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JP4390466B2 - Exposure machine and exposure method - Google Patents
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JP4390466B2 JP2003078219A JP2003078219A JP4390466B2 JP 4390466 B2 JP4390466 B2 JP 4390466B2 JP 2003078219 A JP2003078219 A JP 2003078219A JP 2003078219 A JP2003078219 A JP 2003078219A JP 4390466 B2 JP4390466 B2 JP 4390466B2
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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機に係り、とりわけ、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う露光機及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような露光機において、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機内へ供給して露光ステージ上に載置した後、(2)露光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)露光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機外へ排出する。
【0003】
ところで、このような露光機においては、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行うことが可能であり、上記(1)〜(5)の各工程を一定のタクト間隔で繰り返し行うことにより、同一の露光パターンが形成された複数の基板を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存の露光機において、上記(1)〜(5)の各工程を繰り返し行うことにより得られる複数の基板では、実際にはその露光パターンが同一とはならず、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ずれ(トータルピッチのずれ等)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、露光機で用いられているマスクの寸法の経時的な変化に主たる原因があり、照射光学系から照射された露光光の影響によりマスクの温度が上昇してその寸法が変化することに伴って、基板に形成された露光パターンにずれが生じていることが分かった。
【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、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる露光機及び露光方法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露光ステージと、前記露光ステージ上に載置された感光材付き基板へ向けて露光光を照射する照射光学系と、前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージと、前記マスクステージに取り付けられ、前記照射光学系から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するマスクと、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記マスクの温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することを特徴とする露光機を提供する。
【0008】
なお、上述した第1の解決手段においては、前記マスクの温度を検出する検出装置をさらに備え、前記制御装置は、前記照射光学系から照射された露光光により露光の前処理として前記マスクを加熱し、かつ、前記検出装置により検出された前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することが好ましい。また、前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を調節する温度調節機構とをさらに備えることが好ましい。
【0009】
また、上述した第1の解決手段においては、前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を所定の設定温度に保つ温度調節機構とをさらに備え、前記制御装置は、前記マスクローダにより前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することが好ましい。
【0010】
本発明は、第2の解決手段として、露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、マスクを加熱するよう当該マスクに対して照射光学系から露光光を照射する工程と、前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【0011】
なお、上述した第2の解決手段において、前記マスクは前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージに取り付けられるものであり、前記マスクステージに取り付けられる前の前記マスクの温度を調節する工程と、温度が調節された前記マスクを前記マスクステージに対して取り付ける工程とをさらに含むことが好ましい。
【0012】
本発明は、第3の解決手段として、露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、所定の設定温度に保たれたマスクを、露光ステージと照射光学系との間に配置されたマスクステージに対して取り付ける工程と、前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して前記露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【0013】
本発明によれば、露光機で用いられるマスクの温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板に対する露光を開始するようにしているので、感光材付き基板に対する露光が開始された後のマスクの寸法変化を最小限に抑えることができる。このため、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【0014】
【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。
【0015】
まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る露光機の全体構成について説明する。
【0016】
図1に示すように、露光機1は、露光機本体10と、露光機本体10へ向けて露光光を照射する照射光学系20とを備えている。
【0017】
このうち、露光機本体10は、基台11と、基台11に設置された露光ステージ12とを有している。ここで、露光ステージ12は、露光対象となる感光材付き基板31を載置するものであり、感光材付き基板31を真空チャック方式で保持するチャックステージ13と、チャックステージ13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14とを有している。
【0018】
また、このような露光機本体10において、露光ステージ12の上方には、マスク16が取り付けられるマスクステージ15が設けられている。ここで、マスク16は、露光ステージ12上に載置された感光材付き基板31へ向けて照射光学系20から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するものである。
【0019】
一方、照射光学系20は、超高圧水銀灯21と、超高圧水銀灯21から出射された光を感光材付き基板31へ向けて導くための光学要素(パラボラミラー22、コールドミラー23、インテグレータレンズ24及び球面鏡25)とを有し、露光機本体10の露光ステージ12上に載置された感光材付き基板31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20において、コールドミラー23とインテグレータレンズ24との間にはシャッタ26が設けられており、超高圧水銀灯21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。
【0020】
なお、露光機本体10の露光ステージ12及び照射光学系20(超高圧水銀灯21やシャッタ26)等には制御装置29が接続されており、露光ステージ12に対して感光材付き基板31を供給及び排出するロボットアーム(図示せず)等の動作に連動して露光機本体10の露光ステージ12及び照射光学系20を制御することにより、複数の感光材付き基板31に対して枚葉形式で順次露光を行うことができるようになっている。
【0021】
また、露光機本体10に隣接してマスクローダ27が設置されており、露光機本体10のマスクステージ15に対してマスク16が着脱自在に取り付けられるようになっている。なお、マスクローダ27の近傍に温度調節機構28を設け、マスクローダ27によりマスク16がマスクステージ15に取り付けられる前のマスク16を予熱してその温度を調節しておくようにしてもよい。
【0022】
図2はマスク16がマスクステージ15に取り付けられた状態を示す図である。図2に示すように、マスクステージ15の下面のうちマスク16の外周に対応する部位には真空吸引孔19が形成されており、マスク16を真空チャック方式で保持することができるようになっている。また、マスクステージ15には支持部材17を介して熱電対(検出装置)18が取り付けられており、マスク16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。ここで、熱電対18は、マスク16のうち露光光が照射されない露光領域外の外周部位の温度を検出することができるような位置関係で設置されている。なお、マスク16の温度を検出する検出装置としては、マスク16の温度を接触式で検出する熱電対18に限らず、マスク16の温度を非接触で検出する放射温度計等を用いることもできる。
【0023】
なお、このような熱電対18は制御装置29に接続されており、制御装置29において、照射光学系20から照射された露光光により露光の前処理としてマスク16を加熱し、かつ、熱電対18により検出されたマスク16の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するよう、露光機本体10の露光ステージ12及び照射光学系20を制御することができるようになっている。
【0024】
すなわち、図1及び図2に示す露光機1において、照射光学系20により露光光が照射されるマスク16の温度は、図4に示すように、露光を開始してから一定の時間の間は上昇し、当該一定の時間が経過した後はほぼ一定の温度で推移する。このため、このようなマスク16の温度変化特性を利用して、マスク16の温度が設定温度(一定の時間が経過した後に一定となる露光中の定常温度(図4の符号Ts))に達するまでは照射光学系20から照射された露光光によりマスク16を加熱し(空露光)、マスク16の温度が所定の設定温度(図4の符号Ts)に達した時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するようにする。
【0025】
次に、図3に示すフローチャートを参照して、図1及び図2に示す露光機1の動作について説明する。
【0026】
まず、マスクローダ27により露光機本体10のマスクステージ15に対してマスク16を取り付ける(ステップ101)。
【0027】
この状態で、制御装置29において、熱電対18により検出されたマスク16の温度が正常であるか否か(設定温度の近傍にあるか否か)を判断する(ステップ102)。
【0028】
ここで、ステップ102において、マスク16の温度が正常であると判断された場合には、ステップ106へ進み、制御装置29による制御の下で、製造ラインを稼働して露光機1による生産プロセス(複数の感光材付き基板31に対する枚葉形式での露光)を開始する。なお、この生産過程の詳細については後述する。
【0029】
一方、マスク16の温度が正常でない場合(設定温度から許容範囲を越えて高い又は低い場合)には、ステップ103へ進み、マスク16の温度が設定温度よりも高いか否かを判断する。
【0030】
ここで、マスク16の温度が設定温度よりも高い場合には、マスク16の温度が設定温度の近傍まで冷却されるのを持ち(ステップ104)、再度ステップ102へ進む。これに対し、マスク16の温度が設定温度よりも低い場合には、制御装置29において、照射光学系20から照射された露光光によりマスク16を加熱(空露光)するよう照射光学系20を制御する(ステップ105)。なおこのとき、露光機本体10の露光ステージ12上には感光材付き基板31が載置されていない。
【0031】
以上のようにして露光ステージ12上に感光材付き基板31が載置されていない状態で露光光を照射してマスク16を加熱する処理を続けると(ステップ102、103及び105)、マスク16の温度が図4に示すような温度曲線に従って上昇し、所定の設定温度(図4の符号Ts)に達する。
【0032】
このとき、制御装置29においては、マスク16の温度が正常であると判断して(ステップ102)、ステップ106へ進み、制御装置29による制御の下で、製造ラインを稼働して露光機1による生産プロセス(複数の感光材付き基板31に対する枚葉形式での露光)を開始する。
【0033】
具体的には、まず、ロボットアーム(図示せず)等を用いて感光材付き基板31を露光機1内へ供給し、露光機本体10の露光ステージ12(チャックステージ13)上に載置する。
【0034】
次に、露光ステージ12の駆動ステージ14によりチャックステージ13を移動させて感光材付き基板31とマスク16との間のアライメントを行った後、感光材付き基板31へ向けて照射光学系20によりマスク16を介して露光光を照射することにより、感光材付き基板31を所定の露光パターンで露光する。
【0035】
その後、このようにして感光材付き基板31を露光した後、露光ステージ12を移動させて感光材付き基板31を排出位置に位置付けた後、ロボットアーム(図示せず)等を用いて露光後の基板31を露光機1外へ排出する。
【0036】
そして、露光対象となる感光材付き基板31の枚数分だけ、上述した各工程を一定のタクト間隔で繰り返し行うことにより、同一の露光パターンが形成された複数の基板を得る。
【0037】
なお、以上のような生産プロセスの途中で、製造ラインの停止の有無を別途監視しておくとよく(ステップ107)、製造ラインが停止しない間はステップ106の生産プロセスを継続する。
【0038】
ここで、製造ラインが停止した場合には、運転が再開されたか否かを判断し(ステップ108)、運転が再開された場合には、ステップ102へ戻り、ステップ102乃至104の処理を経た上でステップ106の処理を行う。なお、ステップ108において、最終的に運転が再開されなかった場合には、全体の処理を終了する。
【0039】
このように本実施の形態によれば、露光機1で用いられるマスク16の温度が設定温度(一定の時間が経過した後に一定となる露光中の定常温度)に達するまでは照射光学系20から照射される露光光によりマスク16を加熱し、マスク16の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するようにしているので、感光材付き基板31に対する露光が開始された後のマスク16の寸法変化を最小限に抑えることができる。このため、複数の感光材付き基板31に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【0040】
なお、上述した実施の形態においては、露光機1の運転を開始するとき、及び露光機1が一旦停止して再度運転が再開されたときに、マスク16の温度が所定の設定温度に達したか否かを判断しているが、これに限らず、露光機1において、複数の感光材付き基板31のそれぞれに対する露光を開始する前に、マスク16の温度が所定の設定温度に達したか否かを判断するようにしてもよい。
【0041】
また、上述した実施の形態においては、制御装置29により、熱電対18により検出されたマスク16の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するよう制御しているが、マスク16の温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板31に対して露光を行うことができれば、これ以外の任意の方法を用いることも可能である。具体的には例えば、マスク16に対して露光光を照射し始めてからマスク16の温度が所定の設定温度に達するまでに要する時間をあらかじめ予測しておき、制御装置29により、マスク16への露光光の照射時間が所定の値に達した時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するよう制御してもよい。なおこのとき、マスク16への露光光の照射時間が所定の値に達するまでは、露光機本体10の露光ステージ12上には感光材付き基板31が載置されていない。
【0042】
さらに、上述した実施の形態においては、マスク16の温度を所定の設定温度まで上昇させるため、照射光学系20から照射された露光光によりマスク16を加熱しているが、これに限らず、マスクステージ15に取り付けられる前のマスク16の温度を、マスクステージ27の近傍に設けられた温度調節機構28により所定の設定温度に保っておき、このようにして所定の設定温度に保たれたマスク16をマスクステージ15に対してマスクローダ27により取り付けるようにしてもよい。なお、この場合には、制御装置29においては、マスクローダ27によりマスク16がマスクステージ15に取り付けられた時点で感光材付き基板31に対する露光を開始するよう制御する。
【0043】
なお、上述した実施の形態において、露光光の照射によりマスク16を加熱(空露光)する際には、露光ステージ12のチャックステージ13上に露光光が照射されないよう駆動ステージ14によりチャックステージ13を退避させておくとよい。これにより、マスク16を加熱(空露光)する際にチャックステージ13の温度が上昇してしまうことを防止して、チャックステージ13の温度上昇に起因した感光材付き基板31の寸法変化を最小限に抑えることができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、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機の全体構成を示す図。
【図2】図1のII部の詳細を示す拡大図。
【図3】図1及び図2に示す露光機の動作を説明するためのフローチャート。
【図4】図1及び図2に示す露光機におけるマスクの温度変化を示す概念図。
【符号の説明】
1 露光機
10 露光機本体
11 基台
12 露光ステージ
13 チャックステージ
14 駆動ステージ
15 マスクステージ
16 マスク
17 支持部材
18 熱電対
19 真空吸引孔
20 照射光学系
21 超高圧水銀灯
22 パラボラミラー
23 コールドミラー
24 インテグレータレンズ
25 球面鏡
26 シャッタ
27 マスクローダ
28 温度調節機構
29 制御装置
31 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 and an exposure method for performing exposure in a single wafer mode on a plurality of substrates with a photosensitive material.
[0002]
[Prior art]
In such an exposure machine, when exposing a substrate with a photosensitive material with a predetermined exposure pattern, first, (1) the substrate with the photosensitive material is supplied into the exposure machine by a robot arm or the like and placed on the exposure stage. After that, (2) the exposure stage is moved 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 exposure stage is moved 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 machine, it is possible to perform exposure in a single wafer mode on a plurality of substrates with a photosensitive material, and the above steps (1) to (5) are repeated at a constant tact interval. By performing, a plurality of substrates on which the same exposure pattern is formed can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the existing exposure machines, in the plurality of substrates obtained by repeatedly performing the steps (1) to (5), the exposure pattern is not actually the same, and the manufacture is started. In the initial stage until a certain period of time elapses, there has been a problem that unacceptable deviations (total pitch deviations, etc.) occur for each substrate.
[0005]
Conventionally, this cause has not been sufficiently investigated, but as a result of the diligent research by the present inventors, there is a main cause of the change over time in the dimensions of the mask used in the exposure machine, and the irradiation It has been found that the exposure pattern formed on the substrate is shifted as the mask temperature rises and changes its dimensions due to the influence of the exposure light irradiated from the optical system.
[0006]
The present invention has been made based on such knowledge, and minimizes the deviation of the exposure pattern for each substrate that occurs when exposure is performed in a single-wafer format on a plurality of substrates with a photosensitive material. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can improve the yield.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides, as a first solution, an exposure stage on which a substrate with a photosensitive material is placed, an irradiation optical system that irradiates exposure light toward the substrate with a photosensitive material placed on the exposure stage, and A mask stage disposed between an exposure stage and the irradiation optical system; a mask attached to the mask stage and shielding exposure light irradiated from the irradiation optical system with a predetermined pattern corresponding to an exposure pattern; A controller for controlling the exposure stage and the irradiation optical system, and the controller starts the exposure on the substrate with the photosensitive material in a state where the temperature of the mask has risen to a steady temperature during the exposure. An exposure apparatus characterized by controlling a stage and the irradiation optical system is provided.
[0008]
The first solving means described above further includes a detection device for detecting the temperature of the mask, and the control device heats the mask as a pretreatment of exposure by exposure light irradiated from the irradiation optical system. In addition, it is preferable to control the exposure stage and the irradiation optical system so that exposure to the substrate with the photosensitive material is started when the temperature of the mask detected by the detection device reaches a predetermined set temperature. . It is preferable that the apparatus further includes a mask loader for attaching the mask to the mask stage, and a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the mask held by the mask loader.
[0009]
Further, in the first solving means described above, a mask loader for attaching the mask to the mask stage, and a temperature adjusting mechanism for maintaining the temperature of the mask held by the mask loader at a predetermined set temperature. Further, it is preferable that the control device controls the exposure stage and the irradiation optical system so that exposure to the substrate with a photosensitive material is started when the mask is attached to the mask stage by the mask loader.
[0010]
As a second solution, the present invention irradiates a substrate with a photosensitive material placed on an exposure stage with exposure light through a mask by an irradiation optical system, and the substrate with the photosensitive material has a predetermined exposure pattern. In the exposure method for exposing, the step of irradiating the mask with exposure light from the irradiation optical system to heat the mask, and the irradiation optical system irradiates the mask when the temperature of the mask reaches a predetermined set temperature. And exposing the exposed exposure light to the substrate with the photosensitive material on the exposure stage through the mask and starting exposure to the substrate with the photosensitive material.
[0011]
In the second solution described above, the mask is attached to a mask stage disposed between the exposure stage and the irradiation optical system, and the temperature of the mask before being attached to the mask stage. Preferably, the method further includes a step of adjusting the temperature, and a step of attaching the temperature-controlled mask to the mask stage.
[0012]
As a third solution, the present invention irradiates a substrate with a photosensitive material placed on an exposure stage with exposure light through a mask by an irradiation optical system, and the substrate with the photosensitive material has a predetermined exposure pattern. In an exposure method for exposure, a step of attaching a mask maintained at a predetermined set temperature to a mask stage disposed between an exposure stage and an irradiation optical system, and a time point when the mask is attached to the mask stage And irradiating the exposure light irradiated from the irradiation optical system to the substrate with the photosensitive material on the exposure stage through the mask, and starting exposure to the substrate with the photosensitive material. Provide a method.
[0013]
According to the present invention, since the exposure of the substrate with the photosensitive material is started in a state in which the temperature of the mask used in the exposure apparatus is raised to the steady temperature during the exposure, the exposure to the substrate with the photosensitive material is started. Subsequent mask dimensional changes can be minimized. For this reason, the shift | offset | difference for every board | substrate of the exposure pattern which arises when exposing with respect to several board | substrate with a photosensitive material in a single wafer form can be suppressed to the minimum, and the yield of a product can be improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
First, the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0016]
As shown in FIG. 1, the exposure machine 1 includes an exposure machine body 10 and an irradiation optical system 20 that irradiates exposure light toward the exposure machine body 10.
[0017]
Among these, the exposure machine main body 10 has a base 11 and an exposure stage 12 installed on the base 11. Here, the exposure stage 12 mounts a substrate 31 with a photosensitive material to be exposed, a chuck stage 13 that holds the substrate 31 with a photosensitive material in a vacuum chuck system, and the chuck stage 13 in a vertical direction and a horizontal plane. And a drive stage 14 that can be moved in the interior.
[0018]
In such an exposure apparatus main body 10, a mask stage 15 to which a mask 16 is attached is provided above the exposure stage 12. Here, the mask 16 shields the exposure light irradiated from the irradiation optical system 20 toward the substrate 31 with the photosensitive material placed on the exposure stage 12 with a predetermined pattern corresponding to the exposure pattern.
[0019]
On the other hand, the irradiation optical system 20 includes an ultra-high pressure mercury lamp 21 and optical elements (parabolic mirror 22, cold mirror 23, integrator lens 24 and A spherical mirror 25), and can irradiate the exposure light (parallel light) toward the substrate 31 with the photosensitive material placed on the exposure stage 12 of the exposure machine main body 10. In such an irradiation optical system 20, a shutter 26 is provided between the cold mirror 23 and the integrator lens 24 so that the light emitted from the ultrahigh pressure mercury lamp 21 can be appropriately shielded and opened. It has become.
[0020]
A control device 29 is connected to the exposure stage 12 and the irradiation optical system 20 (extra-high pressure mercury lamp 21 and shutter 26) of the exposure apparatus main body 10 to supply a substrate 31 with a photosensitive material to the exposure stage 12. By controlling the exposure stage 12 and the irradiation optical system 20 of the exposure machine body 10 in conjunction with the operation of a robot arm (not shown) to be ejected, etc., the plurality of substrates 31 with photosensitive material are sequentially processed in a single wafer form. The exposure can be performed.
[0021]
Further, a mask loader 27 is installed adjacent to the exposure machine main body 10, and the mask 16 is detachably attached to the mask stage 15 of the exposure machine main body 10. A temperature adjusting mechanism 28 may be provided in the vicinity of the mask loader 27, and the mask 16 before the mask 16 is attached to the mask stage 15 by the mask loader 27 may be preheated to adjust the temperature.
[0022]
FIG. 2 is a view showing a state where the mask 16 is attached to the mask stage 15. As shown in FIG. 2, a vacuum suction hole 19 is formed in a portion of the lower surface of the mask stage 15 corresponding to the outer periphery of the mask 16 so that the mask 16 can be held by a vacuum chuck method. Yes. A thermocouple (detection device) 18 is attached to the mask stage 15 via a support member 17 so that the temperature of the mask 16 can be detected by a contact method. Here, the thermocouple 18 is installed in such a positional relationship as to be able to detect the temperature of the outer peripheral portion of the mask 16 outside the exposure area where the exposure light is not irradiated. The detection device that detects the temperature of the mask 16 is not limited to the thermocouple 18 that detects the temperature of the mask 16 in a contact manner, and a radiation thermometer that detects the temperature of the mask 16 in a non-contact manner can also be used. .
[0023]
Note that such a thermocouple 18 is connected to a control device 29, and the control device 29 heats the mask 16 as a pre-exposure process with exposure light emitted from the irradiation optical system 20, and the thermocouple 18. The exposure stage 12 and the irradiation optical system 20 of the exposure apparatus main body 10 can be controlled so that the exposure of the substrate 31 with the photosensitive material is started when the temperature of the mask 16 detected by the above reaches a predetermined set temperature. It has become.
[0024]
That is, in the exposure machine 1 shown in FIGS. 1 and 2, the temperature of the mask 16 irradiated with the exposure light by the irradiation optical system 20 is as shown in FIG. 4 for a certain period of time after the start of exposure. It rises and changes at a substantially constant temperature after the fixed time has elapsed. For this reason, using such a temperature change characteristic of the mask 16, the temperature of the mask 16 reaches a set temperature (a steady temperature during exposure (symbol Ts in FIG. 4) that becomes constant after a certain time elapses). Until the mask 16 is heated by the exposure light irradiated from the irradiation optical system 20 (empty exposure), and the temperature of the mask 16 reaches a predetermined set temperature (symbol Ts in FIG. 4), the substrate 31 with the photosensitive material is exposed. Start exposure.
[0025]
Next, the operation of the exposure apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0026]
First, the mask 16 is attached to the mask stage 15 of the exposure apparatus main body 10 by the mask loader 27 (step 101).
[0027]
In this state, the control device 29 determines whether or not the temperature of the mask 16 detected by the thermocouple 18 is normal (whether or not it is in the vicinity of the set temperature) (step 102).
[0028]
If it is determined in step 102 that the temperature of the mask 16 is normal, the process proceeds to step 106 where the production line is operated under the control of the control device 29 and the production process ( Exposure of a plurality of substrates 31 with photosensitive materials in a single wafer mode) is started. Details of this production process will be described later.
[0029]
On the other hand, when the temperature of the mask 16 is not normal (when it is higher or lower than the allowable temperature from the set temperature), the process proceeds to step 103, and it is determined whether or not the temperature of the mask 16 is higher than the set temperature.
[0030]
If the temperature of the mask 16 is higher than the set temperature, the temperature of the mask 16 is cooled to the vicinity of the set temperature (step 104), and the process proceeds to step 102 again. On the other hand, when the temperature of the mask 16 is lower than the set temperature, the control device 29 controls the irradiation optical system 20 to heat (empty exposure) the mask 16 with the exposure light irradiated from the irradiation optical system 20. (Step 105). At this time, the substrate 31 with the photosensitive material is not placed on the exposure stage 12 of the exposure apparatus main body 10.
[0031]
As described above, when the process of heating the mask 16 by irradiating the exposure light with the photosensitive material substrate 31 not being placed on the exposure stage 12 is continued (steps 102, 103, and 105), The temperature rises according to a temperature curve as shown in FIG. 4 and reaches a predetermined set temperature (reference symbol Ts in FIG. 4).
[0032]
At this time, the control device 29 determines that the temperature of the mask 16 is normal (step 102), proceeds to step 106, operates the production line under the control of the control device 29, and uses the exposure machine 1. The production process (exposure in a single wafer format for the plurality of substrates 31 with photosensitive material) is started.
[0033]
Specifically, first, a substrate 31 with a photosensitive material is supplied into the exposure machine 1 using a robot arm (not shown) or the like and placed on the exposure stage 12 (chuck stage 13) of the exposure machine body 10. .
[0034]
Next, after the chuck stage 13 is moved by the drive stage 14 of the exposure stage 12 to perform alignment between the substrate 31 with the photosensitive material and the mask 16, the mask is applied by the irradiation optical system 20 toward the substrate 31 with the photosensitive material. By irradiating exposure light through 16, the substrate 31 with the photosensitive material is exposed with a predetermined exposure pattern.
[0035]
Then, after exposing the substrate 31 with the photosensitive material in this manner, the exposure stage 12 is moved to position the substrate 31 with the photosensitive material at the discharge position, and then the substrate is exposed using a robot arm (not shown) or the like. The substrate 31 is discharged out of the exposure machine 1.
[0036]
Then, by repeating the above steps at a constant tact interval for the number of photosensitive material-provided substrates 31 to be exposed, a plurality of substrates on which the same exposure pattern is formed are obtained.
[0037]
During the production process as described above, it is advisable to separately monitor whether or not the production line is stopped (step 107), and the production process of step 106 is continued while the production line is not stopped.
[0038]
Here, when the production line is stopped, it is determined whether or not the operation is resumed (step 108). When the operation is resumed, the process returns to step 102, and the processes of steps 102 to 104 are performed. Then, the process of step 106 is performed. In step 108, if the operation is not finally resumed, the entire process is terminated.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the irradiation optical system 20 starts until the temperature of the mask 16 used in the exposure apparatus 1 reaches a set temperature (a constant temperature during exposure that becomes constant after a certain time has elapsed). Since the mask 16 is heated by the irradiated exposure light and the exposure to the substrate 31 with the photosensitive material is started when the temperature of the mask 16 reaches a predetermined set temperature, the exposure to the substrate 31 with the photosensitive material is performed. The dimensional change of the mask 16 after being started can be minimized. For this reason, the shift | offset | difference for every board | substrate of the exposure pattern which arises when exposing with respect to the some board | substrate 31 with a photosensitive material in a single wafer format can be suppressed to the minimum, and the yield of a product can be improved.
[0040]
In the embodiment described above, the temperature of the mask 16 has reached a predetermined set temperature when the operation of the exposure apparatus 1 is started and when the exposure apparatus 1 is temporarily stopped and then restarted. However, the present invention is not limited to this. Whether or not the temperature of the mask 16 has reached a predetermined set temperature before the exposure of the plurality of substrates 31 with photosensitive materials is started in the exposure apparatus 1. It may be determined whether or not.
[0041]
In the above-described embodiment, the controller 29 controls the exposure of the substrate 31 with the photosensitive material to start when the temperature of the mask 16 detected by the thermocouple 18 reaches a predetermined set temperature. However, any other method can be used as long as the exposure can be performed on the substrate 31 with the photosensitive material in a state where the temperature of the mask 16 is raised to a steady temperature during the exposure. Specifically, for example, the time required for the temperature of the mask 16 to reach a predetermined set temperature after the exposure of the exposure light to the mask 16 is predicted in advance, and the exposure to the mask 16 is performed by the control device 29. You may control to start the exposure with respect to the board | substrate 31 with a photosensitive material, when the irradiation time of light reaches a predetermined value. At this time, the substrate 31 with the photosensitive material is not placed on the exposure stage 12 of the exposure apparatus main body 10 until the irradiation time of the exposure light on the mask 16 reaches a predetermined value.
[0042]
Further, in the above-described embodiment, the mask 16 is heated by the exposure light irradiated from the irradiation optical system 20 in order to raise the temperature of the mask 16 to a predetermined set temperature. The temperature of the mask 16 before being attached to the stage 15 is kept at a predetermined set temperature by a temperature adjusting mechanism 28 provided in the vicinity of the mask stage 27, and thus the mask 16 kept at the predetermined set temperature in this way. May be attached to the mask stage 15 by a mask loader 27. In this case, the control device 29 controls the mask loader 27 to start exposure of the photosensitive material-provided substrate 31 when the mask 16 is attached to the mask stage 15.
[0043]
In the embodiment described above, when the mask 16 is heated (empty exposure) by exposure light irradiation, the chuck stage 13 is moved by the drive stage 14 so that the exposure light is not irradiated onto the chuck stage 13 of the exposure stage 12. Evacuate it. Thus, the temperature of the chuck stage 13 is prevented from rising when the mask 16 is heated (empty exposure), and the dimensional change of the substrate 31 with the photosensitive material due to the temperature rise of the chuck stage 13 is minimized. Can be suppressed.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the deviation of the exposure pattern for each substrate that occurs when a plurality of substrates with photosensitive materials are exposed in a single wafer format, and to improve the product yield. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing details of a part II in FIG.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the exposure apparatus shown in FIGS. 1 and 2;
4 is a conceptual diagram showing a change in temperature of a mask in the exposure apparatus shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure machine 10 Exposure machine body 11 Base 12 Exposure stage 13 Chuck stage 14 Drive stage 15 Mask stage 16 Mask 17 Support member 18 Thermocouple 19 Vacuum suction hole 20 Irradiation optical system 21 Super high pressure mercury lamp 22 Parabolic mirror 23 Cold mirror 24 Integrator Lens 25 Spherical mirror 26 Shutter 27 Mask loader 28 Temperature adjustment mechanism 29 Control device 31 Substrate with photosensitive material

Claims (4)

感光材付き基板を載置する露光ステージと、
前記露光ステージ上に載置された感光材付き基板へ向けて露光光を照射する照射光学系と、
前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージと、
前記マスクステージに取り付けられ、前記照射光学系から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するマスクと、
前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御する制御装置と、
前記マスクに接触して当該マスクの温度を検出する熱電対と、を備え、
前記制御装置は、感光材付き基板が露光ステージに載置されていない状態で、前記照射光学系から照射された露光光により露光の前処理として前記マスクを加熱し、かつ、前記熱電対により検出された前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板を露光ステージ上に載置した後、当該感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御し、
前記熱電対は、前記マスクのうち露光光が照射されない露光領域外の外周部位であって前記マスクステージの開口内に設置され、当該熱電対のうち当該マスクステージから露光領域側へ離間した部分が当該マスクに接触して温度を検出することができることを特徴とする露光機。
An exposure stage on which a substrate with a photosensitive material is placed;
An irradiation optical system for irradiating exposure light toward the substrate with the photosensitive material placed on the exposure stage;
A mask stage disposed between the exposure stage and the irradiation optical system;
A mask attached to the mask stage and shielding exposure light irradiated from the irradiation optical system with a predetermined pattern corresponding to an exposure pattern;
A control device for controlling the exposure stage and the irradiation optical system;
A thermocouple that contacts the mask and detects the temperature of the mask , and
The controller heats the mask as a pre-exposure process with exposure light irradiated from the irradiation optical system in a state where the substrate with a photosensitive material is not placed on an exposure stage, and detects by the thermocouple The exposure stage and the irradiation optical system are configured to start exposure of the substrate with the photosensitive material after the substrate with the photosensitive material is placed on the exposure stage when the temperature of the mask thus obtained reaches a predetermined set temperature. Control
The thermocouple is an outer peripheral portion of the mask outside the exposure area where the exposure light is not irradiated and is installed in the opening of the mask stage, and a portion of the thermocouple that is spaced from the mask stage to the exposure area side exposure machine, wherein the Turkey can detect the temperature in contact with the mask.
前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、
前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を調節する温度調節機構とをさらに備えたことを特徴とする、請求項1に記載の露光機。
A mask loader for attaching the mask to the mask stage;
The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a temperature adjustment mechanism that adjusts a temperature of the mask held by the mask loader.
露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、
感光材付き基板が露光ステージに載置されていない状態で、マスクを加熱するよう当該マスクに対して照射光学系から露光光を照射する工程と、
前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で、感光材付き基板を露光ステージ上に載置した後、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含み、
前記マスクは前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージに取り付けられるものであり、
前記マスクのうち露光光が照射されない露光領域外の外周部位であって前記マスクステージの開口内に当該マスクの温度を当該マスクに接触して検出する熱電対が設置され、当該熱電対のうち当該マスクステージから露光領域側へ離間した部分が当該マスクに接触して温度を検出することができ、露光光を照射する工程において前記熱電対により前記マスクの温度が当該マスクに接触して検出されることを特徴とする露光方法。
In an exposure method in which exposure light is irradiated through a mask by an irradiation optical system toward a substrate with a photosensitive material placed on an exposure stage, and the substrate with the photosensitive material is exposed with a predetermined exposure pattern.
Irradiating exposure light from the irradiation optical system to the mask so as to heat the mask in a state where the substrate with photosensitive material is not placed on the exposure stage;
When the temperature of the mask reaches a predetermined set temperature, after placing the substrate with the photosensitive material on the exposure stage, the exposure light irradiated from the irradiation optical system is exposed to light on the exposure stage through the mask. Irradiating the substrate with the material, and starting the exposure to the substrate with the photosensitive material,
The mask is attached to a mask stage disposed between the exposure stage and the irradiation optical system,
A thermocouple for detecting the temperature of the mask in contact with the mask is installed in the outer periphery of the mask outside the exposure area where the exposure light is not irradiated and in the opening of the mask stage. spaced portions from the mask stage to the exposure region side in contact with the mask Ki out to detect the temperature, the temperature of the mask is detected in contact with the mask by the thermocouple in the step of irradiating the exposure light An exposure method.
前記マスクステージに取り付けられる前の前記マスクの温度を調節する工程と、
温度が調節された前記マスクを前記マスクステージに対して取り付ける工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の露光方法。
Adjusting the temperature of the mask before being attached to the mask stage;
The exposure method according to claim 3, further comprising: attaching the mask whose temperature is adjusted to the mask stage.
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