JPH11218941A - ステージ装置およびこれを用いた露光装置 - Google Patents

ステージ装置およびこれを用いた露光装置

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JPH11218941A
JPH11218941A JP10038029A JP3802998A JPH11218941A JP H11218941 A JPH11218941 A JP H11218941A JP 10038029 A JP10038029 A JP 10038029A JP 3802998 A JP3802998 A JP 3802998A JP H11218941 A JPH11218941 A JP H11218941A
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JP
Japan
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stage
axis
detecting means
optical
holding plate
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JP10038029A
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English (en)
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Yasuaki Ito
靖明 伊藤
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークステージの高さ位置を検出するオプテ
ィカルエンコーダの計測エラーを防ぐ。 【解決手段】 ガラス基板を保持するプレートチャック
10の高さ位置とチルトは、3個のリニアモータ14に
よって制御される。各リニアモータ14の近傍には、セ
ンサ部15aとスケール部15bからなるオプティカル
エンコーダ15が配設され、それぞれプレートチャック
10の高さ位置を計測する。3個の計測値に基づいて各
オプティカルエンコーダ15のスケール部15bのロー
リング量とピッチング量を算出し、これらが所定のしき
い値を超えたときに警告を発するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル等を製
造するための露光装置等においてガラス基板等を保持す
るステージ装置およびこれを用いた露光装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル等を製造するための露光装置
のステージ装置は、ガラス基板等のワークを保持する保
持盤をワーク保持面に対して垂直な方向(Z軸方向)に
駆動して露光光学系に対する焦点合わせ等を行なうZ軸
駆動機構と、保持盤のZ軸方向の位置を検出して前記Z
軸駆動機構を制御(Z軸サーボ制御)するためのオプテ
ィカルエンコーダ等を備えている。
【0003】ところが、このようなワークステージがガ
ラス基板等を受け取るとき、あるいはワークステージか
らガラス基板を回収する際には、上記のZ軸サーボ制御
系に外乱が生じ、オプティカルエンコーダ等による位置
計測に大きな誤差(エンコーダエラー)を発生して、制
御の信頼性が損われる。そこで従来は、オプティカルエ
ンコーダのアナログ出力であるリサージュ波形の振幅を
検出する電子回路等を設けて、これによってオプティカ
ルエンコーダの可動範囲を監視することで、計測エラー
の発生を未然に防ぐのが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、オプティカルエンコー
ダの出力波形からその可動範囲を監視するための電子回
路等を付加しただけでは、計測エラーの原因を特定でき
ず、また、計測エラー検出用の電子回路を設けることに
よって装置コストが上昇する等の不都合があった。
【0005】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、ワークステージ等の
保持盤の高さ位置を光学的に検出するためのオプティカ
ルエンコーダ等の姿勢変化を簡単かつ高精度で検出し
て、計測エラーの発生を防ぎ、ワークの位置制御の信頼
性を大幅に向上できる安価で高性能なステージ装置およ
びこれを用いた露光装置を提供することを目的とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のステージ装置は、ワーク保持面を有する保
持板と、該保持板を所定の高さに支持する支持手段と、
前記ワーク保持面に沿って互いに離間した3点において
それぞれ前記保持板の高さ位置を計測する3個の光学的
位置検出手段と、該3個の光学的位置検出手段のそれぞ
れの出力に基づいて各光学的位置検出手段の姿勢変化を
算出する演算手段を有することを特徴とする。
【0007】演算手段の出力が予め設定されたレベルを
超えたときに警告を発生する警告手段が設けられている
とよい。
【0008】
【作用】ワーク保持面に対するワークの受け渡し行程等
において保持板に振動等の外乱が生じると、光学的位置
検出手段の姿勢が著しく変化して計測エラーを発生し、
保持板の高さ位置を制御する位置制御系の信頼性が損わ
れる。そこで、保持板の高さ位置をワーク保持面に沿っ
て互いに離間した3点においてそれぞれ光学的位置検出
手段によって計測し、3個の計測値から各光学的位置検
出手段の姿勢変化すなわち、ローリング量やピッチング
量を算出して、予め設定されたレベルを超えたら警告を
発して計測エラーの発生を未然に防ぐシステムを設け
る。
【0009】これによって、保持板の高さ位置を制御す
る位置制御系の信頼性を改善し、焦点ぼけ等のない極め
て高精度な露光を行なうことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0011】図1は一実施の形態による露光装置を示
す。これは、ワーク(プレート)である液晶パネル用の
ガラス基板Wにマスクパターンを焼き付けるための装置
であって、まず図示しない搬送系からガラス基板Wを保
持板であるプレートチャック10のワーク保持面上に受
け取り、プレートチャック10をステージ装置であるワ
ークステージ11のZ軸駆動機構によってチルトさせて
露光光学系21に対する焦点合わせを行なう。次いで、
マスクMを保持するマスクステージ30と、プレートチ
ャック10を保持するワークステージ11をそれぞれ、
リニアモータ41,42によって同期的に走査させ、光
源光学系20から発生される露光光によってマスクMの
パターンをガラス基板Wに転写する。
【0012】ワークステージ11とリニアモータ42を
支持する本体定盤1は、除振台2を介して床面に支持さ
れ、また、マスクステージ30とリニアモータ41は、
本体定盤1上に立設されたやぐら3上のマスクステージ
定盤4に支持されている。
【0013】図2はワークステージ11を示す模式断面
図である。ワークステージ11は、走査方向の駆動装置
であるリニアモータ42の可動部と一体的に設けられた
支持手段であるZ軸ガイド11aと、これに対して相対
的に上下動自在であるZ軸スライダ11bによって構成
される。Z軸ガイド11aは、円筒状の静圧案内面12
aを有する円筒部12と、これを支持する支持部13
と、該支持部13に立設された3個のリニアモータ固定
部14aおよび光学的位置検出手段であるオプティカル
エンコーダ15のセンサ部15a等を有する。他方、Z
軸スライダ11bは、各リニアモータ固定部14aに対
向してリニアモータ14を構成する3組のリニアモータ
可動部14bと、各オプティカルエンコーダ15のセン
サ部15aに対向するスケール部15bとを懸下する天
板16と、該天板16上に支持された静圧軸受17を有
し、ガラス基板Wを保持するプレートチャック10は静
圧軸受17と一体である。すなわち、3個のリニアモー
タ14によって構成されるZ軸駆動機構によって、天板
16と静圧軸受17とプレートチャック10からなるZ
軸スライダ11bが上下動するように構成されている。
【0014】リニアモータ14とオプティカルエンコー
ダ15は、Z軸スライダ11bの中心軸Z0 のまわりに
所定の間隔で3個ずつ配設されており、Z軸スライダ1
1b全体の自重は、天板16と各リニアモータ固定部1
4aの上端の間に配設された3個の自重補償用のベロフ
ラム18によって支えられており、走査方向駆動用のリ
ニアモータ42が駆動されると、Z軸ガイド11aとZ
軸スライダ11bが一体となって走査方向に移動する。
【0015】Z軸ガイド11aとZ軸スライダ11bの
間は、静圧軸受17の静圧ギャップによって非接触に保
たれており、各リニアモータ14の駆動量を制御するこ
とで、プレートチャック10のZ軸方向の位置(高さ位
置)とチルト(姿勢)が制御される。また、各リニアモ
ータ14の駆動量は、各オプティカルエンコーダ15の
位置情報によってモニタされ、Z軸サーボ制御(位置制
御)が行なわれる。
【0016】このような、Z軸サーボ系に対して外乱が
加えられるのは、ガラス基板Wの受け取り時と回収時お
よび露光中に走査するワークステージ11の加速・減速
時である。特にガラス基板Wの回収時は、ガラス基板W
がプレートチャック10と真空吸着された状態で露光さ
れた後であるため、真空状態が残っている可能性があ
る。この場合は、ガラス基板Wの引き剥がし時にプレー
トチャック10に力が発生し、Z軸サーボ系にとって外
乱となり姿勢変化を招く。そこで、ワークステージ11
のZ軸座標(各オプティカルエンコーダ15の読み値)
z1,z2,z3を用いてプレートチャック10の姿勢
変化を計算する演算手段を設けて、各オプティカルエン
コーダ15についてピッチング量α、ローリング量βを
算出すれば、外乱による姿勢変化がオプティカルエンコ
ーダ15の動作保証に及ぼす影響について明らかにな
る。
【0017】詳しく説明すると、図3の(a)に示すよ
うに、まず、ステージ中心Z0 を通る上下方向(高さ方
向)をZ軸、3個のオプティカルエンコーダ15のうち
の一つのスケール部15b(スケールS1)とステージ
中心Z0 を通る軸をY軸、Y軸とZ軸に直交する軸をX
軸と定める。
【0018】
【数1】 ここで、法線ベクトルの変化はスケールS1の変化量で
あるから、図3の(b)に示すように、X軸まわりの変
化量α(ピッチング量)、Y軸まわりの変化量β(ロー
リング量)はそれぞれ角度で α=tan-1(dy/dz) β=tan-1(dx/dz) と求めることができる。ヨーイング量は円筒型の静圧ガ
イドであるから、原理的に発生しない。
【0019】上記は、一軸についての算出例であるが、
X軸およびY軸を別のオプティカルエンコーダ15のス
ケール部15b(スケールS2,スケールS3)から設
定することにより、各オプティカルエンコーダ15につ
いてピッチング量α、ローリング量βを同様に算出でき
る。
【0020】オプティカルエンコーダの測定可能範囲に
対して小さめにα、βのしきい値を設定することによ
り、測定可能範囲内にあるエンコーダ読み値の信頼性を
強化できる。測定可能範囲を超えた場合は、外乱により
姿勢が著しく変化したと判別する。しきい値レベルを超
えたときに警告を発生して外部に知らせる警告手段を設
けておくことで、誤計測に至る可能性を事前に知ること
ができる。このようにして、ステージの姿勢を変化させ
る要因を早期に排除することで、確実な計測が保証され
る。また、万一エンコーダエラーが発生した場合でも、
どのような状態で発生したかがわかるので原因の解明が
容易である。
【0021】一変形例として、オプティカルエンコーダ
15の読み値z1,z2,z3から各オプティカルエン
コーダ15のスケール部15b(スケールS1,スケー
ルS2,スケールS3)の姿勢の変化を検出する替わり
に、ステージ全体の走査方向(X軸まわり)に対する変
化量α(ピッチング量)、Y軸まわりの変化量β(ロー
リング量)をそれぞれ以下のように算出してもよい。
【0022】 α=tan-1((z1−(z2+z3)/2)sp1) β=tan-1((z2−z3)/sp2) ここで、sp1:スケールS1よりスケールS2とスケ
ールS3を結ぶ直線までの距離 sp2:スケールS2とスケールS3の距離 上記の値を用いて外乱による姿勢変化をモニタし、エン
コーダエラーの発生を検知できる。
【0023】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0024】ワークステージの高さ位置を検出するため
のオプティカルエンコーダ等の姿勢変化を、簡単かつ高
精度なシステムによって検出し、計測エラーの発生を未
然に防ぐことができる。これによって、ワークの高さ位
置を制御する位置制御系の信頼性を向上させ、焦点ぼけ
等のない極めて高精度な露光を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態による露光装置を説明する図であ
る。
【図2】図1の装置のワークステージを示す模式断面図
である。
【図3】エンコーダエラーを算出する方法を説明する図
である。
【符号の説明】
1 本体定盤 2 除振台 4 マスクステージ定盤 10 プレートチャック 11 ワークステージ 11a Z軸ガイド 11b Z軸スライダ 12 円筒部 14,41,42 リニアモータ 15 オプティカルエンコーダ 15a センサ部 15b スケール部 16 天板 17 静圧軸受 18 ベロフラム 20 光源光学系 21 露光光学系 30 マスクステージ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワーク保持面を有する保持板と、該保持
    板を所定の高さに支持する支持手段と、前記ワーク保持
    面に沿って互いに離間した3点においてそれぞれ前記保
    持板の高さ位置を計測する3個の光学的位置検出手段
    と、該3個の光学的位置検出手段のそれぞれの出力に基
    づいて各光学的位置検出手段の姿勢変化を算出する演算
    手段を有するステージ装置。
  2. 【請求項2】 演算手段の出力が予め設定されたレベル
    を超えたときに警告を発生する警告手段が設けられてい
    ることを特徴とする請求項1記載のステージ装置。
  3. 【請求項3】 各光学的位置検出手段の近傍に保持板の
    高さ位置を制御するリニアモータが配設されていること
    を特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。
  4. 【請求項4】 保持板を高さ方向に案内する静圧軸受が
    設けられていることを特徴とする請求項1ないし3いず
    れか1項記載のステージ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4いずれか1項記載のス
    テージ装置と、これに保持されたワークを露光する露光
    光学系を有する露光装置。
JP10038029A 1998-02-04 1998-02-04 ステージ装置およびこれを用いた露光装置 Pending JPH11218941A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1526408A1 (en) * 2003-10-22 2005-04-27 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method, and measurement systems
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