JP2002057095A

JP2002057095A - 露光装置

Info

Publication number: JP2002057095A
Application number: JP2000245981A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kishino; 英朗岸野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-02-22
Also published as: TW505975B

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットを低下させることなく、基板の
焦点方向の位置を高精度に検出する。【解決手段】パターンを基板Ｐに投影する投影光学系
と、投影光学系の結像位置に対する基板Ｐの位置情報を
検出光により検出する位置検出装置１１、１２とを備え
る。位置検出装置１１、１２は、基板Ｐの第１位置Ｐ
１、Ｐ３で反射した検出光を第１位置Ｐ１、Ｐ３とは離
間した第２位置Ｐ２、Ｐ４に向けて送光する送光部１１
Ｂ、１２Ｂと、第１位置Ｐ１、Ｐ３と第２位置Ｐ２、Ｐ
４とで反射した検出光を受光する受光部３３とを有し、
位置検出装置１１、１２を複数設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクのパターン
像を投影光学系を介して基板に投影する露光装置に関
し、特に投影光学系の結像位置に対する基板の位置情報
を検出する位置検出装置、いわゆるオートフォーカス系
を備えた露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示デバイスやＬＳＩ等の製造に使
用される投影露光装置においては、転写されるパターン
の微細化に伴って高解像度化の要求が高まっている。投
影露光装置に搭載されている投影光学系の解像力は、Ｒ
ａｙｌｅｉｇｈの式で良く知られているように、Ｒ＝ｋ
×λ／ＮＡの関係で表される。ここで、Ｒは投影光学系
の解像力、λは露光用の光の波長、ＮＡは投影光学系の
開口数、ｋはレジストの解像力の他にプロセスによって
決定される定数である。

【０００３】従来、投影光学系の解像力を向上させるに
は、投影光学系のＮＡを大きくする方法が採られてきた
が、一方で焦点深度はＮＡ²で浅くなり、充分な焦点深
度が得られなくなってきている。そのため、近年の露光
装置、例えば幅０．２５μｍの回路パターンを転写でき
る能力を有するような装置では、焦点深度が１μｍ以下
となり、パターンが転写されるガラス基板等の基板にお
いては、露光領域をより正確、且つ確実に投影光学系の
焦点位置（焦点深度）に位置させることが求められてい
る。

【０００４】この種の投影露光装置では、ガラス基板は
投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）および光軸に垂直な二
方向（Ｘ、Ｙ方向）に移動可能な基板ステージ上に基板
ホルダを介して載置される。そして、露光に先立ってガ
ラス基板をＺ方向に位置決めする際に、基板ホルダ上の
ガラス基板に対して垂直ではない任意の角度をもった斜
め方向から焦点検出用の検出光をショット領域（露光領
域）の一点（または数点）に入射させ、ガラス基板から
の反射光を受光部となる検出器に導く、いわゆる斜入射
反射型のオートフォーカス系（位置検出装置）でガラス
基板表面にフォーカスを合わせて焦点位置を検出し、投
影光学系に対する光軸方向のガラス基板の高さ（位置情
報）を求めている。

【０００５】

【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。近年、上記の液晶表示デバイスでは、画面の見や
すさ等から大画面化が進んでいるとともに、更なるデザ
イン・ルールの微細化（高画質化）を取りつつ、スルー
プットの向上による生産性の向上が要求されている。そ
のため、１枚のガラス基板上により多くのデバイスを得
るため、ガラス基板の大型化が進んでいる。

【０００６】このようにガラス基板の大型化とともに露
光範囲の拡大が進むと、従来のように、ショット領域の
一点（または数点）を計測した代表値でガラス基板の焦
点位置を決定すると、ガラス基板自身のうねりや凹凸を
含む厚さ公差等の外的要因や、オートフォーカス系の信
頼性（検出誤差）等の内的要因、さらにはガラス基板の
傾きによりショット領域内の非計測位置が焦点深度内に
入らなくなる虞がある。特に、上述したように投影光学
系の解像力向上に伴って焦点深度が浅くなると、非計測
位置が焦点深度から外れる可能性が大きくなるという問
題があった。そして、焦点深度から外れて露光された部
分は、パターンが正確に転写されにくくなり、不良品の
発生を招くという不都合があった。

【０００７】このような不都合を解消する方法として
は、ガラス基板を保持する基板ステージを移動させるこ
とにより、ショット領域の複数箇所で焦点位置を検出す
ることも考えられるが、この場合、基板ステージの移動
に時間がかかりスループットが低下するという問題を生
じさせるとともに、基板ステージの移動によりステージ
のローリングやピッチング等の影響を受け、焦点検出に
も影響が出るおそれがある。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、スループットを低下させることなく、基板
の焦点方向の位置を高精度に検出できる露光装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【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４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、パターンを基板（Ｐ）に投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）と、投影光学系（ＰＬ）の結像位置に対する基板
（Ｐ）の位置情報を検出光により検出する位置検出装置
（１１、１２）とを備えた露光装置（１）において、位
置検出装置（１１、１２）は、基板（Ｐ）の第１位置
（Ｐ１、Ｐ３）で反射した検出光を第１位置（Ｐ１、Ｐ
３）とは離間した第２位置（Ｐ２、Ｐ４）に向けて送光
する送光部（１１Ｂ、１２Ｂ）と、第１位置（Ｐ１、Ｐ
３）と第２位置（Ｐ２、Ｐ４）とで反射した検出光を受
光する受光部（３３）とを有し、位置検出装置（１１、
１２）を複数設けたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、本発明の露光装置では、基板
（Ｐ）上の第１位置（Ｐ１、Ｐ３）および第２位置（Ｐ
２、Ｐ４）で反射した検出光を受光して基板（Ｐ）の位
置情報を検出するので、分解能が向上するとともに平均
化効果により計測値の精度を向上させることができる。
また、このような結像位置に対する基板（Ｐ）の位置情
報を複数得られるため、統計処理により、基板（Ｐ）の
表面のキズや異物の付着等、部分的な急激な凹凸による
影響や基板（Ｐ）の傾きによる影響を排除することがで
きる。さらに、基板（Ｐ）を移動させることなく第１位
置（Ｐ１，Ｐ３）および第２位置（Ｐ２、Ｐ４）で検出
光を反射させるので、ステージを移動させる必要がな
く、スループット低下を防止することができる。

【００１１】また、本発明の露光装置は、パターンを基
板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）と、投影光学系
（ＰＬ）の結像位置に対する基板（Ｐ）の位置情報を検
出光により検出する位置検出装置（３）とを備えた露光
装置（１）において、位置検出装置（３）は、投影光学
系（ＰＬ）の光軸直下の基板（Ｐ）の位置情報を検出す
る第１検出装置（１０）と、投影光学系（ＰＬ）の光軸
の直下から離れた基板（Ｐ）の位置情報を検出する第２
検出装置（１１、１２）とを備えていることを特徴とす
るものである。

【００１２】従って、本発明の露光装置では、光軸直下
の基板（Ｐ）の位置情報と光軸直下から離れた基板
（Ｐ）の位置情報とを得ることができるので、平均値を
算出する等、これら複数の情報に基づいて基板（Ｐ）の
焦点方向の位置を高精度に検出することができる。ま
た、第１検出装置（１０）の検出結果を基準として、基
板（Ｐ）を焦点位置中心に合わせ込むか、またはオフセ
ット管理することにより、第１検出装置（１０）の検出
値と第２検出装置（１１、１２）の検出値との差から、
基板（Ｐ）に対して最適な光軸方向の位置合わせを行う
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の露光装置の実施の
形態を、図１ないし図４を参照して説明する。ここで
は、基板として液晶表示パネル製造に用いられる角形の
ガラス基板を用い、マスクに形成された回路パターンを
ガラス基板上に転写するのに先だって、ガラス基板の光
軸方向の位置を計測する場合の例を用いて説明する。

【００１４】図１において、露光装置１は、光源からの
露光光をマスク（レチクル）Ｍに照明する照明光学系
（不図示）と、マスクＭを保持して露光光の光軸に対し
て垂直な方向（Ｘ、Ｙ方向）に移動可能なマスクステー
ジ（不図示）と、照明されたマスクＭのパターンをガラ
ス基板（基板）Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、ガラ
ス基板Ｐを保持して移動する基板ステージ２と、斜入射
反射型のオートフォーカス機構（位置検出装置）３とか
ら概略構成されている。

【００１５】マスクステージは、上記Ｘ、Ｙ方向に移動
自在とされており、マスクステージ上の端縁には、直交
する方向に移動鏡（不図示）がそれぞれ設置されてい
る。各移動鏡には、レーザー干渉計（不図示）が対向し
て配置されている。これらレーザー干渉計が、それぞれ
移動鏡にレーザー光を射出して当該移動鏡との間の距離
を計測することにより、マスクステージのＸ方向および
Ｙ方向の位置を検出することが可能になっている。そし
て、レーザ干渉計の出力によってマスクステージの位置
をモニターし、サーボ制御することでマスクステージ
（すなわちレチクルＲ）を所望の位置へ移動することが
できるようになっている。

【００１６】基板ステージ２は、ベース板４上をＹ方向
に移動するＹステージ５と、Ｙステージ５上をＸ方向に
移動するＸステージ６と、Ｘステージ６上に搭載され光
軸方向（Ｚ方向）に移動するＺステージとしてのテーブ
ル７と、テーブル７上に載置され、真空吸着等によりガ
ラス基板Ｐを吸着保持する基板ホルダ８とから構成され
ている。

【００１７】テーブル７上の端縁には、直交する方向に
移動鏡９Ｘ、９Ｙがそれぞれ設置されている。各移動鏡
９Ｘ、９Ｙには、レーザー干渉計（不図示）が対向して
配置されている。これらレーザー干渉計が、それぞれ移
動鏡９Ｘ、９Ｙにレーザー光を射出して当該移動鏡９
Ｘ、９Ｙとの間の距離を計測することにより、テーブル
７のＸ方向およびＹ方向の位置を検出することが可能に
なっている。そして、レーザ干渉計の出力によってテー
ブル７の位置をモニターし、サーボ制御することでテー
ブル７（すなわちガラス基板Ｐ）を所望の位置へ移動す
ることができるようになっている。

【００１８】オートフォーカス機構３は、ガラス基板Ｐ
上に斜入射で検出光を照射し、ガラス基板Ｐ上で反射し
た検出光を検出することで、ガラス基板Ｐ上の焦点位置
を計測・解析する機能を有するものであって、投影光学
系ＰＬの光軸直下のＺ方向の位置（位置情報）ＡＰを検
出するオートフォーカス系（第１検出装置）１０と、投
影光学系ＰＬの光軸直下から離れたＺ方向の位置（位置
情報）を検出する２つのオートフォーカス系（第２検出
装置）１１、１２（オートフォーカス系１２については
図１では省略している）と、演算装置１３とから構成さ
れている。

【００１９】図２に示すように、オートフォーカス系１
０は、スリット状の検出光Ｂ１を発光する発光部１４、
検出光Ｂ１を反射するミラー１５〜１８、ガラス基板Ｐ
で反射した検出光Ｂ１を受光する受光部１９とから構成
されており、発光部１４から発光された検出光Ｂ１はミ
ラー１５、１６で反射されてガラス基板Ｐの対角方向に
沿って投影光学系ＰＬの光軸直下のガラス基板Ｐ上へ導
かれる。そして、ガラス基板Ｐで反射した検出光Ｂ１
は、さらにミラー１７、１８で反射されて受光部１９へ
導かれる。受光部１９で受光された検出光Ｂ１はＡ／Ｄ
変換された後、演算装置１３に出力される。なお、図示
しないものの、これらミラー間には、反射されて拡がる
検出光Ｂ１を集光するためのリレーレンズが配設されて
いる。

【００２０】図３に示すように、オートフォーカス系
（第１の位置検出装置）１１は、発光系１１Ａ、送光系
（送光部）１１Ｂ、受光系１１Ｃとから構成されてい
る。発光系１１Ａは、スリット状の検出光Ｂ２を投影光
学系ＰＬの光軸直下から離れたガラス基板Ｐ上の第１位
置Ｐ１へ導くものであって、検出光Ｂ２を発光する発光
部２０、検出光Ｂ２を反射して平面視で検出光Ｂ１と平
行（図２参照）に、且つガラス基板Ｐに対して斜入射で
第１位置Ｐ１へ導くミラー２１、２２、検出光Ｂ２を集
光してガラス基板Ｐ上で結像させるリレーレンズ２９と
から構成されている。

【００２１】送光系１１Ｂは、ガラス基板Ｐ上の第１位
置Ｐ１で反射した検出光Ｂ２を第１とは離間したガラス
基板Ｐ上の第２位置Ｐ２に向けて送光するものであっ
て、ミラー２３〜２６、リレーレンズ３０、３１とから
構成されている。ミラー２３〜２６は検出光Ｂ２を反射
して、第１位置Ｐ１と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを挟ん
だ反対側の第２位置Ｐ２へ送光する。ミラー２３で反射
された検出光Ｂ２は、リレーレンズ３０により集光され
る。集光された検出光Ｂ２は、反射の過程でリレーレン
ズ３０の焦点距離にて結像され、再び拡がりを持つがリ
レーレンズ３１により集光され、ガラス基板Ｐ上で結像
する。

【００２２】受光系１１Ｃは、ガラス基板Ｐ上の第１位
置Ｐ１、第２位置Ｐ２で反射した検出光Ｂ２を受光する
ものであって、ミラー２７、２８、リレーレンズ３２、
受光部３３とから構成されている。第２位置Ｐ２で反射
した検出光Ｂ２は、ミラー２７で反射された後、リレー
レンズ３２で集光され、ミラー２８を介して受光部３３
で結像する。受光部３３は、受光した検出光Ｂ２をＡ／
Ｄ変換した後、演算装置１３に出力する。

【００２３】オートフォーカス系（第２の位置検出装
置）１２は、発光系１２Ａ、送光系（送光部）１２Ｂ、
受光系１２Ｃとを有しているが、これらはオートフォー
カス系１１の発光系１１Ａ、送光系１１Ｂ、受光系１１
Ｃと同様の構成であるので、図３において符号のみ付
し、その説明を省略する。

【００２４】なお、オートフォーカス系１２の発光系１
２Ａでは、発光されたスリット状の検出光Ｂ３が投影光
学系ＰＬの光軸直下から離れたガラス基板Ｐ上の第１位
置Ｐ３へ、平面視で検出光Ｂ１、Ｂ２とほぼ直交する方
向に沿って導かれる。そして、ガラス基板Ｐ上の第１位
置Ｐ３で反射した検出光Ｂ３は、送光系１２Ｂによっ
て、第１位置Ｐ３と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを挟んだ
反対側の第２位置Ｐ４へ送光される。第２位置Ｐ４で反
射した検出光Ｂ３は、受光系１２Ｃで受光され、Ａ／Ｄ
変換された後、演算装置１３に出力される。

【００２５】演算装置１３は、受光部１９、３３で受光
された検出光Ｂ１〜Ｂ３に基づいて、各検出光が反射し
たガラス基板Ｐ上のＺ方向（焦点方向）の高さ（位置情
報）をそれぞれ算出する。具体的には、受光部１９、３
３に入射する検出光は、検出光と直交する軸線回りに回
転振動する振動子（不図示）でそれぞれ反射されてい
る。従って、受光部１９、３３で受光される検出光の投
影像位置は、振動子の振動に応じて変化する。また、ガ
ラス基板ＰのＺ方向の位置が変化すると、受光部１９、
３３で受光される検出光の投影像位置も変化する。その
ため、演算装置１３は、受光部１９、３３の出力信号を
それぞれ振動子の加振信号で同期検波することで、オー
トフォーカス系１０〜１２毎に、ガラス基板Ｐの焦点方
向の高さを求めることができる。

【００２６】上記の構成の露光装置においてガラス基板
Ｐを投影光学系ＰＬの焦点位置に位置合わせする手順を
説明する。なお、ここでは、上記第１位置Ｐ１、Ｐ３、
第２位置Ｐ２、Ｐ４は、ガラス基板Ｐ上のショット領域
周辺近傍に設定されているものとする。

【００２７】オートフォーカス系１０において発光され
た検出光Ｂ１は、投影光学系ＰＬの光軸直下のガラス基
板Ｐ上で反射した後に受光部１９により受光され、Ａ／
Ｄ変換されて演算装置１３に出力される。オートフォー
カス系１１において発光された検出光Ｂ２は、ガラス基
板Ｐ上の第１位置Ｐ１で反射するとともに、送光系１１
Ｂで送光され、ガラス基板Ｐ上の第２位置Ｐ２で再度反
射した後、受光部３３により受光され、Ａ／Ｄ変換され
て演算装置１３に出力される。

【００２８】同様に、オートフォーカス系１２において
発光された検出光Ｂ３は、ガラス基板Ｐ上の第１位置Ｐ
３で反射するとともに、送光系１２Ｂで送光され、ガラ
ス基板Ｐ上の第２位置Ｐ４で再度反射した後、受光部３
３により受光され、Ａ／Ｄ変換されて演算装置１３に出
力される。

【００２９】演算装置１３は、受光部１９、３３が受光
した検出光Ｂ１〜Ｂ３に関する出力信号と各オートフォ
ーカス系における振動子の加振信号とに基づいて、検出
光毎にガラス基板Ｐの焦点方向の高さＺ１、Ｚ２、Ｚ３
をそれぞれ算出する。そして、演算装置１３は、得られ
た高さＺ１〜Ｚ３を用いて平均処理や最小二乗法等の統
計処理を行い、ガラス基板Ｐのフォーカス位置を設定す
る。この後、設定されたフォーカス位置にガラス基板Ｐ
の上面が配置されるようにテーブル７をＺ方向に移動さ
せる。

【００３０】このように、焦点方向の高さが位置決めさ
れたガラス基板Ｐに対しては、マスクＭに形成されたパ
ターンが投影光学系ＰＬを介して露光される。さらに、
レーザ干渉計の検出結果に基づいてＹステージ５、Ｘス
テージ６をステップ・アンド・リピート方式で移動させ
ることにより、ガラス基板Ｐ上にマスクＭのパターンが
複数露光形成される。

【００３１】本実施の形態の露光装置では、オートフォ
ーカス系１１、１２における検出光Ｂ２、Ｂ３がガラス
基板Ｐ上で複数回反射しているので、測定範囲内におけ
る測定値が反射回数分の平均化が行われて分解能が向上
し、ガラス基板Ｐの焦点方向の位置をより正確に求める
ことができる。そのため、投影光学系ＰＬの解像力向上
に伴って焦点深度が浅くなっても、露光面が焦点深度か
ら外れる可能性を低く抑えることができる。また、ガラ
ス基板Ｐ上の位置Ｐ１〜Ｐ４に対して個別に位置検出装
置を設けた場合に比較して、振動子等の駆動機構の設置
数を減らすことができるので、狭いスペースしか確保で
きない場合でも、焦点方向の位置を容易且つ精確に求め
ることができる。

【００３２】また、本実施の形態では、検出光を複数回
反射させるオートフォーカス系を２組設けて、ガラス基
板Ｐの高さを複数得ることができるので、各検出値を用
いて統計処理を行い、ガラス基板Ｐ上のキズや異物等の
急激な凹凸による影響を排除して、より高精度の焦点位
置計測を実施できる。

【００３３】また、高さＺ２、Ｚ３は、それぞれ複数位
置で反射した結果から得られているので、反射した位置
間の距離を用いてガラス基板Ｐの傾きも算出可能であ
る。特に、例えば投影光学系ＰＬの光軸直下の位置と第
１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とがガラス基板Ｐ上の傾斜軸
上に位置した結果Ｚ１＝Ｚ２となり、傾きが算出されな
い場合でも、高さＺ３の値から傾きを求めることができ
る。また、高さＺ１〜Ｚ３をそれぞれ算出してこれらの
相対位置関係を求め、その中の１つを基準値として投影
光学系ＰＬの焦点位置中心に合わせ込むか、もしくは中
心位置からの変位量をオフセットとして装置内部に保持
させれば、基準値以外の高さに対しても直接焦点中心か
らの変位量として求めることも可能である。

【００３４】さらに、本実施の形態の露光装置では、オ
ートフォーカス系１０により投影光学系ＰＬの光軸直下
のガラス基板Ｐの高さを検出し、オートフォーカス系１
１、１２で光軸直下から離れたガラス基板Ｐの高さを検
出しているので、実際にガラス基板Ｐ上に露光される光
軸直下の位置を基準としたショット領域内の他の高さを
求めることができ、ショット領域内で最適なフォーカス
位置調整を実施可能である。特に、本実施の形態では、
検出光Ｂ２、Ｂ３がほぼ直交するようにオートフォーカ
ス系１１、１２を配置しているので、矩形のショット領
域内の周辺部を効率的に計測することができる。また、
このように、基板ステージ２を移動させることなく複数
の位置情報が得られるので、ステージ移動に時間がかか
りスループットが低下するという事態を未然に防ぐこと
ができる。

【００３５】なお、上記実施の形態において、検出光を
反射させるオートフォーカス系を二組設ける構成とした
が、三組以上設ける構成であってもよい。また、オート
フォーカス系１１、１２の検出光がガラス基板Ｐ上で二
回反射する構成としたが、二回以上であればこれに限定
されるものではなく、図４に示すように、送光部として
２つのミラー３５、３５をガラス基板Ｐを挟んで対向配
置し、発光部２０から発光された検出光がガラス基板Ｐ
上の位置Ｐ１〜Ｐ４で四回反射した後に、受光部３３で
受光されるような構成としてもよい。この場合、反射回
数が増すことで分解能をより向上させることができる。

【００３６】また、上記実施の形態では、２つのオート
フォーカス系１１、１２で位置Ｐ１〜Ｐ４の焦点方向の
高さを検出する構成としたが、例えばオートフォーカス
系１０と同様の装置を４つ設け、各位置の高さを各オー
トフォーカス系で個別に検出する構成としてもよい。こ
の場合、各位置における高さを個別に得ることができ、
より高精度のフォーカス位置調整を実行することができ
る。さらに、上記実施の形態では、レベリングについて
言及していないが、テーブル７（または基板ホルダ８）
にガラス基板Ｐの露光範囲を投影光学系ＰＬに対して可
能な限り垂直に配置可能なようにレベリング機構を設
け、算出された高さＺ１〜Ｚ３に基づいて、ガラス基板
ＰのＺ方向の高さ調整およびレベリング調整を行うこと
で、ガラス基板Ｐの露光面を焦点深度内に納めることが
一層容易になる。

【００３７】なお、本実施の形態の基板としては、液晶
表示パネル製造用のガラス基板のみならず、半導体デバ
イス用の半導体ウエハＷや、薄膜磁気ヘッド用のセラミ
ックウェハ、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、シリコンウェハ）等が適
用される。

【００３８】露光装置１としては、マスクＭとガラス基
板Ｐとを静止した状態でガラス基板Ｐ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、マスクＭとガラス基板Ｐとを同期移動してマスク
Ｍ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。

【００３９】露光装置１の種類としては、ガラス基板Ｐ
に液晶表示パネルのパターンを露光する液晶用の露光装
置に限られず、半導体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Ｒ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。

【００４０】また、露光光の光源としては、超高圧水銀
ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線
（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキ
シマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１
９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ
（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームなど
の荷電粒子線を用いることができる。

【００４１】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（ＬａＢ
₆）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、
ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波などを用いても
よい。例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレー
ザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザ
を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウ
ムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、
かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調
波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザ
の発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とす
ると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ち
ＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得
られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とす
ると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即
ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。

【００４２】また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲか
ら発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば
波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ(Extreme
Ultra Violet)光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ
露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学
系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミ
ラー）のみからなる縮小系となっている。さらに、硬Ｘ
線（例えば波長が１ｎｍ程度以下）を露光光として用い
てもよく、この露光装置ではプロキシミティ方式が採用
される。

【００４３】投影光学系ＰＬは、縮小系のみならず等倍
系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系Ｐ
Ｌは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであって
もよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であ
るときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少
ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージ
することが望ましい。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、マスクＭとガラス基板Ｐとを近接さ
せてマスクＭ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。

【００４４】基板ステージ２やマスクステージにリニア
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。

【００４５】各ステージ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
ステージの移動面側に設ければよい。

【００４６】基板ステージ２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８−１
６６４７５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。マスクステージ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８−３
３０２２４号公報（USP 6,020,710）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。

【００４７】以上のように、本願実施形態の露光装置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。

【００４８】液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデ
バイスは、図５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２
０２、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。

【００４９】

【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、基板の第１位置で反射した検出光を第２位置
に向けて送光する送光部と、第１位置および第２位置で
反射した検出光を受光する受光部とを有する位置検出装
置が複数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、スループットを低下させることなく、
複数の位置情報を用いて基板上のキズや異物等の急激な
凹凸による影響を排除して、より高精度の焦点位置計測
を実施できるとともに、焦点深度が浅く、また位置検出
装置のために狭いスペースしか確保できない場合でも、
基板の焦点方向の位置を容易且つ正確に求められるとい
う効果が得られる。

【００５０】請求項２に係る露光装置は、位置検出装置
が投影光学系の光軸の直下から離れた基板の位置情報を
検出する構成となっている。これにより、この露光装置
では、基板上のショット領域内で最適なフォーカス位置
調整を実施できるという効果が得られる。

【００５１】請求項３に係る露光装置は、第１の位置検
出装置と第２の位置検出装置とがほぼ直交するように配
置される構成となっている。これにより、この露光装置
では、基板上の矩形ショット領域内の周辺部を効率的に
計測できるという効果が得られる。

【００５２】請求項４に係る露光装置は、位置検出装置
が投影光学系の光軸直下の基板の位置情報を検出する第
１検出装置と、投影光学系の光軸直下から離れた基板の
位置情報を検出する第２検出装置とを備える構成となっ
ている。これにより、この露光装置では、

【００５３】請求項５に係る露光装置は、第２検出装置
が基板の第１位置で反射した検出光を第２位置に向けて
送光する送光部と、第１位置および第２位置で反射した
検出光を受光する受光部とを有する構成となっている。
これにより、この露光装置では、基板上に露光される光
軸直下の位置を基準としたショット領域内の他の高さを
求めることができ、ショット領域内で最適なフォーカス
位置調整を実施できるという効果が得られる。

【００５４】請求項６に係る露光装置は、第２検出装置
が複数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、複数の位置情報を用いて基板上のキズや
異物等の急激な凹凸による影響を排除して、より高精度
の焦点位置計測を実施できるとともに、焦点深度が浅
く、また位置検出装置のために狭いスペースしか確保で
きない場合でも、基板の焦点方向の位置を容易且つ正確
に求められるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、オ
ートフォーカス機構を備えた露光装置の概略構成図であ
る。

【図２】ガラス基板に対するオートフォーカス機構
の配置を示す平面図である。

【図３】同オートフォーカス機構を構成するオート
フォーカス系の概略構成図である。

【図４】オートフォーカス系の別の形態を示す平面
図である。

【図５】液晶表示パネルの製造工程の一例を示すフ
ローチャート図である。

【符号の説明】

Ｂ２、Ｂ３検出光Ｍマスク（レチクル）Ｐガラス基板（基板）ＰＬ投影光学系Ｐ１、Ｐ３第１位置Ｐ２、Ｐ４第２位置１露光装置３オートフォーカス機構（位置検出装置）１０オートフォーカス系（第１検出装置）１１オートフォーカス系（第２検出装置、第１の位置
検出装置）１２オートフォーカス系（第２検出装置、第２の位置
検出装置）１１Ｂ、１２Ｂ送光系（送光部）３３受光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA02 BB01 CC17 FF01 HH05 HH12 JJ22 LL04 LL12 QQ03 QQ18 QQ42 2F078 CA02 CA08 CB13 CC11 2H097 BA01 GB01 KA03 KA38 LA10 LA12 5F046 BA04 DA14 DB05 DB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンを基板に投影する投影光学系
と、該投影光学系の結像位置に対する前記基板の位置情
報を検出光により検出する位置検出装置とを備えた露光
装置において、前記位置検出装置は、前記基板の第１位置で反射した前
記検出光を前記第１位置とは離間した第２位置に向けて
送光する送光部と、前記第１位置と前記第２位置とで反射した前記検出光を
受光する受光部とを有し、前記位置検出装置を複数設けた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、前記位置検出装置は、前記投影光学系の光軸の直下から
離れた前記基板の位置情報を検出す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、前記複数の位置検出装置のうち、第１の位置検出装置と
第２の位置検出装置とは、ほぼ直交するように配置され
ていることを特徴とする露光装置。
【請求項４】パターンを基板に投影する投影光学系
と、該投影光学系の結像位置に対する前記基板の位置情
報を検出光により検出する位置検出装置とを備えた露光
装置において、前記位置検出装置は、前記投影光学系の光軸直下の前記
基板の位置情報を検出する第１検出装置と、前記投影光
学系の光軸の直下から離れた前記基板の位置情報を検出
する第２検出装置とを備えていることを特徴とする露光
装置。
【請求項５】請求項４記載の露光装置において、前記第２検出装置は、前記基板の第１位置で反射した前
記検出光を前記第１位置とは離間した第２位置に向けて
送光する送光部と、前記第１位置と前記第２位置とで反射した前記検出光を
受光する受光部とを備えていることを特徴とする露光装
置。
【請求項６】請求項４または５記載の露光装置にお
いて、前記第２検出装置は、複数設けられていることを特徴と
する露光装置。