JP2012133122A - Proximity exposing device and gap measuring method therefor - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a proximity exposing device and a gap measuring method therefor which automatically measure the height of the upper surface of a substrate and the height of the lower surface of a mask, and can accurately obtain a gap distribution between the substrate and the mask without being affected by skill of an operator.SOLUTION: The proximity exposing device and the gap measuring method therefor include a mask side displacement sensor 31 which is arranged in the side of a mask stage 1 and measures the height Hof the upper surface of a substrate, and a substrate side displacement sensor 15 which is arranged in the side of a work stage 2 and measures the height Hof the lower surface of a mask, and obtains a gap distribution between the substrate W and the mask M based on the height Hof the upper surface of the substrate and the height Hof the lower surface of the mask which have been measured by the mask side displacement sensor 31 and the substrate side displacement sensor 15, respectively.

Description

本発明は、近接露光装置及びそのギャップ測定方法に関し、より詳細には、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイ等の基板上にマスクのパターンを近接(プロキシミティ)露光転写するのに好適な近接露光装置及びそのギャップ測定方法に関する。   The present invention relates to a proximity exposure apparatus and a gap measuring method thereof, and more specifically, proximity exposure transfer of a mask pattern onto a substrate such as a large flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display. The present invention relates to a proximity exposure apparatus suitable for the above and a gap measuring method thereof.

近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板(被露光材)を近接露光装置のワークステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させて両者のギャップを、例えば数10μm〜数100μmにし、マスクの基板と反対側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより基板上にマスクに描かれたパターンを露光転写するようにしたものである。   In the proximity exposure, a translucent substrate (material to be exposed) coated with a photosensitive agent on the surface is held on the work stage of the proximity exposure apparatus, and the substrate is brought close to the mask held on the mask holding frame of the mask stage. The gap between the two is set to several tens of μm to several hundred μm, for example, and the pattern drawn on the mask is exposed and transferred onto the substrate by irradiating the exposure light from the opposite side of the mask with the irradiation device toward the mask. It is what you do.

ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、ワークステージをマスクに対して例えばY軸方向に相対的にステップ移動させてステップ毎にマスクを基板に近接して対向配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられる場合がある。   By the way, in proximity exposure, there is a method in which the mask is made the same size as the substrate and is exposed in a lump. However, in such a method, when the mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, the mask becomes large and the mask is exposed. This causes problems in terms of the influence on the pattern accuracy due to the bending of the pattern and the cost. For these reasons, conventionally, when a mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, a mask smaller than the substrate is used, and the work stage is moved stepwise relative to the mask, for example, in the Y-axis direction. A so-called stepwise proximity exposure method is used in which a pattern exposure light is irradiated in a state where the mask is placed close to and opposed to the substrate for each step, thereby exposing and transferring a plurality of patterns drawn on the mask onto the substrate. May be used.

具体的には、まず、例えばワークステージ側のアライメントマークとマスク側のアライメントマークとが整合するようにマスクの位置を調整してワークステージとマスクの位置を合わせ、そのときのマスクの姿勢(位置)を記憶装置等に記憶しておく。次に、ワークステージに搭載した基板をマスクに接近させ、基板とマスクとを微小ギャップを介した状態で照射手段からパターン露光用の光をマスクに向けて照射してマスクパターンを基板に露光転写する。   Specifically, first, for example, the position of the mask is adjusted so that the alignment mark on the work stage side and the alignment mark on the mask side are aligned to align the position of the work stage and the mask, and the posture (position of the mask at that time) ) Is stored in a storage device or the like. Next, the substrate mounted on the work stage is brought close to the mask, and the mask pattern is exposed and transferred to the substrate by irradiating light for pattern exposure from the irradiation means toward the mask with the substrate and the mask through a minute gap. To do.

次に、基板をマスクから離し、この状態でワークステージをマスクに対して1ステップ量だけ送る。このとき、例えばリニアガイド等の精度に起因してワークステージの送り誤差が生じる。従って、このままで次ステップ目の露光を行うと、基板上に形成される次ステップ目の露光パターンと第1ステップ目の露光パターンとの相対位置がずれてしまう。このため、次ステップの露光を行う前にレーザ干渉計等の光学的計測センサによってワークステージの送り誤差(位置ずれ)を検出し、該検出結果と上記記憶装置に記憶されたマスクの初期姿勢情報とに基づいてマスクの向きを補正して基板とマスクとの位置を整合させ、この状態で次ステップ目の露光を行うことにより、基板上の個々の露光パターンの相対位置にずれが生じないようにしている。   Next, the substrate is separated from the mask, and in this state, the work stage is sent by one step with respect to the mask. At this time, for example, a work stage feed error occurs due to the accuracy of a linear guide or the like. Therefore, if the next step exposure is performed as it is, the relative position between the exposure pattern of the next step formed on the substrate and the exposure pattern of the first step is shifted. For this reason, before the exposure of the next step, an optical measurement sensor such as a laser interferometer detects a work stage feed error (positional deviation), and the detection result and initial posture information of the mask stored in the storage device. Based on the above, the orientation of the mask is corrected to align the position of the substrate and the mask, and in this state, the exposure of the next step is performed so that the relative position of the individual exposure patterns on the substrate does not shift. I have to.

このような近接露光において、露光パターンを高精度で露光するためには、基板とマスクの位置精度と共に、基板とマスク間のギャップが重要な要素であり、各ショットにおける基板、マスク間のギャップを数10μm〜数100μmとし、且つ高い平行度を維持することが必要である。このため、近接露光装置の設置時や定期メンテナンス時には、基板、マスク間のギャップ分布を測定して、基板生産時において最適ギャップが維持できるように、各部を調整することが行われている。   In such proximity exposure, in order to expose an exposure pattern with high accuracy, the gap between the substrate and the mask is an important factor together with the positional accuracy of the substrate and the mask. It is necessary to keep the parallelism at several tens of μm to several hundreds of μm. For this reason, at the time of installation of the proximity exposure apparatus or regular maintenance, the gap distribution between the substrate and the mask is measured, and each part is adjusted so that the optimum gap can be maintained during the production of the substrate.

従来のギャップ分布の測定方法としては、マスクステージに配置されたギャップセンサの移動可能範囲を大きくして、このギャップセンサを駆動機構によってストロークさせることでマスクの全エリアのギャップを測定する方法がある。   As a conventional method for measuring the gap distribution, there is a method of measuring the gap in the entire area of the mask by enlarging the movable range of the gap sensor arranged on the mask stage and stroke the gap sensor with a driving mechanism. .

また、基板、マスク間のギャップに関する開示例として、ウェハチャツク及びマスクチャツクに取り付けた変位センサにより、基板とマスクとを平行、且つ所定間隔に設定するようにした第1及び第2の物体の間隔設定方法及び装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   Further, as a disclosure example regarding the gap between the substrate and the mask, a method for setting the interval between the first and second objects in which the substrate and the mask are set in parallel and at a predetermined interval by a displacement sensor attached to the wafer chuck and the mask chuck. And an apparatus are disclosed (for example, refer to Patent Document 1).

特開平3‐253917号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-253917

しかしながら、マスクステージに配置したギャップセンサにより基板、マスク間のギャップ分布を測定するには、マスクの全エリアをカバーする必要があり、マスクが大型になるにつれてギャップセンサの移動範囲が広くなって、ギャップセンサを支持する駆動機構が大型となる。このため、検出精度が低下するばかりでなく、製造コストが増大する問題があった。   However, in order to measure the gap distribution between the substrate and the mask with the gap sensor arranged on the mask stage, it is necessary to cover the entire area of the mask, and the movement range of the gap sensor becomes wider as the mask becomes larger, The drive mechanism that supports the gap sensor becomes large. For this reason, there is a problem that not only the detection accuracy is lowered but also the manufacturing cost is increased.

また、特許文献1の方法は、基板生産時においてギャップを設定するものであり、基板生産に先立つ近接露光装置の据え付け時やメンテナンス時のギャップ測定については考慮されていない。また、特許文献1は、ウェハを対象基板としており、フラットパネルディスプレイ用パネルを露光するような、基板より小さなマスクを用いる場合におけるギャップ測定に簡単に適用できるものではなかった。   The method of Patent Document 1 sets a gap during substrate production, and does not consider gap measurement during installation or maintenance of the proximity exposure apparatus prior to substrate production. Further, Patent Document 1 uses a wafer as a target substrate, and cannot be easily applied to gap measurement in the case of using a mask smaller than the substrate, such as exposing a flat panel display panel.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板とマスク間のギャップ分布を作業者のスキルに影響されることなく、自動的に求めることができる近接露光装置及びそのギャップ測定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a proximity exposure apparatus capable of automatically obtaining a gap distribution between a substrate and a mask without being affected by an operator's skill, and It is to provide a method for measuring the gap.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを所定の方向に移動させるワークステージ駆動機構と、前記基板に対する前記マスクの位置を調整するマスク位置調整手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接配置した状態で、前記マスクの露光パターンを前記照射手段によって前記基板に露光転写する近接露光装置であって、
前記マスクステージ側に設けられ前記基板上面の高さを測定するマスク側変位センサと、
前記ワークステージ側に設けられ前記マスク下面の高さを測定する基板側変位センサと、
前記マスク側変位センサにより測定された前記基板上面の複数の所定位置での高さと、前記基板側変位センサにより測定された前記マスク下面の複数の所定位置での高さに基づいて、前記基板と前記マスクとを互いに対向させた場合の任意位置におけるギャップを算出するギャップ算出手段と、
を備えることを特徴とする近接露光装置。
(2) 前記マスク側変位センサは、非接触式センサであることを特徴とする上記(1)に記載の近接露光装置。
(3) 前記ギャップ算出手段は、前記照射手段によりパターン露光用の光が照射される各ショットにおける前記基板上の複数の露光エリアごとに、前記ギャップを算出することを特徴とする上記(1)に記載の近接露光装置。
(4) 被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを所定の方向に移動させるワークステージ駆動機構と、前記基板に対する前記マスクの位置を調整するマスク位置調整手段と、前記マスクステージ側に設けられ前記基板上面の高さを測定するマスク側変位センサと、前記ワークステージ側に設けられ前記マスク下面の高さを測定する基板側変位センサと、を備え、前記マスクの露光パターンを前記照射手段によって前記基板に露光転写する近接露光装置の前記基板と前記マスクとのギャップ分布を測定するギャップ測定方法であって、
前記ワークステージ駆動機構により前記ワークステージを移動させて、前記マスク側変位センサで前記基板上面の複数の所定位置の高さを測定する工程と、
前記ワークステージ駆動機構により前記ワークステージを移動させて、前記基板側変位センサで前記マスク下面の複数の所定位置の高さを測定する工程と、
前記マスク側変位センサにより測定された前記基板上面の複数の所定位置での高さと、前記基板側変位センサにより測定された前記マスク下面の複数の所定位置での高さに基づいて、前記基板と前記マスクとを互いに対向させた場合の任意位置におけるギャップを算出する工程と、を備えることを特徴とする近接露光装置のギャップ測定方法。
(5) 前記ギャップ算出工程は、前記基板上面の複数の所定位置での高さ及び前記マスク下面の複数の所定位置での高さの測定値から、それぞれ直線補間により高さ測定位置以外の前記基板上面の高さ及び前記マスク下面の高さを求める補間処理工程を有すること特徴とする上記(4)に記載の近接露光装置のギャップ測定方法。
(6) 前記ギャップ算出工程は、前記照射手段によりパターン露光用の光が照射される各ショットにおける前記基板上の複数の露光エリアごとに、前記ギャップを算出することを特徴とする上記(4)に記載の近接露光装置のギャップ測定方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A work stage capable of holding and moving a substrate as a material to be exposed, a mask stage disposed opposite to the substrate and capable of holding a mask, and light for pattern exposure to the substrate. Irradiating means for irradiating via, a work stage driving mechanism for moving the work stage in a predetermined direction, and a mask position adjusting means for adjusting the position of the mask with respect to the substrate, the mask and the substrate being A proximity exposure apparatus that exposes and transfers the exposure pattern of the mask to the substrate by the irradiating means in a state of being closely arranged,
A mask side displacement sensor provided on the mask stage side for measuring the height of the upper surface of the substrate;
A substrate side displacement sensor provided on the work stage side for measuring the height of the lower surface of the mask;
Based on the height at a plurality of predetermined positions of the upper surface of the substrate measured by the mask side displacement sensor and the height at a plurality of predetermined positions of the lower surface of the mask measured by the substrate side displacement sensor, Gap calculating means for calculating a gap at an arbitrary position when the mask and the mask are opposed to each other;
A proximity exposure apparatus comprising:
(2) The proximity exposure apparatus according to (1), wherein the mask side displacement sensor is a non-contact sensor.
(3) The gap calculation unit calculates the gap for each of a plurality of exposure areas on the substrate in each shot irradiated with light for pattern exposure by the irradiation unit. The proximity exposure apparatus according to 1.
(4) A work stage capable of holding and moving a substrate as a material to be exposed, a mask stage disposed opposite to the substrate and capable of holding a mask, and light for pattern exposure to the substrate. Irradiating means for irradiating, a work stage driving mechanism for moving the work stage in a predetermined direction, a mask position adjusting means for adjusting the position of the mask with respect to the substrate, and an upper surface of the substrate provided on the mask stage side A mask-side displacement sensor that measures the height of the mask, and a substrate-side displacement sensor that is provided on the work stage side and measures the height of the lower surface of the mask. The exposure pattern of the mask is applied to the substrate by the irradiation unit. A gap measuring method for measuring a gap distribution between the substrate and the mask of a proximity exposure apparatus that performs exposure transfer,
Moving the work stage by the work stage drive mechanism, and measuring the height of a plurality of predetermined positions on the upper surface of the substrate by the mask side displacement sensor;
Moving the work stage by the work stage drive mechanism and measuring the height of a plurality of predetermined positions on the lower surface of the mask by the substrate side displacement sensor;
Based on the height at a plurality of predetermined positions of the upper surface of the substrate measured by the mask side displacement sensor and the height at a plurality of predetermined positions of the lower surface of the mask measured by the substrate side displacement sensor, And a step of calculating a gap at an arbitrary position when the mask faces each other. A gap measuring method for a proximity exposure apparatus, comprising:
(5) In the gap calculating step, from the measured values of the heights at a plurality of predetermined positions on the upper surface of the substrate and the heights at the plurality of predetermined positions on the lower surface of the mask, the gaps other than the height measurement positions are respectively obtained by linear interpolation. The gap measuring method for a proximity exposure apparatus according to (4), further comprising an interpolation processing step for obtaining a height of the upper surface of the substrate and a height of the lower surface of the mask.
(6) In the above (4), the gap calculating step calculates the gap for each of a plurality of exposure areas on the substrate in each shot irradiated with light for pattern exposure by the irradiation unit. The gap measuring method of the proximity exposure apparatus described in 1.

本発明の近接露光装置及びそのギャップ測定方法によれば、基板とマスクとを対向させた場合の任意位置、特に、各ショットの露光エリアごとの任意位置における基板とマスクとのギャップ分布を作業者のスキルに影響されることなく、自動的に求めることができ、露光装置の設置時やメンテナンス時の調整をギャップ分布に基づいて効率的且つ精度よく調整することができる。また、高さ測定位置以外の基板上面の高さ及びマスク下面の高さを、基板上面の高さ及びマスク下面の高さの測定値から直線補間により求めることができ、ギャップ分布を任意位置で求めることができる。   According to the proximity exposure apparatus and the gap measurement method of the present invention, the operator can obtain the gap distribution between the substrate and the mask at an arbitrary position when the substrate and the mask face each other, particularly at an arbitrary position for each exposure area of each shot. It is possible to obtain automatically without being influenced by the skill of the above, and it is possible to efficiently and accurately adjust the adjustment at the time of installation or maintenance of the exposure apparatus based on the gap distribution. In addition, the height of the upper surface of the substrate and the height of the lower surface of the mask other than the height measurement position can be obtained by linear interpolation from the measured values of the height of the upper surface of the substrate and the height of the lower surface of the mask, and the gap distribution can be determined at any position. Can be sought.

本発明に係るステップ式近接露光装置を説明するための部分破断正面図である。It is a partially broken front view for demonstrating the step type proximity exposure apparatus which concerns on this invention. 基板上面高さの測定位置を示す基板の平面図である。It is a top view of a board | substrate which shows the measurement position of board | substrate upper surface height. 基板上面の各部の高さを3次元で示すグラフである。It is a graph which shows the height of each part of a board | substrate upper surface in three dimensions. マスク下面高さの測定位置を示すマスクの平面図である。It is a top view of the mask which shows the measurement position of mask lower surface height. マスク下面の各部の高さを3次元で示すグラフである。It is a graph which shows the height of each part of a mask lower surface in three dimensions. 各露光ショット時における基板とマスクの位置関係、及びギャップ表示位置を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of a board | substrate and a mask at the time of each exposure shot, and a gap display position. 図6のyc1線上における基板上面及びマスク下面の高さを示すグラフである。It is a graph which shows the height of the board | substrate upper surface and mask lower surface on the yc1 line | wire of FIG. 基板とマスクとのギャップ分布を3次元で示すグラフである。It is a graph which shows the gap distribution of a board | substrate and a mask in three dimensions.

図1は本発明に係るステップ式近接露光装置の部分破断正面図であり、ステップ式近接露光装置PEは、図1に示すように、被露光材としての基板Wより小さいマスクMを用い、マスクMをマスクステージ1で保持すると共に、基板Wをワークステージ2で保持し、この状態でワークステージ2をマスクMに対してX軸方向とY軸方向の二軸方向にステップ移動させて、ステップ毎にマスクMと基板Wとを近接させて対向配置した状態で、照射手段3からパターン露光用の光をマスクMに向けて照射することにより、マスクMのパターンを基板W上に露光転写する。   FIG. 1 is a partially broken front view of a step-type proximity exposure apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, a step-type proximity exposure apparatus PE uses a mask M smaller than a substrate W as a material to be exposed. M is held by the mask stage 1 and the substrate W is held by the work stage 2, and in this state, the work stage 2 is moved stepwise relative to the mask M in the X-axis direction and the Y-axis direction. The pattern of the mask M is exposed and transferred onto the substrate W by irradiating light for pattern exposure from the irradiation means 3 toward the mask M in a state where the mask M and the substrate W are arranged close to each other and face each other. .

装置ベース4上には、ワークステージ2をX軸方向にステップ移動させるためのX軸ステージ送り機構5が設置され、X軸ステージ送り機構5のX軸送り台5a上にはワークステージ2をY軸方向にステップ移動させるためのY軸ステージ送り機構6が設置され、Y軸ステージ送り機構6のY軸送り台6a上に、ワークステージ2が設置されている。ワークステージ2の上面には、基板Wがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ2の側部には、マスクMの下面高さを測定するための基板側変位センサ15が配設されている。従って、基板側変位センサ15は、ワークステージ2と共にX、Y軸方向に移動可能である。   An X-axis stage feed mechanism 5 for step-moving the work stage 2 in the X-axis direction is installed on the apparatus base 4. The work stage 2 is placed on the X-axis feed base 5 a of the X-axis stage feed mechanism 5. A Y-axis stage feed mechanism 6 for stepping in the axial direction is installed, and a work stage 2 is installed on a Y-axis feed base 6 a of the Y-axis stage feed mechanism 6. On the upper surface of the work stage 2, the substrate W is held in a vacuum sucked state by a work chuck or the like. Further, a substrate side displacement sensor 15 for measuring the lower surface height of the mask M is disposed on the side portion of the work stage 2. Therefore, the substrate side displacement sensor 15 can move in the X and Y axis directions together with the work stage 2.

Y軸ステージ送り機構6とワークステージ2の間には、ワークステージ2を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置7と、上下粗動装置7と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ2を上下に微動させてマスクMと基板Wとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置8が設置されている。   Between the Y-axis stage feed mechanism 6 and the work stage 2, since the work stage 2 is moved in the vertical direction, the vertical coarse motion device 7 having a relatively coarse positioning resolution but a large moving stroke and moving speed, and the vertical coarse motion Positioning with high resolution is possible as compared with the apparatus 7, and an up / down fine movement device 8 is installed to finely adjust the gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W to a predetermined amount by finely moving the work stage 2 up and down. .

上下粗動装置7は後述の微動ステージ6bに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ2を微動ステージ6bに対して上下動させる。ワークステージ2の底面の4箇所に固定されたステージ粗動軸14は、微動ステージ6bに固定された直動ベアリング14aに係合し、微動ステージ6bに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置7は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。   The vertical coarse movement device 7 moves the work stage 2 up and down with respect to the fine movement stage 6b by an appropriate drive mechanism provided on the fine movement stage 6b described later. The stage coarse movement shafts 14 fixed at four positions on the bottom surface of the work stage 2 are engaged with linear motion bearings 14a fixed to the fine movement stage 6b, and are guided in the vertical direction with respect to the fine movement stage 6b. In addition, it is desirable that the vertical coarse motion device 7 has high repeated positioning accuracy even if the resolution is low.

上下微動装置8は、Y軸送り台6aに固定された固定台9と、固定台9にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール10とを備えており、該案内レール10に跨架されたスライダ11を介して案内レール10に沿って往復移動するスライド体12にボールねじのナット(図示せず)が連結されると共に、スライド体12の上端面は微動ステージ6bに固定されたフランジ12aに対して水平方向に摺動自在に接している。   The vertical fine movement device 8 includes a fixed base 9 fixed to the Y-axis feed base 6a, and a linear guide guide rail 10 attached to the fixed base 9 with its inner end inclined obliquely downward. A ball screw nut (not shown) is coupled to a slide body 12 that reciprocates along the guide rail 10 via a slider 11 straddling the guide rail 10, and an upper end surface of the slide body 12. Is in contact with the flange 12a fixed to the fine movement stage 6b so as to be slidable in the horizontal direction.

そして、固定台9に取り付けられたモータ17によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ11及びスライド体12が一体となって案内レール10に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ12aが上下微動する。   Then, when the screw shaft of the ball screw is rotationally driven by the motor 17 attached to the fixed base 9, the nut, the slider 11 and the slide body 12 are integrally moved along the guide rail 10 in an oblique direction. The flange 12a is finely moved up and down.

この上下微動装置8は、Y軸送り台6aのY軸方向の一端側(図1の左端側)に1台、他端側に2台合計3台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置8は、後述するマスク側変位センサ31を構成するギャップセンサによる複数箇所でのマスクMと基板Wとのギャップ量の計測結果に基づき、3箇所のフランジ12aの高さを独立に微調整してワークステージ2の高さ及び傾きを微調整する。   The vertical fine movement device 8 is installed on one end side (left end side in FIG. 1) in the Y-axis direction of the Y-axis feed base 6a and two on the other end side, and a total of three are controlled independently. It is like that. Thereby, the vertical fine movement device 8 increases the heights of the three flanges 12a based on the measurement results of the gap amounts between the mask M and the substrate W at a plurality of positions by the gap sensor constituting the mask side displacement sensor 31 described later. Finely adjust the height and inclination of the work stage 2 by fine adjustment independently.

また、Y軸送り台6a上には、ワークステージ2のY方向の位置を検出するY軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19と、ワークステージ2のX軸方向の位置を検出するX軸レーザ干渉計に対向するバーミラー(共に図示せず)とが設置されている。Y軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19は、Y軸送り台6aの一側でX軸方向に沿って配置されており、X軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Y軸送り台6aの一端側でY軸方向に沿って配置されている。   On the Y-axis feed base 6a, a bar mirror 19 facing the Y-axis laser interferometer 18 that detects the position of the work stage 2 in the Y direction, and an X-axis laser that detects the position of the work stage 2 in the X-axis direction. A bar mirror (both not shown) facing the interferometer is installed. The bar mirror 19 facing the Y-axis laser interferometer 18 is arranged along the X-axis direction on one side of the Y-axis feed base 6a, and the bar mirror facing the X-axis laser interferometer is located on the Y-axis feed base 6a. It is arranged along the Y-axis direction on one end side.

Y軸レーザ干渉計18及びX軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース4に支持されている。なお、Y軸レーザ干渉計18は、X軸方向に離間して2台設置されている。2台のY軸レーザ干渉計18により、バーミラー19を介してY軸送り台6a、ひいてはワークステージ2のY軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、X軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してX軸送り台5a、ひいてはワークステージ2のX軸方向の位置を検出する。   The Y-axis laser interferometer 18 and the X-axis laser interferometer are arranged so as to always face the corresponding bar mirrors and supported by the apparatus base 4. Two Y-axis laser interferometers 18 are installed apart from each other in the X-axis direction. The two Y-axis laser interferometers 18 detect the position of the Y-axis feed base 6a and consequently the work stage 2 in the Y-axis direction and the yawing error via the bar mirror 19. In addition, the X-axis laser interferometer detects the position of the X-axis feed base 5a and eventually the work stage 2 in the X-axis direction via the opposing bar mirror.

ステップ送り時に得られる2つのY軸方向位置データ及びX軸方向位置データの検出信号を制御装置40に出力し、制御装置40がこの検出信号(実際の位置データ)と指令された位置データ(位置決めすべき位置のデータ)との差に基づいて補正量を算出して、その算出結果を後述するマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、該補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてX軸方向及びY軸方向の位置ずれ及びヨーイング誤差が補正される。これにより、マスクMが、基板Wの露光すべき位置に正しく対向するようにアライメントされる。   Two Y-axis direction position data and X-axis direction position data detection signals obtained during step feed are output to the control device 40, and the control device 40 outputs this detection signal (actual position data) and commanded position data (positioning). A correction amount is calculated on the basis of a difference from the position position data), and the calculation result is output to a driving circuit of a mask position adjusting unit (and vertical fine movement device 8 as necessary), which will be described later. The mask position adjusting means and the like are controlled in accordance with the correction amount to correct the positional deviation and yawing error in the X-axis direction and the Y-axis direction. Thereby, the mask M is aligned so as to correctly face the position of the substrate W to be exposed.

マスクステージ1は、略長方形状の枠体からなるマスクフレーム24と、該マスクフレーム24の中央部開口にギャップを介して挿入されてX,Y,θ方向(X,Y平面内)に移動可能に支持されたマスク保持枠25とを備えており、マスクフレーム24は装置ベース4から突設された支柱4aによってワークステージ2の上方の定位置に保持されている。マスク保持枠25の中央部開口の下面には内方に張り出すフランジ26が開口の全周に沿って設けられている。このフランジ26の下面に、露光すべきパターンが描かれているマスクMが、真空式吸着装置(図示せず)等を介して着脱自在に保持される。   The mask stage 1 is inserted into the mask frame 24 formed of a substantially rectangular frame and a central opening of the mask frame 24 through a gap, and is movable in the X, Y, and θ directions (in the X and Y planes). The mask frame 24 is held at a fixed position above the work stage 2 by a column 4a protruding from the apparatus base 4. An inwardly extending flange 26 is provided on the lower surface of the central opening of the mask holding frame 25 along the entire circumference of the opening. On the lower surface of the flange 26, a mask M on which a pattern to be exposed is drawn is detachably held via a vacuum suction device (not shown) or the like.

また、フランジ26の上方には、基板Wの上面の高さを測定すると共に、マスクMと基板Wとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサを構成するマスク側変位センサ31、及びマスクMのアライメントマーク(図示せず)と、基板W側に設けられたアライメントマーク(図示せず)、又はワークステージ2、若しくはマスクフレーム24に設けられた基準アライメントマーク(図示せず)とを撮像する手段としてのアライメントカメラ30がそれぞれ移動可能に配置されている。   Above the flange 26, the mask side displacement sensor 31 constituting the gap sensor for measuring the height of the upper surface of the substrate W and measuring the gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W, and the mask M And an alignment mark (not shown) provided on the substrate W side, or a reference alignment mark (not shown) provided on the work stage 2 or the mask frame 24. Alignment cameras 30 as means are movably arranged.

マスク側変位センサ31は、フランジ26のX軸方向に沿う二辺の内側上方にX軸方向に互いに離間して2か所ずつ、合計4か所配置されている。マスク側変位センサ31は、非接触式センサであればよく、光学式や超音波式や渦電流式のギャップセンサが適用される。アライメントカメラ30はフランジ26のX軸方向に沿う二辺の各内側上方でX軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計2カ所配置されており、これらの2個のアライメントカメラ30の画像データに基づいて制御装置40が演算処理を行うことで、マスクMと基板Wとの平面ずれ量を検出する。そして、この検出平面ずれ量に応じてマスク位置調整手段が、マスク保持枠25をX,Y,θ方向に移動させてマスク保持枠25に保持されたマスクMの基板Wに対する位置を調整する。なお、これらマスク側変位センサ31やアライメントカメラ30は、図示しない駆動機構を介してマスクステージ1に対して移動可能に支持されてもよい。   The mask-side displacement sensors 31 are arranged at four locations, two at a distance from each other in the X-axis direction, on the inner upper side of the two sides along the X-axis direction of the flange 26. The mask side displacement sensor 31 may be a non-contact type sensor, and an optical type, ultrasonic type or eddy current type gap sensor is applied. The alignment camera 30 is arranged at two locations, one in each of the upper center of the two sides along the X-axis direction of the flange 26, approximately in the center of the X-axis direction, and the image data of these two alignment cameras 30. Based on the above, the control device 40 performs an arithmetic process to detect the amount of plane deviation between the mask M and the substrate W. Then, the mask position adjusting means adjusts the position of the mask M held on the mask holding frame 25 with respect to the substrate W by moving the mask holding frame 25 in the X, Y, and θ directions according to the detected plane deviation amount. Note that the mask side displacement sensor 31 and the alignment camera 30 may be supported so as to be movable with respect to the mask stage 1 via a drive mechanism (not shown).

マスク位置調整手段は、マスクフレーム24のX軸方向に沿う一辺に取り付けられたY軸方向駆動装置(図示せず)と、マスクフレーム24のY軸方向に沿う一辺に互いにY軸方向に離間して取り付けられた二台のX軸方向駆動装置(図示せず)とを備えており、Y軸方向駆動装置によりマスク保持枠25のY軸方向の調整を、二台のX軸方向駆動装置によりマスク保持枠25のX軸方向及びθ軸方向(Z軸まわりの揺動)の調整を行うようになっている。マスキングアパーチャ機構28は、マスク保持枠25に保持されたマスクM上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで、露光範囲を制限する遮光ブレード(図示せず)を有する。   The mask position adjusting means is spaced apart from each other in the Y-axis direction on one side along the Y-axis direction of the mask frame 24 and a Y-axis direction driving device (not shown) attached to one side along the X-axis direction of the mask frame 24. And two X-axis direction drive devices (not shown) attached to each other. The Y-axis direction drive device adjusts the Y-axis direction of the mask holding frame 25 by two X-axis direction drive devices. Adjustment of the X-axis direction and θ-axis direction (oscillation around the Z-axis) of the mask holding frame 25 is performed. The masking aperture mechanism 28 includes a light shielding blade (not shown) that limits the exposure range by shielding exposure light in an arbitrary range on the mask M held by the mask holding frame 25 as necessary.

このように構成されたステップ式近接露光装置PEでは、基板生産時においては、マスクMと基板Wとを近接させて対向配置し、ギャップセンサによって構成されるマスク側変位センサ31を用いて、マスクMと基板WとのギャップGを測定してマスクMと基板Wとの位置を調整した後、照射手段3からパターン露光用の光を照射して、マスクMのパターンを基板W上に露光転写する。   In the stepped proximity exposure apparatus PE configured as described above, at the time of substrate production, the mask M and the substrate W are arranged close to each other and face each other, and the mask side displacement sensor 31 configured by a gap sensor is used to mask the mask. After measuring the gap G between the M and the substrate W and adjusting the position of the mask M and the substrate W, the pattern M is exposed and transferred onto the substrate W by irradiating light for pattern exposure from the irradiation means 3. To do.

一方、据え付け時やメンテナンス時のような基板生産前においても、以下の方法で、マスクMと基板Wとのギャップ分布を求める。この場合、マスクMと基板とのギャップ分布は、マスクMの下面の高さHの分布と、基板Wの上面の高さHの分布とを測定することで、水平面内(XY平面)での同一位置におけるマスクMの下面の高さHと、基板Wの上面の高さHとの差として、ギャップ算出手段を構成する制御装置40により求められる。 On the other hand, the gap distribution between the mask M and the substrate W is obtained by the following method even before substrate production such as during installation or maintenance. In this case, the gap distribution between the mask M and the substrate is measured in the horizontal plane (XY plane) by measuring the distribution of the height H m of the lower surface of the mask M and the distribution of the height H w of the upper surface of the substrate W. The difference between the height H m of the lower surface of the mask M at the same position and the height H w of the upper surface of the substrate W is obtained by the control device 40 constituting the gap calculating means.

具体的には、基板Wをワークステージ2に保持させた後、X軸ステージ送り機構5、及びY軸ステージ送り機構6によって、ワークステージ2をX軸、及びY軸方向にステップ移動させて、マスク側変位センサ31で基板Wの上面の高さHを、基板Wの全面に亘って測定する。基板Wの上面高さHを測定する位置は、図2に示すように、装置ベース4に固定された座標系であるx、y、z軸座標上(以後、便宜上、A座標系とも言う)のマトリックス点(a11(xa1,ya1),a12(xa1,ya2),・・・,anm(xan,yam))を、作業者が入力することで決められる。 Specifically, after holding the substrate W on the work stage 2, the work stage 2 is stepped in the X-axis and Y-axis directions by the X-axis stage feed mechanism 5 and the Y-axis stage feed mechanism 6, the height H w of the top surface of the substrate W with the mask-side displacement sensor 31 is measured over the entire surface of the substrate W. Position measuring the upper surface height H w of the substrate W, as shown in FIG. 2 is a coordinate system fixed to the device base 4 x a, y a, on the z a-axis coordinates (hereinafter, for convenience, A coordinate The operator inputs matrix points (also referred to as a system) (a 11 (x a1 , y a1 ), a 12 (x a1 , y a2 ),..., A nm (x an , y am )). It is decided by.

ステップ式近接露光装置PEは、先ず、ワークステージ2を移動させて、作業者が設定したマトリックス点(a11,a12,・・・,anm)のうち、第1の測定点a11xa1、ya1)をマスク側変位センサ31に対向させ、1点目の基板Wの上面の高さh11を測定する。次いで、第2の測定点a12(xa1、ya2)に移動して2点目の基板Wの上面の高さh12を測定する。以後、同様の操作を繰り返して、基板Wの全面に亘って上面高さHw(h11,h12,・・・,hnm)を測定する。このようにして測定された基板Wの各点の上面高さH(h11,h12,・・・,hnm)は、図3に示すように、3次元の分布で表わされる。なお、図2に示す2点鎖線は、後述する分割露光される際の基板Wの各パネルの分割線を示している。また、各マトリクス点の設定は、作業者によって任意に行われるが、各パネルの分割線との関係から行われても良い。また、上記測定は、いずれか1つのマスク側変位センサ31を用いて行われても良いし、複数のマスク側変位センサ31を用いて複数の測定点を同時に測定するようにしてもよい。さらに、A座標系及びB座標系の各マトリクス点は、作業者が決定してもよく、または、マスクステージ1とワークステージ2が自動的に移動して決定し、マスクMと基板Wの高さを測定する。 First, the step-type proximity exposure apparatus PE moves the work stage 2 to select the first measurement point a 11 (of the matrix points (a 11 , a 12 ,..., A nm ) set by the operator. xa1 , y a1 ) are made to face the mask-side displacement sensor 31, and the height h11 of the upper surface of the first substrate W is measured. Next, the second measurement point a 12 (x a1 , y a2 ) is moved to measure the height h 12 of the upper surface of the second substrate W. Thereafter, the same operation is repeated to measure the upper surface height Hw (h 11 , h 12 ,..., H nm ) over the entire surface of the substrate W. The upper surface height H w (h 11 , h 12 ,..., H nm ) of each point of the substrate W measured in this way is represented by a three-dimensional distribution as shown in FIG. A two-dot chain line shown in FIG. 2 indicates a dividing line of each panel of the substrate W when divided exposure described later. The setting of each matrix point is arbitrarily performed by the operator, but may be performed from the relationship with the dividing line of each panel. In addition, the measurement may be performed using any one mask side displacement sensor 31, or a plurality of measurement points may be measured simultaneously using a plurality of mask side displacement sensors 31. Further, the matrix points of the A coordinate system and the B coordinate system may be determined by the operator, or determined by the movement of the mask stage 1 and the work stage 2 automatically. Measure the thickness.

次に、図4に示すように、マスクMを吸着保持するマスク保持枠25に固定された座標系であるx、y、z軸座標上(以後、便宜上、B座標系とも言う)で、作業者が入力した各マトリックス点(b11(xb1,yb1),b12(xb1,yb2),・・・,bnm(xbn,ybm))におけるマスクMの下面の高さH(H11,H12,・・・,Hnm)を、ワークステージ2をX軸、及びY軸方向にステップ移動させながら、基板側変位センサ15で順次測定する。測定されたマスクMの各点下面高さH(H11,H12,・・・,Hnm)は、図5に示すように、3次元の分布で表わされる。
なお、基板Wの上面の高さHを測定する際には、マスクMをマスク保持枠25に保持した状態で行っても良いし、マスクMを取り外した状態で行っても良い。同様に、マスクMの下面の高さHを測定する際にも、基板Wをワークステージ2に保持した状態で行っても良いし、基板Wを取り外した状態で行っても良い。また、基板WとマスクMの両方を保持した状態で測定を行う場合には、基板WとマスクMとの間隔を400μm以上として行う。
Next, as shown in FIG. 4, x b is the mask holding frame 25 fixed coordinate system for attracting and holding the mask M, y b, on the z b-axis coordinates (hereinafter, for convenience, referred to as a B coordinate system) The lower surface of the mask M at each matrix point (b 11 (x b1 , y b1 ), b 12 (x b1 , y b2 ),..., B nm (x bn , y bm )) input by the operator. The height H m (H 11 , H 12 ,..., H nm ) is sequentially measured by the substrate side displacement sensor 15 while moving the work stage 2 stepwise in the X-axis and Y-axis directions. The measured lower surface height H m (H 11 , H 12 ,..., H nm ) of each point of the mask M is represented by a three-dimensional distribution as shown in FIG.
Incidentally, when measuring the height H w of the top surface of the substrate W may be performed while holding the mask M on the mask holding frame 25 may be performed in a state of detaching the mask M. Similarly, when measuring the height H m of the lower surface of the mask M is also may be performed while holding the substrate W on the work stage 2, it may be performed in a state of detaching the substrate W. When measurement is performed with both the substrate W and the mask M held, the distance between the substrate W and the mask M is set to 400 μm or more.

次いで、図6に示すように、マスクMの中心Omと、基板Wの各露光エリアWEの中心Owとを一致させて、基板W上にマスクMのパターンを分割露光する複数のエリア(図6では、6エリア)を設定する。そして、エリア(各ショット)ごとに、マスクMに固定された座標系であるxc、yc、zc軸座標上(以後、便宜上、C座標系とも言う)のギャップ分布を求めたいマトリックス点(c11(xc1,yc1),c12(xc1,yc2),・・・,cnm(xcn,ycm))の座標を、作業者が入力する。 Next, as shown in FIG. 6, the center Om of the mask M and the center Ow of each exposure area WE of the substrate W are made to coincide with each other, and a plurality of areas for dividing and exposing the pattern of the mask M on the substrate W (FIG. 6). Then, 6 areas) are set. Then, for each area (each shot), a matrix point (c 11 ) for which a gap distribution on the xc, yc, and zc axis coordinates (hereinafter also referred to as the C coordinate system for convenience) that is a coordinate system fixed to the mask M is to be obtained. The operator inputs the coordinates of (x c1 , y c1 ), c 12 (x c1 , y c2 ),..., C nm (x cn , y cm )).

なお、A座標系、B座標系、及びC座標系は、座標系同士の相対位置が明確なものであれば原点がどこにあってもよい。即ち、各座標系の各マトリックス点(a11,a12,・・・,anm、b11,b12,・・・,bnm、c11,c12,・・・,cnm)は、相互に各座標系のx,y座標に変換することができる。従って、例えばA座標系の原点を基板Wの中心に、B座標系の原点及びC座標系の原点をそれぞれマスクMの中心に設定するようにしてもよい。また、B座標系のマトリクス点とC座標系のマトリクス点を同一点とすれば、後述するB座標系における直線補間処理を省略することができる。 Note that the origin of the A coordinate system, B coordinate system, and C coordinate system may be anywhere as long as the relative positions of the coordinate systems are clear. Namely, each matrix point of each coordinate system (a 11, a 12, ··· , a nm, b 11, b 12, ···, b nm, c 11, c 12, ···, c nm) is , And can be converted into the x and y coordinates of each coordinate system. Therefore, for example, the origin of the A coordinate system may be set to the center of the substrate W, and the origin of the B coordinate system and the origin of the C coordinate system may be set to the center of the mask M, respectively. Further, if the matrix point in the B coordinate system and the matrix point in the C coordinate system are the same point, the linear interpolation process in the B coordinate system described later can be omitted.

そして、制御装置40により、C座標系のマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)の各座標(x,y)を、A座標系の各座標(x,y)に変換して、先に測定されているA座標系上の基板Wの上面高さHの分布(図3参照)から、C座標系のマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)における基板Wの上面高さHを求める。 Then, the control device 40 converts the coordinates (x c , y c ) of the matrix points (c 11 , c 12 ,..., C nm ) of the C coordinate system into the coordinates (x a , y of the A coordinate system). converted to a), from the distribution of the upper surface height H w of the substrate W on the a coordinate system that is previously measured (see FIG. 3), the matrix points of the C coordinate system (c 11, c 12, · · - determines the upper surface height H w of the substrate W in c nm).

同様に、制御装置40により、C座標系のマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)の座標(x,y)を、B座標系の座標(x,y)に変換して、先に測定されているB座標系上のマスクMの下面高さHの分布(図5参照)から、C座標系のマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)におけるマスクMの下面高さHを求める。 Similarly, the controller 40 converts the coordinates (x c , y c ) of the matrix points (c 11 , c 12 ,..., C nm ) of the C coordinate system into the coordinates (x b , y b ) of the B coordinate system. ) is converted to, from the lower surface distribution of the height H m of the mask M on the B coordinate system that is previously measured (see FIG. 5), the matrix points of the C coordinate system (c 11, c 12, · · · , C nm ), the lower surface height H m of the mask M is obtained.

図7は、理解を容易にするため、基板Wの上面高さH及びマスクMの下面高さHの測定値を2次元で示した図である。即ち、一例として、y=ya1の一定のx軸に沿う基板Wの上面高さHと、y=yb1の一定のx軸に沿うマスクMの下面高さHを示している。このマスクMの下面高さHと、基板Wの上面高さHとの差が、マスクMと基板WとのギャップGとなる。 7, for ease of understanding, a measurement of the bottom surface height H m of the upper surface height H w and the mask M of the substrate W is a diagram showing in two dimensions. That is, as an example, the upper surface height H w of the substrate W along the constant x axis where y a = y a1 and the lower surface height H m of the mask M along the constant x axis where y b = y b1 are shown. Yes. And the lower surface height H m of the mask M, the difference between the upper surface height H w of the substrate W, the gap G between the mask M and the substrate W.

C座標系のマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)の座標から、A座標系のマトリックス点(a11,a12,・・・,anm)の座標、及びB座標系のマトリックス点(b11,b12,・・・,bnm)の座標への座標変換は容易に可能であるが、図7に示すように、ギャップ分布を求めたいマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)の座標は、必ずしも、基板Wの上面高さHを測定したマトリックス点(a11,a12,・・・,anm)の座標とは一致しない。また、同様に、マスクMの下面高さHを測定したマトリックス点(b11,b12,・・・,bnm)の座標とはほとんど一致しない。 Matrix points C coordinate system (c 11, c 12, ··· , c nm) from the coordinates of the matrix points of the A coordinate system (a 11, a 12, ··· , a nm) coordinates, and B coordinates Although the coordinate conversion of the matrix points (b 11 , b 12 ,..., B nm ) of the system into coordinates can be easily performed, as shown in FIG. 7, the matrix points (c 11 , c 12, · · ·, coordinates c nm) is necessarily matrix point measured the upper surface height H w of the substrate W (a 11, a 12, ···, does not coincide with the coordinates of a nm). Similarly, the coordinates of the matrix points (b 11 , b 12 ,..., B nm ) at which the lower surface height H m of the mask M is measured hardly coincide with each other.

測定点の座標と座標が一致しないマトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)における基板Wの上面高さH、及びマスクMの下面高さHは、隣り合う測定点の値を用いて、制御装置40が直線補間処理することで求めることができる。例えば、図7に示すように、マトリックス点c21におけるマスクMの下面高さHは、マスクMの下面高さHがマトリックス点b21とb31との間で直線的に変化するものと仮定して、比例配分することで求められる。基板Wの上面高さHについても、同様にして求めることができる。なお、図7においては、分かり易く2次元表示したが、実際には、マスクMの下面高さH及び基板Wの上面高さHは、xy方向に変化しているので、3次元での直線補間処理が行われる。 The upper surface height H w of the substrate W and the lower surface height H m of the mask M at matrix points (c 11 , c 12 ,..., C nm ) whose coordinates do not coincide with the coordinates of the measurement points are adjacent measurement points. Can be obtained by the linear interpolation processing performed by the control device 40. For example, as shown in FIG. 7, the lower surface height H m of the mask M in the matrix point c 21 are those lower surface height H m of the mask M is changed linearly between the matrix point b 21 and b 31 Assuming that, it is obtained by proportional distribution. For even upper surface height H w of the substrate W, it can be obtained in the same manner. Incidentally, in FIG. 7 has been two-dimensionally displayed clarity, in reality, the upper surface height H w of the bottom surface height H m and the substrate W of the mask M, since changes in the xy direction, a three-dimensional The linear interpolation process is performed.

制御装置40は、測定された、或いは直線補間処理により求められた各マトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)における基板Wの上面高さHとマスクMの下面高さHとから、両者の差としてギャップGを求める。図8は、このようにして求めた各マトリックス点(c11,c12,・・・,cnm)におけるギャップGを、3次元で示したギャップ分布図である。 Controller 40 has an upper surface lower surface heights of H w and mask M measured, or each matrix point obtained by linear interpolation (c 11, c 12, ··· , c nm) substrate in W and a H m, determine the gap G as a difference therebetween. FIG. 8 is a gap distribution diagram showing the gap G at each matrix point (c 11 , c 12 ,..., C nm ) obtained in this way in three dimensions.

上記したギャップ分布の測定は、一連の作動手順をステップ式近接露光装置PEの制御装置40に記憶しておき、ステップ式近接露光装置PEをギャップ分布測定モードで作動させることにより、自動的に求めることができる。従って、作業者のスキルに影響されることなく、基板WとマスクMとのギャップ分布を自動的に求めることができる。   The above-described measurement of the gap distribution is automatically obtained by storing a series of operating procedures in the control device 40 of the stepped proximity exposure apparatus PE and operating the stepped proximity exposure apparatus PE in the gap distribution measurement mode. be able to. Therefore, the gap distribution between the substrate W and the mask M can be automatically obtained without being affected by the skill of the operator.

これにより、ステップ式近接露光装置PEの据え付け時や、メンテナンス時には、上記したように自動的にギャップ分布を測定して、その測定結果からマスクステージ1、及びワークステージ2を調整した後、再度、ギャップ分布の測定を繰り返し行うことで、作業者のスキルに影響されずに、短時間で且つ精度よく調整することができる。   Thereby, at the time of installation of the step-type proximity exposure apparatus PE or maintenance, the gap distribution is automatically measured as described above, and after adjusting the mask stage 1 and the work stage 2 from the measurement result, again, By repeatedly measuring the gap distribution, it can be adjusted in a short time and accurately without being affected by the skill of the operator.

また、このようにして求められた据え付け時やメンテナンス時に測定されたギャップ分布と、基板生産時におけるギャップ分布と比較することにより、高精度での露光転写が可能な最適ギャップになるように、基板生産に先だって設定することができ、生産性を向上させることができる。   In addition, by comparing the gap distribution measured at the time of installation and maintenance thus obtained with the gap distribution at the time of substrate production, it is possible to obtain the optimum gap that enables high-precision exposure transfer. It can be set prior to production, and productivity can be improved.

上記したように、本実施形態の近接露光装置PEによれば、マスクステージ1側に設けられて基板W上面の高さHを測定するマスク側変位センサ31と、ワークステージ2側に設けられてマスクM下面の高さHを測定する基板側変位センサ15と、測定された基板上面の複数の所定位置での高さとH、マスク下面の複数の所定位置での高さHに基づいて、基板WとマスクMとを互いに対向させた場合の任意位置におけるギャップGを算出するギャップ算出手段を構成する制御装置40と、を備えるので、各ショットの露光エリアごとの任意位置における基板WとマスクMとのギャップ分布を作業者のスキルに影響されることなく、自動的に求めることができ、近接露光装置PEの設置やメンテナンス時の調整をこのギャップ分布に基づいて精度よく且つ効率的に調整することができる。 As described above, according to proximity exposure apparatus PE of the present embodiment, the mask-side displacement sensor 31 provided on the mask stage 1 side to measure the height H w of the substrate W upper surface, provided on the work stage 2 side Te substrate side displacement sensor 15 for measuring the height H m of the mask M lower surface, height and H w of a plurality of in place of the measured substrate upper surface, the height H m of a plurality of predetermined positions of the mask lower surface And a control device 40 that constitutes a gap calculating means for calculating a gap G at an arbitrary position when the substrate W and the mask M are opposed to each other. Therefore, the substrate at an arbitrary position for each exposure area of each shot. The gap distribution between W and mask M can be automatically obtained without being affected by the skill of the operator, and this gap distribution can be adjusted during the installation and maintenance of the proximity exposure apparatus PE. It can be adjusted accurately and efficiently based.

また、本実施形態の近接露光装置PEのギャップ測定方法によれば、ワークステージ2を移動させて、複数の所定位置の基板上面高さH、及びマスク下面高さHを、それぞれマスク側変位センサ31、及び基板側変位センサ15で測定し、基板WとマスクMとを対向させたときのギャップ分布を、基板上面高さH及びマスク下面高さHの測定値に基づいて求めるようにしたので、基板WとマスクMとを対向させたときの任意位置のギャップ分布を簡単に求めることができる。 Further, according to the gap measuring method of the proximity exposure apparatus PE of the present embodiment, the work stage 2 is moved, and the substrate upper surface height H w and the mask lower surface height H m at a plurality of predetermined positions are respectively set on the mask side. displacement sensor 31, and measured at the substrate side displacement sensor 15, the gap distribution when made to face the substrate W and the mask M, determined based on measurements of the substrate upper surface height H w and mask lower surface height H m Since it did in this way, the gap distribution of the arbitrary positions when the board | substrate W and the mask M are made to oppose can be calculated | required easily.

更に、高さ測定位置以外の基板上面の高さH及びマスク下面の高さHを、基板上面の高さHw及びマスク下面の高さHの測定値から直線補間により求めるようにしたので、ギャップ分布を任意位置で求めることができる。 Further, the height H w and the height H m of the mask lower surface of the top substrate surface other than the height measurement position, and so as to obtain a linear interpolation from the measured values of the height H m of height Hw and the mask lower surface of the substrate top surface Therefore, the gap distribution can be obtained at an arbitrary position.

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明では、ステップ式近接露光装置について説明したがこれに限定されず、マスクのパターンを基板に露光転写する各種形式の露光装置にも同様に適用することができる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, in the above description, the step-type proximity exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to various types of exposure apparatuses that expose and transfer a mask pattern onto a substrate.

1 マスクステージ
2 ワークステージ
3 照射手段
5 X軸ステージ送り機構(ワークステージ駆動機構)
6 Y軸ステージ送り機構(ワークステージ駆動機構)
7 上下粗動装置(ワークステージ駆動機構)
8 上下微動装置(ワークステージ駆動機構)
15 基板側変位センサ
31 マスク側変位センサ(ギャップセンサ)
40 制御装置(ギャップ算出手段)
G ギャップ
マスク下面の高さ
基板上面の高さ
M マスク
PE ステップ式近接露光装置(露光装置)
W 基板(被露光材)
WE 露光エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask stage 2 Work stage 3 Irradiation means 5 X-axis stage feed mechanism (work stage drive mechanism)
6 Y-axis stage feed mechanism (work stage drive mechanism)
7 Vertical coarse motion device (work stage drive mechanism)
8 Vertical fine movement device (work stage drive mechanism)
15 Substrate side displacement sensor 31 Mask side displacement sensor (gap sensor)
40 Control device (gap calculation means)
G Gap H m Height of the lower surface of the mask H W Height of the upper surface of the substrate M Mask PE Stepwise proximity exposure device (exposure device)
W substrate (material to be exposed)
WE exposure area

Claims (6)

被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを所定の方向に移動させるワークステージ駆動機構と、前記基板に対する前記マスクの位置を調整するマスク位置調整手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接配置した状態で、前記マスクの露光パターンを前記照射手段によって前記基板に露光転写する近接露光装置であって、
前記マスクステージ側に設けられ前記基板上面の高さを測定するマスク側変位センサと、
前記ワークステージ側に設けられ前記マスク下面の高さを測定する基板側変位センサと、
前記マスク側変位センサにより測定された前記基板上面の複数の所定位置での高さと、前記基板側変位センサにより測定された前記マスク下面の複数の所定位置での高さに基づいて、前記基板と前記マスクとを互いに対向させた場合の任意位置におけるギャップを算出するギャップ算出手段と、
を備えることを特徴とする近接露光装置。
A work stage that can move while holding a substrate as a material to be exposed, a mask stage that is disposed opposite to the substrate and can hold a mask, and irradiates the substrate with light for pattern exposure via the mask. Irradiating means, a work stage driving mechanism for moving the work stage in a predetermined direction, and a mask position adjusting means for adjusting the position of the mask with respect to the substrate, wherein the mask and the substrate are arranged close to each other. A proximity exposure apparatus that exposes and transfers the exposure pattern of the mask to the substrate by the irradiation means,
A mask side displacement sensor provided on the mask stage side for measuring the height of the upper surface of the substrate;
A substrate side displacement sensor provided on the work stage side for measuring the height of the lower surface of the mask;
Based on the height at a plurality of predetermined positions of the upper surface of the substrate measured by the mask side displacement sensor and the height at a plurality of predetermined positions of the lower surface of the mask measured by the substrate side displacement sensor, Gap calculating means for calculating a gap at an arbitrary position when the mask and the mask are opposed to each other;
A proximity exposure apparatus comprising:
前記マスク側変位センサは、非接触式センサであることを特徴とする請求項1に記載の近接露光装置。   The proximity exposure apparatus according to claim 1, wherein the mask side displacement sensor is a non-contact sensor. 前記ギャップ算出手段は、前記照射手段によりパターン露光用の光が照射される各ショットにおける前記基板上の複数の露光エリアごとに、前記ギャップを算出することを特徴とする請求項1に記載の近接露光装置。   2. The proximity according to claim 1, wherein the gap calculating unit calculates the gap for each of a plurality of exposure areas on the substrate in each shot irradiated with light for pattern exposure by the irradiation unit. Exposure device. 被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを所定の方向に移動させるワークステージ駆動機構と、前記基板に対する前記マスクの位置を調整するマスク位置調整手段と、前記マスクステージ側に設けられ前記基板上面の高さを測定するマスク側変位センサと、前記ワークステージ側に設けられ前記マスク下面の高さを測定する基板側変位センサと、を備え、前記マスクの露光パターンを前記照射手段によって前記基板に露光転写する近接露光装置の前記基板と前記マスクとのギャップ分布を測定するギャップ測定方法であって、
前記ワークステージ駆動機構により前記ワークステージを移動させて、前記マスク側変位センサで前記基板上面の複数の所定位置の高さを測定する工程と、
前記ワークステージ駆動機構により前記ワークステージを移動させて、前記基板側変位センサで前記マスク下面の複数の所定位置の高さを測定する工程と、
前記マスク側変位センサにより測定された前記基板上面の複数の所定位置での高さと、前記基板側変位センサにより測定された前記マスク下面の複数の所定位置での高さに基づいて、前記基板と前記マスクとを互いに対向させた場合の任意位置におけるギャップを算出する工程と、を備えることを特徴とする近接露光装置のギャップ測定方法。
A work stage that can move while holding a substrate as a material to be exposed, a mask stage that is disposed opposite to the substrate and can hold a mask, and irradiates the substrate with light for pattern exposure via the mask. Irradiating means, a work stage driving mechanism for moving the work stage in a predetermined direction, a mask position adjusting means for adjusting the position of the mask with respect to the substrate, and a height of the upper surface of the substrate provided on the mask stage side A mask side displacement sensor for measuring the mask, and a substrate side displacement sensor provided on the work stage side for measuring the height of the lower surface of the mask, and exposing and transferring the exposure pattern of the mask onto the substrate by the irradiation means. A gap measurement method for measuring a gap distribution between the substrate and the mask of a proximity exposure apparatus,
Moving the work stage by the work stage drive mechanism, and measuring the height of a plurality of predetermined positions on the upper surface of the substrate by the mask side displacement sensor;
Moving the work stage by the work stage drive mechanism and measuring the height of a plurality of predetermined positions on the lower surface of the mask by the substrate side displacement sensor;
Based on the height at a plurality of predetermined positions of the upper surface of the substrate measured by the mask side displacement sensor and the height at a plurality of predetermined positions of the lower surface of the mask measured by the substrate side displacement sensor, And a step of calculating a gap at an arbitrary position when the mask faces each other. A gap measuring method for a proximity exposure apparatus, comprising:
前記ギャップ算出工程は、前記基板上面の複数の所定位置での高さ及び前記マスク下面の複数の所定位置での高さの測定値から、それぞれ直線補間により高さ測定位置以外の前記基板上面の高さ及び前記マスク下面の高さを求める補間処理工程を有すること特徴とする請求項4に記載の近接露光装置のギャップ測定方法。   The gap calculating step includes linearly interpolating the height of the upper surface of the substrate other than the height measurement position from the measured values of the height of the upper surface of the substrate at a plurality of predetermined positions and the height of the lower surface of the mask at a plurality of predetermined positions. The gap measuring method for a proximity exposure apparatus according to claim 4, further comprising an interpolation processing step for obtaining a height and a height of the lower surface of the mask. 前記ギャップ算出工程は、前記照射手段によりパターン露光用の光が照射される各ショットにおける前記基板上の複数の露光エリアごとに、前記ギャップを算出することを特徴とする請求項4に記載の近接露光装置のギャップ測定方法。   5. The proximity according to claim 4, wherein the gap calculating step calculates the gap for each of a plurality of exposure areas on the substrate in each shot irradiated with light for pattern exposure by the irradiation unit. A method for measuring a gap of an exposure apparatus.
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