JPH07183212A - 走査型露光装置及び露光方法 - Google Patents

走査型露光装置及び露光方法

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JPH07183212A JP6232963A JP23296394A JPH07183212A JP H07183212 A JPH07183212 A JP H07183212A JP 6232963 A JP6232963 A JP 6232963A JP 23296394 A JP23296394 A JP 23296394A JP H07183212 A JPH07183212 A JP H07183212A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスクと感光基板とを複数配列した投影光学
系に対して一次元方向に走査する走査型露光装置におい
て、感光基板の伸縮による基板の形状の変化に対して転
写像を補正する。 【構成】 走査方向に直交する方向（Ｙ方向）に沿って
配置された複数の投影光学系３ａ〜３ｅと感光基板５と
の間の光路中に平行平板ガラス４ａ〜４ｅを設ける。感
光基板の伸縮量（形状の変化）に応じて投影光学系の投
影倍率を倍率制御装置１０によって変更するとともに、
駆動装置１２によって平行平板ガラスを回転して光軸Ａ
Ｘ１〜ＡＸ５をＸ，Ｙ方向にシフトする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型露光装置に関す
るものであり、特にプロセス処理によって伸縮等の変形
が生じた基板に対して良好な露光を行うことのできる走
査型露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、パソコン、テレビ等の表示素子と
して、液晶表示基板が多用されるようになった。この液
晶表示基板は、ガラス基板上に透明薄膜電極をフォトリ
ソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして作ら
れる。このリソグラフィのための装置として、マスク上
に形成された原画パターンを投影光学系を介してガラス
基板上のフォトレジスト層に露光する投影露光装置が用
いられている。これには、所謂ステップアンドリピート
方式やミラープロジェクション方式の露光装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近では液晶表示基板
の大面積化が要求されており、それに伴って上記の投影
露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。こ
の露光領域の拡大の手段として、従来のステップアンド
リピート方式の露光装置やミラープロジェクション方式
の走査型露光装置に代えて、複数の投影光学系を備えて
走査露光を行う装置が考えられる。これは、例えば複数
の照明光学系を設けて各照明光学系から射出した光束で
マスク上の異なる領域を照明し、この異なる領域の像を
複数の投影光学系のそれぞれを介してガラス基板上の投
影領域に投影する。さらに言えば、光源から射出した光
束をフライアイレンズ等を含む光学系を介して光量を均
一化した後、視野絞りによって所望の形状に整形してマ
スクのパターン面上を照明する。このような構成の照明
光学系を複数配置し、複数の照明光学系のそれぞれから
射出された光束でマスク上の異なる小領域（照明領域）
をそれぞれ照明する。マスクを透過した光束は、それぞ
れ異なる投影光学系を介してガラス基板上の異なる投影
領域にマスクのパターン像を結像する。そして、マスク
とガラス基板とを同期して投影光学系に対して走査する
ことによって、マスク上のパターン領域の全面をガラス
基板上に転写する。
【０００４】一般的に投影露光装置では、１枚のガラス
基板に対して所定のプロセス処理を施しながら何層にも
渡って原画パターンの露光を繰り返す。このプロセス処
理（特に加熱）によってガラス基板が伸縮し、初期の状
態から変形することになる。従来のステップアンドリピ
ート方式の露光装置では投影光学系は１つのみであり、
この投影光学系の投影倍率を変更するとともに、ステッ
ピング時のステージの停止位置を変更して隣接する転写
像どうしの間隔を変更することにより、ガラス基板の伸
縮を補正（倍率補正）すればよい。また、ミラープロジ
ェクション方式の露光装置では、投影光学系に対する原
板と感光基板との相対位置を走査露光中に連続的に変化
させることにより走査方向の倍率を補正し、投影光学系
の倍率を変更することにより走査方向に直交する方向の
倍率を補正すればよい。
【０００５】しかしながら、上記の如き走査型露光装置
においては複数の投影光学系を備えているため、上記の
如き従来の方法では基板の伸縮に対応することはできな
かった。本発明は上記問題点に鑑み、複数の投影光学系
を備えた露光装置であっても基板の伸縮に対して良好に
補正が可能な走査型露光装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため本
発明では、光源からの光束を視野絞りを介して所定形状
に整形し、この視野絞りを介した光束でマスク（２）上
のパターン領域（２ａ）の一部分（Ｍ１〜Ｍ５）を照明
する複数の照明光学系（１ａ〜１ｅ）と、複数の照明光
学系のそれぞれに対応して配置された複数の投影光学系
（３ａ〜３ｅ）とを有し、複数の照明光学系によって照
明されたパターン領域の複数の一部分の像のそれぞれを
複数の投影光学系を介して基板（５）上の被投影領域
（５ａ）に投影するとともに、マスクと基板とを投影光
学系の投影倍率に応じた速度比で所定の方向（Ｘ方向）
に、投影光学系に対して移動することによってパターン
領域の全面を基板上に露光する走査型露光装置におい
て、予め、基板の形状の変化を求めて記憶する記憶手段
（１１）と；形状の変化に応じて複数の投影光学系のう
ち少なくとも１つの投影倍率を変更する倍率変更手段
（１０，２０）と；投影倍率の変更に応じて、少なくと
も１つの投影光学系による一部分の像の位置を変更する
結像位置変更手段（４ａ〜４ｅ，１２）とを備えること
とした。
【０００７】また、形状の変化のうち所定の方向に直交
する方向（Ｙ方向）の変化に応じて投影倍率を変更する
とともに直交する方向の像（Ｐ１〜Ｐ５）の位置を変更
し、形状の変化のうち移動する方向（Ｘ方向）の変化に
応じて移動する方向の像の位置を変更することとした。
さらに、形状の変化に応じてマスク（２）と基板（５）
の速度比を変更する速度比変更手段（７，１４）をさら
に備えることとした。
【０００８】複数の投影光学系（３ａ〜３ｅ）は、所定
の方向に直交する方向（Ｙ方向）に沿って、且つ隣合う
投影光学系どうし（３ａと３ｂ，３ｂと３ｃ，３ｃと３
ｄ，３ｄと３ｅ）が所定の方向（Ｘ方向）に互いに変位
することにより、直交する方向（Ｙ方向）に複数列（３
ａ，３ｃ，３ｅと３ｂ，３ｄの２列）配置されているこ
ととする。
【０００９】また、結像位置変更手段（４ａ〜４ｅ）は
複数の光軸（ＡＸ１〜ＡＸ５）それぞれの中に配置され
た同一の板厚を有する平行平板ガラスであり、複数の平
行平板ガラスはそれぞれ形状の変化に応じて光軸に対し
て異なる角度に変位することとした。或いは、結像位置
変更手段（４ａ〜４ｅ）は複数の光軸（ＡＸ１〜ＡＸ
５）それぞれの中に配置された異なる板厚を有する平行
平板ガラスであり、複数の平行平板ガラスはそれぞれ形
状の変化に応じて光軸に対してほぼ同一の角度に変位す
ることとした。
【００１０】さらに基板（５）は、被投影領域（５ａ）
の近傍に所定の方向（Ｘ方向）に沿って配置された複数
のアライメントマーク（Ｄ，ＭＡ１〜ＭＡ５，ＰＡ１〜
ＰＡ５）を有し、また走査型露光装置は、投影光学系
（３ａ〜３ｅ）に対して所定の位置関係で、アライメン
トマークの少なくとも一部を検出可能な位置に配置さ
れ、マスクおよび基板の移動中にアライメントマークを
検出するマーク検出手段（ＭＭ，ＰＭ，Ａ１，Ａ２）
と；マーク検出手段の検出結果に応じて投影光学系に対
するマスク又は基板の位置を補正する位置決め手段
（７，８，１４，１５，１６）とをさらに備えることと
する。
【００１１】また、マーク検出手段（ＭＭ，ＰＭ，Ａ
１，Ａ２）によるアライメントマークの位置に応じて基
板の形状の変化を求めることとする。その他、複数の照
明光学系（１ａ〜１ｅ）からの光束でマスク（２）上の
パターン領域（２ａ）の一部分（Ｍ１〜Ｍ５）を照明
し、照明された一部分の像を複数の投影光学系（３ａ〜
３ｅ）を介して基板（５）上の被投影領域（５ａ）に投
影するとともに、マスクと基板とを投影光学系の投影倍
率に応じた速度比で所定の方向（Ｘ方向）に、投影光学
系に対して移動することによってマスクの全面（２ａ）
を基板上に露光する露光方法において、予め、基板の形
状の変化を求め、形状の変化に応じて複数の投影光学系
のうち少なくとも１つの投影倍率を変更し、投影倍率の
変更に応じて、少なくとも１つの投影光学系による一部
分の像（Ｐ１〜Ｐ５）の位置を変更することとする。
【００１２】この露光方法は、形状の変化のうち所定の
方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）の変化に応じ
て投影倍率を変更するとともに直交する方向の像の位置
を変更し、形状の変化のうち所定の方向の変化に応じて
所定の方向の像の位置を変更することとする。また、こ
の露光方法は、形状の変化に応じて速度比を変更するこ
とをさらに含むこととする。
【００１３】
【作用】本発明では、基板の形状の変化に応じて複数の
投影光学系のうち少なくとも１つの投影倍率を変更する
とともに、この投影光学系による投影像の結像位置を変
更する構成としたため、基板の形状の変化に対して像を
良好に補正したマスクパターンの転写を行うことができ
る。
【００１４】また、基板の形状の変化のうち所定の方向
に直交する方向の変化に応じて投影倍率を変更するとと
もに直交する方向の像の位置を変更し、形状の変化のう
ち移動する方向の変化に応じて移動する方向の像の位置
を変更するため、基板の形状の変化に応じた補正ができ
る。さらに、基板の形状の変化に応じてマスクと基板の
速度比を変更する速度比変更手段をさらに備えたため、
所定方向の基板の形状の変化に対して容易に補正が可能
となる。
【００１５】複数の投影光学系は、所定の方向に直交す
る方向に沿って、且つ隣合う投影光学系どうしが所定の
方向に互いに変位することにより、直交する方向に複数
列配置されているため、上記構成による基板の形状の変
化の補正が有効となる。また、結像位置変更手段は複数
の光軸それぞれの中に配置された同一の板厚を有する平
行平板ガラスであり、複数の平行平板ガラスはそれぞれ
形状の変化に応じて光軸に対して異なる角度に変位する
ため、像の位置の変更が容易となる。
【００１６】或いは、結像位置変更手段は複数の光軸そ
れぞれの中に配置された異なる板厚を有する平行平板ガ
ラスであり、複数の平行平板ガラスはそれぞれ形状の変
化に応じて光軸に対してほぼ同一の角度に変位するた
め、像の位置の変更が容易となる。さらに基板は、被投
影領域の近傍に所定の方向に沿って配置された複数のア
ライメントマークを有し、また走査型露光装置は、投影
光学系に対して所定の位置関係で、アライメントマーク
の少なくとも一部を検出可能な位置に配置され、マスク
および基板の移動中にアライメントマークを検出するマ
ーク検出手段と；マーク検出手段の検出結果に応じて投
影光学系に対するマスク又は基板の位置を補正する位置
決め手段とをさらに備えるため、露光装置によって基板
の形状の変化を求めることが可能となる。
【００１７】また、マーク検出手段によるアライメント
マークの位置に応じて基板の形状の変化を求めるため、
基板の形状の変化を容易に求めることが可能となる。そ
の他、複数の照明光学系からの光束でマスク上のパター
ン領域の一部分を照明し、照明された一部分の像を複数
の投影光学系を介して基板上の被投影領域に投影すると
ともに、マスクと基板とを投影光学系の投影倍率に応じ
た速度比で所定の方向に、投影光学系に対して移動する
ことによってマスクの全面を基板上に露光する露光方法
において、予め、基板の形状の変化を求め、形状の変化
に応じて複数の投影光学系のうち少なくとも１つの投影
倍率を変更し、投影倍率の変更に応じて、少なくとも１
つの投影光学系による一部分の像の位置を変更するため
基板の形状の変化に対して像を良好に補正したマスクパ
ターンの転写を行うことができる。
【００１８】この露光方法は、形状の変化のうち所定の
方向に直交する方向の変化に応じて投影倍率を変更する
とともに直交する方向の像の位置を変更し、形状の変化
のうち所定の方向の変化に応じて所定の方向の像の位置
を変更するため、基板の形状の変化に応じた補正ができ
る。また、この露光方法は、形状の変化に応じて速度比
を変更するため、所定方向の基板の形状の変化に対して
容易に補正ができる。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の実施例による走査型露光装
置の概略的な構成を示す図であり、図２は、図１に示す
露光装置の投影光学系を介した投影像の結像位置をシフ
トする制御系の構成を示すブロック図である。超高圧水
銀ランプ等の光源から射出した光束は、フライアイレン
ズ、照明視野絞り等を含む照明光学系１ａによって所望
の形状に整形され、マスク２のパターン面上に視野絞り
の像を形成する。この装置には照明光学系１ａと同様の
構成のものが複数配置されており、複数の照明光学系１
ａ〜１ｅのそれぞれから射出された光束はマスク２上の
異なる小領域（照明領域）Ｍ１〜Ｍ５をそれぞれ照明す
る。マスク２を透過した複数の光束は、それぞれ異なる
投影光学系３ａ〜３ｅを介して感光基板５上の異なる投
影領域Ｐ１〜Ｐ５にマスク２の照明領域Ｍ１〜Ｍ５のパ
ターン像を結像する。この場合、投影光学系３ａ〜３ｅ
はいずれも等倍正立系とする。また、投影光学系３ａ〜
３ｅはそれぞれ倍率制御装置１０を備えており、各投影
光学系の光学素子間の気体の圧力等を調整することによ
って投影倍率を変更する構成となっている。さらに、各
投影光学系３ａ〜３ｅと感光基板５との間の光路中には
平行平板ガラス４ａ〜４ｅがそれぞれ配置され、この平
行平板ガラス４ａ〜４ｅの光軸ＡＸ１〜ＡＸ５に対する
角度をそれぞれ変更することによって各投影光学系の光
軸をシフトさせ、感光基板５上での像の投影位置（投影
領域Ｐ１〜Ｐ５の位置）を変更する。感光基板５上の投
影領域Ｐ１〜Ｐ５は台形状であり、図３に示すようにＹ
方向（非走査方向）に沿って、隣合う領域どうし（例え
ば、Ｐ１とＰ２，Ｐ２とＰ３）が図のＸ方向（走査方
向）に所定量変位するように、且つ隣合う領域の端部ど
うし（破線で示す範囲）がＹ方向に重複するように（即
ち、Ｙ方向に沿って２列に）配置される。よって、上記
複数の投影光学系３ａ〜３ｅも各投影領域Ｐ１〜Ｐ５の
配置に応じてＸ方向に所定量変位するとともにＹ方向に
重複して配置されている。また、複数の照明光学系１ａ
〜１ｅの配置は、マスク２上の照明領域が上記の投影領
域Ｐ１〜Ｐ５と同様の配置となるように配置される。そ
して、マスク２と感光基板５とを同期して、投影光学系
３ａ〜３ｅに対してＸ方向に走査することによって、マ
スク上のパターン領域２ａの全面を感光基板上の露光領
域５ａに転写する。
【００２０】感光基板５は基板ステージ６に載置されて
おり、基板ステージ６は一次元の走査露光を行うべく走
査方向に長いストロークを持った駆動装置７を有してい
る。また、ステージ６をＹ方向に微小量移動するための
短いストロークを持った駆動装置８をも有している。さ
らに、走査方向については高分解能および高精度の位置
測定装置（例えばレーザ干渉計）９を有する。
【００２１】マスク２は不図示のマスクステージにより
支持される。このマスクステージも基板ステージ６と同
様に、走査方向に長く、走査方向に垂直な方向に短いス
トロークを有する駆動装置とステージの走査方向の位置
を検出する位置測定装置とを有する。さらに、基板ステ
ージとマスクステージの少なくとも一方には、マスクや
感光基板のローテーションを補正するための回転機構が
備えてある。
【００２２】尚、マスク２と感光基板５（或いは、マス
クステージと基板ステージ６）は、後述の図１０のよう
にキャリッジ上に一体に保持されて上記走査露光を行う
構成としてもよい。感光基板５およびマスク２にはそれ
ぞれアライメントマークＤが設けられている。このアラ
イメントマークをそれぞれ検出する位置であって、露光
装置に対して所定の位置にアライメントセンサＰＭ，Ｍ
Ｍがそれぞれ配置されている。アライメントセンサＰ
Ｍ，ＭＭは、それぞれ少なくとも２個必要とし、それぞ
れ不図示の信号処理装置によってマークの位置を検出す
る。このアライメントマークＤは、図４（ａ）に示すよ
うに、感光基板の転写領域５ａまたはマスクのパターン
領域２ａの近傍に、走査方向に沿ってほぼ連続的に設け
られたマークＤｙ1 ，Ｄｙ2 （マークＤｙで代表する）
と、マークＤｙの両端部で互いに任意の間隔をおいてＹ
方向に設けられたマークＤｘ11，Ｄｘ12，Ｄｘ21，Ｄｘ
22（マークＤｘで代表する）とで構成される。またアラ
イメントマークＤは、図４（ｂ）に示すような格子状の
マークの集合とする。このマークＤにレーザ光を照射
し、マークからの回折光を検出することによってマーク
のセンサＰＭ，ＭＭに対する位置を求める。
【００２３】マークＤに照射されるレーザ光は図４
（ｃ）に示すようなスリット状であり、マークＤｘを検
出するビームをＢｘ、マークＤｙを検出するビームをＢ
ｙとする。尚、ビームＢｙは破線で示すように一定の振
幅および周波数で振動するものとする。これらのビーム
Ｂｘ，Ｂｙによってマークから生じた回折光をアライメ
ントセンサＰＭ，ＭＭ内の受光スリットを介してディテ
クタで検出し、電気信号に変換する。
【００２４】ビームＢｘによるマークＤｘの信号は、Ｘ
方向の位置測定装置９によって検出されたＸ方向の座標
値に応じた信号強度変化として図５（ａ）のような波形
として得られ、所定のアルゴリズム処理を行うことでマ
ークの中心位置をＸ方向の座標値で認識することができ
る。また、ビームＢｙによるマークＤｙの信号は、ビー
ムの振動によって得られる、時間的に変化する信号強度
を、振動と同一の周波数で位相検波することにより、図
５（ｂ）のようなＹ方向の位置の偏差に対する信号強度
の変化として得られる。強度変化を位相検波の前の段階
でＡＧＣ処理することにより、生信号の強度の大きさに
係わらず、Ｙ方向の位置の偏差に応じた一定の強度分布
となる。
【００２５】以上のアライメントマーク及びアライメン
トセンサの構成により、次の手順で感光基板５およびマ
スク２のアライメントを行う。以下は感光基板のアライ
メントについて述べるが、マスクのアライメントについ
ても同様である。 感光基板５をステージ６上に載置し、２つのアライメ
ントセンサＰＭのそれぞれの検出範囲内にマークＤ
ｘ11，Ｄｘ12が位置するようにステージ６を移動する。
【００２６】マークとビームとを相対的に走査してマ
ークＤｘ11，Ｄｘ12のＸ方向の位置を計測する。 次に、アライメントセンサＰＭの検出範囲内にマーク
Ｄｘ21，Ｄｘ22が位置するようステージを移動し、同様
にマークＤｘ21，Ｄｘ22のＸ方向の位置を計測する。
【００２７】この結果、各位置の差（Ｄｘ11−Ｄｘ21）
と（Ｄｘ12−Ｄｘ22）の平均値が感光基板のＸ方向の伸
縮量となり、差（Ｄｘ11−Ｄｘ12），（Ｄｘ21−Ｄ
ｘ22）の平均値が基板の光軸周りの回転量となる。 計測した回転量に応じてステージを回転し、ローテー
ションを補正する。尚、このステージの回転は、基板ス
テージとマスクステージのそれぞれで行う構成であって
も、どちらか一方で感光基板とマスクの相対的な回転量
を補正する構成であってもよい。この場合、片方のステ
ージに回転機構を設ける必要がないという利点がある。
【００２８】ローテーション補正後に再度マークの位
置を計測し、ローテーションのチェックとともに感光基
板のマスクに対するＸ方向の位置を求める。 次に、マークＤｙをアライメントセンサで検出しなが
らステージ６をＸ方向に移動する。マークＤｙについて
は図５（ｂ）に示すような信号が得られるので、マーク
Ｄｙ1 ，Ｄｙ2 それぞれの信号の平均値が０になるよう
に駆動装置８によってステージ６のＹ方向の位置を制御
すればよい。
【００２９】感光基板のＸ方向の位置によるＹ方向の伸
縮量は、マークＤｙ1 とＤｙ2 の検出信号の差をＹ方向
の距離に換算することによって逐次求めることができ
る。因にＸ方向の伸縮は、上記，で求められた値に
基づいて、感光基板の移動速度を設計値に対して変更す
ることで補正できる。この場合、マークＤｘが感光基板
の両端にしか配置されていないのでＸ方向の位置に応じ
た伸縮の補正を行うことはできないが、マークＤｘを３
ヶ所以上配置することで測定ポイントを増やし、それぞ
れのポイント間の伸縮量を計測するようにすれば逐次補
正に近いものが実現できる。
【００３０】以上の方法で求められた伸縮量は、図２に
示す制御装置１１内のメモリに記憶される。そして、感
光基板５に対して露光を行う際には、制御装置１１は、
メモリに記憶された伸縮量に基づいて倍率制御装置１０
によって投影光学系３ａ〜３ｅの倍率を変更するととも
に、駆動装置１２に指令を送り平行平板ガラス４ａ〜４
ｅを駆動して光軸をシフトする。これは、倍率の変更に
よって図３に破線で示す投影領域の重複部分の位置関係
が変化し、感光基板に対する露光量が不均一になるた
め、投影領域の位置関係を初期の状態に戻すものであ
る。投影光学系の倍率を変更したときの複数の投影領域
の位置関係の変化について図７，９を参照して説明す
る。
【００３１】図７で二点鎖線で示す領域は投影光学系３
ａ〜３ｅの投影倍率が初期の状態での投影領域Ｐ１〜Ｐ
５を表し、実線で示す領域は投影光学系の投影倍率を変
更した状態での投影領域を表す。尚、説明を簡単にする
ため、投影領域の形状は図１とは異なり、矩形状のもの
とする。初期の倍率のときは、各投影領域のＹ方向の長
さはＬ、Ｘ方向の長さはＷであり、各投影領域の中心ど
うし（例えばＰ１とＰ２）のＹ方向の間隔はＰ、Ｘ方向
の間隔はＢである。この状態ではＹ方向の不要なオーバ
ーラップηは無く、同様にＸ方向の投影領域の位置関係
も所定の状態に設定されている。このため、図９（ａ）
に示すように格子状のパターンが正確に転写される。
【００３２】一方、投影光学系の投影倍率を初期の倍率
のＭ倍に変更すると、各投影領域のＹ方向の長さはＬ×
Ｍ、Ｘ方向の長さはＷ×Ｍとなるが、各投影領域の中心
どうしの間隔はＰ，Ｂのままである。すると、各投影領
域どうしの位置関係が変化し（例えば辺の間隔が“ｂ”
から“Ｍｂ−κ”、又は“ｂ−（Ｍ−１）Ｗ”にな
る）、Ｙ，Ｘの各方向に次式
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】で表されるオーバーラップη、ずれκが生
じる。このため、図９（ａ）に示す格子状のパターン
は、図９（ｂ）に示すように、オーバーラップηとずれ
κを含んだ像として転写されることになる。そこで、こ
のオーバーラップとずれを補正するため、投影光学系の
倍率の変更に応じて各投影領域の間隔も変更することと
する。尚、この補正は基本的に、投影領域の大きさ、間
隔が補正前と補正後とで相似となるようにする。この補
正のための構成について、図２，図６，図１２を参照し
て投影領域の結像位置の補正について説明する。
【００３６】図６は、本発明の実施例による感光基板の
伸縮に応じた光軸の補正の状態を示す図である。図１と
同一の部材には同一の符号を付してある。平行平板ガラ
ス４ａ〜４ｅは、いずれもほぼ同一の板厚を有してお
り、同一の回転角における光軸ＡＸ１〜ＡＸ５のシフト
量は同一である。また、平行平板ガラスの回転角が０°
の場合に、感光基板５上で光軸ＡＸ１〜ＡＸ５が投影さ
れる位置をそれぞれα，β，γ，δ，εとする。この位
置α，β，γ，δ，εは、感光基板が伸縮する前のパタ
ーンの形成された位置と考えることができる。
【００３７】今、例えば感光基板５がＹ方向に均一にΔ
ｐ（ppm）伸びている場合を考える。つまり、感光基板
が伸縮する前の予め形成されたパターンの位置α，β，
γ，δ，εは、感光基板の伸びによってそれぞれ位置
α′，β′，γ′，δ′，ε′に変位しているものとす
る。本実施例では、感光基板の伸縮に応じて投影光学系
の倍率を変更するとともに、倍率の変化量に応じて光軸
をシフトする。感光基板は均一に伸びているため、各位
置の変位量は感光基板の中心からの距離に比例し、従っ
て光軸をシフトさせる量も感光基板の中心からの距離に
比例する。即ち、位置α，β，γ，δ，εそれぞれの間
隔をｌとすると、各位置の変位量｜α′−α｜，｜β′
−β｜，｜γ′−γ｜，｜δ−δ′｜，｜ε−ε′｜
は、それぞれ２Δｌ，Δｌ，０，Δｌ，２Δｌとなる。
また、Δｌ＝ｌ×Δｐ／１０6 となる。
【００３８】さて、伸びた感光基板５上にさらにパター
ンを重ねて形成する場合、投影光学系３ａ〜３ｅの投影
倍率をそれぞれΔｐ（ppm）拡大する。これによって必
要となる光軸のシフト量は、光軸ＡＸ１，ＡＸ５が次式
【００３９】
【数３】
【００４０】また光軸ＡＸ２，ＡＸ４が次式
【００４１】
【数４】
【００４２】である。ここで、平行平板ガラスの回転に
よる光軸のシフト量Δｌ（mm）は、平行平板ガラスの回
転角（微小角）をθ（rad）、板厚をｔ（mm）、屈折率
をｎとしたとき、次式
【００４３】
【数５】
【００４４】で近似できる。このため、θを次式
【００４５】
【数６】
【００４６】として、平行平板ガラス４ａ〜４ｅをそれ
ぞれ回転角２θ，θ，０，−θ，−２θ（図のＲの方向
を正とする）だけ回転することによって光軸ＡＸ１〜Ａ
Ｘ５の投影位置を位置α′，β′，γ′，δ′，ε′に
一致させる。以上によって、感光基板のＹ方向の伸びに
応じた投影像の補正（結像位置の補正）ができる。ま
た、例えば図１２に示すように、厚さｔ＝３（mm），屈
折率ｎ＝1.74の場合、傾斜角θ＝1.0 （mrad）傾けるこ
とにより、光軸ＡＸはΔｌ＝1.3 （μｍ）シフトし、投
影光学系が等倍であれば、感光基板上で1.3 （μｍ）だ
け結像位置がシフトする。
【００４７】そして、図２に示すように、制御装置１１
はこのシフト量Δｌに基づいて駆動装置１２によって平
行平板ガラス４ａ〜４ｅを回転して結像位置を変更す
る。ところで、感光基板の伸縮がＹ方向の中心に対して
均一でない場合、即ち感光基板に非線形な伸縮が生じて
いる場合は、感光基板上の位置毎のずれを求めてメモリ
に記憶するようにする。例えば、別のパターン位置検査
装置を用いて感光基板５上に形成された任意のパターン
の位置を求め、このパターンの位置の設計位置からのず
れを求める。そして、感光基板５上の位置における伸縮
量を求めて制御装置１１等に設けられたメモリに記憶す
る。実際の露光の際には、伸縮量に応じて各投影光学系
３ａ〜３ｅの投影倍率を変更するとともに、倍率の変更
量（言い換えれば、伸縮量）に応じた回転角だけ平行平
板ガラス４ａ〜４ｅを回転させる。また、感光基板のＸ
方向の任意の位置毎の感光基板の伸縮を補正する場合
は、走査露光中に投影光学系の倍率と平行平板ガラスの
回転角とを逐次制御するようにすればよい。しかしなが
ら、倍率や回転角の制御が感光基板の走査速度に追従し
ない場合は、感光基板の伸縮量をＸ方向に関して平均
し、この平均した伸縮量に基づいて倍率と回転角の制御
を行うようにすればよい。
【００４８】上記の実施例では、板厚がほぼ同一の平行
平板ガラスを用いることとしたが、感光基板の伸縮が中
心に対して均一な場合には異なる板厚の平行平板ガラス
を用いることもできる。つまり、上記の式４の通り、シ
フト量は板厚に比例するため、平行平板ガラス４ｂ，４
ｄの板厚をｔ，４ａ，４ｅの板厚を２ｔとすれば、各平
行平板ガラスの回転角の大きさは同一となる。このた
め、平行平板ガラスの駆動装置１２の構成が簡素化され
ることになる。
【００４９】ところで、上記実施例の場合は、Ｘ，Ｙ両
方向に対して均等に倍率の変更を行う例を示したが、感
光基板の伸縮は方向によって異なる場合もある。そのた
め、図８に示すように、Ｙ方向にＭ1 、Ｘ方向にＭ2 の
倍率変更を行う。これは、投影光学系３ａ〜３ｅの倍率
を変更するのに加えて、Ｘ方向の走査露光の際のマスク
２と感光基板５との相対速度を補正することにより行う
ことができる。つまり、例えば投影光学系３ａ〜３ｅの
倍率をＭ1 だけ変更し、Ｍ1 とＭ2 との差については、
マスクと感光基板の移動速度の差として少なくとも一方
の移動速度を加速又は減速する。
【００５０】本発明の走査型露光装置の変形例を図１０
に示す。この装置は、図１に示す装置と同様の機能を持
つ部材については同一の符号を付してある。図１に示す
装置と異なる点は以下の通りである。即ち、マスク２と
感光基板とを一体に走査移動可能なキャリッジ１７を備
えている。また、マスク２がマスクテーブル６上に載置
されており、このマスクテーブル６をモータ等の駆動装
置１４，１５，１６によって図のＸ，Ｙ方向及び照明光
学系の光軸に対する回転方向（θ方向）に駆動すること
により、マスク２のＸ，Ｙ，θ方向の位置を制御する。
そして、これらマスクステージ１３及びキャリッジ１７
は、レーザ干渉測長器等の測長装置１８，１９によって
それぞれＸ方向の位置が検出される。
【００５１】さらに、投影光学系３ａ〜３ｅが備える倍
率制御装置２０としては、図１１に示すように、各投影
光学系内に曲率半径が比較的大きな２枚の平凹レンズ３
０ａ，３０ｂと両凸レンズ３０ｃとを組み合わせて構成
し、両凸レンズ３０ｃを光軸ＡＸの方向に移動すること
により像高を変化させる構成となっている。例えば、曲
率半径Ｒ＝5000（mm），屈折率ｎ＝1.74のレンズを組み
合わせ、両凸レンズを±６８（μｍ）移動する場合、±
２０ｐｐｍの倍率調整（像高調整）が可能となる。
【００５２】また、マスク２及び感光基板５にはそれぞ
れアライメントマークＭＡ１，ＭＡ２及びアライメント
マークＰＡ１，ＰＡ２が設けられており、マスク２の上
方に設けられたアライメントセンサＡ１，Ａ２によって
各マークの位置が検出される。このアライメントセンサ
Ａ１，Ａ２は、マスク２及び配列の両端部の投影光学系
３ａ，３ｅを介して感光基板５上のアライメントマーク
ＰＡ１，ＰＡ２を検出する構成となっており、マスク２
と感光基板５との相対位置関係を検出することができ
る。そして、検出した相対位置関係に基づいてマスク２
と感光基板５とのＸ，Ｙ方向及び回転方向（θ方向）の
位置ずれを求め、駆動装置１４，１５，１６を駆動して
マスク２と感光基板５との位置決めを行う。
【００５３】マスクと感光基板の倍率誤差（即ち、感光
基板の伸縮）は、上記アライメントセンサＡ１，Ａ２を
用いて行う。例えば、２組のアライメントマークＭＡ１
とＰＡ１，ＭＡ２とＰＡ２の位置を検出し、マークＭＡ
１とＭＡ２の距離と、マークＰＡ１とＰＡ２の距離との
比から倍率を求める。つまり、図１０に示すようにＹ方
向に沿って配置された２組以上のアライメントマークＭ
Ａ１とＰＡ１，ＭＡ２とＰＡ２を検出することによりＹ
方向の倍率（Ｍ1 ）を求め、同様にＸ方向に沿って配置
された２組以上のアライメントマークＭＡ２とＰＡ２，
ＭＡ３とＰＡ３を検出することによりＸ方向の倍率（Ｍ
2 ）を求めることができる。
【００５４】そして、求めた倍率に基づいて各投影光学
系による投影領域の結像位置をＹ方向にＭ1 、Ｘ方向に
Ｍ2 だけ補正するとともに、平行平板ガラス４ａ〜４ｅ
を回転する。投影領域の結像位置を変更した後、キャリ
ッジ１７を走査して露光する際には、駆動装置１４〜１
６を駆動してマスクステージ１３を移動し、マスクと感
光基板の投影光学系に対する速度差がＶ×（Ｍ2 −１）
となるように走査露光を行う。これは、上述のＸ方向と
Ｙ方向とで基板の伸縮量が異なる場合の例と同様であ
る。
【００５５】尚、図１に示す装置と図１０に示す装置に
おける構成の違いは、それぞれ相互に交換して構成され
ていても本発明の実施には何ら不都合はない。上記実施
例では、複数の照明光学系のそれぞれが複数の投影光学
系のそれぞれに光束を供給する構成としたが、１つの照
明光学系からの光束を複数の光束に分割して複数の投影
光学系のそれぞれに供給する構成であってもよい。
【００５６】また、アライメントセンサについてはアラ
イメントマークからの回折光を検出する方式としたが、
正反射光を検出する方式としてもよく、この場合は格子
状のアライメントマークでなく、連続したバーマークと
してもよい。特に、マークＤｘについては近接した複数
本のマーク群になっていてもよい。さらに、図１に示す
装置においては、前述したビームＢｙの振動について
は、ビームそのものを振動させる手段の他に、ビームは
振動させずアライメントセンサ内の受光スリットを振動
させる手段もある。また、図４（ｃ）に示されたレーザ
ビームＢｘ，Ｂｙはお互いに分離された配置となってい
るが、受光系により分離される構成であれば、お互いが
重なった十字ビームになっていてもよい。
【００５７】また、Ｙ方向の測定を振動ビームによる波
形を位相検波することで得ることとしたが、その他の手
法として、ビームを振動させない固定ビームとしてマー
クによる回折光もしくは反射光を２分割のセンサにて受
光し、両センサの信号強度比を電気的もしくはソフト的
に得ることにより、図５（ｂ）のような位置情報として
得る手法もある。２つのセンサの電気的信号強度をＡ，
Ｂとすると、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）として得ることで
信号強度に依存しない。
【００５８】さらに、本実施例においては、マスクに形
成された２つのマークＤｙの間隔、および感光基板に形
成された２つのマークＤｙの間隔についての制約は特に
ないが、両間隔を同じにすることにより、第１層目の露
光に関してマスクのアライメントマークをそのまま感光
基板に転写し、そのパターンを第２層目以降の感光基板
のアライメントマークとして用いることができる。この
場合、３層以上の露光が必要な場合に２層目以降の露光
におけるマスクのアライメントマークの転写を防ぐた
め、視野絞りと共役な位置にシャッターを設ければよ
い。
【００５９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の伸
縮量に応じて複数の投影光学系のうち少なくとも１つの
投影倍率を変更するとともに、倍率の変化量に応じて投
影像の結像位置を変更するようにしたため、基板の伸縮
に応じてマスクパターンの投影像を補正することができ
る。このため、基板上に複数層に渡ってマスクパターン
の像を重ね合わせて露光する場合にも、マスクパターン
の像の重ね合わせにずれが生じることなく露光すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による走査型露光装置の概略的
な構成を示す図。
【図２】本発明の露光装置の投影光学系の光軸をシフト
する制御系の構成を示すブロック図。
【図３】感光基板上に投影される投影領域の状態を示す
図。
【図４】（ａ）は、感光基板上に形成されたアライメン
トマークを示す図。（ｂ）は、アライメントマークの形
状を示す図。（ｃ）は、アライメントマークを検出する
ビームを示す図。
【図５】アライメントセンサで得られる信号を示す図。
【図６】本発明の実施例による感光基板の伸縮に応じた
光軸の補正の状態を示す図。
【図７】投影光学系の倍率を変更することによって生じ
る像の位置関係の変化を説明する図。
【図８】本発明による倍率の変更と像の位置の変更を示
す図。
【図９】倍率変更による格子状のパターンの像のずれを
示す図。
【図１０】本発明の実施例による走査型露光装置の変形
例を示す図。
【図１１】投影光学系の倍率制御装置の他の例を示す
図。
【図１２】平行平板ガラスの回転と像のシフトについて
説明する図。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ 照明光学系 ２ マスク ３ａ〜３ｅ 投影光学系 ４ａ〜４ｅ 平行平板ガラス ５ 感光基板 ７，８，１４，１５，１６ 駆動装置 １０，２０ 倍率制御装置 １１ 制御装置 １２ 駆動装置 Ｐ１〜Ｐ５ 投影領域 Ｄ，ＭＡ１〜ＭＡ５，ＰＡ１〜ＰＡ５ アライメントマ
ーク ＭＭ，ＰＭ，Ａ１，Ａ２ アライメントセンサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２２ Ｂ (72)発明者 関 昌美 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 宮崎 聖二 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 奈良部 毅 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 千葉 洋 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源からの光束を視野絞りを介して所定
    形状に整形し、該視野絞りを介した前記光束でマスク上
    のパターン領域の一部分を照明する複数の照明光学系
    と、該複数の照明光学系のそれぞれに対応して配置され
    た複数の投影光学系とを有し、前記複数の照明光学系に
    よって照明された複数の前記一部分の像のそれぞれを前
    記複数の投影光学系を介して基板上の被投影領域に投影
    するとともに、前記マスクと前記基板とを前記投影光学
    系の投影倍率に応じた速度比で所定の方向に、前記投影
    光学系に対して移動することによって前記パターン領域
    の全面を前記基板上に露光する走査型露光装置におい
    て、 予め、前記基板の形状の変化を求めて記憶する記憶手段
    と；前記形状の変化に応じて前記複数の投影光学系のう
    ち少なくとも１つの投影倍率を変更する倍率変更手段
    と；前記投影倍率の変更に応じて、前記少なくとも１つ
    の投影光学系による前記一部分の像の位置を変更する結
    像位置変更手段とを備えたことを特徴とする走査型露光
    装置。
  2. 【請求項２】 前記走査型露光装置は、前記形状の変化
    のうち前記所定の方向に直交する方向の変化に応じて前
    記投影倍率を変更するとともに前記直交する方向の前記
    像の位置を変更し、前記形状の変化のうち前記移動する
    方向の変化に応じて前記移動する方向の前記像の位置を
    変更することを特徴とする請求項１に記載の走査型露光
    装置。
  3. 【請求項３】 前記走査型露光装置は、前記形状の変化
    に応じて前記速度比を変更する速度比変更手段をさらに
    備えることを特徴とする請求項１，２に記載の走査型露
    光装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の投影光学系は、前記所定の方
    向に直交する方向に沿って、且つ隣合う前記投影光学系
    どうしが前記所定の方向に互いに変位することにより、
    前記直交する方向に複数列配置されていることを特徴と
    する請求項１に記載の走査型露光装置。
  5. 【請求項５】 前記結像位置変更手段は複数の前記光軸
    それぞれの中に配置された同一の板厚を有する平行平板
    ガラスであり、複数の該平行平板ガラスはそれぞれ前記
    形状の変化に応じて前記光軸に対して異なる角度に変位
    することを特徴とする請求項１に記載の走査型露光装
    置。
  6. 【請求項６】 前記結像位置変更手段は複数の前記光軸
    それぞれの中に配置された異なる板厚を有する平行平板
    ガラスであり、複数の該平行平板ガラスはそれぞれ前記
    形状の変化に応じて前記光軸に対してほぼ同一の角度に
    変位することを特徴とする請求項１に記載の走査型露光
    装置。
  7. 【請求項７】 前記基板は、前記被投影領域の近傍に前
    記所定の方向に沿って配置された複数のアライメントマ
    ークを有し、 前記走査型露光装置は、前記投影光学系に対して所定の
    位置関係で、前記アライメントマークの少なくとも一部
    を検出可能な位置に配置され、前記マスクおよび基板の
    移動中に前記アライメントマークを検出するマーク検出
    手段と；前記マーク検出手段の検出結果に応じて前記投
    影光学系に対する前記マスク又は基板の位置を補正する
    位置決め手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項
    １に記載の走査型露光装置。
  8. 【請求項８】 前記マーク検出手段による前記アライメ
    ントマークの位置に応じて前記基板の形状の変化を求め
    ることを特徴とする請求項７による走査型露光装置。
  9. 【請求項９】 複数の照明光学系からの光束でマスク上
    のパターン領域の一部分を照明し、照明された前記一部
    分の像を複数の投影光学系を介して基板上の被投影領域
    に投影するとともに、前記マスクと前記基板とを前記投
    影光学系の投影倍率に応じた速度比で所定の方向に、前
    記投影光学系に対して移動することによって前記マスク
    の全面を前記基板上に露光する露光方法において、 予め、前記基板の形状の変化を求め、 前記形状の変化に応じて前記複数の投影光学系のうち少
    なくとも１つの投影倍率を変更し、 前記投影倍率の変更に応じて、前記少なくとも１つの投
    影光学系による前記一部分の像の位置を変更することを
    特徴とする露光方法。
  10. 【請求項１０】 前記露光方法は、前記形状の変化のう
    ち前記所定の方向に直交する方向の変化に応じて前記投
    影倍率を変更するとともに前記直交する方向の前記像の
    位置を変更し、前記形状の変化のうち前記所定の方向の
    変化に応じて前記所定の方向の前記像の位置を変更する
    ことを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
  11. 【請求項１１】 前記露光方法は、前記形状の変化に応
    じて前記速度比を変更することをさらに含むことを特徴
    とする請求項９，１０に記載の露光方法。
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