露光装置
【課題】露光装置において、マスクを基板に近接させる時に、両者に空気圧が発生し、マスクが変形して、これが平坦（露光可能な状態）に戻るまでに時間を要するために、マスク近接速度向上の妨げとなり、高スループット化の妨げとなる可能性がある。
【解決手段】マスクをガラス基板に近接させる時の速度プロファイルを、加速時の加速度を減速時の加速度より大きくするように制御することにより前記空気圧力上昇を小さくでき、マスクの変形量を小さくできる。その結果、マスク近接速度を向上できるので、スループットを向上できる。
【解決手段】マスクをガラス基板に近接させる時の速度プロファイルを、加速時の加速度を減速時の加速度より大きくするように制御することにより前記空気圧力上昇を小さくでき、マスクの変形量を小さくできる。その結果、マスク近接速度を向上できるので、スループットを向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に露光を行う露光装置に関する。
【０００２】
例えば、液晶表示用パネルの製造装置に係り、特にマスクに描かれたパターンをガラス基板上に近接させて露光する、所謂、プロキシミティ露光装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板やカラーフィルタ基板，プラズマディスプレイパネル用基板，有機ＥＬ（Electro luminescence）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。
【０００４】
一般に、露光装置は、基板を真空吸着して保持するチャックを備え、チャックに保持された基板の表面へフォトマスクを透過した光を照射して露光を行う。
【０００５】
チャックには、従来、基板保持面が平らなものと、基板保持面にピン形状の凸部を複数設けたものとがあった。
【０００６】
後者は、ピン形状の凸部により複数の点で基板を支持し、ピン形状の凸部以外の部分と基板との空間を真空引きすることにより、基板を真空吸着して保持する。
【０００７】
この様なチャックでは、大型の基板を均等に真空吸着するために、ピン形状の凸部以外の部分と基板との空間を複数の真空区画に分けて真空引きを行っていた。このため、基板保持面には、複数の真空区間を形成するための土手（ライン）が設けられていた。
【０００８】
チャックへの基板の搭載は、通常、チャックに設けた複数の突き上げピンを介して行われる。突き上げピンは、チャックの表面より上昇して、基板をロボット等のハンドリングアームから受け取った後、再び下降して、基板をチャックの表面に載せる。
【０００９】
露光装置には、露光不良の低減と共に、量産性能を向上させるためにタクトタイムの短縮が求められている。
【００１０】
タクトタイムの短縮のためには、突き上げピンの下降，上昇の速度を上げて、基板を早く、チャックに設置し、露光後は、迅速に取り外すことが有効である。
【００１１】
しかし、ピンの下降速度を上げて基板をチャックに近づけると、基板とチャックの間の空気が完全に外に逃げず、空気が基板とチャックの中央部に残り、基板の中央部が膨れて、平坦度が損なわれるという現象が発生する。
【００１２】
そして、この速度を上げれば上げるほど、空気が閉じ込められて中央部が大きく膨れるという現象が顕在化する。
【００１３】
このため、露光装置のタクトタイムを短縮するためには、基板をチャックに搭載する時に、基板とチャックの間に閉じ込められる空気を、効果的に排出する必要がある。
【００１４】
従来技術としては、チャック表面の非真空区間に、チャックの中央から左右・上下の両端に繋がる溝を設けるとともに、この溝にチャック表面側（基板取り付け側）から裏面（背面）に抜ける空気孔を設けることにより、基板とチャックに閉じ込められた空気を、前記の溝と空気孔を介して、チャックの側面と背面に空気を排出するチャック構造が提案されている（特許文献１）。
【００１５】
その他には、チャックに基板が搭載（ロード）されると、ＸＹステージがステップ移動して、基板をマスクの下に移動させる。次に、基板と接触しないように高さ方向（Ｚ方向）に退避していたマスクが、基板面上から数百μｍの高さ（ギャップ）に移動・位置決めされる（ここでは、狭ギャップ形成と呼ぶ）。マスクを基板に近接させて露光（プロキシミティ露光）を行った後に、マスクを基板から離して、退避位置に移動させる（狭ギャップ解除）。それから、基板の位置を、ＸＹ方向にステップ移動して、上記の手順で、基板の未露光の場所に露光を行う。このような動作は、ショットと言われている。ショットを繰り返すことにより、基板全体の露光を行い、露光が終わったら、チャックは、基板を搭載した位置に戻り、基板をチャックから降ろし（アンロードし）、新しい基板を搭載（ロード）する。チャックに基板を搭載し、露光した後に、基板を降ろす動作を早くしてスループットを上げるために、チャックを２台設けて、１台のチャックで基板を露光している間に、他のチャックが、基板を搭載し、基板の恒温化，露光位置への移動を行うことにより、スループットを向上させる方法が提案されている（特許文献２）。
【００１６】
また、プロキシミティ露光方法及び装置において、フレネル回折による基板上に生じる光強度のバラツキを均一化するために、制御装置により、基板とマスクを、それらの厚み方向に、又は、延在方向に移動させながら露光する装置も提案されている（特許文献３）。
【００１７】
上述したように、従来技術では、装置のスループットを向上させるために、チャックを２台設けて基板の恒温化，露光位置への移動時間を短縮する方法、また、基板をチャックに高速に搭載（ロード）する方法、あるいは、プロキシミティ露光装置において、光強度のバラツキを均一化するために、マスクと基板を、それらの厚み方向に、又は、延在方向に移動させるアイデアが提案されている。
【００１８】
しかし、マスクを基板に近接させる狭ギャップ形成時の高速化については、何も開示されておらず、また、それを示唆，動機づける記述もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−１８０１２５号公報
【特許文献２】特許第４０２０２６１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする課題は、スループット向上を目的にした、狭ギャップ形成の高速化である。
【００２１】
以下、本発明の課題について分かりやすく説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００２２】
スループットを向上させるためには、マスクを高速に基板に接近させ、かつ、マスクの変形を露光精度の許容範囲内に、早く抑えることが必須である。
【００２３】
一方、マスクの移動速度を上げると、マスクと基板との隙間が狭いために、両者の間の空気が、空気の粘性によるせん断力により、排出され難くなり、その結果、空気の圧力が上昇して、その圧力によりマスクが変形するという現象が発生する可能性がある。
【００２４】
マスクはマスクの周囲を、四角い窓枠の形状をしたマスクホルダにより、保持されている。マスクホルダは、金属でできており剛性が高いが、マスクは石英から作られているため、マスクと基板の間に発生した高圧空気は、マスクを変形させ、その空気が抜けるまで、マスクは変形したままの状態になる。
【００２５】
マスクのような平板が、基板のような平板に近付くと、その間の空気が、両者の隙間から抜けにくくなり、両者の間の空気圧が上昇して、両者が近付きにくくなる現象は、スクイーズ効果として知られている。ここで、マスクホルダをマスクと基板の間の空気圧に抗して、近づけても、マスクホルダは基板に近接するが、肝心のマスクは、空気圧により変形してしまい、高圧空気が抜けて、マスクが平坦になるまで、時間を要し、その間、露光ができないという課題が発生する可能性がある。
【００２６】
これは、マスクのギャップ形成速度を早くすればするほど顕著になる。また、マスクの大きさが大きくなればなるほど顕在化する。近年、液晶テレビの大型化に伴い、マスクサイズは大型化しており、この問題が、顕在化する傾向にある。また、ギャップが小さくなればなるほど、スクイーズ効果は顕在化する。
【００２７】
さらに、テレビ画面の大型化に伴う高精細化により、マスクを用いた露光時の精度は、今まで以上の高精度化がもとめられており、高精度露光を実現するために、ギャップの間隔は狭小化される傾向にある。
【００２８】
上述したように、スループットを向上させるためには、マスクのギャップ形成速度を向上させる必要があるが、速度を向上すればするほど、マスクと基板との間の空気圧は上昇して、マスク変形を誘起し、閉じ込められた空気が抜けて、マスク変形が無くなり、露光ができるまでに時間を有するという、課題がある。そして、この課題は、マスクサイズが大きくなればなるほど、両者間の空気が抜けにくくなり、顕在化してくる可能性がある。
【００２９】
本発明は、狭ギャップ形成の速度を向上させても、空気の圧力上昇が小さく、その結果、マスクの変形量が小さくなり、狭ギャップ形成時間を短縮して、スループットを向上させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明では、狭ギャップ形成を高速で実現するために、その高速化の阻害要因と推察される、狭ギャップ形成時（中）の加速度によるマスク変形量と、空気圧力によるマスクの変形量とに基づき、その変形量の大きさの比較から、空気圧によるマスク変形が、狭ギャップ形成時のマスク変形の主要因で有ることを見出した。
【００３１】
本発明では、狭ギャップ形成時の空気圧力の上昇によるマスクの変形量は、マスクは剛体とした場合のマスク移動時の空気圧力上昇、及び、その空気圧力によるマスクの変形量を計算することで求められることを見出した。
【００３２】
本発明では、狭ギャップ形成時の圧力上昇の大きさは、マスクの移動速度プロファイルにより、大きく異なることを見出した。
【００３３】
本発明では、マスクの移動速度を遅くすればするほど、空気の最高圧力は小さくなることを見出した。
【００３４】
ここで、マスクの移動速度を遅くすることは、狭ギャップ形成の高速化と反することになる。この点に配慮して、本発明では、マスクの移動開始から終了までの時間が同じでも、速度プロファイルを、非対称、すなわち加速時の加速度を減速時の加速度よりも大きくすることにより、速度加速時間と減速時間を同じにする、すなわち対称速度プロファイルの時の最大圧力上昇値に比べて、その最大圧力を小さくできることを見出した。換言すると、マスク移動速度が最大となる時点を、マスク移動全体時間の半分より前に（早い時間）になるような、非対称速度プロファイルにすると、対称速度プロファイルの最高圧力より小さくなることを見出した。
【００３５】
一方、加速時の加速速度を小さくし、減速時の加速度を大きくする場合には、加速と減速の加速度が同じ場合に比べて、その最大圧力が大きくなることを見出した。
【００３６】
上記の知見に基づくことで、狭ギャップ形成時の高速化の妨げになると推察される狭ギャップ形成時の圧力上昇が小さいマスク移動速度プロファイルでマスクを移動させることにより、狭ギャップ形成を高速化して、スループットを向上させることを見出した。
【００３７】
また、マスクと基板の間の空間に、空気よりも粘性の低い気体を噴出する、低粘性噴出手段を設ける。これにより、マスクと基板の間の空気粘性を小さくできることを見出した。これにより、狭ギャップ形成時の圧力上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成を高速化できることを見出した。
【００３８】
さらに、マスクと基板の外縁の近傍に、負圧手段を設ける。この負圧手段により、狭ギャップ形成時に、マスクと基板の間から排出される空気の量と、早さを増加させることができることを見出した。これにより、狭ギャップ形成時の圧力上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成を高速化できることを見出した。
【００３９】
そして、本発明は以下の特徴を有する。本発明は、以下の特徴を独立して有する場合もあれば、複数の特徴を同時に有する場合もある。
【００４０】
本発明は、マスクホルダが移動する際の加速度を制御する。
【００４１】
本発明は、前記基板を搭載するチャックと、前記チャックの位置決めを行う位置決め部と、前記基板にパターンを露光するためのマスクを把持し、前記基板に近接するマスクホルダと、前記マスクホルダの加速度を制御する制御部と、前記マスクに光を照射する露光部と、を有し前記制御部は、少なくとも第１の加速度と、前記第１の加速度よりも低い第２の加速度を用いて、前記マスクホルダの加速度を制御することを特徴とする。
【００４２】
本発明は、前記マスクホルダは、前記第１の加速度で加速し、前記第２の加速度で減速することを特徴とする。
【００４３】
本発明は、前記マスクホルダは、前記第１の加速度で加速した後に、前記第２の加速度で減速することを特徴とする。
【００４４】
本発明は、前記制御部は、前記第１の加速度、前記第２の加速度のうち少なくとも１つを変えることを特徴とする。
【００４５】
本発明は、空気よりも粘性の低い媒体を供給する供給部を有し、前記供給部は前記基板へ前記媒体を供給することを特徴とする。
【００４６】
本発明は、前記チャックは、前記マスクホルダの動作に対応して、前記基板の面に対して上方、及び下方の少なくとも一方に移動することを特徴とする。
【００４７】
本発明は、前記チャックと前記マスクホルダとの間の雰囲気を吸引する吸引部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は以下の効果を奏する。本発明は以下の効果を独立して奏する場合もあれば、同時に奏する場合もある。
【００４９】
（１）マスクを基板に近接する場合、すなわち狭ギャップを形成する場合でも装置の動作を高速化することができる。
【００５０】
（２）マスク・基板間の空気圧力上昇を小さくするマスク速度プロファイルを用いて、前記の空気圧力の最大圧を小さくすることにより、これによる、空気抵抗（反力）とマスク変形を小さくして、狭ギャップ形成を早くすることができる。
【００５１】
（３）マスク速度プロファイルについては、通常良く用いられる、マスクが基板に向かって移動開始する時の「加速時の加速度」と、マスクが基板に近接した時（目標に近接した時の）「減速時の加速度」を同じにする、対称な速度プロファイルではなく、加速時の加速度を減速時の加速度より、大きくすることにより、マスク移動に伴う、空気圧力の最大圧力を小さくできる。これにより、マスクの変形量を小さくできるので、この空気圧に起因するマスク変形量が、露光可能な量まで、小さくなるまでの時間が短くなり、狭ギャップ形成時間を短縮することができる。換言すると、マスク変形は空気圧の上昇により発生しているため、最大空気圧が小さいと、マスクの変形量も小さく、また、空気がマスクと基板の間から抜ける時間も短くなり、このため、変形したマスクが平行になり、露光を開始できる時間を早くすることができる。つまり、これにより、狭ギャップ移動を早くすることができ、スループットを向上させることができる。また、マスクと基板の間の空気に、空気よりも粘性の小さい気体を注入することにより、空気の粘性を下げることにより、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げて、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となる。
【００５２】
（４）負圧手段により、狭ギャップ形成時にマスクと基板の間から排出される空気流速を早くできるので、結果的に流量を増やすことができ、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げることが可能となる。その結果、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の露光装置の概略装置構成。
【図２】マスクホルダの概念図。
【図３】狭ギャップ形成動作概念図。
【図４】狭ギャップ形成時のマスク変形予想図。
【図５】狭ギャップ形成時の加速度によるマスク変形量。
【図６】狭ギャップ形成時の圧力上昇の時間変位。
【図７】狭ギャップ形成時の圧力上昇によるマスク変形量。
【図８】マスク移動プロファイルと最大圧力の関係。
【図９】実施例２を説明する図。
【図１０】実施例３を説明する図。
【図１１】実施例４を説明する図。
【図１２】実施例５を説明する図。
【図１３】実施例６を説明する図。
【図１４】実施例７を説明する図。
【図１５】実施例８を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００５５】
実施例１を図１から図８を用いて説明する。図１は、実施例１の露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式の露光装置の例を示している。
【００５６】
露光装置は、ベース３，Ｘガイド４，Ｘステージ５，Ｙガイド６，Ｙステージ７，θステージ８，基板１の面に対して垂直方向に駆動するＺ機構９，チャック１０、及びマスクホルダ２０を含んで構成されている。
【００５７】
なお、露光装置は、これらの他に、露光用光源，チャック１０へ基板１を供給する供給ユニット、チャック１０から基板１を回収する回収ユニット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えているが、本実施の形態では発明に直接関係しない部分は省略してある。
【００５８】
図１において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。
【００５９】
受け渡し位置において、図示しない供給ユニットによって基板１がチャック１０へ供給され、また図示しない回収ユニットによって基板１がチャック１０から回収される。
【００６０】
チャック１０への基板１の搭載は、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを介して行われる。
【００６１】
突き上げピンは、チャック１０の表面より上昇して、基板１を供給ユニットのハンドリングアームから受け取った後、再び下降して、基板１をチャック１０の基板保持面に載せる。
【００６２】
基板１の露光を行う露光位置の上空には、マスクホルダ２０によってマスク２が保持されている。また、マスクホルダ２０は、Ｚ機構９により支持されている。
【００６３】
チャック１０は、θステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。
【００６４】
Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に沿ってＸ方向（図面横方向）へ移動する。
【００６５】
Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動する。なお、駆動手段としてはリニアモータ等が用いられるが、図示は省略する。
【００６６】
Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に沿ってＹ方向（図面奥行き方向）へ移動する。
【００６７】
θステージ８は、チャック１０をθ方向（図面縦方向軸周り）へ回転する。
【００６８】
また、Ｚ機構９は、マスクホルダをＺ方向（図面縦方向）へ、つまり、基板方向へ接離及びチルト（傾ける）する。
【００６９】
露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転によって、露光時の基板１の位置決めが行われる。
【００７０】
また、Ｚ機構９のＺ方向への接離及びチルトによって、マスク２と基板１とのギャップ制御が行われる。
【００７１】
なお、チャック１０の下に設けられた、θステージ８等、全ての機構は、マスクホルダ２０に取り付けても良い。また、逆に、Ｚ機構９は、チャック１０の下に設けても良い。
【００７２】
図２は、マスクホルダ２０の断面の概念図を示している。
【００７３】
４角形状のマスク２は、枠（窓）型のマスクホルダ２０により、その外縁を保持されている。この保持力はマスクホルダ２０に、マスク２と接触する部分に、負圧口２２を設けて、その負圧口に連接した配管（図示せず）を介して、外部に設けられた負圧ポンプ（図示せず）により、空気を吸引することにより得られている。
【００７４】
マスク２と反対側には、ガラス２１が設けられている。
【００７５】
これは、マスク２の自重による撓みを矯正するために設けられている。具体的には、マスクホルダ２０に設けられた負圧配管２３により、マスク２の背面の空間を減圧（負圧）して負圧空間２４にすることにより、マスク２の自重による撓みが矯正されて、平行な面が得られる。
【００７６】
これにより、大きなマスクであっても、チャック１０に突起１１で支持されている基板１に対して数百μｍのギャップに近接し、保持することが可能となる。
【００７７】
本実施例は、このＺ機構９（言い換えるならマスクホルダ）の加速度を制御する。具体的には、Ｚ機構（言い換えるならマスクホルダ）の加速時の加速度を減速時の加速度よりも大きくする。
【００７８】
以降は、Ｚ機構（言い換えるならマスクホルダ）の加速度制御について詳細に説明する。
【００７９】
図３は、マスク２の狭ギャップ形成動作概念図を示している。
【００８０】
マスク２はチャック１０に搭載された基板１がマスク２の下に移動してくるときに、基板１との接触を回避するために、０.５〜１mm程度高い位置に退避している。この図３では、マスク２，基板１との間隔Ｈ９０が、その退避間隔である。狭ギャップ形成動作とは、マスク２が間隔Ｈ９０から矢印３０の方向に移動して、基板から数百μｍの狭い隙間（狭ギャップ）Ｇ９２まで移動して静止する動作を言う。
【００８１】
この狭ギャップＧを形成した後に、光源（図示せず）からの光により、基板１上にマスク２のパターンを転写（露光）する。この方法はプロキシミティ露光と呼ばれている。このプロキシミティ露光では、狭ギャップＧを小さくすればするほど基本的に露光精度が上がるので、この観点からはなるべく近接させることが望ましい。一方、マスク２は高価であるために、マスクと基板１との接触は避けることが望ましい。また、装置のスループットを上げるためには、マスク２を早く基板１に近接させること、つまり狭ギャップＧ９２の形成の高速化が必要である。上述した理由から、狭ギャップ形成のマスク２の移動速度プロファイルの決定が重要になる。
【００８２】
図４に、狭ギャップ形成中のマスク変形予想図を示す。
【００８３】
図４（１）の、狭ギャップＧ形成前のマスクは変形のない平面であるが、図４（２）の狭ギャップ形成中は、マスク２の移動に伴う１）加速度と２）マスク２と基板１の間にある空気が圧縮されて発生する空気圧による変形が予想される（図４（２）の３１によるマスク変形）。図４（３）は、狭ギャップ形成後のマスク形状である。
【００８４】
露光装置では、マスクが所定の狭ギャップＧ位置に設定され、その時のマスクの変形量が許容範囲内に入ったことを判定して露光する。このため、マスク２を所定の狭ギャプＧ位置に早く設定すると共に、マスク２の変形量を早く所定の変形量以下に抑えることが重要である。
【００８５】
ここで、マスク２はマスクホルダ２０によりその外縁（周囲）を保持されているので、マスク２の外縁はマスクホルダ２０と共に、（変形が発生しないので、）早く、狭ギャップＧに位置決めすることができる。具体的には、マスクホルダは、マスクホルダ２０を基板に接離する方向（マスク面に対して垂直方向）に動かすモータ（図示せず）により構成されたＺ機構９に連結されており、このモータによりマスクホルダ２０が基板１に接離してマスク２を基板１に接離させる。ここで、マスクホルダ２０は、金属製で剛性が高く製作されているので、変形量は小さくモータの上下に応じた量だけマスクホルダ２０と、それに保持されているマスク２の外縁（周囲）を、基板１に離接させることができる。
【００８６】
一方、マスク２は、石英ガラスで、その厚さも薄いので、前述した、ギャップ形成時の加速度、あるいは空気圧により凸に変形しており、この変形量が（露光可能な）所定の変形量以下に収まる時間を短縮することが、実質的に狭ギャップＧの形成時間を早くすることに繋がる。換言すれば、マスクホルダ２０は、前記したモータにより、モータの移動量に応じて狭ギャップＧの位置に位置決めできるが、マスク２は、前記の加速度と空気圧により変形しており、それらが所定の値以下になるまでに時間を要しており、これが狭ギャップＧの形成時間を決めていることを本実施例では見出した。
【００８７】
次に、マスク変形要因について説明する。
【００８８】
図５に、狭ギャップ形成時の加速度によるマスク２の変形量の計算（変形解析）を示す。加速度は平行なマスクの全体に一様に掛かると仮定する。これは、図２で示したマスクホルダの負圧力を利用したマスクの自重による変形量を矯正する機能により、マスクが平行になっているためである。
【００８９】
図５（１）に、マスク全体の変形量を示す。曲線５０１，５０２によって、マスクの変形は表現される。図５（２）は、図５（１）のＡ−Ａ′断面の変形量を示している。
【００９０】
図５（１）より、マスク２の中央での変形量が最も大きい。この最大変形量をＤとする。ここで、図５（２）において、変形量が概略ゼロの領域があるが、これはマスクホルダ２０によりマスク２の外縁（周囲）が把持されており、マスクホルダの剛性が高いためである。
【００９１】
次に、狭ギャップ形成時の圧力によるマスクの変形量について説明する。本実施例では、マスクの変形が無いと仮定し、空気圧力を外力とする。図６に、狭ギャップ形成時の圧力上昇の時間変位を示す。図６（１）はマスク速度プロファイルを、図６（２）はマスク中央の圧力を示している。両図とも無次元で表記している。
【００９２】
図６（１）の速度プロファイル４０は、加速時間と減速時間が共に０.０５Ｔで、その時の加速度はａの速度プロファイル（最高速度Ｖ）を示している。また、速度プロファイル４１は、加速時間と減速時間が共に０.５Ｔで、その時の加速度は０.１ａの速度プロファイル（最高速度０.１Ｖ）を示している。ここで、速度プロファイル４０は、速度プロファイル４１に比較して、最高速度で１０倍早く、また、速度プロファイルの時間は、１／１０と短い。このように、速度プロファイル４０と速度プロファイル４１は、大きく異なるが、マスクの移動距離は、同じである。つまり、マスクの移動距離は同じでも、速度プロファイルの組み合わせは多数あることとなる。
【００９３】
次に、速度プロファイルについて説明する。先ずは、速度プロファイルによりどのような圧力が発生しているのか説明する。なお、ここでのマスクの移動は、図４（１）のＨから図４（３）のＧ（狭ギャップ形成時）のため、マスクの移動距離は、（Ｈ−Ｇ）である。
【００９４】
図６（２）に、速度プロファイル４０と速度プロファイル４１に対する圧力変動を圧力変動５０と５１として示す。圧力変動は、圧力の最も高いマスク中央の圧力を示している。なお、本実施例では、狭ギャップ形成時の圧力上昇は、マスクが４画で対称であることから、マスクは１／４モデルとしている。また、マスクサイズは比較的大きく、一方、狭ギャップＧは数百μｍと狭いので、横長のメッシュとしている。また、マスク周りのメッシュサイズは小さくして、さらに、マスクは移動するため、移動境界条件として説明する。また、空気は常温とし、圧縮性を考慮（理想気体で等温）して説明する。一方、マスクは前述したように剛体と仮定して説明する。なお、圧力の計算を行う場合は、市販の流体解析コードを用いれば良い。
【００９５】
図６（２）の圧力変動５０から、マスク速度の増加に伴って圧力が上昇し、その最大値はＰに到達し、その後、マスクが減速にするに従い小さくなることが分かる。また、最大圧力は、マスクが最大速度となる０.０５Ｔよりも遅れて約０.０７５Ｔ後になることが分かる。また、マスク速度は、０.１Ｔ後にゼロ０になるが、圧力は暫く遅れてゼロになることが分かる。圧力変動５１も同様で、マスク速度の増加にともない圧力が上昇し、マスク速度の低下に伴い圧力も小さくなる。ここで、本実施例では、最大圧力となるのがマスクが最大速度となる０.５Ｔ時間後ではなく、約０.８Ｔ後になることを見出した。つまり、本実施例では、速度が最大になる時間に圧力が最大になるのではなく、今回の加速と減速が同じ対称の速度プロファイでは、減速中に最大の圧力上昇になることを見出した。
【００９６】
また、圧力変動５０と圧力変動５１の最大値を比較してみると、その値は約１／１０（＝０.１Ｐ／Ｐ）になっている。これは、最大速度が１／１０（０.１Ｖ／Ｖ）になっていることと対応している。これは、マスクの移動速度を遅くすることが、圧力上昇を小さく抑えることに有効であることが示している。
【００９７】
しかし、マスクの移動速度を遅くすると、圧力上昇の最大値は抑えられるが、狭ギャップ移動の時間そのものを大きくしてしまう。つまり、マスク移動速度を遅くすることは、狭ギャップ移動（速度プロファイルの全体）の時間を短縮するという目的とは相反する要求となってしまう。
【００９８】
そこで、本実施例では、速度プロファイルの全体の時間を延ばさないで、圧力上昇の最大値を抑えることができるような速度プロファイルを設定すれば、圧力上昇によるマスクの変形量を低減できるので、狭ギャップ移動の時間を短縮でき、その結果スループットを向上できることを見出した。
【００９９】
次に、これらの圧力上昇が、マスク変形に及ぼす影響を説明する。具体的には、速度プロファイル４０の時に発生する最大圧力Ｐの半分の圧力（Ｐ／２）が、マスク２に均等に加わると仮定してマスクの変形量について説明する。ここで、Ｐは、マスク移動速度Ｖ，移動距離（Ｈ−Ｇ），時間Ｔ等により変化するが、可能性のある最大値Ｐについて説明する。
【０１００】
図７にＰ／２の空気圧が加わった時のマスクの変形量を示す。図７（１）から、マスクの最大変位はマスクの中央にあることが分かる。また、その大きさＤｐは、図７（２）に示すように、加速度による変形量Ｄａに比べて大きく（Ｄｐ＞Ｄａ）、圧力による変形が支配的であることを示している。なお、図７（２）の測定距離は、図７（１）のＡからＡ′に向かって測定した場合の測定距離である。マスクの外縁（周囲）は、マスクホルダにより把持されているために、変形量が概略ゼロになっている領域も存在する。この変形量は、図７（１）から分かるように、基板１と反対方向に凸となるために、マスク２と基板が接触することはない。
【０１０１】
また、このことは、マスクホルダ２０が狭ギャップ形成のために、基板から数百μｍの位置まで近接しても、マスク２の中央部では、空気圧のために、基板と反対方向に凸に変形することを示している。
【０１０２】
狭ギャップ形成時の空気圧Ｐによるマスク変形量Ｄｐは、狭ギャップＧに対して、無視できない値であり、この変形量を小さくすることが、狭ギャップ形成の高速化に寄与することを本実施例では見出した。
【０１０３】
また、この変形は、空気圧によるものであるから、空気が瞬時に排出される場合には、この変形が無くなり、平坦に戻るまでに時間を必要としない。しかし、空気圧により、マスクの中央が大きく膨れて空気を閉じ込めており、一方、その周囲は（外縁は）マスクホルダにより基板に近接しているので、空気の出口は狭められているために、マスク中央の空気が外に排出されないで、長い時間マスクの変形が維持されることとなる。具体的には、狭ギャップ形成により、マスクの中央は空気圧で凸に膨らんでいる。一方、空気が排出されるマスクの周囲は、数百μｍまで基板に近接して空気の出口をふさいでいるため、空気がマスク外に抜けにくく、この空気が排出されるまでに時間を要する。そのために、マスクが所定の変形量以下になるまでに時間を有し、その結果として、狭ギャップ形成に時間が掛かっていることとなる。
【０１０４】
このために、この狭ギャップ形成時に発生する圧力を小さくすることが、マスク変形量を小さくして、その結果として、狭ギャップ形成の高速化に寄与することを本実施例では見出した。
【０１０５】
以上のことから、マスク移動速度を遅くすると圧力上昇が小さくなり、マスク変形量も小さくなるが、マスクを狭ギャップ位置に移動するのに時間を要するので（速度プロファイルの終了時間が長くなるので）、狭ギャップ移動を早くすることと相反する。
【０１０６】
一方、速度を早くすると、マスク周辺（外縁）は、狭ギャップ位置に早く到達するが（速度プロファイルの終了時間は短くなるが）、マスクは空気圧力の上昇により大きく変形し、その変形量が所定の値以下になるまでには、時間を要し、結果的に、狭ギャップ形成を高速化できない。
【０１０７】
このため、速度プロファイルの終了時間を長くしないで、空気圧力の最大圧力を小さくすることが可能な速度プロファイルを設定すれば、狭ギャップ形成の高速化が可能になることを本実施例では見出した。
【０１０８】
図８（１）は、時間Ｔとマスク移動速度Ｖとの関係において、加速時の加速度と減速時の加速度を変えた場合を説明する図である。図８（２）は、加速度を変えた場合の最大圧力変動を説明する図である。
【０１０９】
具体的には、図８（１）では、加速と減速の時間が同じ（つまり、加速時の加速度と減速時の加速度が同じ０.５Ｔ）、対称速度プロファイル７０と、マスク速度が０.５Ｔよりも遅く最高速度に達する後半最高速度プロファイル７１（加速時間０.７５Ｔ，減速時間０.２５Ｔ）、そして、マスク速度が０.５Ｔよりも早く最高速度に達する、前半最高速度プロファイル７２（加速時間０.２５Ｔ，減速時間０.７５Ｔ）を記載している。そして、図８（２）にはそれらの最大圧力変動を示している。ここで、対称速度プロファイル７０を基準プロファイルと呼ぶ。なお、ここでも、狭ギャップ形成は、Ｈの位置から、Ｇ（露光ギャップ）の位置まで、Ｔ時間で移動する速度プロファイルについて説明する。
【０１１０】
図８（１）の基準プロファイル７０に対する圧力変動は、図８（２）の圧力変動８０である。両図の比較から、マスクが最高速度に到達する時間は、移動開始後０.５Ｔであるが、最大圧力になるのは、それより遅い約０.７５Ｔ後である。いま、その最大圧力値をＰとする。
【０１１１】
次に、基準速度プロファイルの対称なプロファイルから、図８（１）の後半最高速度プロファイル７１に変更すると、図８（２）の後半最高速度プロファイルの圧力変動８１のように、その最大圧力は１.４Ｐ（約１.４倍）に増加して、また、その到達時間も約０.８Ｔと後ろにシフトする。
【０１１２】
一方、図８（１）の前半最高速度プロファイル７２にすると、その最大圧力は、図８（２）の前半最高速度プロファイルの圧力変動８２となり、最大圧力は、基準プロファイルの圧力Ｐから、約０.８Ｐと減少し、また、その到達時間は０.７５Ｔより前になる。
【０１１３】
つまり、狭ギャップ形成時のマスク形成速度のプロファイルを、対称速度プロファイル７０から、加速時の加速度を減速時の加速度より大きくする、つまり、前半最高速度プロファイル７２となるような速度プロファイルにすると、その最大圧力を小さくすることができることを本実施例では見出した。
【０１１４】
一方、後半最高速度プロファイル７１となるような速度プロファイルにすると、その最大圧力が、増大するということも本実施例では見出した。
【０１１５】
これらの速度プロファイルは、その開始から終了までの時間が同じであるために、これにより、マスク移動が遅くなることは無い。また、最大圧力のみを小さくできるので、マスクの変形量を小さく抑えることが可能となり、そのため、マスク移動時の圧力上昇により発生したマスクの変形が無くなる（所定の値以下になる）迄の時間が短縮でき、その結果、狭ギャップ形成時間を短縮できる。
【０１１６】
さらに、図８（１）の速度プロファイルの加速時間を、０.１２５Ｔから（最大速度Ｖ、図示せず）０.０５Ｔ（最大速度Ｖ、図示せず）へと短縮して、最高速度に達するまでの時間を短くした速度プロファイルにおける圧力変動を、図８（２）の圧力変動８３，圧力変動８４に示す。
【０１１７】
同図から、基準プロファイル圧力変動８０に比べて、その最大圧力は、圧力変動８２にすると小さくなり、さらに、最高速度に到達するまでの時間を短くすると、圧力変動８３，圧力変動８４に示すように、その最大圧力は、さらに小さくなる。但し、その最大圧力の低減の効果（量）は、小さくなっていることがわかる。
【０１１８】
このことから、加速度をむやみに大きくしても、具体的には、加速度を無限にして、マスク速度を瞬時に最高速度のＶにした場合にも、加速時間０.０５Ｔの最大圧力に比べて、その最大圧力を著しく低減することはできない。もちろん、理想的には（理論的には）、加速度を無限にしたＬ字型（直角三角形）の速度プロファイルが望ましい。しかし、現実的には、チルト機構９のモータの最高加速度で、Ｌ字型に近い速度プロファイルを目指すことが現実的（実用的）には望ましい。
【０１１９】
以上のことから、速度プロファイルを、加速と減速の時間が同じ、対称速度プロファイルから、前半に最高速度となる、前半加速プロファイルにすることが、最大圧力上昇を低減することに有効である。
【０１２０】
最大速度となる時間を、速度プロファイルの中心から前方にシフトさせればさせるほど、その最大圧力は小さくなる。しかし、その低減効果は小さくなる。
【０１２１】
上述の現象、つまり、速度プロファイルを、加速時と減速時が対称の速度プロファイル（基準）から、速度プロファイルの中心（中間）時間よりも前に（早い時点で）最高速度となる非対象な速度プロファイルでマスクを動かせば、その最大圧力を小さくすることができることは、マスクの大きさ、狭ギャップ形成の開始位置Ｈ，停止位置Ｇ（露光位置）、それの所要時間Ｔ（マスク移動速度）が変わっても、基本的な傾向は変わらない。
【０１２２】
また、この現象は、マスクが大きければ大きいほど、また、マスク移動速度が速くなればなるほど、また、停止位置Ｇ（露光位置）が小さくなればなるほど顕著になるため、本実施例の方法はより有効である。
【０１２３】
本実施例では、狭ギャップ形成時のマスク移動速度プロファイルを、その最高速度に到達する時間が、その速度プロファイル全体（開始から停止まで）の中心時間よりも前（早い時間、開始に近い時点）で、最高速度となるように制御する。
【０１２４】
これにより、速度プロファイルの全体時間を同じにしたまま、圧力変動の、最大圧力を小さくできるので、その結果として、空気圧による、マスク変形量を小さくできる。このため、マスクが空気圧により変形し、それが、平坦に戻るまでの時間を短縮できるので、その結果として、狭ギャップ形成時間を短縮できる。このため、スループットを向上させ、露光装置の性能を向上させることが可能となる。
【０１２５】
なお、本実施例においては、マスクホルダをマスク方向に接離させるチルト機構のモータの速度プロファイルを、上記のように変更すれば良いので、既存の露光装置にも適用することができる。
【０１２６】
もちろん、上述した制御を行うために新たなコントロールシステム（機構）を追加しても良い。
【実施例２】
【０１２７】
図９に、本発明の実施例２を示す。
【０１２８】
本実施例２と実施例１の違いは、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９を、マスクホルダに対して基板１挟んで反対側、言い換えるなら基板の下側（裏面側）に設けたことである。具体的には、本実施例のＺ機構９は、例えばチャック１０とθステージ８の間に配置される。
【０１２９】
Ｚ機構９を、マスクホルダ２０から、チャック１０の下に設けたことにより、マスクホルダ２０を上下させる機構が不要になり、マスクホルダ２０周りの機構が簡略化され、マスクホルダ２０のトップフレーム（図示せず）への取り付け精度を向上させることが可能となり、その結果マスクの並行度（平面度）が実現し易くなる。
【０１３０】
さらに、マスクを静止させて、基板１をマスクに接離させるために、マスク２を真空で把持するための吸引力（負圧力）を小さくすることができ、負圧ポンプを小さなものにすることができるので、装置コストの低減につながる。
【０１３１】
また、実施例１では、マスク２を高速で上下するためには、その加速度に耐えうるように（マスク２を離さないように）、マスクホルダ２０の負圧口２２の吸引力を強くしなければならない場合も考えられる。特に、マスク２の自重をマスクホルダ２０の吸引力のみで支えているので、負圧力の向上が必須となる。さらに、マスク２を上下に高速で動かそうとすればするほど、その加速度により、マスク２の変形量が大きくなる。
【０１３２】
一方、実施例２では、チャック１０を上下させて、その結果、その上に搭載されている基板１を上下に動かすことになる。ここで、チャック１０の剛性は高いので、チャック１０の上下加速度による変形量は小さく、その結果、それに搭載されている基板の変形は小さい。このため、狭ギャップ形成の加速度を大きくすることが可能となり、その結果、狭ギャップ形成の高速化が可能となる。
【０１３３】
繰り返しになるが、実施例２では、マスク２は静止しているので、加速度による変形を考慮する必要がなく、加速度を増大させて、狭ギャップ形成の速度を上げることができる。
【０１３４】
ここで、チャック１０をマスク２に接離する速度、つまり、Ｚ機構９による、チャック１０の速度は、実施例１と同じように、狭ギャップ形成時の、マスク速度プロファイルにおいて、加速時の加速度が、減速時の加速度より大きく、換言すると、最高速度に到達する時間が、前記速度プロファイルの時間中心よりも前にあるような（短い時間で到達するような）、速度プロファイルになっている。このため、狭ギャップ形成時の圧力上昇の最大値を、小さくすることが可能となり、これにより、圧力によるマスク変形量が小さくなり、その結果として、マスク変形が無くなり露光開始時間を早められる。
【０１３５】
このため、本第二実施例においても、第一実施例と同様に、狭ギャップ形成速度を上げることが可能となり、スループットを向上できる。
【実施例３】
【０１３６】
図１０に実施例３を示す。
【０１３７】
本実施例３においては、実施例１の速度プロファイルと同じように（つまり、図８の前半最高速度プロファイル７２のように）、最高速度になる位置（時間）を、速度プロファイルの中央から前方に持ってくる点は同じである。
【０１３８】
実施例３と実施例１との違いは、本実施例の加速度が可変であり、速度プロファイルが、図１０の速度プロファイル１０３のように、曲線の速度プロファイルとなっている点である。具体的には、実施例３では、加速時の速度プロファイルを凸型曲線に、減速時の速度プロファイルを凹型曲線に可変とする。
【０１３９】
このような速度プロファイルとすることにより、実施例１と同じように、最大圧力上昇を小さくできる。
【０１４０】
さらに、加速度を可変にすることにより、マスク移動速度の加速から減速への移り変わりの速度変化を小さくし、また、減速して、静止するまでの速度変動を小さくすることができるので、マスクホルダ２０の振動を抑えることができる。
【０１４１】
また、その結果、マスクの振動も抑えることができる。このため、露光までの時間を短縮し、狭ギャップ形成速度をより高速化することが可能になると考える。
【０１４２】
ここでは、曲線の速度プロファイルを示したが、曲線でなくても、多角形の速度プロファイルでもよい。
【０１４３】
つまり、図１０の基準速度プロファイル７０では、加速と減速の切換わりの、０.５Ｔを中心に左右の面積（移動距離）が同じである。一方、本実施例の速度プロファイルでは、０.５Ｔより早い側（時間０に近い側）の面積（移動距離）が大きいことが特徴である。つまり、速度プロファイルの中央の時点（時間）よりも、前の面積（移動距離）を大きくすればするほど、圧力上昇は小さくなる。
【０１４４】
このため、速度プロファイルが、直線、或いは、曲線であろうが、０.５Ｔより前半の面積を大きくなることが望ましい。
【０１４５】
また、繰り返しになるが、理想的には、モータ（マスクホルダ）の加速度が無限であれば、時間０でマスク速度がＶに達し、その後、時間Ｔで速度ゼロ０になる速度プロファイルが、圧力上昇低減の観点からは望ましい。
【０１４６】
しかし、モータの加速度は有限であるため、モータの加速度特性に基づいて速度プロファイルを制御することが望ましい。
【実施例４】
【０１４７】
図１１に、本発明の実施例４を示す。
【０１４８】
実施例４と実施例１との違いは、本実施例では、チャック１０の周辺（例えば両端）に、空気の粘性よりも粘性の小さい気体を、基板１の上に噴出するための、低粘性気体噴出ノズル１００を設けた点である。具体的には、マスク２が基板１に近接する際に（望ましくは直前）、前記ノズル１００から、粘性の低い気体を基板とマスクの間に噴出することを特徴としている。
【０１４９】
この効果としては、狭ギャップ形成時の空気圧の上昇は、空気の粘性により大きくなることから、空気よりも粘性の低い気体を、狭ギャップ形成時に噴出することにより、圧力上昇を小さくすることができる。
【０１５０】
具体的には、空気の粘性は、１８.４μＰａ・ｓであるが、例えば、水素のそれは、８.９μＰａ・ｓである。このため、マスク２と基板１の間の空気を、水素に置換できればその粘性が約１／２であることから、圧力上昇を空気に比べて約１／２に減少することが可能である。
【０１５１】
その他の構成は、第一実施例と同じであるため、第一実施例と同様な効果が得られるとともに、粘性の小さい気体を用いることにより、さらに圧力の上昇を低下できるので、マスク変形量を小さくでき、狭ギャップ形成の高速化を行うことができる。
【実施例５】
【０１５２】
図１２に、本発明の実施例５を示す。
【０１５３】
実施例５と実施例１との違いは、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９の他に、２つ目のＺ機構９をマスクホルダに対して基板１を挟んで反対側、言い換えるなら基板の下側（裏面側）に設けたことである。具体的には、本実施例５の２つ目のＺ機構９は、例えばチャック１０とθステージ８の間に配置される。
【０１５４】
この２つ目のＺ機構９は、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９の動作に対応して、基板１の面に対して垂直方向に駆動する。これにより、マスク２とステージ１の両方が、接離するように、動くことが可能となる。
【０１５５】
ここで、本実施例５では、両者の相対的な動き、つまり、速度プロファイルが、実施例１と同じであり、例えば、実施例１の前半最高速度プロファイル７２のようになっている。このため、マスク２と基板１の圧力上昇が小さくなり、第一実施例と同様に、狭ギャップ形成の高速化ができる。
【０１５６】
また、本実施例では、マスク２と基板１の両方が動くので、狭ギャップ形成開始時の加速度を、早くすることが可能となり、理想的な直角三角形（Ｌ時型の）の速度プロファイルに、より近づけることができる。このため、両者の間の圧力上昇を小さくでき、第一実施例よりも早い狭ギャップ形成が期待できる。
【０１５７】
マスクを基板に近接させて露光を行うプロキシミティ露光装置に置いては、実施例５を用いることにより、狭ギャップ形成時のマスクと基板間の最大空気圧を低減できるので、マスク変形が小さくなり、ギャップ形成時間を短縮できる。その結果、装置のスループットを向上させることが可能となる。
【実施例６】
【０１５８】
図１３に、本発明の実施例６を示す。
【０１５９】
本実施例６と、実施例１との違いは、本実施例６では、基板１（言い換えるならチャック１０）とマスク２の外縁に、雰囲気を吸引する負圧手段２００を設けている点である。具体的には、図１３（１）のように、チャック１０に置かれた基板１の外縁に、吸気口２０１を持つノズル２０２とそれをチャック１０に固定する固定部２０３と、ノズル２０２から吸引した空気をチャック１０の外に出す配管２０４から構成されている負圧手段２００が設けられている。
【０１６０】
吸気口２０１は、傾斜しており、吸気口２０１の少なくとも一部は、マスク２と基板１の間に存在するようになっている。傾斜させることにより、ノズルの挿入にも拘わらず、マスク２を基板１に近接することが可能となり、また、両者の間に吸気口の一部を挿入することにより、効果的に、空気を排出できる。
【０１６１】
配管２０４の他端には、負圧力（吸引量）と吸引時間をコントロールする制御手段を設けた負圧ポンプ６０５が設けられている。
【０１６２】
この負圧手段２００は、少なくとも１つ以上、例えば、基板１の外縁に沿って、基板１の全周に複数設けられている。この負圧手段２００は、図１３（２）に示すように、狭ギャップ形成のためにマスク２が基板１に近接する時に両者の間に発生する空気流２０５（マスク２中心からマスク２外縁に向かって流れる空気流）を、吸気孔２０１で吸引して、マスク２と基板１の間の外に出す機能がある。
【０１６３】
つまり、負圧手段２００により、狭ギャップ形成時に基板１とマスク２間に発生する高圧空気を、短時間で、両者の間から外に流出するために、高圧空気によるマスク２の変形量を低減することが可能となる。これにより、狭ギャップ形成時の高圧空気によりマスク２の変形を小さくできるので、狭ギャップ形成時間を短縮することが可能になる。
【０１６４】
ここで、負圧手段２００による吸引の開始と停止は、マスク２が狭ギャップ形成を開始し始めてから（高さＨから、小さくなり始めたら）、吸引を開始し、マスク２が高さＧに到達したら、吸引を停止する。
【０１６５】
また、ここで、吸引量は、マスクが高さＨからＧに移動することにより排出される空気量に相当する吸引量である。つまり、吸引量Ｑは、Ｑ＝マスク面積ｘ（高さＨ−高さＧ）である。つまり、マスク２が、狭ギャップ形成により、高さＨから高さＧになるまでの空気量を吸引してやれば、空気の圧力が上がり、マスク２の変形を誘起することが無くなり、狭ギャップ形成を高速化することが可能となる。
【０１６６】
ここで、負圧手段２００としては、シリンジポンプのような、つまり、注射器状のシリンダーポンプを用いて、このポンプの流量を、前記の流量Ｑと同じにすることにより、流量Ｑを管理することが容易になる。つまり、狭ギャップ移動が開始するのに合わせて、シリンジポンプを引き始め、狭ギャップ移動が終了すると同時に、引き終わるように調整することにより所定の流量Ｑを、マスク２の移動に合わせてマスク２と基板１から容易に抜き出すことが可能となる。
【０１６７】
マスク２が狭ギャップの高さＧに到達したら、負圧手段２００により、吸引を停止するのは、負圧手段２００を稼働させたままにしておくと、マスク２と基板１間の空気が、排出されて、真空（大気圧より低い値）となり、マスク２が下に引っ張られて撓むためである。つまり、負圧手段２００により、狭ギャップ形成後にも稼働すると、マスク２が変形して狭ギャップ形成の障害となるために、これは、避けなければならない。
【０１６８】
上述した吸引制御は、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力、つまりマスクホルダの移動に対応していると表現することができる。その他の表現としては、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力が大きくなるにつれて負圧手段２００の負圧も大きく、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力が小さくなるにつれて負圧手段２００の負圧も小さくなるように制御されると表現することができる。
【０１６９】
なお、本実施例でも実施例１と、同じ効果を期待することができる。
【実施例７】
【０１７０】
図１４に、本発明の実施例７を示す。
【０１７１】
本実施例７と実施例６との違いは、本実施例７では、負圧手段２１０が、マスクホルダ２０に、マスク２に隣接して設けられている点である。
【０１７２】
図１４（１）に示すように、負圧手段２１０には、吸気口２１１が、基板１と対向して設けられており、また、吸気口２１１が設けられている基板１との対向面２１２，２１３は、その面高さが、マスク２の基板１との対向面２１５と同じ高さに設定されている。
【０１７３】
本実施例７について、図１４（２）を用いて、説明する。
【０１７４】
本実施例７では、負圧手段２１０の、基板１対向面が、マスク２のそれと同じ高さに設けられているので、以下の効果を奏することができる。
（１）負圧手段２１０が有っても、マスク２を基板１に、負圧手段２１０が無い時と同様に、近接させることができる。
（２）負圧手段２１０が、マスクホルダ２０に設けられているので、基板１がマスク２より大きく、基板１の位置を移動させながら、露光させる場合にも、負圧手段２１０を取り換える必要が無くなり、容易に行うことができる。
（３）負圧手段２１０の基板対向面の、マスク２側の幅Ｗ２に対して、外側の幅Ｗ１を、大きくすることにより、吸気口２１１から吸引する空気流２１７のうち、マスク２中心からの空気流２１６を、外部からの空気流２１８よりも、流量的に沢山吸引することが可能となり、より効率的に、マスク２と基板１との間の空気を、マスク２の外に排出することが可能となる。
【０１７５】
特に、Ｗ１を広くすればするほど、外部から、吸気口２１７に入ってくる空気流２１８は、その流路抵抗が増加するために大きくなり、その結果として、空気流２１８の流量は小さくなる。その結果、前述したように、マスク２からの空気流２１６を、効果的に、マスク２と基板１の間から、排出することが可能となる。その結果、第６実施例と同様な効果を期待することができる。
【実施例８】
【０１７６】
図１５に、実施例８を示す。
【０１７７】
本実施例８と実施例６との違いは、基板１とマスク２の間の気圧を大気圧より小さくすることである。これにより、狭ギャップ形成時に障害となっていた空気の圧力上昇を小さくすることが可能となり、狭ギャップ形成の速度を向上させることが可能となる。
【０１７８】
具体的には、図１５（１）に示すように、負圧手段２２０により、マスク２と基板１の空気を空気流２２５として、両者の間から常にマスク外に流出させている。このため、マスク動作に合わせて負圧手段を調整する必要がなく制御が簡単になり、製作が容易になる利点もある。
【０１７９】
負圧手段２２０は、前述した負圧手段２００と基本的に同じ構成で、吸気口２２１を持つノズル２２２とそれをチャック１０に固定する固定部２２３，ノズル２２２に連接され、空気流を運ぶための配管２２４から構成されている。
【０１８０】
また、配管２２４の他端には、負圧ポンプが連接されている（図示せず）。
【０１８１】
負圧手段２２０により、基板１とマスク２の間の気圧Ｐ１は、露光装置の雰囲気圧（大気圧Ｐ０）より小さい（Ｐ１＜Ｐ０）。
【０１８２】
ここで、Ｐ１は小さければ小さいほどマスク２が狭ギャップ移動する時の空気抵抗（空気の圧力上昇）が小さくなる。このため、空気圧力上昇の低減の観点からは、小さくすることが望ましいが、負圧ポンプの大型化（高性能化）が必要となる。
【０１８３】
また、マスク２と基板１との間の圧力をＰ１と小さくすると、マスク２も負圧力に引っ張られて、基板１の方向に凸となる。このため、図１５（２）に示すように、マスクとマスクの自重による撓み補正手段の、マスク２とガラス２１の間の空間２４も、マスク２の基板１対向面とほぼ同じ気圧Ｐ１になるように減圧する必要がある。
【０１８４】
但し、マスクの表裏で同じＰ１にすると、マスクの自重分だけマスク２が基板１の方に凸になるので、この自重による撓み量を補正する分だけ、さらに気圧を小さくすることが必要である。
【０１８５】
具体的には、マスク２の自重による負圧力（気圧）をΔＰとすると、空間２４の気圧はＰ１−ΔＰに、減圧する必要がある。
【０１８６】
図１５（３）に、マスク２が、狭ギャップを形成（隙間Ｇ）している時の状態を示している。この時の基板１とマスク２の圧力はＰ１である。
【０１８７】
つまり、狭ギャップ形成の前後に拘わらず、常に、マスク２と基板１の間の圧力を、大気圧Ｐ０よりも小さく保持することにより、マスク２の狭ギャップ形成時にも、その空気圧力の上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成の高速化が可能である。
【０１８８】
極端な例として、概略ゼロ気圧に近い気圧が実現できたとすれば、その空気抵抗（空気圧上昇）は、略ゼロとなり、マスクが、狭ギャップ形成時の圧力上昇により変形することはなくなる。これにより、高速な狭ギャップ形成が可能となる。
【０１８９】
以上に述べたように、狭ギャップ形成の高速化の要因となっている理由が、マスク２が基板１に近接する時に発生する空気の高圧化によるマスク変形であることを本実施例では説明した。
【０１９０】
そして、同じ時間（長さ）のマスク速度プロファイルでも、その最大速度に到達する時間Ｔｍａｘを、速度プロファイルの全体の時間Ｔの１／２より短くすること（Ｔｍａｘ＜Ｔ／２）により、空気の最大圧を低減可能であることを説明した。
【０１９１】
そして、そのマスク速度プロファイルを用いることにより、狭ギャップ形成の高速化が可能であることを説明した。
【０１９２】
また、狭ギャップ形成時の圧力上昇を低減する他の方法として、粘性の低い気体をマスク２と基板１間の空気に混入することにより空気の粘性を低下させ、圧力上昇を低下させて、狭ギャップ形成の高速化が可能であることを説明した。
【０１９３】
さらに、負圧手段により、狭ギャップ形成時にマスクと基板の間から排出される空気流速を早くできるので、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げることが可能であることを説明した。その結果、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となることを説明した。
【符号の説明】
【０１９４】
１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ Ｚ機構
１０ チャック
１１ 突起（土手，真空区画）
２０ マスクホルダ
２１ ガラス（負圧撓み矯正手段用）
２２ 負圧口
２３ 負圧配管
２４ 負圧空間
３０ 狭ギャップ形成時のマスク移動方向
３１ 狭ギャップ形成中のマスク変形要因（加速度＋空気圧）
４０ 速度プロファイル（加速＝減速＝０.０５Ｔ，最大速度Ｖ）
４１ 速度プロファイル（加速＝減速＝０.５Ｔ，最大速度０.１Ｖ）
５０ 圧力変動（マスク速度プロファイル４０の場合）
５１ 圧力変動（マスク速度プロファイル４１の場合）
７０ 対称速度プロファイル（加速＝減速＝０.５Ｔ，最大速度Ｖ）
７１ 後半最高速度プロファイル（加速＝０.７５Ｔ，減速＝０.２５Ｔ，最大速度Ｖ）
７２ 前半最高速度プロファイル（加速＝０.２５Ｔ，減速＝０.７５Ｔ，最大速度Ｖ）
８０ 圧力変動（対称速度プロファイルマスク７０の場合）
８１ 圧力変動（後半最高速度プロファイル７１の場合）
８２ 圧力変動（前半最高速度プロファイル７２の場合）
８３ 圧力変動（加速＝０.１２５Ｔ，減速＝０.８７５Ｔ，最大速度Ｖ）
８４ 圧力変動（加速＝０.０５Ｔ，減速＝０.９５Ｔ，最大速度Ｖ）
９０ 間隔Ｈ
９１ マスクと基板の間隔
９２ 狭ギャップＧ（露光時の基板とチャックの間隔）
１００ ノズル
２００，２１０，２２０ 負圧手段
２０１，２１１，２２１ 吸気口
２０２，２２２ ノズル
２０３，２２３ 固定部
２０４，２２４ 配管
２０５，２１７，２２５ 空気流
２１２，２１３，２１５ 対向面
２１６ マスク中心からの空気流
２１８ 外からの空気流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に露光を行う露光装置に関する。
【０００２】
例えば、液晶表示用パネルの製造装置に係り、特にマスクに描かれたパターンをガラス基板上に近接させて露光する、所謂、プロキシミティ露光装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板やカラーフィルタ基板，プラズマディスプレイパネル用基板，有機ＥＬ（Electro luminescence）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。
【０００４】
一般に、露光装置は、基板を真空吸着して保持するチャックを備え、チャックに保持された基板の表面へフォトマスクを透過した光を照射して露光を行う。
【０００５】
チャックには、従来、基板保持面が平らなものと、基板保持面にピン形状の凸部を複数設けたものとがあった。
【０００６】
後者は、ピン形状の凸部により複数の点で基板を支持し、ピン形状の凸部以外の部分と基板との空間を真空引きすることにより、基板を真空吸着して保持する。
【０００７】
この様なチャックでは、大型の基板を均等に真空吸着するために、ピン形状の凸部以外の部分と基板との空間を複数の真空区画に分けて真空引きを行っていた。このため、基板保持面には、複数の真空区間を形成するための土手（ライン）が設けられていた。
【０００８】
チャックへの基板の搭載は、通常、チャックに設けた複数の突き上げピンを介して行われる。突き上げピンは、チャックの表面より上昇して、基板をロボット等のハンドリングアームから受け取った後、再び下降して、基板をチャックの表面に載せる。
【０００９】
露光装置には、露光不良の低減と共に、量産性能を向上させるためにタクトタイムの短縮が求められている。
【００１０】
タクトタイムの短縮のためには、突き上げピンの下降，上昇の速度を上げて、基板を早く、チャックに設置し、露光後は、迅速に取り外すことが有効である。
【００１１】
しかし、ピンの下降速度を上げて基板をチャックに近づけると、基板とチャックの間の空気が完全に外に逃げず、空気が基板とチャックの中央部に残り、基板の中央部が膨れて、平坦度が損なわれるという現象が発生する。
【００１２】
そして、この速度を上げれば上げるほど、空気が閉じ込められて中央部が大きく膨れるという現象が顕在化する。
【００１３】
このため、露光装置のタクトタイムを短縮するためには、基板をチャックに搭載する時に、基板とチャックの間に閉じ込められる空気を、効果的に排出する必要がある。
【００１４】
従来技術としては、チャック表面の非真空区間に、チャックの中央から左右・上下の両端に繋がる溝を設けるとともに、この溝にチャック表面側（基板取り付け側）から裏面（背面）に抜ける空気孔を設けることにより、基板とチャックに閉じ込められた空気を、前記の溝と空気孔を介して、チャックの側面と背面に空気を排出するチャック構造が提案されている（特許文献１）。
【００１５】
その他には、チャックに基板が搭載（ロード）されると、ＸＹステージがステップ移動して、基板をマスクの下に移動させる。次に、基板と接触しないように高さ方向（Ｚ方向）に退避していたマスクが、基板面上から数百μｍの高さ（ギャップ）に移動・位置決めされる（ここでは、狭ギャップ形成と呼ぶ）。マスクを基板に近接させて露光（プロキシミティ露光）を行った後に、マスクを基板から離して、退避位置に移動させる（狭ギャップ解除）。それから、基板の位置を、ＸＹ方向にステップ移動して、上記の手順で、基板の未露光の場所に露光を行う。このような動作は、ショットと言われている。ショットを繰り返すことにより、基板全体の露光を行い、露光が終わったら、チャックは、基板を搭載した位置に戻り、基板をチャックから降ろし（アンロードし）、新しい基板を搭載（ロード）する。チャックに基板を搭載し、露光した後に、基板を降ろす動作を早くしてスループットを上げるために、チャックを２台設けて、１台のチャックで基板を露光している間に、他のチャックが、基板を搭載し、基板の恒温化，露光位置への移動を行うことにより、スループットを向上させる方法が提案されている（特許文献２）。
【００１６】
また、プロキシミティ露光方法及び装置において、フレネル回折による基板上に生じる光強度のバラツキを均一化するために、制御装置により、基板とマスクを、それらの厚み方向に、又は、延在方向に移動させながら露光する装置も提案されている（特許文献３）。
【００１７】
上述したように、従来技術では、装置のスループットを向上させるために、チャックを２台設けて基板の恒温化，露光位置への移動時間を短縮する方法、また、基板をチャックに高速に搭載（ロード）する方法、あるいは、プロキシミティ露光装置において、光強度のバラツキを均一化するために、マスクと基板を、それらの厚み方向に、又は、延在方向に移動させるアイデアが提案されている。
【００１８】
しかし、マスクを基板に近接させる狭ギャップ形成時の高速化については、何も開示されておらず、また、それを示唆，動機づける記述もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−１８０１２５号公報
【特許文献２】特許第４０２０２６１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする課題は、スループット向上を目的にした、狭ギャップ形成の高速化である。
【００２１】
以下、本発明の課題について分かりやすく説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００２２】
スループットを向上させるためには、マスクを高速に基板に接近させ、かつ、マスクの変形を露光精度の許容範囲内に、早く抑えることが必須である。
【００２３】
一方、マスクの移動速度を上げると、マスクと基板との隙間が狭いために、両者の間の空気が、空気の粘性によるせん断力により、排出され難くなり、その結果、空気の圧力が上昇して、その圧力によりマスクが変形するという現象が発生する可能性がある。
【００２４】
マスクはマスクの周囲を、四角い窓枠の形状をしたマスクホルダにより、保持されている。マスクホルダは、金属でできており剛性が高いが、マスクは石英から作られているため、マスクと基板の間に発生した高圧空気は、マスクを変形させ、その空気が抜けるまで、マスクは変形したままの状態になる。
【００２５】
マスクのような平板が、基板のような平板に近付くと、その間の空気が、両者の隙間から抜けにくくなり、両者の間の空気圧が上昇して、両者が近付きにくくなる現象は、スクイーズ効果として知られている。ここで、マスクホルダをマスクと基板の間の空気圧に抗して、近づけても、マスクホルダは基板に近接するが、肝心のマスクは、空気圧により変形してしまい、高圧空気が抜けて、マスクが平坦になるまで、時間を要し、その間、露光ができないという課題が発生する可能性がある。
【００２６】
これは、マスクのギャップ形成速度を早くすればするほど顕著になる。また、マスクの大きさが大きくなればなるほど顕在化する。近年、液晶テレビの大型化に伴い、マスクサイズは大型化しており、この問題が、顕在化する傾向にある。また、ギャップが小さくなればなるほど、スクイーズ効果は顕在化する。
【００２７】
さらに、テレビ画面の大型化に伴う高精細化により、マスクを用いた露光時の精度は、今まで以上の高精度化がもとめられており、高精度露光を実現するために、ギャップの間隔は狭小化される傾向にある。
【００２８】
上述したように、スループットを向上させるためには、マスクのギャップ形成速度を向上させる必要があるが、速度を向上すればするほど、マスクと基板との間の空気圧は上昇して、マスク変形を誘起し、閉じ込められた空気が抜けて、マスク変形が無くなり、露光ができるまでに時間を有するという、課題がある。そして、この課題は、マスクサイズが大きくなればなるほど、両者間の空気が抜けにくくなり、顕在化してくる可能性がある。
【００２９】
本発明は、狭ギャップ形成の速度を向上させても、空気の圧力上昇が小さく、その結果、マスクの変形量が小さくなり、狭ギャップ形成時間を短縮して、スループットを向上させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明では、狭ギャップ形成を高速で実現するために、その高速化の阻害要因と推察される、狭ギャップ形成時（中）の加速度によるマスク変形量と、空気圧力によるマスクの変形量とに基づき、その変形量の大きさの比較から、空気圧によるマスク変形が、狭ギャップ形成時のマスク変形の主要因で有ることを見出した。
【００３１】
本発明では、狭ギャップ形成時の空気圧力の上昇によるマスクの変形量は、マスクは剛体とした場合のマスク移動時の空気圧力上昇、及び、その空気圧力によるマスクの変形量を計算することで求められることを見出した。
【００３２】
本発明では、狭ギャップ形成時の圧力上昇の大きさは、マスクの移動速度プロファイルにより、大きく異なることを見出した。
【００３３】
本発明では、マスクの移動速度を遅くすればするほど、空気の最高圧力は小さくなることを見出した。
【００３４】
ここで、マスクの移動速度を遅くすることは、狭ギャップ形成の高速化と反することになる。この点に配慮して、本発明では、マスクの移動開始から終了までの時間が同じでも、速度プロファイルを、非対称、すなわち加速時の加速度を減速時の加速度よりも大きくすることにより、速度加速時間と減速時間を同じにする、すなわち対称速度プロファイルの時の最大圧力上昇値に比べて、その最大圧力を小さくできることを見出した。換言すると、マスク移動速度が最大となる時点を、マスク移動全体時間の半分より前に（早い時間）になるような、非対称速度プロファイルにすると、対称速度プロファイルの最高圧力より小さくなることを見出した。
【００３５】
一方、加速時の加速速度を小さくし、減速時の加速度を大きくする場合には、加速と減速の加速度が同じ場合に比べて、その最大圧力が大きくなることを見出した。
【００３６】
上記の知見に基づくことで、狭ギャップ形成時の高速化の妨げになると推察される狭ギャップ形成時の圧力上昇が小さいマスク移動速度プロファイルでマスクを移動させることにより、狭ギャップ形成を高速化して、スループットを向上させることを見出した。
【００３７】
また、マスクと基板の間の空間に、空気よりも粘性の低い気体を噴出する、低粘性噴出手段を設ける。これにより、マスクと基板の間の空気粘性を小さくできることを見出した。これにより、狭ギャップ形成時の圧力上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成を高速化できることを見出した。
【００３８】
さらに、マスクと基板の外縁の近傍に、負圧手段を設ける。この負圧手段により、狭ギャップ形成時に、マスクと基板の間から排出される空気の量と、早さを増加させることができることを見出した。これにより、狭ギャップ形成時の圧力上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成を高速化できることを見出した。
【００３９】
そして、本発明は以下の特徴を有する。本発明は、以下の特徴を独立して有する場合もあれば、複数の特徴を同時に有する場合もある。
【００４０】
本発明は、マスクホルダが移動する際の加速度を制御する。
【００４１】
本発明は、前記基板を搭載するチャックと、前記チャックの位置決めを行う位置決め部と、前記基板にパターンを露光するためのマスクを把持し、前記基板に近接するマスクホルダと、前記マスクホルダの加速度を制御する制御部と、前記マスクに光を照射する露光部と、を有し前記制御部は、少なくとも第１の加速度と、前記第１の加速度よりも低い第２の加速度を用いて、前記マスクホルダの加速度を制御することを特徴とする。
【００４２】
本発明は、前記マスクホルダは、前記第１の加速度で加速し、前記第２の加速度で減速することを特徴とする。
【００４３】
本発明は、前記マスクホルダは、前記第１の加速度で加速した後に、前記第２の加速度で減速することを特徴とする。
【００４４】
本発明は、前記制御部は、前記第１の加速度、前記第２の加速度のうち少なくとも１つを変えることを特徴とする。
【００４５】
本発明は、空気よりも粘性の低い媒体を供給する供給部を有し、前記供給部は前記基板へ前記媒体を供給することを特徴とする。
【００４６】
本発明は、前記チャックは、前記マスクホルダの動作に対応して、前記基板の面に対して上方、及び下方の少なくとも一方に移動することを特徴とする。
【００４７】
本発明は、前記チャックと前記マスクホルダとの間の雰囲気を吸引する吸引部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は以下の効果を奏する。本発明は以下の効果を独立して奏する場合もあれば、同時に奏する場合もある。
【００４９】
（１）マスクを基板に近接する場合、すなわち狭ギャップを形成する場合でも装置の動作を高速化することができる。
【００５０】
（２）マスク・基板間の空気圧力上昇を小さくするマスク速度プロファイルを用いて、前記の空気圧力の最大圧を小さくすることにより、これによる、空気抵抗（反力）とマスク変形を小さくして、狭ギャップ形成を早くすることができる。
【００５１】
（３）マスク速度プロファイルについては、通常良く用いられる、マスクが基板に向かって移動開始する時の「加速時の加速度」と、マスクが基板に近接した時（目標に近接した時の）「減速時の加速度」を同じにする、対称な速度プロファイルではなく、加速時の加速度を減速時の加速度より、大きくすることにより、マスク移動に伴う、空気圧力の最大圧力を小さくできる。これにより、マスクの変形量を小さくできるので、この空気圧に起因するマスク変形量が、露光可能な量まで、小さくなるまでの時間が短くなり、狭ギャップ形成時間を短縮することができる。換言すると、マスク変形は空気圧の上昇により発生しているため、最大空気圧が小さいと、マスクの変形量も小さく、また、空気がマスクと基板の間から抜ける時間も短くなり、このため、変形したマスクが平行になり、露光を開始できる時間を早くすることができる。つまり、これにより、狭ギャップ移動を早くすることができ、スループットを向上させることができる。また、マスクと基板の間の空気に、空気よりも粘性の小さい気体を注入することにより、空気の粘性を下げることにより、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げて、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となる。
【００５２】
（４）負圧手段により、狭ギャップ形成時にマスクと基板の間から排出される空気流速を早くできるので、結果的に流量を増やすことができ、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げることが可能となる。その結果、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の露光装置の概略装置構成。
【図２】マスクホルダの概念図。
【図３】狭ギャップ形成動作概念図。
【図４】狭ギャップ形成時のマスク変形予想図。
【図５】狭ギャップ形成時の加速度によるマスク変形量。
【図６】狭ギャップ形成時の圧力上昇の時間変位。
【図７】狭ギャップ形成時の圧力上昇によるマスク変形量。
【図８】マスク移動プロファイルと最大圧力の関係。
【図９】実施例２を説明する図。
【図１０】実施例３を説明する図。
【図１１】実施例４を説明する図。
【図１２】実施例５を説明する図。
【図１３】実施例６を説明する図。
【図１４】実施例７を説明する図。
【図１５】実施例８を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００５５】
実施例１を図１から図８を用いて説明する。図１は、実施例１の露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式の露光装置の例を示している。
【００５６】
露光装置は、ベース３，Ｘガイド４，Ｘステージ５，Ｙガイド６，Ｙステージ７，θステージ８，基板１の面に対して垂直方向に駆動するＺ機構９，チャック１０、及びマスクホルダ２０を含んで構成されている。
【００５７】
なお、露光装置は、これらの他に、露光用光源，チャック１０へ基板１を供給する供給ユニット、チャック１０から基板１を回収する回収ユニット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えているが、本実施の形態では発明に直接関係しない部分は省略してある。
【００５８】
図１において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。
【００５９】
受け渡し位置において、図示しない供給ユニットによって基板１がチャック１０へ供給され、また図示しない回収ユニットによって基板１がチャック１０から回収される。
【００６０】
チャック１０への基板１の搭載は、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを介して行われる。
【００６１】
突き上げピンは、チャック１０の表面より上昇して、基板１を供給ユニットのハンドリングアームから受け取った後、再び下降して、基板１をチャック１０の基板保持面に載せる。
【００６２】
基板１の露光を行う露光位置の上空には、マスクホルダ２０によってマスク２が保持されている。また、マスクホルダ２０は、Ｚ機構９により支持されている。
【００６３】
チャック１０は、θステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。
【００６４】
Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に沿ってＸ方向（図面横方向）へ移動する。
【００６５】
Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動する。なお、駆動手段としてはリニアモータ等が用いられるが、図示は省略する。
【００６６】
Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に沿ってＹ方向（図面奥行き方向）へ移動する。
【００６７】
θステージ８は、チャック１０をθ方向（図面縦方向軸周り）へ回転する。
【００６８】
また、Ｚ機構９は、マスクホルダをＺ方向（図面縦方向）へ、つまり、基板方向へ接離及びチルト（傾ける）する。
【００６９】
露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転によって、露光時の基板１の位置決めが行われる。
【００７０】
また、Ｚ機構９のＺ方向への接離及びチルトによって、マスク２と基板１とのギャップ制御が行われる。
【００７１】
なお、チャック１０の下に設けられた、θステージ８等、全ての機構は、マスクホルダ２０に取り付けても良い。また、逆に、Ｚ機構９は、チャック１０の下に設けても良い。
【００７２】
図２は、マスクホルダ２０の断面の概念図を示している。
【００７３】
４角形状のマスク２は、枠（窓）型のマスクホルダ２０により、その外縁を保持されている。この保持力はマスクホルダ２０に、マスク２と接触する部分に、負圧口２２を設けて、その負圧口に連接した配管（図示せず）を介して、外部に設けられた負圧ポンプ（図示せず）により、空気を吸引することにより得られている。
【００７４】
マスク２と反対側には、ガラス２１が設けられている。
【００７５】
これは、マスク２の自重による撓みを矯正するために設けられている。具体的には、マスクホルダ２０に設けられた負圧配管２３により、マスク２の背面の空間を減圧（負圧）して負圧空間２４にすることにより、マスク２の自重による撓みが矯正されて、平行な面が得られる。
【００７６】
これにより、大きなマスクであっても、チャック１０に突起１１で支持されている基板１に対して数百μｍのギャップに近接し、保持することが可能となる。
【００７７】
本実施例は、このＺ機構９（言い換えるならマスクホルダ）の加速度を制御する。具体的には、Ｚ機構（言い換えるならマスクホルダ）の加速時の加速度を減速時の加速度よりも大きくする。
【００７８】
以降は、Ｚ機構（言い換えるならマスクホルダ）の加速度制御について詳細に説明する。
【００７９】
図３は、マスク２の狭ギャップ形成動作概念図を示している。
【００８０】
マスク２はチャック１０に搭載された基板１がマスク２の下に移動してくるときに、基板１との接触を回避するために、０.５〜１mm程度高い位置に退避している。この図３では、マスク２，基板１との間隔Ｈ９０が、その退避間隔である。狭ギャップ形成動作とは、マスク２が間隔Ｈ９０から矢印３０の方向に移動して、基板から数百μｍの狭い隙間（狭ギャップ）Ｇ９２まで移動して静止する動作を言う。
【００８１】
この狭ギャップＧを形成した後に、光源（図示せず）からの光により、基板１上にマスク２のパターンを転写（露光）する。この方法はプロキシミティ露光と呼ばれている。このプロキシミティ露光では、狭ギャップＧを小さくすればするほど基本的に露光精度が上がるので、この観点からはなるべく近接させることが望ましい。一方、マスク２は高価であるために、マスクと基板１との接触は避けることが望ましい。また、装置のスループットを上げるためには、マスク２を早く基板１に近接させること、つまり狭ギャップＧ９２の形成の高速化が必要である。上述した理由から、狭ギャップ形成のマスク２の移動速度プロファイルの決定が重要になる。
【００８２】
図４に、狭ギャップ形成中のマスク変形予想図を示す。
【００８３】
図４（１）の、狭ギャップＧ形成前のマスクは変形のない平面であるが、図４（２）の狭ギャップ形成中は、マスク２の移動に伴う１）加速度と２）マスク２と基板１の間にある空気が圧縮されて発生する空気圧による変形が予想される（図４（２）の３１によるマスク変形）。図４（３）は、狭ギャップ形成後のマスク形状である。
【００８４】
露光装置では、マスクが所定の狭ギャップＧ位置に設定され、その時のマスクの変形量が許容範囲内に入ったことを判定して露光する。このため、マスク２を所定の狭ギャプＧ位置に早く設定すると共に、マスク２の変形量を早く所定の変形量以下に抑えることが重要である。
【００８５】
ここで、マスク２はマスクホルダ２０によりその外縁（周囲）を保持されているので、マスク２の外縁はマスクホルダ２０と共に、（変形が発生しないので、）早く、狭ギャップＧに位置決めすることができる。具体的には、マスクホルダは、マスクホルダ２０を基板に接離する方向（マスク面に対して垂直方向）に動かすモータ（図示せず）により構成されたＺ機構９に連結されており、このモータによりマスクホルダ２０が基板１に接離してマスク２を基板１に接離させる。ここで、マスクホルダ２０は、金属製で剛性が高く製作されているので、変形量は小さくモータの上下に応じた量だけマスクホルダ２０と、それに保持されているマスク２の外縁（周囲）を、基板１に離接させることができる。
【００８６】
一方、マスク２は、石英ガラスで、その厚さも薄いので、前述した、ギャップ形成時の加速度、あるいは空気圧により凸に変形しており、この変形量が（露光可能な）所定の変形量以下に収まる時間を短縮することが、実質的に狭ギャップＧの形成時間を早くすることに繋がる。換言すれば、マスクホルダ２０は、前記したモータにより、モータの移動量に応じて狭ギャップＧの位置に位置決めできるが、マスク２は、前記の加速度と空気圧により変形しており、それらが所定の値以下になるまでに時間を要しており、これが狭ギャップＧの形成時間を決めていることを本実施例では見出した。
【００８７】
次に、マスク変形要因について説明する。
【００８８】
図５に、狭ギャップ形成時の加速度によるマスク２の変形量の計算（変形解析）を示す。加速度は平行なマスクの全体に一様に掛かると仮定する。これは、図２で示したマスクホルダの負圧力を利用したマスクの自重による変形量を矯正する機能により、マスクが平行になっているためである。
【００８９】
図５（１）に、マスク全体の変形量を示す。曲線５０１，５０２によって、マスクの変形は表現される。図５（２）は、図５（１）のＡ−Ａ′断面の変形量を示している。
【００９０】
図５（１）より、マスク２の中央での変形量が最も大きい。この最大変形量をＤとする。ここで、図５（２）において、変形量が概略ゼロの領域があるが、これはマスクホルダ２０によりマスク２の外縁（周囲）が把持されており、マスクホルダの剛性が高いためである。
【００９１】
次に、狭ギャップ形成時の圧力によるマスクの変形量について説明する。本実施例では、マスクの変形が無いと仮定し、空気圧力を外力とする。図６に、狭ギャップ形成時の圧力上昇の時間変位を示す。図６（１）はマスク速度プロファイルを、図６（２）はマスク中央の圧力を示している。両図とも無次元で表記している。
【００９２】
図６（１）の速度プロファイル４０は、加速時間と減速時間が共に０.０５Ｔで、その時の加速度はａの速度プロファイル（最高速度Ｖ）を示している。また、速度プロファイル４１は、加速時間と減速時間が共に０.５Ｔで、その時の加速度は０.１ａの速度プロファイル（最高速度０.１Ｖ）を示している。ここで、速度プロファイル４０は、速度プロファイル４１に比較して、最高速度で１０倍早く、また、速度プロファイルの時間は、１／１０と短い。このように、速度プロファイル４０と速度プロファイル４１は、大きく異なるが、マスクの移動距離は、同じである。つまり、マスクの移動距離は同じでも、速度プロファイルの組み合わせは多数あることとなる。
【００９３】
次に、速度プロファイルについて説明する。先ずは、速度プロファイルによりどのような圧力が発生しているのか説明する。なお、ここでのマスクの移動は、図４（１）のＨから図４（３）のＧ（狭ギャップ形成時）のため、マスクの移動距離は、（Ｈ−Ｇ）である。
【００９４】
図６（２）に、速度プロファイル４０と速度プロファイル４１に対する圧力変動を圧力変動５０と５１として示す。圧力変動は、圧力の最も高いマスク中央の圧力を示している。なお、本実施例では、狭ギャップ形成時の圧力上昇は、マスクが４画で対称であることから、マスクは１／４モデルとしている。また、マスクサイズは比較的大きく、一方、狭ギャップＧは数百μｍと狭いので、横長のメッシュとしている。また、マスク周りのメッシュサイズは小さくして、さらに、マスクは移動するため、移動境界条件として説明する。また、空気は常温とし、圧縮性を考慮（理想気体で等温）して説明する。一方、マスクは前述したように剛体と仮定して説明する。なお、圧力の計算を行う場合は、市販の流体解析コードを用いれば良い。
【００９５】
図６（２）の圧力変動５０から、マスク速度の増加に伴って圧力が上昇し、その最大値はＰに到達し、その後、マスクが減速にするに従い小さくなることが分かる。また、最大圧力は、マスクが最大速度となる０.０５Ｔよりも遅れて約０.０７５Ｔ後になることが分かる。また、マスク速度は、０.１Ｔ後にゼロ０になるが、圧力は暫く遅れてゼロになることが分かる。圧力変動５１も同様で、マスク速度の増加にともない圧力が上昇し、マスク速度の低下に伴い圧力も小さくなる。ここで、本実施例では、最大圧力となるのがマスクが最大速度となる０.５Ｔ時間後ではなく、約０.８Ｔ後になることを見出した。つまり、本実施例では、速度が最大になる時間に圧力が最大になるのではなく、今回の加速と減速が同じ対称の速度プロファイでは、減速中に最大の圧力上昇になることを見出した。
【００９６】
また、圧力変動５０と圧力変動５１の最大値を比較してみると、その値は約１／１０（＝０.１Ｐ／Ｐ）になっている。これは、最大速度が１／１０（０.１Ｖ／Ｖ）になっていることと対応している。これは、マスクの移動速度を遅くすることが、圧力上昇を小さく抑えることに有効であることが示している。
【００９７】
しかし、マスクの移動速度を遅くすると、圧力上昇の最大値は抑えられるが、狭ギャップ移動の時間そのものを大きくしてしまう。つまり、マスク移動速度を遅くすることは、狭ギャップ移動（速度プロファイルの全体）の時間を短縮するという目的とは相反する要求となってしまう。
【００９８】
そこで、本実施例では、速度プロファイルの全体の時間を延ばさないで、圧力上昇の最大値を抑えることができるような速度プロファイルを設定すれば、圧力上昇によるマスクの変形量を低減できるので、狭ギャップ移動の時間を短縮でき、その結果スループットを向上できることを見出した。
【００９９】
次に、これらの圧力上昇が、マスク変形に及ぼす影響を説明する。具体的には、速度プロファイル４０の時に発生する最大圧力Ｐの半分の圧力（Ｐ／２）が、マスク２に均等に加わると仮定してマスクの変形量について説明する。ここで、Ｐは、マスク移動速度Ｖ，移動距離（Ｈ−Ｇ），時間Ｔ等により変化するが、可能性のある最大値Ｐについて説明する。
【０１００】
図７にＰ／２の空気圧が加わった時のマスクの変形量を示す。図７（１）から、マスクの最大変位はマスクの中央にあることが分かる。また、その大きさＤｐは、図７（２）に示すように、加速度による変形量Ｄａに比べて大きく（Ｄｐ＞Ｄａ）、圧力による変形が支配的であることを示している。なお、図７（２）の測定距離は、図７（１）のＡからＡ′に向かって測定した場合の測定距離である。マスクの外縁（周囲）は、マスクホルダにより把持されているために、変形量が概略ゼロになっている領域も存在する。この変形量は、図７（１）から分かるように、基板１と反対方向に凸となるために、マスク２と基板が接触することはない。
【０１０１】
また、このことは、マスクホルダ２０が狭ギャップ形成のために、基板から数百μｍの位置まで近接しても、マスク２の中央部では、空気圧のために、基板と反対方向に凸に変形することを示している。
【０１０２】
狭ギャップ形成時の空気圧Ｐによるマスク変形量Ｄｐは、狭ギャップＧに対して、無視できない値であり、この変形量を小さくすることが、狭ギャップ形成の高速化に寄与することを本実施例では見出した。
【０１０３】
また、この変形は、空気圧によるものであるから、空気が瞬時に排出される場合には、この変形が無くなり、平坦に戻るまでに時間を必要としない。しかし、空気圧により、マスクの中央が大きく膨れて空気を閉じ込めており、一方、その周囲は（外縁は）マスクホルダにより基板に近接しているので、空気の出口は狭められているために、マスク中央の空気が外に排出されないで、長い時間マスクの変形が維持されることとなる。具体的には、狭ギャップ形成により、マスクの中央は空気圧で凸に膨らんでいる。一方、空気が排出されるマスクの周囲は、数百μｍまで基板に近接して空気の出口をふさいでいるため、空気がマスク外に抜けにくく、この空気が排出されるまでに時間を要する。そのために、マスクが所定の変形量以下になるまでに時間を有し、その結果として、狭ギャップ形成に時間が掛かっていることとなる。
【０１０４】
このために、この狭ギャップ形成時に発生する圧力を小さくすることが、マスク変形量を小さくして、その結果として、狭ギャップ形成の高速化に寄与することを本実施例では見出した。
【０１０５】
以上のことから、マスク移動速度を遅くすると圧力上昇が小さくなり、マスク変形量も小さくなるが、マスクを狭ギャップ位置に移動するのに時間を要するので（速度プロファイルの終了時間が長くなるので）、狭ギャップ移動を早くすることと相反する。
【０１０６】
一方、速度を早くすると、マスク周辺（外縁）は、狭ギャップ位置に早く到達するが（速度プロファイルの終了時間は短くなるが）、マスクは空気圧力の上昇により大きく変形し、その変形量が所定の値以下になるまでには、時間を要し、結果的に、狭ギャップ形成を高速化できない。
【０１０７】
このため、速度プロファイルの終了時間を長くしないで、空気圧力の最大圧力を小さくすることが可能な速度プロファイルを設定すれば、狭ギャップ形成の高速化が可能になることを本実施例では見出した。
【０１０８】
図８（１）は、時間Ｔとマスク移動速度Ｖとの関係において、加速時の加速度と減速時の加速度を変えた場合を説明する図である。図８（２）は、加速度を変えた場合の最大圧力変動を説明する図である。
【０１０９】
具体的には、図８（１）では、加速と減速の時間が同じ（つまり、加速時の加速度と減速時の加速度が同じ０.５Ｔ）、対称速度プロファイル７０と、マスク速度が０.５Ｔよりも遅く最高速度に達する後半最高速度プロファイル７１（加速時間０.７５Ｔ，減速時間０.２５Ｔ）、そして、マスク速度が０.５Ｔよりも早く最高速度に達する、前半最高速度プロファイル７２（加速時間０.２５Ｔ，減速時間０.７５Ｔ）を記載している。そして、図８（２）にはそれらの最大圧力変動を示している。ここで、対称速度プロファイル７０を基準プロファイルと呼ぶ。なお、ここでも、狭ギャップ形成は、Ｈの位置から、Ｇ（露光ギャップ）の位置まで、Ｔ時間で移動する速度プロファイルについて説明する。
【０１１０】
図８（１）の基準プロファイル７０に対する圧力変動は、図８（２）の圧力変動８０である。両図の比較から、マスクが最高速度に到達する時間は、移動開始後０.５Ｔであるが、最大圧力になるのは、それより遅い約０.７５Ｔ後である。いま、その最大圧力値をＰとする。
【０１１１】
次に、基準速度プロファイルの対称なプロファイルから、図８（１）の後半最高速度プロファイル７１に変更すると、図８（２）の後半最高速度プロファイルの圧力変動８１のように、その最大圧力は１.４Ｐ（約１.４倍）に増加して、また、その到達時間も約０.８Ｔと後ろにシフトする。
【０１１２】
一方、図８（１）の前半最高速度プロファイル７２にすると、その最大圧力は、図８（２）の前半最高速度プロファイルの圧力変動８２となり、最大圧力は、基準プロファイルの圧力Ｐから、約０.８Ｐと減少し、また、その到達時間は０.７５Ｔより前になる。
【０１１３】
つまり、狭ギャップ形成時のマスク形成速度のプロファイルを、対称速度プロファイル７０から、加速時の加速度を減速時の加速度より大きくする、つまり、前半最高速度プロファイル７２となるような速度プロファイルにすると、その最大圧力を小さくすることができることを本実施例では見出した。
【０１１４】
一方、後半最高速度プロファイル７１となるような速度プロファイルにすると、その最大圧力が、増大するということも本実施例では見出した。
【０１１５】
これらの速度プロファイルは、その開始から終了までの時間が同じであるために、これにより、マスク移動が遅くなることは無い。また、最大圧力のみを小さくできるので、マスクの変形量を小さく抑えることが可能となり、そのため、マスク移動時の圧力上昇により発生したマスクの変形が無くなる（所定の値以下になる）迄の時間が短縮でき、その結果、狭ギャップ形成時間を短縮できる。
【０１１６】
さらに、図８（１）の速度プロファイルの加速時間を、０.１２５Ｔから（最大速度Ｖ、図示せず）０.０５Ｔ（最大速度Ｖ、図示せず）へと短縮して、最高速度に達するまでの時間を短くした速度プロファイルにおける圧力変動を、図８（２）の圧力変動８３，圧力変動８４に示す。
【０１１７】
同図から、基準プロファイル圧力変動８０に比べて、その最大圧力は、圧力変動８２にすると小さくなり、さらに、最高速度に到達するまでの時間を短くすると、圧力変動８３，圧力変動８４に示すように、その最大圧力は、さらに小さくなる。但し、その最大圧力の低減の効果（量）は、小さくなっていることがわかる。
【０１１８】
このことから、加速度をむやみに大きくしても、具体的には、加速度を無限にして、マスク速度を瞬時に最高速度のＶにした場合にも、加速時間０.０５Ｔの最大圧力に比べて、その最大圧力を著しく低減することはできない。もちろん、理想的には（理論的には）、加速度を無限にしたＬ字型（直角三角形）の速度プロファイルが望ましい。しかし、現実的には、チルト機構９のモータの最高加速度で、Ｌ字型に近い速度プロファイルを目指すことが現実的（実用的）には望ましい。
【０１１９】
以上のことから、速度プロファイルを、加速と減速の時間が同じ、対称速度プロファイルから、前半に最高速度となる、前半加速プロファイルにすることが、最大圧力上昇を低減することに有効である。
【０１２０】
最大速度となる時間を、速度プロファイルの中心から前方にシフトさせればさせるほど、その最大圧力は小さくなる。しかし、その低減効果は小さくなる。
【０１２１】
上述の現象、つまり、速度プロファイルを、加速時と減速時が対称の速度プロファイル（基準）から、速度プロファイルの中心（中間）時間よりも前に（早い時点で）最高速度となる非対象な速度プロファイルでマスクを動かせば、その最大圧力を小さくすることができることは、マスクの大きさ、狭ギャップ形成の開始位置Ｈ，停止位置Ｇ（露光位置）、それの所要時間Ｔ（マスク移動速度）が変わっても、基本的な傾向は変わらない。
【０１２２】
また、この現象は、マスクが大きければ大きいほど、また、マスク移動速度が速くなればなるほど、また、停止位置Ｇ（露光位置）が小さくなればなるほど顕著になるため、本実施例の方法はより有効である。
【０１２３】
本実施例では、狭ギャップ形成時のマスク移動速度プロファイルを、その最高速度に到達する時間が、その速度プロファイル全体（開始から停止まで）の中心時間よりも前（早い時間、開始に近い時点）で、最高速度となるように制御する。
【０１２４】
これにより、速度プロファイルの全体時間を同じにしたまま、圧力変動の、最大圧力を小さくできるので、その結果として、空気圧による、マスク変形量を小さくできる。このため、マスクが空気圧により変形し、それが、平坦に戻るまでの時間を短縮できるので、その結果として、狭ギャップ形成時間を短縮できる。このため、スループットを向上させ、露光装置の性能を向上させることが可能となる。
【０１２５】
なお、本実施例においては、マスクホルダをマスク方向に接離させるチルト機構のモータの速度プロファイルを、上記のように変更すれば良いので、既存の露光装置にも適用することができる。
【０１２６】
もちろん、上述した制御を行うために新たなコントロールシステム（機構）を追加しても良い。
【実施例２】
【０１２７】
図９に、本発明の実施例２を示す。
【０１２８】
本実施例２と実施例１の違いは、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９を、マスクホルダに対して基板１挟んで反対側、言い換えるなら基板の下側（裏面側）に設けたことである。具体的には、本実施例のＺ機構９は、例えばチャック１０とθステージ８の間に配置される。
【０１２９】
Ｚ機構９を、マスクホルダ２０から、チャック１０の下に設けたことにより、マスクホルダ２０を上下させる機構が不要になり、マスクホルダ２０周りの機構が簡略化され、マスクホルダ２０のトップフレーム（図示せず）への取り付け精度を向上させることが可能となり、その結果マスクの並行度（平面度）が実現し易くなる。
【０１３０】
さらに、マスクを静止させて、基板１をマスクに接離させるために、マスク２を真空で把持するための吸引力（負圧力）を小さくすることができ、負圧ポンプを小さなものにすることができるので、装置コストの低減につながる。
【０１３１】
また、実施例１では、マスク２を高速で上下するためには、その加速度に耐えうるように（マスク２を離さないように）、マスクホルダ２０の負圧口２２の吸引力を強くしなければならない場合も考えられる。特に、マスク２の自重をマスクホルダ２０の吸引力のみで支えているので、負圧力の向上が必須となる。さらに、マスク２を上下に高速で動かそうとすればするほど、その加速度により、マスク２の変形量が大きくなる。
【０１３２】
一方、実施例２では、チャック１０を上下させて、その結果、その上に搭載されている基板１を上下に動かすことになる。ここで、チャック１０の剛性は高いので、チャック１０の上下加速度による変形量は小さく、その結果、それに搭載されている基板の変形は小さい。このため、狭ギャップ形成の加速度を大きくすることが可能となり、その結果、狭ギャップ形成の高速化が可能となる。
【０１３３】
繰り返しになるが、実施例２では、マスク２は静止しているので、加速度による変形を考慮する必要がなく、加速度を増大させて、狭ギャップ形成の速度を上げることができる。
【０１３４】
ここで、チャック１０をマスク２に接離する速度、つまり、Ｚ機構９による、チャック１０の速度は、実施例１と同じように、狭ギャップ形成時の、マスク速度プロファイルにおいて、加速時の加速度が、減速時の加速度より大きく、換言すると、最高速度に到達する時間が、前記速度プロファイルの時間中心よりも前にあるような（短い時間で到達するような）、速度プロファイルになっている。このため、狭ギャップ形成時の圧力上昇の最大値を、小さくすることが可能となり、これにより、圧力によるマスク変形量が小さくなり、その結果として、マスク変形が無くなり露光開始時間を早められる。
【０１３５】
このため、本第二実施例においても、第一実施例と同様に、狭ギャップ形成速度を上げることが可能となり、スループットを向上できる。
【実施例３】
【０１３６】
図１０に実施例３を示す。
【０１３７】
本実施例３においては、実施例１の速度プロファイルと同じように（つまり、図８の前半最高速度プロファイル７２のように）、最高速度になる位置（時間）を、速度プロファイルの中央から前方に持ってくる点は同じである。
【０１３８】
実施例３と実施例１との違いは、本実施例の加速度が可変であり、速度プロファイルが、図１０の速度プロファイル１０３のように、曲線の速度プロファイルとなっている点である。具体的には、実施例３では、加速時の速度プロファイルを凸型曲線に、減速時の速度プロファイルを凹型曲線に可変とする。
【０１３９】
このような速度プロファイルとすることにより、実施例１と同じように、最大圧力上昇を小さくできる。
【０１４０】
さらに、加速度を可変にすることにより、マスク移動速度の加速から減速への移り変わりの速度変化を小さくし、また、減速して、静止するまでの速度変動を小さくすることができるので、マスクホルダ２０の振動を抑えることができる。
【０１４１】
また、その結果、マスクの振動も抑えることができる。このため、露光までの時間を短縮し、狭ギャップ形成速度をより高速化することが可能になると考える。
【０１４２】
ここでは、曲線の速度プロファイルを示したが、曲線でなくても、多角形の速度プロファイルでもよい。
【０１４３】
つまり、図１０の基準速度プロファイル７０では、加速と減速の切換わりの、０.５Ｔを中心に左右の面積（移動距離）が同じである。一方、本実施例の速度プロファイルでは、０.５Ｔより早い側（時間０に近い側）の面積（移動距離）が大きいことが特徴である。つまり、速度プロファイルの中央の時点（時間）よりも、前の面積（移動距離）を大きくすればするほど、圧力上昇は小さくなる。
【０１４４】
このため、速度プロファイルが、直線、或いは、曲線であろうが、０.５Ｔより前半の面積を大きくなることが望ましい。
【０１４５】
また、繰り返しになるが、理想的には、モータ（マスクホルダ）の加速度が無限であれば、時間０でマスク速度がＶに達し、その後、時間Ｔで速度ゼロ０になる速度プロファイルが、圧力上昇低減の観点からは望ましい。
【０１４６】
しかし、モータの加速度は有限であるため、モータの加速度特性に基づいて速度プロファイルを制御することが望ましい。
【実施例４】
【０１４７】
図１１に、本発明の実施例４を示す。
【０１４８】
実施例４と実施例１との違いは、本実施例では、チャック１０の周辺（例えば両端）に、空気の粘性よりも粘性の小さい気体を、基板１の上に噴出するための、低粘性気体噴出ノズル１００を設けた点である。具体的には、マスク２が基板１に近接する際に（望ましくは直前）、前記ノズル１００から、粘性の低い気体を基板とマスクの間に噴出することを特徴としている。
【０１４９】
この効果としては、狭ギャップ形成時の空気圧の上昇は、空気の粘性により大きくなることから、空気よりも粘性の低い気体を、狭ギャップ形成時に噴出することにより、圧力上昇を小さくすることができる。
【０１５０】
具体的には、空気の粘性は、１８.４μＰａ・ｓであるが、例えば、水素のそれは、８.９μＰａ・ｓである。このため、マスク２と基板１の間の空気を、水素に置換できればその粘性が約１／２であることから、圧力上昇を空気に比べて約１／２に減少することが可能である。
【０１５１】
その他の構成は、第一実施例と同じであるため、第一実施例と同様な効果が得られるとともに、粘性の小さい気体を用いることにより、さらに圧力の上昇を低下できるので、マスク変形量を小さくでき、狭ギャップ形成の高速化を行うことができる。
【実施例５】
【０１５２】
図１２に、本発明の実施例５を示す。
【０１５３】
実施例５と実施例１との違いは、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９の他に、２つ目のＺ機構９をマスクホルダに対して基板１を挟んで反対側、言い換えるなら基板の下側（裏面側）に設けたことである。具体的には、本実施例５の２つ目のＺ機構９は、例えばチャック１０とθステージ８の間に配置される。
【０１５４】
この２つ目のＺ機構９は、マスクホルダ２０に設けていたＺ機構９の動作に対応して、基板１の面に対して垂直方向に駆動する。これにより、マスク２とステージ１の両方が、接離するように、動くことが可能となる。
【０１５５】
ここで、本実施例５では、両者の相対的な動き、つまり、速度プロファイルが、実施例１と同じであり、例えば、実施例１の前半最高速度プロファイル７２のようになっている。このため、マスク２と基板１の圧力上昇が小さくなり、第一実施例と同様に、狭ギャップ形成の高速化ができる。
【０１５６】
また、本実施例では、マスク２と基板１の両方が動くので、狭ギャップ形成開始時の加速度を、早くすることが可能となり、理想的な直角三角形（Ｌ時型の）の速度プロファイルに、より近づけることができる。このため、両者の間の圧力上昇を小さくでき、第一実施例よりも早い狭ギャップ形成が期待できる。
【０１５７】
マスクを基板に近接させて露光を行うプロキシミティ露光装置に置いては、実施例５を用いることにより、狭ギャップ形成時のマスクと基板間の最大空気圧を低減できるので、マスク変形が小さくなり、ギャップ形成時間を短縮できる。その結果、装置のスループットを向上させることが可能となる。
【実施例６】
【０１５８】
図１３に、本発明の実施例６を示す。
【０１５９】
本実施例６と、実施例１との違いは、本実施例６では、基板１（言い換えるならチャック１０）とマスク２の外縁に、雰囲気を吸引する負圧手段２００を設けている点である。具体的には、図１３（１）のように、チャック１０に置かれた基板１の外縁に、吸気口２０１を持つノズル２０２とそれをチャック１０に固定する固定部２０３と、ノズル２０２から吸引した空気をチャック１０の外に出す配管２０４から構成されている負圧手段２００が設けられている。
【０１６０】
吸気口２０１は、傾斜しており、吸気口２０１の少なくとも一部は、マスク２と基板１の間に存在するようになっている。傾斜させることにより、ノズルの挿入にも拘わらず、マスク２を基板１に近接することが可能となり、また、両者の間に吸気口の一部を挿入することにより、効果的に、空気を排出できる。
【０１６１】
配管２０４の他端には、負圧力（吸引量）と吸引時間をコントロールする制御手段を設けた負圧ポンプ６０５が設けられている。
【０１６２】
この負圧手段２００は、少なくとも１つ以上、例えば、基板１の外縁に沿って、基板１の全周に複数設けられている。この負圧手段２００は、図１３（２）に示すように、狭ギャップ形成のためにマスク２が基板１に近接する時に両者の間に発生する空気流２０５（マスク２中心からマスク２外縁に向かって流れる空気流）を、吸気孔２０１で吸引して、マスク２と基板１の間の外に出す機能がある。
【０１６３】
つまり、負圧手段２００により、狭ギャップ形成時に基板１とマスク２間に発生する高圧空気を、短時間で、両者の間から外に流出するために、高圧空気によるマスク２の変形量を低減することが可能となる。これにより、狭ギャップ形成時の高圧空気によりマスク２の変形を小さくできるので、狭ギャップ形成時間を短縮することが可能になる。
【０１６４】
ここで、負圧手段２００による吸引の開始と停止は、マスク２が狭ギャップ形成を開始し始めてから（高さＨから、小さくなり始めたら）、吸引を開始し、マスク２が高さＧに到達したら、吸引を停止する。
【０１６５】
また、ここで、吸引量は、マスクが高さＨからＧに移動することにより排出される空気量に相当する吸引量である。つまり、吸引量Ｑは、Ｑ＝マスク面積ｘ（高さＨ−高さＧ）である。つまり、マスク２が、狭ギャップ形成により、高さＨから高さＧになるまでの空気量を吸引してやれば、空気の圧力が上がり、マスク２の変形を誘起することが無くなり、狭ギャップ形成を高速化することが可能となる。
【０１６６】
ここで、負圧手段２００としては、シリンジポンプのような、つまり、注射器状のシリンダーポンプを用いて、このポンプの流量を、前記の流量Ｑと同じにすることにより、流量Ｑを管理することが容易になる。つまり、狭ギャップ移動が開始するのに合わせて、シリンジポンプを引き始め、狭ギャップ移動が終了すると同時に、引き終わるように調整することにより所定の流量Ｑを、マスク２の移動に合わせてマスク２と基板１から容易に抜き出すことが可能となる。
【０１６７】
マスク２が狭ギャップの高さＧに到達したら、負圧手段２００により、吸引を停止するのは、負圧手段２００を稼働させたままにしておくと、マスク２と基板１間の空気が、排出されて、真空（大気圧より低い値）となり、マスク２が下に引っ張られて撓むためである。つまり、負圧手段２００により、狭ギャップ形成後にも稼働すると、マスク２が変形して狭ギャップ形成の障害となるために、これは、避けなければならない。
【０１６８】
上述した吸引制御は、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力、つまりマスクホルダの移動に対応していると表現することができる。その他の表現としては、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力が大きくなるにつれて負圧手段２００の負圧も大きく、基板１とマスク２間に発生する高圧空気の圧力が小さくなるにつれて負圧手段２００の負圧も小さくなるように制御されると表現することができる。
【０１６９】
なお、本実施例でも実施例１と、同じ効果を期待することができる。
【実施例７】
【０１７０】
図１４に、本発明の実施例７を示す。
【０１７１】
本実施例７と実施例６との違いは、本実施例７では、負圧手段２１０が、マスクホルダ２０に、マスク２に隣接して設けられている点である。
【０１７２】
図１４（１）に示すように、負圧手段２１０には、吸気口２１１が、基板１と対向して設けられており、また、吸気口２１１が設けられている基板１との対向面２１２，２１３は、その面高さが、マスク２の基板１との対向面２１５と同じ高さに設定されている。
【０１７３】
本実施例７について、図１４（２）を用いて、説明する。
【０１７４】
本実施例７では、負圧手段２１０の、基板１対向面が、マスク２のそれと同じ高さに設けられているので、以下の効果を奏することができる。
（１）負圧手段２１０が有っても、マスク２を基板１に、負圧手段２１０が無い時と同様に、近接させることができる。
（２）負圧手段２１０が、マスクホルダ２０に設けられているので、基板１がマスク２より大きく、基板１の位置を移動させながら、露光させる場合にも、負圧手段２１０を取り換える必要が無くなり、容易に行うことができる。
（３）負圧手段２１０の基板対向面の、マスク２側の幅Ｗ２に対して、外側の幅Ｗ１を、大きくすることにより、吸気口２１１から吸引する空気流２１７のうち、マスク２中心からの空気流２１６を、外部からの空気流２１８よりも、流量的に沢山吸引することが可能となり、より効率的に、マスク２と基板１との間の空気を、マスク２の外に排出することが可能となる。
【０１７５】
特に、Ｗ１を広くすればするほど、外部から、吸気口２１７に入ってくる空気流２１８は、その流路抵抗が増加するために大きくなり、その結果として、空気流２１８の流量は小さくなる。その結果、前述したように、マスク２からの空気流２１６を、効果的に、マスク２と基板１の間から、排出することが可能となる。その結果、第６実施例と同様な効果を期待することができる。
【実施例８】
【０１７６】
図１５に、実施例８を示す。
【０１７７】
本実施例８と実施例６との違いは、基板１とマスク２の間の気圧を大気圧より小さくすることである。これにより、狭ギャップ形成時に障害となっていた空気の圧力上昇を小さくすることが可能となり、狭ギャップ形成の速度を向上させることが可能となる。
【０１７８】
具体的には、図１５（１）に示すように、負圧手段２２０により、マスク２と基板１の空気を空気流２２５として、両者の間から常にマスク外に流出させている。このため、マスク動作に合わせて負圧手段を調整する必要がなく制御が簡単になり、製作が容易になる利点もある。
【０１７９】
負圧手段２２０は、前述した負圧手段２００と基本的に同じ構成で、吸気口２２１を持つノズル２２２とそれをチャック１０に固定する固定部２２３，ノズル２２２に連接され、空気流を運ぶための配管２２４から構成されている。
【０１８０】
また、配管２２４の他端には、負圧ポンプが連接されている（図示せず）。
【０１８１】
負圧手段２２０により、基板１とマスク２の間の気圧Ｐ１は、露光装置の雰囲気圧（大気圧Ｐ０）より小さい（Ｐ１＜Ｐ０）。
【０１８２】
ここで、Ｐ１は小さければ小さいほどマスク２が狭ギャップ移動する時の空気抵抗（空気の圧力上昇）が小さくなる。このため、空気圧力上昇の低減の観点からは、小さくすることが望ましいが、負圧ポンプの大型化（高性能化）が必要となる。
【０１８３】
また、マスク２と基板１との間の圧力をＰ１と小さくすると、マスク２も負圧力に引っ張られて、基板１の方向に凸となる。このため、図１５（２）に示すように、マスクとマスクの自重による撓み補正手段の、マスク２とガラス２１の間の空間２４も、マスク２の基板１対向面とほぼ同じ気圧Ｐ１になるように減圧する必要がある。
【０１８４】
但し、マスクの表裏で同じＰ１にすると、マスクの自重分だけマスク２が基板１の方に凸になるので、この自重による撓み量を補正する分だけ、さらに気圧を小さくすることが必要である。
【０１８５】
具体的には、マスク２の自重による負圧力（気圧）をΔＰとすると、空間２４の気圧はＰ１−ΔＰに、減圧する必要がある。
【０１８６】
図１５（３）に、マスク２が、狭ギャップを形成（隙間Ｇ）している時の状態を示している。この時の基板１とマスク２の圧力はＰ１である。
【０１８７】
つまり、狭ギャップ形成の前後に拘わらず、常に、マスク２と基板１の間の圧力を、大気圧Ｐ０よりも小さく保持することにより、マスク２の狭ギャップ形成時にも、その空気圧力の上昇を小さくできるので、狭ギャップ形成の高速化が可能である。
【０１８８】
極端な例として、概略ゼロ気圧に近い気圧が実現できたとすれば、その空気抵抗（空気圧上昇）は、略ゼロとなり、マスクが、狭ギャップ形成時の圧力上昇により変形することはなくなる。これにより、高速な狭ギャップ形成が可能となる。
【０１８９】
以上に述べたように、狭ギャップ形成の高速化の要因となっている理由が、マスク２が基板１に近接する時に発生する空気の高圧化によるマスク変形であることを本実施例では説明した。
【０１９０】
そして、同じ時間（長さ）のマスク速度プロファイルでも、その最大速度に到達する時間Ｔｍａｘを、速度プロファイルの全体の時間Ｔの１／２より短くすること（Ｔｍａｘ＜Ｔ／２）により、空気の最大圧を低減可能であることを説明した。
【０１９１】
そして、そのマスク速度プロファイルを用いることにより、狭ギャップ形成の高速化が可能であることを説明した。
【０１９２】
また、狭ギャップ形成時の圧力上昇を低減する他の方法として、粘性の低い気体をマスク２と基板１間の空気に混入することにより空気の粘性を低下させ、圧力上昇を低下させて、狭ギャップ形成の高速化が可能であることを説明した。
【０１９３】
さらに、負圧手段により、狭ギャップ形成時にマスクと基板の間から排出される空気流速を早くできるので、狭ギャップ形成時の最大圧力を下げることが可能であることを説明した。その結果、マスクの変形量を小さくして、狭ギャップ移動の高速化が可能となることを説明した。
【符号の説明】
【０１９４】
１ 基板
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ Ｚ機構
１０ チャック
１１ 突起（土手，真空区画）
２０ マスクホルダ
２１ ガラス（負圧撓み矯正手段用）
２２ 負圧口
２３ 負圧配管
２４ 負圧空間
３０ 狭ギャップ形成時のマスク移動方向
３１ 狭ギャップ形成中のマスク変形要因（加速度＋空気圧）
４０ 速度プロファイル（加速＝減速＝０.０５Ｔ，最大速度Ｖ）
４１ 速度プロファイル（加速＝減速＝０.５Ｔ，最大速度０.１Ｖ）
５０ 圧力変動（マスク速度プロファイル４０の場合）
５１ 圧力変動（マスク速度プロファイル４１の場合）
７０ 対称速度プロファイル（加速＝減速＝０.５Ｔ，最大速度Ｖ）
７１ 後半最高速度プロファイル（加速＝０.７５Ｔ，減速＝０.２５Ｔ，最大速度Ｖ）
７２ 前半最高速度プロファイル（加速＝０.２５Ｔ，減速＝０.７５Ｔ，最大速度Ｖ）
８０ 圧力変動（対称速度プロファイルマスク７０の場合）
８１ 圧力変動（後半最高速度プロファイル７１の場合）
８２ 圧力変動（前半最高速度プロファイル７２の場合）
８３ 圧力変動（加速＝０.１２５Ｔ，減速＝０.８７５Ｔ，最大速度Ｖ）
８４ 圧力変動（加速＝０.０５Ｔ，減速＝０.９５Ｔ，最大速度Ｖ）
９０ 間隔Ｈ
９１ マスクと基板の間隔
９２ 狭ギャップＧ（露光時の基板とチャックの間隔）
１００ ノズル
２００，２１０，２２０ 負圧手段
２０１，２１１，２２１ 吸気口
２０２，２２２ ノズル
２０３，２２３ 固定部
２０４，２２４ 配管
２０５，２１７，２２５ 空気流
２１２，２１３，２１５ 対向面
２１６ マスク中心からの空気流
２１８ 外からの空気流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に露光を行う露光装置において、
前記基板を搭載するチャックと、
前記チャックの位置決めを行う位置決め部と、
前記基板にパターンを露光するためのマスクを把持し、前記基板に近接するマスクホルダと、
前記マスクホルダの加速度を制御する制御部と、
前記マスクに光を照射する露光部と、を有し
前記制御部は、
少なくとも第１の加速度と、前記第１の加速度よりも低い第２の加速度を用いて、前記マスクホルダの加速度を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記マスクホルダは、
前記第１の加速度で加速し、
前記第２の加速度で減速することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の露光装置において、
前記マスクホルダは、
前記第１の加速度で加速した後に、
前記第２の加速度で減速することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の露光装置において、
前記制御部は、
前記第１の加速度、前記第２の加速度のうち少なくとも１つを変えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１に記載の露光装置において、
空気よりも粘性の低い媒体を供給する供給部を有し、
前記供給部は前記基板へ前記媒体を供給することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の露光装置において、
前記チャックは、前記マスクホルダの動作に対応して、前記基板の面に対して上方、及び下方の少なくとも一方に移動することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の露光装置において、
前記チャックと前記マスクホルダとの間の雰囲気を吸引する吸引部を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１】
基板に露光を行う露光装置において、
前記基板を搭載するチャックと、
前記チャックの位置決めを行う位置決め部と、
前記基板にパターンを露光するためのマスクを把持し、前記基板に近接するマスクホルダと、
前記マスクホルダの加速度を制御する制御部と、
前記マスクに光を照射する露光部と、を有し
前記制御部は、
少なくとも第１の加速度と、前記第１の加速度よりも低い第２の加速度を用いて、前記マスクホルダの加速度を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記マスクホルダは、
前記第１の加速度で加速し、
前記第２の加速度で減速することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の露光装置において、
前記マスクホルダは、
前記第１の加速度で加速した後に、
前記第２の加速度で減速することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の露光装置において、
前記制御部は、
前記第１の加速度、前記第２の加速度のうち少なくとも１つを変えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１に記載の露光装置において、
空気よりも粘性の低い媒体を供給する供給部を有し、
前記供給部は前記基板へ前記媒体を供給することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の露光装置において、
前記チャックは、前記マスクホルダの動作に対応して、前記基板の面に対して上方、及び下方の少なくとも一方に移動することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の露光装置において、
前記チャックと前記マスクホルダとの間の雰囲気を吸引する吸引部を有することを特徴とする露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１７７８１７（Ｐ２０１２−１７７８１７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１１０３（Ｐ２０１１−４１１０３）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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