JP2006093604A - Proximity exposure apparatus - Google Patents

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雅裕 斉田
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a mask from being shifted even when a speed of a substrate released from the mask after exposure by increasing a mask holding force, thereby increasing a throughput. <P>SOLUTION: A transparent glass plate 40 is fixedly located within a vacuum suction frame 26 for vacuum sucking a mask M, and air between the glass plate 40 and the mask M is vacuum sucked, so that the mask M is vacuum sucked by the frame 26 and the glass plate 40. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイ等の基板上にマスクのパターンを近接(プロキシミティ)露光転写するのに好適な近接露光装置に関する。   The present invention relates to a proximity exposure apparatus suitable for proximity exposure transfer of a mask pattern onto a substrate such as a large flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display.

近接露光は、図4を参照して、表面に感光剤を塗布した透光性の基板(被露光材)を近接露光装置の基板ステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスク保持枠に真空吸着枠を介して保持された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装置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該基板上に該マスクに描かれたパターンを露光転写するようにしたものである。   In the proximity exposure, referring to FIG. 4, a translucent substrate (material to be exposed) coated with a photosensitive agent on the surface is held on the substrate stage of the proximity exposure apparatus, and the substrate is held on the mask holding frame of the mask stage. The gap between the two is made several tens of μm to several hundred μm, for example, and the exposure light is irradiated toward the mask by the irradiation device from the side away from the substrate of the mask. As a result, the pattern drawn on the mask is transferred onto the substrate by exposure.

ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。
このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、基板ステージをマスクに対して例えばY軸方向に相対的にステップ移動させて各ステップ毎にマスクを基板に近接して対向配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられることがある。
By the way, in proximity exposure, there is a method in which the mask is made the same size as the substrate and is exposed in a lump. However, in such a method, when the mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, the mask becomes large and the mask is exposed. This causes problems in terms of the influence on the pattern accuracy due to the bending of the pattern and the cost.
For these reasons, conventionally, when a mask pattern is exposed and transferred onto a large substrate, a mask smaller than the substrate is used, and the substrate stage is moved stepwise relative to the mask, for example, in the Y-axis direction. The so-called stepwise proximity exposure system that irradiates the pattern exposure light in a state in which the mask is placed close to the substrate at each step, thereby exposing and transferring a plurality of patterns drawn on the mask onto the substrate. May be used.

具体的には、まず、例えば基板ステージ側のアライメントマークとマスク側のアライメントマークとが整合するようにマスク保持枠を介してマスクの向きを調整して基板ステージとマスクの位置を合わせ、そのときのマスクの姿勢(位置)を記憶装置等に記憶しておく。
次に、基板ステージに搭載した基板をマスクに接近させ、基板とマスクとを微小すき間を介した状態で照射手段からパターン露光用の光をマスクに向けて照射して一層目のマスクパターンを基板に露光転写する。
Specifically, first, for example, the orientation of the mask is adjusted through the mask holding frame so that the alignment mark on the substrate stage side and the alignment mark on the mask side are aligned, and the position of the substrate stage and the mask is aligned. The posture (position) of the mask is stored in a storage device or the like.
Next, the substrate mounted on the substrate stage is brought close to the mask, and light for pattern exposure is irradiated from the irradiation means toward the mask with the substrate and the mask interposed through a minute gap, and the first mask pattern is formed on the substrate. Transfer to exposure.

次に、基板をマスクから離し、この状態で基板ステージをマスクに対して1ステップ量だけ送る。このとき、例えばリニアガイド等の精度に起因して基板ステージの送り誤差が生じる。従って、このままで次ステップ目の露光を行うと、基板上に形成される次ステップ目の露光パターンと第1ステップ目の露光パターンとの相対位置がずれてしまう。
このため、次ステップの露光を行う前にレーザ干渉計等の光学的計測センサによって基板ステージの送り誤差(位置ずれ)を検出し、該検出結果と上記記憶装置に記憶されたマスクの初期姿勢情報とに基づいてマスク保持枠を介してマスクの向きを補正して基板とマスクとの位置を整合させ、この状態で次ステップ目の露光を行うことにより、基板上の個々の露光パターンの相対位置にずれが生じないようにしている。
Next, the substrate is separated from the mask, and in this state, the substrate stage is sent by one step amount relative to the mask. At this time, for example, a feed error of the substrate stage occurs due to the accuracy of a linear guide or the like. Therefore, if the next step exposure is performed as it is, the relative position between the exposure pattern of the next step formed on the substrate and the exposure pattern of the first step is shifted.
For this reason, before performing exposure in the next step, an optical measurement sensor such as a laser interferometer detects a feed error (positional deviation) of the substrate stage, and the detection result and initial posture information of the mask stored in the storage device. Based on the above, the orientation of the mask is corrected through the mask holding frame to align the position of the substrate and the mask, and the exposure of the next step is performed in this state, so that the relative position of each exposure pattern on the substrate So that no shift occurs.

上記従来の近接露光装置においては、図5を参照して、露光転写を行った後に基板をマスクから離す際の速度を速くして装置のスループットを上げるようにすると、基板とマスクとの間の狭いすき間に急激に空気が流入する流体抵抗により瞬間的に大きな負圧力が発生し、この負圧力が真空吸着枠の真空吸着溝によるマスクの吸引力よりも大きいとマスクが真空吸着枠に対してずれてしまう場合がある。このため、露光後に基板をマスクからゆっくりと離すようにしなければならず、装置のスループットを低下させる原因になっている。
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、マスクの保持力を向上させることで、露光後に基板をマスクから離す速度を速くしてもマスクがずれるのを防止することができ、これにより、スループットの向上を図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。
In the conventional proximity exposure apparatus, referring to FIG. 5, if the speed of separating the substrate from the mask after the exposure transfer is increased to increase the throughput of the apparatus, the space between the substrate and the mask is increased. A large negative pressure is generated instantaneously due to the fluid resistance to which air suddenly flows into the narrow gap, and if this negative pressure is larger than the suction force of the mask by the vacuum suction groove of the vacuum suction frame, the mask will be against the vacuum suction frame. It may shift. For this reason, the substrate must be slowly separated from the mask after exposure, which causes a reduction in the throughput of the apparatus.
The present invention has been made to solve such inconveniences, and by improving the holding power of the mask, it is possible to prevent the mask from shifting even if the speed of separating the substrate from the mask is increased after exposure. Therefore, an object of the present invention is to provide a proximity exposure apparatus capable of improving throughput.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、被露光材としての基板を保持する基板ステージと、露光すべきパターンを有するマスクと、該マスクを真空吸着枠を介して保持するマスク保持枠の向きを調整自在に支持するマスクステージと、前記基板と前記マスクとを微小すき間を介した状態で該マスクのパターンを前記基板に露光転写すべくパターン露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた近接露光装置において、
前記真空吸着枠の枠内に透明板部材を固定配置し、前記透明板部材と前記マスクとの間の空気を真空吸引することにより、前記真空吸着枠及び前記透明板部材によって前記マスクを真空吸着することを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記真空吸着枠に設けられた真空吸着溝を前記マスク側の面と前記透明板部材の側面に開口させたことを特徴とする。
To achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a substrate stage for holding a substrate as an exposed material, a mask having a pattern to be exposed, and a mask for holding the mask via a vacuum suction frame. Pattern exposure light is directed to the mask to expose and transfer the mask pattern onto the substrate with a mask stage that supports the holding frame in an adjustable manner and the substrate and the mask through a minute gap. In a proximity exposure apparatus provided with irradiation means for irradiating
A transparent plate member is fixedly arranged in the frame of the vacuum suction frame, and the mask is vacuum-sucked by the vacuum suction frame and the transparent plate member by vacuum suction of air between the transparent plate member and the mask. It is characterized by doing.
The invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, vacuum suction grooves provided in the vacuum suction frame are opened on the mask side surface and the side surface of the transparent plate member.

本発明によれば、真空吸着枠と該真空吸着枠の枠内に固定配置した透明板部材とによってマスクを真空吸着しているので、マスクの保持力を向上させることができ、これにより、露光後に基板をマスクから離す速度を速くしてもマスクがずれるのを防止することができ、装置のスループットの向上を図ることができる。
また、マスクが透明板部材に沿って吸着保持されるので、大型のマスクを保持した場合においても該マスクの自重による撓みが防止することができ、これにより、マスクの平坦度が向上して焼付けパターンの寸法精度の向上を図ることができる。
According to the present invention, since the mask is vacuum-sucked by the vacuum suction frame and the transparent plate member fixedly arranged in the frame of the vacuum suction frame, the holding power of the mask can be improved. Even if the speed at which the substrate is separated from the mask later is increased, the mask can be prevented from shifting, and the throughput of the apparatus can be improved.
Further, since the mask is sucked and held along the transparent plate member, even when a large mask is held, it is possible to prevent the mask from being bent due to its own weight, thereby improving the flatness of the mask and printing. The dimensional accuracy of the pattern can be improved.

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例である近接露光装置を説明するための一部を破断した説明図、図2は図1の部分拡大図、図3は図1の矢印A方向から見た図である。
本発明の実施の形態一例である近接露光装置は、図1に示すように、被露光材としての基板Wより小さいマスクMを用い、該マスク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光を後述する透明板ガラス40を介してマスクMに向けて照射することにより、マスクMの複数のパターンを基板W上に露光転写するようにしたものである。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a partially broken explanatory view for explaining a proximity exposure apparatus which is an example of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 3 is viewed from the direction of arrow A in FIG. It is a figure.
As shown in FIG. 1, a proximity exposure apparatus as an example of an embodiment of the present invention uses a mask M smaller than a substrate W as a material to be exposed, holds the mask M on a mask stage 1, and holds the substrate W on the substrate W. The substrate stage 2 is held in this state, and in this state, the substrate stage 2 is moved stepwise with respect to the mask M in the two axial directions of the X-axis direction and the Y-axis direction, and the mask M and the substrate W are opposed to each other in close proximity. In the arranged state, a plurality of patterns of the mask M are exposed and transferred onto the substrate W by irradiating light for pattern exposure from the irradiation means 3 toward the mask M through a transparent plate glass 40 described later. Is.

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るようになっている。   In FIG. 1, reference numeral 4 denotes an apparatus base 4. An X-axis stage feed mechanism 5 for moving the substrate stage 2 stepwise in the X-axis direction is installed on the apparatus base 4. A Y-axis stage feed mechanism 6 for moving the substrate stage 2 stepwise in the Y-axis direction is installed on the axis feed table 5a, and the substrate stage 2 is installed on the Y-axis feed table 6a of the Y-axis stage feed mechanism 6. Has been. A substrate W is held on the upper surface of the substrate stage 2 in a state of being vacuumed by a work chuck or the like.

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比較的粗い位置決め分解能であるが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置7と、上下粗動装置7と比べて高分解能で位置決め可能で基板ステージ2を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。   Between the Y-axis stage feed mechanism 6 and the substrate stage 2, there is a vertical coarse motion device 7 having a relatively coarse positioning resolution that performs a simple vertical movement of the substrate stage 2 but a large movement stroke and movement speed, and a vertical coarse motion A vertical fine movement device 8 that can be positioned with higher resolution than the apparatus 7 and finely adjusts the gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W to a predetermined amount by finely moving the substrate stage 2 up and down is installed.

上下粗動装置7は後述の微動ステージ6bに設けられた適宜の駆動機構により基板ステージ2を微動ステージ6bに対して上下動させる。符号14aは基板ステージ2の底面の4箇所に固定されたステージ粗動軸で、微動ステージ6bに固定された直動ベアリング14に係合し、微動ステージ6bに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置7は分解能は低くても繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。   The vertical coarse movement device 7 moves the substrate stage 2 up and down with respect to the fine movement stage 6b by an appropriate drive mechanism provided on the fine movement stage 6b described later. Reference numeral 14a denotes a coarse movement shaft fixed at four positions on the bottom surface of the substrate stage 2, which engages with a linear motion bearing 14 fixed to the fine movement stage 6b and is guided in the vertical direction with respect to the fine movement stage 6b. Note that it is desirable that the vertical coarse motion device 7 has high repeated positioning accuracy even if the resolution is low.

上下微動装置8は、Y軸送り台6aに固定された固定台9と、該固定台9にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール10とを備えており、該案内レール10に跨架されたスライダ11を介して案内レール10に沿って往復移動するスライド体12にはボールねじのナット(図示せず)が連結されると共に、該スライド体12の上端面は微動ステージ6bに固定されたフランジ12aに対して水平方向に摺動自在に接している。   The vertical fine movement device 8 includes a fixed base 9 fixed to the Y-axis feed base 6a, and a linear guide guide rail 10 attached to the fixed base 9 with its inner end inclined obliquely downward. A ball screw nut (not shown) is connected to a slide body 12 that reciprocates along the guide rail 10 via a slider 11 straddling the guide rail 10. Is in contact with the flange 12a fixed to the fine movement stage 6b so as to be slidable in the horizontal direction.

また、フランジ12aと固定台9とは図3に示すような板ばね15によって連結されている。この板ばね15は三枚の舌片16a,16b,16cを有しており、中央の舌片16bがフランジ12aに固定され、両側の舌片16a,16cが固定台9に固定されている。
従って、フランジ12aには水平面内(XY平面内)の移動は規制され、上下方向の微動及び微小な傾きの変化のみ許容される。なお、中央の舌片16bを固定台9に、両側の舌片16a,16cをフランジ12aに固定するようにしてもよい。
Further, the flange 12a and the fixing base 9 are connected by a leaf spring 15 as shown in FIG. The leaf spring 15 has three tongue pieces 16 a, 16 b and 16 c, a central tongue piece 16 b is fixed to the flange 12 a, and both tongue pieces 16 a and 16 c are fixed to the fixing base 9.
Therefore, the flange 12a is restricted from moving in the horizontal plane (in the XY plane), and only fine movement in the vertical direction and a slight change in inclination are allowed. In addition, you may make it fix the tongue piece 16b of a center to the fixing stand 9, and the tongue pieces 16a and 16c of both sides to the flange 12a.

そして、固定台9に取り付けられたモータ17によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ11及びスライド体12が一体となって案内レール10に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ12aが上下微動する。このとき、フランジ12aの水平方向の変位は板ばね15の働きにより規制される。
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、後述するギャップセンサ31による複数箇所でのマスクMと基板Wとのすき間量の計測結果に基づき、3箇所のフランジ12aの高さを独立に微調整して基板ステージ2の高さ及び傾きを微調整できるので、マスクMと基板Wとのすき間を平行度良好に目標値とすることができる。
Then, when the screw shaft of the ball screw is rotationally driven by the motor 17 attached to the fixed base 9, the nut, the slider 11 and the slide body 12 are integrally moved along the guide rail 10 in an oblique direction. The flange 12a is finely moved up and down. At this time, the horizontal displacement of the flange 12 a is restricted by the action of the leaf spring 15.
The vertical fine movement device 8 is installed on one end side (left end side in FIG. 1) in the Y-axis direction of the Z-axis feed base 6a and two on the other end side, and a total of three are installed and controlled independently. It is like that. Thereby, the vertical fine movement device 8 finely adjusts the height of the flanges 12a at the three locations independently based on the measurement results of the gap amounts between the mask M and the substrate W at a plurality of locations by the gap sensor 31 described later. Since the height and inclination of the stage 2 can be finely adjusted, the gap between the mask M and the substrate W can be set to a target value with good parallelism.

また、Y軸送り台6a上には、基板ステージ2のY方向の位置を検出するY軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19と、基板ステージ2のX軸方向の位置を検出するX軸レーザ干渉計に対向するバーミラー(共に図示せず)とが設置されている。
Y軸レーザ干渉計18に対向するバーミラー19はY軸送り台6aの一側でX軸方向に沿って延びており、X軸レーザ干渉計に対向するバーミラーはY軸送り台6aの一端側でY軸方向に沿って延びている。
On the Y-axis feed base 6a, a bar mirror 19 facing the Y-axis laser interferometer 18 that detects the position of the substrate stage 2 in the Y direction, and an X-axis laser that detects the position of the substrate stage 2 in the X-axis direction. A bar mirror (both not shown) facing the interferometer is installed.
The bar mirror 19 facing the Y-axis laser interferometer 18 extends along the X-axis direction on one side of the Y-axis feed base 6a, and the bar mirror facing the X-axis laser interferometer is on one end side of the Y-axis feed base 6a. It extends along the Y-axis direction.

Y軸レーザ干渉計及びX軸レーザ干渉計はそれぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース4に支持されている。なお、Y軸レーザ干渉計18は、X軸方向に離間して2台設置されている。
2台のY軸レーザ干渉計18によりバーミラー19を介してY軸送り台6aひいては基板ステージ2のY軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。
The Y-axis laser interferometer and the X-axis laser interferometer are always arranged so as to face the corresponding bar mirrors and supported by the apparatus base 4. Two Y-axis laser interferometers 18 are installed apart from each other in the X-axis direction.
The two Y-axis laser interferometers 18 detect the position of the Y-axis feed base 6a and then the substrate stage 2 in the Y-axis direction and the yawing error via the bar mirror 19.

X軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してX軸送り台5aひいては基板ステージ2のX軸方向の位置を検出する。
ステップ送り時に得られる2つのY軸方向位置データ及びX軸方向位置データの検出信号を制御装置に出力し、制御装置がこの検出信号(実際の位置データ)と指令された位置データ(位置決めすべき位置のデータ)との差に基づいて補正量を算出して、その算出結果を後述するマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、該補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてX軸方向及びY軸方向の位置ずれ及びヨーイング誤差が補正され、マスクMが基板Wの露光すべき位置に正しく対向するようにアライメントされる。なお、前記制御装置は、後述するすき間調整等にも使用される。
The X-axis laser interferometer detects the position of the X-axis feed base 5a and then the substrate stage 2 in the X-axis direction via the opposing bar mirror.
Two Y-axis direction position data and X-axis direction position data detection signals obtained during step feed are output to the control device, and the control device outputs this detection signal (actual position data) and commanded position data (to be positioned) A correction amount is calculated on the basis of the difference from the position data), and the calculation result is output to a driving circuit of a mask position adjusting means (and vertical fine movement device 8 as necessary), which will be described later. Accordingly, the mask position adjusting means and the like are controlled to correct the positional deviation and yawing error in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the mask M is aligned so as to correctly face the position to be exposed on the substrate W. The control device is also used for gap adjustment and the like which will be described later.

なお、X軸レーザ干渉計、Y軸レーザ干渉計等は、主として、まだ全くパターンが形成されていない基板Wに対する露光(1層目の露光)の際に使用されるもので、1層目の露光が済んだ基板Wへの2層目以降の露光のための露光装置の場合は、これらを省略してもよいし、アライメントカメラと共に使用してもよい。
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、該マスクフレーム24の中央部開口にすき間を介して挿入されてX,Y,θ方向(X,Y平面内)に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。
The X-axis laser interferometer, the Y-axis laser interferometer, and the like are mainly used for exposure (first layer exposure) to the substrate W on which no pattern is formed yet. In the case of an exposure apparatus for exposure of the second and subsequent layers on the exposed substrate W, these may be omitted or used with an alignment camera.
The mask stage 1 can be moved in the X, Y, and θ directions (in the X, Y plane) by being inserted into a mask frame 24 formed of a substantially rectangular frame and a central opening of the mask frame 24 through a gap. The mask frame 24 is held in a fixed position above the substrate stage 2 by a support column 4 a protruding from the apparatus base 4.

マスク保持枠25の中央部開口の下面側には、図1及び図2に示すように、内方に張り出す真空吸着枠26が前記開口の全周に沿って設けられており、この真空吸着枠26の下面には真空吸着溝26aが設けられている。
ここで、この実施の形態では、真空吸着枠26の枠内の略全域に透明板ガラス(透明板部材)40を配置して該透明板ガラス40の上部フランジ41を真空吸着枠26の上面で支持すると共に、真空吸着溝26aを露光すべきパターンが描かれているマスクMの上面と透明板ガラス40の側面に開口させている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a vacuum suction frame 26 is provided on the lower surface side of the central opening of the mask holding frame 25 along the entire circumference of the opening. A vacuum suction groove 26 a is provided on the lower surface of the frame 26.
Here, in this embodiment, a transparent plate glass (transparent plate member) 40 is disposed in substantially the entire area of the vacuum suction frame 26 and the upper flange 41 of the transparent plate glass 40 is supported on the upper surface of the vacuum suction frame 26. At the same time, the vacuum suction groove 26a is opened on the upper surface of the mask M on which the pattern to be exposed is drawn and the side surface of the transparent plate glass 40.

そして、真空吸着溝26a内の空気、及び透明板ガラス40の下面とマスクMの上面との間の空気を真空排気することで、真空吸着枠26及び透明板ガラス40によってマスクMを真空吸着して保持するようにしている。なお、透明板ガラス40の厚みは、設計都合、材料都合等から最も厚くできる寸法にするのが好ましい。少なくともマスクMの厚みより十分厚くする。   The air in the vacuum suction groove 26a and the air between the lower surface of the transparent plate glass 40 and the upper surface of the mask M are evacuated to hold the mask M by vacuum suction with the vacuum suction frame 26 and the transparent plate glass 40. Like to do. In addition, it is preferable that the thickness of the transparent plate glass 40 is set to a dimension that can be maximized for design convenience, material convenience, and the like. At least sufficiently thicker than the thickness of the mask M.

また、透明板ガラス40の上方には、マスクMと基板Wとの対向面間のギャップを測定する手段としてのギャップセンサ31、及びマスクMの露光領域に設けられたアライメントマーク(図示せず)と、基板W側に一層目の露光で設けられたアライメントマーク(図示せず:二層目以降のアライメントに使用)又は基板ステージ2に設けられたアライメントマーク(図示せず)とを撮像する手段としてのアライメントカメラ30がそれぞれ移動可能に配置されている。   Further, above the transparent plate glass 40, a gap sensor 31 as a means for measuring the gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W, and an alignment mark (not shown) provided in the exposure region of the mask M, As means for imaging an alignment mark (not shown: used for alignment of the second and subsequent layers) provided on the substrate W side or an alignment mark (not shown) provided on the substrate stage 2 on the substrate W side. The alignment cameras 30 are movably arranged.

ギャップセンサ31は、フランジ26のY軸方向に沿う二辺の内側上方にY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上下微動装置8が制御されてマスク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。   The gap sensors 31 are arranged at two locations in the Y-axis direction at two locations on the inner side of the two sides along the Y-axis direction of the flange 26, for a total of four locations. The measurement results of these four gap sensors 31 The amount of parallelism deviation between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W can be detected by performing arithmetic processing with a control device (not shown) based on the above, and the above-described vertical fine movement device 8 described above according to this detected deviation amount. Is controlled to ensure the parallelism between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W.

アライメントカメラ30はフランジ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との平面ずれ量を検出することができ、この検出平面ずれ量に応じてマスク位置調整手段がマスク保持枠25をX,Y,θ方向に移動させて該マスク保持枠25に保持されたマスクMの基板Wに対する向きを調整するようになっている。   The alignment cameras 30 are arranged in two locations, one in each of the upper center of the two sides along the X-axis direction of the flange 26, and approximately in the center of the X-axis direction. On the basis of this, the amount of plane deviation between the mask M and the substrate W can be detected by performing arithmetic processing with a control device (not shown), and the mask position adjusting means sets the mask holding frame 25 to X, X according to this detected plane deviation amount. The direction of the mask M held by the mask holding frame 25 with respect to the substrate W is adjusted by moving in the Y and θ directions.

マスク位置調整手段は、マスクフレーム24のY軸方向に沿う一辺に取り付けられたX軸方向駆動装置(図示せず)と、マスク保持枠25のX軸方向に沿う一辺に互いにX軸方向に離間して取り付けられた二台のY軸方向駆動装置29(一台のみ図示)とを備えており、X軸方向駆動装置によりマスク保持枠25のX軸方向の調整を、二台のY軸方向駆動装置29によりマスク保持枠25のY軸方向及びθ軸方向(Z軸まわりの揺動)の調整を行うようになっている。なお、図1において符号28は、マスク保持枠25に保持されたマスクM上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで露光範囲を制限する遮光ブレードを有するマスキングアパーチャ機構である。   The mask position adjusting means is spaced apart from each other in the X-axis direction on one side along the X-axis direction of the mask holding frame 25 and an X-axis direction driving device (not shown) attached to one side along the Y-axis direction of the mask frame 24. And two Y-axis direction drive devices 29 (only one is shown) attached to the X-axis direction drive device to adjust the mask holding frame 25 in the X-axis direction. The drive device 29 adjusts the mask holding frame 25 in the Y-axis direction and the θ-axis direction (oscillation around the Z-axis). In FIG. 1, reference numeral 28 denotes a masking aperture mechanism having a light shielding blade that limits the exposure range by shielding exposure light in an arbitrary range on the mask M held by the mask holding frame 25 as necessary. .

上記構成の近接露光装置を用いて、例えばY軸方向にステップ露光を行うには、まず、アライメントカメラ30で撮像された基板ステージ2側のアライメントマークとマスク保持枠25に保持されたマスクMの露光領域に設けられたアライメントマークとのずれ量に応じてマスク位置調整手段がマスク保持枠25を所定方向に移動させることでマスクMの向きを調整して基板ステージ2に対するマスクMの初期位置を合わせ、そのときのマスクMの姿勢(位置)を図示しない制御装置の記憶領域等に記憶しておく。   In order to perform step exposure in the Y-axis direction, for example, using the proximity exposure apparatus having the above-described configuration, first, the alignment mark on the substrate stage 2 imaged by the alignment camera 30 and the mask M held on the mask holding frame 25 are displayed. The mask position adjustment means adjusts the orientation of the mask M by moving the mask holding frame 25 in a predetermined direction in accordance with the amount of deviation from the alignment mark provided in the exposure region, thereby setting the initial position of the mask M with respect to the substrate stage 2. In addition, the posture (position) of the mask M at that time is stored in a storage area of a control device (not shown).

次に、基板ステージ2に基板Wを搭載して保持し、この状態で上下粗動装置7及び上下微動装置8により基板ステージ2を上昇させてマスクMと基板Wとの対向面間のすき間を所定量に微調整し、基板WとマスクMとを微小すき間を介した状態で照射手段3からパターン露光用の光を透明板ガラス40を介してマスクMに向けて照射することで、一層目のマスクパターンを基板Wに露光転写する。   Next, the substrate W is mounted and held on the substrate stage 2, and in this state, the substrate stage 2 is raised by the vertical coarse motion device 7 and the vertical fine motion device 8, and the gap between the opposing surfaces of the mask M and the substrate W is increased. By finely adjusting to a predetermined amount and irradiating light for pattern exposure from the irradiation means 3 to the mask M through the transparent plate glass 40 with the substrate W and the mask M through a minute gap, The mask pattern is exposed and transferred to the substrate W.

次に、上下粗動装置7又は上下微動装置8により基板ステージ2を下降させて基板WをマスクMから離し、この状態でY軸ステージ送り機構6で基板ステージ2をマスクMに対してY軸方向に1ステップ量だけ送る。このとき、従来においては、基板WをマスクMから離す際の速度を速くして装置のスループットを上げるようにすると、基板WとマスクMとの間の狭いすき間に急激に空気が流入する流体抵抗により瞬間的に大きな負圧力が発生し、この負圧力でマスクMがずれてしまう虞れがあることから、露光後に基板WをマスクMからゆっくりと離すようにしており、装置のスループットを低下させる原因になっていた。   Next, the substrate stage 2 is lowered by the vertical coarse motion device 7 or the vertical fine motion device 8 to separate the substrate W from the mask M, and in this state, the substrate stage 2 is moved relative to the mask M by the Y axis stage feed mechanism 6. Send one step amount in the direction. At this time, conventionally, when the speed at which the substrate W is separated from the mask M is increased to increase the throughput of the apparatus, the fluid resistance in which air suddenly flows into the narrow gap between the substrate W and the mask M is obtained. Due to this, a large negative pressure is instantaneously generated and the mask M may be displaced by this negative pressure. Therefore, the substrate W is slowly separated from the mask M after exposure, and the throughput of the apparatus is reduced. It was the cause.

しかしながら、この実施の形態では、上述したように、真空吸着枠26の枠内の略全域に固定配置した透明板ガラス40と真空吸着枠26によってマスクMを真空吸着して保持するようにしているので、マスクMの保持力が従来に比べて大幅に向上し、露光後に基板WをマスクMから離す速度を速くしてもマスクMがずれるのを防止することができる。   However, in this embodiment, as described above, the mask M is vacuum-sucked and held by the transparent plate glass 40 and the vacuum suction frame 26 that are fixedly arranged in substantially the entire area of the vacuum suction frame 26. Further, the holding force of the mask M is greatly improved as compared with the conventional case, and it is possible to prevent the mask M from shifting even if the speed at which the substrate W is separated from the mask M after the exposure is increased.

そして、Y軸ステージ送り機構6で基板ステージ2をマスクMに対してY軸方向に1ステップ量だけ送った後、X軸レーザ干渉計及びY軸レーザ干渉計18による基板ステージ2のステップ送り誤差の検出信号(X軸方向、Y軸方向の位置誤差及びヨーイング誤差)と上記記憶領域に記憶されたマスクMの初期姿勢情報とに基づいて補正制御手段(図示せず)がステップ送り誤差に応じたマスクMの向きの補正量を算出し、この算出結果をマスク位置調整手段(及び必要に応じて上下微動装置8)の駆動回路に出力することで、各補正量に応じてマスク位置調整手段等が制御されてマスク保持枠25を介してマスクMの向きが調整され、これにより、次ステップ目において基板Wに一層目の露光パターンを転写する前に基板WとマスクMとの位置を整合させ、この状態で次ステップ目の露光を行う。   Then, after the substrate stage 2 is fed by one step amount in the Y-axis direction with respect to the mask M by the Y-axis stage feed mechanism 6, the step feed error of the substrate stage 2 by the X-axis laser interferometer and the Y-axis laser interferometer 18. The correction control means (not shown) responds to the step feed error based on the detection signal (position error and yawing error in the X-axis direction and Y-axis direction) and the initial posture information of the mask M stored in the storage area. By calculating the correction amount of the orientation of the mask M and outputting the calculation result to the drive circuit of the mask position adjustment means (and the vertical fine movement device 8 as necessary), the mask position adjustment means according to each correction amount Are controlled to adjust the orientation of the mask M through the mask holding frame 25, so that, in the next step, before the first exposure pattern is transferred to the substrate W, the substrate W and the mask M are aligned. Align the location, for light exposure for the next step eyes in this state.

このようにこの実施の形態では、真空吸着枠26と該真空吸着枠26の枠内の略全域に固定配置された透明板ガラス40とによってマスクMを真空吸着しているので、マスクMの保持力を従来に比べて大幅に向上させることができ、これにより、露光後に基板WをマスクMから離す速度を速くしてもマスクMがずれるのを防止することができ、装置のスループットの向上を図ることができる。   As described above, in this embodiment, since the mask M is vacuum-sucked by the vacuum suction frame 26 and the transparent plate glass 40 fixedly arranged in substantially the entire area of the vacuum suction frame 26, the holding force of the mask M Can be significantly improved compared to the prior art, whereby the mask M can be prevented from shifting even if the speed at which the substrate W is separated from the mask M after exposure is increased, thereby improving the throughput of the apparatus. be able to.

また、マスクMが透明板ガラス40の下面に沿って吸着保持されるので、大型のマスクMを保持した場合においても該マスクMの自重による撓みが防止することができ、これにより、マスクMの平坦度が向上して焼付けパターンの寸法精度の向上を図ることができる。
更に、真空吸着溝26aをマスクMの上面と透明板ガラス40の側面に開口させているので、真空吸着溝26により透明板ガラス40をマスクMと共に直接真空吸着しているため、より強固な固定が可能となる。また、透明板ガラス40にフランジ41を設け、これを真空吸着枠26の上面で支持するようにしたことにより、更に確実にマスクMの撓み及び位置ずれの阻止が図れる。
Further, since the mask M is sucked and held along the lower surface of the transparent plate glass 40, even when the large mask M is held, it is possible to prevent the mask M from being bent due to its own weight. The degree can be improved and the dimensional accuracy of the printing pattern can be improved.
Further, since the vacuum suction groove 26a is opened on the upper surface of the mask M and the side surface of the transparent plate glass 40, the transparent plate glass 40 is directly vacuum-sucked together with the mask M by the vacuum suction groove 26, so that a stronger fixation is possible. It becomes. Further, by providing the transparent plate glass 40 with the flange 41 and supporting the flange 41 on the upper surface of the vacuum suction frame 26, the mask M can be more reliably prevented from being bent and displaced.

更に、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パターン露光用の光を照射することにより、マスクMの複数のパターンを基板W上に露光転写するようにしているので、より小さなマスクMで大きな基板Wへの露光を可能して低コスト化及びパターン精度の高精度化を図ることができ、更には、基板W上により多彩なパターンの作成を可能にすることができる。   Further, the substrate stage 2 is moved stepwise with respect to the mask M in the two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction and irradiated with light for pattern exposure at each step, whereby a plurality of patterns of the mask M are formed on the substrate. Since exposure transfer is performed on W, exposure to a large substrate W can be performed with a smaller mask M to reduce cost and increase pattern accuracy. A variety of patterns can be created.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、真空吸着枠26の枠内の略全域に透明板ガラス40を固定配置した場合を例に採ったが、必ずしもこのようにする必要はなく、真空吸着枠26の枠内に部分的に透明板ガラスを固定配置するようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the case where the transparent plate glass 40 is fixedly disposed over substantially the entire area of the vacuum suction frame 26 is taken as an example. Alternatively, the transparent plate glass may be fixedly arranged in part.

また、上記実施の形態では、各ステージ送り機構の送り手段として、リニアガイドとボールねじを組合せたものを用いているが、必ずしもこれに限定する必要はなく、例えば、送り手段として、リニアモータ等を用いてもよい。
更に、上記実施の形態では、基板ステージ2をX軸及びY軸方向にステップ移動可能な構成としたが、これに代えて、マスクステージ1を照射手段と共にX軸及びY軸方向にステップ移動可能な構成としても良い。
In the above embodiment, a combination of a linear guide and a ball screw is used as the feeding means of each stage feeding mechanism. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, a linear motor or the like is used as the feeding means. May be used.
Further, in the above embodiment, the substrate stage 2 is configured to be stepped in the X-axis and Y-axis directions. Instead, the mask stage 1 can be stepped in the X-axis and Y-axis directions together with the irradiation unit. It is good also as a simple structure.

更に、上記実施の形態では、基板ステージ2をマスクMに対して二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光を照射する場合を例に採ったが、これに限定されず、基板ステージ2をマスクMに対して一軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にパターン露光用の光を照射する場合、或いはステップ動作を伴わない一括露光方式の場合にも本発明を適用することができるのはいうまでもない。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the substrate stage 2 is stepped in the biaxial direction with respect to the mask M and the pattern exposure light is irradiated for each step is taken as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention is also applied to the case where the substrate stage 2 is moved stepwise in the uniaxial direction with respect to the mask M and light for pattern exposure is irradiated for each step, or in the case of a batch exposure method that does not involve a step operation. Needless to say, you can.

本発明の実施の形態の一例である近接露光装置を説明するための一部を破断した説明図である。It is explanatory drawing which fractured | ruptured one part for demonstrating the proximity exposure apparatus which is an example of embodiment of this invention. 図1の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 図1の矢印A方向から見た図である。It is the figure seen from the arrow A direction of FIG. 従来の近接露光装置を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional proximity exposure apparatus. 従来の問題点を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional problem.

符号の説明Explanation of symbols

1 マスクステージ
2 基板ステージ
3 照射手段
W 基板
M マスク
25 マスク保持枠
26 真空吸着枠
26a 真空吸着溝
40 透明板ガラス(透明板部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask stage 2 Substrate stage 3 Irradiation means W Substrate M Mask 25 Mask holding frame 26 Vacuum suction frame 26a Vacuum suction groove 40 Transparent plate glass (transparent plate member)

Claims (2)

被露光材としての基板を保持する基板ステージと、露光すべきパターンを有するマスクと、該マスクを真空吸着枠を介して保持するマスク保持枠の向きを調整自在に支持するマスクステージと、前記基板と前記マスクとを微小すき間を介した状態で該マスクのパターンを前記基板に露光転写すべくパターン露光用の光を前記マスクに向けて照射する照射手段とを備えた近接露光装置において、
前記真空吸着枠の枠内に透明板部材を固定配置し、前記透明板部材と前記マスクとの間の空気を真空吸引することにより、前記真空吸着枠及び前記透明板部材によって前記マスクを真空吸着することを特徴とする近接露光装置。
A substrate stage for holding a substrate as a material to be exposed; a mask having a pattern to be exposed; a mask stage for adjusting the orientation of a mask holding frame for holding the mask via a vacuum suction frame; and the substrate A proximity exposure apparatus comprising: irradiation means for irradiating light for pattern exposure toward the mask in order to expose and transfer the pattern of the mask to the substrate in a state where the mask and the mask are interposed through a minute gap;
A transparent plate member is fixedly arranged in the frame of the vacuum suction frame, and the mask is vacuum-sucked by the vacuum suction frame and the transparent plate member by vacuum suction of air between the transparent plate member and the mask. Proximity exposure apparatus characterized by performing.
前記真空吸着枠に設けられた真空吸着溝を前記マスク側の面と前記透明板部材の側面に開口させたことを特徴とする請求項1に記載した近接露光装置。   2. The proximity exposure apparatus according to claim 1, wherein a vacuum suction groove provided in the vacuum suction frame is opened on the mask side surface and the side surface of the transparent plate member.
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