JP2014222292A

JP2014222292A - 露光装置

Info

Publication number: JP2014222292A
Application number: JP2013101735A
Authority: JP
Inventors: 水村　通伸; Michinobu Mizumura; 通伸水村
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-27
Also published as: CN105209977B; TW201506995A; KR20160006683A; WO2014185232A1; CN105209977A

Abstract

【課題】マスクパターンを基板に投影露光する露光装置において、基板の厚さが不均一な場合にも、マスクパターンを基板面に精度良く結像させる。
【解決手段】露光装置１は、一軸方向に沿って厚さが不均一な基板３とマスク２をそれぞれ支持する支持部（２Ｓ，３Ｓ）と、マスク２と基板３の間に配置されたマイクロレンズアレイ１２を基板３及びマスク２に対して相対的に移動させ、部分露光領域Ｅｐにマスクパターンの一部を結像させ、部分露光領域Ｅｐを一軸方向に沿って走査する走査露光手段１０と、マスク２と基板３との間隔ｓを調整するマスク・基板間隔調整手段２０と、一軸方向に沿った間隔ｓを部分露光領域Ｅｐの走査に先立って計測するマスク・基板間隔計測手段３０と、マスク・基板間隔計測手段３０の計測結果と走査露光手段１０の走査位置に基づいてマスク・基板間隔調整手段２０を制御し、部分露光領域Ｅｐ内の間隔ｓをマイクロレンズアレイ１２の結像間隔に合わせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスクパターンを基板に投影露光する露光装置に関するものである。

マスクパターンを基板に投影露光する露光装置として、マスクと基板の間にマイクロレンズアレイを介在させたものが知られている（下記特許文献１参照）。この従来技術は、図１に示すように、基板Ｗを支持する基板ステージＪ１と基板Ｗに露光されるパターンが形成されたマスクＭを備え、設定間隔に配置された基板ＷとマスクＭとの間に、マイクロレンズを２次元的に配置したマイクロレンズアレイＭＬＡが配置されている。この従来技術によると、マスクＭの上方から露光光Ｌが照射され、マスクＭを通過した光がマイクロレンズアレイＭＬＡによって基板Ｗ上に投影され、マスクＭに形成されたパターンが正立等倍像として基板表面に転写される。ここで、マイクロレンズアレイＭＬＡと図示省略した露光光源が固定配置され、一体にしたマスクＭと基板Ｗに対して紙面に垂直な走査方向ＳｃにマイクロレンズアレイＭＬＡを相対的に移動させることにより、露光光Ｌが基板Ｗ上を走査するようになっている。

特開２０１２−２１６７２８号公報

前述した従来の露光装置では、マスクＭと基板Ｗとの間隔が一定に保持されることを前提として、固定焦点のマイクロレンズアレイＭＬＡが用いられている。しかしながら、マスクＭと基板Ｗを支持する基板ステージＪ１とを一定間隔で機械的に固定したとしても、基板Ｗの厚さが一定でない場合にはマスクＭと基板Ｗとの間隔が一定にならず、固定焦点のマイクロレンズアレイＭＬＡでマスクパターンを精度良く基板Ｗの表面に結像させることができない。特に、液晶パネルなどに用いられる基板Ｗは近年大面積化される傾向があり、大面積の基板Ｗを均一厚さで製造することは困難であるから、従来の露光装置は、厚さが不均一になりやすい大面積基板に対してマスクパターンを精度良く結像させることが困難な問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、マスクパターンを基板に投影露光する露光装置において、基板の厚さが不均一な場合にも、マスクパターンを基板面に精度良く結像させることができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による露光装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。

マスクを通過した光によってマスクパターンを基板に投影露光する露光装置であって、一軸方向に沿って厚さが不均一な前記基板と前記マスクをそれぞれ支持する支持部と、前記マスクと前記基板の間に配置されたマイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に移動させ、前記基板上の前記一軸方向に交差する方向に延びる部分露光領域に前記マスクパターンの一部を結像させ、前記部分露光領域を前記一軸方向に沿って走査する走査露光手段と、前記マスクと前記基板との間隔を調整するマスク・基板間隔調整手段と、前記一軸方向に沿った前記間隔を前記部分露光領域の走査に先立って計測するマスク・基板間隔計測手段と、前記マスク・基板間隔計測手段の計測結果と前記走査露光手段の走査位置に基づいて前記マスク・基板間隔調整手段を制御し、前記部分露光領域内の前記間隔を前記マイクロレンズアレイの結像間隔に合わせることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明は、基板の厚さが一軸方向に沿って不均一な場合にも、部分的露光領域を一軸方向に沿って走査する走査露光を行う際に、走査露光時のマスクと基板の間隔が常にマイクロレンズアレイの結像間隔に調整されるので、マスクパターンを基板面に精度良く結像させることができる。

従来技術の説明図である。本発明の一実施形態に係る露光装置の全体構成を示した説明図であり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ基板上の異なる位置を走査露光している状態を示している。本発明の実施形態に係る露光装置の使用に際した準備工程を説明する説明図である。（ａ）は基板の平面設置状態を示しており、（ｂ）はマスクの平面設置状態を示している。本発明の実施形態に係る露光装置の使用に際した準備工程を説明する説明図である。（ａ）は基板とマスクのアライメント工程を示しており、（ｂ）は基板とマスクの間隔計測工程を示している。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図２において、露光装置１は、マスク２を通過した光によってマスクパターンを基板３に投影露光するものである。ここで基板３は、一軸方向（図示ｘ方向）に沿って厚さｔが不均一になっており、図においては基板の厚さｔがｔ１＜ｔ２になっている。マスク２はマスク支持部（支持部）２Ｓに支持されており、基板３は基板支持部（支持部）３Ｓに支持されている。ここで、マスク支持部２Ｓの支持面２Ｓａと基板支持部３Ｓの支持面３Ｓａの間隔ｈは支持面２Ｓａ，３Ｓａの全面で均一な間隔になるように設定されている。このような支持面２Ｓａ，３Ｓａにそれぞれマスク２と基板３を支持した場合、マスク２と基板３の厚さｔが均一であれば、マスク２と基板３との間隔ｓは均一になるが、基板３の厚さｔ（ｔ１＜ｔ２）が一軸方向に沿って不均一になっている場合には、それによって間隔ｓ（ｓ１＞ｓ２）も一軸方向（図示ｘ方向）に沿って不均一になる。

露光装置１は、前述した支持部（マスク支持部２Ｓ及び基板支持部３Ｓ）に加えて、走査露光手段１０、マスク・基板間隔調整手段２０、マスク・基板間隔計測手段３０、マスク・基板間隔調整手段２０を制御する制御手段４０を備えている。

走査露光手段１０は、基板３上の一軸方向（図示ｘ方向）に交差する方向（紙面に垂直な方向）に延びる部分露光領域Ｅｐを一軸方向に沿って走査するものであり、部分露光領域Ｅｐを走査方向Ｓｃ（図示ｘ方向）に走査して、基板３上の有効面全面を露光する。

この走査露光手段１０は、露光光Ｌを出射する光源１１と、マスク２を通った光を基板３上に投影し、基板３上の部分露光領域Ｅｐにマスクパターンの一部を結像させるマイクロレンズアレイ１２を備えており、マスク２と基板３の間に配置されたマイクロレンズアレイ１２を基板３及びマスク２に対して相対的に移動させる。マイクロレンズアレイ１２は、等倍の両側テレセントリックレンズであることが好ましい。

マスク・基板間隔調整手段２０は、マスク２と基板３との間隔を調整するものであり、具体的には、制御手段４０からの信号によってマスク支持部２Ｓの支持面２Ｓａと基板支持部３Ｓの支持面３Ｓａとの間隔を近接又は離間させる機構を備えている。

マスク・基板間隔計測手段３０は、一軸方向（図示ｘ方向）に沿ったマスク２と基板３の間隔ｓを部分露光領域Ｅｐの走査に先立って計測するものである。このマスク・基板間隔計測手段３０は、マスク・基板間隔計測手段３０自身が一軸方向に沿って移動しながらマスク２と基板３との間隔を計測することで、一軸方向に沿った間隔の変化を計測する。具体的には、レーザー光を基板３の表面及びマスク２の表面に対して斜めに照射し、マスク２の表面で反射した光と基板３上で反射した光を受光する受光位置のずれによって間隔ｓを計測するレーザー変位計などを用いることができる。

このマスク・基板間隔計測手段３０は、マスク２と基板３との間隔の計測を部分露光領域Ｅｐの走査直前に逐次行うものであってもよいし、走査露光手段１０が走査露光を行う前にマスク２と基板３との間隔の計測を基板３の一軸方向全体に亘って行い、この計測の結果を走査露光手段１０の走査位置に対応して記憶するものであってもよい。

このような露光装置１によると、制御手段４０は、マスク・基板間隔計測手段３０の計測結果と走査露光手段１０の走査位置に基づいてマスク・基板間隔調整手段２０を制御し、部分露光領域Ｅｐ内のマスク２と基板３との間隔をマイクロレンズアレイ１２の結像間隔に合わせる。

図２に示した例では、マスク・基板間隔計測手段３０が走査露光手段１０と共に走査方向（図示ｘ方向）に移動するようになっており、走査露光手段１０の部分露光領域Ｅｐの走査に先行してマスク２と基板３との間隔が計測される。そして、既に計測された位置に部分露光領域Ｅｐが移動する際に部分露光領域Ｅｐ内におけるマスク２と基板３との間隔が設定間隔（マイクロレンズアレイ１２の結像間隔）になるようにマスク・基板間隔調整手段２０の動作が制御される。図示の例では、（ａ）に示した走査露光の位置ではマスク２と基板３との間隔ｓがｓ１であり、基板３の厚さｔ変化に応じて一軸方向（図示ｘ方向）に沿って間隔ｓが狭くなる（ｓ２＜ｓ１）。このような間隔ｓの変化を走査露光に先立ってマスク・基板間隔計測手段３０が計測してマスク・基板間隔調整手段２０を制御しマスク支持部２Ｓを図示ｚ方向に移動させることで、（ｂ）に示すように、部分露光領域Ｅｐ内における間隔ｓが常に設定間隔ｓ１に制御される。

本発明の実施形態に係る露光装置１は、一軸方向に沿って主に厚さが不均一な基板３を対象にしており、この厚さが不均一な方向と走査露光の走査方向を一致させて、走査露光の進行に合わせてマスク２と基板３との間隔を設定間隔に合わせるものである。これによると、一軸方向に沿って不均一な厚さを有する基板に対しても常に焦点ぼけのないマスクパターンの像を基板３上に投影露光することができる。

図３及び図４によって、本発明の実施形態に係る露光装置の使用に際した準備工程を説明する。図３（ａ）に示すように、基板支持部３Ｓに支持された基板３にはアライメントマーク３ａが付与されており、図３（ｂ）に示すように、マーク支持部２Ｓに支持されたマスク２にもアライメントマーク２ａが付与されている。一軸方向（ｘ方向）に交差する方向（ｙ方向）に延びる部分露光領域Ｅｐは、ｙ方向においてはマスクパターン形成領域２ｍの外に形成されるアライメントマーク２ａ，３ａを覆う範囲に設定され、部分露光領域Ｅｐを一軸方向（ｘ方向：走査方向Ｓｃ）に沿って走査することで、基板３の全面が露光される。

露光処理に先立っては、図４（ａ）に示すように、マスク２と基板３のアライメント工程が行われる。アライメント工程では、検知カメラ４によってマスク２のアライメントマーク２ａとマスク３のアライメントマーク３ａが同時に検知され、アライメントマーク２ａ，３ａの平面位置が一致するようにマスク２と基板３との平面的な位置調整が行われる。検知カメラ４は、アライメント用の光を撮像光学系と同軸に出射し、マスク２のアライメントマーク２ａで反射した光と基板３のアライメントマーク３ａで反射した光が検知カメラ４によって検知される。この際、露光用のマイクロレンズアレイ１２は、アライメントマーク２ａ，３ａの間に介在しており、これによって基板３のアライメントマーク３ａから反射した正立等倍像がマスク２のアライメントマーク２ａ上に結像される。そして、マスク２のアライメントマーク２ａ上に結像された基板３のアライメントマーク３ａの検知画像に基づいて基板３とマスク２の平面的な位置調整が行われる。

アライメント工程では、マスク２と基板３との平面的な位置調整が行われると同時に、マスク２のアライメントマーク２ａ上に結像される基板３のアライメントマーク３ａのフォーカシング調整を前述したマスク・基板間隔調整手段２０によって行い、マスク２と基板３との間隔の初期設定を行う。その後、図４（ａ）に示すように、マスク・基板間隔計測手段３０を一軸方向（ｘ方向）に移動させながら、一軸方向に沿った間隔ｓの変化を計測し、これを走査位置に関連させて記憶させる。このように、露光処理に先立って、間隔ｓを一軸方向に全体に亘って予め計測しておくことで、露光時のマスク・基板間隔の計測を省くことができ、走査露光を円滑に行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：露光装置，２：マスク，２Ｓ：マスク支持部（支持部），
３：基板，３Ｓ：基板支持部（支持部），４：検知カメラ，
１０：走査露光手段，１１：光源，１２：マイクロレンズアレイ，
２０：マスク・基板間隔調整手段，３０：マスク・基板間隔計測手段，
４０：制御手段，Ｅｐ：部分露光領域，Ｓｃ：走査方向

Claims

マスクを通過した光によってマスクパターンを基板に投影露光する露光装置であって、
一軸方向に沿って厚さが不均一な前記基板と前記マスクをそれぞれ支持する支持部と、
前記マスクと前記基板の間に配置されたマイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に移動させ、前記基板上の前記一軸方向に交差する方向に延びる部分露光領域に前記マスクパターンの一部を結像させ、前記部分露光領域を前記一軸方向に沿って走査する走査露光手段と、
前記マスクと前記基板との間隔を調整するマスク・基板間隔調整手段と、
前記一軸方向に沿った前記間隔を前記部分露光領域の走査に先立って計測するマスク・基板間隔計測手段と、
前記マスク・基板間隔計測手段の計測結果と前記走査露光手段の走査位置に基づいて前記マスク・基板間隔調整手段を制御し、前記部分露光領域内の前記間隔を前記マイクロレンズアレイの結像間隔に合わせることを特徴とする露光装置。
前記マスク・基板間隔計測手段は、前記間隔の計測を前記部分露光領域の走査直前に逐次行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記マスク・基板間隔計測手段は、前記走査露光手段が走査露光を行う前に前記間隔の計測を前記基板の一軸方向全体に亘って行い、当該計測の結果を前記走査露光手段の走査位置に対応して記憶することを特徴とする請求項１記載の露光装置。