(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクホルダに保持されたマスクのパターン面と、露光チャックに保持された露光対象基板の露光面とを接近させて露光を行う露光装置において、
マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動するようにマスクホルダと露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により前記マスクホルダと前記露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動して前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動する間に、前記パターン面の状態と前記露光面の状態をそれぞれ同時に光学的に検出する検出手段と、
前記パターン面に応じた前記検出手段の出力に基づき該パターン面の異物有無を判定すると共に、前記露光面に応じた前記検出手段の出力に基づき該露光面の異物有無を判定する処理を行う制御手段と
を具えた異物検査機能を備えた露光装置。
【請求項２】
マスクホルダに保持されたマスクのパターン面と、露光チャックに保持された露光対象基板の露光面とを接近させて露光を行う露光装置において、前記パターン面や前記露光面について異物有無の検査を行うための異物検査方法であって、
マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動するようにマスクホルダと露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動する工程と、
前記工程によって前記マスクホルダと前記露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動して前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動する間に、前記パターン面の状態と前記露光面の状態をそれぞれ同時に光学的に検出する工程と、
前記パターン面に応じた検出データに基づき該パターン面の異物有無を判定すると共に、前記露光面に応じた検出データに基づき該露光面の異物有無を判定する工程と
を具えた異物検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン形成用のマスクと露光対象基板との間に微小ギャップを形成して該露光対象基板の基板面上にパターンを転写するプロキシミティ露光装置、コンタクト露光装置等の露光装置に係り、特に、マスクのパターン面や露光対象基板の露光面について異物有無の検査を行うことのできる異物検査機能を備えた露光装置及びその装置における異物検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロキシミティ露光装置は、例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなど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などの露光対象基板の基板面上にパターンを形成する露光工程に適用される。近年、ガラス基板は、液晶ディスプレイの大型化に伴い益々大版化され、これに伴ってフォトマスクも大版化される傾向にある。プロキシミティ露光装置では、フォトマスクとガラス基板とのサイズが略同じである場合に、パターンをガラス基板面上に一括して露光する一括露光方式が採用され、フォトマスクのサイズよりもガラス基板のサイズが大きい場合には、例えば、フォトマスクに対してガラス基板を水平方向にステップ移動して、パターンをガラス基板面上に分割して露光するステップ露光方式が採用される。
【０００３】
上記のプロキシミティ露光装置では、ガラス基板の基板面上にパターンを形成するに当たり、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。一例として、マスクホルダで保持したフォトマスクと露光チャックで保持したガラス基板との間隔を複数のギャップ検出センサで検出し、各センサの検出値が全て等しくなるように露光チャックをチルティングステージでＺ方向にチルティングして、フォトマスクとガラス基板との間に一定の微小ギャップを形成する。この微小ギャップは、フォトマスクのパターン面（マスクパターンを形成した面）とガラス基板の露光面（フォトレジスト膜を形成した面）との間に形成され、例えば、フォトマスクやガラス基板の大きさに応じて数十〜数百ミクロン程度のギャップ値に設定される。また、微小ギャップを確保したまま、フォトマスクとガラス基板とを高精度に位置合わせするアライメントが行われる。一例として、フォトマスクとガラス基板とに対向して設けられたアライメントマークをＣＣＤなどのイメージセンサで検出し、その検出結果からフォトマスクとガラス基板とのずれ量を求め、そのずれ量の補正分だけアライメントステージで露光チャックをＸ方向やＹ方向に移動して、フォトマスクとガラス基板とを位置合わせする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロキシミティ露光装置では、例えば、ガラス基板の露光面上に比較的大きい異物があると、プロキシミティギャップ制御の際に、その異物がパターン面に接触することがある。すなわち、ガラス基板においては、露光工程の前の感光液塗布工程において、露光対象面にフォトレジストを一定厚みに塗布して露光面が形成されるが、フォトレジストを塗布する際に、そのフォトレジストが飛散して露光面上に散在していることがある。また、フォトマスクにおいては、大版化されるに従ってそれ自身の自重により中央部付近がガラス基板側にたわみ露光面とのギャップ間隔が狭くなるという傾向がある。この場合、露光面上において、ギャップ間隔の狭い部分に飛散レジストがあると、その飛散レジストがパターン面に接触してパターンを損傷するという問題が起こる。また、アライメントでは、微小ギャップを確保したまま、ガラス基板をフォトマスクに対して移動するので、ガラス基板の移動に伴って飛散レジストによりレジスト膜やパターンが擦られてスクラッチ状に損傷するいう問題が起こる。また、その飛散レジストは、ガラス基板が露光チャックと共に下降する際に、露光面から離れてパターン面に付着することがある。
【０００５】
通常、一括露光方式では、１枚のフォトマスクを用いて複数枚のガラス基板に同一パターンを形成するので、パターンの損傷或いはパターン面への飛散レジストの付着に因って、パターンを露光したガラス基板の全てにパターンの繰り返し焼き付け不良が生じるため、歩留りが低下してしまう。このような問題は、一括露光方式に限らず、ステップ露光方式においても同様に起こる。特に、ステップ露光方式では、１枚のフォトマスクを用いて複数枚のガラス基板に同一パターンを露光することがあるので、一括露光方式に比べてさらに歩留りが低下してしまうことになる。
【０００６】
このような問題を回避する一つの方法として、ガラス基板の露光面に転写した転写パターンをレビューステーションや走査型電子顕微鏡などを用いて観察し、転写パターンが損傷していれば、その転写パターンに対応したフォトマスクを新品のものと交換することが考えられる。しかしながら、この方法では、転写パターンの観察に時間がかかるという問題があり、また、交換用のフォトレジストを複数枚準備する必要があるので、ランニングコストが嵩むという問題がある。
【０００７】
本発明は、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、パターン面や露光面について異物有無の検査を行うことのできる異物検査機能を備えた露光装置及びその装置における異物検査方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る露光装置は、マスクホルダに保持されたマスクのパターン面と、露光チャックに保持された露光対象基板の露光面とを接近させて露光を行う露光装置において、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動するようにマスクホルダと露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段と、前記駆動手段により前記マスクホルダと前記露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動して前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動する間に、前記パターン面の状態と前記露光面の状態をそれぞれ同時に光学的に検出する検出手段と、前記パターン面に応じた前記検出手段の出力に基づき該パターン面の異物有無を判定すると共に、前記露光面に応じた前記検出手段の出力に基づき該露光面の異物有無を判定する処理を行う制御手段とを具えたものである。
本発明に係る異物検査方法は、マスクホルダに保持されたマスクのパターン面と、露光チャックに保持された露光対象基板の露光面とを接近させて露光を行う露光装置において、前記パターン面や前記露光面について異物有無の検査を行うための異物検査方法であって、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動するようにマスクホルダと露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動する工程と、前記工程によって前記マスクホルダと前記露光チャックの少なくともいずれか一方を駆動して前記マスクと前記露光対象基板とを相対的に移動する間に、前記パターン面の状態と前記露光面の状態をそれぞれ同時に光学的に検出する工程と、前記パターン面に応じた検出データに基づき該パターン面の異物有無を判定すると共に、前記露光面に応じた検出データに基づき該露光面の異物有無を判定する工程とを具える。
上記の露光装置及び異物検査方法によれば、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前の状態で、パターン面及び露光面について異物有無の検出を同時に行うので、パターン面及び露光面について異物有無の検査を効率的に行うことができる。また、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前の状態でこの検出を行うことにより、両方の面の間隔が十分に開いている状態で検出を行うため、両方の面を傷つけることなく同時に検出を行うことが可能である。更に、パターン面及び露光面という２種の検出を行うものでありながら、検出工程によるタクトタイムの増加が生じない。加えて、１つの基板の露光終了後に、別の基板に対する露光を開始する前に、本願発明によるマスクのパターン面と露光対象基板の露光面との検査が同時に行われるので、前回の露光中にマスクのパターン面に異物等が付着した場合でも、これを確実にかつ効率的に検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る露光装置の一実施例を添付図面に従って説明する。
本実施の形態では、露光装置として、例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの製造工程において、ガラス基板の基板面上にパターンを形成する露光工程に適用されるプロキシミティ露光装置を説明する。図１にそのプロキシミティ露光装置の概略構成を示す。
【００１０】
図１において、プロキシミティ露光装置は、マスクホルダ１と、露光チャック２と、チルティングステージ３と、アライメントステージ４と、ステージガイド５と、ガラス基板用の異物検出系６と、フォトマスク用の異物検出系７と、露光チャック移動用のステージ駆動装置Ｄと、露光光照射用の露光ユニット（図示せず）などを具える。ステージガイド５には、アライメントステージ４が移動自在に搭載される。アライメントステージ４には、チルティングステージ３を介して露光チャック２が取り付けられる。ステージ駆動装置Ｄは、露光チャック２をステージガイド５に沿って図にＸＹＺ座標で示すＸ軸方向に移動するためのものである。ステージ駆動装置Ｄとしては、例えば、リニアモータなどの適宜の駆動装置を用いることができる。この場合、駆動装置をステージガイド５内に配置し、該駆動装置でアライメントステージ４を介して露光チャック２をステージガイド５に沿ってＸ軸方向に移動する。チルティングステージ３は、例えば、露光チャック２を同ＸＹＺ座標で示すＺ軸方向にチルティングする３つのチルティング駆動モータなどを備えてなる。アライメントステージ４は、例えば、露光チャック２を同ＸＹＺ座標で示すＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ独立して移動するＸ軸テーブル４ａ、Ｙ軸テーブル４ｂなどを備える。
【００１１】
マスクホルダ１は、ステージガイド５の上方において、後述するガラス基板受け渡し位置側に設けられたマスクベース８に固定されている。このマスクホルダ１は、露光光入射用の下方開口窓１ａを中央に有する枠型形状に形成されてなり、その下面周縁部で図示しないオートマスクチェンジャにより搬送されてくるフォトマスクＭの上面周縁部を吸着保持する。フォトマスクＭの下面はマスクパターンが形成されたパターン面Ｍａとなっている。
【００１２】
露光チャック２は、図に実線で示すガラス基板受け渡し位置でガラス基板Ｐを保持する。すなわち、ガラス基板受け渡し位置に図示しない搬送アームにより搬送されてくるガラス基板Ｐの下面を吸着保持する。ガラス基板Ｐの上面はフォトレジスト膜からなる露光面Ｐａとなっている。ガラス基板受け渡し位置では、ガラス基板ＰはフォトマスクＭと対向しない位置にある。ガラス基板Ｐを保持した露光チャック２は、該ガラス基板Ｐの露光面ＰａとフォトマスクＭのマスク面Ｍａ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が行われる前に、ステージ駆動装置Ｄでアライメントステージ４を図に矢印で示すＸ軸方向に移動することで、ガラス基板受け渡し位置から図に一点鎖線で示す露光開始位置まで移動される。ガラス基板Ｐは露光開始位置においてフォトマスクＭと対向する。
【００１３】
ガラス基板用の異物検出系６は、光照射系６ａと、ファイバ集光系６ｂと、フォトマルチプライヤなどの検出器６ｃ（図４参照）などを含む。光照射系６ａとファイバ集光系６ｂは、マスクベース８のガラス基板受け渡し位置側の外側面に取り付けられている。光照射系６ａは、図２に示されるように、投光器６ａ１と、受光器６ａ２などを備えてなる。投光器６ａ１と受光器６ａ２は、それぞれ、ガラス基板Ｐにおいて、露光チャック２の移動方向と交差する方向（すなわち図１に示すＹ軸方向）の一端と他端の外側に対向して配置されている。投光器６ａ１は、露光チャック２がガラス基板受け渡し位置から露光開始位置まで移動する間、ガラス基板Ｐの露光面Ｐａを照射する照射光Ｌ１を受光器６ａ２に向けて出射する。この場合、ガラス基板Ｐは照射光Ｌ１に対して移動するので、該ガラス基板Ｐの移動に伴って露光面Ｐａの全面が照射光Ｌ１で照射される。露光面Ｐａに照射光Ｌ１が照射されると、露光面Ｐａ上に存在する異物（例えば、露光面Ｐａ上の飛散レジストなど）Ａから散乱光ＡＬ１が発生する。詳しくは、露光面Ｐａの平滑面に異物Ａがあると、その平滑面に対する異物Ａの凹凸によって照射光Ｌ１が乱反射して散乱する。異物Ａで乱反射した散乱光ＡＬ１はファイバ集光系６ｂを介して検出器６ｃに出力される。なお、照射光Ｌ１を断面形状が楕円のコリメート光にすると、投光器６ａ１のセット位置を容易に設定できる。これは、コリメート光において、長径側又は短径側で露光面Ｐａを照射するように投光器６ａ１をセットできることによる。
【００１４】
フォトマスク用の異物検出系７は、光照射系７ａと、ファイバ集光系７ｂと、フォトマルチプライヤなどの検出器７ｃ（図４参照）などを含む。光照射系７ａとファイバ集光系７ｂは、アライメントステージ４のフォトマスクＭ側の外側面にステージベース９を介して取り付けられている。光照射系７ａは、図３に示されるように、投光器７ａ１と、受光器７ａ２などを備えてなる。投光器７ａ１と受光器７ａ２は、それぞれ、フォトマスクＭにおいて、露光チャック２の移動方向と交差する方向（すなわち図１に示すＹ軸方向）の一端と他端の外側に対向して配置されている。投光器７ａ１は、露光チャック２がガラス基板受け渡し位置から露光開始位置まで移動する間、フォトマスクＭのパターン面Ｍａを照射する照射光Ｌ２を受光器７ａ２に向けて出射する。この場合、フォトマスクＭは照射光Ｌ２に対して移動するので、該フォトマスクＭの移動に伴ってパターン面Ｍａの全面が照射光Ｌ２で照射される。パターン面Ｍａに照射光Ｌ２が照射されると、パターン面Ｍａ上に存在する異物（例えば、露光面Ｐａから離れてパターン面Ｍａに付着した飛散レジストなど）Ｂから散乱光ＢＬ２が発生する。詳しくは、パターン面Ｍａの平滑面に異物Ｂがあると、その平滑面に対する異物Ｂの凹凸によって照射光Ｌ２が乱反射して散乱する。異物Ｂで乱反射した散乱光ＢＬ２はファイバ集光系７ｂを介して検出器７ｃに出力される。なお、この場合も、照射光Ｌ２を断面形状が楕円のコリメート光にすると、投光器７ａ１のセット位置を容易に設定できる。これは、コリメート光において、長径側又は短径側でパターン面Ｍａを照射するように投光器７ａ１をセットできることによる。
【００１５】
図４において、各検出器６ｃ，７ｃは、ファイバ集光系６ｂ，７ｂからの散乱光ＡＬ１，ＢＬ２を受光して、該散乱光ＡＬ１，ＢＬ２の受光レベル（輝度レベル）に応じた検出信号（例えば、輝度レベルに応じた電流値）ＳＡ，ＳＢを制御部１０に出力する。制御部１０は、インタフェース１０ａと、ＭＰＵ１０ｂと、ＲＯＭやＲＡＭからなるメモリ１０ｃなどを含むマイクロコンピュータからなる。メモリ１０ｃには、装置を駆動するために必要な各種プログラムや異物判定用の基準データ（設定データ）などが記憶されている。ＭＰＵ１０ｂは、メモリ１０ｃに記憶されている所定のプログラムを実行して異物有無の判定を行う。また、図４に示していないが、チルティングステージ３やアライメントステージ４やステージ駆動装置Ｄなどを駆動制御する。
【００１６】
図５に、制御部１０による異物有無の判定処理の一例を示す。
図５において、ステップＳ１では、各検出器６ｃ，７ｃから得られる検出信号ＳＡ，ＳＢを取り込み、その検出信号ＳＡ，ＳＢを適宜信号処理して該検出信号ＳＡ，ＳＢに応じた検出データＤＡ，ＤＢを求める。
ステップＳ２では、検出データＤＡ，ＤＢに基づき異物有無の判定を行う。すなわち、検出データＤＡ，ＤＢをそれぞれ異物判定用の基準データＤｓと比較し、検出データＤＡ，ＤＡが基準データＤｓ未満である場合（ＤＡ＜Ｄｓ，ＤＢ＜Ｄｓ）には、ステップＳ３に進み、検出データＤＡ，ＤＢが基準データＤｓ以上である場合（ＤＡ≧Ｄｓ，ＤＢ≧Ｄｓ）には、ステップＳ５に進み。
ステップＳ３では、「異物無し」と判定して、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、装置の運転を続行する。
ステップＳ５では、「異物有り」と判定して、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、図４に示す任意のアラーム発生装置１１を駆動してアラームを出力すると共に、装置の駆動系１２を駆動制御して運転を停止する。
【００１７】
以上説明したように、本実施の形態に係る露光装置では、ガラス基板Ｐの露光面ＰａとフォトマスクＭのパターンＭａ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行う前に、ガラス基板Ｐの露光面Ｐａ及びフォトマスクＭのパターン面Ｍａについて異物有無の判定を行うので、露光面Ｐａやパターン面Ｍａについて異物Ａ，Ｂの有無を検査することができる。また、異物有りと判定した場合には、装置の運転を停止するので、プロキシミティギャップ制御を行う場合に発生する露光面Ｐａ上の異物Ａによるパターンやレジスト膜の損傷を防止できる。また、パターンの損傷或いはパターン面Ｍａに付着した異物Ｂに因って発生する、パターンの繰り返し焼き付け不良を防止できるので、歩留りの向上を図れる。
【００１８】
なお、本実施の形態に係る露光装置においては、ガラス基板ＰやフォトマスクＭについて「異物有り」と判定された場合に、そのガラス基板ＰやフォトマスクＭを回収する指令を制御部１０に出力する操作部（図示せず）を具える。この操作部は、作業者によって操作される。例えば、制御部１０にガラス基板回収指令信号を出力すると、制御部１０は、ガラス基板Ｐを露光チャック２から回収するように図示しない搬出アームを駆動制御する。また、制御部１０にフォトマスク回収指令信号を出力すると、制御部１０は、フォトマスクＭを新品のフォトマスクに交換するようにオートマスクチェンジャを駆動制御する。また、本実施の形態に示すプロキシミティ露光装置では、上述した異物検査後に、異物の無いガラス基板ＰとフォトマスクＭについてプロキシミティギャップ制御やアライメントなどを行うが、これについては従来のプロキシミティ露光装置と同じであるので、その説明は省略する。
【００１９】
本実施の形態に示すプロキシミティ露光装置は、露光チャック２をステージ駆動装置Ｄにより駆動して、ガラス基板ＰをフォトマスクＭに対して相対的に移動するように構成したが、これに限られるものでなく、例えば、マスクホルダ１を図示しない適宜の駆動装置で駆動して、フォトマスクＭをガラス基板Ｐに対して相対的に移動するように構成してよい。また、露光チャック２をステージ駆動装置Ｄにより駆動し、マスクホルダ１を上記駆動装置で駆動して、ガラス基板ＰとフォトマスクＭとを相対的に移動するように構成してよい。また、光照射系６ａ，７ａの投光器６ａ１，７ａ１としては、照射光Ｌとして、ガラス基板Ｐの露光面Ｐａを形成するフォトレジスト膜の干渉の影響を避けるため、白色光、２波長レーザなどの照射光を発するものが適宜用いられる。
【００２０】
本発明に係わる露光装置は、一括露光方式、ステップ露光方式、スキャン露光方式などを採用するプロキシミティ露光装置全般に適用できるものである。また、本発明に係わる露光装置は、フォトマスクと露光対象基板とを密着させて露光を行うコンタクト露光装置に適用できる。本発明に係わる露光装置をコンタクト露光装置に適用する場合、フォトマスクと露光対象基板とを接近させる前に、上述したように、フォトマスクと露光対象基板とを相対的に移動させて、マスク面と露光面とについて異物有無の検査を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る露光装置及び異物検査方法によれば、マスクのパターン面と露光対象基板の露光面とを接近させる前に、パターン面や露光面について異物有無の判定を行うようにしたので、パターン面や露光面について異物有無の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る露光装置の一実施例を示す概略構成図。
【図２】  ガラス基板用の異物検出系で露光面上の異物を検出する一例を示す図。
【図３】  フォトマスク用の異物検出系でパターン面の異物を検出する一例を示す図。
【図４】  図１に示す異物判定制御系の一例を示すブロック図。
【図５】  異物判定処理の一例を示すフローチャート図。
【符号の説明】
１  マスクホルダ
２  露光チャック
６  ガラス基板用の異物検出系
７  フォトマスク用の異物検出系
１０  制御部
Ｄ  ステージ駆動装置
Ｍ  フォトマスク
Ｍａ  パターン面
Ｐ  ガラス基板
Ｐａ  露光面
【図１】
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【図２】
0004002429.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004002429.tif 000005
【図５】
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