JP4932330B2

JP4932330B2 - 露光装置

Info

Publication number: JP4932330B2
Application number: JP2006152362A
Authority: JP
Inventors: 武文前田
Original assignee: NSK Technology Co Ltd
Current assignee: NSK Technology Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: JP2007324348A

Description

本発明は、露光装置に関し、より詳細には、半導体や、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。

従来の露光装置としては、マスク（レチクル）と基板（ウェハ）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（電子線）を照射し、これにより、基板にマスクパターンを露光転写する装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

特許文献１に記載の露光装置は、マスクが配置される２つの枠体と、２つの枠体のそれぞれに対応して基板が載置される２つの基板ステージと、２つの基板ステージにそれぞれ対応して配置された２つのアライメント機構と、を備え、それぞれの枠体と基板ステージとを組み合わせた状態で、交互に露光位置に移動させて露光転写するステージ移動機構が知られている。これにより、ステージ移動機構は、２つの基板ステージでアライメントと露光とを同時に行って、タクトタイムの短縮を図っている。

また、特許文献２に記載の露光装置は、２軸ステージのスライダに制振用アクチュエータ及び制振マスを配設してステージの振動を低減させ、これによりステージの整定時間を短縮して位置決め精度の向上を図っている。
特開昭６３−８７７２５号公報特開２００５−１８３８７６号公報

ところで、特許文献１に記載の露光装置では、２つの基板ステージを利用することで基板の露光転写と基板ステージへの基板の搬入及び搬出を同時に行ってタクトタイムの短縮を図っているが、基板の搬入出時に発生する振動について考慮されておらず、この振動が露光精度に影響を及ぼす可能性があり、更なる改善の余地があった。

また、特許文献２に記載の露光装置は、１台の基板ステージにおける残留振動を低減し、ステージの整定時間の短縮を図っているが、基板の搬入出時に発生する振動について考慮されておらず、２つの基板ステージの利用についても記載がない。

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、基板の露光転写と基板ステージへの基板のローディングとを同時に行い、タクトタイムの短縮を図ると共に、基板のローディング時に発生する振動が露光精度に及ぼす影響を排除して、高精度で露光転写することができる露光装置を提供することにある。

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、
マスクステージの下方に位置するメインベッドと、
メインベッドの側方に配置される第１サブベッド及び第２サブベッドと、
メインベッドと第１サブベッド間で移動可能な第１基板ステージと、
メインベッドと第２サブベッド間で移動可能な第２基板ステージと、
メインベッド上に位置する第１及び第２基板ステージに保持された基板に、パターン露光用の光をマスクを介して照射する照射装置と、
を備える露光装置であって、
第１及び第２サブベッドは、振動を検出する振動検出器と、振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備え、アクティブ制振装置は、第１及び第２サブベッドのメインベッド寄りの位置に取り付けられていることを特徴とする露光装置。

（２）前記（１）に記載の露光装置であって、
第１サブベッドに位置する第１基板ステージに対して基板を搬入及び搬出する第１基板ローダと、
第２サブベッドに位置する第２基板ステージに対して基板を搬入及び搬出する第２基板ローダと、
をさらに備え、
前記第１及び第２基板ローダは、振動を検出する振動検出器と、該振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備えることを特徴とする露光装置。

（３）前記（１）または（２）の露光装置であって、露光装置を支える基台の下方に除振装置を備えることを特徴とする露光装置。
（４）前記（３）の露光装置であって、基台がスラブ床と略同じ高さを有していることを特徴とする露光装置。

本発明の露光装置によれば、マスクステージの下方に位置するメインベッドとその側方に配置される第１サブベッド間で移動可能な第１基板ステージと、メインベッドとその側方に配置される第２サブベッド間で移動可能な第２基板ステージと、を備えることで、基板の露光転写と第１及び第２基板ステージへの基板の搬入及び搬出とを同時に行い、タクトタイムの短縮を図ることができ、また、第１及び第２サブベッドは、振動を検出する振動検出器と、振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備えるので、第１及び第２基板ステージに基板を搬入出する際に第１及び第２サブベッド上で生じる振動が露光時のメインベッドに伝達されるのを防止することができる。これにより、露光精度に及ぼす振動の影響を排除してマスクのマスクパターンを高精度で基板に露光転写することができる。

また、本発明の露光装置によれば、マスクステージの下方に位置する露光位置と第１待機位置間で移動可能な第１基板ステージと、露光位置と第２待機位置間で移動可能な第２基板ステージと、を備えることで、基板の露光転写と第１及び第２基板ステージへの基板の搬入及び搬出とを同時に行い、タクトタイムの短縮を図ることができ、また、第１及び第２基板ローダは、振動を検出する振動検出器と、振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備えるので、第１及び第２基板ステージに基板を搬入出する際に第１及び第２基板ローダで生じる振動が露光時の基板ステージに伝達されるのを防止することができる。これにより、露光精度に及ぼす振動の影響を排除してマスクのマスクパターンを高精度で基板に露光転写することができる。

以下、本発明に係る露光装置の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である露光装置の全体構成を概略示す平面図、図２は図１の露光装置の要部正面図、図３は第１及び第２基板ローダの側面図である。

図１及び図２に示すように、第１実施形態の露光装置ＰＥは、マスクステージ１０、第１ステージ１１、第２基板ステージ１２、照射装置１３、第１基板ローダ１４、第２基板ローダ１５、及びマスクローダ１６を備え、それぞれ基台１７上に載置されている。また、基台１７上には、マスクステージ１０の下方に配置されるメインベッド１９と、このメインベッド１９の側方で、メインベッド１９に対して互いに対向配置される第１及び第２サブベッド２１，２２とが設けられており、第１基板ステージ１１は、メインベッド１９及び第１サブベッド２１間を、第２基板ステージ１２は、メインベッド１９及び第２サブベッド２２間を、それぞれ移動する。

マスクステージ１０は、メインベッド１９に設けられた複数の支柱２３によってメインベッド上に支持されている。複数の支柱２３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メインベッド１９の上方にスペースを形成している。

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、露光すべきパターンを有するマスクＭがこの開口２５ａに臨むようにしてマスク保持部２５に保持されている。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。

図２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を上面にそれぞれ有する。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。

Ｙ軸送り機構３４は、リニアガイド３８と送り駆動機構３９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル３３の裏面に取り付けられたスライダ４０が、転動体（図示せず）を介してメインベッド１９と第１及び第２サイドベッド２１，２２に亘って延びる２本の案内レール４１に跨架されると共に、固定子４２と可動子４３とを有するリニアモータによってＹ軸テーブル３３を案内レール４１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構３６もＹ軸送り機構３４と同様の構成を有し、Ｚ−チルト調整機構３７は、くさび状の移動体と送り駆動機構とを組み合わせてなる可動くさび機構によって構成される。なお、送り駆動機構は、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよく、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよい。

これにより、各基板ステージ移動機構３２，３２は、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。

また、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バーミラー６１，６２が取り付けられている。また、第１サブベッド２１及び第２サブベッド２２のＹ軸方向の両側端と、メインベッド１９のＸ軸方向の一側には、３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定し、第１及び第２ステージ１１，１２の位置を検出する。

図２に示すように、照明装置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。照明装置１３は、露光位置ＥＰ、即ち、メインベッド１９上に移動した第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。

また、第１基板ローダ１４、及び第２基板ローダ１５は、図示しない基板カセットと、第１サブベッド２１上に位置する第１基板ステージ１１、及び第２サブベッド２２上に位置する第２基板ステージ１２との間で、基板Ｗの搬入・搬出を行い、マスクローダ１７は、図示しないマスクカセットとマスクステージ１０との間で、マスクＭの搬入・搬出を行う。

図３に示すように、第１及び第２基板ローダ１４，１５は、基台２１上のコラム支持台８０に立設されたコラム８１に複数の搬送部８２，８３が揺動自在に配置されるローダロボットである。複数の搬送部８２，８３は、昇降機構（図示せず）によってコラム８１に沿って上下移動すると共に、それぞれサーボモータが配設されて互いに独立して駆動される。各搬送部８２，８３は、第１及び第２アーム８４，８５と、第１アーム８４の先端に、複数の棒状部材８６が平行して植設された基板載置台８７とを有する。そして、それぞれのサーボモータを制御して作動させることにより、基板載置台８７を昇降、回転、及び移動させて、基板載置台８７上の基板Ｗを搬送する。なお、マスクローダ１７も、第１及び第２基板ローダ１４，１５と同様の構成を有する。

ここで、第１及び第２サブベッド２１，２２は、振動を検出する振動検出器５１と、該振動検出器５１により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器５２とを有するアクティブ制振装置５３，５４をそれぞれ備える。アクティブ制振装置５３，５４は、第１及び第２サブベッド２１，２２内のメインベッド１９寄りの位置に設けられており、振動検出器５１によって検出された検出信号が図示しない制御装置に送られ、加振器５２が制御装置からの指令に基づいて、検出された振動と逆位相の振動を発振する。これにより、第１及び第２サブベッド２１，２２に生じた振動が加振器５２によって生じた振動によって相殺され、第１及び第２サブベッド２１，２２からメインベッド１９に伝達される振動が低減される。

また、第１及び第２基板ローダ１４，１５も、振動を検出する振動検出器５５と、該振動検出器５５により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器５６とを有するアクティブ制振装置５７，５８をそれぞれ備える。アクティブ制振装置５７，５８は、基台１７上でコラム８１を支持するコラム支持台８０内に設けられており、振動検出器５５によって検出された検出信号が図示しない制御装置に送られ、加振器５６が制御装置からの指令に基づいて、検出された振動と逆位相の振動を発振する。これにより、第１及び第２基板ローダ１４，１５に生じた振動が加振器５６によって生じた振動によって相殺され、第１及び第２基板ローダ１４，１５から基台１７を介してメインベッド１９に伝達される振動が低減される。

本実施形態の露光装置ＰＥでは、第１及び第２基板ステージ１１，１２の基板ステージ移動機構３２によって、第１基板ステージ１１は、露光位置ＥＰと第１待機位置ＷＰ１との間、第２基板ステージ１２は、露光位置ＥＰと第２待機位置ＷＰ２との間で互いに連動する。そして、第１基板ステージ１１が露光位置ＥＰ（図２の鎖線位置）、第２基板ステージ１２が第２待機位置ＷＰ２（図２の実線位置）に位置する際には、第１基板ステージ１１に保持された基板ＷにマスクＭのマスクパターンＰが露光転写され、第２基板ステージ１２では、第２基板ローダ１５による基板Ｗの入れ替え作業、即ち、露光後の基板Ｗの基板カセットへの搬出と基板カセットから基板保持器３１ｂへの基板Ｗの搬入が同時に行われる。

ここで、入れ替え作業中の第２基板ステージ１２では、第２サブベッド２２に振動が生じると、アクティブ制振装置５４の振動検出器５１が第２サブベッド２２に生じた振動を検出して制御装置に検出信号を送信する。そして、加振器５２が、制御装置からの指令に基づいて振動検出器５１により検出された振動と逆位相の振動を発生させ、第２サブベッド２２の振動を相殺する。これにより、第２サブベッド２２の振動が除振され、第２サブベッド２２に生じた振動がメインベッド１９に伝達されることがなくなり、第１基板ステージ１１上で露光中の基板Ｗに影響を及ぼすことがない。

さらに、入れ替え作業中、第２基板ローダ１５が駆動することで第２基板ローダ１５に振動が生じた場合には、アクティブ除振装置５８の振動検出器５５が第２基板ローダ１５に発生した振動を検出して制御装置に検出信号を送信し、加振器５６が、制御装置からの指令に基づいて振動検出器５５により検出された振動と逆位相の振動を発生させ、第２基板ローダ１５の振動を相殺する。これにより、第２基板ローダ１５の振動が除振され、第２基板ローダ１５に生じた振動が基台２１を介してメインベッド１９に伝達されることがなくなり、第１基板ステージ１１上で露光中の基板Ｗに影響を及ぼすことがない。

また、第２基板ステージ１２が露光位置ＥＰ（図２の鎖線位置）、第１基板ステージ１１が第１待機位置ＷＰ１（図２の実線位置）に位置する際には、第２基板ステージ１２に保持された基板ＷにマスクＭのマスクパターンＰが露光転写され、第１基板ステージ１１では、第１基板ローダ１４による基板Ｗの入れ替え作業、即ち、露光後の基板Ｗの基板カセットへの搬出と基板カセットから基板保持器３１ａへの基板Ｗの搬入が同時に行われる。

この場合にも、入れ替え作業中の第１基板ステージ１１では、アクティブ制振装置５３が上述したアクティブ制振装置５４と同様に、第１サブベッド２１の振動を除振し、また、第１基板ローダ１４内に配置されたアクティブ制振装置５７も、上述したアクティブ制振装置５８と同様に、第１基板ローダ１４が駆動することで生じた振動を除振する。これにより、第１サブベッド２１や第１基板ローダ１４に生じた振動がメインベッド１９に伝達されることがなくなり、第２基板ステージ１２上で露光中の基板Ｗに影響を及ぼすことがない。

上記したように、本実施形態の露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１０の下方に位置するメインベッド１９（露光位置ＥＰ）とその側方に配置される第１サブベッド２１（第１待機位置ＷＰ１）間で移動可能な第１基板ステージ１１と、メインベッド１９（露光位置）とその側方に配置される第２サブベッド２２（第２待機位置ＷＰ２）間で移動可能な第２基板ステージ１２と、を備えることで、基板Ｗの露光転写と第１及び第２基板ステージ１１，１２への基板Ｗの搬入及び搬出とを同時に行い、タクトタイムの短縮を図ることができる。

また、第１及び第２サブベッド２１，２２は、振動を検出する振動検出器５１と、振動検出器５１により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器５２とを有するアクティブ制振装置５３，５４をそれぞれ備えるので、第１及び第２基板ステージ１１，１２に基板Ｗを搬入出する際に第１及び第２サブベッド２１，２２上で生じる振動が露光時のメインベッド１９に伝達されるのを防止することができる。これにより、露光精度に及ぼす振動の影響を排除してマスクＭのマスクパターンＰを高精度で基板Ｗに露光転写することができる。

さらに、第１及び第２基板ローダ１４，１５も、振動を検出する振動検出器５５と、振動検出器５５により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器５６とを有するアクティブ制振装置５７，５８をそれぞれ備えるので、第１及び第２基板ステージ１１，１２に基板Ｗを搬入出する際に第１及び第２基板ローダ１４，１５で生じる振動がメインベッド１９を介して露光時の第１及び第２基板ステージ１１，１２に伝達されるのを防止することができる。これにより、露光精度に及ぼす振動の影響を排除してマスクＭのマスクパターンＰを高精度で基板Ｗに露光転写することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態である露光装置について図４及び図５を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態は、基台１７と床面ＦＬとの間に除振装置９０を配置した点を特徴としている。このため、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。また、第１実施形態のアクティブ制振装置５３，５４，５７，５８については図示されていないが、本実施形態と組み合わせても適用可能である。

図５に示すように、基台１７は、コンクリート定盤によって形成されており、図示しない基板カセットやマスクカセットを含む、上述した露光装置ＰＥの構成部品を支持している。

そして、図４及び図５に示すように、この基台１７と床面ＦＬとの間には、除振装置９０である空気ばねシステムが複数配置されており、基台１７は、床面ＦＬより上方に位置するスラブ床９１と略同じ高さに配置されている。

なお、空気ばねシステムは、ゴム膜の中に圧縮空気を封入して空気の弾性を利用したばねであり、ベローズ型、ダイヤフラム型、ローリングシール型等が知られている。空気ばねは、構造が柔軟で、軸方向だけでなく、横方向、回転方向の振動を絶縁可能である。

従って、本実施形態によれば、露光装置ＰＥの構成部品を支持する基台１７と、床面ＦＬとの間に除振装置９０が配置されているので、露光装置ＰＥとコンクリート底盤からなる基台１７とを床面ＦＬから浮上させ、周辺から発生するさまざまな振動を除振することができ、例えば、第１及び第２基板ステージ１１，１２に基板Ｗを搬入出する際に第１及び第２サブベッド２１，２２や第１及び第２基板ローダ１４，１５等の各種構成部品で生じる振動が床面ＦＬから露光時の第１及び第２基板ステージ１１，１２に伝達されるのを防止することができる。これにより、露光精度に及ぼす振動の影響を排除してマスクＭのマスクパターンＰを高精度で基板Ｗに露光転写することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。また、本実施形態の除振装置９０は、二つの基板ステージを備えて露光作業と入れ替え作業が同時に行える露光装置の他に、一つの基板ステージで露光作業と入れ替え作業が交互に行われる露光装置にも適用可能である。

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。
第１実施形態では、アクティブ制振装置５３，５４の振動検出器５１は、加振器５２に隣接して配置されているが、第１及び第２サブベッド２１，２２の任意の位置に配置されればよく、内蔵型でなくてもよい。また、加振器５２も第１及び第２サブベッド２１，２２の内部に効率的に加振できる位置に配置されればよい。

さらに、アクティブ制振装置５７，５８の振動検出器５５も、第１及び第２基板ローダ１４，１５の任意の位置に配置されればよく、内蔵型でなくてもよい。加振器５６も第１及び第２基板ローダ１４，１５の内部に効率的に加振できる位置に配置されればよい。

本発明の第１実施形態である露光装置の全体構成を概略示す平面図である。図１の露光装置の要部正面図である。第１及び第２基板ローダの側面図である。本発明の第２実施形態である露光装置の全体構成を概略示す平面図である。図４の露光装置の正面図である。

符号の説明

１０マスクステージ
１１第１基板ステージ
１２第２基板ステージ
１３照射装置
１９メインベッド
２１第１サブベッド
２２第２サブベッド
５１，５５振動検出器
５２，５６加振器
５３，５４，５７，５８アクティブ制振装置
９０除振装置
Ｍマスク
ＰＥ露光装置
Ｗ基板

Claims

マスクを保持するマスクステージと、
前記マスクステージの下方に位置するメインベッドと、
前記メインベッドの側方に配置される第１サブベッド及び第２サブベッドと、
前記メインベッドと前記第１サブベッド間で移動可能な第１基板ステージと、
前記メインベッドと前記第２サブベッド間で移動可能な第２基板ステージと、
前記メインベッド上に位置する前記第１及び第２基板ステージに保持された基板に、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、
を備える露光装置であって、
前記第１及び第２サブベッドは、振動を検出する振動検出器と、該振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備え、前記アクティブ制振装置は、前記第１及び第２サブベッドの前記メインベッド寄りの位置に取り付けられていることを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置であって、
前記第１サブベッドに位置する前記第１基板ステージに対して前記基板を搬入及び搬出する第１基板ローダと、
前記第２サブベッドに位置する前記第２基板ステージに対して前記基板を搬入及び搬出する第２基板ローダと、
をさらに備え、
前記第１及び第２基板ローダは、振動を検出する振動検出器と、該振動検出器により検出された振動と逆位相の振動を発振する加振器とを有するアクティブ制振装置をそれぞれ備えることを特徴とする露光装置。
請求項１または２に記載の露光装置であって、前記露光装置を支える基台の下方に除振装置を備えることを特徴とする露光装置。
請求項３に記載の露光装置であって、前記基台がスラブ床と略同じ高さを有していることを特徴とする露光装置。