JPH11132762A - 走査型露光装置の長尺鏡の平面度差の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易、迅速、且つ正確に走査型露光装置の長尺
鏡の平面度差を測定する。 【解決手段】マスク５のパターンの像を感光基板６に投
影する投影光学系と、マスク５と感光基板６とを保持し
て走査するキャリッジ２と、投影光学系の光軸と走査方
向とに直交するｙ方向のマスク５と感光基板６との位置
計測に用いられる長尺鏡７，８とを備え、キャリッジ２
の走査の際に、所定間隔Ｌを有した２ケ所１９ｃ，２１
ｃ；２０ｃ，２１ｅで該所定間隔Ｌに応じた一定間隔ｄ
毎に両長尺鏡７，８のそれぞれのｙ方向に関するマスク
５と感光基板６とのずれ量を複数回検出するとともに、
キャリッジ２の位置ｘを検出する第１ステップと、複数
回検出したｙ方向に関するマスク５と感光基板６とのず
れ量に基づいて、キャリッジ２の走査の際に生じるｙ方
向に関する位置誤差を求める第２ステップとに基づい
て、両長尺鏡７，８の平面度差Δｈを求める。

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、
容易、迅速、且つ正確に走査型露光装置の長尺鏡の平面
度差を測定することができる測定方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、すなわち添付図面に付
した符号と実施例中の記号をかっこ内に付して示すと、
マスク（５）のパターンの像を感光基板（６）に投影す
る投影光学系と、マスク（５）と感光基板（６）とを保
持して投影光学系の光軸と直交するｘ方向に移動するキ
ャリッジ（２）と、投影光学系の光軸とｘ方向とに直交
するｙ方向のマスク（５）と感光基板（６）との位置計
測に用いられる一対の長尺鏡（７，８）と、を備えた走
査型露光装置の長尺鏡の平面度差（Δｈ）の測定方法に
おいて、キャリッジ（２）をｘ方向に移動させた際に、
所定間隔（Ｌ）を有した２ケ所（１９ｃ，２１ｃ；２０
ｃ，２１ｅ）で該所定間隔（Ｌ）に応じた一定間隔
（ｄ）毎に一対の長尺鏡（７，８）のそれぞれのｙ方向
に関するマスク（５）と感光基板（６）とのずれ量を複
数回検出するとともに、キャリッジ（２）のｘ方向に関
する位置情報（ｘ）を検出する第１ステップと；複数回
検出したｙ方向に関するマスク（５）と感光基板（６）
とのずれ量に基づいて、キャリッジ（２）のｘ方向の移
動の際に生じるｙ方向に関する位置誤差を求める第２ス
テップとを有し；マスク（５）と感光基板（６）とのず
れ量と、ｘ方向に関する位置情報（ｘ）と、ｙ方向の位
置誤差とに基づいて一対の長尺鏡（７，８）の任意の位
置（ｘ）におけるｙ方向の平面度差（Δｈ）を求めるこ
とを特徴とする走査型露光装置の長尺鏡の平面度差の測
定方法である。

【０００４】その際、位置誤差はキャリッジ（２）の位
置（ｘ）に応じた誤差成分（Ｃ／Ｌ・ｘ）を含んでお
り、キャリッジ（２）の位置（ｘ）に応じた誤差成分
（Ｃ／Ｌ・ｘ）の測定は、第２ステップで検出したｙ方
向に関する位置誤差を補正した後キャリッジ（２）をｘ
方向に移動させて検出することができる。

【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に本発明を適用する走査型露光装置の
一例の概略構成を示す。以下の説明では、走査方向（縦
方向と呼ぶ。）をｘ軸とし、マスク５と同一面内におい
てｘ軸に直交する方向（横方向と呼ぶ。）をｙ軸とし、
マスク５の法線方向、すなわち露光光軸方向を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
影光学系（不図示）を介して、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１０，１
１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】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１６ａ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に固定されコーナーキュー
ブ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。ここで、 Ｉ_x1＝（ｘ_m1−ｘ_p1）＋Ｏ_x1 …（１） Ｉ_x1：干渉計Ｉ_x1の計測値 Ｏ_x1：干渉計Ｉ_x1のオフセット ｘ_m1：コーナーキューブ１６ｃのｘ座標 ｘ_p1：コーナーキューブ１６ｅのｘ座標 である。

【０００９】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に固定されコーナーキューブ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に固定したコーナーキューブ１６ｃと１７ｃと
の間隔と、プレートステージ４に固定したコーナーキュ
ーブ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上のコーナーキューブ１６
ｃ，１７ｃ及びプレートステージ４上のコーナーキュー
ブ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。ここで、 Ｉ_x2＝（ｘ_m2−ｘ_p2）＋Ｏ_x2 …（２） Ｉ_x2：干渉計Ｉ_x2の計測値 Ｏ_x2：干渉計Ｉ_x2のオフセット ｘ_m2：コーナーキューブ１７ｃのｘ座標 ｘ_p2：コーナーキューブ１７ｅのｘ座標 である。

【００１０】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上に固定されたコーナーキューブ１８ｃで
反射し、他方の光束は投影光学系に固定されたコーナー
キューブ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とコーナーキューブ１８ｅとのｘ方向の
距離が計測される。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】ここで、 Ｉ_my＝（ｈ_m−ｙ_m）＋Ｏ_my …（３） Ｉ_my：干渉計Ｉ_myの計測値 Ｏ_my：干渉計Ｉ_myのオフセット ｙ_m：ビームスプリッタ１９ａのｙ座標 ｈ_m：マスク用長尺鏡７のｙ座標 である。また、 Ｉ_py＝（ｈ_p−ｙ_p）＋Ｏ_py …（４） Ｉ_py：干渉計Ｉ_pyの計測値 Ｏ_py：干渉計Ｉ_pyのオフセット ｙ_p：ビームスプリッタ２０ａのｙ座標 ｈ_p：プレート用長尺鏡８のｙ座標 である。

【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。ここで、 Ｉ_ck＝［（ｈ_m−ｙ_cm）＋ｘ_cm］−［（ｈ_p−ｙ_cp）＋ｘ_cp］＋Ｏ_ck …（５） Ｉ_ck：干渉計Ｉ_ckの計測値 Ｏ_ck：干渉計Ｉ_ckのオフセット ｙ_cm：反射鏡２１ｃのｙ座標 ｘ_cm：反射鏡２１ｃのｘ座標 ｙ_cp：反射鏡２１ｅのｙ座標 ｘ_cp：反射鏡２１ｅのｘ座標 である。

【００１５】各干渉計の計測値や、コーナーキューブ、
ビームスプリッタ、反射鏡などの位置は、キャリッジの
走査位置に伴って変化する。そこで、キャリッジ２が位
置ｘにあるときの値を（ｘ）で表す。また両長尺鏡７、
８のｙ座標ｈ_m、ｈ_pもｘ方向の位置によって変化する。
そこで、キャリッジ２の位置がｘのときに、干渉計Ｉ_my
又はＩ_pyが参照している長尺鏡の位置をｘとする。これ
により、上記（１）〜（５）式は、 Ｉ_x1（ｘ）＝［ｘ_m1（ｘ）−ｘ_p1（ｘ）］＋Ｏ_x1 …（１ａ） Ｉ_x2（ｘ）＝［ｘ_m2（ｘ）−ｘ_p2（ｘ）］＋Ｏ_x2 …（２ａ） Ｉ_my（ｘ）＝［ｈ_m（ｘ）−ｙ_m（ｘ）］＋Ｏ_my …（３ａ） Ｉ_py（ｘ）＝［ｈ_p（ｘ）−ｙ_p（ｘ）］＋Ｏ_py …（４ａ） Ｉ_ck（ｘ）＝［（ｈ_m（ｘ−Ｌ）−ｙ_cm（ｘ））＋ｘ_cm（ｘ）］ −［（ｈ_p（ｘ−Ｌ）−ｙ_cp（ｘ））＋ｘ_cp（ｘ）］＋Ｏ_ck …（５ａ） となる。

【００１６】さて、 ΔＸ（ｘ）：プレートステージ４に対するマスクテージ
３のｘ方向の相対的な位置ずれ（縦ずれ） Δθ（ｘ）：プレートステージ４に対するマスクテージ
３のｚ軸回りの相対的な角度ずれ ΔＹ（ｘ）：プレートステージ４に対するマスクテージ
３のｙ方向の相対的な位置ずれ（横ずれ） Δｈ（ｘ）：プレート長尺鏡８に対するマスク長尺鏡７
の平面度差 Ｈ：コーナーキューブ１６ｃと１７ｃとの間隔（コーナ
ーキューブ１６ｅと１７ｅとの間隔） とすると、 ΔＸ（ｘ）≡［ｘ_m1（ｘ）＋ｘ_m2（ｘ）］／２−［ｘ_p1
（ｘ）＋ｘ_p2（ｘ）］／２ Δθ（ｘ）≡［［ｘ_m1（ｘ）−ｘ_p1（ｘ）］−［ｘ
_m2（ｘ）−ｘ_p2（ｘ）］］／Ｈ ΔＹ（ｘ）≡ｙ_m（ｘ）−ｙ_p（ｘ） Δｈ（ｘ）≡ｈ_m（ｘ）−ｈ_p（ｘ） と定義される。

【００１７】したがって（１）〜（４）式より、 ΔＸ（ｘ）＝［Ｉ_x1（ｘ）＋Ｉ_x2（ｘ）］／２ −（Ｏ_x1＋Ｏ_x2）／２ …（６） Δθ（ｘ）＝［Ｉ_x1（ｘ）−Ｉ_x2（ｘ）］／Ｈ −（Ｏ_x1−Ｏ_x2）／Ｈ …（７） ΔＹ（ｘ）＝−［Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）］＋Δｈ（ｘ） ＋（Ｏ_my−Ｏ_py） …（８） となる。なお、縦ずれΔＸは、マスクテージ３がプレー
トステージ４に対してｘ方向に平行移動したときのほ
か、キャリッジ２が一体としてｙ軸周りに回転したと
き、すなわちヨーイングを引き起こしたときにも生じ
る。同様に横ずれΔＹは、マスクテージ３がプレートス
テージ４に対してｙ方向に平行移動したときのほか、キ
ャリッジ２が一体としてｘ軸周りに回転したとき、すな
わちローリングを引き起こしたときにも生じる。

【００１８】上記（６）〜（８）式における右辺最終項
のオフセットは定数である。したがって走査露光の開始
時にマスクとプレートとのアライメントを図っておくこ
とにより、その後の走査露光において誤差要因となるも
のではない。したがって縦ずれΔＸと角度ずれΔθは、
干渉計Ｉ_x1，Ｉ_x2の計測値から直ちに求めることができ
る。しかるに横ずれΔＹは、平面度差Δｈが不明である
ために求めることができない。そこで本実施例では、以
下に述べる手法によって予め平面度差Δｈを求め、これ
を制御装置２５内の記憶装置２６内に格納し、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Δθ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。

【００１９】さて、（５ａ）式は、 Ｉ_ck（ｘ）＝Δｈ（ｘ−Ｌ）−［ｙ_cm（ｘ）−ｙ_cp（ｘ）］ ＋［ｘ_cm（ｘ）−ｘ_cp（ｘ）］＋Ｏ_ck …（９） となる。（９）式中、右辺第２項（ｙ_cm−ｙ_cp）は、 ｙ_cm（ｘ）−ｙ_cp（ｘ）＝ΔＹ（ｘ） ＋［ｙ_cm（ｘ）−ｙ_m（ｘ）］ −［ｙ_cp（ｘ）−ｙ_p（ｘ）］ …（１０） となる。（１０）式中、右辺第２項（ｙ_cm−ｙ_m）と第
３項（ｙ_cp−ｙ_p）は、マスクテージ３がプレートステ
ージ４に対してｘ方向に平行移動しても一定であり、ま
たｙ方向に平行移動しても一定である。しかしマスクテ
ージ３がプレートステージ４に対してΔθだけ回転する
と、反射鏡２１ｃ（又は２１ｅ）のｘ座標とビームスプ
リッタ１９ａ（又は２０ａ）のｘ座標がＬだけずれてい
るために、Δθ・Ｌだけ増加する。したがって（１０）
式は、 ｙ_cm（ｘ）−ｙ_cp（ｘ）＝ΔＹ（ｘ）＋Δθ（ｘ）・Ｌ＋Ｃ_y …（１０ａ） Ｃ_y：定数 となる。

【００２０】同様に、（９）式中、右辺第３項（ｘ_cm−
ｘ_cp）は、 ｘ_cm（ｘ）−ｘ_cp（ｘ）＝ΔＸ（ｘ） ＋［ｘ_cm（ｘ）−［ｘ_m1（ｘ）＋ｘ_m2（ｘ）］／２］ −［ｘ_cp（ｘ）−（ｘ_p1（ｘ）＋ｘ_p2（ｘ））／２］ …（１１） となる。（１１）式中、右辺第２項と第３項は、マスク
テージ３がプレートステージ４に対してｘ方向に平行移
動しても一定であり、またｙ方向に平行移動しても一定
である。しかしマスクテージ３がプレートステージ４に
対してΔθだけ回転すると、Δθ・Ｐだけ増加する。但
し、Ｐ：反射鏡２１ｃ（又は２１ｅ）のｙ座標と、コー
ナーキューブ１６ｃ（又は１６ｅ）と１７ｃ（又は１７
ｅ）の中央位置のｙ座標との間隔である。したがって
（１１）式は、 ｘ_cm（ｘ）−ｘ_cp（ｘ）＝ΔＸ（ｘ）＋Δθ（ｘ）・Ｐ＋Ｃ_x …（１１ａ） Ｃ_x：定数 となる。

【００２１】以上より（９）式は、 Ｉ_ck（ｘ）＝Δｈ（ｘ−Ｌ）−ΔＹ（ｘ）＋ΔＸ（ｘ） ＋Δθ（ｘ）・（Ｐ−Ｌ）＋Ｃ₁ …（９ａ） Ｃ₁：定数 となる。（９ａ）式のｘにｘ＋Ｌを代入すれば、（８）
式を用いてΔｈ（ｘ）を消去することができ、 Ｒ（ｘ）＝ΔＹ（ｘ＋Ｌ）−ΔＹ（ｘ）＋Ｃ …（１２） Ｒ（ｘ）≡Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）−Ｉ_ck（ｘ＋Ｌ）＋ΔＸ（ｘ＋Ｌ） ＋Δθ（ｘ＋Ｌ）・（Ｐ−Ｌ） …（１３） Ｃ：定数 となる。Ｒ（ｘ）は、（１３）式によって連続的に計測
可能な量である。

【００２２】（１２）式はΔＹ（ｘ＋Ｌ）−ΔＹ（ｘ）
という漸化式を含むから、Ｒ（０）からＲ（（ｋ−１）
Ｌ）までの都合ｋ個のＲ（ｘ）の和を、 Ｓ（ｘ）≡Ｒ（０）＋Ｒ（Ｌ）＋Ｒ（２Ｌ） ＋……＋Ｒ（（ｋ−１）Ｌ） …（１４） ｘ＝ｋＬ、ｋ＝１、２、３、… と定義すると、 Ｓ（ｘ）＝ΔＹ（ｘ）−ΔＹ（０）＋Ｃ／Ｌ・ｘ …（１５） ｘ＝ｋＬ、ｋ＝１、２、３、… となる。更に、 Ｓ（０）≡０ …（１４ａ） と定義すれば、 Ｓ（ｘ）＝ΔＹ（ｘ）−ΔＹ（０）＋Ｃ／Ｌ・ｘ …（１５ａ） ｘ＝ｋＬ、ｋ＝０、１、２、３、… となる。Ｓ（ｘ）は、間隔Ｌごとに離散的にしか計測で
きない量である。

【００２３】（１５ａ）式と（８）式を用いてΔＹ
（ｘ）を消去すると、 Δｈ（ｘ）＝Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）＋Ｓ（ｘ） ＋ΔＹ（０）−ｋ・Ｃ−（Ｏ_my−Ｏ_py） …（１６） ｘ＝ｋＬ、ｋ＝０、１、２、３、… となる。

【００２４】（１６）式中、ΔＹ（０）−（Ｏ_my−
Ｏ_py）は定数であるから、走査露光の開始時にマスクと
プレートとのアライメントを図っておくことにより、そ
の後の走査露光において誤差要因となるものではない。
したがって、 Δｈ（ｘ）＝Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）＋Ｓ（ｘ）−Ｃ／Ｌ・ｘ …（１６ａ） ｘ＝ｋＬ、ｋ＝０、１、２、３、… とすることができる。（１６ａ）式において、Ｉ
_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）は連続的に計測することができ、
Ｓ（ｘ）は計測間隔Ｌごとに離散的に計測することがで
きる。したがってΔｈ（ｘ）の暫定式として、（１６
ａ）式中のキャリッジの位置に比例した最終項Ｃ／Ｌ・
ｘを無視して、 Δｈ^*（ｘ）＝Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）＋Ｓ（ｘ） …（１７） とし、この暫定式Δｈ^*（ｘ）を用いて、（８）式より
横ずれΔＹが生じないように微動機を制御してキャリッ
ジを走査し、このときなおも残る横ずれを実測すれば、
（１７）式において無視したＣ／Ｌ・ｘが測定される。
したがってその勾配より、定数Ｃを求めることができ、
これを（１６ａ）式に代入することにより、平面度差Δ
ｈ（ｘ）を求めることができる。

【００２５】なお、（１６ａ）式を（８）式に代入する
と、Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）が消去されるから、アライ
メントにとって問題とならない定数項を除去して、 ΔＹ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）−Ｃ／Ｌ・ｘ …（１８） となる。上式中、Ｓ（ｘ）は間隔Ｌごとに離散的にのみ
求められるから、先ずキャリッジを走査してＳ（ｘ）を
離散的に求め、次いで横ずれΔＹ（ｘ）の暫定式ΔＹ^*
（ｘ）として、Ｃ／Ｌ・ｘを無視して、 ΔＹ^*（ｘ）＝Ｓ（ｘ） …（１９） とし、この横ずれΔＹ^*が生じないように微動機を制御
してキャリッジを走査し、このときなおも残る横ずれを
実測すれば、定数Ｃを求めることができる。しかしこの
方法によると、横ずれΔＹの制御が常に一定の制御とな
ってしまう。そこでＩ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ）が毎回のキ
ャリッジの走査において変化し得ることを想定するため
には、（１８）式によって毎回同じ横ずれΔＹ（ｘ）を
用いるのではなく、（１６ａ）式によって平面度差Δｈ
（ｘ）を求めておき、少なくとも一定期間はその平面度
差Δｈ（ｘ）が維持されるとして、（８）式を用いて毎
回のキャリッジの走査ごとに横ずれΔＹ（ｘ）を算出す
る方が好ましい。

【００２６】次に計測の手順を順を追って説明する。Ｉ
_my（ｘ）とＩ_py（ｘ）は連続的に求めることができる
が、Ｓ（ｘ）が間隔Ｌごとに離散的にしか求められない
から、本実施例では、ｄをＬの約数、例えば、 ｄ≡Ｌ／１０ …（２０） として、Ｉ_my（ｘ）とＩ_py（ｘ）も間隔ｄごとに離散的
に求めており、すなわち、 Ｉ_my（０）、Ｉ_my（ｄ）、Ｉ_my（２ｄ）、Ｉ_my（３
ｄ）、…… Ｉ_py（０）、Ｉ_py（ｄ）、Ｉ_py（２ｄ）、Ｉ_py（３
ｄ）、…… を求めている。

【００２７】先ず第１工程として、キャリッジ２を走査
しながら、計測間隔ｄごとに各干渉計の測定値を計測す
る。このとき、縦ずれΔＸと角度ずれΔθは連続的に計
測されるから、縦ずれΔＸと角度ずれΔθが一定となる
ように微動機９〜１１をフィードバック制御しながら、
キャリッジ２を走査する。しかし平面度差Δｈ（ｘ）が
未知であるから、横ずれΔＹは知ることができない。そ
こで、横ずれΔＹについては一切制御せずに、キャリッ
ジ２を走査する。なお、横ずれΔＹについては一切制御
しないということは、Δｈ（ｘ）の暫定式として、 Δｈ^*（ｘ）＝Ｉ_my（ｘ）−Ｉ_py（ｘ） …（２１） を用いていることにほかならない。

【００２８】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を移動したときのすべての干渉計の値
を計測する。そのときの干渉計Ｉ_cxで計測したキャリッ
ジ２の位置をｘ＝０とする。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ｘを
ｄだけ移動し、その位置で残りの５つの干渉計の値を計
測する。以下同様に、干渉計Ｉ_cxを監視しながらキャリ
ッジ２の位置ｘをｄだけ移動するごとに、残りの５つの
干渉計の値を計測する。

【００２９】次いで、ｘ＝０、１０ｄ、２０ｄ、３０
ｄ、……のデータから、（６）、（７）、（１３）式を
用いて、 Ｒ（０）、Ｒ（１０ｄ）、Ｒ（２０ｄ）、Ｒ（３０
ｄ）、…… すなわち、 Ｒ（０）、Ｒ（Ｌ）、Ｒ（２Ｌ）、Ｒ（３Ｌ）、…… を求める。更にこのデータから、（１４）式を用いて、 Ｓ（０）、Ｓ（Ｌ）、Ｓ（２Ｌ）、Ｓ（３Ｌ）、…… を求める。

【００３０】次に第２工程として、（１７）式を用いて
平面度差の暫定式Δｈ^*（ｘ）を求め、その暫定式を用
いて再度キャリッジを走査し、これによってなおも生じ
る横ずれを実測して、定数Ｃを求める。第２工程のキャ
リッジの走査に際しては、第１工程においてＩ_my（ｘ）
とＩ_py（ｘ）を間隔ｄごとにしか求めなかったから、間
隔ｄの内部を直線補間する。また、Ｓ（ｘ）は間隔Ｌご
とにしか求められないから、間隔Ｌの内部を直線補間す
る。Ｉ_my（ｘ）の補間式は、 Ｉ_my（ｘ）＝［Ｉ_my（ｊｄ＋ｄ）−Ｉ_my（ｊｄ）］×（ｘ／ｄ−ｊ） ＋Ｉ_my（ｊｄ） …（２２） ［ｊｄ≦ｘ≦ｊｄ＋ｄ］ となる。Ｉ_py（ｘ）の補間式も同様である。また、Ｓ
（ｘ）の補間式は、 Ｓ（ｘ）＝［Ｓ（ｋＬ＋Ｌ）−Ｓ（ｋＬ）］×（ｘ／Ｌ−ｋ） ＋Ｓ（ｋＬ） …（２３） ［ｋＬ≦ｘ≦ｋＬ＋Ｌ］ となる。

【００３１】しかしながら、Ｉ_my（ｘ）とＩ_py（ｘ）
は、常に連続的に取り込むことができるのであるから、
第１工程の結果と（２２）式の補間式とを用いて、Ｉ_my
（ｘ）とＩ_py（ｘ）を連続的に求めておく必要は特にな
く、第２工程自体において、Ｉ_my（ｘ）とＩ_py（ｘ）を
連続的に取り込んでフィードバック制御しても良い。そ
れ故、第２工程のキャリッジの駆動に際して必要となる
情報はＳ（ｘ）だけであり、したがって第１工程の計測
間隔は、ｄではなくＬとしても良い。

【００３２】更に、定数Ｃの実測は、ｘ＝ｋＬ（ｋ＝
０、１、２、…）の点で離散的に行うことが好ましい。
なぜならば、第２工程における微動機の制御は、Ｓ
（ｘ）を測定した各計測点ｘ＝ｋＬ（ｋ＝０、１、２、
…）においては、Ｃ／Ｌ・ｘを無視している点を除いて
正しい制御が行われている。それ故、Ｓ（ｘ）を測定し
た各計測点ｘ＝ｋＬにおいて定数Ｃを実測することによ
り、定数Ｃの値を正しく求めることができる。逆にいえ
ば、Ｓ（ｘ）を求めたときの計測点以外の点で定数Ｃを
実測すると、定数Ｃの値には、Ｓ（ｘ）を直線補間した
ことによる誤差が加わってしまう。そして、もしも定数
Ｃの実測をｘ＝ｋＬの点で離散的に行うときには、ｘ＝
ｋＬとｘ＝ｋＬ＋Ｌとの中間位置では何も測定しないの
であるから、微動機を制御する必要もない。それ故、
（２３）式の補間式を用いてＳ（ｘ）を連続的に求めて
おく必要もない。すなわちｘ＝ｋＬの点だけで、（１
７）式の暫定式Δｈ^*（ｘ）が満たされれば良い。

【００３３】こうして縦ずれΔＸと角度ずれΔθのほ
か、（１７）式の暫定式Δｈ^*（ｘ）を用いて横ずれΔ
Ｙ^*を求め、ΔＸ、Δθ、ΔＹ^*がなくなるように制御し
ながらキャリッジを移動する。このように横ずれΔＹ^*
を暫定式を用いて制御しながらキャリッジを移動する
と、マスクとプレートとは勾配Ｃ／Ｌで横方向にずれ
る。したがってその勾配から定数Ｃを求める。図２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、Ｒ（ｘ）からＳ（ｘ）を求めた間隔Ｌ、すなわち、
コーナーキューブ１９ｃと反射鏡２１ｃとの間隔（コー
ナーキューブ２０ｃと反射鏡２１ｅとの間隔）Ｌと一致
させることが好ましい。各マーク４１の形状は、いわゆ
るバーニアスケールである。図３は１つのマーク４１の
拡大図を示し、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４２，４
３；４４，４５は、図２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４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
と、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転写マーク４６，４７との位置ず
れ量との合計だけ、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５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Δｈ^*（ｘ）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４
１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】図６は横軸にマーク４１の位置ｘ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の勾配
はＣ／Ｌであるから、図６のプロットした点から回帰直
線５０を求めると、その勾配より定数Ｃを求めることが
できる。かくして（１６ａ）式より、両長尺鏡の離散的
な平面度差Δｈ（ｘ）を求めることができる。なお、定
数Ｃを測定する計測点と、Ｓ（ｘ）を求めたときの計測
点ｘ＝ｋＬ（ｋ＝０、１、２、…）とは、一致させるこ
とが好ましいが、そのためには、先ずマーク４１の間隔
を、Ｓ（ｘ）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４０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。

【００３８】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７（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。

【００３９】次いで縦ずれΔＸと角度ずれΔθは正確に
制御し、横ずれΔＹは、両長尺鏡の平面度差の暫定式を
用いて制御しながら、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６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（ｘ）を求め
ることができる。

【００４０】なお本実施例では、第１工程と第２工程と
によって、すなわちキャリッジの２度の走査によって定
数Ｃを求めたが、キャリッジの１度の走査だけによって
定数Ｃを求めることもできる。すなわち例えば、横ずれ
ΔＹについては一切制御せずにキャリッジを走査して横
ずれΔＹを実測すると、 Ｓ（ｘ）−Ｃ／Ｌ・ｘ だけの横ずれが実測される。ここでＳ（ｘ）はキャリッ
ジの走査において測定されるから、Ｓ（ｘ）を除去して
から回帰直線でフィッティングすれば、定数Ｃを求める
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明による走査型露光
装置の長尺鏡の平面度差の測定方法によれば、容易、迅
速、且つ正確に長尺鏡の平面度差を測定することがで
き、したがって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】本発明方法を適用する走査型露光装置の一例の
構成を示す斜視図

【図２】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３】誤差計測用マスクに用いるマークを示す拡大図

【図４】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５】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６】露光誤差分布を示す説明図

【図７】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

【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、１６ｄ、１７ｂ、１７ｄ、１８ｂ、１８ｄ…反
射鏡 １６ｃ、１６ｅ、１７ｃ、１７ｅ、１８ｃ、１８ｅ…コ
ーナーキューブ １９ｂ、２０ｂ、２１ｂ〜２１ｅ…反射鏡 １９ｄ、１９ｅ、２０ｄ、２０ｅ…λ／４板 １９ｃ、２０ｃ…コーナキューブ ２５…制御装置 ２６…記憶装置 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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、前記マスクと前記感光基板とを保持し
   て前記投影光学系の光軸と直交する第１方向に移動する
   キャリッジと、前記投影光学系の光軸と前記第１方向と
   に直交する第２方向の前記マスクと前記感光基板との位
   置計測に用いられる一対の長尺鏡と、を備えた走査型露
   光装置の長尺鏡の平面度差の測定方法において、 前記キャリッジを前記第１方向に移動させた際に、所定
   間隔を有した２ケ所で該所定間隔に応じた一定間隔毎に
   前記一対の長尺鏡のそれぞれの前記第２方向に関する前
   記マスクと前記感光基板とのずれ量を複数回検出すると
   ともに、前記キャリッジの前記第１方向に関する位置情
   報を検出する第１ステップと；前記複数回検出した前記
   第２方向に関する前記マスクと前記感光基板とのずれ量
   に基づいて、前記キャリッジの前記第１方向の移動の際
   に生じる前記第２方向に関する位置誤差を求める第２ス
   テップとを有し；前記マスクと前記感光基板とのずれ量
   と、前記第１方向に関する位置情報と、前記第２方向の
   位置誤差とに基づいて前記一対の長尺鏡の任意の位置に
   おける前記第２方向の平面度差を求めることを特徴とす
   る走査型露光装置の長尺鏡の平面度差の測定方法。
2. 【請求項２】前記位置誤差は前記キャリッジの位置に応
   じた誤差成分を含んでおり、 前記キャリッジの位置に応じた誤差成分の測定は、前記
   第２ステップで検出した前記第２方向に関する位置誤差
   を補正した後前記キャリッジを前記第１方向に移動させ
   て検出することを特徴とする、請求項１記載の走査型露
   光装置の長尺鏡の平面度差の測定方法。
3. 【請求項３】前記位置誤差は前記キャリッジの位置に応
   じた誤差成分を含んでおり、 前記キャリッジの位置に応じた誤差成分の測定は、前記
   第２方向に沿って複数個のマークを有する前記マスクの
   当該複数個のマークを前記感光基板に転写する工程と、
   前記マスクと前記感光基板とのそれぞれを前記光軸とほ
   ぼ直交する面内において９０度回転した後に前記複数個
   のマークを再度前記感光基板に転写する工程と、前記感
   光基板に転写された２回の前記複数個のマークのそれぞ
   れの位置ずれを測定する工程とを含んでいることを特徴
   とする、請求項１記載の走査型露光装置の長尺鏡の平面
   度差の測定方法。
4. 【請求項４】前記位置誤差は前記キャリッジの位置に応
   じた誤差成分を含んでおり、 前記キャリッジの位置に応じた誤差成分の測定は、前記
   第１方向に複数個のアライメントマークを有する前記マ
   スクの当該複数個のアライメントマークと、前記第１方
   向に複数個のアライメントマークを有する前記感光基板
   の当該複数個のアライメントマークとの前記第２方向の
   それぞれの位置ずれを測定する工程を含むことを特徴と
   する、請求項１記載の走査型露光装置の長尺鏡の平面度
   差の測定方法。