JP2008103409A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張に起因する露光用マスクの歪みを抑制することができる露光装置を提供する。
【解決手段】光源1と、前記光源からの光を露光用マスク5を通して基板7に照射する光学系9と、前記マスクの両面の温度を測定する測温センサー11a、11b、11cと、前記光源、前記マスク、前記基板及び前記光学系を収容する露光装置本体13と、前記露光装置本体内に放出される冷却用流体15を冷却する冷却ユニット14を有し、前記冷却ユニットで冷却された前記冷却用流体を前記露光装置本体内に放出する冷却用流体放出部16と、前記冷却ユニットの冷却出力を制御する制御部17とを備え、前記冷却用流体放出部は、前記マスクの前記光源側の空間に前記冷却用流体を放出し、前記制御部は、前記測温センサーの出力に基づいて前記マスクの両面の温度が実質的に等しくなるように前記冷却ユニットの冷却出力を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】光源1と、前記光源からの光を露光用マスク5を通して基板7に照射する光学系9と、前記マスクの両面の温度を測定する測温センサー11a、11b、11cと、前記光源、前記マスク、前記基板及び前記光学系を収容する露光装置本体13と、前記露光装置本体内に放出される冷却用流体15を冷却する冷却ユニット14を有し、前記冷却ユニットで冷却された前記冷却用流体を前記露光装置本体内に放出する冷却用流体放出部16と、前記冷却ユニットの冷却出力を制御する制御部17とを備え、前記冷却用流体放出部は、前記マスクの前記光源側の空間に前記冷却用流体を放出し、前記制御部は、前記測温センサーの出力に基づいて前記マスクの両面の温度が実質的に等しくなるように前記冷却ユニットの冷却出力を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、露光装置に関し、より詳しくは、熱膨張に起因する露光用マスクの歪みを抑制することができる露光装置に関する。本発明は、大型の露光用マスクを用いた露光に好適に用いられる。
まず、従来の露光装置について説明する(例えば、特許文献1を参照。)。
従来の露光装置では、フォトレジストが塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の感光基板を露光装置内に配置し、この感光基板に対して露光用マスクを通して露光光を照射することによって、露光用マスクのパターンを感光基板に転写している。
露光装置内では、感光基板を保持するステージが駆動機構等の発熱部を有しているとともに、感光基板に対する露光光の照射により、感光基板周囲の温度が上昇する。そして、この温度上昇によって露光装置内では、露光用マスクが配置されている露光装置の上側の温度が比較的低く、感光基板が配置されている露光装置の下側の温度が比較的高くなり、露光装置内に温度勾配が生じる。このような温度勾配は、温度調節される空気を露光装置の上側から垂直に、又は露光装置の側壁から水平に流すことによって緩和することが試みられている。
特開2002−124451 号公報
特許文献1に示すように、従来は、感光基板やその周辺の温度上昇が問題となっており、露光用マスクの温度上昇は、問題となっていなかった。
しかし、露光用マスクにも露光光が照射されるので、この照射による露光用マスクの温度上昇とそれに伴う熱膨張も起こる。熱膨張が起こると、露光用マスクに歪みが生じ、パターンの位置ずれやパターン変形の問題が生じ得る。これら問題は、露光用マスクのサイズが大きくなるほど深刻になる。例えば、大型フラットパネルディスプレイ(有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイパネル等)の製造工程中での、電極等を基板上に形成するパターニング工程で使用される露光用マスクは、非常に大きなものになる場合がある。
従って、熱膨張に起因する露光用マスクの歪みを抑制することができる技術の開発が望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張に起因する露光用マスクの歪みを抑制することができる露光装置を提供するものである。
本発明の露光装置は、光源と、前記光源からの光を露光用マスクを通して基板に照射する光学系と、前記マスクの両面の温度を測定する測温センサーと、前記光源、前記マスク、前記基板及び前記光学系を収容する露光装置本体と、前記露光装置本体内に放出される冷却用流体を冷却する冷却ユニットを有し、前記冷却ユニットで冷却された前記冷却用流体を前記露光装置本体内に放出する冷却用流体放出部と、前記冷却ユニットの冷却出力を制御する制御部とを備え、前記冷却用流体放出部は、前記マスクの前記光源側の空間に前記冷却用流体を放出し、前記制御部は、前記測温センサーの出力に基づいて前記マスクの両面の温度が実質的に等しくなるように前記冷却ユニットの冷却出力を制御することを特徴とする。
露光用マスク(以下、「マスク」とも呼ぶ。)は、光源からの光が照射されることによって、その光源側の面の温度が、基板側の面よりも高くなる。本発明では、冷却用流体放出部は、マスクの光源側の空間に冷却用流体を放出する。従って、マスクの光源側の面が基板側の面よりも強く冷却される。このため、冷却用流体放出部の冷却ユニットの冷却出力を制御することによってマスクの両面の温度差を制御することができる。
本発明では、マスクの両面の温度を測定し、マスクの両面の温度が等しくなるように制御部が冷却ユニットの冷却出力を制御する。従って、本発明によれば、マスクの両面の温度が実質的に等しくなるようにマスクの冷却を行うことができ、熱膨張に起因するマスクの歪みを抑制することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
好ましくは、前記冷却用流体放出部は、前記冷却用流体を放出する冷却用流体放出口を有し、前記冷却用流体放出口は、前記マスクの前記光源側の面に向けられている。この場合、マスクの前記光源側の面を効果的に冷却することができる。
好ましくは、前記冷却ユニットは、ペルチェ素子を用いて前記冷却用流体を冷却する。この場合、コンプレッサーなどを用いた冷却に比べて、(1)振動の抑制、(2)装置の小型化、(3)応答性の良い制御、(4)吸熱と放熱の切り替えが容易等の利点がある。
好ましくは、前記冷却ユニットは、前記ペルチェ素子の吸熱面に吸熱フィンを有し、前記冷却用流体と前記吸熱フィンを接触させることによって前記冷却用流体を冷却する。この場合、効率的な熱交換が可能なり、冷却用流体を効率的に冷却することができる。
好ましくは、前記冷却ユニットは、前記ペルチェ素子の放熱面に、冷却水用流路を有する放熱ブロックを備える。この場合、ペルチェ素子の放熱面を効率的に冷却することができる。
好ましくは、前記冷却用流体放出部は、前記冷却用流体を放出する冷却用流体放出口を複数有し、前記冷却ユニットは、前記冷却用流体放出口ごとに設けられ、前記制御部は、各冷却ユニットの冷却出力を個別に制御する。この場合、冷却むらの発生を抑制することができる。
好ましくは、前記冷却用流体放出部は、前記露光装置本体と分離して設けられ、前記冷却用流体を前記露光装置本体内部から吸入し、前記冷却ユニットに圧送する圧送装置をさらに備える。この場合、圧送装置の振動が露光装置本体に伝わることを防止することができ、高精度の露光が可能になる。
好ましくは、前記測温センサーは、非接触測温センサーからなる。この場合、マスクの温度を離れた位置から測定することができる。
好ましくは、前記冷却用流体の温度を測定し、その結果を前記制御部に出力する流体測温センサー、又は前記マスクのたわみ量又は伸縮量を計測し、その結果を前記制御部に出力する測長センサーをさらに備え、前記制御部は、前記流体測温センサー又は前記測長センサーの出力に基づいて警告信号を出力する。冷却用流体の温度が高すぎたり低すぎたりする場合や、マスクのたわみ量又は伸縮量が大きすぎる場合には問題が生じ得るが、本実施形態では、このような場合に警告信号を出力することによって問題の発生を未然に防止することができる。
以上の好ましい実施形態は、適宜、互いに組み合わせることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態の露光装置について説明する。図1は、本実施形態の露光装置の構成を示す断面図であり、図2は、冷却ユニット14の詳細図である。
本実施形態の露光装置は、光源1と、光源1からの光3を露光用マスク5を通して基板7に照射する光学系9と、マスク5の両面の温度を測定する測温センサー11a、11b及び11cと、光源1、マスク5、基板7及び光学系9を収容する露光装置本体13と、露光装置本体13内に放出される冷却用流体15を冷却する冷却ユニット14を有し、冷却ユニット14で冷却された冷却用流体15を露光装置本体13内に放出する冷却用流体放出部16と、冷却ユニット14の冷却出力を制御する制御部17とを備え、冷却用流体放出部16は、マスク5の光源1側の空間に冷却用流体15を放出し、制御部17は、測温センサー11a、11b及び11cの出力に基づいてマスク5の両面の温度が実質的に等しくなるように冷却ユニット14の冷却出力を制御することを特徴とする。
以下、各構成要素について、詳細に説明する。
1.光源
光源1は、露光用の光(照射エネルギー)3を射出する。射出された光3は、集光ミラー1aで集光されて折り曲げミラー1bに向かい、折り曲げミラー1bで折り曲げられて、光学系9に向かう。光源1から光学系9までの構成は、これに限定されず、例えば、光3は、光源1から光学系9に直接向かうようにしてもよい。
光源1は、露光用の光(照射エネルギー)3を射出する。射出された光3は、集光ミラー1aで集光されて折り曲げミラー1bに向かい、折り曲げミラー1bで折り曲げられて、光学系9に向かう。光源1から光学系9までの構成は、これに限定されず、例えば、光3は、光源1から光学系9に直接向かうようにしてもよい。
光源1は、例えば、高圧水銀ランプ(波長254nm〜436nm)からなる。また、光源1は、露光される基板7上に塗布される感光材の感光波長に適合するように適宜選択することができ、例えば、低圧水銀ランプ(波長185nm、254nm)、メタルハライドランプ(波長250nm〜450nm)、エキシマランプ(波長172nm)、超高圧ランプ(波長289nm〜579nm)などであってもよい。光源1は、露光用の光を射出するものであればよく、ランプ以外の発光体(LEDなど)であってもよい。
2.光学系
光学系9に入射した光3は、光学系9内でコリメート化等が行われた後、マスク5に向かって照射される。
光学系9に入射した光3は、光学系9内でコリメート化等が行われた後、マスク5に向かって照射される。
光学系9の構成は、特に限定されないが、一例では、フライアイレンズ、平面鏡、コリメーションミラーと、露光対象に照射される光3の量が均一になるように光3を制御するシャッターなどで構成される。光3は、好ましくは、光学系9により、マスク5に対してコリメーション半角1°以下、デクリネーション角1.5°以下、照射均一度5%以下となるように調整された後、光学系9から射出される。
3.露光用マスク、基板
光学系9から射出された光3は、マスク5を通して基板7に照射される。これによって基板7の露光が行われる。
光学系9から射出された光3は、マスク5を通して基板7に照射される。これによって基板7の露光が行われる。
(1)露光用マスク
マスク5には、基板7に転写されるパターンが形成されており、マスク5を通して光3が基板7に照射されることによってマスク5のパターンが基板7に転写される。マスク5の材質や構成は、特に限定されないが、例えば、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、又は合成石英ガラスなどに、写真乳剤(エマルジョン)又はクロム若しくは酸化クロム薄膜でパターンが形成されたガラスマスクが用いられる。マスク5は、一例では、マスク保持部6によってマスク5の周縁部が保持されるが、マスク5は、これ以外の方法で保持されてもよい。
マスク5には、基板7に転写されるパターンが形成されており、マスク5を通して光3が基板7に照射されることによってマスク5のパターンが基板7に転写される。マスク5の材質や構成は、特に限定されないが、例えば、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、又は合成石英ガラスなどに、写真乳剤(エマルジョン)又はクロム若しくは酸化クロム薄膜でパターンが形成されたガラスマスクが用いられる。マスク5は、一例では、マスク保持部6によってマスク5の周縁部が保持されるが、マスク5は、これ以外の方法で保持されてもよい。
(2)基板
基板7は、基板供給部(図示せず)より供給され、露光ステージ7a上に例えばクランプと吸着により保持される。露光ステージ7a又はマスク5には、露光ステージ7aとマスク5の間のギャップを測定するギャップ測定手段(図示せず)が複数箇所に設けられている。露光ステージ7aは、種々の位置制御軸(図示せず)を有する。位置制御軸は、例えば基板7とマスク5の間の位置補正を行うためのX軸、Y軸、Z軸及びθ軸と、基板7とマスク5と平行にするための平行制御軸を含む。ギャップ測定手段が測定した結果に基づいて露光ステージ7aのZ軸及び平行制御軸を制御して、マスク5と露光ステージ7aの平行だしとギャップ制御が行われる。これと同時に、撮像機構により認識した2点以上のアライメントマークの位置情報に基づいて露光ステージ7aのX軸、Y軸及びθ軸を制御して、マスク5と露光ステージ7aの位置合わせが行なわれる。基板7は、ここで示した方法以外の方法で保持されてもよく、また、露光ステージ7aの構成や位置合わせ方法などもここで示したもの以外のものであってもよい。
基板7は、基板供給部(図示せず)より供給され、露光ステージ7a上に例えばクランプと吸着により保持される。露光ステージ7a又はマスク5には、露光ステージ7aとマスク5の間のギャップを測定するギャップ測定手段(図示せず)が複数箇所に設けられている。露光ステージ7aは、種々の位置制御軸(図示せず)を有する。位置制御軸は、例えば基板7とマスク5の間の位置補正を行うためのX軸、Y軸、Z軸及びθ軸と、基板7とマスク5と平行にするための平行制御軸を含む。ギャップ測定手段が測定した結果に基づいて露光ステージ7aのZ軸及び平行制御軸を制御して、マスク5と露光ステージ7aの平行だしとギャップ制御が行われる。これと同時に、撮像機構により認識した2点以上のアライメントマークの位置情報に基づいて露光ステージ7aのX軸、Y軸及びθ軸を制御して、マスク5と露光ステージ7aの位置合わせが行なわれる。基板7は、ここで示した方法以外の方法で保持されてもよく、また、露光ステージ7aの構成や位置合わせ方法などもここで示したもの以外のものであってもよい。
(3)露光
基板7の露光方法は、特に限定されないが、一例では、基板7の露光は、コンタクト露光又は近接(プロキシミティ)露光によって行われる。コンタクト露光とは、マスク5と基板7とを密着させた状態で露光を行う方法である。近接露光とは、マスク5と基板7との間に数十μm〜数百μm程度の間隔を設けた状態で露光を行う方法である。近接露光は、基板7とマスク5との接触によって基板7又はマスク5がダメージを受けることを避けることができるという利点を有している。
基板7の露光方法は、特に限定されないが、一例では、基板7の露光は、コンタクト露光又は近接(プロキシミティ)露光によって行われる。コンタクト露光とは、マスク5と基板7とを密着させた状態で露光を行う方法である。近接露光とは、マスク5と基板7との間に数十μm〜数百μm程度の間隔を設けた状態で露光を行う方法である。近接露光は、基板7とマスク5との接触によって基板7又はマスク5がダメージを受けることを避けることができるという利点を有している。
コンタクト露光と近接露光の何れの場合でも、マスク5は、光学系9から射出された光3が照射されると、光3に含まれる熱線によって加熱されて膨張し、熱変形が生じる。マスク5が大型になるほど、マスク5の熱変形量も大きくなる。
ガラスマスク露光の場合、マスク5の温度が1℃変化するとマスク5の熱伸縮によってパターンの配置や寸法が、設計のサイズよりソーダライムガラスの場合で1000ミリサイズで8.1μmも変動する。また、近接露光の場合、熱変形によるたわみによって露光フォーカスやパターン配置にばらつきが生じて露光精度が著しく悪化する。
マスク5の熱変形を抑制するために、本実施形態の露光装置は、マスク5を冷却するための冷却用流体を放出する冷却用流体放出部16を有している。
4.露光装置本体
露光装置本体13は、光源1、マスク5、基板7及び光学系9等を収容する容器状の部材であり、露光は、この本体13内で行われる。
露光装置本体13は、露光装置本体13の脚35を、床29上に配置された装置台33上に載せることによって床29上に寝かせて設置している。露光装置本体13を寝かせた配置しているので、マスク5の主面が垂直になり、マスク5の自重によるたわみが抑制されている。露光装置本体13の設置方法は、特に限定されず、露光装置本体13は、床29上に直接設置してもよく、また、直立させて設置してもよい。
露光装置本体13は、光源1、マスク5、基板7及び光学系9等を収容する容器状の部材であり、露光は、この本体13内で行われる。
露光装置本体13は、露光装置本体13の脚35を、床29上に配置された装置台33上に載せることによって床29上に寝かせて設置している。露光装置本体13を寝かせた配置しているので、マスク5の主面が垂直になり、マスク5の自重によるたわみが抑制されている。露光装置本体13の設置方法は、特に限定されず、露光装置本体13は、床29上に直接設置してもよく、また、直立させて設置してもよい。
5.冷却用流体放出部
冷却用流体放出部16は、露光装置本体13内に放出される冷却用流体(液体又は気体)15を冷却する冷却ユニット14を有し、冷却ユニット14で冷却された冷却用流体15を露光装置本体13内に放出する。冷却用流体15は、冷却用流体放出口16aから露光装置本体13内に放出される。
冷却用流体放出部16は、露光装置本体13内に放出される冷却用流体(液体又は気体)15を冷却する冷却ユニット14を有し、冷却ユニット14で冷却された冷却用流体15を露光装置本体13内に放出する。冷却用流体15は、冷却用流体放出口16aから露光装置本体13内に放出される。
冷却用流体放出部16は、一例では、冷却用流体15を圧送する圧送装置19と、露光装置本体13の冷却用流体排出口21と圧送装置19とを接続する第1配管23と、圧送装置19と冷却用流体放出口16aとを接続する第2配管25と、第2配管25に取り付けられ、冷却用流体15を冷却する冷却ユニット14とを備える。この場合、冷却用流体15は、圧送装置19によって露光装置本体13から吸入されて冷却ユニット14に圧送され、冷却ユニット14で冷却された後、冷却用流体放出口16aから露光装置本体13内に放出される。
本実施形態では、冷却用流体15は、循環させて繰り返し利用しているが、別の実施形態では、外部から冷却用流体15を取り込み、マスク5の冷却後は、冷却用流体15を循環させずに外部に排出してもよい。
以下、各構成要素について説明する。
(1)圧送装置
圧送装置19は、ポンプなどで構成され、第1配管23を通して露光装置本体13内の冷却用流体15を吸入し、この冷却用流体15を第2配管25を通して冷却ユニット14に向けて圧送する。圧送装置19は、露光装置本体13内の冷却用流体15を吸入する代わりに、外部からの冷却用流体15を吸入してもよい。
圧送装置19は、ポンプなどで構成され、第1配管23を通して露光装置本体13内の冷却用流体15を吸入し、この冷却用流体15を第2配管25を通して冷却ユニット14に向けて圧送する。圧送装置19は、露光装置本体13内の冷却用流体15を吸入する代わりに、外部からの冷却用流体15を吸入してもよい。
圧送装置19は、露光装置本体13に振動を与えないように露光装置本体13と分離して設けられている。但し、振動対策を十分に施すことによって圧送装置19と露光装置本体13とを一体構成にすることもできる。圧送装置19は、例えば、必要に応じて防振ゴムなどの振動吸収材31を介して床29上に設置される。
(2)冷却ユニット
冷却ユニット14は、冷却用流体15を冷却する機能を有するユニットであり、一例では、図1及び図2に示すように、ペルチェ素子37と、ペルチェ素子37の吸熱面に設けられた吸熱フィン39と、ペルチェ素子37の放熱面に設けられ、冷却水用流路41を有する放熱ブロック42とで構成される。吸熱フィン39は、吸熱ブロック40内に収容されている。
冷却ユニット14は、冷却用流体15を冷却する機能を有するユニットであり、一例では、図1及び図2に示すように、ペルチェ素子37と、ペルチェ素子37の吸熱面に設けられた吸熱フィン39と、ペルチェ素子37の放熱面に設けられ、冷却水用流路41を有する放熱ブロック42とで構成される。吸熱フィン39は、吸熱ブロック40内に収容されている。
圧送装置19から第2配管25を通して圧送された冷却用流体15は、吸熱ブロック40内に導入され、吸熱ブロック40内において吸熱フィン39と接触して吸熱フィン39に熱を奪われて冷却される。吸熱フィン39に移動した熱は、吸熱ブロック40に移動する。吸熱ブロック40は、ペルチェ素子37の吸熱面に接触しており、ペルチェ素子37は、吸熱面において吸熱ブロック40から熱を奪い、吸熱面から放熱面に熱を輸送する。ペルチェ素子37の放熱面には、放熱ブロック42が取り付けられており、放熱ブロック42は、冷却水用流路41を流れる冷却水によって冷却され、ペルチェ素子37の放熱面から熱を奪う。
吸熱ブロック40又は放熱ブロック42は、熱の移動をスムーズにするために、熱伝導グリスや熱伝導ペーストなどを介して、ペルチェ素子37の吸熱面又は放熱面に密着させることができる。
吸熱ブロック40又は放熱ブロック42は、熱の移動をスムーズにするために、熱伝導グリスや熱伝導ペーストなどを介して、ペルチェ素子37の吸熱面又は放熱面に密着させることができる。
ペルチェ素子37は、結露によって損傷を受け易いので、ペルチェ素子37を樹脂43で覆うことによってペルチェ素子37が外部雰囲気に曝されることを防ぐことが好ましい。ペルチェ素子37は、その二本の電源ライン45が制御部17に接続されており、制御部17によってペルチェ素子37の冷却出力が制御されるようになっている。
吸熱フィン39、吸熱ブロック40及び放熱ブロック42は、熱交換効率を高くするために、アルミニウム、銅又はセラミック等といった熱伝導率が高い材料で形成することが好ましい。冷却ユニット14は、断熱材や真空ジャケットで覆うことによって、外部から熱の影響を遮断するように構成することが好ましい。
冷却ユニット14は、ペルチェ素子37等を用いて冷却用流体15を冷却する代わりに、コンプレッサー等を用いた冷却装置を用いて冷却用流体15を冷却するものであってもよい。但し、(1)振動の抑制、(2)装置の小型化、(3)応答性の良い制御、(4)吸熱と放熱の切り替えが容易等の観点からペルチェ素子37の利用が好ましい。また、吸熱ブロック40や放熱ブロック42は、必要に応じて設けられるものであり、ペルチェ素子37の吸熱面や放熱面には、吸熱や放熱を助ける別の部材を取り付けてもよく、何も取り付けなくてもよい。
(3)浄化フィルター
浄化フィルター27は、冷却用流体15を浄化するためのフィルターであり、HEPAフィルター、ULPAフィルターなどで構成される。浄化フィルター27は、浄化後に冷却用流体15が再度汚染されることを防止するために冷却用流体放出口16aの直前に設けることが好ましいが、これ以外の場所に設けてもよい。
浄化フィルター27は、冷却用流体15を浄化するためのフィルターであり、HEPAフィルター、ULPAフィルターなどで構成される。浄化フィルター27は、浄化後に冷却用流体15が再度汚染されることを防止するために冷却用流体放出口16aの直前に設けることが好ましいが、これ以外の場所に設けてもよい。
(4)冷却用流体放出口
冷却用流体15は、冷却用流体放出口16aから露光装置本体13内の、マスク5の光源1側の空間に放出される。冷却用流体放出口16aは、マスク5の光源1側の面5aに向けられており、これによってマスク5に冷却用流体15が直接吹き付けられ、マスク5が効率的に冷却されるようになっている。また、冷却用流体放出口16aは、先細りになっており、冷却用流体15の噴出方向が制御されるようになっている。但し、冷却用流体放出口16aは、冷却用流体15がマスク5の光源1側の空間に放出されるような方向に向けられていればよく、必ずしもマスク5の光源1側の面5aに向けられている必要はない。例えば、冷却用流体放出口16aが、マスク5の光源1側に設置され、面5aに平行な方向に向けられていてもよい。また、冷却用流体放出口16aは、先細りになっていなくてもよく、例えば、円筒状であったり、先広がりであったりしてもよい。
冷却用流体15は、冷却用流体放出口16aから露光装置本体13内の、マスク5の光源1側の空間に放出される。冷却用流体放出口16aは、マスク5の光源1側の面5aに向けられており、これによってマスク5に冷却用流体15が直接吹き付けられ、マスク5が効率的に冷却されるようになっている。また、冷却用流体放出口16aは、先細りになっており、冷却用流体15の噴出方向が制御されるようになっている。但し、冷却用流体放出口16aは、冷却用流体15がマスク5の光源1側の空間に放出されるような方向に向けられていればよく、必ずしもマスク5の光源1側の面5aに向けられている必要はない。例えば、冷却用流体放出口16aが、マスク5の光源1側に設置され、面5aに平行な方向に向けられていてもよい。また、冷却用流体放出口16aは、先細りになっていなくてもよく、例えば、円筒状であったり、先広がりであったりしてもよい。
冷却用流体放出口16aは、1つであっても複数個であってもよい。冷却用流体放出口16aを複数個設けることによって、複数箇所から冷却用流体15を放出することができ、冷却ムラの抑制が容易になる。複数個の冷却用流体放出口16aは、マスク5の光源1側の面5aが均一に冷却されるように、冷却用流体15がマスク5上に均一に分散されて吹き付けられる方向に向けられることが好ましい。
また、冷却用流体放出口16aが複数個設けられる場合、1つの冷却ユニット14で冷却された冷却用流体15を各冷却用流体放出口16aから放出させてもよく、冷却用流体放出口16aごとに冷却ユニット14を設けてもよい。後者の場合、冷却用流体放出口16aごとに冷却ユニット14の冷却出力を個別に制御することにより、冷却ムラをさらに抑制することができる。また、後者の場合、冷却用流体放出口16aごとにマスク5の温度を測定する測温センサーを設けてもよい。
また、冷却用流体放出口16aが複数個設けられる場合、1つの冷却ユニット14で冷却された冷却用流体15を各冷却用流体放出口16aから放出させてもよく、冷却用流体放出口16aごとに冷却ユニット14を設けてもよい。後者の場合、冷却用流体放出口16aごとに冷却ユニット14の冷却出力を個別に制御することにより、冷却ムラをさらに抑制することができる。また、後者の場合、冷却用流体放出口16aごとにマスク5の温度を測定する測温センサーを設けてもよい。
6.センサー、制御部
(1)マスク用測温センサー
露光装置本体13内には、マスク5の両面5a及び5bの温度を測定する複数の測温センサー11a、11b及び11cが設けられている。測温センサー11a、11b及び11cをそれぞれ第1、第2及び第3測温センサーと呼ぶ。
第1、第2及び第3測温センサー11a、11b及び11cは、何れも非接触式測温センサー(例えば、赤外放射温度センサーなどの放射温度センサー)である。第1測温センサー11aは、マスク5の光源1側に設置されており、マスク5の光源1側の面5aの温度を測定する。第2及び第3測温センサー11b及び11cは、マスク5の基板7側に設置されており、マスク5の基板7側の面5bの温度を測定する。第1測温センサー11aは、光3によってダメージを受けないように、壁部46で遮蔽されている。
(1)マスク用測温センサー
露光装置本体13内には、マスク5の両面5a及び5bの温度を測定する複数の測温センサー11a、11b及び11cが設けられている。測温センサー11a、11b及び11cをそれぞれ第1、第2及び第3測温センサーと呼ぶ。
第1、第2及び第3測温センサー11a、11b及び11cは、何れも非接触式測温センサー(例えば、赤外放射温度センサーなどの放射温度センサー)である。第1測温センサー11aは、マスク5の光源1側に設置されており、マスク5の光源1側の面5aの温度を測定する。第2及び第3測温センサー11b及び11cは、マスク5の基板7側に設置されており、マスク5の基板7側の面5bの温度を測定する。第1測温センサー11aは、光3によってダメージを受けないように、壁部46で遮蔽されている。
マスク5の一面が複数の測温センサーで測定される場合、例えば、その平均温度をマスク5の温度とする。なお、マスク5の各面の温度を測定するための測温センサーの数は、特に限定されず、また、測温センサーは、接触式(例えば、熱電対)であってもよい。
第1、第2及び第3測温センサー11a、11b及び11cからの出力は、制御部17に入力される。制御部17は、マイクロコンピュータなどで構成され、第1、第2及び第3測温センサー11a、11b及び11cの出力に基づいてマスク5の両面の温度が実質的に等しくなるように冷却ユニット14の冷却出力を制御する。具体的には、例えば、マスク5の光源1側の面5aの温度が、基板7側の面5bの温度よりも高い場合、冷却ユニット14の冷却出力を高くし、その逆の場合は、冷却ユニット14の冷却出力を低くすることによってマスク5の両面5a及び5bの温度を実質的に等しくする。マスク5の両面5a及び5bが互いに異なっていると、一方の面が他方の面よりも大きく熱膨張することによってマスク5に歪みが生じ、基板7に転写するパターンの位置ずれや変形が生じることがある。本実施形態では、マスク5の両面5a及び5bの温度が実質的に等しくされるので、マスク5に歪みが生じ難く、上記問題の発生が抑制される。
(2)冷却用流体用測温センサー
冷却用流体放出口16aの近傍には、冷却用流体15の温度を測定するための測温センサー47が必要に応じて設けられる。測温センサー47は、一例では、温度に応じたアナログ信号を出力する温度感知部47aと、温度感知部47aが出力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部47bとを備える。温度感知部47aは、例えば熱電対からなる。測温センサー47は、第2配管25内に設けても、第2配管25外に設けてもよい。
冷却用流体放出口16aの近傍には、冷却用流体15の温度を測定するための測温センサー47が必要に応じて設けられる。測温センサー47は、一例では、温度に応じたアナログ信号を出力する温度感知部47aと、温度感知部47aが出力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する変換部47bとを備える。温度感知部47aは、例えば熱電対からなる。測温センサー47は、第2配管25内に設けても、第2配管25外に設けてもよい。
測温センサー47からの出力は、制御部17に入力される。制御部17は、冷却用流体15の温度が基準範囲外である(別の表現では、温度が下限値よりも低いか、又は上限値よりも高い)場合、警告信号を出力する。出力された警告信号は、例えば、ブザーや表示装置などに入力され、ブザーや表示装置などによってユーザーに警告が通知される。
また、制御部17は、冷却用流体15の温度が基準範囲内に入るように、冷却ユニット14の冷却出力を制御してもよい。つまり、制御部17は、冷却用流体15の温度が基準範囲内である場合、マスク5の両面5a及び5bの温度が実質的に等しくなるように冷却ユニット14の冷却出力を制御し、冷却用流体15の温度が基準範囲外である場合、冷却用流体15の温度が基準範囲内になるように冷却ユニット14の冷却出力を制御することができる。
また、制御部17は、冷却用流体15の温度が基準範囲内に入るように、冷却ユニット14の冷却出力を制御してもよい。つまり、制御部17は、冷却用流体15の温度が基準範囲内である場合、マスク5の両面5a及び5bの温度が実質的に等しくなるように冷却ユニット14の冷却出力を制御し、冷却用流体15の温度が基準範囲外である場合、冷却用流体15の温度が基準範囲内になるように冷却ユニット14の冷却出力を制御することができる。
(3)マスク用測長センサー
露光装置本体13内には、マスク5のたわみ量又は伸縮量を計測し、その結果を制御部17に出力する測長センサー(図示せず)を設けてもよい。測長センサーは、例えば、レーザーを用いた変位センサーや超音波式変位センサーなどの非接触変位センサーや、接触式変位センサーで構成される。
露光装置本体13内には、マスク5のたわみ量又は伸縮量を計測し、その結果を制御部17に出力する測長センサー(図示せず)を設けてもよい。測長センサーは、例えば、レーザーを用いた変位センサーや超音波式変位センサーなどの非接触変位センサーや、接触式変位センサーで構成される。
測長センサーからの出力は、制御部17に入力される。制御部17は、マスク5のたわみ量又は伸縮量が基準範囲外である(別の表現では、たわみ量又は伸縮量が上限値よりも大きい)場合、警告信号を出力する。出力された警告信号は、例えば、ブザーや表示装置などに入力され、ブザーや表示装置などによってユーザーに警告が通知される。これによって、温度以外の要因によってマスク5のたわみ量又は伸縮量が基準範囲外になった場合に、例えば装置を停止させることによって不良品が生産されることを防ぐことができる。
7.その他
本実施形態の露光装置は、有機EL、液晶ディスプレイ、又はプラズマディスプレイ等のフラットディスプレイパネルの電極等を基板上に形成するパターニング工程での大型のマスクを用いた露光に好適に使用されるものであるが、半導体装置の製造工程でのマスク露光等にも適用可能である。
本実施形態の露光装置は、有機EL、液晶ディスプレイ、又はプラズマディスプレイ等のフラットディスプレイパネルの電極等を基板上に形成するパターニング工程での大型のマスクを用いた露光に好適に使用されるものであるが、半導体装置の製造工程でのマスク露光等にも適用可能である。
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。1つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの1又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
1:光源 3:光 5:露光用マスク 5a:露光用マスクの光源側の面 5b:露光用マスクの基板側の面 6:マスク保持部 7:基板 9:光学系 11a:第1測温センサー 11b:第2測温センサー 11c:第3測温センサー 13:露光装置本体 14:冷却ユニット 15:冷却用流体 16:冷却用流体放出部 16a:冷却用流体放出口 17:制御部 19:圧送装置 21:冷却用流体排出口 23:第1配管 25:第2配管 27:浄化フィルター 29:床 31:振動吸収材 33:装置台 35:露光装置本体の脚 37:ペルチェ素子 39:吸熱フィン 40:吸熱ブロック 41:冷却水用流路 42:放熱ブロック 43:樹脂 45:電源ライン 47:冷却用流体用測温センサー 47a:温度感知部 47b:変換部
Claims (7)
- 光源と、前記光源からの光を露光用マスクを通して基板に照射する光学系と、前記マスクの両面の温度を測定する測温センサーと、前記光源、前記マスク、前記基板及び前記光学系を収容する露光装置本体と、前記露光装置本体内に放出される冷却用流体を冷却する冷却ユニットを有し、前記冷却ユニットで冷却された前記冷却用流体を前記露光装置本体内に放出する冷却用流体放出部と、前記冷却ユニットの冷却出力を制御する制御部とを備え、
前記冷却用流体放出部は、前記マスクの前記光源側の空間に前記冷却用流体を放出し、前記制御部は、前記測温センサーの出力に基づいて前記マスクの両面の温度が実質的に等しくなるように前記冷却ユニットの冷却出力を制御することを特徴とする露光装置。 - 前記冷却用流体放出部は、前記冷却用流体を放出する冷却用流体放出口を有し、
前記冷却用流体放出口は、前記マスクの前記光源側の面に向けられている請求項1に記載の露光装置。 - 前記冷却ユニットは、ペルチェ素子を用いて前記冷却用流体を冷却する請求項1又は2に記載の露光装置。
- 前記冷却ユニットは、前記ペルチェ素子の吸熱面に前記冷却用流体を冷却する吸熱フィンを備え、かつ前記ペルチェ素子の放熱面に冷却水用流路を有する放熱ブロックを備える請求項3に記載の露光装置。
- 前記冷却用流体放出部は、前記冷却用流体を放出する冷却用流体放出口を複数有し、
前記冷却ユニットは、前記冷却用流体放出口ごとに設けられ、
前記制御部は、各冷却ユニットの冷却出力を個別に制御する請求項1〜4の何れか1つに記載の露光装置。 - 前記冷却用流体放出部は、前記露光装置本体と分離して設けられ、前記冷却用流体を前記露光装置本体内部から吸入し、前記冷却ユニットに圧送する圧送装置をさらに備える請求項1〜5の何れか1つに記載の露光装置。
- 前記冷却用流体の温度を測定し、その結果を前記制御部に出力する流体測温センサー、又は前記マスクのたわみ量又は伸縮量を計測し、その結果を前記制御部に出力する測長センサーをさらに備え、
前記制御部は、前記流体測温センサー又は前記測長センサーの出力に基づいて警告信号を出力する請求項1〜6の何れか1つに記載の露光装置。
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-
2006
- 2006-10-17 JP JP2006282799A patent/JP2008103409A/ja active Pending
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