JPH088173A - 露光装置及び露光システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は露光装置において、装置自体について
も装置間についてもパターン歪の小さい露光装置を得
る。 【構成】レチクル（Ｒ）のパターンに生じている歪を歪
検出手段（１５Ａ）、（１５Ｂ）によつて検出し、検出
結果を基に歪が所定の状態になるように圧力調整手段
（１３）の圧力を制御手段（１１）によつて可変制御す
る。これにより吸着圧を最適な状態に制御でき、従来の
ように吸着力が強すぎるためにレチクル（Ｒ）が吸着面
に沿つて変形するような事態を回避できる。この結果、
パターンの歪方を複数台の露光装置によらずほぼ揃える
ことができ、重ね露光時やつなぎ露光時における重ね誤
差やつなぎ誤差を一段と低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は露光装置及び露光システ
ムに関し、例えば液晶表示基板の製造に用いる露光装置
及びこれを複数用いる露光システムに適用し得る。

【０００２】

【従来の技術】今日、この種の露光装置には真空吸着式
のステージ装置が用いられている。このステージ装置は
基台となるレチクルホルダの表面に例えば４つの凸部
（載置部）を配置した構造を有している。ステージ装置
はこれら４つの凸部に載置されたレチクルＲの４隅を裏
面から一定の真空圧（ほぼ１気圧）によつて吸着保持す
るようになされている。この真空吸着によつてレチクル
Ｒは凸部表面の吸着面に強く固定され、ほぼ水平に位置
決めできるようになされている。この状態を示したのが
図５（Ａ）である。ただし吸着面１Ｂは理想的な状態
（レチクルホルダ１と平行）に形成されているものとす
る。ところで吸着面１Ｂは理想的な状態であつてもレチ
クルＲを４隅でしか支えていないため真空吸着しなけれ
ばレチクルＲは自重によつて大きくたわんでしまう（図
５（Ｂ））。このようにこの方式のステージ装置は真空
吸着によつてレチクルＲをたわみを少ない状態に保持す
るようになされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが一般には吸着
面１Ｂが理想的な状態になつていない場合も多い。この
ためレチクルＲは吸着面１Ｂの状態に応じて様々なたわ
み方をする。例えば図６（Ａ）に示すように上に凸に湾
曲したり、その反対に図６（Ｂ）に示すように下に凸に
深く湾曲することがある。また図６（Ｃ）や図６（Ｄ）
に示すようにレチクルＲが波打つように変形されること
もある。いずれにせよ理想的な状態と異なるたわみ方を
するためレチクルＲ上に描かれたパターンが歪んで転写
されるという問題があつた。

【０００４】また複数台の露光装置を使用する場合には
各レチクルホルダ１の吸着面１Ｂがそれぞれ異なる特性
を有していることが多く、同じレチクルＲを用いて露光
しても装置ごとにレチクルＲのたわみ方が異なり、転写
されるパターンの歪みが異なるという問題があつた。

【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、レチクル上に描かれたパターンを小さい歪で転写で
きる露光装置を提案しようとするものである。

【０００６】

【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、レチクルホルダ（１）に真空吸着
されたレチクル（Ｒ）を照明し、該レチクル（Ｒ）に形
成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感
光基板（Ｐ）上に投影し露光する露光装置において、レ
チクルホルダ（１）によるレチクル（Ｒ）の吸着圧を所
定の値に可変制御する圧力調整手段（１３）と、レチク
ル（Ｒ）のパターンに生じた歪を検出する歪検出手段
（１５Ａ）、（１５Ｂ）と、歪が所定の状態になるよう
に圧力調整手段（１３）における所定の値を制御する制
御手段（１１）とを設けるようにする。

【０００７】また本発明においては、投影光学系（Ｐ
Ｌ）は真空吸着時に生じるレチクル（Ｒ）のたわみに起
因した歪を打ち消す結像特性を有するようにする。さら
に本発明においては、投影光学系（ＰＬ）はレチクル
（Ｒ）のたわみに応じて結像特性を可変し得る調整機能
を有するようにする。また本発明においては、レチクル
（Ｒ）は該レチクル（Ｒ）内の所定の位置に計測用のマ
ーク（ＲＭ）を設け、歪検出手段（１５Ａ）、（１５
Ｂ）はマーク（ＲＭ）の位置を検出することによつて歪
を検出するようにする。

【０００８】また本発明においては、露光装置（１０）
を複数台有し、該複数の露光装置（１０）それぞれにお
ける歪の状態がいずれもほぼ同じ状態になるように各露
光装置（１０）の制御手段（１１）を管理する管理手段
を設けるようにする。

【０００９】

【作用】レチクル（Ｒ）のパターンに生じた歪を検出
し、検出結果を基にレチクル（Ｒ）のパターンに生じる
歪が所定の状態になるように吸着圧を制御する。すなわ
ち吸着圧が強すぎて吸着面の影響を強く受けすぎないよ
うにする。このように吸着面（１Ｂ）の状態による影響
よりも自重によるたわみの影響の方が支配的となるよう
に吸着圧を制御することにより吸着面（１Ｂ）の状態に
よらずレチクル（Ｒ）のたわみによるパターンの歪方を
揃えることができる。これにより複数台の露光装置を用
いて重ね露光する時やつなぎ露光する時にも重ね誤差や
つなぎ誤差を一段と低減させることができる。

【００１０】またこれに加えて、歪が所定の状態になつ
ているレチクル（Ｒ）のパターンをレチクル（Ｒ）のた
わみに起因した歪を打ち消すような結像特性を有する投
影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｐ）上に投影し露
光することにより感光基板（Ｐ）上に投影露光されるパ
ターンの歪を一段と小さくすることができる。

【００１１】さらにこれに加えて、投影光学系（ＰＬ
１）の結像特性をレチクル（Ｒ）のたわみに応じて可変
できるようにすることにより感光基板（Ｐ）上に投影露
光されるパターンの歪をさらに一段と小さくすることが
できる。またこれらに加えて、レチクル（Ｒ）内の所定
位置に設けられた計測用のマーク（ＲＭ）を用いて歪を
検出することにより露光の際に吸着圧を最適な状態に制
御したり、結像特性を最適な状態に制御することができ
る。

【００１２】また複数台の露光装置（１０）を用いる場
合には、各露光装置（１０）における歪の状態がいずれ
もほぼ同じ状態になるように各露光装置（１０）の制御
手段（１１）を管理することにより装置間の重ね合わせ
誤差やつなぎ合わせ誤差を一段と小さくすることができ
る。

【００１３】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１４】（１）第１の実施例 図１において１０は全体として真空吸着式のステージ装
置を有する露光装置を示している。この露光装置１０は
レチクルＲの吸着圧を制御装置１１によつて可変制御で
きる機能を有するものでレチクルＲのたわみ量に応じて
定まる最適な真空圧でレチクルＲをレチクルホルダ１に
真空吸着できるようになされている。この露光装置１０
はこのように吸着圧が制御された状態でレチクルＲを照
明し、レチクルＲ上に形成されたレチクルパターンを投
影レンズＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写することによ
り歪の少ないパターンを転写できるようになされてい
る。

【００１５】すなわち露光装置１０は不図示のレチクル
ローダを用いてレチクルＲをレチクルホルダ１上に搬送
し、レチクルホルダ１上に配置された４つの吸着面１Ａ
上にレチクルＲを載置する。ここで電磁弁１２が開か
れ、電気式真空レギユレータ１３により所定の圧力に減
圧された真空圧が配管１４を介して吸着面１Ｂに達す
る。これによりレチクルＲは真空圧の大きさに応じた吸
着圧によつて吸着面１Ｂに真空吸着される。

【００１６】ところで電気式真空レギユレータ１３は制
御装置１１から与えられる電気信号Ｓ１によつて任意の
真空圧を得ることができるものである。この電気式真空
レギユレータ１３によつて真空圧を制御することにより
吸着圧を調整する。例えば吸着圧をほぼ１気圧に近づけ
るほどレチクルＲの取り付け状態を吸着面１Ｂの形状に
沿わせることができ、吸着圧を弱めれるほどレチクルＲ
の取り付け状態を自重たわみによる形状に沿わせること
ができる。

【００１７】この実施例の露光装置１０は吸着面１Ｂの
影響と自重たわみの影響とのバランスを調整することに
よつてレチクルＲのたわみ方が複数のレチクル又は複数
の露光装置にわたつてほぼ同じ傾向になるように真空圧
を制御する。ところで電気式真空レギユレータ１３の真
空圧はレチクルＲのたわみによつて生じているパターン
の位置ずれを検出することによつて適切な値に設定され
る。この位置ずれの検出とレチクルＲの位置合わせに用
いられるのがアライメント光学系１５Ａ、１５Ｂであ
る。

【００１８】アライメント光学系１５Ａ、１５Ｂはレチ
クルＲの表面に形成されたアライメントマークＲＭを観
察し、観察されたアライメントマークＲＭの位置とアラ
イメントマークＲＭがあるべき位置との差（ずれ量）を
検出してその検出量を制御装置１１に与える。

【００１９】制御装置１１は検出されたずれ量を基に駆
動部１６Ａ〜１６Ｃをフイードバツク制御し、基台１７
の転がり案内機構１８上に載置されているレチクルホル
ダ１を移動させる。因に転がり案内機構１８は鋼球１８
Ｃを保持器１８Ｂに保持する機構のものを用いるものと
する。また制御装置１１はこのとき検出されるアライメ
ントマークＲＭのずれ量からレチクルパターンの歪（パ
ターンのずれ量の全体的な傾向）を検出し、歪が最小と
なるように電気式真空レギユレータ１３の真空圧を調整
する。

【００２０】この真空圧の調整後におけるレチクルＲの
たわみを図２に示す。因に図２（Ａ）は吸着面１Ｂが理
想状態に形成されている場合において吸着圧を弱めたと
きのレチクルＲの状態を表している。一方、図２（Ｂ）
〜図２（Ｅ）は吸着面１Ｂが理想状態ではない場合の例
である。各例はそれぞれ吸着圧をほぼ１気圧に設定した
場合には図６（Ａ）〜図６（Ｄ）のように大きく変形す
るおそれがある吸着面１ＢにレチクルＲを吸着した場合
の例である。

【００２１】これらの図を比較すれば分かるように、各
吸着圧を弱めて適当な圧力に調整することによつてレチ
クルＲのたわみ量ｄ１１〜ｄ１４はいずれも吸着圧を制
御していなかつた場合のたわみ量ｄ３〜ｄ６に比して小
さくできている。これによりパターンの歪を小さく転写
できることが分かる。

【００２２】またこれら各たわみ量ｄ１０〜ｄ１４はい
ずれもほぼ同程度であり、吸着圧の制御により各装置に
用いられる吸着面１Ｂの状態によらず、たわみ量を一定
の範囲内に揃えることができる効果もある。このように
装置間のたわみ量の分布範囲を限定できることにより１
枚の感光基板Ｐ上に複数の露光装置を用いて複数のパタ
ーンを重ね合わせて露光する場合やつなぎ合わせて露光
する場合にもパターンの重ね合わせ誤差やつなぎ合わせ
誤差を低減することができる。

【００２３】因にレチクルＲを吸着しないことも考えら
れるが、レチクルＲの位置が外乱によつて著しく変わる
等の不都合が考えられる。従つてこの実施例に示すよう
にレチクルパターンの歪みが小さくなるように吸着圧を
制御することが有効である。

【００２４】露光装置１０はこれら一連のフイードバツ
ク制御によつてレチクルＲの位置決めと、レチクルＲの
吸着状態の制御が完了すると、この状態をサーボロツク
して保ちつつレチクルＲ上に照明光を照射し、投影レン
ズＰＬを介してレチクルパターンを感光基板Ｐに転写す
る。この一連の動作によつて感光基板Ｐ上へのパターン
の露光動作を終了する。

【００２５】以上の構成によれば、レチクルＲがレチク
ルホルダ１に吸着されるときの吸着圧を従来に比して低
く設定し、この吸着圧をレチクルＲのたわみ具合に応じ
て制御することにより吸着面１Ｂが理想平面でない場合
に従来生じていたレチクルＲ上のパターンの歪を一段と
小さくすることができる。

【００２６】また吸着面１Ｂの影響を受け難くできるた
め異なる露光装置間における歪の状態を同様にすること
ができ、また少なくとも歪の差を小さくでき、複数の露
光装置を用いて重ね露光する場合やつなぎ露光する場合
にも重ね合わせ誤差やつなぎ合わせ誤差を小さくするこ
とができる。これにより半導体装置や液晶表示板の歩留
まりを一段と向上させることができる。このことはレチ
クルＲやレチクルホルダ１として高精度なものを用いな
くとも転写されるパターンの精度を向上できることを意
味する。

【００２７】（２）第２の実施例 図１との対応部分に同一符号を付して示す図３におい
て、２０は全体として真空吸着式のステージ装置を有す
る露光装置を示し、レチクルＲの吸着圧を可変制御でき
る機能に加えて投影レンズＰＬ１の結像特性を信号Ｓ２
によつて可変制御できる機能を有することを除いて同様
の構成を有している。

【００２８】すなわちこの露光装置２０はアライメント
光学系１５Ａ、１５Ｂによつて検出されたレチクルパタ
ーンの歪量に応じて投影レンズＰＬ１の結像特性（レン
ズデイストーシヨン、投影倍率）を制御し、真空吸着に
よるレチクルＲのたわみによるレチクルパターン歪を光
学的に補正するものである。

【００２９】このため制御装置１１には検出されたレチ
クルパターンの歪を最小にするための真空圧情報の他、
レチクルＲのたわみ方に応じて発生するレチクルパター
ンの歪を打ち消す結像特性を得るための制御情報が内蔵
されている。この結像特性は図４に示すような各種のレ
チクルパターン歪に対応するものである。

【００３０】まず図４の各図に示すレチクルパターン歪
が、レチクルＲがどのような状態にたわんだときに得ら
れるものかを説明する。なお図の矢印はパターンのずれ
る方向とずれ量を表す。図４（Ａ）は吸着面１Ｂが理想
的な状態であり、かつ吸着圧がほぼ１気圧に近い場合に
おけるレチクルパターンの歪みを表わしたものである。
このときにおけるレチクルＲの状態は図５（Ａ）に対応
する。

【００３１】これに対して図４（Ｂ）は吸着面１Ｂが理
想的な状態であり、かつ真空吸着せずに自重によつてた
わませた場合におけるレチクルパターンの歪を表す。す
なわち図５（Ｂ）のようにレチクルＲがたわんだときの
歪を表している。レチクルＲがたわんだことにより周辺
部分のパターン程外側に歪んでいることが分かる。また
図４（Ｃ）は図４（Ａ）と図４（Ｂ）との中間であり、
図２（Ａ）に対応するものである。

【００３２】以下、順に図４（Ｄ）は図２（Ｂ）のよう
にわずかに上に凸にたわんだときの歪を表し、図４
（Ｇ）は図２（Ｃ）のようにわずかに下に凸にたわんだ
ときの歪を表している。また図４（Ｅ）及び図４（Ｆ）
はそれぞれ図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）のように波打つた
ようにレチクルＲがひずんだ場合のパターン歪を表して
いる。

【００３３】このうち図４（Ａ）〜図４（Ｄ）及び図４
（Ｇ）に示されるパターン歪は感光基板の面内を通る直
線に対して対称な特性がある。このような歪については
結像特性の可変によつてパターン歪を打ち消すことがで
きる。従つて制御装置１１はアライメント光学系１５
Ａ、１５Ｂによつて検出された検出結果を基にレチクル
Ｒに生じ得るパターン歪がいずれの例に属するかを判別
し、判別結果を基に投影レンズＰＬ１の結像特性を制御
する。

【００３４】これにより露光装置２０を用いてレチクル
Ｒ上のパターンを感光基板Ｐ上に転写すれば一段とパタ
ーン歪を少なく転写することができる。また制御装置１
１には重ね合わせるべき直前の露光パターンや継ぎ合わ
せるべき隣接パターンについてのデイストーシヨン情報
と今回転写するパターンのデイストーシヨン情報とを比
較する機能が設けられている。

【００３５】制御装置１１はこの機能によつて重ね合わ
せによるエラー量やつなぎ合わせによるエラー量を事前
に求める。そしてこのエラー量に基づいて吸着圧を制御
し、レチクルＲのたわみ量を制御する。これによりエラ
ー量をさらに一段と小さくすることができるようになさ
れている。

【００３６】因に第１の実施例や第２の実施例のいずれ
についてもレチクルＲの吸着圧を従来のものより低く
（吸着力を弱く）しているため感光基板Ｐの搬送部やレ
チクルホルダ１の移動により生じる加速度によりレチク
ルＲとレチクルホルダ１の相対的な位置が変化すること
が懸念されるが、一旦位置決めが完了した後はサーボロ
ツクによりアライメント系に対して常にアライメントさ
れているためこれらの心配はない。さらに位置決めが必
要な露光時には前記搬送部やステージはレチクルホルダ
１上をレチクルＲがスリツプする程、大きな加速度を発
生させないため前記の懸念のような不都合は生じない。

【００３７】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、真空圧を電気式真空レギ
ユレータ１３によつて電気的に制御する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、機械式の真空レギユレ
ータを用いて吸着力を従来より低く（吸着力を弱く）し
ても良い。この場合には吸着圧が固定されるが吸着力を
弱めることによる上述と同様の効果を得ることができ
る。

【００３８】また上述の実施例においては、吸着圧をパ
ターンの位置ずれ量に応じて制御する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、レチクルを完全に吸着し
たときのパターンの歪の他、レチクルを吸着しないとき
の自重による歪を求めておき、吸着圧による歪の状態の
傾向を求めた上で吸着圧を制御するようにしてもよい。
こうすると、例えば吸着圧を小さくすることによつて、
かえつて完全吸着の場合よりも、歪が大きくなるような
不都合を避けることができる。

【００３９】また上述の実施例においては、レチクルＲ
のたわみをアライメントマークＲＭの変位を基に検出す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レチ
クルＲ内の所定位置に設けた他の位置計測用のマークの
変位を基にレチクルＲのたわみを検出するようにしても
良い。

【００４０】さらに上述の実施例においては、結像レン
ズＰＬ１として結像特性を可変できるものについて述べ
たが、本発明はこれに限らず、真空吸着時に生じるレチ
クルＲの各たわみに起因した歪を打ち消すことができる
結像特性を有する結像レンズを複数用意し、これらを歪
に応じて交換するものに広く適用し得る。

【００４１】さらに上述の実施例においては、主に液晶
表示板製造用の露光装置について述べたが、本発明はこ
れに限らず、レチクルＲをレチクルホルダ１に真空吸着
するものであればウエハ等、他の感光基板にレチクルＲ
上のパターンを転写するものに広く適用し得る。

【００４２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、レチクル
のパターンに生じた歪を検出してレチクルのパターンに
生じる歪が所定の状態になるように吸着圧を制御し、吸
着面の影響を小さくすることにより、異なる露光装置間
での歪みの差を小さくすることができる。これにより一
段と良好な重ね合わせやつなぎ合わせを実現でき、製品
の歩留りを向上させることができる露光装置を実現でき
る。

【００４３】またレチクルのたわみに起因した歪を打ち
消すような結像特性を有する投影光学系を介してレチク
ルのパターンを感光基板上に投影露光するようにしたこ
とにより、感光基板上に投影露光される像のパターン歪
を一段と低減することができる。また投影光学系の結像
特性をレチクルのたわみに応じて可変できるようにした
ことにより感光基板上に投影露光される像のパターン歪
をさらに一段と低減することができる。さらにレチクル
内の所定位置に設けられた計測用のマークを用いて歪を
検出することにより露光の際に吸着圧を最適な状態に制
御したり結像特性を最適な状態に制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例を示す略線的
斜視図である。

【図２】吸着圧を弱わめた場合に生じるレチクルのたわ
み方を示す側面図である。

【図３】本発明による露光装置の一実施例を示す略線的
斜視図である。

【図４】レチクルのたわみによつて生じるパターン歪の
説明に供する略線的平面図である。

【図５】吸着面が理想的な状態に仕上がつている場合の
吸着状態を示す略線的側面図である。

【図６】吸着面が変形している場合の吸着状態を示す略
線的側面図である。

【符号の説明】

１……レチクルホルダ、１Ａ……凸部、１Ｂ……吸着
面、１０……露光装置、１１……制御装置、１３……電
気式真空レギユレータ、Ｐ……感光基板、ＰＬ、ＰＬ１
……結像レンズ、Ｒ……レチクル、ＲＭ……アライメン
トマーク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レチクルホルダに真空吸着されたレチクル
   を照明し、該レチクルに形成されたパターンの像を投影
   光学系を介して感光基板上に投影し露光する露光装置に
   おいて、 前記レチクルホルダによる前記レチクルの吸着圧を所定
   の値に可変制御する圧力調整手段と、 前記レチクルのパターンに生じた歪を検出する歪検出手
   段と、 前記歪が所定の状態になるように前記圧力調整手段にお
   ける前記所定の値を制御する制御手段とを具えることを
   特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】前記投影光学系は真空吸着時に生じる前記
   レチクルのたわみに起因した前記歪を打ち消す結像特性
   を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】前記投影光学系は前記レチクルのたわみに
   応じて前記結像特性を可変し得る調整機能を有すること
   を特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】前記レチクルは該レチクル内の所定の位置
   に計測用のマークを設け、 前記歪検出手段は前記マークの位置を検出することによ
   つて前記歪を検出することを特徴とする請求項１、請求
   項２又は請求項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の露光装置を複数台有し、
   該複数の露光装置それぞれにおける前記歪の状態がいず
   れもほぼ同じ状態になるように各露光装置の前記制御手
   段を管理する管理手段を具えることを特徴とする露光シ
   ステム。