CN105474102A - 曝光装置以及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了在掩膜尺寸较大的情况下也能适当地矫正掩膜的弯曲，能以高精度进行曝光的曝光装置以及曝光方法。本发明涉及的曝光装置(1)包括：光源(100)；设置有掩膜图案的光学板(11)；以及保持光学板(11)，在光学板(11)的光源(100)一侧形成气密空间(12)的掩膜支架(13)。来自光源(100)的光照射至光学板(11)，使掩膜图案曝光在工件(10)上。具有调整气密空间(12)内的压力的压力调整机构(20)，以及使掩膜支架(13)倾斜为规定的角度的倾斜机构(21)，在利用倾斜机构(21)使掩膜支架(13)倾斜了规定的角度的状态下，利用压力调整机构(20)调整气密空间(12)内的压力之后，使掩膜支架(13)恢复至原先的角度，进行曝光。

Description

曝光装置以及曝光方法

技术领域

本发明涉及用于制造半导体装置、印刷基板、LCD等的曝光装置以及曝光方法。尤其涉及即使在掩膜尺寸增大的情况下，也能矫正掩膜的弯曲，实现完成品质的提高的曝光装置以及曝光方法。

背景技术

在制造半导体装置、印刷基板、LCD等的情况下，隔着具有规定图案的玻璃掩膜，使期望的图案曝光在工件上。在玻璃掩膜的尺寸增大的情况下，由于掩膜支架仅从边缘部支承玻璃掩膜，因此容易因自重在玻璃掩膜产生弯曲。在玻璃掩膜产生弯曲的情况下，曝光精度大大地降低。

因此，例如专利文献1中公开了一种曝光装置，其中，形成使玻璃掩膜作为其一部分的气密空间，通过与玻璃掩膜的弯曲方向相对应地将高压空气导入气密空间内，或降低气密空间内的内压(压力)，能矫正玻璃掩膜的弯曲。另外在专利文献2中也同样地公开了一种通过排出掩膜和金属薄板之间的密闭空间的空气，使掩膜和金属薄板密接的光掩膜密接方法。

进一步地，在专利文献3中，公开了对通过掩膜和光学板之间的流体的流量以及流速进行调整，从而来调整掩膜的弯曲量的曝光装置。在专利文献3中，利用检测器检测掩膜的弯曲量，根据弯曲量调整阀，使通过掩膜和光学板之间的流体的流量发生变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-069902号公报

专利文献2：日本专利特开2004-133302号公报

专利文献3：日本专利特开2007-199569号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1以及2中，对于气密空间(密闭空间)内的压力控制，需要使用昂贵的调节器等。然而，在掩膜的尺寸较大的情况下，需要进行压力控制的掩膜面积增大，因此存在如下问题：难以用压力控制对掩膜的整个面精细地调整弯曲量，难以根据掩膜的弯曲量进行校正。

另外专利文献3中，对光学板为了使流体方便通过需要实施适当的加工，而出现制造成本增大的问题。

本发明是为了解决上述的情况而完成的，其目的在于提供一种在掩膜尺寸较大的情况下也能对掩膜的弯曲进行适当的矫正，能以高精度进行曝光的曝光装置以及曝光方法。

解决技术问题所采用的技术方案

为了达成所述目的，本发明涉及的曝光装置，包括：光源；光学板，该光学板设置有掩膜图案；以及掩膜支架，该掩膜支架保持该光学板，在所述光学板的所述光源一侧形成气密空间，来自所述光源的光照射至所述光学板，使所述掩膜图案曝光在工件上，该曝光装置的特征在于，具有：压力调整机构，该压力调整机构调整所述气密空间内的压力；以及倾斜机构，该倾斜机构使所述掩膜支架倾斜为规定的角度，在利用该倾斜机构使所述掩膜支架倾斜了规定的角度的状态下，利用所述压力调整机构调整所述气密空间内的压力之后，利用所述倾斜机构使所述掩膜支架恢复至原先的角度，进行曝光。

上述结构中，具有调整气密空间内的压力的压力调整机构，以及使掩膜支架倾斜为规定的角度的倾斜机构，在利用倾斜机构使掩膜支架倾斜了规定的角度的状态下，利用压力调整机构调整气密空间内的压力之后，利用倾斜机构使掩膜支架恢复至原先的角度，进行曝光。由此，在掩膜支架倾斜的状态下，例如通过调整气密空间内的压力使曝光时掩膜支架的形状的位移接近0，从而能矫正由光学板的自重所产生的弯曲，能使曝光时的光学板和工件的间隔保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

另外，优选地，本发明涉及的曝光装置，包括位移检测器，该位移检测器检测所述光学板的形状的位移，利用该位移检测器事先检测曝光时所述光学板的形状的位移，在利用所述倾斜机构使所述掩膜支架倾斜时，所述压力调整机构调整所述气密空间内的压力，使利用所述位移检测器检测到的所述光学板的形状的位移减少。

上述结构中，由于在掩膜支架倾斜时，调整气密空间内的压力，使事先检测到的曝光时光学板的形状的位移减少，因此能减小曝光时光学板的形状的位移，能使曝光时的光学板和工件的间隔保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

另外，优选地，本发明涉及的曝光装置，事先对所述掩膜支架的倾斜角度和使曝光时所述光学板的形状的位移接近0的所述气密空间内的压力的关系进行储存，所述压力调整机构，基于储存的关系，对所述气密空间内的压力进行调整，使曝光时所述光学板的形状的位移接近0。

上述结构中，事先对掩膜支架的倾斜角度与使曝光时光学板的形状的位移接近0的气密空间内的压力的关系进行储存，基于储存的关系，对气密空间内的压力进行调整，使曝光时光学板的形状的位移接近0，因此能自动地矫正由光学板的自重所产生的弯曲，能使曝光时的光学板和工件的间隔保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

另外，优选地，本发明涉及的曝光装置，包括角度传感器，该角度传感器检测所述掩膜支架的倾斜角度。

上述结构中，由于包括检测掩膜支架的倾斜角度的角度传感器，因此能根据倾斜角度调整气密空间内的压力。由此，即使在频繁地进行掩膜交换的情况下，也能维持曝光精度。

另外，优选地，本发明涉及的曝光装置，所述压力调整机构基于利用所述位移检测器检测到的曝光时所述光学板的形状的位移，对所述气密空间内的压力进行再调整。

上述结构中，由于基于检测到的曝光时所述光学板的形状的位移，对气密空间内的压力进行再调整，因此掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

接着，为了达成所述目的，本发明涉及的曝光方法是利用：光源；光学板，该光学板设置有掩膜图案；以及掩膜支架，该掩膜支架保持该光学板，在所述光学板的所述光源一侧形成气密空间，使所述光学板的所述掩膜图案曝光在工件上，该曝光方法的特征在于，包含：倾斜工序，该倾斜工序使所述掩膜支架相对于所述工件倾斜规定的角度；压力调整工序，该压力调整工序对所述掩膜支架的所述气密空间内的压力进行调整；平行配置工序，该平行配置工序将所述掩膜支架配置成相对于工件平行；以及曝光工序，该曝光工序使来自所述光源的光经由所述光学板曝光在工件上。

上述结构中，使掩膜支架相对于工件倾斜为规定的角度，调整掩膜支架的气密空间内的压力。将掩膜支架重新配置成相对于工件平行，使来自光源的光经由光学板曝光在工件上。由此，在掩膜支架倾斜的状态下，例如通过调整气密空间内的压力使曝光时掩膜支架的形状的位移接近0，从而能矫正由光学板的自重所产生的弯曲，能使曝光时光学板和工件的间隔保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

发明效果

根据所述结构，在掩膜支架倾斜的状态下，例如通过调整气密空间内的压力使曝光时的掩膜支架的形状的位移接近0，能矫正由光学板的自重所产生的弯曲，能使曝光时的光学板和工件的间隔保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的曝光装置的结构的示意图。

图2(a)到图2(e)是表示使本发明的实施方式1涉及的曝光装置的掩膜支架倾斜的状态的示意图。

图3是表示本发明的实施方式1涉及的曝光装置的掩膜支架的倾斜角度和曝光时的光学板的最大弯曲量(最大位移)的关系的图表。

图4是储存在本发明的实施方式2涉及的曝光装置的控制装置中的数据结构的例示图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式涉及的曝光装置进行具体的说明。

(实施方式1)

本发明的实施方式1涉及的曝光装置，为了提高曝光精度，在使保持光学板的掩膜支架倾斜的状态下调整好气密空间内的压力(内压)之后，将掩膜支架恢复至原先的角度，使掩膜图案曝光在工件10上。由此，本实施方式1涉及的曝光装置，在掩膜支架的一端具备倾斜机构，该倾斜机构使对设置有掩膜图案的光学板进行保持的掩膜支架倾斜。图1是表示本发明的实施方式涉及的曝光装置的结构的示意图。另外，图1中省略了与工件对位所必需的摄像装置、以及标记等，仅记载了调整光学板和工件的间隔所必需的结构。

图1中，本发明的实施方式涉及的曝光装置1包括：光源100；设置有掩膜图案的光学板11；以及保持光学板11，形成气密空间12的掩膜支架13。光学板11设置在掩膜支架13的、与工件10相对的一侧。气密空间12形成在光学板11的光源100一侧。在掩膜支架13的、与工件10相对侧的相反侧，设置能使来自光源100的光透过的透过玻璃14。

为了调整气密空间12内的压力，在掩膜支架13的一端，设置用于提供或排出气体的气体管28，在气体管28的前端具备能由控制装置30控制(开闭)动作的阀26。通过控制阀26的动作，能进行控制，使气密空间12内呈气密状态，或将其开启呈室压(大气压)状态。

在掩膜支架13的另一端，具备能使掩膜支架13倾斜的倾斜机构21，例如能旋转的铰链。另外，优选地，倾斜机构21包括例如电动机等。通过利用控制装置30来控制动作，从而能使掩膜支架13倾斜为期望的角度。

另外，提供高压空气、使气密空间12内的压力升高的高压空气源22以及降低气密空间12内的压力的真空泵23分别经由调节器24、25与气体管28连结。气密空间12内的压力由设置在气体管28中途的压力传感器29检测。表示由压力传感器29检测到的气密空间12内的压力值的信号被发送至控制装置30，控制装置30控制调节器24、25以及阀26的动作，进行调整使气密空间12内达到所期望的压力(压力调整机构20)。

光学板11产生由自重引起的弯曲。利用检测器(位移检测器)15检测光学板11的弯曲形状的位移，作为该弯曲量。一般地，将光学板11配置为水平(倾斜角度0度)的情况下，光学板11的形状的弯曲量(位移)在两端为0，在中央附近达到最大值。然而，使光学板11倾斜的情况下，由于自重的平衡发生变动，因此达到最大值的位置发生变动，即光学板11的弯曲形状发生变化。本发明中，具有如下特征：利用使光学板11倾斜所产生的弯曲形状的变化，调整气密空间12内的压力，从而能近似地造成弯曲少的状态。

图2是表示使本发明的实施方式1涉及的曝光装置1的掩膜支架13倾斜的状态的示意图。从图2(a)到图2(e)，依次表示倾斜角度为0度、30度、60度、90度、180度的状态。

如图2(a)所示，掩膜支架13的倾斜角度为0度的情况下，是使光学板11配置呈水平的状态，因此光学板11的弯曲量在两端为0，在中央附近达到最大值。图2(b)、图2(c)中伴随着掩膜支架13的倾斜角度的增加，由光学板11的自重产生的弯曲形状的变化、即弯曲量(位移)达到最大值的位置从中央附近向倾斜机构21侧移动。

在使掩膜支架13倾斜的状态下，关闭阀26，使调节器24或调节器25动作，调整气密空间12内的压力。调整气密空间12内的压力之后，将掩膜支架13恢复至原先的角度，使掩膜图案曝光在工件10上。即，重新将掩膜支架13配置为相对于工件10平行之后，再进行曝光。由此，能容易地进行调整使光学板11的弯曲量(位移)在光学板11的面上大致均匀。图3是表示本发明的实施方式1涉及的曝光装置1的掩膜支架13的倾斜角度和曝光时的光学板11的最大弯曲量(最大位移)的关系的图表。

图3中，作为最大弯曲量(最大位移)，正值表示光学板11的形状为向上凸的状态，负值表示光学板11的形状为向下凸的状态。另外，△标记表示在气密空间12内未施加压力的状态，即自然的状态。该情况下，阀26被开启。

○标记表示向气密空间12内提供-0.1kPa的压力的状态，即施加了压力使光学板11的形状呈向上凸的状态。进一步地，□标记表示向气密空间12内提供-0.07kPa的压力的状态，即施加了比○标记所表示的状态的压力小的压力，使光学板11的形状呈向上凸的状态。无论哪种情况，阀26均关闭。

如图3可知，作为光学板11的最大弯曲量(最大位移)，掩膜支架13的倾斜角度越大则达到最大值的位置变动越大(从光学板11的形状为向下凸的状态变化为向上凸的状态)。然而，根据向气密空间12内提供的压力的不同，存在使最大弯曲量达到0的倾斜角度。例如，掩膜支架13的倾斜角度为60度的情况下，向气密空间12内提供-0.07kPa的压力时，最大弯曲量几乎达到0。由此，根据掩膜支架13的倾斜角度，通过调整气密空间12内的压力，使光学板11的最大弯曲量达到0，从而能矫正光学板11的弯曲。

根据上文所述的本实施方式1，在使掩膜支架13倾斜的状态下，例如通过调整气密空间12内的压力使曝光时的掩膜支架13的光学板11的弯曲形状的弯曲量(位移)接近0，从而能矫正由光学板11的自重所产生的弯曲，能使曝光时的光学板11和工件10的间隔(曝光间隙)保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

当然，也可利用检测器15事先检测曝光时光学板11的弯曲形状的位移，基于检测到的弯曲形状的位移，利用压力调整机构20对气密空间12内的压力进行再调整。由此，能以高精度使掩膜图案曝光在工件10上。

另外，通过利用检测器15事先检测曝光时光学板11的弯曲形状的弯曲量(位移)，从而在利用倾斜机构21使其倾斜时，能事先掌握用于减少检测到的弯曲量(位移)的、向气密空间12内提供的压力为正压还是负压，能容易地确定要使调节器24或调节器25中的哪一个进行动作。

另外，在工件10自身的形状存在翘曲、弯曲等的情况下，也可相反地，对掩膜支架13的倾斜角度以及提供至气密空间12内的压力进行调整，使光学板11的形状与工件10的形状一致。例如控制装置30控制调节器24、25以及阀26的动作，在工件10的形状为向下凸的情况下，通过对提供至气密空间12内的压力进行调整使光学板11的最大弯曲量达到负值，从而使光学板11的形状呈向下凸的状态。同样地，在工件10的形状为向上凸的情况下，对提供至气密空间12内的压力进行调整，使光学板11的最大弯曲量达到正值。由此，能根据工件10的形状改变光学板11的形状，能提高掩膜图案的曝光精度。

(实施方式2)

由于本发明的实施方式2涉及的曝光装置的结构与实施方式1相同，因此标注相同的标号，省略详细的说明。本发明的实施方式2涉及的曝光装置1与实施方式1的不同点在于，事先根据图3所示的掩膜支架13的倾斜角度和曝光时光学板11的最大弯曲量的关系，对掩膜支架13的每个倾斜角度，求出为了使曝光时光学板11的最大弯曲量为0而需要提供至气密空间12内的压力并储存。

即，本发明的实施方式2涉及的曝光装置1，事先对掩膜支架13的每个倾斜角度，求出为了使曝光时的光学板11的最大弯曲量为0而需要提供至气密空间12内的压力，并储存在控制装置30的储存器、储存装置等。图4是储存在本发明的实施方式2涉及的曝光装置1的控制装置30的数据结构的例示图。

图4的例子中，对掩膜支架13的每个倾斜角度，求出为了使曝光时光学板11的最大弯曲量为0而需要对气密空间12内提供的压力并储存。通过事先进行储存，也能控制成自动地提供与倾斜角度相对应的最适宜的压力。

另外，相反地，也能根据提供至气密空间12内的压力，求出需要使掩膜支架13倾斜的角度。该情况下，控制装置30控制倾斜机构21的动作，使掩膜支架13的倾斜角度自动地被调整。另外，掩膜支架13的倾斜角度可以由图1所示的角度传感器27进行检测。角度传感器27的种类不作特别限定，例如可以为在倾斜机构21的旋转轴上所设置的旋转编码器。

根据上文所述的本实施方式2，能根据掩膜支架13的倾斜角度自动地调整气密空间12内的压力，能自动地矫正由光学板11的自重产生的弯曲，能使曝光时的光学板11和工件10的间隔(曝光间隙)保持恒定。由此，掩膜图案的曝光精度升高，能实现完成品质的提高。

另外，不言自明，上述实施方式中，在不脱离本发明的主旨范围内能进行变更。例如，事先储存的掩膜支架13的倾斜角度和需要提供至气密空间12内的压力的关系，不限定于图4所示那样以表格格式的数据结构进行储存，也可以以函数等储存与规定的倾斜角度相对应的压力。

另外，上述的实施方式中，在曝光装置1内使掩膜支架13倾斜，调整压力之后，再恢复至原先的角度进行曝光。然而，不言自明，在其它装置中使掩膜支架13倾斜，调整压力之后，将掩膜支架13安装在曝光装置1上进行曝光也能起到同样的效果。

标号说明

1曝光装置

10工件

11光学板

12气密空间

13掩膜支架

15检测器(位移检测器)

20压力调整机构

21倾斜机构

24、25调节器

26阀

27角度传感器

30控制装置

Claims (6)

1.一种曝光装置，包括：

光源；

光学板，该光学板设置有掩膜图案；以及

掩膜支架，该掩膜支架保持该光学板，在所述光学板的所述光源一侧形成气密空间，

来自所述光源的光照射至所述光学板，使所述掩膜图案曝光在工件上，该曝光装置的特征在于，具有：

压力调整机构，该压力调整机构调整所述气密空间内的压力；以及

倾斜机构，该倾斜机构使所述掩膜支架倾斜为规定的角度，

在利用该倾斜机构使所述掩膜支架倾斜了规定的角度的状态下，利用所述压力调整机构调整所述气密空间内的压力之后，利用所述倾斜机构使所述掩膜支架恢复至原先的角度，进行曝光。

2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，

包括位移检测器，该位移检测器检测所述光学板的形状的位移，

利用该位移检测器事先检测曝光时所述光学板的形状的位移，

在利用所述倾斜机构使所述掩膜支架倾斜时，所述压力调整机构调整所述气密空间内的压力，使利用所述位移检测器检测到的所述光学板的形状的位移减少。

3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，

事先对所述掩膜支架的倾斜角度和使曝光时所述光学板的形状的位移接近0的所述气密空间内的压力的关系进行储存，

所述压力调整机构基于储存的关系，对所述气密空间内的压力进行调整，使曝光时所述光学板的形状的位移接近0。

4.如权利要求1至3中任一项所述的曝光装置，其特征在于，

包括角度传感器，该角度传感器检测所述掩膜支架的倾斜角度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其特征在于，

所述压力调整机构基于利用所述位移检测器检测到的曝光时所述光学板的形状的位移，对所述气密空间内的压力进行再调整。

6.一种曝光方法，是利用：

光源；

光学板，该光学板设置有掩膜图案；以及

掩膜支架，该掩膜支架保持该光学板，在所述光学板的所述光源一侧形成气密空间，

使所述光学板的所述掩膜图案曝光在工件上，该曝光方法的特征在于，包含：

倾斜工序，该倾斜工序使所述掩膜支架相对于所述工件倾斜规定的角度；

压力调整工序，该压力调整工序对所述掩膜支架的所述气密空间内的压力进行调整；

平行配置工序，该平行配置工序将所述掩膜支架配置成相对于工件平行；以及

曝光工序，该曝光工序使来自所述光源的光经由所述光学板曝光在工件上。