JP2012173521A - 複合型露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの露光用光源からの光を複数台の露光処理ブロックに効率良く供給して露光し、かつ、１枚の処理基板上に、複数のパターンを正確につなぎ合わせて露光する複合型露光装置を得る。
【解決手段】各露光処理ブロックが露光ブロック制御部と露光ステージ駆動機構とマスクステージ制御機構を有し、前記露光ブロック制御部が前記露光ステージ駆動機構と前記マスクステージ制御機構を制御することによりフォトマスクの位置に処理基板の位置を合わせるアライメント処理を行い、全体露光処理制御部が、露光ステージを複数位置にステップ送りし前記アライメント処理を行いつつ、前記露光用光源からの露光光を順次に切り替えて各前記露光処理ブロックの前記処理基板を露光する処理を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置、その他表示用パネルなどの大型基板の、フォトマスクのパターンを感光性レジストへ投影する複合型露光装置に関する。

液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術によりガラス基板上にパターンを形成して行われる。また、近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化が進み、プロキシミィテイ方式では、１枚の基板を複数回に分けて処理するため、基板を吸着保持するステージは、ＸＹ方向にステップ移動させながら、ガラス基板の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流である。

従来のＸＹステップ型露光機で使用する超高圧水銀ランプは、ある決まった時間でしか使用できない。特にプロキシミィテイ露光機では、露光機の１露光処理あたりのタクト時間を短くするために、ガラス基板上にパターンを形成するために照射する露光時間は極短時間にされている。そのため、超高圧水銀ランプはその短時間のみ用いられるので、その使用効率は、１０％程度であり、残９０％はランプを点灯し続けているにもかかわらず、生産に寄与していない問題があった。

この問題を解決するため、特許文献１では、１個の露光用光源からの光を、反射面の角度が変えられるように保持されたミラーを用いて、第１の露光処理ブロックと第２の露光処理ブロックに露光光を切り替えて複数の処理基板に露光処理を施すことで、露光用光源を有効に活用して露光ランプに関わる費用を低減する技術が提案されていた。

特開昭６３−２１６４９号公報

しかし、この従来技術では、第１の露光処理ブロックと第２の露光処理ブロックに設置した処理基板の面に、それより小さいフォトマスクのパターンを複数回繰り返して露光して、大きな処理基板の全面に複数の小さな露光パターンを精密につなぎ合わせて露光する処理ができなかった。そのため、本発明は、１個の露光用光源からの露光光を複数の露光処理ブロックに切り替えて、総体の露光処理時間を遅らせずに各々の露光処理ブロックの処理基板を露光することで露光用光源を効率良く使用するとともに、１枚の大きな処理基板にそれより小さなフォトマスクのパターンを複数回露光処理して、１枚の処理基板上に複数のパターンを正確につなぎ合わせて露光する複合型露光装置を得ることを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために、複数台の露光処理ブロックの露光ステージ毎に処理基板を設置して露光し、１つの露光用光源からの露光光を各前記露光処理ブロックに切り替えて供給する露光光学系統と、各前記露光処理ブロックと前記露光光学系統を制御する全体露光処理制御部を備える複合型露光装置であって、各前記露光処理ブロックが露光ブロック制御部と露光ステージ駆動機構とマスクステージ制御機構を有し、前記露光ブロック制御部が前記露光ステージ駆動機構と前記マスクステージ制御機構を制御することによりフォトマスクの位置に前記処理基板の位置を合わせるアライメント処理を行い、前記全体露光処理制御部が、前記露光ステージを複数位置にステップ送りし前記アライメント処理を行いつつ、前記露光用光源からの露光光を順次に切り替えて各前記露光処理ブロックの前記処理基板を露光する処理を行うことを特徴とする複合型露光装置である。

本発明の複合型露光装置は、複数台の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０毎に処理基板２０を設置して露光し、１つの露光用光源１からの露光光Ｌを各露光処理ブロック１００に切り替えて供給する露光光学系統２００と、各露光処理ブロック１００と露光光学系統２００を制御する全体露光処理制御部３００を備えている。そして、露光処理ブロック１００毎に露光ブロック制御部１４０と露光ステージ駆動機構１２０とマスクステージ制御機構１３０を有する。その、露光ブロック制御部１４０が露光ステージ駆動機構１２０とマスクステージ制御機構１３０を制御することによりフォトマスク３０の位置に処理基板２０の位置を合わせるアライメント処理を行う。そして、全体露光処理制御部３００が、「露光用光源１からの露光光Ｌを順次に切り替えて各露光処理ブロック１００の処理基板２０を露光する処理」を、露光ステージ駆動機構１２０が露光ステージ１１０を複数位置にステップ送りしアライメント処理を行いつつ行う。

これにより、本発明は、各露光処理ブロック１００に設置した処理基板２０への露光タイミングを総体の露光処理時間を遅らせずに制御することができ、露光ランプの実効的な使用効率を向上させ、露光処理あたりにかかる露光ランプの費用を低減できる効果がある。また、既存技術の露光機複数台数よりも部品点数を少なくした複合型露光装置が得られる効果がある。そして、複合型露光装置の露光処理ブロック１００の１台あたりの外形寸法は従来の露光機１台よりも小さくでき、そのため従来技術の露光機が占有していた総床面積を縮小できる効果があり、設備が工場のレイアウトを占有することによる費用を低減できる効果がある。

また、本発明の複合型露光装置は、全体露光処理制御部３００が、露光光学系統２００と露光処理ブロック１００毎の露光ブロック制御部１４０を制御して、それらを連携して動作させることで、「露光用光源１からの露光光Ｌを順次に切り替えて各露光処理ブロック１００の処理基板２０を露光する処理」を、露光ステージ１００を複数位置にステップ送りする毎に、アライメント処理を行いつつ行うことにより、フォトマスク３０の位置に対する処理基板２０の相対位置を正確にアライメントすることで、１枚の大きな処理基板の全面に複数の小さなフォトマスクのパターンを正確につなぎ合わせて露光することができる効果がある。

本発明の実施形態の複合型露光装置の概略を示す平面図である。 本発明の実施形態の複合型露光装置の露光処理ブロックの側面図である。 本発明の実施形態の複合型露光装置の露光光学系統の構成を説明する図である。 本発明の実施形態のプロキシミィテイ露光方式の露光光学系統の概略図である。 本発明の実施形態の投影露光方式の露光光学系統の概略図である。 本発明の実施形態の複合型露光装置にかかわる制御システムのブロック図である。 本発明の実施形態の全体露光処理制御部が上位システム及び下位システムと交換するコマンドデータ及びレスポンスデータ等の制御データの送受信手順を示す図である。 本発明の実施形態の複合型露光装置の全体露光処理制御部が処理基板を露光ステージに設置する処理のフローチャートである。 図８の処理のサブルーチンの、１つの露光処理ブロックで処理基板を露光ステージに設置する処理のフローチャートである。 本発明の実施形態の複合型露光装置の全体露光処理制御部が露光光学系統を制御して露光光Ｌを処理基板２０に投影する処理のフローチャートである。 図１０の処理のサブルーチンの、１回目の露光処理のフローチャートである。 本発明の実施形態の複合型露光装置のタイミングチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、カラーフィルタを製造する場合に用いる本実施形態の複合型露光装置の平面図である。図１に示すカラーフィルタの複合型露光装置は、処理基板２０に、カラーフィルタのブラックマトリックスのパターンを露光する処理を行う第１の露光処理ブロック１００ａと、赤色（Ｒ）のカラーフィルタのパターンを露光する処理を行う第２の露光処理ブロック１００ｂと、緑色（Ｇ）のカラーフィルタのパターンを露光する処理を行う第３の露光処理ブロック１００ｃと、青色（Ｂ）のカラーフィルタのパターンを露光する処理を行う第４の露光処理ブロック１００ｄを装備し、各露光処理ブロック１００を並行して動作させる。そして、各露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０に露光光Ｌを供給する露光光学系統２００を装備している。

各露光処理ブロック１００には、搬送装置５００から処理基板２０を受け取って基板慣らし処理をした後に露光ステージ１１０へ処理基板２０を設置する基板慣らし機構１１１と、露光ステージ１１０から処理基板２０を取り上げて搬送装置５００に搬出する基板搬出機構１１２を備える。また、全体露光処理制御部３００を装備し、全体露光処理制御部３００が、図１２のタイミングで、全部の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０と搬出装置との間での処理基板２０の授受を制御し、また、処理基板２０とフォトマスク３０の投影パターンの位置を合わせるアライメント処理を制御し、露光光学系統２００の露光光路切替平面鏡３とシャッター６の動作を制御する。

（露光処理ブロック）
各露光処理ブロック１００は、全体露光処理制御部３００で制御される、露光ステージ１１０と、露光ステージ１１０と、処理基板２０とフォトマスク３０の投影パターンの位置を合わせるアライメント手段と、搬送装置５００から処理基板２０を受け取って露光ステージ１１０に設置する基板慣らし機構１１１と、処理基板２０を搬送装置５００に搬出する基板搬出機構１１２を有する。

図２は、露光処理ブロック１００の側面図を示す模式構成図である。各露光処理ブロック１００は、全体露光処理制御部３００で制御され、基板慣らし機構１１１と、アライメント手段と、露光ステージ１１０と、基板搬出機構１１２とから構成されている。

アライメント手段は、先ず、処理基板２０を露光ステージ１１０に設置する前に、処理基板２０のエッジの位置をカメラやポテンショメーターあるいはレーザスキャン装置などを用いることで光学的に検出することにより、処理基板２０の配置の位置ズレ量を測定する。次に、露光ステージ１１０を、その処理基板２０の位置ズレを補正する位置に移動させて配置し、その位置の露光ステージ１１０に処理基板２０を設置する。このアライメント機構にて正確な位置合わせ精度を確保し、処理基板２０の位置決めを早く、正確に行うようにする。

処理基板２０を保持する露光ステージ１１０は、図２のように、レール１０１上に設置し、リニアモーターで動力を伝達することで露光ステージ１１０をレール１０１上を移動させる。基板慣らし機構１１１は処理基板２０を搬送装置５００から受け取り、基板ならし処理を行った上で、露光ステージ１１０に処理基板２０を設置する。また、露光処理を
終えた処理基板２０は、基板搬出機構１１２が露光ステージから取り上げて搬出装置へ搬出する。

（露光光学系統）
図３は、本実施形態の複合型露光装置の露光光学系統２００の光路の概略図を示す。図３では、露光処理ブロック１００を４台（ＢＭ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）にした場合の露光光学系統２００の光路の概略図を示す。超高圧水銀ランプなどの露光用光源１からの露光光Ｌは楕円集光鏡２で集光され、露光光路切替平面鏡３で反射されることで、各露光処理ブロック１００に光路を切り替えられる。その際、光学設計上において、４台の露光処理ブロック１００で、各処理基板２０の感光性レジスト層２１の露光照射面までに至る光路長が同じでは無い場合は、それらの光路長が実効的に同等になるように、また、露光照度が一定になる様にコンデンサレンズ４を配置する。コンデンサレンズ４を通過した露光光Ｌは第一平面鏡５で反射され、シャッター６を通過して、フライアイレンズ（複眼レンズ）７で変換され、第二平面鏡８でさらに反射され、凹面鏡９で平行光にし、最終平面鏡１０で反射され、各々の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０に設置した処理基板２０の上面の感光性レジスト層２１へ照射される。シャッター６は通常閉状態で、任意の設定露光時間分だけシャッター６を開けて露光ステージ１１０に露光光Ｌを照射する。

図３中の露光光路切替平面鏡３には、それぞれの露光ステージ１１０へ露光光路を切り替えるために露光光路切替平面鏡３を回転させて反射角度を切り替える駆動機構を有する。駆動機構は、サーボモーターなどの位置決め機構を実装し、露光光路切替平面鏡３を駆動する。全体露光処理制御部３００が、露光光路切替平面鏡３の駆動部を制御し、各露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０の動作の制御と連動させて、露光光Ｌを所望されるタイミングで露光光Ｌを必要とする露光ステージ１１０の方向へ切り替える。すなわち、全体露光処理制御部３００が、各々の露光ステージ１１０への露光タイミングが重複しないように各露光ステージ１１０への露光光Ｌを切り替える露光光路切替平面鏡３を駆動するタイミングとシャッター６を開くタイミングと、露光ステージ１１０の駆動の動作のタイミングを同期を取って制御する。

本実施形態で用いる露光方式は、以下に説明する２つの方式を用いることができる。
（プロキシミティ露光方式）
図４にプロキシミィテイ露光方式の露光光学系統２００の概略図を示す。露光用光源１から発せられた光を楕円集光鏡２により集光し、図４では省略した露光光路切替平面鏡３で反射されコンデンサレンズ４を通過した露光光Ｌを第一平面鏡５で反射させる。そのた光をフライアイレンズ（複眼レンズ）７で光を均一化する。また、この光路の途中に設置したシャッター６を開閉して所望の露光照射時間を得る。その光を第二平面鏡８により反射し、次に、図３の凹面鏡９又は図４のコリメータレンズ１１で平行な露光光Ｌにする。その露光光Ｌをフォトマスク３０を通過させ、フォトマスク３０に近接して配置した処理基板２０の露光面に照射する。

（投影露光方式）
図５に投影露光方式の露光光学系統２００の概略図を示す。投影露光方式は、第２平面鏡８で露光光Ｌを反射させるところまではプロキシミィテイ露光方式と同様である。以降、投影露光方式では、第２のコンデンサレンズ１２で集光した光をフォトマスク３０を通過させ、その光を投影レンズ１３を透過させることにより、フォトマスク３０のパターンを処理基板２０の感光性レジスト層２１の面に結像させて投影する。

（制御システム）
図６に本実施形態の複合型露光装置にかかわる制御システムのブロック図を示す。制御システムは、複合型露光装置の全体露光処理制御部３００と、その上位システムである工
場ライン制御システム４００と、下位システムの各工程色用露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０とから成る。

（制御システムの各制御部間で交換する制御データ）
図７に、複合型露光装置の全体露光処理制御部３００が、上位システムである工場ライン制御システム４００と情報通信する制御データ、及び、下位システムである各工程色用露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０及び露光光学系統２００と情報通信する制御データであるコマンド（指令）とレスポンス（報告）の制御データを示す。全体露光処理制御部３００は、これらの制御データを上位システム及び下位システムと情報通信して露光処理を制御する。

（複合型露光装置の動作）
次に、本実施形態の複合型露光装置の動作を説明する。
（全体露光処理制御部による制御）
図６の制御システムのブロック図のように、複合型露光装置の全体露光処理制御部３００は、各工程色用の、すなわち、ＢＭ用、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の、各工程色用露光ブロック制御部１４０を制御する。図７に、その制御データの通信手順を示す。全体露光処理制御部３００は、各工程色用露光ブロック制御部１４０と露光光学系統２００及び工場ライン制御システム４００に制御指令データＣ１からＣ１０を送信することで各工程色用露光ステージ１１０への処理基板２０の搬入と搬出及び露光のタイミングを制御する。そして、各工程色用露光ブロック制御部１４０と露光光学系統２００及び工場ライン制御システム４００は、全体露光処理制御部３００に制御指令データＲ１からＲ１０を返信することで、与えられた制御指令に応答する動作が完了したことを報告する。

（処理基板の露光処理ブロックへの搬入及び搬出処理）
先ず、本実施形態の複合型露光装置が処理基板２０を露光処理ブロック１００へ搬入及び搬出する動作を図８と図９のフローチャートを参照して説明する。図８のフローチャートは、全体露光処理制御部３００が４台の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０各々に処理基板２０を設置しアライメントする制御処理の動作手順を示す。図９は、そのサブルーチンのフローチャートであって、全体露光処理制御部３００が１台の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０に処理基板２０を設置しアライメントする制御処理の動作手順を示す。

４つの露光処理ブロック１００は並行して動作し、各露光処理ブロック１００の基板慣らし機構１１１が、搬送装置５００から感光性レジスト層２１が塗布して形成された処理基板２０を受け取り、露光処理ブロック１００へ搬入及び搬出する。

処理基板２０の各露光処理ブロック１００への搬入及び搬出の動作は以下のようにして行う。すなわち、複合型露光装置の全体露光処理制御部３００は、図７に示す、制御データの１つである、処理基板の搬入指令Ｃ１を工場ライン制御システム４００に送信する。次に、工場ライン制御システム４００が、その要請に応じて、搬送装置５００に制御情報を送信して搬送装置５００に基板搬送ロボットを駆動させて、各工程色用露光処理ブロック１００の処理基板２０を供給してその露光ステージ１１０に処理基板２０を設置する制御を行う。工場ライン制御システム４００は、搬送装置５００の制御に際して、塗布装置や現像装置等のその他の製造装置６００の処理の状況を示す制御データをその他の製造装置６００から収集し、その処理の状況に応じて搬送装置５００を制御する。

搬送装置５００の基板搬送ロボットは、基板慣らし機構１１１に処理基板２０を引渡す。この処理は、基板搬送ロボット自身が処理基板２０を所定時間保持することで基板慣らし機構１１１として機能しても良い。基板慣らし機構１１１が処理基板２０の慣らし処理
を終えた場合に、工場ライン処理制御部（あるいは、その処理基板を設置する露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０）は、処理基板２０の慣らし処理を終えた旨の、処理基板搬入報告Ｒ１の制御データを全体露光処理制御部３００に送信する。

また、何れかの露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０で処理基板２０の処理を終えた場合は、全体露光処理制御部３００から、処理基板の搬出指令Ｃ１０を工場ライン制御システム４００に送信する。その要請に応じて、工場ライン制御システム４００が、搬送装置５００の基板搬出機構１１２を駆動させて、該当する露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０から処理基板２０を取り上げる。ここで、基板搬出機構１１２は露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０が制御するようにしても良い。次に、工場ライン制御システム４００が、搬送装置５００の基板搬送ロボットを駆動させて、基板搬送ロボットが、基板搬出機構１１２から処理基板２０を取り上げて現像装置などのその他の装置６００へ搬送する。

以上のように、全体露光処理制御部３００が、処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント指令Ｃ２の制御データを露光ブロック制御部１４０に送信すると、露光ブロック制御部１４０は、基板慣らし機構１１１を制御して処理基板２０を露光ステージ１１０に設置しアライメントする。また、全体露光処理制御部３００が、処理基板の搬出指令Ｃ１０の制御データを工場ライン制御システム４００あるいは露光ブロック制御部１４０に送信すると、工場ライン制御システム４００あるいは露光ブロック制御部１４０が、基板搬出機構１１２を制御して処理基板２０を露光ステージ１１０から搬出する。

以下、図８と図９のフローチャートにより、全体露光処理制御部３００が、露光処理ブロック１００を制御して、露光ステージ１１０に処理基板２０を設置しアライメントさせる動作を説明する。

（第１の露光処理ブロック（ＢＭ用）への処理基板の設置）
先ず、全体露光処理制御部３００が、ＢＭ露光用の第１の露光処理ブロック１００を制御して、その露光ステージ１１０に処理基板２０を設置しアライメントさせる動作を説明する。
（処理基板の慣らし処理及び露光ステージへの設置制御）
基板慣らし機構１１１は、第１の露光処理ブロック１００の処理基板２０を所定時間保持する慣らし処理を行ってから露光ステージ１１０に設置する。図９のように、全体露光処理制御部３００は、以下の動作により、処理基板を露光ステージ１１０に設置する。

（ステップＳ１）
全体露光処理制御部３００は、ＢＭ用の第１の露光ブロック制御部１４０あるいは工場ライン制御システム４００等の、基板搬出機構１１２を制御して処理基板を搬出するシステムに対して、先に処理した処理基板２０が露光ステージ１１０上の残留していないことを問い合わせる。工場ライン制御システム４００が基板搬出機構１１２を制御している場合は、図７のように、工場ライン制御システム４００が、その問い合わせに対して処理基板搬出報告Ｒ１０の制御データを全体露光処理制御部３００に返答する。

（ステップＳ２）
処理基板２０が未だ露光ステージ１１０上にある場合は、全体露光処理制御部３００は、露光ブロック制御部１４０あるいは工場ライン制御システム４００等の、基板搬出機構１１２を制御して処理基板を搬出するシステムに対して、処理基板の搬出指令Ｃ１０を送信する。その制御指令Ｃ１０により、基板搬出機構１１２が処理基板２０を露光ステージ１１０から取り上げ、搬送装置５００の基板搬送ロボットに引き渡す。

（ステップＳ３）
全体露光処理制御部３００は、処理基板２０が搬出済みの場合は、基板慣らし機構１１１に所定時間保持した慣らし済みの処理基板２０が存在するか否かを、第１の露光ブロック制御部１４０に問い合わせる。ここで、工場ライン制御システム４００が基板慣らし機構１１１を制御している場合は、この問い合わせは工場ライン制御システム４００に対して行う。その場合は、工場ライン制御システム４００が、その問い合わせに対して、図７に示す処理基板搬入報告Ｒ１の制御データを全体露光処理制御部３００に返答する。

（ステップＳ４）
慣らし済みの処理基板２０が存在しない場合で、基板慣らし機構１１１に処理基板２０が設置されていない場合は、工場ライン制御システム４００に対して、処理基板の搬入指令Ｃ１の制御データを送信して制御することで、工場ライン制御システム４００に処理基板２０をＢＭ露光用の第１の露光処理ブロック１００まで搬送させて基板慣らし機構１１１に処理基板２０を引渡しさせる。

（ステップＳ５）
全体露光処理制御部３００は、慣らし済みの処理基板２０が存在する場合は、露光ブロック制御部１４０に対して、図７に示す、処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント指令Ｃ２の制御データを送信する。

（ステップＳ６：露光ブロック制御部の基板設置動作）
露光処理ブロック制御部１４０は、全体露光処理制御部３００から制御データＣ２を受信すると、処理基板２０を基板慣らし機構１１１から露光ステージ１１０に載置させる。

（ステップＳ７：処理基板のアライメント制御）
次に、露光ブロック制御部１４０は、処理基板２０とフォトマスク３０を位置合せするアライメント処理の制御を行う。先ず、露光ブロック制御部１４０は、アライメント位置観察カメラ１１３の画像データを読み込む。その画像データを解析することで処理基板２０のアライメントマークの位置座標を計算する。その位置座標のデータに従って、露光ステージ１１０をＸＹ方向に駆動する露光ステージ駆動機構１２０、フォトマスク３０をＸＹＺ方向の３方向に送るマスクステージ制御機構１３０を制御して処理基板２０とフォトマスク３０の位置を合わせるアライメント処理を行う。

アライメント処理は、露光ブロック制御部１４０が、アライメント位置観察カメラ１１３に、処理基板２０のアライメントマークの画像を読み込まさせる。次に、アライメント位置観察カメラ１１３が読み取った画像データを解析して処理基板２０のアライメントマークの位置を計算する。次に、露光ブロック制御部１４０が、露光ステージ１１０をＸＹ方向に駆動する露光ステージ駆動機構１２０を制御し、また、ＸＹＺ方向の３方向に送るマスクステージ制御機構１３０を制御して処理基板２０とフォトマスク３０の位置を合わせるアライメント処理の微調整を行う。すなわち、アライメントマークの位置をフォトマスク３０の位置に合わせるべく、マスクステージ制御機構１３０を制御してフォトマスク３０の位置を微調整して、処理基板２０とフォトマスク３０の位置を合わせる。アライメント制御では、マスクステージ制御機構１３０で微調整するかわりに、露光ステージ駆動機構１２０を制御して処理基板２０の位置を微調整しても良い。露光ブロック制御部１４０は、アライメント処理が完了したら、全体露光処理制御部３００に対して、処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント報告Ｒ２の制御データを送信する。

（第２から第４の露光処理ブロック）
図８のフローチャートのように、第２から第４の露光処理ブロック１００に対しても、図９のフローチャートの動作を繰り返して行い、各々の工程色用露光処理ブロック１００
の露光ステージ１１０に処理基板２０を設置しアライメント処理を行う。

（全体露光処理制御部による露光光路切り替え制御）
図１０に、本実施形態の複合露光装置の露光動作のフローチャートを示す。図１１は、そのサブルーチンをあらわす。本実施形態は、図１１のサブルーチンのように、４台の露光処理ブロック１００の各処理基板２０に対して、１つの露光用光源１からの露光光Ｌを順次に４台の露光処理ブロック１００に切り替えて、各々に露光ステージ１１０に設置した処理基板２０に露光処理をする。そして、図１０のフローチャートのように、その処理を露光ステージ１１０の４つの位置で行う。すなわち、各処理基板２０をステップ送りして、フォトマスク３０のパターンを４箇所に投影する４回の露光処理を行う。

（１回目の露光）
図１１のサブルーチンでは、全体露光処理制御部３００は、図１２のタイミングチャートのように、各工程色用露光ステージ１１０での露光のタイミングをずらして各露光処理ブロック１００の処理基板２０に露光する。そのため、全体露光処理制御部３００は、各工程色用露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、タイミングをずらして処理基板２０を基板慣らし機構１１１から露光ステージ１１０に設置する指令を送信する。

図１２のタイミングチャートのように、１つの露光処理ブロック１００による１露光処理あたりのタクト時間を４５秒とし、１露光処理において４回露光し、１回の露光時間を所定の時間（例えば約１秒間）露光する。複合型露光装置の運転開始当初は、１番目の露光処理ブロック１００のみが働き、２番目の露光処理ブロック１００は、１番目の露光処理ブロック１００で処理した処理基板２０が外部の装置で現像処理を終えて複合型露光装置に戻って来てから起動し、図１２のタイミングで動作する。同様に、３番目及び４番目の露光処理ブロック１００も、前段の露光処理ブロック１００で処理された処理基板２０が搬送装置５００から戻って来てから起動する。

全体露光処理制御部３００は、露光光学系統２００の露光光路切替平面鏡３を制御して、図１１のフローチャートのように、各工程色用露光処理ブロック１００に、順次に露光の光路を切り替え、シャッター６を所定の時刻に所定の時間（例えば約１秒間）開くことで露光光Ｌを処理基板２０に投影する。ここで、シャッター６を開く時間は、それぞれの露光処理ブロック１００に固有の露光量を露光すべく、露光処理ブロック１００の種類毎に異ならせた所定の時間の間シャッター６を開く。このシャッター６を開く時間は、シャッター６を開いてから、露光量測定手段で露光量を測定して、所定の露光量に達したことを検知した場合にシャッター６を閉じる機構を用いることができる。こうして、第１の露光処理ブロック１００ａでの処理（ＢＭ露光）と、第２の露光処理ブロック１００ｂでの処理（Ｒ露光）と、第３の露光処理ブロック１００ｃでの処理（Ｇ露光）と、第４の露光処理ブロック１００ｄでの処理（Ｂ露光）とで、シャッター６を開く時間を異ならせて露光する。

全体露光処理制御部３００は、図７の制御データを情報交換しつつ露光処理を制御し、図１２のタイミング図に示す４５秒の周期で露光処理を繰り返す。１つの露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０に所定の時間（例えば約１秒間）露光する処理を４台の露光処理ブロック１００に切り替えて行い、計４回の露光処理する。

図１０のフローチャートの４回露光を行う動作では、図１１のフローチャートの露光処理の組を、露光ステージ１１０をステップ送りして処理基板２０の異なる位置にフォトマスク３０のパターンをつなぎ合わせて露光する処理を計４回繰り返し、結局、総露光時間が例えば約１６秒間の露光を行う。この結果、１つの露光用光源１が１台の露光機にのみ
設置されている場合に比べ、露光用光源１の光が露光ステージ１１０の台数である４倍に使われ、ランプ実効効率は４倍の１６／４５＝３５．２％となる。

以下、図１１のフローチャートに従って、全体露光処理制御部３００による露光処理の制御手順を詳しく説明する。先ず、図９のフローチャートの動作により、第１（ＢＭ）の露光処理ブロック１００で処理基板２０を以下のように露光ステージ１１０に設置しアライメントする。
（基板慣らし処理）
先ず、全体露光処理制御部３００が工場ライン制御システム４００に送信する制御データとして、第１の露光処理ブロック１００に対する処理基板の搬入指令Ｃ１を送信する。それに応じて、第１の露光処理ブロック１００の基板慣らし機構１１１が処理基板２０を搬送装置５００から受け取って、所定時間静止して処理基板２０の慣らし処理を行う。処理基板２０の慣らしに必要な所定時間を経過した後に、工場ライン制御システム４００が全体露光処理制御部３００に対して、処理基板搬入報告Ｒ１の制御データを送信する。

（基板の露光ステージへの設置処理）
第１の露光処理ブロック１００用の処理基板２０の慣らし処理を終えた旨を報告する制御データＲ１を受信した場合、全体露光処理制御部３００が図９の手順で制御して、処理基板２０を第１の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０に設置する。
（フォトマスクと基板のアライメント処理）
露光ブロック制御部１４０が、露光ステージ１１０を駆動する露光ステージ駆動機構１２０と、フォトマスク３０を移動させるマスクステージ制御機構１３０を制御することにより処理基板２０とフォトマスク３０の位置を正確に位置合わせするアライメント手段を実施する。具体的には、露光ブロック制御部１４０は、アライメント手段により処理基板２０とフォトマスク３０との間隙を調整する処理を行い、次に、処理基板２０の面をフォトマスク３０のパターンの投影位置に正確に位置合せをするアライメント処理を行う。アライメント処理を終えた場合に、露光ブロック制御部１４０が全体露光処理制御部３００に対して、処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント報告Ｒ２の制御データを送信する。

（第１の露光処理ブロックへの露光処理）
（ステップＳ１１）
次に、全体露光処理制御部３００は、第１の露光処理ブロック１００への処理基板２０のアライメント終了を報告する制御データＲ２が受信されるまで待つ。
（ステップＳ１２）
制御データＲ２を受信したら、全体露光処理制御部３００が露光光学系統２００に、第１の露光処理ブロック１００に向けた光路切替、及び第１露光指令Ｃ３の制御データを送信する。その制御データを受信して露光光学系統２００が露光光路切替平面鏡３を駆動して、露光光Ｌを第１の露光処理ブロック１００に向ける。そして、シャッター６を開いて、露光光Ｌを供給する。これにより、第１の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを投影して所定の時間（例えば約１秒間）露光する。

（ステップＳ１３： 露光ステージスのテップ送り）
全体露光処理制御部３００は、露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを複数個つなぎ合わせて全面を露光すべく、１回目の露光を終えた第１の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント指令Ｃ４の制御データを送信する。露光ブロック制御部１４０はこの制御データＣ４を受信すると、フォトマスク３０のパターンを次に投影する位置まで露光ステージ１１０を移動させる。

（フォトマスクと基板のアライメント処理）
続いて、第１の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、露光ステージ１１０を駆動する露光ステージ駆動機構１２０と、フォトマスク３０を移動させるマスクステージ制御機構１３０を制御することにより処理基板２０とフォトマスク３０の位置を正確に位置合わせするアライメント手段を実施する。具体的には、露光ブロック制御部１４０は、アライメント手段により処理基板２０とフォトマスク３０との間隙を調整する処理を行い、次に、処理基板２０の面をフォトマスク３０のパターンの投影位置に正確に位置合せをするアライメント処理を行う。

（第２の露光処理ブロックへの露光処理）
（ステップＳ１４）
次に、全体露光処理制御部３００は、第２の露光処理ブロック１００への処理基板２０のアライメント終了を報告する制御データＲ２を第２の露光処理ブロック１００から受信されるまで待つ。
（ステップＳ１５）
制御データＲ２を受信したら、全体露光処理制御部３００が露光光学系統２００に、第２の露光処理ブロック１００に向けた光路切替、及び第１露光指令Ｃ３の制御データを送信する。その制御データを受信して露光光学系統２００が露光光路切替平面鏡３を駆動して、露光光Ｌを第２の露光処理ブロック１００に向ける。そして、シャッター６を開いて、露光光Ｌを供給する。これにより、第２の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを投影して所定の時間（例えば約１秒間）露光する。

（ステップＳ１６： 露光ステージスのテップ送り）
全体露光処理制御部３００は、露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを複数個つなぎ合わせて全面を露光すべく、１回目の露光を終えた第２の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント指令Ｃ４の制御データを送信する。露光ブロック制御部１４０はこの制御データＣ４を受信すると、フォトマスク３０のパターンを次に投影する位置まで露光ステージ１１０を移動させる。

（フォトマスクと基板のアライメント処理）
続いて、第２の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、露光ステージ１１０を駆動する露光ステージ駆動機構１２０と、フォトマスク３０を移動させるマスクステージ制御機構１３０を制御することにより処理基板２０とフォトマスク３０の位置を正確に位置合わせするアライメント手段を実施する。

（第３の露光処理ブロックへの露光処理）
（ステップＳ１７）
次に、全体露光処理制御部３００は、第３の露光処理ブロック１００への処理基板２０のアライメント終了を報告する制御データＲ２が受信されるまで待つ。
（ステップＳ１８）
制御データＲ２を受信したら、全体露光処理制御部３００が露光光学系統２００に、第３の露光処理ブロック１００に向けた光路切替、及び第１露光指令Ｃ３の制御データを送信する。その制御データを受信して露光光学系統２００が露光光路切替平面鏡３を駆動して、露光光Ｌを第３の露光処理ブロック１００に向ける。そして、シャッター６を開いて、露光光Ｌを供給する。これにより、第３の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを投影して所定の時間（例えば約１秒間）露光する。

（ステップＳ１９： 露光ステージスのテップ送り）
全体露光処理制御部３００は、露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを複数個つなぎ合わせて全面を露光すべく、１回目の露光を終えた第３の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント指令Ｃ４の制御データを送信する。露光ブロック制御部１４０はこの制御データＣ４を受信すると、フォトマスク３０のパターンを次に投影する位置まで露光ステージ１１０を移動させる。

（フォトマスクと基板のアライメント処理）
続いて、第３の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、露光ステージ１１０を駆動する露光ステージ駆動機構１２０と、フォトマスク３０を移動させるマスクステージ制御機構１３０を制御することにより処理基板２０とフォトマスク３０の位置を正確に位置合わせするアライメント手段を実施する。

（第４の露光処理ブロックへの露光処理）
（ステップＳ２０）
次に、全体露光処理制御部３００は、第４の露光処理ブロック１００への処理基板２０のアライメント終了を報告する制御データＲ２が受信されるまで待つ。
（ステップＳ２１）
制御データＲ２を受信したら、全体露光処理制御部３００が露光光学系統２００に、第４の露光処理ブロック１００に向けた光路切替、及び第１露光指令Ｃ３の制御データを送信する。その制御データを受信して露光光学系統２００が露光光路切替平面鏡３を駆動して、露光光Ｌを第４の露光処理ブロック１００に向ける。そして、シャッター６を開いて、露光光Ｌを供給する。これにより、第４の露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを投影して所定の時間（例えば約１秒間）露光する。

（ステップＳ２２： 露光ステージスのテップ送り）
全体露光処理制御部３００は、露光ステージ１１０上に設置した処理基板２０の面にフォトマスク３０のパターンを複数個つなぎ合わせて全面を露光すべく、１回目の露光を終えた第４の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント指令Ｃ４の制御データを送信する。露光ブロック制御部１４０はこの制御データＣ４を受信すると、フォトマスク３０のパターンを次に投影する位置まで露光ステージ１１０を移動させる。

（フォトマスクと基板のアライメント処理）
続いて、第４の露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、露光ステージ１１０を駆動する露光ステージ駆動機構１２０と、フォトマスク３０を移動させるマスクステージ制御機構１３０を制御することにより処理基板２０とフォトマスク３０の位置を正確に位置合わせするアライメント手段を実施する。

以上のように、全体露光処理制御部３００が、露光処理ブロック１００毎の露光ブロック制御部１４と露光光学系統２００を制御することで、露光用光源１からの露光光Ｌを順次に切り替えて第１から第４の露光処理ブロック１００に供給して各露光ステージ１１０上の処理基板２０を露光する処理を行う。この露光は図１２のタイミングで実施する。１回目の露光を処理基板２０に処理した露光ステージ１１０は、次の露光位置までステップ送りし、その送り位置で、処理基板２０とフォトマスク３０の位置を微調整するアライメント処理を行う。露光ステージ１１０上の処理基板２０とフォトマスク３０のアライメント処理が済んだ露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、図７のように、
全体露光処理制御部３００に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント報告Ｒ４の制御データを送信することで、アライメントの終了を全体露光処理制御部３００に通知する。こうして、４つの露光処理ブロック１００がタイミングをずらして並行して動作する。

（２回目の露光）
図１０のフローチャートのように、第１から第４の露光処理ブロック１００の処理基板２０に以上の１回目の露光処理を行った後に、再度、図１１のステップＳ１１からステップＳ２２までの処理を繰り返して２回目の露光処理を行う。すなわち、全体露光処理制御部３００が、露光ステージ１１０のステップ送りとアライメント処理が済んだことを制御データＲ４で確認した上で、再度、露光光学系統２００に、露光用光源１からの露光光Ｌを第１から第４の露光処理ブロック１００に向ける、光路切替、及び第２露光指令Ｃ５の制御データを送信することで、露光光Ｌを順次に切り替えて第１から第４の露光処理ブロック１００に供給して各処理基板２０を露光する２回目の露光処理を行う。

この２回目の露光処理により、フォトマスク３０のパターンを、１回目の露光処理のパターンにつなぎ合わせて露光する。このように露光ステージ１１０をステップ送りした後に処理基板２０に対して行う２回目以降の露光処理では、露光のタイミングに合わせて、フォトマスク３０の位置に対する処理基板２０の相対位置を正確にアライメントするため、複数の露光ステージ１１０上に処理基板２０に、複数回の露光のパターンを処理基板上で正確につなぎ合わせて露光することができる効果がある。

２回目の露光処理においても、１回目の露光処理と同様に、全体露光処理制御部３００が、２回目の露光を終えた第１から第４のの露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント指令Ｃ６の制御データを送信する。露光ブロック制御部１４０はこの制御データＣ６を受信すると、露光ステージ１１０をステップ送りし、続いて、処理基板２０とフォトマスク３０の位置を微調整するアライメント処理を行う。露光ステージ１１０上の処理基板２０とフォトマスク３０のアライメント処理が済んだ露光処理ブロック１００の露光ブロック制御部１４０は、図７のように、全体露光処理制御部３００に対して、露光ステージのステップ送り及びアライメント報告Ｒ６の制御データを送信して、アライメントの終了を通知する。

（３回目と４回目の露光）
２回目の露光処理と同様に、再度、ステップＳ１１からステップＳ２２までの処理を繰り返すことで、再度露光ステージ１１０をステップ送りした後の３回目の露光処理を行い、更に、最後に露光ステージ１１０をステップ送りした後の４回目の露光処理を行う。

こうして、第から第４の露光処理ブロック１００が並行して動作し、各露光処理ブロック１００の基板慣らし機構１１１が、搬送装置５００から感光性レジスト層２１が形成された処理基板２０を受け取り、露光ステージ１１０に設置して露光処理する。そして、露光ステージ１１０をステップ送りして、アライメント処理をし、フォトマスク３０のパターンをつなぎ合わせる露光処理を繰り返す。この各露光処理ブロック１００での露光のタイミングは図１２のように、各露光処理ブロック１００の処理基板２０への露光のタイミングをずらして、４回の露光処理を行う。各露光処理ブロック１００では、露光ステージ１１０をステップ送りにより移動させては露光する露光処理を４回繰り返すことで、処理基板２０の面に、フォトマスク３０のパターンを複数個、正確につなぎ合わせて処理基板２０の全面を露光する。

（基板搬出処理）
こうして、各露光処理ブロック１００では、露光ステージ１１０をステップ送りにより
移動させては露光する露光処理を４回繰り返した後に、基板搬出機構１１２が、処理基板２０を露光ステージ１１０から取り上げて搬送装置５００に搬出する。

（処理基板の現像処理及び感光性レジスト塗布処理）
工場ライン制御システム４００に制御された搬送装置５００が、例えば第１の露光処理ブロック１００で露光処理した処理基板２０を複合型露光装置の外部の現像装置まで搬送して処理基板２０を現像処理する。次に、搬送装置５００が処理基板２０を感光性レジスト塗布装置まで搬送し、感光性レジスト塗布装置が、処理基板２０の面に次の露光処理のための感光性レジスト層２１を塗布して形成する。次に、搬送装置５００が処理基板２０を第２の露光処理ブロック１００まで搬送し、第２の露光処理ブロック１００で、基板慣らし機構１１１が処理基板２０を搬送装置５００から受け取って露光ステージ１００に設置する。こうして、前段の露光処理ブロック１００で露光処理した処理基板２０を搬出し、現像装置で現像し、次段の露光処理ブロック１００で露光すべき感光性レジスト層２１を塗布装置で塗布し、その処理基板を次段の露光処理ブロック１００に搬入する。

本実施形態の複合型露光装置は、以上のように、全体露光処理制御部３００が、制御指令データを各工程色用露光ブロック制御部１４０に送信する。その制御指令データに基づいて、各工程色用露光ブロック制御部１４０が、露光ステージ駆動機構１２０を制御して露光ステージ１１０を駆動し、マスクステージ制御機構１３０を制御してフォトマスクを移動することで処理基板２０とフォトマスク３０のアライメントを調整する。そして、各工程色用露光処理ブロック１００への露光光Ｌの供給のタイミングをずらして露光し、かつ、全体露光処理制御部３００が、各工程色用露光処理ブロック１００の露光ステージ１１０への処理基板の設置とアライメントのタイミングをずらすことで、超高圧水銀ランプなどの露光用光源１の使用効率を向上させて露光できる効果がある。そして、処理基板２０に複数回の露光処理を、総体の露光処理時間を遅らせずに行うことができる効果がある。

ここで、投影露光機の場合のように露光光路に光ファイバを使用する場合にも、光ファイバへ光を入射する光路の間に露光光路切替平面鏡３を設けて光路を各露光処理ブロック１００へ切り替えて露光光Ｌを供給することで、同様に各露光処理ブロック１００で処理基板に露光する露光光Ｌを供給する複合型露光装置が得られる。

１・・・露光用光源
２・・・楕円集光鏡
３・・・露光光路切替平面鏡
４・・・コンデンサレンズ
５・・・第一平面鏡
６・・・シャッター
７・・・フライアイレンズ（複眼レンズ）
８・・・第二平面鏡
９・・・凹面鏡
１０・・・最終平面鏡
１１・・・コリメータレンズ
１２・・・第２のコンデンサレンズ
１３・・・投影レンズ
２０・・・処理基板
２１・・・感光性レジスト層
３０・・・フォトマスク
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ・・・露光処理ブロック
１０１・・・レール
１１０・・・露光ステージ
１１１・・・基板慣らし機構
１１２・・・基板搬出機構
１１３・・・アライメント位置観察カメラ
１２０・・・露光ステージ駆動機構
１３０・・・マスクステージ制御機構
１４０・・・露光ブロック制御部
２００・・・露光光学系統
３００・・・全体露光処理制御部
４００・・・工場ライン制御システム
５００・・・搬送装置
６００・・・その他の製造装置
Ｃ１・・・処理基板の搬入指令の制御データ
Ｃ２・・・処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント指令の制御データ
Ｃ３・・・光路切替、及び第１露光指令の制御データ
Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８・・・露光ステージのステップ送り及びアライメント指令の制御データＣ５・・・光路切替、及び第２露光指令の制御データ
Ｃ７・・・光路切替、及び第３露光指令の制御データ
Ｃ９・・・光路切替、及び第４露光指令の制御データ
Ｃ１０・・・処理基板の搬出指令の制御データ
Ｌ・・・露光光
Ｒ１・・・処理基板の搬入報告の制御データ
Ｒ２・・・処理基板の露光ステージへの設置及びアライメント報告の制御データ
Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８・・・露光ステージのステップ送り及びアライメント報告の制御データＲ１０・・・処理基板の搬出報告の制御データ

Claims (1)

1. 複数台の露光処理ブロックの露光ステージ毎に処理基板を設置して露光し、１つの露光用光源からの露光光を各前記露光処理ブロックに切り替えて供給する露光光学系統と、各前記露光処理ブロックと前記露光光学系統を制御する全体露光処理制御部を備える複合型露光装置であって、各前記露光処理ブロックが露光ブロック制御部と露光ステージ駆動機構とマスクステージ制御機構を有し、前記露光ブロック制御部が前記露光ステージ駆動機構と前記マスクステージ制御機構を制御することによりフォトマスクの位置に前記処理基板の位置を合わせるアライメント処理を行い、前記全体露光処理制御部が、前記露光ステージを複数位置にステップ送りし前記アライメント処理を行いつつ、前記露光用光源からの露光光を順次に切り替えて各前記露光処理ブロックの前記処理基板を露光する処理を行うことを特徴とする複合型露光装置。