JPH08130181A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPH08130181A
JPH08130181A JP6289154A JP28915494A JPH08130181A JP H08130181 A JPH08130181 A JP H08130181A JP 6289154 A JP6289154 A JP 6289154A JP 28915494 A JP28915494 A JP 28915494A JP H08130181 A JPH08130181 A JP H08130181A
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optical system
projection optical
mask
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exposure apparatus
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JP6289154A
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Manabu Toguchi
学 戸口
Kei Nara
圭 奈良
Masakazu Murakami
雅一 村上
Nobutaka Fujimori
信孝 藤森
Toshio Matsuura
敏男 松浦
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
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    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、投影露光装置において、簡単な構成
で、投影光学系の結像特性を最適な状態に容易に補正し
得るようにする。 【構成】マスクテーブル（１０）及び基板テーブル（１
３）上のほぼ共役な位置関係にある所定位置に第１及び
第２の基準マーク（１１及び１４）をそれぞれ配し、照
明光学系（８）からの光束（９）で第１の基準マーク
（１１）を照明することにより投影光学系（１２）を介
して第２の基準マーク（１４）上に投影した第１の基準
マーク（１１）の像の第２の基準マーク（１４）に対す
る位置ずれを位置ずれ検出手段（１５）で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に関し、例
えば液晶表示基板を製造するための感光基板に大面積の
パターンを投影するものに適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】従来、投影式露光装置では、投影光学系
の結像特性をキヤリブレーシヨンするには、計測用パタ
ーンを予め定められた複数の位置に描いたマスク等の像
を感光基板上に露光する。次に、その像の位置を計測し
て得た理想位置からの位置ずれ量に基づいて投影光学系
の結像特性を変更（調整）していた。
【０００３】また図１３で示すように、投影光学系を介
してパターンの位置を計測する方式（いわゆるＴＴＬ方
式）を用いた場合には、露光用の照明光源１から発する
光束をフアイバ２等で基板テーブル３まで引き回し、基
板テーブル３から投影光学系４に入射する。投影光学系
４を透過した光束は、マスク５のパターン部分を透過し
て受光器６に入射する。受光器６が検出した光強度と基
板テーブル３の位置とに基づいて位置ずれ量を検出し、
この位置ずれ量に基づいて投影光学系の結像特性を変更
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の計測
用パターンを描いたマスク等を用いて露光、現像及び計
測してキヤリブレーシヨンする方法では、露光、現像及
び計測にかかる労力と時間が大きく煩雑であると共に、
計測手段をも考慮する必要があるという問題があつた。
一方、ＴＴＬ方式でキヤリブレーシヨンする方法では、
露光用の照明光束をフアイバ２等で引き回すことによ
り、照明回りや基板テーブル３の周辺の機構が複雑にな
るという欠点があつた。
【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡単な構成で、投影光学系の結像特性を最適な状態
に容易に補正し得る投影露光装置を提案しようとするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、一実施例を示す図１に対応付けて説明すると、請求
項１に記載の走査型露光装置では、照明光学系（８）か
らの光束（９）でマスクを照明し、該マスクの像を投影
光学系（１２）を介して感光基板上に投影する投影露光
装置において、マスクを保持すると共に、投影光学系
（１２）に対して所定の位置に配置されたマスクテーブ
ル（１０）と、感光基板を保持すると共に、投影光学系
（１２）に対して所定の位置に配置された基板テーブル
（１３）と、マスクテーブル（１０）上に配置された第
１の基準マーク（１１）と、投影光学系（１２）に対し
て第１の基準マーク（１１）とほぼ共役な、かつマスク
及び感光基板の面内方向に対して第１の基準マーク（１
１）と所定の位置関係にある基板テーブル（１３）上の
位置に配置された第２の基準マーク（１４）と、照明光
学系（８）からの光束（９）を第１の基準マーク（１
１）に照射し、投影光学系（１２）を介して第２の基準
マーク（１４）上に第１の基準マーク（１１）を投影し
た際の、第１の基準マーク（１１）と第２の基準マーク
（１４）との位置ずれを検出する位置ずれ検出手段（１
５）と、位置ずれに基づいて投影光学系（１２）の結像
特性を補正する補正手段（２０及び２１）とを設けるよ
うにする。
【０００７】請求項２に記載の走査型露光装置では、第
１及び第２の基準マーク（１１及び１４）は、光束
（９）を透過するスリツト状の開口であり、位置ずれ検
出手段（１５）は、第２の基準マーク（１４）を透過し
た光束（９）の光強度を検出する光電検出器である。請
求項３に記載の走査型露光装置では、投影露光装置は、
位置ずれ検出手段（１５）による検出結果（Ｓ３）に基
づいて、マスクと感光基板とを位置決めする。
【０００８】請求項４に記載の走査型露光装置では、第
１及び第２の基準マーク（１１及び１４）は、投影光学
系（１２）に対して少なくとも２組配されている。請求
項５に記載の走査型露光装置では、投影光学系（１２）
は複数配置され、照明されたマスクの複数の領域の像を
独立して複数の投影光学系（１２）のそれぞれを介して
投影する。
【０００９】
【作用】請求項１に記載の走査型露光装置では、マスク
テーブル（１０）及び基板テーブル（１３）上のほぼ共
役な位置関係にある所定位置に第１及び第２の基準マー
ク（１１及び１４）をそれぞれ配し、照明光学系（８）
からの光束（９）で第１の基準マーク（１１）を照明す
ることにより投影光学系（１２）を介して第２の基準マ
ーク（１４）上に投影した第１の基準マーク（１１）の
像の第２の基準マーク（１４）に対する位置ずれを位置
ずれ検出手段（１５）で検出することにより、簡単な構
成で、投影光学系（１２）の結像特性を最適な状態に容
易に補正し得る。
【００１０】請求項２に記載の走査型露光装置では、第
２の基準マーク（１４）に結像する像の光強度がピーク
のときのマスクテーブル（１０）の位置を検出して位置
ずれを検出し得る。請求項３に記載の走査型露光装置で
は、位置決めの際、投影光学系（１２）だけで調整が不
足するずれ成分をマスクと感光基板とで調整し得る。
【００１１】請求項４に記載の走査型露光装置では、投
影光学系（１２）のＸ及びＹ方向の位置ずれに加えて、
光軸回りの回転位置のずれ等を補正すると共に、第１及
び第２の基準マーク（１１及び１４）の組数を多くする
に従つて補正の精度を向上させ得る。請求項５に記載の
走査型露光装置では、複数の投影光学系（１２）のそれ
ぞれが投影するマスクの像を合成して大型の感光基板に
同時に露光すると共に、このときそれぞれのマスクの像
を投影する投影光学系（１２）の結像特性を独立して調
整し得る。
【００１２】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【００１３】図１において、７は全体として投影露光装
置を示し、液晶表示基板を製造するための大型の感光基
板に投影光学系のイメージフイールドより大きなマスク
上のパターンを露光する。照明光学系８からの光束９は
不図示のマスク上に照射される。照明されたマスクの像
は、投影光学系１２（例えば５つ）のそれぞれを介して
不図示の感光基板上に投影される。この投影光学系には
図のＹ方向に沿つて一列に、かつ、隣合う光学系どうし
がＸ方向に変位して配置されており、感光基板上での投
影像もこの配列に対応した配列となつている。また、マ
スクと感光基板とを投影光学系１２に対して同期して走
査することにより、マスクの全面を感光基板上に投影す
る。一方、露光用の照明光学系８から射出された複数の
光束９は、パターンを形成したマスク（図示せず）を保
持するマスクテーブル１０上の所定位置に配された複数
のスリツトマーク１１に照射される。
【００１４】図２に示すように、このスリツトマーク１
１は光透過性の長方形のスリツト状開口であり、透明部
材上に蒸着したクロム層に形成されている。図１に示す
ように、複数のスリツトマーク１１をそれぞれ透過した
複数の光束９は、５つの投影光学系１２にそれぞれ入射
する。光束９は投影光学系１２を介して、感光基板（図
示せず）を保持する基板テーブル１３上の所定位置に配
された複数のスリツトマーク１４にそれぞれ照射され
る。図３に示すように、このスリツトマーク１４はスリ
ツトマーク１１に対応した十字形のスリツト状開口であ
り、透明部材上に形成されている。図１に示すように、
このスリツトマーク１４を透過した光束９は、基板テー
ブル１３内のスリツトマーク１４直下に配された受光器
１５に入射し、受光器１５内の光電変換素子（図示せ
ず）で光電変換される。
【００１５】マスクテーブル１０には、図１に示すＸ、
Ｙ方向に駆動させる駆動系１６及び１７が配されてい
る。さらにマスクテーブル１０には、マスクテーブル１
０の移動量を検出する、例えば干渉計等でなる位置検出
装置１８及び１９が配置されている。
【００１６】位置検出装置１８及び１９が出力する信号
Ｓ１及びＳ２と、受光器１５が出力する信号Ｓ３とは、
信号処理部２０に入力される。信号処理部２０は、この
信号Ｓ１〜Ｓ３を処理してスリツトマーク１１及び１４
の位置ずれを検出する。信号処理部２０が出力する位置
ずれの信号Ｓ４は、制御部２１に入力される。制御部２
１は、位置ずれの信号Ｓ４に基づいて制御信号Ｓ５を投
影光学系１２に送出し、投影光学系１２の結像特性を調
整する。
【００１７】図４に示すように、スリツトマーク１１及
び１４は対の関係になつていると共に、投影光学系１２
を介して、共役の関係であり結像面となつている。スリ
ツトマーク１１は、その高さがマスクのパターン面の位
置と一致するように形成されている。スリツトマーク１
４は、その高さが感光基板の表面位置と一致するように
形成されている。
【００１８】以上の構成において、投影光学系１２の結
像特性を最適化する際には、複数の投影光学系１２のそ
れぞれについて、２ヶ所以上の位置ずれ量を検出できる
ように、マスク側、プレート側にスリツトマーク１１、
１４を１つの投影光学系１２当り２組以上配置すると共
に、次の手順で投影光学系１２の特性を計測する。
【００１９】すなわち、スリツトマーク１１を、投影光
学系１２を介してスリツトマーク１４に投影する。この
とき、マスクテーブル１０は、Ｘ及びＹ方向に移動させ
ることができる。次に、スリツトマーク１１の像でスリ
ツトマーク１４を走査する。
【００２０】これにより、信号処理部２０は、位置検出
装置１８及び１９から得られる位置情報と、受光器１５
で検出する光強度とを与えられて、図５に示すように、
マスクテーブル１０の位置に対して、スリツトマーク１
１及び１４のＸ及びＹ方向の位置が一致したとき、光強
度が山形状のピークを形成する特性曲線を得る。信号処
理部２０は、この特性曲線に基づいて、投影光学系１２
を介したときのスリツトマーク１１及び１４の位置ずれ
量を算出する。図６に示すように、このずれ量はＸ方向
においてはΔＸ、Ｙ方向においてはΔＹとして算出され
る。
【００２１】信号処理部２０は、１つの投影光学系１２
当り２点以上の位置ずれ量を検出する。制御部２１は、
この２点の位置ずれ量に基づいて、投影光学系１２の結
像特性の補正に必要な補正データを算出する。同様にし
て、制御部２１は、それぞれの投影光学系１２の結像特
性の補正に必要な補正データを算出すると、それぞれの
投影光学系１２の結像特性を補正する。
【００２２】これにより、複数の投影光学系１２のそれ
ぞれの結像特性が最適化されて、複数の投影光学系１２
による投影像を感光基板上で連続して均一に投影できる
ようになる。
【００２３】以上の構成によれば、マスクテーブル１０
及び基板テーブル１３上のほぼ共役な位置関係にある所
定位置にスリツトマーク１１及び１４をそれぞれ配し、
照明光学系８からの光束９でスリツトマーク１１を照明
することにより、投影光学系１２を介してスリツトマー
ク１４上に投影したスリツトマーク１１の像のスリツト
マーク１４に対する位置ずれを受光器１５で検出するこ
とにより、簡単な構成で、投影光学系１２の結像特性を
最適な状態に容易に補正できる。
【００２４】なお上述の実施例においては、スリツトマ
ーク１１が光束９を通す長方形のスリツト状開口でなる
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マスク
側のスリツトマークが光透過部とクロム層とを反転して
形成されたものであつても良い。この場合にも上述と同
様の効果を得ることができる。この場合、図７に示すよ
うに、マスクテーブル１０の位置に対して、スリツトマ
ーク１１及び１４の位置が一致したとき、光強度が谷形
状のボトムを形成する特性曲線が得られる。このボトム
の位置に基づいて位置ずれ量を算出することができる。
【００２５】また上述の実施例においては、１組のスリ
ツトマーク１１及び１４当たり１つの受光器１５を配す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図８
に示す投影露光装置２２のように、複数組のスリツトマ
ーク１１及び１４に対して共用する１つの受光器１５を
配するようにしても良い。この場合受光器１５は、複数
組のスリツトマーク１１及び１４に対して、検査順に相
対的に移動される。
【００２６】さらに上述の実施例においては、５つの投
影光学系１２を配する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、任意の数の投影光学系を配する場合にも
適用できる。
【００２７】すなわち、例えば図９に示すように、投影
露光装置２３は、投影光学系２４を１つだけ配されてい
る。マスクテーブル２５及び基板テーブル２６には、投
影光学系２４に入射する複数の光束９と同数組のスリツ
トマーク１１及び１４がそれぞれ配されている。
【００２８】さらに上述の実施例においては、複数の対
になるスリツトマークを配し、マスク側のスリツトマー
ク１１のスリツト像でプレート側のスリツトマーク１４
を走査して位置ずれを検出場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、基板テーブル１３にもＸ及びＹ方向
に大きく移動するＸＹテーブル及び位置検出装置を配置
すると共に、基板テーブル側にスリツトマーク１４と受
光部１５とを１つのみ配する場合にも適用できる。この
場合には、基板テーブル側のＸＹテーブルを駆動して所
定の検出位置に基板テーブル１３を移動させ、この後、
マスク側のスリツトマーク１１のスリツト像でスリツト
マーク１４を微小距離だけ走査して位置ずれ量を検出す
る。
【００２９】さらに上述の実施例においては、マスクテ
ーブル１０側のスリツトマーク１１が１本の長方形のス
リツトでなる場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、スリツトマーク１１に代えて、図１０に示すよう
に、マスクテーブル側のスリツトマーク２７が複数本
（ここでは３本）の長方形のスリツトでなるようにして
も良い。この場合には、スリツトが開口でなるか否かに
応じて図１１に示すように、光強度が山形状のピークを
３つ形成する特性曲線、又は図１２に示すように、光強
度が谷形状のピークを３つ形成する特性曲線が得られ、
スリツト本数による平均化が期待できる。
【００３０】さらに上述の実施例においては、液晶表示
装置を製造するための感光基板に露光する露光装置７に
本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えばプラズマデイスプレイを製造するため
の感光基板に露光する露光装置等、任意の露光対象に露
光する露光装置に広く適用できる。
【００３１】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、請求項１
に記載の走査型露光装置では、マスクテーブル及び基板
テーブル上のほぼ共役な位置関係にある所定位置に第１
及び第２の基準マークをそれぞれ配し、照明光学系から
の光束で第１の基準マークを照明することにより、投影
光学系を介して第２の基準マーク上に投影した第１の基
準マークの像の第２の基準マークに対する位置ずれを位
置ずれ検出手段で検出することにより、簡単な構成で、
投影光学系の結像特性を最適な状態に容易に補正し得る
投影露光装置を実現できる。
【００３２】請求項２に記載の走査型露光装置では、第
２の基準マークに結像する像の光強度がピークのときの
マスクテーブルの位置を検出して位置ずれを検出し得る
投影露光装置を実現できる。請求項３に記載の走査型露
光装置では、位置決めの際、投影光学系だけで調整が不
足するずれ成分をマスクと感光基板とで調整し得る投影
露光装置を実現できる。
【００３３】請求項４に記載の走査型露光装置では、投
影光学系のＸ及びＹ方向の位置ずれに加えて、光軸回り
の回転位置のずれ等を補正すると共に、第１及び第２の
基準マークの組数を多くするに従つて補正の精度を向上
させ得る投影露光装置を実現できる。請求項５に記載の
走査型露光装置では、複数の投影光学系のそれぞれが投
影するマスクの像を合成して大型の感光基板に同時に露
光すると共に、このときそれぞれのマスクの像を投影す
る投影光学系の結像特性を独立して調整し得る投影露光
装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投影露光装置の一実施例を示す全
体構成図である。
【図２】マスクテーブル側のスリツトマークの形状を示
す平面図である。
【図３】基板テーブル側のスリツトマークの形状を示す
平面図である。
【図４】マスクテーブル側のスリツトマークと基板テー
ブル側のスリツトマークとの位置関係がほぼ共役な位置
に配されていることを示す断面図である。
【図５】図３及び図４のスリツトマークを使用したと
き、受光器が受光する光強度の特性を示す特性曲線図で
ある。
【図６】マスクテーブル側のスリツトマークと基板テー
ブル側のスリツトマークとの位置ずれ量を示す略線図で
ある。
【図７】他の実施例による反転したスリツトマークをマ
スクテーブル側に使用したときの光強度の特性を示す特
性曲線図である。
【図８】他の実施例による投影露光装置を示す全体構成
図である。
【図９】他の実施例による投影露光装置を示す全体構成
図である。
【図１０】他の実施例によるマスクテーブル側のスリツ
トマークを示す平面図である。
【図１１】他の実施例によるスリツトマークをマスクテ
ーブル側に使用したときの光強度の特性を示す特性曲線
図である。
【図１２】他の実施例によるスリツトマークをマスクテ
ーブル側に使用したときの光強度の特性を示す特性曲線
図である。
【図１３】従来の露光装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１、８……照明光学系、２……フアイバ、３、１３、２
６……基板テーブル、４、１２、２４……投影光学系、
５……マスク、６、１５……受光器、７、２２、２３…
…投影露光装置、９……光束、１０、２５……マスクテ
ーブル、１１、１４、２７……スリツトマーク、１６、
１７……駆動系、、１８、１９……位置検出装置、２０
……信号処理部、２１……制御部。
───────────────────────────────────────────────────── 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 9/02 Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５ Ｘ (72)発明者 藤森 信孝 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 松浦 敏男 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】照明光学系からの光束でマスクを照明し、
    該マスクの像を投影光学系を介して感光基板上に投影す
    る投影露光装置において、 前記マスクを保持すると共に、前記投影光学系に対して
    所定の位置に配置されたマスクテーブルと、 前記感光基板を保持すると共に、前記投影光学系に対し
    て所定の位置に配置された基板テーブルと、 前記マスクテーブル上に配置された第１の基準マーク
    と、 前記投影光学系に対して前記第１の基準マークとほぼ共
    役な、かつ前記マスク及び前記感光基板の面内方向に対
    して前記第１の基準マークと所定の位置関係にある前記
    基板テーブル上の位置に配置された第２の基準マーク
    と、 前記照明光学系からの光束を前記第１の基準マークに照
    射し、前記投影光学系を介して前記第２の基準マーク上
    に前記第１の基準マークを投影した際の、前記第１の基
    準マークと第２の基準マークとの位置ずれを検出する位
    置ずれ検出手段と、 前記位置ずれに基づいて前記投影光学系の結像特性を補
    正する補正手段とを具えることを特徴とする投影露光装
    置。
  2. 【請求項２】前記第１及び第２の基準マークは、前記光
    束を透過するスリツト状の開口であり、前記位置ずれ検
    出手段は、前記第２の基準マークを透過した光束の光強
    度を検出する光電検出器であることを特徴とする請求項
    １に記載の投影露光装置。
  3. 【請求項３】前記投影露光装置は、前記位置ずれ検出手
    段による検出結果に基づいて、前記マスクと前記感光基
    板とを位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の
    投影露光装置。
  4. 【請求項４】前記第１及び第２の基準マークは、前記投
    影光学系に対して少なくとも２組配されていることを特
    徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
  5. 【請求項５】前記投影光学系は複数配置され、照明され
    た前記マスクの複数の領域の像を独立して前記複数の投
    影光学系のそれぞれを介して投影することを特徴とする
    請求項１に記載の投影露光装置。
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