JP2017530559A - ガントリ装置、及び、制御方法 - Google Patents

ガントリ装置、及び、制御方法 Download PDF

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Abstract

ガントリ装置及び制御方法について開示する。当該ガントリ装置は、支持装置と；前記支持装置上にガントリ連結機構を介して配置されたガントリ本体（８）と；前記ガントリ本体（８）上に配置された検知素子（２，５）及び走査ガルバノメータ（４）と；前記支持装置上に配置された検知素子（３）と；前記走査ガルバノメータ（４）と前記ガントリ本体（８）との間に配置され、前記走査ガルバノメータ（４）の垂直移動を支持するように構成された垂直アクチュエータ（６）と、を含む。前記ガントリ本体（８）と前記ガントリ連結機構との組み合わせにより、前記ガントリ本体は水平方向、及び垂直方向の両方に移動することが可能になる。前記走査ガルバノメータ（４）の高さを測定する、前記検知素子（５）の垂直値のプリセットは、前記検知素子（２，３，５）の測定結果に基づいて決定され、前記走査ガルバノメータ（４）の光学焦点が、目標点に調整される。【選択図】図２

Description

本発明は、光学デバイス及び制御方法に関するものであり、特に、垂直方向に移動可能なガントリ装置及び制御方法に関するものである。
フラットパネルディスプレイ技術の発達と共に、フラットパネルディスプレイ用のリソグラフィ装置や測定装置では、より大きなサイズの基板がウエハステージ上に設置され、可動の経路の長さは基板の大きさによって制限され、当該ウエハステージの垂直方向または水平方向の移動がより困難になっている。ウエハステージと比較して、ガントリは、構造が単純で移動距離が長いという利点がある。このため、ウエハステージをガントリに置き換える利点はますます顕著になっている。
既存のガントリはすべて水平に制御されるものであり、垂直制御されたガントリは、これまで存在しなかった。従来、リソグラフィーツールの垂直制御は、フォーカス・レベリングセンサによって可能にされる閉ループ制御によって、測定される領域を最適な焦点面に移動させることによって達成される。当該制御は、フォーカス・レベリングセンサの所定の高さと傾斜値が与えられ、測定される領域を最適な焦点面に配置するために、フォーカス・レベリングセンサによって測定された高さ及び傾斜値が設定された所定値に一致するまでサーボ動作が実行される手法により行われる。図１は、従来技術による垂直制御機構であって、基板がウエハステージ上に位置決めされた状態で、制御部がウエハステージアクチュエータ（モータ）に制御コマンドを送り、当該コマンドに従って前記ウエハステージが変位し、次いで、フォーカス・レベリングセンサが基板上面の現在位置を測定し、制御部にフィードバックして制御ループを形成する。その後、制御部は、フィードバックに基づいて、さらなる制御コマンドをモータに送出する。このステップは、ウエハステージ上の基板が最適な焦点面、すなわちターゲット面内に配置されるまで繰り返される。
しかし、このような垂直制御は、フォーカス・レベリングセンサとフィードバック機構を必要とする閉ループ制御機構では時間がかかり、フォーカス・レベリングセンサに基づく閉ループ制御機構は比較的複雑である。
本発明の目的は、ガントリ装置および制御方法を提供することである。当該ガントリ装置は、ガントリとガントリガイドレールを含み、水平及び垂直に移動可能である。これにより、フォーカス・レベリングセンサを含まない閉ループ制御によって基板を最適な焦点面に調整することが可能になり、制御の難しさが減り、製造コストが節減される。
基板を支える支持装置と；
ガントリ本体と、ガントリ連結機構であって前記支持装置上に当該ガントリ連結機構を介して前記ガントリ本体を配置する前記ガントリ連結機構と；
前記ガントリ本体上に配置され、前記ガントリ本体に対して垂直方向に移動可能な垂直アクチュエータと；
前記垂直アクチュエータ上に配置された走査ガルバノメータと；
前記支持装置上に配置された第１検知素子であって、当該第１検知素子の基準面により、前記走査ガルバノメータの最適焦点面を検出する、前記第１検知素子と；
前記ガントリ本体上に配置された第２検知素子であって、前記基板の表面から前記第１検知素子の基準面までの第１距離を測定する、前記第２検知素子と；
前記垂直アクチュエータ上に配置された第３検知素子であって、前記走査ガルバノメータから、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の表面までの第２距離を測定する、前記第３検知素子と；を有し、
前記垂直アクチュエータが、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、前記走査ガルバノメータと前記基板の表面との距離が、前記第１距離と前記第２距離との和に等しくなるように、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整する。
更に、前記ガントリ連結機構が、ガントリガイドレールを有してもよい。
更に、前記ガントリ本体は、第１水平横梁と第２水平横梁とが、水平面内で直角に交差し、前記ガントリガイドレールに沿って水平に移動可能な前記走査ガルバノメータを支持する、当該第１水平横梁と当該第２水平横梁とを有してもよい。
更に、前記第３検知素子が、プロフィロメータであってもよい。
更に、前記第１検知素子が、収差センサ、変異センサ、又は、フォーカス・レベリングセンサであってもよい。
更に、前記第２検知素子が、格子スケール、線形可変差動トランス（ＬＶＤＴ）、又は干渉計であってもよい。
更に、前記支持装置が、ウエハステージと、大理石と、ダンパーと、土台とを有し、前記基板は、前記ウエハステージ上に配置され、前記ウエハステージが前記大理石上に配置され、前記大理石が前記ダンパーを介して土台と接続されていてもよい。
更に、前記ガントリ装置が、ガラス基板のレーザー封止に用いられ、前記基板は、上部ガラス基板と下部ガラス基板とを含み、前記基板の表面は、前記上部ガラス基板の底面であってもよい。
前記ガントリ装置が、露光装置に用いられ、前記基板の表面は、当該基板の上面であってもよい。
また、上記の目的は、上記ガントリ装置用のガントリ装置制御方法によって達成される。当該方法は、
１）前記第２検知素子を前記第１検知素子の真上に移動し、前記第２検知素子により、当該第２検知素子から前記第１検知素子の前記基準面までの第１距離Ｚ＿ＢＦを測定すること；
２）前記走査ガルバノメータを前記第１検知素子上に移動し、前記垂直アクチュエータにより、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の基準面まで、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整し、次いで、前記第３検知素子により、前記第３検知素子のゼロ平面から、前記第１検知素子の前記基準面までの第２距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを検出すること；
３）前記第２検知素子を前記基板の真上に移動し、前記第２検知素子により、前記第２検知素子から前記基板の表面までの第３距離Ｚ＿ｍｅｓを検出すること；
４）前記第３検知素子の前記ゼロ平面から、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面が前記基板の表面に調整されたときの前記基板の表面までの第４距離Ｚ＿ｓを、
Figure 2017530559
 で表される、前記第４距離と、前記第１、第２及び第３距離との関係から算出すること；及び、
５）前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を、前記第４距離に基づいて、前記基板の表面に移動すること、
の各工程を有する。
更に、前記工程５）において、前記第３検知素子は、前記垂直アクチュエータが、前記第３検知素子の前記ゼロ平面から前記基板の表面までの垂直距離が前記第４距離Ｚ＿ｓに等しくなるまで、前記第３検知素子と前記走査ガルバノメータとが同期して垂直運動するように駆動するようにサーボ閉ループ制御を行ってもよい。
また、上記の目的は、上記ガントリ装置用のガントリ装置制御方法によって達成される。当該方法は、
１）前記第２検知素子を前記第１検知素子の真上に移動し、前記第２検知素子により、当該第２検知素子から前記第１検知素子の前記基準面までの第１距離Ｚ＿ＢＦを測定すること；
２）前記走査ガルバノメータを前記第１検知素子上に移動し、前記垂直アクチュエータにより、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の基準面まで、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整し、次いで、前記第３検知素子により、前記第３検知素子のゼロ平面から、前記第１検知素子の前記基準面までの第２距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを検出すること；
３）前記第２検知素子を前記基板の真上に移動し、前記第２検知素子により、前記第２検知素子から前記基板の表面上の複数のレベリングポイントまでの距離ｚ１、ｚ２、・・・、ｚｎを検出すること；
４）前記第２検知素子から前記基板の表面までの平均距離ｐｚと、傾斜係数ｐｗｘ及びｐｗｙとを、前記距離ｚ１、ｚ２、・・・、ｚｎ及び、複数のレベリングポイントの水平位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）及び（ｘ３，ｙ３）を元に、
Figure 2017530559
 ｎは整数であり、ｐｗｘおよびｐｗｙは傾斜係数を表す。
により算出すること；
５）目標点の高さｚ＿ａｉｍを、前記第２検知素子から前記基板の表面までの前記平均距離ｐｚ、前記傾斜係数ｐｗｘ及びｐｗｙ、及び、目標点の予め設定された水平位置（ｘ＿ａｉｍ、ｙ＿ａｉｍ）を元に、
Figure 2017530559
 により算出すること；
６）前記第３検知素子の前記ゼロ平面から、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面が前記基板の表面に調整されたときの前記基板の表面までの第４距離Ｚ＿ｓを、
Figure 2017530559
 で表される、前記第４距離と、前記第１、第２及び第３距離との関係から算出すること；及び、
７）前記走査ガルバノメータを目標点の真上に移動し、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を、前記第４距離に基づいて、目標点の位置における平面に移動すること、
の各工程を有する。
更に、前記工程７）において、前記第３検知素子は、前記垂直アクチュエータが、前記第３検知素子の前記ゼロ平面から前記基板の表面までの垂直距離が前記第４距離Ｚ＿ｓに等しくなるまで、前記第３検知素子と前記走査ガルバノメータとが同期して垂直運動するように駆動するようにサーボ閉ループ制御を行ってもよい。
更に、前記複数のレベリングポイントの数が３であってもよい。
従来技術と比較して、本発明は、以下の利点を有する：ウエハステージだけでなく、ガントリ本体とガントリ連結機構とを併用し、前記ガントリ本体は、前記ガントリ連結器項により連結されて、水平方向及び垂直方向の両方に移動可能であり、これにより、オプションの追加や、アプリケーションの多様化を可能とします；また、走査ガルバノメータの光学焦点は、走査ガルバノメータの高さを測定する検知素子の、第１、第２および第３検知素子の測定結果に基づく走査ガルバノメータの高さの測定により予め設定された垂直値に基づいて、閉ループ制御の下で走査ガルバノメータの移動によって目標点に調整され、これにより制御困難性を低減し、製造コストの節減をもたらす。
図１は、従来技術による垂直制御機構を示す。 図２は、本発明の第１実施形態に係るガントリ装置の垂直制御機構の構成図である。 図３は、本発明の第１実施形態によるガラスパッケージのレーザー封止システムの構成図である。 図４は、本発明の第１実施形態における垂直制御機構を示す。 図５は、本発明の第１実施形態における走査ガルバノメータの高さ調整を模式的に示す。 図６ａ〜図６ｃは、本発明に係るガントリ装置の垂直制御の工程を概略的に示す。 図７は、本発明の第２実施形態における走査ガルバノメータの高さ調整を模式的に示す。
図中、１，光源； ２，第１検知素子； ３，第３検知素子； ４，走査ガルバノメータ； ５，第２検知素子； ６，垂直アクチュエータ； ７，ガラス基板； ７ａ，上部ガラス基板； ７ｂ，下部ガラス基板； ８，ガントリ本体； ９，ガントリガイドレール； １０，ウエハステージ； １１，大理石； １２，ダンパー； １３，土台； １４，第２検知素子のゼロ平面； １５，第１検知素子のゼロ平面； １６，第３検知素子の上面； １７，上部ガラス基板の上面； １８，上部ガラス基板の下面； １９，下部ガラス基板の上面； ２０，水平ゼロ位置； ２１，第１レベリングポイント； ２２，目標点； ２３，第２レベリングポイント； ２４，第３レベリングポイント； Ａ，はんだ； Ｂ，ＯＬＥＤダイ。
本発明の特定の実施形態について、図面を参照してより詳細に説明する。本発明の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から、及び、特許請求の範囲からより明らかとなる。なお、添付の図面は、実施形態を説明するための利便性と明瞭性を容易にするだけの目的で、必ずしも一定の縮尺で提示されていない非常に単純化した形で示されている。
第１実施形態
図２は、本発明の第１実施形態に係るガントリ装置の垂直制御機構の構成図である。当該図に示されるとおり、前記ガントリ装置は、
ガラス基板又はサファイア基板であり、本実施形態ではガラス基板７が好ましい基板を支える支持装置と；
ガントリ本体８と、ガントリ連結機構であって前記支持装置上に当該ガントリ連結機構を介して前記ガントリ本体８を接続するガントリ連結機構と；
前記ガントリ本体８上に配置された走査ガルバノメータ４であり、光線により所定の軌道に沿って走査を行うことができ、１つの垂直方向の自由度（Ｚ方向）と、２つの水平方向の自由度（Ｘ及びＹ方向）からなる、３つの移動の自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）を有する、走査ガルバノメータ４と；
光線を放出する光源１であって、当該光線により走査ガルバノメータ４が所定の軌道に沿って走査を行うことが可能となる、本実施形態ではレーザーの形態である、光源１と；
支持装置上に配置された第３検知素子３であって、走査ガルバノメータ４により、当該第３検知素子３に向けられた前記光線により形成される光スポットの大きさ及び強度を測定する第３検知素子３と；
ガントリ本体８上に配置され、前記基板７の表面の高さと、前記第３検知素子３の表面の高さとを測定する第１検知素子２であって、前記第３検知素子３の高さは、前記光スポットの大きさ及び強度とともに、走査ガルバノメータ４の最適焦点面の位置の決定に用いられる、第１検知素子２と；
ガントリ本体８に配置され、走査ガルバノメータ４の高さを測定する第２検知素子５と；
走査ガルバノメータ４とガントリ本体８との間に配置され、前記走査ガルバノメータ４の最適焦点が目標ポイントとなるように、走査ガルバノメータ４の垂直移動を可能にする、垂直アクチュエータ６と、を含む。
ガントリ連結機構は、ガントリガイドレール９を含み、ガントリ本体８は、Ｘ方向に延びる第１水平横梁と、Ｙ方向に延びる第２水平横梁とを備える。第１及び第２水平横梁は、水平面内で互いに直角に交差し、走査ガルバノメータ４を支持してガントリガイドレール９に沿って水平に移動する。前記第１検知素子２は非接触高さセンサ、前記第２検知素子５は走査ガルバノメータ高さセンサ、前記第３検知素子３はプロフィロメータと呼ばれることもある。前記第１検知素子２および前記第２検知素子５は、垂直測定のために構成され、第１検知素子２は、収差センサ、変位センサ、または、フォーカス・レベリングセンサとして実装され、少なくとも対象物の目標表面のＺ軸データは、当該対象物に接触していない状態で測定できる。前記第２検知素子５は、格子スケール、線形可変差動トランス（ＬＶＤＴ）または干渉計として実装され、走査ガルバノメータ４の高さを測定し、垂直アクチュエータ６と共に、走査ガルバノメータ４の最適焦点が目標点に移動するまで走査ガルバノメータ４を移動させる、閉ループ制御を行うように適合される。前記第３検知素子３は、前記走査ガルバノメータ４を出た前記レーザー光線により形成された光スポットの大きさと強度を測定する。
支持装置は、ウエハステージ１０と、大理石１１と、ダンパー１２と、土台１３とを含む。ガラス基板７はウエハステージ１０上に載置され、当該ウエハステージ１０は、垂直又は水平に動く必要は無く、単にガラス基板７を支持するものであってもよい。プロフィロメータ３、ウエハステージ１０、及び、ガントリガイドレール９はそれぞれ大理石１１上に配置され、当該大理石１１はダンパー１２を介して土台１３に接続されている。レーザー装置は、土台１３上に配置され、レーザー光線を発し、走査ガルバノメータ４を通過して、ガラス基板７、又はプロフィロメータ３の上面に照射される。
ガントリ装置は、ガラス基板７をレーザー封止するために使用してもよい。図３に示すように、ガラス基板７は、上部ガラス基板７ａと下部ガラス基板７ｂとを有する。基板のレーザー封止の間、前記光スポットは、封止はんだＡを覆うように位置合わせする、即ち、上部ガラス基板７ａの底面１８と位置合わせされる。レーザー光線の伝播方向は、前記走査ガルバノメータ４により、光スポットが、はんだＡの温度がその軟化点よりも高い温度まで連続的に上昇するまで封止ラインを迅速かつ周期的に走査するように、制御される。その後、加熱を中断し、上下のガラス基板が冷却されて、当該基板間に配置されたはんだＡによって当該基板が互いに強固に接着される。図３に示すように、これによりＯＬＥＤダイＢを封止した密封パッケージが形成される。この場合、第１検知素子２によって測定される基板表面の高さは、上部ガラス基板の底面１８の高さである。
さらに、ガントリ装置は、従来のように単一の基板を取り扱う露光装置にも使用することができる。この場合、第１検知素子２によって測定される基板の表面の高さは、基板の上面の高さである。
図４は、本発明の第１実施形態における垂直制御機構を模式的に示したものであり、制御部が制御コマンドを出すと、当該コマンドに基づいて、垂直アクチュエータ６（モータ）が走査ガルバノメータ４を変位させ、現在の位置を制御部に負帰還して、制御ループを形成する。予め設定される垂直設定値は、第１検知素子２、第２検知素子５および第３検知素子３によって行われる測定から得られたデータから確立された数理モデルを使用して計算される。当該数理モデルは、第１数理モデルおよび第２数理モデルを含む。垂直設定値と現在位置との差が制御部に入力され、現在位置が垂直設定値に近づくように制御され、最終的にその差がゼロになるように制御される。
図５は、本発明の実施形態１における走査ガルバノメータの高さ調整を模式的に示す図である。走査ガルバノメータ４の光学焦点は、視野測定及び集束によって目標点に調整される。垂直制御は以下のように行われる。
１．図６ａに示すように、第１検知素子２を、第３検知素子３の真上に移動し、第３検知素子３の上面１６に対してその高さＺ＿ＢＦを測定する。
２．図６ｂに示すように、走査ガルバノメータ４を第３検知素子３の真上に移動し、光源１から放射された光線は、走査ガルバノメータ４を通過した後、第３検知素子３に向けられる。垂直アクチュエータ６は、第３検知素子３により検出される光スポットが最大サイズと最大強度の両方を有するまで、走査ガルバノメータ４の垂直位置を調整する（最大サイズと最大強度の両方を有する光スポットの検出は、第３検知素子３の上面１６が走査ガルバノメータ４の最適焦点の位置にあることを意味している）。このとき、垂直位置が更新された走査ガルバノメータ４から第３検知素子３の上面１６までの距離が、走査ガルバノメータ４の最適焦点距離となる。言い換えると、第３検知素子３の上面１６上の点が、走査ガルバノメータ４の最適焦点に位置する。走査ガルバノメータ４と第２検知素子５とは、垂直方向の位置が互いに固定されているので、走査ガルバノメータ４から第３検知素子３の上面１６までの垂直距離は、間接的に第２検知素子５のゼロ平面１４から第３検知素子３の上面１６までの垂直距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを示す。なお、垂直アクチュエータ６による走査ガルバノメータ４の垂直位置の調整時において、第２検知素子５と前記走査ガルバノメータ４は同期して移動し、また、第１検知素子２と、第３検知素子３の垂直位置は変化しない。
３．図６ｃに示すように、第１検知素子２を基板７の真上に移動し、基板表面の目標点に対する高さＺ＿ｍｅｓを測定する。すなわち、上部ガラス基板の底面１８の測定位置の高さを測定する（すなわち、目標点２２）。目標点２２は図４には示されていない。
４．走査ガルバノメータ４の光学焦点が目標点２２に調整されたときに、当該目標点２２が位置する平面１８に対する、第２検知素子５のゼロ平面１４の設定高さＺ＿ｓは、以下の式により算出される。
Figure 2017530559
 式（１）は、上述した第１数理モデルを表す。
５．図６ｃに示すように、走査ガルバノメータ４を目標点２２の真上に移動し、走査ガルバノメータ４の光学焦点を目標高さ２２に移動する。すなわち、第２検知素子５に基づいてサーボ閉ループ制御が実行され、垂直アクチュエータ６は、第２検知素子５のゼロ平面１４から目標点２２までの距離が、設定高さＺ＿ｓに等しくなるまで、第２検知素子５および走査ガルバノメータ４を垂直方向に同期して移動する。その結果、目標点２２は走査ガルバノメータ４の光学焦点に位置する。
第２実施形態
第２実施形態におけるガントリ装置の垂直制御装置、及び垂直制御機構の概略構成も、それぞれ図２及び図４に示す通りである。図２のガントリ装置、及び、図４の垂直制御機構は、第１実施形態で説明したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
図７は、本発明の第２実施形態における走査ガルバノメータの高さ調整を模式的に示す図である。ガラス基板の使用時には、通常、上部ガラス基板の底面に傾斜が存在する。本実施形態では、傾斜を考慮しない第１実施形態とは異なり、前記設定高さに対する上部ガラス基板の底面傾斜の影響を評価する。走査ガルバノメータ４の光学焦点は、視野測定及び集束によって目標点に調整される。垂直制御は以下のように行われる。
１．図６ａに示すように、第１検知素子２を、第３検知素子３の真上に移動し、第３検知素子３の上面１６に対してその高さＺ＿ＢＦを測定する。
２．図６ｂに示すように、走査ガルバノメータ４を第３検知素子３の真上に移動し、光源１から放射された光線は、走査ガルバノメータ４を通過した後、第３検知素子３に向けられる。垂直アクチュエータ６は、第３検知素子３により検出される光スポットが最大サイズと最大強度の両方を有するまで、走査ガルバノメータ４の垂直位置を調整する（最大サイズと最大強度の両方を有する光スポットの検出は、第３検知素子３の上面１６が走査ガルバノメータ４の最適焦点の位置にあることを意味している）。このとき、垂直位置が更新された走査ガルバノメータ４から第３検知素子３の上面１６までの距離が、走査ガルバノメータ４の最適焦点距離となる。言い換えると、第３検知素子３の上面１６上の点が、走査ガルバノメータ４の最適焦点に位置する。走査ガルバノメータ４と第２検知素子５とは、垂直方向の位置が互いに固定されているので、走査ガルバノメータ４から第３検知素子３の上面１６までの垂直距離は、間接的に第２検知素子５のゼロ平面１４から第３検知素子３の上面１６までの垂直距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを示す。なお、垂直アクチュエータ６による走査ガルバノメータ４の垂直位置の調整時において、第２検知素子５と前記走査ガルバノメータ４は同期して移動し、また、第１検知素子２と、第３検知素子３の垂直位置は変化しない。
３．図６ｃに示すように、第１検知素子２を基板７の真上に移動し、基板表面上の複数のレベリングポイントに対する高さｚ１、ｚ２、・・・、ｚｎを測定する、ここでｎは整数である。本実施形態では、第１検知素子２は、ウエハステージ１０に支持された基板の上部ガラス基板の下面１８上のその高さ、第１レベリングポイント２１に対してｚ１、第２レベリングポイント２３に対してｚ２、第３レベリングポイント２４に対してｚ３、を測定する。
４．上部ガラス基板の全体の高さ及び傾斜は、３つのレベリングポイントの高さに基づいて算出する。高さおよび傾斜の計算には、ここではｐｚ、ｐｗｘおよびｐｗｙと定義する３つの未知数の設定が必要である。次に、上部ガラス基板の底面１８は、以下の式を用いて記述することができる。
Figure 2017530559


第１レベリングポイント２１、第２レベリングポイント２３、及び、第３レベリングポイント２４の水平ゼロ位置を、それぞれ、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）と定義し、当該３つのレベリングポイントにおける前記第１検知素子２の高さ、ｚ１、ｚ２、及びｚ３と共に式（２）に代入すると、
Figure 2017530559
 が得られる。
未知数ｐｚ、ｐｗｘおよびｐｗｙは、式（３）から解くことができる。
５．目標点２２の高さが算出される。目標点２２の水平位置を（ｘ＿ａｉｍ、ｙ＿ａｉｍ）、相対的な高さをｚ＿ａｉｍと定義し、それらを式（２）に代入すると、
Figure 2017530559
 が得られる。
ｚ＿ａｉｍは、式（４）から解くことができる。
６．走査ガルバノメータ４の光学焦点が目標点２２に調整されたときに当該目標点２２が位置する平面１８に対する第２検知素子５のゼロ平面１４の垂直設定高さＺ＿ｓは、下記等式により算出される。
Figure 2017530559
 数式（２），（３），（４），及び（５）は前述の第２数理モデルを構成する。
７．図６ｃに示すように、走査ガルバノメータ４を目標点２２の真上に移動し、走査ガルバノメータ４の光学焦点を目標高さ２２に移動する。すなわち、第２検知素子５に基づいてサーボ閉ループ制御が実行され、垂直アクチュエータ６は、第２検知素子５のゼロ平面１４から目標点２２までの距離が、設定高さＺ＿ｓに等しくなるまで、第２検知素子５および走査ガルバノメータ４を垂直方向に同期して移動する。その結果、目標点２２は走査ガルバノメータ４の光学焦点に位置する。
要約すると、上述した本発明の実施形態におけるガントリ装置の制御機構および方法は、ウエハステージだけでなくガントリ本体８およびガントリ連結機構を採用する。当該ガントリ本体８は、ガントリ連結機構と組み合わされ、その結果、水平方向および垂直方向の両方に移動可能である。これにより、アプリケーションの追加オプションと多様化が可能となる。更に、走査ガルバノメータ２の光学焦点は、単に、非接触高さセンサ２および走査ガルバノメータ高さセンサ５の測定結果から計算された、走査ガルバノメータ高さセンサ５の設定垂直値に基づく閉ループ制御を用いて、走査ガルバノメータ４を移動させるだけで、目標点２２に調整することができる。これにより、制御の困難性が減少し、製造コストが節減される。
上記の説明は、本発明のいくつかの好ましい実施形態を提示しており、いかなる意味でもその範囲を限定するものではない。 本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された主題およびその詳細に対する当業者によってなされるすべての等価の置換および修飾は、その範囲を逸脱するものではない。

Claims (14)

  1. 基板を支える支持装置と；
    ガントリ本体と、ガントリ連結機構であって前記支持装置上に当該ガントリ連結機構を介して前記ガントリ本体を配置する前記ガントリ連結機構と；
    前記ガントリ本体上に配置され、前記ガントリ本体に対して垂直方向に移動可能な垂直アクチュエータと；
    前記垂直アクチュエータ上に配置された走査ガルバノメータと；
    前記支持装置上に配置された第１検知素子であって、当該第１検知素子の基準面により、前記走査ガルバノメータの最適焦点面を検出する、前記第１検知素子と；
    前記ガントリ本体上に配置された第２検知素子であって、前記基板の表面から前記第１検知素子の基準面までの第１距離を測定する、前記第２検知素子と；
    前記垂直アクチュエータ上に配置された第３検知素子であって、前記走査ガルバノメータから、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の表面までの第２距離を測定する、前記第３検知素子と；を有し、
    前記垂直アクチュエータが、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、前記走査ガルバノメータと前記基板の表面との距離が、前記第１距離と前記第２距離との和に等しくなるように、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整する、ガントリ装置。
  2. 前記ガントリ連結機構が、ガントリガイドレールを有する、請求項１に記載のガントリ装置。
  3. 前記ガントリ本体が、第１水平横梁と第２水平横梁とを備え、前記第１水平横梁と前記第２水平横梁とが、水平面内で直角に交差し、前記ガントリガイドレールに沿って水平に移動可能な前記走査ガルバノメータを支持する、請求項２に記載のガントリ装置。
  4. 前記第１検知素子が、プロフィロメータである、請求項１に記載のガントリ装置。
  5. 前記第２検知素子が、収差センサ、変異センサ、又は、フォーカス・レベリングセンサである、請求項１に記載のガントリ装置。
  6. 前記第３検知素子が、格子スケール、線形可変差動トランス、又は干渉計である、請求項１に記載のガントリ装置。
  7. 前記支持装置が、ウエハステージと、大理石と、ダンパーと、土台とを有し、前記基板が前記ウエハステージ上に配置され、前記ウエハステージが前記大理石上に配置され、前記大理石が前記ダンパーを介して土台と接続する、請求項１に記載のガントリ装置。
  8. 前記ガントリ装置が、ガラス基板のレーザー封止に用いられ、前記基板は、上部ガラス基板と下部ガラス基板とを含み、前記基板の表面は、前記上部ガラス基板の底面である、請求項１に記載のガントリ装置。
  9. 前記ガントリ装置が、露光装置に用いられ、前記基板の表面は、当該基板の上面である、請求項１に記載のガントリ装置。
  10. 請求項１に記載のガントリ装置用のガントリ装置の制御方法であって、
    １）前記第２検知素子を前記第１検知素子の真上に移動し、前記第２検知素子により、当該第２検知素子から前記第１検知素子の前記基準面までの第１距離Ｚ＿ＢＦを測定すること；
    ２）前記走査ガルバノメータを前記第１検知素子上に移動し、前記垂直アクチュエータにより、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の前記基準面まで、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整し、次いで、前記第３検知素子により、前記第３検知素子のゼロ平面から、前記第１検知素子の前記基準面までの第２距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを検出すること；
    ３）前記第２検知素子を前記基板の真上に移動し、前記第２検知素子により、前記第２検知素子から前記基板の表面までの第３距離Ｚ＿ｍｅｓを検出すること；
    ４）前記第３検知素子の前記ゼロ平面から、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面が前記基板の表面に調整されたときの前記基板の表面までの第４距離Ｚ＿ｓを、
    Figure 2017530559
     で表される、前記第４距離と、前記第１、第２及び第３距離との関係から算出すること；及び、
    ５）前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を、前記第４距離に基づいて、前記基板の表面に移動すること、
    の各工程を有する、ガントリ装置制御方法。
  11. 前記工程５）において、前記第３検知素子は、前記垂直アクチュエータが、前記第３検知素子の前記ゼロ平面から前記基板の表面までの垂直距離が前記第４距離Ｚ＿ｓに等しくなるまで、前記第３検知素子と前記走査ガルバノメータとが同期して垂直運動するように駆動するようにサーボ閉ループ制御を行う、請求項１０に記載のガントリ装置制御方法。
  12. 請求項１に記載のガントリ装置用のガントリ装置の制御方法であって、
    １）前記第２検知素子を前記第１検知素子の真上に移動し、前記第２検知素子により、当該第２検知素子から前記第１検知素子の前記基準面までの第１距離Ｚ＿ＢＦを測定すること；
    ２）前記走査ガルバノメータを前記第１検知素子上に移動し、前記垂直アクチュエータにより、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を検出した前記第１検知素子の前記基準面上に有する当該第１検知素子の前記基準面まで、前記走査ガルバノメータの垂直位置を調整し、次いで、前記第３検知素子により、前記第３検知素子のゼロ平面から、前記第１検知素子の前記基準面までの第２距離Ｚ＿ｇａｌＢＦｒｅｆを検出すること；
    ３）前記第２検知素子を前記基板の真上に移動し、前記第２検知素子により、前記第２検知素子から前記基板の表面上の複数のレベリングポイントまでの距離ｚ１、ｚ２、・・・、ｚｎを検出すること；
    ４）前記第２検知素子から前記基板の表面までの平均距離ｐｚと、傾斜係数ｐｗｘ及びｐｗｙとを、前記距離ｚ１、ｚ２、・・・、ｚｎ及び、複数のレベリングポイントの水平位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）及び（ｘ３，ｙ３）を元に、
    Figure 2017530559
     ｎは整数であり、ｐｗｘおよびｐｗｙは傾斜係数を表す。
    により算出すること；
    ５）目標点の高さｚ＿ａｉｍを、前記第２検知素子から前記基板の表面までの前記平均距離ｐｚ、前記傾斜係数ｐｗｘ及びｐｗｙ、及び、目標点の予め設定された水平位置（ｘ＿ａｉｍ、ｙ＿ａｉｍ）を元に、
    Figure 2017530559
    により算出すること；
    ６）前記第３検知素子の前記ゼロ平面から、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面が前記基板の表面に調整されたときの前記基板の表面までの第４距離Ｚ＿ｓを、
    Figure 2017530559
     で表される、前記第４距離と、前記第１、第２及び第３距離との関係から算出すること；及び、
    ７）前記走査ガルバノメータを目標点の真上に移動し、前記走査ガルバノメータの前記最適焦点面を、前記第４距離に基づいて、目標点の位置における平面に移動すること、
    の各工程を有する、ガントリ装置制御方法。
  13. 前記工程７）において、前記第３検知素子は、前記垂直アクチュエータが、前記第３検知素子の前記ゼロ平面から前記基板の表面までの垂直距離が前記第４距離Ｚ＿ｓに等しくなるまで、前記第３検知素子と前記走査ガルバノメータとが同期して垂直運動するように駆動するようにサーボ閉ループ制御を行う、請求項１２に記載のガントリ装置制御方法。
  14. 前記複数のレベリングポイントの数が３である、請求項１２に記載のガントリ装置制御方法。
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