JPH08124843A - 走査型露光装置 - Google Patents

走査型露光装置

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JPH08124843A
JPH08124843A JP6282873A JP28287394A JPH08124843A JP H08124843 A JPH08124843 A JP H08124843A JP 6282873 A JP6282873 A JP 6282873A JP 28287394 A JP28287394 A JP 28287394A JP H08124843 A JPH08124843 A JP H08124843A
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和明 佐伯
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は走査型露光装置において、露光性能と
高スループツトを両立できるようにする。 【構成】加速度計測手段(21)によつて測定された加
速時におけるステージ保持台(4)の加速度とほぼ同じ
大きさの加速度を相対移動中のマスクステージ(2A)
及び又はステージ保持台(4)に与え、該ステージとス
テージ保持台(4)との間に生じた加速に起因した位置
ずれを補正する。これによりマスク(2)と感光基板
(3)との相対的な位置関係を保持したままの状態で速
やかに走査露光を開始することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査型露光装置に関し、
例えば液晶表示基板の製造に用いる露光装置に適用して
好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の露光装置としては図4に
示す構造のものが一般に用いられている。この露光装置
1はマスク2及び感光基板3をステージ保持台4によつ
て対面させた状態で保持し、このステージ保持台4を駆
動部構5によつて投影光学系PLに対して相対移動させ
ることによりマスク2の像を感光基板3上に投影露光す
るようになされている。
【0003】因にステージ保持台4及び駆動部5はそれ
ぞれ防振機構6に支持された基台7の上面に載置されて
おり、外部の振動がステージ保持台4に伝搬しないよう
になされている。またこの露光装置1はマスクステージ
2Aに保持されたマスク2と基板ステージ3Aに保持さ
れた感光基板3との面内方向における相対的な位置関係
をレーザ干渉計8によつて常時計測し、相対移動(走査
露光)中におけるマスク2と感光基板3との位置関係が
所定の関係を維持するようにマスクステージ2Aを駆動
する駆動部9を制御部10によつてフイードバツク制御
するようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの機構の露
光装置1の場合、ステージ保持台4を走査露光に適した
速度(図5(B)の場合、0.2 〔m/s 〕)に上げるため
に駆動部5から加えられる加速度(図5(A))に起因
してマスク2と感光基板3との間に相対的な位置ずれ
(図5(C))が発生し、露光性能が劣化することがあ
つた。
【0005】これはマスクステージ2Aと駆動部9との
連結機構9Aが完全剛体でないために(マスクステージ
2Aを駆動するのに必要な推力を得るにはギア等を用い
た減速機構が必要であり、これらの要素を完全剛体にで
きないために)、ステージ保持台4の加速時にマスクス
テージ2Aに作用する慣性力によつて連結機構9Aが押
し縮められるためである。
【0006】そこでこのような加速度に起因した位置ず
れを補正した後に露光を開始することも考えられるが、
これを実現するにはステージ保持台4の加速やマスクス
テージ2Aの静定のための助走区間がその分だけ余分に
必要となり、露光装置自体が大型化し、またスループツ
トが低下するという問題があつた。
【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、露光性能劣化のおそれがなく、小型でありながらマ
スクと感光基板とを高精度に位置決めして高いスループ
ツトを維持することができる走査型露光装置を提案しよ
うとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、マスク(2)を透過した光束を基
板ステージ(3A)上に載置された感光基板(3)上に
投影する投影光学系(PL)と、マスクを載置するマス
クステージ(2A)と感光基板を載置する基板ステージ
(3A)とを対面させた状態で一体的に保持するステー
ジ保持台(4)と、該ステージ保持台(4)を投影光学
系に対して相対移動させる駆動手段(5)と、ステージ
保持台(4)上に設けられ、相対移動中におけるマスク
(2)と感光基板(3)との相対位置ずれを補正する第
1のステージ駆動手段(9)とを備え、マスク(2)と
感光基板(3)を所定の位置関係に維持した状態でマス
ク(2)の全面を感光基板(3)上に露光する走査型露
光装置において、駆動手段(5)によつてステージ保持
台(4)に生じる加速度を計測する加速度計測手段(2
1)と、加速度計測手段(21)によつて測定された加
速度とほぼ同じ大きさの加速度を相対移動中のマスクス
テージ(2A)及び又は基板ステージ(3A)に与え、
該ステージとステージ保持台(4)との間に発生した、
加速に起因する位置ずれを補正する第2のステージ駆動
手段(22)とを設けるようにする。
【0009】
【作用】相対移動時におけるステージ保持台(4)の加
速度を加速度計測手段(21)によつて計測し、計測さ
れた加速度とほぼ同じ大きさの加速度を当該相対移動中
のマスクステージ(2A)及び又は基板ステージ(3
A)に作用させて加速に起因した位置ずれを補正する。
これにより加速によつてマスクステージ(2A)又は基
板ステージ(3A)に生ずる位置ずれによつてマスク
(2)と感光基板(3)との相対位置が変化することを
防ぎ、露光性能を劣化させることなく速やかに走査露光
を開始することができる。
【0010】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0011】図4との対応部分に同一符号を付して示す
図1において、20は全体として露光装置を示し、露光
装置20はステージ保持台4の走査方向への加速度を計
測する加速度センサ21と、測定された加速度とほぼ同
じ大きさの加速度をマスクステージ2Aに作用させて走
査開始時(加速時)におけるマスクと感光基板との位置
ずれを補正する補助駆動部22とを有することを除いて
露光装置1と同様の構成を有している。
【0012】この実施例の場合、補助駆動部22はリニ
アモータ機構でなり、ステージ保持台4上に設けられ、
マスクステージ2Aの裏面から制御部23の指示に応じ
た大きさの加速度を作用させて走査開始時における加速
で生じるマスクステージ2Aの位置ずれを補正するよう
になされている。因に制御部23は加速度センサ21の
測定結果に基づいて補助駆動部22を制御する他、マス
ク2と感光基板3とを相対的に位置合わせする際の制御
やステージ保持台4を走査させる際の制御にも用いられ
るようになされている。
【0013】以上の構成において、露光装置20による
一連の露光動作を説明する。ただしマスク2及び感光基
板3の相対的な位置合わせ(アライメント処理等)はス
テージ保持台4が静止されている状態で既に終了してい
るものとする。まず制御部23は一定サンプリング周期
ごとにレーザ干渉計8によつて測定されたステージ保持
台4の位置CXを取り込み、その変化量からステージ保
持台4の移動速度CVk (kはサンプリング番号)を、
次式
【数1】 に基づいて求める。
【0014】制御部23は(1)式によつて求めた移動
速度CVk を基準にステージ保持台4を加速し、最終目
標速度に到達後のステージ保持台4の移動速度CVk
一定速度となるよう駆動部5を制御する。例えば図2
(A)に示すように、制御部23は加速開始から約1
〔秒〕間、ステージ保持台4の加速度を線形に増加させ
てステージ保持台4の速度を図2(B)に示すように最
終目標速度(0.2 〔m/s 〕)の約半分の速度まで増加さ
せる。そして制御部23は続く約1〔秒〕間において、
ステージ保持台4の加速度を減少させ、ステージ保持台
4の速度を徐々に最終目標速度に近づけ、最終目標速度
到達後はその速度を維持させる。
【0015】ところでこのステージ保持台4の速度制御
と同時に、制御部23はアライメント処理等の結果を基
に予め求めておいたマスク2と感光基板3間の相対位置
(ただし走査方向のみ)指令に追従するようにレーザ干
渉計8からステージ保持台4の位置CX及びマスクステ
ージの位置MXを取り込み、一定サンプリング周期ごと
にマスクと感光基板間の相対位置ΔXを、次式
【数2】 によつて求める。
【0016】そして制御部23は駆動部9に制御指令を
与え、求めた相対位置ΔXが相対位置指令と一致するよ
うに制御する。しかし駆動部9による制御はフイードバ
ツク制御であり、ループ系に含まれる機構的な共振があ
るため応答帯域は10〔Hz〕程度しかとれない。この応答
遅れのため駆動部9だけではステージ保持台4の加速に
起因するマスクと感光基板間の相対的な位置ずれを補正
することはできない。
【0017】そこで制御部23は加速度センサ21によ
つて計測された各瞬間の加速度akを取り込んでマスク
ステージ2Aに作用する慣性力を打ち消すのに必要な推
力Fk を、次式
【数3】 に基づいて計算し、補助駆動部22を介してマスクステ
ージ2Aに与える。ただしmはマスクステージ2Aの質
量とする。
【0018】さて直流式リニアモータはモータ固有の推
力定数pと電流iとの積(すなわちF=p×i)に応じ
た大きさの推力Fが発生する特性があり、電流iを制御
することによつて任意の発生推力Fを発生させることが
できる。従つて加速度センサ21の測定結果とほぼ同じ
大きさの加速度を簡単にマスクステージ2Aに作用させ
ることができる。
【0019】因にこの実施例では補助駆動部22として
最大推力の小さいものを使用しているため、制御部23
の指令する推力と同じ大きさの推力Fが作用し始めるの
は図2(C)に示すように加速終了直前の約2〔秒〕の
時点である。すなわち加速開始から加速終了直前までの
期間は制御部23の指令する推力Fが補助駆動部22の
最大推力(10〔N〕)より大きくなるため最大推力Fが
マスクステージ2Aに作用し続けられる。
【0020】以上の構成によれば、ステージ保持台4の
加速開始から加速終了直前までの間は所定の大きさの推
力をマスクステージ2Aに作用させ、加速終了後以降は
ステージ保持台4の加速度とほぼ同じ加速度をマスクス
テージ2Aに作用させてマスクステージ2Aをステージ
保持台4の速度に素早く追随させるようにしたことによ
り、マスクステージ2Aとステージ保持台4との間の位
置ずれを早く収めることができる。
【0021】この位置ずれ補正の効果は従来装置によつ
て生じる位置ずれに実施例の位置ずれを重ねて示す図3
からも分かる。すなわち従来装置の場合には等速移動に
移つた後もサイン波状に周期的な位置ずれがみられてい
たが実施例の機構を採用する露光装置20の場合にはこ
のような位置ずれがほとんど生じていない。このように
露光装置20を用いれば、加速終了後の制定時間を短く
済ませることができかつ加速終了後の位置ずれを極力小
さく抑えることができる。すなわち露光性能を劣化させ
ることなく、高スループツトの露光が可能な走査型露光
装置を得ることができる。
【0022】なお上述の実施例においては、補助駆動部
22としてリニアモータ機構を用いる場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、他の駆動機構、例えばボ
イスコイルモータ機構を用いても良い。この場合にも実
施例の場合と同様の効果を得ることができる。
【0023】また上述の実施例においては、補助駆動部
22として発生される最大推力の小さいものを用いる場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、最大推力
の大きなものを用いて加速期間中も加速時の加速度と同
じ大きさの加速度による推力を作用できるようにしても
良い。このようにすれば加速時に生じる位置ずれを一段
と小さくすることができる。
【0024】さらに上述の実施例においては、補助駆動
部22で発生される推力Fを加速の開始から作用させる
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、加速終
了直前あたりから作用させるようにするなど、推力を作
用させる開始時点は任意に設定できる。
【0025】さらに上述の実施例においては、補助駆動
部22によつてマスクステージ2Aを駆動することによ
り加速に起因した位置ずれを補正する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、基板ステージ3Aを駆動
することにより位置ずれを補正しても良い。またマスク
ステージ2Aと基板ステージ3Aを共に駆動するように
しても良い。
【0026】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、相対移動
時におけるステージ保持台の加速度を加速度計測手段に
よつて計測し、計測された加速度とほぼ同じ大きさの加
速度を相対移動中のマスクステージ及び又は基板ステー
ジに作用させて、加速に起因した位置ずれを補正するよ
うにしたことにより、露光性能を劣化させることなく高
いスループツトでマスクの像を転写することができる走
査型露光装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による走査型露光装置の一実施例を示す
略線的側面図である。
【図2】ステージに作用される推力とマスク感光基板間
の相対的な位置関係の変化を示す特性曲線図である。図
中、(A)はステージ保持台加速度、(B)はステージ
保持台速度、(C)は補助駆動部推力、(D)はマスク
・感光基板間の相対位置ずれをそれぞれ表す。
【図3】実施例の露光装置を用いる場合に生じる位置ず
れと従来装置を用いる場合に生じる位置ずれとの関係を
示す特性曲線図である。
【図4】従来装置を示す略線的側面図である。
【図5】従来装置でステージ保持台を加速する際に生じ
るマスク感光基板間の相対的な位置関係の変化を示す特
性曲線図である。図中、(A)はステージ保持台加速
度、(B)はステージ保持台速度、(C)は補助駆動部
推力、(D)はマスク・感光基板間の相対位置ずれをそ
れぞれ表す。
【符号の説明】
1、20……露光装置、2……マスク、2A……マスク
ステージ、3……感光基板、3A……基板ステージ、4
……ステージ保持台、5、9……駆動部、6……防振機
構、7……基台、8……レーザ干渉計、10、23……
制御部、21……加速度センサ、22……補助駆動部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスクを透過した光束を感光基板上に投影
    する投影光学系と、前記マスクを載置するマスクステー
    ジと前記感光基板を載置する基板ステージとを対面させ
    た状態で一体的に保持するステージ保持台と、該ステー
    ジ保持台を前記投影光学系に対して相対移動させる駆動
    手段と、前記ステージ保持台上に設けられ、前記相対移
    動中における前記マスクと前記感光基板との相対位置ず
    れを補正する第1のステージ駆動手段とを備え、前記マ
    スクと前記感光基板を所定の位置関係に維持した状態で
    前記マスクの全面を前記感光基板上に露光する走査型露
    光装置において、 前記駆動手段によつて前記ステージ保持台に生じる加速
    度を計測する加速度計測手段と、 前記加速度計測手段によつて測定された加速度とほぼ同
    じ大きさの加速度を前記相対移動中の前記マスクステー
    ジ及び又は基板ステージに与え、該ステージと前記ステ
    ージ保持台との間に発生した、加速に起因する位置ずれ
    を補正する第2のステージ駆動手段とを具えることを特
    徴とする走査型露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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