JP4487700B2 - Proximity exposure equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイ等の基板上にマスクのパターンを近接(プロキシミティ)露光転写するのに好適な近接露光装置に関する。 The present invention relates to a proximity exposure apparatus suitable for proximity exposure transfer of a mask pattern onto a substrate such as a large flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display.
近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板(被露光材)を近接露光装置の基板ステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させて両者のすき間を例えば数10μm〜数100μmにし、次いで、マスクの基板から離間する側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより該基板上に該マスクに描かれたパターンを露光転写するようにしたものである。 In proximity exposure, a translucent substrate (material to be exposed) coated with a photosensitive agent on the surface is held on the substrate stage of the proximity exposure apparatus, and the substrate is brought close to the mask held on the mask holding frame of the mask stage. Then, the gap between the two is set to several tens μm to several hundreds μm, for example, and then the exposure light is irradiated toward the mask by the irradiation device from the side away from the substrate of the mask. The pattern is exposed and transferred.
ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。
このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、基板ステージをマスクに対して例えばY軸方向に相対的にステップ移動させて各ステップ毎にマスクを基板に近接して対向配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が多く用いられている。
By the way, in proximity exposure, there is a method in which the mask is made the same size as the substrate and is exposed in a lump. However, in such a method, when the mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, the mask becomes large and the mask is exposed. This causes problems in terms of the influence on the pattern accuracy due to the bending of the pattern and the cost.
For these reasons, conventionally, when a mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, a mask smaller than the substrate is used, and the substrate stage is moved stepwise relative to the mask, for example, in the Y-axis direction. The so-called stepwise proximity exposure system that irradiates the pattern exposure light in a state in which the mask is placed close to the substrate at each step, thereby exposing and transferring a plurality of patterns drawn on the mask onto the substrate. Is often used.
具体的には、例えば2ステップ露光の場合は、まず、一枚目の基板を基板ステージ上に搬送して露光位置に保持し、次に、基板上方に対向配置されたマスクの下面と基板の上面とのすき間量をギャップセンサで計測して該計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた目標値となるように基板ステージを上下微動させ、次に、前記すき間量が目標値になった状態で照射手段から1ショット目の露光用の光をマスクに向けて照射して該マスクのパターンを基板に露光転写する。 Specifically, for example, in the case of two-step exposure, first, the first substrate is transported onto the substrate stage and held at the exposure position, and then the lower surface of the mask and the substrate disposed opposite to each other above the substrate. The gap amount with the upper surface is measured by a gap sensor, and the substrate stage is finely moved up and down so that the gap amount becomes a predetermined target value based on the measured value, and then the gap amount becomes the target value. In this state, the exposure light of the first shot is irradiated from the irradiation means toward the mask, and the pattern of the mask is exposed and transferred to the substrate.
なお、二層目以降の露光においては、前記すき間量が目標値になった状態でマスク側のアライメントマークと基板に露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段から1ショット目の露光用の光をマスクに向けて照射して該マスクのパターンを基板に露光転写する。
露光後、基板ステージを下方に微動させてマスクの下面と基板の上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、基板ステージをマスクに対して1ステップ量だけ送り、マスクの下面と基板の上面とのすき間量をギャップセンサで計測して該計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた目標値となるように基板ステージを上下微動させ、次に、前記すき間量が目標値になった状態で照射手段から2ショット目の露光用の光をマスクに向けて照射して該マスクのパターンを基板に露光転写する。
In the exposure for the second and subsequent layers, the alignment between the mask side alignment mark and the alignment mark exposed and transferred to the substrate is performed in a state where the gap amount has reached the target value. The exposure light of the first shot is irradiated from the irradiation means toward the mask, and the pattern of the mask is exposed and transferred to the substrate.
After the exposure, the substrate stage is slightly moved downward to increase the clearance between the lower surface of the mask and the upper surface of the substrate by a certain amount. In this state, the substrate stage is fed by one step relative to the mask, and the lower surface of the mask and the substrate The gap amount between the upper surface of the substrate and the upper surface of the substrate is measured by a gap sensor, and the substrate stage is finely moved up and down so that the gap amount becomes a predetermined target value based on the measured value.Then, the gap amount becomes the target value. In this state, the exposure light for the second shot is irradiated from the irradiation means toward the mask, and the mask pattern is exposed and transferred to the substrate.
なお、二層目以降の露光においては、前記すき間量が目標値になった状態でマスク側のアライメントマークと基板に露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段から2ショット目の露光用の光をマスクに向けて照射して該マスクのパターンを基板に露光転写する。
露光後、基板ステージを下方に微動させてマスクの下面と基板の上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、基板を装置外に搬送して一枚目の基板の露光を終了する。
一枚目の基板の露光が終了した後、二枚目の基板を基板ステージ上に搬送して露光位置に保持し、上記同様の工程でステップ露光を行う。
In the exposure for the second and subsequent layers, the alignment between the mask side alignment mark and the alignment mark exposed and transferred to the substrate is performed in a state where the gap amount has reached the target value. The exposure light of the second shot is irradiated from the irradiation means toward the mask, and the pattern of the mask is exposed and transferred to the substrate.
After the exposure, the substrate stage is slightly moved downward to increase the gap between the lower surface of the mask and the upper surface of the substrate by a certain amount. In this state, the substrate is transported outside the apparatus to complete the exposure of the first substrate. .
After the exposure of the first substrate is completed, the second substrate is transported onto the substrate stage and held at the exposure position, and step exposure is performed in the same process as described above.
しかしながら、上記従来の近接露光装置においては、マスクの下面と基板の上面とのすき間量をギャップセンサで計測して該計測値に基づいて前記すき間量が目標値となるように基板ステージを上下微動させる際に、最初は安全のため十分なすき間量をとり、センサによる計測が可能な位置になったかを判断する工程が必要であり、また、その後のすき間量調整の工程も計測、駆動の繰り返しで時間を要し、実際に前記すき間量が目標値に落ち着くまでには時間がかかる。このため、多数枚の大型基板上にマスクのパターンをステップ露光する場合にスループットが低下するという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、スループットの向上を図ることができる近接露光装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional proximity exposure apparatus described above, the gap amount between the lower surface of the mask and the upper surface of the substrate is measured by a gap sensor, and the substrate stage is finely moved up and down so that the gap amount becomes a target value based on the measured value. At the beginning, it is necessary to take a sufficient amount of clearance for safety, and to determine whether the sensor is in a position where measurement is possible. It takes time, and it takes time until the gap amount actually reaches the target value. For this reason, there is a problem that throughput is lowered when a mask pattern is step-exposed on a large number of large substrates.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a proximity exposure apparatus capable of improving the throughput.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、被露光材としての基板を保持する基板ステージと、露光すべきパターンを有するマスクを前記基板に対向させた状態で保持するマスクステージと、前記マスクと前記基板とのすき間量を計測するギャップセンサと、前記すき間量を調整すべく前記マスクステージと前記基板ステージとを相対移動させるすき間量調整手段と、前記すき間量が所定の目標値に調整された状態で前記マスクのパターンを前記基板に露光転写すべく露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段と備えた近接露光装置において、前記すき間量調整手段は、前記マスクのパターンを前記基板に対して露光転写を開始する際には、前記ギャップセンサの計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように前記マスクステージと前記基板ステージとを相対移動させると共に、該すき間量が前記第1の目標値に設定されたときの前記マスクステージ及び前記基板ステージのうちの移動側の高さ位置を検出してこれを第2の目標値として記憶し、第2の目標値が記憶された後に前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する際には、前記マスク及び前記基板ステージのうちの移動側の高さ位置が前記第2の目標値となるように前記マスクステージと前記基板ステージとを相対移動させることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記第2の目標値を記憶したときの前記基板の厚みと、前記第2の目標値に基づいて位置制御する前記基板の厚みとの板厚差を算出する板厚差算出手段を備え、該板厚差算出手段による板厚差の値を前記第2の目標値に付加することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a substrate stage that holds a substrate as an exposed material, and a mask stage that holds a mask having a pattern to be exposed while facing the substrate. A gap sensor for measuring a gap amount between the mask and the substrate, a gap amount adjusting means for relatively moving the mask stage and the substrate stage to adjust the gap amount, and the gap amount being a predetermined target value In the proximity exposure apparatus provided with irradiation means for irradiating light for exposure toward the mask so as to expose and transfer the pattern of the mask onto the substrate in a state adjusted to the gap amount, the gap amount adjusting means includes: when starting the exposure transfer for prior Symbol board pattern, a first goal the clearance amount based on the measurement values of the gap sensor is predetermined It causes relative movement between the substrate stage and the mask stage so that the height position of the movable one of said mask stage and said substrate stage when the amount of the gap is set to the first target value and stores the detected as the second target value, when exposing transferred before Symbol substrate a pattern of the mask after the second target value is stored, of said mask and said substrate stage the height position of the moving side is characterized by causing relative movement of said substrate stage and the mask stage so that the second target value.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the thickness of the substrate when the second target value is stored and the thickness of the substrate whose position is controlled based on the second target value A plate thickness difference calculating means for calculating a difference is provided, and a value of the plate thickness difference by the plate thickness difference calculating means is added to the second target value.
請求項1の発明では、ギャップセンサの計測値と第1の目標値との差を計算してその差が0となるようにマスクと基板ステージとを相対的に上下微動させるフィードバック制御を行ったときのマスクステージ及び基板ステージのうちの移動側の高さ位置を第2の目標値として記憶した後に基板Wの露光を行う際には、前記フィードバック制御を行う必要がなく、マスクステージ及び基板ステージのうちの移動側の高さ位置が第2の目標値となるように制御を行うだけでよいため、スループットの向上を図ることができる。
請求項2の発明では、請求項1の発明に加えて、第2の目標値を記憶したときの基板の厚さと第2の目標値に基づいて位置決めを行う基板の厚さとが相違する場合にも容易に対応することができる。
According to the first aspect of the present invention, feedback control is performed in which the difference between the measurement value of the gap sensor and the first target value is calculated and the mask and the substrate stage are finely moved up and down so that the difference becomes zero. When the exposure of the substrate W is performed after the moving height position of the mask stage and the substrate stage is stored as the second target value , the feedback control need not be performed, and the mask stage and the substrate stage since the height position of the movable out of need only perform control so as to have a second target value, it is possible to improve the throughput.
In the invention of
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例である近接露光装置を説明するための一部を破断した説明図、図2はギャップセンサの測定原理を説明するための説明図、図3は図1の矢印A方向から見た図、図4は板厚測定器の配置を説明するための図である。
本発明の実施の形態一例である近接露光装置は、図1に示すように、被露光材としての基板Wより小さいマスクMを用い、該マスクMをマスクステージ1のマスク保持枠25で保持すると共に、基板Wを基板ステージ2で保持し、この状態で基板ステージ2をマスクMに対してX軸方向とY軸方向の二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にマスクMと基板Wとを近接して対向配置した状態で、照射手段3からパターン露光用の光をマスクMに向けて照射することにより、マスクMのパターンを基板W上に露光転写するようにしたものである。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken explanatory view for explaining a proximity exposure apparatus as an example of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view for explaining a measurement principle of a gap sensor, and FIG. FIG. 4 is a view for explaining the arrangement of the plate thickness measuring instrument.
As shown in FIG. 1, a proximity exposure apparatus as an example of an embodiment of the present invention uses a mask M smaller than a substrate W as a material to be exposed, and holds the mask M with a
図1において符号4は装置ベース4であり、この装置ベース4上には基板ステージ2をX軸方向にステップ移動させるためのX軸ステージ送り機構5が設置され、X軸ステージ送り機構5のX軸送り台5a上には基板ステージ2をY軸方向にステップ移動させるためのY軸ステージ送り機構6が設置され、該Y軸ステージ送り機構6のY軸送り台6a上に基板ステージ2が設置されている。該基板ステージ2の上面には基板Wがワークチャック等で真空吸引された状態で保持されるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 4 denotes an apparatus base 4. An X-axis
Y軸ステージ送り機構6と基板ステージ2の間には、基板ステージ2の単純な上下動作を行う比較的粗い位置決め分解能であるが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置7と、上下粗動装置7と比べて高分解能で位置決め可能で基板ステージ2を上下に微動させてマスクMと基板Wとの対向面間のすき間を所定量に微調整する上下微動装置8が設置されている。
Between the Y-axis
上下粗動装置7は後述の微動ステージ6bに設けられた適宜の駆動機構により基板ステージ2を微動ステージ6bに対して上下動させる。符号14aは基板ステージ2の底面の4箇所に固定されたステージ粗動軸で、微動ステージ6bに固定された直動ベアリング14に係合し、微動ステージ6bに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置7は分解能は低くても繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。
The vertical
上下微動装置8は、Y軸送り台6aに固定された固定台9と、該固定台9にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール10とを備えており、該案内レール10に跨架されたスライダ11を介して案内レール10に沿って往復移動するスライド体12にはボールねじのナット(図示せず)が連結されると共に、該スライド体12の上端面は微動ステージ6bに固定されたフランジ12aに対して水平方向に摺動自在に接している。
The vertical
また、フランジ12aと固定台9とは図3に示すような板ばね15によって連結されている。この板ばね15は三枚の舌片16a,16b,16cを有しており、中央の舌片16bがフランジ12aに固定され、両側の舌片16a,16cが固定台9に固定されている。
従って、フランジ12aには水平面内(XY平面内)の移動は規制され、上下方向の微動及び微小な傾きの変化のみ許容される。なお、中央の舌片16bを固定台9に、両側の舌片16a,16cをフランジ12aに固定するようにしてもよい。
Further, the
Therefore, the
そして、固定台9に取り付けられたモータ17によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ11及びスライド体12が一体となって案内レール10に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ12aが上下微動する。このとき、フランジ12aの水平方向の変位は板ばね15の働きにより規制される。
この上下微動装置8は、Z軸送り台6aのY軸方向の一端側(図1の左端側)に1台、他端側に2台合計3台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置8は、後述するギャップセンサ31による複数箇所でのマスクMと基板Wとのすき間量の計測結果に基づき、3箇所のフランジ12aの高さを独立に微調整して基板ステージ2の高さ及び傾きを微調整できるので、マスクMと基板Wとのすき間を平行度良好に目標値とすることができる。
Then, when the screw shaft of the ball screw is rotationally driven by the
The vertical
また、Y軸送り台6a上には、基板ステージ2のY方向の位置を検出するY軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19と、基板ステージ2のX軸方向の位置を検出するX軸レーザ干渉計に対向するバーミラー(共に図示せず)とが設置されている。
Y軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19はY軸送り台6aの一側でX軸方向に沿って延びており、X軸レーザ干渉計に対向するバーミラーはY軸送り台6aの一端側でY軸方向に沿って延びている。
On the Y-
The
Y軸レーザ干渉計及びX軸レーザ干渉計はそれぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース4に支持されている。なお、Y軸レーザ干渉計18は、X軸方向に離間して2台設置されている。
2台のY軸レーザ干渉計18によりバーミラー19を介してY軸送り台6aひいては基板ステージ2のY軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。
The Y-axis laser interferometer and the X-axis laser interferometer are always arranged so as to face the corresponding bar mirrors and supported by the apparatus base 4. Two Y-
The two Y-
X軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してX軸送り台5aひいては基板ステージ2のX軸方向の位置を検出する。
ステップ送り時に得られる2つのY軸方向位置データ及びX軸方向位置データの検出信号を制御装置に出力し、制御装置がこの検出信号(実際の位置データ)と指令された位置データ(位置決めすべき位置のデータ)との差に基づいて補正量を算出して、その算出結果を後述するマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、該補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてX軸方向及びY軸方向の位置ずれ及びヨーイング誤差が補正され、マスクMが基板Wの露光すべき位置に正しく対向するようにアライメントされる。なお、前記制御装置は、後述するすき間調整等にも使用される。
The X-axis laser interferometer detects the position of the
Two Y-axis direction position data and X-axis direction position data detection signals obtained during step feed are output to the control device, and the control device outputs this detection signal (actual position data) and commanded position data (to be positioned) A correction amount is calculated on the basis of the difference from the position data), and the calculation result is output to a driving circuit of a mask position adjusting means (and vertical
なお、X軸レーザ干渉計、Y軸レーザ干渉計等は、主として、まだ全くパターンが形成されていない基板Wに対する露光(1層目の露光)の際に使用されるもので、1層目の露光が済んだ基板Wへの2層目以降の露光のための露光装置の場合は、これらを省略してもよいし、アライメントカメラと共に使用してもよい。
マスクステージ1は、略長方形状の枠体からなるマスクフレーム24と、該マスクフレーム24の中央部開口にすき間を介して挿入されてX,Y,θ方向(X,Y平面内)に移動可能に支持されたマスク保持枠25とを備えており、マスクフレーム24は装置ベース4から突設された支柱4aによって基板ステージ2の上方の定位置に保持されている。
The X-axis laser interferometer, the Y-axis laser interferometer, and the like are mainly used for exposure (first layer exposure) to the substrate W on which no pattern is formed yet. In the case of an exposure apparatus for exposure of the second and subsequent layers on the exposed substrate W, these may be omitted or used with an alignment camera.
The mask stage 1 can be moved in the X, Y, and θ directions (in the X, Y plane) by being inserted into a
マスク保持枠25の中央部開口の下面には内方に張り出すフランジ26が開口の全周に沿って設けられている。このフランジ26の下面に露光すべきパターンが描かれているマスクMが真空式吸着装置(図示せず)等を介して着脱自在に保持されるようになっている。
また、フランジ26の上方には、マスクMの下面と基板Wの上面との対向面間のすき間量を測定する手段としてのギャップセンサ31、及びマスクMの露光領域Rに設けられたアライメントマーク(図示せず)と、基板W側に一層目の露光で設けられたアライメントマーク(図示せず:二層目以降のアライメントに使用)又は基板ステージ2に設けられたアライメントマーク(図示せず)とを撮像する手段としてのアライメントカメラ30がそれぞれ移動可能に配置されている。
An inwardly extending
Further, above the
ギャップセンサ31は、図2に示すように、投光部31aからマスクMの下面と基板Wの上面にレーザー光を当て、各面での反射光を受光部(ラインセンサ)31bで受けてマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量を検出するものであり、フランジ26のY軸方向に沿う二辺の内側上方にY軸方向に互いに離間して2カ所ずつ、合計4箇所配置されている。
As shown in FIG. 2, the
これらの4個のギャップセンサ31による測定結果に基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクMと基板Wとの対向面間の平行度のずれ量を検出することができ、この検出ずれ量に応じて上述した互いに独立に駆動可能な3台の上下微動装置8によりマスクMと基板Wとの対向面間のすき間が所定の値となるようになっている。
Based on the measurement results of these four
ここで、この実施の形態では、上下微動装置8及び制御装置により本発明のすき間量調整手段を構成しており、このすき間量調整手段は、マスクMのパターンを一枚目の基板Wに露光転写する際には、ギャップセンサ31の計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように制御装置が上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させると共に、該すき間量が第1の目標値に設定されたときの基板ステージ2の高さを検出(上下微動装置8のモータ17の回転数等から例えばエンコーダ等により検出)してこれを第2の目標値として所定の記憶領域に記憶し、マスクMのパターンを二枚目以降の基板Wに露光転写する際には、基板ステージ2の高さが前記第2の目標値となるように制御装置が上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させる。
In this embodiment, the vertical
アライメントカメラ30はフランジ26のY軸方向に沿う二辺の各内側上方でY軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計2カ所配置されおり、これらの2個のアライメントカメラ30の画像データに基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクMと基板Wとの平面ずれ量を検出することができ、この検出平面ずれ量に応じてマスク位置調整手段がマスク保持枠25をX,Y,θ方向に移動させて該マスク保持枠25に保持されたマスクMの基板Wに対する向きを調整するようになっている。
The
マスク位置調整手段は、マスクフレーム24のX軸方向に沿う一辺に取り付けられたY軸方向駆動装置(図示せず)と、マスク保持枠25のY軸方向に沿う一辺に互いにY軸方向に離間して取り付けられた二台のX軸方向駆動装置(図示せず)とを備えており、Y軸方向駆動装置によりマスク保持枠25のY軸方向の調整を、二台のX軸方向駆動装置によりマスク保持枠25のX軸方向及びθ軸方向(Z軸まわりの揺動)の調整を行うようになっている。
The mask position adjusting means is spaced apart from each other in the Y-axis direction on one side along the Y-axis direction of the
なお、図1において符号28は、マスク保持枠25に保持されたマスクM上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで露光範囲を制限する遮光ブレードを有するマスキングアパーチャ機構である。
上記構成の近接露光装置を用いてステップ露光を行うには、まず、アライメントカメラ30で撮像された基板ステージ2側のアライメントマークとマスク保持枠25に保持されたマスクMの露光領域に設けられたアライメントマークとのずれ量に応じてマスク位置調整手段がマスク保持枠25を所定方向に移動させることでマスクMの向きを調整して基板ステージ2に対するマスクMの初期位置を合わせ、そのときのマスクMの姿勢(位置)を図示しない制御装置の記憶領域等に記憶しておく。
In FIG. 1,
In order to perform step exposure using the proximity exposure apparatus having the above configuration, first, the alignment mark on the
次に、一枚目の基板Wを基板ステージ2上に搬送して露光位置に保持し、この状態で基板Wの上方に対向配置されたマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量をギャップセンサ31で計測して該計測値に基づいて制御装置が前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させると共に該すき間量が第1の目標値に設定されたときの基板ステージ2の高さを検出してこれを1ショット目の第2の目標値として所定の記憶領域に記憶し、次に、前記すき間量が第1の目標値となった状態で照射手段3から1ショット目(一カ所目)の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。
Next, the first substrate W is transported onto the
なお、二層目以降の露光においては、前記すき間量が第1の目標値になった状態でマスクM側のアライメントマークと基板Wに露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段3から1ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。 In the exposure for the second and subsequent layers, the alignment (alignment) between the alignment mark on the mask M side and the alignment mark exposed and transferred to the substrate W is performed in a state where the gap amount has reached the first target value. After the alignment, the exposure light for the first shot is irradiated from the irradiation means 3 toward the mask M, and the pattern of the mask M is exposed and transferred to the substrate W.
露光後、制御装置が上下微動装置8(但し、高速化を図りたい場合や余裕を持ってすき間量を取りたい場合は、上下微動装置8の代わりに上下粗動装置7を用いるようにしてもよい。これは以降に述べる全ての基板ステージ2の下降工程とも同様である。)により基板ステージ2を下降させてマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態でX軸ステージ送り機構5又はY軸ステージ送り機構6で基板ステージ2をマスクMに対してX軸方向又はY軸方向に所定のステップ量だけ送り、2ショット目(2カ所目)の露光位置に位置決めする。
After the exposure, the control device may use the vertical fine motion device 8 (however, if it is desired to increase the speed or to provide a clearance with a margin, the vertical
このとき、X軸レーザ干渉計及び2台のY軸レーザ干渉計18による基板ステージ2のX軸方向及びY軸方向の位置データに基づき、X軸方向及びY軸方向の位置決め誤差及びヨーイング誤差(ステップ送り誤差)を取得し、該ステップ送り誤差と上記記憶領域に記憶されたマスクMの初期姿勢情報とに基づいて制御装置がステップ送り誤差に応じたマスクMの向きの補正量を算出し、この算出結果をマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてマスク保持枠25を介してマスクMの向きが調整される。
At this time, based on position data in the X-axis direction and the Y-axis direction of the
次に、マスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量をギャップセンサ31で計測して該計測値に基づいて制御装置が前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させると共に該すき間量が第1の目標値に設定されたときの基板ステージ2の高さを検出してこれを2ショット目の位置の第2の目標値として所定の記憶領域に記憶し、次に、前記すき間量が第1の目標値となった状態で照射手段3から2ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。なお、上記の基板ステージ2の下降時に、上下粗動装置7を使用した場合は、上下微動装置8によるすき間量調整に先立ち、上下粗動装置7により所定量だけ基板ステージ2をマスクMに近づけるようにしてもよい。以降述べる全てのすき間量の調整の場合も同様である。
Next, the gap amount between the lower surface of the mask M and the upper surface of the substrate W is measured by the
なお、二層目以降の露光においては、前記すき間量が第1の目標値になった状態でマスクM側のアライメントマークと基板Wに露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段3から2ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。以降同様に、所定のステップ露光を繰り返す。
全ての領域の露光終了後、制御装置が上下粗動装置7により基板ステージ2を下降させてマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、基板Wを装置外に搬送して一枚目の基板Wのステップ露光を終了する。
In the exposure for the second and subsequent layers, the alignment (alignment) between the alignment mark on the mask M side and the alignment mark exposed and transferred to the substrate W is performed in a state where the gap amount has reached the first target value. After the alignment is completed, the exposure light for the second shot is irradiated from the
After the exposure of all the regions is completed, the control device lowers the
一枚目の基板Wのステップ露光が終了した後、一枚目と同様の手順でマスクMの初期位置合わせを終了後、二枚目の基板Wを基板ステージ2上に搬送して露光位置に保持し、この状態で制御装置が基板ステージ2の高さが前記一枚目の基板Wの1ショット目の前記第2の目標値となるように上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させ、次に、前記基板ステージ2の高さが記憶領域に記憶された前記1ショット目の第2の目標値となった状態で照射手段3から1ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。
After the step exposure of the first substrate W is completed, the initial alignment of the mask M is completed in the same procedure as the first substrate, and then the second substrate W is transferred onto the
なお、二層目以降の露光においては、前記基板ステージ2の高さが1ショット目の第2の目標値となった状態でマスクM側のアライメントマークと基板Wに露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段3から1ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。
露光後、制御装置が上下微動装置8により基板ステージ2を下降させてマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態でX軸ステージ送り機構5又はY軸ステージ送り機構6で基板ステージ2をマスクMに対してX軸方向又はY軸方向に所定のステップ量だけ送る。
In the second and subsequent exposures, the alignment mark on the mask M side and the alignment mark exposed and transferred to the substrate W in a state where the height of the
After the exposure, the control device lowers the
このとき、X軸レーザ干渉計及び2台のY軸レーザ干渉計18による基板ステージ2のX軸方向及びY軸方向の位置データに基づき、X軸方向及びY軸方向の位置決め誤差及びヨーイング誤差(ステップ送り誤差)を取得し、該ステップ送り誤差と上記記憶領域に記憶されたマスクMの初期姿勢情報とに基づいて制御装置がステップ送り誤差に応じたマスクMの向きの補正量を算出し、この算出結果をマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてマスク保持枠25を介してマスクMの向きが調整される。
At this time, based on position data in the X-axis direction and the Y-axis direction of the
次に、制御装置が基板ステージ2の高さが前記一枚目の基板Wの記憶領域に記憶された2ショット目の前記第2の目標値となるように上下微動装置8を制御して基板ステージ2を上下微動させ、次に、前記基板ステージ2の高さが2ショット目の位置の第2の目標値となった状態で照射手段3から2ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。
Next, the control device controls the vertical
なお、二層目以降の露光においては、前記基板ステージ2の高さが第2の目標値となった状態でマスクM側のアライメントマークと基板Wに露光転写されたアライメントマークとの位置合わせ(アライメント)を行い、該アライメント終了後に照射手段3から2ショット目の露光用の光をマスクMに向けて照射して該マスクMのパターンを基板Wに露光転写する。以降同様に、所定のステップ露光を繰り返す。
In the exposure of the second and subsequent layers, the alignment of the alignment mark on the mask M side and the alignment mark exposed and transferred to the substrate W with the height of the
全ての領域の露光終了後、制御装置が上下微動装置8により基板ステージ2を下降させてマスクMの下面と基板Wの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、基板Wを装置外に搬送して二枚目の基板Wのステップ露光を終了する。
このようにこの実施の形態では、二枚目以降の基板Wの露光を行う際には、ギャップセンサ31の計測値と第1の目標値との差を計算してその差が0となるように基板ステージ2を上下微動装置8で上下微動させるフィードバック制御を行う必要がなく、基板ステージ2の高さが第2の目標値となるように上下微動装置8を制御するだけでよいため、スループットの向上を図ることができる。
After the exposure of all regions is completed, the control device lowers the
As described above, in this embodiment, when the second and subsequent substrates W are exposed, the difference between the measurement value of the
また、基板ステージ2をマスクMに対してX軸方向とY軸方向の二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光を照射することにより、マスクMの複数のパターンを基板W上に露光転写するようにしているので、より小さなマスクMで大きな基板Wへの露光を可能して低コスト化及びパターン精度の高精度化を図ることができ、更には、基板W上により多彩なパターンの作成を可能にすることができる。
Further, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、一枚目の基板Wの厚さと二枚目以降の基板Wの厚さとが同一の場合を想定して説明したが、一枚目の基板Wの厚さと二枚目以降の基板Wの厚さとが相違する場合の対処方法としては、例えば、一枚目の基板W及び二枚目以降の基板Wをそれぞれ基板ステージ2上に搬送する前に、例えば図4に示すように、装置外に設置された基板Wのプリアライメントのための基板プリアライメント装置50に基板Wの載置部の上方に位置するように一個以上(図では3個)の板厚測定器40を設け、該板厚測定器40によって基板Wの厚み(又は基板W上面の一定基準面からの高さ)を測定しておき、二枚目以降の基板Wの露光の際には、一枚目の基板Wの厚み(又は基板W上面の一定基準面からの高さ)の測定値と二枚目以降の基板Wの厚み(又は基板W上面の一定基準面からの高さ)の測定値との相対差を制御装置で算出してこの板厚の相対差の値を各ショット位置毎の前記第2の目標値に付加することで、一枚目の基板Wの厚さと二枚目以降の基板Wの厚さとが相違する場合にも容易に対応することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in the above embodiment, the case where the thickness of the first substrate W is the same as the thickness of the second and subsequent substrates W has been described. As a coping method when the thickness of the subsequent substrate W is different, for example, before the first substrate W and the second and subsequent substrates W are respectively transferred onto the
板厚測定器40としては、光学式等の非接触式のものや、電気マイクロメータのような接触子を有するもの等、各種のものを用いることができる。ここで、この例では、板厚測定器40及び制御装置によって本発明の板厚差検出手段を構成している。
また、上記実施の形態では、各ステージ送り機構の送り手段として、リニアガイドとボールねじを組合せたものを用いているが、必ずしもこれに限定する必要はなく、例えば、送り手段として、リニアモータ等を用いてもよい。
As the plate
In the above embodiment, a combination of a linear guide and a ball screw is used as the feeding means of each stage feeding mechanism. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, a linear motor or the like is used as the feeding means. May be used.
更に、上記実施の形態では、基板ステージ2をZ軸方向(上下方向)に移動可能な構成としたが、これに代えて、マスクステージ1をZ軸方向に移動可能な構成としても良い。 この場合、すき間量調整手段は、マスクMのパターンを一枚目の基板Wに露光転写する際には、ギャップセンサ31の計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように制御装置が上下微動装置8を制御してマスクステージ1を上下微動させると共に、該すき間量が第1の目標値に設定されたときのマスクステージ1の高さを検出してこれを第2の目標値として所定の記憶領域に記憶し、マスクMのパターンを二枚目以降の基板Wに露光転写する際には、マスクステージ1の高さが前記第2の目標値となるように制御装置がマスクステージ1を上下微動させる装置を制御する。
Further, in the above embodiment, the
更に、上記実施の形態では、基板ステージ2をマスクMに対して二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光を照射する場合を例に採ったが、これに限定されず、基板ステージ2をマスクMに対して一軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光を照射する場合、或いはステップ動作を伴わない一括露光方式の場合にも本発明を適用することができるのはいうまでもない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
1 マスクステージ
2 基板ステージ
3 照射手段
8 上下微動装置(すき間量調整手段)
W 基板
M マスク
25 マスク保持枠
31 ギャップセンサ
40 板厚測定器(板厚差算出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
W
Claims (2)
前記すき間量調整手段は、前記マスクのパターンを前記基板に対して露光転写を開始する際には、前記ギャップセンサの計測値に基づいて前記すき間量が予め定められた第1の目標値となるように前記マスクステージと前記基板ステージとを相対移動させると共に、該すき間量が前記第1の目標値に設定されたときの前記マスクステージ及び前記基板ステージのうちの移動側の高さ位置を検出してこれを第2の目標値として記憶し、第2の目標値が記憶された後に前記マスクのパターンを前記基板に露光転写する際には、前記マスクステージ及び前記基板ステージのうちの移動側の高さ位置が前記第2の目標値となるように前記マスクステージと前記基板ステージとを相対移動させることを特徴とする近接露光装置。 A substrate stage for holding a substrate as a material to be exposed; a mask stage for holding a mask having a pattern to be exposed facing the substrate; and a gap sensor for measuring a gap amount between the mask and the substrate; A gap amount adjusting means for relatively moving the mask stage and the substrate stage to adjust the gap amount, and exposing and transferring the mask pattern to the substrate in a state where the gap amount is adjusted to a predetermined target value. In a proximity exposure apparatus provided with irradiation means for irradiating light for exposure toward the mask as much as possible,
The clearance amount adjusting means, when starting the exposure transfer for the pattern of the mask before Symbol substrate, a first target value the clearance amount based on the measurement values of the gap sensor is predetermined together with the cause of the mask stage and said substrate stage relatively moving so that the height position of the movable one of said mask stage and said substrate stage when the amount of the gap is set to the first target value detects and stores it as the second target value, when exposing transferred before Symbol substrate a pattern of the mask after the second target value is stored, of said mask stage and said substrate stage proximity exposure apparatus, characterized in that the height position of the movable side relatively moves with the mask stage so that the second target value and the substrate stage.
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