JP5105152B2 - 近接スキャン露光装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、近接スキャン露光装置及びその制御方法に関し、より詳細には、基板を搬送しながら露光する際に、基板に付着する異物との接触を防止する近接スキャン露光装置及びその制御方法に関する。

大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイは、基板上にマスクのパターンを分割逐次露光方式で近接露光転写することで製造される。従来のこの種の分割逐次露光装置としては、例えば、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置し、この状態でワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ等を作成するようにしたものが知られている。また、特許文献１では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する近接スキャン露光方法が知られている。
特開２００６−２９２９５５号公報

特許文献１に記載の露光装置では、近接スキャン露光方式であるため、基板上に異物があった場合、異物の大きさによってはマスクと接触し、マスクを傷つけてしまうという問題がある。特に、小型のマスクが使用される場合には、マスクの撓みによるマスク平坦度のうねりが比較的小さいので、露光精度を向上させるべくマスクと基板の間のギャップが小さく設定されており、異物によりマスクが傷つけられる可能性がより高くなる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送される基板上に異物が存在する場合であっても、マスクを傷つけることがなく、高精度に露光を行うことができる近接スキャン露光装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、
前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、
前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数の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、
前記複数のマスク保持部より搬入側の前記基板搬送機構上には、前記基板上の異物を検出するための異物検出機構が設けられ、
前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値を越えるとき、前記マスク駆動部を駆動して前記マスク保持部を前記基板から退避させ、
前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値内であるとき、前記異物の幅が許容値内であるかを判断し、
前記異物が露光領域内に位置する場合には、幅が許容値内の前記異物が有ったまま露光が行われたこと、あるいは、幅が許容値外の前記異物が有ったまま露光が行われたことを生産情報として通知するとともに、露光情報として記憶することを特徴とする近接スキャン露光装置。
（２） 前記基板搬送機構は、前記基板を浮上させて保持する浮上ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の近接スキャン露光装置。
（３） 前記基板搬送機構は、前記基板の前記所定方向と交差する方向における一端を吸着して保持する吸着部を有することを特徴とする請求項２に記載の近接スキャン露光装置。
（４） 前記異物が検出されないとき、前記基板と前記マスクとのギャップが１００〜２００μｍとなる位置で露光されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の近接スキャン露光装置。
（５） 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、前記複数のマスク保持部より搬入側の前記基板搬送機構上に設けられ、前記基板上の異物を検出するため異物検出機構と、を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の制御方法であって、
前記搬送される基板上の異物の有無を前記異物検出機構によって検出する工程と、
前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値を越えるとき、前記マスク駆動部を駆動して前記マスク保持部を前記基板から退避させる工程と、
前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値内であるとき、前記異物の幅が許容値内であるかを判断する工程と、
前記異物が露光領域内に位置する場合には、幅が許容値内の前記異物が有ったまま露光が行われたこと、あるいは、幅が許容値外の前記異物が有ったまま露光が行われたことを生産情報として通知するとともに、露光情報として記憶する工程と、
を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置の制御方法。

本発明の近接スキャン露光装置によれば、複数のマスク保持部より搬入側の基板搬送機構上に、基板上の異物を検出するための異物検出機構が設けられるので、搬送される基板上に異物が存在する場合であっても、異物がマスクの下方に達する前に異物が検出され、マスクを傷つけることがなく、高精度に露光を行うことができる。

また、本発明の近接スキャン露光装置の制御方法によれば、搬送される基板上の異物の有無を異物検出機構によって検出する工程と、異物が検出され、且つ、異物の高さが許容値を越えるとき、マスク駆動部を駆動してマスク保持部を基板から退避させる工程と、を備える。これにより、異物がマスクの下方に達する前に異物が検出されると、異物の大きさに応じてマスクを基板から退避させることができ、マスクを傷つけることがなく、高精度に露光を行うことができる。

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。

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、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、基板ＷをＸ方向に搬送する領域、即ち、複数のマスク保持部１１の下方領域、及びその下方領域からＸ方向両側に亘る領域に設けられた浮上ユニット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のパターンを基板Ｗに塗布されたカラーレジストに転写する。

また、図２に示すように、複数のマスク保持部１１より搬入側の基板搬送機構１０上には、基板Ｗ上のごみ等の異物を検出するための異物検出機構４０が設けられている。異物検出機構４０は、ごみの有無を検出すると共に、ごみの大きさ、即ち、高さや幅を検出可能であり、その検出結果を制御部１５へ送る。そして、この異物検出機構４０によって基板Ｗ上に付着したごみが検出されると、制御部１５は、ごみの高さに応じてマスク駆動部１２を駆動し、ごみの接触によるマスクＭの破損を防止する。以下、その具体的な処理について、図３を参照して説明する。

まず、基板Ｗは、基板搬送機構１０の浮上ユニット１６によって浮上支持されるとともに、基板駆動ユニット１７の吸着パッド２２に吸着される。この状態で、基板駆動ユニット１７のボールねじ機構２５が駆動することで、基板Ｗがマスク保持部１１に向けて搬送される。

そして、異物検出機構４０は基板Ｗがごみ検出エリア範囲内に搬送されたことを検出すると（ステップＳ１）、ごみの検出動作を開始する（ステップＳ２）。ここで、検出動作中、ごみの検出がなければ（ステップＳ３）、基板Ｗはそのまま搬送され（ステップＳ４）、マスクＭと基板Ｗとのギャップが正規ギャップ（例えば、１００〜４００μｍ、好ましくは、１００〜２００μｍ）となる位置で露光される。一方、検出動作中、ごみが検出されると（ステップＳ３）、制御部１５は、異物検出機構４０で検出されたごみの大きさ（高さ）が許容値内かどうか判断する（ステップＳ５）。

ごみの高さが許容値を越えている場合には、マスク駆動部１２のＺ方向駆動部３４を駆動して、マスク保持部１１をごみとの干渉領域から上方に退避させ、ごみの接触によるマスクＭの破損を防止する（ステップＳ６）。そして、ごみが露光領域内に位置するかどうかを判断し（ステップＳ７）、ごみが露光領域内を通過するまで、マスク保持部１１を上方に退避させておく。なお、マスク保持部１１が上方に退避している間も、基板Ｗは搬送されており、露光は継続的に行われている。

また、ごみが露光領域を通過した場合には、Ｚ方向駆動部３４を駆動して、マスク保持部１１を正規ギャップとなる位置に移動させ、露光が行われる（ステップＳ８）。また、ステップＳ８では、制御部１５は、生産情報として、特定のエリアにおいて許容範囲外のごみが有ったまま露光が行われたことを運転者に通知したり、露光情報として記憶部（図示せず）に記憶する。

一方、ステップＳ５において、ごみの高さが許容値内である場合には、ごみの幅が許容値内であるかどうかの判断を行いながら（ステップＳ９）、基板Ｗをそのまま搬送して露光が行われる。そして、ごみの幅が許容値内である場合には、生産情報として、特定のエリアにおいて許容範囲内のごみが有ったまま露光が行われたことを運転者に通知したり、露光情報として記憶部に記憶する（ステップＳ１０）。また、ごみの幅が許容値外である場合には、生産情報として、特定のエリアにおいて許容範囲外のごみが有ったまま露光が行われたことを運転者に通知したり、露光情報として記憶部に記憶する（ステップＳ１１）。

従って、本実施形態の近接スキャン露光装置１によれば、複数のマスク保持部１１より搬入側の基板搬送機構１０上に、基板Ｗ上のごみを検出するための異物検出機構４０が設けられるので、搬送される基板Ｗ上にごみが存在する場合であっても、ごみがマスクＭの下方に達する前にごみが検出され、クリーン度が多少低い環境下でも、マスクＭを傷つけることなく露光が行われる。また、近接スキャン露光装置１は、マスクの平坦度が良好な複数の小型のマスクＭを用いて露光が行われるので、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップも小さく設定でき、ごみによるマスクＭの損傷を確実に防止できると共に、高精度な露光を実現することができる。

また、本実施形態の近接スキャン露光装置１の制御方法によれば、搬送される基板Ｗ上のごみの有無を異物検出機構４０によって検出する工程と、ごみが検出され、且つ、ごみの高さが許容値を越えるとき、マスク駆動部１２を駆動してマスク保持部１１を基板Ｗから退避させる工程と、を備える。これにより、ごみがマスクＭの下方に達する前に、ごみの有無、ごみの高さに応じてマスクＭを基板Ｗから退避させることができ、マスクＭを傷つけることなく、高精度に露光を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
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近接スキャン露光装置の平面図である。 図１における近接スキャン露光装置の正面図である。 ごみ検出時の露光装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

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
１２ マスク駆動部
１４ 照射部
１５ 制御部
４０ 異物検出機構
ＥＬ 露光用光
Ｍ マスク
Ｗ カラーフィルタ基板（基板）

Claims (5)

1. 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
   パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、
   前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、
   前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
   を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数の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、
   前記複数のマスク保持部より搬入側の前記基板搬送機構上には、前記基板上の異物を検出するための異物検出機構が設けられ、
   前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値を越えるとき、前記マスク駆動部を駆動して前記マスク保持部を前記基板から退避させ、
   前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値内であるとき、前記異物の幅が許容値内であるかを判断し、
   前記異物が露光領域内に位置する場合には、幅が許容値内の前記異物が有ったまま露光が行われたこと、あるいは、幅が許容値外の前記異物が有ったまま露光が行われたことを生産情報として通知するとともに、露光情報として記憶することを特徴とする近接スキャン露光装置。
2. 前記基板搬送機構は、前記基板を浮上させて保持する浮上ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の近接スキャン露光装置。
3. 前記基板搬送機構は、前記基板の前記所定方向と交差する方向における一端を吸着して保持する吸着部を有することを特徴とする請求項２に記載の近接スキャン露光装置。
4. 前記異物が検出されないとき、前記基板と前記マスクとのギャップが１００〜２００μｍとなる位置で露光されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の近接スキャン露光装置。
5. 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、前記各マスク保持部をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部と、前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、前記複数のマスク保持部より搬入側の前記基板搬送機構上に設けられ、前記基板上の異物を検出するため異物検出機構と、を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の制御方法であって、
   前記搬送される基板上の異物の有無を前記異物検出機構によって検出する工程と、
   前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値を越えるとき、前記マスク駆動部を駆動して前記マスク保持部を前記基板から退避させる工程と、
   前記異物が検出され、且つ、前記異物の高さが許容値内であるとき、前記異物の幅が許容値内であるかを判断する工程と、
   前記異物が露光領域内に位置する場合には、幅が許容値内の前記異物が有ったまま露光が行われたこと、あるいは、幅が許容値外の前記異物が有ったまま露光が行われたことを生産情報として通知するとともに、露光情報として記憶する工程と、
   を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置の制御方法。

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