JP2011175094A

JP2011175094A - 露光装置

Info

Publication number: JP2011175094A
Application number: JP2010039083A
Authority: JP
Inventors: Takumi Togashi; 工富樫
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】マスクの密着保持状態にてマスクと基板との対向間隔を均一化できる露光装置を提供すること。
【解決手段】この露光装置は、被露光材である基板を保持するワークステージと、マスクパターンを有するマスクＭを基板に対向させて保持するマスクステージ１と、マスクパターン露光用の光をマスクＭを介して基板に照射する照射手段（露光用照明光学系）とを備えている。また、マスクステージ１がマスクＭを密着保持するマスクホルダ１６を有すると共に、このマスクホルダ１６がマスクＭに対する密着面であってマスクＭのエッジ部に対応する位置に凹部１６ｃを有している。
【選択図】図１

Description

この発明は、露光装置に関し、さらに詳しくは、マスクの密着保持状態にてマスクと基板との対向間隔を均一化できる露光装置に関する。

露光装置では、マスクのマスクパターンを基板上に露光転写する工程にて、マスクホルダがマスクを上方から密着保持している。このとき、マスクと基板との対向間隔が所定の寸法範囲で一様に設定されている。また、マスクの被密着面には、表面研磨加工が施されて、マスクホルダによる密着性の向上が図られている。

しかしながら、マスクの被密着面のエッジ部は、表面研磨加工が不安定であり、また、その加工後の状態の測定も困難である。このため、エッジ部には、表面研磨加工によって生じた凸部が残存する場合がある。このため、マスクの密着保持状態にて、エッジ部の凸部がマスクホルダの密着面に干渉して、マスクと基板との対向間隔が不均一となる（あるいは、マスクの平坦度が悪化する）という課題がある。

なお、マスクを上方から密着保持する構成では、マスクが自重により撓んでマスクと基板との対向間隔が不均一となるという課題がある。かかる課題に関する従来の露光装置として、特許文献１、２に記載される技術が知られている。

特開２００１−１０９１６０号公報特開２０１０−００２５７１号公報

この発明は、マスクの密着保持状態にてマスクと基板との対向間隔を均一化できる露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる露光装置は、被露光材である基板を保持するワークステージと、マスクパターンを有するマスクを前記基板に対向させて保持するマスクステージと、マスクパターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段とを備え、且つ、前記マスクステージが前記マスクを密着保持するマスクホルダを有すると共に、前記マスクホルダが前記マスクに対する密着面であって前記マスクのエッジ部に対応する位置に凹部を有することを特徴とする。

この露光装置は、マスクの密着保持状態にて、凹部がマスクホルダの密着面とマスクのエッジ部（エッジ部に残存し得る凸部）との干渉を抑制する。したがって、マスクがマスクホルダの密着面に適正に密着するので、マスクと基板との対向間隔がマスクの影響を受けることなく均一化される。これにより、露光転写の精度が向上する利点がある。

また、この発明に係る露光装置は、前記凹部が前記マスクホルダの密着面上に形成された溝である。

この発明にかかる露光装置は、マスクの密着保持状態にて、凹部がマスクホルダの密着面とマスクのエッジ部（エッジ部に残存し得る凸部）との干渉を抑制する。したがって、マスクがマスクホルダの密着面に適正に密着するので、マスクと基板との対向間隔がマスクの影響を受けることなく均一化される。これにより、露光転写の精度が向上する利点がある。

図１は、この発明の実施の形態にかかる露光装置のマスクステージを示す断面図である。図２は、図１に記載したマスクステージのマスクホルダを示す断面図である。図３は、図１に記載したマスクステージのマスクホルダを示す平面図である。図４は、図１に記載したマスクステージのマスクホルダを示す配置構成図である。図５は、一般的な露光装置を示す構成図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［露光装置］
図５は、一般的な露光装置を示す構成図である。この露光装置ＰＥ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Ｗ上に、マスクＭのマスクパターンを分割逐次露光方式で近接（プロキシミティ）露光転写する露光装置に適用される。

この露光装置ＰＥは、マスクステージ１と、ワークステージ２と、露光用照明光学系３と、装置ベース４と、制御装置（図示省略）とを備える。なお、この実施の形態では、装置ベース４の基準面（上面）をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。

マスクステージ１は、マスクＭを保持するステージであり、マスクステージベース１０と、マスク保持枠１２と、マスク位置調整手段１３と、ギャップセンサ１４と、アライメントカメラ１５とを有する。

マスクステージベース１０は、略矩形形状を有するベース部材であり、中央部に開口部１０ａを有する。このマスクステージベース１０は、装置ベース４上に設けられた複数のマスクステージ支柱１１に支持されて、ワークステージ２の上方に配置される。マスク保持枠１２は、マスクＭを保持する枠状部材である。このマスク保持枠１２は、マスクステージベース１０の開口部１０ａに挿入されて配置される。このとき、マスク保持枠１２は、その外周のフランジ部１２ａをマスクステージベース１０の開口部１０ａの縁に係合させて配置される。また、開口部１０ａの内周とマスク保持枠１２の外周との間に隙間が設けられ、この隙間の範囲で、マスク保持枠１２がＸＹ平面方向に移動できる（図２参照）。マスク位置調整手段１３は、ＸＹ平面内にてマスク保持枠１２を移動させてマスク保持枠１２の位置を調整する手段である。このマスク位置調整手段１３は、マスク保持枠１２のＸ軸方向の調整を行うＸ軸方向駆動装置１３ｘと、マスク保持枠１２のＹ軸方向およびθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）の調整を行う２台のＹ軸方向駆動装置１３ｙとを有する。これらの駆動装置１３ｘ、１３ｙは、電動アクチュエータから成る。ギャップセンサ１４は、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定する手段である。アライメントカメラ１５は、マスクＭと所定の位置合わせ基準とのＸＹ平面方向のズレ量を検出する手段である。これらのギャップセンサ１４およびアライメントカメラ１５は、マスク保持枠１２の内周に配置され、また、移動機構１９に駆動されてＸ軸方向に移動できる。

このマスクステージ１では、ギャップセンサ１４およびアライメントカメラ１５の出力値に基づいて、外部の制御装置（図示省略）がマスク位置調整手段１３を駆動制御する。そして、マスク位置調整手段１３がマスク保持枠１２の位置および姿勢の調整を行うことにより、マスクＭの位置および姿勢が制御される。

ワークステージ２は、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持するステージであり、Ｚ軸送り台（ギャップ調整手段）２Ａと、ワークステージ送り機構２Ｂと、レーザー装置６０とを有する。

Ｚ軸送り台２Ａは、ワークステージ送り機構２ＢをＺ軸方向に移動させる台であり、装置ベース４上に設置される。このＺ軸送り台２Ａは、装置ベース４上に立設された上下粗動装置２１と、この上下粗動装置２１によりＺ軸方向に粗動可能に支持されたＺ軸粗動ステージ２２と、このＺ軸粗動ステージ２２上に配置された複数の上下微動装置２３と、Ｚ軸粗動ステージ２２上に上下微動装置２３を介して支持されたＺ軸微動ステージ２４とから構成される。このＺ軸送り台２Ａでは、上下粗動装置２１が所定の設定範囲内でＺ軸粗動ステージ２２を昇降させ、また、上下微動装置２３がＺ軸微動ステージ２４を高精度にて上下方向に微動運動させ得る。これにより、ワークステージ送り機構２ＢのＺ軸方向の位置が調整される。

ワークステージ送り機構２Ｂは、ワークステージ２をＸＹ軸方向に移動させる機構であり、Ｚ軸送り台２Ａ上に配置される。このワークステージ送り機構２Ｂは、Ｚ軸微動ステージ２４上に敷設された一対のリニアガイド４１、４１と、これらのリニアガイド４１、４１のスライダに取り付けられたＸ軸送り台４２と、このＸ軸送り台４２をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４３と、Ｘ軸送り台４２上に敷設された一対のリニアガイド５１、５１と、これらのリニアガイド５１、５１のスライダに取り付けられたＹ軸送り台５２と、このＹ軸送り台５２をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置５３とから構成される。また、Ｙ軸送り台５２上に、ワークステージ２が配置される。このワークステージ送り機構２Ｂでは、Ｘ軸送り駆動装置４３およびＹ軸送り駆動装置５３がＸ軸送り台４２およびＹ軸送り台５２をそれぞれ移動させることにより、ワークステージ２のＸＹ軸方向の位置が調整される。

レーザー装置６０は、ワークステージ２のＸ軸およびＹ軸の位置を検出する移動距離測定手段である。このレーザー装置６０は、ボールネジやリニアガイドの形状や取付状態による誤差、ワークステージ２の移動にかかる位置決め誤差、ワークステージ２のヨーイングや真直度による誤差を測定できる。

このワークステージ２では、レーザー装置６０の出力信号に基づいて、外部の制御装置（図示省略）がＺ軸送り台２Ａおよびワークステージ送り機構２Ｂを駆動制御する。そして、Ｚ軸送り台２Ａがワークステージ送り機構２ＢをＺ軸方向に移動させ、ワークステージ送り機構２Ｂがワークステージ２をＸＹ平面方向に移動させることにより、ワークステージ２のＺ軸方向およびＸＹ平面方向の位置が調整される。これにより、ワークステージ２に保持された基板Ｗが位置決めされて、基板ＷとマスクＭとの対向面間（Ｚ軸方向）の隙間およびＸＹ平面方向の位置関係が調整される。

露光用照明光学系３は、マスクパターン露光用の光を照射する照射手段である。この露光用照明光学系３は、紫外線照射用の光源（例えば、高圧水銀ランプ）３１と、この光源３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、一対の平面ミラー３５、３６および球面ミラー３７と、平面ミラー３５およびオプチカルインテグレータ３３間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター３４とを有する。

この露光用照明光学系３では、露光時に露光制御用シャッター３４が開くと、光源３１の光が光路Ｌを経てマスクステージ１のマスクＭに照射される。そして、この光がワークステージ２の基板Ｗに対して垂直かつ平行光として照射される。これにより、マスクＭに描かれた複数のマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写される。

この露光装置ＰＥでは、被露光材である基板Ｗよりも小さいマスクＭが用いられる。また、ワークステージ２が基板Ｗを保持し、マスクステージ１がマスクＭを基板Ｗに対向させて保持する。また、マスクステージ１およびワークステージ２が駆動制御されて、マスクＭと基板ＷとのＺ軸方向の間隔およびＸＹ平面方向の位置関係が調整される。これにより、マスクＭと基板Ｗとが所定の位置関係にて近接対向して配置される。そして、この位置決め状態から、ワークステージ２がマスクＭに対してステップ移動し、このワークステージ２のステップ毎に、露光用照明光学系３がマスクＭ側から基板Ｗに向けてマスクパターン露光用の光を照射する。これにより、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写されて、一枚の基板Ｗに複数のディスプレイ等が形成される。

［マスクステージのマスクホルダ］
上記のように、露光装置では、マスクのマスクパターンを基板上に露光転写する工程にて、マスクホルダがマスクを上方から密着保持する。このとき、マスクと基板との対向間隔が、例えば、１００［μｍ］〜３００［μｍ］の寸法範囲で一様に設定される。また、一般に、マスクの被密着面（マスクホルダに密着する面）には、表面研磨加工が施されて、マスクホルダによる密着性の向上が図られる。

そこで、この露光装置ＰＥでは、マスクと基板との対向間隔を均一化するために、以下の構成が採用されている（図１〜図４参照）。

図１は、露光装置のマスクステージを示す断面図である。図２〜図４は、図１に記載したマスクステージのマスクホルダを示す断面図（図２）、平面図（図３）および配置構成図（図４）である。

マスクステージ１は、マスクＭを保持するためのマスクホルダ（マスクホルダ）１６を有する（図１参照）。このマスクホルダ１６は、間座２０を介してマスク保持枠１２の下面（基板Ｗ側の面）に固定される。また、マスクホルダ１６は、マスクＭを下面側の密着面にて密着保持（吸着保持）でき、また、マスクＭを密着保持したままマスク保持枠１２と共にマスクステージベース１０に対してＸＹ平面方向に移動できる。

なお、この実施の形態では、マスクステージ１が４つのマスクホルダ１６を有している（図４参照）。そして、これらのマスクホルダ１６が矩形状を有するマスクＭの四辺のエッジ部（周縁部）をそれぞれ密着保持することにより、マスクＭがマスクホルダ１６に密着保持されている。なお、これに限らず、例えば、マスクステージ１がＸＹ平面上にて対向する一対のマスクホルダ１６、１６のみを有し、これらのマスクホルダ１６、１６がマスクＭのＸ軸方向（Ｙ軸方向）のエッジ部を保持しても良い。

また、マスクホルダ１６は、矩形状の板状部材から成り、吸引ノズル１６ａおよびボックス溝１６ｂと、凹部（エッジ溝）１６ｃとを有する（図２および図３参照）。

吸引ノズル１６ａおよびボックス溝１６ｂは、マスクＭを密着保持するための密着部を構成する。吸引ノズル１６ａは、マスクホルダ１６を貫通して下面側の密着面に開口する孔である。この吸引ノズル１６ａは、マスクホルダ１６の上面側にて外部の排気機構（図示省略）に接続される。ボックス溝１６ｂは、吸引ノズル１６ａの密着面側の開口部を拡幅する溝である。例えば、この実施の形態では、真空吸引用の排気機構が切換弁を有する分配器と真空ポンプとから成り、吸引ノズル１６ａが分配器を介して真空ポンプに接続されている。そして、真空ポンプが吸気し、また、切換弁が真空ポンプと吸引ノズル１６ａとの流路の接続および遮断を切り替えることにより、吸引ノズル１６ａがマスクＭの吸引動作をＯＮ／ＯＦＦする構成となっている。なお、真空ポンプおよび切換弁は、外部の制御装置により駆動制御される。また、マスクホルダ１６が矩形状の密着面を有し、この密着面上に、複数組の密着部（吸引ノズル１６ａおよびボックス溝１６ｂ）が縦横に配列されている。具体的には、マスクＭの密着状態にて、マスクＭの中央部からエッジ部に向かって３列の密着部１６ａ、１６ｂが並んで配置されている。また、これらの密着部１６ａ、１６ｂが切換弁を介してそれぞれ真空ポンプに接続され、各切換弁が相互に独立して駆動されることにより、各密着部１６ａ、１６ｂが吸引動作を相互に独立してＯＮ／ＯＦＦできる構成となっている。

凹部１６ｃは、マスクホルダ１６の密着面であってマスクＭのエッジ部に対応する位置に形成される。この凹部１６ｃは、マスクＭのエッジ部を逃がして、マスクホルダ１６の密着面とマスクＭのエッジ部（エッジ部に残存し得る凸部）との干渉を防止するために設けられる。

例えば、この実施の形態では、直線状かつ矩形断面形状を有する溝状の凹部１６ｃが形成されている（図２参照）。しかし、これに限らず、凹部１６ｃが円弧状の断面形状を有しても良いし、三角形状の断面形状を有しても良い（図示省略）。また、凹部１６ｃは、溝に限らず、単なる段差により構成されても良い（図示省略）。すなわち、凹部１６ｃは、マスクホルダ１６の密着面に対して所定の位置（マスクＭのエッジ部に対応する位置）で凹んでいれば足りる。したがって、凹部１６ｃは、マスクホルダ１６の密着面の所定の位置に形成された段差部により構成されても良い。また、凹部１６ｃの寸法は、マスクＭのエッジ部（周縁部）に生じ得る凸部を収容できる所定の寸法に設定される。

また、この実施の形態では、４つのマスクホルダ１６が矩形状のマスクＭの四辺にそれぞれ配置されてマスクＭの全周を囲んでいる（図３および図４参照）。また、３列の密着部１６ａ、１６ｂが四方の周縁部にてマスクＭを密着保持している。また、４つのマスクホルダ１６には、溝状の凹部１６ｃがそれぞれ形成されている。そして、これらの凹部１６ｃが、密着部１６ａ、１６ｂの外周であってマスクＭのエッジ部に対応する位置に配置されている。具体的には、図４の上下方向に配置された一対のマスクホルダ１６、１６では、凹部１６ｃがマスクホルダ１６を左右方向に横断して開口し、図４の左右方向に配置された一対のマスクホルダ１６、１６では、凹部１６ｃがマスクホルダ１６内にてＵ字状に屈曲して内側の辺に開口している。そして、隣り合うマスクホルダ１６、１６の凹部１６ｃ、１６ｃがマスクホルダ１６の端部にて連なることにより、マスクＭのエッジ部の全周に渡って凹部１６が連続的に形成されている（図３および図４参照）。言い換えると、マスクＭを密着保持するためのマスクホルダ１６の密着面（４つのマスクホルダ１６による密着面）が、各マスクホルダ１６の凹部１６ｃにより、マスクＭのエッジ部にて遮断されている。

この露光装置ＰＥでは、マスクパターンを基板Ｗ上に露光転写する工程にて、マスクＭが搬送装置（図示省略）によりマスクステージ１の下方に搬送される（図５参照）。そして、マスクステージ１の各マスクホルダ１６がマスクＭの周縁部（有効露光領域外にある部分）を真空吸引して保持する。このとき、マスクホルダ１６の凹部１６ｃがマスクＭのエッジ部に位置することにより、マスクホルダ１６とマスクＭのエッジ部との干渉が防止される。これにより、マスクＭがマスクステージ１に対してフラットな状態で固定される。

なお、この実施の形態では、上記のように、マスクステージ１が吸引ノズル１６ａおよびボックス溝１６ｂと排気機構（図示省略）とから成る真空吸引手段を有し、この真空吸引手段によりマスクＭを密着保持している。しかし、これに限らず、マスクステージ１が、例えば、静電チャックなどを用いてマスクＭを密着保持しても良い（図示省略）。

［効果］
以上説明したように、この露光装置ＰＥは、被露光材である基板Ｗを保持するワークステージ２と、マスクパターンを有するマスクＭを基板Ｗに対向させて保持するマスクステージ１と、マスクパターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照射手段（露光用照明光学系３）とを備える（図５参照）。また、マスクステージ１がマスクＭを密着保持するマスクホルダ１６を有すると共に、このマスクホルダ１６がマスクＭに対する密着面であってマスクＭのエッジ部に対応する位置に凹部１６ｃを有する（図１参照）。かかる構成では、マスクＭの密着保持状態にて、凹部１６ｃがマスクホルダ１６の密着面とマスクＭのエッジ部（エッジ部に残存し得る凸部）との干渉を抑制する（図２参照）。したがって、マスクＭがマスクホルダ１６の密着面に適正に密着保持されるので、マスクＭと基板Ｗとの対向間隔がマスクの影響を受けることなく均一化される。これにより、露光転写の精度が向上する利点がある。

以上のように、この発明にかかる露光装置は、マスクの密着保持状態にてマスクと基板との対向間隔を均一化できる点で有用である。

ＰＥ露光装置、１マスクステージ、２ワークステージ、２ＡＺ軸送り台、２Ｂワークステージ送り機構、３露光用照明光学系、４装置ベース、１０マスクステージベース、１０ａ開口部、１１マスクステージ支柱、１２マスク保持枠、１３マスク位置調整手段、１４ギャップセンサ、１５アライメントカメラ、１６マスクホルダ、１６ａ吸引ノズル、１６ｂボックス溝、１６ｃ凹部、１９移動機構、２０間座、２１上下粗動装置、２２Ｚ軸粗動ステージ、２３上下微動装置、２４Ｚ軸微動ステージ、３１光源、３２凹面鏡、３３オプチカルインテグレータ、３４露光制御用シャッター、３５平面ミラー、３６平面ミラー、３７球面ミラー、４１リニアガイド、４２Ｘ軸送り台、４３Ｘ軸送り駆動装置４３、５１リニアガイド、５２Ｙ軸送り台、５３Ｙ軸送り駆動装置、６０レーザー装置、Ｍマスク、Ｗ基板

Claims

被露光材である基板を保持するワークステージと、マスクパターンを有するマスクを前記基板に対向させて保持するマスクステージと、マスクパターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段とを備え、且つ、
前記マスクステージが前記マスクを密着保持するマスクホルダを有すると共に、前記マスクホルダが前記マスクに対する密着面であって前記マスクのエッジ部に対応する位置に凹部を有することを特徴とする露光装置。
前記凹部が前記マスクホルダの密着面上に形成された溝である請求項１に記載の露光装置。