JP2010245222A - 露光装置、及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクベンド板を使用せずにマスクの自重による撓みを低減することができると共に、スループットを低下させず、また、精度の悪化を招くことがない露光装置を提供する。
【解決手段】原版２１を保持及び走査する原版ステージ２０を有する露光装置であって、原版ステージ２０は、原版２１を吸着保持するためのバキューム機構２５と、原版２１のパターン面の裏面と接触する接触面を有する原版ステージベース２４とを備え、原版ステージベース２４は、原版２１が吸着され接触面に密着されることで、原版２１の形状を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置、及びそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

液晶パネル等の製造工程において、フォトリソグラフィのための装置として、マスク（原版）上に形成された原画パターンを、投影光学系を介してガラス基板上のフォトレジスト層に露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、一般に、中央部分が空洞になっているマスクステージ上で、左右の端でのみマスクを支える構造を有する。したがって、マスクが自重により撓むことが問題となっている。

そこで、例えば、特許文献１は、マスクベンド板を使用してマスクの撓みを軽減させる露光装置を開示している。また、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４は、マスクベンド板を使用せずにマスクの撓みを軽減する方法として、流体の圧力を利用してマスクの撓みを補正する露光装置を開示している。

特開２００６−１３３６２号公報 特許第２６７２５３５号公報 特許第２５６６８２６号公報 特開平１０−２１４７８０号公報

特許文献１に示すマスクベンド板は、マスク上面部分に対して負圧を負荷し、撓みを軽減させる。また、マスクの搬送は、該マスクにマスクベンド板が搭載された状態で行われる。しかしながら、マスクにマスクベンド板が搭載された状態で搬送すると、マスクベンド板とマスクがずれてしまうことがある。また、マスクベント板の搭載に不備があると、マスクを搬送する搬送ロボットとの干渉が発生する。その結果、マスクベンド板が破損し、露光装置の稼働時間の減少につながるという問題がある。

また、特許文献２〜４に示す流体の圧力を利用した露光装置は、密閉された空間内の流体が露光光による熱の影響を受けて膨張するため、露光中に気圧を下げる調整を行いながら、マスクステージを走査する必要がある。したがって、露光時にマスクのＺ方向の計測を行う場合、密閉された空間の圧力の調整を行う必要があり、計測処理に時間がかかる。計測処理時間が長くなると、走査速度を落とす必要があるため、結果的にスループットの低下につながる。また、密閉された空間が広すぎると、気圧調整の対象となる流体の量が多くなり、その分、気圧調整に時間がかかる。更に、露光光が通過する経路には、マスクと密閉空間を作るためのガラス基板と密閉空間の３つの層ができる。これらの層は、それぞれが違った平面を持っているため、屈折などの影響を受けやすくなり、これにより、走査方向に対して直角方向に倍率成分の誤差が発生し、重ね合わせ精度の悪化につながる。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、マスクベンド板を使用せずにマスクの自重による撓みを低減することができると共に、スループットを低下させず、また、精度の悪化を招くことがない露光装置を提供する。

上述の課題を解決するために、本発明は、原版を保持及び走査する原版ステージを有する露光装置であって、原版ステージは、原版を吸着保持するためのバキューム機構と、原版のパターン面の裏面と接触する接触面を有する原版ステージベースとを備え、原版ステージベースは、原版が吸着され接触面に密着されることで、原版の形状を補正することを特徴とする。

本発明によれば、バキューム機構により原版ステージ（マスクステージ）に原版（マスク）を密着させて吸着させるので、マスクベンド板を使用せずに、マスクの撓みを低減することができる。また、マスクの吸着面を上面または側面にすることにより、マスクに描画されているパターン面を傷つけることなく、マスクを吸着することができる。更に、吸着のみ行うことで、露光時の気圧補正を行わなくてすむため、スループットを落とさずに露光することができる。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るマスクステージの構成を示す概略図である。 マスクの搬送工程を示すフローチャートである。 マスクステージベースの表面加工工程を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るマスクステージの構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である露光装置の構成を示す概略図である。以下、本発明の露光装置は、液晶パネルを製造するための走査型露光装置に適用するものとして説明する。また、以下の図において、露光装置を構成する投影光学系の垂直方向の光軸と平行にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のマスク（原版）及びプレート（基板）の走査方向にＹ軸を取り、該Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明する。

露光装置１００は、投影光学系１０を挟んで垂直方向の上側にマスクステージ（原版ステージ）２０、更に、下側にプレートステージ３０を備える。マスクステージ２０及びプレートステージ３０は、それぞれ個別に、一定方向に移動可能である。マスクステージ２０は、マスク２１を走査し、プレートステージ３０は、プレート３６を走査する基板ステージである。マスクステージ２０及びプレートステージ３０の走査位置は、レーザ干渉測長器５０により計測制御可能である。

プレートステージ３０は、本体ベース３１上に配置したＹステージ３２及びＸステージ３３を有し、更に、Ｘ及びＹステージ３２、３３上には、θＺステージ３４を有する。また、θＺステージ上には、プレートチャック３５が配置され、被処理基板であるプレート３６は、プレートチャック３５により保持される。

マスクステージ２０は、投影されるべきパターンを有するマスク２１を設置する。本発明の第１の実施形態では、マスクステージ２０は、側面に後述のバキューム機構２５（図２参照）を設置している。バキューム機構２５は、マスクステージ２０の側面から、マスク２１を吸着保持し、密着させる機能を有する。また、露光装置１００は、マスクステージ２０の上方に、マスク２１とプレート３６の像を、投影光学系１０を介して観察できる観察光学系４０と、照明光学系４１とを備える。

マスクステージ２０及びプレートステージ３０は、共にレーザ干渉測長器５０により位置計測制御される。レーザ干渉測長器５０は、レーザヘッド５１と、干渉ミラー５２、５３と、θＺステージ３４に取り付けられた第１の反射ミラー５４と、マスクステージ基板２３に取り付けられた第２の反射ミラー５５とを有する。

次に、本実施形態のマスクステージ２０について説明する。図２は、マスクステージ２０の概略図であって、（Ａ）は、側面図を示し、（Ｂ）は、正面図を示し、更に（Ｃ）は、平面図を示す。マスクステージ２０は、マスクステージ基板２３と、マスクステージベース（原版ステージベース）２４とを備える。マスクステージ基板２３は、不図示のガイド機構やバキューム機構２５の本体部分を設置している。また、マスクステージ基板２３は、複数の爪部２２を備える。爪部２２は、バキューム機構２５のトラブルなどが原因でマスク２１が吸着できないとき、マスク２１が落下してしまうことを防止するものである。

マスクステージベース２４は、マスク２１上に載置される立方体であり、ガラス等の露光光を透過できる材質、好ましくは、マスク２１と同じ材質から形成される。また、マスクステージベース２４は、マスク２１が吸着した状態であっても撓みが生じないように、充分な厚みを持っている。

バキューム機構２５は、図２（Ａ）に示すように、その管穴がマスクステージ基板２３からマスクステージベース２４にかけて延伸されている。バキューム機構２５の管穴は、マスクステージベース２４の下面まで達しており、マスクステージベース２４の下面にバキューム機構２５の吸着口２５ａが形成される。吸着口２５ａは、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、マスクステージ２０の走査方向に沿って、露光領域に達しない場所に配置されている。なお、管穴は、別途パイプを設置してもよいし、マスクステージベース２４内に貫設してもよい。

バキューム機構２５は、図２（Ａ）に示すように、マスク２１に対して上側に位置する吸着口２５ａから流体が減圧され、マスク２１の上面（原版パターン面の裏面）とマスクステージベース２４の下面とを密着した状態とする。なお、マスク２１を吸着するマスクステージベース２４の接触面は、平坦面、又は、基準となるマスク２１の撓みや像面湾曲に応じて加工された面とする。これにより、マスク２１の上面とマスクステージベース２４の下面とが確実に密着するよう補正され、マスク２１の撓みをなくすることができる。また、マスクステージ基板２３は、マスクステージ２０から個別に着脱可能である。このため、マスクステージベース２４の下面部分を上述のように加工する際に、マスクステージベース２４をマスクステージ基板２３から取り外すことができる。

次に、本発明を実現するための、マスク搬送工程について説明する。図３は、マスク搬送工程を示すフローチャートである。まず、不図示のマスク搬送ロボットは、マスク２１をマスクステージ２０にロードする（ステップＳ１０１）。具体的には、まず、マスクステージ２０をマスク２１の受け渡し位置に駆動する。次に、マスク搬送ロボットは、マスク２１をマスクステージ２０におけるマスクステージベース２４の直下に運搬する。この場合、マスクステージベース２４の直下であれば、マスク２１との距離はいくらであっても構わない。また、マスクステージ２０についている爪部２２は、「開」とする。

次に、バキューム機構２５は、マスク２１をマスクステージベース２４に吸着させる(ステップＳ１０２)。具体的には、まず、マスク搬送ロボットは、マスク２１を載せた状態で上方向に移動し、マスク２１の上面とマスクステージベース２４の下面を密着させる。その際、マスク搬送ロボットの上方向への上昇速度が速すぎると、マスク２１とマスクステージベース２４が衝突して破損してしまうため、所定の位置から上昇速度を落として搬送する。また、搬送ロボットの上下方向の駆動部には、マスク２１とマスクステージベース２４とが密着した際の衝撃を和らげるため、ショックアブソーバが搭載されている。次に、バキューム機構２５は、マスク２１とマスクステージベース２４が密着した状態で稼動し、マスク２１をマスクステージベース２４に吸着させる。次に、爪部２２は、マスク２１とマスクステージベース２４が吸着した状態で閉じ、マスク２１が落下しないように支持する。これにより、マスクのロードが終了する。

次に、露光装置１００は、露光処理を開始し（ステップＳ１０３）、その後、マスクロード後のバキュームチェックをバキューム機構２５が正しく吸着を実施できているかどうか確認を行う（ステップＳ１０４）。吸着確認の方法としては、バキューム機構２５の全ての吸着口のうち、一定個数以上の吸着口における圧力が設定値以下になったら、異常であると判定する。

ここで、ステップＳ１０４において、バキュームチェックに異常があれば、露光装置１００は、露光処理を停止し、マスク２１を手動でアンロードした後、マスクステージ２０の修理を実施する（ステップＳ１０８）。その後、露光装置１００は、露光処理を再開する（ステップＳ１０９）。なお、ステップＳ１０８では、修理のためにマスク２１は手動でアンロードされているため、この場合、露光装置１００は、ステップＳ１０１のマスク２１のロードから再開する。

なお、ステップＳ１０４のバキュームチェックは、ステップＳ１０５においてジョブが終了かどうかを逐一判定し、露光処理が終了するまでチェックを続ける。そして、露光処理が終了する（ステップＳ１０５でＹｅｓ）と、露光装置１００は、マスク２１のアンロード準備を実行する（ステップＳ１０６）。具体的には、まず、露光装置１００は、マスクステージ２０をマスクの受け渡し位置に移動する。次に、マスク搬送ロボットは、マスクステージ２０におけるマスクステージベース２４の直下に移動する。次に、マスク搬送ロボットは、上方向への移動し、マスク２１に密着する。その際、ステップＳ１０１のロード処理時と同様、上昇速度が速すぎると、マスク搬送ロボットとマスク２１が衝突して破損してしまうため、所定の位置から上昇速度を落とす形で搬送する。

次に、露光装置１００は、マスク２１のアンロードを実行する（ステップＳ１０７）。具体的には、ます、マスク搬送ロボットは、マスク２１を固定させる。次に、爪部２２は、「開」とし、マスク２１とマスクステージベース２４との吸着を解除して、マスク搬送ロボットを降下させて、アンロードを完了させる。

次に、マスクステージベース２４の下面の加工処理について説明する。前述のように、本実施形態においては、マスク２１を吸着するマスクステージベース２４の下面部は、平面、又は基準となるマスク２１の撓みや像面に応じて表面加工された面となっている。これにより、マスク２１の上面とマスクステージベース２４の下面とが確実に密着し、マスク２１の撓みをなくすことができる。

図４は、マスクステージベース２４の表面加工工程を示すフローチャートである。まず、露光装置１００は、歪み計測用ショットが露光されている基準となるプレート３６をプレートステージ３０にロードする（ステップＳ１１１）。その後、露光装置１００は、プレート３６を積載した状態でマスク２１の平面度を計測する（ステップＳ１１２）。

次に、露光装置１００は、基準となるマスク２１をマスクステージ２０にロードする（ステップＳ１１３）。その手順は、図３におけるステップＳ１０１〜１０２と同様である。その後、露光装置１００は、マスク２１とプレート３６とを設置した状態で、歪み計測を行い、像面湾曲を求める（ステップＳ１１４）。

次に、露光装置１００は、マスク２１をマスクステージ２０からアンロードする（ステップＳ１１５）。その後、露光装置１００は、マスクステージベース２４をマスクステージ２０から取り出し、ステップＳ１１２及びＳ１１４の結果で求めた平面度と像面湾曲の計測値に基づいて、マスクステージベース２４の下面に研磨加工を施す（ステップＳ１１６）。最後に、露光装置１００は、加工が終了したマスクステージベース２４をマスクステージ２０に取り付ける（ステップＳ１１７）。

以上のように、本発明によれば、マスクステージ２０に設置されたバキューム機構２５は、マスク２１を搬入から搬出まで、常にマスク２１を吸着し続けている。これにより、マスク２１は、同じ面状態を維持している。したがって、マスク２１の撓みを監視するためのセンサを不要とすることができる。また、マスクステージベース２４の下面の形状を変更することにより、マスクの形状を自由に決めることができる。これは、基板自体が撓みを生じている場合などに対して有効であり、重ね合わせ精度を落とさずに露光することができる。また、マスクの吸着面を上面または側面にすることにより、マスクに描画されているパターン面を傷つけることなく、マスクを吸着することができる。更に、吸着のみ行うことで、露光時の気圧補正を行わなくてすむため、スループットを落とさずに露光することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、バキューム機構２５は、マスクステージベース２４を経由して、マスク２１に対して上側に位置する吸着口から流体を減圧して、マスク２１をマスクステージベース２４に密着させている。これに対して、第２の実施形態では、マスクステージベース２４を経由せずに、バキューム機構２５は、マスク２１に対して横側に位置する吸着口２５ｂから流体を減圧して、マスク２１をマスクステージベース２４に密着させることを特徴とする。

図５は、本発明の第２の実施形態であるマスクステージ２０の概略図であって、（Ａ）は、側面図を示し、（Ｂ）は、正面図を示し、更に（Ｃ）は、平面図を示す。なお、図５において、図２と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

第２の実施形態では、バキューム機構２５の管穴は、マスクステージ基板２３からマスク吸着材２６を通ってマスク２１へと延伸しており、マスク２１上面とマスクステージベース２４の下面の間の空間に対して、マスク２１の横側から減圧を行う。マスク吸着材２６は、マスクステージ基板２３に取り付けられている。マスク吸着材２６は、シール部材としても機能しているため、マスク２１を隙間なく密着させることで、マスク２１上面とマスクステージベース２４下面の間の空間を密閉空間にし、外部に流体が漏れるのを防ぐ。このように、マスク２１の側面から減圧を行うことで、マスク２１のパターン面と反対側の面とマスクステージベースとの空間の気体が排気され、マスク２１はマスクステージベース２４に密着される。ここで、マスクステージベース２４の表面形状がマスク２１のパターンを基板に照射した際に像面湾曲を低減するように加工されていれば、マスク２１をマスクステージベース２４で吸着保持するだけで像面湾曲が補正されることとなる。

第２の実施形態では、マスク２１をマスクステージ２０にロードする処理（図３のステップＳ１０２）は、以下の方法で実現できる。不図示のマスク搬送ロボットは、上方向に移動し、マスク２１の上面とマスクステージベース２４を密着させる。そして、爪部２２は、「閉」とし、マスク２１が落下しないように支持する。その後、露光装置１００は、マスク吸着材２６をマスク２１に密着させ、バキューム機構２５を駆動させて、マスク２１をマスクステージベース２４に吸着させ、マスクのロードが終了する。

また、マスク２１をマスクステージ２０からアンロードする処理（図３のステップＳ１０７）においては、露光装置１００は、マスク搬送ロボットでマスク２１を固定後、爪部２２を開ける。そして、露光装置１００は、マスク２１とマスクステージベース２４との吸着を解除し、続いてマスク２１とマスク吸着材２６との密着を解除して、搬送ロボットを降下させて、アンロードを完了させる。これにより、第２の実施形態のマスクステージ２０は、第１の実施形態と同一の作用、効果を奏する。

（デバイスの製造方法）
次に、上記露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、レジストが塗布された基板を、上記露光装置を用いて露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることによって製造される。該周知の工程は、例えば、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、及びパッケージング等の少なくとも１つの工程を含む。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

２０ マスクステージ
２１ マスク
２２ 爪部
２４ マスクステージベース
２５ バキューム機構
２５ａ 吸着口
２５ｂ 吸着口

Claims (10)

1. 原版を保持及び走査する原版ステージを有する露光装置であって、
   前記原版ステージは、前記原版を吸着保持するためのバキューム機構と、
   前記原版のパターン面の裏面と接触する接触面を有する原版ステージベースとを備え、
   前記原版ステージベースは、前記原版が吸着され前記接触面に密着されることで、前記原版の形状を補正することを特徴とする露光装置。
2. 前記バキューム機構は、前記原版のパターン面の裏面を吸着保持することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記バキューム機構は、前記原版の側面を吸着保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記原版ステージベースは、管穴を有し、前記管穴を介して前記バキューム機構により前記原版を吸着することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記原版ステージベースの前記接触面は、平坦面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記原版ステージベースの前記接触面は、基準となる前記原版の撓みに応じた形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記原版ステージベースの前記接触面は、像面湾曲に応じた形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記原版ステージは、前記原版の落下を防止する爪部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 原版を保持及び走査する原版ステージと、被処理基板を保持及び走査する基板ステージとを有する露光装置であって、
   前記原版ステージは、前記原版が吸着されることで前記原版のパターン面の裏面と接触する接触面を有する原版ステージベースを備え、
   前記原版ステージベースの接触面は、前記基板ステージに基準となる基板を保持した状態で計測された前記原版の平面度と前記原版ステージに基準となる原版を保持した状態で計測された前記原版の像面湾曲との計測値に基づいて表面加工されることを特徴とする露光装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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