JP2013205757A

JP2013205757A - プロキシミティ露光装置

Info

Publication number: JP2013205757A
Application number: JP2012077030A
Authority: JP
Inventors: Seiken Park; 正賢朴
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】マスクと基板とを所定の間隔を空けて精度よく配置し、且つ、マスクホルダを移動又はチルトさせるアクチュエータの負荷を軽減する。
【解決手段】プロキシミティ露光装置１００は、基板１の上方でマスク２を保持するマスクホルダ２０、マスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルト可能に支持するトップフレーム２２、複数のＺチルト機構３０、複数の空気ばね２３、主制御装置５０を備えている。Ｚチルト機構３０は、トップフレーム２２に支持され、マスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルトさせる。空気ばね２３は、マスクホルダ２０とトップフレーム２２との間に配置され、内部に充填される空気による圧力の変化に伴って上下方向に伸縮する。主制御装置５０は、マスク２と基板１とが所定の間隔を空けて略平行に配置されるように、気体ばね２３の圧力とＺチルト機構２３の駆動とを制御して、マスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルトさせる。
【選択図】図１

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に関する。

この種のプロキシミティ露光装置として、特許文献１に記載のプロキシミティ露光装置が知られている。このプロキシミティ露光装置は、トップフレームと、ホルダフレームと、マスクホルダと、複数の空気圧支持装置と、複数のＺチルト機構と、を有している。

露光位置に設置されているトップフレームには、空気圧支持装置を介して、ホルダフレームが取り付けられている。このホルダフレームには、マスクを保持するマスクホルダが取り付けられている。空気圧支持装置は、エアクッションで構成され、内部の空気圧により、マスクホルダ及びホルダフレームの荷重を支えている。

Ｚチルト機構は、モータと、ボールと、を有し、トップフレームに取り付けられている。Ｚチルト機構は、モータの回転によって、ホルダフレームの下面に設けられているチルト用腕を押すボールの高さを変更する。これによって、空気圧支持装置により支持されているホルダフレームの高さを変更して、マスクホルダをＺ方向（上下方向）へ移動及びチルトさせる。

特開２０１１−１８６３１０号公報

一般的にプロキシミティ露光装置では、マスクと基板とを所定の間隔を空けて略平行（平行を含む）に配置して露光を行う。特許文献１に記載のプロキシミティ露光装置では、マスクと基板とを所定の間隔を空けて略平行に配置させるために、Ｚチルト機構のみでホルダフレームを上下方向へ移動及びチルトさせる。このため、マスクと基板とを平行度を均一に配置すること、すなわちマスク全面に亘って略平行に精度よく配置することが難しかった。

また、マスクの大型化に伴ってＺチルト機構のモータに大きな負荷がかかっていた。

そこで、本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、マスクと基板とを所定の間隔を空けて精度よく配置することができ、且つ、マスクホルダを移動又はチルトさせるアクチュエータの負荷を軽減することができるプロキシミティ露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置であって、マスクホルダと、支持体と、複数のアクチュエータと、複数の気体ばねと、制御部と、を備える。

マスクホルダは、基板の上方でマスクを保持する。支持体は、マスクホルダを上下方向に移動及びチルト可能に支持する。アクチュエータは、支持体に支持され、マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる。気体ばねは、マスクホルダと支持体との間に配置され、内部に充填される気体による圧力の変化に伴って上下方向に伸縮可能である。制御部は、マスクと基板とが所定の間隔を空けて略平行に配置されるように、各気体ばねの圧力とアクチュエータの駆動とを制御して、マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる。

上記構成のプロキシミティ露光装置では、制御部が、各気体ばねの圧力を制御し、且つ、各アクチュエータの駆動を制御して、マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる
ことによって、マスクと基板とを所定の間隔を空けて略平行に配置する。このため、アクチュエータのみでマスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる場合に比べて、マスクと基板とをマスク全面に亘って略平行に精度よく配置することができる。

また、マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせるときのアクチュエータの負荷を軽減することができる。

本発明によれば、マスクと基板とを所定の間隔を空けて精度よく配置することができ、且つ、マスクホルダを移動又はチルトさせるアクチュエータの負荷を軽減することができる。

本発明の一実施形態にかかるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。図１の要部上面図である。空気圧制御部の概略構成を示す図である。Ｚチルト機構を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。ギャップセンサーの概略構成を示す図である。チャックを基板受け／渡し位置へ移動させた状態を示す図である。ショットの領域の一例を示す図である。本発明の一実施形態にかかるプロキシミティ露光装置の露光処理を示すフローチャートである。第１の実施形態におけるギャップ合わせ処理を示すフローチャートである。液晶ディスプレイ装置における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における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。第２の実施形態におけるギャップ合わせ処理を示すフローチャートである。第３の実施形態におけるギャップ合わせ処理を示すフローチャートである。

図１は、本発明の第１の実施形態によるプロキシミティ露光装置１００の概略構成を示す図である。プロキシミティ露光装置１００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を備えている。また、マスクホルダ２０、ホルダフレーム２１、トップフレーム（支持体）２２、空気ばね２３、Ｚチルト機構（アクチュエータ）３０を備えている。また、ギャップセンサー４０、主制御装置（制御部）５０、Ｘステージ駆動部６１、Ｙステージ駆動部６２、θステージ駆動部６３、Ｚチルト機構駆動部６４及び空気圧制御部７０を備えている。プロキシミティ露光装置１００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。

ベース３は、プロキシミティ露光装置１００の下部に設けられている略平板状の部材である。ベース３の上面には、レール状のＸガイド４が設けられている。Ｘガイド４は、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から搬出される基板受け／渡し位置Ａと、チャック１０に搭載された基板１を露光する露光位置Ｂと、の間におけるチャック１０の移動をガイドする。以下の説明において、ベース３の水平面上の一方向をＸ方向とし、ベース３の水平面上であってＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向（上下方向）とする。

プロキシミティ露光装置１００は、基板１をＸＹ方向へ間歇的に移動させて（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１において、基板１が搭載されたチャック１０は、露光を行う露光位置Ｂにある。露光位置Ｂの上方には、トップフレーム２２が設置されている。図２に示すように、トップフレーム２２は、矩形枠状に形成されている。トップフレーム２２は、Ｘ方向に沿って延びる一対の短辺部２２１と、Ｙ方向に添って延びる一対の長辺部２２２とを有している。長辺部２２２は、短辺部２２１よりも長く形成されている。各短辺部２２１のＹ方向の外側端部には、下方に延びる支持脚部（図示省略）が形成されている。支持脚部の先端部は、ベース３の側面部に固定されている。したがって、トップフレーム２２は、ベース３に支持されている。

なお、以下の説明において、Ｙ方向の一方側に位置する短辺部２２１を短辺部２２１ａと称し、Ｙ方向の他方側に位置する短辺部２２１を短辺部２２１ｂと称することがある。また、Ｘ方向の一方側に位置する長辺部２２２を長辺部２２２ａと称し、Ｘ方向の他方側に位置する長辺部２２２を長辺部２２２ｂと称することがある。

図２に示すように、トップフレーム２２には、３つのＺチルト機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（以下、Ｚチルト機構３０で総称することがある。）が設けられている。Ｚチルト機構３０ａは、短辺部２２１ａのＸ方向における略中央部の内側面に設けられている。Ｚチルト機構３０ｂ，３０ｃは、短辺部２２１ｂのＸ方向における両端部付近の内側面に、それぞれ設けられている。

また、トップフレーム２２の短辺部２２１及び長辺部２２２には、８つの空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ（以下、空気ばね２３で総称することがある。）をそれぞれ下方から支持する８つの空気ばね支持台２７が形成されている。空気ばね支持台２７は、平板状の部材である。空気ばね支持台２７は、短辺部２２１のＸ方向における略中央部に間隔を空けて一対に形成されている。また、長辺部２２２のＹ方向における略中央部に間隔を空けて一対に形成されている。また、各空気ばね支持台２７は、短辺部２２１又は長辺部２２２の内側面の下端部から内側に延びている。

空気ばね２３は、図３に示すように、Ｚ方向に延在し上下両端部が封止された筒部２３１と、筒部２３１の上下両端部にそれぞれ配設されている略円板状の上取付け部材２３２及び下取付け部材２３３と、を備えている。下取付け部材２３３の下面は、空気ばね支持台２７の上面に固定されている。

筒部２３１は、弾性体材料（例えばゴムなど）で形成され、Ｚ方向の略中央部がくびれている。筒部２３１の上下両端部はそれぞれ、上取付け部材２３２、下取付け部材２３３によって封止され、筒部２３１の内部には空気室（図示省略）が区画されている。空気室には、チューブ７５を介して後述する空気圧制御部７０の空気源７４から供給される圧縮空気が充填される。空気ばね２３は、空気室に充填される圧縮空気による内部の圧力（空気圧）の変化によって上下方向に伸縮する。

図２に示すように、空気ばね２３ａ及び空気ばね２３ｂは、短辺部２２１ａに形成されている空気ばね支持台２７に支持されている。空気ばね２３ａは空気ばね２３ｂよりも基板受け／渡し位置Ａ側に配置されている。空気ばね２３ｃ及び空気ばね２３ｄは、長辺部２２２ａに形成されている空気ばね支持台２７に支持されている。空気ばね２３ｃは空気ばね２３ｄよりも短辺部２２１ａ側に配置されている。空気ばね２３ｅ及び空気ばね２３ｆは、短辺部２２１ｂに形成されている空気ばね支持台２７に支持されている。空気ばね２３ｆは空気ばね２３ｅよりも基板受け／渡し位置Ａ側に配置されている。空気ばね２３ｇ及び空気ばね２３ｈは、長辺部２２２ｂに形成されている空気ばね支持台２７に支持されている。空気ばね２３ｈは空気ばね２３ｇよりも短辺部２２１ａ側に配置されている。

図２に示すように、ホルダフレーム２１は、矩形枠状に形成され、トップフレーム２２の内側に配置されている。ホルダフレーム２１は、Ｘ方向に沿って延びる一対のホルダ短辺部２１１と、Ｙ方向に添って延びる一対のホルダ長辺部２１２とを有している。ホルダ長辺部２１２は、ホルダ短辺部２１１よりも長く形成されている。なお、以下の説明において、トップフレーム２２の短辺部２２１ａ側に位置するホルダ短辺部２１１をホルダ短辺部２１１ａと称し、短辺部２２１ｂ側に位置するホルダ短辺部２１１をホルダ短辺部２１１ｂと称することがある。また、長辺部２２２ａ側に位置するホルダ長辺部２１２をホルダ長辺部２１２ａと称し、長辺部２２２ｂ側に位置するホルダ長辺部２１２をホルダ長辺部２１２ｂと称することがある。

ホルダフレーム２１には、３つのチルト用腕２４が形成されている。チルト用腕２４は、平板状の部材であり、Ｚチルト機構３０の設置位置に対応する位置に形成されている。すなわち、チルト用腕２４は、ホルダ短辺部２１１ａのＸ方向における略中央部と、ホルダ短辺部２１１ｂのＸ方向における両端部付近に、それぞれ形成されている。また、各チルト用腕２４は、ホルダ短辺部２１１の外側面の下端部から外側に向かって延びている。チルト用腕２４の上面にＺチルト機構３０の下端部が当接している。

また、ホルダフレーム２１には、空気ばね支持台２７の上方で、空気ばね支持台２７の上面と対向する８つの空気ばね当接部２８が形成されている。空気ばね当接部２８は、平板状の部材であり、各ホルダ短辺部２１１のＸ方向における略中央部に間隔を空けて一対に形成されている。また、各ホルダ長辺部２１２のＹ方向における略中央部に間隔を空けて一対に形成されている。また、各空気ばね当接部２８は、ホルダ短辺部２１１又はホルダ長辺部２１２の外側面における上下方向の略中央部から外側に延びている。

空気ばね当接部２８の下面は、空気ばね２３の上取付け部材２３２（図３参照）に固定されている。したがって、ホルダフレーム２１は、空気ばね２３を介してトップフレーム２２に下方から支持されている。

ホルダフレーム２１の内側面の下端部、すなわちホルダ短辺部２１１及びホルダ長辺部２１２の内側面の下端部には、平板状のマスクホルダ２０が固定されている。マスクホルダ２０の略中央部には、Ｚ方向に貫通する開口２０ａが設けられている。マスクホルダ２０の下面における開口２０ａの周囲には、図示しない吸着孔が設けられている。吸着孔は、図示しない真空ポンプに接続されている。真空ポンプがマスクホルダ２０の下面とマスク２の周辺部との間の空気を吸引することで、マスクホルダ２０は、マスク２を吸着保持している。

また、マスクホルダ２０の開口２０ａの周囲には、４つのギャップセンサー４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ（以下、ギャップセンサー４０で総称することがある。）が設けられている。後述するマスク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、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２に示すように、ギャップセンサー４０ａは、ホルダ短辺部２１１ａ側で、且つ、基板受け／渡し位置Ａ側に配置される。ギャップセンサー４０ｂは、ホルダ短辺部２１１ａ側で、且つ、ギャップセンサー４０ａよりもホルダ長辺部２１２ａ側に配置される。ギャップセンサー４０ｄは、ホルダ短辺部２１１ｂ側で、且つ、基板受け／渡し位置Ａ側に配置される。ギャップセンサー４０ｃは、ホルダ短辺部２１１ｂ側で、且つ、ギャップセンサー４０ｄよりもホルダ長辺部２１２ａ側に配置される。

トップフレーム２２の上方には、図示しない反射部材、例えばミラーが設けられている。ミラーは、ベース３の近傍に設けられた照射光学系、例えばハロゲンランプからの露光光を反射して、露光光を開口２０ａが設けられている下方へ導く。ミラーによって反射した露光光は、マスク２を透過し、基板１に照射する。これによって、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４に示すように、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（ａ）に示すように、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）に示すように、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の上面に押し付けられている。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。

図５は、マスクホルダ２０の開口２０ａの内側（検出位置）へ移動したギャップセンサー４０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２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主制御装置５０へ出力する。

図６は、チャック１０を基板受け／渡し位置Ａへ移動した状態を示す図である。基板受け／渡し位置Ａ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６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、基板受け／渡し位置Ａと露光位置Ｂとの間を移動する。基板受け／渡し位置Ａ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Ｂ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、トップフレーム２２の側面に設けたＺチルト機構３０及び空気ばね２３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が行われる。

Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられている。

主制御装置５０（図１参照）は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する。主制御装置５０は、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに読み出して各種処理を実行する。主制御装置５０は、ＲＯＭに記憶されているＸステージ駆動制御プログラムに従ってＸステージ駆動制御処理を実行して、Ｘステージ駆動部６１（図１参照）に制御信号を送信する。Ｘステージ駆動部６１は、図示しない信号受信部及び駆動指示部とを有しており、受信した制御信号に応じて、駆動指示部が駆動機構を駆動してＸステージ５を駆動する。

主制御装置５０は、ＲＯＭに記憶されているＹステージ駆動制御プログラムに従ってＹステージ駆動制御処理を実行して、Ｙステージ駆動部６２（図１参照）に制御信号を送信する。Ｙステージ駆動部６２は、図示しない信号受信部及び駆動指示部を有しており、受信した制御信号に応じて、駆動指示部が駆動機構を駆動してＹステージ７を駆動する。

主制御装置５０は、ＲＯＭに記憶されているθステージ駆動制御プログラムに従ってθステージ駆動制御処理を実行して、θステージ駆動部６３（図１参照）に制御信号を送信する。θステージ駆動部６３は、図示しない信号受信部及び駆動指示部を有しており、受信した制御信号に応じて、駆動指示部が駆動機構を駆動してθステージ８を駆動する。

主制御装置５０は、ギャップ拡張プログラムに従ってギャップ拡張処理を実行して、マスク２と基板１との間のギャップを広げるようにＺチルト機構駆動部６４及び空気圧制御部７０に制御信号を送信する。

また、主制御装置５０は、ギャップ合わせプログラムに従ってギャップ合わせ処理を実行して、マスク２と基板１とが所定の間隔を空けて略平行に配置されるようにＺチルト機構駆動部６４及び空気圧制御部７０に制御信号を送信する。

本実施形態におけるＺチルト機構駆動部６４に送信される制御信号はＺチルト機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃそれぞれについて、ボール３７の高さを上げること、ボール３７の高さを下げること、又は、現在のボール３７の高さを維持することをＺチルト機構駆動部６４に指示する信号を含んでいる。

Ｚチルト機構駆動部６４は、図示しない信号受信部及び駆動指示部を有しており、受信した制御信号に応じて、駆動指示部がＺチルト機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃを駆動する。

本実施形態における空気圧制御部７０に送信される制御信号は、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈそれぞれについて、空気圧を上げること、空気圧を下げること、又は、現在の空気圧を維持することを空気圧制御部７０に指示する信号を含んでいる。

空気圧制御部７０は、図３に示すように、信号受信部７１、レギュレータ制御部７２、レギュレータ７３、空気源７４及びチューブ７５を含んで構成されている。レギュレータ７３は、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈのそれぞれに対応するように８つ設けられている。レギュレータ７３は、圧縮空気を供給する空気源７４と空気ばね２３とを連通させるチューブ７５に接続されており、図示しない電磁弁及び通気孔を有している。なお、図３においては、Ｚチルト機構３０の図示を省略している。

レギュレータ制御部７２は、信号受信部７１が主制御装置５０から受信した制御信号に基づいて、各空気ばね２３のレギュレータ７３を制御する。具体的には、レギュレータ制御部７２は、制御信号によって空気圧を上げるように指示されている空気ばね２３のレギュレータ７３の電磁弁を開放する。これによって、空気ばね２３内に圧縮空気が流入し、空気ばね２３の空気圧を上げることができる。また、レギュレータ制御部７２は、制御信号によって現在の空気圧を維持するように指示されている空気ばね２３のレギュレータ７３の電磁弁を閉止する。これによって、空気ばね２３の空気圧を維持することができる。また、レギュレータ制御部７２は、制御信号によって空気圧を下げるように指示されている空気ばね２３のレギュレータ７３の電磁弁を閉止すると共に、通気孔を開放する。これによって、空気ばね２３内の圧縮空気が通気孔から機外へ流出し、空気ばね２３の空気圧を下げることができる。

以下、本実施形態におけるプロキシミティ露光装置１００の動作について説明する。本実施の形態のプロキシミティ露光装置１００は、露光位置Ｂにおいて、基板１をＸＹ方向へステップ移動して、基板１の一面を複数のショットに分けて露光する。図７は、ショットの領域の一例を示す図である。図７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。

本実施形態におけるプロキシミティ露光装置１００が実行する露光処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。まず、基板受け／渡し位置Ａ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Ｓ１）。主制御装置５０は、Ｘステージ駆動部６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動部６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動部６３によりθステージ８を駆動して、基板受け／渡し位置Ａ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Ｓ２）。次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動部６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動部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Ｂへ移動させ、基板１を露光位置Ｂの１回目のショットを行う位置へ移動させる（ステップＳ３）。

次に、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、ギャップ合わせ処理を実行する（ステップＳ４）。

次に、マスク２と基板１とのギャップ合わせ処理（ステップＳ４）を行った後、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動部６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動部６２によりＹステージ７を駆動し、θステージ駆動部６３によりθステージ８を駆動して、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Ｓ５）。

なお、基板１のアライメント（ステップＳ５）は、マスク２と基板１とのギャップ合わせ処理（ステップＳ４）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処理（ステップＳ４）と基板１のアライメント（ステップＳ５）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処理が終了して、ショット（ステップＳ６）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Ｓ７）。

全ショットが終了していない場合、主制御装置５０は、ギャップ拡張処理を実行して、マスク２と基板１とのギャップを広げる（ステップＳ８）。ギャップ拡張処理において、主制御装置５０は、全てのＺチルト機構３０におけるボール３７の高さを上げることをＺチルト機構駆動部６４に指示する制御信号を送信する。また、全ての空気ばねの空気圧を上げることを空気圧制御部７０に指示する制御信号を送信する。これによってＺチルト機構３０のボール３７が上方へ移動し、また、全ての空気ばね２３の空気圧が上がる。このため、空気ばね２３は、Ｚ方向に伸張する。これによって、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０が上方へ移動し、これに伴って、マスク２が上方へ移動してギャップが広がる。

続いて、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動部６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動部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Ｓ９）、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Ｓ４へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップＳ４〜ステップＳ９を繰り返す。

全ショットが終了した場合、主制御装置５０は、ギャップ拡張処理を実行して、マスク２と基板１とのギャップを広げる（ステップＳ１０）。

次に、主制御装置５０は、Ｘステージ駆動部６１によりＸステージ５を駆動し、Ｙステージ駆動部６２によりＹステージ７を駆動して、チャック１０を基板受け／渡し位置Ａへ移動させる（ステップＳ１１）。そして、基板受け／渡し位置Ａ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Ｓ１２）。

次に、主制御装置５０が実行するギャップ合わせ処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。

主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理を開始すると、各ギャップセンサー４０から検出信号を受信する（ステップＳ２１）。具体的には、各ギャップセンサー４０からマスク２の下面で反射されたレーザー光の検出信号と、基板１の表面で反射されたレーザー光の検出信号とを受信する。

次に、受信した検出信号に基づいて、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるマスク２と基板１とのギャップ量Ｇ（図５参照。以下、ギャップＧと称する。）を測定する（ステップＳ２２）。

次に、測定した各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが所定の範囲（本実施形態では１００μｍ〜３００μｍ）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２３）。含まれていない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）は、ステップＳ２４に移行する。含まれている場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）は、本処理を終了する。

ステップＳ２４において、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが所定の範囲に含まれるようにＺチルト機構駆動部６４及び空気圧制御部７０に制御信号を送信する。そして、ステップＳ２１へ戻り、測定した各ギャップＧが所定の範囲に含まれるまで、ステップＳ２１〜Ｓ２４を繰り返す。

ギャップ合わせ処理によって、Ｚチルト機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃが駆動されてチルト用腕２４を押すボール３７の高さが設定される。また、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈの内部の空気圧が設定されて空気ばねが伸縮する。そして、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０が上下方向（Ｚ方向）に移動及びチルトする。これによって、マスクホルダ２０に吸着保持されているマスク２が上下方向（Ｚ方向）へ移動及びチルトする。

例えば、ギャップセンサー４０ａ，４０ｂ（図２参照）の検出位置におけるギャップＧのみが所定の範囲（本実施形態では１００μｍ〜３００μｍ）の下限値１００μｍよりも低いとき（例えば７０μｍのとき）、マスク２は、ホルダ短辺部２１１a側が下方に傾いている。このとき、主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理においてＺチルト機構３０ｂ，３０ｃについてはボール３７の高さを維持し、Ｚチルト機構３０ａについてはボール３７の高さを上げることをＺチルト機構駆動部６４に指示する制御信号を送信する。また、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈについては空気圧を上げ、空気ばね２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇについては現在の空気圧を維持することを空気圧制御部７０に指示する制御信号を送信する。これによってＺチルト機構３０ａのボール３７が上方へ移動し、また、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈ内の空気圧が上昇する。このため、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈは、ホルダフレーム２１、マスクホルダ２０及びマスク２の荷重（以下、単に荷重と称することがある）に抗してＺ方向に伸張する。これによって、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０のホルダ短辺部２１１a側が上昇し（上方へチルトし）、これに伴って、マスク２のホルダ短辺部２１１a側が上昇する（上方へチルトする）。したがって、マスク２と基板１とを所定の間隔を空けて略平行に配置することができる。

また、例えば、ギャップセンサー４０ａ，４０ｂの検出位置におけるギャップＧのみが所定の範囲の上限値３００μｍよりも高いとき（例えば４００μｍのとき）、マスク２は、ホルダ短辺部２１１a側が上方に傾いている。このとき、主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理においてＺチルト機構３０ｂ，３０ｃについてはボール３７の高さを維持しＺチルト機構３０ａについてはボール３７の高さを下げることをＺチルト機構駆動部６４に指示する制御信号を送信する。また、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈについて空気圧を下げ、空気ばね２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇについては現在の空気圧を維持することを空気圧制御部７０に指示する制御信号を送信する。これによってＺチルト機構３０ａのボール３７が下方へ移動してチルト用腕２４を押圧し、また、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈ内の空気圧が下がる。このため、空気ばね２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｈは、Ｚ方向に収縮する。これによって、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０のホルダ短辺部２１１a側が下降し（下方へチルトし）、これに伴って、マスク２のホルダ短辺部２１１a側が下降する（下方へチルトする）。したがって、マスク２と基板１とを所定の間隔を空けて略平行に配置することができる。

また、例えば、全てのギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが所定の範囲の下限値１００μｍよりも低いとき（例えば７０μｍのとき）、マスク２は、露光に好適な位置よりも下方に位置している。このとき、主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理において、全てのＺチルト機構３０についてボール３７の高さを上げることをＺチルト機構駆動部６４に指示する制御信号を送信する。また、全ての空気ばねについて空気圧を上げることを空気圧制御部７０に指示する制御信号を送信する。これによってＺチルト機構３０のボール３７が上方へ移動し、また、全ての空気ばね２３の空気圧が上がる。このため、空気ばね２３は、Ｚ方向に伸張する。これによって、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０が上方へ移動し、これに伴って、マスク２が上方へ移動する。したがって、マスク２と基板１とを所定の間隔を空けて略平行に配置することができる。

また、例えば、全てのギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが所定の範囲の上限値３００μｍよりも高いとき（例えば４００μｍのとき）、マスク２は、露光に好適な位置よりも上方に位置している。このとき、主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理において、全てのＺチルト機構３０についてボール３７の高さを下げることをＺチルト機構駆動部６４に指示する制御信号を送信する。また、全ての空気ばねについて空気圧を下げることを空気圧制御部７０に指示する制御信号を送信する。これによってＺチルト機構３０のボール３７が下方へ移動してチルト用腕２４を押圧し、また、全ての空気ばね２３の空気圧が下がる。このため、空気ばね２３は、Ｚ方向に収縮する。これによって、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０が下方へ移動し、これに伴って、マスク２が下方へ移動する。したがって、マスク２と基板１とを所定の間隔を空けて略平行に配置することができる。

以上説明した実施の形態では、主制御装置５０が、８つの空気ばね２３の空気圧を制御し、且つ、３とのＺチルト機構３０の駆動を制御して、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルトさせることによって、マスク２と基板１とを所定の間隔を空けて略平行に配置する。このため、３とのＺチルト機構３０のみでマスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルトさせる場合に比べて、マスク２と基板１とをマスク２全面に亘って略平行に精度よく配置することができる。

また、ホルダフレーム２１及びマスクホルダ２０を上下方向に移動及びチルトさせるときのＺチルト機構３０のモータ３４の負荷を軽減することができる。

図１０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Ｓ３１）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Ｓ３２）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Ｓ３１）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Ｓ３３）では、プロキシミティ露光装置１００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Ｓ３４）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Ｓ３５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップＳ３１）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Ｓ３６）では、エッチング工程（ステップＳ３５）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１１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Ｓ４１）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Ｓ４２）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Ｓ４３）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Ｓ４４）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１０に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップＳ３３）において、本実施形態のプロキシミティ露光装置１００を適用することができる。また、図１１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Ｓ４１）及び着色パターン形成工程（ステップＳ４２）の露光処理において、本実施形態のプロキシミティ露光装置１００を適用することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、主制御装置５０が実行するギャップ合わせ処理の内容が第１の実施形態とは異なる。以下の第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

第２の実施形態における主制御装置５０が実行するギャップ合わせ処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。

主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理を開始すると、各ギャップセンサー４０から検出信号を受信する（ステップＳ５１）。

次に、受信した検出信号に基づいて、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるマスク２と基板１とのギャップＧを測定する（ステップＳ５２）。

次に、測定した各ギャップＧが第１の所定の範囲（本実施形態では０μｍ〜４００μｍ）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ５３）。含まれていない場合（ステップＳ５３：ＮＯ）は、ステップＳ５４に移行する。含まれている場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）は、ステップＳ５５に移行する。

ステップＳ５４において、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるようにＺチルト機構駆動部６４のみに制御信号を送信する。そして、ステップＳ５１へ戻り、測定した各ギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるまで、ステップＳ５１〜Ｓ５４を繰り返す。
ステップＳ５５において、主制御装置５０は、測定した各ギャップＧが第２の所定の範囲（本実施形態では１００μｍ〜３００μｍ）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ５５）。含まれていない場合（ステップＳ５５：ＮＯ）は、ステップＳ５６に移行する。含まれている場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）は、本処理を終了する。

ステップＳ５６において、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるように、空気圧制御部７０のみに制御信号を送信し、ステップＳ５７に移行する。次に、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０から検出信号を受信し（ステップＳ５７）、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるマスク２と基板１とのギャップＧを測定する（ステップＳ５８）。そして、ステップＳ５５へ戻り、測定した各ギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるまで、ステップＳ５５〜Ｓ５８を繰り返す。

本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるようにＺチルト機構３０を駆動して、マスク２を上下方向に移動又はチルトさせる。したがって、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるようにするためのタクトタイムを比較的短くすることができる。

また、本実施形態では、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるように、空気ばね２３を上下方向に伸張又は縮小して、マスク２を上下方向に移動又はチルトさせる。したがって、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるようにするための比較的微少な調整を正確に行うことができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、主制御装置５０が実行するギャップ合わせ処理の内容が第１の実施形態とは異なる。以下の第３の実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における主制御装置５０が実行するギャップ合わせ処理について、図１３のフローチャートを用いて説明する。

主制御装置５０は、ギャップ合わせ処理を開始すると、各ギャップセンサー４０から検出信号を受信する（ステップＳ６１）。

次に、受信した検出信号に基づいて各ギャップセンサー４０の検出位置におけるマスク２と基板１とのギャップＧを測定する（ステップＳ６２）。

次に、測定した各ギャップＧが第１の所定の範囲（本実施形態では０μｍ〜４００μｍ）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ６３）。含まれていない場合（ステップＳ６３：ＮＯ）は、ステップＳ６４に移行する。含まれている場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ）は、ステップＳ６５に移行する。

ステップＳ６４において、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるように、空気圧制御部７０のみに制御信号を送信する。そして、ステップＳ６１へ戻り、測定した各ギャップＧが第１の所定の範囲に含まれるまで、ステップＳ６１〜Ｓ６４を繰り返す。
ステップＳ６５において、主制御装置５０は、測定した各ギャップＧが第２の所定の範囲（本実施形態では１００μｍ〜３００μｍ）に含まれているか否かを判定する（ステップＳ６５）。含まれていない場合（ステップＳ６５：ＮＯ）は、ステップＳ６６に移行する。含まれている場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）は、本処理を終了する。

ステップＳ６６において、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるようにＺチルト機構駆動部６４のみに制御信号を送信し、ステップＳ６７に移行する。次に、主制御装置５０は、各ギャップセンサー４０から検出信号を受信し（ステップＳ６７）、各ギャップセンサー４０の検出位置におけるマスク２と基板１とのギャップＧを測定する（ステップＳ６８）。そして、ステップＳ６５へ戻り、測定した各ギャップＧが第２の所定の範囲に含まれるまで、ステップＳ６５〜Ｓ６８を繰り返す。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、圧縮空気が充填される空気ばねの代わりに、他の気体、例えば窒素ガスを充填した気体ばねを用いてもよい。

また、空気ばね２３の数は８つに限定されず、少なくとも１つ以上も設ければよい。また、ホルダ短辺部２１１ａ，２１１ｂとホルダ長辺部２１２ａ，２１２ｂにそれぞれ少なくとも１つずつ設けることが好ましい。

また、Ｚチルト機構３０のボール３７に代えて、チルト用腕２４に固定される固定部を設けてもよい。この場合、可動ブロック３３の上下方向の移動に伴って、ホルダフレーム２１が上下方向に移動又はチルトする。

また、第１乃至第３の実施形態では、基板１の一面を複数のショットに分けて露光する態様を説明したが、基板１の一面を一括して露光してもよい。

また、制振用の気体ばねを空気ばね２３とは別に別途設けてもよい。
すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

１基板
２マスク
３ベース
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（支持体）
２４チルト用腕
２７支持台
２８空気ばね当接部
３０Ｚチルト機構（アクチュエータ）
４０ギャップセンサー
５０主制御装置（制御部）
６４Ｚチルト機構駆動部
７０空気圧制御部
１００プロキシミティ露光装置

Claims

マスクと基板との間に所定の間隔を設けて、前記マスクのパターンを前記基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
前記基板の上方でマスクを保持するマスクホルダと、
前記マスクホルダを上下方向に移動及びチルト可能に支持する支持体と、
前記支持体に支持され、前記マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる複数のアクチュエータと、
前記マスクホルダと支持体との間に配置され、内部に充填される気体による圧力の変化に伴って上下方向に伸縮可能な複数の気体ばねと、
前記マスクと前記基板とが所定の間隔を空けて略平行に配置されるように、前記各気体ばねの圧力と前記各アクチュエータの駆動とを制御して、前記マスクホルダを上下方向に移動及びチルトさせる制御部と、を備える
プロキシミティ露光装置。
前記複数の空気ばねのそれぞれに対応して設けられ、前記空気ばねに気体が充填されることを許容する許容状態と、前記空気ばねに気体が充填されることを規制する規制状態と、に設定可能な複数のレギュレータを、を備え、
前記制御部は、前記複数のレギュレータのそれぞれを許容状態又は規制状態に設定する
請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。