JP2008310163A - 近接スキャン露光装置及びその照度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の照射部における各光源の照度を同一に制御することができ、高精度に露光を行うことができる近接スキャン露光装置及びその照度制御方法を提供する。
【解決手段】近接スキャン露光装置１は、基板ＷをＸ方向に搬送する基板搬送機構１０と、パターンを形成した複数のマスクＭをそれぞれ保持し、Ｙ方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部１１と、複数のマスク保持部１１の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する複数の照射部１４と、複数の照射部１４内にそれぞれ配置され、照射部１４内での露光用光ＥＬの照度を検出する複数の第１照度センサ４１と、複数の照射部１４からの各露光用光ＥＬが照射される各位置に移動可能で、各露光用光ＥＬの照度を検出する第２照度センサ４２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、近接スキャン露光装置及びその照度制御方法に関し、より詳細には、複数の照射部を同一照度に制御可能な近接スキャン露光装置及びその照度制御方法に関する。

従来、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の製造方法として、基板を搬送しながら、基板上にマスクのパターンを露光転写するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の露光装置では、複数のマスクと、マスク毎に光源を有する露光光学系とが設けられ、吸排気エアパッド上で浮上して搬送される基板に対して、光源からの露光用光を照射させ、マスクのパターンを基板に露光転写する。
特開２００７−７２２６７号公報

ところで、高圧水銀ランプ等の光源の照度は、点灯時間に反比例して次第に低下する特性を有している。特に、特許文献１に記載の露光装置では、複数の光源を用いて露光が行われるため、各光源の照度に違いがあると露光ムラ等、露光精度が低下してしまう。特許文献１では、各光源の照度制御について具体的な記載はなく、各光源の照度を同一に制御することが望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の照射部における各光源の照度を同一に制御することができ、高精度に露光を行うことができる近接スキャン露光装置及びその照度制御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） 所定方向に搬送される基板に対して近接する複数のマスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
前記基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
前記パターンを形成した前記複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、
前記複数のマスク保持部の上部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、
前記複数の照射部内にそれぞれ配置され、照射部内での前記露光用光の照度を検出する複数の第１照度センサと、
前記複数の照射部からの各露光用光が照射される各位置に移動可能で、前記各露光用光の照度を検出する第２照度センサと、
を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置。
（２） 前記マスクを交換すべく、前記マスクを搬入又は搬出するための受け渡し位置と、前記各マスク保持部の下面と対向する交換位置との間を移動可能なマスクトレー部を有するマスクチェンジャーをさらに備え、
前記第２照度センサは、前記マスクトレー部に取り付けられることを特徴とする（１）に記載の近接スキャン露光装置。
（３） 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する光源をそれぞれ有する複数の照射部と、前記複数の照射部内にそれぞれ配置され、照射部内での前記露光用光の照度を検出する複数の第１照度センサと、前記複数の照射部からの各露光用光が照射される各位置に移動可能で、前記各露光用光の照度を検出する第２照度センサと、を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して近接する前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の照度制御方法であって、
前記第２照度センサを前記複数の照射部の各露光用光が照射される各位置に移動して、前記各露光用光の照度を検出する工程と、
前記第２照度センサによって検出される、前記複数の照射部から照射される各露光用光の照度値が目標照度値となるように前記光源の電流値を調整する工程と、
前記調整された前記各光源が照射する各露光用光の照度値を前記第１照度センサによって検出する工程と、
前記第１照度センサによって検出された前記各光源が照射する各露光用光の照度値が維持されるように、前記各光源の電流値を制御する工程と、
を有することを特徴とする近接スキャン露光装置の照度制御方法。
（４） 前記第２照度センサは、前記マスクを交換するためのマスクチェンジャーのマスクトレー部に取り付けられており、
前記第２照度センサによる照度の検出工程と、前記光源の電流値を調整する工程は、前記マスクトレー部が前記各マスク保持部の下面と対向する交換位置に移動した際に行われることを特徴とする（３）に記載の近接スキャン露光装置の照度制御方法。

本発明の近接スキャン露光装置によれば、複数の照射部内にそれぞれ配置され、照射部内での露光用光の照度を検出する複数の第１照度センサと、複数の照射部からの各露光用光が照射される各位置に移動可能で、各露光用光の照度を検出する第２照度センサと、を備えるので、複数の照射部における各光源の照度を同一に制御することができ、高精度に露光を行うことができる。特に、複数の第１照度センサ間で測定誤差が生じる場合であっても、第２照度センサによって検出された照度に基づいて、各光源の電流値を制御することが可能となり、複数の第１照度センサを校正せずに照度制御することができる。

また、本発明の近接スキャン露光装置の照度制御方法によれば、第２照度センサを複数の照射部の各露光用光が照射される各位置に移動して、各露光用光の照度を検出する工程と、第２照度センサによって検出される、複数の照射部から照射される各露光用光の照度値が目標照度値となるように光源の電流値を調整する工程と、調整された各光源が照射する各露光用光の照度値を第１照度センサによって検出する工程と、第１照度センサによって検出された各光源が照射する各露光用光の照度値が維持されるように、各光源の電流値を制御する工程と、を有するので、複数の照射部における各光源の照度を同一に制御しながら定照度運転することができ、高精度に露光を行うことができる。

以下、本発明に係る近接スキャン露光装置及びその照度制御方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、本実施形態の近接スキャン露光装置１の構成について概略説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の近接スキャン露光装置１は、基板（カラーフィルタ基板）Ｗを浮上させて支持すると共に、所定方向（図１のＸ方向）に搬送する基板搬送機構１０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図１のＹ方向）に沿って千鳥状に二列配置された複数（図１に示す実施形態において、左右それぞれ６個）のマスク保持部１１と、マスク保持部１１を駆動するマスク駆動部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１４と、近接スキャン露光装置１の各作動部分の動きを制御する制御部１５と、を主に備える。

基板搬送機構１０は、基板ＷをＸ方向に搬送する領域、即ち、複数のマスク保持部１１の下方領域、及びその下方領域からＸ方向両側に亘る領域に設けられた浮上ユニット１６と、基板ＷのＹ方向一側（図１において上辺）を保持してＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１７とを備える。浮上ユニット１６は、複数のフレーム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。基板駆動ユニット１７は、図１に示すように、浮上ユニット１６によって浮上、支持された基板Ｗの一端を保持する吸着パッド２２を備え、モータ２３、ボールねじ２４、及びナット（図示せず）からなるボールねじ機構２５によって、ガイドレール２６に沿って基板ＷをＸ方向に搬送する。なお、図２に示すように、複数のフレーム１９は、地面にレベルブロック１８を介して設置された装置ベース２７上に他のレベルブロック２８を介して配置されている。また、基板Ｗは、ボールねじ機構２５の代わりに、リニアサーボアクチュエータによって搬送されてもよい。

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。

図２に示すように、マスク保持部１１の上部に配置される照射部１４は、光源６、ミラー７、オプチカルインテグレータ（図示せず）、シャッター（図示せず）等を備える。光源６としては、紫外線を含んだ露光用光ＥＬを放射する、例えば超高圧水銀ランプ、キセノンランプ又は紫外線発光レーザが使用される。また、各照射部１４は、ミラー７の一部をハーフミラーとし、また、このハーフミラーを介して照射部１４内での光源６が照射する露光用光の照度を検出する第１照度センサ４１を備える。なお、第１照度センサ４１は、照射部１４内であれば、任意の位置に配置されていればよい。

また、図１に示すように、千鳥状に二列配置された搬入側及び搬出側マスク保持部１１ａ，１１ｂ間には、各マスク保持部１１ａ，１１ｂのマスクＭを同時に交換可能なマスクチェンジャー２が配設されている。マスクチェンジャー２は、マスクＭを搬入又は搬出するための受け渡し位置ＷＰと、各マスク保持部１１の下面と対向する交換位置ＣＰとの間を移動可能な一対のマスクトレー部８を有し、使用済み或いは未使用のマスクＭを受け渡し位置ＷＰと交換位置ＣＰ間で搬送して、マスク交換を行う。また、マスクチェンジャー２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３，４との間でローダー５により受け渡しが行われる。なお、マスクストッカ３，４とマスクチェンジャー２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。また、一対のマスクトレー部８のマスクＭが載置される外側の位置には、それぞれ第２照度センサ４２が取り付けられている。第２照度センサ４２は、マスクトレー部８の各交換位置ＣＰへの移動とともに、複数の照射部１４からの各露光用光ＥＬが照射される各照度測定位置に移動し、複数の照射部１４から照射された各露光用光の照度を検出する。

このような近接スキャン露光装置１は、浮上ユニット１６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を浮上させて保持し、基板Ｗの一端を基板駆動ユニット１７で吸着してＸ方向に搬送する。そして、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１４からの露光用光ＥＬが基板Ｗに近接するマスクＭを介して照射され、マスクＭのパターンを基板Ｗに塗布されたカラーレジストに転写する。

また、本実施形態の近接スキャン露光装置１では、マスク交換時の段取り段階において、複数の照射部１４から照射される各露光用光ＥＬの照度を同一とするための照度調整が行われる。以下、このマスク交換時の照度制御方法について、図３〜図５を参照して説明する。

マスク交換は、図３に示すように、Ｙ方向一端に配置された１番目のマスク保持部１１ａ１，１１ｂ１から順次、隣のマスク保持部１１ａ２，１１ｂ２、・・・，１１ａ５，１１ｂ５にて行われ、最後に、Ｙ方向他端に配置された６番目のマスク保持部１１ａ６，１１ｂ６にて行われる。

まず、図４に示すように、１番目のマスク保持部１１ａ１，１１ｂ１のマスク交換を行うため、マスク保持部１１ａ１，１１ｂ１を上方に退避させ、マスクトレー部８をマスク保持部１１ａ１，１１ｂ１の下方の交換位置ＣＰに移動させる（ステップＳ１）。次に、マスク保持部１１ａ１，１１ｂ１に実装されているマスクＭをマスクトレー部８に受け渡す（ステップＳ２）。そして、マスクトレー部８の第２照度センサ４２をマスクＭが実装されていないマスク保持部１１ａ１，１１ｂ１の開口内の照度測定位置に移動させる（ステップＳ３）。この状態で、シャッターが開放されると（ステップＳ４）、第２照度センサ４２は、光源６から照射される露光用光ＥＬを測定可能となり、照度制御処理へ移行する（ステップＳ５）。

ここで、図５に示すように、照度制御処理では、まず、第２照度センサ４２にて、マスク保持部１１ａ１，１１ｂ１上の照射部１４から照射される露光用光の照度を検出する（ステップＳ１１）。次に、第２照度センサ４２によって検出される、照射部１４から照射される露光用光ＥＬの照度値を設定された目標照度値、例えば、定照度運転を行なう際の仕様上の照度値に合わせ込むように、光源６の照射量、即ち、光源６の電流値を調整する（ステップＳ１２）。そして、第２照度センサ４２にて検出された照度値と目標照度値との差分が許容範囲内であるかどうか判定し（ステップＳ１３）、差分が許容範囲内となるまで、光源６の照射量を調整する。差分が許容範囲内となると、光源６の照射量、即ち、電流値を固定し（ステップＳ１４）、この照射量が固定された状態で、第１照度センサ４１は光源６が照射する露光用光の照度値を検出する（ステップＳ１５）。

即ち、第１照度センサ４１と第２照度センサ４２との校正が完全に行われていれば、検出された各照度値の差分は０となるが、実際には多少のずれが生じる。このため、このずれ分がオフセット値として把握される。なお、オフセット値は、第１照度センサ４１で検出された照度値と目標照度値の差分であってもよい。そして、第１照度センサ４１が検出した照度値が維持されるように、光源６の照射量を制御する（ステップＳ１６）。

照度制御処理が行われた後は、マスクトレー部８を第２照度センサ４２と共に露光領域内の各ポイントに移動させ、ポイント毎に照度測定を行い（ステップＳ６）、照度分布を取得する。その後、マスクトレー部８を受け渡し位置ＷＰに移動して（ステップＳ７）、使用済みマスクＭと未使用マスクＭの搬出、搬入が行なわれる。

そして、これら上記動作がマスク保持部１１ａ，１１ｂ毎に行われる。これにより、各照射部１４内に配置された第１照度センサ４１で検出された照度値と第２照度センサ４２（或いは、目標照度値）との差分によるオフセット値が各マスク保持部１１ａ，１１ｂに対して得られる。

従って、定照度運転を行なう場合には、各照射部１４の光源６がオフセット値を保つ、即ち、ステップＳ１６において第１照度センサ４１が検出した照度値を維持するように、各光源６の照射量を制御することで、露光転写時に複数のマスクＭを介して基板Ｗに照射される各露光用光の照度が同一となり、高精度に露光を行うことができる。

従って、本実施形態の近接スキャン露光装置１によれば、複数の照射部１４内にそれぞれ配置され、照射部１４内での露光用光ＥＬの照度を検出する複数の第１照度センサ４１と、複数の照射部１４からの各露光用光ＥＬが照射される各位置に移動可能で、各露光用光ＥＬの照度を検出する第２照度センサ４２と、を備えるので、複数の照射部１４における各光源６の照度を同一に制御することができ、高精度に露光を行うことができる。特に、複数の第１照度センサ４１間で測定誤差が生じる場合であっても、第２照度センサ４２によって検出された照度に基づいて、各光源６の電流値を制御することが可能となり、複数の第１照度センサ４１を校正せずに照度制御することができる。

また、第２照度センサ４２は、マスクチェンジャー２のマスクトレー部８に取り付けられるので、上記照度制御を行うために第２照度センサ４２を移動させる機構を別途設ける必要がなく、装置のコストアップを防止することができる。

また、本実施形態の近接スキャン露光装置１の照度制御方法によれば、第２照度センサ４２を複数の照射部１４の各露光用光ＥＬが照射される各位置に移動して、各露光用光ＥＬの照度を検出する工程と、第２照度センサ４２によって検出される、複数の照射部１４から照射される各露光用光ＥＬの照度値が目標照度値となるように光源６の電流値を調整する工程と、調整された各光源６が照射する各露光用光ＥＬの照度値を第１照度センサ４１によって検出する工程と、第１照度センサ４１によって検出された各光源６が照射する各露光用光の照度値が維持されるように、各光源６の電流値を制御する工程と、を有するので、複数の照射部１４における各光源６の照度を同一に制御しながら定照度運転することができ、高精度に露光を行うことができる。

また、第２照度センサは、マスクＭを交換するためのマスクチェンジャー２のマスクトレー部８に取り付けられており、第２照度センサ４２による照度の検出工程と、光源６の電流値を調整する工程は、マスクトレー部８が各マスク保持部１１の下面と対向する交換位置ＣＰに移動した際に行われるので、マスク交換の段取り段階に同時に行うことができ、段取り時間を削減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
上記実施形態においては、第２照度センサ４２はマスクチェンジャー２のマスクトレー部８に取り付けられているが、第２照度センサ４２を各照射部１４の露光用光の照度を検出できるように第２照度センサ４２を移動する機構を別途設けても良い。

また、本実施形態では、一対の第２照度センサ４２を各マスクトレー部８にそれぞれ設け、搬入側及び搬出側の照射部１４毎に照度制御を行っているが、いずれかのマスクトレー部８に単一の第２照度センサ４２を設け、この単一の第２照度センサ４２による照度値を基準としてすべての照射部１４の照度制御を行うようにしてもよい。この場合、第２照度センサ４２を移動する機構は、Ｙ方向だけでなく、Ｘ方向にも駆動可能である。

上記実施形態においては、基板搬送機構１０は、浮上ユニット１６と基板駆動ユニット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。

そして、上記実施形態においては、基板Ｗがカラーフィルタ基板である場合について述べたが、これに限られず、所定の露光パターンを形成するものであれば半導体基板等如何なるものであってもよい。

本発明の実施形態である近接スキャン露光装置の平面図である。 図１における近接スキャン露光装置の正面図である。 マスク交換及び照度制御を説明するためのマスク保持部の上面図である。 マスク交換時の手順を説明するためのフローチャートである。 照度制御処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 近接スキャン露光装置
１０ 基板搬送機構
１１ マスク保持部
１５ 制御部
４１ 第１照度センサ
４２ 第２照度センサ
ＥＬ 露光用光
Ｍ マスク
Ｗ カラーフィルタ基板（基板）

Claims (4)

1. 所定方向に搬送される基板に対して近接する複数のマスクを介して露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置であって、
   前記基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、
   前記パターンを形成した前記複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、
   前記複数のマスク保持部の上部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、
   前記複数の照射部内にそれぞれ配置され、照射部内での前記露光用光の照度を検出する複数の第１照度センサと、
   前記複数の照射部からの各露光用光が照射される各位置に移動可能で、前記各露光用光の照度を検出する第２照度センサと、
   を備えることを特徴とする近接スキャン露光装置。
2. 前記マスクを交換すべく、前記マスクを搬入又は搬出するための受け渡し位置と、前記各マスク保持部の下面と対向する交換位置との間を移動可能なマスクトレー部を有するマスクチェンジャーをさらに備え、
   前記第２照度センサは、前記マスクトレー部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の近接スキャン露光装置。
3. 基板を所定方向に搬送する基板搬送機構と、パターンを形成した複数のマスクをそれぞれ保持し、前記所定方向と交差する方向に沿って千鳥状に配置される複数のマスク保持部と、前記複数のマスク保持部の上部にそれぞれ配置され、露光用光を照射する光源をそれぞれ有する複数の照射部と、前記複数の照射部内にそれぞれ配置され、照射部内での前記露光用光の照度を検出する複数の第１照度センサと、前記複数の照射部からの各露光用光が照射される各位置に移動可能で、前記各露光用光の照度を検出する第２照度センサと、を備え、前記所定方向に搬送される基板に対して近接する前記複数のマスクを介して前記露光用光を照射し、前記基板に前記複数のマスクのパターンを露光する近接スキャン露光装置の照度制御方法であって、
   前記第２照度センサを前記複数の照射部の各露光用光が照射される各位置に移動して、前記各露光用光の照度を検出する工程と、
   前記第２照度センサによって検出される、前記複数の照射部から照射される各露光用光の照度値が目標照度値となるように前記光源の電流値を調整する工程と、
   前記調整された前記各光源が照射する各露光用光の照度値を前記第１照度センサによって検出する工程と、
   前記第１照度センサによって検出された前記各光源が照射する各露光用光の照度値が維持されるように、前記各光源の電流値を制御する工程と、
   を有することを特徴とする近接スキャン露光装置の照度制御方法。
4. 前記第２照度センサは、前記マスクを交換するためのマスクチェンジャーのマスクトレー部に取り付けられており、
   前記第２照度センサによる照度の検出工程と、前記光源の電流値を調整する工程は、前記マスクトレー部が前記各マスク保持部の下面と対向する交換位置に移動した際に行われることを特徴とする請求項３に記載の近接スキャン露光装置の照度制御方法。

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