JPH1012544A

JPH1012544A - 位置計測方法及び露光方法

Info

Publication number: JPH1012544A
Application number: JP8185610A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Shinozaki; 忠明篠崎; Nobutaka Fujimori; 信孝藤森; Toshio Matsuura; 敏男松浦; Toshinobu Morioka; 利伸森岡
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-16
Also published as: US5995199A

Abstract

(57)【要約】【課題】より正確にマスクの位置を計測できる位置計
測方法を提供すること。【解決手段】補正用マスク（５０）上に形成された複
数のマーク（５４）の位置を第１の位置（Ｍ１）として
計測するとともに、補正用マスク（５０）上の複数のマ
ーク（５４）を感光基板（１２）上に転写し、当該複数
のマーク（５４）の転写位置を第２の位置（Ｍ２）とし
て求める。そして、第２の位置（Ｍ２）に対する第１の
位置（Ｍ１）のずれ量を補正データ（△Ｍ）として求め
る。その後、第１の位置（Ｍ１）の計測と同様の方法に
より、露光用マスク（１０）に形成された複数のマーク
（２６ａ〜２６ｈ）の位置を第３の位置（Ｍ３）として
計測し、これら第３の位置（Ｍ３）を補正データ（△
Ｍ）に基づいて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転
写する露光方法及び、その際のマスクの位置計測方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、マスク上に形成されたパターンの
像を感光基板上に転写する露光装置として、種々のタイ
プのものが開発、使用されている。例えば、液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）を製造する投影露光装置においては、
いわゆるステップ・アンド・リピート方式のもの（以
下、「ステッパ」と呼ぶ）が数多く使用されている。こ
のステッパにおいては、マスク上に形成されたＬＣＤの
パターンを基板の所定の領域に露光した後、基板が載置
されているステージを一定距離だけステッピング移動さ
せて、基板の別の領域に再び露光を行う。そして、この
様な動作を基板上の全ての領域に対して繰り返し行うこ
とにより、基板全体の露光が完了する。通常、このよう
なステッパでは、ＬＣＤのパターンを画面合成法によっ
て作成する。すなわち、例えば、図１３に示すように、
基板上において４つの露光パターン１００ａ，１００
ｂ，１００ｃ，１００ｄを合成し、これによって基板上
に単一のＬＣＤのパターンを形成する。ここで、各パタ
ーン１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、各々
1枚のマスクに対応する。つまり、４枚のマスクを交換
しながら、パターン１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１
００ｄを順次基板上に露光し、この４つのパターンを合
成して１つのＬＣＤを作成する。

【０００３】このような画面合成法を用いた露光では、
図１４に示すような転写パターン１１２の位置ずれを生
じる場合がある。図において、点線は設計上の転写位
置、実線は誤差を含んだ転写位置を示すものとする。パ
ターン転写時の位置ずれとしては、転写されたパターン
１１２がシフト誤差を持つ場合（ａ）や、回転誤差を持
つ場合（ｂ）、また倍率誤差を持つ場合（ｃ）がある。
一般に、ＬＣＤはガラス基板上に７〜８枚程度のレイヤ
（層）を重ね合わせて作成するため、上記のような誤差
はレイヤ間の重ね合わせずれの要因ともなり得る。そし
て、継ぎ部１１０（図１３参照）の位置ずれやレイヤ間
の重ね合わせずれは、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ＬＣ
Ｄでは、トランジスタの特性を悪化させ、色むら等の欠
陥を引き起こすことになる。図１４に示すような誤差を
発生させる要因としては、投影光学系におけるディスト
ーション等の光学収差や、マスクのアライメント誤差、
マスクのパターニング誤差等が考えられる。

【０００４】現在では、このような問題を解決するいく
つかの方法が提案されている。一例としては、図１５に
示すように、マスク１２０上の有効露光領域１２４内の
ＬＣＤパターン１２２の周囲に複数の座標計測マーク
（１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ，１２６
ｅ，１２６ｆ，１２６ｇ，１２６ｈ）を配置し、この座
標計測マーク（１２６ａ〜１２６ｈ）の像が投影光学系
を介して基板に転写される座標を装置に備えられた所定
の位置検出手段を用いて計測する。そして、この計測値
と、これらのマーク（１２６ａ〜１２６ｈ）が本来転写
されるべき設計値とのずれ量から、例えば、最小二乗近
似等の手段によって、このずれ量が最小になるような補
正量（マスクシフト、マスクローテーション、倍率）を
算出する。その後、このように算出された補正量を用い
てマスク１２０を正確にアライメントし、露光を行う。
このような方法では、マスク１２０のパターニング誤差
及び投影光学系の光学収差による転写の位置ずれを最適
化することができ、継ぎ部の位置ずれやレイヤ間の重ね
合わせずれを小さくすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法において、マスク１２０上の座標計測
マーク（１２６ａ〜１２６ｈ）の像の基板上での座標を
位置検出手段で計測する際に、その計測された座標と実
際に基板に転写される位置とにずれが生じる可能性があ
る。特に、ステージ上で基板表面と略同じ高さに設けら
れた基準マークの像を投影光学系を介してマスクに逆投
影し、この基準マークの像と座標計測マーク（１２６ａ
〜１２６ｈ）が重なる座標を所定のセンサで計測し、こ
れをもって座標計測マーク（１２６ａ〜１２６ｈ）が基
板に転写される位置として求める場合に問題は大きくな
る。すなわち、投影光学系における投影方向の違いにに
よる、像面湾曲等の光学収差の変化から、上記の方法に
よって計測された架空の転写位置と実際に基板に転写さ
れる位置とにずれが生じる。このため、位置計測手段に
よるマスク位置の計測値と本来転写されるべき設計値と
の差に基づいて算出される補正値自体に誤差が加わり、
露光時のマスク位置、投影光学系の倍率等の補正を正し
く行うことが出来なくなる。その結果、露光されたＬＣ
Ｄ画面の継ぎ部の位置ずれや、レイヤ間の重ね合わせず
れが改善されず、逆に悪化させることにもなりかねな
い。

【０００６】本発明は上記のような状況に鑑みてなされ
たものであり、より正確にマスクの位置を計測できる位
置計測方法を提供することを目的とする。また、マスク
のより正確な位置合わせにより、高精度の露光を行い得
る露光方法を提供することを他の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本出願の第１の発明によれば、露光用マスク（１
０）に形成されたパターン（２４）の像を投影光学系
（３２）を介して感光基板（１２）上に転写するのに先
立ち、露光用マスク（１０）の位置を計測する位置計測
方法において、露光用マスク（１０）と異なる補正用マ
スク（５０）を用い、該補正用マスク（５０）上に形成
された複数のマーク（５４）の位置を第１の位置（Ｍ
１）として計測し；補正用マスク（５０）上の複数のマ
ーク（５４）を感光基板（１２）上に転写し、当該複数
のマーク（５４）の転写位置を第２の位置（Ｍ２）とし
て求め；第２の位置（Ｍ２）に対する第１の位置（Ｍ
１）のずれ量を補正データとして求め；第１の位置（Ｍ
１）の計測と同様の方法により、露光用マスク（１０）
に形成された複数のマーク（２６ａ〜２６ｈ）の位置を
第３の位置（Ｍ３）として計測し；これら第３の位置
（Ｍ３）を補正データに基づいて補正する。

【０００８】上記のような方法において、補正データと
して、補正用マスク（５０）上の複数のマーク（５４）
のそれぞれの位置に対応する補正マップとして記憶する
ことができる。また、この時、補正マップ内に、露光用
マスク（１０）に形成されたマーク（２６ａ〜２６ｈ）
に対応する補正データが存在しない場合には、補正マッ
プ内の当該マークの近傍の複数の補正データを用いて補
正データを算出することができる。更に、上述した第１
及び第３の位置（Ｍ１，Ｍ３）の計測は、感光基板（１
２）側に形成されたパターン（４６，４８）の投影光学
系（３２）を介した像を補正用及び露光用マスク（１
０，５０）側において光電検出することによって行うこ
とができる。

【０００９】また、本出願の第２の発明によれば、露光
用マスク（１０）に形成されたパターン（２４）の像を
投影光学系（３２）を介して感光基板（１２）上に転写
する露光方法において、露光用マスク（１０）と異なる
補正用マスク（５０）を用い、該補正用マスク（５０）
上に形成された複数のマーク（５４）の位置を第１の位
置（Ｍ１）として計測し、補正用マスク（５０）上の複
数のマーク（５４）を感光基板（１２）上に転写し、当
該複数のマーク（５４）の転写位置を第２の位置（Ｍ
２）として求め；この第２の位置（Ｍ２）に対する第１
の位置（Ｍ１）のずれ量を補正データとして求め；第１
の位置（Ｍ１）の計測と同様の方法により、露光用マス
ク（１０）に形成された複数のマーク（２６ａ〜２６
ｈ）の位置を第３の位置（Ｍ３）として計測し；この第
３の位置（Ｍ３）を補正データに基づいて補正し；補正
された第３の位置（Ｍ３）に基づいて露光用マスク（１
０）を位置決めし；位置決めされた露光用マスク（１
０）のパターンの像を投影光学系（３２）を介して感光
基板（１２）上に転写する。

【００１０】

【作用】上記のような本発明においては、先ず、所定の
計測装置を用い、補正用マスク（５０）上に形成された
複数のマーク（５４）の位置を第１の位置（Ｍ１）とし
て計測する。次に、補正用マスク（５０）上の複数のマ
ーク（５４）を感光基板（１２）上に転写し、これら複
数のマーク（５４）の転写位置を第２の位置（Ｍ２）と
して求める。そして、計測装置によって計測されたマー
ク（５４）の第１の位置（Ｍ１）が、転写によって求め
られたマーク（５４）の第２の位置（Ｍ２）に対し、ど
れだけずれているかを補正データとして求める。このよ
うに、転写によって求められた第２の位置（Ｍ２）を基
準に補正データを求めているため、実際の露光時の条件
に対応した補正データを得ることができる。すなわち、
投影光学系における投影方向の違いによる、像面湾曲等
の光学収差の変化等の影響を受けることがない。

【００１１】その後、第１の位置（Ｍ１）の計測と同様
の方法により、露光用マスク（１０）に形成された複数
のマーク（２６ａ〜２６ｈ）の位置を第３の位置（Ｍ
３）として計測する。そして、これら第３の位置（Ｍ
３）を先に求めた補正データに基づいて補正する。この
ように、正確な補正データに基づいて露光用マスク（１
０）の位置合わせを行うため、実際に露光されたＬＣＤ
画面の継ぎ部の位置ずれや、レイヤ間の重ね合わせずれ
を最小限に抑えることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）製造用の投影露光装置に本発明を
適用したものである。

【００１３】

【実施例】図１は、本実施例にかかるＬＣＤ用投影露光
装置の概略を示す。この投影露光装置は、レチクル１０
上のパターンの像をガラス基板１２上に転写するもので
ある。以下、本実施例のＬＣＤ用投影露光装置の構成に
ついて光路に沿って説明する。露光用光源１４から射出
された照明光は、フライアイレンズ（図示せず）によっ
て照度均一化が施された後、ビームスプリッタ１６、ミ
ラー１８及びコンデンサーレンズ２０を介して、レチク
ル１０の有効露光領域を均一な照度で照明する。露光用
光源１４から出力される照明光は、ガラス基板１２上に
塗布されたフォトレジストが感度を持つ超高圧水銀ラン
プのｇ線、ｈ線等の波長を含む光であり、レチクル１０
上の有効露光領域では、解像度、照明均一性などの必要
な光学性能が保証されている。

【００１４】図２は、レチクル１０のパターンの配置を
示す。図に示すように、レチクル１０上の有効露光領域
２２のほぼ中央には、ＬＣＤパターン２４が形成され、
該ＬＣＤパターン２４の外側には、８つの座標計測マー
ク（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６
ｆ，２６ｇ，２６ｈ）が形成されている。また、有効露
光領域２２の外側には、レチクル１０の位置合わせ用の
２つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが形成されて
いる。座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）は、以下に説
明するスリットマーク（図３参照）と同様の形状で、非
計測方向に長く伸びた矩形状の開口パターンである。

【００１５】図１に戻り、レチクル１０は、レチクルス
テージ駆動系２７によってＸＹ座標系（投影レンズ３２
の光軸に垂直な２次元座標系）上で移動可能なレチクル
ステージ２９上に載置されている。また、レチクル１０
の側部には、レチクルアライメント系３０ａ，３０ｂが
配置されており、レチクル１０上のアライメントマーク
２８ａ，２８ｂ（図２参照）をそれぞれ検出し、レチク
ルステージ駆動系２７によってレチクルステージ２９を
駆動することによって、レチクル１０をＸＹ座標系上で
所定の位置にアライメントするようになっている。

【００１６】レチクル１０を透過した照明光は、所定の
光学特性を有する投影レンズ３２を介して、ＸＹステー
ジ３４上に載置されたガラス基板１２上に達する。ＸＹ
ステージ３４は、ステージ駆動装置３７によってＸＹ座
標系上を２次元に移動可能に構成されている。ＸＹステ
ージ３４上には、レーザ干渉計３６からのレーザ光を反
射する移動鏡３８が固定されている。そして、このレー
ザ干渉計３６により、ＸＹステージ３４のＸＹ座標系上
での座標が正確に計測されるようになっている。なお、
説明の便宜上、図においては、ＸＹステージ３４のＸ方
向の位置を計測する干渉計システム（３６，３８）のみ
を示しているが、実際にはＹ方向の位置を計測するもう
１組の干渉計システムが備えられている。

【００１７】投影レンズ３２の下方には、斜入射型のオ
ートフォーカス系（４０，４２）が配置されており、ガ
ラス基板１２の表面が常に投影レンズ３２の光軸方向の
所定の位置になるように位置決めされる。すなわち、ガ
ラス基板１２の被露光面が投影レンズ３２の焦点面に一
致するように、ＸＹステージ３４をＺ方向（投影レンズ
３２の光軸に平行な方向）に駆動する。投影レンズ３２
の側方には、投影レンズ３２の倍率を調整するレンズ制
御部３５が配置されている。レンズ制御部３５は、例え
ば、投影レンズ３２を構成する各レンズエレメント間の
気体の圧力を調整することによって、投影レンズ３２の
倍率を制御する。

【００１８】ＸＹステージ３４上には、投影レンズ３２
の光軸方向について、ガラス基板１２の表面と略一致す
る位置に、円盤状のガラス部材４４が配置されている。
このガラス部材４４には、図３に示すように、Ｘ，Ｙ方
向にそれぞれ長く伸びた矩形状の開口のスリットマーク
４６，４８が設けられている。また、ＸＹステージ３４
中のガラス部材４４の下方には、ミラー４９及びコンデ
ンサレンズ５２が配置され、光ファイバ５３によって伝
送された照明光（露光光）が、コンデンサーレンズ５２
及びミラー５０を介して、下方からガラス部材４４に照
明されるようになっている。

【００１９】ガラス部材４４上のスリットマーク４６，
４８の像は、投影レンズ３２を介してレチクル１０上に
逆投影される。そして、レチクル１０を透過した光束
は、コンデンサレンズ２０，ミラー１８を介して、ビー
ムスプリッタ１６に入射する。ビームスプリッタ１６に
入射した光は、ここで反射し、ディテクタ５７に入射
し、ディテクタ５７（光電変換素子）により、入力した
光の強度に応じた電気信号を出力する。すなわち、スリ
ットマーク４６，４８をレチクル１０上の座標計測マー
ク（２６ａ〜２６ｈ）に対して計測方向（マークの短手
方向）に走査すると、レーザ干渉計３６で計測されてい
るスリットマーク４６，４８の座標に対応して、ディテ
クタ５７から図４に示すようなレベルの信号が出力され
る。図４において、曲線の最小値に対応する座標は、ス
リットマーク４６，４８と座標計測マーク（２６ａ〜２
６ｈ）が重なった位置である。これによって、座標計測
マーク（２６ａ〜２６ｈ）の座標を計測することが出来
る。以下、上記のようにガラス部材４４上のスリットマ
ーク４６，４８を用いて、レチクル１０上のマーク（２
６ａ〜２６ｈ）の位置検出を行う構成（４４，４９，５
２，５３，５７等）を、全体として「位置計測装置」と
称する。

【００２０】ところで、上記のように位置計測装置（４
４，４９，５２，５３，５７等）によって計測したレチ
クル１０の座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）の座標
は、これらマーク（２６ａ〜２６ｈ）の像が投影レンズ
３２を介してガラス基板１２に転写される座標と異なる
場合がある。これは、レチクル１０のマーク（２６ａ〜
２６ｈ）の像をガラス基板１２に転写するのと、逆にガ
ラス基板１２のマークの像をレチクル１０に転写するの
とでは、投影レンズ３２の像面湾曲等の光学収差が異な
るためである。このため、レチクル１０の座標計測マー
ク（２６ａ〜２６ｈ）の像がガラス基板１２に転写され
る位置を正確に求めるには、上記のような位置計測装置
（４４，４９，５２，５３，５７等）によって求められ
る計測値を補正する必要がある。

【００２１】そこで、本実施例においては、図５に示す
補正用レチクル５０を用いて、位置計測装置（４４，４
９，５２，５３，５７等）による計測値の補正用のデー
タを作成する。補正用レチクル５０上の有効露光領域５
１内には、位置検出用の複数のセル５４（図６参照）が
マトリックス状に配置形成されている。また、有効露光
領域５１の外側には、上述したレチクルアライメント系
３０ａ，３０ｂによって検出されるアライメントマーク
５６ａ，５６ｂが形成されている。

【００２２】図６に示すように、セル５４は、位置計測
装置（４４，４９，５２，５３，５７等）によって計測
可能な座標計測マーク５８と、露光してガラス基板１２
への転写位置を計測するバーニアパターン（６０，６
２）とから構成される。バーニアパターン（６０，６
２）は、主尺パターン６０と副尺パターン６２とから成
り、主尺パターン６０に副尺パターン６２を重ねて露光
したパターンを光学顕微鏡で観察することにより、レチ
クルのパターンの像がガラス基板１２に転写される位置
を計測することができる。

【００２３】ここで、セル５４内の座標計測マーク５８
の位置とバーニアパターン（６０，６２）の位置とで
は、像高の違いから、投影レンズ３２のディストーショ
ン等の光学収差の量が異なる。このため、座標計測マー
ク５８とバーニアパターン（６０，６２）の間隔をこの
光学収差の量の違いが無視できる程度に小さくする。逆
に言えば、セル５４内の座標計測マーク５８の位置とバ
ーニアパターン（６０，６２）の位置をより近づけるよ
うに補正用レチクル５０を作成すれば、補正精度を高め
ることができる。

【００２４】図７は、本実施例の投影露光装置における
レチクル１０の位置計測に関する制御系の構成を示す。
この制御系は、主制御部６４によって統括的に制御され
る。主制御部６４には、入力データとして、ディテクタ
５７の出力信号と入力装置６６からの信号が供給され
る。ディテクタ５７の出力信号は、上述したように、位
置計測装置（４４，４９，５２，５３，５７等）による
レチクル１０の座標系側マーク（２６ａ〜２６ｈ）の位
置情報である。また、入力装置６６からは、補正レチク
ル５０を用いて計測される位置計測装置（４４，４９，
５２，５３，５７等）による計測値Ｍ１と実際の転写位
置Ｍ２との誤差に関する情報が入力される。また、主制
御部６４には記憶装置６８及び演算装置７０が接続され
ている。記憶装置６８は、後述する補正テーブル等のデ
ータを記憶する。演算装置７０は、主制御部６４の制御
によって所定の演算を行う。また、主制御部６４は、記
憶装置６８や演算装置７０からの情報に基づいて、レン
ズ制御部３５及びレチクル駆動系２７をコントロールす
るようになっている。

【００２５】以下、露光時における投影レンズ３２の倍
率補正、及びレチクルステージ２９の位置補正の動作に
ついて図８〜図１２を参照して詳細に説明する。先ず、
ステップＳＰ１において、実際に基板１２に転写される
位置に対する位置計測装置（４４，４９，５２，５３，
５７等）によって計測されるレチクルの計測値の補正量
を求める。すなわち、補正用レチクル５０の座標計測マ
ーク５８の各計測値Ｍ１と、実際のガラス基板１２への
各転写位置Ｍ２とのずれ量△Ｍ（＝Ｍ２−Ｍ１）をレチ
クル５０の有効露光領域内の代表する複数の点について
求める。そして、これらのずれ量△Ｍに基づいて、補正
テーブルを作成する。

【００２６】ステップＳＰ１は、図９のステップＳＰ
１．１〜ＳＰ１．６より構成される。ステップＳＰ１．
１においては、先ず、補正レチクル５０をレチクルステ
ージ２９上にロードする。次に、ステップＳＰ１．２に
おいて、アライメントマーク５６ａ，５６ｂを用い、レ
チクルアライメント系３０ａ，３０ｂ及びレチクル駆動
系２７によって補正レチクル５０自体のアライメントを
行う。次に、ステップＳＰ１．３において、オートフォ
ーカス系（４０，４２）を用いて、ガラス部材４４及び
ガラス基板１２を投影レンズ３２の光軸方向についてレ
チクルと共役な位置に位置合わせする。次に、ステップ
ＳＰ１．４において、ガラス部材４４上のスリットマー
ク４６，４８を補正レチクル５０の各座標計測マーク５
８に対して順次走査し、これらのマーク５８の座標（位
置）Ｍ１を位置計測装置（４４，４９，５２，５３，５
７等）を用いて計測する。この様に求められた座標Ｍ１
は、ディテクタ５７から主制御部６４に供給される。

【００２７】次に、ステップＳＰ１．５においては、補
正用レチクル５０のアライメント状態をステップＳＰ
１．４と同じ状態にし、バーニアパターン（６０，６
２）を用いて補正用レチクル５０が実際に露光される位
置（座標）Ｍ２を計測する。詳述すると、まず、ガラス
基板１２に補正用レチクル５０の有効露光領域の全域を
１ショットで露光する。次に、ＸＹステージ３４をステ
ッピングさせながら、光学収差（ディストーション）の
ない投影レンズ３２の光軸上（レチクル中心）のバーニ
アパターンの副尺６２を各バーニアの主尺６０の設計上
の位置に順次重ねて露光する。そして、重なって露光さ
れたバーニアの主尺６０と副尺６２のパターンを光学顕
微鏡で観察することによって、レチクル５０の転写位置
Ｍ２を計測する。この様に計測された位置（座標）Ｍ２
は、入力装置６６を介して主制御部６４に供給される。

【００２８】その後、ステップＳＰ１．６においては、
演算装置７０により、位置計測装置（４４，４９，５
２，５３，５７等）によって計測した補正用レチクル５
０の座標Ｍ１と、実際に露光することによって求めた補
正用レチクル５０のガラス基板１２への転写位置Ｍ２と
の差△Ｍを算出する。そして、有効露光領域５１内を代
表する複数の点について、ガラス基板１２への転写位置
Ｍ２に対する位置計測装置（４４，４９，５２，５３，
５７等）による座標計測値Ｍ１の補正量△Ｍをマップ状
にまとめた補正テーブルを演算装置７０によって作成す
る。

【００２９】ここで、補正用レチクル５０のアライメン
ト誤差により、マークの計測値にオフセットが加わって
いる場合を考える。この時、１つのセル５４内の座標計
測マーク５８とバーニアパターン（６０，６２）には、
同一のオフセット量が加わっていると考えることができ
る。ここで、位置計測装置（４４，４９，５２，５３，
５７等）による計測値Ｍ１とバーニアパターン（６０，
６２）を用いて求めた転写位置の計測値Ｍ２は、以下に
示す式（１），式（２）のようになる。ここで、ｍ１，
ｍ２は、計測値Ｍ１，Ｍ２にオフセットが加わっていな
い時の値を示し、ＯＦは計測値に加わっているオフセッ
ト量を示す。

【００３０】Ｍ１＝ｍ１＋ＯＦ・・・（１）Ｍ２＝ｍ２＋ＯＦ・・・（２）

【００３１】ここで、座標計測値ｍ１と転写位置の計測
値ｍ２の差Δｍは、式（３）のようになり、補正用レチ
クル５０やレチクル５０のアライメント誤差の影響を受
けない。

【００３２】 △ｍ＝（Ｍ２−ＯＦ）−（Ｍ１−ＯＦ）＝Ｍ２−Ｍ１・・・（３）

【００３３】次に、図８のフローチャートに戻り、ステ
ップＳＰ２において、上記のように作成した補正テーブ
ルを装置に設定する。すなわち、補正テーブルを主制御
部６４によって記憶装置６８に保存する。次に、ステッ
プＳＰ３において、ＬＣＤ作成用のレチクル１０をレチ
クルステージ２９にロードする。そして、ステップＳＰ
４において、ＬＣＤ作成用のレチクル１０上のアライメ
ントマーク２８ａ，２８ｂ（図２参照）を用いて当該レ
チクル１０のアライメントを行う。次に、ステップＳＰ
５において、オートフォーカス系（４０，４２）を用い
て、ガラス部材４４を投影レンズ３２の光軸方向に関し
て共役な位置に位置合わせする。

【００３４】その後、ステップＳＰ６において、位置計
測装置（４４，４９，５２，５３，５７等）を用いて、
レチクル１０の座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）の座
標Ｍ３を計測する。そして、ステップＳＰ７において、
記憶装置６８に記憶されている補正テーブルを用いて、
図１０に示す手順でレチクル１０の座標計測マーク（２
６ａ〜２６ｈ）のガラス基板１２への転写位置Ｍ４を求
める。

【００３５】図１０において、まずステップＳＰ７．１
として、各座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）の位置に
対応する位置のデータが補正テーブルの中にある場合に
は、そのデータ（△Ｍ）を主制御装置６４によって記憶
装置６８の補正テーブルから読み出す。一方、補正テー
ブルの中に各座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）の位置
に対応する位置のデータが存在しない場合には、各座標
計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）について、補正テーブル
のデータの中から、最も近傍にある３点を選択する。例
えば、図１１に示すように、座標計測マーク（２６ａ〜
２６ｈ）中のマークＭＰに対応する補正データを求める
ような場合、マークＭＰの近傍にある補正データＤ２，
Ｄ５，Ｄ６の３点を選択する。

【００３６】次に、ステップＳＰ７．２において、選択
された３つの補正データＤ２，Ｄ５，Ｄ６のＸＹ座標系
上での座標と、その位置での座標計測位置補正量Ｚの３
つの量からなるＸＹＺ空間座標系を考え（図１２参
照）、この座標系上でステップＳＰ７．１で選択した３
点を通る平面ＰＬを決定する。そして、ステップＳＰ
７．３において、座標計測マークＭＰのＸＹ座標に対応
する平面上の位置から座標計測位置の補正量△Ｍを求め
る。

【００３７】最後に、ステップＳＰ７．４において、位
置計測装置（４４，４９，５２，５３，５７等）によっ
て計測された座標計測マークＭＰの位置に、選択された
補正量ＺＰを加えることによって、座標計測マークＭＰ
の転写位置を求める。なお、ステップＳＰ７．１で、補
正テーブルのデータの中から座標計測マークＭＰの位置
の近傍の３点を選択したが、補正レチクル５０内のセル
５４の数を多くしてセル５４間のピッチを小さくするこ
とにより、補正量の補間精度を高めることができる。ま
た、ステップＳＰ７．２では、補正平面を考えたが、ｎ
次曲面を考えて、最小二乗近似等の手段により補正量を
求めても良い。

【００３８】以上のような方法により、ＬＣＤ作成用の
レチクル１０の座標計測マーク（２６ａ〜２６ｈ）の複
数点に対して補正データ△Ｍを求める。そして、これら
の補正データ△Ｍを用いて、先に位置計測装置（４４，
４９，５２，５３，５７等）によって求めたレチクル１
０の計測座標Ｍ３を補正し、ガラス基板１２への転写位
置（座標）Ｍ４を算出する。

【００３９】次に、ステップＳＰ８において、座標計測
マーク（２６ａ〜２６ｈ）の転写位置Ｍ４と、そのマー
クが本来転写されるべき設計値Ｍ５との差から、最小二
乗近似等の手段を用いて露光時の補正量（レチクルシフ
ト、レチクルローテーション、倍率）を算出する。この
様な補正量の算出は、演算装置７０によって行う。最後
に、ステップＳＰ９において、算出した露光時の補正量
を装置に設定する。すなわち、主制御部６４によって、
レンズ制御部３５を制御することによって投影レンズ３
２の倍率を調整すると共に、レチクルステージ駆動系２
７を制御してレチクル１０の位置合わせを行う。その
後、レチクル１０のパターンの像２４を投影レンズ３２
によってガラス基板１２上の１つの露光領域に転写す
る。１つのレチクル１０による露光が終了した後は、新
たなレチクルを用い、図８のステップＳＰ３以降の動作
を繰り返し、ガラス基板１２上の他の領域に露光を行う
ことによって、ガラス基板１２全体の露光を完了する。

【００４０】以上説明したように、本実施例において
は、補正用レチクル５０上に形成された複数のマーク５
４の位置Ｍ１を計測するとともに、補正用レチクル５０
上のマーク５４をガラス基板１２上に実際に転写し、こ
れらのマーク５４の転写位置Ｍ２を求め、更に、転写位
置Ｍ２に対する計測位置Ｍ１の位置補正量を補正データ
（補正テーブル）として求めている。すなわち、実際に
露光することによって求めたレチクル位置Ｍ２を基準に
補正データを算出しているため、実際の露光時の条件に
対応した補正データ△Ｍを得ることができる。すなわ
ち、投影光学系３２における投影方向の違いによる、像
面湾曲等の光学収差の変化等の影響を受けることがな
い。

【００４１】その後、ＬＣＤ作成用のレチクル１０を用
いて実際の露光作業を行うに先立ち、レチクル１０に形
成された複数のマーク（２６ａ〜２６ｈ）の位置Ｍ３を
計測するとともに、先に求めた補正データ△Ｍに基づい
てレチクル１０の計測位置Ｍ３補正することによって、
レチクル１０の転写位置Ｍ４を算出する。そして、この
ように求められたレチクル１０の転写位置Ｍ４に基づい
て、レチクル１０の位置合わせを行うため、実際に露光
されたＬＣＤ画面の継ぎ部の位置ずれや、レイヤ間の重
ね合わせずれを最小限に抑えることができる。

【００４２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかるＬＣＤディス
プレイ作成用の投影露光装置の構成を示す概念図（正面
図）である。

【図２】図２は、図１に示す実施例に用いられるＬＣＤ
作成用のレチクルを示す平面図である。

【図３】図３は、図１に示す実施例に用いられるレチク
ルの位置計測用のガラス部材のパターンを示す平面図で
ある。

【図４】図４は、図１に示す実施例のレチクルの位置計
測時の作用を説明するためのグラフである。

【図５】図５は、図１に示す実施例に用いられる補正用
レチクルのパターン構成を示す平面図である。

【図６】図６は、図５に示す補正用レチクルの要部（座
標計測マーク及びバーニヤパターン）を示す拡大平面図
である。

【図７】図７は、図１に示す実施例の制御系（レチクル
アライメント用）の構成を示すブロック図である。

【図８】図８は、図１に示す実施例のレチクルのアライ
メントの全体的な動作を示すフローチャートである。

【図９】図９は、図８のフローチャートの一部（補正テ
ーブルの作成）のシーケンスを示すフローチャートであ
る。

【図１０】図１０は、図８のフローチャートの一部（レ
チクル座標計測位置の補正）のシーケンスを示すフロー
チャートである。

【図１１】図１１は、図１に示す実施例における補正デ
ータの選択方法を示す説明図である。

【図１２】図１２は、図１に示す実施例における補正デ
ータの選択方法を示す説明図である。

【図１３】図１３は、本発明の背景技術を説明するため
に用いられる説明図であり、基板上の露光パターンを示
す。

【図１４】図１４は、本発明の背景技術を説明するため
に用いられる説明図であり、基板上の転写パターンのシ
フト状態を示す。

【図１５】図１５は、本発明の背景技術を説明するため
に用いられる説明図であり、マスク上の座標計測マーク
等の配置を示す。

【符号の説明】

１０・・・ＬＣＤ作成用レチクル１２・・・ガラス基板２６ａ〜２６ｈ・・・座標計測マーク２８ａ，２８ｂ・・・アライメントマーク２７・・・レチクルステージ駆動系２９・・・レチクルステージ３０ａ，３０ｂ・・・レチクルアライメント系３２・・・投影レンズ３４・・・ＸＹステージ３５・・・レンズ制御部４６，４８・・・スリットマーク３７・・・ステージ駆動装置４４・・・ガラス部材４９・・・ミラー５０・・・補正用レチクル５１・・・有効露光領域５２・・・コンデンサーレンズ５３・・・光ファイバ５４・・・セル５７・・・ディテクタ５８・・・座標計測マーク６０，６２・・・バーニヤパターン６４・・・主制御部６８・・・記憶装置７０・・・演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森岡利伸東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用マスクに形成されたパターンの像を
投影光学系を介して感光基板上に転写するのに先立ち、
前記露光用マスクの位置を計測する位置計測方法におい
て、前記露光用マスクと異なる補正用マスクを用い、該補正
用マスク上に形成された複数のマークの位置を第１の位
置として計測する工程と；前記補正用マスク上の複数の
マークを前記感光基板上に転写し、当該複数のマークの
転写位置を第２の位置として求める工程と；前記第２の
位置に対する前記第１の位置のずれ量を補正データとし
て求める工程と；前記第１の位置の計測と同様の方法に
より、前記露光用マスクに形成された複数のマークの位
置を第３の位置として計測する工程と；前記第３の位置
を前記補正データに基づいて補正する工程とを含むこと
を特徴とする位置計測方法。
【請求項２】前記補正データは、前記補正用マスク上の
複数のマークのそれぞれの位置に対応する補正マップと
して記憶する工程を更に含むことを特徴とする請求項１
に記載の位置計測方法。
【請求項３】前記補正マップ内に、前記露光用マスクに
形成されたマークに対応する補正データが存在しない場
合に、前記補正マップ内の当該マークの近傍の複数の補
正データを用いて前記補正データを算出することを特徴
とする請求項２に記載の位置計測方法。
【請求項４】前記第１及び第３の位置を計測する工程
は、前記感光基板側に形成されたパターンの前記投影光
学系を介した像を前記補正用及び露光用マスク側におい
て光電検出することによって行うことを特徴とする請求
項１、２又は３に記載の位置計測装置。
【請求項５】露光用マスクに形成されたパターンの像を
投影光学系を介して感光基板上に転写する露光方法にお
いて、前記露光用マスクと異なる補正用マスクを用い、該補正
用マスク上に形成された複数のマークの位置を第１の位
置として計測する工程と；前記補正用マスク上の複数の
マークを前記感光基板上に転写し、当該複数のマークの
転写位置を第２の位置として求める工程と；前記第２の
位置に対する前記第１の位置のずれ量を補正データとし
て求める工程と；前記第１の位置の計測と同様の方法に
より、前記露光用マスクに形成された複数のマークの位
置を第３の位置として計測する工程と；前記第３の位置
を前記補正データに基づいて補正する工程と；前記補正
された前記第３の位置に基づいて前記露光用マスクを位
置決めする工程と；前記位置決めされた前記露光用マス
クのパターンの像を前記投影光学系を介して前記感光基
板上に転写する工程とを含むこと特徴とする露光方法。
【請求項６】前記補正データは、前記補正用マスク上の
複数のマークのそれぞれの位置に対応する補正マップと
して記憶する工程を更に含むことを特徴とする請求項５
に記載の露光方法。
【請求項７】前記補正マップ内に、前記露光用マスクに
形成されたマークに対応する補正データが存在しない場
合に、前記補正マップ内の当該マークの近傍の複数の補
正データを用いて前記補正データを算出することを特徴
とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】前記第１及び第３の位置を計測する工程
は、前記感光基板側に形成されたパターンの前記投影光
学系を介した像を前記補正用及び露光用マスク側におい
て光電検出することによって行うことを特徴とする請求
項５、６又は７に記載の露光方法。