JP2011119614A

JP2011119614A - Substrate exposure device

Info

Publication number: JP2011119614A
Application number: JP2009277881A
Authority: JP
Inventors: Genichi Otsu; 元一大津; Tadashi Kawazoe; 忠川添
Original assignee: Optoelectronic Industry & Technology Dev Ass; Optoelectronic Industry & Technology Development Association
Current assignee: Optoelectronic Industry & Technology Dev Ass; Optoelectronic Industry & Technology Development Association
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an easy rotation of a photomask 18 using an optical axis as a center of rotation. <P>SOLUTION: The device includes a substrate holding portion 11 holding the exposed substrate applied with photosensitive resin, a shelf 12 formed around the substrate holding portion 11 to be substantially the same height as that of a surface of the exposed substrate 2 being held, and a spacer 15 which is formed with a hole in the center with its end edge placed on the shelf 12, on top of which the photomask 18 for performing a pattern exposure is placed, and which holds the photomask 18 to be opposed to the exposed substrate 2 and with a minute interval on its top side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、フォトマスク上方から光を照射し、フォトマスクを通過した光にてフォトマスクと対向する被露光基板にパターン露光を行う基板露光装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate exposure apparatus that irradiates light from above a photomask and performs pattern exposure on a substrate to be exposed facing the photomask with the light that has passed through the photomask.

基板露光装置は、感光性樹脂等で構成される感光膜を表面に形成した被露光基板を保持する露光ステージと、被露光基板の上方からパターン露光を行うために所定のパターンを有するフォトマスクを被露光基板と対向させて被露光基板の上面に保持するマスクホルダとを備える。従来においてはパターン露光時にフォトマスクと被露光基板とを密着させて露光を行う露光装置も提案されている。しかし、密着露光の場合、フォトマスクと被露光基板との間に入り込んだ異物などによりフォトマスクや被露光基板に傷が発生しやすい。このため、パターン露光時に、フォトマスクとガラス基板との間に所定の微小間隔（プロキシミティギャップ）をあけて、フォトマスク上方から光を照射して被露光基板にパターン露光を行う近接露光式の基板露光装置が使用されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。 A substrate exposure apparatus includes an exposure stage for holding a substrate to be exposed on which a photosensitive film made of a photosensitive resin or the like is formed, and a photomask having a predetermined pattern for performing pattern exposure from above the substrate to be exposed. And a mask holder that is held on the upper surface of the substrate to be exposed to face the substrate to be exposed. Conventionally, an exposure apparatus has also been proposed in which exposure is performed by bringing a photomask and an exposed substrate into close contact during pattern exposure. However, in the case of contact exposure, scratches are likely to occur on the photomask and the exposed substrate due to foreign matter entering between the photomask and the exposed substrate. For this reason, at the time of pattern exposure, a proximity exposure type in which a predetermined minute gap (proximity gap) is provided between the photomask and the glass substrate and light is irradiated from above the photomask to perform pattern exposure on the exposed substrate. A substrate exposure apparatus is used (for example, refer to Patent Document 1).

特開２００１−１０９１６０号公報JP 2001-109160 A

しかしながら、上述した従来の基板露光装置は、被露光基板に対してフォトマスクを、光軸方向を回転中心として自由に回転させることを前提としていない装置構成である。 However, the above-described conventional substrate exposure apparatus does not have a premise that the photomask is freely rotated with respect to the substrate to be exposed around the optical axis direction as a rotation center.

そこで、本発明は、被露光基板に対してフォトマスクを介した露光を行った後、フォトマスクを例えば光軸を回転中心として所定角度に亘り回転させ、再度露光を行う、複数段露光を行うことが可能な基板露光装置を提供することにある。 Therefore, in the present invention, after performing exposure through the photomask on the substrate to be exposed, the photomask is rotated over a predetermined angle with the optical axis as the rotation center, for example, and exposure is performed again, thereby performing multistage exposure. It is an object of the present invention to provide a substrate exposure apparatus that can perform the above-described process.

請求項１に係る基板露光装置は、上述した課題を解決するために、感光性樹脂を塗布した被露光基板を保持する基板保持手段と、上記保持された上記被露光基板の表面の高さと略同一となるように、上記基板保持手段の周囲に形成された載置棚と、上記中央に孔部が形成されてなるとともに上記載置棚上に端縁が載置され、パターン露光を行うためのフォトマスクが上面に載置され、被露光基板に対向させつつその上面側に微小間隔をあけて保持するためのスペーサーとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a substrate exposure apparatus according to a first aspect of the present invention includes a substrate holding unit that holds a substrate to be exposed coated with a photosensitive resin, and a height of the surface of the held substrate to be exposed. In order to perform pattern exposure, the mounting shelf formed around the substrate holding means so as to be the same, the hole is formed in the center, and the edge is mounted on the mounting shelf. The photomask is mounted on the upper surface, and is provided with a spacer for holding the photomask on the upper surface side with a small gap while facing the substrate to be exposed.

請求項２記載の基板露光装置は、請求項１記載の発明において、装置内の圧力を減圧する圧力調整手段を更に備え、上記圧力調整手段による減圧に基づいて、上記フォトマスクを上記スペーサーの孔部を介して上記被露光基板側へ曲げ変形させてこれを当該被露光基板表面上に接触させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the substrate exposure apparatus according to the first aspect of the present invention, further comprising pressure adjusting means for reducing the pressure in the apparatus, and based on the pressure reduction by the pressure adjusting means, the photomask is inserted into the spacer holes. It is characterized in that it is bent and deformed toward the substrate to be exposed through a portion and brought into contact with the surface of the substrate to be exposed.

請求項３記載の基板露光方法は、請求項２記載の基板露光装置を用いて被露光基板を露光する基板露光方法において、上記圧力調整手段により減圧させることにより、上記フォトマスクを上記スペーサーの孔部を介して上記被露光基板側へ曲げ変形させてこれを当該被露光基板表面上に近接又は接触させて露光する露光工程を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate exposure method for exposing a substrate to be exposed using the substrate exposure apparatus according to the second aspect. And an exposure process in which exposure is performed by bending and deforming the substrate toward the substrate to be exposed through a portion and bringing the substrate close to or in contact with the surface of the substrate to be exposed.

上述した構成からなる本発明によれば、スペーサーを設けているために、フォトマスクと被露光基板との間で所定間隔を設けて互いに対向させることができ、減圧させることにより、フォトマスクをスペーサーの孔部を介して被露光基板側へ曲げ変形させてこれを被露光基板表面上に近接又は接触させることが可能となる。また、このスペーサーの存在により、被露光基板に対してフォトマスクを介した露光を行った後、フォトマスクを例えば光軸を回転中心として所定角度に亘り回転させることも可能となる。 According to the present invention having the above-described configuration, since the spacer is provided, the photomask and the substrate to be exposed can be opposed to each other with a predetermined interval, and the photomask can be separated by reducing the pressure. It is possible to bend and deform toward the substrate to be exposed through the hole, and to bring it close to or in contact with the surface of the substrate to be exposed. In addition, the presence of the spacer makes it possible to rotate the photomask over a predetermined angle, for example, with the optical axis as the center of rotation after the substrate to be exposed is exposed through the photomask.

本発明を適用した基板露光装置の断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structural example of the substrate exposure apparatus to which this invention is applied. (a)は、各構成要素を装着する前の基板露光装置の平面図であり、また(b)は、基板保持部に被露光基板を保持させた状態における平面図である。(a) is a plan view of the substrate exposure apparatus before mounting each component, and (b) is a plan view in a state where the substrate to be exposed is held by the substrate holding unit. 本発明を適用した基板露光装置に使用されるスペーサーの平面図である。It is a top view of the spacer used for the board | substrate exposure apparatus to which this invention is applied. フォトマスクを貫通孔に嵌め込んだ状態で光軸方向に回転させる例を示す図である。It is a figure which shows the example rotated in an optical axis direction in the state which fitted the photomask in the through-hole. フォトマスクをスペーサーの開口を介して被露光基板側へ曲げ変形させた例を示す図である。It is a figure which shows the example which bent and deformed the photomask to the to-be-exposed board | substrate side through the opening of a spacer. 二段階の露光を行った結果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the result of having performed the exposure of two steps.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用した基板露光装置１の断面構成例を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration example of a substrate exposure apparatus 1 to which the present invention is applied.

基板露光装置１は、感光性樹脂３を塗布した被露光基板２を保持する溝状の基板保持部１１と、その基板保持部１１の上段に形成された載置棚１２と、その載置棚１２上段に形成されたホルダ載置台１３とを有し、更に、載置棚１２上に載置されるスペーサー１５と、ホルダ載置台１３上に載置される平板状マスクホルダ１６と、この平板状マスクホルダ１６により保持されるフォトマスク１８とを備えている。 The substrate exposure apparatus 1 includes a groove-shaped substrate holding unit 11 that holds an exposed substrate 2 coated with a photosensitive resin 3, a mounting shelf 12 that is formed on the upper side of the substrate holding unit 11, and the mounting shelf. 12, a holder mounting table 13 formed on the upper stage, a spacer 15 mounted on the mounting shelf 12, a flat mask holder 16 mounted on the holder mounting table 13, and the flat plate And a photomask 18 held by a mask holder 16.

図２(a)は、被露光基板２、スペーサー１５、フォトマスク１８、平板状マスクホルダ１６を装着する前の基板露光装置１の平面図を、また図２(b)は、基板保持部１１に被露光基板２を保持させた状態における基板露光装置１の平面図である。 FIG. 2A is a plan view of the substrate exposure apparatus 1 before mounting the substrate 2 to be exposed, the spacer 15, the photomask 18, and the flat mask holder 16, and FIG. 1 is a plan view of a substrate exposure apparatus 1 in a state where a substrate to be exposed 2 is held on the substrate exposure apparatus.

基板保持部１１は、平面視において、被露光基板２の形状に応じた溝で構成されている。この被露光基板２は一般的に矩形状で構成されていることから、この基板保持部１１の形状もこの被露光基板２の形状に応じた矩形で構成されるのが通常である。この基板保持部１１のサイズは、被露光基板２を嵌め込むことができるように、その周辺のサイズよりも若干広めにされていることは勿論である。 The substrate holding part 11 is configured by a groove corresponding to the shape of the substrate 2 to be exposed in plan view. Since the substrate 2 to be exposed is generally formed in a rectangular shape, the shape of the substrate holding portion 11 is also generally formed in a rectangle corresponding to the shape of the substrate 2 to be exposed. Of course, the size of the substrate holder 11 is slightly larger than the size of the periphery thereof so that the substrate 2 to be exposed can be fitted.

載置棚１２は、平面視において基板保持部１１の周囲に設けられてなる。この載置棚１２の高さは、基板保持部１１により保持された被露光基板２の表面の高さと略同一となるように調整されている。但し、この載置棚１２の高さは、感光性樹脂３を塗布した状態の被露光基板２の高さよりも上とされていることが望ましい。 The mounting shelf 12 is provided around the substrate holder 11 in a plan view. The height of the mounting shelf 12 is adjusted to be substantially the same as the height of the surface of the substrate 2 to be exposed held by the substrate holder 11. However, the height of the mounting shelf 12 is preferably higher than the height of the substrate 2 to be exposed in the state where the photosensitive resin 3 is applied.

ホルダ載置台１３は、平面視において載置棚１２の周囲に設けられてなる。このホルダ載置台１３の高さは、少なくとも載置棚１２に載置したスペーサー１５の上面の高さよりも上とされていることが必須となる。 The holder mounting table 13 is provided around the mounting shelf 12 in plan view. It is essential that the height of the holder mounting table 13 is at least higher than the height of the upper surface of the spacer 15 mounted on the mounting shelf 12.

スペーサー１５は、例えば金属製、樹脂製、無機材料製の材料からなり、載置棚１２上に載置される。図３は、このスペーサー１５の平面図を示している。スペーサー１５は、中央に開口３１が形成されてなる。この開口３１は、上面から下面へかけて貫通するものである。フォトマスク１８に描かれているマスクパターンが全て被露光基板２へ投影できるように開口３１のサイズが調整されている。このような開口３１が設けられたスペーサー１５の端縁を載置棚１２上に載置させることにより、これを取り付ける。このスペーサー１５の上面にはフォトマスク１８が載置される。このスペーサー１５により、フォトマスク１８を被露光基板２に対向させつつその上面側に微小間隔をあけて保持することが可能となる。 The spacer 15 is made of, for example, a metal, a resin, or an inorganic material, and is placed on the placement shelf 12. FIG. 3 shows a plan view of the spacer 15. The spacer 15 has an opening 31 formed at the center. The opening 31 penetrates from the upper surface to the lower surface. The size of the opening 31 is adjusted so that the entire mask pattern drawn on the photomask 18 can be projected onto the substrate 2 to be exposed. The edge of the spacer 15 provided with such an opening 31 is mounted on the mounting shelf 12 by attaching it. A photomask 18 is placed on the upper surface of the spacer 15. The spacer 15 makes it possible to hold the photomask 18 facing the substrate 2 to be exposed while keeping a small gap on the upper surface thereof.

フォトマスク１８は、スペーサー１５上に載置されてなるとともに、その周囲が平板状マスクホルダ１６により保持される。フォトマスク１８の中央には、マスクパターンが描かれている。このフォトマスク１８は、ガラス、樹脂等、いかなる材料で構成されていてもよいが、少なくとも透光性の材料で構成されていることが必要となる。このフォトマスク１８の例としては、Ｓｉを窒化したＳｉＮと呼ばれる窒化シリコン等を使用してもよく、また変形容易性を確保するためにその厚さは５００ｎｍ程度としてもよい。 The photomask 18 is placed on the spacer 15 and the periphery thereof is held by the flat mask holder 16. A mask pattern is drawn at the center of the photomask 18. The photomask 18 may be made of any material such as glass or resin, but it is necessary to be made of at least a translucent material. As an example of the photomask 18, silicon nitride called SiN obtained by nitriding Si may be used, and the thickness may be about 500 nm in order to ensure ease of deformation.

平板状マスクホルダ１６は、ホルダ載置台１３上において載置されてなり、図４(a)に示す平面図に示すように中央に貫通孔３３が形成された平板で構成されている。そして、この貫通孔３３の形状は、フォトマスク１８の形状に応じた溝で構成されている。このフォトマスク１８は、一般的に矩形状で構成されていることから、この貫通孔３３の形状もこのフォトマスク１８の形状に応じた矩形で構成されるのが通常である。貫通孔３３のサイズは、フォトマスク１８を嵌め込むことができるように、その周辺のサイズよりも若干広めにされていることは勿論である。 The flat mask holder 16 is mounted on the holder mounting table 13, and is formed of a flat plate having a through hole 33 formed at the center as shown in the plan view of FIG. The shape of the through hole 33 is a groove corresponding to the shape of the photomask 18. Since the photomask 18 is generally configured in a rectangular shape, the shape of the through-hole 33 is generally configured in a rectangular shape corresponding to the shape of the photomask 18. Of course, the size of the through-hole 33 is slightly wider than the size of the periphery so that the photomask 18 can be fitted.

このようにしてフォトマスク１８を貫通孔３３に嵌め込んだ状態で光軸方向（図４(a)中紙面奥行き方向）を回転中心として、平板状マスクホルダ１６を回転させることにより、図４(b)に示すように、その嵌め込まれたフォトマスク１８を被露光基板２に対して自在に回転させることが可能となる。 With the photomask 18 fitted in the through-hole 33 in this way, the flat mask holder 16 is rotated about the optical axis direction (the depth direction in the middle of FIG. 4 (a)) as the rotation center. As shown in b), the fitted photomask 18 can be freely rotated with respect to the substrate 2 to be exposed.

また上述した構成に加えて、本発明を適用した基板露光装置１は、装置内の圧力を減圧、加圧する圧力調整部５を更に備えている。この圧力調整部５は、例えば吸引ポンプ等で構成されている。 In addition to the above-described configuration, the substrate exposure apparatus 1 to which the present invention is applied further includes a pressure adjusting unit 5 that reduces and increases the pressure in the apparatus. The pressure adjusting unit 5 is constituted by, for example, a suction pump.

次に、上述した構成からなる基板露光装置１を使用して行う基板露光方法について説明をする。この基板露光方法は、露光工程と、マスク回転工程とに大別される。 Next, a substrate exposure method performed using the substrate exposure apparatus 1 having the above-described configuration will be described. This substrate exposure method is roughly divided into an exposure process and a mask rotation process.

露光工程では、圧力調整部５により装置内を減圧させる。この減圧では、フォトマスク１８の下面側が、その上面側よりも低圧となるように行う。その結果、図５に示すように、フォトマスク１８をスペーサー１５の開口を介して被露光基板２側へ曲げ変形させてこれを当該被露光基板２の表面上に接触させることが可能となる。このとき、フォトマスク１８を被露光基板２の表面上から完全に接触させることなく僅かに離間させた状態で近接させるようにしてもよい。 In the exposure process, the inside of the apparatus is depressurized by the pressure adjusting unit 5. This pressure reduction is performed so that the lower surface side of the photomask 18 has a lower pressure than the upper surface side. As a result, as shown in FIG. 5, the photomask 18 can be bent and deformed toward the substrate 2 to be exposed through the opening of the spacer 15 and brought into contact with the surface of the substrate 2 to be exposed. At this time, the photomask 18 may be brought close to the surface of the substrate 2 to be exposed without being completely contacted.

次に、この露光工程では、フォトマスク１８の上から光を照射することにより露光を行う。この照射された光は、フォトマスク１８を透過し、スペーサー１５の開口３１を通過してそのまま被露光基板２へと照射させることになる。この露光終了後、マスク回転工程へと移行する。 Next, in this exposure step, exposure is performed by irradiating light from above the photomask 18. The irradiated light passes through the photomask 18, passes through the opening 31 of the spacer 15, and is irradiated onto the substrate 2 as it is. After this exposure is completed, the process proceeds to a mask rotation process.

マスク回転工程では、圧力調整部５により、装置内を加圧することにより、被露光基板２側へ曲げ変形されたフォトマスク１８を元の形状に復元させる。そして、平板状マスクホルダ１６をホルダ載置台１３上において光軸方向を回転中心として回転させることにより、その嵌め込まれたフォトマスク１８を被露光基板２に対して回転させる。 In the mask rotation process, the pressure adjusting unit 5 pressurizes the inside of the apparatus to restore the photomask 18 bent and deformed to the exposed substrate 2 side to its original shape. Then, by rotating the flat mask holder 16 on the holder mounting table 13 with the optical axis direction as the center of rotation, the inserted photomask 18 is rotated with respect to the substrate 2 to be exposed.

この露光工程と、マスク回転工程とを交互に実行していく。これにより本発明を適用した基板露光装置１は、被露光基板２に対してフォトマスク１８を介した露光を行った後、フォトマスク１８を例えば光軸を回転中心として所定角度に亘り回転させ、再度露光を行う、複数段露光を行うことが可能となる。この複数段露光は、例えば図６(a)に示すように、縦線のみのマスクパターンが形成されたフォトマスク１８により第１段階目の露光を行い、次に、このフォトマスク１８を９０°回転させて第２段階目の露光を行うことにより、図６(b)に示すように、被露光基板２上において互いに交差する十字線が形成されたパターニングを行うことが可能となる。 This exposure process and the mask rotation process are performed alternately. Thus, the substrate exposure apparatus 1 to which the present invention is applied performs exposure through the photomask 18 on the substrate 2 to be exposed, and then rotates the photomask 18 over a predetermined angle with the optical axis as a rotation center, for example. It becomes possible to perform multi-stage exposure, in which exposure is performed again. In this multi-stage exposure, for example, as shown in FIG. 6A, the first-stage exposure is performed using a photomask 18 on which a mask pattern of only vertical lines is formed. By rotating and performing the second stage exposure, it is possible to perform patterning in which cross lines that cross each other are formed on the substrate 2 to be exposed, as shown in FIG. 6B.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、マスク回転工程を省略するものであれば、平板状マスクホルダ１６の構成を省略するようにしてもよい。また、スペーサー１５の構成も同様に省略するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, if the mask rotation step is omitted, the configuration of the flat mask holder 16 may be omitted. Similarly, the configuration of the spacer 15 may be omitted.

１基板露光装置
２被露光基板
３感光性樹脂
１１基板保持部
１２載置棚
１３ホルダ載置台
１５スペーサー
１６平板状マスクホルダ
１８フォトマスク
３３貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate exposure apparatus 2 Substrate to be exposed 3 Photosensitive resin 11 Substrate holding part 12 Mounting shelf 13 Holder mounting base 15 Spacer 16 Flat mask holder 18 Photomask 33 Through-hole

Claims

感光性樹脂を塗布した被露光基板を保持する基板保持手段と、
上記保持された上記被露光基板の表面の高さと略同一となるように、上記基板保持手段の周囲に形成された載置棚と、
上記中央に孔部が形成されてなるとともに上記載置棚上に端縁が載置され、パターン露光を行うためのフォトマスクが上面に載置され、被露光基板に対向させつつその上面側に微小間隔をあけて保持するためのスペーサーとを備えること
を特徴とする基板露光装置。 Substrate holding means for holding an exposed substrate coated with a photosensitive resin;
A mounting shelf formed around the substrate holding means so as to be substantially the same as the height of the surface of the held substrate to be exposed;
A hole is formed in the center and an edge is placed on the placement shelf, and a photomask for performing pattern exposure is placed on the upper surface, facing the substrate to be exposed, on the upper surface side. A substrate exposure apparatus comprising a spacer for holding at a minute interval.

装置内の圧力を減圧する圧力調整手段を更に備え、
上記圧力調整手段による減圧に基づいて、上記フォトマスクを上記スペーサーの孔部を介して上記被露光基板側へ曲げ変形させてこれを当該被露光基板表面上に接触させること
を特徴とする請求項１記載の基板露光装置。 A pressure adjusting means for reducing the pressure in the apparatus;
The photomask is bent and deformed toward the exposed substrate through the hole of the spacer based on the pressure reduction by the pressure adjusting means, and is brought into contact with the surface of the exposed substrate. 2. The substrate exposure apparatus according to 1.

請求項２記載の基板露光装置を用いて被露光基板を露光する基板露光方法において、
上記圧力調整手段により減圧させることにより、上記フォトマスクを上記スペーサーの孔部を介して上記被露光基板側へ曲げ変形させてこれを当該被露光基板表面上に近接又は接触させて露光する露光工程を有すること
を特徴とする基板露光方法。 In the substrate exposure method which exposes a to-be-exposed substrate using the substrate exposure apparatus according to claim 2,
An exposure process in which the photomask is bent and deformed toward the substrate to be exposed through the hole of the spacer by reducing the pressure by the pressure adjusting means, and the photomask is exposed to be brought close to or in contact with the surface of the substrate to be exposed. A substrate exposure method characterized by comprising: