JP2011029525A - 露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸着エリアが狭い大型のマスクであっても、マスクホルダへのマスク吸着安定性が確保される近接露光装置を提供する。
【解決手段】近接露光装置において、第一のマスクリフタ101Xおよび第二のマスクリフタ101Yの両者でマスク100をマスクホルダ104へ押しつけてマスク100を保持し、マスクプッシャでマスク100の位置合わせを行なった後、第二のマスクリフタ101Yでマスク100を保持したまま、第一のマスクリフタ101Xを下降後上昇させ、その後、第一のマスクリフタ101Xでマスク100を保持したまま、第二のマスクリフタ101Yを下降後上昇させ、マスクとマスクリフタとの間のストレスを解除する。
【選択図】図2A

Description

本発明は、大型のマスクを用いて近接露光を行なう露光装置に関する。
マスクの搬送機構やセッティング機構を有する近接露光装置については、例えば、特許文献1に開示されている。
特開2006−86332号公報
近接露光を行なう露光装置の概略図を図7に示す。本装置では、露光用ステージが2つあり、それぞれのステージ上に載せられた基板が交互に露光される構成を有する。本装置を用いて露光する際の露光用基板の装置内での動きや、露光の手順について説明する。なお、符号215は露光装置200と搬送ライン210との間の露光用基板220の出し入れを示す。
図8は、露光用基板が露光装置内で移動する手順を示すフロー図である。まず、露光用の基板220が搬送ライン210で運ばれてくると、L搬送用ロボット204−1により搬送ライン210から温度調節プレート(温調プレート)206へ搬送される(S801)。次に、前の露光用基板がLステージ203−1から搬送ライン210に払いだされた後、露光用基板220は温調プレート206からLステージ203−1へと搬送される(S802)。
次に、Rステージ203−2に載っていた前の露光用基板の露光が終了してRステージ203−2がマスク設置部207の下から移動した後、露光用基板220が載ったLステージ203−1がマスク設置部207の下へ移動する(S803)。符号204−2はR搬送用ロボットである。
引き続き、ランプハウス205から導かれた紫外光により基板220を露光する(S804)。次に、Lステージ203−1をマスク設置部207の下から移動する(S805)。その後、基板220を搬送ライン210へ搬送し(S806)、露光処理が終了する。
次に、露光用基板220がマスク設置部207下部へ搬送されてから露光されるまでの手順を、図9を用いて説明する。基板220がマスク設置部207の下へ移動すると、間隔調整用カメラやアライメント用カメラがセットされる(S901)。次に、間隔調整用カメラを用いてマスクと基板220との間の間隔が150〜300μmとなるようにマスク側の高さ方向(z方向)駆動機構を用いて調整する(S902)。
次に、基板220とマスクとのアライメントをとる(S903)。このアライメントの様子を図5A、図5Bを用いて説明する。
図5Aはマスクの概略平面図であり、図5Bはマスクと基板のアライメントの様子を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。マスク100の露光エリア140の四隅に設けられたアライメントマーク141と、基板220に設けられたアライメントマーク142とが、基準位置に移動しセットされているアライメント用カメラ150の視野内となるようにLステージ203−1の位置(x方向、y方向、θ方向)を調整する。符号145はパターンエリア、符号146は吸着エリア、符号147は吸着エリア146と露光エリア140との間に設けられているマージンエリアである。なお、マスク100はマスクホルダ104に設けられたマスク吸着穴103によりマスクホルダ104に吸着130されている。
その後、間隔調整用カメラやアライメント用カメラを露光領域から退避させ(S904)、露光を行なう(S905)。露光は、ランプハウス205から導かれ、照度が50mW/cm(平方センチメートル)程度の紫外線(UV)を用いて数秒間行なう。基板220が、例えば4つの露光領域を有している場合には、更に、基板220の他の3つの所定領域を露光するために、Lステージ203−1を移動して残り3回の露光を行ない、露光処理が終了する。なお、露光回数は基板の大きさ(露光領域の数)により変わることはいうまでもない。
上記露光装置200を用いて露光処理を行なう際に、次世代用の大型マスクを用いた場合、マスクホルダへ取り付ける際のマスク吸着の安定性が低下する。具体的には、吸着不良が100回に1回程度発生する。現状のマスクでは問題ないものの、マスク寸法はそのままで露光エリアを拡大するために吸着エリアを縮小する、或いはマスクを大型化する際に吸着エリアが拡大されない場合には問題になると考えられる。
特許文献1には、大型サイズの基板を使用してもマスク保持機構が大型にならず、小型化を図ることのできる近接露光装置のマスク搬送装置が開示されている。しかしながら、上記マスクホルダへのマスクの吸着安定性に関する教示や示唆はない。
本発明の目的は、吸着エリアが狭い大型のマスクであっても、マスクホルダへのマスク吸着安定性が確保される近接露光用の露光装置を提供することにある。
上記目的を達成するための一形態として、マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、前記マスクに形成されたパターンが転写される基板を載せるためのステージと、を有する近接露光を行なう露光装置において、前記制御部は、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、前記第一のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第二のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、を更に有することを特徴とする露光装置とする。
また、マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、前記マスクに形成されたパターンが転写される基板を載せるためのステージと、を有する近接露光を行なう露光装置において、前記制御部は、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能、を更に有することを特徴とする露光装置とする。
また、温度調節プレートと、露光用基板を載せる露光用ステージと、前記露光用基板を搬送ラインから前記温度調節プレートへ、また、前記温度調節プレートから前記露光用ステージへ、また、前記露光用ステージから前記搬送ラインへ前記基板を搬送する搬送ロボットと、前記露光用ステージに載せられた前記基板へ転写するパターンが形成されたマスクがセットされるマスク設置部と、前記マスクを露光するためのランプハウスとを備えた近接露光を行なう露光装置において、前記マスク設置部は、マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、を有し、前記制御部は、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、前記第一のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第二のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、を更に有することを特徴とする露光装置とする。
吸着エリアが狭い大型のマスクであっても、マスクホルダへのマスク吸着安定性が確保される近接露光用の露光装置を提供することができる。
第1の実施例に係る露光装置のマスク取付部の概略平面図である。 第1の実施例に係る露光装置のマスク取付部の概略側面図(一部断面図)である。 第1の実施例に係る露光装置におけるマスク取付け手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 第1の実施例に係る露光装置におけるマスク取付け手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 第1の実施例に係る露光装置におけるマスク取付け手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 第1の実施例に係る露光装置におけるマスク取付け手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 第1の実施例に係る露光装置におけるマスクXリフタ及びYマスクリフタの動きとマスク吸着の関係を示す説明図である。 マスクの取付け位置調整の様子を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 マスクの概略平面図である。 マスクと基板のアライメントの様子を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 マスクをマスクホルダで保持する手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 マスクをマスクホルダで保持する手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 マスクをマスクホルダで保持する手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 マスクをマスクホルダで保持する手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。 露光装置の構成を示す概略平面図である。 露光用基板が露光装置内で移動する手順を示すフロー図である。 露光用基板がマスク下部へ搬送されてから露光されるまでの手順を示すフロー図である。 マスクリフタ用シリンダおよび制御部の概略図である。
発明者等は、大型マスクを用いて、マスクホルダ104へのマスク取付不良の発生原因について検討を行なった。まず、マスク100をマスクホルダ104に取付けるまでの手順を見直した。図4、図6A〜図6D、図7を用いて取付け手順を説明する。
まず、マスクストッカ201に保管されているマスク100がマスク搬送ロボット202により、マスク設置部207へ搬送される(図7)。マスク設置部において、マスク100はマスクホルダ104の下部へ搬送され、停止する(図6A、マスクを支える搬送ロボットのアームは図示せず)。符号103はマスク吸着穴を示す。次に、樹脂を主成分とするパッド101−1が先端に取り付けられたマスクリフタ101X、101Yを、シリンダを用いて回転させ、下方へ下ろす(図6B、マスクリフタ101Yは図示せず)。
次に、先端を下げたままマスク100の下部までマスクリフタ101X、101Yを平行に移動する(図6C)。次に、マスクリフタ101X、101Yを逆方向に回転させ、上方へ押し上げ、マスク100をマスクホルダ104へ押し上げる(図6D)。マスクリフタ一本当たりに掛かる荷重は、現在3〜4kg程度であるが、将来は8〜10kg程度になると予想される。符号110はマスクリフタ101Xの動きを示す。
その後、図4に示したように、マスク100のアライメントを行なうためにマスクプッシャ102X、102Yにより、マスク100の位置を調整120していた(マスクプッシャ102Yは図示せず)。このアライメントは、図5Aに示すようにマスク100の露光エリア140の四隅に設けられたアライメントマーク141が、基準位置に移動しセットされているアライメント用カメラ150を用いて視野内で位置誤差が約30μm以内となるようにマスク100をプッシャ102X、102Yで押して位置の調整120を行なう。なお、マスク100はマスクリフタ101X、101Yによりマスクホルダ104に押し付けられて、保持されている。
これらの手順を詳細に検討した結果、下記の知見がえられた。マスクの重量の増加に伴い、マスク100をマスクホルダ104へ取り付ける前に行なうマスク100とマスクホルダ104との位置合わせの際に、マスクリフタ101X、101Yとマスクとの間に摩擦力が働き、Xリフタ101XではX方向へのストレスが、Yマスクリフタ101YではY方向へのストレスによりマスクが歪み、マスクホルダへのマスクの吸着安定性が低下する可能性が高くなる。ここで用いたマスクの寸法は850mm×1200mmで厚さが10mm、重量は22.4kgであり、吸着エリアの幅は約50mmであるが、今後は、マスク寸法が1220×1400mmで厚さが13mm、重量は50kg程度になると予想される。
マスク重量は倍以上になるが、露光エリアを確保するために吸着エリアの幅は50mmのままとすることが要求され、広げることが困難な状況である。そのため、マスクの吸着安定性の低下が危惧される。
本願発明は、上記検討の結果生まれたものであり、マスクの位置調整時に生じるマスクリフタ101X、101Yとマスクとの間のストレスを解除することによりマスクの歪みを低減し、マスクホルダへのマスクの吸着安定性の向上を図るものである。
以下、実施例で詳細に説明する。
第1の実施例について、図2A〜図3及び図10を用いて説明する。図2A〜図2Dは、第1の実施例に係る露光装置におけるマスク取付け手順を説明するためのマスク取付部の概略断面図である。なお、発明が解決しようとする課題の欄に記載され、本実施例に未記載の事項は、本実施例においても同様である。
図2Aは、マスク100をマスクリフタ101X、101Yによりマスクホルダ104に押し付けてマスク位置をマスクプッシャにより調整した後の状態を示す(マスクプッシャは図示せず)。マスク100はマスクリフタ101X、101Yによりマスクホルダ104へ押し付けられたままマスクプッシャで押されるため、マスク100とマスクリフタ101X、101Yとの間にストレスが蓄積されている。ここで用いたマスクの寸法は850mm×1200mmで厚さが10mm、重量は22.4kgであり、吸着エリアの幅は約50mmである。
次に、マスクリフタ101Xのみ下降させ、マスクリフタ101Yのみでマスク100を保持する(図2B)。これにより、マスク100とマスクリフタ101Xとの間のストレスが解除される。
次に、マスクリフタ101Xを上昇させてマスクリフタ101Xによりマスク100を保持すると共に、マスクリフタ101Yを下降させる(図2C)。これにより、マスク100とマスクリフタ101Yとの間のストレスが解除される。
次に、マスクリフタ101Yを上昇させ、マスクリフタ101X、101Yでマスク100を保持した状態で、マスクホルダ104に設けられている吸着穴103によりマスク100を吸着130し、保持する(図2D)。その後、マスクリフタ101X、101Yをマスクの下から所定の位置へ退避させた。
上記図2A〜図2Dまでのマスクリフタの動きとマスクホルダでの吸引の様子(シーケンス)を図3に纏めて示す。また、マスクリフタ用シリンダおよび制御部の概略図を図10に示す。各X、各Yマスクリフタ用シリンダ230X、230Yへは、X、Yシリンダ用ガス配管231X、231Yがそれぞれ接続されており、X、Yシリンダ用ガス配管231X、231Yへのガス供給は、制御部240により、X、Yガス配管用レギュレータ235X、235Yを制御することにより行なう。本実施例ではガスとしてエアーを用いた。用いるガスはエアーに限定されないが、コスト的にはエアーが好適である。
マスクリフタ用シリンダ230X、230Yへの印加圧力を変えることにより、マスクリフタ101X、101Yを上昇・下降させることができる。マスクホルダ部での吸引については図示していないが、吸引のオン、オフを制御部で制御することができる。これにより、図3に示したシーケンスを実行することができる。
なお、上記マスクリフタのストレスの解除処理を行なってもマスク位置誤差は所定の範囲内に納まるが、万一許容範囲から外れた場合には、マスクプッシャを用いて再度位置を調整した後、マスクリフタのストレス解除処理を行なえばよい。
上記図2A〜図2Dのマスクリフタの動作を行なったときと、行なわなかったときとのマスクホルダへのマスクの吸着安定性を調べた結果、後者では吸着不良が100回に1回(1/100)程度発生したが、前者では1000回行なっても吸着不良は0(0/1000)を達成することができた。
本実施例によれば、吸着エリアが狭い大型のマスクであっても、マスクホルダへのマスク吸着安定性が確保される近接露光用の露光装置を提供することができる。
第2の実施例について、マスクの大きさが縦と横とで異なるため、マスクリフタ101Xとマスクリフタ101Yとで長さが異なる場合について説明する。なお、発明が解決しようとする課題の欄や実施例1に記載され、本実施例に未記載の事項はそれらと同様である。
マスクリフタ101Xがマスクリフタ101Yよりも長い場合には、マスク100をマスクリフタ101X、101Yによりマスクホルダ104に押し付けてマスク位置をマスクプッシャにより調整した後の状態(図2A)では、長いマスクリフタ101Xとマスク100との間により大きなストレスが蓄積される。
そこで、本実施例では、長いマスクリフタ101Xを下方へ下げてマスク100とマスクリフタ101Xとの間のストレスを解除する。次に、マスクリフタ101Xを上昇させてマスクリフタ101Xによりマスク100を保持すると共に、短いマスクリフタ101Yのストレスは解除することなく、マスクリフタ101X、101Yでマスク100を保持した状態で、マスクホルダ104に設けられている吸着穴103によりマスク100を吸着130し、保持する(図2D)。その後、マスクリフタ101X、101Yをマスクの下から所定の位置へ退避させた。上記動作は全て制御部240にて制御して行なった。
上記動作を繰り返し、マスクホルダへのマスクの吸着安定性を調べた結果、吸着不良は0/1000であった。
なお、短いマスクリフタ101Yのみのストレス解除であっても、従来に比べマスクのマスクホルダへの吸着安定性を向上することができるが、長いマスクリフタ101Xのストレス解除の方が有効である。また、本実施例において、マスクリフタ101Xおよびマスクリフタ101Yの両者のストレスを解除しても良いことは言うまでもない。
本実施例によれば、吸着エリアが狭い大型のマスクであっても、マスクホルダへのマスク吸着安定性が確保される近接露光用の露光装置を提供することができる。また、マスクホルダの一方だけのストレス解除の場合、マスク取付時間が短縮可能な露光装置を提供することができる。
100…マスク、
101X…Xマスクリフタ、
101Y…Yマスクリフタ、
101−1…パッド、
102X…X方向用マスクプッシャ、
102Y…Y方向用マスクプッシャ、
103…マスク吸着穴、
104…マスクホルダ、
110…マスクリフタの移動方向、
120…マスクプッシャの移動によるマスク位置の調整、
130…マスク吸着、
140…露光エリア、
141…アライメントマーク、
145…パターンエリア、
146…吸着エリア、
147…マージンエリア
150…アライメント用カメラ、
200…露光装置、
201…マスクストッカ、
202…マスク搬送用ロボット、
203−1…Lステージ(左側)、
203−2…Rステージ(右側)
204−1…L搬送用ロボット、
204−2…R搬送用ロボット、
205…ランプハウス、
206…温度調節プレート、
207…マスク設置部、
210…搬送ライン、
215…基板の出し入れ、
220…露光用基板
230X…Xマスクリフタ用シリンダ
230Y…Yマスクリフタ用シリンダ
231X…Xシリンダ用ガス配管
231Y…Yシリンダ用ガス配管
235X…Xガス配管用レギュレータ
235Y…Yガス配管用レギュレータ
240…制御部。

Claims (7)

  1. マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、前記マスクに形成されたパターンが転写される基板を載せるためのステージと、を有する近接露光を行なう露光装置において、
    前記制御部は、
    前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、
    前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、
    前記第一のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第二のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、を更に有することを特徴とする露光装置。
  2. 請求項1記載の露光装置において、
    前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの上昇、下降は前記第一のマスクリフタに接続された第一のシリンダおよび前記第二のマスクリフタに接続された第二のシリンダを用いて行なうことを特徴とする露光装置。
  3. 請求項2に記載の露光装置において、
    前記第一のシリンダの動作は、前記制御部からの指示に基づいて前記第一のシリンダに接続されるガス配管に設けられた第一のレギュレータにより、
    前記第二のシリンダの動作は、前記制御部からの指示に基づいて前記第二のシリンダに接続されるガス配管に設けられた第二のレギュレータにより制御されることを特徴とする露光装置。
  4. マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、前記マスクに形成されたパターンが転写される基板を載せるためのステージと、を有する近接露光を行なう露光装置において、
    前記制御部は、
    前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、
    前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能、を更に有することを特徴とする露光装置。
  5. 請求項4記載の露光装置において、
    前記第一のマスクリフタの長さは、前記第二のマスクリフタの長さよりも長いことを特徴とする露光装置。
  6. 請求項4又は5に記載の露光装置において、
    前記マスクは長方形であることを特徴とする露光装置。
  7. 温度調節プレートと、露光用基板を載せる露光用ステージと、前記露光用基板を搬送ラインから前記温度調節プレートへ、また、前記温度調節プレートから前記露光用ステージへ、また、前記露光用ステージから前記搬送ラインへ前記基板を搬送する搬送ロボットと、前記露光用ステージに載せられた前記基板へ転写するパターンが形成されたマスクがセットされるマスク設置部と、前記マスクを露光するためのランプハウスとを備えた近接露光を行なう露光装置において、
    前記マスク設置部は、
    マスクホルダと、矩形状マスクの第一の辺および前記第1の辺に対向する第3の辺を下方から前記マスクホルダへ押し付けて前記マスクを保持する第一のマスクリフタと、前記マスクの第一の辺と直交し互いに対向する第2の辺および第4の辺を下方から前記マスクホルダに押し付けて前記マスクを保持する第二のマスクリフタと、前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの動作を制御する制御部と、前記マスクの位置の調整を行なうためのマスクプッシャと、を有し、
    前記制御部は、
    前記第一のマスクリフタおよび前記第二のマスクリフタの両者で前記マスクを前記マスクホルダへ押しつけて前記マスクを保持し、前記マスクプッシャで前記マスクの位置合わせを行なった後、
    前記第二のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第一のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、
    前記第一のマスクリフタで前記マスクを保持したまま、前記第二のマスクリフタを下降後上昇させる機能と、を更に有することを特徴とする露光装置。
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