(57)【要約】      （修正有）【課題】トータルピッチ精度の低下を最小限に抑えることができる露光装置を提供する。【解決手段】露光ステージ３２の駆動ステージ３４によりチャックステージ３３を移動させて感光材付き基板５１を第１の露光位置に位置付けた後、感光材付き基板５１へ向けて照射光学系４０によりマスク３６を介して露光光を照射する。次に、露光ステージ３２の駆動ステージ３４によりチャックステージ３３をステップ移動量Ｌだけステップ移動させて感光材付き基板５１を第２の露光位置に位置付けた後、感光材付き基板５１へ向けて照射光学系４０によりマスク３６を介して露光光を照射する。このとき、制御装置４７は、露光ステージ３２に取り付けられた温度検出装置４８により検出された感光材付き基板５１の温度に基づいて、チャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正する。【選択図】  図１
2004287026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材付き基板を載置するチャックステージと、
前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系と、
前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板が前記照射光学系に対して異なる複数の露光位置で位置決めされるよう、前記チャックステージをステップ移動させる駆動ステージと、
前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、前記照射光学系及び前記駆動ステージを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記チャックステージ上に載置される感光材付き基板の温度に応じて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基板の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度検出装置による検出結果に基づいて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することを特徴とする、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記温度検出装置は、前記チャックステージに対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記温度検出装置は、前記チャックステージに取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置と、
前記露光装置に対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構と、
前記露光装置及び前記機構を収容して露光環境の温度を一定に保つサーマルチャンバとを備えたことを特徴とする、露光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ等の製品を製造するために用いられる露光装置に係り、とりわけ、感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行う露光装置及びそれを備えた露光システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような露光装置において、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する場合には、まず、（１）感光材付き基板をロボットアーム等により露光装置内へ供給してチャックステージ上に載置した後、（２）駆動ステージによりチャックステージを移動させて感光材付き基板の位置決めを行う。次に、（３）感光材付き基板へ向けて照射光学系によりマスクを介して露光光を照射することにより、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する。その後、（４）駆動ステージによりチャックステージを移動させて感光材付き基板を排出位置に位置付けた後、（５）露光後の基板をロボットアーム等により露光装置外へ排出する。
【０００３】
ところで、このような露光装置においては、上記（３）の工程にて、駆動ステージによりチャックステージをステップ移動させ、チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うことにより、一枚の感光材付き基板上に複数の露光パターンを形成することが一般的に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存の露光装置において、上述したようにして一枚の感光材付き基板上に複数の露光パターンを形成した場合には、１回目の露光により得られる露光パターンと２回目の露光により得られる露光パターンとの間の位置関係が一定とならず、特に製造が開始されてから一定の時間が経過するまでの初期段階において、基板ごとに許容できないトータルピッチ精度の低下が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
この原因については従来、十分な究明がなされていなかったが、本発明者らが鋭意研究を進めた結果、露光を開始してからのチャックステージでの吸熱や露光環境の温度変化等により露光対象となる感光材付き基板の温度が上昇し、熱膨張によりその寸法が変化していることが主たる原因であることが分かった。
【０００６】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、一枚の感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って複数の露光パターンを形成する場合に生じるトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる露光装置及びそれを備えた露光システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、感光材付き基板を載置するチャックステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板へ向けてマスクを介して露光光を照射する照射光学系と、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板が前記照射光学系に対して異なる複数の露光位置で位置決めされるよう、前記チャックステージをステップ移動させる駆動ステージと、前記チャックステージ上に載置された感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、前記照射光学系及び前記駆動ステージを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記チャックステージ上に載置される感光材付き基板の温度に応じて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することを特徴とする露光装置を提供する。
【０００８】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記基板の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、前記制御装置は、前記温度検出装置による検出結果に基づいて前記駆動ステージによる前記チャックステージの移動量を補正することが好ましい。
【０００９】
また、上述した第１の解決手段において、前記温度検出装置は、前記チャックステージに対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構、又は前記チャックステージに取り付けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明は、第２の解決手段として、上述した第１の解決手段に係る露光装置と、前記露光装置に対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構と、前記露光装置及び前記機構を収容して露光環境の温度を一定に保つサーマルチャンバとを備えたことを特徴とする、露光システムを提供する。
【００１１】
本発明の第１の解決手段によれば、温度検出装置により検出された感光材付き基板の温度に基づいて、チャックステージのステップ移動量を補正するようにしているので、露光を開始してからのチャックステージ３３での吸熱により感光材付き基板の温度が上昇してその寸法が変化する場合であっても、感光材付き基板に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えることができる。
【００１２】
本発明の第２の解決手段によれば、露光装置及びそれに関連する装置（露光装置に対して感光材付き基板を供給又は排出するための機構）をサーマルチャンバ内に収容して露光装置における露光環境の温度を一定に保つようにしているので、感光材付き基板の温度が上昇する原因の一つである露光環境の温度変化に伴う影響を効果的に排除することが可能となり、感光材付き基板に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下をより確実に抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
まず、図１により、本発明の一実施の形態に係る露光装置を備えた処理ラインについて説明する。
【００１５】
図１に示す処理ライン１０は、カラーフィルタ等の製品を製造するための製造ラインに組み込まれて用いられるものであり、例えば、ガラス基板等の基板上に所定のパターンを有するブラックマトリクス（ＢＭ）層を形成するために用いられる。
【００１６】
具体的には、処理ライン１０は、上流側から下流側へ向けて順に設置された複数の処理装置（洗浄装置１１、脱水ＩＲ装置１２、塗布装置１３、露光装置１４、現像装置１５、検査装置１６及びオーブン１７）を備えている。なお、これらの処理装置は、搬送ライン２１及びロボット２２により互いに接続されている。
【００１７】
このうち、洗浄装置１１は、処理対象となる基板を洗浄液により洗浄するものである。
【００１８】
脱水ＩＲ装置１２は、洗浄液により洗浄された後の基板を赤外線（ＩＲ）で加熱し、脱水処理を施すものである。
【００１９】
塗布装置１３は、洗浄後の基板上に感光材を塗布するものである。なお、塗布装置１３の前段及び後段には、処理対象となる基板を冷却及び加熱するための処理装置として、コールドプレート（ＣＰ）１８及びホットプレート（ＨＰ）１９が配設されている。
【００２０】
露光装置１４は、感光材が塗布された後の感光材付き基板を所定の露光パターンで露光するものである。なお、露光装置１４の近傍には、ロボット２２とともに、プリアライメントステージ２６、マスク装着用ロボット２７及びマスクローダー２８が配設されており、全体として、露光システム２４が構成されている。
【００２１】
現像装置１５は、露光後の感光材付き基板を現像して所定のパターンを有するＢＭ層を形成するものである。
【００２２】
検査装置１６は、現像後のＢＭ層付き基板を検査するものである。
【００２３】
オーブン１７は、検査後のＢＭ層付き基板を加熱により硬化させるものである。
【００２４】
なお、上述した処理ライン１０において、露光装置１４を含む露光システム２４、その前段に位置する塗布装置１３及びそれらに関連する各種の装置（搬送ライン２１、ロボット２２、コールドプレート１８及びホットプレート１９）はサーマルチャンバ２５内に収容されており、これにより、露光装置１４における露光環境の温度を一定に保つことができるようになっている。
【００２５】
次に、図２により、図１に示す露光装置１４の詳細について説明する。
【００２６】
図２に示すように、露光装置１４は、露光装置本体３０と、露光装置本体３０へ向けて露光光を照射する照射光学系４０とを備えている。
【００２７】
このうち、露光装置本体３０は、基台３１と、基台３１に設置された露光ステージ３２とを有している。ここで、露光ステージ３２は、露光対象となる感光材付き基板５１を載置するものであり、感光材付き基板５１を真空チャック方式で保持するチャックステージ３３と、チャックステージ３３を垂直方向及び水平面内で移動させることが可能な駆動ステージ３４とを有している。なお、駆動ステージ３４はチャックステージ３３を水平面内でＸ方向及びＹ方向にステップ移動させることができるようになっている。
【００２８】
また、このような露光装置本体３０において、露光ステージ３２の上方には、マスク３６が取り付けられるマスクステージ３５が設けられている。ここで、マスク３６は、１回分の露光パターンに対応する所定のパターンを有している。
【００２９】
一方、照射光学系４０は、超高圧水銀灯４１と、超高圧水銀灯４１から出射された光を感光材付き基板５１へ向けて導くための光学要素（パラボラミラー４２、コールドミラー４３、インテグレータレンズ４４及び球面鏡４５）とを有し、露光装置本体３０の露光ステージ３２上に載置された感光材付き基板５１へ向けて露光光（平行光）を照射することができるようになっている。なお、このような照射光学系４０において、コールドミラー４３とインテグレータレンズ４４との間にはシャッタ４６が設けられており、超高圧水銀灯４１から出射された光を適宜遮蔽及び開放することができるようになっている。
【００３０】
なお、露光装置本体３０の露光ステージ３２（駆動ステージ３４）及び照射光学系４０（超高圧水銀灯４１及びシャッタ４６）等には制御装置４７が接続されており、チャックステージ３３上に載置された感光材付き基板５１の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行うよう、露光装置本体３０の露光ステージ３２及び照射光学系４０を制御することにより、一枚の感光材付き基板５１上に複数の露光パターンを形成することができるようになっている。
【００３１】
また、露光装置本体３０の近傍にはロボット２２が設けられており、ロボット２２のロボットアーム２２′により露光ステージ３２（チャックステージ３３）に対して感光材付き基板５１を供給及び排出することができるようになっている。ここで、露光ステージ３２（チャックステージ３３）には温度検出装置４８が取り付けられており、露光ステージ３２（チャックステージ３３）上に載置される感光材付き基板５１の温度を接触式で検出することができるようになっている。なお、温度検出装置４８としては、接触式の熱電対や非接触式の放射温度計等を用いることができる。
【００３２】
なお、このような温度検出装置４８は制御装置４７に接続されており、制御装置４７において、温度検出装置４８による検出結果に基づき、チャックステージ３３上に載置される感光材付き基板５１の温度に応じて駆動ステージ３４によるチャックステージ３３の移動量を補正することができるようになっている。
【００３３】
ここで、チャックステージ３３が１回目の露光位置から２回目の露光位置までステップ移動する際のステップ移動量Ｌに対応する補正量（ステップ補正量）は、基板の温度の変化量をΔＴ、基板の熱膨張係数をＫ、温度による寸法変化を考慮しないステップ移動量をＬとすると、次式（１）により求めることができる。
ステップ補正量＝Ｋ×Ｌ×ΔＴ  …  （１）
【００３４】
次に、図１及び図２に示す露光装置１４の動作について説明する。
【００３５】
図１に示す処理ライン１０において、塗布装置１３により感光材が塗布された後の感光材付き基板は、搬送ライン２１及びロボット２２を介して露光装置１４内へ供給される。
【００３６】
このとき、露光装置１４においては、図２に示すように、ロボット２２のロボットアーム２２′により感光材付き基板５１が供給され、露光装置本体３０の露光ステージ３２（チャックステージ３３）上に載置される。
【００３７】
この状態で、露光装置１４においては、制御装置４７による制御の下で、露光ステージ３２の駆動ステージ３４によりチャックステージ３３を移動させて感光材付き基板５１をマスク３６に対して位置決めした後、感光材付き基板５１へ向けて照射光学系４０によりマスク３６を介して露光光を照射することにより、感光材付き基板５１を所定の露光パターンで露光する。
【００３８】
ここで、感光材付き基板５１の異なる２つの位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って２つの露光パターンを形成する場合を例に挙げると、まず、制御装置４７による制御の下で、露光ステージ３２の駆動ステージ３４によりチャックステージ３３を移動させて感光材付き基板５１を第１の露光位置（感光材付き基板５１の上半分がマスク３６の下方にくる位置）に位置付けた後、感光材付き基板５１へ向けて照射光学系４０によりマスク３６を介して露光光を照射する。次に、同様にして制御装置４７による制御の下で、露光ステージ３２の駆動ステージ３４によりチャックステージ３３をステップ移動量Ｌだけステップ移動させて感光材付き基板５１を第２の露光位置（感光材付き基板５１の下半分がマスク３６の下方にくる位置）に位置付けた後、感光材付き基板５１へ向けて照射光学系４０によりマスク３６を介して露光光を照射する。これにより、図３に示すように、感光材付き基板５１の上半分に第１の露光パターン５２（２つの表示パターン５２ａ，５２ｂを含む露光パターン）が形成され、感光材付き基板５１の下半分に第２の露光パターン５３（表示パターン５２ａ，５２ｂと同一の２つの表示パターン５３ａ，５３ｂを含む露光パターン）が形成される。
【００３９】
なおこのとき、制御装置４７は、露光ステージ３２（チャックステージ３３）に取り付けられた温度検出装置４８により検出された感光材付き基板５１の温度に基づいて、上式（１）に従ってチャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正する。
【００４０】
その後、このようにして感光材付き基板５１上に２つの露光パターン５２，５３を形成した後、露光ステージ３２のチャックステージ３３を駆動ステージ３４により移動させて感光材付き基板５１を排出位置に位置付けた後、ロボットアーム２２′を用いて露光後の基板５１を露光装置１４外へ排出する。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、露光ステージ３２（チャックステージ３３）に取り付けられた温度検出装置４８により検出された感光材付き基板５１の温度に基づいて、チャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正するようにしているので、露光を開始してからの露光ステージ３２（チャックステージ３３）での吸熱により感光材付き基板５１の温度が上昇してその寸法が変化する場合であっても、感光材付き基板５１に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えることができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、露光装置１４を含む露光システム２４及びその前段に位置する塗布装置１３等をサーマルチャンバ２５内に収容して露光装置１４における露光環境の温度を一定に保つようにしているので、感光材付き基板５１の温度が上昇する原因の一つである露光環境の温度変化に伴う影響を効果的に排除することが可能となり、感光材付き基板５１に形成される複数の露光パターンのトータルピッチ精度の低下をより確実に抑えることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態においては、露光ステージ３２（チャックステージ３３）に取り付けられた温度検出装置４８により露光前の感光材付き基板５１の温度を検出して当該感光材付き基板５１の露光時におけるステップ移動量Ｌを補正するようにしているが、これに限らず、露光後の感光材付き基板５１の温度を検出して次の感光材付き基板５１の露光時におけるステップ移動量Ｌを補正するようにしてもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態においては、制御装置４７において、温度検出装置４８により検出された感光材付き基板５１の温度に基づいて、チャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正するようにしているが、感光材付き基板５１の温度に応じてチャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正することができれば、これ以外の任意の方法を用いることが可能である。具体的には例えば、露光を開始し始めてから感光材付き基板５１の温度がどのように上昇するかを表す昇温曲線（図４参照）をあらかじめ求めておき、実際の露光時に、あらかじめ用意された昇温曲線に基づいてチャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正するようにしてもよい。なおこのとき、あらかじめ求められた昇温カーブに基づいて、上式（１）に従って感光材付き基板５１の寸法変化（ずれ量）の曲線（及びそれに対応するステップ補正量の曲線）（図５参照）をあらかじめ求めておき、実際の露光時に、これらのずれ量の曲線及びステップ補正量の曲線に基づいてチャックステージ３３のステップ移動量Ｌを補正するようにしてもよい。
【００４５】
なお、上述した実施の形態においては、駆動ステージ３４によりチャックステージ３３を一次元的にステップ移動させて逐次露光を行う場合を例に挙げて説明しているが、これに限らず、チャックステージ３３を二次元的にステップ移動させて逐次露光を行う場合にも同様にして適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一枚の感光材付き基板の異なる位置に同一の露光パターンで逐次露光を行って複数の露光パターンを形成する場合に生じるトータルピッチ精度の低下を最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る露光装置を備えた処理ラインの一例を示す図。
【図２】図１に示す露光装置の詳細を示す図。
【図３】図２に示す露光装置により感光材付き基板上に形成される露光パターンの一例を示す図。
【図４】図１及び図２に示す露光装置を用いて順次露光が行われる感光材付き基板の温度変化を示す図。
【図５】感光材付き基板の温度変化に伴う基板の寸法変化（ずれ量）及びそれに伴うステップ補正量の変化を示す概念図。
【符号の説明】
１０  処理ライン
１１  洗浄装置
１２  脱水ＩＲ装置
１３  塗布装置
１４  露光装置
１５  現像装置
１６  検査装置
１７  オーブン
１８  コールドプレート
１９  ホットプレート
２１  搬送ライン
２２  ロボット
２２′  ロボットアーム
２４  露光システム
２５  サーマルチャンバ
２６  プリアライメントステージ
２７  マスク装着用ロボット
２８  マスクローダー
３０  露光装置本体
３１  基台
３２  露光ステージ
３３  チャックステージ
３４  駆動ステージ
３５  マスクステージ
３６  マスク
４０  照射光学系
４１  超高圧水銀灯
４２  パラボラミラー
４３  コールドミラー
４４  インテグレータレンズ
４５  球面鏡
４６  シャッタ
４７  制御装置
５１  感光材付き基板
【図１】
2004287026.tif 000003
【図２】
2004287026.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004287026.tif 000006
【図５】
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