JPH10284416A - 走査型露光装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長尺鏡の面精度によらずに、高精度に走査露光
することができる走査型露光装置を提供する。 【解決手段】パターンが形成されたマスク５と、パター
ンの像を感光基板６に投影する投影光学系と、投影光学
系に対してマスクと感光基板とを同期して投影光学系の
光軸と直交する第１方向ｙに移動させる第１移動機構と
を備えた走査型露光装置において、第１方向ｙに沿って
固設され、マスク５と対向する反射面を有した第１の反
射鏡７と、第１方向ｙに沿って固設され、感光基板６と
対向する反射面を有した第２の反射鏡８と、第１移動機
構による移動に応じて、マスクと第１の反射鏡との距離
を検出する第１の干渉系Ｉ_myと、第１移動機構による移
動に応じて、感光基板と第２の反射鏡との距離を検出す
る第２の干渉系Ｉ_pyと、両干渉系Ｉ_my、Ｉ_pyの検出結果
に基づいて求められた、両反射面の平面度差に関するデ
ータを記憶する記憶手段２６とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型露光装置に関
し、特に走査途中におけるマスクステージとプレートス
テージとの位置ずれの補正に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】最近の液晶基板の大型
化に対応するために、特願平８−１８４１１３号には、
マスクの法線と走査方向との双方に直交する横方向につ
いてのマスクとプレートとの間の相対的な位置ずれを計
測するための基準となる、走査方向に延びた長尺鏡の面
精度を厳しくすることなく、走査露光する技術が開示さ
れている。しかし、この技術においては、長尺鏡に短い
周期のうねりがある場合に、マスクとプレートとの間の
横ずれを無視できるレベルに高精度に保つことが出来な
いという不都合があった。本発明はこの問題点に鑑み、
長尺鏡の面精度によらずに、高精度に走査露光すること
ができる走査型露光装置とその手法を提供することを課
題とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、一実施例を表す図１に
対応付けて説明すると、パターンが形成されたマスク
（５）と、前記マスクのパターンの像を感光基板（６）
に投影する投影光学系と、前記投影光学系に対して前記
マスクと前記感光基板とを同期して前記投影光学系の光
軸と直交する第１方向に移動させる第１移動機構とを備
えた走査型露光装置において、前記第１方向に沿って固
設され、前記マスクの所定の端面と対向する反射面を有
した第１の反射鏡（７）と、前記第１方向に沿って固設
され、前記感光基板の所定の端面と対向する反射面を有
した第２の反射鏡（８）と、前記第１移動機構による前
記移動に応じて、前記マスクの所定の端面と前記第１の
反射鏡との距離に関する量を検出する第１の干渉系（Ｉ
_my、Ｉ_ck、Ｉ_x1、Ｉ_x2）と、前記第１移動機構による前
記移動に応じて、前記感光基板の所定の端面と前記第２
の反射鏡との距離に関する量を検出する第２の干渉系
（Ｉ_py、Ｉ_ck、Ｉ_x1、Ｉ_x2）と、前記第１の干渉系と前
記第２の干渉系との検出結果に基づいて求められた、前
記第１の反射鏡の前記反射面と前記第２の反射鏡の前記
反射面との平面度差に関するデータを記憶する記憶手段
（２６）とを設けたことを特徴とする走査型露光装置で
ある。

【０００４】本発明はまた、マスク（５）のパターンの
像を投影光学系により感光基板（６）に投影するととも
に、前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光基板
とを同期して前記投影光学系の光軸と直交する第１方向
に移動させて前記マスクのパターンの像を露光する走査
型露光方法において、前記マスクの所定の端面と対向す
る反射面を有し前記第１方向に沿って固設された第１の
反射鏡（７）と、前記マスクの所定の端面との距離に関
する量を前記移動に応じて検出する第１ステップと、前
記感光基板の所定の端面と対向する反射面を有し前記第
１方向に沿って固設された第２の反射鏡（８）と、前記
感光基板の所定の端面との距離に関する量を前記移動に
応じて検出する第２のステップと、前記第１、第２ステ
ップの検出結果に基づいて、前記第１の反射鏡の前記反
射面と前記第２の反射鏡の前記反射面との平面度差に関
するデータを求めるステップとを含むことを特徴とする
走査型露光方法である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。図１に本発明による走査型露光装置の一実
施例の概略構成を示す。以下の説明では、走査方向、す
なわち縦方向をｘ軸とし、マスク５と同一面内において
ｘ軸に直交する横方向をｙ軸とし、マスク５の法線方向
をｚ軸とする座標系をとっている。超高圧水銀ランプ等
の光源（不図示）から射出された照明光は、光ファイバ
ー等（不図示）を介して、５つ照明光学系（不図示）に
導かれる。各照明光学系は、それぞれフライアイレン
ズ、視野絞り等（不図示）を含んで構成される。各照明
光学系から射出されたそれぞれの照明光は、マスク５上
の異なる照明領域１４ａ〜１４ｅを均一に照明する。マ
スク５を通過した各光束は、それぞれ等倍正立の結像を
行う５つの投影レンズ部を有した投影光学系ＰＬ（図９
参照）を介して、感光基板であるプレート６上の異なる
露光領域１５ａ〜１５ｅを露光し、こうしてマスク５上
の照明領域１４ａ〜１４ｅのパターンの像をプレート６
上に結像する。各照明領域１４ａ〜１４ｅはそれぞれ分
離して配置されているが、各照明領域１４ａ〜１４ｅの
ｘ方向の幅をｘ方向に積算した積算幅は、同一の幅を持
ってｙ方向に連続するように形成されている。

【０００６】各照明光学系と各投影光学系は、架台１に
よって支持されている。架台１には、駆動装置（不図
示）によってｘ方向に走行駆動されるキャリッジ２が搭
載されており、このキャリッジ２に、マスクステージ３
とプレートステージ４とが保持されている。マスクステ
ージ３にはマスク５が保持されており、プレートステー
ジ４にはプレート６が保持されており、こうしてキャリ
ッジ２をｘ方向に走査することにより、マスク５上のパ
ターンの全体がプレート６上に転写される。マスクステ
ージ３は、微動機９〜１１を介してキャリッジ２に支持
されており、すなわちｘ方向微動機９によってマスクス
テージ３のｘ方向の位置を微動し、ｙ方向微動機１０，
１１によってマスクステージ３のｙ方向の位置とｚ軸回
りの回転方向とを微動できるように構成されている。

【０００７】一方、プレートステージ４は、プレート６
の厚みムラや傾きの影響を補正し、同時にマスクパター
ンの結像面に一致させるために、３つ以上のｚ方向微動
機（不図示）を介してキャリッジ２に支持されており、
こうしてｚ方向の微動（オートフォーカス）と、ｘ軸回
り及びｙ軸回りの傾斜角度（オートレベリング）を調節
できるように構成されている。また架台１には、マスク
用長尺鏡７とプレート用長尺鏡８が固定されている。両
長尺鏡７，８はｘ方向に長く延びた反射鏡であり、その
反射面の法線はｙ方向を向いている。マスク用長尺鏡７
はマスクステージ３に対向して配置され、プレート用長
尺鏡８はプレートステージ４に対向して配置されてい
る。

【０００８】図９は、図１の走査型露光装置を部分的に
表わした斜視図である。投影光学系ＰＬは、照明領域１
４ａ〜１４ｅのそれぞれの領域を通過した光束をプレー
ト６に投影するため千鳥状に配置された５つの投影レン
ズ部を有している。なお、図９では５つの投影レンズ部
を代表して投影光学系ＰＬと表わしており、また、投影
光学系ＰＬの光軸をＡＸと示している。図９から明らか
なように、マスク用長尺鏡７とプレート用長尺鏡８と
は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する第１の方向で
あるＸ方向に沿って配設されている。

【０００９】図１に戻ってマスクステージ３とプレート
ステージ４の位置と姿勢は、次のように６つの干渉計Ｉ
_x1、Ｉ_x2、Ｉ_cx、Ｉ_my、Ｉ_py及びＩ_ckによって監視され
ている。先ず差動型干渉計Ｉ_x1は、マスクステージ３と
プレートステージ４とのｘ方向の相対的な位置ずれ（縦
ずれ）を計測するためのものである。すなわち架台１に
固定されたレーザー光源（不図示）から射出されたレー
ザー光束は、架台１に固定されたビームスプリッタ１６
ａにより分割され、分割された各光束は、それぞれ架台
１に固定された反射鏡１６ｂ，１６ｄで反射し、それぞ
れマスクステージ３とプレートステージ４とに固定され
反射鏡１６ｃ，１６ｅで反射し、往路を逆進してビーム
スプリッタ１６ａで合成されて干渉し、干渉計Ｉ_x1のレ
シーバ（不図示）に入射する。

【００１０】差動型干渉計Ｉ_x2は、干渉計Ｉ_x1とはｙ方
向に異なる位置において、マスクステージ３とプレート
ステージ４とのｘ方向の相対的な位置ずれ（縦ずれ）を
計測するためのものである。すなわち干渉計Ｉ_x2用のレ
ーザー光束は、ビームスプリッタ１７ａにより分割さ
れ、分割された各光束は、それぞれ反射鏡１７ｂ，１７
ｄで反射し、それぞれマスクステージ３とプレートステ
ージ４とに固定され反射鏡１７ｃ，１７ｅで反射し、往
路を逆進してビームスプリッタ１７ａで合成され、干渉
計Ｉ_x2のレシーバに入射する。なお、マスクステージ３
に固定した反射鏡１６ｃと１７ｃとの間隔と、プレート
ステージ４に固定した反射鏡１６ｅと１７ｅとの間隔は
等しく、以降この間隔をＨとする。マスクステージ３上
の反射鏡１６ｃ、１７ｃ及びプレートステージ４上の反
射鏡１６ｅ、１７ｅの位置は、各ステージ３，４の中心
から等距離にあることが望ましい。

【００１１】測長型干渉計Ｉ_cxは、キャリッジ２の移動
距離を計測するためのものである。すなわち干渉計Ｉ_cx
用のレーザー光束は、ビームスプリッタ１８ａにより分
割され、分割された各光束は、それぞれ架台１に固定さ
れた反射鏡１８ｂ，１８ｄで反射し、一方の光束はマス
クステージ３上に固定された反射鏡１８ｃで反射し、他
方の光束は投影光学系に固定された固定鏡１８ｅで反射
し、両光束は往路を逆進してビームスプリッタ１８ａで
合成されて干渉し、干渉計Ｉ_cxのレシーバに入射する。
こうして干渉計Ｉ_cxによって、マスクステージ３と固定
鏡１８ｅとのｘ方向の距離が計測される。

【００１２】測長型干渉計Ｉ_myは、マスクステージ３と
マスク用長尺鏡７とのｙ方向の距離を計測するためのも
のである。また測長型干渉計Ｉ_pyは、プレートステージ
４とプレート用長尺鏡８とのｙ方向の距離を計測するた
めのものである。両干渉計Ｉ_my，Ｉ_pyは同様の構成であ
るので、干渉計Ｉ_myについての説明をかっこ外に記載
し、干渉計Ｉ_pyについての説明をかっこ内に記載する。
すなわち干渉系Ｉ_my（Ｉ_py）用のレーザ光束はマスクス
テージ３（プレートステージ４）に固定されたビームス
プリッタ１９ａ（２０ａ）により２つの光束に分割され
る。この２つの光束の内のビームスプリッタ１９ａ（２
０ａ）を透過した光束は、マスクステージ３（プレート
ステージ４）上に配設されたλ／４板１９ｄ（２０ｄ）
を通り、マスクステージ３（プレートステージ４）上に
配設された反射鏡１９ｂ（２０ｂ）で反射し、再びλ／
４板１９ｄ（２０ｄ）を通る。λ／４板１９ｄ（２０
ｄ）を通った光束は、ビームスプリッタ１９ａ（２０
ａ）と、マスクステージ３（プレートステージ４）上に
配設されたコーナキューブ１９ｃ（２０ｃ）と、ビーム
スプリッタ１９ａ（２０ａ）とをそれぞれ反射してλ／
４板１９ｄ（２０ｄ）を通り反射鏡１９ｂ（２０ｂ）で
反射し、λ／４板１９ｄ（２０ｄ）、ビームスプリッタ
１９ａ（２０ａ）をそれぞれ通り干渉系Ｉ_my（Ｉ_py）の
レシーバに入射する。

【００１３】ビームスプリッタ１９ａ（２０ａ）により
分割された光束の内のビームスプリッタ１９ａ（２０
ａ）で上方に反射された光束は、λ／４板１９ｅ（２０
ｅ）を通り長尺鏡７（８）で反射し、λ／４板１９ｅ
（２０ｅ）とビームスプリッタ１９ａ（２０ａ）とをそ
れぞれ通りコーナキューブ１９ｃ（２０ｃ）で反射す
る。コーナキューブ１９ｃ（２０ｃ）で反射された光束
は、ビームスプリッタ１９ａ（２０ａ）とλ／４板１９
ｅ（２０ｅ）とをそれぞれ通り、長尺鏡７（８）で反射
して、λ／４板１９ｅ（２０ｅ）を通りビームスプリッ
タ１９ａ（２０ａ）で反射されて干渉系Ｉ_my（Ｉ_py）の
レシーバに入射する。これにより、ビームスプリッタ１
９ａ（２０ａ）により２つの光束に分割された光束は、
再びビームスプリッタ１９ａ（２０ａ）で合成されて干
渉してレシーバに入射する。

【００１４】差動型干渉計Ｉ_ckは、両長尺鏡７，８を介
して、マスクステージ３とプレートステージ４とのｙ方
向の相対的な位置ずれを計測するためのものである。す
なわち干渉計Ｉ_ck用のレーザー光束は、ビームスプリッ
タ２１ａにより分割され、分割された各光束は、それぞ
れ架台１に固定された反射鏡２１ｂ，２１ｄで反射し、
一方の光束はマスクステージ３上の反射鏡２１ｃで反射
し、マスク用長尺鏡７で反射する。他方の光束はプレー
トステージ４上の反射鏡２１ｅで反射し、プレート用長
尺鏡８で反射する。両光束は往路を逆進してビームスプ
リッタ２１ａで合成されて干渉し、干渉計Ｉ_ckのレシー
バに入射する。なお、マスクステージ３に固定したコー
ナキューブ１９ｃと反射鏡２１ｃとのｘ方向の間隔と、
プレートステージ４に固定したコーナキューブ２０ｃと
反射鏡２１ｅとのｘ方向の間隔は等しく、以降この間隔
をＬとする。

【００１５】キャリッジ２の位置をｘとし、マスクステ
ージ３とプレートステージ４とのｘ方向の相対的な位置
ずれ量（縦ずれ量）をΔＸ（ｘ）とし、ｙ方向の相対的
な位置ずれ量（横ずれ量）をΔＹ（ｘ）とし、ｚ軸回り
の相対的な角度ずれ量をΔＴ（ｘ）とする。また両長尺
鏡７，８の平面度差をΔｈ（ｘ）とする。平面度差Δｈ
とは、マスク用長尺鏡７の反射面とプレート用長尺鏡８
の反射面とのｙ方向の相対的な位置ずれ量（横ずれ量）
である。各干渉計Ｉ_x1、Ｉ_x2、Ｉ_cx、Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ck
の計測値をそれぞれ同じ文字を用いて、Ｉ_x1、Ｉ_x2、Ｉ
_cx、Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ckと表すと、 ΔＸ（ｘ）＝（Ｉ_x1＋Ｉ_x2）／２ ‥‥（１） ΔＴ（ｘ）＝（Ｉ_x1−Ｉ_x2）／Ｈ ‥‥（２） ΔＹ（ｘ）＝Ｉ_my−Ｉ_py−Δｈ（ｘ） ‥‥（３） となる。

【００１６】上記（１）〜（３）式のうち、（１）式の
縦ずれΔＸと（２）式の角度ずれΔＴの値は、干渉計Ｉ
_x1，Ｉ_x2の計測値から直ちに得られる。また（３）式の
横ずれΔＹについては、平面度差Δｈがキャリッジ２の
位置ｘの関数として、制御装置２５内の記憶装置２６内
に格納されており、このΔｈ（ｘ）と干渉計Ｉ_my，Ｉ_py
の計測値とから、横ずれΔＹを求めている。こうしてｘ
−ｙ面内での縦ずれΔＸと横ずれΔＹと角度ずれΔＴに
対して、制御装置２５によって微動機９〜１１を駆動
し、マスクステージ３の位置をｘ−ｙ面内で微調整する
ことにより、走査露光時のマスクステージ３とプレート
ステージ４との相対的な位置関係を一定に保っている。

【００１７】以下に、両長尺鏡７，８の平面度差Δｈ
（ｘ）の求め方について説明する。この平面度差Δｈ
（ｘ）は、各長尺鏡７，８自体の鏡面形状と、各長尺鏡
７，８の架台１への取り付け姿勢に依存する。本実施例
は、一方において各長尺鏡７，８自体の鏡面形状を連続
的に測定し、他方において各長尺鏡７，８を架台１に取
り付けたときの平面度差Δｈ（ｘ）を離散的に測定し、
しかる後に離散的に求められた平面度差Δｈの各区間内
を、両長尺鏡７，８の連続的な形状の差で補間すること
により、平面度差Δｈをｘの連続関数として求めるもの
である。

【００１８】そこで先ず、各長尺鏡７，８自体の鏡面形
状を連続的に求める方法について説明する。図２は各長
尺鏡７，８の面精度を連続的に計測するための概要を示
した図である。この計測は架台１への組み込み前、例え
ば、長尺鏡７，８の研磨終了時に、面精度の確認と計測
を兼ねて行うのが効率的である。また計測時の長尺鏡
７，８の姿勢は、架台１に組み込んだときの姿勢と同一
とすることが望ましい。

【００１９】レーザー光源３０から射出されたレーザー
光束は、ビームエキスパンダ３１により光径を広げら
れ、レンズ３２を通り平行光線となる。次いでレーザー
光はハーフミラー３３を透過し、透過光の一部はフィゾ
ー素子の最終面に設けた参照面３５で反射し、往路を逆
進してハーフミラー３３に戻る。参照面３５の裏面３４
には反射防止膜がコーティングされている。他方、参照
面３５を透過したレーザー光は、マスク用長尺鏡７（又
はプレート用長尺鏡８）で反射し、往路を逆進してハー
フミラー３３に戻る。参照面３５で反射したレーザー光
と長尺鏡７（８）で反射したレーザー光は干渉し、ハー
フミラー３３で反射し、検出器３６に達する。こうして
検出器３６によって参照面３５に対する長尺鏡７（８）
の面精度を計測することができ、すなわち長尺鏡７
（８）の任意の点における平面度を求めることが可能と
なる。

【００２０】なお液晶基板の大型化に伴い、長尺鏡７
（８）は長くなることが予想されるが、参照面３５より
も長くなった場合には、長尺鏡７（８）をずらして複数
回の測定を行うことにより、全面を計測することができ
る。ただし、この場合、後述する干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ
_ckによる計測点をオーバーラップさせて計測する必要が
ある。また図２では長尺鏡７（８）の面精度の計測にフ
ィゾー干渉計を用いているが、計測方法はこれに限られ
たものではない。

【００２１】次に長尺鏡の平面度差を離散的に計測する
方法について説明する。計測はキャリッジ２を走査しな
がら、一定の計測間隔Ｌごとに計測する。計測終了まで
は、マスクステージ３とプレートステージ４は相対的に
固定し、すなわち微動機９〜１１は駆動しない。計測を
行う間隔Ｌは、干渉計Ｉ_my又は干渉計Ｉ_pyの光束が長尺
鏡７又は長尺鏡８で反射する位置と、干渉計Ｉ_ckの光束
が長尺鏡７又は長尺鏡８で反射する位置とのｘ方向の間
隔とする。計測は次のように行う。長尺鏡７，８の一端
にキャリッジ２を移動したときの干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ
_ckの値を計測する。次いでキャリッジ２の位置を干渉計
Ｉ_cxで計測しながら、キャリッジ２の位置をＬだけ移動
し、その位置で干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ckの値を計測す
る。以下同様に、キャリッジ２の位置をＬだけ移動する
ごとに、干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ckの値を計測する。

【００２２】以下簡単のために、長尺鏡上の離散的な計
測位置ｉにおける干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ckの計測値をそ
れぞれＩ_my（ｉ）、Ｉ_py（ｉ）、Ｉ_ck（ｉ）と標記す
る。すなわち離散的な位置を意味するときには変数ｉを
使用し、連続的な位置を意味するときには変数ｘを使用
する。なお明らかに、同一のキャリッジ２の位置におい
て計測されるのは、Ｉ_my（ｉ）、Ｉ_py（ｉ）、Ｉ_ck（ｉ
−１）である。また、計測開始位置での干渉計の値をＩ
_my（１）、Ｉ_py（１）、Ｉ_ck（０）とする。

【００２３】干渉計Ｉ_myは、マスクステージ３とマスク
用長尺鏡７とのｙ方向の距離を計測しており、干渉計Ｉ
_pyは、プレートステージ４とプレート用長尺鏡８とのｙ
方向の距離を計測している。したがってこれらの両干渉
計Ｉ_my，Ｉ_pyの計測値には、両長尺鏡７，８の平面度差
Δｈ以外に、キャリッジ２のローリング誤差（ｘ軸回り
の回転）と、干渉計リセット時のオフセットが含まれ
る。計測位置ｉにおける両長尺鏡の平面度差をΔｈ
（ｉ）とし、ローリング量をｒ（ｉ）とし、両干渉計Ｉ
_my，Ｉ_pyのリセット時のオフセットをそれぞれＡ，Ｂと
する。

【００２４】両干渉計Ｉ_my，Ｉ_pyの計測値の差としてＩ
_y（ｉ）を新たに、 Ｉ_y（ｉ）≡Ｉ_my（ｉ）−Ｉ_py（ｉ） ‥‥（４） と定義すると、次式が成り立つ。 Ｉ_y（ｉ）≡Ｉ_my（ｉ）−Ｉ_py（ｉ） ＝Δｈ（ｉ）＋ｒ（ｉ）＋Ａ−Ｂ ‥‥（５） （５）式中、Ｉ_y（ｉ）は測定値であり、右辺は未知で
ある。

【００２５】また干渉計Ｉ_ckは、両長尺鏡７，８を介し
て、マスクステージ３とプレートステージ４とのｙ方向
の位置ずれを計測している。したがって干渉計Ｉ_ckの計
測値には、両長尺鏡７，８の平面度差Δｈと、キャリッ
ジ２のローリングに起因する誤差ｒと、干渉計リセット
時のオフセットＣのほかに、更に、マスクステージ３と
プレートステージ４との縦ずれΔＸと、ｚ軸回りの角度
ずれΔＴに起因する位置ずれが含まれる。また同時に計
測された干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ckの計測値に含まれるロ
ーリング量は等しい。したがってＩ_ck（ｉ−１）は次式
で表される。 Ｉ_ck（ｉ−１）＝Δｈ（ｉ−１）＋ｒ（ｉ）＋Ｃ ＋ΔＸ（ｉ−１）＋ΔＴ（ｉ−１）・Ｈ ‥‥（６）

【００２６】縦ずれΔＸと角度ずれΔＴは測定値である
から、Ｉ_ck′を（７）式で定義すると、（６）式は
（８）式となる。 Ｉ_ck′（ｉ）≡Ｉ_ck（ｉ）−ΔＸ（ｉ）−ΔＴ（ｉ）・Ｈ ‥‥（７） Ｉ_ck′（ｉ−１）＝Δｈ（ｉ−１）＋ｒ（ｉ）＋Ｃ ‥‥（８） （８）式中、Ｉ_ck′（ｉ−１）は測定値であり、右辺は
未知である。

【００２７】更に、キャリッジ２のローリングに起因す
る誤差ｒを消去するために、ΔＨを（９）式で定義する
と、ΔＨは（５）式と（８）式から（１０）式のように
なる。 ΔＨ（ｉ）≡Ｉ_y（ｉ）−Ｉ_ck′（ｉ−１） ‥‥（９） ΔＨ（ｉ）＝Δｈ（ｉ）−Δｈ（ｉ−１）＋Ａ−Ｂ−Ｃ ‥‥（１０） （１０）式中、ΔＨ（ｉ）は干渉計Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ck、
Ｉ_x1、Ｉ_x2の計測値から求められ、右辺は未知である。

【００２８】ΔＨ（ｉ）のｉ＝１からｉ＝ｋ（ｋ≧１）
までの和をＳ（ｋ）とし、長尺鏡の位置ｋを新たに位置
ｉと標記すると、 Ｓ（ｉ）≡ΔＨ（１）＋ΔＨ（２）＋‥‥＋ΔＨ（ｉ） ‥‥（１１ａ） Ｓ（ｉ）＝Δｈ（１）−Δｈ（０）＋Ａ−Ｂ−Ｃ ＋Δｈ（２）−Δｈ（１）＋Ａ−Ｂ−Ｃ ＋・・・＋ ＋Δｈ（ｉ）−Δｈ（ｉ−１）＋Ａ−Ｂ−Ｃ ＝Δｈ（ｉ）−Δｈ（０）＋（Ａ−Ｂ−Ｃ）×ｉ （ｉ≧１） ‥‥（１１ｂ） となる。（１１ｂ）式中、Ｓ（ｉ）は測定値であり、右
辺は未知である。かくして（１１ｂ）式より、位置ｉに
おける長尺鏡の平面度差Δｈ（ｉ）は、 Δｈ（ｉ）＝Ｓ（ｉ）＋Δｈ（０）−（Ａ−Ｂ−Ｃ）×ｉ （ｉ≧１） ‥‥（１２） となる。ｉ＝０のときＳ（０）≡０とおくと、ｉ＝０の
ときも（１２）式が成り立つ。

【００２９】（１２）式の右辺中、Ｓ（ｉ）は測定値で
あり、Δｈ（０）と（Ａ−Ｂ−Ｃ）×ｉが未知数であ
る。このうち、Δｈ（０）は長尺鏡の計測位置ｉに拘ら
ず常に一定のオフセットであるから、（３）式より明ら
かなように、マスクステージ３とプレートステージ４と
の間の横ずれ量ΔＹ（ｘ）は変化せず、すなわちマスク
ステージ３とプレートステージ４とのアライメントをす
ることにより誤差とならない。一方、（Ａ−Ｂ−Ｃ）×
ｉは長尺鏡の位置ｉに依存して線形に変化するから、そ
の係数（Ａ−Ｂ−Ｃ）を求める必要がある。そこで次に
係数（Ａ−Ｂ−Ｃ）の求め方を示す。

【００３０】先ず第１工程として、（１２）式中のＳ
（ｉ）を測定するために、キャリッジ２を走査して各干
渉計の計測値を測定する。このとき既述のごとく、マス
クステージ３とプレートステージ４との間の縦ずれ量Δ
Ｘは（１）式によって連続的に計測され、ｘ−ｙ面内で
の角度ずれ量ΔＴは（２）式によって連続的に計測され
るから、これらのずれ量ΔＸ，ΔＴを一定に保ちなが
ら、キャリッジ２を走査することができる。しかし横ず
れ量ΔＹは、平面度差Δｈ（ｘ）が未知であるのみなら
ず、その離散値Δｈ（ｉ）も未知であるから、横ずれ量
ΔＹを一定に保つことはできない。そこで先ず、横ずれ
の調整は全く行わずにキャリッジ２を走査し、そのとき
のｘ＝０，Ｌ，２×Ｌ，‥‥，ｉ×Ｌ，‥‥での干渉計
Ｉ_my、Ｉ_pyの計測値Ｉ_my（ｉ）、Ｉ_py（ｉ）を測定す
る。次いで第２工程として、（１１ａ）式によってＳ
（ｉ）を求める。

【００３１】次いで第３工程として、（１２）式中の
（Ａ−Ｂ−Ｃ）を求めるために、図３に示す誤差計測用
のマスク４０をマスクステージ３にセットし、誤差計測
用のプレートをプレートステージ４にセットして、１回
目の走査露光を行う。但し、（１２）式中のＳ（ｉ）は
既知となったが、係数（Ａ−Ｂ−Ｃ）は未知であるため
に、この係数（Ａ−Ｂ−Ｃ）を無視し、すなわち両長尺
鏡の平面度差の暫定式として、 Δｈ（ｉ）＝Ｓ（ｉ） ‥‥（１３） を用いる。また、ｉは離散値であるからΔｈ（ｉ）とΔ
ｈ（ｉ＋１）の間を、１次式で補間する。すなわち計測
位置ｉと干渉計Ｉ_cxで計測されるキャリッジ２の位置ｘ
との関係は、計測開始位置における干渉計Ｉ_cxの値を０
とすると、次式で表される。 ｘ＝ｉ×Ｌ ‥‥（１４）

【００３２】したがって、キャリッジ２が長尺鏡上の計
測位置ｉとｉ＋１との間にあるときの両長尺鏡の平面度
差の暫定式Δｈ（ｘ）は、次式で表される。 Δｈ（ｘ）＝［Δｈ（ｉ＋１）−Δｈ（ｉ）］×（ｘ／Ｌ−ｉ） ＋Δｈ（ｉ） ‥‥（１５） かくして（１３）式と（１５）式によって両長尺鏡の平
面度差の暫定値が連続的に得られるから、（３）式によ
ってマスクステージ３とプレートステージ４との間の横
ずれ量ΔＹを求め、この横ずれ量ΔＹを一定に保ちなが
らキャリッジ２を走査する。

【００３３】図３は誤差計測用のマスク４０を示し、こ
のマスク４０にはｘ方向に１列に、またｙ方向には間隔
Ｌごとに、複数のマーク４１が描画されている。マーク
４１のｙ方向の間隔は、両長尺鏡の離散的平面度計測に
おける計測間隔Ｌと一致させることが好ましい。図４は
１つのマーク４１の拡大図を示しており、露光位置検出
用のパターンである。同図において斜線部は遮光領域で
あり、十文字状の部分が透光領域である。ここでは露光
位置検出用に十字マークを用いたが、露光位置が検出で
きるマークであればどのようなマークでもかまわない。
また、誤差検出用マスク４０には、一対のマスク用アラ
イメントマーク４２，４３と、一対のプレート用アライ
メントマーク４４，４５が描画されている。両マーク４
２，４３；４４，４５は、図３に示すように、ｘ方向と
ｙ方向との双方に若干ずらして配置されている。

【００３４】マスク４０の走査露光の後に、プレートを
現像する。プレート４８には、図５に示すように、複数
のマーク４１の転写マーク４９のほかに、マスク用アラ
イメントマーク４２，４３の転写マーク（不図示）と、
プレート用アライメントマーク４４，４５の転写マーク
４６，４７が転写される。次いでマスク４０とプレート
を共に９０度回転させて、それぞれマスクステージ３と
プレートステージ４にセットし、マスク４０上のマスク
用アライメントマーク４２，４３と、プレート４８上の
プレート用アライメントマーク転写マーク４６，４７と
のアライメントを行う。すなわち両マーク４２，４３；
４６，４７の相対的な位置誤差をアライメント顕微鏡１
２、１３により計測し、徴動機９〜１１を駆動して、両
マーク４２，４３；４６，４７の位置を合わせ、しかる
後に２回目の露光を行う。

【００３５】マスク４０上のマスク用アライメントマー
ク４２，４３と、プレート用アライメントマーク４４，
４５とは、ｘ，ｙ方向に若干ずれて配置されており、２
回目の露光時には、マスク用アライメントマーク４２，
４３と、プレート用アライメントマークの転写マークと
を位置合わせした。したがって１回目の露光と２回目の
露光との間では、マスク用アライメントマーク４２，４
３とプレート用アライメントマーク４４，４５との間隔
だけ、マスク４０とプレート４８とをずらして露光した
ことになる。

【００３６】この結果、２回の露光によって得られる複
数のマーク４１の像４９は、図６に示すように、十字マ
ークが２つある像となる。両方の十字マークの間隔を顕
微鏡等で計測し、この測定値から、マスク４０とプレー
ト４８との位置ずれ量を差し引くことにより、両方の十
字マークの間の正味のずれ量を知ることができる。ここ
で微動機９〜１１の制御は、ｘ方向には正確に制御して
おり、ｙ方向には暫定式によって制御している。したが
ってマーク４１とその像との間には、ｘ方向にはずれが
なく、ｙ方向には暫定式によって制御したことによる誤
差だけ位置ずれを生じる。すなわち１回目の露光におい
て、マーク４１とその像との間にはｘ方向にずれはな
く、２回目の露光時には９０度回転していたから、２回
目の露光時の配置についていえば、マーク４１とその１
回目の像との間には、ｙ方向にずれがない。また、２回
目の露光時の配置について、マーク４１とその２回目の
像との間には、ｙ方向に暫定式によって制御したことに
よる誤差だけ位置ずれを生じる。したがって両方の十字
マークの間のｙ方向の正味のずれ量を計測することによ
り、暫定式によって制御したことによる誤差を知ること
ができる。

【００３７】次いで第４工程として、係数（Ａ−Ｂ−
Ｃ）を求める。図７は横軸にマーク４１の位置ｉを取
り、縦軸にｙ方向、すなわち横方向の正味の位置ずれ量
をプロットした図である。横方向の正味の位置ずれ量
は、 −Δｈ（０）＋（Ａ−Ｂ−Ｃ）×ｉ ‥‥（１６） となるから、図７のプロットした点から回帰直線５０を
求めると、その勾配が係数（Ａ−Ｂ−Ｃ）となる。かく
して（１２）式より、両長尺鏡の離散的な平面度差Δｈ
（ｉ）を求めることができる。

【００３８】なお、第３工程における微動機の制御は、
Ｓ（ｉ）を測定した各計測点においては、（Ａ−Ｂ−
Ｃ）×ｉを無視している点を除いて正しい制御が行われ
ている。したがって正味の横ずれ量を測定する計測点
は、Ｓ（ｉ）を求めたときの計測点と一致させることが
好ましい。なぜならば、Ｓ（ｉ）を求めたときの計測点
以外の点で正味の横ずれ量を測定すると、（Ａ−Ｂ−
Ｃ）×ｉ以外の要素が加わるおそれがあるからである。
正味の横ずれ量を測定する計測点と、Ｓ（ｉ）を求めた
ときの計測点とを一致させるためには、先ずマーク４１
の間隔を、Ｓ（ｉ）を求めたときの計測間隔Ｌと一致さ
せる必要がある。次いで計測点自体を一致させるため
に、キャリッジ２の走査方向の基準位置を決める際に、
２回目の露光の配置でマスク４０をセットし、マスク４
０上のマーク４１が露光位置に一致するところから、Ｌ
の整数倍でキャリッジを移動したところを基準位置とす
れば良い。なお当然に、１回目の露光と２回目の露光と
の順序を逆転しても良い。

【００３９】またこのように正味の横ずれ量を測定する
計測点と、Ｓ（ｉ）を求めたときの計測点とを一致させ
たときには、各計測点の中間位置での微動機の制御は、
特に問題とならない。したがって本実施例では各計測点
の間を単に線形に補間したが、例えば、各計測点の間
を、両長尺鏡の実際の平面度差によって補間することも
できる。このように各計測点の間を、両長尺鏡の実際の
平面度差によって補間する手法は、正味の横ずれ量を測
定する計測点と、Ｓ（ｉ）を求めたときの計測点とを一
致させることが困難なときに、有効である。

【００４０】また、２回の露光によってｙ方向の位置ず
れを離散的に計測する方法に代えて、露光を行わずに、
次のようにしてｙ方向の位置ずれを離散的に計測するこ
ともできる。すなわち図８（ａ）と（ｂ）に示すよう
に、誤差計測用のマスク６０とプレート６１のｙ方向の
一端側に、それぞれ複数のアライメントマーク６２とア
ライメントマーク６３を間隔Ｌでｘ方向に配置し、ｙ方
向の他端側に、それぞれアライメントマーク６２ｂとア
ライメントマーク６３ｂを配置する。このマスク６０と
プレート６１をそれぞれマスクステージとプレートステ
ージにセットし、マスク６０上の複数のアライメントマ
ーク６２のうちの１つのアライメントマーク６２ａと、
プレート６１上の複数のアライメントマーク６３のうち
の１つのアライメントマーク６３ａをアライメントし、
マスク６０上のアライメントマーク６２ｂと、プレート
６１上のアライメントマーク６３ｂをアライメントする
ことにより、マスク６０とプレート６１の位置決めを行
う。

【００４１】次いで縦ずれ量ΔＸは（１）式によって正
確に制御し、ｘ−ｙ面内での角度ずれ量ΔＴは（２）式
によって正確に制御し、横ずれ量ΔＹは、（１３）式と
（１５）式によって得られる両長尺鏡の平面度差の暫定
式を用いて（３）式によって制御しながら、キャリッジ
２を走査する。そしてマスク６０上の複数のアライメン
トマーク６２と、プレート６１上の複数のアライメント
マーク６３とのｙ方向の誤差をアライメント顕微鏡１２
を用いて計測する。その際、計測終了までは、アライメ
ント顕微鏡１２により計測された誤差は補正しない。し
かる後、横軸にアライメントマーク６２，６３の位置を
取り、縦軸にｙ方向の計測誤差をプロットすれば、図７
と同様な結果が得られるから、両長尺鏡の離散的な平面
度差Δｈ（ｉ）を求めることができる。

【００４２】次に第５工程として、両長尺鏡の離散的な
平面度差Δｈ（ｉ）と、干渉計で計測した各長尺鏡７，
８自体の鏡面形状とを合成することにより、任意の位置
における長尺鏡の平面度差Δｈ（ｘ）を求める。干渉計
で計測したマスク側長尺鏡７の平面度をｋ_m（ｘ）と
し、プレート側長尺鏡８の平面度をｋ_p（ｘ）とする
と、干渉計で計測した姿勢における両長尺鏡の平面度差
Δｋ（ｘ）は、 Δｋ（ｘ）＝ｋ_m（ｘ）−ｋ_p（ｘ） となる。

【００４３】両長尺鏡の離散的な平面度差Δｈ（ｉ）
と、干渉計で計測した姿勢における両長尺鏡の平面度差
Δｋ（ｘ）との合成は、各区間［ｉ，ｉ＋１］ごとにΔ
ｋ（ｘ）を区切り、その区間の両端でΔｈ（ｉ）とΔｈ
（ｉ＋１）とに一致するように、Δｋ（ｘ）をｙ方向に
移動し、且つｙ方向に拡大又は縮小することによって行
う。すなわち各区間ごとにΔｋ（ｘ）に加算する移動量
をsft（ｉ）とし、各区間ごとに加算する勾配をmag
（ｉ）とすると、 Δｈ（ｉ）＝Δｋ（ｘ）＋sft（ｉ）＋mag（ｉ）×（ｘ−ｉ×Ｌ） ［ｉ×Ｌ≦ｘ≦（ｉ＋１）×Ｌ］ ‥‥（１７） となる。

【００４４】ｘ＝ｉ×Ｌにおいて、 Δｈ（ｉ）＝Δｋ（ｉ×Ｌ）＋sft（ｉ） ‥‥（１８） であり、ｘ＝（ｉ＋１）×Ｌにおいて、 Δｈ（ｉ＋１）＝Δｋ（（ｉ＋１）×Ｌ）＋sft（ｉ）＋mag（ｉ）×Ｌ ‥‥（１９） であるから、 sft（ｉ）＝Δｈ（ｉ）−Δｋ（ｉ×Ｌ） ‥‥（２０） mag（ｉ）＝［Δｈ（ｉ＋１）−Δｋ（（ｉ＋１）×Ｌ） −Δｈ（ｉ）＋Δｋ（ｉ×Ｌ）］／Ｌ ‥‥（２１） となる。

【００４５】したがって、区間ｉ×Ｌ≦ｘ≦（ｉ＋１）
×Ｌにおける長尺鏡の連続的な平面度差Δｈ（ｘ）は、 Δｈ（ｘ）＝Δｋ（ｘ）＋sft（ｉ）＋mag（ｉ）×（ｘ−ｉ×Ｌ） ‥‥（２２） となる。ただし、sft（ｉ）、mag（ｉ）はそれぞれ（２
０）、（２１）式で与えられる。さらに、全区間でsft
（ｉ）とmag（ｉ）を求めれば、任意の位置における連
続的な平面度差Δｈ（ｘ）を求めることができる。

【００４６】なお、マスクステージ３に固定したコーナ
キューブ１９ｃと反射鏡２１ｃとの間隔Ｌ、ないしはプ
レートステージ４に固定したコーナキューブ２０ｃと反
射鏡２１ｅとの間隔Ｌを相当に狭くしたときには、両長
尺鏡７，８自体の形状を連続的に測定せずに、長尺鏡の
互いに隣接する離散的な平面度差Δｈ（ｉ）とΔｈ（ｉ
＋１）との間を、線形に補間することもできる。また、
長尺鏡の大型化によって、長尺鏡の連続的な平面度が分
割して計測された場合には、（２２）式の区間［ｉ×Ｌ
≦ｘ≦（ｉ＋１）×Ｌ］で使用されるΔｋ（ｘ）、すな
わちｋ_m（ｘ）とｋ_p（ｘ）は、同一の計測で得られたも
のが望ましい。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明による走査型露光
装置及び測定方法によれば、長尺鏡の平面度に依存する
することなく、高い露光精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型露光装置の一実施例の構成
を示す斜視図

【図２】長尺鏡の面精度を連続的に計測するときの配置
図

【図３】暫定式によって生じる誤差を計測するために用
いるマスクを示す平面図

【図４】誤差計測用マスクに用いるマークを示す拡大図

【図５】誤差計測用マスクのマークが転写されたプレー
トを示す平面図

【図６】２回の露光によって転写されたマークの像を示
す拡大図

【図７】露光誤差分布を示す説明図

【図８】暫定式によって生じる誤差を計測するために用
いる別の（ａ）マスクと（ｂ）プレートを示す平面図

【図９】図１の走査型露光装置を部分的に表わした斜視
図である。

【符号の簡単な説明】

１…架台 ２…キャリッジ ３…マスクステージ ４…プレートステー
ジ ５…マスク ６…プレート ７…マスク用長尺鏡 ８…プレート用長尺
鏡 ９、１０、１１…徴動機 １２、１３…アライ
メント顕微鏡 １４ａ〜１４ｅ…マスク照明領域 １５ａ〜１５ｅプレ
ート露光領域 Ｉ_x1、Ｉ_x2、Ｉ_cx、Ｉ_my、Ｉ_py、Ｉ_ck…干渉計 １６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ…ビ
ームスプリッタ １６ｂ〜１６ｅ、１７ｂ〜１７ｅ、１８ｂ〜１８ｅ…反
射鏡 １９ｂ、２０ｂ、２１ｂ〜２１ｅ…反射鏡 １９ｃ、２０ｃ…コーナキューブ １９ｄ、１９ｅ、２０ｄ、２０ｅ…λ／４板 ２５…制御装置 ２６…記憶装置 ３０…レーザー光源 ３１…ビームエキス
パンダ ３２…レンズ ３３…ハーフミラー ３４…裏面 ３５…参照面 ３６…検出器 ４０…誤差計測用マスク ４１…マーク ４２、４３…マスク用アライメントマーク ４４、４５…プレート用アライメントマーク ４６、４７…プレート用アライメントマーク転写マーク ４８…誤差計測用プレート ４９…マーク転写マ
ーク ５０…回帰直線 ６０…誤差計測用マスク ６１…誤差計測用プ
レート ６２、６３…アライメントマーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パターンが形成されたマスクと、前記マス
   クのパターンの像を感光基板に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光基板とを
   同期して前記投影光学系の光軸と直交する第１方向に移
   動させる第１移動機構とを備えた走査型露光装置におい
   て、 前記第１方向に沿って固設され、前記マスクの所定の端
   面と対向する反射面を有した第１の反射鏡と、 前記第１方向に沿って固設され、前記感光基板の所定の
   端面と対向する反射面を有した第２の反射鏡と、 前記第１移動機構による前記移動に応じて、前記マスク
   の所定の端面と前記第１の反射鏡との距離に関する量を
   検出する第１の干渉系と、 前記第１移動機構による前記移動に応じて、前記感光基
   板の所定の端面と前記第２の反射鏡との距離に関する量
   を検出する第２の干渉系と、 前記第１の干渉系と前記第２の干渉系との検出結果に基
   づいて求められた、前記第１の反射鏡の前記反射面と前
   記第２の反射鏡の前記反射面との平面度差に関するデー
   タを記憶する記憶手段とを設けたことを特徴とする走査
   型露光装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の走査型露光装置において、 前記マスクと前記感光基板との少なくとも一方を前記投
   影光学系の光軸と前記第１方向とに直交する方向に移動
   する第２移動機構と、 前記第１移動機構による前記移動中に、前記記憶手段に
   記憶された前記データに基づいて前記第２移動機構を制
   御する制御手段とを設けたことを特徴とする走査型露光
   装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の走査型露光装置において、 前記平面度差に関するデータは、前記固設される前の前
   記第１の反射鏡の前記反射面と前記第２の反射鏡の前記
   反射面との平面度に関するデータにより補完されている
   ことを特徴とする走査型露光装置。
4. 【請求項４】マスクのパターンの像を投影光学系により
   感光基板に投影するとともに、前記投影光学系に対して
   前記マスクと前記感光基板とを同期して前記投影光学系
   の光軸と直交する第１方向に移動させて前記マスクのパ
   ターンの像を露光する走査型露光方法において、 前記マスクの所定の端面と対向する反射面を有し前記第
   １方向に沿って固設された第１の反射鏡と、前記マスク
   の所定の端面との距離に関する量を前記移動に応じて離
   散的に検出する第１ステップと、 前記感光基板の所定の端面と対向する反射面を有し前記
   第１方向に沿って固設された第２の反射鏡と、前記感光
   基板の所定の端面との距離に関する量を前記移動に応じ
   て離散的に検出する第２のステップと、 前記第１、第２ステップの検出結果に基づいて、前記第
   １の反射鏡の前記反射面と前記第２の反射鏡の前記反射
   面との平面度差に関するデータを求めるステップとを含
   むことを特徴とする走査型露光方法。
5. 【請求項５】請求項４記載の走査型露光方法において、 前記平面度差に関するデータを求めるステップは、前記
   固設される前の前記第１の反射鏡の前記反射面と前記第
   ２の反射鏡の前記反射面との平面度に関するデータに基
   づいて求められることを特徴とする走査型露光方法。
6. 【請求項６】請求項４または請求項５記載の走査型露光
   方法において、 前記露光中に前記平面度差に関するデータに応じて、前
   記マスクと前記感光基板との少なくとも一方を前記投影
   光学系の光軸と前記第１方向とに直交する方向に移動す
   るステップを含むことを特徴とする走査型露光方法。