(57)【要約】  【課題】  低コストでもマスクを高精度に安定して保持できる露光装置を提供する。  【解決手段】  マスクＭと基板Ｗとの接近移動によりその間に発生した陽圧を、吐出口Ｈａより気体を吐出させて得られるエアカーテン効果により維持することで、マスクＭの自重による撓みをキャンセルした状態で、高精度な露光を行うことができる。【選択図】  図１
2007041269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを形成したマスクを保持するマスク保持部と、基板を保持する基板保持部とを有し、光源からの光を前記マスクに照射することにより、前記パターンを前記基板に露光する露光装置において、
少なくとも露光時に、前記マスクと前記基板との間に所定の陽圧を形成することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記所定の陽圧は、前記マスクと前記基板との接近移動により形成されることを特徴とする求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記所定の陽圧は、前記マスクの周囲を囲う所定の圧力を有するエアカーテンにより維持され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】
前記所定の陽圧は、前記マスクの周囲を囲う所定の圧力を有するエアカーテンにより形成され且つ維持されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記エアカーテンは、前記マスクの周囲に配置された複数の吐出口から吐出された気体によって形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記吐出口と、それに対向する表面とのスキマの状態に応じて、前記気体の吐出量もしくは吐出圧を変化させることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記マスクの周囲の近傍に、気体を吸引する吸引手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記複数の吐出口は、少なくとも前記マスク保持部に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを分割逐次露光方式で近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の薄形テレビ等に用いられる液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイは、基板上にマスクのパターンを分割逐次露光方式で近接露光転写することで製造される。従来のこの種の分割逐次露光装置としては、例えば、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置し、この状態でワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ等を作成するようにしたものが知られている。
【０００３】
ところで、近接露光転写を行う場合の１つの問題は、マスクの厚さがその面積に対して薄いので、マスクの移動時に慣性や気圧の変化に起因する撓みが生じ、振動しやすいということである。従って、振動が収まるまで露光動作を行うことができず、露光工程に時間がかかる恐れがある。
【０００４】
これに対し、特許文献１に示す露光装置においては、複数のエアー孔から加圧された空気を吐出させ、マスクを浮上させることで、マスクの安定保持を実現している。
【特許文献１】特開２０００−１７３８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、マスクを基板に対して高精度に安定して保持することができないという問題がある。特に、近年においては、設備コストが低くて足りるプロキシミティ露光装置を用いても、基板に形成する配線の線幅をより狭くしたいという要求があり、そのためマスクと基板との距離を高精度に維持する必要が生じている。
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、低コストでもマスクを高精度に安定して保持できる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の露光装置は、パターンを形成したマスクを保持するマスク保持部と、基板を保持する基板保持部とを有し、光源からの光を前記マスクに照射することにより、前記パターンを前記基板に露光する露光装置において、
少なくとも露光時に、前記マスクと前記基板との間に所定の陽圧を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の露光装置の原理について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一例にかかる露光装置の一部断面図である。上下方向に移動可能な基板ホルダＷＨ上に、基板Ｗが載置されている。基板Ｗの上方には、それに対して間隔をおいて、マスクＭがマスクホルダＭＨによって保持されている。マスクホルダＭＨ内を配管Ｈが通過しており、その配管Ｈに形成された複数の吐出口Ｈａが、基板Ｗの表面に向かって開口している。配管Ｈは、外部の正圧ポンプ（不図示）に接続されている。
【０００９】
しかるに、マスクＭは比較的大面積でありながら厚さが薄く、露光のために周囲のみを保持されると自重により撓みが生じることとなる。かかる撓みが生じると、マスクＭと基板Ｗとの距離が場所によって異なることとなり、高精度な露光を行うことができない。これに対し、マスクＭと基板Ｗとの間の空間を気密し、その内部の圧力を可変とすることで、マスクＭと基板Ｗとの距離を高精度に維持しようとすることも考えられる。しかしながら、マスクＭと基板Ｗとの間の空間を密封する構成は大がかりなものとなってコストが増大するという問題がある。
【００１０】
更に、１枚のマスクを用いて同一基板に複数回露光を行う場合には、マスクと基板との相対移動が必要となるため、マスクＭと基板Ｗとの間の空間を密封することは困難である。
【００１１】
ここで、１枚のマスクを用いて同一基板に複数回露光を行う際、その相対移動時には、マスクＭと基板Ｗとが接触しないように両者の間隔をある程度あける必要があるのに対し、露光時には、解像度を上げるためにマスクＭと基板Ｗとを近接配置する必要があるので、移動と露光との間には、基板ホルダＷＨが基板Ｗを保持しつつ上下移動し、それによりマスクＭからの離隔動作と接近動作とを行うようにしている。
【００１２】
しかるに、マスクＭに対して基板Ｗを接近させると両者間の気体圧力が上昇して圧力分布が生じるが、上述したようにマスクＭは比較的大面積でありながら厚さが薄いので、気圧の上昇（即ち初期状態における陽圧の形成）に伴ってマスクＭの中央が上方に持ち上がるように変形する。これを利用すれば、マスクＭの自重による撓みを適切にキャンセルすることができる。
【００１３】
ここで、マスクＭと基板Ｗとの相対移動が完了した後は、かかる初期状態が定常状態へと移行しようとする。定常状態とは、密閉容器内では均一な圧力になる状態をいうが、マスクＭの周囲にエアカーテンを設けたような場合には、エアカーテンの圧力と同一の圧力になろうとする。エアカーテン部の圧力は、カーテンの周囲の状態にもよるが、エアカーテン部の周囲にシール効果を有したものが設けられていなければ、ほぼ大気圧となるので、マスクＭは自重により下方にたわんでしまうこととなる。
【００１４】
しかしながら、エアカーテン部の周囲にスキマシールなどを設けると、マスクＭと基板Ｗとの間の圧力を一定の圧力に維持することができるので、少なくとも露光中は、マスクＭの自重による撓みをキャンセルした状態を維持することができる。このように、安定状態におけるマスクＭと基板Ｗとの間の圧力の分布を決定するのが周囲圧力であり、これはエアカーテンと、その周囲のシール手段とによって形成できるが、エアカーテン以外のものを用いても良い。
【００１５】
具体的に説明すると、外部の正圧ポンプから配管Ｈに気体を供給すると、マスクの周囲に配置された複数の吐出口Ｈａから気体が吐出され、いわゆるエアカーテンが形成されるので、かかる状態でマスクＭに対して基板Ｗを接近させることで両者間の気体圧力が上昇した後、定常状態になるときに、マスクＭと基板Ｗとの間に、その周囲のシール効果（例えばマスクＭと基板Ｗの周囲において小さなスキマを設けること）と相まって周囲圧力を形成し、それによりマスクＭと基板Ｗとの間の圧力分布を維持することができる。従って、マスクＭと基板Ｗとの間の気体圧力を維持することで、マスクＭの自重による撓みを一定期間キャンセルすることができる。
【００１６】
更に、吐出口Ｈａから吐出される気体の吐出量や吐出圧を変更すれば、スキマシールの効果と相まってエアカーテンの周囲圧力も変化するので、定常状態時の気圧を維持でき、マスクＭの形状を高精度に制御することができる。
【００１７】
前記所定の陽圧は、前記マスクと前記基板との接近移動により形成されると好ましい。
【００１８】
前記所定の陽圧は、前記マスクの周囲を囲う所定の圧力を有するエアカーテンにより維持されると好ましい。
【００１９】
前記所定の陽圧は、前記マスクの周囲を囲う所定の圧力を有するエアカーテンにより形成され且つ維持されると好ましい。
【００２０】
前記エアカーテンは、前記マスクの周囲に配置された複数の吐出口から吐出された気体によって形成されると好ましい。
【００２１】
前記吐出口と、それに対向する表面とのスキマの状態に応じて、前記気体の吐出量もしくは吐出圧を変化させると好ましい。例えば、前記マスク保持部と前記基板との相対位置関係に応じてスキマの長さや大きさ（高さ）が変化するが、そのスキマの長さ或いはスキマの大きさに応じて流量を調整することもできる。
【００２２】
前記マスクの周囲の近傍に、気体を吸引する吸引手段を設けると好ましい。
【００２３】
前記基板前記複数の吐出口は、少なくとも前記マスク保持部に設けられていると、前記マスクよりも前記基板が大きい場合に好適である。ただし、前記複数の吐出口は、前記基板保持部にも設けられていると、フレキシビリティが広がるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本実施の形態にかかる露光装置の側面図である。図２において、本実施の形態に係る露光装置１００は、ベース１０２上には、ガイドレール１０４が図２で左右方向に延在するように配置され、ガイドレール１０４に沿って複数のスライダ１０６が移動可能に設けられている。
【００２５】
複数のスライダ１０６は、Ｘ軸ステージ１０８を支持している。Ｘ軸ステージ１０８とベース１０２との間には、不図示のリニアモータが設けられ、ベース１０２に対してＸ軸ステージ１０８を駆動可能となっている。
【００２６】
Ｘ軸ステージ１０８上には、４本のガイドレール１１０が図２で紙面垂直方向に延在するように配置され、各ガイドレール１１０に沿って複数のスライダ１１２が移動可能に設けられている。
【００２７】
複数のスライダ１１２は、Ｚ軸ステージ１１４を支持している。Ｚ軸ステージ１１４とＸ軸ステージ１０８との間には、リニアモータ１１６が設けられ、Ｘ軸ステージ１０８に対してＺ軸ステージ１１４を駆動可能となっている。
【００２８】
Ｚ軸ステージ１１４上には、Ｙ軸ステージ１１８が配置されている。Ｙ軸ステージ１１８は、内蔵したアクチュエータ（不図示）により、基板ホルダ１２０を図２で上下方向に移動させる機能を有する。基板ホルダ１２０は、上面に基板Ｗを載置し保持している。
【００２９】
一方、ベース１０２に立設された４本の支持脚１２２上に、上板１２４が取り付けられている。上板１２４の中央開口内には、ブラケット１２６を介してマスクホルダ１２８が取り付けられている。マスクホルダ１２８は、マスクＭの周囲を保持している。マスクの上方には、光源（不図示）が設けられている。
【００３０】
図３は、図２の構成の矢印IIIで示す部分を拡大して示す図である。図３において、マスクホルダ１２８内を配管Ｈ＋が通過しており、その配管Ｈ＋に形成された複数の吐出口Ｈａが、マスクＭの周囲近傍におけるマスクホルダ１２８の下面において、基板Ｗの表面に向かって開口している。配管Ｈ＋は、外部の正圧ポンプＰ＋に接続されている。又、マスクホルダ１２８内を配管Ｈ−が通過しており、その配管Ｈ−に形成された複数の吸引孔Ｈｂが、吐出口Ｈａよりも外方におけるマスクホルダ１２８の下面において、基板Ｗの表面に向かって開口している。配管Ｈ−は、外部の負圧ポンプＰ−に接続されている。なお、吐出口Ｈａ、吸引孔Ｈｂは連続した溝状であっても良い。
【００３１】
本実施の形態の動作を説明すると、露光前においては、マスクＭと基板Ｗとを離隔させた状態で、Ｘ軸ステージ１０８及びＺ軸ステージ１１４を移動させることで、マスクＭのパターンを転写させたい位置に基板Ｗを位置決めする。その後、Ｙ軸ステージ１１８が上昇することで、マスクＭに基板Ｗが接近する。初期状態にて、マスクＭと基板Ｗとの間の気体の圧力が高まり陽圧が形成され、マスクＭの中央が上方に盛り上がるように変形する。なお、基板とマスクとの接近動作を伴わずエアカーテンのみにより陽圧を形成する構成では、定常状態を画成するために、ある程度の時間が必要である。
【００３２】
このとき、正圧ポンプＰ＋から配管Ｈ＋を介して気体を供給することにより、吐出口Ｈａより気体を吐出させ、エアカーテンと周囲のシール効果により周囲圧力を維持し、マスクＭと基板Ｗとの間の定常状態を制御することで、圧力分布を維持し、マスクＭの自重による撓みをキャンセルしつつ、不図示の光源からの光を照射することで高精度な露光を行うことができる。
【００３３】
露光後には、Ｙ軸ステージ１１８が下降（又は平行移動）することで、マスクＭより基板Ｗが離隔するが、このとき吐出口Ｈａより気体を継続して吐出させても良いし、気体の吐出を中断しても良い。その後、Ｘ軸ステージ１０８及びＺ軸ステージ１１４を移動させることで、マスクＭのパターンを転写させたい次の位置に基板Ｗを位置決めすることができる。以上を繰り返すことで、基板Ｗの全面にマスクＭのパターンを転写することができる。
【００３４】
特に、露光終了後に基板が下方に下がり、露光ごとに本発明の圧力確保が行われることから、それによりマスクの撓みをキャンセルできれば、マスクと基板との接触の恐れが抑制され、基板の下方移動量を少なくできるか、或いは上下移動をなくすこともできる。即ち、変形例として、エアカーテンを用いて高気圧の定常状態を維持したまま、基板を露光時の距離でマスクに対して平行移動させることも考えられ、それにより露光動作のタクトタイムを短くできる。かかる場合、エアカーテン部の圧力を大きな陽圧として、マスクを上方へたわませると、マスクと基板との接触を更に抑制できる。
【００３５】
なお、基板に塗布されたレジストなどの昇華物が気体中を浮遊し、光学系のミラーや光源に付着する恐れがある。これに対し、本実施の形態の場合、負圧ポンプＰ−から配管Ｈ−を介して吸引することで、吸引孔Ｈｂ周辺の気体を回収することができ、それによりレジストなどの昇華物が光学系のミラーや光源に付着することができる。
【００３６】
ここで、マスクＭと基板Ｗとを、それぞれ幅Ａ×長さＢの並行平板と仮定し、その間の距離（スキマ）を変化させた場合における、マスクＭと基板Ｗとの間の気体の圧力ｐ（ｘ、ｚ）は、以下の数１式で表される。
【００３７】
【数１】
2007041269.tif 000003
【００３８】
数１式によれば、Ａ＝１ｍ、Ｂ＝１ｍの並行平板を用いて、両者間のスキマが２００μｍのときに、移動速度１ｍｍ／ｓｅｃで接近させた場合、平板中央の気体圧力は約２０００Ｐａとなるので、マスクＭの自重による撓みを十分キャンセルすることができる。
【００３９】
一方、並行平板間の気体圧力が高まったとき、外部に流出する気体の量Ｑは、以下の数２式で表される。
【００４０】
【数２】
2007041269.tif 000004
【００４１】
なお、数２式を実施のマスクと基板に適用する場合、マスクが基板の中央に位置するときは、寸法Ｌを固定して用いることができるが、基板の外周にマスクが位置するときは、寸法Ｌは可変となる。そのため計算に当たっては、寸法Ｌは場所に応じて変化させることが望ましい。更に、マスクの板厚によっても、シールスキマｈが可変となる。なお、ＰHは、数１式のｐ（ｘ、ｚ）で求められた値、ＰOは、大気圧として良いが、マスクと基板との間の気体圧力と、外部の気体圧力との差圧を測定するセンサを設けることが望ましい。
【００４２】
図４は、変形例にかかる露光装置の図３と同様な図である。図４においては、上述の実施の形態に加え、基板ホルダ１２０内を配管Ｈ’＋が通過しており、その配管Ｈ’＋に形成された複数の吐出口Ｈａ’が、基板Ｗの周囲近傍における基板ホルダ１２０の上面において、マスクＭの表面に向かって開口している。配管Ｈ’＋は、外部の正圧ポンプＰ’＋に接続されている。又、基板ホルダ１２０内を配管Ｈ’−が通過しており、その配管Ｈ’−に形成された複数の吸引孔Ｈｂ’が、吐出口Ｈａ’よりも外方における基板ホルダ１２０の上面において、マスクＭの表面に向かって開口している。配管Ｈ’−は、外部の正圧ポンプＰ’−に接続されている。
【００４３】
本変形例は、図４に示すように、マスクＭが基板Ｗをはみ出した状態で露光が行われる場合に好適である。即ち、図４に示す状態では、吐出口Ｈａは空間に面しているので、マスクホルダ１２８に設けた吐出口Ｈａから気体を吐出しても、マスクＭと基板Ｗとの間の圧力分布を維持することができない。そこで、かかる場合には、基板ホルダ１２０に設けられた吐出口Ｈａ’より気体を吐出させて周囲圧力を高め、エアカーテンとスキマシール効果により、マスクＭと基板Ｗとの間の定常状態における圧力分布を維持することで、マスクＭの自重による撓みをキャンセルした状態で、高精度な露光を行うことができる。更に、吸引孔Ｈｂ’周辺の気体を吸引することで、ここから、レジストなどの昇華物が光学系のミラーや光源に付着することができる。
【００４４】
なお本変形例において、マスクＭと基板Ｗとの相対位置関係によっては、図５に示す状態で露光を行うこともあり得る。かかる場合には、マスクホルダ１２８の吐出口Ｈａは、基板Ｗに対向しておらず基板ホルダ１２０の上面に対向している。一方、基板ホルダ１２０の吐出口Ｈａ’は、マスクＭに対向しておらずマスクホルダ１２８の下面に対向している。かかる場合、両吐出口Ｈａ、Ｈａ’から気体を吐出させることができるが、十分な定常状態における圧力分布の維持効果を得るためには、吐出口から対向する表面（マスクホルダ１２８もしくは基板ホルダ１２０）までの距離を、なるべく小さくすることが望ましい。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、所定以上のスキマの場合には、マスクホルダ側の吐出口と、基板ホルダ側の吐出口とから同時に気体を吐出させても良い。又、重力方向上方に基板を配置し、マスクを下方に配置した場合、マスクは自重で下方にたわむため、基板との間隔が広がることになる。かかる場合、マスクと基板との間に陰圧を形成することで、同様にマスクの撓みをキャンセルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一例にかかる露光装置の要部断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる露光装置の側面図である。
【図３】図２の構成の矢印IIIで示す部分を拡大して示す図である。
【図４】変形例にかかる露光装置の図３と同様な図である。
【図５】変形例にかかる露光装置の図３と同様な図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０２ ベース
１０４ ガイドレール
１０６ スライダ
１０８ Ｘ軸ステージ
１１０ ガイドレール
１１２ スライダ
１１４ Ｚ軸ステージ
１１６ リニアモータ
１１８ Ｙ軸ステージ
１２０ 基板ホルダ
１２２ 支持脚
１２４ 上板
１２６ ブラケット
１２８ マスクホルダ
Ｈ 配管
Ｈａ 吐出口
Ｈａ 吐出口
Ｈｂ 吸引孔
Ｍ マスク
ＭＨ マスクホルダ
Ｐ＋ 正圧ポンプ
Ｐ− 負圧ポンプ
Ｗ 基板
ＷＨ 基板ホルダ
【図１】
2007041269.tif 000005
【図２】
2007041269.tif 000006
【図３】
2007041269.tif 000007
【図４】
2007041269.tif 000008
【図５】
2007041269.tif 000009