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JP4978632B2 - Exposure equipment - Google Patents
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JP4978632B2 - Exposure equipment - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、露光装置に関する。 The present invention relates to a dew HikariSo location.

カラーフィルター等の基板に対して露光する際に、基板表面に窒素を噴出して、当該表面を窒素でパージする技術が知られている。窒素でパージすることにより、酸素によるレジスト表面の反応阻害が防止され、露光時間が短縮される。   When exposing a substrate such as a color filter, a technique is known in which nitrogen is jetted onto the substrate surface and the surface is purged with nitrogen. By purging with nitrogen, reaction inhibition of the resist surface by oxygen is prevented, and the exposure time is shortened.

しかし、上述の技術では、さほど生産効率の向上が得られなかった。例えば、フォトマスクのずれ防止等の観点から窒素を噴出する圧力には制限があり、低圧で少しずつ酸素を窒素で置換する必要があった。このため、窒素パージには長い時間を要していた。従って、窒素パージを行うことにより露光時間が短縮されても、窒素パージに要する時間が付加されるため、基板に対する露光処理全体としの時間はさほど短縮されなかった。また、露光装置のチャンバー内全体を窒素置換する方法も考えられるが大量の窒素ガスが必要で現実的でなかった。   However, the above-described technique has not improved the production efficiency so much. For example, there is a limit to the pressure at which nitrogen is ejected from the viewpoint of preventing photomask displacement, and it is necessary to gradually replace oxygen with nitrogen at a low pressure. For this reason, a long time was required for the nitrogen purge. Therefore, even if the exposure time is shortened by performing the nitrogen purge, the time required for the nitrogen purge is added, so that the time for the entire exposure process for the substrate has not been shortened much. A method of replacing the entire chamber of the exposure apparatus with nitrogen is also conceivable, but a large amount of nitrogen gas is necessary and not practical.

そこで、本発明は、基板表面を不活性ガスでパージして生産効率を向上させることができる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus that can improve the production efficiency by purging the substrate surface with an inert gas.

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。   The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

請求項1の発明は、フォトマスク(65)の上方からスリットの透過光を照射した状態で前記フォトマスクと基板(200)とを同期走査して、前記フォトマスクのパターンを投影光学系(66)を介して前記基板に露光する露光装置(60)において、前記投影光学系により前記基板に投影される弧状の投影像(i)の形状及び大きさに対応するように弧状に形成されたスリット状のノズル(76)が設けられた板材(70)と、前記ノズルの前記投影光学系側の開口を塞ぐようにして前記板材に設けられた透過性のフィルム(73)と、前記ノズルを介して不活性ガスを供給するガス供給手段(64)と、を備え、前記板材は、前記投影光学系からの光束が前記ノズルを通過するように前記投影光学系と前記基板との間に配置されていることにより、上述した課題を解決する。 According to the first aspect of the present invention, the photomask and the substrate (200) are synchronously scanned with the light transmitted through the slit from above the photomask (65) to project the pattern of the photomask into the projection optical system (66). In the exposure apparatus (60) that exposes the substrate via (), a slit formed in an arc shape so as to correspond to the shape and size of the arc-shaped projection image (i) projected onto the substrate by the projection optical system A plate material (70) provided with a nozzle (76) having a shape, a transparent film (73) provided on the plate material so as to close the opening on the projection optical system side of the nozzle, and the nozzle Gas supply means (64) for supplying an inert gas, and the plate member is disposed between the projection optical system and the substrate so that a light beam from the projection optical system passes through the nozzle. ing And it allows to solve the problems described above.

ミラープロジェクション方式やレンズプロジェクション方式等の走査型の露光装置では、弧状や直線状の投影像が基板上で走査されて露光が行なわれる。請求項の発明によれば、帯状の光学像がフィルムを透過して露光が行なわれる一方で、スリット状のノズルにより帯状の投影像に向けて不活性ガスが噴出される。従って、露光の進行と同時にパージが行なわれ、パージに要する時間が省略される。また、投影像にのみ不活性ガスが噴出されるから、チャンバー内全体を不活性ガスでパージする場合に比較して、パージに必要な不活性ガスが低減される。 In a scanning exposure apparatus such as a mirror projection system or a lens projection system, exposure is performed by scanning an arc-shaped or linear projection image on a substrate. According to the first aspect of the present invention, the strip-shaped optical image passes through the film and is exposed, while the slit-shaped nozzle ejects the inert gas toward the strip-shaped projection image. Therefore, purging is performed simultaneously with the progress of exposure, and the time required for purging is omitted. Further, since the inert gas is ejected only in the projected image, the inert gas necessary for purging is reduced as compared with the case where the entire chamber is purged with the inert gas.

請求項1の発明において、前記板材には、前記フィルムと前記基板との間の間隙を挟むように対向配置されて前記ノズルを形成する側壁(71a、72b)と、前記側壁に開口するとともに前記ガス供給手段に接続された気体流路(75)と、がそれぞれ設けられてもよい。In the invention of claim 1, the plate member is disposed so as to face the gap between the film and the substrate, and the side walls (71 a, 72 b) that form the nozzles are open to the side wall and A gas flow path (75) connected to the gas supply means may be provided.

以上に説明したように、本発明の露光装置によれば、帯状の光学像がフィルムを透過して露光が行なわれる一方で、スリット状のノズルにより帯状の投影像に向けて不活性ガスが噴出される。従って、露光の進行と同時にパージが行なわれ、パージに要する時間が省略される。また、投影像にのみ不活性ガスが噴出されるから、チャンバー内全体を不活性ガスでパージする場合に比較して、パージに必要な不活性ガスが低減される。 As described above, according to the exposure apparatus of the present invention, the strip-shaped optical image is transmitted through the film and the exposure is performed, while the slit-shaped nozzle ejects the inert gas toward the strip-shaped projection image. Is done. Therefore, purging is performed simultaneously with the progress of exposure, and the time required for purging is omitted. Further, since the inert gas is ejected only in the projected image, the inert gas necessary for purging is reduced as compared with the case where the entire chamber is purged with the inert gas.

本発明の参考例に係る露光装置の構成を示す側面図。The side view which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on the reference example of this invention. 図1の露光装置のステージ及びマスクホルダーを示す平面図。The top view which shows the stage and mask holder of the exposure apparatus of FIG. 図1の露光装置のマスクホルダーの一部を示す断面図及び平面図。Sectional drawing and a top view which show a part of mask holder of the exposure apparatus of FIG. 図1の露光装置の計測装置を示す側面図。The side view which shows the measuring device of the exposure apparatus of FIG. 図1の露光装置の制御装置が実行する露光処理の手順を示すフローチャート。3 is a flowchart showing a procedure of exposure processing executed by the control device of the exposure apparatus in FIG. 1. 図1の露光装置の制御装置が実行するギャップ調整処理の手順を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a procedure of gap adjustment processing executed by the control device of the exposure apparatus in FIG. 1. 図5の露光処理が実行されているときのステージ上の状態を示す側面図。FIG. 6 is a side view showing a state on the stage when the exposure process of FIG. 5 is being executed. 本発明の実施形態に係る露光装置の構成を示す側面図。Side view showing the configuration of an exposure apparatus according to implementation embodiments of the present invention. 図8の露光装置の窒素噴出部を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a nitrogen blowing portion of the exposure apparatus in FIG. 8.

参考例
図1は、本発明の参考例に係る露光装置1の構成を示す側面図である。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。
( Reference example )
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an exposure apparatus 1 according to a reference example of the present invention. The exposure apparatus 1 is configured as an apparatus that performs proximity-type exposure on the color filter substrate 100.

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(ネガタイプのもの)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、6枚のカラーフィルターが取り出される。このため、図2(a)にも示すように、基板100上の6つの露光領域100a…100aに対して露光装置1により露光が行われる。   The substrate 100 is composed of, for example, a glass substrate, and a photosensitive resin or a resist (negative type) in which a pigment is dispersed is formed in a thin film on the surface of the glass substrate. The substrate 100 is formed with a thickness of 1 mm and an area of 4 m2, for example. Six color filters are taken out from one substrate 100. Therefore, as shown in FIG. 2A, the exposure apparatus 1 exposes the six exposure regions 100a... 100a on the substrate 100.

図1の露光装置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、フォトマスク4を含む露光光学系50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、マスクホルダー5に給気を行うとともに、マスクホルダー5から排気を行う給排気装置7(ガス供給手段)と、マスクホルダー5に窒素を供給する窒素供給装置8(ガス供給手段)と、基板100の表面の高さを計測するための計測装置9…9(特定手段)と、制御装置10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。   An exposure apparatus 1 in FIG. 1 includes a stage 2 on which a substrate 100 is placed, a driving device 3 that drives the stage 2 in the horizontal direction, an exposure optical system 50 that includes a photomask 4, and a mask holder that holds the photomask 4. 5, a driving device 6 that drives the mask holder 5 in the vertical direction, an air supply / exhaust device 7 (gas supply means) that supplies air to the mask holder 5 and exhausts air from the mask holder 5, and nitrogen in the mask holder 5 Nitrogen supply device 8 (gas supply means), measuring devices 9 ... 9 (specifying means) for measuring the height of the surface of the substrate 100, and a control device 10. In addition, the exposure apparatus 1 further includes various apparatuses such as an illumination apparatus that irradiates a light beam from above the photomask 4 toward the substrate 100 and a laser length measuring instrument that measures the horizontal position of the stage 2. However, since it is not the gist of the present invention, explanation is omitted.

駆動装置3及び駆動装置6は例えば電動モータとして構成されている。給排気装置7は加圧、減圧ラインと圧力調整弁などで構成され、不図示の窒素タンクから所望の圧力で窒素を送り出すことが可能である。窒素供給装置8は例えば圧力調整弁を含んで構成され、不図示の加圧窒素タンクから所望の圧力で窒素を送り出すことが可能である。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、給排気装置7、窒素供給装置8等の動作を制御する。   The driving device 3 and the driving device 6 are configured as electric motors, for example. The air supply / exhaust device 7 includes a pressurization / decompression line and a pressure adjustment valve, and can send out nitrogen at a desired pressure from a nitrogen tank (not shown). The nitrogen supply device 8 includes, for example, a pressure adjusting valve, and can send out nitrogen at a desired pressure from a pressurized nitrogen tank (not shown). The control device 10 is configured as a computer including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an external storage device, and according to a program recorded in the external storage device, the drive device 3, the drive device 6, the air supply / exhaust device 7, and the nitrogen supply Control the operation of the device 8 and the like.

ステージ2の外周には、図2(a)にも示すように、基板100の4辺(縁部)のうち、フォトマスク4下に移動する際に先頭となる1辺に亘って延びるとともに、ステージ2上に開口するスリット状のノズル30が設けられている。また、図7(a)に示すように、ステージ2には、ノズル30に沿って設けられ、ノズル30に開口する気体流路31が設けられている。気体流路31は窒素供給措置8と接続されている。これによれば基板100をフォトマスク4下に移動させる際に、基板100の外周の雰囲気に含まれる酸素がフォトマスク4との摩擦抵抗でギャップ内に引き込まれるのを防止できる。   As shown in FIG. 2A, the outer periphery of the stage 2 extends over one of the four sides (edges) of the substrate 100, which becomes the top when moving below the photomask 4, A slit-like nozzle 30 opening on the stage 2 is provided. Further, as shown in FIG. 7A, the stage 2 is provided with a gas flow path 31 provided along the nozzle 30 and opening to the nozzle 30. The gas flow path 31 is connected to the nitrogen supply measure 8. According to this, when the substrate 100 is moved under the photomask 4, oxygen contained in the atmosphere on the outer periphery of the substrate 100 can be prevented from being drawn into the gap due to frictional resistance with the photomask 4.

図2(a)に示すように、フォトマスク4は一つの露光領域100aを覆う大きさを有している。フォトマスク4の光学像は露光領域100aに投影される。図2(b)に示すように、マスクホルダー5は枠状に形成され、フォトマスク4の外周側を保持している。マスクホルダー5は、内枠部5aと、外枠部5bとを備えている。   As shown in FIG. 2A, the photomask 4 has a size that covers one exposure region 100a. The optical image of the photomask 4 is projected onto the exposure area 100a. As shown in FIG. 2B, the mask holder 5 is formed in a frame shape and holds the outer peripheral side of the photomask 4. The mask holder 5 includes an inner frame portion 5a and an outer frame portion 5b.

図3(a)は内枠部5aを示す断面図、図3(b)は内枠部5aを下方からみた平面図である。内枠部5aは、下段部11と、上段部12とを備えている。   3A is a sectional view showing the inner frame portion 5a, and FIG. 3B is a plan view of the inner frame portion 5a as viewed from below. The inner frame portion 5 a includes a lower step portion 11 and an upper step portion 12.

下段部11は断面形状を逆L字型に形成され、フォトマスク4を囲むように設けられている。下段部11は、フォトマスク4を保持するために吸着溝18を備えている。吸着溝18は下段部11の水平部11aの下面内側に設けられている。吸着溝18を介して不図示の真空ポンプによりフォトマスク4と水平部11aの下面との間のエア抜きを行うことにより、フォトマスク4は下段部11に吸着固定される。   The lower step portion 11 is formed in an inverted L-shaped cross section and is provided so as to surround the photomask 4. The lower part 11 includes a suction groove 18 for holding the photomask 4. The suction groove 18 is provided inside the lower surface of the horizontal portion 11 a of the lower step portion 11. The photomask 4 is sucked and fixed to the lower stage portion 11 by performing air bleeding between the photomask 4 and the lower surface of the horizontal portion 11a through a suction groove 18 by a vacuum pump (not shown).

下段部11は、下方に開口するノズル13と、ノズル13に開口する気体流路14とを備えている。ノズル13は、下段部11の内壁11cとフォトマスク4の側壁4bとの間に間隙が設けられることにより形成され、フォトマスク4を囲むスリット状のノズルとなっている。気体流路14はノズル13の外周に沿って設けられている。気体流路14は全周に亘って連続してノズル13に開口していてもよいし、間欠的にノズル13に開口していてもよい。気体流路14は給排気装置7と接続されている。また、ノズル13の外周側(内壁11c)には下方に突出するエアダム15が設けられている。エアダム15はフォトマスク4の下面4dに比較して数十μm下方まで突出している。   The lower portion 11 includes a nozzle 13 that opens downward, and a gas flow path 14 that opens to the nozzle 13. The nozzle 13 is formed by providing a gap between the inner wall 11 c of the lower step portion 11 and the side wall 4 b of the photomask 4, and is a slit-like nozzle surrounding the photomask 4. The gas flow path 14 is provided along the outer periphery of the nozzle 13. The gas flow path 14 may continuously open to the nozzle 13 over the entire circumference, or may intermittently open to the nozzle 13. The gas flow path 14 is connected to the air supply / exhaust device 7. Further, an air dam 15 protruding downward is provided on the outer peripheral side (inner wall 11 c) of the nozzle 13. The air dam 15 protrudes several tens of μm below the lower surface 4 d of the photomask 4.

上段部12は断面形状を逆L字型に形成され、下段部11を囲むように設けられている。上段部12は、下方に開口するノズル16と、ノズル16に開口する気体流路17とを備えている。ノズル16は、上段部12の内壁12aと下段部11の外壁11dとの間に間隙が設けられることにより形成され、下段部11を囲むスリット状のノズルとなっている。ノズル16の外周側(内壁12a)の下端は、内周側(外壁11d)の下端よりも高くなっている。気体流路17はノズル16の外周に沿って設けられている。気体流路17は全周に亘って連続してノズル16に開口していてもよいし、間欠的にノズル16に開口していてもよい。気体流路17は窒素供給装置8と接続されている。   The upper step portion 12 is formed in an inverted L shape in cross section and is provided so as to surround the lower step portion 11. The upper stage portion 12 includes a nozzle 16 that opens downward, and a gas flow path 17 that opens to the nozzle 16. The nozzle 16 is formed by providing a gap between the inner wall 12 a of the upper step portion 12 and the outer wall 11 d of the lower step portion 11, and is a slit-like nozzle surrounding the lower step portion 11. The lower end of the outer peripheral side (inner wall 12a) of the nozzle 16 is higher than the lower end of the inner peripheral side (outer wall 11d). The gas flow path 17 is provided along the outer periphery of the nozzle 16. The gas channel 17 may continuously open to the nozzle 16 over the entire circumference, or may intermittently open to the nozzle 16. The gas flow path 17 is connected to the nitrogen supply device 8.

外枠部5bは、図2(b)に示すように、保持具6a…6aにより3点で保持されている。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。また、外枠部5bには計測装置9…9が設けられている。計測装置9…9の個数や取付位置は適宜に設定してよい。   As shown in FIG. 2 (b), the outer frame portion 5b is held at three points by holders 6a ... 6a. The driving device 6 can independently drive the holders 6a... 6a up and down, and can adjust the vertical position and inclination of the mask holder 5. Moreover, measuring devices 9 ... 9 are provided in the outer frame portion 5b. The number and mounting positions of the measuring devices 9 ... 9 may be set as appropriate.

図4に示すように、計測装置9は、発光部21と、センサ22とを備えている。発光部21は、例えば発光ダイオードを含んで構成され、所定の角度で基板100に向けて光を照射するように設定されている。センサ22は、例えば半導体素子を含んで構成され、検出面22aにて光を受光すると、その受光位置に応じた信号を制御装置10に出力する。発光部21及びセンサ22の位置は、例えば基板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たときに、基板100に反射された発光部21の光が検出面22aの中央に到達するように設定されている。従って、制御装置10は、三角測量の原理により、センサ22からの信号に基づいて基板100の高さを特定可能である。   As shown in FIG. 4, the measuring device 9 includes a light emitting unit 21 and a sensor 22. The light emitting unit 21 includes, for example, a light emitting diode, and is set to emit light toward the substrate 100 at a predetermined angle. The sensor 22 includes, for example, a semiconductor element. When the sensor 22 receives light on the detection surface 22a, the sensor 22 outputs a signal corresponding to the light receiving position to the control device 10. The positions of the light emitting unit 21 and the sensor 22 are such that, for example, when the substrate 100 and the photomask 4 are opposed to each other through a proximity gap, the light of the light emitting unit 21 reflected by the substrate 100 reaches the center of the detection surface 22a. It is set to be. Therefore, the control device 10 can specify the height of the substrate 100 based on the signal from the sensor 22 based on the principle of triangulation.

上記の構成を有する露光装置1の動作を以下に説明する。   The operation of the exposure apparatus 1 having the above configuration will be described below.

図5は、制御装置10の実行する露光処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば基板100がステージ2に載置されたときに開始される。なお、基板100は、ステージ2がフォトマスク4の外側にて待機しているときに、ステージ2に載置される。   FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of exposure processing executed by the control device 10. This process is started, for example, when the substrate 100 is placed on the stage 2. The substrate 100 is placed on the stage 2 when the stage 2 is waiting outside the photomask 4.

制御装置10は、基板100がステージ2に載置されると、駆動装置3の動作を制御して、基板100の先頭がフォトマスク4の下方に進入する直前までステージ2を移動させる(ステップS1)。図7(a)に示すように、基板100の先頭がフォトマスク4の下方に進入する直前の位置になると、制御装置10は給排気装置7及び窒素供給装置8を駆動して、ノズル13、ノズル16及びノズル30からの窒素の噴出を開始する(ステップS2)。また、制御装置10は、計測装置9…9からの信号に基づいて基板100の表面の高さを特定する(ステップS3)。次に、その特定した高さに基づいて、フォトマスク4と基板100との高さの差がプロキシミティギャップ(図1の符号Pを参照、例えば100μm)になるように、駆動装置6の動作を制御してフォトマスク4を上下動させる(ステップS4)。   When the substrate 100 is placed on the stage 2, the control device 10 controls the operation of the driving device 3 to move the stage 2 until just before the top of the substrate 100 enters below the photomask 4 (step S1). ). As shown in FIG. 7A, when the top of the substrate 100 reaches a position immediately before entering the lower side of the photomask 4, the control device 10 drives the air supply / exhaust device 7 and the nitrogen supply device 8, and the nozzle 13, Nitrogen ejection from the nozzle 16 and the nozzle 30 is started (step S2). Moreover, the control apparatus 10 specifies the height of the surface of the board | substrate 100 based on the signal from measuring device 9 ... 9 (step S3). Next, based on the specified height, the operation of the driving device 6 is performed so that the difference in height between the photomask 4 and the substrate 100 becomes a proximity gap (see symbol P in FIG. 1, for example, 100 μm). Is controlled to move the photomask 4 up and down (step S4).

フォトマスク4と基板100との高さの差がプロキシミティギャップに設定されると、制御装置10は、ステージ2を最初の露光位置に移動させる(ステップS5)。この際、図7(b)に示すように、基板100が進入する位置(図においてフォトマスク4の右側)のノズル13及び16と、ノズル30とから噴出されている窒素はフォトマスク4と基板100との間の間隙を外部から遮断しつつ、圧力の低い方向へ流れる。噴出された圧力がいずれの方向に流れるかは、各ノズルからの噴出圧力、各ノズル間の距離、基板100とフォトマスク4との間隙量等により定まるが、例えば、ノズル13の圧力を他のノズルの圧力に比較して大きく設定したような場合には、図7(b)に示すように、ノズル13から噴出されている窒素は、矢印y1で示すステージ2の移動に伴って、主としてフォトマスク4の下方に流れてフォトマスク4と基板100との間の間隙を窒素で満たし、ノズル16及びノズル30から噴出されている窒素は、主として基板100とフォトマスク4との間隙の外部へ向かって流れてフォトマスク4の周囲の酸素を排除する。そして、フォトマスク4の下方に露光領域100aが位置したときには、図7(c)に示すように、フォトマスク4と基板100との間の間隙は窒素で満たされる。   When the difference in height between the photomask 4 and the substrate 100 is set to the proximity gap, the control device 10 moves the stage 2 to the first exposure position (step S5). At this time, as shown in FIG. 7B, nitrogen blown from the nozzles 13 and 16 at the position where the substrate 100 enters (the right side of the photomask 4 in the figure) and the nozzle 30 flows into the photomask 4 and the substrate. It flows in the direction of low pressure while blocking the gap between the two and the outside from the outside. The direction in which the jetted pressure flows depends on the jet pressure from each nozzle, the distance between the nozzles, the gap amount between the substrate 100 and the photomask 4, etc. When the pressure is set to be larger than the pressure of the nozzle, as shown in FIG. 7B, the nitrogen ejected from the nozzle 13 is mainly produced by the movement of the stage 2 indicated by the arrow y1. The gas flows below the mask 4 and fills the gap between the photomask 4 and the substrate 100 with nitrogen, and the nitrogen blown from the nozzle 16 and the nozzle 30 mainly moves outside the gap between the substrate 100 and the photomask 4. The oxygen flowing around the photomask 4 is removed. When the exposure region 100a is positioned below the photomask 4, the gap between the photomask 4 and the substrate 100 is filled with nitrogen as shown in FIG. 7C.

ステップS6では、制御装置10は光源(不図示)を駆動してフォトマスク4と位置合せした露光領域100aに対して露光を行う。なお、制御装置10は、露光の間にもノズル13、ノズル16及びノズル30から適宜な圧力で窒素を噴出させている。ステップS7では、全ての露光領域100a…100aに対して露光が終了したか否かを判定し、終了していないと判定した場合は、ステップS5及びS6を繰り返し、残りの露光領域100a…100aに対して順次露光を行う。なお、フォトマスク4と残りの露光領域100a…100aとを位置合わせするようにステージ2を移動させる際にも、図7(b)と同様に、次の露光領域100aが進入する位置のノズル13から噴出された窒素がステージ2の移動に伴いフォトマスク4の下方に流れる。ステップS7にて全ての露光領域100a…100aに対して露光が終了したと判定した場合は、ノズル13、ノズル16及びノズル30からの窒素の噴出を酸素が逆流してノズルに侵入しない程度の流量にして、処理を終了する。   In step S <b> 6, the control device 10 drives a light source (not shown) to expose the exposure region 100 a aligned with the photomask 4. Note that the control device 10 ejects nitrogen from the nozzle 13, the nozzle 16, and the nozzle 30 at an appropriate pressure even during exposure. In step S7, it is determined whether or not the exposure has been completed for all the exposure areas 100a... 100a. If it is determined that the exposure has not been completed, steps S5 and S6 are repeated, and the remaining exposure areas 100a. The exposure is performed sequentially. When the stage 2 is moved so as to align the photomask 4 with the remaining exposure areas 100a... 100a, the nozzle 13 at the position where the next exposure area 100a enters as in FIG. The nitrogen blown out from below flows below the photomask 4 as the stage 2 moves. If it is determined in step S7 that the exposure has been completed for all the exposure regions 100a ... 100a, the flow rate is such that oxygen does not enter the nozzles by backflow of nitrogen from the nozzles 13, 16 and 30. Then, the process ends.

図6は、制御装置10が実行するギャップ調整処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、ステージ2をフォトマスク4下で移動させている間(図5のステップS5)、所定の周期(例えば0.1秒)で繰り返し実行される。   FIG. 6 is a flowchart illustrating the procedure of the gap adjustment process executed by the control device 10. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, 0.1 second) while the stage 2 is moved under the photomask 4 (step S5 in FIG. 5).

ステップS11では、制御装置10は、計測装置9…9からの信号に基づいて基板100の表面の高さを特定する。次に、特定した高さに基づいて、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6の動作を制御してフォトマスク4を上下動させる(ステップS12)。ステップS11及びステップS12は繰り返し実行され、クローズドループ制御が実行される。   In step S11, the control device 10 specifies the height of the surface of the substrate 100 based on signals from the measuring devices 9. Next, based on the specified height, the photomask 4 is moved up and down by controlling the operation of the driving device 6 so that the gap amount between the photomask 4 and the substrate 100 is maintained in the proximity gap. (Step S12). Steps S11 and S12 are repeatedly executed, and closed loop control is executed.

ステップS5及びS6において、制御装置10は、フォトマスク4と基板100との間の間隙の圧力がフォトマスク4の撓み変形を矯正可能な静圧になるように、給排気装置7を制御してノズル13から窒素を噴出し、また、必要に応じてノズル13を介して間隙の排気を行う。例えば、制御装置10は、フォトマスク4と基板100との間の間隙の圧力が以下の式に示す圧力になるように給排気装置7を制御する。   In steps S5 and S6, the control device 10 controls the air supply / exhaust device 7 so that the pressure in the gap between the photomask 4 and the substrate 100 becomes a static pressure that can correct the bending deformation of the photomask 4. Nitrogen is ejected from the nozzle 13 and the gap is exhausted through the nozzle 13 as necessary. For example, the control device 10 controls the air supply / exhaust device 7 so that the pressure in the gap between the photomask 4 and the substrate 100 becomes a pressure represented by the following equation.

Figure 0004978632
上式では、フォトマスク4の材質比重(比重量)ρにフォトマスク4の厚さtを乗算してフォトマスク4の単位面積あたりの重さを求め、そのフォトマスク4の単位面積あたりの重さと大気圧とを足し合わせた圧力を間隙の圧力の適正値としている。適正値において、間隙の気体がフォトマスク4を押し上げる力は、大気圧とフォトマスク4の重さによりフォトマスク4に対して下方へ働く力と同じになる。従って、フォトマスク4に働く力がキャンセルされて、自重による撓み変形が適切に矯正される。間隙の圧力が上式の適正値以下であると、フォトマスク4の変形を十分に矯正することができず、以上となると、間隙の圧力が増大しすぎてマスクが凸状に変形する。なお、フォトマスク4の平坦度が重力ベンドを矯正しても凸又は凹である事が判れば間隙の圧力を更に補正して精度を向上できる。
Figure 0004978632
In the above equation, the material specific gravity (specific weight) ρ of the photomask 4 is multiplied by the thickness t of the photomask 4 to obtain the weight per unit area of the photomask 4, and the weight per unit area of the photomask 4 is calculated. The sum of the pressure and the atmospheric pressure is taken as the appropriate value for the pressure in the gap. At an appropriate value, the force with which the gas in the gap pushes up the photomask 4 is the same as the force acting downward on the photomask 4 due to the atmospheric pressure and the weight of the photomask 4. Accordingly, the force acting on the photomask 4 is canceled and the bending deformation due to its own weight is appropriately corrected. If the pressure in the gap is less than or equal to the appropriate value of the above equation, the deformation of the photomask 4 cannot be sufficiently corrected. If the pressure is above, the pressure in the gap increases too much and the mask is deformed into a convex shape. If it is found that the flatness of the photomask 4 is convex or concave even when the gravity bend is corrected, the accuracy of the gap can be further corrected by improving the gap pressure.

基板100とフォトマスク4との間隙の圧力を上式の圧力に保つには、制御装置10は種々の制御を給排気装置7に対して行ってよい。例えば上式の圧力でノズル13から窒素を送り込むように給排気装置7の動作を制御してもよい。間隙の圧力をモニタするとともに、そのモニタ結果に基づいて給排気装置7に対してフィードバック制御を行うことにより、間隙の圧力を上式の圧力に保ってもよい。間隙の圧力が上式の圧力に迅速に収束する給排気装置7の動作のパターンを実験等により予め求めておき、その動作を行うように給排気装置7を制御してもよい。なお、フォトマスク4と基板100との間隙の上部はエアダム15に囲まれているから、間隙に気体が保持されやすい。従って、間隙の圧力を一定に保つことが容易である。   In order to keep the pressure in the gap between the substrate 100 and the photomask 4 at the above-described pressure, the control device 10 may perform various controls on the air supply / exhaust device 7. For example, the operation of the air supply / exhaust device 7 may be controlled so that nitrogen is fed from the nozzle 13 at the above pressure. The pressure in the gap may be maintained at the above-mentioned pressure by monitoring the pressure in the gap and performing feedback control on the air supply / exhaust device 7 based on the monitoring result. An operation pattern of the air supply / exhaust device 7 in which the pressure of the gap quickly converges to the pressure of the above formula may be obtained in advance by experiments or the like, and the air supply / exhaust device 7 may be controlled to perform the operation. Since the upper part of the gap between the photomask 4 and the substrate 100 is surrounded by the air dam 15, gas is easily held in the gap. Therefore, it is easy to keep the gap pressure constant.

ノズル16及びノズル30からの噴出圧力は適宜に設定してよい。ただし、ノズル13を介した給排気によるフォトマスク4の撓みの矯正に影響を及ぼさない圧力でしかも表面の酸素を窒素で置換できる流量にすることが望ましい。なお、ノズル16の外周側(内壁12a)の下端は、内周側(外壁11d)の下端よりも高くなっているから、比較的高い圧力で窒素を噴出しても窒素は外周側に流れ、撓み矯正に及ぼす影響は小さくなる。   The ejection pressure from the nozzle 16 and the nozzle 30 may be set as appropriate. However, it is desirable that the flow rate be such that the oxygen on the surface can be replaced with nitrogen at a pressure that does not affect the correction of the deflection of the photomask 4 due to supply and exhaust through the nozzle 13. In addition, since the lower end of the outer peripheral side (inner wall 12a) of the nozzle 16 is higher than the lower end of the inner peripheral side (outer wall 11d), nitrogen flows to the outer peripheral side even when nitrogen is blown out at a relatively high pressure. The effect on deflection correction is reduced.

施形態)
図8は、本発明の実施形態に係る露光装置60を示す図である。露光装置60は、カラーフィルター用の基板200に対して弧状の投影像を走査して露光する投影露光装置として構成されている。
(Implementation form)
Figure 8 is a diagram showing an exposure apparatus 60 according to the implementation embodiments of the present invention. The exposure apparatus 60 is configured as a projection exposure apparatus that scans and exposes an arc-shaped projection image on the color filter substrate 200.

基板200は、基板100と同様に、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(ネガタイプのもの)が薄膜状に成膜されている。   Similarly to the substrate 100, the substrate 200 is formed of, for example, a glass substrate, and a photosensitive resin or a resist (negative type) in which a pigment is dispersed is formed in a thin film on the surface of the glass substrate.

露光装置60は、基板200を載置するステージ61と、ステージ61を水平方向に駆動する駆動装置62と、基板200上に配置された窒素噴出部63と、窒素噴出部63に窒素を供給する窒素供給装置64と、フォトマスク65及び投影光学系66を含む露光光学系67と、フォトマスク65を水平方向に駆動する駆動装置68と、制御装置69とを備えている。なお、露光装置60はこの他、フォトマスク65の上方からスリットの透過光を照射する照明装置、ステージ61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。   The exposure apparatus 60 supplies nitrogen to a stage 61 on which the substrate 200 is placed, a driving device 62 that drives the stage 61 in the horizontal direction, a nitrogen ejection part 63 disposed on the substrate 200, and a nitrogen ejection part 63. A nitrogen supply device 64, an exposure optical system 67 including a photomask 65 and a projection optical system 66, a drive device 68 for driving the photomask 65 in the horizontal direction, and a control device 69 are provided. In addition, the exposure device 60 includes various devices such as an illumination device that irradiates the transmitted light of the slit from above the photomask 65, and a laser length measuring device that measures the horizontal position of the stage 61. Since it is not the gist of the present invention, the description is omitted.

駆動装置62及び駆動装置68は、例えば電動モータを含んで構成され、光束Lの弧状の投影像が基板200又はフォトマスク65全体に走査されるように、ステージ61又はフォトマスク65を図8の左右方向に駆動可能である。窒素供給装置64、制御装置69の構成は、参考例に係る窒素供給装置8、制御装置10と略同様の構成である。投影光学系66は、例えば、台形の反射鏡、凸面鏡、凹面鏡を組み合わせたミラープロジェクション方式の光学系でもよいし、複数のレンズ群を含んだレンズプロジェクション方式の光学系でもよい。 The driving device 62 and the driving device 68 are configured to include, for example, an electric motor, and the stage 61 or the photomask 65 of FIG. 8 is arranged so that the arc-shaped projection image of the light beam L is scanned over the entire substrate 200 or the photomask 65. It can be driven in the left-right direction. The configuration of the nitrogen supply device 64 and the control device 69 is substantially the same as the configuration of the nitrogen supply device 8 and the control device 10 according to the reference example . The projection optical system 66 may be, for example, a mirror projection optical system combining a trapezoidal reflecting mirror, a convex mirror, and a concave mirror, or a lens projection optical system including a plurality of lens groups.

窒素噴出部63は、弧状の孔部を有する板材70と、板材70の上面に張られたペリクル73とを備えている。板材70は、外形が弧状に形成され、弧状に延びる枠部71、72と、その両端を塞ぐ端部74、74とを有している。図9にも示すように、枠部72は、枠部72に沿って延びる気体流路75を備えている。気体流路75は、枠部72の側壁72aに開口するとともに、窒素供給装置64と接続されている。枠部71及び枠部72の互いに対向する側壁71a及び72aは、基板200上に開口するスリット状のノズル76を形成している。ペリクル73は透過性を有するフィルムであり、例えばセルロースを用いて形成してもよい。窒素噴出部63は、投影光学系66からの光束Lがノズル76を通過するように配置されている。   The nitrogen blowing portion 63 includes a plate member 70 having an arc-shaped hole, and a pellicle 73 stretched on the upper surface of the plate member 70. The plate member 70 has an outer shape formed in an arc shape, and includes frame portions 71 and 72 that extend in an arc shape, and end portions 74 and 74 that close both ends thereof. As shown also in FIG. 9, the frame portion 72 includes a gas flow path 75 extending along the frame portion 72. The gas flow path 75 opens to the side wall 72 a of the frame portion 72 and is connected to the nitrogen supply device 64. Side walls 71 a and 72 a facing each other of the frame portion 71 and the frame portion 72 form a slit-like nozzle 76 that opens on the substrate 200. The pellicle 73 is a permeable film, and may be formed using, for example, cellulose. The nitrogen ejection part 63 is arranged so that the light beam L from the projection optical system 66 passes through the nozzle 76.

上記の構成を有する露光装置60の動作を説明する。   The operation of the exposure apparatus 60 having the above configuration will be described.

基板200がステージ61上に載置されると、制御装置69は、窒素噴出部63を介して基板200上に窒素を噴出するように、窒素供給装置64を駆動する。次に、不図示の光源を駆動してフォトマスク65に光束Lを照射するとともに、フォトマスク65と基板200とを投影光学系66に対して同期走査させるように、駆動装置62及び68の動作を制御する。これにより、図9に示すように、線状の投影像iにより基板200に対して逐次露光が行なわれつつ、基板200の投影像iには常に窒素が噴出されてレジストの反応阻害が防止される。   When the substrate 200 is placed on the stage 61, the control device 69 drives the nitrogen supply device 64 so as to eject nitrogen onto the substrate 200 via the nitrogen ejection unit 63. Next, the driving devices 62 and 68 operate so as to drive a light source (not shown) to irradiate the photomask 65 with the light beam L and to scan the photomask 65 and the substrate 200 synchronously with respect to the projection optical system 66. To control. As a result, as shown in FIG. 9, while the substrate 200 is sequentially exposed by the linear projection image i, nitrogen is always blown to the projection image i of the substrate 200 to prevent resist reaction inhibition. The

1、60 露光装置
3、6、62、68 駆動装置
4、65 フォトマスク
7 給排気装置
8、64 窒素供給装置
9 計測装置
10、69 制御装置
13、16、30、76 ノズル
66 投影光学系
100、200 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,60 Exposure apparatus 3,6,62,68 Drive apparatus 4,65 Photomask 7 Supply / exhaust apparatus 8,64 Nitrogen supply apparatus 9 Measurement apparatus 10,69 Control apparatus 13,16,30,76 Nozzle 66 Projection optical system 100 200 substrates

Claims (2)

フォトマスクの上方からスリットの透過光を照射した状態で前記フォトマスクと基板とを同期走査して、前記フォトマスクのパターンを投影光学系を介して前記基板に露光する露光装置において、
前記投影光学系により前記基板に投影される弧状の投影像の形状及び大きさに対応するように弧状に形成されたスリット状のノズルが設けられた板材と、前記ノズルの前記投影光学系側の開口を塞ぐようにして前記板材に設けられた透過性のフィルムと、前記ノズルを介して不活性ガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記板材は、前記投影光学系からの光束が前記ノズルを通過するように前記投影光学系と前記基板との間に配置されていることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that scans the photomask and the substrate synchronously while irradiating light transmitted through the slit from above the photomask, and exposes the photomask pattern onto the substrate via a projection optical system.
A plate material provided with slit-shaped nozzles formed in an arc shape so as to correspond to the shape and size of an arc-shaped projection image projected onto the substrate by the projection optical system, and the projection optical system side of the nozzle A permeable film provided on the plate so as to close the opening, and a gas supply means for supplying an inert gas through the nozzle,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the plate member is disposed between the projection optical system and the substrate so that a light beam from the projection optical system passes through the nozzle .
前記板材には、前記フィルムと前記基板との間の間隙を挟むように対向配置されて前記ノズルを形成する側壁と、前記側壁に開口するとともに前記ガス供給手段に接続された気体流路と、がそれぞれ設けられている請求項1に記載の露光装置。 In the plate material, a side wall that is disposed so as to sandwich the gap between the film and the substrate to form the nozzle, a gas flow path that opens to the side wall and is connected to the gas supply unit, The exposure apparatus according to claim 1, wherein each is provided .
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