JPS62200726A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、被露光体に原板上の°パターン１９、例えば
半導体回路を焼（＝Ｉける露光装置に関し、特に大画面
を分割焼きする分割露光形として好適な露光装置に関す
る。

［従来の技術の説明コ□ ミラープロジェクション方式の半゛導体焼付装置におい
ては、マスクと基板（またはウェハ）をキャリッジ上に
乗せこれを露光面上にスキャン移動させることにより画
面全体を露光している。

しかし、最近の傾向として、チップコストの低減を目的
としたウェハの大口径化や液晶ＴＶ用等の大型の液晶表
示板の製造のため、画面が大型化してくると、露光範囲
を大きくし、かつスキャン長を伸ばさなければならない
ことにより装置が大型化してくるという問題があった。

この対策として、画面を分割してスキャン焼きを複数回
に分けて行なうステップアンドスキャン焼方式が考えら
れている。

第３図は、このようなステップアンドスキャン形の露光
装置として本発明者等が先に提案したものの構成を示ず
。同図において、１は焼付パターンが形成されているフ
ォトマスク、２はマスク１を搭載してＸ、Ｙ、θ方向に
移動可能なマスクステージである。３は液晶表示板を製
造するために−その表面に多数の画素とこれらの画素の
オン・オフを制御するためのスイッチングトランジスタ
が通常のフォトリソグラフィの手順で形成されるガラス
基板で、対角線の長さが１４インチ程度の方形である。

４は基板３を保持してＸ、Ｙ、θ方向に移＋Ｊｊ可能な
基板ステージである。基板ステージ４のステップ移動は
不図示のレーｆ干渉計を用いた精密測長システムによっ
て制御される。５は凹面鏡と凸面鏡の組み合せからなる
周知のミラー投影系で、マスクステージ２によって所定
位置に７ライメントされたマスク１のパターン像を基板
３上へ等倍投影する。６は不図示の光電からの特定の波
長の光で露光位首にあるマスク１を照明する照明光学系
で、マスク上のパターンを介して基板３上の感光層を露
光することにより、マスク上のパターンを基板３に転写
可能とするためのものである。なお、投影系５の光軸は
照明系６の光軸と一致させである。

７はＹ方向（紙面に垂直な方向）に設けられた２つのガ
イドレール８に沿って移動可能なＬＡ８（リニアエアベ
アリング）で、一方はＸ方向（紙面の左右方向）、ｚ方
向（紙面の上下方向）拘束タイプ、他方は２方向拘束タ
イプである。９はマスクステージ２と基板ステージ４を
一定の関係で保持するホルダ（キャリッジ）で、ＬＡＢ
７に支持されることによりマスクステージ２上のマスク
１と基板ステージ４上の基板３とを一体的に移送可能と
している。

１１は各マスクを順次マスクステージ２へ搬送するため
のマスク搬送装置、１２は投影系５のピント面と基板３
の表面との間隔を検出するためのギＶツブセンサで、例
えばエアマイクロセンサや、基板３からの反射光で間隔
を検出する光電タイプのセンサである。１３は投影系５
、照明系６およびガイドレール８を一定の関係で取り付
けるための基台である。

同図の装置においては、基板３表面を例えば４つの被露
光領域に分割し、これらの被露光領域を基板ステージ４
のステップ移動によりマスク１および投影光学系５下の
露光領域に順番に送り込んで４回のマスクパターンの露
光を行ない、基板３の全面に液晶表示板のルーイヤ分の
パターンを焼付ける。そして、このステップアンドスキ
ャン焼きをより高速かつ高精度に行なう目的で、キャリ
ッジ９に基板ステージ４を搭載している。

ところで、この基板ステージ４は例えば４０Ｋ　Ｉｌｌ
程度と比較的重く、一方、キャリッジ９はマスク１と基
板３をスキャンさせる際、走行させる必要から軽量化が
要求され柔構造となり勝らであり、かつＬＡＢ７により
浮上されている。また、基板ステージ４自体もキャリッ
ジ９に搭載するために軽量化されており、剛性が小ざい
。従って、この装置において、基板３をステップ送りす
るために埴板３を搭載した基板ステージ４を移彷させる
と、キャリッジ９の変形、ＬＡＢ７への負荷の不均一に
よるキャリッジ９の姿勢変動、または基板ステージ４の
構造材の変形等により、基板ステージ４がヨーイングし
てマスク１と基板３との間にθ誤差が発生し、特に、フ
ァーストマスクにおいては、分割焼きした各パターン同
士で段差や重なりや逆に隙間が生じるという不都合があ
った。また、第２マスク以降であってもマスク１と基板
３との位置合せ時、θ誤差を補正するためθステージ駆
動の時間を要し、スルーブツト低下の原因となる。

なお、従来、このような移動ステージの位置を計測する
ためのＭ密測長系は、縮小投影光学系を用いたステッパ
と呼ばれる露光装置に見られるが、このステッパにおい
ては、レーザ光線反射用のスコＡ７はＸＹステージに取
り付けられていた。これは、ステップ送りによる被露光
体のヨーイングは、ステージのガイド等の機械１度によ
り定まるものであり、ガイド等の剛性や工作精度を上げ
ることにより防止すべきものと考えられていたためであ
る。

本発明者等は、前述の問題点に対処すべく、従来θおよ
びＸＹステージのうちＸＹステージ上に取付けられてい
たレーザ測艮用スコヤをθステージに取付け、かつこの
レーザ測長結果に基づいてＸＹステージを移動する際の
ヨーインクをθステージを駆動することにより補正する
手段を設け、これにより、ステージのヨーイングに起因
するパターンずれの防止を可能とした露光装置を案出し
先に出願したく特願昭６０−９０８９３号）。

しかし、この先願の露光装δにおいては、基板をθステ
ージに搭載する前の事前位置決めの回転方向の精度が悪
く、基板をマスクに位置合せするためθ方向に大きく回
転させた場合、レーザ光のスコヤでの反射光の向きが大
きくずれてしまいレーザ干渉計に戻らない事態（レーザ
エラー）が発生するという問題点があった。

［発明の目的１ 本発明は、前述の問題点に鑑み、露光装置において、上
記先願と同様に原板または被露光体等の物体を搭載した
ステージを移動する際の該ステージのヨーイングを検知
して自動的に補正することにより、このヨーイングに基
因する焼付はパターンのずれを防止することを第１の目
的とする。

ざらに、第１工程によって焼付けられたパターンに対し
、重ね合わせ焼付けを行なう第２工程以降のマスクと基
板のアライメントを行なう際に、事前位置決めされた基
板の回転方向の位置決め精度が悪く基板をマスクに位置
合わせするために、ステージを回転方向に大きく回転す
る必要がある場合等、ステージを回転方向に大きく回転
する必要が生じた場合にもレーザエラーが生じないよう
にすること、すなわちヨーイング補正を可能とすること
を第２の目的とする。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、従来例と共通または対応する部分については同一
の符号で表わす。

第１図は、本発明の一実施例に係るミラープロジェクシ
ョン形露光装置の基板ステージ４部分をＹ方向へ見た概
略断面図、第２図はこの基板ステ−ジ４およびレーザ干
渉計の配置を示す概略上面図である。

図において、４１は基板３を基板ステージ４上に保持す
るためのヂャツク兼、回転可能範囲の広い第１のθテー
ブルである。４２は１ｉｆｉ３をチャック前筒１のθテ
ーブル４１ごと回転させる、回転可能範囲の狭い第２の
θテーブルである。第１のθテーブルは第２のθテーブ
ルに対しボールベアリングを介して回転自在に取り付け
られている。４３はスコヤ（Ｌ形ミラー）であるａ４４
はＸＹテーブルで、第２のθテーブル４２はこのＸＹテ
ーブル４４に対しボールベアリングを介して回動自在に
取り付けられている。４５は基板３を７方向に移動して
フォーカス調整やチルト調整を行なうためのアクチュエ
ータで、圧電素子等からなる。４６はＹスライダで、図
示しないモータで駆Ｕｊされるボールネジ４７の回転に
応じてＸスライダ４８上に形成されたＹガイド４９に沿
ってＹ方向に移動する。ＸＹテーブル４４は、アクチュ
エータ４５を介してこのＹスライダ４６に固定されでい
る。５０はＹスライダ４６をＹガイド４９に沿わせるた
めの摺動駒である。また、Ｘスライダ４８は、キャリッ
ジ９のベース部９１上面にＸ方向に形成されているＸガ
イド５１に治って、図示しないモータで駆動されるボー
ルネジ５２の回転に応じてＸ方向に移動する。なお、第
１図ではＸスライダ４８の下半分からキセリッジベース
９１へかけての部分は一部Ｘ方向から見た断面を現わし
である。

第２図において、６１．６２↓よそれぞれ基板ステージ
４のＸ座標読取り用のレーザ干渉計、６３は基板ステー
ジ４のＹ座標読取り用のレーザ干渉計である。

上記構成によれば、レーザ干渉計６１．６２の読み、す
なわち基準位置からの基板ステージ４のＸ方向移動量を
Ｘｉ　、　Ｘ２　、レーザ干渉計６１．６２間の距離を
Ｌとすれば、ヨーイング角θは、 θ＝ｔａｎ−１（Ｘｌ　−Ｘ２　）　／　Ｌにより求め
ることができる。

従って、ステップ移動侵のヨーイング角θを補正するた
めと、事前位置決めされた基板の回転方向の位置決め精
度が悪く、基板をフォトマスクに位置合わせするため、
ステージを回転方向に回転補正をする際に、第１のθテ
ーブル４１および第２のθテーブル４２をそれぞれ回転
し、ざらに必要に応じてＸＹテーブル４４を移動してＸ
Ｙｈ向の位置を補正することにより基板ステージ４をよ
り高精゛　度に位置決めすることができる。

なお、先願（特願昭６０−９０８９３号）と、本実施例
との差異は、先願においてはＸＹテーブル上にひとつの
θステージしかなく、レーザ測長用のスコＡ７はθステ
ージ上に載置されていた。その結果、事前位置決めされ
た基板の回転方向の位置決め精度が高く、マスクと基板
との位置合わせの際のθステージの回転角度が小さいと
きはヨーイング補正のための回転量は通常１０″程度と
非常に小さいことにより、レーザ測長が可能であり、精
度良く補正することができる。しかし、事前位置決めさ
れた基板の回転方向の位置決め精度が悪く、基板をフォ
トマスクに位置合わせするためにステージを回転方向に
大ぎくく例えば０．１５°）回転補正した場合にはスコ
ヤで反射されたレーザ光線が干渉計のディテクタに戻っ
てこないためレーザエラーが発生し、レーザ測長が不可
能になる。

これに対し、本実施例においては、θステージとして第
１および第２の２つのθテーブル４１および４２を設け
、ヨーイング補正は第２のθテーブル４２のみを使用し
てレーザ測長により精度良く補正する。一方、事前位置
決めされた基板の回転方向の位置決め粘度が悪く基板を
マスクに位置合わせをするためにθステージを回転方向
に大きく（例えば０．１５°）回転補正をする必要があ
る場合には、マスクと基板に設けられている位置決めマ
ークを用い光電検出にてマスクと基板の位置ずれ量を計
測しスコヤの取り付けていない第１のθテーブル４１を
、パルスモータを用いたオープン制御方式にて計測によ
り求めたθずれ量に対応する所定の吊だけ回転補正する
。次いで第２のθテーブル４２を用い、光電検出とレー
ザ測長により精度良く、回転方向の位置決めを行なう。

この場合、例えば第２のθテーブル４２を標へ（位置（
スコヤ４３がデイチクタロ１〜６３に正対する位置）に
設定したときθずれ量が最小となる値を’Ｍ　ＩＲする
ことにより、上記所定の間として第２のθテーブル４２
の最終的な回転方向への移動ｍは、第１のθテーブル４
１のパルスモータによる単位パルス当りの駆動昂稈度以
下となり、この結果レーザエラーは発生しなくなる。

［発明の適用例］ なお、上述においては、本発明をミラープロジェクショ
ン方式の露光装置に適用した例について説明したが、本
発明は一括または分割露光方式の他の装置例えばプロキ
シミティもしくはコンタクト方式の露光装置または前述
のステッパに適用することも可能である。例えば本発明
をステッパに適用した場合、ファーストマスク焼付けや
第２マスク以降であっても持にレーザ干渉計の読みを頼
りにステップ送りを行なういわゆるグ【コーバルアライ
メン１へやゾーンアライメント時のステップ送り精度の
向上を図ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると、被露光体例えば基板の
回転方向の誤差を補正するためのθステージにレーザ測
長用のスコヤを載置しているため、基板ステージのヨー
イングによる基板そのもののθ誤差を検出することが可
能となり、基板のステップ送りをより高精瞳化すること
ができる。また、θステージを、被露光体を搭載する第
１のθステージと、これらの被露光体と第１のθステー
ジとを搭載する第２のθステージとに分割し、第２のθ
ステージに上記スコヤを載置するとともに原板と被露光
体との相対位置合１時、少なくとも相対的に大巾なθず
れ補正は第１のθステージを回転して行ない、第２のθ
ステージはヨーイングの補正および必要に応じて位置合
せ時のより高精度のθ補正に用いているため、第２のθ
ステージの回転徂を減少させることができ、レーザエラ
ーを防止することができる。

さらに、本発明をマスク等の原板を搭載するステージに
適用すれば、原板を保管場所から露光位置に搬送する際
のヨーイングを検出し補正することが可能であり、マス
クの交換や露光位置への設定をより高速かつ高精１哀に
行なうことが可能となる。またレーザエラーも防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る半導体焼付装置の基板
ステージ部分の概略構成図、 第２図は第１図の基板ステージとレーザ干渉計の配置図
、 第３図は本発明者等の先願に係る半導体焼付装置の概略
構成図である。 １：フォ］−マスク、２：マスクステージ、３：基板、
４：暴根ステージ、 ５：ミラー投影系、９：ホルダ（キャリッジ）、１３：
粘合、４１：第１のθテーブル４２；第２のθテーブル
、４３：スコヤ、 ４４：ＸＹテーブル、１３１．６２．６３：レーザ干渉
計、第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原板または被露光体を搭載して所定の平面内で回転
   可能な第１のθステージと、第１のθステージを搭載し
   て上記所定平面と平行な平面内で回転可能な第２のθス
   テージと、上記原板と被露光体との相対位置ずれを検出
   する手段と、該位置ずれ検出出力を基に第１のθステー
   ジを駆動して上記原板と被露光体との回転方向の位置ず
   れを所定精度内に補正する手段と、第１および第２のθ
   ステージを搭載して上記所定平面と平行に移動可能なＸ
   Ｙステージと、該ＸＹステージの移動による上記原板ま
   たは被露光体の移動距離を測長するレーザ干渉計と、第
   ２のθステージ上に載置された上記レーザ干渉計による
   測長用のスコヤと、該レーザ干渉計による測長データに
   基づいて上記ＸＹステージを移動する際の上記原板また
   は被露光体のヨーイングを検知する手段と、該検知結果
   に基づいて第２のθステージを駆動し上記ヨーイングを
   補正する手段とを具備することを特徴とする露光装置。 ２、前記第１のθステージが回転可能な角度を相対的に
   広く、前記第２のθステージが回転可能な角度を相対的
   に狭く設定されている特許請求の範囲第１項記載の露光
   装置。 ３、前記第１のθステージを駆動する手段が単位パルス
   当りの駆動量の相対的に大きなパルスモータであり、前
   記第２のθステージを駆動する手段が単位パルス当りの
   駆動量の相対的に小さなパルスモータである特許請求の
   範囲第２項記載の露光装置。 ４、前記回転方向の位置ずれを、前記第１のθステージ
   を駆動する手段が、補正前の前記位置ずれ検出出力を基
   にオープン制御して前記所定精度内に補正した後、前記
   第２のθステージを駆動する手段が、前記相対位置ずれ
   検出手段の逐次の位置ずれ検出出力を基にさらに高精度
   に補正する特許請求の範囲第３項記載の露光装置。 ５、前記被露光体表面を複数の被露光領域に分割し、各
   被露光領域を順番に前記原板の像の投影面領域に位置さ
   せて露光することによりパターン焼付けを行なう特許請
   求の範囲第１〜４項のいずれか１つに記載の露光装置。 ６、等倍投影光学系を有し、前記原板と被露光体とを位
   置的に整合した後、これらの原板と被露光体とを上記投
   影系に対して一体的に走査し露光する特許請求の範囲第
   １〜５項のいずれか１つに記載の露光装置。 ７、前記被露光体を所定の間隔でステップ送りしながら
   該被露光体上に投影光学系を介して前記原板の像を投影
   し露光することにより上記被露光体上に上記原板の像複
   数個を転写する特許請求の範囲第１〜５項のいずれか１
   つに記載の露光装置。 ８、前記原板と被露光体とを位置的に整合した状態で近
   接もしくは密着して露光する特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれか１つに記載の露光装置。