(57)【要約】【課題】構造フレームの剛性が比較的低くても、振動を効果的に減衰できる露光装置を提供する。【解決手段】上部ブレード６Ａ〜６Ｄ及び駆動部７Ａ、７Ｃが動吸振器の機能を発揮することで、構造フレーム７の振動を抑制することができる。。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクとワークとを近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンを前記ワークに露光する露光装置において、
ステージベースと、
前記ステージベース上に載置され、前記ワークを位置決めするワークステージ機構と、
前記ステージベースに連結され、前記ワークステージ機構の光源側に配置された構造フレームと、
前記構造フレームに支持され、マスクを保持するマスクステージと、を有し、
前記構造フレームを吸振する動吸振器を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記動吸振器は、露光領域を規制するために、前記露光光の一部を遮光するアパーチャ機構の少なくとも一部からなることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項３】
前記アパーチャ機構は、
前記ワークの露光領域と遮光領域との境界部を規定するように前記露光光を遮光する第１ブレードと、前記第１ブレードを駆動する第１駆動手段とを含む第１アパーチャ機構と、
前記マスクの表面に対して前記第１ブレードより離れて配置され、前記遮光領域に向かう前記露光光を遮光する第２ブレードと、前記第２ブレードを駆動する第２駆動手段とを含む第２アパーチャ機構とを有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】
前記第１アパーチャ機構は、前記マスクステージに取り付けられており、前記第２アパーチャ機構は、前記構造フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１アパーチャ機構及び前記第２アパーチャ機構は、前記マスクステージに取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第２アパーチャ機構は、重りを取り付け可能となっていることを特徴とする請求項４又は５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近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な露光装置に関する。
【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、基板上にマスクのパターンを近接露光転写することで製造される。従来のこの種の露光装置としては、例えば、被露光材としての基板より小さいマスクを用い、該マスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置し、この状態でワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれたマスクパターンを基板上に露光転写するようにしたものが知られている（特許文献１〜３参照）。かかる露光装置においては、露光領域のみパターンを転写するために、それ以外の領域を遮光領域として、露光光が到達しないようにする必要がある。そこで、遮光領域について遮光を行うアパーチャ機構が設けられている。
【特許文献１】特開２００４−５４１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−６２０７９号公報
【特許文献３】特開２００５−１４０９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な露光装置において、マスク（転写パターン）とワークの相対振動は、露光精度を劣化させる問題とされている。この振動は、自身以外の装置（隣合う露光装置、自身の搬送系）からの外乱振動であったり、自身のワークステージの移動に伴う振動であったりする。従来、これらの振動が与える影響を小さくするために、装置の構成部品、特に振動が生じやすいとされる、ワークステージ機構の上部に構成されマスクステージを搭載する構造フレーム等について、耐振動特性（除振、剛性、減衰性）を改善する対策がとられている。
【０００４】
ここで、アクティブな除振技術を用いた対策は、ナノメートルオーダの超精密露光装置において既に採用されている。しかしながら、装置の複雑化とコストアップを伴うため、比較的安価なプロキシミティ露光装置などには採用することは困難である。
【０００５】
残された対策（剛性、減衰性）により、構造フレームの耐振動特性を改善するためには、剛性を高めるためにフレームを太く、ヤング率の高い素材を使用することが考えられる。一方で、減衰性を高めるためには、ヤング率は劣るが減衰性の高い鋳物素材を使用することが考えられる。いずれにしても素材の選定が困難であり、露光装置の設計の自由度を制限するという問題がある。
【０００６】
更に、近年の製品（パネル）の大型化と生産性向上（多面取り）の観点に基づく、ワークサイズやマスクサイズの大型化に伴い、マスクを保持するマスクステージ、アパーチャ機構、並びに構造フレーム大型化は避けられない状況である。そして、この大型化に伴って重量増加という課題が生じる。この大型化及び重量増に対して、装置生産（初期調整）現場から、実際の製品製造現場への移設（輸送）には、トラックなどの輸送機器の制約（輸送機器の大きさや道路の耐荷重など）から制約が生じる。そのため、輸送可能な大きさと重量に対して可能な限り剛性を高める設計を行うことが多い。
【０００７】
しかし、設計の最適化を進めても剛性を高めることには制約があり、コンパクト化を図りつつ適切な振動対策を行うことは、露光装置において重要な課題となっている。
【０００８】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、構造フレームの剛性が比較的低くても、振動を効果的に減衰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】
【０００９】
本発明の露光装置は、マスクとワークとを近接させた状態で、光源から照射された露光光を用いて、前記マスクのパターンを前記ワークに露光する露光装置において、
ステージベースと、
前記ステージベース上に載置され、前記ワークを位置決めするワークステージ機構と、
前記ステージベースに連結され、前記ワークステージ機構の光源側に配置された構造フレームと、
前記構造フレームに支持され、マスクを保持するマスクステージと、を有し、
前記構造フレームを吸振する動吸振器を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構造フレームの耐振対策を、剛性や減衰性の向上に頼らず、高層ビルディングなどの制震に使われている動吸振器を用いて実現するものである。即ち、動吸振器を設けることによって、構造フレームの振動を抑え、それによりマスクとワークの相対振動を抑制して高精度な露光動作を実現できる。
【００１１】
前記動吸振器は、露光領域を規制するために、前記露光光の一部を遮光するアパーチャ機構の少なくとも一部からなると、アパーチャ機構に動吸振器の機能を与えることで、部品点数の削減が可能となる。
【００１２】
前記アパーチャ機構は、前記ワークの露光領域と遮光領域との境界部を規定するように前記露光光を遮光する第１ブレードと、前記第１ブレードを駆動する第１駆動手段とを含む第１アパーチャ機構と、前記マスクの表面に対して前記第１ブレードより離れて配置され、前記遮光領域に向かう前記露光光を遮光する第２ブレードと、前記第２ブレードを駆動する第２駆動手段とを含む第２アパーチャ機構とを有していると好ましい。
【００１３】
前記第１アパーチャ機構は、前記マスクステージに取り付けられており、前記第２アパーチャ機構は、前記構造フレームに取り付けられていると好ましい。
【００１４】
前記第１アパーチャ機構及び前記第２アパーチャ機構は、前記マスクステージに取り付けられていると好ましい。
【００１５】
本発明では、例えば高層ビルディングなどの制震に使われている動吸振器の機能を第２アパーチャ機構に担わせることができる。ここで、露光装置に搭載された機構が動吸振器の役割を果たすということは、自身がその周波数で振動することを意味する。そのため、自身の共振周波数で振動しても、露光精度に及ぼす影響が小さな機構でなければならない。それに好適であるのが、露光領域を大まかに規制するため高精度な位置決めが不要な第２ブレードを含む第２アパーチャ機構である。この動吸振器の機能により、大型化する構造フレームの耐振動特性を、重量増や大型化を極力抑制しつつ高めることができる。さらに、動吸振器の機能を、従来から搭載されている機構に持たせることで、最小限の設計変更により、最大の効果を得ることができるのである。尚、第２アパーチャ機構に加え、第１アパーチャ機構を動吸振器としてもよい。
【００１６】
更に、前記第２アパーチャ機構は、重りを取り付け可能となっていると好ましい。動吸振器としての機能を最大限発揮させるには、第２アパーチャ機構と構造フレームとの質量比が重要となってくる。第２アパーチャ機構に適切な重りを取り付けることで、露光装置の振動系において、共振点での振幅を効果的に抑えることができる。
【００１７】
以上の動吸振器の機能は、ワークテーブルを２式配置した露光装置において、特に大きな効果を発揮する。テーブルを２式配置した露光機では、非露光側のステージが動作することで、構造フレームを介して、マスクへ振動が伝達することが避けられない。これは、装置全体を除振システムに搭載しても発生する問題であるので、本発明の動吸振器の役割が重要な意味を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる露光装置の上面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図３は、図１に示す構成から上部ブレードを取り去った状態で示す図である。
【００１９】
図２において、定盤Ｇ上にステージベース１が設置されている。ステージベース１の周辺には、４本の支持柱２が立設されている。支持柱２の上端には、矩形開口３ａを有する枠状の構造フレーム３が取り付けられている。
【００２０】
構造フレーム３の上面には、図３に示すように、それぞれ一対のガイドレール４Ａ〜４Ｄが配置されており、矩形開口３ａを挟んで、ガイドレール４Ａ、４Ｃは同じ方向（図３で左右方向）に延在し、ガイドレール４Ｂ、４Ｄは同じ方向（図３で上下方向）に延在している。ガイドレール４Ａ〜４Ｄに沿って、スライダ５Ａ〜５Ｄがそれぞれスライド可能に配置されている。スライダ５Ａ〜５Ｄ上には、支持部６ａ〜６ｄを介して大版矩形板状の上部ブレード（第２ブレード）６Ａ〜６Ｄが取り付けられている（図１参照）。上部ブレード６Ａ〜６Ｄは、モータとボールねじ機構とからなる駆動部（第２駆動手段）７Ａ、７Ｃ（上部ブレード６Ｂ、６Ｄを駆動する駆動部は省略）により、それぞれ独立して駆動されるようになっている。上部ブレード６Ａ〜６Ｄ及び駆動部７Ａ、７Ｃが第２アパーチャ機構を構成する。
【００２１】
構造フレーム３の矩形開口内３ａには、矩形開口８ａを有する矩形枠状のマスクステージ８が配置されている。マスクステージ８は、マスクステージ駆動部９により、矩形開口３ａ内の任意の位置に位置決めされるようになっている。図２において、マスクステージ８の下面にはマスクチャック８ｂが設けられており、矩形開口８ａ内の下方に配置された薄いガラス板であるマスクＭの周囲を吸着保持している。
【００２２】
図３に示すように、マスクステージ８の上面において、矩形開口８ａを挟んで対向するガイドレール１０Ａ、１０Ｃが同じ方向（図３で上下方向）に延在し、矩形開口８ａを挟んで対向するガイドレール１０Ｂ、１０Ｄが同じ方向（図３で左右方向）に延在している。ガイドレール１０Ａ〜１０Ｄに沿って、スライダ１１Ａ〜１１Ｄがそれぞれスライド可能に配置されている。スライダ１１Ａ〜１１Ｄには、略Ｚ字状の支持部材１２Ａ〜１２Ｄの上端が取り付けられており、支持部材１２Ａ〜１２Ｄの下端には、細長い板状の下部ブレード（第１ブレード）１３Ａ〜１３Ｄが、マスクＭに近接した位置になるように取り付けられている。図２において、下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄは、モータとボールねじ機構とからなる駆動部（第１駆動手段）１４Ａ〜１４Ｄにより、それぞれ独立して駆動されるようになっている。下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄ及び駆動部１４Ａ〜１４Ｄが第１アパーチャ機構を構成する。
【００２３】
図２において、ステージベース１の上面には、複数本のガイドレール１５が紙面垂直方向に延在するように配置されている。各ガイドレール１５に沿って、スライダ１６がそれぞれスライド可能に配置されている。スライダ１６は、Ｙ軸ステージ１７の下面に取り付けられている。Ｙ軸ステージ１７の上面には、複数本のガイドレール１８が図２で左右方向に延在するように配置されている。各ガイドレール１８に沿って、スライダ１９がそれぞれスライド可能に配置されている。スライダ１９は、Ｘ軸ステージ２０の下面に取り付けられている。Ｘ軸ステージ２０の上面には、ワークチャック２２をＺ軸方向（図２で上下方向）に移動可能に保持するＺ軸ステージ２１が配置されている。更にＺ軸ステージ２１は、ワークチャック２２を所定の方向に傾ける機能も有している。ワークチャック２２の上面には薄い板状のワークＷが保持されている。Ｙ軸ステージ１７，Ｘ軸ステージ２０，Ｚ軸ステージ２１、ワークチャック２２により、マスクステージ機構を構成する。
【００２４】
次に、本露光装置の動作について説明する。まず、マスクチャック８ｂによりマスクＭを支持すると共に、ワークチャック２２の上面にワークＷを保持する。かかる状態で、不図示の駆動源によりＹ軸ステージ１７，Ｘ軸ステージ２０を駆動して、ワークＷの露光領域をマスクＭに対して適切に位置決めすると共に、Ｚ軸ステージ２１を上昇させて、近接露光に必要なギャップマスクＭに対してワークＷを接近させる。
【００２５】
その後、駆動部１４Ａ〜１４Ｄを駆動して、ワークＷにおける遮光領域側にある下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄのエッジが、ワークＷにおける露光領域と遮光領域の境界部に精度良く位置するようにする。更に、駆動部７Ａ、７Ｃを駆動して、下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄにエッジが重なるように、上部ブレード６Ａ〜６Ｄを移動させる。これにより、図１に示すように、ワークＷの露光領域（図１に示すＡ）の周囲が、両ブレードによって遮光されることとなる。かかる状態で、図２の上部にある不図示の光源から露光光を照射することで、マスクＭのパターンがワークＷに転写されることとなる。
【００２６】
本発明によれば、下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄ及び駆動部１４Ａ〜１４Ｄは、マスクステージ８に取り付けられており、上部ブレード６Ａ〜６Ｄ及び駆動部７Ａ、７Ｃは、構造フレーム３に取り付けられているので、質量の大きな上部ブレード６Ａ〜６Ｄが移動したとしても、その振動は構造フレーム３で抑えられ、マスクステージ８に伝達されることが防止され、マスクＭとワークＷとのギャップの変化を抑制し安定した露光を行うことができる。又、上部ブレード６Ａ〜６Ｄ及び駆動部７Ａ、７Ｃが動吸振器の機能を発揮することで、構造フレーム７の振動を抑制することができる。尚、上部ブレード６Ａ〜６Ｄの移動により、構造フレーム３に若干のゆがみが生じる場合もある。しかし、構造フレーム３のゆがみによりマスク面が傾斜したとしても、マスクステージ８あるいはワークチャック２２を傾斜させることで、マスクＭとワークＷとのギャップを所定範囲に維持することができる。
【００２７】
ところで、本実施の形態のように２段式アパーチャ機構を採用した場合、下段のアパーチャ機構の下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄは、露光領域の明確なエッジを形成すべくマスクに対して近接配置できるようにするために極力小型化すべきである。これに対し、遮光面積を確保するためには、上部ブレード６Ａ〜６Ｄは大面積で質量の大きなブレードとなる。そのため、上部ブレード６Ａ〜６Ｄは、下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄよりも動吸振器の役割を果たすのに好適である。更に、下部ブレード１３Ａ〜１３Ｄにその役割を担わせると、露光装置の振動により、露光領域の境界が不明瞭になる（ぼける）恐れが生じるということもある。
【００２８】
ここで本来的には、設計時に有限要素法などによって、必要な質量に応じて上部ブレード６Ａ〜６Ｄの面積・形状を最適な値とするべきであるが、露光装置によっては、必要な上部ブレード６Ａ〜６Ｄの面積・形状を確保できない場合もある。かかる場合、上部ブレード６Ａ〜６Ｄや支持部材６ａ〜６ｄ等に、不足分の質量に対応する重りｗｔを取り付けることができる（図３の一点鎖線参照）。この重りｗｔの質量を調整することで、構造フレーム３と同等の周波数となるように調整するあるいは、床振動などの外乱周波数に合わせることもできる。または、上部ブレード６Ａ〜６Ｄを保持するスライダを略板形状として、その中央に付加質量を取付けてもよい。固有値に関しては、構造フレーム３の鉛直方向、ねじり方向の振動に応じて制振させることが好ましい。このため、２方向に設けたアパーチャ機構で、各々その役割を分担することが好ましい。尚、吸振すべき振動の方向は、ブレードの移動方向とは異なり、かつ、構造フレームの固有値モードの振動方向となる鉛直方向にするのが基本である。
【００２９】
以下に、動吸振のシミュレーション結果について説明する。図４に示す２自由度振動モデルにおいて、剛体Ｇに対して、ばね定数ｋ１のばね（支持柱に対応）を介して質量ｍ１の構造フレームＦＲが支持されており、更に、構造フレームＦＲには、ばね定数ｋ１のばね及び減衰係数ｃ１のダンパ（ガイドレールとスライダに対応）を介して、質量ｍ２のアパーチャ機構ＡＰが支持されている。
【００３０】
振幅一定で、構造フレームＦＲを加振した際の周波数特性を参考例として以下に示す。ここでは、ｋ１＝５０００［Ｎ／ｍ］、ｋ２＝４１７［Ｎ／ｍ］、ｍ１＝３００［ｋｇ］、ｍ２＝２５［ｋｇ］、ｃ２＝５［Ｎ／（ｍ／ｓ）］とした。加振は、３０［Ｎ］（構造フレームＦＲに対する加速度：１０ｇａｌ、０．０１ｍ／ｓ2＝１ｃｍ／ｓ2＝１ｇａｌ）を作用させている。計算の結果、構造フレームＦＲは、振幅：０．１９μｍ、加速度：１．３３×１０-2［ｇａｌ］で振動すると計算された（図５のグラフ参照）。
【００３１】
次に、ｋ１＝５０００［Ｎ／ｍ］、ｋ２＝５０００［Ｎ／ｍ］、ｍ１＝３００［ｋｇ］、ｍ２＝２５［ｋｇ］、ｃ２＝５［Ｎ／（ｍ／ｓ）］と、ｋ２のみを変更した。加振は、３０［Ｎ］と同一の力を作用させている。計算の結果、構造フレームＦＲは、振幅：８．７２μｍ、加速度：２．３９×１０-4［ｇａｌ］で振動すると計算された（図６のグラフ参照）。以上、構造フレームＦＲ上に単に第２アパーチャ機構を設けたのみでは制振は不十分であり、これに適切な動吸振器の機能を与えることで、構造フレームＦＲを振幅を２．２％まで抑制できることが確認された。加速度に関しては、伝達を−５７．５ｄＢから−９２．４ｄＢまで抑制することができる。
【００３２】
図７は、第２の実施の形態にかかる露光装置の上面図である。図８は、図７の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。図９は、図７に示す構成から上部ブレードを取り去った状態で示す図である。
【００３３】
第２の実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、第２アパーチャ機構をマスクステージに８に搭載している点が異なる。より具体的には、図８において、マスクステージ８の上面に配置された支持部材３０により、矩形開口３１ａを有する矩形板状のアパーチャステージ３１の下面が支持されている。
【００３４】
アパーチャステージ３１の上面には、図９に示すように、それぞれ一対のガイドレール４Ａ〜４Ｄが配置されており、矩形開口３１ａを挟んで、ガイドレール４Ａ、４Ｃは同じ方向（図９で左右方向）に延在し、ガイドレール４Ｂ、４Ｄは同じ方向（図９で上下方向）に延在している。ガイドレール４Ａ〜４Ｄに沿って、スライダ５Ａ〜５Ｄがそれぞれスライド可能に配置されている。スライダ５Ａ〜５Ｄ上には、図８に示すように、支持部６ａ〜６ｄを介して大版矩形板状の上部ブレード（第２ブレード）６Ａ〜６Ｄが取り付けられている。上部ブレード６Ａ〜６Ｄは、モータとボールねじ機構とからなる不図示の駆動部（第２駆動手段）により、それぞれ独立して駆動されるようになっている。上部ブレード６Ａ〜６Ｄ及び駆動部７Ａ、７Ｃが第２アパーチャ機構を構成する。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態によれば、第２アパーチャ機構をマスクステージ８に取り付けているので、構造フレーム３に対するマスクステージ８全体の鉛直方向の振動を抑制する効果がある。この場合、マスクステージ８全体における第２アパーチャ機構の移動に伴う変形を抑制するために、第２アパーチャ機構は、マスクステージ８上に３箇所以下の面で固定されたリブ（橋）構造を介して連結されると好ましい。
【００３６】
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して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本実施の形態のように２段式のアパーチャ機構に限らず、１段式のアパーチャ機構であっても上述したように動吸振器の機能を与えることで、制振効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の上面図である。
【図２】図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】図１に示す構成から上部ブレードを取り去った状態で示す図である。
【図４】本実施の形態の露光装置をモデル化した２自由度振動モデルを示す図である。
【図５】アパーチャ機構が動吸振器としての機能を発揮しない状態で、構造フレームを加振したときの周波数に対する構造フレームの変位・加速度を示す図である。
【図６】アパーチャ機構が動吸振器としての機能を発揮した状態で、構造フレームを加振したときの周波数に対する構造フレームの変位・加速度を示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる露光装置の上面図である。
【図８】図７の構成をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図９】図７に示す構成から上部ブレードを取り去った状態で示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ ステージベース
２ 支持柱
３ 構造フレーム
３ａ 矩形開口
４Ａ〜４Ｄ ガイドレール
５Ａ〜５Ｄ スライダ
６Ａ〜６Ｄ 上部ブレード
６ａ〜６ｄ 支持部材
７Ａ、７Ｃ 駆動部
８ マスクステージ
８ａ 矩形開口
８ｂ マスクチャック
９ マスクステージ駆動部
１０Ａ〜１０Ｄ ガイドレール
１１Ａ〜１１Ｄ スライダ
１２Ａ〜１２Ｄ 支持部材
１３Ａ〜１３Ｄ 下部ブレード
１４Ａ〜１４Ｄ 駆動部
１５ ガイドレール
１６ スライダ
１７ Ｘ軸ステージ
１８ ガイドレール
１９ スライダ
２０ Ｙ軸ステージ
２１ Ｚ軸ステージ
２２ ワークチャック
３０ 支持部材
３１ アパーチャステージ
Ｇ 定盤
Ｍ マスク
Ｗ ワーク
ｗｔ 重り
【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】
2008203327.tif 000008
【図７】
2008203327.tif 000009
【図８】
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【図９】
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