JP3959283B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイなどの製造工程において、露光対象基板であるガラス基板やカラーフィルタなどの面上にパターンを形成する露光装置に係り、特に、露光対象基板をフォトマスクに対してステップ移動して所定位置に順次位置決めし、位置決めされた各所定位置で露光を行う露光装置及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、露光装置として、フォトマスクとガラス基板との間に微小なギャップを設けてマスクパターンを基板面上に露光するプロキシミティ露光装置が知られている。プロキシミティ露光装置では、マスクのサイズよりも基板のサイズが大きい場合、微小ギャップを確保したまま、基板をマスクに対してステップ移動して所定位置に順次位置決めし、位置決めされた各所定位置で露光を行う、所謂分割露光を行っている。その場合、各所定位置において、マスクと基板とを高精度に位置合わせするアライメントが行われる。アライメントでは、マスクのパターン領域内に設けられた位置決め用のマークと、基板に設けられた位置決め用のマークとをCCDなどからなるマーク検出センサで検出し、その検出マークのずれ補正分だけ露光チャックを移動して、基板をマスクに対して位置決めしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の分割露光方式の露光装置では、マスクのパターン領域内に位置決め用マークを設けているので、センサはパターン領域内でマスクの位置決め用マークと基板の位置決め用マークとを検出することになる。パターン領域には露光光が照射されるので、露光を行う前に、センサを露光の妨げにならないように露光エリアの外すなわちパターン領域の外側に退避移動させている。また、アライメントを行う前に、センサを所定の退避位置からパターン領域内のマーク検出位置まで移動させている。センサの移動時間はアライメントのタクトタイム(アライメント所要時間)に直接カウントされるので、露光チャックのステップ移動回数が多くなると、そのタクトタイムに対して移動回数に応じたセンサの移動時間の割合が増えてしまう。すなわち、アライメントのタクトタイムは、ステップ移動回数が多くなるに従ってセンサの移動時間の割合が増えるので、ステップ移動回数の多い装置では、センサの移動時間はアライメントを高速化する際に障害となり、高スループット化を図れないという問題があった。
【0004】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、アライメントを高速化でき、高スループット化を実現できる露光装置及び露光方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、パターン形成用の1枚のマスクをマスクホルダで吸着保持し、該マスクよりも大きい露光対象基板を露光チャックで保持し、該マスクを吸着保持した前記マスクホルダの位置を固定したまま該露光チャックを順次XY方向にステップ移動して露光対象基板をマスクに対して所定位置に順次位置決めし、位置決めした各所定位置で露光を行う露光装置において、マスクのパターン領域の外側に設けられた位置決め用のマークと、露光対象基板に設けられた位置決め用のマークとを該基板のステップ移動位置で検出する検出手段と、前記検出手段を前記両マークのマーク検出位置に移動する移動手段と、前記露光対象基板のステップ移動中若しくは露光中に、前記露光対象基板のステップ移動位置に対応する前記マーク検出位置の位置情報に基づき前記移動手段を前記マーク検出位置に移動するように駆動制御する制御手段とを具えたものである。これによれば、1枚のマスクを使用しているため、マスクをマスクホルダに吸着保持した後は、それよりも大きな露光対象基板に対するそのマスクを用いた露光が完了するまでマスクは交換されないため、マスクの位置ずれが発生することがない。従って、マスクのパターン領域の外側に設けられた位置決め用のマークを常に正確に把握することができるので、露光対象基板のステップ移動中であっても、若しくは露光中であっても、マーク検出位置の位置情報に基づき移動手段をマーク検出位置に移動するように制御することができる。従って露光対象基板のステップ移動中であっても、若しくは露光中であっても、マーク検出位置の位置情報に基づき移動手段をマーク検出位置に移動するように制御することができ、露光対象基板のステップ移動若しくは露光と並行して検出手段をマーク検出位置に移動することができる。 また、本発明に係る露光方法は、パターン形成用の1枚のマスクをマスクホルダで吸着保持し、該マスクよりも大きい露光対象基板を露光チャックで保持し、該マスクを吸着保持した前記マスクホルダの位置を固定したまま該露光チャックを順次XY方向にステップ移動して露光対象基板をマスクに対して所定位置に順次位置決めし、位置決めした各所定位置で露光を行う露光方法であって、マスクのパターン領域の外側に設けられた位置決め用のマークと、露光対象基板に設けられた位置決め用のマークとを該基板のステップ移動位置で検出手段により検出する工程と、前記露光対象基板のステップ移動中若しくは露光中に、前記露光対象基板のステップ移動位置に対応する前記マーク検出位置の位置情報に基づき前記検出手段を前記マーク検出位置に移動する工程とを具えたものである。これによれば、露光対象基板のステップ移動若しくは露光と並行して検出手段をマーク検出位置に移動することができる。
したがって、本発明に係る露光装置及び露光方法では、露光チャックのステップ移動回数が多くなっても、検出手段の移動時間はアライメントのタクトタイムにカウントされず、これにより、アライメントのタクトタイムを短縮することができ、よって、アライメントを高速化でき、高スループット化を図れる。
【0006】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
図1において、露光装置は、フォトマスク保持用のマスクホルダ1と、ガラス基板保持用の露光チャック2と、XYステップテーブル3と、Zチルティングステージ4と、XYアライメントテーブル5と、CCDなどからなる4つのマーク検出センサ6A,6B,6C,6Dと、センサ移動用の4つのXYステージ7A,7B,7C,7Dなどを具えている。マスクホルダ1は、図示しない支持部材に固定されている。このホルダ1は、枠型状に形成したスペーサ1Aと、該スペーサ1Aの上面に気密に取り付けられた透明板1Bなどを備え、該スペーサ1Aの下面周縁部でフォトマスクMの上面周縁部を吸着保持している。露光チャック2は、ホルダ1の下方において、ステップテーブル3とチルティングテーブル4とを介してアライメントテーブル5上に載置されている。この露光チャック2は、マスクMのサイズよりも大きいサイズのガラス基板Pの下面をチャック上面で吸着保持している。
【0007】
フォトマスクMは、基板P側の下面がパターン面となっており、この面に図2に示すようなパターン領域MAと、位置決め用の複数個のアライメントマーク(図の例では10個)MB1〜MB10と、遮光領域MCなどを有する。パターン領域MAは、図の例では長方形状に形成され、パターン面のほぼ中央に設けられている。マークMB1〜MB10は、パターン領域MAの外側に設けられている。図の例では、領域MAの各隅部の周辺の異なる2箇所と、領域MAの2つの長辺の中心付近とに設けられている。パターン領域MA及びマークMB1〜MB10以外の領域(図にハッチングで示す領域)は、例えばクロム(Cr)膜などの遮光膜によって形成された遮光領域MCとなっている。
【0008】
ガラス基板Pは、フォトマスクM側の上面が露光面となっており、この面に図3に示すような複数の露光対象領域(図の例では9つ)PA1〜PA9を縦横に有する。図3では、基板Pの外周を二点鎖線で示し、領域PA1〜PA9を実線で示している。領域PA1〜PA9のうち、領域PA1,PA2,PA3のサイズは図2に示すパターン領域MAのほぼ半分のサイズ(図2に一点鎖線で囲った部分)とほぼ同じサイズであり、領域PA4,PA5,…,PA9のサイズは同領域MAとほぼ同じサイズである。また、露光面には、位置決め用のターゲットマーク(図の例では「×」マーク)PBが複数設けられている。このマークPBは、各領域PA1,PA2,…,PA9において、マスクMの所定のアライメントマークと対応する任意の位置に設けられており、図の例では、各隅部の周辺に所定数(1個乃至4個)設けられている。
【0009】
マーク検出センサ6A〜6は、それぞれ、マスクホルダ1の上方に配置され、図2に示されるようなフォトマスクMの各隅部の任意の位置(図の例では、遮光領域MD内或いはアライメントマーク上)でそれぞれのXYステージ7A〜7Dにより保持されている。XYステージ7A〜7Dは、それぞれ、センサ6A〜6を図1に示すX方向やY方向に移動する。
【0010】
図4は、本実施の形態に示す露光装置の制御ブロックの一例を示す。図4において、制御部8は、インタフェイス8Aと、MPU8Bと、ROMやRAMなどからなるメモリ8Cなどを含むマイクロコンピュータからなっている。メモリ8Cには、基板Pのステップ移動位置に対応するマーク検出位置の位置情報であるXY座標位置データや、装置を駆動するために必要な各種プログラムなどが記憶されている。MPU8Bは、メモリ8Cに記憶されている所定のプログラムを実行して、マスクMの対角線上で対向する2つのXYステージ7A,7Cと、他の2つのXYステージ7B,7Dとを適宜駆動制御する。また、ステップテーブル3を適宜駆動して露光チャック2とともに基板Pを図1に示すX方向やY方向にステップ移動する。また、チルティングステージ4を適宜駆動して露光チャック2をZ方向にチルティングすることにより基板Pの露光面とマスクMのパターン面との間に所定の微小ギャップを形成する。
【0011】
本実施の形態に示す露光装置では、図5(A)、(C)及び(E)に示されるように、基板PをマスクMに対して矢印で示すY方向やX方向にステップ移動することで、各領域PA1,PA2,…,PA9の順に露光を行う。
図5(A)において、領域PA1に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PA1に応じた基板Pのステップ移動位置に対応する位置データに基づき図1に示すXYステージ7A,7Cを駆動する。これにより、ステージ7Aは、センサ6Aを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB3と、当該領域PA1にY方向で隣接する領域PA2のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。また、ステージ7Cは、センサ6Cを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB6と、当該領域PA1にX方向で隣接する領域PA6のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。これにより、センサ6Aはその位置でマークMB3,PBを検出し、センサ6Cはその位置でマークMB6,PBを検出する。制御部8では、センサ6A及び6Cから出力されるマーク検出信号に基づき検出マークのずれを求め、そのずれ補正分だけアライメントテーブル3を図1に示すX方向やY方向に移動して、基板Pに対してマスクMを位置決めする、所謂アライメントを行う。
なお、上記アライメントは後述する各領域PA2,…,PA9でも行われるので、該各領域でのアライメントの説明は省略する。
【0012】
領域PA2に対して露光を行う場合、制御部8は、XYステージ7A〜7Dの駆動を行わない。この場合、同図(B)に示されるように、センサ6Aは、マークMB3と、当該領域PA2にY方向で隣接する領域PA3のマークPBとのマーク検出位置に位置する。センサ6Cは、マークMB6と、当該領域PA2にX方向で隣接する領域PA5のマークPBとのマーク検出位置に位置する。これにより、センサ6Aはその位置でマークMB3,PBを検出し、センサ6Cはその位置でマークMB6,PBを検出する。
【0013】
領域PA3に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PB3に応じた基板Pのステップ移動位置に対応する位置データに基づきXYステージ7B,7Dを駆動する。これにより、ステージ7Bは、センサ6Bを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB5と、当該領域PA3にX方向で隣接する領域PA4のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。また、ステージ7Dは、センサ6Dを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB8と、当該領域PA3にY方向で隣接する領域PA2のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。これにより、センサ6Bはその位置でマークMB5,PBを検出し、センサ6Dはその位置でマークMB8,PBを検出する。
【0014】
図5(C)において、領域PA4に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PA4に応じた基板Pのステップ移動位置に対応する位置データに基づきXYステージ7A,7Dを駆動する。これにより、ステージ7Aは、センサ6AをマークMB2に対応する位置に移動する。また、ステージ7Dは、センサ6Dを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB9と、当該領域PA4にX方向で隣接する他の領域PA5のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。この場合、マスクMの対角線上でセンサ6Dに対向するセンサ6Bは、マークMB5と、当該領域PA4にY方向で隣接する領域PA9のマークPBとのマーク検出位置に位置する。これにより、センサ6Bはその位置でマークMB5,PBを検出し、センサ6Dはその位置でマークMB9,PBを検出する。
【0015】
領域PA5に対して露光を行う場合、制御部8Cは、XYステージ7A〜7Dの駆動を行わない。この場合、同図(D)に示されるように、センサ6Bは、マークMB5と、当該領域PA5にX方向で隣接する領域PA8のマークPBとのマーク検出位置に位置する。センサ6Dは、マークMB9と、当該領域PA5にY方向で隣接する領域PA6のマークPBとのマーク検出位置に位置する。これにより、センサ6Bはその位置でマークMB5,PBを検出し、センサ6Dはその位置でマークMB9,PBを検出する。
【0016】
領域PA6に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PA6に応じた基板Pのステップ移動位置に対応する位置データに基づきXYステージ7A,7Cを駆動する。これにより、ステージ7Aは、センサ6Aを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB2と、当該領域PA6にY方向で隣接する領域PA5のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。また、ステージ7Cは、センサ6Cを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB6と、当該領域PA6にX方向で隣接する領域PA7のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。これにより、センサ6Aはその位置でマークMB2,PBを検出し、センサ6Cはその位置でマークMB6,PBを検出する。
【0017】
図5(E)において、領域PA7に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PA7に応じた基板Pのステップ移動位置に対応する位置データに基づきXYステージ7B,7Dを駆動する。これにより、ステージ7Bは、センサ6Bを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB4と、当該領域PA7にY方向で隣接する領域PA8のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。また、ステージ7Dは、センサ6Dを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB10と、当該領域PA7にX方向で隣接する領域PA6のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。これにより、センサ6Bはその位置でマークMB4,PBを検出し、センサ6Dはその位置でマークMB10,PBを検出する。
【0018】
領域PA8に対して露光を行う場合、制御部8は、ステージ7A〜7Dの駆動を行わない。この場合、同図(F)に示されるように、センサ6Bは、マークMB4と、当該領域PA8にY方向で隣接する領域PA9のマークPBとのマーク検出位置に位置する。センサ6Dは、マークMB10と、当該領域PA8にX方向で隣接する領域PA5のマークPBとのマーク検出位置に位置する。これにより、センサ6Bはその位置でマークMB4,PBを検出し、センサ6Dはその位置でマークMB10,PBを検出する。
【0019】
領域PA9に対して露光を行う場合、制御部8は、基板Pのステップ移動中に、当該領域PA9の位置データに基づき2つのXYステージ7A,7Cを駆動する。これにより、ステージ7Aは、センサ6Aを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB1と、当該領域PA9にX方向で隣接する領域PA4のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。また、ステージ7Cは、センサ6Cを所定のマーク検出位置(図の例では、マークMB7と、当該領域PA9にY方向で隣接する領域PA8のマークPBとのマーク検出位置)に移動する。これにより、センサ6Aはその位置でマークMB1,PBを検出し、センサ6Cはその位置でマークMB7,PBを検出する。
【0020】
本実施の形態に示す装置では、2つのステージ7A,7C及び7B,7Dの駆動を基板Pのステップ移動中に行うので、該基板Pのステップ移動と並行してセンサ6A,6C及び6B,6Dを所定のマーク検出位置に移動することができる。これにより、露光チャック2のステップ移動回数が多くなっても、センサ6A〜6Dの移動時間はアライメントのタクトタイムにカウントされることはない。したがって、アライメントのタクトタイムを短縮することができ、よって、アライメントを高速化でき高スループット化を図れる。
【0021】
本実施の形態に示す露光装置において、2つのステージ7A,7C及び7B,7Dの駆動を露光中に行うようにしてよい。その場合、露光と並行してセンサ6A,6C及び6B,6Dを所定のマーク検出位置に移動することができるので、基板Pのステップ移動中にステージ7A,7C、B,7Dの駆動を行う場合の効果と同様な効果を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る露光装置及び露光方法によれば、アライメントを高速化でき、高スループット化を実現できる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る露光装置の一例を示す概略構成図。
【図2】 フォトマスクのパターン面の平面図を示すものであって、パターン領域とアライメントマークと遮光領域との配置態様の一例を示す平面図。
【図3】 ガラス基板の露光面の平面図を示すものであって、露光対象領域とこれに関連するターゲットマークとの配置態様の一例を示す平面図。
【図4】 露光装置の制御ブロックの一例を示す制御ブロック図。
【図5】 ガラス基板をステップ移動して露光を行うときの各露光対象領域に対するマーク検出センサの移動位置を示す説明図。
【符号の説明】
1 マスクホルダ
2 露光チャック
3 XYステップテーブル
4 Zチルティングステージ
5 XYアライメントステージ
6A〜6D マーク検出センサ
7A〜7D XYステージ
8 制御部
M フォトマスク
MA パターン領域
MB1〜MB10 アライメントマーク
P ガラス基板
PA1〜PA9 露光対象領域
PB ターゲットマーク

Claims (2)

  1. パターン形成用の1枚のマスクをマスクホルダで吸着保持し、該マスクよりも大きい露光対象基板を露光チャックで保持し、該マスクを吸着保持した前記マスクホルダの位置を固定したまま該露光チャックを順次XY方向にステップ移動して露光対象基板をマスクに対して所定位置に順次位置決めし、位置決めした各所定位置で露光を行う露光装置において、
    マスクのパターン領域の外側に設けられた位置決め用のマークと、露光対象基板に設けられた位置決め用のマークとを該基板のステップ移動位置で検出する検出手段と、
    前記検出手段を前記両マークのマーク検出位置に移動する移動手段と、
    前記露光対象基板のステップ移動中若しくは露光中に、前記露光対象基板のステップ移動位置に対応する前記マーク検出位置の位置情報に基づき前記移動手段を前記マーク検出位置に移動するように駆動制御する制御手段と
    を具えた露光装置。
  2. パターン形成用の1枚のマスクをマスクホルダで吸着保持し、該マスクよりも大きい露光対象基板を露光チャックで保持し、該マスクを吸着保持した前記マスクホルダの位置を固定したまま該露光チャックを順次XY方向にステップ移動して露光対象基板をマスクに対して所定位置に順次位置決めし、位置決めした各所定位置で露光を行う露光方法であって、
    マスクのパターン領域の外側に設けられた位置決め用のマークと、露光対象基板に設けられた位置決め用のマークとを該基板のステップ移動位置で検出手段により検出する工程と、
    前記露光対象基板のステップ移動中若しくは露光中に、前記露光対象基板のステップ移動位置に対応する前記マーク検出位置の位置情報に基づき前記検出手段を前記マーク検出位置に移動する工程と
    を具えた露光方法。
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