JP4522142B2

JP4522142B2 - 露光装置、露光方法、及び基板製造方法

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Publication number: JP4522142B2
Application number: JP2004147250A
Authority: JP
Inventors: 亮二根本; 保彦原; 順一森
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005331542A

Description

本発明は、表示用パネルの基板の製造において、プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光装置及び露光方法、並びにそれらを用いた基板製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてフォトマスク（以下、「マスク」と称す）のパターンをガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクとガラス基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きなガラス基板を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、１枚のガラス基板から１枚又は複数枚の表示用パネルの基板を製造している。この場合、プロキシミティ方式では、ガラス基板の一面を一括して露光しようとすると、ガラス基板と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、ガラス基板より比較的小さなマスクを用い、ステージによりガラス基板を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となっている。以下、この方式を、プロキシミティＸＹステップ方式と呼ぶ。

従来、プロキシミティＸＹステップ方式では、ステージのガイド部近傍に設けたリニアスケールを用い、ガラス基板に刻んだ測定用パターンの移動量を測定してガラス基板の位置を検出することにより、露光時のガラス基板の位置決めを行っていた。なお、リニアスケールを用いた位置決め装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。
特開平６−３２０３６７号公報特開平８−８６８９２号公報

ガラス基板を移動するステージは、ＸＹ方向の移動機構の他に、マスクとガラス基板とのギャップ合わせを行うＺ−チルト機構や、ガラス基板を保持するチャック等を搭載する。このため、従来のリニアスケールを用いた測定では、リニアスケールをガラス基板の近傍に配置することができず、十分な測定精度が得られなかった。また、ガラス基板の熱膨張により測定用パターンの位置が変化するため、ガラス基板の位置の検出結果に誤差が発生するという問題があった。

また、プロキシミティＸＹステップ方式では、露光時はマスクとガラス基板との間隔を約２００μｍ程度まで接近させ、ステップ移動時はマスクとガラス基板との間隔を離して両者の接触を防止するという動作を繰り返す。通常、マスクを保持するマスクホルダが取り付けられる土台はステージの土台と共通であり、ガラス基板のステップ移動による振動や重心の移動によって、マスクホルダの位置が微小に変化する。さらに、タクトタイムを短縮しようとしてマスクとガラス基板との間隔を比較的短時間で変化させると、マスクとガラス基板との間の空気の粘性により圧力変化が生じ、マスクが変形する。そして、変形したマスクが元に戻る際、マスクホルダに対してマスクの位置が微小に変化する。また、マスクを交換したときも、マスクホルダに対するマスクの位置が変わる。これらの原因により、たとえガラス基板の位置を高精度に測定して露光時のガラス基板の位置決めを行っても、マスクとガラス基板との相対位置が変化するため、焼き付け位置がずれるという問題があった。

本発明の課題は、プロキシミティＸＹステップ方式の露光において、焼き付け精度を向上することである。また、本発明の課題は、パターンの位置ずれが小さく高品質な基板を製造することである。

本発明の露光装置は、プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光装置であって、基板を保持するチャックと、フォトマスクを保持するマスクホルダと、チャックを搭載し、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行うステージと、ステージを駆動するステージ駆動回路と、ステージ駆動回路を制御する制御装置と、レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有するレーザー測長系を含み、チャックの位置をマスクホルダの位置とは独立して検出する第１の位置検出手段と、マスクホルダの位置をチャックの位置とは独立して検出する第２の位置検出手段と、第１の位置検出手段と別にチャックの位置を検出する第３の位置検出手段とを備え、制御装置が、第１の位置検出手段の検出結果に基づき、チャックの位置の座標をマスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、第２の位置検出手段の検出結果に基づき、マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標をチャックの位置の座標とは別に管理し、ステージにより露光時の基板の位置決めを行う際、第１の位置検出手段の検出結果が目標座標と等しくなるようにステージ駆動回路を制御し、かつ第２の位置検出手段の検出結果に応じてステージ駆動回路の制御を補正し、第３の位置検出手段が、チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャックの位置をマスクホルダの位置とは独立して検出し、第１の位置検出手段が、チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、第３の位置検出手段により検出されたチャックの位置からレーザー測長系の基準点を得るものである。

また、本発明の露光方法は、プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光方法であって、ステージに搭載したチャックで基板を保持し、フォトマスクをマスクホルダで保持し、チャックをステージにより移動して、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行い、レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有するレーザー測長系を用いて、チャックの位置をマスクホルダの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、チャックの位置の座標をマスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、マスクホルダの位置をチャックの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標をチャックの位置の座標とは別に管理し、露光時の基板の位置決めを行う際、基板を保持するチャックの位置とフォトマスクを保持するマスクホルダの位置とを別々に検出して、チャックの位置が目標座標と等しくなるようにチャックを移動し、かつマスクホルダの位置に応じてチャックの移動量を補正し、チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャックの位置をレーザー測長系と別に設けた検出手段でマスクホルダの位置とは独立して検出して、レーザー測長系の基準点を得るものである。

チャックの位置のみならずマスクホルダの位置も検出して、チャックの位置が目標座標と等しくなるようにチャックを移動するとき、マスクホルダの位置に応じてチャックの移動量を補正するため、基板のステップ移動による振動や重心の移動でマスクホルダの位置が変化しても、マスクと基板との相対位置が一定に保たれる。

位置検出手段として、レーザー光を発生する光源と、チャック又はマスクホルダに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを備えたレーザー測長系を用いると、位置検出手段をチャック又はマスクホルダの近傍に配置しなくても、チャックの位置又はマスクホルダの位置を精度良く検出することができる。また、基板の位置を直接検出する場合に比べ、熱膨張による検出誤差が少ない。但し、チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置に移動された場合、レーザー測長系の基準点が分からなくなるので、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャックの位置を別の検出手段、例えばレーザー変位計で検出して、レーザー測長系の基準点を得る。

さらに、本発明の露光装置は、マスクホルダに対するマスクの位置の変化を検出する変位検出手段を備え、制御装置が、変位検出手段の検出結果に応じてステージ駆動回路の制御をさらに補正するものである。また、本発明の露光方法は、マスクホルダに対するマスクの位置の変化を検出し、マスクホルダに対するマスクの位置の変化に応じてチャックの移動量をさらに補正するものである。マスクホルダに対するマスクの位置の変化に応じてチャックの移動量をさらに補正するため、マスクと基板との間隔を短時間で変化させてマスクホルダに対するマスクの位置が変化しても、マスクと基板との相対位置が一定に保たれる。

さらに、本発明の露光装置は、マスクに設けた位置決め用パターンとチャックに設けた位置決め用パターンとを光学的に検出する光学的検出手段を備え、制御装置が、マスクホルダに保持されるマスクを交換したとき、光学的検出手段の検出結果からマスクとチャックとのずれ量を検出して、チャックの位置の座標系を修正するものである。また、本発明の露光方法は、マスクホルダに保持されるマスクを交換したとき、マスクに設けた位置決め用パターンとチャックに設けた位置決め用パターンとを光学的に検出し、マスクとチャックとのずれ量を検出して、チャックの位置の座標系を修正するものである。マスクを交換したとき、マスクとチャックとのずれ量を検出して、チャックの位置の座標系を修正するため、マスクの交換でマスクホルダに対するマスクの位置が変わっても、チャックの位置の座標系がマスクの位置の座標系と一致する。位置決め用パターンの検出によるマスクとチャックとのずれ量の検出は、時間を要するためマスクを交換したときだけ行う。これにより、タクトタイムの増加が抑制される。

本発明の基板製造方法は、上記のいずれかの露光装置又は露光方法を用いて、基板上にパターンを形成するものである。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、チャックの位置をマスクホルダの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、チャックの位置の座標をマスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、マスクホルダの位置をチャックの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標をチャックの位置の座標とは別に管理し、露光時の基板の位置決めを行う際、基板を保持するチャックの位置とフォトマスクを保持するマスクホルダの位置とを別々に検出して、チャックの位置が目標座標と等しくなるようにチャックを移動し、かつマスクホルダの位置に応じてチャックの移動量を補正することにより、基板のステップ移動による振動や重心の移動でマスクホルダの位置が変化しても、マスクと基板との相対位置を一定に保つことができ、焼き付け精度を向上することができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、位置検出手段としてレーザー測長系を用いることにより、位置検出手段をチャック又はマスクホルダの近傍に配置しなくても、チャックの位置又はマスクホルダの位置を精度良く検出することができる。また、基板の位置を直接検出する場合に比べ、熱膨張による検出誤差を少なくすることができる。そして、チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、チャックの位置を別の検出手段で検出することにより、レーザー測長系の基準点を得ることができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクホルダに対するマスクの位置の変化を検出し、マスクホルダに対するマスクの位置の変化に応じてチャックの移動量をさらに補正することにより、マスクと基板との間隔を短時間で変化させてマスクホルダに対するマスクの位置が変化しても、マスクと基板との相対位置を一定に保つことができ、焼き付け精度を向上することができる。

さらに、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスクを交換したとき、マスクとチャックとのずれ量を検出して、チャックの位置の座標系を修正することにより、マスクの交換でマスクホルダに対するマスクの位置が変わっても、チャックの位置の座標系をマスクの位置の座標系と一致させることができ、焼き付け精度を維持することができる。これは、マスクを交換したときだけ行うことにより、タクトタイムの増加を抑制することができる。

本発明の基板製造方法によれば、焼き付け精度を向上することができるので、パターンの位置ずれが小さく高品質な基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は本発明の一実施の形態による露光装置のＹ方向の一部断面側面図であり、図３は本発明の一実施の形態による露光装置のＸ方向の一部断面側面図である。

露光装置は、チャック１０、マウント１１、ステージベース１２、ガイド１３，１５、Ｙステージ１４、Ｘステージ１６、θステージ１７、Ｚ−チルト機構１８、マスクホルダ２０、マスクベーススタンド２１、マスクベース２２、レーザー測長系制御装置３０、レーザー測長系、レーザー変位計制御装置４０、レーザー変位計４１、光学式変位計制御装置５０、光学式変位計５１，５２、カメラ制御装置６０、カメラ６１，６２、主制御装置７０、及びステージ駆動回路８０を含んで構成されている。

なお、露光装置は上記の構成要素以外に照射光学系を含むが、図１〜図３では照射光学系を省略している。また、図１では、チャック１０に保持された基板１と、マスクベーススタンド２１及びマスクベース２２とを省略し、マスクホルダ２０及びマスクホルダ２０に保持されたマスク２を破線で示している。一方、図２及び図３では、レーザー測長系のレーザー光源３１、レーザー測長系制御装置３０、レーザー変位計制御装置４０、光学式変位計制御装置５０、カメラ制御装置６０、主制御装置７０、及びステージ駆動回路８０を省略している。

図２及び図３において、マウント１１に搭載されたステージベース１２は、露光装置の土台となるもので、ステージベース１２の上にはＹステージ１４が搭載され、さらにその上にＸステージ１６、θステージ１７、Ｚ−チルト機構１８、及びチャック１０が搭載されている。図１において、Ｙステージ１４は、ステージベース１２に設けられたガイド１３に沿ってＹ方向に移動する。Ｘステージ１６は、Ｙステージ１４に設けられたガイド１５に沿ってＸ方向に移動し、θステージ１７はθ方向へ回転する。図２及び図３において、Ｚ−チルト機構１８は、Ｚ方向へ移動及びチルトする。チャック１０は、基板１を真空吸着して保持する。

Ｘステージ１６のＸ方向への移動及びＹステージ１４のＹ方向への移動によって、基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ１６のＸ方向への移動、Ｙステージ１４のＹ方向への移動、及びθステージ１７のθ方向への回転によって、露光時の基板１の位置決めが行われる。また、Ｚ−チルト機構１８のＺ方向のチルトによって、基板１がマスク２と水平にされ、Ｚ−チルト機構１８のＺ方向への移動によって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。ステージ駆動回路８０は、主制御装置７０の制御により、Ｙステージ１４、Ｘステージ１６、θステージ１７、及びＺ−チルト機構１８を駆動する。

図２及び図３において、ステージベース１２の上空にはマスクベース２２が設置され、マスクベース２２にはマスクホルダ２０が取り付けられている。マスクベース２２は、マスクベーススタンド２１によりステージベース１２に固定されている。マスクホルダ２０は、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されており、露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。

まず、本実施の形態の露光装置の基本的な位置決め動作について説明する。図１において、レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源３１、３軸干渉計３２、バーミラー３３，３４，３６，３８、及び１軸干渉計３５，３７を含んで構成されている。バーミラー３３はチャック１０のＸ方向の一側面に取り付けられており、バーミラー３６はチャック１０のＹ方向の一側面に取り付けられている。また、バーミラー３４はマスクホルダ２０のＸ方向の一側面に取り付けられており、バーミラー３８はマスクホルダ２０のＹ方向の一側面に取り付けられている。

３軸干渉計３２は、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３３へ照射し、バーミラー３３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。この測定は、Ｘ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、３軸干渉計３２の測定結果から、チャック１０のＹ方向の位置及び回転を検出する。

一方、１軸干渉計３５は、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３６へ照射し、バーミラー３６により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３６により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、１軸干渉計３５の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置を検出する。

また、３軸干渉計３２は、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３４へ照射し、バーミラー３４により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３４により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、３軸干渉計３２の測定結果から、マスクホルダ２０のＹ方向の位置を検出する。

一方、１軸干渉計３７は、レーザー光源３１からのレーザー光をバーミラー３８へ照射し、バーミラー３８により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源３１からのレーザー光とバーミラー３８により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置３０は、主制御装置７０の制御により、１軸干渉計３７の測定結果から、マスクホルダ２０のＸ方向の位置を検出する。

なお、３軸干渉計３２の代わりに１軸干渉計を３つ用いて、チャック１０のＹ方向の位置及び回転と、マスクホルダ２０のＹ方向の位置とを別々に検出してもよい。

主制御装置７０は、ＣＰＵ７１、メモリ７２、入出力回路７３，７４，７５，７６、及びバス７７を含んで構成されている。メモリ７２には、基板１の位置決めを行う際のチャック１０の位置の目標座標が記憶されている。露光時の基板１の位置決めを行う際、ＣＰＵ７１は、レーザー測長系制御装置３０の検出結果を、入出力回路７３及びバス７７を介して入力し、メモリ７２に記憶する。そして、ＣＰＵ７１は、チャック１０の位置が目標座標と等しくなるように、ステージ駆動回路８０を制御してチャック１０を移動させる。このとき、ＣＰＵ７１は、マスクホルダ２０の位置に応じて、チャック１０の位置の目標座標を補正し、またはステージ駆動回路８０へ出力する制御信号を補正することにより、ステージ駆動回路８０の制御を補正して、チャック１０の移動量を補正する。

本実施の形態によれば、マスクホルダ２０の位置を検出して、マスクホルダ２０の位置に応じてチャック１０の移動量を補正することにより、基板１のステップ移動による振動や重心の移動でマスクホルダ２０の位置が変化しても、マスク２と基板１との相対位置を一定に保つことができ、焼き付け精度を向上することができる。

本実施の形態のレーザー測長系は、レーザー光の干渉を利用することにより、基準点に対するチャック１０の位置の変化を検出して、チャック１０の位置を検出するものである。本実施の形態において、基板１を搬送するとき、基板搬送装置はロボットハンド等の先端に取り付けられたハンドリングアームを用いてチャック１０との基板１の受け渡しを行う。このとき、チャック１０は、ハンドリングアームが移動できるように、Ｚ−チルト機構１８により下降され、レーザー測長系からのレーザー光が届かなくなる。このように、チャック１０がレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、チャック１０が再びレーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻っても、レーザー測長系の基準点が分からなくなる。

そこで、本実施の形態では、レーザー測長系とは別の検出手段としてレーザー変位計４１を設け、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャク１０の位置をレーザー変位計４１で検出して、レーザー測長系の基準点を得る。図４は、レーザー変位計でチャックの位置を検出している状態を示す一部断面側面図である。図４は、チャック１０が、Ｙステージ１４により図面左側へ移動され、Ｚ−チルト機構１８により下降されて基板１が搭載された後、Ｚ−チルト機構１８により再び上昇された状態を示している。レーザー変位計４１は、レーザー光をバーミラー３３へ照射し、バーミラー３３により反射されたレーザー光を検出する。

図１において、レーザー変位系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー変位計４１の検出果から、チャック１０の位置及び回転を検出する。ＣＰＵ７１は、レーザー変位系制御装置４０の検出結果を、入出力回路７４及びバス７７を介して入力し、メモリ７２に記憶する。そして、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されたレーザー変位系制御装置４０の検出結果を、バス７７及び入出力回路７３を介して、レーザー測長系制御装置３０へ出力する。これにより、レーザー測長系制御装置３０は、レーザー測長系の基準点を得る。

本実施の形態によれば、位置検出手段としてレーザー測長系を用いることにより、位置検出手段をチャック１０又はマスクホルダ２０の近傍に配置しなくても、チャック１０の位置又はマスクホルダの２０位置を精度良く検出することができる。また、基板１の位置を直接検出する場合に比べ、熱膨張による検出誤差を少なくすることができる。そして、チャック１０がレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、チャック１０が再びレーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻っても、レーザー測長系の基準点が不明となるが、チャック１０の位置をレーザー変位計４１で検出することにより、レーザー測長系の基準点を得ることができる。

次に、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化を考慮した位置決め動作について説明する。図１〜図３において、マスクホルダ２０には、マスク２のＸ方向の一側面の近傍に光学式変位計５１が設けられ、マスク２のＹ方向の一側面の近傍に光学式変位計５２が設けられている。光学式変位計５１は、Ｘ方向に２箇所設けられており、マスク２のＹ方向の位置の変化及び回転を検出する。光学式変位計５２は、Ｙ方向に１箇所設けられており、マスク２のＸ方向の位置の変化を検出する。

図１において、光学式変位計制御装置５０は、主制御装置７０の制御により、光学式変位計５１，５２の検出果から、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化を検出する。ＣＰＵ７１は、光学式変位計制御装置５０の検出結果を、入出力回路７５及びバス７７を介して入力し、メモリ７２に記憶する。そして、ＣＰＵ７１は、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化に応じて、チャック１０の位置の目標座標をさらに補正し、またはステージ駆動回路８０へ出力する制御信号をさらに補正することにより、ステージ駆動回路８０の制御をさらに補正して、チャック１０の移動量をさらに補正する。

なお、光学式変位計５１の代わりに、静電容量の変化により変位を検出するセンサを用いて、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化を検出してもよい。また、後述するカメラ６１，６２を用いて、マスク２に設けた位置決め用パターンを検出することにより、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化を検出してもよい。

本実施の形態によれば、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化を検出し、マスクホルダ２０に対するマスク２の位置の変化に応じてチャック１０の移動量をさらに補正することにより、マスク２と基板１との間隔を短時間で変化させてマスクホルダ２０に対するマスク２の位置が変化しても、マスク２と基板１との相対位置を一定に保つことができ、焼き付け精度を向上することができる。

次に、マスクホルダ２０に保持されるマスク２を交換したときのチャック１０の位置の座標系の修正について説明する。図１において、チャック１０の側面に取り付けられたバーミラー３３，３６の上面には、位置決め用パターン３が設けられている。一方、マスク２には、位置決め用パターン４が設けられている。マスク２を交換したとき、まず主制御装置７０のＣＰＵ７１は、ステージ駆動回路８０を制御して、チャック１０をＸ方向の基準位置及びＹ方向の基準位置へ移動させる。チャック１０がＸ方向の基準位置にあるとき、マスク２とチャック１０とのずれがなければ、Ｘ方向の位置決め用パターン４の中心位置は、Ｘ方向の位置決め用パターン３の中心位置と重なる。同様に、チャック１０がＹ方向の基準位置にあるとき、マスク２とチャック１０とのずれがなければ、Ｙ方向の位置決め用パターン４の中心位置は、Ｙ方向の位置決め用パターン３の中心位置と重なる。

マスクホルダ２０にはカメラ６１，６２が取り付けられている。カメラ６１，６２は、チャック１０がＸ方向の基準位置又はＹ方向の基準位置にあるとき、位置決め用パターン３，４の画像を光学的に検出し、検出した画像の画像信号を出力する。図５は、カメラで検出した位置決め用パターンの画像の一例を示す図である。

図１において、カメラ制御装置６０は、主制御装置７０の制御により、カメラ６１，６２の画像信号をディジタル信号に変換して処理し、位置決め用パターン３の中心３Ｃの位置及び位置決め用パターン４の中心４Ｃの位置を検出する。ＣＰＵ７１は、カメラ制御装置６０の検出結果を、入出力回路７６及びバス７７を介して入力し、メモリ７２に記憶する。そして、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されたカメラ制御装置６０の検出結果から、基準位置におけるマスク２とチャック１０とのずれ量を検出して、チャック１０の位置の座標の原点及び傾きがマスク２の位置の座標の原点及び傾きと一致するように、チャック１０の位置の座標系を修正する。

本実施の形態によれば、マスク２を交換したとき、マスク２とチャック１０とのずれ量を検出して、チャック１０の位置の座標系を修正することにより、マスク２の交換でマスクホルダ２０に対するマスク２の位置が変わっても、チャック１０の位置の座標系をマスク２の位置の座標系と一致させることができ、焼き付け精度を維持することができる。位置決め用パターン３，４の検出によるマスク２とチャック１０とのずれ量の検出は、チャック１０の基準位置への移動及びディジタル信号の処理に時間を要するため、マスク２を交換したときだけ行う。これにより、タクトタイムの増加を抑制することができる。

本発明の露光方法及び露光装置を用いて基板上にパターンを形成することにより、パターンの位置ずれが小さく高品質な基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。本発明の一実施の形態による露光装置のＹ方向の一部断面側面図である。本発明の一実施の形態による露光装置のＸ方向の一部断面側面図である。レーザー変位計でチャックの位置を検出している状態を示す一部断面側面図である。カメラで検出した位置決め用パターンの画像の一例を示す図である。

符号の説明

１基板
２マスク
３，４位置決め用パターン
１０チャック
１１マウント
１２ステージベース
１３，１５ガイド
１４Ｙステージ
１６Ｘステージ
１７ θステージ
１８Ｚ−チルト機構
２０マスクホルダ
２１マスクベーススタンド
２２マスクベース
３０レーザー測長系制御装置
３１レーザー光源
３２３軸干渉計
３３，３４，３６，３８バーミラー
３５，３７１軸干渉計
４０レーザー変位計制御装置
４１レーザー変位計
５０光学式変位計制御装置
５１，５２光学式変位計
６０カメラ制御装置
６１，６２カメラ
７０主制御装置
７１ＣＰＵ
７２メモリ
７３，７４，７５，７６入出力回路
７７バス
８０ステージ駆動回路

Claims

プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光装置であって、
基板を保持するチャックと、
フォトマスクを保持するマスクホルダと、
前記チャックを搭載し、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行うステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動回路と、
前記ステージ駆動回路を制御する制御装置と、
レーザー光を発生する光源と、前記チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有するレーザー測長系を含み、前記チャックの位置を前記マスクホルダの位置とは独立して検出する第１の位置検出手段と、
前記マスクホルダの位置を前記チャックの位置とは独立して検出する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段と別に前記チャックの位置を検出する第３の位置検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記第１の位置検出手段の検出結果に基づき、前記チャックの位置の座標を前記マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、前記第２の位置検出手段の検出結果に基づき、前記マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標を前記チャックの位置の座標とは別に管理し、前記ステージにより露光時の基板の位置決めを行う際、前記第１の位置検出手段の検出結果が目標座標と等しくなるように前記ステージ駆動回路を制御し、かつ前記第２の位置検出手段の検出結果に応じて前記ステージ駆動回路の制御を補正し、
前記第３の位置検出手段は、前記チャックが前記レーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、前記レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻った前記チャックの位置を前記マスクホルダの位置とは独立して検出し、
前記第１の位置検出手段は、前記チャックが前記レーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、前記第３の位置検出手段により検出された前記チャックの位置から前記レーザー測長系の基準点を得ることを特徴とする露光装置。
前記マスクホルダに対するフォトマスクの位置の変化を検出する変位検出手段を備え、
前記制御装置は、前記変位検出手段の検出結果に応じて前記ステージ駆動回路の制御をさらに補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
フォトマスクに設けた位置決め用パターンと前記チャックに設けた位置決め用パターンとを光学的に検出する光学的検出手段を備え、
前記制御装置は、前記マスクホルダに保持されるフォトマスクを交換したとき、前記光学的検出手段の検出結果からフォトマスクと前記チャックとのずれ量を検出して、前記チャックの位置の座標系を修正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光方法であって、
ステージに搭載したチャックで基板を保持し、
フォトマスクをマスクホルダで保持し、
チャックをステージにより移動して、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行い、
レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有するレーザー測長系を用いて、チャックの位置をマスクホルダの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、チャックの位置の座標をマスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、
マスクホルダの位置をチャックの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標をチャックの位置の座標とは別に管理し、
露光時の基板の位置決めを行う際、基板を保持するチャックの位置とフォトマスクを保持するマスクホルダの位置とを別々に検出して、
チャックの位置が目標座標と等しくなるようにチャックを移動し、かつマスクホルダの位置に応じてチャックの移動量を補正し、
チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャックの位置をレーザー測長系と別に設けた検出手段でマスクホルダの位置とは独立して検出して、レーザー測長系の基準点を得ることを特徴とする露光方法。
前記マスクホルダに対するフォトマスクの位置の変化を検出し、前記マスクホルダに対するフォトマスクの位置の変化に応じて前記チャックの移動量をさらに補正することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
前記マスクホルダに保持されるフォトマスクを交換したとき、フォトマスクに設けた位置決め用パターンと前記チャックに設けた位置決め用パターンとを光学的に検出し、フォトマスクと前記チャックとのずれ量を検出して、前記チャックの位置の座標系を修正することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、基板上にパターンを形成することを特徴とする基板製造方法。
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の露光方法を用いて、基板上にパターンを形成することを特徴とする基板製造方法。
プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光装置であって、
基板を保持するチャックと、
フォトマスクを保持するマスクホルダと、
前記チャックを搭載し、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行うステージと、
前記ステージを駆動するステージ駆動回路と、
レーザー光を発生する光源と、前記チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有し、前記チャックの位置及び回転を前記マスクホルダの位置とは独立して検出するレーザー測長系と、
前記マスクホルダの位置を前記チャックの位置及び回転とは独立して検出する検出手段と、
前記レーザー測長系の検出結果に基づき、前記チャックの位置の座標を前記マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、前記検出手段の検出結果に基づき、前記マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標を前記チャックの位置の座標とは別に管理し、前記ステージにより露光時の基板の位置決めを行う際、前記レーザー測長系の検出結果が目標座標と等しくなるように前記ステージ駆動回路を制御し、かつ前記検出手段の検出結果に応じて前記ステージ駆動回路の制御を補正する制御装置と、
前記レーザー測長系と別に前記チャックの位置及び回転を検出する複数のレーザー変位計とを備え、
前記複数のレーザー変位計は、前記チャックが前記レーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、前記レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻った前記チャックの位置及び回転を前記マスクホルダの位置とは独立して検出し、
前記レーザー測長系は、前記チャックが前記レーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、前記レーザー変位計により検出された前記チャックの位置及び回転から基準点を得ることを特徴とする露光装置。
請求項９に記載の露光装置を用いて、基板上にパターンを形成することを特徴とする基板製造方法。
プロキシミティ方式を用い、フォトマスクより大きな表示用パネルの基板をＸＹ方向へステップ移動して、基板の一面を複数のショットに分けて露光する露光方法であって、
ステージに搭載したチャックで基板を保持し、
フォトマスクをマスクホルダで保持し、
チャックをステージにより移動して、基板のＸＹ方向へのステップ移動及び位置決めを行い、
レーザー光を発生する光源と、チャックに取り付けられた反射手段と、光源からのレーザー光と反射手段により反射されたレーザー光との干渉を測定する干渉計とを有するレーザー測長系を用いて、チャックの位置及び回転をマスクホルダの位置とは独立して検出し、検出結果に基づき、チャックの位置の座標をマスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標とは別に管理し、かつ、
マスクホルダの位置をチャックの位置及び回転とは独立して検出し、検出結果に基づき、マスクホルダに保持されたフォトマスクの位置の座標をチャックの位置の座標とは別に管理し、
露光時の基板の位置決めを行う際、基板を保持するチャックの位置及び回転とフォトマスクを保持するマスクホルダの位置とを別々に検出して、
検出したチャックの位置及び回転が目標座標と等しくなるようにステージの駆動を制御し、かつマスクホルダの位置に応じてステージ駆動回路の制御を補正して、露光時の基板の位置決めを行い、
チャックがレーザー測長系からのレーザー光が届かない位置へ移動された場合、レーザー測長系からのレーザー光が届く位置へ戻ったチャックの位置及び回転を複数のレーザー変位計で検出して、レーザー測長系の基準点を得ることを特徴とする露光方法。
請求項１１に記載の露光方法を用いて、基板上にパターンを形成することを特徴とする基板製造方法。