(57)【要約】【課題】複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる露光機を提供する。【解決手段】マスクステージ１５には熱電対１８が取り付けられている。このような熱電対１８は制御装置２９に接続されており、制御装置２９において、照射光学系２０から照射された露光光により露光の前処理としてマスク１６を加熱し、かつ、熱電対１８により検出されたマスク１６の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するよう、露光機本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材付き基板を載置する露光ステージと、
前記露光ステージ上に載置された感光材付き基板へ向けて露光光を照射する照射光学系と、
前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージと、
前記マスクステージに取り付けられ、前記照射光学系から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するマスクと、
前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記マスクの温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することを特徴とする露光機。
【請求項２】
前記マスクの温度を検出する検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記照射光学系から照射された露光光により露光の前処理として前記マスクを加熱し、かつ、前記検出装置により検出された前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することを特徴とする、請求項１に記載の露光機。
【請求項３】
前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、
前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を調節する温度調節機構とをさらに備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の露光機。
【請求項４】
前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、
前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を所定の設定温度に保つ温度調節機構とをさらに備え、
前記制御装置は、前記マスクローダにより前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することを特徴とする、請求項１に記載の露光機。
【請求項５】
露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、
マスクを加熱するよう当該マスクに対して照射光学系から露光光を照射する工程と、
前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項６】
前記マスクは前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージに取り付けられるものであり、
前記マスクステージに取り付けられる前の前記マスクの温度を調節する工程と、
温度が調節された前記マスクを前記マスクステージに対して取り付ける工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、
所定の設定温度に保たれたマスクを、露光ステージと照射光学系との間に配置されたマスクステージに対して取り付ける工程と、
前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して前記露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【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機に係り、とりわけ、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う露光機及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような露光機において、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機内へ供給して露光ステージ上に載置した後、（２）露光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）露光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機外へ排出する。
【０００３】
ところで、このような露光機においては、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行うことが可能であり、上記（１）〜（５）の各工程を一定のタクト間隔で繰り返し行うことにより、同一の露光パターンが形成された複数の基板を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存の露光機において、上記（１）〜（５）の各工程を繰り返し行うことにより得られる複数の基板では、実際にはその露光パターンが同一とはならず、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ずれ（トータルピッチのずれ等）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、露光機で用いられているマスクの寸法の経時的な変化に主たる原因があり、照射光学系から照射された露光光の影響によりマスクの温度が上昇してその寸法が変化することに伴って、基板に形成された露光パターンにずれが生じていることが分かった。
【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、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えて、製品の歩留まりを向上させることができる露光機及び露光方法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露光ステージと、前記露光ステージ上に載置された感光材付き基板へ向けて露光光を照射する照射光学系と、前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージと、前記マスクステージに取り付けられ、前記照射光学系から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するマスクと、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記マスクの温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することを特徴とする露光機を提供する。
【０００８】
なお、上述した第１の解決手段においては、前記マスクの温度を検出する検出装置をさらに備え、前記制御装置は、前記照射光学系から照射された露光光により露光の前処理として前記マスクを加熱し、かつ、前記検出装置により検出された前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することが好ましい。また、前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を調節する温度調節機構とをさらに備えることが好ましい。
【０００９】
また、上述した第１の解決手段においては、前記マスクステージに対して前記マスクを取り付けるマスクローダと、前記マスクローダに保持されている前記マスクの温度を所定の設定温度に保つ温度調節機構とをさらに備え、前記制御装置は、前記マスクローダにより前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で感光材付き基板に対する露光を開始するよう、前記露光ステージ及び前記照射光学系を制御することが好ましい。
【００１０】
本発明は、第２の解決手段として、露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、マスクを加熱するよう当該マスクに対して照射光学系から露光光を照射する工程と、前記マスクの温度が所定の設定温度に達した時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】
なお、上述した第２の解決手段において、前記マスクは前記露光ステージと前記照射光学系との間に配置されたマスクステージに取り付けられるものであり、前記マスクステージに取り付けられる前の前記マスクの温度を調節する工程と、温度が調節された前記マスクを前記マスクステージに対して取り付ける工程とをさらに含むことが好ましい。
【００１２】
本発明は、第３の解決手段として、露光ステージ上に載置された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し、感光材付き基板を所定の露光パターンで露光する露光方法において、所定の設定温度に保たれたマスクを、露光ステージと照射光学系との間に配置されたマスクステージに対して取り付ける工程と、前記マスクが前記マスクステージに取り付けられた時点で、前記照射光学系から照射された露光光を前記マスクを介して前記露光ステージ上の感光材付き基板へ照射し、感光材付き基板に対する露光を開始する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、露光機で用いられるマスクの温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板に対する露光を開始するようにしているので、感光材付き基板に対する露光が開始された後のマスクの寸法変化を最小限に抑えることができる。このため、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
まず、図１により、本発明の一実施の形態に係る露光機の全体構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、露光機１は、露光機本体１０と、露光機本体１０へ向けて露光光を照射する照射光学系２０とを備えている。
【００１７】
このうち、露光機本体１０は、基台１１と、基台１１に設置された露光ステージ１２とを有している。ここで、露光ステージ１２は、露光対象となる感光材付き基板３１を載置するものであり、感光材付き基板３１を真空チャック方式で保持するチャックステージ１３と、チャックステージ１３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１４とを有している。
【００１８】
また、このような露光機本体１０において、露光ステージ１２の上方には、マスク１６が取り付けられるマスクステージ１５が設けられている。ここで、マスク１６は、露光ステージ１２上に載置された感光材付き基板３１へ向けて照射光学系２０から照射された露光光を露光パターンに対応する所定のパターンで遮蔽するものである。
【００１９】
一方、照射光学系２０は、超高圧水銀灯２１と、超高圧水銀灯２１から出射された光を感光材付き基板３１へ向けて導くための光学要素（パラボラミラー２２、コールドミラー２３、インテグレータレンズ２４及び球面鏡２５）とを有し、露光機本体１０の露光ステージ１２上に載置された感光材付き基板３１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２０において、コールドミラー２３とインテグレータレンズ２４との間にはシャッタ２６が設けられており、超高圧水銀灯２１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。
【００２０】
なお、露光機本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０（超高圧水銀灯２１やシャッタ２６）等には制御装置２９が接続されており、露光ステージ１２に対して感光材付き基板３１を供給及び排出するロボットアーム（図示せず）等の動作に連動して露光機本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０を制御することにより、複数の感光材付き基板３１に対して枚葉形式で順次露光を行うことができるようになっている。
【００２１】
また、露光機本体１０に隣接してマスクローダ２７が設置されており、露光機本体１０のマスクステージ１５に対してマスク１６が着脱自在に取り付けられるようになっている。なお、マスクローダ２７の近傍に温度調節機構２８を設け、マスクローダ２７によりマスク１６がマスクステージ１５に取り付けられる前のマスク１６を予熱してその温度を調節しておくようにしてもよい。
【００２２】
図２はマスク１６がマスクステージ１５に取り付けられた状態を示す図である。図２に示すように、マスクステージ１５の下面のうちマスク１６の外周に対応する部位には真空吸引孔１９が形成されており、マスク１６を真空チャック方式で保持することができるようになっている。また、マスクステージ１５には支持部材１７を介して熱電対（検出装置）１８が取り付けられており、マスク１６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。ここで、熱電対１８は、マスク１６のうち露光光が照射されない露光領域外の外周部位の温度を検出することができるような位置関係で設置されている。なお、マスク１６の温度を検出する検出装置としては、マスク１６の温度を接触式で検出する熱電対１８に限らず、マスク１６の温度を非接触で検出する放射温度計等を用いることもできる。
【００２３】
なお、このような熱電対１８は制御装置２９に接続されており、制御装置２９において、照射光学系２０から照射された露光光により露光の前処理としてマスク１６を加熱し、かつ、熱電対１８により検出されたマスク１６の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するよう、露光機本体１０の露光ステージ１２及び照射光学系２０を制御することができるようになっている。
【００２４】
すなわち、図１及び図２に示す露光機１において、照射光学系２０により露光光が照射されるマスク１６の温度は、図４に示すように、露光を開始してから一定の時間の間は上昇し、当該一定の時間が経過した後はほぼ一定の温度で推移する。このため、このようなマスク１６の温度変化特性を利用して、マスク１６の温度が設定温度（一定の時間が経過した後に一定となる露光中の定常温度（図４の符号Ｔｓ））に達するまでは照射光学系２０から照射された露光光によりマスク１６を加熱し（空露光）、マスク１６の温度が所定の設定温度（図４の符号Ｔｓ）に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するようにする。
【００２５】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、図１及び図２に示す露光機１の動作について説明する。
【００２６】
まず、マスクローダ２７により露光機本体１０のマスクステージ１５に対してマスク１６を取り付ける（ステップ１０１）。
【００２７】
この状態で、制御装置２９において、熱電対１８により検出されたマスク１６の温度が正常であるか否か（設定温度の近傍にあるか否か）を判断する（ステップ１０２）。
【００２８】
ここで、ステップ１０２において、マスク１６の温度が正常であると判断された場合には、ステップ１０６へ進み、制御装置２９による制御の下で、製造ラインを稼働して露光機１による生産プロセス（複数の感光材付き基板３１に対する枚葉形式での露光）を開始する。なお、この生産過程の詳細については後述する。
【００２９】
一方、マスク１６の温度が正常でない場合（設定温度から許容範囲を越えて高い又は低い場合）には、ステップ１０３へ進み、マスク１６の温度が設定温度よりも高いか否かを判断する。
【００３０】
ここで、マスク１６の温度が設定温度よりも高い場合には、マスク１６の温度が設定温度の近傍まで冷却されるのを持ち（ステップ１０４）、再度ステップ１０２へ進む。これに対し、マスク１６の温度が設定温度よりも低い場合には、制御装置２９において、照射光学系２０から照射された露光光によりマスク１６を加熱（空露光）するよう照射光学系２０を制御する（ステップ１０５）。なおこのとき、露光機本体１０の露光ステージ１２上には感光材付き基板３１が載置されていない。
【００３１】
以上のようにして露光ステージ１２上に感光材付き基板３１が載置されていない状態で露光光を照射してマスク１６を加熱する処理を続けると（ステップ１０２、１０３及び１０５）、マスク１６の温度が図４に示すような温度曲線に従って上昇し、所定の設定温度（図４の符号Ｔｓ）に達する。
【００３２】
このとき、制御装置２９においては、マスク１６の温度が正常であると判断して（ステップ１０２）、ステップ１０６へ進み、制御装置２９による制御の下で、製造ラインを稼働して露光機１による生産プロセス（複数の感光材付き基板３１に対する枚葉形式での露光）を開始する。
【００３３】
具体的には、まず、ロボットアーム（図示せず）等を用いて感光材付き基板３１を露光機１内へ供給し、露光機本体１０の露光ステージ１２（チャックステージ１３）上に載置する。
【００３４】
次に、露光ステージ１２の駆動ステージ１４によりチャックステージ１３を移動させて感光材付き基板３１とマスク１６との間のアライメントを行った後、感光材付き基板３１へ向けて照射光学系２０によりマスク１６を介して露光光を照射することにより、感光材付き基板３１を所定の露光パターンで露光する。
【００３５】
その後、このようにして感光材付き基板３１を露光した後、露光ステージ１２を移動させて感光材付き基板３１を排出位置に位置付けた後、ロボットアーム（図示せず）等を用いて露光後の基板３１を露光機１外へ排出する。
【００３６】
そして、露光対象となる感光材付き基板３１の枚数分だけ、上述した各工程を一定のタクト間隔で繰り返し行うことにより、同一の露光パターンが形成された複数の基板を得る。
【００３７】
なお、以上のような生産プロセスの途中で、製造ラインの停止の有無を別途監視しておくとよく（ステップ１０７）、製造ラインが停止しない間はステップ１０６の生産プロセスを継続する。
【００３８】
ここで、製造ラインが停止した場合には、運転が再開されたか否かを判断し（ステップ１０８）、運転が再開された場合には、ステップ１０２へ戻り、ステップ１０２乃至１０４の処理を経た上でステップ１０６の処理を行う。なお、ステップ１０８において、最終的に運転が再開されなかった場合には、全体の処理を終了する。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、露光機１で用いられるマスク１６の温度が設定温度（一定の時間が経過した後に一定となる露光中の定常温度）に達するまでは照射光学系２０から照射される露光光によりマスク１６を加熱し、マスク１６の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するようにしているので、感光材付き基板３１に対する露光が開始された後のマスク１６の寸法変化を最小限に抑えることができる。このため、複数の感光材付き基板３１に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態においては、露光機１の運転を開始するとき、及び露光機１が一旦停止して再度運転が再開されたときに、マスク１６の温度が所定の設定温度に達したか否かを判断しているが、これに限らず、露光機１において、複数の感光材付き基板３１のそれぞれに対する露光を開始する前に、マスク１６の温度が所定の設定温度に達したか否かを判断するようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した実施の形態においては、制御装置２９により、熱電対１８により検出されたマスク１６の温度が所定の設定温度に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するよう制御しているが、マスク１６の温度が露光中の定常温度まで上昇した状態で感光材付き基板３１に対して露光を行うことができれば、これ以外の任意の方法を用いることも可能である。具体的には例えば、マスク１６に対して露光光を照射し始めてからマスク１６の温度が所定の設定温度に達するまでに要する時間をあらかじめ予測しておき、制御装置２９により、マスク１６への露光光の照射時間が所定の値に達した時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するよう制御してもよい。なおこのとき、マスク１６への露光光の照射時間が所定の値に達するまでは、露光機本体１０の露光ステージ１２上には感光材付き基板３１が載置されていない。
【００４２】
さらに、上述した実施の形態においては、マスク１６の温度を所定の設定温度まで上昇させるため、照射光学系２０から照射された露光光によりマスク１６を加熱しているが、これに限らず、マスクステージ１５に取り付けられる前のマスク１６の温度を、マスクステージ２７の近傍に設けられた温度調節機構２８により所定の設定温度に保っておき、このようにして所定の設定温度に保たれたマスク１６をマスクステージ１５に対してマスクローダ２７により取り付けるようにしてもよい。なお、この場合には、制御装置２９においては、マスクローダ２７によりマスク１６がマスクステージ１５に取り付けられた時点で感光材付き基板３１に対する露光を開始するよう制御する。
【００４３】
なお、上述した実施の形態において、露光光の照射によりマスク１６を加熱（空露光）する際には、露光ステージ１２のチャックステージ１３上に露光光が照射されないよう駆動ステージ１４によりチャックステージ１３を退避させておくとよい。これにより、マスク１６を加熱（空露光）する際にチャックステージ１３の温度が上昇してしまうことを防止して、チャックステージ１３の温度上昇に起因した感光材付き基板３１の寸法変化を最小限に抑えることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の感光材付き基板に対して枚葉形式で露光を行う場合に生じる露光パターンの基板ごとのずれを最小限に抑えることができ、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機の全体構成を示す図。
【図２】図１のＩＩ部の詳細を示す拡大図。
【図３】図１及び図２に示す露光機の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】図１及び図２に示す露光機におけるマスクの温度変化を示す概念図。
【符号の説明】
１  露光機
１０  露光機本体
１１  基台
１２  露光ステージ
１３  チャックステージ
１４  駆動ステージ
１５  マスクステージ
１６  マスク
１７  支持部材
１８  熱電対
１９  真空吸引孔
２０  照射光学系
２１  超高圧水銀灯
２２  パラボラミラー
２３  コールドミラー
２４  インテグレータレンズ
２５  球面鏡
２６  シャッタ
２７  マスクローダ
２８  温度調節機構
２９  制御装置
３１  感光材付き基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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