(57)【要約】【課題】基板とマスクとを離間させるときに発生するマスクの剥離力を小さくして、マスクの落下や位置ずれを抑制することができるとともに、タクトタイムを短縮することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供する。【解決手段】マスクＭと基板Ｗとを相対的に離間する方向に移動させる際、相対移動に伴ってマスクＭに作用する剥離力Ｆが、フランジ２６に対するマスクＭの保持力ｆよりも小さくなるように、マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、
前記マスク及び前記ワークを、前記マスクの平面に対して垂直方向に離間する方向に相対的に移動させる際、前記マスクの保持力と前記所定の露光ギャップを考慮して、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動に伴って生じる前記マスクを前記マスク保持部から離間させる方向に作用する剥離力の大きさが、前記マスク保持部に対する前記マスクの保持力よりも小さくなるように前記マスクと前記ワークとの前記相対移動速度を制御する制御装置を備えることを特徴とする近接露光装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動による前記ギャップの増大に応じて前記相対移動速度を段階的に速くしながら前記マスクと前記ワークとを相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
【請求項３】
前記ワークには、１層目としてブラックマトリクス層が露光転写されるとともに、２層目以降として複数の着色層が露光転写され、
前記ワークに着色層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度は、前記ワークにブラックマトリクス層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度よりも速いことを特徴とする請求項１または２に記載の近接露光装置。
【請求項４】
露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置の近接露光方法であって、
前記マスク及び前記ワークを前記マスクの平面に対して垂直方向に離間する方向に相対的に移動させる際、前記マスクの保持力と前記所定の露光ギャップを考慮して、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動に伴って生じる前記マスクを前記マスク保持部から離間させる方向に作用する剥離力の大きさが、前記マスク保持部に対する前記マスクの保持力よりも小さくなるように前記マスクと前記ワークとの前記相対移動速度を制御することを特徴とする近接露光方法。
【請求項５】
前記マスクと前記ワークとの前記相対移動による前記ギャップの増大に応じて前記相対移動速度が段階的に速くなるように、前記マスクと前記ワークとを相対移動させることを特徴とする請求項４に記載の近接露光方法。
【請求項６】
前記ワークには、１層目としてブラックマトリクス層が露光転写されるとともに、２層目以降として複数の着色層が露光転写され、
前記ワークに着色層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度は、前記ワークにブラックマトリクス層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度よりも速いことを特徴とする請求項４または５に記載の近接露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関し、より詳細には、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等の基板上にマスクのパターンを近接（プロキシミティ）露光転写するのに好適な近接露光装置及び近接露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を近接露光装置のワークステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させて両者のギャップを、例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、マスクの基板と反対側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することによりマスクに描かれたパターンを基板上に露光転写するようにしたものである。
【０００３】
ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、ワークステージをマスクに対して例えばＹ軸方向に相対的にステップ移動させてステップ毎にマスクを基板に近接して対向配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられる場合がある（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
具体的には、まず、例えばワークステージ側のアライメントマークとマスク側のアライメントマークとが整合するようにマスクの位置を調整してワークステージとマスクの位置を合わせ、そのときのマスクの姿勢（位置）を記憶装置等に記憶しておく。次に、ワークステージに搭載した基板をマスクに接近させ、基板とマスクとを微小ギャップを介した状態で照射手段からパターン露光用の光をマスクに向けて照射してマスクパターンを基板に露光転写する。
【０００５】
次に、ワークステージをマスクに対して１ステップ量だけ送って次の露光位置にステップ移動する。この移動の際、マスクと基板との干渉を防止するため、マスクと基板とのギャップを、例えば４００μｍ程度に広げて基板をマスクから離した状態で、次の露光位置にステップ移動する。
【０００６】
微小ギャップで近接しているマスクと基板とのギャップを広げると、マスクと基板とのギャップの体積が急拡大してギャップ内の圧力が低下するが、このギャップに周囲から空気が流入することでギャップの圧力変化（圧力低下）が緩和される。しかし、マスクや基板が大型化すると、空気の流入が圧力変化の速さに追従することができず、マスクと基板の間に負圧が生じて、マスクをマスク保持部から引き剥がす方向の剥離力が発生する。マスクと基板の間に発生する負圧、即ち、剥離力の大きさは、マスクと基板とのギャップが狭い程大きく、ギャップを広げる速度が速い程大きい。
【０００７】
これにより、マスクの位置ずれ、マスクの落下、基板とマスクとの接触などの問題が発生する虞がある。また、１層目にブラックマトリクス層を露光転写し、２層目以降に複数の着色層を露光転写する場合、マスクの位置ずれが生じると、ショット間での露光パターンの位置精度が維持できなくなり、露光転写の大きな障害となる。
【０００８】
このような問題に対処するため、マスクホルダの下面に取り付けた支持部材を、マスクの平坦部と接触する位置へ移動してマスクの平坦部を支持することで、マスクの位置ずれやマスクの落下を防止するようにした露光装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、マスクの周囲から基板とマスクとのギャップに給排気を行い、基板とマスクとのギャップにおける圧力を調整して、マスクホルダからのマスク離脱や、マスク破損を防止するようにした露光装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１２７７０２号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１９９５号公報
【特許文献３】特開２００９−２８２１１１号公報
【特許文献４】特開２００４−２２６８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている露光装置は、マスクと基板とを近接して対向配置した状態で露光転写することは記載されているが、マスクと基板との相対移動に伴うマスクの位置ずれやマスクの落下についての記述はない。特許文献３の露光装置は、マスクホルダの下面に取り付けた支持部材により、マスクの下面を支持して、マスクの位置ずれやマスクの落下の防止を図っているが、マスクと支持部材との間にギャップが生じるため、基板とマスクとの間の気体流出に伴ってマスクの位置がずれる可能性がある。また、特許文献４の露光装置は、基板とマスクとのギャップに空気を給排気するための給排装置が必要となり、設備費が増大すると共に、給排装置の設置スペースを要し、露光装置が大型となる問題点があり、改善の余地があった。
【００１１】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板とマスクとを離間させるときに発生するマスクの剥離力を小さくして、マスクの落下や位置ずれを抑制することができるとともに、タクトタイムを短縮することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、
前記マスク及び前記ワークを、前記マスクの平面に対して垂直方向に離間する方向に相対的に移動させる際、前記マスクの保持力と前記所定の露光ギャップを考慮して、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動に伴って生じる前記マスクを前記マスク保持部から離間させる方向に作用する剥離力の大きさが、前記マスク保持部に対する前記マスクの保持力よりも小さくなるように前記マスクと前記ワークとの前記相対移動速度を制御する制御装置を備えることを特徴とする近接露光装置。
（２）  前記制御装置は、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動による前記ギャップの増大に応じて前記相対移動速度を段階的に速くしながら前記マスクと前記ワークとを相対移動させることを特徴とする上記（１）に記載の近接露光装置。
（３）  前記ワークには、１層目としてブラックマトリクス層が露光転写されるとともに、２層目以降として複数の着色層が露光転写され、
前記ワークに着色層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度は、前記ワークにブラックマトリクス層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度よりも速いことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の近接露光装置。
（４）  露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
被露光材としてのワークを保持するワーク保持部と、
前記マスク保持部を駆動するマスク駆動部と、
前記ワーク保持部を駆動するワーク駆動部と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記ワーク上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置の近接露光方法であって、
前記マスク及び前記ワークを前記マスクの平面に対して垂直方向に離間する方向に相対的に移動させる際、前記マスクの保持力と前記所定の露光ギャップを考慮して、前記マスクと前記ワークとの前記相対移動に伴って生じる前記マスクを前記マスク保持部から離間させる方向に作用する剥離力の大きさが、前記マスク保持部に対する前記マスクの保持力よりも小さくなるように前記マスクと前記ワークとの前記相対移動速度を制御することを特徴とする近接露光方法。
（５）  前記マスクと前記ワークとの前記相対移動による前記ギャップの増大に応じて前記相対移動速度が段階的に速くなるように、前記マスクと前記ワークとを相対移動させることを特徴とする上記（４）に記載の近接露光方法。
（６）  前記ワークには、１層目としてブラックマトリクス層が露光転写されるとともに、２層目以降として複数の着色層が露光転写され、
前記ワークに着色層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度は、前記ワークにブラックマトリクス層を露光転写する際に、前記所定の露光ギャップから前記マスク及び前記ワークを互いに離間するように相対移動させる際の前記相対移動速度よりも速いことを特徴とする上記（４）または（５）に記載の近接露光方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、マスクの平面に対して垂直方向に離間する方向にマスク及びワークを相対的に移動させる際、マスクとワークとの相対移動速度を制御する制御装置を備える。この制御装置は、マスクの保持力と所定の露光ギャップを考慮して、マスクとワークとの相対移動に伴って生じるマスク保持部からマスクを離間させる方向に作用する剥離力の大きさが、マスク保持部に対するマスクの保持力よりも小さくなるように、マスクとワークとの相対移動速度を制御するので、マスクとワークとの相対移動に伴って発生するマスクの剥離力を小さくして、マスクの落下や位置ずれを抑制することができるとともに、タクトタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るステップ式近接露光装置を説明するための部分破断正面図である。
【図２】図１に示すステップ式近接露光装置のマスク保持部の拡大断面図である。
【図３】図１に示すステップ式近接露光装置による露光手順を示すフローチャートである。
【図４】マスクとワークとのギャップと、マスクの剥離力との関係を相対移動速度をパラメータとして示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る近接露光方法が適用される近接露光装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
【００１６】
図１は本発明に係るステップ式近接露光装置の部分破断正面図である。
ステップ式近接露光装置ＰＥは、図１に示すように、被露光材としての基板Ｗより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、基板Ｗをワークステージ２で保持し、この状態でワークステージ２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、ステップ毎にマスクＭと基板Ｗとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照射手段３からパターン露光用の光をマスク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。
【００１７】
装置ベース４上には、ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるためのＸ軸ステージ送り機構５が設置され、Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上にはワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるためのＹ軸ステージ送り機構６が設置され、Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａの上方に、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面には、基板Ｗがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。
【００１８】
Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。
【００１９】
上下粗動装置７は微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。
【００２０】
上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。
【００２１】
そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。
なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。
【００２２】
この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、後述するマスク側変位センサ３１を構成するギャップセンサによる複数箇所でのマスクＭと基板Ｗとのギャップ量の計測結果に基づき、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。
なお、上下微動装置８によってワークステージ２の高さを十分に調整できる場合には、上下粗動装置７を省略してもよい。
【００２３】
また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。
【００２４】
Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。
【００２５】
ステップ送り時に得られる２つのＹ軸方向位置データ及びＸ軸方向位置データの検出信号を制御装置４０に出力し、制御装置４０がこの検出信号（実際の位置データ）と指令された位置データ（位置決めすべき位置のデータ）との差に基づいて補正量を算出して、その算出結果を後述するマスク位置調整手段５０（及び必要に応じて上下微動装置８）の駆動回路に出力することで、該補正量に応じてマスク位置調整手段５０等が制御されてＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ及びヨーイング誤差が補正される。これにより、マスクＭが、基板Ｗの露光すべき位置に正しく対向するようにアライメントされる。
【００２６】
マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスクフレーム２４と、該マスクフレーム２４の中央部開口にギャップを介して挿入されて、マスク位置調整手段５０によってＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスク保持枠２５とを備えており、マスクフレーム２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。
【００２７】
図２も参照して、マスク保持枠２５の中央部開口の下面には、内方に張り出すマスク保持部であるフランジ２６が、間座２１を介して開口の全周に沿って設けられている。フランジ２６には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸着溝２７が開設されており、マスクＭは、吸着溝２７を介して図示しない真空式吸着装置によりフランジ２６に着脱自在に保持される。
【００２８】
また、フランジ２６の上方には、基板Ｗの上面の高さを測定すると共に、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサを構成するマスク側変位センサ３１、及びマスクＭのアライメントマーク（図示せず）と、基板Ｗ側に設けられたアライメントマーク（図示せず）、又はワークステージ２、若しくはマスクフレーム２４に設けられた基準アライメントマーク（図示せず）とを撮像する手段としてのアライメントカメラ３０がそれぞれ移動可能に配置されている。
【００２９】
マスク側変位センサ３１は、フランジ２６のＸ軸方向に沿う二辺の内側上方にＸ軸方向に互いに離間して２か所ずつ、合計４か所配置されている。マスク側変位センサ３１は、非接触式センサであればよく、光学式や超音波式や渦電流式のギャップセンサが適用される。アライメントカメラ３０はフランジ２６のＸ軸方向に沿う二辺の各内側上方でＸ軸方向の略中央部にそれぞれ一カ所ずつ合計２カ所配置されており、これらの２個のアライメントカメラ３０の画像データに基づいて制御装置４０が演算処理を行うことで、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出する。そして、この検出平面ずれ量に応じてマスク位置調整手段５０が、マスク保持枠２５をＸ，Ｙ，θ方向に移動させてマスク保持枠２５に保持されたマスクＭの基板Ｗに対する位置を調整する。なお、これらマスク側変位センサ３１やアライメントカメラ３０は、図示しない駆動機構を介してマスクステージ１に対して移動可能に支持されてもよい。
【００３０】
マスク位置調整手段５０は、マスクフレーム２４のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられたＹ軸方向駆動装置（図示せず）と、マスクフレーム２４のＹ軸方向に沿う一辺に互いにＹ軸方向に離間して取り付けられた二台のＸ軸方向駆動装置５１とを備えており、Ｙ軸方向駆動装置によりマスク保持枠２５のＹ軸方向の調整を、二台のＸ軸方向駆動装置５１によりマスク保持枠２５のＸ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸まわりの揺動）の調整を行うようになっている。マスキングアパーチャ機構２８は、マスク保持枠２５に保持されたマスクＭ上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで、露光範囲を制限する遮光ブレード（図示せず）を有する。
【００３１】
次に、このような構成を有するステップ式近接露光装置ＰＥによる露光転写方法について詳細に説明する。図３はステップ式近接露光装置による露光手順を示すフローチャートであり、先ず、ステップＳ１でＸ軸ステージ送り機構５およびＹ軸ステージ送り機構６を作動させて、基板Ｗを保持するワークステージ２を、マスクＭの下方の露光位置に移動させる。
【００３２】
ステップＳ２で上下粗動装置７又は上下微動装置８によりワークステージ２を上昇させた後、ギャップセンサ（マスク側変位センサ）３１を用いて、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇを測定して上下微動装置８でマスクＭと基板Ｗとを所定の露光ギャップに調整して対向配置する。そして、ステップＳ３で照射手段３からパターン露光用の光を照射して、第１ステップ目の露光パターンを基板Ｗ上に露光転写する。
【００３３】
次いで、ステップＳ４でマスクＭと基板Ｗとのギャップｇに応じてワークステージ２の適正な下降速度（マスクＭとワークＷとの相対移動速度Ｖ）を求める。なお、相対移動速度Ｖについては、後に詳述する。
【００３４】
ステップＳ５で上下粗動装置７または上下微動装置８を作動させ、ステップＳ４で求められた相対移動速度Ｖでワークステージ２を下方に移動させて、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップｇを、ワークステージ２のステップ移動でマスクＭと基板Ｗとが接触する虞のないギャップｇにまで広げ、ステップＳ６で１枚の基板Ｗに予定していた全てのショットの露光が終了したか否かを判別する。
【００３５】
全てのショットの露光が終了している場合は、ステップＳ７でワークステージ２から露光済みの基板Ｗを取り外し、未露光の基板Ｗを吸着保持させて基板Ｗを交換し、再びステップＳ１に戻って同様に操作を繰り返し行う。また、露光が終了していない場合は、ステップＳ１に戻り、ワークステージ２を例えば、Ｙ軸方向に１ステップ量だけステップ移動させ、再び、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇを露光ギャップに調整した後（ステップＳ２）、パターン露光用の光を照射して次ステップ目の露光パターンを露光転写する（ステップＳ３）ことを繰り返し行う。
【００３６】
次に、ステップＳ４におけるマスクＭとワークＷとの相対移動速度Ｖを求める方法について詳述する。ワークステージ２のステップ移動に先だち、ステップ移動によってマスクＭと基板Ｗとが干渉しないようにワークステージ２を下降させてギャップｇを広げる必要がある。ワークＷを下降させる際の相対移動速度Ｖは、タクトタイムに直接影響を及ぼすので、できるだけ速い速度であることが望ましい。
【００３７】
一方、上下微動装置８を作動させてワークステージ２を下方に移動させると、マスクＭと基板Ｗとの微小ギャップｇ（例えば、数１０μｍ）が拡大することでギャップｇ内の圧力が低下する。これにより、マスクＭには、マスクステージ１（フランジ２６）から引き剥がす方向の剥離力Ｆが作用する。
【００３８】
マスクＭに作用する剥離力Ｆが、フランジ２６によるマスクＭの保持力ｆより大きくなると、フランジ２６からマスクＭが落下したり、フランジ２６に対してマスクＭの位置がずれる虞がある。これを防止するには、フランジ２６によるマスクＭの保持力ｆより、マスクＭに作用する剥離力Ｆを小さくすることが必要である（ｆ＞Ｆ）。
【００３９】
このため、本実施形態では、剥離力Ｆを小さくすることでマスクＭの保持力ｆ＞マスクＭに作用する剥離力Ｆの関係を達成する。マスクＭに作用する剥離力Ｆの大きさは、マスクＭのサイズが一定であれば、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇが広がれば小さくなり、マスクＭとワークＷとの相対移動速度Ｖに比例して大きくなることが分かっているので、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇに応じて相対移動速度Ｖを変更することで、剥離力Ｆを保持力ｆより小さくすることができる。
【００４０】
具体的には、不図示の圧力計によりフランジ２６の吸着溝２７内の圧力（負圧）ｐを測定して制御装置４０の記憶部４０ａに記憶させると共に、制御装置４０の演算部４０ｂがマスクＭの保持力ｆ（吸着溝２７の開口部面積Ｓ×吸着溝２７の圧力ｐ）を算出する。
【００４１】
次いで、ギャップセンサ（マスク側変位センサ）３１を用いてマスクＭと基板Ｗとのギャップｇを測定して制御装置４０の記憶部４０ａに記憶させると共に、制御装置４０の演算部４０ｂは、マスクＭの保持力ｆと所定の露光ギャップを考慮して、発生する剥離力ＦがマスクＭの保持力ｆより小さくなるように（ｆ＞Ｆ）、マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖを求める。なお、相対移動速度（ワークステージの下降速度）Ｖは、剥離力Ｆやギャップｇをパラメータとする演算式を用いて算出してもよく、或いは、図４に示すようなテーブルを用いて算出してもよい。
【００４２】
相対移動速度Ｖを与える演算式としては、以下の式（１）が知られており、剥離力Ｆは、ギャップｇの３乗に反比例し、移動速度Ｖに比例することがわかる。
【００４３】
【数１】
2012237860.tif 000003
ここで、μ：空気の動粘度、Ｌ：マスク長さ、Ｂ：マスク幅、ｐ（ｘ，ｙ）：圧力を表している。
【００４４】
また、図４はギャップｇと剥離力Ｆとの関係を相対移動移動Ｖをパラメータとして示すグラフであり、例えば、マスクＭの保持力ｆが２００００Ｎ、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇが１００μｍの場合、相対移動速度Ｖ＝２ｍｍ／Ｓとすれば、マスクＭに作用する剥離力Ｆは略１７０００Ｎであり、剥離力ＦをマスクＭの保持力ｆより小さくできる（ｆ＞Ｆ）ことが分かる。しかし、相対移動速度Ｖ＝５ｍｍ／Ｓとすると、剥離力Ｆは略３８０００ＮとなってマスクＭの保持力ｆ（２００００Ｎ）より大きくなり、マスクＭの落下や位置ずれが生じる可能性が高くなる。従って、この場合の適正な相対移動速度Ｖは、２ｍｍ／Ｓとなる。
【００４５】
制御装置４０の制御部４０ｃは、上記で求められた適正な相対移動速度Ｖ（２ｍｍ／Ｓ）でワークステージ２が下降するように上下微動装置８を制御する。これにより、マスクＭの落下や位置ずれなどを発生させることなく、安全にステップ移動可能なギャップｇにまで広げて、次の露光位置にステップ移動することができる。
【００４６】
上記したように、マスクＭの保持力ｆとマスクＭと基板Ｗとのギャップｇに応じて変更した相対移動速度Ｖでワークステージ２を下降させることにより、剥離力Ｆを小さくして、マスクＭの落下や位置ずれなどを防止すると共にタクトタイムを短縮することができる。
【００４７】
なお、両者が接近する方向に移動する場合には、基板ＷとマスクＭとのギャップｇの圧力は寧ろ高まるので、マスクＭの落下や位置ずれの虞はなく、通常の速度での作動が可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥによれば、マスクＭの平面に対して垂直方向に離間する方向にマスクＭ及び基板Ｗを相対的に移動させる際、マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖを制御する制御装置４０を備える。この制御装置４０は、マスクの保持力ｆと所定の露光ギャップを考慮して、マスクＭと基板Ｗとの相対移動に伴って生じるフランジ（マスク保持部）２６からマスクＭを離間させる方向に作用する剥離力Ｆの大きさが、フランジ２６に対するマスクＭの保持力ｆよりも小さくなるように、マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖを制御するので、相対移動に伴って発生するマスクＭの剥離力Ｆを小さくして、マスクＭの落下や位置ずれを抑制することができるとともに、タクトタイムの短縮が可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥは、マスクＭから基板Ｗを離間移動させる際のワークステージ２の移動速度Ｖが、ギャップｇの大きさに応じて段階的に制御される点で第１実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥと異なる。その他の部分については、同様であるので同一部分については説明を省略する。
【００５０】
本実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥは、制御装置４０が、マスクＭと基板Ｗとの相対移動によるギャップｇの増大に応じて、マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖを段階的に速くなるように制御しながら移動させる。
【００５１】
具体的には、第１実施形態と同様に、不図示の圧力計によりフランジ２６の吸着溝２７内の圧力（負圧）ｐを測定して制御装置４０の記憶部４０ａに記憶させると共に、制御装置４０の演算部４０ｂがマスクＭの保持力ｆを算出する。
【００５２】
次いで、マスク側変位センサ３１を用いてマスクＭと基板Ｗとのギャップｇを測定して制御装置４０の記憶部４０ｂに記憶させると共に、剥離力ＦがマスクＭの保持力ｆより小さくなる（ｆ＞Ｆ）マスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖ０を求め、制御部４０ｃが上下微動装置８を制御して相対移動速度Ｖ０でワークステージ２の下降を開始する。
【００５３】
相対移動速度Ｖ０でのワークステージ２の下降移動中に、マスク側変位センサ３１でマスクＭと基板Ｗとのギャップｇを連続して監視して所定のギャップｇに達したとき、そのギャップｇにおいて保持力ｆ＞剥離力Ｆを満足させる相対移動速度Ｖ１を新たに求め、ワークステージ２の下降速度を、新しく求められた相対移動速度Ｖ１に変更してワークステージ２を下降させる。このときの相対移動速度Ｖ１は、マスクＭと基板Ｗとのギャップｇが露光ギャップより大きくなっているので、初期の相対移動速度Ｖ０より当然大きな相対移動速度Ｖ１での移動が可能となる。
【００５４】
例えば、マスクＭの保持力ｆが２００００Ｎ、マスクＭと基板Ｗとのギャップ（初期ギャップ）ｈが１００μｍの場合、図４に示すように、剥離力ＦがマスクＭの保持力ｆより小さい相対移動速度Ｖ０＝２ｍｍ／Ｓでワークステージ２の下降を開始する。しかし、この速度で安全にステップ移動可能なギャップｇ（例えば、４００μｍ）までワークステージ２を下降させると時間がかかり、生産効率向上の観点から好ましくない。
【００５５】
一方、図４から分かるように、相対移動速度Ｖ＝５ｍｍ／Ｓとしたとき、ギャップｇ＝１５０μｍにおいて発生する剥離力Ｆは、略１００００Ｎであり、マスクＭの保持力ｆ（２００００Ｎ）より小さくなっている。従って、ギャップｇが１５０μｍに達するまでの間は、相対移動速度Ｖ０＝２ｍｍ／Ｓでワークステージ２を下降させ、ギャップｇが１５０μｍに達した時点で相対移動速度Ｖ１＝５ｍｍ／Ｓに変更して下降させることにより、マスクＭの落下や位置ずれを防止しながら、タクトタイムの短縮が可能となる。
【００５６】
このように、マスクＭに作用する剥離力Ｆが、マスクＭの保持力ｆより大きくならない範囲で、段階的に相対移動速度Ｖを速めながらワークステージ２を下降させることで、効率的な露光処理が可能となる。なお、相対移動速度Ｖは、上記した２段階に限定されず、３段階以上とすることもできる。例えば、上記の条件の場合、ギャップｇが１５０μｍ以下の範囲はＶ＝２ｍｍ／Ｓで、ギャップｇが１５０μｍ〜２００μｍの範囲はＶ＝５ｍｍ／Ｓで、ギャップｇが２００μｍ以上の範囲はＶ＝１０ｍｍ／Ｓと、段階的に切り換えて下降させてもよい。
【００５７】
上記したように、本実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥによれば、マスクＭの落下や位置ずれが生じない範囲内で、相対移動速度Ｖを段階的に速めながらワークステージ２を下降させるので、タクトタイムを更に短縮することができ、生産効率が向上する。
【００５８】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の説明では、マスクステージ(マスク)に対してワークステージ（基板）を上下方向に移動させてギャップ調整を行うように説明したが、ワークステージに対してマスクステージを上下方向移動させるようにしてもよい。
【００５９】
また、カラーフィルター用基板を製造する場合には、１層目としてブラックマトリクス層を露光転写し、２層目以降として複数の着色層を露光転写する。この場合、２層目以降の露光におけるマスクＭと基板Ｗとの相対移動速度Ｖは、１層目の露光時の相対移動速度Ｖより速い速度でワークステージ２を移動（下降）させてもよい。これは、２層目以後の露光においては、ショットごとにマスクＭと基板Ｗとのアライメントが調整されるため、マスクＭに若干の位置ずれ（アライメント修正可能な範囲内での位置ずれ）が生じたとしても、露光前に修正されて露光精度に影響しないことによる。この場合、ブラックマトリクス層を露光する近接露光装置と、着色層を露光する近接露光装置は、同一であってもよいし、別々のものであってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１        マスクステージ
２        ワークステージ（ワーク保持部）
３        照射手段
５        Ｘ軸ステージ送り機構（ワーク駆動部）
６        Ｙ軸ステージ送り機構（ワーク駆動部）
２６      フランジ（マスク保持部）
３１      マスク側変位センサ（ギャップセンサ）
４０      制御装置
５０      マスク位置調整手段（マスク駆動部）
Ｆ        剥離力
Ｍ        マスク
ＰＥ      ステップ式近接露光装置
Ｖ        相対移動速度
Ｗ        基板（ワーク、被露光材）
ｆ        保持力
ｇ        マスク及びワークとの間のギャップ
【図１】
2012237860.tif 000004
【図２】
2012237860.tif 000005
【図３】
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【図４】
2012237860.tif 000007