JP4874876B2

JP4874876B2 - 近接スキャン露光装置及びその露光方法

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Publication number: JP4874876B2
Application number: JP2007159195A
Authority: JP
Inventors: 俊之近藤; 工富樫
Original assignee: NSK Technology Co Ltd
Current assignee: NSK Technology Co Ltd
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP2008310164A

Description

本発明は、近接スキャン露光装置及びその露光方法に関し、より詳細には、基板及びマスクのアライメントマークをそれぞれ撮像し、それらの画像に基づいて基板とマスクとの位置合わせをして露光する近接スキャン露光装置及びその露光方法に関する。

近接スキャン露光装置は、基板に形成された基板側アライメントマークと、マスクに形成されたマスク側アライメントマークとを撮像手段で同一視野内に捕えて撮像し、該撮像された基板側及びマスク側アライメントマークの各画像に基づいて、基板とマスクとの位置合わせをしてマスクのパターンを露光転写する。従来の近接スキャン露光装置としては、光学距離補正手段を備えた撮像手段により、撮像手段の受光面と基板との間の光学距離、及び撮像手段の受光面とマスクの間の光学距離を略合致させ、基板及びマスクの各アライメントマークを同時に結像させて、位置合わせ処理を高速に行うようにした露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１０２０９４号公報

特許文献１に記載の露光装置では、図１３に示すように、基準位置となる下地パターン（図示せず）を有する露光領域ＥＰ１、ＥＰ２、及び該下地パターンを有しない非露光領域ＮＰからなる基板ＷにマスクＭのパターンＰを露光転写する場合、先ず、露光領域ＥＰ１に形成された基準位置と、マスクＭに形成されたマスク側アライメントマークとを撮像手段によって撮像し、該基準位置とマスク側アライメントマークとを一致させて、基板ＷとマスクＭとの相対位置を補正しながらスキャン露光する。

図１４は、基板Ｗの露光工程において、撮像手段によって撮像される画像を模式的に示したものであり、図１４（ａ）に示すように、マスクＭに形成された覗き窓１００の中に確認される基板Ｗの基準位置（例えば、ピクセルの左側縁部）１０１、及びマスクＭのアライメントマーク１０２は、撮像手段によって撮像されて演算部で処理され、図１４（ｂ）に示すように、基板Ｗの基準位置１０１に対応する第１波形１０３、及びマスク側アライメントマーク１０２に対応する第２波形１０４に変換される。この第１波形１０３及び第２波形１０４のピーク同士が一致するように、マスクＭと基板Ｗの相対位置を移動させて位置合わせが行われる。

しかし、基準位置を持たない非露光領域ＮＰにおいては、当然のことであるが基板Ｗの基準位置を検出することができず、基板Ｗの位置ズレ量が不明のまま、搬送されることになる。従って、非露光領域ＮＰに続いく露光領域ＥＰ２を露光する際、基板ＷとマスクＭとの位置ズレ量が大きくなって基板ＷとマスクＭとの相対位置が高速で補正できなくなる可能性があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、基板の一部に下地パターンが形成されていない領域があっても、基板とマスクとの位置合わせ処理を高速且つ高精度に行なうことができる近接スキャン露光装置及びその露光方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）下地パターンを有する露光領域、及び該下地パターンを有しない非露光領域を有する基板を保持して所定方向に搬送する基板搬送機構と、マスクを保持するマスク保持部と、前記基板に形成された基板側アライメントマーク或いは前記下地パターンと前記マスクに形成されたマスク側アライメントマークとをそれぞれ撮像する撮像手段と、を備え、前記撮像手段によって撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて前記基板と前記マスクを相対的に移動させて、前記基板と前記マスクの位置合わせを行い、前記マスクに近接しながら前記所定方向に搬送される前記基板に対して、前記マスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記マスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の露光方法であって、
前記基板の露光領域において撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて、前記基板の目標位置に対する前記基板の位置ズレ量を測定する工程と、
前記露光領域において得られた前記位置ズレ量から前記基板のズレ傾向を分析する工程と、
前記基板のズレ傾向に従って、前記非露光領域における前記基板の仮位置ズレ量を算出する工程と、
前記仮位置ズレ量に基づいて、前記非露光領域における前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる工程と、
を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置の露光方法。

（２）下地パターンを有する露光領域、及び該下地パターンを有しない非露光領域を有する基板を保持して所定方向に搬送する基板搬送機構と、マスクを保持するマスク保持部と、前記基板に形成された基板側アライメントマーク或いは前記下地パターンと前記マスクに形成されたマスク側アライメントマークとをそれぞれ撮像する撮像手段と、を備え、前記撮像手段によって撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて前記基板と前記マスクを相対的に移動させて、前記基板と前記マスクの位置合わせを行い、前記マスクに近接しながら前記所定方向に搬送される前記基板に対して、前記マスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記マスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記基板の露光領域において撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて測定された、前記基板の目標位置に対する前記基板の位置ズレ量から前記基板のズレ傾向を分析し、該基板のズレ傾向に従って、前記非露光領域における前記基板の仮位置ズレ量を算出し、前記仮位置ズレ量に基づいて、前記非露光領域における前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる制御部を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置。

本発明の近接スキャン露光装置及びその露光方法によれば、基板の露光領域において撮像された基板側アライメントマーク或いは下地パターン及びマスク側アライメントマークの各画像に基づいて、基板の目標位置に対する基板の位置ズレ量を測定し、露光領域において得られた位置ズレ量から基板のズレ傾向を分析し、基板のズレ傾向に従って、非露光領域における基板の仮位置ズレ量を算出し、仮位置ズレ量に基づいて、非露光領域における基板とマスクとを相対的に移動させる。これによって、非露光領域に続いて配置された露光領域を露光する際、基板とマスクとの位置合わせを高精度で行うことができ、精度のよい露光が可能となる。従って、基板の一部に下地パターンが形成されていない領域があっても、基板とマスクの位置合わせ処理を高速且つ高精度に行なうことができる。

以下、本発明に係る近接スキャン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。尚、以下の説明では、下地パターンであるブラックマトリクスが形成された露光領域と下地パターンが形成されていない非露光領域を有して多面取りされるカラーフィルタ基板について説明する。

先ず、本実施形態の近接スキャン露光装置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、本実施形態のスキャン露光装置１は、基板（カラーフィルタ基板）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構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、撮像手段１３（図３参照。）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、スキャン露光装置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。

基板搬送機構１０は、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構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、ボールねじ機構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構（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、マスク保持部１１の上部に配置される照射部１４は、光源６、ミラー７、オプチカルインテグレータ（図示せず）、シャッター（図示せず）等を備える。光源６としては、紫外線を含んだ露光用光ＥＬを放射する、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。

このような近接スキャン露光装置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４２（図４参照。）を基板Ｗに塗布されたカラーレジストに転写する。このとき、基板ＷとマスクＭとの位置誤差は、後述するように、撮像手段１３が検出する基板Ｗ及びマスクＭの位置データに基づいて制御部１５から出力される指令信号によって、θ方向駆動部３３、及びＹ方向駆動部３２が作動してマスクＭの位置を微調整することで補正（位置合わせ）される。

ここで、マスクＭは、露光用光の照射によりマスクパターンを基板（カラーフィルタ基板）Ｗ上のカラーレジストに転写させるものであり、図４に示すように、透明基材４０と、遮光膜４１と、マスクパターン４２と、覗き窓４３と、マスク側アライメントマーク４４とからなっている。透明基材４０は、紫外線及び可視光を高効率で透過する透明なガラス基材であり、例えば石英ガラスからなる。

図５及び図６に示すように、透明基材４０の一方の面４０ａには、遮光膜４１が形成されている。この遮光膜４１は、露光用光ＥＬを遮光するものであり、不透明な例えばクロミウム（Ｃｒ）の薄膜で形成されている。

遮光膜４１には、図４に示すように、一方向に並べて複数のマスクパターン４２が形成されている。この複数のマスクパターン４２は、露光用光ＥＬを通す所定形状の開口であり、対向して搬送される基板Ｗに露光用光ＥＬを照射可能とし、図７に示す基板Ｗの露光領域５８（５８Ａ、５８Ｂ）上に形成されたブラックマトリクス４５のピクセル４６上に転写されるものである。そして、例えばピクセル４６の幅と略一致した幅を有して並び方向と直交する方向（Ｘ方向）に長い矩形状とされ、ピクセル４６の３ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。また、図４に示すように、例えば中央部に位置するマスクパターン４２ａの左端縁部が基準位置Ｓ１として予め設定されている。

また、図５に示すように、透明基材４０の他方の面４０ｂにてマスクパターン４２の形成領域に対応した領域４７（図４参照）には、紫外線反射防止膜４８が形成され露光用光ＥＬに含まれる紫外線成分の透過効率が向上されている。

遮光膜４１には、図４に示すように、複数のマスクパターン４２に近接してその並び方向の側方に覗き窓４３が形成されている。この覗き窓４３は、対向して搬送される図７に示す基板Ｗに形成された基板側アライメントマーク５０及びブラックマトリクス４５のピクセル４６を観察するためのものであり、後述する撮像手段１３で基板側アライメントマーク５０の位置及びブラックマトリクス４５の、例えば図７に示すように中央部に位置するピクセル４６ａの左上端隅部に予め設定された基準位置Ｓ２を検出可能となっている。そして、覗き窓４３は、図４に示すように、複数のマスクパターン４２の並び方向に平行して中央側から一方の端部４０ｃに向かって延びて矩形状に形成されている。

遮光膜４１には、図４に示すように、覗き窓４３の一端部側方に中央側から他方の端部４０ｄに向かって並べて複数のマスク側アライメントマーク４４が形成されている。この複数のマスク側アライメントマーク４４は、マスクパターン４２に予め設定された基準位置Ｓ１と基板Ｗのピクセル４６に予め設定された基準位置Ｓ２との位置合わせをするためのものであり、マスクパターン４２に対応して形成されている。さらに、その形成位置は、図４においてマスク側アライメントマーク４４の左側縁部が対応するマスクパターン４２の左側縁部と一致するようにされている。そして、例えば、遮光膜４１の中央部側に形成されたマスク側アライメントマーク４４が基準マーク４４ａとして予め設定されている。これにより、基準マーク４４ａと基板Ｗの基板側アライメントマーク５０とが所定の位置関係となるように位置調整されることにより、マスクパターン４２の基準位置Ｓ１と基板Ｗの基準位置Ｓ２とが位置合わせできるようになっている。

また、図６に示すように、透明基材４０の他方の面４０ｂで、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４の形成領域に対応した領域５１（図４参照）には、可視光を透過し紫外線を反射する波長選択性膜５２が形成され、露光用光ＥＬに含まれる紫外線成分が覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４を通して基板Ｗに照射し、基板Ｗに塗布されたカラーレジストを露光するのを防止できるようになっている。

そして、マスクＭは、図３に示すように、遮光膜４１を形成した側を下にしてマスク保持部１１に保持される。

図３に示すように、基板搬送機構１０の上方に配置された撮像手段１３は、基板Ｗに形成された基板側アライメントマーク５０と、マスクＭに形成されたマスク側アライメントマーク４４とをハーフミラー５３を介してそれぞれ同一視野内に捕えて撮像するものであり、光を受光する多数の受光素子を一直線状に並べて備えた受光面としてのラインＣＣＤ５４と、その前方に配設されて基板Ｗに形成された基板側アライメントマーク５０及びピクセル４６やマスクＭに形成されたマスク側アライメントマーク４４をそれぞれラインＣＣＤ５４上に結像させる集光レンズ５５と、を備えている。なお、撮像手段１３は、基板Ｗの下方で、基板側アライメントマーク５０と、マスクＭに形成されたマスク側アライメントマーク４４とを撮像するようにしてもよい。

撮像手段１３の光路上のラインＣＣＤ５４と集光レンズ５５との間には、光学距離補正手段５６が配設されている。この光学距離補正手段５６は、撮像手段１３のラインＣＣＤ５４と基板Ｗとの間の光学距離、及び撮像手段１３のラインＣＣＤ５４とマスクＭとの間の光学距離を略合致させるものであり、空気の屈折率よりも大きい所定の屈折率を有する透明な部材からなり、例えばガラスプレートである。これにより、マスク側アライメントマーク４４の結像位置に対して手前側で結像する基板側アライメントマーク５０の結像位置を所定の屈折率を有する透明な部材により後方にずらすことができる。

この場合、所定の屈折率を有する透明な部材からなる光学距離補正手段５６は、図８に示すように、マスクＭに形成された覗き窓４３を介して撮像手段１３のラインＣＣＤ５４と基板Ｗとを結ぶ光路上に配設されている。又は、ラインＣＣＤ５４の前方にその全面をカバーする大きさの光学距離補正手段５６を配設し、ラインＣＣＤ５４と基板Ｗとを結ぶ光路上に位置する部分の厚みを他の部分よりも厚く形成してもよい。

図８に示すように、通常、集光レンズ５５からの距離が異なる二点Ｐ１，Ｐ２から発した光は、集光レンズ５５からの距離が異なる二点Ｆ１，Ｆ２に集光する。したがって、撮像手段１３によりマスクＭのマスク側アライメントマーク４４を撮像している状態（集光点Ｆ２がラインＣＣＤ５４上に一致している状態）においては、撮像手段１３の集光レンズ５５からの距離がマスクＭよりも遠い基板Ｗから発した光Ｌ１は、ラインＣＣＤ５４の手前側の点Ｆ１に集光することになる。したがって、マスクＭのマスク側アライメントマーク４４と基板Ｗの基板側アライメントマーク５０とは撮像手段１３のラインＣＣＤ５４上に同時に結像させることができない。

しかし、図８に示すように、マスクＭの覗き窓４３を介して撮像手段１３のラインＣＣＤ５４と基板Ｗとを結ぶ光路上に光学距離補正手段５６を配置することにより光学距離が長くなり、光Ｌ１をラインＣＣＤ５４上の点Ｆ３に集光させることができる。これにより、マスク側アライメントマーク４４と基板側アライメントマーク５０とを同時にラインＣＣＤ５４上に結像させることができる。なお、上記光学距離の調整は、光学距離補正手段５６の部材の屈折率及び／又は厚みを調節して行なうことができる。

このように構成された撮像手段１３は、マスクＭを保持するマスク保持部１１と共に、θ方向駆動部３３、及びＹ方向駆動部３２（図２参照）によって、図３に矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）に移動、及びＺ軸周りに回動可能とされている。

次に、このように構成されたスキャン露光装置１の動作について説明する。
ここで、使用される基板Ｗは、図７に示すように、透明なガラス基板の一面にＣｒ等からなる不透明膜が形成され、露光領域５８内には、下地パターンを構成する多数のピクセル４６がマトリクス状に形成されている。また、基板Ｗは、２つの露光領域５８が非露光領域６６を挟んで基板Ｗの搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って並んで形成された多面取り（図７に示す実施形態においては２枚取り）基板である。即ち、２つの露光領域５８は、非露光領域６６よりも基板Ｗの搬送方向前方に配置された第１露光領域５８Ａと、後方に配置された第２露光領域５８Ｂとからなる。この非露光領域６６は、多面取りされたパターンを個別に分離するための切断部分としても使用される。

また、露光領域５８の一端部５８ａ側の略中央部に、マスクＭに予め設定された基準位置Ｓ１と基板Ｗに予め設定された基準位置Ｓ２との位置ずれを補正してアライメントをとるために細長状の基板側アライメントマーク５０が一つ形成されている。また、基板側アライメントマーク５０の側方には、基板Ｗの中央側から一方の端部に向かって並べて複数のアライメント確認マーク５７がピクセル４６に対応させてピクセル４６の配列の３ピッチ間隔と一致した間隔で形成されている。なお、基板側アライメントマーク５０及びアライメント確認マーク５７は、図７においてそれぞれ各マークの左側縁部と、対応するピクセル４６の左側縁部とが一致するように形成されている。

このように形成された基板Ｗは、上面に所定のカラーレジストが塗布され、露光領域５８の基板側アライメントマーク５０を形成した端部５８ａ側を搬送方向の先頭側に位置させて基板搬送機構１０に載置され、基板駆動ユニット１７によって一定の速度で矢印Ａ方向に搬送される。

一方、マスクＭは、図４に示すように、覗き窓４３が形成された端部４０ｅ側を矢印Ａで示す搬送方向の手前側に位置させ、図３に示すように遮光膜４１を形成した面を下にして保持部３２に保持される。そして、搬送される基板Ｗの上面に近接して対向するようにされる。

このような状態で、マスクＭに形成された覗き窓４３を通して基板Ｗ上の基板側アライメントマーク５０、アライメント確認マーク５７及びピクセル４６が撮像手段１３によって撮像される。この場合、マスクＭに形成された覗き窓４３を介して撮像手段１３のラインＣＣＤ５４と基板Ｗとを結ぶ光路上に光学距離補正手段５６が配設されて、その光学距離が撮像手段１３のラインＣＣＤ５４とマスクＭとの間の光学距離と略合致するようにされているので、撮像手段１３の光軸方向にずれて位置する基板Ｗ上の基板側アライメントマーク５０等の像と、マスクＭのマスク側アライメントマーク４４の像とが同時に撮像手段１３のラインＣＣＤ５４上に結像する。したがって、撮像手段１３で同時に撮像された基板側アライメントマーク５０等の画像とマスク側アライメントマーク４４の画像とが画像処理部（図示せず）で同時に処理される。

この場合、先ず、撮像手段１３によって、図９に示されるようにマスクＭの覗き窓４３を通して観察される基板Ｗの基板側アライメントマーク５０とマスクＭのマスク側アライメントマーク４４とが同時に撮像される。このとき、基板側アライメントマーク５０を検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号と、マスクＭの基準マーク４４ａを検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号とが読み取られ、演算部（図示せず）でその距離Ｌが演算される。そして、予め設定して記憶された所定の距離Ｌ_０と比較される。

ここで、図９に示すように、基板Ｗに対してマスクＭが矢印Ｂ方向にずれている場合には、図１０に示すように、基板側アライメントマーク５０と基準マーク４４ａとの距離ＬがＬ_０又はＬ_０±ｘ（ｘは許容値）となるようにマスクＭが矢印Ｃ方向に移動される。これにより、マスクＭの基準位置Ｓ１と基板Ｗの基準位置Ｓ２とが所定の許容範囲内で合致することとなる。

次に、図１０に示すように、マスクＭの覗き窓４３を通して基板Ｗのアライメント確認マーク５７が撮像手段１３によって撮像される。そして、各アライメント確認マーク５７を検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号、及びマスクＭの各マスク側アライメントマーク４４を検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号が読み取られ、演算部で各セル番号の平均値が演算される。

その平均値は、アライメント調整直後に基板Ｗの基板側アライメントマーク５０を検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号と比較され、両者が所定の許容範囲内で一致した場合には、アライメントが確実に行なわれたと判断して露光用光ＥＬがマスクＭに照射される。これにより、マスクＭのマスクパターン４２の像が基板Ｗのピクセル４６上に転写される。なお、上記平均値とセル番号とが不一致の場合には、例えば基板Ｗが別種類のもの、又はブラックマトリクス４５の形成不良品と判断し、露光を停止して警報する。

その後は、撮像手段１３で撮像された画像データと記憶部に記憶されたカラーフィルタ基板Ｗの基準位置Ｓ２のルックアップテーブル（ＬＵＴ）とが比較され、基準位置Ｓ２が検出される。そして、図１１に示すように、基準位置Ｓ２を検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号と、マスクＭの基準マーク４４ａを検出したラインＣＣＤ５４の受光素子のセル番号とが比較され、両者の距離ＬがＬ_０又はＬ_０±ｘとなるように、Ｙ方向駆動部３２（図２参照）によってマスクＭを矢印Ｂ，Ｃ方向に微動させる。また、必要に応じてθ方向駆動部３３を作動させて、マスクＭが、その中心を中心軸として回転して調整される。これにより、基板Ｗが矢印Ａで示す搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）に振れながら搬送されても、マスクＭはそれに追従して動き、目標とする位置にマスクＭのマスクパターン４２の像が精度よく転写されることになる。なお、必要に応じて、Ｘ方向駆動部３１及びＺ方向駆動部３４を作動させて、マスクＭをＸ方向及びＺ方向に移動させて基板Ｗの位置に合わせるようにしてもよい。

この場合、図５に示すように、マスクＭの透明基材４０の他方の面４０ｂにてマスクパターン４２の形成領域に対応した領域４７（図４参照）には、露光用光ＥＬに含まれる紫外線成分の反射防止膜４８が形成されているので、紫外線は該反射防止膜４８で反射が抑制されて効率よくマスクＭのマスクパターン４２を通り抜ける。そして、基板Ｗ上のカラーレジストを効率よく露光する。

一方、図６に示すように、マスクＭの透明基材４０の他方の面４０ｂにて覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４の形成領域に対応した領域５１（図４参照）には、可視光を透過し、紫外線を反射する波長選択性膜５２が形成されているので、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４を照射した露光用光ＥＬの紫外線成分は、波長選択性膜５２で反射される。したがって、露光用光ＥＬの紫外線成分が覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４を通って基板Ｗを照射することがない。

そのため、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４がマスクパターン４２に近接して搬送方向に先後して形成されていても、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４の像が基板Ｗの露光領域５８に転写されることがない。

一方、可視光は、波長選択性膜５２を透過するので覗き窓４３を通して基板Ｗの基板側アライメントマーク５０、アライメント確認マーク５７及びピクセル４６を観察することができる。したがって、基板Ｗを搬送しながらマスクパターン４２と近接した位置で覗き窓４３を通して基板Ｗの基板側アライメントマーク５０及びピクセル４６の位置を確認し、マスクＭの基準位置Ｓ１と、基板Ｗの基準位置Ｓ２との位置合わせをすることができ、両者の位置合わせ精度を従来に増して向上することができる。したがって、撮像された基板側アライメントマークとマスク側アライメントマークの画像処理を同時に、且つリアルタイムに行なうことができ、基板及びマスクの位置合わせ処理を高速に行なうことができる。

これにより、上述したように、基板搬送機構１０によってＸ方向に搬送される基板Ｗに対して、第１露光領域５８Ａの基準位置Ｓ２と、マスクＭの基準位置Ｓ１との位置合わせが行われ、第１露光領域５８ＡにマスクＭのパターン４２が露光転写される。

次に、基板Ｗが矢印Ａ方向に搬送されて基準位置Ｓ２を有しない非露光領域６６が撮像手段１３に対向する位置に達すると、撮像手段１３による基準位置Ｓ２の検出が不可能となり、基板Ｗの基準位置Ｓ２とマスクの基準位置Ｓ１との位置合わせ、即ち、基板Ｗの基準位置Ｓ２とマスクＭの基準マーク４４ａとの距離ＬがＬ_０又はＬ_０±ｘとなるように位置合わせすることができない。このため、本実施形態では、第１、第２露光領域５８Ａにおける基板Ｗの搬送によるズレの傾向が非露光領域６６においても維持されていると推測し、非露光領域６６における基板Ｗのズレ量を予測して位置合わせする補正制御が行われる。

具体的に、先ず予め、制御部１５は、基板駆動ユニット１７の送り速度、第１露光領域５８Ａのピクセル４６の前端端面４６ｂ（図７参照）、及びマスクＭの位置関係から、非露光領域６６がマスクＭの位置に達するときの基板駆動ユニット１７の位置座標と、第２露光領域５８ＢがマスクＭの位置に達するときの基板駆動ユニット１７の位置座標と、を算出する。これにより、非露光領域６６がマスクＭの位置を通過する際の基板駆動ユニット１７のストローク量が算出される。

次いで、制御部１５は、非露光領域６６がマスクＭの位置に達する前に、即ち、第１露光領域５８Ａが撮像手段１３に対向して搬送されている間に、第１露光領域５８Ａで検出される目標位置に対する第１露光領域５８Ａの基準位置Ｓ２の位置ズレ量δを測定する。本実施形態では、目標位置は、第１露光領域５８Ａが検出され始めた時点の基板Ｗの位置、即ち、前端端面４６ｂに位置するピクセル４６の基準位置Ｓ２とマスクＭの基準マーク４４ａとの距離Ｌに基づく位置合わせ後の基板Ｗの基準位置Ｓ２とされている。なお、基板側アライメントマーク５０とマスクＭの基準マーク４４ａとの距離Ｌに基づく位置合わせ後のアライメントマーク５０の位置を目標位置としてもよい。

また、本実施形態では、第１露光領域５８Ａにおいてマスク駆動部１２を駆動することで、位置合わせが行われていることから、制御部１５は、マスク駆動部１２の移動量を監視することで、上記目標位置に対する第１露光領域５８Ａの基準位置Ｓ２の位置ズレ量δを検出できる。

そして、制御部１５は、第１露光領域５８Ａにおいて得られた位置ズレ量δから基板Ｗのズレ傾向を分析する。即ち、制御部１５は、図１２に示すように、非露光領域６６がマスクＭの位置に達する前に、得られたズレ傾向に従って非露光領域６６における搬送位置と仮位置ズレ量δ１との関係を示す補正テーブルを作成してこれを記憶する。

そして、非露光領域６６の前端がマスクＭに対応する位置に達したとき、撮像手段１３で得られた画像データによるθ方向駆動部３３及びＹ方向駆動部３２の位置合わせ制御から、補正テーブルを使用した補正制御に切り替え、補正テーブルが記憶する搬送位置と仮位置ズレ量δ１との関係に基づいてθ方向駆動部３３及びＹ方向駆動部３２を制御する。

これにより、基板Ｗが更に搬送されて、基準位置Ｓ２を検出可能な第２露光領域５８ＢがマスクＭに対応する位置に達したとき、制御部１５は補正制御から通常の制御方法（撮像手段１３で得られた画像データによる位置合わせ制御）に戻す。この際、非露光領域６６において上記補正制御が行われていることから、第２露光領域５８Ｂに移行した時点における基板ＷとマスクＭの位置合わせが高速で行われる。以後、第２露光領域５８Ｂの基準位置Ｓ２を撮像手段１３によって検出し、基板Ｗの基準位置Ｓ２とマスクＭの基準マーク４４ａとの距離ＬがＬ_０又はＬ_０±ｘとなるように位置合わせする。

なお、非露光領域６６におけるマスク駆動部１２によるマスク保持部１１の移動は、非露光領域６６において連続的に行われてもよいが、非露光領域６６において連続的に移動させず、非露光領域６６から第２露光領域５８Ｂに移行する直前に移動させるようにしてもよい。

従って、本実施形態によれば、制御部１５は、基板Ｗの第１露光領域５８Ａにおいて撮像された基板側アライメントマーク５０或いはピクセル４６及びマスク側アライメントマーク４４の各画像に基づいて、基板Ｗの目標位置に対する基板Ｗの位置ズレ量δを測定し、第１露光領域５８Ａにおいて得られた位置ズレ量δから基板Ｗのズレ傾向を分析し、基板Ｗのズレ傾向に従って、非露光領域６６における基板Ｗの仮位置ズレ量δ１を算出し、仮位置ズレ量δ１に基づいて、非露光領域６６における基板ＷとマスクＭとを相対的に移動させる。これによって、非露光領域６６に続いて配置された第２露光領域５８Ｂを露光する際、基板ＷとマスクＭとの位置合わせを高精度で行うことができ、精度のよい露光が可能となる。従って、基板Ｗの一部にピクセル４６が形成されていない領域があっても、基板ＷとマスクＭの位置合わせ処理を高速且つ高精度に行なうことができる。

なお、上記実施形態においては、マスク側アライメントマーク４４が覗き窓４３の隣に並べて形成された場合について説明したが、これに限られず、覗き窓４３を透明基材４０の一方の端部４０ｃ側から他方の端部４０ｄ側まで延びて長く形成し、その内部にマスク側アライメントマーク４４を形成してもよい。この場合、マスク側アライメントマーク４４は、不透明膜で例えば細長状に形成される。

また、上記実施形態においては、基板Ｗに基板側アライメントマーク５０及びアライメント確認マーク５７を形成した場合について説明したが、これに限られず、基板側アライメントマーク５０及びアライメント確認マーク５７はなくてもよい。この場合、露光領域５８の搬送方向両側方の所定位置に別のアライメントマークを形成し、それに対応してマスクＭの両端部にもアライメントマークを形成し、基板Ｗを搬送する前に両アライメントマークによってアライメントの粗調整をし、露光実行中は、撮像手段１３で覗き窓４３を通してピクセル４６の基準位置Ｓ２を検出して前述の方法により位置合わせを行なってもよい。

さらに、上記実施形態においては、露光用光ＥＬがマスクパターン４２、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４を照射する場合について述べたが、これに限られず、露光用光ＥＬを絞って覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４には露光用光ＥＬが照射されないようにしてもよい。この場合には、可視光を透過し紫外線を反射する波長選択性膜５２は、覗き窓４３及びマスク側アライメントマーク４４を覆って形成されなくてもよい。

また、上記実施形態においては、光学距離補正手段５６として所定の屈折率を有する透明な部材をマスクＭの覗き窓４３を介して撮像手段１３のラインＣＣＤ５４と基板Ｗとを結ぶ光路上に配設した場合について述べたが、撮像手段１３の集光レンズ５５とは別の集光レンズを撮像手段１３のラインＣＣＤ５４とマスクＭのマスク側アライメントマーク４４とを結ぶ光路上に配設して集光点Ｆ２を手前にずらし、基板Ｗから来る光Ｌ１の集光点Ｆ１の位置に合わせてもよい。

さらに、上記実施形態においては、基板搬送機構１０は、浮上ユニット１６と基板駆動ユニット１７によって基板Ｗを浮上して保持しながら搬送する場合について述べたが、これに限らず、基板を上面に載置しながら保持及び搬送するものであってもよい。

そして、上記実施形態においては、基板Ｗがカラーフィルタ基板である場合について述べたが、これに限られず、所定の露光パターンを形成するものであれば半導体基板等如何なるものであってもよい。

本発明の実施形態であるスキャン露光装置の平面図である。図１におけるスキャン露光装置の正面図である。撮像手段による基板とマスクの位置合わせの説明図である。マスクの一構成例を示す平面図である。図４のＸ−Ｘ線断面図である。図４のＹ−Ｙ線断面図である。カラーフィルタ基板の一構成例を示す平面図である。光学距離補正手段の原理を示す説明図である。マスクとカラーフィルタ基板との位置合わせを説明する図であり、調整前の状態を示す説明図である。マスクとカラーフィルタ基板との位置合わせを説明する図であり、調整後の状態を示す説明図である。マスクとカラーフィルタ基板との位置合わせを説明する図であり、露光実行中の微調整を示す説明図である。基板の搬送位置と目標位置からの位置ズレ量との関係を示すグラフである。基準位置を有する露光領域と、基準位置を有しない非露光領域が設けられた基板の平面図である。（ａ）は撮像手段によって撮像されるマスク及び基板の基準位置の画像模式図、（ｂ）はその信号波形である。

符号の説明

１近接スキャン露光装置
１０基板搬送機構
１１マスク保持部
１３撮像手段
１５制御部
４２マスクパターン
４４マスク側アライメントマーク
５０基板側アライメントマーク
５４ラインＣＣＤ（撮像手段の受光面）
５６光学距離補正手段
５８，５８Ａ，５８Ｂ露光領域
６６非露光領域
ＥＬ露光用光
Ｍマスク
Ｓ１マスクの基準位置
Ｓ２基板の基準位置
Ｗカラーフィルタ基板（基板）
δ 位置ズレ量
δ１仮位置ズレ量

Claims

下地パターンを有する露光領域、及び該下地パターンを有しない非露光領域を有する基板を保持して所定方向に搬送する基板搬送機構と、
マスクを保持するマスク保持部と、
前記基板に形成された基板側アライメントマーク或いは前記下地パターンと前記マスクに形成されたマスク側アライメントマークとをそれぞれ撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段によって撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて前記基板と前記マスクを相対的に移動させて、前記基板と前記マスクの位置合わせを行い、前記マスクに近接しながら前記所定方向に搬送される前記基板に対して、前記マスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記マスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の露光方法であって、
前記基板の露光領域において撮像された前記基板側アライメントマーク或いは下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて、前記基板の目標位置に対する前記基板の位置ズレ量を測定する工程と、
前記露光領域において得られた前記位置ズレ量から前記基板のズレ傾向を分析する工程と、
前記基板のズレ傾向に従って、前記非露光領域における前記基板の仮位置ズレ量を算出する工程と、
前記仮位置ズレ量に基づいて、前記非露光領域における前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる工程と、
を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置の露光方法。
下地パターンを有する露光領域、及び該下地パターンを有しない非露光領域を有する基板を保持して所定方向に搬送する基板搬送機構と、マスクを保持するマスク保持部と、前記基板に形成された基板側アライメントマーク或いは前記下地パターンと前記マスクに形成されたマスク側アライメントマークとをそれぞれ撮像する撮像手段と、を備え、前記撮像手段によって撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて前記基板と前記マスクを相対的に移動させて、前記基板と前記マスクの位置合わせを行い、前記マスクに近接しながら前記所定方向に搬送される前記基板に対して、前記マスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記マスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記基板の露光領域において撮像された前記基板側アライメントマーク或いは前記下地パターン及び前記マスク側アライメントマークの各画像に基づいて測定された、前記基板の目標位置に対する前記基板の位置ズレ量から前記基板のズレ傾向を分析し、該基板のズレ傾向に従って、前記非露光領域における前記基板の仮位置ズレ量を算出し、前記仮位置ズレ量に基づいて、前記非露光領域における前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる制御部を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置。