JP2001313241A - Aligner and aligning method - Google Patents

Aligner and aligning method

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JP2001313241A
JP2001313241A JP2000128724A JP2000128724A JP2001313241A JP 2001313241 A JP2001313241 A JP 2001313241A JP 2000128724 A JP2000128724 A JP 2000128724A JP 2000128724 A JP2000128724 A JP 2000128724A JP 2001313241 A JP2001313241 A JP 2001313241A
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chuck
holding
exposure
holding surface
height position
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JP2000128724A
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Tetsushi Onuma
哲士 大沼
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Canon Inc
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • GPHYSICS
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent focus shift due to flexure of a chuck at the time of aligning a large liquid crystal substrate. SOLUTION: A liquid crystal substrate, i.e., a plate W, is mounted on a large area chuck 4 and aligned while scanning in the direction of Y axis along with a mask M. Height position (Z position) of the holding face of the chuck 4 is previously measured at least four points by means of a Z sensor 6 and an elliptic paraboloid approximating the holding face of the chuck 4 is determined from three-dimensional coordinates thus obtained. Focus shift due to flexure of the chuck 4 is prevented by controlling the height position of the chuck 4 under scan alignment according to the proximate plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
パネル等の液晶デバイスの基板(プレート)を露光する
ための液晶用の露光装置および露光方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal exposure apparatus and method for exposing a substrate (plate) of a liquid crystal device such as a liquid crystal display panel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液晶露光装置では、被露光基板で
あるプレートを載置するステージ上のチャックを、光学
投影系の焦点位置の高さに調整するに際して、まず、チ
ャック上にプレートを置いて、チャックの高さ位置を変
化させながら露光するテスト露光を行ない、このテスト
の結果から、像の解像度が一番高いときのチャック高さ
位置を求めて、これを装置固有のチャック高さ基準位置
とする。
2. Description of the Related Art In a conventional liquid crystal exposure apparatus, when a chuck on a stage on which a plate as a substrate to be exposed is mounted is adjusted to a height of a focal position of an optical projection system, the plate is first placed on the chuck. Then, a test exposure in which the exposure is performed while changing the height of the chuck is performed.Based on the results of this test, the chuck height at which the image resolution is the highest is obtained, and this is used as a reference for the chuck height specific to the apparatus. Position.

【0003】そして、実際の露光時には、チャック上に
プレートを乗せて、前記チャック高さ基準位置および、
露光領域内の任意のポイント位置にXYステージを3次
元的に移動させ、そこでオートフォーカスを行ない、チ
ャック高さ基準位置からの差分量を計算し、該差分量だ
けチャック高さを移動して光学投影系の焦点位置に合わ
せている。
At the time of actual exposure, the plate is placed on the chuck, and the chuck height reference position and
The XY stage is three-dimensionally moved to an arbitrary point position in the exposure area, autofocus is performed there, a difference amount from the chuck height reference position is calculated, and the chuck height is moved by the difference amount to perform optical focusing. Adjust to the focal position of the projection system.

【0004】露光領域の露光中は、オートフォーカスを
実施して算出したチャック高さ位置にチャック高さを固
定して、アライメント処理および、露光を行なってい
る。
During exposure of the exposure area, alignment processing and exposure are performed by fixing the chuck height at the chuck height position calculated by performing autofocus.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術によれば、以下のような未解決の課題があっ
た。近年では、液晶画面の大型化に伴ない、液晶パネル
等の製造工程で使用されるプレートサイズの大型化が進
んでいる。液晶露光装置においても、これに対応するた
めにプレートを乗せるチャックの大型化が進められてい
るが、チャックを大型にするとチャック自身の自重によ
るチャック面(保持面)のたわみや、チャック製造時の
工作精度の限界等により、チャック面の平面度を維持す
ることが難しい。その結果、たわんでいるチャックにプ
レートを乗せて露光処理を実行すると、露光領域内で焦
点が合っている部分と合わない部分が発生してしまい、
アライメントマークの読み取り不良や、露光不良を発生
してしまう(第1の問題点)。
However, according to the above prior art, there are the following unsolved problems. In recent years, the size of a plate used in a manufacturing process of a liquid crystal panel or the like has been increasing with the enlargement of a liquid crystal screen. In order to respond to this, the size of the chuck on which the plate is placed is also increasing in the liquid crystal exposure apparatus. However, if the chuck is made larger, the deflection of the chuck surface (holding surface) due to the own weight of the chuck itself, and the time of manufacture of the chuck, It is difficult to maintain the flatness of the chuck surface due to limitations in machining accuracy and the like. As a result, when the exposure process is performed with the plate placed on the bending chuck, a portion that is out of focus and a portion that is not in focus occur in the exposure area,
A reading defect of the alignment mark and an exposure defect occur (first problem).

【0006】また、1プレートから複数枚分の液晶画面
を製造する多数個取りの場合、例えば1プレートから4
枚分の液晶画面を製造している場合は、1プレート上に
露光領域が4箇所あるため、各露光領域内においてアラ
イメントマークの読み取り不良や、露光不良を発生させ
ないように、チャックのたわみ分による焦点ずれを補正
するためには、オートフォーカスを各プレート当たり4
回行なう必要があり、スループットが悪化する(第2の
問題点)。
In the case of multi-cavity manufacturing for manufacturing a plurality of liquid crystal screens from one plate, for example, four liquid crystal screens are manufactured from one plate.
When manufacturing liquid crystal screens for one sheet, there are four exposure areas on one plate. Therefore, in each exposure area, a reading error of the alignment mark and a deflection of the chuck are required so as not to cause an exposure defect. To correct for defocus, set auto focus to 4 per plate.
It has to be performed twice, and the throughput deteriorates (second problem).

【0007】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、チャックの大型化
が進みチャックがたわんでしまう場合でも、スループッ
トを悪化させることなくフォーカスずれを補正し、アラ
イメントマークの読み取り不良や露光不良を回避して、
高い転写精度と高生産性を確保できる露光装置および露
光方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and corrects a focus shift without deteriorating the throughput even when the chuck is enlarged and the chuck is bent. To avoid poor alignment mark reading and exposure.
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can ensure high transfer accuracy and high productivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の露光装置は、原版のパターンを基板に投影
する光学投影手段と、前記基板を保持する保持面と該保
持面を少なくとも2次元的に移動させるステージ駆動手
段を有する基板保持手段と、前記保持面の少なくとも4
点においてそれぞれ高さ位置を計測する計測手段と、該
計測手段の出力に基づいて得られた少なくとも4点の3
次元座標から前記保持面を近似する立体幾何学面を算出
する演算手段を有することを特徴とする。
To achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention comprises: an optical projection unit for projecting an original pattern onto a substrate; a holding surface for holding the substrate; and at least two holding surfaces. Substrate holding means having stage driving means for moving in a three-dimensional manner;
Measuring means for measuring the height position at each point; and at least four points of three points obtained based on the output of the measuring means.
It is characterized by having arithmetic means for calculating a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface from the dimensional coordinates.

【0009】ステージ駆動手段が、保持面を近似する立
体幾何学面を基準として前記保持面の高さ位置を制御す
るように構成されているとよい。
Preferably, the stage drive means is configured to control the height position of the holding surface with reference to a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface.

【0010】ステージ駆動手段が、保持面を原版と同期
して所定の方向に走査するように構成されていてもよ
い。
The stage driving means may be configured to scan the holding surface in a predetermined direction in synchronization with the original.

【0011】ステージ駆動手段が、保持面をステップ移
動させるように構成されていてもよい。
[0011] The stage driving means may be configured to move the holding surface stepwise.

【0012】立体幾何学面が、球面、円筒面、楕円面、
一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放物面また
はトーリック面であるとよい。
When the three-dimensional geometric surface is a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface,
It may be a one-lobe hyperboloid, a two-lobe hyperboloid, an elliptic paraboloid, a hyperboloid paraboloid or a toric surface.

【0013】本発明の露光方法は、光学投影手段を介し
て露光される基板を保持するための保持面の少なくとも
4点における高さ位置をそれぞれ計測して各点の3次元
座標を得る工程と、得られた少なくとも4点の3次元座
標から前記保持面を近似する立体幾何学面を得る工程
と、得られた立体幾何学面に基づいて前記保持面の高さ
位置を変化させる工程を有することを特徴とする。
An exposure method according to the present invention comprises the steps of measuring height positions of at least four points on a holding surface for holding a substrate to be exposed via optical projection means, and obtaining three-dimensional coordinates of each point. Obtaining a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface from the obtained three-dimensional coordinates of at least four points, and changing a height position of the holding surface based on the obtained three-dimensional geometric surface. It is characterized by the following.

【0014】基板の露光中に、保持面を所定の方向に走
査させながら立体幾何学面に基づいて前記保持面の高さ
位置を制御するとよい。
During the exposure of the substrate, the height position of the holding surface may be controlled based on the three-dimensional geometric surface while scanning the holding surface in a predetermined direction.

【0015】[0015]

【作用】基板のアライメントや露光処理において、自重
等によってたわんだチャック等の保持面を近似した立体
幾何学面を求めて、これを基準として、保持面の高さ位
置を制御する。これによって、常に光学投影手段の合焦
位置に基板を位置させて露光することができる。
In a substrate alignment and exposure process, a three-dimensional geometric surface approximating a holding surface of a chuck or the like bent by its own weight or the like is obtained, and the height position of the holding surface is controlled based on this. Thus, exposure can be performed with the substrate always positioned at the focus position of the optical projection unit.

【0016】複数枚分の液晶画面を露光する場合のよう
に、被露光基板であるプレートの大型化に伴なってチャ
ック等の保持面が大型化しても、保持面のたわみによっ
てフォーカスずれを起すことなく、アライメントマーク
の読み取り不良や露光不良を回避できるため、高い転写
精度を確保することができる。
Even when a holding surface such as a chuck is enlarged due to an increase in the size of a plate as a substrate to be exposed, as in the case of exposing a plurality of liquid crystal screens, defocus occurs due to deflection of the holding surface. Without this, it is possible to avoid poor reading and exposure of the alignment mark, so that high transfer accuracy can be ensured.

【0017】また、予め算出してある立体幾何学面を用
いて保持面のたわみ分を補正するものであり、多数個取
りの場合でもオートフォーカスは1回ですむため、各プ
レートに対して複数回のオートフォーカスを行なう場合
に比べて、スループットを悪化させることなくフォーカ
スずれを防ぐことができるという利点がある。
Further, the deflection of the holding surface is corrected by using a previously calculated three-dimensional geometric surface. Even in the case of multi-cavity, auto-focusing is required only once. There is an advantage that the focus shift can be prevented without deteriorating the throughput, as compared with the case where auto focus is performed twice.

【0018】その結果、液晶露光装置の転写性能と生産
性を大幅に向上させ、液晶デバイス等の高性能化と低価
格化に貢献できる。
As a result, the transfer performance and productivity of the liquid crystal exposure apparatus can be greatly improved, which can contribute to higher performance and lower cost of the liquid crystal device and the like.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】図1は第1の実施の形態による液晶用の露
光装置を示すもので、これは、露光光を発生する照明光
学系1と、液晶画素パターンが形成されている原版であ
るマスクMを保持するマスクステージ2と、XYZステ
ージ3に基板であるプレート(液晶基板)Wを保持する
チャック4と、XYZステージ3とマスクステージ2の
間に配設された光学投影手段である光学投影系5を有
し、チャック4の保持面の高さ位置すなわちZ軸方向の
位置(チャック高さ位置)は、計測手段であるZセンサ
6によって計測される。
FIG. 1 shows an exposure apparatus for a liquid crystal according to a first embodiment, which comprises an illumination optical system 1 for generating exposure light and a mask M which is an original on which a liquid crystal pixel pattern is formed. , A chuck 4 for holding a plate (liquid crystal substrate) W as a substrate on the XYZ stage 3, and an optical projection system as optical projection means disposed between the XYZ stage 3 and the mask stage 2. 5, the height position of the holding surface of the chuck 4, that is, the position in the Z-axis direction (chuck height position) is measured by a Z sensor 6 as a measuring means.

【0021】照明光学系1、マスクステージ2、XYZ
ステージ3、および図示しないアライメント光学系やオ
ートフォーカス光学系、各種計測系等は、装置全体を制
御するコントローラ7によって制御される。
Illumination optical system 1, mask stage 2, XYZ
The stage 3, the alignment optical system (not shown), the autofocus optical system, various measurement systems, and the like are controlled by a controller 7 that controls the entire apparatus.

【0022】XYZステージ3は、プレートWを保持す
るチャック4を光軸すなわちZ軸に垂直なX軸方向とY
軸方向に2次元的に移動させるXY駆動系と、チャック
4の高さ方向すなわちZ軸方向に移動させるZ駆動系か
らなるステージ駆動手段を有する。また、コントローラ
7内には、XYZステージ3をXY方向に移動させたと
きのチャック4のXY位置と、Zセンサ6によって計測
されたチャック高さ位置(Z位置)に基づく3次元座標
データを演算処理して、例えば自重によってたわんだチ
ャック4の保持面を近似する立体幾何学面を得るための
演算手段が設けられる。
The XYZ stage 3 moves the chuck 4 holding the plate W in the X-axis direction perpendicular to the optical axis,
There is provided an XY drive system that moves two-dimensionally in the axial direction, and a stage drive unit that includes a Z drive system that moves the chuck 4 in the height direction, that is, the Z-axis direction. The controller 7 calculates three-dimensional coordinate data based on the XY position of the chuck 4 when the XYZ stage 3 is moved in the XY directions and the chuck height position (Z position) measured by the Z sensor 6. Processing means is provided for processing to obtain, for example, a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface of the chuck 4 bent by its own weight.

【0023】実際のプレートを露光する露光サイクルの
開始前に、プレートを乗せる前のXYZステージ3上の
チャック4を、光学投影系5の焦点位置の高さに調整す
る工程で、XYZステージ3をコントローラ7で任意に
決められたXY位置に移動し、Zセンサ6を用いて少な
くとも4点におけるチャック高さ位置を測定する。
Before the exposure cycle for exposing the actual plate is started, the chuck 4 on the XYZ stage 3 before placing the plate is adjusted to the height of the focal position of the optical projection system 5, and the XYZ stage 3 is adjusted. The controller 7 moves to an XY position arbitrarily determined by the controller 7 and measures the chuck height positions at at least four points using the Z sensor 6.

【0024】例えば、図2に示すように、チャック4上
のポイントP1 〜Ph においてそれぞれチャック高さ位
置(Z位置)を計測する。これらのポイントのXY位置
とZ位置から得られた3次元座標データを立体幾何学面
に近似する方程式を導き、この立体幾何学面の方程式を
コントローラ7に予め記憶しておく。
[0024] For example, as shown in FIG. 2, respectively at the point P 1 to P h on the chuck 4 to measure the chuck height position (Z position). An equation approximating a three-dimensional geometric surface with the three-dimensional coordinate data obtained from the XY position and the Z position of these points is derived, and the equation of the three-dimensional geometric surface is stored in the controller 7 in advance.

【0025】これによって、XYZステージ3の任意の
XY座標におけるチャック高さ位置を求めることが可能
となり、前記方程式による立体幾何学面をチャック高さ
基準面として、スキャン露光時やアライメント時等にお
いてXYZステージ3のZ駆動系を制御し、チャック4
の高さ位置(Z位置)を制御する。
Thus, the chuck height position at any XY coordinates of the XYZ stage 3 can be obtained, and the three-dimensional geometric surface according to the above equation is used as the chuck height reference surface, and the XYZ stage is used during scan exposure or alignment. The Z drive system of the stage 3 is controlled, and the chuck 4
Height position (Z position) is controlled.

【0026】立体幾何学面の近似方法としては、球面
や、円筒面、楕円面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放
物面、双曲放物面、トーリック面等を採用することがで
きる。しかし、自重によってたわんだチャックの場合
は、楕円放物面で近似する方法が現実的であるから、ま
ず、楕円放物面で近似する方法を説明する。
As a method of approximating a three-dimensional geometric surface, a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a one-lobe hyperboloid, a two-leaf hyperboloid, an ellipse paraboloid, a hyperboloid paraboloid, a toric surface, or the like can be adopted. . However, in the case of a chuck that is bent by its own weight, a method of approximation with an elliptic paraboloid is practical.

【0027】n点のチャック上の測定点から得られる座
標データ(x1 ,y1 ,z1 ),……,(xn ,yn
n )から最小二乗法による楕円放物面の近似方程式を
求める楕円放物面の式を f(x,y)=a0 2 +a1 2 +a2 x+a3 y+a4 (1) として、各XY測定座標における近似面の高さf
(xi ,yi )とZセンサで測定した高さ位置座標zi
との残差を ri =f(xi ,yi )−zi (2) とすると、すべてのデータに対する残差平方和は(3)
式となる。
Coordinate data (x 1 , y 1 , z 1 ) obtained from n measurement points on the chuck,..., (X n , y n ,
z n ), the equation of the elliptic paraboloid for obtaining the approximate equation of the elliptic paraboloid by the least square method is f (x, y) = a 0 x 2 + a 1 y 2 + a 2 x + a 3 y + a 4 (1) Height f of the approximate surface at each XY measurement coordinate
(X i , y i ) and height position coordinates z i measured by the Z sensor
The residual between r i = f (x i, y i) When -z i (2), the residual sum of squares for all data (3)
It becomes an expression.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】最小二乗法による楕円放物面を求めるに
は、Qが最小になるように、パラメータa0 ,a1 ,a
2 ,a3 ,a4 を求める。そのためには、パラメータa
0 ,a 1 ,a2 ,a3 ,a4 を独立変数と考え、そのす
べての偏微分係数が同時に0となればよい。
To find an elliptic paraboloid by the least squares method
Is the parameter a such that Q is minimized.0 , A1 , A
Two , AThree , AFour Ask for. To do so, the parameter a
0 , A 1 , ATwo , AThree , AFour Is considered as an independent variable.
It suffices that all partial derivatives become 0 at the same time.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】上記式を各パラメータ(a0 ,a1 ,a
2 ,a3 ,a4 )について計算してまとめると(5)式
となる。
The above equation is converted to each parameter (a 0 , a 1 , a
(2 , a 3 , a 4 ) is calculated and summarized as equation (5).

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】さらに計算し(6)式となる。Further calculations are made as in equation (6).

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】この行列式を解くことによって、a0 ,a
1 ,a2 ,a3 ,a4 が求まり、楕円放物面の近似方程
式を得ることができる。
By solving this determinant, a 0 , a
1 , a 2 , a 3 and a 4 are obtained, and an approximate equation of an elliptic paraboloid can be obtained.

【0036】この楕円放物面を装置固有のチャック高さ
基準面とすることで、チャック4のたわみによるフォー
カスずれ(焦点ずれ)を補正する。
By using this elliptical paraboloid as a chuck height reference plane unique to the apparatus, a focus shift (focus shift) due to the deflection of the chuck 4 is corrected.

【0037】実際の露光時は、まず、チャック4上にプ
レートWを乗せて、コントローラ7で任意に設定した露
光領域内の位置にXYZステージ3を移動して、図示し
ないオートフォーカスを実行しプレートWに焦点を合わ
せる。
At the time of actual exposure, first, the plate W is placed on the chuck 4 and the XYZ stage 3 is moved to a position in the exposure area arbitrarily set by the controller 7 to execute auto focus (not shown). Focus on W.

【0038】次に、実際の露光サイクルにおけるXYZ
ステージ3の動作を説明する。図3に示すようにY軸方
向に走査するスキャン露光の場合は、チャック4上に乗
っているプレートWとの焦点距離が常に一定になるよう
に、露光中のXYZステージ3のZ位置(高さ位置)を
前記近似面に従って制御する。
Next, XYZ in the actual exposure cycle
The operation of the stage 3 will be described. As shown in FIG. 3, in the case of scan exposure in which scanning is performed in the Y-axis direction, the Z position (high position) of the XYZ stage 3 during exposure is set so that the focal length with the plate W on the chuck 4 is always constant. Is controlled in accordance with the approximate surface.

【0039】すなわち、図3の(a)は露光開始位置で
のXYZステージ3を示す図であり、光学投影系5の焦
点位置にプレートWがくるように、前述のオートフォー
カスによってチャック高さ位置が制御されている。図3
の(b)は露光中のXYZステージ3を示しており、同
図の(a)で示した露光開始位置でのZ位置より、近似
面によって補正された分だけXYZステージ3が下降し
ている。図3の(c)は露光終了時のXYZステージ3
を示しており、同図の(b)で示したZ位置より、近似
面によって補正された分だけXYZステージ3が上昇し
ている。
That is, FIG. 3A is a diagram showing the XYZ stage 3 at the exposure start position. The chuck height position is determined by the above-described autofocus so that the plate W comes to the focal position of the optical projection system 5. Is controlled. FIG.
(B) shows the XYZ stage 3 during exposure, and the XYZ stage 3 is lowered from the Z position at the exposure start position shown in (a) of FIG. . FIG. 3C shows an XYZ stage 3 at the end of exposure.
The XYZ stage 3 is elevated from the Z position shown in FIG. 3B by an amount corrected by the approximate surface.

【0040】このように、露光しながらXYZステージ
3をZ軸方向へ駆動し、チャック高さ位置を近似面に従
って変化させることで、常にプレートWが光学投影系5
の焦点位置に保たれる。
As described above, by driving the XYZ stage 3 in the Z-axis direction while exposing, and changing the chuck height position in accordance with the approximate surface, the plate W is always in the optical projection system 5 position.
Is kept at the focal position.

【0041】1プレートから複数枚の液晶画面を製造し
ている場合は、図4に示すように、XYZステージ3が
X軸方向にステップ移動して露光することになる。1プ
レートから3枚分の液晶画面を製造するときに行なうス
テップ処理においては2回のステップ移動を行なう。
When a plurality of liquid crystal screens are manufactured from one plate, as shown in FIG. 4, the XYZ stage 3 moves stepwise in the X-axis direction to perform exposure. In the step processing performed when manufacturing three liquid crystal screens from one plate, two step movements are performed.

【0042】図4の(a)は1枚目の液晶画面を露光す
るときのXYZステージ3を示す。すなわち、1枚目の
X位置にXYZステージ3を駆動し、このときX軸方向
の移動に伴なうZ位置の補正量は、Y軸方向と同様に近
似面に従って決定される。図4の(b)は、2枚目の液
晶画面を露光するときのXYZステージ3を示すもので
あり、図4の(a)で示した1枚目の液晶画面を露光す
るXステップ位置でのZ位置より、近似面によって補正
された分だけXYZステージ3が下降している。図4の
(c)は3枚目の液晶画面の露光位置でのXYZステー
ジ3を示しており、同図の(b)で示した2枚目の液晶
画面を露光するXステップ位置でのZ位置より、近似面
によって補正された分だけXYZステージ3が上昇して
いる。
FIG. 4A shows the XYZ stage 3 when exposing the first liquid crystal screen. That is, the XYZ stage 3 is driven to the X position of the first sheet, and at this time, the correction amount of the Z position accompanying the movement in the X-axis direction is determined according to the approximate plane as in the Y-axis direction. FIG. 4B shows the XYZ stage 3 when exposing the second liquid crystal screen. The XYZ stage 3 exposes the first liquid crystal screen at the X step position shown in FIG. The XYZ stage 3 is lowered from the Z position by the amount corrected by the approximate surface. FIG. 4C shows the XYZ stage 3 at the exposure position of the third liquid crystal screen, and Z at the X step position for exposing the second liquid crystal screen shown in FIG. The XYZ stage 3 is elevated from the position by an amount corrected by the approximate surface.

【0043】このように、X軸方向のステップ移動が行
なわれる場合でも、XYZステージ3を近似面に従って
上下駆動することで、常にプレートWが光学投影系5の
焦点位置に保たれる。
As described above, even when the step movement in the X-axis direction is performed, the plate W is always kept at the focal position of the optical projection system 5 by driving the XYZ stage 3 up and down according to the approximate surface.

【0044】チャック4のたわみ量が大きい場合は、露
光領域の中心位置でのX軸方向、Y軸方向の傾きを近似
面から算出して、図5に示すようにXYZステージ3を
傾けることにより、光学投影系5に対してプレートWが
直角になるように制御してもよい。これによって、同一
露光領域内での焦点ずれを軽減することができる。
When the amount of deflection of the chuck 4 is large, the inclination in the X-axis direction and the Y-axis direction at the center position of the exposure area is calculated from the approximate surface, and the XYZ stage 3 is inclined as shown in FIG. Alternatively, the plate W may be controlled so as to be perpendicular to the optical projection system 5. As a result, it is possible to reduce the defocus in the same exposure area.

【0045】本発明の実施の形態によれば、楕円放物面
で求めた近似面に基づいてチャックのZ高さ位置を制御
することで、任意のステージ位置におけるチャックのた
わみによる焦点ずれを補正することができる。また、予
め楕円放物面でチャックの基準面を決めておくため、プ
レート1枚に対して複数の液晶画面を製造する場合で
も、1回のオートフォーカスを実施するだけで、焦点ず
れを回避できる。
According to the embodiment of the present invention, by controlling the Z height position of the chuck based on the approximate surface obtained by the elliptic paraboloid, the defocus due to the deflection of the chuck at an arbitrary stage position is corrected. can do. In addition, since the reference surface of the chuck is determined in advance with an elliptic paraboloid, even when a plurality of liquid crystal screens are manufactured for one plate, defocus can be avoided by performing only one autofocus. .

【0046】図6は、第2の実施の形態を説明するもの
で、これは、チャック4上の4点においてチャック高さ
位置を計測し、チャックのたわみを球面近似する方法を
採用するものである。
FIG. 6 illustrates the second embodiment, which employs a method of measuring the chuck height position at four points on the chuck 4 and approximating the deflection of the chuck to a spherical surface. is there.

【0047】同一直線上にない4点P1(x1 ,y1
〜P4(x4 ,y4 )において、Zセンサ6を用いてチ
ャック4の保持面の高さ位置を測定する。次に、4点の
(x,y,z)座標から中心座標P0(x0 ,y0 ,z
0 )と半径rの球の方程式を導く。これによって、XY
Zステージ3の任意のXY座標におけるチャック高さ位
置を容易に算出することが可能となり、前記方程式によ
り算出した立体幾何学面をチャック高さ基準面として、
露光時やアライメント時に使用する。
Four points P1 (x 1 , y 1 ) not on the same straight line
In ~P4 (x 4, y 4) , to measure the height position of the holding surface of the chuck 4 using Z sensors 6. Next, the four points (x, y, z) the center coordinates from the coordinate P0 (x 0, y 0, z
0 ) and the equation of a sphere of radius r is derived. By this, XY
The chuck height position at any XY coordinates of the Z stage 3 can be easily calculated, and the three-dimensional geometric surface calculated by the above equation is used as a chuck height reference surface,
Used during exposure and alignment.

【0048】次にチャック面を近似する球面の方程式を
算出する方法を説明する。球の方程式を算出する時、同
一円周上付近の4点を位置座標として抽出すると、各点
は位置座標の高低差が少ないため、近似した球面は実際
のチャック形状と異なる場合がある。そこで、測定する
位置は、図6のように3点P1,P2,P3はチャック
4の隅が、4点目P4はチャック4の中心付近が好まし
い。ここで、球面の方程式は、(7)式のようになる。 (x−x02 +(y−y02 +(z−z02 =r2 (7)
Next, a method of calculating a spherical equation approximating the chuck surface will be described. When calculating the equation of a sphere, if four points near the same circumference are extracted as position coordinates, the approximate sphere may differ from the actual chuck shape because each point has a small difference in elevation in position coordinates. Therefore, as for the position to be measured, as shown in FIG. 6, the three points P1, P2 and P3 are preferably at the corners of the chuck 4, and the fourth point P4 is preferably near the center of the chuck 4. Here, the equation of the spherical surface is as shown in equation (7). (X-x 0) 2 + (y-y 0) 2 + (z-z 0) 2 = r 2 (7)

【0049】この方程式にZセンサ6で測定した4点の
位置座標、P1(x1 ,y1 )〜P4(x4 ,y4 )を
(7)式に代入し、行列式にまとめると以下の(8)式
となる。
The position coordinates of the four points measured by the Z sensor 6, P 1 (x 1 , y 1 ) to P 4 (x 4 , y 4 ), are substituted into the equation (7), and the equations are summarized as follows. Equation (8) is obtained.

【0050】[0050]

【数5】 (Equation 5)

【0051】この行列式を解くことによって求めるべき
球面の中心座標P0(x0 ,y0 ,z0 )と半径rを決
定する。中心座標P0および半径rを(7)式に代入し
て方程式を求め、これをチャック基準面として使用し、
第1の実施の形態と同様の露光処理を行なう。
[0051] determines that the radius r the center coordinates of the spherical be determined by solving the matrix equation P0 (x 0, y 0, z 0). The equation is obtained by substituting the center coordinate P0 and the radius r into the equation (7), and using this as a chuck reference plane,
Exposure processing similar to that of the first embodiment is performed.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0053】予め算出してあるチャック面を近似した立
体幾何学面をチャック高さ位置の基準面として、露光時
やアライメント時にチャック高さ位置を制御する。例え
ばスキャン露光においては、常にパターン像の合焦位置
をチャック上に乗せたプレートが走査するように制御す
ることで、チャックの大型化が進みチャックがたわんで
しまう場合でも、フォーカスずれを起こすのを回避でき
る。
The chuck height position is controlled at the time of exposure or alignment by using a three-dimensional geometric surface approximating the previously calculated chuck surface as a reference surface of the chuck height position. For example, in scan exposure, by controlling the focus position of the pattern image so that the plate placed on the chuck always scans, even if the chuck is enlarged and the chuck is bent, it can cause a focus shift. Can be avoided.

【0054】その結果、アライメントマークの読み取り
不良や、露光不良を発生させることなく、極めて高い転
写精度を得ることができる。
As a result, extremely high transfer accuracy can be obtained without causing alignment mark reading defects or exposure defects.

【0055】予め算出してある立体幾何学面を用いて、
チャックのたわみ分を補正するものであるため、例えば
ステップ・アンド・リピート露光においては、オートフ
ォーカスは各プレートに対して1回実行すればよく、ス
ループットの悪化を防ぐことができる。
Using a previously calculated solid geometric surface,
Since the deflection of the chuck is corrected, for example, in step-and-repeat exposure, auto-focus may be performed once for each plate, and deterioration of throughput can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態による露光装置を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態による楕円放物面近似方法を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an elliptic paraboloid approximation method according to the first embodiment.

【図3】スキャン露光を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating scan exposure.

【図4】ステップ・アンド・リピート露光を説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating step-and-repeat exposure.

【図5】XYZステージを傾斜させる場合を説明する図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a case where an XYZ stage is tilted.

【図6】第2の実施の形態による球面近似方法を説明す
る図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a spherical approximation method according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明光学系 2 マスクステージ 3 XYZステージ 4 チャック 5 光学投影系 6 Zセンサ 7 コントローラ Reference Signs List 1 illumination optical system 2 mask stage 3 XYZ stage 4 chuck 5 optical projection system 6 Z sensor 7 controller

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原版のパターンを基板に投影する光学投
影手段と、前記基板を保持する保持面と該保持面を少な
くとも2次元的に移動させるステージ駆動手段を有する
基板保持手段と、前記保持面の少なくとも4点において
それぞれ高さ位置を計測する計測手段と、該計測手段の
出力に基づいて得られた少なくとも4点の3次元座標か
ら前記保持面を近似する立体幾何学面を算出する演算手
段を有する露光装置。
1. An optical projection unit for projecting a pattern of an original onto a substrate, a substrate holding unit having a holding surface for holding the substrate, and a stage driving unit for moving the holding surface at least two-dimensionally, and the holding surface. Measuring means for measuring the height position at at least four points, and calculating means for calculating a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface from the three-dimensional coordinates of at least four points obtained based on the output of the measuring means Exposure apparatus having:
【請求項2】 ステージ駆動手段が、保持面を近似する
立体幾何学面を基準として前記保持面の高さ位置を制御
するように構成されていることを特徴とする請求項1記
載の露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stage driving means is configured to control a height position of the holding surface with reference to a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface. .
【請求項3】 ステージ駆動手段が、保持面を原版と同
期して所定の方向に走査するように構成されていること
を特徴とする請求項1または2記載の露光装置。
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stage driving means scans the holding surface in a predetermined direction in synchronization with the original.
【請求項4】 ステージ駆動手段が、保持面をステップ
移動させるように構成されていることを特徴とする請求
項1ないし3いずれか1項記載の露光装置。
4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stage driving means is configured to move the holding surface stepwise.
【請求項5】 立体幾何学面が、球面、円筒面、楕円
面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放物面
またはトーリック面であることを特徴とする請求項1な
いし4いずれか1項記載の露光装置。
5. The surface according to claim 1, wherein the three-dimensional geometric surface is a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a one-lobe hyperboloid, a two-leaf hyperboloid, an ellipse paraboloid, a hyperboloid paraboloid, or a toric surface. An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 光学投影手段を介して露光される基板を
保持するための保持面の少なくとも4点における高さ位
置をそれぞれ計測して各点の3次元座標を得る工程と、
得られた少なくとも4点の3次元座標から前記保持面を
近似する立体幾何学面を得る工程と、得られた立体幾何
学面に基づいて前記保持面の高さ位置を変化させる工程
を有する露光方法。
6. A step of measuring height positions of at least four points on a holding surface for holding a substrate exposed through an optical projection means to obtain three-dimensional coordinates of each point;
Exposure having a step of obtaining a three-dimensional geometric surface approximating the holding surface from the obtained three-dimensional coordinates of at least four points, and a step of changing the height position of the holding surface based on the obtained three-dimensional geometric surface Method.
【請求項7】 基板の露光中に、保持面を所定の方向に
走査させながら立体幾何学面に基づいて前記保持面の高
さ位置を制御することを特徴とする請求項6記載の露光
方法。
7. The exposure method according to claim 6, wherein a height position of the holding surface is controlled based on a three-dimensional geometric surface while scanning the holding surface in a predetermined direction during exposure of the substrate. .
【請求項8】 保持面をステップ移動させ、立体幾何学
面に基づいて前記保持面の高さ位置を制御することを特
徴とする請求項6または7記載の露光方法。
8. The exposure method according to claim 6, wherein the holding surface is step-moved, and a height position of the holding surface is controlled based on a three-dimensional geometric surface.
【請求項9】 立体幾何学面が、球面、円筒面、楕円
面、一葉双曲面、二葉双曲面、楕円放物面、双曲放物面
またはトーリック面であることを特徴とする請求項6な
いし8いずれか1項記載の露光方法。
9. The solid geometric surface is a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a one-lobe hyperboloid, a two-leaf hyperboloid, an elliptic paraboloid, a hyperboloid paraboloid, or a toric surface. 9. The exposure method according to any one of claims 8 to 8.
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