JPH10208990A

JPH10208990A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10208990A
Application number: JP9017647A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kato; 正紀加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】装置内の経時的なドリフトが位置合わせに与
える影響を排除する。【解決手段】基板ステージ上の基準マーク１４１と、
基板位置を検出する第１の検出系と、基準マークと原版
マークとの相対位置を検出する第２の検出系と、固定マ
ーク４０１と、基準マークと固定マークとの相対位置を
検出する第３の検出系と、第３の検出系による相対位置
に関する情報に基づいて第１の検出系の検出信号と第２
の検出系の検出信号を補正する信号補正系と、原版と投
影光学系との間の露光光路中に設けられた平行平面板５
０１と、露光光路外に設けられた光路分割面または光路
合成面の境界面４１３を有する光学部材４１２とを備
え、光学部材と投影光学系との合成系は、原版マークと
基準マークとを光学的に共役にすると共に、固定マーク
と基準マークとを光学的に共役にし、平行平面板と投影
光学系との合成系は、原版の露光用パターン領域と感光
性基板の露光面とを光学的に共役にする投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光性基板の投影
露光装置に関し、特に基板ステージに基準マークを備え
た、大型の液晶パネル等の製造に用いられる基板用投影
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型の液晶パネル等の露光装置の基準位
置は、基板ステージ上に配置した基準マークにより定め
られ、その基準マークにより、投影光学系を通してレチ
クル即ち原版のアライメントマークと照合され、基板ス
テージ座標系における投影光学系を介したレチクルの位
置が求められる。

【０００３】更に、露光装置はプレートアライメント系
を有しており、プレート即ち感光性基板に２層目以上を
露光する際には、１層目に露光されたプレートの位置を
検出するため、基準マークを用いて、そのプレートアラ
イメント系の位置を検出する。

【０００４】このようにして、いわゆる露光装置におけ
るプレートアライメント系のベースラインが求まる。ベ
ースラインとは、対象物あるいは対象系を、ステージ座
標系の座標で表示したものであり、投影光学系の基準位
置に対するベクトル表示の一種である。

【０００５】一般には露光前に上記工程を経て、基板ス
テージ上に搬入されたプレート上のプレートアライメン
トマークをプレートアライメント系で観察してその位置
を計測し、上記ベースラインの値を用いてプレートの位
置合わせを行い、２層目以降の露光を開始する。しかし
特に大きな、しかも角形の基板の露光装置では、基板ス
テージのプレートを載置する位置に上下動する基準マー
クを設け、プレートが載置されていないときにその基準
マークを上方向にプレートの露光面が来るべき高さまで
アップさせてベースラインを計測し、載置されていると
きには下に退避させるようにしている。この構造により
基板ステージの大型化を避け、コストを低減し精度を高
めることができる。

【０００６】また特に複数枚のレチクルにて１画面を構
成する液晶パネル等の露光装置では、その複数枚のレチ
クルの位置を、レチクルを交換しながら、各レチクル毎
にアップした基準マークを用いて計測し、先に述べたプ
レートアライメント系の位置と各レチクルの位置をステ
ージ座標系にて検出し、いわゆる各レチクル毎のベース
ラインを求めている。

【０００７】各レチクルの位置を検出する方法は、例え
ば、特開昭６１−１４３７６０のように、基板ステージ
上に設けられた基準マークとその下方に設けられた受光
センサとにより、レチクル上のアランメイントマークと
の相対位置を検出したり、特開昭６３−２８４８１４の
ように、基準マーク上のスリットマークを基板ステージ
側より発光し、投影光学系を介して、レチクル上のアラ
イメントマークであるスリットマークとの相対位置を照
明光学系内にある受光センサにて検出する方法などがあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな従来の技術によれば、複数のレチクルを用いる場合
は、レチクルを交換する時間とプレートアライメント系
の位置を検出する時間とがかかり、更に、レチクル上の
異物検査等の時間を加えるとかなりの時間を要する。加
えて最近は、デバイスの最適化、パネルの大型化等によ
りレチクル枚数も４枚が普通であったものが、６枚とな
り、さらに多くの枚数を必要とするようになりつつあ
る。そこで、基準マークをアップしてレチクルのアライ
メントマーク、プレートアライメント系等の位置を検出
する場合に、各レチクルの位置とプレートアライメント
系の位置とを計測する時間がかなり長くなり、基準マー
クが上下動する機構であるためにステージの移動等によ
り力が加わったり、ステージの移動等による熱的な要因
を受け、基準マーク自体がドリフトを生じ、計測値が時
間が経てば経つほど変化してしまうと言った問題を生じ
てしまった。

【０００９】またこの種の露光装置は、レチクルの位置
をプレート（感光性基板）が基板ステージ上に無い状態
にて、複数枚のレチクルを順次レチクルアライメント系
を用いて所定の位置に置いて、その位置座標をステージ
干渉系で定めるため、各レチクルの複数箇所に配置され
たマーク（以下、レチクル多点計測マークと呼ぶ）を、
基板ステージ上の基準マークを用いて計測することによ
り、各レチクル間の位置を計測している。

【００１０】各レチクル毎に複数箇所計測するのは、レ
チクルの描画誤差等の影響を小さくする目的であり、実
際に露光されるパターン近傍に配置されることが望まし
い。こうして計測された各レチクル間の位置を用いて、
露光の際には、例えば、１枚目のレチクルと２枚目以降
のレチクルを同じ位置にセットすることにより正確に画
面を継ぎ合わせることができる。

【００１１】また、このときの２枚目以降のレチクルの
位置は、レチクル多点計測マークと基準マークとの位置
を検出する系とは別に用意される、レチクルのみを計測
し位置合わせを行うレチクルアライメント系により定め
られる。即ち、先に述べた、計測結果分補正された位置
にレチクルをセットし、この位置はレチクルアライメン
ト系を介して制御される。

【００１２】また露光の際に、基板ステージの移動を伴
う、いわゆるステップを行ったときに生ずる基板ステー
ジのねじれ（ヨーイング）を基板ステージの干渉計にて
計測し、レチクルを回転することにより補正している。
この補正は、レチクルアライメント系内にあるマーク指
標に対するレチクルアライメントマーク位置にソフト
的、又はハード的にオフセットをもたせ、そのオフセッ
ト位置にレチクルを、例えばモーターや、押し引きバネ
等のメカ駆動系にて回転させている。

【００１３】しかしながら、この場合にはレチクルアラ
イメント系自身がメカニカルなかなり大型のベースの上
に形成され、光学系を介して、基準となるマーク指標と
レチクルアライメントマークの位置ずれを計測している
為、時間、温度等によるレチクルアライメント系のベー
スの変形、光学系の経時変化、更には、レチクルアライ
メント系内にあるマーク指標とレチクルのレチクルアラ
イメントマーク間が長い為に生ずる揺らぎ、振動等によ
る、変動、ドリフトを起こしてしまうという問題があっ
た。

【００１４】更に、基板が基板ステージ上に載置された
状態では、基準マークがステージの下方にダウンし、そ
の上には基板があるために基準マークを観察することが
できず、レチクルアライメント系に異常があった場合で
も基板を一度ステージ上から排出した上で、基準マーク
をアップさせ、レチクルの多点計測を実行しなければな
らず、多くの時間を費やすことになる。

【００１５】加えて、例えばプレートアライメント系
や、レチクルアライメント系が長時間使用することによ
って変動してしまい、再びベースラインを計測する場合
でも、従来の系では先に計測したレチクルの多点計測用
マークを複数点計測しなければならず、ベースライン計
測にも長時間を要してしまうことになる。

【００１６】そこで本発明は、投影露光装置に経時的に
生じ得る装置内のドリフトが基板等の位置合わせに与え
る影響を排除ないしはごく小さくすることを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による露光装置は、図２に示さ
れるように、所定の露光用パターンが形成された原版１
２１を露光光によって照明する露光用照明系１００と、
該露光用照明系によって照明された前記原版上の露光用
パターンの像を感光性基板２０２（図１）上に形成する
投影光学系１１２とを備え、前記原版上の露光用パター
ンを前記感光性基板上に露光する露光装置において；前
記感光性基板を載置すると共に前記投影光学系の像面に
沿って移動する基板ステージ２０１と；前記基板ステー
ジに設けられた基準マーク１４１と；前記感光性基板の
位置を検出すると共に前記基準マークに対する位置を検
出する第１の位置検出系１３１、１３２、１３３（図
１）と；前記投影光学系を通ると共に前記基準マークと
前記原版との間に形成される検出光路を介して、前記基
準マークと前記原版上に形成された原版マーク１２１
ａ、１２１ｂ（図３）との相対位置を光学的に検出する
第２の位置検出系と；パターンの投影のために前記原版
が載置される位置と投影光学系との間に固設された固定
マーク４０１、４０２（図５）と；前記投影光学系を通
ると共に前記基準マークと前記固定マークとの間に形成
される検出光路４５１（図５）を介して、前記基準マー
クと前記固定マークとの相対位置を光学的に検出する第
３の位置検出系と；前記第３の位置検出系にて得られる
前記基準マークと前記固定マークとの相対位置に関する
情報に基づいて、前記第１の位置検出系から出力される
基準マークと感光性基板との相対位置に関する第１の基
準マーク検出信号と、前記第２の位置検出系から出力さ
れる前記基準マークと前記原版マークとの相対位置に関
する第２の基準マーク検出信号との少なくとも一方を補
正する信号補正系と；前記原版が載置される位置と前記
投影光学系との間、または前記投影光学系と前記基板ス
テージとの間のいずれかの露光光路中に設けられた平行
平面板５０１と；前記原版が載置される位置と前記投影
光学系との間の露光光路外に設けられた光路分割面また
は光路合成面の境界面４１３（図５）を有する光学部材
４１２（図５）とを備え；前記光学部材は、前記境界面
と前記基準マークとの間では前記第２の位置検出系の検
出光路と前記第３の位置検出系の検出光路とが共用する
検出光路４５１を形成すると共に、前記境界面と前記原
版マークとの間では前記第２の位置検出系の専用検出光
路４５２（図５）を形成し、さらに前記境界面と前記固
定マークとの間では前記第３の位置検出系の専用検出光
路４５３（図５）を形成し；前記光学部材と前記投影光
学系との合成系は、前記原版マークと前記基準マークと
を光学的に共役にすると共に、前記固定マークと前記基
準マークとを光学的に共役にし；前記平行平面板と前記
投影光学系との合成系は、前記原版の露光用パターン領
域と前記感光性基板の露光面とを光学的に共役にするこ
とを特徴とする。

【００１８】このように構成すると、固定マークと第３
の位置検出系及び信号補正系を備えるので、基準マーク
のドリフトによる測定誤差が補正され、かつ平行平面板
と光学部材を備えるので、原版マークと基準マーク、固
定マークと基準マークとをそれぞれ光学的に共役にする
ことができ、原版の露光用パターンと基板の露光面とを
光学的に共役にできる。さらに投影光学系を光学部材を
含めて無収差に構成し、基板への露光に供する露光領域
は、平行平面板を用いることにより、やはり無収差の合
成系とすることができる。

【００１９】以上の装置において、請求項２に係る発明
のように、前記基準マークは、前記基板ステージ上に保
持される前記感光性基板の露光面とほぼ同一の高さとな
る位置に設けられ；前記第２の位置検出系は、露光波長
を持つ光で前記基準マークと前記原版上に形成された原
版マークとの相対位置を検出し；前記第３の位置検出系
は、露光波長を持つ光で前記基準マークと前記固定マー
クとの相対位置を検出するように構成してもよい。

【００２０】このように構成すると、図２に示されるよ
うに、基板ステージ２０１上の基準マーク１４１が原版
マーク１２１ａ、１２１ｂと、また固定マーク４０１、
４０２と、露光波長の光について共役になるので、露光
時と同じ良好な結像を示す状態で相対位置の検出ができ
る。

【００２１】また、請求項３に係る発明による露光装置
は、以上に加えて第２の位置検出系と第３の位置検出系
とが、ほぼ同時に各相対位置を検出可能に構成される。
この場合は、各相対位置をほぼ同時に検出可能である
ので検出に要する時間を短縮できる。

【００２２】請求項４に係る発明では、以上に加えて前
記第３の位置検出系は、前記第２の位置検出系と共用す
る前記基準マーク照明系を有し；該基準マーク照明系
は、前記第２の位置検出系にて前記基準マークと前記原
版との相対位置を検出する際には、露光波長を持つ光に
よって前記原版上に形成された原版マークを前記投影光
学系と前記光学部材を介して照明し；前記第３の位置検
出系にて前記基準マークと前記固定マークとの相対位置
を検出する際には、露光波長を持つ光によって前記固定
マークを前記投影光学系と前記光学部材を介して照明す
るようにしてもよい。

【００２３】この場合は、露光波長の光を用いるので露
光時と同じ状態で相対位置の検出をすることができる。

【００２４】請求項５に係る露光装置のように、請求項
４の発明について、前記第３の位置検出系は、前記第２
の位置検出系と共用する前記露光用照明系内部に設けら
れた光電検出器を有し；前記光電検出器は、前記投影光
学系と前記光学部材を介して前記固定マーク上に形成さ
れる前記基準マークの像と前記固定マークとからの光
を、前記露光用照明系の１部を介して受光するようにし
てもよく、このようにすると、構成部材が少なくなり製
造が容易になる。

【００２５】請求項６に係る露光装置では、請求項１か
ら請求項３の装置について、前記露光用照明系は、前記
原版上に形成される原版マークと、前記投影光学系を介
して前記基準マークとを照明すると共に、前記固定マー
クと、前記投影光学系と前記光学部材を介して前記基準
マークとを照明し；前記第３の位置検出系は、前記第２
の位置検出系と共用する光電検出器を有し；前記光電検
出器は、前記第２の位置検出系にて前記基準マークと前
記原版との相対位置を検出する際には、前記投影光学系
と前記光学部材を介して前記基準マーク上に形成される
前記原版マークの像と前記基準マークとからの光を受光
し；前記第３の位置検出系にて前記基準マークと前記固
定マークとの相対位置を検出する際には、前記投影光学
系と前記光学部材を介して前記基準マーク上に形成され
る前記固定マークの像と前記基準マークとからの光を受
光することを特徴とする。

【００２６】請求項７に係る露光装置では、前記露光用
照明系は、前記原版上に形成される原版マークと、前記
投影光学系と前記光学部材を介して前記基準マークとを
照明し；前記第３の位置検出系は、前記固定マークと、
前記投影光学系と前記光学部材を介して前記基準マーク
とを照明する固定マーク照明系とを有し；前記第３の位
置検出系は、前記第２の位置検出系と共用する光電検出
器を有し；前記光電検出器は、前記第２の位置検出系に
て前記基準マークと前記原版との相対位置を検出する際
には、前記投影光学系と前記光学部材を介して前記基準
マーク上に形成される前記原版マークの像と前記基準マ
ークとからの光を受光し；前記第３の位置検出系にて前
記基準マークと前記固定マークとの相対位置を検出する
際には、前記投影光学系と前記光学部材を介して前記基
板マーク上に形成される前記固定マークの像と前記基準
マークとからの光を受光することを特徴とする。

【００２７】請求項８に係る露光装置では、請求項６ま
たは請求項７の装置について、前記第３の位置検出系
は、前記基準マークと前記光電検出器との間に配置され
た前記第２の位置検出系と共用するライトガイド部材を
有することを特徴とする。

【００２８】このようにすると、ライトガイド部材を有
するので、光電検出器を基板ステージの中に納めること
ができ、さらにライトガイド部材が光ファイバー状の部
材を含む場合は、光電検出器の熱の装置に与える影響を
除去することができる。

【００２９】請求項９に係る露光装置では、前記ライト
ガイド部材は、前記投影光学系と前記光学部材を介して
前記基準マーク上に形成される前記固定マークの像と前
記基準マークとの各拡大像を前記光電検出器の受光面上
に形成する拡大光学系を有することを特徴としており、
このようにすると、拡大光学系を有するので検出の精度
が上がる。

【００３０】請求項１０に係る液晶表示装置の製造方法
では、以上いずれかの露光装置を用いて、前記原版上の
パターンを前記平行平面板及び投影光学系を介して前記
感光性基板上に露光する工程を含む。

【００３１】この発明では、固定マークを備えた装置を
用いるので、高品質の液晶表示装置を高いスループット
で製造することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。

【００３３】図１は、本発明による露光装置の構成を示
す概略図である。この実施の形態では、超高圧水銀ラン
プ等の光源１０１、反射鏡１０２、コリメートレンズ１
０３、オプティカルインテグレーター１０４、ハーフミ
ラー１０７、リレーレンズ１０８、レチクルブラインド
１０９、レチクルブラインド結像光学系１１０及び反射
鏡１１１を含む照明光学系１００、コンデンサレンズ１
１３（図１には不図示、図２参照）そして投影光学系１
１２、プレートステージ２０１が、光源１０１の光路中
に以上の順に配置されている。

【００３４】反射鏡１１１またはコンデンサレンズ１１
３と投影光学系１１２の間の光路中には、不図示の原版
ステージが設けられており、その上に、投影すべきパタ
ーンの形成されたレチクル１２１、１２２、１２３、１
２４が順次載置されるように構成されている。

【００３５】前記レチクルを載置する位置と投影光学系
１１２との間の、露光領域には平行平面板５０１が設け
られている。この実施の形態では、投影光学系１１２の
レンズとほぼ同一径の、所定厚さを与える互いに平行な
表面と裏面を有する円板を、その表面・裏面と直交する
２つの平行面で切断し対称な２個の半月板をそぎ落とし
た残りの小判状の平面板としたものを用いている。この
小判状の部分は、この投影光学系の基板への露光領域を
カバーするのに十分な面積を有する。

【００３６】投影光学系１１２は、この平行平面板５０
１と合わせた合成光学系として、露光波長を有する光に
対して良好な結像を示す光学系に構成され、基板ステー
ジ２０１上に載置される基板２０２の露光面と、レチク
ル１２１のパターンとが共役になるように配置されてい
る。平行平面板５０１は、図１、図２には、投影光学系
１１２とレチクル位置との間に設けられる場合が示され
ているが、投影光学系１１２とプレート２０２の位置と
の間であってもよい。要は、合成光学系として良好な結
像を示すように構成されればよい。

【００３７】さらに、反射鏡１０２とコリメートレンズ
１０３の間には、シャッター３０１が設けられている。
このシャッターは光源１０１側にミラー面が形成されて
おり、必要に応じてメイン照明系１００の光路をこのシ
ャッターにより遮断すると、前記ミラー面がその光路に
対して所定の角度をもって設定されて、光源１０１から
の光束が照明光学系１００の外部に取り出されるように
なっている。取り出された光束は集光レンズ３０２によ
り、光ファイバー３０３の入射端に集光されるように構
成されている。シャッター３０１としては、複数例えば
３枚の羽根を有する回転シャッターが用いられる。

【００３８】ハーフミラー１０７は、やはり照明光学系
内の光束を外部に導くためのもので、導き出された光束
は結像光学系のレンズ１０６を介して、基板２０２の面
と共役な結像面を有する例えば光電変換素子のような受
光素子１０５の受光面に結像されるように構成されてい
る。図２では受光素子１０５は、ＣＣＤのような撮像素
子ではなく、光強度を検出するフォトマル（フォトマル
チプライヤ）などを用いる場合で示されている。

【００３９】さらに投影光学系１１２の周囲には、プレ
ートステージをその真下に設定したときに、そのステー
ジ上に載置されるプレート（基板）のほぼ四隅の僅かに
内側に位置するように４個のプレートアライメント系が
配置されている（１３１、１３２、１３３の３個のみ図
示、１３４は投影光学系の陰に隠れている）。

【００４０】また、プレートステージの位置を座標系で
計測するために、プレート干渉系２０３が設けられてい
る。

【００４１】ここで、基板を載置するように表面が平坦
に形成されたプレートステージ２０１には、基板が載置
されていないときにステージの表面から突出し、基板が
載置されるときには基板載置の邪魔にならないようにス
テージの内部に退避するように構成された基準マーク１
４１（図２）が設けられている。

【００４２】また、投影光学系１１２とプレートステー
ジ２０１との間には、投影光学系１１２用のオートフォ
ーカス系２０４が設けられている。

【００４３】図５に、平行平面板５０１周辺部分の拡大
図を示す。図中、レチクル１２１が載置されるべき位置
と投影光学系１１２との間の、前記半月板をそぎ落とし
た部分がカバーする投影光学系の領域、即ち露光光路外
の領域には、ビームスプリッター４１２が設けられてい
る。ビームスプリッター４１２は、光路分割面である境
界面４１３を有する、例えばハーフプリズムのような光
学部材である。このビームスプリッター４１２は、直角
２等辺角形の断面を有する２個のプリズムが、その斜面
で接合された光学部材として構成されており、その斜面
にハーフミラーの境界面４１３が形成されている。光学
部材４１２は、投影光学系１１２から光軸方向に出射さ
れる検出光４５１を受光し、境界面４１３を透過してマ
ーク１２１ａの方向に向かう光４５２と、境界面４１３
で反射して固定マーク４０１の方向に向かう光４５３と
に分割する。

【００４４】ここで、光学部材４１２と投影光学系１１
２との合成系は、露光波長を有する光に対して無収差な
光学系に構成される。また、前記基準マーク１４１と、
レチクルの位置合わせ用マーク１２１ａ、１２１ｂと
が、境界面４１３を透過する前記合成系を介して共役に
なるように構成され配置されている。また平行平面板５
０１と光学部材４１２は、投影光学系１１２と合成した
とき同一パワーとなるように構成されている。即ち例え
ば同一材料の光学ガラスで同一厚さに作られている。こ
のように構成されているので、後述の図３に示されるよ
うな投影露光用パターンの周辺部の枠に形成されたレチ
クルの位置合わせ用マーク１２１ａ、１２１ｂの他、投
影露光用パターンの領域にそのパターンと隣接して形成
された多点計測用マーク１２５も、前記合成光学系を介
して基準マーク１４１他により計測することができる。

【００４５】また、境界面４１３により反射される前記
合成光学系を介して共役な位置に、固定マーク４０１、
４０２（図１では、４０１はレチクル１２１に隠れてい
る）が、原版ステージに対して固定的に設けられてい
る。

【００４６】以上、境界面４１３は合わせプリズムの接
合面に形成されたハーフミラーの例を示したが、フレー
ム枠に張られた、ハーフミラーとして作用する薄膜であ
ってもよい。この場合は薄膜の光学的パワーはほぼゼロ
であるので、平行平面板５０１は、実質的に不要とな
る。

【００４７】この装置でレチクル１２１、１２２、１２
３、１２４上のパターンをプレートステージ上に載置さ
れたプレート（感光性基板）に投影露光する場合には、
光源１０１の光を露光用の波長（例えばｇ線、ｈ線、ｉ
線）に、例えばコリメートレンズ１０３とオプティカル
インテグレータ１０４の間の光路中に設けられる不図示
の干渉フィルタ等により選択し、前記照明光学系１００
を介して、レチクルステージ上に載置されたレチクル１
２１等を照明し、そのレチクル上のパターンは、投影光
学系１１２により、プレートステージ２０１上に載置さ
れたプレート２０２上（図１に点線で図示）に転写され
る。この露光動作を図１に示されるように、複数例えば
４枚のレチクル１２１、１２２、１２３、１２４を用い
て、継ぎ露光を行うことにより、大きな液晶パネルが形
成されることとなる。

【００４８】この露光装置におけるベースラインの計測
をする際には、まずプレート２０２がプレートステージ
２０１上に無い状態にて、基準マーク１４１をアップさ
せる。このとき、基準マーク１４１の面が、ほぼ投影光
学系１１２の焦点面になるようにアップする。

【００４９】基準マーク１４１を上下動するような構造
にすれば、先に述べたようにステージの大型化を避ける
ことができるし、基準マークの数を複数、例えば２つと
し、それらの間隔をプレートアライメント系１３１と１
３２との間隔とほぼ同一になるように定めれば、基準マ
ークを用いてプレートアライメント系１３１、１３２、
１３３、１３４の位置をプレート干渉系２０３により計
測するときに、プレートステージ２０１を移動する距離
を小さくでき、装置のスループットを高めることができ
る。

【００５０】次に、図２に示す第１の実施の形態によ
り、基準マーク１４１を用いた固定マーク４０１、４０
２、及びレチクルの位置合わせ用マーク１２１ａ、１２
１ｂの位置の計測について説明する。

【００５１】まず、前述のメイン照明系１００内のシャ
ッター３０１のミラー面にて反射された光を集光レンズ
３０２を介して光ファイバー３０３にてプレートステー
ジ２０１上の基準マーク１４１に導き、これを照明す
る。なお、光ファイバー３０３の出射端はプレートステ
ージ２０１の面に平行に向けられており、その先にはコ
ンデンサレンズ３０５と反射鏡３０６が設けられてい
る。反射鏡３０６により照明光束は基準マーク１４１に
向けられるように構成されている。ここで、照明光は、
不図示の干渉フィルタ等により、露光波長に選択されて
いる。照明された基準マーク１４１の像は、投影光学系
１１２とビームスプリッター４１２（図５参照）を介し
て、２つの光路方向に分割され、一方は固定マーク４０
１上に結像され、他方はレチクル上のレチクルマーク１
２１ａあるいは１２１ｂ上に結像する。

【００５２】ここで、図５において固定マーク４０１を
透過する光４５３は、受光レンズ１７１を介して光電変
換素子１６１に受光される。光電変換素子１６１として
は、シリコンフォトダイオード等が用いられる。これ
は、メイン照明光学系１００と違って、境界面４１３の
透過率と反射率をほぼ半々にとれる、即ち、かなり強い
光を固定マーク４０１に照射できるので、フォトマルほ
ど微弱な光を検出する受光素子とする必要がないからで
ある。ただしフォトマルを用いてもよい。

【００５３】一方図２に示されるように、レチクルの位
置合わせ用マーク１２１ａあるいは１２１ｂを透過した
光は、照明光学系１００の一部、この実施の形態ではコ
ンデンサレンズ１１３、反射鏡１１１、レチクルブライ
ンド結像光学系１１０、レチクルブラインド１０９、リ
レーレンズ１０８、を介して、ハーフミラー１０７で反
射され、光電変換素子１０５により受光される。光電変
換素子１０５としては、フォトマル等が用いられる。メ
イン照明系１００内では、露光光の損失を抑えるため
に、ハーフミラー１０７としては透過率が反射率に比べ
てかなり大きいミラーを採用するので、微弱な光を検出
できるフォトマル等が用いられる。

【００５４】図３に、レチクル１２１、１２２、１２
３、１２４上に形成された各マークの例を示す。図中、
露光用パターンを避けた周辺部の正方形の環状枠の一方
の対向する枠上にはレチクルの位置合わせ用マーク１２
１ａ、１２１ｂが形成された長方形の窓、他方の対辺の
枠にはレチクルアライメント系用の十文字のレチクルア
ライメントマーク１２１ｃ、１２１ｄの形成された正方
形の窓があり、さらに環状枠内側の領域内の露光用パタ
ーン（不図示）の近傍には複数のレチクル多点計測マー
ク１２５（２個を図示）が形成されている。

【００５５】ここで、基準マーク１４１のパターン、固
定マーク４０１のパターン及びレチクル位置合わせ用マ
ーク１２１ａ、１２１ｂは、それぞれ例えば図４（ａ）
に示されているようなスリットマークｉ、ｉｉ、ｉｉｉ
である。ここで基準マークは、ｉに示されるように円形
の視野中のスリット、固定マークとレチクル位置合わせ
用マークはそれぞれｉｉ、ｉｉｉに示されるように正方
形の視野中の、基準マークと同一形状のスリットとして
示されている。

【００５６】ここで、プレートステージ２０１を走査す
ることにより、ｉの基準マークのスリットと、ｉｉの固
定マークあるいはｉｉｉのレチクル位置合わせ用マーク
が重なり再び離れる際の受光素子１０５にて検出される
信号は、図５の（ｂ）に示されるような左右対称の山型
の信号が２つ連なった信号になる。この山型の信号のあ
る高さ（丸印で示すレベル）で水平に切ったスライスレ
ベルによる中点の検出等を行うことにより、干渉計２０
３にてステージの位置座標を計測することができる。

【００５７】このように固定マーク４０１、４０２及び
レチクル位置合わせ用マーク１２１ａ、１２１ｂの基準
マーク１４１を用いた計測を行う。ここで、固定マーク
を２つ設けているのは、２つの固定マークを投影光学系
１１２の光軸対称に配置することにより、投影光学系１
１２の光軸の位置を固定点と考えられるようにしたため
であり、さらにレチクルの位置合わせのために、レチク
ルの２カ所のＸ、Ｙ方向座標を計測することにより、Ｘ
方向位置、Ｙ方向位置、ローテーションを計測可能とし
たためである。

【００５８】次に、基準マーク１４１を用いて、プレー
トアライメント系１３１、１３２、１３３、１３４（図
１においてアライメント系１３４は投影光学系１１２に
隠れている）の位置を計測する。この計測は、通常プレ
ートのアライメントを行うマークと同様のマークを基準
マーク１４１に配置しておけば、プレートのアライメン
トを行うのと同様に、例えば画像処理、レーザ光による
回折光検出等の通常の信号処理を行うことにより、プレ
ートアライメント系の位置を計測することができる。

【００５９】続いて、レチクル１２１のレチクル多点計
測用マーク１２５の位置を、基準マーク１４１を平行平
面板５０１のカバーする露光領域に動かして、複数点検
出しプレートステージ干渉計２０３で座標を求め、さら
にこの位置をレチクルアライメント系でマーク１２１
ｃ、１２１ｄを用いて計測すれば、ある位置に置いたレ
チクル１２１でのベースラインが計測されたことにな
り、さらにこのときのレチクル位置合わせマークと基準
マークの相対位置も検出されたことになる。

【００６０】次に、レチクル１２１をレチクル１２２と
交換し、まずレチクルアライメント系でレチクルアライ
メントマーク１２２ｃ，１２２ｄを観察し、レチクル１
２２の該マークをレチクル１２１の該マークと同位置に
置き、次に固定マーク４０１の位置とレチクル１２２の
位置合わせ用マーク１２２ａ（１２１ａに対応する１２
２上の不図示のマーク）の位置を基準マーク１４１を用
いて検出し、更に、固定マーク４０２の位置とレチクル
１２２の位置合わせ用マーク１２２ｂ（１２１ｂに対応
する１２２上の不図示のマーク）を基準マーク１４１を
用いて検出することにより、先に基準マーク１４１を用
いて計測された、固定マーク４０１、４０２の位置との
差が求まり、この差分が基準マーク１４１のドリフト量
として計測されることとなる。この差分がゼロとなるよ
うにオフセット制御すれば、良いことになる。

【００６１】このときレチクル１２２の位置合わせ用マ
ーク１２２ａと固定マーク間の相対位置も同時に計測さ
れる。続いてレチクル１２２のレチクル多点計測用マー
ク１２５の複数点を基準マーク１４１を用いて計測し、
レチクル１２２のレチクル１２１に対するＸ、Ｙ方向の
シフトと回転量が計算されることとなる。このときのレ
チクル１２２の位置合わせマーク１２２ａ、１２２ｂに
対応させることにより、レチクル１２２の位置合わせ用
マークのＸ、Ｙ方向のシフト（回転量）を求めることが
できる。

【００６２】以下、レチクル１２２をレチクル１２３と
交換し、同様のことを行えば、はじめに計測した固定マ
ーク４０１、４０２の位置との差を求めることができ
る。以下レチクル１２４でも同様である。

【００６３】こうして、得られた各レチクルに対応した
ドリフト量を表したのが、図６のグラフである。横軸は
時間であるが、固定マーク、各レチクルマーク、プレー
トアライメント系を計測している時間に対応するところ
に、Ｓ１〜Ｓ５、Ｒ１１〜Ｒ４２、Ｐ１〜Ｐ２を記して
ある（Ｐ３、Ｐ４も適宜固定マーク計測の間に計測する
が、図６では不図示）。このようなデータにより、各計
測点でのドリフト量を例えば直線近似、２次近似等の補
間により求めることも可能であり、ドリフトに適した補
間方法を行えば、基準マーク１４１にドリフトが生じて
もごく小さな影響のみにとどめることが可能となる。更
に、固定マーク４０１、４０２等での計測の間隔を短く
すれば、より正確なオフセット量を求めることができ
る。

【００６４】なお、信号補正系は、例えば図２の光電変
換素子１０５からの位置信号と図１のプレート干渉計か
らの出力信号を受信して、図６のグラフに示すような補
間による補正を行う不図示の制御系である。

【００６５】以上のように計測された各レチクルを用い
て、露光を開始する。まず、基準マーク１４１を下方に
ダウンさせステージ２０１の中に退避させる。次に露光
を行うプレート（基板）をステージ２０１上に載置す
る。更に、レチクル１２１を、先にレチクル１２１の多
点計測時に求めた計測値に基づいた量だけレチクルアラ
イメント系にオフセットをもたせ、所定の位置にレチク
ル１２１を移動させ露光を行う。

【００６６】更に、レチクル１２２と交換し、レチクル
１２２に対して多点計測された値分だけ、レチクルアラ
イメント系にオフセットを加え、所定の位置にレチクル
１２２を移動させ露光を行う。同様に、レチクル１２
３、レチクル１２４についても露光動作を繰り返す。

【００６７】以上は、ファースト露光の場合であり、セ
カンド露光、つまり重ね露光の場合には、レチクル１２
１にて露光する前に、ファースト時に露光されたプレー
トアライメントマークをプレートアライメント系にて計
測することにより、基板の位置合わせを行い露光を開始
する。

【００６８】更に、継続的に装置を使用した場合には、
例えばロットの切れ目等に再び、ベースラインを計測す
る。この時には、先に述べた順にてベースライン計測を
行わずに、予め計測してある固定マーク４０１、４０２
とレチクルの位置合わせマーク１２１ａ、１２１ｂとを
基準マーク１４１を用いて計測することにより、レチク
ルの多点計測用マーク１２５を計測すること無しに、各
マーク間をキャリブレーションできることとなる。つま
りは、基準マーク１４１を用い、固定マーク４０１、４
０２、レチクルの位置合わせ用マーク１２１ａ、１２１
ｂ、プレートアライメント系１３１〜１３４の位置を計
測すれば、よいこととなる。この動作を各レチクルにて
実行すればベースラインが計測されることとなる。

【００６９】図７は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態は、固定マーク４０１を独立に照明する
独立の固定マーク照明光学系を備える。この固定マーク
照明光学系は、図２に示したものと同様にシャッター３
０１により光束を集光レンズ３０２と光ファイバー３０
３を介してメイン照明系から引き出すように構成されて
いる。ただしこの実施の形態では、光ファイバー３０３
の出射端は、レチクル１２１を載置する位置と投影光学
系１１２との間に導かれている。ここには固定マーク４
０１、光学部材４１２が図５に示される例と同様に配置
されている。

【００７０】ここで、本実施の形態では、光学部材４１
２は光分割部材ではなく、光合成部材として作用する。
なお図中、光学部材４１２を透過した光は、平行平面板
５０１を透過しているかのように示されているが、これ
は図示し易いように光学部材と平行平面板を上下にずら
して示したものであり、実際は光学部材４１２は平行平
面板５０１の半月状にそぎ落とした領域に設けられてお
り、図７では光学部材４１２が平行平面板５０１の手前
あり、それを光学部材４１２の側から見ている。

【００７１】光ファイバー３０３の出射端からの光束は
コンデンサレンズ３１１により、固定マーク４０１に照
射される。固定マーク４０１を出た光は、光学部材４１
２の境界面４１３（図５参照）で反射され、投影光学系
１１２に向かう。

【００７２】一方、レチクルの多点計測用マーク１２
５、及びレチクル１２１の位置合わせ用マーク１２１
ａ、１２１ｂを照明する照明光学系としては、メイン照
明光学系１００が用いられる。この照明光を用い上記マ
ークを照明し、それらマークを出た光は光学部材４１２
に入射し、境界面４１３を透過し、投影光学系１１２に
向かう。

【００７３】固定マーク４０１及び上記レチクル上のマ
ークと、ステージ２０１上の基準マーク１４１は、共役
関係にあるように配置されているので、投影光学系１１
２を介して基準マーク１４１上に固定マーク４０１及
び、レチクル位置合わせマーク１２１ａまたは１２１
ｂ、レチクルの多点計測用マーク１２５が結像される。

【００７４】さらにこれらの像は画像検出系により検出
される。この実施の形態では、画像検出系は、ステージ
２０１に埋設してある反射鏡３２１拡大光学系３２２及
び撮像素子１６２とで構成されている。基準マーク１４
１上に結像された像、及び基準マーク１４１の像は、反
射鏡３２１拡大光学系３２２を介して撮像素子１６２上
に結像され検出される。本実施の形態でも、レチクル位
置合わせ用マーク１２１ａと、固定マーク４０１は、同
時に観察可能である。

【００７５】図８は、本発明の第３の実施の形態であっ
て、図２の第１の実施の形態と同様に、メイン照明系内
のシャッター３０１にて反射した光を、集光レンズ３０
２、光ファイバー３０３、コンデンサレンズ３０５、反
射鏡３０６を介してステージ２０１上の基準マーク１４
１に導き、これを露光波長に選択された照明光で照明す
る。

【００７６】この実施の形態では、ビームスプリッタ４
１２はレチクル１２１の載置される位置と投影光学系１
１２の間に設けられており、その境界面４１３は投影光
学系１１２を基板ステージ２０１の方から透過して来た
光を、平行平面板５０１の半月形にそぎ落とされた部分
の側面に平行な方向に反射するような向きに配置されて
いる。図８では、固定マーク４０１は平行平面板の厚さ
を一辺の長さとする正方形のガラス板に形成され、その
ガラス板の一辺が平行平面板の側面に貼り付けられて構
成されている。

【００７７】前述のように照明された基準マーク１４１
の像は、平行平面板５０１を含まない投影光学系１１２
を介して、ビームスプリッタ４１２により、一方は境界
面４１３で反射され、固定マーク４０１の方に偏向さ
れ、投影光学系１１２のほぼ焦点位置に配置された固定
マーク４０１上に結像され、他方は境界面４１３を透過
し、レチクル１２１上の位置合わせマーク１２１ａに結
像する。

【００７８】境界面４１３を透過し、固定マーク４０１
と拡大光学系３２２を介して共役な位置に、ＣＣＤ等の
撮像素子１６２が設けられている。固定マーク４０１及
びレチクルの位置合わせマーク１２１ａと、基準マーク
１４１の転写像を再びビームスプリッタ４１２、拡大光
学系３２２を介して、撮像素子１６２にて受光する。即
ち、固定マーク４０１の像は境界面４１３を透過して、
レチクルの位置合わせマーク１２１ｂの像は境界面で反
射されて、両者が合成されて撮像素子１６２に向かう。

【００７９】更に、レチクル多点計測用マーク１２５に
ついては、基準マーク１４１が前述のように照明され、
平行平面板５０１を含む投影光学系１１２を介して、レ
チクル１２１にある多点計測用マーク１２５に基準マー
ク１４１の像が結像される。その像とレチクル多点計測
用マーク１２５の像からの光を、メイン照明系１００内
に配置したフォトマル等の光電変換素子１０５により受
光する構成は、図２の第１の実施の形態と同様である。

【００８０】図９、図１０、図１１は、本発明の第４の
実施の形態を示す。本実施の形態ではいずれも、基準マ
ーク１４１等、固定マーク４０１等、更にレチクル多点
計測用マーク１２５等、レチクルの位置合わせ用マーク
１２１ａ等を検出する受光系が共通で、かつ１つしかな
いものである。

【００８１】まず図９は、メイン照明光にて照明された
固定マーク４０１とレチクルの位置合わせ用マーク１２
１ａをビームスプリッタ４１２にて合成し、さらに平行
平面板５０１を含まない投影光学系１１２を介して、ス
テージ２０１上の基準マーク１４１をスリットスキャン
や、ナイフエッジ等の走査することによる基準マークを
透過する光強度を検出する系であり、基準マーク１４１
を透過した光を光ファイバー３０４にて光電変換素子１
６１に導く構成である。

【００８２】光学部材４１２は、レチクル１２１の載置
位置と投影光学系１１２の間に図７の実施の形態と同様
に配置されている。この場合も光合成部材として作用す
る。ただし、固定マーク４０１は基準マーク１４１と共
役な位置である点は同様であるが、メイン照明光で照明
されるように、メイン照明光の光路中に配されており、
その像が写し込まれた光が反射鏡４１４により光学部材
４１２の方向に偏向されるように配置されている。

【００８３】基準マーク１４１の下には、光束を基板ス
テージ２０１に平行な方向に偏向するように配置された
反射鏡３２１、偏向された光束をコリメートするコリメ
ートレンズ３２３、その光を入射端に受光して光電変換
素子１６１に導く光ファイバー３０４が設けられてい
る。光電変換素子１６１は、ステージ２０１の中に設け
てもかまわないが、本実施の形態では、受光素子である
光電変換素子１６１自身の発熱による熱膨張を小さくす
るために、熱の影響を受けない場所に光ファイバー３０
４にて導くこととしたものである。

【００８４】図１０は、図９の実施の形態の変形例であ
り、受光センサ部としてステージ２０１に埋設されたＣ
ＣＤ等の撮像素子１６２を用い、基準マーク１４１の像
を拡大して撮像素子１６２へ導く拡大光学系３２２を設
けている。いわゆる画像処理を行うことにより、各マー
クを計測する方式である。固定マーク４０１の配置は、
図９と同一である。

【００８５】図１１は、図２に示した第１の実施例の変
形例と見ることもできる例であり、固定マーク４０１と
基準マーク１４１の相対位置検出系は、レチクル１２１
に光を透過させる部分を設けることにより、照明系内に
あるフォトマル等の光電変換素子１０５にて基準マーク
１４１と各マークを同一の受光素子で受光することが可
能となる。

【００８６】この例では、光学部材４１２は図５に示す
のと同一の構成を有するが、固定マーク４０１は直角２
等辺３角形の断面を有するプリズムの等辺の一方の辺面
に設けられており、光学部材４１２に向いている。位置
は境界面４１３を介して基準マーク１４１と共役な位置
である。また該プリズムの斜辺は固定マークの像を写し
込んだ光を全反射して投影光学系１１２の光軸方向に向
けるように配置されている。

【００８７】図１２は、本発明の第５の実施の形態を示
す。本実施の形態は、基準マーク１４１と、固定マーク
４０１、レチクル位置合わせ用マーク１２１ａを同時に
検出し、更に、その基準マーク１４１の反投影光学系側
に設けられた受光系３２４により、レチクルの多点計測
マーク１２５も計測され、さらに、露光中を含む常時
に、レチクルの位置合わせ用マーク１２１ａと固定マー
ク４０１を計測できるレチクルアライメント系２１２を
追加した系である。この実施の形態では、レチクルアラ
イメントマークとレチクル位置合わせ用マークは共通に
用いられる。

【００８８】レチクルの位置合わせ用マーク１２１ａと
固定マーク４０１を照明する照明系には、メイン照明光
を用い、基準マーク１４１上に結像された各マークの像
と基準マーク１４１とを拡大光学系３２４を介して撮像
素子１６２上に結像させ、いわゆる画像処理を行うこと
により、各マークと基準マーク１４１の相対位置を同時
に計測し、更に、レチクル多点計測用マーク１２５と基
準マーク１４１もメイン照明光を用い、同撮像素子１６
２にて計測される。

【００８９】ここでは、いわゆる画像検出系を用いた
が、先に述べた、ステージスキャン等による検出系であ
っても構わない。さらに、ここでは、先のビームスプリ
ッタ４１２を用いて、レチクルの位置合わせ用マーク１
２１ａと固定マーク４０１を常時観察、計測可能なレチ
クルアライメント系２１２を用いている。

【００９０】ここで、このレチクルアライメント系２１
２について説明する。この系は、メイン照明系で用いる
例えば、水銀ランプ等の光源１０１から、露光光以外の
波長を干渉フィルタ３３１にて取り出し、光ファイバー
３０３にて、レチクルアライメント系２１２内に導いて
いる。レチクルアライメント系２１２内の照明系にて、
ビームスプリッタ４１２を介して、レチクルの位置合わ
せ用マーク１２１ａと固定マーク４０１を照明し、各マ
ーク像を同ビームスプリッタ４１２にて合成させ、対物
レンズ３４１等を介してＣＣＤ１６５にて各マークの合
成像が検出されることとなる。

【００９１】ここで、レチクルアライメント系２１２内
の波長を非露光光としたのは、露光中も観察可能とした
ためである。但し、不図示の別光源で、露光光と同じ波
長を選択しても構わない。この場合には、感光対策の為
に、露光中は、不図示のシャッター（例えば光学部材４
１２と投影光学系１１２との間に設けられる）等によ
り、アライメント光が基板２０２（図１）に到達しない
ようにすればよい。さらに、別光源であれば、レチクル
アライメント系２１１内の照明系を用いることにより、
メイン照明光を用いること無しに、ステージ２０１上の
基準マーク１４１と、レチクルの位置合わせ用マーク１
２１ａと、固定マーク４０１、をステージ２０１上に埋
設した光学系を介して検出でき、さらにレチクルの位置
合わせマーク１２１ａと固定マーク４０１も同時に、レ
チクルアライメント系２１２にて観察、計測可能にな
る。

【００９２】この実施の形態によれば、露光の際にも、
レチクルアライメント系２１１内に配置したマーク指標
を用いずに、先に述べた固定マーク４０１、４０２を用
いて、レチクルアライメントの位置合わせマークとの位
置を計測、制御するために、レチクルアライメント系２
１１の変形等の経時変化の影響を受けずにレチクルアラ
イメントを実行できることとなる。更に、基準マーク１
４１を用いて、固定マークとレチクルの位置合わせ用マ
ークを同じ検出系にて、ほぼ同時に検出することも可能
であるため、計測時間を短縮することもでき、更に、あ
る設定された間隔でベースライン計測をするときのベー
スライン計測時間も短縮できる。加えて、レチクルの位
置合わせマークを用いたアライメントは、固定マーク
と、レチクルの位置合わせマークを観察することができ
るため、メンテナンス性も十分向上する。また、基準マ
ークの位置ズレに関係無く固定マークとレチクル位置合
わせマークの相対位置を検出可能であり、精度的にみて
も有利である。

【００９３】以上述べたように構成すれば、基準マーク
をアップしてレチクルマーク、プレートアライメント系
等の位置を検出する場合に、各レチクルの位置とプレー
トアライメント系の位置とを計測する時間が、例えば、
レチクル枚数の増加等により、多くなり、ステージの移
動等による外力の影響や、その他熱的な要因により、基
準マーク自体のドリフトが大きく発生した場合であって
も、各レチクル毎に固定マークを用いてキャリブレーシ
ョンを行うことにより、その複数枚のレチクルにていわ
ゆるベースラインを計測した場合のドリフトの影響は、
レチクル１枚分の、しかも固定マークと基準マークの計
測とそのレチクルにて計測される最後の計測の間の極短
期間しか影響を受けないことになる。また、その固定マ
ークの位置を計測した値を用いて、その間を補間するこ
とにより、更に詳細なドリフト量を推定できる。また、
装置のタクトタイムを低下させること無く、装置のメン
テナンス性を向上することもできる。

【００９４】以上の実施の形態では、平行平面板５０１
と固定マーク４０１とを別体として示したが、これらを
一体に形成してもよい。また、平行平面板５０１は投影
光学系１１２に対してプレートステージ２０１側に配置
してもよい。要は、プレートの表面と一致するような高
さにアップした基準マーク１４１とレチクル多点計測マ
ーク１２５及びレチクル位置合わせマーク１２１ａ他が
共役になり、同一平面で計測できるように、ビームスプ
リッタ４１２の厚さを設定してやればよい。

【００９５】以上におけるドリフトとは、複数のレチク
ルについてベースラインを計測する場合の基準マークの
経時的変化や、露光の際に、レチクルのアライメントを
行う、レチクルアライメント系の揺らぎ、振動、変形等
によるドリフトを含む。

【００９６】更に本発明によれば、露光の際にも、レチ
クルアライメント系内に配置したマーク指標を用いず
に、先に述べた固定マークを用いて、レチクルアライメ
ントの位置合わせマークとの位置を計測、制御するため
に、レチクルアライメント系の変形等の経時変化の影響
を受けずにレチクルアライメントを実行できることとな
る。また、従来型のレチクルアライメント系にて制御し
た場合であっても、別系統のレチクル位置計測手段を有
することとなるため、ベースライン計測時に駆動量の確
認が容易に行えるというメリットもある。更に、固定マ
ーク自身が複数あり、各々の固定マークが例えば、年単
位にわずかにドリフトが生ずることになっても、ある決
められたレチクル（テストレチクル等）を用いれば、装
置に設定された固定マークの位置と前記レチクルとを比
較することにより、容易にキャリブレーションすること
も可能となる。更に、基準マークを用いて、固定マーク
とレチクルの位置合わせ用マークを同じ検出系にて、ほ
ぼ同時に検出することも可能であるため、計測時間を短
縮することもでき、更に、ある設定された間隔でベース
ライン計測をするときのベースライン計測時間も短縮で
きる。加えて、レチクルの位置合わせマークを用いたア
ライメントは、固定マークと、レチクルの位置合わせマ
ークを観察することができるため、メンテナンス性も十
分向上することとなる。

【００９７】さらに、例えば基準マークのドリフト量が
安定したところで、２カ所に配置された固定マークを基
準マークを用いて計測することにより、投影光学系の倍
率のキャリブレーションに用いることもできる。

【００９８】さらには、固定マークと基準マークとの計
測系を用いて、プレートステージの上下動による信号強
度の変化を計測し、投影光学系のピント位置を求め、斜
入射型のオートフォーカス系の較正を行うことも可能に
なる。

【００９９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定マー
クは交換されるレチクルとは別のマークとして装置に固
定されているので、たとえ基準マークが上下動できる構
造のためにドリフトしたとしても、相対的な位置関係の
計測に実質的に影響を与えない構成をとることが可能に
なる。また光学部材と平行平面板を備えるので、原版上
の露光領域にあるマークと基準マーク、光学部材を通し
た原版上の位置合わせマークと基準マーク、固定マーク
と基準マークとをそれぞれ光学的に共役にすることがで
き、原版の露光用パターンと基板の露光面とを光学的に
共役にできる。さらに投影光学系は光学部材を含めて良
好な結像を示す収差に構成するが、基板への露光に供す
る露光領域は、平行平面板を用いることにより、やはり
良好な結像を示す収差の合成系とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の概略を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図３】本発明に用いるレチクルの窓を示す図である。

【図４】本発明に用いる基準マークのパターンと固定マ
ークのパターンの例及びそれらを走査したときに受光素
子で検出される信号の例を示す図である。

【図５】図２の平行平面板周辺の構成、特に光学部材の
拡大図である。

【図６】各レチクルに対応するドリフト量を表すグラフ
を示す線図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態の概略構成図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施の形態、基準マークと他の
マークを１つの共通の受光系で受光する実施の形態の概
略構成図である。

【図１０】第４の実施の形態の変形例である。

【図１１】第４の実施の形態の別の変形例である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態、基準マークと固
定マークとレチクル位置合わせ要マークを同時に検出す
る場合の概略構成図である。

【符号の説明】

１００照明光学系１０５、１６１、１６２、１６５受光素子１１２投影光学系１２１、１２２、１２３、１２４レチクル１２１ａ、１２１ｂレチクル位置合わせ用マーク１２５レチクル多点計測用マーク１３１、１３２、１３３、１３４プレートアライメン
ト系１４１基準マーク２０１プレートステージ２０２基板２１１、２１２レチクルアライメント系３０１シャッター３０３、３０４光ファイバー４０１、４０２固定マーク４１２光学部材４１３境界面５０１平行平面板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の露光用パターンが形成された原版
を露光光によって照明する露光用照明系と、該露光用照
明系によって照明された前記原版上の露光用パターンの
像を感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、前記
原版上の露光用パターンを前記感光性基板上に露光する
露光装置において；前記感光性基板を載置すると共に前
記投影光学系の像面に沿って移動する基板ステージと；
前記基板ステージに設けられた基準マークと；前記感光
性基板の位置を検出すると共に前記基準マークに対する
位置を検出する第１の位置検出系と；前記投影光学系を
通ると共に前記基準マークと前記原版との間に形成され
る検出光路を介して、前記基準マークと前記原版上に形
成された原版マークとの相対位置を光学的に検出する第
２の位置検出系と；パターンの投影のために前記原版が
載置される位置と投影光学系との間に固設された固定マ
ークと；前記投影光学系を通ると共に前記基準マークと
前記固定マークとの間に形成される検出光路を介して、
前記基準マークと前記固定マークとの相対位置を光学的
に検出する第３の位置検出系と；前記第３の位置検出系
にて得られる前記基準マークと前記固定マークとの相対
位置に関する情報に基づいて、前記第１の位置検出系か
ら出力される基準マークと感光性基板との相対位置に関
する第１の基準マーク検出信号と、前記第２の位置検出
系から出力される前記基準マークと前記原版マークとの
相対位置に関する第２の基準マーク検出信号との少なく
とも一方を補正する信号補正系と；前記原版が載置され
る位置と前記投影光学系との間、または前記投影光学系
と前記基板ステージとの間のいずれかの露光光路中に設
けられた平行平面板と；前記原版が載置される位置と前
記投影光学系との間の露光光路外に設けられた光路分割
面または光路合成面の境界面を有する光学部材とを備
え；前記光学部材は、前記境界面と前記基準マークとの
間では前記第２の位置検出系の検出光路と前記第３の位
置検出系の検出光路とが共用する検出光路を形成すると
共に、前記境界面と前記原版マークとの間では前記第２
の位置検出系の専用検出光路を形成し、さらに前記境界
面と前記固定マークとの間では前記第３の位置検出系の
専用検出光路を形成し；前記光学部材と前記投影光学系
との合成系は、前記原版マークと前記基準マークとを光
学的に共役にすると共に、前記固定マークと前記基準マ
ークとを光学的に共役にし；前記平行平面板と前記投影
光学系との合成系は、前記原版の露光用パターン領域と
前記感光性基板の露光面とを光学的に共役にすることを
特徴とする、露光装置。
【請求項２】前記基準マークは、前記基板ステージ上
に保持される前記感光性基板の露光面とほぼ同一の高さ
となる位置に設けられ；前記第２の位置検出系は、露光
波長を持つ光で前記基準マークと前記原版上に形成され
た原版マークとの相対位置を検出し；前記第３の位置検
出系は、露光波長を持つ光で前記基準マークと前記固定
マークとの相対位置を検出することを特徴とする、請求
項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記第２の位置検出系と前記第３の位置
検出系とが、ほぼ同時に各相対位置を検出可能に構成さ
れたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載
の露光装置。
【請求項４】前記第３の位置検出系は、前記第２の位
置検出系と共用する前記基準マーク照明系を有し；該基
準マーク照明系は、前記第２の位置検出系にて前記基準
マークと前記原版との相対位置を検出する際には、露光
波長を持つ光によって前記原版上に形成された原版マー
クを前記投影光学系と前記光学部材を介して照明し；前
記第３の位置検出系にて前記基準マークと前記固定マー
クとの相対位置を検出する際には、露光波長を持つ光に
よって前記固定マークを前記投影光学系と前記光学部材
を介して照明することを特徴とする、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】前記第３の位置検出系は、前記第２の位
置検出系と共用する前記露光用照明系内部に設けられた
光電検出器を有し；前記光電検出器は、前記投影光学系
と前記光学部材を介して前記固定マーク上に形成される
前記基準マークの像と前記固定マークとからの光を、前
記露光用照明系の１部を介して受光することを特徴とす
る、請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】前記露光用照明系は、前記原版上に形成
される原版マークと、前記投影光学系を介して前記基準
マークとを照明すると共に、前記固定マークと、前記投
影光学系と前記光学部材を介して前記基準マークとを照
明し；前記第３の位置検出系は、前記第２の位置検出系
と共用する光電検出器を有し；前記光電検出器は、前記
第２の位置検出系にて前記基準マークと前記原版との相
対位置を検出する際には、前記投影光学系と前記光学部
材を介して前記基準マーク上に形成される前記原版マー
クの像と前記基準マークとからの光を受光し；前記第３
の位置検出系にて前記基準マークと前記固定マークとの
相対位置を検出する際には、前記投影光学系と前記光学
部材を介して前記基準マーク上に形成される前記固定マ
ークの像と前記基準マークとからの光を受光することを
特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
露光装置。
【請求項７】前記露光用照明系は、前記原版上に形成
される原版マークと、前記投影光学系と前記光学部材を
介して前記基準マークとを照明し；前記第３の位置検出
系は、前記固定マークと、前記投影光学系と前記光学部
材を介して前記基準マークとを照明する固定マーク照明
系とを有し；前記第３の位置検出系は、前記第２の位置
検出系と共用する光電検出器を有し；前記光電検出器
は、前記第２の位置検出系にて前記基準マークと前記原
版との相対位置を検出する際には、前記投影光学系と前
記光学部材を介して前記基準マーク上に形成される前記
原版マークの像と前記基準マークとからの光を受光し；
前記第３の位置検出系にて前記基準マークと前記固定マ
ークとの相対位置を検出する際には、前記投影光学系と
前記光学部材を介して前記基板マーク上に形成される前
記固定マークの像と前記基準マークとからの光を受光す
ることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の露光装置。
【請求項８】前記第３の位置検出系は、前記基準マー
クと前記光電検出器との間に配置された前記第２の位置
検出系と共用するライトガイド部材を有することを特徴
とする、請求項６または請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】前記ライトガイド部材は、前記投影光学
系と前記光学部材を介して前記基準マーク上に形成され
る前記固定マークの像と前記基準マークとの各拡大像を
前記光電検出器の受光面上に形成する拡大光学系を有す
ることを特徴とする、請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の露光装置を用いて、前記原版上のパターンを前記平
行平面板及び投影光学系を介して前記感光性基板上に露
光する工程を含む、液晶表示装置の製造方法。