JP2020184045A - 直描式露光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直描式露光において、典型的な空間光変調器はDMD(Digital Mirror Device)である。DMDは、微小な方形のミラーが直角格子状に配設された構造を有する。各ミラーは、光軸に対する角度が独立に制御されるようになっており、光源からの光を反射して対象物に到達させる姿勢と、光源からの光を対象物に到達させない姿勢とを取り得るようになっている。DMDは、各ミラーを制御するコントローラを備えており、コントローラは、露光パターンに従って各ミラーを制御し、対象物の表面に露光パターの光が照射されるようにする。
多品種少量生産ということは、露光の対象物としての基板に種々のサイズがあることを意味する。このような様々なサイズの基板について良好に真空吸着を行うことは、技術的に難しい。
この出願の発明は、基板の真空吸着に関連した直描式露光装置の上記課題を解決するために為されたものであり、種々のサイズの基板をステージに十分に真空吸着しながら露光できる実用的な直描式露光装置を提供することを目的とする。
また、上記課題を解決するため、シートには、基板の真空吸着を阻害することがないよう基板が塞ぐ真空吸着孔に重なる吸着孔又は基板のサイズに対応した開口が形成され得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、シートには複数の吸着孔からなり且つ全体の配置領域のサイズが異なる複数の孔グループ又は基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、複数の孔グループ又は複数の開口はシートの長さ方向に沿って形成されており、複数の孔グループのうちの一つ又は複数の開口の一つが基板のサイズに合わせて選択された際に当該選択された孔グループ又は選択された開口がステージに対して所定位置に位置するようシート機構を制御する制御部が設けられているという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、シートには複数の吸着孔からなり且つ全体の配置領域のサイズが異なる複数の孔グループが形成されており、複数の孔グループはシートの長さ方向に沿って形成されており、複数の孔グループのうちの一つが基板のサイズに合わせて選択された際に当該選択された孔グループの各吸着孔が前記ステージの各真空吸着孔に重なる位置に位置するようシート機構を制御する制御部が設けられているという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、シートには基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、複数の開口はシートの長さ方向に沿って形成されており、各開口は対応する基板のサイズよりも大きな開口であり、ステージには基板を載置する位置として設定載置位置が設定されており、基板のサイズに対応して一つの開口が選択された際に設定載置位置に載置された基板が当該選択された開口内に位置するようシート機構を制御する制御部が設けられているという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、シートには基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、複数の開口はシートの長さ方向に沿って形成されており、各開口は対応する基板のサイズよりも小さな開口であり、ステージには基板を載置する位置として設定載置位置が設定されており、基板のサイズに対応して一つの開口が選択された際に当該選択された開口の周縁が設定載置位置に載置された基板の周辺部に乗るようシート機構を制御する制御部が設けられているという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、対応する基板のサイズよりも小さな開口に加え着脱用開口が前記シートに設けられており、着脱用開口は最も大きなサイズの基板よりも大きな開口であり、制御部はステージへの基板の載置及びステージからの基板の取り去りの際にはステージの設定載置位置を臨む位置に着脱用開口を位置させる制御部であるという構成を持ち得る。
また、対応する基板のサイズよりも小さな開口がシートに設けられており、設定載置位置に載置された基板に対して当該選択された開口の周縁が当該基板の周辺部に乗るようシート機構が制御される構成では、上記効果に加え、基板の周辺部をシートが抑え込むので、基板に反りがあったとしても確実に真空吸着がされ、また露光精度の低下が防止される。
図1は、第一の実施形態の直描式露光装置の正面概略図である。この装置は、基板に対してマスクなしに露光パターンの光を照射して露光する装置である。図1に示すように、直描式露光装置は、露光パターンの光を露光エリアに照射する露光ヘッド1と、基板Sが載置されるステージ2と、基板Sが載置されたステージ2を露光エリアを通して移動させる搬送系3とを備えている。
空間光変調器12は、各画素ミラーを駆動する駆動機構を含んでおり、変調器コントローラ121は、各画素ミラーについて、第一の姿勢を取るのか第二の姿勢を取るのかを独立して制御できるようになっている。このような空間光変調器12は、テキサス・インスツルメンツ社から入手できる。
露光エリアについて、図3を参照して補足する。図3は、露光エリアについて示した斜視概略図である。図3において、1個の露光ヘッド1で光が照射され得る領域(以下、個別エリアという。)Eが四角い枠で示されている。個別エリアEの集まりが、露光エリアである。
基板Sは図3中矢印で示す方向に移動しながら、各個別エリアEで光照射を受ける。この際、二列の露光ヘッド1は互いにずれて配置されているので、移動方向に垂直な水平方向においても、隙間無く露光が行われる。
アライメント用センサは、基板S上のアライメントマークを撮影する撮像素子6である。プリアライメント機構は、撮像素子6が撮像可能エリア内にアライメントマークが位置するようにするための機構である。プリアライメント機構としては、移載ユニット5が兼用される。例えば、所定の位置に設定された当て板に基板Sを押し当てて移載ハンド52が基板Sを保持し直すことでプリアライメントが行われる。プリアライメントにより、基板Sをステージ2に対して位置決めされた状態で載置される。
また、主制御部9には、所定の露光パターンが達成されるよう各変調器コントローラ121に制御信号を送る露光パターンプログラム92が実装されている。露光パターンプログラム92は、どのような回路を基板Sに形成するかという設計情報を元に予め作成され、主制御部9の記憶部90に記憶されている。
尚、主制御部9は、入力部901を備えている。入力部901では、露光処理する基板Sの品種に関する情報等の各種の情報が入力される。
前述したように、多品種少量生産に対応する場合、通常、最も小さいサイズの基板に合わせて真空吸着孔21が形成される。即ち、サイズの異なる三つの基板S1,S2,S3があった場合、図5(1)に示すように、最もサイズの小さい基板S3に合わせて多数の真空吸着孔21をレイアウトする。即ち、基板S3のサイズよりも少し小さい方形領域において均等間隔をおいて多数の真空吸着孔21を設ける。
このように、実施形態の直描式露光装置では、最もサイズの大きな基板に合わせて真空吸着孔21を設けるが、この構成では、前述したように、小さいサイズの基板を処理する場合には真空漏れとなり得る。この問題を解決するため、実施形態の直描式露光装置は、吸着孔封鎖手段を備えている。吸着孔封鎖手段は、図1に示すように、ロール状に巻かれた長尺なシート71と、シート71の送り出し及び巻き取りを行うシート機構72とを含んでいる。
この実施形態では、閉鎖シート71は、基板Sの真空吸着を阻害しないものである必要がある。阻害しないようにする構成としては幾つか考えられるが、この実施形態では、ステージ2の真空吸着孔21と同様の位置関係で同様の孔73を形成する構成としている。以下、この閉鎖シート71の孔73も吸着用の孔であるので、シート吸着孔73と呼ぶ。
そして、閉鎖シート71は、基板Sのサイズに合わせて一つの孔グループ73Gが選択され、選択された孔グループ73Gがステージ2に対して位置決めされた状態とされる。位置決めとは、図7に示すように、選択された孔グループ73Gの各シート吸着孔73とステージ2の真空吸着孔21とが重なる位置とすることである。
図1に示すように、シート機構72は、ロールツーロールで閉鎖シート71の送り出しと巻き取りを行う機構である。閉鎖シート71を水平な姿勢で弛みがない状態とするため、シート機構72は一対のガイドローラ723を含んでいる。
上述した各孔グループ73Gについては、それを識別するID(以下、孔グループID)が付与されている。閉鎖シート71には、長尺方向において特定の基準位置(以下、シート基準位置)が設定されている。各孔グループ73Gが、閉鎖シート71のどの位置に形成されているかは、シート基準位置からの距離で特定されるようになっている。主制御部9の記憶部90には、各孔グループ73Gの位置を記録した孔グループ情報ファイル94が記憶されている。孔グループ情報ファイル94は、各孔グループ73Gの形成位置(シート基準位置からの距離)を孔グループIDに対応させて記録したファイルである。
装置の動作に先立って、作業者が入力部901において必要な情報の入力を行う。ここでの情報には、処理する基板Sの品種情報が含まれ、品種の情報には、基板Sのサイズの情報が含まれる。
この状態を保持しながら、搬送系3がステージ2を移動させる。そして、ステージ2上の基板Sが撮像素子6の下方に達した際、撮像素子6によりアライメントマークが撮影され、撮影データが主制御部9に送られ、露光パターンプログラム92の書き換えが行われる。
尚、閉鎖シート71及びシート機構72がステージ2に対して取り付けられていてステージ2と一体に移動する点は、ステージ2の移動に関連した機構が複雑にならないようにした意義がある。閉鎖シート71及びシート機構72をステージ2とは分離された部材に対して取り付けて一体に移動しない構成であっても良いが、閉鎖シート71は不使用の真空吸着孔31を閉鎖する状態を維持する必要があり、ステージ2と同期して(同じ速度で同じ方向に)移動する必要がある。機構的には可能であるが、複雑で大がかりなものとなってしまう。
第二の実施形態の直描式露光装置においても、各ステージ2の真空吸着孔21は、最も大きなサイズの基板Sに対応したレイアウトで多数設けられている。そして、基板Sによって塞がれない真空吸着孔21を塞ぐ吸着孔封鎖手段が設けられており、吸着孔封鎖手段は、閉鎖シート71と、シート機構72とを備えている。第二の実施形態が第一の実施形態と異なるのは、基板Sの真空吸着を阻害しないようにする閉鎖シート71の構成として、シート吸着孔73ではなく開口75を有している点である。
図9に示すように、第二の実施形態において開口75は方形であり、サイズの異なるものが閉鎖シート71の長さ方向に沿って多数形成されている。各開口75は、サイズの異なる各基板Sの当該異なるサイズに対応して形成されたものである。この実施形態では、各開口75は、対応する基板Sよりも少し大きいサイズで形成されたものである。
尚、この実施形態においても、シート機構72は、一対のロール棒721と、各ロール棒721を駆動して閉鎖シート71の送り出し及び巻き取りを行う一対のロール駆動源722とを備えている。そして、閉鎖シート71及びシート機構72は、ステージ2を搭載した台座32に対して昇降機構74とともに取り付けられており、ステージ2と一体に移動するものとなっている。
第二の実施形態においても、主制御部9にはシート位置決めプログラム93が実装されている。シート位置決めプログラム93は、入力部901で入力された品種情報に従い、対応する開口75を位置決めするためのシート71の移動量(向きと距離)を算出し、シート機構72に送って位置決めを行わせる。この際、同様に昇降機構74が動作し、閉鎖シート71をいったん少し上昇させ、位置決めの後に下降させてステージ2に接触させる。
第二の実施形態においても、最も大きなサイズの基板Sに対応したレイアウトで多数の真空吸着孔21がステージ2に設けられ、それにより小さい基板Sを処理する際に基板Sによって塞がれない真空吸着孔21を吸着孔封鎖手段が塞ぐので、十分な真空吸着が行われる装置となる。このため、多品種少量生産に対応しつつ、精度の高い露光処理が行われる実用的な直描式露光装置が提供される。
第三の実施形態においても、最も大きなサイズの基板Sに対応したレイアウトで多数の真空吸着孔21がステージ2に設けられ、それにより小さい基板Sを処理する際に基板Sによって塞がれない真空吸着孔21を塞ぐ吸着孔封鎖手段が設けられている。第三の実施形態では、吸着孔封鎖手段は、基板Sによって塞がされない真空吸着孔21を塞ぐ機能に加え、基板Sの周辺部を抑え込む機能も有している。
各開口76は、処理する基板Sのサイズに対応して形成されている。その点では第二の実施形態と同様である。第三の実施形態が第二の実施形態と異なるのは、対応する基板Sのサイズに対して、開口76はそれよりも小さなサイズとなっている点である。以下、この開口76を小開口と呼ぶ。
この実施形態においても、各小開口76及び着脱用開口77には開口IDが付与されている。そして、各小開口76及び着脱用開口77の形成位置の情報が、シート基準位置に対する距離として取得されており、開口情報ファイル95に記録されている。
次に、メインシーケンスプログラム91は、昇降機構74に制御信号を送り、閉鎖シート71を下降させてステージ2に密着させる。この状態では、図14(4)に示すように、小開口76の縁が基板Sの周辺部に乗った状態となる。
また、第一の実施形態において、シート機構72は各シート吸着孔73がステージ2の真空吸着孔21に重なるように位置決めすると説明したが、この場合の「重なる」は、完全に重なる場合だけではなく、少なくとも1/2以上の面積で重なっていれば良い。即ち、真空吸着孔21の1/2以上の面積が塞がれていなければ(シート吸着孔73に連通していれば)良い。また、各シート吸着孔73は、ステージ2の真空吸着孔21と同じ大きさでも良いが、少し大きくしておく方が好ましい。少し大きくしておくと、シート機構72に対して厳しい位置決め精度が要求されなくなるからである。例えば、シート吸着孔73は、面積比で真空吸着孔21の1.2倍〜1.5倍程度とすることが好ましい。
また、この出願の直描式露光装置は、基板の両面を露光するプロセスにも使用され得る。両面露光の場合、例えばシングルステージの構成の装置を二台縦設し、基板を上下にひっくり返す反転機構を間に設ける構成が採用され得る。
尚、直描式露光装置において、「基板」は板状の露光対象物という程度の意味であり、必ずしも製品のベースとなる部材を意味しない。最終的な製品には組み込まれない部材であっても、「基板」であり得る。
2 ステージ
21 真空吸着孔
3 搬送系
4 排気系
5 移載ユニット
6 撮像素子
71 閉鎖用シート
72 シート機構
721 ロール棒
722 ロール駆動源
73 シート吸着孔
73G 孔グループ
74 昇降機構
75 開口
76 小開口
77 着脱用開口
9 主制御部
91 メインシーケンスプログラム
92 露光パターンプログラム
93 シート位置決めプログラム
94 孔グループ情報ファイル
95 開口情報ファイル
S 基板
Claims (7)
- 基板に対してマスクなしに所定のパターンの光を照射して露光する直描式露光装置であって、
所定のパターンの光を露光エリアに照射する露光ヘッドと、
載置される基板を真空吸着する真空吸着孔が多数形成されたステージと、
基板が載置されたステージを露光エリアを通して移動させる搬送系と、
真空吸着孔を真空吸引して基板をステージに真空吸着する排気系と、
前記多数の真空吸着孔のうち基板によって塞がれない真空吸着孔を塞ぐ吸着孔封鎖手段とを備えており、
吸着孔封鎖手段は、ロール状に巻かれた長尺なシートと、シートの送り出し及び巻き取りを行うシート機構とを含んでおり、シート機構はシートを基板の真空吸着を阻害しない状態とする機構であり、
シート及びシート機構は、搬送系によってステージと一体に移動するようステージに対して取り付けられていることを特徴とする直描式露光装置。 - 前記シートには、前記基板の真空吸着を阻害することがないよう前記基板が塞ぐ真空吸着孔に重なる吸着孔又は前記基板のサイズに対応した開口が形成されていることを特徴とする請求項1記載の直描式露光装置。
- 前記シートには、複数の前記吸着孔からなり且つ全体の配置領域のサイズが異なる複数の孔グループ又は前記基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、
複数の孔グループ又は複数の開口は、前記シートの長さ方向に沿って形成されており、
複数の孔グループのうちの一つ又は複数の開口の一つが基板のサイズに合わせて選択された際、当該選択された孔グループ又は選択された開口が、前記ステージに対して所定位置に位置するよう前記シート機構を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項2記載の直描式露光装置。 - 前記シートには、複数の前記吸着孔からなり且つ全体の配置領域のサイズが異なる複数の孔グループが形成されており、
複数の孔グループは、前記シートの長さ方向に沿って形成されており、
複数の孔グループのうちの一つが基板のサイズに合わせて選択された際、当該選択された孔グループの各吸着孔が前記ステージの各真空吸着孔に重なる位置に位置するよう前記シート機構を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項2記載の直描式露光装置。 - 前記シートには、前記基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、
複数の開口は、前記シートの長さ方向に沿って形成されており、
各開口は、対応する基板のサイズよりも大きな開口であり、
前記ステージには、基板を載置する位置として設定載置位置が設定されており、
基板のサイズに対応して一つの開口が選択された際、設定載置位置に載置された基板が当該選択された開口内に位置するよう前記シート機構を制御する制御部が設けられていることを請求項2記載の直描式露光装置。 - 前記シートには、前記基板の異なるサイズに対応した異なるサイズの複数の開口が形成されており、
複数の開口は、前記シートの長さ方向に沿って形成されており、
各開口は、対応する基板のサイズよりも小さな開口であり、
前記ステージには、基板を載置する位置として設定載置位置が設定されており、
基板のサイズに対応して一つの開口が選択された際、当該選択された開口の周縁が設定載置位置に載置された基板の周辺部に乗るよう前記シート機構を制御する制御部が設けられていることを請求項2記載の直描式露光装置。 - 前記対応する基板のサイズよりも小さな開口に加え、着脱用開口が前記シートに設けられており、
着脱用開口は、最も大きなサイズの基板よりも大きな開口であり、
前記制御部は、ステージへの基板の載置及び前記ステージからの基板の取り去りの際には、前記ステージの設定載置位置を臨む位置に着脱用開口を位置させる制御部であることを特徴とする請求項6記載の直描式露光装置。
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