JP2009068600A - ステージ装置、露光装置及び表示用パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割されたステージ間の結合部分に発生する歪みの影響を排除し、パッシブ除振部材を用いて有効に床振動を除去する。
【解決手段】ステージ手段は、少なくとも２分割された第１及び第２のステージで構成され、それぞれが結合されることによって一つのステージ装置を構成している。第１及び第２のステージのそれぞれの４隅にアクティブ除振手段を設けると共に、第１及び第２のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を支持（負担）するためのパッシブ除振手段を設ける。これによって、分割されたステージ間の結合部分に発生する歪みの影響を排除し、パッシブ除振部材を用いて有効に床振動を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置などの表示用パネルを製造する工程で使用されるステージ装置、露光装置及び表示用パネルの製造方法に係り、特に表示用パネルの大型化に伴って複数のステージをつなぎ合わせることによって大ストロークの大型ステージを構成するようにしたステージ装置、露光装置及び表示用パネルの製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。そして、パターン形成後、検査装置を用いて、基板の表面に異物や欠陥等が無いか検査が行われる。液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板では、さらに、測定装置を用いて、基板の表面に形成されたフォトスペーサの高さ測定などが行われる。

この様な基板に対する処理、検査又は測定において、基板用のステージ装置は、基板を搭載するテーブルを処理、検査、又は測定の各ステージに移動している。従来、テーブルを移動する機構としては、ボールねじ等の送りねじが使用されていた。また、ステージ装置には、床振動をテーブルに伝達させないように、除振装置を備えている。一方、表示用パネルの大型化に伴って液晶ディスプレイ装置などの表示用パネルを製造する工程で使用されるステージ装置の総重量は４０〜５０［ｔｏｎ］程度と重くなり、テーブルだけでも１〜３［ｔｏｎ］近くの重量を有している。このような重量物であるステージ装置に除振装置を設ける場合、安価なパッシブアイソレータ（パッシブ除振部材）を設ける場合が多い。
なお、半導体素子製造プロセス等で用いられる露光装置の振動を防止するために除振装置を採用したものとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。引用文献１に記載の露光装置は、エアベアリングとピエゾ素子との組み合わせからなるアクティブアイソレート（アクティブ除振装置）を振動防止に用いたものである。
特開平２−２０１９１３号公報

近年、表示用パネルの大画面化に伴って基板が大型化すると共に基板の処理、検査又は測定の各ステージも大型化し、その搬送ストロークも大きくなり、テーブルを高速かつ高精度に移動させたいという要求も強くなって来た。一方、ステージ装置の大型化及び大ストローク化を実現するために、ステージ装置を複数に分割した分割ステージ装置が採用されるようになってきた。この分割ステージ装置に対して、安価なパッシブ除振部材からなる除振機構を付加するのは困難であった。それは、パッシブ除振部材からなる除振機構を分割ステージ装置の各ステージに設けた場合、テーブルの移動によってその荷重が移動することとなり、テーブルの沈み込み、浮き上がり等の歪みが発生するからである。また、このような沈み込み、浮き上がり等の歪みは、分割ステージの各結合部分で、互いのズレを発生させる原因ともなり、その影響でテーブル自体にも歪みが生じることとなり、テーブルの位置決め精度等を悪化させてしまうという問題があった。

さらに、パッシプ除振部材の固有振動数は約５［Ｈｚ］程度であり、設置される工場などの床振動は３〜５［Ｈｚ］程度であり、パッシブ除振部材を設けただけでは、有効に床振動を除去することは困難であった。従って、分割ステージに除振機構を設けなかった場合でも、パッシブ除振部材からなる除振機構を設けたとしても、３〜５［Ｈｚ］程度の床振動を有効に除去できないこととなり、テーブルの絶対的な位置決め精度が困難なものとなり、問題であった。仮に、引用文献１に記載のピエゾ素子などを用いた除振装置を分割ステージの各ステージに設けた場合、床振動を有効に除去することは可能となっても、除振装置自体が高価であることからステージ装置の全体的な価格も高価なものとなり、実用的ではなかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、分割されたステージ間の結合部分に発生する歪みの影響を排除し、パッシブ除振部材を用いて有効に床振動を除去することのできるステージ装置、露光装置及び表示用パネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、基板を搭載するテーブル手段と、第１及び第２のステージを結合することによって一体的に構成されたステージ手段と、前記テーブル手段を前記第１及び第２のステージ間で移動させるガイド手段と、前記第１及び第２のステージ手段のそれぞれの４隅に少なくとも設けられ、前記第１及び第２のステージ手段間を前記テーブル手段が移動することによって発生する荷重変動による浮き沈みの発生を防止すると共に床振動を打ち消し、前記第１及び第２のステージ手段に床振動を伝達させないように構成された複数のアクティブ除振手段と、前記第１及び第２のステージ手段の床面側に設けられ、前記第１及び第２のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を負担する複数のパッシブ除振手段とを備えたことにある。
表示用パネルの大画面化に伴って基板が大型化し、その基板の処理、検査又は測定のためのステージも大型化し、その搬送ストロークも大きくなる。これに伴って、この発明に係るステージ手段も少なくとも２分割された第１及び第２のステージで構成され、それぞれが結合されることによって一つのステージ装置を構成している。このステージ装置を構成する第１及び第２のステージのそれぞれの４隅にアクティブ除振手段を設ける。通常は、４隅に設けたアクティブ除振手段だけではステージ装置の総重量を支持（負担）することができないので、この発明では、第１及び第２のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を支持（負担）するためのパッシブ除振手段を設けた。これによって、分割されたステージ間の結合部分に発生する歪みの影響を排除し、パッシブ除振部材を用いて有効に床振動を除去することができる。

本発明の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のステージ装置において、前記アクティブ除振手段が、前記第１及び第２のステージ手段の結合部を挟む対向位置に隣接して設けられることにある。
これは、分割された第１及び第２のステージ間の結合部分に顕著に歪みが発生するので、アクティブ除振手段を各ステージの結合部を挟む対向位置に隣接して設けることによって、その影響を効率的に排除するようにしたものである。

本発明の第３の特徴は、基板を搭載する第１及び第２のテーブル手段と、第１、第２及び第３のステージを結合することによって一体的に構成されたステージ手段と、前記第１のテーブル手段を前記第１及び第２のステージ間で移動させ、前記第２のテーブル手段を前記第２及び第３のステージ間で移動させるガイド手段と、前記第１、第２及び第３のステージ手段のそれぞれの４隅に少なくとも設けられ、前記第１、第２及び第３のステージ手段間を前記第１及び第２のテーブル手段が移動することによって発生する荷重変動による浮き沈みの発生を防止すると共に床振動を打ち消し、前記第１、第２及び第３のステージ手段に床振動を伝達させないように構成された複数のアクティブ除振手段と、前記第１、第２及び第３のステージ手段の床面側に設けられ、前記第１、第２及び第３のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を負担する複数のパッシブ除振手段とを備えたことにある。
これは、ステージ手段が３分割された第１、第２及び第３のステージで構成され、それぞれが結合されることによって一つのステージ装置を構成している。この発明では、第２のステージが露光用光源等を備えた露光部であり、第１及び第３ステージは、露光前の基板を受け取って第１及び第２のテーブル手段にロードし、露光後の基板をアンロードするロード／アンロード部として機能するものであり、それぞれのステージの４隅にアクティブ除振手段が設けられる。なお、第２のステージは、第１及び第３のステージよりも大きいので、この場合には、４隅以外にその中間部付近にもアクティブ除振手段及びパッシブ除振手段を設けることが好ましい。

本発明の第４の特徴は、前記第３の特徴に記載のステージ装置において、前記アクティブ除振手段が、前記第１、第２及び第３のステージ手段のそれぞれの結合部を挟む対向位置に隣接して設けられることにある。
これは、分割された第１、第２及び第３のステージ間の各結合部分に顕著に歪みが発生するので、アクティブ除振手段を各ステージの結合部を挟む対向位置に隣接して設けることによって、その影響を効率的に排除するようにしたものである。

本発明の露光装置の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載されたステージ装置を用いて構成されたことにある。これは、前記ステージ装置を用いて構成された露光装置に関するものである。

本発明の表示用パネルの製造方法の特徴は、前記第１、第２、第３又は第４の特徴に記載されたステージ装置又は前記露光装置を用いた表示用パネルの製造方法に関するものである。

本発明によれば、分割されたステージ間の結合部分に発生する歪みの影響を排除し、パッシブ除振部材を用いて有効に床振動を除去することができるという効果がある。

図１は、本発明の一実施の形態に係るステージ装置を横方向から見た側面図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る図１のステージ装置を床面から見た下面図である。本実施の形態は、露光装置に適用した例を示している。この実施の形態に係る露光装置は、分割された３つのステージ、第１サブステージ１００、第２サブステージ２００、メインステージ３００から構成される。メインステージ３００は、マスク、マスクホルダ、露光用光源及び照射光学系、マスクチェンジャ、ギャップセンサー、アライメント用センサー等を備えているが、これらの図示は省略してある。

第１サブステージ１００及び第２サブステージ２００上には、移動テーブル１０１，２０１が設けられている。移動テーブル１０１，２０１は、チャック、θステージ、Ｘ移動テーブル、Ｙ移動テーブルなどを含んで構成されている。第１サブステージ１００では、図示していないハンドリングアームが搬送ラインから露光前のガラス基板を受け取って移動テーブル１０１のチャックにロードし、またチャック上から露光後のガラス基板をアンロードして搬送ラインへ受け渡すという作業が行われる。第２サブステージ２００でも同様に、図示していないハンドリングアームが搬送ラインから露光前のガラス基板を受け取って移動テーブル２０１上のチャックにロードし、またチャックから露光後のガラス基板をアンロードして搬送ラインへ受け渡すという作業が行われる。

移動テーブル１０１，２０１は、約２〜３［ｔｏｎ］程度の重さを有しており、第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００に渡って設けられたガイドレール１０に沿って、各ステージ間を移動できるように構成されている。移動テーブル１０１は、第１サブステージ１００とメインステージ３００との間を往復し、移動テーブル２０１は、第２サブステージ２００とメインステージ３００との間を往復する。第１サブステージ１００は、サブステージ本体部１１０と、サブベース部１２０と、ＰＡフレーム部１３０とで構成され、第２サブステージ２００は、サブステージ本体部２１０と、サブベース部２２０と、ＰＡフレーム部２３０とで構成される。メインステージ３００は、メインステージ本体部３１０と、トップフレーム３２０とから構成される。なお、サブステージ本体部１１０，２１０及びメインステージ本体部３１０は、それぞれコンクリート部を含んで構成されている。

第１サブステージ１００及び第２サブステージ２００は、約５［ｔｏｎ］のサブステージ本体部１１０，２１０と、約１［ｔｏｎ］のサブベース部１２０，２２０と、約３［ｔｏｎ］のコンクリート部と、約１［ｔｏｎ］のＰＡフレーム部１３０，２３０とから構成される。従って、第１サブステージ１００及び第２サブステージ２００の総重量は、これらの合計値、約１０［ｔｏｎ］程度となる。メインステージ３００は、約１０［ｔｏｎ］のメインステージ本体部３１０と、約４［ｔｏｎ］のコンクリート部と、約７［ｔｏｎ］のトップフレーム部３２０とから構成される。従って、メインステージ３００の総重量は、これらの合計値、約２１［ｔｏｎ］程度となる。移動テーブル１０１，２０１は、前述のように約２〜３［ｔｏｎ］程度であり、これが第１サブステージ１００、第２サブステージ２００、メインステージ３００間をそれぞれ往復移動するので、この移動に伴って第１サブステージ１００及び第２サブステージ２００の総重量は、約１０［ｔｏｎ］から約１３［ｔｏｎ］の間を変動し、メインステージ３００の総重量は約２１［ｔｏｎ］から約２４［ｔｏｎ］の間を変動することとなる。

図２に示すように、第１サブステージ１００の底面側には、３個のパッシブアイソレータ１６１〜１６３が設けられている。第１サブステージ１００の側面であって、サブベース部１２０の下側には、アクティブアイソレータ（アクティブ除振部材）１７１，１７２が設けられている。また、第１サブステージ１００の側面であって、第１サブステージ１００とメインステージ３００との結合部近傍の床面側には、アクティブアイソレータ１７３，１７４が設けられている。

第２サブステージ２００の底面側には、３個のパッシブアイソレータ２６１〜２６３が設けられている。第２サブステージ２００の側面であって、サブベース部２２０の下側には、アクティブアイソレータ２７１，２７２が設けられている。また、第２サブステージ２００の側面であって、第２サブステージ２００とメインステージ３００との結合部近傍の床面側には、アクティブアイソレータ２７３，２７４が設けられている。

メインステージ３００の底面側で図面左側には、パッシブアイソレータ３６１〜３６３が、同様に図面右側には、パッシブアイソレータ３６４〜３６６がそれぞれ設けられている。メインステージ３００の側面で、その底面側には、アクティブアイソレータ３７１〜３７６が設けられている。アクティブアイソレータ３７１〜３７６は、メインステージ３００の一方の側面に３個ずつ設けられている。

パッシブアイソレータ１６１〜１６３，２６１〜２６３，３６１〜３６６は、空気式であって、レギュレータ使用により一定圧力を供給可能な構造となっており、約３［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当する。なお、パッシブアイソレータ１６１〜１６３，２６１〜２６３，３６１〜３６６は、弾性体であるばね部材あるいはばね部材と振動減衰部材とから構成されているものであれば、空気式以外のものでもよい。アクティブアイソレータ１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６は、ピエゾ方式によって、除振を行うものであり、約２［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当する。なお、アクティブアイソレータ１７１〜１７４は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に駆動力を与えるアクチュエータと、検出した振動に基づいてこのアクチュエータを制御するコントローラとから構成されているものであれば、ピエゾ方式以外のものでもよい。

第１サブステージ１００は、約１０［ｔｏｎ］から１３［ｔｏｎ］の間を変動するので、これを３個のパッシブアイソレータ１６１〜１６３と、４個のアクティブアイソレータ１７１〜１７４で担当する。３個のパッシブアイソレータ１６１〜１６３で約９［ｔｏｎ］、４個のアクティブアイソレータ１７１〜１７４で約８［ｔｏｎ］、全部で約１７［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当することができるようになっている。第２サブステージ２００も同様に、約１０［ｔｏｎ］から１３［ｔｏｎ］の間を変動するので、これを３個のパッシブアイソレータ２６１〜２６３と、４個のアクティブアイソレータ２７１〜２７４で担当する。３個のパッシブアイソレータ２６１〜２６３で約９［ｔｏｎ］、４個のアクティブアイソレータ２７１〜２７４で約８［ｔｏｎ］、全部で約１７［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当することができるようになっている。メインステージ３００の場合は、、約２１［ｔｏｎ］から約２４［ｔｏｎ］の間を変動するので、これを６個のパッシブアイソレータ３６１〜３６６と、６個のアクティブアイソレータ３７１〜３７６で担当する。６個のパッシブアイソレータ３６１〜３６６で約１８［ｔｏｎ］、６個のアクティブアイソレータ３７１〜３７６で約１２［ｔｏｎ］、全部で約３０［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当することができるようになっている。

第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００の総重量は、約４７［ｔｏｎ］程度（メインステージ２１［ｔｏｎ］＋サブステージ１３［ｔｏｎ］×２）である。１４個のアクティブアイソレータ１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６で、約１１［ｔｏｎ］（総重量４７［ｔｏｎ］−パッシブ負荷荷重３６［ｔｏｎ］）の負荷荷重を担当し、１２個のパッシブアイソレータ１６１〜１６３，２６１〜２６３，３６１〜３６６で、約３６［ｔｏｎ］（３［ｔｏｎ］×１２）の負荷荷重（パッシブ負荷荷重）を担当するようになっている。このとき、アクティブアイソレータ１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６は、ピエゾ方式なので、移動テーブル１０１，２０１の移動に起因する荷重変動による浮き沈みを発生させることがなく。また、アクティブアイソレータ１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６は、内蔵の加速度センサによって床振動を測定し、逆位相の振動を発生させるので、床振動は有効に打ち消され、第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００のステージに床振動を伝達させないようにすることができる。一方、パッシプアイソレータ１６１〜１６３，２６１〜２６３，３６１〜３６６は、空気式で一定圧力が供給されているため、支持荷重は常に一定となる。また、工場などの固有振動は２［Ｈｚ］程度で、これ以上の床振動を第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００にそれぞれ伝達させることがなくなる。なお、ここでは、パッシブアイソレータは、全ての個所で約３［ｔｏｎ］の負荷荷重を担当している。また、アクティブアイソレータは、移動テーブルの有無で負荷荷重が変動する。

第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００には、移動テーブル１０１，２０１の移動に起因する荷重変動が生じるが、この荷重変動は、全てアクティブアイソレータ１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６で負荷することができる。また、荷重変動が各ステージの結合部分に移動した場合には、その結合部分の近隣に位置するアクティブアイソレータによって、変動荷重を負荷することができる。また、アクティブアイソレータ１７３，１７４，３７１，３７３，３７４，３７６，２７３，２７４は、各ステージの結合部分の最近傍に配置してあるので、荷重変動による結合部のずれは発生しない。従って、この実施の形態のように、アクティブアイソレータとパッシプアイソレータを配置することによって、第１サブステージ１００、第２サブステージ２００及びメインステージ３００を床にしっかりと固定した状態と同じ状態でありながら、床振動の除去を可能とした。さらに、アクティブアイソレータとパッシプアイソレータを用いることによって、安価な除振機構部を提供することが可能となる。

本発明の基板用ステージは、基板の測定装置に限らず、基板の露光を行う露光装置や基板の検査を行う検査装置等の様に、基板と光学ユニットとの相対的な移動が必要な装置に適用することができる。

本発明の一実施の形態に係るステージ装置を横方向から見た側面図である。 本発明の一実施の形態に係る図１のステージ装置を床面から見た下面図である。

符号の説明

１００…第１サブステージ
２００…第２サブステージ
３００…メインステージ
１０１，２０１…移動テーブル
１１０…サブステージ本体部
１２０…サブベース部
１３０…ＰＡフレーム部
２１０…サブステージ本体部
２２０…サブベース部
２３０…ＰＡフレーム部
３１０…メインステージ本体部
３２０…トップフレーム
１６１〜１６３，２６１〜２６３，３６１〜３６６…パッシブアイソレータ
１７１〜１７４，２７１〜２７４，３７１〜３７６…アクティブアイソレータ

Claims (6)

1. 基板を搭載するテーブル手段と、
   第１及び第２のステージを結合することによって一体的に構成されたステージ手段と、
   前記テーブル手段を前記第１及び第２のステージ間で移動させるガイド手段と、
   前記第１及び第２のステージ手段のそれぞれの４隅に少なくとも設けられ、前記第１及び第２のステージ手段間を前記テーブル手段が移動することによって発生する荷重変動による浮き沈みの発生を防止すると共に床振動を打ち消し、前記第１及び第２のステージ手段に床振動を伝達させないように構成された複数のアクティブ除振手段と、
   前記第１及び第２のステージ手段の床面側に設けられ、前記第１及び第２のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を負担する複数のパッシブ除振手段と
   を備えたことを特徴とするステージ装置。
2. 請求項１に記載のステージ装置において、前記アクティブ除振手段は、前記第１及び第２のステージ手段の結合部を挟む対向位置に隣接して設けられることを特徴とするステージ装置。
3. 基板を搭載する第１及び第２のテーブル手段と、
   第１、第２及び第３のステージを結合することによって一体的に構成されたステージ手段と、
   前記第１のテーブル手段を前記第１及び第２のステージ間で移動させ、前記第２のテーブル手段を前記第２及び第３のステージ間で移動させるガイド手段と、
   前記第１、第２及び第３のステージ手段のそれぞれの４隅に少なくとも設けられ、前記第１、第２及び第３のステージ手段間を前記第１及び第２のテーブル手段が移動することによって発生する荷重変動による浮き沈みの発生を防止すると共に床振動を打ち消し、前記第１、第２及び第３のステージ手段に床振動を伝達させないように構成された複数のアクティブ除振手段と、
   前記第１、第２及び第３のステージ手段の床面側に設けられ、前記第１、第２及び第３のステージ手段の総重量の半分以上の荷重を負担する複数のパッシブ除振手段と
   を備えたことを特徴とするステージ装置。
4. 請求項３に記載のステージ装置において、前記アクティブ除振手段は、前記第１、第２及び第３のステージ手段のそれぞれの結合部を挟む対向位置に隣接して設けられることを特徴とするステージ装置。
5. 請求項１、２、３又は４に記載されたステージ装置を用いて構成されたことを特徴とするを特徴とする露光装置。
6. 請求項１、２、３若しくは４に記載されたステージ装置、又は請求項５に記載の露光装置を用いて表示用パネルを製造することを特徴とする表示用パネルの製造方法。

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