TWI701518B - 使用基板矯正治具之曝光裝置以及基板矯正治具 - Google Patents

Abstract

一種曝光裝置，使被基板矯正治具支撐之感光基板，位於曝光台上，藉投影曝光機構，曝光圖案影像到前述感光基板，其特徵在於：可獲得一種可薄型化(低背化)，可防止與曝光機構相干涉之曝光裝置及基板矯正治具。

基板矯正治具係具有：外框，其具有段部，段部具有：支撐面，支撐感光基板的感光面周緣；以及立起面，相向於該感光基板的端面；內框，被插入外框內，在與該外框的前述支撐面之間，夾持感光基板的周緣；以及機械性按壓機構，按壓內框往外框的支撐面。

Description

使用基板矯正治具之曝光裝置以及基板矯正治具

本發明係關於一種使用將具有反翹之感光基板矯正成平面狀之基板矯正治具，以進行曝光之曝光裝置及其治具。

進行投影曝光之曝光裝置(投影曝光裝置、步進器或掃描器、直接曝光裝置等)，係在塗佈有光阻劑之感光基板(以下稱做基板)的表面，成像由紫外光等之曝光光線所做之圖案影像，以進行曝光。在這種投影曝光裝置中，當在基板上具有超過投影光學系統的焦點深度之反翹時，成像在基板表面上之圖案影像的分辨精度降低。基板係例如將樹脂當作基材之印刷電路板、LCD用玻璃基板、半導體用矽基板等，其皆無法避免反翹之問題。當基板之反翹較大時，在搬運基板之機械臂或曝光台之基板吸著會產生真空洩漏，其成為錯誤之原因。

專利文獻1係提案一種矯正基板之反翹以保持之，進行基板之搬運或曝光之搬運治具。在此文獻中，在以磁力吸引之兩個框體間，夾持固定基板W，藉此，可在矯正基板反翹後之狀態下，進行處理。又，在專利文獻2中，係提案一種以彈簧壓抵基板到限制板，藉此，在應變較少之狀態下保持基板之保持器。

【先行技術文獻】

【專利文獻1】日本特開2002-299406號公報

【專利文獻2】日本特開2005-064329號公報

因為一般性之曝光之高精度化，曝光裝置的投影光學系統與基板之距離，有變近之傾向，又，在此部分設置有焦點調整光學系統或基板高度量測裝置等，所以，空間性餘量很少。但是，如專利文獻1或專利文獻2之基板矯正治具係大型，所以，其有設置在空間性餘量很少之曝光裝置係很困難，或者，在搬運到曝光裝置時，光學系統或曝光台需要較大地迴避之構造之課題。

本發明係依據以上之問題意識，其目的在於獲得一種可薄型化(低背化)，可防止與曝光機構相干涉之曝光裝置及基板矯正治具。

本發明係在使被基板矯正治具支撐之感光基板，位於曝光台上，藉投影曝光機構，曝光圖案影像到前述感光基板之曝光裝置之態樣中，前述基板矯正治具係具有：外框，其具有段部，段部具有：支撐面，支撐感光基板的感光面周緣；以及立起面，相向於該感光基板的端面；內框，被插入該外框內，在與該外框的前述支撐面之間，夾持該感光基板的周緣；以及機械性按壓機構，按壓該內框往外框的該支撐面。

本發明係在基板矯正治具之態樣中，其具有：外框，其具有段部，段部具有：支撐面，支撐感光基板的感光面周緣；以及立起面，相向於該感光基板的端面；內框，被插入 前述外框內，在與該外框的前述支撐面之間，夾持前述感光基板的周緣；以及機械性按壓機構，按壓前述內框往外框的前述支撐面。

最好機械性按壓機構係具有：按壓連桿，位於該外框的厚度內，以被樞著在形成於外框上之凹部；以及被按壓部，形成在內框，被前述按壓連桿按壓。

最好前述按壓連桿與被按壓部的卡合部之任一者上，設有藉該按壓連桿之操作，推壓內框往支撐面之彈性構件或凸輪面。在彈性構件上，也可以設置凸輪面。

最好自前述投影曝光機構側，依序排列前述外框、感光基板及內框。

於外框最好局部去除前述立起面，以形成露出感光基板端部之窺視孔。

本發明之曝光裝置，係使用薄型之基板矯正治具，藉此，即使係投影光學系統與基板之間沒有空間性餘量之曝光裝置，也可以以較高平面度矯正基板，曝光高精度之圖案。

1‧‧‧曝光裝置

10‧‧‧照明光學系統

11‧‧‧投影光學系統

20‧‧‧曝光台

30‧‧‧基板匣

40‧‧‧搬運機器人

50‧‧‧外框

51‧‧‧載置框

51a‧‧‧基板露出開口

51b‧‧‧支撐面

51c‧‧‧缺口部

52‧‧‧中間框

52a‧‧‧立起面

53‧‧‧蓋體框

54‧‧‧段部

55‧‧‧窺視孔

60‧‧‧內框

70‧‧‧機械性按壓機構(鎖固機構)

71‧‧‧軸體

72‧‧‧按壓連桿

72a‧‧‧著力操作部

72b‧‧‧按壓部

73‧‧‧扭力彈簧

74‧‧‧被按壓部

F‧‧‧基板矯正治具

W‧‧‧基板

第1圖係表示包含本發明基板矯正治具之直接曝光裝置全體構成之正視圖。

第2圖係基板矯正治具之組立狀態之俯視圖。

第3圖係沿著第2圖的III-III線之剖面圖。

第4圖係基板矯正治具的外框單體之局部立體圖。

第5圖係組合基板矯正治具的外框與內框後之狀態之局部立體圖。

第6圖係表示使基板矯正治具的外框、內框及基板，在外框於下之分解狀態下之立體圖。

第7圖係表示與使基板矯正治具的外框、內框及基板，在外框於下之第6圖為相反方向所觀得(使外框於上)之狀態之立體圖。

第8圖係基板矯正治具的外框之局部分解立體圖。

第1圖係表示適用本發明之曝光裝置1的一例。此曝光裝置1係以自上方往下方(Z方向)之順序，具有照明光學系統10、光罩M、投影光學系統11及曝光台20。至少在一面(上表面)塗佈或層合有光阻之感光基板(以下稱做基板)W，係被保持在基板矯正治具F上，以位於曝光台20上。自照明光學系統10射出，透過光罩M之曝光圖案光線，係藉投影光學系統11，被成像在基板W的表面。

曝光台20係用於固定基板W成平面狀，對於投影光學系統定位者，具有吸著固定基板W的內面之功能之眾所周知之桌台。曝光台20係被未圖示之移動機構支撐，例如可在XY θ Z方向上移動。又，藉使用上述移動機構，也可一邊使曝光台20對於投影光學系統11而言相對移動(例如重複步進式(step and repeat)或連續掃描式(scan))，一邊曝光。

照明光學系統10具有未圖示之光源(例如水銀燈)。光源係發出對應基板W表面之光阻之波長之光線。又， 照明光學系統10係具有集中自光源發出之光線，均一化光量之功能。

投影光學系統11係光罩M與基板W的表面(感光面)處於共軛關係之眾所周知之成像光學系統。投影光學系統11與做為被曝光物之基板W的表面之間隔，係藉投影光學系統之焦點距離而嚴密地取決，但是，有時係被配置成數十mm左右(例如30mm左右)地接近。

在投影光學系統11或其周邊，具有未圖示之基板距離量測機構。此基板距離量測機構，係使基板W的感光面與投影光學系統11之間隔，以μm單位量測，依據此量測結果，藉未圖示之焦點調整機構進行調整，使得由投影光學系統11所做之圖案影像的焦點，配合到基板W的表面。

焦點調整機構係眾所周知地，被設於投影光學系統11內，或者，被設於投影光學系統11的出口。也可以藉使曝光台20在Z方向上移動，而調整焦點。

在投影光學系統11與基板W之間，設有用於進行光罩M與基板W之對位之未圖示之對位機構(攝影機構)。光罩M與基板W之具體性對位機構，係眾所周知(例如TTL方式)。

又，在投影光學系統11與基板W之間，係設有防止來自基板W表面的光阻之昇華物，附著在投影光學系統11的投影透鏡之蓋體玻璃(未圖示)等，投影光學系統11與基板W之間隔變窄。

在曝光裝置1具有：基板匣30，收納具有基板矯 正治具F之複數基板W；以及搬運機器人(搬運機構)40，在與曝光台20之間，搬運基板匣30中的具有基板矯正治具F之基板W。

基板W係例如將樹脂、玻璃、矽等當作基材之印刷電路板、內插基板、LCD用基板及半導體用基板等，被整型成矩形。此基板W在接受由曝光裝置1所做之曝光前，被實施過種種處理，有時產生反翹。具體說來，係經過複數基板之黏接、熱處理，或者，單面之研磨等之處理，結果，有時在內部應力產生偏頗，產生應變。在某樹脂內插基板(外型尺寸200×250mm)之例中，產生50mm以上之反翹，即使照原樣地載置在曝光台20以進行真空吸著，基板表面的位移不收斂在投影光學系統11的焦點深度內，所以，在圖案之解析度產生不良影響。

基板矯正治具F係在矯正此基板W之應變保持平面性良好之狀態下，位於曝光台20上者。如第2圖~第8圖所示，基板矯正治具F係由外框50與內框60之兩個框體所構成。

如第2圖、第6圖及第7圖所示，外框50係整體做成四角框狀。外框50係在此實施形態中，如第3圖及第8圖所示，係由被層積結合之矩形之連續載置框51、不連續之中間框52、及矩形連續之蓋體框53所構成，在載置框51的中央部，形成有矩形之基板露出開口51a。中間框52係在載置框51之上，以偏倚到周緣側配置之不連續厚壁構件，於被固定在載置框51上之狀態下，在載置框51上，形成沿著基板露出開口51a之矩形之支撐面51b。中間框52的內周面，係構成直交支撐面51b之立起面52a。支撐面51b係在使基板矯正治具F 往曝光台20上載置後之狀態下，與投影光學系統11的光軸直交之面，立起面52a係與該光軸平行之面。在蓋體框53的內周面，形成有與立起面52a無段差之立起面53a，支撐面51b與立起面52a(及立起面53a)係形成段部54。立起面52a(與53a)的平面形狀(輪廓)，係與基板W的平面外型對應，當載置基板W到支撐面51b上後，其與基板W相向。

內框60係具有矩形之一般剖面，形成對應外框50的立起面52a(與53a)之平面形狀(被嵌入立起面52a(與53a)的輪廓內)之矩形。第3圖所示之寬度S，係對應支撐面51b的寬度s(在圖示之實施形態中，係S>s)。又，內框60的內側開口尺寸，係由基板W的曝光餘量來決定。當進行與內框60相接之基板面之曝光時，抵接在基板W的內框60上之部分不被曝光，所以，內框60的開口的內側成為可曝光之範圍。(當進行與外框50相接之基板面之曝光時，外框50的基板露出開口的內側，係成為可曝光之範圍。)又，內框60的厚度d，係比段部54的深度D小很多(內框60之壁厚係比外框50薄很多)，段部54的深度D，係大於內框60的厚度d與基板W的厚度x之合計厚度(D>d+x)。厚度x係因為基板W的種類而不同，但是，任何基板W皆滿足此關係。

在外框50(載置框51、中間框52及蓋體框53)，沿著基板露出開口51a形成有除去立起面52a之複數窺視孔55(第2圖、第3圖及第5圖)，窺視孔55係彼此間隔設置。以光學偵知器或攝影機等之檢出機構，自此窺視孔55檢知基板W的端面，藉此，可檢出基板W之位置。而且，在基板W 上，一般係形成有用於進行與光罩M之間的正確定位之對位標記，透過窺視孔55以辨識之基板W的端面資訊(位置資訊)，可使用於前置對位。

在外框50與內框60之間，設有按壓內框60到支撐面51b側之機械性按壓機構(鎖固機構)70。機械性按壓機構70係在外框50(內框60)的各邊部，設有複數個(在圖示之實施形態中係兩個)相同構造者。各機械性按壓機構70，如第8圖之分解狀態所示，係由按壓連桿72與被按壓部74所構成。按壓連桿72係以軸體71樞接在外框50的載置框51與蓋體框53之間。被按壓部74係被設於內框60。按壓連桿72係具有以軸體71為中心，在約略相反方向上延伸之著力操作部72a與按壓部72b。又，在軸體71上組裝有扭力彈簧73，扭力彈簧73係推壓按壓連桿72往其按壓部72b在支撐面51b上突出之方向。按壓連桿72的著力操作部72a，係總是收納在外框50的輪廓內。中間框52係在軸體71的樞接部分上，成為不連續，於被夾持在載置框51與蓋體框53間之狀態下，藉固定螺絲56(第4圖)等，被固定在該載置框51與蓋體框53上。第5圖係表示在載置框51與中間框52層積結合蓋體框53前之外框50之狀態。

被按壓部74係由板狀彈簧體所構成，具有被按壓連桿72的按壓部72b按壓之斜面(山型面)74a，其一端部74b(第5圖)係被固定(例如焊接固定)在內框60上。當被按壓部74的斜面74a被按壓部72b按壓時，其撓曲而按壓內框60往支撐面51b(基板W)方向。扭力彈簧73之力量，被設 定成比被按壓部74之力量大很多。

當在上述構成之基板矯正治具F上支撐基板W時，藉另外設置之外換線機(或手工作業)，自外框50卸下內框60，按壓外框50的各機械性按壓機構70的按壓連桿72的著力操作部72a往內邊(第4圖箭頭A方向)，以使按壓部72b自支撐面51b後退。在載置框51形成有缺口部51c(第8圖)，缺口部51c係使以治具(或手工作業)按壓著力操作部72a往內邊之作業變容易。在使按壓部72b自支撐面51b後退後之狀態下，在外框50的段部54內，依序插入使感光面朝向支撐面51b之基板W、及使被按壓部74朝向基板W的相反側之內框60。之後，在暫時按壓內框60到基板W側(使基板W成平面狀)之狀態下，當開放往按壓連桿72之外力時，藉扭力彈簧73之力量，按壓連桿72的按壓部72b係下壓內框60的被按壓部74，成為基板W密著在支撐面51b上之狀態，確保基板W之平面性。

而且，具有基板矯正治具F之複數基板W，係例如收納在附設在曝光裝置1之基板匣30。基板矯正治具F較薄，所以，在基板匣30可收納多數基板W。

另外，當實際之曝光作業時，藉搬運機器人40，取出被收納在基板匣30之具有基板矯正治具F之基板W，在前置對位等作業後，搬運到曝光台20上。此時(或者，收納具有基板矯正治具F之基板W到基板匣30時)，如第7圖所示，上下反轉具有基板矯正治具F之基板W，使外框50朝向上方，以設定到曝光台20。曝光台20係真空吸著固定自外框 50露出之基板W的內面(曝光面的相反側的面)。直接吸著固定基板W，所以，以基板矯正治具F改善平面性之基板，係平面精度更好地被固定。

如此一來，當使外框50朝向投影光學系統11側以設定時，即使基板W的板厚改變，也可以使外框50上表面與基板W曝光面之距離，保持在一定且最小。因此，因為投影光學系統11之焦點距離之制約，或者，距離量測機構、焦點調整機構、攝影機構及蓋體玻璃等之要因，也對於基板W與投影光學系統11間之空間較小之曝光裝置1為有利。

結束曝光後之基板W，藉搬運機器人40，於組裝有基板矯正治具F之狀態下，再度被收納在基板匣30。當自曝光裝置1傳遞基板W到下一工序(顯影等)時，藉被設於曝光裝置1外之外換線機，自基板W卸下基板矯正治具F以回收之。

搬運基板之搬運機構，並不侷限於機器人，可對應基板W而自眾所周知之搬運機構適宜選擇。或者，也可以在生產線上藉輸送帶等，進行上下游之裝置與具有基板矯正治具F之基板W之處理。又，曝光裝置1係具有未圖示之前置對準器等，適宜必要之眾所周知之功能。

以上之實施形態中之機械性按壓機構70係表示一例，所以，可有種種改變。在使用圖示例之按壓連桿72之形態中，例如內框60的被按壓部(板狀彈簧體)74之設置處所及個數，係也因為內框60之剛性、基板W之剛性或彈性、板狀彈簧體之彈性等，而被適時設計。被按壓部74可以係板狀彈簧體以外之彈性體(例如聚氨酯橡膠)，或者，由凸輪面所 構成。而且，在按壓連桿72的按壓部72b的與被按壓部74之卡合部，也可以設置彈性體或凸輪面。又，按壓連桿72之形狀係表示一例，只要可轉移到按壓部72b不干涉到內框60之狀態，與相干涉以按壓內框60到基板W側之干涉狀態即可。

外框50係在以上之實施形態中，係做成載置框51、中間框52及蓋體框53之三層構造，所以，有機械加工容易之優點，但是，也可以例如做成壓鑄製成之一體構造。

內框60係也可以對應基板W之性質(厚度)，準備不同(尤其，厚度不同)之複數個。

以上之實施形態，係將使用光罩M之投影曝光裝置當做實例，以說明本發明者，但是，也可以係取代光罩M，而使用光調製裝置陣列(例如液晶面板或DMD等)之直接曝光裝置，或者，由不使用光調製裝置陣列之雷射掃瞄等所做之直接曝光裝置。而且，也可以在不具有投影光學系統之近接曝光裝置等，使用此基板矯正框。

50‧‧‧外框

60‧‧‧內框

W‧‧‧基板

Claims (6)

1. 一種曝光裝置，使用基板矯正治具，使被前述基板矯正治具支撐之感光基板，位於曝光台上，藉投影曝光機構，曝光圖案影像到前述感光基板，其特徵在於：前述基板矯正治具係具有：外框，其具有段部，前述段部具有：支撐面，支撐前述感光基板的感光面周緣；以及立起面，相向於前述感光基板的端面；內框，被插入前述外框內，在與前述外框的前述支撐面之間，夾持前述感光基板的周緣；以及機械性按壓機構，按壓前述內框往前述外框的前述支撐面，其中前述外框包括被層積結合之矩形之連續載置框、不連續之中間框、及矩形連續之蓋體框，前述載置框具有前述支撐面，前述中間框及前述蓋體框係具有前述立起面，以前述支撐面及前述立起面形成前述段部，其中前述機械性按壓機構包括在前述中間框的不連續的位置以前述載置框與前述蓋體框之間的軸樞接的位於前述外框的厚度內的按壓連桿，其中前述按壓連桿係包括以前述為軸中心延伸於稍微相反方向的著力操作部以及在前述支撐面方向按壓前述內框的按壓部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用基板矯正治具之曝光裝置，其中前述內框包括被按壓部，被前述按壓連桿的按壓 部按壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述使用基板矯正治具之曝光裝置，其中，使用的基板矯正治具係在前述按壓連桿的按壓部與被按壓部之任一者上，設有藉該按壓連桿之操作，推壓前述內框往支撐面之彈性構件與凸輪面之至少一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之使用基板矯正治具之曝光裝置，其中，使用自前述投影曝光機構側，依序排列前述外框、感光基板及內框之基板矯正治具。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之使用基板矯正治具之曝光裝置，其中，使用在前述載置框、前述中間框及前述蓋體框上，局部去除前述支撐面以及前述立起面，以形成有露出前述感光基板端部之窺視孔之基板矯正治具。
6. 一種基板矯正治具，具有：外框，其具有段部，前述段部具有：支撐面，支撐前述感光基板的感光面周緣；以及立起面，相向於前述感光基板的端面；內框，被插入前述外框內，在與前述外框的前述支撐面之間，夾持前述感光基板的周緣；以及機械性按壓機構，按壓前述內框往前述外框的前述支撐面，其中前述外框包括被層積結合之矩形之連續載置框、不連續之中間框、及矩形連續之蓋體框，前述載置框具有前述支撐面，前述中間框及前述蓋體框係具有前述立起面，以前述支撐面及前述立起面形成前述段部， 其中前述機械性按壓機構包括在前述中間框的不連續的位置以前述載置框與前述蓋體框之間的軸樞接的位於前述外框的厚度內的按壓連桿，其中前述按壓連桿係包括以前述為軸中心延伸於稍微相反方向的著力操作部以及在前述支撐面方向按壓前述內框的按壓部。

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