JP2003186199A

JP2003186199A - 露光装置

Info

Publication number: JP2003186199A
Application number: JP2001381630A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Arai; 昌之新井; Junichi Mori; 順一森
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: JP4313528B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により、フォトマスクをマスクホ
ルダに適切に保持させることのできる露光装置を提供す
る。【解決手段】搬送手段が、フォトマスクをアライメン
トステージユニットに搬送して、露光チャックに設けら
れた複数の緩衝機能を有する一時支持部材上に載置す
る。そして、Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ
を介して、露光チャックをＸ、Ｙ、θ軸方向に適宜駆動
してフォトマスクの搬送ズレを補正し、さらに、３つの
Ｚ軸方向駆動機構のいずれかを介して、露光チャックを
Ｚ軸方向に適宜駆動してフォトマスクをマスクホルダに
対して平行にする水平方向傾斜の補正を行う。そして、
３つのＺ軸方向駆動機構のすべてを同時に駆動して、露
光チャックをマスクホルダに接近させることで、一時支
持部材上のフォトマスクを、マスクホルダに対して緩衝
しながら押圧する。

Description

【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（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ等に使用される
ディスプレイパネルの製造において、ガラス基板等の露
光対象ワークピースの面上にフォトマスクの回路パター
ンを転写形成するための露光装置に関し、特に、簡単な
構成により、フォトマスクをマスクホルダに適切に吸着
保持させることのできるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕ
ｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）は旧来のＣＲ
Ｔ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレに比
べて厚さおよび重量を小さくできるので、カラーテレ
ビ、ＯＡ機器等のディスプレイ装置として広く使用され
ている。最近では、液晶ディスプレイの縦横サイズの大
型化もますます進んでいる。

【０００３】例えば、液晶ディスプレイパネルを製造す
るために使用される基板露光装置は、フォトマスクの微
細な回路パターンをガラス基板上に投影、転写するもの
であり、大別して、プロジェクション方式によるもの
と、プロキシミテイ方式によるものとがある。プロジェ
クション方式は、レンス゛またはミラーを介してガラス
基板上にマスクパターンを投影する方式であり、プロキ
シミテイ方式は、フォトマスクとガラス基板との間に微
小なプロキシミティギャップを設けて、マスクパターン
をガラス基板上に転写する方式である。プロキシミテイ
方式の基板露光装置は、プロジェクション方式による基
板露光装置に比べて解像性能が低いが、露光光照射用光
学系の構造が非常に簡単で済み、スループットが高く、
優れたコストパフォーマンスを実現できるものである。

【０００４】プロキシミテイ方式の基板露光装置におい
ては、フォトマスクを、その下方に保持されるガラス基
板に対して平行に且つ所定の微小なプロキシミティギャ
ップを空けた状態に、マスクホルダに適切に保持させる
ことが重要である。つまり、サイズの小さなフォトマス
クは、露光用開口をその中央部に形成したマスクホルダ
の上面に、実質的な問題なく載置保持することができる
が、一方、サイズの大きなフォトマスクにあっては、自
重が大きいため、前記マスクホルダの上面に載置した場
合には、その中央部が下方に撓むことになる。この撓み
量は、フォトマスクの、厚みに対する縦横サイズが大き
くなる程大きくなる。このようにフォトマスクが撓む
と、前記プロキシミティギャップが所定値より小さくな
り、このため、次のような不都合が生じることになる。
すなわち、前記ガラス基板の上面（すなわち、前記フォ
トマスクにおける回路パターン形成面に対向する方の
面）にはフォトレジスト膜が形成されているが、前記フ
ォトマスクが大きく下方に撓むと、該フォトマスクの中
央部と周縁部とでは、プロキシミティギャップが不均一
となる。また、極端な場合、前記フォトマスクの中央部
がフォトレジスト膜に接して、汚れたり、その回路パタ
ーンが剥がれたりすることがある。その結果、前記ガラ
ス基板に対する回路パターンの焼き付けが適切に行われ
ないことになる。

【０００５】上記のようなフォトマスクの下方撓みを解
消するための技術として、次のようなものが提案されて
いる。すなわち、この提案された技術によると、フォト
マスクは、片持式のマスク搬送アームを介して、下方に
開口した略矩形箱状のマスクホルダの下方まで搬送さ
れ、該マスクホルダの下端面に押圧され、しかる後、真
空吸着によってマスクホルダに保持される。そして、真
空源に連結された吸気パイプを介して前記マスクホルダ
の内部空間を適切な負圧に制御することによって、前記
フォトマスクは、下方への撓みが補正されるよう上方に
吸引される。こうして、前記フォトマスクは、その下方
のガラス基板と平行に且つ所定のプロキシミティギャッ
プをもって、マスクホルダに保持され、その結果、回路
パータンの適切な焼き付けが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案された技術にあっては、フォトマスクを搬送するため
の前記マスク搬送アームが、片持式であるので、下方に
撓み易く、フォトマスクをマスクホルダの下端面に押し
付ける際に、マスク搬送アームが相当撓むことになる。
また、前記マスク搬送アームは、フォトマスクの回路パ
ターンの無い縁部においてこれを支持するので、フォト
マスクもその中央部が下方に撓むことになる。このよう
なマスク搬送アームの撓みおよびフォトマスクの撓みに
より、前記マスク搬送アームによって搬送されてきたフ
ォトマスクを、マスクホルダの下端面に対して正確に平
行に押し付けることが難しかった。従って、従来にあっ
ては、フォトマスクをマスクホルダの下端面に適切な状
態に吸着保持させることが困難であった。また、前記マ
スクホルダに対するフォトマスクの水平方向の位置調整
は、エアシリンダ等によってフォトマスクを押して行っ
ていたので、精密な位置調整が難しかった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成により、フォトマスクをマスクホルダに
適切に保持させることのできる露光装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アライメントステージユニットにおい
て、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持さ
れた基板と、前記露光チャックの直ぐ上方にてマスクホ
ルダに保持されたフォトマスクとの間に所定のプロキシ
ミティギャップを確保する制御を行って、前記基板に対
する露光処理を行う露光装置であって、前記露光チャッ
クの外周縁部に等間隔で設けられていて、該外周縁部か
ら常時上方に突出した、それぞれが緩衝機能を有する複
数の一時支持部材と、フォトマスクを前記アライメント
ステージユニットに搬送し、前記緩衝機能を有する複数
の一時支持部材上に載置する搬送手段と、前記一時支持
部材を介して前記フォトマスクが載置された前記露光チ
ャックの下面側に、等角度間隔で相互離隔した状態に連
結された３つのＺ軸方向駆動機構であって、それぞれ独
立に制御可能に、前記マスクホルダに接近、退却する方
向であるＺ軸方向に、前記露光チャックを駆動可能なも
のと、前記露光チャックを、Ｘ、Ｙ、θ軸方向にそれぞ
れ駆動するＸ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ
と、を具備した露光装置を提供する。この発明によれ
ば、前記搬送手段が、選択されたフォトマスクをアライ
メントステージユニットに搬送して、露光チャックに設
けられた複数の緩衝機能を有する一時支持部材上に載置
する。そして、前記Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントス
テージを介して、前記露光チャックをＸ、Ｙ、θ軸方向
に適宜駆動してフォトマスクの搬送ズレを補正し、さら
に、３つのＺ軸方向駆動機構のいずれかを介して、前記
露光チャックをＺ軸方向に適宜駆動してフォトマスクを
マスクホルダに対して平行にするために水平姿勢の補正
を行う。そして、前記３つのＺ軸方向駆動機構のすべて
を同時に駆動して、露光チャックをマスクホルダに接近
させることで、前記一時支持部材上のフォトマスクをマ
スクホルダに押圧する。このとき、前記一時支持部材
は、その緩衝機能によってフォトマスクをマスクホルダ
に対してソフトに押圧でき、その結果、該フォトマスク
が前記マスクホルダにスムーズに吸着保持される。この
ように、前記露光チャックに設けられた複数の一時支持
部材上に載置したフォトマスクを、前記３つのＺ軸方向
駆動機構を介してＺ軸方向に駆動することで、マスクホ
ルダに適切に保持させることができ、また、前記Ｘ、
Ｙ、θ軸方向アラインメントステージおよび３つのＺ軸
方向駆動機構の駆動によりフォトマスクの搬送ズレやマ
スクホルダに対する傾斜補正を行うことができるので、
従来技術ではフォトマスク位置調整用に個別に設けられ
ていたエアシリンダ等が不要になり、構成的にも簡単な
ものとなる。上記装置において、前記複数の一時支持部
材は複数のエアシリンダであり、前記搬送手段は、前記
フォトマスクを該複数のエアシリンダのピストンロッド
の上端に載置するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に従って詳細に説明する。図１は、この発明の一
実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の要部を示す
正面図である。また、図２は、同装置の要部の全体を概
略的に示す平面図である。上述のように、プロキシミテ
ィ露光装置は、マスクホルダに保持されたフォトマスク
と、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持さ
れた基板との間に所定のプロキシミティギャップが維持
されるようプロキシミティギャップ制御を行って、前記
基板に対する露光処理を行う装置である。

【００１０】図２から明らかなように、マスク搬送アー
ム２は、従来例と同様に、平面図で見た場合略コ（Ｕ）
字状の片持式のアームであり、その開口側の自由端部
（すなわち、平行に対向した２本のアーム部の先端部
分）の上面でフォトマスク４を載置支持するものであ
る。この場合、前記マスク搬送アーム２は、フォトマス
ク４の回路パターン形成領域外の外周縁部においてこれ
を支持する。このようにフォトマスク４を支持したマス
ク搬送アーム２は、フォトマスク４を所定のアライメン
トステージユニットＡＬに搬送するために、例えばＸ方
向に移動する。また、基板搬送アーム６は、露光対象ワ
ークピースであるガラス基板５をアライメントステージ
ユニットＡＬに搬送するために、例えばＹ方向に移動す
る。

【００１１】図１に示すように、前記アライメントステ
ージユニットＡＬは、露光チャック８と、下方に開口し
た略矩形箱状のマスクホルダ１０などを具えてなり、該
マスクホルダ１０は露光チャック８の直ぐ上方に位置し
ている。前記マスクホルダ８の上端は、例えば透光性を
有するガラス板などの上蓋８ａによって塞がれている。

【００１２】前記基板搬送アーム６（図２）によって搬
送されてきたガラス基板５は、その非露光面（この場
合、下面）において、前記露光チャック８上に載置さ
れ、吸着保持される。一方、前記マスク搬送アーム２
（図２）によって搬送されてきたフォトマスク４は、そ
の非回路パターン形成面（この場合、上面）においてマ
スクホルダ１０の下端面に吸着保持され、前記露光チャ
ック８上のガラス基板５に対面した状態に保持される。
符号１２は、フォトマスク４を吸着保持するためにマス
クホルダ１０に形成された吸気口を示している。また、
符号１４は、マスクホルダ１０を装置の所定のフレーム
その他に対して固定するためのマスクホルダ支持体であ
る。上記のようにフォトマスク４がマスクホルダ１０の
下端面に吸着保持された場合、前記略矩形箱状のマスク
ホルダ１０の内部空間は、前記上蓋８ａとフォトマスク
４とによって完全に塞がれ、この状態において、図示し
ない吸気パイプ等を介して、適切な負圧に制御される。
このような負圧制御によって、従来例と同様に、前記フ
ォトマスク４は、その下方への撓みが適切に補正される
よう上方に吸引されることができる。上述した従来例で
は、マスク搬送アームの下方への撓みおよび該マスク搬
送アームによって搬送されるフォトマスクの下方への撓
みによって、該フォトマスクをマスクホルダに適切に吸
着保持させることができなかった。しかしながら、この
発明の実施の形態では、以下に説明する新規の構成によ
って、フォトマスク４をマスクホルダ１０に適切に吸着
保持できるようになっている。

【００１３】前記ガラス基板５を保持するための露光チ
ャック８は、その下面において、昇降モータ等からなる
Ｚ軸方向駆動機構（当該分野では、チルティングＺ機構
とも呼ばれている）１４に連結されており、また、該Ｚ
軸方向駆動機構１４を介して、３段式のＸ、Ｙ、θ軸方
向アラインメントステージ１６に連結されている。図示
例では、各々独立して制御可能な３つのＺ軸方向駆動機
構（図１では３つのＺ軸方向駆動機構のうち、２つのＺ
軸方向駆動機構だけを示す）１４が、Ｘ、Ｙ、θ軸方向
アラインメントステージ１６上に等角度間隔（１２０度
間隔）で設けられており、前記露光チャック８は、これ
ら３つのＺ軸方向駆動機構１４によって、３点で支持さ
れている。ここで、前記Ｚ軸方向とは、前記マスクホル
ダ１０に対して上昇接近し、下降退却する方向を意味す
る。後述するように、これら３つのＺ軸方向駆動機構１
４は、その昇降モータの昇降動作によって、露光チャッ
ク８の基準水平面に対する傾き、すなわち水平姿勢を補
正し、これにより、該露光チャック８上に保持されるガ
ラス基板５と前記マスクホルダ１０の下端面に吸着保持
されるフォトマスク４との間の全領域にわたって、均等
に、所定の微小な（例えば数ミクロンの）プロキシミテ
ィギャップを確保する機能を果たすためのものである。
なお、前記基準水平面とは、前記マスクホルダ１０の下
端面と正確に平行な面である。

【００１４】つまり、例えば、露光チャック８の前記基
準水平面に対する傾き、すなわち水平姿勢が適正でない
場合、前記露光チャック８上に保持されるガラス基板５
と前記マスクホルダ１０の下端面に吸着保持されるフォ
トマスク４との間のプロキシミティギャップは、その領
域によって大きさ（上下方向の幅）が不均等になること
になり、都合が悪い。そこで、前記３つのＺ軸方向駆動
機構１４は、露光チャック８を昇降させる通常の機能に
加えて、それぞれが独立して動作制御されることによっ
て、露光チャック８の水平姿勢を制御する機能を果た
す。前記Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６
は、前記露光チャック８を、水平面内におけるＸ軸方向
およびＹ軸方向（ここでは、図の紙面表裏方向のこ
と）、ならびに、Ｚ軸（垂直軸）を中心とする回転方向
（すなわちθ軸方向）のうちの所望の方向に、所望の距
離または所望の角度だけ変位させるためのものである。

【００１５】本実施の形態の重要な特徴によると、前記
露光チャック８の外周縁部には、所定の等間隔で、フォ
トマスク一時支持部材としての多数のエアシリンダ１８
が取り付けられている。フォトマスク一時支持部材とし
てエアシリンダ１８を用いる理由は、後述のようにフォ
トマスク４をマスクホルダ１０の下端面に押圧する際
に、エアシリンダ１８が適度の緩衝機能を果たすことが
できるからである。より詳しくは、本実施の形態による
と、アライメントステージユニットＡＬにおけるマスク
ホルダ１０の下方にフォトマスク４を搬送したマスク搬
送アーム２は、該フォトマスク４の外周縁部が前記多数
のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａのそれぞれ
の上端で等間隔に支持されるよう、該フォトマスク４を
前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａ上
に載置する。

【００１６】そして、このようにピストンロッド１８ａ
上に載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下
端面と平行でないことが図示しないギャップ検出センサ
で検出された場合には、前記フォトマスク４が前記多数
のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａ上に載置支
持されている状態のまま、前記Ｚ軸方向駆動機構（チル
ティングＺ機構）１４のいずれかを適宜作動することに
よって、前記露光チャック８の水平姿勢を適当に調節
し、これにより、該露光チャック８の外周縁部に固定さ
れたエアシリンダ１８上のフォトマスク４を、マスクホ
ルダ１０の下端面と平行になるよう補正する。また、こ
のように載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０
の下端面に対してＸ、Ｙ、θ軸方向のいずれかについて
位置ズレ（搬送ズレ）していることが図示しないエッジ
検出センサで検出された場合には、Ｘ、Ｙ、θ軸方向ア
ラインメントステージ１６を適宜作動することによっ
て、前記露光チャック８のマスクホルダ１０の下端面に
対する水平方向の位置を調節し、これにより、フォトマ
スク４のマスクホルダ１０の下端面に対する搬送ズレを
補正する。このようにして、フォトマスク４を、マスク
ホルダ１０の下端面に対して搬送ズレが無く、且つ、平
行な状態に補正する処理が完了すると、前記３つのＺ軸
方向駆動機構（チルティングＺ機構）１４を同時に同量
作動することによって、露光チャック８および該露光チ
ャック８に取り付けられたエアシリンダ１８が上昇し、
これにより、該エアシリンダ１８上に載置された前記フ
ォトマスク４は、前記多数のエアシリンダ１８のピスト
ンロッド１８ａを介して、マスクホルダ１０の下端面に
対して押圧される（図１における二点鎖線で示す）。こ
の押圧時において、前記エアシリンダ１８はそのエア圧
によって適当な緩衝機能を果たすことができる。

【００１７】次に、上述した構成の、本実施の形態に係
るプロキシミティ露光装置の動作の一例を説明する。露
光チャック８上にガラス基板５が載置されていない状態
を初期状態と仮定して以下の説明を行う。上記のような
初期状態において、基板搬送アーム６によって、ガラス
基板５が、アライメントステージユニットＡＬに搬送さ
れ、その非露光面（下面）において、前記露光チャック
８上に載置される。そして、前記Ｚ軸方向駆動機構１４
およびＸ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６を
介して、前記露光チャック８上のガラス基板５の水平姿
勢およびマスクホルダ１０の下端面に対する水平方向の
位置が補正される。すなわち、ガラス基板５の搬送ズレ
を補正するプリアラインメントが行われる。このように
姿勢と位置が適切に補正されると、前記ガラス基板５
は、露光チャック８上に吸着保持される。

【００１８】そして、マスク搬送アーム２が、選択され
たフォトマスク４をアライメントステージユニットＡＬ
に搬送し、しかる後、該フォトマスク４の外周縁部が多
数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端上
に載る状態に、フォトマスク４をアンロードする。つま
り、搬送されてきたフォトマスク４は、先ず、露光チャ
ック８の外周縁部に所定間隔で配設されたエアシリンダ
１８のピストンロッド１８ａの上端面上にアンロードさ
れ、載置される。図１の実線は、このようにガラス基板
５が露光チャック８上に吸着保持され、フォトマスク４
がエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端上に
載置され終わった直後の状態を示す。

【００１９】そして、このようにピストンロッド１８ａ
上に載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下
端面と平行でないことが検出された場合、前記フォトマ
スク４が前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド
１８ａ上に載置支持されている状態のまま、前記Ｚ軸方
向駆動機構１４を介して、前記露光チャック８の外周縁
部に固定されたエアシリンダ１８上のフォトマスク４
を、マスクホルダ１０の下端面と平行になるよう補正す
る。また、前記載置されたフォトマスク４がマスクホル
ダ１０の下端面に対してＸ、Ｙ、θ軸方向のいずれかに
ついて位置ズレしている場合には、Ｘ、Ｙ、θ軸方向ア
ラインメントステージ１６を介して、フォトマスク４の
マスクホルダ１０の下端面に対する位置ズレすなわち搬
送ズレを補正する。

【００２０】以上のようにして前記フォトマスク４の水
平姿勢および搬送ズレの補正が完了すると、前記露光チ
ャック８が所定の同一距離だけ上昇するよう、前記３つ
のＺ軸方向駆動機構１４が同時に作動される。このよう
に前記露光チャック８が上昇作動することによって、二
点鎖線で示すように、前記フォトマスク４は、前記多数
のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａによる緩衝
作用を受けながらソフトに、マスクホルダ１０の下端面
に対して徐々に押圧される。その結果、前記フォトマス
ク４は、マスクホルダ１０の下端面に対して、搬送ズレ
が無く、且つ、平行な状態に、ソフトに吸着保持される
ことができる。

【００２１】なお、上記実施の形態は、マスク搬送アー
ム２によってアライメントステージユニットＡＬに搬送
されたフォトマスク４は、先ず、多数のエアシリンダ１
８のピストンロッド１８ａの上端上にされる構成とした
が、フォトマスク４は、エア圧以外の作用による緩衝機
能を有するフォトマスク一時支持部材、例えば、バネで
付勢されたものであってもよい。いずれにせよ、この発
明にあっては、露光チャック８の外周縁部に、緩衝機能
を有するフォトマスク一時支持部材が等間隔で設けられ
る。さらに、この発明の装置で取り扱われる露光対象ワ
ークピースは、ガラス基板に限らず、その他の露光処理
を受けるべき平板状の物であってよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る露光装
置によれば、簡単な構成により、フォトマスクをマスク
ホルダに適切に保持させることができる、という優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るプロキシミティ
露光装置の要部を示す正面図。

【図２】同装置の要部の全体を概略的に示す平面図。

【符号の説明】

２マスク搬送アーム４フォトマスク５ガラス基板８露光チャック１４Ｚ軸方向駆動機構１６Ｘ、Ｙ、θ軸方向アライメントステージ１８エアシリンダ（一時支持部材）ＡＬアライメントステージユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 BA10 DA11 GA45 KA03 KA28 KA38 LA12 5F046 BA02 CC01 CC02 CC03 CC06 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アライメントステージユニットにおい
て、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持さ
れた基板と、前記露光チャックの直ぐ上方にてマスクホ
ルダに保持されたフォトマスクとの間に所定のプロキシ
ミティギャップを確保する制御を行って、前記基板に対
する露光処理を行う露光装置において、前記露光チャックの外周縁部に等間隔で設けられてい
て、該外周縁部から常時上方に突出した、それぞれが緩
衝機能を有する複数の一時支持部材と、フォトマスクを前記アライメントステージユニットに搬
送し、前記緩衝機能を有する複数の一時支持部材上に載
置する搬送手段と、等角度間隔で相互離隔した状態に、前記露光チャックの
下面側に連結された３つのＺ軸方向駆動機構であって、
それぞれ独立に制御可能に、前記マスクホルダに接近、
退却する方向であるＺ軸方向に、前記露光チャックを駆
動可能なものと、前記露光チャックを、Ｘ、Ｙ、θ軸方向にそれぞれ駆動
するＸ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージとを具備
した露光装置。
【請求項２】前記複数の一時支持部材が複数のエアシ
リンダであり、前記搬送手段は、前記フォトマスクを該
複数のエアシリンダのピストンロッドの先端に載置する
ものである請求項１に記載の露光装置。