JP5164069B2

JP5164069B2 - スキャン露光装置およびスキャン露光方法

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Publication number: JP5164069B2
Application number: JP2008220288A
Authority: JP
Inventors: 俊之近藤
Original assignee: NSK Technology Co Ltd
Current assignee: NSK Technology Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010054849A

Description

本発明は、スキャン露光装置およびスキャン露光方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写するのに好適なスキャン露光装置およびスキャン露光方法に関する。

大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイは、基板上にマスクのパターンを分割逐次露光方式で近接露光転写することで製造されている。この種の分割逐次露光方法としては、例えば、パネルと同寸のマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置する。そして、ワークステージをマスクに対してステップ移動させる毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射して、複数のマスクパターンを基板上に露光転写する。

また、他の露光方法として、マスクを細分化して、これらマスクを保持する複数のマスク保持部を千鳥状に配置し、基板を一方向に移動させながら露光を行うスキャン露光方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この露光方式では、基板に形成されるパターンに、ある程度繰り返される部位があることを前提として、これをつなぎ合わせることで大きなパターンを形成できることを利用したものである。この場合、マスクは、パネルに合わせて大きくする必要がなく、比較的安価なマスクを用いることができる。

また、スキャン露光方式では、ラインセンサによってブラックマトリクスが形成された基板の基準線を観測することにより、基板の搬送方向と直交する方向におけるズレ量を検出し、このズレ量に対応してマスクを移動させることで補正動作を行っている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００７−５７７９１号公報特開２００６−２９２９５５号公報

ところで、特許文献２に記載のスキャン露光装置では、該直交方向におけるズレ量を補正することができるが、該搬送方向及び直交方向の両方に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量については補正がなされていない。このため、θ方向のズレ量は、基板搬送機構の通り精度に依存し、マスクのパターンが複雑な場合には、このθ方向のズレ量がそのまま露光精度となっていた。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、θ方向のズレ量を補正して、露光精度を向上することができるスキャン露光装置およびスキャン露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
を備え、前記搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記各マスクのパターンを露光するスキャン露光装置であって、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンと前記マスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
をさらに備えることを特徴とするスキャン露光装置。
（２）前記θ方向補正手段は、互いに平行に配置され、且つ互いに独立して駆動可能な第１及び第２の駆動部を備えて、前記基板を前記直交方向に移動可能、且つ、前記θ方向に揺動可能な前記基板搬送機構のＹ方向搬送機構によって構成されることを特徴とする（１）に記載のスキャン露光装置。
（３）前記θ方向補正手段は、前記マスク保持部を前記θ方向に回転駆動可能なθ方向駆動部によって構成されることを特徴とする（１）に記載のスキャン露光装置。
（４）前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するＹ方向補正手段、をさらに備えることを特徴とする（１）に記載のスキャン露光装置。
（５）所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと前記マスクの基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
を備えるスキャン露光装置のスキャン露光方法であって、
前記搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記各マスクのパターンを露光する工程と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された前記基準パターンと基準マークに基づいて、前記θ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を計算する工程と、
前記θ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方をθ方向に駆動して、前記θ方向におけるズレ量を補正する工程と、
を有し、前記計算工程と前記補正工程は前記露光工程においてリアルタイムで行なわれることを特徴とするスキャン露光方法。
（６）前記スキャン露光装置は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するＹ方向補正手段、をさらに備え、
前記計算工程は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量をさらに計算し、
前記補正工程は、前記Ｙ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方を直交方向に駆動して、前記直交方向におけるズレ量をさらに補正することを特徴とする（５）に記載のスキャン露光方法。

本発明のスキャン露光装置及びスキャン露光方法によれば、マスクのパターンに対して所定の方向の上流側及び下流側に配置され、搬送される基板に予め形成された基準パターンとマスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンに基づいて、所定の方向及び直交方向に垂直な法線回りのθ方向におけるマスクと基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、を備える。従って、θ方向補正手段によってθ方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。

以下、本発明に係るスキャン露光装置及びスキャン露光装置の基板搬送方法の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
先ず、本実施形態のスキャン露光装置１の構成について概略説明する。図１に示すように、本実施形態のスキャン露光装置１は、基板Ｗを浮上搬送させながら基板Ｗに露光を行う露光機本体２と、露光機本体２の搬送方向両側に位置し、基板Ｗの搬入・搬出及びプリアライメントが行われる一対のプリアライメント台３，４と、各プリアライメント台３，４と図示しない基板ストッカとの間で基板Ｗの搬入・搬出を行う一対の基板搬送ロボット５，６と、基板搬送ロボット５，６との間に位置する配電盤７と、露光機本体２に対して配電盤７と反対側に位置し、スキャン露光装置１の各作動部分の動きを操作及び制御する操作パネルを兼ねた制御部８と、マスク搬送ロボット９と、マスクストッカ１０と、を備える。

図２及び図３に示すように、露光機本体２は、基板Ｗを浮上させて支持すると共に、所定の方向であるＸ方向および該所定の方向と直交する方向であるＹ方向に搬送する基板搬送機構１４と、Ｙ方向に沿って並んでそれぞれ配置され、複数のマスクＭをそれぞれ保持する複数（図１に示す実施形態において６個）のマスク保持部１１と、マスク保持部１１をそれぞれ駆動する複数のマスク駆動部１２と、複数のマスク保持部１１の上部にそれぞれ配置されて露光用光を照射する複数の照射部１３と、を主に備える。

基板搬送機構１４は、浮上ユニット１５ａ，１５ｂと、基板ＷのＹ方向一側（図１において上辺）を保持してＸ方向に搬送可能、且つＹ方向に移動可能な第１及び第２の基板駆動ユニット１６，１７とを備える。浮上ユニット１５ａ，１５ｂは、複数のフレーム１８，１９上にそれぞれ設けられた複数の排気エアパッド２０及び吸排気エアパッド２１を備え、ポンプ（図示せず）やソレノイドバルブ（図示せず）を介して排気エアパッド２０や吸排気エアパッド２１からエアを排気或いは、吸排気する。これにより、基板Ｗは、浮上ユニット１５ａ，１５ｂ上に空気流によって浮上した状態で保持され、基板Ｗを抵抗なく搬送可能とする。

第１及び第２の基板駆動ユニット１６，１７は、図２に示すように、第１の送り機構であるＸ方向搬送機構５０，５１と、これらＸ方向搬送機構５０，５１によってＸ方向に沿って往復搬送される移動基台５２，５３と、各移動基台５２，５３上に配設される第２の送り機構であるＹ方向搬送機構５４，５５と、これらＹ方向搬送機構５４，５５によってＹ方向に沿って往復搬送され、吸着によって基板Ｗを保持する保持部材である吸着パッド５６，５７と、をそれぞれ備える。

Ｘ方向搬送機構５０，５１は、図４に示すように、移動基台５２，５３の裏面にスライダ５８が取り付けられ、該スライダ５８は、露光機本体２と、一対のプリアライメント台３，４の側方に亘って設けられたベース部材５９上にＸ方向に沿って平行に設置された一対の案内レール６０に転動体（図示せず）を介して跨架されている。

また、Ｘ方向搬送機構５０，５１は、駆動手段としてリニアモータ６１を採用し、ベース部材５９の略中央にＸ方向に沿って形成された溝５９ａの両側壁に表面の極性がＮ極、Ｓ極で交互に変わるように並べられた複数の永久磁石６２と、移動基台５２，５３の裏面にＸ方向に沿って設けられた凸条５２ａ，５３ａの両側面に取り付けられた電機子６３とを備え、電機子６３に流す電流を制御することで、移動基台５２，５３を介して吸着パッド５６，５７をＸ方向に沿って往復搬送する。なお、駆動手段としては、リニアモータ６１の代わりに、ボールねじ機構であってもよい。

Ｙ方向搬送機構５４，５５は、図５に示すように、互いに平行に配置され、且つ互いに独立して駆動可能な第１及び第２の駆動部である第１及び第２のボールねじ機構６４，６５をそれぞれ備えている。各ボールねじ機構６４，６５は、ボールねじ６４ａ，６５ａのねじ軸を回転駆動する駆動モータ６４ｂ，６５ｂを備えると共に、ボールねじ６４ａ，６５ａのナット６４ｃ，６５ｃには、ベアリング６６を介して吸着パッド５６，５７の端部を回動自在に支持する支持軸６７が設けられている。これにより、Ｙ方向搬送機構５４，５５は、吸着パッド５６，５７を移動基台５２，５３に対してＹ方向に移動可能、且つ、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な法線回りのθ方向に揺動可能とする。

また、図３に示すように、第１の浮上ユニット１５ａが設けられる複数のフレーム１８は、地面にレベルブロック２２を介して設置されたメインベッド２３上に他のレベルブロック２４を介して配置されている。また、第２の浮上ユニット１５ｂが設けられる他のフレーム１９は、地面にレベルブロック２５を介して設置されたサブベッド２６ａ，２６ｂ上に他のレベルブロック２７を介して配置されている。
従って、メインベッド２３上には、後述する露光領域Ａ、及び露光領域Ａの上流側及び下流側にそれぞれ設けられる第１及び第２の基板保持領域Ｂ１，Ｂ２における基板Ｗを浮上搬送するための第１の浮上ユニット１５ａと、複数のマスク保持部１１と、複数の照射部１３と、が配置される。また、プリアライメント台３，４を構成する各サブベッド２６ａ，２６ｂ上には、第１及び第２の基板保持領域Ｂ１，Ｂ２に対して露光領域Ａと反対側にそれぞれ設けられる各第１及び第２の基板交換領域Ｃ１、Ｃ２における基板Ｗを浮上搬送するための各第２の浮上ユニット１５ｂがそれぞれ配置される。

マスク駆動部１２は、フレーム（図示せず）に取り付けられ、マスク保持部１１をＸ方向に沿って駆動するＸ方向駆動部３１と、Ｘ方向駆動部３１の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＹ方向に沿って駆動するＹ方向駆動部３２と、Ｙ方向駆動部３２の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をθ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の法線回り）に回転駆動するθ方向駆動部３３と、θ方向駆動部３３の先端に取り付けられ、マスク保持部１１をＺ方向（Ｘ，Ｙ方向からなる水平面の鉛直方向）に駆動するＺ方向駆動部３４と、を有する。これにより、Ｚ方向駆動部３４の先端に取り付けられたマスク保持部１１は、マスク駆動部１２によってＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に駆動可能である。なお、Ｘ，Ｙ，θ，Ｚ方向駆動部３１，３２，３３，３４の配置の順序は、適宜変更可能である。

また、図２に示すように、Ｙ方向に沿って配置された複数のマスク保持部１１には、各マスク保持部１１のマスクＭを同時に交換可能なマスクチェンジャ３７が配設されている。マスクチェンジャ３７により搬送される使用済み或いは未使用のマスクＭは、マスクストッカ１０との間でマスクローダー９により受け渡しが行われる。なお、マスクストッカ９とマスクチェンジャ３７とで受け渡しが行われる間にマスクプリアライメント機構（図示せず）によってマスクＭのプリアライメントが行われる。

図３に示すように、各マスク保持部１１の上部に配置される複数の照射部１３は、ＹＡＧレーザーや、エキシマレーザーなどの光源４１と、この光源４１から照射された光を集光する凹面鏡４２と、この凹面鏡４２の焦点近傍に光路方向に移動可能な機構を有するオプチカルインテグレータ４３と、光路の向きを変えるための平面ミラー４５及び球面ミラー４６と、この平面ミラー４５とオプチカルインテグレータ４３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター４４と、を備える。

マスク保持部１１に保持されるマスクＭは、露光用光ＥＬの照射によりマスクパターンを基板Ｗ上のフォトレジストに露光転写させるものであり、本実施形態のマスクＭは、２種類のマスクパターン８５、８６と、Ｙ方向において同一線上に位置する、後述するラインカメラ用の基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａを持った長尺状の窓部８７，８８，８９と、を備える（図６参照）。２種類のマスクパターン８５、８６は、マスク駆動部１２によってマスク保持部１１を移動させることにより、いずれか一方のマスクパターン８５、８６が、照射部１３からの露光用光ＥＬの照射領域内に配置されることで切り替えられる。即ち、露光に際しては、２種類のマスクパターン８５、８６が切り替えられて、いずれか一方のマスクパターン８５、８６が有効となって基板Ｗに露光転写される。

また、Ｙ方向に並べて配置される複数のマスク保持部１１では、後述する往路で使用される隣接するマスクパターン８５の間隔Ｇが、復路で使用されるマスクパターン８６のＹ方向の幅と、往復動作によって重ね合わせて露光される両側の幅とを考慮して設定されている。ただし、マスクパターン８５の間隔Ｇやマスクパターン８６のＹ方向の幅は、後述する基板ＷのＹ方向への移動量をできるだけ小さくするように設定されている。

各マスク保持部１１の下方に配置されたフレーム１８には、基板ＷとマスクＭの相対位置を検知する撮像手段である一対のラインカメラ３５、３６が、複数のマスク保持部１１ごとに配置されている。一対のラインカメラ３５，３６は、図７に示すように、マスクＭのマスクパターン８５，８６のいずれかに対してＸ方向の上流側及び下流側で、マスクＭの窓部８７，８８或いは窓部８８，８９を観測可能に配置されている。また、一対のラインカメラ３５，３６は、公知の構成のものが適用され、搬送される基板Ｗに予め形成された基準パターン（本実施形態では、図１０に示すブラックマトリクスの基準線１０１）と、各窓部８７，８８，８９に形成された基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａとを、それぞれ同一視野内に捕らえて撮像するものであり、光を受光する多数の受光素子を一直線上に並べて備えた受光面としてのラインＣＣＤと、基板Ｗの基準線１０１や基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａをラインＣＣＤ上に結像させる集光レンズ等を備える。

このようなスキャン露光装置１は、浮上ユニット１５ａ，１５ｂの排気エアパッド２０及び吸排気エアパッド２１の空気流によって基板Ｗを浮上させ、基板Ｗの一端を第１或いは第２の基板駆動ユニット１６，１７で吸着・保持して、第１或いは第２の基板保持領域Ｂ１，Ｂ２から露光領域ＡへとＸ方向に搬送する。そして、露光領域Ａにおいては、マスク保持部１１の下方に位置する基板Ｗに対して、照射部１３からの露光用光ＥＬがマスクＭを介して照射され、マスクＭのパターンを基板Ｗに塗布されたフォトレジストに転写する。

このようなスキャン露光動作中、複数のマスク保持部１１ごとに設けられたラインカメラ３５，３６は、ブラックマトリクスの基準線１０１と、ラインカメラ３５，３６に臨むマスクＭの基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａを同時に撮像する。例えば、マスクパターン８５が有効なパターンの時、基板Ｗがθ方向にずれて搬送され、図８（ａ）、（ｃ）に示すような基板ＷとマスクＭとの位置誤差が生じた状態において、２つのラインカメラ３５，３６によって基準線１０１と基準マーク８７ａ，８８ａが撮像されると、検出された信号波形は、図８（ｂ）、（ｄ）に示すように、ブラックマトリクスの基準線１０１と、マスクＭの基準マーク８７ａ，８８ａがずれた状態となる。

Ｙ方向におけるズレ量（偏差）は、マスクパターンに対して下流側のラインカメラ３６によって撮像されたデータに基づいて計算され、制御部８は、このズレ量を０にするように、各マスク駆動部１２のＹ方向駆動部３２を作動させるか、Ｙ方向搬送機構５４，５５の第１及び第２のボールねじ機構６４，６５を同期して駆動させることで、マスクＭと基板Ｗのいずれか一方をＹ方向に移動させて、Ｙ方向におけるズレ量をリアルタイムで補正する。

また、θ方向におけるズレ量（偏差）は、一対のラインカメラ３５，３６によって撮像されたデータに基づいて計算され、制御部８は、このズレ量を０にするように、図９（ａ）に示すように、各マスク駆動部１２のθ方向駆動部３３を作動させるか、或いは、図９（ｂ）に示すように、Ｙ方向搬送機構５４，５５の第１及び第２のボールねじ機構６４，６５の一方を他方に対して相対的に駆動させることで、マスクＭと基板Ｗのいずれか一方をθ方向に移動させて、θ方向におけるズレ量をリアルタイムで補正する。

これにより、図１０に示すように、２つのラインカメラ３５，３６によって観測されるＹ方向のズレ量や、θ方向におけるズレ量は、基板Ｗが露光される過程において、ほぼ０となる。一方、Ｙ方向、及びθ方向における補正を両方行なわなかった場合には、図１１に示すように、各ラインカメラ３５，３６のズレ量及びθ方向におけるズレ量は大きい。また、Ｙ方向のみ補正を行なった場合には、図１２に示すように、ラインカメラ３５のズレ量はほぼ０となるが、ラインカメラ３６のズレ量は大きく、θ方向におけるズレ量も大きくなる。

なお、本発明のθ方向補正手段は、マスク駆動部１２のθ方向駆動部３３、或いはＹ方向搬送機構５４，５５によって構成され、Ｙ方向補正手段は、マスク駆動部１２のＹ方向駆動部３２、或いはＹ方向搬送機構５４，５５によって構成される。

なお、図１３に模式的に示すように、基板Ｗの搬入・搬出及びプリアライメントが行われる一対のプリアライメント台３，４（図１３は、プリアライメント台３のみ示す。）では、Ｚ方向に進退可能な複数の基板リフトピン７０と、Ｚ方向に進退して基板Ｗの側面に当接しながら、Ｘ方向或いはＹ方向に移動することで、機械的に基板Ｗのアライメントを調整する複数の機械式アライメントピン７１と、Ｚ方向に進退して基板Ｗを吸着可能であるとともにＹ方向に移動可能な一対の光学アライメントピン７２と、基板Ｗの位置を下方から検出する光学アライメント用カメラ７３と、が配置されている。基板リフトピン７０、機械式アライメントピン７１、光学アライメントピン７２、光学アライメント用カメラ７３は、それぞれ排気エアパッド２０と干渉しない位置で、他のフレーム１９上に配置されている。

従って、各プリアライメント台３，４に露光済みの基板Ｗが搬送されてきた際には、まず、排気エアパッド２０から排気されるエアによって基板Ｗは浮上支持される。この状態で、基板リフトピン７０を所定の吸着高さまで上昇させて、基板リフトピン７０によって基板Ｗを吸着し、その後、第１の基板駆動ユニット１６の吸着パッド５６による吸着を解除する。そして、図１３（ｂ）に示すように、基板リフトピン７０を基板受け渡し位置までさらに上昇させ、基板搬送ロボット５によって露光済みの基板Ｗが搬出され、未露光の基板Ｗが搬入される。基板搬送ロボット５は、２本のアームを有するハンドリングロボットで、これら２本のアームを同時に使用して、一方のアームで基板Ｗをプリアライメント台３から搬出した後、すぐに、他方のアームが基板Ｗをプリアライメント台３に搬入する。

その後、排気エアパッド２０によるエアの排気を停止した状態で、搬入された基板Ｗが載置された基板リフトピン７０を所定の吸着高さまで下降させた後、基板リフトピン７０の吸着を解除し、さらに、基板Ｗが載置された状態で基板リフトピン７０を下降させる。この状態で、基板Ｗは、その側面が機械式アライメントピン７１と当接可能な高さとなり、これらピン７１によってアライメント調整される。

そして、機械的なアライメント調整を完了した後に、これらアライメントピン７１を基板Ｗから退避させ、光学アライメントピン７２を上昇させるとともに、これら光学アライメントピン７２によって基板Ｗを吸着する。また、排気エアパッド２０によるエアの排気を開始して基板Ｗを浮上させ、光学アライメント用カメラ７３で基板Ｗを見ながら２つの光学アライメントピン７２をＹ方向に駆動して、θ方向の補正を行う。その後、第１の基板駆動ユニット１６の吸着パッド５６によって基板Ｗを吸着して、光学アライメントピン７２を下降させるとともに、光学アライメントピン７２による吸着を解除する。
なお、第１及び第２の基板駆動ユニット１６，１７は、光学アライメントピン７２を設ける代わりに、第１及び第２のボールねじ機構６４，６５が使用されてもよい。

次に、このように構成されたスキャン露光装置１の動作について、図１４のフローチャート及び図１５の動作説明図を用いて説明する。なお、図１４のフローチャートにおいて、左のフローは、第１の基板交換領域Ｃ１から搬入・搬出される基板Ｗの一連の露光動作を示し、右のフローは、第２の基板交換領域Ｃ２から搬入・搬出される基板Ｗ´の一連の露光動作を示しており、二点鎖線で仕切られた左右の各工程は、同じ時間内で動作していることを示している。

まず、第１の基板駆動ユニット１６が第１の基板交換領域Ｃ１に移動した状態で（ステップＳ１ａ）、基板搬送ロボット５によって第１の基板交換領域Ｃ１に基板Ｗの搬入が行われる（ステップＳ２ａ）。そして、上述したように、搬入された基板Ｗのプリアライメントが行われた後（ステップＳ３ａ）、基板Ｗが第１の基板駆動ユニット１６の吸着バッド５６によって吸着・保持される（ステップＳ４ａ）。

その後、第１の基板駆動ユニット１６を駆動して、浮上ユニット１５ａ，１５ｂからの空気流によって浮上支持された状態で一定の速度でＸ方向に搬送され、基板Ｗは、図１５（ａ）に示すように、第１の基板保持領域Ｂ１へ移動する（ステップＳ５ａ）。このとき、第２の基板駆動ユニット１７は、第２の基板交換領域Ｃ２へ移動する（ステップＳ１ｂ）。

さらに、基板Ｗは、一定の速度でＸ方向に搬送され、マスクパターン８５，８６を形成した面を下にしてマスク保持部１１に保持されるマスクＭと近接対向する露光領域Ａ内に進入する。ここで、２種類のマスクパターン８５，８６のうち、マスクパターン８５が照射部１３からの露光用光ＥＬの照射領域内に配置されており、マスクパターン８５が有効となっている。

図１５（ｂ）に示すように、基板Ｗが露光領域Ａに進入すると、それぞれのマスクＭを介して照射部１３から露光用光ＥＬが照射されてマスクパターン８５が露光転写される。ここで、基板Ｗへのマスクパターン８５の露光転写と同時に、ラインカメラ３５，３６が基板ＷとマスクＭの相対位置を検知する。そして、この位置データに基づいて制御部から出力される指令信号によって、マスク駆動部１２がマスク保持部１１を移動させるか、或いはＹ方向搬送機構５４が基板Ｗを移動させることにより、基板ＷとマスクＭとの位置誤差がリアルタイムで修正される。

この露光転写により、露光領域Ａを通過して第２の基板保持領域Ｂ２に位置する基板Ｗには、Ｙ方向に所定の間隔Ｇずつ離れた複数（図３に示す実施例では６本）の第１の転写パターン８３が形成される（ステップＳ６ａ）。なお、隣接する第１の転写パターン８３間の部分は未露光部である。

次に、第１の転写パターン８３形成後、露光領域Ａを越えた基板Ｗを保持する第２の基板保持領域Ｂ２では、図１５（ｃ）に示すように、第１の基板駆動ユニット１６のＹ方向搬送機構５４によって、基板Ｗを保持する吸着パッド５６をマスク保持部１１に対してＹ方向に所定の距離Ｌだけ移動させる（ステップＳ７ａ）。具体的に、各マスクパターン８５，８６のＹ方向における中心位置が一致している本実施形態においては、所定の距離Ｌは、隣接するマスクＭのマスクパターン８５，８６のＹ方向における中心間距離Ｄの略１／２である。

更に、マスクパターン８６が照射部１３からの露光用光の照射領域内に位置するように、マスク駆動部１２によってマスク保持部１１を移動させ、有効なマスクパターンをマスクパターン８５からマスクパターン８６に切り替える。

そして、第１の基板駆動ユニット１６は、Ｘ方向搬送機構５０は基板Ｗの搬送方向をＸ方向と逆方向に切り替えて、第２の基板保持領域Ｂ２に保持されていた基板Ｗを、Ｘ方向と逆方向に搬送する。そして、基板Ｗが露光領域Ａに進入すると、ラインカメラ３５，３６が基板ＷとマスクＭの相対位置を検知し、マスク駆動部１２がマスク保持部１１を移動させるか、或いはＹ方向搬送機構５４が基板Ｗを移動させて基板ＷとマスクＭとの位置誤差をリアルタイムで修正する。同時に、照射部１３からの露光用光ＥＬを、それぞれのマスクＭを介して照射して、第１の転写パターン８３間の未露光部にマスクパターン８６を露光転写して第２の転写パターン８４を形成する（ステップＳ８ａ）。このとき、第２の転写パターン８４の幅は、未露光部の幅より僅かに大きいので、第１の転写パターン８３と第２の転写パターン８４には、重ね合わせ部が形成されて、基板Ｗの全面にマスクパターン８５，８６が露光転写される。

この一連のステップＳ６ａ〜Ｓ８ａの露光動作中に、第２の基板交換領域Ｃ２では、基板Ｗ´の搬入（ステップＳ２ｂ）、基板Ｗ´のプリアライメント（ステップＳ３ｂ）、第２の基板駆動ユニット１７の吸着バッド５７による吸着・保持が行われる（ステップＳ４ｂ）。

そして、図１５（ｅ）に示すように、第１の基板駆動ユニット１６によって保持された露光済みの基板Ｗが、第１の基板保持領域Ｂ１から第１の基板交換領域Ｃ１へ移動する（ステップＳ１ａ）際に、同時に、第２の基板駆動ユニット１７によって保持された未露光の基板Ｗ´が第２の基板保持領域Ｂ２へ露光動作時の速度より速い速度で移動される（ステップＳ５ｂ）。同時に、マスクパターン８５が照射部１３からの露光用光の照射領域内に位置するように、マスク駆動部１２によってマスク保持部１１を移動させ、有効なマスクパターンをマスクパターン８６からマスクパターン８５に切り替える。

なお、第１の交換領域Ｃ１から搬入・搬出される基板Ｗが、第１の転写パターン８３を露光後に第２の転写パターン８４を露光する一方、第２の交換領域Ｃ２から搬入・搬出される基板Ｗ´が、第２の転写パターン８４を露光した後に第１の転写パターン８３を露光する場合には、上記マスクパターンの切換え動作を行う必要がない。

そして、第１の基板交換領域Ｃ１では、露光済み基板Ｗの搬出と、未露光基板Ｗの搬入（ステップＳ２ａ）、未露光基板Ｗのプリアライメント（ステップＳ３ａ）、未露光基板Ｗの吸着保持が行われる。一方、この間に、第２の駆動ユニット５１によって保持された基板Ｗ´も上述した同様の露光動作によって、往路によるスキャン露光(ステップＳ６ｂ)によって第１の転写パターン８３が露光され、次に、第１の基板保持領域Ｂ１に保持された基板Ｗ´に対してＹ方向への基板Ｗの移動（ステップＳ７ｂ）を行い、復路によるスキャン露光（ステップＳ８ｂ）によって第２の転写パターン８４が露光される。その後、上記と同様の動作が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態のスキャン露光装置１及びスキャン露光方法によれば、マスクＭのパターン８５，８６に対してＸ方向の上流側及び下流側に配置され、搬送される基板Ｗに予め形成されたブラックマトリクスの基準線１０１とマスクＭの基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａを撮像する一対のラインカメラ３５，３６と、一対のラインカメラ３５，３６によって同時に撮像された基準線１０１と基準マーク８７ａ，８８ａ，８９ａに基づいて、θ方向におけるマスクＭと基板Ｗとの相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段としてのマスク駆動部１２のθ方向駆動部３３或いはＹ方向搬送機構５４，５５を備える。従って、θ方向駆動部３３或いはＹ方向搬送機構５４，５５によってθ方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。

また、スキャン露光装置１及びスキャン露光方法によれば、マスクパターン８５，８６に対して下流側に配置されたラインカメラ３６によって撮像された基準線１０１と、ラインカメラ３６に臨む基準マーク８７ａ，８８ａに基づいて、Ｙ方向におけるマスクＭと基板Ｗとの相対的なズレ量を補正するＹ方向補正手段としてのマスク駆動部１２のＹ方向駆動部３２或いはＹ方向搬送機構５４，５５を備える。従って、Ｙ方向駆動部３２或いはＹ方向搬送機構５４，５５によってＹ方向におけるズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度をさらに向上することができる。

なお、本実施形態では、基板交換領域Ｃ１，Ｃ２にプリアライメント台３，４を配置して、基板Ｗの搬入・搬出とプリアライメントとを同じ位置で行っているが、図１６に示すように、基板交換部８０，８１をプリアライメント台３，４とを別々に設けて、基板の搬入・搬出とプリアライメントとを別な位置で行っても良い。

或いは、第１及び第２の基板保持領域にそれぞれプリアライメント機構を設けて、プリアライメント及び露光動作を行っている間に、基板の搬入・搬出を行うように構成してもよい。

さらに、本実施形態では、往路搬送から復路搬送に切り替える際の、複数のマスクＭと基板Ｗとが直交方向に移動する所定の距離Ｌは、隣接するマスクＭのマスクパターン８５，８６のＹ方向における中心間距離Ｄの略１／２としたが、コストとタクトとの関係が供される範囲で、中心間距離Ｄの略１／３あるいは略１／４であってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るスキャン露光装置１ａについて、図１７を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分いついては、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態のスキャン露光装置１ａでは、複数のマスク保持部１１がＹ方向に千鳥状に並んで配置される。また、基板ＷがＸ方向において一方向からのみ搬送されて露光される構成であり、基板搬送機構１４は１台の基板駆動ユニット１６を備える。なお、第１実施形態では、Ｘ方向搬送機構としてリニアモータが適用されていたが、本実施形態の駆動ユニット１６では、Ｘ方向搬送機構５０として、ボールねじ機構が適用されており、ボールねじ９０が駆動モータ９１によって回転駆動されることで、移動基台５２の裏面に設けられたナット（図示せず）を転動体（図示せず）を介して搬送する。

このような本実施形態のスキャン露光装置１ａにおいても、第１実施形態と同様に、一対のラインカメラ３５，３６を備え、基板Ｗの基準パターンとマスクパターン８５，８６のＸ方向両側に形成された窓部８７，８８の基準マーク８７ａ，８８ａとを撮像して、θ方向補正手段及びＹ方向補正手段によって補正することで、θ方向及びＹ方向のズレ量を露光時にリアルタイムで補正して、露光精度を向上することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

また、本実施形態では、基板搬送ロボットとして、２本のアームを有するハンドリングロボットを使用したが、コンベアやエア浮上させて駆動する機構等、他の搬送方法であってもよい。

さらに、本実施形態においては、基板搬送機構１４は、浮上ユニット１５ａ，１５ｂと第１及び第２基板駆動ユニット１６，１７によって基板Ｗを浮上して保持しながら搬送する場合について述べたが、これに限らず、基板Ｗを上面に載置しながら保持及び搬送するものであってもよい。

本発明の一実施形態であるスキャン露光装置の平面図である。図１におけるスキャン露光装置の拡大平面図である。図２におけるスキャン露光装置の拡大正面図である。Ｘ方向搬送機構の拡大断面図である。（ａ）は、Ｙ方向搬送機構の上面図であり、（ｂ）は、ボールねじ機構の拡大断面図である。マスクの上面図である。一対のラインカメラによってマスクと基板の基準値を撮像している状態を示す側面図である。（ａ）は、パターンに対して上流側のラインカメラによって撮像されるマスクと基板の基準値を画像模式図であり、（ｂ）はその信号波形であ、（ｃ）は、パターンに対して下流側のラインカメラによって撮像されるマスクと基板の基準値を画像模式図であり、（ｄ）はその信号波形である。（ａ）は、θ方向補正手段としてθ方向駆動部を駆動した場合を示す上面図であり、（ｂ）は、θ方向補正手段としてＹ方向搬送機構を駆動した場合を示す上面図である。（ａ）は、本実施形態のＹ方向及びθ方向補正を行なう場合のラインカメラのズレ量を示すグラフであり、（ｂ）は、各ズレ量から算出されたθ成分を示すグラフである。（ａ）は、Ｙ方向及びθ方向補正を行なわない場合のラインカメラの理想目標値に対するズレ量を示すグラフであり、（ｂ）は、各ズレ量から算出されたθ成分を示すグラフである。（ａ）は、Ｙ方向のみ行なう場合のラインカメラのズレ量を示すグラフであり、（ｂ）は、各ズレ量から算出されたθ成分を示すグラフである。（ａ）は、基板搬入・搬出時における第１のプリアライメント台を模式的に示す上面図であり、（ｂ）は、基板搬入・搬出時におけるプリアライメント台の側面図であり、（ｃ）は、基板が吸着保持された状態におけるプリアライメント台の側面図である。第１の交換領域から搬入・搬出される基板の露光動作と、第２の交換領域から搬入・搬出される基板の露光動作を示すフローチャートである。第１の交換領域から搬入される基板と、第２の交換領域から搬入される基板の動作説明図である。第１実施形態の変形例に係るスキャン露光装置の平面図である。本発明の第２実施形態に係るスキャン露光装置の平面図である。

符号の説明

１，１ａスキャン露光装置
３，４プリアライメント台
１０基板搬送機構
１１マスク保持部
１３照射部
１６第１の基板駆動ユニット
１７第２の基板駆動ユニット
３２Ｙ方向駆動部
３３ θ方向駆動部
３５、３６ラインカメラ（撮像手段）
５０，５１Ｘ方向搬送機構
５４，５５Ｙ方向搬送機構（θ方向補正手段、Ｙ方向補正手段）
６４第１のボールねじ機構（第１の駆動軸）
６５第２のボールねじ機構（第２の駆動軸）
８３第１の転写パターン
８４第２の転写パターン
８５，８６マスクパターン
８７ａ，８８ａ，８９ａ基準マーク
Ａ露光領域
Ｂ１第１の基板保持領域
Ｂ２第２の基板保持領域
Ｃ１第１の基板交換領域
Ｃ２第２の基板交換領域
Ｌ所定の距離
Ｍマスク
Ｗ基板

Claims

所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
を備え、前記搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記各マスクのパターンを露光するスキャン露光装置であって、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンと前記マスクの基準マークを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
をさらに備えることを特徴とするスキャン露光装置。
前記θ方向補正手段は、互いに平行に配置され、且つ互いに独立して駆動可能な第１及び第２の駆動部を備えて、前記基板を前記直交方向に移動可能、且つ、前記θ方向に揺動可能な前記基板搬送機構のＹ方向搬送機構によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のスキャン露光装置。
前記θ方向補正手段は、前記マスク保持部を前記θ方向に回転駆動可能なθ方向駆動部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のスキャン露光装置。
前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するＹ方向補正手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャン露光装置。
所定の方向に沿って往復自在に基板を搬送可能であるとともに、前記所定の方向と直交する方向に前記基板を移動可能な基板搬送機構と、
複数のマスクをそれぞれ保持する複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上方にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部と、
前記マスクのパターンに対して前記所定の方向の上流側及び下流側に配置され、前記搬送される基板に予め形成された基準パターンを撮像する一対の撮像手段と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された基準パターンと前記マスクの基準マークに基づいて、前記所定の方向及び前記直交方向に垂直な法線回りのθ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するθ方向補正手段と、
を備えるスキャン露光装置のスキャン露光方法であって、
前記搬送される基板に対して前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記各マスクのパターンを露光する工程と、
前記一対の撮像手段によって同時に撮像された前記基準パターンと基準マークに基づいて、前記θ方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を計算する工程と、
前記θ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方をθ方向に駆動して、前記θ方向におけるズレ量を補正する工程と、
を有し、前記計算工程と前記補正工程は前記露光工程においてリアルタイムで行なわれることを特徴とするスキャン露光方法。
前記スキャン露光装置は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量を補正するＹ方向補正手段、をさらに備え、
前記計算工程は、前記下流側の撮像手段によって撮像された基準パターンと基準マークに基づいて、前記直交方向における前記マスクと前記基板との相対的なズレ量をさらに計算し、
前記補正工程は、前記Ｙ方向補正手段によって、前記マスクと前記基板のいずれか一方を直交方向に駆動して、前記直交方向におけるズレ量をさらに補正することを特徴とする請求項５に記載のスキャン露光方法。