JP4609167B2

JP4609167B2 - 露光システム、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法

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Inventors: 清小暮
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Description

この発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光システム、該露光システムを用いた露光方法、該露光システムを用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

露光装置本体及び搬送部等からなる露光システムにおいては、露光装置本体が備えるファインアライメント系により基板上に設けられているアライメントマークを検出し、基板位置を微細に調整するファインアライメントが行われるが、ファインアライメント系の観察視野には限界があるため、ファインアライメントを行う前に基板のエッジ部を検出し、基板位置を粗に調整するコースアライメントを行う。

ここで、従来の露光システムにおいて搬送部がコースアライメントを行うコースアライメント系を備えている場合には、図１０のフローチャートに示すように、搬送部に基板を搬入し（ステップＳ１００）、搬入された基板のコースアライメントを行い（ステップＳ１０１）、露光装置本体が備える基板ステージ上に基板を搬送して（ステップＳ１０２）、搬送された基板のファインアライメントを行い（ステップＳ１０３）、露光を開始していた（ステップＳ１０４）（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の露光システムにおいて露光装置本体がコースアライメントを行うコースアライメント系を備えている場合には、図１１のフローチャートに示すように、搬送部に基板を搬入し（ステップＳ１１０）、基板ステージ上に基板を搬送し（ステップＳ１１１）、搬送された基板のコースアライメント（ステップＳ１１２）及びファインアライメント（ステップＳ１１３）を行い、露光を開始していた（ステップＳ１１４）（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２７３７０２号公報特開２００４−１９２４号公報

ところで、搬送部が露光を終了した基板を基板ステージから受け取り、受け取った基板を搬送し、新たな基板を基板ステージ上に搬送するまでに要する時間を搬送処理時間とし、基板ステージ上に載置された基板のファインアライメントを行い、基板上へのパターン露光を終了するまでに要する時間を露光処理時間としたとき、特許文献１記載の露光システムにおいては、搬送部によりコースアライメントを行っているため、コースアライメントに要する時間と搬送処理時間との合計時間が露光処理時間より長い場合、露光装置本体の動作に待ち時間が発生する。

また、特許文献２記載の露光システムにおいては、露光装置本体によりコースアライメントを行っているため、コースアライメントに要する時間と露光処理時間との合計時間が搬送処理時間より長い場合、搬送部の動作に待ち時間が発生する。露光処理時間は、露光パターンや１つの基板内の面取り数等により露光時間が異なるため変動する。即ち、パターン毎及び基板毎に露光時間が異なるため、従来の露光システムにおいては、搬送処理時間及び露光処理時間以外にも待ち時間が発生し、スループットの低下を招いていた。

この発明の課題は、搬送部及び露光装置本体の動作の待ち時間を短縮することができる露光システム、該露光システムを用いた露光方法及び該露光システムを用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

この発明の露光システムは、基板を搬送する搬送部と、前記基板上に所定のパターンを露光する露光装置本体とを備えた露光システムにおいて、前記搬送部で前記基板を搬送する際に前記基板の位置検出を行う第１位置検出部と、前記基板を露光する際に前記露光装置本体で前記基板を保持した状態で前記基板の位置検出を行う第２位置検出部と、前記露光システムの前記基板の処理時間に応じて、前記第１位置検出部と前記第２位置検出部との少なくとも一方で前記基板の位置検出を行うように切り換える切換手段とを備えることを特徴とする。

この発明の露光システムによれば、基板の処理時間、即ち搬送部が基板を搬送し始めてから搬送し終わるまでに要する時間である搬送処理時間及び露光装置本体が露光処理に要する時間である露光処理時間に応じて第１位置検出部と第２位置検出部との少なくとも一方で基板の位置検出を行うため、搬送処理時間と露光処理時間との長さの違いによる搬送部または露光装置本体の動作の待ち時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。

また、この発明の露光方法は、基板を搬送して、前記基板をアライメントして、前記基板上にパターンを露光する露光方法において、第１露光工程として前記基板を搬送する搬送時間と、露光装置本体で前記基板のアライメントを行った際の前記基板の露光に要する露光時間とを比較する第１比較工程と、第２露光工程として前記基板を搬送する搬送部で前記基板のアライメントを行った際の搬送時間と、前記基板を露光するのに要する露光時間とを比較する第２比較工程と、前記第１比較工程及び前記第２比較工程における比較結果に基づき、前記第１露光工程または前記第２露光工程を選択する選択工程とを含むことを特徴とする。

この発明の露光方法によれば、第１比較工程及び第２比較工程における比較結果に基づいて第１露光工程または第２露光工程を選択するため、搬送処理時間と露光処理時間との長さの違いによる搬送部または露光装置本体の動作の待ち時間を短縮することができ、高いスループットで露光を行うことができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光システムまたは露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。

この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光システムまたはこの発明の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光するため、高いスループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。

また、この発明の露光方法によれば、第１比較工程及び第２比較工程における比較結果に基づいて第１露光工程または第２露光工程を選択するため、搬送処理時間と露光処理時間との長さの違いによる搬送部または露光装置本体の動作の待ち時間を短縮することができ、高いスループットで露光を行うことができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光システムまたはこの発明の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光するため、高いスループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。

このように、この発明は、一枚の感光性基板の露光時間が露光されるパターンのショットのレイアウトにより変化しやすい場合、つまり外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板、特にフラットパネルディスプレイ用等の大型基板に対して露光を行う装置、方法に対して有効である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光システムについて説明する。図１はこの実施の形態にかかる露光システムを備えたデバイス製造システムの上方から見た概略構成図である。なお、以下の説明において、水平面内においてマスクＭ（図４参照）と基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ方向、水平面内においてＸ方向と直交する方向をＹ方向（非走査方向）、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。また、Ｚ軸周り方向をθＺ方向とする。

図１に示すように、デバイス製造システムは、露光システムＥＸＳと、コータデベロッパ装置ＣＤＳとを備えている。コータデベロッパ装置ＣＤＳは、露光処理される前の基板Ｐに対してフォトレジストを塗布する塗布装置（コータ）Ｃと、露光システムＥＸＳが備える露光装置本体ＥＸにおいて露光処理された後の基板Ｐを現像する現像装置（デペロッパ）Ｄと、基板Ｐを露光システムＥＸＳに搬送する搬送装置１００とを備えている。コータデベロッパ装置ＣＤＳは、クリーン度が管理された第２チャンバＣＨ２内に収納されている。

露光システムＥＸＳは、コータデベロッパ装置ＣＤＳと露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴとの間で外径が５００ｍｍよりも大きいフラットパネルディスプレイ用の基板Ｐを搬送する搬送部Ｈ、露光装置本体ＥＸと、露光システムＥＸＳ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。なお、外径が５００ｍｍよりも大きいとは、一辺若しくは対角線が５００ｍｍよりも大きいことをいう。露光システムＥＸＳ（露光装置本体ＥＸ及び搬送部Ｈ）は、クリーン度が管理された第１チャンバＣＨ１内に収納されている。

搬送部Ｈは、コータデベロッパ装置ＣＤＳとのインターフェース部の一部を構成しコータデベロッパ装置ＣＤＳの搬送装置１００から搬送された基板Ｐを受け取るポート部１０と、露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴとポート部１０との間で基板Ｐを搬送する基板搬送部２０とを備えている。また、ポート部１０は露光処理された基板Ｐを基板搬送部２０から受け取る機能も有する。

図２は、搬送部Ｈが備えるポート部１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、ポート部１０は、基板Ｐを支持する基板支持部１と、トレイＴを支持するトレイ支持部２とを備えている。基板支持部１は、板状の第１支持部材３と、この第１支持部材３上に設けられ、基板Ｐの下面を支持する複数（この実施の形態においては、８つ）の基板支持ピン４とを備えている。基板支持ピン４のそれぞれは第１支持部材３上で起立しており、それぞれの下端部を第１支持部材３に固定し、それぞれの上端部（上端面）で基板Ｐの複数の所定位置を支持する。基板支持ピン４の上端面にはバキューム装置に接続した真空吸着穴がそれぞれ設けられており、基板支持ピン４は真空吸着穴を介して基板Ｐを吸着保持する。

基板支持部１（第１支持部材３及び基板支持ピン４）は連結部材５を介してステージ装置６に接続されている。ステージ装置６は、ベース７上においてＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能に構成されており、トレイＴと基板Ｐとの位置関係を調整することができる。ステージ装置６には例えばモータとボールネジとを組み合わせたステージ駆動装置８が設けられており、制御装置ＣＯＮＴはステージ駆動装置８を介してステージ装置６をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動する。そして、ステージ装置６の移動に伴い、基板支持部１及びこれに保持された基板ＰもＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動する。

トレイ支持部２は、枠状の第２支持部材９と、この第２支持部材９上に設けられ、トレイＴの下面を支持する複数（この実施の形態においては、８つ）のトレイ支持ピン１１とを備えている。トレイ支持ピン１１のそれぞれは第２支持部材９上で起立しており、それぞれの下端部を第２支持部材９に固定し、上端部（上端面）でトレイＴの複数の所定位置を支持する。ここで、トレイ支持ピン１１のそれぞれは基板支持部１の第１支持部材３より外側に配置されている。

トレイ支持部２（第２支持部材９及びトレイ支持ピン１１）はガイド部１２に沿って図示しないトレイ支持部用駆動装置によりＺ方向に移動可能に設けられている。制御装置ＣＯＮＴはトレイ支持部用駆動装置を介してトレイ支持部２をＺ方向に移動する。そして、トレイ支持部２の移動に伴ってこれに支持されているトレイＴもＺ方向に移動する。トレイ支持部２の上昇により、トレイＴは上昇し、基板Ｐに接近してこの基板Ｐの下面を支持する。ここで、トレイ支持ピン１１は基板支持部１の外側に配置されているため、トレイ支持部２の上下方向への移動は妨げられない。また、ガイド部１２はステージ装置６の外側に設けられており、またステージ装置６と基板支持部１とを連結する連結部材５は第２支持部材９の枠内部に配置されているため、ステージ装置６及び基板支持部１の水平方向への移動は妨げられない。

ポート部１０は、基板Ｐを搬送する際に、トレイＴに対する基板Ｐの粗位置を検出する検出装置（第１位置検出部）１３を備えている。検出装置１３は、基板支持ピン４に支持されている基板Ｐに対して下方の離れた位置に設けられており、基板Ｐのエッジ部の複数の所定の検出点の位置を非接触で検出する。検出装置１３は、基板Ｐに対して検出光を投射する投射部と、基板Ｐからの反射光を受光する受光部とを有しており、基板Ｐからの反射光に基づいて基板Ｐの複数のエッジ部の検出点の位置を光学的に検出する。

図３は、基板Ｐの位置を検出する検出装置１３（１３Ａ〜１３Ｃ）の配置を示す図である。図３に示すように、この実施の形態では３つの検出装置１３Ａ〜１３Ｃが所定の位置に配置されており、矩形形状である基板Ｐの少なくとも２辺の位置を検出するように配置されている。検出装置１３Ａは基板Ｐの＋Ｙ側の１辺を検出可能な位置に配置されており、検出装置１３Ｂ，１３Ｃは基板Ｐの＋Ｘ側の１辺を検出可能な位置に配置されている。即ち、検出装置１３Ｂ，１３Ｃにより、基板Ｐの＋Ｘ側の１辺において検出点が２点設定されている。検出装置１３Ａ〜１３Ｃのそれぞれは基板Ｐに対して検出光を投射し、基板Ｐからの反射光を受光したか否かにより基板Ｐのエッジ部の３つの検出点をそれぞれ非接触で光学的に検出する。各検出装置１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの検出信号は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの＋Ｙ側の１辺を検出可能な検出装置１３Ａの検出結果に基づいて、基板ＰのＹ方向における位置を検出する。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの＋Ｘ側の１辺の２つの検出点を検出可能な検出装置１３Ｂ及び１３Ｃの検出結果に基づいて、基板ＰのＸ方向における位置、及びθＺ方向における位置（回転方向における位置）を検出する。

基板Ｐの位置情報を検出装置１３Ａ〜１３Ｃを用いて検出する際、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ装置６を移動しながら検出装置１３Ａ〜１３Ｃを用いて基板Ｐのエッジ部の位置を検出し、この検出結果に基づいて基準位置に対する基板Ｐの位置情報を求める。この実施の形態において、基準位置とはトレイＴを支持するトレイ支持部２、ひいてはトレイＴの位置であり、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１３Ａ〜１３Ｃの検出結果に基づいて、トレイＴ（トレイ支持部２）に対する基板Ｐの位置情報、すなわち、トレイＴに対するＸＹ方向への位置誤差量、及びθＺ方向への回転誤差量を検出する。

ここで、図３に示す基板Ｐは平面視正方形状であるが、長方形状である場合、検出装置１３Ｂ，１３Ｃにより長方形状の基板Ｐの長辺側の２つの検出点を検出する構成が好ましい。短辺側に２つの検出点を設けるより長辺側に２つの検出点を設けることにより基板Ｐの回転誤差量をより高精度に検出できる。なお、短辺側に２つの検出点を設けた場合であっても基板Ｐの位置情報はもちろん検出可能である。

基板Ｐの位置情報を検出する際には、ステージ装置６を移動し、例えばまず基板Ｐの＋Ｘ側の１辺（基板Ｐが長方形状である場合には長辺側）の２つの検出点を検出装置１３Ｂ，１３Ｃの検出領域に配置して検出し、＋Ｙ側の１辺（基板Ｐが長方形状である場合には短辺側）の１つの検出点を検出装置１３Ａの検出領域に配置して検出する。

図２に戻り、搬送部Ｈの一部を構成する基板搬送部２０はトレイＴに基板Ｐを載置して搬送するものであり、基板ステージＰＳＴに対して基板Ｐをロード及びアンロードする。基板搬送部２０は、基板Ｐを載置したトレイＴの一端部（＋Ｙ側端部）を保持して搬送可能な駆動手段の一部を構成する第１保持部２１と、第１保持部２１に対向し、トレイＴの他端部（−Ｙ側端部）を保持して搬送可能な駆動手段の一部を構成する第２保持部２２と、第１保持部２１をＺ方向及びＹ方向に移動可能に支持する第１機構部２３と、第２保持部２２をＺ方向及びＹ方向に移動可能に支持する第２機構部２４と、第１，第２機構部２３，２４のそれぞれに接続する第１，第２被ガイド部２５，２６と、第１，第２被ガイド部２５，２６をＸ方向に移動する駆動手段の一部を構成するリニアモータにより構成される第１，第２駆動部３１，３２と、Ｘ方向に延び、第１，第２被ガイド部２５，２６それぞれのＸ方向への移動を案内する第１，第２ガイド部２７，２８とを備えている。

第１，第２機構部２３，２４の駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは第１，第２機構部２３，２４を駆動することにより、第１，第２保持部２１，２２のそれぞれを昇降可能、かつ第１，第２保持部２１，２２間の距離を調整可能である。したがって、第１，第２保持部２１，２２は第１，第２機構部２３，２４の駆動によりトレイＴに対してアクセスし、このトレイＴを保持及び保持解除可能である。第１，第２駆動部３１，３２及び第１，第２ガイド部２７，２８は、ポート部１０及び基板ステージＰＳＴのそれぞれまで延びており、第１，第２保持部２１，２２はポート部１０及び基板ステージＰＳＴとの間で移動可能である。

図４は、図１に示すデバイス製造システムの概略斜視図である。図４に示すように、露光装置本体ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。露光装置本体ＥＸは、複数（この実施の形態においては５つ）並んだ投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭと基板Ｐとを所定方向に同期移動しつつマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光するマルチレンズスキャン型露光装置である。

マスクステージＭＳＴ、基板ステージＰＳＴの位置は、図示しないレーザ干渉計により計測及び制御されている。なお、基板ステージＰＳＴの位置の計測、制御に用いられるレーザ干渉計は、基板ステージＰＳＴに固定されている移動鏡５０と投影光学系ＰＬに固定された固定鏡（図示せず）との相対位置の計測、制御を行う。

投影光学系ＰＬは、非走査方向に配列された第１列の投影光学モジュールＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５と、非走査方向に配列された第２列の投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４により構成されている。第１列の投影光学モジュールＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５と、第２列の投影光学モジュールＰＬ２，ＰＬ４との間には、基板Ｐの位置合わせを行うためのオフアクシスのファインアライメント系（第２位置検出部）５２、及びマスクＭや基板Ｐに対するフォーカス位置を合わせるためのオートフォーカス系５４が配置されている。ファインアライメント系５２は、基板Ｐ上に設けられている複数のアライメントマークを検出することにより、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの微細な位置ずれを検出する。ファインアライメント系５２により検出される検出値は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。同様に、オートフォーカス系５４により検出される検出値は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。

また、基板ステージＰＳＴには基板Ｐを保持した状態で基板Ｐの粗位置、即ち基板Ｐの外周部（エッジ部）の複数の所定の計測点の位置を非接触で計測（検出）するコースアライメント系（第２位置検出部）８０が設けられている。図５はコースアライメント系８０の位置を説明するための図であり、図６はコースアライメント系８０の概略構成を示す図である。コースアライメント系８０は、図５に示すように３つ設けられ、基板Ｐの外周部の３つの計測点の位置をそれぞれ非接触で計測する。コースアライメント系８０は、基板ステージＰＳＴに設けられ、検出光を射出する発光部８１と、基板Ｐに対して発光部８１と対向する位置に取り付けられ、発光部８１からの検出光を受光可能な受光部８２とを備えている。

発光部８１は、ランプ又は発光ダイオード等の不図示の光源から射出され入射部で集光した検出光を射出部から射出する光ガイド８８と、光ガイド８８の射出部から射出された検出光の向きを変える偏向ミラー８３とを備えている。基板ステージＰＳＴには、偏向ミラー８３からの検出光を基板Ｐに供給するための開口部８４が形成されている。偏向ミラー８３により反射され開口部８４を通過した検出光は、基板Ｐのエッジ部（計測点）を照射する。

受光部８２は、基板Ｐのエッジ部近傍を通過した検出光が入射する対物レンズ８５と、対物レンズ８５を通過した検出光が入射する結像レンズ８６とを備えている。結像レンズ８６は、基板Ｐのエッジ部の像を撮像素子８７に結像する。撮像素子８７は、２次元ＣＣＤ等により構成され、撮像素子８７からの撮像信号は、制御装置ＣＯＮＴに対して出力される。即ち、制御装置ＣＯＮＴには複数（この実施の形態においては、３つ）の撮像素子８７からの撮像信号が出力される。制御装置ＣＯＮＴは、出力された３つの撮像信号に基づいて基板Ｐの３つのエッジ部の位置情報を求め、求めた３つのエッジ部の位置情報に基づいて基板ステージＰＳＴに対する基板ＰのＸ方向及びＹ方向における位置ずれ量及び回転誤差量を算出する。

制御装置（切換手段）ＣＯＮＴは、露光システムＥＸＳの基板Ｐの処理時間、即ち搬送部Ｈによる搬送時間と露光装置本体ＥＸによる基板Ｐの露光時間（露光に要する時間）に応じて、搬送部Ｈが備える検出装置１３または露光装置本体ＥＸが備えるコースアライメント系８０の少なくとも一方で基板Ｐの粗位置の検出を行うように切り換える。なお、搬送時間とは、搬送部Ｈが露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴ上に載置されている基板ＰをトレイＴに載置してから、トレイＴに載置された基板Ｐを搬送し、基板Ｐを搬送装置１００に受け渡し、更に、搬送装置１００から新たな基板を受け取り、トレイＴに載せた新たな基板を搬送して、新たな基板を基板ステージＰＳＴ上に載置するまでに要する時間のことである。また、露光時間とは、基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上に載置された後に、ファインアライメント系５２により基板Ｐの微細位置の検出が行われ、検出結果に基づいて基板Ｐの微細位置の調整が行われ、基板Ｐの露光開始から終了までに要する時間のことである。

即ち、制御装置ＣＯＮＴは、露光装置本体ＥＸにおける基板Ｐの露光ショットの配列に基づいて露光時間を算出し、算出した露光時間と搬送時間とを比較する。制御装置ＣＯＮＴは、搬送時間と露光時間とのいずれかに待ち時間が発生しないように、搬送時間が露光時間より長い場合にはコースアライメント系５２により基板Ｐの粗位置の検出を行い、露光時間が搬送時間より長い場合には検出装置１３により基板Ｐの粗位置の検出を行うように切り換える。また、搬送時間と露光時間が同じ場合には、コースアライメント５２及び検出装置１３により基板Ｐの粗位置の検出を行うように切り換える。

次に、この実施の形態にかかる露光システムＥＸＳを用いて基板Ｐの露光を行う露光方法について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、制御装置ＣＯＮＴは、第１露光工程として、基板Ｐを搬送する搬送時間と、露光装置本体ＥＸのコースアライメント系８０により基板Ｐのコースアライメントを行った場合のコースアライメントに要する時間を加えた基板Ｐの露光に要する時間とを算出し、算出された第１露光工程としての搬送時間と露光時間とを比較する（ステップＳ１０、第１比較工程）。具体的には、搬送時間として、搬送部Ｈが露光を終えた基板Ｐを基板ステージＰＳＴから受け取り始めてから、搬送装置１００に基板Ｐを受け渡し、搬送装置１００から新たな基板を受け取り、新たな基板を基板ステージＰＳＴ上に載置し終わるまでに要する時間を算出する。また、露光時間として、基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上に載置された後に、コースアライメント系８０によりコースアライメントを行い、ファインアライメント系５２によりファインアライメントを行い、基板Ｐへの露光を終了するまでに要する時間を算出する。そして、算出された第１露光工程としての搬送時間の長さと露光時間の長さを比較する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、第２露光工程として、搬送部Ｈの検出装置１３によりコースアライメントを行った場合のコースアライメントに要する時間を加えた基板Ｐを搬送する搬送時間と、基板Ｐの露光に要する時間とを算出し、算出された第２露光工程としての搬送時間と露光時間とを比較する（ステップＳ１１、第２比較工程）。具体的には、搬送時間として、搬送部Ｈが露光を終えた基板Ｐを基板ステージＰＳＴから受け取り始めてから、搬送装置１００に基板Ｐを受け渡し、搬送装置１００から新たな基板を受け取り、検出装置１３によりコースアライメントを行い、新たな基板を基板ステージＰＳＴ上に載置し終わるまでに要する時間を算出する。また、露光時間として、基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上に載置された後に、ファインアライメント系５２によりファインアライメントを行い、基板Ｐへの露光を終了するために要する時間を算出する。そして、算出された第１露光工程としての搬送時間の長さと露光時間の長さを比較する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１０における比較結果と、ステップＳ１１における比較結果とに基づいて、第１露光工程で露光を行うか、第２露光工程で露光を行うかを選択する（ステップＳ１２、選択工程）。搬送時間と露光時間との差が大きく、搬送時間が露光時間より長い場合、露光装置本体ＥＸによる露光が終了しているにもかかわらず、搬送部Ｈによる搬送が終了していないため、次の露光を行うことができず、露光装置本体ＥＸの動作に待ち時間が発生する。また、搬送時間と露光時間との差が大きく、搬送時間が露光時間より長い場合、搬送部Ｈによる搬送が終了しているにもかかわらず、露光装置本体ＥＸによる露光が終了していないため、露光を終えた基板Ｐを搬送することができず、搬送部Ｈの動作に待ち時間が発生する。

従って、第１露光工程における搬送時間と露光時間との差が、第２露光工程における搬送時間と露光時間との差より小さい場合、制御装置ＣＯＮＴは、第１露光工程で露光を行うことを選択する。一方、第２露光工程における搬送時間と露光時間との差が、第１露光工程における搬送時間と露光時間との差より小さい場合、制御装置ＣＯＮＴは、第２露光工程で露光を行うことを選択する。こうすることにより、露光装置本体ＥＸや搬送部Ｈの動作に発生する待ち時間を短縮することができる。

ステップＳ１２において第１露光工程で露光を行うことを選択した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、搬送部Ｈにより搬送装置１００から基板Ｐを搬入し（ステップＳ１３）、搬送部Ｈにより基板Ｐを露光装置本体ＥＸに搬送し（ステップＳ１４）、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐを載置する。次に、制御装置ＣＯＮＴは、コースアライメント系８０により検出され、出力された基板Ｐの位置情報に基づいて基板Ｐの位置ずれ量を算出し、基板ステージＰＳＴを移動させることにより基板Ｐの粗位置の調整を行う（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１２において第２露光工程で露光を行うことを選択した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、搬送部Ｈにより搬送装置１００から基板Ｐを搬入し（ステップＳ１６）、検出装置１３により検出され、出力された基板Ｐの位置情報に基づいて基板Ｐの位置ずれ量を算出し、ステージ装置６を移動させることにより基板Ｐの粗位置の調整を行う（ステップＳ１７）。次に、搬送部Ｈにより基板Ｐを露光装置本体ＥＸに搬送し（ステップＳ１８）、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐを載置する。

次に、ステップＳ１５において粗位置の調整が行われた基板Ｐ、またはステップＳ１８において搬送部Ｈにより粗位置の調整が行われ搬送された基板Ｐのファインアライメントを行う（ステップＳ１９）。即ち、制御装置ＣＯＮＴは、ファインアライメント系５２により検出され出力された基板Ｐの微細な位置情報に基づいて、例えば投影光学系ＰＬが備える調整機構等を用いて基板Ｐの微細な位置の調整を行う。次に、ステップＳ１５において微細な位置調整が行われた基板Ｐ上にマスクＭのパターンを露光する（ステップＳ１６）。

なお、上述の露光方法においては、第１露光工程での露光または第２露光工程での露光のいずれか一方を選択しているが、ステップＳ１０において算出された第１露光工程での露光時間の長さと、ステップＳ１１において算出された第２露光工程での搬送時間の長さとが同一であった場合、検出装置１３によるコースアライメントとコースアライメント系８０によるコースアライメントの双方を行い、基板Ｐの露光を行う選択をしてもよい。この場合には、搬送部Ｈで基板Ｐのコースアライメントを行い、露光装置本体ＥＸでも基板Ｐのコースアライメントを行うため、基板Ｐの粗位置の調整をより確実に行うことができる。

この実施の形態にかかる露光システム及び露光方法によれば、搬送部Ｈによる搬送時間及び露光装置本体ＥＸによる露光時間に応じて、搬送部Ｈが備える検出装置１３または露光装置本体ＥＸが備えるコースアライメント系８０により基板Ｐの粗位置の検出を行うため、搬送部Ｈの動作や露光装置本体ＥＸの動作の待ち時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。

なお、この実施の形態においては、検出装置１３またはコースアライメント系８０により基板Ｐの粗位置を検出しているが、検出装置１３またはコースアライメント系８０により基板Ｐの粗位置を検出するとともに、図示しない基板情報取得手段により基板Ｐの情報を取得するようにしてもよい。

また、この実施の形態においては、基板Ｐのエッジ部に非接触で計測する検出装置１３及びコースアライメント系８０により基板Ｐのエッジ部を検出しているが、基板Ｐのエッジ部に軽接触で当接する測長器等を用いて基板Ｐのエッジ部を検出するようにしてもよい。

このように、同じサイズの基板への露光であっても、露光するパターンのレイアウトにより、露光時間つまり実際に露光している時間、次のショットへの移動時間などを含めた露光時間に変化が生じる。この露光時間は、さまざまなレイアウトが可能となる大型基板に対して大きく変化し、特に外径が５００ｍｍを超えるような基板への露光に対してはこの変化量が大きくなる。

また、コースアライメントを搬送部Ｈと露光装置本体ＥＸとでともに行うことにより、基板の位置精度が向上し、ファインアライメント系５２でのアライメント時間を短縮することが可能となる。また、搬送時間と露光時間との関係で、基板のＩＤの読み込み、基板への基板情報の書き込み、基板周辺への周辺露光等を行う場合にも搬送部Ｈと露光装置本体ＥＸとにそれぞれの機構を設け、本発明のように切り換えるようにしてもよい。

上述の実施の形態にかかる露光システムでは、照明光学系ＩＬによってマスク（レチクル）Ｍを照明し、投影光学系ＰＬを用いてマスクＭに形成された転写用のパターンを感光性基板Ｐに露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態の露光システムＥＸＳを用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図８のステップＳ３０１において、１ロットのプレートＰ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、コータデベロッパ装置ＣＤＳが備える塗布装置によりその１ロットのプレートＰ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、フォトレジストが塗布されたプレートＰは、搬送装置１００により露光システムＥＸＳが備える搬送部Ｈに搬送され、搬送部Ｈにより露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴ上に搬送される。次に、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態の露光システムＥＸＳが備える露光装置本体ＥＸを用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのプレートＰ上の各ショット領域に順次露光転写される。

その後、露光を終えたプレートＰは、搬送部Ｈにより基板ステージＰＳＴから搬送装置１００に搬送され、搬送装置１００によりコータデベロッパ装置ＣＤＳが備える現像装置に搬送される。次に、ステップＳ３０４において、現像装置によりその１ロットのプレートＰ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレートＰ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクＭ上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、高スループットでプレート上に露光を行うことができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。

また、上述の実施の形態の露光システムでは、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図９のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態の露光システムを用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、高スループットで感光性基板上に露光を行うことができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。

実施の形態にかかる露光システムの概略構成を示す図である。実施の形態にかかるポート部の概略構成を示す図である。実施の形態にかかる検出装置の配置を説明するための図である。実施の形態にかかる露光システムの概略斜視図である。実施の形態にかかるコースアライメント系の配置を説明するための図である。実施の形態にかかるコースアライメント系の構成を示す図である。実施の形態にかかる露光方法について説明するためのフローチャートである。実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。従来の露光方法について説明するためのフローチャートである。従来の露光方法について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０…ポート部、１３…検出装置、２０…基板搬送部、５２…ファインアライメント系、５４…オートフォーカス系、８０…コースアライメント系、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＸＳ…露光システム、ＥＸ…露光装置本体、ＩＬ…照明光学系、Ｈ…搬送部、Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｔ…トレイ。

Claims

基板を搬送する搬送部と、前記基板上に所定のパターンを露光する露光装置本体とを備えた露光システムにおいて、
前記搬送部で前記基板を搬送する際に前記基板の位置検出を行う第１位置検出部と、
前記基板を露光する際に前記露光装置本体で前記基板を保持した状態で前記基板の位置検出を行う第２位置検出部と、
前記露光システムの前記基板の処理時間に応じて、前記第１位置検出部と前記第２位置検出部との少なくとも一方で前記基板の位置検出を行うように切り換える切換手段と、
を備えることを特徴とする露光システム。
前記第１位置検出部は前記基板の粗位置検出を行うことが可能であり、前記第２位置検出部は前記基板の粗位置検出及び微細位置検出を行うことが可能であることを特徴とする請求項１記載の露光システム。
前記切換手段は、前記基板の搬送部での搬送時間と前記露光装置本体での前記基板の露光に要する露光時間とを比較することにより、前記第１位置検出部または前記第２位置検出部の少なくとも一方を用いて、前記基板の粗位置検出を行うことを特徴とする請求項２記載の露光システム。
前記切換手段は、前記露光装置本体における前記基板の露光ショットの配列に基づいて前記露光時間を算出し、前記算出した露光時間と前記搬送時間とを比較することにより、前記基板の粗位置検出を前記第１位置検出部または前記第２位置検出部の少なくとも一方で行うことを特徴とする請求項２または請求項３記載の露光システム。
前記基板の情報を取得する基板情報取得手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光システム。
前記基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光システム。
基板を搬送して、前記基板をアライメントして、前記基板上にパターンを露光する露光方法において、
第１露光工程として前記基板を搬送する搬送時間と、露光装置本体で前記基板のアライメントを行った際の前記基板の露光に要する露光時間とを比較する第１比較工程と、
第２露光工程として前記基板を搬送する搬送部で前記基板のアライメントを行った際の搬送時間と、前記基板を露光するのに要する露光時間とを比較する第２比較工程と、
前記第１比較工程及び前記第２比較工程における比較結果に基づき、前記第１露光工程または前記第２露光工程を選択する選択工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
前記基板のアライメントは、前記基板をラフにアライメントするコースアライメント動作を含むことを特徴とする請求項７記載の露光方法。
前記露光装置本体での露光の際には、前記基板をファインにアライメントするファインアライメント動作を含むことを特徴とする請求項７または請求項８記載の露光方法。
前記基板は、フラットパネルディスプレイ用の基板であることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の露光方法。
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光システムを用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。