JP5674195B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、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基板やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板を製造する露光装置が種々考案されている。露光装置は、マスクをマスク保持部で保持すると共にワークとしての基板をワーク保持部で保持して両者を近接して対向配置する。そして、マスクとワークのアライメントを行った後、照射部がマスク側から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ワーク上に露光転写している。

例えば、カラーフィルタ基板を製造する場合には、１層目に露光するＢＭ（ブラックマトリクス）層と共にワークのアライメントマークを形成し、２層目以降のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層を露光する際には、１層目で形成されたワークのアライメントマークを利用してアライメントが行われている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

図１１に示すように、従来のアライメント動作は、マスクに形成されたマスク側アライメントマークとワークに形成されたワーク側アライメントマークの中心位置をアライメントカメラによって取得し（ステップＳ１０１）、マスクステージを動かして、マスク側アライメントマークをワーク側アライメントマークに位置合わせする（ステップＳ１０２）。そして、再度マスク側アライメントマークとワーク側アライメントマークを取得して（ステップＳ１０３）、両アライメントマークのずれ量がアライメント精度範囲内であるかどうか判断する（ステップＳ１０４）。そして、該ずれ量がアライメント精度範囲内である場合には、アライメント動作を完了し、該アライメント精度範囲内となるまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返す。

また、従来の露光装置は、装置本体に設けられた各駆動機構を制御する駆動部用制御部と、照射部に設けられた照射部用制御部と、を備え、駆動部用制御部と照射部用制御部との間で互いの信号を送受信している（例えば、特許文献３参照。）。

このような露光装置の露光シーケンスは、図１２に示すように、装置本体の各駆動部の動作が完了すると、駆動部用制御部から露光開始信号を照射部用制御部に送信する。そして、照射部用制御部は、露光開始信号を受信すると、シャッターを開制御して露光を開始する。露光が所定時間行われると、シャッターを閉制御し、露光完了信号を駆動部用制御部に送信する。そして、駆動部用制御部が露光完了信号を受信すると、装置本体の各駆動部の動作を開始する。

特開２００９−１４８６４号公報 特開平７−２２０９９８号公報 特開２００３−１４２３６６号公報

ところで、ワークの大型化に伴って、マスクのパターンを複数回露光転写することで、複数のパネルを１枚のワーク（マザーガラス）から取得する際、図１１に示すようなステップＳ１０１〜Ｓ１０４の動作は、露光転写の都度複数回行われている。このため、マスク側及びワーク側アライメントマークのずれ量がアライメント精度範囲内となるまで上記動作を実行する従来の方法では、アライメント動作に要する時間が長くなってしまい、全体の露光時間も長くなってしまうという課題があった。

また、図１２に示すような露光シーケンスでは、次の露光のための各駆動部の動作は、露光が完了した後、駆動部用制御部が照射部用制御部からの露光完了信号を受信してから開始するため、タクトロスが発生してしまい、全体の露光時間が長くなってしまうという課題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、アライメント動作に要する時間を短縮して、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。また、第２の目的は、露光が完了した後、次の露光のための駆動部の動作を早く開始させて、タクトタイムの短縮を図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、下記の構成により達成される。
（１） 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、
前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行するための制御部と、
を備え、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置であって、
前記制御部には、前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲が設定されており、
前記制御部は、前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるかどうか判断し、
前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、前記アライメント動作実施許容範囲以内となるまで、前記アライメント動作を繰り返し、
前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、該アライメント動作実行後の前記両アライメントマークのずれ量を確認せずに該アライメント動作を完了することを特徴とする露光装置。
（２） 前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行するとともに、前記アライメントカメラを露光領域から退避させることを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（３） 前記ワークには、前記マスクのパターンが複数回露光転写され、
前記ワークに前記マスクのパターンを１ショット目に露光転写するときには、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行した後、前記両アライメントマークのずれ量が前記所望のアライメント精度範囲以内であるとき、該アライメント動作を完了し、
前記ワークに前記マスクのパターンを２ショット目以降露光転写するときには、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行して該アライメント動作を完了することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（４） 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行するための制御部と、を備え、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光方法であって、
前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲を前記制御部に予め設定する工程と、
前記アライメントカメラによって前記両アライメントマークのずれ量を検出する工程と、
前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるかどうか判断する工程と、
前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行する工程と、
前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、該アライメント動作実行後の前記両アライメントマークのずれ量を確認せずに該アライメント動作を完了する工程と、
を備え、
前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記アライメント動作を実行した後、前記検出工程に戻ることを特徴とする露光方法。
（５） 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスクの上方に配置され、シャッターを駆動することで、光源から照射された露光用光を前記マスクに向けて照射する照射部と、
少なくとも前記ワーク駆動部を制御可能な駆動部用制御部と、
該照射部の前記光源及び前記シャッターを制御する照射部用制御部と、
前記駆動部用制御部と前記照射部用制御部にそれぞれ設けられ、前記両制御部間で信号の送受信を行う通信手段と、
を備え、露光位置に保持された前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置であって、
前記駆動部用制御部は、前記照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、前記照射部用制御部からの露光完了信号を受信するまでの時間をカウントするタイマーを備え、
前記タイマーが前記時間をカウントした以降の露光動作において、前記駆動部用制御部は、前記露光開始信号を送信してから前記タイマーがカウントした前記時間よりも短く、且つ、前記照射部用制御部が前記シャッターを駆動して前記露光用光の照射を遮断した後の所定時間が経過した時点で、前記ワーク駆動部を駆動制御することを特徴とする露光装置。
（６） 前記駆動用制御部は、前記照射部用制御部が前記露光完了信号を送信した後のタイミングで、前記ワーク駆動部を駆動制御することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（７） 前記タイマーは、複数の露光動作における各露光時間をそれぞれカウントし、前記ワーク駆動部を制御する前記所定時間は、複数の前記露光時間を平均化した平均時間に更新されることを特徴とする（５）に記載の露光装置。
（８） 前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、
をさらに備え、
前記駆動用制御部は、前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行し、
前記駆動用制御部には、前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲が設定されており、
前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行して該アライメント動作を完了することを特徴とする（５）に記載の露光装置。
（９） 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスクの上方に配置され、シャッターを駆動することで、光源から照射された露光用光を前記マスクに向けて照射する照射部と、少なくとも前記ワーク駆動部を制御可能な駆動部用制御部と、該照射部の前記光源及び前記シャッターを制御する照射部用制御部と、前記駆動部用制御部と前記照射部用制御部にそれぞれ設けられ、前記両制御部間で信号の送受信を行う通信手段と、を備え、露光位置に保持された前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光方法であって、
前記駆動部用制御部に設けられたタイマーによって、前記照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、前記照射部用制御部から露光完了信号を受信するまでの時間をカウントする工程と、
前記タイマーが前記時間をカウントした以降の露光動作において、前記駆動部用制御部は、前記露光開始信号を送信してから前記タイマーがカウントした前記時間よりも短く、且つ、前記照射部用制御部が前記シャッターを駆動して前記露光用光の照射を遮断した後の所定時間が経過した時点で、前記ワーク駆動部を駆動する工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、制御部には、両アライメントマークのずれ量がマスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲が設定されており、両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、両アライメントマークのずれ量に基づいて、マスク駆動部又はワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、アライメント動作実施許容範囲以内となるまで、アライメント動作を繰り返し、アライメント調整を確実に行うことができる。また、マスク側及びワーク側アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行してアライメント動作を完了するようにしたので、マスク保持部又はワーク保持部を移動した後のマスク側及びワーク側アライメントマークのずれ量を確認せずに露光動作を行うことができ、アライメント動作に要する時間を短縮して、スループットを向上することができる。

また、本発明の露光装置及び露光方法によれば、駆動部用制御部に設けられたタイマーによって、照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、照射部用制御部からの露光完了信号を受信するまでの時間をカウントし、タイマーが該時間をカウントした以降の露光動作において、駆動部用制御部は、露光開始信号を送信してからタイマーがカウントした上記時間より短く、且つ、照射部用制御部がシャッターを駆動して露光用光の照射を遮断した後の所定時間が経過した時点で、ワーク駆動部を駆動するようにしたので、露光が完了した後、次の露光のためのワーク駆動部の動作を早く開始させて、タクトタイムの短縮を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１に示す近接露光装置の正面図である。 図１に示すマスク保持部の拡大斜視図である。 （ａ）は、ブラックマトリクスが露光されたワーク及びマスクを示す平面図であり、（ｂ）は、アライメントカメラによって撮像されたマスクとワークのアライメントマークを示す図である。 本発明の露光方法を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る露光方法の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る照射部用制御部、駆動部用制御部及びこれら制御部によって駆動される各駆動機構を示す概略図である。 本発明の露光シーケンスを示すフローチャートである。 本発明の１枚目のワークの露光シーケンスを示すタイミングチャートである。 本発明の２枚目以降のワークの露光シーケンスを示すタイミングチャートである。 従来の露光方法のフローチャートである。 従来の露光シーケンスを示すタイミングチャートである。

以下、本発明の各実施形態に係る露光装置及び露光方法について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、近接露光装置１は、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材としてのワーク）Ｗを保持するワークステージ（ワーク保持部）２０と、パターン露光用の光を照射する照射手段としての照明光学系３０と、ワークステージ２０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動し、且つワークステージ２０のチルト調整を行うワークステージ移動機構（ワーク駆動部）４０と、マスクステージ１０及びワークステージ移動機構４０を支持する装置ベース５０と、を備える。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「ワークＷ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。また、マスクＭは、溶融石英からなり、長方形状に形成されている。

説明の便宜上、照明光学系３０から説明すると、照明光学系３０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、光路の向きを変えるための平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３５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、を備える。

マスクステージ１０は、図１〜図３に示すように、中央部に矩形形状の開口部１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口部１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持枠（マスク保持部）１２と、マスク保持枠１２に取り付けられ、マスクＭを吸着保持するチャック部１４と、マスク保持枠１２とチャック部とをＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させ、このマスク保持枠１２に保持されるマスクＭの位置を調整するマスク位置調整機構（マスク駆動部）１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され、ワークステージ２０の上方に配置される。Ｚ軸移動装置５２は、例えば、モータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリンダ等を備え、単純な上下動作を行うことにより、マスクステージ１０を所定の位置まで昇降させる。なお、Ｚ軸移動装置５２は、マスクＭの交換や、ワークチャック２１の清掃等の際に使用される。

マスク位置調整機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

そして、マスク位置調整機構１６では、１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させ、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させる。また、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクＭとワークＷとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、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撮像するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

なお、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクステージベース１１の開口部１１ａのＸ軸方向の両端部に、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３８が設けられる。このマスキングアパーチャ３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるマスキングアパーチャ駆動機構３９によりＸ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する。なお、マスキングアパーチャ３８は、開口部１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口部１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けてもよい。

ワークステージ２０は、図１及び図２に示すように、ワークステージ移動機構４０上に設置されており、ワークＷをワークステージ２０に保持するための吸着面２２を上面に有するワークチャック２１を備える。なお、ワークチャック２１は、真空吸着によりワークＷを保持している。

ワークステージ移動機構４０は、図２及び図３に示すように、ワークステージ２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構４１と、ワークステージ２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構４２と、ワークステージ２０のチルト調整を行うと共に、ワークステージ２０をＺ軸方向に微動させるＺ−チルト調整機構４３と、を備える。

Ｙ軸送り機構４１は、装置ベース５０の上面にＹ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４４と、リニアガイド４４によりＹ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸テーブル４５と、Ｙ軸テーブル４５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置４６と、を備える。そして、Ｙ軸送り駆動装置４６のモータ４６ｃを駆動させ、ボールねじ軸４６ｂを回転させることにより、ボールねじナット４６ａとともにＹ軸テーブル４５をリニアガイド４４の案内レール４４ａに沿って移動させて、ワークステージ２０をＹ軸方向に移動させる。

また、Ｘ軸送り機構４２は、Ｙ軸テーブル４５の上面にＸ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４７と、リニアガイド４７によりＸ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸テーブル４８と、Ｘ軸テーブル４８をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４９と、を備える。そして、Ｘ軸送り駆動装置４９のモータ４９ｃを駆動させ、ボールねじ軸４９ｂを回転させることにより、不図示のボールねじナットとともにＸ軸テーブル４８をリニアガイド４７の案内レール４７ａに沿って移動させて、ワークステージ２０をＸ軸方向に移動させる。

Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８上に設置されるモータ４３ａと、モータ４３ａによって回転駆動されるボールねじ軸４３ｂと、くさび状に形成され、ボールねじ軸４３ｂに螺合されるくさび状ナット４３ｃと、ワークステージ２０の下面にくさび状に突設され、くさび状ナット４３ｃの傾斜面に係合するくさび部４３ｄと、を備える。そして、本実施形態では、Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８のＸ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図１の奥手側、図２参照。）の計３台設置され、それぞれが独立して駆動制御されている。なお、Ｚ−チルト調整機構４３の設置数は任意である。

そして、Ｚ−チルト調整機構４３では、モータ４３ａによりボールねじ軸４３ｂを回転駆動させることによって、くさび状ナット４３ｃがＸ軸方向に水平移動し、この水平移動運動がくさび状ナット４３ｃ及びくさび部４３ｄの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換されて、くさび部４３ｄがＺ方向に微動する。従って、３台のＺ−チルト調整機構４３を同じ量だけ駆動させることにより、ワークステージ２０をＺ軸方向に微動することができ、また、３台のＺ−チルト調整機構４３を独立して駆動させることにより、ワークステージ２０のチルト調整を行うことができる。これにより、ワークステージ２０のＺ軸，チルト方向の位置を微調整して、マスクＭとワークＷとを所定の間隔を存して平行に対向させることができる。

さらに、近接露光装置１には、図１及び図２に示すように、ワークステージ２０の位置を検出する位置測定装置であるレーザー測長装置６０が設けられる。このレーザー測長装置６０は、ワークステージ移動機構４０の駆動に際して発生するワークステージ２０の移動距離を測定するものである。

レーザー測長装置６０は、ステー（不図示）に固定されてワークステージ２０のＸ軸方向側面に沿うように配設されるＸ軸用ミラー６４と、ステー６６に固定されてワークステージ２０のＹ軸方向側面に沿うように配設されるＹ軸用ミラー６５と、装置ベース５０のＸ軸方向端部に配設され、レーザー光（計測光）をＸ軸用ミラー６４に照射し、Ｘ軸用ミラー６４により反射されたレーザー光を受光して、ワークステージ２０の位置を計測するＸ軸測長器（測長器）６１及びヨーイング測定器（測長器）６２と、装置ベース５０のＹ軸方向端部に配設され、レーザー光をＹ軸用ミラー６５に照射し、Ｙ軸用ミラー６５により反射されたレーザー光を受光して、ワークステージ２０の位置を計測する１台のＹ軸測長器（測長器）６３と、を備える。

そして、レーザー測長装置６０では、Ｘ軸測長器６１、ヨーイング測定器６２、及びＹ軸測長器６３からＸ軸用ミラー６４及びＹ軸用ミラー６５に照射されたレーザー光が、Ｘ軸用ミラー６４及びＹ軸用ミラー６５で反射されることにより、ワークステージ２０のＸ軸，Ｙ軸方向の位置が高精度に計測される。また、Ｘ軸方向の位置データはＸ軸測長器６１により、θ方向の位置はヨーイング測定器６２により測定される。なお、ワークステージ２０の位置は、レーザー測長装置６０により測定されたＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、及びθ方向の位置を加味して、適宜補正を加えることにより算出される。

また、図１に示す制御部７０Ａは、上述したマスク位置調整機構１６、ワークステージ移動機構４０、移動機構１９、及びマスキングアパーチャ駆動機構３９等を駆動制御する。

このように構成された近接露光装置１を用いて、ステップ露光を行う際には、まず、図４（ａ）に示す少なくとも１層目の複数（本実施形態では、６つ）のパターン（ブラックマトリクス）Ｐが形成されたワークＷが、プリアライメント後にワークステージ２０に搬送されて、露光位置に保持される。このワークＷには、複数のパターンＰとともに、各パターンＰの周囲（本実施形態では、Ｘ方向辺部外側の２箇所）に十字状アライメントマーク（ワーク側アライメントマーク）Ｗａが露光転写されている。
この状態で、Ｚ−チルト調整機構４３及びギャップセンサ１７によってマスクＭの下面とワークＷの上面とのすきま量が目標値となるように制御して、ワークステージ２０を上下微動させるギャップ制御を行う。

次に、すきま量が目標値となった状態で、マスクＭの四角形アライメントマーク（マスク側アライメントマーク）ＭａとワークＷの十字状アライメントマークＷａとをアライメントカメラ１８の視野Ａ内にとらえ（図４（ｂ）参照）、制御部７０Ａは、後述する処理フローに基づいてワークＷとマスクＭのアライメント調整を行う。
そして、必要に応じてマスキングアパーチャ３８を駆動した後、照明光学系３０では、露光制御用シャッター３４を開制御し、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１０に保持されるマスクＭ、さらにはワークステージ２０に保持されるワーク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のマスクパターンがワークＷ上に１ショット目の露光転写が行われる。

露光後、制御部７０Ａは、Ｚ−チルト調整機構４３によりワークステージ２０を下降させてマスクＭの下面とワークＷの上面とのすきま量を一定量拡大し、この状態で、ワークステージ２０をマスクＭに対して１ステップ量だけ送り、上記と同様にして２ショット目以降の露光転写を行う。

ここで、本実施形態では、図５に示すようなフローチャートに基づいてアライメント動作が行われている。具体的に、まず、アライメントカメラ１８が、マスクＭの四角形アライメントマークＭａとワークＷの十字状アライメントマークＷａとを撮像し、制御部７０Ａは、撮像された画像データに基づいて両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置を取得するとともに、両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置ずれ量を算出する（ステップＳ１）。また、制御部７０Ａには、両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置ずれ量が、マスク位置調整機構１６の次の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、該アライメント精度範囲より大きなアライメント動作実施許容範囲が設定されている。このため、算出された両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置ずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるかどうか判断する（ステップＳ２）。そして、算出された中心位置ずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内である場合には、該中心位置ずれ量に基づいてマスクＭのアライメントマークＭａがワークＷのアライメントマークＷａに向けて移動するように、マスク位置調整機構１６によってマスクＭを移動させ（ステップＳ４）、アライメント動作を完了する（ステップＳ５）。また、マスク位置調整機構１６によってマスクＭを移動させる際には、同時にアライメントカメラ１８をパターン露光用の光が照射されるマスクの露光領域から退避させる。
なお、中心位置ずれ量は、通常、１μｍ以下に設定されると共に、アライメント動作実施許容範囲は、そのずれ量の１０〜１０００倍の範囲で設定される。

一方、算出された中心位置ずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、マスクＭのアライメントマークＭａがワークＷのアライメントマークＷａに向けて移動するように、マスク位置調整機構１６によってマスクＭを移動させ、該中心位置ずれ量を補正する（ステップＳ３）。その後、再びステップＳ１に戻って、アライメントカメラ１８を用いて両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置及び中心位置ずれ量を算出し、ステップＳ２にて、算出された中心位置ずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内となるまで、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す。

このような本実施形態のアライメント動作によれば、マスクＭのアライメントマークＭａとワークＷのアライメントマークＷａのずれ量が、マスク位置調整機構１６による位置合わせによって所望のアライメント精度範囲内となる、アライメント動作実施許容範囲以内である場合には、マスク位置調整機構１６によってマスクＭを移動させた後、アライメントカメラ１８を用いたアライメント動作の確認を行わずに露光動作を行うことから、アライメント動作に要する時間を短縮することができ、スループットを向上することができる。また、アライメント動作は、両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置ずれ量が、アライメント動作実施許容範囲以内となるまでは、アライメントカメラ１８を用いて確認しながら行われるので、アライメント調整を確実に行うことができる。

また、両アライメントマークＭａ，Ｗａのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、マスク位置調整機構１６によるアライメント動作を実行するとともに、アライメントカメラ１８を露光領域から退避させるので、アライメント動作完了後にアライメントカメラ１８の退避動作を行うことなく即座に露光動作を行うことができ、スループットを更に向上することができる。

なお、本実施形態のように、１枚の基板に複数回の露光（複数のショット）を行うステップ式の露光装置においては、例えば、マスク位置調整機構１６の機械精度の劣化に備え、アライメント動作は、図６に示すようなフローチャートに基づいて実施されても良い。即ち、上記実施形態と同様に、ステップＳ２において、両アライメントマークＭａ，Ｗａの中心位置ずれ量がアライメント実施許容範囲以内となった場合、ステップＳ４にてマスク位置調整機構１６によってアライメント動作を行った後、１ショット目かどうかを判断する（ステップＳ１０）。そして、１ショット目の場合には、マスクＭのアライメントマークＭａとワークＷのアライメントマークＷａの中心位置及び中心位置ずれ量を取得し（ステップＳ１１）、該中心位置ずれ量が所望のアライメント精度範囲内かどうか確認する（ステップＳ１２）。ここで、中心位置ずれ量が所望のアライメント精度範囲内である場合には、アライメント動作を完了し（ステップＳ５）、中心位置ずれ量が所望のアライメント精度範囲外である場合には、“機械精度エラー”として警告を発する（ステップＳ１３）。
これにより、アライメント実施許容範囲以内でアライメント動作を実施した際に所望のアライメント精度範囲が得られることを定期的に確認することができ、機械精度の劣化に備えることができる。

また、上記実施形態のアライメント動作は、マスク駆動部であるマスク位置調整機構１６によって行われているが、ワーク駆動部であるワークステージ移動機構４０によって行われてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置及び露光方法について、図７〜図１０を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。 本実施形態では、近接露光装置１の基本構成は、第１実施形態と実質的に同一であり、第１実施形態と同様な露光動作が行われる。また、第１実施形態では、１層目のパターン(ブラックマトリクス)が形成されたワークＷに２層目のパターンを露光する場合について説明しているが、本実施形態では、１層目のパターンを露光する場合にも適用される。

本実施形態の近接露光装置１では、図７に示すように、近接露光装置１の照明光学系３０を除く装置本体２には、マスク位置調整機構１６、ワークステージ駆動機構４０、検出系駆動機構１９、及びマスキングアパーチャ駆動機構３９等を駆動制御する駆動部用制御部７０が設けられ、照明光学系３０には、光源３１や露光制御用シャッター３４を制御する照射部用制御部７２が設けられ、駆動部用制御部７０と照射部用制御部７２は、露光開始信号及び露光完了信号の送受信を行う通信手段８０によって接続されている。また、照射部用制御部７２及び駆動部用制御部７０には、それぞれタイマー７３、７１が配置されている。

そして、本実施形態では、図８のフローチャートに示すように、まず、１枚目のワークＷの露光であるかどうか判断し（ステップＳ２１）、１枚目のワークＷの露光である場合には、ステップＳ２２に移行して通常の露光動作を行う。具体的に、図９に示すように、各ショットにおいて、駆動部用制御部７０が照射部用制御部７２に露光開始信号を送信してから照射部用制御部７２からの露光完了信号を受信するまでの時間をタイマー７１によってカウントする。露光開始信号は、マスク位置調整機構１６、ワークステージ駆動機構４０、検出系移動機構１９、マスキングアパーチャ駆動機構３９のすべてが動作を完了した後に照射部用制御部７２へ送信される。また、１枚目のワークＷの露光である場合には、次のショットのための各駆動機構１６、４０、１９、３９の動作は、駆動部用制御部７０が露光完了信号を受信した後に発する指令によって開始する。１枚目のワークＷの露光が完了すると、再度ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２３移行の２枚目以降のワークＷの露光シーケンスが行われる。

即ち、図１０にも示すように、各駆動機構１６、４０、１９、３９が動作を完了した後、駆動部用制御部７０が露光開始信号を照射部用制御部７２へ送信するとともに、タイマー７１はカウントを開始する。そして、１枚目のワークＷを露光した際にタイマー７１がカウントした、露光開始信号を送信してから露光完了信号を受信するまでの時間よりも短く設定された所定時間が経過すると（ステップＳ２４）、照射部用制御部７２からの露光完了信号を待たずに、駆動部用制御部７０は、各駆動機構１６、４０、１９、３９を次のショットのために駆動制御する（ステップＳ２５）。なお、本実施形態では、タイマー７１が監視する所定時間は、最初に駆動を開始するワークステージ駆動機構４０への制御指令が、照射部用制御部７２が露光完了信号を送信した後の時点、又は、露光制御用シャッター３４の閉制御が完了した後の時点で発せられるように設定されている。
この照射部用制御部７２が露光完了信号を送信したタイミング、又は、露光制御用シャッター３４の閉制御が完了したタイミングは、照射部用制御部７２のタイマー７３によってカウントされる。

そして、１枚目のワークＷに対して全てのショットの露光が完了すると（ステップＳ２６）、ステップＳ２７にて、所定枚数のワークＷを露光した際に計測した露光時間を各ショットごとに平均化し、その値をステップＳ４の所定時間として更新し、各ショットごとに管理する。

以上説明したように、本実施形態によれば、駆動部用制御部７０は、露光開始信号を送信してから、１枚目のワークＷを露光した際にタイマー７１がカウントした露光開始信号を送信してから露光完了信号を受信する時間よりも短い所定時間が経過した時点で、ワークステージ駆動機構４０を駆動するようにしたので、露光が完了した後、次の露光のための各駆動機構１６、４０、１９、３９の動作を早く開始させて、タクトタイムの短縮を図ることができる。

また、タイマー７１は、所定枚数のワークＷの露光動作における各露光時間をショットごとにそれぞれカウントし、これらの露光時間を平均化して、各駆動機構１６，４０，１９，３９の駆動動作を開始するための所定時間を更新するようにしたので、光源３１が劣化して照度が低下したため露光時間を長くするような場合にも対応することができる。

上記実施形態では、タイマー７１が露光開始信号の送信から所定時間をカウントすると、各駆動機構１６、４０、１９、３９が動作を開始するとしたが、少なくともワークステージ駆動機構４０を、駆動部用制御部７０が露光完了信号を受信する前に動作することでタクトタイムの短縮を図ることができ、残りの駆動機構１６，１９，３９は順次駆動するようにしてもよく、また、露光完了信号を受信した後に動作を開始してもよい。

上記実施形態では、１枚目のワークＷの各ショットにおける照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、照射部用制御部から露光完了信号を受信するまでの時間をカウントして、２枚目以降のワークＷの露光時間の短縮を図っているが、本発明は、１枚のワークＷの各ショットにおいて同じパターンを露光する場合には、１ショット目における上記時間をカウントして、２ショット目以降の露光時間の短縮を図ってもよい。

また、上記実施形態では、所定時間を照射部用制御部７２が露光完了信号を送信した後の時点となるように設定されているが、照射部用制御部が露光制御用シャッター３４を駆動して露光用光の照射を遮断した後の時点となるように設定すれば、シャッター３４の開閉動作によるタクトロスを低減することができる。

さらに、上記実施形態では、所定時間は、１枚目のワークＷを露光した際にタイマー７１がカウントした時間に基づいて設定されているが、最初の数枚のワークＷを露光した際にタイマー７１がカウントした時間の平均時間に基づいて設定されてもよく、或いは、露光動作が安定した後の１枚又は複数枚のワークＷを露光した際の時間に基づいて設定されてもよい。

加えて、上記実施形態では、露光が完了した後、次の露光のための各駆動機構１６、４０、１９、３９の動作を早く開始させて、タクトタイムの短縮を図るようにしたが、各駆動機構１６、４０、１９、３９の動作の完了から、露光開始動作までの時間を短縮してタクトタイムの短縮を図るようにしてもよい。例えば、アライメントカメラ１８やギャップセンサ１７の検出動作後、検出系駆動機構１９による退避動作に掛かる時間をタイマー７１がカウントしておき、タイマー７１が露光開始信号を検出系駆動機構１９による退避動作完了前に送信したり、あるいは、照射部用制御部７２のタイマー７３が、該退避動作時間を考慮してシャッター開動作を開始してもよい。

また、上記実施形態では、タイマー７１がカウントした露光開始信号を送信してから露光完了信号を受信する時間よりも短い所定時間が経過した時点で、ワークステージ駆動機構４０を駆動するようにしたが、タイマー７１が所定時間をカウントしなくても、駆動部用制御部７０が露光制御用シャッター３４を閉じるタイミングや露光制御用シャッター３４を開閉するモータの減速タイミングによってワークステージ駆動機構４０の駆動を開始するような構成として、タクトタイムの短縮を図ってもよい。この場合、露光制御用シャッター３４の開閉を検知する信号としては、シャッター３４が開閉するモータの速度の他、照射部用制御部７２からモータに伝達される制御信号や、シャッター３４の開閉位置、光源からの照度量の変化量などが挙げられる。
さらに、露光精度に影響しないのであれば、ワークステージ駆動機構４０の駆動開始を、露光制御用シャッター３４を閉じる制御を開始する時点としてもよい。

なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
本発明は、近接露光装置に限定されるものでなく、密着露光や投影露光等、他の露光装置にも適用可能である。

１ 近接露光装置（露光装置）
１０ マスクステージ
１２ マスク保持枠（マスク保持部）
１４ チャック部
１６ マスク位置調整機構（マスク駆動部）
１８ アライメントカメラ
２０ ワークステージ
２１ ワークチャック
２２ 吸着面
７０ 駆動部用制御部
７０Ａ 制御部
７１，７３ タイマー
７２ 照射部用制御部
Ｍ マスク
Ｍａ 四角形アライメントマーク（マスク側アライメントマーク）
Ｗ ガラス基板（被露光材としてのワーク）
Ｗａ 十字状アライメントマーク（ワーク側アライメントマーク）

Claims (9)

1. 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
   前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
   被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
   前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
   前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、
   前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行するための制御部と、
   を備え、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置であって、
   前記制御部には、前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲が設定されており、
   前記制御部は、前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるかどうか判断し、
   前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、前記アライメント動作実施許容範囲以内となるまで、前記アライメント動作を繰り返し、
   前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、該アライメント動作実行後の前記両アライメントマークのずれ量を確認せずに該アライメント動作を完了することを特徴とする露光装置。
2. 前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行するとともに、前記アライメントカメラを露光領域から退避させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記ワークには、前記マスクのパターンが複数回露光転写され、
   前記ワークに前記マスクのパターンを１ショット目に露光転写するときには、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行した後、前記両アライメントマークのずれ量が前記所望のアライメント精度範囲以内であるとき、該アライメント動作を完了し、
   前記ワークに前記マスクのパターンを２ショット目以降露光転写するときには、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行して該アライメント動作を完了することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行するための制御部と、を備え、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光方法であって、
   前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲を前記制御部に予め設定する工程と、
   前記アライメントカメラによって前記両アライメントマークのずれ量を検出する工程と、
   前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるかどうか判断する工程と、
   前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行する工程と、
   前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行し、該アライメント動作実行後の前記両アライメントマークのずれ量を確認せずに該アライメント動作を完了する工程と、
   を備え、
   前記両アライメントマークのずれ量がアライメント動作実施許容範囲より大きい場合には、前記アライメント動作を実行した後、前記検出工程に戻ることを特徴とする露光方法。
5. 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
   被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
   前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
   前記マスクの上方に配置され、シャッターを駆動することで、光源から照射された露光用光を前記マスクに向けて照射する照射部と、
   少なくとも前記ワーク駆動部を制御可能な駆動部用制御部と、
   該照射部の前記光源及び前記シャッターを制御する照射部用制御部と、
   前記駆動部用制御部と前記照射部用制御部にそれぞれ設けられ、前記両制御部間で信号の送受信を行う通信手段と、
   を備え、露光位置に保持された前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光装置であって、
   前記駆動部用制御部は、前記照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、前記照射部用制御部からの露光完了信号を受信するまでの時間をカウントするタイマーを備え、
   前記タイマーが前記時間をカウントした以降の露光動作において、前記駆動部用制御部は、前記露光開始信号を送信してから前記タイマーがカウントした前記時間よりも短く、且つ、前記照射部用制御部が前記シャッターを駆動して前記露光用光の照射を遮断した後の所定時間が経過した時点で、前記ワーク駆動部を駆動制御することを特徴とする露光装置。
6. 前記駆動用制御部は、前記照射部用制御部が前記露光完了信号を送信した後のタイミングで、前記ワーク駆動部を駆動制御することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記タイマーは、複数の露光動作における各露光時間をそれぞれカウントし、前記ワーク駆動部を制御する前記所定時間は、複数の前記露光時間を平均化した平均時間に更新されることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
8. 前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
   前記マスクに形成されたマスク側アライメントマーク及び前記ワークに形成されたワーク側アライメントマークを検出可能なアライメントカメラと、
   をさらに備え、
   前記駆動用制御部は、前記アライメントカメラによって検出された前記両アライメントマークのずれ量に基づいて、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部を駆動制御してアライメント動作を実行し、
   前記駆動用制御部には、前記両アライメントマークのずれ量が前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部の駆動によって露光転写時の所望のアライメント精度範囲以内となる、アライメント動作実施許容範囲が設定されており、
   前記両アライメントマークのずれ量が前記アライメント動作実施許容範囲以内であるとき、前記マスク駆動部又は前記ワーク駆動部によるアライメント動作を実行して該アライメント動作を完了することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
9. 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、前記マスクの上方に配置され、シャッターを駆動することで、光源から照射された露光用光を前記マスクに向けて照射する照射部と、少なくとも前記ワーク駆動部を制御可能な駆動部用制御部と、該照射部の前記光源及び前記シャッターを制御する照射部用制御部と、前記駆動部用制御部と前記照射部用制御部にそれぞれ設けられ、前記両制御部間で信号の送受信を行う通信手段と、を備え、露光位置に保持された前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する露光方法であって、
   前記駆動部用制御部に設けられたタイマーによって、前記照射部用制御部に露光開始信号を送信してから、前記照射部用制御部から露光完了信号を受信するまでの時間をカウントする工程と、
   前記タイマーが前記時間をカウントした以降の露光動作において、前記駆動部用制御部は、前記露光開始信号を送信してから前記タイマーがカウントした前記時間よりも短く、且つ、前記照射部用制御部が前記シャッターを駆動して前記露光用光の照射を遮断した後の所定時間が経過した時点で、前記ワーク駆動部を駆動する工程と、
   を備えることを特徴とする露光方法。

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