(57)【要約】【課題】レーザー光の不都合や機械的な熱変形等が発生しても常に正確な位置決めを行うことができる新規なワークステージ及び露光装置の提供。【解決手段】ワークを保持したテーブルの位置を測定すると共にこれとは別に上記テーブルの位置をレーザー測長器で測定してそれぞれ位置データを取得した後、それらデータを比較してその誤差が所定の範囲内の時は上記レーザー測長器による位置データの値を採用し、その誤差が所定の範囲を越える時は再度新たな位置データの取得を行う。これによって、レーザー光の不都合や機械的な熱変形等が発生しても常に正確な位置決めを行うことができる。【選択図】        図１
2004349494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージにおいて、
上記テーブルの位置をレーザ光を利用して測定するレーザー測長器と、このテーブルの位置決めのために使用される位置測定器とを備えると共に、上記レーザー測長器による位置データが正常であるか否かを判定し、正常と判定した場合に上記レーザー測長器で得られた位置データに基づいて上記テーブルの位置決めの誤差を求める制御部を備えたことを特徴とするワークステージ。
【請求項２】
請求項１に記載のワークステージは、
上記レーザー測長器の自動初期化機能を備えていることを特徴とするワークステージ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワークステージと、このワークステージ上に所定の間隔を隔てて配置されると共に、前記レーザー測長器による位置データに基づきマスク位置を調節するマスクステージとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージの位置測定方法において、
上記テーブルは、その位置決めのために使用される位置測定器による位置データに基づいて位置決めされると共に、この位置決め機能とは別に上記テーブルの位置をレーザー測長器で測定して位置データを取得し、その後、このレーザー測長器で得られた位置データが所定の範囲内である時は上記レーザー測長器による位置データの値が正常であると判断してその位置データに基づいて得られる補正値を採用し、その位置データが所定の範囲を越える時は上記レーザー測長器による位置データの値が異常であると判断して、再度新たな位置データの取得を行うようにしたことを特徴とするワークステージの位置測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載のワークステージの位置測定方法において、上記レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したとき、その位置データの取得を中止するようにしたことを特徴とするワークステージの位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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フラットパネルディスプレイを製作するための露光装置で、被露光材となる基板を所定の位置に移動して位置決めするのに好適なワークステージ及びその位置測定方法並びにこれを備えた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
係る露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板を露光装置のワークステージ上に保持した後、マスク側からその基板上に露光用の光を照射することにより、その基板上にそのマスクに描かれたマスクパターンを露光転写するようにしたものである。
【０００３】
また、近年のフラットパネルディスプレイの大型化等による被露光基板の大型化に伴い、係る露光は、例えば、以下の特許文献１〜３等に示すように、基板より小さいマスクを基板に近接して対向配置した状態でその基板をマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎に基板に向けてパターン露光用の光を照射し、これによって、マスクに描かれた複数のマスクパターンを基板上に露光転写して一枚の基板に複数のディスプレイ用材を作成するようにした、いわゆる分割逐次近接露光方式が一般的となってきている。
【０００４】
このように液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等を製作するための従来の近接露光装置の基本構成及びその作用について簡単に説明する。
この近接露光装置は、例えば図６に示すように、板状の基板Ｗを保持するワークステージ１０と、この基板Ｗにマスクパターンを転写するためのマスクＭを保持するマスクステージ２０と、そのマスクＭに描かれたマスクパターンをその基板Ｗ上に露光転写する照射部３０とから主に構成されている。
【０００５】
先ず、この照射部３０は、例えば高圧水銀ランプ等の紫外線照射用の光源３１と、この光源から照射された光を集光する凹面鏡３２と、その凹面鏡３２の焦点近傍に配置されたオプチカルインテグレータ３３と、平面ミラー３４，３５及びこれらを経由して入射する光束を平行な光束として露光面に導く曲面ミラー３６と、平面ミラー３４とオプチカルインテグレータ３３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３７とから構成されている。
【０００６】
そして、露光時にその露光制御用シャッター３７が開制御されると、光源３１から照射された光が図示する光路Ｌを経てマスクステージ１０に保持されるマスクＭ、ひいてはワークステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射され、これによりマスクＭのマスクパターンが基板上に露光転写されるようになっている。
【０００７】
一方、マスクステージ２０は、ワークステージ１０側の装置基台４０から伸びるステージ支持台４１，４１，４１，４１に支持されたマスクベース２１の中央に矩形状の開口２２を備えると共に、その開口２２内に、所定のマスクＭを保持するためのマスク保持枠２３を調整自在に備えた構成となっている。
そして、図示しない真空式吸着機構によってこのマスク保持枠２３に所定のマスクＭを真空吸着して保持すると共に、各種シリンダ２４等のアクチュエータ等からなる調整機構２５によって保持したマスクＭを図中Ｘ及びＹ及びθ（Ｚ軸まわりの回動）方向にスライド移動させることでその位置を正確に調整できるようになっている。
【０００８】
他方、ワークステージ１０は、基板ＷをＸ−Ｙ軸方向に移動させるＸＹテーブル１２と、このＸＹテーブル１２を昇降させて基板ＷとマスクＭと距離を調整するＺ軸送り機構１１と、レーザー測長器１３とから主に構成されている。
このＸＹテーブル１２は、Ｚ軸送り機構１１上に昇降自在に設けられたテーブルベース１２ａと、このテーブルベース１２ａ上をＸ軸方向にスライド移動自在なＸ軸送りテーブル１２ｂと、このＸ軸送りテーブル１２ｂ上をＹ軸方向にスライド移動自在なＹ軸送りテーブル１２ｃとから構成されており、Ｙ軸送りテーブル１２ｃ上に設けられたワークチャック１４によって基板Ｗを保持してこれをＸ−Ｙ軸方向に移動させるようになっている。
【０００９】
また、Ｚ軸送り機構１１は、装置ベース４０とこのＸＹテーブル１２間に設けられており、図示しない空気圧シリンダ等のアクチュエータによってＸＹテーブル１２をＺ軸方向に昇降させてマスクＭと基板Ｗとの隙間を微調整する機能及びこのＸＹテーブル１２の傾斜等の微調整を行うチルト機能をも発揮できるようになっている。
【００１０】
また、レーザー測長器１３は、この装置基台４０上に固定されたレーザー測長器ヘッド１３ａ、干渉計ｂ、ｃ、ｅ、コーナーミラーｄ及びレーザー測長用バーミラー１３ｆ、１３ｇとから主に構成されており、このレーザー測長器１３によってその基板用テーブル２ａのＹ軸及びＸ軸の送り誤差並びに基板Ｗのヨーイング（Ｚ軸周りの回動）等が高精度で検出できるようになっている。
【００１１】
従って、このワークステージ１０は、保持した基板ＷとマスクＭとの距離を任意に調整できると共に、その基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置にステップ移動させることで一枚の大型の基板に対して高精度な分割露光を容易に行うことが可能となっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−３５６７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５２８４号公報
【特許文献３】
特開２００２−３６５８１０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成をした従来の露光装置のワークステージ１０にあっては、上述したようにその基板Ｗの位置決めのための位置測定をレーザー測長器１３によってクローズドループ制御を行っていることから、例えば電気ノイズの影響等によってそのレーザー光軸のレベルがダウンしたり、レーザー光軸が遮断したりした場合、測定不能となったり、測定された基板Ｗの位置データが大きく変化してしまい、正確な位置決めができなくなってしまうことが考えられる。
【００１４】
そのため、このレーザー測長器１３に代えて、エンコーダや外部スケール等といった公知の測長手段を位置決め制御のために採用することも考えられるが、このような測長手段では、例えば、テーブルを移動するための送りねじ等の熱変形による影響を受け易く、正確な測長や位置決めを行うことが難しい。
すなわち、このようなエンコーダを用いる、いわゆるセミクローズドループ方式は、外部に特別な付加すべきものも必要とせず、容易に位置決め制御のためのシステムを構成可能であり、また、レーザー測長器の場合のように、外乱により位置データが大きく狂ってしまったりする不都合が起き難い等という利点があるが、ワークステージ１０の移動を直接測定するものではないため、特に熱変形等の影響による位置決め精度低下が起きやすい。例えば、リニアスケール等の外部スケールを用いる、いわゆるクローズドループ方式の場合は、セミクローズドループ方式と比べると、ワークステージ１０の移動を直接測定する場合に近い精度を得ることはできるものの、スケール敷設部の変形の影響も皆無とはいえないため、レーザー測長器と比べると、高精度化に限界があり、またスケール敷設も手間を要する。また、いずれの場合もワークステージ１０の姿勢誤差（Ｘ−Ｙ平面内）等を得ることができない。
【００１５】
特に大型で移動距離の大きなワークステージを高精度に位置決めする必要のあるレーザー測長器が有効である。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、レーザー光の不都合や機械的な熱変形等が発生しても常に正確な位置測定を行うことができる新規なワークステージ及びその位置測定方法、並びにこれを備えた露光装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
〔発明１〕
上記課題を解決するために発明１のワークステージは、
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージにおいて、
上記テーブルの位置をレーザ光を利用して測定するレーザー測長器と、このテーブルの位置決めのために使用される位置測定器とを備えると共に、上記レーザー測長器による位置データが正常であるか否かを判定し、正常と判定した場合に上記レーザー測長器で得られた位置データに基づいて上記テーブルの位置決めの誤差を求める制御部を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、本発明のワークステージは、保持したワークの位置測定に、従来から用いられている位置決め制御のフィードバックに利用されるエンコーダ等からなる位置測定器に加えて、位置決め制御用とは別にレーザー測長器を併用すると共に、上記レーザー測長器による位置データの値が正常であるか否かを判定し、正常と判定した場合に、上記レーザー測長器による位置データに基づき、位置決め誤差を求める制御部を備えたものである。
【００１８】
これによって、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
〔発明２〕
発明２のワークステージは、
発明１に記載のワークステージは、上記レーザー測長器の自動初期化機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
これによって、レーザー測長器で得られた位置データが正常でないと判断されたときは、レーザー測長器を初期化（イニシャライズ）するため、オペレータの手を煩わすことなく、容易に再計測を実行することができる。
ここで、レーザー測長器の初期化はワークステージの位置計測器を用いてテーブルを基準となる位置に移動位置決めを行い、レーザー測長器の初期化を行うという一連の動作を制御部が自動的に行うものである。
【００２０】
〔発明３〕
発明３の露光装置は、
発明１又は２に記載のワークステージと、このワークステージ上に所定の間隔を隔てて配置されると共に、前記レーザー測長器による位置データに基づきマスク位置を調節するマスクステージとを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
これによって、大型の基板を備えたワークステージ側を動かしてその位置を微調整するよりも小型のマスク側を動かして微調整することができるため、正確な位置合わせ（前記位置測定器を用いたテーブルの位置決め誤差の補正のための位置合わせ）を容易かつ迅速に行うことができる。
〔発明４〕
発明４のワークステージの位置測定方法は、
ワークを保持したテーブルを任意の方向に移動して位置決めを行うようにしたワークステージの位置測定方法において、
上記テーブルは、その位置決めのために使用される位置測定器による位置データに基づいて位置決めされると共に、この位置決め機能とは別に上記テーブルの位置をレーザー測長器で測定して位置データを取得し、その後、このレーザー測長器で得られた位置データが所定の範囲内である時は上記レーザー測長器による位置データの値が正常であると判断してその位置データに基づいて得られる補正値を採用し、その位置データが所定の範囲を越える時は上記レーザー測長器による位置データの値が異常であると判断して、再度新たな位置データの取得を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
これによって、発明１と同様に、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
〔発明５〕
発明５のワークステージの位置測定方法は、
発明４に記載のワークステージの位置測定方法において、上記レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したとき、その位置データの取得を中止するようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
すなわち、レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したときは、測長をやり直すことで解消されるようなトラブルではなく、レーザー測長器や位置測定器等の機器自体や露光装置自体の修理やメンテナンスなどが必要な重大なトラブルである可能性が高い。
従って、このように異常であるとの判断が連続したときには、いたずらに位置データの再取得を繰り返すのではなく、ある時点でその位置データの取得を中止することで、無駄な動きを回避できると共に、そのトラブルの発生を迅速にオペレータに通知することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係る露光装置のワークステージ１００の実施の一形態を示す平面図、図２はその側面図、図３はワークステージ１００に対して一定の距離を隔てて位置するマスクステージ２００、図４（ａ）は図３中Ａ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は、図４（ａ）中ｂ方向矢視図である。
【００２５】
先ず、図１及び図２に示すように、本発明に係るワークステージ１００は、被露光材としての板状の基板Ｗを吸着して保持するワークチャック１１０と、このワークチャック１１０を図中Ｘ−Ｙ軸方向、すなわち基板Ｗの幅方向に移動するＸ−Ｙテーブル１２０と、このＸ−Ｙテーブル１２０を装置基台４０上に支持すると共に図中Ｚ軸方向、すなわち基板Ｗの板面方向に移動（昇降）する昇降機構１３０と、この基板ＷのＸ−Ｙ軸方向の位置を計測する位置計測器１４０，１４０と、同じくこの基板ＷのＸ−Ｙ軸方向の位置をレーザー光を利用して計測するレーザー測長器１５０とから主に構成されている。
【００２６】
ワークチャック１１０は、平板状をしたチャック本体１１１の上面に多数の吸引孔（図示せず）を有すると共に、図示しない真空吸引機構によってその吸引孔から周囲の空気を吸い込んでそのチャック本体１１１の上面に基板Ｗを吸着して歪みや反りが発生しないようにこれを密着して保持するようになっている。
Ｘ−Ｙテーブル１２０は、昇降機構１３０上に備えられたテーブルベース１２１と、そのテーブルベース１２１上に位置するＸ軸移動テーブル１２２と、そのＸ軸移動テーブル１２２上に位置するＹ軸移動テーブル１２３とから構成されており、このＸ軸移動テーブル１２２が図中Ｘ軸方向に移動すると共に、Ｙ軸移動テーブル１２３がＹ軸方向に移動することでＹ軸移動テーブル１２３上に固定されたワークチャック１１０上の基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置に移動できるようになっている。
【００２７】
すなわち、このＸ軸移動テーブル１２２とテーブルベース１２１間には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール１２４，１２４と、このレール１２４，１２４に係合してスライドするガイド１２５，１２５，１２５，１２５と、同じくＸ軸方向に延びる送りねじ１２６と、これを正逆任意の方向に回転駆動するＸ軸駆動モータ（サーボモータ等）１２７と、この送りねじ１２６に螺合したねじナット１２８とからなる移動機構１２８が備えられており、この移動機構１２８によってＸ軸移動テーブル１２２をＸ軸方向に任意の距離だけ移動できるようになっている。尚、この送りねじ１２６は、その両端がそれぞれ軸受け１２９，１２９によってテーブルベース１２１上に軸支されている。また、送りねじとしては、ボールねじを使用しているが、これに限らず、各種のものが使用可能である。また、この移動機構１２８として送りねじ１２６等に代えてリニアモータを使用することも可能である。
【００２８】
また、同様に、このＸ軸移動テーブル１２２とＹ軸移動テーブル１２３間には、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のレール１６１，１６１と、このレール１６１，１６１に係合してスライドするガイド１６２，１６２，１６２，１６２と、同じくＹ軸方向に延びる送りねじ１６３と、これを正逆任意の方向に回転駆動するＹ軸駆動モータ（サーボモータ等）１６４と、この送りねじ１６３に螺合したねじナット（図示せず）とからなる移動機構１６５が備えられており、この移動機構１６５によってＹ軸移動テーブル１２３をＹ軸方向に任意の距離だけ移動できるようになっている。尚、同じくこの送りねじ１６３は、その両端がそれぞれ軸受け１６６，１６６によってＸ軸移動テーブル１２２上に軸支されている。また、送りねじの種類や移動機構１６５としてリニアモータ使用可能な点についてもＸ軸の移動機構１２８の場合と同様である。
【００２９】
また、図示するように、このＹ軸移動テーブル１２３のＹ軸方向一端部及びＸ軸方向一端部には、後述するレーザー測長器１５０を構成するバーミラー１５５、１５５がＬ字状に設けられている。
昇降機構１３０は、このＸ−Ｙテーブル１２０のテーブルベース１２１を装置基台４０上に支持する４つのリニアガイド１３１，１３１，１３１，１３１と、このテーブルベース１２１を移動するアクチュエータである油圧又は空圧のシリンダ１３２、１３２とから主に構成されており、このシリンダ１３２を図示しない油圧又は空圧コントローラによって伸縮させてテーブルベース１２１をＺ軸方向に昇降移動させるようになっている。尚、昇降機構１３０のアクチュエータとしては、例えばボールねじ等の送りねじとモータモータとの組み合わせである電動シリンダ等を採用しても良い。また、昇降機構１３０を装置基台４０とテーブルベース１２１との間に設けたが、テーブルベース１２１を省略し、Ｙ軸移動テーブル１２３上にもう一つテーブルを設け、その上にワークチャック１１０や後述のバーミラー１５５等を設け、このテーブルを昇降機構１３０により駆動するようにしても良い。
【００３０】
位置計測器１４０，１４０は、本実施の形態にあっては、具体的にはモータの回転数や回転角を検知するエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙであり、具体的には上記Ｘ−Ｙテーブル１２０の一組の移動機構１２８，１６５を構成するＸ軸駆動モータ１２７及びＹ軸駆動モータ１６４にそれぞれ一体となって備えられている。そして、これらＸ軸駆動モータ１２７及びＹ軸駆動モータ１６４の回転数や回転角をそれぞれのエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙで検知することでＸ−Ｙ軸方向における基板Ｗの位置を計測して駆動機構１２８，１６５による位置決め制御に使用される。尚、この位置計測器１４０，１４０は、基板Ｗの位置をＸ−Ｙ軸方向の位置決めのためのフィードバック制御を目的とする。この場合、いわゆるセミクローズドループの制御となる。セミクローズドループ方式の位置測定器としては、他にレゾルバ等も採用可能である。このセミクローズドループ方式の位置制御器１４０、１４０に代わって、あるいはそのエンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙ等と共に、その他リニアスケール等を用いた、フルクローズドループ方式の制御を利用することも可能である。
【００３１】
このエンコーダやリニアスケールとしては光学式、磁気式等各種のものが使用可能である。また、エンコーダはモータと別体のものもあり、これを送りねじ１２６，１６３の駆動モータ１２７，１６４と反対側の端部に取り付けるようにしても良い。
レーザー測長器１５０は、装置基台４０の角部に立設されたレーザー測長器ヘッド１５１と、Ｘ−Ｙテーブル１２０のＹ軸方向端部に位置し、装置基台４０に設けられた一対のＹ軸干渉計１５２，１５２と、Ｘ−Ｙテーブル１２０のＸ軸方向端部に設けられた一つのＸ軸干渉計１５３と、レーザー測長器ヘッド１５１に隣接する装置基台４０の角部に立設されたコーナーミラー１５４と、上述したようにＸ−Ｙテーブル１２０のＹ軸移動テーブル１２３に設けられたバーミラー１５５、１５５とから主に構成されいる。
【００３２】
そして、レーザー測長器ヘッド１５１から発射されたレーザーＬの一部がＹ軸干渉計１５２，１５２でバーミラー１５５のＹ軸反射面に照射されると共に、残りのレーザーＬがコーナーミラー１５４を介してＸ軸干渉計１５３でバーミラー１５５のＸ軸側反射面に照射されることで、上記位置計測器１４０，１４０とは別個独立した状態で独自にＸ−Ｙ軸方向における基板Ｗの位置を計測して特定可能となっている。Ｙ軸方向については、２つのＹ軸干渉計１５２，１５２による測定結果の平均値により求められる。尚、本実施の形態のレーザー測長器１５０では、基板Ｗに対するＸ−Ｙ軸方向の測長だけでなく、ヨーイング（Ｚ軸周りの回動）とＸＹ平面内における真直度も同時に知ることができる。すなわち、Ｙ軸方向の二台のＹ軸干渉計１５２，１５２の計測値の差からヨーイングを検出することができ、Ｙ軸方向のＹ軸干渉計１５２，１５２により、Ｙ軸移動テーブル１２３のＸ軸方向移動時におけるＹ軸方向成分の真直度を、また、Ｘ軸方向のＸ軸干渉計１５３により、Ｙ軸移動テーブル１２３のＹ軸方向移動時におけるＸ軸方向成分の真直度を求めることが可能となっている。また、Ｘ軸干渉計１５３，Ｙ軸干渉計１５２，１５２に、それぞれＺ軸方向に離間してもう１台ずつ干渉計を追加することにより、Ｚ軸方向に離間する２台の測定結果の差分により、ピッチング及びローリングの測定も可能とすることができ、その結果を後述するＺ軸微動機構による姿勢の補正に用いるようにしても良い。
【００３３】
一方、このワークステージ１００の上方に位置するマスクステージ２００は、装置基台４０から突出された図示しないステージ支持台４１，４１，４１，４１に支持されたマスクステージベース２０１を備えている。
このマスクステージベース２０１は、図３に示すように、矩形状に形成されてその中央部に開口部２０２を有しており、この開口部２０２にはマスク保持枠２０３がＸＹ平面内で移動可能に装着されている。
【００３４】
このマスク保持枠２０３は、図４に示すように、その開口部２０２の内周との間に所定の隙間を介して挿入されており、その上端外周にフランジ２０４が設けられると共に、下端面にはフランジ２０５が外周に張出して固着されており、各フランジ２０４，２０５間でマスクステージベース２０１の肉厚を上下に挟むようにして前記隙間分だけＸＹ平面内で移動可能に取り付けられている。
【００３５】
そして、このマスク保持枠２０３の下端面のフランジ２０５の内側に、マスクパターンが描かれているマスクＭが図示しない真空式吸着機構を介して着脱自在に保持されるようになっている。
また、マスクステージベース２０１の上面には、後述のアライメントカメラ２１６，２１６による検出結果やレーザー測長器１５０による測定結果に基づきマスク保持枠２０３をＸＹ平面内で移動させてそのマスク保持枠２０３に保持されたマスクＭの向きがＸＹ軸に対して傾きを生じないように位置及び姿勢を調整するマスク位置調整手段２０６が設けられており、このマスク位置調整手段２０６は、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられたＸ軸方向駆動機構２０７と、マスク保持枠２０３のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられた二台のＹ軸方向駆動機構２０８とを備えている。
【００３６】
Ｘ軸方向駆動機構２０７は、Ｘ軸方向に伸縮するロッド２０９を有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ）２１０と、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド２１１とを備えており、そのリニアガイド２１１の案内レール２１２はＹ軸方向に延びてマスク保持枠２０３に固定され、その案内レール２１２に移動可能に取り付けられたスライダ２１３はロッド２０９の先端にピン支持機構２１４を介して連結されている。
【００３７】
一方、Ｙ軸方向駆動機構２０８も同様に、Ｙ軸方向に伸縮するロッド２０９を有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ）２１０と、マスク保持枠２０３のＹ軸方向に沿う辺部に取り付けられたリニアガイド２１１とを備えており、そのリニアガイド２１１の案内レール２１２はＸ軸方向に延びてマスク保持枠２０３に固定され、その案内レール２１２に移動可能に取り付けられたスライダ２１３はロッド２０９の先端にピン支持機構２１４を介して連結されている。そして、Ｘ軸方向駆動機構２０７によりマスク保持枠２０３のＸ軸方向の調整を、二台のＹ軸方向駆動機構２０８によりマスク保持枠２０３のＹ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸周りの揺動）の調整を行うようになっている。尚、マスク位置調整手段２０６の構成は本実施の形態のものに限られず、マスクＭのＸＹ平面内の位置調整（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向の調整）が可能であれば他の構成でも良い。また、マスク調整手段２０６に代え、同様な機構をワークステージ１００側、例えばワークチャック１１０に設け、基板Ｗの位置調整を行うようにしても良い。
【００３８】
また、図３に示すようにマスク保持２０３枠のＸ軸方向に互いに対向する二辺の内側には、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の隙間を測定する手段としてのギャップセンサ２１５，２１５，２１５と、マスクＭ上のアライメントマークとこれに対応する基準となるマークとの平面ズレ量を検出する手段としてのアライメントカメラ２１６，２１６とが配設されており、ギャップセンサ２１５，２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６は共に移動機構２１７を介してＸ軸方向に移動可能とされている。
【００３９】
この移動機構２１７は、マスク保持枠２０３のＸ軸方向に互いに対向する二辺の上面側にはそれぞれギャップセンサ２１５，２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６を保持する保持架台２１８，２１８がＹ軸方向に延びて配置されており、その保持架台２１８，２１８のＹ軸方向駆動機構２０８から離間する側の端部はリニアガイド２１９，２１９によって支持されている。
【００４０】
このリニアガイド２１９，２１９は、マスクステージベース２０１上に配置されてＸ軸方向に沿って延びる案内レール２２０と、その案内レール２２０上を移動するスライダ（図示せず）とを備えており、そのスライダに保持架台２１８，２１８の端部が固定されている。
そして、このスライダをモータ及びボールねじからなる駆動用アクチュエータ２２１，２２１によって駆動することにより、保持架台２１８，２１８を介してギャップセンサ２１５，２１５及びアライメントカメラ２１６，２１６がＸ軸方向に移動するようになっている。
【００４１】
また、マスクステージベース２０１の開口部２０２のＹ軸方向の両端部にはマスクＭの両端部を必要に応じて遮断するマスキングアパーチャ（遮蔽板）２２２，２２２がマスクＭより上方に位置して配置されており、このマスキングアパーチャ２２２，２２２はモータ、ボールねじ及びリニアガイドよりなるマスキングアパーチャ駆動機構２２３，２２３によりＹ軸方向に移動可能とされてマスクＭの両端部の遮蔽面積を調整できるようになっている。
【００４２】
さらに、このマスクステージ２００には、図示しないチルト機能を兼ねたＺ軸微動機構が備わっており、そのマスクステージベース２０１の傾き及びＺ軸方向位置の微調整を行って、マスクＭと基板Ｗとを所定の隙間を介して互いに平行に対向するように調整するようになっている。尚、このＺ軸微動機構も昇降機構１３０と同様にワークステージ１００側、例えばテーブルベース１２１やＹ軸移動テーブル１２３に設けるようにしても良い。
【００４３】
そして、このようなワークステージ１００及びマスクステージ２００を備えた本発明の露光装置には、その他に制御回路や制御ソフトを組み込んだコンピュータシステム等からなる制御部（図示せず）が備えられており、上記位置計測器１４０，１４０を用いた駆動機構１２８，１６５による位置決め及びレーザー測長器１５０による位置データの取得をすると共に、位置測定器１４０，１４０及びレーザー測長器１５０による位置データを比較演算して所定の判定を行う判定機能を発揮するようになっている。また、同様に、この制御部にはレーザー測長器１５０に異常が発生した際にそのレーザー測長器１５０に対して自動的に初期化（イニシャライズ）を行う機能も兼ね備えている。さらに、レーザー測長器１５０による測定結果やアライメントカメラ２１６，２１６による観測結果に基づくマスク位置調整手段２０６によるマスクＭの位置、姿勢の調整や昇降機構１３０やＺ軸微動機構の制御なども司るようになっている。
【００４４】
次に、このような構成をした本発明のワークステージ１００の作用及び取得した位置データによる処理の流れを説明する。尚、予め所定の基準位置においてマスクＭの向きはアライメントカメラ２１６，２１６及びマスク位置調整手段２０６によりＸＹ方向に対し、位置合わせがされている。
基板Ｗ上にマスクＭを接近させて所定のマスクパターンを分割露光するに際しては、Ｘ−Ｙテーブル１２０にその基板Ｗを保持させた後、そのＸ−Ｙテーブル１２０の駆動機構１２８又は１６５等を駆動してその基板ＷをＸ−Ｙ軸方向の任意の位置に移動させてマスクステージ２００に保持されたマスクＭと正確に位置合わせする必要がある。
【００４５】
この基板ＷとマスクＭとの位置合わせは、おおまかな位置合わせと、おおまかな位置合わせを行った後の正確な位置合わせ（微調整）とに分けられるが、最初のおおまかな位置を行うためには、先ず、図５のフローに示すように、二つの位置測定器１４０，１４０（エンコーダ１４０Ｘ、１４０Ｙ）をフィードバック制御に利用し、駆動機構１２８，１６５によってＸ−Ｙ軸方向の基板Ｗの位置決めを行う。その際、位置決め終了時の位置データ（Ｍｄ）を取得する（ステップＳ５００）と共に、これとは別に独立して作動するレーザー測長器１５０によって同じくＸーＹ軸方向の基板Ｗの位置を測定し、その位置データ（Ｌｄ）を取得する（ステップＳ５０２）。
【００４６】
次に、このようにして位置測定器１４０，１４０によって得られた位置データ（Ｍｄ）と、レーザー測長器１５０によって得られた位置データ（Ｌｄ）とを制御部に組み込まれた図示しない判定機能部によって比較し、その差が所定の範囲（許容範囲）内であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。尚、ここでいう差としては、特に具体的に限定するものではないが、レーザー測長器１５０による位置データ（Ｌｄ）に異常がない場合、例えば、Ｘ−Ｙテーブル１２０を駆動する送りねじ１２６、１６３等の熱膨張よる変形や機械的な誤差程度といった、正常なＸ−Ｙテーブルでも通常発生し得る程度の誤差になるものと考えられる。従って、前記「所定の範囲」としては、予め各部の熱膨張等に起因し、発生し得る変形量の範囲を調べておき、これに基づいて定める。すなわち、前記変形量の範囲を明らかに逸脱する場合を異常と判定するように設定すると良い。
【００４７】
そして、次の判断ステップＳ５０６にて、この差が予め設定された許容範囲であると判断したとき（ＹＥＳ）は、そのレーザー測長器１５０が正常に稼働、すなわち、電気ノイズの影響等によってそのレーザー光軸のレベルがダウンしたり、レーザー光軸が遮断したりすることなく、正確な測長が行われたものと判断して、そのレーザー測長器１５０によるその位置データ（Ｌｄ）を採用し、その位置データに基づいてマスク位置調整手段２０６によりその基板ＷとマスクＭとのヨーイング等の姿勢誤差の補正も含めた正確な位置合わせを行うことになる。
【００４８】
尚、上記ではレーザー測長器１５０による位置データ（Ｌｄ）と位置測定器１４０，１４０による位置データ（Ｍｄ）との比較によりレーザー測長器１５による位置データが正常か否かの判定を行うようにしたが、その他、位置データ（Ｌｄ）と、位置決めすべき位置の値（位置決め指令値）との比較により判定を行うようにしても良い。
【００４９】
一方、この判断ステップＳ５０６にて、この差が予め設定された許容範囲を越えると判断したとき（ＮＯ）は、そのレーザー測長器１５０に異常が発生したと判断して、そのレーザー測長器１５０に対して初期化を行うと共に、その初期化の回数を計測する（ステップＳ５０８，Ｓ５１０）。ここで、レーザー測長器１５０の異常時の位置データは、通常、著しく設定された許容範囲を外れた値となるので容易にその区別を行うことができる。
【００５０】
尚、この初期化は、例えば、Ｘ−Ｙテーブル１２０の原点又は基準位置への基板Ｗの移動を行い、レーザー測長器１５０のリセットを行うことにより、再度レーザー測長を可能とする一連の動作である。原点又は基準位置への基板Ｗの移動（位置決め）には位置測定器１４０が利用されるため、原点又は基準位置としては、熱などによる位置の変化ができるだけ小さい位置に設定するのが好ましい。このような一連の動作は、例えば制御部を構成するコンピュータシステムに制御ソフトの一部として用意しておくことにより、自動的に行われる。
【００５１】
そして、このステップＳ５１０における初期化の回数やその初期化間隔を元にして頻繁に初期化が行われているか否かを判断し（ステップＳ５１２）、頻繁に初期化が行われていないと判断したとき（ＮＯ）は、最初のステップＳ５００に戻って再度位置データの取得を繰り返すことになるが、反対にこのステップＳ５１０で頻繁に初期化が行われていると判断したとき（ＹＥＳ）は、その誤差が一時的なトラブルによるものでなくレーザー測長器１５０やその他の機器等に人為的な回復が必要な異常や故障が発生していると判断し、その位置データの取得を中止することになる。
【００５２】
これによって、いたずらに初期化を繰り返すことがなくなり、また、そのような人為的な回復が必要な異常や故障をオペレータ等に自動的に通知することも可能となる。
そして、このようにして基板ＷとマスクＭとの位置合わせが行われたならば、マスクＭ側からその基板Ｗ上に露光用の光を照射することにより、その基板Ｗ上にそのマスクＭに描かれたマスクパターンを順次露光転写することができる。
【００５３】
以下、次の露光位置へのワークステージの位置決め（図５の手順）及び露光を必要なだけ繰り返すことになる。
尚、上記実施の形態では、近接露光装置の例を示したが、本発明は他のワークステージにも適用可能であり、ワークも基板に限られない。例えば、ワークステージが上記実施の形態で述べたようなＸＹステージに各種微動機構（上記マスク位置調整手段のような構成の他にも、例えば電歪素子あるいはこれに類似のものを用いた機構）を組み合わせたものにも適用可能である。あるいは一軸ステージ等にも適用可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上、要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮する。
▲１▼本発明１及び４によれば、エンコーダ等からなる位置決め制御のための位置測定器と、これとは独立して作動するレーザー測長器とを併用したため、レーザー測長器で得られた位置データが正常であるか否かを正確に判定し、正常と判定される場合にその位置データを用いることができるため、レーザー光の不都合や熱変形等の影響を受けることなく常に正確な位置決めを行うことができる。
【００５５】
▲２▼本発明２によれば、上記レーザー測長器に自動初期化機能を備えることで、レーザー測長器で得られた位置データが正常でないと判断されたときは、レーザー測長器による測定が自動的に初期化できるため、オペレータの手を煩わすことなく、容易に再計測を実行することができる。
▲３▼本発明３によれば、マスクステージにそのマスク位置を調整する調節機構を備えたことから、大型の基板を備えたワークステージ側を動かしてその位置を微調整するよりも小型のマスク側を動かして微調整することができるため、正確な位置合わせを容易かつ迅速に行うことができる。
【００５６】
▲４▼本発明５によれば、レーザー測長器による位置データの値が異常であるとの判断が連続したときは、その位置データの取得を中止するようにしたことから、いたずらに位置データの再取得を繰り返すことなく、無駄な動きを回避できると共に、そのトラブルの発生を迅速にオペレータに通知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置のワークステージの実施の一形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る露光装置のワークステージの実施の一形態を示す側面図である。
【図３】本発明に係る露光装置のマスクステージの実施の一形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３中Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）は図４（ａ）中ｂ方向矢視図である。
【図５】本発明に係る位置データの処理及び位置合わせ処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】従来の露光装置の構成を示す一部分解斜視図である。
【符号の説明】
１００…ワークステージ
１２０…Ｘ−Ｙテーブル
１４０…位置測定器
１５０…レーザー測長器
２００…マスクステージ
２０１…マスクテーブル
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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