JPS61278142A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の分野］ 本発明は、被露光体に原板上のパターン像、例えば半導
体回路を焼付ける露光装置に関し、特に大画面を分割焼
きする分割走査（ステップアンドスキャン）形として好
適な露光装置に関する。

［従来の技術の説明］ ミラープロジェクション方式の半導体焼付装置において
は、マスクと基板（またはウェハ）をキャリッジ上に乗
せこれを露光面上にスキャン移動させることにより画面
全体を露光している。

しかし、最近の傾向として、デツプコストの低減を目的
としたウェハの大口径化や液晶ＴＶ用等の大型の液晶表
示板の製造のため、画面が大型化してくると、露光範囲
を大きくし、かつスキャン艮を伸ばさなければならない
ことにより装置が大型化してくるという問題があった。

この対策として、画面を分割してスキャン焼きを複数回
に分けて行なうステップアンドスキャン焼方式が考えら
れている。そして、このステップアンドスキャン焼きを
より高速かつ高精度に行なうために、該キャリッジにマ
スクステージや基板ステージ等の移動ステージ（Ｘ、Ｙ
、θステージ）を搭載することが考えられている。

ところが、キャリッジに移動ステージを搭載してみると
、案に相違して転写パターンの位置ずれが生じ、却って
焼付は精度が低下するという不都合があった。

これは下記の理由による。すなわち、移動ステージは、
マスクまたは基板の絶対位置合せ、マスクと基板との相
対位置合せ、さらには基板のステップ送り等を行なうた
めのものであり、比較的移動自在に構成されている。ま
た、この移動ステージは例えば基板ステージの場合で４
０ｋＱ程度と重い。従って、露光の際、キャリッジを走
査させるとこのキャリッジに搭載されている移動ステー
ジはその慣性のためキャリッジの加速に追随できずにキ
ャリッジとの相対位置がシフトしてしまう。

これによりマスクと基板との走査方向の相対位置ずれが
生じ、焼付は精度が低下する。

そこで、本発明者等は、上記キャリッジを走査する際該
キセリッジに搭載されているステージのキャリッジに対
する少なくとも走査方向の移動（シフト）を禁止するロ
ック部材を設けた投影露光装置を先に提案し、出願した
く特願昭６０−９０８９４号）。しかし、この先願の装
置においても僅かではあるがシフトが生じるという不都
合があった。

発明者の知見によると、これは、ステージをロックする
際、ステージがロック部材に引張られて僅かに移動する
ためである。

［発明の目的１ 本発明の目的は、前述の問題点に鑑み、キレリッジ上に
移動ステージを搭載したステップアンドスキャン形の投
影露光装置において、焼付は精度の向上を図ることにあ
る。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１および２図は、本発明の一実施例に係るステップア
ンドスキャン方式のミラープロジェクション露光装置の
構成を示す正面図および側面から見た模式図である。図
において、ｌ　（１ａ、　１ｂ、　Ｉｃ。

Ｉｄ）は焼付パターンが形成されているフォトマスク、
２はマスク１を搭載してＸ、Ｙ、θ方向に移動可能なマ
スクステージである。３は液晶表示板を製造するために
その表面に多数の画素とこれらの画素のオン・オフを制
御するためのスイッチングトランジスタが通常のフォト
リソグラフィの手順で形成されるガラス基板で、対角線
の長さが１４インチ程度の方形である。４は基板３を保
持してＸ、Ｙ、θ方向に移動可能な基板ステージで、４
つの位置へステップ移動することにより基板３の４分割
露光を可能にしている。５は台形ミラー、凹面鏡および
凸面鏡の組み合せからなる周知のミラー投影系で、マス
クステージ２によって所定位置にアライメントされたマ
スク１のパターン像を基板３上へ等倍投影する。６はマ
スクステージ２と基板ステージ４を一定の関係で保持す
るキャリッジ（ホルダ）である。

第１図中、７は不図示の光源からの特定の波長の光で露
光位置にあるマスク１を照明する照明光学系で、マスク
上のパターンを介して基板３上の感光層を露光すること
により、マスク上のパターンを基板３に転写可能とする
ためのものである。

なお、投影系５の光軸は照明系７の光軸と一致させであ
る。８はＹ方向（紙面に垂直な方向）に設けられた２つ
のガイドレール９に沿って移動可能なリニアエアベアリ
ング（ＬＡＮ）で、一方はＸ方向（紙面の左右方向）、
ｚ方向（紙面の上下方向）拘束タイプ、他方はＺ方向拘
束タイプである。

キャリッジ６はＬＡＮ８に支持されることによりマスク
ステージ２上のマスク１と基板ステージ４上の基板３と
をＹ方向′に一体的に移送可能としている。このキャリ
ッジ６の一回の移動で基板３は各マスクごとに１／４ず
つ露光される。

１１はマスク搬送装置で、複数のマスクがセットされて
おり、ホルダ６の移送によって基板３が分割露光される
ごとに所望のマスクをマスクステージ２に移送する。１
２は投影系５のピント面と基板３の表面との間隔を検出
するためのギャップセンサ、１３は投影系５、照明系６
およびガイドレール８を一定の関係で取付けるための基
台である。

第２図中、２１．２２は本発明の特徴とするシフトロッ
ク機構で、マスクステージ２をロックするためのシフト
ロック機構２１は、バキュームパッド２３と該パッド２
３を基板ステージ４に接続するための板ばね２５等で構
成されている。２７は板ばね２５をバキュームパッド２
３およびマスクステージ２に固定するためのボルトであ
る。基板ステージ４側のシフトロック閤構２２も構成は
シフトロック機構２１と同様であり、ここでは共通部材
には同一の符号を付して説明は省略する。

バキュームバッド２３には、下面に凹部２９および該凹
部２９に真空または加圧空気を供給するための通路３１
が設けてあり、該通路３１には配管３３を介して給排気
切換バルブ例えば電磁弁３５（または３６）が接続され
ている。また、Ｎ磁片３５．３６には、図示しない真空
源および加圧空気源が接続されている。

４１はマスク１と基板３との相対位＠関係を投影系５を
介して検出するＴＴＭ　（Ｔｈｒｏｕｇｈ　　ＴｈｅＭ
ｉｒｒｏｒ）アライメント検出系、４３はマスク１を基
準位置に合せるためのマスクアライメント検出系である
。ＴＴＭアライメント検出系４１は紙面の奥行き方向に
２系列が設けられており、マスク１と基板３とのθ誤差
やステージ２，４のヨーイングをより容易かつ高精度に
検出することができるようになっている。４５はレーザ
干渉計、４７は基板ステージ４上に固定されたミラー（
Ｌ型スコヤ）で、これらのレーザ干渉計４５とミラー４
７とは基板ステージ４の位置を測定するための精密測長
系を構成している。この精密測長系は、ここではＹ方向
（紙面左右方向）の位置測定用のものだけが現わされて
いるが、Ｘ方向（紙面垂直方向）にも同様の測長系が配
設されている。

４９はマイクロプロセッサ等からなる中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）で、所定の動作シーケンスに従って電磁弁３５．
３６の間開または切換を行なったり、検出系４１．４３
およびレーザ干渉計４５から構成される装置情報を取込
んで、この情報を基にステージ２．４を駆動する等、こ
の露光装置全体の動作を制御する。

５１、５３は検出系４１．４３の光路を折曲げるための
ミラーである。

上述のシフトロック機構２１（または２２）は、ＣＰ　
Ｕ　４９が電磁弁３５（または３６）を開閉または切換
することにより以下のように制御される。

すなわち、マスク１（または基板３）の７５１８２１〜
時は、＠磁片３５（または３Ｇ）により配管３３を加圧
空気側に接続する。これにより、バキュームバッド２３
の凹部２９に配管３３および通路３１を介して加圧空気
が供給（給気）され、この加圧空気が凹部２９からパッ
ド２３下面に噴出してここにエアベアリングが形成され
、パッド２３は移動自在となってマスクステージ２（ま
たは基板ステージ４）の移動の支障とはならない。一方
、走査露光時は、電磁弁３５．３６により配管３３．３
３を真空側に接続する。これにより、バキュームパッド
２３．２３の四部２９、２９が配管３３．３３および通
路３１．３１を介して減圧され、パッド２３．２３はボ
ルダ６のステージスライド面Ｇａ、　６ｂに密着する。

これにより、パッド２３゜２３はホルダ６に固定され、
このパッド２３．２３に接続されているステージ２およ
び４の移動（シフト）が防止される。

この実施例においては、バキュームパッド２３とステー
ジ２（または４）とを接続するために板ばね２５（例え
ば０，１５ｎ＋ｍ　ｔ　）を用いている。これにより、
バキュームバッド２３とステージ２．４との高さの違い
を吸収することができ、また、上下方向の移動に関して
は相互に自由となる。なお、仮ばね２５の長手方向をホ
ルダ６の走査方向と一致させているため、板ばね２５は
走査方向が引張り方向（または圧縮方向）となり、バキ
ュームバッド２３とステージ２，４との走査方向につい
ての固定材料として充分に機能する。

次に、上記構成に係る露光装置の動作を第３図のフロー
チャートを参照しながら説明する。

ＣＰ　Ｕ　４９は、先ず、基板ステージ４および図示し
ない基板搬送装置を駆動して新たな基板３を基板ステー
ジ４上に載置し、ホルダ６上の所定位置にセット（絶対
位置合せ）する（ステップ７１）。

次に、マスク搬送装置１１を駆動してマスクステージ２
上のマスクを基板３上の所望の領域を焼付けるためのマ
スク１、ずなわち最初の１／４を焼付ける場合はマスク
１ａ、第２の１／４を焼付ける場合はマスクｌｂ、そし
て第３または第４の１／４を焼付ける場合はそれぞれマ
スク１Ｃまたは１ｄに交換する（ステップ７２）。続い
て、マスクアライメント検出系４３の検出出力を基にマ
スクステージ２を駆動して交換後のマスクを絶対位置合
ぜしくステップ７３）、電磁弁３５を真空側に切換えて
マスクステージ２をロックしたくステップ７４）後、現
露光がファーストレイヤの露光であるか否かを判定する
くステップ７５）。この判定は、オペレータによる図示
しないコンソールボードからの入力データに基づいて行
なってもよく、あるいはマスクに付された識別記号やン
一りまたは基板表面状態を検出することにより行なって
もよい。

ファーストレイヤであれば、基板３上に未だアライメン
トマークが形成されておらずマスク１と基板３との相対
位置合せはできないし必要でもないから、マスク１と基
板３とを上記絶対位置合せした状態で露光すれば良いの
であるが、実際には上記ステップ７４でマスクステージ
２をロックする際、マスクステージ２従ってマスク１が
僅かにシフトして絶対位置がずれ、このままで露光する
と基板３上の各領域に転写したパターンが互いに段違い
になったり重なったりするおそれがある。そこで、マス
クアライメント検出系４３の出力を樋にマスク１のシフ
ト但Ｓ１を計測しくステップ７６）、基板ステージ４を
駆動してずれ量Ｓ１を補正する（ステップ７７）。次い
で電磁弁３６を真空側に切換えて基板ステージ４をロッ
クする（ステップ７８）のであるが、このロック時もマ
スクステージ２の場合と同様に基板ステージ４および基
板３の絶対位置がずれるおそれがある。そこで、今度は
レーザ干渉計４５の出力を基にロックの前後における基
板ステージ４のシフト１８２を計測しくステップ７９）
、リニアベアリング８の各部のエア噴出量すなわちエア
パッド厚を制御することにより、投影系５に対するホル
ダ６の相対位置または傾きを制御して上記シフトｆｆ１
ｓ２を補正した（ステップ８０）後、後述するステップ
８５以降の処理を行なう。なお、ステップ８０において
は、投影系５に対してマスク１および基板３の相対位置
がずれたりボルダ６が傾いたりする場合に生じるいわゆ
るイメージシフトを積極的に利用している。

一方、ステップ１５においてファーストレイヤでないも
のと判定された場合は、マスク１および基板３上に形成
されているアライメントマークを検出するＴＴＭアライ
メント系４１の出力を基に、基板ステージ４を駆動して
マスク１と基板３との相対位置合せ（ＴＴＭアライメン
ト）を行なった（ステップ８１）後、電磁弁３６を真空
側に切換えて基板ステージ４をロックする（ステップ７
８）。そして、ＴＴＭアライメント系４１により、再度
マスク１と基板３との相対位置ずれ邑（ロックによる基
板ステージ４のシフトｆｉり　８３を計測しくステップ
８３）、上記ステップ８０におけると同様にリニアベア
リング８の各部のエアパッド厚を制御して上記シフト１
８３を補正したくステップ８４）後、ステップ８５以降
の処理を行なう。

ステップ８５においては、ホルダ６をＹ方向に駆動して
マスク１および基板３を照明光学系７の照明光下で一体
的に走査させ、上記基板上の所定の１／４領域を露光す
る。露光終了後は、電磁弁３５゜３６を加圧空気側に切
換えて各ステージ２，４の口ツクを解除したくステップ
８６）後、ステップ８５の露光で用いたマスクが最終マ
スク１ｄであったか否か、すなわち基板３の４つの領域
の全部について露光を完了したか否かを判定する（ステ
ップ８７）。

もし、全領域の露光が完了していれば、基板ステージ４
および上記基板搬送装置を駆動して基板３を回収しくス
テップ８８）、当該基板に対する露光動作を終了する。

一方、ステップ８７において、露光時のマスクが最終マ
スク１ｄでなかったものと判定したときは、ステップ８
９に進んで、基板ステージ４をステップ移動させ、基板
３の次の１／４領域を露光位置に移動させた後、ステッ
プ７２に戻って、上記ステップ７２〜８９の動作を繰返
す。

［実施例の変形］ なお、上述の実施例においてバキュームパッドは底面に
凹部を有するものを用いているが、ウェハチャックとし
て用いられるもののように溝または多数の小径孔を有す
るもの、または、ある種の流体噴出パッドのように流体
噴出面が多孔質材で構成されたものを用いるようにして
もよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によると、マスク等の原板と基板等
の被露光体とを一体的に保持しで移送するためのホルダ
に原板および／または被露光体を搭載してＸＹ平面内で
移動可能な移動ステージを載置したため、原板および／
または被露光体の位置合せおよび原板の交換や被露光体
のステップ送り等に要する時間を短縮することができ、
スルーブツトを向上させることができる。また、走査露
光時は移動ステージをロックするようにしているため、
走査時の加速度による移動ステージのシフトを防止する
ことができ、さらに、移動ステージをロックすることに
より生じる僅かなずれも補正するようにしたため、原板
と被露光体とを高精度に重ね合せた状態で露光すること
ができ、パターン転写精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体焼付装置の要
部断面図、 第２図は、第１図の装置を側面から見た模式図、第３図
は、第１図の装置の動作説明のためのフローチャートで
ある。 １：フォトマスク、２：マスクステージ、３７基板、４
：基板ステージ、５：ミラー投影系、６：ホルダ（キャ
リッジ）　、２１．２２：シフトロック機構、２３：バ
キュームパッド、２５：板ばね、２９：凹部、３５，３
６：電磁弁、４１：ＴＴＭアライメント検出系、４３：
マスクアライメント検出系、４５：レーザ干渉計、４９
：中央処理装置（ＣＰＵ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原板と被露光体とを位置的に整合した後、これらの
   原板と被露光体とを投影光学系に対して一体的に走査す
   ることにより原板の像を被露光体上に転写する投影露光
   装置において、 上記原板と被露光体とを一体的に移送する部材に、上記
   原板または被露光体を搭載してＸＹ平面内で移動可能な
   ステージを載置するとともに、上記走査時に上記ステー
   ジの上記移送部材に対する少なくとも走査方向の移動を
   禁止するロック部材と、 上記原板と被露光体とが位置的に整合され、次いで上記
   ステージが上記ロック部材によりロックされた後上記走
   査前における上記原板と被露光体とのずれを補正する手
   段と を設けたことを特徴とする投影露光装置。 ２、前記原板と被露光体との相対位置関係を前記投影光
   学系を介して検出する位置検出光学系を有するとともに
   、前記補正手段が、該位置検出光学系により検出される
   前記ステージロック後の前記原板と被露光体とのずれ情
   報を基に前記移送部材を前記投影光学系に対し微小変位
   させて前記ずれを補正する特許請求の範囲第１項記載の
   投影露光装置。 ３、前記移送部材をリニアエアベアリングで支持すると
   ともに、前記補正手段が、該リニアエアベアリングを構
   成する複数個のエア噴出パッドにより形成される各エア
   パッドの厚みを制御して上記移送部材の変位を制御する
   特許請求の範囲第２項記載の投影露光装置。