JP4831483B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の露光時間を短縮することができる露光装置、及び当該露光装置を用いた露光方法に関する。

図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、露光装置は、紫外線（照射光）を照射する光源（図示せず）と、光源の下方に配置された露光マスク１５と、露光マスク１５の下方に設けられ、一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動可能なステージ１０とを備えている。このうち、ステージ１０は、上下方向に移動自在な上下方向移動機構４５上に配置され、当該上下方向移動機構４５は、水平方向に移動自在な水平方向移動機構３０上に配置されている。

そして、ステージ１０を一の作動位置から他の作動位置まで移動させて、露光マスク１５下方の露光位置に基板５０の一の領域がある状態から、基板５０の他の領域（次の露光対象となる領域）がある状態にする場合、まず、上下方向移動機構４５によって、基板５０を、下方に移動させ、基板５０と露光マスク１５との間隙を十分にとる（図８（ａ）参照）。このようにして、後述のように基板５０が水平方向に移動する際に、基板５０と露光マスク１５とが接触することを防止する。次に、水平方向移動機構３０によって、基板５０を水平方向に移動させる（図８（ｂ）参照）。このようにして、露光マスク１５下方に、基板５０の他の領域（次の露光対象となる領域）を移動させる。その後、上下方向移動機構４５によって、基板５０を、上方に移動させ、基板５０と露光マスク１５との間隙が元の大きさに戻す（図８（ｃ）参照）。

しかしながら、上述のような従来の露光装置においては、基板５０が上下方向移動機構４５によって上下方向に移動するとき、基板５０による露光マスク１５に対する空気圧（風）が発生しないように、基板５０をゆっくりと上下させる必要がある。このため、基板５０を露光する露光時間が長くなる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板を迅速に上下方向に移動させることができ、基板の露光時間を短縮することができる露光装置、及び当該露光装置を用いた露光方法を提供することを目的とする。

本発明は、照射光を照射する光源と、光源の下方に配置された露光マスクと、露光マスクの下方に設けられ、一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動可能なステージとを備え、ステージが、上下方向に移動自在であり、一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動する間、下方に降下した後、上昇して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻ることを特徴とする露光装置である。

このような構成により、ステージ上に配置された基板を迅速に上下方向に移動させることができ、基板の露光時間を短縮することができる。

本発明は、ステージが、水平方向に移動自在な水平方向移動機構上に配置されることを特徴とする基板露光装置である。

本発明は、水平方向移動機構が、水平方向のうち、一方向に移動するＸ方向移動機構と、水平方向のうち、当該一方向に直交する方向に移動するＹ方向移動機構とを有することを特徴とする基板露光装置である。

本発明は、ステージが、上下方向に移動自在な上下方向移動機構上に配置されることを特徴とする基板露光装置である。

本発明は、水平方向移動機構上であって、ステージ側方に、バーミラーが設けられ、当該バーミラー側方に、レーザ光を照射し、かつバーミラーから反射するレーザ光を受け、ステージ上に配置された基板の水平方向位置を検出するレーザ照射測定部を設けたことを特徴とする基板露光装置である。

このような構成により、ステージの水平方向の位置を正確に把握することができる。

本発明は、ステージが、ベースと、ベース上に配置されたチャックとを有することを特徴とする基板露光装置である。

本発明は、ステージが、チャックを貫通して上下方向に延びる突出自在の複数のピンを有することを特徴とする基板露光装置である。

このような構成により、ステージ上に配置された基板を、下方から支持し、ステージから容易に取り除くことができる。

本発明は、ステージ近傍に、複数のピンによって持ち上げられた基板を、下方から支持して移動させる基板移動機構を備えたことを特徴とする基板露光装置である。

このような構成により、ステージ上に配置された基板を、下方から支持し、ステージから容易かつ自動的に取り除くことができる。

本発明は、基板を、ステージ上に配置する基板配置工程と、ステージを一の作動位置まで移動させ、ステージ上の基板の一の領域を露光マスク下方の露光位置に配置する露光位置移動工程と、露光マスク下方の基板の一の領域を、光源から照射され露光マスクを通過する照射光により露光する第一露光工程と、ステージを一の作動位置から他の作動位置まで移動させ、チャック上の基板の他の領域を露光マスク下方の露光位置に配置する露光領域変更工程と、露光マスク下方の基板の他の領域を、光源から照射され露光マスクを通過する照射光により露光する第二露光工程とを備え、ステージを一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動させる間、ステージが、下方に降下した後、上昇して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻ることを特徴とする基板露光方法である。

このような構成により、ステージ上に配置された基板を迅速に上下方向に移動させることができ、基板の露光時間を短縮することができる。

本発明によれば、ステージが、一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動する間、下方に降下した後、上昇して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻るので、基板を迅速に上下方向に移動させることができ、基板の露光時間を短縮することができる。

実施の形態
以下、本発明に係る露光装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図７は本発明の実施の形態を示す図である。

図１及び図２に示すように、露光装置は、紫外線（照射光）を照射する光源２０と、光源２０の下方に配置された露光マスク１５と、露光マスク１５の下方に設けられ、一の作動位置１０Ａから他の作動位置１０Ｂまで水平方向に移動可能なステージ１０とを備えている。なお、ステージ１０は、ベース３と、ベース３上に配置されたチャック２とを有している。また、露光マスク１５は、その周縁で、マスク保持部４０によって保持されている。

また、図１に示すように、ステージ１０は、上下方向に移動自在な上下方向移動機構４５上に配置されている。また、図１及び図２に示すように、当該上下方向移動機構４５は、水平方向に移動自在な水平方向移動機構３０上に配置されている。この水平方向移動機構３０は、Ｘ方向（水平方向のうち、一方向）に移動するＸ方向移動機構３１と、Ｙ方向（水平方向のうち、当該一方向に直交する方向）に移動するＹ方向移動機構３６とを有している。

上下方向移動機構４５は、水平方向移動機構３０によって、ステージ１０が一の作動位置１０Ａから他の作動位置１０Ｂまで水平方向に移動する間、ステージ１０を、下方に降下した後、上昇して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻すことができる（図３（ａ）（ｂ）及び図４参照）。なお、本願において「一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置」とは、一の作動位置における高さ位置と略同一の高さ位置を意味する。

また、図１及び図２に示すように、水平方向移動機構３０上であって、ステージ１０側方には、バーミラー１ｘ，１ｙが設けられている。より具体的には、図１及び図２に示すように、水平方向移動機構３０上であって、ステージ１０のＸ方向側方には、バーミラー１ｘが設けられ、水平方向移動機構３０上であって、ステージ１０のＹ方向側方には、バーミラー１ｙが設けられている。

また、図１及び図２に示すように、バーミラー１ｘのＸ方向側方には、レーザ光ＬＢｘを照射し、かつバーミラー１ｘから反射するレーザ光ＬＢｘを受け、ステージ１０の水平方向位置を検出するレーザ照射測定部１１ｘが設けられている。また、バーミラー１ｙのＹ方向側方には、レーザ光ＬＢｙを照射し、かつバーミラー１ｙから反射するレーザ光ＬＢｙを受け、ステージ１０の水平方向位置を検出するレーザ照射測定部１１ｙが設けられている。

また、図１及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、ステージ１０は、チャック２を貫通して上下方向に延びる突出自在の複数のピン７を有している。また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ステージ１０近傍には、複数のピン７によって持ち上げられた基板５０を、下方から支持して移動させる基板移動機構６０が配置されている。なお、この基板移動機構６０は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、基板５０を持ち上げている複数のピン７の間に挿通され、基板５０をステージ１０から移動させる挿入棒６１を有している

また、図２に示すように、レーザ照射測定部１１ｘ及びレーザ照射測定部１１ｙは各々、制御部１９に接続されている。

なお、図１及び図２に示すように、Ｙ方向移動機構３６は、基台１３上に配置され、Ｙ方向に延在するレール３９と、当該レール３９を摺動自在に把持する把持部３８と、当該把持部３８上に配置されたＹ土台３７とからなっている。また、図１及び図２に示すように、Ｘ方向移動機構３１は、Ｙ土台３７上に配置され、Ｘ方向に延在するレール３４と、当該レール３４を摺動自在に把持する把持凹部３３を有するＸ土台３２とからなっている。

また、図１に示すように、光源２０は、超高圧水銀灯２０ａと、この水銀灯２０ａの背部に設けられ、水銀灯２０ａからの光を集光するパラボラミラー２１と、パラボラミラー２１からの光を反射するコールドミラー２２と、コールドミラー２２からの光を反射する球面鏡２３とを有している。また、コールドミラー２２と球面鏡２３との間に、シャッタ２４およびインテグレータレンズ２６とが設けられている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず、基板移動機構６０により、基板５０が、下方から支持されて移動し、ステージ１０のチャック２上に配置される（基板配置工程８１）（図２、図５及び図６参照）。このとき、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０と露光マスク１５との間の間隙は、１５０μｍとなっている。

次に、水平方向移動機構３０により、ステージ１０が一の作動位置１０Ａまで移動し、チャック２上の基板５０の一の領域５０Ａが、露光マスク１５下方の露光位置に配置される（露光位置移動工程８２）（図２、図３（ａ）及び図６参照）。

次に、露光マスク１５下方の基板５０の一の領域５０Ａが、光源２０から照射され露光マスク１５を通過する紫外線により露光される（第一露光工程８３）（図３（ａ）及び図６参照）。

次に、水平方向移動機構３０により、ステージ１０が、一の作動位置１０Ａから他の作動位置１０Ｂまで移動し、チャック２上の基板５０の他の領域（次の露光対象となる領域）５０Ｂが、露光マスク１５下方の露光位置に配置される（露光領域変更工程８５）（図３（ｂ）及び図６参照）。

このように、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０が、一の作動位置１０Ａから他の作動位置１０Ｂまで水平方向に移動する間、ステージ１０は、下方に降下した後、上昇して一の作動位置１０Ａにおける高さ位置と同一の高さ位置に戻る（図３（ａ）（ｂ）及び図４参照）。すなわち、図４に示すように、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０は、斜め下方に移動した後、斜め上方に移動して、一の作動位置１０Ａにおける高さ位置と同一の高さ位置に戻る。

より具体的には、まず、制御部１９からの信号に基づいて、水平方向移動機構３０によって、ステージ１０が一の作動位置１０Ａから水平方向（ＸＹ方向）に移動し始める（水平方向移動工程９１）（図４、図６及び図７参照）。

次に、制御部１９からの信号に基づいて、上下方向移動機構４５によって、ステージ１０は、水平方向に移動しながら、下方へ移動し始める（降下工程９２）（図４、図６及び図７参照）。

その後、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０と露光マスク１５との間の間隙が、所定の距離（本実施の形態では、４００μｍ）だけ開くと、上下方向移動機構４５は、その距離を保ちつつ、ステージ１０は水平方向に移動し続ける（図４及び図７参照）。

次に、制御部１９からの信号に基づいて、上下方向移動機構４５によって、ステージ１０が上昇し、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０と露光マスク１５との間の間隙が元に戻る（本実施の形態では、１５０μｍとなる）（上昇工程９３）（図４、図６及び図７参照）。

その後、必要に応じて、ステージ１０のチルトが補正される（チルト補正工程９４）（図４、図６及び図７参照）。

このように、基板５０の他の領域（次に露光対象となる領域）５０Ｂが、露光マスク１５下方の露光位置に配置されると、制御部１９からの信号に基づいて、水平方向移動機構３０によるステージ１０の水平方向の移動が停止する（水平方向停止工程９５）（図４、図６及び図７参照）。このとき、ステージ１０は他の作動位置１０Ｂに配置されている。

上述のように、本実施の形態によれば、ステージ１０が一の作動位置１０Ａから他の作動位置１０Ｂに移動する間、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０が、斜め下方に移動した後、斜め上方に移動して一の作動位置１０Ａにおける高さ位置と同一の高さ位置に戻る。このため、基板５０の上方に配置された露光マスク１５は、基板５０の上下方向への移動に伴って発生する空気圧（風）の影響を受けにくい。また、基板５０を水平方向に移動させるときに、同時に、上下方向へも移動させることができる。

このため、基板５０を、迅速に上下方向に移動させることができ、露光のために基板５０を移動させる時間を短縮することができる。また、基板５０は、斜め下方に移動して、露光マスク１５との間隙を十分に保って水平方向に移動するため、基板５０と露光マスク１５とが接触することを防止することができる。

なお、上述のようにステージ１０上の基板５０が、水平方向移動機構３０によって、水平方向に移動する際、基板５０は、Ｘ方向移動機構３１によりＸ方向に所望に応じて移動し、Ｙ方向移動機構３６によりＹ方向に所望に応じて移動する（図１及び図２参照）。

以下、水平方向移動機構３０のＸ方向移動機構３１及びＹ方向移動機構３６によって、基板５０が配置されたステージ１０を、水平方向に駆動制御する方法について述べる。

ステージ１０が、Ｘ方向移動機構３１及びＹ方向移動機構３６によって、Ｘ方向及びＹ方向を移動する際、制御部１９は、レーザ照射測定部１１ｘによってレーザ光ＬＢｘが照射されてから、バーミラー１ｘで反射してレーザ照射測定部１１ｘに戻ってくるまでの時間を測定する。このことによって、制御部１９はレーザ照射測定部１１ｘからバーミラー１ｘまでの距離を計算し、ステージ１０上の基板５０のＸ方向の位置を計測する。また、同様に、制御部１９は、レーザ照射測定部１１ｙによってレーザ光ＬＢｙが照射されてから、バーミラー１ｙで反射されてレーザ照射測定部１１ｙに戻ってくるまでの時間を測定する。このことによって、制御部１９は、レーザ照射測定部１１ｙからバーミラー１ｙまでの距離を計算し、ステージ１０上の基板５０のＹ方向の位置を計測する（図１及び図２参照）。

このように、制御部１９において、基板５０のＸ方向位置及びＹ方向位置を計測しているので、制御部１９によりＸ方向移動機構３１及びＹ方向移動機構３６を駆動制御することができる。また、ステージ１０上に配置された基板５０の水平方向の位置を正確に把握することができる。

上述した露光領域変更工程８５の後、露光マスク１５下方の基板５０の他の領域（次に露光対象となる領域）５０Ｂが、光源２０から照射され露光マスク１５を通過する紫外線により露光される（第二露光工程８６）（図３（ｂ）及び図６参照）。

その後、基板５０の全領域（例えば、８面付の場合は８領域）に対する露光が完了するまで、露光領域変更工程８５及び第二露光工程８６を順次繰り返し行う。そして、基板５０の全領域の露光が完了したら、水平方向移動機構３０により、基板５０が露光マスク１５下方からずれた位置に移動する（除去位置移動工程８７）（図２及び図６参照）。

次に、複数のピン７が、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０を上方に持ち上げる。その後、基板移動機構６０が、当該複数のピン７の間に、挿入棒６１を挿入し、基板５０を下方から支持して、基板５０をステージ１０から取り除く（完了基板除去工程８９）（図５（ａ）（ｂ）及び図６参照）

このように、複数のピン７によって、ステージ１０のチャック２上に配置された基板５０が、上方に持ち上げられた後、基板移動機構６０によって、基板５０が、下方から支持されるので、基板５０をステージ１０のチャック２上から容易かつ自動的に取り除くことができる。

本発明の実施の形態による露光装置を示す側方断面図。 本発明の実施の形態による露光装置を示す平面図。 本発明の実施の形態による露光装置の水平方向の位置関係を示す側方図。 本発明の実施の形態による露光装置の水平方向の移動機構を示す側方図。 本発明の実施の形態による露光装置の基板移動機構によって基板をステージから移動させる機構を示す平面図。 本発明の実施の形態による露光方法を示すフロー図。 本発明の実施の形態による露光方法において、基板と露光マスクの間隙の大きさと時間との関係を示すグラフ図。 従来の露光装置における水平方向の移動機構を示す側方図。

符号の説明

１ｘ，１ｙ バーミラー
２ チャック
３ ベース
７ ピン
１０ ステージ
１０Ａ 一の作動位置
１０Ｂ 他の作動位置
１１ｘ，１１ｙ レーザ照射測定部
１５ 露光マスク
２０ 光源
３０ 水平方向移動機構
３１ Ｘ方向移動機構
３６ Ｙ方向移動機構
４５ 上下方向移動機構
５０ 基板
５０Ａ 一の領域
５０Ｂ 他の領域
６０ 基板移動機構
８１ 基板配置工程
８２ 露光位置移動工程
８３ 第一露光工程
８５ 露光領域変更工程
８６ 第二露光工程
８７ 除去位置移動工程
８９ 完了基板除去工程
９１ 水平方向移動工程
９２ 降下工程
９３ 上昇工程
９４ チルト補正工程
９５ 水平方向停止工程
ＬＢｘ，ＬＢｙ レーザ光

Claims (9)

1. 照射光を照射する光源と、
   光源の下方に配置された露光マスクと、
   露光マスクの下方に設けられ、一の作動位置から他の作動位置まで水平方向に移動可能なステージとを備え、
   ステージは、上下方向に移動自在であり、一の作動位置から他の作動位置まで移動する間、斜め下方に移動した後、斜め上方に移動して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻ることを特徴とする露光装置。
2. ステージは、水平方向に移動自在な水平方向移動機構上に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板露光装置。
3. 水平方向移動機構は、水平方向のうち、一方向に移動するＸ方向移動機構と、水平方向のうち、当該一方向に直交する方向に移動するＹ方向移動機構とを有することを特徴とする請求項２記載の基板露光装置。
4. ステージは、上下方向に移動自在な上下方向移動機構上に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板露光装置。
5. 水平方向移動機構上であって、ステージ側方に、バーミラーが設けられ、
   当該バーミラー側方に、レーザ光を照射し、かつバーミラーから反射するレーザ光を受け、ステージ上に配置された基板の水平方向位置を検出するレーザ照射測定部を設けたことを特徴とする請求項２記載の基板露光装置。
6. ステージは、ベースと、ベース上に配置されたチャックとを有することを特徴とする請求項１記載の基板露光装置。
7. ステージは、チャックを貫通して上下方向に延びる突出自在の複数のピンを有することを特徴とする請求項６記載の基板露光装置。
8. ステージ近傍に、複数のピンによって持ち上げられた基板を、下方から支持して移動させる基板移動機構を備えたことを特徴とする請求項７記載の基板露光装置。
9. 基板を、ステージ上に配置する基板配置工程と、
   ステージを一の作動位置まで移動させ、ステージ上の基板の一の領域を露光マスク下方の露光位置に配置する露光位置移動工程と、
   露光マスク下方の基板の一の領域を、光源から照射され露光マスクを通過する照射光により露光する第一露光工程と、
   ステージを一の作動位置から他の作動位置まで移動させ、チャック上の基板の他の領域を露光マスク下方の露光位置に配置する露光領域変更工程と、
   露光マスク下方の基板の他の領域を、光源から照射され露光マスクを通過する照射光により露光する第二露光工程とを備え、
   ステージを一の作動位置から他の作動位置まで移動させる間、ステージは、斜め下方に移動した後、斜め上方に移動して一の作動位置における高さ位置と同一の高さ位置に戻ることを特徴とする基板露光方法。

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