JPH08220769A

JPH08220769A - 走査型プロキシミティ露光方法及び装置

Info

Publication number: JPH08220769A
Application number: JP7025647A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Fujita; 佳児藤田; Hiroyuki Nagano; 寛之長野; Takashi Inoue; 隆史井上; Toru Nakagawa; 亨中川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】走査型プロキシミティ露光方式において、マ
スクと基板間の干渉の恐れをなくし安定して所定のギャ
ップを実現する。【構成】照明光照射部とその外側に配置された複数の
流体の吹き出し口１１を有する流体押圧部とを有する光
学ヘッド７と、走査位置によって各吹き出し口１１から
吹き出す流体の圧力を変化させる電空レギュレータ１２
とを備え、複数の吹き出し口１１から流体を吹き出すと
ともに照明光を当てる走査位置によって各吹出し口１１
の圧力を変化させる。また、走査位置に応じて、各吹き
出し口をオン・オフし、又は吹き出しヘッドを移動さ
せ、又は基板チャックを真空吸着して基板４側をたわま
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造や薄膜トラ
ンジスタ形（ＴＦＴ形）液晶表示装置の製造等において
用いられる露光装置に関し、特にマスクと基板をわずか
な近接距離で対向させて露光を行なうプロキシミティ露
光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＴＦＴ形液晶表示装置に見られる
ように、その露光装置に関しては、大きい基板に対応で
きること、高精度なものに対応できるように精度を上げ
ること、及び安価な装置にすることが要望されている。
露光装置において加工精度を上げるためには、露光方式
自体をプロキシミティ方式から、ミラープロジェクショ
ン方式か、逐次移動方式（ステッパ方式）などの投影露
光方式にすることが多い。これは、通常プロキシミティ
方式においては解像できる線幅が大きいことによる。

【０００３】つまり、プロキシミティ露光方式の最小解
像線幅はフレネル回折で決まり、光源の波長をλ、マス
クと基板との間隔をｇとすると、２λｇとなる。これに
よると、例えば光源に水銀ランプを使用したとすると、
液晶表示装置で必要とされる３μｍの解像線幅を得るに
は、マスクと基板の間隔を１０μｍ程度にする必要があ
る。基板のうねりが１０〜２０μｍあることを考える
と、マスクと基板とを全面にわたって１０μｍ間隔に保
つことによって解像度を上げるのは不可能とされ、原理
的に解像度が期待できるミラープロジェクション方式や
ステッパ方式の露光装置が選ばれていた。

【０００４】しかしながら、これらの投影露光方式を採
れば、複雑なレンズ系か超高精度な表面精度を持つミラ
ーが必要となり、装置の大型化が避けられず、装置が非
常に高価になるという不具合がある。

【０００５】そこで、プロキシミティ露光装置を発展さ
せ、流体を利用してマスクや基板の弾性変形範囲内で局
所的にそれらの間隔を狭くして、狭くした部分のみ局所
的に光を当てながら走査する、走査型プロキシミティ露
光装置が提案されている。

【０００６】この方式は、図１１に示すように、架台８
０にＹ軸ガイド８１を介して取付けられたＹ軸ステージ
８２上に、Ｘ軸ガイド８３を介してＸ軸ステージ８４が
取付けられ、Ｘ軸ステージ８４上にＺ軸ステージ８５が
モータ８６とともに装着されている。Ｚ軸ステージ８５
には、水銀ランプ８７から発し、反射鏡８８で集光され
て光ファイバ８９を通った光がレンズ群９０により平行
光としてマスク９１に照射させる光学ヘッド９２が装着
されており、空圧源９３から配管９４で導かれた圧縮空
気をマスク９１に向かって空気を吹き出すノズルが光学
ヘッド９２の周囲に配設されている。

【０００７】一方、マスク９１は架台８０に固定された
マスク架台９５に設けられたマスクチャック９６に支持
されており、基板９７は架台８０に対してＸ、Ｙ、θ方
向に動くステージ９８を介してＺ方向に動くステージ９
９に取付けられた基板チャック１００に支持されてい
る。

【０００８】そして、基板９７を基板チャック１００に
装着した後、マスク架台９５に対して、ＸＹ方向に可動
なアライメントスコープ１０１から、マスク９１上のマ
ークと基板上のマークを覗き、ＸＹθステージ９８で位
置補正した後、光学ヘッド９２をＸＹ方向に走査させ
る。このとき、この光学ヘッド９２のＸＹ方向の動作と
連動して、ギャップセンサ１０２を搭載したステージ１
０３が動き、マスク９１と基板９７の間のギャップ量を
斜入射したレーザ光の反射光を検出することにより常時
検出する。

【０００９】コントローラ１０４はこのギャップ量をモ
ニタし、設定器１０５からの指令と比較演算して修正す
べきモータ駆動量をドライバ１０６に送り、ドライバ１
０６は光学ヘッド９２を搭載したＺ軸ステージ用のモー
タ８６を駆動する。設定したギャップ量よりも検出した
ギャップ量が少なければ、モータ８６は光学ヘッド９２
を上げる方向に動かし、逆に設定ギャップ量よりも検出
したギャップ量が多ければ光学ヘッド９２を下げる様に
動かす。光学ヘッド９２が上下することにより、光学ヘ
ッド９２の周囲に設けられたノズルから吹き出す空気が
マスク９１に及ぼす力が変化し、マスク９１のたわみ量
がこの力によって変化することによりマスク９１と基板
９７の間のギャップ量を制御している。

【００１０】このように走査型プロキシミティ露光装置
においては、流体により局所的にマスク９１と基板９７
のギャップを小さくしながら照明系を走査させること
で、複雑なレンズ系や超高精度な表面精度をもつミラー
が不要で、かつ小型で簡単な装置で高精度の露光を実現
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この走
査型プロキシミティ露光装置には、以下のような問題を
かかえている。

【００１２】第１に、マスク９１と基板９７とのギャッ
プを局所的に縮めるためにマスク９１に加える力の作用
点と、その力を受けたときに変形して最もたわみが大き
くなる点とが、マスク９１の中央部を除いて常に異なる
ことである。したがって、光を照射させる位置以外にギ
ャップ量が極小になる点が存在するが、その点でのギャ
ップ量が不明なため、その点でマスク９１と基板９７が
干渉する恐れがあり、また干渉を避けるために到達可能
なギャップ量が制限される可能性がある。さらにマスク
９１の保持部に近いところではマスク９１のたわみ角が
大きくなるために、光を照射している領域内でも許容で
きるギャップ範囲を越える部分が出てくる可能性があ
る。

【００１３】マスク９１に加える力の作用点と、その力
を受けたときに変形して最もたわみが大きくなる点と
が、中央部を除いて常に異なることは、３次元のモデル
を２次元的に単純化すると式でも導ける。例えば、図１
２のように、マスク９１と基板９７とを対向させ、基板
９７の反対側からマスク９１に光学ヘッド９２から気体
を吹き付けたときのＸ方向（またはＹ方向）に関しての
荷重とたわみを考えると、図１３のように両端固定はり
で、端からａの距離に集中荷重ＷがかかるスパンＬのは
りのたわみを考えることと非常に良く似ている。図１３
で、一方の固定端からの距離をｘ、縦弾性係数をＥ、断
面２次モーメントをＩとして、たわみｚを求めると、０≦ｘ≦ａのときｚ＝Ｗｘ²（Ｌ−ａ）²｛３ａＬ−ｘ（２ａ＋Ｌ）｝／６ＥＩＬ³ ａ≦ｘ≦Ｌのときｚ＝Ｗａ²（Ｌ−ｘ）²｛３ｘＬ−ａ（２ｘ＋Ｌ）｝／６ＥＩＬ³ である。このときの最大たわみを生じる点は、ａ≧Ｌ／
２とすると、０≦ｘ≦ａの範囲に存在して、ｘ＝２ａＬ／（２ａ＋Ｌ）であり、最大のたわみは、ｚ＝２Ｗａ³（Ｌ−ａ）²／３ＥＩ（２ａ＋Ｌ）² となる。

【００１４】一方、荷重点のたわみは、ｚ＝Ｗａ³（Ｌ−ａ）³／３ＥＩＬ³ であり、最大たわみを生じる点と荷重点との距離ｂは、ｂ＝ａ−２ａＬ／（２ａ＋Ｌ）＝（２ａ−Ｌ）／（２ａ＋Ｌ）だけ離れている。また、荷重点と最大たわみ点でのたわ
み量の差Δｚは、 Δｚ＝２Ｗａ³（Ｌ−ａ）²／３ＥＩ（２ａ＋Ｌ）² −Ｗａ²（Ｌ−ａ）³／３ＥＩＬ³ ={Wa³（Ｌ−Ａ）²（Ｌ＋ａ）（２ａ−Ｌ）²｝／｛３ＥＩＬ³（Ｌ＋２ａ）³｝となり、２ａ＝Ｌの場合を除いて、つまり丁度中央の点
を押圧する場合を除いて荷重点と最大たわみの点は離れ
ている。

【００１５】また、第２の問題は、マスク９１を弾性変
形させて局所的にマスク９１と基板９７とのギャップを
縮めるとき、マスク９１のギャップ方向の剛性が中央に
行くほど小さく、周辺の支持部に近づくほど大きいこと
である。言い換えれば、マスク９１を同じ量だけ弾性変
形させようとすると、中央では僅かな力ですみ、周辺部
になるほど大きな力が必要となることである。このた
め、例えば入力を弾性変形させるための力、出力をマス
ク９１と基板９７の間のギャップとした制御系を考える
と、マスク中央部と周辺部とでは応答性が異なってしま
うということである。

【００１６】ａ≧Ｌ／２して、荷重点のたわみの式ｚ＝Ｗａ³（Ｌ−ａ）³／３ＥＩＬ³ において、両辺をＷで除することにより、一定圧力に対
するたわみ、即ち剛性の逆数を求めると、ｚ／Ｗ＝ａ³（Ｌ−ａ）³／３ＥＩＬ³ となり、これは明らかにａによって剛性が異なることを
表している。この式から、ａ＝Ｌ／２の点で、一定圧力
に対するたわみが最も大きくなる、つまり最も剛性が低
くなることが分かる。

【００１７】また、第３の問題は重力の問題である。マ
スク９１と基板９７を対向させて支持するためには、基
板９７よりサイズの大きいマスク９１を上に基板９７を
下に配置し、それぞれ下から真空吸着のような支持を行
なうのが、搬送の信頼性、装置の安定性から考えて最も
望ましいが、そうするとマスク９１が支持されるのは周
辺部だけであるため、支持されていない部分にはマスク
９１自体の自重がかかり、中央部が重力方向にたわむこ
とになる。

【００１８】例えば両端固定はりの場合、スパンＬのは
りが重力に代表されるような単位長さに対してｗの等分
布荷重を受ける場合、端からｘの距離のたわみｚは、ｚ＝ｗｘ²（Ｌ−ｘ）²／２４ＥＩとなり、固定点から離れ、中央に近づくほど変位が増え
る。つまり、中央に近づくほどマスク９１は基板９７に
近づくことになる。

【００１９】一方の基板９７は平坦度の良いものに吸着
すれば自重によるたわみを考える必要がないため、マス
ク９１と基板９７のギャップ量は基板９７のうねりを考
えなければ、マスク９１がたわむ分だけ中央部が小さ
く、周辺の方が大きい。従って、局所的にマスク９１と
基板９７の距離を縮めるときに、このマスク９１の自重
によるたわみを考慮して補償する必要がある。本来、こ
のような自重によるマスク９１のたわみを無くすために
は、マスク９１も基板９７も共に重力方向に支持すれば
よいと考えられるが、搬送系に信頼性が無くなり、停電
や真空圧低下などの緊急時に、マスク９１や基板９７が
外れるようなことがあると落下し、マスク９１や基板９
７に復元不可能な損傷を与えることになる。

【００２０】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、マス
クを弾性変形させることによって局所的に狭いギャップ
量を得る走査型プロキシミティ露光方式において、制御
性が良く、マスクと基板間の干渉の恐れがなく、安定し
て所定のギャップを実現できる走査型プロキシミティ露
光方法及び装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明の走査型
プロキシミティ露光方法及び装置は、基板とマスクをわ
ずかな近接距離で対向させて支持し、基板と反対側から
流体で静圧を与えてマスクを弾性変形させ、局所的に基
板とマスクとの近接距離を短くしながら照明光を照射し
てマスク面を走査し、マスクに描かれたパターンを基板
上に塗布した感光剤に転写する走査型プロキシミティ露
光方式において、照明光の照射手段の周囲に設けた吹き
出し口から流体を吹き出すとともに照明光を当てる走査
位置によって吹き出し流体の圧力を変化させることを特
徴とし、また照明光取出し部とその外側に配置された流
体の吹き出し口を有する流体押圧部とを有する局所照明
部と、走査位置によって吹き出し口から吹き出す流体の
圧力を変化させる圧力可変器とを備えたことを特徴とす
る。

【００２２】また、第２発明の走査型プロキシミティ露
光方法及び装置は、照明光の照射手段の周囲に同心円状
に設けた複数の吹き出し口から流体を吹き出すとともに
走査位置によって各吹き出し口のオン・オフを行なうこ
とを特徴とし、また照明光取出し部とその外側に配置さ
れた複数の同心円状の流体の吹き出し口を有する流体押
圧部とを有する局所照明部と、走査位置によって各吹き
出し口からの流体の吹き出しをオン・オフする手段とを
備えたことを特徴とする。

【００２３】また、第３発明の走査型プロキシミティ露
光方法及び装置は、照明光の照射手段の周囲に設けた複
数の吹き出し口から流体を吹き出すとともに走査位置に
よって各吹き出し口を照明光の中心軸に対して垂直な方
向に動かすことを特徴とし、照明光取出し部とその外側
に配置された複数の流体の吹き出し口を有する流体押圧
部とを有する局所照明部と、走査位置によって流体押圧
部を照明光の中心軸に対して垂直な２方向に動かす手段
とを備えたことを特徴とする。

【００２４】また、第４発明の走査型プロキシミティ露
光方法及び装置は、照明光の照射手段の周囲に設けた吹
き出し口から流体を吹き出すとともに走査位置によって
基板を支持している部材を真空吸着により撓ませること
により基板を撓ませることを特徴とし、照明光取出し部
とその外側に配置された複数の流体の吹き出し口を有す
る流体押圧部とを有する局所照明部と、走査位置によっ
て基板を支持している部材を真空吸着にて撓ませる手段
とを備えたことを特徴とする。

【００２５】

【作用】本願の第１発明によれば、照明光の照射手段の
周囲に設けた吹き出し口から流体を吹き出すとともに照
明光を当てる走査位置によって吹き出し流体の圧力を変
化させることにより、マスクの中央部と周辺部とで剛性
が異なるために起こる、マスクを変形させる力とギャッ
プ変化量の間の応答性の違いを補正することができる。
また、マスクの自重により中央部でギャップ量が小さく
なる分をも補正することができる。この場合、走査位置
に対して加える圧力とたわみ量の関係を予め求めてお
き、常にたわみ量が一定になるように吹き出し流体の圧
力を変えればよい。

【００２６】本願の第２発明によれば、同心円上に複数
の吹き出し口を設けて走査位置によって各吹き出し口か
ら吹き出しを行なうか行なわないかを選択することによ
り、マスクのたわみの最大点と流体によって力を加える
作用点の違いを補償できる。

【００２７】例えば、図４に示すように、走査中心の左
右にそれぞれ３つの吹き出し口を設け、支持部に近い所
では片側３つと反対側の１つとから吹き出させ、中央部
に近付くにつれ片側の３つの吹き出し口を順次閉じて行
き、中央部で両側１つづつの吹き出しとする。中央部を
越えると今度は最初吹き出し口が１つであった方を順次
開いて行く。吹き出し口を増やすことはマスクにかかる
力を増すことであり、吹き出しにより受ける力の作用重
心点は吹き出し口の数により移動させることができ、た
わみの最大点と作用点を近付けることができる。なお、
この場合中央部では吹き出し口数が少ないため荷重が小
さく、周辺部では荷重が大きくなることから、中央部と
周辺部の剛性の差を補正できることにもなる。

【００２８】本願の第３発明によれば、走査の中心に対
して垂直な２方向に吹き出しの中心を移動させることが
できる機構により、必要に応じて必要な方向に吹き出し
の中心を動かすことにより、マスクのたわみの最大点と
流体によって力を加える作用点の違いを補償できる。例
えば、図８に示すように、走査の中心がマスクの中心か
ら離れた方向に吹き出しの中心を移動させると、マスク
の中心から離れた方向に吹き出しの中心を移動させるこ
とにより、最大たわみの点が走査の中心側にずれ、最大
たわみの中心と走査中心の距離を減らすことができる。

【００２９】本願の第４発明によれば、真空吸着により
基板を支持している部材を介して基板をたわませること
により、マスクの中央部と周辺部とで剛性が異なるため
に起こる、マスクを変形させる力とギャップ変化量の間
の応答性の違いを補正することができ、また自重により
マスク中央部でマスクと基板とのギャップ量が小さくな
る分を補正することができる。例えば、図１０に示すよ
うに、走査するヘッド側はそのままで基板を支持してい
る部材を真空吸着によってたわませると、マスクと基板
とが最も近付く点はマスクのたわみ最大点とは一致せず
走査中心に近付く。また、基板を支持している部材のた
わみ量は、真空吸着の真空圧を変えることや支持部材の
剛性を変えることで調整することができるため、マスク
の自重によるたわみ分と中央部で剛性が下がる分も補償
することができる。

【００３０】なお、以上の説明では１次元的な走査モデ
ルで説明したが、走査を２次元的に拡張しても同様に理
解できる。走査を２次元的に拡張すれば、例えば１次元
の走査モデルでは走査中心の左右にそれぞれ３つの吹き
出し口を設けた例に関しては、走査中心の回りに多数の
吹き出し口を設けることで、Ｘ方向にもＹ方向にも補償
が可能である。また、走査中心に垂直な方向に吹き出し
口を移動させる例でも、常にマスクの最大たわみ点の反
対側に荷重中心わ移動させることによってＸ方向にもＹ
方向にも補償が可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の走査型プロキシミティ露光装
置の各実施例について、図を参照して説明する。

【００３２】まず、第１実施例を図１を参照して説明す
る。図１において、ベース１に固定されたマスクベース
２の上にマスク３が真空吸着されており、このマスク３
とほぼ平行にわずかなギャップを保つようにして基板４
が基板ステージ５に装着されている。基板ベース５はベ
ース１に対して相対的な動きが可能なようになってお
り、この動きによってマスク３と基板４の位置関係を調
整する。一方ベース１に対してＸ方向およびＹ方向に可
動となるように走査アーム６が取付けられており、走査
アーム６の先端部にベースに対してＺ方向に可動できる
ように光学ヘッド７が装着されている。この光学ヘッド
７は、水銀ランプ８の光を集光し、光ファイバ９を通し
てきた光をほぼ平行光としてマスクに照射させるための
レンズ群１０を備えている。また、マスク３に空気を吹
き付けて局所的にマスク３と基板４の間のギャップを小
さくするために、光学ヘッド７の照射部分の回りに複数
の吹き出し口１１が設けられ、空圧源１２から任意に圧
力調整する電空レギュレータ１３を介して空気が供給さ
れている。

【００３３】次に、動作を説明する。まず、マスク３を
別途手段（図示せず）によりマスクベース２に装着した
後、基板４を別途手段（図示せず）により基板ステージ
５に装着する。次に、ＸＹ方向に走査する走査アーム６
に取付けられたアライメントスコープ１４からマスク３
及び基板４上の所定位置に描いてあるアライメントマー
クを覗き、マスク３のアライメントマークに対して基板
４のアライメントマークが一致するように基板ステージ
５を動かし、アライメントスコープ１４から再度マスク
３及び基板４上のアライメントマークを覗き、再び位置
ずれ量を検出する。この動作を位置ずれ量が予め設定し
ていたアライメントの許容範囲に収束するまで行い、収
束すれば次に走査アーム６をＸＹ方向に走査して水銀ラ
ンプ８からの光を光学ヘッド７を通してマスク３に向か
って照射する。この光学ヘッド７の周囲から空気をマス
ク３に向かって吹き出させ、これによってマスク３と基
板４の間のギャップを局所的に小さくして走査を行な
う。この走査の動作において、光学ヘッド７は別途手段
（図示せず）によってマスク３と基板４とのギャップ量
を検出して、このギャップ量が所望のギャップ量よりも
多ければ光学ヘッド７を走査アーム６に対して下に移動
し、少なければ上に移動するような制御系が組まれてい
る。このＺ方向の動作により、光学ヘッド７の周辺から
吹き出す空気がマスク３に与える力が変化し、マスク３
のたわみ量が変化してギャップ量を一定範囲内に保つこ
とができる。

【００３４】さらに、本実施例では、空気の吹き出しに
関してその圧力を電空レギュレータ１３にて変えること
ができるようにしている。この動作は、常にＸＹの走査
の位置を検出して、例えばＸ、Ｙ方向にそれぞれａ、ｂ
の広がりを持つ矩形の周辺領域を設定してその内側を走
査するとし、原点をこの矩形領域の丁度左下にとるとし
て、吹き出し空気の圧力ＰｒがＲ＝（ｘ／ａ−１／２）²＋（ｙ／ｂ−１／２）² のＲの値に従って、０≦Ｒ＜０．１のときＰｒ＝Ｐ０．１≦Ｒ＜０．３のときＰｒ＝２Ｐ０．３≦Ｒ＜０．５のときＰｒ＝３Ｐ０．５≦ＲのときＰｒ＝４Ｐとなるようにしている。ただし、Ｐはマスク３の中央部
で、固定部から最も離れた点での圧力とする。このよう
にして、Ｐｒを計算により求め、Ｐｒを電気信号として
アナログ量に変換して電空レギュレータ１３に印加す
る。

【００３５】ここで、上記Ｒは走査矩形領域の中心から
矩形領域の周辺までどの程度離れているかの一つの尺度
を表し、Ｐｒの式は中心部では加える力が低く、中心か
ら固定された周辺部へ近付くにつれて加える力が高くな
ることを表している。

【００３６】このように走査の位置によって吹き出し口
１１での吹き出し空気の圧力設定を変えながら走査させ
ると、光学ヘッド７のＺ軸方向の変位を入力として、マ
スク３と基板４とのギャップ量を出力としたときの制御
特性が、厳密には走査領域全域で完全に一致するわけで
はないものの、実用的なレベルでかなり似たような特性
とすることができる。さらに条件分けに関して、マスク
３の自重により中央部でギャップ量が小さくなる分の補
償分をも含めて圧力を決定するようにすれば、重力の補
正も行なうことができる。

【００３７】なお、ここではＲによる条件分けという手
法を選択したが、Ｒ以外のパラメータに関して条件分け
しても良いし、もっと細かい条件わけを行なっても良い
のは言うまでもない。また、例えば荷重点のたわみを予
め解いておいて、それを補正する形で圧力設定してもよ
い。

【００３８】本実施例によれば、以上のようにマスクの
中央部と周辺部とで剛性が異なるために起こる、マスク
を変形させる力とギャップ変化量の間の応答性の違いを
補正することができる。また、マスクの自重により中央
部でギャップ量が小さくなる分をも補正することができ
る。

【００３９】次に、第２実施例について、図２〜図５を
参照して説明する。図２（ａ）において、ベース２１に
固定されたマスクベース２２の上にマスク２３が真空吸
着されており、このマスク２３とほぼ平行にわずかなギ
ャップを保つようにして基板２４が基板ステージ２５に
装着されている。基板ベース２５はベース２１に対して
相対的な動きが可能なようになっており、この動きによ
ってマスク２３と基板２４の位置関係を調整する。一方
ベース２１に対してＸ方向およびＹ方向に可動となるよ
うに走査アーム２６が取付けられており、走査アーム２
６の先端部にベースに対してＺ方向に可動できるように
光学ヘッド２７が装着されている。この光学ヘッド２７
は、水銀ランプ２８の光を集光し、光ファイバ２９を通
してきた光をほぼ平行光としてマスクに照射させるため
のレンズ群３０を備えている。また、マスク２３に空気
を吹き付けて局所的にマスク２３と基板２４の間のギャ
ップを小さくするために、光学ヘッド２７の照射部分の
回りに複数の吹き出し口３１が設けられ、空圧源３２か
ら空気が供給されている。光学ヘッド２７の光を照射さ
せる部分は、図２（ｂ）に示すように正六角形の形状を
しており、その周辺に丁度六角形の各辺に相当する部分
にそれぞれ３個の合計１８個の吹き出し口３１が設けら
れ、各吹き出し口３１は図示していないがそれぞれ別々
にオン・オフできるように構成されている。

【００４０】次に、動作を説明する。まず、マスク２３
を別途手段（図示せず）によりマスクベース２２に装着
した後、基板２４を別途手段（図示せず）により基板ス
テージ２５に装着する。次に、ＸＹ方向に走査する走査
アーム２６に取付けられたアライメントスコープ３４か
らマスク２３及び基板２４上の所定位置に描いてあるア
ライメントマークを覗き、マスク２３のアライメントマ
ークに対して基板２４のアライメントマークが一致する
ように基板ステージ２５を動かし、アライメントスコー
プ３４から再度マスク２３及び基板２４上のアライメン
トマークを覗き、再び位置ずれ量を検出する。この動作
を位置ずれ量が予め設定していたアライメントの許容範
囲に収束するまで行い、収束すれば次に走査アーム２６
をＸＹ方向に走査して水銀ランプ２８からの光を光学ヘ
ッド２７を通してマスク２３に向かって照射する。この
光学ヘッド２７の周囲から空気をマスク２３に向かって
吹き出させ、これによってマスク２３と基板２４の間の
ギャップを局所的に小さくして走査を行なう。この走査
の動作において、光学ヘッド２７は別途手段（図示せ
ず）によってマスク２３と基板２４とのギャップ量を検
出して、このギャップ量が所望のギャップ量よりも多け
れば光学ヘッド２７を走査アーム２６に対して下に移動
し、少なければ上に移動するような制御系が組まれてい
る。このＺ方向の動作により、光学ヘッド２７の周辺か
ら吹き出す空気がマスク２３に与える力が変化し、マス
ク２３のたわみ量が変化してギャップ量を一定範囲内に
保つことができる。

【００４１】光学ヘッド２７の周辺の合計１８個の吹き
出し口３１は、図２（ｂ）に示すように、便宜上六角形
の各辺に対応する３個づつを１群として６つの群３５〜
４０に分けられ、走査位置に応じて各群の内何個の吹き
出し口３１をオンするかが制御される。図３にその制御
状態を示す。図３の大きな長方形は走査させるマスク２
３の領域を表しており、実線で示したのは各領域の境界
であり、円内の数字はその領域内において、各群３５〜
４０における吹き出し口３１を何個オンさせるかを示し
ている。

【００４２】図３に示すように、中央部では各群１個づ
つの吹き出し口３１をオンしているが、周辺部に近付く
につれて周辺部側の群におけるオンする吹き出し口３１
の数を増やしている。これにより、図４に示すように、
周辺部ではマスク２３に加える力の重心が照射部分より
もやや周辺部にずれ、したがってマスク２３の最大たわ
みの部分が光の照射部分に中心部に近付くことになると
同時に、マスク２３に加える総荷重を周辺部で多く、中
央部で少なくすることにより、中央部で剛性が低くなっ
て応答性が異なることに対しても対応することができ
る。

【００４３】上記説明では、図３に示すように、各３個
づつの吹き出し口３１から成る群３５〜４０を六角形の
各辺に対応させて６群、合計１８個設けたが、各２個づ
つであっても最大たわみの点と照射点とを近づけかつ中
央部で剛性が低くなることに対する補償をすることがあ
る程度可能である。図５に吹き出し口３１を２個づつ合
計１２個設けた場合の図３と同様の図を示す。図５にお
いても、完全とは言えないものの、荷重点をずらせて最
大たわみ点と照射部分とを近づけかつ中央部の剛性低下
に対応することができる。図３、図５において、各境界
線は実験によって求めても良く、予め計算によって求め
ておいてもよい。また、もっと吹き出し口の数を増やし
ても良く、境界線の引き方、場所分けの数などは、上記
以外でも多数考えることができることは言うまでもな
い。

【００４４】本実施例によれば、以上のように照射部分
の中心とマスク２３のたわみ最大点の距離を短くするこ
とができ、またマスク２３の中央部と周辺部とで剛性が
異なるために起こる、マスク２３を変形させる力とギャ
ップ変化量の間の応答性の違いを補正することができ、
マスク２３の自重により中央部でギャップ量が小さくな
る分をも補正することができる。

【００４５】次に、第３実施例について、図６〜図８を
参照して説明する。図６において、ベース４１に固定さ
れたマスクベース４２の上にマスク４３が真空吸着され
ており、このマスク４３とほぼ平行にわずかなギャップ
を保つようにして基板４４が基板ステージ４５に装着さ
れている。基板ベース４５はベース４１に対して相対的
な動きが可能なようになっており、この動きによってマ
スク４３と基板４４の位置関係を調整する。一方ベース
４１に対してＸ方向およびＹ方向に可動となるように走
査アーム４６が取付けられており、走査アーム４６の先
端部にベースに対してＺ方向に可動できるように光学ヘ
ッド４７が装着されている。この光学ヘッド４７は、水
銀ランプ４８の光を集光し、光ファイバ４９を通してき
た光をほぼ平行光としてマスクに照射させるためのレン
ズ群５０を備えている。また、マスク４３に空気を吹き
付けて局所的にマスク４３と基板４４の間のギャップを
小さくするために、光学ヘッド４７の照射部分の回りに
吹き出し口５１が設けられ、空圧源５２から空気が供給
されている。５５は吹き出し口５１を光学ヘッド４７に
対してＺ軸と垂直な２方向に相対移動させる機構を備え
た吹き出しヘッドである。

【００４６】次に、動作を説明する。まず、マスク４３
を別途手段（図示せず）によりマスクベース４２に装着
した後、基板４４を別途手段（図示せず）により基板ス
テージ４５に装着する。次に、ＸＹ方向に走査する走査
アーム４６に取付けられたアライメントスコープ５４か
らマスク４３及び基板４４上の所定位置に描いてあるア
ライメントマークを覗き、マスク４３のアライメントマ
ークに対して基板４４のアライメントマークが一致する
ように基板ステージ４５を動かし、アライメントスコー
プ５４から再度マスク４３及び基板４４上のアライメン
トマークを覗き、再び位置ずれ量を検出する。この動作
を位置ずれ量が予め設定していたアライメントの許容範
囲に収束するまで行い、収束すれば次に走査アーム４６
をＸＹ方向に走査して水銀ランプ４８からの光を光学ヘ
ッド４７を通してマスク４３に向かって照射する。この
光学ヘッド４７の周囲から空気をマスク４３に向かって
吹き出させ、これによってマスク４３と基板４４の間の
ギャップを局所的に小さくして走査を行なう。この走査
の動作において、光学ヘッド４７は別途手段（図示せ
ず）によってマスク４３と基板４４とのギャップ量を検
出して、このギャップ量が所望のギャップ量よりも多け
れば光学ヘッド４７を走査アーム４６に対して下に移動
し、少なければ上に移動するような制御系が組まれてい
る。このＺ方向の動作により、光学ヘッド４７の周辺か
ら吹き出す空気がマスク４３に与える力が変化し、マス
ク４３のたわみ量が変化してギャップ量を一定範囲内に
保つことができる。

【００４７】吹き出しヘッド５５は、光学ヘッド４７が
ＸＹ方向に走査されるとき、そのＸ及びＹの値によっ
て、光学ヘッド４７に対してわずかながら水平方向に動
けるようにしてあり、例えば図７に示すように、マスク
４３の中心から離れる方向に中心からの距離に応じて動
かすことにより、図８に示すようにマスク４３の最大た
わみの点が周辺部に移動し、その結果マスク４３の最大
たわみの点と照射点との距離を短くすることができる。
図７は、一つの例として光学ヘッド４７が矢印の起点に
来たとき吹き出しヘッド５５の動く方向とその移動量を
矢印の向きと長さで表示したものである。吹き出しヘッ
ド５５の動く方向とその移動量の決め方は、実験的に求
めても、計算によって求めてもよい。

【００４８】本実施例によれば、以上のようにマスク４
３に照明光を当てる位置によって吹き出し口５１の位置
を照射光の中心軸に対して垂直な２方向に動かすことに
よって、照明光の照射中心とマスク４３のたわみ最大点
の距離を短くすることができる。

【００４９】次に、第４実施例について、図９、図１０
を参照して説明する。図９において、ベース６１に固定
されたマスクベース６２の上にマスク６３が真空吸着さ
れており、このマスク６３とほぼ平行にわずかなギャッ
プを保つようにして基板６４が基板チャック７５に装着
されている。基板チャック７５は基板ステージ６５に吸
着されて装着されている。基板ステージ６５はベース６
１に対して相対的な動きが可能なようになっており、こ
の動きによってマスクと基板の位置関係を調整する。一
方ベース６１に対してＸ方向およびＹ方向に可動となる
ように走査アーム６６が取付けられており、走査アーム
６６の先端部にベースに対してＺ方向に可動できるよう
に光学ヘッド６７が装着されている。この光学ヘッド６
７は、水銀ランプ６８の光を集光し、光ファイバ６９を
通してきた光をほぼ平行光としてマスクに照射させるた
めのレンズ群７０を備えている。また、マスク６３に空
気を吹き付けて局所的にマスク６３と基板６４の間のギ
ャップを小さくするために、光学ヘッド６７の照射部分
の回りに吹き出し口７１が設けられ、空圧源７２から空
気が供給されている。

【００５０】次に、動作を説明する。まず、マスク６３
を別途手段（図示せず）によりマスクベース６２に装着
した後、基板６４を別途手段（図示せず）により基板チ
ャック７５に装着する。この基板チャック７５は基板ス
テージ６５に真空吸着され、支持されている周辺部を残
して中央部がへこみ、これにより基板６４も中央部がへ
こんだ形に変形する。これにより、マスク６３が自重で
たわむ分と、力を受けてたわむ分の合計分を基板６４側
でたわませることができ、ギャップが全体的に均一化さ
れる。次に、ＸＹ方向に走査する走査アーム６６に取付
けられたアライメントスコープ７４からマスク６３及び
基板６４上の所定位置に描いてあるアライメントマーク
を覗き、マスク６３のアライメントマークに対して基板
６４のアライメントマークが一致するように基板ステー
ジ６５を動かし、アライメントスコープ７４から再度マ
スク６３及び基板６４上のアライメントマークを覗き、
再び位置ずれ量を検出する。この動作を位置ずれ量が予
め設定していたアライメントの許容範囲に収束するまで
行い、収束すれば次に走査アーム６６をＸＹ方向に走査
して水銀ランプ６８からの光を光学ヘッド６７を通して
マスク６３に向かって照射する。この光学ヘッド６７の
周囲から空気をマスク６３に向かって吹き出させ、これ
によってマスク６３と基板６４の間のギャップを局所的
に小さくして走査を行なう。この走査の動作において、
光学ヘッド６７は別途手段（図示せず）によってマスク
６３と基板６４とのギャップ量を検出して、このギャッ
プ量が所望のギャップ量よりも多ければ光学ヘッド６７
を走査アーム６６に対して下に移動し、少なければ上に
移動するような制御系が組まれている。このＺ方向の動
作により、光学ヘッド６７の周辺から吹き出す空気がマ
スク６３に与える力が変化し、マスク６３のたわみ量が
変化してギャップ量を一定範囲内に保つことができる。

【００５１】基板チャック７５を基板ステージ６５に吸
着させる真空圧をどの程度にすべきかは、基板６４とマ
スク６３のそれぞれのたわみを計算して全領域でできる
だけ均一なギャップが得られるようにしても良いし、ま
た実験によって求めても良い。また、基板ステージ６５
と基板チャック７５の形状も同様に予め計算で求めて
も、実験によって求めても良い。これにより、マスクの
中央部での剛性の低下を補償し、またマスク自重による
たわみをも補正できる。

【００５２】本実施例によれば、以上のように露光中に
基板チャック７５を基板ステージ６５に対して真空吸着
によりたわませることにより、マスク中央部と周辺部と
で剛性が異なるために起こる、マスクを変形させる力と
ギャップ変化量の間の応答性の違いを補正することがで
き、自重によりマスクの中央部でマスクと基板のギャッ
プ量が小さくなる分を補正することができる。

【００５３】

【発明の効果】本願の第１発明によれば、照明光の照射
手段の周囲に設けた吹き出し口から流体を吹き出すとと
もに照明光を当てる走査位置によって各吹き出し流体の
圧力を変化させることにより、マスクの中央部と周辺部
とで剛性が異なるために起こる、マスクを変形させる力
とギャップ変化量の間の応答性の違いを補正することが
できる。また、マスクの自重により中央部でギャップ量
が小さくなる分をも補正することができる。

【００５４】本願の第２発明によれば、同心円上に複数
の吹き出し口を設けて走査位置によって各吹き出し口か
ら吹き出しを行なうか行なわないかを選択することによ
り、マスクのたわみの最大点と流体によって力を加える
作用点の違いを補償でき、また中央部で吹き出し口数を
少なくし、周辺部で多くすることにより中央部と周辺部
の剛性の差も補正できる。

【００５５】本願の第３発明によれば、走査の中心に対
して垂直な２方向に吹き出しの中心を移動させることが
できる機構により、必要に応じて必要な方向に吹き出し
の中心を動かすことにより、マスクのたわみの最大点と
流体によって力を加える作用点の違いを補償できる。

【００５６】本願の第４発明によれば、真空吸着により
基板を支持している部材を介して基板をたわませること
により、マスクの中央部と周辺部とで剛性が異なるため
に起こる、マスクを変形させる力とギャップの間の応答
性の違いを補正することができ、また自重によりマスク
中央部でマスクと基板とのギャップ量が小さくなる分を
補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査型プロキシミティ露光装置の第１
実施例の概略構成を示す縦断正面図である。

【図２】本発明の走査型プロキシミティ露光装置の第２
実施例の概略構成を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）
は光学ヘッドの平面図である。

【図３】同実施例における吹き出し穴のオンオフ制御の
一例の説明図である。

【図４】同実施例の作用説明図である。

【図５】同実施例における吹き出し穴のオンオフ制御の
他の例の説明図である。

【図６】本発明の走査型プロキシミティ露光装置の第３
実施例の概略構成を示す縦断正面図である。

【図７】同実施例における吹き出しヘッドの移動制御の
説明図である。

【図８】同実施例の作用説明図である。

【図９】本発明の走査型プロキシミティ露光装置の第４
実施例の概略構成を示す縦断正面図である。

【図１０】同実施例の作用説明図である。

【図１１】従来例の走査型プロキシミティ露光装置の概
略構成を示す縦断正面図である。

【図１２】同従来例の光学ヘッドの走査例を説明するた
めの斜視図である。

【図１３】同従来例の問題点の説明図である。

【符号の説明】

３、２３、４３、６３マスク４、２４、４４、６４基板６、２６、４６、６６走査アーム７、２７、４７、６７光学ヘッド１１、３１、５１、７１吹き出し口１３電空レギュレータ５５吹き出しヘッド６５基板ステージ７５基板チャック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川亨大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光方法において、照明
光の照射手段の周囲に設けた吹き出し口から流体を吹き
出すとともに照明光を当てる走査位置によって吹き出し
流体の圧力を変化させることを特徴とする走査型プロキ
シミティ露光方法。
【請求項２】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光方法において、照明
光の照射手段の周囲に同心円状に設けた複数の吹き出し
口から流体を吹き出すとともに走査位置によって各吹き
出し口のオン・オフを行なうことを特徴とする走査型プ
ロキシミティ露光方法。
【請求項３】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査する
ことで、マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した
感光剤に転写する走査型プロキシミティ露光方法におい
て、照明光の照射手段の周囲に設けた複数の吹き出し口
から流体を吹き出すとともに走査位置によって各吹き出
し口を照明光の中心軸に対して垂直な方向に動かすこと
を特徴とする走査型プロキシミティ露光方法。
【請求項４】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光方法において、照明
光の照射手段の周囲に設けた吹き出し口から流体を吹き
出すとともに走査位置によって基板を支持している部材
を真空吸着により撓ませることにより基板を撓ませるこ
とを特徴とする走査型プロキシミティ露光方法。
【請求項５】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光装置において、照明
光取出し部とその外側に配置された流体の吹き出し口を
有する流体押圧部とを有する局所照明部と、走査位置に
よって吹き出し口から吹き出す流体の圧力を変化させる
圧力可変器とを備えたことを特徴とする走査型プロキシ
ミティ露光装置。
【請求項６】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光装置において、照明
光取出し部とその外側に配置された複数の同心円状の流
体の吹き出し口を有する流体押圧部とを有する局所照明
部と、走査位置によって各吹き出し口からの流体の吹き
出しをオン・オフする手段とを備えたことを特徴とする
走査型プロキシミティ露光装置。
【請求項７】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光装置において、照明
光取出し部とその外側に配置された複数の流体の吹き出
し口を有する流体押圧部とを有する局所照明部と、走査
位置によって流体押圧部を照明光の中心軸に対して垂直
な２方向に動かす手段とを備えたことを特徴とする走査
型プロキシミティ露光装置。
【請求項８】基板とマスクをわずかな近接距離で対向
させて支持し、基板と反対側から流体で静圧を与えてマ
スクを弾性変形させ、局所的に基板とマスクとの近接距
離を短くしながら照明光を照射してマスク面を走査し、
マスクに描かれたパターンを基板上に塗布した感光剤に
転写する走査型プロキシミティ露光装置において、照明
光取出し部とその外側に配置された複数の流体の吹き出
し口を有する流体押圧部とを有する局所照明部と、走査
位置によって基板を支持している部材を真空吸着にて撓
ませる手段とを備えたことを特徴とする走査型プロキシ
ミティ露光装置。