JP5458372B2

JP5458372B2 - 露光方法及び露光装置

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Publication number: JP5458372B2
Application number: JP2009090618A
Authority: JP
Inventors: 康一梶山
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: TWI490659B; CN102365588A; US8982321B2; TW201109848A; KR20120013361A; KR101691682B1; CN102365588B; WO2010113643A1; US20120075612A1; JP2010243680A

Description

本発明は、被露光体を一方向に搬送しながら被露光体上に設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する露光方法及び露光装置に関し、詳しくは、複数種の露光パターンの形成効率を向上しようとする露光方法及び露光装置に係るものである。

従来、この種の露光方法は、被露光体を一方向に搬送しながら、フォトマスクの一のマスクパターン群を選択して該一のマスクパターン群により被露光体の所定の露光領域に一の露光パターン群を露光形成し、次に、一旦上記被露光体を露光開始前の待機位置まで戻した後、フォトマスクのマスクパターン群を別のマスクパターン群に切り替え、その後、被露光体の搬送を再開して上記別のマスクパターン群により被露光体の別の露光領域に別の露光パターン群を露光形成するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３１０２１７号公報

しかし、このような従来の露光方法においては、一つのマスクパターン群による露光が終了する度に被露光体を一旦、露光開始前の待機位置まで戻すものであるため、被露光体に対する全ての露光が終了するまでの被露光体の総移動距離が、形成しようとする露光パターンの種類が多くなるほど長くなっていた。したがって、同一の被露光体上に複数種の露光パターンを形成しようとした場合に、露光パターンの形成効率が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、同一の被露光体に対する複数種の露光パターンの形成効率を向上しようとする露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による露光方法は、被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら該被露光体の搬送方向に所定間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する露光方法であって、前記各露光パターンに対応する複数種のマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に前記所定間隔と同じ間隔で並べて形成したフォトマスクの一のマスクパターン群を使用し、且つ該フォトマスクの停止状態で移動中の前記被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、前記一の露光領域の前記被露光体の搬送方向後端部が前記一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、前記フォトマスクを前記被露光体の移動に同期して移動して前記一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替える段階と、前記フォトマスクのマスクパターン群の切り替えが終了すると、該フォトマスクの移動を停止して前記別のマスクパターン群により移動中の前記被露光体の次の露光領域に対する露光を実行する段階と、を行うものである。

このような構成により、被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら、各露光パターンに対応する複数種のマスクパターン群を被露光体の搬送方向に所定間隔で並べて形成したフォトマスクの一のマスクパターン群を使用し、且つ該フォトマスクの停止状態で移動中の被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、一の露光領域の上記被露光体の搬送方向後端部が一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、フォトマスクを被露光体の移動に同期して移動して一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替え、フォトマスクのマスクパターン群の切り替えが終了すると、該フォトマスクの移動を停止して別のマスクパターン群により移動中の被露光体の次の露光領域に対する露光を実行し、被露光体の搬送方向に前記所定間隔と同じ間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する。

また、前記フォトマスクは、前記被露光体の搬送方向に移動するものである。これにより、フォトマスクを被露光体の搬送方向に移動してマスクパターン群の切り替えをする。

また、本発明による露光装置は、被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら該被露光体の搬送方向に所定間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する露光装置であって、前記被露光体を所定速度で搬送する搬送手段と、前記搬送手段の上面に対向して配設され、前記各露光パターンに対応する複数種のマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に前記所定間隔と同じ間隔で並べて形成したフォトマスクを保持すると共に、前記搬送手段の移動に同期して移動可能に形成されたマスクステージと、を備え、前記マスクステージが停止状態で前記フォトマスクの一のマスクパターン群を使用して移動中の前記被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、前記一の露光領域の前記被露光体の搬送方向後端部が前記一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、前記マスクステージを移動して前記フォトマスクの一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替え、該マスクパターンの切り替えが終了すると、前記マスクステージを停止させて前記別のマスクパターン群により移動中の前記被露光体の次の露光領域に対する露光を実行するものである。

このような構成により、搬送手段で被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら、マスクステージが停止状態でフォトマスクの一のマスクパターン群を使用して移動中の被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、一の露光領域の上記被露光体の搬送方向後端部が一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、マスクステージを被露光体の移動に同期して移動してフォトマスクの一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替え、マスクパターンの切り替えが終了すると、マスクステージを停止させて別のマスクパターン群により移動中の被露光体の次の露光領域に対する露光を実行し、被露光体の搬送方向に所定間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する。

そして、前記マスクステージは、前記被露光体の搬送方向に移動するものである。これにより、フォトマスクを被露光体の搬送方向に移動してマスクパターン群の切り替えをする。

請求項１又は３に係る発明によれば、従来技術と違って、所定の露光領域に対する露光が終了する度に、被露光体を露光開始前の待機位置まで戻すことなく被露光体を連続して所定速度で移動しながら、複数の露光領域毎に夫々異なる露光パターンを形成することができる。したがって、全ての露光が終了するまでの被露光体の総移動距離は、従来技術よりも遥かに短くなる。それ故、同一の被露光体に対する複数種の露光パターンの形成効率を従来技術に増して向上することができる。

また、請求項２又は４に係る発明によれば、フォトマスクを被露光体に近接対向させて露光するプロキシミティ露光装置を構成することができる。

本発明による露光装置の実施形態を示す概要図である。上記露光装置に使用する被露光体の表面に設定された露光領域の一設定例を示す平面図である。上記露光装置に使用するフォトマスクの一構成例を示す平面図である。上記露光装置の制御手段の概略構成を示すブロック図である。本発明の露光方法を示すフローチャートである。本発明の露光方法を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光装置の実施形態を示す概要図である。この露光装置は、露光工程の実行中、常時、被露光体を一方向に搬送しながら被露光体上に設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成するもので、搬送手段１と、光源２と、カップリング光学系３と、マスクステージ４と、撮像手段６と、制御手段７とを備えてなる。

上記搬送手段１は、上面１ａに被露光体８を載置して矢印Ａで示す方向に予め定められた所定の速度で継続的に搬送するものであり、エアを上面１ａから噴射すると共に吸引し、該エアの噴射と吸引とをバランスさせて被露光体８を所定量だけ浮上させた状態で搬送するようになっている。また、搬送手段１には、被露光体８の移動速度を検出する速度センサー及び被露光体８の位置を検出する位置センサー（図示省略）が備えられている。

ここで使用する被露光体８は、図２に示すように、第１の露光パターン群を形成しようとする第１の露光領域９と、第２の露光パターン群を形成しようとする第２の露光領域１０とが搬送方向（矢印Ａ方向）に間隔Ｗで予め設定されたものであり、例えば多面付けされたカラーフィルタ基板等である。

上記搬送手段１の上方には、光源２が設けられている。この光源２は、光源光５として紫外線を放射するものであり、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、又はレーザ光源等である。

上記光源２の光放射方向前方には、カップリング光学系３が設けられている。このカップリング光学系３は、光源２から放射された光源光５を平行光にして後述のフォトマスク１１のマスクパターン群に照射させるものであり、フォトインテグレータやコンデンサレンズ等の光学部品を含んで構成されている。さらに、フォトマスク１１の各マスクパターン群の形成領域の外形状に合わせて光源光５の横断面形状を整形するマスクも備えている。

上記搬送手段１の上面に対向してマスクステージ４が設けられている。このマスクステージ４は、被露光体８上に形成される異種類の第１及び第２の露光パターン群に夫々対応する第１及び第２のマスクパターン群１２，１３を、図３に示すように、被露光体８上に設定された第１及び第２の露光領域９，１０の間隔と同じ間隔Ｗで、被露光体８の搬送方向（矢印Ａ方向）に並べて形成したフォトマスク１１の周縁部を保持すると共に、矢印Ａで示す被露光体８の搬送方向と同方向（矢印Ｂ方向）に該被露光体８の移動速度に同期して移動可能に形成されている。

上記フォトマスク１１による露光位置の搬送方向手前側の位置を撮像可能に撮像手段６が設けられている。この撮像手段６は、被露光体８の表面を撮像するものであり、搬送手段１の上面に平行な面内にて搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線に並べたラインカメラである。撮像手段６は、具体的には、フォトマスク１１の露光可能に選択されたマスクパターン群の被露光体８の搬送方向後端部の位置を基準に搬送方向手前側に距離Ｌだけ離れた位置を撮像するように配設されている。

上記搬送手段１と、光源２と、マスクステージ４と、撮像手段６とに結線して制御手段７が設けられている。この制御手段７は、搬送手段１、及びマスクステージ４の移動を適切に制御するものであり、図４に示すように、画像処理部１４と、メモリ１５と、演算部１６と、比較器１７と、搬送手段駆動コントローラ１８と、マスクステージ駆動コントローラ１９と、光源駆動コントローラ２０と、制御部２１とを備えている。

ここで、画像処理部１４は、撮像手段６で撮像された被露光体８表面の画像を処理して各露光領域９，１０の搬送方向先頭側の位置を検出するものである。また、メモリ１５は、各露光領域９，１０の矢印Ａ方向の寸法、及びフォトマスク１１の露光可能に選択されたマスクパターン群の被露光体８の搬送方向後端部の位置と撮像手段６による撮像位置との間の距離Ｌ等を記憶すると共に、後述の演算部１６における演算結果を一時的に記憶するものである。さらに、演算部１６は、搬送手段１の位置センサーの出力に基づいて被露光体８の移動距離を演算するものである。さらにまた、比較器１７は、演算部１６で演算された搬送手段１の移動距離とメモリ１５から読み出した各寸法とを比較するものである。そして、搬送手段駆動コントローラ１８は、搬送手段１が所定速度で移動するように制御するものである。また、マスクステージ駆動コントローラ１９は、マスクステージ４を被露光体８の移動に同期して移動させてフォトマスク１１の第１及び第２のマスクパターン群１２，１３を切り替えるものである。さらに、光源駆動コントローラ２０は、光源２の点灯及び消灯の駆動を制御するものである。そして、制御部２１は、上記各構成要素が適切に駆動するように装置全体を統合して制御するものである。

次に、このように構成された露光装置の動作及び該露光装置を使用して行う露光方法について図５を参照して説明する。ここでは、被露光体８がその表面に異なる露光パターンを形成する第１の露光領域９と第２の露光領域１０とを搬送方向に間隔Ｗで設定したものである場合について説明する。
先ず、ステップＳ１においては、マスクステージ４は、フォトマスク１１の第１のマスクパターン群１２を露光可能に選択して停止している。

ステップＳ２においては、搬送手段１が搬送手段駆動コントローラ１８によって制御されて駆動し、被露光体８を矢印Ａ方向に所定速度で搬送を開始する。

ステップＳ３においては、画像処理部１４で撮像手段６により撮像された被露光体８の表面の画像を処理し、第１の露光領域９の矢印Ａ方向の先頭側縁部にて、例えば第１の露光領域９内に予め形成された複数の基準パターンからなる基準パターン群の矢印Ａ方向先頭側の縁部を検出する。

ステップＳ４においては、演算部１６により、搬送手段１の位置センサーの出力に基づいて第１の露光領域９の矢印Ａ方向の先頭側縁部を検出してから被露光体８が移動する距離を算出し、比較器１７により該算出された被露光体８の移動距離とメモリ１５から読み出した距離Ｌとを比較する。そして、両者が合致して、ステップＳ４において“ＹＥＳ”判定となると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５においては、光源駆動コントローラ２０が起動して光源２を点灯させる。これにより、光源２から放射され、カップリング光学系３を経て平行光にされ、さらに横断面形状がマスクパターン群の外形状に合わせて整形された光源光５が停止状態のフォトマスク１１の第１のマスクパターン群１２に照射して、移動中の被露光体８の第１の露光領域９に第１の露光パターン２４が露光形成される（図６（ａ）参照）。

ステップＳ６においては、搬送手段１の位置センサーの出力に基づいて被露光体８の移動距離が演算部１６で演算され、該距離とメモリ１５から読み出した第１の露光領域９の矢印Ａ方向の寸法が比較器１７で比較され、両者が合致して、第１の露光領域９の被露光体９の搬送方向後端部が第１のマスクパターン群１２の同方向の後端部に合致（「第１の露光領域９に対する露光が終了」という）したか否かが判定される。ここで、両者が合致して（図６（ｂ）参照）、ステップＳ６において“ＹＥＳ”判定となると、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７においては、マスクステージ駆動コントローラ１９が起動し、マスクステージ４を被露光体８の搬送速度に同期させて矢印Ｂ方向に移動させる（図６（ｃ），（ｄ），（ｅ）参照）。なお、図６（ｃ）は、フォトマスク１１が被露光体８の移動に同期して矢印Ｂ方向に移動しながらフォトマスク１１の第１のマスクパターン群１２の矢印Ｂ方向後部側の部分で被露光体８の第１の露光領域９に対して露光を行っている状態を示し、同図（ｄ）は、フォトマスク１１が更に移動して、フォトマスク１１の第２のマスクパターン群１３の矢印Ｂ方向の前端部が光源光５の矢印Ａ（又は矢印Ｂ）方向後端部に合致した状態を示し、同図（ｅ）は、フォトマスク１１が更に移動してフォトマスク１１の第１のマスクパターン群１２の矢印Ｂ方向後端部が光源光５の矢印Ａ（又は矢印Ｂ）方向前端部に合致した状態を示し、被露光体８の第２の露光領域１０に対する露光が開始され、第２の露光パターン２５が形成された状態を示している。

ステップＳ８においては、マスクステージ４に備える図示省略の位置センサーに基づいてマスクステージ４の移動距離を検出し、マスクステージ４が所定距離だけ移動してフォトマスク１１のマスクパターン群が第１のマスクパターン群１２から第２のマスクパターン群１３に完全に切り替わったか否かをマスクステージ駆動コントローラ１９で判定する。ここで、マスクパターン群の切り替えが完了すると、ステップＳ８は“ＹＥＳ”判定となってステップＳ９に進む。

ステップＳ９においては、マスクステージ駆動コントローラ１９によりマスクステージ４の移動を停止し、フォトマスク１１の第２のマスクパターン群１３により、継続して移動中の被露光体８の第２の露光領域１０に対して露光を実行し、第２の露光パターン２５を形成する（図６（ｆ）参照）。

ステップＳ１０においては、搬送手段１の位置センサーの出力に基づいて被露光体８の移動距離が演算部１６で演算され、該距離とメモリ１５から読み出した第２の露光領域１０の矢印Ａ方向の寸法が比較器１７で比較され、両者が合致して第２の露光領域１０に対する露光が終了したか否かが判定される。ここで、両者が合致して “ＹＥＳ”判定となると露光が終了する。そして、光源駆動コントローラ２０により制御されて光源２が消灯され、搬送手段駆動コントローラ１８により制御されて搬送手段１の駆動が停止される。ここで、複数の被露光体８が逐次搬送され、該複数の被露光体８に対して続けて露光が実行される場合には、搬送手段１は継続して駆動される。

なお、上記実施形態においては、被露光体８に設定された露光領域が二つである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、設定される露光領域は三つ以上であってもよい。この場合、フォトマスク１１には、三つ以上のマスクパターン群が設けられており、上記ステップＳ１０が終了するとステップＳ７に戻り、全ての露光領域に対する露光が終了するまでステップＳ７〜Ｓ１０が繰り返し実行されることになる。

また、上記実施形態においては、フォトマスク１１を被露光体８に近接対向して配置したプロキシミティ露光装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フォトマスク１１のマスクパターン群を被露光体８上に投影して露光する投影露光装置に適用してもよい。この場合、フォトマスク１１の移動方向は、被露光体８の搬送方向と反対方向となる。

１…搬送手段
４…マスクステージ
５…光源光
８…被露光体
９…第１の露光領域
１０…第２の露光領域
１１…フォトマスク
１２…第１のマスクパターン群
１３…第２のマスクパターン群
２４…第１の露光パターン
２５…第２の露光パターン

Claims

被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら該被露光体の搬送方向に所定間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する露光方法であって、
前記各露光パターンに対応する複数種のマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に前記所定間隔と同じ間隔で並べて形成したフォトマスクの一のマスクパターン群を使用し、且つ該フォトマスクの停止状態で移動中の前記被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、前記一の露光領域の前記被露光体の搬送方向後端部が前記一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、前記フォトマスクを前記被露光体の移動に同期して移動して前記一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替える段階と、
前記フォトマスクのマスクパターン群の切り替えが終了すると、該フォトマスクの移動を停止して前記別のマスクパターン群により移動中の前記被露光体の次の露光領域に対する露光を実行する段階と、
を行うことを特徴とする露光方法。
前記フォトマスクは、前記被露光体の搬送方向に移動することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
被露光体を一方向に予め定められた速度で継続的に搬送しながら該被露光体の搬送方向に所定間隔で設定された複数の露光領域毎に異なる露光パターンを形成する露光装置であって、
前記被露光体を所定速度で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の上面に対向して配設され、前記各露光パターンに対応する複数種のマスクパターン群を前記被露光体の搬送方向に前記所定間隔と同じ間隔で並べて形成したフォトマスクを保持すると共に、前記搬送手段の移動に同期して移動可能に形成されたマスクステージと、を備え、
前記マスクステージが停止状態で前記フォトマスクの一のマスクパターン群を使用して移動中の前記被露光体の一の露光領域に対する露光を実行し、前記一の露光領域の前記被露光体の搬送方向後端部が前記一のマスクパターン群の同方向の後端部に合致すると、前記マスクステージを移動して前記フォトマスクの一のマスクパターン群から別のマスクパターン群に切り替え、該マスクパターンの切り替えが終了すると、前記マスクステージを停止させて前記別のマスクパターン群により移動中の前記被露光体の次の露光領域に対する露光を実行することを特徴とする露光装置。
前記マスクステージは、前記被露光体の搬送方向に移動することを特徴とする請求項３記載の露光装置。