专利名称：曝光装置及曝光方法
技术领域：
本发明涉及曝光装置及曝光方法，更具体地，涉及制造半导体、液晶显示器面板或等离子显示器等大型平板显示器时使用的曝光装置及曝光方法。
背景技术：
作为已有的曝光装置，在使掩模和基板接近的状态，通过掩模照射图案曝光用光，由此在基板上曝光转印掩模图案(例如，参照专利文献1和2)。
专利文献1中记载的曝光装置包括配置有掩模的2个框架、与2个框架分别对应地装载有基板的2个基板装载台、与2个基板装载台分别对应配置的2个对准机构，并且已知在组装各个框架和基板装载台的状态下使它们向曝光位置交替地移动而进行曝光转印的装载台移动机构。由此，装载台移动机构通过2个基板装载台同时进行对准和曝光，能缩短生产节拍时间。
而且，专利文献2记载的曝光装置包括装载各个基板的多个基板装载台、在曝光位置测出基板装载台位置的第1检测系统以及在观测位置测出基板装载台位置的第2检测系统，通过将多个基板装载台交替对准在曝光位置而进行曝光转印。由此，利用2个测量系统，能不间歇地测量基板装载台的位置，从而准确测量出装载装置的位置。
专利文献1日本专利公开公报63-87725号专利文献2日本专利公报第3203719号因此，在专利文献1和2记载的曝光装置中，虽然通过利用2个基板装载台能缩短生产节拍时间，但无论哪一种，都没有记载向2个基板装载台搬运基板，因此有进一步改进的空间。
发明内容
本发明就是要解决前述技术问题，其目的在于，提供能有效地向2个基板装载台搬运基板从而缩短进行曝光转印的基板的生产节拍时间的曝光装置和曝光方法。
本发明的上述目的通过以下结构和方法实现。
(1)一种曝光装置，其特征在于，包括用于保持掩模的掩模装载台，可在位于掩模装载台下方的曝光位置和第1待机位置之间移动的第1基板装载台，可在曝光位置和第2待机位置之间移动的第2基板装载台，通过前述掩模向保持在移动到曝光位置的第1和第2基板装载台上的基板照射将图案曝光用光的照射装置，预对准单元，预先对准供给到第1和第2基板装载台的基板的位置，第1基板装载机，配置在预对准单元的侧方，将基板搬运到预对准单元，并且将已利用预对准单元预先对准的基板搬运到第1基板装载台，以及第2基板装载机，相对于预对准单元而与第1基板装载机对置地配置，将基板搬运到预对准单元，并且将已利用预对准单元预先对准的基板搬运到第2基板装载台。
(2)一种利用(1)所述曝光装置的曝光方法，其特征在于，具有使第1基板装载台从第1待机位置移动到曝光位置并在保持于第1基板装载台上的基板上曝光转印掩模的掩模图案的第1曝光工序，由第2基板装载机将已利用预对准单元预先对准的基板搬运到第2基板装载台的第1搬运工序，
由第1基板装载机将基板供给预对准单元并调整基板的位置的第1预对准工序，使第2基板装载台从第2待机位置移动到曝光位置并在保持在第2基板装载台上的基板上曝光转印掩模的掩模图案的第2曝光工序，由第1基板装载机将已利用前述预对准单元预先对准的基板搬运到前述第1基板装载台的第2搬运工序，和由第2基板装载机将基板供给到预对准单元并调整基板的位置的第2预对准工序，第1搬运工序和第1预对准工序中的至少一个工序与第1曝光工序同时进行，并且，第2搬运工序和第2预对准工序中的至少一个工序与第2曝光工序同时进行。
(3)如(2)记载的曝光方法，其特征在于，还包括在用于保持经第1曝光工序曝光转印后的基板的第1基板装载台从曝光位置移动到第1待机位置之后，由第1基板装载机排出基板的第1排出工序，和在用于保持经第2曝光工序曝光转印后的基板的第2基板装载台从曝光位置移动到第2待机位置之后，由第2基板装载机排出基板的第2排出工序，第2排出工序和第1曝光工序同时进行，并且第1排出工序和第2曝光工序同时进行。
(4)如(2)或(3)记载的曝光方法，其特征在于，第1基板装载台从第1待机位置移动到曝光位置和第2基板装载台从曝光位置移动到第2待机位置同步进行，并且第2基板装载台从第2待机位置移动到曝光位置和第1基板装载台从曝光位置移动到第1待机位置同步进行。
按照本发明的曝光装置，由于具有掩模装载台、可相对于掩模装载台相对移动的第1和第2基板装载台、预对准单元14、相对于预对准单元而对置地配置的第1和第2基板装载机，因此第1和第2基板装载台能够共用预对准单元，简化了曝光装置的结构，并且能有效地向2个基板装载台搬运基板W，从而能缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
而且，按照本发明的曝光方法，由于在第1和第2基板装载台之一从待机位置移动到曝光位置并对基板进行曝光转印的曝光工序期间，进行将已预对准的基板搬运到另一基板装载台的搬运工序和将基板供给到预对准单元并调整位置的预对准工序中的至少一个工序，因此能够明显缩短基板的搬运时间，有效地向2个基板装载搬运基板，从而能缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
另外，由于在上述曝光工序期间，在用于保持经曝光工序曝光转印后的基板的基板装载台从曝光位置移动到待机位置之后，进行由基板装载机排出基板的排出工序，因而能够明显地进一步缩短基板的搬运时间，有效地向2个基板装载台搬运基板，从而能缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
并且，由于第1基板装载台在第1待机位置和曝光位置间的移动，与第2基板装载台在第2待机位置和曝光位置间的移动同步进行，因而能有效地向2个基板装载台搬运基板，从而能进一步缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
图1是简要示出本发明曝光装置的总体结构的俯视图。
图2是曝光装置的主要部分的主视图。
图3是基板装载台的侧视图。
图4是图1中的基板装载机的侧视图。
图5是表示在曝光第1片基板的同时将第2片基板搬运到基板装载台，且将第3片基板搬运到预对准单元的状态的说明图。
图6是表示在曝光第2片基板的同时排出已曝光转印的第1片基板，并将第3片基板搬运到基板装载台，且将第4片基板搬运到预对准单元的状态的说明图。
图7是表示基板装载台和基板装载机在曝光动作时的位置的曲线图。
具体实施例方式
以下根据附图详细说明本发明曝光装置和曝光方法的一实施方式。
图1是简要示出本发明曝光装置的总体结构的俯视图，图2是曝光装置的主要部分的主视图，图3是基板装载台的侧视图，图4是图1中的基板装载机的侧视图。如图1-3所示，曝光装置PE包括掩模装载台10、第1基板装载台11、第2基板装载台12、照射装置13、预对准单元14、第1基板装载机15、第2基板装载机16、掩模装载机17和掩模对准器18，并分别装在基台21上。
掩模装载台10由多个支柱22支撑并配置在装载台底座23的上方，其中多个支柱22设置在配置在基台21上的长方形装载台底座23上。多个支柱22在装载台底座23的上方形成空间，使得第1和第2基板装载台11、12可以在Y方向(图1中左右方向)移动，可以进入掩模装载台10下方。掩模装载台10具有掩模保持部25，该保持部的中央具有矩形开口25a，且相对于掩模装载台10在X、Y、θ方向可调节位置地支撑在掩模装载台10上。具有待曝光图案的掩模M与该开口25a相对地保持在掩模保持部25上。而且，掩模装载台10上设有检测掩模M相对于掩模保持部25的位置的掩模用对准照相机(未图示)和检测掩模M与基板W之间的间隙的间隙传感器(未图示)。
如图2和图3所示，第1和第2基板装载台11、12的上表面分别具有保持作为被曝光材料的基板W的基板保持部31a、31b。而且，在第1和第2基板装载台11、12的下方分别设有基板装载台移动机构32、32，基板装载台移动机构32、32具有Y轴工作台33、Y轴传送机构34、X轴工作台35、X轴传送机构36和Z向倾斜调整机构37。各基板装载台移动机构32、32相对于装载台底座23在X方向和Y方向传送驱动第1和第2基板装载台11、12，同时使第1和第2基板装载台11、12在Z轴方向微动并倾斜，以便微调掩模M和基板W之间的间隙。
具体地，Y轴传送机构34在装载台底座23和Y轴工作台33之间具有直线引导件38和Y轴传送驱动机构39。2条导轨40沿Y轴方向平行配置在装载台底座23上，安装在Y轴工作台33下表面的滑块41通过滚动体(未图示)横架在导轨上。由此，可沿着2条导轨40并沿Y轴方向移动地支撑2台Y轴装载台33、33。
而且，与第1和第2基板装载台11、12相应，由马达42旋转驱动的滚珠丝杠轴43分别设置在装载台底座23上，分别安装在Y轴工作台33下表面的滚珠丝杠螺母44与滚珠丝杠轴43螺合。
而且，如图3所示，X轴传送机构36在Y轴工作台33和X轴工作台35之间也具有直线引导件45和X轴传送驱动机构46。2条导轨47沿X轴方向平行配置在Y轴工作台33上，安装在X轴工作台35下表面的滑块48通过滚动体(未图示)横架设置。并且，由马达49旋转驱动的滚珠丝杠轴50设置在Y轴工作台33上，安装在X轴工作台35下表面的滚珠丝杠螺母51与滚珠丝杠轴50螺合。
另一方面，Z向-倾斜调整机构37具有由马达、滚珠丝杠和斜楔组合形成的可动斜楔机构，设置在X轴工作台35上表面的马达52旋转驱动滚珠丝杠轴53，同时将滚珠丝杠螺母54组装在楔形移动体上，该斜楔的斜面与突出设置在基板装载台11、12的下表面上的斜楔55的斜面相配合。
而且，当旋转驱动该滚珠丝杠轴53时，滚珠丝杠螺母54在X轴方向水平微动，该水平微动运动通过已组装的楔形移动体的斜面而变换成较高精度的上下微动运动。该可动斜楔机构在X轴方向一端设置2台，在另一端设置1台(未图示)，共设置3台，分别对它们进行独立驱动控制。
由此，Y轴传送机构34，为了将保持在各基板装载台11、12的基板保持部31a、31b上的基板W分别设置到配置在掩模装载台10下方的曝光位置EP上，使第1基板装载台11在第1待机位置WP1和曝光位置EP之间沿导轨40在Y轴方向移动，使第2基板装载台12在第2待机位置WP2和曝光位置EP之间沿导轨40在Y轴方向移动。而且，X轴传送机构36和Y轴传送机构34使第1和第2基板装载台11、12移动，以便使位于曝光位置EP的基板保持部31a、31b相对于掩模M在X、Y方向步进移动。
另外，Y轴传送驱动机构39、X轴传送驱动机构46和可动斜楔机构虽然将马达和滚珠丝杠装置组合起来，但也可以由具有定子和转子的线性马达构成。
而且，如图1-图3所示，在第1和第2基板装载台11、12上，在各基板保持部31a、31b的X方向侧部和Y轴方向侧部各自安装有棒镜(barmirror)61、62，而且，在装载台底座23的Y轴方向的两侧和装载台底座的X轴方向的一侧设置有3台激光干涉计63、64、65。由此，激光干涉计63、64、65的激光照射在棒镜61、62上，通过接受由棒镜61、62反射的激光，测量激光和由棒镜61、62反射的激光之间的干涉，从而检测出第1和第2装载台11、12的位置。
如图2所示，照明装置13配置在掩模保持部25的开口25a的上方，具有例如高压水银灯等紫外线照射用光源、凹面镜、光学积分器、平面镜、球面镜和曝光控制用快门等。照明装置13通过掩模将图案曝光用光照射在基板W上，基板W保持在移动到曝光位置的第1和第2基板装载台11、12的基板保持部31a、31b上。由此，掩模M的掩模图案曝光转印到基板W上。
将从设置在基台21的外侧的基板盒70A、70B搬运的基板W供给到第1基板装载台11或第2基板装载台12之前，预对准单元14进行预对准，使得基板W相对于掩模M的位置为规定的位置，在图中，预对准单元14配置在掩模装载台10的前侧。预对准单元14具有未图示的X轴传送机构、Y轴传送机构及旋转机构，并将载置在预对准单元14上的基板W的位置调整到规定的位置。
第1基板装载机15配置在图1中的预对准单元14的右侧，其保持要供给到第2基板装载台12的基板W并搬运到预对准单元14，并且从预对准单元14向第1基板装载台11搬运已预对准的基板W。
第2基板装载机16，相对于预对准单元14而与第1基板装载机15对置地配置，即，配置在图中的预对准单元14的左侧，其保持要供给到第1基板装载台11的基板W并搬运到预对准单元14，并且从预对准单元14向第2基板装载台12搬运已预对准的基板W。
如图4所示，第1和第2基板装载机15、16是装载机械手，其在固定在基台21上的立柱81上可自由摆动地设置有多个搬运部82、83。多个搬运部82、83通过升降机构(未图示)沿立柱81上下移动，同时分别设置伺服马达，以相互独立地对上述搬运部进行驱动。各搬运部82、83具有第1和第2臂84、85以及第一臂84前端的基板载置台87，多个棒状部件86平行地设置在基板载置台上。而且，通过控制各自的伺服马达而进行动作，使基板载置台87升降、旋转和移动，从而搬运基板载置台87上的基板W。
具体地，第1基板装载机15将收纳于基板盒70A中的基板W载置到基板载置台87上并向预对准单元14搬运，将已预对准的基板W载置到基板载置台87上并从预对准单元14搬运到第1基板装载台11，再将位于第1待机位置WP1的第1基板装载台11上的曝光转印后的基板W载置到基板载置台87上并搬运到基板盒70A。
第2基板装载机16将收纳于基板盒70B中的基板W载置到基板载置台87上并向预对准单元14搬运，将已预对准的基板W载置到基板载置台87上并从预对准单元14搬运到第2基板装载台12，再将位于第2待机位置WP2的第2基板装载台12上的曝光转印后的基板W载置到基板载置台87上并搬运到基板盒70B。
而且，掩模装载机17和掩模对准器18，相对于第1基板装载台11而与第1基板装载机15对置地配置。掩模装载机17具有和图4所示的第1和第2基板装载机15、16大致相同的结构，从设置在基台21外侧的掩模盒91搬入掩模M，将利用掩模对准器18预对准的掩模M供给到掩模装载台10。并且，关于向掩模装载台10供给掩模M，虽然也可以通过掩模装载机17从掩模对准器18直接向掩模装载台10供给掩模M，但也可以通过掩模装载机17从掩模对准器18向第1基板装载台11搬运一次，然后通过第1基板装载台11向掩模装载台10供给。而且，掩模装载机17的搬运部可以和基板装载机15、16一样具有多个，也可以为一个。
下面参照图5至图7详细说明本发明曝光装置PE的曝光方法。并且，为了方便说明，描述的是，第1基板装载台11保持基板W，已先预对准的基板W已经载置于预对准单元14上。
如图5所示，通过使Y轴传送机构34动作，使保持第1片基板W且位于第1待机位置WP1的第1基板装载台11(图中用单点划线表示)移动到曝光位置EP(箭头A)。而且，使用未图示的间隙照相机调整掩模M和基板W之间的间隙后，来自照明装置13的第1次照射的图案曝光用光通过掩模M照射在基板W上，从而形成在掩模M上的掩模图案P曝光转印到基板W上。进一步，使第1基板装载台11步进移动，利用棒镜61、62和激光干涉计63、64、65进行对准调整，同时，在调整间隙后，利用第2次照射的图案曝光用光将掩模图案P曝光转印到基板W上，以后，同样地进行步进曝光。(第1曝光工序)另外，当在间隙调整后进行掩模M和基板W的对准时，也可以用对准照相机代替使用棒镜61、62和激光干涉计63、64、65。此时，即使在第1次照射的曝光转印时，在间隙调整后，也可以用该对准照相机进行对准。
在进行上述曝光转印期间，由第2基板装载机16沿箭头B方向搬运预对准之后载置于预对准单元14上的第2片基板W，并将其保持在位于第2待机位置WP2的第2基板装载台12上(第1搬运工序)。进一步，第1基板装载机15接受收纳于基板盒70A中的第3片基板W，沿箭头C方向搬运而供给到预对准单元14，并将基板W的位置调整到规定的位置(第1预对准工序)。
如图6所示，在完成第1片基板W的曝光转印后，第1基板装载台11从曝光位置EP移动到第1待机位置EP1，第1基板装载机15从第1基板装载台11接受基板W，并沿箭头方向搬运，将基板W排出到基板盒70A中(第1排出工序)。
而且，在开始上述第1排出工序的同时，开始第2片基板W的曝光工序。即，在第1基板装载台11从曝光位置EP移动到第1待机位置WP1的同时，通过使Y轴传送机构34动作，使保持第2片基板W的第2基板装载台12(图中用单点划线表示)从第2待机位置EP2移动到曝光位置EP(箭头E)。然后，和第1曝光工序同样，在使用未图示的间隙传感器调整掩模M和基板W之间的间隙后，来自照明装置13的第1次照射的图案曝光用光通过掩模M照射在基板W上，从而将形成在掩模M上的掩模图案P曝光转印到保持在第2基板装载台12上的基板W上。进一步，使第2基板装载台12步进移动，利用棒镜61、62和激光干涉计63、64、65进行对准调整，同时在调整间隙后，利用第2次照射的图案曝光用光将掩模图案P曝光转印到基板W上，以后，同样地进行步进曝光。(第2曝光工序)而且，在进行第2曝光工序期间，由第1基板装载机15沿箭头F方向搬运已预先对准之后载置于预对准单元14上的第3片基板W，并将其保持在位于第1待机位置WP1的第1基板装载台11上(第2搬运工序)。进一步，第2基板装载机16接受收纳于基板盒70B中的第4片基板W，沿箭头G方向搬运而供给到预对准单元14，并将基板W的位置调整到规定的位置(第2预对准工序)。
而且，在完成第2片基板W的曝光转印后，第2基板装载台12从曝光位置EP移动到第2待机位置EP2，第2基板装载机16从第2基板装载台12接受基板W，并排出到基板盒70B中(第2排出工序)。而且，在开始该第2排出工序的同时，和第2基板装载台12同步地将第1基板装载台11从第1待机位置EP1移动到曝光位置EP，进行第1曝光工序。然后，如上所述，在进行第1曝光工序期间，进行第2排出工序、第1搬运工序、第1预对准工序。
图7表示第1和第2基板装载台11、12及第1和第2基板装载机15、16在曝光动作时的位置。
在本实施方式中，由于第1和第2基板装载机15、16分别具有2个搬运部82、83，因此，例如能够利用其中一个搬运部82使第1基板装载台11上的基板W排出到基板盒70B中，利用另外一个搬运部83将已预先对准的基板W搬运到第1基板装载台11上，从而能够同时进行第1搬运工序和第2排出工序。但是，当各基板装载机15、16只有一个搬运部时，也可以在第2排出工序之后进行第1搬运工序。
以后，通过反复进行同样的操作，一边依次搬运多个基板一边将掩模图案P曝光转印到基板W上。
从而，按照本实施方式的曝光装置PE，由于具有掩模装载台10、可相对于掩模装载台10相对移动的第1和第2基板装载台11、12、预对准单元14、相对于预对准单元14而对置地配置的第1和第2基板装载机15、16，因此第1和第2基板装载台11、12能够共用预对准单元14，简化了曝光装置PE的结构，并且能有效地向2个基板装载台11、12搬运基板W，能缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
而且，按照本发明的曝光方法，由于在使第1和第2基板装载台11、12的其中一方从待机位置WP1、WP2移动到曝光位置EP并在基板W上进行曝光转印的曝光工序期间，使基板装载台11、12中的另一方从曝光位置EP移动到待机位置WP1、WP2，之后，进行排出已曝光转印的基板W的排出工序、将已预先对准的基板W搬运到另一基板装载台11、12的搬运工序、将从基板盒70A、70B供给的基板W供给到预对准单元14并调整位置的预对准工序，所以能够明显缩短基板W的搬运时间，有效地向2个基板装载台11、12搬运基板，从而缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
并且，由于第1基板装载台11从第1待机位置EP1移动到曝光位置EP和第2基板装载台12从曝光位置EP移动到第2待机位置EP2同步进行，且第2基板装载台12从第2待机位置EP2移动到曝光位置EP和第1基板装载台11从曝光位置EP移动到第1待机位置EP1同步进行，所以能有效地向2个基板装载台11、12搬运基板，从而能进一步缩短曝光转印基板的生产节拍时间。
并且，本发明不限于前述实施方式，可以适当地变形和改进。
权利要求
1.一种曝光装置，其特征在于，包括用于保持掩模的掩模装载台；可在位于该掩模装载台下方的曝光位置和第1待机位置之间移动的第1基板装载台；可在所述曝光位置和第2待机位置之间移动的第2基板装载台；照射装置，通过所述掩模向保持在移动到所述曝光位置的所述第1和第2基板装载台上的基板照射图案曝光用光；预对准单元，预先对准供给到所述第1和第2基板装载台上的所述基板的位置；第1基板装载机，配置在所述预对准单元的侧方，将所述基板搬运到所述预对准单元，并且将已利用所述预对准单元预先对准的所述基板搬运到所述第1基板装载台；以及第2基板装载机，相对于所述预对准单元而与所述第1基板装载机对置地配置，将所述基板搬运到所述预对准单元，并将已利用所述预对准单元预先对准的所述基板搬运到所述第2基板装载台。
2.一种利用权利要求1所述曝光装置的曝光方法，其特征在于，具有使所述第1基板装载台从所述第1待机位置移动到所述曝光位置并在保持于所述第1基板装载台上的所述基板上曝光转印所述掩模的掩模图案的第1曝光工序；由所述第2基板装载机将已利用所述预对准单元预先对准的所述基板搬运到所述第2基板装载台上的第1搬运工序；由所述第1基板装载机将所述基板供给到所述预对准单元上并调整所述基板的位置的第1预对准工序；使所述第2基板装载台从第2待机位置移动到所述曝光位置并在保持于所述第2基板装载台上的所述基板上曝光转印所述掩模的掩模图案的第2曝光工序；由所述第1基板装载机将已利用所述预对准单元预先对准的所述基板搬运到所述第1基板装载台上的第2搬运工序；以及由所述第2基板装载机将所述基板供给到所述预对准单元上并调整所述基板的位置的第2预对准工序；所述第1搬运工序和所述第1预对准工序中的至少一个工序与所述第1曝光工序同时进行；并且所述第2搬运工序和所述第2预对准工序中的至少一个工序与所述第2曝光工序同时进行。
3.如权利要求2所述的曝光方法，其特征在于，还包括在用于保持经所述第1曝光工序曝光转印后的所述基板的所述第1基板装载台从所述曝光位置移动到所述第1待机位置之后，由所述第1基板装载机排出所述基板的第1排出工序；和在用于保持经所述第2曝光工序曝光转印后的所述基板的所述第2基板装载台从所述曝光位置移动到所述第2待机位置之后，由所述第2基板装载机排出所述基板的第2排出工序；所述第2排出工序和所述第1曝光工序同时进行，并且所述第1排出工序和所述第2曝光工序同时进行。
4.如权利要求2或3所述的曝光方法，其特征在于，所述第1基板装载台从所述第1待机位置移动到所述曝光位置和所述第2基板装载台从所述曝光位置移动到所述第2待机位置同步进行；并且所述第2基板装载台从所述第2待机位置移动到所述曝光位置和所述第1基板装载台从所述曝光位置移动到所述第1待机位置同步进行。
全文摘要
提供了能有效地向2个基板装载台供给基板并能缩短制造曝光转印基板的生产节拍时间的曝光装置及曝光方法。曝光装置PE包括掩模装载台(10)、可相对于掩模装载台(10)相对移动的2个基板装载台(11、12)、预对准单元(14)、相对于预对准单元(14)而对置地配置的2个基板装载机(15、16)。在使其中一个基板装载台(11)从待机位置WP1移动到曝光位置EP并在基板W上曝光转印掩模图案期间，使另一基板装载台(12)从曝光位置EP移动到待机位置WP2，之后排出已曝光转印的基板W，由基板装载机(16)将已预对准的基板W搬运到另一基板装载台(12)，并且由基板装载机将基板W搬运到预对准单元(14)。
文档编号H01L21/027GK101063824SQ20071008689
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月2日 优先权日2006年4月24日
发明者宫下正弘, 富樫工 申请人:日本精工株式会社