JP2001068399A

JP2001068399A - 露光装置

Info

Publication number: JP2001068399A
Application number: JP24233999A
Authority: JP
Inventors: Manabu Toguchi; 学戸口; Masanori Kato; 正紀加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクの位置計測や投影光学系の調整にかか
る時間を短縮して生産効率を向上させる。【解決手段】マスクＲに形成された第１パターンと第
２パターンとの少なくとも一部を投影光学系ＰＬにより
つなぎ合わせて基板Ｐに露光する露光装置１において、
投影光学系ＰＬの物体面側と結像面側とのいずれか一方
に設けられ、マスクＲのつなぎ合わせに関する部分に検
知光を照射する照射手段と、投影光学系ＰＬの物体面側
と結像面側との他方に設けられ照射されたマスクＲの像
を撮像する撮像手段２２と、撮像手段２２により撮像さ
れた像を画像処理する画像処理手段１３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクに形成され
た例えば液晶表示デバイス等の回路パターンをガラス基
板等の基板に転写する露光装置に関し、特に複数のパタ
ーンの一部をつなぎ合わせて基板に転写する際に用いて
好適な露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板に対して所定の処理を施す基板処理
装置としては、ウエハやガラスプレート等の基板に対し
て露光処理を施してマスクやレチクル（以下、レチクル
と称する）に形成されたパターンを転写し、半導体素子
や液晶ディスプレイを製造する露光装置が知られてい
る。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造する露
光装置においては、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式（以下、ステッパと称する）が数多く使用されて
いる。このステッパにおいては、レチクル上に形成され
たＬＣＤのパターンを基板の所定の領域に露光した後、
基板が載置されているステージを一定距離だけステッピ
ング移動させて、基板の別の領域に再び露光を行ってい
る。そして、このような動作を基板上の全ての領域に対
して繰り返し行うことにより、基板全体の露光が完了す
る。

【０００３】通常、このようなステッパでは、ＬＣＤの
パターンを画面合成法によって作成している。例えば、
図１５に示すように、基板上において４つの露光パター
ンＰＡ〜ＰＤを合成し、これによって基板上に単一のパ
ターンを形成する。ここで、各パターンＰＡ〜ＰＤは、
各１枚のレチクルまたは複数のパターン（例えば、Ｐ
Ａ、ＰＢとＰＣ、ＰＤ）を有する複数のレチクルに形成
されることが多い。このこの場合、複数のレチクルを交
換しながらパターンＰＡ〜ＰＤを順次基板上に露光し、
この４つのパターン合成して１つのＬＣＤを製造する。

【０００４】ところで、上記画面合成法を行う際には、
レチクルのパターン描画誤差や投影光学系のレンズの収
差、基板をステップ移動させるステージの位置決め誤差
等に起因してパターンの継ぎ目部に段差が発生し、デバ
イスの特性が損なわれたり、さらに、画面合成された分
割パターンを多層に重ね合わせた場合、各層の露光領域
の重ね誤差やパターンの線幅差がパターンの継ぎ目部分
で不連続に変化し、デバイスの品質が低下することがあ
る。そのため、これらの不都合を回避するために、いわ
ゆる、つなぎ合わせ露光が行われている。

【０００５】このつなぎ合わせ露光は、隣接する露光領
域でこの継ぎ目部分をつなぎ合わせて露光し、且つ各露
光領域で、例えば、露光時間を変化させることでこの継
ぎ目部分の露光量（露光エネルギ量）を境界へ向けて比
例的に減少させることによって、重ね合わせて露光した
際に、この部分の露光量を他の部分の露光量と略一致さ
せるものであり、例えば、特開平６−２４４０７７号公
報や特開平７−２３５４６６号公報に開示されている。

【０００６】上記のように、レチクルのパターンを基板
上に高精度に重ね合わせるためには、レチクルを投影光
学系に対して正確に位置合わせするとともに、レチクル
と基板とを高精度に位置決めすることが必要である。例
えば、オフアクシス方式の基板アライメント系を備える
露光装置では、レチクルの位置合わせに際して、レチク
ル中心位置を算出するにはＴＴＬ（Through The Lens）
方式にて１枚目のレチクルで、投影光学系と基板アライ
メント系との間の距離であるベースライン量を算出した
後、２枚目以降のレチクルにおいても、１枚目のレチク
ルと同様にＴＴＬ方式にて２枚目以降のレチクルの位置
ずれ等の検出を行い、露光時に必要な（理想格子に倣う
ための）ローテーション、シフト、倍率等の補正値を算
出する必要がある。

【０００７】また、上記レチクルに形成されたパターン
の像を所定の特性で基板上に結像させることも重要にな
るが、そのためには、投影光学系の調整時に、各収差を
軽減あるいは除去するための各収差量の検出や、レンズ
コントローラ部の調整においてレンズヒート時とレンズ
クール時とで、フォーカス情報や倍率情報等をモニタ
し、フィードバックすることなどが必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の露光装置には、以下のような問題が存在
する。ＴＴＬ方式のアライメントでは、レチクルの位置
および理想格子に倣わせるための情報を得るために、基
板ステージ上に設けた基準部材上のスリットマークと、
レチクル上に設けられ前記マークに対応するスリットマ
ークとを用いて、基板ステージとレチクルとの相対位置
計測を行う場合、基準部材から発光した検知光が投影光
学系を介してレチクル上のスリットマークを通過した際
の光量をモニタしている。

【０００９】このとき、基板ステージは、投影光学系や
レチクルに対してスキャン（走査移動）を行い、スキャ
ン位置と光量変化とから基準部材に対するレチクル上の
スリットマークの位置を計測していた。このとき、レチ
クル位置を高精度に求めるには、上記スキャンを複数回
実行する必要があり、また、Ｘ方向およびＹ方向のそれ
ぞれの方向の情報を得るために、各方向毎にスキャンを
行う必要があり、レチクル位置を計測するための時間が
多大になるという問題があった。

【００１０】また、投影光学系の調整時における各収差
の低減、あるいはこれらの収差を除去（補正）するため
の各収差量の検出や、レンズコントローラ部の調整にお
いて、フォーカス情報や倍率情報をモニタするには、レ
ンズヒート時およびレンズクール時とで繰り返し露光動
作を行い、その結果得られたバーニア等で情報を得る作
業が必要になるため、このような投影光学系の調整に要
する時間も多大になるという問題があった。

【００１１】さらに、上記のようにパターンを多層に重
ね合わせる場合、例えば１層目のパターンと２層目のパ
ターンとの位置合わせを厳密にしておかないと、パター
ンが重ね合わない状態で露光されてしまう。そこで、パ
ターン露光の際には、各種基板アライメント系を使って
基板の位置を検出している。この際、オフ・アクシス方
式の基板アライメント系を備える露光装置では、基板ス
テージ上の上記基準部材を用いることにより、ベースラ
イン量を管理している。このベースライン量は、フォト
リソグラフィ工程において極めて重要な操作量であるた
め厳密に正確な計測値が要求されており、一定の処理時
間または処理枚数毎に頻繁に計測される。このベースラ
イン量計測の際にも、上記のＴＴＬ方式のアライメント
によりレチクルの計測が行われるため、ベースライン量
計測に伴う時間も増大するという問題が発生する。

【００１２】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、レチクルであるマスクの位置計測や投影光
学系の調整にかかる時間を短縮して生産効率を向上させ
る露光装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１３に対
応付けした以下の構成を採用している。本発明の露光装
置は、マスク（Ｒ）に形成された第１パターンと第２パ
ターン（ＤＰ）との少なくとも一部を投影光学系（Ｐ
Ｌ）によりつなぎ合わせて基板（Ｐ）に露光する露光装
置（１）において、投影光学系（ＰＬ）の物体面側と結
像面側とのいずれか一方に設けられ、マスク（Ｒ）のつ
なぎ合わせに関する部分に検知光を照射する照射手段
と、投影光学系（ＰＬ）の物体面側と結像面側との他方
に設けられ照射されたマスク（Ｒ）の像を撮像する撮像
手段（２２）と、撮像手段（２２）により撮像された像
を画像処理する画像処理手段（１３）とを備えることを
特徴とするものである。

【００１４】従って、本発明の露光装置では、第１パタ
ーンと第２パターン（ＤＰ）との少なくとも一部を基板
（Ｐ）上でつなぎ合わせるに当たってマスク（Ｒ）を計
測する際に、マスク（Ｒ）のつなぎ合わせに関する部分
としてマーク（Ｍ）に検知光を照射すると、撮像手段
（２２）が投影光学系（ＰＬ）を介して結像されたマー
ク（Ｍ）の像を撮像する。そして、撮像されたマーク
（Ｍ）の像に対して画像処理手段（１３）が画像処理を
行い、像の位置、信号強度等を計測することによりマー
ク（Ｍ）の位置、すなわちマスク（Ｒ）の位置やフォー
カス情報、倍率情報を検出できる。そのため、Ｘ方向、
Ｙ方向のそれぞれでスキャンを行ったり、複数回の露光
動作を行う必要がなくなり、作業時間を短縮することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の露光装置の第１の
実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
ここでは、レチクルとして液晶表示デバイスの回路パタ
ーンが形成されたものを用い、ステップ・アンド・リピ
ート方式の露光装置により、上記回路パターンをガラス
基板に露光する場合の例を用いて説明する。これらの図
において、従来例として示した図１５と同一の構成要素
には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１６】図１および図２は、本発明の露光装置１の
概略構成を示すもので、図１は外観斜視図、図２は正面
図である。この図に示すように、不図示の露光光源（照
射手段）としての超高圧水銀ランプからの照明光は、楕
円鏡２で集光され、反射ミラー３で反射されて波長選択
フィルタ４に入射する。波長選択フィルタ４は、露光に
必要な波長（ｇ線やｈ線やｉ線）のみを通過させるもの
である。この波長選択フィルタ４を通過した照明光は、
フライアイインテグレータ５にて均一な照度分布の光束
にされた後、開口Ｓの大きさを増減させて照明光の照射
範囲を調整するブラインド６に到達する。ブラインド６
の開口Ｓを通過した照明光は、反射ミラー７で反射され
てコンデンサレンズ８に入射し、このコンデンサレンズ
８によってブラインド６の開口Ｓの像がレチクル（マス
ク）Ｒ上で結像し、レチクルＲの所望範囲が照明され
る。なお、これら反射ミラー３からコンデンサレンズ８
によって照明光学系が構成される。この照明光学系に
は、波長選択フィルタ４とフライアイインテグレータ５
との間に位置してＮＤフィルタ２１が配置されている。
ＮＤフィルタ２１は、波長選択フィルタ４を通過した照
明光の光量を抑制するものであって、照明光の光路に対
して進退自在になっている。

【００１７】そして、レチクルＲの照明領域に存在する
パターンの像は、基板ホルダ９上に保持されたガラス基
板（基板）Ｐ（図２参照）上に投影光学系ＰＬを介して
結像し、特定の露光領域がレチクルＲ上のパターンに応
じて露光される。

【００１８】基板ホルダ９は、基板ステージ１０上に固
定されている。基板ステージ１０は、互いに直交する方
向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能な一対のブロック
１０ａ、１０ｂを重ね合わせたものであり、この基板ス
テージ１０により水平面（ＸＹ平面）内での位置が調整
自在になっている（なお、図２では、便宜上ブロック１
０ａ、１０ｂを一体のものとして図示する）。また、こ
の基板ステージ１０には、投影光学系ＰＬの光軸方向で
あるＺ方向にも移動可能な駆動機構（不図示）が取り付
けられている。

【００１９】また、基板ステージ１０上には、該基板ス
テージ１０の移動可能範囲以上の長さを有するミラー１
１Ｘ、１１ＹがそれぞれＹ方向、Ｘ方向に沿って設置さ
れている。そして、各ミラー１１Ｘ、１１Ｙには、レー
ザ干渉計１２Ｘ、１２Ｙがそれぞれ対向配置されてい
る。そして、基板ステージ１０の水平面内での移動距
離、位置（ひいてはガラス基板Ｐの位置）は、レーザ干
渉計１２Ｘ、１２Ｙから出射されたレーザ光がミラー１
１Ｘ、１１Ｙでそれぞれ反射してレーザ干渉計１２Ｘ、
１２Ｙに入射し、その反射光と入射光との干渉に基づい
て正確に計測されるようになっている。この計測された
基板ステージ１０の位置情報は、主制御系１３に出力さ
れる。

【００２０】主制御系１３は、レーザ干渉系１２Ｘ、１
２Ｙの出力に基づいて基板ステージ１０の位置をモニタ
ーし、リニアモータ等の駆動手段１４Ｘ、１４Ｙをサー
ボ制御することで、基板ステージ１０をＸＹ平面上の所
望の位置に移動させることができる構成になっている。
また、基板ステージ１０のＺ方向の位置は、当該基板ス
テージ１０の上方に配設されたオートフォーカス機構
（位置補正機構）１９によって計測される。オートフォ
ーカス機構１９は、基板ホルダ９上に設けられた基準反
射板ＦＭに検知光を照射し、その反射光を受光すること
で、投影光学系ＰＬの光軸方向について、ガラス基板Ｐ
の上面をレチクルＲと共役な位置に位置合わせをする構
成になっている。この基準反射板ＦＭは、基板ホルダ９
に対して突出・没入自在になっており、基板ホルダ９上
に突出した際にはその上面がガラス基板Ｐの上面と略面
一になり、基板ホルダ９内に没入することでガラス基板
Ｐを基板ホルダ９上に載置できる。

【００２１】一方、レチクルＲの位置は、該レチクルＲ
の上方に設けられたレチクル観察系１５で計測される。
レチクル観察系１５は、レチクルＲ上のパターン領域外
に描画されたレチクルアライメントマークＲＭに検知光
を照射し、その反射光を受光することにより、該レチク
ルアライメントマークＲＭの位置を計測するものであっ
て、その計測結果を主制御系１３に出力する。主制御系
１３は、レチクル観察系１３の計測結果に基づいて、レ
チクルＲを保持するレチクルステージ１６（図２参照）
を、リニアモータ等の駆動手段１７をサーボ制御するこ
とにより、ＸＹ平面上の所望の位置に移動させることが
できる構成になっている。同様に、レチクルＲの上方に
は、基準反射板ＦＭを介して後述するレチクルＲの画像
処理用マークＭをＴＴＬ方式で検出するアライメント系
（不図示）が設けられている。

【００２２】投影光学系ＰＬには、温度、気圧等の環境
変化に対応して、結像特性等の光学特性を一定に制御す
るレンズコントローラ部（結像調整機構）１８が設けら
れている。また、投影光学系ＰＬの周辺には、基準反射
板ＦＭやガラス基板Ｐに形成されたアライメントマーク
（不図示）を計測する基板アライメント系２０が複数
（ここでは４つ）配置されている。

【００２３】また、本露光装置１には、投影光学系ＰＬ
の物体（レチクル）面側に設けられた露光光源から照射
された照明光を検知光として用いた際に、照明光で照明
されたレチクルＲの像を撮像するＣＣＤカメラ（撮像手
段）２２が、投影光学系ＰＬの結像面側である基板ホル
ダ９内に設けられている。このＣＣＤカメラ２２は、基
板ホルダ９の上面側に開口し、Ｚ方向に延びる孔部２３
の底部に配置されている。図３に示すように、孔部２３
のＣＣＤカメラ２２よりも上方には、孔部２３に入射し
た像をＣＣＤカメラ２２で結像させるリレー光学系２４
が配設されている。なお、このＣＣＤカメラ２２には指
標が設けられておらず、像の計測は画素基準で行われ
る。ＣＣＤカメラ２２で撮像された像は、主制御系（画
像処理手段）１３へ出力されて、後述する各種画像処理
が行われる。

【００２４】また、このＣＣＤカメラ２２には、不図示
の電子シャッタによりシャッタスピードを可変に調整す
る調整機構（不図示）が設けられている。そして、本露
光装置１には、露光光源から照射された照明光の露光エ
ネルギを測定する測定機構（不図示）が取り付けられて
おり、主制御系１３で画像処理が画像処理を開始する前
に露光エネルギを計測し、調整機構を介して電子シャッ
タのシャッタスピードを適切な値に設定することも可能
である。この場合、上記ＮＤフィルタ２１を用いなくて
も、ＣＣＤカメラ２２に入射する検知光の光量を抑制す
ることができる。

【００２５】また、図２に示すように、本露光に用いる
複数のレチクルＲのそれぞれには、少なくとも一部がつ
なぎ合わされる分割パターン（第１パターン、第２パタ
ーン）ＤＰと、上記レチクルアライメントマークＲＭ
と、分割パターンＤＰの近傍に複数形成された画像処理
用のマークＭとが形成されている。図４に示すように、
マークＭとしては、Ｘ方向およびＹ方向の２方向につい
て同時に処理することを目的として使用される同時計測
用マークＭＡ、ＭＢや、Ｘ方向またはＹ方向の１方向に
ついてのみ処理することを目的として使用される単方向
計測用マークＭＣ、ＭＤ等が設定され状況に応じて適用
できる。なお、これらのマークＭは、画像視野ＶＦ内に
収まればマーク線幅およびマーク本数は任意に設定可能
である。

【００２６】上記の構成の露光装置により、レチクルＲ
の位置およびベースライン量を計測する手順について説
明する。ここでは、レチクルＲの画像処理用マークＭお
よび基準反射板ＦＭに形成される指標として、図４に示
す同時計測用マークＭＡと同じ形状のものが使用される
ものとする。

【００２７】レチクルＲがレチクルステージ１６に載置
されると、一対のレチクル観察系１５がそれぞれレチク
ルアライメントマークＲＭに検知光を照射し、その反射
光を受光することでレチクルアライメントマークＲＭの
位置を計測する。そして、主制御系１３が、計測された
レチクルアライメントマークＲＭの位置に基づいて駆動
手段１７を制御してレチクルステージ１６を移動させる
ことにより、レチクルＲのプリアライメントが行われ
る。

【００２８】次に、主制御系１３は、駆動手段１４Ｘ、
１４Ｙを制御して、基準反射板ＦＭが直近の基板アライ
メント系２０の直下に位置するように基板ステージ１０
を移動させる。そして、基板アライメント系２０により
基準反射板ＦＭに形成された指標の位置ずれ量を計測す
ることで、基板ステージ１０の座標系における基板アラ
イメント系２０の位置をレーザ干渉計１２Ｘ、１２Ｙの
計測結果により求める。以下、他の基板アライメント系
２０に対しても同様に、基板ステージ１０の座標系にお
ける基板アライメント系２０の位置を求める。なお、以
下の説明において基板ステージ１０の位置は、これらレ
ーザ干渉計１２Ｘ、１２Ｙにより求められる。この後、
ＴＴＬ方式のアライメント系で基準反射板ＦＭの指標と
レチクルＲの画像処理用マークＭとを検出することによ
り、基板ステージ１０の座標系におけるマークＭの位置
を求める（もしくは、基準反射板の指標とマークＭが一
致するように、基板ステージ１０を移動させる）。

【００２９】続いて、基板ホルダ９上にマークＭの１つ
が投影されるべき位置に、孔部２３が位置するように基
板ステージ１０およびレチクルステージ１６を移動させ
る。そして、露光光源から照明光が検知光として照射さ
れ、波長選択フィルタ４に入射した後、ＮＤフィルタ２
１で光量が減少する。なお、このＮＤフィルタ２１は、
ＣＣＤカメラ２２を用いる場合にのみ、予め照明光の光
路上に進出・挿入され、ガラス基板Ｐへの露光時には、
光路から退避して使用されない。

【００３０】ＮＤフィルタ２１を通過した照明光は、フ
ライアイインテグレータ５、ブラインド６、反射ミラー
７、コンデンサレンズ８を通過した後、レチクルＲ上で
結像し、図３に示すように、投影光学系ＰＬによって基
板ホルダ９の上方（ほぼガラス基板Ｐの厚さ分）に画像
処理用マークＭの空間像を形成する。そして、この空間
像は、孔部２３を通過し、リレー光学系２４によってＣ
ＣＤカメラ２２上に結像し、このＣＣＤカメラ２２によ
って撮像される。主制御系１３は、撮像された像に対し
て後述する画像処理を施し、その位置を検出する。この
とき、マークＭの像はＣＣＤカメラ２２の画素基準で計
測され、既知の画像視野ＶＦの中心に対する差分を求め
ることで、マークＭの位置を検出する。

【００３１】この後、上記と同様の手順で他のマークＭ
の位置を検出し、例えば最小二乗近似等の統計計算を行
うことにより、露光時に必要なローテーション、シフ
ト、倍率等の補正値が求められ、基板ステージ１０の座
標系におけるレチクルＲの中心位置を求めることができ
る。この際、検出するマークＭの数を増やすことによ
り、レチクルＲの位置をより高精度に求めることができ
る。以上により、基準反射板ＦＭ、画像処理用マークＭ
を介して、基板ステージ１０の座標系におけるレチクル
Ｒの中心位置と基板アライメント系２０の位置とが検出
されて、座標系に関する整合性を確保した状態で、投影
光学系ＰＬと基板アライメント系２０との間の距離であ
るベースライン量が検出される。

【００３２】続いて、ＣＣＤカメラ２２で撮像したマー
クＭの像を主制御系１３により画像処理して、マークＭ
の座標位置を検出する複数の方法について順次説明す
る。〈相関法によるパターンマッチング（テンプレートマッ
チング）〉ここではマークＭとして、図４に示すＸＹ同
時計測用マークＭＡを用いる場合の例で説明する。予
め、マークＭの一部あるいは全体を、図５（ａ）、
（ｂ）に示すテンプレート２５Ｙ、２５Ｘとして登録し
ておく。ここで、テンプレート２５ＹはＹ方向の位置
を、テンプレート２５ＸはＸ方向の位置をそれぞれ検出
する際に用いられ、各テンプレート２５Ｙ、２５Ｘに
は、原点Ｇが設定されている。本実施の形態では、ＸＹ
同時計測用マークＭＡの一部をテンプレート２５Ｙ、２
５Ｘとして登録した場合の例を示す。なお、登録するテ
ンプレートとしては、一本のラインに限られず、複数本
のラインからなるものであってもよい。

【００３３】図６（ａ）に示すように、レチクルＲ上の
マークＭがＣＣＤカメラ２２上に結像されたとき、ＣＣ
Ｄカメラ２２の画像視野ＶＦ内でテンプレート２５Ｘ、
２５Ｙと近似している画像を、Ｘ方向およびＹ方向から
それぞれ指定された個数ずつ検出する。なお、マークが
ローテーション等により傾いていた場合は、テンプレー
ト２５Ｘ、２５Ｙの中、どちらか近い方が選択される。

【００３４】そして、全てのテンプレート原点Ｇの平均
値から、図６（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ２２上
に結像したマークＭのマーク中心ＭＧを求め、このマー
ク中心ＭＧと画像視野ＶＦの中心ＦＧとの差分を計測す
る。このとき、視野中心ＦＧは所望される位置、すなわ
ち設計値であり、基板ステージ１０の位置はレーザ干渉
計１２Ｘ、１２Ｙで検出されているため、視野中心ＦＧ
とマーク中心ＭＧとの差分から基板ステージ１０の座標
系におけるマーク中心ＭＧの座標位置が検出される。

【００３５】〈微分信号のピーク間の中点検出〉ここで
も、マークＭとして、ＸＹ同時計測用マークＭＡを用い
る場合の例で説明する。まず、図７（ａ）に示すよう
に、予めＣＣＤカメラ２２の画像視野ＶＦの中心ＦＧを
基準として、十字形状の画像処理範囲ＶＡを配置・設定
しておく。図７（ｂ）に示すように、レチクルＲ上のマ
ークＭがＣＣＤカメラ２２上に結像されたとき、ＣＣＤ
カメラ２２の画像視野ＶＦ内でＸ方向、Ｙ方向の２方向
の処理範囲ＶＡから、それぞれ指定された個数ずつマー
クＭの信号強度を検出する。

【００３６】そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、処理範囲ＶＡで捕捉したマーク画像の生信号に対し
て微分処理を施し、図８（ｃ）に示すような強度を有す
る信号を求める。この後、求めた微分信号のピークとピ
ークの中点により各ラインの中心を割り出すことによ
り、マークＭの中心ＭＧの座標位置を検出する。このマ
ーク中心ＭＧとＣＣＤカメラ２２の視野中心ＦＧとの差
分を計測することにより、上記パターンマッチングのと
きと同様に、基板ステージ１０の座標系におけるマーク
中心ＭＧの座標位置が検出される。

【００３７】〈生信号による像強度分布スライス〉ここ
でも、マークＭとして、ＸＹ同時計測用マークＭＡを用
いる場合の例で説明する。まず、図７（ａ）、（ｂ）に
示したように、上記微分信号の中点検出と同様に、ＣＣ
Ｄカメラ２２の画像視野ＶＦの中心ＦＧを基準として画
像処理範囲ＶＡを設定しておき、レチクルＲ上のマーク
ＭがＣＣＤカメラ２２上に結像されたとき、ＣＣＤカメ
ラ２２の画像視野ＶＦ内でＸ方向、Ｙ方向の２方向の処
理範囲ＶＡから、それぞれ指定された個数ずつマークＭ
の信号強度を検出する。

【００３８】そして、図９（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、処理範囲ＶＡで捕捉したマークＭの画像の生信号に
対して、各ライン毎にボトムから任意の位置（例えば、
全高の７０％）でスライスし、スライスした点での中心
点を検出する。この場合、複数の位置でスライスし、検
出された中心点の平均値を用いてもよい。この後、検出
されたラインの中心点からマークＭの中心ＭＧの座標位
置を検出する。そして、上記微分信号の中点検出と同様
の手順を踏むことにより、基板ステージ１０の座標系に
おけるマーク中心ＭＧの座標位置が検出される。

【００３９】次に、上記の画像処理により、投影光学系
ＰＬや照明光学系の光学特性を検出、調整する方法につ
いて説明する。これは、レチクルＲ上のマークＭがＣＣ
Ｄカメラ２２に結像されたときに、ＣＣＤカメラ２２の
Ｚ方向の位置によって、マークＭの像が変化する。その
ため、この像変化を検出することで、上記投影光学系Ｐ
Ｌや照明光学系の光学特性を検出できる。以下、具体的
に説明する。

【００４０】〈テレセン性検出〉図２に示したオートフ
ォーカス機構１９を用いて基板ホルダ９上の基準反射板
ＦＭを検出することにより、露光時のベストフォーカス
点となるＺ方向の位置を検出できる。そこで、このＺ方
向の位置に対してステップ的に基板ステージ１０の位置
を変化させて、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、そ
のステップ毎に画像処理用マークＭを撮像する。そし
て、撮像されたマークＭの像に対しては、上記の画像処
理（相関法によるパターンマッチング、微分信号のピー
ク間の中点検出、生信号による像強度分布スライス）の
いずれかを施すことで、ＣＣＤカメラ２２の視野中心Ｆ
Ｇに対するマークＭの位置ずれ量を、各Ｚ方向の位置毎
にそれぞれ検出する。これにより、図１０（ｄ）に示す
ような回帰曲線が得られる。この回帰曲線を用いること
により、照明光学系の露光範囲内の任意の位置でのテレ
セン性を検出することができる。

【００４１】ここで、レチクルＲのマーク（またはパタ
ーン）の像は、投影光学系ＰＬのディストーションや光
学収差等により、該投影光学系ＰＬを通過する位置によ
って基板ホルダ９（ガラス基板Ｐ）上に結像する際の特
性が変化することがある。また、上述したベースライン
量計測においては、基板アライメント系２０の位置と投
影光学系ＰＬの位置とを基板ステージ１０の座標系を基
準として計測する際に、ＴＴＬ方式のアライメント系で
基準反射板ＦＭの指標とレチクルＲの画像処理用マーク
Ｍとを検出するときには基板ホルダ９から照射された検
知光が投影光学系ＰＬの結像面側から入射し、物体面側
へ出射している。一方、マークＭをＣＣＤカメラ２２で
撮像するときには、検知光としての照明光が投影光学系
ＰＬの物体面側から入射し、結像面側へ出射している。
そのため、投影光学系ＰＬに関する像面湾曲等の光学収
差が異なることに起因して、投影光学系ＰＬを通過する
際の方向によっては、計測された座標位置が異なる場合
がある。

【００４２】そこで、予め露光範囲内の任意の位置でテ
レセン性を検出しておくことにより、上記投影光学系Ｐ
Ｌを通過する位置や方向に対する補正値を、マップとし
て設定しておくことが可能になり、より正確なレチクル
Ｒの位置やベースライン量を得ることができる。

【００４３】具体的には、例えば図１１に示すような補
正用のレチクルＲを用いて、補正用のデータマップを作
成する。補正用レチクルＲ上の有効露光領域２６内に
は、画像処理用マークＭがマトリックス上に配置形成さ
れている。また、有効露光領域２６の外側には、上記の
レチクル観察系１５によって検出されるレチクルアライ
メントマークＲＭが形成されている。

【００４４】そして、この補正用レチクルＲをレチクル
ステージ１６上に載置してレチクル観察系１５でプリア
ライメントした後に、各マークＭの位置を基準反射板Ｆ
Ｍを用いてＴＴＬ方式のアライメント系で検出する。次
に、上述したように、基板ステージ１０をＺ方向（すな
わち投影光学系ＰＬの光軸方向）に沿った複数の位置に
ステップ移動させ、各位置毎にＣＣＤカメラ２２の視野
中心ＦＧに対するマークＭの位置ずれ量を各マークＭ毎
に計測する。

【００４５】これにより、露光範囲内の代表的な位置に
ついて各位置毎に、投影光学系ＰＬを通過する方向の違
いによる位置ずれ量（およびベクトル）や投影光学系Ｐ
Ｌを通過する位置の違いによるテレセン性を計測するこ
とができる。そして、これら位置ずれ量（およびベクト
ル）やテレセン性を補正するための補正量を露光範囲内
の位置に対応するデータマップとして保持することによ
り、レチクルＲの位置を検出する際の調整や、照明光学
系におけるテレセンを規定値内に収めるための調整が可
能になる。

【００４６】〈ベストフォーカス位置検出〉テレセン性
検出と同様に、Ｚ方向の位置に対してステップ的に基板
ステージ１０の位置を変化させて、図１２（ａ）〜
（ｃ）に示すように、そのステップ毎にＣＣＤカメラ２
２により画像処理用マークＭを撮像する。このとき、基
板ステージ１０の位置に応じて、撮像されたマークＭの
像に信号強度に基づく濃淡が生じる。そこで、この濃淡
によるコントラストにてベストフォーカス位置を検出で
きる。

【００４７】具体的には、Ｚ方向に沿った複数の位置で
コントラスト量をモニタすることにより、図１２（ｄ）
に示すように、基板ホルダ９の位置とコントラスト値と
の関係から回帰曲線が得られる。この曲線における極大
値のコントラスト値に対応する基板ホルダ９のＺ方向位
置が、ＣＣＤカメラ２２を用いた場合の露光範囲内の任
意の位置におけるベストフォーカス点として検出され
る。

【００４８】ここで、テレセン性検出と同様に、図１１
に示すような補正用レチクル、特にレチクル中心にマー
クＭが配置された補正用レチクルＲを用いて、予めＣＣ
Ｄカメラ２２を使用した際にベストフォーカス点となる
Ｚ方向の位置を検出しておき、オートフォーカス機構１
９を用いて基板ホルダ９上の基準反射板ＦＭを計測する
ことにより検出されるベストフォーカス点のＺ方向の位
置との差分を算出する。そして、この差分を露光装置１
の内部パラメータとして登録することにより、レチクル
Ｒ上のマークをＺ方向の位置を変えてダミー用のガラス
基板に露光する、いわゆるインク露光を２回目以降実施
することなく、投影光学系ＰＬのフォーカスキャリブレ
ーションを行うことができる。すなわち、オートフォー
カス機構１９により基板ホルダ９（ひいてはガラス基板
Ｐ）のＺ方向の位置を調整する際に、内部パラメータを
用いて補正することで、ガラス基板Ｐをベストのフォー
カス位置に移動させることができる。なお、レチクル中
心に画像処理用マークを形成可能な場合は、補正用レチ
クルを用いずに、本露光に使用するレチクルを用いるこ
とも可能である。

【００４９】〈投影光学系ＰＬの光学特性検出〉投影光
学系ＰＬの調整は、主にレンズコントローラ部１８で行
われるが、露光時の環境変化を想定して投影光学系ＰＬ
をヒートさせた（加熱した）ときとクールさせた（冷却
した）ときとの、フォーカス情報および倍率情報を含め
た光学特性をモニタする必要がある。ここで、フォーカ
ス情報を取得するには、ベストフォーカス位置検出で説
明したフォーカスキャリブレーションの機能を用いる。
このとき、画像処理用マークＭとしては、レチクル中心
に位置するマークＭ以外にも、露光範囲内の複数の位置
（例えば、７割や１０割像高）に設けたマークＭのＣＣ
Ｄカメラ２２への像も用いる。そして、これら複数のマ
ークＭのそれぞれに対して、上記と同様の手順でベスト
フォーカス点を検出する。

【００５０】また、倍率情報を取得するには、フォーカ
ス情報と同様に、露光範囲内の複数任意の位置（例え
ば、７割や１０割像高）に設けたマークＭに対して、上
記の画像処理（相関法によるパターンマッチング、微分
信号のピーク間の中点検出、生信号による像強度分布ス
ライス）のいずれかを施すことで、ＣＣＤカメラ２２の
視野中心ＦＧに対するマークＭの位置ずれ量を計測し、
この位置ずれ量から倍率成分を検出する。そして、これ
ら検出された光学特性の変化量から、レンズコントロー
ラ部１８の調整用パラメータを算出し、主制御系１３に
フィードバックすることにより、レンズコントローラ部
１８を介して投影光学系ＰＬの結像特性を調整すること
ができる。

【００５１】本実施の形態の露光装置では、レチクル中
心の位置を算出するに当たってマークＭを計測する際
に、照明光で照射されたマークＭの像をＣＣＤカメラ２
２により撮像し、撮像された像を主制御系１３で画像処
理してマークＭの位置を一括して検出しているので、ス
リットマークを用いていたときのように、Ｘ方向および
Ｙ方向にそれぞれスキャンを行う必要がなくなる。その
ため、レチクルＲに形成されたパターンをつなぎ合わせ
るためにレチクルＲを高精度に位置決めする際にも、短
い時間でレチクルＲの位置を計測することが可能にな
り、生産効率を向上させることができる。加えて、レチ
クルＲの位置検出が短時間で行えることで、ベースライ
ン量計測に要する時間も短くなり、タクトアップも実現
する。また、このように計測時間が短くなることで、ベ
ースライン量計測を従来より頻繁に実施することも可能
なり、環境変化に応じて随時ベースライン量を更新で
き、重ね合わせ精度の向上も期待できる。

【００５２】そして、本実施の形態では、マークＭを撮
像する際の検知光の照射手段として露光光源を採用し、
ＣＣＤカメラ２２を投影光学系ＰＬの結像面側である基
板ホルダ９に設けることで、検知光の投影方向と本露光
の際の照明光の投影方向とが同一になっており、投影方
向の違いによる、像面湾曲等の光学収差の変化などの影
響を排除して高精度の位置検出が可能になる。

【００５３】また、本実施の形態では、レチクルステー
ジ１６をＺ方向にステップ移動させて、各位置でマーク
Ｍの位置を検出することで、テレセン性やベストフォー
カス位置の検出が可能になる。従って、テレセン性を規
定値内に収めるように照明光学系を調整することも可能
になる。さらに、テレセン性を補正するための補正量を
データマップとして保持すれば、露光範囲全体に亙って
照明光学系の調整が可能になる。同様に、ベストフォー
カス位置検出においてもオートフォーカス機構１９によ
りベストフォーカス位置を検出する際の補正量を内部パ
ラメータとして登録することで、インク露光の手間を削
減して投影光学系ＰＬのフォーカスキャリブレーション
を実施することができる。したがって、Ｚ方向において
もガラス基板Ｐを精度よく位置決めすることが可能にな
り、所望の転写特性で高精度の露光処理を実現できる。

【００５４】さらに、本実施の形態では、フォーカス情
報および倍率情報を含めた光学特性を検出できるので、
調整用パラメータをフィードバックすることで、投影光
学系ＰＬの結像特性の調整も容易、且つ短時間に実施す
ることができる。

【００５５】図１３は、本発明の露光装置の第２の実施
の形態を示す図である。この図において、図１ないし図
１２に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素に
ついては同一符号を付し、その説明を省略する。第２の
実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、
照明光学系にＮＤフィルタを交換する機構を設けたこと
である。

【００５６】すなわち、本露光装置１には、波長選択フ
ィルタ４とフライアイインテグレータ５との間に位置し
てフィルタ交換装置２７が設けられている。このフィル
タ交換装置２７は、１波長のみを透過するＮＤフィルタ
２８ａ〜２８ｃと、照明光をほぼ全て透過する透明板２
９と、これらＮＤフィルタ２８ａ〜２８ｃ、透明板２９
を選択的に光路上に位置させる交換部（不図示）とから
構成されている。ＮＤフィルタ２８ａ〜２８ｃは、それ
ぞれｇ線、ｈ線、ｉ線のみを透過するようになってい
る。透明板２９は、通常露光の際に用いられるものであ
る。他の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。

【００５７】本露光装置１では水銀ランプを使用してお
り、露光波長の使用帯域が広くなることで各波長毎に色
収差が発生する。そのため、ＮＤフィルタ２８ａ〜２８
ｃを順次光路上に位置させて、上記のテレセン計測およ
び基板ステージ１０のベストフォーカス位置を、Ｚ方向
の複数の位置で検出することにより、ｇ線、ｈ線、ｉ線
毎に色収差による光学特性の違いをモニタすることがで
きる。そして、得られた結果を用いて色収差を軽減させ
るための投影光学系ＰＬの補正値を算出し、投影光学系
ＰＬの不図示の色収差調整機構に調整量をフィードバッ
クすることで、投影光学系ＰＬの色収差に対する調整が
可能になる。

【００５８】続いて、他の収差に対して投影光学系ＰＬ
を調整する方法について説明する。像面湾曲において
は、補正用のレチクルＲ上の照明範囲全域に、画像処理
用マークＭを配置し、上記ベストフォーカス位置検出に
よって得られるフォーカスキャリブレーション機能を用
いることで、照明領域の各計測位置での像面湾曲量が算
出できるので、算出された湾曲量を軽減させるための調
整パラメータを求めることができる。そして、この調整
パラメータを用いて投影光学系ＰＬの不図示の湾曲量調
整機構に調整量をフィードバックすることで、投影光学
系ＰＬの像面湾曲に対する調整が可能になる。

【００５９】コマ収差においては、補正用のレチクルＲ
上の露光範囲内全域に、画像処理用マークＭを配置し、
図８および図９を用いて説明したマークＭの位置計測機
能にマーク線幅測定機能を付加させることによって収差
量を計測できる。具体的には、図４に示す同時計測用マ
ークＭＡや単方向計測用マークＭＣ、ＭＤを用いて、マ
ーク中心に対して両外側のラインの線幅Ｗの変化を計測
する。例えば一方の外側の線幅をＷα、他方の外側の線
幅をＷβとしたとき、（Ｗα−Ｗβ）／（Ｗα＋Ｗβ）
によって、レチクルＲ上の露光範囲の任意の位置での収
差量を求めることができる。これにより、露光範囲全域
でのコマ収差量の計測が可能となり、さらにこの収差量
を軽減させるための調整パラメータを求めることができ
る。そして、この調整パラメータを用いて投影光学系Ｐ
Ｌの不図示の調整機構に調整量をフィードバックするこ
とで、投影光学系ＰＬのコマ収差に対する調整が可能に
なる。

【００６０】球面収差においては、補正用のレチクルＲ
上の露光範囲内全域に、画像処理用マークＭを配置し、
マークＭの位置計測機能にマーク間ピッチ測定機能を付
加させることによって収差量を計測できる。具体的に
は、コマ収差量計測と同様の手順でマークＭのラインピ
ッチＴを計測する。ピッチＴの変化量からレチクルＲ上
の露光範囲の任意の位置での収差量を求めることができ
る。これにより、露光範囲全域での球面収差量の計測が
可能となり、さらにこの収差量を軽減させるための調整
パラメータを求めることができる。そして、この調整パ
ラメータを用いて投影光学系ＰＬの不図示の調整機構に
調整量をフィードバックすることで、投影光学系ＰＬの
球面収差に対する調整が可能になる。

【００６１】歪曲収差、いわゆるディストーションにお
いては、マークＭの位置計測機能を用いることにより、
ディストーション量を計測できる。さらに、このディス
トーション量を軽減させるための調整パラメータを求
め、そして、この調整パラメータを用いて投影光学系Ｐ
Ｌの不図示の調整機構に調整量をフィードバックするこ
とで、投影光学系ＰＬの歪曲収差に対する調整が可能に
なる。また、これらと同様の手順により、非点収差に対
する調整も可能になる。なお、上記の各種収差計測にお
いては、レチクル上に配置したマークＭのマーク位置、
マーク（ライン）線幅、マーク間（ライン）ピッチの製
造誤差を予め計測しておき、フィードバックしておく必
要がある。

【００６２】なお、上記実施の形態において、マークＭ
に検知光を照射する照射手段を投影光学系ＰＬの物体面
側に設け、マークＭの像を撮像するＣＣＤカメラ２２を
投影光学系ＰＬの結像面側に設ける構成としたが、これ
に限定されるものではなく、例えば、ライトガイド等に
より照明光Ｐを基板ホルダ９内に導き、ＣＣＤカメラ２
２ＰをレチクルＲの上方の物体面側に設けるような構成
であってもよい。

【００６３】また、上記実施の形態において作成したテ
レセン性に関するデータマップを、ガラス基板Ｐに塗布
されるレジストの種類毎に保持するようにしてもよい。
これにより、波長に関して感光特性が異なるレジストに
応じて、照明光学系や投影光学系ＰＬを適切に調整で
き、高精度な露光処理を実現できる。

【００６４】なお、本実施の形態の基板としては、液晶
表示デバイス用のガラス基板Ｐのみならず、半導体デバ
イス用の半導体ウエハや、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または
レチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用
される。

【００６５】露光装置１としては、レチクルＲとガラス
基板Ｐとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光
し、ガラス基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・
アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）の
他に、レチクルＲとガラス基板Ｐとを同期移動してレチ
クルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・ス
キャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパ
ー；USP5,473,410）にも適用することができる。

【００６６】露光装置１の種類としては、ガラス基板Ｐ
に液晶表示デバイスパターンを露光する液晶表示デバイ
ス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバイ
スパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置
や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチ
クルなどを製造するための露光装置などにも広く適用で
きる。

【００６７】また、照明光学系の光源として、超高圧水
銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線
（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエ
キシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ガラス基板上にパターン
を形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半
導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００６８】投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみなら
ず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとガラス基板Ｐとを
密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミ
ティ露光装置にも適用可能である。

【００６９】基板ステージ１０やレチクルステージ１６
にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参
照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１
０、１６は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００７０】各ステージ１０、１６の駆動機構として
は、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）
と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向
させ電磁力により各ステージ１０、１６を駆動する平面
モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機
子ユニットとのいずれか一方をステージ１０、１６に接
続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステー
ジ１０、１６の移動面側（ベース）に設ければよい。

【００７１】基板ステージ１０の移動により発生する反
力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−
１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装
置においても適用可能である。レチクルステージ１６の
移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらな
いように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/
416,558）に記載されているように、フレーム部材を用
いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこ
のような構造を備えた露光装置においても適用可能であ
る。

【００７２】以上のように、本願実施形態の基板処理装
置である露光装置１は、本願特許請求の範囲に挙げられ
た各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的
精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立て
ることで製造される。これら各種精度を確保するため
に、この組み立ての前後には、各種光学系については光
学的精度を達成するための調整、各種機械系については
機械的精度を達成するための調整、各種電気系について
は電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サ
ブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブ
システム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気
圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステム
から露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム
個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種
サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了した
ら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度
が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリ
ーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ま
しい。

【００７３】液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデ
バイスは、図１４に示すように、液晶表示デバイス等の
機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステッ
プに基づいたレチクルＲ（マスク）を製作するステップ
２０２、石英等からガラス基板Ｐ、またはシリコン材料
からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施の
形態の露光装置１によりレチクルＲのパターンをガラス
基板Ｐ（またはウエハ）に露光するステップ２０４、液
晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウエハの場
合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工
程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造さ
れる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る露
光装置は、照射手段がマスクのつなぎ合わせに関する部
分に検知光を照射し、撮像手段が照射されたマスクの像
を撮像し、画像処理手段が撮像された像を画像処理する
構成となっている。このため、高精度なつなぎ合わせ露
光をすることができる。また、この露光装置では、マス
クの位置を一括して検出できるので、マスクに形成され
たパターンをつなぎ合わせるためにマスクを高精度に位
置決めする際にも、短い時間でマスクの位置を計測する
ことが可能になり、マスクを交換する際にも位置計測時
間を削減でき、生産効率を向上させることができる。加
えて、マスクの位置検出が短時間で行えることで、ベー
スライン量計測に要する時間も短くなり、タクトアップ
も実現するとともに、ベースライン量計測を従来より頻
繁に実施することも可能なり、環境変化に応じて随時ベ
ースライン量を更新でき、重ね合わせ精度の向上も期待
できるという効果が得られる。

【００７５】請求項２に係る露光装置は、照射手段が投
影光学系の物体面側に設けられる構成となっている。こ
れにより、この露光装置では、検知光の投影方向と本露
光の際の照明光の投影方向とが同一になり、投影方向の
違いによる、像面湾曲等の光学収差の変化などの影響を
排除して高精度の位置検出が可能になるという効果が得
られる。

【００７６】請求項３に係る露光装置は、画像処理とし
て、登録されたテンプレートとマスクの像との相関を取
るテンプレートマッチングを行う構成となっている。こ
れにより、この露光装置では、テンプレートマッチング
によりマスクの位置を一括して検出できるので、短い時
間でマスクの位置を計測することが可能になり、生産効
率を向上させることができるという効果が得られる。

【００７７】請求項４に係る露光装置は、画像処理とし
て、像の信号強度を用いた処理を行う構成となってい
る。これにより、この露光装置では、像の信号強度を用
いてマスクの位置を一括して検出できるので、短い時間
でマスクの位置を計測することが可能になり、生産効率
を向上させることができるという効果が得られる。ま
た、露光範囲全域において像の位置を検出することで、
投影光学系におけるコマ収差量、球面収差量および歪曲
収差量等を検出できるという効果も得られる。

【００７８】請求項５に係る露光装置は、投影光学系の
光軸に沿った複数の位置でマスクの像を撮像する構成と
なっている。これにより、この露光装置では、テレセン
性やベストフォーカス位置等、投影光学系の調整に必要
な情報を短時間で得られ、生産効率が向上するととも
に、基板を精度よく位置決めすることが可能になり、所
望の転写特性で高精度の露光処理を実現できるという効
果が得られる。

【００７９】請求項６に係る露光装置は、照明調整機構
が画像処理された結果に基づいて、露光の際の照明特性
を調整する構成となっている。これにより、この露光装
置では、照明特性を規定値内に収めるように調整でき、
所望の転写特性で高精度の露光処理を実現できるという
効果が得られる。

【００８０】請求項７に係る露光装置は、画像処理とし
て、投影光学系の光軸に沿った複数の位置で計測した複
数の像のコントラストを用いた処理を行う構成となって
いる。これにより、この露光装置では、マスクの像を基
板上に結像させる際のベストフォーカス位置が容易に検
出できるという効果が得られる。また、露光範囲全域に
おいてベストフォーカス位置を検出することで、投影光
学系における像面湾曲を検出できるという効果も得られ
る。

【００８１】請求項８に係る露光装置は、画像処理され
た結果に基づき、位置補正機構が基板の光軸方向の位置
を補正する構成となっている。これにより、この露光装
置では、ベストフォーカス位置に基板を精度よく位置決
めすることが可能になり、所望の転写特性で高精度の露
光処理を実現できるという効果が得られる。また、ベス
トフォーカス位置を検出する際の補正量を内部パラメー
タとして登録することで、インク露光の手間を省いて投
影光学系のフォーカスキャリブレーションを実施できる
という効果も得られる。

【００８２】請求項９に係る露光装置は、画像処理され
た結果に基づき、結像調整機構が投影光学系の結像特性
を調整する構成となっている。これにより、この露光装
置では、フォーカス情報および倍率情報を含めた光学特
性を検出できるので、調整用パラメータをフィードバッ
クすることで、投影光学系の結像特性、例えば各種収差
に対する調整も容易、且つ短時間に実施できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、照明光の光路上にＮＤフィルタが配置された露光装
置の概略構成図である。

【図２】同露光装置を構成する基板ホルダ内にＣＣＤ
カメラが配設された概略構成図である。

【図３】レチクルに形成されたマークの像が投影光学
系を介してＣＣＤカメラへ至る拡大詳細図である。

【図４】各種画像処理用マークの平面図である。

【図５】同マークの位置検出に用いられる（ａ）はＹ
方向の、（ｂ）はＸ方向のテンプレートの平面図であ
る。

【図６】（ａ）は、ＣＣＤカメラの画像視野内にマー
クが結像した平面図、（ｂ）はこのときの視野中心とマ
ーク中心とがずれていることを示す平面図である。

【図７】（ａ）は同画像視野内に画像処理範囲が設定
された平面図、（ｂ）は同画像視野内にマークが結像し
た平面図である。

【図８】（ａ）はＣＣＤカメラ上に結像したマークの
平面図、（ｂ）は画像視野内の位置と生信号強度との関
係を示す関係図、（ｃ）は画像視野内の位置と微分信号
強度との関係を示す関係図である。

【図９】（ａ）は同画像視野内に画像処理範囲が設定
された平面図、（ｂ）は画像視野内の位置と生信号強度
との関係を示す関係図、（ｃ）は（ｂ）においてスライ
スラインが設定された関係図である。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）はＺ方向で異なる位置でＣ
ＣＤカメラにマークが結像する平面図、（ｄ）はマーク
中心について、画像視野内の位置と基板ホルダのＺ方向
の位置との関係を示す関係図である。

【図１１】補正用レチクルの一例を示す平面図であ
る。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）はＺ方向で異なる位置でＣ
ＣＤカメラにマークが結像する平面図、（ｄ）は基板ホ
ルダのＺ方向の位置とコントラスト値との関係を示す関
係図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、照明光の光路上にフィルタ交換装置が配置された露
光装置の概略構成図である。

【図１４】液晶表示デバイスの製造工程の一例を示す
フローチャート図である。

【図１５】本発明の背景技術を説明するための、基板
上に露光パターンを示す平面図である。

【符号の説明】

ＤＰ分割パターン（第１パターン、第２パターン）Ｐガラス基板（基板）ＰＬ投影光学系Ｒレチクル（マスク）１露光装置１３主制御系（画像処理手段）１８レンズコントローラ部（結像調整機構）１９オートフォーカス機構（位置補正機構）２２ＣＣＤカメラ（撮像手段）２５Ｘ、２５Ｙテンプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 AB05 CA13 CA17 GB01 KA12 KA20 KA38 LA12 5F046 BA03 CB05 CB08 CB13 CB20 CB23 CB25 CC01 CC04 CC16 CC18 DA13 DA14 DA27 DB05 DC12 EA02 EA03 EA04 EA09 EB02 EB03 FA02 FA10 FA16 FC04 FC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成された第１パターンと第２
パターンとの少なくとも一部を投影光学系によりつなぎ
合わせて基板に露光する露光装置において、前記投影光学系の物体面側と結像面側とのいずれか一方
に設けられ、前記マスクの前記つなぎ合わせに関する部
分に検知光を照射する照射手段と、前記投影光学系の物体面側と結像面側との他方に設けら
れ前記照射された前記マスクの像を撮像する撮像手段
と、前記撮像手段により撮像された像を画像処理する画像処
理手段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記照射手段は、前記投影光学系の物体面側に設けられ
ていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項１または２記載の露光装置におい
て、前記画像処理として、登録されたテンプレートと前記マ
スクの像との相関を取るテンプレートマッチングを行う
ことを特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項１または２記載の露光装置におい
て、前記画像処理として、前記像の信号強度を用いた処理を
行うことを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項３または４記載の露光装置におい
て、前記投影光学系の光軸に沿った複数の位置で前記マスク
の像を撮像することを特徴とする露光装置。
【請求項６】請求項５記載の露光装置において、前記画像処理された結果に基づき、前記露光の際の照明
特性を調整する照明調整機構を有することを特徴とする
露光装置。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載の露光
装置において、前記画像処理として、前記投影光学系の光軸に沿った複
数の位置での、前記像のコントラストを用いた処理を行
うことを特徴とする露光装置。
【請求項８】請求項７記載の露光装置において、前記画像処理された結果に基づき、前記基板の前記光軸
方向の位置を補正する位置補正機構を有することを特徴
とする露光装置。
【請求項９】請求項７または８記載の露光装置におい
て、前記画像処理された結果に基づき、前記投影光学系の結
像特性を調整する結像調整機構を有することを特徴とす
る露光装置。