JPH10106934A

JPH10106934A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JPH10106934A
Application number: JP27401696A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yamamoto; 広明山本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さの異なる感光基板を良好に扱うこと。【解決手段】感光基板（１２）の厚さに応じた動作モ
ードを設定し、設定された動作モードに従って露光に関
する所定の作業の制御量を求める。そして、このように
求められた制御量に従って作業を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクに形成され
たパターンの像を感光基板上に転写する露光方法及び露
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶表示素子の製造に
使用される露光装置においては、例えば、被露光対象で
ある感光基板を基板ホルダ上に載置した後、位置決めピ
ン等を用いて当該感光基板のプリアライメントを行う。
その後、感光基板の側面に位置決め用のピンを衝突さ
せ、その振動で感光基板を所定の位置に配置された規制
部材に当接させることによって、当該感光基板の粗い位
置決めを行う。そして、プリアライメントされた感光基
板を基板ホルダ上に固定するために、例えば、当該感光
基板を真空吸着する。なお、基板ホルダは移動可能な基
板ステージ上に載置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、半導体デバイ
スや液晶表示素子の製造に使用される露光装置において
は、一定の厚さの感光基板が使用されていたが、近年で
は、厚さの異なる感光基板が使用されるようになってき
ている。液晶表示素子の製造に使用される感光基板（ガ
ラスプレート）としては、例えば、１．１ｍｍや０．７
ｍｍの厚さの感光基板が使われている。厚さの異なる感
光基板を同一の露光装置で処理する場合、基板の厚さの
違いによって種々の問題点がでてくる。例えば、プリア
ライメントに際して、位置決め用のピンを、厚さの大き
な感光基板と同様の速度で厚さの小さな感光基板に衝突
させると、その衝撃の大きさで衝突部分が破損する可能
性がある。一方、位置決めピンを、厚さの小さな感光基
板に適した速度で厚さの大きな感光基板に衝突させる
と、衝撃が小さすぎて感光基板が十分に移動しない可能
性がある。また、感光基板を基板ホルダに固定する際
に、厚さの大きな感光基板と同様の真空厚で厚さの小さ
な感光基板を真空吸着すると、過大な吸引力により当該
感光基板が歪んでしまう可能性がある。一方、厚さの小
さな感光基板に適した真空厚で厚さの大きな感光基板を
真空吸着すると、過小な吸引力により当該感光基板が十
分に固定されないことがある。

【０００４】本発明は、上記のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、厚さの異なる感光基板を良好に扱うこ
とのできる露光方法を提供することを目的とする。

【０００５】また、本発明は、厚さの異なる感光基板を
良好に扱うことのできる露光装置を提供することを他の
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の露光方法においては、感光基板（１２）の
厚さに応じた動作モードを設定し、設定された動作モー
ドに従って露光に関する所定の作業の制御量を求める。
そして、このように求められた制御量に従って当該作業
を実行する。

【０００７】上記のような露光方法において、感光基板
（１２）をステージ手段（４０，４２，４４）上におい
て機械的にアライメントするに際し、感光基板（１２）
の厚さに応じて当該感光基板（１２）にかかる物理的な
力を制御する。例えば、アライメント用のピン（４６）
を感光基板（１２）に対して所定の速度で衝突させて当
該感光基板（１２）のアライメントを行う場合には、感
光基板（１２）の厚さに応じて当該ピン（４６）の駆動
速度を制御する。

【０００８】また、感光基板（１２）をステージ手段
（４０，４２，４４）上に所定圧力で真空吸着するに際
し、感光基板（１２）の厚さに応じて吸着圧力を制御す
る。また、露光用の光の光軸方向における感光基板（１
２）の位置調整のために、ステージ手段（４０，４２，
４４）を当該光軸方向に移動させるに際し、感光基板
（１２）の厚さに応じてステージ手段（４０，４２，４
４）の光軸方向の移動距離を制御する。

【０００９】本発明の露光装置は、感光基板（１２）を
載置して移動可能なステージ手段（４０，４２，４４）
と、感光基板（１２）の厚さに応じた動作モードを設定
する動作モード設定手段（６４）と、動作モード設定手
段（６４）によって設定された動作モードに基づいて、
露光に関する所定の作業の制御量を算出する演算手段
（５７）と、演算手段（５７）によって算出された制御
量に応じて上記所定の作業を実行する制御手段（５６）
とを備えている。

【００１０】

【作用及び効果】以上のように、本発明においては、ス
テージ手段（４０，４２，４４）上に載置された感光基
板（１２）の厚さに応じて露光作業の動作モードを設定
しているため、厚さの異なる感光基板（１２）を良好に
処理することができる。すなわち、例えば、プリアライ
メントに際して感光基板（１２）に当接する位置決め用
のピン（４６）を、厚さの大きな感光基板（１２）に対
しては高速で駆動し、厚さの小さな感光基板（１２）に
対しては低速で駆動する。これにより、厚さの小さな感
光基板（１２）がアライメント用のピントからの衝撃に
よって破損することもない。一方、厚さの大きな感光基
板（１２）については、十分な力で移動させることがで
きる。

【００１１】また、感光基板（１２）をステージ手段
（４０，４２，４４）に固定する際に、厚さの大きな感
光基板（１２）に対しては、大きな圧力で真空吸着する
とともに、厚さの小さな感光基板（１２）に対しては、
小さな圧力で真空吸着する。これにより、厚さの小さな
感光基板（１２）が過大な吸引力によって歪むことがな
くなる。一方、厚さの大きな感光基板（１２）について
は、十分な圧力でステージ手段（４０，４２，４４）に
固定することができる。

【００１２】更に、露光用の光の光軸方向にステージ手
段（４０，４２，４４）を移動させるオートフォーカス
動作の際に、感光基板（１２）の厚さに応じてその移動
量を制御すれば、良好な結像状態を得ることが可能とな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、レチク
ル１０上に形成されたパターンの像をフォトレジストが
塗布されたガラスプレート１２上に転写する液晶表示デ
バイス製造用の投影露光装置に本発明を適用したもので
ある。

【００１４】

【実施例】図１は、本実施例にかかる投影露光装置の概
略構成を示す。この露光装置は、露光用の光を射出する
照明光学系１４と、レチクル１０の位置を計測するレチ
クルアライメント系１６ａ，１６ｂと、レチクル交換機
構１８と、正立等倍実結像光学系の投影レンズ２０と、
矩形形状のガラスプレート１２を紙面の上下方向（Ｚ方
向）及び紙面に垂直な面内（ＸＹ面内）で移動可能に保
持したプレートステージ２２と、プレートステージ２２
を駆動する駆動系２４とを備えている。プレートステー
ジ２２は、後述するようにプレートホルダ４０，Ｚレベ
リングステージ４２及びＸＹステージ４４とから構成さ
れている。また、プレートステージ２２上には、レーザ
干渉計２６からのレーザ光を反射する移動鏡２８が固定
されている。レーザ干渉計２６は、移動鏡２８からの反
射光に基づいて、プレートステージ２２のＸ方向の位置
を計測するようになっている。なお、図示は省略する
が、実際にはＹ方向の位置を計測するレーザ干渉計及び
移動鏡も設けられている。

【００１５】照明光学系１４は、露光光を射出する光源
の他に、露光光の照度の均一化等の処理を行うフライア
イレンズ等の複数の光学素子から構成されている。ま
た、レチクル交換機構１８は、４枚のレチクルを収容
し、これらのレチクルを順次照明位置に配置するように
なっている。そして、４枚のレチクルを用いてガラスプ
レート１２上の異なる露光領域を順次露光し、４つのパ
ターンを継ぎ合わせてガラスプレート１２全面の露光を
行うようになっている。

【００１６】投影レンズ２０の側部には、ガラスプレー
ト１２に形成されたアライメントマーク（図示せず）を
観察するプレート顕微鏡３０ａ，３０ｂが配置されてい
る。各顕微鏡３０ａ，３０ｂからは、スリット状の光３
２ａ,３２ｂが射出され、当該光をガラスプレート１２
上のアライメントマークで走査する。そして、この走査
によってアライメントマークから発生する散乱光又は回
折光を対応するプレート顕微鏡３０ａ，３０ｂで観察す
ることによって、ガラスプレート１２の位置（座標）を
計測する。その後、干渉計２６の検出信号（出力信号）
に基づき、駆動系２４を介してプレートステージ２２を
駆動することによって、ガラスプレート１２のアライメ
ントを行うようになっている。

【００１７】図２は、プレートステージ２２周辺の詳細
な構成を示す。プレートステージ２２は、上述したよう
に、プレートホルダ４０、Ｚレベリングステージ４２及
びＸＹステージ４４とから構成されている。ガラスプレ
ート１２は、プレートホルダ４０上に載置され、当該プ
レートホルダ４０はＺレベリングステージ４２上に載置
されている。また、Ｚレベリングステージ４２はＸＹス
テージ４４上に載置されている。プレートホルダ４０
は、真空吸着によってガラスプレート１２を保持するも
のであり、上面に複数のバキュームパッド５０が設けら
れている。バキュームパッド５０は、配管５２を介して
バキューム制御部５４に接続されており、当該バキュー
ム制御部５４において吸引圧力を制御できるようになっ
ている。吸引力の制御は、例えば、配管５２の途中に電
磁弁を接続し、当該電磁弁への電気信号によって実現す
ることができる。

【００１８】プレートホルダ４０上にはプリアライメン
トユニット４６が配置され、図示しないアライメントピ
ンによってガラスプレート１２のプリアライメントを機
械的に行うようになっている。また、アライメントピン
（図示せず）をガラスプレート１２に物理的に衝突させ
ることにより、当該ガラスプレート１２を位置規制部材
に対して押し付けて、ＸＹ方向の位置決めを行う。

【００１９】Ｚレベリングステージ４２は、ステージ駆
動系２４によって露光光の光軸方向（Ｚ軸方向）とレベ
リング方向に移動可能に構成されている。また、ＸＹス
テージ４４は、ステージ駆動系２４によって紙面に垂直
な面内（ＸＹ平面内）で移動可能に構成されている。

【００２０】上述したステージ駆動系２４、バキューム
制御部５４及びアライメントピン駆動系４８は、制御部
５６によってコントロールされる。すなわち、制御部５
６は、作業モードの設定をする判定部６４からの信号に
基づき、演算処理部５７及び入力装置５８からのデータ
を用いてステージ駆動系２４、バキューム制御部５４及
びアライメントピン駆動系４８への制御信号を生成す
る。判定部６４は、露光装置の性能に関するデータを記
憶した装置メモリ６０と、ガラスプレート１２の厚さに
関する情報を記憶した搬送系メモリ６２とから入力され
る情報に基づいて、マニュアル設定モードと自動設定モ
ードとの選択（判定）を行う。

【００２１】次に、上記のような実施例の動作について
図３のフローチャート及び図４を参照して説明する。ガ
ラスプレート１２をプレートホルダ４０上にロードする
に先立ち、まず、搬送系メモリ６２の露光データファイ
ル（図４）より次に処理されるガラスプレート１２の厚
さに関する情報（プレート情報）が判定部６４（メイン
ソフト）に入力される。これと同時に、装置メモリ６０
の装置設定ファイル（図４）からは、当該露光装置が対
応可能なガラスプレート１２の厚さに関する情報（プレ
ート厚切替可否データ）が判定部６４（メインソフト）
に入力される。判定部６４は、当該露光装置が次に処理
されるガラスプレート１２の厚さに対応できない場合に
は、マニュアルモードを選択し、対応している場合には
ガラスプレート１２の厚さに応じた自動モードを選択
し、選択されたモードに対応する信号（動作モード通
知）を制御部５６に供給する。

【００２２】判定部６４からの自動モードに対応する信
号（コマンド）は、制御部５６を介して演算処理部５７
（ハードウエア）に入力される。演算処理部５７（ハー
ドウエア）では、作業モード（ガラスプレート１２の厚
さ）に従い、ステージ駆動系２４、バキューム制御部５
４及びアライメントピン駆動系４８に対する制御値を算
出する。一方、判定部６４からマニュアルモードに対応
する信号（コマンド）が入力されると、制御部５６は所
定の警告を発する。そして、オペレータが入力装置５８
から必要なデータとして、ステージ駆動系２４、バキュ
ーム制御部５４及びアライメントピン駆動系４８に対す
る制御値を制御部５４に入力する。

【００２３】自動モード及びマニュアルモードの何れの
場合にも、処理されるべきガラスプレート１２が厚い場
合（例えば、プレート厚１．１ｍｍの場合）には、アラ
イメントピン駆動系４８によるアライメントピン（図示
せず）の移動速度を速くし、薄い場合（例えば、プレー
ト厚０．７ｍｍの場合）には、アライメントピンの移動
速度を遅くする。これにより、厚さの小さなガラスプレ
ートがアライメントピンによる衝撃によって破損するこ
ともなく、また、厚さの大きなガラスプレートも十分な
衝撃力で移動（位置合わせ）させることができる。

【００２４】また、処理されるべきガラスプレート１２
が厚い場合には、バキューム制御部５４による当該ガラ
スプレート１２の吸引圧力を高くし、薄い場合には吸引
圧力を低くする。これにより、厚さの小さなガラスプレ
ート１２が過大な吸引圧によって歪むこともなく、ま
た、厚さの大きなガラスプレート１２が十分な圧力でプ
レートホルダ４０に吸着固定される。

【００２５】また、不図示のオートフォーカス装置を用
いて、ガラスプレート１２のＺ方向の位置決めを行う際
に、当該ガラスプレート１２の厚さに応じてＺレベリン
グステージ４２の移動量や移動方向を決定することによ
り、オートフォーカス動作にかかる時間を短縮すること
ができる。

【００２６】上記のように、本実施例によれば、ガラス
プレート１２の厚さが変わっても、殆どのケースで自動
的に動作モードを設定できるため、生産効率の向上が見
込める。

【００２７】演算処理部５７（ハードウエア）によって
各制御値が算出されると、制御部５６は算出された制御
値に対応した制御信号をステージ駆動系２４、バキュー
ム制御部５４及びアライメントピン駆動系４８に対して
供給する。アライメント駆動系４８は、ガラスプレート
１２のプリアライメントを行うために、アライメントピ
ン（図示せず）を制御部５７からの制御信号に対応した
速度でガラスプレート１２の側面に衝突させ、当該ガラ
スプレート１２を位置規制部材に押し付けて機械的な位
置決めを行う。プリアライメントが完了した後は、バキ
ューム制御部５４が、制御部５７からの制御信号に対応
した圧力でガラスプレート１２をプレートホルダ４０に
真空吸着する。その後、オートフォーカス動作を行う場
合には、ステージ駆動系２４が、制御部５７からの制御
信号に基づき、Ｚレベリングステージ４２をＺ軸方向に
駆動すればよい。

【００２８】上記のようなガラスプレート１２のプリア
ライメント、真空吸着及び周辺露光の各作業において、
エラーが発生した場合には、例えば、オペレータが制御
値を設定し直して再び上記各作業を行う。

【００２９】ガラスプレート１２がプレートホルダ４０
上に真空吸着された後は、ＸＹステージ４４を駆動系２
４によって駆動することにより、各プレート顕微鏡３０
ａ，３０ｂの計測範囲内にガラスプレート１２のアライ
メントマーク（図示せず）をそれぞれ合わせ込む。次
に、各プレート顕微鏡３０ａ，３０ｂからスリット状の
光３２ａ，３２ｂをガラスプレート１２に対して投射す
るとともに、ＸＹステージ４４を駆動系２４によって微
少距離だけ駆動することにより、当該スリット状の光３
２ａ，３２ｂを各アライメントマークで走査する。各プ
レート顕微鏡３０ａ，３０ｂでは、上記のような走査に
よって各アライメントマークから発生する回折光（又は
散乱光）を観察することによって、これらアライメント
マークの位置を検出し、ガラスプレート１２の位置（座
標）を求める。そして、求められたガラスプレート１２
の位置に基づいて当該ガラスプレート１２のアライメン
トを行った後、マスク１０に形成されたパターンの像を
当該ガラスプレート１２上に投影露光する。

【００３０】なお、投影光学系２０に対してレチクル１
０とガラスプレート１２とを同期して走査する、いわゆ
る走査型露光装置にも本発明を適用できることはいうま
でもない。

【００３１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
の構成を示す構成図（正面図）である。

【図２】図２は、図１に示す実施例の要部であるプレー
トステージ周辺の構成を示す説明図（断面図＋ブロック
図）である。

【図３】図３は、実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【図４】図４は、実施例の動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１０・・・レチクル１２・・・ガラスプレート２２・・・プレートステージ２４・・・ステージ駆動系４０・・・プレートホルダ４２・・・Ｚレベリングステージ４４・・・ＸＹステージ４６・・・プリアライメントユニット４８・・・アライメントピン駆動系５０・・・バキュームパッド５４・・・バキューム制御部５６・・・制御部５７・・・演算処理部５８・・・入力装置６０・・・装置メモリ６２・・・搬送系メモリ６４・・・判定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定パターンが形成されたマスクに対して
露光用の光を照射し、ステージ手段上に保持された感光
基板上に前記マスクのパターンを転写露光する露光方法
において、前記感光基板の厚さに応じた動作モードを設定する工程
と；前記設定された動作モードに従って、前記露光に関
する所定の作業の制御量を求める工程と；前記求められ
た制御量に従って前記作業を実行する工程とを含むこと
を特徴とする露光方法。
【請求項２】前記作業は、前記感光基板を前記ステージ
手段上において機械的にアライメントする工程を含み、前記制御量は、前記感光基板のアライメントの際に当該
感光基板にかかる物理的な力の制御量であることを特徴
とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記感光基板の機械的アライメントは、ア
ライメント用のピンを前記感光基板に対して所定の速度
で衝突させることによって行われ、前記制御量は、前記アライメント用のピンの移動速度の
制御量であることを特徴とする請求項２に記載の露光方
法。
【請求項４】前記作業は、前記感光基板を前記ステージ
手段上に所定圧力で真空吸着する工程を含み、前記制御量は、前記真空吸着の吸着圧力の制御量である
ことを特徴とする請求項１,２又は３に記載の露光方
法。
【請求項５】前記作業は、前記露光用の光の光軸方向に
おける前記感光基板の位置調整のために、前記ステージ
手段を当該光軸方向に移動させる工程を含み、前記制御量は、前記ステージ手段の前記光軸方向の移動
距離の制御量であることを特徴とする請求項１，２,３
又は４に記載の露光方法。
【請求項６】マスクに形成されたパターンを感光基板上
に転写露光する露光装置において、前記感光基板を載置して移動可能なステージ手段と；前
記感光基板の厚さに応じた動作モードを設定する動作モ
ード設定手段と；前記動作モード設定手段によって設定
された動作モードに基づいて、前記露光に関する所定の
作業の制御量を算出する演算手段と；前記演算手段によ
って算出された制御量に応じて前記作業を実行する制御
手段とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項７】前記ステージ手段上において前記感光基板
に当接する位置決め部材と、前記位置決め部材を前記感
光基板に所定速度で衝突させて当該感光基板の位置決め
を行う駆動手段とを更に備え、前記演算手段は、前記制御量として、前記駆動手段によ
る前記位置決め部材の移動速度を求めることを特徴とす
る請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】前記感光基板を前記ステージ手段上に所定
圧力で真空吸着する吸着手段を更に備え、前記演算手段は、前記制御量として、前記吸着手段によ
る真空吸着の圧力を求めることを特徴とする請求項６又
は７に記載の露光装置。
【請求項９】前記露光用の光の光軸方向に前記基板保持
部材を移動させる駆動手段を更に備え、前記演算手段は、前記駆動手段による前記ステージ手段
の前記光軸方向の移動距離の制御量を算出することを特
徴とする請求項６，７又は８に記載の露光装置。