JP2008091542A

JP2008091542A - 基板保持装置及び方法

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Publication number: JP2008091542A
Application number: JP2006269408A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shibata; 博司柴田; Masafuku Sai; 勝福崔; Haruhiko Arai; 治彦新井; Takayuki Nakamura; 貴行仲村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】基板に生じる熱歪みを抑制することを目的とする。
【解決手段】基板１２をステージ１４上に載置し、吸着装置８４により基板１２をステージ１４に吸着させる。その際、基板１２がステージ１４に接触してから、基板の熱容量Ｃ、基板の温度上昇許容量ΔＴｐ、基板と保持部材との間の熱抵抗Ｒ、基板と保持部材との温度差ΔＴとに応じて決定した所定時間ｔ以内に、基板１２をステージ１４に吸着させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板を保持する基板保持装置及び方法に関する。

ガラス基板等の基板に露光によりパターンを形成するレーザ露光装置において、露光対象である基板が歪みを持つと、基板に精度良くパターンを形成することが困難になる。ここで、基板が歪みを持つ要因として、基板を保持する保持部材から基板に伝わる熱により、基板に非線形な温度分布が形成されることによって基板に熱歪みが生じることが挙げられる。この熱歪みを抑制することを目的として、これまで様々な対策が考案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特開平６−３７１７２号公報特開２００４−１６５４７２号公報特開平８−８１７３号公報

本発明は、上記事情に鑑み、基板の熱歪みを抑制することを目的とする。

請求項１に記載の基板保持装置は、基板を保持する保持部材と、前記基板が前記保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に前記基板を前記保持部材に吸着させる吸着手段と、を備えており、前記所定時間ｔは、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間であることを特徴とする
請求項１に記載の基板保持装置では、保持部材によって保持された基板が、吸着手段によって保持部材に吸着される。この吸着手段は、基板が保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に、基板を保持部材に吸着させる。

ところで、基板が吸着手段によって保持部材に吸着された後は、吸着手段の吸着力によって、基板が拘束されるので、基板の熱歪みが抑制される。一方、基板が保持部材に接触してから保持部材に吸着されるまでの間は、基板に対して拘束力が働かないので、基板の熱歪みが抑制されることはない。

ここで、上記所定時間ｔは、基板が温度上昇を開始してから、基板の温度上昇量が基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間となっており、基板に熱歪みが生じ始める前に基板が保持部材に吸着されるので、基板の熱歪みを抑制することが可能である。

請求項２に記載の基板保持装置は、基板を保持する保持部材と、前記保持部材に対して前記基板を、湾曲形状で保持しながら移動させる移動部材と、前記基板を前記保持部材に吸着させる吸着手段と、を備え、前記基板の凸部が前記保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に前記基板の全面が前記保持部材に吸着されるように制御されており、前記所定時間ｔは、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間であることを特徴とする。

請求項２に記載の基板保持装置では、保持部材によって基板が保持される。この基板は、移動部材によって、保持部材に対して、湾曲形状で保持されながら移動され、保持部材によって保持されると、吸着手段によって保持部材に吸着される。ここで、基板の凸部が保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に、基板の全面が保持部材に吸着されるように、制御されている。

請求項３に記載の基板保持装置は、請求項１又は請求項２に記載の基板保持装置であって、前記所定時間ｔを、前記基板の熱容量Ｃ、前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、前記基板と前記保持部材との間の熱抵抗Ｒ、及び前記基板と前記保持部材との温度差ΔＴに応じて決定したことを特徴とする。

請求項３に記載の基板保持装置では、上記所定時間ｔを、上記所定時間ｔと相関関係を有する、基板の熱容量Ｃ、基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、基板と保持部材との間の熱抵抗Ｒ、基板と保持部材との温度差ΔＴに応じて決定している。

これによって、基板に熱歪みが生じ始める前に基板を保持部材に吸着させることが可能となり、基板の熱歪みを抑制することが可能となる。

請求項４に記載の基板保持装置は、請求項３に記載の基板保持装置であって、前記所定時間ｔを、下記（１）式に基づいて決定したことを特徴とする。

ｔ＝αＣΔＴ_ＰＲ／ΔＴ…（１）
ただし、αは、比例定数
請求項４に記載の基板保持装置では、上記許容時間ｔを、上記許容時間ｔと、基板の熱容量Ｃと、基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐと、基板と保持部材との間の熱抵抗Ｒと、基板と保持部材との温度差ΔＴとの関係を示す上記（１）式に基づいて決定している。

請求項５に記載の基板保持装置は、請求項１乃至請求項４の何れか1項に記載の基板保持装置であって、前記吸着手段は、前記基板の複数に分割されたエリアを順次、前記保持部材に真空吸着させる真空吸着手段であることを特徴とする。

請求項５に記載の基板保持装置では、真空吸着手段が基板の複数に分割されたエリアを順次、保持部材に真空吸着させていく。これによって、基板の全体を保持部材に一斉に真空吸着させる場合と比較して、排気体積が少なくなるので、基板が保持部材に接触してから真空吸着されるまでの時間を短縮することが可能となる。

請求項６に記載の基板保持方法は、前記所定時間ｔを、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間としたことを特徴とする。

請求項６に記載の基板保持方法では、基板が保持部材に接触してから保持部材に吸着されるまでの時間を、所定時間ｔ以内としている。

ここで、上記所定時間ｔは、基板が温度上昇を開始してから、基板の温度上昇量が基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間となっており、基板に熱歪みが生じ始める前に基板が保持部材に吸着されるようになっているので、基板の熱歪みを抑制することが可能である。

請求項７に記載の基板保持方法は、基板を保持する保持部材に、湾曲した基板の凸部が接触してから所定時間ｔ以内に前記基板の全面を前記保持部材に吸着させており、前記所定時間ｔを、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間としたことを特徴とする。

請求項７に記載の基板保持方法では、湾曲した基板の凸部が保持部材に接触してから基板の全面が保持部材に吸着されるまでの時間を、所定時間ｔ以内としている。

請求項８に記載の基板保持方法は、請求項６又は請求項７に記載の基板保持方法であって、前記所定時間ｔを、前記基板の熱容量Ｃ、前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、前記基板と前記保持部材との間の熱抵抗Ｒ、及び前記基板と前記保持部材との温度差ΔＴに応じて決定したことを特徴とする。

請求項８に記載の基板保持方法では、上記所定時間ｔを、上記所定時間ｔと相関関係を有する、基板の熱容量Ｃ、基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、基板と保持部材との間の熱抵抗Ｒ、基板と保持部材との温度差ΔＴに応じて決定している。

請求項９に記載の基板保持方法は、請求項８に記載の基板保持方法であって、前記所定時間ｔを、下記（１）式に基づいて決定したことを特徴とする。

ｔ＝αＣΔＴ_ＰＲ／ΔＴ…（１）
但し、αは比例定数
請求項９に記載の基板保持方法では、上記許容時間ｔを、上記許容時間ｔと、基板の熱容量Ｃと、基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐと、基板と保持部材との間の熱抵抗Ｒと、基板と保持部材との温度差ΔＴとの関係を示す上記（１）式に基づいて決定している。

請求項１０に記載の基板保持方法は、請求項６乃至請求項９の何れか1項に記載の基板保持方法であって、前記吸着手段を、前記基板の複数に分割されたエリアを順次、前記保持部材に真空吸着させることを特徴とする。

請求項１０に記載の基板保持方法では、真空吸着手段が基板の複数に分割されたエリアを順次、保持部材に真空吸着させていく。これによって、基板の全体を保持部材に一斉に真空吸着させる場合と比較して、排気体積が少なくなるので、基板が保持部材に接触してから真空吸着されるまでの時間を短縮することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、基板の熱歪みを抑制することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図１５を参照して説明する。なお、図中矢印＋Ｙは基板の往路での移動方向（以下、往動方向という）、図中矢印−Ｙは、基板の復路での移動方向（以下、復動方向という）を、図中矢印Ｘは、基板の往復移動方向（搬送方向）と直交する方向（以下、Ｘ方向という）を示している。

図１に示すように、本発明の一実施形態の基板保持装置１０を備えるレーザ露光装置１００は、矩形厚板状の設置台２２と、露光対象である矩形平板状の基板１２を表面に吸着して保持する矩形箱状のステージ１４と、基板１２を往動方向及び復動方向に搬送する搬送機構１６と、を備えている。

搬送機構１６は、設置台２２の上面に長手方向に沿って配設され、ステージ１４を往復移動可能に支持する２本のガイド２４と、ステージ１４を往復移動させる駆動部２８とを備えている。２本のガイド２４は、ステージ１４を長手方向が移動方向を向くように支持しており、駆動部２８が駆動されると、ステージ１４がガイド２４に沿って移動する。

なお、搬送機構１６は、従来から知られているスライド機構と駆動力伝達機構とを組み合わせて構成すれば良い。スライド機構としては、例えば、レール上で移動台を移動させるボール・レールシステム、又は、エアスライドシステム等を採用でき、駆動力伝達機構としては、例えば、カム機構、リンク機構、ラック・ピニオン機構、ボールネジ・ブッシュ機構、エアスライド機構、又は、ピストン・シリンダ機構等を採用できる。

また、基板１２には、その被露光面上の描画領域における露光位置の基準を示す複数個のアライメントマークが設けられている。なお、基板１２としては、プリント配線基板、ディスプレイ用やカラーフィルタ用のガラス基板等を作成するための基材上に感光材料を塗布したもの等を用いることができる。

また、設置台２２の長手方向中央部には、ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート３０が設けられている。ゲート３０は、両端部がそれぞれ設置台２２に固定されており、ゲート３０の往動方向下流側には基板１２を露光する露光ユニット３２が設けられている。

図２に示すように、露光ユニット３２の内部には、ｍ行ｎ列（例えば２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば８個）の露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…が設置されている。そして、露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…による露光エリア４０は、例えば、基板１２の移動方向を長辺とする矩形状に構成されている。従って、基板１２には、その移動動作に伴って、露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎に帯状の露光済み領域４２Ａ、４２Ｂ、…（以下、これらをまとめて露光済み領域４２ともいう）が移動方向の逆方向に相当する走査方向に形成される。

また、帯状の露光済み領域４２が移動方向（走査方向）と直交する幅方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリア４０の長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば、露光ヘッド３８Ａによる露光エリア４０と露光ヘッド３８Ｂによる露光エリア４０との間の露光できない部分は、露光ヘッド３８Ｆによる露光エリア４０とすることができる。

図３に示すように、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…は、入射されたレーザビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）４８を備えている。このＤＭＤ４８は、画像データ処理部１１とミラー駆動制御部１３とを備えたコントローラ３６に接続されている。

コントローラ３６の画像データ処理部１１では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎にＤＭＤ４８の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部１３では、画像データ処理部１１で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎にＤＭＤ４８における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。

また、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…におけるＤＭＤ４８の光入射側には、図１に示すように、マルチビームをレーザ光として出射する照明装置４４から引き出されたバンドル状の光ファイバー４６が接続されている。照明装置４４は、その内部に複数の半導体レーザチップから出射されたレーザ光を合波して光ファイバー４６に入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバー４６は、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバーであって、複数の光ファイバーが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバーとして形成されている。

また、図３に示すように、ＤＭＤ４８の光入射側には、光ファイバー４６から射出された光ＬをＤＭＤ４８に向けて反射するミラー５０が配設され、また、ＤＭＤ４８の光射出側には、結像光学系５２が配設されている。

この結像光学系５２は、ＤＭＤ４８の側から基板１２の側へ向う光路に沿って順に配置されたレンズ系５４、５６、マイクロレンズアレイ５８、対物レンズ系６０、６２により構成されており、照明装置４４から射出された光Ｌを基板１２上に結像させる。

また、図１に示すように、ゲート３０の露光ユニット３２の反対側（往動方向上流側）には、複数台のＣＣＤカメラ３４が設けられている。複数台のＣＣＤカメラ３４は、ステージ１４の移動経路の上方に、Ｘ方向に並べて配設されており、基板１２に設けられた複数のアライメントマークが複数台のＣＣＤカメラ３４の撮像エリアを通過するようになっている。

また、２本のガイド２４の間には、リニアエンコーダ２５が配設されている。このリニアエンコーダ２５は、設置台２２上に配置されたリニアスケール２５Ａと、ステージ１４に配置された読取部２５Ｂとで構成されており、ステージ１４の搬送方向位置を示す信号をコントローラ３６（図４参照）へ出力する。

図４に示すように、コントローラ３６には、カメラ動作制御部２９が設けられている。このカメラ動作制御部２９では、露光ステージ動作制御信号が入力されると、ＣＣＤカメラ３４に対して起動信号を送出する。この起動信号によりＣＣＤカメラ３６は起動し撮影待機状態になる。

また、コントローラ３６には、トリガ信号生成部３１が設けられている。このトリガ信号生成部３１では、リニアエンコーダ２５の出力パルスをカウントするパルスカウンタが所定のカウント値をとると（例えば、往路移動するステージ１４に搬送された基板１２のアライメントマークがＣＣＤカメラ３４の撮影画角内に入った位置に対応するパルス数をカウントした際）、トリガ信号を生成してカメラ動作制御部２９及びストロボ発光制御部３３へ送出する。

このトリガ信号の入力タイミングで、カメラ動作制御部２９ではＣＣＤカメラ３４に対してタイミング信号を送出し、ＣＣＤカメラ３４は撮影を行う。また、ストロボ発光制御部３３ではストロボ光源３４Ａに対してタイミング信号を送出し、ストロボ光源３４ＡはＣＣＤカメラ３４の撮影動作に連動して発光する。

このように、ステージ１４の動作タイミング（移動動作）と、ＣＣＤカメラ３４による撮影タイミング及びストロボ光源３４Ａの発光タイミングとは同期がとられている。また、ＣＣＤカメラ３４の撮影動作中において、ステージ１４は、設置台２２上の往路を定速度移動する。このため、ステージ１４上に載置されている基板１２に付与されたアライメントマークがＣＣＤカメラ３４によって撮影される。

ここで、コントローラ３６には、ＣＣＤカメラ３４により撮影された撮影データが送出される撮影データ解析部３５が設けられている。この撮影データ解析部３５では、ＣＣＤカメラ３４により撮影された撮影データの解析が行われる。基本的には、撮影された画像データはアナログデータ（光電変換直後は、光量が電圧に変換される）であるため、このアナログデータをデジタル画像データに変換し、当該デジタル画像データが位置データと共に数値（濃度値）管理される。

また、コントローラ３６には、マーク抽出部３７と、マーク照合部３９と、露光位置補正係数演算部４１と、マークデータメモリ４３とが設けられている。撮影データ解析部３５で解析されたデジタル画像データは、マーク抽出部３７へ送出され、マーク抽出部３７は、マークを抽出し、マーク照合部３９へ送出する。一方、前記デジタル画像データに対応付けられた位置データは、露光位置補正係数演算部４１へ送出される。

マーク照合部３９では、抽出したマークの画像データと、予めマークデータメモリ４３に記憶されたマークデータとを照合し、一致／不一致を示す信号を前記露光位置補正係数演算部４１へ送出する。

露光位置補正係数演算部４１では、照合の結果、一致していると判別されたマークデータに対応する位置データと、本来の（設計上の）マークの位置データとの誤差を認識し、露光位置（ステージ１４の移動方向における露光開始位置並びに、ステージ１４の幅方向におけるドットのシフト位置）の補正係数を演算し、露光制御系へ送出する。そしてこの補正係数に基づき、基板１２上に記録する画像の位置を適正位置に補正するよう、露光ユニット３２の各露光ヘッド３８による画像記録開始時期等を補正する。

また、図１に示すように、基板１２をステージ１４上に載置し、また、露光済みの基板１２をステージ１４上から取り除く基板搬送装置２００がステージ１４の往路の移動開始位置の近傍に配設されている。

基板搬送装置２００は、基板１２を保持する一対のフォーク６２と、一対のフォーク６２を昇降させ、且つ昇降方向に沿った軸回りに回転させる回転昇降機構６４と、一対のフォーク６２を略水平方向にスライドさせるスライド機構６６とを備えている。

フォーク６２は、略水平な方向に略平行に並んだ３本の長尺板状の腕部６２Ａを備えたＥ字状の板材であり、３本の腕部６２Ａの長手方向一端部が、腕部６２Ａと略直交する長尺板状の基部６２Ｂによって結合されている。各腕部６２Ａの上面には、複数の吸盤６８が、腕部６２Ａの長手方向に沿って配設されている。

また、回転昇降機構６４は、エアシリンダや電動シリンダ等の昇降機構７０と、昇降機構７０の上部に設けられ、フォーク６２を重力方向に沿った軸回りに回転させる回転機構７２とを備えている。また、スライド機構６６は、昇降機構７０の上部に配置されたエアシリンダや電動シリンダ等であり、上下左右に略平行に配列され略水平方向に伸縮可能に延在する多段式の４本のシャフト部６６Ａを備えている。

左右一対のシャフト部６６Ａの先端部には、フォーク取付部材７４を介してフォーク６２の基部６２Ｂが取り付けられており、左右一対のシャフト部６６Ａによって、フォーク６２が略水平に支持されている。

図１、図５に示すように、基板搬送装置２００の側方には、基板１２が載置される基板載置台７６が配設されている。基板載置台７６の上面には、複数のピン８０が縦横に立設されており、基板１２は、ピン８０の上に載置され、基板１２と基板載置台７６の上面との間には隙間ができるようになっている。

ここで、ピン８０の長さは、基板１２と基板載置台７６の上面との間にフォーク６２を挿入できるように設定されている。また、基板載置台７６は、フォーク６２のスライド移動範囲内に配置されている。このため、基板載置台７６に載置された基板１２をフォーク６２により保持し、また、フォーク６２により保持した基板１２を基板載置台７６上に載置することができる。

また、基板搬送装置２００は、往路の移動開始位置まで移動したステージ１４が、フォーク６２のスライド移動範囲内に入るように配置されており、フォーク６２により保持した基板１２をステージ１４上に載置することができるようになっている。

ここで、後述するように、ステージ１４上に載置された基板１２は、移動部材としてのリフトピン８１、８２の上昇により、ステージ１４の上面１４Ａから浮いた状態となり、この状態で基板１２とステージ１４の上面１４Ａとの間にフォーク６２を挿入できるように、リフトピン８１、８２の上昇量が設定されている。このため、ステージ１４上に載置された基板１２をフォーク６２により保持することができる。

次に、基板保持装置１０について説明する。

図６に示すように、基板保持装置１０は、上述の保持部材としてのステージ１４と、吸着手段としての吸着装置８４（図７参照）と、上述の複数本（本実施形態では４本）のリフトピン８１と、上述の複数本（本実施形態では、２４本）のリフトピン８２とを備えている。

ステージ１４の上面１４Ａには、多数のピン８６が縦横に立設されており、基板１２は、このピン８６の上に載置される。また、上面１４Ａには、リフトピン８１、８２が挿通される複数の挿通孔７８と、複数の吸引孔８８と、上面１４Ａを複数に仕切るリブ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄが形成されている。

挿通孔７８は、矩形状の上面１４Ａの対角線上及び上面１４Ａの周縁部に沿った直線上に配設されており、上面１４Ａの中央部に矩形状に配設された４個の挿通孔７８にはリフトピン８１が挿通され、その他の挿通口７８にはリフトピン８２が挿通されている。即ち、リフトピン８１は、上面１４Ａの中央部に矩形状に配設され、リフトピン８２は、リフトピン８１の周囲で上面１４Ａの対角線上及び上面１４Ａの周縁部に沿った直線上に配設されている。

リフトピン８１、８２は、挿通孔７８を通って上下動するように構成されており、最下位では、ステージ１４内に引っ込み、最上位では、基板１２とステージ１４の上面１４Ａとの間に、フォーク６２を挿入可能な隙間を確保する。

ここで、リフトピン８１から上面１４Ａの最もステージ１４のＸ方向外側に配設されたリフトピン８２にかけて次第に上面１４Ａからの突出量が大きくなっている。また、リフトピン８１の先端部には吸盤８３が設けられている。

また、リブ１０２Ａは、上面１４Ａの周縁部に沿って１周し、リブ１０２Ｂは、リブ１０２Ａの内周側でリブ１０２Ａと略平行に１周し、リブ１０２Ｃは、リブ１０２Ｂの内周側でリブ１０２Ｂと略平行に１周し、さらにリブ１０２Ｄは、リブ１０２Ｃの内周側でリブ１０２Ｃと略平行に１周している。

また、複数の吸引孔８８のうちの１個の吸引孔８８は、リブ１０２Ｄの内周側に配設され、その他の吸引孔８８は、リブ１０２Ａとリブ１０２Ｂとの間、リブ１０２Ｂとリブ１０２Ｃとの間、リブ１０２Ｃとリブ１０２Ｄとの間にそれぞれ、リブ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃに沿って配設されている。

また、図７に示すように、吸着装置８４は、ポンプ９０と、ポンプ９０と吸引孔８８とを接続するホース９２と、ホース９２を開閉する開閉弁９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄとを備えており、ポンプ９０の作動により、基板１２とリブ１０２Ａ、１０２Ｂと上面１４Ａとに囲まれた空気室１０４Ａ、基板１２とリブ１０２Ｂ、１０２Ｃと上面１４Ａとに囲まれた空気室１０４Ｂと、基板１２とリブ１０２Ｃ、１０２Ｄと上面１４Ａとに囲まれた空気室１０４Ｃと、基板１２とリブ１０２Ｄと上面１４Ａとに囲まれた空気室１０４Ｄとから排気が行われて空気室１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄが真空状態になり、基板１２が上面１４Ａに真空吸着される。

また、開閉弁９４Ａは、ポンプ９０と空気室１０４Ａとを接続するホース９２に、開閉弁９４Ｂは、ポンプ９０と空気室１０４Ｂとを接続するホース９２に、開閉弁９４Ｃは、ポンプ９０と空気室１０４Ｃとを接続するホース９２に、開閉弁９４Ｄは、ポンプ９０と空気室１０４Ｄとを接続するホース９２にそれぞれ設けられている。なお、ポンプ９０及び開閉弁９４は、吸着装置制御部９６によって制御されている。

次に、以上のような構成のレーザ露光装置１００の動作について説明する。

まず、図１に示すように、基板搬送装置２００が、スライド機構６６、回転昇降機構６４を作動させて上側のフォーク６２により基板載置台７６上に載置された未露光の基板１２を保持する。この際、基板１２は、上側のフォーク６２の各腕部６２Ａの上面に設けられた複数の吸盤６８により吸着保持される。

そして、基板搬送装置２００は、スライド機構６６、回転昇降機構６４を作動させて上下のフォーク６２をステージ１４に向けた後、図５に示すように、上側のフォーク６２上の基板１２をステージ１４の上方に配置する。そして、図８に示すように、基板搬送装置２００は、回転昇降機構６４を作動させて上側のフォーク６２上の基板１２をリフトピン８１、８２上に載置する。

この際、ステージ１４の上面１４Ａの中央部に配置されたリフトピン８１から上面１４の最もＸ方向外側に配設されたリフトピン８２にかけて次第に上面１４Ａからの突出量が大きくなっていることにより、リフトピン８１、８２上に載置された基板１２は、Ｘ方向中央部が下側へ凹んだ状態で湾曲する。

そして、基板搬送装置２００は、スライド機構６６を作動させて上側のフォーク６２を基板１２と上面１４Ａとの間から抜き出した後、図９に示すように、スライド機構６６、回転昇降機構６４を作動させて、上側のフォーク６２を基板載置台７６上に載置された未露光の基板１２と基板載置台７６の上面との間へ挿入する。その後、基板搬送装置２００は、回転昇降機構６４、スライド機構６６を作動させて、上側のフォーク６２により該基板１２を保持しステージ１４に向ける。基板搬送装置２００は、この状態で待機する。

一方で、図１０乃至図１２に示すように、基板保持装置１０では、リフトピン８１、８２が下降して基板１２をステージ１４に載置する。この際、基板１２は、湾曲した状態で下降するので、始めにＸ方向中央部（凸部）をステージ１４に接触させ、次第にステージ１４との接触範囲をＸ方向両端側へ広げていく。

また、基板１２がステージ１４に載置される際、ポンプ９０、開閉弁９４が吸着装置制御部９６により制御されて、空気室１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄから排気が行われ、基板１２がステージ１４に吸着される。

この際、まず、吸着装置制御部９６により開閉弁９４Ｄのみ開かれ、開閉弁９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃは閉じた状態にされる。これにより、空気室１０４Ｄからの排気が行われて空気室１０４Ｄが真空状態（負圧）になり、基板１２が上面１４Ａのリブ１０２Ｄに囲まれた範囲に吸着される。

次に、吸着装置制御部９６により開閉弁９４Ｄが閉じられ、開閉弁９４Ｃが開かれる。これにより、空気室１０４Ｃからの排気が行われて空気室１０４Ｃが真空状態になり、基板１２が上面１４Ａに吸着される範囲が、リブ１０２Ｃに囲まれた範囲に広がる。

次に、吸着装置制御部９６により開閉弁９４Ｃが閉じられ、開閉弁９４Ｂが開かれる。これにより、空気室１０４Ｂからの排気が行われて空気室１０４Ｂが真空状態になり、基板１２が上面１４Ａに吸着される範囲が、リブ１０２Ｂに囲まれた範囲に広がる。

そして、吸着装置制御部９６により開閉弁９４Ｂが閉じられ、開閉弁９４Ａが開かれる。これにより、空気室１０４Ａからの排気が行われて空気室１０４Ａが真空状態になり、基板１２が上面１４Ａに吸着される範囲が、リブ１０２Ａに囲まれた範囲に広がる。その後、開閉弁９４Ａは吸着装置制御部９６により閉じられる。

ここで、基板１２と上面１４Ａとの間にできる空気室を複数に分割し、分割された各空気室毎に排気を行うように構成したことにより、基板１２と上面１４Ａとの間にできる空気室の全体から一斉に排気を行う場合と比較して、排気体積を少なくすることが出来、基板１２の各部が上面１４Ａに接触してから吸着されるまでに要する時間を短縮できる。

次に、ステージ１４が往路での移動を開始し、基板１２がＣＣＤカメラ３４によるアライメント検出工程へと搬送される。

まず、コントローラ３６により搬送機構１６の駆動部２８が制御され、基板１２を上面に吸着・保持したステージ１４が、ガイド２４に沿って往動方向に一定速度で移動を開始する。そして、上述したように、ＣＣＤカメラ３４がコンローラ３６により所定タイミングで作動され、各アライメントマークがそれぞれ、各ＣＣＤカメラ３４におけるレンズの光軸上（各ＣＣＤカメラ３４の真下）に達すると、各ＣＣＤカメラ３４は、それぞれ所定のタイミングでストロボ光源３４Ａを発光し、各アライメントマークを撮影する。そして、上述したように、コントローラ３６において、撮影された画像データから各アライメントマークの位置が算出される。

画像データ処理部１１は、算出された各アライメントマークの位置と、そのアライメントマークを撮影したときのステージ１４の位置及び各ＣＣＤカメラ３４の位置から、演算処理によって、ステージ１４上における基板１２の位置ずれ、移動方向に対する傾き、寸法精度誤差等を把握し、基板１２の被露光面に対する適正な露光位置を算出する。

ここで、露光パターンに応じた画像データは、コントローラ３６内のメモリに一旦記憶されている。したがって、露光ユニット３２による画像露光時に、そのメモリに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号を、上記した適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御（アライメント）を実行する。なお、この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

こうして、各ＣＣＤカメラ３４による各アライメントマーク１８の測定（撮影）が完了すると、ステージ１４は搬送機構１６により、ガイド２４に沿って一旦露光位置を通過した後、復路で移動し、露光位置を通過する。そして、基板１２はステージ１４の移動に伴い、各露光ヘッド３８の下方を移動し、被露光面の描画領域が露光開始位置に達すると、各露光ヘッド３８はレーザビームを照射して基板１２の被露光面（描画領域）に対する画像露光を開始する。

すなわち、コントローラ３６のメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部１１で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド３８毎に制御信号が生成される。この制御信号には、補正制御（アライメント）により、アライメント測定した基板１２に対する露光位置ずれの補正が加えられている。そして、ミラー駆動制御部１３は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド３８毎にＤＭＤのマイクロミラーの各々をオン・オフ制御する。

照明装置４４の光ファイバー４６から出射されたレーザ光がＤＭＤに照射されると、ＤＭＤのマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光が、レンズ系により基板１２の被露光面上に結像される。つまり、照明装置４４から出射されたレーザ光が画素毎にオン・オフされて、基板１２がＤＭＤの使用画素数と略同数の画素単位で露光される。

そして、基板１２がステージ１４と共に一定速度で移動されることにより、基板１２が各露光ヘッド３８によってステージ１４の復動方向と反対の方向、即ち走査方向に露光され、各露光ヘッド３８毎に帯状の露光済み領域４２が形成される（図２参照）。各露光ヘッド３８による基板１２への画像露光が完了すると、ステージ１４は搬送機構１６により、基板１２が載置された初期位置に復帰される。

ステージ１４が初期位置へ復帰移動すると、リフトピン８１、８２が上昇し、基板１２のステージ１４の上面１４Ａへの吸着が解除される。そして、図１３に示すように、上下のフォーク６２をステージ１４へ向けた状態で待機している基板搬送装置１００が、スライド機構６６、回転昇降機構６４を作動させて下側のフォーク６２により露光済みの基板１２を保持する。

そして、図１４に示すように、基板搬送装置１００は、スライド機構６６、回転昇降機構６４を作動させて露光済みの基板１２をステージ１４から取り除くと共に、未露光の基板１２を保持した上側のフォーク６２により未露光の基板１２をリフトピン８１、８２上に載置する。

そして、図１５に示すように、基板搬送装置１００は、回転調整機構６４、スライド機構６６を作動させて下側のフォーク６２により露光済みの基板１２を基板載置台７６上に載置する。そして、基板載置台７６上に載置された露光済みの基板１２は、機外の搬送コンベア（図示省略）へ搬送され、次工程へ搬送される
ところで、基板１２の一部（凸部）がステージ１４に接触してから所定時間ｔ（本実施形態では０．９ｓｅｃ）以内で基板１２の全面がステージ１４に吸着されるように、ポンプ９０及び開閉弁９４が、吸着装置制御部９６により制御され、また、リフトピン８１、８２の降下速度が制御されている。

この所定時間ｔは、基板１２の温度上昇が始まってから基板１２に熱歪みが生じ始めるまでの時間であり、下記（１）式に基づいて設定されている。
ｔ＝αＣΔＴｐＲ／ΔＴ…（１）
但し、αは比例係数（本実施形態では９．０４×１０^−９）、Ｃは基板１２の熱容量（本実施形態では４５２．５７２１[ｃａｌ／℃]）、ΔＴｐは基板１２の温度上昇許容量（本実施形態では０．１[℃]）、Ｒは基板１２とステージ１４との間の熱抵抗値（本実施形態では７．７０×１０^５[Ｋ／Ｗ]）、ΔＴは基板１２とステージ１４との間の温度差（本実施形態では０．３５[℃]）であり、所定時間ｔとは、上記（１）式で示される相関関係を有する。

なお、基板１２の温度上昇許容量とは、基板１２の熱歪みに対して許容できる温度上昇値であり、基板１２の温度上昇量が温度上昇許容量ΔＴｐを超えると、基板１２に熱歪みが発生する。

ここで、基板１２がステージ１４に載置されてからステージ１４に吸着されるまでの間は、基板１２が拘束されないので、この間に基板１２の温度上昇量が温度上昇許容量ΔＴｐを超えると基板１２に熱歪みが生じる。一方、基板１２がステージ１４に吸着されてしまうと、基板１２がステージ１４との間の吸着力により拘束され、基板１２の伸縮が抑制されるので、基板１２の熱歪みが抑制される。

このため、基板１２がステージ１４に接触してから、ステージ１４からの受熱により基板１２に熱歪みが生じ始めるまでの間に、基板１２の全体をステージ１４に吸着させるという本実施形態によると、基板１２の熱歪みを抑制することが可能である。

以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは陶業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、本発明の基板保持装置及び方法を、レーザ露光装置に適用したが、検査装置等の他の装置にも適用可能である。

また、本実施形態では、基板１２がステージ１４に載置されてからステージ１４に吸着されるまでの時間を所定時間ｔ以内に抑えるために、基板１２とステージ１４との間の空気室からの排気体積を小さくするという方法を用いたが、大容量のポンプを使用する、ポンプの台数を増やす等のポンプの能力を高くするという方法を用いても良い。

さらに、本実施形態では、基板１２をステージ１４に吸着させる吸着手段を、真空吸着方式を用いた吸着装置８４としたが、吸着手段としては、静電吸着方式等の他の方式を用いた吸着装置も適用可能である。

レーザ露光装置を示す概略斜視図である。露光ユニットと基板とステージとを示す概略斜視図である。露光ヘッドを示す概略側面図である。コントローラの概略構成を示すブロック図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。基板保持装置を示す概略斜視図である。基板保持装置を示す概略断面図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。基板保持装置を示す概略断面図である。基板保持装置を示す概略断面図である。基板保持装置を示す概略断面図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。レーザ露光装置を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０基板保持装置
１２基板
１４ステージ（保持部材）
８１リフトピン（移動部材）
８２リフトピン（移動部材）
８４吸着装置（吸着手段、真空吸着手段）

Claims

基板を保持する保持部材と、
前記基板が前記保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に前記基板を前記保持部材に吸着させる吸着手段と、を備えており、
前記所定時間ｔは、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間であることを特徴とする基板保持装置。
基板を保持する保持部材と、
前記保持部材に対して前記基板を、湾曲形状で保持しながら移動させる移動部材と、
前記基板を前記保持部材に吸着させる吸着手段と、を備え、
前記基板の凸部が前記保持部材に接触してから所定時間ｔ以内に前記基板の全面が前記保持部材に吸着されるように制御されており、
前記所定時間ｔは、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間であることを特徴とする基板保持装置。
前記所定時間ｔを、前記基板の熱容量Ｃ、前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、前記基板と前記保持部材との間の熱抵抗Ｒ、及び前記基板と前記保持部材との温度差ΔＴに応じて決定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板保持装置。
前記所定時間ｔを、下記（１）式に基づいて決定したことを特徴とする請求項３に記載の基板保持装置。
ｔ＝αＣΔＴ_ＰＲ／ΔＴ…（１）
但し、αは比例定数
前記吸着手段は、前記基板の複数に分割されたエリアを順次、前記保持部材に真空吸着させる真空吸着手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか1項に記載の基板保持装置。
基板を保持する保持部材に基板が接触してから所定時間ｔ以内に前記基板を前記保持部材に吸着させており、
前記所定時間ｔを、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間としたことを特徴とする基板保持方法。
基板を保持する保持部材に、湾曲した基板の凸部が接触してから所定時間ｔ以内に前記基板の全面を前記保持部材に吸着させており、
前記所定時間ｔを、前記基板が温度上昇を開始してから、前記基板の温度上昇量が前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴｐに達するまでの時間としたことを特徴とする基板保持方法。
前記所定時間ｔを、前記基板の熱容量Ｃ、前記基板の熱歪みに対する温度上昇許容量ΔＴ_Ｐ、前記基板と前記保持部材との間の熱抵抗Ｒ、及び前記基板と前記保持部材との温度差ΔＴに応じて決定したことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の基板保持方法。
前記所定時間ｔを、下記（１）式に基づいて決定したことを特徴とする請求項８に記載の基板保持方法。
ｔ＝αＣΔＴ_ＰＲ／ΔＴ…（１）
但し、αは比例定数
前記基板の複数に分割されたエリアを順次、前記保持部材に真空吸着させることを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか1項に記載の基板保持方法。