JP2010250239A - プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のギャップ制御方法、及び表示用パネル基板の製造方法 - Google Patents

プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のギャップ制御方法、及び表示用パネル基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板をＸＹ方向へステップ移動する際、マスクと基板が接触するのを防止し、かつ基板をＸＹ方向へステップ移動した後、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行う。
【解決手段】１枚の基板に対して、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置（又はそれらから第１の所定距離だけ離れた位置）を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶する。それ以後の複数の基板に対して、１回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（又は登録位置）へ移動した後、ギャップ合わせを行う。２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、マスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、ギャップ合わせを行う。
【選択図】図９

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のギャップ制御方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のギャップ制御方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板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。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きな基板を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、１枚の基板から１枚又は複数枚の表示用パネル基板を製造している。この場合、プロキシミティ方式では、基板の一面を一括して露光しようとすると、基板と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、基板より比較的小さなマスクを用い、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流となっている。
プロキシミティ方式では、マスクと基板とを数百μｍ程度のプロキシミティギャップまで接近させて露光を行う。マスクと基板とのギャップ合わせは、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づいて、複数のＺ−チルト機構により、マスクを保持するマスクホルダ又は基板を支持するチャックをＺ方向へ移動及びチルトして行われる。基板の一面を複数のショットに分けて露光する場合、マスクと基板とのギャップ合わせをショット毎に行うため、ショット数が増えるに従って、ギャップ合わせに要する時間が増加する。これに対し、特許文献１には、１枚目の基板に対して平行出し（ギャップ設定）を行ったときのチルト機構の高さ位置についてのデータを利用して、２枚目以降の基板に対するギャップ設定を短時間に行って、スループットを向上させる技術が開示されている。
特開２００５−９９０９４号公報
プロキシミティ方式において、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光する場合、基板のステップ移動は、マスクと基板との接触を防止するため、マスクと基板とのギャップを広げて行われる。従来は、マスク及び基板の平坦度を考慮して、マスク又は基板を両者が接触する恐れのない退避位置まで移動してから、基板のステップ移動を行っていた。しかしながら、基板のステップ移動後、マスクと基板とのギャップが広いと、マスクと基板とのギャップ合わせに時間が掛かり、スループットが低下するという問題があった。
一方、マスクと基板とのギャップ合わせ時、ギャップセンサーの故障やＺ−チルト機構の誤動作等が発生すると、マスクと基板が接触してマスクが損傷する恐れがある。これを防止するためには、ギャップ合わせを開始する前のマスクと基板とのギャップを常に一定にして、ギャップ合わせの際に、マスク又は基板の移動量を、マスクと基板が接触する恐れのない上限値以内に管理する必要がある。ギャップ合わせを開始する前にマスクと基板とのギャップを一定にする場合、マスクの下面及び基板の表面の高さが場所によって異なるため、各Ｚ−チルト機構の必要な移動量が異なる。そのため、各Ｚ−チルト機構を同じ移動量だけ移動する動作と、各Ｚ−チルト機構を必要な移動量の差分だけ移動する動作の２段階の動作が必要となり、これらの動作に時間が掛かって、スループットが低下するという問題がある。
本発明の課題は、基板をＸＹ方向へステップ移動する際、マスクと基板が接触するのを防止し、かつ基板をＸＹ方向へステップ移動した後、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行うことである。また、本発明の課題は、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行い、かつギャップ合わせ時にマスクと基板が接触するのを防止することである。さらに、本発明の課題は、表示用パネル基板を高いスループットで製造することである。
本発明のプロキシミティ露光装置は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、チャックを移動するステージとを備え、ステージによりチャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置において、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーと、複数のＺ−チルト機構を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御装置とを備え、制御装置が、１枚の基板に対して、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置（又はそれらから第１の所定距離だけ離れた位置）を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、それ以後の複数の基板に対して、１回目のショットでは、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動した後、複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行うものである。
また、本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、チャックを移動するステージとを備え、ステージによりチャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法であって、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーとを設け、１枚の基板に対して、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置（又はそれらから第１の所定距離だけ離れた位置）を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、それ以後の複数の基板に対して、１回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動した後、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行うものである。
複数の基板の２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げるので、各Ｚ−チルト機構が各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときよりもマスクと基板とのギャップが狭い状態で、基板のＸＹ方向へのステップ移動が行われながら、マスクと基板との接触が防止される。そして、基板をＸＹ方向へステップ移動した後、マスクと基板とのギャップ合わせが、各Ｚ−チルト機構の駆動を登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）から開始する１回目のショットに比べて、短時間で行われる。
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、制御装置が、マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出する移動量算出手段と、記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定する判定手段と、記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定する移動量決定手段と、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、移動量算出手段が算出した移動量及び移動量決定手段が決定した移動量の累積値が、記憶手段に記憶された上限値以下であるか確認する確認手段とを有するものである。
また、本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法は、マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶し、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出し、マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定し、マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認するものである。
各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出するので、各Ｚ−チルト機構を各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動することなく、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量を管理することができる。そして、マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認するので、各Ｚ−チルト機構を各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動することなく、マスクと基板とのギャップ合わせが短時間で行われ、かつギャップ合わせ時にマスクと基板の接触が防止される。
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いてマスクと基板とのギャップ合わせを行って、基板の露光を行うものである。マスクと基板とのギャップ合わせが短時間で行われ、表示用パネル基板が高いスループットで製造される。
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法によれば、複数の基板に対して、１回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動した後、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行うことにより、基板をＸＹ方向へステップ移動する際、マスクと基板が接触するのを防止し、かつ基板をＸＹ方向へステップ移動した後、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行うことができる。
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法によれば、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出し、マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認することにより、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行い、かつギャップ合わせ時にマスクと基板が接触するのを防止することができる。
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行うことができるので、表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。 マスクホルダの上面図である。 チャックをロード／アンロード位置へ移動した状態を示す図である。 図４（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図４（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。 ギャップセンサーの概略構成を示す図である。 ショットの領域の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態による登録位置を決定する動作を示すフローチャートである。 登録位置を利用した露光処理の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いた露光処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いた露光処理の動作を示すフローチャートである。 主制御装置のギャップ合わせ動作を行う部分を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いたギャップ合わせ動作のフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、ホルダフレーム２１、トップフレーム２２、エアクッション２３、Ｚ−チルト機構３０、ギャップセンサー４０、主制御装置５０、Ｘステージ駆動回路６１、Ｙステージ駆動回路６２、θステージ駆動回路６３、及びＺ−チルト機構駆動回路６４を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、トップフレーム２２が設置されている。トップフレーム２２には、エアクッション２３を介して、ホルダフレーム２１が取り付けられている。ホルダフレーム２１には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が取り付けられている。図２は、マスクホルダの上面図である。図２において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口２０ａが設けられており、開口２０ａの下方には、マスク２が装着されている。マスクホルダ２０の下面の開口２０ａの周囲には、吸着溝が設けられており、マスクホルダ２０は、吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して保持している。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
図３は、チャックをロード／アンロード位置へ移動した状態を示す図である。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。
図１及び図３において、チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１及び図３の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１及び図３の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、基板１のアライメントが行われる。また、マスクホルダ２０の側面に設けたＺ−チルト機構３０により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。
図１において、Ｘステージ駆動回路６１は、主制御装置５０の制御により、Ｘステージ５を駆動する。Ｙステージ駆動回路６２は、主制御装置５０の制御により、Ｙステージ７を駆動する。θステージ駆動回路６３は、主制御装置５０の制御により、θステージ８を駆動する。Ｚ−チルト機構駆動回路６４は、主制御装置５０の制御により、各Ｚ−チルト機構３０を駆動する。
図４（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図４（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。Ｚ−チルト機構３０は、ケーシング３１、直動ガイド３２、可動ブロック３３、モータ３４、軸継手３５、ボールねじ３６ａ、ナット３６ｂ、及びボール３７を含んで構成されている。図４（ｂ）に示す様に、ケーシング３１は、トップフレーム２２の側面に取り付けられている。図４（ａ）に示す様に、ケーシング３１の内部には、直動ガイド３２が設けられており、直動ガイド３２には、可動ブロック３３が搭載されている。ケーシング３１の上方には、モータ３４が設置されており、モータ３４の回転軸には、軸継手３５を介して、ボールねじ３６ａが接続されている。可動ブロック３３には、ボールねじ３６ａにより移動されるナット３６ｂが取り付けられており、可動ブロック３３は、モータ３４の回転により、直動ガイド３２に沿って上下に移動する。
図４（ｂ）に示す様に、ホルダフレーム２１の下面には、チルト用腕２４が設けられている。可動ブロック３３の下面には、ボール３７が取り付けられており、ボール３７は、可動ブロック３３によりチルト用腕２４に押し付けられている。図２において、Ｚ−チルト機構３０は、ホルダフレーム２１の側面近くの三箇所に設置されている。３つのＺ−チルト機構３０は、可動ブロック３３を上下に移動して、チルト用腕２４を押すボール３７の高さをそれぞれ変更することにより、エアクッション２３により支持されているホルダフレーム２１の高さを三箇所で変更して、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトする。
なお、本実施の形態では、Ｚ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
図２において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上方には、４つのギャップセンサー４０が設けられている。マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの四隅の上方へ移動され、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で測定する。マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの外側へ移動される。
図５は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。ギャップセンサー４０は、レーザー光源４１、コリメーションレンズ群４２、投影レンズ４３、ミラー４４，４５、結像レンズ４６、及びＣＣＤラインセンサー４７を含んで構成されている。レーザー光源４１から発生されたレーザー光は、コリメーションレンズ群４２及び投影レンズ４３を通り、ミラー４４からマスク２へ斜めに照射される。マスク２へ照射されたレーザー光は、その一部がマスク２の上面で反射され、一部がマスク２の内部へ透過する。マスク２の内部へ透過したレーザー光は、その一部がマスク２の下面で反射され、一部がマスク２の下面から基板１の表面へ照射される。基板１の表面へ照射されたレーザー光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。マスク２の下面で反射されたレーザー光及び基板１の表面で反射されたレーザー光は、マスクの上面から射出された後、ミラー４５で反射され、結像レンズ４６を通って、ＣＣＤラインセンサー４７の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサー４７は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。ＣＣＤラインセンサー４７のマスク２の下面で反射されたレーザー光の検出信号の位置と、基板１の表面で反射されたレーザー光の検出信号の位置とから、マスク２と基板１とのギャップＧが測定される。
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法について説明する。本実施の形態のプロキシミティ露光装置は、露光位置において、基板１をＸＹ方向へステップ移動させて、基板１の一面を複数のショットに分けて露光する。図６は、ショットの領域の一例を示す図である。図６は、基板１の一面を６つのショットに分けて露光する例を示している。１回目のショットで基板１の領域１ａが露光され、２回目のショットで基板１の領域１ｂが露光され、３回目のショットで基板１の領域１ｃが露光され、４回目のショットで基板１の領域１ｄが露光され、５回目のショットで基板１の領域１ｅが露光され、６回目のショットで基板１の領域１ｆが露光される。
本実施の形態では、複数の基板を順番に露光する前に、１枚の基板を用いて、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行うための各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置を決定する。図７は、本発明の一実施の形態による登録位置を決定する動作を示すフローチャートである。１枚の基板に対して、まず、ロード／アンロード位置において、チャック１０への基板１のロードが行われる（ステップ３０１）。主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、ロード／アンロード位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のプリアライメントを行う（ステップ３０２）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０を露光位置へ移動させ、基板１を露光位置の１回目のショットを行う位置へ移動させる（ステップ３０３）。
続いて、主制御装置５０は、４つのギャップセンサー４０の測定結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う（ステップ３０４）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、露光位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のアライメントを行う（ステップ３０５）。
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、主制御装置５０は、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置、またはギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ上方にある位置を、各Ｚ−チルト機構３０のそのショットについての登録位置として決定し、記憶する（ステップ３０６）。
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、主制御装置５０は、全ショットについてギャップ合わせが終了したか否かを判断する（ステップ３０７）。全ショットについてギャップ合わせが終了していない場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を、予め決定したマスク２と基板１の接触の恐れが無い退避位置へ移動させる（ステップ３０８）。続いて、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、基板１のＸＹ方向へのステップ移動を行い（ステップ３０９）、基板１を次のショットを行う位置へ移動させる。そして、ステップ３０４へ戻り、全ショットについてギャップ合わせが終了するまで、ステップ３０４〜３０９を繰り返す。主制御装置５０は、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置、又はギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ上方にある位置を、各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置として記憶する。ここで、第１の所定距離は、基板１のＸＹ方向へのステップ移動時にマスク２と基板１が接触する恐れの無い距離とする。
全ショットが終了した場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げた後（ステップ３１０）、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０をロード／アンロード位置へ移動させる（ステップ３１１）。そして、ロード／アンロード位置において、チャック１０からの基板１のアンロードが行われる（ステップ３１２）。
図８は、登録位置を利用した露光処理の動作の一例を示すフローチャートである。本例は、図７のステップ３０６において、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置を、各Ｚ−チルト機構３０のそのショットについての登録位置として決定した場合の例を示す。まず、ロード／アンロード位置において、チャック１０への基板１のロードが行われる（ステップ４０１）。主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、ロード／アンロード位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のプリアライメントを行う（ステップ４０２）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０を露光位置へ移動させ、基板１を露光位置の１回目のショットを行う位置へ移動させる（ステップ４０３）。これと並行して、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ上方にある位置へ移動させる（ステップ４０４）。ここで、第１の所定距離は、基板１のＸＹ方向へのステップ移動時にマスク２と基板１が接触する恐れの無い距離とする。
続いて、主制御装置５０は、４つのギャップセンサー４０の測定結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う（ステップ４０５）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、露光位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のアライメントを行う（ステップ４０６）。
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了して、ショット（ステップ４０７）を行った後、主制御装置５０は、全ショットが終了したか否かを判断する（ステップ４０８）。全ショットが終了していない場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を、次のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ上方にある位置へ移動させる（ステップ４０９）。続いて、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、基板１のＸＹ方向へのステップ移動を行い（ステップ４１０）、基板１を次のショットを行う位置へ移動させる。そして、ステップ４０５へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップ４０５〜４１０を繰り返す。
全ショットが終了した場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げた後（ステップ４１１）、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０をロード／アンロード位置へ移動させる（ステップ４１２）。そして、ロード／アンロード位置において、チャック１０からの基板１のアンロードが行われる（ステップ４１３）。
図８に示した露光処理の動作の一例によれば、１枚の基板に対する露光処理において記憶した、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置を利用して、それ以後の複数の基板では、ギャップ合わせを開始する前のマスク２と基板１とのギャップを常に一定にして、ギャップ合わせの際に、マスク２の移動量を、マスク２と基板１が接触する恐れのない上限値以内に管理することが可能となる。しかしながら、マスク２の下面及び基板１の表面の高さが場所によって異なるため、ステップ４０９において、各Ｚ−チルト機構３０を次のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置へ移動するために必要な各Ｚ−チルト機構３０の移動量が異なる。そのため、各Ｚ−チルト機構３０を同じ移動量だけ移動する動作と、各Ｚ−チルト機構３０を必要な移動量の差分だけ移動する動作の２段階の動作が必要となり、これらの動作に時間が掛かる。
図９は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いた露光処理の動作を示すフローチャートである。本実施の形態は、図７のステップ３０６において、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置を、各Ｚ−チルト機構３０のそのショットについての登録位置として決定した場合を示す。まず、ロード／アンロード位置において、チャック１０への基板１のロードが行われる（ステップ５０１）。主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、ロード／アンロード位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のプリアライメントを行う（ステップ５０２）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０を露光位置へ移動させ、基板１を露光位置の１回目のショットを行う位置へ移動させる（ステップ５０３）。これと並行して、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ上方にある位置へ移動させる（ステップ５０４）。ここで、第１の所定距離は、基板１のＸＹ方向へのステップ移動時にマスク２と基板１が接触する恐れの無い距離とする。
続いて、主制御装置５０は、４つのギャップセンサー４０の測定結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う（ステップ５０５）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動回路６３によりθステージ８を駆動して、露光位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転させ、基板１のアライメントを行う（ステップ５０６）。
なお、基板１のアライメント（ステップ５０６）は、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０５）中に、アライメント用のセンサーが基板１及びマスク２に設けられたアライメント用のマークを検出できる距離にマスク２と基板１が接近した時点から開始してもよい。その場合、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０５）と基板１のアライメント（ステップ５０６）を一部並行して行うことができるので、タクトタイムが短縮する。
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了して、ショット（ステップ５０７）を行った後、主制御装置５０は、全ショットが終了したか否かを判断する（ステップ５０８）。全ショットが終了していない場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ上方へ移動させて、マスク２と基板１とのギャップを広げる（ステップ５０９）。ここで、第２の所定距離は、基板１のＸＹ方向へのステップ移動時にマスク２と基板１が接触する恐れの無い距離とする。
続いて、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、基板１のＸＹ方向へのステップ移動を行い（ステップ５１０）、基板１を次のショットを行う位置へ移動させる。これと並行して、主制御装置５０は、各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置、及びマスク２と基板１とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置に基づき、３つのＺ−チルト機構３０で構成される平面の傾きを算出する（ステップ５１１）。そして、主制御装置５０は、算出した平面の傾きから、各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置にあるときからの移動量を算出する（ステップ５１２）。そして、ステップ５０５へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップ５０５〜５１２を繰り返す。
全ショットが終了した場合、主制御装置５０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げた後（ステップ５１３）、ステージ駆動回路６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動回路６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０をロード／アンロード位置へ移動させる（ステップ５１４）。そして、ロード／アンロード位置において、チャック１０からの基板１のアンロードが行われる（ステップ５１５）。
図１０は、本発明の他の実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いた露光処理の動作を示すフローチャートである。本実施の形態は、図７のステップ３０６において、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ上方にある位置を、各Ｚ−チルト機構３０のそのショットについての登録位置として決定した場合を示す。その場合、主制御装置５０は、ステップ５０３と並行して、Ｚ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を１回目のショットについての登録位置へ移動させる（ステップ５０４’）。また、主制御装置５０は、ステップ５１１で算出した平面の傾きから、各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置にあるときからの移動量を算出する（ステップ５１２’）。その他の動作は、図９に示した実施の形態と同様である。
図９又は図１０に示した実施の形態において、２回目以降のショットでは、基板１のＸＹ方向へのステップ移動前に、各Ｚ−チルト機構３０によりマスク２と基板１とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げるので（ステップ５０９）、Ｚ−チルト機構３０が各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときよりもマスク２と基板１とのギャップが狭い状態で、基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われながら（ステップ５１０）、マスク２と基板１との接触が防止される。そして、基板１をＸＹ方向へステップ移動した後、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０５）が、各Ｚ−チルト機構３０の駆動を登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）から開始する１回目のショットに比べて、短時間で行われる。
図１１は、主制御装置のギャップ合わせ動作を行う部分を示すブロック図である。主制御装置５０のギャップ合わせ動作を行う部分は、Ｚ−チルト機構制御部５１、登録位置決定部５２、メモリ５３、移動量算出部５４、判定部５５、移動量決定部５６、及び累積値確認部５７を含んで構成されている。Ｚ−チルト機構制御部５１は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４の制御を行い、Ｚ−チルト機構駆動回路６４が駆動した各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置を検出する。登録位置決定部５２は、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置、またはギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ上方にある位置を、各Ｚ−チルト機構３０のそのショットについての登録位置として決定する（図７のステップ３０６）。
メモリ５３は、マスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２のＺ方向の移動量の上限値を予め記憶しており、登録位置決定部５２が決定した各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置を記憶する。移動量算出部５４は、メモリ５３に記憶された各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置、及びマスク２と基板１とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置に基づき、３つのＺ−チルト機構３０で構成される平面の傾きを算出し（図９のステップ５１１）、各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置にあるときからの移動量を算出し（図９のステップ５１２）、または各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置にあるときからの移動量を算出する（図１０のステップ５１２’）。
図１２は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いたギャップ合わせ動作のフローチャートである。図９に示した露光処理の動作において、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０５）を行う際、まず、各ギャップセンサー４０は、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で測定する（ステップ６０１）。判定部５５は、メモリ５３に記憶されたマスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の測定結果に基づき、マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内であるか判定し（ステップ６０２）、マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内であれば、ギャップ合わせ動作を終了する。
マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内でない場合、移動量決定部５６は、メモリ５３に記憶されたマスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の測定結果に基づき、各ギャップセンサー４０の測定点での、マスク２を移動する移動量を決定し、それらに基づいて、各Ｚ−チルト機構３０を移動する移動量を決定する（ステップ６０３）。累積値確認部５７は、Ｚ−チルト機構制御部５１がＺ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動する前に、各ギャップセンサー４０の測定点について、移動量算出部５４が算出したマスク２の移動量及び移動量決定部５６が決定したマスク２の移動量の累積値が、メモリ５３に記憶された上限値以下であるか確認する（ステップ６０４）。移動量の累積値が上限値以下である場合、Ｚ−チルト機構制御部５１は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を移動量決定部５６が決定した各Ｚ−チルト機構３０の移動量だけ移動させ、ステップ６０１へ戻る。マスク２の移動量の累積値が上限値以下でない場合、ギャップ合わせ動作を停止する。
各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置、及びマスク２と基板１とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出するので、各Ｚ−チルト機構３０を各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動することなく、各ギャップセンサー４０の測定点でのマスク２のＺ方向の移動量を管理することができる。そして、マスク２と基板１とのギャップの目標値、及びマスク２と基板１とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサー４０の測定点での、マスク２又は基板１を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構３０を駆動する前に、各ギャップセンサー４０の測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認するので、各Ｚ−チルト機構３０を各ショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動することなく、マスク２と基板１とのギャップ合わせが短時間で行われ、かつギャップ合わせ時にマスク２と基板１の接触が防止される。
以上説明した実施の形態によれば、複数の基板に対して、１回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構３０を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）へ移動した後、複数のギャップセンサー４０によりマスク２と基板１とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構３０によりマスク２と基板１とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板１のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構３０によりマスク２と基板１とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板１のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサー４０によりマスク２と基板１とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構３０によりマスク２と基板１とのギャップ合わせを行うことにより、基板１をＸＹ方向へステップ移動する際、マスク２と基板１が接触するのを防止し、かつ基板１をＸＹ方向へステップ移動した後、マスク２と基板１とのギャップ合わせを短時間に行うことができる。
さらに、各Ｚ−チルト機構３０の各ショットについての登録位置、及びマスク２と基板１とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク２の、各Ｚ−チルト機構３０が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置（ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を登録位置とした場合は登録位置）にあるときからの移動量を算出し、マスク２と基板１とのギャップの目標値、及びマスク２と基板１とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサー４０の測定点での、マスク２又は基板１を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構３０を駆動する前に、各ギャップセンサー４０の測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認することにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを短時間に行い、かつギャップ合わせ時にマスク２と基板１が接触するのを防止することができる。
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いてマスクと基板とのギャップ合わせを行って、基板の露光を行うことにより、マスクと基板とのギャップ合わせを短時間に行うことができるので、表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
例えば、図１３は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
また、図１４は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
図１３に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１４に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又は本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を適用することができる。
１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
２１ ホルダフレーム
２２ トップフレーム
２３ エアクッション
２４ チルト用腕
３０ Ｚ−チルト機構
３１ ケーシング
３２ 直動ガイド
３３ 可動ブロック
３４ モータ
３５ 軸継手
３６ａ ボールねじ
３６ｂ ナット
３７ ボール
４０ ギャップセンサー
４１ レーザー光源
４２ コリメーションレンズ群
４３ 投影レンズ
４４，４５ ミラー
４６ 結像レンズ
４７ ＣＣＤラインセンサー
５０ 主制御装置
５１ Ｚ−チルト機構制御部
５２ 登録位置決定部
５３ メモリ
５４ 移動量算出部
５５ 判定部
５６ 移動量決定部
５７ 累積値確認部
６１ Ｘステージ駆動回路
６２ Ｙステージ駆動回路
６３ θステージ駆動回路
６４ Ｚ−チルト機構駆動回路

Claims (10)

  1. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、前記チャックを移動するステージとを備え、前記ステージにより前記チャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置において、
    前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、
    マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーと、
    前記複数のＺ−チルト機構を駆動する駆動回路と、
    前記駆動回路を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    １枚の基板に対して、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、
    それ以後の複数の基板に対して、１回目のショットでは、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置へ移動した後、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
  2. 前記制御装置は、
    マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置にあるときからの移動量を算出する移動量算出手段と、
    前記記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定する判定手段と、
    前記記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定する移動量決定手段と、
    前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、前記移動量算出手段が算出した移動量及び前記移動量決定手段が決定した移動量の累積値が、前記記憶手段に記憶された上限値以下であるか確認する確認手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
  3. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、前記チャックを移動するステージとを備え、前記ステージにより前記チャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置において、
    前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、
    マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーと、
    前記複数のＺ−チルト機構を駆動する駆動回路と、
    前記駆動回路を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    １枚の基板に対して、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、
    それ以後の複数の基板に対して、１回目のショットでは、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置へ移動した後、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
  4. 前記制御装置は、
    マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置にあるときからの移動量を算出する移動量算出手段と、
    前記記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定する判定手段と、
    前記記憶手段に記憶されたマスクと基板とのギャップの目標値、及び前記複数のギャップセンサーの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定する移動量決定手段と、
    前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、前記移動量算出手段が算出した移動量及び前記移動量決定手段が決定した移動量の累積値が、前記記憶手段に記憶された上限値以下であるか確認する確認手段とを有することを特徴とする請求項３に記載のプロキシミティ露光装置。
  5. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、チャックを移動するステージとを備え、ステージによりチャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法であって、
    マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーとを設け、
    １枚の基板に対して、
    基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを広げ、
    基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、
    ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、
    それ以後の複数の基板に対して、
    １回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置へ移動した後、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、
    ２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
  6. マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶し、
    各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置からＺ方向に第１の所定距離だけ離れた位置にあるときからの移動量を算出し、
    マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定し、
    マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定し、
    複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認することを特徴とする請求項５に記載のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
  7. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、チャックを移動するステージとを備え、ステージによりチャックを移動して基板のＸＹ方向へのステップ移動を行い、基板の一面を複数のショットに分けて露光するプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法であって、
    マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクと基板とのギャップを複数箇所で測定する複数のギャップセンサーとを設け、
    １枚の基板に対して、
    基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを広げ、
    基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、
    ショット毎に、ギャップ合わせ後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置から第１の所定距離だけ離れた位置を、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置として記憶し、
    それ以後の複数の基板に対して、
    １回目のショットでは、各Ｚ−チルト機構を１回目のショットについての登録位置へ移動した後、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行い、
    ２回目以降のショットでは、基板のＸＹ方向へのステップ移動前に、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップを第１の所定距離より短い第２の所定距離だけ広げ、基板のＸＹ方向へのステップ移動後に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で測定し、測定結果に基づき、複数のＺ−チルト機構によりマスクと基板とのギャップ合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
  8. マスクと基板とのギャップの目標値、各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及び各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板のＺ方向の移動量の上限値を記憶し、
    各Ｚ−チルト機構の各ショットについての登録位置、及びマスクと基板とのギャップを第２の所定距離だけ広げた後の各Ｚ−チルト機構のＺ方向の位置に基づき、各ギャップセンサーの測定点でのマスク又は基板の、各Ｚ−チルト機構が登録位置にあるときからの移動量を算出し、
    マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、マスクと基板とのギャップが許容範囲内であるか判定し、
    マスクと基板とのギャップの目標値、及びマスクと基板とのギャップの測定結果に基づき、各ギャップセンサーの測定点での、マスク又は基板を移動する移動量を決定し、
    複数のＺ−チルト機構を駆動する前に、各ギャップセンサーの測定点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認することを特徴とする請求項７に記載のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
  9. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
  10. 請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法を用いてマスクと基板とのギャップ合わせを行って、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
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