JP2012173512A

JP2012173512A - 近接露光装置及びその近接露光方法

Info

Publication number: JP2012173512A
Application number: JP2011035330A
Authority: JP
Inventors: Yudai Hoshi; 雄大星
Original assignee: NSK Technology Co Ltd
Current assignee: NSK Technology Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】露光装置及び露光方法において、露光直前の光源を安定させることにより、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる近接露光装置及びその近接露光方法を提供することにある。
【解決手段】光源制御部１５ａは、遮光板８を閉じた状態で照射部１４の光源６に所定の電圧を印加した際に照度計５０によって検出される照度が目標照度になるように補正する補正機能１５ｂを有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。
【選択図】図３

Description

本発明は、近接露光装置及びその近接露光方法に関し、より詳細には、複数の光源にて基板を露光する際に、その露光むらを防止する近接露光装置及びその近接露光方法に関する。

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、両者の所定のギャップを例えば、数１０μｍ〜数１００μｍにした状態で両者を静止させ、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は、光源として一般に高圧水銀ランプが使用されている。そして、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積算露光量（光の照度と照射時間との積）が制御されている。
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９−２４６３５２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では、常に一定速度で搬送される基板に対して複数の露光用光を用いて露光を行うものであるため、露光開始時から常に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。この為、各露光用光源に特許文献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応じて高圧水銀ランプの供給電圧を制御することも考えられ、こうすることで露光開始時の光源間の照度のバラツキが緩和される。
しかしながら、高圧水銀ランプは立ち上がり時に照度が安定しにくい特性があり、高圧水銀ランプの供給電圧を制御するだけでは光源間の照度のバラツキを押さえることは難しい。この対策として、露光開始前に予め高圧水銀ランプを点灯しておくことも考えられるが、このようにした場合には、その直下にある基板が露光してしまい、積算露光時間が長くなり、結果として、露光むらの原因となる。また、基板を高圧水銀ランプの直下に配置しないことも考えられるが、そうした場合には、高圧水銀ランプが安定した時にすぐに露光開始できずに、タクトが長くなる原因となる。

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、露光直前の光源を安定させることにより、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる近接露光装置及びその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、下記の構成により達成される。
（１）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に応じて制御する光源制御部と、前記照射部から照射される照射光路を開閉制御する遮光板と、を備え、前記光源制御部は、前記遮光板を閉じた状態で、前記照射部の光源に所定の電圧を印加した際に前記照度計によって検出される照度と、目標照度の差分を計算する差分機能と、前記検出された照度が目標照度になるように補正する補正機能と、有することを特徴とする近接露光装置。
（２）（１）に記載の近接露光装置を用いた近接露光方法であって、前記遮光板を閉じた状態で、前記照射部の光源に所定の電圧を印加した際に前記照度計によって検出される照度が目標照度になるように補正する工程を備えることを特徴とする近接露光方法。

本発明の近接露光装置及びその近接露光方法によれば、近接露光装置の動作開始時に露光用光を照射し、目標照度となる迄電力制御することで、露光直前の照度を安定させることができ、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる。また、遮光板を閉じた状態で露光用光を照射すると、光源直下に基板を配置した状態とすることができるため、遮光板を開けばすぐに露光をスタートできるので、タクトが長くなることがなくなる。

本発明の実施形態である近接露光装置の平面図である。図１における近接露光装置の正面図である。本発明に係る近接露光装置の光源制御部及び照射部の構成を示すブロック図である。本発明に係る近接露光装置の近接露光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、本実施形態の近接露光装置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能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、近接露光装置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。

基板搬送機能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能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、ボールねじ機能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能（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、図３に示すように光源６から照射された光を集光する凹面鏡６ａと、光路の向きを変える平面ミラー６ｂと、照射光路を開閉制御する遮光板８と、遮光板８の下流側に配置され、光源６からの光をマスクＭに向けて平行光として照射するコリメーションミラー９ｃと光源６とコリメーションミラー９ｃとの間にそれぞれ選択的に配置されるように設けられた複数のオプチカルインテグレータ９ａ及びフィルタ９ｂと、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、前記ミラー６ｂの露光用光ＥＬが照射されない面側には照度計５０が設けられており、ミラー６ｂの略中央部に設けられピンホールより漏れる光で照度の計測が行われる。

このような近接露光装置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、各照射部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１５ａが設けられている。この光源制御部１５ａは各照度計５０から出力される照度に応じて光源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。
より詳細には、光源制御部１５ａには、補正機能１５ｂが設けられている。この補正機能１５ｂは前記各照度計５０からの照度と予め設定された目標照度との比較を行い、その値が異なる場合には差分機能１５ｄによって、前記照度と目標照度との差分を計算し、補正機能１５ｂが前記照度の差分を露光電力に換算し、目標照度になるように、光源６を調整する。

また、光源制御部１５ａには遮光板制御機能１５ｃが設けられており、この遮光板制御機能１５ｃは必要に応じて遮光板８の開閉制御を行う。遮光板８が閉の時は照射光路が閉じた状態、すなわち、露光用光ＥＬが基板Ｍに照射されない状態となり、遮光板８が開の時は照射光路が開いた状態、すなわち、露光用光ＥＬが基板Ｍに照射される状態となる。
そして、露光開始から光源６の照度が安定する迄は、遮光板８は閉状態に制御される。こうすることで基板Ｍが光源６の直下に搬送されている場合でも露光用光ＥＬを基板Ｍに照射しないことが可能となる。また、このようにすることで、光源６の照度が安定後、すぐに露光開始が可能となる。

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。

まず、露光スタート信号により、光源制御部１５ａの遮光板制御機能１５ｃからの信号で遮光板８が閉の状態とされ（ステップ１）、露光用光ＥＬが基板Ｍに照射されない状態となる。続いて光源制御部１５ａにて所定出力設定が行われ、光源６に出力される。そして、各光源６から露光用光ＥＬが照射されると、各照度計５０により照度計測が行われ（ステップ４）、照度が補正機能１５ｂに送られ、目標照度との比較が行われる。

そして、各光源６が目標照度であれば、遮光板制御機能１５ｃからの信号で遮光板８が開状態とされ（ステップ６）、露光用光ＥＬが基板Ｍに照射される状態となり、露光動作がスタートする（ステップ７）。つまり、光源６の直下から基板Ｍがエア浮上しながら順次搬送され、露光される。段落[００１８]参照。

また、光源６が目標照度で無い場合には補正機能１５ｂにより照度が目標値となる露光電力が算出され（ステップ８）、光源制御部１５ａより光源６に出力され、各光源６から露光用光ＥＬが照射されると、各照度計５０で再度照度計測が行われ、ステップ４からの動作が繰り返し行われる。これは、各照度計５０が目標値となる迄、繰り返し行われる。

以上の様に、本実施形態の近接露光装置１及びその近接露光方法によれば、近接露光装置１の動作開始時に露光用光ＥＬを照射し、目標照度となる迄電力制御することで、露光直前の照度を安定させることができ、露光むらを無くし、高精度に露光を行うことができる。
また、遮光板８を閉じた状態で露光用光ＥＬを照射すると、光源６の直下に基板Ｍを配置した状態とすることができるため、遮光板８を開けばすぐに露光をスタートできるので、タクトが長くなることが無い。

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。
本発明では、平面ミラー６ｂとオプチカルインテグレータ９ａとの間に、遮光板８を設けたが、凹面鏡６ａ内部又はその近傍に遮光板８を設けることも可能である。
また、本発明では、所定方向に一定速度で搬送される基板に対してスキャンを行いながら露光を続け、所謂スキャン式近接露光装置にも適用可能である。さらに、所定方向にステップ移動される基板に対してステップ毎に繰り返し露光を行い、所謂ステップ式近接露光装置にも適用可能であるため、露光方法を限定するものではない。

１近接露光装置
８遮光板
１０基板搬送機能
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補正機能
１５ｃ遮光板制御機能
１５ｄ差分機能
５０照度計
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に応じて制御する光源制御部と、前記照射部から照射される照射光路を開閉制御する遮光板と、を備え、前記光源制御部は、前記遮光板を閉じた状態で、前記照射部の光源に所定の電圧を印加した際に前記照度計によって検出される照度と、目標照度の差分を計算する差分機能と、前記検出された照度が目標照度になるように補正する補正機能を有することを特徴とする近接露光装置。
請求項１に記載の近接露光装置を用いた近接露光方法であって、前記遮光板を閉じた状態で、前記照射部の光源に所定の電圧を印加した際に前記照度計によって検出される照度が目標照度になるように補正する工程を備えることを特徴とする近接露光方法。