JP2023042479A - 直描式露光装置及び直描式露光装置におけるステージクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 直描式露光装置において、基板やステージについて、表面に凹凸がある場合にも十分に塵除去ができるようにし、露光品質を向上させることができるようにする。【解決手段】 基板Ｗが載置されたステージ６がステージ移動機構６１により移動し、空間光変調器３を備えた各露光ヘッド１により露光パターンの光が照射されている照射エリアを基板Ｗが通過する際に露光が行われる。所定回数の露光の後、メインシーケンスプログラム７２は、基板Ｗを載置しない状態でステージ６を移動させ、ノズル位置調節機構８３により所定距離ｄを隔てて保持されたノズル８１のスリット８１０に吸引源８２による負圧が作用して吸引がされ、ステージ６の溝６０１や孔６０２に付着している塵Ｐが吸引されて除去される。【選択図】 図１

Description

この出願の発明は、空間光変調器により露光パターンを形成して露光する直描式露光装置に関するものである。

フォトリソグラフィ工程等で用いられる露光装置として、直描式露光装置が知られている。直描式露光装置は、マスクレスの露光装置の一種であり、ＤＭＤ(Digital Mirror Device）のような空間光変調器により露光パターンを形成してマスクなしで直接パターンを描いて露光する装置である。
直描式露光装置は、露光パターンを必要に応じて適宜変更することが極めて容易で、多品種少量生産に適している。このため、各種製品の回路基板製作用や各種微細部品の製作用（ＭＥＭＳ）等に盛んに使用されている。露光の対象物は、多くの場合、板状（基板）であるが、板状でない場合もある。

特開２００９－３００５４３号公報

このような直描式露光装置において、塵や埃等の異物（以下、「塵」と総称する。）の混入によって露光品質が低下する問題が生じている。この種の露光装置は、必要な清浄度に保たれたクリーンルーム内に設置され、装置内においてもクリーンエアをダウンブローすることで塵が基板に転写されないようにしている。
しかしながら、装置内において塵をゼロにすることは難しく、露光品質向上の障害となっている。塵の発生原因として、基板自体が塵を装置内に持ち込んでしまうということが挙げられる。

基板は、装置に搬入される前にクリーンエアのダウンブローでクリニーニングされる場合が多いが、それでも、基板の裏面に塵が付着していたり、基板を搬送するハンドに塵が付着していたりして、装置内に持ち込まれ易い。また、塵は、基板の一部が欠けたり、前工程で形成された薄膜等の構造物に欠けが生じたりして発生する場合もある。

このような塵を除去して露光品質の低下を防ぐ構成として、粘着ローラーを使用する構成が採用されることがある。基板や基板を載置するステージに粘着ローラーを接触させて転動ささせ、塵を移着させて除去した上で露光が行われる。
このような粘着ローラーを使用した塵除去は、ある程度は効果があるが、凹凸や段差のように平坦でない表面に対しては十分に塵を除去できない問題がある。例えば、ステージに載置された基板の縁とステージとの段差（基板の厚み分の段差）のところに塵があると、粘着ローラーにうまく移着させることができず、塵が残ってしまい易い。また、基板上に凹凸が形成されていたり、スルーホールが形成されていたりすると、同様に粘着ローラーだけでは塵が除去できないケースが多い。

さらに、基板上や基板の周縁に存在する塵を除去できたとしても、基板が覆ってしまっているステージの表面（基板の裏側）については塵が除去できない。基板をステージから取り去った状態で粘着ローラーでステージ上で転動させれば良いが、ステージにも基板の真空吸着等のために凹凸が形成されており、そこに入り込んでしまった塵については、粘着ローラーでは除去できない。例えば、真空吸着孔に塵が入り込んでしまい、何かの拍子でそれが放出されると、露光の際に転写されて露光品質を損なう原因となる可能性がある。

この出願の発明は、直描式露光装置における上記課題を解決するために為されたものであり、基板やステージについて、表面に凹凸がある場合にも十分に塵除去ができるようにし、露光品質を向上させることができるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するため、この明細書において、直描式露光装置の発明が開示される。開示された発明に係る直描式露光装置は、空間光変調器により露光パターンを形成して基板を露光する直描式露光装置である。
この装置は、
光源及び空間光変調器を含む露光ヘッドと、
基板が載置されるステージと、
ステージを移動させ、露光ヘッドにより露光パターンの光が照射されるエリアである照射エリアを基板が通過するようにするステージ移動機構と
を備えている。
この直描式露光装置では、
ステージ又はステージに載置された基板に付着している塵を負圧により吸引して除去する吸塵手段が設けられており、
吸塵手段は、長尺なスリットを有するノズルと、ノズルに連通されている吸引源とを備えており、
ノズルは、ステージ又はステージに載置された基板に対して所定距離上方に位置するものであり、
ノズルは、長さ方向が前記ステージの移動方向に対して垂直な水平方向になるように設けられている。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置において、ノズルには、ステージ又はステージに載置された基板に対する離間距離が所定距離になるようにするノズル位置調節機構が設けられ得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、
基準となる高さに対するステージ又は基板の距離を計測する距離計が設けられており、
ノズル位置調節機構は、距離計が計測したデータに従ってノズルを上下に移動させて位置を調節する上下駆動源を備えている
という構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、
露光ヘッドが、形成された露光パターンを照射エリアに投影する投影レンズを備えており、
投影レンズによる露光パターンの投影を合焦状態とするために基板の表面との距離を計測するオートフォーカス用の距離計が設けられており、
前記距離計は、オートフォーカス用の距離計が兼用されている
という構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、
弾性を有する素線から成るブラシが設けられており、
ブラシは、ステージ移動機構によってステージが移動している際、ステージ又はステージ上の基板に接触して素線が撓む状態となるものであり、
ノズルは、ステージ移動機構によってステージが移動している際、ブラシの素線が掻き出した塵を吸引可能な位置に位置する
という構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置において、ブラシは、ステージ移動機構によってステージが移動している際、素線が撓んだ状態でステージの溝もしくは孔に入り込むことが可能なものであるか又はステージと基板との段差に当接することが可能なものであり得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置において、ノズルは、素線の先端を除きブラシを覆った形状を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、ノズルが導電性であり、アースされているという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、直描式露光装置は、
ステージ移動機構及び吸塵手段を制御する制御部が設けられており、
制御部には、メインシーケンスプログラムが実装されており、
メインシーケンスプログラムは、ステージに基板を載置してステージ移動機構によりステージを移動させて行う露光処理を所定回数行った後、ステージに基板を載置しない状態でノズルをステージに対して所定距離上方に位置させてステージをステージ移動機構により移動させることで塵を吸引して除去するステージクリーニングを行うようプログラミングされている
という構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、この明細書において、直描式露光装置におけるステージクリーニング方法の発明が開示される。この方法は、光源及び空間光変調器を含む露光ヘッドと、基板が載置されるステージと、ステージを移動させ、露光ヘッドにより露光パターンの光が照射されるエリアである照射エリアを基板が通過するようにするステージ移動機構とを備え、空間光変調器により光のパターンを形成して基板を露光するた直描式露光装置においてステージをクリーニングする方法である。
このステージクリーニング方法は、ステージ移動機構によるステージの移動方向に対して垂直な水平方向に長いスリットを有するととに吸引源に連通したノズルを、基板を載置しない状態でステージに対して所定距離上方に位置させ、この状態でステージをステージ移動機構により移動させることで、ステージに付着した塵を吸引して除去する方法である。

以下に説明する通り、開示された発明に係る直描式露光装置によれば、ノズルによって塵が吸引されて除去されるので、塵による露光品質低下の問題が回避される。この際、ノズルは、ステージの溝や孔に入り込んだ塵も除去できるので、粘着ローラーでは除去できなかった塵も十分に除去できる。したがって、露光品質向上の効果が高くなる。この点は、基板の除塵をする場合も同様であり、基板とステージとの段差部分に付着した塵や基板の凹部やスルーホールに入り込んだ塵も十分に除去でき、これらの塵が何らかの拍子で放出されて露光品質を低下させるのが防止される。
また、ステージ又はステージに載置された基板に対するノズルの離間距離が所定距離になるようにするノズル位置調節機構が設けられている構成では、ステージ又は基板に対して最適な吸引力を作用させることができ、吸塵を最適化できる。
また、基準高さに対するステージ又は基板の上下方向の位置を計測するのにオートフォーカス用の距離計を兼用する構成では、構造が簡略化され、部品点数削減によりコストダウンが図られる。
また、ステージ又はステージ上の基板に接触して素線が撓む状態となるブラシが設けられていて、素線が掻き出した塵を吸引可能な位置にブラシが位置する構成では、強く付着している塵についても吸引して除去することができ、露光品質向上の効果が高められる。
この際、ブラシの素線が撓んだ状態でステージの溝もしくは孔に入り込むことが可能であったり、又はステージと基板との段差に当接することが可能であったりすると、粘着ローラーによる除塵では除去できなかった溝、孔又は段差に入り込んだ塵もより十分に除去することができる。このため、露光品質向上の効果がさらに高められる。
また、ノズルが素線の先端を除きブラシを覆った形状を有している構成では、ブラシが掻き出した塵を逃すことなく吸引して除去する効果が高くなる。このため、露光品質向上の効果がさらに高められる。
また、ブラシが除電ブラシである構成では、静電的に吸着している塵についても確実に除去することができるので、この点で露光品質向上の効果がさらに高められる。
また、露光処理を所定回数行った後、ステージに基板を載置しない状態でノズルをステージに対して所定距離上方に位置させてステージをステージ移動機構により移動させることで塵を吸引して除去する装置又は方法によれば、生産性を大きく低下させることなく露光品質を向上させることができる上、基板によって覆われていたステージの表面に対して吸塵を行うことができるので、この点で露光品質向上の効果がより高くなる。

第一の実施形態の直描式露光装置の正面概略図である。 第一の実施形態の直描式露光装置の側面概略図である。 第一の実施形態の直描式露光装置の平面概略図である。 露光ヘッドの内部構造を示した概略図である。 照射エリアについて示した斜視概略図である。 ノズル位置調節機構によるノズル位置の調節について示した正面概略図である。 第一の実施形態の装置における吸塵動作について示した正面概略図である。 二つの上下駆動源を独立制御する例について示した側面概略図である。 第二の実施形態の直描式露光装置の主要部の正面概略図である。 第二の実施形態の直描式露光装置の主要部の側面概略図である。 第二の実施形態における吸塵手段の作用について示した正面概略図である。 第三の実施形態の直描式露光装置の主要部を示した正面概略図である。 第三の実施形態の直描式露光装置の主要部を示した側面概略図である。

以下、この出願の発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
図１～図３は、第一の実施形態の直描式露光装置の概略図であり、図１は正面概略図、図２は側面概略図、図３は平面概略図である。
図１及び図２に示す直描式露光装置は、空間光変調器により光のパターンを形成して基板を露光する直描式露光装置である。具体的には、この装置は、光源及び空間光変調器を含む露光ヘッド１と、基板Ｗが載置されるステージ６と、ステージ移動機構６１とを備えている。

露光ヘッド１は、全体としては円筒形であり、垂直に立てた状態で配置されており、下方に向けて光を出射するものとなっている。図４は、露光ヘッドの内部構造を示した概略図である。図４に示すように、露光ヘッド１は、光源２と、光源２からの光を空間的に変調する空間光変調器３と、空間光変調器３により変調された光による像を投影する光学系（以下、投影光学系）４等を備えている。

光源２は、基板Ｗにおける感光層の感光波長に応じて最適な波長の光を出力するものが使用される。レジストフィルムの感光波長は可視短波長域から紫外域である場合が多く、光源２としては、４０５ｎｍや３６５ｎｍのような可視短波長域から紫外域の光を出力するものが使用される。また、空間光変調器３の性能を活かすには、コヒーレントな光を出力するものであることが好ましく、このためレーザー光源２が好適に使用される。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の半導体レーザーが使用される。

空間光変調器３としては、この実施形態ではＤＭＤが使用されている。図４中に拡大して示すように、ＤＭＤでは、各画素は微小なミラー３１である。ミラー（以下、画素ミラーという。）３１は、例えば１３．６８μｍ角程度の正方形のミラーであり、多数の画素ミラー３１が直角格子状に配列された構造とされる。配列数は、例えば１０２４×７６８個である。

空間光変調器３は、各画素ミラー３１を制御する変調器コントローラ３２を備えている。実施形態の露光装置は、全体を制御するメインコントローラ７を備えている。変調器コントローラ３２は、メインコントローラ７からの信号に従って各画素ミラー３１を制御する。尚、各画素ミラー３１は、各画素ミラー３１が配列された平面を基準面とし、この基準面に沿った第一の姿勢と、この基準面に対して例えば１１～１３°程度に傾いた第二の姿勢とを取り得るようになっている。第一の姿勢がオフ状態であり、第二の姿勢がオン状態である。
空間光変調器３は、各画素ミラー３１を駆動する駆動機構を含んでおり、変調器コントローラ３２は、各画素ミラー３１について、第一の姿勢を取るのか第二の姿勢を取るのかを独立して制御できるようになっている。このような空間光変調器３は、テキサス・インスツルメンツ社から入手できる。

図４に示すように、露光ヘッド１は、このような空間光変調器３に光源２からの光を照射する照射光学系５を備えている。この実施形態では、照射光学系５は光ファイバ５１を含んでいる。より高い照度で像形成を行うため、一つの露光ヘッド１は複数の光源２を備えており、各光源２について光ファイバ５１が設けられている。光ファイバ５１としては、例えば石英系のマルチモードファイバが使用される。

ＤＭＤである空間光変調器３を使用して精度の良い像形成を行うためには、平行光を入射させて各画素ミラー３１に反射させるのが望ましく、また各画素ミラー３１に対して斜めに光を入射させることが望ましい。このため、照射光学系５は、図４に示すように、各光ファイバ５１から出射して広がる光を平行光にするコリメータレンズ５２を含んでいる。

投影光学系４は、二つの投影レンズ群４１，４２と、投影レンズ群４１，４２の間に配置されたマイクロレンズアレイ（以下、ＭＬＡと略す。）４３等から構成されている。ＭＬＡ４３は、より形状精度の高い露光を行うため、補助的に配置されている。ＭＬＡ４３は、微小なレンズを直角格子状に多数配列した光学部品である。各レンズ素子は、空間光変調器３の各画素ミラー３１に１対１で対応している。

上述した露光ヘッド１において、光源２からの光は、光ファイバ６１で導かれた後、照射光学系５により空間光変調器３に入射する。この際、空間光変調器３の各画素ミラー３１は、変調器コントローラ３２により制御され、露光パターンに応じて選択的に傾斜した姿勢とされる。即ち、形成すべき露光パターンに従い、光を照射エリアに到達させるべき位置に位置している画素ミラー３１はオン状態とされ、それ以外の画素ミラー３１はオフ状態とされる。オフ状態の画素ミラー３１に反射した光は照射エリアには到達せず、オン状態の画素ミラー３１に反射した光のみが到達する。このため、所定の露光パターンの光が照射エリアに照射される。
このような露光ヘッド１は、複数設けられている。図３に示すように、この実施形態では８個の露光ヘッド１が設けられている。８個の露光ヘッド１により、全体として一つの露光パターンが形成される。尚、各露光ヘッド１は、同じ構成である。

ステージ６は、水平な上面に基板Ｗが載置される部材である。上面には、基板Ｗを真空吸着する不図示の真空吸着孔が設けられている。ステージ移動機構６１は、基板Ｗが載置されたステージ６を照射エリアを通して移動させる機構である。
ステージ移動機構６１は、照射エリアを通して配設されたリニアガイド６０と、リニアガイド６０に沿ってステージ６を直線移動させる不図示の駆動源とを備えている。駆動源としては例えばリニアモータが使用され、リニアモータステージ６の構成が採用され得る。リニアガイド６０が延びる方向が、搬送方向である。以下、この方向をＸ方向と呼び、Ｘ方向に垂直な水平方向をＹ方向と呼ぶ。
尚、搬送方向において、照射エリアから離れた一方の側にはステージ６の待機位置が設定されている。待機位置には、不図示の移載機構が配置されている。

照射エリアについて、図５を参照して補足する。図５は、照射エリアについて示した斜視概略図である。図５において、１個の露光ヘッド１で光が照射され得る領域（以下、個別エリアという。）Ｅが四角い枠で示されている。個別エリアＥの集まりが、照射エリアである。
基板Ｗは図５中矢印で示す方向（Ｘ方向）に移動しながら、各個別エリアＥで光照射を受ける。この際、二列の露光ヘッド１は互いにずれて配置されているので、移動方向に垂直な水平方向（Ｙ方向）においても、隙間無く露光が行われる。

図５中に拡大して示すように、実際には、各個別エリアＥ内は、微小な照射パターン（以下、微小パターンという。）Ｍの集まりとなっている。１個の微小パターンＭは、１個の画素ミラー３１によるパターンである。ステージ６に載置された基板Ｗがステージ６の移動に伴って照射エリアを移動するが、その移動のタイミングに合わせて所定のシーケンスで微小パターンＭのオンオフがされる。これにより、所望の露光パターンが基板Ｗに形成される。

図１に示すように、メインコントローラ７は記憶部７１を備えており、記憶部７１には、装置全体のシーケンス制御のためのメインシーケンスプログラム７２と、１枚の基板Ｗに対する露光の際に各露光ヘッド１内の空間光変調器３の各画素ミラー３１をシーケンス制御する画素シーケンスプログラム７３とが記憶されている。メインシーケンスプログラム７２は、各基板Ｗの露光の際に、画素シーケンスプログラム７３を呼び出して実行する。尚、各画素ミラー３１を実際に制御するのは変調器コントローラ３２であるので、画素シーケンスプログラム７３は、変調器コントローラ３２にシーケンスを与えてそのシーケンスで各画素ミラー３１が駆動されるようにするプログラムである。

尚、待機位置と照射エリアとの間には、基板Ｗに対する露光パターンの形成位置の制御（アライメント）のため、基板Ｗのアライメントマークを撮影する不図示のカメラが設けられている。カメラの撮影データは、メインコントローラ７に送られるようになっている。メインコントローラ７は、撮影データを引数にして画素シーケンスプログラム７３を実行することで、露光パターンの形成位置を制御する。

このような実施形態の直描式露光装置は、露光品質の向上のため、従来とは異なる方式の塵除去手段を備えている。即ち、実施形態の装置は、塵を吸引して除去する吸塵手段を備えている。吸塵手段は、ステージ６又はステージ６上の基板Ｗに付着している塵を負圧により吸引して除去する手段である。
図１に示すように、吸塵手段は、スリット８１０を有するノズル８１と、ノズル８１に連通されている吸引源８２とを備えている。吸引源８２としては、例えばリングブロワのようなブロワ吸引機が使用できる。吸引源８２による負圧は、大気圧に対して例えば－５ｋＰａ～－２０ｋＰａ程度である。

図２及び図３に示すように、ノズル８１は長尺な部材であり、長手方向に延びるスリット８１０を有してスリット８１０から塵を吸い込む部材である。図２及び図３に示すように、ノズル８１はステージ６の幅方向（Ｙ方向）に沿った状態で配置されており、ステージ６の幅（Ｙ方向の長さ）よりも少し長く、スリット８１０もステージ６の幅より少し長い。スリット８１０の幅（Ｘ方向の長さ、図１中にｗで示す。）は、０．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度である。
ノズル８１は、スリット８１０を下方に向けて設置されている。ノズル８１は、軽量であることが好ましく、この点からＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）樹脂やＰＭＭＡ（アクリル）樹脂のような樹脂製のものが使用される。アルミのような金属製であっても良い。

ノズル８１は、吸引ホース８２１により吸引源８２に接続されている。吸引経路の途中にはバルブ８２２が設けられており、バルブ８２２はメインコントローラ７からの信号により開閉されるようになっている。尚、吸引に伴って吸引源８２からはエアが放出されるが、吸引源８２は、クリーンルームの外に設置されるか、又はＨＥＰＡフィルタ等のフィルタを通して放出がされるようにし、吸引した塵がクリーンルーム内に再放出されない構成とされている。

また、吸塵手段は、基板Ｗ又はステージ６に対してノズル８１を最適な位置に位置させるためのノズル位置調節機構８３を備えている。ノズル位置調節機構８３は、この実施形態では、ノズル８１を上下動させて基板Ｗ又はステージ６に対して所定距離上方の位置を保持する機構となっている。尚、装置は、各部を取り付けるための上部フレーム（不図示）を有している。ノズル位置調節機構８３は上部フレームに固定されており、ノズル８１は上下位置調節機構８３を介して吊り下げられている。

上下位置調節機構８３は、上下駆動源８３１を備えている。図２及び図３に示すように、ノズル８１の両端に上下駆動源８３１が連結されている。上下駆動源８３１としては、例えばサーボモータが使用される。上下駆動源８３１は、例えばボールネジを使用して回転を上下の直線運動に変換する機構を含んでおり、ノズル８１の両端は、この機構を介して上下駆動源８３１に連結されている。このため、両側の上下駆動源８３１を同期して動作させることでノズル８１を上昇させたり下降させたりすることができるようになっている。ノズル８１は、両側の上下駆動源８３１で保持された状態で取り付けられており、両側の上下駆動源８３１は上部フレームに固定されている。

装置は、基準となる高さ位置から基板Ｗ又はステージ６までの距離を計測する距離計を備えており、ノズル位置調節機構８３は、計測された距離に従って上下駆動源８３１を制御する機構となっている。この点について、図６を使用して説明する。図６は、ノズル位置調節機構によるノズル位置の調節について示した正面概略図である。

この実施形態では、基準となる高さ位置から基板Ｗ又はステージ６までの距離の計測には、各露光ヘッド１による露光の際のオートフォーカス用の距離計（以下、ＡＦ用距離計という。）１０が兼用されている。図１及び図６に示すように、照射エリアに近い位置に、ＡＦ用距離計１０が設けられている。この実施形態では、基板Ｗが載置されたステージ６は、照射エリアをいったん通り過ぎた後、戻ってくる際に（復路において）露光が行われるシーケンスとなっている。このため、ＡＦ用距離計１０は、照射エリアに対して待機位置とは反対側の位置に取り付けられている。ＡＦ用距離計１０としては、例えばレーザー変位計が使用される。

ＡＦ用距離計１０はメインコントローラ７に接続されており、計測した値をメインコントローラ７に送る。メインコントローラ７は、この値を各露光ヘッド１内の投影光学系４にフィードバックし、投影レンズ４１，４２のフォーカス制御に利用する。加えて、メインコントローラ７は、計測値をノズル位置調節機構８３に送り、計測された基板Ｗ又はステージ６の位置との関係でノズル８１を上下方向の最適位置に位置させる。即ち、計測値に従い、基板Ｗの上面又はステージ６の上面とノズル８１の下面との距離が所定距離ｄとなるようノズル８１の高さ位置が算出され、その位置になるよう各上下駆動源８３１が制御される。

図６では、一例として、基板Ｗがない状態でステージ６の表面の塵を除去するための吸塵を行う状態が示されている。図６に示すように、ノズル位置調節機構８３は、両側の上下駆動源８３１を同期して動作させ、ＡＦ用距離計１０の計測値に従ってステージ６の上面とノズル８１の下端との離間距離が所定距離ｄとなるように制御（サーボ制御）する。

所定距離ｄについては、０．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度とすることが好ましい。所定距離ｄは小さい方が弱い吸引力でも塵を吸引できるようになるため好適であるが、０．５ｍｍより短くなると、ステージ移動機構６１等の精度によってはノズル８１がステージ６に衝突してしまう可能性があり、衝突によりノズル８１が破損したり破片が塵の発生源となってしまったりする恐れがある。３．０ｍｍより長くなると、塵を十分に吸引するにはより大きな吸引力が必要となり、構造が大掛かりとなったり、周囲の塵を不必要に巻き上げてしまったりし易い。このため、所定距離ｄは、０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることが好ましい。

ステージ６に基板Ｗが載置された状態で吸塵を行う場合も同様であるが、ノズル位置調節機構８３は、ＡＦ用距離計１０が計測した基板Ｗの各部の高さのうち最も高い位置を基準として所定距離ｄが保持されるよう上下駆動源８３１を制御する。即ち、既に行われた処理によって基板Ｗ上に構造物が造り込まれていて凹凸が存在する場合があり、その場合には最も高い位置の部位を計測した際の距離計の値で所定距離ｄの制御が行われる。
尚、ステージ６に基板Ｗが載置された状態で吸塵を行う場合、吸引源８２によって生じるノズル８１のスリット８１０における負圧は、ステージ６における基板Ｗの真空吸着のための負圧よりも低い圧力にならないようにすることが好ましい。真空吸着よりも低い圧力になると、吸塵の際に基板Ｗのずれが生じる恐れがあるからである。

メインコントローラ７に実装されたメインシーケンスプログラム７２には、上記吸塵手段の動作を制御するモジュールが含まれている。この実施形態では、メインシーケンスプログラム７２は、所定枚数（所定回数）の露光処理を行った後、上記吸塵手段を動作させるシーケンスとなっている。

上記構成に係る実施形態の直描式露光装置の動作について、図７を参照しつつ以下に説明する。図７は、第一の実施形態の装置における吸塵動作について示した正面概略図である。
実施形態の直描式露光装置により露光を行う際、基板Ｗは、待機位置において不図示の移載機構によりステージ６に載置されて真空吸着される。基板Ｗが載置されたステージ６は、ステージ移動機構６１により移動し、照射エリアに向かう。この際、不図示のカメラが基板Ｗのアライメントマークを撮影し、メインコントローラ７に送る。ステージ６は、照射エリアをいったん通過した後、反転して照射エリアに向かう。この際、ＡＦ用距離計１０がステージ６上の基板Ｗとの距離を計測し、計測データはメインコントローラ７に送られる。

復路においてステージ６上の基板Ｗが照射エリアを通過する際、メインコントローラ７は、画素シーケンスプログラム７３を実行し、各露光ヘッド１によって照射エリアに露光パターンの光が照射されるようにする。この際、カメラによるアライメントマークの撮影データが渡されて所定位置に露光パターンの光が照射されるのに加え、ＡＦ用距離計１０による計測データにより各投影レンズ４１，４２が制御されて最適な合焦状態で露光が行われる。
復路において露光が行われた後、ステージ６は待機位置に戻され、不図示の移載機構により基板Ｗがステージ６から搬出される。そして、未露光の基板Ｗが再びステージ６に載置され、同様の処理が繰り返される。

このようにして所定回数（所定枚数）の基板Ｗについて露光処理が行われた後、メインシーケンスプログラム７２は、吸塵処理のシーケンスを実行する。即ち、基板Ｗを載置しない状態でステージ６をステージ移動機構６１により移動させ、照射エリアをいった通過させる。そして、ＡＦ用距離計１０がステージ６の上面との距離を計測し、その計測データをメインコントローラ７に送る。メインコントローラ７は、この計測データをノズル位置調節機構６３に送って上下駆動源８３１を制御し、ノズル８１の下端がステージ６の上面に対して所定距離ｄの高さとなるようにする。尚、吸引源８２は、予め動作させておくが、バルブ８２２は閉の状態としておく。

そして、復路を移動するステージ６の進行方向前端がノズル８１の直下の位置に達する少し前のタイミングで、メインコントローラ７はバルブ８２２を開き、吸引源８２による吸引圧力（負圧）がノズル８１に作用するようにする。この状態で、ステージ６がノズル８１の直下の位置を通り過ぎ、この際、ステージ６に存在する塵がノズル８１から吸引されて除去される。より具体的には、図７に示すように、ステージ６の上面のうち平坦な箇所にある塵に加え、溝６０１の内部にある塵Ｐや真空吸着孔６０２に入り込んだ塵Ｐがノズル８１に吸引されて除去される。

ステージ６の進行方向後端がノズル８１の直下の位置を通り過ぎると、メインコントローラ７は、バルブ８２２を閉じ、吸引を停止する。その後、前述したように基板Ｗをステージ６に載置し、枚葉処理を繰り返す。
尚、基板Ｗ上に付着した塵を除去する場合、ステージ６に基板Ｗを載置した状態で同様に吸塵手段を動作させる。この場合は、照射エリアを過ぎてＡＦ用距離計１０により距離を測定した後に反転し、復路で露光を行わずに照射エリアを通り過ぎて待機位置の側に向けて移動する際にノズル８１の直下で吸塵が行われる。その後、さらに反転して照射エリアに向かい、往路又は復路で露光が行われる。したがって、二往復することになる。

上記動作に係る実施形態の直描式露光装置によれば、吸塵手段によって塵が吸引されて除去されるので、塵による露光品質低下の問題が回避される。この際、ノズル８１は、ステージ６の溝６０１や孔６０２に入り込んだ塵も除去できるので、粘着ローラーでは除去できなかった塵も十分に除去できる。したがって、露光品質向上の効果が高くなる。この点は、基板Ｗの除塵をする場合も同様であり、基板Ｗとステージ６との段差部分に付着した塵や基板Ｗの凹部やスルーホールに入り込んだ塵も十分に除去でき、これらの塵が何らかの拍子で放出されて露光品質を低下させるのが防止される。
尚、ステージクリーニングが行われるインターバルである「所定回数」については、１の場合もあり得る。即ち、１枚の基板Ｗを処理するたびごとにステージクリーニングが行われる場合もあり得る。

また、ノズル位置調節機構６３が設けられているので、ステージ６又は基板Ｗに対してノズル６１を最適な位置に位置させることができ、ステージ６又は基板Ｗに対して最適な吸引力を作用させることができる。このため、吸塵を最適化できる。
この際、基準高さに対するステージ６又は基板Ｗの上下方向の位置を計測するのにＡＦ用距離計１０を兼用しているので、構造が簡略化され、部品点数削減によりコストダウンが図られる。

上記第一の実施形態の装置において、ノズル８１を上下動させる上下駆動源８３１については、同期して動作させる場合の他、各々独立して動作させても良い。この場合の好適な制御例として、ノズル８１を適宜斜めの姿勢とする制御が挙げられる。この点について、図８を参照して説明する。図８は、二つの上下駆動源８３１を独立制御する例について示した側面概略図である。

図８に示すように、二つの上下駆動源８３１を独立制御し、ノズル８１の一方の端部の高さ位置と他方の端部の高さを僅かにずらすと、ノズル８１は僅かに斜めの姿勢となる。このようにすると、ステージ６又は基板Ｗが僅かに斜めの姿勢となった場合、それに対応してノズル８１を斜めの姿勢とすることで、ノズル８１の長さ方向でステージ６又は基板Ｗとの離間距離が所定距離ｄにより近づいたバラツキの少ない状態とすることができる。このため、吸塵作用のバラツキも少なくなり、より確実に塵を除去することができる。

尚、図３に示すように、ＡＦ用距離計１０は、Ｙ方向に並んだ状態で複数設けられている。したがって、ステージ６の高さ位置又は基板Ｗの高さ位置のＹ方向におけるバラツキを測定することが可能であり、このバラツキは、ステージ６又は基板Ｗが斜めの姿勢になっていることを示す。したがって、各ＡＦ用距離計１０からの計測データにより斜めの姿勢を特定し、それに応じて二つの上下駆動源８３１を独立制御することで、より確実に吸塵を行うことができる。

ステージ６については、平坦性良く加工・製作されており、直線性の良いステージ移動機構６１によって移動するので、図８のような場合は少ないが、基板Ｗについては、僅かに反っていたり歪んだりしている場合がある。そのように僅かに反っていたり歪んだりしていても製品としては特に不良品ではないという場合があり、図８に示すような状態で吸塵が行われる場合がある。したがって、二つの上下駆動源８３１を制御してノズル８１を適宜の斜めの姿勢にできる点は、有利である。
尚、上記斜めの姿勢とする制御は、二つの上下駆動源８３１のノズル８１に対する連結構造における許容隙間の範囲とされる。もしくは、ノズル８１に対する連結構造に弾性ヒンジ等を適宜配して斜めの姿勢を保持して上下駆動可能とされる。

上下駆動源８３１としては、サーボモータのような電動アクチュエータの他、エアシリンダのような流体圧アクチュエータが採用されることもある。流体圧アクチュエータを使用する場合、上下位置の調節についてはストッパを適宜配置して行うことができる。ノズル８１を斜めの姿勢とする制御については、左右のストッパの位置を異なる高さ位置とすることで行うことができる。

また、ノズル８１の両端に上下駆動源８３１が設けられていることは必須ではなく、長さ方向（Ｙ方向）の中央に１個の上下駆動源を設けて上下動作させても良い。この場合の上下駆動源は、電動でも流体圧でも良い。中央に駆動源を設けて上下させる場合、両端にはリニアガイドが設けられるが、ノズル８１の長さがそれほど長くない場合、リニアガイドは設けずに上下駆動源の直線性で上下位置の精度を確保しても良い。もしくは、中央に１個のリニアガイドを設けても良く、エアシリンダとその背後に設けたリニアガイドとがユニットになった製品が市販されているので、それを使用することもできる。

次に、第二の実施形態の直描式露光装置について説明する。図９及び図１０は、第二の実施形態の直描式露光装置の主要部の概略図であり、図９は正面概略図、図１０は側面概略図である。
図９及び図１０に示すように、第二の実施形態の直描式露光装置においても、吸塵手段が設けられており、吸塵手段は、ノズル８１と、吸引ホース８２１を介してノズル８１に接続された吸引源８２とを備えている。

第二の実施形態では、吸塵手段による吸塵作用を高めるため、ブラシ８４が採用されている。図９及び図１０に示すように、ノズル８１は中空の部材となっており、ブラシ８４はノズル８１内に配設されている。
この実施形態においても、ノズル８１はステージ６の幅方向（Ｙ方向）に長いものである。ノズル８１内には、ノズル８１と同方向に延びる帯板状のホルダー８４１が固定されており、ブラシ８４はホルダー８４１の下面に取り付けられている。

図９及び図１０に示すように、ブラシ８４は、ノズル８１の吸引口８１０を通して吸引口から少し突出する長さを有している。即ち、ブラシ８４は、先端部分を除きノズル８１によって覆われた状態となっている。ブラシ８４の各素線は、適度な弾性を有しており、自由状態におけるブラシ８４の突出長さ（図９にＬで示す）は、前述した所定距離ｄよりも少し長いものとされる。したがって、ノズル８１がステージ６又は基板Ｗに対して所定距離ｄを保つよう配置された場合、ノズル８１の各素線は少し撓んだ状態となる。突出長さＬは、所定距離ｄに対して例えば１ｍｍ～３ｍｍ程度長い長さとされる。

このようなブラシ８４は、いわゆる除電ブラシとされることが好ましい。即ち、ブラシ８４の各素線は導電性とされ、アースされた状態で取り付けられることが好ましい。例えば、ホルダーを金属製とし、図９に示すようにホルダーを介してブラシ８４をアースする。除電ブラシであるブラシ８４としては、アモルファス金属繊維、ステンレス繊維、カーボン繊維、サンダーロン等を適宜選択して使用することができる。

このようにブラシ８４を備えた吸塵手段の作用について、図１１を参照して説明する。図１１は、第二の実施形態における吸塵手段の作用について示した正面概略図である。図１１では、一例として、ステージ６についての吸塵が示されている。
第二の実施形態においても、例えば基板Ｗがない状態のステージ６に対してブラシ８４は所定距離ｄを隔ててステージ６の上方に位置する状態とされ、この状態でステージ６がステージ移動機構６１により移動する。この際、図１１に示すように、ブラシ８４の各素線は、自由状態において所定距離ｄよりも長い突出長さＬを有しているため、弾性によりステージ６の溝６０１や孔６０２内に入り込み、溝６０１や孔６０２の内部に付着している塵Ｐを効率良く掻き出す。掻き出された塵Ｐは、スリット８１０を通して吸引されてノズル８１内に入り込み、吸引ホース８２１を通して排出される。

上記のように、第二の実施形態によれば、従来の粘着ローラーによる除塵では除去できなかった溝６０１や孔６０２内の塵Ｐがブラシ８４により掻き出されて効率良く除去される。このため、露光品質がさらに向上する。この点は、基板Ｗの段差部分に付着した塵についても同様である。
そして、第二の実施形態では、ブラシ８４は除電ブラシとなっており、ステージ６や塵が除電される。このため、静電的にステージ６に吸着している塵についても十分に除去することができる。この点は溝６０１や孔６０２内に付着している塵Ｐについても同様であり、除電によって塵Ｐが掻き出され易くなるので、より十分に吸塵を行うことができ、上記効果がより高くなっている。

尚、ブラシ８４がノズル８１のスリット８１１から突出していて先端部分を除きノズル８１で覆われた構造となっている点には、ブラシ８４が掻き出した塵を散乱させることなく確実に除去させることができるという意義がある。同様のことを行う構造として、ブラシ８４をノズル８１の前方に配置する構造を採用することが考えられる。前方とは、ステージ６又は基板Ｗが移動してきた際に最初にステージ６又は基板Ｗと向かい合う位置ということである。このような構造であっても溝６０１や孔６０２についての除塵は可能であるが、ブラシ８４が塵を掻き出した際、ノズル８１による吸引可能エリアの外側に塵を散乱させてしまうと吸塵ができなくなってしまう。上記のようにブラシ８４がノズル８１のスリット８１１を通して延びている構造では、このような問題はなく、塵は確実に吸引されて除去される。
他の構造として、ノズル８１の下面（スリット８１１を設けた面）にブラシ８４を固定することも考えられる。この構造でも良いが、吸引口を通してブラシ８４が配設された構造の方がより効果が高い。

次に、第三の実施形態の直描式露光装置について説明する。図１２及び図１３は、第三の実施形態の直描式露光装置の主要部を示した概略図であり、図１２は正面概略図、図１３は側面概略図である。
第三の実施形態においても、吸塵手段が設けられており、吸塵手段は、ノズル８１と、吸引ホース８２１を介してノズル８１に接続された吸引源８２とを備えている。第三の実施形態では、図１２及び図１３に示すように、ノズル８１は車輪８５を備えている。

図１２（１）及び図１３に示すように、車輪８５は、ノズル８１において、Ｙ方向の両端部に設けられており、計二つ設けられている。但し、図１２（２）に示すようにＸ方向の両端部にも設けて計四つとする場合もある。尚、図示は省略されているが、各車輪８５には、発塵を抑えた材料で形成されたタイヤが装着されている。
これらの車輪８５は、前述した所定距離ｄを保持するための簡便な構造として採用されている。即ち、各車輪８５の車軸はノズル８１内に固定されており、その固定位置は、ノズル８１の下面から突出する車輪８５の突出長さが所定距離ｄに一致する位置となっている。このため、図１２及び図１３に示すように、各車輪８５がステージ６に接触した状態では、ノズル８１はステージ６に対して所定距離ｄを保持した状態となり、ステージ６が移動した際、距離ｄが保持されて各車輪８５は転動（従動回転）する。このため、ステージ６に付着している塵に対して十分な吸引作用が働く。この際、各車輪８５によって所定距離ｄが維持されるので、ノズル８１に対して位置のフィードバック制御をする必要がなく、この点で簡便となる。

尚、基板Ｗに対する除塵についても第三の実施形態の構造を適用しても良いが、車輪８５を基板Ｗに接触させることが好ましくない場合もある。その場合には、各車輪８５が基板Ｗの外側においてステージ６に接触する構造を採用することができる。この場合には、各車輪８５の突出長さは所定距離ｄに加えて基板Ｗの厚さを加算した長さとされる。
第三の実施形態においても、第二の実施形態と同様にブラシ８４を併用することができ、ブラシ８４は、ノズル８１内に配設されて吸引口を通して突出する構造とすると好適である。

上述した各実施形態において、ノズル８１は、待機位置と照射エリアとの間の位置に配置されていたが、照射エリアに対して待機位置とは反対側に設けても良い。この場合は、ステージ６又は基板Ｗは、照射エリアをいったん通り過ぎた後、反対側で吸塵が行われる。この構成によると、基板Ｗに対して吸塵を行う場合も、復路で照射エリアを通り過ぎる際に露光を行うことができるので、二往復する必要はない。

上記変形例も含め、露光が行われている際には吸塵の動作は行わないようにすること、即ち露光と吸塵の同時進行は避けることが好ましい。吸塵の際には、吸引に伴って振動が生じる場合があり、僅かでも振動が生じると、露光に影響が生じる場合があるからである。例えば、ノズル８１が照射エリアに近い位置に配置されている構成で、基板Ｗの吸塵を行う場合、ステージ６の移動に伴ってノズル８１が基板Ｗ上をスキャンする状態になるが、基板Ｗのうち移動方向前方の部位が吸塵が終わって照射エリアに達する状態があり得る。この場合、後方の部位に対して吸塵が行われている状態で前方の部位に対して露光が行われることになるが、この構成は振動による影響があり得るので、好ましくはない。これを避けるには、ノズル８１を照射エリアに対して離れた位置に配置し、基板Ｗの後端まで吸塵が完了した後に前端が照射エリアに進入して露光が行われる構成とすれば良い。

上記各実施形態において、距離計については、露光のためのＡＦ用距離計１０を兼用したが、ＡＦ用距離計１０とは別に距離計を設けても良い。例えば、待機位置の直後の位置に距離計を設け、ここで距離を計測して照射エリアの手前でノズル８１がステージ６又は基板Ｗをスキャンして吸塵が行われる構成が考えられる。

また、本願発明の実施に際して距離計は必須ではなく、距離計が不要な場合もある。例えば、ステージ６に対する吸塵のみを行う場合で、ステージ移動機構６１によって移動するステージ６の上面の高さ位置が常に一定で安定している場合、その位置に対して所定距離ｄとなる位置にノズル８１を配置すれば足り、特に距離計は不要である。基板Ｗに対する吸塵を行う場合も、基板Ｗの厚さについて大きな変更がない場合や、変更があってもその程度の違いが吸塵作用に影響がない場合は、ある一定の高さ位置にノズル８１を配置すれば良く、距離計は不要である。さらに、これらの場合、ノズル８１の位置調節が不要な場合もあり、ノズル位置調節機構８３が設けられない場合（ノズル８１が固定的に設けられる場合）もあり得る。

尚、吸引源８２については、リングブロアのようなブロアの他、真空ポンプを使用することができる。この場合、ステージ６の真空吸着孔を排気する真空ポンプを併用することも可能である。

上述した各実施形態において、直描式露光装置はいわゆるツインステージの構成を持ち得る。ツインステージの構成とは、二台のステージを設けた構成であり、照射エリアを挟んで両側にステージの待機位置が設定されている構成である。両側のステージは、交互に照射エリアを通して往復し、それぞれに載置されている基板Ｗに対して交互に露光が行われる。この場合、吸塵手段としては、双方のステージ及び双方のステージ上の基板Ｗに対する吸塵を行うものとして兼用される場合もあり、それぞれのステージ及びそれぞれのステージ上の基板に対する吸塵を行うものとして別個に設けられる場合もある。

１ 露光ヘッド
１０ ＡＦ用距離計
６ ステージ
６０１ 溝
６０２ 真空吸着孔
６１ ステージ移動機構
７ メインコントローラ
７２ メインシーケンスプログラム
８１ ノズル
８２ 吸引源
８２１ 吸引ホース
８２２ バルブ
８３ ノズル位置調節機構
８３１ 上下駆動源
８４ ブラシ
８５ 車輪
Ｗ 基板
Ｐ 塵

Claims (10)

1. 空間光変調器により露光パターンを形成して基板を露光する直描式露光装置であって、
   光源及び空間光変調器を含む露光ヘッドと、
   基板が載置されるステージと、
   ステージを移動させ、露光ヘッドにより露光パターンの光が照射されるエリアである照射エリアを基板が通過するようにするステージ移動機構と
   を備えており、
   ステージ又はステージに載置された基板に付着している塵を負圧により吸引して除去する吸塵手段が設けられており、
   吸塵手段は、長尺なスリットを有するノズルと、ノズルに連通されている吸引源とを備えており、
   ノズルは、ステージ又はステージに載置された基板に対して所定距離上方に位置するものであり、
   ノズルは、長さ方向が前記ステージの移動方向に対して垂直な水平方向になるように設けられていることを特徴とする直描式露光装置。
2. 前記ノズルには、前記ステージ又は前記ステージに載置された基板に対する離間距離が前記所定距離になるようにするノズル位置調節機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の直描式露光装置。
3. 基準となる高さに対する前記ステージ又は前記基板の距離を計測する距離計が設けられており、
   前記ノズル位置調節機構は、距離計が計測したデータに従って前記ノズルを上下に移動させて位置を調節する上下駆動源を備えていることを特徴とする請求項２記載の直描式露光装置。
4. 前記露光ヘッドは、形成された露光パターンを照射エリアに投影する投影レンズを備えており、
   投影レンズによる露光パターンの投影を合焦状態とするために基板の表面との距離を計測するオートフォーカス用の距離計が設けられており、
   前記距離計は、オートフォーカス用の距離計が兼用されていることを特徴とする請求項３記載の直描式露光装置。
5. 弾性を有する素線から成るブラシが設けられており、
   ブラシは、前記ステージ移動機構によってステージが移動している際、前記ステージ又は前記ステージ上の基板に接触して素線が撓む状態となるものであり、
   前記ノズルは、前記ステージ移動機構によってステージが移動している際、ブラシの素線が掻き出した塵を吸引可能な位置に位置することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の直描式露光装置。
6. 前記ブラシは、前記ステージ移動機構によってステージが移動している際、前記素線が撓んだ状態で前記ステージの溝もしくは孔に入り込むことが可能なものであるか又は前記ステージと前記基板との段差に当接することが可能なものであることを特徴とする請求項５記載の直描式露光装置。
7. 前記ノズルは、前記素線の先端を除き前記ブラシを覆った形状を有していることを特徴とする請求項５又は６記載の直描式露光装置。
8. 前記ノズルは導電性であり、アースされていることを特徴とする請求項５、６又は７記載の直描式露光装置。
9. 前記ステージ移動機構及び前記吸塵手段を制御する制御部が設けられており、
   制御部には、メインシーケンスプログラムが実装されており、
   メインシーケンスプログラムは、前記ステージに基板を載置して前記ステージ移動機構により前記ステージを移動させて行う露光処理を所定回数行った後、前記ステージに基板を載置しない状態で前記ノズルを前記ステージに対して所定距離上方に位置させて前記ステージをステージ移動機構により移動させることで塵を吸引して除去するステージクリーニングを行うようプログラミングされていることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の直描式露光装置。
10. 光源及び空間光変調器を含む露光ヘッドと、基板が載置されるステージと、ステージを移動させ、露光ヘッドにより露光パターンの光が照射されるエリアである照射エリアを基板が通過するようにするステージ移動機構とを備え、空間光変調器により露光パターンを形成して基板を露光する直描式露光装置においてステージをクリーニングする方法であって、
    ステージ移動機構によるステージの移動方向に対して垂直な水平方向に長いスリットを有するととに吸引源に連通したノズルを、基板を載置しない状態でステージに対して所定距離上方に位置させ、この状態でステージをステージ移動機構により移動させることで、ステージに付着した塵を吸引して除去することを特徴とする直描式露光装置におけるステージクリーニング方法。

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