JP2012032805A - 露光ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】専用のプリアライメント装置を設けることなく、短時間で且つ精度良く基板を基板ステージに搭載して、タクトタイムを短縮することができる露光ユニットを提供する。
【解決手段】露光ユニット１は、露光装置ＰＥと、ロボット８７と、制御部８８と、処理ユニット８４に供給された基板Ｗの位置情報を検出するセンサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃと、を備える。制御部８８は、センサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃの検出結果と所定の基準位置とのズレ量を算出し、当該ズレ量に基づいてロボット８７のアーム部９０を処理ユニット８４から基板ステージ２０に移動しながら、基板Ｗを基準位置にプリアライメントする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイパネル装置及びプラズマディスプレイパネル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基板及びＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板などを製造する際に用いられる露光ユニットに関し、特に、これらのカラーフィルタ基板及びＴＦＴ基板などと、露光用のマスクと、の位置をプリアライメントするための露光ユニットに関する。

液晶ディスプレイパネル装置及びプラズマディスプレイパネル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基板やＴＦＴ基板（以下、単に基板と呼ぶ。）などの露光工程において、基板にブラックマトリックスを形成する場合や、光の三原色を配列したＲＧＢパターンを転写する場合には、基板ステージに載置された基板とマスクとの位置を正確に合わせる必要がある。

通常、基板ステージへの基板の搬送は、搬送用ロボットなどにより行われており、基板を高い精度で基板ステージに搭載することは、露光精度を高める上で非常に重要である。このため、基板の基板ステージへの搬送に先立って、プリアライメント装置によって基板のプリアライメントが行われるのが一般的である。

従来、基板供給用カセットと露光装置との間に基板のプリアライメントを行なうプリアライメント装置を配置し、露光装置への基板の搬送に先だって基板のラフプリアライメントを行うようにした基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、特許文献２には、基板の位置を検出するセンサが備えられた液晶搬送ロボットが記載されており、基板の位置を補正して搬送するように構成されている。
また、特許文献３には、レチクルステージ上のレチクル基準マークと、レチクル上のレチクルアライメントマークと、を一致させるべく、ロボットハンドによってレチクルを移動させてアライメントすることが記載されている。

特許第３２７６４７７号公報 特開２００８−３０２４５２号公報 特開２００４−２３５５７８号公報

しかしながら、特許文献１によると、基板を精度よく基板ステージに搭載するため、露光装置の直前にプリアライメント装置を設置し、このプリアライメント装置でプリアライメントされた基板をロボットが受け取って基板ステージに受け渡していた。従って、プリアライメント装置やロボットの据え付け精度、組立精度が基板ステージへの基板搭載精度に影響を及ぼす問題があった。また、プリアライメントは、基板のマークを検出することで行われており、当該マークを予め基板に設ける必要がある。
また、特許文献２には、基板のアライメントについて記載がされていない。
さらに、特許文献３によると、レチクルステージ上においてレチクルのアライメントを行うように構成しているので、レチクルをレチクルステージに移動する過程ではアライメントを行うことができず、位置合わせに時間がかかることがあった。また、特許文献１と同様、プリアライメントは、レチクルのマークを検出することで行われているので、レチクルに予めマークを設ける必要がある。

本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、専用のプリアライメント装置を設けることなく、短時間で且つ精度良く基板を基板ステージに搭載して、タクトタイムを短縮することができる露光ユニット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） マスクを介して被露光材としての基板に露光光を照射して、基板ステージに保持された前記基板に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置と、
前記基板を保持するアーム部を有し、前記基板が供給される供給位置から前記露光装置の前記基板ステージに前記基板を搬送する基板搬入装置と、
前記露光装置と、前記基板搬入装置と、を制御する制御部と、
を備える露光ユニットであって、
前記供給位置に供給された前記基板の位置情報を検出するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサの検出結果と所定の基準位置とのズレ量を算出し、前記ズレ量に基づいて、前記アーム部を前記供給位置から前記基板ステージに移動しながら、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
ことを特徴とする露光ユニット。
（２） 前記基板搬入装置のアーム部を、Ｘ，Ｙ，φ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
ことを特徴とする（１）に記載の露光ユニット。
（３） 前記基板搬入装置のアーム部を、φ方向に変位させ、
さらに、前記基板ステージを、Ｘ，Ｙ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
ことを特徴とする（１）に記載の露光ユニット。
（４） 前記基板搬入装置のアーム部を、Ｘ，Ｙ，φ方向に変位させ、
さらに、前記基板ステージは、Ｘ，Ｙ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
ことを特徴とする（１）に記載の露光ユニット。
（５） 前記センサは、前記基板搬入装置、又は前記供給位置において前記基板を支持する基板支持部に設けられる
ことを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の露光ユニット。

本発明の露光ユニットによれば、供給位置に供給された基板の位置情報を検出するセンサを備え、制御部は、センサの検出結果と所定の基準位置とのズレ量を算出し、当該ズレ量に基づいて、アーム部を供給位置から基板ステージに移動させながら、基板を基準位置にプリアライメントする。したがって、基板搬入装置の据え付け精度や、組立精度に影響されることなく、基板を精度よくプリアライメントすることができる。また、専用のプリアライメント装置を備える必要がなく、プリアライメント装置の処理時間分だけタクトタイムを短縮することができると共に、プリアライメント装置の設置費用を抑制することができる。また、アーム部を供給位置から基板ステージに移動する過程で、基板を基準位置にプリアライメントするので、さらにタクトタイムを短縮することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る露光ユニットを説明するための概略構成図である。 本発明の露光装置の一部分解斜視図である。 図２に示す露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 供給位置において、ロボットが基板を保持する状態を示す図である。 基板を所定の基準位置にプリアライメントする方法を説明するための図である。 変形例に係る、基板を所定の基準位置にプリアライメントする方法を説明するための図である。 他の変形例に係る、基板を所定の基準位置にプリアライメントする方法を説明するための図である。

以下、本発明に係る露光ユニットの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、一実施形態の露光ユニット１は、コーター８１、ホットプレート８２、及びコールドプレート８３を備えた処理ユニット８４と、露光装置ＰＥと、搬出装置としてのコンベア８６と、処理ユニット８４、露光装置ＰＥ、及びコンベア８６間で基板Ｗの受け渡しを行うロボット８７と、露光ユニット１の各部を制御する制御部８８と、を有する。なお、処理ユニット８４及びコンベア８６は、公知のものが適用される。

また、図２及び図３に示すように、露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０（図１も参照）と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。

なお、基板Ｗは、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図３参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図４に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂ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等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄ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、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、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ギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

また、マスク保持枠１２上には、図２に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ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する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図２及び図３に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図３に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

図３に示すように、照明光学系７０は、複数の光源部を備えた光照射装置８０と、光照射装置８０から射出された光束が入射されるインテグレータレンズ７４と、光照射装置８０の光源部の点灯と消灯の切り替えを含む電圧制御可能な光学制御部７６と、インテグレータレンズ７４の出射面から出射された光路の向きを変える凹面鏡７７と、光照射装置８０とインテグレータレンズ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。

図１に戻り、ロボット８７は、コラム９１に沿って上下移動すると共に、それぞれ不図示のサーボモータが配設されて互いに独立して駆動される第１及び第２アーム９２，９３と、第１アーム９２の先端に複数のハンドフォーク９４が平行して植設されたロボットハンド９５と、から構成されるアーム部９０を有する。そして、それぞれのサーボモータを制御部８８で制御して作動させることにより、アーム部９０のロボットハンド９５を昇降、回転、及び移動させて、ロボットハンド９５上に保持された基板Ｗを搬送する。

具体的には、図５に示すように、ロボット８７は、まず、供給位置としての処理ユニット８４に供給された基板Ｗをロボットハンド９５上に保持する。

ここで、基板Ｗの供給位置において基板Ｗを支持する処理ユニット８４の基板支持部（不図示）には、基板Ｗの位置情報を検出する３つのセンサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃが配置されている。センサ１００ａ，１００ｂは、一直線上に配置され、センサ１００ｃは、センサ１００ａ，１００ｂを結ぶ直線に対して直交する線上に配置されている。センサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、例えば、レーザセンサ、光学式センサ、ＣＣＤカメラなど、基板Ｗの縁を検出可能なものであれば、任意のセンサが使用可能である。また、センサ１００ａ，１００ｂは、ロボットハンド９５上に保持されて搬送される基板Ｗの一辺９６の位置を検出し、センサ１００ｃは、基板Ｗの一辺９６と直交する他の一辺９７の位置を検出することによって、基板Ｗの全体としての位置情報を検出する。

そして、制御部８８は、この検出結果と、予め制御部８８の記憶部（図示せず）に記憶されている基板ステージ２０上の所定の基準位置と、のズレ量を算出する。さらに、制御部８８は、図６に示すように、当該ズレ量に基づいて、ロボット８７のサーボモータを制御してアーム部９０を処理ユニット８４から基板ステージ２０に移動させながら、より具体的には、アーム部９０をＸ，Ｙ，φ方向に変位させながら、ロボットハンド９５上に載置された基板Ｗを、基板ステージ２０上の所定の基準位置にプリアライメントする。

そして、ロボット８７は、上記基準位置においてマスクパターンが露光転写された基板Ｗを、露光装置ＰＥからコンベア８６へ搬送する。
なお、ロボット８７は、処理ユニット８４から供給される基板Ｗを露光装置ＰＥへ搬送する、少なくとも基板搬入装置としての機能を有するものであればよく、露光装置ＰＥからコンベア８６に搬送するロボットを、別途設けても良い。

以上、説明したように、本実施形態の露光ユニット１によれば、供給位置としての処理ユニット８４に供給された基板Ｗの位置情報を検出するセンサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃを備え、制御部８８は、センサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃの検出結果と所定の基準位置とのズレ量を算出し、当該ズレ量に基づいて、アーム部９０を処理ユニット８４から基板ステージ２０に移動させながら、基板Ｗを基準位置にプリアライメントする。したがって、ロボット８７の据え付け精度や、組立精度に影響されることなく、基板Ｗを精度よくプリアライメントすることができる。また、専用のプリアライメント装置を備える必要がなく、プリアライメント装置の処理時間分だけタクトタイムを短縮することができると共に、プリアライメント装置の設置費用を抑制することができる。また、アーム部９０を処理ユニット８４から基板ステージ２０に移動する過程で、基板Ｗを基準位置にプリアライメントするので、さらにタクトタイムを短縮することが可能となる。

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。
例えば、図７に示すように、ロボット８７のアーム部９０に第２アーム９３を設けず第１アーム９２のみを設け、ロボット８７のアーム部９０をφ方向に変位させ、さらに、基板ステージ２０を基板駆動機構２２（図２、３参照）によってＸ，Ｙ方向に変位させることによって、基板Ｗを基準位置にプリアライメントするように構成してもよい。

また、図８に示すように、ロボット８７のアーム部９０をＸ，Ｙ，φ方向に変位させ、さらに、基板ステージ２０を基板駆動機構２２によってＸ，Ｙ方向に変位させることによって、基板Ｗを基準位置にプリアライメントするように構成してもよい。

なお、ロボット８７のアーム部９０をＸ，Ｙ方向に変位させ、さらに、基板ステージ２０を基板駆動機構２２によってφ方向に変位させることによって、基板Ｗを基準位置にプリアライメントするように構成してもよいが（不図示）、φ方向の変位は、ロボット８７のアーム部９０によって行う方が、プリアライメント精度が向上するので好ましい。

また、上記実施形態においては、処理ユニット８４に供給された基板Ｗの位置情報を検出するセンサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃが処理ユニット８４の基板支持部に設けられるとしたが、必ずしもこの構成に限定されず、センサをロボット８７の任意の位置に設ける構成としてもよい。

また、基板Ｗを所定の基準位置にプリアライメントする際、ギャップセンサ１７やアライメントカメラ１８、レーザー干渉計６３，６４，６５（図２参照。）によって基板Ｗの位置情報を検出して、当該位置情報を制御部８８にフィードバックするようにしてもよい。この場合、制御部８８は、基板Ｗの位置情報と所定の基準位置とのズレ量をより正確に算出することができるので、基板Ｗをより精度よくプリアライメントすることが可能となる。
また、これらギャップセンサ１７、アライメントカメラ１８、レーザー干渉計６３，６４，６５とは別に、基板ステージ２０やマスクステージ１０に、基板Ｗの位置情報を検出する変位センサを配設することによって、当該位置情報を制御部８８にフィードバックするようにしてもよい。なお、変位センサとしては、渦電流式、光学式、超音波式、接触式等が採用される。

１ 露光ユニット
２０ 基板ステージ
８１ コーター
８２ ホットプレート
８３ コールドプレート
８４ 処理ユニット（供給位置）
８６ コンベア
８７ ロボット（基板搬入装置）
８８ 制御部
９０ アーム部
９１ コラム
９２ 第１アーム
９３ 第２アーム
９４ ハンドフォーク
９５ ロボットハンド
９６，９７ 一辺
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ センサ
Ｍ マスク
Ｗ 基板
ＰＥ 露光装置

Claims (5)

1. マスクを介して被露光材としての基板に露光光を照射して、基板ステージに保持された前記基板に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置と、
   前記基板を保持するアーム部を有し、前記基板が供給される供給位置から前記露光装置の前記基板ステージに前記基板を搬送する基板搬入装置と、
   前記露光装置と、前記基板搬入装置と、を制御する制御部と、
   を備える露光ユニットであって、
   前記供給位置に供給された前記基板の位置情報を検出するセンサを備え、
   前記制御部は、前記センサの検出結果と所定の基準位置とのズレ量を算出し、前記ズレ量に基づいて、前記アーム部を前記供給位置から前記基板ステージに移動しながら、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
   ことを特徴とする露光ユニット。
2. 前記基板搬入装置のアーム部を、Ｘ，Ｙ，φ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光ユニット。
3. 前記基板搬入装置のアーム部を、φ方向に変位させ、
   さらに、前記基板ステージを、Ｘ，Ｙ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光ユニット。
4. 前記基板搬入装置のアーム部を、Ｘ，Ｙ，φ方向に変位させ、
   さらに、前記基板ステージは、Ｘ，Ｙ方向に変位させることによって、前記基板を前記基準位置にプリアライメントする
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光ユニット。
5. 前記センサは、前記基板搬入装置、又は前記供給位置において前記基板を支持する基板支持部に設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の露光ユニット。

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