JPH09219357A

JPH09219357A - 露光装置

Info

Publication number: JPH09219357A
Application number: JP8045678A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takizawa; 毅滝沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】チャックの平面度やスキャン中におけるチャ
ックの姿勢変化による被露光面の変化を低減する。【技術手段】薄板状の被露光体を吸着するチャック３
と、チャックに吸着された被露光体２上にマスクの像を
結像する光学系と、前記光学系と前記被露光体とを相対
的にスキャンさせる手段１０とを具備するスキャン方式
露光装置において、前記チャックの平面度を予め測定す
る手段１と、測定された平面度の状態を記憶する手段７
と、露光時に、前記記憶手段に記憶された平面度の状態
に基づいて前記被露光体の被露光面が前記光学系の焦点
深度内に入るように前記チャックの吸着面の位置を補正
しながら前記スキャンを行わせる補正手段８，９，１１
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル用ガラ
ス基板や半導体ウエハ等の薄板状被露光体に所望のパタ
ーンを露光するための露光装置に関し、特に被露光体と
光学系とを相対的に走査（スキャン）して前記露光を行
うスキャン方式の露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネル用ガラス基板等を露光する露
光装置において、被露光体であるガラス基板は、平面度
の良い平面板（以下、プレートチャック）に真空吸着さ
れ、平面矯正された状態で露光光を照射され、原板（以
下、マスク）のパターンがガラス基板に転写される。こ
のようなフォトリソグラフィ技術においては、パターン
転写の際の焦点深度が数十ミクロンと小さいため、プレ
ートチャックの吸着面の平面度は、焦点深度よりもさら
に小さい値になるように、機械加工により面精度を仕上
げている。

【０００３】最近は、ガラス基板の大型化が進んでお
り、それに伴ってプレートチャックの大きさも大きくな
っている。したがって、プレートチャックのガラス吸着
面積も広くなり、機械加工により吸着面全面の精度を数
ミクロンに仕上げることは、困難になりつつある。

【０００４】さらに、プレートチャックの大型化によ
り、その重量も増し、プレートチャックの保持方法によ
っては、自重によるたわみが無視できない量になる。

【０００５】また、一方では液晶パネルのコスト低減に
向けて、装置のスループットの向上要求が進み、この対
策のひとつとして露光時間の短縮が命題になっている。
このことから、プレートステージ（スキャンステージ）
には、より高加速化、高速化が要求され、露光中（スキ
ャン中）のプレートチャックのピッチング量、ローリン
グ量も大きくなる。これらによるデフォーカス量も無視
できない量である。

【０００６】また、特開昭６１−２８７２２９号に開示
されたように、ガラス基板の面精度を測定し、その測定
結果をもとに解像不良を警報器により表示する技術もあ
るが、プレートチャックの大型化に伴うチャックの製造
の容易化に対しては、解決策にはなり得ない。同様に、
チャックの自重たわみやスキャン中の姿勢変化（ピッチ
ング、ローリング）に対する解決策にもなり得ない。

【０００７】さらに、半導体装置製造用の半導体ウエハ
をウエハチャックに吸着してスキャン露光する露光装置
においても同様の問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の露
光装置においては、プレートチャックやウエハチャック
等のチャックを広い面積に渡って平面度数ミクロンに仕
上げる必要があり、さらにチャックの保持方法によって
は、チャックの自重たわみも無視できない値になること
から、チャックの製造は大変困難になり、また、コスト
の高いものになってしまう。

【０００９】また、特開昭６１−２８７２２９号のよう
に被露光体の平面度を測定し、不良の際には警報により
表示を行う方法もあるが、チャックの製造に容易にする
ものではない。

【００１０】本発明の第１の目的は、チャックの平面度
を全面において出さなくても、使用可能にできるシステ
ムを提供し、チャック製造の時間、コストを低減させる
ことにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、チャックが大型化
し、その自重によりたわみが発生しても、使用可能にで
きるシステムを提供することにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、スキャン中におけ
るチャックの姿勢変化（ピッチング、ローリング）を測
定し、その量を補正して露光可能なスキャン露光装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では、これらの問
題点を解決するため、使用されるチャックの平面度を予
め測定しておき、そのデータをもとに露光中のチャック
を、上下（Ｚ）方向および傾斜（チルト）方向に補正駆
動し、薄板状被露光体の被露光面を常に焦点面（結像
面）に近づけるようにしたことを特徴とする。

【００１４】本発明の好ましい実施例において、前記チ
ャックの露光動作中のピッチングおよびローリング量を
予め測定して前記平面度とともに記憶しておき、実際の
露光時に、前記平面度の補正とともに記憶したピッチン
グおよびローリング量に基づいてこれらのピッチングお
よびローリングを打ち消すべく前記チャックの位置を補
正しながら露光する。また、前記光学系と前記被露光体
の被露光面との距離を測定するフォーカスセンサを、前
記チャックの平面度測定やピッチングおよびローリング
量測定に利用する。また、露光時は、被露光体を前記光
学系の焦点位置まで駆動するＺステージおよび被露光体
をチルト駆動自在なチルトステージを制御して、マスク
面とチャック面を常時平行に補正する。

【００１５】

【実施の態様】従来の露光装置には、通常、被露光面を
光学系の焦点面に合わせるために、ある基準面から被露
光面までの距離を測定する変位センサ（以下、Ｚセン
サ）と、被露光面を焦点面にまで駆動するＺ駆動系（以
下、Ｚステージ）および被露光面の傾きを変える傾斜駆
動系（以下、チルトステージ）を備えている。

【００１６】チャック上に搬送された被露光体は、チャ
ックに真空吸着された後、Ｚセンサにより被露光面まで
の距離を数点（一般には３点）計測され、これらの値を
もとにＺステージおよびチルトステージによって、被露
光面を焦点面に近づけられる（この動作を、以下、フォ
ーカス合せという）。

【００１７】この状態でチャック上の被露光体はマスク
と平行に保たれ、かつ、マスクと被露光体が、同方向に
同速度で露光の光束の中を通過することにより、マスク
のパターンを被露光体上に転写する。

【００１８】上記の従来構成に対し、本発明の好ましい
実施の態様では、チャックの形状（平面度）を予めメモ
リしておき、その形状に応じて露光中にＺステージ、お
よびチルトステージを駆動し、露光面全面を焦点面に近
づけて露光することを特徴とする。

【００１９】チャック、例えば液晶パネル用ガラス基板
を露光する露光装置のプレートチャックの形状は、次の
手順で測定する。まず、チャック上に被露光体であるガ
ラス基板を吸着させ、Ｚステージおよびチルトステージ
をニュートラルの位置にセットする。この状態で、露光
光を照射せずに露光だけの動作を行い、露光位置に対す
るＺセンサの値を読み込みメモリにインプットしてお
く。これで、プレートチャックの形状は、認識できたこ
とになる。

【００２０】実際に測定しているのは、ガラス基板の表
面である。これは、通常、チャック表面は、吸着溝が彫
ってあったり、ガラス基板との接触面積を低減するため
ピンチャックになっており、直接チャック表面を測定す
ることは困難であるからである。測定に際し、ガラス基
板の板厚は充分な精度で均一であるとする。もし、ガラ
ス基板の板厚の均一さが保証できない等、支障があるの
ならば、石英等で基準プレートを作成し、それを用いれ
ば良い。

【００２１】１度で全面露光できない場合は、プレート
ステージを駆動（ステップ）し、次に露光する面につい
ても同様に、繰り返し測定を行えば良い。

【００２２】また、実際の露光と同じ条件（加速度、速
度）の時のチャックのピッチング、ローリングを測定す
ることにより、露光時に発生するピッチング、ローリン
グ量が認識できる。

【００２３】この後、実際の露光動作に入っていく。ま
ず、従来と同様にガラス基板の中央で、Ｚセンサにより
ガラス基板のフォーカス合せを行う。その次に、先に測
定したプレートチャックの形状の値およびピッチング、
ローリング量の値を用いて、露光中におけるガラスプレ
ートの表面（被露光面）が、焦点位置に対してＺ位置の
ずれまたは傾斜ずれを極力小さくするように、露光位置
の各ポジション毎にＺステージおよびチルトステージを
補正駆動させながら露光していく。このようにして、ガ
ラス基板にマスクのパターンを転写していく。ステップ
して全面を露光するときも、同様である。

【００２４】

【作用】本発明に係る液晶パネル用ガラス基板露光用露
光装置によれば、プレートチャックの平面度が光学系の
焦点深度より大きくても、Ｚステージおよびチルトステ
ージの駆動量より小さければ、補正可能である。また、
チャック自重によるたわみが発生しても、その傾斜量が
チルトステージの駆動量よりも小さければ、補正可能で
ある。したがって、プレートチャックの平面度が従来の
精度より悪くても、装置に搭載可能となる。

【００２５】さらに、チャックの平面度測定を行う際
に、実際の露光を行う時と同じ加速度、同じ露光速度に
て測定を行えば、スキャン時におけるプレートチャック
のピッチングおよびローリングも測定可能になる。これ
ら（ピッチング、ローリング）を補正することにより、
ピッチング、ローリング変化に伴うデフォーカス量もキ
ャンセルすることができ、より理想的な露光が可能とな
る。

【００２６】なお、半導体装置製造用の半導体ウエハを
ウエハチャックに吸着して露光する露光装置において
も、上記の液晶パネル用ガラス基板露光用のものと同様
に作用する。

【００２７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。［第１の実施例］図１は、本発明の一実施例に係るミラ
ースキャン方式の露光装置の構成を示す。同図におい
て、１はＺセンサ、２はガラスプレート、３はガラスプ
レート２を真空吸着し平面矯正するチャック、４はＺ駆
動モータ、５はＸ方向の位置を検出するエンコーダ、６
はＸステージ、７はエンコーダ５の出力に対するＺセン
サ１の出力を記録するメモリ、８はメモリ７のデータか
らチャック３の表面形状を認識するコンピュータ、１０
は図示しないＸ駆動モータのドライバ（Ｘモータドライ
バ）、１１はＺ駆動モータ４のドライバ（Ｚモータドラ
イバ）、９は形状認識後の補正データを計算し、Ｘモー
タドライバ１０およびＺモータドライバ１１へ指令を送
るコンピュータである。

【００２８】上記構成において、Ｚセンサ１が、ガラス
プレート２の表面を測定したままの状態で、Ｘステージ
６を駆動する。この時、Ｚモータ４は原点位置に静止し
たままの状態である。Ｘステージ６の駆動量をエンコー
ダ５によりモニタし、Ｘの値に対するＺセンサの値をメ
モリ７に記録する。これらのデータをコンピュータ８に
送り、チャック３の表面形状を認識する。ここまでが、
チャック３の表面形状認識課程である。

【００２９】通常、装置１台に対してチャックは１枚で
あり、そのチャックを使用し続けるため、チャックの表
面形状認識作業を１度行えばチャックを交換しない限
り、形状認識作業は、１度で良い。

【００３０】また上記の形状認識作業を、実際の露光条
件（加速度、速度）で行うことにより、チャックのピッ
チング、ローリングをも含んだチャック表面の形状認識
が可能である。

【００３１】次に、実際の露光作業になったならば、コ
ンピュータ８の形状認識データをコンピュータ９に送
り、ガラスプレート２の表面形状が、最も平坦になるよ
うに計算してから、Ｘモータドライバ１０およびＺモー
タドライバ１１に指令を送る。これにより、Ｘステージ
６の位置に対応して、Ｚモータ４が駆動され、露光光が
照射されているところのガラスプレート２の表面は、常
に理想高さに限り無く近い位置を保ちながら露光作業を
行うことが可能になる。

【００３２】図２は、図１の露光装置を上から見た平面
図である。図２において、Ｚセンサ１は、３個（１ａ，
１ｂ，１ｃ）配置されており、ガラスプレート２が図示
しないチャック３に真空吸着されたまま、図示しないＸ
モータによりＸ方向に駆動される（図２−Ａ）。ガラス
プレート２が、Ｚセンサを通過すると図中の点線の形状
が認識できたことになる（図２−Ｂ）。次に、ガラスプ
レート２をＹ方向にステップし、その状態で再度Ｘ方向
に駆動する（図２−Ｃ）ことにより、次のエリア（点
線）の形状が認識できる。この動作を繰り返すことによ
り、面積の大きなチャックでも形状の認識が可能にな
る。

【００３３】但し、このようにガラスプレート２をＹ方
向にステップ移動する場合は、Ｘ方向のみならずＹ方向
にもエンコーダが必要になる。また、図２において１２
は露光光の位置および形状を示す。

【００３４】本実施例によれば、露光中はＸステージ６
の位置に対応して、Ｚモータ４を駆動し、少なくとも露
光光が照射されている部分のガラスプレート２の表面を
常に理想高さにしようとするため、被露光体であるガラ
スプレートを真空吸着するチャック３の平面度が、露光
光の焦点深度より悪い（大きい）値であっても使用可能
である。また、ガラスプレートの大型化によりチャック
も大きくなり、自重変形によりたわみが発生しても、補
正可能である。

【００３５】さらに、スキャン時におけるプレートチャ
ックのピッチングおよびローリング量の変化を測定し、
補正を行うことにより、ピッチングおよびローリングに
よるデフォーカス量も同時にキャンセルすることが可能
であり、露光装置にとって、より理想的な露光が可能と
なる。

【００３６】［他の実施例］上記の効果は、スキャン露
光方式であれば半導体露光装置に使用されるウエハチャ
ックにおいても、全く同様な効果が期待できる。すなわ
ち、本発明は、液晶パネル製造用の露光装置のみなら
ず、半導体製造用の露光装置にも適用可能である。

【００３７】近年、半導体においてもウエハ径が大型化
しており、ウエハを真空吸着するウエハチャックも大き
くなり、広い面積を平面度良く加工するのは非常に困難
であり、コスト的にも高価なものになっている。

【００３８】第１の実施例に係る図１の露光装置におい
て、ガラスプレート２をウエハに、チャック３をウエハ
チャックに置き換えれば、半導体露光装置における実施
例となる。

【００３９】また、本発明は、レンズスキャン方式の露
光装置（ステッパ）にも適用可能であり、同様な効果が
期待できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガラスプレートや半導体ウエハ等の被露光体を真空吸着
するプレートチャックやウエハチャック等のチャックの
平面度が、露光光の焦点深度より悪い（凹凸差が大き
い）値であっても、表面の形状を認識し、補正駆動する
ことにより使用可能となる。また、被露光体の大型化に
よりチャックも大きくなり、自重変形によりたわみが発
生しても、補正可能になる。さらに、スキャン時におけ
るチャックのピッチングやローリング量の変化を測定
し、補正を行うことにより、ピッチングやローリングに
よるデフォーカス量も同時にキャンセルすることが可能
であり、露光装置にとって、より理想的な露光が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るミラースキャン方式
の露光装置の側面図である。

【図２】図１の装置の平面図である。

【符号の説明】

１（１ａ，１ｂ，１ｃ）：Ｚセンサ、２：ガラスプレー
ト、３：チャック、４：Ｚ駆動モータ、５：Ｘエンコー
ダ、６：Ｘステージ、７：メモリ、８，９：コンピュー
タ、１０：Ｘモータドライバ、１１：Ｚモータドライ
バ、１２：露光光。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板状の被露光体を吸着するチャック
と、該チャックに吸着された被露光体上にマスクの像を
結像する光学系と、前記光学系と前記被露光体とを相対
的にスキャンさせる手段と、前記チャックの平面度を予
め測定する手段と、測定された平面度の状態を記憶する
手段と、露光時に、前記記憶手段に記憶された平面度の
状態に基づいて前記被露光体の被露光面が前記光学系の
焦点深度内に入るように前記チャックの吸着面の位置を
補正しながら前記スキャンを行わせる補正手段とを具備
することを特徴とするスキャン方式露光装置。
【請求項２】前記測定手段が前記スキャン露光動作状
態における前記チャックのピッチングおよびローリング
量をさらに測定し、前記記憶手段が測定されたピッチン
グおよびローリング量をさらに記憶し、前記補正手段が
さらに前記記憶手段に記憶されたピッチングおよびロー
リング量に基づいてこれらのピッチングおよびローリン
グを低減すべく前記チャックの位置を補正することを特
徴とする請求項１記載のスキャン方式露光装置。
【請求項３】前記露光時に前記光学系と前記被露光面
との距離を測定するフォーカスセンサをさらに備え、前
記測定手段は該フォーカスセンサを用いて前記チャック
の平面度ならびに、必要に応じてピッチング量およびロ
ーリング量を測定することを特徴とする請求項１または
２記載のスキャン方式露光装置。
【請求項４】前記被露光体を前記光学系の焦点位置ま
で駆動するＺステージと前記被露光体をチルト駆動自在
なチルトステージとを具備し、前記チャックの平面度測
定後、前記補正手段は、これらのステージが前記マスク
面とチャック面の平行を保持すべく前記チャックの姿勢
を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載のスキャン方式露光装置。
【請求項５】前記被露光体が液晶パネル製造用のガラ
ス基板である請求項１〜４のいずれかに記載のスキャン
方式露光装置。
【請求項６】前記被露光体が半導体製造用のウエハで
ある請求項１〜４のいずれかに記載のスキャン方式露光
装置。