JP5164069B2 - Scan exposure apparatus and scan exposure method - Google Patents
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本発明は、スキャン露光装置およびスキャン露光方法に関し、より詳細には、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の基板上にマスクのマスクパターンを露光転写するのに好適なスキャン露光装置およびスキャン露光方法に関する。 The present invention relates to a scan exposure apparatus and a scan exposure method, and more particularly to a scan exposure apparatus suitable for exposing and transferring a mask pattern of a mask onto a substrate of a large flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display. The present invention relates to a scanning exposure method.
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ている。この種の分割逐次露光方法としては、例えば、パネルと同寸のマスクを用い、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する。そして、ワークステージをマスクに対してステップ移動させる毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射して、複数のマスクパターンを基板上に露光転写する。 Large flat panel displays such as liquid crystal displays and plasma displays used for large thin televisions and the like are manufactured by proximity exposure transfer of a mask pattern onto a substrate by a division sequential exposure method. As this type of divided sequential exposure method, for example, a mask having the same size as the panel is used, the mask is held by a mask stage, the substrate is held by a work stage, and both are placed close to each other. Each time the work stage is moved stepwise relative to the mask, the substrate is irradiated with light for pattern exposure from the mask side, and a plurality of mask patterns are exposed and transferred onto the substrate.
また、他の露光方法として、マスクを細分化して、これらマスクを保持する複数のマスク保持部を千鳥状に配置し、基板を一方向に移動させながら露光を行うスキャン露光方式が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この露光方式では、基板に形成されるパターンに、ある程度繰り返される部位があることを前提として、これをつなぎ合わせることで大きなパターンを形成できることを利用したものである。この場合、マスクは、パネルに合わせて大きくする必要がなく、比較的安価なマスクを用いることができる。 As another exposure method, a scan exposure method is known in which a mask is subdivided, a plurality of mask holding portions for holding these masks are arranged in a staggered manner, and exposure is performed while moving the substrate in one direction. (For example, refer to Patent Document 1). This exposure method utilizes the fact that a large pattern can be formed by joining together on the premise that there is a portion that is repeated to some extent in the pattern formed on the substrate. In this case, the mask does not need to be large in accordance with the panel, and a relatively inexpensive mask can be used.
また、スキャン露光方式では、ラインセンサによってブラックマトリクスが形成された基板の基準線を観測することにより、基板の搬送方向と直交する方向におけるズレ量を検出し、このズレ量に対応してマスクを移動させることで補正動作を行っている(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、特許文献2に記載のスキャン露光装置では、該直交方向におけるズレ量を補正することができるが、該搬送方向及び直交方向の両方に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量については補正がなされていない。このため、θ方向のズレ量は、基板搬送機構の通り精度に依存し、マスクのパターンが複雑な場合には、このθ方向のズレ量がそのまま露光精度となっていた。
By the way, in the scan exposure apparatus described in
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、θ方向のズレ量を補正して、露光精度を向上することができるスキャン露光装置およびスキャン露光方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a scan exposure apparatus and a scan exposure method that can improve the exposure accuracy by correcting the shift amount in the θ direction. is there.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方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、前記基板に前記各マスクのパターンを露光するスキャン露光装置であって、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンと前記マスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
をさらに備えることを特徴とするスキャン露光装置。
(2) 前記θ方向補正手段は、互いに平行に配置され、且つ互いに独立して駆動可能な第1及び第2の駆動部を備えて、前記基板を前記直交方向に移動可能、且つ、前記θ方向に揺動可能な前記基板搬送機構のY方向搬送機構によって構成されることを特徴とする(1)に記載のスキャン露光装置。
(3) 前記θ方向補正手段は、前記マスク保持部を前記θ方向に回転駆動可能なθ方向駆動部によって構成されることを特徴とする(1)に記載のスキャン露光装置。
(4) 前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するY方向補正手段、をさらに備えることを特徴とする(1)に記載のスキャン露光装置。
(5) 所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方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、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと前記マスクの基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
を備えるスキャン露光装置のスキャン露光方法であって、
前記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、前記基板に前記各マスクのパターンを露光する工程と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された前記基準パターンと基準マークに基づいて、前記θ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を計算する工程と、
前記θ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方をθ方向に駆動して、前記θ方向におけるズレ量を補正する工程と、
を有し、前記計算工程と前記補正工程は前記露光工程においてリアルタイムで行なわれることを特徴とするスキャン露光方法。
(6) 前記スキャン露光装置は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するY方向補正手段、をさらに備え、
前記計算工程は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量をさらに計算し、
前記補正工程は、前記Y方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方を直交方向に駆動して、前記直交方向におけるズレ量をさらに補正することを特徴とする(5)に記載のスキャン露光方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a substrate transport mechanism capable of transporting the substrate reciprocally along a predetermined direction and capable of moving the substrate in a direction orthogonal to the predetermined direction;
A plurality of mask holding sections for holding a plurality of masks, respectively;
A plurality of irradiating units disposed above the plurality of mask holding units and irradiating exposure light; and
A scanning exposure apparatus that irradiates the substrate to be conveyed with the exposure light through the plurality of masks and exposes the pattern of each mask on the substrate,
A pair of imaging means which are arranged upstream and downstream in the predetermined direction with respect to the pattern of the mask, and which image a reference pattern formed in advance on the substrate to be transported and a reference mark of the mask;
Based on the reference pattern and the reference mark simultaneously imaged by the pair of imaging means, the relative deviation amount between the mask and the substrate in the θ direction around the normal line perpendicular to the predetermined direction and the orthogonal direction is calculated. Θ direction correcting means for correcting;
A scan exposure apparatus, further comprising:
(2) The θ-direction correcting means includes first and second driving units that are arranged in parallel to each other and can be driven independently of each other, can move the substrate in the orthogonal direction, and the θ The scan exposure apparatus according to (1), wherein the scan exposure apparatus is configured by a Y-direction transport mechanism of the substrate transport mechanism capable of swinging in a direction.
(3) The scan exposure apparatus according to (1), wherein the θ-direction correcting unit is configured by a θ-direction drive unit capable of rotationally driving the mask holding unit in the θ direction.
(4) Y direction correcting means for correcting a relative shift amount between the mask and the substrate in the orthogonal direction based on the reference pattern and the reference mark imaged by the downstream imaging means. (1) The scan exposure apparatus according to (1).
(5) a substrate transport mechanism capable of transporting the substrate reciprocally along a predetermined direction and capable of moving the substrate in a direction orthogonal to the predetermined direction;
A plurality of mask holding sections for holding a plurality of masks, respectively;
A plurality of irradiating units disposed above the plurality of mask holding units and irradiating exposure light; and
A pair of imaging means which are arranged upstream and downstream in the predetermined direction with respect to the pattern of the mask, and which images a reference pattern formed in advance on the substrate to be conveyed;
Based on the reference pattern imaged simultaneously by the pair of imaging means and the reference mark of the mask, the relative relationship between the mask and the substrate in the θ direction around the normal direction perpendicular to the predetermined direction and the orthogonal direction. Θ direction correction means for correcting the amount of deviation;
A scan exposure method of a scan exposure apparatus comprising:
Irradiating the substrate to be conveyed with the exposure light through the plurality of masks, and exposing the pattern of each mask on the substrate;
Calculating a relative shift amount between the mask and the substrate in the θ direction based on the reference pattern and the reference mark simultaneously imaged by the pair of imaging means;
Driving one of the mask and the substrate in the θ direction by the θ direction correcting means to correct a shift amount in the θ direction;
The scan exposure method is characterized in that the calculation step and the correction step are performed in real time in the exposure step.
(6) The scan exposure apparatus corrects a relative misalignment between the mask and the substrate in the orthogonal direction based on the reference pattern and the reference mark captured by the downstream imaging unit. Means,
The calculation step further calculates a relative shift amount between the mask and the substrate in the orthogonal direction based on a reference pattern and a reference mark imaged by the downstream imaging unit,
(5) The correction step further includes correcting the shift amount in the orthogonal direction by driving either the mask or the substrate in the orthogonal direction by the Y-direction correcting unit. Scan exposure method.
本発明のスキャン露光装置及びスキャン露光方法によれば、マスクのパターンに対して所定の方向の上流側及び下流側に配置され、搬送される基板に予め形成された基準パターンとマスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンに基づいて、所定の方向及び直交方向に垂直な法線回りのθ方向におけるマスクと基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、を備える。従って、θ方向補正手段によってθ方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。 According to the scan exposure apparatus and the scan exposure method of the present invention, a reference pattern and a mask reference mark that are preliminarily formed on a substrate to be transported are arranged upstream and downstream in a predetermined direction with respect to a mask pattern. Based on a pair of imaging means for imaging and a reference pattern imaged simultaneously by the pair of imaging means, a relative shift amount between the mask and the substrate in the θ direction around the normal line perpendicular to the predetermined direction and the orthogonal direction is determined. Θ direction correcting means for correcting. Therefore, the deviation in the θ direction can be corrected in real time by the θ direction correcting means, and the exposure accuracy can be improved.
以下、本発明に係るスキャン露光装置及びスキャン露光装置の基板搬送方法の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a scanning exposure apparatus and a substrate transport method of the scanning exposure apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
先ず、本実施形態のスキャン露光装置1の構成について概略説明する。図1に示すように、本実施形態のスキャン露光装置1は、基板Wを浮上搬送させながら基板Wに露光を行う露光機本体2と、露光機本体2の搬送方向両側に位置し、基板Wの搬入・搬出及びプリアライメントが行われる一対のプリアライメント台3,4と、各プリアライメント台3,4と図示しない基板ストッカとの間で基板Wの搬入・搬出を行う一対の基板搬送ロボット5,6と、基板搬送ロボット5,6との間に位置する配電盤7と、露光機本体2に対して配電盤7と反対側に位置し、スキャン露光装置1の各作動部分の動きを操作及び制御する操作パネルを兼ねた制御部8と、マスク搬送ロボット9と、マスクストッカ10と、を備える。
(First embodiment)
First, the configuration of the
図2及び図3に示すように、露光機本体2は、基板Wを浮上させて支持すると共に、所定の方向であるX方向および該所定の方向と直交する方向であるY方向に搬送する基板搬送機構14と、Y方向に沿って並んでそれぞれ配置され、複数のマスクMをそれぞれ保持する複数(図1に示す実施形態において6個)のマスク保持部11と、マスク保持部11をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部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13と、を主に備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, the exposure machine
基板搬送機構14は、浮上ユニット15a,15bと、基板WのY方向一側(図1において上辺)を保持してX方向に搬送可能、且つY方向に移動可能な第1及び第2の基板駆動ユニット16,17とを備える。浮上ユニット15a,15bは、複数のフレーム18,19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。これにより、基板Wは、浮上ユニット15a,15b上に空気流によって浮上した状態で保持され、基板Wを抵抗なく搬送可能とする。
The
第1及び第2の基板駆動ユニット16,17は、図2に示すように、第1の送り機構であるX方向搬送機構50,51と、これらX方向搬送機構50,51によってX方向に沿って往復搬送される移動基台52,53と、各移動基台52,53上に配設される第2の送り機構であるY方向搬送機構54,55と、これらY方向搬送機構54,55によってY方向に沿って往復搬送され、吸着によって基板Wを保持する保持部材である吸着パッド56,57と、をそれぞれ備える。
As shown in FIG. 2, the first and second
X方向搬送機構50,51は、図4に示すように、移動基台52,53の裏面にスライダ58が取り付けられ、該スライダ58は、露光機本体2と、一対のプリアライメント台3,4の側方に亘って設けられたベース部材59上にX方向に沿って平行に設置された一対の案内レール60に転動体(図示せず)を介して跨架されている。
As shown in FIG. 4, the
また、X方向搬送機構50,51は、駆動手段としてリニアモータ61を採用し、ベース部材59の略中央にX方向に沿って形成された溝59aの両側壁に表面の極性がN極、S極で交互に変わるように並べられた複数の永久磁石62と、移動基台52,53の裏面にX方向に沿って設けられた凸条52a,53aの両側面に取り付けられた電機子63とを備え、電機子63に流す電流を制御することで、移動基台52,53を介して吸着パッド56,57をX方向に沿って往復搬送する。なお、駆動手段としては、リニアモータ61の代わりに、ボールねじ機構であってもよい。
Further, the
Y方向搬送機構54,55は、図5に示すように、互いに平行に配置され、且つ互いに独立して駆動可能な第1及び第2の駆動部である第1及び第2のボールねじ機構64,65をそれぞれ備えている。各ボールねじ機構64,65は、ボールねじ64a,65aのねじ軸を回転駆動する駆動モータ64b,65bを備えると共に、ボールねじ64a,65aのナット64c,65cには、ベアリング66を介して吸着パッド56,57の端部を回動自在に支持する支持軸67が設けられている。これにより、Y方向搬送機構54,55は、吸着パッド56,57を移動基台52,53に対してY方向に移動可能、且つ、X方向及びY方向に垂直な法線回りのθ方向に揺動可能とする。
As shown in FIG. 5, the Y-
また、図3に示すように、第1の浮上ユニット15aが設けられる複数のフレーム18は、地面にレベルブロック22を介して設置されたメインベッド23上に他のレベルブロック24を介して配置されている。また、第2の浮上ユニット15bが設けられる他のフレーム19は、地面にレベルブロック25を介して設置されたサブベッド26a,26b上に他のレベルブロック27を介して配置されている。
従って、メインベッド23上には、後述する露光領域A、及び露光領域Aの上流側及び下流側にそれぞれ設けられる第1及び第2の基板保持領域B1,B2における基板Wを浮上搬送するための第1の浮上ユニット15aと、複数のマスク保持部11と、複数の照射部13と、が配置される。また、プリアライメント台3,4を構成する各サブベッド26a,26b上には、第1及び第2の基板保持領域B1,B2に対して露光領域Aと反対側にそれぞれ設けられる各第1及び第2の基板交換領域C1、C2における基板Wを浮上搬送するための各第2の浮上ユニット15bがそれぞれ配置される。
Further, as shown in FIG. 3, the plurality of
Therefore, on the
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。
The
また、図2に示すように、Y方向に沿って配置された複数のマスク保持部11には、各マスク保持部11のマスクMを同時に交換可能なマスクチェンジャ37が配設されている。マスクチェンジャ37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10との間でマスクローダー9により受け渡しが行われる。なお、マスクストッカ9とマスクチェンジャ37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。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of
図3に示すように、各マスク保持部11の上部に配置される複数の照射部13は、YAGレーザーや、エキシマレーザーなどの光源41と、この光源41から照射された光を集光する凹面鏡42と、この凹面鏡42の焦点近傍に光路方向に移動可能な機構を有するオプチカルインテグレータ43と、光路の向きを変えるための平面ミラー45及び球面ミラー46と、この平面ミラー45とオプチカルインテグレータ43との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター44と、を備える。
As shown in FIG. 3, a plurality of
マスク保持部11に保持されるマスクMは、露光用光ELの照射によりマスクパターンを基板W上のフォトレジストに露光転写させるものであり、本実施形態のマスクMは、2種類のマスクパターン85、86と、Y方向において同一線上に位置する、後述するラインカメラ用の基準マーク87a,88a,89aを持った長尺状の窓部87,88,89と、を備える(図6参照)。2種類のマスクパターン85、86は、マスク駆動部12によってマスク保持部11を移動させることにより、いずれか一方のマスクパターン85、86が、照射部13からの露光用光ELの照射領域内に配置されることで切り替えられる。即ち、露光に際しては、2種類のマスクパターン85、86が切り替えられて、いずれか一方のマスクパターン85、86が有効となって基板Wに露光転写される。
The mask M held by the
また、Y方向に並べて配置される複数のマスク保持部11では、後述する往路で使用される隣接するマスクパターン85の間隔Gが、復路で使用されるマスクパターン86のY方向の幅と、往復動作によって重ね合わせて露光される両側の幅とを考慮して設定されている。ただし、マスクパターン85の間隔Gやマスクパターン86のY方向の幅は、後述する基板WのY方向への移動量をできるだけ小さくするように設定されている。
In the plurality of
各マスク保持部11の下方に配置されたフレーム18には、基板WとマスクMの相対位置を検知する撮像手段である一対のラインカメラ35、36が、複数のマスク保持部11ごとに配置されている。一対のラインカメラ35,36は、図7に示すように、マスクMのマスクパターン85,86のいずれかに対してX方向の上流側及び下流側で、マスクMの窓部87,88或いは窓部88,89を観測可能に配置されている。また、一対のラインカメラ35,36は、公知の構成のものが適用され、搬送される基板Wに予め形成された基準パターン(本実施形態では、図10に示すブラックマトリクスの基準線101)と、各窓部87,88,89に形成された基準マーク87a,88a,89aとを、それぞれ同一視野内に捕ら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上に並べて備えた受光面としてのラインCCDと、基板Wの基準線101や基準マーク87a,88a,89aをラインCCD上に結像させる集光レンズ等を備える。
A pair of
このようなスキャン露光装置1は、浮上ユニット15a,15b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、基板Wの一端を第1或いは第2の基板駆動ユニット16,17で吸着・保持して、第1或いは第2の基板保持領域B1,B2から露光領域AへとX方向に搬送する。そして、露光領域Aにおいては、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13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に塗布されたフォトレジストに転写する。
In such a
このようなスキャン露光動作中、複数のマスク保持部11ごとに設けられたラインカメラ35,36は、ブラックマトリクスの基準線101と、ラインカメラ35,36に臨むマスクMの基準マーク87a,88a,89aを同時に撮像する。例えば、マスクパターン85が有効なパターンの時、基板Wがθ方向にずれて搬送され、図8(a)、(c)に示すような基板WとマスクMとの位置誤差が生じた状態において、2つのラインカメラ35,36によって基準線101と基準マーク87a,88aが撮像されると、検出された信号波形は、図8(b)、(d)に示すように、ブラックマトリクスの基準線101と、マスクMの基準マーク87a,88aがずれた状態となる。
During such a scanning exposure operation, the
Y方向におけるズレ量(偏差)は、マスクパターンに対して下流側のラインカメラ36によって撮像されたデータに基づいて計算され、制御部8は、このズレ量を0にするように、各マスク駆動部12のY方向駆動部32を作動させるか、Y方向搬送機構54,55の第1及び第2のボールねじ機構64,65を同期して駆動させることで、マスクMと基板Wのいずれか一方をY方向に移動させて、Y方向におけるズレ量をリアルタイムで補正する。
The amount of deviation (deviation) in the Y direction is calculated based on data captured by the
また、θ方向におけるズレ量(偏差)は、一対のラインカメラ35,36によって撮像されたデータに基づいて計算され、制御部8は、このズレ量を0にするように、図9(a)に示すように、各マスク駆動部12のθ方向駆動部33を作動させるか、或いは、図9(b)に示すように、Y方向搬送機構54,55の第1及び第2のボールねじ機構64,65の一方を他方に対して相対的に駆動させることで、マスクMと基板Wのいずれか一方をθ方向に移動させて、θ方向におけるズレ量をリアルタイムで補正する。
Further, the shift amount (deviation) in the θ direction is calculated based on data captured by the pair of
これにより、図10に示すように、2つのラインカメラ35,36によって観測されるY方向のズレ量や、θ方向におけるズレ量は、基板Wが露光される過程において、ほぼ0となる。一方、Y方向、及びθ方向における補正を両方行なわなかった場合には、図11に示すように、各ラインカメラ35,36のズレ量及びθ方向におけるズレ量は大きい。また、Y方向のみ補正を行なった場合には、図12に示すように、ラインカメラ35のズレ量はほぼ0となるが、ラインカメラ36のズレ量は大きく、θ方向におけるズレ量も大きくなる。
As a result, as shown in FIG. 10, the amount of deviation in the Y direction and the amount of deviation in the θ direction observed by the two
なお、本発明のθ方向補正手段は、マスク駆動部12のθ方向駆動部33、或いはY方向搬送機構54,55によって構成され、Y方向補正手段は、マスク駆動部12のY方向駆動部32、或いはY方向搬送機構54,55によって構成される。
The θ direction correction means of the present invention is configured by the θ
なお、図13に模式的に示すように、基板Wの搬入・搬出及びプリアライメントが行われる一対のプリアライメント台3,4(図13は、プリアライメント台3のみ示す。)では、Z方向に進退可能な複数の基板リフトピン70と、Z方向に進退して基板Wの側面に当接しながら、X方向或いはY方向に移動することで、機械的に基板Wのアライメントを調整する複数の機械式アライメントピン71と、Z方向に進退して基板Wを吸着可能であるとともにY方向に移動可能な一対の光学アライメントピン72と、基板Wの位置を下方から検出する光学アライメント用カメラ73と、が配置されている。基板リフトピン70、機械式アライメントピン71、光学アライメントピン72、光学アライメント用カメラ73は、それぞれ排気エアパッド20と干渉しない位置で、他のフレーム19上に配置されている。
As schematically shown in FIG. 13, in the pair of pre-alignment tables 3 and 4 (FIG. 13 shows only the pre-alignment table 3) where the substrate W is carried in and out and pre-alignment is performed, it is in the Z direction. A plurality of substrate lift pins 70 that can advance and retreat, and a plurality of mechanical types that mechanically adjust the alignment of the substrate W by moving in the X direction or the Y direction while advancing and retreating in the Z direction and contacting the side surface of the substrate W.
従って、各プリアライメント台3,4に露光済みの基板Wが搬送されてきた際には、まず、排気エアパッド20から排気されるエアによって基板Wは浮上支持される。この状態で、基板リフトピン70を所定の吸着高さまで上昇させて、基板リフトピン70によって基板Wを吸着し、その後、第1の基板駆動ユニット16の吸着パッド56による吸着を解除する。そして、図13(b)に示すように、基板リフトピン70を基板受け渡し位置までさらに上昇させ、基板搬送ロボット5によって露光済みの基板Wが搬出され、未露光の基板Wが搬入される。基板搬送ロボット5は、2本のアームを有するハンドリングロボットで、これら2本のアームを同時に使用して、一方のアームで基板Wをプリアライメント台3から搬出した後、すぐに、他方のアームが基板Wをプリアライメント台3に搬入する。
Therefore, when the exposed substrate W is transported to each pre-alignment table 3, 4, first, the substrate W is levitated and supported by the air exhausted from the
その後、排気エアパッド20によるエアの排気を停止した状態で、搬入された基板Wが載置された基板リフトピン70を所定の吸着高さまで下降させた後、基板リフトピン70の吸着を解除し、さらに、基板Wが載置された状態で基板リフトピン70を下降させる。この状態で、基板Wは、その側面が機械式アライメントピン71と当接可能な高さとなり、これらピン71によってアライメント調整される。
Thereafter, in a state where exhaust of air by the
そして、機械的なアライメント調整を完了した後に、これらアライメントピン71を基板Wから退避させ、光学アライメントピン72を上昇させるとともに、これら光学アライメントピン72によって基板Wを吸着する。また、排気エアパッド20によるエアの排気を開始して基板Wを浮上させ、光学アライメント用カメラ73で基板Wを見ながら2つの光学アライメントピン72をY方向に駆動して、θ方向の補正を行う。その後、第1の基板駆動ユニット16の吸着パッド56によって基板Wを吸着して、光学アライメントピン72を下降させるとともに、光学アライメントピン72による吸着を解除する。
なお、第1及び第2の基板駆動ユニット16,17は、光学アライメントピン72を設ける代わりに、第1及び第2のボールねじ機構64,65が使用されてもよい。
Then, after completing the mechanical alignment adjustment, the alignment pins 71 are retracted from the substrate W, the optical alignment pins 72 are raised, and the optical alignment pins 72 suck the substrate W. Further, the exhaust of the air by the
The first and second
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、図14のフローチャート及び図15の動作説明図を用いて説明する。なお、図14のフローチャートにおいて、左のフローは、第1の基板交換領域C1から搬入・搬出される基板Wの一連の露光動作を示し、右のフローは、第2の基板交換領域C2から搬入・搬出される基板W´の一連の露光動作を示しており、二点鎖線で仕切られた左右の各工程は、同じ時間内で動作していることを示している。
Next, the operation of the
まず、第1の基板駆動ユニット16が第1の基板交換領域C1に移動した状態で(ステップS1a)、基板搬送ロボット5によって第1の基板交換領域C1に基板Wの搬入が行われる(ステップS2a)。そして、上述したように、搬入された基板Wのプリアライメントが行われた後(ステップS3a)、基板Wが第1の基板駆動ユニット16の吸着バッド56によって吸着・保持される(ステップS4a)。
First, with the first
その後、第1の基板駆動ユニット16を駆動して、浮上ユニット15a,15bからの空気流によって浮上支持された状態で一定の速度でX方向に搬送され、基板Wは、図15(a)に示すように、第1の基板保持領域B1へ移動する(ステップS5a)。このとき、第2の基板駆動ユニット17は、第2の基板交換領域C2へ移動する(ステップS1b)。
Thereafter, the first
さらに、基板Wは、一定の速度でX方向に搬送され、マスクパターン85,86を形成した面を下にしてマスク保持部11に保持されるマスクMと近接対向する露光領域A内に進入する。ここで、2種類のマスクパターン85,86のうち、マスクパターン85が照射部13からの露光用光ELの照射領域内に配置されており、マスクパターン85が有効となっている。
Further, the substrate W is transported in the X direction at a constant speed, and enters the exposure area A that is in close proximity to the mask M held by the
図15(b)に示すように、基板Wが露光領域Aに進入すると、それぞれのマスクMを介して照射部13から露光用光ELが照射されてマスクパターン85が露光転写される。ここで、基板Wへのマスクパターン85の露光転写と同時に、ラインカメラ35,36が基板WとマスクMの相対位置を検知する。そして、この位置データに基づいて制御部から出力される指令信号によって、マスク駆動部12がマスク保持部11を移動させるか、或いはY方向搬送機構54が基板Wを移動させることにより、基板WとマスクMとの位置誤差がリアルタイムで修正される。
As shown in FIG. 15B, when the substrate W enters the exposure area A, the exposure light EL is irradiated from the
この露光転写により、露光領域Aを通過して第2の基板保持領域B2に位置する基板Wには、Y方向に所定の間隔Gずつ離れた複数(図3に示す実施例では6本)の第1の転写パターン83が形成される(ステップS6a)。なお、隣接する第1の転写パターン83間の部分は未露光部である。
By this exposure transfer, a plurality of substrates (six in the embodiment shown in FIG. 3) separated by a predetermined interval G in the Y direction are passed through the exposure region A and positioned in the second substrate holding region B2. A
次に、第1の転写パターン83形成後、露光領域Aを越えた基板Wを保持する第2の基板保持領域B2では、図15(c)に示すように、第1の基板駆動ユニット16のY方向搬送機構54によって、基板Wを保持する吸着パッド56をマスク保持部11に対してY方向に所定の距離Lだけ移動させる(ステップS7a)。具体的に、各マスクパターン85,86のY方向における中心位置が一致している本実施形態においては、所定の距離Lは、隣接するマスクMのマスクパターン85,86のY方向における中心間距離Dの略1/2である。
Next, after the
更に、マスクパターン86が照射部13からの露光用光の照射領域内に位置するように、マスク駆動部12によってマスク保持部11を移動させ、有効なマスクパターンをマスクパターン85からマスクパターン86に切り替える。
Further, the
そして、第1の基板駆動ユニット16は、X方向搬送機構50は基板Wの搬送方向をX方向と逆方向に切り替えて、第2の基板保持領域B2に保持されていた基板Wを、X方向と逆方向に搬送する。そして、基板Wが露光領域Aに進入すると、ラインカメラ35,36が基板WとマスクMの相対位置を検知し、マスク駆動部12がマスク保持部11を移動させるか、或いはY方向搬送機構54が基板Wを移動させて基板WとマスクMとの位置誤差をリアルタイムで修正する。同時に、照射部13からの露光用光ELを、それぞれのマスクMを介して照射して、第1の転写パターン83間の未露光部にマスクパターン86を露光転写して第2の転写パターン84を形成する(ステップS8a)。このとき、第2の転写パターン84の幅は、未露光部の幅より僅かに大きいので、第1の転写パターン83と第2の転写パターン84には、重ね合わせ部が形成されて、基板Wの全面にマスクパターン85,86が露光転写される。
In the first
この一連のステップS6a〜S8aの露光動作中に、第2の基板交換領域C2では、基板W´の搬入(ステップS2b)、基板W´のプリアライメント(ステップS3b)、第2の基板駆動ユニット17の吸着バッド57による吸着・保持が行われる(ステップS4b)。
During the exposure operation of the series of steps S6a to S8a, in the second substrate exchange region C2, the substrate W ′ is carried in (step S2b), the substrate W ′ is pre-aligned (step S3b), and the second
そして、図15(e)に示すように、第1の基板駆動ユニット16によって保持された露光済みの基板Wが、第1の基板保持領域B1から第1の基板交換領域C1へ移動する(ステップS1a)際に、同時に、第2の基板駆動ユニット17によって保持された未露光の基板W´が第2の基板保持領域B2へ露光動作時の速度より速い速度で移動される(ステップS5b)。同時に、マスクパターン85が照射部13からの露光用光の照射領域内に位置するように、マスク駆動部12によってマスク保持部11を移動させ、有効なマスクパターンをマスクパターン86からマスクパターン85に切り替える。
Then, as shown in FIG. 15E, the exposed substrate W held by the first
なお、第1の交換領域C1から搬入・搬出される基板Wが、第1の転写パターン83を露光後に第2の転写パターン84を露光する一方、第2の交換領域C2から搬入・搬出される基板W´が、第2の転写パターン84を露光した後に第1の転写パターン83を露光する場合には、上記マスクパターンの切換え動作を行う必要がない。
The substrate W carried in / out from the first exchange area C1 exposes the
そして、第1の基板交換領域C1では、露光済み基板Wの搬出と、未露光基板Wの搬入(ステップS2a)、未露光基板Wのプリアライメント(ステップS3a)、未露光基板Wの吸着保持が行われる。一方、この間に、第2の駆動ユニット51によって保持された基板W´も上述した同様の露光動作によって、往路によるスキャン露光(ステップS6b)によって第1の転写パターン83が露光され、次に、第1の基板保持領域B1に保持された基板W´に対してY方向への基板Wの移動(ステップS7b)を行い、復路によるスキャン露光(ステップS8b)によって第2の転写パターン84が露光される。その後、上記と同様の動作が繰り返される。
In the first substrate exchange region C1, unexposed substrate W is unloaded, unexposed substrate W is loaded (step S2a), unexposed substrate W is pre-aligned (step S3a), and unexposed substrate W is sucked and held. Done. Meanwhile, during this time, the substrate W ′ held by the
以上説明したように、本実施形態のスキャン露光装置1及びスキャン露光方法によれば、マスクMのパターン85,86に対してX方向の上流側及び下流側に配置され、搬送される基板Wに予め形成されたブラックマトリクスの基準線101とマスクMの基準マーク87a,88a,89aを撮像する一対のラインカメラ35,36と、一対のラインカメラ35,36によって同時に撮像された基準線101と基準マーク87a,88a,89aに基づいて、θ方向におけるマスクMと基板Wとの相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段としてのマスク駆動部12のθ方向駆動部33或いはY方向搬送機構54,55を備える。従って、θ方向駆動部33或いはY方向搬送機構54,55によってθ方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。
As described above, according to the
また、スキャン露光装置1及びスキャン露光方法によれば、マスクパターン85,86に対して下流側に配置されたラインカメラ36によって撮像された基準線101と、ラインカメラ36に臨む基準マーク87a,88aに基づいて、Y方向におけるマスクMと基板Wとの相対的なズレ量を補正するY方向補正手段としてのマスク駆動部12のY方向駆動部32或いはY方向搬送機構54,55を備える。従って、Y方向駆動部32或いはY方向搬送機構54,55によってY方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度をさらに向上することができる。
Further, according to the
なお、本実施形態では、基板交換領域C1,C2にプリアライメント台3,4を配置して、基板Wの搬入・搬出とプリアライメントとを同じ位置で行っているが、図16に示すように、基板交換部80,81をプリアライメント台3,4とを別々に設けて、基板の搬入・搬出とプリアライメントとを別な位置で行っても良い。
In the present embodiment, the pre-alignment tables 3 and 4 are arranged in the substrate replacement areas C1 and C2, and the loading / unloading of the substrate W and the pre-alignment are performed at the same position, but as shown in FIG. Alternatively, the
或いは、第1及び第2の基板保持領域にそれぞれプリアライメント機構を設けて、プリアライメント及び露光動作を行っている間に、基板の搬入・搬出を行うように構成してもよい。 Alternatively, a pre-alignment mechanism may be provided in each of the first and second substrate holding regions, and the substrate may be loaded and unloaded while performing the pre-alignment and exposure operations.
さらに、本実施形態では、往路搬送から復路搬送に切り替える際の、複数のマスクMと基板Wとが直交方向に移動する所定の距離Lは、隣接するマスクMのマスクパターン85,86のY方向における中心間距離Dの略1/2としたが、コストとタクトとの関係が供される範囲で、中心間距離Dの略1/3あるいは略1/4であってもよい。
Furthermore, in this embodiment, the predetermined distance L at which the plurality of masks M and the substrate W move in the orthogonal direction when switching from the forward transfer to the return transfer is the Y direction of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るスキャン露光装置1aについて、図17を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分いついては、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a
本実施形態のスキャン露光装置1aでは、複数のマスク保持部11がY方向に千鳥状に並んで配置される。また、基板WがX方向において一方向からのみ搬送されて露光される構成であり、基板搬送機構14は1台の基板駆動ユニット16を備える。なお、第1実施形態では、X方向搬送機構としてリニアモータが適用されていたが、本実施形態の駆動ユニット16では、X方向搬送機構50として、ボールねじ機構が適用されており、ボールねじ90が駆動モータ91によって回転駆動されることで、移動基台52の裏面に設けられたナット(図示せず)を転動体(図示せず)を介して搬送する。
In the
このような本実施形態のスキャン露光装置1aにおいても、第1実施形態と同様に、一対のラインカメラ35,36を備え、基板Wの基準パターンとマスクパターン85,86のX方向両側に形成された窓部87,88の基準マーク87a,88aとを撮像して、θ方向補正手段及びY方向補正手段によって補正することで、θ方向及びY方向のズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。
Similarly to the first embodiment, the
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
また、本実施形態では、基板搬送ロボットとして、2本のアームを有するハンドリングロボットを使用したが、コンベアやエア浮上させて駆動する機構等、他の搬送方法であってもよい。 In the present embodiment, a handling robot having two arms is used as the substrate transfer robot. However, other transfer methods such as a conveyor and a mechanism driven by flying air may be used.
さらに、本実施形態においては、基板搬送機構14は、浮上ユニット15a,15bと第1及び第2基板駆動ユニット16,17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W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。
Further, in the present embodiment, the
1,1a スキャン露光装置
3,4 プリアライメント台
10 基板搬送機構
11 マスク保持部
13 照射部
16 第1の基板駆動ユニット
17 第2の基板駆動ユニット
32 Y方向駆動部
33 θ方向駆動部
35、36 ラインカメラ(撮像手段)
50,51 X方向搬送機構
54,55 Y方向搬送機構(θ方向補正手段、Y方向補正手段)
64 第1のボールねじ機構(第1の駆動軸)
65 第2のボールねじ機構(第2の駆動軸)
83 第1の転写パターン
84 第2の転写パターン
85,86 マスクパターン
87a,88a,89a 基準マーク
A 露光領域
B1 第1の基板保持領域
B2 第2の基板保持領域
C1 第1の基板交換領域
C2 第2の基板交換領域
L 所定の距離
M マスク
W 基板
DESCRIPTION OF
50, 51 X
64 First ball screw mechanism (first drive shaft)
65 Second ball screw mechanism (second drive shaft)
83
Claims (6)
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方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、前記基板に前記各マスクのパターンを露光するスキャン露光装置であって、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンと前記マスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
をさらに備えることを特徴とするスキャン露光装置。 A substrate transport mechanism capable of transporting the substrate reciprocally along a predetermined direction and capable of moving the substrate in a direction orthogonal to the predetermined direction;
A plurality of mask holding sections for holding a plurality of masks, respectively;
A plurality of irradiating units disposed above the plurality of mask holding units and irradiating exposure light; and
A scanning exposure apparatus that irradiates the substrate to be conveyed with the exposure light through the plurality of masks and exposes the pattern of each mask on the substrate,
A pair of imaging means which are arranged upstream and downstream in the predetermined direction with respect to the pattern of the mask, and which image a reference pattern formed in advance on the substrate to be transported and a reference mark of the mask;
Based on the reference pattern and the reference mark simultaneously imaged by the pair of imaging means, the relative deviation amount between the mask and the substrate in the θ direction around the normal line perpendicular to the predetermined direction and the orthogonal direction is calculated. Θ direction correcting means for correcting;
A scan exposure apparatus, further comprising:
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方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、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと前記マスクの基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
を備えるスキャン露光装置のスキャン露光方法であって、
前記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、前記基板に前記各マスクのパターンを露光する工程と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された前記基準パターンと基準マークに基づいて、前記θ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を計算する工程と、
前記θ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方をθ方向に駆動して、前記θ方向におけるズレ量を補正する工程と、
を有し、前記計算工程と前記補正工程は前記露光工程においてリアルタイムで行なわれることを特徴とするスキャン露光方法。 A substrate transport mechanism capable of transporting the substrate reciprocally along a predetermined direction and capable of moving the substrate in a direction orthogonal to the predetermined direction;
A plurality of mask holding sections for holding a plurality of masks, respectively;
A plurality of irradiating units disposed above the plurality of mask holding units and irradiating exposure light; and
A pair of imaging means which are arranged upstream and downstream in the predetermined direction with respect to the pattern of the mask, and which images a reference pattern formed in advance on the substrate to be conveyed;
Based on the reference pattern imaged simultaneously by the pair of imaging means and the reference mark of the mask, the relative relationship between the mask and the substrate in the θ direction around the normal direction perpendicular to the predetermined direction and the orthogonal direction. Θ direction correction means for correcting the amount of deviation;
A scan exposure method of a scan exposure apparatus comprising:
Irradiating the substrate to be conveyed with the exposure light through the plurality of masks, and exposing the pattern of each mask on the substrate;
Calculating a relative shift amount between the mask and the substrate in the θ direction based on the reference pattern and the reference mark simultaneously imaged by the pair of imaging means;
Driving one of the mask and the substrate in the θ direction by the θ direction correcting means to correct a shift amount in the θ direction;
The scan exposure method is characterized in that the calculation step and the correction step are performed in real time in the exposure step.
前記計算工程は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量をさらに計算し、
前記補正工程は、前記Y方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方を直交方向に駆動して、前記直交方向におけるズレ量をさらに補正することを特徴とする請求項5に記載のスキャン露光方法。 The scan exposure apparatus includes a Y direction correction unit that corrects a relative shift amount between the mask and the substrate in the orthogonal direction based on a reference pattern and a reference mark imaged by the downstream imaging unit. In addition,
The calculation step further calculates a relative shift amount between the mask and the substrate in the orthogonal direction based on a reference pattern and a reference mark imaged by the downstream imaging unit,
6. The correction process according to claim 5, wherein the correction step further corrects the shift amount in the orthogonal direction by driving one of the mask and the substrate in the orthogonal direction by the Y-direction correction unit. Scan exposure method.
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