説明

近接露光装置及び基板の製造方法

【課題】1軸方向にのみ移動可能なワークステージを備える簡素な機構の近接露光装置において、ワークステージに搭載された基板の平坦度を2次元で精度よく測定することができる近接露光装置を提供する。
【解決手段】基板Wを保持して一軸方向(例えば、X方向)に移動可能なワークステージ1と、マスクステージ2上に配置されてセンサ駆動機構47によりワークステージ1の移動方向と直交する方向(例えば、Y方向)に移動されるギャップセンサ40とを備え、ワークステージ1及びギャップセンサ40を互いに直交する方向に移動させて基板Wの平坦度を2次元で測定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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基板上にマスクのマスクパターンを近接露光する近接露光装置及び基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等を製造する近接露光装置では、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た後、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する。ここで、基板の平坦度は、パターン露光用の光を照射する光学系の焦点深度の関係から、露光転写されるマスクパターンの解像度に大きな影響を及ぼす。このため、良好な基板の平坦度が要求される。
【0003】
基板の平坦度を測定する従来の平坦度測定装置としては、測定対象物であるウェハを搭載した移動ステージを水平面内で2次元(XY方向)移動させ、移動ステージに対向配置したギャップセンサによってウェハの平坦度を測定し、該測定結果に基づいて移動ステージに配置したピエゾ素子などの駆動素子を伸縮させることにより、ウェハの平坦度を補正するようにした半導体装置の支持装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
また、垂直方向に対向配置された縦型定盤と被測定基板との間に、垂直面内で2次元(XZ方向)に移動可能な一対の距離センサを配置し、縦型定盤の基準平面及び被測定基板の板面と、距離センサとの間の距離をそれぞれの距離センサによって測定し、縦型定盤の基準平面を基準として被測定基板の平坦度を評価するようにした基板表面の平坦度測定装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開平6-160554号公報
【特許文献2】特開2000−55641号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、フラットパネルディスプレイの大型化に伴い、近接露光装置も大型化、複雑化する一方、一部においては、小型で簡素な機構を有する近接露光装置に対する需要も根強くある。このような小型の近接露光装置は、例えば、ワークステージが一軸方向にのみ移動可能に構成されており、マスクステージに配置されたギャップセンサによって基板とマスクとのギャップを計測して露光転写する。ところで、ギャップセンサを用いて基板の平坦度を測定しようとした場合、ワークステージの移動方向が一軸方向(一次元)だけであるので、基板の平坦度を2次元的に測定することができず、高精度の露光転写を行うには問題があった。
【0006】
特許文献1に記載の平坦度測定装置は、ウェハを搭載した移動ステージをXYの2軸方向に移動させながら、対向配置したギャップセンサによって平坦度を測定する。また、特許文献2に記載の平坦度測定装置は、一対の距離センサをXZの2軸方向に移動させながら平坦度を測定するものであり、いずれも複雑な機構を備えており、近接露光装置の製造コストを削減するためには改善の余地があった。
【0007】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、1軸方向にのみ移動可能なワークステージを備える簡素な機構の近接露光装置において、ワークステージに搭載された基板の平坦度を2次元で精度よく測定することができる近接露光装置及び基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備える近接露光装置であって、
前記ワークステージを一軸方向に水平移動させるワークステージ駆動機構と、
前記マスクステージ上に配置されて、少なくとも前記基板の高さを測定可能なセンサと、
前記センサを前記一軸方向と直交する方向に水平移動させるセンサ駆動機構と、
を備え、
前記センサは、前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージ及び前記センサを互いに直交する方向に水平移動させ、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定可能であることを特徴とする近接露光装置。
(2) 前記センサは、前記基板と前記マスクとの間のギャップを測定可能であるギャップセンサであることを特徴とする(1)に記載の近接露光装置。
(3) 前記センサ駆動機構は、前記センサをさらに前記ワークステージの移動方向に移動可能とし、
前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージの移動距離より長い前記一軸方向のストロークに亘って、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定可能であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の近接露光装置。
(4) 被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを一軸方向に水平移動させるワークステージ駆動機構と、前記マスクステージ上に配置されて、少なくとも前記基板の高さを測定可能なセンサと、前記センサを前記一軸方向と直交する方向に水平移動させるセンサ駆動機構と、備える近接露光装置を用いた基板の製造方法であって、
前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージ及び前記センサを互いに直交する方向に水平移動させ、前記センサによって、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定する工程と、
前記センサによって、前記基板と前記マスクとの間のギャップを測定して、該ギャップが露光ギャップとなった状態で、前記照射手段によって前記基板に前記マスクのパターンを露光転写する工程と、
を備えることを特徴とする基板の製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明の近接露光装置及び基板の製造方法によれば、ワークステージを一軸方向に水平移動させるワークステージ駆動機構と、マスクステージ上に配置されて、少なくとも基板の高さを測定可能なセンサと、センサを一軸方向と直交する方向に水平移動させるセンサ駆動機構と、を備え、センサは、ワークステージ駆動機構及びセンサ駆動機構によって、ワークステージ及びセンサを互いに直交する方向に水平移動させ、基板と基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定するようにしている。これにより、比較的簡素な構成を有する安価な近接露光装置においても、基板の平坦度を2次元で精度よく測定することができる。これにより、マスクのマスクパターンを高精度で基板に露光転写することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の近接露光装置及び基板の製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、近接露光装置の側面図であり、図2は、図1に示す近接露光装置を照射手段の下面から見た上面図であり、ワークステージをステップ移動した状態を示している。
【0011】
図1及び図2に示すように、本実施形態の近接露光装置PEは、ガラス基板(被露光材)Wを保持するワークステージ1と、マスクMを保持するマスクステージ2と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系3と、ワークステージ1及びマスクステージ2を支持する装置ベース4とを備えている。
【0012】
なお、ガラス基板W(以下、単に「基板W」という。)は、マスクMに対向配置されて該マスクMに描かれたマスクパターンPを露光転写すべく表面(マスクMの対向面)に感光剤が塗布されて透光性とされている。
【0013】
ワークステージ1は、装置ベース4上において、X軸方向に延びる一対のガイドレール10と、一対のガイドレール10間にガイドレール10と平行に延び、モータ11によって駆動されるボールねじ12とを有する。
【0014】
各ガイドレール10には、複数のスライダ13が移動可能に設けられ、また、ボールねじ12には、ナット14が取り付けられており、複数のスライダ13及びナット14は、X軸ステージ15に取り付けられる。これにより、X軸ステージ15は、装置ベース4に対してX軸方向に駆動可能となる。なお、本実施形態では、ボールねじ12及びナット14を備えたボールねじ機構によってワークステージ駆動機構25を構成しているが、リニアモータによって構成されてもよい。
【0015】
また、X軸ステージ15とZ軸ステージ16との間には、モータとボールねじとくさびとを組み合わせてなる可動くさび機構からなるZ軸微動機構17がY方向一端中央とY方向他端両側の3箇所に設けられている。各Z軸微動機構17は、モータ18によってボールねじのねじ軸(図示せず)を回転駆動させ、くさび状に形成したナット20の斜面をZ軸ステージ16の下面に突設したくさび21の斜面と係合させる。
【0016】
そして、ボールねじのねじ軸を回転駆動させると、くさび状のナット20がY軸方向に水平微動し、この水平微動運動が両くさび20,21の斜面作用により高精度の上下微動運動に変換される。また、各Z軸微動機構17は、独立に制御することでチルト機能を兼ね備え、マスクMと基板Wとが平行に対向するように調整される。
【0017】
さらに、Z軸ステージ16は、内蔵したアクチュエータ(不図示)によって、ワークホルダ22をZ軸方向に駆動させる。ワークホルダ22は、上面に基板Wを載置して真空吸引するワークチャック23によって着脱自在に保持可能である。
【0018】
マスクステージ2は、マスクステージベース30を備えており、該マスクステージベース30は装置ベース4から突設された支柱31に支持されてワークステージ1の上方に配置されている。
【0019】
マスクステージベース30は、略矩形形状とされて中央部に開口30aを有し、この開口30a近傍の上面にマスク保持枠32が載置されている。これにより、マスク保持枠32はマスクステージベース30の開口30aと所定の隙間を介して挿入される。マスク保持枠32の下部にはチャック部33が固定されており、真空吸着等によってマスクMをチャック部33の下面に吸着保持する。
【0020】
マスク保持枠32には、少なくとも基板Wの高さを測定可能なセンサとして、マスクMと基板Wとの対向面間のギャップgを検出するギャップセンサ40、マスクMと基板Wとのアライメントを調整するためのアライメントカメラ(図示せず)等が設けられている。本実施形態においては、Y方向に離間してマスク保持枠32上に設置された一対のセンサ支持台41にそれぞれ2個ずつのギャップセンサ40がX方向に所定の距離だけ離間して配置されている。
【0021】
一対のセンサ支持台41は、それぞれマスク保持枠32上においてY軸方向に延びる一対のガイドレール42に対して移動可能に設けられ複数のスライダ43を備える。一対のガイドレール42間には、ガイドレール42と平行に延びる、モータ44(図2参照。)によって駆動されるボールねじ45及び該ボールねじ45と螺合するナット46を備えるセンサ駆動機構47が配置されている。
【0022】
これにより、一対のセンサ支持台41、即ち、ギャップセンサ40は、モータ44を駆動してボールねじ45を回転させることにより、装置ベース4に対してY軸方向に互いに離間及び接近する方向に移動可能となる。なお、センサ駆動機構47としては、上記したボールねじ機構の代わりに、リニアモータが設けられてもよい。
【0023】
さらに、一対のセンサ支持台41には、対向側面にガイドレール50が設けられ、ギャップセンサ40に取り付けられたスライダ(図示せず)を案内する。そして、センサ駆動機構47は、上記ボールねじ機構に加えて、ギャップセンサ40をX軸方向に駆動する他のボールねじ機構51が設けられている。なお、他のボールねじ機構51の代わりに、ギャップセンサ40をX軸方向に駆動する他のリニアモータが設けられてもよい。
【0024】
マスクステージ2の上方には照明光学系3が設けられており、照明光学系3は、紫外線照射用の光源である高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプから照射された光を集光する凹面鏡、凹面鏡の焦点近傍に切替え自在に配置される二種類のオプチカルインテグレータ、平面ミラー、球面ミラー、及び平面ミラーとオプチカルインテグレータとの間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター(いずれも図示せず)を備える。
【0025】
そして、露光時には、マスクステージ2にマスクMを吸着保持させると共に、ワークステージ1に基板Wを吸着保持させ、ワークステージ駆動機構23によってワークステージ1(基板W)をマスクステージ2の下方に移動させた後、アライメント調整を行うと共に、マスク保持枠32の下方に位置するワークホルダ22を上昇させて、基板WとマスクMとの対向面間のギャップgが露光ギャップとなるまで基板WをマスクMに接近移動させる。基板WとマスクMとの対向面間のギャップは、ギャップセンサ40によって基板Wの上面及びマスクMの下面までの距離を測定することによって検出される。
【0026】
そして、露光制御用シャッターが開制御されると、高圧水銀ランプから照射された光が光路Lを経て、マスクステージ2に保持されるマスクM、ひいてはワークステージ1に保持される基板Wの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクMのマスクパクーンPが基板W上に露光転写される。さらに、ワークステージ駆動機構23によってワークステージ1をステップ移動させて、上記と同様に、アライメント調整及びギャップ調整を行った後に、マスクMのマスクパターンPが基板W上に露光転写される。
【0027】
ここで、基板WへのマスクパクーンPの露光転写に先立って、ギャップセンサ40によって基板Wの平坦度の測定が行われる。本実施形態の近接露光装置PEにおいては、ワークステージ1がX軸方向の1軸方向にのみ水平移動するので、基板Wの平坦度測定は1次元でのみの実施となる。しかしながら、センサ駆動機構47によってギャップセンサ40をY軸方向に移動させて、ワークステージ1のX軸方向移動と組み合わせることで、基板Wの平坦度を2次元で測定することが可能となる。
【0028】
また、ワークステージ駆動機構25によるワークステージ1のX軸方向移動だけで基板WのX軸方向全体の平坦度が測定できない場合には、センサ駆動機構47によるギャップセンサ40のX軸方向駆動によって、センサ40と基板WとのX軸方向における相対移動を可能とする。これにより、ギャップセンサ40はワークステージ1の移動距離より長いX軸方向のストロークに亘って、基板Wの平坦度を測定することが可能となる。
【0029】
尚、高精度での平坦度測定を実現するため、ワークステージ駆動機構23によるワークステージ1の移動精度、及びセンサ駆動機構47によるセンサ支持台41(ギャップセンサ40)の移動精度を、平面度が管理された測定器を用いて補正し、ギャップセンサ40による測定結果を補正することが好ましい。
【0030】
本実施形態の近接露光装置によれば、ワークステージ1が一軸方向(X軸方向)にのみ移動する比較的簡素な構成を有する安価な近接露光装置PEにおいても、センサ駆動機構47によってギャップセンサ40を駆動することで、基板Wの平坦度を2次元で精度よく測定することができ、マスクMのマスクパターンPを高精度で基板に露光転写することが可能となる。
【0031】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、ギャップセンサ40は、基板Wの平坦度を測定しているが、基板Wが載置されるワークチャックの平坦度を二次元で測定することも可能である。
【0032】
また、本実施形態では、センサ駆動機構47によってギャップセンサ40をX軸方向及びY軸方向に移動可能としたが、本発明は、基板W全面の平坦度を検出可能であれば、少なくともワークステージ1の移動方向と直交するY軸方向のみに水平移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】近接露光装置の側面図である。
【図2】図1に示す近接露光装置を照射手段の下面から見た上面図であり、ワークステージをステップ移動した状態を示している。
【符号の説明】
【0034】
1 ワークステージ
2 マスクステージ
3 照明光学系(照射手段)
23 ワークステージ駆動機構
40 ギャップセンサ
47 センサ駆動機構
M マスク
PE 近接露光装置
W ガラス基板(被露光材、基板)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備える近接露光装置であって、
前記ワークステージを一軸方向に水平移動させるワークステージ駆動機構と、
前記マスクステージ上に配置されて、少なくとも前記基板の高さを測定可能なセンサと、
前記センサを前記一軸方向と直交する方向に水平移動させるセンサ駆動機構と、
を備え、
前記センサは、前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージ及び前記センサを互いに直交する方向に水平移動させ、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定可能であることを特徴とする近接露光装置。
【請求項2】
前記センサは、前記基板と前記マスクとの間のギャップを測定可能であるギャップセンサであることを特徴とする請求項1に記載の近接露光装置。
【請求項3】
前記センサ駆動機構は、前記センサをさらに前記ワークステージの移動方向に移動可能とし、
前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージの移動距離より長い前記一軸方向のストロークに亘って、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の近接露光装置。
【請求項4】
被露光材としての基板を保持して移動可能なワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持可能なマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記ワークステージを一軸方向に水平移動させるワークステージ駆動機構と、前記マスクステージ上に配置されて、少なくとも前記基板の高さを測定可能なセンサと、前記センサを前記一軸方向と直交する方向に水平移動させるセンサ駆動機構と、備える近接露光装置を用いた基板の製造方法であって、
前記ワークステージ駆動機構及び前記センサ駆動機構によって、前記ワークステージ及び前記センサを互いに直交する方向に水平移動させ、前記センサによって、前記基板と前記基板が載置されるワークチャックとの少なくとも一方の平坦度を測定する工程と、
前記センサによって、前記基板と前記マスクとの間のギャップを測定して、該ギャップが露光ギャップとなった状態で、前記照射手段によって前記基板に前記マスクのパターンを露光転写する工程と、
を備えることを特徴とする基板の製造方法。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−104079(P2009−104079A)
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−278040(P2007−278040)
【出願日】平成19年10月25日(2007.10.25)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】