(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ミラーおよび第２ミラーを有する物品における前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との直交度を計測する計測方法であって、
前記第２ミラーの反射面に対して直角にレーザ光が入射するように前記レーザ光の光軸を調整する調整ステップと、
前記第１ミラーの反射面に平行な方向に前記物品を既知の距離だけ移動させたときの、前記レーザ光が入射するように前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブによって反射された前記レーザ光の光軸の変位量を検出する検出ステップと、
前記距離と前記変位量とに基づいて前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量を計算する計算ステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項２】
前記検出ステップの前に、前記第２ミラーの反射面の前記レーザ光が入射する位置に前記コーナーキューブを配置する配置ステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
前記調整ステップ、前記検出ステップおよび前記計算ステップを前記第２ミラーの反射面の複数の位置に関して実施し、
前記計測方法は、前記複数の位置のそれぞれについて前記計算ステップで得られた結果を平均化するステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項４】
第１ミラーおよび第２ミラーと、前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブとを有する物品における前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との直交度を計測する計測方法であって、
前記コーナーキューブは、レーザ光の第１偏光成分を透過し、第２偏光成分を反射するように構成され、
前記計測方法は、
前記第２ミラーの反射面に対して前記レーザ光の光軸が直角になるように、前記コーナーキューブを透過し前記第２ミラーの反射面で反射される前記第１偏光成分を使って、前記レーザ光の光軸を調整する調整ステップと、
前記第１ミラーの反射面に平行な方向に前記物品を既知の距離だけ移動させたときの、前記コーナーキューブによって反射された前記第２偏光成分の光軸の変位量を検出する検出ステップと、
前記距離と前記変位量とに基づいて前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量を計算する計算ステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項５】
前記距離をＬ、前記変位量をΔＳ、前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量をθとしたときに、
前記計算ステップでは、
θ＝ｔａｎ−１（ΔＳ／２Ｌ）
に基づいてθを計算する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の計測方法。
【請求項６】
第１ミラーおよび第２ミラーを有するテーブルと、前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との直交度を計測する計測手段とを備えるステージ機構であって、
前記計測手段は、
前記第２ミラーの反射面に対して直角にレーザ光が入射するように前記レーザ光の光軸を調整するための手段と、
前記第１ミラーの反射面に平行な方向に前記テーブルを既知の距離だけ移動させたときの、前記レーザ光が入射するように前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブによって反射された前記レーザ光の光軸の変位量を検出する手段と、
前記距離と前記変位量とに基づいて前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量を計算する手段と、を含む、
ことを特徴とするステージ機構。
【請求項７】
第１ミラーおよび第２ミラーを有するテーブルと、前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブと、前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との直交度を計測する計測手段とを備えるステージ機構であって、
前記コーナーキューブは、レーザ光の第１偏光成分を透過し、第２偏光成分を反射するように構成され、
前記計測手段は、
前記第２ミラーの反射面に対して前記レーザ光の光軸が直角になるように、前記コーナーキューブを透過し前記第２ミラーの反射面で反射される前記第１偏光成分を使って、前記レーザ光の光軸を調整するための手段と、
前記第１ミラーの反射面に平行な方向に前記テーブルを既知の距離だけ移動させたときの、前記レーザ光が入射するように前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブによって反射された前記レーザ光の光軸の変位量を検出する手段と、
前記距離と前記変位量とに基づいて前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量を計算する手段と、を含む、
ことを特徴とするステージ機構。
【請求項８】
基板にパターンを転写する転写装置であって、
前記基板を保持し移動させるように構成された請求項６又は７に記載のステージ機構を備える、
ことを特徴とする転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのミラーの間の直交度の計測方法、ステージ機構および転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査露光装置は、ＸＹ方向に移動可能なステージをＸＹ方向へ走査しながら該基板ステージによって保持された基板を露光する。ステージの位置は、レーザ干渉計を用いて測定されうる。ステージには、レーザ干渉計の計測対象となるミラー（例えば、Ｘ方向における位置を計測するためのＸミラー、Ｙ方向における位置を計測するためのＹミラーを含む。）が搭載されている。ＸミラーとＹミラーの位置をレーザ干渉計によって計測しながらステージの位置が制御される。ＸミラーとＹミラーとは互い直角でなければならない。２つのミラー（Ｘミラー、Ｙミラー）の間の角度がどの程度直角であるかは、直交度として表現されうる。２つのミラーがなす角度が直角に近ければ、直交度が高いと表現される。
【０００３】
ＸミラーとＹミラーとがなす角度が直角に対してθだけずれていると、例えば、１枚の基板に複数のショット領域を形成する場合において、ショット領域が正規の位置からずれてしまう。図１に示す例では、ショット領域の配列が格子からずれている。このようなずれは、例えば、液晶パネル等のデバイスの製造において、後続の工程における不具合の原因となりうる。しかし、現実的には、加工誤差や組立誤差等が存在するので、θを完全に０にすることは難しい。また、２つのミラーの間の直交度は、ステージの加減速による衝撃や、温度変化、メンテナンス時等における作業者のミスなどによって変動する可能性がある。
【０００４】
θによるショット領域の配置誤差を補正するために、ショット領域の露光、現像、パターンの計測を通してθを計算する方法がある。θに基づいてオフセット量を計算し、そのオフセット量をステージの駆動時の指令値に加えることで、ショット領域の配置誤差を低減することができる。しかしながら、露光、現像、パターンの計測を経てθを計算する方法では、そのための処理に長時間を要する。
【０００５】
特許文献１には、干渉計用のミラーに対して既知の角度を持った反射面を形成し、その反射面を別の干渉計によって計測しながらステージを駆動することによってミラー直交度を算出する方法が開示されている。この方法では、既知の角度を持った反射面の加工誤差がミラー直交度の計測誤差へ直接に影響を与えてしまうという問題がある。また、現実的には、反射面を精度良く形成することが非常に困難でもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６２１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、２つのミラーの間の直交度を迅速かつ高い精度で計測するために有利な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面は、第１ミラーおよび第２ミラーを有する物品における前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との直交度を計測する計測方法に係り、前記計測方法は、前記第２ミラーの反射面に対して直角にレーザ光が入射するように前記レーザ光の光軸を調整する調整ステップと、前記第１ミラーの反射面に平行な方向に前記物品を既知の距離だけ移動させたときの、前記レーザ光が入射するように前記第２ミラーの反射面に配置されたコーナーキューブによって反射された前記レーザ光の光軸の変位量を検出する検出ステップと、前記距離と前記変位量とに基づいて前記第１ミラーの反射面と前記第２ミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量を計算する計算ステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２つのミラーの間の直交度を迅速かつ高い精度で計測するために有利な方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ミラー直交度がショット領域の配列に与える影響を例示する図である。
【図２】ミラー直交度の計測方法の計測方法が適用されうる装置または物品を例示する図である。
【図３】レーザ干渉計システムを例示する図である。
【図４】本発明の第１実施形態を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２を参照しながら本発明の実施形態におけるミラー直交度の計測方法を説明する。図２には、直交度が計測されるべき２つのミラーが設けられたステージを有する装置の一例としての露光装置が示されている。ここでは、特定の装置について説明するが、本発明は、直交度が計測されるべき２つのミラーを有する種々の装置または物品に適用されうる。
【００１２】
図２に示される露光装置ＥＸは、例えば、液晶パネル等のディスプレイパネルを製造するためのガラス基板のような基板にマスク（原版）のパターンを転写するために使用されうる。露光装置ＥＸは、走査露光装置として構成されている。投影光学系１０の物体面側にはマスクステージ機構２０が配置され、投影光学系１０の像面側には基板ステージ機構３０が配置されている。
【００１３】
基板ステージ機構３０は、ベース３１と、ベース３１の上に配置されたＹステージ３２と、Ｙステージ３２の上に配置されたＸステージ３３とを有する。ここでは、基板３６の面と平行な面をＸＹ平面、該ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向とするＸＹＺ座標系に従って方向を表現する。Ｙステージ３２は、Ｙ方向に駆動されるステージであり、Ｘステージ３３は、Ｘ方向に駆動されるステージである。基板ステージ機構３０は、更に、Ｘステージ３３の上に配置されたθＺステージ３４と、θＺステージ３４の上に配置されたテーブル３５とを有する。テーブル３５は、基板３６を保持するチャックを有する。以上の構成により、テーブル３５によって保持された基板３６は、Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動可能であると共に、ＸＹ平面内で回転可能（即ちＺ軸周りで回転可能）である。
【００１４】
マスクステージ機構２０は、ベース２１と、ベース２１の上に配置されたＸＹθステージ２２とを有する。ＸＹθステージ２２は、マスク２３を保持するチャックを有する。この構成により、ＸＹθステージ２２によって保持されたマスク２３は、ＸおよびＹ方向に移動可能であると共に、ＸＹ平面内で回転可能（即ちＺ軸周りで回転可能）である。マスクステージ２０機構の上方には、マスク２３および基板３６を観察する観察光学系４０、および、マスク２３を照明する照明光学系４１が配置されている。基板ステージ機構３０のテーブル３５およびマスクステージ機構２０のＸＹθステージ２２の位置は、レーザ干渉計システム５０によって計測される。
【００１５】
レーザ干渉計システム５０は、レ−ザヘッド５１と、レーザ干渉計５２、５３と、テーブル３５に取り付けられたミラー５４と、ＸＹθステージ２１に取り付けられたミラー５５とを有する。ミラー５２に入射するレーザ光のＺ方向における位置は、投影光学系１０の像面のＺ方向における位置と一致しうる。ミラー５５に入射するレーザ光のＺ方向における位置は、投影光学系１０の物体面のＺ方向における位置と一致しうる。
【００１６】
次に、図３を参照しながら基板ステージ機構３０についてのレーザ干渉計システムについて更に詳細に説明する。テーブル３５によって基板３６が保持される。テーブル３５には、テーブル３５のＸ方向における位置を計測するためのＸミラー５４１と、テーブル３５のＹ方向における位置を計測するためのＹミラー５４０とが設けられている。レーザ干渉計５２は、テーブル３５のＸ方向における位置を計測する干渉計５２１と、テーブル３５のＹ方向における位置を計測する干渉計５２０とを含む。ここで、テーブル３５或いは基板ステージ機構３０は、第１ミラーおよび第２ミラーを有する物品として考えることができる。第１ミラーは、例えばＸミラー５４１であり、第２ミラーは、例えば、Ｙミラー５４０である。
【００１７】
図４〜６を参照しながら本発明の第１実施形態のミラー直交度の計測方法を説明する。この計測方法は、調整ステップと、配置ステップと、検出ステップと、計算ステップとを含みうる。ここでは、Ｙミラー５４０の反射面は、Ｘミラー５４１の反射面に対して（９０＋θ）度の角度を有するものとする。ここで、θが０であるときに、Ｙミラー５４０の反射面がＸミラー５４１の反射面に対して完全に直交する。また、ここでは、θＺステージ３４のＺ軸周りの姿勢が一定に維持されるものとする。これは、例えば、θＺステージ３４のＺ軸周りの回転量θＺを不図示の計測システムでモニタしながら、θＺを一定に維持するようにθＺステージ３４を制御することによってなされうる。
【００１８】
まず、調整ステップを実行する。調整ステップでは、θＺステージ３４の回転量θＺが一定に制御された状態で、Ｙミラー５４０の反射面に対して直角にレーザ光ＬＢ１が入射するようにレーザ光ＬＢ１の光軸を調整する。この例では、レーザ光ＬＢ１は、ハーフミラーＭ１を介してＹミラー５４０の反射面に照射される。レーザ光ＬＢ１は、他で使用しているレーザ干渉計用のレーザ光を分配して用意しても良いし、専用のレーザ光源を用意しても良い。照射されたレーザ光ＬＢ１は、Ｙミラー５４０によって反射された後にハーフミラーＭ１を透過し、ミラーＭ２で反射されて光位置検出素子ＰＳ１に入射する。光位置検出素子ＰＳ１としては、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒの略。）、ＱＰＤ（Ｑｕａｄｒａｎｔ−Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅの略。）等のセンサー、即ち、光が入射した位置を検出することができる種々のセンサーを使用することができる。Ｙミラー５４０とレーザ光ＬＢ１との間の角度が直角からずれていると、Ｘミラー５４１とＹミラー５４０との間の直交度の計測結果に誤差が生じる。このため、Ｙミラー５４０の反射面とレーザ光ＬＢ１との間の角度が直角になるようにレーザ光ＬＢ１の光軸（方向）が調整される。
【００１９】
図５を参照しながら、Ｙミラー５４０の反射面とレーザ光ＬＢ１との角度が直角になるようにレーザ光ＬＢ１の光軸（方向）を調整する調整ステップの手順を説明する。まず、Ｙミラー５４０で反射されたレーザ光ＬＢ１が光位置検出素子ＰＳ１で検出されるように、ミラーＭ１、Ｍ２および光検出素子ＰＳ１を配置する。
【００２０】
次に、θＺステージ３４の回転量θＺを一定に制御したまま、Ｙステージ３２をＹ方向に駆動することによってテーブル３５をＹ方向に移動させる。この時、Ｙミラー５４０の反射面とレーザ光ＬＢ１との間の角度が直角からずれている場合には、位置検出素子ＰＳ１に入射するレーザ光ＬＢ１の位置がテーブル３５の移動にともなって変化する。そこで、位置検出素子ＰＳ１に入射するレーザ光ＬＢ１の位置がテーブル３５の移動にともなって変化しなくなるまで、ミラーＭ１およびレーザ光ＬＢ１の位置調整を繰り返す。ミラーＭ１およびレーザ光ＬＢ１の位置を調整することは、レーザ光ＬＢ１の光軸を調整することを意味する。この時の調整精度は、光位置検出素子ＰＳ１の位置検出の分解能、および、Ｙステージ３２のＹ方向におけるストローク長により決定されうる。
【００２１】
上記の調整ステップの後、安全のために基板ステージ機構３０の制御システムを停止する。そして、配置ステップにおいて、図６に例示するように、Ｙミラー５４０の反射面のレーザ光ＬＢ１が入射していた位置にコーナーキューブＣＣ１を設置する。コーナーキューブＣＣ１の設置の精度は、ミラー直交度の計測精度へは影響を与えない。
【００２２】
その後、次のような検出ステップを実施する。基板ステージ機構３０の制御システムを動作状態にし、θＺステージ３４の回転量θＺが一定に制御された状態とする。そして、レーザ光ＬＢ１がコーナーキューブＣＣ１で反射されコーナーキューブＣＣ１で反射されたレーザ光ＬＢ３が光位置検出素子ＰＳ１に入射する位置にテーブル３５を移動させる。この時の光位置検出素子ＰＳ１へのレーザ光ＬＢ１の入射位置（以下、第１入射位置）を記憶する。
【００２３】
その後、テーブル３５をＹ方向（Ｘミラー５４１の反射面に平行な方向）へ既知の距離Ｌだけ移動させる。この時、Ｘミラー５４１の反射面に対するＹミラー５４０の反射面の角度が直角からずれている場合（Ｙ軸とレーザ光ＬＢ１とが平行でない場合）は、コーナーキューブＣＣ１上に対するレーザ光ＬＢ１の入射位置が変位する。これにより、光位置検出素子ＰＳ１に対する反射光ＬＢ３の入射位置が第１入射位置から第２入射位置に変位（シフト）する。このときの変位量ΔＳは、幾何学的に（１）式で表される。ここで、光位置検出素子ＰＳ１に対する反射光ＬＢ３の入射位置の変位量を検出することは、反射光ＬＢ３の光軸の変位量を検出することを意味する。
【００２４】
ΔＳ＝２Ｌ×ｔａｎθ  ・・・（１）
つまり、θは（２）式で与えられる。
【００２５】
θ＝ｔａｎ−１（ΔＳ／２Ｌ）  ・・・（２）
検出ステップに次いで計算ステップを実施する。計算ステップでは、Ｘミラー５４１の反射面とＹミラー５４２の反射面との角度が直角からずれている量であるθを（２）式に従って計算する。デバイスの製造の際、即ち基板３６の露光の際は、θに基づいてオフセット量を計算し、そのオフセットを基板ステージ機構３０を動作させるときのＹ方向に関する指令値（Ｙステージ３２の目標位置）に加える。具体的には、各ショット領域間のＸ方向における位置をＸ１、Ｘ２、…とすると、各ショット領域の露光におけるＹ方向に関するオフセット量は、Ｘ１ｔａｎθ、Ｘ２ｔａｎθ、…となる。
【００２６】
実際のＹミラーには局所的な表面形状のうねり成分が存在しうる。このうねり成分により計測されたθは、誤差を含みうる。そこで、Ｙミラーの複数点について計測を行ってその結果を平均化してθを求めてもよい。
【００２７】
以上の方法は、Ｙミラーの反射面がＸ軸に平行ではない場合の例であるが、Ｘミラーの反射面がＹ軸と平行でない場合についても、軸が入れ替わる以外は同様の方法でθを計測することができる。
【００２８】
以下、図７を参照しながら本発明の第２実施形態のミラー直交度の計測方法を説明する。ここで特に言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第１実施形態では、Ｘミラーの反射面とＹミラーの反射面との間の角度が直角からずれている量であるθの計測時にコーナーキューブの着脱を伴う。第２実施形態では、コーナーキューブの着脱を伴うことなくθの計測を行う方法を説明する。
【００２９】
図７に例示されるように、レーザ光ＬＢ４をハーフミラーＭ３に入射させる。レーザ光ＬＢ４は、ハーフミラーＭ３によって反射された後にコーナーキューブＣＣ２に入射する。コーナーキューブＣＣ２は、レーザ光の第１偏光成分を透過し、第２偏光成分を反射する偏光特性を有する。レーザ光ＬＢ４のうちコーナーキューブＣＣ２を透過可能な第１偏光成分であるレーザ光ＬＢ５は、Ｙミラー５４０の反射面によって反射される。Ｙミラー５４０の反射面によって反射されたレーザ光ＬＢ５は、ハーフミラーＭ３を透過し、偏光ビームスプリッターＭ４も透過する。偏光ビームスプリッターＭ４を透過したレーザ光ＬＢ５は、ミラーＭ５によって反射されて光位置検出素子ＰＳ３に入射する。そして、光位置検出素子ＰＳ３は、レーザ光ＬＢ５が入射した位置を検出する。
【００３０】
一方、レーザ光ＬＢ４のうちコーナーキューブＣＣ２によって反射される第２偏光成分であるレーザ光ＬＢ６は、ハーフミラーＭ３を透過した後に偏光ビームスプリッターＭ４によって反射されて光位置検出素子ＰＳ２に入射する。そして、光位置検出素子ＰＳ２は、レーザ光ＬＢ６が入射した位置を検出する。なお、光位置検出素子ＰＳ２、ＰＳ３に対して充分な光量のレーザ光ＬＢ６、ＬＢ５がそれぞれ入射するように、レーザ光ＬＢ４の偏光方向が調整される。図７では、コーナーキューブＣＣ２の頂点からレーザ光ＬＢ４がずれているが、実際にはこのようにする必要はない。
【００３１】
調整ステップにおいてＹミラー５４０の反射面とレーザ光ＬＢ６との間の角度を直角に調整するためには、光位置検出素子ＰＳ３を用いて第１の実施形態と同様の方法を実行すればよい。即ち、位置検出素子ＰＳ３に入射するレーザ光ＬＢ５の位置がテーブル３５のＹ方向の移動にともなって変化しなくなるまで、ミラーＭ３およびレーザ光ＬＢ４の位置調整、即ちレーザ光ＬＢ４の光軸調整を繰り返せばよい。
【００３２】
上記の調整ステップによりＹミラー５４０の反射面とＬＢ４との間の角度が直角に調整された後に検出ステップおよび計算ステップを実施する。検出ステップでは、コーナーキューブＣＣ２によって反射されたレーザ光ＬＢ６を光位置検出素子ＰＳ２によって計測しながらテーブル３５をＹ方向に距離Ｌだけ移動させて、光位置検出素子ＰＳ２によって変位量ΔＳを検出する。そして、計算ステップでは、第１の実施形態と同様に、変位量ΔＳに基づいて、Ｘミラー５４１の反射面とＹミラー５４２の反射面との角度が直角からずれている量であるθを検出することができる。
【００３３】
第２実施形態によれば、一度コーナーキューブをＹミラーに設置すれば、以後は、コーナーキューブの着脱は不要である。
【００３４】
以上のように、第１、第２実施形態によれば、露光、現像、パターンの計測を実施する必要がないので、迅速に直交度を評価することができる。また、第１、第２実施形態によれば、特許文献１におけるような反射面（直交度の計測誤差へ直接に影響を与える反射面）を使わない。そして、第１、第２実施形態におけるコーナーキューブの設置精度は、直交度の計測精度に対して影響を与えないので高精度な計測に有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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