特許 7538064 露光装置および露光方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】露光装置および露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240814BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 H

G03F7/20 501

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021029894

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131120

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】奥山 隆志

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０６５２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９１８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０８２２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ９／００

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを主走査方向に並べた遮光部と、
前記遮光部に対し、位置検出パターンの光を投影可能な露光部と、
前記第１、第２スリットを透過する光を受光する受光部と、
位置検出パターンの光を主走査方向に走査させたときに前記受光部から出力される信号に基づいて、露光位置を検出する検出部とを備え、
前記露光部が、前記第１スリットに平行な連続的又は離散的第１パターン要素と、前記第２スリットに平行な連続的又は離散的第２パターン要素とによって構成され、前記第１パターン要素と前記第２パターン要素の一部が共有されている位置検出パターンの光を、前記遮光部に投影することを特徴とする露光装置。

【請求項2】

前記露光部が、前記第１パターン要素と前記第２パターン要素とが互いに交差する交差状パターンの光を、位置検出パターンの光として前記遮光部に投影することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記露光部が、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第１パターン要素と、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第２パターン要素とによって構成され、前記第１パターン要素および前記第２パターン要素の中心あるいは中心付近に位置サブパターンが共有されている交差状パターンの光を、前記遮光部に投影することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。

【請求項4】

複数の第１スリットと、複数の第２スリットとが、主走査方向に沿って、それぞれまとまって、順に並び、
前記第１パターン要素の隣り合うサブパターンの距離間隔が、前記第１スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応し、前記第２パターン要素の隣り合うサブパターンの距離間隔が、前記第２スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応していることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。

【請求項5】

前記露光部が、ライン状の連続的第１パターン要素と、ライン状の連続的第２パターン要素とによって構成される交差状パターンの光を、前記遮光部に投影することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。

【請求項6】

前記露光部が、複数並んだライン状の連続的第１パターン要素と、複数並んだライン状の連続的第２パターン要素とによって構成さる交差状パターンの光を、前記遮光部に投影し、
前記第１パターン要素および前記第２パターン要素のライン幅が、それぞれ、前記第１スリットのスリット幅および前記第２スリットのスリット幅より小さいことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。

【請求項7】

複数の第１スリットと、複数の第２スリットとが、主走査方向に沿って、それぞれまとまって、順に並び、
連続的第１パターン要素の並び距離間隔が、前記第１スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応し、前記連続的第２パターン要素の並び距離間隔が、前記第２スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応していることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。

【請求項8】

前記第１および第２パターン要素の離散的サブパターンが、円状または矩形状パターンによって構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置。

【請求項9】

副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを主走査方向に並べた遮光部に対し、位置検出パターンの光を投影し
位置検出パターンの光を主走査方向に走査させたときに、前記第１、第２スリットを透過する光を受光する受光部から出力される信号に基づいて、露光位置を検出する露光方法であって、
前記第１スリットに平行な連続的又は離散的第１パターン要素と、前記第２スリットに平行な連続的又は離散的第２パターン要素とによって構成され、前記第１パターン要素と前記第２パターン要素の一部が共有されている位置検出パターンの光を、前記遮光部に投影することを特徴とする露光方法。

【請求項10】

副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを形成した遮光部を備え、
位置検出パターンの光を前記遮光部に対して走査させたとき、前記第１、第２スリットそれぞれに平行なサブパターンで構成される位置検出パターンが、前記第１、第２スリットを順に通過可能であることを特徴とする露光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光装置に関し、特に、基板等に投影されるパターンの位置検出に関する。

【背景技術】

【0002】

マスクレス露光装置では、基板が搭載されるステージを走査方向に沿って移動させながら、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などの光変調素子アレイによってパターン光を基板に投影する。そこでは、ステージに載せられた基板上における投影エリア（露光エリア）の位置を検出し、その位置に応じたパターン光を投影するように、２次元状に配列されたマイクロミラーなど光変調素子を制御する。

【0003】

微細パターンを形成する場合、基板の位置を正確に検出し、パターン光を位置ずれなく投影する必要がある。しかしながら、ＤＭＤの温度変化などに起因して、パターン光の投影位置にずれが生じ、パターン形成位置に誤差が生じることがある。

【0004】

これを防ぐため、基板を搭載するテーブルなどにスリットを形成し、スリットを透過する光を受光して露光位置のずれを検出する。テーブルを移動させながら所定の位置検出用のパターン像を投影することによって、時系列的に光量を検出し、光量から算出される露光位置と、基準となる露光位置との差に基づいて、露光データの補正、あるいは取付位置調整などを行う。

【0005】

露光位置の２次元座標を検出する場合、２つの走査領域を設けて異なるスリットを形成し、スリットに合わせたパターン像を別々に投影する方法が知られている（特許文献１参照）。そこでは、一方の走査領域に対して副走査方向に平行なスリットを形成し、そのスリットに平行なパターンを投影する。他方の走査領域には、副走査方向に対して傾斜するスリットを形成し、その傾斜スリットに平行なパターンを投影する。

【0006】

また、露光対象エリア内の様々な箇所における露光位置を検出するため、折れ線状スリットを副走査方向に並べ、スポット状のパターン光を走査させる方法が知られている（特許文献２参照）。そこでは、対となる折れ線スリットを通過するパターン光から検出される光量に基づいて、露光位置を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１５－１４２０３６号公報

【文献】特開２０１８－９１８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

パターンの微細化に伴い、露光対象エリアの中でより狭いエリアを設定し、そのエリアでの露光位置を精度よく検出することが要求される。しかしながら、特許文献１のように、２つの走査領域に異なるスリットを設ける検出方法では、狭いエリア設定とが難しい。一方、特許文献２のように、スポット状のパターンを投影する方法では、光量不足に起因して測定精度の低下の恐れがある。

【0009】

したがって、露光装置において、狭小なエリアでも露光位置を精度よく検出することが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の露光装置は、副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを主走査方向に並べた遮光部と、遮光部に対し、位置検出パターンの光を投影可能な露光部と、第１、第２スリットを透過する光を受光する受光部と、位置検出パターンの光を主走査方向に走査させたときに受光部から出力される信号に基づいて、露光位置を検出する検出部とを備える。例えば、副走査方向に関して対称的な第１、第２スリット部を形成することが可能である。また、複数の第１スリットと、複数の第２スリットとが、主走査方向に沿って、それぞれまとまって、順に並べるように構成することも可能である。

【0011】

そして露光部は、第１スリットに平行な連続的又は離散的第１パターン要素と、第２スリットに平行な連続的又は離散的第２パターン要素とによって構成され、第１パターン要素と第２パターン要素の一部が共有されている位置検出パターンの光を、遮光部に投影することができる。

【0012】

位置検出パターンの光は、第１、第２スリットの形状、サイズ、配置、数などに従って様々な形状の位置検出パターンを構成することが可能であり、離散的な、あるいは連続的な第１、第２のパターン要素で構成することができる。例えば、露光部は、第１パターン要素と第２パターン要素とが互いに交差する交差状パターンの光を、位置検出パターンの光として遮光部に投影することができる。

【0013】

離散的な交差状パターンの光として、露光部は、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第１パターン要素と、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第２パターン要素とによって構成され、第１パターン要素および第２パターン要素の中心あるいは中心付近に位置サブパターンが共有されている交差状パターンの光を、遮光部に投影することができる。例えば、第１および第２パターン要素の離散的サブパターンが、円状または矩形状パターンを投影することができる。

【0014】

特に、露光部は、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第１パターン要素と、所定間隔空けて並ぶ複数のサブパターンで構成される離散的第２パターン要素とによって構成され、第１パターン要素および第２パターン要素の中心あるいは中心付近に位置サブパターンが共有されている交差状パターンの光を、遮光部に投影することができる。

【0015】

このような交差状パターンの光を投影する場合、第１パターン要素の隣り合うサブパターンの距離間隔が、第１スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応し、第２パターン要素の隣り合うサブパターンの距離間隔が、第２スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応しているパターン光を形成することが可能である。

【0016】

一方、連続的な第１パターン、第２パターン要素の位置検出パターンの光を投影する場合、露光部は、ライン状の連続的第１パターン要素と、ライン状の連続的第２パターン要素とによって構成される交差状パターンの光を、遮光部に投影することも可能である。例えば、露光部は、複数並んだライン状の連続的第１パターン要素と、複数並んだライン状の連続的第２パターン要素とによって構成さる交差状パターンの光を、遮光部に投影し、第１パターン要素および第２パターン要素のライン幅が、それぞれ、第１スリットのスリット幅および第２スリットのスリット幅より小さくなるように交差状パターンの光を投影すればよい。

【0017】

特に、連続的第１パターン要素の並び距離間隔が、第１スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応し、連続的第２パターン要素の並び距離間隔が、第２スリットの距離間隔およびスリット幅の長さに対応しているような交差状パターンの光を投影することができる。

【0018】

本発明の他の態様である露光方法は、副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを主走査方向に並べた遮光部に対し、位置検出パターンの光を投影し、位置検出パターンの光を主走査方向に走査させたときに、第１、第２スリットを透過する光を受光する受光部から出力される信号に基づいて、露光位置を検出する露光方法であって、第１スリットに平行な連続的又は離散的第１パターン要素と、第２スリットに平行な連続的又は離散的第２パターン要素とによって構成され、第１パターン要素と第２パターン要素の一部が共有されている位置検出パターンの光を、遮光部に投影する。

【0019】

本発明の他の態様である露光装置は、副走査方向に対して正負逆の傾斜角度をもつ第１、第２スリットを形成した遮光部を備え、位置検出パターンの光を遮光部に対して走査させたとき、第１、第２スリットそれぞれに平行なサブパターンで構成される位置検出パターンが、第１、第２スリットを順に通過可能である。例えば、副走査方向などの特定の方向に沿って対称的な第１、第２スリットを形成することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、露光装置において、狭小なエリアでも露光位置を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１の実施形態である露光装置のブロック図である。

【図2】遮光部の一部を示した平面図である。

【図3】位置検出パターンを示した図である。

【図4】位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２を通過するときの図である。

【図5】位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２を通過するときにフォトセンサＰＤで検出される光量時系列分布を示したグラフである。

【図6】スリットの露光位置ずれを示した図である。

【図7】第２の実施形態における位置検出パターンを示した図である。

【図8】第２の実施形態における、位置検出パターンが第２スリットＳＵ２を通過するときの状態を示した図である。

【図9】第３の実施形態における位置検出パターンを示した図である。

【図10】第３の実施形態における、位置検出パターンＰＴ”が第２スリットＳＵ２を通過するときの図である。

【図11】第３の実施形態における、位置検出パターンＰＴ”が第２スリットＳＵ２を通過するときにフォトセンサＰＤで検出される光量時系列分布を示したグラフである。

【図12】位置検出パターンの変形例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0023】

図１は、第１の実施形態である露光装置のブロック図である。

【0024】

露光装置（描画装置）１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布、あるいは貼り付けた基板Ｗへ光を照射することによってパターンを形成するマスクレス露光装置であり、基板Ｗを搭載するステージ１２が走査方向に沿って移動可能に設置されている。ステージ駆動機構１５は、主走査方向Ｘ、副走査方向Ｙに沿ってステージ１２を移動させることができる。

【0025】

露光装置１０は、パターン光を投影する複数の露光ヘッドを備えており（ここでは１つの露光ヘッド１８のみ図示）、露光ヘッド１８は、ＤＭＤ２２、照明光学系、結像光学系（いずれも図示せず）を備える。光源２０は、例えば放電ランプ（図示せず）によって構成され、光源駆動部２１によって駆動される。

【0026】

ベクタデータなどで構成されるＣＡＤ／ＣＡＭデータが露光装置１０へ入力されると、ベクタデータがラスタ変換回路２６に送られ、ベクタデータがラスタデータに変換される。生成されたラスタデータは、バッファメモリ（図示せず）に一時的に格納された後、ＤＭＤ駆動回路２４へ送られる。

【0027】

ＤＭＤ２２は、微小マイクロミラーを２次元配列させた光変調素子アレイであって、各マイクロミラーは、姿勢を変化させることによって光の反射方向を選択的に切り替える。ＤＭＤ駆動回路２４によって各ミラーが姿勢制御されることにより、パターンに応じた光が、結像光学系を通じて基板Ｗの表面に投影される。

【0028】

ステージ駆動機構１５は、不図示のリニアエンコーダを備え、コントローラ３０から送られてくる制御信号に従ってステージ１２を移動させるとともに、ステージ１２の位置を測定してコントローラ３０にフィードバックする。

【0029】

位置検出部２８は、ステージ１２の端部付近に設置されており、フォトセンサＰＤおよび不図示のパルス信号発生部を備える。フォトセンサＰＤは、ここでは単一のセンサによって構成される。位置検出部２８の上方には、部分的に光を通す遮光部４０が設けられている。位置算出部２７は、位置検出部２８から送られてくる信号に基づき、露光位置、すなわち露光ヘッド１８に対する基板Ｗ（ステージ１２）の位置を算出する。

【0030】

露光動作中、ステージ１２は、主走査方向Ｘに沿って一定速度で移動する。ＤＭＤ２２全体による投影エリア（以下、露光エリアという）は、基板Ｗの移動に伴って基板Ｗ上を相対的に移動する。露光動作は所定の露光ピッチに従って行なわれ、露光ピッチに合わせてマイクロミラーがパターン光を投影するように制御される。

【0031】

ＤＭＤ２２の各マイクロミラーの制御タイミングを露光エリアの相対位置に従って調整することにより、露光エリアの位置に描くべきパターンの光が順次投影される。そして、露光ヘッド１８を含めた複数の露光ヘッドにより基板Ｗ全体を描画することによって、基板Ｗ全体にパターンが形成される。露光方式としては、一定速度で移動する連続移動方式だけでなく、間欠的に移動するステップ＆リピートも可能である。また、露光ショット時の投影エリアを部分的に重ねる多重露光（オーバラップ露光）も可能である。

【0032】

露光動作を始める前段階などでは、パターンを正確な位置に形成するため、露光開始位置に関する補正処理が行われる。具体的には、ステージ１２を一定速度で移動させながら位置検出用のパターンの光を遮光部４０上で走査させる。コントローラ３０は、位置算出部２７から送られてくる露光位置情報に基づき、露光開始位置を補正する。

【0033】

以下、図２～６を用いて、露光位置の検出および補正について説明する。

【0034】

図２は、遮光部の一部を示した平面図である。図３は、位置検出パターンを示した図である。

【0035】

遮光部４０のスリットエリアＳＴには、スリットＳＵが主走査方向Ｘに沿って形成されている。遮光部４０は、フォトセンサＰＤの受光面と基板Ｗの描画面に並行であり、位置検出パターンの光がスリットエリアＳＴ上を通過するように、ステージ１２が移動する。

【0036】

スリットＳＵは、それぞれ複数（ここではともに１５個）のスリットから成る第１スリットＳＵ１と第２スリットＳＵ２とから構成され、所定のピッチ間隔で並んでいる。第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２は、副走査方向Ｙに関してそれぞれθ１、θ２だけ傾斜している。

【0037】

第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２は、位置検出パターンの光を主走査方向Ｘに沿って走査させたとき、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２を順に通過するように、同一走査ラインに沿って形成されている。また、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２は、副走査方向Ｙに関して対称的（線対称）となるように、副走査方向Ｙに対して正負逆の傾斜角度θ１、θ２をもつ。ここでは、副走査方向Ｙに対して同じ傾斜角度（｜θ１｜＝｜θ２｜）であり、±４５°に定められている。またピッチ間隔およびスリット幅Ｌも等しくなるように定められている。

【0038】

図３に示す位置検出パターンＰＴは、５つの矩形状パターン（以下、サブパターンという）から構成され、互いに所定間隔離れている。位置検出パターンＰＴは、中心部に位置するサブパターン（以下、中心サブパターンともいう）ＰＴ１と、第１スリットＳＵ１に平行な方向に沿って中心サブパターンＰＴ１の両側に位置する２つのサブパターンＰＴ２、ＰＴ３と、第２スリットＳＵ２に平行な方向に沿って中心サブパターンＰＴ１の両側に位置する２つのサブパターンＰＴ４、ＰＴ５とから成る。

【0039】

本実施形態では、位置検出パターンＰＴは、中心サブパターンＰＴ１を中心として主走査方向Ｘ、副走査方向Ｙに関して対称となるように、５つのサブパターンＰＴ１～ＰＴ５を配置した離散的なＸ型のパターンとして構成される。別の言い方をすれば、第１スリットＳ１の方向に沿って並ぶサブパターンＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３を第１パターン要素ＰＥ１とし、第２スリットＳ２の方向に沿って並ぶサブパターンＰＴ４、ＰＴ１、ＰＴ５を第２パターン要素ＰＥ２とした場合、位置検出パターンＰＴは、第１パターン要素ＰＥ１、第２パターン要素ＰＥ２が中心部で直交するとともに、中心サブパターンＰＴ１を共有している交差状パターンとて構成される。

【0040】

サブパターンＰＴ１～ＰＴ５の矩形サイズはいずれも等しく、ここでは１辺の長さＤの正方形パターンで構成されている。また、第１スリットＳＵ１に沿った第１のパターン要素ＰＥ１において、互いに隣り合うサブパターンＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３の距離間隔は互に等しく（ＤＡ１）、第１スリットＳＵ１に沿った第２パターン要素ＰＥ２も、サブパターンＰＴ４、ＰＴ１、ＰＴ５の互いの距離間隔は等しい（ＤＡ１）。

【0041】

図４は、位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２を通過するときの図である。図５は、位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２を通過するときにフォトセンサＰＤで検出される光量時系列分布を示したグラフである。

【0042】

サブパターンＰＴ１～ＰＴ５の辺の長さＤ（サイズ）は、第２スリットＳＵ２のスリット幅Ｌよりも大きく、隣り合うスリット距離間隔Ｍよりも小さい。また、サブパターンＰＴ１～ＰＴ５の隣り合う距離間隔ＤＡも、スリット幅Ｌより大きい。また、サブパターンＰＴ１～ＰＴ５のピッチ間隔Ｐは、隣り合うスリット距離間隔Ｍとスリット幅Ｌの長さに対応している。ただし、ピッチ間隔Ｐは、ここでは第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２の方向に沿って表している。

【0043】

ここでのスリット幅Ｌは、ＤＭＤ２２の１つの微小マイクロミラーの露光エリアサイズ（セルサイズともいう）よりも大きく、ステージ移動方向すなわち主走査方向に関してもおおきい（例えば、２倍の幅を有するように構成することができる）。サブパターンＰＴ１～ＰＴ５は、いずれも所定数の塊部分の微小マイクロミラーによって形成されるパターンであるが、位置検出パターンＰＴが第１スリットＵＳ１、第２スリットＳＵ２を通過するとき、そのスリット幅Ｌを通過して検出される光量は、主走査方向に関して複数の微小マイクロミラーからの光に基づいている。

【0044】

このようなサイズおよびスリットとの配置間隔をもつ位置検出パターンＰＴが、ある特定の第２スリットＳＵを通過するとき、第１パターン要素ＰＥ１のサブパターンＰＴ２が最初に第２スリットＳＵを通過する。そして、中心サブパターンＰＴ１を含む第２パターン要素ＰＥ２がそのスリットを通過し、最後に第１パターン要素ＰＥ１のサブパターンＰＴ３が通過する。

【0045】

図４の上段には、位置検出パターンＰＴが遮光部４０の第２スリットＳＵ２から外れた位置にあって、それぞれ次の第２スリットＳＵ２へ進む直前の状態を示している。一方、図４の下段には、位置検出パターンＰＴのサブパターンＰＴ１～ＰＴ５が、それぞれ第２スリットＳＵ２を通過中であって、中間地点にある状態を示している。

【0046】

上述したように、サブパターンＰＴ１～ＰＴ５の長さＤが、スリット幅Ｌより大きく、距離間隔Ｍよりも小さいため、サブパターンＰＴ１～ＰＴ５がそれぞれ対応する第２スリットＳＵ２を通過する間、フォトセンサＰＤでは光量が常時検出される。その一方で、隣り合う第２スリットＳＵ２に一部パターンが入り込むことがない。

【0047】

上述したように、フォトセンサＰＤのサイズは、スリットエリアＳＴより大きい。そのため、位置検出パターンＰＴが所定の第２スリットＳＵ２を通過するとき、図５に示すような光量時系列分布が得られる。図５の光量時系列分布（Ａ）は、位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２のうち最上段のスリットを通過するときにフォトセンサＰＤが検出する光量時系列分布を表し、光量時系列分布（Ｂ）は、位置検出パターンＰＴが第２スリットＳＵ２の上位２段を通過するときの光量時系列分布を表す。そして、光量時系列分布（Ｃ）は、位置検出パターンＰＴが上位３段の第２スリットＳＵ２を通過するときの光量時系列分布を表す。

【0048】

以降、位置検出パターンＰＴが所定の第２スリットＳＵ２が通過する間、サブパターンＰＴ１～ＰＴ５がそれぞれ対応スリットを通過することによって、フォトセンサＰＤは光量時系列分布（Ｄ）を検出し続ける。ここでは、光量信号の立ち上がりと立下りにおいて閾値を跨いだときの位置平均を、スリット位置として検出する。位置検出パターンＰＴが第１スリットＳＵ１を通過するときも、同様の光量時系列分布が得られる。

【0049】

露光ヘッドの組付け誤差などが生じている場合、測定されるスリット位置とあらかじめ定められた基準スリット位置との間にずれが生じる。これは、本来測定されるべきタイミングで位置検出パターンＰＴの光がスリットを通過してないことを示す。そこで、測定されたスリット位置、すなわち露光位置と基準となる露光位置との差を、ずれ量として検出する。

【0050】

なお、上記説明した光量時系列分布に基づくずれ量検出の方法は、例えば特開２０１５－１４２０３６号公報に示すように、主走査方向に沿った光強度分布／光量分布と、センサ検出による時系列的な光量分布とがともに略ガウス分布となって相関関係をもつことを前提とするずれ量検出であり、スリット幅ＬよりもサブパターンＰＴ１～ＰＴ５の幅Ｄを十分大きく定めることでずれ検出精度を向上させることができる。

【0051】

図６は、スリットの露光位置ずれを示した図である。ここでは、位置検出パターンＰＴを１つのサブパターンＰＴ１によって構成されるパターンに単純化して、第１スリットＳＵ１および第２スリットＳＵ２の露光位置ずれ算出の一例を説明する。

【0052】

スリット位置にずれが生じる場合、主走査方向Ｘに沿ったサブパターンＰＴ１の位置ずれ量ｄｘは、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２それぞれにおいてそのまま測定される。一方、副走査方向Ｙに沿ったサブパターンＰＴ１のずれ量は、スリット傾斜角度が４５°であることから、第１スリットＳＵ１では主走査方向Ｘに沿った変位量ｄｘと等しく、第２スリットＳＵ２では、反対方向（ベクトルが逆向き）の変位量－ｄｘとして求められる。
よって、ＳＵ１の測定値ｄ１とＳＵ２の測定値ｄ２は、以下の式で表される。

ｄ１＝ｄｘ+ｄｙ ｄ２＝ｄｘ-ｄｙ・・・・（１）

【0053】

そのため、第１スリットＳＵ１と第２スリットＳＵ２に対し、主走査方向Ｘに沿ったスリット位置ずれ量ｄｘ、副走査方向Ｙに沿ったスリット位置ずれ量ｄｙは、（１）式より求められた以下の（２）式によって求められる。ここでは、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２の２本のスリットのみがある場合を例示しているが、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２がそれぞれ複数のスリットで構成される場合であっても、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２それぞれの各スリットのｄｘとｄｙを測定し、それぞれ平均値を算出することで平均ｄｘと平均ｄｙを求め、式に当てはめることが可能である。

ｄｘ＝（ｄ１＋ｄ２）／２ ｄｙ＝（ｄ１－ｄ２）／２ ・・・（２）

【0054】

以上、位置検出パターンＰＴを１つのサブパターンＰＴとして単純化した場合のスリット位置ずれの算出を説明したが、実際には、図４、５に示す位置検出パターンＰＴのスリット通過によって得られる光量時系列分布から、上記（２）式に基づいてスリット位置ずれ量が算出される。したがって、本実施形態における露光位置のずれ量算出方法は、特定の微小マイクロミラーを点灯させてそのセルパターンの位置情報やスリット位置通過時のスリット位置情報を検出する機能をもつことなく、光量時系列分布から露光位置のずれ量を算出しているものといえる。

【0055】

なお、第１スリットＳＵ１、ＳＵ２が傾斜角度４５°以外の傾斜角度で形成されている場合にも、tangentθを考慮することによって、スリット位置のずれを算出することができる。また、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２が、副走査方向Ｙに関して対称的でなくてもよく、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２を異なる傾斜角度に設定する、あるいは、第１スリットＳＵ１、ＳＵ２を交互に並べることも可能である。なお、スリットＳＵ１とＳＵ２のいずれもが主走査方向と平行にならないようにする、あるいは、ＳＵ１とＳＵ２の少なくとも一方が、副走査方向と平行にならないようにすればよい。

【0056】

このように本実施形態によれば、露光装置１０は、主走査方向Ｘに沿って並ぶ第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２を設けた遮光部４０を備え、正方形状のサブパターンＰＴ１～ＰＴ５を配置したＸ型の離散的位置検出パターンＰＴの光を、遮光部４０の第１、第２スリットＳＵ１、ＳＵ２に対して主走査方向Ｘに沿って走査させる。

【0057】

正負逆で副走査方向Ｙに関して線対称であって、主走査方向Ｘに関して同一走査ラインに並ぶ第１スリットＳＵ１、ＳＵ２を形成し、第１スリットＳＵ１、ＳＵ２に平行な第１パターン要素ＰＥ１、第２パターン要素ＰＥ２から成る位置検出パターンＰＴを走査させることにより、副走査方向Ｙに関して狭小なスリットエリアＳＴを形成することができ、また、一度の走査で露光位置を検出することができる。

【0058】

また、離散的に並ぶサブパターンＰＴ１～ＰＴ５によって位置検出パターンＰＴ５を形成し、光量が検出できない期間を設けるように、サイズおよび距離間隔を設定することによって、光量最大値を検出するときにフォトセンサＰＤのフルレンジを用いて光量検出することができる。フルレンジによる光量検出によって、光量時系列分布の立ち上がり、立下りが急峻となり、検出精度が向上する。

【0059】

なお、５個以外のサブパターンによって離散的な位置検出パターンＰＴを検出することも可能であるが、閾値を最大光量の半値に設定したときに誤った光量検出されることを防ぐため、奇数個に設定するのが良い。

【0060】

次に、図７、８を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、位置検出パターンが連続的な棒状パターン要素から構成される。

【0061】

図７は、第２の実施形態における位置検出パターンを示した図である。位置検出パターンＰＴ’は、棒状の第１、第２パターン要素ＰＥ’１、ＰＥ’２を、対称性をもたせるように中心部で交差させたＸ型パターンとして構成されている。位置検出パターンＰＴ’は、第１の実施形態で示したサブパターンＰＴ１～ＰＴ５から成る離散的な位置検出パターンＰＴに対し、隣り合うサブパターンの隙間をなくしたパターン形状に相当する。

【0062】

図８は、第２の実施形態における、位置検出パターンが第２スリットＳＵ２を通過するときの状態を示した図である。連続的パターン要素ＰＥ’１、ＰＥ’２から成る位置検出パターンＰＴ’においても、第１の実施形態と同様の光量時系列分布が得られる。したがって、第１の実施形態と同じようにスリットの位置（露光位置）を算出することができる。ただし、第１、第２パターン要素ＰＥ’１、ＰＥ’２の長さＤ’は、第２パターン要素ＰＥ’２が第２スリットＳＵ２の中間位置にあるとき、第１パターン要素Ｐ’１の両端が隣り合う第２スリットＳＵ２と重なるように、定められている。

【0063】

次に、図９～１１を用いて、第３の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、位置検出パターンが細線のサブパターンから構成される。

【0064】

図９は、第３の実施形態における位置検出パターンを示した図である。位置検出パターンＰＴ”は、棒状のサブパターンＰＴ”１～ＰＴ”３から成る第１パターン要素ＰＥ’１と、棒状のサブパターンＰＴ”４～ＰＴ”６から成る第２パターン要素ＰＥ’１から構成される。サブパターンＰＴ”２は、両隣りのサブパターンＰＴ”１、ＰＴ”３よりも長く、第１パターン要素ＰＥ”１は、サブパターンＰＴ”２に関して対称的（線対称）である。第２パターン要素ＰＥ”２についても同様に、サブパターンＰＴ”５が両隣りのサブパターンＰＴ”４、ＰＴ”６よりも長く、対称的配置になっている。

【0065】

位置検出パターンＰＴ”は、サブパターンＰＴ”２、ＰＴ”５がそれぞれ中心部で交差した、主走査方向Ｘに関して対称的パターンであり、サブパターンＰＴ”１～ＰＴ”６の幅Ｄ’は、スリット幅Ｌより短い。サブパターンＰＴ”１～ＰＴ”３のピッチ間隔Ｐ”は、スリット距離間隔Ｍとスリット幅Ｌの長さに対応している。

【0066】

図１０は、第３の実施形態における、位置検出パターンＰＴ”が第２スリットＳＵ２を通過するときの図である。図１１は、第３の実施形態における、位置検出パターンＰＴ”が第２スリットＳＵ２を通過するときにフォトセンサＰＤで検出される光量時系列分布を示したグラフである。

【0067】

第３の実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様の光量時系列分布が得られるが、サブパターンＰＴ”１～ＰＴ”６の幅Ｄ’が細線であって、スリット幅Ｌと比べて短いため、光量時系列分布の立ち上がり、立下りがより急峻となる。そのため、スリット位置を精度よく検出することができる。

【0068】

以上、第１～第３の実施形態では、離散的あるいは連続的なサブパターンで構成される交差状の位置検出パターンを例示したが、それ以外の構成も可能であり、第１スリットＳＵ１、第２スリットＳＵ２にそれぞれ平行な第１パターン要素、第２パターン要素から成り、パターン一部を、中心部あるいはそれ以外の部分で共有化した位置検出パターンを構成すればよい。

【0069】

図１２は、位置検出パターンの変形例を示した図である。図１２（Ａ）～（Ｆ）に示すように、Ｔ字型やドット状のサブパターンで構成することも可能であり、また、連続的サブパターンと離散的サブパターンを組み合わせることも可能である。露光装置１０がＤＭＤ２２を備えたマスクレス露光装置であるため、様々な位置検出パターンの光を投影することができる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 露光装置
２２ ＤＭＤ（光変調素子アレイ）
２７ 位置算出部
２８ 位置検出部（測光部）
３０ コントローラ（露光制御部）
４０ 遮光部
ＰＤ フォトセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】