JP2012093616A

JP2012093616A - 近接スキャン露光装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2012093616A
Application number: JP2010242072A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kawashima; 洋徳川島
Original assignee: NSK Technology Co Ltd
Current assignee: NSK Technology Co Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】照度計のバラツキを抑えることにより各光源間の照度を一定にすることにより、露光むら無く高精度に露光を行うことができる近接スキャン露光装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】近接スキャン露光装置１の光源制御部１５aは各照度計５０からの照度信号を基準照度計６０により検出された基準照度に応じて補正する微分器１５ｂを有する。基準照度計６０により各照度計５０のバラツキを抑えることにより各照射部１４間の照度を一定にすることにより、露光むらを無くし高精度に露光を行う。
【選択図】図３

Description

発明は、近接スキャン露光装置及びその制御方法に関し、より詳細には、基板を露光する際に、正確な照度で露光することにより露光むらを防止する近接スキャン露光装置及びその制御方法に関する。

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）を基板ステージ上に保持すると共に、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（例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ）、次いで、マスクの基板から離間する側から照明光学系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露光パターンを転写するようにしている。

このような露光装置に使用される照明光学系で、光源として一般的に使用されている高圧水銀ランプは、性能安定化のために連続点灯で使用されており、基板を露光する際に高圧水銀ランプの前方に配設されたシャッターを開閉することにより基板に照射されるパターン露光用の露光量が制御されている。露光パターンを高精度で転写するには、基板に照射される積算露光量（光の照度と照射時間との積）が重要な要素であり、照度センサによって照射される光の照度を検出し、検出された光の照度に基づいて照射時間を変化させて積算露光量が一定となるように制御されている。

ここで、高圧水銀ランプの照度は、点灯時間に比例して次第に低下する特性を有しているので、積算露光量を一定に維持するためには高圧水銀ランプの点灯時間に伴って露光時間を長くする必要がある。

例えば、特許文献１に記載の露光装置では、照度センサによって高圧水銀ランプにより発光される光の照度を計測し、照度の低下分に対して供給電圧を調整してマスクに対する照度を常に所定値に保持している。

また、特許文献２に記載の露光装置では、一定速度で搬送される基板に対して搬送方向と交差する方向に沿って近接配置された複数の露光用光を用いて露光を行う近接スキャン露光装置が知られている。

特開平８−８１５４号公報特開２００６−２９２９５５号公報

ところで、特許文献２に記載された近接スキャン露光装置は、一定速度で搬送される基盤に対して搬送方向と交差する方向に沿って近接配置された複数の露光用光を用いて露光を行うものである。この装置においては、各露光用光間の照度が一定となるように制御する必要が有る。各露光用光間の照度が一定とならず、バラツクとむらの原因となる。このバラツキに対しては、各露光用光源毎に特許文献１に記載の露光装置のように、照度センサによって計測された照度に基づいて高圧水銀ランプの供給電圧を制御することで容易に光源間の照度のバラツキが緩和できると考えられる。
しかしながら、照度計はその出力レベルや経時変化に固体差がある。このため、複数の照度計を同時に、あるいは、並べて使用する場合には照度計の性能自体のバラツキを抑える必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、照度計のバラツキを抑えることにより各光源間の照度を一定にすることで、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる近接スキャン露光装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）所定方向に搬送される基板Ｗに対して前記所定方向と交差する方向に沿って近接配置される複数のマスクＭを介して露光用光を照射し、前記基板Ｗに前記複数のマスクＭのパターンを露光する近接スキャン露光装置１であって、前記複数のマスクＭの上部にそれぞれ配置され、前記露光用光を照射する複数の照射部１４と、
前記照射部１４に設けられてその光の照度を検出する照度計５０と、
前記照射部１４の電力を前記照度計５０からの照度値に応じて制御する光源制御部１５ａと、
前記各照射部１４の間を移動することにより前記各照射部１４の基準照度を検出する基準照度計６０と、を備え、
前記光源制御部１５ａは前記照度計５０からの照度値を前記基準照度計により検出された基準照度に応じて補正する微分器１５ｂを有することを特徴とする近接スキャン露光装置１。
（２）所定方向に搬送される基板Ｗに対して前記所定方向と交差する方向に沿って近接配置される複数のマスクＭを介して露光用光を照射し、前記基板Ｗに前記複数のマスクＭのパターンを露光する近接スキャン露光装置１の制御方法であって、
前記複数のマスクＭの上部にそれぞれ配置され、前記露光用光を照射する複数の照射部１４に設けられ照度計５０によりその光の照度を検出する工程と、
前記各照射部１４の間を移動することにより前記各照射部１４の基準照度を検出する工程と、
前記照度計５０からの照度値を前記基準照度計６０により検出された基準照度に応じて補正する微分器１５ｂが備わった工程と、
前記照射部１４の電力を前記照度計５０からの照度値に応じて制御する工程と、
を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置１の制御方法。

本発明の近接スキャン露光装置およびその制御方法によれば、基準照度計により各照度計の補正を行うことでバラツキを抑え、各照射部間の照度を一定にすることにより、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる。

本発明の実施形態である近接スキャン露光装置の平面図である。図１における近接スキャン露光装置の正面図である。本発明に係る近接スキャン露光装置の光源制御部の構成を示すブロック図である。本発明に係る近接スキャン露光装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る近接スキャン露光装置及び露光方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、本実施形態の近接スキャン露光装置１の構成について概略説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態のスキャン露光装置１は、基板Ｗを浮上させて支持すると共に、所定方向（図１のＸ方向）に搬送する基板搬送機構１０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図１のＹ方向）に沿って千鳥状に二列配置された複数（図１に示す実施形態において、左右それぞれ６個）のマスク保持部１１と、マスク保持部１１を駆動するマスク駆動部１２と、複数のマスク保持部１１の上部にそれぞれ配置されて露光用光を照射する複数の照射部１４と、スキャン露光装置１の各作動部分の動きを制御する制御部１５と、を主に備える。

基板搬送機構１０は、基板ＷをＸ方向に搬送する領域、即ち、複数のマスク保持部１１の下方領域、及びその下方領域からＸ方向両側に亘る領域に設けられた浮上ユニット１６と、基板ＷのＹ方向一側（図１において上辺）を保持してＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１７とを備える。浮上ユニット１６は、複数のフレーム１９上にそれぞれ設けられた複数の排気エアパッド２０及び吸排気エアパッド２１を備え、ポンプ（図示せず）やソレノイドバルブ（図示せず）を介して排気エアパッド２０や吸排気エアパッド２１からエアを排気或いは、吸排気する。基板駆動ユニット１７は、図１に示すように、浮上ユニット１６によって浮上、支持された基板Ｗの一端を保持する吸着パッド２２を備え、モータ２３、ボールねじ２４、及びナット（図示せず）からなるボールねじ機構２５によって、ガイドレール２６に沿って基板ＷをＸ方向に搬送する。なお、図２に示すように、複数のフレーム１９は、地面にレベルブロック１８を介して設置された装置ベース２７上に他のレベルブロック２８を介して配置されている。また、基板Ｗは、ボールねじ機構２５の代わりに、リニアサーボアクチュエータによって搬送されてもよい。

マスク駆動部１２は、フレーム（図示せず）に取り付けられ、マスク保持部１１をＸ方向に沿って駆動するＸ方向駆動部３１と、Ｘ方向駆動部３１の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＹ方向に沿って駆動するＹ方向駆動部３２と、Ｙ方向駆動部３２の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をθ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の法線回り）に回転駆動するθ方向駆動部３３と、θ方向駆動部３３の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＺ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の鉛直方向）に駆動するＺ方向駆動部３４と、を有する。これにより、Ｚ方向駆動部３４の先端に取り付けられたマスク保持部１１は、マスク駆動部１２によってＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動可能である。なお、Ｘ，Ｙ，θ，Ｚ方向駆動部３１，３２，３３，３４の配置の順序は、適宜変更可能である。

また、図１に示すように、千鳥状に二列配置された搬入側及び搬出側マスク保持部１１ａ，１１ｂ間には、各マスク保持部１１ａ，１１ｂのマスクＭを同時に交換可能なマスクチェンジャ２が配設されている。マスクチェンジャ２により搬送される使用済み或いは未使用のマスクＭは、マスクストッカ３，４との間でローダー５により受け渡しが行われる。なお、マスクストッカ３，４とマスクチェンジャ２とで受け渡しが行われる間にマスクプリアライメント機構（図示せず）によってマスクＭのプリアライメントが行われる。

図２に示すように、各マスク保持部１１の上部に配置される複数の照射部１４は、光源６、ミラー７、オプチカルインテグレータ（図示せず）、シャッター（図示せず）等を備える。光源６としては、紫外線を含んだ露光用光ＥＬを照射する、例えば超高圧水銀ランプ、キセノンランプ又は紫外線発光レーザが使用される。
また、この各照射部１４の前記ミラー７にはその照度を検出する各照度計５０が設けられている。

このような近接スキャン露光装置１は、浮上ユニット１６の排気エアパッド２０及び吸排気エアパッド２１の空気流によって基板Ｗを浮上させて保持し、基板Ｗの一端を基板駆動ユニット１７で吸着してＸ方向に搬送する。そして、マスク保持部１１の下方に位置する基板Ｗに対して、照射部１４からの露光用光ＥＬがマスクＭを介して照射され、マスクＭのパターンを感光剤が塗布された基板Ｗに転写する。

図３に示すように、制御部１５には、前記照射部１４の光源６の照度を一定に保つようにその電力を制御する光源制御部１５ｂが設けられている。この光源制御部１５ｂは各照度計５０から出力される照度信号に応じて光源６の電力、主には電圧を制御することによりその照度を一定に保つ。
また、各照射部１（１４a）、照射部２（１４b）、照射部３（１４ｃ）・・・・照射部Ｎ（１４Ｎ）には各々に対応する照度計１（５０a）、照度計２（５０b）、照度計３（５０c）・・・・照度計Ｎ（５０Ｎ）が設けられており、各々の照射部１４は各々の照度計５０に応じて照度が制御される。

さらに、光源制御部１５aには、基準となる照度の測定を行う基準照度計６０が接続されている。この基準照度計６０はマスクチェンジャ２のマスクＭ側表面に設けられている。マスクチェンジャ２が各照射部１４の間を移動することにより各照射部１４の基準照度を検出する。すなわち１つの基準照度計６０により各照射部１４の照度を検出する。この基準照度計６０は設置位置６０aから設置位置６０ｂに移動可能とされており、千鳥状に配置された照射部１４の片側（図２における左側）の照度を検出後、もう片側（図２における右側）の照度計測が可能である。
また、基準照度計６０を複数用意し、各々を設置位置６０a及び設置位置６０ｂに各載置しても良い。

また、基準照度計６０は光源６近傍に設けられた各照度計１４とは異なり、マスクＭ近傍の照度を計測することになるため、より実露光に使用される照度に近いものとなる。その為、基準照度と各照度計の値が大きく異なる場合には微分器１５ｂによって差分を取り、照度計の値を基準照度の値に補正することも可能となる。
さらに、この基準照度計６０は基板Ｗの搬送方向に移動可能に形成されており、一枚のマスクＭ内での各点での照度分布も計測可能とされている。
尚、マスクチェンジャ２に基準照度計６０を設けるのではなく、別途移動機構を設けても良い。

また、光源制御部１５aには、微分器１５ｂが設けられている。この微分器１５ｂは前記照度計５０からの照度値を前記基準照度計６０により検出された基準照度に応じて補正する。詳細には、前記各照度計５０からの照度値と前記基準照度計６０により検出された基準照度値の差分を取り、差分値だけ照度補正を行う。

以下、照度補正の具体的な処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
尚、設定照度を変えて各々２点測定し、その近似式で補正を行う場合について説明する。

まず、基準照度計６０が制御部１５からマスクチェンジャ２の移動機構７０への指令により照射部１（１４a）の下に移動する（ステップ１）。そして、光源制御部１５aから照射部１（１４a）に仮出力設定１が行われ（ステップ２）、仮出力で光源６から露光用光ＥＬが照射される（ステップ３）。その後シャッターが開かれ（ステップ４）、実際にマスクＭに露光用光ＥＬが照射される。

ここで、照度計１（５０a）により照度計測が行われ（ステップ６）、照度信号が光源制御部１５aに出力される。これと同時又はその後に、基準照度計６０により基準照度が計測され、基準照度信号が光源制御部１５aに出力される。そしてシャッターを閉め（ステップ７）、さらに光源６からの露光用光ＥＬの照射を止める（ステップ８）。

そして、光源制御部１５aから照射部１（１４a）に仮出力設定２が行われ（ステップ９）上記、ステップ３からステップ８の処理が繰り替えされる（ステップ１０〜ステップ１５）。
その後、照度計１（５０a）と基準照度計６０の各々２点の値比較が行われ（ステ
ップ１６）、値が異なる場合には、微分器１５ｂによって照度計１（５０a）の値と基準照度計（６０）の値の差分を取り、光源制御部１５aで基準照度計（６０）の値に照度を補正する（ステップ１７）。
さらに、次の照射部２（１４ｂ）に基準照度計（６０）が移動し、上記処理が繰り返し行われる。

各照射部１４の全ての計測が完了した後、光源制御部１５ａから照射部１（１４ａ）に実際に露光を行う初期出力設定が行われ（ステップ２０）、光源６から実露光となる露光用光ＥＬが照射される（ステップ３）。その後シャッターが開かれ（ステップ２２）、実際にマスクＭに露光用光ＥＬが照射される。
そして、仮出力設定時と同じ様に再度各照度計５０で基準照度計６０との値比較が行われ、値が合っているようであれば、実際に露光動作が開始される。その後は、段落［００１４］参照。
また、値が異なるようであれば、値が異なる照射部１４で、ステップ１〜ステップ１８の処理が繰り替えされることとなる。
尚、基準照度を測定は、定期的に発生する光源６の交換時にしも良いし、必要に応じて毎日、毎週等、所定の期間毎に計測しても良い。

以上の様に、本実施形態の近接スキャン露光装置１およびその制御方法によれば、各照度計５０のバラツキを抑えることにより各光源６間の照度を一定にすることで、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
上記実施形態においては、各照射部１４に各照度計５０を設けたが、各照度計５０を設けることなく、定期的に基準照度計６０で基準照度を検出することで電力制御するものであってもよい。
また、近接スキャン露光装置だけではなく、ステップ式近接露光装置にも適用可能である。

１近接スキャン露光装置
１０基板搬送機構
１１マスク保持部
１２マスク駆動部
１４照射部
１５制御部
１５a 光源制御部
１５ｂ微分器
５０照度計
６０基準照度計
７０移動機構
ＥＬ露光用光
Ｍマスク
Ｗカラーフィルタ基板（基板）

Claims

所定方向に搬送される基板に対して前記所定方向と交差する方向に沿って近接配置される複数のマスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記複数のマスクの上部にそれぞれ配置され、前記露光用光を照射する複数の照射部と、
前記照射部に設けられてその光の照度を検出する照度計と、
前記照射部の電力を前記照度計からの照度値に応じて制御する光源制御部と、
前記各照射部の間を移動することにより前記各照射部の基準照度を検出する基準照度計と、
を備え、
前記光源制御部は前記照度計からの照度値を前記基準照度計により検出された基準照度に応じて補正する微分器を有することを特徴とする近接スキャン露光装置。
所定方向に搬送される基板に対して前記所定方向と交差する方向に沿って近接配置される複数のマスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の制御方法であって、
前記複数のマスクの上部にそれぞれ配置され、前記露光用光を照射する複数の照射部に設けられ照度計によりその光の照度を検出する工程と、
前記各照射部の間を移動することにより前記各照射部の基準照度を検出する工程と、
前記照度計からの照度信号を前記基準照度計により検出された基準照度に応じて補正する微分器が備わった工程と、
前記照射部の電力を前記照度計からの照度信号に応じて制御する工程と、を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置の制御方法。