(57)【要約】【課題】  大型サイズの基板を使用することで設置面積が増大した大型の近接露光装置となっても、マスクを保持するためのマスク保持機構が大型にならず、小型化を図ることができる近接露光装置のマスク搬送装置を提供する。【解決手段】  マスクＭを着脱自在に保持するマスク保持部４２と、このマスク保持部を水平方向に前進、或いは後退させるマスク前後進機構４４と、このマスク前後進機構を鉛直方向を向く回転軸周りに回転させるマスク水平回転機構４６と、このマスク水平回転手段を昇降させるマスク昇降機構と、これら前記マスク保持部、前記マスク前後進機構、前記マスク水平回転機構及び前記マスク昇降手段の全てを、近接露光装置のマスクステージとマスク収納装置との間において水平移動させるマスク水平移動機構５０とを備えたマスク搬送装置ＭＬである。【選択図】      図４
2006086332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光材としての基板を基板ステージ上に保持し、マスクステージの下面に保持したマスクを前記基板に近接配置し、前記マスクのマスクパターンを前記基板に露光転写する近接露光装置の近くに設置されており、複数のマスクを収納しているマスク収納装置とマスクステージとの間を移動するマスク搬送装置であって、
マスクを着脱自在に保持するマスク保持部と、このマスク保持部を水平方向に前進、或いは後退させるマスク前後進機構と、このマスク前後進機構を鉛直方向を向く回転軸周りに回転させるマスク水平回転機構と、このマスク水平回転手段を昇降させるマスク昇降機構と、これら前記マスク保持部、前記マスク前後進機構、前記マスク水平回転機構及び前記マスク昇降手段の全てを、前記マスクステージと前記マスク収納装置との間において水平移動させるマスク水平移動機構とを備えたことを特徴とする近接露光装置のマスク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被露光材としての基板を基板ステージ上に保持し、マスクステージの下面に保持したマスクを前記基板に近接配置し、前記マスクのマスクパターンを前記基板に露光転写する近接露光装置に係り、複数のマスクを収納しているマスク収納部と前記近接露光装置のマスクステージとの間をマスクを保持して移動するマスク搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接露光装置は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を基板ステージ上に保持するとともに、この基板を、マスクステージの下面に保持されたマスクに接近させて両者のすき間を例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、次いで、マスクの上方に配置した照射手段から露光用の光をマスクに向けて照射することにより基板上にマスクに描かれたパターンを露光転写する装置であり、例えば液晶デイスプレイ用のカラーフィルタなどの露光工程では、従来、一括露光が一般的であった。
【０００３】
ところが、最近、液晶ディスプレイの大画面化が進められており、大型サイズの基板に小型サイズのマスクをステップ移動させ、各ステップ毎に小型のマスクを大型のマスクに近接して対向配置して露光転写するステップ式近接露光装置が採用されてきている。
ステップ式の近接露光装置の近くには、複数のマスクを収納しているマスク収納装置と、マスク搬送装置とが配置されており、マスク搬送装置に備えたマスク保持機構を、マスク収納装置と近接露光装置のマスクステージの間で移動させることで、マスク収納装置に収容されているマスクをマスクステージまで移動したり、マスクステージに保持されているマスクをマスク収納装置まで戻す動作を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ステップ式近接露光装置は、大型サイズの基板を使用することで大型サイズの基板ステージを備えなければならないことから、装置の設置面積が増大した大型の装置となり、この大型装置の中央部に基板ステージ、マスクステージを設けているので、従来の近接露光装置と比較してマスクステージとマスク収納装置の距離が増大する。
このように、マスクステージとマスク収納装置との間の距離が増大すると、マスク搬送装置のマスク保持機構が移動する範囲も大きくなるので、マスク保持機構も大型になっていく。したがって、マスク搬送装置の小型化が図れないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、大型サイズの基板を使用することで設置面積が増大した大型の近接露光装置となっても、マスクを保持するためのマスク保持機構が大型にならず、小型化を図ることができる近接露光装置のマスク搬送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】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る請求項１記載の近接露光装置のマスク搬送装置は、被露光材としての基板を基板ステージ上に保持し、マスクステージの下面に保持したマスクを前記基板に近接配置し、前記マスクのマスクパターンを前記基板に露光転写する近接露光装置の近くに設置されており、複数のマスクを収納しているマスク収納装置とマスクステージとの間を移動するマスク搬送装置であって、マスクを着脱自在に保持するマスク保持部と、このマスク保持部を水平方向に前進、或いは後退させるマスク前後進機構と、このマスク前後進機構を鉛直方向を向く回転軸周りに回転させるマスク水平回転機構と、このマスク水平回転手段を昇降させるマスク昇降機構と、これら前記マスク保持部、前記マスク前後進機構、前記マスク水平回転機構及び前記マスク昇降手段の全てを、前記マスクステージと前記マスク収納装置との間において水平移動させるマスク水平移動機構とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の近接露光装置のマスク搬送装置によると、マスク保持部、マスク前後進機構、マスク水平回転機構及びマスク昇降手段の全てを、マスクステージとマスク収納装置との間において水平移動させるマスク水平移動機構とを備えているので、大型サイズの基板を使用することで設置面積が増大した大型の近接露光装置となりマスクステージ位置とマスクを収納しているマスク収納装置との間の距離が増大しても、マスク保持部が移動する範囲が拡大する。したがって、大型の近接露光装置であっても、マスク搬送装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る近接露光装置のマスク搬送装置の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、クリーンルームＣＲ内に設置したステップ式近接露光装置ＳＥ、マスクローダＭＬ、マスク収納装置ＭＣ、基板ローダＷＬ及び基板プリアライメント装置ＷＣを示す平面図である。ここで、マスクローダＭＬ及びマスク収納装置ＭＣは、ステップ式近接露光装置ＳＥに対してＸ軸方向の一方側に配置されており、基板ローダＷＬ及び基板プリアライメント装置ＷＣは、ステップ式近接露光装置ＳＥに対してＹ軸方向（Ｘ軸方向に対して直交する水平方向）の一方側に配置されている。また、マスクローダＭＬ及びマスク収納装置ＭＣは、Ｙ軸方向に隣り合って配置されているとともに、基板ローダＷＬ及び基板プリアライメント装置ＷＣは、Ｘ軸方向に隣り合って配置されている。
【０００９】
ステップ式近接露光装置ＳＥは、図２に示すように、露光すべきパターンが描かれている小型サイズのマスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、大型サイズの基板Ｗを基板ステージ２で保持し、この状態で基板ステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて各ステップ毎にマスクＭと基板Ｗとを近接して対向配置した状態で、照射手段３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭの複数のパターンを基板Ｗ上に露光転写するようにした装置である。
【００１０】
図２の符号４で示す装置ベース上には、基板ステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるためのＸ軸ステージ送り機構５が設置され、Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には基板ステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるためのＹ軸ステージ送り機構６が設置され、該Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上に基板ステージ２が設置されている。この基板ステージ２の上面には基板Ｗがワークチャック等で真空吸引された状態で保持されるようになっている。
【００１１】
Ｙ軸ステージ送り機構６と基板ステージ２の間には、基板ステージ２の単純な上下動作を行う上下粗動装置７と、基板ステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のすき間を所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。
上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図２の左端側）に１台、他端側に２台合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、ギャップセンサ３１によってマスクＭと基板Ｗとのすき間を計測しつつ平行度を良好に、すき間の目標値まで基板ステージ２の高さを微調整する。
【００１２】
ギャップセンサ３１は、後述する真空吸着板２６のＸ軸方向に沿う二辺の内側上方にＸ軸方向に互いに離間して２カ所ずつ、合計４箇所配置されており、これらの４個のギャップセンサ３１による測定結果に基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクＭと基板Ｗとの対向面間の平行度のずれ量を検出することができ、この検出ずれ量に応じて上述した上下微動装置８が制御されてマスクＭと基板Ｗとの対向面間の平行度が確保されるようになっている。
【００１３】
また、符号３０で示すアライメントカメラは、マスクＭの露光領域に設けられたアライメントマークと、基板Ｗ側に設けたアライメントマーク又は基板ステージ２に設けられたアライメントマークとを撮像する装置であり、真空吸着板２６のＸ軸方向に沿う二辺の各内側上方でＸ軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計２カ所配置されており、これらの２個のアライメントカメラ３０の画像データに基づいて図示しない制御装置で演算処理を行うことでマスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出することができ、この検出平面ずれ量に応じて後述するマスク位置調整手段が、マスク保持枠２５をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）に移動させてマスク保持枠２５に保持されたマスクＭの基板Ｗに対する向きを調整するようになっている。
【００１４】
マスク位置調整手段は、マスクフレーム２４とマスク保持枠２５のＹ軸方向に沿う辺同士に連結したＸ軸方向駆動装置（図示せず）と、マスクフレーム２４とマスク保持枠２５のＸ軸方向に沿う辺同士に連結した２台のＹ軸方向駆動装置１２（１台のみ図示）とを備えており、これらＸ軸方向駆動装置１０及びＹ軸方向駆動装置１２によりマスク保持枠２５のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）の調整が行われる。
【００１５】
マスクステージ１は、マスクフレーム２４と、このマスクフレーム２４の中央部開口に隙間を介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスク保持枠２５と、マスク保持枠２５の中央部開口の下面周囲に設けた真空吸着板２６とを備え、真空吸着板２６の下面に当接したマスクＭが真空吸引された状態で保持されるようになっている。
【００１６】
また、基板プリアライメント装置ＷＣは、基板Ｗを基板ローダＷＬにより基板ステージ２上へ搬入したときに、必要な位置決め精度が得られるようにするための装置であり、その基板載置部に、プリアライメント済みの大型サイズの基板Ｗが載置されている。
また、基板ローダＷＬは、基板プリアライメント装置ＷＣからステップ式近接露光装置ＳＥの基板ステージ２まで基板Ｗを移動したり、基板ステージ２上で保持されている基板Ｗを基板プリアライメント装置ＷＣまで戻す装置であり、基板Ｗを載せて保持することが可能な基板保持部４０と、図示しない水平回転機構、昇降機構及び基板保持部４０を備えた装置である。
【００１７】
そして、基板プリアライメント装置ＷＣからステップ式近接露光装置ＳＥの基板ステージ２まで基板Ｗを移動する場合には、水平回転機構の動作により基板保持部４０を基板プリアライメント装置ＷＣに向かうＸ軸方向に水平回転し、次に昇降機構の動作により基板保持部４０を基板プリアライメント装置ＷＣの基板載置部まで昇降し、次に前後進機構の動作により基板載置部に収納されている基板Ｗを基板保持部４０で保持し、次に水平回転機構の動作により基板保持部４０をステップ式近接露光装置ＳＥに向かうＹ軸方向に水平回転し、次に前後進機構の前進動作により基板保持部４０を前進移動して基板ステージ２上に基板Ｗをセットする。また、基板ステージ２上で保持されている基板Ｗを基板プリアライメント装置ＷＣまで戻す際には、基板ステージ２で基板Ｗを保持して基板保持部４０を、前後進機構の後進動作により後進移動し、次に水平回転機構の動作により基板保持部４０を基板プリアライメント装置ＷＣに向かうＸ軸方向に水平回転し、次に昇降機構の動作により基板保持部４０を基板プリアライメント装置ＷＣの所定段の基板載置部まで昇降し、次に前後進機構の前進動作により基板保持部４０を前進移動することで基板プリアライメント装置ＷＣの基板載置部に基板Ｗを載置する。
【００１８】
また、マスク収納装置ＭＣは、上下方向に複数段のマスク収納部を設けた装置であり、各段のマスク収納部に、それぞれ基板Ｗと比べると小型サイズのマスクＭが収納されている。
また、マスクローダＭＬは、マスク収納装置ＭＣからステップ式近接露光装置ＳＥのマスクステージ１までマスクＭを移動したり、マスクステージ１に保持されているマスクＭをマスク収納装置ＭＣまで戻す装置である。
【００１９】
このマスクローダＭＬは、図３及び図４に示すように、マスクＭを載せて保持することが可能なマスク保持部４２と、マスク保持部４２を前進・後退させるマスク前後進機構４４と、マスク前後進機構４４をＺ軸周りに回転させるマスク水平回転機構４６と、マスク水平回転機構４６をＺ軸方向に昇降させるマスク昇降機構４８と、マスク昇降機構４８をＸ軸方向に水平移動させるマスクＸ軸移動機構５０とを備えている。
【００２０】
マスク保持部４２は、図４に示すように、互いに平行に離間配置した３本の支持アーム４２ａ，４２ｂ，４２ｄと、これら支持アーム４２ａ，４２ｂ，４２ｄ間を連結固定している固定板４２ｃとで構成されており、３本の支持アーム４２ａ，４２ｂ，４２ｄにマスクが載置された状態で各アームに設けられた真空吸引機構により吸着保持される。
マスク前後進機構４４は、マスク水平回転機構４６上に固定された前後進機構テーブル４４ａと、この前後進機構テーブル４４ａに回転自在に配置されたねじ軸４４ｂと、このねじ軸４４ｂにナット部（図示せず）が螺合して前記マスク保持部４２の固定板４２ｃの下部に固定されているスライダ部４４ｃと、ねじ軸４４ｂを正逆方向に回転させるサーボモータ４４ｄとからなる直動転がり装置である。
【００２１】
マスク水平回転機構４６は、ダイレクトドライブモータにより構成されており、マスク前進機構４４をＸ軸及びＹ軸を含む水平面内において回転させる。
マスク昇降機構４８は、後述するマスクＸ軸移動機構５０のＸ軸移動テーブル５０ａに回転自在に配置されたねじ軸４８ａと、このねじ軸４８ａにナット部（図示せず）が螺合してマスク水平回転機構４６の外周に固定されているスライダ部４８ｂ，４８ｃと、ねじ軸４８ａを正逆方向に回転させるサーボモータ４８ｄとからなる直動転がり装置である。
【００２２】
マスクＸ軸移動機構５０は、装置架台５２上に回転自在に配置されたねじ軸５０ｂと、このねじ軸５０ｂにナット部（図示せず）が螺合している前記Ｘ軸移動テーブル５０ａと、ねじ軸５０ｂを正逆方向に回転させるサーボモータ５０ｃとからなる直動転がり装置である。なお、装置架台５２上には、Ｘ軸移動テーブル５０ａのＸ軸移動をサポートするＸ軸方向に延在したレール５２ａと、Ｘ軸移動テーブル５０ａに連結してレール５２ａをスライド移動するスライダ５２ｂが配置されている。
【００２３】
次に、マスクローダＭＬの動作について、図１、図３、図４及び図５を参照しながら説明する。
マスクステージ１に保持されているマスクＭをマスク収納装置ＭＣまで戻す動作を行うには、先ず、マスクＸ軸移動機構５０の動作により、マスク昇降機構４８、マスク水平回転機構４６、マスク前後進機構４４及びマスク保持部４２の全ての機構を、ステップ式近接露光装置ＳＥに近接するＸ軸方向に移動させる。これにより、図５に示すように、実線で示すマスク保持部４２は、ステップ式近接露光装置ＳＥに近接するＸ軸方向に、破線で示す位置まで距離Ｌだけ移動する。
【００２４】
次に、マスク昇降機構４８の昇降動作によりマスク保持部４２を所定高さまで上昇し、マスク水平回転機構４６の回転動作によりマスク保持部４２をマスクステージ１側のＸ軸方向に向ける。次に、マスク前後進機構４４の前進動作により、マスクステージ１に配置されていたマスクＭをマスク保持部４２が載置して保持し、さらに、後進動作により、マスク保持部４２をマスク前後進機構４４の元の位置まで戻す。
【００２５】
次に、マスクＸ軸移動機構５０の動作により、マスク昇降機構４８、マスク水平回転機構４６、マスク前後進機構４４及びマスク保持部４２の全ての機構を、ステップ式近接露光装置ＳＥから離間するＸ軸方向に移動させる。これにより、図５に示すように、破線で示すマスク保持部４２が、ステップ式近接露光装置ＳＥから離間するＸ軸方向に、実線で示す位置まで距離Ｌだけ移動する。
【００２６】
次に、マスク水平回転機構４６の回転動作によりマスク保持部４２をマスク収納装置ＭＣ側のＹ軸方向に向け、次に、マスク昇降機構４８の昇降動作によりマスク保持部４２を所定高さまで変化させ、マスク前後進機構４４の前進動作により、マスク保持部４２が保持しているマスクを、マスク収納装置ＭＣの所定段のマスク収納部に収納する。
次に、マスク収納装置ＭＣに収納されている特定のマスクＭを、マスクステージ１に保持させる動作を行うには、先ず、マスク昇降機構４８の昇降動作によりマスク保持部４２を所定高さまで変化させ、マスク前後進機構４４の前進動作により、マスク収納装置ＭＣの所定段に収納されているマスクＭを、マスク保持部４２上に載置して保持する。次に、マスク前後進機構４４の後進動作により、マスク保持部４２をマスク前後進機構４４の元の位置まで戻す。
【００２７】
次に、マスクＸ軸移動機構５０の動作により、マスク昇降機構４８、マスク水平回転機構４６、マスク前後進機構４４及びマスク保持部４２の全ての機構を、ステップ式近接露光装置ＳＥに近接するＸ軸方向に移動させる。これにより、図５に示すように、実線で示すマスク保持部４２が、ステップ式近接露光装置ＳＥに近接するＸ軸方向に、破線で示す位置まで距離Ｌだけ移動する。
次に、マスク昇降機構４８の昇降動作によりマスク保持部４２を所定高さまで上昇し、マスク水平回転機構４６の回転動作によりマスク保持部４２をマスクステージ１側のＸ軸方向に向ける。次に、マスク前後進機構４４の前進動作により、マスク保持部４２で保持しているマスクＭをマスクステージ１にセットする。
【００２８】
そして、マスク前後進機構４４の後進動作によりマスク保持部４２をマスク前後進機構４４の元の位置まで戻し、マスクＸ軸移動機構５０の動作により、マスク昇降機構４８、マスク水平回転機構４６、マスク前後進機構４４及びマスク保持部４２の全ての機構を、ステップ式近接露光装置ＳＥから離間するＸ軸方向に移動させる。これにより、図５に示すように、破線で示すマスク保持部４２が、ステップ式近接露光装置ＳＥから離間するＸ軸方向に、実線で示す位置まで距離Ｌだけ移動する。
次に、マスク水平回転機構４６の回転動作によりマスク保持部４２をマスク収納装置ＷＣ側のＹ軸方向に向けて元の状態とする。
【００２９】
次に、本実施形態の作用効果について述べる。
本実施形態で採用しているステップ式近接露光装置ＳＥは、大型サイズの基板Ｗを使用したことで大型サイズの基板ステージ２を備え、装置の設置面積が増大した大型のステップ式近接露光装置ＳＥとなり、この大型の装置の中央部にマスクステージ１を設けているので、従来の近接露光装置と比較してマスクステージ１とマスク収納装置ＭＣとの間の水平距離が増大する。
【００３０】
そこで、本実施形態のマスクローダＭＬは、マスク保持部４２、マスク前後進機構４４、マスク水平回転機構４６、マスク昇降機構４８及びマスクＸ軸移動機構５０の全てを、マスクステージ１とマスク収納装置ＭＣとの間で水平移動させるマスクＸ軸移動機構５０を備えてたことで、マスク保持部４２の支持アーム４２ａ，４２ｂの長さを長尺にせず、マスク前後進機構４４のストローク量を大幅に大きくしなくても、マスク保持部４２が移動する範囲が拡大する。すなわち、大型のステップ式近接露光装置ＳＥとなっても、大型のマスクローダＭＬとはならない。
したがって、大型サイズの基板Ｗを使用して設置面積が増大した大型のステップ式近接露光装置ＳＥであっても、他の機構をマスクステージ１とマスク収納装置ＭＣとの間で水平移動させるマスクＸ軸移動機構５０を備えたマスクローダＭＬの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る近接露光装置、マスク収納部、マスク搬送装置、基板プリアライメント装置及び基板ローダを設置したクリーンルーム内を平面的に示す図である。
【図２】本発明に係るステップ式近接露光装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係るマスク搬送装置の側面図である。
【図４】本発明に係るマスク搬送装置の平面図である。
【図５】本発明に係るマスク搬送装置の水平移動手段が動作することでマスク保持部が移動する方向を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    マスクステージ
２    基板ステージ
４２  マスク保持部
４４  マスク前後進機構
４６  マスク水平回転機構
４８  マスク昇降機構
５０  マスクＸ軸移動機構（マスク水平移動機構）
Ｍ  マスク
Ｗ  基板
ＭＣ  マスク収納装置
ＭＬ  マスクローダ（マスク搬送装置）
ＳＥ  近接露光装置
【図１】
2006086332.tif 000003
【図２】
2006086332.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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