JP4774167B2 - プロキシミティ露光装置及びその装置におけるフォトマスク変形補正方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程においてガラス基板やカラーフィルタ等の面上にパターンを形成するプロキシミティ露光装置に係り、特に、ガラス基板とフォトマスクとの間に微小ギャップを形成するプロキシミティギャップ制御を高速化して高スループット化を実現したプロキシミティ露光装置及びその装置におけるフォトマスク変形補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display )は、CRT(Cathode Ray Tube) に比べて薄型化、軽量化が可能であるため、CTV(Color Television ) やOA機器等のディスプレイ装置として採用され、画面サイズも10型以上の大型化が図られ、より一層の高精細化及びカラー化が押し進められている。
【0003】
液晶ディスプレイは、フォトリソグラフィ技術によりガラス基板の表面に微細なパターンを描画して作られる。露光装置は、この微細パターンをガラス基板上に描画するものである。露光装置としては、マスクパターンをレンズまたはミラーを用いてガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、フォトマスクとガラス基板との間に微小なギャップを設けてマスクパターンをガラス基板上に転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式の露光装置は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能が劣るものの、照射光学系が非常にシンプルであり、スループットが高く、装置コストから見たコストパフォーマンスも優れており、生産性の高い量産用装置に適したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
プロキシミティ方式の露光装置においては、フォトマスクとガラス基板との間隔が微小ギャップ(セパレーションギャップ)となるようにガラス基板の位置決め制御いわゆるプロキシミティギャップ制御を行っているが、このプロキシミティギャップ制御の高速化が露光装置のスループットを向上する上で重要な課題である。
【0005】
しかしながら、ガラス基板のサイズが大版化されると、プロキシミティギャップ制御の高速化が困難になると共に大型のガラス基板を短時間で搬送することが重要な課題となってきた。この課題におけるプロキシミティギャップ制御について図6を用いて説明する。図6(a)に示すように、ガラス基板1は露光チャック2の上に吸着保持される。露光チャック2は、図示していない3つのチルト駆動モータによってZ軸方向に駆動制御され、プロキシミティギャップ制御を行う。フォトマスク3は、図6(b)に示されるように、その外周全体に渡って設けられた吸着型のマスクホルダ4によって下側から吸着保持されている。すなわち、フォトマスク3の形状がガラス基板1のサイズよりも大きい大版の正方形である場合、マスクホルダ4はその正方形のフォトマスク3の外周に沿って配置される。露光チャック2はガラス基板1をマスクホルダ4の内壁面に沿うようにして挿入する。ギャップ検出器5B〜8BはLEDとCCDリニアイメージセンサから構成され、フォトマスク3に形成されたギャップ窓5C〜8Cを介してガラス基板1とフォトマスク3との間のギャップを測定する。チルト駆動モータはこの検出ギャップが4箇所ともに数十〜数百μm程度のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行う。
【0006】
従来の露光装置において、プロキシミティギャップ制御を行うには、まず、露光チャック2をチルト駆動モータによってZ軸方向に移動してガラス基板1をプロキシミティギャップ制御開始位置に位置決めすることが必要である。従来は、露光チャック2をチルト駆動モータでZ軸方向に移動し、ガラス基板1をプロキシミティギャップ制御開始位置に位置決めしていた。ところが、ガラス基板1の大版化に伴いフォトマスク3が大版化すると、フォトマスク3は自重によってたわみ変形を起こすようになってきた。また、ガラス基板1及びフォトマスク3は大版化により面積が増大しているにも関わらず、ガラス基板1とフォトマスク3との間に微小なプロキシミティギャップを形成する必要があることから、ガラス基板1をフォトマスク3に対して接近する際に、ガラス基板1とフォトマスク3との間に挟まれた空気の粘性効果が無視できなくなってきた。このため、ガラス基板1の上昇/下降に伴いガラス基板1とフォトマスク3との間で一時的に空気圧が上昇/下降して、フォトマスク3がたわみ変形を起こすようになってきた。このときのフォトマスク3のたわみ量はガラス基板1の上昇・下降速度に略比例し、ガラス基板1が停止した後は徐々にガラス基板1の移動前の状態に戻るといった特性を示す。すなわち、図6(a)に示されるように、ガラス基板1をフォトマスク3に対して接近する際に、フォトマスク3、マスクホルダ4、ガラス基板1及び露光チャック2によって囲まれた空間に空気が溜まり、この空気溜まりによってフォトマスク3が図のように凸状にたわむようになった。露光チャック2の上昇に伴ってフォトマスク3のたわみ量は増大し、最大たわみ量に達し、その後は空間に溜まった空気がガラス基板1とマスクホルダ4との間から排出されることに伴って、徐々にたわみ量も減少するという特性を示す。
【0007】
上記のようなプロキシミティ方式の露光装置では、フォトマスク3のマスクパターンをガラス基板1に転写する際に、プロキシミティギャップが露光面(ガラス基板面)全体に亘り一定または安定していることが必要である。このため、一般に、ガラス基板1の上下動によるプロキシミティギャップ制御の後にフォトマスク3の変形が収束するまでの待ち時間を設けている。この待ち時間は2〜3秒に及び、またプロキシミティギャップ制御によって形成されるプロキシミティギャップの値に応じて変化するため、特に、プロキシミティギャップ制御の高速化を図る上で障害要因となっていた。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図り高スループット化を実現したプロキシミティ露光装置及びその装置おけるマスク変形補正方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプロキシミティ露光装置は、パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記フォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを形成する露光チャックと、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第1の検出手段と、前記第1の検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第1の制御手段と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第2の検出手段と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第2の検出手段の出力に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第2の制御手段とを具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするものである。これによれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、露光チャックとマスクホルダとを相対的に移動させることによってプロキシミティギャップを形成している最中に(つまり相対的に移動している最中に)、フォトマスクと基板との間のギャップをリアルタイムに検出し、その結果から露光チャックとマスクホルダとの相対的移動によって発生したフォトマスクの変形を検出し、それに基づき、前記露光チャックと前記マスクホルダとを相対的に移動させている最中に、露光チャックとマスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じるフォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するように気密室内の圧力を加圧調整するようにしているので、フォトマスクが一時的に変形した場合に従来必要であった収束待ち時間(ガラス基板の上昇によりガラス基板とフォトマスクとの間で一時的に空気圧が上昇してフォトマスクにたわみが生じたときに、プロキシミティギャップ制御の後にフォトマスクの変形が収束するまで待つ時間)を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できるので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【0010】
また、前記プロキシミティ露光装置は、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する制御手段とをさらに具えるものである。これによれば、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。
【0011】
また、本発明に係るフォトマスク変形補正方法は、パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記フォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを形成する露光チャックとを具えるプロキシミティ露光装置において、前記フォトマスクの変形を補正するフォトマスク変形補正方法であって、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第1の検出工程と、前記第1の検出工程によって検出される前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第1の調整工程と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第2の検出工程と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第2の検出工程による検出に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第2の調整工程とを具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするものである。これによれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、上述と同様に、プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを相対的に移動させている最中に、露光チャックとマスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じるフォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するように気密室内の圧力を加圧調整するようにしているので、フォトマスクが一時的に変形した場合に従来必要であった収束待ち時間を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できるので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。
図4は、本発明に係るプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。図では、ローダユニット5、基板搬入ユニット6及びアライメントステージユニット7について示し、他の部分(基板搬出ユニットやアンローダユニットなど)については、図示を省略している。
【0013】
ローダユニット5はガラス基板1Aを順次供給するものであり、インライン対応ローラコンベア方式を採用している。なお、カセットタイプ方式でもよいことはいうまでもない。ローダユニット5には、水冷のローダクリーニングプレート51が設けられている。ローダクリーニングプレート51はローダユニット5内を上下方向に移動するように構成されており、上昇時にガラス基板1Aに接触して該ガラス基板1Aの温度調節すなわち水冷を行うようになっている。
【0014】
基板搬入ユニット6はX・θ・Zの3軸で構成されており、ローダユニット5上のガラス基板1Aを基板搬入ユニット6の上部に設けられた基板ローダセンタリングユニット9に搬入し、この基板ローダセンタリングユニット9上でセンタリング位置決めされたガラス基板1Bを露光チャック2上に搬入する。基板搬入ユニット6のX・θ軸はリニアモータで駆動され、Z軸はサーボモータで駆動されるようになっている。
【0015】
基板搬入ユニット6及び基板ローダセンタリングユニット9の上部には、恒温送風ユニット(HEPAユニット)8が設けられている。恒温送風ユニット8は、設定温度±0.1°Cに調整されたエアーを0.12μmの粒子を集塵可能なフィルタを通してガラス基板1Bにダウンフローし、露光チャック2に搬入される前のガラス基板1Bの温度調整すなわち冷却を行うようになっている。また、基板搬入ユニット6の上側にはアライメントステージユニット7に搬入前のガラス基板1Bのセンタリングを行う基板センタリングユニット9が設けられている。この基板センタリングユニット9は、ガラス基板の多品種に対応しており、パルスモータ駆動方式によってY軸の方向におけるガラス幅の切り換えを自動で行ってセンタリングを行えるように構成されている。
【0016】
アライメントステージユニット7は、露光チャック2、チルティングZステージ(図示例では、Z軸基板用テーブル)10及びガラス基板アライメントステージ(図示例では、X・Y・θ軸基板用テーブル)11などで構成される。露光チャック2は基板搬入ユニット6から搬入されて来たガラス基板1Cを吸着保持する。本例では、露光チャック2は、大版のガラス基板1Cを吸着保持する。チルティングZステージ10は露光チャック2を平行に昇降する粗動ステージと、ガラス基板1をチルティングしてプロキシミティギャップ制御を行う3点接触型のチルト駆動モータとから構成される。ガラス基板アライメントステージ11は、X・Y・θ軸を駆動して、追って説明するマスクホルダ3のフォトマスク3Aに対してガラス基板1Cをアライメントする。アライメントでは、例えば、追って説明するマスク受け4上のフォトマスク3A及び露光チャック2上のガラス基板1Cの任意の位置に設けられたアライメントマークをCCD(図示せず)などを用いて検出し、その検出結果からアライメントマークのずれ量を求め、ガラス基板アライメントステージ11のX・Y・θ軸を駆動して該ずれ量を補正することにより、フォトマスク3Aとガラス基板1Cとを高精度に重ね合わせる。なお、アライメントの前に、露光チャック2上のガラス基板1Cの搬入ずれを補正するプリアライメントを行う。プリアライメントでは、例えば、エッジ検出センサ(図示せず)を用いてガラス基板1Cのエッジを非接触で検出し、その検出位置に基づきガラス基板1Cの搬入ずれを求め、ガラス基板アライメントステージ11のX・Y・θ軸を駆動して該搬入ずれを補正する。
【0017】
マスクホルダ3は、図3に示されるように、例えば、ガラス基板1Cよりもサイズの大きな正方形状の大版のフォトマスク3Aと、該フォトマスク3Aと略同一サイズに形成されたガラス板などからなる透光性の上板3Bと、金属や樹脂などからなる枠型形状のスペーサ3Cなどを含んで構成される。このマスクホルダ3は、フォトマスク3Aと上板3Bとをスペーサ3Cを介して気密に結合することによって該フォトマスク3Aと上板3Bとの間に露光光導入用の気密室3Dを有する箱型に形成されている。すなわち、スペーサ3Cの下面(ガラス基板1Cに対向する面)の周縁部にフォトマスク3Aの周辺部を任意の方法で気密に結合し、スペーサ3Cの上面(ガラス基板1Cに対向する面と反対側の面)の周縁部に上板3Bの周辺部を任意の方法で気密に結合して、該スペーサ3Cの内側に気密室3Dを形成している。フォトマスク3Aのガラス基板1C側のフォトマスク面には、ガラス基板1Cに転写すべき所定のマスクパターン(回路パターン)が設けられている。このような構成のマスクホルダ3は、図1及び図2に示されるように、露光チャック2の上方で所定位置に設けられたマスク受け4に固定される。例えば、マスクホルダ3において、スペーサ3Cのフォトマスク3A側の周辺部がマスク受け4の上面に載置され、該スペーサ3Cの周辺部をマスク受け4に設けられた吸着溝4Aによって吸着固定する。
【0018】
この実施の形態に示すプロキシミティ露光装置では、前述したプリアライメントを行った後に、マスク受け4上のフォトマスク3Aと露光チャック2上のガラス基板1Cとの間に形成されるギャップを所定のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行い、次に、フォトマスク3Aとガラス基板1Cとを高精度に重ね合わせるアライメントを行う。アライメントを行った後に、光源(図示せず)から露光光をマスクホルダ3の上部に上板3B及び気密室3Dを通してフォトマスク3Aに照射する。これによって、フォトマスク3Aのマスクパターンがガラス基板1に転写される。
【0019】
プロキシミティギャップ制御は、マスクホルダ3のフォトマスク3Aが変形していないことを前提に行われるものである。ところが、フォトマスク3Aは、ガラス基板1Cのサイズに対応して大版化されているので、図1に二点鎖線にて示すように、それ自身の自重によって中央部分が重力方向すなわちガラス基板1C側の方向に膨らむ凸状のたわみ変形3A’を起こす。フォトマスク3Aにたわみ変形3A’が生じた状態でプロキシミティギャップ制御を行うと、フォトマスク3Aのマスクパターンとガラス基板1Cに塗布されているレジストとが接触することがある。この場合、ガラス基板1Cのレジストがフォトマスク3Aに付着してマスクパターンが汚れたり、フォトマスク3Aのマスクパターンがガラス基板1Cに接触して剥がれたりするため、ガラス基板1Cに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができなくなる。しかし、プロキシミティギャップ制御を行う前に、フォトマスク3Aのたわみ変形3A’を補正できれば、フォトマスク3Aとガラス基板1Cとが接触する物理的な干渉を回避できるので、ガラス基板1Cに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができる。
【0020】
また、ガラス基板1C及びフォトマスク3Aは大版化により面積が増大しているにも関わらず、ガラス基板1Cとフォトマスク3Aとの間に微小なプロキシミティギャップを形成しなければならない。このため、ガラス基板1Cをフォトマスク3Aに対して上昇/下降させる際に、ガラス基板1Cの上昇/下降に伴い、ガラス基板1Cとフォトマスク3Aとの間に挟まれる空気の粘性効果によってガラス基板1とフォトマスク3Aとの間で一時的に空気圧が上昇/下降して、フォトマスク3A及び上板3Bがたわみ変形を起こす。例えば、図2に示されるように、プロキシミティギャップ制御を行う際に、ガラス基板1Cとフォトマスク3Aとの間に挟まれた空気Aの空気圧が一時的に上昇してフォトマスク3Aの中央部分を気密室3D側に押し上げる。これによって、フォトマスク3Aは、実線にて示されるように、中央部分が気密室3D側に膨らむような凸状のたわみ変形3A’’を起こす。このとき、上板3Bは気密室3D内に存在する空気を介してフォトマスク3Aのたわみ変形3A’’に応じた圧力を受けるので、上板3Bも中央部分が上方側に膨らむような凸状のたわみ変形を起こす。フォトマスク3Aにたわみ変形3A’’が生じると、ガラス基板1Cに対してフォトマスク3Aの中央部と周辺部とでプロキシミティギャップの値が異なってくることから、該フォトマスク3Aの中央部と周辺部とでガラス基板1Cに対するマスクパターンの焼き付けにむらが生じ、製品の品質が低下するだけでなく、歩留りも低下してしまう。しかし、プロキシミティギャップ制御を行う際に、フォトマスク3Aのたわみ変形3A’’を補正できれば、フォトマスク3Aにたわみ変形3A’’が生じた場合の該変形の収束時間すなわち待ち時間を不要にすることができる。
【0021】
本例では、マスクホルダ3の気密室3D内の圧力を負圧に調整することによってプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスク3Aのたわみ変形3A’を補正している。また、マスクホルダ3の気密室3D内の圧力を大気圧よりも高圧に調整することによってプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスク3Aのたわみ変形3A’’を補正している。図1に、フォトマスク3Aのたわみ変形3A’の補正に適用されるマスク変形補正装置12の一実施例を示す。図2に、フォトマスク3Aのたわみ変形3A’’の補正に適用されるマスク変形補正装置13の一実施例を示す。
【0022】
図1に示されるマスク変形補正装置12は、プロキシミティギャップ制御を行う前のマスクホルダ3の気密室3D内の圧力変化を検出する圧力検出センサ12Aと、フォトマスク3の気密室3D内の圧力を調整する制御部12Bなどを含んで構成されている。圧力検出センサ12Aは、マスクホルダ3の上板3Bを通して気密室3D内の圧力変化を検出し、その圧力変化に応じた信号をフォトマスク3Aのたわみ変形3A’に対応する圧力検出信号Pdとして制御部12Bの圧力制御部12B1に出力する。例えば、圧力検出センサ12Aは、プロキシミティギャップ制御を行う前の気密室3D内の圧力と大気圧との圧力変化(圧力差)を検出し、その圧力変化に応じた信号を前記圧力検出信号Pdとして圧力制御部12B1に出力する。圧力制御部12B1は、空気圧源12B2を介して後述する圧力調整バルブ12B3を制御するものであり、MPU、ROM及びRAMなどからなるメモリ部、A/D変換回路やD/A変換回路などの信号処理回路などを含んで構成される。メモリ部にはマスク変形補正処理に必要とされる各種データやプログラムなどが記憶される。MPUはメモリ部に記憶されているプログラムを実行してマスク変形補正処理を行う。気密室3D内のエアーは、スペーサ3Cに設けられた吸気口3C1、該吸気口3C1に接続された吸気パイプ3E、該吸気パイプ3Eに接続された圧力調整バルブ12B3などを通して真空ポンプなどの図示しない真空源によって吸引される。圧力調整バルブ12B3は、空気圧源12B2から供給される供給圧に応じて内部のエアー通路の開閉量を調節することによって気密室3Dから吸引されるエアーの吸引量を調整する。なお、スペーサ3Cには、密閉室3D内にエアーを供給する送気口3C2が設けられている。この送気口3C2には、送気パイプ3Fを介して圧力調整バルブ13B3が接続されているが、この圧力調整バルブ13B3はここでのフォトマスク変形補正処理では使用されない。従って、圧力調整バルブ13B3は送気口3C2から密閉室3D内にエアーが入り込まないように内部のエアー通路が閉じられている。
【0023】
図5(a)を参照して、図1に示すマスク変形補正装置12によるマスク変形補正処理を説明する。先ず、圧力検知センサ12Aから圧力検出信号Pdを取り込む(ステップS1)。次に、その圧力検出信号Pdに基づき制御部12Bの圧力制御部12B1がフォトマスク3Aのたわみ変形3A’を補正する変形補正圧を求める(ステップS2)。一例として、圧力制御部12B1では、たわみ変形3A’の生じていないフラットなフォトマスク3Aに作用する面荷重に対応した圧力を補正基準圧とし、この補正基準圧を基にたわみ変形3A’を生じたフォトマスク3Aに作用する面荷重を相殺するために必要な圧力を前記変形補正圧として求める。次に、圧力制御部12B1は空気圧源12B2の駆動を制御し、これによって、該空気圧源12B2が前記変形補正圧を生成して圧力調整バルブ12B3に供給する(ステップS3)。圧力調整バルブ12B3では、空気圧源12B2から供給される変形補正圧によりエアー通路の開閉量が調節されることで気密室3D内から吸気口3C1及び吸気パイプ3Eを通して吸引されるエアーの吸引量を調整して(ステップS4)、気密室3D内の圧力をフォトマスク3Aのたわみ変形3A’を補正する圧力すなわち負圧に制御する。これにより、フォトマスク3Aは、図1に実線にて示されるように、フラットになってたわみ変形3A’が補正されるので、プロキシミティギャップを形成する際のフォトマスク3Aとガラス基板1Cとの物理的な干渉(フォトマスク3Aとガラス基板1Cとの接触)を回避でき、ガラス基板1Cに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができるようになる。
【0024】
図2に示されるマスク変形補正装置13は、プロキシミティギャップ制御を行う際のフォトマスク3Aとガラス基板1Cとの間のギャップを検出する複数のギャップ検出センサ13A1〜13A5(図示例では、5つのギャップ検出センサすなわち図2に示されるフォトマスク3Aの四隅の対角線上に配置される4つのギャップ検出センサと、該フォトマスク3Aの中央部に配置される1つのギャップ検出センサ)と、フォトマスク3の気密室3D内の圧力を調整する制御部13Bなどを含んで構成されている。各ギャップ検出センサ13A1〜13A5は、例えば、LEDとCCDリニアイメージセンサなどから構成され、LEDから射出された射出光がガラス基板1Cの上面で反射する反射光とフォトマスク3の下面で反射する反射光とをCCDリニアイメージセンサで検出し、その検出位置の差に応じた信号をフォトマスク3Aのたわみ変形3A’’に対応するギャップ検出信号δ1〜δ5として制御部13Bの圧力制御部13B1に出力する。圧力制御部13B1は、空気圧源13B2を介して後述する圧力調整バルブ13B3を制御するものであり、MPU、ROM及びRAMなどからなるメモリ部、A/D変換回路やD/A変換回路などの信号処理回路などを含んで構成される。メモリ部にはマスク変形補正処理に必要とされる各種データやプログラムなどが記憶される。MPUはメモリ部に記憶されているプログラムを実行してマスク変形補正処理を行う。気密室3D内には、図示しない空気圧縮機などのエアー供給源から送気パイプ3F、該送気パイプ3Fに接続された圧力調整バルブ13B3、該送気パイプ3Fに接続されたスペーサ3Cの送気口3C2などを通してエアーが供給される。圧力調整バルブ13B3は、空気圧源13B2から供給される供給圧に応じて内部のエアー通路の開閉量を調節することによって気密室3Dに供給されるエアーの供給量を調整する。なお、同図に示す圧力調整バルブ13B3はここでのフォトマスク変形補正処理では使用されないので、吸気口3C1から密閉室3D内のエアーがリークしないように内部のエアー通路が閉じられている。
【0025】
図5(b)を参照して、図2に示すマスク変形補正装置13によるマスク変形補正処理を説明する。先ず、ギャップ検出センサ13A1〜13A5からギャップ検出信号δ1〜δ5を取り込む(ステップS11)。次に、そのギャップ検出信号δ1〜δ5に基づき制御部13Bの圧力制御部13B1がフォトマスク3Aのたわみ変形3A''を補正する変形補正圧を求める(ステップS12)。一例として、圧力制御部13B1では、たわみ変形3A''の生じていないフラットなフォトマスク3Aとガラス基板1Cとの間に形成されるべき所定のプロキシミティギャップの値を補正基準値とし、この補正基準値に基づきたわみ変形3A''を生じたフォトマスク3Aとガラス基板1Cとの間のギャップを一定に矯正するために必要な圧力を前記変形補正圧として求める。次に、圧力制御部13B1は空気圧源13B2の駆動を制御し、これによって、該空気圧源13B2が前記変形補正圧を生成して圧力調整バルブ13B3に供給する(ステップS13)。圧力調整バルブ13B3では、空気圧源13B2から供給される変形補正圧によりエアー通路の開閉量が調節されることで気密室3D内に送気パイプ3F及び送気口3C2を通して供給されるエアーの供給量を調整して(ステップS14)、気密室3D内の圧力をフォトマスク3Aのたわみ変形3A''を補正する圧力すなわち大気圧よりも高圧に制御する。これにより、フォトマスク3Aは、図2に二点鎖線にて示されるように、フラットになってたわみ変形3A''が補正されるので、フォトマスク3Aがたわみ変形を起こした場合の待ち時間を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【0026】
本実施の形態に示すプロキシミティ露光装置では、マスク変形補正装置13において、複数のギャップ検出センサ13A1〜13A5を用いてフォトマスク3Aとガラス基板1Aとの間のギャップを検出したが、これに限定されるものではなく、フォトマスク3Aの中央部に配置したギャップ検出センサ13A5のみを用いてフォトマスク3Aとガラス基板1Aとの間のギャップを検出するように構成してよい。また、プロキシミティギャップ制御を行う際に、露光チャック2をマスクホルダ3に対して移動させるようにしているが、これとは逆に、マスクホルダ3を露光チャック2に対して移動させるように構成してよい。
【0027】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るプロキシミティ露光装置によれば、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの変形を補正するようにしたので、フォトマスクが変形した場合の待ち時間を不要にすることができる。これにより、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。また、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を補正するようにしたので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。
【0028】
また、本発明に係るフォトマスク変形補正方法によれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正するようにしたので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、プロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正するようにしたので、フォトマスクが変形した場合の待ち時間を不要にすることができる。これにより、プロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るプロキシミティ露光装置においてプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形補正に適用されるマスク変形補正装置の一実施例を示すブロック図。
【図2】 本発明に係るプロキシミティ露光装置においてプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの他の変形補正に適用されるマスク変形補正装置の一実施例を示すブロック図。
【図3】 (a)は、図1示すマスク変形補正装置におけるマスク変形補正処理を示すフローチャート、(b)は、図2に示すマスク変形補正装置におけるマスク変形補正処理を示すフローチャート。
【図4】 本発明に係るプロキシミティ露光装置に適用されるフォトマスクの一実施例を示す斜視図。
【図5】 本発明に係るプロキシミティ露光装置の一実施例を示す概略構成図。
【図6】 従来のプロキシミティ露光装置のマスクホルダの説明図であり、(a)は(b)に示すA−A線断面図、(b)はマスクホルダの平面図。
【符号の説明】
1C ガラス基板
2 露光チャック
3 マスクホルダ
3A フォトマスク
3B 上板
3C スペーサ
3C1 吸気口
3C2 送気口
3D 気密室
12,13 マスク変形補正装置
12A 圧力検出センサ
12B,13B 制御部
12B1,13B1 圧力制御部
12B2,13B3 空気圧源
12B3,13B3 圧力調整バルブ
13A1〜13A5 ギャップ検出センサ
Claims (3)
- パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、
露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記フォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを形成する露光チャックと、
前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第1の制御手段と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第2の検出手段と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第2の検出手段の出力に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第2の制御手段と
を具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするプロキシミティ露光装置。 - パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記フォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを形成する露光チャックとを具えるプロキシミティ露光装置において、前記フォトマスクの変形を補正するフォトマスク変形補正方法であって、
前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第1の検出工程と、
前記第1の検出工程によって検出される前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第1の調整工程と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第2の検出工程と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第2の検出工程による検出に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第2の調整工程と
を具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするフォトマスク変形補正方法。 - 請求項1に記載のプロキシミティ露光装置又は請求項2に記載のフォトマスク変形補正方法を使用してフラットパネルディスプレイを製造する方法。
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