JP2007140057A - Exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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分割逐次露光方式で近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus suitable for performing proximity exposure transfer of a mask pattern of a mask onto a substrate of a large flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display by a divided sequential exposure method.
従来、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタを製造する露光装置が種々考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の露光装置は、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、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、この状態でワークステージをマスクに対してステップ移動させてステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ等を作成している。
Conventionally, various exposure apparatuses for producing color filters for flat panel display devices such as liquid crystal display devices and plasma display devices have been devised (see, for example, Patent Document 1). The exposure apparatus described in
図１３は、一枚のマスク２０１を用いて基板２０２上に６枚のカラーフィルタに対応する６個の露光パターンＰ１〜Ｐ６を露光転写する過程を示す。先ず、基板２０２の第１ショット位置にアライメントマーク２０１ａを持ったマスク２０１を対向配置して光を照射し、露光パターンＰ１を露光転写する。次に、基板２０２をステップ移動させてマスク２０１を第２ショット位置に対向配置させ、光を照射して露光パターンＰ２を露光転写する。以後、同様に、基板２０２をステップ移動させる毎に光を照射して露光パターンＰ３〜Ｐ６を露光転写する。このような従来の露光方法によると、基板２０２上に６個の露光パターンＰ１〜Ｐ６を露光転写するには、６回のステップ移動と、６回の光の照射が必要となり、その合計時間が基板２０２の１枚当たりのタクトタイムとなる。
ところで、近年のフラットパネルディスプレイ装置の大型化に伴い、カラーフィルタを製造するためのマスクも大きくなっており（例えば、１４００ｍｍ×１２００ｍｍ）、
大型のマスクを製作するには多大なコストが必要となる。また、大型のマスクの場合には、自重によるたわみの影響等でステップ移動等の際にマスクを破損するといったリスクがあり、取り扱いも非常に煩雑であった。
By the way, with the recent increase in size of flat panel display devices, masks for producing color filters have also become larger (for example, 1400 mm × 1200 mm),
Manufacturing a large mask requires a great deal of cost. Further, in the case of a large mask, there is a risk that the mask is damaged during step movement due to the influence of deflection due to its own weight, and handling is very complicated.
さらに、基板上に形成される露光転写パターン数と同一回数だけ、基板のステップ移動と光の照射とを行う必要があり、基板一枚当たりのタクトタイムが長く、生産性向上の観点からさらなる改善が望まれる。 Furthermore, it is necessary to perform step movement of the substrate and light irradiation as many times as the number of exposure transfer patterns formed on the substrate, and the tact time per substrate is long, which is further improved from the viewpoint of improving productivity. Is desired.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、マスク費用の低減を図ると共に、基板一枚当たりのタクトタイムの短縮を図り、高精度な露光を効率的に実現することができる露光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the mask cost and shorten the tact time per substrate and efficiently realize high-precision exposure. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform the above.
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 被露光材としての基板を保持するワークステージと、基板に対向配置されてマスクを保持するマスクステージと、基板に対してパターン露光用の光をマスクを介して照射する照射手段と、マスクのマスクパターンが基板上の複数の所定位置に対向するようにワークステージとマスクステージとを相対的にステップ移動させる送り機構とを備えた露光装置であって、
マスクは複数の小型マスクを備え、且つ、
マスクステージは、複数の小型マスクの有効露光面積の合計が基板に露光転写される１つの完成パターンの面積よりも大きくなるように、複数の小型マスクを保持することを特徴とする露光装置。
（２） 小型マスクは、基板に露光転写される１つの完成パターンを整数分の１に分割した大きさのマスクパターンを備え、且つ、
マスクステージは、複数の小型マスクを送り機構によるステップ移動量の略整数倍の間隔で配置することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A work stage that holds a substrate as an exposure target, a mask stage that is disposed opposite to the substrate and holds a mask, and an irradiation unit that irradiates the substrate with light for pattern exposure through the mask; An exposure apparatus comprising a feed mechanism for moving the work stage and the mask stage relative to each other so that the mask pattern of the mask faces a plurality of predetermined positions on the substrate,
The mask comprises a plurality of small masks, and
An exposure apparatus characterized in that the mask stage holds a plurality of small masks such that a total effective exposure area of the plurality of small masks is larger than an area of one completed pattern exposed and transferred to the substrate.
(2) The small mask includes a mask pattern having a size obtained by dividing one completed pattern exposed and transferred onto the substrate by a fraction of an integer, and
The exposure apparatus according to (1), wherein the mask stage arranges a plurality of small masks at an interval substantially an integral multiple of the step movement amount by the feed mechanism.
本発明によれば、マスクは複数の小型マスクを備え、且つ、マスクステージは、複数の小型マスクの有効露光面積の合計が基板に露光転写される１つの完成パターンの面積よりも大きくなるように、複数の小型マスクを保持するので、マスクの製作コスト及び破損リスクを低減できると共に、従来方式より少ないステップ移動で複数の完成パターンを露光転写することができ、基板一枚当たりのタクトタイムを短縮して作業効率のよい露光装置となる。 According to the present invention, the mask includes a plurality of small masks, and the mask stage is configured such that the total effective exposure area of the plurality of small masks is larger than the area of one completed pattern that is exposed and transferred to the substrate. Because it holds multiple small masks, it can reduce mask manufacturing costs and risk of damage, and can transfer and transfer multiple completed patterns with fewer step movements than conventional methods, reducing tact time per substrate. Thus, an exposure apparatus with high work efficiency is obtained.
以下、本発明の露光装置に係る一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the exposure apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１に示すように、本実施形態の分割逐次露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持するワークステージ２と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系３と、マスクステージ１及びワークステージ２を支持する装置ベース４とを備えている。
As shown in FIG. 1, the division sequential exposure apparatus PE of this embodiment includes a
なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」という。）は、マスクＭに対向配置されて該マスクＭに描かれたマスクパターンＰを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面）に感光剤が塗布されて透光性とされている。また、本実施形態のマスクＭは、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４を備えており、マスクステージ１はこれらの小型マスクＭ１〜Ｍ４を保持する（図４参照。）。
A glass substrate W (hereinafter simply referred to as “substrate W”) is placed on the mask M so as to be exposed to the surface (opposite surface of the mask M) so that the mask pattern P drawn on the mask M is exposed and transferred. An agent is applied to make it translucent. The mask M of the present embodiment includes a plurality of small masks M1 to M4, and the
説明の便宜上、照明光学系３から説明すると、照明光学系３は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１と、この高圧水銀ランプ３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３６とオプチカルインテグレータ３３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３４とを備えている。
For convenience of explanation, the illumination optical system 3 will be described. The illumination optical system 3 is, for example, a high-
露光時に露光制御用シャッター３４が開制御されると、高圧水銀ランプ３１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経て、マスクステージ１に保持されるマスクＭひいてはワークステージ２に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭのマスクパターンＰが基板Ｗ上に露光転写されるようになっている。
When the
次に、マスクステージ１及びワークステージ２の順に説明する。初めに、マスクステージ１はマスクステージベース１０を備えており、該マスクステージベース１０は装置ベース４から突設されたマスクステージ支柱１１に支持されてワークステージ２の上方に配置されている。
Next, the
マスクステージベース１０は、図２に示すように、略矩形形状とされて中央部に開口１０ａを有しており、この開口１０ａにはマスク保持枠１２がＸ，Ｙ方向に移動可能に装着されている。
As shown in FIG. 2, the
マスク保持枠１２は、図３（ａ）に示すように、その上端外周部に設けられたフランジ１２ａをマスクステージベース１０の開口１０ａ近傍の上面に載置し、マスクステージベース１０の開口１０ａの内周との間に所定のすき間を介して挿入されている。これにより、マスク保持枠１２は、このすき間分だけＸ，Ｙ方向に移動可能となる。
As shown in FIG. 3A, the
このマスク保持枠１２の下面には、チャック部１６が間座２０を介して固定されており、マスク保持枠１２とともにマスクステージベース１０に対してＸ，Ｙ方向に移動可能である。チャック部１６には、図３（ａ）及び図４に示すように、小型マスクＭ１〜Ｍ４を吸着固定するための４つの開口部１６ｂが所定の間隔で形成されている。
A
小型マスクＭ１〜Ｍ４はそれぞれ、基板Ｗに露光転写される１枚のカラーフィルタの完成パターンの整数分の１に分割した大きさのマスクパターンＰ’を有しており、本実施形態では２分の１に分割した大きさのものを有する。チャック部１６の開口部１６ｂは、各小型マスクＭ１〜Ｍ４の有効露光面積に対応する寸法を有しており、従って、マスクステージ１は、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４の有効露光面積の合計が基板Ｗに露光転写される１つの完成パターンの面積よりも大きい、即ち、本実施形態では１つの完成パターンの２倍の面積となるように、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４を保持する。
Each of the small masks M1 to M4 has a mask pattern P ′ having a size divided into an integral number of a completed pattern of one color filter that is exposed and transferred onto the substrate W. The size is divided into one. The opening 16b of the
また、開口部１６ｂ同士の間隔は、後述する基板ＷとマスクＭの相対的なステップ移動量の略整数倍の間隔に設定されており、本実施形態では、開口部１６ｂが、Ｘ方向およびＹ方向にステップ移動量の略２倍の間隔で形成されている。
Further, the interval between the
それぞれの開口部１６ｂの周縁部には、マスクパターンＰ’が描かれているマスクＭ１〜Ｍ４の端部である周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１６ａが開設されており、チャック部１６はチャック装置を構成している。これにより、マスクＭ１〜Ｍ４は吸引ノズル１６ａを介して真空式吸着装置（図示せず。）によりチャック部１６に着脱自在に保持される。
A plurality of
また、マスクステージベース１０の上面には、図２において、後述のアライメントカメラ１５による検出結果、又は後述するレーザ測長装置６０による測定結果に基づき、マスク保持枠１２をＸＹ平面内で移動させて、このマスク保持枠１２に保持されたマスクＭの位置及び姿勢を調整するマスク位置調整手段１３が設けられている。尚、チャック部１６に複数のマスクＭが保持されている場合、チャック部１６内における各マスクＭの位置及び姿勢は、同一となるように調整された状態で保持される。
Further, in FIG. 2, the
マスク位置調整手段１３は、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられたＸ軸方向駆動装置１３ｘと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられた二台のＹ軸方向駆動装置１３ｙとを備えている。
The mask position adjusting means 13 includes an X-axis
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘは、Ｘ軸方向に伸縮するロッド１３１ｒを有する駆動用アクチュエータ（例えば電動アクチュエータ）１３１と、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド（直動軸受案内）１３３とを備えている。リニアガイド１３３の案内レール１３３ｒは、Ｙ軸方向に延びてマスク保持枠１２に固定される。また、案内レール１３３ｒに移動可能に取り付けられたスライダ１３３ｓは、マスクステージベース１０に固設されたロッド１３１ｒの先端に、ピン支持機構１３２を介して連結されている。
3A and 3B, the X-axis
一方、Ｙ軸方向駆動装置１３ｙも、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘと同様の構成であって、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１３１ｒを有する駆動用アクチュエータ（例えば電動アクチュエータ）１３１と、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド（直動軸受案内）１３３とを備えている。リニアガイド１３３の案内レール１３３ｒはＸ軸方向に延びてマスク保持枠１２に固定されている。また、案内レール１３３ｒに移動可能に取り付けられたスライダ１３３ｓは、ロッド１３１ｒの先端にピン支持機構１３２を介して連結されている。そして、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘによりマスク保持枠１２のＸ軸方向の調整を、二台のＹ軸方向駆動装置１３ｙによりマスク保持枠１２のＹ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）の調整を行う。
On the other hand, the Y-axis
さらに、マスク保持枠１２のＸ軸方向に互いに対向する二辺の内側には、図２に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定する手段としてのギャップセンサ１４と、マスクＭと位置合わせ基準との平面ずれ量を検出する手段としてのアライメントカメラ１５とが配設されている。このギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５は、共に移動機構１９を介してＸ軸方向に移動可能とされている。
Further, inside the two sides facing each other in the X-axis direction of the
移動機構１９は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に互いに対向する二辺の上面側にはそれぞれギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５を保持する保持架台１９１がＹ軸方向に延びて配置されており、該保持架台１９１のＹ軸方向駆動装置１３ｙから離間する側の端部はリニアガイド１９２によって支持されている。リニアガイド１９２は、マスクステージベース１０上に設置されてＸ軸方向に沿って延びる案内レール１９２ｒと、案内レール１９２ｒ上を移動するスライダ（図示せず。）とを備えており、該スライダに保持架台１９１の前記端部が固定されている。
The moving
そして、スライダをモータ及びボールねじからなる駆動用アクチュエータ１９３によって駆動することにより、保持架台１９１を介してギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５がＸ軸方向に移動するようになっている。
Then, the
アライメントカメラ１５は、図５に示すように、マスクステージ１の下面に保持されているマスクＭの表面のマスク側アライメントマーク１０１をマスク裏面側から光学的に検出するものであり、ピント調整機構１５１によりマスクＭに対して接近離間移動してピント調整がなされるようになっている。
As shown in FIG. 5, the
ピント調整機構１５１は、リニアガイド１５２，ボールねじ１５３，モータ１５４を備えている。リニアガイド１５２には、案内レール１５２ｒとスライダ１５２ｓを備えており、このうち案内レール１５２ｒはマスクステージ１の移動機構１９の保持架台１９１に上下方向に延びて取り付けられている。一方、該リニアガイド１５２のスライダ１５２ｓにはアライメントカメラ１５がテーブル１５２ｔを介して固定されている。そして、ボールねじ１５３のねじ軸に螺合されたナットをテーブル１５２ｔに連結すると共に、そのねじ軸をモータ１５４で回転駆動するようにしている。
The
また、この実施形態では、図６に示すように、ワークステージ２に設けてあるワークチャック８の下方には、光源７８１及びコンデンサーレンズ７８２を有してワーク側アライメントマーク１００を下から投影する投影光学系７８がアライメントカメラ１５の光軸に合わせてＺ軸微動ステージ２４と一体に配設されている。なお、ワークステージ２、Ｙ軸送り台５２には投影光学系７８の光路に対応する貫通孔が形成されている。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a projection for projecting the workpiece
さらに、この実施形態では、図７に示すように、マスクＭのマスク側アライメントマーク１０１を有する面（マスクマーク面Ｍｍ）位置を検出してアライメントカメラ１５のピントずれを防止するアライメント画像のベストフォーカス調整機構１５０を設けている。このベストフォーカス調整機構１５０は、アライメントカメラ１５及びピント調整機構１５１に加えて、ピントずれ検出手段としてギャップセンサ１４を利用している。即ち、このギャップセンサ１４で計測したマスク下面位置の計測値を、制御装置８０で予め設定したピント位置と比較して差を求め、その差から設定ピント位置からの相対ピント位置変化量を計算し、該計算変化量に応じてピント調整機構１５１のモータ１５４を制御してアライメントカメラ１５を移動させ、これによりアライメントカメラ１５のピントを調整するようにしている。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the best focus of the alignment image that detects the position of the mask M having the mask side alignment mark 101 (mask mark surface Mm) and prevents the
このベストフォーカス調整機構１５０を用いることにより、マスクＭの板厚変化や板厚のばらつきとは無関係に、アライメント画像の高精度のフォーカス調整が可能となる。すなわち、複数種類のマスクＭを交換して使用する場合に、個々のマスクの厚さが異なる場合でも常に適正なピントを得ることができる。
なお、ピント調整機構１５１、投影光学系７８、ベストフォーカス調整機構１５０等は、１層目分割パターンのアライメントの高精度化に対応するものであるばかりでなく、２層目以降のアライメントの高精度化にも寄与するものであり、また、マスクＭの厚さがわかっていれば、ベストフォーカス調整機構１５０を省略して厚さに応じてピント調整機構を動かすようにしても良い。
By using the best
Note that the
なお、マスクステージベース１０の開口１０ａのＹ軸方向の両端部にはマスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ（遮蔽板）１７がマスクＭより上方に位置して配置されており、このマスキングアパーチャ１７はモータ，ボールねじ及びリニアガイドよりなるマスキングアパーチャ駆動装置１８によりＹ軸方向に移動可能とされてマスクＭの両端部の遮蔽面積を調整できるようになっている。
Note that masking apertures (shielding plates) 17 that shield both ends of the mask M as necessary are disposed at both ends in the Y-axis direction of the
次に、ワークステージ２は、装置ベース４上に設置されており、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に調整するＺ軸送り台（ギャップ調整手段）２Ａと、このＺ軸送り台２Ａ上に配設されてワークステージ２をＸＹ軸方向に移動させるワークステージ送り機構２Ｂとを備えている。
Next, the
Ｚ軸送り台２Ａは、図８に示すように、装置ベース４上に立設された上下粗動装置２１によってＺ軸方向に粗動可能に支持されたＺ軸粗動ステージ２２と、このＺ軸粗動ステージ２２の上に上下微動装置２３を介して支持されたＺ軸微動ステージ２４とを備えている。上下粗動装置２１には、例えばモータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリングが用いられており、単純な上下動作を行うことにより、Ｚ軸粗動ステージ２２を予め設定した位置まで、マスクＭと基板Ｗとのすき間の計測を行うことなく昇降させる。
As shown in FIG. 8, the Z-
一方、図１に示す上下微動装置２３は、モータとボールねじとくさびとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えており、この実施形態では、例えばＺ軸粗動ステージ２２の上面に設置したモータ２３１によってボールねじのねじ軸２３２を回転駆動させるようにすると共にボールねじナット２３３をくさび状に形成してそのくさび状ナット２３３の斜面をＺ軸微動ステージ２４の下面に突設したくさび２４１の斜面と係合させ、これにより、可動くさび機構を構成している。
On the other hand, the vertical
そして、ボールねじのねじ軸２３２を回転駆動させると、くさび状ナット２３３がＹ軸方向に水平微動し、この水平微動運動が両くさび２３３，２４１の斜面作用により高精度の上下微動運動に変換される。
When the
この可動くさび機構からなる上下微動装置２３は、Ｚ軸微動ステージ２４のＹ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図示せず）、合計３台設置されており、それぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置２３は、チルト機能も兼ね備えていることになり、３台のギャップセンサ１４によるマスクＭと基板Ｗとのすき間の測定結果に基づき、マスクＭと基板Ｗとが平行かつ所定のすき間を介して対向するように、Ｚ軸微動ステージ２４の高さを微調整するようになっている。なお、上下粗動装置２１及び上下微動装置２３はＹ軸送り台５２の部分に設けるようにしてもよい。
The vertical
ワークステージ送り機構２Ｂは、図８に示すように、Ｚ軸微動ステージ２４の上面に、Ｙ軸方向に互いに離間配置されてそれぞれＸ軸方向に沿って延設された二組の転がり案内の一種であるリニアガイド４１と、このリニアガイド４１のスライダ４１ａに取り付けられたＸ軸送り台４２と、Ｘ軸送り台４２をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４３とを備えており、Ｘ軸送り駆動装置４３のモータ４３１によって回転駆動されるボールねじ軸４３２に螺合されたボールねじナット４３３にＸ軸送り台４２が連結されている。
As shown in FIG. 8, the work
また、このＸ軸送り台４２の上面には、Ｘ軸方向に互いに離間配置されてそれぞれＹ軸方向に沿って延設された二組の転がり案内の一種であるリニアガイド５１と、該リニアガイド５１のスライダ５１ａに取り付けられたＹ軸送り台５２と、Ｙ軸送り台５２をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置５３とを備えており、Ｙ軸送り駆動装置５３のモータ５３１によって回転駆動するボールねじ軸５３２に螺合されたボールねじナット（図示せず）に、Ｙ軸送り台５２が連結されている。このＹ軸送り台５２の上面には、ワークステージ２が取り付けられている。
Further, on the upper surface of the
そして、ワークステージ２のＸ軸，Ｙ軸位置を検出する移動距離測定部としてのレーザ測長装置６０が、装置ベース４に設けられている。上記のように構成されたワークステージ２では、ボールねじやリニアガイド自体の形状等の誤差や、これらの取り付け誤差などに起因し、ワークステージ２の移動に際し、位置決め誤差、ヨーイング、真直度などの発生は不可避である。そこで、これらの誤差の測定を目的とするのがこのレーザ測長装置６０である。このレーザ測長装置６０は、図１に示すように、ワークステージ２のＹ軸方向端部に対向して設けレーザを備えた一対のＹ軸干渉計６２，６３と、ワークステージ２のＸ軸方向端部に設けレーザを備えた一つのＸ軸干渉計６４と、ワークステージ２のＹ軸干渉計６２，６３と対向する位置に配設されたＹ軸用ミラー６６と、ワークステージ２のＸ軸干渉計６４と対向する位置に配設されたＸ軸用ミラー６８とで構成されている。
A laser
このように、Ｙ軸方向についてＹ軸干渉計６２，６３を２台設けていることにより、ワークステージ２のＹ軸方向位置の情報のみでなく、Ｙ軸干渉計６２と６３の位置データの差分によりヨーイング誤差を知ることもできる。Ｙ軸方向位置については、両者の平均値に、ワークステージ２のＸ軸方向位置、ヨーイング誤差を加味して適宜、補正を加えることにより算出することができる。
As described above, by providing two Y-
そして、ワークステージ２のＸＹ方向位置やＹ軸送り台５２、ひいては前の分割パターンの露光に続いて次の分割パターンをつなぎ露光する際に、基板Ｗを次のエリアに送る段階で、各干渉計６２〜６４より出力する検出信号を、図９に示すように、制御装置８０に入力するようにしている。この制御装置８０は、この検出信号に基づいて分割露光のためのＸＹ方向の移動量を調整するためにＸ軸送り駆動装置４３及びＹ軸送り駆動装置５３を制御すると共に、Ｘ軸干渉計６４による検出結果及びＹ軸干渉計６２，６３による検出結果に基づき、つなぎ露光のための位置決め補正量を算出して、その算出結果をマスク位置調整手段１３（及び必要に応じて上下微動装置２３）に出力する。これにより、この補正量に応じてマスク位置調整手段１３等が駆動され、Ｘ軸送り駆動装置４３又はＹ軸送り駆動装置５３による位置決め誤差、真直度誤差、及びヨーイング等の影響が解消される。
Then, when the next divided pattern is connected and exposed following the exposure of the
また、ワークステージ２の送りに際する誤差が全くないときでも、最初の状態でマスクＭのマスクパターンＰの向きがワークステージ２の送り方向とずれていると、分割逐次露光により基板Ｗ上に形成される各パターンが傾いた状態で形成されてしまったり、つなぎ露光で基板Ｗ上に分割形成されたパターン同士の継ぎ目がずれて整合しない。
Even when there is no error in feeding the
例えば、図１１（ａ）のように、最初の位置において傾いた状態で露光されると、送り誤差が全くない場合でも、次の位置での露光パターンは破線で示すように同様に傾いた状態で形成される。 For example, as shown in FIG. 11A, when exposure is performed in a tilted state at the first position, the exposure pattern at the next position is similarly tilted as indicated by a broken line even when there is no feed error. Formed with.
そこで、この実施形態では、図１１に示すように、ワークステージ２（実際にはワークステージ２上に設置されているワークチャック８）の上面の少なくとも２か所に、例えば十字形状(レチクル)を有するワーク側アライメントマーク１００をＹ軸方向に互いに離間して形成する。一方、マスクＭの方には、ワーク側アライメントマーク１００に対応させたマスク側アライメントマーク１０１を形成する。基準側である２ケ所のアライメントマーク１００の中心同士を結ぶ線は、最初の状態（基準位置）においてＸ軸方向と一致し、Ｙ軸方向と直交するように予め調整されている。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 11, for example, a cross shape (reticle) is formed in at least two places on the upper surface of the work stage 2 (actually, the
そして、図１１（ｂ）に示すように、最初の状態（基準位置）において、アライメントカメラ１５により、アライメントマーク１００と１０１との位置ずれ量を検出し、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘ及びＹ軸方向駆動装置１３ｙによってマスク保持枠１２の位置を調整することにより、ワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との中心同士が実質的にＸＹ平面内で一致して整合するようにしている。
Then, as shown in FIG. 11B, in the initial state (reference position), the
また、ワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との整合については、アライメントマーク検出手段であるアライメントカメラ１５によって高精度にかつ容易に行えるように構成している。
Further, the alignment between the workpiece
なお、本実施形態の制御装置８０は、露光制御用シャッター３４の開制御、ワークステージ２の送り制御、レーザ干渉計６２〜６４の検出値に基づく補正量の演算、マスク位置調整手段１３の駆動制御の他に、アライメント調整時の補正量の演算、Ｚ軸送り台（ギャップ調整手段）２Ａの駆動制御、ワーク自動供給装置（図示せず。）の駆動制御等、分割逐次近接露光装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理を、マイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。
The
次に、本実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥを用いた露光処理について詳細に説明する。本実施形態では、基板Ｗとして、図９に示す一辺１ｍを越える大型の基板Ｗでディスプレイ用材ＤＰを６面取り（Ｘ方向２×Ｙ方向３）するものを用いる。
Next, an exposure process using the divided sequential proximity exposure apparatus PE of this embodiment will be described in detail. In the present embodiment, as the substrate W, a large substrate W having a side of 1 m shown in FIG. 9 and the display material DP being chamfered (
また、本実施形態の分割逐次露光処理では、例えば、大型液晶ディスプレイ用のＲＧＢカラーフィルタを作成する工程には、材料となる基板Ｗ上に所定のパターンを露光する工程が含まれる。パターンの形成は、先ず各画素間を仕切るブラックマトリックス、Ｒ（赤），Ｇ（縁），Ｂ（青）の三原色の個々のパターンを色毎にブラックマトリックスのパターン形成と同様の工程を繰り返しながら形成していく。このため、一層目、即ち、ブラックマトリックスのパターンの露光処理について、以下詳細に説明するものとする。 Moreover, in the division | segmentation sequential exposure process of this embodiment, the process of creating the RGB color filter for large sized liquid crystal displays includes the process of exposing a predetermined pattern on the board | substrate W used as material. The pattern formation is performed by repeating the same process as the black matrix pattern formation for each color of each pattern of the three primary colors of black matrix, R (red), G (edge), and B (blue) for partitioning each pixel. To form. Therefore, the first layer, that is, the black matrix pattern exposure process will be described in detail below.
なお、ブラックマトリックスのパターンのステップ露光に際しては、図４に示すマスクＭを使用し、上記のディスプレイ用材ＤＰを６面取りするガラス基板ＷでＸ方向ステップ回数Ｎｘ＝２、Ｙ方向ステップ回数Ｎｙ＝２とし、大型液晶ディスプレイ用のカラーフィルタのガラス基板Ｗの上に一層目のブラックマトリックスのパターンを分割逐次近接露光により形成する。また、この例では、初期位置決め位置（原点位置）において最初の露光を行い、以後ステップ送り、露光を繰り返すものとする。 In the step exposure of the black matrix pattern, the mask M shown in FIG. 4 is used, and the number of steps Xx in the X direction Nx = 2 and the number of steps Yy in the Y direction Ny = 2 on the glass substrate W on which the display material DP is chamfered. Then, the first black matrix pattern is formed on the glass substrate W of the color filter for a large-sized liquid crystal display by divided sequential proximity exposure. Further, in this example, the first exposure is performed at the initial positioning position (origin position), and thereafter, step feed and exposure are repeated.
（１） マスクＭのチャック
図４に示すように、小型マスクＭ１〜Ｍ４は、描かれたマスクパターンＰ’が下面となるようにして、分割逐次近接露光装置ＰＥのチャック部１６にチャックされる。このとき、基準となる基準マスクＭ１に対して他の３枚のマスクＭ２〜Ｍ４は、その位置および姿勢が同一となるように設定される。このため、基準マスクＭ１にのみマスク側アライメントマーク１０１が設けられている。なお、小型マスクＭ１〜Ｍ４は、ワークステージ２がＸ軸方向及びＹ軸方向の前進限近傍に位置し、かつＺ軸方向の最下限迄下降した状態でチャックされる。
(1) Chuck of Mask M As shown in FIG. 4, the small masks M1 to M4 are chucked by the
（２） アライメント調整
この状態で、制御装置８０に電源を投入すると、先ず、レーザ測長装置６０からワークステージ２の現在位置を読込み、読込んだ現在位置に基づいてワークステージ２を予め設定した制御原点位置となるようにＸ軸送り駆動装置４３及びＹ軸送り駆動装置５３を駆動制御してワークステージ２の初期位置決めを行う。
(2) Alignment adjustment When the
その後、ギャップ調整手段を構成するＺ軸送り台２Ａの上下粗動装置２１及び上下微動装置２３を駆動してワークステージ２とマスクＭとを所定のギャップを介して対向させ、マスク位置調整手段１３によりマスクＭ（例えば、小型マスクＭ１）の向きをＸ軸方向に対し傾きがないように調整する。
Thereafter, the vertical
すなわち、アライメントカメラ１５によってワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との間にずれが検出されると（例えば図１１（ａ））、その検出信号をマスク位置調整手段１３の制御装置８０に出力し、この制御装置８０によってＸ方向駆動装置１３ｘ及び二つのＹ方向駆動装置１３ｙの駆動を制御することにより、マスク保持枠１２の姿勢を修正して両マーク１００，１０１を図１１（ｂ）に示すように整合させる。これにより、マスクＭとＸ軸方向との傾きθが解消される。これにより、小型マスクＭ１と同じ姿勢に設定されている他の３枚の小型マスクＭ２〜Ｍ４も、Ｙ軸方向に対する傾きが零となる。
That is, when the
（３） 基板Ｗの投入及び１ステップ目の露光
アライメント終了後、ギャップ調整手段のＺ軸送り台２Ａにより、一旦ワークステージ２を搬送機構から基板Ｗの受け取りが可能な位置まで下降させる。この状態で、図示しないプリアライメントユニットから搬送機構によってプリアライメントされた基板Ｗをワークステージ上に載置し、ワークチャックで基板Ｗを真空吸着する。その後、再度ギャップ調整手段により、マスクＭの下面とワークＷ上面とのすき間を、露光する際に必要な所定の値となるように調整する。
(3) Loading of the substrate W and first exposure After the alignment is completed, the
なお、ギャップ調整手段のＺ軸送り台２Ａによりワークステージ２を上下動させる際に、わずかではあるがワークステージ２がＸＹ平面内でも多少動いてしまう場合もある。このような場合のために、上記（２）のアライメント終了後での各レーザ干渉計６２、６３、６４による位置データを、前記制御装置８０のメモリにより記憶しておき、ギャップ調整後の位置データが記憶されているデータと変わっている場合には、マスク位置調整手段１３で変化分だけ補正することにより、マスクＭの向きとＸ軸方向との傾きのない状態に戻すことができる。
Note that when the
次に、照明光学系３の露光制御用シャッター３４を開制御して１ステップ目の露光を行い、マスクＭのマスクパターンＰ、即ち、小型マスクＭ１〜Ｍ４のマスクパターンＰ’を基板Ｗの所定位置に焼き付けて、基板Ｗ上に４個の完成パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６の右半分の分割パターンＰ１１、Ｐ２１、Ｐ５１、Ｐ６1を得る（図１２参照。）。
Next, the
（４） ２ステップ目の露光位置へのワークステージの移動
続いて、完成パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６の左半分の分割パターンＰ１２、Ｐ２２、Ｐ５２、Ｐ６２のつなぎ露光を行うために、ワークステージ送り機構２ＢのＸ軸送り駆動装置４３を駆動して、ワークステージ２をマスクＭに対して図１１（ｂ）の矢印Ｘ方向へ１ステップ移動量だけ移動させることにより、基板Ｗを２ステップ目の露光位置に配置する。このとき、基板ＷとマスクＭとの干渉を避けるため、ワークステージ２を必要な分だけＺ軸方向に下降させるようにしてもよい。
(4) Moving the work stage to the exposure position of the second step Subsequently, in order to perform joint exposure of the divided patterns P12, P22, P52, and P62 on the left half of the completed patterns P1, P2, P5, and P6, the work stage By driving the X-axis
（５） ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整
上記のようにワークステージ２をマスクＭに対して図１１（ｂ）の矢印Ｘ方向に１ステップ移動量だけ送る際には、先に述べた要因による送り誤差が生じるため、そのまま２ステップ目の露光をすると、完成パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６の左半分の分割パターンＰ１２、Ｐ２２、Ｐ５２、Ｐ６２がわずかではあるが位置ずれをおこす。例えば、ワークステージ２のステップ送り中にワークステージ２のヨーイングとＹ軸方向真直度のエラーにより、図１１（ｃ）のように真直度△ｙ、傾斜角度θ’だけ正規位置からずれてしまう。
(5) Alignment adjustment by
そこで、ガラス基板Ｗ上に２ステップ目の露光転写する前に、干渉計６２、６３及び６４により得られているステップ送り完了後のワークステージ２の位置の検出結果を、つなぎ露光位置を補正する補正制御手段に出力する。そして、該補正制御手段では、該検出結果に基づいてつなぎ露光のための位置決め補正量を算出し、その算出結果に基づいてマスク位置調整手段１３（及び送り時のピッチング補正など、必要に応じてギャップ調整を行うために上下微動装置２３）のＸ軸方向駆動装置１３ｘ及びＹ軸方向駆動装置１３ｙを制御してマスク保持枠１２の位置を調整し、マスクＭの位置ずれを補正するアライメント調整を行う。なお、ギャップ調整手段６によるマスクＭと基板Ｗとのギャップ調整を行った場合は、その後の状態でのヨーイング及び真直度のデータに基づいて調整する。
Therefore, before the exposure transfer of the second step onto the glass substrate W, the detection result of the position of the
（６） ２ステップ目の露光
その後、照明光学系３の露光制御用シャッター３４を開制御して２ステップ目の露光を行い、マスクＭのマスクパターンＰ、即ち、小型マスクＭ１〜Ｍ４のマスクパターンＰ’を基板Ｗの所定位置に焼き付けて、基板Ｗ上に位置ずれが修正された完成パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６の左半分の分割パターンＰ１２、Ｐ２２、Ｐ５２、Ｐ６２を得る。即ち、１ステップ目および２ステップ目の２回の露光により、基板Ｗ上に左右の分割パターンがつながった４つの完成パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ６が得られる。
(6) Second Step Exposure Thereafter, the
（７） ３ステップ目以降の露光
以下、前記（４）〜（６）と同様にして、ワークステージ２をＹ方向およびＸ方向へ１ステップ移動量だけ移動させて各ステップ目での露光位置へワークステージ２を移動させ、ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整及び各ステップ目の露光を行い、基板Ｗ上に左半分のパターンＰ３３，Ｐ４３と右半分のパターンＰ３４，Ｐ４４が繋がった分割パターンＰ３、Ｐ４が得られる。すべての露光が完了すると、ワークステージ２が制御原点位置に復帰され、ワークチャック８で真空吸着状態が解除されてから図示しない搬送装置でガラス基板Ｗが外部に搬出され、新たなガラス基板Ｗの露光のため前記（２）〜（７）の処理が行われる。
(7) Exposure after the third step In the same manner as in the above (4) to (6), the
従って、本実施形態の分割逐次露光装置ＰＥによれば、マスクＭは複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４を備え、且つ、マスクステージ１は、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４の有効露光面積の合計が基板Ｗに露光転写される１つの完成パターンの面積よりも大きくなるように、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４を保持するので、マスクＭの製作コスト及び破損リスクを低減できると共に、従来方式より少ないステップ移動で複数の完成パターンＰ１〜Ｐ６を露光転写することができ、基板一枚当たりのタクトタイムを短縮して作業効率のよいものとなる。
Therefore, according to the divided sequential exposure apparatus PE of the present embodiment, the mask M includes a plurality of small masks M1 to M4, and the
特に、小型マスクＭ１〜Ｍ４は、基板Ｗに露光転写される１つの完成パターンを整数分の１に分割した大きさのマスクパターンＰ’を備え、且つ、マスクステージ１は、複数の小型マスクＭ１〜Ｍ４を送り機構によるステップ移動量の略整数倍の間隔で配置するので、複数のカラーフィルタを同時に露光転写することができ、基板一枚当たりのタクトタイムの短縮に効果を奏する。
In particular, the small masks M1 to M4 include a mask pattern P ′ having a size obtained by dividing one completed pattern exposed and transferred onto the substrate W by an integer, and the
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above at all, In the range which does not deviate from the summary, it can implement with a various form.
本実施形態においては、小型マスクＭ１〜Ｍ４の大きさが、基板Ｗに露光転写される１つの完成パターンＰ１の１／２の大きさであり、更に、４枚の小型マスクＭ１〜Ｍ４をステップ移動量の２倍の間隔（Ｘ，Ｙ方向）で配置するようにしたが、本発明はこれに限定されるものでなく、マスクＭの大きさは完成パターンＰの整数分の１であり、配置間隔がステップ移動量の略整数倍であれば任意に配置可能である。また、Ｘ方向、およびＹ方向の間隔の倍数は、同じでも、異なってもよい。 In the present embodiment, the size of the small masks M1 to M4 is half the size of one completed pattern P1 that is exposed and transferred to the substrate W. Further, the four small masks M1 to M4 are stepped. However, the present invention is not limited to this, and the size of the mask M is 1 / integer of the completed pattern P. Arbitrary arrangement is possible if the arrangement interval is substantially an integral multiple of the step movement amount. The multiples of the intervals in the X direction and the Y direction may be the same or different.
また、本実施形態では、マスクステージ１をマスクステージ支柱１１で装置ベース４に固定して取り付け、ワークステージ２の方のみギャップ調整手段のＺ軸送り台２Ａで昇降させる構造を示したが、これに限らない。例えば、マスクステージ支柱１１をシリンダで構成してマスクステージ１の方を昇降させる構造にしてもよい。その場合には、上下粗動装置を有するＺ軸粗動ステージ２２を省略することができる。
In the present embodiment, the
１ マスクステージ
２ ワークステージ
２Ｂ ワークステージ送り機構
３ 照射手段（照明光学系）
Ｍ マスク
Ｍ１〜Ｍ４ 小型マスク
Ｐ マスクパターン
Ｐ１〜Ｐ６ 完成パターン
ＰＥ 分割逐次近接露光装置（露光装置）
Ｗ ガラス基板（基板）
DESCRIPTION OF
M Mask M1 to M4 Small mask P Mask pattern P1 to P6 Complete pattern PE Split sequential proximity exposure apparatus (exposure apparatus)
W Glass substrate (substrate)
Claims (2)
前記マスクは複数の小型マスクを備え、且つ、
前記マスクステージは、前記複数の小型マスクの有効露光面積の合計が前記基板に露光転写される１つの完成パターンの面積よりも大きくなるように、前記複数の小型マスクを保持することを特徴とする露光装置。 A work stage for holding a substrate as a material to be exposed, a mask stage that is arranged opposite to the substrate and holds a mask, and irradiation means for irradiating the substrate with light for pattern exposure through the mask; An exposure apparatus comprising: a feed mechanism that relatively steps the work stage and the mask stage so that a mask pattern of the mask faces a plurality of predetermined positions on the substrate;
The mask comprises a plurality of small masks; and
The mask stage holds the plurality of small masks such that a total effective exposure area of the plurality of small masks is larger than an area of one completed pattern exposed and transferred to the substrate. Exposure device.
且つ、
前記マスクステージは、前記複数の小型マスクを前記送り機構によるステップ移動量の略整数倍の間隔で配置することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。 The small mask includes a mask pattern having a size obtained by dividing one completed pattern exposed and transferred onto the substrate by an integer.
and,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the mask stage arranges the plurality of small masks at an interval substantially an integral multiple of a step movement amount by the feed mechanism.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005332923A JP2007140057A (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | Exposure device |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2017521697A (en) * | 2014-07-08 | 2017-08-03 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | Lithographic apparatus and method |
-
2005
- 2005-11-17 JP JP2005332923A patent/JP2007140057A/en active Pending
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