JP2004349494A

JP2004349494A - Work stage and method for measuring its position, and exposure device equipped with this

Info

Publication number: JP2004349494A
Application number: JP2003145198A
Authority: JP
Inventors: Katsuki Imai; 克喜今井
Original assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new work stage and an aligner capable of always conducting a pecise positioning even if a laser beam problem, mechanical heat deformation or the like occurs. <P>SOLUTION: A method for acquiring a position of a table comprises the steps of measuring the position of the table for holing a work, in addition to this, acquiring respective position data by measuring the position of the table with the use of a laser length measuring machine, then adopting the posision data obtained by the laser length measuring machine if the error is within the predetermined range compared to these data, and acquiring new position data again if the error are beyond the predetermined range. This can always presicely conducting the positioning even if the laser beam problem, the mechanical heat deformation or the like occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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フラットパネルディスプレイを製作するための露光装置で、被露光材となる基板を所定の位置に移動して位置決めするのに好適なワークステージ及びその位置測定方法並びにこれを備えた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
係る露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板を露光装置のワークステージ上に保持した後、マスク側からその基板上に露光用の光を照射することにより、その基板上にそのマスクに描かれたマスクパターンを露光転写するようにしたものである。
【０００３】
また、近年のフラットパネルディスプレイの大型化等による被露光基板の大型化に伴い、係る露光は、例えば、以下の特許文献１〜３等に示すように、基板より小さいマスクを基板に近接して対向配置した状態でその基板をマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎に基板に向けてパターン露光用の光を照射し、これによって、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ用材を作成するようにした、いわゆる分割逐次近接露光方式が一般的となってきている。
【０００４】
このように液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等を製作するための従来の近接露光装置の基本構成及びその作用について簡単に説明する。
この近接露光装置は、例えば図６に示すように、板状の基板Ｗを保持するワークステージ１０と、この基板Ｗにマスクパターンを転写するためのマスクＭを保持するマスクステージ２０と、そのマスクＭに描かれたマスクパターンをその基板Ｗ上に露光転写する照射部３０とから主に構成されている。
【０００５】
先ず、この照射部３０は、例えば高圧水銀ランプ等の紫外線照射用の光源３１と、この光源から照射された光を集光する凹面鏡３２と、その凹面鏡３２の焦点近傍に配置されたオプチカルインテグレータ３３と、平面ミラー３４，３５及びこれらを経由して入射する光束を平行な光束として露光面に導く曲面ミラー３６と、平面ミラー３４とオプチカルインテグレータ３３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター３７とから構成されている。
【０００６】
そして、露光時にその露光制御用シャッター３７が開制御されると、光源３１から照射された光が図示する光路Ｌを経てマスクステージ１０に保持されるマスクＭ、ひいてはワークステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射され、これによりマスクＭのマスクパターンが基板上に露光転写されるようになっている。
【０００７】
一方、マスクステージ２０は、ワークステージ１０側の装置基台４０から伸びるステージ支持台４１，４１，４１，４１に支持されたマスクベース２１の中央に矩形状の開口２２を備えると共に、その開口２２内に、所定のマスクＭを保持するためのマスク保持枠２３を調整自在に備えた構成となっている。
そして、図示しない真空式吸着機構によってこのマスク保持枠２３に所定のマスクＭを真空吸着して保持すると共に、各種シリンダ２４等のアクチュエータ等からなる調整機構２５によって保持したマスクＭを図中Ｘ及びＹ及びθ（Ｚ軸まわりの回動）方向にスライド移動させることでその位置を正確に調整できるようになっている。
【０００８】
他方、ワークステージ１０は、基板ＷをＸ−Ｙ軸方向に移動させるＸＹテーブル１２と、このＸＹテーブル１２を昇降させて基板ＷとマスクＭと距離を調整するＺ軸送り機構１１と、レーザー測長器１３とから主に構成されている。
このＸＹテーブル１２は、Ｚ軸送り機構１１上に昇降自在に設けられたテーブルベース１２ａと、このテーブルベース１２ａ上をＸ軸方向にスライド移動自在なＸ軸送りテーブル１２ｂと、このＸ軸送りテーブル１２ｂ上をＹ軸方向にスライド移動自在なＹ軸送りテーブル１２ｃとから構成されており、Ｙ軸送りテーブル１２ｃ上に設けられたワークチャック１４によって基板Ｗを保持してこれをＸ−Ｙ軸方向に移動させるようになっている。
【０００９】
また、Ｚ軸送り機構１１は、装置ベース４０とこのＸＹテーブル１２間に設けられており、図示しない空気圧シリンダ等のアクチュエータによってＸＹテーブル１２をＺ軸方向に昇降させてマスクＭと基板Ｗとの隙間を微調整する機能及びこのＸＹテーブル１２の傾斜等の微調整を行うチルト機能をも発揮できるようになっている。
【００１０】
また、レーザー測長器１３は、この装置基台４０上に固定されたレーザー測長器ヘッド１３ａ、干渉計ｂ、ｃ、ｅ、コーナーミラーｄ及びレーザー測長用バーミラー１３ｆ、１３ｇとから主に構成されており、このレーザー測長器１３によってその基板用テーブル２ａのＹ軸及びＸ軸の送り誤差並びに基板Ｗのヨーイング（Ｚ軸周りの回動）等が高精度で検出できるようになっている。
【００１１】
従って、このワークステージ１０は、保持した基板ＷとマスクＭとの距離を任意に調整できると共に、その基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置にステップ移動させることで一枚の大型の基板に対して高精度な分割露光を容易に行うことが可能となっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−３５６７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５２８４号公報
【特許文献３】
特開２００２−３６５８１０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成をした従来の露光装置のワークステージ１０にあっては、上述したようにその基板Ｗの位置決めのための位置測定をレーザー測長器１３によってクローズドループ制御を行っていることから、例えば電気ノイズの影響等によってそのレーザー光軸のレベルがダウンしたり、レーザー光軸が遮断したりした場合、測定不能となったり、測定された基板Ｗの位置データが大きく変化してしまい、正確な位置決めができなくなってしまうことが考えられる。
【００１４】
そのため、このレーザー測長器１３に代えて、エンコーダや外部スケール等といった公知の測長手段を位置決め制御のために採用することも考えられるが、このような測長手段では、例えば、テーブルを移動するための送りねじ等の熱変形による影響を受け易く、正確な測長や位置決めを行うことが難しい。
すなわち、このようなエンコーダを用いる、いわゆるセミクローズドループ方式は、外部に特別な付加すべきものも必要とせず、容易に位置決め制御のためのシステムを構成可能であり、また、レーザー測長器の場合のように、外乱により位置データが大きく狂ってしまったりする不都合が起き難い等という利点があるが、ワークステージ１０の移動を直接測定するものではないため、特に熱変形等の影響による位置決め精度低下が起きやすい。例えば、リニアスケール等の外部スケールを用いる、いわゆるクローズドループ方式の場合は、セミクローズドループ方式と比べると、ワークステージ１０の移動を直接測定する場合に近い精度を得ることはできるものの、スケール敷設部の変形の影響も皆無とはいえないため、レーザー測長器と比べると、高精度化に限界があり、またスケール敷設も手間を要する。また、いずれの場合もワークステージ１０の姿勢誤差（Ｘ−Ｙ平面内）等を得ることができない。
【００１５】
特に大型で移動距離の大きなワークステージを高精度に位置決めする必要のあるレーザー測長器が有効である。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、レーザー光の不都合や機械的な熱変形等が発生しても常に正確な位置測定を行うことができる新規なワークステージ及びその位置測定方法、並びにこれを備えた露光装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
〔発明１〕
上記課題を解決するために発明１のワークステージは、
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージにおいて、
上記テーブルの位置をレーザ光を利用して測定するレーザー測長器と、このテーブルの位置決めのために使用される位置測定器とを備えると共に、上記レーザー測長器による位置データが正常であるか否かを判定し、正常と判定した場合に上記レーザー測長器で得られた位置データに基づいて上記テーブルの位置決めの誤差を求める制御部を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、本発明のワークステージは、保持したワークの位置測定に、従来から用いられている位置決め制御のフィードバックに利用されるエンコーダ等からなる位置測定器に加えて、位置決め制御用とは別にレーザー測長器を併用すると共に、上記レーザー測長器による位置データの値が正常であるか否かを判定し、正常と判定した場合に、上記レーザー測長器による位置データに基づき、位置決め誤差を求める制御部を備えたものである。
【００１８】
これによって、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
〔発明２〕
発明２のワークステージは、
発明１に記載のワークステージは、上記レーザー測長器の自動初期化機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
これによって、レーザー測長器で得られた位置データが正常でないと判断されたときは、レーザー測長器を初期化（イニシャライズ）するため、オペレータの手を煩わすことなく、容易に再計測を実行することができる。
ここで、レーザー測長器の初期化はワークステージの位置計測器を用いてテーブルを基準となる位置に移動位置決めを行い、レーザー測長器の初期化を行うという一連の動作を制御部が自動的に行うものである。
【００２０】
〔発明３〕
発明３の露光装置は、
発明１又は２に記載のワークステージと、このワークステージ上に所定の間隔を隔てて配置されると共に、前記レーザー測長器による位置データに基づきマスク位置を調節するマスクステージとを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
これによって、大型の基板を備えたワークステージ側を動かしてその位置を微調整するよりも小型のマスク側を動かして微調整することができるため、正確な位置合わせ（前記位置測定器を用いたテーブルの位置決め誤差の補正のための位置合わせ）を容易かつ迅速に行うことができる。
〔発明４〕
発明４のワークステージの位置測定方法は、
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージの位置測定方法において、
上記テーブルは、その位置決めのために使用される位置測定器による位置データに基づいて位置決めされると共に、この位置決め機能とは別に上記テーブルの位置をレーザー測長器で測定して位置データを取得し、その後、このレーザー測長器で得られた位置データが所定の範囲内である時は上記レーザー測長器による位置データの値が正常であると判断してその位置データに基づいて得られる補正値を採用し、その位置データが所定の範囲を越える時は上記レーザー測長器による位置データの値が異常であると判断して、再度新たな位置データの取得を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
これによって、発明１と同様に、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
〔発明５〕
発明５のワークステージの位置測定方法は、
発明４に記載のワークステージの位置測定方法において、上記レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したとき、その位置データの取得を中止するようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
すなわち、レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したときは、測長をやり直すことで解消されるようなトラブルではなく、レーザー測長器や位置測定器等の機器自体や露光装置自体の修理やメンテナンスなどが必要な重大なトラブルである可能性が高い。
従って、このように異常であるとの判断が連続したときには、いたずらに位置データの再取得を繰り返すのではなく、ある時点でその位置データの取得を中止することで、無駄な動きを回避できると共に、そのトラブルの発生を迅速にオペレータに通知することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係る露光装置のワークステージ１００の実施の一形態を示す平面図、図２はその側面図、図３はワークステージ１００に対して一定の距離を隔てて位置するマスクステージ２００、図４（ａ）は図３中Ａ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は、図４（ａ）中ｂ方向矢視図である。
【００２５】
先ず、図１及び図２に示すように、本発明に係るワークステージ１００は、被露光材としての板状の基板Ｗを吸着して保持するワークチャック１１０と、このワークチャック１１０を図中Ｘ−Ｙ軸方向、すなわち基板Ｗの幅方向に移動するＸ−Ｙテーブル１２０と、このＸ−Ｙテーブル１２０を装置基台４０上に支持すると共に図中Ｚ軸方向、すなわち基板Ｗの板面方向に移動（昇降）する昇降機構１３０と、この基板ＷのＸ−Ｙ軸方向の位置を計測する位置計測器１４０，１４０と、同じくこの基板ＷのＸ−Ｙ軸方向の位置をレーザー光を利用して計測するレーザー測長器１５０とから主に構成されている。
【００２６】
ワークチャック１１０は、平板状をしたチャック本体１１１の上面に多数の吸引孔（図示せず）を有すると共に、図示しない真空吸引機構によってその吸引孔から周囲の空気を吸い込んでそのチャック本体１１１の上面に基板Ｗを吸着して歪みや反りが発生しないようにこれを密着して保持するようになっている。
Ｘ−Ｙテーブル１２０は、昇降機構１３０上に備えられたテーブルベース１２１と、そのテーブルベース１２１上に位置するＸ軸移動テーブル１２２と、そのＸ軸移動テーブル１２２上に位置するＹ軸移動テーブル１２３とから構成されており、このＸ軸移動テーブル１２２が図中Ｘ軸方向に移動すると共に、Ｙ軸移動テーブル１２３がＹ軸方向に移動することでＹ軸移動テーブル１２３上に固定されたワークチャック１１０上の基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置に移動できるようになっている。
【００２７】
すなわち、このＸ軸移動テーブル１２２とテーブルベース１２１間には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール１２４，１２４と、このレール１２４，１２４に係合してスライドするガイド１２５，１２５，１２５，１２５と、同じくＸ軸方向に延びる送りねじ１２６と、これを正逆任意の方向に回転駆動するＸ軸駆動モータ（サーボモータ等）１２７と、この送りねじ１２６に螺合したねじナット１２８とからなる移動機構１２８が備えられており、この移動機構１２８によってＸ軸移動テーブル１２２をＸ軸方向に任意の距離だけ移動できるようになっている。尚、この送りねじ１２６は、その両端がそれぞれ軸受け１２９，１２９によってテーブルベース１２１上に軸支されている。また、送りねじとしては、ボールねじを使用しているが、これに限らず、各種のものが使用可能である。また、この移動機構１２８として送りねじ１２６等に代えてリニアモータを使用することも可能である。
【００２８】
また、同様に、このＸ軸移動テーブル１２２とＹ軸移動テーブル１２３間には、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のレール１６１，１６１と、このレール１６１，１６１に係合してスライドするガイド１６２，１６２，１６２，１６２と、同じくＹ軸方向に延びる送りねじ１６３と、これを正逆任意の方向に回転駆動するＹ軸駆動モータ（サーボモータ等）１６４と、この送りねじ１６３に螺合したねじナット（図示せず）とからなる移動機構１６５が備えられており、この移動機構１６５によってＹ軸移動テーブル１２３をＹ軸方向に任意の距離だけ移動できるようになっている。尚、同じくこの送りねじ１６３は、その両端がそれぞれ軸受け１６６，１６６によってＸ軸移動テーブル１２２上に軸支されている。また、送りねじの種類や移動機構１６５としてリニアモータ使用可能な点についてもＸ軸の移動機構１２８の場合と同様である。
【００２９】
また、図示するように、このＹ軸移動テーブル１２３のＹ軸方向一端部及びＸ軸方向一端部には、後述するレーザー測長器１５０を構成するバーミラー１５５、１５５がＬ字状に設けられている。
昇降機構１３０は、このＸ−Ｙテーブル１２０のテーブルベース１２１を装置基台４０上に支持する４つのリニアガイド１３１，１３１，１３１，１３１と、このテーブルベース１２１を移動するアクチュエータである油圧又は空圧のシリンダ１３２、１３２とから主に構成されており、このシリンダ１３２を図示しない油圧又は空圧コントローラによって伸縮させてテーブルベース１２１をＺ軸方向に昇降移動させるようになっている。尚、昇降機構１３０のアクチュエータとしては、例えばボールねじ等の送りねじとモータモータとの組み合わせである電動シリンダ等を採用しても良い。また、昇降機構１３０を装置基台４０とテーブルベース１２１との間に設けたが、テーブルベース１２１を省略し、Ｙ軸移動テーブル１２３上にもう一つテーブルを設け、その上にワークチャック１１０や後述のバーミラー１５５等を設け、このテーブルを昇降機構１３０により駆動するようにしても良い。
【００３０】
位置計測器１４０，１４０は、本実施の形態にあっては、具体的にはモータの回転数や回転角を検知するエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙであり、具体的には上記Ｘ−Ｙテーブル１２０の一組の移動機構１２８，１６５を構成するＸ軸駆動モータ１２７及びＹ軸駆動モータ１６４にそれぞれ一体となって備えられている。そして、これらＸ軸駆動モータ１２７及びＹ軸駆動モータ１６４の回転数や回転角をそれぞれのエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙで検知することでＸ−Ｙ軸方向における基板Ｗの位置を計測して駆動機構１２８，１６５による位置決め制御に使用される。尚、この位置計測器１４０，１４０は、基板Ｗの位置をＸ−Ｙ軸方向の位置決めのためのフィードバック制御を目的とする。この場合、いわゆるセミクローズドループの制御となる。セミクローズドループ方式の位置測定器としては、他にレゾルバ等も採用可能である。このセミクローズドループ方式の位置制御器１４０、１４０に代わって、あるいはそのエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙ等と共に、その他リニアスケール等を用いた、フルクローズドループ方式の制御を利用することも可能である。
【００３１】
このエンコーダやリニアスケールとしては光学式、磁気式等各種のものが使用可能である。また、エンコーダはモータと別体のものもあり、これを送りねじ１２６，１６３の駆動モータ１２７，１６４と反対側の端部に取り付けるようにしても良い。
レーザー測長器１５０は、装置基台４０の角部に立設されたレーザー測長器ヘッド１５１と、Ｘ−Ｙテーブル１２０のＹ軸方向端部に位置し、装置基台４０に設けられた一対のＹ軸干渉計１５２，１５２と、Ｘ−Ｙテーブル１２０のＸ軸方向端部に設けられた一つのＸ軸干渉計１５３と、レーザー測長器ヘッド１５１に隣接する装置基台４０の角部に立設されたコーナーミラー１５４と、上述したようにＸ−Ｙテーブル１２０のＹ軸移動テーブル１２３に設けられたバーミラー１５５、１５５とから主に構成されいる。
【００３２】
そして、レーザー測長器ヘッド１５１から発射されたレーザーＬの一部がＹ軸干渉計１５２，１５２でバーミラー１５５のＹ軸反射面に照射されると共に、残りのレーザーＬがコーナーミラー１５４を介してＸ軸干渉計１５３でバーミラー１５５のＸ軸側反射面に照射されることで、上記位置計測器１４０，１４０とは別個独立した状態で独自にＸ−Ｙ軸方向における基板Ｗの位置を計測して特定可能となっている。Ｙ軸方向については、２つのＹ軸干渉計１５２，１５２による測定結果の平均値により求められる。尚、本実施の形態のレーザー測長器１５０では、基板Ｗに対するＸ−Ｙ軸方向の測長だけでなく、ヨーイング（Ｚ軸周りの回動）とＸＹ平面内における真直度も同時に知ることができる。すなわち、Ｙ軸方向の二台のＹ軸干渉計１５２，１５２の計測値の差からヨーイングを検出することができ、Ｙ軸方向のＹ軸干渉計１５２，１５２により、Ｙ軸移動テーブル１２３のＸ軸方向移動時におけるＹ軸方向成分の真直度を、また、Ｘ軸方向のＸ軸干渉計１５３により、Ｙ軸移動テーブル１２３のＹ軸方向移動時におけるＸ軸方向成分の真直度を求めることが可能となっている。また、Ｘ軸干渉計１５３，Ｙ軸干渉計１５２，１５２に、それぞれＺ軸方向に離間してもう１台ずつ干渉計を追加することにより、Ｚ軸方向に離間する２台の測定結果の差分により、ピッチング及びローリングの測定も可能とすることができ、その結果を後述するＺ軸微動機構による姿勢の補正に用いるようにしても良い。
【００３３】
一方、このワークステージ１００の上方に位置するマスクステージ２００は、装置基台４０から突出された図示しないステージ支持台４１，４１，４１，４１に支持されたマスクステージベース２０１を備えている。
このマスクステージベース２０１は、図３に示すように、矩形状に形成されてその中央部に開口部２０２を有しており、この開口部２０２にはマスク保持枠２０３がＸＹ平面内で移動可能に装着されている。
【００３４】
このマスク保持枠２０３は、図４に示すように、その開口部２０２の内周との間に所定の隙間を介して挿入されており、その上端外周にフランジ２０４が設けられると共に、下端面にはフランジ２０５が外周に張出して固着されており、各フランジ２０４，２０５間でマスクステージベース２０１の肉厚を上下に挟むようにして前記隙間分だけＸＹ平面内で移動可能に取り付けられている。
【００３５】
そして、このマスク保持枠２０３の下端面のフランジ２０５の内側に、マスクパターンが描かれているマスクＭが図示しない真空式吸着機構を介して着脱自在に保持されるようになっている。
また、マスクステージベース２０１の上面には、後述のアライメントカメラ２１６，２１６による検出結果やレーザー測長器１５０による測定結果に基づきマスク保持枠２０３をＸＹ平面内で移動させてそのマスク保持枠２０３に保持されたマスクＭの向きがＸＹ軸に対して傾きを生じないように位置及び姿勢を調整するマスク位置調整手段２０６が設けられており、このマスク位置調整手段２０６は、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられたＸ軸方向駆動機構２０７と、マスク保持枠２０３のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられた二台のＹ軸方向駆動機構２０８とを備えている。
【００３６】
Ｘ軸方向駆動機構２０７は、Ｘ軸方向に伸縮するロッド２０９を有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ）２１０と、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド２１１とを備えており、そのリニアガイド２１１の案内レール２１２はＹ軸方向に延びてマスク保持枠２０３に固定され、その案内レール２１２に移動可能に取り付けられたスライダ２１３はロッド２０９の先端にピン支持機構２１４を介して連結されている。
【００３７】
一方、Ｙ軸方向駆動機構２０８も同様に、Ｙ軸方向に伸縮するロッド２０９を有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ）２１０と、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド２１１とを備えており、そのリニアガイド２１１の案内レール２１２はＸ軸方向に延びてマスク保持枠２０３に固定され、その案内レール２１２に移動可能に取り付けられたスライダ２１３はロッド２０９の先端にピン支持機構２１４を介して連結されている。そして、Ｘ軸方向駆動機構２０７によりマスク保持枠２０３のＸ軸方向の調整を、二台のＹ軸方向駆動機構２０８によりマスク保持枠２０３のＹ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸周りの揺動）の調整を行うようになっている。尚、マスク位置調整手段２０６の構成は本実施の形態のものに限られず、マスクＭのＸＹ平面内の位置調整（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向の調整）が可能であれば他の構成でも良い。また、マスク調整手段２０６に代え、同様な機構をワークステージ１００側、例えばワークチャック１１０に設け、基板Ｗの位置調整を行うようにしても良い。
【００３８】
また、図３に示すようにマスク保持２０３枠のＸ軸方向に互いに対向する二辺の内側には、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の隙間を測定する手段としてのギャップセンサ２１５，２１５，２１５と、マスクＭ上のアライメントマークとこれに対応する基準となるマークとの平面ズレ量を検出する手段としてのアライメントカメラ２１６，２１６とが配設されており、ギャップセンサ２１５，２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６は共に移動機構２１７を介してＸ軸方向に移動可能とされている。
【００３９】
この移動機構２１７は、マスク保持枠２０３のＸ軸方向に互いに対向する二辺の上面側にはそれぞれギャップセンサ２１５，２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６を保持する保持架台２１８，２１８がＹ軸方向に延びて配置されており、その保持架台２１８，２１８のＹ軸方向駆動機構２０８から離間する側の端部はリニアガイド２１９，２１９によって支持されている。
【００４０】
このリニアガイド２１９，２１９は、マスクステージベース２０１上に配置されてＸ軸方向に沿って延びる案内レール２２０と、その案内レール２２０上を移動するスライダ（図示せず）とを備えており、そのスライダに保持架台２１８，２１８の端部が固定されている。
そして、このスライダをモータ及びボールねじからなる駆動用アクチュエータ２２１，２２１によって駆動することにより、保持架台２１８，２１８を介してギャップセンサ２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６がＸ軸方向に移動するようになっている。
【００４１】
また、マスクステージベース２０１の開口部２０２のＹ軸方向の両端部にはマスクＭの両端部を必要に応じて遮断するマスキングアパーチャ（遮蔽板）２２２，２２２がマスクＭより上方に位置して配置されており、このマスキングアパーチャ２２２，２２２はモータ、ボールねじ及びリニアガイドよりなるマスキングアパーチャ駆動機構２２３，２２３によりＹ軸方向に移動可能とされてマスクＭの両端部の遮蔽面積を調整できるようになっている。
【００４２】
さらに、このマスクステージ２００には、図示しないチルト機能を兼ねたＺ軸微動機構が備わっており、そのマスクステージベース２０１の傾き及びＺ軸方向位置の微調整を行って、マスクＭと基板Ｗとを所定の隙間を介して互いに平行に対向するように調整するようになっている。尚、このＺ軸微動機構も昇降機構１３０と同様にワークステージ１００側、例えばテーブルベース１２１やＹ軸移動テーブル１２３に設けるようにしても良い。
【００４３】
そして、このようなワークステージ１００及びマスクステージ２００を備えた本発明の露光装置には、その他に制御回路や制御ソフトを組み込んだコンピュータシステム等からなる制御部（図示せず）が備えられており、上記位置計測器１４０，１４０を用いた駆動機構１２８，１６５による位置決め及びレーザー測長器１５０による位置データの取得をすると共に、位置測定器１４０，１４０及びレーザー測長器１５０による位置データを比較演算して所定の判定を行う判定機能を発揮するようになっている。また、同様に、この制御部にはレーザー測長器１５０に異常が発生した際にそのレーザー測長器１５０に対して自動的に初期化（イニシャライズ）を行う機能も兼ね備えている。さらに、レーザー測長器１５０による測定結果やアライメントカメラ２１６，２１６による観測結果に基づくマスク位置調整手段２０６によるマスクＭの位置、姿勢の調整や昇降機構１３０やＺ軸微動機構の制御なども司るようになっている。
【００４４】
次に、このような構成をした本発明のワークステージ１００の作用及び取得した位置データによる処理の流れを説明する。尚、予め所定の基準位置においてマスクＭの向きはアライメントカメラ２１６，２１６及びマスク位置調整手段２０６によりＸＹ方向に対し、位置合わせがされている。
基板Ｗ上にマスクＭを接近させて所定のマスクパターンを分割露光するに際しては、Ｘ−Ｙテーブル１２０にその基板Ｗを保持させた後、そのＸ−Ｙテーブル１２０の駆動機構１２８又は１６５等を駆動してその基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置に移動させてマスクステージ２００に保持されたマスクＭと正確に位置合わせする必要がある。
【００４５】
この基板ＷとマスクＭとの位置合わせは、おおまかな位置合わせと、おおまかな位置合わせを行った後の正確な位置合わせ（微調整）とに分けられるが、最初のおおまかな位置を行うためには、先ず、図５のフローに示すように、二つの位置測定器１４０，１４０（エンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙ）をフィードバック制御に利用し、駆動機構１２８，１６５によってＸ−Ｙ軸方向の基板Ｗの位置決めを行う。その際、位置決め終了時の位置データ（Ｍｄ）を取得する（ステップＳ５００）と共に、これとは別に独立して作動するレーザー測長器１５０によって同じくＸーＹ軸方向の基板Ｗの位置を測定し、その位置データ（Ｌｄ）を取得する（ステップＳ５０２）。
【００４６】
次に、このようにして位置測定器１４０，１４０によって得られた位置データ（Ｍｄ）と、レーザー測長器１５０によって得られた位置データ（Ｌｄ）とを制御部に組み込まれた図示しない判定機能部によって比較し、その差が所定の範囲（許容範囲）内であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。尚、ここでいう差としては、特に具体的に限定するものではないが、レーザー測長器１５０による位置データ（Ｌｄ）に異常がない場合、例えば、Ｘ−Ｙテーブル１２０を駆動する送りねじ１２６、１６３等の熱膨張よる変形や機械的な誤差程度といった、正常なＸ−Ｙテーブルでも通常発生し得る程度の誤差になるものと考えられる。従って、前記「所定の範囲」としては、予め各部の熱膨張等に起因し、発生し得る変形量の範囲を調べておき、これに基づいて定める。すなわち、前記変形量の範囲を明らかに逸脱する場合を異常と判定するように設定すると良い。
【００４７】
そして、次の判断ステップＳ５０６にて、この差が予め設定された許容範囲であると判断したとき（ＹＥＳ）は、そのレーザー測長器１５０が正常に稼働、すなわち、電気ノイズの影響等によってそのレーザー光軸のレベルがダウンしたり、レーザー光軸が遮断したりすることなく、正確な測長が行われたものと判断して、そのレーザー測長器１５０によるその位置データ（Ｌｄ）を採用し、その位置データに基づいてマスク位置調整手段２０６によりその基板ＷとマスクＭとのヨーイング等の姿勢誤差の補正も含めた正確な位置合わせを行うことになる。
【００４８】
尚、上記ではレーザー測長器１５０による位置データ（Ｌｄ）と位置測定器１４０，１４０による位置データ（Ｍｄ）との比較によりレーザー測長器１５による位置データが正常か否かの判定を行うようにしたが、その他、位置データ（Ｌｄ）と、位置決めすべき位置の値（位置決め指令値）との比較により判定を行うようにしても良い。
【００４９】
一方、この判断ステップＳ５０６にて、この差が予め設定された許容範囲を越えると判断したとき（ＮＯ）は、そのレーザー測長器１５０に異常が発生したと判断して、そのレーザー測長器１５０に対して初期化を行うと共に、その初期化の回数を計測する（ステップＳ５０８，Ｓ５１０）。ここで、レーザー測長器１５０の異常時の位置データは、通常、著しく設定された許容範囲を外れた値となるので容易にその区別を行うことができる。
【００５０】
尚、この初期化は、例えば、Ｘ−Ｙテーブル１２０の原点又は基準位置への基板Ｗの移動を行い、レーザー測長器１５０のリセットを行うことにより、再度レーザー測長を可能とする一連の動作である。原点又は基準位置への基板Ｗの移動（位置決め）には位置測定器１４０が利用されるため、原点又は基準位置としては、熱などによる位置の変化ができるだけ小さい位置に設定するのが好ましい。このような一連の動作は、例えば制御部を構成するコンピュータシステムに制御ソフトの一部として用意しておくことにより、自動的に行われる。
【００５１】
そして、このステップＳ５１０における初期化の回数やその初期化間隔を元にして頻繁に初期化が行われているか否かを判断し（ステップＳ５１２）、頻繁に初期化が行われていないと判断したとき（ＮＯ）は、最初のステップＳ５００に戻って再度位置データの取得を繰り返すことになるが、反対にこのステップＳ５１０で頻繁に初期化が行われていると判断したとき（ＹＥＳ）は、その誤差が一時的なトラブルによるものでなくレーザー測長器１５０やその他の機器等に人為的な回復が必要な異常や故障が発生していると判断し、その位置データの取得を中止することになる。
【００５２】
これによって、いたずらに初期化を繰り返すことがなくなり、また、そのような人為的な回復が必要な異常や故障をオペレータ等に自動的に通知することも可能となる。
そして、このようにして基板ＷとマスクＭとの位置合わせが行われたならば、マスクＭ側からその基板Ｗ上に露光用の光を照射することにより、その基板Ｗ上にそのマスクＭに描かれたマスクパターンを順次露光転写することができる。
【００５３】
以下、次の露光位置へのワークステージの位置決め（図５の手順）及び露光を必要なだけ繰り返すことになる。
尚、上記実施の形態では、近接露光装置の例を示したが、本発明は他のワークステージにも適用可能であり、ワークも基板に限られない。例えば、ワークステージが上記実施の形態で述べたようなＸＹステージに各種微動機構（上記マスク位置調整手段のような構成の他にも、例えば電歪素子あるいはこれに類似のものを用いた機構）を組み合わせたものにも適用可能である。あるいは一軸ステージ等にも適用可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上、要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮する。
▲１▼本発明１及び４によれば、エンコーダ等からなる位置決め制御のための位置測定器と、これとは独立して作動するレーザー測長器とを併用したため、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
【００５５】
▲２▼本発明２によれば、上記レーザー測長器に自動初期化機能を備えることで、レーザー測長器で得られた位置データが正常でないと判断されたときは、レーザー測長器による測定が自動的に初期化できるため、オペレータの手を煩わすことなく、容易に再計測を実行することができる。
▲３▼本発明３によれば、マスクステージにそのマスク位置を調整する調節機構を備えたことから、大型の基板を備えたワークステージ側を動かしてその位置を微調整するよりも小型のマスク側を動かして微調整することができるため、正確な位置合わせを容易かつ迅速に行うことができる。
【００５６】
▲４▼本発明５によれば、レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したときは、その位置データの取得を中止するようにしたことから、いたずらに位置データの再取得を繰り返すことなく、無駄な動きを回避できると共に、そのトラブルの発生を迅速にオペレータに通知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置のワークステージの実施の一形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る露光装置のワークステージの実施の一形態を示す側面図である。
【図３】本発明に係る露光装置のマスクステージの実施の一形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３中Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）は図４（ａ）中ｂ方向矢視図である。
【図５】本発明に係る位置データの処理及び位置合わせ処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】従来の露光装置の構成を示す一部分解斜視図である。
【符号の説明】
１００…ワークステージ
１２０…Ｘ−Ｙテーブル
１４０…位置測定器
１５０…レーザー測長器
２００…マスクステージ
２０１…マスクテーブル
Ｍ…マスク
Ｗ…基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is, for example, an exposure apparatus for manufacturing a flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display, and a work stage and a position suitable for moving and positioning a substrate to be exposed to a predetermined position. The present invention relates to a measuring method and an exposure apparatus having the same.
[0002]
[Prior art]
Such exposure is performed by holding a translucent substrate having a surface coated with a photosensitive agent on a work stage of an exposure apparatus, and then irradiating the substrate with light for exposure from the mask side to thereby expose the substrate on the substrate. The mask pattern drawn on the mask is exposed and transferred.
[0003]
Further, with the enlargement of the substrate to be exposed due to the recent increase in the size of flat panel displays and the like, such exposure involves, for example, as shown in Patent Documents 1 to 3 below, a mask smaller than the substrate being brought close to the substrate. The substrate is moved stepwise with respect to the mask in a state where the substrate is opposed to each other, and each step is irradiated with light for pattern exposure toward the substrate, thereby exposing a plurality of mask patterns drawn on the mask onto the substrate. A so-called divided sequential proximity exposure method, in which a plurality of display materials are formed on a single substrate by transfer, has become common.
[0004]
The basic configuration and operation of a conventional proximity exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display, a plasma display, and the like will be briefly described.
As shown in FIG. 6, for example, the proximity exposure apparatus includes a work stage 10 for holding a plate-shaped substrate W, a mask stage 20 for holding a mask M for transferring a mask pattern onto the substrate W, and a mask And an irradiation unit 30 for exposing and transferring the mask pattern drawn on the substrate W onto the substrate W.
[0005]
First, the irradiating unit 30 includes a light source 31 for irradiating ultraviolet rays such as a high-pressure mercury lamp, a concave mirror 32 for condensing light emitted from the light source, and an optical integrator 33 disposed near the focal point of the concave mirror 32. And a plane mirror 34, 35, a curved mirror 36 for guiding a light beam incident therethrough as a parallel light beam to an exposure surface, and a light source disposed between the plane mirror 34 and the optical integrator 33 to control opening and closing of an irradiation optical path. And an exposure control shutter 37.
[0006]
When the exposure control shutter 37 is opened during the exposure, the light emitted from the light source 31 is held on the mask stage 10 via the illustrated optical path L, and the substrate held on the work stage 20. The surface of W is irradiated perpendicularly as parallel light for pattern exposure, whereby the mask pattern of the mask M is exposed and transferred onto the substrate.
[0007]
On the other hand, the mask stage 20 has a rectangular opening 22 at the center of a mask base 21 supported by stage supports 41, 41, 41, 41 extending from an apparatus base 40 on the work stage 10 side. Inside, a mask holding frame 23 for holding a predetermined mask M is provided so as to be adjustable.
Then, a predetermined mask M is vacuum-adsorbed and held on the mask holding frame 23 by a vacuum suction mechanism (not shown), and the mask M held by an adjustment mechanism 25 including actuators such as various cylinders 24 is denoted by X and X in FIG. By sliding in the Y and θ (rotation about the Z axis) direction, the position can be adjusted accurately.
[0008]
On the other hand, the work stage 10 includes an XY table 12 for moving the substrate W in the X-Y axis direction, a Z-axis feed mechanism 11 for moving the XY table 12 up and down to adjust the distance between the substrate W and the mask M, and a laser measurement. It is mainly composed of a long device 13.
The XY table 12 includes a table base 12a provided on the Z-axis feed mechanism 11 so as to be movable up and down, an X-axis feed table 12b slidable on the table base 12a in the X-axis direction, and an X-axis feed table. And a Y-axis feed table 12c slidable in the Y-axis direction on the Y-axis direction. The substrate W is held by a work chuck 14 provided on the Y-axis feed table 12c, and is held in the XY-axis direction. To be moved.
[0009]
The Z-axis feed mechanism 11 is provided between the device base 40 and the XY table 12, and moves the XY table 12 up and down in the Z-axis direction by an actuator such as a pneumatic cylinder (not shown) to move the XY table 12 between the mask M and the substrate W. A function of finely adjusting the gap and a tilting function of finely adjusting the inclination of the XY table 12 can also be exhibited.
[0010]
The laser length measuring device 13 mainly includes a laser length measuring device head 13a fixed on the device base 40, interferometers b, c, and e, a corner mirror d, and laser length measuring bar mirrors 13f and 13g. The laser length measuring device 13 can detect the Y-axis and X-axis feed errors of the substrate table 2a and the yawing (rotation around the Z-axis) of the substrate W with high accuracy. I have.
[0011]
Accordingly, the work stage 10 can arbitrarily adjust the distance between the held substrate W and the mask M, and can move the substrate W to an arbitrary position in the X-Y axis direction, thereby forming one large substrate. , It is possible to easily perform highly accurate divided exposure.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-35676
[Patent Document 2]
JP 2001-125284 A
[Patent Document 3]
JP-A-2002-365810
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the work stage 10 of the conventional exposure apparatus having such a configuration, the position measurement for positioning the substrate W is performed by the laser length measuring device 13 in the closed loop control as described above. Therefore, for example, when the level of the laser optical axis is lowered due to the influence of electric noise or the laser optical axis is interrupted, the measurement becomes impossible or the measured position data of the substrate W greatly changes. It is conceivable that accurate positioning cannot be performed.
[0014]
Therefore, it is conceivable to adopt a known length measuring means such as an encoder or an external scale for positioning control instead of the laser length measuring device 13. However, in such a length measuring means, for example, a table is moved. To be easily affected by thermal deformation of a feed screw or the like, and it is difficult to perform accurate length measurement and positioning.
In other words, the so-called semi-closed loop system using such an encoder does not require any special additional components externally, and can easily configure a system for positioning control. As described above, there is an advantage that the inconvenience that the position data is greatly deviated due to disturbance is unlikely to occur. However, since the movement of the work stage 10 is not directly measured, the positioning accuracy is deteriorated particularly due to the influence of thermal deformation and the like. Is easy to occur. For example, in the case of a so-called closed-loop system using an external scale such as a linear scale, a precision close to that of directly measuring the movement of the work stage 10 can be obtained as compared with the semi-closed loop system. Since the influence of the deformation is not negligible, there is a limit to high accuracy as compared with the laser length measuring device, and it takes time to lay the scale. Also, in any case, it is not possible to obtain a posture error (within the XY plane) of the work stage 10 or the like.
[0015]
In particular, a laser length measuring device which needs to accurately position a large work stage having a large moving distance is effective.
Therefore, the present invention has been devised in order to effectively solve such a problem, and its purpose is to always perform accurate position measurement even if inconvenience of laser light or mechanical thermal deformation occurs. An object of the present invention is to provide a novel work stage that can be performed, a position measuring method thereof, and an exposure apparatus having the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
[Invention 1]
In order to solve the above problems, the work stage of Invention 1
In the work stage where the table holding the work is moved in any direction and positioned.
A laser measuring device for measuring the position of the table using laser light, and a position measuring device used for positioning the table; and whether the position data by the laser measuring device is normal. And a control unit for determining an error in positioning the table based on the position data obtained by the laser length measuring device when it is determined to be normal.
[0017]
In other words, the work stage according to the present invention can be used for measuring the position of a held work, in addition to a position measuring device such as an encoder used for feedback of positioning control which has been conventionally used, and a laser measuring device separately for positioning control. Along with using a length measuring device, it is determined whether the value of the position data by the laser length measuring device is normal, and when it is determined to be normal, a positioning error is obtained based on the position data by the laser measuring device. It has a control unit.
[0018]
As a result, it is possible to accurately determine whether or not the position data obtained by the laser measuring device is normal, and to use the position data when it is determined that the position data is normal. Thus, accurate positioning can always be performed without being affected by such factors.
[Invention 2]
The work stage of Invention 2 is
A work stage according to a first aspect of the invention is characterized in that the work stage has an automatic initialization function of the laser length measuring device.
[0019]
When the position data obtained by the laser length measuring device is determined to be incorrect, the laser length measuring device can be re-measured easily without the need of an operator to initialize the laser length measuring device. can do.
Here, the control unit automatically initializes the laser length measuring device by using the position measuring device on the work stage to move and position the table to a reference position and initialize the laser length measuring device. It is something to be done.
[0020]
[Invention 3]
An exposure apparatus according to a third aspect of the present invention includes:
A work stage according to the invention 1 or 2, and a mask stage arranged at a predetermined interval on the work stage and adjusting a mask position based on position data by the laser length measuring device. It is a feature.
[0021]
This makes it possible to finely adjust the position of the small mask by moving the small mask side rather than finely adjusting the position by moving the work stage side having the large substrate. Positioning for correcting the positioning error of the table) can be performed easily and quickly.
[Invention 4]
A work stage position measuring method according to a fourth aspect of the present invention includes:
In a work stage position measuring method in which a table holding a work is moved and positioned in an arbitrary direction,
The table is positioned based on position data by a position measuring device used for the positioning, and separately from this positioning function, the position of the table is measured by a laser measuring device to acquire position data. Then, when the position data obtained by the laser length measuring device is within a predetermined range, it is determined that the value of the position data by the laser length measuring device is normal, and the correction obtained based on the position data is corrected. When the position data exceeds a predetermined range, it is determined that the value of the position data by the laser length measuring device is abnormal, and new position data is obtained again. It is assumed that.
[0022]
Thus, similarly to the first aspect, it is possible to accurately determine whether or not the position data obtained by the laser length measuring device is normal, and to use the position data when it is determined that the position data is normal. Accurate positioning can always be performed without being affected by inconvenience of light or thermal deformation.
[Invention 5]
A work stage position measuring method according to a fifth aspect of the present invention includes:
In the work stage position measuring method according to a fourth aspect, when it is determined that the value of the position data by the laser length measuring device is abnormal, the acquisition of the position data is stopped. Is what you do.
[0023]
In other words, when the determination by the laser length measuring device that the value of the position data is abnormal continues, it is not a trouble that can be solved by redoing the length measurement, but a device such as a laser length measuring device or a position measuring device. It is highly likely that the trouble is a serious trouble that requires repair or maintenance of itself or the exposure apparatus itself.
Therefore, when the determination of abnormalities is continued in this way, the acquisition of the position data is stopped at a certain point in time, instead of repetitively reacquiring the position data, so that unnecessary movement can be avoided. The operator can be promptly notified of the occurrence of the trouble.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a plan view showing an embodiment of a work stage 100 of an exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, and FIG. 3 is a mask stage located at a predetermined distance from the work stage 100. 200 and FIG. 4 (a) are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 4 (b) is a view in the direction of arrow b in FIG. 4 (a).
[0025]
First, as shown in FIGS. 1 and 2, a work stage 100 according to the present invention includes a work chuck 110 for sucking and holding a plate-shaped substrate W as a material to be exposed, and a work chuck 110 in FIG. An XY table 120 that moves in the Y-axis direction, that is, the width direction of the substrate W; And a position measuring device 140 for measuring the position of the substrate W in the XY axis direction, and the position of the substrate W in the XY axis direction using laser light. And a laser length measuring device 150 for performing measurement.
[0026]
The work chuck 110 has a large number of suction holes (not shown) on the upper surface of a plate-shaped chuck body 111, and sucks the surrounding air from the suction holes by a vacuum suction mechanism (not shown) so that the upper surface of the chuck body 111 is removed. The substrate W is held in close contact with the substrate W so that the substrate W is not attracted to the substrate and distortion and warpage do not occur.
The XY table 120 includes a table base 121 provided on an elevating mechanism 130, an X-axis moving table 122 located on the table base 121, and a Y-axis moving table 123 located on the X-axis moving table 122. The X-axis moving table 122 moves in the X-axis direction in the drawing, and the Y-axis moving table 123 moves in the Y-axis direction, whereby the work chuck fixed on the Y-axis moving table 123 is formed. The substrate W on the substrate 110 can be moved to an arbitrary position in the XY axis direction.
[0027]
That is, between the X-axis moving table 122 and the table base 121, a pair of rails 124, 124 extending parallel to the X-axis direction, and guides 125, 125, 125, which slide by engaging with the rails 124, 124, are provided. 125, a feed screw 126 also extending in the X-axis direction, an X-axis drive motor (servo motor, etc.) 127 for rotating the feed screw 126 in any direction, and a screw nut 128 screwed to the feed screw 126. The X-axis moving table 122 can be moved by an arbitrary distance in the X-axis direction. The feed screw 126 has both ends supported on the table base 121 by bearings 129, 129, respectively. Further, a ball screw is used as the feed screw, but the present invention is not limited to this, and various types of screws can be used. Also, a linear motor can be used as the moving mechanism 128 instead of the feed screw 126 or the like.
[0028]
Similarly, between the X-axis moving table 122 and the Y-axis moving table 123, a pair of rails 161 and 161 extending parallel to the Y-axis direction, and a guide 162 which engages with the rails 161 and 161 to slide. , 162, 162, 162, a feed screw 163 also extending in the Y-axis direction, a Y-axis drive motor (servo motor or the like) 164 for rotating the feed screw 163 in any direction, forward and reverse, and screwed to the feed screw 163. A moving mechanism 165 including a screw nut (not shown) is provided, and the moving mechanism 165 can move the Y-axis moving table 123 by an arbitrary distance in the Y-axis direction. The feed screw 163 is supported at both ends thereof on the X-axis moving table 122 by bearings 166 and 166, respectively. Also, the type of the feed screw and the point that a linear motor can be used as the moving mechanism 165 are the same as the case of the X-axis moving mechanism 128.
[0029]
As shown in the drawing, bar mirrors 155 and 155 constituting a laser length measuring device 150 described later are provided in L-shape at one end in the Y-axis direction and one end in the X-axis direction of the Y-axis moving table 123. I have.
The lifting mechanism 130 includes four linear guides 131, 131, 131, 131 for supporting the table base 121 of the XY table 120 on the device base 40, and a hydraulic or idle actuator serving as an actuator for moving the table base 121. The table 132 is made up and down by a hydraulic or pneumatic controller (not shown) to move the table base 121 up and down in the Z-axis direction. As the actuator of the elevating mechanism 130, for example, an electric cylinder or the like which is a combination of a feed screw such as a ball screw and a motor may be employed. Further, although the lifting mechanism 130 is provided between the apparatus base 40 and the table base 121, the table base 121 is omitted, another table is provided on the Y-axis moving table 123, and the work chuck 110 and the A bar mirror 155, which will be described later, may be provided, and this table may be driven by the lifting mechanism 130.
[0030]
In the present embodiment, the position measuring devices 140 and 140 are, specifically, encoders 140X and 140Y that detect the number of rotations and the rotation angle of the motor. The X-axis drive motor 127 and the Y-axis drive motor 164 constituting the set of moving mechanisms 128 and 165 are provided integrally with each other. Then, the rotation speed and rotation angle of the X-axis drive motor 127 and the Y-axis drive motor 164 are detected by the respective encoders 140X and 140Y to measure the position of the substrate W in the X-Y axis direction, and the drive mechanism 128, 165 is used for positioning control. The position measuring devices 140 and 140 are intended to perform feedback control for positioning the position of the substrate W in the X and Y axes. In this case, so-called semi-closed loop control is performed. As a semi-closed loop type position measuring device, a resolver or the like can also be employed. Instead of the semi-closed loop position controllers 140, 140, or together with the encoders 140X, 140Y, etc., it is also possible to use full closed loop control using a linear scale or the like.
[0031]
As the encoder and the linear scale, various types such as an optical type and a magnetic type can be used. Some encoders are separate from the motor, and may be attached to the ends of the feed screws 126 and 163 on the side opposite to the drive motors 127 and 164.
The laser length measuring device 150 is provided on the device base 40 at a position where the laser length measuring device head 151 erected at the corner of the device base 40 and the Y-axis direction end of the XY table 120 are provided. A pair of Y-axis interferometers 152, 152, one X-axis interferometer 153 provided at the X-axis direction end of the XY table 120, and a corner of the device base 40 adjacent to the laser length measuring device head 151. It is mainly composed of a corner mirror 154 erected in the section and bar mirrors 155 and 155 provided on the Y-axis moving table 123 of the XY table 120 as described above.
[0032]
Then, a part of the laser L emitted from the laser length measuring head 151 is irradiated on the Y-axis reflecting surface of the bar mirror 155 by the Y-axis interferometers 152 and 152, and the remaining laser L is transmitted through the corner mirror 154. By irradiating the X-axis side reflection surface of the bar mirror 155 with the X-axis interferometer 153, the position of the substrate W in the XY axis direction is independently measured independently of the position measuring devices 140, 140. Can be identified. In the Y-axis direction, the average value of the measurement results obtained by the two Y-axis interferometers 152 and 152 is obtained. In addition, in the laser length measuring device 150 of the present embodiment, not only the length measurement in the XY axis direction with respect to the substrate W, but also the yawing (rotation about the Z axis) and the straightness in the XY plane can be simultaneously known. it can. That is, yawing can be detected from the difference between the measured values of the two Y-axis interferometers 152 and 152 in the Y-axis direction. The straightness of the Y-axis direction component when moving in the axial direction, and the straightness of the X-axis direction component when the Y-axis moving table 123 moves in the Y-axis direction can be obtained by the X-axis interferometer 153 in the X-axis direction. It is possible. Further, by adding another interferometer separated in the Z-axis direction to the X-axis interferometer 153 and the Y-axis interferometers 152 and 152, the difference between the measurement results of the two units separated in the Z-axis direction is obtained. Accordingly, pitching and rolling can be measured, and the results may be used for correcting the posture by a Z-axis fine movement mechanism described later.
[0033]
On the other hand, the mask stage 200 located above the work stage 100 includes a mask stage base 201 supported by unillustrated stage supports 41, 41, 41, 41 projecting from the apparatus base 40.
As shown in FIG. 3, the mask stage base 201 is formed in a rectangular shape and has an opening 202 at the center thereof, and a mask holding frame 203 is movable in the opening 202 in the XY plane. It is attached to.
[0034]
As shown in FIG. 4, the mask holding frame 203 is inserted through a predetermined gap between the mask holding frame 203 and the inner periphery of the opening 202. A flange 204 is provided on the outer periphery of the upper end, and the The flange 205 is extended and fixed to the outer periphery, and is movably mounted in the XY plane by the gap so as to vertically sandwich the thickness of the mask stage base 201 between the flanges 204 and 205.
[0035]
A mask M on which a mask pattern is drawn is detachably held inside a flange 205 on the lower end surface of the mask holding frame 203 via a vacuum suction mechanism (not shown).
On the upper surface of the mask stage base 201, the mask holding frame 203 is moved in the XY plane based on the detection results by the alignment cameras 216 and 216 described later and the measurement result by the laser length measuring device 150, and Mask position adjusting means 206 is provided for adjusting the position and orientation of the held mask M so that the orientation of the held mask M does not incline with respect to the XY axes. An X-axis direction drive mechanism 207 attached to one side along the axial direction and two Y-axis direction drive mechanisms 208 attached to one side along the X-axis direction of the mask holding frame 203 are provided.
[0036]
The X-axis direction driving mechanism 207 includes a driving actuator (for example, an electric actuator) 210 having a rod 209 that expands and contracts in the X-axis direction, a linear guide 211 attached to a side of the mask holding frame 203 along the Y-axis direction. The guide rail 212 of the linear guide 211 extends in the Y-axis direction and is fixed to the mask holding frame 203. A slider 213 movably attached to the guide rail 212 has a pin support mechanism at the tip of the rod 209. It is connected via 214.
[0037]
On the other hand, the Y-axis direction driving mechanism 208 is similarly attached to a driving actuator (for example, an electric actuator) 210 having a rod 209 that expands and contracts in the Y-axis direction and a side portion of the mask holding frame 203 along the Y-axis direction. A linear guide 211 is provided, and a guide rail 212 of the linear guide 211 extends in the X-axis direction and is fixed to the mask holding frame 203. A slider 213 movably attached to the guide rail 212 is a tip of a rod 209. Are connected to each other via a pin support mechanism 214. The adjustment of the mask holding frame 203 in the X-axis direction is performed by the X-axis direction driving mechanism 207, and the adjustment of the mask holding frame 203 in the Y-axis direction and the θ-axis direction (oscillation about the Z-axis) is performed by the two Y-axis direction driving mechanisms 208. ) Adjustment. Note that the configuration of the mask position adjusting means 206 is not limited to that of the present embodiment, and any other configuration can be used as long as the position of the mask M can be adjusted in the XY plane (adjustment in the X-axis direction, Y-axis direction, and θ-axis direction). May be used. Further, instead of the mask adjusting unit 206, a similar mechanism may be provided on the work stage 100 side, for example, on the work chuck 110 to adjust the position of the substrate W.
[0038]
Also, as shown in FIG. 3, gap sensors 215 and 215 as means for measuring a gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W are provided inside two sides of the frame holding the mask 203 in the X-axis direction. , 215, and alignment cameras 216, 216 as means for detecting the amount of plane deviation between the alignment mark on the mask M and the corresponding reference mark, and gap sensors 215, 215, 215 The alignment cameras 216 and 216 are both movable in the X-axis direction via a moving mechanism 217.
[0039]
The moving mechanism 217 includes holding frames 218, 218 for holding gap sensors 215, 215, 215 and alignment cameras 216, 216 on the upper surface sides of two sides of the mask holding frame 203 facing each other in the X-axis direction. The ends of the holding frames 218, 218 on the side away from the Y-axis driving mechanism 208 are supported by linear guides 219, 219.
[0040]
Each of the linear guides 219 includes a guide rail 220 disposed on the mask stage base 201 and extending along the X-axis direction, and a slider (not shown) moving on the guide rail 220. The ends of the holding frames 218, 218 are fixed to the slider.
When the sliders are driven by driving actuators 221 and 221 including motors and ball screws, the gap sensors 215 and 215 and the alignment cameras 216 and 216 move in the X-axis direction via the holding frames 218 and 218. It has become.
[0041]
Further, masking apertures (shielding plates) 222, 222 for blocking both ends of the mask M as necessary are disposed at both ends of the opening 202 of the mask stage base 201 in the Y-axis direction, being located above the mask M. The masking apertures 222, 222 can be moved in the Y-axis direction by masking aperture driving mechanisms 223, 223 including motors, ball screws, and linear guides so that the shielding areas at both ends of the mask M can be adjusted. Has become.
[0042]
Further, the mask stage 200 is provided with a Z-axis fine movement mechanism also serving as a tilt function (not shown). The tilt of the mask stage base 201 and the fine adjustment of the position in the Z-axis direction are performed to make the mask M and the substrate W Are adjusted so as to face each other in parallel with a predetermined gap therebetween. The Z-axis fine movement mechanism may be provided on the work stage 100 side, for example, on the table base 121 or the Y-axis movement table 123, similarly to the lifting mechanism 130.
[0043]
The exposure apparatus of the present invention including the work stage 100 and the mask stage 200 further includes a control unit (not shown) including a control circuit and a computer system incorporating control software. The positioning by the drive mechanisms 128 and 165 using the position measuring devices 140 and 140 and the acquisition of position data by the laser length measuring device 150 are performed, and the position data by the position measuring devices 140 and 140 and the laser measuring device 150 are compared. A determination function of performing a predetermined determination by performing calculations is exhibited. Similarly, the control unit also has a function of automatically initializing the laser length measuring device 150 when an abnormality occurs in the laser length measuring device 150. Further, it also controls the position and orientation of the mask M by the mask position adjusting means 206 based on the measurement results by the laser length measuring device 150 and the observation results by the alignment cameras 216 and 216, and controls the elevation mechanism 130 and the Z-axis fine movement mechanism. It has become.
[0044]
Next, the operation of the work stage 100 having the above-described configuration according to the present invention and the flow of processing based on the acquired position data will be described. The orientation of the mask M at a predetermined reference position has been aligned in the XY directions by the alignment cameras 216 and 216 and the mask position adjusting means 206 in advance.
When a predetermined mask pattern is dividedly exposed by bringing the mask M close to the substrate W, the substrate W is held on the XY table 120, and then the drive mechanism 128 or 165 of the XY table 120 is operated. It is necessary to move the substrate W to an arbitrary position in the X-Y axis direction by driving to accurately align with the mask M held on the mask stage 200.
[0045]
The alignment between the substrate W and the mask M can be divided into a rough alignment and an accurate alignment (fine adjustment) after the rough alignment is performed. First, as shown in the flow of FIG. 5, the two position measuring devices 140, 140 (encoders 140X, 140Y) are used for feedback control, and the driving mechanism 128, 165 positions the substrate W in the XY axis direction. I do. At this time, the position data (Md) at the end of the positioning is obtained (step S500), and the position of the substrate W in the XY axis direction is measured by the laser length measuring device 150 which operates independently from the position data. Then, the position data (Ld) is obtained (step S502).
[0046]
Next, the position data (Md) obtained by the position measuring devices 140 and 140 and the position data (Ld) obtained by the laser length measuring device 150 are determined by a control function (not shown) incorporated in the control unit. Then, it is determined whether the difference is within a predetermined range (permissible range) (step S504). It should be noted that the difference here is not particularly limited, but when there is no abnormality in the position data (Ld) by the laser measuring device 150, for example, the feed screw 126 for driving the XY table 120 , 163 and the like due to thermal expansion and mechanical errors, which are errors that can normally occur even in a normal XY table. Therefore, the "predetermined range" is determined based on the range of the amount of deformation that can occur due to thermal expansion of each part in advance. That is, it is preferable to set a case where the case where the deformation amount clearly deviates from the range is determined to be abnormal.
[0047]
Then, when it is determined in the next determination step S506 that the difference is within the preset allowable range (YES), the laser length measuring device 150 operates normally, that is, the laser length measuring device 150 is affected by electric noise or the like. Judging that accurate length measurement was performed without lowering the laser optical axis level or interrupting the laser optical axis, the position data (Ld) by the laser length measuring device 150 is adopted. Then, based on the position data, the mask position adjusting means 206 performs accurate position adjustment including correction of an attitude error such as yawing between the substrate W and the mask M.
[0048]
In the above description, it is determined whether or not the position data by the laser length measuring device 15 is normal by comparing the position data (Ld) by the laser measuring device 150 with the position data (Md) by the position measuring devices 140 and 140. Alternatively, the determination may be made by comparing the position data (Ld) with the value of the position to be positioned (positioning command value).
[0049]
On the other hand, if it is determined in this determination step S506 that the difference exceeds the preset allowable range (NO), it is determined that an abnormality has occurred in the laser length measuring device 150, and the laser length measuring device 150 is determined to be abnormal. Initialization is performed on 150, and the number of times of initialization is measured (steps S508 and S510). Here, the position data at the time of abnormality of the laser length measuring device 150 usually has a value outside a remarkably set allowable range, so that the distinction can be easily made.
[0050]
Note that this initialization is performed, for example, by moving the substrate W to the origin or reference position of the XY table 120 and resetting the laser length measuring device 150 so that a series of laser length measuring operations can be performed again. Action. Since the position measuring device 140 is used for moving (positioning) the substrate W to the origin or the reference position, it is preferable to set the origin or the reference position to a position where a change in position due to heat or the like is as small as possible. Such a series of operations are automatically performed, for example, by preparing the computer system constituting the control unit as a part of the control software.
[0051]
Then, it is determined whether or not the initialization is frequently performed based on the number of times of initialization in step S510 and the initialization interval (step S512), and it is determined that the initialization is not frequently performed. At this time (NO), the process returns to the first step S500 and the acquisition of the position data is repeated again. On the contrary, when it is determined at step S510 that the initialization is frequently performed (YES), Judging that the error is not due to a temporary trouble but an abnormality or failure that requires artificial recovery has occurred in the laser length measuring device 150 or other equipment, etc., the acquisition of the position data is stopped. Become.
[0052]
As a result, the initialization is not repeated unnecessarily, and it is also possible to automatically notify an operator or the like of an abnormality or a failure requiring such an artificial recovery.
Then, when the alignment between the substrate W and the mask M is performed in this manner, the substrate M is irradiated with light for exposure from the mask M side, so that the mask M is placed on the substrate W. The drawn mask pattern can be sequentially exposed and transferred.
[0053]
Hereinafter, positioning of the work stage to the next exposure position (the procedure of FIG. 5) and exposure are repeated as necessary.
In the above embodiment, the example of the proximity exposure apparatus has been described, but the present invention is applicable to other work stages, and the work is not limited to the substrate. For example, when the work stage is the XY stage as described in the above embodiment, various fine movement mechanisms (for example, a mechanism using an electrostrictive element or a similar one other than the configuration such as the above mask position adjusting means) Is also applicable. Alternatively, the present invention can be applied to a uniaxial stage or the like.
[0054]
【The invention's effect】
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
{Circle around (1)} According to the present inventions 1 and 4, since a position measuring device including an encoder and the like for positioning control and a laser length measuring device which operates independently of the position measuring device are used together, it is possible to obtain a laser measuring device. It is possible to accurately determine whether the position data is normal or not, and to use the position data when it is determined to be normal, so that it is always accurate without being affected by the inconvenience of laser light or thermal deformation. Positioning can be performed.
[0055]
{Circle around (2)} According to the second aspect of the present invention, by providing the laser length measuring device with an automatic initialization function, when it is determined that the position data obtained by the laser length measuring device is not normal, the laser length measuring device is used. Since the measurement can be automatically initialized, re-measurement can be easily performed without bothering the operator.
{Circle over (3)} According to the third aspect of the present invention, since the mask stage is provided with the adjusting mechanism for adjusting the mask position, the mask stage is smaller than the fine adjustment of the position by moving the work stage side having the large-sized substrate. Since the fine adjustment can be performed by moving the side, accurate positioning can be performed easily and quickly.
[0056]
{Circle around (4)} According to the fifth aspect of the present invention, when the determination by the laser length measuring device that the position data value is abnormal is continued, the acquisition of the position data is stopped. It is possible to avoid unnecessary movement and to notify the operator of the occurrence of the trouble promptly without repeating reacquisition of the trouble.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a work stage of an exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an embodiment of a work stage of the exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of a mask stage of the exposure apparatus according to the present invention.
4A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. 4B is a view in the direction of arrow b in FIG. 4A.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of position data processing and position alignment processing according to the present invention.
FIG. 6 is a partially exploded perspective view showing a configuration of a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
100 ... Work stage
120 ... XY table
140… Position measuring device
150 ... Laser measuring instrument
200 ... Mask stage
201 ... Mask table
M… Mask
W ... substrate

Claims

In the work stage where the table holding the work is moved in any direction and positioned.
A laser measuring device for measuring the position of the table using laser light, and a position measuring device used for positioning the table; and whether the position data by the laser measuring device is normal. A work stage comprising: a control unit that determines whether or not the table is normal and, when it is determined that the table is normal, obtains a positioning error of the table based on position data obtained by the laser length measuring device.

The work stage according to claim 1,
A work stage having an automatic initialization function of the laser length measuring device.

3. A work stage according to claim 1, further comprising a mask stage arranged on the work stage at a predetermined interval and adjusting a mask position based on position data from the laser length measuring device. Exposure apparatus characterized by the above-mentioned.

In a work stage position measuring method in which a table holding a work is moved and positioned in an arbitrary direction,
The table is positioned based on position data by a position measuring device used for the positioning, and separately from this positioning function, the position of the table is measured by a laser measuring device to acquire position data. Then, when the position data obtained by the laser length measuring device is within a predetermined range, it is determined that the value of the position data by the laser length measuring device is normal, and the correction obtained based on the position data is corrected. When the position data exceeds a predetermined range, it is determined that the value of the position data by the laser length measuring device is abnormal, and new position data is obtained again. Work stage position measurement method.

5. The work stage position measuring method according to claim 4, wherein when the determination by the laser length measuring device that the value of the position data is abnormal continues, the acquisition of the position data is stopped. Work stage position measurement method.