JP2011053586A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の点数の大幅な増加や大型化等を防ぎつつ、マスクの交換時間を短くすること。
【解決手段】第１のマスクＭ１での露光中に、第１のハンドラ１１ａがマスク保管部６から次に使用する第２のマスクＭ２を取り出し、プリアライメントステージ５に載せてプリアライメントを行う。露光が終わると第２のハンドラ１２ａが第１のマスクＭ１をプリアライメントステージ５まで運ぶ。マスク退避機構１３の第３のハンドラ１３ａは第１のマスクＭ１を受け取りいったん保持する。第２のハンドラ１２ａは、第２のマスクＭ２を保持し、マスクステージ２へ搬送する。同時に第３のハンドラ１３ａが保持していた第１のマスクＭ１を第１のハンドラが受け取ってマスク保管部６に回収する。マスク退避機構１３を設けマスクを退避させるようにしたのでマスクの交換時間を短縮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板や液晶パネル用のガラス基板等を露光する露光装置に関し、特に、マスクの交換時間を短縮化した露光装置に関するものである。

図１０に、プリント基板や液晶パネルなどの製造工程において、配線等のパターン形成に用いられる露光装置の一例を示す。
露光装置は、主に、光照射部１、パターンを形成したマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２、露光処理を行うプリント基板や液晶パネルなどのワークを保持するワークステージ４、マスクＭに形成されたパターンをワークステージ４上のワークＷに投影する投影レンズ３を備える。なお、投影レンズ３を備えず、マスクＭとワークＷを近接または密着させて露光を行う露光装置もある。
光照射部１は、紫外線を含む光を放射する光源であるランプ１ａ、ランプからの光を反射するミラー１ｂを備える。

マスク保管部６（マスクライブラリとも言う）は、複数のマスクＭを保管する棚である。保管されているマスクＭに形成されているパターンは、それぞれ異なる。
プリアライメントステージ５は、マスクＭをマスクステージ２に対して位置合せするステージである。すなわち、予めマスクＭをプリアライメントステージ５上で位置決めし、位置決めされたマスクＭを、相対位置が変わらないようにマスクステージ２上に搬送しマスクステージ２上に載置することで、マスクステージ２上の所定の位置にマスクをセットする。プリアライメントステージ５上でのプリアライメントは、例えば、複数の位置決めピン５ａにマスクＭの周辺部を突き当てるといった方法により行う。

マスク保管部６とプリアライメントステージ５間のマスクの搬送は、第１のマスク搬送機構１１により行う。第１のマスク搬送機構１１は、マスクの周辺部を下からすくい上げて保持するハンドラ１１ａ、このハンドラ１１ａを図面左右方法に移動させる第１のレール１１ｂ、ハンドラ１１ａを第１のレール１１ｂとともに図面上下方向に移動させる第２のレール１１ｃから構成されている。
また、プリアライメントステージ５とマスクステージ２間のマスクの搬送は、第２のマスク搬送機構１２により行う。第１のマスク搬送機構１２は、主に、マスクの周辺部を保持して吊り下げるハンドラ１２ａ、このハンドラ１２ａを図面左右方向に移動させるレール１２ｂから構成されている。

図１０を使って、マスクの交換動作を含めた露光動作について説明する。
第１のマスク搬送機構１１のハンドラ（第１のハンドラ）１１ａが、マスク保管部６からマスクＭを取り出し、プリアライメントステージ５まで搬送する（同図の点線参照）。プリアライメントステージ５において、マスクＭはマスクステージ２に対して位置合せされる。
第２のマスク搬送機構１２のハンドラ（第２のハンドラ）１２ａが、位置合せが終わったマスクＭをマスクステージ２にまで搬送する。マスクステージ２はマスクＭを吸着保持する。
ワークステージ４にワークＷが置かれ、光照射部１から露光光がマスクＭ、投影レンズ３を介してワークＷに照射される。ワークＷにマスクＭに形成されているパターンが転写される。

マスクを交換する際は、第２のハンドラ１２ａがマスクステージ２のマスクＭをプリアライメントステージ５にまで搬送し、第１のハンドラ１１ａがプリアライメントステージ５からマスク保管部６まで搬送する。
そして、第１のハンドラ１１ａが、次の露光に使用するマスクＭをマスク保管部６から取り出し、プリアライメントステージ５まで搬送する。プリアライメントステージ５にて、マスクＭはマスクステージ２に対して位置合せされる。
第２のハンドラ１２ａが、プリアライメントステージ５のマスクＭをマスクステージ２にまで搬送する。マスクステージ２はマスクＭを吸着保持する。

例えばプリント基板用の露光装置の場合、マスクの交換は、１日に４０回〜５０回行われることがある。そのため、マスクの交換時間を少しでも短くすることが要望されている。上記のような搬送方法の場合、先のマスクＭがマスク保管部６に戻されるまで、次のマスクＭをマスク保管部６から取り出すことができないので、マスクＭの交換に長い時間がかかる。このため、次に示すように、マスクを交換する機構について、種々の提案がなされている。
特許文献１に記載された基板の高速交換装置は、２本の搬送アームを備えている。両アームとも、マスクカートリッジ（マスクの保管部）からのマスクの取り出し、マスクのプリアライメント装置への搬送、マスクのマスクステージへの載置、マスクのマスク保管部への回収を行うことができる。搬送アームが２本あり、マスクステージから先のマスクを回収することと、次のマスクを搬入することが連続して行える。そのため、アームが１本の場合に比べてマスクの交換時間を短くすることができる。

特許文献２に記載された露光装置は、ライブラリ（マスク保管部）からのマスクを取り出しと回収を行うアーム（フォーク２）と、プリアライメント済みのマスクを保管する保管庫８と、マスクステージにマスクを搬入するアーム（ロードアーム４Ａ）、マスクステージからマスクを取り出すアーム（アンロードアーム４Ｂ）を備えている。
露光中に、フォーク２によりマスクをライブラリから 取り出してプリアライメントを行い、マスクの交換はロードアーム４Ａとアンロードアーム４Ｂを使用するので、マスクの交換時間は短くてすむ。

特開昭６２−１９５１４３号公報 特開平６−３１０３９８号公報

上記特許文献１，２に示されたとおり、マスクを搬送するアーム（ハンドラ）を複数設ければ、マスクステージにおけるマスクの搬入と搬出を、連続して行うことができるので、マスクの交換時間は短くなる。しかし、ハンドラを複数（２本）設けることは、部品の点数が増えることであり、また２本のアームが移動するための空間が必要になる。そのために、装置はコストが高くなるとともに大型化する。
特に、光照射部からマスクを挟んだ投影レンズまでの間隔は、高い露光精度を得るための光学特性上、できるだけ狭くしておくことが望ましいとされている。しかし、マスクを複数台のハンドラで搬送すると、ハンドラが通過するためのクリアランスを設けなければならず、その分、光照射部と投影レンズの間隔が広がってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、部品の点数の大幅な増加や大型化、また光照射部から投影レンズまでの間隔が広がることを防ぎつつ、マスクの交換時間を短くすることができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明においては、プリアライメントステージへ搬送されてきたマスクをいったん退避させるマスク退避機構を設ける。マスク退避機構は、マスクを保持するハンドラと、このハンドラを上下方向に移動させる移動機構とから構成され、プリアライメントステージ部に搬送されてきたマクスを第１、第２のハンドラの動きに干渉しないように一時的に保持する。
本発明において、マスク交換は、このマスク退避機構を利用して次のように行う。
（イ）第１のマスクでの露光中に、第１のマスク搬送機構のハンドラ（第１のハンドラ）は、マスク保管部から次に使用する第２のマスクを取り出し、プリアライメントステージ部に運んでプリアライメントを行っておく。
（ロ）第１のマスクでの露光が終わると、第２のマスク搬送機構のハンドラ（第２のハンドラ）が、マスクステージから第１のマスクを取り出してプリアライメントステージ部まで運ぶ。ここでマスク退避機構のハンドラ（第３のハンドラ）が、第２のハンドラから第１のマスクを受け取る。第２のハンドラは空になる。
（ハ）空になった第２のハンドラは、プリアライメントステージ部上にある第２のマスクを保持し、マスクステージへと搬送する。それと同時に、第３のハンドラが保持していた第１のマスクを第１のハンドラが受け取ってマスク保管部に回収する。
（ニ）第１のハンドラは、マスク保管部に第１のマスクを収めたら、次に使う第３のマスクを取り出して、プリアライメントステージに搬送する。

本発明においては、以下のように、部品の点数の大幅な増加や大型化を防ぎつつ、マスクの交換時間を短くすることができる。
（１）マスクステージから回収した第１のマスクを、マスク退避機構により退避させるようにしたので、プリアライメントステージ部において第１のマスク搬送機構と第２のマスク搬送機構が第１と第２のマスクを交換し、第１のマスクをマスク保管部に収納することができる。
すなわち、プリアライメントステージ部において、マスク退避機構により第２のマスク搬送機構が保持していた第１のマスクを退避させ、マスク保管部から取り出した第２のマスクを第１のマスク搬送機構から第２のマスク搬送機構に渡すとともに、マスク退避機構に退避していた第１のマスクを第１のマスク搬送機構が受け取ることで、第１のマスク搬送機構と第２のマスク搬送機構のそれぞれが保持していた第１と第２のマスクを交換し、第１のマスク搬送機構により第１のマスクをマスク保管部に回収するとともに、第１のマスク搬送機構により次のマスクをマスク保管部から取り出すことができる。
このため、背景技術において説明したようにマスク保管部でマスクを交換する場合に比べれば、マスクの交換時間を短縮することができる。
（２）プリアライメントステージ部に、新たにマスクを退避させるマスク退避機構が増えることになるが、マスク退避機構の移動範囲は、プリアライメントステージ部でのわずかな距離の上下動に限られており、装置を極端に大型化したりコストアップしたりするものではない。

本発明の実施例の露光装置の構成を示す図である。 本発明の実施例の露光装置の具体的構成例を示す斜視図である。 図２に示す露光装置を上から見た図である。 マスク交換動作を説明する図（１）である。 マスク交換動作を説明する図（２）である。 マスク交換動作を説明する図（３）である。 マスク交換動作を説明する図（４）である。 マスク交換動作を説明する図（５）である。 マスク交換動作を説明する図（６）である。 従来の露光装置の一例を示す図である。

図１に本発明の実施例の露光装置の構成を示す。図１０とは、マスクのプリアライメントステージ部に、マスクの退避機構が設けられている点で異なり、その他の構成は図１０と同様である。
すなわち、本実施例の露光装置は、図１に示すように、光照射部１、マスクを保持するマスクステージ２、ワークを保持するワークステージ４、マスクＭに形成されたパターンをワークステージ４上のワークＷに投影する投影レンズ３を備える。光照射部１は、紫外線を含む光を放射する光源であるランプ１ａ、ランプからの光を反射するミラー１ｂを備える。
マスク保管部６には、形成されているパターンがそれぞれ異なる複数のマスクＭが保管されている。
プリアライメントステージ５は、前記したようにマスクＭを位置合せするステージであり、本実施例では、プリアライメントステージ５の上に、マスク退避機構１３が設けられる。マスク退避機構１３は、マスクを吊り下げて保持するハンドラ（第３のハンドラ）１３ａと、この（第３の）ハンドラを上下方向に移動させる第３のハンドラ移動機構１３ｂを備える。
なお、上記プリアライメントステージ５とマスク退避機構１３を合わせてプリアライメントステージ部５０という。

マスク保管部６とプリアライメントステージ５間のマスクの搬送は、前記図１０と同様第１のマスク搬送機構１１により行う。第１のマスク搬送機構１１は、マスクの周辺部を下からすくい上げて保持する第１のハンドラ１１ａ、この第１のハンドラ１１ａを図面左右方法に移動させる第１のレール１１ｂ、第１のハンドラ１１ａを第１のレール１１ｂとともに図面上下方向に移動させる第２のレール１１ｃから構成されている。
また、プリアライメントステージ５とマスクステージ２間のマスクの搬送は、前記図１０と同様に第２のマスク搬送機構１２により行う。第２のマスク搬送機構１２は、マスクの周辺部を保持して吊り下げる第２のハンドラ１２ａ、この第２のハンドラ１２ａを図面左右方向に移動させるレール１２ｂから構成されている。
上記第１のマスク搬送機構１１、第２のマスク搬送機構１２、第３のハンドラ移動機構１３は、制御部２０により制御され、制御部２０はこれらの移動機構を後述するように動作させて、マスクを交換する。

図２、図３に、図１の示した露光装置における第１、第２のマスク搬送機構１１，１２、マクス退避機構１３等の具体的な構成例を示す。図２は斜視図、図３は上から見た図であり、図１に示した光照射部１、投影レンズ３、ワークステージ４などは省略されている。なお、図１に示したものと図２、図３に示したものでは、第１のマスク搬送機構１１、マスク保管部６などの位置関係が一致していないが、図１に示したものは、理解を容易にするため、一部配置を変えて示したものである。
図２、図３に示すように、第１のマスク搬送機構１１は、プリアライメントステージ部５０の近傍に配置され、第１のマスク搬送機構１１の第１のハンドラ１１ａは図３に示すように同図の紙面前後方向および紙面上下方向に動く。そして、第１のハンドラ１１ａでマスクＭを下からすくい上げて保持し、マクス保管部６からプリアライメントステージ５へ、また、プリアライメントステージ５からマスク保管部６へ搬送する。
また、マスクステージ２とプリアライメントステージ５の間には第２のマスク搬送機構１２が設けられる。第２のハンドラ１２ａはレール１２ｂに沿って移動し、マスクＭを上から吊り下げる保持してレール１２ｂに沿って移動し、プリアライメントステージ５からマスクステージ２へ、また、マスクステージ２からプリアライメントステージ５へマスクＭを搬送する。

マスク退避機構１３は、マスクを保持する第３のハンドラ１３ａと、ハンドラ１３ａを上下方向に移動させる移動機構１３ｂから構成され、ハンドラ１３ａは図３に示すように同図の紙面前後方向に動く。そして、プリアライメント部５０に搬送されてきたマクスをマスクを上から吊り下げて一時的に上方向に移動させ、第１、第２のハンドラに干渉しないように保持する（退避させる）。
第３のハンドラ１３ａは、第２のハンドラ１２ａで搬送されてきたマスクを受け取って退避させるものであり、第２のハンドラ１２ａが保持しているマスクを受け取って保持できるように、マスク退避機構１３の第３のハンドラ１３ａは図３においてマスクＭの上下の辺を保持するように、第２のマスク搬送機構１２ａの第２のハンドラ１２ａはマスクの左右の辺を保持するように構成されている。また、制御部２０が設けられ、上記第１、第２のマスク移動機構１１，１２、マスク退避機構１３等を制御する。

図４および図５−図９を用いて、本発明の露光装置におけるマスク交換動作について説明する。なお、図５−図９はプリアライメントステージ部の近傍を拡大して示したものであり、図４−９においては、第３のハンドラ移動機構などの構成の一部が省略されている。以下のマスク交換動作は、制御部２０が第１のマスク搬送機構１１、第２のマスク搬送機構１２、マスク退避機構等を制御することにより、おこなわれる。
（１）従来と同様、第１のマスクＭ１が、第１のハンドラ１１ａによりマスク保管部６から取り出され、プリアライメントステージ５で位置合せされ、第２のハンドラ１２ａによりマスクステージ２に搬送される。
（２）第１のマスクＭ１がマスクステージ２に保持され、第１のマスクＭ１により露光がなされる。図４に示すように、第２のハンドラ１２ａは、露光処理の邪魔にならない位置に退避している。この間に第１のハンドラ１１ａが、次に使用する第２のマスクＭ２をマスク保管部６から取り出し、プリアライメントステージ５に搬送する。第２のマスクＭ２は位置合せがなされる。
（３）第１のマスクＭ１での露光処理が終わると、図５に示すように、第２のハンドラ１２ａが、第１のマスクＭ１をマスクステージ２から取外し、プリアライメントステージ５の上まで搬送する。

（４）図６に示すように、マスク退避機構１３の第３のハンドラ１３ａが下降し、第２のハンドラ１２ａに保持されている第１のマスクＭ１を保持する。第２のハンドラ１２ａは、第１のマスクＭ１の保持を解除する。
（５）図７に示すように、第３のハンドラ１３ａは、第１のマスクＭ１を保持した状態で上昇する。第２のハンドラ１２ａは空になり、プリアライメントステージ５の第２のマスクＭ２を保持するために、微小下降する。
（６）図８に示すように、第２のマスクＭ２を保持した第２のハンドラ１２ａは、マスクステージ２に向かう。それとともに、第３のハンドラ１３ａは下降して、第１のマスクＭ１をプリアライメントステージ５に載せ、第１のマスクＭ１の保持を解除する。
（７）第１のハンドラ１１ａが、プリアライメントステージ５上の第１のマスクＭ１を保持する。第１のマスクＭ１を保持した第１のハンドラ１１ａは、第１のマスクＭ１をマスク保管部６に回収する。
続いて第３のマスクでの露光を行う場合は、第１のハンドラ１１ａは、第１のマスクＭ１をマスク保管部６に回収した後、第３のマスクを取り出し、プリアライメントステージ５に搬送する。
なお、上記（６）（７）では、第３のハンドラ１３ａによりプリアライメントステージ５に置かれた第１のマスクＭ１を、第１のハンドラ１１ａが受け取りマスク保管部６に収納しているが、第１のハンドラ１１ａが第３のハンドラ１３ａから直接マスクＭ１を受け取ってマスク保管部６に収納するようにしてもよい。

１ 光照射部
１ａ ランプ
１ｂ ミラー
２ マスクステージ
３ 投影レンズ
４ ワークステージ
５ プリアライメントステージ
５０ プリアライメントステージ部
６ マスク保管部
１１ 第１のマスク搬送機構
１１ａ 第１のハンドラ
１１ｂ 第１のレール
１１ｃ 第２のレール
１２ 第２のマスク搬送機構
１２ａ 第２のハンドラ
１２ｂ レール
１３ マスク退避機構
１３ａ 第３のハンドラ
１３ｂ 第３のハンドラ移動機構
２０ 制御部
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ マスク
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 露光光を出射する光出射部と、
   パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、
   複数の上記マスクを保管するマスク保管部と、
   上記マスクをマスクステージに対してプリアライメントするプリアライメントステージ部と、
   上記マスク保管部と上記プリアライメントステージとの間でマスクを搬送する第１のマスク搬送機構と
   上記プリアライメントステージと上記マスクステージとの間でマスクを搬送する第２のマスク搬送機構と
   上記マスクに形成されたパターンが転写されるワークを保持するワークステージと、を備える露光装置において、
   上記プリアライメントステージ部へ搬送されてきたマスクを退避させるマスク退避機構を備えている
   ことを特徴とする露光装置。

Images