JP2011164542A - 近接露光装置及び近接露光方法 - Google Patents

近接露光装置及び近接露光方法 Download PDF

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Abstract

【課題】装置の状態変化に関わらず空運転を行って、タクトロスの発生を防止しつつ、安定した露光精度を提供することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供する。
【解決手段】露光装置PEは、露光されるべき基板Wが第1又は第2基板ステージ11,12に供給されるかどうかを検出し、露光されるべき基板Wの供給が停止したとき、少なくとも第1又は第2基板ステージ11,12の空運転を行う。
【選択図】図7

Description

本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関し、より詳細には、半導体や、液晶ディスプレイパネル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を製造する場合に用いられる近接露光装置及び近接露光方法に関する。
従来の近接露光装置では、マスクと基板を接近させた状態で、マスクを介して基板にパターン露光用の光を照射し、これにより、基板にマスクのパターンを露光転写する(例えば、特許文献1参照。)。例えば、特許文献1に記載の露光装置では、高精度な画像露光を実現するため、発熱部品となる露光ヘッド、駆動モータ、ステージなどの周辺に温度センサーを配置し、温度センサーが測定した温度が安定していない箇所で、発熱部品を空運転することで、露光室内の温度を安定させるようにしている。
特開2006−330166号公報
ところで、液晶用のカラーフィルターを製造する場合には、複数の近接露光装置がインラインに並べられ、上流側のラインのコンベアや、基板ローダからワーク(ガラス基板)の供給を受けて、露光動作を行っている。このため、上流側のラインからワークの供給が止まると、近接露光装置は停止したままとなる。具体的に、図9に示すように、近接露光装置は、通常露光時には装置は安定した状態が保たれるが、装置の運転開始時と、上流からのワークの供給が停止した時には、温度等の影響により装置が安定領域から外れてしまい、この状態で露光されるワークは露光精度が不安定になる虞がある。
また、特許文献1に記載の温度制御によって上記課題を解消しようとした場合、温度センサーに基づく制御であるため、装置が停止した後、温度変化が生じた段階で発熱部品の空運転を行うことから、温度が安定するまでワークを供給することができず、タクトロスが発生する可能性がある。
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、タクトロスの発生を抑制しながら、装置を安定した状態に容易に保つことができ、安定した露光精度を提供することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成及び方法により達成される。
(1) マスクを保持するマスクステージと、該マスクステージの下方に位置する露光位置に基板を保持可能な基板ステージと、前記基板ステージの露光位置に保持された基板に、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装置と、を備える近接露光方法であって、
露光されるべき基板が前記基板ステージに供給されるかどうかを検出する工程と、
前記露光されるべき基板の供給が停止したとき、少なくとも前記基板ステージの空運転を行う工程と、
を有することを特徴とする近接露光方法。
(2) 前記基板ステージの空運転は、前記基板を露光する際のステップ移動と同じ動作を行うことを特徴とする(1)に記載の近接露光方法。
(3) マスクを保持するマスクステージと、
該マスクステージの下方に位置する露光位置に基板を保持可能な基板ステージと、
前記基板ステージの露光位置に保持された基板に、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装置と、
露光されるべき基板の前記基板ステージへの供給が停止したとき、少なくとも前記基板ステージの空運転を行う制御部と、
を有することを特徴とする近接露光装置。
本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、露光されるべき基板が基板ステージに供給されるかどうかを検出し、露光されるべき基板の供給が停止したとき、少なくとも基板ステージの空運転を行うようにしたので、装置の状態変化に関わらず基板ステージの空運転を行うことができ、装置を安定した状態に容易に保つことができ、タクトロスの発生を防止しつつ、安定した露光精度を提供することができる。
本発明の露光装置の全体構成を概略示す平面図である。 露光装置の要部正面図である。 基板ステージの側面図である。 図1における照射装置の模式図である。 1枚目の基板が露光されると同時に、2枚目の基板が基板ステージに搬送され、且つ3枚目の基板がプリアライメントユニットに搬送される状態を示す説明図である。 2枚目の基板が露光されると同時に、露光転写された1枚目の基板が排出され、3枚目の基板が基板ステージに搬送され、且つ4枚目の基板がプリアライメントユニットに搬送される状態を示す説明図である。 本実施形態の自動運転開始からの露光装置の状態を示すグラフである。 本実施形態の制御を示すフローチャートである。 変形例の近接露光装置を概略示す正面図である。 従来の自動運転開始からの露光装置の状態を示すグラフである。
以下、本発明に係る近接露光装置及び近接露光方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の近接露光装置の全体構成を概略示す平面図、図2は近接露光装置の要部正面図、図3は基板ステージの側面図である。図1〜図3に示すように、近接露光装置PEは、マスクステージ10、第1基板ステージ11、第2基板ステージ12、照射装置13、プリアライメントユニット14、第1基板ローダ15、第2基板ローダ16、マスクローダ17、及びマスクアライナ18を備え、それぞれ基台21上に載置されている。また、これら各部材10〜18は、基台21上のカバー1によって形成された露光室内に収容されている。
マスクステージ10は、基台21上に配置された長方形のステージベース23に設けられた複数の支柱22に支持されて、ステージベース23の上方に配設されている。複数の支柱22は、第1及び第2基板ステージ11,12がY方向(図1中左右方向)に移動してマスクステージ10の下方に進出可能なようにステージベース23の上方にスペースを
形成している。マスクステージ10は、中央に矩形の開口25aを有して、マスクステージ10に対してX,Y,θ方向に位置調整可能に支持されたマスク保持部25を備え、露
光すべきパターンを有するマスクMがこの開口25aに臨むようにしてマスク保持部25
に保持されている。また、マスクステージ10には、マスク保持部25に対するマスクMの位置を検出するマスク用アライメントカメラ(図示せず)と、マスクMと基板Wとの間のギャップを検出するギャップセンサ(図示せず)とが設けられている。
図2及び図3に示すように、第1及び第2基板ステージ11,12は、被露光材としての基板Wを保持する基板保持部31a,31bを上面にそれぞれ有する。また、第1及び第2基板ステージ11,12の下方には、Y軸テーブル33、Y軸送り機構34、X軸テーブル35、X軸送り機構36、及びZ−チルト調整機構37を備える基板ステージ移動機構32,32がそれぞれ設けられる。各基板ステージ移動機構32,32は、ステージベース23に対して第1及び第2基板ステージ11,12をX方向及びY方向に送り駆動するとともに、マスクMと基板Wとの間の隙間を微調整するように、第1及び第2基板ステージ11,12をZ軸方向に微動且つチルトする。
具体的に、Y軸送り機構34は、ステージベース23とY軸テーブル33との間に、リニアガイド38とY軸送り駆動機構39とを備える。ステージベース23上には2本の案内レール40がY軸方向に沿って平行に配置されており、Y軸テーブル33の裏面に取り付けられたスライダ41が転動体(図示せず)を介して跨架されている。これにより、2台のY軸テーブル33,33が、2本の案内レール40に沿ってY軸方向に沿って移動可能に支持される。
また、ステージベース23上には、モータ42によって回転駆動されるボールねじ軸43が、第1及び第2基板ステージ11,12に対応してそれぞれ設けられており、ボールねじ軸43には、Y軸テーブル33の裏面に取り付けられたボールねじナット44が螺合されている。
また、X軸送り機構36も、図3に示すように、Y軸テーブル33とX軸テーブル35間に、リニアガイド45とX軸送り駆動機構46とが設けられている。Y軸テーブル33上には2本の案内レール47がX軸方向に沿って平行に配置されており、X軸テーブル35の裏面に取り付けられたスライダ48が転動体(図示せず)を介して跨架される。さらに、Y軸テーブル33上には、モータ49によって回転駆動されるボールねじ軸50が設けられており、ボールねじ軸50には、Y軸テーブル35の裏面に取り付けられたボールねじナット51が螺合されている。
一方、Z−チルト調整機構37は、モータとボールねじとくさびとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えており、X軸テーブル35の上面に設置したモータ52によってボールねじ軸53を回転駆動するとともに、ボールねじナット54をくさび状の移動体に組み付け、このくさびの斜面を基板ステージ11,12の下面に突設したくさび55の斜面と係合させている。
そして、このボールねじ軸53を回転駆動させると、ボールねじナット54がX軸方向に水平微動し、この水平微動運動が組みつけられたくさび状の移動体の斜面により高精度の上下微動運動に変換される。この可動くさび機構は、X軸方向の一端側に2台、他端側に1台(図示せず)合計3台設置され、それぞれが独立に駆動制御される。
これにより、Y軸送り機構34は、各基板ステージ11,12の基板保持部31a,31bに保持された基板Wを個別にマスクステージ10の下方に配置された露光位置EPに
配置すべく、第1基板ステージ11を第1待機位置WP1と露光位置EP間で案内レール40に沿ってY軸方向に移動させ、第2基板ステージ12を第2待機位置WP2と露光位置EP間で案内レール40に沿ってY軸方向に移動させる。また、X軸送り機構36及びY軸送り機構34は、露光位置EPにある基板保持部31a,31bをマスクMに対してX、Y方向にステップ移動させるように第1及び第2基板ステージ11,12を移動させる。
なお、Y軸送り駆動機構39、X軸送り駆動機構46、及び可動くさび機構は、モータとボールねじ装置とを組み合わせているが、ステータと可動子とを有するリニアモータによって構成されてもよい。
また、図1〜図3に示すように、第1及び第2基板ステージ11,12には、各基板保持部31a,31bのX方向側部とY方向側部にそれぞれバーミラー61,62が取り付けられており、また、ステージベース23のY軸方向の両側と、ステージベースのX軸方向の一側には、3台のレーザー干渉計63,64,65が設けられている。これにより、レーザー干渉計63,64,65からレーザー光をバーミラー61,62に照射し、バーミラー61,62により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー61,62により反射されたレーザー光との干渉を測定し、第1及び第2ステージ11,12の位置を検出する。
照明装置13はマスク保持部25の開口25a上方に配置され、図4に示すように、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ81、凹面鏡82、オプチカルインテグレータ85、平面ミラー83、86、球面ミラー87、及び露光制御用のシャッター84等を備えて構成される。照明装置13は、露光位置に移動した第1及び第2基板ステージ11,12の基板保持部31a,31bに保持された基板Wに、パターン露光用の光をマスクMを介して照射する。これにより、基板Wには、マスクMのマスクパターンPが露光転写される。
なお、光源としては、単一の高圧水銀ランプ81と凹面鏡82の代わりに、高圧水銀ランプとリフレクタとをそれぞれ有する複数の光源部からなるマルチランプユニットによって構成されてもよい。
プリアライメントユニット14は、基台21の外側に設置されたコンベア70A,70Bから搬送された基板Wが、第1基板ステージ11または第2基板ステージ12に供給されるのに先立って、マスクMに対する基板Wの位置が所定の位置となるようにプリアライメントを行うものであり、図中、マスクステージ10の手前側に配置されている。プリアライメントユニット14は、図示しないX軸送り機構、Y軸送り機構、および回転機構を備え、プリアライメントユニット14上に載置された基板Wの位置を所定の位置に調整する。
第1基板ローダ15は、図1中プリアライメントユニット14の右側方に配置され、第2基板ステージ12に供給される基板Wを保持してプリアライメントユニット14へ搬送
し、またプリアライメントされた基板Wをプリアライメントユニット14から第1基板ステージ11に搬送するようになっている。
第2基板ローダ16は、プリアライメントユニット14に対して第1基板ローダ15と対向配置、即ち、図中プリアライメントユニット14の左側に配置され、第1基板ステージ11に供給される基板Wを保持してプリアライメントユニット14へ搬送し、またプリアライメントされた基板Wをプリアライメントユニット14から第2基板ステージ12に
搬送するようになっている。
そして、第1基板ローダ15は、コンベア70Aに載置された基板Wを搬出してプリアライメントユニット14へ搬送し、プリアライメントされた基板Wを搬出してプリアライメントユニット14から第1基板ステージ11に搬送し、さらに、第1待機位置WP1に位置する第1基板ステージ11上の露光転写後の基板Wを搬出してコンベア70Aへ搬送する。
第2基板ローダ16は、コンベア70Bに載置された基板Wを搬出してプリアライメントユニット14へ搬送し、プリアライメントされた基板Wを搬出してプリアライメントユニット14から第2基板ステージ12に搬送し、さらに、第2待機位置WP2に位置する第2基板ステージ12上の露光転写後の基板Wを搬出してコンベア70Bへ搬送する。
また、マスクローダ17及びマスクアライナ18は、第1基板ステージ11に対して第1基板ローダ15と対向配置されている。マスクローダ17は、基台21の外側に設けられたマスクカセット91からマスクMを搬入し、マスクアライナ18でプリアライメントされたマスクMをマスクステージ10に供給する。尚、マスクステージ10へのマスクMの供給は、マスクローダ17によりマスクアライナ18から直接、マスクステージ10へ供給してもよいが、マスクローダ17によりマスクアライナ18から第1基板ステージ11へ一度搬送し、次いで第1基板ステージ11によってマスクステージ10へ供給するようにしてもよい。
次に、本発明の露光装置PEによる露光方法について、図5から図7を参照して詳細に説明する。尚、説明の都合上、第1基板ステージ11は基板Wを保持し、且つプリアライメントユニット14にはプリアライメントされた基板Wが、既に載置されているものとして説明する。
図5に示すように、1枚目の基板Wを保持して第1待機位置WP1にある第1基板ステージ11(図中一点鎖線で示す。)は、Y軸送り機構34を作動させることにより、露光位置EPに移動する(矢印A)。そして、図示しないギャップカメラを用いてマスクMと基板Wとの間のギャップ調整を行った後、照明装置13から1ショット目のパターン露光用の光がマスクMを介して基板Wに照射され、マスクMに形成されたマスクパターンPが基板Wに露光転写される。さらに、第1基板ステージ11をステップ移動させ、バーミラー61,62とレーザー干渉計63,64,65を用いてアライメント調整を行うとともに、ギャップ調整を行った後、2ショット目のパターン露光用の光によりマスクパターンPを基板Wに露光転写し、以後、同様にしてステップ露光を行う。(第1露光工程)。
なお、ギャップ調整後のマスクMと基板Wの位置合わせをする場合は、バーミラー61,62とレーザー干渉計63,64を用いる代わりに、アライメントカメラを用いて行ってもよい。この場合、1ショット目の露光転写の際にも、ギャップ調整後、このアライメントカメラを用いて位置合わせをする場合がある。
上記露光転写が行われている間、プリアライメントされてプリアライメントユニット14に載置されている2枚目の基板Wは、第2基板ローダ16により矢印B方向に搬送されて第2待機位置WP2にある第2基板ステージ12に保持される(第1搬送工程)。更に、第1基板ローダ15は、コンベア70Aに載置された3枚目の基板Wを受け取り、矢印C方向に搬送してプリアライメントユニット14に供給し、基板Wの位置を所定の位置となるように調整する(第1プリアライメント工程)。
図6に示すように、1枚目の基板Wの露光転写完了後、第1基板ステージ11は、露光位置EPから第1待機位置WP1に移動し、第1基板ローダ15は、第1基板ステージ11から基板Wを受け取って、矢印D方向に搬送してコンベア70Aに基板Wを排出する(第1排出工程)。
また、上記第1排出工程が開始するのと同時に、2枚目の基板Wの露光工程を開始する。即ち、第1基板ステージ11が露光位置EPから第1待機位置WP1に移動するのと同期して、2枚目の基板Wを保持している第2基板ステージ12(図中一点鎖線で示す。)が、Y軸送り機構34を作動させることにより、第2待機位置WP2から露光位置EPに移動する(矢印E)。その後、第1露光工程と同様に、図示しないギャップセンサを用いてマスクMと基板Wとの間のギャップ調整を行った後、照明装置13から1ショット目のパターン露光用の光がマスクMを介して基板Wに照射され、マスクMに形成されたマスクパターンPが第2基板ステージ12に保持された基板Wに露光転写される。さらに、第2基板ステージ12をステップ移動させ、バーミラー61,62とレーザー干渉計63,64,65を用いてアライメント調整を行うとともに、ギャップ調整を行った後、2ショット目のパターン露光用の光によりマスクパターンPを基板Wに露光転写し、以後、同様にしてステップ露光を行う。(第2露光工程)。
また、第2露光工程が行われている間、既にプリアライメントされてプリアライメントユニット14に載置されている3枚目の基板Wは、第1基板ローダ15により矢印F方向に搬送されて第1待機位置WP1にある第1基板ステージ11に保持される(第2搬送工程)。更に、第2基板ローダ16は、コンベア70Bに収容された4枚目の基板Wを受け取り、矢印G方向に搬送してプリアライメントユニット14に供給し、基板Wの位置が所定の位置となるように調整する(第2プリアライメント工程)。
そして、2枚目の基板Wの露光転写完了後、第2基板ステージ12は、露光位置EPから第2待機位置WP2に移動し、第2基板ローダ16は、第2基板ステージ12から基板Wを受け取って、コンベア70Bに排出する(第2排出工程)。また、この第2排出工程の開始と同時に、第2基板ステージ12と同期させながら、第1基板ステージ11を第1待機位置WP1から露光位置EPへと移動して、第1露光工程を行う。その後、上述したように、第1露光工程が行われている間に、第2排出工程、第1搬送工程、第1プリアライメント工程が行われる。
以後、同様の操作を繰り返し行うことにより、複数の基板Wを順次搬送しながらマスクパターンPが基板Wに露光転写される。
ここで、図示しないコーターによるレジスト塗布等、該近接露光装置PEの上流側の工程において遅れが生じ、プリアライメントユニット14に基板Wが載置されていなかったため、第1露光工程が行われている間、第2基板ローダ16がプリアライメントユニット14から第2待機位置WP2にある第2基板ステージ12に基板Wを搬送できない場合が生じる。
このため、本実施形態では、基板Wが存在しないプリアライメントユニット14からの検出信号或いは第2基板ローダ16からの検出信号によって、第2の露光工程で露光されるべき基板である第2の基板Wが第2の基板ステージ12へ供給できないことが検出される。これにより、第2露光工程によって第2の基板Wを露光することはできないが、少なくとも第2基板ステージ12は第2露光工程を行う際のステップ移動と同じように動作する空運転を実行する。従って、第2基板ステージ12を空運転することで、基板の露光の有無に関わらず、露光装置PEを安定した状態、例えば、温度や湿度等を所定の範囲内に保つことができ、安定した露光精度を得ることができる。特に、このような制御は、高い露光精度が要求されるブラックマトリクスの露光において有効である。
なお、露光されるべき基板Wの供給が停止したことを検出したときには、照射装置13のシャッター84の動作等、その他の通常露光時の各部材の動作は、露光装置PEが安定した状態に保たれるように任意に制御される。
また、第1及び第2基板ステージ11,12の空運転を含む、通常露光時の各部材の空運転は、露光装置PEの運転開始時にも一定時間行なうことで、露光装置PEの安定した状態へ早く移行させ、基板Wの受け入れを露光装置PEの運転開始から早く開始することができる。
このように制御することで、図7に示すように、露光装置の運転開始時や基板Wの供給停止時においても露光装置PEを安定した状態に移行、また維持することができ、空運転後に露光される基板Wは装置が安定した状態で露光されることから、高い露光精度が得られる。
図8は、上述した制御を示すフローチャートである。即ち、露光装置の自動運転を開始した際には(ステップS101)、第1及び第2基板ステージ11,12の空運転を所定時間行って(ステップS102)、露光装置を安定した状態へ移行させる。その後、上流側の工程での基板Wを確認し(ステップS103)、基板Wが予定通り第1又は第2の基板ステージ11,12に搬送された場合には、露光動作を実行する(ステップS104)。一方、基板Wの供給が停止したことを検出した場合には、ステップS105にて、少なくとも第1又は第2基板ステージ11,12の空運転を行う。そして、上流側の工程から次の基板Wの供給があった場合には(ステップS106)、ステップS104に移行して、露光動作を実行し、次の基板Wの供給も停止している場合には、ステップS105に戻って、少なくとも第1又は第2基板ステージ11,12の空運転を続ける。ステップS104にて露光動作を行った後は、ステップS107にて、露光すべき次の基板Wがあるかどうか確認し、露光すべき基板がある場合にはステップS103に戻って上記処理を実行し、露光すべき基板がない場合には、自動運転を終了する(ステップS108)。
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置PE及び近接露光方法によれば、露光されるべき基板Wが第1又は第2基板ステージ11,12に供給されるかどうかを検出し、露光されるべき基板Wの供給が停止したとき、少なくとも第1又は第2基板ステージ11,12の空運転を行うようにしたので、基板Wの供給が停止した場合にも、装置を安定した状態に容易に保つことができ、高い露光精度を得ることができる。また、温度センサが装置の温度変化を検出した後に装置の空運転を行う従来の方法に比べて、基板ステージ11,12の空運転を早いタイミングで行うことができ、タクトロスの発生を抑えることができる。
また、第1又は第2基板ステージ11,12の空運転は、基板Wを露光する際のステップ移動と同じ動作を行うので、別途制御プログラムを設けることなく、露光装置を安定した状態に容易に保つことができる。
なお、第1又は第2基板ステージ11,12の空運転は、第1又は第2基板ステージ11,12自体が基板Wの供給予定タイミングから所定時間経過した際に基板Wの供給が停止したと判断するようにしてもよい。
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、上記実施形態では、本発明が2つの基板ステージを有する近接露光装置に適用される場合を説明したが、図9に示すような1つの基板ステージのみを有する近接露光装置に適用されてもよい。この場合、基板ステージ11への基板Wの供給が停止された場合には、基板ステージ11が一枚の基板Wを露光する際のステップ移動と同じ動作の空運転を行い、露光装置を安定した状態に保つようにすればよい。
また、本実施形態では、基台21上にプリアライメントユニット14や基板ローダ15,16を配置しているが、プリアライメントユニット14や基板ローダ15,16を基台21の外側に配置するような近接露光装置PEにおいて、プリアライメント工程に遅れが生じた場合には、上述したように基板ステージ11,12に検出部を設け、基板供給予定タイミングから所定時間経過した時に基板Wの供給が停止したと判断して、基板ステージ11,12の空運転を行うようにしてもよい。
10 マスクステージ
11 第1基板ステージ
12 第2基板ステージ
13 照明装置
14 プリアライメントユニット
15 第1基板ローダ
16 第2基板ローダ
70A,70B コンベア
PE 露光装置
M マスク
P マスクパターン
W 基板
EP 露光位置
WP1 第1待機位置
WP2 第2待機位置

Claims (3)

  1. マスクを保持するマスクステージと、該マスクステージの下方に位置する露光位置に基板を保持可能な基板ステージと、前記基板ステージの露光位置に保持された基板に、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装置と、を備える近接露光方法であって、
    露光されるべき基板が前記基板ステージに供給されるかどうかを検出する工程と、
    前記露光されるべき基板の供給が停止したとき、少なくとも前記基板ステージの空運転を行う工程と、
    を有することを特徴とする近接露光方法。
  2. 前記基板ステージの空運転は、前記基板を露光する際のステップ移動と同じ動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の近接露光方法。
  3. マスクを保持するマスクステージと、
    該マスクステージの下方に位置する露光位置に基板を保持可能な基板ステージと、
    前記基板ステージの露光位置に保持された基板に、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装置と、
    露光されるべき基板の前記基板ステージへの供給が停止したとき、少なくとも前記基板ステージの空運転を行う制御部と、
    を有することを特徴とする近接露光装置。
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