JP2904709B2 - プロキシミティ露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクを通した光をワ
ークに照射する露光装置に関し、さらに詳細には、フォ
トレジストを塗布したワークにマスクを通して紫外線を
露光するプロキシミティ露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶画面、インクジェット
方式のプリンターヘッド、あるいは、一枚の基板の上に
多種多数の電気素子を製作して一つのモジュールにする
マルチチップ・モジュール等、ミクロンサイズの加工が
必要である様々の電気部品の製作工程に露光工程が用い
られている。

【０００３】この露光工程とは、ガラス等の透明基板上
にクロム等の金属を蒸着・エッチングしてパターンを形
成したマスクを使用し、このマスクを通して紫外線をワ
ークに照射し、ワーク上に塗布されているフォトレジス
トにマスクパターンを転写するものである。露光方式
は、マスクの像を投影レンズまたはミラーでワーク上に
結像させる投影露光方式、マスクとワークを密着させた
状態で平行光を照射する密着露光方式、マスクとワーク
の間にわずかな間隙を設けた状態で平行光を照射するプ
ロキシミティ露光方式に大別される。

【０００４】密着露光方式とプロキシミティ露光方式
は、投影露光方式に比べ解像度が悪い反面、高価な投影
レンズを用いないため、露光装置が安価であるという利
点を持つ。さらに、プロキシミティ露光方式は、密着露
光方式に比べ、マスクとワークが接触しないためにマス
クに汚れが付きにくく、マスクが長寿命であるという利
点を持つ。

【０００５】従来のプロキシミティ露光方式は、被露光
物であるワークの大きさと同等かそれ以上の大きさを持
つマスクを使用して、ワーク全面を一括露光していた。
近年、製造効率の向上の目的からワークが大型化し、そ
れに伴いマスクも大型化してきた。一般にプロキシミテ
ィ露光方式では、マスクとワークの間の間隙が小さい程
解像力が向上するため、露光エリア全面にわたって小さ
い間隙を維持する必要がある。間隙の幅は数〜数十ミク
ロンである。ところが、ワークやマスクが大型化する
と、ワークやマスクの反りやたわみが大きくなり、露光
エリア全面にわたって小さい間隙を維持するのが困難と
なるという問題があった。

【０００６】この問題を解決するために、ワークよりも
小さなマスクを用い、一枚のワークを複数の露光エリア
に分割して露光する技術が、米国特許第４６６９８６８
号に開示されている。これは、ワークの半分以下の小さ
なマスクを用い、ワークステージ移動機構でワークステ
ージをＸＹ方向に逐次移動させながら露光するというも
のである。マスクが小さくて済むため、反りやたわみの
影響を受けにくく、容易に小さい間隙を維持することが
できる。

【０００７】前記米国特許第４６６９８６８号における
発明では、間隙の幅は、マスクホルダの４隅に配置した
エアーゲージで測定し、マスクホルダ支持部材に組付け
られたピエゾ素子により調整する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エアゲージ
を使用すると、エアーゲージから漏れ出すエアーが運ぶ
塵埃でマスクとワークが汚染され、汚染部位で光が遮ら
れたり減衰したりして、露光不良の原因になっていた。
エアーゲージはその構造上、エアー漏れを避けることが
できず、ミクロンサイズのパターンを転写する露光装置
では致命的欠陥となっていた。また、ピエゾ素子は非常
に高価でかつ制御回路も複雑であるという問題があっ
た。

【０００９】さらに、ピエゾ素子に代わって従来からの
安価な上下移動機構を使用しようとしても、上下移動機
構がマスクの上方に配置せざるを得ないため、その配置
と大きさに厳しい制限がかかってしまい、結果として従
来からの安価な上下移動機構が適用できないという問題
があった。本発明は上記した従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであって、本発明の第１の目的
は、安価で、塵埃汚染による転写不良のないプロキシミ
ティ露光装置を提供することである。

【００１０】本発明の第２の目的は、安価なワークステ
ージ移動機構を用いることができ、、大型のワークに対
する分割逐次露光にも適用可能な塵埃汚染による転写不
良のないプロキシミティ露光装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、紫外線を照射する光照
射部と、マスクと、該マスクを保持するマスクステージ
と、該マスクステージを支持するベースからなるマスク
ステージ部と、ワークと、該ワークを上記マスクに対向
する面の裏面側から保持するワークステージと、上記ワ
ークステージを回転、および水平垂直方向に移動させる
移動機構とからなるワークステージ移動部と、上記ワー
クと前記マスクの相対位置を所定の位置関係に合わせ込
むためのマスク−ワーク間位置合わせ機構と、上記ワー
クと上記マスクを水平かつ一定の間隔で設定する間隙設
定機構と、上記各機構を制御する制御部からなるプロキ
シミティ露光装置において、上記間隙設定機構を、マス
クステージと上記ベースとをつなげるように設けられ
た、少なくとも３つの調整機構とからなり、上記調整機
構は、上記ワークステージ移動部をワークとマスクが接
触する方向に移動した場合において、ワークとマスクが
接触したのちもなお継続して前記ワークステージ移動部
を当該方向に駆動した場合に、ワークとマスクが接触し
実質的にそれ以上に当該相対的移動ができなくなった時
点から、前記ワークステージ移動部からの駆動力を吸収
して変位し始めるものであって、当該調整機構が、所望
量だけ変位したことを検出する検出手段と、そのときの
変位状態を保持する保持手段とを含むように構成したも
のである。

【００１２】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、調整機構を、ケーシングと、ケーシング内
に配置されたシャフトと、このシャフトの動きを上下方
向のみに規制する移動機構と、ケーシング内に位置しシ
ャフトに力を及ぼす弾性機構と、シャフトの位置を一定
の位置に保持する保持機構と、シャフトの変位量を検出
する検出部と、シャフト先端とマスクステージの間に位
置する球と、シャフトとマスクステージを一定の力で引
き合う弾性機構とから構成したものである。

【００１３】本発明の請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２の発明において、照射に使用する面積がワー
クの面積の半分以下のマスクをマスクステージに保持さ
せ、制御部によりワークステージ移動部を駆動して、マ
スクとワークの相対的位置を水平方向に逐次移動させ同
一のワーク上に上記マスクを通して紫外線を複数回照射
するように構成したものである。

【００１４】

【作用】図１において、ワークステージ１５にワークＷ
を載せた後、ワークステージ移動機構１４によりワーク
ステージ１５を垂直方向に駆動することによりワークＷ
はマスクＭの下部に接近させるように移動される。ワー
クＷがマスクＭと接触した時点で、マスクステージ１２
は、間隙設定機構１３のシャフトとシャフトにつながる
弾性機構によって、マスクＭとワークＷが平行状態にな
るように傾く。

【００１５】さらに上記シャフトにつながる弾性機構に
より一定の圧力がマスクＭに加わるまでワークステージ
１５を上昇させると、この状態を間隙設定機構１３の検
出部が検知して信号を発信し、その信号を受信した制御
部１８はワークステージ１５の上昇を停止させる。その
後、上記シャフトの位置を一定の位置に保持する保持機
構がこの状態を保存し、再び制御部１８によりワークス
テージ移動機構１４を駆動して、ワークＷがマスクＭの
下部から所定間隙になるようにワークステージ１５を下
降させる。

【００１６】以上の動作により、ワークＷとマスクＭの
間隙が設定されるが、従来例のようにエアーゲージを使
用せずともワークＷとマスクＭの平行出しが行えるの
で、エアーゲージから漏れ出すエアーが運ぶ塵埃でマス
クとワークが汚染され、汚染部位で光が遮られたり減衰
したりして露光不良の原因になることがない。また、ワ
ークステージの上下移動機構をワークステージ１５の下
部、すなわちマスクＭの下方に配置することができるの
で、その配置と大きさに厳しい制限がなく、高価なピエ
ゾ素子を使用せずとも従来からの安価な移動機構で済ま
せることができ、大型のワークに対しての分割逐次露光
に対しても、安価で、塵埃汚染による転写不良のないプ
ロキシミティ露光装置を得ることができる。

【００１７】

【実施例】

（１）全体構成 図１は本発明の１実施例のプロキシミティ露光装置の全
体構成を示す図である。同図において、１は超高圧水銀
灯、超高圧キセノン水銀灯などから構成される紫外線ラ
ンプ、２は集光鏡、３はインテグレータレンズ、４はシ
ャッタ、５はミラー、６はコリメータレンズであり、上
記１〜６で紫外線照射部７を構成している。そして、紫
外線ランプ１から放射される紫外線は集光鏡２で集光さ
れ、インテグレータレンズ３に入射する。入射した紫外
線はインテグレータレンズ３で均一な強度分布にされた
後、コリメータレンズ６で平行光にされ、マスクＭに入
射する。

【００１８】Ｍはマスク、Ｗはワークであり、マスクＭ
はワークＷの半分より小さく、ワークＷは複数の露光エ
リアに分割されており、後述するように、ワークＷを移
動させながら、ワークＷの各露光エリアを順次露光す
る。１１はマスクステージを支持するベース、１２はマ
スクＭを保持するマスクステージであり、マスクステー
ジ１２はマスクＭを所定の位置にセットさせるための位
置合わせ機構と、マスクを真空吸着により保持する真空
チャックとを備えている。

【００１９】１３は間隙設定機構であり、間隙設定機構
１３はベース１１とマスクステージ間の少なくとも３箇
所に設けられ、後述するように、マスクＭとワークＷを
平行にかつ間隙を一定に設定する。１４はマスクステー
ジを所定の位置に移動させるマスクステージ移動機構、
１５はワークステージであり、ワークステージ１５はワ
ークステージ移動機構１６により、ＸＹＺθ（同図の左
右、前後、上下方向、およびステージ面に垂直な軸を中
心とした回転）方向に移動可能に構成されており、マス
クステージと同様、ワークＷを所定の位置にセットさせ
るための位置合わせ機構と、ワークを真空吸着により保
持する真空チャックとを備えている。

【００２０】１７はマスクＭ上に印されたアライメント
・マークと、ワークＷ上に印されたアライメント・マー
クを一致させるためのアライメント顕微鏡であり、アラ
イメント顕微鏡１７はアライメント光（通常、非露光光
が使用される）を放射する光源１７ａと、ＣＣＤセンサ
１７ｂを備えており、光源１７ａからの光をマスク／ワ
ーク上に照射して、その反射光をＣＣＤセンサ１７ｂで
受像し、マスクＭとワークＷのアライメント・マークを
一致させる。

【００２１】１８は制御部であり、制御部１８は、プロ
セッサ等から構成され、マスクステージ移動機構１４と
ワークステージ移動機構１６によりマスクＭとワークＷ
の位置を制御するとともに間隙設定機構１３を制御し、
また、紫外線照射部７を制御する。同図において、ワー
クＷへの露光は次のように行われる。

【００２２】まず、マスクＭをマスクステージ１２の所
定の位置にセットし、真空吸着により保持させる。次
に、ワークステージ移動機構１６によりワークステージ
１５を下降させ、ワークＷをワークステージ１５に載置
し、真空吸着により保持させる。ついで、ワークステー
ジ１５をＸＹθ方向に移動させて、ワークＷの最初の露
光エリアをマスクＭの下に位置決めする。

【００２３】次に、制御部１８はワークステージ移動機
構１６によりワークステージ１５を上昇させ、ワークＷ
をマスクＭに接触させたのち、ワークＷをさらに上昇さ
せる。ここで、マスクステージ１２とベース１１間に
は、間隙設定機構１３が設けられており、少なくとも３
箇所に設けられた間隙設定機構１３は、後述するよう
に、圧縮コイルを内蔵しており、それぞれ独立して変位
する。

【００２４】このため、マスクＭに対してワークＷが傾
いており、その間隙が一定でない場合であっても、ワー
クＷをマスクＭに接触させてさらに上昇させたとき、間
隙設定機構１３の圧縮コイルはそれぞれ異なった量変位
して、マスクＭの全面がワークＷと接触し、マスクＭと
ワークＷの傾きは一致する。この時点で、制御装置１８
は各間隙設定機構１３の変位状態を保持させ、ワークス
テージ１５を所定量下降させる。これにより、マスクＭ
とワークＷは平行にかつその間隙が一定に設定される。
なお、プロキシミティ露光方式においては、上記間隙は
２０μｍ程度であり、その精度は誤差２μｍ以内が要求
される。

【００２５】上記のように間隙設定機構１３を設けるこ
とにより、ワークステージ１５にワークＷを載置したと
きにワークＷがマスクＭと平行状態にない場合であって
も、ワークＷとマスクＭを平行かつその間隙を一定に設
定することができる。ワークＷとマスクＭの間隔が一定
値に設定されると、ワークステージ移動機構１６により
ワークステージ１５をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ
上に印されたアライメント・マークとワークＷ上に印さ
れたアライメント・マークを一致させる。

【００２６】すなわち、アライメント顕微鏡１７の焦点
を調整して、マスクＭとワークＷのアライメント・マー
クをＣＣＤセンサ１７ｂに受像させ、両者のマークが一
致するように、ワークステージ１５の位置を調整する。
この調整は制御部１８により自動的に行うこともできる
が、人がアライメント顕微鏡１７を見ながら手動で調整
することもできる。上記ワークＷとマスクＭのアライメ
ントが終了すると、アライメント顕微鏡１７は同図の矢
印に示すようにマスクＭ上から後退する（なお、アライ
メント顕微鏡１７がマスク上の非露光部分に位置してい
る場合には後退する必要はない）。

【００２７】マスクＭとワークＷのアライメント・マー
クが一致すると、紫外線照射部７のシャッタ４が開き、
コリメータレンズ６より平行光がマスクＭ上に照射さ
れ、ワークＷの最初の露光エリアが露光される。以上の
ようにして、ワークＷの最初の露光エリアが露光される
と、制御部１８はワークステージ移動機構１６によりワ
ークステージ１５を所定量下降させたのち、ワークＷの
次の露光エリアをマスクＭの下に位置決めする。

【００２８】そして、上記と同様に、ワークステージ１
５を上昇させて間隙設定機構１３によりマスクＭとワー
クＷを平行にかつその間隙を一定に設定したのち、マス
クＭのアライメント・マークとワークＷのアライメント
・マークを一致させる。ついで、紫外線照射部７の平行
光をマスクＭ上に照射して、ワークＷの次の露光エリア
を露光する。

【００２９】以下同様の手順によりワークＷ上の全ての
露光エリアに露光し、露光が終了すると、ワークステー
ジ１５を下降させて、ワークステージ１５への真空の供
給を停止し、露光済のワークＷをワークステージから取
り出す。なお、マスクとワークのアライメント操作はワ
ークＷの各露光エリアへの位置決め時に行うが、高精度
のアライメントが要求されない場合には、最初の露光エ
リアを露光する前にのみ行うこともできる。

【００３０】また、上記説明では、ワークステージ１５
をＺ方向に移動させて間隙を設定する場合について説明
したが、ベース１１をＺ方向に移動させる手段を設け、
ベース１１を移動させて間隙を設定することもできる。
また、間隙設定機構をワークステージ１５とワーク間に
設けることも可能である。次に、図１に示した間隙設定
機構１３およびワークステージ１５の具体的構成につい
て説明する。 （２）間隙設定機構 図２は図１に示したマスクステージへの間隙設定機構の
取付態様の一例を示す図であり、同図において、１１は
ベース、１２はマスクステージ、Ｍはマスク、１３は間
隙設定機構、Ｗはワークであり、間隙設定機構１３は同
図に示すようにベース１１に垂直に３つ立設されてい
る。なお、マスクステージ１２に位置を確定するには同
図に示すように少なくとも３つの間隙設定機構が必要と
なるが、例えば、マスクＭの形状が矩形の場合には間隙
設定機構を４隅に設けることもできる。また、この場合
には、３隅に間隙設定機構を設け、他の一つはバネ等を
内蔵した伸縮可能な支持体とすることもできる。

【００３１】図３は間隙調整機構の構造の一例を示す分
解斜視図であり、同図により、本実施例の間隙設定機構
の構造、動作を説明する。同図において、１２はマスク
ステージ、２１はＶ字受けであり、Ｖ字受け２１はマス
クステージ１２の上面に埋設され、剛球２２を介してボ
ール受け４１とつながる。このボール受け４１の中央部
には上記剛球２２に対応した円錐状の凹部２４が設けら
れている。このため、マスクステージ１２が下から押し
上げられたとき、マスクステージ１２はＶ字受けの溝の
方向のみに自由に動くことができる。

【００３２】また、マスクステージ１２とボール受け４
１は引っ張りバネ２３により互いに引き合っており、マ
スクステージ１２をベース１１方向に支持している。ボ
ール受け４１の上方にはシャフト４３がつながり、この
シャフト４３はガイド部材であるスプライン４２を介し
てケーシング４６に至り、ケーシング４６を貫通した
後、板状の弾性体である板バネ４５に連結されている。

【００３３】シャフト４３はスプライン４２内を摺動
し、スプライン４２によりシャフト４３の動きを上下方
向にのみ規制する。ケーシング４６の内部のシャフト４
３の周囲には、シャフト４３に力を及ぼす圧縮コイルバ
ネ４４が設けられている。板バネ４５は保持手段である
吸着ブロック４７に挟まれており、その一部に凸部４９
が設けられている。そして、吸着ブロック４７には、こ
の凸部４９の位置を検出するセンサ４８が設けられてい
る。センサ４８は、例えば、発光部と受光部から構成さ
れる光学センサであり、凸部４９による光の遮断を検出
して出力を発生する。

【００３４】また、上記吸着ブロック４７には後述する
ように、板バネ４５を吸着して保持する真空吸着機構が
設けられている。この真空吸着機構は、例えば、ロータ
リー式真空ポンプにより作動させることができる。本実
施例の間隙設定機構は上記構成を備えており、前記した
ように、ワークＷを上昇させてマスクに接触させたの
ち、ワークＷをさらに上昇させ、ワークＷとマスクＭが
実質的にそれ以上相対的に移動できない位置まで来る
と、その駆動力を吸収するように圧縮コイルバネ４４が
圧縮をはじめる。

【００３５】この圧縮により、板バネ４５の吸着ブロッ
ク４７に対する相対位置が変化し、板バネ４５に設けら
れた凸部４９も移動し、センサ４８によりこの移動が検
出される。すなわち、凸部４９とセンサ４８の位置関係
により板バネ４５に連結されたマスクステージ１２の変
位量を設定することができる。上記のように、マスクＭ
が上昇することによりマスクステージ１２に設けられた
各間隙調整機構１３が変位すると、センサ４８が出力を
発生し、この出力は前記した制御部１８に送られる。そ
して、全ての間隙設定機構のセンサ４８が出力を発生す
ると、制御部１８はワークステージ１５のＺ方向の移動
を停止させ、各間隙設定機構１３の吸着ブロックに設け
られた真空吸着機構（後述する）を作動させ、間隙設定
機構１３の圧縮コイル４４の圧縮状態を保持させる。

【００３６】これにより、マスクＭとワークＷは平行状
態にセットされるので、この状態でワークステージ１５
を下降させると、マスクＭとワークＷを平行に、かつ、
その間隙を一定にすることができる。図４〜図６は上記
した間隙設定機構の動作を説明する図であり、同図によ
り、本実施例の間隙設定機構の動作について説明する。

【００３７】図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は図
３において間隙設定機構をＸ方向から見た断面図、図４
（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は図３において間隙設
定機構をＹ方向から見た断面図を示しており、各図の
（ａ）と（ｂ）は同一の状態を示しており、間隙設定機
構の状態はこの順に変化する。図４（ａ）（ｂ）はワー
クＷの露光エリアがマスクＭの下に位置決めされた初期
状態を示し、ワークＷとマスクＭはまだ平行状態に設定
されていない。

【００３８】この状態から、ワークステージ１５をＺ方
向に移動させると、マスクＭとワークＷの間隔は短くな
っていき、マスクＭとワークＷは接触する。そして、マ
スクＭとワークＷが接触した状態からさらにワークＷを
Ｚ方向に移動させると、間隙設定機構１３の圧縮コイル
バネ４４の圧縮が始まり、マスクＭの全面が完全にワー
クＷに接触するようになる。このとき、各間隙設定機構
１３における圧縮コイルバネ４４の圧縮量は必ずしも一
致していない。

【００３９】図５（ａ）（ｂ）はマスクＭの全面がワー
クＷと接触した状態において、さらにワークステージ１
５をＺ方向に移動した状態を示しており、この状態にお
いて、圧縮コイルバネ４４は圧縮され、ワークステージ
１５はシャフト４３、ボール受け４１、剛球２２、Ｖ字
受け２１を介して圧縮コイルバネ４４の圧縮力をＺ方向
に受ける。

【００４０】図６（ａ）（ｂ）はワークステージ１５を
さらにＺ方向に移動させることにより、圧縮コイルバネ
４４がさらに圧縮され、板バネ４５の凸部４９がセンサ
４８により検知された状態を示している。センサ４８が
同図に示すように、圧縮コイルバネ４４の所定量の圧縮
を検出すると検出出力を発生し、この信号は前記した制
御部１８に送られる。

【００４１】前記したように間隙設定機構１３は３つ設
けられており、制御部１８は各間隙設定機構からの検出
信号を受信すると、ワークステージ１５のＺ方向の移動
を停止させるととともに、間隙設定機構１３の吸着ブロ
ック４３の吸着機能を働かせ全ての間隙設定機構１３の
圧縮コイルバネ４４の圧縮状態を保持させる。すなわ
ち、同図の真空吸着路から真空を供給して板バネ４５を
真空吸着し、シャフト４３の位置を固定する。

【００４２】この状態から、ワークステージ１５を下方
に移動させ、ワークＷをマスクＭから徐々に遠ざける。
そして、マスクＭとワークＷの間隔が所定の距離（例え
ば２０μｍ）になった状態において、ワークステージ１
５の移動を停止させる。これにより、マスクＭとワーク
Ｗは平行に、かつ、一定の間隙に設定される。なお、上
記実施例においては、間隙設定装置１３の変位量を板バ
ネに取り付けた凸部により検出しているが、変位量を検
出する手段としてはその他の周知な手段を用いることが
できる。

【００４３】また、上記実施例においては、真空吸着に
より板バネ４５の位置を保持しているが、間隙設定機構
の変位量を保持する手段としては、電気的手段を用いる
など、その他の周知な手段を用いることができる。 （３）ワークステージ 図７、図８、図９は本発明におけるワークステージとそ
の駆動機構の具体的構成の一例を示す図であり、図７は
ワークステージの全体構成を示し（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。

【００４４】また、図８はθステージの駆動機構の一例
を示し、図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図９
（ａ）はＺステージの駆動機構の一例を示し、図９
（ｂ）はステージを上下動させる偏心カムの構成の一例
を示している。図７において、１５１、１５５は第１、
第２の架台であり、第１の架台１５１にはリニアガイド
１５２が設けられ、リニアガイド１５２上に第２の架台
１５５が移動可能に取り付けられている。また、第２の
架台１５５にはリニアガイド１５６が設けられており、
リニアガイド１５６上にＸＹステージ１５０が移動可能
に取り付けられている。

【００４５】そして、第２の架台１５５が第１の架台１
５１上を移動することにより、ＸＹステージ１５０は同
図のＹ軸方向に移動し、また、ＸＹステージ１５０が第
２の架台１５５上を移動することにより、ＸＹステージ
１５０は同図のＸ軸方向に移動する。第１の架台１５１
には、モータＤ１とエンコーダＥＣ１が取り付けられ、
モータＤ１の軸には、カップリング１５３を介してボー
ルネジ１５４が取り付けられている。また、第２の架台
１５５の裏面には上記ボールネジ１５４と係合するネジ
（図示せず）が取り付けられており、モータＤ１が回転
することにより、第２の架台１５５は同図Ｙ軸方向に移
動し、その移動量はエンコーダＥＣ１により検出され
る。

【００４６】同様に、第２の架台１５５には、モータＤ
２とエンコーダＥＣ２が取り付けられ、モータＤ２の軸
には、カップリング１５７を介してボールネジ１５８が
取り付けられている。また、ＸＹステージ１５０の裏面
には上記ボールネジ１５８と係合するネジ（図示せず）
が取り付けられており、モータＤ２が回転することによ
り、ＸＹステージ１５０は同図Ｘ軸方向に移動し、その
移動量はエンコーダＥＣ２により検出される。

【００４７】また、図８に示すように、ＸＹステージ１
５０上にはベアリング１４１によりθステージ１４０が
回転可能に取り付けられており、θステージ１４０は、
ワイヤ１４３、プーリ１４２を介して、ＸＹステージ１
５０に取り付けられたモータＤ３に結合されてされてい
る。このため、モータＤ３が回転するとθステージは回
転する。また、モータＤ３にはエンコーダＥＣ３が取り
付けられており、モータＤ３の回転量は上記エンコーダ
ＥＣ３により検出される。

【００４８】さらに、θステージ１４０の上には図９
（ａ）に示すようにＺステージ１３０が設けられてい
る。Ｚステージ１３０はθステージ１４０上に設けられ
たガイド部材１３２によりガイドされるスライド部材１
３１を備えており、スライド部材１３１とガイド部材１
３２間にはベアリング１３３が設けられている。

【００４９】また、Ｄ４はモータ、ＥＣ４はエンコー
ダ、１３４は偏心カムであり、偏心カム１３４は同図
（ｂ）に示すように、モータＤ４の軸１３４ｄが偏心し
て取り付けられた円板１３４ａと、ローラベアリング１
３４ｂとリング１３４ｃから構成されており、モータＤ
４が回転すると円板１３４ａが回転し同図の点線に示す
ように、偏心カム１３４は上下動する。また、モータＤ
４にはエンコーダＥＣ４が取り付けられており、θステ
ージと同様に、モータＤ３の回転量はエンコーダＥＣ４
により検出される。

【００５０】その際、外側に設けられたリング１３４ｃ
はベアリング１３４ｂを介して円板１３４ａに取り付け
られているので回転しない。このため、偏心カム１３４
が回転したとき、Ｚステージにその接線方向の力が働く
ことがなく、円滑にＺステージを上下動させることがで
きる。図７に戻り、第１の架台１５１にはＹ軸原点セン
サＳ１０が取り付けられており、第２の架台１５５に取
り付けられたセンサ板Ｓ１１の通過を検出する。また、
第２の架台１５５にはＸ軸原点センサＳ２０が取り付け
られており、ＸＹステージ１５０に取り付けられたセン
サ板Ｓ２１の通過を検出する。

【００５１】このため、ＸＹステージ１５０が機構上の
原点位置を通過したことを、Ｙ軸原点センサＳ１０とＸ
軸原点センサＳ２０により検出することができる。図７
においてワークステージは、例えば次のように制御さ
れ、ワークへの露光が行われる。まず、ワークステージ
１５にワークＷを載置する場合には、図示しない操作手
段により図１に示した制御部１８に指示を与える。これ
により、制御部１８はワークステージ１５のモータＤＣ
４により偏心カム１３４を回転させ、Ｚステージ１３０
を下降させる。このとき、エンコーダＥＣ４の出力が制
御部１８に送られ、Ｚステージ１３０が所定位置まで下
降すると、制御部１８はモータＤＣ４の駆動を停止す
る。

【００５２】この状態でワークＷをワークステージ１５
上に載せる。ワークの位置はワークステージ１５上に設
けられた位置決め部材により位置決めされる。ついで、
ワークステージ１５に真空を供給して図示しない真空チ
ャックによりワークＷをワークステージ１５に真空吸着
させる。次に、前記したようにワークステージ１５をＸ
Ｙθ方向に移動させ、ワークＷの最初の露光エリアをマ
スクＭの下に位置決めする。

【００５３】この操作は次のように行われる。まず、制
御部１８はモータＤＣ１，ＤＣ２，を駆動して、ＸＹス
テージ１５０に設けられたＸ軸原点センサＳ２０および
Ｙ軸原点センサＳ１０が出力を発生する原点位置までＸ
Ｙステージ１５０を移動させる。ついで、制御部１８は
エンコーダＥＣ１，ＥＣ２，ＥＣ３の出力の基づきモー
タＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３を所定量駆動して、ＸＹθス
テージ１４０，１５０を上記原点位置からＸＹθ方向に
移動させ、ワークＷの最初の露光エリアをマスクＭの下
に位置決めする。なお、ワークステージを位置決めする
位置は予めプログラミングされ制御部１８に記憶されて
いる。

【００５４】ワークＷの最初の露光エリアがマスクＭの
下に位置決めされると、制御部１８はモータＤＣ４を駆
動して、Ｚステージ１３０を上昇させ、前記したよう
に、ワークＷをマスクＭに接触させたのち、さらにワー
クＷを上昇させ、マスクＭの全面をワークＷに接触させ
る。この操作により前記したように間隙設定機構１３に
よりマスクＭとワークＷは平行にセットされる。

【００５５】次に、制御部１８はモータＤＣ４を駆動し
て所定量、Ｚステージ１３０を下降させる。これによ
り、マスクＭとワークＷの間隔は所定値、例えば２０μ
ｍにセットされる。マスクＭとワークＷの間隔が所定値
にセットされると、制御部１８は前記したようにアライ
メント操作を行う。

【００５６】すなわち、アライメント顕微鏡１７の光源
１７ａよりアライメント光を照射して、ＣＣＤセンサ１
７ｂによりワークＷとマスクＭのアライメント・マーク
を受像して、両者のマークが一致するように、モータＤ
Ｃ１，ＤＣ２，ＤＣ３を駆動して、ＸＹθステージ１４
０、１５０をＸＹθ方向に移動させる。なお、この操作
は前記したように手動で行うこともできる。

【００５７】上記アライメント操作が終了すると、制御
部１８は紫外線照射部７のシャッタ４を開き、ワークＷ
上に露光を行う。ワークＷの最初の露光エリアの露光が
行われると、制御部１８はモータＤＣ４を駆動してＺス
テージ１３０を所定量下降させたのち、モータＤＣ１，
ＤＣ２を駆動してＸＹステージ１５０を移動させ、ワー
クＷの次の露光エリアをマスクＭの下に位置決めする。

【００５８】以下、上記と同様な手順でワークＷを位置
決めしながらワークＷの各露光エリアの露光を行う。そ
して、ワークＷの全露光エリアの露光が終了すると、Ｚ
ステージ１３０を下降させて、ワークステージへの真空
の供給を停止し、ワークＷをワークステージＷから取り
出す。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、紫外線を照射する光照射部と、マスクと、該マスク
を保持するマスクステージと、該マスクステージを支持
するベースからなるマスクステージ部と、ワークと、該
ワークを上記マスクに対向する面の裏面側から保持する
ワークステージと、上記ワークステージを回転、および
水平垂直方向に移動させる移動機構とからなるワークス
テージ移動部と、上記ワークと前記マスクの相対位置を
所定の位置関係に合わせ込むためのマスク−ワーク間位
置合わせ機構と、上記ワークと上記マスクを水平かつ一
定の間隔で設定する間隙設定機構と、上記各機構を制御
する制御部からなるプロキシミティ露光装置において、
上記間隙設定機構を、マスクステージと上記ベースとを
つなげるように設けられた、少なくとも３つの調整機構
とから構成し、上記調整機構により、ワークとマスクの
平行出しを行うようにしたので、簡単な機構により、マ
スクとワークの間隔を平行にかつ一定に設定することが
でき、エアーゲージを使用する場合のように、エアーが
運ぶ塵埃によりマスクとワークが汚染されることがな
い。

【００６０】また、間隙設定機構がマスクステージとワ
ークステージ間に設けられているので、ワークステージ
を移動させる移動機構をワークの下部に配置することが
でき、その配置と大きさに厳しい制限がない。したがっ
て、従来の安価な移動機構をそのまま利用することがで
き、大型のワークに対する逐次分割露光に対しても、安
価な装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例のプロキシミティ露光装置の
全体構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例における間隙設定機構の取付態
様の一例を示す図である。

【図３】本発明の実施例の間隙調整機構の構造の一例を
示す分解斜視図である。

【図４】本発明の実施例の間隙設定機構の動作を説明す
る図である。

【図５】本発明の実施例の間隙設定機構の動作を説明す
る図である。

【図６】本発明の実施例の間隙設定機構の動作を説明す
る図である。

【図７】本発明の実施例のワークステージの全体構成を
示す図である。

【図８】本発明の実施例のθステージの駆動機構の一例
を示す図である。

【図９】本発明の実施例のＺステージの駆動機構の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 紫外線ランプ ２ 集光鏡 ３ インテグレータレン
ズ ４ シャッタ ５ ミラー ６ コリメータレンズ ７ 紫外線照射部 １１ ベース １２ マスクステージ １３ 間隙設定機構 １４ マスクステージ移動
機構 １５ ワークステージ １６ ワークステージ移動
機構 １７ アライメント顕微鏡 １７ａ 光源 １７ｂ ＣＣＤセンサ １８ 制御部 ２１ Ｖ字受け ２２ 剛球 ２３ 引っ張りバネ ４１ ボール受け ４２ スプライン ４３ シャフト ４４ 圧縮コイルバネ ４５ 板バネ ４６ ケーシング ４７ 吸着ブロック ４８ センサ １３０ Ｚステージ １３１ スライド部材 １３２ ガイド部材 １３３ ベアリング１３３ １３４ 偏心カム １４０ θステージ １４１ ベアリング １４２ プーリ １４３ ワイヤ １５０ ＸＹステージ １５１，１５５ 架台 １５２，１５６ リニアガイド １５３，１５７ カップリング １５４，１５８ ボールネジ Ｍ マスク Ｗ ワーク Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ モータ ＥＣ１，ＥＣ２，ＥＣ３，ＥＣ４ エンコーダ Ｓ１０ Ｙ軸原点センサ Ｓ２０ Ｘ軸原点センサ Ｓ１１，Ｓ２１ センサ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 7/20 - 7/24 G03F 9/00 - 9/02 H01L 21/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線を照射する光照射部と、 マスクと、該マスクを保持するマスクステージと、該マ
   スクステージを支持するベースからなるマスクステージ
   部と、 ワークと、該ワークを上記マスクに対向する面の裏面側
   から保持するワークステージと、 上記ワークステージを回転、および水平垂直方向に移動
   させる移動機構とからなるワークステージ移動部と、 上記ワークと前記マスクの相対位置を所定の位置関係に
   合わせ込むためのマスク−ワーク間位置合わせ機構と、 上記ワークと上記マスクを水平かつ一定の間隔で設定す
   る間隙設定機構と、 上記各機構を制御する制御部からなるプロキシミティ露
   光装置において、 上記間隙設定機構は、マスクステージと上記ベースとを
   つなげるように設けられた、少なくとも３つの調整機構
   とからなり、 上記調整機構は、上記ワークステージ移動部をワークと
   マスクが接触する方向に移動した場合において、 ワークとマスクが接触したのちもなお継続して前記ワー
   クステージ移動部を当該方向に駆動した場合に、ワーク
   とマスクが接触し実質的にそれ以上に当該相対的移動が
   できなくなった時点から、前記ワークステージ移動部か
   らの駆動力を吸収して変位し始めるものであって、当該
   調整機構が、所望量だけ変位したことを検出する検出手
   段と、そのときの変位状態を保持する保持手段とを含む
   ことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
2. 【請求項２】 調整機構は、ケーシングと、ケーシング
   内に配置されたシャフトと、このシャフトの動きを上下
   方向のみに規制する移動機構と、ケーシング内に位置し
   シャフトに力を及ぼす弾性機構と、シャフトの位置を一
   定の位置に保持する保持機構と、シャフトの変位量を検
   出する検出部と、シャフト先端とマスクステージの間に
   位置する球と、シャフトとマスクステージを一定の力で
   引き合う弾性機構とからなることを特徴とする請求項１
   のプロキシミティ露光装置。
3. 【請求項３】 照射に使用する面積がワークの面積の半
   分以下であるマスクを保持したマスクステージを備え、 制御部によりワークステージ移動部を駆動して、マスク
   とワークの相対的位置を水平方向に逐次移動させ同一の
   ワーク上に上記マスクを通して紫外線を複数回照射する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のプロキシミ
   ティ露光装置。