JP4488685B2 - 露光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルター等の基板に対してマスクパターンを露光する露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板に対して露光する露光装置として、いわゆるプロキシミティ方式の露光装置が知られている。この露光装置では、基板が載置されたステージをフォトマスク下に進入させた後、ステージを上昇させて基板とフォトマスクとを近接させ、基板とフォトマスクとをプロキシミティギャップを介して対向させる。そして、フォトマスクに光束を照射して基板に対して露光を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プロキシミティギャップは比較的小さく、基板表面の高さに異常が生じている場合、種々の不都合が生じた。例えば、基板に異物が付着して基板表面に突起が生じたり、基板自体の厚みむら等により基板表面が***するなどし、基板表面に局部的に高い部分がある場合、基板とフォトマスクとを近接させたときに、ステージとフォトマスクとにより局部的に高い部分を噛み込んでしまい、フォトマスクに傷が付いてしまうことがあった。
【0004】
そこで、本発明は、プロキシミティ方式の露光装置において、基板とフォトマスクとの接触を防止できる露光装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0006】
本発明の露光装置(1)は、ステージ(2)上の基板(100)とフォトマスク(4)とをプロキシミティギャップを介して対向させて露光を行う露光装置において、前記ステージを前記基板が載置される載置位置と前記基板に露光が行われる露光位置との間で駆動する駆動手段(3)と、前記載置位置から前記露光位置までの前記基板の移動経路において前記基板の進行方向を横断する方向に関して前記基板の全幅に亘って延びるように、かつ、前記基板に対して露光を行う際の前記フォトマスクと前記ステージとの間隔よりも前記ステージとの間隔が狭くなるように配置されたゲート(7)と、前記ゲートよりも前記基板の進行方向上流側にて前記基板の表面の高さを特定する特定手段(8…8)と、前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さに基づいて、前記基板と前記フォトマスクとの接触を防止するための所定の処理を実行する実行手段(9)と、を備え、前記特定手段は、前記基板の表面の高さを測定する複数の測定装置(8…8)を含み、前記複数の測定装置は、それぞれの測定点が前記載置位置から前記露光位置までの前記基板の移動経路において前記基板の進行方向を横断する方向に関して隙間を空けた状態で前記基板の全幅に亘って配列されるように設けられ、前記複数の測定装置と前記ゲートとは、前記複数の測定装置が配列される方向と前記ゲートの延びる方向とが互いに平行するように位置することにより、上述した課題を解決する。
【0007】
本発明の露光装置によれば、ステージとゲートとの間隔が露光時のステージとフォトマスクとの間隔よりも小さいから、ゲートに導かれた基板表面の局部的に高い部分が露光時にフォトマスクに接触する大きさである場合、その局部的に高い部分がゲートに接触する。このため、そのままでは基板はゲートを通過できず、局部的に高い部分がゲートによって除かれてから基板がゲートを通過するか、又は基板が破損する。いずれにせよ、局部的に高い部分が残ったまま基板がフォトマスク下に導かれることがない。従って、基板とフォトマスクとの接触が防止され、フォトマスクが保護される。
【0008】
また、フォトマスクに接触するおそれのある局部的に高い部分が基板表面にあると、特定手段により局部的に高い部分が検出され、実行手段により基板とフォトマスクとの接触が防止される。さらに、特定手段の測定点以外の領域に局部的に高い部分があったとしても、ゲートにより局部的に高い部分が除かれ又はゲートにより基板が破壊されるから、確実にフォトマスクが保護される。なお、基板表面の高さは、適宜な基準位置から基板表面までの高さを利用できる。基準位置は、フォトマスクとの相対位置が特定できる位置であればよい。フォトマスクの位置を基準位置としてもよいし、フォトマスクとゲートやステージとの相対位置が特定されていれば、ゲートやステージの位置を基準位置としてもよい。また、例えば、ステージの位置を基準位置とした場合には、基板の厚さを特定することは、基板表面の高さを特定することに他ならないから、特定手段には基板の厚さを特定するものも含まれる。
【0009】
更に、複数の測定装置により、基板の全幅に亘って基板表面の高さが特定されるから、基板表面の高さの異常が正確に検出される。また、基板を露光位置まで移動させる間に基板表面の高さが測定されるから、露光装置の生産効率が低下することもない。
【0010】
本発明の露光装置において、前記実行手段は、前記所定の処理として、前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さが許容値を超えたときに、前記ゲートよりも前記基板の進行方向上流側にて、前記基板を前記基板の移動経路から排除するための処理を実行してもよい。この場合、基板の局部的に高い部分とフォトマスクとが接触するおそれがあると、実行手段により基板は移動経路から排除されるから、フォトマスクが保護される。さらに、局部的に高い部分が測定点以外の領域にあったとしても、ゲートにより局部的に高い部分が除かれ又はゲートにより基板が破壊されるから、確実にフォトマスクが保護される。なお、基板を移動経路から排除するための処理として、例えば、駆動手段の動作を停止させる処理を実行してもよい。また、許容値は適宜に設定してよい。例えば、基板をゲートに通過させたときに、基板表面がゲートに接触しない値としてもよいし、その値に所定の余裕を見込んだ値としてもよい。
【0011】
本発明の露光装置において、前記ステージと前記フォトマスクとを互いに近接又は離間させるように相対移動させる近接離間手段(6)を備え、前記実行手段は、前記所定の処理として、前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さに基づいて、前記ステージと前記フォトマスクとの間隔を前記プロキシミティギャップの適正範囲に維持しつつ、前記基板を前記露光位置に移動させるように、前記駆動手段及び前記近接離間手段の動作を制御する処理を実行してもよい。この場合、プロキシミティギャップを維持したまま基板を露光位置まで移動させるから、基板を露光位置に移動させてから基板とフォトマスクとを近接させていた従来の露光装置に比較して露光装置の生産効率が向上する。また、特定手段の特定した基板表面の高さに基づいて、基板とフォトマスクとの間隔を制御するから、プロキシミティギャップという比較的狭い間隔で基板とフォトマスクとを相対移動させても、基板とフォトマスクとが接触するおそれがない。さらに、局部的に高い部分が測定点以外の領域にあったとしても、ゲートにより局部的に高い部分が除かれ又はゲートにより基板が破壊されるから、確実にフォトマスクが保護される。なお、プロキシミティギャップの適正範囲は、露光を行う際の種々の事情に応じて適宜に設定してよい。例えば、フォトマスクの撓み量に余裕を見込んだ量をプロキシミティギャップの適正範囲としてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1(a)及び図1(b)はそれぞれ、本発明の露光装置1を示す側面図及び平面図である。露光装置1は、カラーフィルタ用の基板100に対してプロキシミティー方式の露光を行う装置として構成されている。
【0015】
基板100は、例えばガラス基板で構成され、ガラス基板の表面には顔料を分散した感光性樹脂やレジストが薄膜状に成膜されている。基板100は、例えば厚さ1mm、面積4m2に形成されている。1枚の基板100からは、複数枚のカラーフィルターが取り出される。このため、基板100上の複数の露光領域100a・・・100aに対して順次露光装置1により露光が行われる。
【0016】
露光装置1は、基板100を載置するステージ2と、ステージ2を水平方向に駆動する駆動装置3と、ステージ2の上方に配置されたフォトマスク4と、フォトマスク4を保持するマスクホルダー5と、マスクホルダー5を上下方向に駆動する駆動装置6と、ステージ2の上方に配置されたゲート7と、基板100の表面の高さを計測する計測装置8…8と、制御装置9とを備えている。なお、露光装置1はこの他、フォトマスク4の上方から基板100に向けて光束を照射する照明装置、ステージ2の水平方向の位置を測定するレーザー測長器等の種々の装置を備えているが、本発明の要旨ではないので説明は省略する。
【0017】
ステージ2は、図1(b)に2点鎖線で示す載置位置と、フォトマスク4が露光領域100a上に位置する露光位置との間を駆動装置3によって駆動される。載置位置ではコーター(不図示)によって薄膜が形成された基板100がステージ2に載置される。駆動装置3は、例えば電動モータとして構成されている。
【0018】
マスクホルダー5は枠状に形成され、フォトマスク4の外周側を吸着保持している。駆動装置6は、保持具6a…6aによりマスクホルダー5を3点で保持している。駆動装置6は保持具6a…6aをそれぞれ独立して上下に駆動可能であり、マスクホルダー5の上下位置及び傾きを調整可能である。駆動装置6は、例えば電動モータとして構成されている。制御装置10は、例えばCPU、ROM、RAM、外部記憶装置を含んだコンピュータとして構成され、外部記憶装置に記録されているプログラム等に従って、駆動装置3、駆動装置6等の動作を制御する。
【0019】
ゲート7は、基板100の全幅B1に亘って延びる長尺部材として形成され、フォトマスク4に隣接して設けられている。図2にも示すように、ゲート7の下端部7aは、基板100の全幅B1に亘って、ステージ2の表面との距離s1が露光時のフォトマスク4とステージ2との距離s2よりも小さくなるように設定されている。例えば、ステージ2上に一定の厚さの基板100を載置したときのプロキシミティギャップPが100μmの場合、基板100と下端部7aとの距離s3が80μmになるように設定される。ゲート7は、例えば硬度の高い金属により形成されている。
【0020】
計測装置8・・・8は、基板100の全幅B1に亘って配列されている。計測装置8・・・8は、例えば各計測装置8の測定点p1同士の間隔が10cmとなるように配列されている。計測装置8は、例えば、図3に示すように、レーザー共焦点法を利用する計測装置として構成されている。計測装置8は、レーザー光源71と、共焦点光学系80と、受光素子78とを備えている。共焦点光学系80は、例えばコリメートレンズ72と、ビームスプリッタ73と、対物レンズ74と、結像レンズ75と、ピンホール76が設けられた遮光部材77とを備えている。レーザー光源71の光線は、コリメートレンズ72、ビームスプリッタ73、対物レンズ74を介して基板100に到達し、基板100で反射された光は、ビームスプリッタ73、結像レンズ75、ピンホール76を介して受光素子78に到達する。対物レンズ74の焦点が基板100の表面に一致すると、基板100を反射した光は、結像レンズ75によってピンホール76の位置で集光され、受光素子78に受光される。一方、対物レンズ74の焦点が基板100の表面からずれると、基板100を反射した光はピンホール76の位置で集光せず、光の一部が遮光部材77によって遮断されることになる。従って、対物レンズ74を上下に振動させたときに受光素子78の検出する光量が極大になる位置に基づいて、基板100の高さが検出される。
【0021】
以上の構成を有する露光装置1の動作を説明する。
【0022】
図4は、制御装置9が実行するギャップ監視処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、図5(a)に示すように、基板100が載置されたステージ2が計測装置8・・・8の直前まで移動したときに開始され、ステージ2をフォトマスク4下で移動させている間、所定の周期(例えば0.1秒)で繰り返し実行される。
【0023】
ステップS1では、制御装置9は、計測装置8…8からの信号に基づいて基板100の表面の高さを測定する。次に、計測装置8・・・8により複数の測定点で測定された基板高さのうち、最大のものが所定の許容値を超えているか否か判定する(ステップS2)。許容値は、例えば基板100の表面が下端部7aと接触する高さに余裕を見込んだ値とする。許容値を超えていないと判定した場合は、計測装置8・・・8により計測した基板高さに基づいて、フォトマスク4と基板100との間の隙間量がプロキシミティギャップに維持されるように、駆動装置7の動作を制御してフォトマスク5を上下動させる(ステップS3)。例えば、計測した基板高さと、計測装置8・・・8及びフォトマスク4間の距離と、ステージ2の移動量とを考慮してフィードフォワード制御を実行する。これにより、図5(b)に示すように、基板100の表面に比較的微小な高さの凸部100bがあっても、フォトマスク4と基板100との間の間隙量はプロキシミティギャップに保たれる。許容値を超えていると判定した場合は、ステージ2の移動を停止するように駆動装置3に指示信号を出力する(ステップS3)。これにより、図5(c)に示すように、基板100の凸部(異物)100cとフォトマスク4との接触のおそれがある場合に、フォトマスク4下への凸部100cの進入が回避される。ステージ2が停止された場合、基板100は、例えば作業者の手作業等によりステージ2から排除される。なお、ステップS2及びS4を省略してプロキシミティギャップを維持する動作だけ行ってもよいし、ステップS3を省略してステージ2を停止する動作だけ行ってもよい。
【0024】
測定装置8・・・8の測定点p1…p1間には隙間があるため、基板100の凸部100cが当該隙間を通過してしまい、フォトマスク4に接触するおそれのある凸部100cが検出されない場合がある。しかし、図5(c)からも明らかなように、凸部100cはフォトマスク4下に進入する前にゲート7に接触し、凸部100cが下端部7aによって削り取られるか、基板100が割れて異常が検出されることにより、フォトマスク4の破損が防止される。
【0025】
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想と実質的に同一である限り、種々の形態で実施してよい。
【0026】
ゲート7の材質は適宜に選択してよい。例えば、ゲート7の自重による撓みを小さくし、基板100の全幅B1における距離s1のばらつきを小さくする観点から選択してもよいし、基板100を割ることのできる強度を持たせる観点から選択してもよい。同様に、ゲート7の断面形状についても適宜に設定してよい。例えば、自重による撓みを小さくする観点から高さ方向に厚く形成してもよいし、基板100の凸部を削り取りやすいように、基板100と接触する部分に鋭角をもたせてもよい。
【0027】
ゲート7の位置は、載置位置から露光位置までの基板100の移動経路のいずれの位置に設けられていてもよい。例えば、フォトマスク4とゲート7との間隔を大きくし、基板100全体がゲート7を通過してから、基板100がフォトマスク下へ進入を開始するようにしてもよい。載置位置から露光位置までの移動経路は直線でなくともよく、基板100がゲート7を通過する方向と、基板100がフォトマスク4下に進入する方向とは同一でなくともよい。
【0028】
計測装置8・・・8は、基板100に薄膜を形成するコーターから基板100をフォトマスク下に進入させる位置までのいずれの位置に設けられていてもよい。基板100がステージ2に載置される前に、基板100の厚さを測定してもよい。例えば対向する一対の変位センサを設け、その変位センサ間に基板100を通過させることにより基板100の厚さを測定してもよい。
【0029】
基板100とフォトマスク4との間の間隙量をプロキシミティギャップに維持する動作は、ステージ2を上下動させることにより行ってもよい。この場合、例えば、ゲート7がフォトマスク4に隣接して設けられていると、プロキシミティギャップを維持するためのステージ2の上下動により、ゲート7とステージ2との距離s1が変動する。このため、実施例のように距離s1が固定されている場合に比較して、基板100の表面の凸部が大きいときにも、基板100がゲート7を通過し、基板100とフォトマスク4との間隙量がプロキシミティギャップに維持され、基板100に対して露光が行われる。そして、凸部が測定点の隙間を通過し、基板100とフォトマスク4との間隙をプロキシミティギャップに維持できないおそれがあるときのみ凸部がゲート7に接触する。
【0030】
フォトマスク4と基板100とのギャップを比較的大きくした状態で基板100をフォトマスク4下に進入させ、その後基板100をフォトマスク4に近接させる露光装置にゲート7及び計測装置8・・・8を設けてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ステージとゲートとの間隔が露光時のステージとフォトマスクとの間隔よりも小さいから、ゲートに導かれた基板表面の局部的に高い部分が露光時にフォトマスクに接触する大きさである場合、その局部的に高い部分がゲートに接触する。このため、そのままでは基板はゲートを通過できず、局部的に高い部分がゲートによって除かれてから基板がゲートを通過するか、又は基板が破損する。いずれにせよ、局部的に高い部分が残ったまま基板がフォトマスク下に導かれることがない。従って、基板とフォトマスクとの接触が防止され、フォトマスクが保護される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光装置の構成を示す側面図及び平面図。
【図2】図1の露光装置を基板の進行方向から見た図。
【図3】図1の露光装置の測定装置の構成を示す図。
【図4】図1の露光装置の制御装置が実行するギャップ監視処理の手順を示すフローチャート。
【図5】図4のギャップ監視処理が実行されているときの露光装置の状況を示す図。
【符号の説明】
1 露光装置
2 ステージ
3 駆動装置
4 フォトマスク
6 駆動装置
7 ゲート
8 測定装置
9 制御装置
100 基板
Claims (3)
- ステージ上の基板とフォトマスクとをプロキシミティギャップを介して対向させて露光を行う露光装置において、
前記ステージを前記基板が載置される載置位置と前記基板に露光が行われる露光位置との間で駆動する駆動手段と、
前記載置位置から前記露光位置までの前記基板の移動経路において前記基板の進行方向を横断する方向に関して前記基板の全幅に亘って延びるように、かつ、前記基板に対して露光を行う際の前記フォトマスクと前記ステージとの間隔よりも前記ステージとの間隔が狭くなるように配置されたゲートと、
前記ゲートよりも前記基板の進行方向上流側にて前記基板の表面の高さを特定する特定手段と、
前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さに基づいて、前記基板と前記フォトマスクとの接触を防止するための所定の処理を実行する実行手段と、を備え、
前記特定手段は、前記基板の表面の高さを測定する複数の測定装置を含み、
前記複数の測定装置は、それぞれの測定点が前記載置位置から前記露光位置までの前記基板の移動経路において前記基板の進行方向を横断する方向に関して隙間を空けた状態で前記基板の全幅に亘って配列されるように設けられ、
前記複数の測定装置と前記ゲートとは、前記複数の測定装置が配列される方向と前記ゲートの延びる方向とが互いに平行するように位置することを特徴とする露光装置。 - 前記実行手段は、前記所定の処理として、前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さが許容値を超えたときに、前記ゲートよりも前記基板の進行方向上流側にて、前記基板を前記基板の移動経路から排除するための処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記ステージと前記フォトマスクとを互いに近接又は離間させるように相対移動させる近接離間手段を備え、
前記実行手段は、前記所定の処理として、前記特定手段の特定した前記基板の表面の高さに基づいて、前記ステージと前記フォトマスクとの間隔を前記プロキシミティギャップの適正範囲に維持しつつ、前記基板を前記露光位置に移動させるように、前記駆動手段及び前記近接離間手段の動作を制御する処理を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の露光装置。
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