JP2012189800A - 近接露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクホルダを傷つけることなく、マスクをマスクホルダに取り付けることができる近接露光装置及び近接露光方法を提供する。
【解決手段】マスクステージ１０は、供給される負圧によりマスクＭの縁部を吸着保持する吸着溝１４ａが形成されたマスクホルダ１４を有する。マスクＭがマスクステージ１０に保持される際、マスクホルダ１４とマスクＭとの間には、フィルム９０が挟持されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関する。

液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板等は、露光装置を用い、フォトレジストが塗布された基板にマスクを介して露光光を照射することにより、マスクのパターンを基板に転写して製造される。露光装置のマスクホルダには、吸着溝が設けられており、この吸着溝にマスクの縁部を真空吸着してマスクの上面を保持する。

マスクの保持方法としては、レクチルの裏面及び端面に、ベローズの開口端に固着されたシール部材を当接させ、ベローズを排気することでレクチルをシール部材に吸着させたものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、他のマスクの保持方法としては、マスク保持フレームとベースとの間に圧縮コイルを配置し、マスク保持フレームの傾きや撓みを防いだものや（例えば、特許文献２参照。）、マスクホルダと上蓋との間にＯリングを挟持させ、吸着力を発生させたものが考案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特許第４０７２２１２号公報 特開平１０−３３５２０４号公報 特開２００３−１３１３８８号公報

ところで、マスクがマスクホルダに吸着保持される際、マスクがマスクホルダの下面を傷つけてしまうことがあり、そのたびにマスクホルダをメンテナンスする必要があった。特許文献１に記載のマスクの保持方法は、レクチルをレクチルステージの上に載置する半導体用の露光装置であり、マスクホルダがマスクの上面を吸着保持するものではない。また、特許文献２及び３に記載のマスクの保持方法においても、マスクホルダを傷つけてしまう可能性がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスクホルダを傷つけることなく、マスクをマスクホルダに取り付けることができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 被露光材としての基板を載置する基板ステージと、前記基板ステージの上方に配置されてマスクを保持するマスクステージと、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を備える近接露光装置であって、
前記マスクステージは、供給される負圧により前記マスクの縁部を吸着保持する吸着溝が形成されたマスクホルダを有し、
前記マスクが前記マスクステージに保持される際、前記マスクホルダと前記マスクとの間には、シール部材が挟持されていることを特徴とする近接露光装置。
（２） 前記シール部材は、前記吸着溝の周囲の前記マスクホルダと対向するマスクの対向面に貼り付けられていることを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 前記シール部材は、前記マスクの対向面に接着剤によって貼り付けられていることを特徴とする（１）または（２）に記載の近接露光装置。
（４） 前記マスクホルダは、接触する前記シール部材を剥がすシール部材剥離機構を有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の近接露光装置。
（５） 前記シール部材剥離機構は、前記負圧を供給している状態で前記シール部材を剥がすことを特徴とする（４）に記載の近接露光装置。
（６） 被露光材としての基板を載置する基板ステージと、前記基板ステージの上方に配置されてマスクを保持するマスクステージと、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を備え、前記マスクステージが、供給される負圧により前記マスクの縁部を吸着保持する吸着溝が形成されたマスクホルダを有する近接露光方法であって、
前記マスクが前記マスクステージに保持される際、前記マスクホルダと前記マスクとの間には、シール部材が挟持されていることを特徴とする近接露光方法。

本発明の露光装置によれば、マスクステージは、供給される負圧によりマスクの縁部を吸着保持する吸着溝が形成されたマスクホルダを有する。マスクがマスクステージに保持される際、マスクホルダとマスクとの間には、フィルムが挟持されている。これにより、マスクホルダを傷つけることなく、マスクをマスクホルダに取り付けることができ、マスクステージのメンテナンス回数を減らすことで、スループットの向上に役立つ。

本発明の一実施形態に係る近接露光装置の分解斜視図である。 図１に示す近接露光装置の正面図である。 マスクステージ近傍を拡大して示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶ部拡大図である。 （ａ）は、マスクが保持されたマスクホルダを下面から見た平面図であり、（ｂ）は、フィルムが貼り付けられたマスクの平面図である。 （ａ）は、変形例のフィルムが貼り付けられたマスクの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩ部拡大図である。 （ａ）は、他の変形例のフィルムが貼り付けられたマスクの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ部拡大図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る露光装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る露光装置の分解斜視図、図２は正面図、図３はマスクステージ近傍の拡大斜視図、図４はマスクステージの縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態の露光装置１は、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系３０と、基板ステージ２０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動し、且つ基板ステージ２０のチルト調整を行う基板ステージ移動機構４０と、マスクステージ１０及び基板ステージ移動機構４０を支持する装置ベース５０と、を備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

先ず照明光学系３０から説明する。照明光学系３０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１と、この高圧水銀ランプ３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、光路の向きを変えるための平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３５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３４と、を備える。

そして、照明光学系３０では、露光時に露光制御用シャッター３４が開制御されると、高圧水銀ランプ３１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経て、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写される。

マスクステージ１０は、図１〜図３に示すように、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持枠（マスクステージベース側部材）１２と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照）、基板ステージ２０の上方に配置される。Ｚ軸移動装置５２は、例えば、モータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリンダ等を備え、単純な上下動作を行うことにより、マスクステージ１０を所定の位置まで昇降させる。なお、Ｚ軸移動装置５２は、マスクＭの交換や、Ｚステージ２１の清掃等の際に使用される。

図４に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。マスク保持枠１２は、中央部にパターン露光光を通過させるための矩形形状の開口１２ｂが形成される。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持する一対のマスクホルダ１４が間座１５を介して固定されている。マスクホルダ１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。なお、マスクホルダ１４は、２つに分割されておらず、矩形枠状に両端が接続された一体型マスクホルダであってもよい。

図４及び図５に示すように、一対のマスクホルダ１４の下面（基板Ｗ側）には、長手方向中央に形成された吸着溝１４ａが設けられている。マスクホルダ１４の吸着溝１４ａは、マスクＭのマスクパターンが描かれていない２辺の縁部を吸着するための溝である。吸着溝１４ａは、真空式吸着装置に接続されており、吸着溝１４ａに供給する負圧によってマスクＭの２辺をそれぞれ吸着して着脱自在に保持する。
なお、マスクホルダ１４が矩形枠状に形成されている場合には、４辺に吸着溝を形成して、マスクＭの４辺を吸着保持するようにしてもよい。

また、マスクステージベース１１の上面には、図３及び図４に示すように、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させ、一対のマスクホルダ１４を介してマスク保持枠１２に保持されるマスクＭの位置を調整するマスク位置調整機構１６が設けられる。

マスク位置調整機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド５６を有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）５５と、ロッド５６の先端にピン支持機構５７を介して連結されるスライダ５８と、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ５８を移動可能に取り付ける案内レール５９と、を備える。

一方、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成であって、マスクステージベース１１上に設置され、Ｘ軸方向に伸縮するロッド５６を有する駆動用アクチュエータ５５と、ロッド５６の先端にピン支持機構５７を介して連結されるスライダ５８と、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ５８を移動可能に取り付ける案内レール５９と、を備える。

そして、マスク位置調整機構１６では、１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させ、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させる。また、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、マスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

移動機構１９は、マスク保持枠１２のＹ軸方向に互いに対向する二辺にそれぞれ配置され、ギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８を保持する保持架台２５と、保持架台２５をＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に支持するリニアガイド２６，２７と、保持架台２５をＸ軸，Ｙ軸方向に移動させる駆動用アクチュエータ２８，２９と、を備える。

そして、移動機構１９では、リニアガイド２６及び駆動用アクチュエータ２８により保持架台２５をＸ軸方向に移動させ、リニアガイド２７及び駆動用アクチュエータ２９により保持架台２５をＹ軸方向に移動させる。なお、移動機構１９は、リニアガイド及び駆動用アクチュエータを使用して保持架台をＸ軸，Ｙ軸方向に移動させているが、リニアーモータ等を使用してもよい。

アライメントカメラ１８は、マスクＭの表面のマスク側アライメントマーク（図示せず）をマスク裏面側から光学的に検出するものであり、ピント調整機構によりマスクＭに対して接近離間移動してピント調整がなされるようになっている。

なお、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ３８が設けられる。このマスキングアパーチャ３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるマスキングアパーチャ駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、マスキングアパーチャ３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けてもよい。

図１及び図２に示すように、基板ステージ２０は、上面にワークチャック２２が配置されたＺステージ２１を備え、基板ステージ移動機構４０上に設置されている。なお、ワークチャック２２は、真空吸着により基板Ｗを保持している。

基板ステージ移動機構４０は、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構４１と、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構４２と、基板ステージ２０のチルト調整を行うと共に、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動させるＺ−チルト調整機構４３と、を備える。

Ｙ軸送り機構４１は、装置ベース５０の上面にＹ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４４と、リニアガイド４４によりＹ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸テーブル４５と、Ｙ軸テーブル４５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置４６と、を備える。リニアガイド４４は、装置ベース５０上にＹ軸方向に沿って設置される案内レール４４ａと、Ｙ軸テーブル４５の下面に固定され、案内レール４４ａに移動可能に取り付けられる一対のスライダ４４ｂと、案内レール４４ａとスライダ４４ｂとの間に介設される不図示の転動体と、を備える。Ｙ軸送り駆動装置４６は、Ｙ軸テーブル４５の下面に固定されるボールねじナット４６ａと、ボールねじナット４６ａに螺合されるボールねじ軸４６ｂと、装置ベース５０上に設置され、ボールねじ軸４６ｂを回転駆動させるモータ４６ｃと、を備える。

そして、Ｙ軸送り機構４１では、Ｙ軸送り駆動装置４６のモータ４６ｃを駆動させ、ボールねじ軸４６ｂを回転させることにより、ボールねじナット４６ａとともにＹ軸テーブル４５をリニアガイド４４の案内レール４４ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させる。

Ｘ軸送り機構４２は、Ｙ軸テーブル４５の上面にＸ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４７と、リニアガイド４７によりＸ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸テーブル４８と、Ｘ軸テーブル４８をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４９と、を備える。リニアガイド４７は、Ｙ軸テーブル４５上にＸ軸方向に沿って設置される案内レール４７ａと、Ｘ軸テーブル４８の下面に固定され、案内レール４７ａに移動可能に取り付けられる一対のスライダ４７ｂと、案内レール４７ａとスライダ４７ｂとの間に介設される不図示の転動体と、を備える。Ｘ軸送り駆動装置４９は、Ｘ軸テーブル４８の下面に固定される不図示のボールねじナットと、このボールねじナットに螺合されるボールねじ軸４９ｂと、Ｙ軸テーブル４５上に設置され、ボールねじ軸４９ｂを回転駆動させるモータ４９ｃと、を備える。

そして、Ｘ軸送り機構４２では、Ｘ軸送り駆動装置４９のモータ４９ｃを駆動させ、ボールねじ軸４９ｂを回転させることにより、不図示のボールねじナットとともにＸ軸テーブル４８をリニアガイド４７の案内レール４７ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させる。

Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８上に設置されるモータ４３ａと、モータ４３ａによって回転駆動されるボールねじ軸４３ｂと、くさび状に形成され、ボールねじ軸４３ｂに螺合されるくさび状ナット４３ｃと、基板ステージ２０の下面にくさび状に突設され、くさび状ナット４３ｃの傾斜面に係合するくさび部４３ｄと、を備える。そして、本実施形態では、Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８のＸ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図１の奥手側、図２参照。）の計３台設置され、それぞれが独立して駆動制御されている。なお、Ｚ−チルト調整機構４３の設置数は任意である。

そして、Ｚ−チルト調整機構４３では、モータ４３ａによりボールねじ軸４３ｂを回転駆動させることによって、くさび状ナット４３ｃがＸ軸方向に水平移動し、この水平移動運動がくさび状ナット４３ｃ及びくさび部４３ｄの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換されて、くさび部４３ｄがＺ方向に微動する。従って、３台のＺ−チルト調整機構４３を同じ量だけ駆動させることにより、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動することができ、また、３台のＺ−チルト調整機構４３を独立して駆動させることにより、基板ステージ２０のチルト調整を行うことができる。これにより、基板ステージ２０のＺ軸，チルト方向の位置を微調整して、マスクＭと基板Ｗとを所定の間隔を存して平行に対向させることができる。

また、本実施形態の露光装置１には、図１及び図２に示すように、基板ステージ２０の位置を検出する位置測定装置であるレーザ測長装置６０が設けられる。このレーザ測長装置６０は、基板ステージ移動機構４０の駆動に際して発生する基板ステージ２０の移動距離を測定するものである。

レーザ測長装置６０は、基板ステージ２０に配設されるＸ軸用ミラー６４およびＹ軸用ミラー６５と、装置ベース５０に配設されてレーザ光（計測光）をＸ軸用ミラー６４に照射し、Ｘ軸用ミラー６４により反射されたレーザ光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測するＸ軸測長器（測長器）６１及びヨーイング測定器（測長器）６２と、レーザ光をＹ軸用ミラー６５に照射し、Ｙ軸用ミラー６５により反射されたレーザ光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測する１台のＹ軸測長器（測長器）６３とを備える。そして、基板ステージ２０のＸＹ方向の位置検出信号を制御装置に入力するようにしている。

ここで、図４及び図５に示すように、マスクＭのマスクパターンが描かれていない領域で、且つ、吸着溝１４ａの周囲のマスクホルダ１４と対向する対向面には、シール部材としてのフィルム９０が接着剤などにより貼り付けられている。従って、フィルム９０の中央には、吸着溝１４ａに対応する長孔９１が形成される。これにより、マスクＭがマスクステージ１０に保持される際、マスクホルダ１４とマスクＭとの間には、フィルム９０が挟持され、マスクＭをマスクホルダ１４に吸着保持する際に、マスクホルダ１４を傷つけることが防止される。

また、図４に示すように、マスクホルダ１４の吸着溝１４ａの周囲には、接触するフィルム９０を剥がすシール部材剥離機構１４ｂが設けられており、このシール部材剥離機構１４ｂは、吸着溝１４ａから負圧を供給している状態であってもフィルム９０を剥がせるようにしている。

従って、本実施形態の近接露光装置１によれば、マスクＭがマスクステージ１０に保持される際、マスクホルダ１４とマスクＭとの間には、フィルム９０が挟持されるので、マスクＭをマスクホルダ１４に吸着保持する際に、マスクホルダ１４を傷つけることが防止され、マスクステージのメンテナンス回数を減らすことで、スループットの向上に役立つ。

なお、フィルムの形状は、本実施形態のものに限らず、図６や図７に示すものであっても良い。
例えば、図６に示すフィルム９０ａのように、マスクホルダ１４の吸着溝１４ａの周囲に設けられたフィルム９０ａの内周縁を凹凸形状に構成し、長手方向における吸着領域を増加するようにしてもよい。
また、図７に示すフィルム９０ｂのように、フィルム９０ｂの内側矩形領域９０ｂ１を外側矩形領域９０ｂ２より一段低くして、その低くした内側矩形領域９０ｂ１に外側矩形領域９０ｂ２と同じ高さの複数の丸状突起９２を設けるようにしてもよい。なお、突起の形状は、丸形状のほうが角形状に比べて面圧にばらつきがなく好ましい。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ 近接露光装置
１０ マスクステージ
１１ マスクステージベース
１２ マスク保持枠
２０ 基板ステージ
１４ マスクホルダ
１４ａ 吸着溝
３０ 照明光学系（照射手段）
９０ フィルム（シール部材）
Ｍ マスク
Ｗ ガラス基板（基板）

Claims (6)

1. 被露光材としての基板を載置する基板ステージと、前記基板ステージの上方に配置されてマスクを保持するマスクステージと、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を備える近接露光装置であって、
   前記マスクステージは、供給される負圧により前記マスクの縁部を吸着保持する吸着溝が形成されたマスクホルダを有し、
   前記マスクが前記マスクステージに保持される際、前記マスクホルダと前記マスクとの間には、シール部材が挟持されていることを特徴とする近接露光装置。
2. 前記シール部材は、前記吸着溝の周囲の前記マスクホルダと対向するマスクの対向面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
3. 前記シール部材は、前記マスクの対向面に接着剤によって貼り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の近接露光装置。
4. 前記マスクホルダは、接触する前記シール部材を剥がすシール部材剥離機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の近接露光装置。
5. 前記シール部材剥離機構は、前記負圧を供給している状態で前記シール部材を剥がすことを特徴とする請求項４に記載の近接露光装置。
6. 被露光材としての基板を載置する基板ステージと、前記基板ステージの上方に配置されてマスクを保持するマスクステージと、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を備え、前記マスクステージが、供給される負圧により前記マスクの縁部を吸着保持する吸着溝が形成されたマスクホルダを有する近接露光方法であって、
   前記マスクが前記マスクステージに保持される際、前記マスクホルダと前記マスクとの間には、シール部材が挟持されていることを特徴とする近接露光方法。

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