JP2690960B2 - 拡大投影露光方法及びその装置 - Google Patents
拡大投影露光方法及びその装置Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体、液晶素子等の電子デバイスの製造
工程において、マスクのパターンを拡大して基板上に転
写する露光方法及びその装置に関する。
工程において、マスクのパターンを拡大して基板上に転
写する露光方法及びその装置に関する。
液晶表示素子はその形状から、電子管に比べると薄形
かつ小形であり、将来有望なディスプレイである。液晶
表示素子の内でも、画質の良さからアクティブマトリッ
クス方式で薄膜トランジスタ（TFT）を用いたものが主
流を占めつつある。
かつ小形であり、将来有望なディスプレイである。液晶
表示素子の内でも、画質の良さからアクティブマトリッ
クス方式で薄膜トランジスタ（TFT）を用いたものが主
流を占めつつある。
TFTを形成するためには、半導体用装置並みの性能を
持つ露光装置が必要であり、プロキシシティ方式,1:1の
ミラー及びレンズプロジェクション方式の装置が用いら
れている。
持つ露光装置が必要であり、プロキシシティ方式,1:1の
ミラー及びレンズプロジェクション方式の装置が用いら
れている。
一方、ディスプレイのサイズとしては、CRTと同程度
大画面のものも出現する見通しであり、その場合前記し
た現状の露光装置においては種々の問題を生じる。
大画面のものも出現する見通しであり、その場合前記し
た現状の露光装置においては種々の問題を生じる。
プロキシシティ方式における大面積露光の課題として
は、大面積高精度マスクの製作、マスクと基板間の高精
度ギャップ出し、及びピッチ誤差の低減等がある。
は、大面積高精度マスクの製作、マスクと基板間の高精
度ギャップ出し、及びピッチ誤差の低減等がある。
一方、プロジェクション方式は、その形式から画面内
に必ず継ぎ合せ部を生じ、継ぎ合せ部において精度及び
電気特性的に満足な値を得られるか、また分割露光とな
る為、スループットが低く、かつその形式から装置を低
コストにすることが難しいという問題がある。
に必ず継ぎ合せ部を生じ、継ぎ合せ部において精度及び
電気特性的に満足な値を得られるか、また分割露光とな
る為、スループットが低く、かつその形式から装置を低
コストにすることが難しいという問題がある。
上記した現状の露光方式の問題点を解決する一方式と
して、高精度のマスク、例えば７インチ迄の半導体用マ
スクを製作する電子描画装置で描画したマスクを投影光
学系で拡大して大面積を露光する方式が考えられる。こ
の拡大投影露光方式の例としては、特開昭62-122126号
がある。本例は、マスクのパターンを投影光学系により
拡大して基板上に転写するものであり、投影光学系は基
板側において平行光としている。
して、高精度のマスク、例えば７インチ迄の半導体用マ
スクを製作する電子描画装置で描画したマスクを投影光
学系で拡大して大面積を露光する方式が考えられる。こ
の拡大投影露光方式の例としては、特開昭62-122126号
がある。本例は、マスクのパターンを投影光学系により
拡大して基板上に転写するものであり、投影光学系は基
板側において平行光としている。
前記した拡大投影露光方式における光学系は、基板側
において平行光としてパターンを投影する構成としてい
る。通常の半導体用縮小投影露光装置も被投影側のウエ
ハ側において平行光としており、本方法は焦点方向のズ
レに対して形状誤差が起こりにくい。
において平行光としてパターンを投影する構成としてい
る。通常の半導体用縮小投影露光装置も被投影側のウエ
ハ側において平行光としており、本方法は焦点方向のズ
レに対して形状誤差が起こりにくい。
しかしながら、投影光学系に用いるレンズは高精度に
製作しても理想値に対して必ず誤差を生じる。誤差とし
ては、像歪、倍率誤差等を生じ、拡大投影とした場合に
は、その誤差の絶対値も大きくなる。
製作しても理想値に対して必ず誤差を生じる。誤差とし
ては、像歪、倍率誤差等を生じ、拡大投影とした場合に
は、その誤差の絶対値も大きくなる。
例えば、像歪0.01％のレンズを製作したとしても500m
m□の画面においては、周辺部において50μｍの歪とな
り、パターンを形成する各層間の合せ精度としては前記
値よりも１桁以下の値が必要である。またレンズの特性
は各々異なっており、しかも同一のものは出来ないた
め、複数台の装置でパターンを重ね合せすることは不可
能である。ただし、像歪、倍率誤差が各レンズ個有であ
っても、変動がないかあるいは極微小な場合には、同一
装置で全工程のパターンを形成することが考えられる
が、装置と製品の関係が限定されるため、量産性が低下
するという問題がある。また、さらに大きな面積を継ぎ
合せで露光する場合は、歪により継ぎ合せ部が重ならな
いという問題を生じる。
m□の画面においては、周辺部において50μｍの歪とな
り、パターンを形成する各層間の合せ精度としては前記
値よりも１桁以下の値が必要である。またレンズの特性
は各々異なっており、しかも同一のものは出来ないた
め、複数台の装置でパターンを重ね合せすることは不可
能である。ただし、像歪、倍率誤差が各レンズ個有であ
っても、変動がないかあるいは極微小な場合には、同一
装置で全工程のパターンを形成することが考えられる
が、装置と製品の関係が限定されるため、量産性が低下
するという問題がある。また、さらに大きな面積を継ぎ
合せで露光する場合は、歪により継ぎ合せ部が重ならな
いという問題を生じる。
本発明の目的は、マスクのパターンを基板に拡大投影
して転写する露光装置において、光学系の誤差を補正し
てパターンを転写する高スループットの装置を提供する
ことにある。
して転写する露光装置において、光学系の誤差を補正し
てパターンを転写する高スループットの装置を提供する
ことにある。
本発明は、拡大投影光学系を用いて基板上にマスクの
パターンを拡大投影露光する方法であって、拡大投影光
学系によりマスクのパターンを基板上に拡大投影し、基
板上に拡大投影されたマスクのパターンの像歪みを検出
し、検出した基板上に拡大投影されたパターンの像歪み
をなくす方向に基板の形状を変形させ、変形させた基板
上に拡大投影光学系によりマスクのパターンを拡大投影
露光する方法である。
パターンを拡大投影露光する方法であって、拡大投影光
学系によりマスクのパターンを基板上に拡大投影し、基
板上に拡大投影されたマスクのパターンの像歪みを検出
し、検出した基板上に拡大投影されたパターンの像歪み
をなくす方向に基板の形状を変形させ、変形させた基板
上に拡大投影光学系によりマスクのパターンを拡大投影
露光する方法である。
また、本発明は、拡大投影光学系を用いて基板上にマ
スクのパターンを拡大投影露光する方法であって、基板
の表面に塗布したレジストに感光しない波長の照明光を
マスクに照射してマスクのパターンを拡大投影光学系に
より基板上の相対するパターン上に拡大投影し、基板上
のパターンと拡大投影光学系により基板上に拡大投影さ
れたマスクのパターンとの相対する個所の位置を検出
し、検出した基板上に形成されたパターンと基板上に拡
大投影されたパターンとの相対する個所の位置の差をな
くす方向に基板の形状を変形させ、変形させた基板上に
拡大投影光学系によりマスクのパターンを拡大投影露光
する方法である。
スクのパターンを拡大投影露光する方法であって、基板
の表面に塗布したレジストに感光しない波長の照明光を
マスクに照射してマスクのパターンを拡大投影光学系に
より基板上の相対するパターン上に拡大投影し、基板上
のパターンと拡大投影光学系により基板上に拡大投影さ
れたマスクのパターンとの相対する個所の位置を検出
し、検出した基板上に形成されたパターンと基板上に拡
大投影されたパターンとの相対する個所の位置の差をな
くす方向に基板の形状を変形させ、変形させた基板上に
拡大投影光学系によりマスクのパターンを拡大投影露光
する方法である。
また、本発明は、マスク上に形成されたパターンを拡
大投影する拡大投影光学系と、該拡大投影光学系で拡大
投影されるパターンの拡大投影像の像歪みを検出する像
歪み検出手段と、該像歪み検出手段で検出した上記拡大
露光像の歪みをなくす方向に基板の形状を変形させる基
板変形手段とを備えたことを特徴とする拡大投影露光装
置である。
大投影する拡大投影光学系と、該拡大投影光学系で拡大
投影されるパターンの拡大投影像の像歪みを検出する像
歪み検出手段と、該像歪み検出手段で検出した上記拡大
露光像の歪みをなくす方向に基板の形状を変形させる基
板変形手段とを備えたことを特徴とする拡大投影露光装
置である。
更に、本発明は、マスク上に形成されたパターンを基
板上に拡大投影する拡大投影光学系と、基板上のパター
ンと拡大投影光学系により基板上に拡大投影されたマス
クのパターンとの相対する個所のずれ量を検出する位置
検出手段と、この位置検出手段によって検出された基板
上に形成されたパターンと基板上に拡大投影されたマス
クのパターンとの相対する個所のずれ量に基づいてこの
ずれ量をなくす方向に基板を変形させる基板変形手段と
を備えたことを特徴とする拡大投影露光装置である。
板上に拡大投影する拡大投影光学系と、基板上のパター
ンと拡大投影光学系により基板上に拡大投影されたマス
クのパターンとの相対する個所のずれ量を検出する位置
検出手段と、この位置検出手段によって検出された基板
上に形成されたパターンと基板上に拡大投影されたマス
クのパターンとの相対する個所のずれ量に基づいてこの
ずれ量をなくす方向に基板を変形させる基板変形手段と
を備えたことを特徴とする拡大投影露光装置である。
マスクをマスク位置決め手段に固定、位置決めし、ま
た基板を基板位置決め手段に固定、位置決めして、露光
照明系によりマスクを照明し、マスクのパターンを基板
側において平行光ではない（非テレセントリック光学
系）拡大投影系により基板上に拡大して投影する。ここ
で、基準となるマスクのパターンを基板上に転写し、マ
スクパターンと転写パターンの像形状及び倍率の差を求
め、そのデータを基に基板位置決め手段に内蔵した表面
を弾性変形させる微小変位発生手段を駆動及び全体を上
下移動することにより、前記した像形状と倍率の設計値
との差を補正する。
た基板を基板位置決め手段に固定、位置決めして、露光
照明系によりマスクを照明し、マスクのパターンを基板
側において平行光ではない（非テレセントリック光学
系）拡大投影系により基板上に拡大して投影する。ここ
で、基準となるマスクのパターンを基板上に転写し、マ
スクパターンと転写パターンの像形状及び倍率の差を求
め、そのデータを基に基板位置決め手段に内蔵した表面
を弾性変形させる微小変位発生手段を駆動及び全体を上
下移動することにより、前記した像形状と倍率の設計値
との差を補正する。
即ち以上の方法は拡大投影系の像歪、倍率誤差をあら
かじめ露光して求めておき、その設計値からの誤差量を
基板表面を変形及び上下移動させて補正して露光する絶
対値管理を行なうものである。
かじめ露光して求めておき、その設計値からの誤差量を
基板表面を変形及び上下移動させて補正して露光する絶
対値管理を行なうものである。
また、マスクの基板上の投影パターンと基板のパター
ンの相対位置関係を位置検出・演算手段により検出し、
マスクパターンと基板パターンの差を求め、そのデータ
を基に基板位置決め手段に内蔵した微小変位発生手段を
駆動及び全体を上下移動することにより、マスクパター
ンに基板パターンを位置合せして露光する相対値管理を
行なうことが可能となる。
ンの相対位置関係を位置検出・演算手段により検出し、
マスクパターンと基板パターンの差を求め、そのデータ
を基に基板位置決め手段に内蔵した微小変位発生手段を
駆動及び全体を上下移動することにより、マスクパター
ンに基板パターンを位置合せして露光する相対値管理を
行なうことが可能となる。
また、基板表面の高さを高さ検出手段により検出し、
基準の高さからの差を求め、基板の厚さむら及び絶対厚
さの差によるマスクの投影パターンの歪及び倍率誤差を
基板位置決め手段により前記２方法と同様に補正して露
光することが可能となる。
基準の高さからの差を求め、基板の厚さむら及び絶対厚
さの差によるマスクの投影パターンの歪及び倍率誤差を
基板位置決め手段により前記２方法と同様に補正して露
光することが可能となる。
基板位置決め手段を２つ以上設け、露光照明系、位置
検出・演算手段、基板表面高さ検出手段を各１つ以上設
けることにより、基板位置決め手段上において異なる作
業を並列して行なうことが可能であるので、露光装置と
して高いスループットが得られる。
検出・演算手段、基板表面高さ検出手段を各１つ以上設
けることにより、基板位置決め手段上において異なる作
業を並列して行なうことが可能であるので、露光装置と
して高いスループットが得られる。
基板位置決め手段を移動手段と移動量検出手段によ
り、正確な任意の距離を水平方向に移動させながら同一
マスクのパターンを同一基板に順次露光が可能であり、
また相関のある複数のマスクを交換しながら、かつ基板
を移動させながら露光することにより、さらに大面積の
パターンを形成することが可能となる。
り、正確な任意の距離を水平方向に移動させながら同一
マスクのパターンを同一基板に順次露光が可能であり、
また相関のある複数のマスクを交換しながら、かつ基板
を移動させながら露光することにより、さらに大面積の
パターンを形成することが可能となる。
マスクのパターンと基板に設けられたパターンを相対
位置を検出する位置検出・演算手段により位置合せする
ことができ、複数のマスクで順次重ねて露光することが
可能となる。
位置を検出する位置検出・演算手段により位置合せする
ことができ、複数のマスクで順次重ねて露光することが
可能となる。
以下、本発明の一実施例を図によって説明する。第１
図（ａ），（ｂ）に本発明の一実施の主要部構成を示
す。マスク１とマスクホルダ２、マスク１のパターンを
拡大投影する拡大レンズ３、拡大投影されたマスク１の
パターンを投影される基板４と基板チャック５、そし
て、マスク１を照明し、拡大レンズ３を通して基板４上
のレジストを感光させる露光照明系６で構成した。また
基板チャック５には基板チャック５を駆動させるアクチ
ュエータ（後述）を接続しており、そのドライバ７、そ
してドライバ７をコントロールするコンピュータ８がイ
ンターフェース９を介して接続している。ここで、拡大
レンズ３はマスク１のパターンを基板４に対して非テレ
セントリック光学系として投影する。
図（ａ），（ｂ）に本発明の一実施の主要部構成を示
す。マスク１とマスクホルダ２、マスク１のパターンを
拡大投影する拡大レンズ３、拡大投影されたマスク１の
パターンを投影される基板４と基板チャック５、そし
て、マスク１を照明し、拡大レンズ３を通して基板４上
のレジストを感光させる露光照明系６で構成した。また
基板チャック５には基板チャック５を駆動させるアクチ
ュエータ（後述）を接続しており、そのドライバ７、そ
してドライバ７をコントロールするコンピュータ８がイ
ンターフェース９を介して接続している。ここで、拡大
レンズ３はマスク１のパターンを基板４に対して非テレ
セントリック光学系として投影する。
第１図（ａ）においては、マスク１のパターンは拡大
レンズ３に対して平行光（テレセントリック光学系）で
入射させているが、第１図（ｂ）に示す様に絞り込ん
（非テレセントリック光学系）で入射させても良い。こ
の場合、拡大レンズ３は（ａ）と比較して小型（小口
径）に製作することが可能であり、後述する拡大レンズ
３の倍率誤差をマスク１を上下することによっても補正
することが可能となる。
レンズ３に対して平行光（テレセントリック光学系）で
入射させているが、第１図（ｂ）に示す様に絞り込ん
（非テレセントリック光学系）で入射させても良い。こ
の場合、拡大レンズ３は（ａ）と比較して小型（小口
径）に製作することが可能であり、後述する拡大レンズ
３の倍率誤差をマスク１を上下することによっても補正
することが可能となる。
尚、第１図（ａ），（ｂ）において拡大投影系として
レンズ系を用いたが、第２図に示す様に、例えば楕円面
鏡10の様な反射光学系を用いても良い。
レンズ系を用いたが、第２図に示す様に、例えば楕円面
鏡10の様な反射光学系を用いても良い。
第３図に基板チャック５の駆動系について説明する。
基板チャック５表面を弾性変形させる微小変位発生手
段、例えばピエゾ素子11を複数個内蔵し、それぞれのピ
エゾ素子11は、基板チャック５の表面板を裏面から支え
るように先端部が表面板に押し付けられている。微小変
位発生手段は、基板チャック５の表面板に上下方向の微
小変位を与えるものならば何でもよい。さらに上記した
ユニットは上下方向に移動可能な手段、例えばくさび型
Ｚステージ12をモータ13で駆動して上下に全体を移動さ
せる構造としている。ここで、ピエゾ素子11とモータ13
はドライバ７と接続している。
基板チャック５表面を弾性変形させる微小変位発生手
段、例えばピエゾ素子11を複数個内蔵し、それぞれのピ
エゾ素子11は、基板チャック５の表面板を裏面から支え
るように先端部が表面板に押し付けられている。微小変
位発生手段は、基板チャック５の表面板に上下方向の微
小変位を与えるものならば何でもよい。さらに上記した
ユニットは上下方向に移動可能な手段、例えばくさび型
Ｚステージ12をモータ13で駆動して上下に全体を移動さ
せる構造としている。ここで、ピエゾ素子11とモータ13
はドライバ７と接続している。
尚、上部ユニットのピエゾ素子11の移動ストロークが
十分であれば、Ｚステージ12を省くことが可能である。
十分であれば、Ｚステージ12を省くことが可能である。
以上の構成において、拡大レンズ３はマスク１のパタ
ーンを基板４に投影すると、必ずしも正規の形状及び拡
大倍率とはならない。
ーンを基板４に投影すると、必ずしも正規の形状及び拡
大倍率とはならない。
第４図に光学レンズの代表的な誤差である糸巻き状の
歪の例を示す。これは４隅が拡大して各辺の中央部が縮
小されて結像されるものである。例えばマスク１の格子
状パターンを拡大レンズ３で基板４に投影すると、本来
誤差のない場合は破線で示した様に所定の拡大倍率で歪
がない形状で投影される。しかし実際には実線で示した
様に全体の大きさが異なる倍率誤差と像形状が変わる像
歪を生じる。
歪の例を示す。これは４隅が拡大して各辺の中央部が縮
小されて結像されるものである。例えばマスク１の格子
状パターンを拡大レンズ３で基板４に投影すると、本来
誤差のない場合は破線で示した様に所定の拡大倍率で歪
がない形状で投影される。しかし実際には実線で示した
様に全体の大きさが異なる倍率誤差と像形状が変わる像
歪を生じる。
光学的誤差を補正する方法として、投影（出射）側の
光束を平行光（テレセントリック系）とした縮小投影露
光装置の場合は、倍率誤差に対してはレチクル（マス
ク）を縮小レンズの光軸に対して上下させて補正し、台
形形状をした歪に対してはレチクル（マスク）あるいは
縮小レンズを傾けて補正している。平行光となる様に構
成した光学系においては、前記した形状の歪は補正可能
であるが、第４図に示したような光学レンズの代表的な
歪はレチクル（マスク）あるいは光学系を傾けても補正
できない場合がある。
光束を平行光（テレセントリック系）とした縮小投影露
光装置の場合は、倍率誤差に対してはレチクル（マス
ク）を縮小レンズの光軸に対して上下させて補正し、台
形形状をした歪に対してはレチクル（マスク）あるいは
縮小レンズを傾けて補正している。平行光となる様に構
成した光学系においては、前記した形状の歪は補正可能
であるが、第４図に示したような光学レンズの代表的な
歪はレチクル（マスク）あるいは光学系を傾けても補正
できない場合がある。
拡大投影系の場合の歪の大きさを推定してみると、例
えば、100mm□のパターン（５インチマスク）を拡大レ
ンズ３で５倍に拡大投影したものとする。ここで、拡大
レンズ３の歪を0.005％とすると基板上で25μｍの歪と
なり、対象製品がアクティブマトリック形式の液晶表示
素子の場合における各層間の合せ精度に対して１桁以上
粗い値となっており、歪を補正できないことが製品製作
上の致命的な問題点として存在する。
えば、100mm□のパターン（５インチマスク）を拡大レ
ンズ３で５倍に拡大投影したものとする。ここで、拡大
レンズ３の歪を0.005％とすると基板上で25μｍの歪と
なり、対象製品がアクティブマトリック形式の液晶表示
素子の場合における各層間の合せ精度に対して１桁以上
粗い値となっており、歪を補正できないことが製品製作
上の致命的な問題点として存在する。
特に、レンズにはそれぞれ個体差があるため歪の形状
及びその量も異なり、複数の装置を使用してパターンを
重ね合せをすることは不可能に近い。
及びその量も異なり、複数の装置を使用してパターンを
重ね合せをすることは不可能に近い。
本発明は上記した問題点を解決するものであり、第１
図〜第３図に示した様に、基板４に対してマスク１のパ
ターンを非テレセントリック光学系として投影し、かつ
基板４の表面を変形及び上下移動を自在にしたものであ
る。
図〜第３図に示した様に、基板４に対してマスク１のパ
ターンを非テレセントリック光学系として投影し、かつ
基板４の表面を変形及び上下移動を自在にしたものであ
る。
本発明により、第４図に示した誤差を補正する方法に
ついて説明する。まず基準のマスク１を用いて、そのパ
ターンを拡大レンズ３を通して基板４上に形成する。こ
こで、本来あるべき設計値（破線で示す）との差を求
め、パターンの全体的大きさの差ｍと各ポイントにおけ
る差dijを求める。
ついて説明する。まず基準のマスク１を用いて、そのパ
ターンを拡大レンズ３を通して基板４上に形成する。こ
こで、本来あるべき設計値（破線で示す）との差を求
め、パターンの全体的大きさの差ｍと各ポイントにおけ
る差dijを求める。
差を求める手段としては、基板４上に形成したパター
ンは光方式の測長器等でその絶対値を求め、設計値との
差を算出すれば良い。
ンは光方式の測長器等でその絶対値を求め、設計値との
差を算出すれば良い。
第５図は第４図に示した様な誤差を補正する方法を示
す。即ち、倍率が小さいことに対しては、基板チャック
５のＺステージ（12:本図では図示せず）を下降させ、
糸巻き状の像歪に対しては基板チャック５に内蔵したピ
エゾ素子（11:本図では図示せず）の４隅の方をより大
きく駆動させれば良い。
す。即ち、倍率が小さいことに対しては、基板チャック
５のＺステージ（12:本図では図示せず）を下降させ、
糸巻き状の像歪に対しては基板チャック５に内蔵したピ
エゾ素子（11:本図では図示せず）の４隅の方をより大
きく駆動させれば良い。
次に、基板４に基板内で部分的に厚さが異なる厚さむ
らがあった場合についての補正方法について説明する。
本発明の光学系においては、異なる基板間で基板の厚さ
に差がある場合には倍率誤差が、また、１枚の基板内で
部分的に厚さが異なる厚さむらがある場には像歪みと同
じ現象が生じる。
らがあった場合についての補正方法について説明する。
本発明の光学系においては、異なる基板間で基板の厚さ
に差がある場合には倍率誤差が、また、１枚の基板内で
部分的に厚さが異なる厚さむらがある場には像歪みと同
じ現象が生じる。
第６図に基板４の厚さを測定するシステムの例を示
す。主な構成は第１図〜第３図に示したものと同じであ
るが、基板４の表面の高さ、即ち基板４の厚さ及び基板
４の面内における厚さむらを測定する測定器、例えばエ
アマイクロメータ14を付加し、さらに基板チャック４
が、エアマイクロメータ14の下を走行し、拡大レンズ３
の下迄移動する基板チャック走行系15で構成した。前記
構成において、エアマイクロメータ14を複数個設置した
下方を基板チャック５を移動させながら、所定測定ポイ
ント複数個所のエアマイクロメータ14と基板表面とのギ
ャップ、即ちエアマイクロメータ14を基準とした基板の
表面高さを測定する。
す。主な構成は第１図〜第３図に示したものと同じであ
るが、基板４の表面の高さ、即ち基板４の厚さ及び基板
４の面内における厚さむらを測定する測定器、例えばエ
アマイクロメータ14を付加し、さらに基板チャック４
が、エアマイクロメータ14の下を走行し、拡大レンズ３
の下迄移動する基板チャック走行系15で構成した。前記
構成において、エアマイクロメータ14を複数個設置した
下方を基板チャック５を移動させながら、所定測定ポイ
ント複数個所のエアマイクロメータ14と基板表面とのギ
ャップ、即ちエアマイクロメータ14を基準とした基板の
表面高さを測定する。
第７図に基板４の厚さを考慮した露光方法をブロック
図を示す。基板４の表面の複数個所とエアマイクロメー
タ14とのギャップ、即ちエアマイクロメータ14を基準と
したときの基板４の表面の高さhijをエアマイクロメー
タ14により検出し、その値を変換器16、例えば圧力変換
器とA/D変換器を通してコンピュータ８に入力する。そ
して第４図に示した様に求めた拡大レンズ３の誤差、即
ち倍率誤差ｍ、像歪dij等を格納したレンズデータ17と
前記基板４の表面の高さhijと互に対応する個所各々に
ついて演算して、基板４表面高さの制御量を求める。次
にこのデータを基に、基板チャック４のピエゾ素子（1
1:本図では図示せず）及びＺステージ（12:本図では図
示せず）を駆動させることにより、基板４上に投影され
るパターンは拡大レンズ３の誤差、基板４の厚さむらの
影響を除去した理想的なものとなる。
図を示す。基板４の表面の複数個所とエアマイクロメー
タ14とのギャップ、即ちエアマイクロメータ14を基準と
したときの基板４の表面の高さhijをエアマイクロメー
タ14により検出し、その値を変換器16、例えば圧力変換
器とA/D変換器を通してコンピュータ８に入力する。そ
して第４図に示した様に求めた拡大レンズ３の誤差、即
ち倍率誤差ｍ、像歪dij等を格納したレンズデータ17と
前記基板４の表面の高さhijと互に対応する個所各々に
ついて演算して、基板４表面高さの制御量を求める。次
にこのデータを基に、基板チャック４のピエゾ素子（1
1:本図では図示せず）及びＺステージ（12:本図では図
示せず）を駆動させることにより、基板４上に投影され
るパターンは拡大レンズ３の誤差、基板４の厚さむらの
影響を除去した理想的なものとなる。
以上の第１図〜第７図に示した方法は、設計値を基準
とした設計値（絶対値）管理の露光方法である。次に前
記方法と異なりマスク基準とした露光方法について説明
する。
とした設計値（絶対値）管理の露光方法である。次に前
記方法と異なりマスク基準とした露光方法について説明
する。
第８図にマスク１基準位置合せ露光方法について説明
する。前記方法と基本構成は同じであるが、マスク１と
基板４の対応するパターンの相対位置を検出する相対位
置検出系20を設けた。
する。前記方法と基本構成は同じであるが、マスク１と
基板４の対応するパターンの相対位置を検出する相対位
置検出系20を設けた。
相対位置検出系20は、基板４上に塗布したレジストを
感光しない波長の照明光源21と、マスク１と基板４のパ
ターンを検出する検出器22と、それらの位置関係を保持
するレンズ、ミラー類23で構成した。検出器22からの出
力はインターフェース９を介してコンピュータ８に入力
できる様にしている。
感光しない波長の照明光源21と、マスク１と基板４のパ
ターンを検出する検出器22と、それらの位置関係を保持
するレンズ、ミラー類23で構成した。検出器22からの出
力はインターフェース９を介してコンピュータ８に入力
できる様にしている。
以上の構成において、相対位置検出系20を移動させな
がらマスク１と基板４の相対するパターンの差ｄ′ijを
所定ポイント複数個所について求める。次にこの差ｄ′
ijがなくなる様に基板チャック５に内蔵したピエゾ素子
（11:本図では図示せず）、Ｚステージ（12:本図では図
示せず）を駆動させる。
がらマスク１と基板４の相対するパターンの差ｄ′ijを
所定ポイント複数個所について求める。次にこの差ｄ′
ijがなくなる様に基板チャック５に内蔵したピエゾ素子
（11:本図では図示せず）、Ｚステージ（12:本図では図
示せず）を駆動させる。
以上説明した相対位置検出系20と第１図〜第７図に示
した設計値基準露光方法と組み合せて用いることによ
り、液晶表示素子の各パターンを重ね合せて形成するこ
とができる。即ち、設計値基準で重ね合せを行なう各パ
ターンの形状及び倍率を補正した後、相対位置検出系20
を用いて少なくとも２個所以上のマスク１と基板４のパ
ターンの相対位置を検出し、それが所定の関係になる様
に基板４あるいはマスク１、ないしは両方共に移動し合
わせることにより、その他の全面にわたってマスク１の
パターンと基板４のパターンが合うことになる。順次マ
スク１を変えながら重ねて露光することにより、液晶表
示素子のパターンを完成することができる。通常、この
位置合せをする時はマスク１と基板４の各々にアライメ
ント用のマークを設け、それを相対位置検出系20を用い
て検出し、そのズレ量を基板チャック５のX,Y,θステー
ジ（図示せず）にフィードバックして位置合せをする。
した設計値基準露光方法と組み合せて用いることによ
り、液晶表示素子の各パターンを重ね合せて形成するこ
とができる。即ち、設計値基準で重ね合せを行なう各パ
ターンの形状及び倍率を補正した後、相対位置検出系20
を用いて少なくとも２個所以上のマスク１と基板４のパ
ターンの相対位置を検出し、それが所定の関係になる様
に基板４あるいはマスク１、ないしは両方共に移動し合
わせることにより、その他の全面にわたってマスク１の
パターンと基板４のパターンが合うことになる。順次マ
スク１を変えながら重ねて露光することにより、液晶表
示素子のパターンを完成することができる。通常、この
位置合せをする時はマスク１と基板４の各々にアライメ
ント用のマークを設け、それを相対位置検出系20を用い
て検出し、そのズレ量を基板チャック５のX,Y,θステー
ジ（図示せず）にフィードバックして位置合せをする。
以上の例は、マスク１のパターンを基板４上の全面に
形成する例であったが、さらに大きな基板４にマスク１
のパターンを形成する例を示す。以下の例は、基板４だ
けを大面積にしてマスク１と拡大レンズ３のサイズ、仕
様は同じものとする。
形成する例であったが、さらに大きな基板４にマスク１
のパターンを形成する例を示す。以下の例は、基板４だ
けを大面積にしてマスク１と拡大レンズ３のサイズ、仕
様は同じものとする。
第９図にその一例を示す。ここで基板４の大面積化に
伴ない基板チャック５も大きくし、さらにX,Y方向に移
動自在にする。尚、基板チャック５の移動量を計測する
ものとして、例えばレーザ測長器30を用いて高精度に位
置決めができるものとする。本例の場合は、同一マスク
を用いて同じパターンを基板面内に複数個形成するもの
である。尚、露光する前において、設計値基準か、マス
ク基準のどちらかの方法で投影パターンを補正すること
は前述の通りである。上記例は、基板４上にマスク１の
同一パターンを４つ形成した例であるが、基板チャック
５を大きくし、移動ストロークを大きくすれば、さらに
多くの同一パターンを形成することが可能である。
伴ない基板チャック５も大きくし、さらにX,Y方向に移
動自在にする。尚、基板チャック５の移動量を計測する
ものとして、例えばレーザ測長器30を用いて高精度に位
置決めができるものとする。本例の場合は、同一マスク
を用いて同じパターンを基板面内に複数個形成するもの
である。尚、露光する前において、設計値基準か、マス
ク基準のどちらかの方法で投影パターンを補正すること
は前述の通りである。上記例は、基板４上にマスク１の
同一パターンを４つ形成した例であるが、基板チャック
５を大きくし、移動ストロークを大きくすれば、さらに
多くの同一パターンを形成することが可能である。
第10図に、異なるパターンのマスク１を継ぎ合わせ
て、基板４上に一つの大きな製品を作る例を示す。ここ
で、まずマスクA31を基板４上の左上に形成し、次にマ
スクB32をマスクA31と交換すると共に基板チャック５を
移動させて基板４の右上が拡大レンズ３の下に来る様に
し、マスクB32のパターンを形成する。以下、同様にマ
スクC33、マスクD34のパターンも基板チャック５を移動
させながら基板４上に形成し、基板４に一つの大きな製
品のパターンを作ることができる。上記例は、基板４上
に４枚のマスクＡ〜Ｄのパターンを継ぎ合せた例である
が、基板チャック５を大きくし、さらに移動ストローク
を大きくすれば、さらに大きな一つの製品を作ることが
可能である。
て、基板４上に一つの大きな製品を作る例を示す。ここ
で、まずマスクA31を基板４上の左上に形成し、次にマ
スクB32をマスクA31と交換すると共に基板チャック５を
移動させて基板４の右上が拡大レンズ３の下に来る様に
し、マスクB32のパターンを形成する。以下、同様にマ
スクC33、マスクD34のパターンも基板チャック５を移動
させながら基板４上に形成し、基板４に一つの大きな製
品のパターンを作ることができる。上記例は、基板４上
に４枚のマスクＡ〜Ｄのパターンを継ぎ合せた例である
が、基板チャック５を大きくし、さらに移動ストローク
を大きくすれば、さらに大きな一つの製品を作ることが
可能である。
第11図に装置構成の一例を示す。ロータリインデック
ステーブル40、前記テーブル40上の２つの基板チャック
５、基板表面の高さを測定するエアマイクロメータ14、
マスク１を位置決めするマスクホルダ２、拡大レンズ
３、相対位置検出系20、露光照明系６、そして基板１を
収納する基板カセット41、基板カセット41から基板チャ
ック５に基板４をローディング、アンローディングする
搬送系42で構成している。
ステーブル40、前記テーブル40上の２つの基板チャック
５、基板表面の高さを測定するエアマイクロメータ14、
マスク１を位置決めするマスクホルダ２、拡大レンズ
３、相対位置検出系20、露光照明系６、そして基板１を
収納する基板カセット41、基板カセット41から基板チャ
ック５に基板４をローディング、アンローディングする
搬送系42で構成している。
以上の構成において、基板カセット41-1から搬送系42
-1により基板１を基板チャック５に移載する。次にエア
マイクロメータ14を走行させて基板１の表面高さを測定
する。以上の動作が完了するとテーブル40を180°回転
させ基板１を搭載した基板チャック５を拡大レンズ３の
下に移動する。この状態において拡大レンズ３の下にな
い基板チャック５上に新た基板４を基板カセット41-1か
ら前記と同じ方法で移載し、同様に基板１表面の高さを
エアマイクロメータ14により測定する。一方、拡大レン
ズ３の下にある基板１については、マスク１と相対位置
検出系20により位置合せを行なった後、露光照明系６か
ら紫外光を照射し、マスク１のパターンを基板４に形成
する。尚、ここで露光する前において、基板チャック５
は、ピエゾ素子（11:本図では図示せず）及びＺステー
ジ（12:本図では図示せず）を駆動させて、形成するパ
ターンに歪、倍率誤差がない様に補正しておく。
-1により基板１を基板チャック５に移載する。次にエア
マイクロメータ14を走行させて基板１の表面高さを測定
する。以上の動作が完了するとテーブル40を180°回転
させ基板１を搭載した基板チャック５を拡大レンズ３の
下に移動する。この状態において拡大レンズ３の下にな
い基板チャック５上に新た基板４を基板カセット41-1か
ら前記と同じ方法で移載し、同様に基板１表面の高さを
エアマイクロメータ14により測定する。一方、拡大レン
ズ３の下にある基板１については、マスク１と相対位置
検出系20により位置合せを行なった後、露光照明系６か
ら紫外光を照射し、マスク１のパターンを基板４に形成
する。尚、ここで露光する前において、基板チャック５
は、ピエゾ素子（11:本図では図示せず）及びＺステー
ジ（12:本図では図示せず）を駆動させて、形成するパ
ターンに歪、倍率誤差がない様に補正しておく。
露光完了後、テーブル40を180°回転させ露光済みの
基板４は搬送系42-2により基板カセット41-2に収納す
る。
基板４は搬送系42-2により基板カセット41-2に収納す
る。
以上説明した様な構成とすることにより、基板４表面
の高さ測定及び補正動作と、マスク１と基板４の位置合
せ及び露光を並列して行なうことが出来る。
の高さ測定及び補正動作と、マスク１と基板４の位置合
せ及び露光を並列して行なうことが出来る。
本発明によれば、マスクのパターンを拡大して基板上
に形成することができるので、比較的小さなマスク、例
えば電子描画装置で描いたマスクまたはそれを複写した
マスクの様に高精度のマスクを用いることにより、大面
積の高精度のパターンを形成することができ、アクティ
ブマトリックス形液晶表示素子の様に高精度のデバイス
も、従来よりも格段に大きなものを製作することが可能
となる。これに伴ない、マスクコストの低減、装置の高
スループット化が実現でき、生産性が向上するという効
果がある。
に形成することができるので、比較的小さなマスク、例
えば電子描画装置で描いたマスクまたはそれを複写した
マスクの様に高精度のマスクを用いることにより、大面
積の高精度のパターンを形成することができ、アクティ
ブマトリックス形液晶表示素子の様に高精度のデバイス
も、従来よりも格段に大きなものを製作することが可能
となる。これに伴ない、マスクコストの低減、装置の高
スループット化が実現でき、生産性が向上するという効
果がある。
また、基板上に形成するパターンを微小ながら任意の
形状にすることができることから、投影露光方式、特に
拡大方式の場合の大きな問題点である像歪、倍率誤差を
補正することができ、装置間の互換性を取ることが可能
となり、この点においても生産性の向上に寄与するもの
である。
形状にすることができることから、投影露光方式、特に
拡大方式の場合の大きな問題点である像歪、倍率誤差を
補正することができ、装置間の互換性を取ることが可能
となり、この点においても生産性の向上に寄与するもの
である。
また、拡大レンズを非テレセントリック光学系となる
様な構成としたことから、同一面積を投影する平行光
（テレセントリック光学系）となる様に構成した拡大レ
ンズよりも口径を小さくすることが可能となり、レンズ
製作上も容易となり、それに伴ないレンズコストも低く
なり装置も低コストで製作することが可能となる。
様な構成としたことから、同一面積を投影する平行光
（テレセントリック光学系）となる様に構成した拡大レ
ンズよりも口径を小さくすることが可能となり、レンズ
製作上も容易となり、それに伴ないレンズコストも低く
なり装置も低コストで製作することが可能となる。
さらに、装置構成として基板チャックを２つ以上、拡
大レンズ、露光照明系、基板高さ検出系等を一つ以上で
構成したので、並列して複数の動作をさせることができ
るため装置の高スループット化が実現でき、この点にお
いても生産性が向上するという効果がある。
大レンズ、露光照明系、基板高さ検出系等を一つ以上で
構成したので、並列して複数の動作をさせることができ
るため装置の高スループット化が実現でき、この点にお
いても生産性が向上するという効果がある。
第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は各々本発明の露光装置
の一実施例を示す構成図、第２図は第１図とは異なる拡
大光学系を示す構成図、第３図は基板チャックを示す断
面図、第４図は拡大レンズによる投影パターンの光学的
誤差を示す概念図、第５図は第４図における光学的誤差
を補正する方法を示す斜視図、第６図は基板の表面高さ
測定系を加えた構成を示す斜視図、第７図は基板の表面
高さを補正して露光するシステムを示す構成図、第８図
はマスクの形状に基板を合せて露光するシステムを示す
構成図、第９図は同一パターンを複数個形成する概念
図、第10図は大画面を継ぎ合せて形成する概念図、第11
図は露光装置の構成の一例を示す平面図及び正面図であ
る。 １……マスク、３……拡大レンズ ４……基板、５……基板チャック ６……露光照明系、８……コンピュータ 10……楕円面鏡、11……ピエゾ素子 12……Ｚステージ、14……エアマイクロメータ 17……レンズデータ、20……相対位置検出系 30……レーザ測長器
の一実施例を示す構成図、第２図は第１図とは異なる拡
大光学系を示す構成図、第３図は基板チャックを示す断
面図、第４図は拡大レンズによる投影パターンの光学的
誤差を示す概念図、第５図は第４図における光学的誤差
を補正する方法を示す斜視図、第６図は基板の表面高さ
測定系を加えた構成を示す斜視図、第７図は基板の表面
高さを補正して露光するシステムを示す構成図、第８図
はマスクの形状に基板を合せて露光するシステムを示す
構成図、第９図は同一パターンを複数個形成する概念
図、第10図は大画面を継ぎ合せて形成する概念図、第11
図は露光装置の構成の一例を示す平面図及び正面図であ
る。 １……マスク、３……拡大レンズ ４……基板、５……基板チャック ６……露光照明系、８……コンピュータ 10……楕円面鏡、11……ピエゾ素子 12……Ｚステージ、14……エアマイクロメータ 17……レンズデータ、20……相対位置検出系 30……レーザ測長器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 直人 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 船津 隆一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−174046（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−250960（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】拡大投影光学系を用いて基板上にマスクの
パターンを拡大投影露光する方法であって、 上記拡大投影光学系により上記マスクのパターンを上記
基板上に拡大投影し、 該基板上に拡大投影された上記マスクのパターンの像歪
みを検出し、 該検出した上記基板上に拡大投影されたパターンの像歪
みをなくす方向に上記基板の形状を変形させ、 該変形させた基板上に上記拡大投影光学系により上記マ
スクのパターンを拡大投影露光する ことを特徴とする拡大投影露光方法。 - 【請求項２】拡大投影光学系を用いて基板上にマスクの
パターンを拡大投影露光する方法であって、 基板の表面に塗布したレジストに感光しない波長の照明
光を上記マスクに照射して該マスクのパターンを上記拡
大投影光学系により上記基板上の相対するパターン上に
拡大投影し、 上記基板上のパターンと上記拡大投影光学系により上記
基板上に拡大投影された上記マスクのパターンとの相対
する個所の位置を検出し、 該検出した上記基板上に形成されたパターンと上記基板
上に拡大投影されたパターンとの相対応する個所の位置
の差をなくす方向に上記基板の形状を変形させ、 該変形させた基板上に上記拡大投影光学系により上記マ
スクのパターンを拡大投影露光することを特徴とする拡
大投影露光方法。 - 【請求項３】マスク上に形成されたパターンを拡大投影
する拡大投影光学系と、該拡大投影光学系で拡大投影さ
れるパターンの拡大投影像の像歪みを検出する像歪み検
出手段と、該像歪み検出手段で検出した上記拡大露光像
の歪みをなくす方向に基板の形状を変形させる基板変形
手段とを備えたことを特徴とする拡大投影露光装置。 - 【請求項４】マスク上に形成されたパターンを基板上に
拡大投影する拡大投影光学系と、 上記基板上のパターンと上記拡大投影光学系により上記
基板上に拡大投影された上記マスクのパターンとの相対
する個所のずれ量を検出する位置検出手段と、 該位置検出手段によって検出された上記基板上に形成さ
れたパターンと上記基板上に拡大投影された上記マスク
のパターンとの相対応する個所のずれ量に基づいて該ず
れ量をなくす方向に基板を変形させる基板変形手段と を備えたことを特徴とする拡大投影露光装置。 - 【請求項５】上記基板変形手段は、上記拡大投影光学系
の光軸方向に変位すべく構成したことを特徴とする請求
項３又は４の何れかに記載の拡大投影露光装置。 - 【請求項６】上記拡大光投影学系の光学的誤差に応じて
上記基板変形手段を作動させて基板を変形させるように
構成したことを特徴とする請求項３記載の拡大投影露光
装置。 - 【請求項７】基板の表面の高さを測定する測定手段を更
に設けたことを特徴とする請求項３又は４の何れかに記
載の拡大投影露光装置。 - 【請求項８】上記基板変形手段は、個々に駆動可能な複
数の駆動源を備えたことを特徴とする請求項３又は４の
何れかに記載の拡大投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222355A JP2690960B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 拡大投影露光方法及びその装置 |
| US07/401,619 US5008702A (en) | 1988-09-07 | 1989-08-31 | Exposure method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222355A JP2690960B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 拡大投影露光方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9138177A Division JP2891238B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 拡大投影露光方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272362A JPH0272362A (ja) | 1990-03-12 |
| JP2690960B2 true JP2690960B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=16781043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63222355A Expired - Lifetime JP2690960B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 拡大投影露光方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5008702A (ja) |
| JP (1) | JP2690960B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0812843B2 (ja) * | 1989-03-15 | 1996-02-07 | 日本精工株式会社 | 光学結像装置及び方法 |
| US5117255A (en) * | 1990-09-19 | 1992-05-26 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| DE69127335T2 (de) * | 1990-10-08 | 1998-01-15 | Canon Kk | Projektionsbelichtungsapparat mit einer Vorrichtung zur Ausgleichung der Verzeichnung einer Projektionslinse |
| US5094536A (en) * | 1990-11-05 | 1992-03-10 | Litel Instruments | Deformable wafer chuck |
| JP2803936B2 (ja) * | 1992-01-21 | 1998-09-24 | 三菱電機株式会社 | 投影露光装置及びパターン露光方法 |
| JP3265512B2 (ja) * | 1992-06-09 | 2002-03-11 | 株式会社ニコン | 露光方法 |
| US5699143A (en) * | 1994-08-18 | 1997-12-16 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for writing onto a photosensitive material using a modulated light beam |
| US5724121A (en) * | 1995-05-12 | 1998-03-03 | Hughes Danbury Optical Systems, Inc. | Mounting member method and apparatus with variable length supports |
| US6229595B1 (en) * | 1995-05-12 | 2001-05-08 | The B. F. Goodrich Company | Lithography system and method with mask image enlargement |
| JP3331822B2 (ja) * | 1995-07-17 | 2002-10-07 | ソニー株式会社 | マスクパターン補正方法とそれを用いたマスク、露光方法および半導体装置 |
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