JP2011164595A - Proximity exposing device and proximity exposure method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a proximity exposing device and a proximity exposure method capable of averaging a gap between a mask and a workpiece by comparatively simple calculation and improving exposure accuracy. <P>SOLUTION: By a gap sensor 17, a gap between the mask M and the workpiece W is measured in each of four measurement points A, B, C and D. A Z-tilt adjustment mechanism 43 is driven so that, out of the coordinates of four median points K, L, M and N of respective sides of a quadrangle ABCD defined by the four measurement points A, B, C, and D, respective gaps in the coordinates of three median points K, L and M are equalized. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関する。   The present invention relates to a proximity exposure apparatus and a proximity exposure method.

従来、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ基板やTFT(Thin Film Transistor)基板を製造する近接露光装置が種々考案されている。近接露光装置は、マスクをマスク保持部で保持すると共にワークとしての基板をワーク保持部で保持して両者を近接して対向配置する。この場合、マスクとワークのギャップが露光領域に亘って均一となるように、マスク又はワークの姿勢を制御している。   Conventionally, various proximity exposure apparatuses for manufacturing color filter substrates and TFT (Thin Film Transistor) substrates of flat panel display devices such as liquid crystal display devices and plasma display devices have been devised. The proximity exposure apparatus holds a mask by a mask holding unit and holds a substrate as a workpiece by a workpiece holding unit and arranges both of them in close proximity to each other. In this case, the posture of the mask or the workpiece is controlled so that the gap between the mask and the workpiece is uniform over the exposure region.

また、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、ワークより小さいマスクを用い、ワーク保持部をマスクに対して相対的にステップ移動させ、ステップ毎にマスクをワークに近接して対向配置した状態で露光用の光を照射し、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂、ステップ式の近接露光方式が多く用いられている。   When a mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, a mask smaller than the work is used, the work holding unit is moved stepwise relative to the mask, and the mask is placed close to the work for each step. A so-called stepwise proximity exposure method is often used in which exposure light is irradiated in the arranged state, and a plurality of patterns drawn on a mask are exposed and transferred onto a substrate.

例えば、ワーク保持部を動かして、ワークの姿勢を制御する場合、まず、ワークの存在する面を、仮想的な平面として計算により算出する必要がある。このため、マスクの平面を基準として、ワークまでの距離を測定し、制御対象となるワークの存在する平面を測定結果から算出する。従来の算出方法では、図8に示すように、マスクとワークのギャップを3点A、B、Cで測定して、上記平面を測定していた。また、従来の他の算出方法として、マスクとワークのギャップを3ヶ所以上の測定点で測定して、最小二乗法によりワークの回帰平面あるいは仮想平面を平面方程式から求め、基準平面に対して平行に設定するようにした基板の傾き設定装置が考案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、4点以上の点でギャップを測定し、回帰平面あるいは仮想平面を平面方程式から求めることが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。   For example, when the workpiece holding unit is moved to control the posture of the workpiece, first, it is necessary to calculate the surface on which the workpiece exists as a virtual plane by calculation. For this reason, the distance to the workpiece is measured with reference to the plane of the mask, and the plane on which the workpiece to be controlled exists is calculated from the measurement result. In the conventional calculation method, as shown in FIG. 8, the gap between the mask and the workpiece is measured at three points A, B, and C to measure the plane. As another conventional calculation method, the gap between the mask and the workpiece is measured at three or more measurement points, and the regression plane or virtual plane of the workpiece is obtained from the plane equation by the least square method, and is parallel to the reference plane. An apparatus for setting the tilt of a substrate has been devised (see, for example, Patent Document 1). Further, it is disclosed that a gap is measured at four or more points and a regression plane or a virtual plane is obtained from a plane equation (see, for example, Patent Document 2).

特公平3−5652号公報Japanese Patent Publication No. 3-5652 特許第2860857号公報Japanese Patent No. 2860857

しかしながら、従来のようにワークの姿勢を3点A、B、Cで測定してワークの存在する平面を求めた場合、3点でのギャップは平均化することができるものの、図8に示す点Δでのギャップは、上記平面から大きくずれている可能性が高く、ワーク露光領域の全面に亘ってギャップを平均化することができなかった。また、特許文献1、2に示す算出方法では、平面方程式の計算が複雑であり、処理時間がかかるという課題があった。   However, when the workpiece posture is measured at three points A, B, and C to obtain a plane on which the workpiece exists as in the prior art, the gaps at the three points can be averaged, but the points shown in FIG. The gap at Δ is highly likely to deviate greatly from the plane, and the gap cannot be averaged over the entire surface of the workpiece exposure area. Further, the calculation methods shown in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the calculation of the plane equation is complicated and takes a long processing time.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な計算で、マスクとワークのギャップを平均化することができ、露光精度を向上することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to perform proximity exposure that can average the gap between the mask and the workpiece with a relatively simple calculation and improve the exposure accuracy. An apparatus and a proximity exposure method are provided.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、
前記ギャップセンサによって測定される4箇所の測定点での前記マスク及び前記ワークとの間のギャップに基づいて、前記4箇所の測定点によって画成される四角形の各辺の中点の4箇所の座標のうち、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるように前記マスク駆動部と前記ワーク駆動部の少なくとも一方を駆動する制御部を備えることを特徴とする近接露光装置。
(2) 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定するギャップセンサと、前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、
前記ギャップセンサによって前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定する工程と、
前記4箇所の測定点によって画成される四角形の各辺の中点の4箇所の座標のうち、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるように前記マスク駆動部と前記ワーク駆動部の少なくとも一方を駆動する工程と、
を備えることを特徴とする近接露光方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a mask holding unit for holding a mask having a pattern to be exposed;
A mask driving unit for driving the mask holding unit;
A work holding unit for holding a work as an exposed material;
A work driving unit for driving the work holding unit;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the workpiece at four measurement points;
Irradiation means for irradiating the workpiece with light for pattern exposure through the mask;
A proximity exposure apparatus that exposes and transfers a pattern of the mask onto the work in a state where the mask and the work are arranged close to each other and facing each other,
Based on the gap between the mask and the workpiece at the four measurement points measured by the gap sensor, four points at the midpoint of each side of the quadrangle defined by the four measurement points A proximity exposure apparatus, comprising: a control unit that drives at least one of the mask driving unit and the work driving unit so that gaps at the coordinates of three midpoints of coordinates are uniform.
(2) A mask holding unit for holding a mask having a pattern to be exposed, a mask driving unit for driving the mask holding unit, a work holding unit for holding a work as an exposed material, and driving the work holding unit A workpiece driving unit that performs measurement, a gap sensor that measures a gap between the mask and the workpiece at four measurement points, and an irradiation unit that irradiates the workpiece with light for pattern exposure via the mask. A proximity exposure method for exposing and transferring a pattern of the mask onto the work in a state where the mask and the work are arranged close to each other and facing each other,
Measuring the gap between the mask and the workpiece at the four measurement points by the gap sensor;
The mask driving unit and the work are arranged so that gaps at the coordinates of the three midpoints of the four coordinates of the midpoint of each side of the quadrangle defined by the four measurement points are uniform. Driving at least one of the drive units;
A proximity exposure method comprising:

本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、ギャップセンサによってマスク及びワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定し、4箇所の測定点によって画成される四角形の各辺の中点の4箇所の座標のうち、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるようにマスク駆動部とワーク駆動部の少なくとも一方を駆動するようにしたので、残りの中点でのギャップも一様となり、比較的簡単な計算で、4箇所の測定点でのマスクと基板のギャップを平均化することができ、露光精度を向上することができる。   According to the proximity exposure apparatus and the proximity exposure method of the present invention, the gap between the mask and the workpiece is measured by the gap sensor at the four measurement points, and each of the sides of the quadrangle defined by the four measurement points is measured. Since at least one of the mask drive unit and the workpiece drive unit is driven so that the gaps at the three midpoint coordinates are uniform among the four midpoint coordinates, the remaining midpoints The gap between the mask and the substrate at the four measurement points can be averaged by relatively simple calculation, and the exposure accuracy can be improved.

本発明に係る近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。It is a partially exploded perspective view for explaining a proximity exposure apparatus according to the present invention. 図1に示す近接露光装置の正面図である。It is a front view of the proximity exposure apparatus shown in FIG. 図1に示すマスク保持部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the mask holding | maintenance part shown in FIG. ギャップ制御を行う際のワークの平面構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the plane structure of the workpiece | work at the time of performing gap control. マスクのz座標をz=0として、ギャップセンサの座標を示す図である。It is a figure which shows the coordinate of a gap sensor by making z coordinate of a mask into z = 0. 空間上に存在する任意の4点の中点が同一平面上にあることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that the midpoint of arbitrary four points which exist on space exists on the same plane. (a)は、従来のギャップ制御を行う際のワークの平面構成を説明するための図であり、(b)は、本発明のギャップ制御を行う際のワークの平面構成を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the planar structure of the workpiece | work at the time of performing the conventional gap control, (b) is a figure for demonstrating the planar structure of the workpiece | work at the time of performing the gap control of this invention. It is. 従来のギャップ制御を行う際のワークの平面構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the plane structure of the workpiece | work at the time of performing the conventional gap control.

以下、本発明に係る露光装置及び露光方法について、図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an exposure apparatus and an exposure method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、近接露光装置1は、マスクMを保持するマスクステージ)10と、ガラス基板(被露光材としてのワーク)Wを保持するワークステージ(ワーク保持部)20と、パターン露光用の光を照射する照射手段としての照明光学系30と、ワークステージ20をX軸,Y軸,Z軸方向に移動し、且つワークステージ20のチルト調整を行うワークステージ移動機構40と、マスクステージ10及びワークステージ移動機構40を支持する装置ベース50と、を備える。   As shown in FIG. 1, the proximity exposure apparatus 1 includes a mask stage 10 that holds a mask M, a work stage (work holding unit) 20 that holds a glass substrate (work as an object to be exposed) W, and pattern exposure. Illumination optical system 30 as an irradiating means for irradiating light, a work stage moving mechanism 40 for moving the work stage 20 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions and adjusting the tilt of the work stage 20, and a mask And an apparatus base 50 that supports the stage 10 and the work stage moving mechanism 40.

なお、ガラス基板W(以下、単に「ワークW」と称する。)は、マスクMに対向配置されており、このマスクMに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面(マスクMの対向面側)に感光剤が塗布されている。また、マスクMは、溶融石英からなり、長方形状に形成されている。   A glass substrate W (hereinafter, simply referred to as “work W”) is disposed to face the mask M, and a surface (on the side facing the mask M) is used for exposure transfer of the mask pattern drawn on the mask M. ) Is coated with a photosensitive agent. The mask M is made of fused quartz and has a rectangular shape.

説明の便宜上、照明光学系30から説明すると、照明光学系30は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ31と、この高圧水銀ランプ31から照射された光を集光する凹面鏡32と、この凹面鏡32の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ33と、光路の向きを変えるための平面ミラー35,36及び球面ミラー37と、この平面ミラー35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34と、を備える。   For convenience of explanation, the illumination optical system 30 will be described. The illumination optical system 30 is, for example, a high-pressure mercury lamp 31 that is a light source for ultraviolet irradiation, and a concave mirror 32 that collects light emitted from the high-pressure mercury lamp 31. Two types of optical integrators 33 that are switchably arranged near the focal point of the concave mirror 32, plane mirrors 35 and 36 and a spherical mirror 37 for changing the direction of the optical path, and between the plane mirror 35 and the optical integrator 33 And an exposure control shutter 34 that controls the opening and closing of the irradiation light path.

マスクステージ10は、図1〜図3に示すように、中央部に矩形形状の開口部11aが形成されるマスクステージベース11と、マスクステージベース11の開口部11aにX軸,Y軸,θ方向に移動可能に装着されるマスク保持枠(マスク保持部)12と、マスク保持枠12に取り付けられ、マスクMを吸着保持するチャック部14と、マスク保持枠12とチャック部14とをX軸,Y軸,θ方向に移動させ、このマスク保持枠12に保持されるマスクMの位置を調整するマスク位置調整機構(マスク駆動部)16と、を備える。   As shown in FIGS. 1 to 3, the mask stage 10 includes a mask stage base 11 in which a rectangular opening 11 a is formed at the center, and an X axis, a Y axis, and θ on the opening 11 a of the mask stage base 11. A mask holding frame (mask holding unit) 12 that is mounted so as to be movable in the direction, a chuck unit 14 that is attached to the mask holding frame 12 and holds the mask M by suction, and the mask holding frame 12 and the chuck unit 14 are connected to the X axis. , Y axis, θ direction, and a mask position adjusting mechanism (mask driving unit) 16 for adjusting the position of the mask M held by the mask holding frame 12.

マスクステージベース11は、装置ベース50上に立設される支柱51、及び支柱51の上端部に設けられるZ軸移動装置52によりZ軸方向に移動可能に支持され、ワークステージ20の上方に配置される。Z軸移動装置52は、例えば、モータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリンダ等を備え、単純な上下動作を行うことにより、マスクステージ10を所定の位置まで昇降させる。なお、Z軸移動装置52は、マスクMの交換や、ワークチャック21の清掃等の際に使用される。   The mask stage base 11 is supported by a column 51 standing on the apparatus base 50 and a Z-axis moving device 52 provided on the upper end of the column 51 so as to be movable in the Z-axis direction, and is disposed above the work stage 20. Is done. The Z-axis moving device 52 includes, for example, an electric actuator including a motor and a ball screw, a pneumatic cylinder, or the like, and moves the mask stage 10 up and down to a predetermined position by performing a simple vertical movement. The Z-axis moving device 52 is used for exchanging the mask M, cleaning the work chuck 21, and the like.

マスク位置調整機構16は、マスク保持枠12のX軸方向に沿う一辺に取り付けられる1台のY軸方向駆動装置16yと、マスク保持枠12のY軸方向に沿う一辺に取り付けられる2台のX軸方向駆動装置16xと、を備える。   The mask position adjusting mechanism 16 includes one Y-axis direction driving device 16y attached to one side along the X-axis direction of the mask holding frame 12 and two Xs attached to one side along the Y-axis direction of the mask holding frame 12. An axial drive device 16x.

そして、マスク位置調整機構16では、1台のY軸方向駆動装置16yを駆動させることによりマスク保持枠12をY軸方向に移動させ、2台のX軸方向駆動装置16xを同等に駆動させることによりマスク保持枠12をX軸方向に移動させる。また、2台のX軸方向駆動装置16xのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠12をθ方向に移動(Z軸回りの回転)させる。   The mask position adjusting mechanism 16 moves the mask holding frame 12 in the Y-axis direction by driving one Y-axis direction driving device 16y, and drives the two X-axis direction driving devices 16x equally. Thus, the mask holding frame 12 is moved in the X-axis direction. Further, the mask holding frame 12 is moved in the θ direction (rotated about the Z axis) by driving one of the two X-axis direction driving devices 16x.

さらに、マスクステージベース11の上面には、図3に示すように、マスクMとワークWとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ17と、マスクMのアライメントマークとワークWのアライメントマークを撮像するためのアライメントカメラ18と、が設けられる。これらギャップセンサ17及びアライメントカメラ18は、移動機構19を介してX軸,Y軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠12内に配置される。   Further, on the upper surface of the mask stage base 11, as shown in FIG. 3, a gap sensor 17 for measuring a gap between the opposing surfaces of the mask M and the workpiece W, an alignment mark of the mask M, and an alignment mark of the workpiece W are provided. And an alignment camera 18 for imaging. The gap sensor 17 and the alignment camera 18 are held so as to be movable in the X-axis and Y-axis directions via the moving mechanism 19 and are arranged in the mask holding frame 12.

ギャップセンサ17は、例えば、投光部からマスクMの下面とワークWの上面にレーザー光を当て、各面での反射光を受光部で受けてマスクMの下面とワークWの上面とのギャップを検出するレーザーセンサであり、マスク保持枠12のX軸方向に沿う二辺の内側上方にX軸方向に互いに離間して2カ所ずつ、合計4箇所配置されている。なお、ギャップセンサ17は、レーザーセンサなどの光学式センサに限定されず、超音波式や渦電流式など、非接触式センサであればよい。   For example, the gap sensor 17 applies laser light from the light projecting unit to the lower surface of the mask M and the upper surface of the work W, receives the reflected light from each surface by the light receiving unit, and the gap between the lower surface of the mask M and the upper surface of the work W. A total of four laser sensors are arranged on the inner side of the two sides along the X-axis direction of the mask holding frame 12 and spaced apart from each other in the X-axis direction. The gap sensor 17 is not limited to an optical sensor such as a laser sensor, and may be a non-contact type sensor such as an ultrasonic type or an eddy current type.

これらの4個のギャップセンサ17による測定結果に基づき、制御部70で演算処理を行うことでマスクMとワークWとの対向面間の平行度のずれ量を検出することができる。この検出ずれ量に応じて、後述する互いに独立に駆動可能な3台のZ−チルト調整機構43によりマスクMとワークWとの対向面間のギャップが所定の値となるように制御される。   Based on the measurement results obtained by these four gap sensors 17, the amount of parallelism between the opposing surfaces of the mask M and the workpiece W can be detected by performing arithmetic processing in the control unit 70. In accordance with the detected deviation amount, three Z-tilt adjustment mechanisms 43 that can be driven independently from each other, which will be described later, are controlled so that the gap between the opposing surfaces of the mask M and the workpiece W becomes a predetermined value.

アライメントカメラ18は、マスク保持枠12のX軸方向に沿う二辺の各内側上方でX軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計2カ所配置されおり、これらの2個のアライメントカメラ18の画像データに基づき、制御部70で演算処理を行うことでマスクMとワークWとの平面ずれ量を検出することができる。この検出平面ずれ量に応じてマスク位置調整機構16がマスク保持枠12をX,Y,θ方向に移動させて該マスク保持枠12に保持されたマスクMのワークWに対する向きを調整するようになっている。   The alignment cameras 18 are arranged in two locations, one at each of the upper positions inside the two sides along the X-axis direction of the mask holding frame 12, approximately in the center of the X-axis direction. Based on the image data, the amount of plane deviation between the mask M and the workpiece W can be detected by performing arithmetic processing in the control unit 70. The mask position adjustment mechanism 16 moves the mask holding frame 12 in the X, Y, and θ directions in accordance with the detected plane deviation amount so as to adjust the orientation of the mask M held on the mask holding frame 12 with respect to the workpiece W. It has become.

なお、マスクステージベース11の上面には、図3に示すように、マスクステージベース11の開口部11aのX軸方向の両端部に、マスクMの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ38が設けられる。このマスキングアパーチャ38は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるマスキングアパーチャ駆動機構39によりX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する。なお、マスキングアパーチャ38は、開口部11aのX軸方向の両端部だけでなく、開口部11aのY軸方向の両端部に同様に設けてもよい。   On the upper surface of the mask stage base 11, as shown in FIG. 3, a masking aperture 38 that shields both ends of the mask M as necessary at both ends in the X-axis direction of the opening 11 a of the mask stage base 11. Is provided. The masking aperture 38 is movable in the X-axis direction by a masking aperture drive mechanism 39 including a motor, a ball screw, a linear guide, and the like, and adjusts the shielding area at both ends of the mask M. Note that the masking aperture 38 may be provided not only at both ends in the X-axis direction of the opening 11a but also at both ends in the Y-axis direction of the opening 11a.

ワークステージ20は、図1及び図2に示すように、ワークステージ移動機構40上に設置されており、ワークWをワークステージ20に保持するための吸着面22を上面に有するワークチャック21を備える。なお、ワークチャック21は、真空吸着によりワークWを保持している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the work stage 20 is provided on a work stage moving mechanism 40, and includes a work chuck 21 having a suction surface 22 for holding the work W on the work stage 20 on the upper surface. . The work chuck 21 holds the work W by vacuum suction.

ワークステージ移動機構40は、図2及び図3に示すように、ワークステージ20をY軸方向に移動させるY軸送り機構41と、ワークステージ20をX軸方向に移動させるX軸送り機構42と、ワークステージ20のチルト調整を行うと共に、ワークステージ20をZ軸方向に微動させるZ−チルト調整機構43と、を備える。   2 and 3, the work stage moving mechanism 40 includes a Y axis feed mechanism 41 that moves the work stage 20 in the Y axis direction, and an X axis feed mechanism 42 that moves the work stage 20 in the X axis direction. And a Z-tilt adjustment mechanism 43 that performs the tilt adjustment of the work stage 20 and finely moves the work stage 20 in the Z-axis direction.

Y軸送り機構41は、装置ベース50の上面にY軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド44と、リニアガイド44によりY軸方向に移動可能に支持されるY軸テーブル45と、Y軸テーブル45をY軸方向に移動させるY軸送り駆動装置46と、を備える。そして、Y軸送り駆動装置46のモータ46cを駆動させ、ボールねじ軸46bを回転させることにより、ボールねじナット46aとともにY軸テーブル45をリニアガイド44の案内レール44aに沿って移動させて、ワークステージ20をY軸方向に移動させる。   The Y-axis feed mechanism 41 includes a pair of linear guides 44 installed on the upper surface of the apparatus base 50 along the Y-axis direction, a Y-axis table 45 supported by the linear guide 44 so as to be movable in the Y-axis direction, And a Y-axis feed driving device 46 for moving the axis table 45 in the Y-axis direction. Then, by driving the motor 46c of the Y-axis feed drive device 46 and rotating the ball screw shaft 46b, the Y-axis table 45 is moved along the guide rail 44a of the linear guide 44 together with the ball screw nut 46a, and the workpiece The stage 20 is moved in the Y axis direction.

また、X軸送り機構42は、Y軸テーブル45の上面にX軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド47と、リニアガイド47によりX軸方向に移動可能に支持されるX軸テーブル48と、X軸テーブル48をX軸方向に移動させるX軸送り駆動装置49と、を備える。そして、X軸送り駆動装置49のモータ49cを駆動させ、ボールねじ軸49bを回転させることにより、不図示のボールねじナットとともにX軸テーブル48をリニアガイド47の案内レール47aに沿って移動させて、ワークステージ20をX軸方向に移動させる。   The X-axis feed mechanism 42 includes a pair of linear guides 47 installed on the upper surface of the Y-axis table 45 along the X-axis direction, and an X-axis table 48 supported by the linear guide 47 so as to be movable in the X-axis direction. And an X-axis feed drive device 49 that moves the X-axis table 48 in the X-axis direction. Then, by driving the motor 49c of the X-axis feed driving device 49 and rotating the ball screw shaft 49b, the X-axis table 48 is moved along the guide rail 47a of the linear guide 47 together with a ball screw nut (not shown). Then, the work stage 20 is moved in the X-axis direction.

Z−チルト調整機構43は、X軸テーブル48上に設置されるモータ43aと、モータ43aによって回転駆動されるボールねじ軸43bと、くさび状に形成され、ボールねじ軸43bに螺合されるくさび状ナット43cと、ワークステージ20の下面にくさび状に突設され、くさび状ナット43cの傾斜面に係合するくさび部43dと、を備える。そして、本実施形態では、Z−チルト調整機構43は、X軸テーブル48のX軸方向の一端側(図1の手前側)に2台、他端側に1台(図1の奥手側、図2参照。)の計3台設置され、それぞれが独立して駆動制御されている。なお、Z−チルト調整機構43の設置数は任意である。   The Z-tilt adjustment mechanism 43 includes a motor 43a installed on the X-axis table 48, a ball screw shaft 43b rotated by the motor 43a, and a wedge formed in a wedge shape and screwed into the ball screw shaft 43b. And a wedge portion 43d that protrudes in a wedge shape on the lower surface of the work stage 20 and engages with an inclined surface of the wedge nut 43c. In the present embodiment, two Z-tilt adjustment mechanisms 43 are provided on one end side (front side in FIG. 1) in the X-axis direction of the X-axis table 48, and one set on the other end side (the rear side in FIG. A total of 3 units are installed (see FIG. 2), and each is driven and controlled independently. The number of Z-tilt adjustment mechanisms 43 installed is arbitrary.

そして、Z−チルト調整機構43では、モータ43aによりボールねじ軸43bを回転駆動させることによって、くさび状ナット43cがX軸方向に水平移動し、この水平移動運動がくさび状ナット43c及びくさび部43dの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換されて、くさび部43dがZ方向に微動する。従って、3台のZ−チルト調整機構43を同じ量だけ駆動させることにより、ワークステージ20をZ軸方向に微動することができ、また、3台のZ−チルト調整機構43を独立して駆動させることにより、ワークステージ20のチルト調整を行うことができる。これにより、ワークステージ20のZ軸,チルト方向の位置を微調整して、マスクMとワークWとを所定の間隔を存して平行に対向させることができる。   In the Z-tilt adjustment mechanism 43, when the ball screw shaft 43b is rotationally driven by the motor 43a, the wedge-shaped nut 43c is horizontally moved in the X-axis direction, and this horizontal movement is caused by the wedge-shaped nut 43c and the wedge portion 43d. The wedge portion 43d is finely moved in the Z direction by being converted into a highly precise vertical fine motion by the action of the slope. Accordingly, by driving the three Z-tilt adjustment mechanisms 43 by the same amount, the work stage 20 can be finely moved in the Z-axis direction, and the three Z-tilt adjustment mechanisms 43 are independently driven. By doing so, the tilt adjustment of the work stage 20 can be performed. As a result, the position of the workpiece stage 20 in the Z-axis and tilt directions can be finely adjusted so that the mask M and the workpiece W face each other in parallel with a predetermined interval.

さらに、近接露光装置1には、図1及び図2に示すように、ワークステージ20の位置を検出する位置測定装置であるレーザー測長装置60が設けられる。このレーザー測長装置60は、ワークステージ移動機構40の駆動に際して発生するワークステージ20の移動距離を測定するものである。   Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, the proximity exposure apparatus 1 is provided with a laser length measuring device 60 that is a position measuring device that detects the position of the work stage 20. The laser length measuring device 60 measures the moving distance of the work stage 20 that occurs when the work stage moving mechanism 40 is driven.

レーザー測長装置60は、ステー(不図示)に固定されてワークステージ20のX軸方向側面に沿うように配設されるX軸用ミラー64と、ステー71に固定されてワークステージ20のY軸方向側面に沿うように配設されるY軸用ミラー65と、装置ベース50のX軸方向端部に配設され、レーザー光(計測光)をX軸用ミラー64に照射し、X軸用ミラー64により反射されたレーザー光を受光して、ワークステージ20の位置を計測するX軸測長器(測長器)61及びヨーイング測定器(測長器)62と、装置ベース50のY軸方向端部に配設され、レーザー光をY軸用ミラー65に照射し、Y軸用ミラー65により反射されたレーザー光を受光して、ワークステージ20の位置を計測する1台のY軸測長器(測長器)63と、を備える。   The laser length measuring device 60 is fixed to a stay (not shown) and arranged along the X-axis direction side surface of the work stage 20, and is fixed to the stay 71 and fixed to the stay 71. A Y-axis mirror 65 disposed along the side surface in the axial direction, and an X-axis direction end of the apparatus base 50, irradiates the X-axis mirror 64 with laser light (measurement light). X-axis length measuring device (length measuring device) 61 and yawing measuring device (length measuring device) 62 for measuring the position of the work stage 20 by receiving the laser beam reflected by the mirror 64 for use, and Y of the apparatus base 50 One Y-axis that is disposed at the end in the axial direction, irradiates the Y-axis mirror 65 with laser light, receives the laser light reflected by the Y-axis mirror 65, and measures the position of the work stage 20. A length measuring device (length measuring device) 63 is provided. .

そして、レーザー測長装置60では、X軸測長器61、ヨーイング測定器62、及びY軸測長器63からX軸用ミラー64及びY軸用ミラー65に照射されたレーザー光が、X軸用ミラー64及びY軸用ミラー65で反射されることにより、ワークステージ20のX軸,Y軸方向の位置が高精度に計測される。また、X軸方向の位置データはX軸測長器61により、θ方向の位置はヨーイング測定器62により測定される。なお、ワークステージ20の位置は、レーザー測長装置60により測定されたX軸方向位置、Y軸方向位置、及びθ方向の位置を加味して、適宜補正を加えることにより算出される。   In the laser length measuring device 60, the X-axis length measuring device 61, the yawing measuring device 62, and the Y-axis length measuring device 63 irradiate the X-axis mirror 64 and the Y-axis mirror 65 with the laser light applied to the X-axis measuring device. By being reflected by the mirror for mirror 64 and the mirror for Y axis 65, the position of the work stage 20 in the X axis and Y axis directions is measured with high accuracy. Further, the position data in the X-axis direction is measured by the X-axis length measuring device 61, and the position in the θ direction is measured by the yawing measuring device 62. The position of the work stage 20 is calculated by appropriately correcting the position in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-direction measured by the laser length measuring device 60.

また、図1に示す制御部70は、上述したマスク位置調整機構16、ワークステージ移動機構40(Y軸送り機構41、X軸送り機構42、及びZ−チルト調整機構43)、移動機構19、及びマスキングアパーチャ駆動機構39等を駆動制御する。   1 includes the mask position adjusting mechanism 16, the work stage moving mechanism 40 (the Y-axis feeding mechanism 41, the X-axis feeding mechanism 42, and the Z-tilt adjusting mechanism 43), the moving mechanism 19, and the like. The masking aperture drive mechanism 39 and the like are driven and controlled.

本実施形態では、Z−チルト調整機構43及び制御部70により本発明のギャップ調整手段が構成されている。このギャップ調整手段は、マスクMのパターンを1枚目のワークWに露光転写する際には、ギャップセンサ17の計測値に基づいてギャップが予め定められた第1の目標値となるように、制御部70がZ−チルト調整機構43を制御してワークステージ20を上下微動させると共に、ギャップが第1の目標値に設定されたときのワークステージ20の高さを検出して、これを第2の目標値として制御部70の記憶領域に記憶する。そして、2枚目以降のワークWにマスクMのパターンを露光転写する際には、ワークステージ20の高さが先に記憶した第2の目標値となるように、制御部70がZ−チルト調整機構43を制御してワークステージ20を上下微動させる。   In the present embodiment, the Z-tilt adjustment mechanism 43 and the control unit 70 constitute the gap adjustment means of the present invention. This gap adjusting means, when exposing and transferring the pattern of the mask M onto the first workpiece W, makes the gap to be a first target value determined in advance based on the measured value of the gap sensor 17. The control unit 70 controls the Z-tilt adjustment mechanism 43 to finely move the work stage 20 up and down, and detects the height of the work stage 20 when the gap is set to the first target value. 2 is stored in the storage area of the control unit 70 as a target value of 2. When the pattern of the mask M is exposed and transferred to the second and subsequent workpieces W, the control unit 70 performs Z-tilt so that the height of the workpiece stage 20 becomes the second target value stored previously. The adjustment mechanism 43 is controlled to finely move the work stage 20 up and down.

具体的に、このように構成された近接露光装置1を用いて、ワークWを露光する際には、まず、プリアライメント後の1枚目のワークWがワークステージ20に搬送されて、露光位置に保持される。そして、マスクMの下面とワークWの上面とのギャップをギャップセンサ17で計測し、この計測値に基づいてギャップが予め定められた第1の目標値となるように制御部70がZ−チルト調整機構43を制御してワークステージ20を上下微動させる。   Specifically, when the workpiece W is exposed using the proximity exposure apparatus 1 configured as described above, the first workpiece W after the pre-alignment is first transported to the workpiece stage 20 to be exposed to the exposure position. Retained. Then, the gap between the lower surface of the mask M and the upper surface of the workpiece W is measured by the gap sensor 17, and the control unit 70 performs Z-tilt so that the gap becomes a first target value determined in advance based on the measured value. The adjustment mechanism 43 is controlled to finely move the work stage 20 up and down.

そして、ギャップが第1の目標値に設定されたときのワークステージ20の高さ(例えば、エンコーダ等により検出されたZ−チルト調整機構43のモータ43aの回転数や停止位相等)を検出して、1ショット目の第2の目標値として制御部70の記憶領域に記憶する。次に、ギャップが第1の目標値となった状態で、照明光学系30から1ショット目(1カ所目)の露光用の光をマスクM及びワークWに垂直な平行光として照射して、マスクMのパターンをワークWに露光転写する。   Then, the height of the work stage 20 when the gap is set to the first target value (for example, the rotation speed or stop phase of the motor 43a of the Z-tilt adjustment mechanism 43 detected by an encoder or the like) is detected. And stored in the storage area of the control unit 70 as the second target value of the first shot. Next, with the gap at the first target value, the illumination optical system 30 irradiates the exposure light for the first shot (first position) as parallel light perpendicular to the mask M and the workpiece W, The pattern of the mask M is exposed and transferred onto the workpiece W.

なお、2層目以降の露光においては、ギャップが第1の目標値になった状態でマスクM側のアライメントマークとワークWに露光転写されたアライメントマークとをアライメントカメラ18で撮像しながら位置合わせ(アライメント)を行い、照明光学系30から1ショット目の露光用の光をマスクMを介して照射して該マスクMのパターンをワークWに露光転写する。   In the exposure for the second and subsequent layers, alignment is performed while the alignment camera 18 images the alignment mark on the mask M side and the exposure mark transferred to the workpiece W while the gap is at the first target value. (Alignment) is performed, and the exposure light of the first shot is irradiated from the illumination optical system 30 through the mask M, and the pattern of the mask M is exposed and transferred to the workpiece W.

1ショット目の露光後、制御部70は、Z−チルト調整機構43によりワークステージ20を下降させてマスクMの下面とワークWの上面とのギャップを一定量拡大し、この状態で、ワークステージ20をマスクMに対して1ステップ量だけ送り、2ショット目の露光位置に移動させる。そして、再び、ギャップセンサ17で計測したギャップが第1の目標値となるように、制御部70がZ−チルト調整機構43を制御してワークステージ20を上下微動させる。そして、ギャップが第1の目標値に設定されたとき、2ショット目のワークステージ20の高さを、第2の目標値(2ショット目の)として記憶領域に記憶すると共に、2ショット目の露光転写を行う。   After the exposure of the first shot, the control unit 70 lowers the work stage 20 by the Z-tilt adjustment mechanism 43 to enlarge the gap between the lower surface of the mask M and the upper surface of the work W by a certain amount. 20 is moved by one step amount with respect to the mask M and moved to the exposure position of the second shot. Then, again, the control unit 70 controls the Z-tilt adjustment mechanism 43 to finely move the work stage 20 up and down so that the gap measured by the gap sensor 17 becomes the first target value. When the gap is set to the first target value, the height of the work stage 20 of the second shot is stored in the storage area as the second target value (second shot), and the second shot Perform exposure transfer.

以下、上記と同様にして3ショット目以降の露光転写を行う。即ち、各ショットにおいて、ギャップセンサ17で計測したギャップが第1の目標値となるように、制御部70がZ−チルト調整機構43を制御してワークステージ20を上下微動させると共に、ギャップが第1の目標値に設定されたときのワークステージ20の高さを、第2の目標値として記憶領域に記憶する。これにより、制御部70の記憶領域には、ショットごとの第2の目標値が記憶される。   Thereafter, exposure transfer for the third and subsequent shots is performed in the same manner as described above. That is, in each shot, the control unit 70 controls the Z-tilt adjustment mechanism 43 so as to slightly move the work stage 20 up and down so that the gap measured by the gap sensor 17 becomes the first target value. The height of the work stage 20 when the target value is set to 1 is stored in the storage area as the second target value. As a result, the second target value for each shot is stored in the storage area of the control unit 70.

このようにして、全ての領域の露光終了後、制御部70がZ−チルト調整機構43によりワークステージ20を下降させてマスクMの下面とワークWの上面とのギャップを一定量拡大し、この状態で、ワークWを装置外に搬送して1枚目のワークWのステップ露光を終了する。   In this way, after the exposure of all the regions is completed, the control unit 70 lowers the work stage 20 by the Z-tilt adjustment mechanism 43 to enlarge the gap between the lower surface of the mask M and the upper surface of the work W by a certain amount. In this state, the workpiece W is conveyed outside the apparatus, and the step exposure of the first workpiece W is completed.

ここで、マスクMの下面とワークWの上面とのギャップの制御について、詳細に説明する。本実施形態での制御部70は、ギャップセンサ17によってマスクM及びワークWとの間のギャップを4箇所の測定点A、B、C、Dで測定し、4箇所の測定点A、B、C、Dによって画成される四角形ABCDの各辺の中点K、L、M、Nの4箇所のx、y座標のうち、3箇所の中点K、L、Mのx、y座標における各ギャップが一様になるようにZ−チルト調整機構43を駆動するギャップ制御を行う。   Here, the control of the gap between the lower surface of the mask M and the upper surface of the workpiece W will be described in detail. The control unit 70 in the present embodiment measures the gap between the mask M and the workpiece W at the four measurement points A, B, C, and D by the gap sensor 17, and measures the four measurement points A, B, Among the four x and y coordinates of the midpoints K, L, M, and N of each side of the quadrilateral ABCD defined by C and D, the three midpoints K, L, and M in the x and y coordinates Gap control for driving the Z-tilt adjustment mechanism 43 is performed so that each gap is uniform.

即ち、従来のギャップ制御と同様、3箇所の中点K、L、Mのx、y座標をもとに、ワークWの存在する平面を求め、該平面のギャップが目標値となるように制御する。ここで、ギャップセンサの位置は、図5に示すように、マスク中心を原点として(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)、(x4、y4)となっており、また、マスク面のz座標を0としている。ワークWの平面上の任意の点のx、y座標に対する高さz座標は、平面方程式:
ax+by+cz+d=0
により表される。ここで、a、b、c、dは定数である。そして、中点K、L、Mのx、y座標と、測定点A、B、C、Dでのギャップに基づく中点K、L、Mでのz座標(各辺の両端での測定点の平均値)を入れて、定数a、b、c、dが求められる。そして、制御部70によって、中点K,L,Mの各ギャップが一様となるようにZ−チルト調整機構43を駆動して、マスクMに対してワークWを平行とする。
That is, as in the conventional gap control, the plane on which the workpiece W exists is obtained based on the x and y coordinates of the three midpoints K, L, and M, and control is performed so that the gap of the plane becomes the target value. To do. Here, the position of the gap sensor is (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4) with the mask center as the origin, as shown in FIG. The z coordinate of the mask surface is 0. The height z coordinate with respect to the x and y coordinates of an arbitrary point on the plane of the workpiece W is a plane equation:
ax + by + cz + d = 0
It is represented by Here, a, b, c, and d are constants. Then, the x and y coordinates of the midpoints K, L and M and the z coordinates at the midpoints K, L and M based on the gaps at the measurement points A, B, C and D (measurement points at both ends of each side) Constants a, b, c and d are obtained. Then, the control unit 70 drives the Z-tilt adjustment mechanism 43 so that the gaps at the midpoints K, L, and M are uniform, so that the workpiece W is parallel to the mask M.

なお、マスク面のz座標を0としているので、計測したギャップは、ワークWのz座標として与えられる。即ち、マスクMのうねりなどによる実際のマスクMのz座標の値もワークWのz座標として算出される。そして、このように3箇所の中点K、L、Mのx、y座標における各ギャップが一様になるようにギャップ制御すると、残りの中点Nでのギャップも一様となる。   Since the z coordinate of the mask surface is 0, the measured gap is given as the z coordinate of the workpiece W. That is, the actual z coordinate value of the mask M due to the swell of the mask M is also calculated as the z coordinate of the workpiece W. When the gap control is performed so that the gaps at the x and y coordinates of the three midpoints K, L, and M are uniform, the gap at the remaining midpoint N is also uniform.

以下に、空間上に存在する任意の4点の中点は同一平面上にあることを証明する。   In the following, it will be proved that the midpoints of any four points existing in space are on the same plane.

平面の方程式を
ax+by+cz+d=0
とする時、3点(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)、(x3、y3、z3)からできる平面方程式の係数は、
a={(y2−y1)×(z3−z1)}−{(z2−z1)×(y3−y1)}
b={(z2−z1)×(x3−x1)}−{(x2−x1)×(z3−z1)}
c={(x2−x1)×(y3−y1)}−{(y2−y1)×(x3−x1)}
d=−{(x1×a)+(y1×b)+(z1×c)}
で求めることができる。
The equation of the plane is ax + by + cz + d = 0
Then, the coefficient of the plane equation formed from three points (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) is
a = {(y2-y1) * (z3-z1)}-{(z2-z1) * (y3-y1)}
b = {(z2-z1) * (x3-x1)}-{(x2-x1) * (z3-z1)}
c = {(x2-x1) * (y3-y1)}-{(y2-y1) * (x3-x1)}
d = − {(x1 × a) + (y1 × b) + (z1 × c)}
Can be obtained.

次に、図6を参照して、四角形ABCD、各頂点の中点K、L、M、Nについて考える。
四角形ABCDの各頂点の座標を(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)、(x3、y3、z3)、(x4、y4、z4)とする時、その中点座標K、L、M、Nは((x1+x2)/2、(y1+y2)/2、(z1+z2)/2)、((x2+x3)/2、(y2+y3)/2、(z2+z3)/2)、((x3+x4)/2、(y3+y4)/2、(z3+z4)/2)、((x4+x1)/2、(y4+y1)/2、(z4+z1)/2)となり、3点K、L、Mからできる平面方程式の係数は、
a={(y3−y1)×(z3−z1+z4−z2)}−{(z3−z1)×(y3−y1+y4−y2)}/4
={(y3−y1)×(z4−z2)}−{(z3−z1)×(y4−y2)}/4
b={(z3−z1)×(x3−x1+x4−x2)}−{(x3−x1)×(z3−z1+z4−z2)}/4
={(z3−z1)×(x4−x2)}−{(x3−x1)×(z4−z2)}/4
c={(x3−x1)×(y3−y1+y4−y2)}−{(y3−y1)×(x3−x1+x4−x2)}/4
={(x3−x1)×(y4−y2)}−{(y3−y1)×(x4−x2)}/4
d=−[{(x1+x2)×a}+{(y1+y2)×b}+{(z1+z2)×c}]/2
となる。
Next, with reference to FIG. 6, a rectangle ABCD and the midpoints K, L, M, and N of each vertex will be considered.
When the coordinates of each vertex of the rectangle ABCD are (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), (x4, y4, z4), the midpoint coordinates K, L , M and N are ((x1 + x2) / 2, (y1 + y2) / 2, (z1 + z2) / 2), ((x2 + x3) / 2, (y2 + y3) / 2, (z2 + z3) / 2), ((x3 + x4) / 2, (y3 + y4) / 2, (z3 + z4) / 2), ((x4 + x1) / 2, (y4 + y1) / 2, (z4 + z1) / 2) and the coefficients of the plane equation that can be formed from the three points K, L, and M are ,
a = {(y3-y1) * (z3-z1 + z4-z2)}-{(z3-z1) * (y3-y1 + y4-y2)} / 4
= {(Y3-y1) * (z4-z2)}-{(z3-z1) * (y4-y2)} / 4
b = {(z3-z1) * (x3-x1 + x4-x2)}-{(x3-x1) * (z3-z1 + z4-z2)} / 4
= {(Z3-z1) * (x4-x2)}-{(x3-x1) * (z4-z2)} / 4
c = {(x3-x1) * (y3-y1 + y4-y2)}-{(y3-y1) * (x3-x1 + x4-x2)} / 4
= {(X3-x1) * (y4-y2)}-{(y3-y1) * (x4-x2)} / 4
d = − [{(x1 + x2) × a} + {(y1 + y2) × b} + {(z1 + z2) × c}] / 2
It becomes.

一方、平面ax+by+cz+d=0と点(x0、y0、z0)との距離L0は、



で求めることができる。
On the other hand, the distance L0 between the plane ax + by + cz + d = 0 and the point (x0, y0, z0) is



Can be obtained.

3点K、L、Mと点Nの距離の分子部分は、
△=[{(x4+x1)×a}+{(y4+y1)×b}+{(z4+z1)×c}]/2
−{(x1+x2)×a}+{(y1+y2)×b}+{(z1+z2)×c}]/2
=[{(x4−x2)×a}+{(y4−y2)×b}+{(z4−z2)×c}]/2
となり、上記a、b、cを代入すると△は0になる。
以上より、点Nは3点K、L、Mによってできる平面上に存在する。これにより、4点の測定点から画成される四角形ABCDの3つの中点K、L、Mから、残りの中点Nの位置が求められることが証明された。
The molecular part of the distance between 3 points K, L, M and N is
Δ = [{(x4 + x1) × a} + {(y4 + y1) × b} + {(z4 + z1) × c}] / 2
− {(X1 + x2) × a} + {(y1 + y2) × b} + {(z1 + z2) × c}] / 2
= [{(X4-x2) * a} + {(y4-y2) * b} + {(z4-z2) * c}] / 2
When a, b, and c are substituted, Δ becomes 0.
As described above, the point N exists on a plane formed by the three points K, L, and M. As a result, it was proved that the position of the remaining midpoint N can be obtained from the three midpoints K, L, and M of the quadrilateral ABCD defined by the four measurement points.

ここで、各辺1000[mm]の正方形ABCDの4頂点におけるギャップを、A:250[μm]、B:320[μm]、C:270[μm]、D:290[μm]と仮定した場合、従来の3点A、B、Cを含む平面(図7(a)参照)によるギャップ制御と、本発明の4点A、B、C、Dの各々の中点を含む平面(図7(b)参照)によるギャップ制御と、を行った。表1は、各点における座標を示し、表2は、各点における目標ギャップとの誤差を示す。なお、目標ギャップを300[μm]とする。   Here, it is assumed that the gaps at the four vertices of the square ABCD of each side 1000 [mm] are A: 250 [μm], B: 320 [μm], C: 270 [μm], and D: 290 [μm]. Gap control by a conventional plane including three points A, B and C (see FIG. 7A) and a plane including the midpoint of each of the four points A, B, C and D of the present invention (FIG. 7 ( The gap control according to b) was performed. Table 1 shows the coordinates at each point, and Table 2 shows the error from the target gap at each point. The target gap is set to 300 [μm].

3点A、B、Cを含む平面によるギャップ制御では、点A、B、Cからなる平面方程式:ax+by+cz+d=0の各定数は、a=50、b=70、c=1000000、d=−260000となり、点A,B,Cからなる平面と点Dの距離は90[μm]と大きい。それに対し、4点A、B、C、Dの各々の中点を含む平面によるギャップ制御では、点K、L、Mからなる平面方程式:ax+by+cz+d=0の各定数は、a=2.5、b=12.5、c=500000、d=−141250となり、点K、L、Mからなる平面と各点A、B、C、Dとの距離はそれぞれ22.5[μm]と小さく、ギャップが平均化されていることがわかる。   In gap control by a plane including three points A, B, and C, the constants of the plane equation consisting of points A, B, and C: ax + by + cz + d = 0 are a = 50, b = 70, c = 1000000, d = −260000. Thus, the distance between the plane consisting of the points A, B and C and the point D is as large as 90 [μm]. On the other hand, in the gap control by the plane including the midpoint of each of the four points A, B, C, D, each constant of the plane equation consisting of the points K, L, M: ax + by + cz + d = 0 is a = 2.5, b = 12.5, c = 500,000, d = -141250, and the distance between the plane composed of the points K, L, and M and the points A, B, C, and D is as small as 22.5 [μm], respectively, and the gap It can be seen that is averaged.

従って、本実施形態の近接露光装置1及び近接露光方法によれば、ギャップセンサ17によってマスクM及びワークWとの間のギャップを4箇所の測定点A、B、C、Dで測定し、4箇所の測定点A、B、C、Dによって画成される四角形ABCDの各辺の中点K、L、M、Nの4箇所のx、y座標のうち、3箇所の中点K、L、Mのx、y座標における各ギャップが一様になるようにZ−チルト調整機構43を駆動するようにしたので、残りの中点Nでのギャップも一様となる。これにより、図8に示した従来のギャップ制御と同じ3点を用いた比較的簡単な計算で、4箇所の測定点でのマスクMとワークWのギャップを平均化することができ、露光精度を向上することができる。   Therefore, according to the proximity exposure apparatus 1 and the proximity exposure method of the present embodiment, the gap between the mask M and the workpiece W is measured by the gap sensor 17 at the four measurement points A, B, C, and D. Three midpoints K, L among the four x, y coordinates of the midpoints K, L, M, N of each side of the quadrilateral ABCD defined by the measurement points A, B, C, D Since the Z-tilt adjustment mechanism 43 is driven so that the gaps in the x and y coordinates of M are uniform, the gaps at the remaining midpoint N are also uniform. Thereby, the gap between the mask M and the workpiece W at the four measurement points can be averaged by a relatively simple calculation using the same three points as the conventional gap control shown in FIG. Can be improved.

また、ギャップセンサ17の計測値と、第1の目標値と、の差が0となるようにマスクMとワークWとを相対的に上下微動させるフィードバック制御を行ったときのワーク保持部20の高さ位置を、第2の目標値として記憶するので、2枚目以降のワークWの露光時には、ワーク保持部20の高さ位置が、第2の目標値となるように制御するだけで、フィードバック制御を行う必要がなく、スループットの向上を図ることができる。   In addition, when the feedback control is performed to finely move the mask M and the workpiece W relatively finely so that the difference between the measured value of the gap sensor 17 and the first target value becomes zero, the workpiece holding unit 20 Since the height position is stored as the second target value, at the time of exposure of the second and subsequent workpieces W, the height position of the workpiece holding unit 20 is simply controlled to become the second target value. There is no need to perform feedback control, and throughput can be improved.

なお、本発明は前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるようにZ−チルト調整機構43を駆動するようにしたが、マスクMをZ方向に移動させるマスク駆動部を有する場合には、マスク駆動部を駆動するようにしてもよい。また、Z−チルト調整機構43とマスク駆動部の両方を相対移動させて、ギャップ調整をおこなってもよい。
In addition, this invention is not limited to each embodiment and modification which were mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in the above embodiment, the Z-tilt adjustment mechanism 43 is driven so that the gaps at the coordinates of the three midpoints are uniform. However, the mask driving unit that moves the mask M in the Z direction is provided. If so, the mask drive unit may be driven. Further, the gap adjustment may be performed by relatively moving both the Z-tilt adjustment mechanism 43 and the mask driving unit.

1 近接露光装置
10 マスクステージ(マスク保持部)
17 ギャップセンサ
20 ワークステージ(ワーク保持部)
30 照明光学系(照射手段)
40 ワークステージ移動機構(ワーク駆動部)
43 Z−チルト調整機構(ギャップ調整手段)
70 制御部(ギャップ調整手段、板厚差算出手段)
76 板厚測定器(板厚差算出手段)
M マスク
W ガラス基板(被露光材としてのワーク)
1 proximity exposure apparatus 10 mask stage (mask holding unit)
17 Gap sensor 20 Work stage (Work holding part)
30 Illumination optical system (irradiation means)
40 Work stage moving mechanism (work drive unit)
43 Z-tilt adjustment mechanism (gap adjustment means)
70 Control unit (gap adjusting means, plate thickness difference calculating means)
76 Thickness measuring device (Thickness difference calculation means)
M Mask W Glass substrate (Workpiece as exposed material)

Claims (2)

露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、
前記ギャップセンサによって測定される4箇所の測定点での前記マスク及び前記ワークとの間のギャップに基づいて、前記4箇所の測定点によって画成される四角形の各辺の中点の4箇所の座標のうち、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるように前記マスク駆動部と前記ワーク駆動部の少なくとも一方を駆動する制御部を備えることを特徴とする近接露光装置。
A mask holding unit for holding a mask having a pattern to be exposed;
A mask driving unit for driving the mask holding unit;
A work holding unit for holding a work as an exposed material;
A work driving unit for driving the work holding unit;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the workpiece at four measurement points;
Irradiation means for irradiating the workpiece with light for pattern exposure through the mask;
A proximity exposure apparatus that exposes and transfers a pattern of the mask onto the work in a state where the mask and the work are arranged close to each other and facing each other,
Based on the gap between the mask and the workpiece at the four measurement points measured by the gap sensor, four points at the midpoint of each side of the quadrangle defined by the four measurement points A proximity exposure apparatus, comprising: a control unit that drives at least one of the mask driving unit and the work driving unit so that gaps at the coordinates of three midpoints of coordinates are uniform.
露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定するギャップセンサと、前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、
前記ギャップセンサによって前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを4箇所の測定点で測定する工程と、
前記4箇所の測定点によって画成される四角形の各辺の中点の4箇所の座標のうち、3箇所の中点の座標における各ギャップが一様になるように前記マスク駆動部と前記ワーク駆動部の少なくとも一方を駆動する工程と、
を備えることを特徴とする近接露光方法。
A mask holding unit that holds a mask having a pattern to be exposed, a mask driving unit that drives the mask holding unit, a work holding unit that holds a work as an exposure material, and a work drive that drives the work holding unit A gap sensor for measuring a gap between the mask and the workpiece at four measurement points, and irradiation means for irradiating the workpiece with light for pattern exposure via the mask. A proximity exposure method for exposing and transferring a pattern of the mask onto the work in a state where the mask and the work are arranged close to each other and facing each other,
Measuring the gap between the mask and the workpiece at the four measurement points by the gap sensor;
The mask driving unit and the work are arranged so that gaps at the coordinates of the three midpoints of the four coordinates of the midpoint of each side of the quadrangle defined by the four measurement points are uniform. Driving at least one of the drive units;
A proximity exposure method comprising:
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