JPH02299217A - ガラス基板の非接触ギャップ制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板露光装置等において回路パターンが印刷
されたマスクの下面側に露光対象のガラス基板をセット
する際のギャップを制御する非接触ギャップ制御方法及
びその装置に関し、特にマスクとガラス基板との間のギ
ャップ制御を容易かつ短時間に行うことができるガラス
基板の非接触ギャップ制御方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、基板露光装置等において回路パターンが印刷され
たマスクの下面側に露光対象のガラス基板をセットする
際のギャップを制御するには、露光部にセットされたマ
スクの上方からその下方にて基板チャックの上面に保持
されたガラス基板の表面を例えば顕微鏡のような専用の
光学系を用いて、上記マスク下面とガラス基板上面との
ギャップを例えば三箇所で直接測定していた。このとき
、上記基板チャックの下面を支持する例えば三本のチル
ト機構部の上端部を上下に伸縮させて上記ガラス基板を
少しずつ上昇させながら、その都度上記光学系でマスク
とガラス基板とのギャップを測定していた。そして、こ
のようなガラス基板の上昇及びギャップａ＋１１定を何
回か繰り返し、そのギャップが所望の値となったところ
でガラス基板を停止してその位置にセラ１〜していた。

また、上記ガラス基板を上昇させるためのチル１ル機構
部の上端部は、ピエゾ素子を用いて上下に伸縮するよう
にし、これにより基板チャックの下面を押し上げていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来のギャップ制御においては、露
光部にセットされたマスクの上方から該マスクの下面と
ガラス基板上面とのギャップを直接測定しながら上記ガ
ラス基板を上昇させ、所望のギャップとなるようにして
いたので、ガラス基板の上昇とギャップ測定とを交互に
何回も繰り返さなければならず、上記ガラス基板をマス
クの下面側に所定のギャップで正しく水平状態にセラ１
〜するのに、操作が複雑であると共に時間もかかるもの
であった。従って、ガラス基板セットのスループットが
低下するものであった。

また、上記ガラス基板を上昇させるためのチルト機構部
の上端部は、ピエゾ素子を用いて上下に伸縮するように
していたが、上記ピエゾ素子による上下の伸縮のストロ
ークはあまり大きくなく、ガラス基板を所望のギャップ
でセットする際のギャップ制御の自由度が小さいもので
あった。従って、マスクとガラス基板とのギャップを制
御するに当たっては、予めマスク下面にある程度接近さ
せてガラス基板を保持しなければならず、ギャップ制御
がやり難いものであった。

そこで１本発明は、このような問題点を解決し、マスク
とガラス基板との間のギャップ制御を容易かつ短時間に
行うことができるガラス基板の非接触ギャップ制御方法
及びその装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によるガラス基板の
非接触ギャップ制御方法は、上端部が上下に伸縮する複
数のチルト機構部で下面が支えられた基板チャックの上
面にガラス基板を保持し、上記チルト機構部の動作によ
りマスクの下面側にセットするガラス基板の上面とマス
ク下面とのギャップを制御するガラス基板の非接触ギャ
ップ制御方法において、上記基板チャックに保持される
ガラス基板の上面位置を少なくとも三箇所で測定し、こ
の測定した上面位置のデータを用いて上記ガラス基板の
回帰平面のデータを作成し、この回帰平面のデータと予
め設定したマスク下面からガラス基板上面までのギャッ
プとからギャップ制御量を求め、そのギャップ制御量に
よって上記基板チャックを支持している各チルト機構部
を動作させることによりガラス基板セットのギャップを
制御するものである。

また、上記非接触ギャップ制御方法の実施に使用する装
置としては、ベース部材と、このベース部材の上面に立
設されそれぞれの上端部が上下に伸縮する少なくとも三
本のチルト機構部と、これらのチルト機構部によって下
面を支えられると共にその上面にはガラス基板を位置決
めして保持する基板チャックとを有し、上記チルト機構
部の動作によりマスクの下面側にセットするガラス基板
の上面とマスク下面とのギャップを制御するガラス基板
の非接触ギャップ制御装置において、上記マスクの下面
側にガラス基板を所定のギャップでセン１へするアライ
メントステージの前段側に、上記基板チャックに保持さ
れるガラス基板の上面位置を少なくとも三箇所で測定す
る測定手段を有する基板８１’ｌ定ステージを設けたこ
とを特徴とするガラス基板の非接触ギャップ制御装置が
ある。

〔作　用〕

このように構成されたガラス基板の非接触ギャップ制御
方法及びその装置は、マスクの下面側にガラス基板を所
定のギャップでセットするアライメントステージの前段
側に設けられた基板認定ステージにおいて、３１！定手
段によりガラス基板の上面位置を少なくとも三箇所で測
定し、この測定した上面位置のデータを用いて上記ガラ
ス基板の回帰平面のデータを作成し、この回帰平面のデ
ータと予め設定したマスク下面からガラス基板上面まで
のギャップとからギャップ制御量を求め、そのギャップ
制御量によって上記ガラス基板を保持する基板チャック
を支持している各チルト機構部を動作させることにより
ガラス基板セットのギャップを制御するものである。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明によるガラス基板の非接触ギャップ制御
方法の手順を示すフローチャートである。

この非接触ギャップ制御方法は、基板露光装置等におい
て回路パターンが印刷されたマスクの下面側に露光対象
のガラス基板をセットする際のギャップを制御するもの
で、例えば第２図に示すように、上端部が上下に伸縮す
る複数のチルト機構部１．１．・・・で下面が支えられ
た基板チャック２の上面にガラス基板３を保持し、上記
チルト機構部１の動作によりマスク４の下面側にセット
するガラス基板３の上面とマスク４のギャップｇを制御
する装置を使用して実行する− まず、第２図に示す基板チャック２に保持されるガラス
基板３の上面位置を、適宜層れた少なくとも三箇所で測
定する（第１図のステップＡ）。

このとき、上記ガラス基板３は、露光部においてマスク
４の下面側にセットされる前段階にあり、第３図に示す
ように、基板チャック２の下面側を支持する三本のチル
ト機構部１の上端部が当接する部位に対応するガラス基
板３の上面にて、その当接部位の近傍の三箇所で上面位
置を測定する。

次に、上記のようにして測定された三箇所の上面位置の
データを用いて上記ガラス基板３の回帰平面のデータを
作成する（ステップＢ）。ここで、回帰平面とは、ガラ
ス基板３には通常厚さのムラがあるので、その上面位置
のムラを補正するために、上記ｉ１！’ｌ定された三箇
所の上面位置のデータからガラス基板３の上面が実際に
どのような傾斜を有しているかを検出し、演算によりそ
のガラス基板３の上面の水平状態を割り出したものをい
う。

なお、その回帰平面の演算は、図示外のマイクロコンピ
ュータ等で行う、そして、このようにして作成した回帰
平面のデータを適宜の記憶装置に格納しておく０次にこ
の状態で、上記ガラス基板３を露光部に搬送して基板チ
ャック２の上面に保持し、マスク４の下面側に位置させ
る０次に、上記求めた回帰平面のデータと、予め設定し
たマスク４の下面よりガラス基板３の上面までのギャッ
プｇとから、ギャップ制御量を求める（ステップＣ）。

すなわち、現在のガラス基板３の位置における回帰平面
と、セットすべきマスク４の下面よりガラス基板３の上
面までのギャップｇの量とから、上記ガラス基板３をど
れだけ上昇すればその回帰平面が上記ギャップｇの位置
に合致するかがわかり、これによりギャップ制御量が求
まる。そして。

このギャップ制御量によって上記基板チャック２を支持
している各チルト機構部１を動作させることにより、ガ
ラス基板３をマスク４の下面側にセットするギャップｇ
を制御する（ステップＤ）。

このとき、上記各チルト機構部１は、予め測定し演算し
た回帰平面のデータに基づいて、上記ガラス基板３の上
面が所定のギャップｇの位置になるように基板チャック
２を一気に上昇させて、−同の動作で正しくガラス基板
３を所定のギャップｇで水平状態にセットすることがで
きる。

次に、このようなガラス基板の非接触ギャップ制御方法
の実施に使用する装置について第２図を参照して説明す
る。この非接触ギャップ制御装置は、第２図に示すよう
に、アライメントステージ５と、基板測定ステージ６と
を備えて成る。

上記アライメントステージ５は、１１光部におい　。

て回路パターンが印刷されたマスク４の下面側にガラス
基板３を所定のギャップｇでセットするもので、ベース
部材７と、チルト機構部１と、基板チャック２とを有し
ている。上記ベース部材７は、後述の基板チャック２を
支持する機構の構成要素を組み付けるための台となるも
ので、例えば適宜の大きさの矩形状の盤体に形成されて
いる。

上記ベース部材７の上面には、チルト機構部１が立設さ
れている。このチルト機構部１は、その上端部で後述の
基板チャック２を支持して上昇または下降させるもので
、第４図に示すように、ベース部材７から立ち上がる取
付アーム８の先端部にマイクロメータヘッド９が取り付
けられると共に、このマイクロメータヘッド９の近傍に
はｌ！ｉ！Ｍ源としてのパルスモータ１０が別の取付ア
ーム１１の先端部に取り付けられており、このパルスモ
ータ１０の回転軸先端部の駆動ギア１２と上記マイクロ
メータヘッド９の回転軸基端部のギア１３とが噛み合わ
され、上記パルスモータ１０の駆動によりマイクロメー
タヘッド９の上端部が上下に伸縮するようになっている
。なお、上記マイクロメータヘッド９の上端部には、鋼
球１４が例えば円錐状の凹部に嵌合して支持されており
、この鋼球１４を介して基板チャック２の下面を支持す
るようになっている。また、第４図では一箇所のチルト
機構部１だけを図示しているが、例えば成る正三角形の
各頂点の位置に対応する箇所に合計三本立設されており
、第３図に示すように上記基板チャック２の下面の三箇
所に鋼球１４が当接している。

上記チルト機構部１の上方には、基板チャック２が設け
られている。この基板チャック２は、その上面に露光対
象物としてのガラス基板３を位置決めして保持するもの
で、第３図に示すように矩形状の板体に形成され、第４
図に示すように上記各チルト機構部１のマイクロメータ
ヘッド９の上端部に設けられた鋼球１４で支持して設け
られている。なお、第４図では図示を省略し九が、上記
基板チャック２の下面の各チルト機構部１に対応する位
置には例えば円錐状の凹部を有するボール受けが設けら
れており、これらのボール受けと上記チルト機構部１の
マイクロメータヘッド９の上端部との間にそれぞれ鋼球
１４を介在させ、この鋼球１４の球面接触により上記基
板チャック２が任意に傾斜可能に支持されている。そし
て、この基板チャック２の上面には、ガラス基板３が例
えば真空吸着により保持されるようになっている。

上記アライメントステージ５の前段側には、第２図に示
すように、基板測定ステージ６が設けられている。この
基板測定ステージ６は、上記基板チャック２に保持され
るガラス基板３の上面位置を少なくとも三箇所で測定す
るもので、この基板測定ステージ６の位置でその上面に
ガラス基板３を水平に保持する他の基板チャック１５と
、この基板チャック１５の上面に水平に保持されたガラ
ス基板３の上面位置を測定する測定手段、例えばレーザ
変位計１６とを有している。上記レーザ変位計１６は、
レーザ光をガラス基板３の上面に照射し、その反射光を
検出することにより該ガラス基板３の上面位置を測定す
るもので、第３図に示すように、基板チャック２の下面
側を支持する三本のチルト機構部１の鋼球１４が当接す
る部位に対応するガラス基板３の上面にて、その当接部
位の近傍の三箇所に設けられている。

次に、このように構成されたガラス基板の非接触ギャッ
プ制御装置の動作について、第４図及び第５図を参照し
て説明する。まず、第２図において、アライメントステ
ージ５の前段側に設けられた基板測定ステージ６の基板
チャック１５の上面に、ガラス基板３を水平に保持する
。この状態で、上記ガラス基板３の上方の三箇所に設け
られたレーザ変位計１６を駆動し、該ガラス基板３の上
面位置を三箇所で測定する。このとき、上記ガラス基板
３は、第４図に示すように、その厚みにムラがある（第
４図上では左端側に行くに従って厚くなっている）とす
ると、その上面位置が傾斜状に傾いていることとなり、
各レーザ変位計１６は異なった上面位置のデータを収集
する。次に、図示外のマイクロコンピュータ等により、
上記のようにして測定された三箇所の上面位置のデータ
を用いて、上記ガラス基板３の回帰平面のデータを作成
する。そして、この回帰平面のデータを適宜の記憶装置
に格納しておく。

次に、この状態で、上記ガラス基板３をアライメントス
テージ５側へ矢印Ｅのように搬送し、基板チャック２の
上面に保持してマスク４の下面側に位置させる。このと
き、ガラス基板３は、第４図に示すように、その上面位
置が左端側に行く程高くなっている。次に、上記求めた
回帰平面のデータと、予め設定したマスク４の下面から
ガラス基板３の上面までのギャップ、ｇとから、ギャッ
プ制御量を求め、このギャップ制御量によって上記基板
チャック２を支持している各チルト機構部１をそれぞれ
動作させる。すなわち、上記ギャップ制御量の信号によ
り、第４図に示すパルスモータ１０を適宜駆動し、この
回転が駆動ギア１２及びこれに噛み合うギア１３を介し
てマイクロメータヘッド９に伝達され、このマイクロメ
ータヘッド９のスピンドルが上下に伸縮する。このマイ
クロメータヘッド９のスピンドルの上下は、その上端部
に支持された鋼球１４を介して基板チャック２の下面を
矢印Ｆのように押し上げ、該基板チャック２を適宜傾斜
させる。このとき、第５図に示すように、第４図に示す
ガラス基板３の上面位置の傾斜に対応して、例えば第５
図上で右側に位置するチルト機構部１による矢印Ｇ方向
の押し上げ量を、左側に位置するチルト機構部１による
矢印Ｆ方向の押し上げ量よりも大きくすることにより、
上記ガラス基板３の厚みのムラを補正してその上面位置
を水平状態とすることができる。このようにして、第２
図に示すように１、ガラス基板３の全体を矢印Ｈ方向に
上昇させて行き、マスク４の下面側にて上シｄガラス基
板３の上面が所定のギャップｇの位置になるようにギャ
ップを制御して、セットする。この結果、−回の動作で
正しくガラス基板３を所定のギャップｇで水平状態にセ
ットすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、アライメントス
テージ５の前段側に設けられた基板測定ステージ６にお
いて、測定手段（１６）によりガラス基板３の上面位置
を少なくとも三箇所で測定し、このｄＩ定した上面位置
のデータを用いて上記ガラス基板３の回帰平面のデータ
を作成し、この回帰平面のデータと予め設定したマスク
４の下面よりガラス基板３の上面までのギャップｇとか
らギャップ制御量を求め、そのギャップ制御量によって
ガラス基板３を保持する基板チャック２を支持している
各チルト機構部１を動作させることにより、ガラス基板
３をマスク４の下面側にセットするギャップｇを制御す
ることができる。このことから、上記ガラス基板３の上
面が所定のギャップｇの位置になるように基板チャック
２を一気に上昇させて、−回の動作で正しくガラス基板
３を所定のギャップｇで水平状態にセットすることがで
きる。従って、マスク４とガラス基板３との間のギャッ
プ制御を容易かつ短時間に行うことができる。このこと
から、アライメントステージ５におけるガラス基板３の
セットのスルーブツトを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガラス基板の非接触ギャップ制御
方法の手順を示すフローチャート、第２図は本発明の非
接触ギャップ制御方法の実施に使用する装置の実施例を
示す正面説明図、第３図はその基板チャックを示す平面
図、第４図及び第５図は本発明の非接触ギャップ制御装
置の動作を説明するための要部拡大正面図である。 １・・・チルトＪａｔｒ１１部、　　２・・・基板チャ
ック、　３・・・ガラス基板、　４・・・マスク、　５
・・・アライメントステージ、　６・・・基板測定ステ
ージ、　　７・・・ベース部材、　　９・・・マイクロ
メータヘッド、　　１０・・・パルスモータ、　　１２
・・・駆動ギア、　　１３・・ギア、　　１４・・鋼球
、　　１６・・・レーザ変位計（測定手段）。 出願人　日立電子エンジニアリング株式会社１ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上端部が上下に伸縮する複数のチルト機構部で下
   面が支えられた基板チャックの上面にガラス基板を保持
   し、上記チルト機構部の動作によりマスクの下面側にセ
   ットするガラス基板の上面とマスク下面とのギャップを
   制御するガラス基板の非接触ギャップ制御方法において
   、上記基板チャックに保持されるガラス基板の上面位置
   を少なくとも三箇所で測定し、この測定した上面位置の
   データを用いて上記ガラス基板の回帰平面のデータを作
   成し、この回帰平面のデータと予め設定したマスク下面
   からガラス基板上面までのギャップとからギャップ制御
   量を求め、そのギャップ制御量によって上記基板チャッ
   クを支持している各チルト機構部を動作させることによ
   りガラス基板セットのギャップを制御することを特徴と
   するガラス基板の非接触ギャップ制御方法。
2. （２）ベース部材と、このベース部材の上面に立設され
   それぞれの上端部が上下に伸縮する少なくとも三本のチ
   ルト機構部と、これらのチルト機構部によって下面を支
   えられると共にその上面にはガラス基板を位置決めして
   保持する基板チャックとを有し、上記チルト機構部の動
   作によりマスクの下面側にセットするガラス基板の上面
   とマスク下面とのギャップを制御するガラス基板の非接
   触ギャップ制御装置において、上記マスクの下面側にガ
   ラス基板を所定のギャップでセットするアライメントス
   テージの前段側に、上記基板チャックに保持されるガラ
   ス基板の上面位置を少なくとも三箇所で測定する測定手
   段を有する基板測定ステージを設けたことを特徴とする
   ガラス基板の非接触ギャップ制御装置。