JP5190034B2

JP5190034B2 - 露光装置

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Publication number: JP5190034B2
Application number: JP2009159031A
Authority: JP
Inventors: 宏幸神田; 和幸中野; 一政関
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: CN101943866A; KR20110003255A; JP2011013565A; KR101117896B1; CN101943866B; TW201107902A

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や２に開示されている。

特開２００６−８６３３２号公報特開平６−２６７８１６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は近接露光装置と搬送ラインとの間の露光用基板の出し入れを示す。

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、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専用吸着穴１０３−２によりマスクホルダ１０４に吸着されている。

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^２（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。

以上のように、基板２２０を、露光装置２００を用いて露光した結果、基板表面に所定のパターン以外の微細な不定形のドットパターンが焼き付けられることが見出された。現状のパターンでは問題ないものの、パターン寸法が微細化した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、上記微細ドットパターンに関する教示や示唆はない。特許文献２には、マスクをマスクホルダの上方に配置し、下方からマスクを保持する技術により、マスクに損傷を与えず、パーティクルの発生を防止し、簡単な構成でマスクの位置合わせを行なえると記載されている。しかしながら、特許文献２では、基板がマスクよりも大きい場合には基板とマスクとの距離をマスク指示部材の厚さ以上に近づけることができないため、近接露光を行なうことが困難である。

本発明の目的は、大型化の方向にあるマスクよりも更に大きな基板への露光であっても、微細なドットパターンが転写されることのない近接露光を行なう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、マスク吸着穴を備えたマスクホルダと、マスクを下方から前記マスクホルダへ押し付けるマスクリフタと、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、前記マスクの位置の調整の際に、前記マスクホルダに設けられ、前記マスクと前記マスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減するためのガスを供給する開口部を更に有することを特徴とする露光装置とする。

また、温調プレートと、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調プレートへ、また、前記温調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、マスクを下方から前記マスクホルダへ押し付けるマスクリフタと、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、前記マスクを吸着するマスク吸着穴及び前記マスクの位置の調整の際に前記マスクと前記マスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減するためのガスを供給する開口部を備えたマスクホルダと、を有することを特徴とする露光装置とする。

マスクよりも更に大きな基板への露光であっても、微細なドットパターンが転写されることのない近接露光を行なう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。図１ＡのＹＹラインで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位置調整時のマスクとマスクホルダとの位置関係を説明するためのマスク取付け部要部の概略断面図である。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。

発明者等は、所定のパターン以外の微細な不定形のドットパターンの発生原因について検討を行なった。その結果、マスク１００の裏面側（パターン形成面と反対側）に微細な異物の付着が認められた。そこで、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）。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１０１を、シリンダを用いて回転させ、下方へ下ろす（図６Ｂ）。

次に、先端を下ろしたままマスク１００の下部までマスクリフタ１０１を平行に移動する（図６Ｃ）。次に、マスクリフタ１０１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１０１一本当たりに掛かる荷重は現状は３〜４ｋｇ程度だが、将来は８〜１０ｋｇになると予想される。符号１１０はマスクリフタ１０１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により、マスク１００の位置を調整１２０していた。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１０１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、マスク重量増加に伴う摩擦抵抗増加により、異物発生の可能性が高まることを見出した。即ち、マスク１００が大型化することにより、その重量が重くなり、それを押し上げるためにマスクリフタ１０１に掛けるシリンダ圧が高くなり、マスクがマスクホルダに強力に押し付けられアライメントのための位置調整での移動で異物が飛散し易くなることが分かった。ここで用いた基板の寸法は、１８５０ｍｍ×１５００ｍｍで厚さが０．５〜０．７ｍｍである。また、マスクの寸法は８００ｍｍ×９２０ｍｍで厚さが８ｍｍ、重量は１０〜１５ｋｇであるが、今後は、基板寸法が２２００×２５００ｍｍ、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、異物の飛散量の増加が懸念される。

本願発明は、上記知見により生まれたものであり、マスクホルダからマスクへ向けてエアーを供給し、マスクとマスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減することにより、異物の発生を低減、防止するものである。

以下、実施例で詳細に説明する。

第１の実施例について、図１Ａ〜図３を用いて説明する。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１Ａは、本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。本実施例において、マスク１００を保持するマスクホルダ１０４（未記載）には先端部が幅広となっている溝１０３−１１、１０３−２２を有するマスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１（未記載）とマスク吸着専用穴１０３−２（未記載）とが設けられている。本実施例では穴の直径や溝の幅は８ｍｍとした。また、溝の長さは１０ｃｍとした。特に、マスクリフタ１０１がマスク１００を保持した場合、マスクリフタ１０１の位置とマスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１の先端のエアーブロー兼吸着溝１０３−１１の位置が鉛直上方から見て重さなるように配置した。なお、符号１０２はマスクプッシャ、符号１０３−２２はマスク吸着専用穴１０３−２先端の吸着専用溝を示す。

図１Ｂは、図１ＡのＹＹ断面を示す。マスク１００はマスクホルダ１０４に設けられたマスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１と、マスク吸着専用穴１０３−２によりマスクホルダ１０４の下部に吸着保持されている。

次に、本マスクホルダを用いてマスクを保持する手順について図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。マスク搬送ロボットによりマスクホルダ下部へ搬送されたマスクを、マスクリフタで保持するまでは、図６Ａ〜図６Ｄに示した手順と同様である。

マスク１００をマスクリフタ１０１で保持した状態を図２Ａに示す。その後、マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１へエアーを供給し、マスク１００表面をエアーブロー１３０−１する（図２Ｂ）。本実施例ではエアー供給圧力を０．６Ｍパスカル（６ｋｇ／ｃｍ^２）とした。

このときの、マスクホルダとマスクとの位置関係の概略を図３に示す。マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１を通ったエアーがマスク１００へエアーブロー１３０−１される。このエアーブロー１３０−１により、マスク１００とマスクホルダ１０４との間に加圧空気の層１３５が形成され、互いに非接触状態になる。なお、マスク吸着専用穴１０３−２の下部にはマスクリフタ１０１がないため、この部分でマスク１００は多少下方へ変形する。

この状態でマスク１００の位置調整１２０を、マスクプッシャ１０２を用いて行なう（図２Ｂ）。調整の手順は図４で説明したとおりである。その後、マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１及びマスク吸着専用穴１０３−２を用いてマスク１００を吸着した（図２Ｃ）。これにより、マスク１００とマスクホルダ１０４との間には加圧空気の層１３５が形成され、非接触であるため、マスク１００を移動してもマスク１００とマスクホルダ１０４との間での摩擦による発塵はなく、マスク１００への異物付着は無くなると考えられる。

マスクの位置調整時にマスクとパッドとの間で摩擦が生じるが、万一塵埃が発生しても下方へ落下するため（この時点では基板はセットされていないこともあり）、問題とはならない。

なお、本実施例では、マスクリフタ１０１の幅を５ｃｍ、厚さ８ｍｍとした。但し、エアーブロー兼吸着溝１０３−１１の長さをＷ１、マスクリフタの幅をＷ２とした場合、Ｗ１＜Ｗ２とすることにより、供給されたエアーが漏れにくくなるため、より厚い加圧空気の層を形成でき、エアーブローの効果を高めることができる。同じ厚さの加圧空気の層を形成する場合にはエアー量を低減することができる。

また、マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１におけるエアーブローと吸着との切り替えは、エアーラインと、真空ラインとにそれぞれ電磁弁等の開閉手段を設けた上でこれらを並列にマスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１に接続することにより行なうことができる。

また、本実施例では、エアーブローの機能を吸着穴と兼用にしたが、それぞれ専用とすることもできる。兼用の場合には、狭い吸着領域を吸着領域として有効に使うことができる。専用の場合には吸着とエアーブローを独立に制御することができる。

また、本実施例ではエアーを用いたが、他のガスを用いることもできる。但し、エアーを用いることにより、生産コストを押さえることができる。

また、本実施例では、エアーブロー用の穴をマスクリフタに対向する位置に配置したが、マスクは剛性があるため、エアーブロー用穴とマスクリフタとを異なる位置とすることもできる。但し、同じ厚さの加圧空気の層を形成するためにはエアー量を増加する必要がある。

本実施例によれば、マスクとマスクホルダとの間に加圧空気の層を形成した状態で位置調整を行なうことができるため、大型化の方向にあるマスクよりも更に大きな基板への露光であっても、微細なドットパターンが転写されることのない近接露光装置を提供することができる。また、マスクとマスクホルダとの間の摩擦がないことから、摩擦による引っかかりがなく、微細な距離の移動が可能となり、位置調整を高精度に行なうことのできる近接露光を行なう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、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。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。

マスクを保持する手順について図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。マスク搬送ロボットにマスクホルダ下部へ搬送されたマスクを、マスクリフタで保持するまでは、図６Ａ〜図６Ｄに示した手順と同様である。

マスク１００をマスクリフタ１０１で保持した状態を図２Ａに示す。その後、マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１へエアーを供給し、マスク１００表面をエアーブロー１３０−１する（図２Ｂ）。本実施例では実施例１とは異なり、エアー供給圧力を０．２Ｍパスカル（２ｋｇ／ｃｍ^２）とした。この圧力では、実施例１とは異なり、加圧空気の層１３５は形成されないが、マスク１００とマスクホルダ１０４との間の摩擦を低減することができる。

この状態でマスク１００の位置調整１２０を、マスクプッシャ１０２を用いて行なう（図２Ｂ）。調整の手順は図４で説明したとおりである。その後、マスク吸着兼エアーブロー穴１０３−１及びマスク吸着専用穴１０３−２を用いてマスク１００を吸着１３０−２した（図２Ｃ）。その結果、このマスク１００を用いて露光を行なった基板には、ほとんど微細なドットパターンは見られなかった。また、マスク１００への塵埃の付着もほとんど見られなかった。

これは、マスク１００とマスクホルダ１０４との間の摩擦抵抗を低減することできたため、マスク１００を移動してもマスク１００とマスクホルダ１０４との間での摩擦による発塵が少なく、マスク１００への異物付着を低減することができたためと考えられる。

本実施例によれば、マスクとマスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減した状態で位置調整を行なうことができるため、大型化の方向にあるマスクよりも更に大きな基板への露光であっても、微細なドットパターンがほとんど転写されることのない近接露光装置を提供することができる。また、エアーブローをさせず、エアーの圧力のみを利用するため、エアーが消費されず、生産コスト低減が図れる近接露光を行なう露光装置を提供することができる。

１００…マスク、１０１…マスクリフタ、１０１−１…パッド、１０２…マスクプッシャ、１０３−１…マスク吸着兼エアーブロー穴、１０３−１１…エアーブロー兼吸着溝、１０３−２…マスク吸着専用穴、１０３−２２…吸着専用溝、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、１３０−１…エアーブロー、１３０−２…マスク吸着、１３５…加圧空気の層、１４０…露光エリア、１４１…アライメントマーク、１４５…パターンエリア、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。

Claims

マスク吸着穴を備えたマスクホルダと、マスクを下方から前記マスクホルダへ押し付けるマスクリフタと、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、
前記マスクの位置の調整の際に、前記マスクホルダに設けられ、前記マスクと前記マスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減するためのガスを供給する開口部を更に有することを特徴とする露光装置。
請求項１記載の露光装置において、
前記開口部は、マスク吸着を兼用するものであることを特徴とする露光装置。
請求項１記載の露光装置において、
前記開口部は、ガス供給専用であることを特徴とする露光装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記開口部は、前記マスクリフタと対向する位置に配置されるものであることを特徴とする露光装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置において、
開口部は、マスク側に溝を有し、
前記溝の長さをＷ１、前記マスクリフタの幅をＷ２としたとき、
Ｗ１＜Ｗ２
の関係を満たすものであることを特徴とする露光装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記ステージは、前記マスクよりも大きな前記基板を載せるものであることを特徴とする露光装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記ガスはエアーであることを特徴とする露光装置。
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、
マスクを下方から前記マスクホルダへ押し付けるマスクリフタと、
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、
前記マスクを吸着するマスク吸着穴及び、前記マスクの位置の調整の際に、前記マスクと前記マスクホルダとの間の摩擦抵抗を低減するためのガスを供給する開口部を備えたマスクホルダと、を有することを特徴とする露光装置。