JP2008224709A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト且つ簡素な露光装置により、生産性の高い露光動作を実現できる露光方法を提供する。
【解決手段】マスクＭとワークＷを面方向に沿って相対移動させる前に、マスクＭとワークＷとの接触の有無を検出し、接触している場合にはその接触範囲Ａを測定するので、測定された接触範囲Ａに基づいて、ワークＷとマスクＭのＺ軸方向の相対移動量を決定できる。従って、密着しない状態にするために、マスクＭとワークＷとの面垂直方向の最小限の移動量を決定でき、決定された移動量だけ相対移動を行うため、マスクＭとワークＷとの相対移動にかかる時間を減らすことができ、効率的な露光を行うことができる。
【選択図】図４

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の基板上にマスクのマスクパターンを近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な露光方法に関する。

大型の薄形テレビ等に用いられる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は、ワーク上にマスクのパターンを近接露光転写することで製造される。従来のこの種の露光装置としては、例えば、以下の特許文献１，２に示すものが知られている。
特開昭５３−６４４７８号公報 特許第３０１９２６４号明細書

近接式露光装置においては、露光精度の向上のために、マスクとワークの隙間を均一に狭めることが要求されている。ここで、薄い大版板状のマスクは、その周辺を保持されてワークに対峙するものであり、マスクとワークの隙間を狭めることにより両者は接触する可能性がある。しかるに、１枚のワーク上で複数箇所に露光を行うタイプの近接式露光装置では、マスクとワークとを露光動作毎に水平方向に相対移動しなければならない。ところが、マスクとワークとが広範囲で接触すると気圧に起因して両者の密着度合いが高まり、特にマスクとワークが接触していると両者の損傷を招くことで製造不良を発生させる恐れがある。そこで、特許文献１，２のように、先の露光終了後、次の露光終了前において、ワークを支持するワークステージを直ちに水平移動させることなく、まず一旦マスクとの隙間を広げるようワークステージを下降させてから、水平方向に移動させ、更に露光位置でワークステージを上昇させて、適切な隙間になるように調整している。

しかるに、ワークを保持するワークステージは精密に動作するものであるから、ワークステージの下降量を大きくとると、水平方向移動前後の動作時間が長くなり、露光装置の生産性が低下する。そこで、生産性を向上させるためには、マスクとワークの隙間は必要最小限の値にしたいという要求がある。ところが、マスク毎に厚さや形状が異なるため、必要最小限の隙間は個々に異なるという実情がある。このため、ある程度の余裕を見込んで、ワークステージを比較的大きく上下させることが行われている。尚、このような余計な上下移動を省くために、特許文献１では、マスクとワークの間の圧力を制御して、両者の接触を避けるようにしている。しかしながら、この従来技術は、マスクが比較的小形のものであれば、動作に要する時間が短くなって効果が期待できるが、マスクの１辺が１ｍを超える大形の液晶用露光装置においては、動作に要する時間が長くなり、生産性の低下につながるという問題がある。又、圧力を調整するための装置が必要となり、露光装置の大型化を招くという問題もある。

そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、コンパクト且つ簡素な露光装置により、生産性の高い露光動作を実現できる露光方法を提供することを目的とする。

本発明の露光方法は、マスクとワークとを近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンを前記ワークに露光する露光方法において、
前記マスクと前記ワークを面方向に沿って相対移動させる前に、前記マスクと前記ワークとの接触の有無を検出することを特徴とする。

更に本発明の露光方法は、検出された前記接触の有無に基づいて、前記マスクと前記ワークとの面垂直方向の移動量を決定することを特徴とする。

更に本発明の露光方法は、前記マスクと前記ワークとが接触している場合には、その接触範囲を測定し、測定された前記接触範囲に基づいて、前記マスクと前記ワークとの面垂直方向の移動量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、前記マスクと前記ワークを面方向に沿って相対移動させる前に、前記マスクと前記ワークとの接触の有無を検出するので、かかる接触が無くなるように前記マスクと前記ワークとの面垂直方向の移動量を決定することができ、その後前記マスクと前記ワークとを面方向に支障なく相対移動させることができる。その移動量は、接触の範囲から求めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる露光装置の側面断面図である。図２は、図１の構成の矢印IIで示す部位を拡大した図である。尚、図１，２において、露光光の一部を遮蔽するアパーチャ機構は省略している。

図１において、ベース１は定盤Ｇ上に載置されている。ベース１上には、フレーム３が設置されている。フレーム３は、下端がベース１の縁に固定された脚部３ａと、脚部３ａの上端に取り付けられた矩形枠状の天板３ｂとからなる。天板３ｂの中央には矩形開口が形成され、その周囲にマスクＭの周囲を吸着保持したマスクホルダ４が取り付けられている。又、天板３ｂには、測定装置２０が取り付けられている。

ベース１の上面には、４本のガイドレール５が平行に且つ図１で左右方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。各ガイドレール５に沿って、スライダ６が移動自在に設けられている。スライダ６は、Ｘ軸ステージ７の下面に取り付けられている。ベース１とＸ軸ステージ７との間には、Ｘ軸リニアモータ（不図示）が設けられ、ベース１に対してＸ軸ステージ７をＸ軸方向に駆動可能となっている。

Ｘ軸ステージ７の上面には、４本のガイドレール９が平行に且つ図１で紙面垂直方向（Ｙ軸方向）に延在するように配置されている。各ガイドレール９に沿って、スライダ１０が移動自在に設けられている。スライダ１０は、基板支持部１１の下面に取り付けられている。Ｘ軸ステージ７とワーク支持部１１との間には、Ｙ軸リニアモータ１２が設けられ、Ｘ軸ステージ７に対してワーク支持部１１をＹ軸方向に駆動可能となっている。ワーク支持部１１は、ワーク（基板）Ｗを支持するワークステージ１１ａと、ワークステージ１１ａを図１で上下方向（Ｚ軸方向）及び傾き方向に駆動するＺ軸駆動部１１ｂとを有する。

図２において、測定装置２０は、天板３ｂの上面に取り付けられたガイドレール３ｃに対してスライダ２１を介して移動可能に支持された支持部２２と、支持部２２の先端に取り付けられた測定部２３とから構成されている。測定部２３は、発光部２３ａと受光部２３ｂとを含む。尚、支持部２２は、不図示のリニアモータによって、ガイドレール３ｃに沿って任意の位置に駆動されるようになっている。測定装置２０は、複数（例えば４つ）設けると好ましい。

図３は、本実施の形態における測定装置の動作を説明するための図である。図面を参照して、測定装置２０の動作について説明する。図３において、測定装置２０の発光部２３ａから出射された光束は、マスクＭに入射し、その一部は点線で示すようにマスクＭの裏面で反射されて受光部２３ｂに入射する。一方、マスクＭに入射した光束の残りは、マスクＭを透過して、実線で示すようにワークＷの表面で反射して、同様に受光部２３ｂに入射する。ここで、マスクＭとワークＷとの間に隙間が存在すると、その量に応じて受光部２３ｂで受光される２つの光束の位置がシフトする。ここで反射角θは既知であるため、かかるシフト量Δを求めることで、マスクＭとワークＷとの隙間（ゼロを含む）を精度良く測定できる。尚、測定装置２０は、マスクＭの上面に沿って任意の位置に移動できるので、マスクＭの任意の位置の隙間を測定でき、例えば縦横に走査することで、マスクＭとワークＷとの接触を広範囲に求めることができる。

図４は、マスクとワークとの相対位置関係を示す概略側面図である。図５は、図４に対応するワークとの接触範囲を示すマスクの上面図であり、接触範囲（隙間ゼロの範囲）Ａはハッチングで示している。

まず、図４（ａ）に示すようにマスクＭが自重で撓んでも、ワークＷと接触していない場合、図５（ａ）に示すようにマスクＭとワークＷとの接触は生じない。これは、測定装置２０をマスクＭの全面に沿って走査することで検出できるが、マスクＭは中央が最も撓むので、中央のみを測定すればよい。このようにマスクＭとワークＷとが接触していなければ、マスクＭに対してワークＷを下降させることなく、直ちに水平方向に相対移動可能である。

次に、図４（ｂ）に示すようにマスクＭとワークＷとがわずかに接触している場合、図５（ｂ）に示すように、小さな接触範囲Ａが中央に生じることとなる。かかる場合、接触範囲Ａは小さいので、Ｚ軸方向（上下方向）にわずかに相対移動させるだけで接触を無くすことができる。つまり移動時間のロスなく、次の動作を行うことができる。

更に、図４（ｃ）に示すようにマスクＭとワークＷとが広く接触している場合、図５（ｃ）に示すように、大きな接触範囲Ａが中央に生じることとなる。このように接触範囲Ａが広くなると、わずかなＺ軸方向の移動では、マスクＭとワークＷとの接触状態が維持されるため、水平方向の相対移動によりマスク等の傷付きや破損を招く恐れがある。

そこで、接触範囲Ａが図５（ｃ）の状態であることが測定装置２０により検出された場合、図４（ｄ）に示すように、マスクＭに対してワークＷを下降させる量を大きくする。この移動量は、接触範囲Ａに基づいて定まる最小量に変更すると良い。マスクＭに対してワークＷを下降させることにより、マスクＭとワークＷとの隙間が広がることとなる。ここで再度、測定装置２０をマスクＭの面に沿って走査することもでき、そのとき接触範囲Ａが図５（ｄ）の状態であることが検出された場合、相対移動量がまだ足りないことがわかる。かかる場合、更にマスクＭに対してワークＷを下降させることにより、図５（ａ）の状態になれば、損傷を回避することなく、マスクＭに対してワークＷを水平方向に相対移動させることができる。

本露光装置の露光動作について説明する。図１において、露光時には、ワークステージ１１ａに載置したワークＷを、マスクＭに近接して対向配置した状態で、不図示の光源からのパターン露光用の光を、図１で上方よりマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する。

続いて、同じワークＷの異なる位置にマスクＭのパターンを露光転写する前に、測定装置２０により測定を行い、マスクＭとワークＷの接触が無くなるように移動量を決定して、ワーク支持部１１を図１で下方（Ｚ軸方向）に駆動する。その後、ワーク支持部１１をＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させ、更にワーク支持部１１を図１で上方に駆動して、露光に必要な隙間までマスクＭにワークＷを近接させて、次の露光を行うことができる。これを繰り返して、ワークＷの全体に無駄なくマスクＭのパターンを露光転写できる。

本実施の形態によれば、マスクＭとワークＷを面方向に沿って相対移動させる前に、マスクＭとワークＷとの接触の有無を検出し、接触している場合にはその接触範囲Ａを測定するので、測定された接触範囲Ａに基づいて、ワークＷとマスクＭのＺ軸方向の相対移動量を決定できる。従って、密着しない状態にするために、マスクＭとワークＷとの面垂直方向の最小限の移動量を決定でき、決定された移動量だけ相対移動を行うため、マスクＭとワークＷとの相対移動にかかる時間を減らすことができ、効率的な露光を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ワークＷの位置が既知であれば、マスクＭの厚さや高さ等の形状を測定することで、マスクＭとワークＷとの接触範囲を求めることができる。従って、測定装置は本実施の形態にこだわらず、接触範囲を求めることができる全てのものを含む。本発明に用いる測定装置としての接触確認センサは、ギャップフィードバック用のセンサと兼用すると、コスト化や省スペース化が図れ好ましい。

本実施の形態にかかる露光装置の側面断面図である。 図１の構成の矢印IIで示す部位を拡大した図である。 本実施の形態における測定装置の動作を説明するための図である。 マスクとワークとの相対位置関係を示す概略側面図である。 図４に対応するワークとの接触範囲を示すマスクの上面図である。

符号の説明

１ ベース
３ フレーム
３ａ 脚部
３ｂ 天板
３ｃ ガイドレール
４ マスクホルダ
５ ガイドレール
６ スライダ
７ Ｘ軸ステージ
９ ガイドレール
１０ スライダ
１１ ワーク支持部
１１ａ ワークステージ
１１ｂ Ｚ軸駆動部
１２ Ｙ軸リニアモータ
２０ 測定装置
２１ スライダ
２２ 支持部
２３ 測定部
２３ａ 発光部
２３ｂ 受光部
Ａ 接触範囲
Ｇ 定盤
Ｍ マスク
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. マスクとワークとを近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンを前記ワークに露光する露光方法において、
   前記マスクと前記ワークを面方向に沿って相対移動させる前に、前記マスクと前記ワークとの接触の有無を検出することを特徴とする露光方法。
2. 検出された前記接触の有無に基づいて、前記マスクと前記ワークとの面垂直方向の移動量を決定することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記マスクと前記ワークとが接触している場合には、その接触範囲を測定し、測定された前記接触範囲に基づいて、前記マスクと前記ワークとの面垂直方向の移動量を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。

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