(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、
露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記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形成する露光チャックと、
前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第１の制御手段と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第２の検出手段と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第２の検出手段の出力に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第２の制御手段と
を具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記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形成する露光チャックとを具えるプロキシミティ露光装置において、前記フォトマスクの変形を補正するフォトマスク変形補正方法であって、
前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第１の検出工程と、
前記第１の検出工程によって検出される前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第１の調整工程と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第２の検出工程と、
前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第２の検出工程による検出に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第２の調整工程と
を具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするフォトマスク変形補正方法。
【請求項３】
請求項１に記載のプロキシミティ露光装置又は請求項２に記載のフォトマスク変形補正方法を使用してフラットパネルディスプレイを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程においてガラス基板やカラーフィルタ等の面上にパターンを形成するプロキシミティ露光装置に係り、特に、ガラス基板とフォトマスクとの間に微小ギャップを形成するプロキシミティギャップ制御を高速化して高スループット化を実現したプロキシミティ露光装置及びその装置におけるフォトマスク変形補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display ）は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube） に比べて薄型化、軽量化が可能であるため、ＣＴＶ(Color Television ) やＯＡ機器等のディスプレイ装置として採用され、画面サイズも１０型以上の大型化が図られ、より一層の高精細化及びカラー化が押し進められている。
【０００３】
液晶ディスプレイは、フォトリソグラフィ技術によりガラス基板の表面に微細なパターンを描画して作られる。露光装置は、この微細パターンをガラス基板上に描画するものである。露光装置としては、マスクパターンをレンズまたはミラーを用いてガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、フォトマスクとガラス基板との間に微小な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プロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式の露光装置は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能が劣るものの、照射光学系が非常にシンプルであり、スループットが高く、装置コストから見たコストパフォーマンスも優れており、生産性の高い量産用装置に適したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロキシミティ方式の露光装置においては、フォトマスクとガラス基板との間隔が微小ギャップ（セパレーションギャップ）となるようにガラス基板の位置決め制御いわゆるプロキシミティギャップ制御を行っているが、このプロキシミティギャップ制御の高速化が露光装置のスループットを向上する上で重要な課題である。
【０００５】
しかしながら、ガラス基板のサイズが大版化されると、プロキシミティギャップ制御の高速化が困難になると共に大型のガラス基板を短時間で搬送することが重要な課題となってきた。この課題におけるプロキシミティギャップ制御について図６を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、ガラス基板１は露光チャック２の上に吸着保持される。露光チャック２は、図示していない３つのチルト駆動モータによってＺ軸方向に駆動制御され、プロキシミティギャップ制御を行う。フォトマスク３は、図６（ｂ）に示されるように、その外周全体に渡って設けられた吸着型のマスクホルダ４によって下側から吸着保持されている。すなわち、フォトマスク３の形状がガラス基板１のサイズよりも大きい大版の正方形である場合、マスクホルダ４はその正方形のフォトマスク３の外周に沿って配置される。露光チャック２はガラス基板１をマスクホルダ４の内壁面に沿うようにして挿入する。ギャップ検出器５Ｂ〜８ＢはＬＥＤとＣＣＤリニアイメージセンサから構成され、フォトマスク３に形成されたギャップ窓５Ｃ〜８Ｃを介してガラス基板１とフォトマスク３との間のギャップを測定する。チルト駆動モータはこの検出ギャップが４箇所ともに数十〜数百μｍ程度のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行う。
【０００６】
従来の露光装置において、プロキシミティギャップ制御を行うには、まず、露光チャック２をチルト駆動モータによってＺ軸方向に移動してガラス基板１をプロキシミティギャップ制御開始位置に位置決めすることが必要である。従来は、露光チャック２をチルト駆動モータでＺ軸方向に移動し、ガラス基板１をプロキシミティギャップ制御開始位置に位置決めしていた。ところが、ガラス基板１の大版化に伴いフォトマスク３が大版化すると、フォトマスク３は自重によってたわみ変形を起こすようになってきた。また、ガラス基板１及びフォトマスク３は大版化により面積が増大しているにも関わらず、ガラス基板１とフォトマスク３との間に微小なプロキシミティギャップを形成する必要があることから、ガラス基板１をフォトマスク３に対して接近する際に、ガラス基板１とフォトマスク３との間に挟まれた空気の粘性効果が無視できなくなってきた。このため、ガラス基板１の上昇／下降に伴いガラス基板１とフォトマスク３との間で一時的に空気圧が上昇／下降して、フォトマスク３がたわみ変形を起こすようになってきた。このときのフォトマスク３のたわみ量はガラス基板１の上昇・下降速度に略比例し、ガラス基板１が停止した後は徐々にガラス基板１の移動前の状態に戻るといった特性を示す。すなわち、図６（ａ）に示されるように、ガラス基板１をフォトマスク３に対して接近する際に、フォトマスク３、マスクホルダ４、ガラス基板１及び露光チャック２によって囲まれた空間に空気が溜まり、この空気溜まりによってフォトマスク３が図のように凸状にたわむようになった。露光チャック２の上昇に伴ってフォトマスク３のたわみ量は増大し、最大たわみ量に達し、その後は空間に溜まった空気がガラス基板１とマスクホルダ４との間から排出されることに伴って、徐々にたわみ量も減少するという特性を示す。
【０００７】
上記のようなプロキシミティ方式の露光装置では、フォトマスク３のマスクパターンをガラス基板１に転写する際に、プロキシミティギャップが露光面（ガラス基板面）全体に亘り一定または安定していることが必要である。このため、一般に、ガラス基板１の上下動によるプロキシミティギャップ制御の後にフォトマスク３の変形が収束するまでの待ち時間を設けている。この待ち時間は２〜３秒に及び、またプロキシミティギャップ制御によって形成されるプロキシミティギャップの値に応じて変化するため、特に、プロキシミティギャップ制御の高速化を図る上で障害要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図り高スループット化を実現したプロキシミティ露光装置及びその装置おけるマスク変形補正方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプロキシミティ露光装置は、パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記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形成する露光チャックと、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第１の制御手段と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第２の検出手段と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第２の検出手段の出力に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第２の制御手段とを具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするものである。これによれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、露光チャックとマスクホルダとを相対的に移動させることによってプロキシミティギャップを形成している最中に（つまり相対的に移動している最中に）、フォトマスクと基板との間のギャップをリアルタイムに検出し、その結果から露光チャックとマスクホルダとの相対的移動によって発生したフォトマスクの変形を検出し、それに基づき、前記露光チャックと前記マスクホルダとを相対的に移動させている最中に、露光チャックとマスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じるフォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するように気密室内の圧力を加圧調整するようにしているので、フォトマスクが一時的に変形した場合に従来必要であった収束待ち時間（ガラス基板の上昇によりガラス基板とフォトマスクとの間で一時的に空気圧が上昇してフォトマスクにたわみが生じたときに、プロキシミティギャップ制御の後にフォトマスクの変形が収束するまで待つ時間）を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できるので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【００１０】
また、前記プロキシミティ露光装置は、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づき前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する制御手段とをさらに具えるものである。これによれば、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係るフォトマスク変形補正方法は、パターン形成用のフォトマスクを保持すると共に該フォトマスクの上面に気密室を有するマスクホルダと、露光対象の基板を保持すると共に前記マスクホルダに対して相対的に移動することによって該基板と前記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形成する露光チャックとを具えるプロキシミティ露光装置において、前記フォトマスクの変形を補正するフォトマスク変形補正方法であって、前記露光チャックの移動によって前記プロキシミティギャップを形成する前の前記気密室内の圧力を検出することに基づき前記フォトマスクの変形を検出する第１の検出工程と、前記第１の検出工程によって検出される前記フォトマスクの変形を補正するよう前記気密室内の圧力を調整する第１の調整工程と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記フォトマスクと前記基板との間のギャップを検出することに基づき該フォトマスクの変形を検出する第２の検出工程と、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に、前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じる前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するよう、前記第２の検出工程による検出に基づき前記気密室内の圧力を加圧調整する第２の調整工程とを具え、前記気密室の加圧調整によって前記フォトマスクを前記空気圧の一時的な高まりに抗する方向に付勢することにより、前記プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを近接させるべく相対的に移動させている最中に生じる前記露光チャックと前記マスクホルダとの間の空気圧を排出し、前記フォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正することを特徴とするものである。これによれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正できるので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、上述と同様に、プロキシミティギャップを形成するために前記露光チャックと前記マスクホルダとを相対的に移動させている最中に、露光チャックとマスクホルダとの間の空気圧の一時的な高まりによって生じるフォトマスクの一時的な変形をリアルタイムで補正するように気密室内の圧力を加圧調整するようにしているので、フォトマスクが一時的に変形した場合に従来必要であった収束待ち時間を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できるので、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。
図４は、本発明に係るプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。図では、ローダユニット５、基板搬入ユニット６及びアライメントステージユニット７について示し、他の部分（基板搬出ユニットやアンローダユニットなど）については、図示を省略している。
【００１３】
ローダユニット５はガラス基板１Ａを順次供給するものであり、インライン対応ローラコンベア方式を採用している。なお、カセットタイプ方式でもよいことはいうまでもない。ローダユニット５には、水冷のローダクリーニングプレート５１が設けられている。ローダクリーニングプレート５１はローダユニット５内を上下方向に移動するように構成されており、上昇時にガラス基板１Ａに接触して該ガラス基板１Ａの温度調節すなわち水冷を行うようになっている。
【００１４】
基板搬入ユニット６はＸ・θ・Ｚの３軸で構成されており、ローダユニット５上のガラス基板１Ａを基板搬入ユニット６の上部に設けられた基板ローダセンタリングユニット９に搬入し、この基板ローダセンタリングユニット９上でセンタリング位置決めされたガラス基板１Ｂを露光チャック２上に搬入する。基板搬入ユニット６のＸ・θ軸はリニアモータで駆動され、Ｚ軸はサーボモータで駆動されるようになっている。
【００１５】
基板搬入ユニット６及び基板ローダセンタリングユニット９の上部には、恒温送風ユニット（ＨＥＰＡユニット）８が設けられている。恒温送風ユニット８は、設定温度±０．１°Ｃに調整されたエアーを０．１２μｍの粒子を集塵可能なフィルタを通してガラス基板１Ｂにダウンフローし、露光チャック２に搬入される前のガラス基板１Ｂの温度調整すなわち冷却を行うようになっている。また、基板搬入ユニット６の上側にはアライメントステージユニット７に搬入前のガラス基板１Ｂのセンタリングを行う基板センタリングユニット９が設けられている。この基板センタリングユニット９は、ガラス基板の多品種に対応しており、パルスモータ駆動方式によってＹ軸の方向におけるガラス幅の切り換えを自動で行ってセンタリングを行えるように構成されている。
【００１６】
アライメントステージユニット７は、露光チャック２、チルティングＺステージ（図示例では、Ｚ軸基板用テーブル）１０及びガラス基板アライメントステージ（図示例では、Ｘ・Ｙ・θ軸基板用テーブル）１１などで構成される。露光チャック２は基板搬入ユニット６から搬入されて来たガラス基板１Ｃを吸着保持する。本例では、露光チャック２は、大版のガラス基板１Ｃを吸着保持する。チルティングＺステージ１０は露光チャック２を平行に昇降する粗動ステージと、ガラス基板１をチルティングしてプロキシミティギャップ制御を行う３点接触型のチルト駆動モータとから構成される。ガラス基板アライメントステージ１１は、Ｘ・Ｙ・θ軸を駆動して、追って説明するマスクホルダ３のフォトマスク３Ａに対してガラス基板１Ｃをアライメントする。アライメントでは、例えば、追って説明するマスク受け４上のフォトマスク３Ａ及び露光チャック２上のガラス基板１Ｃの任意の位置に設けられたアライメントマークをＣＣＤ（図示せず）などを用いて検出し、その検出結果からアライメントマークのずれ量を求め、ガラス基板アライメントステージ１１のＸ・Ｙ・θ軸を駆動して該ずれ量を補正することにより、フォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとを高精度に重ね合わせる。なお、アライメントの前に、露光チャック２上のガラス基板１Ｃの搬入ずれを補正するプリアライメントを行う。プリアライメントでは、例えば、エッジ検出センサ（図示せず）を用いてガラス基板１Ｃのエッジを非接触で検出し、その検出位置に基づきガラス基板１Ｃの搬入ずれを求め、ガラス基板アライメントステージ１１のＸ・Ｙ・θ軸を駆動して該搬入ずれを補正する。
【００１７】
マスクホルダ３は、図３に示されるように、例えば、ガラス基板１Ｃよりもサイズの大きな正方形状の大版のフォトマスク３Ａと、該フォトマスク３Ａと略同一サイズに形成されたガラス板などからなる透光性の上板３Ｂと、金属や樹脂などからなる枠型形状のスペーサ３Ｃなどを含んで構成される。このマスクホルダ３は、フォトマスク３Ａと上板３Ｂとをスペーサ３Ｃを介して気密に結合することによって該フォトマスク３Ａと上板３Ｂとの間に露光光導入用の気密室３Ｄを有する箱型に形成されている。すなわち、スペーサ３Ｃの下面（ガラス基板１Ｃに対向する面）の周縁部にフォトマスク３Ａの周辺部を任意の方法で気密に結合し、スペーサ３Ｃの上面（ガラス基板１Ｃに対向する面と反対側の面）の周縁部に上板３Ｂの周辺部を任意の方法で気密に結合して、該スペーサ３Ｃの内側に気密室３Ｄを形成している。フォトマスク３Ａのガラス基板１Ｃ側のフォトマスク面には、ガラス基板１Ｃに転写すべき所定のマスクパターン（回路パターン）が設けられている。このような構成のマスクホルダ３は、図１及び図２に示されるように、露光チャック２の上方で所定位置に設けられたマスク受け４に固定される。例えば、マスクホルダ３において、スペーサ３Ｃのフォトマスク３Ａ側の周辺部がマスク受け４の上面に載置され、該スペーサ３Ｃの周辺部をマスク受け４に設けられた吸着溝４Ａによって吸着固定する。
【００１８】
この実施の形態に示すプロキシミティ露光装置では、前述したプリアライメントを行った後に、マスク受け４上のフォトマスク３Ａと露光チャック２上のガラス基板１Ｃとの間に形成されるギャップを所定のギャップとなるようにプロキシミティギャップ制御を行い、次に、フォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとを高精度に重ね合わせるアライメントを行う。アライメントを行った後に、光源（図示せず）から露光光をマスクホルダ３の上部に上板３Ｂ及び気密室３Ｄを通してフォトマスク３Ａに照射する。これによって、フォトマスク３Ａのマスクパターンがガラス基板１に転写される。
【００１９】
プロキシミティギャップ制御は、マスクホルダ３のフォトマスク３Ａが変形していないことを前提に行われるものである。ところが、フォトマスク３Ａは、ガラス基板１Ｃのサイズに対応して大版化されているので、図１に二点鎖線にて示すように、それ自身の自重によって中央部分が重力方向すなわちガラス基板１Ｃ側の方向に膨らむ凸状のたわみ変形３Ａ’を起こす。フォトマスク３Ａにたわみ変形３Ａ’が生じた状態でプロキシミティギャップ制御を行うと、フォトマスク３Ａのマスクパターンとガラス基板１Ｃに塗布されているレジストとが接触することがある。この場合、ガラス基板１Ｃのレジストがフォトマスク３Ａに付着してマスクパターンが汚れたり、フォトマスク３Ａのマスクパターンがガラス基板１Ｃに接触して剥がれたりするため、ガラス基板１Ｃに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができなくなる。しかし、プロキシミティギャップ制御を行う前に、フォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’を補正できれば、フォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとが接触する物理的な干渉を回避できるので、ガラス基板１Ｃに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができる。
【００２０】
また、ガラス基板１Ｃ及びフォトマスク３Ａは大版化により面積が増大しているにも関わらず、ガラス基板１Ｃとフォトマスク３Ａとの間に微小なプロキシミティギャップを形成しなければならない。このため、ガラス基板１Ｃをフォトマスク３Ａに対して上昇／下降させる際に、ガラス基板１Ｃの上昇／下降に伴い、ガラス基板１Ｃとフォトマスク３Ａとの間に挟まれる空気の粘性効果によってガラス基板１とフォトマスク３Ａとの間で一時的に空気圧が上昇／下降して、フォトマスク３Ａ及び上板３Ｂがたわみ変形を起こす。例えば、図２に示されるように、プロキシミティギャップ制御を行う際に、ガラス基板１Ｃとフォトマスク３Ａとの間に挟まれた空気Ａの空気圧が一時的に上昇してフォトマスク３Ａの中央部分を気密室３Ｄ側に押し上げる。これによって、フォトマスク３Ａは、実線にて示されるように、中央部分が気密室３Ｄ側に膨らむような凸状のたわみ変形３Ａ’’を起こす。このとき、上板３Ｂは気密室３Ｄ内に存在する空気を介してフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’’に応じた圧力を受けるので、上板３Ｂも中央部分が上方側に膨らむような凸状のたわみ変形を起こす。フォトマスク３Ａにたわみ変形３Ａ’’が生じると、ガラス基板１Ｃに対してフォトマスク３Ａの中央部と周辺部とでプロキシミティギャップの値が異なってくることから、該フォトマスク３Ａの中央部と周辺部とでガラス基板１Ｃに対するマスクパターンの焼き付けにむらが生じ、製品の品質が低下するだけでなく、歩留りも低下してしまう。しかし、プロキシミティギャップ制御を行う際に、フォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’’を補正できれば、フォトマスク３Ａにたわみ変形３Ａ’’が生じた場合の該変形の収束時間すなわち待ち時間を不要にすることができる。
【００２１】
本例では、マスクホルダ３の気密室３Ｄ内の圧力を負圧に調整することによってプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’を補正している。また、マスクホルダ３の気密室３Ｄ内の圧力を大気圧よりも高圧に調整することによってプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’’を補正している。図１に、フォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’の補正に適用されるマスク変形補正装置１２の一実施例を示す。図２に、フォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’’の補正に適用されるマスク変形補正装置１３の一実施例を示す。
【００２２】
図１に示されるマスク変形補正装置１２は、プロキシミティギャップ制御を行う前のマスクホルダ３の気密室３Ｄ内の圧力変化を検出する圧力検出センサ１２Ａと、フォトマスク３の気密室３Ｄ内の圧力を調整する制御部１２Ｂなどを含んで構成されている。圧力検出センサ１２Ａは、マスクホルダ３の上板３Ｂを通して気密室３Ｄ内の圧力変化を検出し、その圧力変化に応じた信号をフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’に対応する圧力検出信号Ｐｄとして制御部１２Ｂの圧力制御部１２Ｂ１に出力する。例えば、圧力検出センサ１２Ａは、プロキシミティギャップ制御を行う前の気密室３Ｄ内の圧力と大気圧との圧力変化（圧力差）を検出し、その圧力変化に応じた信号を前記圧力検出信号Ｐｄとして圧力制御部１２Ｂ１に出力する。圧力制御部１２Ｂ１は、空気圧源１２Ｂ２を介して後述する圧力調整バルブ１２Ｂ３を制御するものであり、ＭＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどからなるメモリ部、Ａ／Ｄ変換回路やＤ／Ａ変換回路などの信号処理回路などを含んで構成される。メモリ部にはマスク変形補正処理に必要とされる各種データやプログラムなどが記憶される。ＭＰＵはメモリ部に記憶されているプログラムを実行してマスク変形補正処理を行う。気密室３Ｄ内のエアーは、スペーサ３Ｃに設けられた吸気口３Ｃ１、該吸気口３Ｃ１に接続された吸気パイプ３Ｅ、該吸気パイプ３Ｅに接続された圧力調整バルブ１２Ｂ３などを通して真空ポンプなどの図示しない真空源によって吸引される。圧力調整バルブ１２Ｂ３は、空気圧源１２Ｂ２から供給される供給圧に応じて内部のエアー通路の開閉量を調節することによって気密室３Ｄから吸引されるエアーの吸引量を調整する。なお、スペーサ３Ｃには、密閉室３Ｄ内にエアーを供給する送気口３Ｃ２が設けられている。この送気口３Ｃ２には、送気パイプ３Ｆを介して圧力調整バルブ１３Ｂ３が接続されているが、この圧力調整バルブ１３Ｂ３はここでのフォトマスク変形補正処理では使用されない。従って、圧力調整バルブ１３Ｂ３は送気口３Ｃ２から密閉室３Ｄ内にエアーが入り込まないように内部のエアー通路が閉じられている。
【００２３】
図５（ａ）を参照して、図１に示すマスク変形補正装置１２によるマスク変形補正処理を説明する。先ず、圧力検知センサ１２Ａから圧力検出信号Ｐｄを取り込む（ステップＳ１）。次に、その圧力検出信号Ｐｄに基づき制御部１２Ｂの圧力制御部１２Ｂ１がフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’を補正する変形補正圧を求める（ステップＳ２）。一例として、圧力制御部１２Ｂ１では、たわみ変形３Ａ’の生じていないフラットなフォトマスク３Ａに作用する面荷重に対応した圧力を補正基準圧とし、この補正基準圧を基にたわみ変形３Ａ’を生じたフォトマスク３Ａに作用する面荷重を相殺するために必要な圧力を前記変形補正圧として求める。次に、圧力制御部１２Ｂ１は空気圧源１２Ｂ２の駆動を制御し、これによって、該空気圧源１２Ｂ２が前記変形補正圧を生成して圧力調整バルブ１２Ｂ３に供給する（ステップＳ３）。圧力調整バルブ１２Ｂ３では、空気圧源１２Ｂ２から供給される変形補正圧によりエアー通路の開閉量が調節されることで気密室３Ｄ内から吸気口３Ｃ１及び吸気パイプ３Ｅを通して吸引されるエアーの吸引量を調整して（ステップＳ４）、気密室３Ｄ内の圧力をフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’を補正する圧力すなわち負圧に制御する。これにより、フォトマスク３Ａは、図１に実線にて示されるように、フラットになってたわみ変形３Ａ’が補正されるので、プロキシミティギャップを形成する際のフォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとの物理的な干渉（フォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとの接触）を回避でき、ガラス基板１Ｃに鮮明なマスクパターンを焼き付けることができるようになる。
【００２４】
図２に示されるマスク変形補正装置１３は、プロキシミティギャップ制御を行う際のフォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとの間のギャップを検出する複数のギャップ検出センサ１３Ａ１〜１３Ａ５（図示例では、５つのギャップ検出センサすなわち図２に示されるフォトマスク３Ａの四隅の対角線上に配置される４つのギャップ検出センサと、該フォトマスク３Ａの中央部に配置される１つのギャップ検出センサ）と、フォトマスク３の気密室３Ｄ内の圧力を調整する制御部１３Ｂなどを含んで構成されている。各ギャップ検出センサ１３Ａ１〜１３Ａ５は、例えば、ＬＥＤとＣＣＤリニアイメージセンサなどから構成され、ＬＥＤから射出された射出光がガラス基板１Ｃの上面で反射する反射光とフォトマスク３の下面で反射する反射光とをＣＣＤリニアイメージセンサで検出し、その検出位置の差に応じた信号をフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ’’に対応するギャップ検出信号δ１〜δ５として制御部１３Ｂの圧力制御部１３Ｂ１に出力する。圧力制御部１３Ｂ１は、空気圧源１３Ｂ２を介して後述する圧力調整バルブ１３Ｂ３を制御するものであり、ＭＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどからなるメモリ部、Ａ／Ｄ変換回路やＤ／Ａ変換回路などの信号処理回路などを含んで構成される。メモリ部にはマスク変形補正処理に必要とされる各種データやプログラムなどが記憶される。ＭＰＵはメモリ部に記憶されているプログラムを実行してマスク変形補正処理を行う。気密室３Ｄ内には、図示しない空気圧縮機などのエアー供給源から送気パイプ３Ｆ、該送気パイプ３Ｆに接続された圧力調整バルブ１３Ｂ３、該送気パイプ３Ｆに接続されたスペーサ３Ｃの送気口３Ｃ２などを通してエアーが供給される。圧力調整バルブ１３Ｂ３は、空気圧源１３Ｂ２から供給される供給圧に応じて内部のエアー通路の開閉量を調節することによって気密室３Ｄに供給されるエアーの供給量を調整する。なお、同図に示す圧力調整バルブ１３Ｂ３はここでのフォトマスク変形補正処理では使用されないので、吸気口３Ｃ１から密閉室３Ｄ内のエアーがリークしないように内部のエアー通路が閉じられている。
【００２５】
図５（ｂ）を参照して、図２に示すマスク変形補正装置１３によるマスク変形補正処理を説明する。先ず、ギャップ検出センサ１３Ａ１〜１３Ａ５からギャップ検出信号δ１〜δ５を取り込む（ステップＳ１１）。次に、そのギャップ検出信号δ１〜δ５に基づき制御部１３Ｂの圧力制御部１３Ｂ１がフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ''を補正する変形補正圧を求める（ステップＳ１２）。一例として、圧力制御部１３Ｂ１では、たわみ変形３Ａ''の生じていないフラットなフォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとの間に形成されるべき所定のプロキシミティギャップの値を補正基準値とし、この補正基準値に基づきたわみ変形３Ａ''を生じたフォトマスク３Ａとガラス基板１Ｃとの間のギャップを一定に矯正するために必要な圧力を前記変形補正圧として求める。次に、圧力制御部１３Ｂ１は空気圧源１３Ｂ２の駆動を制御し、これによって、該空気圧源１３Ｂ２が前記変形補正圧を生成して圧力調整バルブ１３Ｂ３に供給する（ステップＳ１３）。圧力調整バルブ１３Ｂ３では、空気圧源１３Ｂ２から供給される変形補正圧によりエアー通路の開閉量が調節されることで気密室３Ｄ内に送気パイプ３Ｆ及び送気口３Ｃ２を通して供給されるエアーの供給量を調整して（ステップＳ１４）、気密室３Ｄ内の圧力をフォトマスク３Ａのたわみ変形３Ａ''を補正する圧力すなわち大気圧よりも高圧に制御する。これにより、フォトマスク３Ａは、図２に二点鎖線にて示されるように、フラットになってたわみ変形３Ａ''が補正されるので、フォトマスク３Ａがたわみ変形を起こした場合の待ち時間を不要にすることができる。これによって、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【００２６】
本実施の形態に示すプロキシミティ露光装置では、マスク変形補正装置１３において、複数のギャップ検出センサ１３Ａ１〜１３Ａ５を用いてフォトマスク３Ａとガラス基板１Ａとの間のギャップを検出したが、これに限定されるものではなく、フォトマスク３Ａの中央部に配置したギャップ検出センサ１３Ａ５のみを用いてフォトマスク３Ａとガラス基板１Ａとの間のギャップを検出するように構成してよい。また、プロキシミティギャップ制御を行う際に、露光チャック２をマスクホルダ３に対して移動させるようにしているが、これとは逆に、マスクホルダ３を露光チャック２に対して移動させるように構成してよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るプロキシミティ露光装置によれば、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの変形を補正するようにしたので、フォトマスクが変形した場合の待ち時間を不要にすることができる。これにより、露光直前のプロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。また、制御手段によって気密室内の圧力を調整することによりプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を補正するようにしたので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。
【００２８】
また、本発明に係るフォトマスク変形補正方法によれば、プロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正するようにしたので、プロキシミティギャップを形成する際に、フォトマスクと基板との物理的な干渉を回避でき、フォトマスクや基板の損傷を防止することができる。また、プロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの変形を気密室内の圧力を調整することにより補正するようにしたので、フォトマスクが変形した場合の待ち時間を不要にすることができる。これにより、プロキシミティギャップ制御に要する時間を短縮できることから、プロキシミティギャップ制御の高速化を図れ高スループット化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るプロキシミティ露光装置においてプロキシミティギャップを形成する前のフォトマスクの変形補正に適用されるマスク変形補正装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】  本発明に係るプロキシミティ露光装置においてプロキシミティギャップを形成する際のフォトマスクの他の変形補正に適用されるマスク変形補正装置の一実施例を示すブロック図。
【図３】  （ａ）は、図１示すマスク変形補正装置におけるマスク変形補正処理を示すフローチャート、（ｂ）は、図２に示すマスク変形補正装置におけるマスク変形補正処理を示すフローチャート。
【図４】  本発明に係るプロキシミティ露光装置に適用されるフォトマスクの一実施例を示す斜視図。
【図５】  本発明に係るプロキシミティ露光装置の一実施例を示す概略構成図。
【図６】  従来のプロキシミティ露光装置のマスクホルダの説明図であり、（ａ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はマスクホルダの平面図。
【符号の説明】
１Ｃ  ガラス基板
２  露光チャック
３  マスクホルダ
３Ａ  フォトマスク
３Ｂ  上板
３Ｃ  スペーサ
３Ｃ１  吸気口
３Ｃ２  送気口
３Ｄ  気密室
１２，１３  マスク変形補正装置
１２Ａ  圧力検出センサ
１２Ｂ，１３Ｂ  制御部
１２Ｂ１，１３Ｂ１  圧力制御部
１２Ｂ２，１３Ｂ３  空気圧源
１２Ｂ３，１３Ｂ３  圧力調整バルブ
１３Ａ１〜１３Ａ５  ギャップ検出センサ
【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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