JP6705666B2 - Proximity exposure apparatus and proximity exposure method - Google Patents
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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.
近接露光装置によるパターン露光において、マスクと基板との間のギャップは、解像度や露光パターンの一様性に大きな影響を及ぼす重要な要因であり、マスク・基板間のギャップを調整する各種の装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。特許文献１の基板露光装置は、１枚の基板に対して複数枚の被割付基板を割付けて露光する装置であり、マスクに対する被割付基板高さ位置をマスクの隅部４箇所で測定し、この測定値に基づいて回帰平面を求め、回帰平面とマスクとのギャップが所定値となるようにチルト機構を駆動して平行出し処理して、ギャップを設定値に設定している。 In the pattern exposure by the proximity exposure apparatus, the gap between the mask and the substrate is an important factor that greatly affects the resolution and the uniformity of the exposure pattern, and various devices that adjust the gap between the mask and the substrate are used. It is known (for example, see Patent Documents 1 and 2). The substrate exposure apparatus of Patent Document 1 is an apparatus that allocates a plurality of allocated substrates to one substrate and exposes it, and measures the allocated substrate height position with respect to the mask at four corners of the mask, A regression plane is obtained based on this measurement value, the tilt mechanism is driven so that the gap between the regression plane and the mask becomes a predetermined value, and parallel processing is performed to set the gap to a set value.
また、特許文献２の近接露光装置は、マスクと基板との間のギャップをマスクの隅部４箇所の測定点で測定し、各測定点の４箇所の中点のうち、３箇所の中点における各ギャップが一様になるようにＺ−チルト調整機構を駆動してマスクと基板とのギャップを一様化している。 In addition, the proximity exposure apparatus of Patent Document 2 measures the gap between the mask and the substrate at four measurement points at the corners of the mask, and among the four midpoints of each measurement point, three midpoints. The Z-tilt adjusting mechanism is driven so that the respective gaps in (1) and (2) are uniform to uniformize the gap between the mask and the substrate.
しかしながら、特許文献１及び２によると、被露光基板及びマスクの平坦度ができるだけ小さくなるように調整した後、マスクの隅部４箇所のギャップセンサの測定値に基づいて仮想平面を求め、被露光基板が仮想平面に対して平坦になるようにチルト機構を駆動していた。しかし、実際には、マスクや被露光基板の各表面は曲面を形成しており、マスクの隅部で測定した測定値に基づいて調整したギャップ値は、マスク中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面形状を反映しておらず、改善の余地があった。 However, according to Patent Documents 1 and 2, after adjusting the flatness of the substrate to be exposed and the mask to be as small as possible, an imaginary plane is obtained based on the measured values of the gap sensors at four corners of the mask, and the exposed surface is exposed. The tilt mechanism was driven so that the substrate was flat with respect to the virtual plane. However, in reality, each surface of the mask and the substrate to be exposed forms a curved surface, and the gap value adjusted based on the measurement values measured at the corners of the mask is the entire mask including the deflection at the center of the mask. There was room for improvement because it did not reflect the curved surface shape.
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、マスクと基板との間の面内ギャップ分布をできるだけ一様にして、露光精度を向上させ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-mentioned problems, and an object thereof is to provide a proximity exposure apparatus capable of improving the exposure accuracy by making the in-plane gap distribution between the mask and the substrate as uniform as possible. It is to provide a proximity exposure method.
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支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする近接露光装置。
（２） 前記複数の測定点での前記マスクの下面と前記ワーク載置面の高さ座標から、最小２乗法により得られる値に基づいて、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の近接露光装置。
（４） 前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする（３）に記載の近接露光装置。
（５） 前記制御装置は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（４）に記載の近接露光装置。
（６） 前記制御装置は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（１）又は（２）に記載の近接露光装置。
（７） 前記近接露光装置は、近接ステップ露光装置であり、
前記制御装置は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の近接露光装置。
（８） 露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有することを特徴とする近接露光方法。
（９） 前記複数の測定点での前記マスクの下面と前記ワーク載置面の高さ座標から、最小２乗法により得られる値に基づいて、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（８）に記載の近接露光方法。
（１０） 前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする（８）又は（９）に記載の近接露光方法。
（１１） 前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする（１０）に記載の近接露光方法。
（１２） 前記駆動制御工程は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（１１）に記載の近接露光方法。
（１３） 前記駆動制御工程は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（８）又は（９）に記載の近接露光方法。
（１４） 前記近接露光方法は、近接ステップ露光方法であり、
前記駆動制御工程は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（８）〜（１３）のいずれかに記載の近接露光方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A mask support part that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system that irradiates the work with light for pattern exposure through the mask,
A control device for controlling the tilt adjusting mechanism,
Proximity exposure for irradiating the work with the light for pattern exposure through the mask and exposing and transferring the pattern of the mask to the work in a state where the mask and the work are closely arranged to face each other. A device,
The controller controls the heights of the lower surface of the mask supported by the mask support portion and the work placement surface, which are measured in advance at a plurality of measurement points inside and around the peripheral portion of the mask on which the pattern is drawn. A proximity exposure apparatus which drives and controls the tilt adjusting mechanism so that a gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible based on coordinates.
(2) The tilt adjustment mechanism is drive-controlled based on a value obtained by a least square method from height coordinates of the lower surface of the mask and the work placement surface at the plurality of measurement points. The proximity exposure apparatus according to (1).
(3) The gap distribution between the mask and the work placement surface is a mask-side parametric curved surface based on height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask, and the plurality of measurements of the work placement surface. The proximity exposure apparatus according to (1) or (2), which is calculated using a work-side parametric curved surface based on height coordinates at points.
(4) The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface are respectively given by combining parametric curves given by a spline curve or linear interpolation,
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface pass through height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask and height coordinates at the plurality of measurement points on the work placement surface, respectively. (3) The proximity exposure apparatus according to (3).
(5) The proximity exposure apparatus according to (4), wherein the control device drives the tilt adjusting mechanism so that the mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface do not come into contact with each other.
(6) The control device obtains a mask-side virtual plane that passes through the lowest point of the mask and is perpendicular to the vertical direction, and a work-side virtual plane that passes through the uppermost point of the work and is vertical to the vertical direction. The proximity exposure apparatus according to (1) or (2), wherein the tilt adjusting mechanism is driven so that a virtual plane and the work-side virtual plane do not intersect.
(7) The proximity exposure apparatus is a proximity step exposure apparatus,
The control device calculates a gap distribution between the mask and the work placement surface for each of a plurality of exposure regions of the work placement surface when performing step exposure, and calculates the gap distribution between the mask and the work placement surface. 7. The proximity exposure apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the tilt adjustment mechanism is driven and controlled so that the gap distribution of (1) is as uniform as possible.
(8) A mask support part that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system for irradiating the work with light for pattern exposure through the mask, and using the proximity exposure apparatus, the mask and the work in a state of being arranged in close proximity to each other, the pattern A proximity exposure method for exposing and transferring light for exposure to the work through the mask to transfer the pattern of the mask onto the work,
At a plurality of measurement points inside and around the peripheral portion of the mask in which the pattern is drawn, a step of measuring height coordinates of the lower surface of the mask supported by the mask supporting portion and the work mounting surface,
Based on the height coordinates of the lower surface of the mask and the work mounting surface at the plurality of measurement points, the tilt adjusting mechanism is configured so that the gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible. Driving and controlling the
A proximity exposure method comprising:
(9) The tilt adjustment mechanism is drive-controlled based on a value obtained by a least square method from height coordinates of the lower surface of the mask and the work placement surface at the plurality of measurement points. The proximity exposure method according to (8).
(10) The gap distribution between the mask and the work placement surface is a mask-side parametric curved surface based on height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask, and the plurality of measurements of the work placement surface. The proximity exposure method according to (8) or (9), which is calculated using a work-side parametric curved surface based on height coordinates at points.
(11) The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface are respectively given by combining parametric curves given by a spline curve or linear interpolation,
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface pass through height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask and height coordinates at the plurality of measurement points on the work placement surface, respectively. (10) The proximity exposure method described in (10).
(12) The proximity exposure method according to (11), wherein the drive control step drives the tilt adjusting mechanism so that the mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface do not come into contact with each other.
(13) In the drive control step, a mask-side virtual plane that passes through the lowest point of the mask and is perpendicular to the vertical direction and a work-side virtual plane that passes through the highest point of the work and is vertical to the vertical direction are obtained, and the mask is obtained. The proximity exposure method according to (8) or (9), wherein the tilt adjusting mechanism is driven so that a side virtual plane and the work side virtual plane do not intersect.
(14) The proximity exposure method is a proximity step exposure method,
The drive control step calculates a gap distribution between the mask and the work mounting surface for each of a plurality of exposure regions of the work mounting surface when performing step exposure, and then the mask and the work mounting surface are calculated. The proximity exposure method according to any one of (8) to (13), wherein the tilt adjustment mechanism is driven and controlled so that the gap distribution between them is as uniform as possible.
本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、制御装置が、マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で測定されたマスクの下面及びワーク載置面の高さ座標に基づいてチルト調整機構を駆動制御して、マスク及びワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるので、マスク中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面を反映してギャップ分布を一様化することができ、露光精度を向上させることができる。 According to the proximity exposure apparatus and the proximity exposure method of the present invention, the controller adjusts the tilt based on the height coordinates of the lower surface of the mask and the work mounting surface measured at the peripheral edge portion of the mask and a plurality of measurement points inside. Since the gap distribution between the mask and the work mounting surface is made as uniform as possible by controlling the mechanism, it is possible to make the gap distribution uniform by reflecting the curved surface of the entire mask including the bending of the central portion of the mask. Therefore, the exposure accuracy can be improved.
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る近接露光装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としてのワークＷより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、ワークＷをワークステージ（ワーク支持部）２で保持し、マスクＭとワークＷとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照明光学系３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する。
(First embodiment)
An embodiment of a proximity exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the proximity exposure apparatus PE uses a mask M smaller than a work W as a material to be exposed, holds the mask M on a mask stage 1, and holds the work W on a work stage (work support portion) 2. The pattern of the mask M is held by holding the mask M and the work W in close proximity to each other with a predetermined exposure gap and irradiating the mask M with light for pattern exposure from the illumination optical system 3. Exposure transfer is performed on the work W.
ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、Ｘ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、Ｙ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面であるワーク載置面２ａには、ワークＷがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。 In order to move the work stage 2 stepwise in the X-axis direction, an X-axis stage feed mechanism 5 for moving the X-axis feed table 5a stepwise in the X-axis direction is installed on the apparatus base 4. On the X-axis feed table 5a of the X-axis stage feed mechanism 5, a Y-axis stage feed mechanism 6 for step-moving the Y-axis feed table 6a in order to move the work stage 2 stepwise in the Y-axis direction is installed. Has been done. The work stage 2 is installed on the Y-axis feed table 6 a of the Y-axis stage feed mechanism 6. The work W is held on the work placement surface 2 a, which is the upper surface of the work stage 2, in a state of being vacuum-sucked by a work chuck or the like. A substrate side displacement sensor 15 for measuring the height of the lower surface of the mask M is arranged on the side of the work stage 2. Therefore, the substrate side displacement sensor 15 can move in the X and Y axis directions together with the work stage 2.
装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。 A plurality of (four in the illustrated embodiment) X-axis linear guide guide rails 51 are arranged on the device base 4 in the X-axis direction, and each guide rail 51 has a bottom surface of the X-axis feed table 5a. A slider 52 fixed to the bridge is straddled. As a result, the X-axis feed table 5a is driven by the first linear motor 20 of the X-axis stage feed mechanism 5 and can reciprocate in the X-axis direction along the guide rails 51. A plurality of guide rails 53 of Y-axis linear guides are arranged in the Y-axis direction on the X-axis feed table 5a, and sliders 54 fixed to the lower surface of the Y-axis feed table 6a are provided on the respective guide rails 53. Is straddled. As a result, the Y-axis feed table 6a is driven by the second linear motor 21 of the Y-axis stage feed mechanism 6 and can reciprocate in the Y-axis direction along the guide rail 53.
Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭとワークＷとの対向面間のギャップを所定量に微調整するチルト調整機構としての上下微動装置８が設置されている。 Between the Y-axis stage feed mechanism 6 and the work stage 2, the work stage 2 is moved in the vertical direction, so that the vertical coarse movement device 7 having a relatively large positioning resolution but a large movement stroke and movement speed, and the vertical coarse movement. As compared with the device 7, the fine adjustment device 8 can be positioned with higher resolution and finely moves the work stage 2 vertically to finely adjust the gap between the facing surfaces of the mask M and the work W to a predetermined amount. Is installed.
上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。 The vertical coarse movement device 7 moves the work stage 2 up and down with respect to the fine movement stage 6b by an appropriate drive mechanism provided on the fine movement stage 6b described later. The stage coarse movement shafts 14 fixed at four positions on the bottom surface of the work stage 2 are engaged with the linear movement bearings 14a fixed to the fine movement stage 6b, and are guided in the vertical direction with respect to the fine movement stage 6b. It should be noted that the vertical coarse movement device 7 preferably has high repetitive positioning accuracy even if the resolution is low.
上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。 The vertical fine movement device 8 includes a fixed base 9 fixed to the Y-axis feed base 6a, and a guide rail 10 of a linear guide attached to the fixed base 9 with its inner end side inclined obliquely downward. A nut (not shown) of a ball screw is connected to a slide body 12 that reciprocates along the guide rail 10 via a slider 11 that is bridged over the guide rail 10, and an upper end surface of the slide body 12 is Is horizontally slidably in contact with a flange 12a fixed to the fine movement stage 6b.
そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。
なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。
Then, when the screw shaft of the ball screw is rotationally driven by the motor 17 attached to the fixed base 9, the nut, the slider 11 and the slide body 12 are integrally moved in an oblique direction along the guide rail 10, whereby The flange 12a slightly moves up and down.
The vertical fine movement device 8 may drive the slide body 12 by a linear motor instead of driving the slide body 12 by the motor 17 and the ball screw.
この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。即ち、上下微動装置８は、後述する制御装置１００からの指令に基づいて３台の上下微動装置８を独立して制御することで、ワークステージ２の傾きを制御するチルト調整機構として機能する。ギャップセンサ（マスク側変位センサ）２７は、複数箇所でのマスクＭとワークＷとのギャップ量を計測する。 The vertical fine movement device 8 is installed at one end (left end in FIG. 1) in the Y-axis direction of the Z-axis feed base 6a, and two at the other end, a total of three units, each of which is independently driven and controlled. It has become so. As a result, the vertical fine movement device 8 independently finely adjusts the heights of the flanges 12a at the three locations to finely adjust the height and inclination of the work stage 2. That is, the vertical fine movement device 8 functions as a tilt adjusting mechanism that controls the inclination of the work stage 2 by independently controlling the three vertical fine movement devices 8 based on a command from the control device 100 described later. The gap sensor (mask side displacement sensor) 27 measures the gap amount between the mask M and the work W at a plurality of locations.
また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。 Further, on the Y-axis feed table 6a, a bar mirror 19 facing a Y-axis laser interferometer 18 for detecting the position of the work stage 2 in the Y direction, and an X-axis laser for detecting the position of the work stage 2 in the X-axis direction. A bar mirror (both not shown) facing the interferometer is installed. The bar mirror 19 facing the Y-axis laser interferometer 18 is arranged along the X-axis direction on one side of the Y-axis feed base 6a, and the bar mirror facing the X-axis laser interferometer is located on the Y-axis feed base 6a. It is arranged along the Y-axis direction at one end side.
Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。 The Y-axis laser interferometer 18 and the X-axis laser interferometer are always arranged so as to face the corresponding bar mirrors, and are supported by the apparatus base 4. Two Y-axis laser interferometers 18 are installed apart from each other in the X-axis direction. The two Y-axis laser interferometers 18 detect the position and yawing error in the Y-axis direction of the Y-axis feed table 6a and by extension the work stage 2 via the bar mirror 19. Further, the X-axis laser interferometer detects the position in the X-axis direction of the X-axis feed table 5a and by extension, the work stage 2 via the facing bar mirror.
マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。 The mask stage 1 is inserted in a mask base frame 24 formed of a substantially rectangular frame body and a central opening of the mask base frame 24 through a gap to be in the X, Y and θ directions (in the X, Y plane). The mask base frame 24 is movably supported, and the mask base frame 24 is held at a fixed position above the work stage 2 by a column 4 a protruding from the apparatus base 4.
図３も参照して、マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ（マスク支持部）２６が設けられている。また、マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝２６ａが開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝２６ａを介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。なお、マスクホルダ２６の下面は、マスクＭの自重による中央部付近での撓みを考慮し、マスクホルダ２６がマスクＭの下面の高さのばらつきを抑えてマスクＭを保持すべく、中央部に向かって上方となるように傾斜している。 Referring also to FIG. 3, a frame-shaped mask holder (mask support portion) 26 is provided on the lower surface of the central opening of the mask frame 25. Further, on the lower surface of the mask holder 26, a plurality of mask suction grooves 26a for sucking the peripheral edge portion of the mask M on which the mask pattern is not drawn are provided, and the mask M passes through the mask suction grooves 26a. It is detachably held on the lower surface of the mask holder 26 by a vacuum suction device (not shown). Note that the lower surface of the mask holder 26 has a central portion in order to hold the mask M while suppressing the variation in the height of the lower surface of the mask M in consideration of the bending of the lower surface of the mask M near its central portion due to its own weight. It is inclined so that it faces upward.
図２に示すように、本実施形態の露光装置ＰＥの照明光学系３は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ６１、及びこの高圧水銀ランプ６１から照射された光を集光するリフレクタ６２をそれぞれ有するランプユニット６０と、光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６３と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッターユニット６４と、露光制御用シャッターユニット６４の下流側に配置され、リフレクタ６２で集光された光を照射領域においてできるだけ均一な照度分布となるようにして出射するオプティカルインテグレータ６５と、オプティカルインテグレータ６５から出射された光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６６と、高圧水銀ランプ６１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー６７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー６８と、を備える。なお、オプティカルインテグレータ６５と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよい。また、光源は、高圧水銀ランプは、単一のランプであってもよく、或いは、ＬＥＤによって構成されてもよい。 As shown in FIG. 2, the illumination optical system 3 of the exposure apparatus PE of the present embodiment is, for example, a high-pressure mercury lamp 61 that is a light source for ultraviolet irradiation, and a reflector that condenses the light emitted from the high-pressure mercury lamp 61. Lamp units 60 each having 62, a plane mirror 63 for changing the direction of the optical path EL, an exposure control shutter unit 64 for controlling the opening and closing of the irradiation optical path, and a reflector arranged downstream of the exposure control shutter unit 64. An optical integrator 65 that emits the light collected by 62 so that the illuminance distribution is as uniform as possible in the irradiation region, a plane mirror 66 that changes the direction of the optical path EL emitted from the optical integrator 65, and high-pressure mercury. A collimation mirror 67 that irradiates the light from the lamp 61 as parallel light and a plane mirror 68 that irradiates the parallel light toward the mask M are provided. A DUV cut filter, a polarization filter, and a bandpass filter may be arranged between the optical integrator 65 and the exposure surface. Further, as the light source, the high-pressure mercury lamp may be a single lamp or may be composed of an LED.
そして、露光時にその露光制御用シャッターユニット６４が開制御されると、ランプユニット６０から照射された光が、平面ミラー６３、オプティカルインテグレータ６５、平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、平面ミラー６８を介して、マスクホルダ２６に保持されるマスクＭ、ひいてはワークＷの表面にパターン露光用の光として照射され、マスクＭの露光パターンがワークＷ上に露光転写される。 Then, when the exposure control shutter unit 64 is controlled to open during exposure, the light emitted from the lamp unit 60 passes through the plane mirror 63, the optical integrator 65, the plane mirror 66, the collimation mirror 67, and the plane mirror 68. The surface of the mask M held by the mask holder 26, and by extension, the work W is irradiated as light for pattern exposure, and the exposure pattern of the mask M is exposed and transferred onto the work W.
次に、制御装置１００による上下微動装置（チルト調整機構）８の制御について、図３及び図４を参照して説明する。 Next, the control of the vertical fine movement device (tilt adjusting mechanism) 8 by the control device 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
マスク支持部２６に支持されたマスクＭは、自重などにより撓んでおり、図３に示すように下面は曲面となっている。また、ワーク載置面２ａも曲面となっている場合があり、ワーク載置面２ａ上に吸着保持されるワークＷも、ワーク載置面２ａに倣って曲面となる。制御装置１００は、予め測定されているマスクＭの下面の平坦度と、ワーク載置面２ａの平坦度とから、露光領域内におけるマスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様になるように上下微動装置８を制御してチルト調整し、露光精度を向上させる。 The mask M supported by the mask supporting portion 26 is bent by its own weight or the like, and the lower surface thereof is a curved surface as shown in FIG. The work placement surface 2a may also be a curved surface, and the work W sucked and held on the work placement surface 2a also becomes a curved surface following the work placement surface 2a. Based on the flatness of the lower surface of the mask M and the flatness of the work mounting surface 2a which have been measured in advance, the control device 100 makes the gap distribution between the mask M and the work mounting surface 2a in the exposure region as uniform as possible. The fine adjustment device 8 is controlled to adjust the tilt so that the exposure accuracy is improved.
制御装置１００は、マスク支持部２６に支持された状態におけるマスクＭの平坦度、及びワーク載置面２ａの平坦度を記憶する。即ち、制御装置１００は、基板側変位センサ１５によって測定された、マスク支持部２６に支持された状態におけるマスクＭの下面の高さ座標、及びマスクフレーム２５に取り付けられたマスク側変位センサ２７によって測定されたワーク載置面２ａの高さ座標を、複数の測定点において予め記憶している。マスクＭ及びワーク載置面２ａの測定点は、マスクＭの中央部でのギャップも考慮されるように、マスクＭの露光領域の周縁部及び該周縁部より内側の内部を含む複数の点であればよく、本実施形態では、図４に示すように、５行×５列、合計２５箇所が測定点Ｐ１〜Ｐ２５に設定されている。なお、基板側変位センサ１５やマスク側変位センサ２７は、備え付けのセンサーを用いてもよいし、或いは、上記高さ座標の測定用に別途取り付けられてもよい。 The control device 100 stores the flatness of the mask M and the flatness of the work mounting surface 2a in a state of being supported by the mask supporting portion 26. That is, the control device 100 uses the height coordinates of the lower surface of the mask M supported by the mask supporting portion 26 measured by the substrate side displacement sensor 15 and the mask side displacement sensor 27 attached to the mask frame 25. The measured height coordinates of the work placement surface 2a are stored in advance at a plurality of measurement points. The measurement points of the mask M and the work placement surface 2a are a plurality of points including the peripheral portion of the exposure area of the mask M and the inside of the peripheral portion so that the gap in the central portion of the mask M is also taken into consideration. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, 5 rows×5 columns, 25 points in total, are set as the measurement points P1 to P25. The substrate-side displacement sensor 15 and the mask-side displacement sensor 27 may be provided sensors, or may be separately attached for measuring the height coordinates.
各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるマスクＭの下面の高さ座標の測定値をＣ（ηｉ）、ワー
ク載置面２ａの高さ座標の測定値をＳ（ξｉ）とすると、各測定点Ｐ１〜Ｐ２５における
マスクＭの下面とワーク載置面２ａとの間のギャップＧは、
Ｇｉ＝Ｃ（ηｉ）−Ｓ（ξｉ）
で与えられる。ここで、ηはマスクＭの座標系、ξはワークステージ２の座標系を意味し、ｉ＝１，2，・・・Ｎ（Ｎは測定点の数）である。
Assuming that the measurement value of the height coordinate of the lower surface of the mask M at each measurement point P1 to P25 is C(η i ) and the measurement value of the height coordinate of the work placement surface 2a is S(ξ i ), each measurement point P1 The gap G between the lower surface of the mask M and the work mounting surface 2a at P25 is
G i =C(η i )−S(ξ i ).
Given in. Here, η means the coordinate system of the mask M, ξ means the coordinate system of the work stage 2, and i=1, 2,... N (N is the number of measurement points).
本実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間の各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるギャップＧｉが設定ギャップ（１００〜３００μｍ）に近づくように、３台の上下微動装置８を駆動制御してチルト調整することで、露光領域内におけるマスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布をできるだけ一様にする。このため、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間の各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるギャップＧｉ、設定ギャップ、３台の上下微動装置８によるワーク載置面２ａの回転をパラメータとして、最小２乗法により３台の上下微動装置８のＺ移動量（チルト量）を求め、この値に基づいて各上下微動装置８を駆動制御してチルト調整する。これにより、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様化されるワーク載置面２ａが与えられる。なお、一様化する手法は、最小２乗法に限定されず、ロバスト推定やラグランジュの未定係数法であってもよい。 In the present embodiment, the three vertical fine movement devices 8 are drive-controlled so that the gaps G i at the measurement points P1 to P25 between the mask M and the work placement surface 2a approach the set gap (100 to 300 μm). By adjusting the tilt, the gap distribution between the mask M and the work mounting surface 2a in the exposure region is made as uniform as possible. Therefore, the gap G i at each measurement point P1 to P25 between the mask M and the work placement surface 2a, the set gap, and the rotation of the work placement surface 2a by the three vertical fine movement devices 8 are used as parameters by the least squares method. The Z movement amount (tilt amount) of the three vertical fine movement devices 8 is obtained, and based on this value, the vertical fine movement devices 8 are drive-controlled to perform tilt adjustment. This provides the work mounting surface 2a in which the gap distribution between the mask M and the work mounting surface 2a is made as uniform as possible. Note that the uniformization method is not limited to the least squares method, and may be robust estimation or Lagrange's undetermined coefficient method.
また、最小２乗法に基づいてチルト駆動した後の各測定点でのギャップは、設定ギャップに対してチルトの変位分を考慮した数値となる。このため、マスクＭの周縁部の複数の測定点（本実施形態では、隅部４箇所）におけるギャップＧをギャップセンサ２７で測定して４点でのギャップが設定ギャップに対して許容範囲内にチルト調整できたことを確認する。
その後、ワーク載置面２ａにワークＷを載置し、マスクＭとワークＷとのアライメント調整を行った後、照明光学系３から露光光を照射してマスクＭの露光パターンをワークＷ上に露光転写する。
In addition, the gap at each measurement point after tilt driving based on the least squares method is a numerical value that considers the amount of tilt displacement with respect to the set gap. Therefore, the gaps G at the plurality of measurement points (four corners in this embodiment) on the peripheral portion of the mask M are measured by the gap sensor 27, and the gaps at the four points are within the allowable range with respect to the set gap. Check that the tilt adjustment was successful.
After that, the work W is placed on the work placement surface 2a, alignment adjustment between the mask M and the work W is performed, and then exposure light is irradiated from the illumination optical system 3 to expose the exposure pattern of the mask M on the work W. Transfer by exposure.
なお、マスクＭの平坦度、及びワーク載置面２ａの平坦度は、近接露光装置ＰＥに固有のものとして与えられることから、近接露光装置ＰＥの使用前の初期段階で、３台の上下微動装置８の駆動量を予め制御装置１００のメモリに記憶させておくことで、実際にワークＷを露光する際に、容易にギャップ分布を一様化することができる。 Since the flatness of the mask M and the flatness of the work mounting surface 2a are given to the proximity exposure apparatus PE, the vertical fine movement of the three units is performed in the initial stage before the use of the proximity exposure apparatus PE. By preliminarily storing the drive amount of the device 8 in the memory of the control device 100, when the work W is actually exposed, the gap distribution can be easily made uniform.
なお、上述した平坦度測定及びチルト調整は、ワーク載置面２ａにワークＷが載置されていない状態で行われている。したがって、上記のようなチルト調整を、ワーク載置面２ａにワークＷを載置した状態で行った場合、ワークＷがマスクＭに接触する虞がある。しかし、図３に示すように、マスクＭの最下点Ｍ１を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面ＭＦと、ワークＷの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面ＷＦとが交差しない様に、制御装置１００が上下微動装置８の作動量を制限してチルト調整することで、ワークＷとマスクＭとの接触を回避することができる。 The flatness measurement and tilt adjustment described above are performed in a state where the work W is not placed on the work placement surface 2a. Therefore, when the tilt adjustment as described above is performed with the work W placed on the work placement surface 2a, the work W may contact the mask M. However, as shown in FIG. 3, a mask-side virtual plane MF that passes through the lowest point M1 of the mask M and is perpendicular to the vertical direction intersects with a work-side virtual plane WF that passes through the highest point of the work W and is vertical to the vertical direction. In order not to do so, the control device 100 limits the amount of operation of the vertical fine movement device 8 and adjusts the tilt, so that contact between the work W and the mask M can be avoided.
この際、測定点Ｐ１〜Ｐ２５が、マスクＭの最下点Ｍ１及びワークＷの最上点と一致するとは限らないため、各測定点Ｐ１〜Ｐ２５での測定値をスプライン曲線で補間してマスクＭの最下点Ｍ１及びワークＷの最上点を求めることもできる。 At this time, since the measurement points P1 to P25 do not always coincide with the lowest point M1 of the mask M and the highest point of the work W, the measurement values at the respective measurement points P1 to P25 are interpolated by a spline curve to make the mask M. It is also possible to obtain the lowest point M1 of M and the highest point of the work W.
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、パターンが描かれたマスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定されたマスクホルダ２６に支持されたマスクＭの下面とワーク載置面２ａとの高さ座標を取得し、複数の測定点でのマスクＭの下面及びワーク載置面２ａの高さ座標に基づいて、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、制御装置１００が上下微動装置８を駆動制御する。これにより、マスクＭの中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面を反映してギャップ分布を一様化することができ、露光精度を向上させることができる。 As described above, according to the proximity exposure apparatus and the proximity exposure method of the present embodiment, the mask supported on the mask holder 26 that has been measured in advance at the peripheral portion of the mask on which the pattern is drawn and a plurality of measurement points inside the mask. The height coordinates of the lower surface of M and the work mounting surface 2a are acquired, and based on the height coordinates of the lower surface of the mask M and the work mounting surface 2a at a plurality of measurement points, the mask M and the work mounting surface 2a are obtained. The control device 100 drives and controls the vertical fine movement device 8 so that the gap distribution between them is as uniform as possible. Thereby, the gap distribution can be made uniform by reflecting the curved surface of the entire mask including the deflection of the central portion of the mask M, and the exposure accuracy can be improved.
また、複数の測定点でのマスクＭの下面とワーク載置面２ａの高さ座標の差分から、最小２乗法により得られる値に基づいて、上下微動装置８を駆動制御するので、比較的容易にギャップ分布を一様化することができる。 Further, since the vertical fine movement device 8 is drive-controlled based on the value obtained by the least-squares method from the difference between the height coordinates of the lower surface of the mask M and the work placement surface 2a at a plurality of measurement points, it is relatively easy. The gap distribution can be made uniform.
また、制御装置１００は、マスクＭの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、ワークＷの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、マスク側仮想平面とワーク側仮想平面とが交差しない様に上下微動装置８を駆動するので、ワークＷが載置された状態で、上下微動装置８を駆動しても、ワークＷとマスクＭとの接触を回避することができる。 Further, the control device 100 obtains a mask-side virtual plane that passes through the lowest point of the mask M and is perpendicular to the vertical direction, and a work-side virtual plane that passes through the uppermost point of the work W and is vertical to the vertical direction, and the mask-side virtual plane. Since the up-and-down fine movement device 8 is driven so as not to intersect the work-side virtual plane, even if the up-and-down fine movement device 8 is driven while the work W is placed, contact between the work W and the mask M is avoided. can do.
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について説明する。なお、本実施形態は、制御装置１００における制御手法が異なるのみであるため、この点を中心に説明する。
(Second embodiment)
Next, a proximity exposure apparatus and a proximity exposure method according to the second embodiment of the present invention will be described. Since the present embodiment is different only in the control method in the control device 100, this point will be mainly described.
第１実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布として、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５でのマスクＭの下面とワーク載置面２ａのギャップＧｉを直接用いて、チルト調整が行われている。
一方、本実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布は、マスクＭの下面の複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、ワーク載置面２ａの複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出される。そして、互いに対向するマスク側パラメトリック曲面とワーク側パラメトリック曲面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、チルト調整が行われる。
In the first embodiment, as the gap distribution between the mask M and the work placement surface 2a, the tilt adjustment is performed by directly using the gaps G i between the lower surface of the mask M and the work placement surface 2a at the plurality of measurement points P1 to P25. Is being done.
On the other hand, in the present embodiment, the gap distribution between the mask M and the work placement surface 2a is determined by the mask-side parametric curved surface based on the height coordinates at the plurality of measurement points P1 to P25 on the lower surface of the mask M and the work placement surface. 2a is calculated using the work-side parametric curved surface based on the height coordinates at the plurality of measurement points P1 to P25. Then, tilt adjustment is performed so that the gap distribution between the mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface facing each other is as uniform as possible.
マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面は、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づいて、スプライン曲線又は線形補間によって与えられる複数のパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ形成される。また、パラメトリック曲線は、隣接する測定点の線形補間のみから与えられてもよい。
また、マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面は、マスクＭの下面の複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標(即ち、ｘ、ｙ、ｚ座標)、ワーク載置面２ａの複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標(即ち、ｘ、ｙ、ｚ座標)をそれぞれ通るようにして設計される。
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface are respectively formed by combining a plurality of parametric curves given by a spline curve or linear interpolation based on height coordinates at a plurality of measurement points P1 to P25. Also, the parametric curve may be given only by linear interpolation of adjacent measurement points.
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface are height coordinates (that is, x, y, z coordinates) at a plurality of measurement points P1 to P25 on the lower surface of the mask M, and a plurality of measurements on the work placement surface 2a. It is designed so as to pass through height coordinates (that is, x, y, z coordinates) at points P1 to P25, respectively.
図５は、一例として、マスク側パラメトリック曲面を示しており、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づいて、３次元スプライン曲線によってパラメトリック曲線を得ている。また、このパラメトリック曲面は、隣り合う測定点間を５等分した各点においてｘ、ｙ、ｚ座標が与えられている。なお、ワーク側パラメトリック曲面は、図示しないが、マスク側パラメトリック曲面と同様に表される。図５において、ｘ、ｙ座標の単位は、ｍｍであり、ｚ座標の単位は、μｍである。 FIG. 5 shows a mask-side parametric curved surface as an example, and a parametric curve is obtained by a three-dimensional spline curve based on the height coordinates at a plurality of measurement points P1 to P25. Further, in this parametric curved surface, x, y, and z coordinates are given at each point obtained by equally dividing adjacent measurement points into five. Although not shown, the work-side parametric curved surface is represented similarly to the mask-side parametric curved surface. In FIG. 5, the unit of x and y coordinates is mm, and the unit of z coordinate is μm.
したがって、マスク側パラメトリック曲面とワーク側パラメトリック曲面間のギャップ分布において、チルト調整の際には、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５を含む任意の複数の点におけるマスクＭの下面とワーク載置面２ａのギャップを用いて演算することができ、ギャップ分布をより一様化することができる。 Therefore, in the gap distribution between the mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface, when the tilt adjustment is performed, the lower surface of the mask M and the work placement surface 2a at arbitrary plural points including the plural measuring points P1 to P25. The calculation can be performed using the gap, and the gap distribution can be made more uniform.
なお、第２実施形態においても、ギャップ分布を一様化する演算手法は、最小２乗法、ロバスト推定、ラグランジュの未定係数法のいずれであってもよい。
また、第２実施形態においても、マスクＭの周縁部の複数の測定点（本実施形態では、隅部４箇所）におけるギャップＧをギャップセンサ２７で測定して４点でのギャップが設定ギャップに対して許容範囲内にチルト調整できたことを確認する。
Also in the second embodiment, the calculation method for uniformizing the gap distribution may be any of the least square method, robust estimation, and Lagrange's undetermined coefficient method.
Also in the second embodiment, the gaps G at the plurality of measurement points (four corners in the present embodiment) at the peripheral portion of the mask M are measured by the gap sensor 27, and the gaps at the four points become the set gaps. On the other hand, confirm that the tilt can be adjusted within the allowable range.
さらに、制御装置１００は、マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面が接触しないように上下微動装置８を駆動制御することでチルト調整される。その際、マスク側及びワーク側パラメトリック曲面がいずれも測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標を通っているので、ワークＷとマスクＭとの接触がより確実に回避される。
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。
Further, the control device 100 drives and controls the vertical fine movement device 8 so that the mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface do not come into contact with each other, thereby performing tilt adjustment. At this time, since both the mask-side and work-side parametric curved surfaces pass through the height coordinates at the measurement points P1 to P25, contact between the work W and the mask M is more reliably avoided.
Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.
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。
例えば、上記実施形態では、上下微動装置８によりワークステージ２の傾きを変更してチルト量を調整するようにしたが、マスク支持部２６にチルト調整機構を配設してマスクＭ側の傾きを調整するようにしてもよく、或いは、ワークステージ２及びマスク支持部２６の両側にチルト調整機構を配設してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. can be appropriately made.
For example, in the above-described embodiment, the tilt amount of the work stage 2 is adjusted by changing the tilt of the work stage 2 by the vertical fine movement device 8. However, a tilt adjusting mechanism is provided in the mask support portion 26 to adjust the tilt on the mask M side. The tilt adjustment mechanism may be provided on both sides of the work stage 2 and the mask support portion 26.
また、マスクＭに対してワークＷを相対移動させながら、１枚のワークＷに複数の転写パターンを形成する近接ステップ露光装置の場合では、実際には、ワーク載置面２ａは、図６に示すように、マスクＭのサイズよりも大きく、ワーク載置面２ａに載置されるワークＷは、複数の露光領域Ａを備える。
この場合、マスクＭの下面では、Ｘ方向及びＹ方向にｍ行×ｎ列の測定点Ｐでの高さ座標が測定されるとともに、ワーク載置面２ａでは、Ｘ方向及びＹ方向にｍ１行×ｎ１列の測定点Ｐ´での高さ座標が測定され、各測定点Ｐ、Ｐ´での高さ座標を測定データとして保存しておく。
そして、ワーク載置面２ａでは、使用するマスクＭに応じて複数の露光領域Ａが設定されるため、露光領域Ａごとに、露光領域Ａ内における測定点Ｐ´の高さ座標を用いて、各ワーク側パラメトリック曲面をそれぞれ設計しておく。
その後、制御装置１００は、ステップ露光を行う際のワーク載置面２ａの複数の露光領域Ａごとに、マスクＭの複数の測定点Ｐから与えられるマスク側パラメトリック曲面と、各露光領域Ａの複数の測定点Ｐ´から与えられるワーク側パラメトリック曲面とに基づいて、マスクＭ及びワーク載置面間２ａのギャップ分布ができるだけ一様になるように、上下微動装置８を駆動制御する。したがって、このチルト駆動制御は、次の露光領域Ａを露光するため、マスクＭとワークＷが相対的にステップ移動するたびに行われる。
Further, in the case of the proximity step exposure apparatus that forms a plurality of transfer patterns on one work W while moving the work W relative to the mask M, the work placement surface 2a is actually shown in FIG. As shown, the work W, which is larger than the size of the mask M and is placed on the work placement surface 2 a, includes a plurality of exposure regions A.
In this case, on the lower surface of the mask M, the height coordinates at the measurement points P of m rows×n columns are measured in the X direction and the Y direction, and the work placement surface 2a has m1 rows in the X direction and the Y direction. The height coordinates at the measurement point P′ in the ×n1 column are measured, and the height coordinates at the measurement points P and P′ are stored as measurement data.
Then, on the work placement surface 2a, a plurality of exposure regions A are set according to the mask M to be used, and therefore, for each exposure region A, using the height coordinates of the measurement point P′ in the exposure region A, Design each work-side parametric surface.
After that, the control device 100, for each of the plurality of exposure areas A of the work placement surface 2a when performing the step exposure, includes the mask-side parametric curved surface given from the plurality of measurement points P of the mask M and the plurality of the exposure areas A. Based on the work-side parametric curved surface given from the measurement point P′ of 1, the vertical fine movement device 8 is drive-controlled so that the gap distribution between the mask M and the work placement surface 2a is as uniform as possible. Therefore, this tilt drive control is performed each time the mask M and the work W relatively move in steps, because the next exposure area A is exposed.
さらに、本発明のマスクＭの下面の測定、及び、ワーク載置面２ａの測定は、露光動作が行われていないタイミングで実施し、測定後に内部の曲面データを更新する。なお、上記測定は、自動で行われてもよく、或いは、手動で行われてもよい。 Further, the measurement of the lower surface of the mask M and the measurement of the work mounting surface 2a of the present invention are performed at the timing when the exposure operation is not performed, and the internal curved surface data is updated after the measurement. The above measurement may be performed automatically or manually.
１ マスクステージ
２ ワークステージ（ワーク支持部）
２ａ ワーク載置面
３ 照明光学系
８ 上下微動装置（チルト調整機構）
２６ マスクホルダ（マスク支持部）
２７ ギャップセンサ（マスク側変位センサ）
１００ 制御装置
Ｇ ギャップ
Ｍ マスク
Ｍ１ 最下点
ＭＦ マスク側仮想平面
Ｐ１-Ｐ２５ 測定点
ＰＥ 近接露光装置
Ｗ ワーク
ＷＦ ワーク側仮想平面
Ｃ（ηｉ） マスクＭの下面の高さ座標
Ｓ（ξｉ） ワーク載置面の高さ座標
1 Mask stage 2 Work stage (work support part)
2a Workpiece mounting surface 3 Illumination optical system 8 Vertical fine movement device (tilt adjustment mechanism)
26 Mask holder (mask support)
27 Gap sensor (mask side displacement sensor)
100 Control device G Gap M Mask M1 Bottom point MF Mask side virtual plane P1-P25 Measurement point PE Proximity exposure device W Work WF Work side virtual plane C(η i ) Height coordinate S(ξ i ) of the lower surface of the mask M Height coordinate of work placement surface
Claims (10)
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御し、
前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする近接露光装置。 A mask support that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system that irradiates the work with light for pattern exposure through the mask,
A control device for controlling the tilt adjusting mechanism,
Proximity exposure for irradiating the work with the light for pattern exposure through the mask and exposing and transferring the pattern of the mask to the work in a state where the mask and the work are closely arranged to face each other. A device,
The control device measures the height of the lower surface of the mask supported by the mask supporting portion and the work placement surface, which are measured in advance at the peripheral portion of the mask on which the pattern is drawn and a plurality of measurement points inside. Drive control of the tilt adjusting mechanism so that the gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible based on the coordinates .
The gap distribution between the mask and the work mounting surface is a mask-side parametric curved surface based on height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask, and at the plurality of measurement points on the work mounting surface. A proximity exposure apparatus, which is calculated using a work-side parametric curved surface based on height coordinates .
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。 The mask side parametric curved surface and the work side parametric curved surface are respectively given by combining parametric curves given by a spline curve or linear interpolation,
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface pass through height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask and height coordinates at the plurality of measurement points on the work placement surface, respectively. The proximity exposure apparatus according to claim 1, which is characterized in that.
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御し、
前記制御装置は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする近接露光装置。 A mask support that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system that irradiates the work with light for pattern exposure through the mask,
A control device for controlling the tilt adjusting mechanism,
Proximity exposure for irradiating the work with the light for pattern exposure through the mask and exposing and transferring the pattern of the mask to the work in a state where the mask and the work are closely arranged to face each other. A device,
The control device measures the height of the lower surface of the mask supported by the mask supporting portion and the work placement surface, which are measured in advance at the peripheral portion of the mask on which the pattern is drawn and a plurality of measurement points inside. Drive control of the tilt adjusting mechanism so that the gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible based on the coordinates.
The control device obtains a mask-side virtual plane that passes through the lowest point of the mask and is perpendicular to the vertical direction, and a work-side virtual plane that passes through the uppermost point of the work and is perpendicular to the vertical direction, and the mask-side virtual plane. the workpiece virtual plane and is proximity exposure apparatus you and drives the tilt adjusting mechanism so as not to intersect.
前記制御装置は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の近接露光装置。 The proximity exposure apparatus is a proximity step exposure apparatus,
The control device calculates a gap distribution between the mask and the work placement surface for each of a plurality of exposure regions of the work placement surface when performing step exposure, and calculates the gap distribution between the mask and the work placement surface. like the gap distribution is as uniform as possible, proximity exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for driving and controlling the tilt adjusting mechanism.
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有し、
前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする近接露光方法。 A mask support that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system for irradiating the work with light for pattern exposure through the mask, and using the proximity exposure apparatus, the mask and the work in a state of being arranged in close proximity to each other, the pattern A proximity exposure method for exposing and transferring light for exposure to the work through the mask to transfer the pattern of the mask onto the work,
At a plurality of measurement points inside and around the periphery of the mask in which the pattern is drawn, a step of measuring height coordinates of the lower surface of the mask supported by the mask support portion and the work mounting surface,
Based on the height coordinates of the lower surface of the mask and the work mounting surface at the plurality of measurement points, the tilt adjusting mechanism is configured so that the gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible. Driving and controlling the
Have a,
The gap distribution between the mask and the work mounting surface is a mask-side parametric curved surface based on height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask, and at the plurality of measurement points on the work mounting surface. A proximity exposure method, which is calculated using a work-side parametric curved surface based on height coordinates .
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする請求項６に記載の近接露光方法。 The mask side parametric curved surface and the work side parametric curved surface are respectively given by combining parametric curves given by a spline curve or linear interpolation,
The mask-side parametric curved surface and the work-side parametric curved surface pass through height coordinates at the plurality of measurement points on the lower surface of the mask and height coordinates at the plurality of measurement points on the work placement surface, respectively. 7. The proximity exposure method according to claim 6, which is characterized in that.
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを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明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、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、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有し、
前記駆動制御工程は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする近接露光方法。 A mask support that supports a mask having a pattern to be exposed,
A work support part having a work placement surface for supporting a work as an exposed material;
A tilt adjustment mechanism for driving the mask support part or the work support part in order to adjust the inclination of the mask or the work placement surface;
A gap sensor for measuring a gap between the mask and the work,
An illumination optical system for irradiating the work with light for pattern exposure through the mask, and using the proximity exposure apparatus, the mask and the work in a state of being arranged in close proximity to each other, the pattern A proximity exposure method for exposing and transferring light for exposure to the work through the mask to transfer the pattern of the mask onto the work,
At a plurality of measurement points inside and around the periphery of the mask in which the pattern is drawn, a step of measuring height coordinates of the lower surface of the mask supported by the mask support portion and the work mounting surface,
Based on the height coordinates of the lower surface of the mask and the work mounting surface at the plurality of measurement points, the tilt adjusting mechanism is configured so that the gap distribution between the mask and the work mounting surface is as uniform as possible. Driving and controlling the
Have
The drive control step obtains a mask-side virtual plane that passes through the lowest point of the mask and is perpendicular to the vertical direction, and a work-side virtual plane that passes through the uppermost point of the work and is vertical to the vertical direction, and the mask-side virtual plane. the proximity exposure method you characterized in that the workpiece virtual plane to drive the tilt adjusting mechanism so as not to intersect with.
前記駆動制御工程は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の近接露光方法。 The proximity exposure method is a proximity step exposure method,
The drive control step calculates a gap distribution between the mask and the work placement surface for each of a plurality of exposure regions of the work placement surface when performing step exposure, and the mask and the work placement surface are calculated. The proximity exposure method according to any one of claims 6 to 9 , wherein the tilt adjustment mechanism is driven and controlled so that the gap distribution between them is as uniform as possible.
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