JP2006073598A

JP2006073598A - 近接露光装置

Info

Publication number: JP2006073598A
Application number: JP2004252081A
Authority: JP
Inventors: Masao Takeshita; 正雄竹下
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】マスク保持枠に吸着保持されているマスクのずれを防止し、基板に露光転写される露光パターンの精度悪化を防止することができる近接露光装置を提供する。
【解決手段】マスク吸着板２６に吸着保持されたマスクＭが面方向にずれるのを拘束するマスクずれ防止機構４０を備えている。このマスクずれ防止機構は、マスク吸着板の下面に配置した押し当て板４２と、マスクの端面に向けて前記押し当て板を移動させる押し当て板移動機構４４と、マスクの端面に当接した押し当て板をマスク吸着板に吸着保持させる押し当て板吸着機構を備えている。押し当て板移動機構は、押し当て板がマスクの端面に当接した後、押し当て板に作用している押し当て力を解除するようにしている。
【選択図】図５

Description

本発明は、マスク保持枠に吸着保持されているマスクのずれを防止する機能を備えた近接露光装置に関する。

近接露光装置は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を基板ステージ上に保持するとともに、基板をマスクステージのマスク保持枠の下面に保持されているマスクに接近させて両者のすき間を例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、次いで、マスクの基板から離間する側から照射手段によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより基板上に該マスクに描かれたパターンを露光転写する装置であり、マスクは、真空式吸着装置を介してマスク保持枠の下面に吸着保持されている（例えば、特許文献１。）。
特開平１２−０３５６７６号公報

しかしながら、上記近接露光装置は、露光転写を行った後に基板をマスクから離間する際に、基板とマスクとの間で空気圧が急激に変化し、マスク保持枠に吸着保持されているマスクがずれてしまい、次工程においてマスクのパターンを基板に露光転写するときの露光パターンの精度が悪化するおそれがある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、マスク保持枠に吸着保持されているマスクのずれを防止し、基板に露光転写される露光パターンの精度悪化を防止することができる近接露光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る請求項１記載の近接露光装置は、被露光材としての基板を保持する基板ステージと、この基板ステージの上方に配置したマスクフレームと、このマスクフレームの中央部開口にマスク位置調整手段を介して配置したマスク保持枠と、このマスク保持枠の下面に設けられ、マスクパターンを有するマスクを真空で吸着保持するマスク吸着板と、パターン露光用の光を照射する照射手段とを備え、前記基板を前記マスクに接近させ、前記照射手段の光を前記マスクに向けて上方から照射することでマスクパターンを前記基板に露光転写する近接露光装置において、前記マスク吸着板に吸着保持されたマスクが面方向にずれるのを拘束するマスクずれ防止機構を備えている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の近接露光装置において、前記マスクずれ防止機構は、前記マスク吸着板の下面に配置した押し当て板と、前記マスク吸着板に吸着保持された前記マスクの端面に向けて前記押し当て板を移動させる押し当て板移動機構と、前記マスクの端面に当接した前記押し当て板を前記マスク吸着板に吸着保持させる押し当て板吸着機構とを備えている。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の近接露光装置において、前記押し当て板移動機構は、前記押し当て板が前記マスクの端面に当接した後、前記押し当て板に作用している押し当て力を解除するようにしている。
さらに、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の近接露光装置において、前記マスク吸着板の下面に配置した前記押し当て板を前記吸着板の下面に密接させ、且つ前記押し当て板が前記マスクの端面に向けて移動するのを案内する押し当て板ガイド手段を設けた。

請求項１記載の発明によると、露光転写を行った後に基板をマスクから離間する際に、基板とマスクとの間で空気圧が急激に変化しても、マスクずれ防止機構がマスクのずれを確実に防止するので、次工程においてマスクのパターンを基板に露光転写するときの露光パターンの精度悪化を防止することができる。
また、請求項２記載の発明によると、請求項１記載の効果を得ることができるとともに、マスクのずれ防止を、迅速、且つ確実に行うことができる。

また、請求項３記載の発明によると、請求項１、２記載の効果を得ることができるとともに、押し当て板移動手段は、押し当て板がマスクの端面に当接した後、押し当て板に作用している押し当て力を解除しているので、マスクに外力（せん断力）が作用せず、マスクの吸着状態をより安定させることができる。
また、請求項４記載の発明によると、請求項１〜３記載の効果を得ることができるとともに、押し当て板ガイド手段は、押し当て板がマスクの端面に向けて移動するのを案内しているので、押し当て板がマスクの端面に当接させる動作をスムーズに行うことができる。また、押し当て板ガイド手段は、マスク吸着板の下面に配置した押し当て板を吸着板の下面に密接させているので、押し当て板吸着手段による押し当て板の吸着動作を確実に行うことができる。

以下、本発明に係る近接露光装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る１実施形態としての近接露光装置の概略構成を示す図である。
本実施形態の装置は、露光すべきパターンが描かれているマスクＭを、マスクステージ１で保持すると共に、基板Ｗを基板ステージ２で保持し、この状態で基板ステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にマスクＭと基板Ｗとを近接して対向配置した状態で、照射手段３からパターン露光用の平行かつ均一な明るさの光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンを基板Ｗ上に露光転写するようにした装置である。

図１において符号４は装置ベース４であり、この装置ベース４上には基板ステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるためのＸ軸ステージ送り機構５が設置され、Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には基板ステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるためのＹ軸ステージ送り機構６が設置され、該Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上に基板ステージ２が設置されている。該基板ステージ２の上面には基板Ｗがワークチャック等で真空吸引された状態で保持されている。

Ｙ軸ステージ送り機構６と基板ステージ２の間には、基板ステージ２の単純な上下動作を行う上下粗動装置７と、基板ステージ２を傾き調整機能を備えて上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。
この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、ギャップセンサ３１によってマスクＭと基板Ｗとのすき間を計測し、その結果に基づいて該すき間の目標値まで基板ステージ２の高さを微調整する。

ギャップセンサ３１は、後述する真空吸着板２６のＸ軸方向に沿う二辺の内側上方にＸ軸方向に互いに離間して２カ所ずつ、合計４箇所配置されており、これらの４個のギャップセンサ３１による測定結果に基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクＭと基板Ｗとの対向面間の平行度のずれ量を検出することができ、この検出ずれ量に応じて上述した３台の上下微動装置８の上下微動量をそれぞれ適切な値とすることにより、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の平行度が確保されるようになっている。

また、符号３０は、マスクＭに設けられたアライメントマークと、基板Ｗ側に設けたアライメントマーク又は基板ステージ２に設けられたアライメントマークとを撮像するアライメントカメラであり、真空吸着板２６のＸ軸方向に沿う二辺の各内側上方でＸ軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計２カ所配置されており、これらの２個のアライメントカメラ３０の画像データに基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量、又は、マスクＭのＸＹ平面内での姿勢のＸＹ座標でのずれ量を検出することができ、このずれ量に応じて後述するマスク位置調整手段が、マスク保持枠２５をＸＹ平面内（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動及びθ軸方向の回動（Ｚ軸まわりの揺動））に移動させてマスク保持枠２５に保持されたマスクＭの基板Ｗに対する向き及び位置を調整するようになっている。

図２は、前述したマスクステージ１を平面視で示した図であり、このマスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスクフレーム２４と、このマスクフレーム２４の中央部開口に隙間を設けて挿入され、マスク位置調整機構により隙間の範囲内でＸＹ平面内を移動可能に支持されたマスク保持枠２５とを備えており、マスクフレーム２４は、装置ベース４から突設された支柱４ａによって基板ステージ２の上方の定位置に保持されている。

マスク位置調整手段は、マスクフレーム２４とマスク保持枠２５のＹ軸方向に沿う辺同士に両者間のＹ軸方向の相対変位及びＸＹ平面内の傾きの変化を許容するように両者を連結し、且つ、マスクフレーム２４に対しマスク保持枠２５をＸ軸方向に所定量移動させるＸ軸方向駆動装置１０と、マスクフレーム２４とマスク保持枠２５のＸ軸方向に沿う辺同士に両者間のＸ軸方向相対変位及びＸＹ平面内の傾きの変化を許容するように両者を連結し、且つ、マスクフレーム２４に対しマスク保持枠２５をＹ軸方向に所定量移動させる２台のＹ軸方向駆動装置１２とを備えており、これらＸ軸方向駆動装置１０及びＹ軸方向駆動装置１２によりマスク保持枠２５のＸＹ平面内での調整が行われる。なお、図１及び図２において、符号２５ａ，２５ｂはマスク保持枠２５に固定される連結部である。また、符号１１ｂは、連結部２５ａ，２５ｂをＸＹ平面内のみ移動自在に支持するガイド部である。

図３は、マスク保持枠２５を下面側から示した図であり、このマスク保持枠２５の矩形状の開口部の４箇所の辺部には、矩形板状の真空吸着板２６が開口部の内方に張り出した状態で配置されている。各真空吸着板２６の最も開口部の内方側には、真空圧発生装置（図示せず）に接続した吸着溝２６ａが形成されている。そして、Ｙ軸方向から搬送されてきたマスクＭの端部を各真空吸着板２６の下面に当接し、真空圧発生装置の駆動により吸着溝２６ａに吸引力が発生することで、マスクＭの端部が真空吸着板２６を介してマスク保持枠２５に吸着保持されるようになっている。

ここで、Ｘ軸方向に互いに離間している２箇所の真空吸着板２６の下部には、それぞれ２台のマスクずれ防止機構４０がＹ軸方向に離間して配置されている。
各マスクずれ防止機構４０は、図４に示すように、真空吸着板２６の下面に接触するように配置した押し当て板４２と、押し当て板４２をＸ軸方向に移動させる駆動部４４と、押し当て板４２及び駆動部４４の下面を覆いながら真空吸着板２６に固定したカバー４６と、押し当て板４２を真空吸着板２６の下面に真空吸着させる押し当て板吸着機構と、押し当て板４２がＸ軸方向に移動するのを案内する押し当て板ガイド機構とで構成されている。

押し当て板４２は、カバー４６と対向する面４２ａにＸ軸方向（移動方向）を長軸とした長溝５２が４箇所形成されているとともに、真空吸着板２６の下面に接触する面４２ｂに、２箇所の吸着溝５４が形成されている。
押し当て板移動機構としての駆動部４４は、図５（ａ）に示すように、真空吸着板２６の端部に固定部材５６を介して固定されている空圧式のシリンダ５８と、このシリンダ５８のシリンダロッド５８ａ及び押し当て板４２の間で互いに連結されており、シリンダロッド５８ａのストローク変化を押し当て板４２の前進動作及び後退動作として伝達する第１〜第３の前進・後退伝達部材６０，６２，６４とを備えている。シリンダ５８は、コントローラ６８の制御により空気供給装置７０から制御用空気が供給されることでシリンダロッド５８ａがストロークする。

また、第１の前進・後退伝達部材６０には吸引通路６０ａが設けられており、この吸引通路６０ａの一端が、第２の前進・後退伝達部材６２上に配置した吸引継手部材６２ａに接続されている。また、第３の前進・後退伝達部材６４上にも吸引継手部材６４ａが配置されており、これら吸引継手部材６２ａ，６４ａ同士は、可撓性を有する吸引配管６６で接続されている。また、吸引継手部材６４ａは、前述した押し当て板４２の吸引溝５４に連通している。そして、真空圧発生装置７２が吸引通路６０ａに連通しており、コントローラ６８の制御により真空圧発生装置７２が駆動すると、吸引通路６０ａ，吸引継手部材６２ａ，吸引配管６６及び吸引継手部材６４ａを介して吸着溝５４に吸引力が発生するようになっている。

なお、真空圧発生装置７２，吸引通路６０ａ，吸引継手部材６２ａ，吸引配管６６，吸引継手部材６４ａ及び吸着溝５４が、前述した押し当て板吸着機構に相当する。
また、図６に示すように、カバー４６の押し当て板４２に対向する面には、バネ装着溝４６ａが４箇所形成されており、これらバネ装着溝４６ａ内に山形状に折り曲げた板バネ７４が装着されている。これら板バネ７４は、前述した押し当て板４２の長溝５２内に弾性変形しながら（山形状が押し潰された状態となって）入り込んでいる。これにより、押し当て板４２は、常に、板バネ７４の弾性復元力によって真空吸着板２６側に押し付けられているとともに、Ｘ軸方向に移動する際には、板バネ７４の上部に長溝５２が案内される。したがって、押し当て板４２に形成した長溝５２と、カバー４６に装着した板バネ７４とが、前述した押し当て板ガイド機構に相当する。

次に、マスクＭを吸着保持板２６に吸着保持した後、マスクずれ防止機構４０がマスクＭのずれを防止する動作及び作用について、図５（ａ），（ｂ）及び図６を参照しながら説明する。なお、図３で示した４台のマスクずれ防止機構４０は、コントローラ６８の制御により同時に動作するものとする。
先ず、図５（ａ）に示すように、コントローラ６８の空気供給装置７０に対する制御により、シリンダ５８のシリンダロッド５８ａは縮退した状態となっており、マスクずれ防止機構４０の押し当て板４２は、マスクＭの端面から離れた位置で後退している。

次に、コントローラ６８の空気供給装置７０に対する制御によりシリンダ５８のシリンダロッド５８ａを伸長させる。図５（ｂ）に示すように、シリンダロッド５８ａの伸長動作は、第１〜第３駆動部伝達部材を介して押し当て板４２に前進動作として伝達され、押し当て板４２の先端部がマスクＭの端面に当接する。
ここで、マスクＭの端面に向けて押し当て板４２が前進する間、図６に示すように、押し当て板４２に形成した長溝５２内にカバー４６に装着した板バネ７４の上部が係合していることで押し当て板４２の前進を案内するので、押し当て板４２の前進動作がスムーズに行われる。

次に、コントローラ６８は真空圧発生装置７２の駆動制御を行う。この制御により真空圧発生装置７２が駆動すると、押し当て板４２の吸着溝５４に吸引力が発生する。図６に示すように、押し当て板４２は板バネ７４の弾性復元力によって真空吸着板２６側に押し付けられているので、押し当て板４２は、吸着保持板２６に確実に吸着保持される。
次いで、コントローラ６８は、空気供給装置７０に対してシリンダ５８の駆動バルブを中立状態にさせ、シリンダロッド５８ａによるＸ軸方向の押圧力を解除する制御を行う。これにより、シリンダ５８によりマスクＭの端部をＸ軸方向に押圧する力が除去されても、押し当て板４２は吸着保持板２６に吸着保持されているので、押し当て板４２がマスクＭのずれを防止する。また、シリンダロッド５８ａによる押圧力を維持した状態にすると、押し当て板４２がマスクＭの端面に当接することによって押し当て力が常に作用している状態となり、マスクＭのＸ方向の外力（せん断力）が作用することになるが、シリンダロッド５８ａによる押圧力を解除することで、マスクＭにはＸ方向の外力が十分小さくなる。

したがって、本実施形態では、マスクずれ防止機構４０の押し当て板４２を、吸着保持板２６に吸着保持されたマスクＭの端面に当接し、そのマスクＭの端面に当接した押し当て板４２を吸着保持板２６に吸着保持させているので、露光転写を行った後に基板ＷをマスクＭから離間する際に基板ＷとマスクＭとの間で空気圧が急激に変化しても、押し当て板４２がマスクＭのずれを確実に防止する。このため、次工程においてマスクＭのパターンを基板Ｗに露光転写するときの露光パターンの精度悪化を防止することができる。

また、本実施形態のマスクずれ防止機構４０は、押し当て板４２をマスクＭの端面に向けて移動させる駆動部４４と、マスクＭの端面に当接した押し当て板４２を真空吸着板２６に吸着保持させる押し当て板吸吸着機構とを備えているので、マスクＭのずれ防止を、迅速、且つ確実に行うことができる。
また、駆動部４４を構成しているシリンダ５８は、押し当て板４２をマスクＭの端面に当接させた後にシリンダロッド５８ａによる押圧力を解除させ、マスクＭの端面に作用していた押し当て力を解除するようにしているので、マスクＭに対して外力（せん断力）が作用せず、マスクＭをより安定した状態で吸着保持板２６に保持させるとともに、マスクＭの弾性変形を防止することができる。

また、マスクずれ防止機構４０は、マスクＭの端面に向かう押し当て板４２の移動を案内するために押し当て板ガイド手段を設けているので、押し当て板４２をマスクＭの端面に当接させる動作をスムーズに行うことができる。
さらに、押し当て板ガイド手段を構成しているカバー４６に装着した板バネ７４は、自身の弾性復元力によって押し当て板４２を真空吸着板２６側に押し付けているので、吸着溝５４に吸引力が発生した押し当て板４２を吸着保持板２６に確実に吸着保持することができる。

本発明に係る近接露光装置を示す図である。本発明に係る近接露光装置のマスクステージを上方から示した図である。本発明に係る近接露光装置のマスクステージを下方から示した図である。本発明に係るマスクずれ防止機構を示す図である。本発明に係るマスクずれ防止機構を図４のＶ−Ｖ線方向から示した断面図である。本発明に係るマスクずれ防止機構の押し当て板ガイド手段を示す図である。

符号の説明

１マスクステージ
２基板ステージ
３照射手段
２４マスクフレーム
２５マスク保持枠
２６真空吸着板（マスク吸着板）
４０マスクずれ防止機構
４２押し当て板
４４駆動部（押し当て板移動機構）
４６カバー
４６ａバネ装着溝
５２長溝
５４吸着溝
６０ａ吸引通路
６２ａ，６４ａ吸引継手部材
６６吸引配管
７２真空圧発生装置
７４板バネ
Ｗ基板

Claims

被露光材としての基板を保持する基板ステージと、この基板ステージの上方に配置したマスクフレームと、このマスクフレームの中央部開口にマスク位置調整手段を介して配置したマスク保持枠と、このマスク保持枠の下面に設けられ、マスクパターンを有するマスクを真空で吸着保持するマスク吸着板と、パターン露光用の光を照射する照射手段とを備え、前記基板を前記マスクに接近させ、前記照射手段の光を前記マスクに向けて上方から照射することでマスクパターンを前記基板に露光転写する近接露光装置において、
前記マスク吸着板に吸着保持されたマスクが面方向にずれるのを拘束するマスクずれ防止機構を備えたことを特徴とする近接露光装置。
前記マスクずれ防止機構は、前記マスク吸着板の下面に配置した押し当て板と、前記マスク吸着板に吸着保持された前記マスクの端面に向けて前記押し当て板を移動させる押し当て板移動機構と、前記マスクの端面に当接した前記押し当て板を前記マスク吸着板に吸着保持させる押し当て板吸着機構と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の近接露光装置。
前記押し当て板移動機構は、前記押し当て板が前記マスクの端面に当接した後、前記押し当て板に作用している押し当て力を解除することを特徴とする請求項２記載の近接露光装置。
前記マスク吸着板の下面に配置した前記押し当て板を前記吸着板の下面に密接させ、且つ前記押し当て板が前記マスクの端面に向けて移動するのを案内する押し当て板ガイド機構を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の近接露光装置。