(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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１において、ステージ２を基板１００が載置される載置位置と基板１００に露光が行われる露光位置との間で駆動する駆動装置３と、載置位置から露光位置までの基板１００の移動経路において基板１００の進行方向を横断する方向に関して基板１００の全幅Ｂ１に亘って延びるように、かつ、基板１００に対して露光を行う際のフォトマスク４とステージ２との間隔ｓ２よりもステージ２との間隔ｓ１が狭くなるように配置されたゲート７とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
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、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
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前記基板の全幅に亘って配列されるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
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２又は３に記載の露光装置。
【請求項５】
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２〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
【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う露光装置において、
前記基板に露光が行われる露光位置まで前記基板を移動させる移動手段と、
前記基板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、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配列されるように設けられている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、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隆起するなどし、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）とを備えることにより、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】
本発明の露光装置において、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、を備えていてもよい。この場合、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】
本発明の露光装置において、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前記基板の全幅に亘って配列されるように設けられていてもよい。この場合、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。
【００１２】
本発明の他の露光装置（１）は、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、前記基板に露光が行われる露光位置まで前記基板を移動させる移動手段（３）と、前記基板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、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、それぞれの前記測定点が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配列されるように設けられていてもよい。
【００１３】
本発明の他の露光装置によれば、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。また、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。さらに、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。
【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
【図１】
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【図２】
2004272139.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004272139.tif 000006
【図５】
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