(57)【要約】【課題】質量の大きなアパーチャを用いても、各部の変形を抑制できる露光装置を提供する。【解決手段】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。【選択図】図２
2008203326.tif 000002
【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、
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とを有し、
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、
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露光装置。
【請求項２】
前記第２アパーチャ機構が、前記構造フレームの共振振動を抑制する動吸振器として作用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１又は２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】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、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。しかるに、汎用性を高めるべく１台の露光装置で複数種類のパターンを露光するためには、パターン形状に応じて露光領域の大きさを変更する必要がある。この露光領域を変更するために、特許文献１〜３に示すようなアパーチャ機構が開発されている。
【０００４】
このようなアパーチャ機構の従来例としては、遮光領域を大まかに遮蔽する粗アパーチャ機構と、露光領域と遮光領域との境界部を精密に規制する微アパーチャ機構とを備えてたものが知られている。ここで、微アパーチャ機構の遮光部は、より正確に遮光領域を遮光するために、露光される基板やパターンを有するマスクの高さ方向に近い位置に配置される必要がある。その理由は、露光光が略平行光となるように調整されたとしても、厳密には一定の広がりを持った光となるためである。このような非平行な露光光が遮蔽部により遮られると、その角度（コリメーション角）に依存した強度分布を有する影ができる。この影の境界を鮮明にするためには、遮光領域を正確に規制する微アパーチャ機構の遮光部は、露光面に近い位置に配置されるべきである。そして、この微アパーチャ機構の遮光部に重ねるようにして、粗アパーチャ機構の遮光部を配置することによって、遮光領域の面積に関わらず、正確に境界部を規制することが可能となる。このようにアパーチャを２つに分けることは、特許文献２に開示されている。
【０００５】
ところで、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ている。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。
【０００６】
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る。そのため、質量の大きな粗アパーチャ機構の遮光部が露光領域の切り替えのたびに移動すると、重心移動に伴う露光装置の各部変形が生じ、この影響が露光装置の大形化に伴い無視できなくなっている。特に、マスクステージ上に粗アパーチャ機構を配置した場合、マスクステージが変形するため、マスクの保持面に変形が生じ、それにより露光ギャップの変化を招く恐れがある。これは、露光ギャップの大きさに露光結果が大きく影響されるプロキシミティ露光装置では大きな問題となりうる。
【０００７】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、質量の大きなアパーチャを用いても、各部の変形を抑制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】
【０００８】
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、
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とを有し、
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、
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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、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ので、質量の大きな前記第２ブレードが移動したとしても、その振動は前記構造フレームで抑えられ、前記マスクステージに伝達されることが防止され、マスクとワーク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。尚、前記第２ブレードの移動により、構造フレーム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、マスクステージあるいはワークステージを傾斜させることで、マスクとワークとのギャップを所定範囲に維持することができる。
【００１０】
更に、前記第２アパーチャ機構が、前記構造フレームの共振振動を抑制する動吸振器として作用すると、共振点での振幅を抑えることができるので好ましい。即ち本発明では、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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】
【００１３】
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、本実施の形態の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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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２参照）。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、大きな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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態の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。
【符号の説明】
【００２９】
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
Ｇ 定盤
Ｍ マスク
Ｗ ワーク
ｗｔ 重り
【図１】
2008203326.tif 000003
【図２】
2008203326.tif 000004
【図３】
2008203326.tif 000005
【図４】
2008203326.tif 000006
【図５】
2008203326.tif 000007
【図６】
2008203326.tif 000008