JP2006243380A - マスクアダプタ、マスクアダプタ付マスク及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 標準サイズのマスクに代えて小サイズのマスクの使用を可能とするマスクアダプタを提供する。
【解決手段】 矩形形状を有するマスクを保持するマスク保持装置に載置され、前記マスクよりも小さい矩形形状を有する小マスク４を保持するマスクアダプタ２において、前記小マスク４の対向する二辺の縁部のそれぞれを支持する第1及び第２のマスク支持部２ａと、前記二辺の縁部と交差するように延び、前記第１及び前記第２のマスク支持部を接続する接続部２ｂとを備え、前記接続部は、前記第１及び前記第２のマスク支持部で保持された前記小マスクの自重撓みが、前記マスク保持装置で保持した前記マスクの前記小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように形状または材質が設定されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置で用いるマスクアダプタ、該マスクアダプタを備えるマスクアダプタ付マスク、及び該マスクアダプタ付マスクを用いた露光方法に関するものである。

マイクロデバイスの一つである液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された基板（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が用いられている。

従来、投影露光装置においては、装置ごとに使用するマスクのサイズが定められており、定められたサイズのマスクを用いて上述の投影露光が行なわれており、異なるサイズのマスクを投影露光に用いることはできなかった。

なお、投影露光装置に対して基板の搬送を行なう基板搬送装置においては、異なるサイズの基板を載置することが可能な基板搬送用アダプタを用いることにより、異なるサイズの基板を投影露光装置に対して搬送する装置が存在する（特許文献１参照）。

特開平１０−７９４１８号公報

ところで、投影露光装置のユーザは、使用中の投影露光装置において、現在使用中のマスクの大きさとは異なる大きさのマスクの使用を希望する場合がある。このような場合、サイズの異なるマスク、例えば別の投影露光装置で用いられているマスクなどの使用を可能とすれば、新たにマスクを作成する必要がなくなることから、コストの削減を図ることが可能になる。

この発明の課題は、標準サイズのマスクに代えて小サイズのマスクの使用を可能とするマスクアダプタ、該マスクアダプタによりマスクを支持したマスクアダプタ付マスク及び該マスクアダプタ付マスクを用いた露光方法を提供することである。

この発明のマスクアダプタは、矩形形状を有するマスクを保持するマスク保持装置に載置され、前記マスクよりも小さい矩形形状を有する小マスクを保持するマスクアダプタにおいて、前記小マスクの対向する二辺の縁部のそれぞれを支持する第1のマスク支持部及び第２のマスク支持部と、前記二辺の縁部と交差するように延び、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部を接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部で保持された前記小マスクの自重撓みが、前記マスク保持装置で保持した前記マスクの前記小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように形状または材質が設定されていることを特徴とする。

この発明のマスクアダプタは、矩形形状を有するマスクを保持するマスク保持装置に載置され、前記マスクよりも小さい矩形形状を有する小マスクを保持するマスクアダプタにおいて、前記小マスクの対向する二辺の縁部のそれぞれを支持する第1のマスク支持部及び第２のマスク支持部と、前記二辺の縁部と交差するように延び、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部を接続する接続部とを備え、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部は、該第１及び第２のマスク支持部で保持された前記小マスクの自重撓みが、前記マスク保持装置で保持した前記マスクの前記小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように形状が設定されていることを特徴とする。

この発明のマスクアダプタによれば、第１及び第２のマスク支持部で保持された小マスクの自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように接続部の形状または材質が設定され、または、第１及び第２のマスク支持部の形状が設定されているため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンを基板に投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

この発明のマスクアダプタ付マスクは、パターンが形成されたマスクに対して、該マスクをこの発明のマスクアダプタを用い一体的に保持したことを特徴とする。この発明のマスクアダプタ付マスクによれば、第１及び第２のマスク支持部で保持された小マスクの自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように接続部の形状または材質が設定され、または、第１及び第２のマスク支持部の形状が設定されたマスクアダプタを備えるため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンを基板に投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

この発明の露光方法は、マスクのパターンを基板上に転写する露光方法において、前記マスクは、この発明のマスクアダプタ付マスクを用いることを特徴とする。この発明の露光方法によれば、この発明のマスクアダプタ付マスクを用いるため、小マスクに形成されているパターンを基板に良好に投影露光することができる。

この発明のマスクアダプタによれば、第１及び第２のマスク支持部で保持された小マスクの自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように接続部の形状または材質が設定され、または、第１及び第２のマスク支持部の形状が設定されているため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンを基板に投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

また、この発明のマスクアダプタ付マスクによれば、第１及び第２のマスク支持部で保持された小マスクの自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように接続部の形状または材質が設定され、または、第１及び第２のマスク支持部の形状が設定されたマスクアダプタを備えるため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンを基板に投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

また、この発明の露光方法によれば、この発明のマスクアダプタ付マスクを用いるため、小マスクに形成されているパターンを基板に良好に投影露光することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。図１は、矩形形状を有する小マスク４を支持した状態のマスクアダプタ２（アダプタ付マスク）の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、マスクアダプタ２（アダプタ付マスク）の側面図である。なお、小マスク４とは、後述する投影露光装置（図６参照）において用いられる標準サイズの標準マスクよりも小さいサイズのマスクをいう。また、図１に示すＸＹＺ座標系（図３、図４、図５に示すＸＹＺ座標系も同じ）は、図６に示すＸＹＺ座標系と同様の座標系である。即ち、図６に示す投影露光装置の投影光学系の光軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスク及びプレートの同期移動方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。

マスクアダプタ２は、標準マスクと略同一の外形形状、即ち略同一の矩形形状を有し、小マスク４を挟む位置に設けられた２つのマスク支持部２ａと、マスク支持部２ａと交差する方向に延び小マスク４を挟む位置に設けられ、２つのマスク支持部２ａのそれぞれを接続する２つの接続部２ｂにより構成されている。２つのマスク支持部２ａのそれぞれには、小マスク４の対向する二辺の縁部を支持するマスク支持部２ｃが形成されている。また、マスクアダプタ２は、小マスク４の線膨張係数と略同一または小マスク４の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料により形成されている。なお、材料としては、軽量で剛性の高いカーボン系のＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）やセラミックスなどが用いられる。また、部分的に異なる材料を用いてもよい。

ここで２つの接続部２ｂの形状、材質は、小マスク４をマスク支持部２ｃにおいて支持した場合に、小マスク４の自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように設定されている。即ち、標準マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように、接続部２ｂの断面形状、即ち幅Ｗ、及び接続部２ｂの厚さｔ（図３参照）が設定されている。また、小マスク４をマスク支持部２ｃにおいて支持した場合に、小マスク４の自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように、２つのマスク支持部２ａまたは接続部２ｂの材質が部設されている。また、小マスク４は、マスク支持部２ｃにおいて支持された場合に、標準マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように、接続部２ｂの厚さが設定されている。

また、小マスク４には、パターンに異物が付着するのを防止するための保護部材２ｄが備えられている。即ち、保護部材２ｄとしての略透明な保護膜や保護板が、小マスクのパターン面に貼り付けられた露光領域を囲むような開口を備えたフレームに貼り付けられている。なお、この実施の形態においては、小マスクに保護部材を取り付けているが、マスクアダプタに保護部材を取り付けるようにしてもよい。保護部材としては、ペリクルや薄いガラスが用いられる。

この実施の形態に係るマスクアダプタによれば、小マスク４をマスク支持部２ｃにおいて支持した場合に、小マスク４の自重撓みが、マスク保持装置で保持したマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように、接続部２ｂの断面形状、即ち接続部２ｂの幅Ｗ、及び接続部２ｂの厚さｔが設定され、マスク支持部または接続部の材質が設定され、更に小マスク４の厚さが設定されているため、小マスク４を支持した状態でマスクアダプタを投影露光装置のマスクステージに載置した場合に、小マスク４のパターン面をきわめて容易に投影露光装置の照明系の焦点面に位置させることができる。

なお、上述の実施の形態においては、小マスク４の自重撓みがマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように、接続部２ｂの断面形状即ち、接続部の幅Ｗ、及び接続部２ｂの厚さｔを設定しているが、これに限定されるものではなく、小マスク４の自重撓みがマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように、マスク支持部におけるマスク支持部の高さ方向の位置を設定するようにしてもよい。図４は、マスクアダプタ２０の断面図（図１におけるＡ−Ａ位置と同様な位置での断面図）である。図４に示すように、マスクアダプタ２０のマスク支持部２ａにおけるマスク支持部２０ｃのＺ方向の位置を、標準マスクの自重撓みを考慮した位置とすることにより、標準マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように設定してもよい。つまりマスクアダプタ２０を支持する支持面とマスク支持部２０ｃがマスクを支持する面とを同じ高さにせず、マスク４を少し落とし込んだ位置とすることにより標準マスクの自重撓みを考慮した位置とすることができる。なお、このマスクアダプタ付マスクにおいても小マスク４に保護部材２０ｄが備えられている。

また、図５は、マスクアダプタ２２の断面図（図１におけるＡ−Ａ位置と同様な位置での断面図）である。図５に示すマスクアダプタ２２のマスク支持部２２ｃのように、マスク支持部２２ｃに小マスク４の中央部方向に向かって傾斜する傾斜面、即ち標準マスクの自重撓みを考慮した傾斜を有する傾斜面を備えるようにしてもよい。更に、マスク支持部２ａから接続部２ｂを取り外し可能に構成し、小マスクの形状に応じて、異なる形状を有する他の接続部と交換可能としてもよい。また、マスクアダプタのマスク支持部に小マスクを固定する場合には、接着剤により小マスクをマスク支持部に固定してもよく、また、マスク支持部に基準面を設け小マスクの側面を基準面に機械的に押し当てて固定してもよい。なお、機械的な方法としては、ねじ止め、ばね押さえなどを用いてもよい。また、マスクの大きさ、厚さによって、傾斜面の角度を調整可能としてもよい。なお、このマスクアダプタ付マスクにおいても小マスク４に保護部材２２ｄが備えられている。

図６は、実施の形態にかかる走査型投影露光装置の概略構成図である。図６に示す走査型投影露光装置においては、小マスク４のパターンの一部を感光性基板としてのプレートＰに対して部分的に投影する複数の部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに対して小マスク４とプレートＰとを走査方向に同期移動させて小マスク４に形成されたパターンの像をプレートＰ上に走査露光する。ここで感光性基板としては、外径が５００ｍｍ以上（感光性基板の１辺及び対角線が５００ｍｍ以上）の液晶パネル用の感光性基板を用いる。

この実施の形態にかかる走査型投影露光装置は、例えば超高圧水銀ランプ光源からなる光源を有する照明光学系をＩＬを備えている。照明光学系ＩＬから射出した光束によりマスクステージ（マスク保持装置）ＭＳに載置されているマスクアダプタ２により支持される小マスク４をほぼ均一に照明する。ここで小マスク４を支持するマスクアダプタ２をマスクステージＭＳに載置する場合には、マスクアダプタ２のマスク支持部２ａが走査方向に延びる向きで載置される。

小マスク４の照明領域からの光は、各照明領域に対応するように配列され小マスク４のパターンの一部の像をプレートＰ上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系のうち、対応する部分投影光学系に入射する。それぞれの部分投影光学系を透過した光は、プレートＰ上に小マスク４のパターン像をそれぞれ結像し、小マスク４に形成されたパターンの像をプレートＰ上に走査露光する。

この実施の形態に係るマスクアダプタによれば、小マスクをマスク支持部において支持した場合に、小マスク４の自重撓みがマスクの小マスク４に対応する部分の自重撓みと略一致するように、接続部の断面形状の設定または第１及び第２のマスク支持部におけるマスク支持部の高さ方向の位置の設定がされているため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンをプレートに投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

また、この実施の形態に係るマスクアダプタ付マスクによれば、標準マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように、接続部の断面形状の設定または第１及び第２のマスク支持部におけるマスク支持部の高さ方向の位置の設定がされたマスクアダプタを備えるため、投影露光装置において小マスクに形成されているパターンをプレートに投影露光する場合に、小マスクのパターン面を投影露光装置の照明光学系の焦点面に容易に位置させることができる。

上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、照明光学系によってマスクを照明し、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（プレート）に露光することにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いたマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を図７のフローチャートを参照して説明する。

まず、図７のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスクアダプタ２により支持される小マスク４上のパターン像が投影光学系を介して、その１ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち照明光学系から射出される照明光によりマスクアダプタ２により支持されている小マスク４を照明し、小マスク４のパターンをプレート上に投影露光する。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかるマスクアダプタ付マスクを用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高スループットかつ高精度に行うことができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図８のフローチャートを参照して、液晶表示素子の製造方法を説明する。図８において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。即ち照明光学系から射出される照明光によりマスクアダプタ２により支持されている小マスク４を照明し、小マスク４のパターンを感光性基板上に投影露光する。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかるマスクアダプタ付マスクを用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスの製造を高スループットかつ高精度に行うことができる。

実施の形態にかかるアダプタ付マスクの平面図である。 実施の形態にかかるアダプタ付マスクの断面図である。 実施の形態にかかるアダプタ付マスクの側面図である。 実施の形態にかかる他のアダプタ付マスクの断面図である。 実施の形態にかかる他のアダプタ付マスクの断面図である。 実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成図である。 実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２…マスクアダプタ、２ａ…マスク支持部、２ｂ…接続部、２ｃ…マスク支持部、４…小マスク、ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｐ…プレート。

Claims (13)

1. 矩形形状を有するマスクを保持するマスク保持装置に載置され、前記マスクよりも小さい矩形形状を有する小マスクを保持するマスクアダプタにおいて、
   前記小マスクの対向する二辺の縁部のそれぞれを支持する第1のマスク支持部及び第２のマスク支持部と、
   前記二辺の縁部と交差するように延び、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部を接続する接続部とを備え、
   前記接続部は、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部で保持された前記小マスクの自重撓みが、前記マスク保持装置で保持した前記マスクの前記小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように形状または材質が設定されていることを特徴とするマスクアダプタ。
2. 前記マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように、前記二辺の縁部と交差するように延びる前記接続部の断面形状が設定されていることを特徴とする請求項１記載のマスクアダプタ。
3. 前記マスクの自重撓みと略同一の撓みとなるように、前記二辺の縁部と交差するように延びる前記接続部の幅、若しくは保持される前記小マスクの厚さ方向における前記接続部の厚さが設定されていることを特徴とする請求項１記載のマスクアダプタ。
4. 矩形形状を有するマスクを保持するマスク保持装置に載置され、前記マスクよりも小さい矩形形状を有する小マスクを保持するマスクアダプタにおいて、
   前記小マスクの対向する二辺の縁部のそれぞれを支持する第1のマスク支持部及び第２のマスク支持部と、
   前記二辺の縁部と交差するように延び、前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部を接続する接続部とを備え、
   前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部は、該第１及び第２のマスク支持部で保持された前記小マスクの自重撓みが、前記マスク保持装置で保持した前記マスクの前記小マスクに対応する部分の自重撓みと略一致するように形状が設定されていることを特徴とするマスクアダプタ。
5. 前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部は、前記小マスクの中央部方向に向かって傾斜する傾斜面を備えることをと特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のマスクアダプタ。
6. 前記接続部は、前記小マスクを挟む位置に設けられた第１の接続部及び第２の接続部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のマスクアダプタ。
7. 前記接続部は、前記小マスクの形状に応じて、交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のマスクアダプタ。
8. 前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部または、前記接続部の材料は、前記小マスクの線膨張係数と略同じまたは小さい線膨張係数を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のマスクアダプタ。
9. パターンが形成されたマスクに対して、該マスクを請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のマスクアダプタを用い一体的に保持したことを特徴とするマスクアダプタ付マスク。
10. 前記マスクは、前記パターンを保護する保護分材が取り付けられていることを特徴とする請求項９記載のマスクアダプタ付マスク。
11. マスクのパターンを基板上に転写する露光方法において、
    前記マスクは、請求項９または請求項１０記載のマスクアダプタ付マスクを用いることを特徴とする露光方法。
12. 前記基板は、外形が５００ｍｍよりも大きい感光性基板であることをとを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
13. 前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記基板上に転写すると共に、前記マスクと、前記感光基板とを前記投影光学系に対して所定の方向に相対的に走査して露光する露光工程を含み、
    前記露光工程では、前記マスクアダプタ付マスクの前記第１のマスク支持部及び前記第２のマスク支持部が延びる方向が前記所定の方向と略平行になるように前記マスクアダプタ付マスクがマスク保持装置に載置されることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の露光方法。

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