(57)【要約】【課題】スループットの向上を図ることのできる露光装置を提供する。【解決手段】基板Ｗを近接露光する露光装置は、基板ステージ１４と、基板ステージ１４の上方に配置されたマスクステージ１６と、マスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置を粗調整する第１の基板ステージ位置調整機構２４と、マスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置を微調整する第２の基板ステージ位置調整機構２６と、基板ステージ１４上に載置された基板Ｗとマスクステージ１６に支持されたフォトマスクとのギャップ量を検出するギャップセンサ２８からの出力信号に基づいて第２の基板ステージ位置調整機構２６をクローズド制御する制御手段とを備えて構成される。【選択図】図１
2007212861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ステージと、該基板ステージの上方に配置されたマスクステージと、該マスクステージに対する前記基板ステージの上下方向の位置を微調整する基板ステージ位置調整機構と、前記基板ステージ上に載置された基板と前記マスクステージに支持されたフォトマスクとのギャップ量を検出するギャップセンサと、前記基板と前記フォトマスクとのギャップ量が予め定められたギャップ量となるように前記基板ステージ位置調整機構を前記ギャップセンサからの出力信号に基づいてクローズド制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイを製造する場合に用いられる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタを製造する場合に用いられる露光方法として、近接露光と称される露光方法が知られている。この露光方法は、表面にフォトレジストが塗布された透光性の基板（被露光物）を露光装置の基板ステージ上に載置して保持すると共に上記基板を露光装置のマスクステージに支持されたフォトマスクに近接させ、両者のギャップ量を例えば数十μｍから数百μｍにし、次いで、フォトマスクの基板から離間する側から照射装置によって露光用の光をフォトマスクに向けて照射することにより、フォトマスクに形成されたパターンを基板表面に形成されたフォトレジスト層に露光転写する方法である。
【０００３】
このような近接露光方法には、基板と同じ大きさのフォトマスクを用いて基板への露光回数を一回とする一括露光方式があるが、このような方式では、基板の大型化に伴ってフォトマスクの撓み量が大きくなり、露光精度を低下させるなどの問題が生じる。
このような事情から、従来においては、大型の基板上にフォトマスクのパターンを露光転写する場合、露光装置のマスクステージに支持されるフォトマスクとして基板ステージ上に載置される基板より大きさの小さいフォトマスクを用い、基板ステージをマスクステージに対して例えばＸ軸方向に相対的にステップ移動させ、各ステップ毎に基板をフォトマスクに近接させた状態で露光を行う、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられている。
【０００４】
具体的には、例えば２ステップ露光の場合は、先ず、一枚目の基板を基板ステージ上に搬送して露光位置を保持し、次に、基板上方に対向配置されたフォトマスクの下面と基板の上面とのギャップ量をギャップセンサにて計測し、その計測値に基づいてギャップ量が予め定められた目標値となるように基板ステージを上下方向に微動させ、次に、ギャップ量が目標値になった状態で照射手段から１ショット目の露光光をフォトマスクに向けて照射して、フォトマスクに形成されたパターンを基板の表面に形成されたフォトレジスト層に転写する。
【０００５】
なお、二回目以降の露光においては、基板とフォトマスクとのギャップ量が目標値になった状態でフォトマスク側のアライメントマークと基板に露光転写されたアライメントマークとの位置合せを行い、位置合せ終了後に照射手段から１ショット目の露光用の光をフォトマスクに向けて照射し、フォトマスクのパターンを基板に露光転写する。露光後、基板ステージを下方に微動させて基板とフォトマスクとのギャップ量を一定量拡大し、この状態で基板ステージをマスクステージに対して１ステップ量だけ送り、フォトマスクの下面と基板の上面とのギャップ量をギャップセンサで計測し、その計測値に基づいてギャップ量が予め定められた目標値となるように基板ステージを上下方向に微動させ、次に、ギャップ量が目標値になった状態でフォトマスクの位置調整を行い、照射手段から２ショット目の露光光をフォトマスクに向けて照射して、フォトマスクのパターンを基板表面のフォトレジスト層に転写する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の露光装置においては、基板ステージ上に載置された基板をマスクステージに支持されたフォトマスクに近接させて露光する場合、基板上面からフォトマスク下面までのギャップ量をギャップセンサの出力から計算し、その計算値が目標値に達するようにマスクステージに対する基板ステージの上下方向の位置を基板ステージ位置調整機構により微調整している。このため、基板上面からフォトマスク下面までのギャップ量を求めるのに時間がかかり、スループットが低下するという問題があった。さらに、一回の調整で目標ギャップ量とならない場合もあり、その場合には、上記工程を繰り返す必要があり、さらにスループットが低下する。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、スループットの向上を図ることのできる露光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、基板ステージと、該基板ステージの上方に配置されたマスクステージと、該マスクステージに対する前記基板ステージの上下方向の位置を微調整する基板ステージ位置調整機構と、前記基板ステージ上に載置された基板と前記マスクステージに支持されたフォトマスクとのギャップ量を検出するギャップセンサと、該ギャップセンサからの出力信号に基づいて前記基板ステージ位置調整機構をクローズド制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る露光装置では、基板ステージ位置調整機構をギャップセンサからの出力信号に基づいてクローズド制御することで、基板上面からマスク下面までのギャップ量をギャップセンサの出力から計算しなくてもマスクステージに対する基板ステージの上下方向の位置を所定位置に微調整できる。したがって、前述した従来の露光装置に比較して、マスクステージに対する基板ステージの上下方向の位置を短時間で微調整でき、これにより、スループットの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る露光装置を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である露光装置の概略構成を示す図である。同図において、符号１０は本発明の一実施形態である露光装置を示し、この露光装置１０は、ベース１２、基板ステージ１４、マスクステージ１６等を備えて構成されている。
基板ステージ１４は厚板状に形成されており、この基板ステージ１４上には、被露光物である基板Ｗを基板ステージ１４上に吸着して保持する基板チャック機構（図示せず）が設けられている。また、基板ステージ１４はベース１２の上方に配置されており、ベース１２と基板ステージ１４との間には、基板ステージ１４を図中Ｘ及びＹ方向に送り駆動する基板ステージ送り機構１８が設けられている。
【００１０】
マスクステージ１６は、ベース１２の上面から上方に延出する複数本の支柱２０により基板ステージ１４の上方に支持されている。また、マスクステージ１６は固定部１６１と、この固定部１６１の中央部に形成された開口部内に設けられた可動部１６２と、この可動部１６２の下面に取り付けられたマスク保持部１６３とからなり、固定部１６１の上面には、可動部１６２を図中Ｘ，Ｙ及びθ方向に駆動してマスク保持部１６３に保持されたフォトマスクＭの位置を調整するマスク位置調整機構２２が設置されている。
【００１１】
基板ステージ送り機構１８はベース１２の上面に互いに平行に配設された複数のリニアガイド１８１と、これらリニアガイド１８１のスライダ上に固定されたＸ方向移動台１８２と、このＸ方向移動台１８２の上面に互いに平行に配設された複数のリニアガイド１８３と、これらリニアガイド１８３のスライダ上に固定されたＹ方向移動台１８４とを有しており、Ｙ方向移動台１８４の上面には、マスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向（図中Ｚ方向）の位置を粗調整する第１の基板ステージ位置調整機構２４が設けられていると共に、マスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置を微調整する第２の基板ステージ位置調整機構２６が設けられている。
【００１２】
第２の基板ステージ位置調整機構２６は、図２に示すように、基板ステージ１４の下面に固定されたステージ位置微調整台２６１と、このステージ位置微調整台２６１に設けられた微調整用フランジ２６２と、この微調整用フランジ２６２を介してステージ位置微調整台２６１を上下方向に微動させる複数（例えば三つ）の可動体２６３と、これらの可動体２６３をそれぞれボールねじを介してスライド駆動する複数の駆動モータ２６４とを備えて構成されている。
【００１３】
基板ステージ１４上に載置された基板Ｗとマスクステージ１６に支持されたフォトマスクＭとのギャップ量は、マスクステージ１６の可動部１６２に取り付けられた複数（例えば３つ）のギャップセンサ（測定範囲：５００μｍ）２８により検出されるようになっている。これらのギャップセンサ２８はレーザ発光部２８１（図３参照）を有しており、このレーザ発光部２８１から発光されたレーザ光は、フォトマスクＭに設けられた透明窓３０に透過してフォトマスクＭの下面と基板Ｗの上面で反射するようになっている。また、ギャップセンサ２８はレーザ受光部２８２（図３参照）を有しており、フォトマスクＭの下面と基板Ｗの上面で反射したレーザ光は上記レーザ受光部２８２で受光されるようになっている。
【００１４】
ギャップセンサ２８のレーザ受光部２８２は、図４に示すように、多数のフォトセンサ３２（例えばＣＣＤイメージセンサ素子）を一列に配列して、いわゆるラインセンサを構成している。これらのフォトセンサ３２からの出力（光から変換された電気信号）は第２の基板ステージ位置調整機構２６の駆動モータ２６４を制御する制御装置３４（図４参照）に供給されるようになっており、制御装置３４は、図４に示すように、フォトセンサ３２の出力を増幅する多数の増幅器３４１と、これら増幅器３４１の出力を予め定められた閾値と比較する多数の比較器３４２と、これらの比較器３４２から出力された信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を処理して第２の基板ステージ位置調整機構２６をクローズド制御する信号処理部３４３とを備えて構成されている。また、制御装置３４はｎ個の信号入力端子を有しており、これらの信号入力端子には、ギャップセンサ２８のレーザ受光部２８２を構成するｎ個のフォトセンサ３２の信号出力端子がｎ本の信号線を介して接続されている。
【００１５】
このような構成により、基板Ｗの上面からの反射光及びフォトマスクＭの下面からの反射光が入射する部分に対応するフォトセンサ３２から電圧信号が出力されるので、対応する比較器３４２からの出力が「ＯＮ」となる。基板ＷとフォトマスクＭとの隙間量（ギャップ量）と、ラインセンサ上での出力が「ＯＮ」となる２箇所の位置の間隔とは、予め定まる比例関係にある。したがって、どのフォトセンサ３２に対応する部分が「ＯＮ」になっているかを知ることにより、現在の基板Ｗ上面及びフォトマスクＭの下面の位置ひいては基板ＷとフォトマスクＭとのギャップ量を知ることができる。さらに、基板ＷのＺ軸方向移動量と駆動モータ２６４の回転量とも予め定まる比例関係にある。制御装置３４の信号処理部３４３は、ギャップセンサ２８からの出力に基づき、駆動モータ２６４の回転量に換算した位置情報のフィードバックパルスを出力するように設定されている。したがって、３台のギャップセンサ３２による現在のギャップ量測定値に基づき、クローズドループ制御により３台の基板ステージ位置調整機構２６を駆動し、目標ギャップ量となるように基板ステージ１４の位置決めを行うことができる。
【００１６】
次に、このような構成の露光装置１０を用いて基板Ｗを近接露光する場合の手順について説明する。
先ず、露光すべき基板Ｗを基板ステージ１４上に載置し、これを不図示の基板チャックにて基板ステージ１４の上面に吸着する。次に、第１の基板ステージ位置調整機構２４を作動させてマスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置を粗調整した後、基板ＷとフォトマスクＭとのギャップ量が予め定められた目標ギャップ量（例えば１００〜３００μｍ）になるように、基板ステージ１４の上下方向の位置を第２の基板ステージ位置調整機構２６により微調整し、さらにフォトマスクＭと基板Ｗとの位置合せを行った後、基板Ｗを近接露光する。
【００１７】
このような構成において、マスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置が第１の基板ステージ位置調整機構２４により粗調整されると第２の基板ステージ位置調整機構２６が作動し、この第２の基板ステージ位置調整機構２６により基板ステージ１４の上下方向の位置が所定位置に微調整される。このとき、制御装置３４は、基板ＷとフォトマスクＭとのギャップ量が目標ギャップ量（例えば１００〜３００μｍ）になるように、第２の基板ステージ位置調整機構２６をクローズド制御する。
【００１８】
なお、基板ステージ１４が基板ステージ送り機構１８により図中Ｘ又はＹ方向に送られている場合には基板ＷをフォトマスクＭから離間させる必要があるため、制御装置３４はギャップ量の目標値を変更し、ギャップを拡げたところでの制御を行う。また、カラーフィルタを製造する場合のように、前工程で形成されたパターンが基板Ｗ上に既に存在する場合、上述したギャップセンサ２８では反射スポットの乱れが生ずることがあるため、このような場合にはクローズド制御からオープン制御に切り換え、一定量ギャップで基板が退避するよう計算機から動作指令を出すようにしてもよい。
【００１９】
上述したように、ギャップセンサ２８からの出力信号に基づいて第２の基板ステージ位置調整機構２６を制御装置３４によりクローズド制御することで、基板Ｗの上面からマスクＭの下面までのギャップ量をギャップセンサ２８の出力から計算しなくてもマスクステージ１６に対する基板ステージ１４の上下方向の位置を所定位置に微調整することが可能となる。したがって、前述した従来の露光装置に比較して、基板ＷとフォトマスクＭとのギャップ量を目標値に短時間で調整できるので、スループットの向上を図ることができる。
【００２０】
また、前述した従来の露光装置においては基板とフォトマスクとのギャップ量を目標値とするために、画像処理等の信号処理を必要としたが、上述した本発明の一実施形態では画像処理等の信号処理を必要としないため、マスクステージに対する基板ステージの上下方向の位置を所定位置に短時間で微調整でき、スループットの向上を図ることができる。
【００２１】
なお、上述した実施の形態では本発明を近接露光装置に適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、両面露光装置等についても本発明を適用できる。また、上述した実施の形態では基板とフォトマスクとのギャップ量を検出するギャップセンサとしてレーザ斜め入射型のギャップセンサを例示したが、これに限定されるものではない。さらに、上述した実施の形態ではマスクステージに対する基板ステージの上下方向の位置を粗調整する第１の基板ステージ位置調整機構を備えた露光装置に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、第１の基板ステージ位置調整機構を備えていない露光装置についても本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す第２の基板ステージ位置調整機構の詳細構成図である。
【図３】図１に示すギャップセンサの概略構成図である。
【図４】図１に示す第２の基板ステージ位置調整機構を制御する制御装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  露光装置
１２  ベース
１４  基板ステージ
１６  マスクステージ
１８  基板ステージ送り機構
２０  支柱
２２  マスク位置調整機構
２４  第１の基板ステージ位置調整機構
２６  第２の基板ステージ位置調整機構
２８  ギャップセンサ
３４  制御装置
【図１】
2007212861.tif 000003
【図２】
2007212861.tif 000004
【図３】
2007212861.tif 000005
【図４】
2007212861.tif 000006