JP4313528B2

JP4313528B2 - 露光装置

Info

Publication number: JP4313528B2
Application number: JP2001381630A
Authority: JP
Inventors: 昌之新井; 順一森
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: JP2003186199A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ等に使用されるディスプレイパネルの製造において、ガラス基板等の露光対象ワークピースの面上にフォトマスクの回路パターンを転写形成するための露光装置に関し、特に、簡単な構成により、フォトマスクをマスクホルダに適切に吸着保持させることのできるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）は旧来のＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレに比べて厚さおよび重量を小さくできるので、カラーテレビ、ＯＡ機器等のディスプレイ装置として広く使用されている。最近では、液晶ディスプレイの縦横サイズの大型化もますます進んでいる。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイパネルを製造するために使用される基板露光装置は、フォトマスクの微細な回路パターンをガラス基板上に投影、転写するものであり、大別して、プロジェクション方式によるものと、プロキシミテイ方式によるものとがある。プロジェクション方式は、レンス゛またはミラーを介してガラス基板上にマスクパターンを投影する方式であり、プロキシミテイ方式は、フォトマスクとガラス基板との間に微小なプロキシミティギャップを設けて、マスクパターンをガラス基板上に転写する方式である。プロキシミテイ方式の基板露光装置は、プロジェクション方式による基板露光装置に比べて解像性能が低いが、露光光照射用光学系の構造が非常に簡単で済み、スループットが高く、優れたコストパフォーマンスを実現できるものである。
【０００４】
プロキシミテイ方式の基板露光装置においては、フォトマスクを、その下方に保持されるガラス基板に対して平行に且つ所定の微小なプロキシミティギャップを空けた状態に、マスクホルダに適切に保持させることが重要である。つまり、サイズの小さなフォトマスクは、露光用開口をその中央部に形成したマスクホルダの上面に、実質的な問題なく載置保持することができるが、一方、サイズの大きなフォトマスクにあっては、自重が大きいため、前記マスクホルダの上面に載置した場合には、その中央部が下方に撓むことになる。この撓み量は、フォトマスクの、厚みに対する縦横サイズが大きくなる程大きくなる。このようにフォトマスクが撓むと、前記プロキシミティギャップが所定値より小さくなり、このため、次のような不都合が生じることになる。すなわち、前記ガラス基板の上面（すなわち、前記フォトマスクにおける回路パターン形成面に対向する方の面）にはフォトレジスト膜が形成されているが、前記フォトマスクが大きく下方に撓むと、該フォトマスクの中央部と周縁部とでは、プロキシミティギャップが不均一となる。また、極端な場合、前記フォトマスクの中央部がフォトレジスト膜に接して、汚れたり、その回路パターンが剥がれたりすることがある。その結果、前記ガラス基板に対する回路パターンの焼き付けが適切に行われないことになる。
【０００５】
上記のようなフォトマスクの下方撓みを解消するための技術として、次のようなものが提案されている。すなわち、この提案された技術によると、フォトマスクは、片持式のマスク搬送アームを介して、下方に開口した略矩形箱状のマスクホルダの下方まで搬送され、該マスクホルダの下端面に押圧され、しかる後、真空吸着によってマスクホルダに保持される。そして、真空源に連結された吸気パイプを介して前記マスクホルダの内部空間を適切な負圧に制御することによって、前記フォトマスクは、下方への撓みが補正されるよう上方に吸引される。こうして、前記フォトマスクは、その下方のガラス基板と平行に且つ所定のプロキシミティギャップをもって、マスクホルダに保持され、その結果、回路パータンの適切な焼き付けが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案された技術にあっては、フォトマスクを搬送するための前記マスク搬送アームが、片持式であるので、下方に撓み易く、フォトマスクをマスクホルダの下端面に押し付ける際に、マスク搬送アームが相当撓むことになる。また、前記マスク搬送アームは、フォトマスクの回路パターンの無い縁部においてこれを支持するので、フォトマスクもその中央部が下方に撓むことになる。このようなマスク搬送アームの撓みおよびフォトマスクの撓みにより、前記マスク搬送アームによって搬送されてきたフォトマスクを、マスクホルダの下端面に対して正確に平行に押し付けることが難しかった。従って、従来にあっては、フォトマスクをマスクホルダの下端面に適切な状態に吸着保持させることが困難であった。また、前記マスクホルダに対するフォトマスクの水平方向の位置調整は、エアシリンダ等によってフォトマスクを押して行っていたので、精密な位置調整が難しかった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、フォトマスクをマスクホルダに適切に保持させることのできる露光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、アライメントステージユニットにおいて、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持された基板と、前記露光チャックの直ぐ上方にてマスクホルダに保持されたフォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを確保する制御を行って、前記基板に対する露光処理を行う露光装置であって、前記露光チャックの外周縁部に等間隔で設けられていて、該外周縁部から常時上方に突出した、それぞれが緩衝機能を有する複数の一時支持部材と、フォトマスクを前記アライメントステージユニットに搬送し、前記緩衝機能を有する複数の一時支持部材上に載置する搬送手段であって、前記複数の一時支持部材によって前記フォトマスクの外周縁部を下から支持させるように載置するものと、等角度間隔で相互離隔した状態に、前記露光チャックの下面側に連結された３つのＺ軸方向駆動機構であって、それぞれ独立に制御可能に、前記マスクホルダに接近、退却する方向であるＺ軸方向に、前記露光チャックを駆動可能であり、これにより、前記複数の一時支持部材によって支持された前記フォトマスクが前記マスクフォルダの下端面と平行になるように前記露光チャックを駆動可能なものと、前記露光チャックを、Ｘ、Ｙ、閘軸方向にそれぞれ駆動するＸ、Ｙ、閘軸方向アラインメントステージと、を具備した露光装置を提供する。
この発明によれば、前記搬送手段が、選択されたフォトマスクをアライメントステージユニットに搬送して、露光チャックに設けられた複数の緩衝機能を有する一時支持部材上に載置する。このとき、複数の一時支持部材によってフォトマスクの外周縁部を支持するようにしているため、回路パターンが形成されていない該フォトマスクの外周縁部を支持することで、フォトマスクパターンを傷つけることがない。そして、前記Ｘ、Ｙ、閘軸方向アラインメントステージを介して、前記露光チャックをＸ、Ｙ、閘軸方向に適宜駆動してフォトマスクの搬送ズレを補正し、さらに、３つのＺ軸方向駆動機構を独立に駆動制御する構成からなることにより、複数の一時支持部材によって支持された前記フォトマスクが前記マスクフォルダの下端面と平行になるように制御することで、フォトマスクがマスクホルダに対して平行になるように水平姿勢の補正を行った状態で該フォトマスクをマスクホルダにて保持させるようにすることができる。そして、前記３つのＺ軸方向駆動機構のすべてを同時に駆動して、露光チャックをマスクホルダに接近させることで、前記一時支持部材上のフォトマスクをマスクホルダに押圧する。このとき、前記一時支持部材は、その緩衝機能によってフォトマスクをマスクホルダに対してソフトに押圧でき、その結果、該フォトマスクが前記マスクホルダにスムーズに吸着保持される。このように、前記露光チャックに設けられた複数の一時支持部材上に載置したフォトマスクを、前記３つのＺ軸方向駆動機構を介してＺ軸方向に駆動することで、マスクホルダに適切に保持させることができ、また、前記Ｘ、Ｙ、閘軸方向アラインメントステージおよび３つのＺ軸方向駆動機構の駆動によりフォトマスクの搬送ズレやマスクホルダに対する傾斜補正を行うことができるので、従来技術ではフォトマスク位置調整用に個別に設けられていたエアシリンダ等が不要になり、構成的にも簡単なものとなる。
上記装置において、前記複数の一時支持部材は複数のエアシリンダであり、前記搬送手段は、前記フォトマスクを該複数のエアシリンダのピストンロッドの上端に載置するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の要部を示す正面図である。また、図２は、同装置の要部の全体を概略的に示す平面図である。上述のように、プロキシミティ露光装置は、マスクホルダに保持されたフォトマスクと、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持された基板との間に所定のプロキシミティギャップが維持されるようプロキシミティギャップ制御を行って、前記基板に対する露光処理を行う装置である。
【００１０】
図２から明らかなように、マスク搬送アーム２は、従来例と同様に、平面図で見た場合略コ（Ｕ）字状の片持式のアームであり、その開口側の自由端部（すなわち、平行に対向した２本のアーム部の先端部分）の上面でフォトマスク４を載置支持するものである。この場合、前記マスク搬送アーム２は、フォトマスク４の回路パターン形成領域外の外周縁部においてこれを支持する。このようにフォトマスク４を支持したマスク搬送アーム２は、フォトマスク４を所定のアライメントステージユニットＡＬに搬送するために、例えばＸ方向に移動する。また、基板搬送アーム６は、露光対象ワークピースであるガラス基板５をアライメントステージユニットＡＬに搬送するために、例えばＹ方向に移動する。
【００１１】
図１に示すように、前記アライメントステージユニットＡＬは、露光チャック８と、下方に開口した略矩形箱状のマスクホルダ１０などを具えてなり、該マスクホルダ１０は露光チャック８の直ぐ上方に位置している。前記マスクホルダ８の上端は、例えば透光性を有するガラス板などの上蓋８ａによって塞がれている。
【００１２】
前記基板搬送アーム６（図２）によって搬送されてきたガラス基板５は、その非露光面（この場合、下面）において、前記露光チャック８上に載置され、吸着保持される。一方、前記マスク搬送アーム２（図２）によって搬送されてきたフォトマスク４は、その非回路パターン形成面（この場合、上面）においてマスクホルダ１０の下端面に吸着保持され、前記露光チャック８上のガラス基板５に対面した状態に保持される。符号１２は、フォトマスク４を吸着保持するためにマスクホルダ１０に形成された吸気口を示している。また、符号１４は、マスクホルダ１０を装置の所定のフレームその他に対して固定するためのマスクホルダ支持体である。上記のようにフォトマスク４がマスクホルダ１０の下端面に吸着保持された場合、前記略矩形箱状のマスクホルダ１０の内部空間は、前記上蓋８ａとフォトマスク４とによって完全に塞がれ、この状態において、図示しない吸気パイプ等を介して、適切な負圧に制御される。このような負圧制御によって、従来例と同様に、前記フォトマスク４は、その下方への撓みが適切に補正されるよう上方に吸引されることができる。上述した従来例では、マスク搬送アームの下方への撓みおよび該マスク搬送アームによって搬送されるフォトマスクの下方への撓みによって、該フォトマスクをマスクホルダに適切に吸着保持させることができなかった。しかしながら、この発明の実施の形態では、以下に説明する新規の構成によって、フォトマスク４をマスクホルダ１０に適切に吸着保持できるようになっている。
【００１３】
前記ガラス基板５を保持するための露光チャック８は、その下面において、昇降モータ等からなるＺ軸方向駆動機構（当該分野では、チルティングＺ機構とも呼ばれている）１４に連結されており、また、該Ｚ軸方向駆動機構１４を介して、３段式のＸ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６に連結されている。図示例では、各々独立して制御可能な３つのＺ軸方向駆動機構（図１では３つのＺ軸方向駆動機構のうち、２つのＺ軸方向駆動機構だけを示す）１４が、Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６上に等角度間隔（１２０度間隔）で設けられており、前記露光チャック８は、これら３つのＺ軸方向駆動機構１４によって、３点で支持されている。ここで、前記Ｚ軸方向とは、前記マスクホルダ１０に対して上昇接近し、下降退却する方向を意味する。後述するように、これら３つのＺ軸方向駆動機構１４は、その昇降モータの昇降動作によって、露光チャック８の基準水平面に対する傾き、すなわち水平姿勢を補正し、これにより、該露光チャック８上に保持されるガラス基板５と前記マスクホルダ１０の下端面に吸着保持されるフォトマスク４との間の全領域にわたって、均等に、所定の微小な（例えば数ミクロンの）プロキシミティギャップを確保する機能を果たすためのものである。なお、前記基準水平面とは、前記マスクホルダ１０の下端面と正確に平行な面である。
【００１４】
つまり、例えば、露光チャック８の前記基準水平面に対する傾き、すなわち水平姿勢が適正でない場合、前記露光チャック８上に保持されるガラス基板５と前記マスクホルダ１０の下端面に吸着保持されるフォトマスク４との間のプロキシミティギャップは、その領域によって大きさ（上下方向の幅）が不均等になることになり、都合が悪い。そこで、前記３つのＺ軸方向駆動機構１４は、露光チャック８を昇降させる通常の機能に加えて、それぞれが独立して動作制御されることによって、露光チャック８の水平姿勢を制御する機能を果たす。前記Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６は、前記露光チャック８を、水平面内におけるＸ軸方向およびＹ軸方向（ここでは、図の紙面表裏方向のこと）、ならびに、Ｚ軸（垂直軸）を中心とする回転方向（すなわちθ軸方向）のうちの所望の方向に、所望の距離または所望の角度だけ変位させるためのものである。
【００１５】
本実施の形態の重要な特徴によると、前記露光チャック８の外周縁部には、所定の等間隔で、フォトマスク一時支持部材としての多数のエアシリンダ１８が取り付けられている。フォトマスク一時支持部材としてエアシリンダ１８を用いる理由は、後述のようにフォトマスク４をマスクホルダ１０の下端面に押圧する際に、エアシリンダ１８が適度の緩衝機能を果たすことができるからである。より詳しくは、本実施の形態によると、アライメントステージユニットＡＬにおけるマスクホルダ１０の下方にフォトマスク４を搬送したマスク搬送アーム２は、該フォトマスク４の外周縁部が前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａのそれぞれの上端で等間隔に支持されるよう、該フォトマスク４を前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａ上に載置する。
【００１６】
そして、このようにピストンロッド１８ａ上に載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下端面と平行でないことが図示しないギャップ検出センサで検出された場合には、前記フォトマスク４が前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａ上に載置支持されている状態のまま、前記Ｚ軸方向駆動機構（チルティングＺ機構）１４のいずれかを適宜作動することによって、前記露光チャック８の水平姿勢を適当に調節し、これにより、該露光チャック８の外周縁部に固定されたエアシリンダ１８上のフォトマスク４を、マスクホルダ１０の下端面と平行になるよう補正する。また、このように載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下端面に対してＸ、Ｙ、θ軸方向のいずれかについて位置ズレ（搬送ズレ）していることが図示しないエッジ検出センサで検出された場合には、Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６を適宜作動することによって、前記露光チャック８のマスクホルダ１０の下端面に対する水平方向の位置を調節し、これにより、フォトマスク４のマスクホルダ１０の下端面に対する搬送ズレを補正する。このようにして、フォトマスク４を、マスクホルダ１０の下端面に対して搬送ズレが無く、且つ、平行な状態に補正する処理が完了すると、前記３つのＺ軸方向駆動機構（チルティングＺ機構）１４を同時に同量作動することによって、露光チャック８および該露光チャック８に取り付けられたエアシリンダ１８が上昇し、これにより、該エアシリンダ１８上に載置された前記フォトマスク４は、前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａを介して、マスクホルダ１０の下端面に対して押圧される（図１における二点鎖線で示す）。この押圧時において、前記エアシリンダ１８はそのエア圧によって適当な緩衝機能を果たすことができる。
【００１７】
次に、上述した構成の、本実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の動作の一例を説明する。露光チャック８上にガラス基板５が載置されていない状態を初期状態と仮定して以下の説明を行う。
上記のような初期状態において、基板搬送アーム６によって、ガラス基板５が、アライメントステージユニットＡＬに搬送され、その非露光面（下面）において、前記露光チャック８上に載置される。そして、前記Ｚ軸方向駆動機構１４およびＸ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６を介して、前記露光チャック８上のガラス基板５の水平姿勢およびマスクホルダ１０の下端面に対する水平方向の位置が補正される。すなわち、ガラス基板５の搬送ズレを補正するプリアラインメントが行われる。このように姿勢と位置が適切に補正されると、前記ガラス基板５は、露光チャック８上に吸着保持される。
【００１８】
そして、マスク搬送アーム２が、選択されたフォトマスク４をアライメントステージユニットＡＬに搬送し、しかる後、該フォトマスク４の外周縁部が多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端上に載る状態に、フォトマスク４をアンロードする。つまり、搬送されてきたフォトマスク４は、先ず、露光チャック８の外周縁部に所定間隔で配設されたエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端面上にアンロードされ、載置される。図１の実線は、このようにガラス基板５が露光チャック８上に吸着保持され、フォトマスク４がエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端上に載置され終わった直後の状態を示す。
【００１９】
そして、このようにピストンロッド１８ａ上に載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下端面と平行でないことが検出された場合、前記フォトマスク４が前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａ上に載置支持されている状態のまま、前記Ｚ軸方向駆動機構１４を介して、前記露光チャック８の外周縁部に固定されたエアシリンダ１８上のフォトマスク４を、マスクホルダ１０の下端面と平行になるよう補正する。また、前記載置されたフォトマスク４がマスクホルダ１０の下端面に対してＸ、Ｙ、θ軸方向のいずれかについて位置ズレしている場合には、Ｘ、Ｙ、θ軸方向アラインメントステージ１６を介して、フォトマスク４のマスクホルダ１０の下端面に対する位置ズレすなわち搬送ズレを補正する。
【００２０】
以上のようにして前記フォトマスク４の水平姿勢および搬送ズレの補正が完了すると、前記露光チャック８が所定の同一距離だけ上昇するよう、前記３つのＺ軸方向駆動機構１４が同時に作動される。このように前記露光チャック８が上昇作動することによって、二点鎖線で示すように、前記フォトマスク４は、前記多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａによる緩衝作用を受けながらソフトに、マスクホルダ１０の下端面に対して徐々に押圧される。その結果、前記フォトマスク４は、マスクホルダ１０の下端面に対して、搬送ズレが無く、且つ、平行な状態に、ソフトに吸着保持されることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態は、マスク搬送アーム２によってアライメントステージユニットＡＬに搬送されたフォトマスク４は、先ず、多数のエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの上端上にされる構成としたが、フォトマスク４は、エア圧以外の作用による緩衝機能を有するフォトマスク一時支持部材、例えば、バネで付勢されたものであってもよい。いずれにせよ、この発明にあっては、露光チャック８の外周縁部に、緩衝機能を有するフォトマスク一時支持部材が等間隔で設けられる。
さらに、この発明の装置で取り扱われる露光対象ワークピースは、ガラス基板に限らず、その他の露光処理を受けるべき平板状の物であってよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る露光装置によれば、簡単な構成により、フォトマスクをマスクホルダに適切に保持させることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプロキシミティ露光装置の要部を示す正面図。
【図２】同装置の要部の全体を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
２マスク搬送アーム
４フォトマスク
５ガラス基板
８露光チャック
１４Ｚ軸方向駆動機構
１６Ｘ、Ｙ、θ軸方向アライメントステージ
１８エアシリンダ（一時支持部材）
ＡＬアライメントステージユニット

Claims

アライメントステージユニットにおいて、露光対象ワークピースとして露光チャックに保持された基板と、前記露光チャックの直ぐ上方にてマスクホルダに保持されたフォトマスクとの間に所定のプロキシミティギャップを確保する制御を行って、前記基板に対する露光処理を行う露光装置において、
前記露光チャックの外周縁部に等間隔で設けられていて、該外周縁部から常時上方に突出した、それぞれが緩衝機能を有する複数の一時支持部材と、
フォトマスクを前記アライメントステージユニットに搬送し、前記緩衝機能を有する複数の一時支持部材上に載置する搬送手段であって、前記複数の一時支持部材によって前記フォトマスクの外周縁部を下から支持させるように載置するものと、
等角度間隔で相互離隔した状態に、前記露光チャックの下面側に連結された３つのＺ軸方向駆動機構であって、それぞれ独立に制御可能に、前記マスクホルダに接近、退却する方向であるＺ軸方向に、前記露光チャックを駆動可能であり、これにより、前記複数の一時支持部材によって支持された前記フォトマスクが前記マスクフォルダの下端面と平行になるように前記露光チャックを駆動可能なものと、
前記露光チャックを、Ｘ、Ｙ、閘軸方向にそれぞれ駆動するＸ、Ｙ、閘軸方向アラインメントステージと
を具備した露光装置。
前記複数の一時支持部材が複数のエアシリンダであり、前記搬送手段は、前記フォトマスクを該複数のエアシリンダのピストンロッドの先端に載置するものである請求項１に記載の露光装置。