JP5470321B2 - 露光装置の露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にマスクのパターンを露光転写する露光装置に関し、特に、例えば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等の基板上にマスクのパターンを近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な近接露光装置の露光方法に関する。

近接露光は、被露光材としての基板を近接露光装置の基板保持部に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスク保持部に保持されたマスクに接近させて両者のすき間を例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、次いで、マスクの基板から離間する側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより該基板上に該マスクに描かれたパターンを露光転写するようにしたものである。

上記従来の露光装置においては、一枚のマスクに対して一箇所の基板保持部で基板を保持して露光を行うことから、露光の効率化を図るためには、複数台の露光装置を設置する必要があるが、複数台の露光装置を設置すると、露光装置は高価なため、装置コストが高騰してしまう。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、露光の高能率化を図ることができると共に、装置コストの低減を図ることができる露光装置の露光方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、被露光材としての基板を保持する基板保持部と、露光すべきパターンを有するマスクをマスク保持部を介して保持するマスクステージと、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写すべく露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた露光装置の露光方法において、前記マスクステージ下の露光位置と、当該マスクステージを挟んで互いに対向し、前記露光位置を通る軸線上の前記基板保持部に対して基板を搬入、搬出する２つの位置との間に移動手段を配置するとともに、該移動手段によって前記軸線上で移動させる前記基板保持部を搭載した２つの移動テーブルを配置し、一方の基板を搬入、搬出する位置に配置された一方の移動テーブルを前記移動手段で前記露光位置に移動させて、前記基板保持部に保持している基板に露光転写している間に、他方の基板を搬入、搬出する位置に配置された他方の移動テーブルの基板保持部に対して前記基板の搬出及び搬入を行い、前記一方の移動テーブルの前記基板保持部に保持している基板への露光転写が完了したときに、当該一方の移動テーブルを前記移動手段で一方の基板を搬入、搬出する位置に移動させるとともに、他方の基板を搬入、搬出する位置の他方の移動テーブルを前記移動手段によって前記露光位置に移動させるようにした
ことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、被露光材としての基板を保持する基板保持部と、露光すべきパターンを有するマスクをマスク保持部を介して保持するマスクステージと、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写すべく露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた露光装置の露光方法において、前記マスクステージ下の露光位置と、当該マスクステージを挟んで互いに対向し、前記露光位置を通る軸線上の前記基板保持部に対して基板を搬入、搬出する２つの位置との間に移動手段を配置するとともに、該移動手段によって前記軸線上で移動させる前記基板保持部を搭載した２つの移動テーブルを配置し、一方の基板を搬入、搬出する位置に配置された一方の移動テーブルを前記移動手段で前記露光位置に移動させて、前記基板保持部に保持している基板に露光転写している間に、他方の基板を搬入、搬出する位置に配置された他方の移動テーブルの基板保持部に対して前記基板の搬出及びプリアライメント装置でプリアライメントした基板の搬入を行い、前記一方の移動テーブルの前記基板保持部に保持している基板への露光転写が完了したときに、当該一方の移動テーブルを前記移動手段で一方の基板を搬入、搬出する位置に移動させるとともに、他方の基板を搬入、搬出する位置の他方の移動テーブルを前記移動手段によって前記露光位置に移動させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の基板保持部の内のいずれかが露光位置に配置されたときに、露光位置に配置されてない基板保持部に対して基板を搬入、搬出することで、従来の一台の露光装置で複数枚の基板に露光を行う場合に比べて、基板の搬入、搬出に要する時間が大幅に削減されて露光の高能率化を図ることができ、しかも、従来の露光装置を複数台設置する場合に比べて、高価な露光光学系やマスクステージ等が一台分で足りるため、装置コストの低減を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図である。 図１のＹ軸方向から見た図である。 本発明の第２の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図である。 リニアモータ部の詳細断面図である。 分割位置での連結構造を示す一部を破断した図である。 本発明の第３の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図、図２は図１のＹ軸方向から見た図、図３は本発明の第２の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図、図４はリニアモータ部の詳細断面図、図５は分割位置での連結構造を示す一部を破断した図、図６は本発明の第３の実施の形態である近接露光装置を説明するための平面図である。

本発明の第１の実施の形態である近接露光装置は、図１及び図２に示すように、被露光材としての基板Ｗを保持する基板保持部１を上面に有する基板ステージ２を搭載したＸ軸移動テーブル３と、露光すべきパターンを有するマスクＭをマスク保持部４を介して保持するマスクステージ５と、マスクＭのパターンを基板Ｗに露光転写すべく露光用の光をマスクＭに向けて照射する照射装置６と備える。

Ｘ軸移動テーブル３は、この実施の形態では、マスクステージ５のＸ軸方向の両側にそれぞれ１台ずつ、合計２台配置されており、それぞれ裏面にリニアガイド装置のスライダ（図示せず）が取り付けられ、該スライダはＸ軸方向に長い長方形状のベース７上にＸ軸方向に沿って平行に設置された２本の案内レール（案内軸）８に転動体（図示せず）を介して跨架されている。これにより、２台のＸ軸移動テーブル３が、２本の案内レール８にＸ軸方向に沿って移動可能に支持されている。

また、Ｘ軸移動テーブル３と基板ステージ２との間には、基板ステージ２の単純な上下動作を行うことにより該基板ステージ２を予め設定した位置までマスクＭと基板Ｗとのすき間の計測を行うことなく昇降させる上下粗動装置（図示せず）と、基板ステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に微調整する上下微動装置（図示せず）が設置されている。

ベース７の一方の長辺側には、マスクステージ５のマスク保持部４に対してマスクＭを搬入、搬出するためのマスクローダ９が設置され、他方の長辺側には、各Ｘ軸移動テーブル３毎にそれぞれ基板ステージ２上の基板保持部１に対して基板Ｗを搬入、搬出するための２台の基板ローダ（基板搬送部）１０が設置されている。また、基板ローダ１０の隣接する位置には、基板Ｗのプリアライメント装置１１が設置されている。
なお、Ｘ軸移動テーブル３を案内レール８に沿って移動させる駆動制御手段としては、例えば、ボールねじ装置、該ボールねじ装置のねじ軸を回転駆動するモータ及び該モータを制御する制御装置の組合せや、リニアモータと該リニアモータを制御する制御装置の組合せ等を用いることができる。

ボールねじ装置を使用する場合、左右のＸ軸移動テーブル３のそれぞれに対応してモータ、ボールねじ装置等、Ｘ軸移動テーブル３の移動に必要な構成を設けることにより、それぞれ独立に駆動可能とする。リニアモータを使用する場合は、ベース７側に配設されるリニアモータのステータは両Ｘ軸移動テーブル３で共用することができ、リニアモータの可動子はそれぞれのＸ軸移動テーブル３の下面に一組ずつ設けることにより、それぞれ独立に駆動可能とするのが好ましい。

ここで、駆動制御手段は、各Ｘ軸移動テーブル３の基板保持部１に保持された基板Ｗを個別に露光位置Ｐに配置すべく、各Ｘ軸移動テーブル３の案内レール８に沿ったＸ軸方向の移動を独立に制御すると共に、露光位置Ｐにある基板保持部１を前記マスクに対してＸ軸方向にステップ移動させるようにＸ軸移動テーブル３の移動を制御する。
そして、２台のＸ軸移動テーブル３の内の一方が露光配置Ｐに配置されたときに、該露光位置Ｐに配置されてない他方のＸ軸移動テーブル３の基板保持部１に対して基板ローダ１０による基板Ｗの搬入又は搬出が行われる。

次に、作動を説明する。なお、ここでは、Ｘ軸方向に２ステップ露光を行う場合を例に採る。また、左側のＸ軸移動テーブル３の基板保持部１には、プリアライメント装置１１でプリアライメントがなされた基板Ｗが基板ローダ１０によって搬入されて該基板保持部１の真空吸着部等に保持されているものとする。
まず、図１及び図２において、左側のＸ軸移動テーブル３を駆動制御手段によってマスクＭ下方の１ショット目の露光位置ＰまでＸ軸方向に沿って移動させて該Ｘ軸移動テーブル３上の基板保持部１に保持された基板ＷをマスクＭに対向配置し、次に、露光制御装置（図示せず）が、図示しないアライメント調整機構、上下粗動装置及び上下微動装置等によりマスクＭと基板Ｗとの位置合わせ（アライメント）及びマスクＭの下面と基板Ｗの上面とのギャップ調整を行い、次に、前記位置合わせができ、且つすき間量が目標値になった状態で照射装置６から１ショット目の露光用の光をマスクＭに向けて照射して該マスクＭのパターンを基板に露光転写する。

露光後、露光制御装置によって上下粗動装置を制御して基板ステージ２を下降させてマスクＭの下面と基板Ｗの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、駆動制御手段によって左側のＸ軸移動テーブル３をマスクＭに対して１ステップ量だけ送り、基板ステージ２上の基板Ｗを２ショット目の露光位置Ｐに配置する。
その後、露光制御装置が、上記１ショット目の場合と同様に、マスクＭと基板Ｗとの位置合わせ（アライメント）及びギャップ調整を行い、次に、前記すき間量が目標値になった状態で照射装置６から２ショット目の露光用の光をマスクＭに向けて照射して該マスクＭのパターンを基板Ｗに露光転写する。
このように、左側の基板保持部１に保持された基板Ｗの露光が行われている間に、右側のプリアライメント装置１１によってプリアライメントされた次に露光を行う基板Ｗが、右側の基板ローダ１０により右側の基板保持部１に搬入、保持される。

露光後、露光制御装置は基板ステージを下降させるように上下粗動装置を制御してマスクＭの下面と基板Ｗの上面とのすき間量を一定量拡大し、この状態で、駆動制御手段によって左側のＸ軸移動テーブル３をＸ軸方向の左側に移動させて元の位置（搬入、搬出位置）に復帰させると共に、右側のＸ軸移動テーブル３をマスクＭ下方の１ショット目の露光位置ＰまでＸ軸方向に沿って移動させて該Ｘ軸移動テーブル３上の基板保持部１に保持された基板ＷをマスクＭに対向配置し、上記同様の工程で右側の基板保持部１に保持された基板Ｗのステップ露光を行う。

また、この右側の基板保持部１に保持された基板Ｗの露光が行われている間に、元の位置に復帰した左側のＸ軸移動テーブル３に保持された基板Ｗは左側の基板保持部１による保持が解除された後、左側の基板ローダ１０によって例えば図示しない収納部へ搬出されると共に、左側のプリアライメント装置１１によってプリアライメントされた新たな基板Ｗが左側の基板ローダ１０によって左側の基板保持部１まで搬入されて該基板保持部１に吸着保持され、次の露光まで（右側のＸ軸移動テーブル３の基板Ｗの露光が終了するまで）待機する。

以下、同様にして、左右の基板保持部１に保持された基板Ｗへの転写露光が交互に繰り返される。
このようにこの実施の形態では、各Ｘ軸移動テーブル３に搭載された二箇所の基板保持部１の内の一方がマスクＭ下方の露光配置Ｐに配置されて露光工程が実行されている間に、該露光位置Ｐに配置されてない基板保持部１に対して基板ローダ１０によって基板Ｗを搬入、搬出するようにしているので、従来の一台の露光装置で複数枚の基板Ｗに露光を行う場合に比べて、基板Ｗの搬入、搬出に要する時間を大幅に削減することができ、露光の高能率化を図ることができると共に、従来の露光装置を複数台設置する場合に比べて、高価な露光光学系やマスクステージ等が一台分で足りるため、装置コストの低減を図ることができる。

次に、図３〜図５を参照して、本発明の第２の実施の形態である近接露光装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態と重複或いは相当する部分については、各図に同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態である近接露光装置は、図３に示すように、二台のＸ軸移動テーブル３の間でベース７を分割したものであり、この実施の形態では、案内レール８を各Ｘ軸移動テーブル３毎に専用に平行配置し、左側のＸ軸移動テーブル３専用の案内レール８をベース７上にＸ軸方向に沿って２本平行に設置すると共に、右側のＸ軸移動テーブル３専用の案内レール８を左側のＸ軸移動テーブル３専用の２本の案内レール８の外側に位置させてベース７上にＸ軸方向に沿って２本平行に設置し、各Ｘ軸移動テーブル３の専用の案内レール８の間でベース７を分割している。

また、この実施の形態では、図５に示すように、ベース７の分割部分はボルト１２によって連結されるが、この場合、両側のベース７の上面の高さが一致するようにスペーサ１３等を介装して平面度を調整している。なお、ベース７の分割部分の連結は必ずしも必要ではなく、連結しないことで、各Ｘ軸移動テーブル３の動作によって各Ｘ軸移動テーブル３間で伝達される振動を抑制させるようにしてもよい。

更に、この実施の形態では、図４に示すように、駆動制御手段として、リニアモータ１４と該リニアモータ１４を制御する制御装置（図示せず）の組合せを採用しており、このリニアモータ１４は、ベース７の略中央部にＸ軸方向に沿って形成された溝１５の両側壁に取り付けられたステータとしての複数の永久磁石１６と、各Ｘ軸移動テーブル３の裏面にＸ軸方向に沿って設けられた凸条１８の両側面に取り付けられた複数の電機子１７とを備えており、電機子１７への電流を適宜制御することで、各Ｘ軸移動テーブル３にＸ軸方向の推力が付与されるようになっている。なお、リニアモータ１４の構成としては、これに限らず、例えば、ベース７側にステータとしての電機子を配し、各Ｘ軸移動テーブル３の側に永久磁石を配するようにしてもよい。

このようにこの実施の形態では、各Ｘ軸移動テーブル３間でベース７を分割しているので、複数台のＸ軸移動テーブル３を設置して大型化した装置を各Ｘ軸移動テーブル３毎に分解して輸送することができる。例えば、図３に示すように組み込んだ場合での全長が輸送用のコンテナに収容不可能である場合も、分割した個々のＸ軸移動テーブル３の長さをコンテナに収容可能な長さに設定することにより、輸送可能とできる。

また、案内レール８を各Ｘ軸移動テーブル３毎に専用に平行配置して、各Ｘ軸移動テーブル３の専用の案内レール８の間でベース７を分割しているので、案内レール８を切断しないで済むことになり、この結果、案内レール８の切断面同士の面倒な位置合わせ作業を不要にすることができる。リニアモータのステータ側は分割されることになるが、段差や水平方向のずれが極めて小さくなるように調整する必要のある案内レール８の場合と比べると、分割部分での段差等の影響は小さくて済む。即ち、リニアモータのステータは分割されても問題ない。その他の構成及び作用効果は上記第１の実施の形態と同様である。

次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態である近接露光装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態と重複或いは相当する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の第３の実施の形態である近接露光装置は、図６に示すように、各Ｘ軸移動テーブル３の上にＹ軸移動テーブル２０を配置し、該Ｙ軸移動テーブル２０上に被露光材としての基板Ｗを保持する基板保持部１を上面に有する基板ステージ２を搭載するようにしたものである。

Ｙ軸移動テーブル２０の裏面にはリニアガイド装置のスライダ（図示せず）が取り付けられ、該スライダはＸ軸移動テーブル３上にＹ軸方向に沿って平行に設置された４本の案内レール（案内軸）８に転動体（図示せず）を介して跨架されている。これにより、Ｙ軸移動テーブル２０が、Ｘ軸移動テーブル３上の４本の案内レール８にＹ軸方向に沿って移動可能に支持されている。

また、Ｙ軸移動テーブル２０と基板ステージ２との間には、基板ステージ２の単純な上下動作を行うことにより該基板ステージ２を予め設定した位置までマスクＭと基板Ｗとのすき間の計測を行うことなく昇降させる上下粗動装置（図示せず）と、基板ステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に微調整する上下微動装置（図示せず）が設置されている。

ここで、この実施の形態では、Ｙ軸移動テーブル２０をステップ送り専用の駆動制御手段（例えば、ボールねじ装置、該ボールねじ装置のねじ軸を回転駆動するモータ及び該モータを制御する制御装置の組合せや、リニアモータと該リニアモータを制御する制御装置の組合せ等）によってＹ軸方向にステップ移動できるようにしており、これにより、基板ステージ２のＸ軸及びＹ軸の２軸のステップ移動を可能にしている。その他の構成及び作用効果は上記第１及び第２の実施の形態と同様である。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施の形態では、Ｘ軸移動テーブル３を複数台配置して各Ｘ軸移動テーブル３に基板保持部１を有する基板ステージ２を搭載した場合を例に採ったが、Ｘ軸方向のステップ送りを伴わない露光を行う場合や、Ｘ軸移動テーブル３上に、別途、それぞれの基板ステージ２のＸ軸方向ステップ送りのための駆動制御手段を個々に設けるようにした場合は、必ずしもこのようにする必要はなく、Ｘ軸方向に長い一台のＸ軸移動テーブル上に基板保持部１を有する２台の基板ステージ２を互いにＸ軸方向に離間配置して搭載するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、各Ｘ軸移動テーブル３毎に基板ローダ１０とプリアライメント装置１１を設置した場合を例に採ったが、これに代えて、基板ローダ１０をＸ軸方向に沿って移動可能にして一台で済ませるようにしてもよく、この場合、プリアライメント装置１１についても一台にしてもよい。
更に、上記各実施の形態では、基板ステージ２をマスクＭに対してステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射する場合を例に採ったが、これに限定されず、ステップ動作を伴わない一括露光方式の場合にも本発明を適用してもよいのは勿論である。
更に、Ｘ軸移動テーブル３等の案内を転がり式の案内装置により行うようにしているが、静圧案内等の他の方式でもよい。

Ｗ…基板
Ｍ…マスク
１…基板保持部
３…Ｘ軸移動テーブル
４…マスク保持部
５…マスクステージ
６…照射装置（照射手段）
７…ベース
８…案内レール（案内軸）
１０…基板ローダ（基板搬送部）

Claims (2)

1. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、露光すべきパターンを有するマスクをマスク保持部を介して保持するマスクステージと、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写すべく露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた露光装置の露光方法において、
   前記マスクステージ下の露光位置と、当該マスクステージを挟んで互いに対向し、前記露光位置を通る軸線上の前記基板保持部に対して基板を搬入、搬出する２つの位置との間に移動手段を配置するとともに、該移動手段によって前記軸線上で移動させる前記基板保持部を搭載した２つの移動テーブルを配置し、
   一方の基板を搬入、搬出する位置に配置された一方の移動テーブルを前記移動手段で前記露光位置に移動させて、前記基板保持部に保持している基板に露光転写している間に、他方の基板を搬入、搬出する位置に配置された他方の移動テーブルの基板保持部に対して前記基板の搬出及び搬入を行い、
   前記一方の移動テーブルの前記基板保持部に保持している基板への露光転写が完了したときに、当該一方の移動テーブルを前記移動手段で一方の基板を搬入、搬出する位置に移動させるとともに、他方の基板を搬入、搬出する位置の他方の移動テーブルを前記移動手段によって前記露光位置に移動させるようにした
   ことを特徴とする露光装置の露光方法。
2. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、露光すべきパターンを有するマスクをマスク保持部を介して保持するマスクステージと、前記マスクのパターンを前記基板に露光転写すべく露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた露光装置の露光方法において、
   前記マスクステージ下の露光位置と、当該マスクステージを挟んで互いに対向し、前記露光位置を通る軸線上の前記基板保持部に対して基板を搬入、搬出する２つの位置との間に移動手段を配置するとともに、該移動手段によって前記軸線上で移動させる前記基板保持部を搭載した２つの移動テーブルを配置し、
   一方の基板を搬入、搬出する位置に配置された一方の移動テーブルを前記移動手段で前記露光位置に移動させて、前記基板保持部に保持している基板に露光転写している間に、他方の基板を搬入、搬出する位置に配置された他方の移動テーブルの基板保持部に対して前記基板の搬出及びプリアライメント装置でプリアライメントした基板の搬入を行い、
   前記一方の移動テーブルの前記基板保持部に保持している基板への露光転写が完了したときに、当該一方の移動テーブルを前記移動手段で一方の基板を搬入、搬出する位置に移動させるとともに、他方の基板を搬入、搬出する位置の他方の移動テーブルを前記移動手段によって前記露光位置に移動させるようにした
   ことを特徴とする露光装置の露光方法。

Images