| 【発明の名称】 |
プロキシミティ露光装置の制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】楡井 享司
【氏名】峯岸 学
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 チルトステージをギャップ制御開始位置に移動させて、ギャップ制御を行う際に、ギャップ量がアライメント制御を行うことのできる値に達した時点で、前記ギャップ制御と平行してアライメント制御を行うようにしたことを特徴とするプロキシミティ露光装置の制御方法。
【請求項２】 チルトステージをギャップ制御開始位置に移動させて、ギャップ制御を行う第１のステップと、前記チルトステージの移動によって時々刻々と変化するギャップ量がアライメント制御を行うことのできる値に達したことを検出する第２のステップと、前記第２のステップの検出結果に応じて前記ギャップ制御と平行してアライメント制御を行う第３のステップとを含んで構成されたことを特徴とするプロキシミティ露光装置の制御方法。
【請求項３】 請求項１又は２において、前記ギャップ制御及び前記アライメント制御が終了した時点でアライメントの確認を行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板上にパターンを形成するプロキシミティ露光装置の制御方法に係り、特に露光処理前に行われるプロキシミティギャップ制御及びアライメント制御に改良を加えたプロキシミティ露光装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に比べて薄型化、軽量化が可能であるため、ＣＴＶ（Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）やＯＡ機器等のディスプレイ装置として採用され、画面サイズも１０型以上の大形化が図られ、より一層の高精細化及びカラー化も押し進められている。
【０００３】液晶ディスプレイは、フォトリソグラフィ技術によりガラス基板の表面に微細なパターンを描画して作られる。露光装置はこの微細パターンをガラス基板上に描画するものである。この露光装置としては、マスクパターンをレンズ又はミラーを用いてガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクとガラス基板との間に微小なギャップを設けてマスクパターンを転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式の露光装置は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能が劣るものの、照射光学系が非常にシンプルであり、スループットが高く、装置コストから見たコストパフォーマンスも優れており、生産性の高い量産用装置に適したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】プロキシミティ方式の露光装置においては、マスクとガラス基板との間隔が微小ギャップ（セパレーションギャップ）となるようにガラス基板の位置決め制御、いわゆるプロキシミティギャップ制御を行っている。このプロキシミティギャップ制御は，ＬＥＤとＣＣＤリニアイメージセンサからなるギャップ検出器によって行われる。すなわち、プロキシミティギャップ制御は、マスクの上面側に設けられた４個のギャップ検出器と、マスクに設けられた４箇所のギャップ窓との間の位置合わせをそれぞれ行う。この位置合わせが終わった時点でガラス基板にギャップ検出器のＬＥＤ光線を照射し、マスク下面及びガラス基板表面から反射される２つの反射光をＣＣＤリニアイメージセンサで検出し、両反射光のピーク波形の間隔を計測することによって、マスク面とガラス基板との間の微小ギャップを検出する。検出された微小ギャップが予め指定された目標ギャップ量±差分値となるように、露光チャックに設けられた３つのチルト駆動モータを駆動制御し、ガラス基板をＺ軸方向に位置決めし、プロキシミティギャップ制御を行う。
【０００５】このプロキシミティギャップ制御が終わったら、今度は、アライメント検出器を用いて、マスクとガラス基板との間のアライメント制御を行う。アライメント制御は、マスク及びガラス基板に設けられたアライメントパターンをアライメント検出器で検出し、それに基づいてＸ・Ｙ・θステージを駆動制御して行う。このとき、アライメント検出器は、落射照明用の発光器からの光線をハーフミラー及び対物レンズを介してマスク及びガラス基板に照射し、マスク及びガラス基板のそれぞれ２箇所設けられたアライメントパターンからの反射光を対物レンズを介して同時に重ねて取り込み、取り込まれた反射光に基づいてアライメントパターンのずれ量を算出している。従って、前述のプロキシミティギャップ制御によって、マスクとガラス基板のギャップがある程度接近した所定値（約２００［μｍ］）以下になっていないと両者のアライメントパターンを同時に重ねて取り込むことができないので、従来はプロキシミティギャップ制御が終了後にアライメント処理を行うようにしていた。
【０００６】このようなプロキシミティギャップ制御及びアライメント制御を高速化することが露光装置のスループットを向上する上での重要な課題である。従って、従来はそれぞれの制御時間をそれぞれ短縮化し、それによって両制御の高速化を図っていたが、それぞれの制御時間を短縮化するのにも限界があり、これ以上の高速化を行うことはできなかった。この発明は、プロキシミティギッャプ制御及びアライメント制御の両制御時間を大幅に短縮化することのできるプロキシミティ露光装置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】請求項１に記載されたプロキシミティ露光装置の制御方法は、チルトステージをギャップ制御開始位置に移動させて、ギャップ制御を行う際に、ギャップ量がアライメント制御を行うことのできる値に達した時点で、前記ギャップ制御と平行してアライメント制御を行うようにしたものである。
【０００８】請求項２に記載されたプロキシミティ露光装置の制御方法は、チルトステージをギャップ制御開始位置に移動させて、ギャップ制御を行う第１のステップと、前記チルトステージの移動によって時々刻々と変化するギャップ量がアライメント制御を行うことのできる値に達したことを検出する第２のステップと、前記第２のステップの検出結果に応じて前記ギャップ制御と平行してアライメント制御を行う第３のステップとを含んで構成されたものである。請求項１又は２に記載されたプロキシミティ露光装置の制御方法のように、プロキシミティギャップ制御とアライメント制御が一部平行して実行されることによって、その平行に実行された時間分だけ両制御に要していた時間を短縮することができる。
【０００９】請求項３に記載されたプロキシミティ露光装置の制御方法は、請求項１又は２において、前記ギャップ制御及び前記アライメント制御が終了した時点でアライメントの確認を行うようにしたものである。プロキシミティギャップ制御とアライメント制御を平行して実行することによって、アライメント制御の方が先に終了することがあり得る。このような場合、プロキシミティギャップ制御によってチルトステージが移動し、それによってアライメントがずれる虞れがあるので、そのようなことの無いように最終的にアライメントの確認を行うようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。図２は本発明に係るプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図であり、図２（Ａ）は図２（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の一部を省略して示した上面図である。
【００１１】図２に示すように、ガラス基板１は露光チャック２の上に吸着保持されている。露光チャック２は３点接触型のチルト駆動モータによって駆動制御されるチルトステージ２１によってＺ軸方向に移動する。マスク３はその外周全体に渡って設けられた吸着型のマスクホルダ４によって下側から吸着保持されている。この実施の形態では、マスク３の形状は長方形であり、マスクホルダ４はその長方形の外周に沿って配置されている。露光チャック２はこのマスクホルダ４の内壁面に対向した形状すなわち長方形である。ガラス基板１も同じく長方形である。なお、図では、露光チャック２がガラス基板１よりも大きい場合を示してあるが、ガラス基板１が大きくてもよいことはいうまでもない。
【００１２】マスク３の四隅には長方形のギャップ窓５ａ〜８ａが設けられている。ギャップ窓５ａ〜８ａはマスク３のパターン用クロームの存在しない部分である。マスク３の上面側には、ギャップ窓５ａ及び６ａに対応して設けられたギャップ検出器５及び６、並びにマスク３とガラス基板１とに設けられたアライメントパターンからの反射光に基づいて両者の位置合わせ（高精度アライメント）を行うアライメント検出器を備えたリア側検出光学系９Ｒと、ギャップ窓７ａ及び８ａに対応して設けられたギャップ検出器７及び８、並びにマスク３とガラス基板１とに設けられたアライメントパターンからの反射光に基づいて両者の位置合わせ（高精度アライメント）を行うアライメント検出器を備えたフロント側検出光学系９Ｆとを有する。
【００１３】ギャップ検出器５〜８の構成はいずれも同じなので、ギャップ検出器５の構成について説明する。ギャップ検出器５は、ＬＥＤ５１とＣＣＤリニアイメージセンサ５２とから構成される。ＬＥＤ５１は、マスク３に設けられたギャップ窓５ａを介してガラス基板１上に光線を照射する。すると、ガラス基板１上に照射した光線はその表面で反射して、再びギャップ窓５ａを通過してＣＣＤリニアイメージセンサ５２に入射する。また、マスク３の下面側で反射した光線もＣＣＤリニアイメージセンサ５２に入射する。従って、ＣＣＤリニアイメージセンサ５２からは２箇所にピークを有する検出波形が得られることになる。ＣＣＤリニアイメージセンサ５２からの検出波形のピーク間距離を測定することによって、ガラス基板１表面とマスク３下面との間のギャップを測定することができる。ギャップ検出器５〜８でマスク３下面とガラス基板１表面との間の４点のギャップをそれぞれ測定し、その補正量を演算で求め、３点のチルト駆動モータを駆動して、チルトステージを移動させて、それぞれのギャップが指定された目標ギャップ量に等しくなるようにプロキシミティギャップ制御を行う。なお、４点のギャップ量をそれぞれ目標ギャップ量に等しくすることは非常に困難なので、実際は、それぞれのギャップ量が目標ギャップ量±差分値内に入るようにチルトステージ２１をＺ軸方向に移動させている。
【００１４】アライメント検出器は、落射照明用の発光器１０からの光線をハーフミラー１１及び対物レンズ１２を介してマスク３及びガラス基板１に照射する。マスク３及びガラス基板１のそれぞれに２箇所設けられたアライメントパターンからの反射光は、対物レンズ１２を介して同時に重ねて取り込まれる。取り込まれた反射光すなわちアライメントパターンはハーフミラー１１、コリメータレンズ１３を介してハーフミラー１４に入射する。ハーフミラー１４は、反射光を２方向に分解する。シリンドリカルレンズ１５及び１６はその反射光を圧縮し、それぞれのＣＣＤリニアイメージセンサ１７及び１８に取り込む。ＣＣＤリニアイメージセンサ１７及び１８からの検出波形に基づいてアライメントパターンのずれ量を算出し、Ｘ・Ｙ・θステージ２２を駆動して、マスク３とガラス基板１との間のアライメント制御を行う。
【００１５】次に、このプロキシミティ露光装置が行うプロキシミティギャップ制御とアライメント制御の平行処理について説明する。従来は、プロキシミティギャップ制御が終了してから、アライメント制御を行っていたが、この実施の形態では、プロキシミティギャップ制御の途中でアライメント制御を行うことが可能なギャップ距離になったか否かを検知し、その時点でプロキシミティギャップ制御とアライメント制御を同時に平行して行うようにした。図１は、この発明に係るプロキシミティ露光装置のプロキシミティギャップ制御とアライメント制御の平行処理の詳細を示すフローチャート図である。
【００１６】まず、ステップＳ３１では、Ｘ・Ｙ・θステージ２２を駆動して、露光チャック２をギャップ制御開始位置へ移動する。露光チャック２のギャップ制御開始位置への移動が終了したら、今度は、ステップＳ３２では、ギャップ量を読み取り、チルトステージの動作量すなわち移動量を計算する。例えば、最終的な目標ギャップ量が１００［μｍ］であって、ステップＳ３１によるギャップ制御開始位置のギャップ量が８００［μｍ］であったとすると、その動作量は、ギャップ制御開始位置のギャップ量から目標ギャップ量を減算した値、すなわち７００［μｍ］となる。従って、ステップＳ３３では、ステップＳ３２で算出された動作量に基づいて３点接触型のチルト駆動モータを駆動して、チルトステージ２１を移動させる。
【００１７】ステップＳ３４では、ステップＳ３３のチルトステージ２１の動作によって時々刻々と変化するギャップ量を読み取る。ステップＳ３５では、ステップＳ３４で読み取られたギャップ量が所定値以下になったかどうかの判定を行う。ここで、所定値とは、アライメント制御を行うことが可能なギャップ量のことであり、約２００［μｍ］である。従って、ステップＳ３５でＹＥＳと判定されるまで、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返し実行される。
【００１８】ステップＳ３６では、ステップＳ３４でＹＥＳと判定されたので、アライメント制御処理をスタートさせる。このアライメント処理は、この平行処理とは別の処理フローに従って行われるものであり、従来から行われている一連の処理である。従って、ここでは、このアライメント処理の詳細については省略する。
【００１９】ステップＳ３７では、マスク位置が安定しているかどうかの判定を行う。すなわち、チルトステージ２１が上昇すると、その風圧によってマスク３が変動するので、マスク３が変動している状態でプロキシミティギャップ制御を行っても正確なギャップ制御を行うことができない。そこで、ＣＣＤリニアイメージセンサ５２で検出される検出波形の２箇所のピークのうち、マスク３に対応する検出波形のピーク位置を観察し、それが安定するまでプロキシミティギャップ制御の実行を一時的に待つ。
【００２０】ステップＳ３７でマスク位置が安定した（ＹＥＳ）と判定された場合には、ステップＳ３８で、その時点のギャップ量を読み取り、それが目標ギャップ±差分値内に入るようにチルトステージ２１を動作させる。ステップＳ３９では、ギャップ量が目標ギャップ量±差分値に入ったかどうかの判定を行う。例えば、目標ギャップ量が１００［μｍ］の場合の差分値を約８［μｍ］とする。従って、ステップＳ３９ではギャップ量が９２〜１０８［μｍ］の範囲に入る場合にはＹＥＳと判定し、次のステップＳ３Ａに進み、これ以外の場合にはＮＯと判定し、ステップＳ３８を繰り返し実行する。
【００２１】ステップＳ３９でＹＥＳと判定された場合には、プロキシミティギャップ制御が終了したことを意味するので、ステップＳ３Ａでは、ステップＳ３６でスタートさせたアライメント制御処理の終了を待つ。アライメント制御処理は、このプロキシミティギャップ制御処理とは平行して実行されるので、処理が終了したことを知る手段として、アライメント制御処理が終了した時点で終了を示す終了フラグを立てるようにしている。従って、このステップＳ３Ａではこのアライメント制御処理が終了して終了フラグが立てられたことを検出するようになっている。この終了フラグが検出され、アライメント制御処理が終了した時点で、一連の平行処理は終了する。なお、プロキシミティギャップ制御と平行してアライメント処理を実行している関係上、アライメント処理がプロキシミティギャップ制御よりも先に終了した場合には、プロキシミティギャップ制御によってチルトステージが移動し、それによってアライメントがずれる虞れがあるので、そのようなことの無いように最終的にアライメントの確認を行うようにしている。このアライメント確認の結果、アライメントがずれている場合には、再度アライメント処理だけを実行させる。
【００２２】なお、上述の実施の形態では、ギャップ量が所定値以下になった場合に、アライメント処理をスタートさせるようにしたが、露光チャックをギャップ制御開始位置へ移動させてから所定の一定時間経過後にアライメント処理をスタートさせるようにしてもよい。これは、一定時間経過することによってアライメント制御可能なギャップ量に達したと推定することができるからである。また、マスク位置が安定したと判定された時点でアライメント制御処理をスタートするようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、平行処理が終了した時点でアライメントの確認を行うようにしたが、これは、ステップＳ３Ａのアライメント処理の終了を待つという処理の代わりに、アライメント確認処理を行ってもよいし、または、ステップＳ３９でＹＥＳと判定された場合に、アライメント処理が終了している場合にのみ、アライメント確認処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明のプロキシミティ露光装置によれば、プロキシミティギッャプ制御及びアライメント制御の両制御に要する時間を大幅に短縮化することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３３４８０
【氏名又は名称】日立電子エンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１７日（２０００．３．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１４１６６
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 浩三
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５０１３（Ｐ２００１−２６５０１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７７１６７（Ｐ２０００−７７１６７） |
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