KR100875863B1 - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

안전성을 확보하면서, 단시간 동안 단계 동작을 행하여, 스루풋을 향상시킬 수 있는 노광 장치를 제공한다.

노광 장치 (PE) 의 제어 장치 (80) 는, Z 축 이송대 (2A) 의 수직 방향의 상대 이동과 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 의 수평 방향의 상대 이동을 동기시키도록 Z 축 이송대 (2A) 및 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 제어한다.

워크 스테이지, 마스크 스테이지, 조사 수단, 이송 기구, 제어 장치

Description

노광 장치 및 노광 방법{EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치를 일부 분해한 사시도.

도 2 는 마스크 스테이지 부분의 확대 사시도.

도 3(a) 는 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이고, 도 3(b) 는 도 3(a) 의 마스크 위치 조정 기구의 상면도.

도 4 는 워크측 얼라인먼트 마크의 조사 광학계를 설명하기 위한 설명도.

도 5 는 얼라인먼트 화상의 포커스 조정 기구를 나타내는 구성도.

도 6 은 얼라인먼트 카메라와 그 얼라인먼트 카메라의 핀트 조정 기구의 기본 구조를 나타내는 측면도.

도 7 은 도 1 에 나타내는 분할 축차 근접 노광 장치의 정면도.

도 8 은 도 1 에 나타내는 분할 축차 근접 노광 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도.

도 9 는 15 인치 디스플레이용재 DP 를 12 면 취득한 (面取) 기판 (W) 의 평면도.

도 10 는 도 10 의 기판 (W) 에 대향 배치되는 마스크를 나타내는 도면.

도 11(a) 내지 도 11(d) 는 단계 노광을 설명하기 위한 설명도.

도 12 는 본 발명의 단계 노광시의 단계 동작을 나타내는 플로우 차트.

도 13 은 본 발명의 단계 노광시의 궤적을 나타내는 설명도.

도 14 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 15 는 도 14 의 분할 축차 근접 노광 장치의 주요부 정면도.

도 16 는 기판 스테이지의 측면도.

도 17 은 도 14 에 있어서의 마스크 로더의 측면도.

도 18 은 제 2 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치의 제어 구성을 나타내는 블록도.

도 19 는 제 2 실시형태의 단계 노광시의 단계 동작을 나타내는 플로우 차트.

도 20 은 X 축 및 Y 축 이송 구동 기구의 모터의 회전 속도를 나타내는 그래프.

도 21 은 제 2 실시형태의 단계 노광시의 궤적을 나타내는 설명도.

도 22 는 제 2 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치의 구성을 싱글 스테이지 구성에 적용한 예를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 23 은 도 22 의 분할 축차 근접 노광 장치의 주요부 정면도.

도 24 는 종래의 노광 장치에서의 단계 동작을 설명하는 플로우 차트.

도 25 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치의 마스크 스테이지 부분의 단면도.

도 26 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치의 변형예를 나타내는 척 (chuck) 장치의 확대 단면도.

도 27 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치의 마스크 스테이지 부분의 단면도.

도 28 은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치의 마스크 스테이지 부분 근방의 단면도.

도 29 는 종래의 분할 축차 노광 장치의 기판과 마스크의 상대 이동을 설명하기 위한 단면도.

도 30(a) 는 도 29 의 기판과 마스크 사이의 갭을 나타내는 도면이고, 도 30(b) 는 도 29 의 기판과 마스크가 상대 이동하였을 때의 마스크의 압력 변화를 수치 계산에 의해 얻은 도면.

부호의 설명

1 : 마스크 스테이지 2 : 워크 스테이지

2A : Z 축 이송대 2B : 워크 스테이지 이송기구

3 : 조명 광학계 4 : 장치 베이스

8 : 워크 척 10 : 마스크 스테이지 베이스

10a : 개구 11 : 마스크 스테이지 지주

12 : 마스크 유지틀 12a : 플랜지

13 : 마스크 위치 조정 기구 13x : X 축 방향 구동 장치

13y : Y 축 방향 구동 장치 16 : 척부

17 : 마스킹 어퍼쳐 18 : 마스킹 어퍼쳐 구동 장치

19 : 이동기구 20 : 스페이서

21 : 상하 조동 기구 21a : 모터

21b : 볼 나사 22 : Z 축 조도 스테이지

23 : 상하 미동 기구 24 : 미동 스테이지

23c, 24a : 양 쐐기 31 : 고압 수은 램프

32 : 오목 거울 33 : 옵티컬 인티그레이터

34 : 노광 제어용 셔터 35, 36 : 평면 미러

37 : 구면 미러 41 : 선형 가이드

41a : 슬라이더 42 : X 축 이송대

43 : X 축 이송 구동 기구 51 : 선형 가이드

51a : 슬라이더 52 : Y 축 이송대

53 : Y 축 이송 기구 60 : 레이저 측장 장치

62, 63 : Y 축 간섭계 64 : X 축 간섭계

66 : Y 축용 미러 68 : X 축용 미러

80 : 제어 장치 100, 101 : 얼라인먼트 마크

131 : 전동 액추에이터 131r : 로드

32 : 핀 지지 기구 133, 192 : 선형 가이드

133r, 192r : 안내 레일 133s : 슬라이더

154 : 모터 152t : 테이블

191 : 유지 가대 210 : 마스크 스테이지

211 : 제 1 워크 스테이지 212 : 제 2 워크 스테이지

213 : 조사 광학계 214 : 프리얼라인먼트 유닛

215 : 제 1 워크 로더 216 : 제 2 워크 로더

217 : 마스크 로더 218 : 마스크 얼라이너

221 : 기판대 222 : 지주

223 : 스테이지 베이스 224 : Z 축 조동 기구

225 : 마스크 유지부 225a : 개구

225b : 흡인 구멍

226 : 마스크용 얼라인먼트 카메라 227 : 갭 센서

233 : Y 축 테이블 234 : Y 축 이송 기구

235 : X 축 테이블 236 : X 축 이송 기구

237 : Z-틸트 조정 기구 245 : 선형 가이드

247 : 안내 레일 248 : 슬라이더

249 : 모터 250, 253 : 볼 나사축

251, 254 : 볼 나사 너트 261, 262 : 바 미러

263, 264 : 레이저 간섭계 270B : 기판 카세트

281 : 컬럼 282, 283 : 반송부

284 : 제 1 아암 285 : 제 2 아암

286 : 봉 형상 부재 287 : 마스크 탑재대

291 : 마스크 카세트

431 : 모터

432 : 볼 나사축 433 : 볼 나사 너트

531 : 모터 532 : 볼 나사축

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평9-127702호

본 발명은, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 대형 플랫 패널 디스플레이의 기판 상에 마스크의 마스크 패턴을 분할 축차 노광 방식으로 근접 (프록시미티; proximity) 노광 전사하는데 바람직한 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.

종래, 액정 디스플레이 장치나 플라즈마 디스플레이 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 장치의 컬러 필터를 제조하는 노광 장치가 여러 가지 고안되고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1 에 기재된 노광 장치는, 피노광재로서의 기판보다 작은 마스크를 사용하고, 그 마스크를 마스크 스테이지에서 유지함과 동시에 기판을 워크 스테이지에서 유지하여 양자를 근접시켜 대향 배치한다. 그리고, 이 상태에서 기판과 마스크를 상대 이동 (일반적으로는 기판을 이동) 시켜 단계마다 마스크측으로부터 기판에 패턴 노광용의 광을 조사함으로써, 마스크에 그려진 마스크 패턴을 기판 상의 복수 지점에 노광 전사하여 디스플레이 등을 제조하고 있다.

상기와 같은 노광 장치에서는, 예를 들어, 기판을 마스크에 대하여 단계 이동할 때에는, 통상적으로, 기판을 일단 강하시키거나, 또는 마스크를 일단 상승시킨 후에 단계 이동을 행하고, 그 후, 기판을 상승 또는 마스크를 하강시켜, 노광시의 갭 조정을 행하고 있다. 예를 들어, 도 24 에 나타내는 바와 같이, 소정 위치에서의 노광 전사가 완료되면 (단계 S101), 예를 들어, 이송 기구의 워크 스테이지가 작동하여, 기판이 수직 방향으로 하강 (Z 축 퇴피) 한다 (단계 S102). 다음으로, 기판을 다음의 노광 위치에 위치시키도록 이송 기구를 수평 방향 (XY 방향) 으로 단계 이동시키고 (단계 S103), 그 후 마스크와의 사이의 갭이 소정의 갭 양이 되는 지점까지 워크 스테이지를 수직 방향으로 상승 (Z 축 상승) 시킨다 (단계 S104). 그리고, 갭 조정 및 얼라인먼트 조정을 행하여 (단계 S105), 다음의 노광 전사를 행한다.

그런데, 이러한 노광 전사시의 동작은, 기판이 마스크와 접촉하여 마스크를 파손할 우려가 없고, 안전성이 높은 장치가 되지만, 기판을 수직 방향으로 하강 및 상승시키기 위한 동작에 시간이 걸려, 스루풋에 무시할 수 없는 영향을 주고 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 안전성을 확보하면서, 단시간동안 단계 동작을 행하여, 스루풋을 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 상기 목적은, 이하의 구성에 의해 달성된다.

(1) 피노광재로서의 기판을 유지하는 워크 스테이지와, 기판에 대향 배치되어 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 기판에 대하여 패턴 노광용의 광을 마스크를 통하여 조사하는 조사 수단과, 마스크의 마스크 패턴이 기판 상의 복수의 소정 위치에 대향하도록 워크 스테이지와 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구와, 이송 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치로서,

제어 장치는, 이송 기구가 수평 방향의 상대 이동과 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.

(2) 이송 기구는, 워크 스테이지를 수평 방향으로 이동시키기 위한 모터를 구비하고,

제어 장치는, 수평 방향의 상대 이동 중에, 모터의 상태 신호에 기초하여 마스크와 기판이 서로 근접하는 수직 방향의 상대 이동을 개시하도록 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 노광 장치.

(3) 제어 장치는, 수평 방향의 상대 이동 중에, 모터의 회전 속도가 소정 속도 이하로 감속되었을 때, 마스크와 기판이 서로 근접하는 수직 방향의 상대 이동을 개시하도록 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 (2) 에 기재된 노광 장 치.

(4) 제어 장치는, 노광시에 있어서의 마스크와 기판 사이의 노광 갭보다 큰 제 1 갭까지, 수평 방향의 상대 이동과 마스크와 기판이 서로 근접하는 수직 방향의 상대 이동을 동기시키고, 또한, 제 1 갭으로부터 노광 갭까지, 마스크와 기판이 서로 더욱 근접하는 수직 방향의 상대 이동만을 행하도록, 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 노광 장치.

(5) 제어 장치는, 노광시에 있어서의 마스크와 기판 사이의 노광 갭으로부터 노광 갭보다 큰 제 2 갭까지, 마스크와 기판이 서로 이간되는 수직 방향의 상대 이동만을 행하고, 또한, 제 2 갭을 초과한 후, 수평 방향의 상대 이동과 마스크와 기판이 서로 더욱 이간되는 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 노광 장치.

(6) (1) ∼ (3) 에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서, 이송 기구는 수평 방향의 상대 이동과 수직 방향의 상대 이동을 동기하여 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 노광 장치에 관련된 각 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

(제 1 실시형태)

본 실시형태는, 본 발명의 노광 장치인 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 와, 제어 장치 (80; 도 8 참조) 를 구비한 디스플레이 제조 장치에 대하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 는, 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (1) 와, 유리 기판 (피노광재; W) 을 유지하는 워크 스테이지 (2) 와, 패턴 노광용의 조사 수단으로서의 조명 광학계 (3) 와, 마스크 스테이지 (1) 및 워크 스테이지 (2) 를 지지하는 장치 베이스 (4) 를 구비하고 있다.

또한, 유리 기판 (W; 이하, 간단하게「기판 (W)」라고 함) 은, 마스크 (M) 에 대향 배치되어 그 마스크 (M) 에 그려진 마스크 패턴 (P) 을 노광 전사하기 위해 표면 (마스크 (M) 와의 대향면) 에 감광제가 도포되어 투광성으로 되어 있다.

설명의 편의를 위해, 조명 광학계 (3) 부터 설명하면, 조명 광학계 (3) 는, 자외선 조사용의 광원인, 예를 들어, 고압 수은 램프 (31) 와, 이 고압 수은 램프 (31) 로부터 조사된 광을 집광하는 오목 거울 (32) 과, 이 오목 거울 (32) 의 초점 근방에 자유롭게 전환되도록 배치된 2 종류의 옵티컬 인티그레이터 (33) 와, 평면 미러 (35, 36) 및 구면 미러 (37) 와, 이 평면 미러 (36) 와 옵티컬 인티그레이터 (33; optical integrator) 사이에 배치되어 조사 광로를 개폐 제어하는 노광 제어용 셔터 (34) 를 구비하고 있다.

노광시에 노광 제어용 셔터 (34) 가 개방 제어되면, 고압 수은 램프 (31) 로부터 조사된 광이 도 1 에 나타내는 광로 (L) 를 거쳐, 마스크 스테이지 (1) 에 유지되는 마스크 (M), 나아가서는 워크 스테이지 (2) 에 유지되는 기판 (W) 의 표면에 대하여 수직으로 패턴 노광용의 평행광으로서 조사된다. 이로써, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 이 기판 (W) 상에 노광 전사되도록 되어 있다.

다음으로, 마스크 스테이지 (1) 및 워크 스테이지 (2) 의 순으로 설명한다. 처음에, 마스크 스테이지 (1) 는 마스크 스테이지 베이스 (10) 를 구비하고 있고, 그 마스크 스테이지 베이스 (10) 는 장치 베이스 (4) 로부터 돌출 형성된 마스크 스테이지 지주(支柱) (11) 에 지지되고, 워크 스테이지 (2) 의 상방에 배치되어 있다.

마스크 스테이지 베이스 (10) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대략 직사각형 형상으로 되고 중앙부에 개구 (10a) 를 가지고 있고, 이 개구 (10a) 에는 마스크 유지틀 (12) 이 X, Y 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.

마스크 유지틀 (12) 은, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 그 상단 외주부에 형성된 플랜지 (12a) 를 마스크 스테이지 베이스 (10) 의 개구 (10a) 근방의 상면에 탑재시키고, 마스크 스테이지 베이스 (10) 의 개구 (10a) 의 내주와의 사이에 소정 간극을 개재하여 삽입되어 있다. 이로써, 마스크 유지틀 (12) 은, 이 간극만큼 X, Y 방향으로 이동 가능하게 된다.

이 마스크 유지틀 (12) 의 하면에는, 척부 (16) 가 스페이서 (20) 를 통하여 고정되어 있고, 마스크 유지틀 (12) 과 함께 마스크 스테이지 베이스 (10) 에 대하여 X, Y 방향으로 이동 가능하다. 척부 (16) 에는, 마스크 패턴 (P) 이 그려져 있는 마스크 (M) 의 단부인 주연부를 흡착하기 위한 복수의 흡인 노즐 (16a) 이 형성되어 있다. 이로써, 마스크 (M) 는 흡인 노즐 (16a) 을 통하여 진공식 흡착 장치 (도시 생략) 에 의해 척부 (16) 에 자유롭게 착탈되도록 유지된다.

또, 마스크 스테이지 베이스 (10) 의 상면에는, 도 2 에 있어서, 후술하는 얼라인먼트 카메라 (15) 에 의한 검출 결과, 또는 후술하는 레이저 측장 장치 (60; 側長裝置) 에 의한 측정 결과에 기초하여, 마스크 유지틀 (12) 을 XY 평면 내에서 이동시키고, 이 마스크 유지틀 (12) 에 유지된 마스크 (M) 의 위치 및 자세를 조정하는 마스크 위치 조정 기구 (13) 가 설치되어 있다.

마스크 위치 조정 기구 (13) 는, 마스크 유지틀 (12) 의 Y 축 방향을 따른 한 변에 장착된 X 축 방향 구동 장치 (13x) 와, 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향에 따른 한 변에 장착된 2 대의 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 를 구비하고 있다.

도 3(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, X 축 방향 구동 장치 (13x) 는, X 축 방향으로 신축되는 로드 (131r) 를 갖는 구동용 액추에이터 (예를 들어, 전동 액추에이터; 131) 와, 마스크 유지틀 (12) 의 Y 축 방향에 따른 변부에 장착된 선형 가이드 (직동 베어링 안내; 133) 를 구비하고 있다. 선형 가이드 (133) 의 안내 레일 (133r) 은, Y 축 방향으로 연장되어 마스크 유지틀 (12) 에 고정된다. 또, 안내 레일 (133r) 에 이동 가능하게 장착된 슬라이더 (133s) 는, 마스크 스테이지 베이스 (10) 에 고정 설치된 로드 (131r) 의 선단에, 핀 지지 기구 (132) 를 개재하여 연결되어 있다.

한편, Y 축 방향 구동 장치 (13y) 도, X 축 방향 구동 장치 (13x) 와 동일한 구성으로서, Y 축 방향으로 신축되는 로드 (131r) 를 갖는 구동용 액추에이터 (예를 들어, 전동 액추에이터; 131) 와, 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향을 따른 변부에 장착된 선형 가이드 (직동 베어링 안내; 133) 를 구비하고 있다. 선형 가이드 (133) 의 안내 레일 (133r) 은 X 축 방향으로 연장되어 마스크 유지틀 (12) 에 고정되어 있다. 또, 안내 레일 (133r) 에 이동 가능하게 장착된 슬라이더 (133s) 는, 로드 (131r) 의 선단에 핀 지지 기구 (132) 를 개재하여 연결되어 있다. 그리고, X 축 방향 구동 장치 (13x) 에 의해 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향의 조정을, 2 대의 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 에 의해 마스크 유지틀 (12) 의 Y 축 방향 및 θ 축 방향 (Z 축 주위의 요동) 의 조정을 행한다.

또한, 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향으로 서로 대향하는 2 변의 내측에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 대향면 사이의 갭을 측정하는 수단으로서의 갭 센서 (14) 와, 마스크 (M) 와 위치 맞춤 기준과의 평면 어긋남량을 검출하는 수단으로서의 얼라인먼트 카메라 (15) 가 배치되어 있다. 이 갭 센서 (14) 및 얼라인먼트 카메라 (15) 는, 모두 이동 기구 (19) 를 통하여 X 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

이동 기구 (19) 는, 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향에 서로 대향하는 2 변의 상면측에는 각각 갭 센서 (14) 및 얼라인먼트 카메라 (15) 를 유지하는 유지 가대(架臺) (191) 가 Y 축 방향으로 연장되어 배치되어 있고, 그 유지 가대 (191) 의 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 로부터 이간되는 측의 단부는 선형 가이드 (192) 에 의해 지지되어 있다. 선형 가이드 (192) 는, 마스크 스테이지 베이스 (10) 상에 설치되어 X 축 방향을 따라 연장되는 안내 레일 (192r) 과, 안내 레일 (192r) 상을 이동하는 슬라이더 (도시 생략) 를 구비하고 있고, 그 슬라이더에 유지 가대 (191) 의 상기 단부가 고정되어 있다.

그리고, 슬라이더를 모터 및 볼 나사로 이루어지는 구동용 액추에이터 (193) 에 의해 구동함으로써, 유지 가대 (191) 를 통하여 갭 센서 (14) 및 얼라인먼트 카 메라 (15) 가 X 축 방향으로 이동하도록 되어 있다.

얼라인먼트 카메라 (15) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지 (1) 의 하면에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 표면의 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 를 마스크 이면측으로부터 광학적으로 검출하는 것으로, 핀트 조정 기구 (151) 에 의해 마스크 (M) 에 대하여 접근 이간 이동하여 핀트 조정이 이루어지도록 되어 있다.

핀트 조정 기구 (151) 는, 선형 가이드 (152), 볼 나사 (153), 모터 (154) 를 구비하고 있다. 선형 가이드 (152) 에는, 안내 레일 (152r) 과 슬라이더 (152s) 를 구비하고 있고, 이 중 안내 레일 (152r) 은 마스크 스테이지 (1) 의 이동 기구 (19) 의 유지 가대 (191) 에 상하 방향으로 연장되어 장착되어 있는 한편, 그 선형 가이드 (152) 의 슬라이더 (152s) 에는 얼라인먼트 카메라 (15) 가 테이블 (152t) 을 개재하여 고정되어 있다. 그리고, 볼 나사 (153) 의 나사축에 나사 결합된 너트를 테이블 (152t) 에 연결함과 함께, 그 나사축을 모터 (154) 에 의해 회전 구동하도록 하고 있다.

또, 이 실시형태에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지 (2) 에 설치되어 있는 워크 척 (8) 의 하방에는, 광원 (781) 및 콘덴서 렌즈 (782) 를 가지고 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 를 아래로부터 투영하는 투영 광학계 (78) 가 얼라인먼트 카메라 (15) 의 광축에 맞추어 Z 축 미동 스테이지 (24) 와 일체로 배치되어 있다. 또한, 워크 스테이지 (2), Y 축 이송대 (52) 에는 투영 광학계 (78) 의 광로에 대응하는 관통 구멍이 형성되어 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 의 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 를 갖는 면 (마스크 마크면 (Mm)) 의 위치를 검출하여 얼라인먼트 카메라 (15) 의 핀트 어긋남을 방지하는 얼라인먼트 화상의 베스트 포커스 조정 기구 (150) 를 형성하고 있다. 이 베스트 포커스 조정 기구 (150) 는, 얼라인먼트 카메라 (15) 및 핀트 조정 기구 (151) 에 부가하여, 핀트 어긋남 검출 수단으로서 갭 센서 (14) 를 이용하고 있다. 즉, 이 갭 센서 (14) 에 의해 계측한 마스크 하면 위치의 계측값을 제어 장치 (80) 에 의해 미리 설정한 핀트 위치와 비교하여 차이를 구하고, 그 차이로부터 설정 핀트 위치로부터의 상대 핀트 위치 변화량을 계산하고, 그 계산 변화량에 따라 핀트 조정 기구 (151) 의 모터 (154) 를 제어하여 얼라인먼트 카메라 (15) 를 이동시키고, 이로써 얼라인먼트 카메라 (15) 의 핀트를 조정하도록 하고 있다.

이 베스트 포커스 조정 기구 (150) 를 사용함으로써, 마스크 (M) 의 판 두께 변화나 판 두께의 편차와는 관계없이, 얼라인먼트 화상의 고정밀도의 포커스 조정이 가능해진다. 즉, 복수 종류의 마스크 (M) 를 교환하여 사용하는 경우에, 각각의 마스크의 두께가 상이한 경우에도 항상 적정한 핀트를 얻을 수 있다. 또한, 핀트 조정 기구 (151), 투영 광학계 (78), 베스트 포커스 조정 기구 (150) 등은, 1 층째 분할 패턴의 얼라인먼트의 고정밀화에 대응하는 것일 뿐만 아니라, 2 층째 이후의 얼라인먼트의 고정밀화에도 기여하는 것이고, 또, 마스크 (M) 의 두께를 알고 있으면, 베스트 포커스 조정 기구 (150) 를 생략하여 두께에 따라 핀트 조정 기구를 움직이도록 해도 된다.

또한, 마스크 스테이지 베이스 (10) 의 개구 (10a) 의 Y 축 방향의 양단부에는 마스크 (M) 의 양단부를 필요에 따라 차폐하는 마스킹 어퍼쳐 (차폐판; 17) 가 마스크 (M) 보다 상방에 위치하여 배치되어 있고, 이 마스킹 어퍼쳐 (17) 는 모터, 볼 나사 및 선형 가이드로 이루어지는 마스킹 어퍼쳐 구동 장치 (18) 에 의해 Y 축 방향으로 이동 가능하게 되어 마스크 (M) 의 양단부의 차폐 면적을 조정할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 워크 스테이지 (2) 는, 장치 베이스 (4) 상에 설치되어 있고, 수직 방향으로 이동시켜 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 대향면 사이의 간극을 소정량으로 조정하는 Z 축 이송대 (2A) 와, 이 Z 축 이송대 (2A) 상에 배치되어 워크 스테이지 (2) 를 XY 축 방향으로 수평 이동시키는 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 구비하고 있다. 즉, Z 축 이송대 (2A) 와 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 는, 워크 스테이지 (2) 와 마스크 스테이지 (1) 의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구를 구성한다.

Z 축 이송대 (2A) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 장치 베이스 (4) 상에 세워 설치된 상하 조동 기구 (21) 에 의해 Z 축 방향으로 이동 가능하게 지지된 Z 축 조동 스테이지 (22) 와, 이 Z 축 조동 스테이지 (22) 상에 상하 미동 기구 (23; 도 1 참조) 를 통하여 지지된 Z 축 미동 스테이지 (24) 를 구비하고 있다. 상하 조동 기구 (21) 에는, 모터 (21a) 및 볼 나사 (21b) 등으로 이루어지는 전동 액추에이터가 사용되어 있고, 제어 장치 (80) 에 의해 구동 제어되어 상하 동작을 행함으로써, Z 축 조동 스테이지 (22) 를 미리 설정한 위치까지, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 간극의 계측을 행하지 않고 승강시킨다.

한편, 도 1 에 나타내는 상하 미동 기구 (23) 는, 모터와 볼 나사와 쐐기를 조합하여 이루어지는 가동 쐐기 기구를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 예를 들어, Z 축 조동 스테이지 (22) 의 상면에 설치한 모터 (23a) 에 의해 볼 나사의 나사축 (23b) 을 회전 구동시킴과 함께 볼 나사 너트 (23c) 를 쐐기 형상으로 형성하고 (이하,「쐐기 형상 너트 (23c)」라고 지칭), 그 쐐기 형상 너트 (23c) 의 경사면을 Z 축 미동 스테이지 (24) 의 하면에 돌출 형성한 쐐기 (24a) 의 경사면과 걸어 맞추고, 이로써, 가동 쐐기 기구를 구성하고 있다.

그리고, 볼 나사의 나사축 (23b) 을 회전 구동시키면, 쐐기 형상 너트 (23c) 가 Y 축 방향으로 수평 미동하고, 이 수평 미동 운동이 양 쐐기 (23c, 24a) 의 경사면 작용에 의해 고정밀도의 상하 미동 운동으로 변환된다.

이 가동 쐐기 기구로 이루어지는 상하 미동 기구 (23) 는, Z 축 미동 스테이지 (24) 의 Y 축 방향의 일단측 (도 1 의 앞측) 에 2 대, 타단측에 1 대 (도시 생략), 합계 3 대가 설치되어 있고, 각각이 독립적으로 구동 제어되도록 되어 있다. 이로써, 상하 미동 기구 (23) 는, 틸트 기능도 겸비하고 있게 되고, 3 대의 갭 센서 (14) 에 의한 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 간극의 측정 결과에 기초하여, 마스크 (M) 와 기판 (W) 이 평행하고 소정 간극을 통하여 대향되도록, Z 축 미동 스테이지 (24) 의 높이를 미조정하도록 되어 있다. 또한, 상하 조동 기구 (21) 및 이 상하 미동 기구 (23) 는, Y 축 이송대 (52) 의 부분에 설치하도록 해도 된다.

워크 스테이지 이송 기구 (2B) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, Z 축 미동 스테이지 (24) 의 상면에, Y 축 방향으로 서로 이간 배치되어 각각 X 축 방향을 따라 연장 설치된 2 세트의 롤링 안내의 1 종인 선형 가이드 (41) 와, 이 선형 가이드 (41) 의 슬라이더 (41a) 에 장착된 X 축 이송대 (42) 와, X 축 이송대 (42) 를 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 이송 구동 기구 (43) 를 구비하고 있고, X 축 이송 구동 기구 (43) 의 모터 (431) 에 의해 회전 구동되는 볼 나사축 (432) 에 나사 결합된 볼 나사 너트 (433) 에 X 축 이송대 (42) 가 연결되어 있다.

또, 이 X 축 이송대 (42) 의 상면에는, X 축 방향으로 서로 이간 배치되어 각각 Y 축 방향을 따라 연장 설치된 2 세트의 롤링 안내의 1 종인 선형 가이드 (51) 와, 그 선형 가이드 (51) 의 슬라이더 (51a) 에 장착된 Y 축 이송대 (52) 와, Y 축 이송대 (52) 를 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 이송 구동 기구 (53) 를 구비하고 있고, Y 축 이송 구동 기구 (53) 의 모터 (531) 에 의해 회전 구동하는 볼 나사축 (532) 에 나사 결합된 볼 나사 너트 (도시 생략) 에, Y 축 이송대 (52) 가 연결되어 있다. 이 Y 축 이송대 (52) 의 상면에는, 워크 스테이지 (2) 가 장착되어 있다.

여기서, 본 실시형태의 Z 축 이송대 (2A) 와 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 는, 각 층의 패턴을 기판 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 워크 스테이지 (2) 의 퇴피 동작이나 상승 동작이 단계 이동과 동기하여 제어 가능하도록 구성되어 있다.

또, 워크 스테이지 (2) 의 X 축, Y 축 위치를 검출하는 이동 거리 측정부로서의 레이저 측장 장치 (60) 는, 장치 베이스 (4) 에 설치되어 있다. 상기와 같이 구성된 워크 스테이지 (2) 에서는, 볼 나사나 선형 가이드 자체의 형상 등의 오차나, 이들의 장착 오차 등에 기인하고, 워크 스테이지 (2) 의 이동시에, 위치 결정 오차, 요잉 (yawing) , 직진도(眞直度) 등의 발생은 불가피하다. 그래서, 이들의 오차의 측정을 목적으로 하는 것이 이 레이저 측장 장치 (60) 이다. 이 레이저 측장 장치 (60) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지 (2) 의 Y 축 방향 단부에 대향하여 설치하고, 레이저를 구비한 한 쌍의 Y 축 간섭계 (62, 63) 와, 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향 단부에 설치하고, 레이저를 구비한 하나의 X 축 간섭계 (64) 와, 워크 스테이지 (2) 의 Y 축 간섭계 (62, 63) 와 대향하는 위치에 배치된 Y 축용 미러 (66) 와, 워크 스테이지 (2) 의 X 축 간섭계 (64) 와 대향하는 위치에 배치된 X 축용 미러 (68) 로 구성되어 있다.

이와 같이, Y 축 방향에 대하여 Y 축 간섭계 (62, 63) 를 2 대 설치하고 있음으로써, 워크 스테이지 (2) 의 Y 축 방향 위치의 정보뿐만 아니라, Y 축 간섭계 (62 와 63) 의 위치 데이터의 차이에 의해 요잉 오차를 알 수도 있다. Y 축 방향 위치에 대해서는, 양자의 평균값에, 워크 스테이지 (2) 의 X 축 방향 위치, 요잉 오차를 가미하여 적절하게 보정을 부가함으로써 산출할 수 있다.

그리고, 분할 패턴의 노광에 이어 다음의 분할 패턴을 연결 노광할 때에, 기판 (W) 을 다음의 영역으로 보내는 단계에서, 각 간섭계 (62 ∼ 64) 로부터 출력하는 검출 신호를, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (80) 에 입력하도록 하고 있다. 여기서, 검출신호란, XY 방향위치, 즉, Y 축 이송대 (52) 의 위치를 검출한 신호이다. 이 제어 장치 (80) 는, 이 검출 신호에 기초하여 분할 노광을 위한 XY 방향의 이동량을 조정하기 위하여 X 축 이송 구동 기구 (43) 및 Y 축 이송 구동 기구 (53) 를 제어함과 함께, X 축 간섭계 (64) 에 의한 검출 결과 및 Y 축 간섭계 (62, 63) 에 의한 검출 결과에 기초하여, 연결 노광을 위한 위치 결정 보정량을 산출하여, 그 산출 결과를 마스크 위치 조정 기구 (13; 및 필요에 따라 상하 미동 기구 (23)) 에 출력한다. 이로써, 이 보정량에 따라 마스크 위치 조정 기구 (13) 등이 구동되고, X 축 이송 구동 기구 (43) 또는 Y 축 이송 구동 기구 (53) 에 의한 위치 결정 오차, 직진도 오차 및 요잉 등의 영향이 해소된다.

또, 워크 스테이지 (2) 의 이송에 있어서 오차가 전혀 없을 때에도, 최초 상태에서 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 의 방향이 워크 스테이지 (2) 의 이송 방향과 어긋나 있으면, 분할 축차 노광에 의해 기판 (W) 상에 형성되는 각 패턴이 기울어진 상태에서 형성되어 버리거나, 연결 노광에 의해 기판 (W) 상에 분할 형성된 패턴끼리의 이음매가 어긋나 정합되지 않는다.

또, 상기 서술한 바와 같이 마스크 (M) 는 진공식 흡인 장치를 통하여 척부 (16) 에 흡착 유지시키는 것이지만, 이 흡착 유지시킬 때에 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 의 방향과 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 에 의한 워크 스테이지 (2) 의 이동 방향을 양호한 정밀도로 맞추는 것은 곤란하다.

예를 들어, 도 11(a) 와 같이, 최초의 위치에 있어서 기울어진 상태에서 노광되면, 이송 오차가 전혀 없는 경우에도, 다음 위치에서의 노광 패턴은 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 동일하게 기울어진 상태에서 형성된다.

그래서, 이 실시형태에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 워크 스테이지 (2; 실제로는 워크 스테이지 (2) 상에 설치되어 있는 워크 척 (8)) 의 상면의 적어도 2 지점에, 예를 들어, 십자 형상 (레티클) 을 갖는 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 를 X 축 방향으로 서로 이간하여 형성한다. 한편, 마스크 (M) 쪽에는, 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 에 대응시킨 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 를 형성한다. 기준측인 2 지점의 얼라인먼트 마크 (100) 의 중심끼리를 연결하는 선은, 최초 상태 (기준 위치) 에 있어서 X 축 방향과 일치하고, Y 축 방향과 직교하도록 미리 조정되어 있다.

그리고, 최초 상태 (기준 위치) 에 있어서, 얼라인먼트 카메라 (15) 에 의해, 얼라인먼트 마크 (100 와 101) 와의 위치 어긋남량을 검출하고, X 축 방향 구동 장치 (13x) 및 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 에 의해 마스크 유지틀 (12) 의 위치를 조정함으로써, 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 와 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 의 중심끼리가 실질적으로 XY 평면 내에서 일치하여 정합하도록 하고 있다.

또, 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 와 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 의 정합에 대해서는, 얼라인먼트 마크 검출 수단인 얼라인먼트 카메라 (15) 에 의해 고정밀도로, 또한 용이하게 실시할 수 있도록 구성하고 있다.

또한, 본 실시형태의 제어 장치 (80) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 노광 제어 셔터 (34) 의 개방 제어, 워크 스테이지 (2; Z 축 이송대 (2A) 및 워크 스테이지 이송 기구 (2B)) 의 구동 제어, 레이저 간섭계 (62 ∼ 64) 의 검출값에 기초하는 보정량의 연산, 마스크 위치 조정 기구 (13) 의 구동 제어 외에 얼라인먼트 조정시의 보정량의 연산, 워크 자동 공급 장치 (도시 생략) 의 구동 제어 등, 분할 축차 근접 노광 장치에 장착된 대부분의 액추에이터의 구동 및 소정의 연산 처리를, 마이크로 컴퓨터나 시퀀서 등을 사용한 순서 제어를 기본으로 하여 실행한다.

특히, 제어 장치 (80) 는, 본 발명의 특징인 각 층의 패턴을 기판 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 다음의 노광할 소정 위치에 이동하는 단계 동작을 워크 스테이지 (2) 의 Z 축 방향의 퇴피 동작이나 다음의 노광 갭에 대한 상승 동작과 동시에 실시하도록, Z 축 이송대 (2A) 와 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 동기하여 제어 가능하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 제어 장치 (80) 는, 내부에 마이크로 컴퓨터나 시퀀서 등을 구비하고 있고, RAM 또는 ROM 등의 메모리에 기억된 제어 방법에 의해, Z 축 이송대 (2A) 와 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 동기시켜 구동한다.

다음으로, 본 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 를 사용한 노광 처리에 대하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에서는, 기판 (W) 으로서 도 9 에 나타내는 한 변 1m 를 초과하는 대형 기판 (W) 에서 디스플레이용재 DP 를 12 면취득 (X 방향 4 × Y 방향 3) 하는 것을 사용한다.

또, 본 실시형태의 분할 축차 노광 처리에서는, 예를 들어, 대형 액정 디스플레이용의 RGB 컬러 필터를 제조하는 공정에는, 재료가 되는 기판 (W) 상에 소정의 패턴을 노광하는 공정이 포함된다. 패턴의 형성은, 먼저 각 화소간을 구획하는 블랙 매트릭스를 형성하고, 그 후, R (적색), G (녹색), B (청색) 의 3 원색의 개개의 패턴을 각 색마다 블랙 매트릭스의 패턴 형성과 동일한 공정을 반복하면서 형성해간다. 이 때문에, 1 층째, 즉, 블랙 매트릭스의 패턴의 노광 처리에 관하여 특히 상세하게 설명하는 것으로 한다.

또한, 블랙 매트릭스의 패턴의 단계 노광시에는, 도 10 의 마스크 (M) 를 사용하고, 상기 디스플레이용재 DP 를 12 면취득하는 유리 기판 (W) 에서 X 방향 단계 횟수 Nx = 2, Y 방향 단계 횟수 Ny = 3 으로 하고, 대형 액정 디스플레이용의 컬러 필터의 유리 기판 (W) 상에 1 층째의 블랙 매트릭스의 패턴을 분할 축차 근접 노광에 의해 형성한다. 또, 이 예에서는, 초기 위치 결정 위치(원점 위치) 에 있어서 최초의 노광을 행하고, 이후 단계 이송, 노광을 반복하는 것으로 한다.

(1) 세팅

본 실시형태에서는, 먼저, 마스크 (M) 를 마스크 스테이지 (2) 의 척부 (16) 에 유지한다. 이 마스크 (M) 는, 마스크 패턴 (P) 이 그려진 면이 하면이 된다. 또한, 워크 스테이지 (2) 는, X 축 방향 및 Y 축 방향의 전진한계 근방에 위치하고, 또한 Z 축 방향의 최하한까지 하강하고 있다.

이 상태에서, 제어 장치 (80) 에 전원을 공급하면, 레이저 측장 장치 (60) 로부터 워크 스테이지 (2) 의 현재 위치를 판독 입력하고, 판독 입력한 현재 위치에 기초하여 워크 스테이지 (2) 를 미리 설정한 제어 원점 위치가 되도록 X 축 이송 구동 기구 (43) 및 Y 축 이송 구동 기구 (53) 를 구동 제어하여 워크 스테이지 (2) 의 초기 위치 결정을 행한다.

(2) 얼라인먼트 조정

그 후, 갭 조정 수단을 구성하는 Z 축 이송대 (2A) 의 상하 조동 기구 (21) 및 상하 미동 기구 (23) 를 구동하여 워크 스테이지 (2) 와 마스크 (M) 를 소정의 갭을 통하여 대향시키고, 마스크 위치 조정 기구 (13) 에 의해 마스크 (M) 의 방향을 Y 축 방향에 대하여 기울기가 없도록 조정한다.

즉, 얼라인먼트 카메라 (15) 에 의해 워크측 얼라인먼트 마크 (100) 와 마스크측 얼라인먼트 마크 (101) 사이에 어긋남이 검출되면 (예를 들어, 도 11(a)), 그 검출 신호를 마스크 위치 조정 기구 (13) 의 제어 장치 (80) 에 출력한다. 그리고, 이 제어 장치 (80) 에 의해 X 방향 구동 장치 (13x) 및 두 개의 Y 방향 구동 장치 (13y) 의 구동을 제어함으로써, 마스크 유지틀 (12) 의 자세를 수정하여 양 마크 (100, 101) 를 도 11(b) 에 나타내는 바와 같이 정합시킨다. 이로써, 마스크 (M) 와 Y 축 방향과의 기울기 (θ; 동일한 도면은, 기판 (W) 의 장변 방향과 Y 축 방향과 마스크 (M) 의 단변 방향과 마스크 패턴 (P) 의 단변 방향이, 각각 평행한 경우를 나타내고 있다) 가 해소된다.

(3) 기판 (W) 의 투입 및 1 단계의 노광

얼라인먼트 종료 후, 갭 조정 수단의 Z 축 이송대 (2A) 에 의해, 일단 워크 스테이지 (2) 를 반송 기구로부터 기판 (W) 의 수취가 가능한 위치까지 하강시킨다. 이 상태에서, 도시하지 않은 프리얼라인먼트 유닛으로부터 반송 기구에 의해 프리얼라인먼트된 기판 (W) 을 워크 스테이지 상에 탑재하고, 워크 척으로 기판 (W) 을 진공 흡착한다. 그 후, 재차 갭 조정 수단에 의해, 마스크 (M) 의 하면과 기판 (W) 상면과의 간극을, 노광할 때에 필요한 소정의 값이 되도록 조정한다.

또한, 갭 조정 수단의 Z 축 이송대 (2A) 에 의해 워크 스테이지 (2) 를 상하 이동시킬 때에, 약간이지만 워크 스테이지 (2) 가 XY 평면 내에서 다소 움직여 버 리는 경우도 있다. 이러한 경우 때문에, 상기 (2) 의 얼라인먼트 종료 후에서의 각 레이저 간섭계 (62, 63, 64) 에 의한 위치 데이터를, 상기 제어 장치 (80) 의 메모리에 의해 기억해 두고, 갭 조정 후의 위치 데이터가 기억되어 있는 데이터와 다른 경우에는, 마스크 위치 조정 기구 (13) 에 의해 변화분만큼 보정함으로써, 마스크 (M) 의 방향과 Y 축 방향의 기울기가 없는 상태로 되돌릴 수 있다.

다음으로, 조명 광학계 (3) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 1 단계의 노광을 행하고, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 을 기판 (W) 의 소정 위치에 전사하여, 기판 (W) 상에 제 1 분할 패턴 (P1) 을 얻는다.

(4) 2 단계째의 노광 위치로의 워크 스테이지 (2) 의 이동

이어서, 제 2 분할 패턴 (P2) 의 연결 노광을 행하기 위하여, 제어 장치 (80) 는 Z 축 이송대 (2A) 및 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 작동 제어한다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 1 단계째의 노광 전사 처리가 완료되면 (단계 S11), 제어 장치 (80) 는 상하 조동 기구 (23) 의 모터 (21a) 와 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 의 Y 축 이송 구동 기구 (53) 의 모터 (531) 를 동기하여 구동시키고, 노광 장치 (PE) 는 1 단계의 노광된 소정 위치 X1 로부터 워크 스테이지 (2) 의 Z 축 방향의 퇴피 동작과 워크 스테이지 (2) 의 단계 동작을 거의 동시에 개시한다 (단계 S12). 그 후, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 접촉이 확실하게 회피되는 소정 간극 떨어진 시점에서, 단계 동작만의 수평 방향 이동이 행해지고(단계 S13), 또한, 워크 스테이지 (2) 가 2 단계째의 노광할 소정 위치 X2 에 가까워진 시점에서, 워크 스테이지 (2) 의 상승 동작과 워크 스테이지 (2) 의 단계 동작이 동시에 개시되고, 또한 이들의 동작은 소정 위치 X2 에서 거의 동시에 종료된다 (단계 S14). 또한, 워크 스테이지 (2) 의 상승 동작은, 후술하는 제 2 실시형태와 마찬가지로, 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 의 모터 (531) 의 회전 속도를 검출함으로써 개시되어도 된다.

이와 같이하여, 워크 스테이지 (2) 는, 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 도 13 에 나타내는 바와 같은 궤적 (T) 을 지나 1 단계째의 노광 위치 X1 로부터 2 단계째의 노광 위치 X2 로 이동한다. 그 후, (5) 에 나타내는 얼라인먼트 조정이 행해진다 (단계 S15).

또한, 본 실시형태에서는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 단계 동작 중인 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 접촉을 보다 확실하게 회피하기 위하여, Z 축 방향의 퇴피 동작을 단계 동작보다 약간 빨리 작동시키는 것이 바람직하고, 또, 단계 동작을 상승 동작보다 약간 빨리 종료시키는 것이 바람직하다.

또, 본 실시형태에서는, Z 축 방향의 퇴피 동작과 단계 동작의 동기 제어와, 상승 동작과 단계 동작의 동기 제어 사이에, 단계 동작만을 행하는 공정을 포함하고 있지만, Z 축 방향의 퇴피 동작과 단계 동작의 동기 제어의 종료와, 상승 동작과 단계 동작의 동기 제어의 개시를 거의 동일 시점으로 하고, 궤적 (T) 을 더욱 짧게하여 동작 시간의 단축을 도모해도 된다.

또한, Z 축 방향의 퇴피 동작과 단계 동작의 동기 제어는, 개시 시점에서 종료 시점을 향하여 서서히 증속시키고, 상승 동작과 단계 동작의 동기 제어도 개시 시점에서 종료 시점을 향하여 서서히 감속시키도록 해도 되고, 이로써, 단계 동작 에 있어서의 동작 시간을 단축시킬 수 있다. 또, 이들의 동기 제어는 도 13 에 나타내는 바와 같은 직선적인 궤적을 그리는 것이어도 되고, 곡선적인 궤적을 그리는 것이어도 된다.

(5) 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정

상기와 같이 워크 스테이지 (2) 를 마스크 (M) 에 대하여 도 11(b) 의 화살표 Y 방향으로 1 단계 양만큼 이송할 때에는, 상기 서술한 요인에 의한 이송 오차가 발생하기 때문에, 그대로 2 단계째의 노광을 하면, 제 2 의 분할 패턴 (P2) 이 약간이지만 위치 어긋남을 일으킬 우려가 있다. 예를 들어, 워크 스테이지 (2) 의 단계 이송 중에 워크 스테이지 (2) 의 요잉과 X 축 방향 직진도의 에러에 의해, 도 11(c) 와 같이 직진도 (△x), 경사 각도 (θ') 만큼 정규 위치로부터 어긋나 버린다.

그래서, 유리 기판 (W) 상에 제 2 분할 패턴 (P2) 을 노광 전사하기 전에, 간섭계 (62, 63 및 64) 에 의해 얻어지고 있는 단계 이송 완료 후의 워크 스테이지 (2) 의 위치의 검출 결과를, 연결 노광 위치를 보정하는 보정 제어 수단에 출력한다. 그리고, 그 보정 제어 수단에서는, 그 검출 결과에 기초하여 연결 노광을 위한 위치 결정 보정량을 산출하고, 그 산출 결과에 기초하여 마스크 위치 조정 기구 (13; 및 이송시의 피칭 보정 등, 필요에 따라 갭 조정을 행하기 위하여 상하 미동 기구 (23)) 의 X 축 방향 구동 장치 (13x) 및 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 를 제어하여 마스크 유지틀 (12) 의 위치를 조정하고, 마스크 (M) 의 위치 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 조정을 행한다. 요잉, 즉 경사 각도 (θ') 는, 2 대의 Y 축 간섭계 (62, 63) 에 의한 검출 결과의 차이에 기초하여, 제어 장치 (80) 에 포함되는 연산 장치에 의해 산출된다. 또, △x 는 X 축 간섭계 (64) 에 의한 검출 결과에 기초하여 얻어진다. Y 축 방향 위치에 대해서도, 요잉 및 X 축 방향 현재 위치를 가미하여 필요에 따라 보정할 양이 구해진다.

(6) 2 단계째의 노광

그 후, 조명 광학계 (3) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 2 단계째의 노광을 행하고, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 을 기판 (W) 의 소정 위치에 전사하여, 기판 (W) 상에 위치 어긋남이 수정된 제 2 분할 패턴 (P2) 을 얻는다 (도 11(d) 참조).

(7) 3 단계째 이후의 노광

이하, 상기 (4) ∼ (6) 과 동일하게 하여, 각 단계째에서의 노광 위치에 워크 스테이지 (2) 를 이동시키고, 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정 및 각 단계의 노광을 행하여, 기판 (W) 상에 위치 어긋남이 수정된 각 분할 패턴 (P3 ∼ P6) 이 얻어진다. 6 단계째의 노광이 완료되면, 워크 스테이지 (2) 가 제어 원점 위치에 복귀되고, 워크 척 (8) 에 의해 진공 흡착 상태가 해제되고 난 후, 도시하지 않은 반송 장치에 의해 유리 기판 (W) 이 외부로 반출되고, 새로운 유리 기판 (W) 의 노광을 위해 상기 (2) ∼ (7) 의 처리가 행해진다.

또한, 4 단계째의 노광 위치로의 워크 스테이지 (2) 의 이동의 경우에는, 워크 스테이지 (2) 는 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 X 방향으로 이동하기 때문에, 제어 장치 (80) 는 상하 조동 기구 (23) 의 모터 (21a) 와 워크 스테이지 이송 기 구 (2B) 의 X 축 이송 구동 기구 (43) 의 모터 (431) 를 동기하여 구동시키고, 워크 스테이지 (2) 의 단계 동작을 워크 스테이지 (2) 의 Z 축 방향의 퇴피 동작 및 워크 스테이지 (2) 의 상승 동작과 동시에 행한다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 에 의하면, 제어 장치 (80) 는, Z 축 이송대 (2A) 의 수직 방향의 상대 이동과 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 의 수평 방향의 상대 이동을 동기시키도록 Z 축 이송대 (2A) 및 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 제어하기 때문에, 안전성을 확보하면서, 단시간동안 단계 동작을 행하여, 노광 동작의 택트 타임 (tact time) 을 단축시킬 수 있으며, 이로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 이송 기구에 의한 상대 이동을 행하기 때문에, 기판을 탑재하는 워크 스테이지 (2) 측을 이동시켰지만, 이것과는 반대로 마스크측을 이동시키도록 구성하고, 마스크의 수직 방향의 동작과 수평 방향의 단계 동작을 거의 동기시켜 행하도록 제어해도 된다. 또한, 워크 스테이지측에 수평 방향과 수직 방향의 일방의 방향으로의 이송 기구를 설치하고, 마스크측에 타방의 방향으로의 이송 기구를 설치하여, 이들의 이송 기구를 동시에 제어하도록 해도 된다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 도 14 ∼ 도 21 을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치 (PE') 에 대하여 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일 부호를 붙인 부분에 대해서는, 동일 구성이기 때문에 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 14 는 본 발명의 제 2 실시형태의 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 15 는 노광 장치의 주요부 정면도이며, 도 16 은 워크 스테이지의 측면도이다. 도 14 ∼ 도 16 에 나타나는 바와 같이, 노광 장치 (PE') 는 마스크 스테이지 (210), 제 1 워크 스테이지 (211), 제 2 워크 스테이지 (212), 조사 광학계 (213), 프리얼라인먼트 유닛 (214), 제 1 워크 로더 (215), 제 2 워크 로더 (216), 마스크 로더 (217) 및 마스크 얼라이너 (218) 를 구비하고, 각각 기판대 (221) 상에 탑재되어 있다.

마스크 스테이지 (210) 는, 기판대 (221) 상에 배치된 직사각형의 스테이지 베이스 (223) 에 설치된 복수의 지주 (222) 에 지지되어 있고, 스테이지 베이스 (223) 와 지주 (222) 사이에 설치된 Z 축 조동 기구 (224) 에 의해 승강 가능하게 배치되어 있다. 복수의 지주 (222) 는, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 가 Y 방향 (도 14 중 좌우 방향) 으로 이동하여 마스크 스테이지 (210) 의 하방에 진출 가능하도록 스테이지 베이스 (223) 의 상방에 스페이스를 형성하고 있다.

마스크 스테이지 (210) 는, 중앙에 직사각형의 개구 (225a) 를 가지고, 제 1 실시형태와 동일한 마스크 위치 조정 기구 (13) 에 의해 마스크 스테이지 (210) 에 대하여 X, Y, θ 방향으로 위치 조정 가능하게 지지된 마스크 유지부 (225) 를 구비한다. 마스크 유지부 (225) 에는, 하면에 복수의 흡인 구멍 (225b) 이 형성되어 있고, 노광할 패턴을 갖는 마스크 (M) 는 개구 (225a) 에 임하도록 하여, 진공 흡착에 의해 흡인 구멍 (225b) 을 통하여 마스크 유지부 (225) 에 유지된다. 또, 마스크 스테이지 (210) 에는, 마스크 유지부 (225) 에 대한 마스크 (M) 의 위치를 검출하는 마스크용 얼라인먼트 카메라 (226; 도 18 참조) 와, 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭을 검출하는 갭 센서 (227; 도 18 참조) 가 설치되어 있다.

도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 는, 피노광재로서의 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지부 (231a, 231b) 를 상부에 각각 갖는다. 또, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 의 하방에는, Y 축 테이블 (233), Y 축 이송 기구 (234), X 축 테이블 (235), X 축 이송 기구 (236) 및 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 구비하는 워크 스테이지 이송 기구 (232, 232) 가 각각 설치된다. 각 워크 스테이지 이송 기구 (232, 232) 는, 스테이지 베이스 (223) 에 대하여 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 를 X 방향 및 Y 방향으로 이송 구동함과 함께, 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭을 미조정하도록, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 를 Z 축 방향으로 미동, 그리고 틸트시킨다.

구체적으로, Y 축 이송 기구 (234) 는, 스테이지 베이스 (223) 와 Y 축 테이블 (233) 사이에, 선형 가이드 (238) 와 Y 축 이송 구동 기구 (239) 를 구비한다. 스테이지 베이스 (223) 상에는 2 개의 안내 레일 (240) 이 Y 축 방향을 따라 평행하게 배치되어 있고, Y 축 테이블 (233) 의 이면에 장착된 슬라이더 (241) 가 전동체 (도시 생략) 를 개재하여 걸쳐 얹혀져 놓여있다. 이로써, 2 대의 Y 축 스테이지 (233, 233) 가 2 개의 안내 레일 (240) 을 따라 Y 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지된다.

또, 스테이지 베이스 (223) 상에는, 모터 (242) 에 의해 회전 구동되는 볼 나사축 (243) 이 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에 대응하여 각각 형성되어 있고, 볼 나사축 (243) 에는 Y 축 테이블 (233) 의 이면에 장착된 볼 나사 너트 (244) 가 나사 결합되어 있다.

또, X 축 이송 기구 (236) 도, 도 16 에 나타내는 바와 같이, Y 축 테이블 (233) 과 X 축 테이블 (235) 사이에, 선형 가이드 (245) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 가 설치되어 있다. Y 축 테이블 (233) 상에는 2 개의 안내 레일 (247) 이 X 축 방향을 따라 평행하게 배치되어 있고, X 축 테이블 (235) 의 이면에 장착된 슬라이더 (248) 가 전동체 (도시 생략) 를 개재하여 걸쳐 얹혀져 놓인다. 또한, Y 축 테이블 (233) 상에는, 모터 (249) 에 의해 회전 구동되는 볼 나사축 (250) 이 형성되어 있고, 볼 나사축 (250) 에는 Y 축 테이블 (235) 의 이면에 장착된 볼 나사 너트 (251) 가 나사 결합되어 있다.

한편, Z-틸트 조정 기구 (237) 는, 모터와 볼 나사와 쐐기를 조합하여 이루어지는 가동 쐐기 기구를 구비하고 있고, X 축 테이블 (235) 의 상면에 설치한 모터 (252) 에 의해 볼 나사축 (253) 을 회전 구동함과 함께, 볼 나사 너트 (254) 를 쐐기 형상의 이동체에 장착하고, 이 쐐기의 경사면을 워크 스테이지 (211, 212) 의 하면에 돌출 형성된 쐐기 (255) 의 경사면과 걸어 맞추고 있다.

그리고, 이 볼 나사축 (253) 을 회전 구동시키면, 볼 나사 너트 (254) 가 X 축 방향으로 수평 미동하고, 이 수평 미동 운동을 장착된 쐐기 형상의 이동체의 경사면에 의해 고정밀도의 상하 미동 운동으로 변환된다. 이 가동 쐐기 기구는, X 축 방향의 일단측에 2 대, 타단측에 1 대 (도시 생략) 합계 3 대가 설치되어, 각각이 독립적으로 구동 제어된다.

이로써, Y 축 이송 기구 (234) 는, 각 워크 스테이지 (211, 212) 의 기판 유지부 (231a, 231b) 에 유지된 기판 (W) 을 개별적으로 마스크 스테이지 (210) 의 하방 위치에 배치된 노광 위치 (EP) 에 배치하기 위하여, 제 1 워크 스테이지 (211) 를 제 1 대기 위치 (로딩 위치; WP1) 와 노광 위치 (EP) 사이에서 안내 레일 (240) 을 따라 Y 축 방향으로 이동시키고, 제 2 워크 스테이지 (212) 를 제 2 대기 위치 (WP2) 와 노광 위치 (EP) 사이에서 안내 레일 (240) 을 따라 Y 축 방향으로 이동시킨다. 또, X 축 이송 기구 (236) 및 Y 축 이송 기구 (234) 는, 노광 위치 (EP) 에 있는 기판 유지부 (231a, 231b) 를 마스크 (M) 에 대하여 X, Y 방향으로 단계 이동시키도록 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 를 이동시킨다.

또한, Y 축 이송 구동 기구 (239), X 축 이송 구동 기구 (246) 및 가동 쐐기 기구는, 모터와 볼 나사 장치를 조합하고 있지만, 고정자와 가동자를 갖는 리니어 모터에 의해 구성되어도 된다.

또, 도 14 ∼ 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에는, 각 기판 유지부 (231a, 231b) 의 X 방향측부와 Y 방향측부에 각각 바 미러 (261, 262) 가 장착되어 있고, 또, 스테이지 베이스 (223) 의 Y 축 방향의 양측과 스테이지 베이스 (223) 의 X 축 방향의 일측에는, 3 대의 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 가 설치되어 있다. 이로써, 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 로부터 레이저광을 바 미러 (261, 262) 에 조사하고, 바 미러 (261, 262) 에 의해 반사된 레이저광을 수광하여, 레이저광과 바 미러 (261, 262) 에 의해 반사된 레이저광의 간섭을 측정하여, 제 1 및 제 2 스테이지 (211, 212) 의 위치를 검출한다.

도 15 에 나타내는 바와 같이, 조명 광학계 (213) 는 마스크 유지부 (225) 의 개구 (225a) 상방에 배치되고, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 자외선 조사용의 광원인, 예를 들어, 고압 수은 램프 (31), 오목 거울 (32), 옵티컬 인티그레이터 (33), 평면 미러 (35, 36), 구면 미러 (37) 및 노광 제어용의 셔터 (34) 등을 구비하여 구성된다. 조명 광학계 (213) 는, 노광 위치로 이동한 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 의 기판 유지부 (231a, 231b) 에 유지된 기판 (W) 에, 패턴 노광용의 광을 마스크 (M) 를 개재하여 조사한다. 이로써, 기판 (W) 에는 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 이 노광 전사된다.

프리얼라인먼트 유닛 (214) 은, 기판대 (221) 의 외측에 설치된 기판 카세트 (270A, 270B) 로부터 반송된 기판 (W) 이, 제 1 워크 스테이지 (211) 또는 제 2 워크 스테이지 (212) 에 공급되기에 앞서, 마스크 (M) 에 대한 기판 (W) 의 위치가 소정의 위치가 되도록 프리얼라인먼트를 행하는 것으로, 도면 중, 마스크 스테이지 (210) 의 앞측에 배치되어 있다. 프리얼라인먼트 유닛 (214) 은, 도시하지 않은 X 축 이송 기구, Y 축 이송 기구 및 회전 기구를 구비하고, 프리얼라인먼트 유닛 (214) 상에 탑재된 기판 (W) 의 위치를 소정의 위치로 조정한다.

제 1 워크 로더 (215) 는, 도 14 중 프리얼라인먼트 유닛 (214) 의 우측방에 배치되고, 제 2 워크 스테이지 (212) 에 공급되는 기판 (W) 을 유지하여 프리얼라 인먼트 유닛 (214) 에 반송하고, 또 프리얼라인먼트된 기판 (W) 을 프리얼라인먼트 유닛 (214) 으로부터 제 1 워크 스테이지 (211) 에 반송하고, 또한 제 1 대기 위치 (WP1) 에 위치하는 제 1 워크 스테이지 (211) 상의 노광 전사 후의 기판 (W) 을 기판 카세트 (270A) 로 반송한다.

제 2 워크 로더 (216) 는, 프리얼라인먼트 유닛 (214) 에 대하여 제 1 워크 로더 (215) 와 대향 배치, 즉, 도면 중 프리얼라인먼트 유닛 (214) 의 좌측에 배치되고, 제 1 워크 스테이지 (211) 에 공급되는 기판 (W) 을 유지하여 프리얼라인먼트 유닛 (214) 으로 반송하고, 또 프리얼라인먼트된 기판 (W) 을 프리얼라인먼트 유닛 (214) 으로부터 제 2 워크 스테이지 (212) 에 반송하고, 또한 제 2 대기 위치 (WP2) 에 위치하는 제 2 워크 스테이지 (212) 상의 노광 전사 후의 기판 (W) 을 기판 카세트 (270B) 에 반송한다.

또, 마스크 로더 (217) 및 마스크 얼라이너 (218) 는, 제 1 워크 스테이지 (211) 에 대하여 제 1 워크 로더 (215) 와 대향 배치되어 있다. 마스크 로더 (217) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 기판대 (221) 에 고정된 컬럼 (281) 에 복수의 반송부 (282, 283) 가 자유롭게 요동하도록 배치되는 로더 로보트이다. 복수의 반송부 (282, 283) 는, 승강 기구 (도시 생략) 에 의해 컬럼 (281) 을 따라 상하 이동함과 함께, 각각 서보 모터가 배치되어 서로 독립적으로 구동된다. 각 반송부 (282, 283) 는, 제 1 및 제 2 아암 (284, 285) 과, 제 1 아암 (284) 의 선단에 복수의 봉 형상 부재 (286) 가 평행하게 심어져서 설치된 마스크 탑재대 (287) 를 갖는다. 그리고, 각각의 서보 모터를 제어하여 작동시킴으로써, 마스 크 탑재대 (287) 를 승강, 회전 및 이동시켜, 마스크 탑재대 (287) 상의 마스크 (M) 를 반송한다. 이로써, 마스크 로더 (217) 는, 기판대 (221) 의 외측에 설치된 마스크 카세트 (291) 로부터 마스크 (M) 를 반입하고, 마스크 얼라이너 (218) 에 의해 프리얼라인먼트된 마스크 (M) 를 제 1 워크 스테이지 (211) 에 반송하고 있고, 반송된 마스크 (M) 는 제 1 워크 스테이지 (211) 에 의해 마스크 스테이지 (210) 로 공급된다.

또한, 마스크 로더 (217) 는, 반송부가 하나여도 되지만, 복수의 반송부 (282, 283) 를 갖는 경우에는, 노광 전사 전의 마스크 (M) 를 복수의 반송부 (282, 283) 의 일방의 마스크 탑재대 (287) 에 유지한 상태에서, 노광 전사 후의 마스크 (M) 를 타방의 마스크 탑재대 (287) 에서 떼어내고, 떼어낸 직후에 일방의 마스크 탑재대 (287) 에 유지한 노광 전사 전의 마스크를 탑재하는 것이 가능해진다.

제어 장치 (270) 는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 카메라 (226), 갭 센서 (227), 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 로부터의 검출 신호를 검출값으로서 판독 입력하기 위한 A/D 변환 기능을 갖는 입력 인터페이스 회로 (270a) 와, 연산 처리 장치 (270b) 와, ROM, RAM 등의 기억 장치 (270c) 와, 연산 처리 장치 (270b) 에서 얻어진 제어 신호를 마스크 위치 조정 기구 (13), Y 축 이송 구동 기구 (239), X 축 이송 구동 기구 (246), Z-틸트 조정 기구 (237), Z 축 조동 기구 (224), 노광 제어용 셔터 (34) 의 각 구동 회로에 출력하는 출력 인터페이스 회로 (270d) 와, 타이머 (272) 를 구비하고 있다.

그리고, 제어 장치 (270) 는, 조사 광학계 (213) 의 셔터 개방 제어, X 축 및 Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 의 이송 제어, 단계 이송 오차량의 연산, 얼라인먼트 조정시의 보정량의 연산, 갭 조정시의 Z-틸트 조정 기구 (237) 의 구동 제어, 본 장치에 장착된 대부분의 액추에이터의 구동 및 소정의 연산 처리를 마이크로 컴퓨터나 시퀀서 등을 사용한 시퀀스 제어를 기본으로 하여 실행한다.

다음으로, 본 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치 (PE') 를 사용한 노광 처리에 대하여, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 대형 액정 디스플레이용의 RGB 컬러 필터를 작성할 때의 블랙 매트릭스의 패턴 형성의 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

(1) 세팅

본 실시형태에서는, 먼저, 마스크 (M) 를 마스크 스테이지 (210) 의 마스크 유지부 (225) 에 장착한다. 마스크 로더 (217) 는, 마스크 카세트 (291) 로부터 공급되어 마스크 얼라이너 (218) 에 의해 소정의 위치로 조정된 마스크 (M) 를, 마스크 탑재대 (287) 상에 탑재한다. 마스크 로더 (217) 는, 마스크 (M) 를 탑재한 상태에서, 마스크 유지부 (225) 의 하방으로 이동한다. 그리고, 마스크 유지부 (225) 의 흡인 구멍 (225b) 으로부터 진공 흡착에 의해 마스크 (M) 의 주연부를 흡인함으로써, 마스크 (M) 는 마스크 유지부 (225) 에 흡착된다. 또한, 마스크 로더 (217) 에 탑재된 마스크 (M) 는, 마스크 유지틀 (225) 에 직접 반송되어도 되고, 또는, 제 1 워크 로더 (211) 에 이동시켜, 제 1 워크 로더 (211) 에 의해 마스크 (M) 에 반송되어도 된다.

(2) 얼라인먼트 조정

그 후, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 를 각각 제 1 및 제 2 대기 위치 (WP1, WP2) 로부터 노광 위치 (EP) 에 순서대로 이동시킨다. 그리고, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 의 초기 위치 결정을 행한 후, 마스크 (M) 의 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에 대한 얼라인먼트 조정이 행해진다.

(3) 기판 (W) 의 투입 및 1 단계째의 노광

마스크 (M) 의 얼라인먼트 종료 후, 프리얼라인먼트 유닛 (214) 에 의해 프리얼라인먼트된 기판 (W) 은, 제 1 및 제 2 워크 로더 (215, 216) 에 의해 제 1 및 제 2 대기 위치 (WP1, WP2) 에 위치하는 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에 교대로 공급된다. 예를 들어, 제 1 워크 스테이지 (211) 에 유지된 기판 (W) 을 최초로 노광하는 경우, 기판 (W) 이 기판 유지부 (231a) 에서 흡착된 상태에서, 제 1 워크 스테이지 (211) 는, Y 축 이송 기구 (234) 에 의해 노광 위치 (EP) 로 이동한다.

여기서, 노광 위치 (EP) 에 위치하는 제 1 워크 스테이지 (211) 는, Y 축 이송 구동 기구 (239) 및 X 축 이송 구동 기구 (246) 에 의해 노광 위치 (EP) 에 있어서의 1 단계의 목표 평면 위치에 기판 (W) 을 이동시키지만, 이 수평 방향의 이동과 동기하여 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 구동하여 마스크 (M) 와 기판 (W) 을 서로 근접시키는 수직 방향의 이동 (상승 동작) 을 행한다.

구체적으로, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (270) 는 기판 (W) 이 1 단계의 목표 평면 위치에 이동하도록 Y 축 이송 구동 기구 (239) 및 X 축 이송 구동 기구 (246) 를 제어한다 (단계 S20). Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 에 의한 기판 (W) 의 수평 이동은, Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 의 모터 (242, 249) 의 상태 신호 (회전 속도나 위치 편차) 에 의해 감시된다. 도 20 은, 모터 (242) 또는 모터 (249) 의 회전 속도 상태를 나타낸 것이다.

그리고, 기판 (W) 이 목표 평면 위치 부근으로 이동하면, 기판 (W) 이 목표 평면 위치에서 정지하도록, Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 는 감속 동작을 행한다.

제어 장치 (270) 는, Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 의 감속 동작이 행해지면, Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 의 모터 (242, 249) 상태 신호에 기초하여, Z-틸트 조정 기구 (237) 의 상승 동작을 개시한다. 특히, 본 실시형태에서는, 모터 (242, 249) 의 회전 속도를 인코더에 의해 판독하고 (단계 S22), 양쪽의 회전 속도가 소정의 회전 속도 (예를 들어, 200㎜/s) 이하가 되었을 때에, Z-틸트 조정 기구 (237) 에 의한 상승 동작을 개시한다 (단계 S24).

또한, 모터 (242, 249) 의 회전 속도를 검출함으로써 이동량을 산출할 수 있기 때문에, 어플리케이션 소프트웨어를 사용하여 현상값과 목표값을 비교하여, 빠른 산출이 가능한 위치 (목표값 +α) 가 되었을 때, Z-틸트 조정 기구 (237) 를 작동해도 된다. 또, 목표 평면 위치로의 단계 이동이 Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 의 일방의 구동에 의해 행해지는 경우에는, 어떤 모 터의 회전 속도가 소정의 회전 속도 이하가 되었을 때에, Z-틸트 조정 기구 (237) 의 상승 동작이 개시된다. 제어 장치 (270) 는, Z-틸트 조정 기구 (237) 의 모터 (252) 의 회전수를 제어하고, 노광시에 있어서의 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 노광 갭보다 큰 제 1 갭 (예를 들어, 400㎛) 까지 기판 (W) 을 상승시킨다.

이와 같이하여, Y 축 이송 구동 기구 (239) 와 X 축 이송 구동 기구 (246) 와 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 동기시켜 구동함으로써, 기판 (W) 의 목표 평면 위치에 대한 단계 동작이 완료됨과 함께, 제 1 갭에 대한 상승 동작이 완료된다 (단계 S26).

그 후, 마스크 (M) 와 기판 (W) 이 서로 더욱 근접하도록, Z-틸트 조정 기구 (237) 를 구동하고, 갭 센서 (227) 에 의해 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭을 감시하면서, 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭이 제 1 갭으로부터 노광 갭 (예를 들어, 100㎛) 이 될 때까지, 기판 (W) 을 상승시켜 Z-틸트 조정 기구 (237) 의 구동을 정지시킨다 (단계 S28).

그 후, 조명 광학계 (213) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 1 단계의 노광을 행하고, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 을 기판 (W) 의 소정 위치에 전사하여, 기판 (W) 상에 1 단계의 노광 패턴을 얻는다.

(4) 2 단계째의 노광 위치에 대한 워크 스테이지의 이동

이어서, 2 단계째의 노광 처리를 행하기 위하여, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 1 단계의 노광 전사 처리가 완료되면, 제어 장치 (270) 는 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 구동 제어하여 기판 (W) 의 퇴피 동작을 행하고, 모터 (252) 의 회전수를 제어하면서, 노광 갭 (기판 위치 A1) 으로부터 노광 갭보다 큰 제 2 갭 (예를 들어, 400㎛) 까지 기판 (W) 을 하강시킨다 (기판 위치 A2). 그리고, 기판 (W) 이 제 2 갭을 초과하는 위치까지 하강하면, 제어 장치 (270) 는 Y 축 이송 기구 (234) 또는 X 축 이송 기구 (236) 를 구동 제어함으로써, 기판 (W) 을 단계 동작시키면서, 마스크와 기판이 서로 더욱 이간되는 퇴피 동작과 동기시킨다.

그 후, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 접촉이 확실하게 회피되는 갭까지 떨어진 시점에서 퇴피 동작을 정지시키고, 단계 동작만의 수평 방향 이동이 행해진다 (기판 위치 A3).

그리고, 제 1 워크 스테이지 (211) 가 2 단계째의 목표 평면 위치 부근으로 이동하면, 1 단계에서의 이동과 마찬가지로, Y 축 이송 기구 (234) 또는 X 축 이송 기구 (236) 는 감속 동작을 행한다. 그 후, 1 단계째에서의 단계 S20 ∼ S28 과 마찬가지로, Y 축 이송 기구 (234) 또는 X 축 이송 기구 (236) 와 Z-틸트 조정 기구 (237) 가 동기 구동되고, 기판 (W) 은 2 단계째의 목표 평면 위치 및 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭이 제 1 갭 (400㎛) 이 되는 위치까지 이동하고 (기판 위치 A4), 그 후, Z-틸트 조정 기구 (237) 를 구동하여 노광 갭되는 위치에 기판 (W) 을 상승시킨다 (기판 위치 A5). 그 후, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 얼라인먼트 조정이 행해진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 기판 (W) 은 종래의 궤적 (T') 에 대하여, 궤적 (T) 에서 이동할 수 있어서, 동작 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 단계 동작과 상승 또는 퇴피 동작에 의한 동기 제어는, 제 1 실시형태 에서 설명한 바와 같이 적절하게 변경 가능하고, 예를 들어, 마스크 (M) 와 기판 (W) 이 노광 갭의 위치에서 수평 방향으로 상대 이동한 경우에도 간섭하지 않는 것이 미리 확인되어 있는 경우에는, 노광 갭까지 단계 동작과 상승 동작을 동기시켜도 되고, 또는, 노광 갭으로부터 단계 동작과 퇴피 동작을 동기시켜도 된다.

(5) 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정,

(6) 2 단계째의 노광

또, 본 실시형태에 있어서도, 단계 동작 및 상승 또는 퇴피 동작 중에 이송 오차가 발생하였는지의 여부를 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 에 의해 검출하고, 이송 오차가 발생한 경우에는, X 축 방향 구동 장치 (213x) 및 Y 축 방향 구동 장치 (213y) 나 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 사용하여 마스크 (M) 의 위치 어긋남을 보정한다. 이와 같이하여 보정한 후, 조명 광학계 (213) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 2 단계째의 노광이 행해진다.

(7) 3 단계째 이후의 노광

이하, 상기 (4) ∼ (6) 과 동일하게 하여, 각 단계쩨에서의 노광 위치로 워크 스테이지 (2) 를 이동시키고, 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정 및 각 단계째의 노광이 행해진다.

그리고, 제 1 워크 스테이지 (211) 에 탑재된 기판 (W) 의 노광 처리 중, 제 2 워크 스테이지 (212) 에서는, 이미 노광된 기판 (W) 의 반출이나 프리얼라인먼트 된 기판 (W) 의 반입 작업이 행해지고 있고, 노광 후의 기판 (W) 을 유지하는 제 1 워크 스테이지 (211) 를 노광 위치 (EP) 로부터 제 1 대기 위치 (WP1) 로 반출함과 함께, 다음에 노광할 기판 (W) 을 유지하는 제 2 워크 스테이지 (212) 를 노광 위치 (EP) 로 반입한다. 그 후, 새로운 기판 (W) 에 대하여 노광을 위해 상기 (2) ∼ (7) 의 처리가 행해지고, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에 의한 노광 처리가 교대로 행해진다.

또한, 갭 조정 후에 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 위치 맞춤을 하는 경우, 바 미러 (261, 262) 와, 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 를 사용하는 대신에, R, G, B 의 패턴을 노광하기 위해서는, 마스크의 얼라인먼트 마크와 기판 (W) 의 얼라인먼트 마크를 촬상하는 얼라인먼트 카메라를 사용하여 행해도 된다. 이 경우, 1 쇼트째의 노광 전사시에도, 갭 조정 후, 이 얼라인먼트 카메라를 사용하여 위치 맞춤을 하는 경우가 있다.

또, 상기 노광 처리는, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 에서 각각 반송되는 2 매 이후의 기판 (W) 에 관한 것이다. 노광 장치 (PE') 에서는, 기판 유지부 (231a, 231b) 의 척력이나 워크 스테이지 이송 기구 (232) 의 각 단계 위치에서의 자세 등에 의해, 각 단계 위치에서의 마스크 (M) 와 기판 (W) 사이의 갭에 오차가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 제 1 및 제 2 워크 스테이지 (211, 212) 로부터 반송되는 1 매의 기판 (W) 을 노광하는 경우에는, 도 21 의 궤적 (T') 으로 나타낸 바와 같이, Y 축 이송 구동 기구 (239) 또는 X 축 이송 구동 기구 (246) 에 의한 단계 동작과, Z-틸트 구동 기구 (237) 의 퇴피 동작 또는 상승 동작은 따로따로 행해진다. 그리고, 이 1 매의 기판 (W) 을 단계 노광하였을 때에 갭 센서 (227) 나 레이저 간섭계 (263, 264, 265) 에서 얻어진 위치 데이터를 기본으로, 2 매 이후의 Y 축 이송 구동 기구 (239) 또는 X 축 이송 구동 기구 (246) 에 의한 단계 동작과 Z-틸트 구동 기구 (237) 의 퇴피 동작 또는 상승 동작이 동기하여 행해진다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 근접 노광 장치 (PE') 에 의하면, 제어 장치 (270) 는, Z-틸트 조정 기구 (237) 의 수직 방향의 이동과 X 축, Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 의 수평 방향의 이동을 동기시키도록 Z-틸트 조정 기구 (237) 및 X 축, Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 를 제어하기 때문에, 안전성을 확보하면서 단시간동안 단계 동작을 행하여, 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있어서, 이로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

특히, 도 20 의 X 로 나타내는 바와 같이, 단계 동작을 행하는 X 축 및 Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 의 제어에 있어서, 한 번 목표값을 초과한 후 목표값에 도달하는 오버 슛이 발생하는 경우에는, 이 동작 시간 중에도 Z-틸트 조정 기구 (237) 에 의한 상승 또는 퇴피 동작을 동기시킬 수 있어, 단계 동작 및 상승 또는 퇴피 동작에 관련된 시간을 단축시켜, 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있다.

또, 제어 장치 (270) 는, 기판 (W) 의 수평 방향의 이동 중에, 모터 (242, 249) 상태 신호에 기초하여, 특히 본 실시형태에서는, 모터 (242, 249) 의 회전 속도가 소정 속도 이하로 감속되었을 때, 기판 (W) 의 상승 동작을 개시하도록 Z-틸트 조정 기구 (237) 를 제어하도록 하였기 때문에, 상승 동작의 개시 타이밍을 안정적으로 제어할 수 있어 안전성이 확보된 동기 제어를 행할 수 있다.

또한, 제어 장치 (270) 는, 제 1 갭까지 기판 (W) 의 수평 방향의 이동과 상 승 동작을 동기시키고, 또한, 제 1 갭으로부터 노광 갭까지 기판 (W) 의 상승 동작만을 행하도록, Z-틸트 조정 기구 (237) 및 X 축, Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 를 제어하기 때문에, 수평 방향으로 이동하면서 노광 갭까지 상승 동작을 행하지 않고, 단계 동작 중인 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 접촉을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

또, 제어 장치 (270) 는, 노광 갭으로부터 제 2 갭까지 퇴피 동작만을 행하고, 또한, 제 2 갭을 초과한 후, 기판 (W) 의 수평 방향의 이동과 퇴피 동작을 동기시키도록 Z-틸트 조정 기구 (237) 및 X 축, Y 축 이송 구동 기구 (239, 246) 를 제어하기 때문에, 수평 방향으로 이동하면서 노광 갭으로부터의 퇴피 동작을 행하지 않고, 단계 동작 중인 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 접촉을 보다 확실하게 회피할 수 있다.

또한, 상승 동작 및 퇴피 동작은, Z-틸트 조정 기구 (237) 의 구동에 부가하여, Z 축 조동 기구 (224) 의 구동과 함께 행해져도 된다.

또, 본 실시형태의 노광 장치 (PE') 는, 2 개의 워크 스테이지 (211, 212) 를 사용한 트윈 스테이지 구성으로 하고 있지만, 본 실시형태의 제 1 워크 스테이지 (211) 만을 사용하여, 제 1 실시형태와 마찬가지로 싱글 스테이지 구성으로 해도 된다.

즉, 도 22 및 도 23 에 나타내는 분할 축차 근접 노광 장치 (PE") 에서는, 기판대 (221) 상에, 마스크 스테이지 (210), 제 1 워크 스테이지 (211), 조사 광학계 (213), 프리얼라인먼트 유닛 (214), 제 1 워크 로더 (215), 마스크 로더 (217) 및 마스크 얼라이너 (218) 가 탑재되어 있고, 제 1 워크 로더 (215) 의 근방에 제 1 기판 카세트 (270A) 가, 마스크 얼라이너 (218) 의 근방에 마스크 카세트 (291) 가 배치되어 있다. 제 1 워크 스테이지 (211) 의 기판 유지부 (231a) 의 구성 및 동작은, 도 14 ∼ 도 21 에 나타낸 제 2 실시형태의 것과 동일하다.

또한, 노광 장치 (PE") 는, 제 1 워크 스테이지 (211) 에서만 노광 작업이 행해지기 때문에, 노광 위치 (EP) 에 위치하는 제 1 워크 스테이지 (211) 에 탑재된 기판 (W) 의 노광 작업 후, 제 1 워크 스테이지 (211) 를 노광 위치 (EP) 로부터 대기 위치 (WP) 로 이동시킨 후, 이미 노광된 기판 (W) 의 반출과 프리얼라인먼트된 다음의 기판 (W) 의 반입 작업이 행해진다. 그리고, 제 1 워크 스테이지 (211) 를 대기 위치 (WP) 로부터 노광 위치 (EP) 로 이동시킨 후, 노광 작업이 반복된다.

그 외의 구성 및 작용에 대해서는, 제 1 실시형태의 것과 동일하다.

(제 3 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 분할 축차 근접 노광 장치 (PE) 에 대하여 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일 부호를 붙인 부분에 대해서는, 동일 구성이기 때문에 설명을 생략 또는 간략화한다.

최초로 본 실시예에 기재된 발명이 해결하고자 하는 과제 및 그 효과에 대하여 서술한다. 특허 문헌 1 에 기재된 노광 장치에 있어서는, 마스크는 척 장치에 의해 그 주위를 진공 흡인됨으로써 마스크 스테이지에 유지되어 있다. 이 때문에, 소정의 평탄도 및 소정의 평행도를 가지고 플랫 형상으로 가공된 마스크 는, 마스크 자체의 자체 중량에 의해 그 중앙 부분에 있어서 휘어지기 쉽다. 특히, 최근의 플랫 패널 디스플레이 장치의 대형화에 수반하여, 컬러 필터를 제조하기 위한 마스크도 커지고 있고, 그 자체 중량에 의한 마스크의 휨은 고정밀도의 노광을 실현시키기 위해 무시할 수 없게 되었다.

또, 기판 또는 마스크를 상하로 이동시켜 단계 이동을 행하는 종래의 노광 장치에 비하여, 단계 이동을 행할 때의 처리 시간의 단축을 도모하기 위해, 기판과 마스크의 노광시의 갭 (이하, 노광 갭으로 함) 을 유지한 채로 기판과 마스크를 상대 이동시키는, 래피드 모드 (rapid mode) 가 요망되고 있다.

그러나, 마스크가 휜 상태에서 래피드 모드를 실행하는 경우에는, 기판과 마스크 사이의 갭의 편차에 의해 내부 압력이 변화되고, 정지측의 마스크가 진동한다는 현상이 발생한다.

예를 들어, 도 29 는 1.4 × 1.1m 이고 두께가 13㎜ 인 마스크 (M0) 를 사용하여, 기판 (W) 을 지지하는 워크 스테이지 (S) 를 V = 1m/s 로 수평 이동하는 경우의 개략도이다. 이 경우, 마스크 (M0) 에는 44㎏ 정도의 자체 중량이 작용하고, 도 30(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 갭은, 주변 부근에서 150㎛ 인데 반하여, 중앙 부근에서 100㎛ 가 된다. 이 상태에서, 워크 스테이지 (S) 를 V = 1m/s 로 수평 이동시키면, 도 17(b) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M0) 의 전방에서는 압력 저하, 후방에서는 압력 상승이 발생한다. 이것에 수반하여, 마스크 (M0) 의 전방측이 하방으로, 후방측이 상방으로 휘어지기 때문에, 마스크 (M0) 에 진동이 발생되어 버린다.

이러한 진동이 발생하면, 다음의 노광 동작을 위한 동작을 지연시키는 원인이 되는 것 외에, 기판 (W) 과 마스크 (M0) 가 접촉할 가능성이 있다.

그래서, 본 실시예에 기재된 발명의 목적은, 마스크의 진동을 억제하면서, 기판과 마스크의 노광시의 갭을 유지한 채로 기판과 마스크를 상대 이동시키는 래피드 모드를 실현하여, 택트 타임을 단축시킬 수 있는 노광 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 노광시의 마스크를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단을 구비하고, 기판 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 이송 기구는 기판과 마스크 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지와 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 상대 이동시키기 때문에, 마스크의 진동을 억제하면서, 래피드 모드에 의한 기판과 마스크와의 상대 이동을 실현할 수 있어 택트 타임을 단축시킬 수 있다.

다음으로, 본 실시예의 마스크 (M) 에 대하여 설명한다. 마스크 (M) 는, 중력이 작용하지 않는 무중력 상태 (또는, 세로 놓기 상태) 에서 하측이 오목한 형상으로 형성되는 대략 사발형(椀型) 형상을 가지고 있고 (도 3(a) 의 1 점 쇄선), 척부 (16) 에 처킹 (chucking) 된 상태에서는, 중력의 작용에 의해 평면 전역에 걸쳐 평평한 형상으로 유지되어 있다 (도 3(a) 의 실선). 즉, 대략 사발형 형상으로 형성되는 마스크 (M) 는, 노광시의 마스크를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단을 구성하고 있다. 또한, 본 실시형태의 마스크 (M) 의 치수는 임의이지만, 종래의 마스크 (M0) 에 있어서 래피드 모드에 의한 단계 이동에서 진 동에 영향을 주는 자체 중량 휨을 발생시키는, 예를 들어, 600 × 500 × 5㎜ 이상의 치수가 바람직하고, 그 이상의 치수의 마스크 (M) 이면 동일한 두께여도 더욱 휨을 발생시키기 때문에, 보다 바람직하게 사용된다. 또, 척부 (16) 는 이러한 치수의 마스크 (M) 를 유지 가능하도록 구성된다.

또, 본 실시형태에서는, 각 층의 패턴을 기판 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때에는, 1 단계의 노광을 행할 때, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 조정하기 위해서 Z 축 이송대 (2A) 를 작동시키지만, 2 단계 이후의 노광 시에는, Z 축 이송대 (2A) 는 작동하지 않고, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 가, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시키는, 소위, 래피드 모드에서 단계 이동을 행하고 있다.

다음으로, 1) 세팅, 2) 얼라인먼트 조정, 3) 기판 (W) 의 투입 및 1 단계의 노광의 설명에 대하여, 제 1 실시형태와 상이한 부분에 대해서만 설명한다.

제 1 실시형태에 있어서 이미 설명한 부분에 대해서는 생략한다.

1) 세팅에 있어서, 본 실시형태에서는, 먼저, 대략 사발형 형상으로 형성되는 마스크 (M) 를 상측이 볼록한 형상이 되도록 하여, 마스크 스테이지 (2) 의 척부 (16) 에 유지한다. 이로써, 마스크 (M) 는 자체 중량에 의해 평면 전역에 걸쳐 평평한 형상으로 유지되고, 마스크 패턴 (P) 이 그려진 면이 하면이 된다. 또한, 워크 스테이지 (2) 는, X 축 방향 및 Y 축 방향의 전진퇴 근방에 위치하고, 또한 Z 축 방향의 최하한까지 하강하고 있다.

2) 얼라인먼트 조정의 설명에 대해서는, 제 1 실시형태에 있어서 이미 서술한 설명과 동일하기 때문에 생략한다.

다음으로, 3) 기판 (W) 의 투입 및 1 단계의 노광에 있어서, 본 실시형태에서는, 조명 광학계 (3) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 1 단계의 노광을 행하고, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 을 기판 (W) 의 소정 위치에 전사하여, 기판 (W) 상에 제 1 분할 패턴 (P1) 을 얻는다. 이 때, 마스크 (M) 는, 자체 중량에 의해 평면 전역에 걸쳐 평평한 형상으로 유지되어 있기 때문에, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 노광 갭을 작게 할 수 있어 고정밀도의 노광을 실현할 수 있다.

이후의 설명에 대해서는 제 1 실시형태에서 서술한 설명과 상이하기 때문에, 상세하게 서술한다.

(4) 2 단계째의 노광 위치로의 워크 스테이지 (2) 의 이동

이어서, 제 2 분할 패턴 (P2) 의 연결 노광을 행하기 위하여, 제어 장치 (80) 는 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 를 작동 제어한다. 구체적으로, 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 의 Y 축 이송 구동 장치 (53) 를 구동하여, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로 워크 스테이지 (2) 를 Y 방향으로 이동시키는, 소위, 래피드 모드에서 단계 이동을 행함으로써, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 (M) 에 대하여 도 11(b) 의 화살표 Y 방향으로 1 단계 양만큼 이송하고, 기판 (W) 을 2 단계의 노광 장치에 배치한다.

이 때, 척부 (16) 에 유지된 마스크 (M) 는, 자체 중량에 의해 평평한 형상으로 유지되어 있어, 워크 스테이지 (2) 를 이동시켜도, 마스크 (M) 의 하면에는 대략 균일한 압력이 작용하여 마스크 (M) 가 휨 변형하지 않기 때문에, 마스크 (M) 의 진동이 억제된다.

예를 들어, 도 30(a) 에 나타내는 바와 같은 종래의 마스크 (M0) 에서는, 중앙 부분에서의 휨량이 50㎛ 정도이지만, 본 실시형태의 10㎛ 정도의 평탄도를 가진 마스크 (M) 에서는, 평평한 형상으로 유지되기 때문에, 휨량이 10㎛ 정도로 억제된다. 이로써, 워크 스테이지 (2) 를 동일한 조건에서 이동시키면, 본 실시형태의 마스크 (M) 의 압력 상승은, 종래의 마스크 (M0) 에 비해, 1/10 로 억제할 수 있다.

따라서, 마스크 (M) 의 진동도 종래의 마스크 (M0) 를 사용한 경우에 비하여 억제할 수 있기 때문에, 기판 (W) 과 마스크 (M) 가 간섭하지 않고, 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 는, 상기 래피드 모드에서 단계 이동을 행할 수 있다.

(5) 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정

상기와 같이 워크 스테이지 (2) 를 마스크 (M) 에 대하여 도 11(b) 의 화살표 Y 방향으로 1 단계 양만큼 보낼 때에는, 상기 서술한 요인에 의한 이송 오차가 발생하기 때문에, 그대로 2 단계의 노광을 하면, 제 2 분할 패턴 (P2) 이 약간이지만 위치 어긋남을 일으킨다. 예를 들어, 워크 스테이지 (2) 의 단계 이송 중에 워크 스테이지 (2) 의 요잉과 X 축 방향 직진도의 에러에 의해, 도 11(c) 와 같이 직진도 (△x), 경사 각도 (θ') 만큼 정규 위치로부터 어긋나 버린다.

그래서, 유리 기판 (W) 상에 제 2 분할 패턴 (P2) 을 노광 전사하기 전에, 간섭계 (62, 63 및 64) 에 의해 얻어지고 있는 단계 이송 완료 후의 워크 스테이지 (2) 의 위치의 검출 결과를, 연결 노광 위치를 보정하는 보정 제어 수단에 출력한다. 그리고, 그 보정 제어 수단에서는, 그 검출 결과에 기초하여 연결 노광을 위한 위치 결정 보정량을 산출하고, 그 산출 결과에 기초하여 마스크 위치 조정 수단 (13; 및 이송시의 피칭 보정 등, 필요에 따라 갭 조정을 행하기 위하여 상하 미동 장치 (23)) 의 X 축 방향 구동 장치 (13x) 및 Y 축 방향 구동 장치 (13y) 를 제어하여 마스크 유지틀 (12) 의 위치를 조정하고, 마스크 (M) 의 위치 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 조정을 행한다. 요잉, 즉 경사 각도 (θ') 는, 2 대의 Y 축 간섭계 (62, 63) 에 의한 검출 결과의 차이에 기초하여, 제어 장치 (80) 에 포함되는 연산 장치에 의해 산출된다. 또, △x 는 X 축 간섭계 (64) 에 의한 검출 결과에 기초하여 얻어진다. Y 축 방향 위치에 대해서도, 요잉 및 X 축 방향 현재 위치를 가미하여 필요에 따라 보정할 양이 구해진다.

(6) 2 단계째의 노광

그 후, 조명 광학계 (3) 의 노광 제어용 셔터 (34) 를 개방 제어하여 2 단계째의 노광을 행하고, 마스크 (M) 의 마스크 패턴 (P) 을 기판 (W) 의 소정 위치에 전사하여, 기판 (W) 상에 위치 어긋남이 수정된 제 2 분할 패턴 (P2) 을 얻는다 (도 11(d) 참조).

(7) 3 단계째 이후의 노광

이하, 상기(4) ∼ (6) 과 동일하게 하여, 각 단계째에서의 노광 위치로 워크 스테이지 (2) 를 래피드 모드에서 이동시키고, 워크 스테이지 (2) 의 이송 오차에 의한 얼라인먼트 조정 및 각 단계의 노광을 행하여, 기판 (W) 상에 위치 어긋남이 수정된 각 분할 패턴 (P3 ∼ P6) 이 얻어진다. 6 단계째의 노광이 완료되면, 워크 스테이지 (2) 가 제어 원점 위치로 복귀되고, 워크 척 (8) 에 의해 진공 흡착 상태가 해제된 후, 도시하지 않은 반송 장치에 의해 유리 기판 (W) 이 외부로 반출되고, 새로운 유리 기판 (W) 의 노광을 위해 상기 (2) ∼ (7) 의 처리가 행해진다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 의하면, 노광시의 마스크 (M) 를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단으로서, 대략 사발형 형상으로 형성되는 마스크 (M) 를 구비하고, 기판 (W) 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 워크 스테이지 이송 기구 (2B) 는, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시키기 때문에, 마스크 (M) 의 진동을 억제하면서, 래피드 모드에 의한 기판 (W) 과 마스크 (M) 의 상대 이동을 실현시킬 수 있어 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있다. 또, 마스크 (M) 는, 노광시에 평평한 형상으로 유지되기 때문에, 고정밀도의 노광을 행할 수 있고, 고정밀도이고 고속 처리를 가능하게 한 분할 축차 노광 장치 (PE) 를 제공할 수 있다.

(제 4 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 대하여 도 25 를 참조하여 설명한다. 또한, 제 1, 제 3 실시형태와 동등 부분에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시형태에서는, 마스크로서, 종래의 것과 마찬가지로, 중력이 작용하지 않는 상태 (또는, 세로 놓기) 에서 수평으로 배치하였을 때에 평평한 형상을 나타 내는 마스크 (M0) 가 사용되고 있다. 한편, 본 실시형태의 척 장치에서는, 도 25 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 스페이서 (20A, 20B) 가 하면에 테이퍼면을 가지고 있고, 척부 (16) 는, 외단부인 외주연부로부터 내측을 향하여 위쪽으로 경사진 장착면 (16b) 을 갖도록 스페이서 (20A, 20B) 에 고정된다. 즉, 본 실시형태에서는, 외단부로부터 내측을 향하여 위쪽으로 경사진 장착면 (16b) 을 가지고 마스크 (M0) 를 처킹하는 척부 (16) 가, 노광시의 마스크 (M0) 를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단을 구성한다.

이로써, 흡인 노즐 (16a) 을 통하여 진공식 흡착 장치에 의해 마스크 (M0) 를 척부 (16) 로 유지하면, 마스크 (M0) 는 장착면 (16b) 에 의해 중앙 부분이 볼록한 형상의 휨 경향이 되지만 (도 25 의 1 점 쇄선), 자체 중량 휨이 작용함으로써 마스크 (M0) 는 평평한 형상으로 유지된다 (도 25의 실선).

그 외의 구성 및 작용에 대해서는, 제 1, 제 3 실시형태의 것과 동일하다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 의하면, 노광시의 마스크 (M0) 를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단으로서, 외단부로부터 내측을 향하여 위쪽으로 경사진 장착면 (16b) 을 가지고 마스크 (M0) 를 처킹하는 척부 (16) 를 구비하고, 기판 (W) 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 워크 스테이지 이송 기구 (2) 는, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시키기 때문에, 마스크 (M) 의 진동을 억제하면서, 래피드 모드에 의한 기판 (W) 과 마스크 (M) 와의 상대 이동을 실현시킬 수 있어 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있다. 또, 마스크 (M0) 는, 노광시에 평평한 형상으로 유지되기 때문에, 고정밀도의 노광을 행할 수 있고, 고정밀도이고 고속 처리를 가능하게 한 분할 축차 노광 장치 (PE) 를 제공할 수 있다.

또한, 상기 실시형태와 같이, 테이퍼면을 갖는 2 개의 스페이서 (20A, 20B) 를 형성하여, 상기 위쪽으로 경사진 장착면 (16b) 을 구성하는 대신에, 도 26 에 나타내는 바와 같은 2 개의 스페이서 (20C, 20D) 를 형성하여 구성해도 된다. 이 경우, 스페이서 (20D) 는, 경사면을 갖는 고정 부재 (81) 와 이송 나사 (83) 에 의해 가동하는 경사면을 갖는 가동 부재 (82) 로 구성되고, 가동 부재 (82) 를 고정 부재 (81) 에 대하여 이동시킴으로써, 척부 (16) 의 장착면 (16b) 을 외단부로부터 내측을 향하여 위쪽으로 경사지도록 해도 된다.

(제 5 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 대하여 도 27 을 참조하여 설명한다. 또한, 제 1, 제 3 실시형태와 동등 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시형태에서는, 마스크로서, 제 4 실시형태와 마찬가지로, 중력이 작용하지 않는 상태 (또는, 세로 놓기) 에서 수평으로 배치하였을 때에 평평한 형상을 나타내는 마스크 (M0) 가 사용되고 있다. 한편, 본 실시형태의 마스크 유지틀 (12A) 의 상부 내주연에는, 유리 부재 (90) 가 고정되어 있다. 또, 마스크 유지틀 (12A) 과 척부 (16) 사이에 배치되는 2 개의 스페이서 (20E) 는, 마스크 유지틀 (12A) 의 내주연을 덮도록 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 이로써, 마스 크 (M0) 의 상면측에는, 마스크 (M0), 척부 (16), 스페이서 (20E), 마스크 유지틀 (12A) 및 유리 부재 (90) 에 의해 밀폐 공간 (91) 이 형성되고, 밀폐 공간 (91) 내에는, 압력 제어 기구 (92) 에 의해 소정의 공기압으로 제어된다.

이로써, 흡인 노즐 (16a) 을 통하여 진공식 흡착 장치에 의해 마스크 (M0) 를 척부 (16) 에 유지한 상태에서, 압력 제어 기구 (92) 를 작동시켜, 밀폐 공간 (91) 내를 부압으로서 마스크 (M0) 의 상면 및 하면에 접하는 공기에 압력 차이를 발생시키면, 중앙 부분이 오목한 마스크 (M0; 도 27 의 1 점 쇄선) 는, 평평한 형상으로 유지된다 (도 27의 실선).

그 외의 구성 및 작용에 대해서는, 제 1 실시형태의 것과 동일하다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 의하면, 노광시의 마스크 (M0) 를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단으로서, 마스크 (M0) 의 상면 및 하면에 접하는 공기에 압력 차이를 발생시키는 압력 제어 기구 (92) 를 구비하고, 기판 (W) 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 워크 스테이지 이송 기구 (2) 는, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시키기 때문에, 마스크 (M) 의 진동을 억제하면서, 래피드 모드에 의한 기판 (W) 과 마스크 (M) 의 상대 이동을 실현시킬 수 있어 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있다. 또, 마스크 (M0) 는, 노광시에 평평한 형상으로 유지되기 때문에, 고정밀도의 노광을 행할 수 있어, 고정밀도이고 고속 처리를 가능하게 한 분할 축차 노광 장치 (PE) 를 제공할 수 있다.

(제 6 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 대하여 설명한다. 또한, 제 1, 제 3 실시형태와 동등 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시형태에서는, 마스크로서, 제 4 실시형태와 마찬가지로, 중력이 작용하지 않는 상태 (또는, 세로 놓기) 에서 수평으로 배치하였을 때에 평평한 형상을 나타내는 마스크 (M0) 가 사용되고 있다. 한편, 본 실시형태의 척부 (16) 에서는, 흡인 노즐 (16a) 의 외측에 배관 (H) 이 배치되어 있다. 배관 (H) 에는, 복수의 토출구 (Ha) 가, 기판 (W) 의 표면을 향하여 개구하여 형성되어 있고, 또, 외부의 정압(正壓) 펌프 (P) 와 접속되어 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 각 층의 패턴을 기판 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 1 단계의 노광을 행할 때, 기판 (W) 과 마스크 (M0) 사이의 노광 갭을 조정하기 위해서 Z 축 이송대 (2A) 를 작동시키지만, 이 때, 노광 갭을 부여하도록 기판 (W) 을 마스크 (M) 에 접근시킴으로써, 마스크 (M0) 와 기판 (W) 사이의 기압을 상승시켜 양압을 발생시키고, 마스크 (M0) 를 평평한 형상이 되도록 변형시킨다.

또한, 정압 펌프 (P) 로부터 배관 (H) 을 통하여 기체를 공급함으로써, 토출구 (Ha) 로부터 기체를 토출시키고, 에어 커튼을 형성함과 함께, 마스크 (M0) 와 기판 (W) 의 주위에 있어서 작은 간극을 형성하여 주위 압력을 형성하고, 마스크 (M0) 와 기판 (W) 사이의 압력 분포를 유지하도록 하여, 마스크 (M0) 의 평평한 형 상을 유지하도록 하고 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, Z 축 이송대 (2A), 정압 펌프 (P) 및 배관 (H) 이 마스크 (M0) 와 기판 (W) 사이에 양압을 발생시키는 양압 발생 기구로서 작용하고 있다.

또, 래피드 모드에서 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시킬 때, 기판 (W) 과 마스크 (M0) 사이의 노광 갭을 유지하기 위해서, 정압 펌프 (P) 로부터 기체를 공급하고 있고, 에어 커튼에 의해 마스크 (M0) 와 기판 (W) 사이의 압력 분포를 유지하면서 단계 이동이 행해진다.

그 외의 구성 및 작용에 대해서는, 제 1, 제 3 실시형태의 것과 동일하다.

따라서, 본 실시형태의 분할 축차 노광 장치 (PE) 에 의하면, 노광시의 마스크 (M0) 를 평평한 형상으로 유지하는 플랫 상태 형성 수단으로서, 마스크와 기판 사이에 양압을 발생시키는 양압 발생 기구를 구비하고, 기판 (W) 상의 복수의 소정 위치에서 노광할 때, 워크 스테이지 이송 기구 (2) 는, 기판 (W) 과 마스크 (M) 사이의 노광 갭을 유지한 채로, 워크 스테이지 (2) 를 마스크 스테이지 (1) 에 대하여 상대 이동시키기 때문에, 마스크 (M) 의 진동을 억제하면서, 래피드 모드에 의한 기판 (W) 과 마스크 (M) 의 상대 이동을 실현시킬 수 있다. 또, 마스크 (M0) 는, 노광시에 평평한 형상으로 유지되기 때문에, 고정밀도의 노광을 행할 수 있어, 고정밀도이고 고속 처리를 가능하게 한 분할 축차 노광 장치 (PE) 을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 임의로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 형태로 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 제어 장치는, 이송 기구가 수평 방향의 상대 이동과 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 이송 기구를 제어하기 때문에, 안전성을 확보하면서, 단시간동안 단계 동작을 행하여, 노광 동작의 택트 타임을 단축시킬 수 있고, 이로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 피노광재로서의 기판을 유지하는 워크 스테이지와,

   상기 기판에 대향 배치되어 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,

   상기 기판에 대하여 패턴 노광용의 광을 상기 마스크를 통하여 조사하는 조사 수단과,

   상기 마스크의 마스크 패턴이 상기 기판 상의 복수의 소정 위치에 대향하도록 상기 워크 스테이지와 상기 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구와,

   상기 이송 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치로서,

   상기 제어 장치는, 상기 이송 기구가 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 상기 이송 기구를 제어하고,

   상기 이송 기구는, 상기 워크 스테이지를 수평 방향으로 이동시키기 위한 모터를 구비하고,

   상기 제어 장치는, 상기 수평 방향의 상대 이동 중에, 상기 모터의 회전 속도가 소정 속도 이하로 감속되었을 때, 상기 마스크와 상기 기판이 서로 근접하는 상기 수직 방향의 상대 이동을 개시하도록 상기 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
4. 피노광재로서의 기판을 유지하는 워크 스테이지와,

   상기 기판에 대향 배치되어 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,

   상기 기판에 대하여 패턴 노광용의 광을 상기 마스크를 통하여 조사하는 조사 수단과,

   상기 마스크의 마스크 패턴이 상기 기판 상의 복수의 소정 위치에 대향하도록 상기 워크 스테이지와 상기 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구와,

   상기 이송 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치로서,

   상기 제어 장치는, 상기 이송 기구가 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 상기 이송 기구를 제어하고,

   상기 제어 장치는, 노광시에 있어서의 상기 마스크와 상기 기판 사이의 노광 갭보다 큰 제 1 갭까지, 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 마스크와 상기 기판이 서로 근접하는 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키고, 또한, 상기 제 1 갭으로부터 상기 노광 갭까지, 상기 마스크와 상기 기판이 서로 더욱 근접하는 상기 수직 방향의 상대 이동만을 행하도록 상기 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
5. 피노광재로서의 기판을 유지하는 워크 스테이지와,

   상기 기판에 대향 배치되어 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,

   상기 기판에 대하여 패턴 노광용의 광을 상기 마스크를 통하여 조사하는 조사 수단과,

   상기 마스크의 마스크 패턴이 상기 기판 상의 복수의 소정 위치에 대향하도록 상기 워크 스테이지와 상기 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구와,

   상기 이송 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치로서,

   상기 제어 장치는, 상기 이송 기구가 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 상기 이송 기구를 제어하고,

   상기 제어 장치는, 노광시에 있어서의 상기 마스크와 상기 기판 사이의 노광 갭으로부터 상기 노광 갭보다 큰 제 2 갭까지, 상기 마스크와 기판이 서로 이간되는 상기 수직 방향의 상대 이동만을 행하고, 또한, 상기 제 2 갭을 초과한 후, 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 마스크와 기판이 서로 더욱 이간되는 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 상기 이송 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
6. 피노광재로서의 기판을 유지하는 워크 스테이지와,

   상기 기판에 대향 배치되어 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와,

   상기 기판에 대하여 패턴 노광용의 광을 상기 마스크를 통하여 조사하는 조사 수단과,

   상기 마스크의 마스크 패턴이 상기 기판 상의 복수의 소정 위치에 대향하도록 상기 워크 스테이지와 상기 마스크 스테이지의 일방을 타방에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동시키는 이송 기구와,

   상기 이송 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치로서,

   상기 제어 장치는, 상기 이송 기구가 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기시키도록 상기 이송 기구를 제어하는 노광 장치를 사용한 노광 방법으로서,

   상기 이송 기구는 상기 수평 방향의 상대 이동과 상기 수직 방향의 상대 이동을 동기하여 행하는 것을 특징으로 하는, 노광 방법.

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