JPH1073932A

JPH1073932A - 露光装置

Info

Publication number: JPH1073932A
Application number: JP9126308A
Authority: JP
Inventors: Kinya Kato; 欣也加藤; Hiroshi Shirasu; 廣白数; Yukio Kakizaki; 幸雄柿崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】感光基板の露光領域の全体に亘って良好な投
影像を得ることのできる走査型の露光装置。【解決手段】第１基板１０１と第２基板１０２との間
の走査方向に沿った相対変位量を計測するための第２相
対計測手段Ｘ１および第２相対計測手段Ｘ２を備えてい
る。また、投影光学系１に対する第１基板の走査直交方
向に沿った変位量を計測するための第１測定手段ＭＹ
と、投影光学系に対する第２基板の走査直交方向に沿っ
た変位量を計測するための第２測定手段ＰＹとをさらに
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に関し、特
に液晶表示素子の製造のための走査型露光装置における
基板の変位測定に関する。また、本発明は、その走査型
露光装置を用いて液晶表示素子やプラズマ・ディスプレ
イ・パネル（ＰＤＰ）等の表示素子を光リソグラフィー
工程によって製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、最近の液晶基板の大型化に
対応するために、たとえば特開平７−５７９８６号公報
において走査型露光装置を提案している。この公報に開
示の露光装置では、屈折系と凹面反射鏡とをそれぞれ含
む２つの部分光学系からなる等倍正立の投影光学ユニッ
トを複数組配置して投影光学系を構成している。そし
て、この投影光学系に対してマスクとプレートとを一体
的に相対移動させて一括走査露光している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の走査型露光装置
では、マスクとプレートとの相互位置関係を一定に維持
しながら走査露光を行う必要がある。しかしながら、マ
スクおよびプレートの走査移動に伴う機械的変形などに
より、マスクとプレートとの相互位置関係を一定に維持
することは困難である。したがって、走査型露光装置に
おいて、プレートの露光領域の全体に亘って良好な投影
像を得るには、マスクとプレートとの相互位置関係に基
づいてその相互位置関係を一定に制御する技術が求めら
れる。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、感光基板の露光領域の全体に亘って良好な投
影像を得ることのできる走査型の露光装置、およびその
露光装置を用いて液晶表示素子等の表示素子を製造する
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、パターンが形成された第１基板
を照明するための照明光学系と、前記第１基板に形成さ
れたパターンの正立等倍率像を第２基板上に形成するた
めの投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記
第１基板と前記第２基板とを所定の走査方向に沿って一
体的に移動させて前記第１基板のパターンを前記第２基
板に転写露光する露光装置において、前記第１基板と前
記第２基板との間の前記走査方向に沿った相対変位量を
計測するための第１相対計測手段と、前記第１基板のパ
ターン面において前記走査方向と直交する走査直交方向
に沿って前記第１相対計測手段と所定の間隔を隔てた位
置を計測するように配置され、前記第１基板と前記第２
基板との間の前記走査方向に沿った相対変位量を計測す
るための第２相対計測手段と、前記第１基板の前記走査
直交方向に沿った変位量を計測するための第１測定手段
と、前記第２基板の前記走査直交方向に沿った変位量を
計測するための第２測定手段と、前記第１基板と前記第
２基板とのうちの少なくとも一方の位置を調整するため
の調整手段と、前記第１相対計測手段、前記第２相対計
測手段、前記第１測定手段、および前記第２測定手段か
らの各出力に基づいて、調整量を算出するための演算手
段と、前記演算手段からの出力に基づいて、前記調整手
段を制御するための制御手段とを備えていることを特徴
とする露光装置を提供する。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記走査
方向に沿って形成された第１基準面を有する第１基準部
材と、前記走査方向に沿って形成された第２基準面を有
する第２基準部材とが設けられ、前記第１測定手段は、
前記第１基準面と前記第１基板との間の相対変位に基づ
いて、前記第１基板の前記走査直交方向に沿った変位量
を計測し、前記第２測定手段は、前記第２基準面と前記
第２基板との間の相対変位に基づいて、前記第２基板の
前記走査直交方向に沿った変位量を計測する。また、本
発明の好ましい別の態様によれば、前記第１基板のパタ
ーンを前記第２基板に転写露光するために、前記投影光
学系に対して前記第１基板と前記第２基板とを所定の走
査方向に沿って一体的に移動させるための移動手段と、
前記投影光学系に対する前記第１基板または前記第２基
板の前記走査方向に沿った変位量を計測するための第３
測定手段と、前記第３測定手段の出力に基づいて、前記
移動手段を制御するための第２制御手段とをさらに備え
ている。

【０００７】本発明の好ましいさらに別の態様によれ
ば、前記第１計測手段、前記第２計測手段および前記第
３計測手段は、対応する基板を支持するステージに取り
付けられたコーナーリフレクタを有する測長干渉計であ
り、前記コーナーリフレクタの頂点は、前記第１基板の
パターン面または前記第２基板の被露光面とほぼ同一の
面内に位置決めされている。また、前記第１相対計測手
段および前記第２相対計測手段は、前記第１基板を支持
するステージに取り付けられた第１コーナーリフレクタ
と、前記第２基板を支持するステージに取り付けられた
第２コーナーリフレクタとを有する差動干渉計であり、
前記第１コーナーリフレクタの頂点は前記第１基板のパ
ターン面とほぼ同一の面内に位置決めされ、前記第２コ
ーナーリフレクタの頂点は前記第２基板の被露光面とほ
ぼ同一の面内に位置決めされていることが好ましい。

【０００８】また、本発明の別の局面によれば、以上に
記載の本発明の露光装置を用いて表示素子を製造する方
法において、前記第１相対計測手段、前記第２相対計測
手段、前記第１測定手段、および前記第２測定手段から
の各出力に基づいて、前記制御手段が前記調整手段を制
御する制御工程と、前記投影光学系に対して前記第１基
板と前記第２基板とを所定の走査方向に沿って一体的に
移動させて、前記第１基板のパターンを前記第２基板に
転写露光する露光工程とを含むことを特徴とする表示素
子の製造方法を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の露光装置では、投影光学
系が等倍正立であるため、２つの基板を投影光学系に対
して一体的に移動させて走査露光する限り、２つの基板
が走査直交方向に沿って一体的に変動しても、あるいは
２つの基板が投影光学系の光軸回りに一体的に回転して
も、転写精度が損なわれることがない。

【００１０】そこで、たとえば差動干渉計のような２つ
の相対計測手段により、走査直交方向に沿って所定間隔
を隔てた２つの位置において、第１基板と第２基板との
間の走査方向に沿った相対変位量を計測する。したがっ
て、これらの２つの相対計測手段の計測結果に基づい
て、２つの基板の走査方向に沿った位置ずれおよび回転
ずれを制御することができる。また、たとえば測長干渉
計のような２つの測定手段により、第１基板および第２
基板の走査直交方向に沿った変位量をそれぞれ計測す
る。したがって、これらの２つの測定手段の計測結果に
基づいて、投影光学系に対する各基板の走査直交方向に
沿った変動を制御することができる。すなわち、各基板
の走査直交方向に沿った位置ずれを制御することができ
る。

【００１１】こうして、本発明では、２つの基板の走査
方向に沿った位置ずれおよび回転ずれを制御するととも
に、２つの基板の走査直交方向に沿った位置ずれを制御
することによって、感光基板の露光領域の全体に亘って
良好な投影像を得ることができる。なお、たとえば測長
干渉計のような測定手段により、投影光学系に対する第
１基板または第２基板の走査方向に沿った変位量を計測
する。したがって、この測定手段の計測結果に基づい
て、投影光学系に対する各基板の走査方向に沿った移動
を制御することができる。

【００１２】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる露光装置の要
部構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、図
１に対応する図であって、図１の各干渉計の内部構成を
概略的に示す斜視図である。図１および図２では、たと
えばレジストが塗布されたガラス基板からなるプレート
１０２（第２基板）の法線方向に沿ってｚ軸を、プレー
ト１０２の平面内において走査方向に沿ってｘ軸を、プ
レート１０２の平面内において走査方向に直交する走査
直交方向に沿ってｙ軸を設定している。

【００１３】図１の露光装置は、転写すべきパターンが
形成されたマスク１０１（第１基板）を照明するための
照明光学系（不図示）を備えている。なお、照明光学系
は、ｘｙ平面に平行に支持されたマスク１０１のパター
ン領域１０１ａを照明する。マスク１０１のパターン領
域１０１ａを透過した光は、投影光学系１を介して、プ
レート１０２上の露光領域１０２ａにマスクパターンの
等倍正立像を形成する。なお、たとえば特開平７−５７
９８６号公報に開示されているように、投影光学系１を
複数組の等倍正立の投影光学ユニットで構成してもよ
い。こうして、投影光学系１に対してマスク１０１とプ
レート１０２とを一体的にｘ方向（走査方向）に沿って
移動させながら走査露光を行うことによって、マスク１
０１に形成されたパターンをプレート１０２上の露光領
域の全体に亘って一括的に転写することができる。

【００１４】図５は、図１の露光装置においてマスク１
０１とプレート１０２とを一体的に駆動案内する機構の
構成を概略的に示す図である。図５において、マスク１
０１（図５では不図示）はマスクステージ６２上に載置
され、プレート１０２（図５では不図示）はプレートス
テージ６５上に載置されている。また、照明光学系６１
および投影光学系１は、定盤６０上に固設された架台６
４によって保持されている。さらに、マスクステージ６
２およびプレートステージ６５は、キャリッジ６６によ
って一体的に支持され、走査露光に際してｘ方向に沿っ
て駆動される。

【００１５】なお、マスクステージ６２は、ｘ方向アク
チュエータ６７、６８およびｙ方向アクチュエータ（不
図示）によって、それぞれｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ
軸周りの回転方向に駆動されるようになっている。すな
わち、図５の駆動機構により、マスク１０１とプレート
１０２との走査方向（ｘ方向）に沿った位置ずれおよび
投影投影光学系１の光軸に対する回転ずれを制御するこ
とができる。また、マスク１０１とプレート１０２との
走査直交方向（ｙ方向）に沿った位置ずれを制御するこ
とができる。さらに高精度な駆動案内を実現するには、
本出願人が特開平７−３２６５６７号公報に提案してい
る機構を利用することもできる。

【００１６】図１を参照すると、投影光学系１に対する
プレート１０２のｘ方向に沿った変位量を計測するため
の測長干渉計Ｘ０が設けられている。また、マスク１０
１とプレート１０２との間のｘ方向に沿った相対変位量
を計測するために、２つの差動干渉計Ｘ１およびＸ２が
設けられている。なお、２つの差動干渉計Ｘ１およびＸ
２は、ｙ方向（走査直交方向）に沿って所定間隔を隔て
た位置を計測するように配置されている。さらに、投影
光学系１に対するマスク１０１のｙ方向に沿った変位量
を計測するための測長干渉計ＭＹが設けられている。ま
た、投影光学系１に対するプレート１０２のｙ方向に沿
った変位量を計測するための測長干渉計ＰＹが設けられ
ている。

【００１７】ここで、図１および図５に示す本実施例で
は、投影光学系１に対するプレート１０２のｘ方向に沿
った変位量を計測する測長干渉計Ｘ０の出力（後述する
光検出器１５の出力）、マスク１０１とプレート１０２
との間のｘ方向に沿った相対変位量を計測する２つの差
動干渉計（Ｘ１、Ｘ２）の各出力（後述する光検出器２
５、３５の各出力）、投影光学系１に対するマスク１０
１のｙ方向に沿った変位量を計測する測長干渉計ＭＹの
出力（後述する光検出器４８ａの出力）、および投影光
学系１に対するプレート１０２のｙ方向に沿った変位量
を計測する測長干渉計ＰＹの出力（後述する光検出器４
８ｂの出力）は、それぞれ図５に示す御手段として主制
御ユニット７０に入力される。

【００１８】そして、その各干渉計からの入力情報に基
づいて、主制御ユニット７０は、後述する各変位量ある
いは各補正量をそれぞれ算出し、プレート１０２に対す
るマスク１０１のｚ軸回りの回転ずれ、ｘ軸方向および
ｙ軸方向での位置ずれ補正するために、調整手段として
のアクチュエータ６７、６８等の駆動系を制御してい
る。また、主制御ユニット７０は、投影光学系１に対す
るプレート１０２のｘ方向に沿った変位量を計測する測
長干渉計Ｘ０の出力（後述する光検出器１５の出力）等
に基づいて、図５に示すマスクステージ６２およびプレ
ートステージ６５を支持するキャリッジ６６を走査方向
としてのｘ方向に移動させるキャリッジ駆動系７１も制
御している。なお、マスク１０１のパターンをプレート
１０２に転写するために、投影光学系１に対してマスク
１０１とプレート１０２とを走査方向（ｘ方向）に沿っ
て一体的に移動させる移動手段は、マスクステージ６
２、プレートステージ６５、キャリッジ６６、およびキ
ャリッジ駆動系７１で構成されている。

【００１９】以上の本実施例の構成によって、マスク１
０１とプレート１０２との相対的な位置関係を高精度に
制御することができる。このことを、以下において具体
的に説明する。まず、主制御ユニット７０は、演算手段
としての演算ユニット７０ａ、移動手段（６２、６５、
６６、７１）の制御手段としてのキャリッジ制御ユニッ
ト７０ｂ、および調整手段（６７、６８）の制御手段と
してのステージ制御ユニット７０ｃを有している。

【００２０】次に、マスク１０１上のパターンを感光性
のプレート１０２上に投影露光するのに際して、キャリ
ッジ制御ユニット７０ｂは、測長干渉計Ｘ０の出力（後
述する光検出器１５の出力）からの変位量に基づいて走
査方向（ｘ方向）でのプレート１０２の位置、移動量あ
るいは走査速度をモニターしながら、キャリッジ駆動系
７１を介してキャリッジ６６を走査方向（ｘ方向）へ移
動させる。これと同時に、演算ユニット７０ａは、各干
渉計（Ｘ１、Ｘ２、ＭＹ、ＰＹ）の出力からの相対変位
量に基づいて、プレート１０２に対するマスク１０１の
相対的なずれ量としての調整量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を
算出する。

【００２１】まず、演算ユニット７０ａは、２つの差動
干渉計（Ｘ１、Ｘ２）の各出力（後述する光検出器２
５、３５の各出力）に基づき、プレート１０２に対する
マスク１０１のｘ方向での相対的なずれ量（第１の調整
量）ΔＸを以下の式（Ｉ）により算出する。 ΔＸ＝（ｘ１＋ｘ２）／２（Ｉ）但し、ｘ１は干渉計Ｘ１の計測値、ｘ２は干渉計Ｘ２の
計測値である。

【００２２】また、演算ユニット７０ａは、２つの測長
干渉計（ＭＹ、ＰＹ）の各出力（後述する光検出器４８
ａ、４８ｂの各出力）に基づき、プレート１０２に対す
るマスク１０１のｙ方向での相対的なずれ量（第２の調
整量）ΔＹを以下の式（II）により算出する。 ΔＹ＝Ｍｙ−Ｐｙ（II）但し、Ｍｙは測長干渉計ＭＹの計測値、Ｐｙは測長干渉
計ＰＹの計測値である。

【００２３】さらに、演算ユニット７０ａは、２つの差
動干渉計（Ｘ１、Ｘ２）の各出力（後述する光検出器２
５、３５の各出力）に基づき、プレート１０２に対する
マスク１０１のｚ軸回りの相対的な回転量（第３調整
量）Δθを以下の式（III ）により算出する。 Δθ＝（ｘ１−ｘ２）／Ｄ（III ）但し、Ｄは、図１に示すように、２つの差動干渉計（Ｘ
１、Ｘ２）の計測光路間の距離、または２つの差動干渉
計（Ｘ１、Ｘ２）の計測点間の距離である。

【００２４】以上のように、ステージ制御ユニット７０
ｃは、演算ユニット７０ａにて算出された算出値（Δ
Ｘ、ΔＹ、Δθ）が零またはある所定の値となるよう
に、図５に示すアクチュエータ６７、６８等の駆動系
（調整手段）を駆動させて、プレート１０２に対するマ
スク１０１の相対的な位置ずれを補正する。換言すれ
ば、演算ユニット７０ａからの出力に基づいて、ステー
ジ制御ユニット７０ｃは、プレート１０２に対するマス
ク１０１の相対的な位置ずれが零となるように、マスク
１０１を保持するマスクステージ６２の位置を移動させ
るために、図５に示すアクチュエータ６７、６８等の駆
動系（調整手段）を制御する。

【００２５】以上のように、マスク１０１とプレート１
０２との相対的な位置ずれ補正（調整）の実行と同時
に、照明光学系６１にてマスク１０１を照明し、投影光
学系１に対してマスク１０１とプレート１０２とを走査
方向（ｘ方向）に沿って一体的に移動させて、マスク１
０１のパターンをプレート１０２に転写露光する。これ
によって、マスク１０１の良好なるパターン像を感光性
のプレート１０２上に投影露光することができるため、
良好なる液晶表示素子やプラズマ・ディスプレイ・パネ
ル（ＰＤＰ）等の表示素子を光リソブラフィー工程によ
って製造することができる。

【００２６】なお、プレート１０２とマスク１０１との
間のｚ軸回りの回転ずれ、ｘ軸方向およびｙ軸方向での
位置ずれの補正は、プレートステージ６５のみをｚ軸回
りに回転させ、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させる駆
動系を設けて行っても良く、さらには、マスクステージ
６２とプレートステージ６５との双方を、ｚ軸回りに回
転させ、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させる駆動系を
設けて行っても良い。この場合、プレートステージ６５
をｚ軸回りに回転させ、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動
させる駆動系、あるいは双方のステージ（６２、６５）
をｚ軸回りに回転させ、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動
させる駆動系は、ステージ制御ユニット７０ｃによって
制御することが好ましい。

【００２７】以下、図２を参照して、各干渉計の構成に
ついて説明する。図２において、図示を省略したレーザ
光源から射出されたレーザビームは、ビームスプリッタ
ー２で反射された後、差動干渉計Ｘ１およびＸ２に導か
れる。なお、差動干渉計Ｘ１とＸ２とは、図２に示すよ
うに、互いに同一の構成を有する。したがって、以下、
主として差動干渉計Ｘ１に着目した説明を行う。ただ
し、以下の説明において、括弧内には差動干渉計Ｘ２の
対応する部材の参照符号を示す。

【００２８】ビームスプリッター２で反射されたビーム
は、偏光ハーフプリズム２１（３１）を介して２つのビ
ームに分離される。すなわち、偏光ハーフプリズム２１
（３１）を透過したビームは、１／４波長板２２ａ（３
２ａ）を介して、マスク１０１を支持するマスクステー
ジに取り付けられたコーナーキューブ２３ａ（３３ａ）
に入射する。コーナーキューブ２３ａ（３３ａ）で反射
されたビームは、固定鏡２４ａ（３４ａ）で反射された
後、コーナーキューブ２３ａ（３３ａ）に再び入射す
る。コーナーキューブ２３ａ（３３ａ）で再び反射され
たビームは、１／４波長板２２ａ（３２ａ）を介して、
偏光ハーフプリズム２１（３１）に戻る。

【００２９】一方、偏光ハーフプリズム２１（３１）で
反射されたビームは、１／４波長板２２ｂ（３２ｂ）を
介して、プレート１０２を支持するプレートステージに
取り付けられたコーナーキューブ２３ｂ（３３ｂ）に入
射する。コーナーキューブ２３ｂ（３３ｂ）で反射され
たビームは、固定鏡２４ｂ（３４ｂ）で反射された後、
コーナーキューブ２３ｂ（３３ｂ）に再び入射する。コ
ーナーキューブ２３ｂ（３３ｂ）で再び反射されたビー
ムは、１／４波長板２２ｂ（３２ｂ）を介して、偏光ハ
ーフプリズム２１（３１）に戻る。偏光ハーフプリズム
２１（３１）に戻った２つのビームは干渉し、干渉ビー
ムは光検出器２５（３５）に達する。

【００３０】こうして、差動干渉計Ｘ１では、光検出器
２５の出力に基づいて、マスク１０１とプレート１０２
との間のｘ方向に沿った相対変位量を計測することがで
きる。また、差動干渉計Ｘ２では、光検出器３５の出力
に基づいて、マスク１０１とプレート１０２との間のｘ
方向に沿った相対変位量を計測することができる。すな
わち、ｙ方向に沿って所定間隔を隔てた位置を計測する
ように配置された差動干渉計Ｘ１と差動干渉計Ｘ２とに
基づいて、図５に示す演算ユニット７０ａは、マスク１
０１とプレート１０２との間のｘ方向に沿った相対的な
位置ずれΔＸ、およびマスク１０１とプレート１０２と
の間のｚ軸回りの相対的な回転ずれΔθを検出すること
ができる。その結果、ステージ制御ユニット７０ｃは、
演算ユニット７０ａにて算出された算出値（ΔＸ、Δ
θ）が零または所定の値となるように、図５に示すアク
チュエータ６７、６８等の駆動系（調整手段）を介し
て、プレート１０２に対するマスク１０１の相対的な位
置ずれを補正する。

【００３１】なお、マスク１０１やプレート１０２のｘ
方向移動、ｙ方向移動およびｚ軸回りの回転に伴って、
コーナーキューブ２３ａ、２３ｂ、３３ａおよび３３ｂ
も移動したり回転したりする。しかしながら、コーナー
キューブの特性により、光検出器２５および３５に入射
する干渉ビームの入射角度は常に一定である。ただし、
コーナーキューブ２３ａ、２３ｂ、３３ａおよび３３ｂ
がｙ方向に沿ってδだけ移動すると、固定鏡２４ａ、２
４ｂ、３４ａおよび３４ｂへのビームの入射位置はｙ方
向に沿って２δだけずれることになる。これらの差動干
渉計においてマスク１０１とプレート１０２との相対変
位量を計測することは、コーナーキューブ２３ａ、２３
ｂ、３３ａおよび３３ｂの頂点の位置を計測することと
等価である。したがって、いわゆるアッベ誤差を小さく
抑えるために、各コーナーキューブの頂点を、マスク１
０１のパターン面またはプレート１０２の被露光面と同
一面内に位置決めすることが望ましい。

【００３２】また、図２において、レーザ光源（不図
示）から射出されたレーザビームは、ビームスプリッタ
ー２を透過し、ビームスプリッター３で反射された後、
測長干渉計Ｘ０に導かれる。ビームスプリッター３で反
射されたビームは、偏光ハーフプリズム１１を介して２
つのビームに分離される。すなわち、偏光ハーフプリズ
ム１１を透過したビームは、１／４波長板１２ａを介し
て、投影光学系１に取り付けられた固定鏡としてのコー
ナーキューブ１３ａに入射する。コーナーキューブ１３
ａで反射されたビームは、固定鏡１４ａで反射された
後、コーナーキューブ１３ａに再び入射する。コーナー
キューブ１３ａで再び反射されたビームは、１／４波長
板１２ａを介して、偏光ハーフプリズム１１に戻る。

【００３３】一方、偏光ハーフプリズム１１で反射され
たビームは、１／４波長板１２ｂを介して、プレート１
０２を支持するプレートステージに取り付けられた移動
鏡としてのコーナーキューブ１３ｂに入射する。コーナ
ーキューブ１３ｂで反射されたビームは、固定鏡１４ｂ
で反射された後、コーナーキューブ１３ｂに再び入射す
る。コーナーキューブ１３ｂで再び反射されたビーム
は、１／４波長板１２ｂを介して、偏光ハーフプリズム
１１に戻る。偏光ハーフプリズム１１に戻った２つのビ
ームは干渉し、干渉ビームは光検出器１５に達する。

【００３４】こうして、測長干渉計Ｘ０では、光検出器
１５の出力に基づいて、投影光学系１に対するプレート
１０２のｘ方向に沿った変位量を計測することができ
る。したがって、測長干渉計Ｘ０の光検出器１５からの
変位量に関する出力に基づいて、図５に示すキャリッジ
制御ユニット７０ｂは、走査方向（ｘ方向）でのプレー
ト１０２の位置、移動量あるいは走査速度をモニターし
ながら、キャリッジ駆動系７１の駆動を制御することが
できる。なお、測長干渉計Ｘ０において、プレート１０
２のｚ軸回りの回転に伴う計測誤差を小さく抑えるため
に、コーナーキューブ１３ｂをプレート１０２のｙ方向
中央付近に位置決めすることが望ましい。また、測長干
渉計Ｘ０においても、アッベ誤差を小さく抑えるため
に、コーナーキューブ１３ｂの頂点をプレート１０２の
被露光面と同一面内に位置決めすることが望ましい。

【００３５】さらに、図２において、レーザ光源（不図
示）から射出されたレーザビームは、ビームスプリッタ
ー２および３を透過し、さらにビームスプリッター４で
２つのビームに分離される。すなわち、ビームスプリッ
ター４で反射されたビームは測長干渉計ＭＹに、ビーム
スプリッター４を透過したビームは測長干渉計ＰＹに導
かれる。なお、測長干渉計ＭＹとＰＹとは、図２に示す
ように、互いに同一の構成を有する。したがって、以
下、主として測長干渉計ＭＹに着目した説明を行う。た
だし、以下の説明において、括弧内には測長干渉計ＰＹ
の対応する部材の参照符号を示す。

【００３６】ビームスプリッター４で反射されたビーム
は、偏光ハーフプリズム４１ａ（４１ｂ）を介して２つ
のビームに分離される。すなわち、偏光ハーフプリズム
４１ａ（４１ｂ）で反射されたビームは、１／４波長板
４２ａ（４２ｂ）を介して、投影光学系１に取り付けら
れた基準部材としての長尺鏡５１ａ（５１ｂ）の反射面
（基準面）に入射する。長尺鏡５１ａ（５１ｂ）の反射
面（基準面）は、ｘｚ平面に平行で且つ全体的にｘ方向
に沿って延びるように形成されている。長尺鏡５１ａ
（５１ｂ）の反射面で反射されたビームは、１／４波長
板４２ａ（４２ｂ）を介して、偏光ハーフプリズム４１
ａ（４１ｂ）に再び入射する。偏光ハーフプリズム４１
ａ（４１ｂ）を透過したビームは、マスクステージに取
り付けられたコーナーキューブ４３ａ（プレートステー
ジに取り付けられたコーナーキューブ４３ｂ）に入射す
る。コーナーキューブ４３ａ（４３ｂ）で反射されたビ
ームは、偏光ハーフプリズム４１ａ（４１ｂ）に戻る。

【００３７】一方、偏光ハーフプリズム４１ａ（４１
ｂ）を透過したビームは、１／４波長板４４ａ（４４
ｂ）を介して、固定鏡４５ａ（４５ｂ）に入射する。固
定鏡４５ａ（４５ｂ）で反射されたビームは、１／４波
長板４４ａ（４４ｂ）を介して、偏光ハーフプリズム４
１ａ（４１ｂ）に再び入射する。偏光ハーフプリズム４
１ａ（４１ｂ）で反射されたビームは、マスクステージ
に取り付けられたコーナーキューブ４３ａ（プレートス
テージに取り付けられたコーナーキューブ４３ｂ）に入
射する。コーナーキューブ４３ａ（４３ｂ）で反射され
たビームは、偏光ハーフプリズム４１ａ（４１ｂ）に戻
る。

【００３８】偏光ハーフプリズム４１ａ（４１ｂ）に戻
った２つのビームは干渉し、干渉ビームは、一対のレン
ズ成分４６ａ（４６ｂ）および４７ａ（４７ｂ）からな
るビーム縮小光学系を介して、光検出器４８ａ（４８
ｂ）に達する。こうして、測長干渉計ＭＹでは、光検出
器４８ａの出力に基づいて、投影光学系１に対するマス
ク１０１のｙ方向に沿った変位量を計測することができ
る。また、測長干渉計ＰＹでは、光検出器４８ｂの出力
に基づいて、投影光学系１に対するプレート１０２のｙ
方向に沿った変位量を計測することができる。そして、
２つの測長干渉計（ＭＹ、ＰＹ）からの変位量に関する
出力に基づいて、図５に示す演算ユニット７０ａは、マ
スク１０１とプレート１０２とのｙ方向に沿った相対的
な位置ずれΔＹを算出する。この結果、ステージ制御ユ
ニット７０ｃは、算出した算出値ΔＹが零となるよう
に、図５に示すアクチュエータ６７、６８等の駆動系
（調整手段）を駆動させて、プレート１０２に対するマ
スク１０１の相対的な位置ずれを補正する。

【００３９】なお、測長干渉計ＭＹおよびＰＹにおい
て、マスク１０１またはプレート１０２のｚ軸回りの回
転に伴う計測誤差を小さく抑えるために、コーナーキュ
ーブ４３ａおよび４３ｂをマスク１０１またはプレート
１０２のｘ方向中央付近に位置決めすることが望まし
い。また、測長干渉計ＭＹおよびＰＹにおいても、アッ
ベ誤差を小さく抑えるために、各コーナーキューブの頂
点を、マスク１０１のパターン面またはプレート１０２
の被露光面と同一面内に位置決めすることが望ましい。

【００４０】図３は、図２の測長干渉計ＭＹ（ＰＹ）に
おけるビーム縮小光学系（４６、４７）の作用について
説明する部分平面図である。なお、図３では、２つの測
長干渉計ＭＹとＰＹとを区別することなく、ａおよびｂ
の添字を省略している。図３において、破線で囲まれた
部分（４１〜４５）は、マスクステージまたはプレート
ステージに対して一体的に取り付けられている。すなわ
ち、測長干渉計ＭＹ（ＰＹ）において、偏光ハーフプリ
ズム４１、１／４波長板４２、１／４波長板４４、およ
び固定鏡４５は、マスク１０１（プレート１０２）と一
体的に移動する。

【００４１】したがって、マスク１０１（プレート１０
２）が＋ｙ方向に沿ってδだけ移動すると、図中破線で
示すように、偏光ハーフプリズム４１、１／４波長板４
２、１／４波長板４４、および固定鏡４５も＋ｙ方向に
沿ってδだけ移動する。その結果、偏光ハーフプリズム
４１から射出される干渉ビームは、＋ｙ方向に沿って２
δだけ移動する。しかしながら、偏光ハーフプリズム４
１と光検出器４８との間の光路中には、ビーム変動補正
手段としてのビーム縮小光学系（４６、４７）が設けら
れている。したがって、このビーム縮小光学系（４６、
４７）の倍率に応じて、光検出器４８に達する干渉ビー
ムの位置ずれ量を一定値以下に制御することができる。
こうして、ビーム縮小光学系（４６、４７）の倍率を適
宜設定することにより、マスク１０１（プレート１０
２）の＋ｙ方向に沿った変位量がある程度大きくなって
も、光検出器４８において干渉ビームを受光し、変位量
の計測を確実に行うことができる。

【００４２】図４は、図３の変形例を示す図である。図
４の変形例では、図３のビーム縮小光学系（４６、４
７）が平行平面板４９で置換されている点だけが図３の
構成と相違している。図４の変形例においても、平行平
面板４９を図４の紙面に垂直な軸線回りに回転させるこ
とにより、光検出器４８に達する干渉ビームの位置ずれ
量を一定値以下に制御するか、あるいは位置ずれを解消
することもできる。こうして、図４の変形例において
も、平行平面板４９の回転角を適宜設定することによ
り、マスク１０１（プレート１０２）の＋ｙ方向に沿っ
た変位量の計測を確実に行うことができる。

【００４３】上述したように、本実施例では、投影露光
の時には、マスク１０１とプレート１０２との走査方向
に沿った位置ずれ、走査直交方向に沿った位置ずれ、並
びに回転ずれを精度良く補正することができる。このた
め、本実施例では、等倍正立の投影光学系１に対して２
つの基板であるマスク１０１とプレート１０２とを一体
的に移動させて走査露光を行ったとしても、感光基板で
あるプレート１０２の露光領域の全体に亘って良好な投
影像を得ることができる。したがって、マスク１０１の
良好なるパターン像を感光性のプレート１０２上に投影
露光することができ、この結果、良好なる表示素子（液
晶表示素子、プラズマ・ディスプレイ・パネルなど）、
さらには、良好なる半導体デバイス（ＬＳＩ等の半導体
素子、薄膜磁気ヘッド、ＣＣＤ等の撮像素子等）を光リ
ソグラフィー工程によって製造することができる。

【００４４】

【効果】以上説明したように、本発明では、２つの基板
の走査方向に沿った位置ずれおよび回転ずれを制御する
とともに、２つの基板の走査直交方向に沿った位置ずれ
を制御することができる。すなわち、等倍正立の投影光
学系に対して２つの基板を一体的に移動させて走査露光
することによって、感光基板の露光領域の全体に亘って
良好な投影像を得ることができる。したがって、マスク
の良好なるパターン像を感光性のプレート上に投影露光
することができ、この結果、液晶表示装置、ＬＳＩ等の
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、ＣＣＤ等の撮像素子等の
良好なるデバイスを光リソグラフィー工程によって製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる露光装置の要部構成を
概略的に示す斜視図である。

【図２】図１に対応する図であって、図１の各干渉計の
内部構成を概略的に示す斜視図である。

【図３】図２の測長干渉計ＭＹ（ＰＹ）におけるビーム
縮小光学系（４６、４７）の作用について説明する部分
平面図である。

【図４】図３の変形例を示す図である。

【図５】図１の露光装置においてマスク１０１とプレー
ト１０２とを一体的に駆動案内する機構の構成を概略的
に示す図である。

【符号の説明】

１投影光学系２、３、４ビームスプリッター１１、２１、３１、４１偏光ハーフプリズム１２、２２、３２、４２１／４波長板１３、２３、３３、４３コーナーキューブ１４、２４、３４、４５固定鏡１５、２５、３５、４８光検出器２１、３１偏光ハーフプリズム４４１／４波長板４６、４７ビーム縮小光学系５１長尺鏡６０定盤６１照明光学系６２マスクステージ６４架台６５プレートステージ６６キャリッジ６７、６８ｘ方向アクチュエータ７０主制御ユニット７１キャリッジ駆動系１０１マスク１０２プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成された第１基板を照明す
るための照明光学系と、前記第１基板に形成されたパタ
ーンの正立等倍率像を第２基板上に形成するための投影
光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１基板
と前記第２基板とを所定の走査方向に沿って一体的に移
動させて前記第１基板のパターンを前記第２基板に転写
露光する露光装置において、前記第１基板と前記第２基板との間の前記走査方向に沿
った相対変位量を計測するための第１相対計測手段と、前記第１基板のパターン面において前記走査方向と直交
する走査直交方向に沿って前記第１相対計測手段と所定
の間隔を隔てた位置を計測するように配置され、前記第
１基板と前記第２基板との間の前記走査方向に沿った相
対変位量を計測するための第２相対計測手段と、前記第１基板の前記走査直交方向に沿った変位量を計測
するための第１測定手段と、前記第２基板の前記走査直交方向に沿った変位量を計測
するための第２測定手段と、前記第１基板と前記第２基板とのうちの少なくとも一方
の位置を調整するための調整手段と、前記第１相対計測手段、前記第２相対計測手段、前記第
１測定手段、および前記第２測定手段からの各出力に基
づいて、調整量を算出するための演算手段と、前記演算手段からの出力に基づいて、前記調整手段を制
御するための制御手段とを備えていることを特徴とする
露光装置。
【請求項２】前記走査方向に沿って形成された第１基
準面を有する第１基準部材と、前記走査方向に沿って形
成された第２基準面を有する第２基準部材とが設けら
れ、前記第１測定手段は、前記第１基準面と前記第１基板と
の間の相対変位に基づいて、前記第１基板の前記走査直
交方向に沿った変位量を計測し、前記第２測定手段は、前記第２基準面と前記第２基板と
の間の相対変位に基づいて、前記第２基板の前記走査直
交方向に沿った変位量を計測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１基板のパターンを前記第２基板
に転写露光するために、前記投影光学系に対して前記第
１基板と前記第２基板とを所定の走査方向に沿って一体
的に移動させるための移動手段と、前記投影光学系に対する前記第１基板または前記第２基
板の前記走査方向に沿った変位量を計測するための第３
測定手段と、前記第３測定手段の出力に基づいて、前記移動手段を制
御するための第２制御手段とをさらに備えていることを
特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】前記第１測定手段、前記第２測定手段お
よび前記第３測定手段は、対応する基板を支持するステ
ージに取り付けられたコーナーリフレクタを有する測長
干渉計であり、前記コーナーリフレクタの頂点は、前記第１基板のパタ
ーン面または前記第２基板の被露光面とほぼ同一の面内
に位置決めされていることを特徴とする請求項３に記載
の露光装置。
【請求項５】前記第１相対計測手段および前記第２相
対計測手段は、前記第１基板を支持するステージに取り
付けられた第１コーナーリフレクタと、前記第２基板を
支持するステージに取り付けられた第２コーナーリフレ
クタとを有する差動干渉計であり、前記第１コーナーリフレクタの頂点は前記第１基板のパ
ターン面とほぼ同一の面内に位置決めされ、前記第２コ
ーナーリフレクタの頂点は前記第２基板の被露光面とほ
ぼ同一の面内に位置決めされていることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】前記第１測定手段および前記第２測定手
段は、対応する基板を支持するステージに取り付けられた移動
鏡としてのコーナーリフレクタと、光源からのビームを前記対応する基準部材に向かう参照
ビームと前記コーナーリフレクタに向かう測長ビームと
に分離するためのビーム分離手段と、前記基準部材を介した参照ビームと前記コーナーリフレ
クタを介した測長ビームとの干渉ビームを受光するため
の光検出手段と、前記対応する基板の前記走査直交方向に沿った変位に伴
う前記干渉ビームの変動を補正するためのビーム変動補
正手段とを有することを特徴とする請求項２乃至５のい
ずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】前記投影光学系は、前記第１基板に形成
されたパターンの正立等倍率像を前記第２基板に形成す
るための複数の投影光学ユニットからなることを特徴と
する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
記載の露光装置を用いて表示素子を製造する方法におい
て、前記第１相対計測手段、前記第２相対計測手段、前記第
１測定手段、および前記第２測定手段からの各出力に基
づいて、前記制御手段が前記調整手段を制御する制御工
程と、前記投影光学系に対して前記第１基板と前記第２基板と
を所定の走査方向に沿って一体的に移動させて、前記第
１基板のパターンを前記第２基板に転写露光する露光工
程とを含むことを特徴とする表示素子の製造方法。