JP2007164085A - 近接露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクの露光パターンが描かれている領域に小さな疵や小さなゴミ等の不純物が付いていても、露光転写される基板のパターン欠けを防止する近接露光方法を提供する。
【解決手段】露光制御用シャッターを開く（ステップＳ２）。次いで、露光時間の半分の時間帯まで露光用の光をマスクに向けて照射する（第１の露光工程：ステップＳ４、６）。次いで。前記露光制御用シャッターを閉じる（ステップＳ８）。次いで、マスクを水平方向に微小に移動させる（ずらし工程：ステップＳ１２）。次いで、露光制御用シャッターを開く（ステップＳ１４）。次いで、露光時間の残りの半分の時間帯まで前記露光用の光を前記マスクに向けて照射する（第２の露光工程：ステップＳ１６、１８）。
【選択図】図３

Description

本発明は、被露光材上にマスクのパターンを近接（プロキシミティ）露光で転写する近接露光方法に関する。

近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を基板ステージ上に保持すると共に、基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させ、両者のすき間を例えば数１０μｍ〜数１００μｍにした状態で両者を静止させ、次いで、マスクの基板から離間する側から照射手段によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより基板上に該マスクに描かれた露光パターンを転写するようにしたものである（例えば、特許文献１）。
特開平１２−０３５６７６号公報

しかし、従来の近接露光は、マスクの露光パターンが描かれている領域に、小さな疵や小さなゴミ等の不純物が付いている場合には、その不純物が露光用の光を遮ることによって基板にパターン欠けが発生するおそれがある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、マスクの露光パターンが描かれている領域に小さな疵や小さなゴミ等の不純物が付いていても、露光転写される基板のパターン欠けを防止し、歩留りを向上させることができる近接露光方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る近接露光方法は、被露光材としての基板を基板保持手段で保持し、露光パターンを有するマスクをマスク保持手段で保持するとともに、前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の動作により前記基板及び前記マスクを近接して配置し、所定の露光時間の間、照射手段から露光用の光をマスクに向けて照射することにより、前記マスクの露光パターンを前記基板に露光転写するようにした近接露光方法において、前記露光時間の半分の時間帯まで前記露光用の光を前記マスクに向けて照射する第１の露光工程と、この第１の露光工程の後に、前記露光用の光を前記マスクに向けて照射しない状態で、前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の少なくとも一方の動作によって前記マスク及び前記基板の一方を水平方向に微小に移動させるずらし工程と、このずらし工程の後に、前記露光時間の残りの半分の時間帯まで前記露光用の光を前記マスクに向けて照射する第２の露光工程とを備えている。

本発明の近接露光方法によると、所定の露光時間の間に、マスク、或いは基板のずらし露光を行なうことで、少なくとも全露光時間の半分はマスクに付着した不純物が照射手段からの光を遮らないようにしているので、基板のパターン欠けを防止することができる。また、基板のパターン欠けを防止することにより、近接露光の歩留りを向上させることができる。

以下、本発明に係る近接露光方法の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、大型の基板上にマスクの露光パターンを分割して近接露光するステップ式近接露光装置を示すものであり、板状の基板Ｗを保持するワークステージ１０と、この基板Ｗにマスクパターンを転写するためのマスクＭを保持するマスクステージ２０と、そのマスクＭに描かれたマスクパターンをその基板Ｗ上に露光転写する照射部３０と、制御装置６０とから主に構成されている。

照射部３０は、例えば高圧水銀ランプ等の紫外線照射用の光源３１と、この光源３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、その凹面鏡３２の焦点近傍に配置されたオプチカルインテグレータ３３と、平面ミラー３４，３５及びこれらを経由して入射する光束を平行な光束として露光面に導く曲面ミラー３６と、平面ミラー３４とオプチカルインテグレータ３３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター３７とから構成されている。

そして、露光時にその露光制御用シャッター３７が開制御されると、光源３１から照射された光が、図示する光路Ｌを経てマスクステージ１０に保持されるマスクＭ、ひいてはワークステージ２０に保持される基板Ｗの表面に照射され、これによりマスクＭのマスクパターンが基板上に露光転写されるようになっている。
マスクステージ２０は、ワークステージ１０側の装置ベース４０から伸びるステージ支持台４１，４１，４１，４１に支持されたマスクベース２１の中央に矩形状の開口２２を備えると共に、その開口４２内に、所定のマスクＭを保持するためのマスク保持枠２３を可動自在に備えた構成となっている。

そして、図示しない真空式吸着機構によってこのマスク保持枠２３に所定のマスクＭを真空吸着して保持すると共に、各種シリンダ２４等のアクチュエータ等からなるマスク位置調整機構２５によって保持したマスクＭを図中Ｘ方向及びＹ方向の水平方向にスライド移動させることでその位置を正確に調整できるようになっている。尚、このマスク保持枠２３には、その他、マスクＭと基板Ｗとの隙間を測定するためのギャップセンサ２６や、平面ズレ量を検出するためのアライメントカメラ２７、及びマスキングアパーチャー（遮蔽板）２８等が移動可能に備えられている。

ワークステージ１０は、装置ベース４０上に設置されており、そのマスクＭと基板Ｗとの対向面間の隙間を調整するＺ軸送り台１１と、そのＺ軸送り台１１上に配設されて基板ＷをＹ軸方向に移動させる基板送り機構１２とを主に備えた構成となっている。Ｚ軸送り台１１は、装置ベース４０上に立設された上下粗動機構１３によってＺ軸方向に粗動可能に支持されたＺ軸粗動ステージ１４と、そのＺ軸粗動ステージ１４の上に上下微動機構１５を介して支持されたＺ軸微動ステージ１６とから構成されている。

上下粗動機構１３には、後述するように適宜のアクチュエータが用いられ、単純な上下動作を行うことにより、Ｚ軸粗動ステージ１４を大まかに昇降させるようになっている。
また、上下微動機構１５は、モータ１５ａと、ボールねじ１５ｂと、くさび状ナット１５ｃとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えており、Ｚ軸粗動ステージ１４上に設置したモータ１５ａによってボールねじ１５ｂを回転駆動させ、そのボールねじ１５ｂに螺合したくさび状ナット１５ｃの斜面をＺ軸微動ステージ１６の下面に突設したくさび１５ｄの斜面と係合させることでＺ軸微動ステージ１６をＺ軸方向に細かく昇降調整させるようになっている。尚、この上下微動機構１５は、Ｚ軸微動ステージ１６のＹ軸方向の一端側（図の手前側）に２台、他単側に１台合計３台設置され、それぞれが独立に駆動制御されるようになっており、これにより、この上下微動機構１５は、チルト機構をも備えているので、マスクＭと基板Ｗとの平行度が狂っている状態であっても隙間を３カ所で微調整することにより、マスクＭと基板Ｗとを平行かつ所定の隙間を介して対向するように調整できるようになっている。

基板送り機構１２は、このＺ軸微動ステージ１６の上面に互いに離間配置されてそれぞれＹ軸方向に沿って延設された一対のリニアガイド１７と、そのリニアガイド１７のスライダ（図示せず）に取り付けられたＹ軸送り台１８と、このＹ軸送り台１８をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動機構１９とを備えており、Ｙ軸送り駆動機構１９のモータ１９ａによって回転駆動されるボールねじ１９ｂに螺合されたボールねじナット（図示せず）にＹ軸送り台１８が連結されている。さらに、Ｙ軸送り台１８には、基板Ｗを吸着して保持するワークチャック２ａが取り付けられると共に、レーザ干渉計５３，５４，５４のミラー５１，５２，５２が設置されており、ワークチャック２ａのＹ軸送り誤差を検出するようになっている。

制御装置６０は、図２に示すように、アライメントカメラ２７、ギャップセンサ２６、レーザ干渉計５３，５４からの検出信号を検出値として読み込むためのＡ／Ｄ変換機能を有する入力インターフェース回路６０ａと、演算処理装置６０ｂと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置６０ｃと、演算処理装置６０ｂで得られた制御信号を、基板送り機構１２、マスク位置調整機構２５、上下微動装置１５、上下粗動装置１３、露光制御用シャッター３７のそれぞれの駆動回路に出力する出力インターフェース回路６０ｄと、タイマ６２とを備えている。

そして、制御装置６０は、照射手段３のシャッター開制御、ワークステージ１０の送り制御、ステップ送り誤差量の演算、アライメント調整時の補正量の演算、ギャップ調整時の上下粗動装置１３、上下微動装置１５の駆動制御、本装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理をマイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。

次に、上記構成のステップ式近接露光装置を使用し、マスクＭに描かれたマスクパターンを基板Ｗ上に露光転写する第１実施形態の露光動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
ここで、上記のステップ式近接露光装置は、複数ステップで近接露光を行うが、各ステップ毎に図３で示す露光動作を行なものとする。また、図３の露光動作を行なう前に、制御装置６０が、アライメントカメラ２７、ギャップセンサ２６、レーザ干渉計５３，５４の検出信号に基づき、マスク位置調整機構１２を駆動制御してワークステージ１０に対するマスクＭの初期位置を合わせ、上下粗動装置１３、上下微動装置１５を駆動制御してマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に微調整する。

なお、図３の露光動作を行なう前には、照射部３０の光源３１から光が照射されているとともに、露光制御用シャッター３７が閉制御されているものとする。本実施形態の露光時間を１０秒とする。そして、タイマ６２はゼロクリアされている。
図３の処理動作では、先ず、ステップＳ２において露光制御用シャッター３７の開制御を行なう。

次にステップＳ４に移行し、タイマ６２のカウントを行う。
次にステップＳ６に移行し、タイマ６２が露光時間１０秒の半分（５秒）に達しているか否かを判定し、タイマ６２が５秒に達している場合にはステップＳ８に移行し、タイマ６２が５秒に達していない場合には、ステップＳ４に移行する。
そして、ステップＳ８では、露光制御用シャッター３７の閉制御を行なう。

次にステップＳ１２に移行し、マスク位置調整機構２５の駆動によりマスクＭを水平方向に微小移動させる。このときの微小移動は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に同時に同量だけ動かすのが好ましいが、これに限られない。露光により形成するパターンによっては一方向（例えばＹ軸方向）でよい場合や、むしろその方が好ましい場合もある。また、このときの微小移動量としては、想定されるゴミ等の不純物の大きさ以上が好ましい。しかし、マスクと基板との間の微小な隙間が存在する近接露光の特性である光の回り込み等の影響により、微小移動量をごみや疵等の不純物の大きさより小さくしてもよい場合もある。また、前記微小移動量は、形成されるパターンのエッジ部分のダレ等の問題が発生しない範囲内で設定すればよい。したがって、想定されるゴミや疵等の不純物の大きさや、設定されるマスクと基板との間の隙間の大きさ等を考慮し、適切な微小移動量を設定すればよい。

次にステップＳ１４に移行し、露光制御用シャッター３７の開制御を行なう。
次にステップＳ１６に移行し、タイマ６２のカウントを行う。
次にステップＳ１８に移行し、タイマ６２が露光時間（１０秒）に達しているか否かを判定し、タイマ６２が１０秒に達している場合にはステップＳ２０に移行し、タイマ６２が１０秒に達していない場合には、ステップＳ１６に移行する。

そして、ステップＳ２０では、露光制御用シャッター３７の閉制御を行なう。
次にステップＳ２２に移行し、タイマ６２のゼロクリアを行なってから処理を終了する。
なお、本実施形態のステップＳ２からステップＳ６が本発明の第１の露光工程に相当し、ステップＳ１２が本発明のずらし工程、ステップＳ１４からステップＳ１８が本発明の第２の露光工程に相当する。

次に、本実施形態の作用効果について、図４を参照しながら述べる。
マスクＭの露光パターンが描かれている領域に、小さな疵や小さなゴミ等の不純物が付いている場合がある。このように、マスクＭに不純物が付着した状態で露光動作を行なうと、図４（ａ）に示すように、マスクＭに付着した不純物が光源３１の光を遮り、露光のため光量が不足することによって基板Ｗにパターン欠けが発生するおそれがある。

しかし、本実施形態では、露光時間の半分の時間までマスクＭを初期位置に配置して露光動作を行い、マスクＭを水平方向に微小移動させた後、マスクＭに向かう光源３１の光の照射を再開して露光時間の残りの半分の時間で露光動作を行い、所謂、マスクＭのずらし露光を行なっている。このようなマスクＭのずらし露光を行なうと、少なくとも全露光時間の半分はマスクＭに付着した不純物が光源３１からの光を遮らないようにしており、図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの不純物に遮られる部分の光量が他の部分の光量と比較して減少するが許容範囲内の光量となるので、マスクＭに不純物が付着している部分のパターン欠けを防止することができる。そして、基板Ｗのパターン欠けを防止することにより、近接露光の歩留りを向上させることができる。
なお、本実施形態では、ずらし露光を行なった分だけ基板Ｗのパターン領域が広がるが、広がったパターン領域の外縁部は、近接露光の歩留りに影響しないような部分であればよい。

次に、マスクＭに描かれたマスクパターンを基板Ｗ上に露光転写する第２実施形態の露光動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
なお、図５の露光動作を行なう前も、照射部３０の光源３１から光が照射されているとともに、露光制御用シャッター３７が閉制御されているものとする。また、本実施形態の露光時間も１０秒とする。
第２実施形態の露光動作では、先ず、ステップＳ３０において露光制御用シャッター３７の開制御を行なう。

次にステップＳ３２に移行し、タイマ６２のカウントを行う。
次にステップＳ３４に移行し、タイマ６２が４．５秒に達しているか否かを判定し、タイマ６２が４．５秒に達している場合にはステップＳ３８に移行し、タイマ６２が４．５秒に達していない場合には、ステップＳ３２に移行する。
そして、ステップＳ３８では、マスク位置調整機構２５の駆動によりマスクＭを水平方向に微小移動を開始する。なお、このマスクＭの水平方向微小移動開始は、次に移行するステップＳ４０，ステップＳ４２と並行して略１秒間行われる。

次にステップＳ４０に移行し、タイマ６２のカウントを行う。
次にステップＳ４２に移行し、タイマ６２が露光時間（１０秒）に達しているか否かを判定し、タイマ６２が１０秒に達している場合にはステップＳ４４に移行し、タイマ６２が１０秒に達していない場合には、ステップＳ４０に移行する。
そして、ステップＳ４４では、露光制御用シャッター３７の閉制御を行なう。
次にステップＳ４６に移行し、タイマ６２のゼロクリアを行なってから処理を終了する。
なお、本実施形態のステップＳ３８が本発明のずらし工程に相当する。

次に、本実施形態の作用効果について述べる。
本実施形態も、露光時間の中間の時間帯にマスクＭのずらし露光を行なうことで、図６に示すように、基板Ｗの不純物に遮られる部分の光量が他の部分の光量と比較して減少するが許容範囲内の光量となるので、基板Ｗのパターン欠けを防止することができ、それにより、近接露光の歩留りを向上させることができる。

また、本実施形態は、第１実施形態の動作時間と比較して露光制御用シャッター３７を開閉する時間、マスクＭの移動時間が短くなるので、タクトタイムの短縮を図ることができる。
また、基板Ｗ上の、形成されるパターンのエッジの位置に相当する部分をまたぐ方向のずらし露光による積算露光量の分布が連続的になる点でも、特に比較的微小移動量を大きく設定する必要がある場合では、第１実施形態より好ましい。

なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、露光時間を１０秒としたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではない。
必要な積算露光量が得られるための露光時間は、前記積算露光量を基板Ｗ上の露光面での照度の値で割ることにより求められる。したがって、上記第２実施形態は、全露光時間に対しずらし露光の時間の占める割合が大きくとれる条件では、タクトタイムを短縮するのに、より有利となる。

また、第１及び第２本実施形態では、マスク位置調整機構２５の駆動によりマスクＭを水平方向に微小移動させることでマスクＭのずらし露光を行なっているが、ワークステージ１０の基板送り機構１２を駆動させて基板Ｗを水平方向に微小移動させ、基板４のずらし露光を行なっても、同様の効果を奏することができる。
また、第１及び第２実施形態では、一方向のステップ送りを行なうステップ式近接露光装置について述べたが、本発明は、ステップ送りを行なわない近接露光装置や、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２次元のステップ送りを行なえるステップ式近接露光装置にも適用可能である。

本発明に係る近接露光装置の構成を示す一部分解斜視図である。 本発明に係る近接露光装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る近接露光方法の第１実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係る近接露光方法の第１実施形態の作用を説明するための図である。 本発明に係る近接露光方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係る近接露光方法の第２実施形態の作用を説明するための図である。

符号の説明

１２ 基板送り機構（基板保持手段）
２５ マスク位置調整機構（マスク保持手段）
３１ 光源（照射手段）
３７ 露光制御用シャッター
６０ 制御装置
６２ タイマ
Ｍ マスク
Ｗ 基板

Claims (2)

1. 被露光材としての基板を基板保持手段で保持し、露光パターンを有するマスクをマスク保持手段で保持するとともに、前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の動作により前記基板及び前記マスクを近接して配置し、所定の露光時間の間、照射手段から露光用の光をマスクに向けて照射することにより、前記マスクの露光パターンを前記基板に露光転写するようにした近接露光方法において、
   前記露光時間の半分の時間帯まで前記露光用の光を前記マスクに向けて照射する第１の露光工程と、
   この第１の露光工程の後に、前記露光用の光を前記マスクに向けて照射しない状態で、
   前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の少なくとも一方の動作によって前記マスク及び前記基板の一方を水平方向に微小に移動させるずらし工程と、
   このずらし工程の後に、前記露光時間の残りの半分の時間帯まで前記露光用の光を前記マスクに向けて照射する第２の露光工程とを備えていることを近接露光方法。
2. 被露光材としての基板を基板保持手段で保持し、露光パターンを有するマスクをマスク保持手段で保持するとともに、前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の動作により前記基板及び前記マスクを近接して配置し、所定の露光時間の間、照射手段から露光用の光をマスクに向けて照射することにより、前記マスクの露光パターンを前記基板に露光転写するようにした近接露光方法において、
   前記露光時間の全ての時間帯で前記露光用の光を前記マスクに向けて照射するとともに、
   前記露光時間の途中において、前記基板保持手段及び前記マスク保持手段の少なくとも一方の動作によって前記マスク及び前記基板の一方を水平方向に微小に移動させるずらし工程を行なうことを特徴とする近接露光方法。

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