JP5738016B2 - 搬送システム、およびそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送システム、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

従来、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の製造工程では、露光装置などにより微細パターンを基板に転写するリソグラフィー工程がある。例えば、露光装置は、原版（マスクまたはレチクル）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたガラスプレートやウエハ等）に転写する装置である。このリソグラフィー工程では、クリーンルーム内において単数または複数の露光装置に対して適宜原版を搬送する。この原版の搬送方法としては、例えば、作業者自身による手動搬送や、無人自動搬送システムによる自動搬送などがある。ここで、手動搬送による原版の搬送は、大型化または重量化に伴い困難となってきているため、近年では無人自動搬送システムによる原版の搬送が主流である。

この無人自動搬送システムとして、例えば、特許文献１は、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や、ＲＧＶ（Ｒａｉｌ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を採用した無人搬送装置を開示している。特に、この無人搬送装置は、ワークピースを収容した容器をデバイス製造装置へ受け渡す高さに合わせるための上下駆動機構を搭載している。また、特許文献２は、このような上下駆動機構に産業用のマニピュレータを採用した無人搬送台車を開示している。

特開２００１−３５４３０２号公報 特開平１０−１９４４４５号公報

一般に、露光装置では、原版の搬入口が投影光学系上の比較的高い位置に設置される。したがって、露光装置に対して原版を搬送する場合、特許文献１および２に示すような搬入口に対して垂直方向（高さ方向）にも原版を移動可能とする上下駆動機構を備えたＡＧＶやＲＧＶを採用する必要がある。しかしながら、このようなＡＧＶやＲＧＶは、通常の操舵機構に加えて上下駆動機構を備えるため、構造が複雑化し、高コストとなる。また、通常のＡＧＶやＲＧＶは、作業者が歩行する同一床面を移動（稼働）するため、低速度での運用となる。したがって、原版の交換頻度によっては、ＡＧＶやＲＧＶの台数を増やして運用をする必要もあるためコストがかかる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、作業者が歩行する床と同一床面を移動する場合に比べて、原版を迅速に、かつ安全に搬送するのに有利な搬送システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板を露光し、原版に形成されたパターンを基板に転写する少なくとも１つの露光装置に原版を搬送する搬送車と、該搬送車が走行する走行路とを有する搬送システムであって、走行路は、露光装置の側壁に沿って、露光装置が敷設されている面より高い位置に構成され、走行路と露光装置が敷設されている面との間が露光装置に対する作業者が歩行可能な空間となるように構成され、かつ、露光装置が当該露光装置の側壁に設けられた搬入口において原版を受け取る位置が、搬送車が原版を保持して走行する際の原版の保持位置から上下駆動機構を介さずに原版を受け取ることが可能な位置になるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、作業者が歩行する床と同一床面を移動する場合に比べて、原版を迅速に、かつ安全に搬送するのに有利な搬送システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る搬送システムの構成を示す図である。 露光処理部の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例である搬送システムの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る搬送システムの構成を示す図である。 従来の搬送システムの構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る搬送システム１の構成を示す図である。以下、搬送システム１は、液晶表示デバイスの製造ラインに使用され、リソグラフィー工程での露光装置２に対するマスク（原版）３の搬送を実施するものとして説明する。ただし、この搬送システム１は、液晶表示デバイスを製造する露光装置に限らず、例えば、半導体デバイスを製造する露光装置にも採用可能である。搬送システム１は、デバイス製造工場内のクリーンルームに敷設された少なくとも１つの露光装置２に対してマスク３を搬送する無人搬送車４と、この無人搬送車４の走行路５とを有する。なお、以下の各図において、露光装置２の敷設方向（垂直方向）にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で、無人搬送車４の走行方向（水平方向）の一方にＹ軸を取り、該Ｙ軸に直交する他の方向にＸ軸を取って説明する。

図１（ａ）は、クリーンルームに敷設された露光装置２と、該露光装置２に隣設された走行路５の一部とを示す側面図である。この露光装置２は、マスク３に形成されたパターン（例えば、ＴＦＴ回路）を、感光剤が塗布された基板上へ投影転写するものであり、本実施形態では、例としてミラースキャン型の構成を有するものとする。なお、露光装置２には、図１（ａ）に示すように、基板への感光剤の塗布や露光済み基板の現像などを行う塗布現像装置６が併設されており、この塗布現像装置６と露光装置２との間には、基板の受け渡しを行う装置８を有する搬送ステーション７が設置されている。ただし、本発明に関しては、塗布現像装置６および搬送ステーション７の構成は必須ではないため、説明を省略する。

図１（ｂ）は、一例として２台の露光装置２と該露光装置２に隣設された走行路５とを示す平面図である。露光装置２は、被処理基板に対して露光処理を実施する露光処理部２ａと、それぞれ走行路５に面し、露光処理部２ａ空間内の温調制御を行う温調制御部２ｂと、露光処理部２ａの内部へのマスク３の搬入出を行うマスク搬入出部２ｃとを有する。

図２は、露光処理部２ａの構成を示す概略図である。露光処理部２ａは、光源２０を含む照明光学系２１と、マスク３を載置するマスクステージ（原版ステージ）２２と、投影光学系２３と、基板１４を載置する基板ステージ２４とを備える。照明光学系２１は、内部の光学素子を介して光線Ｌをマスク３上に集光する。光源２０は、露光光である光線Ｌを射出するものであり、超高圧水銀ランプなどで構成される。マスクステージ２２は、マスク３を保持し、ＸＹ方向に移動可能である。投影光学系２３は、内部に反射鏡２５と凹面鏡２６とを含み、反射鏡２５で偏光特性を変化させつつマスク３の照射領域に描画されたパターン像を基板１４上に結像させる。投影光学系２３は、照明光学系２１とマスク３との間に設置され、偏光特性光学素子を備えたアライメントスコープ２７からのアライメントマークを照明する照明光を基板１４上に結像させる。さらに、基板ステージ２４は、基板１４を保持し、ＸＹＺの３次元方向に移動可能である。ここで、マスクステージ２２に保持されているマスク３と基板ステージ２４に保持されている基板１４とは、投影光学系２３を介して共役な位置関係に配置される。また、不図示であるが、露光装置２の動作および処理を管理する制御部は、露光処理の際にはマスク３と基板１４とを同期して移動させつつ、マスク３に形成されたパターンを基板１４に転写させる走査露光シーケンスを実行する。

図１（ｃ）は、露光装置２と、該露光装置２に隣設された走行路５の一部とを示すＹ方向から見た側面図である。マスク搬入出部２ｃは、露光処理部２ａの設置位置を露光装置２の正面部とすると、露光装置２の側面部に設置され、内部には搬入口９から搬入されたマスク３を受け取りマスクステージ２２に対して搬送するマスクローダー（搬送機構）１０を備える。特に、本実施形態では、露光装置２が敷設される床面１１から搬入口９までの高さは、床面１１からマスクステージ２２までの高さと等しい。具体的には、搬入口９までの高さは、マスクローダー１０が無人搬送車４からマスク３を受け取る位置までの高さを示す。一方、マスクステージ２２までの高さは、マスクステージ２２がマスク３を保持した状態にある場合のステージ面までの高さを示す。すなわち、マスクローダー１０は、Ｚ方向に駆動することなく、Ｘ方向（またはＹ方向）の駆動のみでマスク３を搬送可能としている。ただし、マスク搬入出部２ｃは、そのマスク３を使用する露光処理の実施まで、単数または複数のマスク３を一時的に保管する保管部（マスクストッカ）１２を含んでもよい。

無人搬送車（搬送車）４は、不図示であるが、走行路５上の基準線Ｒに沿って無人運転を可能とする操舵機構と、搬送システム１または露光装置２の制御部からの指示や走行路５の位置情報を送受信する通信部と、マスク３を移載するための移載機構とを含む。この無人搬送車４は、走行中にマスク３を保持する保持位置と、露光装置２の搬入口９にてマスク３を受け渡す位置とを常に一定としている。すなわち、この無人搬送車４は、搬入口９の高さまでマスク３を上昇させるような上下駆動機構（昇降機構）を有しない。

走行路５は、２台の露光装置２の正面部の前に位置する主走行部５ａと、この主走行部５ａからそれぞれの露光装置２の搬入口９まで延びる副走行部５ｂとからなる。図１の例では、主走行部５ａは、Ｘ方向に延設され、一方、副走行部５ｂは、Ｙ方向に延設されている。この主走行部５ａは、図１（ｂ）に示すように、使用前または使用後のマスク３を複数枚保管し、このうち所望のマスク３を無人搬送車４へ適宜載せ替える保管装置（メインストッカ）１３に連接される。また、走行路５は、露光装置２が敷設される床面１１ではなく、Ｚ方向に空間を有しつつ、高い位置に設置される。ここで、床面１１から走行路５までの高さは、無人搬送車４のマスク３の受け渡し部（保持位置）と、搬送されたマスク３を受け取るマスク搬入出部２ｃの搬入口９との高さとが一致することを基準として設定される。さらに、副走行路５ｂは、例えばメンテナンス時に作業者Ｗが走行路５上に上がれるように、その端部に階段部５ｃを有する。

次に、搬送システム１によるマスク３の搬送について説明する。まず、本実施形態の搬送システム１との比較のために、従来の搬送システムについて説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図１の各図に示す搬送システム１の構成に対する従来の搬送システム１００の構成を示す図である。この搬送システム１００では、制御部（不図示）は、まず、無人搬送車１０１に対して無線通信にて搬送指示を送信する。次に、無人搬送車１０１は、搬送指示を受けて、露光装置１０２の周囲の床面１０３上の基準線Ｒ´に沿って指定された露光装置１０２のマスク搬入出部１０２ｂの搬入口１０５近傍までマスク１０６を搬送する。次に、無人搬送車１０１は、搬入口１０５にマスク１０６を収容する際の受け渡し可否について露光装置１０２との間で光伝達手段またはワイヤ回線などを介して通信する。ここで、無人搬送車１０１は、受け渡し可と判断した場合、無人搬送車１０１に搭載している受け渡し機構、または露光装置１０２に設置された受け取り機構により、マスク１０６を無人搬送車１０１側から露光装置１０２側へ移動させる。露光装置１０２に搬入されたマスク１０６は、マスク搬入出部１０２ｂの内部に設置された保管部（マスクストッカ）１０７に移載され、露光処理の実施まで一時的に保管される。このように、搬送システム１００では、無人搬送車１０１の走行路（基準線Ｒ´）は、露光装置１０２が敷設されている床面と同一面であるため、無人搬送車１０１の走行空間は、露光装置１０２に対して作業者Ｗが歩行および作業する空間と同一となる。したがって、無人搬送車１０１の移動速度は、安全面の観点から作業者の歩行速度以下と制限されている。また、露光装置１０２に設置されたマスク１０６の搬入口１０５の高さによっては、無人搬送車１０１は、マスク１０６の受け渡し機構として、Ｚ方向に延伸してマスク１０６を搬入口１０５の高さまで上昇させる上下駆動機構１０８を備える必要がある。

また、搬送システム１００では、保管部１０７は、移載されたマスク１０６を専用のカセットに収納するか、または保管部１０７内部の収容部にエアーを供給することで、マスク１０６に異物などが付着することを防いでいる。また、保管部１０７は、マスク１０６をＺ方向に間隔を空けて複数枚収納可能であり、複数並べられたマスク１０６を内部にて適宜搬入出位置に移動可能とする不図示の昇降機構を備える。この場合、露光装置１０２の制御部は、まず、露光処理に使用するマスク１０６を決定した後、保管部１０７の内部にて昇降機構を駆動し、指定されたマスク１０６をマスクローダー１０９との受け渡し位置まで移動させる。次に、制御部は、マスクローダー１０９によりマスク１０６を移動させ、マスクステージ２２上に受け渡す。なお、マスク１０６をマスクステージ２２から回収する際は、制御部は、上記順序と逆の搬送を実施させることになる。

さらに、露光装置１０２は、一旦露光処理を開始すると、基板１４の交換に加えてマスク１０６の交換も適宜実施する。特に、マスク１０６の交換を行う際は、露光装置１０２は、露光処理を一旦中断する必要があるため、マスク１０６の交換時間は、可能な限り短い方が望ましい。例えば、マスク１０６の交換工程としては、次の露光処理に合わせて、次に使用する第２マスクを準備する工程と、第２マスクとマスクステージ２２上に保持されている第１マスクとを交換する工程とがある。しかしながら、無人搬送車１０１は、移動速度が低速であるため、第２マスクの搬送要求を受信してからでは第２マスクの搬送が間に合わない。そこで、従来は、マスク搬入出部１０２ｂ内の保管部１０７に予め多くのマスク１０６を収納していた。

これに対して、本実施形態の無人搬送車４は、図１（ａ）に示すように露光装置２が敷設された床面１１よりもＺ方向に高い位置に設置された走行路５を走行する。この走行路５の高さ位置は、予め無人搬送車４のマスク３の受け渡し部と、このマスク３を受け取るマスク搬入出部２ｃの搬入口９との高さとが一致するように設定されるので、無人搬送車４は、上記上下駆動機構１０８のような機構を搭載する必要がない。したがって、無人搬送車４の構造を簡素化および軽量化することができ、コストも抑えることができる。

また、無人搬送車４は、露光装置２に対して作業する作業者Ｗの歩行路である床面１１とは別に設置された走行路５を走行することから、移動速度を上げることができる。すなわち、無人搬送車４は、上記第２マスクの搬送要求を受信してからでも第２マスクの搬送が間に合うため、マスク搬入出部２ｃ内の保管部１２に予め多くのマスク３を収納する必要がない。したがって、図１（ｃ）に示すように、保管部１２内のマスク３のストック数を減らすことができる。また、従来、マスク１０６の交換頻度に応じ、無人搬送車１０１の台数を増やすことで対応していたが、搬送システム１では、従来よりも無人搬送車４の台数を減らすことができるので、マスク３を一括して集中管理することができる。

ここで、露光装置２を構成する露光処理部２ａでは、図２に示すように、大型の基板１４に対応して特に投影光学系２３が大型となる。すなわち、その投影光学系２３の上に位置するマスクステージ２２の高さは、無人搬送車４が床面１１を走行すると仮定した場合の無人搬送車４のマスク３の受け渡し部の高さよりも格段に高い。したがって、マスク搬入出部２ｃの搬入口９の高さ位置を、マスクステージ２２の高さ位置と同一とすれば、マスク３の受け取りからマスクステージ２２への載置までの搬送機構の構造をさらに簡略化することができ、より迅速にマスク３を移動させることができる。さらに、走行路５は、上述のとおり、無人搬送車４のマスク３の受け渡し部とマスク搬入出部２ｃの搬入口９との高さとが一致するように設置される。例えば、この走行路５の設置高さは、一般的な露光装置２の搬入口９の高さを参照すると、２ｍ程度となる。したがって、本実施形態のように走行路５を設置しても、露光装置２に対する作業者Ｗは、この走行路５の下部の空間を自由に歩行可能であり、作業に支障を来さない。

以上のように、本実施形態によれば、マスク３を迅速に、かつ安全に搬送するのに有利となる。なお、本実施形態の搬送システム１は、例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、露光装置２内にマスク搬入出部２ｃを設置せず、搬入口９から露光処理部２ａのマスクステージ２２上にマスク３を直接搬送するような構成もあり得る。この場合、露光装置２は、露光処理部２ａ内に、マスクローダー１１０と、また場合によっては、このマスクローダー１１０の搬送経路に一旦マスク３を保持する保管庫１１１とを設置すればよい。これにより、露光装置２の全体の大きさが小さくなり、装置構成の単純化およびコストダウンが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る搬送システムについて説明する。図４は、図１（ａ）に示す第１実施形態に係る搬送システム１に対応した、本実施形態の搬送システム４０の構成を示す側面図である。なお、図４において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。この搬送システム４０の特徴は、露光装置２を敷設する面を通常の床面１１ではなく１段下がった床下の床下面４１とし、床面１１からマスク搬入出部２ｃの搬入口９までの高さを下げる点にある。なお、図４では、便宜上、露光装置２および搬送ステーション７を床下面４１まで下げ、塗布現像装置６は、第１実施形態と同様に床面１１に敷設したままとしているが、この配置は、特に限定するものではない。この構成によれば、無人搬送車４は、作業者の歩行路である床面１１上を走行路として移動することになる。しかしながら、デバイス製造工程によっては、搬送システム上で無人搬送車の走行と作業者の歩行とが並行しない場合もある。そこで、無人搬送車４のマスク３の受け渡し部とマスク搬入出部２ｃの搬入口９との高さとが一致するように露光装置２の敷設面を下げれば、この場合も無人搬送車４に従来のような上下駆動機構１０８を設置する必要がない。一般に、露光装置２を敷設する床面１１の床下は、クリーンルーム環境に必要な配線や配管などが引廻された空きスペースがある。本実施形態によれば、この空きスペースのようなクリーンルーム環境における空間を有効活用することができる。

（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 搬送システム
２ 露光装置
３ マスク
４ 無人搬送車
５ 走行路
９ 搬入口

Claims (6)

1. 基板を露光し、原版に形成されたパターンを前記基板に転写する少なくとも１つの露光装置に前記原版を搬送する搬送車と、該搬送車が走行する走行路とを有する搬送システムであって、
   前記走行路は、
   前記露光装置の側壁に沿って、前記露光装置が敷設されている面より高い位置に構成され、
   前記走行路と前記露光装置が敷設されている面との間が前記露光装置に対する作業者が歩行可能な空間となるように構成され、
   かつ、
   前記露光装置が当該露光装置の側壁に設けられた搬入口において前記原版を受け取る位置が、前記搬送車が前記原版を保持して走行する際の前記原版の保持位置から上下駆動機構を介さずに前記原版を受け取ることが可能な位置になるように構成されていることを特徴とする搬送システム。
2. 前記露光装置が敷設されている面は、床面であることを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記露光装置が敷設されている面は、床面よりも低い面であり、
   前記走行路は、前記床面上に設置されることを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
4. 前記搬入口の高さは、前記基板の露光処理の際に前記原版を保持する原版ステージの高さと同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送システム。
5. 前記露光装置は、前記搬入口から前記原版ステージへ前記原版を水平方向の移動で搬送可能する搬送機構と、該搬送機構の搬送経路に合わせた位置に設置される前記原版を保管する保管部と、を有することを特徴とする請求項４に記載の搬送システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の搬送システムにより搬送された原版を使用する露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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