JP4374204B2 - Photomask and exposure apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロキシミティ露光方式の露光装置及びフォトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体や液晶ディスプレイの製造プロセスにおいて、基板にパターンを露光させる工程がある。この工程における露光方式としては、例えば、フォトマスクと基板とを密着させて基板にパターンを露光させるコンタクト露光方式、基板とフォトマスクとをプロキシミティギャップを介して平行に保持して基板にパターンを露光させるプロキシミティ露光方式が知られている。
【0003】
従来、コンタクト露光方式における問題点として、基板とフォトマスクとが過度に密着し、露光後のフォトマスクの取り外しがスムーズに実施できなくなることが知られている。そこで、例えばフォトマスクにダミーのパターンを設けて空間を確保し、フォトマスクと基板との間に空気を導入することで過度の密着を防止する技術が開示されている(特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−45860号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板とフォトマスクとが接触しないプロキシミティ露光方式においても、基板とフォトマスクとを急に離した場合には、プロキシミティギャップへの空気の流入が間に合わず、マスクホルダーに装着されていたフォトマスクにズレや脱落が生じることがある。これは、露光工程のスループットを向上させる上で一つの障害となっている。
【0006】
そこで、本発明は、プロキシミティ露光方式の装置においてフォトマスクのズレや脱落を防止し、スループットを向上させるフォトマスク及び露光装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0008】
本発明のフォトマスク(5、20)は、露光の際に露光対象の基板(2)とプロキシミティギャップ(P)を介して対向させたネガレジスト用のフォトマスクにおいて、前記基板と対向する面に、前記プロキシミティギャップと外部との間で気体を給排気する溝部(8)と、前記溝部に設けられて前記基板と対向する面に開口し、当該面の裏側の外部に通じた給排気孔(11)と、透明基板(5a)と、前記透明基板の前記基板に対向する側の面に設けられるとともに、透過部(5c)においてエッチングされてデバイスのパターンを形成する遮光膜(5b)とを備え、前記給排気孔は、気体を通過させる一方で光束を透過させないように、前記遮光膜に対して斜めに孔を開けることによって形成されている、ことにより、上述した課題を解決する。
【0009】
本発明のフォトマスクによれば、基板をフォトマスクから離間させると、溝部を介して外部からプロキシミティギャップへ気体が導入されるから、溝部が設けられていない場合に比較して、速やかにプロキシミティギャップの圧力が負圧から常圧に回復する。また、基板とフォトマスクとを近接させる場合にプロキシミティギャップの圧力が高くなるが、溝部を介してプロキシミティギャップの気体が外部へ排気されるから、プロキシミティギャップの圧力が速やかに外部と同程度の圧力に回復する。このため、フォトマスクのズレや脱落を生じることなく基板とフォトマスクとを比較的高速で離間又は近接させることができ、露光装置のスループットが向上する。また、フォトマスクを貫通する給排気孔によって、フォトマスクの基板に対向する面の裏側の外部と、溝部との間で気体が給排気されるから、溝部を介した給排気が効果的に行なわれる。
【0010】
なお、溝部は、プロキシミティギャップとその外部との間で給排気可能であれば適宜な大きさ、形状のものを設けてよい。例えば、透明基板(5a)と、前記透明基板に設けられ、パターンを形成する遮光膜(5b)とを備えるフォトマスクにおいて、前記溝部は前記遮光膜の厚さよりも深く形成されていてもよい。前記溝部は前記フォトマスクの縁部(5f)に通じていてもよい。前記溝部は前記フォトマスクの一の縁部から他の縁部まで延びていてもよい。
【0015】
本発明のフォトマスクにおいて、前記透明基板の前記基板と対向する側の面には、前記デバイスのパターン内の前記透過部に溝部(5d)が設けられていてもよい。この場合、パターン内の溝部により、パターン内とその周囲との間の給排気が速やかに行なわれ、プロキシミティギャップと外部との給排気がより効率的に行なわれる。なお、パターン内の溝部は、上述したプロキシミティギャップの外部との給排気を行なう溝部の一部であってもよいし、当該溝部とは別に設けられて当該溝部に接続されていないものであってもよい。
【0016】
本発明の露光装置は、基板とフォトマスクとをプロキシミティギャップを介して対向させて露光を行なう露光装置において、本発明のフォトマスクを備えたことにより、上述した課題を解決する。
【0017】
本発明の露光装置によれば、基板とフォトマスクとを近接又は離間させたときに、本発明のフォトマスクにより、プロキシミティギャップの給排気が速やかに行なわれるから、スループットが向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の露光装置1の概略図を示す。露光装置1は、CF基板2にプロキシミティ方式の露光を行なう装置として構成されている。
【0019】
CF基板2は、例えばガラス基板で構成され、厚さ1mm、面積4m2に形成されている。CF基板2は、その表面にブラックマトリクス層、R層、G層、B層等の複数の層が成膜され、例えばストライプ配列型のパターンが形成される(図5(b)参照)。CF基板2はパターン形成後、TFT基板(不図示)と貼り合わされ、1組のCF基板2及びTFT基板からは、24枚の液晶表示デバイスが製造される。このため、図5(a)にも示すように、CF基板2上の24個の露光領域2b…2bに対して露光装置1により露光が行われる。
【0020】
露光装置1は、CF基板2が載置されるステージ3と、CF基板2の上方に配置されるフォトマスク5と、フォトマスク5を保持するマスクホルダー6と、フォトマスク5に光束を照射する光源7と、ステージ3を水平方向及び垂直方向において駆動する駆動装置9と、光源7や駆動装置9等の各種の装置の動作を制御する制御装置10とを備えている。なお、露光装置1はこの他、ステージ位置を測定するレーザー測長系等の種々の装置を備えるが、本発明の要旨ではないので説明は省略する。
【0021】
マスクホルダー6は、例えばフォトマスク5の外周に沿って延びる枠状部材として構成され、フォトマスク5に開口する吸着溝6aを有している。マスクホルダー6は、吸着溝6aを介して不図示の真空ポンプによりフォトマスク5とマスクホルダー6との間のエア抜きを行うことにより、フォトマスク5を吸着固定可能である。マスクホルダー6には、ブラックマトリクス層、R、G、B層等の各層に対応したフォトマスク5が適宜装着される。
【0022】
図2(a)及び図2(b)はそれぞれ、フォトマスク5をCF基板2側から見た平面図及びCF基板2側を上にして示す断面図である。フォトマスク5は、例えば透明基板5aと、遮光膜5bとを含んで構成されている。透明基板5aは例えばガラスにより形成され、遮光膜5bは例えばクロムにより形成されている。遮光膜5bには、フォトリソグラフィーによりマスクパターンが形成されている。
【0023】
フォトマスク5は、4つの露光領域2b…2bに対して同時に露光するための4つのパターン面4…4を有している。従って、図5(a)に示すように、1つのショット領域2a内の4つの露光領域2b…2bに対して1ショットで露光が行なわれる。
【0024】
フォトマスク5は、CF基板2側の表面に設けられた溝部8と、溝部8に設けられた孔部11とを有している。溝部8は、フォトマスク5の互いに対向する縁部5f、5fを結ぶ直線2本を交差させるように設けられるともに、パターン面4…4間に設けられている。
【0025】
図2(c)は、フォトマスク5がネガレジストに対して露光するものである場合のパターン面4、4間の断面を拡大して示している。この図に示すように、溝部8の断面形状は角のない滑らかな凹状に形成されるとともに、遮光膜5bの厚さよりも深く形成されている。なお、ネガレジスト用のフォトマスク5では、図2(c)に示すように、パターン面4、4間に遮光膜5bが設けられているが、ポジレジスト用のフォトマスク5では、パターン面4、4間の遮光膜5bは除去される。孔部11においても同様に、ネガレジスト用のフォトマスク5では、孔部11には遮光膜5bが残され、ポジレジスト用のフォトマスク5では孔部11の遮光膜5bは除去される。ネガレジスト用のフォトマスク5の孔部11では、例えば、遮光膜5bに対して斜めに孔を開けることにより、気体を通過させる一方で、光源7からの光束を透過させないようにしてもよい。
【0026】
溝部8の幅、深さ、断面形状等の各種の設定は、フォトマスクの大きさや形状、プロキシミティギャップの大きさ等の種々の条件に応じて適宜に設定してよい。例えばフォトマスク5の大きさが500〜800mm×500〜920mmである場合には、溝部8の幅を10mm、深さを1mmとしてもよい。同様に、孔部11の幅、断面形状等の各種の設定も適宜に設定してよい。溝部8及び孔部11は種々の方法によりフォトマスク5に形成してよい。例えは、機械加工によって形成してもよいし、フォトリソグラフィーにより形成してもよい。機械加工により形成する場合、サンドブラストにより形成してもよいし、砥石を用いて形成してもよい。
【0027】
フォトマスク5のパターン面4を拡大して図3(a)及び図3(b)に示す。図3(a)及び図3(b)は、ブラックマトリクス層にポジタイプのレジストを用いる場合のブラックマトリクス層用のフォトマスク5を示している。パターン面4は、遮光膜5bが除去され、光源7からの光束を透過可能な透過部5c…5cを有している。透過部5cにおける透明基板5aの表面には溝部5d…5dが設けられている。溝部5d…5dの深さや断面形状等の種々の設定は、フォトマスク5の大きさや形状、プロキシミティギャップの大きさ等の種々の条件に応じて適宜に設定してよい。例えば、深さを数十〜100μmとしてもよい。溝部5dは種々の方法により形成してよく、例えば、遮光膜5bを除去して透過部5cを形成した後に、ガラス用のエッチャントを用いて透過部5cにおける透明基板5aをエッチングすることにより形成してもよい。
【0028】
図4(a)及び図4(d)にR、G、B層用のフォトマスク5のパターン面4を拡大した図を示す。これらの図は、R、G、B層にネガレジストを用いた場合のフォトマスク5を示している。R、G、B層用のフォトマスク5もブラックマトリクス用のフォトマスク5と同様に、透過部5cにおいて、透明基板5aには溝部5dが設けられている。
【0029】
以上の構成を有する露光装置1の動作について説明する。
【0030】
図6は、制御装置10が実行する露光処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、例えばCF基板2がステージ3に載置されたときに開始される。
【0031】
まず、制御装置10は、フォトマスク5の下方にショット領域2a…2aのいずれか一つが位置するように、駆動装置9の動作を制御してステージ3を水平方向において移動させる(ステップS1)。このときのフォトマスク5と基板2との間隙は、例えば300〜500μmである。ステップS2では、ステージ3を上昇させて、フォトマスク5とCF基板2とをプロキシミティギャップP(図1参照)を介して対向させる。プロキシミティギャップの大きさは例えば80〜150μmである。ステップS3では、光源7を駆動してフォトマスク5を介した露光を行う。ステップS4では、フォトマスク5とCF基板2との間隙がステップS1における間隙(300〜500μm)になるまでステージを下降させる。ステップS5では、全てのショット領域2a…2aに対して露光が終了したか否か判定し、終了していないと判定したときは、ステップS1〜S4までを繰り返し、残りのショット領域2a…2aに対する露光を順次実行する。
【0032】
露光装置1によれば、ステップS2及びS4におけるステージの昇降において、溝部8、孔部11及び溝部5dを介してフォトマスク5とCF基板2との間の気体が給排気されるため、迅速にフォトマスク5とCF基板2とを離間又は近接させることができる。例えば、従来のフォトマスクでは、フォトマスクの離間又は近接にそれぞれ2〜3秒必要であり、4〜6つのショット領域に対して露光する場合、50〜70秒必要であった。しかし、露光装置1のフォトマスク5によれば、1秒以下でフォトマスクを近接又は離間させることが可能であり、30〜40%の生産量の向上が見込まれる。
【0033】
また、溝部8の断面形状は角のない滑らかな凹状に形成されていることから、以下のようなメリットがある。例えば、透明基板5aに溝部8を形成してから遮光膜5bを形成し、溝部8の遮光膜5bを残す場合(フォトマスク5がネガレジストに対して露光するものである場合)、溝部8にクロム等の遮光膜の材料が付着しやすく、コーティングが容易である。コーティングの際、角にクロム等が溜まってしまうこともない。また、溝部8の遮光膜5bを除去する場合(フォトマスク5がポジレジストに対して露光するものである場合)、溝部8の側壁がフォトマスクに対して直角であると(例えば溝部8の断面形状が矩形であると)、フォトマスク5に照射された平行光が溝部8の側壁で透過せず、溝部8が基板に転写されてしまうが、上述した実施形態の溝部8では側壁が傾斜していることからそのような不都合を生じることもない。
【0034】
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【0035】
フォトマスク5は、種々の画素配列のフォトマスクに適用可能であり、例えばデルタ配列、正方配列でもよい。また、種々の基板に対して露光を行なうフォトマスクに適用可能であり、例えばTFT基板に対して露光を行なうものでもよい。
【0036】
フォトマスク5は、パターン面4…4が4つ設けられるものに限定されず、4つ未満、又は5つ以上設けられてもよい。また、図7に示すように、パターン面が一つでもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、基板をフォトマスクから離間させると、溝部を介して外部からプロキシミティギャップへ気体が導入されるから、溝部が設けられていない場合に比較して、速やかにプロキシミティギャップの圧力が負圧から常圧に回復する。また、基板とフォトマスクとを近接させる場合にプロキシミティギャップの圧力が高くなるが、溝部を介してプロキシミティギャップの気体が外部へ排気されるから、プロキシミティギャップの圧力が速やかに外部と同程度の圧力に回復する。このため、フォトマスクのズレや脱落を生じることなく基板とフォトマスクとを比較的高速で離間又は近接させることができ、露光装置のスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロキシミティ露光装置の構成を示す断面図。
【図2】図1の露光装置のフォトマスクを基板側から見た平面図及び基板側を上にして示す断面図。
【図3】図2のフォトマスクの一部を拡大して示す平面図及び断面図。
【図4】図2のフォトマスクの一部を拡大して示す平面図及び断面図。
【図5】図1の露光装置により露光された基板を示す図。
【図6】図1の露光装置の制御装置が実行する露光処理の手順を示すフローチャート。
【図7】本発明のフォトマスクの変形例を示す図。
【符号の説明】
1 露光装置
2 基板
4 パターン面
5 フォトマスク
5a 透明基板
5b 遮光膜
5d 溝部
5e 孔部
8 溝部
11 孔部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a proximity exposure type exposure apparatus and a photomask.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal display, there is a step of exposing a pattern to a substrate. As an exposure method in this step, for example, a contact exposure method in which a photomask and a substrate are brought into close contact with each other to expose a pattern on the substrate, and a pattern is formed on the substrate by holding the substrate and the photomask in parallel via a proximity gap. Proximity exposure methods for exposure are known.
[0003]
Conventionally, as a problem in the contact exposure method, it is known that the substrate and the photomask are excessively adhered, and the photomask after the exposure cannot be removed smoothly. Therefore, for example, a technique is disclosed in which a dummy pattern is provided on a photomask to secure a space, and air is introduced between the photomask and the substrate to prevent excessive adhesion (see Patent Document 1). .
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-45860
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the proximity exposure method in which the substrate and the photomask do not contact each other, if the substrate and the photomask are suddenly separated, the inflow of air to the proximity gap is not in time, and the mask is mounted on the mask holder. Misalignment or dropout may occur in the photomask. This is an obstacle to improving the throughput of the exposure process.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photomask and an exposure apparatus that prevent a photomask from being displaced or dropped in a proximity exposure apparatus and improve throughput.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0008]
The photomasks (5, 20) of the present invention are opposed to the substrate in the negative resist photomask which is opposed to the substrate (2) to be exposed through the proximity gap (P) during exposure. A groove (8) for supplying and exhausting gas between the proximity gap and the outside on the surface, and an opening in a surface facing the substrate provided in the groove and communicating with the outside on the back side of the surface An exhaust hole (11), a transparent substrate (5a), and a light shielding film (5b) which is provided on the surface of the transparent substrate facing the substrate and is etched in the transmission portion (5c) to form a device pattern. ) and wherein the supply and exhaust holes, so as not to transmit light beams while passing the gas, is formed by drilling holes at an angle with respect to the light shielding film, by the this, the above problems Solution To.
[0009]
According to the photomask of the present invention, when the substrate is separated from the photomask, the gas is introduced from the outside to the proximity gap through the groove, so that the proxy can be quickly performed as compared with the case where the groove is not provided. Mitty gap pressure recovers from negative pressure to normal pressure. In addition, the proximity gap pressure increases when the substrate and the photomask are brought close to each other. However, the proximity gap pressure quickly becomes the same as the outside because the gas in the proximity gap is exhausted to the outside through the groove. Recover to moderate pressure. For this reason, the substrate and the photomask can be separated or brought close to each other at a relatively high speed without causing the photomask to shift or drop off, thereby improving the throughput of the exposure apparatus. In addition, gas is supplied / exhausted between the outside of the back side of the photomask facing the substrate and the groove by the air supply / exhaust hole penetrating the photomask, so that air supply / exhaust through the groove is effectively performed. It is .
[0010]
In addition, as long as a groove part can supply / exhaust between a proximity gap and its exterior, you may provide an appropriate magnitude | size and a shape. For example, in a photomask including a transparent substrate (5a) and a light shielding film (5b) provided on the transparent substrate and forming a pattern, the groove portion may be formed deeper than the thickness of the light shielding film . The groove may communicate with an edge (5f) of the photomask. The groove may extend from one edge of the photomask to another edge.
[0015]
The photomask of the present invention, the said surface of the substrate opposite to the side of the front Symbol transparent substrate, the groove in the transmissive portion in the pattern of the device (5d) may be provided. In this case, air supply / exhaust between the inside of the pattern and its periphery is quickly performed by the groove portion in the pattern, and air supply / exhaust between the proximity gap and the outside is more efficiently performed. The groove part in the pattern may be a part of the groove part for supplying and exhausting air to / from the outside of the proximity gap described above, or provided separately from the groove part and not connected to the groove part. May be.
[0016]
The exposure apparatus of the present invention, an exposure apparatus for performing exposure to the substrate and the photomask is opposed via a proximity gap, by providing a photo mask of the present invention, for solving the above problems.
[0017]
According to the exposure apparatus of the present invention, when brought into proximity or separating the substrate and the photomask, and more photomasks of the present invention, since the supply and exhaust of the proximity gap is rapidly performed, the throughput is improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic view of an
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
2A and 2B are a plan view of the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
FIG. 2C shows an enlarged cross section between the pattern surfaces 4 and 4 when the
[0026]
Various settings such as the width, depth, and cross-sectional shape of the
[0027]
The
[0028]
4A and 4D are enlarged views of the
[0029]
The operation of the
[0030]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of exposure processing executed by the
[0031]
First, the
[0032]
According to the
[0033]
Moreover, since the cross-sectional shape of the
[0034]
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various forms as long as it is substantially the same as the technical idea of the present invention.
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the substrate is separated from the photomask, gas is introduced from the outside to the proximity gap through the groove, so that compared to the case where the groove is not provided. Promptly, the pressure in the proximity gap recovers from negative pressure to normal pressure. In addition, the proximity gap pressure increases when the substrate and the photomask are brought close to each other. However, the proximity gap pressure quickly becomes the same as the outside because the gas in the proximity gap is exhausted to the outside through the groove. Recover to moderate pressure. For this reason, the substrate and the photomask can be separated or brought close to each other at a relatively high speed without causing the photomask to shift or drop off, thereby improving the throughput of the exposure apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a proximity exposure apparatus of the present invention.
2 is a plan view of the photomask of the exposure apparatus of FIG. 1 as viewed from the substrate side, and a cross-sectional view showing the substrate side up. FIG.
3 is an enlarged plan view and a cross-sectional view of a part of the photomask in FIG. 2. FIG.
4 is an enlarged plan view and a cross-sectional view showing a part of the photomask in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a view showing a substrate exposed by the exposure apparatus of FIG. 1;
6 is a flowchart showing a procedure of exposure processing executed by the control device of the exposure apparatus in FIG. 1;
FIG. 7 is a view showing a modification of the photomask of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板と対向する面に、前記プロキシミティギャップと外部との間で気体を給排気する溝部と、前記溝部に設けられて前記基板と対向する面に開口し、当該面の裏側の外部に通じた給排気孔と、透明基板と、前記透明基板の前記基板に対向する側の面に設けられるとともに、透過部においてエッチングされてデバイスのパターンを形成する遮光膜とを備え、
前記給排気孔は、気体を通過させる一方で光束を透過させないように、前記遮光膜に対して斜めに孔を開けることによって形成されている、ことを特徴とするフォトマスク。In the negative resist photomask that faces the substrate to be exposed through the proximity gap at the time of exposure,
A groove for supplying and exhausting gas between the proximity gap and the outside on the surface facing the substrate, an opening provided on the surface facing the substrate provided in the groove, and communicating with the outside on the back side of the surface. Air supply / exhaust holes, a transparent substrate, and a light shielding film that is provided on a surface of the transparent substrate facing the substrate and is etched in a transmission portion to form a device pattern ,
The photomask is characterized in that the air supply / exhaust hole is formed by opening a hole obliquely with respect to the light shielding film so as to allow gas to pass through but not transmit light flux .
請求項1又は2に記載のフォトマスクを備えたことを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that performs exposure with a substrate and a photomask facing each other through a proximity gap,
An exposure apparatus comprising the photomask according to claim 1.
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