメントマーク５１）と、アライメントマーク５２、５２のいずれか一方（例えば左側のアライメントマーク５２）とを位置合わせする。すなわち、基準位置にステージ２を位置合わせする。そして、そのときのレーザー測長系６の測定値を記録する。
【００５２】
次に、制御装置９は、図７（ｂ）に示すように、カメラ７からの信号に基づいて、アライメントマーク５１・・・５１のいずれか１つ（例えば右上のアライメントマーク５１）と、アライメントマーク５２とを位置合わせする。すなわち、目標位置にステージ２を位置合わせする。そして、そのときのステージ位置をレーザー測長系６により測定する。
【００５３】
制御装置９は、図６において特定したアライメントマーク５１・・・５１の相対位置に基づいて、図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置までステージ２を移動させたときの移動量を特定する。そして、その特定した移動量と、レーザー測長系６の測定値に基づいて特定したステージ２の移動量とのずれ量を検出し、レーザー測長系６の測定誤差を特定する。
【００５４】
なお、図７では、ステージ２をＸ方向に移動させた場合を例示したが、Ｙ方向についても同様に行ってよい。図７のようにステージ２を所定の方向（例えばＸ方向）に移動させてレーザー測長系６の診断を行う場合、当該方向（Ｘ方向）の位置を測定するレーザー干渉計２０を診断してもよいし、当該方向と直交する方向（Ｙ方向）の位置を測定するレーザー干渉計２０を診断してもよい。アライメントマーク５１・・・５１の配置、ステージ２の移動方向や移動パターン等は、基準基板を用いてレーザー測長系６の診断を行うものと同様に適宜に設定可能である。
【００５５】
図３〜図７に示した露光装置１の動作例において、制御装置９及び駆動手段３は、レーザー測長系６又はカメラ７の測定したステージ位置を参照してステージ２を駆動することにより、移動手段として機能する。また、制御装置９は、レーザー測長系６又はカメラ７の測定したステージ位置等を比較して、レーザー測長系６の誤差やフォトマスク４のずれ等を検出し、検出手段として機能する。図６の動作例において、露光装置１はレーザー測長系６及びカメラ７の双方を用いることにより、ステージ２のアライメントマーク５１と基準基板１０１のアライメントマーク５３との相対位置を測定しており、レーザー測長系６及びカメラ７は、位置認識用マークと基準用マークの相対位置を測定する測定手段として機能する。また、図６の動作例において、制御装置９は、アライメントマーク５３・・・５３間の相対位置に基づいてアライメントマーク５１・・・５１間の相対位置を特定し、特定手段として機能する。
【００５６】
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【００５７】
フォトマスク４の回転方向のずれの検査（図３参照）では、図３（ａ）において、ステージ２のアライメントマーク５１と、フォトマスク４のアライメントマーク５２とを位置合わせしなくともよい。移動前における基準用のアライメントマーク５２とアライメントマーク５１との相対位置が特定されれば、所定量だけ所定方向にフォトマスク４とステージ２とを相対移動させたときに測定されるべき目標用のアライメントマーク５２とアライメントマーク５１との相対位置は特定される。この測定されるべき相対位置と、実際に測定された相対位置とのずれに基づいてフォトマスク４の回転方向のずれを検出できる。従って、例えば、アライメントマーク５１と、基準用又は目標用のアライメントマーク５２とをカメラ７で同時に撮像して相対位置をそれぞれ特定するだけでもよい。
【００５８】
ステップ中の測長エラーの検査（図４参照）では、露光前後においてステージ２のアライメントマーク５１と、フォトマスク４のアライメントマーク５２とを位置合わせしなくともよい。露光前後においてアライメントマーク５１とアライメントマーク５２との相対位置をそれぞれ特定すれば、露光前後のステージ２の移動方向及び移動量は特定される。従って、例えば、アライメントマーク５１と、アライメントマーク５２とをカメラ７で同時に撮像して相対位置をそれぞれ特定するだけでもよい。同様に、図５の座標補正処理においても、ステップＳ２においてアライメントマーク５１と、アライメントマーク５２とを位置合わせしなくともよい。アライメントマーク５１と、アライメントマーク５２との相対位置が特定されれば、ステージ位置は特定されるから、アライメントマーク５１と、アライメントマーク５２とをカメラ７で同時に撮像して相対位置をそれぞれ特定するだけでもよい。
【００５９】
図６におけるステージ２のアライメントマーク５１と、基準基板１０１のアライメントマーク５３との相対位置の測定では、フォトマスク４のアライメントマーク５２をアライメントマーク５１及び５３に位置合わせしなくともよい。アライメントマーク５１とアライメントマーク５３との相対位置を特定できればよい。従って、例えば、カメラ７によってアライメントマーク５１及び５３を同時に撮像し、アライメントマーク５１と５３との相対位置を直接測定してもよい。
【００６０】
アライメントマークの配置、レーザー測長系の配置等、露光装置１の構成は適宜に設定してよい。実施例のレーザー測長系及びレーザー干渉計の構成は一例であり、公知の技術を種々利用してよい。干渉のカウント、そのカウントに基づくステージの移動量の計算、移動量の積算によるステージ位置の特定等の処理は、レーザー干渉計２０と制御装置９との間で適宜に分担して実行してよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、一方の測定系の測定値を参照して、ステージを基準位置から目標位置に移動する。このため、ステージが目標位置に到達したときに他方の測定系が測定すべき測定値が、基準位置における他方の測定系の測定値と、一方の測定系の測定値に基づいて特定されるステージの移動量とから一義的に定まる。従って、目標位置にて他方の測定系が本来測定すべき値と、他方の測定系の測定値とのずれから、フォトマスクとステージとの位置ずれ、又は他方の測定系の測定誤差が特定される。例えば、一方の測定系をステージ位置を測定するレーザー測長系とし、他方の測定系を位置認識用マークとフォトマスクのアライメントマークとを撮像してその相対位置を測定する測定系とし、目標位置を位置認識用マークとアライメントマークとが一致する位置とした場合、位置認識用マークとアライメントマークとがずれていれば、フォトマスクが取付位置からずれていることが検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の構成を示す側面図。
【図２】図１の露光装置の上面図。
【図３】図１の露光装置におけるフォトマスクのずれの検査の状況を示す図。
【図４】図１の露光装置におけるステップ中の測長エラーの検査の状況を示す図。
【図５】図１の露光装置の制御装置が実行する座標補正処理の手順を示すフローチャート。
【図６】図１の露光装置におけるレーザー測長系の診断の状況を示す図。
【図７】図１の露光装置におけるレーザー測長系の診断の状況を示す図。
【符号の説明】
１露光装置
２ステージ
３駆動手段
４フォトマスク
６レーザー測長系
７カメラ
９制御装置
５１アライメントマーク
５２アライメントマーク
５３アライメントマーク
１００基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known a technique for detecting an alignment mark provided on a substrate and inspecting a state of an exposure apparatus. For example, in an exposure apparatus that measures the position of a stage using a laser measurement system and positions the stage, a reference substrate on which a plurality of alignment marks are arranged at predetermined intervals is placed on the stage, and the alignment mark There is known an apparatus that drives a stage while reading a position and detects an error of the laser measurement system by measuring the position of the stage using a laser measurement system.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technique, various inconveniences arise because the exposure apparatus is inspected based on the alignment marks provided on the substrate. For example, in a laser length measurement system, an error occurs in a measured value due to a distortion of a mirror or the like, a change in temperature, a change in atmospheric pressure, or the like. On the other hand, in the above-described technique, the reference substrate must be placed on the stage every time diagnosis is performed, and a long time is required for diagnosis. For this reason, if the precision of the laser length measurement system is to be maintained at a high level, the production efficiency of the exposure apparatus has been greatly reduced.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of inspecting the state of the exposure apparatus based only on the components of the exposure apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the present invention will be described. In addition, in order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are added in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0006]
The invention according to claim 1 is an exposure apparatus (1) that aligns a substrate (100) on a stage (2) with a photomask (4) and exposes the substrate to a mask pattern, the exposure device being arranged on the stage. A position recognition mark (51), a first measurement system (6) for measuring an amount of movement of the stage with respect to the photomask, and an image of the position recognition mark taken of the position recognition mark for the photomask. Moving means for moving the stage from a reference position to a target position while referring to a second measurement system (7) for measuring a position and a measurement value of one of the first and second measurement systems; (3, 9), based on a difference between a measurement value of the other measurement system of the first and second measurement systems and a value to be measured of the other measurement system at the target position. A photomask and the substrate By and detection means for detecting (9) the error of the exposure apparatus which affect the alignment, to solve the problems described above.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the stage is moved from the reference position to the target position with reference to the measurement value of one measurement system. Therefore, when the stage reaches the target position, the measurement value to be measured by the other measurement system is specified based on the measurement value of the other measurement system at the reference position and the measurement value of one measurement system. Is uniquely determined from the amount of movement. Therefore, at the target position, the difference between the value originally measured by the other measurement system and the measurement value of the other measurement system indicates the positional deviation between the photomask and the stage, the deformation of the photomask, and the measurement of the other measurement system. An error of the exposure apparatus that affects the alignment between the photomask and the substrate, such as an error, is detected. For example, one measurement system is a laser length measurement system for measuring a stage position, the other measurement system is a measurement system for imaging a position recognition mark and an alignment mark of a photomask and measuring a relative position thereof, and a target position. Is the position where the position recognition mark and the alignment mark match, and if the position recognition mark and the alignment mark are misaligned, it is detected that the photomask is misaligned from the mounting position.
[0008]
The invention according to claim 1, wherein the photomask is provided with an alignment mark (52), and the second measurement system captures an image of the position recognition mark and the alignment mark, and the second measurement system takes an image of the position recognition mark and the alignment mark. The relative position with respect to the alignment mark may be measured. In this case, the relative position between the photomask and the stage is measured more accurately.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus (1) for aligning a substrate (100) on a stage (2) with a photomask (4) and exposing the substrate to a mask pattern, the exposure device being arranged on the stage. A first measurement system for measuring a position recognition mark (51), a reference alignment mark (52) and a target alignment mark (52) arranged on the photomask, and a stage position with respect to the photomask. (6) a second measurement system (7) for imaging the position recognition mark and the alignment mark to measure a relative position between the position recognition mark and the alignment mark, and the first measurement While referring to the position of the stage measured by the system, the position recognition mark is moved from a reference position based on the reference alignment mark to the target alignment. Moving means (3, 9) for moving the photomask and the stage relative to a target position based on the mark, and the position recognition mark measured by the second measurement system after the relative movement. The above-mentioned object is achieved by providing a detection unit (9) for detecting a rotational direction shift between the stage and the photomask or a deformation of the photomask based on a shift from the target position.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the position recognition mark is moved from the reference position based on the original relative relationship between the reference position and the target position with reference to the position of the stage measured by the first measurement system. Therefore, when the photomask is displaced in the rotation direction from the mounting position, or when the photomask is deformed, the position recognition mark deviates from the target position. By detecting the shift by the second measurement system, a shift in the rotation direction between the photomask and the stage or a deformation of the photomask is detected. Note that the deformation of the photomask is caused, for example, by a rise in temperature at the time of exposure, and causes misalignment between the photomask and the substrate.
[0011]
In the invention according to claim 3, the reference position may be a position of the alignment mark for reference, and the target position may be a position of the alignment mark for target. In this case, it is sufficient to measure the displacement between the position recognition mark and the target alignment mark, so that it is easy to detect the displacement in the rotation direction between the photomask and the stage or the deformation of the photomask.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a first measurement system including a laser interferometer (20) for irradiating a laser beam toward a stage (2) and receiving a reflected laser beam to measure a stage position. 6), the substrate on the stage and the photomask (4) are relatively moved on the basis of the stage position measured by the first measurement system, and are moved to a plurality of regions (100a... 100a) of the substrate. In an exposure apparatus (1) for exposing a mask pattern sequentially, a position recognition mark (51) arranged on the stage and a second measurement system (7) for imaging the position recognition mark and measuring a stage position. And a detecting means (9) for detecting a measurement error of the first measurement system, wherein the first and second measurement systems adjust a stage position before and after performing exposure on the plurality of exposure regions. Measurement The detecting means is configured to determine, based on a difference between a change in the stage position measured by the second measurement system before and after exposure and a change in the stage position measured by the first measurement system before and after exposure, the The above-described problem is solved by detecting a measurement error of the first measurement system.
[0013]
In the measurement of the stage position using a laser interferometer, for example, if the stage is moved at a high speed, an error may occur in counting the interference. According to the fifth aspect of the present invention, such an error can be detected by comparing a change in the stage position measured by the first measurement system before and after the exposure with a change in the stage position measured by the second measurement system. The comparison of the change in the stage position may be a comparison of the amount of movement of the stage or a comparison of the stage position after the movement.
[0014]
In the invention of claim 5, a plurality of the position recognition marks are provided, and in the measurement before the exposure, the second measurement system sets the position recognition mark most in an exposure area to be exposed first among the plurality of position recognition marks. The closest position is imaged to measure the stage position, and in the post-exposure measurement, the stage position may be measured by imaging the closest one of the plurality of position recognition marks to the exposure area to be finally exposed. Good. In this case, the stage movement from the end of the exposure to the imaging of the position recognition mark is reduced or omitted until the exposure is started after the position recognition mark is imaged. Only errors during the movement are detected. Note that the position recognition mark imaged by the second measurement system after the exposure may be the same as before the exposure, or may be different.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first measurement system including a laser interferometer (20) for irradiating a laser beam toward a stage (2) and receiving a reflected laser beam to measure a stage position. 6), the substrate (100) and the photomask (4) on the stage are relatively moved based on the stage position measured by the first measurement system, and a mask pattern is sequentially exposed on a plurality of regions of the substrate. In the exposure apparatus (1), a plurality of position recognition marks (51... 51) arranged on the stage and a plurality of position recognition marks are imaged to measure a stage position. Moving means (3, 9) for relatively moving the photomask and the stage so as to sequentially image each of the plurality of position recognition marks by the measuring system (7) and the second measuring system; A change in the stage position measured by the second measurement system during the relative movement by the moving means, and a change in the stage position measured by the first measurement system during the relative movement by the moving means. The above-mentioned problem is solved by providing a detection unit (9) for detecting a measurement error of the first measurement system based on the deviation.
[0016]
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to diagnose the laser length measurement system without placing the reference substrate on the stage as in the related art. Therefore, the measurement accuracy of the laser measuring system can be maintained at a high accuracy without reducing the production efficiency of the exposure apparatus.
[0017]
In the invention according to claim 7, when a reference substrate (101) provided with a plurality of reference marks (53) and a relative position between the plurality of reference marks is specified is placed on the stage, Measuring means (6, 7) for measuring a relative position between each of the plurality of position recognition marks and any of the plurality of reference marks; and a method for measuring the relative position between the measured relative position and the specified reference mark. (9) for specifying the relative position between the plurality of position recognition marks based on the relative position of the position recognition mark. The moving amount of the stage may be specified based on the relative position between the specified position recognition marks, and the stage position may be measured. In this case, the same effect as when the coordinates of the reference mark on the reference substrate are transferred to the position recognition mark can be obtained. Therefore, the laser length measurement system can be diagnosed with the same accuracy as when the reference substrate is used. In addition, even if the position recognition mark is provided at an appropriate position on the stage, the position can be easily specified after the mark is provided. Therefore, the conventional exposure apparatus that has performed a laser measurement system diagnosis using a reference substrate is required. Item 7 can be easily applied.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, a laser beam is irradiated toward the stage (2), the interference of the reflected laser beam is counted, the movement amount of the stage is specified, and the specified movement amount is integrated. A measurement system (6) including a plurality of laser interferometers (20) for measuring a position; a substrate (100) and a photomask (4) on the stage based on a stage position measured by the measurement system; , The laser interferometers are arranged so as to respectively count interference in the same direction, and the measurement system is arranged in the exposure apparatus (1) for exposing a mask pattern sequentially to a plurality of regions of the substrate. By comparing the interferences counted by the plurality of laser interferometers among the plurality of laser interferometers and detecting a count error, the above-described problem is solved. Resolve.
[0019]
In a measurement system using a laser interferometer, since the stage position is measured by integrating the amount of movement of the stage, if a count error occurs in the laser interferometer, an error remains in the stage position measured thereafter. However, according to the ninth aspect of the invention, coaxial interference is counted by at least two or more laser interferometers, and the numbers are compared, whereby a count error is instantaneously detected.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, the laser beam is emitted toward the stage (2), the interference of the reflected laser beam is counted, the amount of movement of the stage is specified, and the specified amount of movement is integrated. A first measurement system (6) including a plurality of laser interferometers (20) for measuring a position; a substrate (100) on the stage based on a stage position measured by the first measurement system; In an exposure apparatus (1) for relatively moving a photomask (4) and sequentially exposing a mask pattern on a plurality of regions of the substrate, a position recognition mark (51) disposed on the stage; A second measurement system (7) for measuring a stage position by imaging a mark, wherein the plurality of laser interferometers are arranged so as to count interference in the same direction, respectively. The first measurement system compares the interferences counted by the plurality of laser interferometers among the plurality of laser interferometers to detect a count error, and when the count error is detected, performs the second measurement. The above-described problem is solved by correcting the stage position measured by the first measurement system based on the stage position measured by the system.
[0021]
In a measurement system using a laser interferometer, since the stage position is measured by integrating the amount of movement of the stage, if a count error occurs in the laser interferometer, an error remains in the stage position measured thereafter. However, according to the ninth aspect of the invention, coaxial interference is counted by at least two or more laser interferometers, and the numbers are compared, whereby a count error is instantaneously detected. Then, by correcting the stage position measured by the laser interferometer based on the stage position measured by the second measurement system, an error is prevented from remaining in the stage position measured thereafter. Therefore, even if a count error occurs during the sequential exposure of a plurality of exposure regions, the position of the position recognition mark is detected, and the stage position where the movement amount is integrated by the first measurement system is set to the regular position. By returning to the position, the position shift of the photomask with respect to the remaining exposure region is prevented.
[0022]
11. The invention according to claim 10, wherein a plurality of the position recognition marks are provided, and the second measurement system detects the count error when the count error is detected, the position being closest to the second measurement system. The stage position may be measured by imaging a recognition mark. In this case, the movement of the stage from the position where the count error is detected to the position where the position recognition mark can be imaged is omitted or shortened, thereby preventing a decrease in the production efficiency of the exposure apparatus.
[0023]
An exposure apparatus (1) for aligning a substrate (100) on a stage (2) with a photomask (4) and exposing the substrate to a mask pattern is provided on the stage. The above-mentioned problem is solved by providing a position recognition mark (51) and a measurement system (6) for imaging the position recognition mark and measuring the position.
[0024]
According to the exposure apparatus of the twelfth aspect, the accurate position of the stage is specified via the position of the position recognition mark. Therefore, the state of the exposure apparatus can be inspected by specifying the deviation between the stage position based on the position of the position recognition mark and the stage position measured by another measurement system and the deviation between the position recognition mark and other marks. can do. For example, when a laser length measurement system for measuring the stage position is provided, by comparing the stage position measured by imaging the position recognition mark and the stage position measured by the laser length measurement system, An error in the laser length measurement system can be detected.
[0025]
13. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the photomask is provided with an alignment mark (52), and the measurement system (6) may measure a relative position between the position recognition mark and the alignment mark. In this case, since the relative position between the photomask and the stage is accurately specified, an error of the exposure apparatus that affects the alignment between the substrate and the photomask is accurately detected.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an exposure apparatus 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the exposure apparatus 1. The exposure apparatus 1 is configured as an apparatus that performs exposure on the substrate 100.
[0027]
The substrate 100 is, for example, a glass substrate such as a color filter or a TFT substrate, and a photosensitive resin or a resist in which a pigment is dispersed is formed in a thin film on the surface of the glass substrate. The substrate 100 has, for example, a thickness of 1 mm and an area of 4 m. ² Is formed. As shown in FIG. 4C, in the exposure apparatus 1, exposure is performed on six exposure areas 100a... 100a of the substrate 100.
[0028]
The exposure apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a stage 2 on which a substrate 100 is placed, a driving device 3 for driving the stage 2 in the X direction, the Y direction (see FIG. 2), and the vertical direction, and is disposed above the stage 2. A photomask 4, a driving device 5 for driving the photomask 4 in the X, Y, and θ directions, a laser length measurement system 6 (first measurement system) for measuring the position of the stage 2, and a photomask 4. Cameras 7 and 7 (second measurement system) for imaging the stage 2 from above, a light source 8 for irradiating the substrate 100 with a light beam via the photomask 4, and a control device 9 are provided. In addition, the exposure apparatus 1 is provided with an optical system and the like for guiding the light beam from the light source 8 to the photomask 4, but the description is omitted because it is not the gist of the present invention.
[0029]
50 are provided on the outer peripheral side of the stage 2, and each of the mark members 50 ... 50 is provided with an alignment mark (position recognition mark) 51 ... 51. The mark member 50 is formed of, for example, glass, and is joined to the four corners of the stage 2 with an adhesive or the like. The alignment mark 51 is formed by providing a thin film of chromium or the like on the surface of the mark member 50, for example.
[0030]
The photomask 4 has a size that covers one exposure area 100a, as shown in FIG. 4B. On the outer peripheral side of the photomask 4, alignment marks 52, 52 are provided. The cameras 7 and 7 in FIG. 1 are provided at positions where the alignment marks 52 and 52 can be imaged, and output video signals based on the captured images to the control device 9. The driving device 3 and the driving device 5 include, for example, an electric motor, and are controlled by the control device 9. The control device 9 is configured as, for example, a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and an external storage device.
[0031]
As shown in FIG. 2, the laser measuring system 6 includes laser interferometers 20... 20 and flat mirrors 21 extending over two sides of the stage 2. Two laser interferometers 20 are provided in each of the X direction and the Y direction. The laser interferometer 20 includes, for example, a laser (not shown) inside, and outputs a laser beam L. The laser light L is split by a beam splitter (not shown), and one is irradiated to a predetermined reference surface (not shown) and the other is irradiated to the flat mirror 21. The laser interferometer 20 receives the laser light L reflected on the reference surface and the laser light L reflected from the flat mirror 21 and counts the change in brightness caused by the interference between the laser light L and the stage 2. Measure the amount of movement. Then, the distance to the flat mirror 21 is measured by integrating the movement amount. The laser interferometer 20 outputs a signal corresponding to the measured distance to the control device 9.
[0032]
The operation of the exposure apparatus 1 having the above configuration will be described.
[0033]
FIG. 3 shows a situation in which the exposure apparatus 1 inspects the photomask 4 for a deviation in the θ direction. First, the control device 9 outputs an instruction signal to the driving device 3 and the driving device 5 based on a signal from the camera 7 to relatively move the stage 2 and the photomask 4 in the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 3A, one of the alignment marks 51... 51 (for example, the upper right alignment mark 51) and one of the alignment marks 52, 52 (for reference alignment marks, for example, Align with the right alignment mark 52).
[0034]
Next, the control device 9 outputs an instruction signal to the driving device 3 based on the signal from the laser length measuring system 6 so as to move the stage 2 to the left by the distance between the alignment marks 52, 52. When the photomask 4 is not displaced in the θ direction, as shown in FIG. 3B, after the stage 2 is moved, the alignment mark 51 and the left alignment mark 52 (target alignment mark) match. I do. On the other hand, when the photomask 4 is displaced in the θ direction, a dislocation occurs between the alignment mark 51 and the alignment mark 52 as shown in FIG.
[0035]
The control device 9 specifies a shift (shift amount) in the θ direction of the photomask 4 by detecting a shift (shift amount) between the alignment mark 51 and the left alignment mark 52 based on a signal from the camera 7. I do. When the shift is detected, the control device 9 outputs an instruction signal to the driving device 5 to rotate the photomask 4 and correct the shift in the θ direction.
[0036]
Although the case where the exposure apparatus 1 detects a shift in the rotation direction of the photomask 9 has been illustrated, the exposure apparatus 1 can detect the deformation of the photomask 9 by the same operation. For example, the thermal expansion of the photomask 9 can be detected by specifying the distance between the alignment marks 52, 52 based on the displacement between the alignment mark 51 and the target alignment mark 52. Further, the temperature of the photomask 9 varies non-uniformly during continuous exposure, and the photomask 9 may be deformed into a trapezoid or the like. However, if the alignment marks 52 are provided at the four corners of the photomask 9, The orthogonality of the photomask 9 can be detected, and the state in which the photomask 9 is deformed into a trapezoid can be detected.
[0037]
FIG. 4 shows a situation in which the exposure apparatus 1 detects a length measurement error (error) of the laser length measurement system during the step of exposure. In FIG. 4A, a substrate 100 before exposure is mounted on a stage 2. First, the control device 9 outputs an instruction signal to the driving device 3 based on a signal from the camera 7, moves the stage 2 in the X direction and the Y direction, and outputs one of the alignment marks 51. For example, the upper left alignment mark 51 is aligned with one of the alignment marks 52, 52 (for example, the left alignment mark 52). That is, the stage 2 is aligned with the reference position. Then, the measured value of the laser measuring system 6 at that time is recorded.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the controller 9 moves the stage 2 in the X and Y directions by a predetermined amount based on a signal from the laser length measuring system 6 and drives the light source 8. Are sequentially exposed to the exposure regions 100a... 100a. After exposing all the exposure areas 100a to 100a, the control device 9 sets the alignment marks 51 to 51 based on the signal from the camera 7 as shown in FIG. One of the alignment marks (for example, the lower right alignment mark 51) and one of the alignment marks 52, 52 (for example, the right alignment mark 52) are aligned. That is, the stage 2 is aligned with the target position.
[0039]
The amount of movement of the stage 2 when the stage is moved from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4C is stored in the external storage device of the control device 9 in advance. The control device 9 compares the stored movement amount with the movement amount specified based on the measurement value of the laser length measurement system 6, and detects a length measurement error of the laser length measurement system 6.
[0040]
Further, during the exposure step, the controller 9 may execute the coordinate correction process shown in FIG. 5 to detect an error in the laser length measurement system 6. This process is executed in real time by the control device 9 during the steps.
[0041]
In this process, the control device 9 compares the number of light and dark of the interference counted by the laser interferometer 20 between the laser interferometers 20 in the same direction to determine whether or not a counting error has occurred (step S1). If it is determined that a count error has not occurred, the process ends. When it is determined that a count error has occurred, the alignment mark 52 of the photomask 9 and the alignment mark 51 of the stage 2 located closest to the alignment mark 52 are aligned based on the video signal from the camera 7. (Step S2). The controller 9 stores the stage position to be measured via the laser length measuring system 6 when the position is adjusted, and calculates the stage position obtained by integrating the movement amount of the stage 2 based on the count. Is replaced with the stored stage position (step S3). That is, the coordinate system of the stage, which has been measured through the laser length measuring system 6, is returned to the normal coordinate system.
[0042]
When a count error occurs, the control device 9 recognizes two coordinate systems based on the stage positions measured by the two laser interferometers 20, 20, respectively. However, since the probability of occurrence of a count error is low, the count error usually occurs in only one of the laser interferometers 20 and 20, and the coordinate system based on the other laser interferometer 20 is a regular coordinate system. . Therefore, if the alignment mark 51 of the stage 2 is searched based on each of the two coordinate systems, the alignment mark 51 can be detected in the field of view of the camera 7 when searching based on any one of the coordinate systems. If a count error occurs in both of the laser interferometers 20, 20, the coordinates can be corrected by reading the alignment mark 51 after correcting the origin with a fixed sensor or the like.
[0043]
If a count error is detected in step S1, it is desirable to immediately stop the step movement. When the stage 2 is moved to a position where the camera 7 can detect the alignment mark 51 of the stage 2 in step S2, it is desirable to move the stage at a low speed. By doing so, runaway of stage 2 due to loss of the current position is prevented.
[0044]
The diagnosis of the measurement accuracy of the laser length measuring system 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a situation where the exposure apparatus 1 specifies the positions of the alignment marks 51... 51 of the stage 2 prior to the diagnosis of the laser measuring system 6. This specification of the position is performed once, for example, in the exposure apparatus 1 after the mark member 50 is bonded to the stage 2.
[0045]
As shown in FIG. 6A, the reference substrate 101 is placed on the stage 2. The reference substrate 101 includes a plurality of alignment marks (reference marks) 53. The plurality of alignment marks 53... 53 are provided at, for example, four corners of the reference substrate 101. The reference substrate 101 is, for example, conventionally used for diagnosis of the laser measuring system 6, and the control device 9 stores the positions of the alignment marks 53.
[0046]
As shown in FIG. 6B, based on a signal from the camera 7, the control device 9 sets one of the alignment marks 52, 52 of the photomask 4 (for example, the left alignment mark 52) and The stage 2 is moved so that any one of the alignment marks 51... 51 of the stage 2 (for example, the upper left alignment mark 51) is aligned. Then, when the positioning is completed, the stage position measured by the laser measuring system 6 is recorded.
[0047]
Next, as shown in FIG. 6C, the control device 9 controls the camera 7 so that the alignment mark 52 of the photomask 4 is aligned with the alignment mark 53 near the aligned alignment mark 51. The stage 2 is moved based on the signal from. Then, the stage position measured by the laser measuring system 6 when the alignment is completed is recorded.
[0048]
Control device 9 specifies the relative position between alignment mark 51 and alignment mark 53 based on the stage position measured in the state of FIG. 6B and the stage position measured in the state of FIG. 6C. I do. Thereafter, the relative positions of the other alignment marks 51... 51 and 53.
[0049]
The controller 9 specifies the positions of the alignment marks 51... 51 based on the previously stored positions of the alignment marks 53. And memorize.
[0050]
FIG. 7 shows a situation where the exposure apparatus 1 diagnoses the measurement accuracy of the laser length measuring system 6. This diagnosis is periodically performed at an appropriate cycle, for example, each time exposure of a plurality of substrates 100 is completed, every predetermined time, or the like.
[0051]
As shown in FIG. 7A, the control device 9 outputs an instruction signal to the driving device 3 based on a signal from the camera 7 and moves the stage 2 so that any of the alignment marks 51. One of the alignment marks (for example, the upper left alignment mark 51) and one of the alignment marks 52, 52 (for example, the left alignment mark 52) are aligned. That is, the stage 2 is aligned with the reference position. Then, the measured value of the laser measuring system 6 at that time is recorded.
[0052]
Next, as shown in FIG. 7B, the control device 9 sets one of the alignment marks 51... 51 (for example, the upper right alignment mark 51) on the basis of the signal from the camera 7 to the alignment. The mark 52 is aligned. That is, the stage 2 is aligned with the target position. Then, the stage position at that time is measured by the laser length measuring system 6.
[0053]
The controller 9 moves the stage 2 from the position in FIG. 7A to the position in FIG. 7B based on the relative positions of the alignment marks 51... 51 specified in FIG. To identify. Then, a deviation between the specified movement amount and the movement amount of the stage 2 specified based on the measurement value of the laser length measurement system 6 is detected, and a measurement error of the laser length measurement system 6 is specified.
[0054]
Although FIG. 7 illustrates a case where the stage 2 is moved in the X direction, the same may be performed in the Y direction. As shown in FIG. 7, when the stage 2 is moved in a predetermined direction (for example, the X direction) to diagnose the laser measurement system 6, the laser interferometer 20 that measures the position in the direction (X direction) is diagnosed. Alternatively, the laser interferometer 20 that measures a position in a direction (Y direction) orthogonal to the direction may be diagnosed. The arrangement of the alignment marks 51... 51, the moving direction and the moving pattern of the stage 2, and the like can be appropriately set similarly to the case of diagnosing the laser measuring system 6 using the reference substrate.
[0055]
In the operation example of the exposure apparatus 1 shown in FIGS. 3 to 7, the control device 9 and the driving unit 3 drive the stage 2 by referring to the laser measurement system 6 or the stage position measured by the camera 7, Functions as a means of transportation. In addition, the control device 9 compares the stage position and the like measured by the laser measuring system 6 or the camera 7 to detect an error of the laser measuring system 6, a shift of the photomask 4, and the like, and functions as a detecting unit. In the operation example of FIG. 6, the exposure apparatus 1 measures the relative position between the alignment mark 51 of the stage 2 and the alignment mark 53 of the reference substrate 101 by using both the laser measuring system 6 and the camera 7. The laser measuring system 6 and the camera 7 function as measuring means for measuring a relative position between the position recognition mark and the reference mark. Also, in the operation example of FIG. 6, the control device 9 specifies the relative position between the alignment marks 51... 51 based on the relative position between the alignment marks 53.
[0056]
The present invention is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various forms as long as the technical idea of the present invention is substantially the same.
[0057]
In the inspection of the rotational deviation of the photomask 4 (see FIG. 3), the alignment mark 51 of the stage 2 and the alignment mark 52 of the photomask 4 do not have to be aligned in FIG. If the relative position between the reference alignment mark 52 and the alignment mark 51 before the movement is specified, the target position to be measured when the photomask 4 and the stage 2 are relatively moved by a predetermined amount in a predetermined direction. The relative position between the alignment mark 52 and the alignment mark 51 is specified. Based on the deviation between the relative position to be measured and the actually measured relative position, the deviation in the rotation direction of the photomask 4 can be detected. Therefore, for example, it is only necessary to simultaneously image the alignment mark 51 and the reference or target alignment mark 52 with the camera 7 and specify the relative positions.
[0058]
In the inspection for the length measurement error during the step (see FIG. 4), it is not necessary to align the alignment mark 51 of the stage 2 and the alignment mark 52 of the photomask 4 before and after exposure. If the relative positions of the alignment mark 51 and the alignment mark 52 are specified before and after the exposure, the moving direction and the moving amount of the stage 2 before and after the exposure are specified. Therefore, for example, the alignment mark 51 and the alignment mark 52 may be simultaneously imaged by the camera 7 and their relative positions may simply be specified. Similarly, in the coordinate correction process in FIG. 5, the alignment mark 51 and the alignment mark 52 do not have to be aligned in step S2. If the relative position between the alignment mark 51 and the alignment mark 52 is specified, the stage position is specified. Therefore, the alignment mark 51 and the alignment mark 52 are simultaneously imaged by the camera 7 and the relative positions are specified. May be.
[0059]
In the measurement of the relative position between the alignment mark 51 of the stage 2 and the alignment mark 53 of the reference substrate 101 in FIG. 6, the alignment mark 52 of the photomask 4 does not have to be aligned with the alignment marks 51 and 53. It suffices if the relative position between the alignment mark 51 and the alignment mark 53 can be specified. Therefore, for example, the alignment marks 51 and 53 may be simultaneously imaged by the camera 7 and the relative positions of the alignment marks 51 and 53 may be directly measured.
[0060]
The configuration of the exposure apparatus 1 such as the arrangement of the alignment marks and the arrangement of the laser length measurement system may be appropriately set. The configurations of the laser length measurement system and the laser interferometer of the embodiment are merely examples, and various known techniques may be used. Processing such as counting the interference, calculating the amount of movement of the stage based on the count, and specifying the stage position by integrating the amount of movement, etc., may be performed by appropriately sharing between the laser interferometer 20 and the control device 9. .
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the stage is moved from the reference position to the target position with reference to the measurement value of one measurement system. Therefore, when the stage reaches the target position, the measurement value to be measured by the other measurement system is specified based on the measurement value of the other measurement system at the reference position and the measurement value of one measurement system. Is uniquely determined from the amount of movement. Therefore, from the difference between the value that should be measured by the other measurement system at the target position and the measurement value of the other measurement system, the positional deviation between the photomask and the stage or the measurement error of the other measurement system is specified. You. For example, one measurement system is a laser length measurement system for measuring a stage position, the other measurement system is a measurement system for imaging a position recognition mark and an alignment mark of a photomask and measuring a relative position thereof, and a target position. Is the position where the position recognition mark and the alignment mark match, and if the position recognition mark and the alignment mark are misaligned, it is detected that the photomask is misaligned from the mounting position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an exposure apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the exposure apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a situation of inspection of a shift of a photomask in the exposure apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a state of inspection for a length measurement error during a step in the exposure apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a coordinate correction process performed by a control device of the exposure apparatus of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a state of diagnosis of a laser length measurement system in the exposure apparatus of FIG.
FIG. 7 is a view showing a state of diagnosis of a laser length measuring system in the exposure apparatus of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Exposure equipment
2 stage
3 driving means
4 Photomask
6 Laser measurement system
7 Camera
9 Control device
51 Alignment mark
52 Alignment mark
53 Alignment mark
100 substrates

Claims

An exposure apparatus for aligning a substrate and a photomask on a stage and exposing a mask pattern on the substrate,
A position recognition mark arranged on the stage,
A first measurement system for measuring a position of the stage with respect to the photomask;
A second measurement system that images the position recognition mark and measures the position of the position recognition mark with respect to the photomask;
Moving means for moving the stage from a reference position to a target position while referring to a measurement value of one of the first and second measurement systems;
Based on a difference between a measured value of the other measurement system of the first and second measurement systems and a value to be measured by the other measurement system at the target position, the photomask and the substrate are Detecting means for detecting an error of the exposure apparatus affecting the alignment,
An exposure apparatus comprising:

An alignment mark is provided on the photomask,
2. The exposure according to claim 1, wherein the second measurement system captures an image of the position recognition mark and the alignment mark, and measures a relative position between the position recognition mark and the alignment mark. apparatus.

An exposure apparatus for aligning a substrate and a photomask on a stage and exposing a mask pattern on the substrate,
A position recognition mark arranged on the stage,
A reference alignment mark and a target alignment mark arranged on the photomask,
A first measurement system for measuring the position of the stage with respect to the photomask;
A second measurement system that images the position recognition mark and the alignment mark and measures a relative position between the position recognition mark and the alignment mark;
Moving the position recognition mark from a reference position based on the reference alignment mark to a target position based on the target alignment mark while referring to the position of the stage measured by the first measurement system. Moving means for relatively moving the photomask and the stage,
Based on a deviation between the position recognition mark measured by the second measurement system and the target position after the relative movement, a deviation in a rotation direction between the stage and the photomask or a deformation of the photomask is detected. Detecting means;
An exposure apparatus comprising:

4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the reference position is a position of the reference alignment mark, and the target position is a position of the target alignment mark.

A first measuring system including a laser interferometer for irradiating a laser beam toward the stage and receiving the reflected laser beam and measuring the stage position, wherein the first measuring system measures the stage position; An exposure apparatus that relatively moves a substrate and a photomask on the stage based on the mask pattern, and sequentially exposes a mask pattern to a plurality of regions of the substrate.
A position recognition mark arranged on the stage,
A second measurement system that images the position recognition mark and measures the stage position;
Detecting means for detecting a measurement error of the first measurement system;
With
The first and second measurement systems measure a stage position before and after performing exposure on the plurality of exposure regions,
The detecting unit is configured to determine the first position based on a difference between a change in a stage position measured by the second measurement system before and after exposure and a change in a stage position measured by the first measurement system before and after exposure. An exposure apparatus for detecting a measurement error of the measurement system.

A plurality of the position recognition marks are provided,
In the measurement before the exposure, the second measurement system measures a stage position by imaging an image of the plurality of position recognition marks closest to an exposure area to be exposed first, and measures the position after the exposure. 6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein among the plurality of position recognition marks, a stage closest to an exposure area to be exposed last is imaged to measure a stage position.

A first measuring system including a laser interferometer for irradiating a laser beam toward the stage and receiving the reflected laser beam and measuring the stage position, wherein the first measuring system measures the stage position; An exposure apparatus that relatively moves a substrate and a photomask on a stage based on the mask pattern, and sequentially exposes a mask pattern to a plurality of regions of the substrate.
A plurality of position recognition marks arranged on the stage,
A second measurement system that images each of the plurality of position recognition marks and measures a stage position;
Moving means for relatively moving the photomask and the stage so as to sequentially image each of the plurality of position recognition marks by the second measurement system;
The difference between the change in the stage position measured by the second measuring system during the relative movement by the moving means and the change in the stage position measured by the first measuring system during the relative movement by the moving means is determined. Detection means for detecting a measurement error of the first measurement system,
An exposure apparatus comprising:

A plurality of reference marks are provided, and when the reference substrate on which the relative position between the plurality of reference marks is specified is placed on the stage, each of the plurality of position recognition marks and the plurality of Measuring means for measuring a relative position with respect to any of the reference marks,
Based on the measured relative position and the relative position between the specified reference marks, specifying means for specifying the relative position between the plurality of position recognition marks,
With
The second measurement system, when switching a position recognition mark to be imaged, specifies a movement amount of the stage based on a relative position between the specified position recognition marks, and measures a stage position. The exposure apparatus according to claim 7, wherein

A plurality of laser interferences for irradiating the laser beam toward the stage, counting the interference of the reflected laser beam, specifying the movement amount of the stage, and integrating the specified movement amount to measure the stage position. An exposure apparatus that includes a measurement system including a meter, and relatively moves a substrate and a photomask on the stage based on a stage position to be measured by the measurement system, and sequentially exposes a mask pattern to a plurality of regions of the substrate.
The plurality of laser interferometers are arranged to respectively count interference in the same direction,
An exposure apparatus, wherein the measurement system detects interference by comparing the interferences counted by the plurality of laser interferometers among the plurality of laser interferometers.

A plurality of laser interferences for irradiating the laser beam toward the stage, counting the interference of the reflected laser beam, specifying the movement amount of the stage, and integrating the specified movement amount to measure the stage position. A first measurement system including a scale, wherein the substrate and the photomask on the stage are relatively moved based on a stage position measured by the first measurement system, and a mask pattern is sequentially formed on a plurality of regions of the substrate. In an exposure apparatus for exposing,
A position recognition mark arranged on the stage,
A second measurement system that images the position recognition mark and measures the stage position;
With
The plurality of laser interferometers are arranged to respectively count interference in the same direction,
The first measurement system compares the interferences counted by the plurality of laser interferometers between the plurality of laser interferometers to detect a count error, and when the count error is detected, An exposure apparatus, wherein a stage position measured by the first measurement system is corrected based on a stage position measured by the measurement system.

A plurality of the position recognition marks are provided,
The second measurement system, when the count error is detected, captures a position recognition mark closest to the second measurement system at the time of detection and measures the stage position. The exposure apparatus according to claim 10, wherein

An exposure apparatus for aligning a substrate and a photomask on a stage and exposing a mask pattern on the substrate,
A position recognition mark provided on the stage,
A measurement system for imaging the position recognition mark and measuring its position,
An exposure apparatus comprising:

An alignment mark is provided on the photomask,
13. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the measurement system measures a relative position between the position recognition mark and the alignment mark.