(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平面上の互いに直交するＸ方向及びＹ方向に搬送する基板搬送ステージと、
マスクを保持するマスク保持部と、該マスク保持部を前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記ＸＹ方向に直交するＺ軸回りのθ方向に駆動可能、及びチルト駆動可能なマスク駆動機構とを備えるマスクステージと、
前記マスク保持部の上方に配置され、前記基板に対して前記マスクを介して露光用光を照射する照明手段と、
露光領域に位置する前記基板と前記マスクとのギャップを検出するギャップ検出系と、を備える分割逐次近接露光装置であって、
前記基板搬送ステージは、
前記基板の一端部のみの下面を吸着保持する基板保持部と、
該基板保持部を前記Ｘ方向に搬送するためのＸ方向送り機構と、前記基板保持部を前記Ｙ方向に移動可能なＹ方向送り機構と、前記基板をエア又は複数のコロで支持する支持構造と、を備える基板搬送機構と、
前記基板搬送機構によって搬送される前記基板を支持する基板支持ユニットと、
を備え、
前記マスク駆動機構により、前記ギャップ検出系によって検出された前記ギャップに基づいて前記マスク保持部をチルト駆動して前記基板とマスクとの相対的な傾きを補正して、前記マスクと前記基板とを所定の露光ギャップで近接して対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写することを特徴とする分割逐次近接露光装置。
【請求項２】
前記基板支持ユニットは、前記マスクの露光領域と同程度以上基板サイズ未満の大きさを有して前記露光領域の直下に配置され、前記基板をエア又は複数のコロで支持する精密基板支持ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分割逐次近接露光装置。
【請求項３】
前記基板支持ユニットは、前記Ｘ方向において、前記露光領域の両側に配置される第１載置領域と第２載置領域に亙って形成され、
前記基板搬送機構は、前記第１載置領域と前記露光領域との間を移動可能な第１基板搬送機構と、前記第２載置領域と前記露光領域との間を移動可能な第２基板搬送機構と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の分割逐次近接露光装置。
【請求項４】
前記基板保持部は、端面から１０〜２０ｍｍの前記基板の前記一端部下面を吸着保持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の分割逐次近接露光装置。
【請求項５】
前記マスク駆動機構は、
前記マスク保持部を前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に駆動可能な第１駆動部と、該マスク保持部を前記Ｙ方向に案内可能な第１の案内部と、を有する一対の第１駆動機構と、
前記マスク保持部を前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に駆動可能な第２駆動部と、該マスク保持部を前記Ｘ方向に案内可能な第２の案内部と、を有する第２駆動機構と、
を有し、
前記第１駆動部によって前記マスク保持部を前記Ｘ方向又は前記θ方向に駆動した時、前記第２の案内部によって前記マスク保持部の移動量を吸収し、
前記第２駆動部によって前記マスク保持部を前記Ｙ方向に駆動した時、前記第１の案内部によって前記マスク保持部の移動量を吸収し、
前記第１及び第２駆動部の少なくとも一つによって前記マスク保持部をチルト駆動した時、前記第１及び第２の案内部の少なくとも一つによって前記マスク保持部のチルトによる前記第１及び第２駆動機構間の上面視におけるスパン変化量を吸収することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分割逐次露光装置。
【請求項６】
マスク保持部は、
前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、
前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、
少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の分割逐次近接露光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分割逐次近接露光装置を用いた分割逐次近接露光方法であって、
前記基板の下面を前記基板保持部で吸着保持し、前記基板を前記基板支持ユニットにより支持した状態で、前記基板搬送機構で前記露光領域に搬送する工程と、
前記ギャップ検出系によって検出された前記ギャップに基づいて、前記マスク駆動機構で前記マスク保持部をチルト駆動して前記基板と前記マスクとの相対的な傾きを補正する工程と、
前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記照明手段からの露光用光を前記マスクを介して前記基板に照射し、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する工程と、
前記基板支持ユニットにより支持された前記基板を前記基板搬送機構により次の露光位置にステップ移動させ、前記マスク駆動機構により前記マスク保持部を駆動して前記基板と前記マスクとの相対的な傾きを補正した後、前記照明手段からの露光用光により前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写することを繰り返し行う工程と、
を有することを特徴とする分割逐次近接露光方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割逐次近接露光装置及び分割逐次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のに好適な分割逐次近接露光装置及び分割逐次近接露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の薄形テレビ等に用いられる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は、基板より小さいサイズのマスクを用い、マスクに対して基板をステップ移動させる毎に、パターン露光用の光をマスク側から照射してマスクパターンを基板上に露光転写して製作される。近年、フラットパネルディスプレイ用基板は、例えば、一辺が３ｍ以上にもなる矩形の大型基板が使用される傾向がある。これに伴い、露光装置、特に基板搬送装置が大型化することで重量が増大し、製作コストが嵩むと共に、基板を高速且つ高精度で搬送し難くなる問題があった。
【０００３】
このような問題に対処するため、基板保持枠に吸着保持された基板を、エア浮上ユニットを用いて非接触で浮上支持させ、該基板保持枠を駆動ユニットによって水平面に沿って移動させて搬送するようにした装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４４７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、近接露光装置において、露光パターンの露光精度は、露光時におけるマスクと基板とのギャップの大きさに依存することが知られており、高精度で露光するためには、このギャップを狭くすることが求められている。しかしながら、特許文献１によると、基板を吸着保持する基板保持枠が、基板の上下面から突出した状態で基板の周囲に配置されているので、マスクと基板とを接近させてギャップを狭くし難い問題があった。
【０００６】
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、基板搬送ステージを簡単な構成として露光装置の大型化を抑制して製作コストを抑えると共に、サイズの大きな基板を高速且つ高精度で搬送することができる分割逐次近接露光装置及び分割逐次近接露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  基板を水平面上の互いに直交するＸ方向及びＹ方向に搬送する基板搬送ステージと、
マスクを保持するマスク保持部と、該マスク保持部を前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記ＸＹ方向に直交するＺ軸回りのθ方向に駆動可能、及びチルト駆動可能なマスク駆動機構とを備えるマスクステージと、
前記マスク保持部の上方に配置され、前記基板に対して前記マスクを介して露光用光を照射する照明手段と、
露光領域に位置する前記基板と前記マスクとのギャップを検出するギャップ検出系と、を備える分割逐次近接露光装置であって、
前記基板搬送ステージは、
前記基板の一端部のみの下面を吸着保持する基板保持部と、
該基板保持部を前記Ｘ方向に搬送するためのＸ方向送り機構と、前記基板保持部を前記Ｙ方向に移動可能なＹ方向送り機構と、前記基板をエア又は複数のコロで支持する支持構造と、を備える基板搬送機構と、
前記基板搬送機構によって搬送される前記基板を支持する基板支持ユニットと、
を備え、
前記マスク駆動機構により、前記ギャップ検出系によって検出された前記ギャップに基づいて前記マスク保持部をチルト駆動して前記基板とマスクとの相対的な傾きを補正して、前記マスクと前記基板とを所定の露光ギャップで近接して対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写することを特徴とする分割逐次近接露光装置。
（２）  前記基板支持ユニットは、前記マスクの露光領域と同程度以上基板サイズ未満の大きさを有して前記露光領域の直下に配置され、前記基板をエア又は複数のコロで支持する精密基板支持ユニットをさらに備えることを特徴とする（１）に記載の分割逐次近接露光装置。
（３）  前記基板支持ユニットは、前記Ｘ方向において、前記露光領域の両側に配置される第１載置領域と第２載置領域に亙って形成され、
前記基板搬送機構は、前記第１載置領域と前記露光領域との間を移動可能な第１基板搬送機構と、前記第２載置領域と前記露光領域との間を移動可能な第２基板搬送機構と、を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の分割逐次近接露光装置。
（４）  前記基板保持部は、端面から１０〜２０ｍｍの前記基板の前記一端部下面を吸着保持することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の分割逐次近接露光装置。
（５）  前記マスク駆動機構は、
前記マスク保持部を前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に駆動可能な第１駆動部と、該マスク保持部を前記Ｙ方向に案内可能な第１の案内部と、を有する一対の第１駆動機構と、
前記マスク保持部を前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に駆動可能な第２駆動部と、該マスク保持部を前記Ｘ方向に案内可能な第２の案内部と、を有する第２駆動機構と、
を有し、
前記第１駆動部によって前記マスク保持部を前記Ｘ方向又は前記θ方向に駆動した時、前記第２の案内部によって前記マスク保持部の移動量を吸収し、
前記第２駆動部によって前記マスク保持部を前記Ｙ方向に駆動した時、前記第１の案内部によって前記マスク保持部の移動量を吸収し、
前記第１及び第２駆動部の少なくとも一つによって前記マスク保持部をチルト駆動した時、前記第１及び第２の案内部の少なくとも一つによって前記マスク保持部のチルトによる前記第１及び第２駆動機構間の上面視におけるスパン変化量を吸収することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の分割逐次露光装置。
（６）  マスク保持部は、
前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、
前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、
少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、
を備えることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の分割逐次近接露光装置。（７）  （１）に記載の分割逐次近接露光装置を用いた分割逐次近接露光方法であって、
前記基板の下面を前記基板保持部で吸着保持し、前記基板を前記基板支持ユニットにより支持した状態で、前記基板搬送機構で前記露光領域に搬送する工程と、
前記ギャップ検出系によって検出された前記ギャップに基づいて、前記マスク駆動機構で前記マスク保持部をチルト駆動して前記基板と前記マスクとの相対的な傾きを補正する工程と、
前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記照明手段からの露光用光を前記マスクを介して前記基板に照射し、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する工程と、
前記基板支持ユニットにより支持された前記基板を前記基板搬送機構により次の露光位置にステップ移動させ、前記マスク駆動機構により前記マスク保持部を駆動して前記基板と前記マスクとの相対的な傾きを補正した後、前記照明手段からの露光用光により前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写することを繰り返し行う工程と、
を有することを特徴とする分割逐次近接露光方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の分割逐次近接露光装置及び分割逐次近接露光方法によれば、基板搬送ステージは、基板の一端部のみの下面を吸着保持する基板保持部と、前記基板をエア又は複数のコロで支持する支持構造を備えて、該基板保持部をＸ方向及びＹ方向に搬送可能な基板搬送機構と、基板搬送機構によって搬送される基板を支持する基板支持ユニットと、を備える。そして、露光領域に位置する基板とマスクとのギャップを検出するギャップ検出系が設けられ、マスク駆動機構により、基板支持ユニットにより支持された基板に対して、ギャップ検出系が検出するギャップに基づいて基板とマスクとの相対的な傾きを補正する。その後、照明手段からの露光用光をマスクを介して基板に照射してマスクのパターンを基板に露光転写する。これにより、基板の大きさに制約されることなく、基板搬送ステージを簡単な機構で構成することができ、露光装置の大型化を抑制して製造コストを抑えると共に、サイズの大きな基板を高速且つ高精度で搬送することができる。また、基板保持部は、基板の下面を吸着保持するので、マスクと基板のギャップを狭くして配置することができ、高精度に露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る分割逐次近接露光装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す分割逐次近接露光装置の基板搬送機構の平面図、（ｂ）は基板搬送機構の側面図、（ｃ）は基板搬送機構の正面図である。
【図３】基板位置を測定するレーザ干渉計の模式図である。
【図４】マスクステージの斜視図である。
【図５】図４におけるマスクステージの部分平面図である。
【図６】図５におけるＶＩ‐ＶＩ断面図である。
【図７】図６における第１駆動機構の拡大図である。
【図８】図５におけるＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】変形例のマスクステージの縦断面図である。
【図１０】（ａ）はアライメント検出系及びギャップセンサが取り付けられたセンサキャリアを示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図１１】負荷機構を備えるマスクホルダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る分割逐次近接露光装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
分割逐次近接露光装置１０は、基板Ｗを浮上させて支持すると共に、基板Ｗを水平面上の所定の方向であるＸ方向および該所定の方向と直交する方向であるＹ方向に搬送する基板搬送ステージ１１（図１参照）と、マスクＭを保持するマスク保持部１３及びマスク保持部１３を駆動するマスク駆動機構１４を備えるマスクステージ１２（図４参照）と、マスク保持部１３の上方に配置されて基板Ｗに露光用光を照射する照明手段１５（図６参照）と、を主に備える。
【００１２】
図１に示すように、基板搬送ステージ１１は、露光領域Ａに対してＸ方向一方側に配置される第１載置領域Ｂ１から露光領域Ａに対してＸ方向他方側に配置される第２載置領域Ｂ２に亙り、且つ、Ｙ方向において露光領域Ａを除いて基板長と同程度に亙って設けられる基板支持ユニット１６と、露光領域Ａの直下に配置され、露光領域Ａより若干大きな精密基板支持ユニット１８と、基板保持部２０で基板ＷのＹ方向一側（図１において下辺）を保持してＸ方向に搬送可能、且つＹ方向に移動可能な基板搬送機構１９とを備える。基板搬送機構１９は、第１載置領域Ｂ１と露光領域Ａとの間を移動可能な第１基板搬送機構１９Ａと、第２載置領域Ｂ２と露光領域Ａとの間を移動可能な第２基板搬送機構１９Ｂと、を備える。
【００１３】
基板支持ユニット１６は、フレーム上に設けられた複数の排気エアパッド２１を備え、ポンプ（図示せず）やソレノイドバルブ（図示せず）を介して排気エアパッド２１からエアを排気することで、基板Ｗは、基板支持ユニット１６上に空気流によって非接触で浮上した状態で保持され、基板Ｗが抵抗なく搬送可能となる。
【００１４】
精密基板支持ユニット１８は、基本的に基板支持ユニット１６と同様の構成を有し、複数の吸排気エアパッド２１が第１及び第２載置領域Ｂ１，Ｂ２の吸排気エアパッド２１よりも密に配置されている。これにより、空気流によって非接触で浮上支持する基板Ｗの高さ（Ｚ方向位置）を、第１及び第２載置領域Ｂ１，Ｂ２よりも精度よく制御可能である。
【００１５】
図２に示すように、基板搬送機構１９（１９Ａ、１９Ｂ）は、Ｘ方向送り機構２３と、Ｘ方向送り機構２３によってＸ方向に沿って往復搬送されるＸ移動基台２４と、Ｘ移動基台２４上に配設されるＹ方向送り機構２５と、Ｙ方向送り機構２５によってＹ方向に沿って往復搬送されるＹ移動基台２６とを備え、Ｙ移動基台２６の上方には、基板Ｗの下面を保持する基板保持部２０が設けられている。
【００１６】
Ｘ方向送り機構２３は、Ｘ方向に沿って基台２７とＸ移動基台２４との間に配設され、た一対のリニアガイド２８と、この一対のリニアガイド２８の間に配置されて、Ｘ方向に延設されたリニアモータ２９とを備える。各リニアガイド２８は、ガイドレール３０及びスライダ３１から構成され、リニアモータ２９は、Ｘ方向に沿って基台２７上に固定された固定子３２と、該固定子３２に対向配置されてＸ移動基台２４の下面に取り付けられた可動子３３とを有する。Ｘ移動基台２４は、リニアモータ２９で駆動され一対のリニアガイド２８に沿ってＸ方向に移動可能に支持されている。なお、リニアモータ２９は、公知のボールねじ機構であってもよい。
【００１７】
Ｙ方向送り機構２５は、Ｙ方向に沿ってＸ移動基台２４とＹ移動基台２６との間に配設された一対のリニアガイド３４と、この一対のリニアガイド３４の間に配置されて、Ｙ方向に延設されたリニアモータ３５とを備える。各リニアガイド３４は、ガイドレール３６及びスライダ３７から構成され、リニアモータ３５は、Ｙ方向に沿ってＸ移動基台２４上に固定された固定子３８と、該固定子３８に対向配置されてＹ移動基台２６の下面に取り付けられた可動子３９とを有する。Ｙ移動基台２６は、リニアモータ３５で駆動され一対のリニアガイド３４に沿ってＹ方向に移動可能に支持されている。なお、リニアモータ３５は、公知のボールねじ機構であってもよい。
【００１８】
Ｘ移動基台２４の上面には、側面視でコの字型のフレーム４０がＸ方向に並んで設けられており、各フレーム４０の上面には、複数の排気エアパッド２２が配置されている。また、基板保持部２０は、Ｙ移動基台２６の上面にＸ方向に並んで設けられた複数の可動片４１と、複数の可動片４１の上面に取り付けられた複数の吸着パッド４２とが設けられている。また、各可動片４１は、フレーム４０の上面から上方に延出するように形成され、Ｙ移動基台２６のＹ方向移動に伴って、隣接するフレーム４０の間を、排気エアパッド２２と干渉しないようにして、吸着パッド４２を精密基板ユニット１８の端部まで移動させる。
【００１９】
上記したように、基板搬送機構１９は、基板支持ユニット１６により非接触で支持され、且つ基板保持部２０で吸着保持された基板Ｗを、Ｘ方向送り機構２３によりＸ方向に搬送すると共に、Ｙ方向送り機構２５によりＹ方向に搬送して、第１載置領域Ｂ１及び第２載置領域Ｂ２と露光領域Ａとの間を往復搬送する。また、基板搬送機構１９は、露光時には基板Ｗをステップ移動させる。
【００２０】
なお、基板保持部２０は、複数の吸着パッド４２によって、基板ＷをＹ方向の一端、例えば、端面から１０〜２０ｍｍの端部だけで保持するので、確実に保持できるように、基板Ｗの幅（Ｘ方向長さ）全長に亘って保持するのが望ましい。また、基板Ｗは、排気エアパッド２１，２２からの空気流によって浮上した状態で保持されるので、基板Ｗの搬送抵抗は極めて小さく、搬送時に基板保持部２０に作用する負荷も小さい。特に、基板搬送機構１９にも、排気エアパッド２２を設けたので、図１の第１載置領域Ｂ１に仮想線で示したような基板Ｗにおいて、基板搬送機構１９の上方に位置する部分に対しても、浮上支持することができる。なお、基板搬送機構１９は、排気エアパッド２２からのエアにより浮上支持する支持構造の代わりに、複数のコロによって接触支持するようにしてもよい。
【００２１】
図１及び図３に示すように、分割逐次近接露光装置１０は、第１及び第２基板搬送機構１９Ａ、１９ＢによってそれぞれＸ方向及びＹ方向に搬送される基板Ｗの位置を測定するための一対のレーザ干渉計５０を備える。各レーザ干渉計５０は、レーザ発振部５２、ビームスプリッタ５３及びフォトディテクタ５４を備えるレーザヘッド５１を有する。基板支持ユニット１６の側方には、レーザヘッド５１から照射された測長レーザをＸ測長レーザとＹ測長レーザとに分離するビームスプリッタ５５と、各測長レーザを所定の方向に屈曲させるビームベンダ５６とを備える。ビームスプリッタ５５、及びビームベンダ５６からの各測長レーザは、基板保持部２０のＸ方向に沿う側面、及び搬送される基板ＷのＹ方向に沿う側面に向けて照射され、その反射光がＸ軸測長用及びＹ軸測長用の干渉部５８に返えされ、基板ＷのＸ，Ｙ方向の位置、及びヨーイングを測定する。各測長レーザを反射する基板保持部２０及び基板Ｗの側面には、反射光を確実に干渉部５８に返すためにターゲットプリズム５７を配置するのが好ましい。各測長レーザの経路上には、各ターゲットプリズム５７に対向して干渉部５８が配置されている。干渉部５８は、各測長レーザから参照光を分離するビームスプリッタ５９と、分離された参照光をビームスプリッタ５９へ反射するリファレンスプリズム６０と、反射光と参照光との干渉光の周波数を検知するフォトディテクタ６１とを備える。なお、Ｙ軸測長用の干渉部５８は、Ｘ移動基台２４に載置されている。また、Ｘ軸測長用の干渉部５８は、Ｙ移動基台２６に２台載置されてもよく、Ｙ軸方向のヨーイングを測定する。
【００２２】
次に、レーザ干渉計５０の作動原理を、図３を参照して説明する。レーザ発振部５２で発振した２つの周波数（Ｌ１およびＬ２）のレーザは、ビームスプリッタ５３で測長レーザとリファレンスレーザとに分離される。リファレンスレーザは、フォトディテクタ５４に入射し、周波数差（Ｌ１−Ｌ２）がリファレンス信号としてパルスコンバータ６７へ出力される。一方、測長レーザは、ビームスプリッタ５９において参照光（周波数Ｌ２）が分離し、リファレンスプリズム６０に向かい、測長レーザ（周波数Ｌ１）がターゲットプリズム５７に向かう。ターゲットプリズム５７は、基板Ｗ（基板保持部２０）の移動に伴って共に移動するので、反射するレーザの周波数はドップラ効果により△Ｄだけ変化する（Ｌ１±△Ｄ）。反射した測長レーザと参照光とは、ビームスプリッタ５９において干渉して、フォトディテクタ６１に入射し、その周波数差（Ｌ１−Ｌ２±△Ｄ）が干渉信号としてパルスコンバータ６７に出力される。パルスコンバータ６７は、リファレンス信号（Ｌ１−Ｌ２）と干渉信号（Ｌ１−Ｌ２±△Ｄ）とを信号処理し、ドップラ効果による周波数信号差（±△Ｄ）をカウンタ６８にカウントして基板Ｗの位置を正確に測定する。
【００２３】
次に、マスクステージ１２について、図４から図８を参照して説明する。
図４〜図８に示すように、マスクステージ１２は、分割逐次近接露光装置１０の基台（図示せず）から立設する４本の起立フレーム８３（図１参照）に固定された略矩形枠状のフレーム８４に配設され、基板搬送ステージ１１の上方に位置している。マスクステージ１２は、マスクＭを保持する略矩形状のマスク保持部１３と、マスク保持部１３を駆動するマスク駆動機構１４とを備える。マスク駆動機構１４は、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂ及び第２駆動機構８２と、を備える。一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂは、フレーム８４のＹ方向に沿う一辺８４ａに、Ｙ方向に離間して固定されており、マスク保持部１３のＹ方向に延びる一辺１３ａを、該一辺１３ａの中間位置から等間隔離れた位置でそれぞれ支持している。第２駆動機構８２は、フレーム８４のＹ方向に沿う他の一辺８４ｂに固定されており、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂが支持するマスク保持部１３の一辺１３ａと対向する一辺１３ｂの中間位置を支持している。
【００２４】
第１及び第２駆動機構８１Ａ、８１Ｂ、８２は、下面にマスクＭが保持されるマスク保持部１３をフレーム８４の枠内でＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動自在に保持する。尚、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂは、後述するＸ軸モータ８７の取り付け方向が異なる以外は、同一構造を有するので、以下の説明においては、主に第１駆動機構８１Ａについて説明する。
【００２５】
図７も参照して、第１駆動機構８１Ａは、マスク保持部１３をＺ方向に駆動可能な第１のＺ軸モータ８６及びＸ方向に駆動可能なＸ軸モータ８７を有する第１駆動部８５と、マスク保持部１３をＹ方向に案内する第１の案内部である一対のＹ方向のリニアガイド８８とを備える。第１のＺ軸モータ８６は、フレーム８４の一辺８４ａに固定されたハウジング８９に、回転軸９０をＺ方向下方に向けて固定されている。回転軸９０には、ハウジング８９に回転自在に支持されたねじ軸９１が連結されており、ねじ軸９１に螺合するナット９２と共にボールねじ機構を構成する。
【００２６】
ナット９２には、Ｚ軸方向のリニアガイド９３に案内されてＺ方向に移動可能とされた第１のＺ軸可動台９４が固定されている。これにより、第１のＺ軸モータ８６が回転すると、第１のＺ軸可動台９４がＺ方向に移動する。
【００２７】
第１のＺ軸可動台９４の上部からフレーム８４の内側（Ｘ方向）に向かって張り出して形成された張り出し部９４ａには、第１の自在継手としての十字継手９５の一方のコの字部材９６ａが固定されている。十字継手９５は、両端に設けられた軸支持部が、互いに直交する方向に組み合わされて配置された一対のコの字部材９６ａ、９６ｂと、各軸支持部に回動自在に嵌合する十字軸９７とから構成される。これにより、他方のコの字部材９６ｂは、一方のコの字部材９６ａに対して、ＸＺ面、及びＹＺ面内で回動自在に連結される。なお、図５では、十字継手９５、及び後述する十字継手１２２等を省略して図示している。
【００２８】
十字継手９５の他方のコの字部材９６ｂは、Ｘ軸モータ基台９８に固定されている。Ｘ軸モータ基台９８には、Ｘ軸モータ８７が、第１の傾斜方向、即ち水平面内（ＸＹ面）においてＸ方向に対して所定の角度αだけ傾けられて固定されている（図５参照）。Ｘ軸モータ８７の回転軸に固定されたねじ軸９９にはナット１０１が螺合し、このナット１０１は第１の案内板１０２に固定されている。尚、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂの各Ｘ軸モータ８７は、その軸芯の取付け角度αが一対の第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂ間のＸ方向中心線Ｘ（本実施形態では、マスク保持部１３の重心Ｇを通過するＸ方向中心線）に対して線対称に配置されている。
【００２９】
第１の案内板１０２の上面と、Ｘ軸モータ基台９８の下面との間には、ガイドレール１０３ａ及びスライダ１０３ｂからなる第３の案内部としての一対のリニアガイド１０３が、ねじ軸９９の軸芯と平行に配設されており、第１の案内板１０２を第１の傾斜方向に案内する。
【００３０】
また、第１の案内板１０２の下面には、Ｙ方向に延びるガイドレール８８ａ及びスライダ８８ｂからなる第１の案内部としての一対のリニアガイド８８が設けられており、一対のスライダ８８ｂに固定された回転台１０４をＹ方向に案内する。回転台１０４には、回転軸１０４ａが取り付けられ、その回転軸１０４ａの周囲に転がり軸受１０５を配置して、マスク保持部１３を水平面内で回動自在に支持する回転支持機構１０６を構成する。
【００３１】
第２駆動機構８２は、マスク保持部１３をＺ方向に駆動可能な第２のＺ軸モータ１１１及びＹ方向に駆動可能なＹ軸モータ１１２を有する第２駆動部１１０と、マスク保持部１３をＸ方向に案内する第２の案内部であるＸ方向のリニアガイド１１３とを備える。
【００３２】
第２のＺ軸モータ１１１は、フレーム８４の一辺８４ｂに固定されたハウジング１１４に、回転軸１１５をＺ方向下方に向けて固定されている。回転軸１１５には、ハウジング１１４に回転自在に支持されたねじ軸１１８が連結されており、ねじ軸１１８に螺合するナット１１７と共にボールねじ機構を構成する。
【００３３】
ナット１１７には、Ｚ軸方向のリニアガイド１１９に案内されてＺ方向に移動可能とされた第２のＺ軸可動台１２１が固定されている。これにより、第２のＺ軸モータ１１１が回転すると、第２のＺ軸可動台１２１がＺ方向に移動する。
【００３４】
第２のＺ軸可動台１２１の上部からフレーム８４の内側（Ｘ方向）に向かって張り出して形成された張り出し部１２１ａには、第２の自在継手である十字継手１２２の一方のコの字部材１２３ａが固定されている。十字継手１２２は、両端に設けられた軸支持部が、互いに直交する方向に組み合わされて配置された一対のコの字部材１２３ａ、１２３ｂと、各軸支持部に回動自在に嵌合する十字軸１２４とから構成される。これにより、他方のコの字部材１２３ｂは、一方のコの字部材１２３ａに対して、ＸＺ面、及びＹＺ面内で回動自在に連結される。
【００３５】
十字継手１２２の他方のコの字部材１２３ｂは、Ｙ軸モータ基台１２５に固定されている。Ｙ軸モータ基台１２５には、Ｙ軸モータ１１２が、第２の傾斜方向、即ち水平面内（ＸＹ面）においてＹ方向に対して所定の角度βだけ傾けられて固定されている（図５参照）。Ｙ軸モータ１１２の回転軸に固定されたねじ軸１２６にはナット１２７が螺合し、このナット１２７は第２の案内板１２８に固定されている。
【００３６】
第２の案内板１２８の上面と、Ｙ軸モータ基台１２５の下面との間には、ガイドレール１２９ａ及びスライダ１２９ｂからなる第４の案内部としての一対のリニアガイド１２９が、ねじ軸１２６の軸芯と平行に配設されており、第２の案内板１２８を第２の傾斜方向に案内する。
【００３７】
また、第２の案内板１２８の下面には、Ｘ方向に延びるガイドレール１１３ａ及びスライダ１１３ｂからなる第２の案内部としての一対のリニアガイド１１３が設けられており、一対のスライダ１１３ｂに固定された回転台１３０をＸ方向に案内する。回転台１３０には、回転軸１３０ａが取り付けられ、その回転軸１３０ａの周囲に転がり軸受１３１を配置して、マスク保持部１３を水平面内で回動自在に支持する回転支持機構１３２を構成する。
【００３８】
上記したように、マスク保持部１３は、３つの十字継手９５、９５、１２２を介してＺ軸可動台９４、９４、１２１に支持されているので、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂの第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２駆動機構８２の第２のＺ軸モータ１１１のいずれかが作動したときに生じるＺ軸可動台９４、９４、１２１（フレーム８４）とマスク保持部１３との相対的な傾きが、３つの十字継手９５、９５、１２２の回動によって吸収される。
【００３９】
また、マスク保持部１３は、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂの転がり軸受１０５、１０５、及び第２駆動機構８２の転がり軸受１３１を介してＺ軸可動台９４、９４、１２１に支持されているので、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１ＢのＸ軸モータ８７、８７、及び第２駆動機構８２のＹ軸モータ１１２のいずれかが作動したときに生じるフレーム８４とマスク保持部１３との相対的な回転（Ｚ軸周りの回転）θは、３つの転がり軸受１０５、１０５、１３１によって吸収される。
【００４０】
図６及び図８に示すように、マスク保持部１３は、マスクホルダ１３３と、カバーガラス１３４とを備える。マスクホルダ１３３の下面には、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マスク吸着溝１３５が開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝１３５を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ１３３の下面に着脱自在に保持される。また、マスクホルダ１３３の上面には、マスクホルダ１３３の開口を覆うようにカバーガラス１３４が載置される。これにより、マスクホルダ１３３、マスクＭ、及びカバーガラス１３４によって外部から閉鎖された空間１３６が画成される。
【００４１】
マスクホルダ１３３には、空間１３６に連通する不図示の吸引路が形成されており、該吸引路を介して空間１３６が外部に配置された吸引機構（図示せず）に接続されている。この吸引機構は、例えば、ブロア、負圧補助タンク、流量計、流量調整バルブ、及び圧力調整機構などで構成されており、これらを用いて空間１３６の圧力を所定の圧力に調整して空間１３６内の圧力を減圧することにより、自重によって下方に撓むマスクＭの撓みが補正される。
【００４２】
なお、図１１に示すように、マスク保持部１３は、マスクホルダ１３３の下面にマスククランプ機構１３７を配設してもよく、これにより自重で下方に撓むマスクＭの落下を確実に防止することができる。また、マスククランプ機構１３７は、図１１（ａ）に示すように、マスク保持枠に固定されてもよく、あるいは、図１１（ｂ）に示すように、マスクホルダ１３３に固定されてもよい。
【００４３】
以下、本実施形態のマスクステージ１２の各動作について説明する。
【００４４】
（Ｘ方向移動）
マスク保持部１３のＸ方向移動は、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１ＢのＸ軸モータ８７、８７を互いに逆方向に同期回転させることにより行われる。図４及び図５に示すように、２つのＸ軸モータ８７、８７を回転させ、ねじ軸９９に螺合するナット１０１を介して第１の案内板１０２をＸ軸モータ基台９８の一対のリニアガイド１０３でガイドしながら第１の傾斜方向（矢印Ａ方向）に移動させる。
【００４５】
一対のリニアガイド１０３がＸ軸に対して角度α傾斜しているので、第１の案内板１０２の第１の傾斜方向への移動量のＹ方向成分（第１の案内板１０２の第１の傾斜方向移動量×ｓｉｎα）は、第１の案内部８８のガイドレール８８ａとスライダ８８ｂとの相対移動によって吸収される。従って、回転台１０４、即ちマスク保持部１３がＹ方向に移動することはない。
【００４６】
一方、第１の案内板１０２の第１の傾斜方向への移動量のＸ方向成分（第１の案内板１０２の第１の傾斜方向移動量×ｃｏｓα）は、第１の案内部８８の案内方向（Ｙ方向）と直交しているので、移動量のＸ方向成分は回転台１０４を介してマスク保持部１３に伝達され、マスク保持部１３をＸ方向に移動させる。このとき、第２駆動機構８２の第２の案内部１１３は、ガイドレール１１３ａとスライダ１１３ｂとが相対移動してマスク保持部１３のＸ方向移動を許容する。
【００４７】
上記したように、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１ＢのＸ軸モータ８７、８７を、２つの第１の案内板１０２、１０２の第１の傾斜方向への移動量のＸ方向成分が同じ長さとなるように同期回転させることにより、マスク保持部１３が回転（θ方向）することなくＸ方向に水平移動する。
【００４８】
また、一対のリニアガイド１０３がＸ軸に対して角度α傾斜しているので、第１の案内板１０２の第１の傾斜方向への移動量のｃｏｓαがマスク保持部１３のＸ方向移動量となり、これは第１の案内板１０２の第１の傾斜方向移動量より小さい。即ち、第１の傾斜方向への第１の案内板１０２の大きな移動量は、マスク保持部１３の小さなＸ方向移動量に変換される。従って、第１の案内板１０２をＸ軸に対して角度αだけ傾けた方向に駆動することにより、第１の案内部８８が変位縮小機構として作用する。これにより、マスク保持部１３のＸ方向移動を高精度で制御することが可能となる。
【００４９】
（θ方向回転）
マスク保持部１３のθ方向回転は、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１ＢのＸ軸モータ８７、８７を異なる回転数で回転させることにより行われる。図５及び図６に示すように、例えば、第１駆動機構８１ＡのＸ軸モータ８７の回転数が、第１駆動機構８１ＢのＸ軸モータ８７の回転数より多く回転すると、第１駆動機構８１Ａの回転台１０４のＸ方向移動量（Ｘ１）は、第１駆動機構８１Ｂの回転台１０４のＸ方向移動量（Ｘ２）より大きくなり、マスク保持部１３は反時計方向に回動する。また、第１駆動機構８１ＡのＸ軸モータ８７の回転数が、第１駆動機構８１ＢのＸ軸モータ８７の回転数より少ないと、マスク保持部１３は時計方向に回動する。
【００５０】
このとき、フレーム８４に固定されている一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂ及び第２駆動機構８２と、マスク保持部１３との相対回転（θ）は、回転台１０４、１０４、１３０とマスク保持部１３との接合部に配置されている回転支持機構１０６，１０６，１３２によって吸収される。また、マスク保持部１３のθ方向回転によって、マスク保持部１３がフレーム８４に対してＸＹ方向に相対移動する場合があるが（マスク保持部１３がθ方向回転しつつ、ＸＹ方向に移動）、このＸＹ方向移動は、第１の案内部８８及び第２の案内部１１３によって吸収される。
【００５１】
（Ｙ方向移動）
マスク保持部１３のＹ方向移動は、第２駆動機構８２のＹ軸モータ１１２を回転させることにより行われる。図５及び図６に示すように、Ｙ軸モータ１１２を回転させて、ねじ軸１２６に螺合するナット１２７を介して第２の案内板１２８をＹ軸モータ基台１２５の第４の案内部１２９でガイドしながら第２の傾斜方向（矢印Ｂ方向）に移動させる。
【００５２】
第４の案内部１２９は、Ｙ軸に対して角度β傾斜しているので、第２の案内板１２８の第２の傾斜方向への移動量のＸ方向成分（第２の案内板１２８の第２の傾斜方向移動量×ｓｉｎβ）は、リニアガイド１１３のガイドレール１１３ａとスライダ１１３ｂとの相対移動によって吸収される。従って、回転台１３０、即ちマスク保持部１３がＸ方向に移動することはない。
【００５３】
一方、第２の案内板１２８の第２の傾斜方向への移動量のＹ方向成分（第２の案内板１２８の第２の傾斜方向移動量×ｃｏｓβ）は、第２の案内部１１３の案内方向（Ｘ方向）と直交しているので、回転台１３０を介してマスク保持部１３に伝達され、マスク保持部１３をＹ方向に移動させる。このとき、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂの一対のリニアガイド８８は、ガイドレール８８ａとスライダ８８ｂとが相対移動してマスク保持部１３のＹ方向移動を許容する。
【００５４】
また、第４の案内部１２９がＹ軸に対して角度β傾斜しているので、第２の案内板１２８の第２の傾斜方向への移動量のｃｏｓβがマスク保持部１３のＹ方向移動量となり、これは第２の案内板１２８の第２の傾斜方向移動量より小さい。即ち、第２の案内板１２８の第２の傾斜方向への大きな移動量が、マスク保持部１３の小さなＹ方向移動量に変換される。従って、第２の案内板１２８をＹ軸に対して角度βだけ傾けた方向に駆動することにより、第２の案内部１１３が変位縮小機構として作用する。これにより、マスク保持部１３のＹ方向移動を高精度で制御することが可能となる。
【００５５】
（Ｚ方向移動）
マスク保持部１３のＺ方向移動は、一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂの第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２駆動機構８２の第２のＺ軸モータ１１１を回転させることにより行われる。図６に示すように、第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１を回転させて、ねじ軸９１、９１、１１８に螺合するナット９２、９２、１１７を介して第１のＺ方向可動台９４、９４、及び第２のＺ方向可動台１２１をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動は、十字継手９５、９５、１２２、第１の案内部としての一対のリニアガイド８８、８８、及び第２の案内部としての一対のリニアガイド１１３、回転支持機構１０６、１３２を介してマスク保持部１３に伝達されてマスク保持部１３がＺ方向に移動する。
【００５６】
（マスクの作動位置と退避位置間の移動）
第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１の回転数を多く回転させることによって、マスク保持部１３はＺ方向に大きく移動し、基板Ｗに近接した作動位置と、基板Ｗから離間した退避位置との間で移動が可能となる。このとき、第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１を同期回転させることによって、マスク保持部１３を水平状態に維持した状態でＺ方向に大きく移動させることができ、マスクＭの交換などのメンテナンス作業が容易となる。
【００５７】
（マスクと基板のギャップ調整）
マスクＭと基板Ｗのギャップ調整は、第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１を微小回転させることにより行われる。即ち、基板ＷとマスクＭが既に平行状態にあるときには、第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１を同期させながら僅かに回転させることによって、マスク保持部１３を水平状態に維持した状態で基板Ｗに接近、または離間させて所定のギャップとなるようにギャップ調整を行う。尚、マスクＭと基板Ｗ間のギャップは、後述のギャップセンサ１４３によって測定され、この測定値に基づいて第１のＺ軸モータ８６、８６、及び第２のＺ軸モータ１１１の回転が制御される。
【００５８】
基板ＷとマスクＭが平行でない場合、第１のＺ軸モータ８６、８６と第２のＺ軸モータ１１１の内、任意のモータを他のモータより多く、または少なく回転させることにより、マスク保持部１３の傾きを基板Ｗと平行となるように調整する（チルト補正）。このとき、ＸＺ及びＹＺ面内におけるマスク保持部１３のフレーム８４に対する傾きは、３つの十字継手９５、９５、１２２の自由な回動によって許容される。
【００５９】
また、フレーム８４に対するマスク保持部１３の傾き（ＸＺ及びＹＺ面内）が変わると、第１及び第２駆動機構８１Ａ，８１Ｂ，８２間の上面視におけるスパン変化量が変化する。例えば、第１のＺ軸モータ８６、８６によるＺ方向移動量に対して、第２のＺ軸モータ１１１によるＺ方向移動量（図６において上方移動）が多い場合、図６に示すように、マスク保持部１３は、ＸＺ平面内で一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂ側（厳密には十字継手９５の十字軸９７の軸芯）を中心として回動し、角度γだけ傾斜する。このときの第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂと第２駆動機構８２との間の上面視におけるスパンは、第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂと第２駆動機構８２との間の長さをＣとすると、Ｃ×ｃｏｓγと短くなる。マスク保持部１３が傾斜する前後での第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂと第２駆動機構８２との間のスパン変化量（Ｃ（１−ｃｏｓγ））は、第２の案内部としてのリニアガイド１１３のガイドレール１１３ａとスライダ１１３ｂがＸ方向に相対移動することにより吸収される。
【００６０】
同様に、マスク保持部１３がＹＺ平面内で水平状態から角度γ傾斜したとき（図８参照）、例えば、第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂ間の上面視におけるスパンは、第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂ間の長さをＤとすると、Ｄ×ｃｏｓγと短くなる。このチルトによるマスク保持部１３の第１駆動機構８１Ａ，８１Ｂ間のスパン変化量（Ｄ（１−ｃｏｓγ））は、各第１の案内部としてのリニアガイド８８のガイドレール８８ａとスライダ８８ｂがＹ方向に相対移動することにより吸収される。
【００６１】
上記したように、本実施形態のマスクステージ１２によれば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびθ方向駆動が統合された機構である一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂ、及び第２駆動機構８２を用いることによって、マスク保持部１３をＸ、Ｙ及びθ駆動した際のマスク保持部１３の移動量、並びにチルト駆動した際の各駆動機構８１Ａ，８１Ｂ，８２間の上面視におけるスパン変化量を第１及び第２案内部としてのリニアガイド８８，１１３によって吸収することができる。これにより、マスク保持部１３の駆動機構８１Ａ，８１Ｂ，８２を小型化すると共に、軽量化して、応答性を向上させることができる。
【００６２】
なお、図９は、変形例のマスク保持機構の図６相当の断面図である。この変形例では、各張り出し部９４ａ，１２１ａは、Ｚ軸可動台９４、１２１の下部からフレーム８４の内側（Ｘ方向）に向かって張り出して形成されている。そして、張り出し部９４ａ，１２１ａ上には、下方から順に十字継手９５、１２２、Ｘ軸モータ基台９８及びＹ軸モータ基台１２５、第３及び第４の案内部としてのリニアガイド１０３、１２９、第１及び第２の案内板１０２、１２８、第１及び第２の案内部としてのリニアガイド８８、１１３、回転台１０４、１３０が配置され、マスク保持部１３を下方から支持している。これにより、図６に示す配置例と比較して、マスクステージ１２の高さ方向寸法を小さくしてコンパクトにすることができる。
【００６３】
また、図４及び図１０に示すように、フレーム８４の対向する二辺８４ｃ，８４ｄの上方には、一対のキャリア用フレーム１４１が取り付けられており、一対のキャリア用フレーム１４１には、アライメント検出系１４２及びギャップセンサ（ギャップ検出系）１４３をそれぞれ備えた複数（本実施形態では、４つ）のセンサキャリア１４４が検出系駆動機構１４５によって駆動可能に配置されている。なお、図４では、１つのセンサキャリア１４４に設けられたアライメント検出系１４２及びギャップセンサ１４３のみを示し、残りのセンサキャリア１４４に取り付けられたアライメント検出系１４２及びギャップセンサ１４３の図示を省略している。
【００６４】
検出系駆動機構１４５は、センサキャリア１４４をＹ方向に駆動可能なキャリア駆動モータ１４６と、モータ１４６によって回転するねじ軸１４７及びねじ軸１４７に螺合するナット１４８を備えたボールねじ機構１４９と、該ボールねじ機構１４９の両側でセンサキャリア１４４をＹ方向に案内する一対のリニアガイド１５０とを備える。
【００６５】
アライメント検出系１４２は、ＣＣＤカメラ、対物レンズ、ミラー、照射手段等を備えて構成されており、ＣＣＤカメラでマスク側のアライメントマークと基板側のアライメントマークとを撮像する。また、ギャップセンサ１４３は、図示しないレーザ発光部とレーザ受光部とを備え、マスクＭの下面及び基板Ｗの上面で反射したレーザ光をレーザ受光部を構成するラインセンサで検出する。
【００６６】
従って、アライメント検出系１４２及びギャップセンサ１４３は、センサキャリア１４４によって矩形状のマスクＭの四隅近傍にて、アライメント検出系１４２がマスク側のアライメントマークが視認できる位置に、及び、ギャップセンサ１４３がマスクＭの下面を検出できる位置にそれぞれ進退可能となる。これにより、アライメント検出系１４２によって、マスクＭに形成された対応するアライメントマークと、基板Ｗのアライメントマークを撮像して検出しながら、マスク駆動機構１４を駆動してマスクＭと基板Ｗとのアライメント調整が行われる。また、ギャップセンサ１４３によって、マスクＭと基板Ｗとのギャップが測定され、該ギャップに基づいてマスク駆動機構１４を駆動してギャップ、及び傾き調整が行われる。
【００６７】
照明手段１５は、いずれも不図示の紫外線照射用の光源である、例えば高圧水銀ランプと、高圧水銀ランプから照射された光を集光する凹面鏡と、凹面鏡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と、光路の向きを変えるための平面ミラー及び球面ミラーと、平面ミラーとオプチカルインテグレータ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と、を備える従来の照明光学系が使用可能であり、マスク保持部１３の上方に配設されている。また、光源としては、大きさに関わりなく、複数であってもよく、高圧水銀ランプの代わりに、ＬＥＤが適用されてもよい。
【００６８】
次に、本実施形態の分割逐次近接露光装置１０を用いた分割逐次近接露光方法について、説明する。なお、第１、第２基板搬送機構１９Ａ、１９Ｂの作動は、作動タイミングが異なるだけで同様に作動するので、以下の説明においては主に第１基板搬送機構１９Ａについて述べる。
【００６９】
まず、基板搬送ロボットやローラ式搬送装置などの不図示の搬送装置によって第１載置領域Ｂ１に搬入される基板Ｗの端部を第１基板搬送機構１９Ａの基板保持部２０で吸着保持する。これと同時に基板支持ユニット１６は、排気エアパッド２１，２２からの空気流によって基板Ｗを非接触で浮上支持する。そして、第１基板搬送機構１９Ａを駆動して浮上支持された基板Ｗを一定の速度でＸ方向に搬送し、基板Ｗ上の第１ステップで露光すべき露光エリアを露光領域Ａ、即ち、マスクステージ１２の直下に位置させる。このとき、基板ＷのＸ、Ｙ方向位置は、一対のレーザ干渉計５０によって測定される。
【００７０】
露光領域Ａに搬送された基板Ｗは、マスクステージ１２のチルト機構により、マスク保持部１３に保持されるマスクＭと、基板Ｗの第１ステップ露光エリアとが近接して対向する。
【００７１】
次いで、アライメント検出系１４２が、マスク側のアライメントマークと基板側のアライメントマークとを撮像し、両アライメントマークのずれ量に基づいてマスク駆動機構１４によってマスク保持部１３をＸ、Ｙ方向およびθ方向に駆動してマスクＭと基板Ｗとのアライメント調整を行う。なお、Ｘ、Ｙ方向のアライメント調整は、第１基板搬送機構１９ＡのＸ方向送り機構２３及びＹ方向送り機構２５によっても可能である。
なお、２層目以降の露光においては、マスク側のアライメントマークと基板側のアライメントマークとのアライメントを行う。また、１層目の露光の場合は、レーザ干渉部５８によって基板Ｗの位置（Ｘ方向、Ｙ方向、ヨーイング）を測定し、マスク駆動機構１４で基板ＷとマスクＭの相対的な位置決めを行う。
【００７２】
また、ギャップセンサ１４３は、マスクＭの下面及び基板Ｗの上面で反射したレーザ光を検出してマスクＭ、基板Ｗ間のギャップを複数位置（本実施形態においてはマスクの四隅近傍の４ヶ所）で測定する。ギャップセンサ１４３によって検出されたギャップ量に基づいて、マスク駆動機構１４でマスク保持部１３を駆動し、基板ＷとマスクＭとのギャップを補正（ギャップ調整）すると共に、相対的な傾きを補正（チルト補正）する。なお、アライメント調整、ギャップ調整、及びチルト補正の具体的方法については、既に説明した手順による。
【００７３】
アライメント調整、ギャップ調整、及びチルト補正された基板Ｗに対して、照明手段１５からの露光用光をマスクＭを介して照射し、基板Ｗ上にマスクＭのパターンを露光転写する。次いで、基板搬送機構１９Ａを駆動し、基板支持ユニット１６及び精密支持ユニット１８によって浮上支持された基板Ｗをステップ移動させて、第２ステップで露光すべき露光エリアをマスクＭの直下に位置させ、マスク駆動機構１４を駆動してアライメント調整、ギャップ調整、及びチルト補正した後、照明手段１５により基板Ｗ上にマスクＭのパターンを露光転写することを、所定回数繰り返し行って１枚目の基板Ｗ上に複数のパターンを作成する。
【００７４】
このような露光領域Ａでの露光処理と同時に、第２載置領域Ｂ２では、露光済みの基板Ｗが不図示の基板搬送ロボットなどの搬送装置によって搬出されたり、搬入される基板Ｗが第２基板搬送機構１９Ｂの基板保持部２０で吸着保持される。
【００７５】
露光処理が終了した基板Ｗは、基板搬送機構１９Ａにより露光領域Ａから第１載置領域Ｂ１に搬送される。これと同時に第２載置領域Ｂ２の基板Ｗが、基板支持ユニット１６からの空気流で非接触で浮上支持されながら、露光領域Ａに搬送される。次いで、上記と同様の処理を行って基板Ｗに複数のパターンを作成して基板Ｗの露光処理を終了する。以後、第１載置領域Ｂ１及び第２載置領域Ｂ２に交互に搬入される基板Ｗに対して同様の露光処理を行う。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態の分割逐次近接露光装置１０によれば、基板搬送ステージ１１は、基板Ｗの下面を吸着保持する基板保持部２０と、該基板保持部２０をＸ方向及びＹ方向に搬送可能な基板搬送機構１９と、基板搬送機構１９によって搬送される基板Ｗを支持する基板支持ユニット１６と、を備える。そして、露光領域Ａに位置する基板ＷとマスクＭとのギャップを検出するギャップセンサ１４３が設けられ、マスク駆動機構１４により、基板支持ユニット１６により支持された基板Ｗに対して、ギャップセンサ１４３が検出するギャップに基づいて基板ＷとマスクＭとの相対的な傾きを補正する。その後、照明手段１５からの露光用光をマスクＭを介して基板Ｗに照射してマスクＭのパターンを露光転写する。これにより、基板Ｗの大きさに制約されることなく、基板搬送ステージ１１を簡単な機構で構成することができ、露光装置１０の大型化を抑制しつつ、サイズの大きな基板Ｗを高速且つ高精度で搬送することができる。また、基板保持部２０は、基板Ｗの下面を吸着保持するので、マスクＭと基板Ｗのギャップを狭くして配置することができ、高精度に露光することができる。
【００７７】
また、基板支持ユニット１６は、露光領域Ａと同程度の大きさを有して露光領域Ａの直下に配置され、基板Ｗをエア又は複数のコロで支持する精密基板支持ユニット１８をさらに備えるので、露光領域Ａに位置する基板Ｗの高さを精度よく制御することができる。
【００７８】
基板支持ユニット１６は、Ｘ方向において、露光領域Ａの両側に配置される第１載置領域Ｂ１と第２載置領域Ｂ２に亙って形成され、基板搬送機構１９は、第１載置領域Ｂ１と露光領域Ａとの間を移動可能な第１基板搬送機構１９Ａと、第２載置領域Ｂ２と露光領域Ａとの間を移動可能な第２基板搬送機構１９Ｂと、を有するので、交互に露光処理を行うことで効率的に基板Ｗの露光処理を行うことができる。
【００７９】
基板保持部２０は、端面から１０〜２０ｍｍの基板Ｗの端部下面を保持するので、基板搬送機構１９の構成を簡素化することができる。またこれによって製作コストを抑制することができる。
【００８０】
また、マスク駆動機構１４は、マスク保持部１３をＸ方向及びＺ方向に駆動可能な第１駆動部８５と、該マスク保持部１３をＹ方向に案内可能な第１の案内部としての一対のＹ方向のリニアガイド８８と、を有する一対の第１駆動機構８１Ａ、８１Ｂと、マスク保持部１３をＹ方向及びＺ方向に駆動可能な第２駆動部１１０と、該マスク保持部１３をＸ方向に案内可能な第２の案内部としてのＸ方向のリニアガイド１１３と、を有する第２駆動機構８２と、を有し、第１駆動部８５によってマスク保持部１３をＸ方向又はθ方向に駆動した時、Ｘ方向のリニアガイド１１３によってマスク保持部１３の移動量を吸収し、第２駆動部１１０によってマスク保持部１３をＹ方向に駆動した時、Ｙ方向のリニアガイド８８によってマスク保持部１３の移動量を吸収し、第１及び第２駆動部８５，１１０の少なくとも一つによってマスク保持部１３をチルト駆動した時、Ｘ方向及びＹ方向のリニアガイド８８，１１３の少なくとも一つによってマスク保持部１３のチルトによる第１及び第２駆動機構８１Ａ，８１Ｂ，８２間の上面視におけるスパン変化量を吸収する。これにより、統合した機構におけるチルト駆動を円滑に行うことができる。
【００８１】
マスク保持部１３は、マスクＭを下面に真空吸着して保持するマスクホルダ１３３と、マスクホルダ１３３の上面側に保持されるカバーガラス１３４と、マスクホルダ１３３、マスクＭ、及びカバーガラス１３４によって画成される空間１３６内の空気を吸引して該空間１３６内を減圧させる吸引機構と、を備えるので、自重によって下方に撓むマスクＭの撓みを補正することができ、大型のマスクＭを使用する場合においても、高精度での露光転写が可能となる。
【００８２】
また、基板搬送機構１９は、基板Ｗをエア又は複数のコロで支持する支持構造を備えるので、露光時に、搬送方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に基板Ｗをステップ移動させた際にも、基板搬送機構１９の上方で、基板Ｗを所定の高さで支持することができ、基板搬送機構１９の大きさをコンパクトに構成することができる。
【００８３】
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、精密基板支持ユニットは、空気流によって基板を所定の高さに支持するとして説明したが、これに限定されず、精密基板支持ユニットに複数の吸引孔を設けて精密基板支持ユニットの上面に基板を吸着保持するようにしてもよい。
また、基板支持ユニットは、空気流によって基板を非接触で浮上支持するとして説明したが、これに限定されず、基板支持ユニットの上面に多数のころを配置し、該ころにより基板を精密に支持することもできる。
【符号の説明】
【００８４】
１０    分割逐次近接露光装置
１１    基板搬送ステージ
１２    マスクステージ
１３    マスク保持部
１４    マスク駆動機構
１５    照明手段
１６    基板支持ユニット
１８    精密基板支持ユニット
１９    基板搬送機構
１９Ａ        第１基板搬送機構
１９Ｂ        第２基板搬送機構
２０    基板保持部
２３    Ｘ方向送り機構
２５    Ｙ方向送り機構
８１Ａ，８１Ｂ      第１駆動機構
８２    第２駆動機構
１３３        マスクホルダ
１３４        カバーガラス
１３６        空間
１４２        アライメント検出系
１４３        ギャップセンサ（ギャップ検出系）
Ａ      露光領域
Ｂ１    第１載置領域
Ｂ２    第２載置領域
Ｍ      マスク
Ｗ      基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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