JP5935294B2 - 近接露光装置及び近接露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関し、より詳細には、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露光転写する近接露光装置及び近接露光方法に関する。

従来、フラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等のパネルを製造する装置として、近接露光装置、スキャン露光装置、投影露光装置、ミラープロジェクション、密着式露光装置などの種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さい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した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各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、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、近接スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用の光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。

また、近接露光装置では、照明光学系として、光源の出力を高くするため、大型のランプを使用する代わりに、複数の光源を用いることが知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

特許文献１に記載の露光装置では、平面鏡の裏側に照度センサを配置して、光源の点灯、消灯を時間の経過に伴って変更しながら、照度を一定に保つことが記載されている。また、特許文献２に記載の光源装置では、複数光源を１つの照度センサで実測し、実照度と予め設定された適正照度とを比較することによって、実照度の過不足を判定することによって、照度が一定になるように各光源を制御している。

また、特許文献３に記載の面光源制御装置では、露光面に相当する位置における各点光源の照度分布特性の傾向が類似するグループごとに予めグループ分けし、露光対象物の露光面に相当する位置における照度分布が均一となるような各点光源の発光レベルを、当該点光源が属するグループごとに決定する発光レベル決定手段を備え、この発光レベル決定手段は、同一のグループに属する点光源については、同一の発光レベルとなるように各光源を制御している。

また、特許文献４に記載の露光装置では、各光源に照度センサを設け、各照度センサの検出結果が決定したランプの照度の目標値となるように各電源をフィードバック制御するようにして、照度が一定になるように各光源を制御している。

特開２０１０−２５６４２８号公報 特開２００８−２４１８７７号公報 特開２００６−３４４７４７号公報 特開２００８−２８６９７１号公報

ところで、近接露光装置では、マスク開口と被露光基板との間の１００μｍ程度のギャップは、マスクの自重撓みと基板の厚さ変動が存在するため、露光面の各位置で一定とはならない。このため、感光材料への光の当たり方に不均一が生じ、露光後のパターンのサイズにギャップ起因のばらつきが生じる。
また、液晶ディスプレイパネルのカラーフィルタやＴＦＴ基板の作成には、露光を複数回繰り返して重ね合わせが行われる。従って、要求解像度が高くなっていくと、重ね合わされる部分のサイズが小さくなっていき、サイズのばらつきが大きいと、うまく重ね合わせることができない。特許文献１〜４に記載の露光装置では、ギャップ分布を考慮して照度を制御することについての記載はない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の光源部の照度をそれぞれ制御することで、ギャップ分布による露光面での照度のばらつきを小さくすることができる近接露光装置及び近接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） 複数の光源部と、シャッターと、インテグレータレンズと、コリメーションミラーと、を有する照明光学系を備え、基板に対して近接対向するマスクに向けて前記照明光学系から光を照射することで、マスクのパターンを基板に露光する近接露光装置であって、
露光領域内の複数箇所にて、前記マスクと前記基板との間のギャップを測定するギャップ測定手段を備え、
前記複数の光源部は、複数箇所にて測定された各ギャップに応じて照度をそれぞれ変更することを特徴とする近接露光装置。
（２） 前記複数の光源部は、前記測定されたギャップが設定ギャップより狭い箇所では、照度を部分的に下げ、前記測定されたギャップが設定ギャップより広い箇所では、照度を部分的に上げることを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 前記ギャップ測定手段は、ワークステージに設けられた複数の溝内にそれぞれ配置される複数のギャップ測定手段を含むことを特徴とする（２）に記載の近接露光装置。
（４） 前記ギャップ測定手段は、ワークステージに設けられた溝内を移動可能に配置されることを特徴とする（２）に記載の近接露光装置。
（５） 前記ギャップ測定手段は、ギャップセンサであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の近接露光装置。
（６） 複数の光源部と、シャッターと、インテグレータレンズと、コリメーションミラーと、を有する照明光学系を備え、基板に対して近接対向するマスクに向けて前記照明光学系から光を照射することで、マスクのパターンを基板に露光する近接露光方法であって、
ギャップ測定手段によって、露光領域内の複数箇所にて、前記マスクと前記基板との間のギャップを測定する工程と、
複数箇所にて測定された各ギャップに応じて、前記複数の光源部の照度をそれぞれ変更する工程と、
を有することを特徴とする近接露光方法。

本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、露光領域内の複数箇所にて測定された各ギャップに応じて、複数の光源部の照度をそれぞれ制御することで、ギャップ分布による露光面での照度のばらつきを小さくすることができ、露光精度を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 （ａ）は、ワークステージを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿ったワークステージとギャップセンサを示す断面図である。 （ａ）は、照明光学系の光照射装置を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶ´−Ｖ´線に沿った断面図である。 （ａ）は、カセットを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩ方向から見た断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶＩ´方向から見たカセットの断面図をインテグレータレンズとともに示す図である。 カセットに取り付けられた光源部近傍の拡大断面図である。 カセットが支持体に取り付けられた状態を示す要部拡大図である。 各光源部の出射面からインテグレータレンズの入射面までの距離を示す概略図である。 各光源部の制御構成を示すための図である。 （ａ）は、照度制御前のランプの照度を示す図であり、（ｂ）は、照度制御前の露光領域でのギャップ分布を示す図である。 （ａ）は、ギャップ分布に基づいた照度制御後のランプの照度を示す図であり、（ｂ）は、照度制御後の露光領域での照度分布を示す図である。 （ａ）は、光源部から略均一な照度の光を出射した場合の各光源部の露光面での照度を示す図であり、（ｂ）は、露光面での全体照度のイメージを示す図である。 （ａ）は、光源部の一部の照度を上げた場合の各光源部の露光面での照度を示す図であり、（ｂ）は、露光面での全体照度のイメージを示す図である。 （ａ）は、本実施形態の変形例に係る、ワークステージを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸＶ−ＸＶ線に沿ったワークステージとギャップセンサを示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、カセットに取り付けられる光源部の配置を示す図である。 図１６（ａ）のカセットが取り付けられたフレームを示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる近接スキャン露光装置の全体斜視図である。 近接スキャン露光装置を、照射部等の上部構成を取り除いた状態で示す上面図である。 近接スキャン露光装置のマスク配置領域における露光状態を示す側面図である。 （ａ）は、マスクとエアパッドとの位置関係を説明するための要部上面図であり、（ｂ）は、その断面図である。 近接スキャン露光装置の照射部を説明するための図である。 （ａ）は、図２２の光照射装置を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った断面図である。

以下、本発明の光照射装置、露光装置及び露光方法に係る各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の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１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板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。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口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部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構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（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構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２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１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂ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等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄ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、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを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、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙ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１に示すように、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８が設けられる。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。

また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口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アパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構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、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部としてのワークステージ２１と、ワークステージ２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。ワークステージ２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、ワークステージ２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板駆動機構２２は、ワークステージ２１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との対向面間のギャップを微調整するように、ワークステージ２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

ワークステージ２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２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６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

また、図４に示すように、ワークステージ２１には、露光領域の複数箇所にて、上面に開口する複数の円形の溝２１ａが形成されており、各溝２１ａ内には、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップ測定手段としての複数のギャップセンサ１７が収容されている。なお、ギャップセンサ１７としては、光学透過型、渦電流型、超音波式などが挙げられる。

図２及び図５に示すように、照明光学系７０は、複数の光源部７３を備えた光照射装置８０と、複数の光源部７３から射出された光束が入射され、入射された光の照度分布を均一化するインテグレータレンズ７４と、各光源部７３のランプ７１の点灯と消灯の切り替えを含む電圧制御可能な光学制御部７６と、インテグレータレンズ７４の出射面から出射された光路の向きを変えるコリメーションミラー７７と、複数の光源部７３とインテグレータレンズ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。なお、インテグレータレンズ７４と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよく、また、コリメーションミラー７７には、ミラーの曲率を手動または自動で変更可能なデクリネーション角補正手段が設けられてもよい。

図５〜図７に示すように、光照射装置８０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系としての反射鏡７２と、をそれぞれ含む複数の光源部７３と、複数の光源部７３のうち、所定数の光源部７３をそれぞれ取り付け可能な複数のカセット８１と、複数のカセット８１を取り付け可能な支持体８２と、を備える。発光部としては、超高圧水銀ランプ７１の代わりに、ＬＥＤが適用されてもよい。

なお、照明光学系７０において、１６０Ｗの超高圧水銀ランプ７１を使用した場合、第６世代のフラットパネルを製造する露光装置では３７４個の光源部、第７世代のフラットパネルを製造する露光装置では５７２個の光源部、第８世代のフラットパネルを製造する露光装置では、７７４個の光源部が必要とされる。但し、本実施形態では、説明を簡略化するため、図５に示すように、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を３段×３列の計９個配した、５４個の光源部７３を有するものとして説明する。なお、カセット８１や支持体８２は、光源部７３の配置をα、β方向
に同数とした正方形形状も考えられるが、α、β方向に異なる数とした長方形形状が適用される。また、本実施形態の光源部７３では、反射部７２の開口部７２ｂが略正方形形状に形成されており、四辺がα、β方向に沿うように配置されている。

各カセット８１は、所定数の光源部７３を支持する光源支持部８３と、光源支持部８３に支持された光源部７３を押さえて、該光源支持部８３に取り付けられる凹状のランプ押さえカバー８４と、を備えた略直方体形状に形成されており、それぞれ同一構成を有する。

光源支持部８３には、光源部７３の数に対応して設けられ、光源部７３からの光を発光する複数の窓部８３ａと、該窓部８３ａのカバー側に設けられ、反射鏡７２の開口部７２ａ（又は、反射鏡７２が取り付けられる反射鏡取り付け部の開口部）を囲うランプ用凹部８３ｂと、が形成される。また、該窓部８３ａの反カバー側には、複数のカバーガラス８５がそれぞれ取り付けられている。なお、カバーガラス８５の取り付けは任意であり、設けられなくてもよい。

各ランプ用凹部８３ｂの底面は、光源部７３の光を照射する照射面（ここでは、反射鏡７２の開口面７２ｂ）と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように、平面又は曲面（本実施形態では、平面）に形成される。

ランプ押さえカバー８４の底面には、光源部７３の後部に当接する当接部８６が設けられており、各当接部８６には、モータやシリンダのようなアクチュエータ、ばね押さえ、ねじ止め等によって構成されるランプ押さえ機構８７が設けられている。これにより、各光源部７３は、反射鏡７２の開口部７２ａを光源支持部８３のランプ用凹部８３ｂに嵌合させ、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付け、ランプ押さえ機構８７によって光源部７３の後部を押さえつけることで、カセット８１に位置決めされる。従って、図６（ｃ）に示すように、カセット８１に位置決めされた所定数の光源部７３の光が照射する各照射面から、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となる。また、光源支持部８３とランプ押さえカバー８４との間の収納空間内では、隣接する光源部７３の反射鏡７２の背面７２ｃは直接対向しており、光源部７３、ランプ押さえ機構８７等以外には該収納空間内の空気の流れを遮るものがなく、良好な空気の流動性が与えられる。

また、支持体８２は、複数のカセット８１を取り付ける複数のカセット取り付け部９０を有する支持体本体９１と、該支持体本体９１に取り付けられ、各カセット８１の後部を覆う支持体カバー９２と、を有する。

図８に示すように、各カセット取り付け部９０には、光源支持部８３が臨む開口部９０ａが形成され、該開口部９０ａの周囲には、光源支持部８３の周囲の矩形平面が対向する平面９０ｂを底面としたカセット用凹部９０ｃが形成される。また、支持体本体９１のカセット用凹部９０ｃの周囲には、カセット８１を固定するためのカセット固定手段９３が設けられており、本実施形態では、カセット８１に形成された凹部８１ａに係合されて、カセット８１を固定する。

α方向或いはβ方向に並ぶカセット用凹部９０ｃの各平面９０ｂは、各カセット８１の全ての光源部７３の光を照射する照射面と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように（図９参照。）、所定の角度γで交差するように形成される。

従って、各カセット８１は、これら光源支持部８３を各カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに嵌合させて位置決めした状態で、カセット固定手段９３をカセット８１の凹部８１ａに係合させることで、支持体８２にそれぞれ固定される。そして、これら各カセット８１が支持体本体９１に取り付けられた状態で、該支持体本体９１に支持体カバー９２が取り付けられる。従って、図９に示すように、各カセット８１に位置決めされた全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離も略一定となる。
図９において、カセット取り付け部９０の平面９０ｂは、所定の角度を持って配置されているので、各光軸Ｌは、その平面９０ｂと直交する。そのため、各光軸Ｌを伸ばすと、全ての光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌがインテグレータレンズ７４で交差する。

また、図１０に示すように、各カセット８１の光源部７３には、ランプ７１に電力を供給する点灯電源９５及び制御回路９６が個々に接続されており、各光源部７３から後方に延びる各配線９７は、各カセット８１に設けられた少なくとも一つのコネクタ９８に接続されてまとめられている。そして、各カセット８１のコネクタ９８と、支持体８２の外側に設けられた光学制御部７６との間は、他の配線９９によってそれぞれ接続される。これにより、光学制御部７６は、各ランプ７１の制御回路９６に制御信号を送信し、各ランプ７１に対して点灯と消灯を含め、電圧を調整する電圧制御を行う。
なお、各光源部７３の点灯電源９５及び制御回路９６は、カセット８１に集約して設けられてもよいし、カセットの外部に設けられてもよい。また、ランプ押さえカバー８４の当接部８６は、各光源部７３からの各配線９７と干渉しないように形成されている。
また、点灯電源９５及び制御回路９６は、各光源部７３毎に設けているが、カセット８１毎に１つ設けるようにし、カセット８１内の各光源部７３を纏めて管理するようにしてもよい。

また、光照射装置８０の各光源部７３、各カセット８１、及び支持体８２には、各ランプ７１を冷却するための冷却構造が設けられている。具体的に、図７に示すように、各光源部７３のランプ７１と反射鏡７２が取り付けられるベース部７５には、冷却路７５ａが形成されており、カセット８１の各カバーガラス８５には、一つ又は複数の貫通孔８５ａが形成されている。また、カセット８１のカセット押さえカバー８４の底面には、複数の排気孔（連通孔）８４ａが形成され（図６（ｃ）参照。）、支持体８２の支持体カバー９２にも、複数の排気孔９２ａが形成されている（図５（ｃ）参照。）。また、各排気孔９２ａには、支持体８２の外部に形成されたブロアユニット（強制排気手段）７９が排気管７９ａを介して接続されている。従って、ブロアユニット７９によって支持体８２内のエアを引いて排気することで、カバーガラス８５の貫通孔８５ａから吸引された外部のエアが、矢印で示した方向へランプ７１と反射鏡７２との間の隙間ｓを通過し、光源部７３のベース部材７５に形成された冷却路７５ａへ導かれて、エアにより各光源部７３の冷却を行っている。

このように構成された露光装置ＰＥでは、照明光学系４０において、露光時に露光制御用シャッター４４が開制御されると、超高圧水銀ランプ７１から照射された光が、インテグレータレンズ７４の入射面に入射される。そして、インテグレータレンズ７４の出射面から発せられた光は、コリメーションミラー７７によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンＰが基板Ｗ上に露光転写される。

ここで、本実施形態では、複数の光源部７３は、複数のギャップセンサ１７によって複数箇所にて測定された各ギャップに応じて照度をそれぞれ変更する。具体的には、図４に示すような、ワークステージ２１に配置された複数のギャップセンサ１７によって、露光領域内におけるマスクＭと基板Ｗとのギャップを測定し、設定ギャップと比較する。そして、複数の光源部７３は、測定されたギャップが設定ギャップより狭い箇所（即ち、設定ギャップ−測定値＞０）では、照度を部分的に下げ、測定されたギャップが設定ギャップより広い箇所（即ち、設定ギャップ−測定値＜０）では、照度を部分的に上げる。

例えば、ギャップセンサ１７によって、図１１（ｂ）に示すような設定ギャップに対するギャップのばらつきが測定されると、複数の光源部７３は、図１１（ａ）に示す均一の照度から図１２（ａ）に示すギャップ分布に応じた照度にそれぞれ変更することで、図１２（ｂ）に示すような、ギャップ分布に対応した露光面での照度を得る。これにより、ギャップのばらつきによる露光面での照度のばらつきを小さくすることができ、パターンのサイズを均一化することができる。
特に、液晶ディスプレイパネルのカラーフィルタやＴＦＴ基板の作成には、基板の同じ領域に露光を複数回繰り返して重ね合わせが行われる。従って、高解像度に応じてパターンのサイズが小さくなる場合であっても高精度にパターンを重ね合わせることができる。

例えば、図１３に示すように、４つの光源部７３（７３ａ，・・・，７３ｄ）から略均一な照度の光が照射された場合、インテグレータレンズ（フライアイレンズ）７４を通った露光面での各照度も均一となり、これらの光が重なり合うことで均一化される。一方、図１４に示すように、４つの光源部７３（７３ａ，・・・，７３ｄ）の一部の電力を上げると、その光源部７３の光がインテグレータレンズ（フライアイレンズ）７４を通って露光面に出射された光の照度も上がり、ギャップ分布に応じた露光面での照度を与えることができる。
なお、複数の光源部７３の照度の制御方法としては、上述した点灯電源９５及び制御回路９６の数などに応じて、光源部７３毎に制御してもよいし、カセット８１毎に制御してもよい。

なお、図１５に示すように、ワークステージ２１には、複数の長方形状の溝２１ａを設け、各溝２１ａ内に収容されたギャップセンサ１７が溝２１ａ内を移動可能となるように構成されてもよい。この場合、各ギャップセンサ１７は、溝２１ａ内を移動しながら、溝２１ａ内の複数箇所にてマスクＭと基板Ｗとのギャップを測定する。

また、上記実施形態では、説明を簡略化するため、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を例に挙げたが、実際にはカセット８１に配置される光源部７３は８個以上であり、図１６（ａ）及び（ｂ）に示されるような配置で点対称又は線対称でカセット８１に取り付けられる。即ち、光源部７３をα方向、β方向で異なる数として配置しており、カセット８１の光源支持部８３に取り付けられた最外周に位置する光源部７３の中心を四辺で結んだ線が長方形形状をなす。また、各カセット８１が取り付けられる支持体８２のカセット取り付け部９０は、図１７に示すように互いに直交するα、β方向に配置される各個数ｎ（ｎ：２以上の正の整数）を一致させて長方形形状に形成されている。ここで、この長方形形状は後述するインテグレータエレメントの各レンズエレメントの縦横毎の入射開口角比に対応させ、カセットの行数、列数を同数とした場合が最も効率が良いが異数でも良い。

インテグレータレンズ７４の各レンズエレメントのアスペクト比（縦／横比）は、露光領域のエリアのアスペクト比に対応して決定されている。また、インテグレータレンズの各々のレンズエレメントは、その入射開口角以上の角度から入射される光を取り込むことができない構造となっている。つまり、レンズエレメントは長辺側に対して短辺側の入射開口角が小さくなる。このため、支持体８２に配置された光源部７３全体のアスペクト比（縦／横比）を、インテグレータレンズ７４の入射面のアスペクト比に対応した長方形形状の配置とすることで、光の使用効率が良好となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接スキャン露光装置について、図１８〜図２３を参照して説明する。

近接スキャン露光装置１０１は、図２１に示すように、マスクＭに近接しながら所定方向に搬送される略矩形状の基板Ｗに対して、パターンＰを形成した複数のマスクＭを介して露光用光Ｌを照射し、基板ＷにパターンＰを露光転写する。即ち、該露光装置１０１は、基板Ｗを複数のマスクＭに対して相対移動しながら露光転写が行われるスキャン露光方式を採用している。なお、本実施形態で使用されるマスクのサイズは、３５０ｍｍ×２５０ｍｍに設定されており、パターンＰのＸ方向長さは、有効露光領域のＸ方向長さに対応する。

近接スキャン露光装置１０１は、図１８及び図１９に示すように、基板Ｗを浮上させて支持すると共に、基板Ｗを所定方向（図において、Ｘ方向）に搬送する基板搬送機構１２０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図において、Ｙ方向）に沿って千鳥状に二列配置される複数のマスク保持部１７１を有するマスク保持機構１７０と、複数のマスク保持部１７１の上部にそれぞれ配置され、露光用光Ｌを照射する照明光学系としての複数の照射部１８０と、複数の照射部１８０と複数のマスク保持部１７１との間にそれぞれ配置され、照射部１８０から出射された露光用光Ｌを遮光する複数の遮光装置１９０と、を備える。

これら基板搬送機構１２０、マスク保持機構１７０、複数の照射部１８０、及び、遮光装置１９０は、レベルブロック（図示せず）を介して地面に設置される装置ベース１０２上に配置されている。ここで、図１９に示すように、基板搬送機構１２０が基板Ｗを搬送する領域のうち、上方にマスク保持機構１７０が配置される領域をマスク配置領域ＥＡ、マスク配置領域ＥＡに対して上流側の領域を基板搬入側領域ＩＡ、露光領域ＥＡに対して下流側の領域を基板搬出側領域ＯＡと称す。

基板搬送機構１２０は、装置ベース１０２上に他のレベルブロック（図示せず）を介して設置された搬入フレーム１０５、精密フレーム１０６、搬出フレーム１０７上に配置され、エアで基板Ｗを浮上させて支持する基板保持部としての浮上ユニット１２１と、浮上ユニット１２１のＹ方向側方で、装置ベース１０２上にさらに他のレベルブロック１０８を介して設置されたフレーム１０９上に配置され、基板Ｗを把持すると共に、基板ＷをＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１４０と、を備える。

浮上ユニット１２１は、図２０に示すように、搬入出及び精密フレーム１０５，１０６，１０７の上面から上方に延びる複数の連結棒１２２が下面にそれぞれ取り付けられる長尺状の複数の排気エアパッド１２３（図１９参照），１２４及び長尺状の複数の吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂと、各エアパッド１２３，１２４，１２５ａ，１２５ｂに形成された複数の排気孔１２６からエアを排出するエア排出系１３０及びエア排出用ポンプ１３１と、吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂに形成された吸気孔１２７からエアを吸引するためのエア吸引系１３２及びエア吸引用ポンプ１３３と、を備える。

また、吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂは、複数の排気孔１２６及び複数の吸気孔１２７を有しており、エアパッド１２５ａ，１２５ｂの支持面１３４と基板Ｗとの間のエア圧をバランス調整し、所定の浮上量に高精度で設定することができ、安定した高さで水平支持することができる。

基板駆動ユニット１４０は、図１９に示すように、真空吸着により基板Ｗを把持する把持部材１４１と、把持部材１４１をＸ方向に沿って案内するリニアガイド１４２と、把持部材１４１をＸ方向に沿って駆動する駆動モータ１４３及びボールねじ機構１４４と、フレーム１０９の上面から突出するように、基板搬入領域ＩＡにおけるフレーム１０９の側方にＺ方向に移動可能且つ回転自在に取り付けられ、マスク保持機構１７０への搬送待ちの基板Ｗの下面を支持する複数のワーク衝突防止ローラ１４５と、を備える。

また、基板搬送機構１２０は、基板搬入側領域ＩＡに設けられ、この基板搬入側領域ＩＡで待機される基板Ｗのプリアライメントを行う基板プリアライメント機構１５０と、基板Ｗのアライメントを行う基板アライメント機構１６０と、を有している。

マスク保持機構１７０は、図１９及び図２０に示すように、上述した複数のマスク保持部１７１と、マスク保持部１７１毎に設けられ、マスク保持部１７１をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向、即ち、所定方向、交差方向、所定方向及び交差方向との水平面に対する鉛直方向、及び、該水平面の法線回りに駆動する複数のマスク駆動部１７２と、を有する。

Ｙ方向に沿って千鳥状に二列配置される複数のマスク保持部１７１は、上流側に配置される複数の上流側マスク保持部１７１ａ（本実施形態では、６個）と、下流側に配置される複数の下流側マスク保持部１７１ｂ（本実施形態では、６個）と、で構成され、装置ベース２のＹ方向両側に立設した柱部１１２（図１６参照。）間で上流側と下流側に２本ずつ架設されたメインフレーム１１３にマスク駆動部１７２を介してそれぞれ支持されている。各マスク保持部１７１は、Ｚ方向に貫通する開口１７７を有すると共に、その周縁部下面にマスクＭが真空吸着されている。

マスク駆動部１７２は、メインフレーム１１３に取り付けられ、Ｘ方向に沿って移動するＸ方向駆動部１７３と、Ｘ方向駆動部１７３の先端に取り付けられ、Ｚ方向に駆動するＺ方向駆動部１７４と、Ｚ方向駆動部１７４に取り付けられ、Ｙ方向に駆動するＹ方向駆動部１７５と、Ｙ方向駆動部１７５に取り付けられ、θ方向に駆動するθ方向駆動部１７６と、を有し、θ方向駆動部１７６の先端にマスク保持部１７１が取り付けられている。

複数の照射部１８０は、図２２及び図２３に示すように、筐体１８１内に、第１実施形態と同様に構成される光照射装置８０Ａ、インテグレータレンズ７４、光学制御部７６、コリメーションミラー７７、及び、露光制御用シャッター７８、を備えると共に、光源部７３Ａと露光制御用シャッター７８間、及びインテグレータレンズ７４とコリメーションミラー７７間に配置される平面ミラー２８０，２８１，２８２を備える。なお、コリメーションミラー７７または折り返しミラーとしての平面ミラー２８２には、ミラーの曲率を手動または自動で変更可能なデクリネーション角補正手段が設けられてもよい。

光照射装置８０Ａは、超高圧水銀ランプ７１と反射鏡７２とをそれぞれ含む、例えば、４段２列の８個の光源部７３を含むカセット８１Ａを直線状に３個並べた支持体８２Ａを有している。第１実施形態と同様、カセット８１Ａでは、８個の光源部７３が支持された光源支持部８３にカセット押さえカバー８４を取り付けることで、８個の光源部７３の光が照射する各照射面と、８個の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となるように、光源部７３が位置決めされる。また、図２３に示すように、支持体８２Ａの複数のカセット取り付け部９０に各カセット８１Ａが取り付けられることで、全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、該光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となるように、各カセット８１Ａが位置決めされる。なお、各光源部７３からの配線の取り回しや、支持体内の冷却構造は、第１実施形態と同様に構成されている。

複数の遮光装置１９０は、図２０に示すように、傾斜角度を変更する一対の板状のブラインド部材２０８，２０９を有し、ブラインド駆動ユニット１９２によって一対のブラインド部材２０８，２０９の傾斜角度を変更する。これにより、マスク保持部１７１に保持されたマスクＭの近傍で、照射部１８０から出射された露光用光Ｌを遮光するとともに、露光用光Ｌを遮光する所定方向における遮光幅、即ち、Ｚ方向から見た投影面積を可変とすることができる。

なお、近接スキャン露光装置１０１には、マスクＭを保持する一対のマスクトレー部２２１をＹ方向に駆動することで、上流側及び下流側マスク保持部１７１ａ，１７１ｂに保持されたマスクＭを交換するマスクチェンジャー２２０が設けられると共に、マスク交換の前に、マスクトレー部１２１に対して浮上支持されるマスクＭを押さえつけながら、位置決めピン（図示せず）をマスクＭに当接させることでプリアライメントを行うマスクプリアライメント機構２４０が設けられている。

さらに、図２０に示すように、近接スキャン露光装置１０１には、レーザー変位計２６０、マスクアライメント用カメラ（図示せず）、追従用カメラ（図示せず）、追従用照明２７３等の各種検出手段が配置されている。
また、マスク配置領域（露光領域）ＥＡに設けられた、吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂには、第１実施形態のワークステージと同様に、溝が形成され、溝内にギャップセンサが配置されている。

次に、以上のように構成される近接スキャン露光装置１０１を用いて、基板Ｗの露光転写について説明する。なお、本実施形態では、下地パターン（例えば、ブラックマトリクス）が描画されたカラーフィルタ基板Ｗに対して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのパターンを描画する場合について説明する。

近接スキャン露光装置１０１は、図示しないローダ等によって、基板搬入領域ＩＡに搬送された基板Ｗを排気エアパッド１２３からのエアによって浮上させて支持し、基板Ｗのプリアライメント作業、アライメント作業を行った後、基板駆動ユニット１４０の把持部材１４１にてチャックされた基板Ｗをマスク配置領域ＥＡに搬送する。

その後、基板Ｗは、基板駆動ユニット１４０の駆動モータ１４３を駆動させることで、レール１４２に沿ってＸ方向に移動する。そして、基板Ｗがマスク配置領域ＥＡに設けられた排気エアパッド１２４及び吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂ上に移動させ、振動を極力排除した状態で浮上させて支持される。そして、照射部１８０内の光源から露光用光Ｌを出射すると、かかる露光用光Ｌは、マスク保持部１７１に保持されたマスクＭを通過し、パターンを基板Ｗに露光転写する。

また、当該露光装置１０１は追従用カメラ（図示せず）やレーザー変位計２６０を有しているので、露光動作中、マスクＭと基板Ｗとの相対位置ズレを検出し、検出された相対位置ズレに基づいてマスク駆動部１７２を駆動させ、マスクＭの位置を基板Ｗにリアルタイムで追従させる。同時に、マスクＭと基板Ｗとのギャップを検出し、検出されたギャップに基づいてマスク駆動部１７２を駆動させ、マスクＭと基板Ｗのギャップをリアルタイムで補正する。

以上、同様にして、連続露光することで、基板Ｗ全体にパターンの露光を行うことができる。マスク保持部１７１に保持されたマスクＭは、千鳥状に配置されているので、上流側或いは下流側のマスク保持部１７１ａ，１７１ｂに保持されるマスクＭが離間して並べられていても、基板Ｗに隙間なくパターンを形成することができる。

また、基板Ｗから複数のパネルを切り出すような場合には、隣接するパネル同士の間に対応する領域に露光用光Ｌを照射しない非露光領域を形成する。このため、露光動作中、一対のブラインド部材２０８，２０９を開閉して、非露光領域にブラインド部材２０８，２０９が位置するように、基板Ｗの送り速度に合わせて基板Ｗの送り方向と同じ方向にブラインド部材２０８，２０９を移動させる。

ここで、本実施形態のような近接スキャン露光装置においても、複数のギャップセンサ１７によって、露光領域内におけるマスクＭと基板Ｗとのギャップを複数箇所にて測定し、複数の光源部７３は、各ギャップに応じて照度をそれぞれ変更する。これにより、ギャップのばらつきによる露光面での照度のばらつきを小さくすることができ、パターンのサイズを均一化することができる。

なお、本実施形態の近接スキャン露光装置では、基板Ｗをエアにより浮上搬送する場合について説明したが、基板Ｗを搬送台上に接触した状態で搬送する構造であってもよい。但し、搬送台は、ギャップセンサがギャップを測定できるような構成とすることが必要である。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、カセット８１に配置される光源部７３を８個以上とし、支持体８２に配置される全光源部は８個〜約８００個とする。８００個程度であれば、実用性及び効率が良くなる。さらに、支持体８２に装着されるカセット８１の数は全体の光源部７３の数の４％以下とすることが好ましく、この場合には、１つのカセット８１に配置される光源部７３の数が４％以上となる。

また、例えば、上記実施形態では、露光装置として分割逐次近接露光装置と走査式近接露光装置とを説明したが、これに限定されず、本発明は、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置、密着式露光装置にも適用することができる。また、本発明は、一括式、逐次式、走査式等のいずれの露光方法にも適用することができる。

１０ マスクステージ
１７ ギャップセンサ（ギャップ測定手段）
２０ 基板ステージ
７０ 照明光学系
７１ ランプ
７２ 反射鏡
７３ 光源部
７４ インテグレータレンズ
７７ コリメーションミラー
７８ 露光制御用シャッター（シャッター）
８０，８０Ａ 光照射装置
８１，８１Ａ カセット
８２，８２Ａ 支持体
１０１ 近接スキャン露光装置（近接露光装置）
１２０ 基板搬送機構
１２１ 浮上ユニット
１４０ 基板駆動ユニット
１７０ マスク保持機構
１７１ マスク保持部
１７２ マスク駆動部
１８０ 照射部
１９０ 遮光装置
Ｍ マスク
Ｐ パターン
ＰＥ 逐次近接露光装置（近接露光装置）
Ｗ ガラス基板（被露光材、基板）

Claims (6)

1. 複数の光源部と、シャッターと、インテグレータレンズと、コリメーションミラーと、を有する照明光学系を備え、基板に対して近接対向するマスクに向けて前記照明光学系から光を照射することで、マスクのパターンを基板に露光する近接露光装置であって、
   露光領域内の複数箇所にて、前記マスクと前記基板との間のギャップを測定するギャップ測定手段を備え、
   前記複数の光源部は、複数箇所にて測定された各ギャップに応じて照度をそれぞれ変更することを特徴とする近接露光装置。
2. 前記複数の光源部は、前記測定されたギャップが設定ギャップより狭い箇所では、照度を部分的に下げ、前記測定されたギャップが設定ギャップより広い箇所では、照度を部分的に上げることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
3. 前記ギャップ測定手段は、ワークステージに設けられた複数の溝内にそれぞれ配置される複数のギャップ測定手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の近接露光装置。
4. 前記ギャップ測定手段は、ワークステージに設けられた溝内を移動可能に配置されることを特徴とする請求項２に記載の近接露光装置。
5. 前記ギャップ測定手段は、ギャップセンサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の近接露光装置。
6. 複数の光源部と、シャッターと、インテグレータレンズと、コリメーションミラーと、を有する照明光学系を備え、基板に対して近接対向するマスクに向けて前記照明光学系から光を照射することで、マスクのパターンを基板に露光する近接露光方法であって、
   ギャップ測定手段によって、露光領域内の複数箇所にて、前記マスクと前記基板との間のギャップを測定する工程と、
   複数箇所にて測定された各ギャップに応じて、前記複数の光源部の照度をそれぞれ変更する工程と、
   を有することを特徴とする近接露光方法。

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