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JP4313064B2 - Exposure system provided with exposure apparatus - Google Patents
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JP4313064B2 JP2003078238A JP2003078238A JP4313064B2 JP 4313064 B2 JP4313064 B2 JP 4313064B2 JP 2003078238 A JP2003078238 A JP 2003078238A JP 2003078238 A JP2003078238 A JP 2003078238A JP 4313064 B2 JP4313064 B2 JP 4313064B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ等の製品を製造するために用いられる露光装置に係り、とりわけ、感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行う露光装置及びそれを備えた露光システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
このような露光装置において、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する場合には、まず、(1)感光材付き基板をロボットアーム等により露光装置内へ供給してチャックステージ上に載置した後、(2)駆動ステージによりチャックステージを移動させて感光材付き基板の位置決めを行う。次に、(3)感光材付き基板へ向けて照射光学系によりマスクを介して露光光を照射することにより、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する。その後、(4)駆動ステージによりチャックステージを移動させて感光材付き基板を排出位置に位置付けた後、(5)露光後の基板をロボットアーム等により露光装置外へ排出する。
【0003】
ところで、このような露光装置においては、上記(3)の工程にて、駆動ステージによりチャックステージをステップ移動させ、チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うことにより、一枚の感光材付き基板上に複数の露光パターンを形成することが一般的に行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存の露光装置において、上述したようにして一枚の感光材付き基板上に複数の露光パターンを形成した場合には、1回目の露光により得られる露光パターンと2回目の露光により得られる露光パターンとの間の位置関係が一定とならず、特に製造が開始されてから一定の時間が経過するまでの初期段階において、基板ごとに許容できないトータルピッチ精度の低下が生じてしまうという問題があった。
【0005】
この原因については従来、十分な究明がなされていなかったが、本発明者らが鋭意研究を進めた結果、露光を開始してからのチャックステージでの吸熱や露光環境の温度変化等により露光対象となる感光材付き基板の温度が上昇し、熱膨張によりその寸法が変化していることが主たる原因であることが分かった。
【0006】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、一枚の感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って複数の露光パターンを形成する場合に生じるトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる露光装置及びそれを備えた露光システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の解決手段として、感光材付き基板を載置するチャックステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系と、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板が前記照射光学系に対して異なる複数の露光位置で位置決めされるよう、前記チャックステージをステップ移動させる駆動ステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、前記照射光学系及び前記駆動ステージを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記チャックステージ上に載置される感光材付き基板の温度に応じて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することを特徴とする露光装置を提供する。
【0008】
なお、上述した第1の解決手段においては、前記基板の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、前記制御装置は、前記温度検出装置による検出結果に基づいて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することが好ましい。
【0009】
また、上述した第1の解決手段において、前記温度検出装置は、前記チャックステージに対して感光材付き基板を供給し、かつ排出するための機構、又は前記チャックステージに取り付けられていることが好ましい。
【0010】
本発明は、第2の解決手段として、上述した第1の解決手段に係る露光装置と、前記露光装置に対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構と、前記露光装置及び前記機構を収容して露光環境の温度を一定に保つサーマルチャンバとを備えたことを特徴とする、露光システムを提供する。
【0011】
本発明の第1の解決手段によれば、温度検出装置により検出された感光材付き基板の温度に基づいて、チャックステージのステップ移動量を補正するようにしているので、露光を開始してからのチャックステージ33での吸熱により感光材付き基板の温度が上昇してその寸法が変化する場合であっても、感光材付き基板に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えることができる。
【0012】
本発明の第2の解決手段によれば、露光装置及びそれに関連する装置(露光装置に対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構)をサーマルチャンバ内に収容して露光装置における露光環境の温度を一定に保つようにしているので、感光材付き基板の温度が上昇する原因の一つである露光環境の温度変化に伴う影響を効果的に排除することが可能となり、感光材付き基板に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下をより確実に抑えることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る露光装置を備えた処理ラインについて説明する。
【0015】
図1に示す処理ライン10は、カラーフィルタ等の製品を製造するための製造ラインに組み込まれて用いられるものであり、例えば、ガラス基板等の基板上に所定のパターンを有するブラックマトリクス(BM)層を形成するために用いられる。
【0016】
具体的には、処理ライン10は、上流側から下流側へ向けて順に設置された複数の処理装置(洗浄装置11、脱水IR装置12、塗布装置13、露光装置14、現像装置15、検査装置16及びオーブン17)を備えている。なお、これらの処理装置は、搬送ライン21及びロボット22により互いに接続されている。
【0017】
このうち、洗浄装置11は、処理対象となる基板を洗浄液により洗浄するものである。
【0018】
脱水IR装置12は、洗浄液により洗浄された後の基板を赤外線(IR)で加熱し、脱水処理を施すものである。
【0019】
塗布装置13は、洗浄後の基板上に感光材を塗布するものである。なお、塗布装置13の前段及び後段には、処理対象となる基板を冷却及び加熱するための処理装置として、コールドプレート(CP)18及びホットプレート(HP)19が配設されている。
【0020】
露光装置14は、感光材が塗布された後の感光材付き基板を所定の露光パターンで露光するものである。なお、露光装置14の近傍には、ロボット22とともに、プリアライメントステージ26、マスク装着用ロボット27及びマスクローダー28が配設されており、全体として、露光システム24が構成されている。
【0021】
現像装置15は、露光後の感光材付き基板を現像して所定のパターンを有するBM層を形成するものである。
【0022】
検査装置16は、現像後のBM層付き基板を検査するものである。
【0023】
オーブン17は、検査後のBM層付き基板を加熱により硬化させるものである。
【0024】
なお、上述した処理ライン10において、露光装置14を含む露光システム24、その前段に位置する塗布装置13及びそれらに関連する各種の装置(搬送ライン21、ロボット22、コールドプレート18及びホットプレート19)はサーマルチャンバ25内に収容されており、これにより、露光装置14における露光環境の温度を一定に保つことができるようになっている。
【0025】
次に、図2により、図1に示す露光装置14の詳細について説明する。
【0026】
図2に示すように、露光装置14は、露光装置本体30と、露光装置本体30へ向けて露光光を照射する照射光学系40とを備えている。
【0027】
このうち、露光装置本体30は、基台31と、基台31に設置された露光ステージ32とを有している。ここで、露光ステージ32は、露光対象となる感光材付き基板51を載置するものであり、感光材付き基板51を真空チャック方式で保持するチャックステージ33と、チャックステージ33を垂直方向及び水平面内で移動させることが可能な駆動ステージ34とを有している。なお、駆動ステージ34はチャックステージ33を水平面内でX方向及びY方向にステップ移動させることができるようになっている。
【0028】
また、このような露光装置本体30において、露光ステージ32の上方には、マスク36が取り付けられるマスクステージ35が設けられている。ここで、マスク36は、1回分の露光パターンに対応する所定のパターンを有している。
【0029】
一方、照射光学系40は、超高圧水銀灯41と、超高圧水銀灯41から出射された光を感光材付き基板51へ向けて導くための光学要素(パラボラミラー42、コールドミラー43、インテグレータレンズ44及び球面鏡45)とを有し、露光装置本体30の露光ステージ32上に載置された感光材付き基板51へ向けて露光光(平行光)を照射することができるようになっている。なお、このような照射光学系40において、コールドミラー43とインテグレータレンズ44との間にはシャッタ46が設けられており、超高圧水銀灯41から出射された光を適宜遮蔽及び開放することができるようになっている。
【0030】
なお、露光装置本体30の露光ステージ32(駆動ステージ34)及び照射光学系40(超高圧水銀灯41及びシャッタ46)等には制御装置47が接続されており、チャックステージ33上に載置された感光材付き基板51の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、露光装置本体30の露光ステージ32及び照射光学系40を制御することにより、一枚の感光材付き基板51上に複数の露光パターンを形成することができるようになっている。
【0031】
また、露光装置本体30の近傍にはロボット22が設けられており、ロボット22のロボットアーム22′により露光ステージ32(チャックステージ33)に対して感光材付き基板51を供給及び排出することができるようになっている。ここで、露光ステージ32(チャックステージ33)には温度検出装置48が取り付けられており、露光ステージ32(チャックステージ33)上に載置される感光材付き基板51の温度を接触式で検出することができるようになっている。なお、温度検出装置48としては、接触式の熱電対や非接触式の放射温度計等を用いることができる。
【0032】
なお、このような温度検出装置48は制御装置47に接続されており、制御装置47において、温度検出装置48による検出結果に基づき、チャックステージ33上に載置される感光材付き基板51の温度に応じて駆動ステージ34によるチャックステージ33の移動量を補正することができるようになっている。
【0033】
ここで、チャックステージ33が1回目の露光位置から2回目の露光位置までステップ移動する際のステップ移動量Lに対応する補正量(ステップ補正量)は、基板の温度の変化量をΔT、基板の熱膨張係数をK、温度による寸法変化を考慮しないステップ移動量をLとすると、次式(1)により求めることができる。
ステップ補正量=K×L×ΔT … (1)
【0034】
次に、図1及び図2に示す露光装置14の動作について説明する。
【0035】
図1に示す処理ライン10において、塗布装置13により感光材が塗布された後の感光材付き基板は、搬送ライン21及びロボット22を介して露光装置14内へ供給される。
【0036】
このとき、露光装置14においては、図2に示すように、ロボット22のロボットアーム22′により感光材付き基板51が供給され、露光装置本体30の露光ステージ32(チャックステージ33)上に載置される。
【0037】
この状態で、露光装置14においては、制御装置47による制御の下で、露光ステージ32の駆動ステージ34によりチャックステージ33を移動させて感光材付き基板51をマスク36に対して位置決めした後、感光材付き基板51へ向けて照射光学系40によりマスク36を介して露光光を照射することにより、感光材付き基板51を所定の露光パターンで露光する。
【0038】
ここで、感光材付き基板51の異なる2つの位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って2つの露光パターンを形成する場合を例に挙げると、まず、制御装置47による制御の下で、露光ステージ32の駆動ステージ34によりチャックステージ33を移動させて感光材付き基板51を第1の露光位置(感光材付き基板51の上半分がマスク36の下方にくる位置)に位置付けた後、感光材付き基板51へ向けて照射光学系40によりマスク36を介して露光光を照射する。次に、同様にして制御装置47による制御の下で、露光ステージ32の駆動ステージ34によりチャックステージ33をステップ移動量Lだけステップ移動させて感光材付き基板51を第2の露光位置(感光材付き基板51の下半分がマスク36の下方にくる位置)に位置付けた後、感光材付き基板51へ向けて照射光学系40によりマスク36を介して露光光を照射する。これにより、図3に示すように、感光材付き基板51の上半分に第1の露光パターン52(2つの表示パターン52a,52bを含む露光パターン)が形成され、感光材付き基板51の下半分に第2の露光パターン53(表示パターン52a,52bと同一の2つの表示パターン53a,53bを含む露光パターン)が形成される。
【0039】
なおこのとき、制御装置47は、露光ステージ32(チャックステージ33)に取り付けられた温度検出装置48により検出された感光材付き基板51の温度に基づいて、上式(1)に従ってチャックステージ33のステップ移動量Lを補正する。
【0040】
その後、このようにして感光材付き基板51上に2つの露光パターン52,53を形成した後、露光ステージ32のチャックステージ33を駆動ステージ34により移動させて感光材付き基板51を排出位置に位置付けた後、ロボットアーム22′を用いて露光後の基板51を露光装置14外へ排出する。
【0041】
このように本実施の形態によれば、露光ステージ32(チャックステージ33)に取り付けられた温度検出装置48により検出された感光材付き基板51の温度に基づいて、チャックステージ33のステップ移動量Lを補正するようにしているので、露光を開始してからの露光ステージ32(チャックステージ33)での吸熱により感光材付き基板51の温度が上昇してその寸法が変化する場合であっても、感光材付き基板51に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えることができる。
【0042】
また、本実施の形態によれば、露光装置14を含む露光システム24及びその前段に位置する塗布装置13等をサーマルチャンバ25内に収容して露光装置14における露光環境の温度を一定に保つようにしているので、感光材付き基板51の温度が上昇する原因の一つである露光環境の温度変化に伴う影響を効果的に排除することが可能となり、感光材付き基板51に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下をより確実に抑えることができる。
【0043】
なお、上述した実施の形態においては、露光ステージ32(チャックステージ33)に取り付けられた温度検出装置48により露光前の感光材付き基板51の温度を検出して当該感光材付き基板51の露光時におけるステップ移動量Lを補正するようにしているが、これに限らず、露光後の感光材付き基板51の温度を検出して次の感光材付き基板51の露光時におけるステップ移動量Lを補正するようにしてもよい。
【0044】
また、上述した実施の形態においては、制御装置47において、温度検出装置48により検出された感光材付き基板51の温度に基づいて、チャックステージ33のステップ移動量Lを補正するようにしているが、感光材付き基板51の温度に応じてチャックステージ33のステップ移動量Lを補正することができれば、これ以外の任意の方法を用いることが可能である。具体的には例えば、露光を開始し始めてから感光材付き基板51の温度がどのように上昇するかを表す昇温曲線(図4参照)をあらかじめ求めておき、実際の露光時に、あらかじめ用意された昇温曲線に基づいてチャックステージ33のステップ移動量Lを補正するようにしてもよい。なおこのとき、あらかじめ求められた昇温カーブに基づいて、上式(1)に従って感光材付き基板51の寸法変化(ずれ量)の曲線(及びそれに対応するステップ補正量の曲線)(図5参照)をあらかじめ求めておき、実際の露光時に、これらのずれ量の曲線及びステップ補正量の曲線に基づいてチャックステージ33のステップ移動量Lを補正するようにしてもよい。
【0045】
なお、上述した実施の形態においては、駆動ステージ34によりチャックステージ33を一次元的にステップ移動させて逐次露光を行う場合を例に挙げて説明しているが、これに限らず、チャックステージ33を二次元的にステップ移動させて逐次露光を行う場合にも同様にして適用することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一枚の感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って複数の露光パターンを形成する場合に生じるトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る露光装置を備えた処理ラインの一例を示す図。
【図2】図1に示す露光装置の詳細を示す図。
【図3】図2に示す露光装置により感光材付き基板上に形成される露光パターンの一例を示す図。
【図4】図1及び図2に示す露光装置を用いて順次露光が行われる感光材付き基板の温度変化を示す図。
【図5】感光材付き基板の温度変化に伴う基板の寸法変化(ずれ量)及びそれに伴うステップ補正量の変化を示す概念図。
【符号の説明】
10 処理ライン
11 洗浄装置
12 脱水IR装置
13 塗布装置
14 露光装置
15 現像装置
16 検査装置
17 オーブン
18 コールドプレート
19 ホットプレート
21 搬送ライン
22 ロボット
22′ ロボットアーム
24 露光システム
25 サーマルチャンバ
26 プリアライメントステージ
27 マスク装着用ロボット
28 マスクローダー
30 露光装置本体
31 基台
32 露光ステージ
33 チャックステージ
34 駆動ステージ
35 マスクステージ
36 マスク
40 照射光学系
41 超高圧水銀灯
42 パラボラミラー
43 コールドミラー
44 インテグレータレンズ
45 球面鏡
46 シャッタ
47 制御装置
51 感光材付き基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing a product such as a color filter, and more particularly to an exposure apparatus that performs sequential exposure with the same exposure pattern at different positions on a substrate with a photosensitive material, and an exposure system including the same. .
[0002]
[Prior art]
In such an exposure apparatus, when exposing a substrate with a photosensitive material in a predetermined exposure pattern, first, (1) the substrate with the photosensitive material is supplied into the exposure apparatus by a robot arm or the like and placed on the chuck stage. After that, (2) the chuck stage is moved by the drive stage to position the substrate with the photosensitive material. Next, (3) the substrate with the photosensitive material is exposed with a predetermined exposure pattern by irradiating the substrate with the photosensitive material with exposure light through a mask by the irradiation optical system. Thereafter, (4) the chuck stage is moved by the drive stage to position the substrate with the photosensitive material at the discharge position, and (5) the exposed substrate is discharged out of the exposure apparatus by a robot arm or the like.
[0003]
By the way, in such an exposure apparatus, in the step (3), the chuck stage is moved stepwise by the drive stage, and the same exposure pattern is applied to different positions of the substrate with the photosensitive material placed on the chuck stage. In general, a plurality of exposure patterns are formed on a single substrate with a photosensitive material by performing sequential exposure.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an existing exposure apparatus, when a plurality of exposure patterns are formed on a single substrate with a photosensitive material as described above, the exposure pattern obtained by the first exposure and the second exposure are obtained. There is a problem that the positional relationship between the exposure pattern is not constant, and the total pitch accuracy is unacceptable for each substrate, particularly in the initial stage from the start of manufacturing until a fixed time elapses. there were.
[0005]
Conventionally, sufficient investigation has not been made on the cause of this, but as a result of extensive research conducted by the present inventors, the exposure target is affected by heat absorption at the chuck stage after exposure starts and temperature change in the exposure environment. It has been found that the main cause is that the temperature of the substrate with the photosensitive material rises and the dimensions change due to thermal expansion.
[0006]
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the total pitch accuracy generated when a plurality of exposure patterns are formed by sequentially performing exposure with the same exposure pattern at different positions on a single substrate with a photosensitive material. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure system including the exposure apparatus that can improve the yield of products while minimizing a decrease in the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a first solution, the present invention provides a chuck stage for placing a substrate with a photosensitive material, and irradiation optics for irradiating exposure light through a mask toward the substrate with the photosensitive material placed on the chuck stage. A driving stage for step-moving the chuck stage so that the substrate with the photosensitive material placed on the chuck stage is positioned at a plurality of different exposure positions with respect to the irradiation optical system, and on the chuck stage A control device for controlling the irradiation optical system and the drive stage so that sequential exposure with the same exposure pattern is performed on different positions of the substrate with the photosensitive material placed on the substrate, and the control device is provided on the chuck stage. The amount of movement of the chuck stage by the drive stage is corrected according to the temperature of the substrate with the photosensitive material placed on the substrate. To provide a device.
[0008]
In the first solving means described above, a temperature detection device for detecting the temperature of the substrate is further provided, and the control device moves the chuck stage by the drive stage based on a detection result by the temperature detection device. It is preferable to correct the amount.
[0009]
In the first solving means described above, it is preferable that the temperature detection device is attached to a mechanism for supplying and discharging a substrate with a photosensitive material to the chuck stage, or attached to the chuck stage. .
[0010]
As a second solution, the present invention provides an exposure apparatus according to the first solution, a mechanism for supplying or discharging a substrate with a photosensitive material to the exposure apparatus, the exposure apparatus, and the mechanism. And a thermal chamber for keeping the temperature of the exposure environment constant.
[0011]
According to the first solving means of the present invention, since the step movement amount of the chuck stage is corrected based on the temperature of the substrate with the photosensitive material detected by the temperature detecting device, the exposure is started. Even when the temperature of the substrate with the photosensitive material rises due to heat absorption by the chuck stage 33 and its dimensions change, the decrease in the total pitch accuracy of the plurality of exposure patterns formed on the substrate with the photosensitive material is minimized. Can be suppressed.
[0012]
According to the second solving means of the present invention, the exposure apparatus and the related apparatus (mechanism for supplying or discharging the substrate with the photosensitive material to the exposure apparatus) are accommodated in the thermal chamber and the exposure in the exposure apparatus. Since the environment temperature is kept constant, it is possible to effectively eliminate the effects of temperature changes in the exposure environment, which is one of the causes of the temperature rise of the substrate with the photosensitive material. A decrease in the total pitch accuracy of the plurality of exposure patterns formed on the substrate can be suppressed more reliably.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
First, a processing line including an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
A processing line 10 shown in FIG. 1 is used by being incorporated in a production line for producing a product such as a color filter. For example, a black matrix (BM) having a predetermined pattern on a substrate such as a glass substrate. Used to form a layer.
[0016]
Specifically, the processing line 10 includes a plurality of processing devices (a cleaning device 11, a dehydration IR device 12, a coating device 13, an exposure device 14, a developing device 15, an inspection device) installed in order from the upstream side to the downstream side. 16 and an oven 17). Note that these processing apparatuses are connected to each other by a transfer line 21 and a robot 22.
[0017]
Among these, the cleaning apparatus 11 cleans a substrate to be processed with a cleaning liquid.
[0018]
The dehydration IR device 12 heats the substrate that has been cleaned with the cleaning liquid with infrared rays (IR) and performs a dehydration process.
[0019]
The coating device 13 applies a photosensitive material onto the cleaned substrate. In addition, a cold plate (CP) 18 and a hot plate (HP) 19 are disposed as a processing device for cooling and heating the substrate to be processed at the front and rear stages of the coating apparatus 13.
[0020]
The exposure device 14 exposes the substrate with the photosensitive material after the photosensitive material is applied in a predetermined exposure pattern. A pre-alignment stage 26, a mask mounting robot 27, and a mask loader 28 are provided in the vicinity of the exposure apparatus 14 together with the robot 22, and the exposure system 24 is configured as a whole.
[0021]
The developing device 15 develops the exposed substrate with the photosensitive material to form a BM layer having a predetermined pattern.
[0022]
The inspection device 16 inspects the substrate with the BM layer after development.
[0023]
The oven 17 cures the substrate with a BM layer after inspection by heating.
[0024]
Note that, in the processing line 10 described above, the exposure system 24 including the exposure device 14, the coating device 13 positioned in the preceding stage, and various devices related thereto (the transfer line 21, the robot 22, the cold plate 18, and the hot plate 19). Is accommodated in the thermal chamber 25, so that the temperature of the exposure environment in the exposure apparatus 14 can be kept constant.
[0025]
Next, details of the exposure apparatus 14 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0026]
As shown in FIG. 2, the exposure apparatus 14 includes an exposure apparatus main body 30 and an irradiation optical system 40 that irradiates exposure light toward the exposure apparatus main body 30.
[0027]
Among these, the exposure apparatus main body 30 has a base 31 and an exposure stage 32 installed on the base 31. Here, the exposure stage 32 mounts the substrate 51 with the photosensitive material to be exposed, the chuck stage 33 that holds the substrate 51 with the photosensitive material in a vacuum chuck system, and the chuck stage 33 in the vertical direction and the horizontal plane. And a drive stage 34 that can be moved in the interior. The drive stage 34 can move the chuck stage 33 stepwise in the X and Y directions within a horizontal plane.
[0028]
In such an exposure apparatus main body 30, a mask stage 35 to which a mask 36 is attached is provided above the exposure stage 32. Here, the mask 36 has a predetermined pattern corresponding to the exposure pattern for one time.
[0029]
On the other hand, the irradiation optical system 40 includes an ultra-high pressure mercury lamp 41 and optical elements for guiding the light emitted from the ultra-high pressure mercury lamp 41 toward the substrate 51 with a photosensitive material (parabolic mirror 42, cold mirror 43, integrator lens 44, and A spherical mirror 45), and can irradiate exposure light (parallel light) toward the substrate 51 with the photosensitive material placed on the exposure stage 32 of the exposure apparatus main body 30. In such an irradiation optical system 40, a shutter 46 is provided between the cold mirror 43 and the integrator lens 44 so that the light emitted from the ultrahigh pressure mercury lamp 41 can be appropriately shielded and opened. It has become.
[0030]
A control device 47 is connected to the exposure stage 32 (drive stage 34) and the irradiation optical system 40 (ultra-high pressure mercury lamp 41 and shutter 46) of the exposure apparatus main body 30, and is placed on the chuck stage 33. By controlling the exposure stage 32 and the irradiation optical system 40 of the exposure apparatus main body 30 so that different exposures of the substrate 51 with the photosensitive material are sequentially exposed with the same exposure pattern, a plurality of substrates are provided on the single substrate 51 with the photosensitive material. The exposure pattern can be formed.
[0031]
A robot 22 is provided in the vicinity of the exposure apparatus main body 30, and the substrate 51 with a photosensitive material can be supplied to and discharged from the exposure stage 32 (chuck stage 33) by the robot arm 22 ′ of the robot 22. It is like that. Here, a temperature detection device 48 is attached to the exposure stage 32 (chuck stage 33), and the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material placed on the exposure stage 32 (chuck stage 33) is detected by a contact method. Be able to. As the temperature detection device 48, a contact type thermocouple, a non-contact type radiation thermometer, or the like can be used.
[0032]
Note that such a temperature detection device 48 is connected to the control device 47, and in the control device 47, based on the detection result by the temperature detection device 48, the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material placed on the chuck stage 33. Accordingly, the amount of movement of the chuck stage 33 by the drive stage 34 can be corrected.
[0033]
Here, the correction amount (step correction amount) corresponding to the step movement amount L when the chuck stage 33 is stepped from the first exposure position to the second exposure position is ΔT, and the substrate temperature change amount is ΔT. Where K is the coefficient of thermal expansion, and L is the amount of step movement that does not take into account the dimensional change due to temperature.
Step correction amount = K × L × ΔT (1)
[0034]
Next, the operation of the exposure apparatus 14 shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
[0035]
In the processing line 10 shown in FIG. 1, the substrate with the photosensitive material after the photosensitive material is applied by the coating device 13 is supplied into the exposure device 14 via the transport line 21 and the robot 22.
[0036]
At this time, in the exposure apparatus 14, as shown in FIG. 2, the substrate 51 with the photosensitive material is supplied by the robot arm 22 ′ of the robot 22 and placed on the exposure stage 32 (chuck stage 33) of the exposure apparatus body 30. Is done.
[0037]
In this state, in the exposure apparatus 14, under the control of the control apparatus 47, the chuck stage 33 is moved by the drive stage 34 of the exposure stage 32 to position the photosensitive substrate 51 with respect to the mask 36, and then the photosensitivity. By irradiating exposure light through the mask 36 by the irradiation optical system 40 toward the substrate 51 with the material, the substrate 51 with the photosensitive material is exposed with a predetermined exposure pattern.
[0038]
Here, taking as an example a case where two exposure patterns are formed by performing sequential exposure with the same exposure pattern at two different positions of the substrate 51 with photosensitive material, first, exposure is performed under the control of the control device 47. After the chuck stage 33 is moved by the drive stage 34 of the stage 32 and the photosensitive substrate 51 is positioned at the first exposure position (the position where the upper half of the photosensitive substrate 51 is below the mask 36), the photosensitive material is placed. Exposure light is irradiated through the mask 36 by the irradiation optical system 40 toward the attached substrate 51. Similarly, under the control of the control device 47, the chuck stage 33 is moved stepwise by the step movement amount L by the drive stage 34 of the exposure stage 32, and the substrate 51 with the photosensitive material is moved to the second exposure position (photosensitive material). Then, the exposure optical system 40 irradiates the exposure light through the mask 36 toward the substrate 51 with the photosensitive material. As a result, as shown in FIG. 3, a first exposure pattern 52 (an exposure pattern including two display patterns 52a and 52b) is formed on the upper half of the substrate 51 with photosensitive material, and the lower half of the substrate 51 with photosensitive material. A second exposure pattern 53 (an exposure pattern including the same two display patterns 53a and 53b as the display patterns 52a and 52b) is formed.
[0039]
At this time, the control device 47 determines whether the chuck stage 33 is in accordance with the above equation (1) based on the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material detected by the temperature detection device 48 attached to the exposure stage 32 (chuck stage 33). The step movement amount L is corrected.
[0040]
Thereafter, after two exposure patterns 52 and 53 are formed on the substrate 51 with the photosensitive material in this way, the chuck stage 33 of the exposure stage 32 is moved by the drive stage 34 to position the substrate 51 with the photosensitive material at the discharge position. After that, the exposed substrate 51 is discharged out of the exposure apparatus 14 using the robot arm 22 '.
[0041]
As described above, according to the present embodiment, the step movement amount L of the chuck stage 33 is based on the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material detected by the temperature detection device 48 attached to the exposure stage 32 (chuck stage 33). Even when the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material rises due to heat absorption at the exposure stage 32 (chuck stage 33) after the exposure is started and its dimensions change, A decrease in the total pitch accuracy of the plurality of exposure patterns formed on the photosensitive material-provided substrate 51 can be minimized.
[0042]
Further, according to the present embodiment, the exposure system 24 including the exposure apparatus 14 and the coating apparatus 13 and the like positioned in the preceding stage are accommodated in the thermal chamber 25 so that the temperature of the exposure environment in the exposure apparatus 14 is kept constant. Therefore, it is possible to effectively eliminate the influence accompanying the temperature change of the exposure environment, which is one of the causes of the temperature rise of the substrate 51 with the photosensitive material. A reduction in the total pitch accuracy of the exposure pattern can be suppressed more reliably.
[0043]
In the above-described embodiment, the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material before exposure is detected by the temperature detection device 48 attached to the exposure stage 32 (chuck stage 33), and the substrate 51 with the photosensitive material is exposed. However, the present invention is not limited to this, and the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material after exposure is detected to correct the step movement amount L at the time of the next exposure of the substrate 51 with the photosensitive material. You may make it do.
[0044]
In the above-described embodiment, the control device 47 corrects the step movement amount L of the chuck stage 33 based on the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material detected by the temperature detection device 48. As long as the step movement amount L of the chuck stage 33 can be corrected according to the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material, any other method can be used. Specifically, for example, a temperature rise curve (see FIG. 4) representing how the temperature of the substrate 51 with the photosensitive material rises after the start of exposure is obtained in advance, and is prepared in advance during actual exposure. The step movement amount L of the chuck stage 33 may be corrected based on the temperature rise curve. At this time, a dimensional change (deviation amount) curve (and a corresponding step correction amount curve) of the substrate with photosensitive material 51 according to the above equation (1) based on a temperature increase curve obtained in advance (see FIG. 5). ) May be obtained in advance, and the step movement amount L of the chuck stage 33 may be corrected based on the deviation amount curve and the step correction amount curve during actual exposure.
[0045]
In the above-described embodiment, the case where the chuck stage 33 is one-dimensionally moved stepwise by the drive stage 34 and the sequential exposure is performed is described as an example. The present invention can be similarly applied to the case where the two-dimensional step movement is performed and the sequential exposure is performed.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to minimize a decrease in total pitch accuracy that occurs when a plurality of exposure patterns are formed by sequentially performing exposure with the same exposure pattern at different positions on a single substrate with a photosensitive material. The yield of products can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a processing line including an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing details of the exposure apparatus shown in FIG.
3 is a view showing an example of an exposure pattern formed on a substrate with a photosensitive material by the exposure apparatus shown in FIG.
4 is a view showing a temperature change of a substrate with a photosensitive material that is sequentially exposed using the exposure apparatus shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a substrate dimensional change (deviation amount) accompanying a temperature change of a substrate with a photosensitive material and a step change amount change associated therewith.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing line 11 Cleaning apparatus 12 Dehydration IR apparatus 13 Coating apparatus 14 Exposure apparatus 15 Development apparatus 16 Inspection apparatus 17 Oven 18 Cold plate 19 Hot plate 21 Transfer line 22 Robot 22 'Robot arm 24 Exposure system 25 Thermal chamber 26 Pre-alignment stage 27 Mask mounting robot 28 Mask loader 30 Exposure apparatus main body 31 Base 32 Exposure stage 33 Chuck stage 34 Driving stage 35 Mask stage 36 Mask 40 Irradiation optical system 41 Super high pressure mercury lamp 42 Parabolic mirror 43 Cold mirror 44 Integrator lens 45 Spherical mirror 46 Shutter 47 Control device 51 substrate with photosensitive material

Claims (4)

感光材付き基板を載置するチャックステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系と、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板が前記照射光学系に対して異なる複数の露光位置で位置決めされるよう、前記チャックステージをステップ移動させる駆動ステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、前記照射光学系及び前記駆動ステージを制御する制御装置とを有した露光装置であって、前記制御装置が、前記チャックステージ上に載置される感光材付き基板の温度に応じて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正する露光装置と、
前記露光装置の上流側に設けられ、基板上に感光材を塗布して感光材付き基板を生成する塗布装置と、
前記塗布装置からの感光材付き基板を前記露光装置に対して供給し、かつ露光装置から感光材付き基板を排出するための機構と、
前記露光装置、前記塗布装置、及び前記機構を内部に一括して収容し露光環境の温度を一定に保つサーマルチャンバとを備えたことを特徴とする、露光システム。
A chuck stage for mounting a substrate with a photosensitive material, an irradiation optical system for irradiating exposure light through a mask toward the substrate with a photosensitive material mounted on the chuck stage, and the chuck stage The driving stage for step-moving the chuck stage and the substrate with the photosensitive material placed on the chuck stage are different so that the photosensitive substrate with the photosensitive material is positioned at a plurality of different exposure positions with respect to the irradiation optical system. An exposure apparatus having a control device for controlling the irradiation optical system and the drive stage so as to sequentially perform exposure with the same exposure pattern at a position, and the control device is placed on the chuck stage An exposure apparatus that corrects the amount of movement of the chuck stage by the drive stage according to the temperature of the substrate with a photosensitive material;
A coating apparatus that is provided on the upstream side of the exposure apparatus and that generates a substrate with a photosensitive material by applying a photosensitive material on the substrate;
A mechanism for supplying the substrate with the photosensitive material from the coating apparatus to the exposure apparatus and discharging the substrate with the photosensitive material from the exposure apparatus;
An exposure system comprising: the exposure apparatus, the coating apparatus, and the mechanism collectively contained therein , and a thermal chamber that maintains a constant temperature of the exposure environment.
前記露光装置は、前記基板の温度を検出する温度検出装置をさらに有し、
前記制御装置は、前記温度検出装置による検出結果に基づいて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することを特徴とする、請求項1に記載の露光システム。
The exposure apparatus further includes a temperature detection device that detects the temperature of the substrate,
The exposure system according to claim 1, wherein the control device corrects a movement amount of the chuck stage by the drive stage based on a detection result by the temperature detection device.
前記温度検出装置は、前記チャックステージに対して感光材付き基板を供給し、かつ排出するための機構に取り付けられていることを特徴とする、請求項2に記載の露光システム。  The exposure system according to claim 2, wherein the temperature detection device is attached to a mechanism for supplying and discharging the substrate with a photosensitive material to and from the chuck stage. 前記温度検出装置は、前記チャックステージに取り付けられていることを特徴とする、請求項2に記載の露光システム。  The exposure system according to claim 2, wherein the temperature detection device is attached to the chuck stage.
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