JP2011180480A

JP2011180480A - Exposure device

Info

Publication number: JP2011180480A
Application number: JP2010046227A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikefuchi; 宏池淵; Satoru Togawa; 悟戸川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-03
Also published as: JP5574291B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device for measuring the positions of a mask stage and a substrate stage and their attitudes, with accuracy, in a horizontal plane without being influenced on cut-off of measuring laser light, being arranged near the mask stage and the substrate stage, suppressing the difference in the thermal expansions between a mask and a substrate, by making environment temperatures substantially similar and attaining high-accuracy exposure. <P>SOLUTION: A mask stage position measuring device 66 measures the position of the mask stage 10 and its attitude in a horizontal plane with two mask stage length measuring mirrors 71A, 71B arranged on the side of the mask stage 10, by being separated in a direction orthogonal to a moving direction of the substrate stages 11, 12. In addition, substrate stage position measuring devices 63, 64 measure the positions of the substrate stages 11, 12 and their attitudes, in a horizontal plane with two measuring points 72A, 72B of a substrate stage length measuring mirror 61 being arranged on the side of the substrate stages 11, 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、露光装置に関し、より詳細には、液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイを製造する場合に用いられる露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used when manufacturing a large flat panel display such as a liquid crystal display panel or a plasma display.

露光装置は、液晶ディスプレイパネル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装置のカラーフィルタ等を製造するのに使用される。従来、露光装置として、マスクに対して基板を相対的にステップ移動させながら、マスクと基板を接近させた状態でマスクを介してパターン露光用の光を照射して、基板にマスクパターンを露光転写するようにした、所謂、近接露光装置が知られている。 The exposure apparatus is used for manufacturing a color filter of a flat panel display device such as a liquid crystal display panel or a plasma display. Conventionally, as an exposure apparatus, the mask pattern is exposed and transferred onto the substrate by irradiating pattern exposure light through the mask while the mask and the substrate are brought close to each other while the substrate is moved stepwise relative to the mask. A so-called proximity exposure apparatus is known.

図６は従来の近接露光装置の要部斜視図である。露光装置１０１は、マスクＭを保持するマスクステージ１０２と、基板Ｗを保持する基板ステージ１０３（図６では、理解を容易にするため基板保持部１０４のみ示す）とを備える。マスクステージ１０２の側面には、一対の基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂが離間して配設され、基板ステージ１０３のＸ方向側部とＹ方向側部には、互いに直交する一対のバーミラー１０６がそれぞれ配設されている。また、露光装置１０１の基台（図示せず）には、不図示のレーザー発振器、このレーザー発振器から発振されたレーザー光を基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂ及びバーミラー１０６に向けて分配して照射する偏光ビームスプリッタ１０７、該レーザー光を基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂ及びバーミラー１０６に向けて反射する反射ミラー１０８、及び基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂ及びバーミラー１０６から反射したレーザー光を検出する光検出器１０９などを備えるレーザー干渉計が配置されている。 FIG. 6 is a perspective view of a main part of a conventional proximity exposure apparatus. The exposure apparatus 101 includes a mask stage 102 that holds a mask M, and a substrate stage 103 that holds a substrate W (only the substrate holding unit 104 is shown in FIG. 6 for easy understanding). A pair of reference mirrors 105A and 105B are disposed apart from each other on the side surface of the mask stage 102, and a pair of bar mirrors 106 orthogonal to each other are disposed on the X-direction side portion and the Y-direction side portion of the substrate stage 103, respectively. Has been. Further, a laser beam (not shown) and a polarized beam that irradiates and distributes laser light emitted from the laser oscillator toward the reference mirrors 105A and 105B and the bar mirror 106 are provided on a base (not shown) of the exposure apparatus 101. Laser interference including a splitter 107, a reflection mirror 108 that reflects the laser light toward the reference mirrors 105A and 105B and the bar mirror 106, and a photodetector 109 that detects the laser light reflected from the reference mirrors 105A and 105B and the bar mirror 106 A total is arranged.

レーザー干渉計は、基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂからの反射レーザー光を参照光ＲＢとして、バーミラー１０６からの反射レーザー光との干渉縞を光検出器１０９で計数することによって、マスクステージ１０２と基板ステージ１０３との相対位置を測定している。 The laser interferometer uses the reflected laser light from the reference mirrors 105A and 105B as the reference light RB and counts interference fringes with the reflected laser light from the bar mirror 106 by the photodetector 109, whereby the mask stage 102 and the substrate stage 103 are counted. The relative position is measured.

また、特許文献１に記載の露光装置では、ステップ移動による振動や重心の移動などによって、マスクと基板との相対位置が微小に変化するのを防止すべく、マスクと基板との相対位置を高精度で検出するため、レーザー光源、レーザー干渉計、バーミラーなどを含んで構成されるレーザー測長系を備えたものが考案されている。例えば、マスクホルダのＹ方向の一側面及び基板のチャックのＹ方向の一側面にはそれぞれバーミラーが取り付けられており、３軸干渉計の測定結果から、マスクホルダのＹ方向の位置と、チャックのＹ方向の位置及び回転と、を検出する。また、特許文献１では、基板を載置するために基板ステージが下降して測定用にレーザー光が届かなくなった場合には、別途設けた他のレーザー変位計によってレーザー測長系の基準点を得るようにしている。 In the exposure apparatus described in Patent Document 1, the relative position between the mask and the substrate is increased in order to prevent the relative position between the mask and the substrate from changing minutely due to vibration caused by step movement or movement of the center of gravity. In order to detect with high accuracy, a laser measuring system including a laser light source, a laser interferometer, a bar mirror and the like has been devised. For example, a bar mirror is attached to one side surface of the mask holder in the Y direction and one side surface of the chuck in the Y direction. From the measurement result of the three-axis interferometer, the position of the mask holder in the Y direction and the chuck The position and rotation in the Y direction are detected. Further, in Patent Document 1, when the substrate stage is lowered to place the substrate and the laser beam does not reach for measurement, the reference point of the laser measurement system is set by another laser displacement meter provided separately. Trying to get.

特開２００５−３３１５４２号公報JP 2005-331542 A

ところで、図６に示した露光装置では、レーザー干渉計は、基準ミラー１０５Ａ, １０５Ｂからの反射レーザー光を参照光ＲＢとして基板ステージ１０３の位置を測定するので、何らかの理由によって参照光ＲＢが遮断されると、基板ステージ１０３の位置測定が不可能となる。このため、マスクＭを交換してから次のマスクに交換されるまでの、マスクＭがマスクステージ１０２に保持されている間は、参照光ＲＢを遮断せずに、マスクステージ１０２及び基板ステージ１０３の位置、及び水平面内での姿勢を測定し続ける必要がある。特に、マスク交換時においては、数分から数時間を要する恒温状態に達するまでの露光装置の経時熱変位を監視する必要がある。 In the exposure apparatus shown in FIG. 6, the laser interferometer measures the position of the substrate stage 103 using the reflected laser light from the reference mirrors 105A and 105B as the reference light RB, so that the reference light RB is blocked for some reason. Then, the position measurement of the substrate stage 103 becomes impossible. For this reason, the mask stage 102 and the substrate stage 103 are not cut off while the mask M is held on the mask stage 102 until the mask M is replaced after the mask M is replaced. It is necessary to continue to measure the position and posture in the horizontal plane. In particular, when exchanging the mask, it is necessary to monitor the thermal displacement of the exposure apparatus over time until reaching a constant temperature state requiring several minutes to several hours.

基板ステージ１０３には、不図示の基板ローダが備えるロボットハンド１１０によって基板Ｗが搬送されて載置されるが、ロボットハンド１１０によって参照光ＲＢが遮断されるのを防止するため、マスクステージ１０２と基板ステージ１０３とを、例えば、３００ｍｍ程度離間して配置している。しかしながら、マスクステージ１０２と基板ステージ１０３とが大きく離間していると、それぞれの環境温度が異なり、マスクＭと基板Ｗの熱膨張量が異なることから微妙な変化が生じて、精度のよい露光が困難となる虞がある。 A substrate W is transported and placed on the substrate stage 103 by a robot hand 110 provided in a substrate loader (not shown). In order to prevent the reference light RB from being blocked by the robot hand 110, For example, the substrate stage 103 is spaced apart by about 300 mm. However, if the mask stage 102 and the substrate stage 103 are far apart, the environmental temperatures are different and the thermal expansion amounts of the mask M and the substrate W are different. May be difficult.

また、特許文献１に記載の露光装置では、マスクステージと基板ステージとの相対位置は制御しているものの、経時熱変位による回転方向の変化は監視しておらず、改善の余地があった。 Further, in the exposure apparatus described in Patent Document 1, although the relative position between the mask stage and the substrate stage is controlled, the change in the rotation direction due to the temporal thermal displacement is not monitored, and there is room for improvement.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、測定用レーザー光の遮断に影響されることなく、マスクステージと基板ステージの位置及び水平面内での姿勢を高精度で測定可能であるとともに、マスクステージと基板ステージを近接して配置して、環境温度を略同じにしてマスクと基板の熱膨張の差を抑制することができ、高精度な露光を実現する露光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can accurately measure the position of the mask stage and the substrate stage and the posture in a horizontal plane without being affected by the interruption of the measurement laser beam. A mask stage and a substrate stage are arranged close to each other so that the difference in thermal expansion between the mask and the substrate can be suppressed by making the environmental temperature substantially the same, and an exposure apparatus that realizes high-precision exposure is provided. It is in.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）マスクを保持するマスクステージと、
被露光材としての基板を保持し、前記マスクに対向配置される露光位置と前記基板を載置するローディング位置との間で移動可能な基板ステージと、
前記基板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装置と、
前記基板ステージの移動方向と直交する方向の前記マスクステージの側面に配置されるマスクステージ測長ミラーを備え、前記直交方向に離間した２箇所で、前記マスクステージの絶対位置を測定するマスクステージ位置測定装置と、
前記直交方向の前記基板ステージの側面に沿うように配置された基板ステージ測長ミラーを備え、前記直交方向に離間した２箇所で、前記基板ステージの絶対位置を測定する基板ステージ位置測定装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
（２）前記マスクステージ位置測定装置及び前記基板ステージ位置測定装置はそれぞれ、前記マスクが前記マスクステージに保持されている間、前記マスクステージの絶対位置及び前記基板ステージの絶対位置を常時測定していることを特徴とする（１）に記載の露光装置。 The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a mask stage for holding a mask;
A substrate stage that holds a substrate as a material to be exposed and is movable between an exposure position disposed opposite to the mask and a loading position on which the substrate is placed;
An irradiation device for irradiating the substrate with light for pattern exposure through the mask;
A mask stage position having a mask stage measuring mirror disposed on a side surface of the mask stage in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate stage, and measuring the absolute position of the mask stage at two positions separated in the orthogonal direction A measuring device;
A substrate stage position measuring device that includes a substrate stage measuring mirror disposed along the side surface of the substrate stage in the orthogonal direction, and that measures the absolute position of the substrate stage at two locations spaced in the orthogonal direction;
An exposure apparatus comprising:
(2) Each of the mask stage position measurement device and the substrate stage position measurement device constantly measures the absolute position of the mask stage and the absolute position of the substrate stage while the mask is held on the mask stage. The exposure apparatus according to (1), characterized in that:

本発明の露光装置によれば、基板ステージの移動方向と直交する方向に離間した２箇所でマスクステージの絶対位置を測定するマスクステージ位置測定装置と、基板ステージの移動方向と直交する方向に離間した２箇所で基板ステージの絶対位置を測定する基板ステージ位置測定装置と、を備えるので、マスクステージ、及び基板ステージの位置と共に、水平面内での姿勢を監視することができる。また、マスクステージ位置測定装置及び基板ステージ位置測定装置は、それぞれマスクステージ及び基板ステージの絶対位置を測定するので、測定途中でレーザー光が遮られることがあっても、レーザー光が復帰したとき、これに影響されることなく、マスクステージ、及び基板ステージの位置及び水平面内での姿勢を連続して監視することができる。これにより、マスクステージと基板ステージとを接近して配置することができ、環境温度を略同じにしてマスクと基板の熱膨張の差を抑制することができ、高精度な露光を実現することができる。 According to the exposure apparatus of the present invention, the mask stage position measuring apparatus for measuring the absolute position of the mask stage at two positions separated in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate stage, and the distance in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate stage. Since the substrate stage position measuring device for measuring the absolute position of the substrate stage at the two locations is provided, the posture in the horizontal plane can be monitored together with the positions of the mask stage and the substrate stage. In addition, since the mask stage position measuring device and the substrate stage position measuring device measure the absolute position of the mask stage and the substrate stage, respectively, even when the laser light may be interrupted during the measurement, when the laser light returns, Without being affected by this, the position of the mask stage and the substrate stage and the posture in the horizontal plane can be continuously monitored. As a result, the mask stage and the substrate stage can be arranged close to each other, the difference in thermal expansion between the mask and the substrate can be suppressed by making the environmental temperature substantially the same, and high-accuracy exposure can be realized. it can.

また、マスクステージ位置測定装置及び基板ステージ位置測定装置はそれぞれ、マスクがマスクステージに保持されている間、マスクステージの絶対位置及び基板ステージの絶対位置を常時測定しているので、ステップ移動の際の相対位置のずれだけでなく、マスク交換時において、数分から数時間を要する恒温状態に達するまでの露光装置の経時熱変位による相対位置のずれに対しても補正することができる。 In addition, the mask stage position measuring device and the substrate stage position measuring device always measure the absolute position of the mask stage and the absolute position of the substrate stage while the mask is held on the mask stage. It is possible to correct not only the relative position shift but also the relative position shift due to the thermal displacement of the exposure apparatus over time until a constant temperature state requiring several minutes to several hours is reached at the time of mask replacement.

本発明に係る露光装置の全体構成を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing an overall configuration of an exposure apparatus according to the present invention. 図１に示す露光装置の正面図である。It is a front view of the exposure apparatus shown in FIG. 図２に示す基板ステージの側面図である。FIG. 3 is a side view of the substrate stage shown in FIG. 2. 本発明に係るマスクステージ位置測定装置及び基板ステージ位置測定装置を備える露光装置の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of an exposure apparatus provided with the mask stage position measuring apparatus and substrate stage position measuring apparatus which concern on this invention. 本発明に係るマスクステージ位置測定装置からのレーザー光が基板によって遮られた状態を示す露光装置の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the exposure apparatus which shows the state in which the laser beam from the mask stage position measuring apparatus which concerns on this invention was interrupted | blocked by the board | substrate. 従来のレーザー干渉計を備える露光装置の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of an exposure apparatus provided with the conventional laser interferometer.

以下、本発明に係る露光装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の露光装置の全体構成を示す概略平面図、図２は露光装置の要部正面図、図３は基板ステージの側面図である。 Embodiments of an exposure apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall configuration of the exposure apparatus of the present invention, FIG. 2 is a front view of the main part of the exposure apparatus, and FIG. 3 is a side view of the substrate stage.

図１〜図３に示すように、露光装置ＰＥは、マスクステージ１０、第１基板ステージ１１、第２基板ステージ１２、照射装置１３、プリアライメントユニット１４、第１基板ローダ１５、第２基板ローダ１６、マスクローダ１７、及びマスクアライナ１８を備え、それぞれ基台２１上に載置されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the exposure apparatus PE includes a mask stage 10, a first substrate stage 11, a second substrate stage 12, an irradiation apparatus 13, a pre-alignment unit 14, a first substrate loader 15, and a second substrate loader. 16, a mask loader 17, and a mask aligner 18, each mounted on a base 21.

マスクステージ１０は、基台２１上に配置された長方形のステージベース２３に設けられた複数の支柱２２に支持されて、ステージベース２３の上方に配設されている。複数の支柱２２は、第１及び第２基板ステージ１１，１２がＹ方向（図１中左右方向）に移動してマスクステージ１０の下方に進出可能なようにステージベース２３の上方にスペースを形成している。 The mask stage 10 is supported by a plurality of support columns 22 provided on a rectangular stage base 23 disposed on a base 21 and is disposed above the stage base 23. The plurality of support columns 22 form a space above the stage base 23 so that the first and second substrate stages 11 and 12 can move in the Y direction (left and right direction in FIG. 1) and advance below the mask stage 10. is doing.

マスクステージ１０は、中央に矩形の開口２５ａを有して、マスクステージ１０のフレームに対してＸ，Ｙ，θ方向に位置調整可能に支持されたマスク保持部２５を備える。マスク保持部２５には、下面に複数の吸引孔２５ｂが開設されており、露光すべきパターンを有するマスクＭは、開口２５ａに臨むようにして、真空吸着によって吸引孔２５ｂを介してマスク保持部２５に保持される。また、マスクステージ１０には、マスク保持部２５に対するマスクＭの位置を検出するマスク用アライメントカメラ（図示せず）と、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを検出するギャップセンサ（図示せず）とが設けられている。 The mask stage 10 has a rectangular opening 25a in the center, and includes a mask holding unit 25 that is supported so that its position can be adjusted in the X, Y, and θ directions with respect to the frame of the mask stage 10. A plurality of suction holes 25b are formed in the lower surface of the mask holding part 25, and the mask M having a pattern to be exposed faces the opening 25a and is brought into the mask holding part 25 through the suction holes 25b by vacuum suction. Retained. The mask stage 10 includes a mask alignment camera (not shown) that detects the position of the mask M with respect to the mask holding unit 25 and a gap sensor (not shown) that detects a gap between the mask M and the substrate W. ) And are provided.

図２及び図３に示すように、第１及び第２基板ステージ１１，１２は、被露光材としての基板Ｗを保持する基板保持部３１ａ，３１ｂを上部にそれぞれ有する。また、第１及び第２基板ステージ１１，１２の下方には、Ｙ軸テーブル３３、Ｙ軸送り機構３４、Ｘ軸テーブル３５、Ｘ軸送り機構３６、及びＺ−チルト調整機構３７を備える基板ステージ移動機構３２，３２がそれぞれ設けられる。各基板ステージ移動機構３２，３２は、ステージベース２３に対して第１及び第２基板ステージ１１，１２をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの間の隙間を微調整するように、第１及び第２基板ステージ１１，１２をＺ軸方向に微動且つチルトする。 As shown in FIGS. 2 and 3, the first and second substrate stages 11 and 12 have substrate holding portions 31a and 31b, respectively, for holding a substrate W as a material to be exposed. A substrate stage including a Y-axis table 33, a Y-axis feed mechanism 34, an X-axis table 35, an X-axis feed mechanism 36, and a Z-tilt adjustment mechanism 37 below the first and second substrate stages 11 and 12. Movement mechanisms 32 and 32 are provided, respectively. Each of the substrate stage moving mechanisms 32 and 32 feeds and drives the first and second substrate stages 11 and 12 in the X direction and the Y direction with respect to the stage base 23, and also finely closes the gap between the mask M and the substrate W. The first and second substrate stages 11 and 12 are finely moved and tilted in the Z-axis direction so as to be adjusted.

具体的に、Ｙ軸送り機構３４は、ステージベース２３とＹ軸テーブル３３との間に、リニアガイド３８とＹ軸送り駆動機構３９とを備える。ステージベース２３上には２本の案内レール４０がＹ軸方向に沿って平行に配置されており、Ｙ軸テーブル３３の裏面に取り付けられたスライダ４１が転動体（図示せず）を介して跨架されている。これにより、２台のＹ軸テーブル３３，３３が、２本の案内レール４０に沿ってＹ軸方向に沿って移動可能に支持される。 Specifically, the Y-axis feed mechanism 34 includes a linear guide 38 and a Y-axis feed drive mechanism 39 between the stage base 23 and the Y-axis table 33. Two guide rails 40 are arranged in parallel along the Y-axis direction on the stage base 23, and a slider 41 attached to the back surface of the Y-axis table 33 straddles via a rolling element (not shown). It is built. Accordingly, the two Y-axis tables 33 and 33 are supported so as to be movable along the Y-axis direction along the two guide rails 40.

また、ステージベース２３上には、モータ４２によって回転駆動されるボールねじ軸４３が、第１及び第２基板ステージ１１，１２に対応してそれぞれ設けられており、ボールねじ軸４３には、Ｙ軸テーブル３３の裏面に取り付けられたボールねじナット４４が螺合されている。 On the stage base 23, ball screw shafts 43 that are rotationally driven by a motor 42 are provided corresponding to the first and second substrate stages 11 and 12, respectively. A ball screw nut 44 attached to the back surface of the shaft table 33 is screwed together.

また、Ｘ軸送り機構３６も、図３に示すように、Ｙ軸テーブル３３とＸ軸テーブル３５間に、リニアガイド４５とＸ軸送り駆動機構４６とが設けられている。Ｙ軸テーブル３３上には２本の案内レール４７がＸ軸方向に沿って平行に配置されており、Ｘ軸テーブル３５の裏面に取り付けられたスライダ４８が転動体（図示せず）を介して跨架される。さらに、Ｙ軸テーブル３３上には、モータ４９によって回転駆動されるボールねじ軸５０が設けられており、ボールねじ軸５０には、Ｘ軸テーブル３５の裏面に取り付けられたボールねじナット５１が螺合されている。 As shown in FIG. 3, the X-axis feed mechanism 36 is also provided with a linear guide 45 and an X-axis feed drive mechanism 46 between the Y-axis table 33 and the X-axis table 35. Two guide rails 47 are arranged in parallel along the X-axis direction on the Y-axis table 33, and a slider 48 attached to the back surface of the X-axis table 35 is provided via a rolling element (not shown). It is straddled. Further, a ball screw shaft 50 that is rotationally driven by a motor 49 is provided on the Y-axis table 33, and a ball screw nut 51 attached to the back surface of the X-axis table 35 is screwed onto the ball screw shaft 50. Are combined.

一方、Ｚ−チルト調整機構３７は、モータと、ボールねじと、くさびとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えており、Ｘ軸テーブル３５の上面に設置したモータ５２によってボールねじ軸５３を回転駆動するとともに、ボールねじナット５４をくさび状の移動体に組み付け、このくさびの斜面を基板ステージ１１，１２の下面に突設したくさび５５の斜面と係合させている。 On the other hand, the Z-tilt adjustment mechanism 37 includes a movable wedge mechanism that is a combination of a motor, a ball screw, and a wedge, and the ball screw shaft 53 is driven to rotate by a motor 52 installed on the upper surface of the X-axis table 35. At the same time, the ball screw nut 54 is assembled to the wedge-shaped moving body, and the slope of the wedge is engaged with the slope of the wedge 55 protruding from the lower surfaces of the substrate stages 11 and 12.

そして、このボールねじ軸５３を回転駆動させると、ボールねじナット５４がＸ軸方向に水平微動し、この水平微動運動が組みつけられたくさび状の移動体の斜面により高精度の上下微動運動に変換される。この可動くさび機構は、Ｘ軸方向の一端側に２台、他端側に１台（図示せず）合計３台設置され、それぞれが独立に駆動制御される。 When the ball screw shaft 53 is driven to rotate, the ball screw nut 54 is finely moved horizontally in the X-axis direction, and the wedge-shaped moving body in which the horizontal fine movement is assembled makes it possible to perform high-precision vertical fine movement. Converted. Two of these movable wedge mechanisms are installed on one end side in the X-axis direction and one on the other end side (not shown) in total, and each is driven and controlled independently.

これにより、Ｙ軸送り機構３４は、各基板ステージ１１，１２の基板保持部３１ａ，３１ｂに保持された基板Ｗを個別にマスクステージ１０の下方位置に配置された露光位置ＥＰに配置すべく、第１基板ステージ１１を第１待機位置（ローディング位置）ＷＰ１と露光位置ＥＰ間で案内レール４０に沿ってＹ軸方向に移動させ、第２基板ステージ１２を第２待機位置ＷＰ２と露光位置ＥＰ間で案内レール４０に沿ってＹ軸方向に移動させる。また、Ｘ軸送り機構３６及びＹ軸送り機構３４は、露光位置ＥＰにある基板保持部３１ａ，３１ｂをマスクＭに対してＸ、Ｙ方向にステップ移動させるように第１及び第２基板ステージ１１，１２を移動させる。 As a result, the Y-axis feed mechanism 34 is arranged so that the substrates W held by the substrate holding portions 31a and 31b of the substrate stages 11 and 12 are individually arranged at the exposure position EP arranged below the mask stage 10. The first substrate stage 11 is moved in the Y-axis direction along the guide rail 40 between the first standby position (loading position) WP1 and the exposure position EP, and the second substrate stage 12 is moved between the second standby position WP2 and the exposure position EP. Is moved along the guide rail 40 in the Y-axis direction. Further, the X-axis feed mechanism 36 and the Y-axis feed mechanism 34 have the first and second substrate stages 11 so that the substrate holding portions 31a and 31b at the exposure position EP are moved stepwise in the X and Y directions with respect to the mask M. , 12 are moved.

第１及び第２基板ステージ１１，１２には、各基板保持部３１ａ，３１ｂのＸ方向側部とＹ方向側部にそれぞれ基板ステージ測長ミラー６１，６２が取り付けられている。ステージベース２３のＹ軸方向の両側と、ステージベース２３のＸ軸方向の一側には、基板ステージ１１，１２の位置を測定する基板ステージ位置測定装置６３，６４，６５が設けられている。また、マスクステージ１０のＸ方向両側部には、Ｙ方向に離間する２ヶ所にマスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂが取り付けられている。ステージベース２３のＹ軸方向の両側には、マスクステージ１０の位置を測定するマスクステージ位置測定装置６６が設けられている。 Substrate stage measuring mirrors 61 and 62 are attached to the first and second substrate stages 11 and 12 on the X direction side and Y direction side portions of the substrate holding portions 31a and 31b, respectively. Substrate stage position measuring devices 63, 64, and 65 for measuring the positions of the substrate stages 11 and 12 are provided on both sides of the stage base 23 in the Y-axis direction and one side of the stage base 23 in the X-axis direction. Further, mask stage length measuring mirrors 71A and 71B are attached to two sides of the mask stage 10 in the X direction at two locations separated in the Y direction. On both sides of the stage base 23 in the Y-axis direction, mask stage position measuring devices 66 for measuring the position of the mask stage 10 are provided.

基板ステージ位置測定装置６３，６４，６５及び、マスクステージ位置測定装置６６は、同一構造を有するレーザー測長計であり、基板ステージ測長ミラー６１，６２及びマスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂにレーザー光を照射し、基板ステージ測長ミラー６１，６２及びマスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂからの反射光を受光して各基板ステージ１１，１２、及びマスクステージ１０の位置を検出する。なお、マスクＭを保持するマスク保持部２５の微動は、マスクステージ１０のフレームに保持された図示しないレーザーホロゲージによって位置を制御されている。 The substrate stage position measuring devices 63, 64, 65 and the mask stage position measuring device 66 are laser length meters having the same structure, and laser light is applied to the substrate stage length measuring mirrors 61, 62 and the mask stage length measuring mirrors 71A, 71B. , And the reflected light from the substrate stage measuring mirrors 61 and 62 and the mask stage measuring mirrors 71A and 71B is received to detect the positions of the substrate stages 11 and 12 and the mask stage 10. The position of the fine movement of the mask holding unit 25 that holds the mask M is controlled by a laser holo gauge (not shown) held on the frame of the mask stage 10.

図２に示すように、照射装置１３はマスク保持部２５の開口２５ａ上方に配置され、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ、凹面鏡、オプチカルインテグレータ、平面ミラー、球面ミラー、及び露光制御用のシャッター等を備えて構成される。照射装置１３は、露光位置に移動した第１及び第２基板ステージ１１，１２の基板保持部３１ａ，３１ｂに保持された基板Ｗに、パターン露光用の光をマスクＭを介して照射する。これにより、基板Ｗには、マスクＭのマスクパターンＰが露光転写される。 As shown in FIG. 2, the irradiation device 13 is disposed above the opening 25a of the mask holding unit 25 and is a light source for ultraviolet irradiation, such as a high-pressure mercury lamp, a concave mirror, an optical integrator, a plane mirror, a spherical mirror, and an exposure control It is configured with a shutter or the like. The irradiation device 13 irradiates the substrate W held by the substrate holding portions 31a and 31b of the first and second substrate stages 11 and 12 moved to the exposure position through the mask M with the light for pattern exposure. As a result, the mask pattern P of the mask M is exposed and transferred onto the substrate W.

プリアライメントユニット１４は、基台２１の外側に設置された基板カセット７０Ａ，７０Ｂから搬送された基板Ｗが、第１基板ステージ１１または第２基板ステージ１２に供給されるのに先立って、マスクＭに対する基板Ｗの位置をプリアライメントするものであり、図中、マスクステージ１０の手前側に配置されている。 The pre-alignment unit 14 includes a mask M prior to the substrate W transported from the substrate cassettes 70A and 70B installed outside the base 21 being supplied to the first substrate stage 11 or the second substrate stage 12. The position of the substrate W with respect to is pre-aligned, and is arranged on the front side of the mask stage 10 in the figure.

第１基板ローダ１５は、図１中プリアライメントユニット１４の右側方に配置され、第１基板ステージ１１に供給される基板Ｗを保持してプリアライメントユニット１４へ搬送し、またプリアライメントされた基板Ｗをプリアライメントユニット１４から第１基板ステージ１１に搬送し、さらに、第１待機位置ＷＰ１に位置する第１基板ステージ１１上の露光転写後の基板Ｗを基板カセット７０Ａへ搬送する。第２基板ローダ１６は、図１中プリアライメントユニット１４の左側に配置され、第２基板ステージ１２に対して、第１基板ローダ１５と同様の操作を行う。 The first substrate loader 15 is disposed on the right side of the pre-alignment unit 14 in FIG. 1, holds the substrate W supplied to the first substrate stage 11, transports it to the pre-alignment unit 14, and is a pre-aligned substrate W is transferred from the pre-alignment unit 14 to the first substrate stage 11, and the substrate W after exposure transfer on the first substrate stage 11 located at the first standby position WP1 is transferred to the substrate cassette 70A. The second substrate loader 16 is disposed on the left side of the pre-alignment unit 14 in FIG. 1 and performs the same operation as the first substrate loader 15 on the second substrate stage 12.

また、マスクローダ１７及びマスクアライナ１８は、第１基板ステージ１１に対して第１基板ローダ１５と対向配置されている。ローダロボットであるマスクローダ１７は、基台２１の外側に設けられたマスクカセット９１からマスクＭを搬入し、マスクアライナ１８でプリアライメントされたマスクＭを第１基板ステージ１１へ搬送し、搬送されたマスクＭは、第１基板ステージ１１によってマスクステージ１０へ供給される。 Further, the mask loader 17 and the mask aligner 18 are disposed opposite to the first substrate loader 15 with respect to the first substrate stage 11. The mask loader 17 serving as a loader robot carries the mask M from a mask cassette 91 provided outside the base 21 and conveys the mask M pre-aligned by the mask aligner 18 to the first substrate stage 11. The mask M is supplied to the mask stage 10 by the first substrate stage 11.

次に、図４を参照して、第１の基板ステージ１１及びマスクステージ１０の位置を検出する基板ステージ位置測定装置６３、及びマスクステージ位置測定装置６６について説明する。 Next, the substrate stage position measuring device 63 and the mask stage position measuring device 66 for detecting the positions of the first substrate stage 11 and the mask stage 10 will be described with reference to FIG.

本実施形態の基板ステージ位置測定装置６３及びマスクステージ位置測定装置６６は、不図示の１台のレーザー発振器から照射されるレーザー光ＬＢを、偏光ビームスプリッタ８０によって、基板ステージ位置測定用レーザー光ＷＬＢと、マスクステージ位置測定用レーザー光ＭＬＢとに分配し、これらのレーザー光ＷＬＢ及びＭＬＢをそれぞれ基板ステージ１１及びマスクステージ１０に向けて照射する。 The substrate stage position measuring device 63 and the mask stage position measuring device 66 according to the present embodiment use a polarization beam splitter 80 to convert a laser beam LB emitted from a single laser oscillator (not shown) into a laser beam WLB for measuring a substrate stage position. And the laser beam MLB for measuring the mask stage position, and irradiating the laser beam WLB and MLB toward the substrate stage 11 and the mask stage 10, respectively.

基板ステージ位置測定用レーザー光ＷＬＢは、偏光ビームスプリッタ８１で分離され、一方のレーザー光ＷＬＢが偏光ビームスプリッタ８２を通過して基板ステージ測長ミラー６１の第１測定点７２Ａに照射され、また、他方のレーザー光ＷＬＢが反射ミラー８３で方向が変更され、偏光ビームスプリッタ８４を通過して基板ステージ測長ミラー６１の第２測定点７２Ｂに照射される。偏光ビームスプリッタ８３，８４に取り付けられた光検出器７３Ａ,７３Ｂは、レーザー発振器からの各レーザー光ＷＬＢと、基板ステージ測長ミラー６１の第１、第２測定点７２Ａ, ７２Ｂからの各反射光との干渉を測定し、基板ステージ測長ミラー６１、即ち、第１基板ステージ１１の絶対位置及び水平面内での姿勢（回転）を検出する。 The substrate stage position measuring laser beam WLB is separated by the polarization beam splitter 81, and one laser beam WLB passes through the polarization beam splitter 82 and is irradiated to the first measurement point 72A of the substrate stage measuring mirror 61. The direction of the other laser beam WLB is changed by the reflection mirror 83, passes through the polarization beam splitter 84, and is irradiated to the second measurement point 72 </ b> B of the substrate stage length measuring mirror 61. The photodetectors 73A and 73B attached to the polarization beam splitters 83 and 84 are respectively laser beams WLB from the laser oscillator and reflected lights from the first and second measurement points 72A and 72B of the substrate stage measuring mirror 61. And the substrate stage measuring mirror 61, that is, the absolute position of the first substrate stage 11 and the posture (rotation) in the horizontal plane are detected.

また、マスクステージ位置測定用レーザー光ＭＬＢは、同様に、反射ミラー８５で方向を変更した後、偏光ビームスプリッタ８６で分離され、一方のレーザー光ＭＬＢが偏光ビームスプリッタ８７を通過してマスクステージ測長ミラー７１Ａに照射され、他方のレーザー光ＭＬＢは反射ミラー８８で方向が変更され、偏光ビームスプリッタ８９を通過してマスクステージ測長ミラー７１Ｂに照射される。偏光ビームスプリッタ８７，８９に取り付けられた光検出器７４Ａ,７４Ｂは、レーザー発振器からの各レーザー光ＭＬＢと、マスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂからの各反射光との干渉を測定し、マスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂ、即ち、マスクステージ１０の絶対位置及び水平面内での姿勢（回転）を検出する。 Similarly, the laser beam MLB for measuring the mask stage position is changed in direction by the reflecting mirror 85 and then separated by the polarization beam splitter 86, and one laser beam MLB passes through the polarization beam splitter 87 to measure the mask stage. Irradiated to the long mirror 71A, the direction of the other laser beam MLB is changed by the reflecting mirror 88, passes through the polarization beam splitter 89, and is irradiated to the mask stage length measuring mirror 71B. The photodetectors 74A and 74B attached to the polarization beam splitters 87 and 89 measure the interference between each laser beam MLB from the laser oscillator and each reflected beam from the mask stage length measuring mirrors 71A and 71B, and the mask stage. The absolute positions of the length measuring mirrors 71A and 71B, that is, the mask stage 10, and the posture (rotation) in the horizontal plane are detected.

基板ステージ位置測定装置６３及びマスクステージ位置測定装置６６は、マスクＭを交換してから次のマスクに交換されるまでの、マスクＭがマスクステージ１０２に保持されている間、それぞれ基板ステージ１１及びマスクステージ１０の絶対位置及び水平面内での姿勢を常時検出している。 The substrate stage position measuring device 63 and the mask stage position measuring device 66 are respectively connected to the substrate stage 11 and the mask stage 102 while the mask M is held by the mask stage 102 until the mask M is replaced with the next mask. The absolute position of the mask stage 10 and the posture in the horizontal plane are always detected.

例えば、基板Ｗのステップ移動の際、それぞれ基板ステージ１１及びマスクステージ１０の絶対位置及び水平面内での姿勢を検出することで、マスクＭと基板Ｗとの相対位置を高精度に測定する。そして、該相対位置に基づいて、図示しない制御部は、該相対位置を一定に保つように第１基板ステージ１１の制御を補正する。 For example, when the substrate W is moved stepwise, the relative position between the mask M and the substrate W is measured with high accuracy by detecting the absolute position and the posture in the horizontal plane of the substrate stage 11 and the mask stage 10 respectively. Based on the relative position, a control unit (not shown) corrects the control of the first substrate stage 11 so as to keep the relative position constant.

また、マスク交換時においては、数分から数時間を要する恒温状態に達するまでに、露光装置に経時熱変位が生じる場合があるため、マスクステージ１０及び基板ステージ１１の位置、及び水平面内での姿勢を測定して、制御部は、相対位置を補正する必要がある。なお、マスク交換が行われた際には、基板ステージ１１及びマスクステージ１０の位置がリセットされる。 In addition, when the mask is replaced, the exposure apparatus may undergo thermal displacement over time until reaching a constant temperature state that takes several minutes to several hours. Therefore, the positions of the mask stage 10 and the substrate stage 11 and the posture in the horizontal plane The control unit needs to correct the relative position. When the mask is exchanged, the positions of the substrate stage 11 and the mask stage 10 are reset.

本実施形態では、基板ステージ位置測定装置６３及びマスクステージ位置測定装置６６が独立して、それぞれ基板ステージ１１及びマスクステージ１０の位置及び水平面内での姿勢を検出しているので、図５に示すように、第１基板ローダ１５のロボットハンド９１によって測定途中にマスクステージ位置測定用レーザー光ＭＬＢが短時間遮断されるようなことがあっても、レーザー光ＭＬＢの回復後は、従来通り、基板ステージ１１及びマスクステージ１０の位置を測定することができる。これにより、レーザー光ＬＢの遮断を考慮することなく、マスクステージ１０と基板ステージ１１，１２とを接近して配置することができ、環境温度を略同じにしてマスクＭと基板Ｗの熱膨張の差を抑制することができる。
なお、第２基板ステージ１２側に設けられた、基板ステージ位置測定装置６４及びマスクステージ位置測定装置６６も、同様の構成を有する。 In the present embodiment, the substrate stage position measuring device 63 and the mask stage position measuring device 66 independently detect the positions of the substrate stage 11 and the mask stage 10 and the posture in the horizontal plane, respectively, and are shown in FIG. As described above, even when the mask stage position measuring laser beam MLB is interrupted for a short time during the measurement by the robot hand 91 of the first substrate loader 15, the substrate is maintained as usual after the recovery of the laser beam MLB. The positions of the stage 11 and the mask stage 10 can be measured. Accordingly, the mask stage 10 and the substrate stages 11 and 12 can be disposed close to each other without considering the interruption of the laser beam LB, and the thermal expansion of the mask M and the substrate W can be made substantially the same. The difference can be suppressed.
The substrate stage position measuring device 64 and the mask stage position measuring device 66 provided on the second substrate stage 12 side have the same configuration.

以上説明したように、本実施形態の露光装置ＰＥによれば、基板ステージ１１,１２の移動方向と直交する方向に離間した２箇所のマスクステージ測長ミラー７１Ａ,７１Ｂでマスクステージ１０の位置を測定するマスクステージ位置測定装置６６と、基板ステージ１１,１２の移動方向と直交する方向に離間した２箇所の測定点７２Ａ,７２Ｂで基板ステージ１１,１２の位置を測定する基板ステージ位置測定装置６３,６４と、を備えるので、マスクステージ１０、及び基板ステージ１１,１２の位置と共に、水平面内での姿勢を監視することができる。 As described above, according to the exposure apparatus PE of the present embodiment, the position of the mask stage 10 is determined by the two mask stage length measuring mirrors 71A and 71B separated in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate stages 11 and 12. A mask stage position measuring device 66 for measuring, and a substrate stage position measuring device 63 for measuring the positions of the substrate stages 11 and 12 at two measurement points 72A and 72B separated in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate stages 11 and 12. , 64, and the position of the mask stage 10 and the substrate stages 11, 12 as well as the position in the horizontal plane can be monitored.

また、マスクステージ位置測定装置６６及び基板ステージ位置測定装置６３,６４は、それぞれマスクステージ１０及び基板ステージ１１,１２の絶対位置を測定するので、測定途中でレーザー光ＭＬＢが遮られることがあっても、レーザー光ＭＬＢが復帰したとき、これに影響されることなく、マスクステージ１０、及び基板ステージ１１,１２の位置及び水平面内での姿勢を監視することができる。さらに、マスクステージ１０と基板ステージ１１,１２とを接近して配置することができ、環境温度を略同じにしてマスクＭと基板Ｗの熱膨張の差を抑制し、高精度な露光を実現することができる。 Further, since the mask stage position measuring device 66 and the substrate stage position measuring devices 63 and 64 measure the absolute positions of the mask stage 10 and the substrate stages 11 and 12, respectively, the laser beam MLB may be interrupted during the measurement. In addition, when the laser beam MLB returns, the position of the mask stage 10 and the substrate stages 11 and 12 and the posture in the horizontal plane can be monitored without being affected by this. Further, the mask stage 10 and the substrate stages 11 and 12 can be arranged close to each other, and the difference in thermal expansion between the mask M and the substrate W is suppressed by making the environmental temperature substantially the same, thereby realizing highly accurate exposure. be able to.

また、マスクステージ位置測定装置６６及び基板ステージ位置測定装置６３，６４はそれぞれ、マスクＭがマスクステージ１０に保持されている間、マスクステージ１０の絶対位置及び基板ステージ１１，１２の絶対位置を常時測定しているので、ステップ移動の際の相対位置のずれだけでなく、マスク交換時において、数分から数時間を要する恒温状態に達するまでの露光装置の経時熱変位による相対位置のずれに対しても補正することができる。 Further, the mask stage position measuring device 66 and the substrate stage position measuring devices 63 and 64 always keep the absolute position of the mask stage 10 and the absolute positions of the substrate stages 11 and 12 while the mask M is held on the mask stage 10. Because it measures, not only the relative position shift at the time of step movement, but also the relative position shift due to thermal displacement of the exposure device over time until it reaches a constant temperature state that takes several minutes to several hours at the time of mask replacement Can also be corrected.

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.

１０マスクステージ
１１，１２基板ステージ
１３照射装置
６１，６２基板ステージ測長ミラー
６３，６４，６５基板ステージ位置測定装置
６６マスクステージ位置測定装置
７１Ａ，７１Ｂマスクステージ測長ミラー
ＥＰ露光位置
Ｍマスク
ＰＥ露光装置
Ｗ基板
ＷＰ１，ＷＰ２待機位置（ローディング位置） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mask stage 11, 12 Substrate stage 13 Irradiation device 61, 62 Substrate stage length measuring mirror 63, 64, 65 Substrate stage position measuring device 66 Mask stage position measuring device 71A, 71B Mask stage length measuring mirror EP Exposure position M Mask PE Exposure Device W Substrate WP1, WP2 Standby position (loading position)

Claims

A mask stage for holding the mask;
A substrate stage that holds a substrate as a material to be exposed and is movable between an exposure position disposed opposite to the mask and a loading position on which the substrate is placed;
An irradiation device for irradiating the substrate with light for pattern exposure through the mask;
A mask stage position having a mask stage measuring mirror disposed on a side surface of the mask stage in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate stage, and measuring the absolute position of the mask stage at two positions separated in the orthogonal direction A measuring device;
A substrate stage position measuring device that includes a substrate stage measuring mirror disposed along the side surface of the substrate stage in the orthogonal direction, and that measures the absolute position of the substrate stage at two locations spaced in the orthogonal direction;
An exposure apparatus comprising:

The mask stage position measurement apparatus and the substrate stage position measurement apparatus respectively measure the absolute position of the mask stage and the absolute position of the substrate stage while the mask is held on the mask stage. The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that: