JPH1197323A - ステージ座標測定系の直交度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージ座標系の直交度を、ステージの大型
化を招くことなく、容易に計測、較正できる方法を提供
する。 【解決手段】 長方形の基板を載置する基板ステージの
ステージ計測系の、Ｘ方向とＹ方向の直交度を較正する
方法において、較正マークが形成されたほぼ正方形の基
板を基板ステージに載置する工程と、較正マークの位置
を計測する第１の計測工程と、正方形基板を基板ステー
ジ上でステージの基板載置面に平行な面に垂直な線の回
りにほぼ９０°だけ回転する基板回転工程と、基板回転
工程の後に、較正マークの位置を計測する第２の計測工
程と、第１と第２の計測工程での計測値に基づいてＸ方
向とＹ方向の直交度を求める工程とを備える直交度較正
方法。基板の形状が正方形であるので、基板ステージ上
でほぼ９０゜だけ回転することが可能である。基板に較
正マークが形成されているので、較正中に露光を行う必
要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ座標測定
系の直交度検出及び較正方法に関し、特に大型の液晶パ
ネル等の製造に用いられる露光装置のうち長方形の大型
基板を扱うＸ、Ｙステージを有する装置における、ステ
ージ座標測定系の直交度検出及び較正方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】大型の液晶パネル等の製造に用いられる
露光装置では、基板ステージの位置をレーザー干渉計に
より制御し、アライメント等の工程を経て原版の像を基
板上に露光している。基板の大きさは、４００ｍｍ×５
００ｍｍ程度であり、基板ステージの位置は、基準とな
る固定鏡と、基板ステージの位置を計測するための、ス
テージと一体で移動する移動鏡とを用い、固定鏡に対す
る移動鏡の位置をレーザー干渉計によって計測し、制御
している。しかしながら、基板ステージ系は、基板の搬
送エラー、基板ステージの載置エラー等が発生した場合
には、レーザー干渉計自体がリセットされてしまい、長
期的な変形、変動等が発生した場合には、リセットされ
た時点で正確な計測ができないことになる。

【０００３】例えば、露光装置自体のエラーを排除した
としても装置が設置されている工場の運転を停止してし
まえば、再稼動時には条件が異なり、装置がリセットさ
れた状態と同様のこととなってしまう。即ち、基板ステ
ージのＸ方向とＹ方向の直交度（両方向のなす角度の９
０°からのずれ量）が変化したとしても、干渉計自身は
その変化があったことを判断できないまま露光を繰り返
すことになる。

【０００４】直交度がずれる主な原因は、移動鏡と移動
鏡を保持しているステージ系の間の経時的な変化である
とされている。このように基板ステージのリセット等を
多数回行うことにより経時的に徐々に直交度が変化して
しまう。直交度が変動すると、露光のショット中心が直
交度のずれた移動鏡に沿って露光され、このため継ぎ精
度を悪化させる。

【０００５】以上のように、露光装置の干渉系の直交度
が変化してしまうので、それを正すために直交度の較正
を行うことが必要となる。従来の装置に於いては、この
直交度の較正を行うために、露光を行う基板を９０°回
転させて、重ね露光を行い、第一回目の露光と９０°回
転して露光したときの重ね露光の差を求めることによ
り、直交度を求め、較正することにより対応している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光さ
れる基板は年々大型になり、基板ステージ自体も大型の
基板を載置、露光する必要があるため、大型化の傾向が
続いている。現在基板は、５５０ｍｍ×６５０ｍｍを越
える大きさにまでになっている。上記従来の技術におい
て、基板を９０°回転させて露光を行おうとすれば、少
なくとも、基板ステージは、６５０ｍｍ角のプレートを
載置可能にしなければならず、ステージが大型になって
しまうという問題が生じる。大型化すると重量増を招
き、露光を行うステッピングの精度、ステージ移動の為
の最高速度、加減速の低下、更には、ステージを安定さ
せるための整定時間の増加等のため、精度、スループッ
ト共に影響を受けてしまう。

【０００７】また現在行われている、５５０ｍｍ角のプ
レートを回転させて、その回転前後で重ね露光を行い直
交度を求める方法は、露光装置がインラインで結ばれて
いるような場合には、稼働中に人が介入できず、対応す
ることができない。これは、レジストを塗布する工程や
現像する工程が、全てインラインで構成されるためで、
例えば５５０ｍｍ×６５０ｍｍ等の一種類の基板に限定
されてしまうからである。この方式であれば、少なくと
も、５５０ｍｍ角の基板にレジスト塗布、現像をできる
設備を別に用意する必要があり、スペース、コストの面
で不利である。

【０００８】したがって、本発明は、容易に直交度を計
測、較正でき、しかもステージを大型化することなく直
交度の較正を行うことのできる方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の直交度検出方法では、長方形の基板を載置
する基板ステージの基板載置面に平行な面内のＸ方向と
Ｙ方向の前記基板ステージの位置を検出するステージ計
測系の、前記Ｘ方向とＹ方向の直交度を検出する直交度
検出方法において；較正マークが形成された、前記長方
形基板の短辺とほぼ等しい長さの辺を有するほぼ正方形
の正方形基板を前記基板ステージに載置する工程と；前
記載置された正方形基板上の較正マークの位置を計測す
る第１の計測工程と；前記正方形基板を前記基板ステー
ジ上で前記平行な面に垂直な線の回りに所定の角度だけ
回転する基板回転工程と；前記基板回転工程の後に、前
記正方形基板上の前記較正マークの位置を計測する第２
の計測工程と；前記第１と第２の計測工程での計測値に
基づいて前記Ｘ方向とＹ方向の直交度を求める工程とを
備える。ここで所定の角度は、ほぼ９０°とするのが好
ましい。

【００１０】このように構成すると、載置された基板の
形状が前記長方形基板の短辺にほぼ等しい長さの辺を有
する正方形であるので、たとえ長方形の基板を載置する
スペースしか有してない基板ステージ上であっても、載
置された基板を所定の角度だけ、特にほぼ９０゜だけ回
転することが可能である。また、載置された基板に較正
マークが形成されているので、較正マークを測定対象と
することができ露光を行う必要がない。

【００１１】上記目的を達成するために、本発明の別の
直交度検出方法では、長方形の基板を載置する基板ステ
ージの基板載置面に平行な面内のＸ方向とＹ方向の前記
基板ステージの位置を検出するステージ計測系の、前記
Ｘ方向とＹ方向の直交度を検出する直交度検出方法にお
いて；較正マークが形成された、透明な長方形基板を前
記基板ステージに載置する工程と；前記載置された透明
な基板上の前記較正マークの位置を計測する第１の計測
工程と；前記透明な基板を前記基板ステージ上で表裏反
転させて載置する基板反転工程と；前記基板反転工程の
後に、前記透明な基板上の前記較正マークの位置を前記
ステージ計測系で計測する第２の計測工程と；前記第１
と第２の計測工程での計測値に基づいて前記Ｘ方向とＹ
方向の直交度を求める工程とを備える。

【００１２】このように構成すると、載置された長方形
の基板の表裏を反転させるので、長方形の基板を載置す
るスペースしか有していない基板ステージ上であって
も、この操作が可能である。また、表裏反転される基板
が透明であるので、表裏反転の前後で較正マークを測定
対象とすることができる。

【００１３】更に、請求項３に記載の直交度検出方法で
は、前記透明な基板は、２枚の透明板を張り合わせて形
成され、前記較正マークは前記２枚の透明板の張り合わ
せ面に形成されていることを特徴としてもよい。このと
きは、２枚の透明な基板の間に較正マークが挟まれてい
るので、較正マークを両方の面からの測定することがで
き、また較正マークがステージ等に直接接触することが
ない。

【００１４】更に、請求項４に記載の直交度検出方法で
は、前記基板ステージは、前記基板載置面に垂直な線の
方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。こ
のときは、前記基板ステージが前記垂直な線の方向に移
動可能であるため、焦点を合わせるために基板の厚さに
よる光路差分の補正をすることが可能である。

【００１５】上記目的を達成するために、本発明の別の
直交度検出方法では、長方形の基板を載置する基板ステ
ージの基板載置面に平行な面内のＸ方向とＹ方向の前記
基板ステージの位置を検出するステージ計測系の、前記
Ｘ方向とＹ方向の直交度を検出する直交度検出方法にお
いて；感光剤が塗布された透明な長方形基板を前記基板
ステージに載置する工程と；基板の較正マークを形成す
るための較正マークパターンの形成された原版を用いて
前記透明な基板に第１の較正マークを投影露光する第１
の露光工程と；前記第１の露光工程の後に、前記透明な
基板を前記基板ステージ上で表裏反転させて載置する基
板反転工程と；前記基板反転工程の後に、前記透明な基
板上に前記原版を用いて第２の較正マークを投影露光す
る第２の露光工程と；前記第１と第２の露光工程で形成
された、第１と第２の較正マークの位置を計測する計測
工程と；前記計測工程での計測値に基づいて前記Ｘ方向
とＹ方向の直交度を求める工程とを備える。基板の表裏
反転の前後でそれぞれ較正マークを露光して形成しこれ
らを測定対象とすることができる。

【００１６】

【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あるいは類似符号
を付し、重複した説明は省略する。

【００１７】図１は本発明の露光装置の概略構成図であ
る。超高圧水銀ランプ等の光源３、第一反射鏡（図中傾
斜した四角形で表示）、コリメートレンズ、オプティカ
ルインテグレーター、ハーフミラー（図中傾斜した四角
形で表示）、リレーレンズ、レチクルブラインド、レチ
クルブラインド結像光学系及び第二反射鏡（図中傾斜し
た四角形で表示）を含む照明光学系４、そして投影レン
ズ５、基板ステージ６が光源３の光路上に、以上の順序
で配置されている。

【００１８】また、第二反射鏡と投影レンズ５との間に
は、投影すべきパターンの形成されたレチクル１を順次
載置できる原版ステージ（図示せず）が設けられてい
る。投影レンズ５の周囲には、オフアクシスのプレート
アライメント系８が配置されている。

【００１９】また、基板ステージ６の位置をＸＹ座標系
で計測するために、プレートレーザー干渉計７Ｘ、７Ｙ
が設けられている。図中、７Ｙは一部（レチクルの陰の
部分）を破線で図示してある。また、投影レンズ５と基
板ステージ６との間には、投影レンズ５用のオートフォ
ーカス系が設けられている。基板ステージ６上の長辺側
の側面に移動鏡１０Ｘが、短辺側の側面には移動鏡１０
Ｙが設けられている。

【００２０】ＸＹ座標系のＸ軸は移動鏡１０Ｘの反射面
内を通り、Ｙ軸は移動鏡１０Ｙの反射面内を通るように
設定し以下説明する。また、Ｘ軸及びＹ軸は投影レンズ
５の光軸に平行なＺ軸に直交する。ステージ計測系は、
プレートレーザ干渉計７Ｘ、７Ｙ及び移動鏡１０Ｘ、１
０Ｙを含んで構成されている。

【００２１】この装置でレチクル１上のパターンを本発
明の基板であるプレート２上に露光する場合には、例え
ば超高圧水銀ランプ等の光源３の光を露光用の波長（例
えばｇ線、ｈ線、ｉ線）に不図示の干渉フィルタ等によ
り選択し、オプチカルインテグレータ等を含む照明光学
系４を介して、レチクル１を照明し、レチクル１上のパ
ターンは、投影レンズ５により、プレート２上に転写さ
れる。

【００２２】この露光動作を複数のレチクル１を用いて
継ぎ露光を行うことにより、液晶パネルを形成するため
の各層をプレート２上に形成する。通常、プレート２を
載置する基板ステージ６は、プレートレーザー干渉計７
Ｘ、７Ｙによりその位置を計測、制御され、ステッピン
グを行いながら、露光を繰り返すことになる。

【００２３】更に、前記のように第一層目に対する重ね
露光を行うために、プレート２の位置（正確には第一層
目に焼き付けたパターンの位置）をプレートの全面に渡
って計測するためのプレートアライメント系８が配置さ
れている。このプレートアライメント系８は、第一層目
に焼き付けられた較正マークであるプレートのアライメ
ントマークの位置をプレートレーザー干渉計７Ｘ、７Ｙ
と共同して計測する。すなわち、プレート上のアライメ
ントマーク（較正マーク）の位置は、検出光学系として
のプレートアライメント系８とステージ計測系（７Ｘ、
７Ｙ、１０Ｘ、１０Ｙ）との共同により検出される。そ
して、計測された複数のアライメントマークより、プレ
ート２のＸ、Ｙシフト、回転、倍率、直交度を求め、プ
レート２のシフト、回転、倍率、直交度を、プレート干
渉計で重ねて露光が正確に行えるように補正する。また
レチクル側で、レチクルを回転もしくはシフトさせて重
ね露光する場合もある。

【００２４】ここで、プレートレーザー干渉計７Ｘ、７
Ｙの直交度が変化してしまった場合の問題点を簡単に説
明する。装置の初期状態では直交度がゼロであると仮定
し、経時的にＸ、若しくはＹの移動鏡１０Ｘ、１０Ｙが
ずれて直交度がΔだけ変動してしまったとする。

【００２５】図２をを参照してこの場合を説明する。な
お、図２では図１とＸ軸とＹ軸の位置関係が逆に示され
ている。ただし、基板ステージ６上の長辺側に移動鏡１
０Ｘが、短辺側に移動鏡１０Ｙが設けられている点は同
じである。

【００２６】ここで、仮にＸ方向に対して、Ｙ方向の移
動鏡１０Ｙの直交度がΔだけずれたとすれば、露光のＹ
方向のステップは、移動鏡１０Ｙに沿ったように露光さ
れ、図２に示されるように、例えば、プレート２に露光
される第一層が直角からずれた形で露光されてしまう。
ここで、移動鏡１０Ｘ、１０Ｙに沿って露光されるの
は、ショットの中心だけであり、ショットの傾きは移動
鏡１０Ｘに平行に維持される。したがって、１つのショ
ット１４の周辺部分では階段状になってしまい、画面継
ぎを行う場合に継ぎ精度を悪化させる原因となる。図２
においては、外側のショット１４の中心軌跡を破線で示
してあり、図示のように中心軌跡は、各辺がＸ軸とＹ軸
に平行な平行四辺形になる。

【００２７】図３を参照して、本発明の一実施の形態の
直交度較正方法を説明する。この方法では、ステージ６
に載置可能な基板の短辺側とほぼ等しい辺を有し、較正
マークであるアライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９
Ｄを各頂点の近傍に有する正方形のプレート２を用い
る。

【００２８】まず、パターニングされた正方形のプレー
ト２をステージ６上に載置する。この時、装置が大きい
場合には、プレートローダーによって正方形のプレート
２を載置する必要があり、正方形のプレート２を搬送で
きることが必要となる。載置された正方形のプレート２
を基板ステージ６上に真空吸着し、プレートアライメン
ト系８を用いて、まず載置された状態での正方形のプレ
ート２を計測対象とする。

【００２９】簡単のため、プレートアライメント系８は
１系統のみを用いる場合で説明するが、複数のプレート
アライメント系８を用いて計測してもよい。正方形のプ
レート２には、アライメントマークが３以上配置されて
いなければないが、本実施の形態ではその数は４とし、
そのうちの適当な３点を測定対象とした場合で説明す
る。測定対象のアライメントマークはアライメント系８
を用いて、プレートレーザー干渉計７Ｘ、７Ｙによって
計測される。

【００３０】具体的には、図１０に示す如く、アライメ
ント系８からのアライメントマーク（較正マーク）の位
置に関する光電変換信号（出力）と、プレートレーザー
干渉計（７Ｘ、７Ｙ）からの基板ステージの位置に関す
る信号（出力）に基づいて、アライメントマーク（較正
マーク）の位置は、図１０に示す演算部２０にて検出さ
れる。

【００３１】ここで、演算部２０は、図１０に示される
ように、プレート２上のアライメントマーク（較正マー
ク）の位置を検出する位置検出部２０ａと、Ｘ方向の移
動鏡１０ＸとＹ方向の移動鏡１０Ｙとの直交度Δ（又は
ステージ位置計測計の座標でのＸ軸とＹ軸との直交度）
を算出する直交度算出部２０ｂと、この直交度算出部２
０ｂからの出力に基づいて、プレートレーザー干渉計
（７Ｘ、７Ｙ）からの基板ステージに関する出力を補正
（較正）する補正部２０ｃとを有している。

【００３２】位置検出部２０ａは、アライメントマーク
（較正マーク）からの出力とプレートレーザー干渉計
（７Ｘ、７Ｙ）からの出力とに基づいて、アライメント
マーク（較正マーク）の位置を検出する。また、直交度
算出部２０ｂは、位置検出部２０ａにて得られた各アラ
イメントマーク（較正マーク）毎の位置情報に基づい
て、後述する所定の演算を行うことにより、最終的にＸ
方向の移動鏡１０ＸとＹ方向の移動鏡１０Ｙとの直交度
Δを算出する。また、補正部２０ｃは、直交度算出部２
０ｂにて求められた直交度Δに関する出力に基づいて、
ステージ位置計測系としてのプレートレーザー干渉計
（７Ｘ、７Ｙ）の出力を補正して、ステージ６の正しい
位置情報を出力する。したがって例えば、通常のプレー
ト上のアライメントマークの位置検出時には、プレート
アライメント系からの出力と、補正部２０ｃにて補正さ
れたプレートレーザー干渉計（７Ｘ、７Ｙ）の出力とに
基づいて、アライメントマークの位置を検出する位置検
出部２０ａにて検出される。

【００３３】図３は、さらに移動鏡１０Ｘ、１０Ｙに対
する正方形のプレート２の位置関係を示しており、図中
実線が最初に載置された状態で９０°回転させる前の正
方形のプレート２の、その各頂点近傍に形成されたプレ
ートアライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄを結ん
だ線である。以下の図において、プレート２そのものは
図示せず、代わりにアライメントマークを結んだ線のみ
表示する。破線はＸＹ平面内で時計回りに正確に９０°
だけ回転させた後の正方形のプレート２のアライメント
マーク９Ａ’、９Ｂ’、９Ｃ’、９Ｄ’を結んだ線であ
る。回転後のアライメントマークは’を付けて表示す
る。よって、例えば回転後の９Ａ’は回転前の９Ａに対
応する。このように以後の図においても、最初に載置し
たプレート２のアライメントマークを結んだ線を実線で
示し、その後プレート２を回転等して動かした後のアラ
イメンマークを結んだ線を破線で示すものとする。

【００３４】また、線分ＡＢとはアライメントマーク９
Ａと９Ｂを結んだ線をいい、線分９Ａ９Ｂの代わりに線
分ＡＢということにする。図４以下の説明においても同
様である。

【００３５】図３では特にわかりやすくするために、線
分ＡＢがＸ軸に平行になるよう載置された場合を示して
おり、シフト、回転、倍率成分を除いたＸ軸、Ｘ軸に垂
直な線、Ｙ軸、Ｙ軸のＸ軸に垂直な線からの角度ずれ
（以下、角度ずれはＸＹ平面内を考える）すなわちステ
ージ系のＸ軸に対するＹ軸の直交度Δのみを示してあ
る。また、図３に示されている場合は、正方形のプレー
ト２は厳密には正方形ではなく、線分ＡＤの垂直度δ
（Ｘ軸に垂直な線からの角度ずれ）はゼロではない。

【００３６】次に図４（ａ）を参照して、実際の測定の
方法を説明する。ここでも図３と同様に、正方形のプレ
ート２上の頂点近傍にプレートアライメントマーク９
Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが配置されている場合を考える。
アライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、この順
番に反時計方向に配置されている。また、説明を簡単に
するため線分ＡＢがＸ軸に平行、線分ＡＤがＹ軸に（ほ
ぼ）平行となる位置関係で、正方形のプレート２を基板
ステージ６上に載置し、線分Ａ’Ｄ’がＸ軸に平行にな
るようにプレート２を、ＸＹ平面内で時計方向に回転す
る場合で説明する。

【００３７】Ｙ軸のＸ軸に対する直交度をΔ、線分ＡＤ
の垂直度をδとする。このように回転するためにはプレ
ート２を時計方向に（９０°−δ）だけ回転させるが、
δは未知なる値であるのでプレート２を約９０°回転さ
せて、最終的にＡ’Ｄ’がＸ軸に平行になるようにプレ
ート２を回転させた理想的な場合である。なおこのよう
な理想的な状況ではなく、一般的な、線分ＡＢがＸ軸に
平行ではなく、また線分Ａ’Ｄ’もＸ軸に平行ではない
場合については図６を参照して後に説明する。

【００３８】図４（ｂ）に、Ｘ軸、Ｘ軸に垂直な線（二
点鎖線）、Ｙ軸、線分ＡＤ、線分Ａ’Ｂ’（破線）の関
係をＸＹ座標系の原点の廻りに集約させて示す。線分Ａ
Ｂと線分Ａ’Ｄ’はＸ軸に平行であり、後述のように測
定対象とする必要がないので図中の記載を省略する。

【００３９】線分ＡＤのＹ軸からの角度ずれθ１は、プ
レート２のアライメントマークのうち９Ａと９Ｄの位置
を位置検出部２０ａにて計測し、その計測データについ
て、特開昭６１−４４４２９号に記載されているような
統計的に演算処理（以下、ＥＧＡと称す）を直交度算出
部２０ｂにて行うことにより、正方形のプレート２の
Ｘ、Ｙシフト、回転、倍率、とを切り離して求めること
ができる。

【００４０】次に正方形のプレート２を前述のように回
転して再びステージ６上に載置し、同様に正方形のプレ
ート２のアライメントマーク９Ａ’、９Ｂ’を位置検出
部２０ａにて計測し、ＥＧＡを直交度算出部２０ｂにて
行うことにより正方形のプレート２を回転させたときの
線分Ａ’Ｂ’のＹ軸からの角度ずれθ２を求めることが
可能である。

【００４１】図４（ｂ）に示されるように、プレート２
を時計方向に（９０°−δ）だけ回転させた前後で、言
い換えるとδは未知の値なので、実際には時計方向に約
９０°回転させて線分Ａ’Ｄ’がＸ軸に平行な線分ＡＢ
に平行になるように回転した前後でそれぞれ計測された
線分ＡＤと線分Ａ’Ｂ’の、Ｙ軸からのずれθ１、θ２
からステージ系の、Ｙ軸のＸ軸に対する直交度Δを以下
に示すようにして求める。時計回りをプラスとすると、
正方形のプレート２を回転させた前後で、以下の式が成
り立つ。

【００４２】 θ１＝ δ−Δ （１） θ２＝−δ−Δ （２） 式（１）−式（２）より、 δ＝（θ１−θ２）／２ （３） 式（１）＋式（２）より、 Δ＝−（θ１＋θ２）／２ （４） よって式（４）により、正方形のプレート２上のアライ
メントマーク９Ａと９Ｄを結んだ線分ＡＤの垂直度δと
は無関係に、ステージ系の、Ｙ軸のＸ軸に対する直交度
Δを求めることができる。但し、図４（ｂ）に示してあ
る場合は、θ２の値は負であることに注意が必要であ
る。

【００４３】以上のように、パターンないしはアライメ
ントマークが描画されている正方形のプレート２を回転
させて、その前後でアライメントマークの位置を位置検
出部２０ａにて計測することにより、ステージ系のＹ軸
とＸ軸の直交度Δが直交度算出部２０ｂにて計測される
ことになる。

【００４４】本実施の形態ではプレートアライメント系
８を用いて計測することとしたが、例えば、図１で示し
てあるレチクルアライメント系１１を用いて計測しても
よい。但し、この場合には、投影光学系５の色収差の影
響を排除するため露光波長を用いることになるが、例え
ば、複数のプレートアライメント系をオフアクシスに持
つタイプでステージのストロークを１つの顕微鏡でカバ
ーできない場合には、１つのレチクルアライメント系に
てステージのストロークをカバーできるといったメリッ
トがある。

【００４５】以上の実施の形態では、Ｘ方向の移動鏡１
０ＸとＹ方向の移動鏡１０Ｙとの直交度Δ（又はステー
ジ位置計測系の座標でのＸ軸とＹ軸との直交度）に基づ
いて、ステージ位置計測系としてのプレートレーザー干
渉計（７Ｘ、７Ｙ）の出力を補正（較正）することを述
べたがこれに限ることはない。例えば、レチクル１を保
持するレチクルステージ上にレチクル１を回転させるレ
チクル回転機構を設け、そのレチクル回転機構は、直交
度算出部２０ｂにて得られるＸ方向の移動鏡１０ＸとＹ
方向の移動鏡１０Ｙとの直交度Δ（又はステージ位置計
測系の座標でのＸ軸とＹ軸との直交度）に基づいて、レ
チクル１を回転させて、直交度Δを補正するようにして
もよい。

【００４６】次に、図５（ａ）を参照して、本発明の別
の実施の形態である直交度を較正する方法として、長方
形のプレート２を用いる方法を説明する。ここで使用さ
れるプレート２は、実際に製品用として用いられる長方
形プレートとほぼ同じ大きさであり、直交度の較正を行
うためのアライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄを
プレートの頂点の近傍に有する透明な長方形のプレート
である。

【００４７】この方法を簡単に説明すれば、パターニン
グされた長方形のプレートを約９０°回転させることは
スペースの関係で不可能であるので、代わりにプレート
２自体の表裏を反転させてステージ系の、Ｙ軸のＸ軸に
対する直交度Δを計測する方法である。この場合にもア
ライメントマーク９Ａと９Ｂを結んだ線に平行な線を反
転軸として表裏反転させた場合を考えれば図５（ａ）の
位置関係が成立する。

【００４８】図５の場合は、図４の場合に対応してお
り、線分ＡＢのＸ軸に対する平行度はゼロに設定されて
いる。表裏反転後線分Ａ’Ｂ’は線分ＡＢに平行とな
る。プレートが透明なので表裏反転させる前と後でアラ
イメントマークを測定することができる。

【００４９】図５（ｂ）に、Ｘ軸、Ｘ軸に垂直な線（二
点鎖線）、Ｙ軸、線分ＡＤ、線分Ａ’Ｄ’（破線）の関
係をＸＹ座標系の原点の廻りに集約させて示す。線分Ａ
Ｂと線分Ａ’Ｂ’は直交度Δを求めるためには測定対象
とする必要がないので省略してある。

【００５０】回転前後で計測した長方形のプレート２上
の線分ＡＤのＹ軸からの角度ずれをθ１、線分Ａ’Ｄ’
のＹ軸からの角度ずれをθ２とすると前述の式（１）か
ら式（４）が成立する。基本的には、表面に直交度Δを
計測するためのアライメントマークがパターニングされ
た１枚のプレートのパターン側からと、ガラス面側から
プレートアライメント系８、若しくは、レチクルアライ
メント系１１を用いて計測する。

【００５１】なお以上のように、プレートの表裏反転さ
せた場合の例を図１０を参照して説明すると、プレート
２を表裏反転させる前の第１の状態の各アライメントマ
ーク９Ａ〜９Ｄの位置を位置検出系２０ａにて検出し、
プレート２を表裏反転させた後の第２の状態の各アライ
メントマーク９Ａ’〜９Ｄ’の位置を位置検出部２０ａ
にて検出する。その後、直交度算出部２０ｂにてθ１及
びθ２を求め、最終的に直交度Δを算出することができ
る。

【００５２】さらに本発明の別の実施の形態として、プ
レート２の基板ステージ６上への載置のしかたが一般的
な場合について説明する。

【００５３】図６（ａ）に示されるように頂点近傍にア
ライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが配置された
ほぼ正方形のプレート２の場合、回転後の正方形のプレ
ート２の線分Ａ’Ｄ’が回転前のプレート２の線分ＡＢ
に平行にならなくても、すなわちプレート２を任意の角
度（但し、約９０°とする）回転させても、ステージ系
のＹ軸のＸ軸に対する直交度Δを求めることができる。
ここで、アライメントマーク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ
は、この順番で反時計回り方向に、線分ＡＢがほぼＸ軸
に平行、線分ＡＤがほぼＹ軸に平行に配置されていると
する。

【００５４】回転前のプレート２の線分ＡＤの垂直度を
δｙ１とし、線分ＡＢのＸ軸に対する平行度をδｘ１と
する。また回転後のプレート２の線分Ａ’Ｂ’の垂直度
をδｙ２、線分Ａ’Ｄ’の平行度をδｘ２とする。

【００５５】図６（ｂ）に、Ｘ軸、Ｘ軸に垂直な線（二
点鎖線）、Ｙ軸、線分ＡＤ、線分ＡＢ、線分Ａ’Ｄ’
（破線）、線分Ａ’Ｂ’（破線）の関係をＸＹ座標系の
原点の廻りに集約させて示す。

【００５６】回転させる前に計測した線分ＡＤのＹ軸か
らの角度ずれをθｙ１とし、線分ＡＢのＸ軸からの角度
ずれをθｘ１とする。また、回転後に計測したプレート
２の線分Ａ’Ｂ’のＹ軸からの角度ずれをθｙ２、線分
Ａ’Ｄ’のＸ軸からの角度ずれをθｘ２とする。更に、
プレート２を載置したステージ系のＸ軸に対するＹ軸の
直交度をΔとする。このとき、図６（ｂ）において以下
の式が成立する。

【００５７】 θｙ１＝ δｙ１−Δ （５） −θｙ２＝−δｙ２＋Δ （６） ここで図６（ａ）における角度ＢＡＤ（アライメントマ
ーク９Ｂ，９Ａ，９Ｄを結んだ角度）と角度Ｂ’Ａ’
Ｄ’（アライメントマーク９Ｂ’，９Ａ’，９Ｄ’を結
んだ角度）を考えれば ＢＡＤ ＝９０°−δｙ１＋δｘ１ （７） Ｂ’Ａ’Ｄ’＝９０°＋δｙ２−δｘ２ （８） 式（７）と式（８）が等しいことから、 δｙ１＋δｙ２＝δｘ１＋δｘ２ （９） また、θｘ１はδｘ１の計測値、θｘ２はδｘ２の計測
値だから θｘ１＝δｘ１ （１０） θｘ２＝δｘ２ （１１） 式（５）、式（６）、式（１０）、式（１１）を式
（９）に代入して θｙ１＋θｙ２＋２Δ＝θｘ２＋θｘ１ （９）’ 式（９）’より、 Δ＝（−θｙ１−θｙ２＋θｘ１＋θｘ２）／２ （１２） よって式（１２）により回転前のプレート２上の線分Ａ
ＤのＹ軸からの角度ずれθｙ１、線分ＡＢのＸ軸からの
角度ずれθｘ１、及び所定の角度（但し、約９０°とす
る。）回転後のプレート２上の線分Ａ’Ｂ’のＹ軸から
の角度ずれθｙ２、線分Ａ’Ｄ’のＸ軸からの角度ずれ
θｘ２を測定することによってステージ系のＹ軸のＸ軸
に対する直交度Δを求めることができる。

【００５８】なお、以上の例を図１０を参照して説明す
ると、プレート２を回転させる前の第１の状態の各アラ
イメントマーク９Ａ〜９Ｄの位置を位置検出系２０ａに
て検出し、プレート２を回転させた後の第２の状態の各
アライメントマーク９Ａ’〜９Ｄ’の位置を位置検出部
２０ａにて検出する。その後、直交度算出部２０ｂにて
θｘ１、θｙ１、及びθｘ２、θｙ２を求め、最終的に
直交度Δを算出することができる。

【００５９】ここで本発明の所定の角度は、理論上０°
以外の任意の角度で差し支えないが、一定の測定精度を
得るためには、小さすぎる角度は現実的でなく、またプ
レート上に形成されるパターンが、典型的には縦横水平
方向と垂直方向に並んだパターンであり、計測用のマー
クもそれに沿ったものであることが多いこと、プレート
の形状が４隅が９０°を形成する板状材であるところか
ら、ほぼ９０°とするのが望ましい。

【００６０】以上図６を参照して説明したように、正方
形のプレート２上の線分ＡＢは必ずしもＸ軸に平行にな
るようにステージ６上に載置する必要はない。またほぼ
正方形のプレート２は完全な正方形ではなく、長方形、
菱形、平行四辺形の傾向をもっていてもよいが、回転を
考慮してステージ６上に載置することができる形状と大
きさでなければならない。

【００６１】図５で説明した表裏反転方式の場合も、プ
レートの載置のしかたが一般的な場合が適用でき、それ
は図６の説明と同様である。即ち、表裏反転する場合も
プレート２の線分ＡＢは必ずしもＸ軸に平行になるよう
にステージ６上に載置する必要はない。

【００６２】前述の図４（ａ）から図６（ａ）ではアラ
イメントマークは正方形のプレート、または長方形のプ
レートの頂点近傍に４個あるとして説明したが、最小３
個でもよく、またアライメントマークは十分に離れてい
れば頂点近傍でなくてもよく、個数も５個以上であって
もよい。

【００６３】即ち、ステージ系のＹ軸のＸ軸に対する直
交度Δを計測するためにはプレート上のアライメントマ
ークは任意の位置に十分離れて３点以上存在すればよ
い。また、アライメントマークの個数は多ければ多いほ
ど精度が上がる。但し、多ければ測定に時間がかかりス
ループットに影響するので、精度を確保できる必要最小
限度の個数とするのが望ましい。

【００６４】次に、表裏反転して計測する方法で、一枚
のガラス製のプレート２を用いる場合には、ガラス面側
から計測する場合に、パターンがステージ６の表面に接
触してしまう恐れがあるため、パターンの剥がれ等によ
りステージ６上のゴミを発生する可能性がある。

【００６５】この場合に対処するために、図７に示され
るように、予めパターン１５を２枚のガラスによって挟
むようにし、これら２枚のガラス同士を接着してしま
い、表裏を反転して計測を行うようにすれば解決する。
この場合には、ガラスの厚さに対応した露光装置の搬送
系と、ガラスの光路差による、実際のフォーカス位置と
のオフセットを持たせて計測することに対応した露光装
置であることが要求される。

【００６６】さらに図８、図９を参照して、表裏反転し
て計測する他の方法を説明する。図８に示されるよう
に、ステージ系の直交度の較正を行う為に、実際に用い
られる基板とほぼ同じ大きさの透明な感光材が塗布され
たプレート２を用い、露光により直交度Δを求める方法
がある。この方法は、１枚のプレート２に感光材である
レジスト１３を塗布し、その感光材をベークすることに
より、粘着性を硬化させ、レジスト１３の塗布された面
に、別の透明なガラスプレートを密着させ一体化し、そ
の一体化したプレートを表裏反転して重ね露光する。

【００６７】次に、図９に示されるように、ステージ系
の直交度の較正を行う為に、実際に用いられる基板とほ
ぼ同じ大きさの透明な２枚のガラス製のプレートのそれ
ぞれに、予めレジスト１３を塗布し、ベークすることに
よりレジスト１３の粘着性を硬化させ、その２枚を共に
レジスト１３を塗布された面同士を合わせて密着させて
一体とし、その一体化したプレートを露光する。

【００６８】図８に示されるようなプレートを用いる方
法では、下側のプレート２は、ステージに吸着されるが
上側のプレート２がフリーとなるため、２枚のプレート
２を固定する必要がある。２枚のプレートでレジスト１
３を挟んでいるのは、先に述べた理由と同様であるが、
ゴミが問題とならない場合には、当然１枚のプレートを
用いてもよい。この時の直交度Δの計測は、露光にてパ
ターンを形成し、これをプレートアライメント系８を用
いて、図１０に示される方法によって計測しても良い
が、シフト露光により、いわゆるバーニアを読みとるこ
とにより求めてもよい。

【００６９】図９に示されるようなプレートを用いる方
法では、予め２枚のプレートにレジストを塗布し、ベー
クすることにより粘着性を硬化させ、一度の露光により
パターンを形成し、これを図１０に示される方法を行う
ために、プレートアライメント系８、若しくは、レチク
ルアライメント系１１にて各プレート２のレジスト面
側、若しくは、ガラス面側から計測し、各プレート上の
アライメントマークを結んだ線分の垂直度、平行度、Ｙ
軸からの角度ずれ、Ｘ軸からの角度ずれを必要に応じて
計測し、２つのプレートによりステージ系の直交度Δを
求める方法である。

【００７０】各方法を説明したが、１枚のプレートを用
いる場合には、ステージのプレートを載置する面の形状
をパターンの部分のみくぼみを設けて、パターンにステ
ージが直接接触しないようにした構造を採用してもよ
い。

【００７１】更に、プレートをＸＹ平面内で約９０°回
転させて測定する方法では、正方形のプレートを用いる
こととしたが、ほぼ９０°回転させて載置できるサイズ
であれば厳密に正方形のプレートである必要がないが、
直交度を求めるためには、計測点を、なるべく離れた点
で計測する方が計測精度は向上するため、短辺とほぼ同
一長さの辺を有する正方形のプレートとするのが望まし
い。

【００７２】更に同様に、プレートを表裏反転させて測
定する方法での長方形のプレートも、ステージ６に載置
できることができればサイズは特に限定するものではな
いが、計測精度を向上させるために、ステージ６に載置
可能な、ほぼ実際に製品用として用いられるプレートと
同じサイズとするのが望ましい。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ほぼ正方
形の基板を９０°回転する工程を備えるので、容易に直
交度を計測して、較正でき、しかも基板ステージを大型
化することなく、直交度の較正を行うことができ、牽い
ては、露光装置の継ぎ精度の向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直交度較正方法に使用される露光装置
の概略構成図である。

【図２】直交度がずれた場合のプレートの露光状況を示
す説明図である。

【図３】線分ＡＢがＸ軸に平行な場合に、９０゜回転さ
せた正方形のプレートと回転前の正方形のプレートの位
置関係を示した説明図である。

【図４】（ａ）は図３の場合に、線分Ａ’Ｄ’が線分Ａ
Ｂに平行になるように正方形のプレートを約９０゜回転
させたときの、回転前の正方形のプレートと回転後の正
方形のプレートの位置関係を表した説明図であり、
（ｂ）は、（ａ）の場合の回転前後の線分ＡＤ、線分
Ａ’Ｂ’、及びＹ軸、Ｘ軸等の角度の関係を原点を中心
に表した説明図である。

【図５】（ａ）は、線分ＡＢがＸ軸と角度をなす場合
に、線分Ａ’Ｂ’が線分ＡＢに平行になるように長方形
のプレートを表裏反転させたときの、反転前の長方形の
プレートと反転後の長方形のプレートの位置関係を表し
た説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の場合の反転前後の
線分ＡＤ、線分Ａ’Ｄ’、及びＹ軸、Ｘ軸等の角度の関
係を原点を中心に表した説明図である。

【図６】図４を一般化して示した図である。

【図７】パターンを挟んだ２枚のガラスプレートからな
るプレートの断面図である。

【図８】一方のガラスプレートにのみレジストを塗布
し、このレジストを挟んで密着された２枚のガラスプレ
ートからなるプレートの断面図である。

【図９】両方のガラスプレートにレジストを塗布し、こ
のレジストを挟んで密着された２枚のガラスプレートか
らなるプレートの断面図である。

【図１０】直交度を較正するためのプロック図である。

【符号の説明】

１ レチクル ２ プレート ３ 光源 ４ 照明光学系 ５ 投影レンズ ６ ステージ ７Ｘ、７Ｙ プレートレーザー干渉計 ８ プレートアライメント系 ９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ アライメントマーク（回転
前） ９Ａ’、９Ｂ’、９Ｃ’、９Ｄ’ アライメントマーク
（回転又は表裏反転後） １０Ｘ 移動鏡 １０Ｙ 移動鏡 １１ レチクルアライメント系 １２ 移動光学系 １３ レジスト １４ ショット １５ パターン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長方形の基板を載置する基板ステージの
   基板載置面に平行な面内のＸ方向とＹ方向の前記基板ス
   テージの位置を検出するステージ計測系の、前記Ｘ方向
   とＹ方向の直交度を検出する直交度検出方法において；
   較正マークが形成された、前記長方形基板の短辺とほぼ
   等しい長さの辺を有するほぼ正方形の正方形基板を前記
   基板ステージに載置する工程と；前記載置された正方形
   基板上の較正マークの位置を計測する第１の計測工程
   と；前記正方形基板を前記基板ステージ上で前記平行な
   面に垂直な線の回りに所定の角度だけ回転する基板回転
   工程と；前記基板回転工程の後に、前記正方形基板上の
   前記較正マークの位置を計測する第２の計測工程と；前
   記第１と第２の計測工程での計測値に基づいて前記Ｘ方
   向とＹ方向の直交度を求める工程とを備える；直交度検
   出方法。
2. 【請求項２】 長方形の基板を載置する基板ステージの
   基板載置面に平行な面内のＸ方向とＹ方向の前記基板ス
   テージの位置を検出するステージ計測系の、前記Ｘ方向
   とＹ方向の直交度を検出する直交度検出方法において；
   較正マークが形成された、透明な長方形基板を前記基板
   ステージに載置する工程と；前記載置された透明な基板
   上の前記較正マークの位置を計測する第１の計測工程
   と；前記透明な基板を前記基板ステージ上で表裏反転さ
   せて載置する基板反転工程と；前記基板反転工程の後
   に、前記透明な基板上の前記較正マークの位置を計測す
   る第２の計測工程と；前記第１と第２の計測工程での計
   測値に基づいて前記Ｘ方向とＹ方向の直交度を求める工
   程とを備える；直交度検出方法。
3. 【請求項３】 前記透明な基板は、２枚の透明板を張り
   合わせて形成され、前記較正マークは前記２枚の透明板
   の張り合わせ面に形成されていることを特徴とする、請
   求項２に記載の、直交度検出方法。
4. 【請求項４】 前記基板ステージは、前記基板載置面に
   垂直な線の方向に移動可能に構成されていることを特徴
   とする、請求項２または請求項３に記載の、直交度検出
   方法。
5. 【請求項５】 長方形の基板を載置する基板ステージの
   基板載置面に平行な面内のＸ方向とＹ方向の前記基板ス
   テージの位置を検出するステージ計測系の、前記Ｘ方向
   とＹ方向の直交度を較正する直交度検出方法において；
   感光剤が塗布された透明な長方形基板を前記基板ステー
   ジに載置する工程と；基板の較正マークを形成するため
   の較正マークパターンの形成された原版を用いて前記透
   明な基板に第１の較正マークを投影露光する第１の露光
   工程と；前記第１の露光工程の後に、前記透明な基板を
   前記基板ステージ上で表裏反転させて載置する基板反転
   工程と；前記基板反転工程の後に、前記透明な基板上に
   前記原版を用いて第２の較正マークを投影露光する第２
   の露光工程と；前記第１と第２の露光工程で形成され
   た、第１と第２の較正マークの位置を計測する計測工程
   と；前記計測工程での計測値に基づいて前記Ｘ方向とＹ
   方向の直交度を求める工程とを備える；直交度検出方
   法。