JP7266864B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

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Description

本発明は、露光装置及び露光方法に関する。
特許文献１には、ステージ上に配された基板に露光ヘッドによって画像を露光する露光装置において、アライメントマークと基準スケールとに基づいてアライメントセンサの校正を行う露光装置が開示されている。この露光装置では、基板が配される第１のステージと、基準スケールが固定される第２のステージとがそれぞれ独立に昇降自在である。
特開２００６－３３７８７３号公報
特許文献１に記載の発明では、基準スケールの厚みと基板の厚みとが異なる場合、第２のステージを昇降させて基準スケールの高さを露光基準面の高さに一致させなければならず、装置の構造が複雑になるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複雑な機構を用いることなく、厚みの異なる様々な種類の基板や組み立て誤差等による高さ方向のばらつきに対応することができる露光装置及び露光装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る露光装置は、例えば、基板に対して露光を行う露光装置であって、略水平な載置面に前記基板が載置される略板状のステージと、前記ステージを水平面に略沿った第１方向に移動させる第１駆動部と、前記ステージの上方に設けられた光照射部と、前記光照射部に隣接して又は前記光照射部に設けられた読取部と、前記光照射部及び前記読取部を鉛直方向に移動させる第２駆動部と、前記載置面の前記第１方向と略直交する第２方向に沿った２つの辺のうちの少なくとも一方の近傍に設けられた被読取部であって、複数の認識マークを含む被読取部と、を備え、前記被読取部は、高さが変化するリブであって、前記第１方向に沿って設けられたリブを有し、前記リブの底面は前記載置面に設けられており、前記リブの前記底面と反対側の上面には、複数の前記認識マークが前記第１方向に沿って設けられていることを特徴とする。
本発明に係る露光装置によれば、マスクが載置されるステージの上面には、高さが変化するリブであって、第１方向に沿ったリブが設けられており、リブの底面と反対側の上面には複数の認識マークが第１方向に沿って設けられている。これにより、マスクの厚みが異なる場合においても、１つの認識マークの高さをアライメントマークの高さと略一致させることができる。したがって、複雑な機構を用いることなく、様々な厚みの基板に対応することができる。また、組み立て誤差による読取部の高さ方向のばらつきに対応することができる。なお、リブの高さは徐々に変化してもよいし、リブが階段状であってもよい。
ここで、前記リブは、前記第２方向に沿って隣接して設けられた第１リブ及び第２リブを有し、前記第１リブの上面及び前記第２リブの上面は、傾きが略同じであり、前記第１リブの最も高い位置における高さと、前記第２リブの最も低い位置における高さとが略同じであってもよい。これにより、ステージの第１方向の長さを短くすることができる。なお、３本以上のリブは２本のリブ（第１リブ及び第２リブ）の組み合わせで考えることができる。
ここで、前記第１駆動部は、前記ステージを前記第２方向に移動させ、前記光照射部は、前記第２方向に沿って隣接して設けられた第１光照射部と第２光照射部とを有し、前記読取部は、前記第１光照射部に隣接して又は前記第１光照射部に設けられた第１読取部と、前記第２光照射部に隣接して又は前記第２光照射部に設けられた第２読取部とを有し、前記被読取部は、前記第２方向の位置が前記第１読取部と前記第２読取部との間に位置してもよい。これにより、隣接する２つ読取部で同じ被読取部を読むことができる。その結果、読取部間の相対位置を測定し、光照射部が複数あるマルチヘッド露光機を用いて描画を行うことができる。なお、３つ以上の光照射部は２つの光照射部（第１光照射部及び第２光照射部）の組み合わせで考えることができ、３つ以上の読取部は２つの読取部（第１読取部及び第２読取部部）の組み合わせで考えることができる。
ここで、前記被読取部は、前記ステージの前記第２方向に沿った２つの辺の近傍に設けられていてもよい。これにより、ステージが第１方向に沿って真っ直ぐに移動しているか、ステージが第２方向に湾曲しながら第１方向に移動しているか等を検知することができる。
ここで、前記認識マークは、前記読取部の開口数に基づいた大きさで前記リブに設けられていてもよい。これにより、認識マークの大きさを、１つの認識マークにのみ焦点が合い、複数の認識マークに焦点が合わないような大きさにすることができる。
ここで、前記基板には、アライメントマークが設けられており、前記第１駆動部により前記ステージを前記第１方向に移動させて前記読取部の視野内に前記アライメントマークを配置し、前記第２駆動部により前記基板の高さに合わせて前記光照射部及び前記読取部を鉛直方向に移動して、前記読取部で前記アライメントマークを読み取り、かつ、前記第１駆動部により前記ステージを前記第１方向に移動させて前記読取部の視野内に前記認識マークを配置し、前記読取部で前記認識マークを読み取る処理と、前記アライメントマーク及び前記認識マークを読み取った結果に基づいて前記光照射部から前記基板に光を照射する描画処理と、を行う制御部を備えてもよい。これにより、時間の経過に伴って温度変化等によりステージや基板の高さが変化したとしても、読取部の高さをアライメントマークに合わせた状態でアライメントマークと認識マークを読み取ることができる。
ここで、前記認識マークは、略５μｍ以上の厚みであり、略直交する４方向に突出する突起部を有する平面視略十字形状であり、前記突起部の断面形状は、前記リブ側が広く、前記リブの反対側が狭い略台形形状であり、前記突起部の両側の側面である第１側面及び第２側面は、前記上面に対して傾斜する傾斜面であり、前記第１側面の前記上面に対する傾斜角度の絶対値と、前記第２側面の前記上面に対する傾斜角度の絶対値との差が略１度以内であり、前記制御部は、前記読取部を鉛直方向に移動させながら前記認識マークを読み取ってもよい。これにより、読取部の高さに関わらず、読取部が台形型認識マークの中心を正しく読むことができる。その結果、読取部の光軸の傾きを検知し、高精度の描画が可能となる。
ここで、前記ステージに着脱可能に設けられる略板状の交換式被読取部を備え、前記認識マークは、略数１０ｎｍから略１μｍの厚みであり、前記交換式被読取部には、略５μｍ以上の厚みであり、略直交する４方向に突出する突起部を有する平面視略十字形状の台形型認識マークが設けられており、前記突起部の断面形状は、前記交換式被読取部を前記載置面に載置したときに、前記ステージ側が広く、前記ステージの反対側が狭い略台形形状であり、前記突起部の両側の側面である第１側面及び第２側面は、前記交換式被読取部を前記載置面に載置したときに前記載置面に対して傾斜する傾斜面であり、前記第１側面の前記載置面に対する傾斜角度の絶対値と、前記第２側面の前記載置面に対する傾斜角度の絶対値との差が略１度以内であり、前記制御部は、前記読取部を鉛直方向に移動させながら前記台形型認識マークを読み取ってもよい。これにより、読取部の光軸の傾きを検知し、高精度の描画が可能となる。また、台形型認識マークを認識マークと別にして認識マークを薄くすることで、読取部が認識マークを正確に読み取ることができ、高精度の描画が可能となる。
上記課題を解決するために、本発明に係る露光方法は、例えば、第１方向に沿って移動可能に設けられたステージの上方に設けられた光照射部を用いて基板に露光を行う露光方法であって、前記ステージの略水平な面に前記基板を載置するステップと、前記光照射部と、前記光照射部に隣接して又は前記光照射部に設けられた読取部とを前記基板の高さに合わせて鉛直方向に移動して、前記基板を前記読取部で読み取るステップと、前記ステージの前記第１方向と略直交する第２方向に沿った２つの辺のうちの少なくとも一方の近傍に設けられた被読取部であって、前記ステージに設けられた高さが変化するリブの上面に前記第１方向に沿って複数設けられている認識マークを前記読取部で読み取るステップと、前記基板の読取結果と、前記認識マークの読取結果とに基づいて、前記ステージを前記第１方向に移動させながら前記光照射部から前記基板に光を照射するステップと、含むことを特徴とする。これにより、複雑な機構を用いることなく、位置決め用の認識マークを様々な厚みの基板に対応させることができる。
ここで、前記基板を前記読取部で読み取るステップでは、前記基板に設けられたアライメントマークを前記読取部で読み取り、前記光照射部から前記基板に光を照射するステップでは、前記アライメントマークの読取結果と、前記認識マークの読取結果とに基づいて前記基板に光を照射してもよい。これにより、読取部の高さをアライメントマークに合わせた状態でアライメントマークと認識マークを読み取ることができる。
ここで、前記ステージに前記基板を載置する前に行う校正ステップを有し、前記校正ステップは、前記読取部を前記ステージに近づける方向及び前記ステージから遠ざける方向に移動させながら、厚さが略５μｍ以上で平面視略十字形状の台形型認識マークであって、前記ステージ側が広く上面側が狭い略台形形状の断面形状を有する台形型認識マークを前記読取部で読み取るステップと、前記台形型認識マークの読取結果に基づいて前記読取部の光軸の傾きを検知するステップと、を含み、前記光照射部から前記基板に光を照射するステップでは、前記読取部の光軸の傾きに基づいて描画位置を調整してもよい。これにより、読取部の光軸の傾きを検知し、高精度の描画を行うことができる。
本発明によれば、複雑な機構を用いることなく、厚みの異なる様々な種類の基板や組み立て誤差等による高さ方向のばらつきに対応することができる。
第１の実施の形態に係る露光装置１の概略を示す斜視図である。 露光装置１の概略を示す平面図である。 被読取部２５の概略構成を示す斜視図である。 枠体１５の支持部１５ａの概略を示す斜視図であり、背面側（－ｘ側）から見た図である。 光照射部３０ａの概略を示す要部透視図である。 読取部６０ａの概略を示す斜視図であり、要部を透視した図である。 光照射部３０ａの取付構造を模式的に示す図である。 露光装置１の電気的な構成を示すブロック図である。 台形型認識マーク４１を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ断面図である。 読取部６０を上下動させたときの様子を示す図であり、（Ａ）は読取部６０の光軸が傾いていない場合であり、（Ｂ）は読取部６０の光軸が傾いている場合である。 読取部６０で被読取部２５を読み取るときの読取部６０の視野を模式的に示す図である。 被読取部２５－１の概略構成を示す斜視図である。
以下、本発明を、略水平方向に保持した感光性基板（例えば、ガラス基板）を走査方向に移動させながらレーザ等の光を照射してフォトマスクを生成する露光装置に適用した実施の形態を例に、図面を参照して詳細に説明する。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、重複する部分については説明を省略する。
感光性基板としては、例えば、熱膨張率が非常に小さい（例えば、約５．５×１０－７／Ｋ程度）石英ガラスが用いられる。感光性基板は、様々な大きさのものがあり、４００ｍｍ×４００ｍｍ程度のものから、一辺が例えば１ｍを超える（例えば、１４００ｍｍ×１２２０ｍｍ）大型のものまである。また、感光性基板は、大きさに応じて厚みが異なり、例えば７．５ｍｍ～１６ｍｍである。
露光装置により生成されるフォトマスクは、例えば液晶表示装置用の基板を製造するために用いられる露光用マスクである。フォトマスクは、略矩形形状の基板上に、１個または複数個のイメージデバイス用転写パターンが形成されたものである。以下、加工前、加工中及び加工後の感光性基板を包括してマスク１００という用語を使用する。
ただし、本発明の露光装置は、マスク製造装置に限定されない。本発明の露光装置は、略水平方向に保持した基板を走査方向に移動させながら光（レーザ、ＵＶ、偏光光等を含む）を照射する様々な装置を含む概念である。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る露光装置１の概略を示す斜視図である。露光装置１は、主として、定盤１１と、板状部１２と、レール１３、１４と、枠体１５と、ステージ２０と、光照射部３０と、レーザ干渉計５０と、読取部６０と、を有する。なお、図１においては、一部の構成について図示を省略している。また、露光装置１は、装置全体を覆う図示しない温度調整部により、一定温度に保たれている。
以下、水平面に略沿った方向をｘ方向及びｙ方向とし、ｘ方向及びｙ方向と略直交する方向（鉛直方向）をｚ方向とする。また、ｘ方向とｙ方向とは略直交する。
定盤１１は、略直方体形状（厚板状）の部材であり、例えば、石（例えば、花崗岩）や低膨張率の鋳物（例えば、ニッケル系の合金）で形成される。定盤１１は、上側（＋ｚ側）に略水平（ｘｙ平面と略平行）な上面１１ａを有する。
定盤１１は、設置面（例えば、床）上に載置された複数の除振台（図示せず）の上に載置される。これにより、定盤１１が除振台を介して設置面上に載置される。除振台はすでに公知であるため、詳細な説明を省略する。なお、除振台は必須ではない。定盤１１の＋ｘ側には、マスク１００をステージ２０に設置するローダ（図示せず）が設けられる。
レール１３は、セラミック製の細長い板状の部材であり、定盤１１の上面１１ａに、長手方向がｘ方向に沿うように固定される。レール１３のローダ側（＋ｘ側）の、端が上面１１ａの端部に配置され、レール１３の反ローダ側（－ｘ側）は、端が上面１１ａの端部より内側に配置される。３本のレール１３は、高さ（ｚ方向の位置）が略同一であり、上面が高精度及び高平坦度で形成される。
板状部１２は、レール１３の上に載置される。板状部１２は、セラミック製の略板状の部材であり、全体として略矩形形状である。板状部１２の下面（－ｚ側の面）には、長手方向がｘ方向に沿うようにガイド部（図示せず）が設けられる。これにより、板状部１２がｘ方向以外に移動しないように板状部１２の移動方向が規制される。
板状部１２の上面１２ａには、レール１４が設けられる。レール１４は、長手方向がｙ方向に沿うように固定される。レール１４は、高さが略同一であり、上面が高精度及び高平坦度で形成される。
レール１４の上には、ステージ２０が載置される。言い換えれば、ステージ２０は、板状部１２及びレール１３、１４を介して上面１１ａに設けられる。
ステージ２０は、平面視略矩形形状の略板状であり、熱膨張係数が略０．５～１×１０－７／Ｋの低膨張性セラミックや熱膨張係数が略５×１０－８／Ｋの超低膨張性ガラスセラミックを用いて形成される。これにより、ステージ２０の変形を防止することができる。なお、ステージ２０をマスク１００と同様に伸び縮みする材料で形成してもよい。
ステージ２０の下面には、長手方向がｙ方向に沿うようにガイド部（図示せず）が設けられる。これにより、ステージ２０、すなわち板状部１２がｙ方向以外に移動しないようにステージ２０の移動方向が規制される。このように、ステージ２０（板状部１２）は、レール１３に沿ってｘ方向に移動可能に設けられ、ステージ２０は、レール１４に沿ってｙ方向に移動可能に設けられる。
ステージ２０は、上面１１ａと対向する面と反対側の面である略水平な上面２０ａを有する。上面２０ａは、複数のアライメントマーク１０１が設けられたマスク１００（図２参照）が載置される載置面である。また、上面２０ａには、被読取部２５（図２参照、後に詳述）が設けられている。アライメントマーク１０１及び被読取部２５は、読取部６０によって読み取られ、ステージ２０すなわちマスク１００の位置決めが行われる（後に詳述）。
なお、ステージ２０は、ｘ方向及びｙ方向のみでなく、ｚ方向にも移動可能に構成されていてもよい。
露光装置１は、駆動部８１、８２（図１では図示せず、図８参照）を有する。駆動部８１、８２は、例えばリニアモータである。駆動部８１はステージ２０（板状部１２）をレール１３に沿ってｘ方向に移動させ、駆動部８２はステージ２０をレール１４に沿ってｙ方向に移動させる。駆動部８１、８２が板状部１２やステージ２０を移動させる方法は、既に公知の様々な方法を用いることができる。
また、露光装置１は、ステージ２０の位置を測定するレーザ干渉計５０を有する。レーザ干渉計５０は、枠体１５の－ｙ側に設けられた柱に設けられたレーザ干渉計５１と、定盤１１の＋ｘ側の側面に設けられたレーザ干渉計（図示省略）を有する。レーザ干渉計５０を用いてステージ２０の位置を測定する方法は、既に公知の様々な方法を用いることができる。
定盤１１には、枠体１５が設けられる。枠体１５には、例えば低膨張率の鋳物（例えば、ニッケル系の合金）が用いられる。枠体１５は、支持部１５ａと、支持部１５ａを両端で支える２本の柱１５ｃと、を有する。枠体１５は、ステージ２０の上方（＋ｚ方向）に光照射部３０を保持する。支持部１５ａには、光照射部３０が取り付けられる。枠体１５については後に詳述する。
光照射部３０は、マスク１００に光（本実施の形態では、レーザ光）を照射する。光照射部３０は、ｙ方向に沿って一定間隔（例えば、略２００ｍｍおき）で設けられる。本実施の形態では、７個の光照射部３０ａ、光照射部３０ｂ、光照射部３０ｃ、光照射部３０ｄ、光照射部３０ｅ、光照射部３０ｆ、光照射部３０ｇを有する。移動機構１６１（図４参照）は、光照射部３０ａ～３０ｇの焦点位置がマスク１００の上面に合うように、光照射部３０ａ～３０ｇ全体を１０ｍｍ程度の範囲でｚ方向に移動させる。また、駆動部３９（３９ａ～３９ｇ、後に詳述）は、光照射部３０ａ～３０ｇの焦点位置の微調整のため、光照射部３０ａ～３０ｇを３０μｍ（マイクロメートル）程度の範囲でｚ方向に微動させる。光照射部３０については後に詳述する。
読取部６０は、マスク１００に形成されたアライメントマーク１０１（図２参照）や認識マーク２５ｅ（図３参照）を読み取る。アライメントマーク１０１及び認識マーク２５ｅは、マスク１００の位置決め（キャリブレーション、アライメント等）に用いられるマークである。読取部６０は、７個の読取部６０ａ、読取部６０ｂ、読取部６０ｃ、読取部６０ｄ、読取部６０ｅ、読取部６０ｆ、読取部６０ｇを有する。読取部６０ａ～６０ｇは、それぞれ光照射部３０ａ～３０ｇに隣接するように、光照射部３０ａ～３０ｇに設けられる。なお、読取部６０ａ～６０ｇは、それぞれ光照射部３０ａ～３０ｇに設けられていてもよい。本実施の形態では、読取部６０として、倍率が略５０倍、焦点深度が１μｍ以下の顕微鏡を用いる。読取部６０については後に詳述する。
次に、被読取部２５について説明する。図２は、露光装置１の概略を示す平面図である。図２では、主要構成のみ図示し、その他の構成については図示を省略している。
被読取部２５は、ステージ２０の平面視において略平行な２つの辺２０ｂ、２０ｃの近傍に設けられている。辺２０ｂ、２０ｃは、ｙ方向に沿っている。被読取部２５は、辺２０ｂ、２０ｃに沿って複数設けられている。
被読取部２５は、ｙ方向に隣接する２つの読取部６０ａ～６０ｇの間に配置されている。なお、２つの読取部６０ａ～６０ｇの間に設けられる被読取部２５の数は限定されず、２つの読取部６０ａ～６０ｇの間に被読取部２５が少なくとも１つ設けれていればよい。図２に示す例では、読取部６０ａと読取部６０ｂとの間、読取部６０ｂと読取部６０ｃとの間、及び読取部６０ｄと読取部６０ｅとの間には１つの被読取部２５が設けられており、読取部６０ｃと読取部６０ｄとの間、及び読取部６０ｅと読取部６０ｆとの間には２つの被読取部２５が設けられている。
被読取部２５をｙ方向に隣接する２つの読取部６０の間に配置することで、隣接する２つ読取部６０（例えば、読取部６０ａと読取部６０ｂ）で同じ被読取部２５を読むことができる。光照射部３０が複数あるマルチヘッド露光機を用いて描画を行うときには読取部６０間の相対位置を測る必要があり、被読取部２５をｙ方向に隣接する２つの読取部６０の間に配置することは描画のための必須の構成である。
また、被読取部２５は、読取部６０ａ～６０ｇとｘ方向の位置が同じであってもよい。図２に示す例では、読取部６０ｂのｘ方向の位置と被読取部２５のｘ方向の位置とが略同じである。
図３は、被読取部２５の概略構成を示す斜視図である。被読取部２５は板状部材２１を介してステージ２０に設けられているが、板状部材２１は必須ではない。ステージ２０の上面２０ａは、板状部材２１の上面を含むものとする。
被読取部２５は、主として、リブ２５Ａ、２５Ｂを有する。リブ２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ、高さが徐々に変化するリブであり、ｘ方向に沿って設けられている。なお、本実施の形態では、リブ２５Ａ、２５Ｂは、－ｘ側の端が高く、＋ｘ側の端が低くなるように高さが徐々に変化しているが、－ｘ側の端が低く、＋ｘ側の端が高くなってもよい。
リブ２５Ａ、２５Ｂは、ｙ方向に沿って隣接して設けられている。リブ２５Ａ、２５Ｂの底面は、上面２０ａに設けられている。
リブ２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ、ガラス等の透明部材で形成された土台部２５ａ、２５ｂと、複数の認識マーク２５ｅが形成された板状部２５ｄと、を有する。板状部２５ｄでは、リブ２５Ａ、２５Ｂの上面（底面と反対側の面）である。板状部２５ｄは、土台部２５ａ、２５ｂの上側（＋ｚ側）に、接着部２５ｃにより貼着又は接着されている。
板状部２５ｄは、ガラス等の透明部材で形成されており、上面（＋ｚ側の面）には複数の認識マーク２５ｅがｘ方向に沿って設けられている。認識マーク２５ｅは、金属製の薄膜であり、平面視略十字形状である。認識マーク２５ｅの高さ（厚さ）は、一般的には略数１０ｎｍ～略１００ｎｍであるが、略１０ｎｍ～略１μｍであればよい。また、認識マーク２５ｅの高さは、略１０ｎｍ～略３００ｎｍであることが好ましく、略１００ｎｍ～略２００ｎｍであることがさらに好ましい。
認識マーク２５ｅは、リブ２５Ａ、２５Ｂにそれぞれ１列ずつ設けられていてもよいし、複数列ずつ設けられていてもよい。リブ２５Ａ、２５Ｂのそれぞれに認識マーク２５ｅが複数列設けられてる場合には、認識マーク２５ｅが千鳥配置されていることが望ましい。
リブ２５Ａに設けられた板状部２５ｄの傾きと、リブ２５Ｂに設けられた板状部２５ｄの傾きとは略同一である。リブ２５Ａの最も高い位置（－ｘ側の端）における高さと、リブ２５Ｂの最も低い位置（＋ｘ側の端）における高さとが略同じである。これにより、認識マーク２５ｅを異なる高さに配置しつつ、認識マーク２５ｅの高さの差を連続させることができる。
リブ２５Ａ、２５Ｂの板状部２５ｄの傾き（傾斜角度）は、ステージ２０に載置されるマスク１００の厚みや読取部６０の特性に基づいた大きさに基づいて決定される。ここで、読取部６０の特性とは、開口数（ＮＡ）、視野（ＦＯＶ）、焦点深度（ＤＯＦ）等を含む。本実施の形態では、ステージ２０に様々な厚み（７．５ｍｍ～１６ｍｍ程度）のマスク１００が載置されるため、リブ２５Ａの最も低い位置（＋ｘ側の端）における高さと、リブ２５Ｂの最も高い位置（－ｘ側の端）における高さとの差を、ステージ２０に載置され得るマスク１００の厚みの最大値と最小値との差以上とする。例えば、ステージ２０に略８ｍｍ（最小値）～略１６ｍｍ（最大値）のマスク１００が載置される場合には、ステージ２０に載置されるマスク１００の厚みの最大値と最小値との差が略８ｍｍであり、リブ２５Ａ、２５Ｂの長さが２００ｍｍであるとすると、リブ２５Ａ、２５Ｂの板状部２５ｄの傾きは４／１００ｍｍである。
また、認識マーク２５ｅは、リブ２５Ａ、２５Ｂの板状部２５ｄの傾きや読取部６０の特性に基づいた大きさで設けられる。本実施の形態では、認識マーク２５ｅの大きさは、読取部６０の視野に複数の認識マーク２５ｅが含まれ、そのうちの１つの認識マーク２５ｅに焦点が合うような（２つ以上の認識マーク２５ｅに焦点が合わないような）大きさである。
次に、枠体１５について説明する。図４は、枠体１５の支持部１５ａの概略を示す斜視図であり、背面側（＋ｘ側）から見た図である。図４は、説明のため、支持部１５ａと柱１５ｃとを少し離して図示しているが、実際は支持部１５ａと柱１５ｃとは隣接している。
支持部１５ａは、断面形状が略矩形形状の略棒状であり、内部は空洞である。支持部１５ａは、長手方向がｙ方向に沿うように設けられる。支持部１５ａは、主として、底板１５１と、支持板１５３と、底板１５１及び支持板１５３の両側に設けられた側板１５２、１５４と、仕切り壁１５９とを有する。底板１５１及び支持板１５３は略水平に設けられ、側板１５２、１５４は略鉛直に設けられる。板状の仕切り壁１５９は、支持部１５ａの内部の補強であり、仕切り壁１５９が設けられた位置においては支持部１５ａの振動や変形（撓み、捩れ等）が防止される。
底板１５１及び支持板１５３には、それぞれ、ｙ方向に沿って丸孔１５５ａ～１５５ｇ、１５６ａ～１５６ｇが形成される。丸孔１５５ａ～１５５ｇ、１５６ａ～１５６ｇは、それぞれ底板１５１及び支持板１５３を略鉛直方向に貫通する孔であり、平面視略円形である。平面視において、丸孔１５５ａ～１５５ｇの中心の位置と、丸孔１５６ａ～１５６ｇの中心の位置とは略一致する。
丸孔１５５ａ～１５５ｇ、１５６ａ～１５６ｇには、それぞれ、丸孔１５５ａ～１５５ｇ、１５６ａ～１５６ｇを覆うように設けられたガイド部材７０、７０Ａ（後に詳述）を介して、光照射部３０ａ～３０ｇが取り付けられる。ガイド部材７０と丸孔１５５ａ～１５５ｇとは略同心円状に配置され、ガイド部材７０Ａと丸孔１５６ａ～１５６ｇとは略同心円状に配置される。また、ガイド部材７０、７０Ａと光照射部３０ａ～３０ｇとは略同心円状に配置される。光照射部３０ａ～３０ｇを枠体１５に取り付ける取付構造については後に詳述する。
また、底板１５１には、丸孔１５５ａ～１５５ｇに隣接して丸孔１５７ａ～１５７ｇが形成される。丸孔１５７ａ～１５７ｇには、読取部６０の鏡筒６０１（後に詳述）が挿入される。
側板１５２、１５４には、それぞれ、鋳造時に鋳砂を排出して内部空間を形成するための鋳抜き穴として用いられる孔が形成される。これらの孔は、丸孔１５７ａ～１５７ｇへ読取部６０を取り付けるのに用いられる。
枠体１５は、支持部１５ａを柱１５ｃに沿ってｚ方向に移動させる移動機構１６１を有する。移動機構１６１は、支持部１５ａをｚ方向に１０ｍｍ程度の範囲で移動させる。例えば、移動機構１６１として、ラック１６１ａ、ピニオン１６１ｂ及びピニオン１６１ｂを回転駆動するアクチュエータ１６１ｃ（図８参照）を用いることができる。
また枠体１５は、柱１５ｃに設けられた２つの永電磁石１６３を有する。永電磁石１６３は、永久磁石と電磁石とを有する永電磁式であり、着脱時のみ電磁石のコイルに電流を流し、内蔵されている永久磁石のＯＮ－ＯＦＦを行う。永電磁石１６３は、電磁石のコイルに電流を流すことで支持部１５ａを吸着する。
支持部１５ａの端には、柱１５ｃに沿って弾性部材１６０が設けられている。図４では、－ｙ側の端に設けられた弾性部材１６０についてのみ表示し、＋ｙ側の端に設けられた弾性部材１６０については図示を省略している。弾性部材１６０は、支持部１５ａの下側に設けられており、支持部１５ａの上下動にともなって弾性部材１６０が伸縮可能となる。このように、支持部１５ａの両端に設けられた弾性部材１６０が支持部１５ａの重さを支える。
次に、光照射部３０について説明する。図５は、光照射部３０ａの概略を示す要部透視図である。光照射部３０ａは、主として、ＤＭＤ３１ａと、対物レンズ３２ａと、光源部３３ａと、ＡＦ処理部３４ａと、筒状部３５ａと、フランジ３６ａと、取付部３７ａ、３８ａと、駆動部３９ａと、を有する。光照射部３０ｂ～光照射部３０ｇは、それぞれＤＭＤ３１ｂ～３１ｇと、対物レンズ３２ｂ～３２ｇと、光源部３３ｂ～３３ｇと、ＡＦ処理部３４ｂ～３４ｇと、筒状部３５ｂ～３５ｇと、フランジ３６ｂ～３６ｇと、取付部３７ｂ～３７ｇ、３８ｂ～３８ｇと、駆動部３９ｂ～３９ｇとを有する。光照射部３０ｂ～光照射部３０ｇは、光照射部３０ａと同一の構成であるため説明を省略する。
ＤＭＤ３１ａは、デジタルミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）であり、面状のレーザ光が照射可能である。ＤＭＤ３１ａは、多数の可動式のマイクロミラー（図示省略）を有し、１枚のマイクロミラーから１画素分の光が照射される。マイクロミラーは、大きさが略１０μｍであり、２次元状に配置されている。ＤＭＤ３１ａには光源部３３ａから光が照射され、光は各マイクロミラーで反射される。マイクロミラーは、その対角線と略平行な軸を中心に回転可能であり、ＯＮ（マスク１００に向けて光を反射させる）とＯＦＦ（マスク１００に向けて光を反射させない）との切り替えが可能である。ＤＭＤ３１ａはすでに公知であるため、詳細な説明を省略する。なお、基板に結像させる像を形成するデバイスは、ＤＭＤ３１ａに限られず、ＤＭＤ３１ａ以外の２次元光空間変調器や１次元光空間変調器、例えばＧＬＶを用いてもよい。また、ＤＭＤ３１ａに代えて、ＬＣＤやフォトマスクを用いてもよい。
対物レンズ３２ａは、ＤＭＤ３１ａの各マイクロミラーで反射されたレーザ光をマスク１００の表面に結像させる。描画時には、光照射部３０ａ～光照射部３０ｇのそれぞれから光が照射され、この光がマスク１００上で結像することにより、マスク１００にパターンが描画される。光源部３３ａは、主として、光源３３１と、レンズ３３２と、フライアイレンズ３３３と、レンズ３３４、３３５と、ミラー３３６と、を有する。光源３３１は、例えばレーザダイオードであり、光源３３１から出射された光は、光ファイバ等を介してレンズ３３２に導かれる。
光は、レンズ３３２からフライアイレンズ３３３に導かれる。フライアイレンズ３３３は複数枚のレンズ（図示せず）を２次元状に配置したものであり、フライアイレンズ３３３において多数の点光源が作られる。フライアイレンズ３３３を通過した光は、レンズ３３４、３３５（例えば、コンデンサレンズ）を通って平行光となり、ミラー３３６でＤＭＤ３１ａに向けて反射される。
ＡＦ処理部３４ａは、マスク１００へ照射される光の焦点をマスク１００に合わせるものであり、主として、ＡＦ用光源３４１と、コリメータレンズ３４２と、ＡＦ用シリンドリカルレンズ３４３、ペンタプリズム３４４、３４５と、レンズ３４６と、ＡＦセンサ３４７、３４８と、を有する。ＡＦ用光源３４１から照射された光はコリメータレンズ３４２で平行光となり、ＡＦ用シリンドリカルレンズ３４３で線状の光となり、ペンタプリズム３４４で反射されてマスク１００の表面に結像する。マスク１００で反射した光は、ペンタプリズム３４５で反射され、レンズ３４６で集光されて、ＡＦセンサ３４７、３４８に入射する。ペンタプリズム３４４、３４５は、略９７度の曲げ角度で光を曲げる。なお、ペンタプリズム３４４、３４５の代わりにミラーを用いてもよいが、ミラーの角度ズレにより焦点ボケを起こすため、ペンタプリズムを用いることが望ましい。ＡＦ処理部３４ａは、ＡＦセンサ３４７、３４８で受光された結果に基づいて合焦位置を求めるオートフォーカス処理を行う。なお、このような光テコ式によるオートフォーカス処理はすでに公知であるため、詳細な説明を省略する。
光照射部３０ａは、内部に光学系（対物レンズ３２ａを含む）が設けられた略円筒形状の筒状部３５ａを有する。筒状部３５ａの上側の端には、フランジ３６ａが設けられる。フランジ３６ａは、上側にレンズ３３２、フライアイレンズ３３３及びレンズ３３４、３３５を保持する。また、筒状部３５ａには、取付部３７ａ、３８ａが設けられる。取付部３７ａ、３８ａは、枠体１５への取り付けに用いられる。取付部３７ａは、フランジ３６ａの近傍に設けられ、取付部３８ａは、筒状部３５ａの下端近傍に設けられる。取付部３７ａには、取付部３８ａの外径より大きい直径を有する中空部３７２が形成される。これにより、筒状部３５ａが上方に引き抜き可能となる。
取付部３７ａ（すなわち、光照射部３０ａ）は、駆動部３９ａにより鉛直方向（ｚ方向）に移動される。駆動部３９ａは、電圧を印加することで変位が生じる固体アクチュエータである圧電素子を有する。圧電素子が伸びると光照射部３０ａが＋ｚ方向に移動し、圧電素子３９１が縮むと光照射部３０ａが－ｚ方向に移動する。駆動部３９ａによる光照射部３０ａの移動量は略３０μｍである。
次に、読取部６０について説明する。読取部６０ａ～読取部６０ｇは、同一の構成であるため、以下、読取部６０ａについて説明する。
図６は、読取部６０ａの概略を示す斜視図であり、要部を透視した図である。読取部６０ａは、高倍率顕微鏡光学系であり、主として、対物レンズが内部に設けられた鏡筒６０１と、対物レンズへ光（ここでは、可視光）を照射する光源ユニット６０２と、チタン、ジルコニア等の低熱伝導体で形成された鏡筒６０３と、鏡筒６０３の内部に設けられたチューブレンズ６０４と、光源ユニット６０２からの光を透過させると共に、対物レンズから導かれた光を反射するハーフミラー６０５と、を有する顕微鏡と、顕微鏡により取得されたパターンを結像するカメラ６０６と、を有する。
光源ユニット６０２は、可視光線（例えば、波長が略４５０～６００ｎｍの光）を照射する部材であり、面光源状の光を照射する。光源ユニット６０２は、遠方に設置された光源６２１と、光源６２１からの光を導く光バンドルファイバ６２２と、光ファイバの端面近傍に設置された拡散板６２３と、拡散板６２３に隣接して設けられるコリメータレンズ６２４と、を有する。
光源６２１は、例えば白色ＬＥＤであり、可視光域の光を照射する。光源６２１は発熱するため、光源６２１は読取部６０ａから離れた位置に設けられる。光源６２１から照射された光は、光バンドルファイバ６２２を用いて導光される。拡散板６２３は、光バンドルファイバ６２２により導光されて、光バンドルファイバ６２２の端面から放射される光を広げ均一に変換した後、コリメータレンズ６２４は、その光を対物レンズに導く。
光源ユニット６０２から照射された光は、対物レンズを通り、パターンＰ等で反射して、再び対物レンズへ導かれる。対物レンズは、倍率が略１００倍の高倍率、開口数（ＮＡ、ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）が略０．８、作動距離が略２ｍｍの特性を有する可視光レンズである。チューブレンズ６０４は、無限遠補正された対物レンズからの光を結像させるレンズであり、焦点距離が略２００ｍｍである。
カメラ６０６は、解像度がＵＸＧＡ（１６００×１２００画素）程度であり、大きさが２／３インチ程度であり、消費電力が３Ｗ程度である。カメラ６０６は、パターンＰの像を取得する。カメラ６０６は、水冷用ウオータージャケットで囲まれている。カメラ６０６は、制御部２０１ａ（図８参照）により、超低速度スキャンが可能であり、したがってマスク１００に描画された細かいパターンを正確に読み取ることができる。
読取部６０ａは、図示しない取付部を介して筒状部３５ａに固定される。これにより、読取部６０ａは、光照射部３０ａと共にｚ方向に移動する。
次に、光照射部３０ａ～３０ｇを枠体１５に取り付ける取付構造について説明する。図７は、光照射部３０ａの取付構造を模式的に示す図である。なお、光照射部３０ｂ～光照射部３０ｇの取付構造は、光照射部３０ａの取付構造と同一の構成であるため説明を省略する。
ガイド部材７０、７０Ａは、それぞれ、ガイド部本体７１、７１Ａと、押さえリング７２、７２Ａ、７３、７３Ａと、を有する。ガイド部本体７１、７１Ａは、略薄板状であり、平面視略円板形状である。ガイド部本体７１、７１Ａは、変形しやすいように、厚さが略０．１ｍｍ程度の金属で形成される。金属としては、ステンレス鋼、リン青銅等を用いることができるが、より均質なリン青銅を用いることが望ましい。
ガイド部本体７１、７１Ａには、それぞれ、略中央に取付孔７４、７４Ａが形成される。取付孔７４、７４Ａには、筒状部３５ａが挿入される。筒状部３５ａが取付孔７４、７４Ａに挿入された状態では、光軸ａｘが取付孔７４、７４Ａの中心と略一致する。
押さえリング７２、７２Ａ、７３、７３Ａは、厚さが略３ｍｍ程度であり、ガイド部本体７１と同じ材料で形成される。押さえリング７２、７２Ａは、略環状であり、ガイド部本体７１、７１Ａの外周に略沿って設けられる。押さえリング７３、７３Ａは、略環状であり、取付孔７４、７４Ａに略沿って設けられる。押さえリング７２、７２Ａ、７３、７３Ａを介してガイド部材７０、７０Ａを枠体１５及び筒状部３５ａに固定することで、ガイド部本体７１、７１Ａの変形を防止することができる。
ガイド部本体７１には、孔７５、７６が設けられている孔７５、７６は、ＡＦ用光源３４１から下向きに照射された光及びマスク１００での反射光が通過できるように、それぞれＡＦ用光源３４１及びＡＦセンサ３４７、３４８と水平方向の位置が一致する。言い換えれば、孔７５、７６の位置は、それぞれ平面視においてＡＦ用光源３４１及びＡＦセンサ３４７、３４８の位置と重なる。このように、孔７５、７６を形成することで、ガイド部材７０、７０Ａを用いた場合においても光照射部３０ａのＡＦ処理が可能となる。
駆動部３９ａは、押さえリング７３Ａを介して取付部３７ａを押し上げる。駆動部３９ａが重心Ｇの近くで光照射部３０ａを押し上げることで、光照射部３０ａの上下動が安定する。
なお、光照射部３０ａの上下動に伴い、光照射部３０ａに設けられた読取部６０ａ（図７では図示省略）も上下動する。読取部６０ａの鏡筒６０１が丸孔１５７ａ（図４等参照）に挿入されており、鏡筒６０１は丸孔１５７ａに固定されていないため、鏡筒６０１の上下動により不具合は生じない。
図８は、露光装置１の電気的な構成を示すブロック図である。露光装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０４と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５と、メディアインターフェース（Ｉ／Ｆ）２０６と、を有し、これらは光照射部３０、レーザ干渉計５０、読取部６０、駆動部８１、８２等と互いに接続されている。
ＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＣＰＵ２０１には、レーザ干渉計５０、読取部６０等から信号が入力される。ＣＰＵ２０１から出力された信号は、駆動部８１、８２、光照射部３０等に出力される。
ＲＡＭ２０２は、揮発性メモリである。ＲＯＭ２０３は、各種制御プログラム等が記憶されている不揮発性メモリである。ＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。また、ＲＯＭ２０３は、露光装置１の起動時にＣＰＵ２０１が行うブートプログラムや、露光装置１のハードウェアに依存するプログラム、マスク１００への描画データなどを格納する。また、ＲＡＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム及びＣＰＵ２０１が使用するデータなどを格納する。
ＣＰＵ２０１は、入出力インターフェース２０４を介して、キーボードやマウス等の入出力装置２１１を制御する。通信インターフェース２０５は、ネットワーク２１２を介して他の機器からデータを受信してＣＰＵ２０１に送信すると共に、ＣＰＵ２０１が生成したデータを、ネットワーク２１２を介して他の機器に送信する。
メディアインターフェース２０６は、記憶媒体２１３に格納されたプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２に格納する。なお、記憶媒体２１３は、例えば、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等である。
なお、各機能を実現するプログラムは、例えば、記憶媒体２１３から読み出されて、ＲＡＭ２０２を介して露光装置１にインストールされ、ＣＰＵ２０１によって実行される。
ＣＰＵ２０１は、入力信号に基づいて露光装置１の各部を制御する制御部２０１ａの機能を有する。制御部２０１ａは、ＣＰＵ２０１が読み込んだ所定のプログラムを実行することにより構築される。制御部２０１ａが行う処理については、後に詳述する。
図８に示す露光装置１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、例えば一般的な情報処理装置が備える構成を排除するものではない。露光装置１の構成要素は、処理内容に応じてさらに多くの構成要素に分類されてもよいし、１つの構成要素が複数の構成要素の処理を実行してもよい。
このように構成された露光装置１の作用について説明する。以下の処理は、主として制御部２０１ａによって行われる。
制御部２０１ａは、描画処理を行う前に、略板状の交換式被読取部（図示省略）に設けられた台形型認識マーク４１を読み取る。図９は、台形型認識マーク４１を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ断面図である。
台形型認識マーク４１は、図９（Ａ）に示すように、直交する４方向に突出する突起部４１ａを有する平面視略十字形状である。台形型認識マーク４１は、図９（Ｂ）に示すように厚肉であり、厚みは略５μｍ以上である。なお、台形型認識マーク４１の厚みは、略５μｍ以上から略１ｍｍであることが好ましく、略５μｍから略１００μｍであることがより好ましく、略５μｍ以上から略３０μｍであることがさらに好ましい。
突起部４１ａの断面形状は、底面側が広く、底面の反対側（上面）が狭い略台形形状である。突起部４１ａの高さｔは、読取部６０の焦点深度の数倍以上であり、本実施の形態では略５μｍである。底面４１ｂの幅ｗは、高さｔよりも大きく、本実施の形態では略８μｍ～１０μｍである。
底面４１ｂ及び上面４１ｅは、交換式被読取部をステージ２０の上面２０ａに載置したときに、上面２０ａと略平行である。突起部４１ａの両側の側面４１ｃ、４１ｄは、底面４１ｂ及び上面４１ｅに対して傾斜する傾斜面である。図９（Ｂ）に示す断面視において、側面４１ｃ、４１ｄは、略左右対称である。そして、側面４１ｃの底面４１ｂに対する傾斜角度の絶対値と、側面４１ｄの底面４１ｂに対する傾斜角度の絶対値との差は、略１度以内であることが望ましい。
例えば、底面４１ｂに対する傾斜角度の絶対値が６０度である場合、側面４１ｃの傾きと側面４１ｄの傾きが１度異なる場合の中心位置のずれは、略４４ｎｍ（＝５μｍ×（ｓｉｎ６０°－ｓｉｎ５９°））となる。本実施の形態の露光装置の精度は略６０ｎｍであり、側面４１ｃ、４１ｄの傾斜角度の差異が１度以下とすることで露光装置の精度を満足させることができる。
なお、断面視において側面４１ｃ、４１ｄを左右対称にするためには、ウェットエッチングにより台形型認識マーク４１を形成することが望ましい。
台形型認識マーク４１は、交換式被読取部に二次元配置されている。交換式被読取部は、被読取部２５とは別に設けられるものであり、ステージ２０に対して着脱可能である。ここでは、交換式被読取部は、ステージ２０の上面２０ａに載置される。制御部２０１ａは、ステージ２０に交換式被読取部を載置した状態で、駆動部３９や移動機構１６１により読取部６０をステージ２０に近づける方向及びステージ２０から遠ざける方向に移動させながら、台形型認識マーク４１を読み取る。
読取部６０の光軸が傾いている場合には、読取部６０を上下動させることで読取部６０の視野がｘ方向又はｙ方向にずれる。図１０は、読取部６０を上下動させたときの様子を示す図であり、（Ａ）は読取部６０の光軸が傾いていない場合であり、（Ｂ）は読取部６０の光軸が傾いている場合である。
図１０（Ａ）に示すように、読取部６０の光軸が傾いていない場合は、読取部６０のｚ方向の位置が変化しても、光軸とステージ２０（又はマスク１００）が交差する位置は変化せず、読取部６０の視野も変化しない。
それに対し、図１０（Ｂ）に示すように、読取部６０の光軸が傾いている場合は、読取部６０のｚ方向の位置が変化すると、光軸とステージ２０（又はマスク１００）が交差する位置が図１０における横方向に変化し、読取部６０の視野も変化する。
したがって、制御部２０１ａは、描画処理の前に、読取部６０をステージ２０に近づける方向及びステージ２０から遠ざける方向に移動させながら台形型認識マーク４１を読み取り、台形型認識マーク４１の読取結果に基づいて読取部６０の特性、特に光軸の傾きを検知する。
また、読取部６０が台形型認識マーク４１を読み取るため、読取部６０を上下動させたとしても、台形型認識マーク４１の側面４１ｃ、４１ｄのどこかに焦点をあわせることができる。側面４１ｃ、４１ｄは、略左右対称であるため、側面４１ｃ、４１ｄの低い位置（底面４１ｂの近傍）に焦点が合った場合も、側面４１ｃ、４１ｄの高い位置（上面４１ｅの近傍）に焦点が合った場合も、読取部６０が台形型認識マーク４１の中心Ｏを正しく読むことができる。
その後、制御部２０１ａは処理を描画処理に進める。描画処理は、ステージ２０から交換式被読取部を取り外し、ステージ２０の上面２０ａにマスク１００を載置し、その後数時間経過してから行なわれる。
まず、制御部２０１ａは、駆動部８１、８２によりステージ２０をｘ方向やｙ方向に移動させて読取部６０の視野内にアライメントマーク１０１を配置し、駆動部３９や移動機構１６１により読取部６０をマスク１００の高さに合わせてｘ方向に移動させ、読取部６０でマスク１００のアライメントマーク１０１を読み取る。読取部６０の焦点深度は浅いため、アライメントマーク１０１に合焦させるため、駆動部３９や移動機構１６１により読取部６０をマスク１００の高さに合わせる必要がある。
その後、制御部２０１ａは、駆動部８１、８２によりステージ２０をｘ方向やｙ方向に移動させて読取部６０の視野内に辺２０ｂ近傍に設けられた被読取部２５を配置し、読取部６０で認識マーク２５ｅを読み取る。
高さが徐々に変化するリブ２５Ａ、２５Ｂの板状部２５ｄに認識マーク２５ｅが設けられているため、読取部６０の位置がマスク１００の高さ、すなわちアライメントマーク１０１の高さに合わせて調整されていたとしても、１つの認識マーク２５ｅの高さをアライメントマーク１０１の高さと略一致させ、１つの認識マーク２５ｅに焦点を合わせることができる。
そして、様々な厚みのマスク１００を上面２０ａに載置したとしても、複数の認識マーク２５ｅのうちの１つの認識マーク２５ｅの高さをアライメントマーク１０１の高さと略一致させることができる。
図１１は、読取部６０で被読取部２５を読み取るときの読取部６０の視野を模式的に示す図である。図１１の点線Ａで囲む領域が読取部６０の視野であり、図１１の点線Ｂで囲む領域が読取部６０の合焦領域である。
読取部６０は焦点深度が浅く、ステージ２０に載置されるマスク１００の厚みの最大値と最小値との差（ここでは、略８ｍｍ程度）を吸収することはできない。本実施の形態では、読取部６０の視野に含まれる認識マーク２５ｅの高さはすべて異なるため、マスク１００の高さに合わせて読取部６０の高さを調整していたとしても、読取部６０が合焦する認識マーク２５ｅが１つ存在する。そして、読取部６０が合焦した認識マーク２５ｅを読み取ることで、制御部２０１ａがステージ２０の位置を検知することができる。
制御部２０１ａは、アライメントマーク１０１及び認識マーク２５ｅの読取結果に基づいてステージ２０、すなわちマスク１００のｘ方向及びｙ方向の位置を検知する。
制御部２０１ａは、検知したマスク１００のｘ方向及びｙ方向の位置に基づいて、ステージ２０をｘ方向移動させつつ、光照射部３０の下側をマスク１００が通過するときに光照射部３０から光を照射して、マスク１００に対して描画処理を行う。
制御部２０１ａは、台形型認識マーク４１の読取結果に基づいて求められた読取部６０の光軸の傾きに基づいて、描画位置を調整する。そして、制御部２０１ａは、補正後の描画位置に基づいて、光照射部３０ａ～３０ｇからマスク１００へ光を照射する。具体的には、制御部２０１ａは、ｘ方向については光照射部３０ａ～３０ｇへ光を照射する信号（水平同期信号）のタイミングを変え、ｙ方向については描画データを位置ずれ分だけｙ方向に移動させることで描画位置を調整する。
また、制御部２０１ａは、ステージ２０をｘ方向移動させるときに、辺２０ｂ近傍に設けられた認識マーク２５ｅ及び辺２０ｃ近傍に設けられた認識マーク２５ｅを読取部６０で読み取る。これにより、ステージ２０がｘ方向に沿って真っ直ぐに移動しているか、ステージ２０がｙ方向に湾曲しながらｘ方向に移動しているか等を検知するすることができる。この場合、制御部２０１ａは、検知したステージ２０のｙ方向への湾曲に基づいて描画位置を調整する。
制御部２０１ａは、描画しつつステージ２０を＋ｘ端まで移動させたら、ステージ２０を－ｘ端まで戻す。そして、制御部２０１ａは、再度ステージ２０を＋ｘ端まで移動させつつ描画を行う。時間の経過に伴い、温度変化等によりステージ２０やマスク１００の高さが変化するため、ステージ２０を－ｘ端まで戻す度に、制御部２０１ａは、読取部６０の高さをアライメントマーク１０１に合わせた状態でアライメントマーク１０１と認識マーク２５ｅを読み取り、その読取結果に基づいて次の描画を行う。
本実施の形態によれば、高さが徐々に変化するリブ２５Ａ、２５Ｂの板状部２５ｄに認識マーク２５ｅが設けられているため、マスク１００（アライメントマーク１０１）の高さが異なる場合においても、１つの認識マーク２５ｅの高さをアライメントマーク１０１の高さと略一致させ、１つの認識マーク２５ｅに焦点を合わせることができる。
例えば、ステージ２０に認識マーク２５ｅが直接設けられている場合には、様々な厚みのマスク１００を上面２０ａに載置すると、読取部６０の高さをアライメントマーク１０１の高さに合わせると認識マーク２５ｅに合焦させることができない。また、マスク１００の厚みに合わせて認識マーク２５ｅを上下動させるとすると、装置構成が複雑になってしまう。
それに対し、本実施の形態のように、高さの異なる複数の認識マーク２５ｅを設けておくことで、複雑な機構を用いることなく、様々な厚みの基板に対応することができる。また、高さの異なる複数の認識マーク２５ｅを設けておくことで、組み立て誤差等による読取部６０のｚ方向の位置のばらつきに対応することができる。
また、本実施の形態によれば、平行な２つの辺２０ｂ、２０ｃ近傍に被読取部２５を設けることで、ステージ２０の移動特性、すなわちステージ２０がｘ方向に沿って真っ直ぐに移動しているか、ステージ２０がｙ方向に湾曲しながらｘ方向に移動しているか等を検知するすることができる。
また、本実施の形態によれば、描画処理の前に、読取部６０を上下方向に移動させながら台形型認識マーク４１を読み取ることで、読取部６０の特性、特に光軸の傾きを検知することができる。また、台形型認識マーク４１の側面４１ｃ、４１ｄが略左右対称であるため、読取部６０の高さ方向の位置によらず、読取部６０が台形型認識マーク４１の中心Ｏを正しく読むことができる。
また、本実施の形態によれば、描画処理で用いる認識マーク２５ｅの厚みを読取部６０の焦点深度より薄くする点に特徴がある。高精度の描画（精度が略６０ｎｍ）を行う場合には、読取部６０の１ピクセル（略１００ｎｍ）より小さいため、高精度に認識マーク２５ｅを読み取る必要があるが、認識マーク２５ｅを薄くして認識マーク２５ｅに確実に合焦させることで、読取部６０が認識マーク２５ｅを正確に読み取ることができる。
なお、本実施の形態では、辺２０ｂ、２０ｃの近傍に被読取部２５が設けられていたが、ステージ２０やマスク１００のｘ方向及びｙ方向の位置を検知するためには、辺２０ｂ、２０ｃのうちの少なくとも一方の近傍に被読取部２５が設けられていればよい。ただし、ステージ２０の移動特性を検知するためには、辺２０ｂ、２０ｃの近傍に被読取部２５を設けることが望ましい。
また、本実施の形態では、光照射部３０及び読取部６０をｙ方向に沿って複数設けたため、被読取部２５もｙ方向に沿って複数設けたが、光照射部３０及び読取部６０が１つずつである場合には、被読取部２５も１つでよい。
また、本実施の形態では、隣接して２本のリブ２５Ａ、２５Ｂを設けたが、リブの数はこれに限られない。例えば、ステージ２０や板状部材２１のｘ方向の長さに制限が無ければ、ｘ方向に沿った長いリブ（リブ２５Ａ、２５Ｂの長さの倍の長さのリブ）を１本設ければよい。また、例えば、ステージ２０や板状部材２１のｘ方向の長さに余裕がなければ、３本以上のリブをｙ方向に沿って並べればよい。
また、本実施の形態では、高さが徐々に変化するリブ２５Ａ、２５Ｂを用いて高さの異なる複数の認識マーク２５ｅを設けたが、高さの異なる複数の認識マーク２５ｅを設ける形態はこれに限られない。例えば、高さが階段状に変化するリブを用い、踏面に相当する部分にそれぞれ認識マーク２５ｅを設けることで、高さの異なる複数の認識マーク２５ｅを設けてもよい。
また、本実施の形態では、交換式被読取部は着脱可能（交換式）であり、ステージ２０の上面２０ａに載置されるが、交換式被読取部の形態はこれに限られない。例えば、交換式被読取部が交換式でなく、交換式被読取部をステージ２０の端面部に設けておいてもよい。
また、本実施の形態では、マスク１００にアライメントマーク１０１を設けたが、アライメントマーク１０１は必須ではない。アライメントマーク１０１が設けられていない場合には、制御部２０１ａは、マスク１００上に存在する任意のパターン等を読み取ってもよいし、制御部２０１ａは、マスク１００の角部へ辺部を読み取ってもよい。また、制御部２０１ａは、マスク１００の高さから計算される認識マーク２５ｅを読み取ってもよい。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態は、台形型認識マークを被読取部に設ける形態である。以下、第２の実施の形態の露光装置２について説明する。第１の実施の形態の露光装置１と、第２の実施の形態の露光装置２との差異は被読取部のみであるため、以下、第２の実施の形態の露光装置における被読取部についてのみ説明する。また、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
露光装置２は、ステージ２０－１を有する。ステージ２０－１には、板状部材２１－１を介して被読取部２５－１が設けられている。図１２は、被読取部２５－１の概略構成を示す斜視図である。
被読取部２５－１は、主として、リブ２５Ａ－１、２５Ｂ－１を有する。リブ２５Ａ－１、２５Ｂ－１は、それぞれ、ガラス等の透明部材で形成された土台部２５ａ、２５ｂと、複数の台形型認識マーク４１が形成された板状部２５ｆと、を有する。板状部２５ｆは、リブ２５Ａ－１、２５Ｂ－１の上面であり、土台部２５ａ、２５ｂの上側（＋ｚ側）に接着部２５ｃにより貼着又は接着されている。
台形型認識マーク４１の底面４１ｂ及び上面４１ｅは、板状部２５ｆと略平行である。台形型認識マーク４１の側面４１ｃ、４１ｄは、板状部２５ｆに対して傾斜する傾斜面である。
このように構成された露光装置２の作用について説明する。以下の処理は、主として制御部２０１ａによって行われる。
制御部２０１ａは、描画処理を行う前に、駆動部３９や移動機構１６１により読取部６０をステージ２０に近づける方向及びステージ２０から遠ざける方向に移動させながら、被読取部２５－１に設けられた台形型認識マーク４１を読み取る。制御部２０１ａは、台形型認識マーク４１の読取結果に基づいて読取部６０の特性、特に光軸の傾きを検知する。
その後、制御部２０１ａは処理を描画処理に進める。制御部２０１ａは、ステージ２０の上面２０ａにマスク１００を載置して数時間経過した後で、読取部６０でマスク１００のアライメントマーク１０１を読み取る。また、制御部２０１ａは、読取部６０で辺２０ｂ近傍に設けられた被読取部２５の台形型認識マーク４１を読み取る。制御部２０１ａは、アライメントマーク１０１及び台形型認識マーク４１の読取結果に基づいてステージ２０、やマスク１００のｘ方向及びｙ方向の位置を検知する。
制御部２０１ａは、検知したマスク１００のｘ方向及びｙ方向の位置に基づいて、ステージ２０をｘ方向移動させつつ、光照射部３０の下側をマスク１００が通過するときに光照射部３０から光を照射して、マスク１００に対して描画処理を行う。
本実施の形態によれば、台形型認識マーク４１を被読取部２５－１に設けることで、台形型認識マーク４１が設けられた交換式被読取部を用いることなく読取部６０の特性を検知することができる。
なお、本実施の形態では、被読取部２５－１に台形型認識マーク４１のみを設けたが、被読取部２５－１に１つだけ台形型認識マーク４１を設け、その他は認識マーク２５ｅを設けるようにしてもよい。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。当業者であれば、実施形態の各要素を、適宜、変更、追加、変換等することが可能である。
また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略水平とは、厳密に水平の場合には限られず、例えば数度程度の誤差を含む概念である。また、例えば、略１０μｍとは、１０μｍに限らず、例えば１～３μｍ程度の誤差を含む概念である。また、例えば、単に平行、直交等と表現する場合において、厳密に平行、直交等の場合のみでなく、略平行、略直交等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、Ａの近傍という場合に、Ａの近くのある範囲の領域であって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。
１、２ ：露光装置
１１ ：定盤
１１ａ ：上面
１２ ：板状部
１２ａ ：上面
１３、１４ ：レール
１５ ：枠体
１５ａ ：支持部
１５ｃ ：柱
２０、２０－１：ステージ
２０ａ ：上面
２０ｂ、２０ｃ：辺
２１、２１－１：板状部材
２５、２５－１：被読取部
２５Ａ、２５Ａ－１、２５Ｂ、２５Ｂ－１：リブ
２５ａ、２５ｂ：土台部
２５ｃ ：接着部
２５ｄ、２５ｆ：板状部
２５ｅ ：認識マーク
３０（３０ａ～３０ｇ）：光照射部
３２ａ～３２ｇ：対物レンズ
３３ａ～３３ｇ：光源部
３４ａ～３４ｇ：ＡＦ処理部
３５ａ～３５ｇ：筒状部
３６ａ～３６ｇ：フランジ
３７ａ～３７ｇ：取付部
３８ａ～３８ｇ：取付部
３９（３９ａ～３９ｇ）：駆動部
４１ ：台形型認識マーク
４１ａ ：突起部
４１ｂ ：底面
４１ｃ、４１ｄ：側面
４１ｅ ：上面
５０、５１：レーザ干渉計
６０（６０ａ～６０ｇ）：読取部
７０、７０Ａ：ガイド部材
７１、７１Ａ：ガイド部本体
７２、７２Ａ、７３、７３Ａ：押さえリング
７４、７４Ａ：取付孔
７５、７６ ：孔
８１、８２ ：駆動部
１００ ：マスク
１０１ ：アライメントマーク
１５１ ：底板
１５２ ：側板
１５３ ：支持板
１５４ ：側板
１５５ａ～１５５ｇ、１５６ａ～１５６ｇ、１５７ａ～１５７ｇ：丸孔
１５９ ：仕切り壁
１６０ ：弾性部材
１６１ ：移動機構
１６１ａ ：ラック
１６１ｂ ：ピニオン
１６１ｃ ：アクチュエータ
１６３ ：永電磁石
２０１ ：ＣＰＵ
２０１ａ ：制御部
２０２ ：ＲＡＭ
２０３ ：ＲＯＭ
２０４ ：入出力インターフェース
２０５ ：通信インターフェース
２０６ ：メディアインターフェース
２１１ ：入出力装置
２１２ ：ネットワーク
２１３ ：記憶媒体
３３１ ：光源
３３２ ：レンズ
３３３ ：フライアイレンズ
３３４、３３５：レンズ
３３６ ：ミラー
３４１ ：ＡＦ用光源
３４２ ：コリメータレンズ
３４３ ：ＡＦ用シリンドリカルレンズ
３４４、３４５：ペンタプリズム
３４６ ：レンズ
３４７、３４８：センサ
３７２ ：中空部
３９１ ：圧電素子
６０１ ：鏡筒
６０２ ：光源ユニット
６０３ ：鏡筒
６０４ ：チューブレンズ
６０５ ：ハーフミラー
６０６ ：カメラ
６２１ ：光源
６２２ ：光バンドルファイバ
６２３ ：拡散板
６２４ ：コリメータレンズ

Claims (11)

  1. 基板に対して露光を行う露光装置であって、
    略水平な載置面に前記基板が載置される略板状のステージと、
    前記ステージを水平面に略沿った第１方向に移動させる第１駆動部と、
    前記ステージの上方に設けられており、描画処理時に光を照射する光照射部と、
    前記光照射部に隣接して又は前記光照射部に設けられた読取部と、
    前記光照射部及び前記読取部を鉛直方向に移動させる第２駆動部と、
    前記載置面の前記第１方向と略直交する第２方向に沿った２つの辺のうちの少なくとも一方の近傍に設けられた被読取部であって、複数の認識マークを含む被読取部と、
    を備え、
    前記被読取部は、前記第１方向の位置により高さが異なるリブであって、前記第１方向に沿って設けられたリブを有し、
    前記リブの底面は前記載置面に設けられており、
    前記リブの前記底面と反対側の上面には、複数の前記認識マークが前記第１方向に沿って設けられている
    ことを特徴とする露光装置。
  2. 前記リブは、前記第２方向に沿って隣接して設けられた第１リブ及び第２リブを有し、
    前記第１リブの上面及び前記第２リブの上面は、傾きが略同じであり、
    前記第１リブの最も高い位置における高さと、前記第２リブの最も低い位置における高さとが略同じである
    ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記第１駆動部は、前記ステージを前記第２方向に移動させ、
    前記光照射部は、前記第２方向に沿って隣接して設けられた第１光照射部と第２光照射部とを有し、
    前記読取部は、前記第１光照射部に隣接して又は前記第１光照射部に設けられた第１読取部と、前記第２光照射部に隣接して又は前記第２光照射部に設けられた第２読取部とを有し、
    前記被読取部は、前記第２方向の位置が前記第１読取部と前記第２読取部との間に位置する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
  4. 前記被読取部は、前記ステージの前記第２方向に沿った２つの辺の近傍に設けられている
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光装置。
  5. 前記認識マークは、前記読取部の開口数に基づいた大きさで前記リブに設けられる
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光装置。
  6. 前記基板には、アライメントマークが設けられており、
    前記第１駆動部により前記ステージを前記第１方向に移動させて前記読取部の視野内に前記アライメントマークを配置し、前記第２駆動部により前記基板の高さに合わせて前記光照射部及び前記読取部を鉛直方向に移動して、前記読取部で前記アライメントマークを読み取り、かつ、前記第１駆動部により前記ステージを前記第１方向に移動させて前記読取部の視野内に前記認識マークを配置し、前記読取部で前記認識マークを読み取る処理と、前記アライメントマーク及び前記認識マークを読み取った結果に基づいて前記光照射部から前記基板に光を照射する描画処理と、を行う制御部を備えた
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の露光装置。
  7. 前記認識マークは、略５μｍ以上の厚みであり、略直交する４方向に突出する突起部を有する平面視略十字形状であり、
    前記突起部の断面形状は、前記リブ側が広く、前記リブの反対側が狭い略台形形状であり、
    前記突起部の両側の側面である第１側面及び第２側面は、前記上面に対して傾斜する傾斜面であり、前記第１側面の前記上面に対する傾斜角度の絶対値と、前記第２側面の前記上面に対する傾斜角度の絶対値との差が略１度以内であり、
    前記制御部は、前記読取部を鉛直方向に移動させながら前記認識マークを読み取る
    ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
  8. 前記ステージに着脱可能に設けられる略板状の交換式被読取部を備え、
    前記認識マークは、略数１０ｎｍから略１μｍの厚みであり、
    前記交換式被読取部には、略５μｍ以上の厚みであり、略直交する４方向に突出する突起部を有する平面視略十字形状の台形型認識マークが設けられており、
    前記突起部の断面形状は、前記交換式被読取部を前記載置面に載置したときに、前記ステージ側が広く、前記ステージの反対側が狭い略台形形状であり、
    前記突起部の両側の側面である第１側面及び第２側面は、前記交換式被読取部を前記載置面に載置したときに前記載置面に対して傾斜する傾斜面であり、前記第１側面の前記載置面に対する傾斜角度の絶対値と、前記第２側面の前記載置面に対する傾斜角度の絶対値との差が略１度以内であり、
    前記制御部は、前記読取部を鉛直方向に移動させながら前記台形型認識マークを読み取る
    ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
  9. 第１方向に沿って移動可能に設けられたステージの上方に設けられた光照射部を用いて
    基板に露光を行う露光方法であって、
    前記ステージの略水平な面に前記基板を載置するステップと、
    前記光照射部と、前記光照射部に隣接して又は前記光照射部に設けられた読取部とを前記基板の高さに合わせて鉛直方向に移動して、前記基板を前記読取部で読み取るステップと、
    前記ステージの前記第１方向と略直交する第２方向に沿った２つの辺のうちの少なくとも一方の近傍に設けられた被読取部であって、前記ステージに設けられた前記第１方向の位置により高さが異なるリブの上面に前記第１方向に沿って複数設けられている認識マークを前記読取部で読み取るステップと、
    前記基板の読取結果と、前記認識マークの読取結果とに基づいて、前記ステージを前記第１方向に移動させながら前記光照射部から前記基板に光を照射するステップと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
  10. 前記基板を前記読取部で読み取るステップでは、前記基板に設けられたアライメントマークを前記読取部で読み取り、
    前記光照射部から前記基板に光を照射するステップでは、前記アライメントマークの読取結果と、前記認識マークの読取結果とに基づいて前記基板に光を照射する
    ことを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
  11. 前記ステージに前記基板を載置する前に行う校正ステップを有し、
    前記校正ステップは、
    前記読取部を前記ステージに近づける方向及び前記ステージから遠ざける方向に移動させながら、厚さが略５μｍ以上で平面視略十字形状の台形型認識マークであって、前記ステージ側が広く上面側が狭い略台形形状の断面形状を有する台形型認識マークを前記読取部で読み取るステップと、
    前記台形型認識マークの読取結果に基づいて前記読取部の光軸の傾きを検知するステップと、
    を含み、
    前記光照射部から前記基板に光を照射するステップでは、前記読取部の光軸の傾きに基づいて描画位置を調整する
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
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