(57)【要約】【課題】軽量化された露光装置を提供すること【解決手段】液晶パネル用露光装置１００におけるマスクステージ２と基板ステージ１２に、炭化珪素にガラスを添加した複合セラミックス材であってハニカム構造を有するものを用いる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク上のパターンを基板上に転写露光するために、前記マスク、前記基板の少なくとも一方をステージによって移動させながら露光する露光装置において、前記ステージを構成する材質として、密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスを用いることを特徴とする液晶パネル用露光装置。
【請求項２】
前記密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスとして、室温での熱膨張係数が−１．５〜１．５×１０−６／℃であり、炭化珪素とガラスを主成分としたセラミックスを用いることを特徴とする請求項１の液晶パネル用露光装置。
【請求項３】
前記密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスとして、室温での熱膨張係数が−１．５〜１．５×１０−６／℃であり、窒化珪素とガラスを主成分としたセラミックスを用いることを特徴とする請求項１の液晶パネル用露光装置。
【請求項４】
前記密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスがハニカム構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの液晶パネル用露光装置。
【請求項５】
前記密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスが多孔質構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの液晶パネル用露光装置。
【請求項６】
前記セラミックスが、多孔質構造を有するセラミックスをハニカム構造にすることにより、緻密質セラミックスに比し１／２以下に軽量化されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの液晶パネル用露光装置。
【請求項７】
マスク上のパターンを基板上に転写露光するために、前記マスク、前記基板の少なくとも一方をステージによって移動させながら露光する露光装置において、前記ステージを構成する材質としてセラミックスを用い、該セラミックスは、室温での熱膨張係数が０．５〜３．０×１０−６／℃である炭化珪素焼結体あるいは、窒化珪素焼結体からなり、ハニカム構造または、多孔質構造、あるいはそれらの組合せにより軽量化されたことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
マスク上のパターンを基板上に転写露光するために、前記マスク、前記基板の少なくとも一方をステージによって移動させながら露光する露光装置において、前記ステージを構成する材質として、密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスを用い、かつ前記ステージを複数のセラミックス部材を貼り合わせて構成したことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光装置の構造に関し、特に液晶パネル製造用に適した露光装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルを製造するには、液晶を制御するための回路パターンを基板上に形成する必要がある。基板上に回路パターンを形成するために、回路パターンを有するマスクを用いて、マスク上のパターンを基板に転写露光することが行われる。そのための装置は液晶パネル用露光装置と呼ばれる。なお、転写にはミラーが用いられるため、液晶パネル用露光装置の光学系は、ミラー投影光学系と呼ばれることがある。
【０００３】
ところで、液晶パネルに要求されるサイズは、年々大型化しており、その結果、液晶パネル製造時に用いられるマスクも大型化している。しかし、大型マスク上の回路パターン全てを一度に基板上に転写露光することは困難である。このため、マスク上の一部のパターンを転写露光しながら、マスクと基板の両方を移動（スキャン）することで、マスク全面のパターンを転写露光する方式が主流になってきている。この方式による露光装置は、スキャン型露光装置と呼ばれることもある。なお、液晶パネル用露光装置に関しては、例えば、非特許文献１において説明されている。
【０００４】
一方、マスクや基板をスキャンする際に用いられるステージに関して、例えば、半導体デバイスの露光に用いられる露光装置では、周囲の温度変化によるステージの熱膨張が、露光されるパターンに悪影響を及ぼす。このため、ステージの材料には比較的熱膨張係数が小さいとされるセラミックスが用いられることが多かった。なお、半導体デバイス用露光装置のステージに関しては、例えば、特許文献１に示されている。また、特許文献２には、セラミックスをステージの構成材料とすることが説明されている。
【０００５】
【非特許文献１】
「Ｏ  ｐｌｕｓ  Ｅ」  Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１１，２００２年１１月、第１２０９〜１２１３頁
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２２３６９０号公報
【０００７】
【特許文献２】
特許第３２６０３４０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
半導体デバイス用露光装置に比べて、液晶パネル用露光装置では、マスクも基板も１桁大きなサイズになる。そして、大型で頑丈なステージを実現するためには、ステージ材であるセラミックスが大量に用いられる。ところが、セラミックスを大量に用いた結果、ステージの重量が数トンにも達する場合があり、露光装置全体としては２０トン前後にも達してしまう。さらに、重量の大きなステージが移動して反転する際に生じる大きな反力に対して振動が発生しないように、露光装置の設置場所を頑強な構造にしなければならなかった。
【０００９】
さらにまた、液晶パネルを製造するクリーンルームにおいて、液晶パネル用露光装置が設置される場所を頑強な構造にすると、クリーンルームの建設費が増大するだけでなく、液晶パネル用露光装置の設置場所が固定され、生産性にフレキシビリティが無く、しかもクリーンルームの設計時点で、液晶パネル用露光装置の導入台数を決定しておく必要も生じるなどの問題もあった。
【００１０】
以上に述べたように、従来の液晶パネル用露光装置のステージには、半導体デバイス用露光装置のステージとして用いられてきたセラミックスの単体をそのまま利用してきたことから、密度が最も小さい約３．１ｇ／ｃｍ３  の炭化珪素よりも軽くすることができず、このセラミックスを大量に用いたことで、装置全体として極めて重くなってしまい、様々な弊害を引き起こしている。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、特に液晶パネル製造用に適した、軽量化された露光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明ではステージを構成する材質として、密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックス、特に複合セラミックスを用いたものである。これによると、従来の単体のセラミックスでは、炭化珪素より軽くすることができなかったが、炭化珪素よりも軽い材料を混合することで、密度３．０ｇ／ｃｍ３  以下を達成できる。
【００１３】
しかも、混合する材料として、単体のセラミックスとは反対に、温度上昇により縮む性質を有する材料を選ぶことで、熱膨張をキャンセルできることから、特定の温度において熱膨張係数が０の材料を得ることができる。
【００１４】
例えば、炭化珪素にガラス成分を添加することで、密度が約２．５ｇ／ｃｍ３  と軽量で、しかも熱膨張係数が室温近傍において０になる複合セラミックスが実現できる。これは、従来一般に用いられてきた密度約４ｇ／ｃｍ３  のアルミナセラミックスに比べて、約４０％軽い。しかも、この複合セラミックスから成る長い部材を用いて大型のステージを構成しても伸び縮みが生じることはない。
【００１５】
なお、複合セラミックスに関しては、例えば、特許文献２において説明されている。
【００１６】
さらに、本発明では、この複合セラミックスをハニカム構造や多孔質構造にすることで、さらに１／２〜１／８程度に軽量化したものである。特に、セラミックス内部を中空にするためにハニカム構造を採用する場合、本発明におけるハニカム構造は、孔が正六角形だけでなく、多少斜めになっていたり、あるいは八角形でもよい。すなわち、長方形や正方形とは異なり、隣り合う面が斜めになって結合する形状を有するものであればよい。これによると、ステージは、平面内をＸ方向とＹ方向に直線的に移動するため、従来のように、長方形や正方形の孔があいたセラミックスを用いると、ステージの移動反転時の大きな反力により、セラミックス自体が僅かに変形することがあった。これに対して、本発明においては斜めの形状を有する孔を設けることで、ステージがその反転時に変形することがない。
【００１７】
本発明によればまた、マスク上のパターンを基板上に転写露光するために、前記マスク、前記基板の少なくとも一方をステージによって移動させながら露光する露光装置において、前記ステージを構成する材質として、密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下のセラミックスを用い、かつ前記ステージを複数のセラミックス部材を貼り合わせて構成したことを特徴とする露光装置が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態としての液晶パネル用露光装置１００の構造図である。回路パターンが描かれたマスク１は、マスクステージ２におけるステージ台３ａ上に固定されている。ステージ台３ａはステージガイド４上に載せられており、図１に示されたＸ方向に往復移動できる構造になっている。すなわち、ステージ台３ａはスキャン方向１０ａにスキャンできるようになっている。
【００２０】
一方、基板ステージ１２においては、基板５がステージ台３ｂ上に固定されている。ステージ台３ｂはステージガイド６ａ上で図１に示されたＹ方向に往復移動（ステップ状移動）できる構造になっている。すなわち、ステージ台３ｂはステージガイド６ａ上でステップ方向１１にステップ移動できるようになっている。さらに、ステージ台３ｂを搭載したステージガイド６ａはステージガイド６Ｂ上でＸ方向に往復移動、つまり上述したスキャン方向１０ａと同じスキャン方向１０ｂにスキャンできる構造になっている。
【００２１】
ステージ台３ａ、３ｂ、ステージガイド６ａの駆動には、ボールネジ機構やリニアモータ等の駆動手段が用いられ、それぞれの移動部は静圧軸受等の軸受手段で支持された状態で移動可能にされているが、これらの駆動手段、軸受手段は本発明の要旨ではないので、詳しい説明は省略する。
【００２２】
マスク１上の回路パターンにおける一部分の像は、台形ミラー７、凸面鏡８、凹面鏡９で反射して、再び台形ミラー７に当たることで、基板５の上に転写される。マスク１と基板５がどちらもＸ方向にスキャンし、１回スキャンした後に、ステージ台３ｂがＹ方向にステップする。これを繰り返すことで、マスク１上の回路パターン全体が基板５に転写露光される。
【００２３】
本実施の形態におけるマスクステージ２と基板ステージ１２には、炭化珪素にガラス成分を添加された複合セラミックスが材料として用いられている。これは密度が約２．５ｇ／ｃｍ３  である。したがって、この複合セラミックスは一般のアルミナセラミックスに比較して、密度が約４０％小さくなるため、マスクステージ２と基板ステージ１２を軽量化できる。
【００２４】
次に、本発明の液晶パネル用露光装置におけるステージ材の構造を説明するために、一例として、液晶パネル用露光装置１００のステージ台３ｂの構造を図２を用いて説明する。
【００２５】
ステージ台３ｂは、セラミックスパネル３１ａ、セラミックスブロック結合体３２、及びセラミックスパネル３１ｂの３枚が一体化されたものである。セラミックスパネル３１ａとセラミックスパネル３１ｂは、本例では図２に示すように、４枚のセラミックスパネルを面一になるように貼り合わせて大面積化したものである。セラミックスブロック結合体３２は、本例では４個のセラミックスブロック３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを、中央部分に開口を持つ四角形の枠状になるように接着剤で貼り合わせたものである。セラミックスパネル３１ａ、３１ｂ、セラミックスブロック３２ａ〜３２ｄは、すべて、炭化珪素とガラスを主成分とし、特定の温度、例えば室温に近い２３℃前後において熱膨張係数が０の複合セラミックスである。この複合セラミックスは、密度が約２．５ｇ／ｃｍ３  であるため、密度が約４ｇ／ｃｍ３  の従来のアルミナセラミックスに比べて４０％軽量化される。
【００２６】
なお、セラミックスの接合方法としては、接合面に低融点金属、無機接着材、ガラス封着剤等を塗布し加熱する方法や、セラミックス同士を接着させ圧力をかけたまま高温保持する方法などの固相接着や、レーザー溶接等を用いることができる。
【００２７】
さらに、セラミックスブロック３２ａ〜３２ｄは、図２に示すように、多数の孔を持ついわゆるハニカム構造になっている。孔の形状は六角形、八角形等の多角形状にされている。しかも、これら４個のセラミックスブロックを接合する際に、中央部は空けてある。その結果、セラミックスブロック結合体３２を、中央部に開口を持たない中実で構成する場合に比べて、セラミックス材の使用量は８０％低減されるが、機械的強度はほとんど同等である。
【００２８】
なお、本発明では、特にハニカム構造により軽量化されたセラミックスを用いているが、その理由は以下の通りである。従来の露光装置用ステージにおいて、内部を四角にくり抜いて軽量化されたセラミックスを用いる場合があった。ところが、その場合、ステージがＸ、Ｙ方向に移動するため、移動の反転時に加わる大きな反力により、セラミックスが僅かに歪むことがあった。
【００２９】
これに対して、本発明では、多数の孔の形状が六角形、あるいは八角形のハニカム構造としたことで、Ｘ方向やＹ方向から加わる力に対して頑丈になり、歪むことはない。
【００３０】
以上より、ステージ台３ｂは、材質自体で約４０％軽量化され、構造的に８０％軽量化されたことから、全体としても８８％［＝０．４＋（０．６×０．８）］軽量化されている。
【００３１】
また、熱膨張係数が室温近傍において０であることから、周囲温度の変化に起因した膨張、収縮による露光の位置合わせ誤差を小さくすることができ、高精度で露光を行うことができる。
【００３２】
なお、液晶パネル用露光装置１００におけるステージ台３ａ、ステージガイド４、ステージガイド６ａ、６ｂも同様に炭化珪素にガラスを添加した複合セラミックスが用いられ、構造も同様にハニカム構造になっている。したがって、液晶パネル用露光装置１００の全体の重量も約６０％軽量化された。
【００３３】
複合セラミックスとして、炭化珪素にガラスを添加したものに代えて、窒化珪素にガラスを添加した複合セラミックスを用いた場合にも同じ効果が得られる。
【００３４】
また、ステージ台３ｂを構成するセラミックスブロック結合体３２の各セラミックスブロックとして、ハニカム構造の代わりに多孔質構造にしてもよい。その場合も同様に軽量化される。セラミックス多孔体は、フィルタ、断熱材、触媒担体などで産業上多く利用されていることから、これらの技術を利用できる。
【００３５】
例えば、セラミックス多孔体の製造方法としては、焼成により焼失するものを成形体中に混入させ、焼成により燃焼して空孔を残存させる方法が知られている。混入物としては、カーボン等の無機物やウレタン等の有機物など、焼成により焼失するものが用いられる。また、中空のシリカフィラー等であれば焼成により残存してもその量は空孔体積に比べ極めて僅かであり、加えて上記複合セラミックス中の主成分と同組成であることから、複合セラミックスの諸特性に影響を及ぼすこともない。また、混入物の形状としては、粉末、ビーズ、繊維、中空パイプ形状など、空孔の形状に併せて使用すれば良い。
【００３６】
同様に、薬液に容易に溶解できる混入物を成形体中に混入させ、焼成により成形体を焼結させた後に薬液に侵食させ、空孔を残存させることもできる。
【００３７】
更には、押出し成形によりハニカム形状に成形したものを用いることもできる。
【００３８】
以上、本発明を液晶パネル用露光装置に適用した実施の形態について説明したが、本発明は半導体デバイス用露光装置にも適用可能であることは言うまでも無い。また、図１に示されるようなマスクと基板とを同時に移動させる露光装置に限らず、これらの一方のみを移動させる露光装置にも適用可能である。さらに、本発明におけるステージは、既存の炭化珪素セラミックス、窒化珪素セラミックス単体、場合によってはアルミナセラミックス単体に上述したハニカム構造あるいは多孔質構造を適用したものでも良い。
【００３９】
本発明はまた、以下のような態様で実施されても良い。
【００４０】
［第１の態様］
マスク上のパターンを基板上に転写露光するために、前記マスク、前記基板の少なくとも一方をステージによって移動しながら露光する露光装置において、前記ステージを構成する材質として、密度が３．０ｇ／ｃｍ３  以下であり、室温での熱膨張係数が−１．５〜１．５×１０−６／℃であるセラミックスを用いた露光装置。
【００４１】
［第２の態様］
上記第１の態様において、前記セラミックスを、炭化珪素とガラスを主成分とした緻密質複合セラミックスとした露光装置。
【００４２】
［第３の態様］
上記第１の態様において、前記セラミックスを、窒化珪素とガラスを主成分とした緻密質複合セラミックスとした露光装置。
【００４３】
［第４の態様］
上記第１〜第３のいずれかの態様において、前記セラミックスが、ハニカム構造を有することにより、緻密質セラミックスに比し２／３以下に軽量化された露光装置。
【００４４】
［第５の態様］
上記第１〜第３のいずれかの態様において、前記セラミックスが、多孔質構造を有することにより、緻密質セラミックスに比し２／３以下に軽量化された露光装置。
【００４５】
［第６の態様］
上記第１〜第５のいずれかの態様において、前記セラミックスが、多孔質構造を有するセラミックスをハニカム構造にすることにより、緻密質セラミックスに比し１／２以下に軽量化された露光装置。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、大幅に軽量化され、高精度の露光が可能な露光装置を提供することができる。特に、液晶パネル製造用の露光装置に適用した場合について言えば、従来の液晶パネル用露光装置に比べて、重量が大幅に低減されているだけでなく、重量が低減されることでステージの移動反転時に発生する反力も大幅に低下するため、クリーンルームにおいて液晶パネル用露光装置を設置する場所の構造を強化する必要がなくなった。これによって液晶パネル用露光装置の設置場所をクリーンルーム内で移動したり、台数を増やしたりすることが容易になり、生産性にフレキシビリティが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による液晶パネル用露光装置の概略構成を示した図である。
【図２】図１に示されたステージ台３ｂの構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１    マスク
２    マスクステージ
３ａ、３ｂ    ステージ台
４    ステージガイド
５    基板
６ａ、６ｂ    ステージガイド
７    台形ミラー
８    凸面鏡
９    凹面鏡
１０ａ、１０ｂ    スキャン方向
１１    ステップ方向
１２    基板ステージ
３１ａ、３１ｂ    セラミックスパネル
３２    セラミックスブロック結合体
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ    セラミックスブロック
１００    液晶パネル用露光装置
【図１】
2004264371.tif 000003
【図２】
2004264371.tif 000004