(57)【要約】【課題】経時変化や設置条件の変化によりフレームを迅速に修正できる露光装置を提供する。【解決手段】受光部ＰＤｘ、ＰＤｙの受光位置を、記憶した受光位置と比較して、異なっていればフレーム３が変形していると判断し、その修正を行う。かかる修正は、定盤Ｇに沿って高さ調整装置２のいずれかの第２テーパ部２ｂを移動させ、くさびの作用により第１テーパ部２ａを上昇もしくは下降させることで行える。【選択図】図１
2008052006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光を用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置において、
定盤上に設置されるベースと、
ベース上に載置され、基板を移動可能に支持するステージと、
前記ベース上に載置され、マスクを保持するフレームと、
前記フレームに設置され、前記フレームの変形を測定する測定装置と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記測定装置は、測定光を出射する発光部と、測定光を受光する受光部とを有し、前記フレームが変形することに応じて、前記受光部で受光する測定光の量もしくは受光位置が変化することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記発光部と前記受光部との間に配置した可動部材の変位に応じて、前記受光部で受光する測定光の量が変化することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記受光部の出射した測定光の断面積よりも、前記受光部の受光面積の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記測定装置からの信号が所定値を超えていた場合、アラームを出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記測定装置からの信号が所定値を超えていた場合、前記フレームの変形を修正する修正装置を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶基板、液晶ディスプレイ用カラーフィルターなどのような基板にマスクのパターンを焼き付けるのに好適な露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体ウエハや液晶基板などの大形化により、その製造装置には大形化が求められている。その一方で、装置の小形化や軽量化が強く求められている。特許文献１のような露光装置は、数１０〜数１００μｍの隙間でマスクとワークを対向させてマスクパターンを液晶基板に転写する精密部品の製造装置である。このような製造装置では、装置の設置状況が変化することにより、装置の特性（位置決め精度、基準面の平坦度）が変化するという問題がある。そのため、理想的には３点（実際には４点）で支持され、位置決め系の重量などによって変形しない定盤に装置を組立てることが必要とされている。
【特許文献１】特開２０００−３５６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特に最近は、液晶基板では数千ｍｍ以上の基板をワークとして露光処理する必要が生じている。しかるに、このような露光装置の定盤を、３点あるいは４点支持にて構成するためには、重量が数１０トン以上もある定盤を採用する必要が生じるが、そのような大重量の定盤は設置に手間取るという問題がある。そこで、このような定盤を用いる代わりに、定盤の保持点を増やして平面度を高めると共に、定盤の必要剛性を低くすることで、定盤の薄肉化あるいは抜き構造（リブ構造）による軽量化を図ることが行われている。
【０００４】
ところが、定盤を多点で保持した露光装置では、設置床や定盤を設置床に対して保持する部品の経年変化などにより定盤の平坦度が変化するという課題があった。特に、先の露光装置では１０００ｍｍ以上の大きさを有するマスクと液晶基板を前述の狭い隙間を維持して露光を行う必要があり、定盤の平坦度変化は重要な課題とされている。しかしながら、設置された後に定盤自体を修正することは困難である。又、大型の露光装置では、出荷前に組み立ててチェックを行い、その後分解して現地（半導体製造工場）に搬送し、現地で組み立てることが行われる場合もあるが、出荷前の定盤と現地の定盤とが異なることにより露光装置のフレームに変形が生じる場合があり、これにどのように対処するかも課題となっている。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、経時変化や設置条件の変化によりフレームを迅速に修正できる露光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】
本発明の露光装置は、露光用光を用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置において、
定盤上に設置されるベースと、
ベース上に載置され、基板を移動可能に支持するステージと、
前記ベース上に載置され、マスクを保持するフレームと、
前記フレームに設置され、前記フレームの変形を測定する測定装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
現地で露光装置を組み立てるような場合、組み立て後に試し露光を行い、それに応じてフレームの変形を修正することを行うこともできる。又、経時変化によるフレームの変形は、定期的なメンテナンス時に修正を行うこともできるが、いずれも修正後に、何度かの試し露光が必要であり手間がかかるという問題があった。
【０００８】
これに対し本発明によれば、フレームの変形を測定する測定装置を設けているので、現地で露光装置を組み立てるような場合、組み立て後に測定装置によりフレームの変形を測定することで、適宜修正を行うことができるため、光源や光学系などが必要な試し露光を行わなくてすみ、露光装置の設置を迅速に行うことができる。又、経時劣化によりフレームが変形した場合でも、測定装置の出力信号を随時確認することで変形量を求めることができるため、それが許容範囲を超えたときにフレームの修正を行えば足り、メンテナンスの手間を省くことができる。
【０００９】
前記測定装置は、測定光を出射する発光部と、測定光を受光する受光部とを有し、前記フレームが変形することに応じて、前記受光部で受光する測定光の量もしくは受光位置が変化すると好ましい。
【００１０】
前記発光部と前記受光部との間に配置した可動部材の変位に応じて、前記受光部で受光する測定光の量が変化すると好ましい。
【００１１】
前記受光部の出射した測定光の断面積よりも、前記受光部の受光面積の方が大きいと、前記発光部と前記受光部との相対ずれを精度良く測定できるので好ましい。
【００１２】
前記測定装置からの信号が所定値を超えていた場合、アラームを出力すると好ましい。
【００１３】
前記測定装置からの信号が所定値を超えていた場合、前記フレームの変形を修正する修正装置を有すると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる近接露光装置の断面図であり、図２は、図１の近接露光装置を矢印II方向に見た図である。
【００１５】
図１，２において、ベース１は、高さ調整装置２を介して定盤Ｇ上に載置されている。高さ調整装置２は、ベース１の下面に取り付けられた第１テーパ部２ａと、定盤Ｇ上に移動自在に載置された第２テーパ部２ｂとを有し、第１テーパ部２ａと第２テーパ部２ｂとは、それぞれのテーパ面同士を当接させて設置されている。
【００１６】
ベース１上には、フレーム３が設置されている。フレーム３は、下端がベース１の縁に固定された脚部３ａと、脚部３ａの上端に取り付けられた天板３ｂとからなる。天板３ｂの中央には開口が形成され、その周囲にマスクＭを保持したマスクホルダ４が取り付けられている。
【００１７】
ベース１の上面には、４本のガイドレール５が平行に且つ図１で左右方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。各ガイドレール５に沿って、スライダ６が移動自在に設けられている。スライダ６は、Ｘ軸テーブル７の下面に取り付けられている。ベース１とＸ軸テーブル７との間には、Ｘ軸リニアモータ８が設けられ、ベース１に対してＸ軸テーブル７をＸ軸方向に駆動可能となっている。
【００１８】
Ｘ軸テーブル７の上面には、４本のガイドレール９が平行に且つ図１で紙面垂直方向（Ｙ軸方向）に延在するように配置されている。各ガイドレール９に沿って、スライダ１０が移動自在に設けられている。スライダ１０は、基板支持部１１の下面に取り付けられている。Ｘ軸テーブル７と基板支持部１１との間には、Ｙ軸リニアモータ１２が設けられ、Ｘ軸テーブル７に対して基板支持部１１をＹ軸方向に駆動可能となっている。基板支持部１１は、基板Ｗ（図６参照、図１，２で不図示）を支持する基板テーブル１１ａと、基板テーブル１１ａを図１で上下方向（Ｚ軸方向）に駆動するＺ軸駆動部１１ｂとを有する。
【００１９】
露光時には、基板Ｗ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、不図示の光源からのパターン露光用の光を、図１，２で上方よりマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンを基板Ｗ上に露光転写するようにしている。
【００２０】
次に、フレーム修正について説明する。フレーム３の対向する脚部３ａには、図１に示すように、Ｘ軸方向にＸ軸レーザ光（測定光）を出射する発光部ＬＤｘと、かかるＸ軸レーザ光を受光して受光位置及び受光量に応じた信号を出力する受光部ＰＤｘとが取り付けられており、また図２に示すように、Ｙ軸方向にＹ軸レーザ光（測定光）を出射する発光部ＬＤｙと、かかるＹ軸レーザ光を受光して受光位置及び受光量に応じた信号を出力する受光部ＰＤｙとが取り付けられている。受光部ＰＤｘの受光面の面積は、Ｘ軸レーザ光の断面積よりも大きく、受光部ＰＤｙの受光面の面積は、Ｙ軸レーザ光の断面積よりも高さ方向に大きくなっている。発光部ＬＤｘ、ＬＤｙは半導体レーザであると好ましく、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙはＣＣＤなどのラインセンサであると好ましい。発光部、受光部は、株式会社キーエンスから上市されているセンサ（ＬＶ［商品名］シリーズ）を用いることができる。発光部ＬＤｘ、ＬＤｙと、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙとで測定装置を構成する。
【００２１】
出荷前の状態で組み立てチェック時に、発光部ＬＤｘから出射したＸ軸レーザ光を受光部ＰＤｘで受光して受光位置を記憶し、且つ発光部ＬＤｙから出射したＹ軸レーザ光を受光部ＰＤｙで受光して受光位置を記憶する。その後、分解して現地へ搬送し、現地の定盤Ｇ上に設置する。組み立て後に、再度発光部ＬＤｘから出射したＸ軸レーザ光を受光部ＰＤｘで受光し、且つ発光部ＬＤｙから出射したＹ軸レーザ光を受光部ＰＤｙで受光する。このときの受光部ＰＤｘ、ＰＤｙの受光位置を、記憶した受光位置と比較して、異なっていればフレーム３が変形していると判断し、受光位置が合致するようにフレームの修正を行う。かかる修正は、定盤Ｇに沿って高さ調整装置２のいずれかの第２テーパ部２ｂを移動させ、くさびの作用により第１テーパ部２ａを上昇もしくは下降させることで行える。第２テーパ部２ａはアクチュエータ等で移動させても良い。本実施の形態によれば、フレーム修正の前後で手間のかかる試し露光が不要であるにも関わらず、露光装置において適切な露光状態を確保することができる。
【００２２】
一方、近接露光装置を長期間使用したときに、経時変化によりフレーム３が変形することもあり得る。これについては、初期状態で発光部ＬＤｘから出射したＸ軸レーザ光を受光部ＰＤｘで受光して受光位置を記憶し、且つ発光部ＬＤｙから出射したＹ軸レーザ光を受光部ＰＤｙで受光して受光位置を記憶しておけば、常時もしくは定期的に受光部ＰＤｘ、ＰＤｙの受光位置を、記憶した受光位置と比較して、所定位置以上異なっていればアラームを出すなどする事で、フレーム修正の最適なタイミングを確保することができる。
【００２３】
図３は、別な実施の形態にかかる露光装置の概略構成図である。本実施の形態では、定盤Ｇに対してベース１は、４つの除振台２０を介して四隅を支持されている。又、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙの出力信号は、アンプＡＰを介して露光装置コントローラＣＴＵに送信され、更に露光装置コントローラＣＴＵからの制御信号は、除振台ドライバＤＲに送信され、それに応じて除振台ドライバＤＲは各除振台２０を独立して上昇もしくは下降させるようになっている。尚、修正装置としての除振台２０は、ピエゾ素子などを用いて定盤Ｇに対してベース１を変位させるものをいい、例えば特開２００１−５０３３４号公報に詳細が記載されている。
【００２４】
本実施の形態によれば、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙの出力信号に応じて、露光装置コントローラＣＴＵがフレーム３の変形を検出し、それに応じて除振台ドライバＤＲが自動的に除振台２０を変位させるので、メンテナンスの必要がなく、長期間にわたって安定した露光を実現できる。
【００２５】
ところで、発光部ＬＤｘ、ＬＤｙと、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙとは、フレームの変形の検出のみならず、可動部材の位置検出センサとしても使用可能である。例えば、図４に示すように、発光部ＬＤｘと受光部ＰＤｘとの間に、可動部材ＭＭを載置したときに、図４（ａ）に示す基準位置で、発光部ＬＤｘの出射したレーザ光Ｌのうち５０％を可動部材ＭＭが遮っているものとする。ここで、図４（ｂ）に示すように、可動部材ＭＭが下方に相対移動すると、可動部材ＭＭの遮る光量は５０％未満となり、これに対し可動部材ＭＭが上方に相対移動すると、可動部材ＭＭの遮る光量は５０％を超えることとなる。可動部材ＭＭにより遮られる光量は、受光部ＰＤｘで検出できるので、受光部ＰＤｘからの信号により可動部材ＭＭのＺ軸方向の移動量（変位量）を検出できることとなる。
【００２６】
図５は、これを応用した本実施の形態の変形例にかかる図１と同様な断面図である。図５においては、露光装置の基板テーブル１１ａは基板交換状態すなわち下降した状態にあり、外部の搬送装置ＣＡのロボットハンドＲＢ上に基板Ｗが載置され、ここから基板テーブル１１ａに基板Ｗが受け渡される直前の状態を示している。ここで、ロボットハンドＲＢの位置が高すぎると、マスクＭに干渉する恐れがあり、逆に低すぎると基板支持部１１に干渉する恐れがある。そこで、脚部３ａに取り付けた発光部ＬＤｘと受光部ＰＤｘとの間を、可動部材としてのロボットハンドＲＢが通過する際に、発光部ＬＤｘのレーザ光を遮る位置からロボットハンドＲＢのＺ軸方向（高さ方向）の位置を割り出し、それが所定位置を超えた場合、ロボットハンドＲＢの動作を緊急ロックするなどして干渉を回避することで、基板Ｗの安全な搬送及び搬出を可能としている。
【００２７】
図６は、本実施の形態の別な応用例にかかる図１と同様な断面図である。図６においては、基板支持部１１が可動部材を構成する。すなわち、基板Ｗの近接露光時には、マスクＭに対して精度良く基板ＷのＺ軸方向位置を制御しなくてはならないが、基板支持部１１のＺ軸駆動部１１ｂへの制御信号が誤っていると、マスクＭとの干渉を招き高価なマスクＭを破損する恐れがある。本応用例によれば、発光部ＬＤｘのレーザ光を遮る位置から基板支持部１１のＺ軸方向（高さ方向）の位置を割り出し、マスクＭに接近しすぎる場合にはＺ軸駆動部１１ｂを緊急ロックするなどの処置を執れる。
【００２８】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、発光部ＬＤｘと受光部ＰＤｘとの間に、マスクＭや基板Ｗを配置することで、その厚さを検出することができ、仕様が正しいことを未然にチェックできる。特に、基板テーブル１１ａの支持面は、一般的に基板の板厚に対して精度良く平坦度及び傾斜が管理されているので、その板厚を測定するに好適である。又、フレームの変形は、発光部ＬＤｘ、ＬＤｙからの測定光を、受光部ＰＤｘ、ＰＤｙで直接検出するのみではなく、ベース１上に配置した遮蔽板で測定光を遮ったり、ベース１に載置した反射鏡で測定光を反射させることでも検出が可能である。更に、近接露光装置に限らず、半導体露光装置においても本発明は適用でき、更には検査顕微鏡を搭載してフレームの相互高さを検出する種々の製造装置に適用できる。測定装置は、透過型でなく反射型でも良く、２次元画像認識を利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態にかかる近接露光装置の断面図である。
【図２】図１の近接露光装置を矢印II方向に見た図である。
【図３】別な実施の形態にかかる露光装置の概略構成図である。
【図４】発光部と受光部の関係を示す図である。
【図５】本実施の形態の応用例にかかる図１と同様な断面図である。
【図６】本実施の形態の応用例にかかる図１と同様な断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ ベース
２ 高さ調整装置
２ａ 第１テーパ部
２ｂ 第２テーパ部
３ フレーム
３ａ 脚部
３ｂ 天板
４ マスクホルダ
５ ガイドレール
６ スライダ
７ Ｘ軸テーブル
８ Ｘ軸リニアモータ
９ ガイドレール
１０ スライダ
１１ 基板支持部
１１ａ 基板テーブル
１１ｂ Ｚ軸駆動部
１２ Ｙ軸リニアモータ
ＡＰ アンプ
ＣＡ 搬送装置
ＣＴＵ 露光装置コントローラ
ＤＲ 除振台ドライバ
Ｇ 定盤
Ｌ レーザ光
ＬＤｘ 発光部
ＬＤｙ 発光部
Ｍ マスク
ＭＭ 可動部材
ＰＤｘ 受光部
ＰＤｙ 受光部
ＲＢ ロボットハンド
Ｗ 基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008052006.tif 000006
【図５】
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【図６】
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