JP2009244407A

JP2009244407A - 露光装置、及び露光方法

Info

Publication number: JP2009244407A
Application number: JP2008088667A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shimoyama; 裕司下山; Takayuki Uemura; 隆之植村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】基板の生産性を良好にする。
【解決手段】感光層１６ａの最小高さＦ_ｋと最大高さＮ_ｋとの差が焦点調整範囲Ｒの大きさより小さく、かつ露光位置で感光層１６ａの最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内に位置している場合でも、感光層１６ａの複数の部位の高さの平均値または中央値とスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内の中央値が略一致するステージ１４の高さを演算し、演算された１つ以上のステージ１４の高さに基づいて、ステージ１４の高さが演算された基板１６より後にスキャナ２１に搬入される基板１６が載置されるステージ１４及びスキャナ２１の少なくとも一方の位置を変更することにより、ステージ１４とスキャナ２１との位置関係を変位センサ１９へ搬入する前に補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、及び露光方法に関する。

従来、プリント配線基板等に配線パターンを形成する画像形成装置としてレーザ露光装置が知られている。このレーザ露光装置には、露光データ（画像情報）に基づいた画像露光の対象となるプリント配線基板を載置するステージ（台）が備えられており、各プリント配線基板が露光器に対して搬入される前に、ステージを所定の初期の高さに設定し、各プリント配線基板をステージ上の所定の初期位置に配置し、そのステージを所定の搬送経路に沿って移動させるようになっている。

このようなレーザ露光装置として、例えば、焦点調整範囲の中央に露光面の中心が近づくように、ステージを光軸方向に移動させることにより露光面の高さを調整して露光する露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、露光面の位置高さを測定し、測定結果に基づきフォーカスを制御するフォーカス機構を備えている露光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の露光装置では、感光材料の表面との間の距離がフォーカス制御可能範囲を超えた場合には、基板の高さ方向の位置を変更し再度測定するようにしている。

一般的に露光装置では、高精細なパターンを形成する場合に露光ビームのフォーカス（焦点）を露光面に精度良く合わせることが必要になる。通常は基板厚をオペレータが露光装置に入力し、それに基づき基板の高さを光軸方向に昇降する基板ステージによって露光面の高さを調整している。しかしながら、入力された基板厚が不正確であったり、前工程の処理により基板が歪みうねっている場合もある。そのため、感光材料の表面との間の距離がフォーカス制御可能範囲を超えた場合がある。このような場合には、特許文献２に記載の露光装置では、上述したように、基板の高さ方向の位置を変更し、再度基板の高さを測定することにより再調整するようにしている。
特開２００６−２３４９６０号公報特開２００６−２３４９２１号公報

ところで、基板製造では同一パターンを複数枚（例えば、１ロットで１００枚）の基板に対して連続的に１枚ずつ露光装置によって露光することが通常行われる。ここで、上記で説明したように、特許文献２に記載の露光装置では、感光材料の表面との間の距離がフォーカス制御可能範囲を超えるような条件では、再調整が行われるが、各基板の歪み具合がほぼ同じであると共に上記の条件を満たす場合には、各基板で毎回再調整が行われてしまうことにより基板の生産性が劣化してしまう、という問題がある。例えば、同一のロットの各基板では、歪み具合がほぼ同じである場合があり、このような場合には、上述したように、毎回再調整が行われるので基板の生産性が劣化してしまうことが考えられる。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたもので、基板の生産性を良好にすることができる露光装置、及び露光方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の露光装置は、感光層が形成されると共に、一枚ずつ搬入され、かつ台に載置された基板の前記感光層を露光する所定範囲内で焦点位置が調整可能な露光手段と、搬入された前記基板の感光層の複数の部位の各々の高さを検出するように前記露光手段の搬入方向上流側に配置された検出手段と、前記感光層の最小高さと最大高さとの差が前記所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で前記感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内に位置している場合に、前記感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内の中央値が略一致する前記台の高さを演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された１つ以上の前記台の高さに基づいて、該台の高さが演算された基板より後に前記露光手段に搬入される基板が載置される台及び前記露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、該台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する補正手段とを含んで構成されている。

本発明に係る露光装置によれば、感光層の最小高さと最大高さとの差が所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が露光手段の焦点位置が調整可能な所定範囲内に位置している場合に、感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と露光手段の焦点位置が調整可能な所定範囲内の中央値が略一致する台の高さを演算し、演算された１つ以上の台の高さに基づいて、この台の高さが演算された基板より後に露光手段に搬入される基板が載置される台及び露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、この台と露光手段との位置関係を検出手段（例えば、変位センサ）へ搬入する前に補正する。従って、本発明に係る露光装置によれば、以前に演算された台の高さに基づいて、今回露光手段へ搬入される基板の台と露光手段との位置関係を検出手段へ搬入する前に補正するので、特に、歪み具合がほぼ同じような各基板を露光する場合には、基板の生産性を良好にすることができる。

また、前記補正手段は、前記露光手段に今回搬入される基板より１つ前に前記露光手段へ搬入された基板に対して前記演算手段によって演算された台の高さに基づいて、前記露光手段に今回搬入される基板が載置される台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正することができる。

また、前記補正手段は、前記露光手段に今回搬入される基板より前に前記露光手段へ搬入された複数の基板の各々に対して前記演算手段によって演算された複数の台の高さのうち、所定個または該所定個未満の個数の台の高さの平均値または中央値に基づいて、前記露光手段に今回搬入される基板が載置される台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の露光方法は、感光層が形成されると共に、一枚ずつ搬入され、かつ台に載置された基板の感光層の複数の部位の各々の高さを、前記感光層を露光する所定範囲内で焦点位置が調整可能な露光手段の搬入方向上流側に配置された検出手段によって検出し、前記感光層の最小高さと最大高さとの差が前記所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で前記感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内に位置している場合に、前記感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内の中央値が略一致する前記台の高さを演算し、演算された１つ以上の前記台の高さに基づいて、該台の高さが演算された基板より後に前記露光手段に搬入される基板が載置される台及び前記露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、該台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する。

本発明に係る露光方法によれば、感光層の最小高さと最大高さとの差が所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が露光手段の焦点位置が調整可能な所定範囲内に位置している場合に、感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と露光手段の焦点位置が調整可能な所定範囲内の中央値が略一致する台の高さを演算し、演算された１つ以上の台の高さに基づいて、この台の高さが演算された基板より後に露光手段に搬入される基板が載置される台及び前記露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、該台と前記露光手段との位置関係を検出手段（例えば、変位センサ）へ搬入する前に補正する。従って、本発明に係る露光方法によれば、以前に演算された台の高さに基づいて、今回露光手段へ搬入される基板の台と露光手段との位置関係を検出手段へ搬入する前に補正するので、特に、歪み具合がほぼ同じような各基板を露光する場合には、基板の生産性を良好にすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、基板の生産性を良好にすることができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を露光装置に適用した場合の実施の形態について説明する。

図１及び図２に示すように、露光装置１０は、４本の脚部９に支持された矩形厚板状の設置台１２を備えている。設置台１２の上面には、長手方向に沿って２本のガイド１３が延設されており、これら２本のガイド１３上には、矩形平盤状のステージ（台）１４が設けられている。ステージ１４は、長手方向がガイド１３の延設方向を向くように配置され、ガイド１３により設置台１２上を往復移動可能に支持されており、駆動装置１５（図２参照）に駆動されてガイド１３に沿って往復移動する。感光層が形成された基板（感光材料）１６が１枚ずつ搬入用のコンベア（ＩＮコンベア）９０（図２参照）から搬送されてくると、ＡＣハンド９２（図２参照）によりＩＮコンベア９０上の基板１６が把持されて、このステージ１４の上面に載置位置を決められた状態で１枚ずつ吸着され保持される。また、露光済みの基板１６は、ＡＣハンド３０に把持され、搬出用のコンベア（ＯＵＴコンベア）９４に排出される。

設置台１２の中央部よりもステージ１４の移動方向の上流側にはゲート１７が配置されており、下流側にはゲート１８が配置されている。これらゲート１７とゲート１８とは所定の間隔で配置されている。ゲート１７及びゲート１８は、ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状に形成されており、両先端部が設置台１２の両側面に固定されている。

ステージ１４の移動方向の上流側に配置されたゲート１７には、その上流側に向けられた前面の上部（ステージ１４の移動経路の上方）に、３台の変位センサ１９がステージ１４の移動方向と直交する方向に沿って所定の間隔で固定配置されている。変位センサ１９のセンサ部２０は下方へ向けられている。

ステージ１４の移動方向の下流側に配置されたゲート１８には、その下流側に向けられた後面の上部（ステージ１４の移動経路の上方）に、スキャナ２１が固定配置されている。本実施の形態では、このスキャナ２１と変位センサ１９との間隔は、スキャナ２１に設けられた後述する露光ヘッド２２による露光開始位置と、変位センサ１９による検出位置との距離が、基板１６の長手方向の寸法よりも少し長くなるように設定されている。

ここで、図３を参照して、本実施の形態の露光ヘッドについて説明する。スキャナ２１は、図３に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、８個）の露光ヘッド２２を備えている。

露光ヘッド２２で露光される領域である露光エリア２３は、図３に示すように、短辺が走査方向に沿った矩形状であり、走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。そして、ステージ１４の移動に伴い、基板１６には露光ヘッド２２毎に帯状の露光済み領域２４が形成される。なお、図１及び図３に示すように、走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、露光ヘッド２２はライン状に配列されている上に、帯状の露光済み領域２４のそれぞれが、隣接する露光済み領域２４と部分的に重なるように、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では１倍）ずらして配置されている。このため、たとえば、１行目の最も左側に位置する画像領域２３Ａと、画像領域２３Ａの右隣に位置する画像領域２３Ｃとの間の露光できない部分は、２行目の最も左側に位置する画像領域２３Ｂにより露光される。同様に、画像領域２３Ｂと、画像領域２３Ｂの右隣に位置する画像領域２３Ｄとの間の露光できない部分は、画像領域２３Ｃにより露光される。

図５及び図６には本発明の実施形態に係る露光ヘッドの光学系が示されている。

露光ヘッド２２Ａ〜２２Ｈの各々は、図５及び図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、入射された光ビームを画像データ（画像情報）に応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）２５を備えている。このＤＭＤ２５は、前述のコントローラ１１に接続されている。このコントローラ１１では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２２毎にＤＭＤ２５の制御すべき領域内の各マイクロミラー（図示せず）の反射面の角度を制御する。したがって、画像データに応じて、ＤＭＤ２５の各ピクセルにおけるマイクロミラーの傾きを制御することによって、ＤＭＤ２５に入射された光はそれぞれのマイクロミラーの傾き方向へ反射される。それぞれのマイクロミラーのオン／オフ制御は、ＤＭＤ２５に接続されたコントローラ１１によって行われ、オン状態のマイクロミラーにより反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ２５の光出射側に設けられた投影光学系へ入射する。またオフ状態のマイクロミラーにより反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示せず）に入射する。

ＤＭＤ２５の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア２３の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源２６、ファイバアレイ光源２６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ２５上に集光させるレンズ系２７、レンズ系２７を透過したレーザ光をＤＭＤ２５に向けて反射する反射鏡２８がこの順に配置されている。

レンズ系２７は、ファイバアレイ光源２６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ２７ａ、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ２７ｂ、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ２５上に集光する集光レンズ２７ｃで構成されている。組合せレンズ２７ｂは、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。

またＤＭＤ２５の光反射側には、ＤＭＤ２５で反射されたレーザ光を基板１６の走査面（被露光面）１６ａ上に結像するレンズ系２９、３０、レンズ系２９、３０を透過したレーザ光の焦点距離を所定範囲内で調整するフォーカス機構３１がこの順に配置されている。すなわち、各露光ヘッド２２は、上記所定範囲内で焦点位置が調整可能となっている。

レンズ系２９、３０は、ＤＭＤ２５と被露光面１６ａとが共役な関係となるように配置されており、本実施形態では、ファイバアレイ光源２６から出射されたレーザ光が均一化され、ＤＭＤ２５に入射された後、各画素がこれらのレンズ系２９、３０によって約５倍に拡大され、集光されるように設定されている。

また、図７に示すように、本実施の形態では、載置台１２に昇降装置３２が設けられている。この昇降装置３２は、Ｚ方向（すなわち露光ヘッド２２の光軸方向）のガイド１３の位置（すなわち高さ）を調節することが可能である。すなわち、昇降装置３２によって、ガイド１３上のステージ１４の高さを調整することができ、ひいては基板１６の高さを調節することができる。

また、本実施の形態では、露光装置１０は、ＩＮコンベア９０上の基板１６を検出可能な位置に配置された検出センサ（図示しない）を備えている。この検出センサには、例えば、光学センサが用いられる。本実施の形態では、検出センサは、基板１６を検出した場合には、基板１６を検出したことを表すＯＮ状態の検出信号を出力し、基板１６を検出していない場合には、ＯＦＦ状態の検出信号を出力する。

また、ステージ１４の駆動装置１５、スキャナ２１の各露光ヘッド２２の各ＤＭＤ２５、各フォーカス機構３１、変位センサ１９、昇降装置３２、ＩＮコンベア９０、ＡＣハンド９２、ＯＵＴコンベア９４、及び検出センサは、これらを制御するコントローラ１１に接続されている。このコントローラ１１により、例えば、後述する露光装置１０の露光動作時には、ステージ１４は所定の速度で移動するよう制御され、変位センサ１９は所定のタイミングで基板１６を検出するよう制御され、露光ヘッド２２は所定のタイミングで基板１６を露光するよう制御される。

コントローラ１１は、Ｉ／Ｏ（入出力）ポート１１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１ｃ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ｄ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｅ、並びにこれらＩ／Ｏポート１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＨＤＤ１１ｃ、ＣＰＵ１１ｄ、及びＲＡＭ１１ｅを互いに接続するバス１１ｆを含んで構成されている。

記憶媒体としてのＲＯＭ１１ｂには、ＯＳ等の基本プログラムが記憶されている。

記憶媒体としてのＨＤＤ１１ｃには、詳細を以下で説明する露光処理、高さ方向配置処理、及び高さデータ演算処理の処理ルーチンを実行するための各プログラムが記憶されている。また、ＨＤＤ１１ｃには、基板１６がＡＣハンド９２によって、最初に配置される初期の水平面上の配置位置（初期位置）（Ｘｓ，Ｙｓ）が記憶されている。また、ＨＤＤ１１ｃには、初期に設定されるステージ１４の初期の高さＺｓが記憶されている。また、ＨＤＤ１１ｃには、詳細を以下で説明する高さデータテーブルが記憶されている。

次に、コントローラ１１のＣＰＵ１１ｄが実行する露光処理の処理ルーチンについて図８を用いて説明する。なお、本実施の形態において、図示しないキーボード等の入力装置がコントローラ１１に接続されており、この入力装置から露光処理を実行する指示がオペレータから入力され、かつ外部の図示しないＰＣ等から基板１６の感光層を露光するための画像情報が入力された場合に露光処理が実行される。

まず、ステップ１００で、上記入力装置からオペレータによって基板１６の厚さのデータが入力されたか否かを判定する。

ステップ１００で入力されたと判定されると、次のステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、変数ｋの値を０に設定することにより、初期化を行う。なお、変数ｋの値は、例えば、搬入される基板１６が何枚目の基板１６であるかを表す。

次のステップ１０４では、検出センサからの検出信号がＯＮ状態であるか否かを判定することにより、露光対象の基板１６が存在するか否かを判定する。なお、本実施の形態のステップ１０４では、所定時間以上、検出センサからの検出信号がＯＦＦ状態である場合には、露光対象となる基板１６が存在しなくなったとみなして、露光処理を終了する。

ステップ１０４で検出センサからの検出信号がＯＮ状態であると判定された場合には、次のステップ１０６で、ＨＤＤ１１ｃに記憶されている初期位置（Ｘｓ，Ｙｓ）を読み込んで、初期位置（Ｘｓ，Ｙｓ）を取得する。

次のステップ１０８では、Ｘ方向（ステージ移動方向と直交する方向）の位置が上記ステップ１０６で取得したＸｓとなり、かつＹ方向（ステージ移動方向と同一の方向）の位置が上記ステップ１０６で取得したＹｓとなるように、基板１６を露光ステージ４０上に配置するように、ＡＣハンド３０を制御する。これにより、基板１６は初期位置（Ｘｓ，Ｙｓ）に配置される。

次のステップ１１０では、高さ方向配置処理を実行する。ここで、ステップ１１０の高さ方向配置処理の処理ルーチンの詳細について図９を用いて説明する。

まず、ステップ２００で、変数ｋの値を１インクリメントし、次のステップ２０２で、変数ｋの値が１であるか否かを判定する。これにより、今回スキャナ２１に搬入される基板１６が最初に搬入される基板１６（１枚目の基板１６）であるか否かを判定することができる。

ステップ２０２で、変数ｋの値が１であると判定された場合には、今回の基板１６はスキャナ２１に最初に搬入される基板１６であると判断して、次のステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、ＨＤＤ１１ｃに記憶されている初期の高さＺｓを読み込んで、初期の高さＺｓを取得する。

次のステップ２０６では、ステージ１４のＺ方向の位置（高さ）が上記ステップ２０４で取得したＺｓとなるように、昇降装置３２を制御する。これにより、ステージ１４は初期の高さＺｓに配置される。なお、ステップ２０６では、ステージ１４のＺ方向の位置が、初期の高さＺｓを入力された基板１６の厚みに応じて補正した高さとなるように、昇降装置３２を制御するようにしてもよい。そして、高さ方向配置処理を終了する。

一方、ステップ２０２で、変数ｋの値が１でないと判定された場合には、今回の基板１６はスキャナ２１に２回目以降に搬入される基板１６であると判断して、次のステップ２０８へ進む。ステップ２０８では、変数ｋの値が所定値Ｌ、例えば６より大きいか否かを判定する。ここで、所定値Ｌの値は、後に高さを表す高さデータの平均値または中央値を演算する場合における高さデータの最大個数を表しており、以下、所定値Ｌの値が６である場合について説明する。なお、具体的には個数をＬとする移動平均を演算したりする。

ステップ２０８で、変数ｋの値が所定値Ｌ、例えば６以下であると判定された場合には、次のステップ２１０へ進む。ステップ２１０では、高さデータテーブル７０（図１０参照）に登録された全ての高さデータ（１枚目の基板１６から（Ｋ−１）枚目の基板１６までの各々を載置した際のステージ１４の高さのデータの各々Ｃ_１〜Ｃ_ｋ−１）をＨＤＤ１１ｃから読み込む。なお、この高さデータテーブル７０には、搬入された基板１６毎に、搬入された順番ｋと、ｋ枚目の基板１６を載置した際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとが対応付けられて登録されている。なお、ステップ２１０において読み込んだ時点では、高さデータテーブル７０には、１枚目から（Ｋ−１）枚目までの基板１６の各々を載置した際のステージ１４の高さデータの各々Ｃ_１〜Ｃ_ｋ−１が登録されている。

次のステップ２１２では、下記の式（１）に示すように、読み込んだ全ての高さデータＣ_１〜Ｃ_ｋ−１の平均値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算する。

Ｃ_ｋ＝（Ｃ_１＋・・・＋Ｃ_ｋ−１）／（ｋ−１）・・・式（１）
次のステップ２１４では、ｋ枚目の基板１６の変位センサ１９に搬入する前のＺ方向のステージ１４の高さが、上記ステップ２１２で演算されたＣ_ｋとなるように、昇降装置３２を制御する。これにより、ステージ１４は補正後の高さＣ_ｋに調整される。そして、高さ方向配置処理を終了する。

一方、ステップ２０８で、変数ｋの値が所定値Ｌ、例えば６より大きいと判定された場合には、次のステップ２１６へ進む。ステップ２１６では、高さデータテーブル７０をＨＤＤ１１ｃから読み込んで、（ｋ−Ｌ）枚目の基板１６を載置した際のステージ１４の高さデータＣ_ｋ−Ｌから、（ｋ−１）枚目までの基板１６を載置した際のステージ１４の高さデータＣ_ｋ−１のＬ個（本実施の形態では例えば６個）の高さデータを取得する。なお、ステップ２１６において読み込んだ時点では、高さデータテーブル７０には、上記と同様に、１枚目から（Ｋ−１）枚目までの基板１６の各々を載置した際のステージ１４の高さデータの各々Ｃ_１〜Ｃ_ｋ−１が登録されている。

次のステップ２１８では、下記の式（２）に示すように、読み込んだＬ個（本実施の形態では６個）の高さデータＣ_ｋ−Ｌ〜Ｃ_ｋ−１の平均値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算する。

Ｃ_ｋ＝（Ｃ_ｋ−Ｌ＋・・・＋Ｃ_ｋ−１）／Ｌ・・・式（２）
そして、ステップ２１４へ進む。これにより、ステージ１４は補正後の高さＣ_ｋに調整される。そして、高さ方向配置処理を終了する。

以上、説明したように、高さ方向配置処理によって、演算された１つ以上のステージ１４の高さ（高さデータ）に基づいて、ステージ１４の高さが演算された対応する基板１６より後に、スキャナ２１に搬入される基板１６が載置されるステージ１４と、スキャナ２１との位置関係が、検出手段としての変位センサ１９へ搬入する前に補正される。より具体的には、スキャナ２１に今回搬入される基板１６より前にスキャナ２１へ搬入された複数の基板１６の各々に対して演算された複数のステージ１４の高さのうち、所定のＬ個（本実施の形態では例えば６個）またはＬ個未満の個数のステージ１４の高さの平均値に基づいて、スキャナ２１に今回搬入される基板１６が載置されるステージ１４とスキャナ２１との位置関係が、変位センサ１９へ搬入する前に補正される。

なお、上記では、高さデータＣ_ｋ−Ｌ〜Ｃ_ｋ−１の平均値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算する例について説明したが、高さデータＣ_ｋ−Ｌ〜Ｃ_ｋ−１の中央値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算するようにしてもよい。また、本実施の形態では、高さデータＣ_１〜Ｃ_ｋ−１の平均値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算する例について説明したが、同様に、高さデータＣ_１〜Ｃ_ｋ−１の中央値を今回搬入する基板１６を載置する際のステージ１４の高さのデータＣ_ｋとして演算するようにしてもよい。

このように、平均値または中央値を演算することで、１枚だけ基板の高さが大きく異なる基板１６があった場合の影響が緩和できる。

また、ステップ２１２及びステップ２１８の少なくとも一方の処理で、下記の式（３）に示すように、Ｃ_ｋを演算するようにしてもよい。

Ｃ_ｋ＝Ｃ_ｋ−１・・・式（３）
これにより、スキャナ２１に今回搬入される基板１６より１つ前にスキャナ２１へ搬入された基板１６に対して演算された高さデータに基づいて、スキャナ２１に今回搬入される基板１６が載置されるステージ１４とスキャナ２１との位置関係を変位センサ１９へ搬入する前に補正することができる。

次のステップ１１２では、ステージ１４が所定速度で下流側に移動するように、ステージ１４の駆動装置１５を制御する。これにより、ステージ１４と共に基板１６が所定速度で下流側に移動する。

次のステップ１１４では、変位センサ１９からの検出信号に基づいて、基板１６の先端を検出したか否かを判定する。変位センサ１９を用いて基板１６の先端を検出する方法は、様々な方法が考えられるが、例えば、変位センサ１９からの検出信号が示す距離の大きさが、基板１６の厚みの分だけ小さくなったか否かを判定することにより、基板１６の先端を検出することが可能である。

ステップ１１４で、基板１６の先端を検出したと判定された場合には、次のステップ１１６へ進む。ステップ１１６では、変位センサ１９からの検出信号を取り込む。

次のステップ１１８では、変位センサ１９からの検出信号に基づいて、基板１６の後端を検出したか否かを判定する。変位センサ１９を用いて基板１６の後端を検出する方法は、様々な方法が考えられるが、例えば、変位センサ１９からの検出信号が示す距離の大きさが、基板１６の厚みの分だけ大きくなったか否かを判定することにより、基板１６の後端を検出することが可能である。

ステップ１１８で、基板１６の後端を検出していないと判定された場合には、上記ステップ１１６へ戻り、再び、変位センサ１９からの検出信号を取り込む。一方、ステップ１１８で、基板１６の後端を検出したと判定された場合には、次のステップ１２０へ進む。

このように、上記ステップ１１６〜１１８の処理を繰返し行うことによって、基板１６の複数の部位の各々の高さを検出するためのデータを取り込むことができる。

ステップ１２０では、変位センサ１９からの検出信号を取り込む。なお、ステップ１２０で取り込んだ検出信号から、ステージ１４の高さを検出することが可能である。

次のステップ１２２では、高さデータ演算処理を実行する。ここで、ステップ１２２の高さデータ演算処理の処理ルーチンの詳細について図１１を用いて説明する。

まず、ステップ３００で、上記ステップ１１６で取り込んだ３台の各変位センサ１９からの検出信号に基づいて、ｋ枚目の基板１６の感光層の複数の部位の各々の高さを検出する。例えば、基板１６のＹ座標方向に、所定間隔（例えば１ｍｍ）毎に、各変位センサ１９と基板１６との距離を検出する。

次のステップ３０２では、３台の変位センサ１９によって検出された３つの距離の平均値を、対応するＹ方向の位置毎に演算する。なお、本実施の形態では、この演算されたＹ方向の位置毎の距離の平均値を、ｋ枚目の基板１６の感光層のＹ方向の位置毎の変位センサ１９からの距離とする。

次のステップ３０４では、上記ステップ３０２で演算された、ｋ枚目の基板１６の感光層のＹ方向の位置毎の変位センサ１９からの距離に基づいて、ｋ枚目の基板１６の感光層の高さをＹ方向の位置毎に検出する。例えば、変位センサ１９のステージ１４からの高さを予め求めておくことで、変位センサ１９自身の高さが分かっている場合には、ｋ枚目の基板１６の感光層のＹ方向の位置毎の変位センサ１９からの距離に基づいて、ｋ枚目の基板１６の感光層の高さをＹ方向の位置毎に検出することが可能である。すなわち、ステップ３０４では、基板１６の感光層の複数の部位の高さの各々が検出される。なお、ステージ１４からの高さだけでなく、同様の原理で、載置台１２、または地表からの高さを予め求めておくことで、ｋ枚目の基板１６の感光層の高さをＹ方向の位置毎に検出することが可能である。

次のステップ３０６では、図１２に示すように、上記ステップ３０４で検出した基板１６の感光層の複数の部位の高さのうち、最も高い高さ（最大高さ）の部位Ｎ_ｋ及び最も低い高さ（最小高さ）の部位Ｆ_ｋを検出する。

次のステップ３０８では、上記ステップ３０６で検出された最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋとの差からｋ枚目の基板１６の被露光面としての感光層の高さ方向の変動幅Ｄ_ｋを演算する。

次のステップ３１０では、上記ステップ３０４で検出されたｋ枚目の基板１６のＹ方向の位置毎の高さの平均値または中央値を、上記ステップ３０８で演算された変動幅Ｄ_ｋの中央の高さＣ_ｋとして演算する。

次のステップ３１２では、上記ステップ１２０で取り込んだ検出信号から、ｋ枚目の基板１６が載置されたステージ１４の高さのデータである高さデータＳＴ_ｋを検出する。

次のステップ３１４では、上記ステップ３１２で検出されたステージ１４の高さデータＳＴ_ｋを、搬入された基板の枚数を表すｋと対応付けて高さデータテーブル７０に登録する。

ここで、図１０を参照して高さデータテーブル７０について説明する。高さデータテーブル７０は、変位センサ１９へ搬入された基板１６毎にレコード７０ａが登録される。レコード７０ａは、変位センサ１９へ搬入された基板１６が何枚目（すなわち何番目）の基板１６であるかを表す変数ｋの値が登録されるフィールド７０ｂ、及びｋ枚目の基板１６が載置されたステージ１４の高さデータＳＴ_ｋが登録されるフィールド７０ｃを備えている。これにより、高さデータテーブル７０にレコード７０ａを１つ追加し、追加されたレコード７０ａのフィールド７０ｂに、変数ｋの値を登録すると共に、この変数ｋの値が登録されたフィールド７０ｂに対応するフィールド７０ｃに高さデータＳＴ_ｋを登録することにより、上述したように、今回検出されたステージ１４の高さデータＳＴ_ｋを、搬入された基板の枚数を表すｋと対応付けて高さデータテーブル７０に登録することができる。そして、高さデータ演算処理を終了する。

次のステップ１２４では、上記ステップ３０８で演算された変動幅Ｄ_ｋの大きさが、図１２に示すような露光ヘッド２２の焦点調整範囲Ｒより大きいか否かを判定する。なお、この焦点調整範囲Ｒは、露光ヘッド２２の最短フォーカス位置Ｎｒと最遠フォーカス位置Ｆｒとの差によって表される。

ステップ１２４で、変動幅Ｄ_ｋの大きさが焦点調整範囲Ｒの大きさより大きいと判定された場合には、適切な露光を行うことが出来ないと判断して、次のステップ１２６で、エラー処理を行う。ステップ１２６のエラー処理では、基板１６を排出するように、ＡＣハンド９２及びＯＵＴコンベア９４を制御すると共に、警報を報知するように図示しない警報装置を制御する。これにより、基板１６は排出され、警報が報知される。

一方、ステップ１２４で、変動幅Ｄ_ｋの大きさが焦点調整範囲Ｒの大きさ以下であると判定された場合には、次のステップ１２８へ進む。

ステップ１２８では、上記ステップ３０６で検出された最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋが焦点調整範囲Ｒに含まれているか否かを判定する。

ステップ１２８で、最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋが焦点調整範囲Ｒに含まれていると判定された場合には、適切な露光を行うことができると判断して、次のステップ１３０で露光処理を行う。この露光処理では、上記ステップ３０２で演算されたｋ枚目の基板１６の感光層のＹ方向の位置毎の変位センサ１９からの距離に応じた適切な焦点となるように、複数のフォーカス機構３１の各々を制御すると共に、入力された画像情報に応じた露光を行うように、複数のＤＭＤ２５の各々を制御する。これにより、ｋ枚目の基板１６の感光層に適切な露光が行われる。

次のステップ１３２では、露光済みの基板１６を上流側に移動させて排出するように、ＡＣハンド９２、駆動装置１５、及びＯＵＴコンベア９４を制御する。これにより、露光済みの基板１６が上流側に移動されて排出される。そして、上記ステップ１０４に戻り、以降の上述した処理を再び行う。

一方、ステップ１２８で、最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋが焦点調整範囲Ｒに含まれていないと判定された場合、すなわち最大高さの部位Ｎ_ｋまたは最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒに位置しないと判定された場合には、このままでは適切な露光が行うことができないが、最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋが焦点調整範囲Ｒに含まれるように、Ｚ方向に基板１６を移動させれば適切な露光を行うことができると判断して、次のステップ１３４に進む。

ステップ１３４では、上記ステップ３１０で演算されたＣ_ｋと、図１１に示すような露光ヘッド２２の焦点調整範囲Ｒの中心Ｃとの差（Ｃ−Ｃ_ｋ）を補正量Ｈ_ｋとして演算する。

次のステップ１３６では、上記ステップ１３４で演算された補正量Ｈ_ｋを用いて、基板１６の被露光面の中心の高さを、焦点調整範囲Ｒの中心Ｃと一致させるように制御する。具体的には、ステップ１３６では、補正量Ｈ_ｋの分だけガイド１３を上昇または下降させて、基板１６の被露光面の中心の高さを、焦点調整範囲Ｒの中心Ｃに一致させるように、昇降装置３２を制御する。これにより、基板１６の被露光面（感光層）の中心の高さと、焦点調整範囲Ｒの中心Ｃとが一致し、基板１６の感光層の最大高さの部位Ｎ_ｋまたは最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒに位置するようになる。

次のステップ１３８では、ステージ１４が上流側の初期位置まで移動するように、駆動装置１５を制御する。これにより、ステージ１４と共に基板１６が上流側の初期位置まで移動される。そして、上記ステップ１１２に戻り、以降の処理を再び行う。

ステップ１３８からステップ１１２に戻り、そして、ステップ１２２に進むと、当該ステップ１２２では、上述した高さデータ演算処理が実行され、基板１６の感光層の最大高さの部位Ｎ_ｋまたは最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒに位置するときのステージ１４の高さＳＴ_ｋが演算されて、高さデータテーブル７０に上書きされる。

以上、本実施の形態の露光処理について説明した。従来、スキャナより搬入方向上流側に設けられた検出手段としての変位センサに、例えば、同一ロットの基板が搬入される際には、図１３（Ａ）に示すように、焦点調整範囲から被露光面の一部がはみ出していたり、図１３（Ｂ）に示すように、焦点調整範囲に被露光面が含まれていたとしても焦点調整範囲の上限または下限付近に被露光面の高さの位置が片寄っていたが、本実施形態の露光処理によって、図１４に示すように、被露光面の高さの位置が焦点調整範囲の中央に位置することが可能となる。

なお、本実施の形態において、昇降装置３２によってステージ１４の高さを調整することにより基板１６の高さを調整して、ステージ１４とスキャナ２１との位置関係を補正する例について説明したが、スキャナ２１の高さを調整する機構を設けて、スキャナ２１及びステージ１４の少なくとも一方の高さを調整することにより、ステージ１４とスキャナ２１との位置関係を補正するようにしてもよい。

以上、説明したように、本実施の形態の露光装置１０は、感光層１６ａが形成されると共に、一枚ずつ搬入され、かつステージ（台）１４に載置された基板１６の感光層１６ａを露光する焦点調整範囲Ｒ内で焦点位置が調整可能な露光手段としてのスキャナ２１と、搬入された基板１６の感光層１６ａの複数の部位の各々の高さを検出するようにスキャナ２１の搬入方向上流側に配置された検出手段としての変位センサ１９とを備え、感光層１６ａの最小高さＦ_ｋと最大高さＮ_ｋとの差が焦点調整範囲Ｒの大きさより小さく、かつ露光位置で感光層１６ａの最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内に位置している場合でも、感光層１６ａの複数の部位の高さの平均値または中央値と、スキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内の中央値が略一致するステージ１４の高さを演算し、演算された１つ以上のステージ１４の高さに基づいて、ステージ１４の高さが演算された基板１６より後にスキャナ２１に搬入される基板１６が載置されるステージ１４及びスキャナ２１の少なくとも一方の位置を変更することにより、ステージ１４とスキャナ２１との位置関係を変位センサ１９へ搬入する前に補正する。

本実施の形態に係る露光装置１０によれば、感光層１６ａの最小高さＦ_ｋと最大高さＮ_ｋとの差が焦点調整範囲Ｒの大きさより小さく、かつ露光位置で感光層１６ａの最大高さの部位Ｎ_ｋ及び最小高さの部位Ｆ_ｋがスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内に位置している場合でも、感光層１６ａの複数の部位の高さの平均値または中央値とスキャナ２１の焦点位置が調整可能な焦点調整範囲Ｒ内の中央値が略一致するステージ１４の高さを演算し、演算された１つ以上のステージ１４の高さに基づいて、ステージ１４の高さが演算された基板１６より後にスキャナ２１に搬入される基板１６が載置されるステージ１４及びスキャナ２１の少なくとも一方の位置を変更することにより、ステージ１４とスキャナ２１との位置関係を変位センサ１９へ搬入する前に補正する。従って、本実施の形態に係る露光装置１０によれば、以前に演算されたステージ１４の高さに基づいて、今回スキャナ２１へ搬入される基板１６のステージ１４とスキャナ２１との位置関係を変位センサ１９へ搬入する前に補正するので、特に、歪み具合がほぼ同じような各基板を露光する場合には、基板の生産性を良好にすることができる。

また、最初の所定の数枚の基板１６の高さの平均値または中央値を用いて、以降に搬入される基板１６を載置するステージ１４の高さを決定するようにしてもよい。

本実施の形態に係る露光装置を示す概略図である。本実施の形態に係る露光装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るスキャナの構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る露光ヘッドによる露光領域の配列を示す図である。本実施の形態に係る露光ヘッドの構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る露光ヘッドの構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る昇降装置を説明するための図である。本実施の形態に係る露光装置が実行する露光処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る露光装置が実行する高さ方向配置処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る高さデータテーブルを示す図である。本実施の形態に係る露光装置が実行する高さデータ演算処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る高さデータ演算処理を説明するための図である。従来の技術を説明するための図である。本実施の形態に係る露光装置の効果の一例を説明するための図である。

符号の説明

１０露光装置
１１コントローラ
１１ｃＨＤＤ
１１ｄＣＰＵ
１４ステージ
１６基板
１６ａ被露光面
１９変位センサ
２１スキャナ

Claims

感光層が形成されると共に、一枚ずつ搬入され、かつ台に載置された基板の前記感光層を露光する所定範囲内で焦点位置が調整可能な露光手段と、
搬入された前記基板の感光層の複数の部位の各々の高さを検出するように前記露光手段の搬入方向上流側に配置された検出手段と、
前記感光層の最小高さと最大高さとの差が前記所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で前記感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内に位置している場合に、前記感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内の中央値が略一致するときの前記台の高さを演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された１つ以上の前記台の高さに基づいて、該台の高さが演算された基板より後に前記露光手段に搬入される基板が載置される台及び前記露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、該台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する補正手段と、
を含む露光装置。
前記補正手段は、前記露光手段に今回搬入される基板より１つ前に前記露光手段へ搬入された基板に対して前記演算手段によって演算された台の高さに基づいて、前記露光手段に今回搬入される基板が載置される台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する請求項１記載の露光装置。
前記補正手段は、前記露光手段に今回搬入される基板より前に前記露光手段へ搬入された複数の基板の各々に対して前記演算手段によって演算された複数の台の高さのうち、所定個または該所定個未満の個数の台の高さの平均値または中央値に基づいて、前記露光手段に今回搬入される基板が載置される台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する請求項１記載の露光装置。
感光層が形成されると共に、一枚ずつ搬入され、かつ台に載置された基板の感光層の複数の部位の各々の高さを、前記感光層を露光する所定範囲内で焦点位置が調整可能な露光手段の搬入方向上流側に配置された検出手段によって検出し、
前記感光層の最小高さと最大高さとの差が前記所定範囲の大きさより小さく、かつ露光位置で前記感光層の最大高さの部位及び最小高さの部位が前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内に位置している場合に、前記感光層の複数の部位の高さの平均値または中央値と前記露光手段の焦点位置が調整可能な前記所定範囲内の中央値が略一致する前記台の高さを演算し、
演算された１つ以上の前記台の高さに基づいて、該台の高さが演算された基板より後に前記露光手段に搬入される基板が載置される台及び前記露光手段の少なくとも一方の位置を変更することにより、該台と前記露光手段との位置関係を前記検出手段へ搬入する前に補正する
露光方法。