JPH05166701A

JPH05166701A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH05166701A
Application number: JP3334634A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Yanagihara; 政光柳原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3254704B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プレートをステージホルダ上に位置決めする
際、プレートのホルダ上での摺動を防止する。【構成】プレートをホルダ上に載置した後、プレート
のエッジに軽接触で当接する測長器を複数個設け、各測
長器の計測値からプレートのステージ移動座標系に対す
るＸ、Ｙ方向、θ方向の位置偏差を求め、θ方向はホル
ダ回転で補正し、Ｘ、Ｙ方向はステージの送り座標で補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は正方形、もしくは長方形
の感光基板に回路パターン等を投影露光する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の露光装置では、マスク（又はレ
チクル）に形成された回路パターン等の原画を、投影光
学系によって所定倍率で感光基板上に投影露光してい
る。多くの場合、原画パターンの投影像は感光基板上の
予め定められた位置に露光される。このため感光基板上
の被露光領域とパターン投影像とは、予め何らかの手法
によって相対的な位置関係が規定されるようになってい
る。図１は従来の投影露光装置（ステッパー）の構成を
模式的に示した図である。図１において、露光用光源１
からの照明光は楕円鏡２で集光された後、周知の照明光
学系（不図示）を介してレチクルＲに均一な照度分布で
照射される。レチクルＲ上に形成されたパターン領域の
透過光は投影光学系ＰＬを介して矩形の感光基板（以下
プレートと呼ぶ）Ｐ上に結像投影される。プレートＰの
表面にはレジスト層が塗布され、この面が投影光学系Ｐ
Ｌの結像面と一致するようにホルダー３上に載置され
る。ホルダー３は載置されたプレートＰを真空吸着によ
り固定するとともに、Ｘステージ４上で微小回転可能に
設けられている。Ｘステージ４はＹステージ５上をＸ方
向に移動するように設けられ、Ｙステージ５はベース上
をＹ方向に移動するように設けられている。

【０００３】またプレートＰはオートローダ７の搬送ア
ーム６によって保持されて、ホルダー３上に受け渡され
る。このオートローダ７は装置内の固定した位置に設け
られているため、アーム６でプレートＰをローディング
するときは、Ｘステージ４、Ｙステージ５を移動させ
て、所定のローディングポジション（受渡し位置）に位
置決めする必要がある。尚、図１には示していないが、
Ｘステージ４、Ｙステージ５の移動によって規定される
ＸＹ座標系におけるプレートＰの座標値を計測するため
に、投影光学系ＰＬの光軸に対してアッベの測定条件を
満たすように、Ｘ方向用とＹ方向用のレーザ干渉計が設
けられている。このレーザ干渉計からの測長用のレーザ
ビームはＸステージ４の２辺上に直角に固定された移動
鏡の夫々の反射面に投射され、それらの移動鏡までの距
離が測長値として計測される。そしてその測長値がＸス
テージ４、Ｙステージ５の移動によるプレートＰの座標
値を表わし、この座標値をモニターしてＸステージ４、
Ｙステージ５の位置決めを行なうことで、プレートＰ上
の所定位置にレチクルＲのパターン像ＩＭ（図１）を投
影露光することができる。

【０００４】ただし、レチクルＲはレチクルホルダー
（不図示）に交換可能に載置されるため、レチクルＲの
パターン中心点が常に精密に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
と一致するようにアライメントされているとは限らな
い。このため、Ｘステージ４、Ｙステージ５の座標値の
みをモニターしてプレートＰを位置決めしただけでは、
プレートＰ上の特定位置に常に位置決めされてパターン
像ＩＭが露光されるという保証がない。そこで、１つの
簡単な手法として、レチクルＲのパターン領域に設けた
アライメントマークと、プレートＰ上に設けたアライメ
ントマークとを投影光学系ＰＬを介して検出し、両マー
クの位置ずれ量が零になるときのＸステージ３、Ｙステ
ージ５（以下、まとめてプレートステージとする）の座
標値を基準として記憶し、この基準座標値に応じてプレ
ートステージの位置決め目標位置を算出した後、プレー
トステージの位置決め動作を行なう方法がある。

【０００５】以上の手法の他に様々な方法が考えられ、
実用化されているが、それらの手法自体は本願発明と直
接関係しないので、ここではこれ以上の説明を省略す
る。ただし、どのような手法をとるにせよ、レチクルＲ
のマークの検出、プレートＰ上のマークの検出は必須の
動作である。ところがプレートＰ上のマーク検出にあた
っては、ホルダー３上に載置されるプレートＰを許容範
囲内にプリアライメントしておく必要がある。すなわ
ち、プレートＰのホルダー３上でのプリアライメント精
度が悪いと、プレートＰ上のマークを検出するセンサー
（顕微鏡等）の検出範囲内にマークを捕捉することが難
しくなり、マークサーチ動作（プレートステージのＸ、
Ｙ方向の移動）に長時間を要することになる。さらに最
悪の場合は、マークを捕捉することができず、プリアラ
イメント不良というエラーが発生してしまう。

【０００６】そこでホルダー３上でのプレートＰのプリ
アライメント精度を高めるために、図１に示したように
ホルダー３上の３ケ所に位置決め用の基準ピン（ロー
ラ）３ａ、３ｂ、３ｃを植設し、この基準ピンにプレー
トＰの直交する２辺を押し当てた状態で、プレートＰを
ホルダー３上に真空吸着することが考えられている。図
２はホルダー３上の基準ピン３ａ、３ｂ、３ｃの配置
と、プレートＰの押圧部材３ｄ、３ｅの配置とを示す。
プレートＰの端面のうちＸ方向に伸びた辺Ｅｘは押圧部
材３ｄのＹ方向の押圧動作によって基準ピン３ａに当接
してＹ方向に規定され、プレートＰのＹ方向に伸びた辺
Ｅｙは押圧部材３ｅのＸ方向の押圧動作によって、２つ
の基準ピン３ｂ、３ｃに当接してＸ方向と回転方向（以
下θ方向とする）とが規定される。このホルダー上の機
械的プリアライメント機構により、プレートＰはホルダ
ー３上の常に同じ位置にセットされるから、プレートＰ
上のマークを検出する際のサーチ動作も極めて小さな範
囲で済むことになる。尚、押圧部材３ｄ、３ｅによって
プレートＰを押圧している間、ホルダー３からはエアフ
ローが行なわれ、ホルダー３の載置面とプレートＰとの
接触摩擦が最少になるようにされ、押圧部材３ｄ、３ｅ
がプレートＰをＸ、Ｙ方向に押し切ったところでホルダ
ー３は真空吸着に切りかえられる。そして真空吸着が完
了した時点で押圧部材３ｄ、３ｅを退避させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種のプ
レートＰのうち、液晶表示素子等を製造する行程で使わ
れるプレートＰは、４０cm角以上のサイズをもち、しか
もプロセスの影響によって平面度がポテトチップのよう
に極端に悪化していることがある。このように平面度が
悪化したプレートＰを図２のプリアライメント機構で位
置決めすると、以下に述べるような問題が生じる。まず
第１には、エアフローで浮上したはずのプレートＰの裏
面の一部が、ホルダー３上に部分的に接触したままにな
ってしまうことである。第２には、その部分的な接触に
よる摩擦力の増大に抗した力で押圧部材３ｄ、３ｅを押
圧させなければならないことである。第３には、基準Ｐ
３ａ、３ｂ、３ｃと押圧部材３ｄ、３ｅで挾持された状
態でプレートＰをホルダー３上に真空吸着するため、吸
着の進行に伴なうプレートＰの平坦化により周辺部が上
下動し、基準ピン３ａ、３ｂ、３ｃ、押圧部材３ｄ、３
ｅと当接している周辺部に不要な応力が与えられること
である。

【０００８】これらの問題点は、相互に関連して、たび
たびプリアライメント不良等を起す要因となっていた。
また第１点のような部分的な接触がある状態でプレート
Ｐを摺動させることから、ホルダーとの間で静電気が発
生し、プレートＰをホルダーから取り出す際、あるいは
載置する際に、プレートＰ上に形成された回路パターン
等を損傷（静電破壊等）する可能性があった。さらに上
記、第１、第２の問題点から押圧部材３ｄ、３ｅの押圧
力が増大することで、押圧部材３ｄ、３ｅ又は基準ピン
３ａ、３ｂ、３ｃに当接するプレートＰの端面にダメー
ジを与え損傷、あるいは発塵の可能性があった。そして
第３点のように真空吸着する際も、プレートＰはかなり
大きな力で挾持されているため、場合によっては吸着不
良を起す可能性があった。

【０００９】以上のことから、本発明はそれらの問題点
を解決し、プリアライメントの際に機械的な押圧による
位置決めを不用とした投影露光装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を達成する為の手段】本発明では、感光基板を可
動ステージのホルダー上で基準ピン等に押し当てる構造
を廃止し、その代りに、感光基板の外形基準を規定する
辺を検出する手段、その辺と可動ステージの移動位置を
管理する基準座標系とを対応付ける手段とを設け、その
対応付けによって求まった感光基板の位置ずれ（Ｘ、
Ｙ、θ方向）が補正されるように、ホルダーの回転制
御、Ｘ、Ｙステージの位置制御を行なうようにした。

【００１１】さらに詳細に述べると、レチクル（Ｒ）に
形成された原画パターンを所定の結像面へ向けて投影す
る投影光学系（ＰＬ）と、プレート（Ｐ）を結像面と平
行な面内に規定された基準座標系Ｘ、Ｙの互いに直交す
る２つの座標軸方向（Ｘ方向とＹ方向）と、θ方向とに
移動させる可動ステージ手段（３、４、５）とを備えた
装置において、プレート（Ｐ）が基準座標系Ｘ、Ｙ内の
受け渡し位置（ローディングポジション）で可動ステー
ジのホルダー（３）上に載置された後、プレート（Ｐ）
の外形辺を検出して、プレート（Ｐ）の基準座標系Ｘ、
ＹにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθ方向の各位置偏
差を計測する偏差検出手段（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）
と、上記偏差のうちθ方向を補正するようにプレート
（Ｐ）を回転させる回転駆動手段（３０、Ｍθ）と、上
記偏光のうち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の偏差の量に応じ
て、原画パターンの投影露光時におけるＸステージ
（４、５）の位置決め座標を所期の位置（設計上で定め
られた位置、あるいはプレートをグローバルアライメン
トした結果で特定した位置）からずらすように制御する
制御手段（２６、２８）とを設けるようにした。

【００１２】

【作用】本発明では、プレートを外側から押圧する機構
をなくし、ステージ上に搬送されてきたプレートをホル
ダー上に吸着してから、プレートの外形位置を計測する
ようにし、基準座標系（ステージ移動座標系）に対する
プレートのＸ、Ｙ方向の偏差量と回転誤差量とを求め、
投影露光の際にそれらの偏差量が補正されるように、ス
テッピング位置の設計上で定められた目標値にオフセッ
トを加えるものである。尚、プレートの回転誤差量につ
いては、レチクル側を回転させて補正するようにしても
よい。このように、ホルダー（可動ステージ）上に搬送
されてきたプレートは、周辺端を基準ピン等で拘束され
ることがないため、吸着による平坦化が確実に行なわれ
ることになる。しかもプレート自体がホルダー上で摺動
することもないので、静電気の発生、発塵が防止され、
プレート端面の損傷も皆無になる。

【００１３】

【実施例】図３は本発明の実施例による装置構成の主要
部を示す機能ブロック図である。本実施例ではホルダー
３上の周辺３ケ所に可動当接子付きの測長器１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃを取り付けてある。図３において想像線は
ホルダー３上に理想的に載置されたプレートＰＩを示
し、測長器１０ＡはプレートＰのＸ方向に伸びたエッジ
Ｅｘの中央部にＹ方向に移動して軽接触する当接子を有
し、測長器１０Ｂ、１０ＣはプレートＰのＹ方向に伸び
たエッジＥｙの２ケ所に夫々にＸ方向に移動して軽接触
する当接子を有する。それら当接子の駆動は計測制御部
２０によって行なわれ、当接子の接触による計測の後、
所定の待避位置まで各当接子を駆動させる。また各測長
器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの測長信号ＤＹ、ＤＸ、Ｄθ
は演算部２２に入力され、ここでは各測長値が記憶部２
４に予め記憶されている基準値に対してどれぐらい偏差
を持っているかを算出することで、理想位置のプレート
ＰＩに対する実際のプレートＰの２次元的な位置ずれ量
（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を算出する。ここで測長器１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの夫々に対して予め与えられている
記憶部２４内の基準値をそれぞれＹ_r、Ｘ_r1、Ｘ_r2と
し、プレートＰに対して実測された各測長値ＤＹ、Ｄ
Ｘ、ＤθをＹ₁、Ｘ₁、Ｘ₂とすると、回転方向のずれ
量Δθは２つの測長器１０Ｂ、１０Ｃの当接子のＹ方向
の間隔（スパン）をＬとして次式で表わされる。

【００１４】 Δθ≒arcsin（（Ｘ_r1−Ｘ_r2−Ｘ₁＋Ｘ₂）／Ｌ）…（１）またＸ方向、Ｙ方向の平行位置ずれ量ΔＸ、ΔＹは、回
転ずれ量Δθが微小である範囲においては次式で表わさ
れる。 ΔＹ≒Ｙ_r−Ｙ₁…（２） ΔＸ≒（（Ｘ_r1−Ｘ₁）＋（Ｘ_r2−Ｘ₂））／２＋Ｎ…（３）ここで（３）式中のＮは測長器１０Ｂ、１０Ｃの各当接
子のスパンＬの中点ＹccとプレートピンのエッジＥｙの
中点ＹcpとのＹ方向の差分（Ｙcc−Ｙcp）に応じて変化
し、その差分がほぼ零のときＮは０であり、そして図３
の配置では、Ｎは次式で表わされる。

【００１５】Ｎ≒Δθ・（Ｙcc−Ｙcp）…（４）以上のようにして算出されたずれ量（ΔＸ、ΔＹ、Δ
θ）は主制御系２６へ送られ、主制御系２６はそのうち
回転ずれ量Δθについてはステージ制御系３０へ送り、
ホルダー３の微小回転用のモータＭθを制御する。これ
によってホルダー３は回転ずれ量Δθを補正する方向に
回転される。一方、Ｘ、Ｙ方向のずれ量ΔＸ、ΔＹに関
しては、プレートＰへの露光時に指定されるＸ、Ｙステ
ージ４、５の目標位置を、そのずれ量ΔＸ、ΔＹだけ修
正してステージ制御系３０へ送ることで補正される。本
来、Ｘ、Ｙステージ４、５の目標位置とはプレートＰ上
のショット領域をレチクルパターンの投影像と整合させ
るための座標値であり、機械的に予め決められる場合
と、先行して処理されたプレートのグローバルアライメ
ントによって決められる場合とがある。いずれの場合で
も、それらの目標位置は指定部２８のメモリ内に保存さ
れている。そしてＸ、Ｙステージ４、５用の各駆動モー
タＭＸ、ＭＹをステージ制御系３０で制御するときは、
Ｘ、Ｙ干渉計によってＸＹステージの現在位置をモニタ
ーしつつ、それが修正された目標位置と一致したところ
でモータＭＸ、ＭＹを停止させればよい。

【００１６】図４は、３つの測長器１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃの具体的な構造の一例を示し、ここでは代表して測
長器１０Ｂを示す。測長器１０Ｂの可動当接子４０は、
軸１０１を中心にＸＹ面内で回動可能に軸支されたコの
字状の揺動部材１００の一端に転動自在に軸支されたロ
ーラで構成される。揺動部材１００の他方の端部にはエ
アシリンダ１０３のピストンが係合され、また揺動部材
１００の軸１０１とエアシリンダ１０３のピストンとの
係合点との間には、ポテンショメータ１０４が係合され
ている。このような構造でエアシリンダ１０３のピスト
ンがＹ方向に移動すると、揺動部材１００が回動し、ロ
ーラ４０はほぼＸ方向に移動する。他の２つの測長器１
０Ａ、１０Ｃについても全く同様の構造を有し、エアシ
リンダ１０３の微弱な押圧力を揺動部材１００のテコ作
用によって大きくし、ローラ４０のプレートエッジへの
当接力を所望のものにしている。

【００１７】以上、図３の構成では、３つの測長器１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃをホルダー３上に固定したので、プ
レートＰをアーム６からホルダー３上に受け渡す際、ホ
ルダー３の微小回転位置は中立点（又は任意の基準角度
位置）に復帰させておく必要がある。それは、記憶部２
４に記憶された基準値Ｘ_r1、Ｘ_r2、Ｙ_rが、ＸＹステー
ジの移動基準座標系（Ｘ、Ｙ干渉計で規定）に関して一
義的な対応関係になるように定めたからである。すなわ
ち、ホルダー３上のプレートＰは常に移動基準座標系上
での回転位置ずれとして認識する必要があるが、各測長
器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃでエッジを測長する際に基準
値Ｘ_r1、Ｘ_r2、Ｙ_rが基準座標系に対して未知の量だけ
回転していると、その未知の量自体がプレートＰの基準
座標系上での残留回転誤差となってしまう。従って、測
長器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによって計測するときは、
基準値Ｘ_r1、Ｘ_r2、Ｙ_rを設定したときのホルダー３の
回転角度位置（中立点又は基準角度位置）に復帰させて
おく必要がある。ただし、ホルダー３の微小回転量を高
精度に検出する角度センサー等があるときは、測長器に
よる測長の際にホルダー３の中立点、又は基準角度位置
からの回転量Δφを求めれば、上述の未知の量を知った
ことになるので、先の式（１）で求めた回転ずれ量Δθ
に残留回転量Δφを加味した値だけ、モータＭθによっ
てホルダー４を補正回転させればよい。

【００１８】また別の考え方として、３つの測長器１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを、ホルダー３に対するベースとな
っているＸステージ４側に固定し、当接子のみをホルダ
ー上のプレートＰのエッジに接触させるように延設して
もよい。この場合、Ｘステージ４は移動基準座標系内で
は回転することがないので、基準点Ｘ_r1、Ｘ_r2、Ｙ_rも
基準座標系内で回転することはない。従ってホルダー３
上にプレートＰを受け取る際、ホルダー３がどのように
回転していたとしても、それとは無関係にプレートＰの
回転ずれ量Δθは常に移動基準座標系を基準として求め
られる。

【００１９】以上の実施例では、測長器１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの夫々が予め定められた基準値を記憶部２４
内に有するとしたが、その基準値の定め方にはいくつか
の方法があるので、以下にその手法を説明する。まずホ
ルダー３の回転角度検出が、簡便なポテンショメータ等
で行なわれる場合、角度値はポテンショメータから得ら
れる出力電圧値として扱われる。そこで装置製造時、又
はメンテナンス時にホルダー３の角度値をニュートラル
状態にしてテスト用のプレートＰをホルダー３上に自動
搬送した後、テスト用プレートＰの位置ずれが極力なく
なるように、ホルダー３上で手動により位置調整する。
その後、テスト用プレートＰをホルダー３上に真空吸着
してから、プレートのグローバルアライメントのサーチ
モードを実行する。このときテスト用プレートＰ上に形
成されているアライメントマークがステッパーのアライ
メントセンサーによって容易に捕捉される範囲内に入っ
ているか否かを確認する。特にテスト用プレートＰの回
転ずれに関しては、そのプレートＰ上の２ケ所に形成さ
れたアライメントマークの位置を、アライメントセンサ
ーとＸ、Ｙ干渉計とを用いて計測し、そのＸ方向又はＹ
方向の位置差から求めるようにしてもよい。以上の確認
の結果、回転ずれやＸ、Ｙ方向の位置ずれがまだ十分に
小さくないときは、ホルダー３の真空吸着を解除して、
再度テストプレートＰの位置調整を手動により行なう。
これらの操作を何回か繰り返して、ほぼ理想的な位置
（ＰＩ）にテストプレートＰが追い込まれたら、ホルダ
ー３を真空吸着にした状態で、測長器１０Ａ、１０Ｂ、
１０Ｃの各当接子のテストプレートのエッジＥｘ、Ｅｙ
に当接させ、そのときの計測値ＤＹ、ＤＸ、Ｄθを、そ
れぞれ基準値Ｙ_r、Ｘ_r1、Ｘ_r2として記憶部２４へ記憶
させればよい。

【００２０】尚、測長器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを簡便
なポテンショメータで構成した場合、基準値Ｙ_r、
Ｘ_r1、Ｘ_r2はいずれも電圧値として得られるので、この
電圧値をデジタル値に変換して記憶部２４へ記憶するこ
とになる。第２の方法は、３つの測長器１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの可動当接子の夫々の一部に、アライメント
センサーで観測可動な位置出し用の基準マークを刻設
し、アライメントセンサーで基準マークを検出したとき
のＸＹステージの座標位置を計測することで、移動基準
座標系上で基準値Ｙ_r、Ｘ_r1、Ｘ_r2を決定するものであ
る。図５はホルダー３上の測長器１０Ｂ近傍の拡大図で
あり、測長器１０ＢにはＸ方向に可動な当接子としての
ローラ４０が、プレートＰのエッジＥｙと当接可能に配
置されている。そしてローラ４０を軸支する可動片の一
部には、プレートＰの表面とほぼ一致した高さ位置で基
準マークＭｒが形成されている。基準マークＭｒは一例
としてＹ方向に伸びた（エッジＥｙと平行な）線状パタ
ーンであって、ローラ４０の外周面（エッジＥｙとの当
接面）からＸ方向に一定距離の位置に固設されている。
その他の測長器１０Ａ、１０Ｃについても同様の構造で
基準マークが設けられる。

【００２１】それらの基準マークＭｒを観測するアライ
メントセンサーとしては、テレビカメラを有するオフ・
アクシス方式のプレート顕微鏡等が好適である。図６は
オフ・アクシス・アライメント系の一例を示し、ここで
は投影レンズＰＬの光軸ＡＸが像面を通る点Ｃ₀からＸ
方向に一定距離（ベースライン量）だけ離れた像面内の
点Ｃ₁に、光軸ＡＸａが通るように配置された対物レン
ズ５０と、照明光とプレートからの反射光とを分割する
ビームスプリッタ５１と、結像レンズ５２と、ミラー５
３と、指標板５４と、指標板５４に形成された窓内のパ
ターンとその窓内に結像したプレート上のマーク等の像
とを拡大撮影する結像レンズ５５と、テレビカメラとし
てのＣＣＤ５６とを備えている。ＣＣＤ５６は、本来プ
レート上のマーク像の指標板５４の窓（又はパターン）
に対する位置ずれ量を求めるために使われるが、本実施
例では図５に示した基準マークＭｒの像を指標板５４の
窓内で観測するために使う。尚、点Ｃ₀と点Ｃ₁とのベ
ースライン量は、機械的に固定された値として予め設定
されている。

【００２２】そこで任意のプレートＰをホルダー３上に
吸着し、測長器のローラを繰り出した後、ＸＹステージ
４、５を移動させて、測長器１０Ｂに付随した基準マー
クＭｒが理想位置として存在すべき部分を対物レンズ５
０の視野内に位置するように位置決めし、その座標（Ｘ
_p1、Ｙ_p1）をＸ、Ｙ干渉計で読み取って記憶する。この
段階では必ずしも対物レンズ５０の視野中心に基準マー
クＭｒがくるとは限らない。次に対物レンズ５０の視野
中心、すなわち指標板５４の窓の中心に基準マークＭｒ
が位置するようにＸＹステージ４、５を微動させる。こ
の様子はＣＣＤ５６の撮像信号をテレビモニター上に再
生することで確認できる。そして微動後のＸＹステージ
の座標値（Ｘ_p2、Ｙ_p2）をＸＹ干渉計で読み取って記憶
する。測長器１０ＢはＸ方向の測長用であるから、ここ
ではＸ方向の偏差量（Ｘ_p1−Ｘ_p2）が、測長器１０Ｂに
よる計測値ＤＸと、その基準値Ｘ_r1との差分に等しけれ
ばよいことになる。従って、測長器１０Ｂによる計測値
ＤＸから偏差量（Ｘ_p1−Ｘ _p2）に対応した電圧分を補正
した値を基準値Ｘ_r1として算出すればよい。また測長器
１０Ｃについても、同様にして基準マークを対物レンズ
５０で検出するようにＸＹステージを移動させる。この
とき測長器１０ＣもＸ方向の測定用であるから、ＸＹス
テージのＸ座標値はＸ_p1を基準として微動させ、測長器
１０Ｃの基準マークを検出したときのＸ座標値をＸ_p3と
する。従って、測長器１０Ｃによる計測値Ｄθから偏差
量（Ｘ_p1−Ｘ_p3）に対応した電圧分を補正した値を基準
値Ｘ_r2として算出すればよい。

【００２３】以上のようなシーケンスは、ホルダー上に
吸着保持されたプレートＰ上のアライメントマークを図
６のオフ・アクシス・アライメント系で検出する場合で
も同様に実行できる。第３の方法は、露光処理すべきプ
レートＰの複数枚のうち、最初の１枚目のプレートＰに
対するグローバルアライメント等の結果を、２枚目以降
のプレートＰの処理時の測長器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ
の基準値補正に使うことである。ここで、１枚目のプレ
ートＰの処理時に設定されている基準値をＸＲ１、ＸＲ
２、ＹＲとし、これに従って測定器で計測された位置ず
れ量をΔＸｆ、ΔＹｆ、Δθｆとする。その後、この位
置ずれ量が補正された状態で、グローバルアライメン
ト、及びファインアライメントが実行されるが、そのと
きさらにプレートＰの残留ずれ量ΔＸｅ、ΔＹｅ、Δθ
ｅが求まる。この残留ずれ量ΔＸｅ、ΔＹｅ、Δθｅは
極めて小さい方がよく、ある範囲以上の値であるときに
は、それに対応した基準値を修正しておく。すなわちΔ
Ｙｅが大きいときには基準値ＹＲをΔＹｅに対応する量
だけ補正し、ΔＸｅが大きいときは基準値ＸＲ１、ＸＲ
２の両方をΔＸｅに対応する量だけ補正すればよい。ま
たΔθｅが大きいときは、基準値ＸＲ１とＸＲ２との間
に、Δθｅに対応する量の差が生じるように補正すれば
よい。

【００２４】以上のようにすれば、２枚目以降のプレー
トＰに対する測長器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの測定精度
は高められ、グローバルアライメント、又はファインア
ライメントの処理がスムーズに実行される。ただし、こ
の手法はホルダー３上に自動搬送されてくる２枚目以降
のプレートＰの夫々のプリアライメント精度の再現性が
良好のときに可能であり、各プレートＰ毎にプリアライ
メント精度のバラつきが大きいときは難しいので、第１
の方法、又は第２の方法で基準値Ｘ_r1、Ｘ_r2、Ｙ_rを設
定するのがよい。

【００２５】以上、本発明の各実施例では、ローラ４０
による可動当接子をもつ測長器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ
によってプレートＰのエッジＥｘ、Ｅｙの位置を計測す
るようにしたが、全く非接触でエッジを計測することも
できる。その一例として、図６に示したオフ・アクシス
・アライメント系のテレビカメラ（ＣＣＤ５６）を使う
ことが考えられる。この場合、ＣＣＤ５６による撮像範
囲、すなわち指標板５４の窓内にプレートＰのエッジＥ
ｘ、Ｅｙの計３ケ所を図７のように順次位置決めし、Ｃ
ＣＤ５６の画像信号に基づいて、エッジＥｘ、又はＥｙ
の像と窓との相対位置ずれ量を検出するとともに、その
ときのＸＹステージ４、５の座標値を干渉計から読み取
る。尚、エッジＥｙについてはＹ方向に一定量だけ離れ
た２ケ所について計測を行なう。そして以上の計測結果
からプレートＰの移動基準座標系に対する位置ずれ量
（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を演算によって求める。

【００２６】この際、ＣＣＤ５６によって撮像されるプ
レートＰのエッジＥｙは、テレビモニター上では、例え
ば図８（Ａ）のように観測される。図８（Ａ）は指標板
５４の窓内のＹ軸と平行な中心線ＣＬに対してＸ方向に
ΔＸ₁だけずれたエッジＥｙの像を示し、図８（Ｂ）中
心線ＣＬと直交する走査線によって得られるビデオ信号
ＶＳの波形を示す。通常、プレートＰは１mm〜数mm程度
の厚みをもつので、図６のような落射照明系を有するア
ライメント系では、エッジＥｙの部分に影ができて観測
される。そのためビデオ信号ＶＳの波形中にはボトム部
が生じ、その位置を検出することでずれ量ΔＸ₁が求め
られる。尚、中心線ＣＬは窓５４の左右のエッジの中点
である。

【００２７】以上、テレビカメラを用いた非接触式の測
長系以外に、ホルダー３内の少なくとも３ケ所に一次元
（又は二次元）のイメージセンサーを埋み込み、エッジ
Ｅｘ、Ｅｙを影として検出するようにしてもよい。この
とき、一次元イメージセンサーの画素配列方向は各エッ
ジＥｘ、Ｅｙと交差する方向に設定される計測手順とし
ては、自動搬送されてきたプレートＰをホルダー３上に
吸着したら、各一次元イメージセンサーとその位置に対
応したエッジ部分に、照明光を投射する。この照明光は
図６のオフ・アクシス・アライメント系からのものが使
える。なぜなら、そのアライメント系の観察用の照明光
は、プレートＰ上のレジスト層に対してほとんど感度が
ない波長域に設定されているからである。そして、３ケ
所のイメージセンサー上でエッジの影がでている画素位
置をそれぞれ検知し、予め各イメージセンサー上で基準
となっている画素からのずれ量を求めればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、大型のガラスプ
レート等にパターン露光を行なう液晶デバイス用、露光
装置のプレートの位置合わせに利用して有効である。大
型のガラスプレートはプロセス上の熱処理による歪みが
発生し易く、またプレートの重量も大きくホルダーとの
摩擦も大きいため、装置側の基準ピン等に押し当ててホ
ルダーに吸着することが非常に困難である。しかしなが
ら、本発明によればホルダー上のプレートは載置された
後、基準ピン等に向けて押し当てるために移動すること
がないので、発塵の防止、プレート内に生ずる不要な応
力の防止、ホルダーへの吸着不良の防止等の効果が得ら
れ、露光装置の稼動率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来より使用されている角形プレートの露光装
置の全体的な構成を示す斜視図。

【図２】プレートホルダー上に基板を位置決めするため
の従来技術による構成を示す平面図。

【図３】本発明の第１の実施例による位置決め方式の構
成を示す機能ブロック図。

【図４】図３中の測長器の構造の一例を示す斜視図。

【図５】第２の実施例による位置決め方式に使われる測
長器の構成を示す斜視図。

【図６】投影レンズとオフ・アクシス・アライメント系
との配置、及び構成を示す斜視図。

【図７】オフ・アクシス・アライメント系を測長器の代
りに使用する第３の実施例の手順を示す図。

【図８】テレビモニター上の画面とビデオ信号波形とを
示す図。

【主要部分の符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影レンズＰプレート３ホルダー４Ｘステージ５Ｙステージ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ測長器２２演算部２４基準値記憶部４０ローラ（稼動当接子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光すべき原画パターンが形成されたマ
スクを保持する手段と、前記原画パターンを所定の結像
面へ投影する投影光学系と、前記結像面とほぼ平行に矩
形の感光基板を保持するとともに、前記結像面と平行な
面内に規定された基準座標系の互いに直交する２つの座
標軸方向と、該基準座標系内での回転方向とに前記基板
を移動させる可動ステージ手段とを備え、前記感光基板
上の所定位置に前記原画パターンの像を投影露光する装
置において、前記感光基板が前記基準座標系内の受渡し
位置で前記可動ステージ手段上に載置された後、前記感
光基板の外形辺を検知することによって、前記感光基板
の前記基準座標系における２つの座標軸方向と回転方向
との位置偏差を検出する偏差検出手段と；該検出された
回転方向の位置偏差が補正されるように前記可動ステー
ジ手段上の感光基板を回転する回転駆動手段と；前記検
出された２つの座標軸方向の各位置偏差の量に応じて、
前記原画パターンの投影露光時における前記可動ステー
ジ手段の位置決め座標を所期の位置からずらすように制
御する制御手段とを備えたことを特徴とする投影露光装
置。
【請求項２】前記感光基板は互いに直交する２辺を有
する矩形状であり、前記偏差検出手段は前記直交する２
辺のうち１辺の２ケ所と、他の１辺の１ケ所との夫々に
当接可能な３つの可動子と、該可動子の夫々の移動量を
計測する３つの測長器と、該３つの測長器による測長値
に基づいて前記基準座標系における２つの座標軸方向と
回転方向との位置偏差を算出する演算手段とを備えるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。