JP4932352B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを分割逐次露光方式で近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な露光装置及び露光方法に関する。

従来、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタを製造する露光装置が種々考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の露光装置は、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置する。そして、この状態で基板とマスクを相対移動（一般的には基板を移動）させてステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれたマスクパターンを基板上の複数箇所に露光転写してディスプレイ等を作成している。

上記のような露光装置では、例えば、基板をマスクに対してステップ移動する際には、通常、基板を一旦降下させるか、或いはマスクを一旦上昇させた後で、ステップ移動を行い、その後、基板を上昇或いはマスクを下降させて、露光時のギャップ調整を行っている。例えば、図２４に示すように、所定位置での露光転写が完了すると（ステップＳ１０１）、例えば送り機構のワークステージが作動して、基板が鉛直方向に下降（Ｚ軸退避）する（ステップＳ１０２）。次に、基板を次の露光位置に位置させるように送り機構を水平方向（ＸＹ方向）にステップ移動し（ステップＳ１０３）、その後マスクとの間のギャップが所要のギャップ量となるところまでワークステージを鉛直方向に上昇（Ｚ軸上昇）させる（ステップＳ１０４）。そして、ギャップ調整及びアライメント調整を行い（ステップＳ１０５）、次の露光転写を行う。
特開平９−１２７７０２号公報

ところで、このような露光転写の際の動作は、基板がマスクと接触してマスクを破損する虞がなく、安全性の高い装置となるが、基板を鉛直方向に下降及び上昇するための動作に時間が掛かり、スループットに無視できない影響を与えていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、安全性を確保しつつ、短時間でのステップ動作を行い、スループットを向上することができる露光装置及び露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 被露光材としての基板を保持するワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持するマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記マスクのマスクパターンが前記基板上の複数の所定位置に対向するように前記ワークステージと前記マスクステージの一方を他方に対して水平方向及び鉛直方向に相対移動させる送り機構と、前記送り機構を制御する制御装置とを備える露光装置であって、
前記制御装置は、前記送り機構が前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップより大きな第１のギャップまで、前記水平方向の相対移動と前記マスクと前記基板とが互いに近接する前記鉛直方向の相対移動を同期させ、且つ、前記第１のギャップから前記露光ギャップまで、前記マスクと前記基板とが互いにさらに近接する前記鉛直方向の相対移動のみを行なうように、前記送り機構を制御することを特徴とする露光装置。
（２） 被露光材としての基板を保持するワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持するマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記マスクのマスクパターンが前記基板上の複数の所定位置に対向するように前記ワークステージと前記マスクステージの一方を他方に対して水平方向及び鉛直方向に相対移動させる送り機構と、前記送り機構を制御する制御装置とを備える露光装置であって、
前記制御装置は、前記送り機構が前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップから該露光ギャップより大きな第２のギャップまで、前記マスクと基板とが互いに離間する前記鉛直方向の相対移動のみを行ない、且つ、前記第２のギャップを越えた後、前記水平方向の相対移動と前記マスクと基板とが互いにさらに離間する前記鉛直方向の相対移動とを同期させるように、前記送り機構を制御することを特徴とする露光装置。
（３） （１）に記載の露光装置を用いた露光方法であって、
前記送り機構は、前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップより大きな第１のギャップまで、前記水平方向の相対移動と前記マスクと前記基板とが互いに近接する前記鉛直方向の相対移動を同期させ、且つ、前記第１のギャップから前記露光ギャップまで、前記マスクと前記基板とが互いにさらに近接する前記鉛直方向の相対移動のみを行なうことを特徴とする露光方法。
（４） （２）に記載の露光装置を用いた露光方法であって、
前記送り機構は、前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップから該露光ギャップより大きな第２のギャップまで、前記マスクと基板とが互いに離間する前記鉛直方向の相対移動のみを行ない、且つ、前記第２のギャップを越えた後、前記水平方向の相対移動と前記マスクと基板とが互いにさらに離間する前記鉛直方向の相対移動とを同期させることを特徴とする露光方法。

本発明によれば、制御装置は、送り機構が水平方向の相対移動と鉛直方向の相対移動を同期させるように送り機構を制御するので、安全性を確保しつつ、短時間でのステップ動作を行い、露光動作のタクトタイムを短縮することができ、これにより、スループットを向上することができる。また、上記（１）の露光装置によれば、露光ギャップより大きな第１のギャップから露光ギャップまで、マスクと基板とが互いに近接する鉛直方向の相対移動のみを行なうので、ステップ動作中のマスクと基板との接触をより確実に回避することができる。また、上記（２）の露光装置によれば、露光ギャップから該露光ギャップより大きな第２のギャップまで、マスクと基板とが互いに離間する鉛直方向の相対移動のみを行ない、且つ、第２のギャップを越えた後、水平方向の相対移動とマスクと基板とが互いにさらに離間する前記鉛直方向の相対移動とを同期させるようにしたので、ステップ動作中のマスクとワークとの接触をより確実に回避することができる。

以下、本発明の露光装置に係る各実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明の露光装置である分割逐次近接露光装置ＰＥと、制御装置８０（図８参照）を備えたディスプレイ製造装置について説明する。図１に示すように、分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持するワークステージ２と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系３と、マスクステージ１及びワークステージ２を支持する装置ベース４とを備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」という。）は、マスクＭに対向配置されて該マスクＭに描かれたマスクパターンＰを露光転写すべく表面（マスクＭとの対向面）に感光剤が塗布されて透光性とされている。

説明の便宜上、照明光学系３から説明すると、照明光学系３は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１と、この高圧水銀ランプ３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３６とオプチカルインテグレータ３３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター３４とを備えている。

露光時に露光制御用シャッター３４が開制御されると、高圧水銀ランプ３１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経て、マスクステージ１に保持されるマスクＭひいてはワークステージ２に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭのマスクパクーンＰが基板Ｗ上に露光転写されるようになっている。

次に、マスクステージ１及びワークステージ２の順に説明する。初めに、マスクステージ１はマスクステージベース１０を備えており、該マスクステージベース１０は装置ベース４から突設されたマスクステージ支柱１１に支持されてワークステージ２の上方に配置されている。

マスクステージベース１０は、図２に示すように、略矩形形状とされて中央部に開口１０ａを有しており、この開口１０ａにはマスク保持枠１２がＸ，Ｙ方向に移動可能に装着されている。

マスク保持枠１２は、図３（ａ）に示すように、その上端外周部に設けられたフランジ１２ａをマスクステージベース１０の開口１０ａ近傍の上面に載置し、マスクステージベース１０の開口１０ａの内周との間に所定のすき間を介して挿入されている。これにより、マスク保持枠１２は、このすき間分だけＸ，Ｙ方向に移動可能となる。

このマスク保持枠１２の下面には、チャック部１６が間座２０を介して固定されており、マスク保持枠１２とともにマスクステージベース１０に対してＸ，Ｙ方向に移動可能である。チャック部１６には、マスクパターンＰが描かれているマスクＭの端部である周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１６ａが開設されている。これにより、マスクＭは吸引ノズル１６ａを介して真空式吸着装置（図示せず。）によりチャック部１６に着脱自在に保持される。

また、マスクステージベース１０の上面には、図２において、後述のアライメントカメラ１５による検出結果、又は後述するレーザ測長装置６０による測定結果に基づき、マスク保持枠１２をＸＹ平面内で移動させて、このマスク保持枠１２に保持されたマスクＭの位置及び姿勢を調整するマスク位置調整機構１３が設けられている。

マスク位置調整機構１３は、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられたＸ軸方向駆動装置１３ｘと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられた二台のＹ軸方向駆動装置１３ｙとを備えている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘは、Ｘ軸方向に伸縮するロッド１３１ｒを有する駆動用アクチュエータ（例えば電動アクチュエータ）１３１と、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド（直動軸受案内）１３３とを備えている。リニアガイド１３３の案内レール１３３ｒは、Ｙ軸方向に延びてマスク保持枠１２に固定される。また、案内レール１３３ｒに移動可能に取り付けられたスライダ１３３ｓは、マスクステージベース１０に固設されたロッド１３１ｒの先端に、ピン支持機構１３２を介して連結されている。

一方、Ｙ軸方向駆動装置１３ｙも、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘと同様の構成であって、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１３１ｒを有する駆動用アクチュエータ（例えば電動アクチュエータ）１３１と、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド（直動軸受案内）１３３とを備えている。リニアガイド１３３の案内レール１３３ｒはＸ軸方向に延びてマスク保持枠１２に固定されている。また、案内レール１３３ｒに移動可能に取り付けられたスライダ１３３ｓは、ロッド１３１ｒの先端にピン支持機構１３２を介して連結されている。そして、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘによりマスク保持枠１２のＸ軸方向の調整を、二台のＹ軸方向駆動装置１３ｙによりマスク保持枠１２のＹ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）の調整を行う。

さらに、マスク保持枠１２のＸ軸方向に互いに対向する二辺の内側には、図２に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定する手段としてのギャップセンサ１４と、マスクＭと位置合わせ基準との平面ずれ量を検出する手段としてのアライメントカメラ１５とが配設されている。このギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５は、共に移動機構１９を介してＸ軸方向に移動可能とされている。

移動機構１９は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に互いに対向する二辺の上面側にはそれぞれギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５を保持する保持架台１９１がＹ軸方向に延びて配置されており、該保持架台１９１のＹ軸方向駆動装置１３ｙから離間する側の端部はリニアガイド１９２によって支持されている。リニアガイド１９２は、マスクステージベース１０上に設置されてＸ軸方向に沿って延びる案内レール１９２ｒと、案内レール１９２ｒ上を移動するスライダ（図示せず。）とを備えており、該スライダに保持架台１９１の前記端部が固定されている。

そして、スライダをモータ及びボールねじからなる駆動用アクチュエータ１９３によって駆動することにより、保持架台１９１を介してギャップセンサ１４及びアライメントカメラ１５がＸ軸方向に移動するようになっている。

アライメントカメラ１５は、図４に示すように、マスクステージ１の下面に保持されているマスクＭの表面のマスク側アライメントマーク１０１をマスク裏面側から光学的に検出するものであり、ピント調整機構１５１によりマスクＭに対して接近離間移動してピント調整がなされるようになっている。

ピント調整機構１５１は、リニアガイド１５２，ボールねじ１５３，モータ１５４を備えている。リニアガイド１５２には、案内レール１５２ｒとスライダ１５２ｓを備えており、このうち案内レール１５２ｒはマスクステージ１の移動機構１９の保持架台１９１に上下方向に延びて取り付けられている一方、該リニアガイド１５２のスライダ１５２ｓにはアライメントカメラ１５がテーブル１５２ｔを介して固定されている。そして、ボールねじ１５３のねじ軸に螺合されたナットをテーブル１５２ｔに連結すると共に、そのねじ軸をモータ１５４で回転駆動するようにしている。

また、この実施形態では、図５に示すように、ワークステージ２に設けてあるワークチャック８の下方には、光源７８１及びコンデンサーレンズ７８２を有してワーク側アライメントマーク１００を下から投影する投影光学系７８がアライメントカメラ１５の光軸に合わせてＺ軸微動ステージ２４と一体に配設されている。なお、ワークステージ２、Ｙ軸送り台５２には投影光学系７８の光路に対応する貫通孔が形成されている。

さらに、この実施形態では、図６に示すように、マスクＭのマスク側アライメントマーク１０１を有する面（マスクマーク面Ｍｍ）位置を検出してアライメントカメラ１５のピントずれを防止するアライメント画像のベストフォーカス調整機構１５０を設けている。このベストフォーカス調整機構１５０は、アライメントカメラ１５及びピント調整機構１５１に加えて、ピントずれ検出手段としてギャップセンサ１４を利用している。即ち、このギャップセンサ１４で計測したマスク下面位置の計測値を、制御装置８０で予め設定したピント位置と比較して差を求め、その差から設定ピント位置からの相対ピント位置変化量を計算し、該計算変化量に応じてピント調整機構１５１のモータ１５４を制御してアライメントカメラ１５を移動させ、これによりアライメントカメラ１５のピントを調整するようにしている。

このベストフォーカス調整機構１５０を用いることにより、マスクＭの板厚変化や板厚のばらつきとは無関係に、アライメント画像の高精度のフォーカス調整が可能となる。すなわち、複数種類のマスクＭを交換して使用する場合に、個々のマスクの厚さが異なる場合でも常に適正なピントを得ることができる。なお、ピント調整機構１５１、投影光学系７８、ベストフォーカス調整機構１５０等は、１層目分割パターンのアライメントの高精度化に対応するものであるばかりでなく、２層目以降のアライメントの高精度化にも寄与するものであり、また、マスクＭの厚さがわかっていれば、ベストフォーカス調整機構１５０を省略して厚さに応じてピント調整機構を動かすようにしても良い。

なお、マスクステージベース１０の開口１０ａのＹ軸方向の両端部にはマスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ（遮蔽板）１７がマスクＭより上方に位置して配置されており、このマスキングアパーチャ１７はモータ，ボールねじ及びリニアガイドよりなるマスキングアパーチャ駆動装置１８によりＹ軸方向に移動可能とされてマスクＭの両端部の遮蔽面積を調整できるようになっている。

次に、ワークステージ２は、装置ベース４上に設置されており、鉛直方向に移動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に調整するＺ軸送り台２Ａと、このＺ軸送り台２Ａ上に配設されてワークステージ２をＸＹ軸方向に水平移動させるワークステージ送り機構２Ｂとを備えている。即ち、Ｚ軸送り台２Ａとワークステージ送り機構２Ｂは、ワークステージ２とマスクステージ１の一方を他方に対して水平方向及び鉛直方向に相対移動させる送り機構を構成する。

Ｚ軸送り台２Ａは、図７に示すように、装置ベース４上に立設された上下粗動機構２１によってＺ軸方向に移動可能に支持されたＺ軸粗動ステージ２２と、このＺ軸粗動ステージ２２の上に上下微動機構２３（図１参照。）を介して支持されたＺ軸微動ステージ２４とを備えている。上下粗動機構２１には、モータ２１ａ及びボールねじ２１ｂ等からなる電動アクチュエータが用いられており、制御装置８０により駆動制御されて上下動作を行うことにより、Ｚ軸粗動ステージ２２を予め設定した位置まで、マスクＭと基板Ｗとのすき間の計測を行うことなく昇降させる。

一方、図１に示す上下微動機構２３は、モータとボールねじとくさびとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えている。この実施形態では、例えばＺ軸粗動ステージ２２の上面に設置したモータ２３ａによってボールねじのねじ軸２３ｂを回転駆動させると共にボールねじナット２３ｃをくさび状に形成して（以下、「くさび状ナット２３ｃ」と呼ぶ）そのくさび状ナット２３ｃの斜面をＺ軸微動ステージ２４の下面に突設したくさび２４ａの斜面と係合させ、これにより、可動くさび機構を構成している。

そして、ボールねじのねじ軸２３ｂを回転駆動させると、くさび状ナット２３ｃがＹ軸方向に水平微動し、この水平微動運動が両くさび２３ｃ，２４ａの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換される。

この可動くさび機構からなる上下微動機構２３は、Ｚ軸微動ステージ２４のＹ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図示せず）、合計３台設置されており、それぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動機構２３は、チルト機能も兼ね備えていることになり、３台のギャップセンサ１４によるマスクＭと基板Ｗとのすき間の測定結果に基づき、マスクＭと基板Ｗとが平行かつ所定のすき間を介して対向するように、Ｚ軸微動ステージ２４の高さを微調整するようになっている。なお、上下粗動機構２１及びこの上下微動機構２３は、Ｙ軸送り台５２の部分に設けるようにしてもよい。

ワークステージ送り機構２Ｂは、図７に示すように、Ｚ軸微動ステージ２４の上面に、Ｙ軸方向に互いに離間配置されてそれぞれＸ軸方向に沿って延設された二組の転がり案内の一種であるリニアガイド４１と、このリニアガイド４１のスライダ４１ａに取り付けられたＸ軸送り台４２と、Ｘ軸送り台４２をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動機構４３とを備えており、Ｘ軸送り駆動機構４３のモータ４３１によって回転駆動されるボールねじ軸４３２に螺合されたボールねじナット４３３にＸ軸送り台４２が連結されている。

また、このＸ軸送り台４２の上面には、Ｘ軸方向に互いに離間配置されてそれぞれＹ軸方向に沿って延設された二組の転がり案内の一種であるリニアガイド５１と、該リニアガイド５１のスライダ５１ａに取り付けられたＹ軸送り台５２と、Ｙ軸送り台５２をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動機構５３とを備えており、Ｙ軸送り駆動機構５３のモータ５３１によって回転駆動するボールねじ軸５３２に螺合されたボールねじナット（図示せず）に、Ｙ軸送り台５２が連結されている。このＹ軸送り台５２の上面には、ワークステージ２が取り付けられている。

ここで、本実施形態のＺ軸送り台２Ａとワークステージ送り機構２Ｂは、各層のパターンを基板上の複数の所定位置で露光する際、ワークステージ２の退避動作や上昇動作がステップ移動と同期して制御可能であるように構成されている。

また、ワークステージ２のＸ軸，Ｙ軸位置を検出する移動距離測定部としてのレーザー測長装置６０は、装置ベース４に設けられている。上記のように構成されたワークステージ２では、ボールねじやリニアガイド自体の形状等の誤差や、これらの取り付け誤差などに起因し、ワークステージ２の移動に際し、位置決め誤差、ヨーイング、真直度などの発生は不可避である。そこで、これらの誤差の測定を目的とするのがこのレーザー測長装置６０である。このレーザー測長装置６０は、図１に示すように、ワークステージ２のＹ軸方向端部に対向して設けレーザーを備えた一対のＹ軸干渉計６２，６３と、ワークステージ２のＸ軸方向端部に設けレーザーを備えた一つのＸ軸干渉計６４と、ワークステージ２のＹ軸干渉計６２，６３と対向する位置に配設されたＹ軸用ミラー６６と、ワークステージ２のＸ軸干渉計６４と対向する位置に配設されたＸ軸用ミラー６８とで構成されている。

このように、Ｙ軸方向についてＹ軸干渉計６２，６３を２台設けていることにより、ワークステージ２のＹ軸方向位置の情報のみでなく、Ｙ軸干渉計６２と６３の位置データの差分によりヨーイング誤差を知ることもできる。Ｙ軸方向位置については、両者の平均値に、ワークステージ２のＸ軸方向位置、ヨーイング誤差を加味して適宜、補正を加えることにより算出することができる。

そして、ワークステージ２のＸＹ方向位置やＹ軸送り台５２、ひいては前の分割パターンの露光に続いて次の分割パターンをつなぎ露光する際に、基板Ｗを次のエリアに送る段階で、各干渉計６２〜６４より出力する検出信号を、図８に示すように、制御装置８０に入力するようにしている。この制御装置８０は、この検出信号に基づいて分割露光のためのＸＹ方向の移動量を調整するためにＸ軸送り駆動機構４３及びＹ軸送り駆動機構５３を制御すると共に、Ｘ軸干渉計６４による検出結果及びＹ軸干渉計６２，６３による検出結果に基づき、つなぎ露光のための位置決め補正量を算出して、その算出結果をマスク位置調整機構１３（及び必要に応じて上下微動機構２３）に出力する。これにより、この補正量に応じてマスク位置調整機構１３等が駆動され、Ｘ軸送り駆動機構４３又はＹ軸送り駆動機構５３による位置決め誤差、真直度誤差、及びヨーイング等の影響が解消される。

また、ワークステージ２の送りに際する誤差が全くないときでも、最初の状態でマスクＭのマスクパターンＰの向きがワークステージ２の送り方向とずれていると、分割逐次露光により基板Ｗ上に形成される各パターンが傾いた状態で形成されてしまったり、つなぎ露光で基板Ｗ上に分割形成されたパターン同士の継ぎ目がずれて整合しない。

また、上述したようにマスクＭは真空式吸引装置を介してチャック部１６に吸着保持させるのであるが、この吸着保持させる際にマスクＭのマスクパターンＰの向きとワークステージ送り機構２Ｂによるワークステージ２の移動方向とを精度よく合わせることは困難である。

例えば、図１１（ａ）のように、最初の位置において傾いた状態で露光されると、送り誤差が全くない場合でも、次の位置での露光パターンは２点鎖線で示すように同様に傾いた状態で形成される。

そこで、この実施形態では、図１１に示すように、ワークステージ２（実際にはワークステージ２上に設置されているワークチャック８）の上面の少なくとも２か所に、例えば十字形状(レチクル)を有するワーク側アライメントマーク１００をＸ軸方向に互いに離間して形成する。一方、マスクＭの方には、ワーク側アライメントマーク１００に対応させたマスク測アライメントマーク１０１を形成する。基準側である２ケ所のアライメントマーク１００の中心同士を結ぶ線は、最初の状態（基準位置）においてＸ軸方向と一致し、Ｙ軸方向と直交するように予め調整されている。

そして、最初の状態（基準位置）において、アライメントカメラ１５により、アライメントマーク１００と１０１との位置ずれ量を検出し、Ｘ軸方向駆動装置１３ｘ及びＹ軸方向駆動装置１３ｙによってマスク保持枠１２の位置を調整することにより、ワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との中心同士が実質的にＸＹ平面内で一致して整合するようにしている。

また、ワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との整合については、アライメントマーク検出手段であるアライメントカメラ１５によって高精度にかつ容易に行えるように構成している。

なお、本実施形態の制御装置８０は、図８に示すように、露光制御シャッター３４の開制御、ワークステージ２（Ｚ軸送り台２Ａ及びワークステージ送り機構２Ｂ）の駆動制御、レーザー干渉計６２〜６４の検出値に基づく補正量の演算、マスク位置調整機構１３の駆動制御の他に、アライメント調整時の補正量の演算、ワーク自動供給装置（図示せず。）の駆動制御等、分割逐次近接露光装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理を、マイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。

特に、制御装置８０は、本発明の特徴である、各層のパターンを基板上の複数の所定位置で露光する際、次の露光すべき所定位置へ移動するステップ動作を、ワークステージ２のＺ軸方向の退避動作や次の露光ギャップへの上昇動作と同時に行うように、Ｚ軸送り台２Ａとワークステージ送り機構２Ｂを同期して制御可能なように構成されている。そのため、制御装置８０は、内部にマイクロコンピュータやシーケンサ等を備えており、ＲＡＭ或いはＲＯＭなどのメモリに記憶した制御方法により、Ｚ軸送り台２Ａとワークステージ送り機構２Ｂを同期させて駆動する。

次に、本実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥを用いた露光処理について詳細に説明する。本実施形態では、基板Ｗとして、図９に示す一辺１ｍを越える大型の基板Ｗでディスプレイ用材ＤＰを１２面取り（Ｘ方向４×Ｙ方向３）するものを用いる。

また、本実施形態の分割逐次露光処理では、例えば、大型液晶ディスプレイ用のＲＧＢカラーフィルタを作成する工程には、材料となる基板Ｗ上に所定のパターンを露光する工程が含まれる。パターンの形成は、先ず各画素間を仕切るブラックマトリックスを形成しその後，Ｒ（赤），Ｇ（縁），Ｂ（青）の三原色の個々のパターンを各色毎にブラックマトリックスのパターン形成と同様の工程を繰り返しながら形成していく。このため、一層目、即ち、ブラックマトリックスのパターンの露光処理について、特に詳細に説明するものとする。

なお、ブラックマトリックスのパターンのステップ露光に際しては、図１０のマスクＭを使用し、上記のディスプレイ用材ＤＰを１２面取りするガラス基板ＷでＸ方向ステップ回数Ｎｘ＝２、Ｙ方向ステップ回数Ｎｙ＝３とし、大型液晶ディスプレイ用のカラーフィルタのガラス基板Ｗの上に一層目のブラックマトリックスのパターンを分割逐次近接露光により形成する。また、この例では、初期位置決め位置（原点位置）において最初の露光を行い、以後ステップ送り、露光を繰り返すものとする。

（１）セッティング
本実施形態では、まず、マスクＭをマスクステージ２のチャック部１６に保持する。このマスクＭは、マスクパターンＰが描かれた面が下面となる。なお、ワークステージ２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の前進限近傍に位置し、かつＺ軸方向の最下限迄下降している。

この状態で、制御装置８０に電源を投入すると、レーザー測長装置６０からワークステージ２の現在位置を読込み、読込んだ現在位置に基づいてワークステージ２を予め設定した制御原点位置となるようにＸ軸送り駆動機構４３及びＹ軸送り駆動機構５３を駆動制御してワークステージ２の初期位置決めを行う。

（２）アライメント調整
その後、ギャップ調整手段を構成するＺ軸送り台２Ａの上下粗動機構２１及び上下微動機構２３を駆動してワークステージ２とマスクＭとを所定のギャップを介して対向させ、マスク位置調整機構１３によりマスクＭの向きをＹ軸方向に対し傾きがないように調整する。

すなわち、アライメントカメラ１５によってワーク側アライメントマーク１００とマスク側アライメントマーク１０１との間にずれが検出されると（例えば図１１（ａ））、その検出信号をマスク位置調整機構１３の制御装置８０に出力する。そして、この制御装置８０によってＸ方向駆動装置１３ｘ及び二つのＹ方向駆動装置１３ｙの駆動を制御することにより、マスク保持枠１２の姿勢を修正して両マーク１００，１０１を図１１（ｂ）に示すように整合させる。これにより、マスクＭとＹ軸方向との傾きθ（同図は、基板Ｗの長辺方向とＹ軸方向と、マスクＭの短辺方向とマスクパターンＰの短辺方向とが、それぞれ平行である場合を示している）が解消される。

（３）基板Ｗの投入及び１ステップ目の露光
アライメント終了後、ギャップ調整手段のＺ軸送り台２Ａにより、一旦ワークステージ２を搬送機構から基板Ｗの受け取りが可能な位置まで下降させる。この状態で、図示しないプリアライメントユニットから搬送機構によってプリアライメントされた基板Ｗをワークステージ上に載置し、ワークチャックで基板Ｗを真空吸着する。その後、再度ギャップ調整手段により、マスクＭの下面とワークＷ上面とのすき間を、露光する際に必要な所定の値となるように調整する。

なお、ギャップ調整手段のＺ軸送り台２Ａによりワークステージ２を上下動させる際に、わずかではあるがワークステージ２がＸＹ平面内でも多少動いてしまう場合もある。このような場合のために、上記（２）のアライメント終了後での各レーザー干渉計６２、６３、６４による位置データを、前記制御装置８０のメモリにより記憶しておき、ギャップ調整後の位置データが記憶されているデータと変わっている場合には、マスク位置調整機構１３で変化分だけ補正することにより、マスクＭの向きとＹ軸方向との傾きのない状態に戻すことができる。

次に、照明光学系３の露光制御用シャッター３４を開制御して１ステップ目の露光を行い、マスクＭのマスクパターンＰを基板Ｗの所定位置に焼き付けて、基板Ｗ上に第１の分割パターンＰ１を得る。

（４）２ステップ目の露光位置へのワークステージ２の移動
続いて、第２の分割パターンＰ２のつなぎ露光を行うために、制御装置８０はＺ軸送り台２Ａ及びワークステージ送り機構２Ｂを作動制御する。図１２に示すように、１ステップ目の露光転写処理が完了すると（ステップＳ１１）、制御装置８０は、上下粗動機構２３のモータ２１ａとワークステージ送り機構２ＢのＹ軸送り駆動機構５３のモータ５３１を同期して駆動させ、露光装置ＰＥは１ステップ目の露光された所定位置Ｘ１からワークステージ２のＺ軸方向の退避動作とワークステージ２のステップ動作とをほぼ同時に開始する（ステップＳ１２）。その後、マスクＭとワークＷとが接触が確実に回避される所定の隙間離れた時点で、ステップ動作のみの水平方向移動が行なわれ（ステップＳ１３）、さらに、ワークステージ２が２ステップ目の露光すべき所定位置Ｘ２に近づいた時点で、ワークステージ２の上昇動作とワークステージ２のステップ動作とが同時に開始され、且つこれらの動作は所定位置Ｘ２にてほぼ同時に終了する（ステップＳ１４）。なお、ワークステージ２の上昇動作は、後述する第２実施形態と同様、ワークステージ送り機構２Ｂのモータ５３１の回転速度を検出することで開始されてもよい。

このようにして、ワークステージ２は、マスクステージ１に対して図１３に示すような軌跡Ｔを辿って１ステップ目の露光位置Ｘ１から２ステップ目の露光位置Ｘ２へ移動する。その後、（５）に示すアライメント調整が行われる（ステップＳ１５）。

なお、本実施形態では、図１３に示すように、ステップ動作中のマスクＭとワークＷとの接触をより確実に回避するため、Ｚ軸方向の退避動作をステップ動作より若干早く作動させることが好ましく、また、ステップ動作を上昇動作より若干早く終了させることが好ましい。

また、本実施形態では、Ｚ軸方向の退避動作とステップ動作の同期制御と、上昇動作とステップ動作の同期制御との間に、ステップ動作のみを行う工程を含んでいるが、Ｚ軸方向の退避動作とステップ動作の同期制御の終了と、上昇動作とステップ動作の同期制御の開始とをほぼ同時点として、軌跡Ｔをさらに短くして動作時間の短縮を図ってもよい。

さらに、Ｚ軸方向の退避動作とステップ動作の同期制御は、開始時点から終了時点に向かって徐々に増速させ、上昇動作とステップ動作の同期制御も、開始時点から終了時点に向かって徐々に減速させるようにしてもよく、これにより、ステップ動作における動作時間を短縮することができる。また、これらの同期制御は、図１３に示すような直線的な軌跡を描くものであってもよいし、曲線的な軌跡を描くものであってもよい。

（５）ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整
上記のようにワークステージ２をマスクＭに対して図１１（ｂ）の矢印Ｙ方向に１ステップ量だけ送る際には、先に述べた要因による送り誤差が生じるため、そのまま２ステップ目の露光をすると、第２の分割パターンＰ２がわずかではあるが位置ずれをおこす虞がある。例えば、ワークステージ２のステップ送り中にワークステージ２のヨーイングとＸ軸方向真直度のエラーにより、図１１（ｃ）のように真直度△ｘ、傾斜角度θ’だけ正規位置からずれてしまう。

そこで、ガラス基板Ｗ上に第２の分割パターンＰ２を露光転写する前に、干渉計６２、６３及び６４により得られているステップ送り完了後のワークステージ２の位置の検出結果を、つなぎ露光位置を補正する補正制御手段に出力する。そして、該補正制御手段では、該検出結果に基づいてつなぎ露光のための位置決め補正量を算出し、その算出結果に基づいてマスク位置調整機構１３（及び送り時のピッチング補正など、必要に応じてギャップ調整を行うために上下微動機構２３）のＸ軸方向駆動装置１３ｘ及びＹ軸方向駆動装置１３ｙを制御してマスク保持枠１２の位置を調整し、マスクＭの位置ずれを補正するアライメント調整を行う。ヨーイング、すなわち傾斜角度θ’は、２台のＹ軸干渉計６２，６３による検出結果の差に基づき、制御装置８０に含まれる演算装置により算出される。また、△ｘはＸ軸干渉計６４による検出結果に基づき、得られる。Ｙ軸方向位置についても、ヨーイング及びＸ軸方向現在位置を加味して必要に応じ補正すべき量が求められる。

（６）２ステップ目の露光
その後、照明光学系３の露光制御用シャッター３４を開制御して２ステップ目の露光を行い、マスクＭのマスクパターンＰを基板Ｗの所定位置に焼き付けて、基板Ｗ上に位置ずれが修正された第２の分割パターンＰ２を得る（図１１（ｄ）参照）。

（７）３ステップ目以降の露光
以下、前記（４）〜（６）と同様にして、各ステップ目での露光位置へワークステージ２を移動させ、ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整及び各ステップ目の露光を行い、基板Ｗ上に位置ずれが修正された各分割パターンＰ３〜Ｐ６が得られる。６ステップ目の露光が完了すると、ワークステージ２が制御原点位置に復帰され、ワークチャック８で真空吸着状態が解除されてから図示しない搬送装置でガラス基板Ｗが外部に搬出され、新たなガラス基板Ｗの露光のため前記（２）〜（７）の処理が行われる。

なお、４ステップ目の露光位置へのワークステージ２の移動の場合には、ワークステージ２はマスクステージ１に対してＸ方向に移動するため、制御装置８０は上下粗動機構２３のモータ２１aとワークステージ送り機構２ＢのＸ軸送り駆動機構４３のモータ４３１を同期して駆動させ、ワークステージ２のステップ動作を、ワークステージ２のＺ軸方向の退避動作及びワークステージ２の上昇動作と同時に行う。

従って、本実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥによれば、制御装置８０は、Ｚ軸送り台２Ａの鉛直方向の相対移動とワークステージ送り機構２Ｂの水平方向の相対移動とを同期させるようにＺ軸送り台２Ａ及びワークステージ送り機構２Ｂを制御するので、安全性を確保しつつ、短時間でのステップ動作を行い、露光動作のタクトタイムを短縮することができ、これにより、スループットを向上することができる。

なお、本実施形態では、送り機構による相対移動を行うため、基板を搭載するワークステージ２側を移動させたが、これとは逆にマスク側を移動させるように構成し、マスクの鉛直方向の動作と水平方向のステップ動作とをほぼ同期させて行うように制御してもよい。さらに、ワークステージ側に水平方向と鉛直方向の一方の方向への送り機構を設け、マスク側に他方の方向への送り機構を設けて、これらの送り機構を同時に制御するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、図１４〜図２１を参照して、本発明の第２実施形態に係る分割逐次近接露光装置ＰＥ´について説明する。なお、第１実施形態と同一符号を付した部分については、同一構成であり説明を省略或は簡略化する。

図１４は本発明の第２実施形態の露光装置の全体構成を概略示す平面図、図１５は露光装置の要部正面図、図１６はワークステージの側面図である。図１４〜図１６に示すように、露光装置ＰＥ´は、マスクステージ２１０、第１ワークステージ２１１、第２ワークステージ２１２、照射光学系２１３、プリアライメントユニット２１４、第１ワークローダ２１５、第２ワークローダ２１６、マスクローダ２１７、及びマスクアライナ２１８を備え、それぞれ基台２２１上に載置されている。

マスクステージ２１０は、基台２２１上に配置された長方形のステージベース２２３に設けられた複数の支柱２２２に支持されており、ステージベース２２３と支柱２２２との間に設けられたＺ軸粗動機構２２４により昇降可能に配設されている。複数の支柱２２２は、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２がＹ方向（図１４中左右方向）に移動してマスクステージ２１０の下方に進出可能なようにステージベース２２３の上方にスペースを形成している。

マスクステージ２１０は、中央に矩形の開口２２５ａを有して、第１実施形態と同様のマスク位置調整機構１３によりマスクステージ２１０に対してＸ，Ｙ，θ方向に位置調整可能に支持されたマスク保持部２２５を備える。マスク保持部２２５には、下面に複数の吸引孔２２５ｂが開設されており、露光すべきパターンを有するマスクＭは、開口２２５ａに臨むようにして、真空吸着によって吸引孔２２５ｂを介してマスク保持部２２５に保持される。また、マスクステージ２１０には、マスク保持部２２５に対するマスクＭの位置を検出するマスク用アライメントカメラ２２６（図１８参照）と、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを検出するギャップセンサ２２７（図１８参照）とが設けられている。

図１５及び図１６に示すように、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２は、被露光材としての基板Ｗを保持する基板保持部２３１ａ，２３１ｂを上部にそれぞれ有する。また、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２の下方には、Ｙ軸テーブル２３３、Ｙ軸送り機構２３４、Ｘ軸テーブル２３５、Ｘ軸送り機構２３６、及びＺ−チルト調整機構２３７を備えるワークステージ送り機構２３２，２３２がそれぞれ設けられる。各ワークステージ送り機構２３２，２３２は、ステージベース２２３に対して第１及び第２ワークステージ２１１，２１２をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを微調整するように、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２をＺ軸方向に微動且つチルトする。

具体的に、Ｙ軸送り機構２３４は、ステージベース２２３とＹ軸テーブル２３３との間に、リニアガイド２３８とＹ軸送り駆動機構２３９とを備える。ステージベース２２３上には２本の案内レール２４０がＹ軸方向に沿って平行に配置されており、Ｙ軸テーブル２３３の裏面に取り付けられたスライダ２４１が転動体（図示せず）を介して跨架されている。これにより、２台のＹ軸ステージ２３３，２３３が、２本の案内レール２４０に沿ってＹ軸方向に沿って移動可能に支持される。

また、ステージベース２２３上には、モータ２４２によって回転駆動されるボールねじ軸２４３が、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２に対応してそれぞれ設けられており、ボールねじ軸２４３には、Ｙ軸テーブル２３３の裏面に取り付けられたボールねじナット２４４が螺合されている。

また、Ｘ軸送り機構２３６も、図１６に示すように、Ｙ軸テーブル２３３とＸ軸テーブル２３５間に、リニアガイド２４５とＸ軸送り駆動機構２４６とが設けられている。Ｙ軸テーブル２３３上には２本の案内レール２４７がＸ軸方向に沿って平行に配置されており、Ｘ軸テーブル２３５の裏面に取り付けられたスライダ２４８が転動体（図示せず）を介して跨架される。さらに、Ｙ軸テーブル２３３上には、モータ２４９によって回転駆動されるボールねじ軸２５０が設けられており、ボールねじ軸２５０には、Ｙ軸テーブル２３５の裏面に取り付けられたボールねじナット２５１が螺合されている。

一方、Ｚ−チルト調整機構２３７は、モータとボールねじとくさびとを組み合わせてなる可動くさび機構を備えており、Ｘ軸テーブル２３５の上面に設置したモータ２５２によってボールねじ軸２５３を回転駆動するとともに、ボールねじナット２５４をくさび状の移動体に組み付け、このくさびの斜面をワークステージ２１１，２１２の下面に突設したくさび２５５の斜面と係合させている。

そして、このボールねじ軸２５３を回転駆動させると、ボールねじナット２５４がＸ軸方向に水平微動し、この水平微動運動が組みつけられたくさび状の移動体の斜面により高精度の上下微動運動に変換される。この可動くさび機構は、Ｘ軸方向の一端側に２台、他端側に１台（図示せず）合計３台設置され、それぞれが独立に駆動制御される。

これにより、Ｙ軸送り機構２３４は、各ワークステージ２１１，２１２の基板保持部２３１ａ，２３１ｂに保持された基板Ｗを個別にマスクステージ２１０の下方位置に配置された露光位置ＥＰに配置すべく、第１ワークステージ２１１を第１待機位置（ローディング位置）ＷＰ１と露光位置ＥＰ間で案内レール２４０に沿ってＹ軸方向に移動させ、第２ワークステージ２１２を第２待機位置ＷＰ２と露光位置ＥＰ間で案内レール２４０に沿ってＹ軸方向に移動させる。また、Ｘ軸送り機構２３６及びＹ軸送り機構２３４は、露光位置ＥＰにある基板保持部２３１ａ，２３１ｂをマスクＭに対してＸ、Ｙ方向にステップ移動させるように第１及び第２ワークステージ２１１，２１２を移動させる。
なお、Ｙ軸送り駆動機構２３９、Ｘ軸送り駆動機構２４６、及び可動くさび機構は、モータとボールねじ装置とを組み合わせているが、ステータと可動子とを有するリニアモータによって構成されてもよい。

また、図１４〜図１６に示すように、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２には、各基板保持部２３１ａ，２３１ｂのＸ方向側部とＹ方向側部にそれぞれバーミラー２６１，２６２が取り付けられており、また、ステージベース２２３のＹ軸方向の両側と、ステージベース２２３のＸ軸方向の一側には、３台のレーザー干渉計２６３，２６４，２６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計２６３，２６４，２６５からレーザー光をバーミラー２６１，２６２に照射し、バーミラー２６１，２６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー２６１，２６２により反射されたレーザー光との干渉を測定し、第１及び第２ステージ２１１，２１２の位置を検出する。

図１５に示すように、照明光学系２１３はマスク保持部２２５の開口２２５ａ上方に配置され、第１実施形態と同様、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１、凹面鏡３２、オプチカルインテグレータ３３、平面ミラー３５，３６、球面ミラー３７、及び露光制御用のシャッター３４等を備えて構成される。照明光学系２１３は、露光位置に移動した第１及び第２ワークステージ２１１，２１２の基板保持部２３１ａ，２３１ｂに保持された基板Ｗに、パターン露光用の光をマスクＭを介して照射する。これにより、基板Ｗには、マスクＭのマスクパターンＰが露光転写される。

プリアライメントユニット２１４は、基台２２１の外側に設置された基板カセット２７０Ａ，２７０Ｂから搬送された基板Ｗが、第１ワークステージ２１１または第２ワークステージ２１２に供給されるのに先立って、マスクＭに対する基板Ｗの位置が所定の位置となるようにプリアライメントを行うものであり、図中、マスクステージ２１０の手前側に配置されている。プリアライメントユニット２１４は、図示しないＸ軸送り機構、Ｙ軸送り機構、および回転機構を備え、プリアライメントユニット２１４上に載置された基板Ｗの位置を所定の位置に調整する。

第１ワークローダ２１５は、図１４中プリアライメントユニット２１４の右側方に配置され、第２ワークステージ２１２に供給される基板Ｗを保持してプリアライメントユニット２１４へ搬送し、またプリアライメントされた基板Ｗをプリアライメントユニット２１４から第１ワークステージ２１１に搬送し、さらに、第１待機位置ＷＰ１に位置する第１ワークステージ２１１上の露光転写後の基板Ｗを基板カセット２７０Ａへ搬送する。

第２ワークローダ２１６は、プリアライメントユニット２１４に対して第１ワークローダ２１５と対向配置、即ち、図中プリアライメントユニット２１４の左側に配置され、第１ワークステージ２１１に供給される基板Ｗを保持してプリアライメントユニット２１４へ搬送し、またプリアライメントされた基板Ｗをプリアライメントユニット２１４から第２ワークステージ２１２に搬送し、さらに、第２待機位置ＷＰ２に位置する第２ワークステージ２１２上の露光転写後の基板Ｗを基板カセット２７０Ｂへ搬送する。

また、マスクローダ２１７及びマスクアライナ２１８は、第１ワークステージ２１１に対して第１ワークローダ２１５と対向配置されている。マスクローダ２１７は、図１７に示すように、基台２２１に固定されたコラム２８１に複数の搬送部２８２，２８３が揺動自在に配設されるローダロボットである。複数の搬送部２８２，２８３は、昇降機構(図示せず。) によってコラム２８１に沿って上下移動すると共に、それぞれサーボモータが配設されて互いに独立して駆動される。各搬送部２８２，２８３は、第１及び第２アーム２８４，２８５と、第１アーム２８４の先端に、複数の棒状部材２８６が平行して植設されたマスク載置台２８７とを有する。そして、それぞれのサーボモータを制御して作動させることにより、マスク載置台２８７を昇降、回転、及び移動させて、マスク載置台２８７上のマスクＭを搬送する。これにより、マスクローダ２１７は、基台２２１の外側に設けられたマスクカセット２９１からマスクＭを搬入し、マスクアライナ２１８でプリアライメントされたマスクＭを第１ワークステージ２１１へ搬送しており、搬送されたマスクＭは第１ワークステージ２１１によってマスクステージ２１０へ供給される。

なお、マスクローダ２１７は、搬送部が一つであってもよいが、複数の搬送部２８２，２８３を有する場合には、露光転写前のマスクＭを複数の搬送部２８２，２８３の一方のマスク載置台２８７に保持した状態で、露光転写後のマスクＭを他方のマスク載置台２８７で取り外し、取り外し直後に一方のマスク載置台２８７に保持した露光転写前のマスクを搭載することが可能となる。

制御装置２７０は、図１８に示すように、アライメントカメラ２２６、ギャップセンサ２２７、レーザー干渉計２６３，２６４，２６５からの検出信号を検出値として読み込むためのＡ／Ｄ変換機能を有する入力インターフェース回路２７０ａと、演算処理装置２７０ｂと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置２７０ｃと、演算処理装置２７０ｂで得られた制御信号を、マスク位置調整機構１３、Ｙ軸送り駆動機構２３９、Ｘ軸送り駆動機構２４６、Ｚ−チルト調整機構２３７、Ｚ軸粗動機構２２４、露光制御用シャッター３４の各駆動回路に出力する出力インターフェース回路２７０ｄと、タイマ２７２とを備えている。

そして、制御装置２７０は、照射光学系２１３のシャッター開制御、Ｘ軸及びＹ軸送り駆動機構２３９，２４６の送り制御、ステップ送り誤差量の演算、アライメント調整時の補正量の演算、ギャップ調整時のＺ−チルト調整機構２３７の駆動制御、本装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理をマイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。

次に、本実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥ´を用いた露光処理について、第１実施形態と同様、大型液晶ディスプレイ用のＲＧＢカラーフィルタを作成する際のブラックマトリクスのパターン形成の工程について詳細に説明する。

（１）セッティング
本実施形態では、まず、マスクＭをマスクステージ２１０のマスク保持部２２５に装着する。マスクローダ２１７は、マスクカセット２９１から供給されてマスクアライナ２１８で所定の位置に調整されたマスクＭを、マスク載置台２８７上に載置する。マスクローダ２１７は、マスクＭを載置した状態で、マスク保持部２２５の下方に移動する。そして、マスク保持部２２５の吸引孔２２５ｂから真空吸着によってマスクＭの周縁部を吸引することで、マスクＭはマスク保持部２２５に吸着される。なお、マスクローダ２１７に載置されたマスクＭは、マスク保持枠２２５に直接搬送されてもよいし、或は、第１ワークローダ２１１に移動させ、第１ワークローダ２１１によってマスクＭに搬送されてもよい。

（２）アライメント調整
その後、第１実施形態と同様に、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２をそれぞれ第１及び第２待機位置ＷＰ１，ＷＰ２から露光位置ＥＰへ順に移動させる。そして、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２の初期位置決めを行った後、マスクＭの第１及び第２ワークステージ２１１，２１２に対するアライメント調整が行われる。

（３）基板Ｗの投入及び１ステップ目の露光
マスクＭのアライメント終了後、プリアライメントユニット２１４によってプリアライメントされた基板Ｗは、第１及び第２ワークローダ２１５，２１６によって第１及び第２待機位置ＷＰ１，ＷＰ２に位置する第１及び第２ワークステージ２１１，２１２に交互に供給される。例えば、第１ワークステージ２１１に保持された基板Ｗを最初に露光する場合、基板Ｗが基板保持部２３１ａにて吸着された状態で、第１ワークステージ２１１は、Ｙ軸送り機構２３４によって露光位置ＥＰへ移動する。

ここで、露光位置ＥＰに位置する第１ワークステージ２１１は、Ｙ軸送り駆動機構２３９及びＸ軸送り駆動機構２４６により露光位置ＥＰにおける１ステップ目の目標平面位置へ基板Ｗを移動させるが、この水平方向の移動と同期してＺ−チルト調整機構２３７を駆動してマスクＭと基板Ｗとを互いに近接させる鉛直方向の移動（上昇動作）を行なう。

具体的に、図１９に示すように、制御装置２７０は、基板Ｗが１ステップ目の目標平面位置へ移動するようにＹ軸送り駆動機構２３９及びＸ軸送り駆動機構２４６を制御する（ステップＳ２０）。Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６による基板Ｗの水平移動は、Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６のモータ２４２，２４９の状態信号（回転速度や位置偏差）によって監視される。図２０は、モータ２４２或はモータ２４９の回転速度の状態を示したものである。

そして、基板Ｗが目標平面位置付近に移動すると、基板Ｗが目標平面位置にて停止するように、Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６は減速動作を行なう。

制御装置２７０は、Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６の減速動作が行なわれると、Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６のモータ２４２，２４９の状態信号に基づいて、Ｚ−チルト調整機構２３７の上昇動作を開始する。特に、本実施形態では、モータ２４２，２４９の回転速度をエンコーダで読み取り（ステップＳ２２）、両方の回転速度が所定の回転速度（例えば、２００ｍｍ／ｓ）以下になった時に、Ｚ−チルト調整機構２３７による上昇動作を開始する（ステップＳ２４）。

なお、モータ２４２，２４９の回転速度を検出することで移動量が算出できるので、アプリケーションソフトを用いて現状値と目標値とを比較して、早出し可能な位置（目標値＋α）になったとき、Ｚ−チルト調整機構２３７を作動してもよい。また、目標平面位置へのステップ移動がＹ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６の一方の駆動によって行なわれる場合には、いずれかのモータの回転速度が所定の回転速度以下になったときに、Ｚ−チルト調整機構２３７の上昇動作が開始される。制御装置２７０は、Ｚ−チルト調整機構２３７のモータ２５２の回転数を制御し、露光時におけるマスクＭと基板Ｗ間の露光ギャップより大きな第1のギャップ（例えば、４００μｍ）まで基板Ｗを上昇する。

このようにして、Ｙ軸送り駆動機構２３９とＸ軸送り駆動機構２４６とＺ−チルト調整機構２３７とを同期させて駆動することで、基板Ｗの目標平面位置へのステップ動作が完了すると共に、第1のギャップへの上昇動作が完了する（ステップＳ２６）。

その後、マスクＭと基板Ｗとが互いにさらに近接するように、Ｚ−チルト調整機構２３７を駆動し、ギャップセンサ２２７でマスクＭと基板Ｗ間のギャップを監視しながら、マスクＭと基板Ｗ間のギャップが第１のギャップから露光ギャップ（例えば、１００μｍ）となるまで、基板Ｗを上昇させてＺ−チルト調整機構２３７の駆動を停止する（ステップＳ２８）。

その後、照明光学系２１３の露光制御用シャッター３４を開制御して１ステップ目の露光を行い、マスクＭのマスクパターンＰを基板Ｗの所定位置に焼き付けて、基板Ｗ上に１ステップ目の露光パターンを得る。

（４）２ステップ目の露光位置へのワークステージの移動
続いて、２ステップ目の露光処理を行うため、図２１に示すように、１ステップ目の露光転写処理が完了すると、制御装置２７０は、Ｚ−チルト調整機構２３７を駆動制御して、基板Ｗの退避動作を行い、モータ２５２の回転数を制御しながら、露光ギャップ（基板位置Ａ１）から露光ギャップより大きな第２のギャップ（例えば、４００μｍ）まで基板Ｗを下降させる（基板位置Ａ２）。そして、基板Ｗが第２のギャップを越える位置まで下降すると、制御装置２７０は、Ｙ軸送り機構２３４或はＸ軸送り機構２３６を駆動制御することで、基板Ｗをステップ動作させながら、マスクと基板とが互いにさらに離間する退避動作と同期させる。

その後、マスクＭとワークＷとの接触が確実に回避されるギャップまで離れた時点で退避動作を停止し、ステップ動作のみの水平方向移動が行なわれる（基板位置Ａ３）。

そして、第１ワークステージ２１１が２ステップ目の目標平面位置付近に移動すると、１ステップ目での移動と同様に、Ｙ軸送り機構２３４或はＸ軸送り機構２３６は減速動作を行なう。その後、１ステップ目でのステップＳ２０〜Ｓ２８と同様に、Ｙ軸送り機構２３４或はＸ軸送り機構２３６とＺ−チルト調整機構２３７が同期駆動され、基板Ｗは２ステップ目の目標平面位置及びマスクＭと基板Ｗ間のギャップが第１のギャップ（４００μｍ）となる位置まで移動し（基板位置Ａ４）、その後、Ｚ−チルト調整機構２３７を駆動して露光ギャップとなる位置へ基板Ｗを上昇させる（基板位置Ａ５）。その後、マスクＭと基板Ｗとのアライメント調整が行われる。従って、本実施形態では、基板Ｗは、従来の軌跡Ｔ´に対して、軌跡Ｔで移動することができ、動作時間の短縮を図っている。

なお、ステップ動作と上昇或は退避動作による同期制御は、第１実施形態で説明したように適宜変更可能であり、例えば、マスクＭと基板Ｗが露光ギャップの位置で水平方向に相対移動した場合でも干渉しないことが予め確認されている場合には、露光ギャップまでステップ動作と上昇動作を同期させてもよく、或は、露光ギャップからステップ動作と退避動作を同期させてもよい。

（５）ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整、（６）２ステップ目の露光
また、本実施形態においても、ステップ動作及び上昇或は退避動作中に送り誤差が生じたかどうかをレーザー干渉計２６３，２６４，２６５によって検出し、送り誤差が生じた場合には、Ｘ軸方向駆動装置２１３ｘ及びＹ軸方向駆動装置２１３ｙやＺ−チルト調整機構２３７を用いてマスクＭの位置ズレを補正する。このようにして補正した後、照明光学系２１３の露光制御用シャッター３４を開制御して２ステップ目の露光を行う。

（７）３ステップ目以降の露光
以下、前記（４）〜（６）と同様にして、各ステップ目での露光位置へワークステージ２を移動させ、ワークステージ２の送り誤差によるアライメント調整及び各ステップ目の露光を行われる。

そして、第１ワークステージ２１１に載置された基板Ｗの露光処理中、第２ワークステージ２１２では、既に露光された基板Ｗの搬出やプリアライメントされた基板Ｗの搬入作業が行われており、露光後の基板Ｗを保持する第１ワークステージ２１１を露光位置ＥＰから第１待機位置ＷＰ１に搬出すると同時に、次に露光すべき基板Ｗを保持する第２ワークステージ２１２を露光位置ＥＰへ搬入する。その後、新たな基板Ｗに対して露光のため前記（２）〜（７）の処理が行われ、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２による露光処理が交互に行われる。

なお、ギャップ調整後のマスクＭと基板Ｗの位置合わせをする場合、バーミラー２６１，２６２とレーザー干渉計２６３，２６４，２６５を用いる代わりに、Ｒ，Ｇ，Ｂのパターンを露光する際には、マスクのアライメントマークと基板Ｗのアライメントマークとを撮像するアライメントカメラを用いて行ってもよい。この場合、１ショット目の露光転写の際にも、ギャップ調整後、このアライメントカメラを用いて位置合わせをする場合がある。

また、上記露光処理は、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２にてそれぞれ搬送される２枚目以降の基板Ｗに関するものである。露光装置ＰＥ´では、基板保持部２３１ａ，２３１ｂのチャック力やワークステージ送り機構２３２の各ステップ位置での姿勢等によって、各ステップ位置でのマスクＭと基板Ｗ間のギャップに誤差が生じる可能性がある。このため、第１及び第２ワークステージ２１１，２１２から搬送される１枚目の基板Ｗを露光する場合には、図２１の軌跡Ｔ´で示したように、Ｙ軸送り駆動機構２３９或はＸ軸送り駆動機構２４６によるステップ動作と、Ｚ−チルト駆動機構２３７の退避動作或は上昇動作は別々に行なわれる。そして、この１枚目の基板Ｗをステップ露光した際にギャップセンサ２２７やレーザー干渉計２６３，２６４，２６５で得られた位置データを基に、２枚目以降のＹ軸送り駆動機構２３９或はＸ軸送り駆動機構２４６によるステップ動作と、Ｚ−チルト駆動機構２３７の退避動作或は上昇動作が同期して行なわれる。

従って、本実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥ´によれば、制御装置２７０は、Ｚ−チルト調整機構２３７の鉛直方向の移動とＸ軸、Ｙ軸送り駆動機構２３９，２４６の水平方向の移動とを同期させるようにＺ−チルト調整機構２３７及びＸ軸、Ｙ軸送り駆動機構２３９，２４６を制御するので、安全性を確保しつつ、短時間でのステップ動作を行い、露光動作のタクトタイムを短縮することができ、これにより、スループットを向上することができる。

特に、図２０のＸで示されるように、ステップ動作を行なうＸ軸及びＹ軸送り駆動機構２３９，２４６の制御において、一度目標値を越えてから目標値に到達するオーバーシュートが発生するような場合には、この動作時間中にもＺ−チルト調整機構２３７による上昇或は退避動作を同期させることができ、ステップ動作及び上昇或は退避動作に係る時間を短縮して、露光動作のタクトタイムを短縮することができる。

また、制御装置２７０は、基板Ｗの水平方向の移動中に、モータ２４２，２４９の状態信号に基づいて、特に本実施形態では、モータ２４２，２４９の回転速度が所定速度以下に減速したとき、基板Ｗの上昇動作を開始するようにＺ−チルト調整機構２３７を制御するようにしたので、上昇動作の開始タイミングを安定して制御することができ、安全性が確保された同期制御を行なうことができる。

さらに、制御装置２７０は、第1のギャップまで基板Ｗの水平方向の移動と上昇動作とを同期させ、且つ、第１のギャップから露光ギャップまで基板Ｗの上昇動作のみを行なうように、Ｚ−チルト調整機構２３７及びＸ軸、Ｙ軸送り駆動機構２３９，２４６を制御するので、水平方向に移動しながら露光ギャップまで上昇動作を行なうことがなく、ステップ動作中のマスクＭとワークＷとの接触をより確実に回避することができる。

また、制御装置２７０は、露光ギャップから第２のギャップまで退避動作のみを行ない、且つ、第２のギャップを越えた後、基板Ｗの水平方向の移動と退避動作とを同期させるように、Ｚ−チルト調整機構２３７及びＸ軸、Ｙ軸送り駆動機構２３９，２４６を制御するので、水平方向に移動しながら露光ギャップからの退避動作を行なうことがなく、ステップ動作中のマスクＭとワークＷとの接触をより確実に回避することができる。

なお、上昇動作及び退避動作は、Ｚ−チルト調整機構２３７の駆動に加えて、Ｚ軸粗動機構２２４の駆動と併せて行なわれてもよい。
また、本実施形態の露光装置ＰＥ´は、２つのワークステージ２１１，２１２を用いたツインステージ構成としているが、本実施形態の第１ワークステージ２１１のみを用いて、第１実施形態と同様にシングルステージ構成としてもよい。

即ち、図２２及び図２３に示す分割逐次近接露光装置ＰＥ´´では、基台２２１上に、マスクステージ２１０、第１ワークステージ２１１、照射光学系２１３、プリアライメントユニット２１４、第１ワークローダ２１５、マスクローダ２１７、及びマスクアライナ２１８が載置されており、第１ワークローダ２１５の近傍に第１基板カセット２７０Ａが、マスクアライナ２１８の近傍にマスクカセット２９１が配置されている。第１ワークステージ２１１の基板保持部２３１ａの構成及び動作は、図１４〜図２１に示した第２実施形態のものと同様である。

なお、露光装置ＰＥ´´は、第１ワークステージ２１１のみで露光作業が行なわれるので、露光位置ＥＰに位置する第１ワークステージ２１１に載置された基板Ｗの露光作業後、第１ワークステージ２１１を露光位置ＥＰから待機位置ＷＰに移動後、既に露光された基板Ｗの搬出とプリアライメントされた次の基板Ｗの搬入作業が行なわれる。そして、第１ワークステージ２１１を待機位置ＷＰから露光位置ＥＰへ移動した後、露光作業が繰り返される。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を一部分解した斜視図である。 マスクステージ部分の拡大斜視図である。 （ａ）は図２のIII-III線断面図、（ｂ）は（ａ）のマスク位置調整機構の上面図である。 ワーク側アライメントマークの照射光学系を説明するための説明図である。 アライメント画像のフォーカス調整機構を示す構成図である。 アライメントカメラと該アライメントカメラのピント調整機構の基本構造を示す側面図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の電気的構成を示すブロック図である。 １５インチディスプレイ用材ＤＰを１２面取りした基板Ｗの平面図である。 図１０の基板Ｗに対向配置されるマスクを示す図である。 ステップ露光を説明するための説明図である。 本発明のステップ露光の際のステップ動作を示すフローチャートである。 本発明のステップ露光の際の軌跡を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る分割逐次近接露光装置の全体構成を概略示す平面図である。 図１４の分割逐次近接露光装置の要部正面図である。 基板ステージの側面図である。 図１４におけるマスクローダの側面図である。 第２実施形態の分割逐次近接露光装置の制御構成を示すブロック図である。 第２実施形態のステップ露光の際のステップ動作を示すフローチャートである。 Ｘ軸及びＹ軸送り駆動機構のモータの回転速度を示すグラフである。 第２実施形態のステップ露光の際の軌跡を示す説明図である。 第２実施形態の分割逐次近接露光装置の構成をシングルステージ構成に適用した例を概略示す平面図である。 図２２の分割逐次近接露光装置の要部正面図である。 従来の露光装置でのステップ動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ マスクステージ
２ ワークステージ
２Ａ Ｚ軸送り台（送り機構）
２Ｂ ワークステージ送り機構（送り機構）
３ 照明光学系（照射手段）
４ 装置ベース
８ ワークチャック
１０ マスクステージベース
１２ マスク保持枠
１３ マスク位置調整機構
１３ｘ Ｘ軸方向駆動装置
１３ｙ Ｙ軸方向駆動装置
１４ ギャップセンサ
１５ アライメントカメラ
１６ チャック部
１９ 移動機構
２１ 上下粗動機構
２２ Ｚ軸粗動ステージ
２３ 上下微動機構
２４ Ｚ軸微動ステージ
４３ Ｘ軸送り駆動機構
４３１ モータ
５３ Ｙ軸送り駆動機構
５３１ モータ
６０ レーザ測長装置
６２，６３ Ｙ軸干渉計（レーザ干渉計）
６４ Ｘ軸干渉計（レーザ干渉計）
６６ Ｙ軸用ミラー
６８ Ｘ軸用ミラー
８０ 制御装置
１００ ワーク側アライメントマーク
１０１ マスク側アライメントマーク
１５０ ベストフォーカス調整機構
１５１ ピント調整機構
２１０ マスクステージ
２１１ 第１ワークステージ
２１２ 第２ワークステージ
２１３ 照明光学系
２１４ プリアライメントユニット
２１５ 第１ワークローダ
２１６ 第２ワークローダ
２３７ Ｚ−チルト調整機構（送り機構）
２３９ Ｘ軸送り駆動機構（送り機構）
２４６ Ｙ軸送り駆動機構（送り機構）
２７０Ａ，２７０Ｂ 基板カセット
Ｗ 基板
Ｍ マスク
ＥＰ 露光位置
ＷＰ１ 第１待機位置
ＷＰ２ 第２待機位置

Claims (4)

1. 被露光材としての基板を保持するワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持するマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記マスクのマスクパターンが前記基板上の複数の所定位置に対向するように前記ワークステージと前記マスクステージの一方を他方に対して水平方向及び鉛直方向に相対移動させる送り機構と、前記送り機構を制御する制御装置とを備える露光装置であって、
   前記制御装置は、前記送り機構が前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップより大きな第１のギャップまで、前記水平方向の相対移動と前記マスクと前記基板とが互いに近接する前記鉛直方向の相対移動を同期させ、且つ、前記第１のギャップから前記露光ギャップまで、前記マスクと前記基板とが互いにさらに近接する前記鉛直方向の相対移動のみを行なうように、前記送り機構を制御することを特徴とする露光装置。
2. 被露光材としての基板を保持するワークステージと、前記基板に対向配置されてマスクを保持するマスクステージと、前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、前記マスクのマスクパターンが前記基板上の複数の所定位置に対向するように前記ワークステージと前記マスクステージの一方を他方に対して水平方向及び鉛直方向に相対移動させる送り機構と、前記送り機構を制御する制御装置とを備える露光装置であって、
   前記制御装置は、前記送り機構が前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップから該露光ギャップより大きな第２のギャップまで、前記マスクと基板とが互いに離間する前記鉛直方向の相対移動のみを行ない、且つ、前記第２のギャップを越えた後、前記水平方向の相対移動と前記マスクと基板とが互いにさらに離間する前記鉛直方向の相対移動とを同期させるように、前記送り機構を制御することを特徴とする露光装置。
3. 請求項１に記載の露光装置を用いた露光方法であって、
   前記送り機構は、前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップより大きな第１のギャップまで、前記水平方向の相対移動と前記マスクと前記基板とが互いに近接する前記鉛直方向の相対移動を同期させ、且つ、前記第１のギャップから前記露光ギャップまで、前記マスクと前記基板とが互いにさらに近接する前記鉛直方向の相対移動のみを行なうことを特徴とする露光方法。
4. 請求項２に記載の露光装置を用いた露光方法であって、
   前記送り機構は、前記水平方向の相対移動と前記鉛直方向の相対移動を同期させ、露光時における前記マスクと前記基板間の露光ギャップから該露光ギャップより大きな第２のギャップまで、前記マスクと基板とが互いに離間する前記鉛直方向の相対移動のみを行ない、且つ、前記第２のギャップを越えた後、前記水平方向の相対移動と前記マスクと基板とが互いにさらに離間する前記鉛直方向の相対移動とを同期させることを特徴とする露光方法。

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