(57)【要約】【課題】プロキシミティ露光方式の装置においてフォトマスクのズレや脱落を防止し、スループットを向上させる露光装置及びフォトマスクを提供する。【解決手段】露光の際に露光対象のＣＦ基板２とプロキシミティギャップＰを介して対向させるフォトマスク５において、ＣＦ基板２と対向する面に、プロキシミティギャップＰと外部との間で気体を給排気する溝部８を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光の際に露光対象の基板とプロキシミティギャップを介して対向させるフォトマスクにおいて、
前記基板と対向する面に、前記プロキシミティギャップと外部との間で気体を給排気する溝部を備えたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記溝部に設けられ、前記基板と対向する面に開口する給排気孔を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
露光の際に露光対象の基板とプロキシミティギャップを介して対向させるフォトマスクにおいて、
前記基板と対向する面に開口する給排気孔を備えたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
パターンを前記基板に多面付けするための複数のパターン面を備え、
前記溝部又は前記給排気孔は、前記複数のパターン面間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項５】
透明基板と、前記透明基板の前記基板に対向する側の面に設けられるとともに、透過部においてエッチングされてデバイスのパターンを形成する遮光膜とを備え、
前記透明基板の前記基板と対向する側の面には、前記デバイスのパターン内の前記透過部に溝部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項６】
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なう露光装置において、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフォトマスクを備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロキシミティ露光方式の露光装置及びフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶ディスプレイの製造プロセスにおいて、基板にパターンを露光させる工程がある。この工程における露光方式としては、例えば、フォトマスクと基板とを密着させて基板にパターンを露光させるコンタクト露光方式、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平行に保持して基板にパターンを露光させるプロキシミティ露光方式が知られている。
【０００３】
従来、コンタクト露光方式における問題点として、基板とフォトマスクとが過度に密着し、露光後のフォトマスクの取り外しがスムーズに実施できなくなることが知られている。そこで、例えばフォトマスクにダミーのパターンを設けて空間を確保し、フォトマスクと基板との間に空気を導入することで過度の密着を防止する技術が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−４５８６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板とフォトマスクとが接触しないプロキシミティ露光方式においても、基板とフォトマスクとを急に離した場合には、プロキシミティギャップへの空気の流入が間に合わず、マスクホルダーに装着されていたフォトマスクにズレや脱落が生じることがある。これは、露光工程のスループットを向上させる上で一つの障害となっている。
【０００６】
そこで、本発明は、プロキシミティ露光方式の装置においてフォトマスクのズレや脱落を防止し、スループットを向上させるフォトマスク及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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。
【０００８】
本発明のフォトマスク（５、２０）は、露光の際に露光対象の基板（２）とプロキシミティギャップ（Ｐ）を介して対向させるフォトマスクにおいて、前記基板と対向する面に、前記プロキシミティギャップと外部との間で気体を給排気する溝部（８）を備えることにより、上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明のフォトマスクによれば、基板をフォトマスクから離間させると、溝部を介して外部からプロキシミティギャップへ気体が導入されるから、溝部が設けられていない場合に比較して、速やかにプロキシミティギャップの圧力が負圧から常圧に回復する。また、基板とフォトマスクとを近接させる場合にプロキシミティギャップの圧力が高くなるが、溝部を介してプロキシミティギャップの気体が外部へ排気されるから、プロキシミティギャップの圧力が速やかに外部と同程度の圧力に回復する。このため、フォトマスクのズレや脱落を生じることなく基板とフォトマスクとを比較的高速で離間又は近接させることができ、露光装置のスループットが向上する。
【００１０】
なお、溝部は、プロキシミティギャップとその外部との間で給排気可能であれば適宜な大きさ、形状のものを設けてよい。例えば、透明基板（５ａ）と、前記透明基板に設けられ、パターンを形成する遮光膜（５ｂ）とを備えるフォトマスクにおいて、前記溝部は前記遮光膜の厚さよりも深く形成されていてもよい。前記溝部は前記フォトマスクの縁部（５ｆ）に通じていてもよい。前記溝部は前記フォトマスクの一の縁部から他の縁部まで延びていてもよい。
【００１１】
本発明のフォトマスクにおいて、前記溝部に設けられ、前記基板と対向する面に開口する給排気孔（１１）を備えていてもよい。この場合、フォトマスクを貫通する給排気孔によって、フォトマスクの基板に対向する面の裏側の外部と、溝部との間で気体が給排気されるから、溝部を介した給排気が効果的に行なわれる。
【００１２】
本発明の他のフォトマスク（５、２０）は、露光の際に露光対象の基板（２）とプロキシミティギャップ（Ｐ）を介して対向させるフォトマスクにおいて、前記基板と対向する面に開口する給排気孔（１１）を備えることにより上述した課題を解決する。
【００１３】
本発明の他のフォトマスクによれば、基板をフォトマスクから離間させると、給排気孔を介して外部からプロキシミティギャップへ気体が導入されるから、給排気孔が設けられていない場合に比較して、速やかにプロキシミティギャップの圧力が負圧から常圧に回復する。また、基板とフォトマスクとを近接させる場合にプロキシミティギャップの圧力が高くなるが、給排気孔を介してプロキシミティギャップの気体が外部へ排気されるから、プロキシミティギャップの圧力が速やかに外部と同程度の圧力に回復する。このため、フォトマスクのズレや脱落を生じることなく基板とフォトマスクとを比較的高速で離間又は近接させることができ、露光装置のスループットが向上する。
【００１４】
本発明のフォトマスク又は本発明の他のフォトマスクにおいて、パターンを前記基板に多面付けするための複数のパターン面（４）を備え、前記溝部又は前記給排気孔は、前記複数のパターン面間に設けられていてもよい。この場合、フォトマスクの中央付近を通過する溝部又は中央付近に開口する給排気孔が設けられることになるから、フォトマスクの中央付近の気体の給排気が速やかに行なわれる。さらに、パターンの露光に影響を及ぼさない位置に溝部又は給排気孔が設けられるから、溝部や給排気孔の大きさや形状等の設計上の自由度が高い。
【００１５】
本発明のフォトマスク又は本発明の他のフォトマスクにおいて、透明基板（５ａ）と、前記透明基板の前記基板に対向する側の面に設けられるとともに、透過部（５ｃ）においてエッチングされてデバイスのパターンを形成する遮光膜（５ｂ）とを備え、前記透明基板の前記基板と対向する側の面には、前記デバイスのパターン内の前記透過部に溝部（５ｄ）が設けられていてもよい。この場合、パターン内の溝部により、パターン内とその周囲との間の給排気が速やかに行なわれ、プロキシミティギャップと外部との給排気がより効率的に行なわれる。なお、パターン内の溝部は、上述したプロキシミティギャップの外部との給排気を行なう溝部の一部であってもよいし、当該溝部とは別に設けられて当該溝部に接続されていないものであってもよい。
【００１６】
本発明の露光装置は、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なう露光装置において、本発明のフォトマスク又は本発明の他のフォトマスクを備えたことにより、上述した課題を解決する。
【００１７】
本発明の露光装置によれば、基板とフォトマスクとを近接又は離間させたときに、本発明のフォトマスク又は本発明の他のフォトマスクにより、プロキシミティギャップの給排気が速やかに行なわれるから、スループットが向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の露光装置１の概略図を示す。露光装置１は、ＣＦ基板２にプロキシミティ方式の露光を行なう装置として構成されている。
【００１９】
ＣＦ基板２は、例えばガラス基板で構成され、厚さ１ｍｍ、面積４ｍ２に形成されている。ＣＦ基板２は、その表面にブラックマトリクス層、Ｒ層、Ｇ層、Ｂ層等の複数の層が成膜され、例えばストライプ配列型のパターンが形成される（図５（ｂ）参照）。ＣＦ基板２はパターン形成後、ＴＦＴ基板（不図示）と貼り合わされ、１組のＣＦ基板２及びＴＦＴ基板からは、２４枚の液晶表示デバイスが製造される。このため、図５（ａ）にも示すように、ＣＦ基板２上の２４個の露光領域２ｂ…２ｂに対して露光装置１により露光が行われる。
【００２０】
露光装置１は、ＣＦ基板２が載置されるステージ３と、ＣＦ基板２の上方に配置されるフォトマスク５と、フォトマスク５を保持するマスクホルダー６と、フォトマスク５に光束を照射する光源７と、ステージ３を水平方向及び垂直方向において駆動する駆動装置９と、光源７や駆動装置９等の各種の装置の動作を制御する制御装置１０とを備えている。なお、露光装置１はこの他、ステージ位置を測定するレーザー測長系等の種々の装置を備えるが、本発明の要旨ではないので説明は省略する。
【００２１】
マスクホルダー６は、例えばフォトマスク５の外周に沿って延びる枠状部材として構成され、フォトマスク５に開口する吸着溝６ａを有している。マスクホルダー６は、吸着溝６ａを介して不図示の真空ポンプによりフォトマスク５とマスクホルダー６との間のエア抜きを行うことにより、フォトマスク５を吸着固定可能である。マスクホルダー６には、ブラックマトリクス層、Ｒ、Ｇ、Ｂ層等の各層に対応したフォトマスク５が適宜装着される。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、フォトマスク５をＣＦ基板２側から見た平面図及びＣＦ基板２側を上にして示す断面図である。フォトマスク５は、例えば透明基板５ａと、遮光膜５ｂとを含んで構成されている。透明基板５ａは例えばガラスにより形成され、遮光膜５ｂは例えばクロムにより形成されている。遮光膜５ｂには、フォトリソグラフィーによりマスクパターンが形成されている。
【００２３】
フォトマスク５は、４つの露光領域２ｂ…２ｂに対して同時に露光するための４つのパターン面４…４を有している。従って、図５（ａ）に示すように、１つのショット領域２ａ内の４つの露光領域２ｂ…２ｂに対して１ショットで露光が行なわれる。
【００２４】
フォトマスク５は、ＣＦ基板２側の表面に設けられた溝部８と、溝部８に設けられた孔部１１とを有している。溝部８は、フォトマスク５の互いに対向する縁部５ｆ、５ｆを結ぶ直線２本を交差させるように設けられるともに、パターン面４…４間に設けられている。
【００２５】
図２（ｃ）は、フォトマスク５がネガレジストに対して露光するものである場合のパターン面４、４間の断面を拡大して示している。この図に示すように、溝部８の断面形状は角のない滑らかな凹状に形成されるとともに、遮光膜５ｂの厚さよりも深く形成されている。なお、ネガレジスト用のフォトマスク５では、図２（ｃ）に示すように、パターン面４、４間に遮光膜５ｂが設けられているが、ポジレジスト用のフォトマスク５では、パターン面４、４間の遮光膜５ｂは除去される。孔部１１においても同様に、ネガレジスト用のフォトマスク５では、孔部１１には遮光膜５ｂが残され、ポジレジスト用のフォトマスク５では孔部１１の遮光膜５ｂは除去される。ネガレジスト用のフォトマスク５の孔部１１では、例えば、遮光膜５ｂに対して斜めに孔を開けることにより、気体を通過させる一方で、光源７からの光束を透過させないようにしてもよい。
【００２６】
溝部８の幅、深さ、断面形状等の各種の設定は、フォトマスクの大きさや形状、プロキシミティギャップの大きさ等の種々の条件に応じて適宜に設定してよい。例えばフォトマスク５の大きさが５００〜８００ｍｍ×５００〜９２０ｍｍである場合には、溝部８の幅を１０ｍｍ、深さを１ｍｍとしてもよい。同様に、孔部１１の幅、断面形状等の各種の設定も適宜に設定してよい。溝部８及び孔部１１は種々の方法によりフォトマスク５に形成してよい。例えは、機械加工によって形成してもよいし、フォトリソグラフィーにより形成してもよい。機械加工により形成する場合、サンドブラストにより形成してもよいし、砥石を用いて形成してもよい。
【００２７】
フォトマスク５のパターン面４を拡大して図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、ブラックマトリクス層にポジタイプのレジストを用いる場合のブラックマトリクス層用のフォトマスク５を示している。パターン面４は、遮光膜５ｂが除去され、光源７からの光束を透過可能な透過部５ｃ…５ｃを有している。透過部５ｃにおける透明基板５ａの表面には溝部５ｄ…５ｄが設けられている。溝部５ｄ…５ｄの深さや断面形状等の種々の設定は、フォトマスク５の大きさや形状、プロキシミティギャップの大きさ等の種々の条件に応じて適宜に設定してよい。例えば、深さを数十〜１００μｍとしてもよい。溝部５ｄは種々の方法により形成してよく、例えば、遮光膜５ｂを除去して透過部５ｃを形成した後に、ガラス用のエッチャントを用いて透過部５ｃにおける透明基板５ａをエッチングすることにより形成してもよい。
【００２８】
図４（ａ）及び図４（ｄ）にＲ、Ｇ、Ｂ層用のフォトマスク５のパターン面４を拡大した図を示す。これらの図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ層にネガレジストを用いた場合のフォトマスク５を示している。Ｒ、Ｇ、Ｂ層用のフォトマスク５もブラックマトリクス用のフォトマスク５と同様に、透過部５ｃにおいて、透明基板５ａには溝部５ｄが設けられている。
【００２９】
以上の構成を有する露光装置１の動作について説明する。
【００３０】
図６は、制御装置１０が実行する露光処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、例えばＣＦ基板２がステージ３に載置されたときに開始される。
【００３１】
まず、制御装置１０は、フォトマスク５の下方にショット領域２ａ…２ａのいずれか一つが位置するように、駆動装置９の動作を制御してステージ３を水平方向において移動させる（ステップＳ１）。このときのフォトマスク５と基板２との間隙は、例えば３００〜５００μｍである。ステップＳ２では、ステージ３を上昇させて、フォトマスク５とＣＦ基板２とをプロキシミティギャップＰ（図１参照）を介して対向させる。プロキシミティギャップの大きさは例えば８０〜１５０μｍである。ステップＳ３では、光源７を駆動してフォトマスク５を介した露光を行う。ステップＳ４では、フォトマスク５とＣＦ基板２との間隙がステップＳ１における間隙（３００〜５００μｍ）になるまでステージを下降させる。ステップＳ５では、全てのショット領域２ａ…２ａに対して露光が終了したか否か判定し、終了していないと判定したときは、ステップＳ１〜Ｓ４までを繰り返し、残りのショット領域２ａ…２ａに対する露光を順次実行する。
【００３２】
露光装置１によれば、ステップＳ２及びＳ４におけるステージの昇降において、溝部８、孔部１１及び溝部５ｄを介してフォトマスク５とＣＦ基板２との間の気体が給排気されるため、迅速にフォトマスク５とＣＦ基板２とを離間又は近接させることができる。例えば、従来のフォトマスクでは、フォトマスクの離間又は近接にそれぞれ２〜３秒必要であり、４〜６つのショット領域に対して露光する場合、５０〜７０秒必要であった。しかし、露光装置１のフォトマスク５によれば、１秒以下でフォトマスクを近接又は離間させることが可能であり、３０〜４０％の生産量の向上が見込まれる。
【００３３】
また、溝部８の断面形状は角のない滑らかな凹状に形成されていることから、以下のようなメリットがある。例えば、透明基板５ａに溝部８を形成してから遮光膜５ｂを形成し、溝部８の遮光膜５ｂを残す場合（フォトマスク５がネガレジストに対して露光するものである場合）、溝部８にクロム等の遮光膜の材料が付着しやすく、コーティングが容易である。コーティングの際、角にクロム等が溜まってしまうこともない。また、溝部８の遮光膜５ｂを除去する場合（フォトマスク５がポジレジストに対して露光するものである場合）、溝部８の側壁がフォトマスクに対して直角であると（例えば溝部８の断面形状が矩形であると）、フォトマスク５に照射された平行光が溝部８の側壁で透過せず、溝部８が基板に転写されてしまうが、上述した実施形態の溝部８では側壁が傾斜していることからそのような不都合を生じることもない。
【００３４】
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。
【００３５】
フォトマスク５は、種々の画素配列のフォトマスクに適用可能であり、例えばデルタ配列、正方配列でもよい。また、種々の基板に対して露光を行なうフォトマスクに適用可能であり、例えばＴＦＴ基板に対して露光を行なうものでもよい。
【００３６】
フォトマスク５は、パターン面４…４が４つ設けられるものに限定されず、４つ未満、又は５つ以上設けられてもよい。また、図７に示すように、パターン面が一つでもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、基板をフォトマスクから離間させると、溝部を介して外部からプロキシミティギャップへ気体が導入されるから、溝部が設けられていない場合に比較して、速やかにプロキシミティギャップの圧力が負圧から常圧に回復する。また、基板とフォトマスクとを近接させる場合にプロキシミティギャップの圧力が高くなるが、溝部を介してプロキシミティギャップの気体が外部へ排気されるから、プロキシミティギャップの圧力が速やかに外部と同程度の圧力に回復する。このため、フォトマスクのズレや脱落を生じることなく基板とフォトマスクとを比較的高速で離間又は近接させることができ、露光装置のスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロキシミティ露光装置の構成を示す断面図。
【図２】図１の露光装置のフォトマスクを基板側から見た平面図及び基板側を上にして示す断面図。
【図３】図２のフォトマスクの一部を拡大して示す平面図及び断面図。
【図４】図２のフォトマスクの一部を拡大して示す平面図及び断面図。
【図５】図１の露光装置により露光された基板を示す図。
【図６】図１の露光装置の制御装置が実行する露光処理の手順を示すフローチャート。
【図７】本発明のフォトマスクの変形例を示す図。
【符号の説明】
１  露光装置
２  基板
４  パターン面
５  フォトマスク
５ａ  透明基板
５ｂ  遮光膜
５ｄ  溝部
５ｅ  孔部
８  溝部
１１  孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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