发明内容
本发明是鉴于所述问题而被实施的,其目的在于:提供一种曝光装置和曝光方法,该曝光装置和曝光方法即使在工件变形的情况下,也能够按照被曝光区域的形状,高精确度地光刻光罩的图案。另外,其它的目的在于:提供一种接近式曝光装置和接近式曝光方法,该接近式曝光装置和接近式曝光方法,在将工件传送到曝光区域并且在曝光区域中以静止的状态进行曝光时,能够在修正倾斜度以使工件和光罩的间隙均等后再进行曝光,可以提高曝光精确度。
本发明的上述目的,通过以下的构成来达成。
(1)一种曝光方法,在该曝光方法中,将来自光源的曝光用光的光束经由光罩照射到工件,从而将所述光罩的图案转印到所述工件上,该曝光方法的特征在于,包括:
使用对准检测系统来检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识的工序;
根据用所述对准检测系统检测出的所述两对准标识的偏差量,来计算所述光罩和所述工件的位置偏差量以及所述工件的变形量的工序;
根据所述计算出的位置偏差量,来调节所述工件和所述光罩的对准的工序;
与所述对准调节工序同时或在各自的额定工时中,根据所述计算出的变形量,来修正反射来自所述光源的曝光用光的光束的平面镜的曲率的工序。
(2)根据(1)所述的曝光方法,其特征在于,所述反射镜的曲率修正工序包括:
从比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向所述反射镜照射具有指向性的光的工序;
利用摄像装置对经由所述反射镜映照在反射板上的该具有指向性的光进行摄像的工序;
检测修正所述反射镜的曲率时被摄像的所述具有指向性的光的位移量的工序,
进行所述曲率修正以使得该位移量与计算出的变形量相对应。
(3)根据(2)所述的曝光方法,其特征在于,
从在所述曝光用光的光束的路径中,比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向所述反射镜照射所述具有指向性的光,
所述反射板被配置于积分器附近。
(4)根据(3)所述的曝光方法,其特征在于,在将来自所述光源的曝光用光的光束照射到所述光罩时,所述反射板从该光束的路径退出。
(5)根据(3)所述的曝光方法,其特征在于,所述摄像装置被配置于与来自所述光源的曝光用光的光束的路径间隔开的位置上。
(6)根据(3)所述的曝光方法,其特征在于,
所述对准检测系统至少具备分别配置于矩形的所述光罩的端部附近的两个以上的对准检测系统,
在所述各对准检测系统的附近,配置与所述对准检测系统的数量相同或者更多的照射作为所述具有指向性的光的激光的激光源。
(7)根据(2)所述的曝光方法,其特征在于,具备:
多个激光源,该多个激光源分别照射作为所述具有指向性的光的激光;
聚光镜组,该聚光镜组具备分别与所述多个激光光源相对应地设置的多个镜子,该多个镜子分别向所述反射板反射在所述反射镜被反射的所述激光,
所述多个激光源从在所述曝光用光的光束的路径外且比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置,向所述反射镜照射所述激光,
所述摄像装置对经由所述反射镜和所述聚光镜组映照在所述反射板上的所述激光进行摄像。
(8)根据(1)所述的曝光方法,其特征在于,还包括:
至少在所述对准调节工序之后,利用对准检测系统来再检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识的工序;
判别在所述计算工序中,根据所述再检测出的两对准标识的偏差量来计算出的所述光罩和所述工件的位置偏差量是否在允许值以下的工序,
在所述判别工序中,在所述光罩和所述工件的位置偏差量超过所述允许值的情况下,执行所述对准调节工序。
(9)根据(8)所述的曝光方法,其特征在于,
所述再检测工序在所述对准调节工序和所述反射镜的曲率修正工序之后进行,
所述再检测工序进一步检测所述光罩侧的对准标识的在所述工件上的投影,该光罩侧的对准标识被来自已经进行了所述曲率修正的反射镜的光束投影,
所述计算工序计算所述被再检测的所述工件的对准标识和所述光罩侧的对准标识的投影的偏移量,
所述判别工序判别所述偏移量是否在允许值以下,
在所述判别工序中,所述偏移量超过允许值时,根据所述偏移量执行所述反射镜的曲率修正工序。
(10)根据(1)所述的曝光方法,其特征在于,
在所述光罩的图案和工件之间设置有规定的间隙的状态下,将所述曝光用光的光束经由光罩照射到工件上。
(11)根据(10)所述的曝光方法,其特征在于,
在所述光罩的下表面,安装有可使所述曝光用光透过并且曝光时可与所述工件贴紧的透过介质。
(12)根据(10)所述的曝光方法,其特征在于,
所述光罩具备形成有所述图案的胶片光罩和粘贴有该胶片光罩的透明介质,
在相对于所述透明介质将所述胶片光罩配置于所述工件侧的状态下,所述透明介质被吸附并保持在所述光罩保持部上。
(13)根据(12)所述的曝光方法,其特征在于,
所述胶片光罩的图案被形成在与所述胶片光罩的所述透明介质相粘贴的一侧的表面上。
(14)根据(10)所述的曝光方法,其特征在于,
所述光罩具备形成有所述图案的胶片光罩和粘贴有该胶片光罩的透明介质,
在相对于所述透明介质将所述胶片光罩配置于所述工件的相反侧的状态下,所述透明介质被吸附并保持在所述光罩保持部上,
使所述透明介质贴紧在所述工件上,以所述胶片光罩和所述工件通过所述透明介质保留所述规定的间隙的状态,将所述曝光用光的光束经由所述光罩照射到所述工件上。
(15)一种工件,其特征在于,该工件是利用权利要求1所述的曝光方法来制造的。
(16)一种曝光装置,其包括:支撑工件的工件支撑部;支撑光罩的光罩支撑部;使所述工件和所述光罩相对地移动的输送机构;照明光学系统,该照明光学系统具备光源和反射来自该光源的曝光用光的光束的反射镜;检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识的对准检测系统,
并且该曝光装置将来自所述光源的曝光用光的光束经由所述光罩照射到所述工件上,从而将所述光罩的图案光刻到所述工件上,其中,
所述照明光学系统具备:支撑所述反射镜的周缘部和背面的任一方的支撑机构;可移动该支撑机构的支撑机构驱动装置,
所述传输机构根据从所述对准检测系统所检测出的所述两对准标识的偏差量计算出的所述光罩和所述工件的位置偏差量,来使所述工件和所述光罩相对地移动,由此,调节所述工件和所述光罩的对准,并且,
所述反射镜根据从所述对准检测系统所检测出的所述两对准标识的偏差量计算出的所述工件的变形量,通过所述支撑机构驱动装置来使所述支撑机构移动,由此,修正其曲率。
(17)根据(16)所述的曝光装置,其特征在于,
还具备曲率修正量检测系统,该曲率修正量检测系统具有:
从比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向所述反射镜照射具有指向性的光的检测用光源;被在所述反射镜上反射的所述具有指向性的光投影的反射板;对经由所述反射镜映照在所述反射板上的所述具有指向性的光进行摄像的摄像装置;检测修正所述反射镜的曲率时被摄像的所述具有指向性的光的位移量的控制部,
所述反射镜通过所述支撑机构驱动装置使所述支撑机构移动,以使得修正所述反射镜的曲率时由所述曲率修正量检测系统检测出的所述具有指向性的光的位移量与所述计算出的工件的变形量相对应,由此,修正反射镜的曲率。
(18)根据(16)所述的曝光装置,其特征在于,
所述检测用光源从在所述曝光用光的光束的路径上且比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置,向所述反射镜照射具有所述指向性的光,
所述反射板被配置在所述照明光学系统的积分器附近,并且被配置为可从所述曝光用光的光束的路径退避。
(19)一种接近式曝光装置,其具备:
保持光罩的光罩保持部;
将工件传送到与所述光罩相对的曝光区域的传送机构;
针对位于所述曝光区域的所述工件,经由所述光罩照射曝光用光的照明光学系统,
在使被传送到所述曝光区域的所述工件的被曝光部位静止并使所述工件和所述光罩接近到规定的间隙的状态下,将来自所述照明光学系统的曝光用光的光束经由所述光罩照射到所述工件上,从而将所述光罩的图案光刻到所述工件上,
该接近式曝光装置的特征在于,还具有:
至少两个对准检测系统,其分别检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识;
至少三个间隙检测系统,其分别检测位于所述曝光区域的工件和所述光罩的间隙;
光罩驱动机构,其可以在水平面上相互正交的X方向和Y方向、以及与该水平面正交的围绕轴的θ方向上驱动该光罩保持部,并且可以驱动调节倾斜度,
所述光罩驱动机构根据所述对准检测系统所检测出的所述两个对准标识的偏差量,来在所述水平面上驱动所述光罩保持部,由此,调节所述工件和所述光罩的对准,并且
所述光罩驱动机构根据所述间隙检测系统所检测出的所述间隙,来驱动调节所述光罩保持部的倾斜度,由此,修正所述工件和光罩的相对的倾斜。
(20)根据(19)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述间隙检测系统和所述对准检测系统通过相同的检测系统驱动机构来移动。
(21)根据(19)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述照明光学系统具备:光源;反射来自该光源的曝光用光的光束的反射镜;支撑该反射镜的周缘部和背面中的任一处的支撑机构;可移动该支撑机构的支撑机构驱动装置,
所述光罩驱动机构根据从所述对准检测系统所检测出的所述两个对准标识的偏差量计算出的所述光罩和所述工件的位置偏差量,来在所述水平面上驱动所述光罩保持部,由此,调节所述工件和所述光罩的对准,并且,
所述反射镜根据从所述对准检测系统所检测出的所述两个对准标识的偏差量计算出的所述工件的变形量,利用所述支撑机构驱动装置使所述支撑机构移动,由此局部地修正所述反射镜的曲率。
(22)根据(21)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
还具备曲率修正量检测系统,该曲率修正量检测系统具有:
从比所述反射镜更接近曝光面侧的位置向所述反射镜照射具有指向性的光的检测用光源;在所述反射镜上被反射的所述具有指向性的光所投影的反射板;对经由所述反射镜映照在所述反射板上的所述具有指向性的光进行摄像的摄像装置;检测修正所述反射镜的曲率时被摄像的所述具有指向性的光的位移量的控制部,
对于所述反射镜,通过所述支撑机构驱动装置使所述支撑机构移动,以使得修正所述反射镜的曲率时由所述曲率修正量检测系统所检测出的所述具有指向性的光的位移量,与所述计算出的工件的变形量相对应,由此,修正所述反射镜的曲率。
(23)根据(22)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述检测用光源在所述曝光用光的光束的路径上,从比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向反射镜照射所述具有指向性的光,
所述反射板被配置于所述照明光学系统的积分器附近,并配置为可从所述曝光用光的光束的路径退避。
(24)根据(22)所述的接近式曝光装置,其特征在于,包括:
多个激光源,该多个激光源分别照射作为所述具有指向性的光的激光;
聚光镜组,该聚光镜组具备分别与所述多个激光源相对应地设置并且分别向所述反射板反射在所述反射镜上被反射的所述激光的多个镜子,
所述多个激光源在所述曝光用光的光束的路径外,从比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向所述反射镜照射所述激光,
所述摄像装置对经由所述反射镜和所述聚光镜组映照在所述反射板上的所述激光进行摄像。
(25)根据(19)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述光罩具备形成有所述图案的胶片光罩和粘贴有该胶片光罩的透明介质,
在相对于所述透明介质将所述胶片光罩配置于所述工件侧的状态下,所述透明介质被吸附并保持在所述光罩保持部上,
(26)根据(25)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述胶片光罩的图案被形成在与所述胶片光罩的所述透明介质相粘贴的一侧的表面上。
(27)根据(19)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述光罩驱动机构包括:
一对第一驱动机构,其具有:可在所述X方向和作为垂直方向的Z方向上驱动该光罩保持部的第一驱动部、可在所述Y方向上引导该光罩保持部的第一引导部;
第二驱动机构,其具有:可在所述Y方向和Z方向上驱动所述光罩保持部的第二驱动部、可在所述X方向上引导该光罩保持部的第二引导部,
利用所述第一驱动部在X方向或θ方向驱动所述光罩保持部时,通过第二引导部来吸收所述光罩保持部的移动量,
利用所述第二驱动部在Y方向上驱动所述光罩保持部时,通过所述第一引导部来吸收所述光罩保持部的移动量,
利用所述第一和第二驱动部中的至少一方来驱动调节所述光罩保持部的倾斜度时,通过所述第一和第二引导部中的至少一方,来吸收由所述光罩保持部的倾斜度引起的所述第一和第二驱动机构间的俯视状态的跨距变化量。
(28)根据(19)所述的接近式曝光装置,其特征在于,
所述照明光学系统具备多个光源部,该多个光源部分别包含所述光源以及使由该光源产生的光具有指向性并射出的反射光学系统。
(29)一种接近式曝光方法,在该接近式曝光方法中采用了如下所述的接近式曝光装置,该接近式曝光装置具备:
保持光罩的光罩保持部;将工件传送到与所述光罩相对的曝光区域的传送机构;针对位于所述曝光区域的所述工件,经由所述光罩照射曝光用光的照明光学系统;至少两个对准检测系统,其分别检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识;至少三个间隙检测系统,其分别检测位于所述曝光区域的工件和所述光罩的间隙;光罩驱动机构,其可以在水平面上相互正交的X方向和Y方向、以及与该水平面正交的围绕轴的θ方向上驱动该光罩保持部,并且可以驱动调节倾斜度,
该接近式曝光装置在使被传送到所述曝光区域的所述工件的被曝光部位静止并使所述工件和所述光罩接近到规定的间隙的状态下,将来自所述照明光学系统的曝光用光的光束经由所述光罩照射到所述工件上,从而将所述光罩的图案光刻到所述工件上,
其中,该接近式曝光方法包括:
使用对准检测系统来检测所述工件的对准标识和所述光罩的对准标识的工序;
根据用所述对准检测系统检测出的所述两对准标识的偏差量,来利用所述光罩驱动机构在所述水平面上驱动所述光罩保持部,由此,调节所述工件和所述光罩的对准的工序;
根据所述间隙检测系统所检测出的所述间隙,利用所述光罩驱动机构来驱动调节所述光罩保持部的倾斜度,由此,修正所述工件和光罩的相对的倾斜的工序。
(30)根据(29)所述的接近式曝光方法,其特征在于,还具备:
根据用所述对准检测系统检测出的所述两个对准标识的偏差量,来计算所述光罩和所述工件的位置偏差量以及所述工件的变形量的工序;
与所述对准调节工序同时或在各自的额定工时中,根据所述计算出的变形量,来修正反射来自所述照明光学系统的曝光用光的光束的平面镜的曲率的工序,
并且,所述对准调节工序根据所述计算出的位置偏差量来调节所述工件和所述光罩的对准。
(31)根据(29)所述的接近式曝光方法,其特征在于,
所述反射镜的曲率修正工序包括:
在所述曝光用光的光束的路径上,从比所述反射镜更靠近曝光面侧的位置向所述反射镜照射具有指向性的光的工序;
利用摄像装置对经由所述反射镜映照在配置于积分器附近的反射板上的该具有指向性的光进行摄像的工序;
检测修正所述反射镜的曲率时被摄像的所述具有指向性的光的位移量的工序,
进行所述曲率修正以使得该位移量与计算出的变形量相对应。
(32)一种工件,其特征在于,该工件是采用权利要求29所述的接近式曝光方法来制造的。
若采用本发明的曝光方法和曝光装置,则根据对准检测系统所检测出的工件和光罩的对准标识的偏差量,来计算光罩和工件的位置偏差量和工件的变形量,根据计算出的位置偏差量,调节工件和光罩的对准,并且与对准调节同时或在各自的额定工时,根据计算出的变形量来修正反射来自光源的曝光用光的光束的反射镜的曲率,因此即使在工件变形的情况下,也能够按照工件的被曝光区域的形状来高精度地光刻光罩的图案。
另外,反射镜的曲率修正按如下所述的方式来进行:从比反射镜更靠近曝光面侧的位置向反射镜照射具有指向性的光,利用摄像装置对经由反射镜映照到反射板上的具有指向性的光进行摄像,检测修正反射镜的曲率时被摄像的具有指向性的光的位移量,按照该位移量与计算出的变形量相对应的样子来修正曲率,因此,可以一边对具有指向性的光的位移量进行摄像,一边可靠地执行与工件的变形量相对应的反射镜的曲率修正。
若采用本发明的接近式曝光装置,则在使被传送到曝光区域的工件的被曝光部位静止并使工件和光罩接近到规定的间隙的状态下,将来自照明光学系统的曝光用光的光束经由光罩照射到工件上,从而将光罩的图案光刻到工件上。在此,接近式曝光装置具有:至少两个对准检测系统,其分别检测工件的对准标识和光罩的对准标识;至少三个间隙检测系统,其分别检测位于曝光区域的工件和光罩的间隙;光罩驱动机构,其可以在水平面上相互正交的X方向和Y方向、以及与该水平面正交的围绕轴的θ方向上驱动该光罩保持部,并且可以驱动调节倾斜度,光罩驱动机构根据对准检测系统所检测出的两个对准标识的偏差量,来在水平面上驱动光罩保持部,由此,调节工件和光罩的对准,并且光罩驱动机构根据间隙检测系统所检测出的间隙,来驱动调节所述光罩保持部的倾斜度,由此,修正工件和光罩的相对的倾斜。因此,在传送工件并且在曝光区域中静止的状态下进行曝光时,可以在对准调节的同时,修正倾斜度以使得工件和光罩的间隙均等,能够高精度地光刻光罩的图案。
再者,若采用本发明的接近式曝光方法,则在使被传送到曝光区域的工件的被曝光部位静止并使工件和光罩接近到规定的间隙的状态下,将来自照明光学系统的曝光用光的光束经由光罩照射到工件上,从而将光罩的图案光刻到工件上。在此,接近式曝光方法具备:使用对准检测系统来检工件的对准标识和光罩的对准标识的工序;根据用对准检测系统检测出的两对准标识的偏差量,来利用光罩驱动机构在水平面上驱动所述光罩保持部,由此,调节工件和光罩的对准的工序;根据间隙检测系统所检测出的所述间隙,利用光罩驱动机构来驱动调节光罩保持部的倾斜度,由此,修正工件和光罩的相对的倾斜的工序。因此,在传送工件并且在曝光区域中静止的状态下进行曝光时,可以在对准调节的同时,修正倾斜度以使得工件和光罩的间隙均等,从而能够高精度地光刻光罩的图案。
具体实施方式
下面,参照附图来详细说明本发明的实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法。另外,在本实施方式中,对工件的传送方向作如下定义:设定X方向,该X方向为水平面的一个方向,将与X方向正交的水平面上的方向定义为Y方向,将与X方向和Y方向正交的垂直方向定义为Z方向,将围绕与X方向和Y方向正交的轴的方向定义为θ方向。
(第一实施方式)
首先,参照图1来说明第一实施方式的接近式曝光装置,在图中,符号1表示用于以间歇输送方式来将环状材料等的工件W向水平方向展开的展开装置,2表示被配置于曝光区域P的下游侧并用于卷绕曝光后的工件W的卷绕装置。
在展开装置1和卷绕装置2之间,设置有沿工件W的传送方向延伸的架台3,并且该架台3被架设于多个竖立框架F之间。在该架台3上,设置有具备吸附工件W的工件吸盘4并且支撑工件W的工件平台(工件支撑部)5,在工件吸盘4的位置上形成有曝光区域P。另外,在展开装置1和曝光区域P之间以及卷绕装置2和曝光区域P之间,分别配置有拉伸辊6a,6b、一对引导辊7a,7b、以及一对指向辊8a,8b。
拉伸辊6a,6b被安装为可在Z方向上传动,防止工件W的松弛。一对引导辊7a,7b被安装为可在X方向上传动,挟持工件W并对位于曝光区域P的工件W赋予张力。一对指向辊8a,8b被安装为可在Y方向和θ方向上传动,并使工件W移动以调节工件W和光罩M的位置。另外,在本实施方式中,展开装置1、卷绕装置2、拉伸辊6a,6b、一对引导辊7a,7b、以及一对指向辊8a,8b构成本发明的传送装置。
如图2~图6所示,光罩保持机构10具备:保持光罩M的大致矩形的光罩保持部16、一对第一驱动机构11A、11B以及第二驱动机构12,其中,一对第一驱动机构11A、11B以及第二驱动机构12构成本发明的光罩驱动机构200。一对第一驱动机构11A、11B以及第二驱动机构12,被设置于固定在竖立框架F的大致矩形框状的框架13上。一对第一驱动机构11A、11B在Y方向上间隔开地固定在框架13的沿着Y方向的一条边13a上,并且分别在从一条边16a的中间位置等间隔分离的位置上支撑光罩保持部16的在Y方向延伸的一条边16a。第二驱动机构12被固定在框架13的沿着Y方向的另一条边13b上,并且支撑与一对第一驱动机构11A、11B所支撑的光罩保持部16的一条边16a相对的一条边16b的中间位置。
第一和第二驱动机构11A、11B、12将在下面保持有光罩M的光罩保持部16保持为:可在框架13的框内沿X、Y、Z、θ方向自由地移动。另外,因为一对第一驱动机构11A、11B除了在后面叙述的X轴电机22的安装方向不同之外,具有相同的结构,所以在下面的说明中,主要说明第一驱动机构11A。
也参照图5,第一驱动机构11A包括:具有可在Z方向驱动光罩保持部16的第一Z轴电机21和可在X方向进行驱动的X轴电机22的第一驱动部20;以及作为在Y方向上引导光罩保持部16的第一引导部的一对Y方向的线性引导装置23。第一Z轴电机21将旋转轴25朝向Z方向下方地固定在外壳24上,该外壳24被固定在框架13的一条边13a上。可自由旋转地被外壳24支撑的螺丝轴28被连接到旋转轴25上,与螺合在螺丝轴28上的螺母一起构成滚珠螺杆机构。
在Z方向上可被Z轴方向的线性引导装置29引导地移动的第一Z轴可动台31被固定在螺母27上。由此,若第一Z轴电机21旋转,第一Z轴可动台31则在Z方向上移动。
在从第一Z轴可动台31的上部向框架13的内侧(X方向)突出而形成的突出部31a上,固定着作为第一自由接头的十字接头34的一方的コ字构件32a。十字接头34由设置于两端的轴支撑部在相互正交的方向上组合并配置的一对コ字构件32a、32b、以及可自由转动地嵌接在各轴支撑部上的十字轴33构成。由此,另一方的コ字构件32b相对于一方的コ字构件32a,被连接成可在XZ面和YZ面内自由转动。另外,在图4中,省略十字接头34和后面叙述的十字接头64等。
十字接头34的另一方的コ字构件32b被固定在X轴电机基台35上。X轴电机22相对于第一倾斜方向,即水平面内(XY面)的X方向仅倾斜规定的角度α地固定在X轴电机基台35上(参照图4)。螺母37与固定在X轴电机22的旋转轴上的螺丝轴36相螺合,该螺母37被固定在第一引导板38上。另外,一对第一驱动机构11A、11B的各X轴电机22,按照其轴芯的安装角度α,并相对于一对第一驱动机构11A、11B间的X方向中心线X(在本实施方式中,为穿过光罩保持部16的重心G的X方向中心线)线对称地进行配置。
在第一引导板38的上表面和X轴电机基台35的下表面之间,与螺丝轴36的轴芯平行地配置作为由导轨39a和滑块39b构成的第三引导部的一对线性引导装置39,在第一倾斜方向上引导第一引导板38。
另外,在第一引导板38的下表面,设置有作为由在Y方向延伸的导轨23a和滑块23b构成的第一引导部的一对线性引导装置23,在Y方向上引导固定在一对滑块23b上的旋转台41。在旋转台41上安装有旋转轴41a,将滚动轴承40配置在该旋转轴41a的周围,从而构成可在水平面内自由转动地支撑光罩保持部16的旋转支撑机构42。
第二驱动机构12包括:具有可在Z方向驱动光罩保持部16的第二Z轴电机51和可在Y方向进行驱动的Y轴电机52的第二驱动部50;以及作为在X方向上引导光罩保持部16的第二引导部的X方向的线性引导装置53。
第二Z轴电机51将旋转轴55朝向Z方向下方地固定在外壳54上,该外壳54被固定在框架13的一条边13b上。可自由旋转地被外壳54支撑的螺丝轴58被连接到旋转轴55上,与螺合在螺丝轴58上的螺母57一起构成滚珠螺杆机构。
在Z方向上可被Z轴方向的线性引导装置59引导地移动的第二Z轴可动台61被固定在螺母57上。由此,若第二Z轴电机51旋转,第二Z轴可动台61则在Z方向上移动。
在从第二Z轴可动台61的上部向框架13的内侧(X方向)突出而形成的突出部61a上,固定着作为第二自由接头的十字接头64的一方的コ字构件62a。十字接头64由设置于两端的轴支撑部在相互正交的方向上组合并配置的一对コ字构件62a、62b、以及可自由转动地嵌接在各轴支撑部上的十字轴63构成。由此,另一方的コ字构件62b相对于一方的コ字构件62a,被连接成可在XZ面和YZ面内自由转动。
十字接头64的另一方的コ字构件62b被固定在X轴电机基台65上。Y轴电机52相对于第二倾斜方向,即水平面内(XY面)的Y方向仅倾斜规定的角度β地固定在X轴电机基台65上(参照图3)。螺母67与固定在Y轴电机52的旋转轴上的螺丝轴66相螺合,该螺母67被固定在第二引导板68上。
在第二引导板68的上表面和Y轴电机基台65的下表面之间,与螺丝轴66的轴芯平行地配置作为由导轨69a和滑块69b构成的第四引导部的一对线性引导装置69,在第二倾斜方向上引导第二引导板68。
另外,在第二引导板68的下表面,设置有作为由在X方向延伸的导轨53a`和滑块53b`构成的第二引导部的一对线性引导装置53,在X方向上引导固定在一对滑块53b`上的旋转台71。在旋转台71上安装有旋转轴71a,将滚动轴承70配置在该旋转轴71a的周围,从而构成可在水平面内自由转动地支撑光罩保持部16的旋转支撑机构72。
如上面所述,光罩保持部16因为通过三个十字接头34、34、64而被Z轴可动台31、31、61支撑,所以一对第一驱动机构11A、11B的第一Z轴电机21、21、以及第二驱动机构12的第二Z轴电机51中的任一个电机动作时所产生的,Z轴可动台31、31、61(框架13)和光罩保持部16的相对的倾斜角,通过三个十字接头34、34、64的转动被吸收。
另外,光罩保持部16因为通过一对第一驱动机构11A、11B的滚动轴承40、40、以及第二驱动机构12的滚动轴承70而被Z轴可动台31、31、61支撑,所以一对第一驱动机构11A、11B的X轴电机22、22、以及第二驱动机构12的Y轴电机52中的任一个电机动作时所产生的,框架13和光罩保持部16的相对的旋转角(围绕Z轴的旋转角)θ,通过三个滚动轴承40、40、70被吸收。
下面,说明本实施方式的光罩保持机构10的各动作。
(X方向的移动)
光罩保持部16的X方向的移动通过使一对第一驱动机构11A、11B的X轴电机22、22同步地向相互相反的方向旋转来进行。如图2和图3所示,使两个X轴电机22、22旋转,通过螺合在螺丝轴36上的螺母37,一边利用X轴电机基台35的一对线性引导装置39来引导第一引导板38,一边使第一引导板38向第一倾斜方向(箭头A的方向)移动。
因为一对线性引导装置39相对于X轴倾斜角度α,所以第一引导板38向第一倾斜方向移动的移动量的Y方向成分(第一引导板38的第一倾斜方向的移动量×sinα),通过第一引导部23的导轨23a和滑块23b的相对移动而被吸收。因此,旋转台41,即光罩保持部16不向Y方向移动。
另一方面,因为第一引导板38向第一倾斜方向移动的移动量的X方向成分(第一引导板38的第一倾斜方向的移动量×cosα)与第一引导部23的引导方向(Y方向)正交,所以移动量的X方向成分通过旋转台41传递到光罩保持部16,使光罩保持部16在X方向上移动。此时,第二驱动机构12的第二引导部53的导轨53a`和滑块53b`相对地移动,从而允许光罩保持部16的X方向的移动。
如上面所述,按照使两个第一引导板38、38向第一倾斜方向移动的移动量具有相同的长度的方式,使一对第一驱动机构11A、11B的X轴电机22、22同步地旋转,由此,光罩保持部16不旋转(θ方向),而是在X方向上水平地移动。
此外,因为一对线性引导装置39相对于X轴倾斜角度α,所以第一引导板38向第一倾斜方向移动的移动量的cosα变为光罩保持部16的X方向移动量,其比第一引导板38的第一倾斜方向移动量小。即,向第一倾斜方向移动的第一引导板38的大的移动量变换为光罩保持部16的小的X方向移动量。因此,通过向相对于X轴只倾斜角度α的方向驱动第一引导板38,使第一引导部23作为位移缩小机构来发挥作用。由此,能够高精确度地控制光罩保持部16的X方向的移动。
(θ方向的旋转)
光罩保持部16的θ方向的旋转,通过使一对第一驱动机构11A、11B的X轴电机22、22以不同的的转速旋转来进行。如图3和图4所示,例如,如果以第一驱动机构11A的X轴电机22的转速比第一驱动机构11B的X轴电机22的转速多的方式来旋转,则第一驱动机构11A的旋转台41的X方向的移动量(X1)变得比第一驱动机构11B的旋转台41的X方向的移动量(X2)大,光罩保持部16向逆时针方向转动。此外,如果第一驱动机构11A的X轴电机22的转速比第一驱动机构11B的X轴电机22的转速少,则光罩保持部16向顺时针方向转动。
此时,固定在框架13的一对第一驱动机构11A、11B以及第二驱动机构12与光罩保持部16的相对旋转角(θ),通过配置在旋转台41、41、71和光罩保持部16的接合部的旋转支撑机构42、42、72被吸收。此外,存在有因光罩保持部16的θ方向的旋转,光罩保持部16相对于框架13在XY方向上相对地移动的情况(光罩保持部16一边在θ方向上旋转,一边向XY方向移动),但是该XY方向的移动通过第一引导部23和第二引导部53被吸收。
(Y方向的移动)
光罩保持部16的Y方向的移动通过使第二驱动机构12的Y轴电机52旋转来进行。如图3和图4所示,使Y轴电机52旋转,通过螺合在螺丝轴66上的螺母67,一边利用Y轴电机基台65的第四引导部69来引导第二引导板68,一边使第二引导板68向第二倾斜方向(箭头B的方向)移动。
因为第四引导部69相对于Y轴倾斜角度β,所以第二引导板68向第二倾斜方向移动的移动量的X方向成分(第二引导板68的第二倾斜方向的移动量×sinβ),通过线性引导装置53的导轨53a`和滑块53b`的相对移动而被吸收。因此,旋转台71,即光罩保持部16不向X方向移动。
另一方面,第二引导板68向第二倾斜方向移动的移动量的Y方向成分(第二引导板68的第二倾斜方向的移动量×cosβ)因为与第二引导部53的引导方向(X方向)正交,所以通过旋转台71传递到光罩保持部16,使光罩保持部16在Y方向上移动。此时,一对第一驱动机构11A、11B的一对线性引导装置23的导轨23a`和滑块23b`相对地移动,从而允许光罩保持部16的Y方向的移动。
此外,因为第四引导部69相对于Y轴倾斜角度β,所以第二引导板68向第二倾斜方向移动的移动量的cosβ变为光罩保持部16的Y方向移动量,其比第二引导板68的第二倾斜方向移动量小。即,第二引导板68向第二倾斜方向移动的大的移动量变换为光罩保持部16的小的Y方向移动量。因此,通过向相对于Y轴只倾斜角度β的方向驱动第二引导板68,使第二引导部53作为位移缩小机构来发挥作用。由此,能够高精度地控制光罩保持部16的Y方向的移动。
(Z方向的移动)
光罩保持部16的Z方向的移动通过使一对第一驱动机构11A、11B的第一Z轴电机21、21、以及第二驱动机构12的第二Z轴电机51旋转来进行。如图5所示,使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51旋转,通过螺合在螺丝轴28、28、58上的螺母27、27、57,使第一Z轴可动台31、31以及第二Z轴可动台61向Z方向移动。该Z方向的移动,经由十字接头34、34、64、作为第一引导部的一对线性引导装置23、23、以及作为第二引导部的一对线性引导装置53、旋转支撑机构42、72,传递到光罩保持部16,进而,光罩保持部16在Z方向上移动。
(光罩的动作位置和退避位置间的移动)
通过使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51以高转速旋转,使光罩保持部16在Z方向上大幅地移动,能够在接近工件W的动作位置和从工件W间隔开的退避位置之间移动。此时,通过使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51同步地旋转,能够使光罩保持部16以维持水平的状态在Z方向上大幅地移动,更换光罩M等维护作业变得容易。
(光罩和工件的间隙调节)
光罩M和工件W的间隙调节通过使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51微小地转动来进行。即,在工件W和光罩M已经处于平行状态的时候,通过使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51一边同步一边稍微地旋转,使光罩保持部16以维持水平的状态接近或者离开工件W,进行间隙调节以达到规定的间隙。另外,光罩M和工件W间的间隙由后面叙述的间隙传感器153来测定,根据该测定值来控制第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51的旋转。
工件W和光罩M不平行的时候,通过使第一Z轴电机21、21、以及第二Z轴电机51中的任意的电机比其它的电机快或慢地旋转,来调节光罩保持部16的倾斜以变为与工件W相平行(倾斜度修正)。此时,XZ和YZ面内的、光罩保持部16相对于框架13的倾斜,因三个十字接头34、34、64的自由转动而被允许。
此外,如果相对于框架13的光罩保持部16的倾斜(XZ和YZ面内)变化,则第一和第二驱动机构11A,11B,12间的俯视的跨距变化量变化。例如,在相对于由第一Z轴电机21、21引起的Z方向移动量,第二Z轴电机51引起的Z方向移动量(在图5中为向上方移动)多的情况下,如图5所示,光罩保持部16在XZ平面内,以一对第一驱动机构11A、11B侧(严密地说,是十字接头34的十字轴33的轴芯)为中心进行转动,仅倾斜角度γ。若将第一驱动机构11A,11B和第二驱动机构12之间的长度设为C,则此时的第一驱动机构11A、11B和第二驱动机构12间的俯视的跨距缩短为C×cosγ。光罩保持部16倾斜前后的第一驱动机构11A、11B和第二驱动机构12间的跨距变化量(C(1-cosγ)),通过作为第二引导部的线性引导装置53的导轨53a`和滑块53b`在X方向上相对地移动,而被吸收。
同样地,光罩保持部16在YZ平面内,从水平状态倾斜角度γ时(参照图6),例如,若将第一驱动机构11A,11B间的长度设为D,则第一驱动机构11A,11B间的俯视的跨距缩短为D×cosγ。由该倾斜度引起的光罩保持部16的第一驱动机构11A,11B间的跨距变化量(D(1-cosγ)),通过作为各第一引导部的线性引导装置23的导轨23a和滑块23b在Y方向上相对地移动,而被吸收。
如上面所述,若根据本实施方式的光罩保持机构10,则通过使用作为综合了X、Y、Z和θ方向驱动的机构的一对第一驱动机构11A、11B和第二驱动机构12,来在X、Y、Z和θ方向上驱动光罩保持部16时的光罩保持部16的移动量、以及进行倾斜度驱动时的各驱动机构11A,11B,12间的俯视的跨距变化量,能够通过作为第一和第二引导部的线性引导装置23,53来被吸收。由此,将光罩保持部16的驱动机构11A,11B,12小型化和轻量化,可以提高响应性。
另外,图7是变化的光罩保持机构的相当于图4的截面图。在该变化例中,各突出部31a,61a被形成为从Z轴可动台31、61的下部向框架13的内侧(X方向)突出。而且,在突出部31a,61a上,从下侧开始依次配置有十字接头34、64、X轴电机基台35和Y轴电机基台65、作为第三和第四引导部的线性引导装置39、69、第一和第二引导板38、68、作为第一和第二引导部的线性引导装置23、53、旋转台41、71,从上侧支撑光罩保持部16。由此,与图5所示的配置例相比较,可以减小光罩保持机构10的高度方向尺寸,能够实现小型化。
此外,光罩M可以是在玻璃板的下面直接形成有铬的图案的光罩,但是,也可以使用如图8(a)所示的变化例那样的胶片光罩120来构成。即,该变化例的光罩M还具备:形成有图案Pa的胶片光罩、利用粘结并经由树脂层121与该胶片光罩120相粘贴的玻璃板(透明介质)122、覆盖处于与粘贴于玻璃板122上的胶片光罩120的面相反侧的面的硬膜层123。
在胶片光罩120相对于玻璃板122配置在工件W侧,即下侧的状态下,通过未图示的泵从形成于光罩保持部16上的吸引孔125进行吸引,由此,玻璃板122被吸附并保持在光罩保持部16上。
这样,通过将胶片光罩120贴附在玻璃板122上,因胶片光罩120的温度和温度等引起的尺寸变化被玻璃板122约束而减小,而且也不会产生因胶片光罩120的真空吸附而引起的变形。此外,变更图案Pa的时候,因为只要重新粘上胶片光罩120就可以,所以能够减少运作成本。
再者,胶片光罩120在与玻璃板122相对的面的相反侧的面上可以形成图案Pa,但是如图8(b)所示的其它的变化例那样,在与玻璃板122相对的面上形成有图案Pa的情况下,可以防止图案Pa的损伤,能够改善光罩M的耐久性。另外,在图8(b)所示的情况下,可以不设置硬膜层123。而且,粘贴有胶片光罩120的透明介质并不局限于玻璃板122,只要是具有可赋予尺寸稳定性的程度的规定厚度的透明构件就可以,即使是树脂等的板材也可以。
另外,如图2和图9所示,在框架13的相对的二条边13c,13d的上方,安装有一对运输装置用框架81,分别具备对准检测系统152和间隙传感器(间隙检测系统)153的多个(在本实施方式中为4个)传感器运输装置82,可被检测系统驱动机构83驱动地配置在一对运输装置用框架81上。另外,在图2中,仅表示出设置于一个传感器运输装置82上的对准检测系统152和间隙传感器153,而省略了安装于其余的传感器运输装置82上的对准检测系统152和间隙传感器153的图示。
检测系统驱动机构83具备:可在Y方向上驱动传感器运输装置82的运输装置驱动电机84、具有利用电机84来旋转的螺丝轴85和螺合在螺丝轴85上的螺母86的滚珠螺杆机构87、在滚珠螺杆机构87的两侧向Y方向引导传感器运输装置82的一对线性引导装置88。
对准检测系统152被构成为除了CCD相机155(参照图21)之外,还具备未图示的对物镜、镜子、照射装置等,使用CCD相机155来对光罩侧的对准标识Ma和工件侧的对准标识Wb进行拍摄。另外,间隙传感器153具备未图示的激光发光部和激光受光部,并利用激光受光部所构成的线传感器来检测在光罩M的下表面和工件W的上表面反射的激光。
因此,对准检测系统152和间隙传感器153通过传感器运输装置82,可分别前进或后退到矩形的光罩的四个角附近的、对准检测系统152能够确认光罩侧的对准标识的位置和间隙传感器153能够检测光罩M的下表面的位置。由此,一边利用对准检测系统152来对形成于光罩M的对应的对准标识Ma和工件W的对准标识Wb进行摄像并检测,一边通过光罩驱动机构200来进行光罩M的对准调节。
此外,如图10所示,将传感器运输装置82分为两个构件82a,82b,在构件82a,82b之间,设置具备电机89a、滚珠螺杆机构89b和未图示的线性引导装置的Z方向驱动机构89,可以在Z方向上驱动对准检测系统152和间隙传感器153。
照明光学系统160如图11所示,具备:多重灯单元161,其具有多个光源部273,该多个光源部273分别包含例如作为紫外线照射用的光源的高压水银灯271和作为反射光学系统的反射体272,该反射光学系统使从该高压水银灯271照射出来的光聚集且使其具有指向性并射出;平面镜162,其用于改变光的路径EL的方向;曝光控制用遮板单元164,其打开和关闭地控制光的路径EL;光学积分器165,其配置在曝光控制用遮板单元164的下游侧,按照在照射区域尽可能形成均匀的照度分布的方式射出在反射体272被聚光的光;平面镜163,其用于改变从积分器165射出的光的路径EL的方向;准直反射镜167,其将来自高压水银灯271的光变为平行光进行照射;平面镜166,其向光罩M照射该平行光。此外,在光学积分器165和曝光面之间,也可以配置DUV截止滤光片、偏光滤光片、带通滤光片。再者,照明光学系统160也可以使用单一的高压水银灯来代替多重灯单元161。另外,也可以使用LED来代替超高压水银灯271作为光源。
如图12~图14所示,在多重灯单元161,多个光源部273被安装于灯盒281中。灯盒281形成为在α、β方向配置不同数量的光源部273的长方形形状。此外,在本实施方式的光源部273中,反射体272的开口部272b形成为大致正方形形状,四边配置为沿着α、β方向。
灯盒281被形成为具备光源支撑部283和凹状的灯压紧外罩(外罩构件)284的大致长方体形状,其中,所述光源支撑部283支撑规定数量的光源部273,灯压紧罩284压紧支撑于光源支撑部283的光源部273,并安装于该光源支撑部283。
在光源支撑部283,形成有:按照光源部273的数量来设定并发出来自光源部273的光的多个窗口部283a;和设置于该窗口部283a的外罩侧并包围反射体272的开口部272a(或者安装反射体272的反射镜安装部的开口部)的灯用凹部283b。此外,在该窗口部283a的外罩的相反侧,分别安装有多个外罩玻璃285。而且,外罩玻璃285的安装是任意的,也可以不配置。
各灯用凹部283b的底面形成为平面或曲面(在本实施方式中为平面),以使得照射光源部273的光的照射面(在此,为反射体272的开口面272b)与光源部273的光轴L的交点p,位于各α、β方向的单一曲面,例如,球面r上。
在灯压紧外罩284的底面,设置有与光源部273的后部相抵靠的抵靠部286,在各抵靠部86,设置有由电机或汽缸那样的致动器、弹簧承座、定位螺钉等构成的灯压紧机构287。由此,各光源部273使反射体272的开口部272a嵌接在光源支撑部283的灯用凹部283b,将灯压紧外罩284安装于光源支撑部283,通过由灯压紧机构287压住光源部273的后部,定位于灯盒281。因此,如图12(c)所示,从定位于灯盒281的规定数量的光源部273的光所照射的各照射面,到规定数量的光源部273的光所射入的积分器透镜274的入射面为止的各光轴L的距离为大致一定。
如图13所示,在安装有各光源部273的灯271和反射体272的基座部275上,形成有具备间隙s的冷却通路275a,在灯盒281的各外罩玻璃285上,形成有一个或者多个贯通孔285a。此外,在光源支撑部283与灯压紧外罩284之间的收纳空间内,邻接的光源部273的反射体272的背面272c直接相对,在光源部273、灯压紧机构287等以外的位置,该收纳空间内的空气的流动不会被遮挡,赋予了良好的空气流动性。通过这些结构,赋予了各灯271的良好的冷却性能。再者,灯压紧外罩284作为由多个框架构成的骨架结构,可以设置为配设连通孔或连通槽以赋予空气流动性,或者设置为网状。
此外,灯压紧机构287可以设置在每个抵靠部286处,也可以如图15所示,形成在灯压紧外罩284的侧壁。这种情况下,抵靠部286可以独立地设置于各光源部73,也可以设置为抵靠在两个以上的光源部273的后部。
如图14所示,在灯盒281的光源部273,给灯271提供电力的亮灯电源295和控制电路296被独立地连接,从各光源部273向后方延伸的各配线297被连接并整理到设置在灯盒281的连接器298上。而且,灯盒281的连接器298与设置于框架282的外侧的光学控制部276之间分别通过其他的配线299连接。由此,光学控制部276向各灯271的控制电路296发送控制信号,从而针对各灯271进行包括亮灯和熄灯的调节电压的电压控制。
再者,各光源部273的亮灯电源295和控制电路296既可以集中设置于灯盒281,也可以设置于灯盒的外部。而且,灯压紧外罩284的抵靠部286形成为不与来自各光源部273的各配线297相干扰。
进而,在每个灯271设置包含保险丝294a的寿命时间检测装置294,通过计时器296a对亮灯时间进行计算,在额定寿命时间到来阶段,使电流流经保险丝294a而断开保险丝294a。因此,通过确认保险丝294a是否被断开,可以检测灯271是否在额定的寿命时间使用。再者,寿命时间检测装置294并非限定于包含保险丝294a的装置,只要是在进行灯的更换维护时能够让人知道灯271的额定寿命时间的装置就可以。例如,在每个灯271处设置有IC标签,能够通过IC标签确认灯271是否在额定寿命时间使用的装置,或者,设置为能够对灯271的使用时间进行确认。
而且,曝光时,若该曝光控制用遮板单元164控制为打开,则从多重灯单元161照射来的光作为图案曝光用的光,经由平面镜162、光学积分器165、平面镜163、准直反射镜167、平面镜166,照射到保持于光罩保持部16的光罩M以及工件W的表面上,从而光罩M的曝光图案被光刻到工件W上。
如图16所示,平面镜166由从正面观察为矩形的玻璃材料构成。在平面镜166的背面中央附近的3个位置和周缘部的16个位置上,设置有作为反射镜支撑构造的被固定于支撑机构保持框170上的多个支撑机构171。在设置于中央附近的支撑机构171上,其支撑部172被用粘接剂固定在平面镜166的背面,而在设置于周缘部的支撑机构171上,其支撑部172,172a设置为夹住平面镜166的表背面并且被用粘接剂固定。此外,在靠近各支撑机构171的支撑部172,172a的位置上,设置有作为允许±0.5deg以上的弯曲的弯曲机构的球接头174,在相对于支撑机构保持框170为与支撑部相反的一侧的端部上,安装有作为支撑机构驱动装置的电机175。
此外,平面镜166的中央的支撑机构171也可以是被固定于支撑机构保持框170上的构造。
另外,在矩形的支撑机构保持框170,在相互正交的两边的位置上安装有引导构件176,177,在与引导构件176,177相对的支撑部172a的侧面,安装有转动构件178。再者,特氟隆(登记商标)等的低摩擦机构179被涂抹在引导转动构件178的引导构件176,177的引导面176a,177a上。
而且,在将曝光用光反射到光罩侧的对准标识Ma的位置上的平面镜166的各位置的背面,安装有多个接触式传感器181。
由此,平面镜166一边通过接触式传感器181检测平面镜166的位移量,一边通过驱动设置于支撑机构保持框170的各支撑机构171的电机175,来改变各支撑机构171的长度,使支撑部172直线地移动。然后,根据各支撑机构171的长度的差异,平面镜166一边经由设置于支撑部172的转动构件178,被两个引导构件176,177引导,一边局部地修正其曲率,可以修正平面镜166的偏角。此时,如图17所示,因为各支撑机构171设置有球接头174,所以能够三维地转动支撑部侧的部分,可以使各支撑部172沿平面镜166的表面倾斜。因此,可以抑制在移动量不同的各支撑部172间的平面镜166上的各支撑部172附近位置的应力变大。所以,即使是在由平均破坏应力值小的玻璃材料构成的情况下,局部地修正平面镜166的曲率时,比起现有技术,也更能够减小在玻璃中产生的应力,可以不损坏平面镜166地将平面镜166弯曲10mm的程度,能够大幅地改变曲率。
此外,如图18所示,各支撑机构171也可以是具有多个(在图7中为两个)球接头174的装置,在该情况下,平面镜166的弯曲量可以设定为各球接头174引起的转动量的合计,能够更大地弯曲平面镜166。
再者,如图11所示,设置有曲率修正量检测系统190,该曲率修正量检测系统190用于在修正平面镜166的曲率时,判断是否已进行了与工件W的变形量相对应的平面镜166的曲率修正。曲率修正量检测系统190被分别配置在各对准检测系统152的附近,并具备:作为激光光源的多个(在本实施方式中为四个)激光指示器191,该激光指示器191从在曝光用光的光束的路径EL上比平面镜166更靠近曝光面侧(在本实施方式中为光罩附近)的位置,朝向平面镜166照射作为具有指向性的光的激光L;反射板192,该反射板192被配置在积分器165的附近,且被配置为可从曝光用光的光束的路径退避;作为摄像装置的相机193,该相机193对反射进反射板192的激光进行摄像;控制部194,该控制部194被设置于相机193和平面镜166的支撑机构171的电机175之间,检测修正平面镜166的曲率时被摄像的激光L的位移量S1,S2,并且控制支撑机构171的电机175,以使得该位移量S1,S2与计算出的变形量相对应。
激光指示器191被安装于对准检测系统152,例如CCD相机155的上部,并且随对准检测系统152向可确认光罩侧的对准标识的位置前进或后退而移动。此外,激光指示器191也可以设置为利用与对准检测系统152相独立的传感器运输装置82来向光罩上方前进或后退。
反射板192配置在积分器附近,在该积分器附近,光因被准直反射镜167反射而变得最聚集,因此,利用较小面积的反射板192就可以接受在平面镜166、准直反射镜167、平面镜163被反射的来自四个激光指示器191的激光L。此外,反射板192被配置为:通常的曝光的情况下,在向光罩M照射来自光源的曝光用光的光束时,可利用检测系统驱动机构83,并通过传感器运输装置82从该光束的路径EL退避。而且,通过将反射板192设置为低反射率的反射面,可以提高相机193的激光L的确认精确度。
为了不影响曝光用光的光束,相机193被配置在与来自光源的该光束的路径EL相分离的位置。
此外,控制部194检测被相机193摄像的激光L的位置,以作为曲率修正前和曲率修正后的位移量S1,S2,并确认该位移量S1,S2是否与工件W的变形量α、β相对应,从而对平面镜166的支撑机构171的电机175给予控制信号。
接下来,参照图19~图23来说明本实施方式的曝光方法。在此,被传送的环状工件W的被曝光部位在曝光区域P被设置为平板状时,存在有因工件W变形,被曝光部位不形成为矩形而是变为平行四边形的情况(参照图20)。关于对这样的工件W进行曝光的情况,在下面进行说明,但是在图21和图22中,示出位于工件的对角位置的CCD相机155。
首先,工件W被传送到光罩M所在的曝光区域P(步骤S1),被曝光部位A被工件吸盘4吸附之后,利用四个位置的CCD相机155来检测工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma(步骤S2)。然后,利用未图示的控制部,根据各CCD相机155所检测出的两对准标识Wb、Ma的偏差量,来分别计算光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量以及工件W的变形量。随后,分别判断光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量以及工件W的变形量是否在允许值以下(步骤S3)。
在光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量超过允许值的情况下,计算利用光罩驱动机构200所实现的修正量,以作为指令值,在工件W的变形量超过允许值的情况下,计算平面镜166的修正量,具体地说是各支撑机构171的移动量,以作为指令值。
然后,在步骤S4,通过控制对准光罩M的光罩驱动机构200在X、Y、θ方向进行驱动,来进行工件W和光罩M的对准(偏差修正)。由此,例如,如图20所示,各对准检测系统152的中心,即,光罩M的各对准标识Ma和工件W的各对准标识Wb的位置偏差量的合计变为最小,光罩M的对准标识Ma和工件W的对准标识Wb的偏差主要是因工件W的变形而引起的。
接下来,在步骤S5,为了与工件W的被曝光部位的形状相对应,修正平面镜166的曲率,进而修正曝光用光的偏角。具体地说,根据图21所示的工件W的变形量α、β,向各电机175发送与各支撑机构171的移动量有关的指令值,一边通过接触式传感器181来确认平面镜166的位移量,一边控制各电机175进行驱动。
此外,修正曲率的时候,在使反射板192进入曝光用光的光束的路径的同时,通过检测系统驱动机构83进入光罩M的上方的对准检测系统152的激光指示器191向平面镜166照射激光L。由此,相机193如图23所示,对反射入反射板192的曲率修正前的激光L(图中为黑色圆点)和曲率修正后的激光L`(图中为白色圆点)进行摄像。
然后,执行利用光罩驱动机构200来进行的修正和利用平面镜166来进行的修正后,再一次通过步骤S2,利用四个位置的CCD相机155来检测工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma。在此,如根据图22(b)和(c)所能明白的那样,CCD相机155因为位于光罩M的光路径侧,所以不能接受经由平面镜166的光。因此,CCD相机155不能检测通过平面镜166的弯曲修正而被矫正的两对准标识的位置,与图21(b)和(c)相同,检测利用光罩驱动机构200来进行的修正后的工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma。因此,在修正后的步骤3,判断基于光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量的、利用光罩驱动机构200来实现的修正量是否在允许值以下。
另外,在步骤S3,控制部194检测被相机193摄像的激光L、L`的位置以作为曲率修正前和曲率修正后的位移量S1,S2,并且确认该位移量S1,S2是否与工件W的变形量α、β相对应,具体地说,激光L、L`的位移量S1,S2相对于与工件W的变形量α、β相对应的值是否在允许范围内。然后,对平面镜166的支撑机构171的电机175给予控制信号,执行利用平面镜166来进行的曲率修正,直至该位移量S1,S2在与工件W的变形量α、β相对应的值的允许范围内为止。
随后,在步骤S3所计算的位置偏差量和变形量在允许值以下的情况下,转移到步骤S6。然后,一边利用四个间隙传感器153来测定光罩M和工件W间的间隙,一边利用光罩驱动机构200来在Z方向上将光罩保持部16驱动到动作位置,进行间隙调节,以使光罩M和工件W的间隙变为规定的间隙。此外,在该间隙调节中,按照四个角部附近的各间隙变为规定间隙的方式来进行,并且修正光罩M的倾斜度,以使光罩M的下表面与工件W的上表面平行。之后,来自照明光学系统160的曝光用光的光束EL经由光罩M照射到工件W,从而将光罩M的图案转印到工件W上。
而后,从配置在光罩M的上方的照明光学系统160向光罩M照射曝光用光,该曝光用光被照射到工件W的被曝光部位A(例如,基础图案)。由此,光罩M的图案以与工件W的被曝光部位A的形状相一致的状态,被光刻到工件W的表面。此外,曝光时,可以是工件W的被曝光部位A在曝光区域P中静止的状态,也可以同时执行利用展开装置1来进行的展开和利用卷绕装置2来进行的卷绕。
此外,对于光罩M,在使用玻璃板122上粘贴着胶片光罩120的光罩的情况下,胶片光罩120的尺寸变化被玻璃板122约束,高精度的曝光成为可能。
再者,在上术实施方式中,虽然调节工件W和光罩M的对准后,再进行平面镜166的曲率修正,但是也可以同时执行对准调节和平面镜166的曲率修正,以实现间隔时间的缩短。此外,多次进行对准调节,使位置偏差量变为允许值以下后,也可以在光罩M和工件W的间隙调节后,进行平面镜166的曲率修正。
如上面所说明的那样,若根据本实施方式的接近式曝光装置,则在使被传送到曝光区域P的工件W的被曝光部位A静止,且使工件W和光罩M接近到规定的间隙的状态下,将来自照明光学系统160的曝光用光的光束经由光罩M照射到工件W上,将光罩M的图案转印到工件W上。在此,接近式曝光装置具有:至少两个对准检测系统152,其分别检测工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma;至少三个间隙传感器153,其分别检测位于曝光区域P的工件W和光罩M的间隙;光罩驱动机构200,其可以在水平面上相互正交的X方向和Y方向、以及与水平面正交的围绕轴的θ方向上驱动光罩保持部16,并且可以驱动调节倾斜度。光罩驱动机构200根据利用对准检测系统152检测出的两对准标识Wb,Ma的偏差量,并通过在水平面上驱动光罩保持部16,来调节工件W和光罩M的对准,并且光罩驱动机构200根据利用间隙传感器153检测出的间隙,通过驱动调节光罩保持部16的倾斜度,来修正工件W和光罩M的相对的倾斜。因此,传送工件W,并且以在曝光区域P中静止的状态进行曝光时,可以在对准调节的同时,修正倾斜度以使工件W和光罩M的间隙均匀化,之后,进行曝光,从而可以高精度地光刻光罩M的图案。
此外,因为对准检测系统152和间隙传感器153通过相同的检测系统驱动机构83来移动,所以不需要分别设置驱动机构,可以设置为小型化的结构。
再者,照明光学系统160具备:光源161、反射来自该光源161的曝光用光的光束的平面镜166、支撑该平面镜166的周缘部和背面中的任一处的支撑机构171、可移动该支撑机构171的电机175。光罩驱动机构200根据从对准检测系统152所检测出的两对准标识的偏差量计算出的光罩M和工件W的位置偏差量,通过在水平面上驱动光罩保持部16,来调节工件W和光罩M的对准,并且,平面镜166根据从对准检测系统152所检测出的两对准标识的偏差量计算出的工件W的变形量,通过用电机175使支撑机构171移动,来局部地修正其曲率。由此,即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光部位的形状来高精度地光刻光罩M的图案。
而且,接近式曝光装置还具备曲率修正量检测系统190,该修正量检测系统190具有:从比平面镜166更接近曝光面侧的位置向平面镜166照射激光L的激光指示器191、在平面镜166被反射的激光L所投影的反射板192、对经由平面镜166映照在反射板192上的激光L进行摄像的相机193、检测修正平面镜166的曲率时被摄像的激光L、L`的位移量S1,S2的控制部194。利用电机175使支撑机构171移动,以使修正平面镜166的曲率时由曲率修正量检测系统190所检测出的激光L、L`的位移量S1,S2,与被计算出的工件12的变形量α、β相对应,由此,局部地修正平面镜166的曲率。这样,因为可以一边通过曲率修正量检测系统190进行检测,一边修正平面镜166的曲率,所以即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光部位的形状更高精度地光刻光罩M的图案。
激光指示器91在曝光用光的光束的路径EL上,从比起平面镜66更靠近于曝光面侧的位置向平面镜66照射激光L,反射板62被配置于照明光学系统60a,60b的积分器65附近,并配置为可从曝光用光的光束的路径EL退避,因此,可以实现省空间化,能够以低成本来设置曲率修正量检测系统90。
此外,光罩驱动机构200包括:分别具有第一驱动部20和第一引导部23的一对第一驱动机构11A,11B;以及具有第二驱动部50和第二引导部53的第二驱动机构,并且,利用第一驱动部20在X方向或θ方向驱动光罩保持部16时,通过第二引导部53来吸收光罩保持部16的移动量,利用第二驱动部50在Y方向进行驱动时,通过第一引导部23来吸收光罩保持部16的移动量,而且,驱动调节光罩保持部16的倾斜度时,通过第一和第二引导部23,53中的至少一方,来吸收由光罩保持部16的倾斜度引起的第一和第二驱动机构11A,11B,12间的俯视状态的跨距变化量,因此,可以利用综合了光罩保持部16的X、Y、Z、θ方向的驱动以及倾斜度调节驱动的机构来进行上述的这些驱动。由此,既可以使光罩保持部16的驱动机构小型化、轻量化,同时也能够提高响应性。
此外,因为光罩保持部16通过第一和第二驱动部20,50的Z方向驱动,可以在接近工件W的动作位置和与工件W间隔开的退避位置之间进行移动,所以更换光罩等维护作业变得容易,作业效率得到提高。
而且,第一驱动部20具备:X轴电机22;安装有X轴电机22的X轴电机基台35;通过X轴电机22的驱动,相对于X轴电机基台35,在以规定的角度相对于X方向倾斜的第一倾斜方向上被驱动的第一引导板38;以及相对于X轴电机基台35,在第一倾斜方向引导第一引导板38的第三引导部39。此外,第二驱动部50具备:Y轴电机52;安装有Y轴电机52的Y轴电机基台65;通过Y轴电机52的驱动,相对于Y轴电机基台65,在以规定的角度相对于Y方向倾斜的第二倾斜方向上被驱动的第二引导板68;以及相对于Y轴电机基台65,在第二倾斜方向引导第二引导板68的第四引导部69。而且,如果通过X轴电机22在第一倾斜方向驱动第一引导板38,则光罩保持部16通过第一引导部23的作用在X方向移动,如果通过Y轴电机52在第二倾斜方向驱动第二引导板68,则光罩保持部16通过第二引导部53的作用在Y方向移动,因此,可以将第一和第二引导板38,68向第一和第二倾斜方向移动的移动量分别变换为向X和Y方向移动的光罩保持部16的较小的移动量,使光罩保持部16移动,由此,能够高精度地控制光罩保持部16在X和Y方向上的移动。
此外,因为被分别配置在一对第一驱动机构11A,11B上的X轴电机22的驱动方向,相对于一对第一驱动机构11A,11B之间的X方向中心线,为线对称,所以通过使各X轴电机22同步地旋转,能够使光罩保持部16在X方向上移动。
而且,第一驱动部20还具备:第一Z轴电机21、可通过第一Z轴电机21在Z方向上移动的第一Z轴可动台31、相对于第一Z轴可动台31可自由转动地支撑X轴电机基台35的第一自由接头34。第二驱动部50还具备:第二Z轴电机51、可通过第二Z轴电机在Z方向上移动的第二Z轴可动台61、相对于第二Z轴可动台61可自由转动地支撑Y轴电机基台65的第二自由接头64。再者,如果通过第一和第二Z轴电机21,51中的至少一方,驱动调节第一和第二Z轴可动台31,61的倾斜度,则一边使第一和第二自由接头34,64中的至少一方动作,一边允许光罩保持部16的倾斜,并且,通过第一和第二引导部23,53中的至少一方,来吸收由光罩保持部16的倾斜度引起的第一和第二驱动机构11A,11B,12间的俯视状态中的跨距变化量,因此,可以顺利地进行综合的机构的倾斜度驱动。
此外,照明光学系统160因为具有多重灯单元161,该多重灯单元161具备分别包含高压水银灯271和使从高压水银灯271产生的光具有指向性并射出的反射体272的多个光源部273,所以,可以与照明光学系统160的任意的单元形状相对应地进行配置。
若根据本实施方式的接近式曝光方法,则在使被传送的工件W的被曝光部位A在曝光区域P静止,且使工件W和光罩M接近到规定的间隙的状态下,将来自照明光学系统160的曝光用光的光束经由光罩M照射到工件W上,将光罩M的图案转印到工件W上。在此,接近式曝光方法具备:使用对准检测系统152来检测工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma的工序;根据对准检测系统152所检测出的两对准标识Wb,Ma的偏差量,并通过利用光罩驱动机构200在水平面上驱动光罩保持部16,来调节工件W和光罩M的对准的工序;根据间隙传感器153所检测出的间隙,通过利用光罩驱动机构200驱动调节光罩保持部16的倾斜度,来修正工件W和光罩M的相对倾斜的工序;因此,传送工件W,并且以在曝光区域P中静止的状态进行曝光时,可以在对准调节的同时,进行修正以使工件W和光罩M的间隙均匀化,之后,进行曝光,从而可以高精度地光刻光罩M的图案。
此外,还具备:根据对准检测系统152所检测出的两对准标识Wb,Ma的偏差量,来计算工件W和光罩M的位置偏差量和工件W的变形量α、β的工序;与对准调节工序同时或在各自的额定时间,根据计算出的变形量α、β来修正反射来自光源的曝光用光的光束的平面镜166的曲率的工序。因为对准调节工序根据计算出的位置偏差量来调节工件W和光罩M的对准,所以即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光部位A的形状来高精度地光刻光罩M的图案。
另外,平面镜166的曲率修正工序包括:从比平面镜166更靠近曝光面的一侧向平面镜166照射激光的工序;利用相机193对经由平面镜166映照在反射板192上的激光L进行摄像的工序;检测修正平面镜166的曲率时被摄像的激光L、L`的位移量S1,S2的工序。因为按照使该位移量S1,S2与计算出的变形量α、β相对应的方式来修正曲率,所以可以一边对激光L、L`的位移量S1,S2进行摄像,一边可靠地进行与工件W的变形量α、β相对应的平面镜166的曲率修正。
此外,因为激光L在曝光用光的光束的路径EL上,从比平面镜66更靠近曝光面侧的位置向平面镜66照射,反射板92被配置在积分器附近,所以可以实现省空间化。
再者,因为在将来自多重灯单元161的曝光用光的光束照射到光罩M上的时候,反射板192从该光束的路径退避,所以在实际的曝光动作中,不影响曝光用光的光束。
而且,因为相机193也被配置在与来自多重灯单元161的曝光用光的光束的路径相间隔开的位置上,所以在实际的曝光动作中,不影响曝光用光的光束。
此外,关于对准检测系统,具备分别配置于矩形状的光罩M的四个角附近的四个对准检测系统152,照射激光L的激光指示器191按照与对准检测系统152的数量相同的数量或者更多的数量来配置在各对准检测系统152的附近。即,因为激光指示器191配置在容易掌握工件W的变形量α、β的矩形光罩M的四个角附近,所以能够更高效率地确认与变形量α、β相对应的平面镜166的曲率修正是否已被执行。
另外,具备:至少在对准调节工序之后,利用对准检测系统来再检测工件W的对准标识Wb和光罩M的对准标识Ma的工序;判别在计算工序中,根据再检测出的两对准标识Wb、Ma的偏差量来计算出的光罩M和工件W的位置偏差量是否在允许值以下的工序。在判别工序中,因为在光罩M和工件W的位置偏差量超过允许值的情况下,执行对准调节工序,所以能够更高精度地进行光刻。
此外,因为在被描绘于光罩M上的转印图案和工件W之间设置有规定的间隙,所以入射到光罩M的光通过由平面镜166的弯曲所引起的偏角而被弯曲规定间隙的份,因而光罩的图案与工件的变形相对应地被投影。由此,即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光部位A的形状,高精度地光刻光罩M的图案。
此外,根据对准检测系统152所检测的两对准标识Wb、Ma的偏差量,来计算光罩M的中心和工件W的中心的偏差量以及工件W的变形量,根据计算出的工件W的变形量,且通过利用电机175驱动支撑平面镜166的周缘部和背面中的任一处的多个支撑机构171,来局部地修正平面镜166的曲率,因此通过控制各支撑机构171的电机175的驱动,可以容易地进行平面镜166的曲率修正。
另外,光罩M可以具备形成有图案Pa的胶片光罩120和粘贴着该胶片光罩120的玻璃板122。该情况下,胶片光罩120的尺寸变化被玻璃122约束,胶片光罩120的尺寸稳定性被改善。由此,使用比较便宜的胶片光罩120就能够以简单的结构来实现高精度的曝光。另外,胶片光罩120因为是通过粘接而粘贴在玻璃板122上的,因此使用具有新的图案的光罩时,可以连同玻璃板122一起更换,不需要如现有技术那样将胶片光罩吸附在玻璃板上,此外,吸附的时候不会产生皱纹和变形,能够以简单的结构实现光罩更换时间(装置的停机时间)的缩短和高精度的曝光。
此外,因为玻璃板122以将胶片光罩120相对于玻璃板122配置在工件侧的状态,被吸附并保持在光罩保持部16上,所以在胶片光罩120的图案Pa和工件W之间没配置玻璃板122,由此,可以容易地进行间隙调节,能够不受玻璃板122的厚度影响地进行曝光。
而且,因为胶片光罩120的图案Pa被形成在胶片光罩120的与玻璃板122相粘贴的一侧的面上,所以可以防止图案Pa的损伤,能够改善光罩M的耐久性。
(第二实施方式)
图24是表示出本发明的第二实施方式的光罩保持机构的立体图。另外,在本实施方式中,由于只有第二驱动机构与第一实施方式的不同,因此对于第二驱动机构之外的部分,标上与第一实施方式的部分相同或相当的符号,并省略说明。
作为第二驱动部的、可在Z方向上驱动光罩保持部16的Z轴驱动机构101,和可在Y方向上驱动光罩保持部16的Y轴驱动机构102相互分离地构成本实施方式的光罩保持机构10A的第二驱动机构12。Z轴驱动机构101被固定在框架13的一边13b上,并支撑第一驱动机构11A,11B所支撑的光罩保持部16的与一边16a相对的一边16b(在Y方向上延伸的一边)的中间位置。此外,Y轴驱动机构102被固定在与框架13的一边13b正交的一边13c上,并支撑第一驱动机构11A,11B所支撑的光罩保持部16的与一边16a正交的一边16c(在X方向上延伸的一边)的中间位置。因此,第二引导部具有:设置于Z轴驱动机构101的作为Z轴侧引导部的线性引导装置53a;和设置于Y轴驱动机构102的作为Y轴侧引导部的线性引导装置53b。
Z轴驱动机构101的第二Z轴电机51被固定在设置于框架13的一边15的外壳54上。第二Z轴电机51具备与第一实施方式的光罩保持机构10相同的滚珠螺杆机构(未图示),该滚珠螺杆机构的螺母被连接在Z轴可动台61上。第二Z轴可动台61通过作为第二自由接头的十字接头64,与安装有线性引导装置53a的滑块53a1的X轴基台103相连接,X轴基台103相对于第二Z轴可动台61,可自由转动地被支撑。
在旋转台71的上面,安装有线性引导装置53a的导轨53a2,在X轴基台103和旋转台71之间,构成有在X方向上引导旋转台71的线性引导装置53a。另外,在旋转台71与从光罩保持部16向水平方向延设的L型拼接板106的上表面之间,配置有滚动轴承(未图示)以允许光罩保持部16的旋转,构成与第一实施方式相同的旋转支撑机构(未图示)。由此,如果第二Z轴电机51旋转,则光罩保持部16在Z方向上移动。另外,光罩保持部16的X方向移动通过线性引导器53a被吸收,并且光罩保持部16的旋转通过旋转支撑机构被吸收,光罩保持部16的倾斜度因十字接头64而被允许。
另一方面,在Y轴驱动机构102,在从框架13的一边13c向框架13的内侧延伸设置的L型拼接板108上,安装有Y轴电机基台65,Y轴电机52相对于Y轴倾斜角度θ地固定在Y轴电机基台65上。固定在第二引导板68的螺母67与被利用Y轴电机52驱动旋转的滚珠螺杆机构的螺丝轴66相螺合。作为配对构件的Y轴可动台109经由在X方向进行引导的线性引导装置53b配置在第二引导板68上。设置在Y轴可动台109侧面的作为Y轴侧自由接头的十字接头110被固定在Z轴基台112上,该Z轴基台112经由在Z方向上延伸的作为引导装置的线性引导装置111,而连接在光罩保持部16的一边16c上。
本实施方式的光罩保持机构10A的第二驱动机构被分为Z轴驱动机构101和Y轴驱动机构102,相对于在图2所示的第一实施方式的光罩保持机构10中,在Y方向上驱动光罩保持部16的沿Y方向延伸的一边16b,本实施方式的光罩保持机构10A在Y方向上驱动光罩保持部16的沿X方向延伸的一边16c。由此,可以在光罩保持部16的X方向中心附近,即光罩保持部16的重心G的延长线上进行驱动。
因此,在大型且重量大的光罩保持部16的情况下,针对如果在Y方向驱动沿Y方向延伸的一边(参照图3)则光罩保持部16有可能变形(变形为平行四边形)的情况,若利用本实施方式的光罩保持机构10A,则能够不使光罩保持部16产生变形地在Y方向上进行驱动。此外,与第一实施方式相同,因为一对第一驱动机构11A,11B可以利用综合的机构来进行光罩保持部的X、Y、Z、θ方向的驱动,所以能够将光罩保持部的驱动机构小型化、轻量化,并可以提高响应性。
该情况下,Y轴驱动机构102具备:Y轴电机52;安装有Y轴电机52的Y轴电机基台65;利用Y轴电机52的驱动,在相对于Y方向倾斜规定角度的第二倾斜方向上,被相对于Y轴电机基台65进行驱动的第二引导板68;在第二倾斜方向上,相对于Y轴电机基台65来引导第二引导板68的Y轴侧引导部53b。而且,Y轴侧引导部53b的固定部和可动部的一方,被安装于第二引导板68上,该固定部和可动部的另一方被设置于Y轴可动台109,在Y轴可动台109和光罩保持部16之间,配置有Y轴侧自由接头110和在Z方向上延伸的引导装置111。
此外,Z轴驱动机构101具备:第二Z轴电机51;通过第二Z轴电机51可在Z方向上移动的第二Z轴可动台61;相对于第二Z轴可动台61,可自由转动地支撑安装有Z轴侧引导部53a的固定部和可动部中的一方的第二自由接头64;相对于光罩保持部16可转动地支撑安装有Z轴侧引导部53a的固定部和可动部中的另一方的旋转台71的旋转支撑机构。其它的结构和作用与第一实施方式的光罩保持机构10相同。
(第三实施方式)
下面参照图25和图26来说明对第三实施方式的工件的一面进行曝光的接近式曝光装置。在本实施方式中,按不设置曲率修正量检测系统190的方式进行平面镜166的曲率修正。另外,对于与第一实施方式等同的部分,标上相同的符号,省略或简化说明。
在本实施方式的接近式曝光装置中,被传送的工件W也是以被工件平台5的工件吸盘4吸附的状态被曝光。此外,在照明光学系统160a中,设置有透过抗蚀剂不感光的波长区域的带通滤光片195,且该带通滤光片195被设置为可进入或退出光的路径。
而且,本实施方式的对准检测系统152被固定在工件吸盘8的下方,CCD相机155在形成于光罩侧的对准标识Ma下方的工件吸盘4的贯通孔4a的下方进行摄像。此外,在工件吸盘4为玻璃的情况下,能够不形成贯通孔4a地利用CCD相机155来拍摄对准标识Ma。
此外,本实施方式的光罩侧的对准标识Ma被形成为圆环状。
在这样构成的接近式曝光装置中,除了步骤S5的激光摄像之外,以与第一实施方式的图19所示的流程图相同的工序进行曝光。
CCD相机155在使带通滤光片195移动到光的路径内之后,通过打开遮板单元164,能够接受在抗蚀剂不感光的波长区域的、被平面镜166反射的光。因此,在利用光罩驱动机构200来进行的修正后,如图25所示,CCD相机155对工件W的对准标识Wb和各光罩M的对准标识Ma进行摄像,并且在平面镜166的弯曲修正后,如图26所示,对被投影到工件W上的光罩侧的对准标识Ma的投影Ma1进行摄像。在此,因为光罩侧的对准标识Ma被形成为圆环状,所以可以防止投影Ma1隐藏在对准标识Ma中。
因此,在本实施方式中,在修正后的步骤S3,计算光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量,以及被再检测的工件W的对准标识Wa和光罩侧的对准标识Ma的投影Ma1的偏移量,并判断光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量是否在允许值以下,以及偏移量是否在允许值以下。
而且,在光罩M和工件W的位置偏差量超过允许值的情况下,执行对准调节工序(步骤S4),在偏移量超过允许值的情况下,根据偏移量执行平面镜166的曲率修正工序(步骤S5)。
这样,反复执行图19的步骤S2~S5,直到光罩M的中心和工件W的中心的位置偏差量和偏移量分别变为允许值以下为止,任何一个值都变为允许值以下时,就转移到曝光工序(步骤S6)。
因此,在本实施方式中,即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光部位A的形状高精度地光刻光罩M的图案。另外,再检测工序进一步检测光罩侧的对准标识Ma的在工件W上的投影Ma1,该光罩侧的对准标识Ma被来自进行了曲率修正的平面镜166的光束投影。计算工序计算被再检测的工件W的对准标识Wb和光罩侧的对准标识Ma的投影Ma1的偏移量。判别工序判别偏移量是否在允许值以下,因为在判别工序中,偏移量超过允许值时,根据偏移量执行平面镜166的曲率修正工序,所以能够更高精度地进行光刻。
(第四实施方式)
图27是表示本发明的第四实施方式的曲率修正量检测系统190的图。该曲率修正量检测系统190包括:分别照射激光L的可设置ON/OFF的多个激光指示器191(激光光源);在平面镜166被反射的激光L所投影的被固定配置的反射板195;聚光镜组196,其具备分别与多个激光指示器191相对应地设置并且分别向反射板195反射在平面镜166被反射的激光L的多个镜子194;对经由平面镜166和聚光镜组196映照到反射板195的激光L进行摄像的相机193(摄像装置)。
多个激光指示器191分别设置于激光设置用框架197,该激光设置用框架197被固定地配置为与平面镜166大致平行,该多个激光指示器191在曝光用光的光束的路径EL外,从比平面镜166更接近曝光面侧的位置,朝向平面镜166且形成角度地照射激光L。另外,在聚光镜组196中,各镜子194被分别设置于镜子安装用框架198上,该镜子安装用框架198按与平面镜166大致平行的样子,固定地配置在和激光设置用框架197的同一平面上。而且,为了将激光L聚集到比该聚光镜组196小的反射板195,各镜子194具备在平面正交的两个轴上分别驱动旋转以便能够调节各镜子194的方向,即在旋转方向具有两方面自由度的调节机构(未图示)。此外,相机193被安装于与镜子安装用框架198的中央附近的各镜子194不相干扰的空间。
因此,在该第四实施方式的曲率修正检测系统190中,通过相机193,可以检测平面镜166的曲率修正前和曲率修正后的位移量。尤其是,因为在该曲率修正检测系统190中,分别固定地配置有激光指示器191、聚光镜组196、反射板195,所以能够进行可重复性好的检测。此外,该曲率修正检测系统190与对准检测系统152相互独立地配置,因此能够与对准检测系统152的位置无关地实施曲率修正工序。
另外,若激光设置用框架197能够使各激光指示器191以相同的角度向平面镜166照射,则不限定于配置为与平面镜166大致平行。再者,镜安装用框架198、反射板195、相机193也可以配置在能实施这些功能的任意位置上。
(第五实施方式)
首先,参照图28,说明第五实施方式的贴紧式两面曝光装置。在图中,符号311表示用于以间歇输送方式来将环状材料等的工件W向水平方向展开的展开装置,313表示被配置于曝光位置P的下游侧并用于卷绕曝光后的工件W的卷绕装置。
架台314沿着工件W的传送方向被设置在展开装置311和卷绕装置313之间,在该架台314的长度方向的两端部,安装有作为工件支撑部的支撑辊315a,315b,该工件支撑部分别在展开装置311侧和卷绕装置313侧沿大致水平方向支撑工件W。
此外,分度器平台316可沿工件W的传送方向滑动地设置在架台314上,第一分度器317可在工件的传送方向移动地安装在该分度器平台316的曝光位置P的上游侧的端部,第二分度器318安装在该分度器平台316的曝光位置P的下游侧的端部。
第二分度器318被配置在曝光位置P的下游侧附近,第一分度器317配置在与曝光位置P的上游侧仅间隔开分度器平台316的行程+α的位置上,在曝光位置P的上游侧附近,设置有用于尽量减小工件W的弯曲的支撑辊319,且该支撑辊319被设置为与第一分度器317不相干扰。此外,所述行程的大小被设置为被曝光部位的输送方向的宽度以上,但是为提高材料的成品率,优选尽可能接近该宽度的大小。
各分度器317,318既要满足下述条件又要以尽可能小的间隔来相互间隔配置,所述条件为:分度器平台316位于图28的最左的位置时的第二分度器318,与支撑表面光罩M1和背面光罩M2的图29的光罩支撑机构353不相干扰,并且分度器平台316位于图28最右的位置时的第一分度器317(以点划线来表示),与支撑辊319不相干扰。在曝光后,将工件W夹紧(例如使用汽缸等)并通过将分度器平台316以规定的进给量输送到下游侧,来将该工件W向同一方向传送,从而将新的被曝光部位配置在曝光位置P。
而且,传送后,在完成对准、光罩贴紧等之后,利用各分度器317,318来实施的工件W的夹紧被解除,分度器平台316返回到原来的位置。因此,在本实施方式中,与光罩M1,M2相对的曝光区域的工件W在传送时被各分度器317,318支撑,再者,在曝光时,被表面和背面光罩M1,M2支撑。
按照各分度器317,318所产生的工件W的进给量,来进行由展开装置311执行的工件W的展开和由卷绕装置313执行的工件W的卷绕。另外,符号312a是表示设置于展开装置311侧和卷绕装置313侧的工件输送的缓冲部分。
另外,在分度器平台316的第一分度器317侧,设置有汽缸装置320,该汽缸装置320用于对通过将该第一分度器317推到上游侧而被传送到曝光位置P的各分度器317,318间的工件W施予反张力。
即,汽缸装置320的主体(外壳)被固定在分度器平台316上,汽缸装置320的可伸缩的杆从图28的主体的左端突出,其前端固定于分度器317上。
在此,说明工件的夹紧和施予反张力的动作。
首先,如图28的实线所示,在分度器平台316返回到原来的位置的状态下,通过各分度器317,318的各自的夹紧部来夹紧工件W。此时,支撑辊319在分度器317和318的中央附近从下方支撑工件W,由此,可以减小各分度器317,318间的工件W的弯曲。
接着,使汽缸装置320动作,以规定的力将分度器317向图28的左方推压。由此,可以进一步减小各分度器317,318间的工件W的弯曲量。
汽缸装置320所产生的推压力被设定为:抑制如上述那样的由工件W的自身重量引起的弯曲所需要的最低限的大小,设置为不向工件W施加过大的力。如上面所述,完成了夹紧和反张力的施予。
如图29所示,在曝光位置P的工件W的被曝光部位的表面和背面,设置有光罩保持部和作为输送机构的光罩支撑机构353,该光罩保持部保持分别具有规定的转印图案的表面光罩M1和背面光罩M2。光罩支撑机构353具备:光罩调节基座334a,334b、滑动轴承335a,335b、光罩基座336a,336b、以及设置于光罩基座336a,336b上的对准机构349。表面光罩M1和背面光罩M2通过真空处理而被吸附并且装卸自如地安装在光罩调节基座334a,334b上。而且,为了执行光罩M1,M2间的对准,该光罩调节基座334a,334b经由滑动轴承335a,335b,可在X轴方向、Y轴方向、θ方向(在X、Y平面内的旋转方向)稍微移动地被光罩基座336a,336b支撑。
具体地,如图30所示,光罩调节基座334a和多个耐磨片支撑构件382,通过多个螺栓383以夹着光罩基座336a的方式安装在光罩基座336a上。在光罩基座336a上,形成有让螺栓383保留间隙地插入的插入孔336a1,在插入孔336a1中,决定耐磨片支撑构件382和光罩调节基座334a的高度的轴环384被配置在螺栓383的周围。在耐磨片支撑构件382的与光罩基座336a相对的相对面,以及光罩基座336a的与光罩调节基座334a相对的相对面上,安装有作为滑动轴承的耐磨片335a。由此,光罩调节基座334a相对于光罩基座336a,可在X轴方向、Y轴方向、θ方向(在X、Y平面内的旋转方向)稍微移动地被支撑。此外,经由光罩基座336a的开口在X轴方向相对的两个耐磨片支撑构件382a,382b之中,在一方的耐磨片支撑构件382a上,设置有作为对准机构349在Y轴方向进行驱动的驱动单元385a、在X轴方向驱动的驱动单元385b、以及向耐磨片支撑构件382a给予规定预压的预压单元386a,在另一方的耐磨片支撑构件382b上,设置有在Y轴方向进行驱动的驱动单元385c、以及向耐磨片支撑构件382b给予规定预压的预压单元386b、386c。而且,在耐磨片支撑构件382a,382b与轴环384之间以及光罩调节基座334a与轴环384之间,夹有其它的轴环387。因此,通过使驱动单元385b驱动,可在X轴方向轻微地移动光罩调节基座334a,通过使驱动单元385a,385c同步地驱动,可以在Y轴方向轻微地移动光罩调节基座334a,通过在Y轴方向相对地驱动驱动单元385a,385c,可以在θ方向轻微地移动光罩调节基座334a。再者,因为在被驱动单元385a,385b,385c推压的耐磨片支撑构件382a,382b上设置有其它的轴环387,所以防止耐磨片支撑构件382a,382b、光罩调节基座334a与轴环384之间产生松动,提高重复响应性。此外,支撑背面光罩M2的光罩支撑部353也是同样的。
如图31所示,表面光罩M1还具备:形成有图案Pa的胶片光罩120、利用粘结并经由树脂层121与该胶片光罩120相粘贴的玻璃板(透明介质)122、覆盖处于与粘贴于玻璃板122上的胶片光罩120的面相反侧的面的硬膜层123。
在胶片光罩120相对于玻璃板122配置在工件W的相反侧,即上方的状态下,通过未图示的泵从形成于光罩调节基座334a上的吸引孔125进行吸引,由此,玻璃板122被吸附并保持在光罩调节基座334a上。因此,为了使玻璃板122的边缘部作为吸附面而露出,胶片光罩120形成得比玻璃板122小。此外,背面光罩M2也具有同样的结构,且被吸附和保持在光罩调节基座334b上。
光罩基座336a,336b贴紧在Z轴框架337a,337b上。另外,在光罩调节基座334a,334b、光罩基座336a,336b、Z轴框架337a,337b上,孔被开口,可以将来自照明光学系统160a,160b的照射光照射到表面和背面光罩M1,M2上。另外,照明光学系统160a,160b也被形成为可在Z轴方向上移动。
Z轴框架337a,337b的底部被构成为:经由Z轴直动轴承339a,339b,被固定于两面曝光部基座340上的Z轴台341a,341b支撑,并被Z轴驱动部342a,342b驱动,可以向Z轴方向移动Z轴台341a,341b。即,Z轴驱动部342a,342b由下述部件构成:Z轴驱动电机343a,343b、连接在该Z轴驱动电机343a,343b的旋转轴上的滚珠螺杆344a,344b、支撑该滚珠螺杆344a,344b的支柱345a,345b、安装于Z轴框架337a,337b上的驱动接头346a,346b、以及被埋设于驱动接头346a,346b并与滚珠螺杆344a,344b相螺合的螺母347a,347b。
在这样的结构下,分别随Z轴驱动电机343a,343b的旋转而连续动作,如果滚珠螺杆344a,344b旋转,则通过滚珠螺杆344a,344b与螺母347a,347b的作用,Z轴框架337a,337b随驱动接头346a,346b一起在Z轴方向上移动,光罩M1,M2被贴紧在工件W的两面。
在表面和背面的Z轴框架337a,337b上,每一方分别设置四个作为支撑构件的定位调节用螺丝350或变形量吸收用垫座351,在经由这些构件的状态下,光罩基座336a,336b被固定。另外,在图29中,为了便利,在表面侧示出定位调节用螺丝350,在背面侧示出变形量吸收用垫座351。这些定位调节用螺丝350和变形量吸收用垫座351,是为了消除伴随加工和组装时所产生的表面和背面的Z轴框架337a,337b的扭曲而产生的表面和背面的光罩321,322的扭曲而被利用的。考虑到Z轴框架337a,337b的加工误差、变形而预先将变形量吸收用垫座351分别加工到期望的厚度,关于定位调节用螺丝350,通过调节螺丝的出入,可以调节Z轴框架337a,337b和光罩基座336a,336b的间隔。而且,如图29所示,相对于光罩M1,M2,在工件W的相反侧,设置有可分别进入和退出能够确认光罩侧的对准标识的位置的多个对准检测系统352(在本实施方式中,为在矩形的光罩的四个角附近,共计四个)。各对准系统352被构成为具备CCD相机355、物镜356、镜子357、照射装置(未图示),使用CCD相机355来对光罩侧的对准标识M1a,M2a(图32中只示出M1a)和工件侧的对准标识Wb进行拍摄。再者,进入或退出能够确认光罩侧的对准标识的位置的各对准检测系统352与光罩调节基座334a,334b同步地移动,以从上方对光罩侧的对准标识M1a,M2a进行摄像。
由此,一边通过对准检测系统352,来对形成于表面和背面的光罩M1,M2的对应的对准标识M1a,M2a以及工件W的对准标识Wb进行拍摄和检测,一边通过对准机构349来进行表面和背面的光罩M1,M2的对准调节。另外,也可以通过控制对准机构349的驱动以使得光罩M1,M2的对准标识M1a,M2a分别互相重叠,来进行表面和背面的光罩M1,M2的对准。
此外,在本实施方式的照明光学系统160a,160b中,如图32所示,具备第一实施方式的多个支撑机构171和电机175,且构成为修正平面镜166的曲率。再者,与第一实施方式相同,设置有曲率修正量检测系统190,该曲率修正量检测系统190用于在修正平面镜166的曲率时,判断与工件W的变形量相对应的平面镜166的曲率修正是否已被执行。
因此,在本实施方式中,也具备:使用对准检测系统352来检测工件W的对准标识Wb和光罩M1,M2的对准标识M1a,M2a的工序;根据对准检测系统352所检测出的两对准标识Wb,M1a,M2a的偏差量,来计算工件W和光罩M1,M2的位置偏差量以及工件W的变形量α、β的工序;根据计算出的位置偏差量来调节工件W和光罩M1,M2的对准的工序;与对准调节工序同时或在各自的额定时间,根据计算出的变形量α、β来修正反射来自光源的曝光用光的光束的平面镜166的曲率的工序。由此,即使在工件W变形的情况下,也能够按照工件W的被曝光区域A的形状来高精度地光刻光罩M1,M2的图案。
另外,在本实施方式中,在图19的步骤S3中所计算的位置偏差量和变形量为允许值以下的情况中,转移到步骤S6,使各光罩M1,M2的玻璃板122贴紧工件W的表面和背面。然后,经由在光罩M1,M2和工件W之间给予规定间隙的玻璃板122,从分别配置于各光罩M1,M2的外侧的照明光学系统160a,160b向各光罩M1,M2照射曝光用光,该曝光用光经由玻璃板122被照射到工件W的被曝光区域A(例如,基础图案)。由此,各光罩M1,M2的图案在与工件W的被曝光区域A的形状一致的状态下,被光刻到工件W的表面和背面。另外,曝光时,由于位于曝光位置P的工件W被光罩M1,M2保持,因此各分度器317,318对工件W的夹紧和汽缸装置320对工件W的反张力的施予被解除。
在上述光刻被执行后,在由上述的各分度器317,318夹紧工件W的状态下,将分度器平台316以规定的进给量输送到下游侧,从而将工件W向相同方向传送,把新的被曝光部位配置在曝光位置(步骤S7),该传送后,利用各分度器317,318来实施的工件W的夹紧被解除,分度器平台316返回到原来的位置,之后,利用各分度器317,318夹紧被送到曝光位置P的工件W,在减小工件W的偏差量的同时,通过汽缸装置320对工件W给予反张力,经过上述同样的工序,新的光刻被执行。
另外,在胶片光罩120相对于玻璃板122配置在工件W的相反侧的状态下,玻璃板122被吸附并保持在光罩调节基座334a上,使玻璃板122贴紧工件W,在胶片光罩120和工件W通过玻璃板122保留规定的间隙的状态下,将来自照明光学系统160a,160b的曝光用光的光束经由光罩M照射到工件W上,因此可以实现贴紧式曝光方式所带来的高分辨率的光刻。此外,由于使玻璃板122贴紧在工件W上,所以与第一实施方式相比较,间歇变长,但是不需要倾斜度的调节,装置被简洁化,可以实现成本的降低。而且,通过在工件W和光罩M1,M2之间保留规定的间隙,改变平面镜166的曲率且修正偏角,能够按与工件W的变形相对应的方式,高精度地光刻光罩21,22的图案。
另外,在使用图案被直接形成在玻璃板上的通常的光罩M1,M2,来代替相对于玻璃板122配置在工件W的相反侧的胶片光罩M1,M2的情况下,如图33所示,可以设置为:在光罩M1的下表面,安装可使曝光用光透过并且曝光时可与工件W贴紧的透过介质400,进而,通过介质400使工件W和光罩M保留规定的间隙。由此,既可以改变平面镜166的曲率,修正偏角,也能够实现与贴紧式曝光方式同样的高分辨率的光刻。另外,作为透过介质,可以是光掩模胶片(透明胶片)和玻璃等可使曝光用光透过的介质。
另外,在上述实施方式中,在调节工件W和光罩21,22的对准后,执行平面镜166的曲率修正,但是也可以同时进行对准调节和平面镜166的曲率修正,实现间隔时间的缩短。再者,也可以多次执行对准调节,在位置偏差量变为允许值以下后,使玻璃板122和工件W贴紧后再执行平面镜166的曲率修正。
此外,在本实施方式中,示出曝光两面的贴紧式曝光装置,但是也可以是只曝光单面的贴紧式曝光装置。
再者,本发明并不限定于上述的实施方式,可以进行适当地变形和改良。
在本实施方式中,虽然将工件W设定为环状,但是也可以是薄板状(平板状)。
作为修正本发明的曲率的反射镜,并不限定于上述实施方式的平面镜166,也可以设置为其它的平面镜163和准直反射镜167,可以适用于任意的反射镜,此外,也可以设置为修正这些镜子163,166,167中的多个镜子的曲率。再者,在修正多个镜子的曲率的情况下,可以将修正的工作分配给每个镜子以通过准直反射镜167来执行比例尺修正,通过平面镜166来执行变形修正。
另外,反射板192虽然是与遮板单元164分开设置的,但是在遮板单元位于曝光用光的路径的积分器165的下游侧的情况下,也可以利用遮板单元164来构成。
此外,作为曲率修正量检测系统190,照射到反射板的光并不局限于激光,只要是射出比具有指向性的曝光用光的光束小的光束的光就可以。
再者,本发明的反射镜曲率调节机构和曲率修正量检测系统并不局限于接近式曝光装置和贴紧式曝光装置,可以适用于利用透镜来执行变形修正的投影曝光装置以外的曝光装置。
再者,优选本发明的照射具有指向性的光的检测用光源配置在光罩附近,但是也可以相对于反射镜,配置在曝光面侧,也可以配置在比光罩更接近工件夹子侧的位置上。
本发明的光罩保持部16移动的X方向在本实施方式中,沿着工件的输送方向,但是并不局限于此,例如,也可以是与工件的输送方向正交的方向。