JP2006049391A - 基板搬送装置および基板搬送方法、並びにそれらの利用 - Google Patents

Abstract

【課題】 剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制する。
【解決手段】 本発明の露光装置では、露光処理後に、ステージ３から基板２を持ち上げていったん停止させて除電器７により、基板２に帯電した静電気の除電を行う。そして、このような基板２の上昇と停止とを繰り返して、基板２を除電しながら、基板２をアーム６まで搬送する。これにより、剥離帯電による基板２の帯電量を低減することができ、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板搬送装置および基板搬送方法、並びにそれらの利用に関するものであり、より詳細には、剥離帯電を低減することにより、ひどい帯電の場合に問題となる基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制する基板搬送装置および基板搬送方法、並びにそれらの露光装置への利用に関するものである。

従来から、液晶パネルなどの半導体装置の回路パターンを形成するために、フォトリソグラフィーが広く使われている。そして、この露光には、形成する回路パターンの１０倍または５倍等の大きさのパターンを縮小あるいは等倍あるいは拡大用のフォトマスク（レチクル）を用い、投影レンズ系にて上記マスクを通した回路パターンを縮小等して、基板（ウエハ）上のレジストに順次繰返し転写するステッパと称される露光装置（順次繰返型投影露光装置と呼ぶことにする）が用いられている。

この露光装置では、ステージに載置された基板に対して、露光処理が施される。そして、露光処理が終了した基板は、リフトによってステージから持ち上げられ、後続の工程へと搬送するためのアームに受け渡される。つまり、この構成では、ステージ上の基板は、アームまで、連続的に持ち上げられる。（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３３３５５号公報（１９９８年９月２日公開）

しかしながら、従来のように、ステージに載置された基板を連続的に急上昇させると、剥離帯電が発生するため、基板表面電位（基板帯電量）が高くなる。そして、その結果生じる静電気の放電によって、配線間リークや断線等の欠陥が生じ、ひどい時には基板に割れが発生するという問題がある。このような、剥離帯電（静電気）による放電現象が原因となる破壊現象は、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge; Electro-Static Destroy）とも称される。

このように、従来の構成では、剥離帯電により基板の電位が高くなるため、基板割れ（基板貼り付き）およびＥＳＤによる不良（ＥＳＤ不良）が発生するという問題がある。

尚、帯電静電気量を抑制するためには、ある程度基板の移動スピード（上昇スピード）を遅くすることも効果はあるが、ＥＳＤが多い場合、例えば、１０秒あるいは２０秒以上、通常よりも余分に移動時間を伴い、生産効率が低下する場合もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良の抑制、あるいは基板の移動時間の短縮が可能な、基板搬送装置および基板搬送方法、並びにそれらの利用方法を提供することにある。

本発明の基板搬送装置（本基板搬送装置）は、上記の課題を解決するために、ステージに載置された基板を除電しながら搬送する基板搬送装置において、基板と、基板を載置するステージと、ステージに載置された基板に面接触する接触面を有し、基板を昇降させる昇降部材と、基板の静電気を除電する除電器とを備え、上記昇降部材は、基板の少なくとも一部がステージから離れた第１の停止位置で基板の上昇を停止させるとともに、少なくとも１回、第１の停止位置よりも高い第２の停止位置で基板の上昇を停止させることを特徴としている。

基板とステージとが接触している状態では、剥離帯電は起こらない。ステージから基板が剥がれていく過程である瞬間に、基板は最も帯電し、時として剥離放電が起こる。特に、ステージからの移動距離がある程度までは大きくなるほど、剥離帯電が大きくなる。そして、基板が帯電した状態で、基板の上昇を続けると、放電が起こる場合もある。

上記の構成によれば、昇降部材が、第１の停止位置で基板の上昇を停止させ、停止状態で除電が行われる。これにより、停止期間中、僅かな除電電位差であっても、その後帯電電圧を大きく低減できる（後述の例では約1／4）。また、上昇途中に停止期間を設けず、低速で低速で昇降部材を上昇させる場合よりも、短時間の除電が可能となる。

上記の構成によれば、上昇の途中で基板を停止させながら、多段階で、基板を上昇させている。このため、基板に帯電していた電荷量と、ステージと基板の間の容量とのバランスが取れた状態で、除電することができる。このため、は静電破壊の原因となる放電も防止できる。その結果、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。さらに、高スループットも実現できる。

なお、上記面接触とは、昇降部材が、基板面の最低約１０％以上の平面で、基板を指示する（受ける）ことを示す。また、第１の停止位置は、ステージから近接した位置ともいえる。

本基板搬送装置は、第１の停止位置は、基板の剥離帯電が始まる高さ以上、基板を停止させない場合に基板に帯電した静電気量が最大となる高さ未満であることが好ましい。

上記の構成によれば、第１の停止位置を、基板の剥離帯電量が始まる高さ以上、基板を停止させない場合に基板に帯電した静電気量が最大となる高さ未満とすることによって、より確実に、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。

本基板搬送装置は、上記除電器が、基板の側方から除電を行うものであり、第２の停止位置は、除電領域の中心高さと基板表面とがほぼ同一平面上となる位置であることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の停止位置を、除電器と基板表面とが同一平面上となる位置、特に、除電領域の中心高さと基板表面とがほぼ同一平面上となる位置としている。除電領域の中心は、最も除電効果が得られる位置であり、上記の構成では、そのような除電効果が最も得られる位置で、基板を停止させている。従って、特に高い除電効果が得られる。

本基板搬送装置は、上記除電器が、軟Ｘ線を用いるものであることが好ましい。

これにより、軟Ｘ線が照射された空気は、すべてイオン化されるため、より効果的に、基板の除電を行うことができる。

本基板搬送方法は、上記の課題を解決するために、ステージに載置された基板を、除電器によって除電しながら搬送する基板搬送方法において、基板の少なくとも一部がステージから離れた第１の停止位置で基板の上昇を停止する第１の停止工程と、第１の停止工程の後に、少なくとも１回、第１の停止位置よりも高い第２の停止位置で基板の上昇を停止する第２の停止工程とを有することを特徴としている。

これにより、本基板搬送装置と同様の効果が得られる。

本発明の露光装置は、前記いずれかの基板搬送装置と、基板のレジスト膜上に回路パターン光を投影するための露光部とを有することを特徴としている。また、本発明の順次繰返型投影露光装置（ステッパ）は、前記いずれかの基板搬送装置と、基板のレジスト膜上に回路パターン光を投影するための露光部とを有することを特徴としている。

上記の構成によれば、精密なパターニングの精度が要求される露光装置、とりわけ、ステッパにおいて、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。さらに、高スループットも実現できる。

本発明の液晶表示装置は、本発明の基板搬送装置、または、本発明の基板搬送方法によって基板を搬送する基板搬送工程を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、本基板搬送装置と同様の効果が得られるとともに、液晶表示装置の製造歩留まりを向上し、高効率に生産することができる。

本発明に係る基板搬送装置は、以上のように、ステージに載置された基板を除電しながら搬送する基板搬送装置において、基板と、基板を載置するステージと、ステージに載置された基板に面接触する接触面を有し、基板を昇降させる昇降部材と、基板の静電気を除電する除電器とを備え、上記昇降部材は、基板の少なくとも一部がステージから離れた第１の停止位置で基板の上昇を停止させるとともに、少なくとも１回、第１の停止位置よりも高い第２の停止位置で基板の上昇を停止させる構成である。それゆえ、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。さらに、高スループットも実現できるという効果を奏する。

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これに限定されるものではない。

本発明の露光装置は、ステージ上の基板を段階的に持ち上げて搬送することにより、剥離帯電を抑制し、高い除電効果を得るものである。

図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本実施形態の露光装置の概略構成と、露光処理後の基板搬送工程を示す図である。

本実施形態の露光装置（本露光装置）は、２次元に移動できるステージ上に載置された基板（ウェハ）に露光処理を施し、回路パターンを転写するステッパである。本露光装置は、図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、基板２を露光する露光部１と、基板２を保持（載置）するステージ３と、ステージ３上の基板２を持ち上げるリフト５と、除電器７とを備えている。そして、この露光装置は、ステージ３に保持（載置）された基板２に対して、露光処理を施すものである。なお、本露光装置は、ステージ３上に吸着した基板２を、除電しながらアーム６に搬送する基板搬送装置を備えているともいえる。

露光部１は、主に、露光のための光源と、実際に基板に２に形成する回路パターン（配線パターン）よりも数倍小さいフォトマスク（レチクル）と、そのフォトマスクを縮小するための投影レンズ系とを備えている。露光部１では、投影レンズ系によって、フォトマスクが、実際に基板２に形成する大きさの回路パターン４に拡大される。

基板２は、露光処理が施されるべき基板（ウェハ）である。例えば、液晶パネルや半導体装置などを形成するために、金属層および絶縁層が積層された基板である。ステージ３は、基板２を保持（載置）するものであり、ステージ３上で、露光処理が行われる。ステージ３は、２次元（ＸＹ方向）に移動するようになっている。また、通常、ステージ３は、基板２を吸着して保持している。回路パターン４は、露光部１によって拡大された、基板２に形成する回路パターンである。ステージ３の移動に伴い基板２が移動することによって、基板２には回路パターン４が形転写される。

リフト５は、ステージ３上の基板２を持ち上げる（上昇させる）ものである。また、リフト５は、アーム６によって搬送された基板２を受け取り、ステージ２に搬送する。つまり、リフト５は、ステージ３とアームとの間で基板２を昇降させる昇降手段である。
リフト５は、露光処理後の基板２を露光処理に後続する工程に導くためのアーム６の位置（図１（ｅ）高さｈ４）まで、基板２を持ち上げる。本実施形態では、リフト５は、基板２の中央部に対して対称な位置に配置されており、基板２を均一に持ち上げる。リフト５は、高精度のパターニングを得るために、基板２（詳細には基板２の裏面；露光面とは反対の面）に、面接触するようになっている。すなわち、リフト５は、基板２を持ち上げるための平坦な面を有している。そして、後述のように、特に、リフト５は、基板２を搬送する際に、ステージ２とアーム６との間で、基板２の搬送を停止して基板２を所定の高さで待機させることを特徴としている。すなわち、リフト５は、基板２の上昇および停止を繰り返し、段階的に基板２を上昇させ、多段階で基板２をアーム６まで搬送する。

除電器７は、基板２に蓄積された静電気を除去するためのものである。本実施形態では、基板２の上方に、露光部１が設けられているため、除電器７は、基板２の表面（露光面）に対して略平行となる位置（基板２の側方）に設置されている。すなわち、ここでは、２つの除電器７が、基板２の両側方に、対向配置されている。本実施形態では、除電器７として、軟Ｘ線除電器（軟Ｘ線イオナイザ）を用いている。軟Ｘ線イオナイザは、また、ステージ３上の基板２がリフト５による上昇を開始すると略同時に、除電器７がオン状態となるようになっている。

なお、ステージ３およびリフト５は、図示しない駆動装置によって駆動される。

ここで、図１（ａ）〜図１（ｅ）に基づいて、本実施形態の露光装置における、基板２の搬送方法について説明する。図１（ａ）は、基板２に露光処理を施す工程であり、図１（ｂ）〜図１（ｅ）は、露光処理後の基板２を、アーム６に搬送する工程である。ここでは、ステージ３とアーム６との間で、基板２の上昇を３回停止させている（１段目〜３段目）。

まず、ステージ３に載置された基板２に、露光部１に投影された回路パターン４を転写する露光処理が行われる（図１（ａ））。なお、基板２は、真空吸着などにより、ステージ３に吸着されている。

露光処理の終了後、基板２は、アーム６まで搬送される。すなわち、まず、リフト５が上昇することにより、ステージ３から基板２を持ち上げる。ここで、注目すべきは、ステージ３からアーム６まで、基板２を連続的に一気に持ち上げるのではなく、基板２を持ち上げた直後に、リフト５の上昇を中止し、所定の高さ（ｈ１）で、基板２を停止させることである（図１（ｂ））。すなわち、ステージ３から基板２を持ち上げたところで、基板２の上昇を待機する工程を行う。なお、この高さｈ１（第１の停止位置）は、基板２の少なくとも一部がステージ３から離れた位置（ステージ３に近接した位置）であればよく、特に、基板２の剥離帯電が始まる高さ以上、基板２を停止させない場合に基板２に帯電した静電気量が最大となる高さ未満であることが好ましい。また、ステージ３から基板２を持ち上げるのと略同時に、除電器７・７の電源がオンとなる。

そして、このような、基板２の上昇と停止（待機）とを繰り返して、最終的に、アーム６の高さまで、基板２を搬送し、基板２をアーム６に受け渡す（図１（ｃ）〜図１（ｅ））。基板２を受け取ったアーム６は、後続の工程へとその基板２を搬送する。また、アーム６は、露光処理を行うための新たな基板２を搬送してリフト５に受け渡す。そして、リフト５を下降して、再び図１（ａ）のように、基板２をステージ３に載置し、露光処理および除電処理が行われる。ここで、図１（ｃ）では、２回目の基板２の停止位置、すなわち、リフトアップ高さｈ２（第２の停止位置）が、除電器７の除電領域の中心高さとほぼ等しくなっている。これにより、２段目の停止位置では、特に効率的に基板２を除電できる。

このように、本実施形態では、多段階で基板２を搬送している。そして、１段階目の基板２の停止は、基板２がステージ３から離れた直後に行われる。ここで、ステージ３から基板２を持ち上げるとき、剥離帯電が生じる。その結果、基板の電位が高くなるため、基板割れ（基板貼り付き）およびＥＳＤによる不良（ＥＳＤ不良）が発生しやすい。しかしながら、本実施形態では、基板２の上昇を停止しても、除電器７・７による基板２の除電は行われている。このため、基板２とステージ３とを剥離した時に生じる、剥離帯電を防止できる。

以上のように、本実施形態によれば、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制できる。さらに、高スループットも実現できる。

なお、図１（ｂ）において、１段階目に基板２を停止させる位置、すなわち、リフト５によるリフトアップの高さ（リフト量；ｈ１（第１の停止位置））は、基板２に剥離帯電が生じた位置から、その帯電により放電するまでの位置であればよい。例えば、基板２のサイズが、600ｍｍ〜１ｍ，厚み約0.3〜1.1ｍｍの場合、この高さｈ１は、１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍである。なお、高さｈ１が、２０ｍｍを越えると、基板２に帯電した容量を保持できなくなるため、放電が起こりやすく、ＥＳＤが起こりやすい。さらに、高い除電効果も得られない。また、１ｍｍ未満では、ほとんどステージ３から離れていないため、ステージ３と基板２とが接触している部分が存在し、剥離帯電が起こらない。なお、高さｈ１は、基板２の種類およびサイズによって、設定すればよい。

また、リフト６によって基板２をリフトアップする速度（言い換えれば基板の剥離速度）は、特に限定されるものではない。ただし、この速度が速いと剥離帯電量も大きくなる。

また、基板２を搬送途中で停止しておく時間は、基板２の帯電状態、および、除電器７の性能によって異なるため、特に限定されるものではない。例えば、0.5秒〜3.5秒、好ましくは、1秒〜2.55秒（タイマー設定値）である。

なお、図１（ａ）〜図１（ｅ）では、基板２を異なる高さの３段階で停止するようになっている。しかし、基板２の停止回数は、２回以上あれば特に限定されるものではない。

ここで、２段階目以降に基板２を停止させる場合、除電器７・７の設置位置と略同じ高さで、基板２の上昇を停止することが好ましい（図１（ｃ）では２段階目）。この位置で基板２を停止すれば、除電器７・７による除電効果が最も得られる。このため、特に効果的な除電を行うことができる。

ところで、本実施形態の露光装置であるステッパは、他の露光装置に比べて、特に、高いパターニング精度が要求される。特に、基板２が大型化するにつれ、基板２とリフト６との接触面積を広くとることが要求される。しかしながら、接触面積が広すぎると、剥離帯電が大きくなる。また、接触面積を狭すぎると、平坦度が落ちてパターニング精度が落ちる。ここで、リフト６による基板２の接触は面接触である。すなわち、複数のピンで、基板を点接触によって持ち上げるものを示すものではない。複数のピンなどにより、基板２に点接触して、基板２を持ち上げる方式では、高精度のパターニングが得られない。なお、接触面積は、リフト６により基板２を持ち上げた時の、基板２とリフト６とが接触する面積である。本実施形態では、例えば、約２０％以上の接触面積であればよい。

また、シリンダ方式のリフト５を用いた場合、基板２の昇降の高さと速度とを調整するために、センサを設けてもよい。

なお、除電器７の配置位置は、特に限定されるものではない。すなわち、除電器は、基板２の表面（露光面；処理面）に対して、垂直にエネルギー線を照射するもの（電磁波などの光照射方式）であっても、平行にエネルギー線を照射するものであってもよい。また、除電器の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、フォトイオナイザ（光照射方式式イオナイザ）、コロナ放電を利用したイオナイザ（コロナ放電式イオナイザ）、電気力線を利用したイオナイザ（電気力イオナイザ）、高周波を離床したイオナイザ（高周波イオナイザ）なども利用できる。

ところで、各種表示装置（液晶表示装置など）および半導体装置などの製造工程には、前述のような露光工程が含まれることが多い。従って、この製造工程を、前述と同様の方法で行うことにより、剥離帯電を低減し、基板の除電を効果的に行うことができる。

また、それ以外にも、特に、基板に静電気が蓄積され得る工程、例えば、全面吸着された基板を上昇させる工程に、前述した方法を好適に適用できる。これにより、基板の静電気を効果的に取り除く、高い除電効果が得られる。また、基板上に、金属層（例えば金属配線層）と絶縁層とが積層されており、さらにレジストが形成された基板に対して、フォトレジスト工程を行う場合には、本発明を好適に利用できる。これにより、絶縁層の破壊による不良を抑制できる。例えば、基板上に形成されたトランジスタとして素子が破壊されるのを抑制できる。また、金属配線層上の絶縁層が破壊され、絶縁不良になるのを抑制できる。それゆえ、液晶表示装置や半導体装置などの製造歩留まりを向上できる。

さらに、露光装置以外にも、基板の静電気を除去する必要がある装置、例えば、洗浄工程、現像工程、などに用いる装置にも適用できる。また、基板の静電気を除去すべき工程においても本発明を適用できる。特に、リフトが面接触により基板を吸着する工程には、好適である。これにより、高いスループットを維持すると共に、除電効果も得られる。

次に、このような基板搬送装置（または露光装置）を用いて、除電効果（基板表面電位、静電気による不良）を検討した。多段階で基板を持ち上げる効果を確認するため、ここでは２段階で基板を持ち上げ、１段階目は、リフトアップ量を1ｍｍ、待機時間（停止時間）を２秒とした。また、２段階目は、リフトアップ量を30ｍｍとし、基板表面電位を測定した。比較として、１段階で基板を持ち上げた。基板は、約６００ｍｍ×約900ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ（厚み）を用いた。その結果を、図２〜図６および表１〜表２に示す。

その結果、図２（本実施形態）および図３（比較例）を比較すればわかるように、本実施形態のように、２段階で基板を持ち上げることにより、基板表面電位が１／４程度に減少し、２段階による除電効果が確認された。

また、表１に示すように、コーニング社製１７３７を当社仕様に一部改良して作成した基板表面および構成する多層の絶縁または導電層（Ｓｉ，ＰＤ，ＳＥ，ＪＡＳ，ＧＥ，ＲＥ（各々の記号は社内の略号）の違いによる、２段階と１段階の場合の基板表面電位（ピーク値）を比較した。その結果、２段階による除電効果が確認された。

さらに、図４および表２に示すように、２段階と１段階との場合の静電気による不良についても、検討した。その結果、２段階による除電効果が確認された。また、図４のそれぞれについて、基板表面電位を測定したところ，図５（１段階）および図６（２段階）に示すように、２段階の場合に、基板表面電位が低くなることが確認された。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の基板搬送装置およびそれを備えた露光装置は、剥離帯電による基板の電位を低減することにより、基板割れおよびＥＳＤ不良を抑制することができるから、基板に蓄積された静電気を除去する種々の用途に適用できる。

図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の実施形態を示すものであり、基板の搬送方法を示す工程図である。 本発明の実施形態による基板表面電位を示すグラフである。 従来技術による基板表面電気を示すグラフである。 本発明の実施形態と従来技術との静電気による不良率を比較するグラフである。 図４において、従来技術の基板表面電位を示すグラフである。 図４において、本実施形態の基板表面電位を示すグラフである。

符号の説明

１ 露光部
２ 基板
３ ステージ
４ 回路パターン
５ リフト（昇降部材）
６ 除電器

Claims (8)

1. ステージに載置された基板を除電しながら搬送する基板搬送装置において、
   基板と、基板を載置するステージと、ステージに載置された基板に面接触する接触面を有し、基板を昇降させる昇降部材と、基板の静電気を除電する除電器とを備え、
   上記昇降部材は、基板の少なくとも一部がステージから離れた第１の停止位置で基板の上昇を停止させるとともに、少なくとも１回、第１の停止位置よりも高い第２の停止位置で基板の上昇を停止させることを特徴とする基板搬送装置。
2. 第１の停止位置は、基板の剥離帯電が始まる高さ以上、基板を停止させない場合に基板に帯電した静電気量が最大となる高さ未満であることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 上記除電器は、基板の側方から除電を行うものであり、
   第２の停止位置は、除電領域の中心高さと基板表面とがほぼ同一平面上となる位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送装置。
4. 上記除電器が、軟Ｘ線を用いるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
5. ステージに載置された基板を、除電器によって除電しながら搬送する基板搬送方法において、
   基板の少なくとも一部がステージから離れた第１の停止位置で基板の上昇を停止する第１の停止工程と、
   第１の停止工程の後に、少なくとも１回、第１の停止位置よりも高い第２の停止位置で基板の上昇を停止する第２の停止工程とを有することを特徴とする基板搬送方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板搬送装置と、基板のレジスト膜上に回路パターン光を投影するための露光部とを有することを特徴とする露光装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板搬送装置と、基板のレジスト膜上に回路パターン光を投影するための露光部とを有することを特徴とする順次繰返型投影露光装置。
8. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板搬送装置を用いて、または、請求項５に記載の基板搬送方法によって基板を搬送する基板搬送工程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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