JP3870066B2 - 基板位置決め装置および露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板位置決め装置および露光装置に関し、より特定的には、基板の位置決め、または、フォトマスクと基板との相対的な位置決めを、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する、基板位置決め装置および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板位置決め装置は、基板を支持する基板支持体をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるための移動装置が設けられている。この移動装置の配置としては、Ｘ、Ｙ、θそれぞれの移動装置を積重ねる方法と、基板支持体の四角形の１辺に間隔をおいてＹ方向の移動装置２個を設け、隣接する１辺にＸ方向の移動装置を１個設けて、Ｘ方向の移動装置、および２個のＹ方向の移動装置を差動させて、基板を、Ｘ、Ｙ、およびθ方向に移動させていた。
【０００３】
ここで、図１３を参照して、基板位置決め装置に用いられる、モータ、および、ボールねじを用いた従来の位置合わせ方式を採用した移動装置の構造について説明する。この移動装置では、基板をＸ，Ｙ，θ方向に移動させて、基板の位置決めを行なう方式を採用している。
【０００４】
基板２は、支持体３０に保持されている。この支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）には回転体８が設けられている。さらに、この回転体８に接して支持体３０を移動させるボールねじ６、および、モータ７などによって構成されるＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２Ｙの方向用移動装置２２０が設けられている。
【０００５】
また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【０００６】
また、露光装置においても、フォトマスクを通して光を基板に照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンを基板に転写する前に、フォトマスクと基板とを精度よく位置合わせすることは極めて重要である。この位置合わせにおいては、従来フォトマスクと基板とが接近または接触して重ねられた状態で、フォトマスクと基板とを相対的にＸ，Ｙ，θ方向に移動する方法が採用されている。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【０００７】
このＸ，Ｙ，θ方向に移動するための移動方法は，上記基板位置決め装置と同様に、Ｘ，Ｙ，θそれぞれの移動装置を積重ねる方法、または、四角形の保持手段（フォトマスクまたは基板を保持する手段）の１辺に間隔をおいてＹ方向移動装置を２個設け、隣接する他の１辺にＸ方向移動装置を１個設ける方法により実現される。後者の方法の場合、Ｘ方向移動装置によりＸ方向、Ｙ方向移動装置によりＹ方向の位置が調節され、さらに２個のＹ方向移動装置を差動させてθ方向の位置が調節される。
【０００８】
ここで、図１４を参照して、露光装置に用いられる、モータ、および、ボールねじを用いた従来の位置合わせ方式を採用した移動装置の構造について説明する。この移動装置では、固定された基板に対して、フォトマスクをＸ，Ｙ，θ方向に移動させて位置合わせをする方式を採用している。
【０００９】
フォトマスク１は、支持体３０に保持されている。この支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）には回転体８が設けられている。さらに、この回転体８に接して支持体３０を移動させるボールねじ６、および、モータ７などによって構成されるＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２Ｙの方向用移動装置２２０が設けられている。
【００１０】
また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００１１】
フォトマスク１と基板２とにはそれぞれ対応する位置に、フォトマスクの位置合わせマーク４と、基板の位置合わせマーク５が設けられている。フォトマスク１と基板２とが重ねられた状態で、ＣＣＤカメラ（図示省略）によってこのフォトマスク１と基板２との位置合わせマーク４，５が読取られ、その位置ずれ量のデータに基づいて、Ｘ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０が駆動されて、フォトマスク１がＸ，Ｙ，θ方向に移動され，フォトマスク１と基板２とが位置合わせされる。
【００１２】
ここで、上記基板位置決め装置および上記露光装置に用いられる、Ｘ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の構造について、図１５を参照して詳細に説明する。各移動装置は、モータ７、モータ軸７ａ、ボールねじ６、モータ軸７ａとボールねじ６とを繋ぐカップリング３１０、ボールねじ６の推力を受けるスラスト軸受３００、ボールねじ６に螺合する雌ねじ２９０、先端金具２３０、先端金具２３０を直進案内するリニアベアリング２２０、これらの部材を支持するフレーム３２０から構成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記基板位置決め装置、および上記露光装置において、Ｙ方向移動装置を２個設け、隣接する他の１辺にＸ方向移動装置を１個設ける移動装置の場合、比較的構造が簡単で小型にできる利点を有している。しかし、高価なボールねじ６や、ボールねじ６の推力を受けるスラスト軸受３００、さらに直線運動をさせるためのリニアベアリング２２０等を使用する必要があり、また、部品点数も多くなり、また、各部品の軸芯を合わせて組立てることも容易ではないため、基板位置決め装置全体、および露光装置全体として高価になるという問題があった。
【００１４】
したがって、この発明の第１の目的は、上記問題点を解決するためになされたものであり、基板の位置決めにおいて、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する基板位置決め装置を提供することにある。
【００１５】
また、この発明の第２の目的は、フォトマスクと基板との間の相対的な位置決めに関し、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する基板位置決め装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に基いた、基板位置決め装置においては、ベースプレートと、このベースプレートに設けられ、基板をその基板の平面を含むＸ、Ｙ、θ方向に移動可能なように保持する保持手段と、上記基板の複数の辺、または位置決めマークの位置を、位置検出センサによって検出し、予め定めた基板の位置に対するずれ量を演算して、その演算結果に基づいて上記保持手段をＸ、Ｙ、θ方向に移動してずれ量をなくすように、上記基板の位置決めを行なう基板位置決め装置であって、上記保持手段をＸ方向に移動させるためのＸ方向移動機構と、上記保持手段をＹ方向に移動させるための第１のＹ方向移動機構と、上記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、上記保持手段をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有し、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構が上記保持手段に接する回転カム機構である。
【００１７】
この構成によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【００１８】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転カム機構は、回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、上記偏心回転部材の外周に嵌め込められる転がり軸受とを含み、上記転がり軸受の外周が上記保持手段に接することを特徴とする。
【００１９】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転軸は、上記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取手段をさらに含む。
【００２０】
また、上記発明のより好ましい形態として、位置検出センサによって読取られた上記基板の位置ずれ量に基き、上記基板の位置ずれをなくすために各々の上記円形偏心カムの必要な回転角度をプロセッサによって演算し、そのデータによって各々の上記円形偏心カムを回転させる。
【００２１】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記基板の辺よりも外側に位置する固定マークを上記ベースプレートに設け、上記基板の複数の辺または位置決めマークと上記固定マークとの間の距離を上記位置検出センサによって読取り、この読取りデータに基き、上記基板の複数の辺または位置決めマークと上記固定マークとの間の距離を、予め定めた値となるように上記基板の位置決めを行なう。
【００２２】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記各偏心回転部材は、回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接上記円盤または上記円筒状の円形偏心カムを取付けたことを特徴とする。
【００２３】
この発明に基いた、露光装置においては、フォトマスクと基板とが近接または接触して重ねられ、上記フォトマスクを通して光を上記基板に照射することによって、上記フォトマスクに描かれたパターンを上記基板に転写する露光装置であって、以下の構成を備える。
【００２４】
上記フォトマスクと上記基板とを位置合わせするために、上記フォトマスクと上記基板とには、それぞれ対応する位置に複数個の位置合わせマークが設けられ、上記フォトマスクと上記基板とが重ねられた状態で、ＣＣＤカメラによって、上記フォトマスクと上記基板との位置合わせマークが読取られ、上記ＣＣＤカメラによって読取られたデータに基づいて、上記フォトマスクと上記基板とが相対的にＸ，Ｙ，θ方向に移動させられて、上記フォトマスクと上記基板との位置合わせ行なうための位置合わせ装置を有する。
【００２５】
また、この位置合わせ装置は、上記フォトマスクまたは上記基板のいずれか移動する一方を保持し、かつ、上記フォトマスクまたは上記基板の面方向に移動可能とされた保持装置と、上記保持装置をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、上記保持装置をＹ方向に移動させる第１のＹ方向移動機構と、上記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、上記保持装置をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有する。さらに、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構が、上記保持装置に接する回転カム機構である。
【００２６】
この構成によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【００２７】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転カム機構は、回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、上記偏心回転部材の外周に嵌め込まれる転がり軸受とを含み、上記転がり軸受の外周が上記保持装置に接する構成が採用される。
【００２８】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転軸は、上記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取装置をさらに含む。
【００２９】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記ＣＣＤカメラによって読取られた上記フォトマスクと上記基板との位置ずれ量を認識するための画像処理装置と、上記画像処理装置による情報に基き、上記フォトマスクと上記基板との位置ずれ量を演算する演算手段と、上記演算手段から出力される情報に基き、上記フォトマスクと上記基板との位置ずれをなくすために、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構に対して、上記各偏心回転部材の必要な回転角度を与えるための出力装置とを備える。
【００３０】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記各偏心回転部材は、回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接上記円盤または上記円筒状の円形偏心カムを取付けた構成が採用される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を適用した基板位置決め装置、および露光装置の各実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態における基板位置決め装置の構成について、図１を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における基板位置決め装置の回転円形偏心カムを用いた位置決め原理を示す図である。なお、図１３を用いて説明した従来の基板位置決め装置と同一または相当部分については、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
（基板位置決め装置の概略構成）
図１を参照して、本実施の形態における基板位置決め装置は、回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０に特徴を有している。
【００３４】
具体的には、基板２が保持される支持体３０の一辺（Ａ）に当接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられ、支持体３０の他の辺（Ｂ）に当接するように、Ｘ方向にずれた位置に第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。この構成を採用することにより、基板をＸ，Ｙ，θ方向に移動させることが可能となる。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【００３５】
回転円形偏心カム機構としては、支持体３０の辺に設けられる支持体金具２８に接する転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、およびこの円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０を備えている。
【００３６】
（回転角度θと移動量Ｓとの関係）
次に、図２（ａ），（ｂ）を参照して、「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係について説明する。図２（ａ）に示すように、回転軸１０の中心と円形偏心カム１１ａの中心を結ぶ直線（Ｌ１）と、円形偏心カム１１ａが接する支持体３０の１辺とが平行となる位置を回転角度θの原点（０点）とする。また、直線（Ｌ１）と支持体３０の１辺とが平行して移動するとして、円形偏心カム１１ａの±方向に回転させたときの「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を図２（ｂ）のグラフに示す。このグラフの曲線は、Ｓ＝ｓｉｎθの式で表わされる。
【００３７】
（基板位置決め装置のより具体的な構造）
次に、図３から図６を参照して、本実施の形態における回転円形偏心カム機構を用いた基板位置決め装置のより具体的な構造について説明する。なお、図３は本実施の形態における基板位置決め装置の構成を示す平面図（図４中ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図）であり、図４は図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。また、図５は、上部ベースプレート２４Ａと、固定マーク６，７，８と、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図であり、図６は固定マーク６，７，８を除く、上部ベースプレート２４Ａと、下部ベースプレート２４Ｂと、第１支持体３０Ａと、第２支持体３０Ｂと、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【００３８】
基板２は基板ベースプレート３０Ｃに真空吸着によって支持されている。基板ベースプレート３０Ｃは第１支持体３０Ａを介在して第２支持体３０Ｂに載置・固定されている。第２支持体３０Ｂの一辺（Ａ）には、支持体金具２８が設けられ、この支持体金具２８に接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられている。第２支持体３０Ｂの他の辺（Ｂ）には、Ｘ方向にずれた位置に支持体金具２８が２ヶ所設けられ、各支持体金具２８に接するように第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。また、第２支持体３０Ｂの２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、第２支持体３０ＢをＸ方向移動装置１００、第１のＹ方向用移動装置１１０、および、第２のＹ方向用移動装置１２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００３９】
回転円形偏心カム機構としては、転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、この円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０、および、回転軸１０を回転駆動させるためのモータ３２を備えている。なお、円形偏心カム１１ａとしては、円盤形状、円筒状形状のものを用いることが好ましい。また、回転軸１０には、円形偏心カム１１ａに回転角度を読取るためのエンコーダ等の読取装置を設けることが好ましく、さらに好ましくは、モータ３２において、出力軸の回転角度が制御可能なモータを用いることが好ましい。また、円形偏心カム１１ａが接する第２支持体３０Ｂの１辺とが平行となる位置である回転角度θの原点（０点）の検出装置と、パルスモータとを用いて、回転軸１０の回転角度を認識する制御を行なうことも可能である。また、基板ベースプレート３０Ｃの基板２側には、ＣＣＤカメラ１２が設けられている。
【００４０】
図７を参照して、第２支持体３０Ｂの支持部の詳細構造は、第２支持体３０ＢをＸＹ方向に移動可能に支持しつつ、Ｚ方向への移動を拘束するための構造であり、支持体金具２８の平板部２８ａを、ハウジング２５によって自由に回転可能なように保持されたボール２７を有する一対の軸受２６によって挟んで支持している。軸受２６の一方は上部ベースプレート２４Ａに直接設けられ、軸受２６の他方は上部ベースプレート２４Ａに固定されたブラケット２１に設けられる。なお、上部ベースプレート２４Ａは、支柱２４Ｃにより、下部ベースプレート２４Ｂに支持されている（図４参照）。
【００４１】
図８を参照して、基板ベースプレート３０Ｃに保持される基板２の、上部ベースプレート２４Ａに対する位置決めは、上部ベースプレート２４Ａに設けられた固定マーク６，７，８と、基板２の対応する辺または位置決めマークとの距離が、位置検出センサであるＣＣＤカメラ１２により読取られ、この読取られた基板２の位置ずれ情報に基き、プロセッサにより基板２のずれ量が演算される。その後、この演算結果に基いて、基板２の位置ずれをなくすように、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０に対して、各円形偏心カム１１ａに必要な回転角度が、プロセッサから与えられる。なお、基板ベースプレート３０Ｃには、上部ベースプレート２４Ａに設けられた固定マーク６，７，８をＣＣＤカメラ１２で読取ることができるように、切欠部３０ｋが設けられている。
【００４２】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における基板位置決め装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０の実現が可能となり、移動機構の簡素を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。なお、基板ベースプレート３０Ｃをベルトコンベア、ローラコンベアに置き換える構成の採用も可能である。
【００４３】
（実施の形態２）
以下、この発明に基いた実施の形態における露光装置の構成について、図９を参照して説明する。なお、図９は、本実施の形態における露光装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。なお、図１４を用いて説明した従来の露光装置と同一または相当部分については、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
（露光装置の概略構成）
図９を参照して、本実施の形態における露光装置の移動装置は、図１４に示す従来の移動装置の部分を改良し、回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０を設けた点に特徴を有している。
【００４５】
具体的には、フォトマスク１が保持される支持体３０の一辺（Ａ）に当接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられ、支持体３０の他の辺（Ｂ）に当接するように、Ｘ方向にずれた位置に第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。なお、フォトマスク１に対して近接して配置される基板２については、図９中２点鎖線で示している。
【００４６】
この構成を採用することにより、フォトマスクを基板に対してＸ，Ｙ，θ方向に移動させることが可能となる。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【００４７】
回転円形偏心カム機構としては、支持体３０の辺に設けられる支持体金具２８に接する転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、およびこの円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０を備えている。
【００４８】
回転角度θと移動量Ｓとの関係については、上記図２を用いた説明と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００４９】
（プロセッサ）
また、図１０にフォトマスク１に設けられる位置合わせマーク４と、基板２に設けられる位置合わせマーク５とをＣＣＤカメラ１２で読取り、そのデータ処理を行なうプロセッサのブロック図を示す。すなわち、フォトマスク１と基板２とが重ねられた状態で、フォトマスク１の位置合わせマーク４と基板２の位置合わせマーク５とが光源１３で照明され、ＣＣＤカメラ１２によって読取られる。
【００５０】
読取られた位置合わせマーク４，５の画像は、画像処理装置１４で処理され、そのデータは演算装置１５に送られ、位置合わせマーク４と位置合わせマーク５との位置ずれ量が算出されるとともに、この位置ずれ量を打消すための各回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０の移動量が算出され、各回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０を駆動するための出力装置１６に送られる。なお、この演算装置の機構は、上記実施の形態１における基板位置合わせ装置にも適用することが可能である。
【００５１】
（露光装置のより具体的な構造）
次に、図１１および図１２を参照して、本実施の形態における回転円形偏心カム機構を用いた露光装置のより具体的な構造について説明する。なお、図１１は本実施の形態における露光装置の構成を示す平面図（図１２中ＩＸ−ＩＸ線矢視図）であり、図１２は図１１中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【００５２】
図９に示す露光装置と同様に、フォトマスク１は支持体３０に保持されている。基板２は基板ホルダー３１により真空吸着によって支持され、さらにこの基板ホルダー３１は、基板ベースプレート３２に支持されている。また、基板ベースプレート３２は、ベースプレート２４に対して、ガイドピン２９により支持されている。
【００５３】
支持体３０の一辺（Ａ）には、支持体金具２８が設けられ、この支持体金具２８に接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられている。支持体３０の他の辺（Ｂ）には、Ｘ方向にずれた位置に支持体金具２８が２ヶ所設けられ、各支持体金具２８に接するように第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置１００、第１のＹ方向用移動装置１１０、および、第２のＹ方向用移動装置１２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００５４】
回転円形偏心カム機構としては、転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、この円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０、および、回転軸１０を回転駆動させるためのモータ１７を備えている。なお、円形偏心カム１１ａとしては、円盤形状、円筒状形状のものを用いることが好ましい。また、回転軸１０には、円形偏心カム１１ａに回転角度を読取るためのエンコーダ等の読取装置を設けることが好ましく、さらに好ましくは、モータ１７において、出力軸の回転角度が制御可能なモータを用いることが好ましい。また、円形偏心カム１１ａが接する支持体３０の１辺とが平行となる位置である回転角度θの原点（０点）を検出装置と、パルス値を出力するパルスモータとを用いて、回転軸１０の回転角度を認識する制御を用いることも可能である。
【００５５】
ベースプレート２４の光源側には、ＣＣＤカメラ１２をＸ方向に移動可能に支持するカメラＸ方向移動装置２０が設けられ、さらにこのカメラＸ方向移動装置２０をＹ方向に移動可能に支持するカメラＹ方向移動装置１９が設けられている。なお、図５には、ＣＣＤカメラ１２をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール１８が図示されている。
【００５６】
なお、支持体３０の支持部の詳細構造については、上記図７に示す構造と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００５７】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における露光装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０の実現が可能となり、移動機構の簡素を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。さらに、図１０に示す演算装置においては、回転偏芯カム１１ａの回転角度θを求めるためのプログラムが必要であるが、移動機構の構成を簡素化することにより、露光装置全体としてのコストの低減を図ることが可能となる。
【００５８】
なお、上記実施の形態においては、フォトマスク１を支持する支持体３０をＸ，Ｙ方向に移動可能とし、基板２を支持する基板ホルダー３１を固定する機構を採用したが、フォトマスク１を支持する支持体３０を固定し、基板２を支持する基板ホルダー３１をＸ，Ｙ方向に移動可能とする機構を採用することも可能であり、フォトマスク１と基板２とが相対的にＸ，Ｙ，θ方向移動可能な機構であれば、どのような機構の採用も可能である。
【００５９】
したがって、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明に基いた基板位置決め装置および露光装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、位置合わせ精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１における基板位置決め装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図２】 （ａ）は「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を示す模式図であり、（ｂ）は「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を示すグラフである。
【図３】 実施の形態１における基板位置決め装置の構成を示す平面図（図４中ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図）である。
【図４】 図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】 実施の形態１における基板位置決め装置の上部ベースプレート２４Ａと、固定マーク６，７，８と、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【図６】 実施の形態１における基板位置決め装置の固定マーク６，７，８を除く、上部ベースプレート２４Ａと、下部ベースプレート２４Ｂと、第１支持体３０Ａと、第２支持体３０Ｂと、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【図７】 実施の形態１における基板位置決め装置の支持体３０の支持部の詳細構造を示す図である。
【図８】 実施の形態１における基板位置決め装置の基板２と支持体３０との位置決めを示す図である。
【図９】 実施の形態２における露光装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１０】 実施の形態２における露光装置の演算装置のブロック図である。
【図１１】 実施の形態２における露光装置の構成を示す平面図（図１２中ＩＸ−ＩＸ線矢視図）である。
【図１２】 図１１中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【図１３】 従来の技術における基板位置決め装置の位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１４】 従来の技術における露光装置の位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１５】 従来の技術における基板位置決め装置、および露光装置に採用される移動装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
１ フォトマスク、２ 基板、４ フォトマスク位置合わせマーク、５ 基板位置合わせマーク、１０ 回転軸、１１ａ 円形偏心カム、１１ｂ 転がり軸受、１２ ＣＣＤカメラ、１４ 画像処理装置、１５ 演算装置、１６ 出力装置、１７，３２ モータ、１８ ガイドレール、１９ カメラＹ方向移動装置、２０ カメラＸ方向移動装置、２１ ブラケット、２４Ａ 上部ベースプレート、２４Ｂ 下部ベースプレート、２４Ｃ 支柱、２５ ハウジング、２６ 軸受、２７ ボール、２８ａ 平板部、２８ 支持体金具、２９ ガイドピン、３０ 支持体、３０Ａ 第１支持体、３０Ｂ 第２支持体、３０Ｃ 基板ベースプレート、３０ｋ 切欠部、３１ 基板ホルダー、１００，１１０，１２０ 回転円形偏心カム機構。
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板位置決め装置および露光装置に関し、より特定的には、基板の位置決め、または、フォトマスクと基板との相対的な位置決めを、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する、基板位置決め装置および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板位置決め装置は、基板を支持する基板支持体をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるための移動装置が設けられている。この移動装置の配置としては、Ｘ、Ｙ、θそれぞれの移動装置を積重ねる方法と、基板支持体の四角形の１辺に間隔をおいてＹ方向の移動装置２個を設け、隣接する１辺にＸ方向の移動装置を１個設けて、Ｘ方向の移動装置、および２個のＹ方向の移動装置を差動させて、基板を、Ｘ、Ｙ、およびθ方向に移動させていた。
【０００３】
ここで、図１３を参照して、基板位置決め装置に用いられる、モータ、および、ボールねじを用いた従来の位置合わせ方式を採用した移動装置の構造について説明する。この移動装置では、基板をＸ，Ｙ，θ方向に移動させて、基板の位置決めを行なう方式を採用している。
【０００４】
基板２は、支持体３０に保持されている。この支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）には回転体８が設けられている。さらに、この回転体８に接して支持体３０を移動させるボールねじ６、および、モータ７などによって構成されるＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２Ｙの方向用移動装置２２０が設けられている。
【０００５】
また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【０００６】
また、露光装置においても、フォトマスクを通して光を基板に照射することによって、フォトマスクに描かれたパターンを基板に転写する前に、フォトマスクと基板とを精度よく位置合わせすることは極めて重要である。この位置合わせにおいては、従来フォトマスクと基板とが接近または接触して重ねられた状態で、フォトマスクと基板とを相対的にＸ，Ｙ，θ方向に移動する方法が採用されている。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【０００７】
このＸ，Ｙ，θ方向に移動するための移動方法は，上記基板位置決め装置と同様に、Ｘ，Ｙ，θそれぞれの移動装置を積重ねる方法、または、四角形の保持手段（フォトマスクまたは基板を保持する手段）の１辺に間隔をおいてＹ方向移動装置を２個設け、隣接する他の１辺にＸ方向移動装置を１個設ける方法により実現される。後者の方法の場合、Ｘ方向移動装置によりＸ方向、Ｙ方向移動装置によりＹ方向の位置が調節され、さらに２個のＹ方向移動装置を差動させてθ方向の位置が調節される。
【０００８】
ここで、図１４を参照して、露光装置に用いられる、モータ、および、ボールねじを用いた従来の位置合わせ方式を採用した移動装置の構造について説明する。この移動装置では、固定された基板に対して、フォトマスクをＸ，Ｙ，θ方向に移動させて位置合わせをする方式を採用している。
【０００９】
フォトマスク１は、支持体３０に保持されている。この支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）には回転体８が設けられている。さらに、この回転体８に接して支持体３０を移動させるボールねじ６、および、モータ７などによって構成されるＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２Ｙの方向用移動装置２２０が設けられている。
【００１０】
また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００１１】
フォトマスク１と基板２とにはそれぞれ対応する位置に、フォトマスクの位置合わせマーク４と、基板の位置合わせマーク５が設けられている。フォトマスク１と基板２とが重ねられた状態で、ＣＣＤカメラ（図示省略）によってこのフォトマスク１と基板２との位置合わせマーク４，５が読取られ、その位置ずれ量のデータに基づいて、Ｘ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０が駆動されて、フォトマスク１がＸ，Ｙ，θ方向に移動され，フォトマスク１と基板２とが位置合わせされる。
【００１２】
ここで、上記基板位置決め装置および上記露光装置に用いられる、Ｘ方向移動装置２００、第１のＹ方向用移動装置２１０、および、第２のＹ方向用移動装置２２０の構造について、図１５を参照して詳細に説明する。各移動装置は、モータ７、モータ軸７ａ、ボールねじ６、モータ軸７ａとボールねじ６とを繋ぐカップリング３１０、ボールねじ６の推力を受けるスラスト軸受３００、ボールねじ６に螺合する雌ねじ２９０、先端金具２３０、先端金具２３０を直進案内するリニアベアリング２２０、これらの部材を支持するフレーム３２０から構成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記基板位置決め装置、および上記露光装置において、Ｙ方向移動装置を２個設け、隣接する他の１辺にＸ方向移動装置を１個設ける移動装置の場合、比較的構造が簡単で小型にできる利点を有している。しかし、高価なボールねじ６や、ボールねじ６の推力を受けるスラスト軸受３００、さらに直線運動をさせるためのリニアベアリング２２０等を使用する必要があり、また、部品点数も多くなり、また、各部品の軸芯を合わせて組立てることも容易ではないため、基板位置決め装置全体、および露光装置全体として高価になるという問題があった。
【００１４】
したがって、この発明の第１の目的は、上記問題点を解決するためになされたものであり、基板の位置決めにおいて、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する基板位置決め装置を提供することにある。
【００１５】
また、この発明の第２の目的は、フォトマスクと基板との間の相対的な位置決めに関し、簡素にかつ廉価であるとともに、精度と信頼性を満足させる構造を有する基板位置決め装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に基いた、基板位置決め装置においては、ベースプレートと、このベースプレートに設けられ、基板をその基板の平面を含むＸ、Ｙ、θ方向に移動可能なように保持する保持手段と、上記基板の複数の辺、または位置決めマークの位置を、位置検出センサによって検出し、予め定めた基板の位置に対するずれ量を演算して、その演算結果に基づいて上記保持手段をＸ、Ｙ、θ方向に移動してずれ量をなくすように、上記基板の位置決めを行なう基板位置決め装置であって、上記保持手段をＸ方向に移動させるためのＸ方向移動機構と、上記保持手段をＹ方向に移動させるための第１のＹ方向移動機構と、上記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、上記保持手段をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有し、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構が上記保持手段に接する回転カム機構である。
【００１７】
この構成によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【００１８】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転カム機構は、回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、上記偏心回転部材の外周に嵌め込められる転がり軸受とを含み、上記転がり軸受の外周が上記保持手段に接することを特徴とする。
【００１９】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転軸は、上記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取手段をさらに含む。
【００２０】
また、上記発明のより好ましい形態として、位置検出センサによって読取られた上記基板の位置ずれ量に基き、上記基板の位置ずれをなくすために各々の上記円形偏心カムの必要な回転角度をプロセッサによって演算し、そのデータによって各々の上記円形偏心カムを回転させる。
【００２１】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記基板の辺よりも外側に位置する固定マークを上記ベースプレートに設け、上記基板の複数の辺または位置決めマークと上記固定マークとの間の距離を上記位置検出センサによって読取り、この読取りデータに基き、上記基板の複数の辺または位置決めマークと上記固定マークとの間の距離を、予め定めた値となるように上記基板の位置決めを行なう。
【００２２】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記各偏心回転部材は、回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接上記円盤または上記円筒状の円形偏心カムを取付けたことを特徴とする。
【００２３】
この発明に基いた、露光装置においては、フォトマスクと基板とが近接または接触して重ねられ、上記フォトマスクを通して光を上記基板に照射することによって、上記フォトマスクに描かれたパターンを上記基板に転写する露光装置であって、以下の構成を備える。
【００２４】
上記フォトマスクと上記基板とを位置合わせするために、上記フォトマスクと上記基板とには、それぞれ対応する位置に複数個の位置合わせマークが設けられ、上記フォトマスクと上記基板とが重ねられた状態で、ＣＣＤカメラによって、上記フォトマスクと上記基板との位置合わせマークが読取られ、上記ＣＣＤカメラによって読取られたデータに基づいて、上記フォトマスクと上記基板とが相対的にＸ，Ｙ，θ方向に移動させられて、上記フォトマスクと上記基板との位置合わせ行なうための位置合わせ装置を有する。
【００２５】
また、この位置合わせ装置は、上記フォトマスクまたは上記基板のいずれか移動する一方を保持し、かつ、上記フォトマスクまたは上記基板の面方向に移動可能とされた保持装置と、上記保持装置をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、上記保持装置をＹ方向に移動させる第１のＹ方向移動機構と、上記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、上記保持装置をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有する。さらに、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構が、上記保持装置に接する回転カム機構である。
【００２６】
この構成によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【００２７】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転カム機構は、回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、上記偏心回転部材の外周に嵌め込まれる転がり軸受とを含み、上記転がり軸受の外周が上記保持装置に接する構成が採用される。
【００２８】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記回転軸は、上記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取装置をさらに含む。
【００２９】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記ＣＣＤカメラによって読取られた上記フォトマスクと上記基板との位置ずれ量を認識するための画像処理装置と、上記画像処理装置による情報に基き、上記フォトマスクと上記基板との位置ずれ量を演算する演算手段と、上記演算手段から出力される情報に基き、上記フォトマスクと上記基板との位置ずれをなくすために、上記Ｘ方向移動機構、上記第１のＹ方向移動機構、および、上記第２のＹ方向移動機構に対して、上記各偏心回転部材の必要な回転角度を与えるための出力装置とを備える。
【００３０】
また、上記発明のより好ましい形態として、上記各偏心回転部材は、回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接上記円盤または上記円筒状の円形偏心カムを取付けた構成が採用される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を適用した基板位置決め装置、および露光装置の各実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態における基板位置決め装置の構成について、図１を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における基板位置決め装置の回転円形偏心カムを用いた位置決め原理を示す図である。なお、図１３を用いて説明した従来の基板位置決め装置と同一または相当部分については、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
（基板位置決め装置の概略構成）
図１を参照して、本実施の形態における基板位置決め装置は、回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０に特徴を有している。
【００３４】
具体的には、基板２が保持される支持体３０の一辺（Ａ）に当接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられ、支持体３０の他の辺（Ｂ）に当接するように、Ｘ方向にずれた位置に第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。この構成を採用することにより、基板をＸ，Ｙ，θ方向に移動させることが可能となる。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【００３５】
回転円形偏心カム機構としては、支持体３０の辺に設けられる支持体金具２８に接する転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、およびこの円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０を備えている。
【００３６】
（回転角度θと移動量Ｓとの関係）
次に、図２（ａ），（ｂ）を参照して、「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係について説明する。図２（ａ）に示すように、回転軸１０の中心と円形偏心カム１１ａの中心を結ぶ直線（Ｌ１）と、円形偏心カム１１ａが接する支持体３０の１辺とが平行となる位置を回転角度θの原点（０点）とする。また、直線（Ｌ１）と支持体３０の１辺とが平行して移動するとして、円形偏心カム１１ａの±方向に回転させたときの「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を図２（ｂ）のグラフに示す。このグラフの曲線は、Ｓ＝ｓｉｎθの式で表わされる。
【００３７】
（基板位置決め装置のより具体的な構造）
次に、図３から図６を参照して、本実施の形態における回転円形偏心カム機構を用いた基板位置決め装置のより具体的な構造について説明する。なお、図３は本実施の形態における基板位置決め装置の構成を示す平面図（図４中ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図）であり、図４は図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。また、図５は、上部ベースプレート２４Ａと、固定マーク６，７，８と、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図であり、図６は固定マーク６，７，８を除く、上部ベースプレート２４Ａと、下部ベースプレート２４Ｂと、第１支持体３０Ａと、第２支持体３０Ｂと、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【００３８】
基板２は基板ベースプレート３０Ｃに真空吸着によって支持されている。基板ベースプレート３０Ｃは第１支持体３０Ａを介在して第２支持体３０Ｂに載置・固定されている。第２支持体３０Ｂの一辺（Ａ）には、支持体金具２８が設けられ、この支持体金具２８に接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられている。第２支持体３０Ｂの他の辺（Ｂ）には、Ｘ方向にずれた位置に支持体金具２８が２ヶ所設けられ、各支持体金具２８に接するように第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。また、第２支持体３０Ｂの２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、第２支持体３０ＢをＸ方向移動装置１００、第１のＹ方向用移動装置１１０、および、第２のＹ方向用移動装置１２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００３９】
回転円形偏心カム機構としては、転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、この円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０、および、回転軸１０を回転駆動させるためのモータ３２を備えている。なお、円形偏心カム１１ａとしては、円盤形状、円筒状形状のものを用いることが好ましい。また、回転軸１０には、円形偏心カム１１ａに回転角度を読取るためのエンコーダ等の読取装置を設けることが好ましく、さらに好ましくは、モータ３２において、出力軸の回転角度が制御可能なモータを用いることが好ましい。また、円形偏心カム１１ａが接する第２支持体３０Ｂの１辺とが平行となる位置である回転角度θの原点（０点）の検出装置と、パルスモータとを用いて、回転軸１０の回転角度を認識する制御を行なうことも可能である。また、基板ベースプレート３０Ｃの基板２側には、ＣＣＤカメラ１２が設けられている。
【００４０】
図７を参照して、第２支持体３０Ｂの支持部の詳細構造は、第２支持体３０ＢをＸＹ方向に移動可能に支持しつつ、Ｚ方向への移動を拘束するための構造であり、支持体金具２８の平板部２８ａを、ハウジング２５によって自由に回転可能なように保持されたボール２７を有する一対の軸受２６によって挟んで支持している。軸受２６の一方は上部ベースプレート２４Ａに直接設けられ、軸受２６の他方は上部ベースプレート２４Ａに固定されたブラケット２１に設けられる。なお、上部ベースプレート２４Ａは、支柱２４Ｃにより、下部ベースプレート２４Ｂに支持されている（図４参照）。
【００４１】
図８を参照して、基板ベースプレート３０Ｃに保持される基板２の、上部ベースプレート２４Ａに対する位置決めは、上部ベースプレート２４Ａに設けられた固定マーク６，７，８と、基板２の対応する辺または位置決めマークとの距離が、位置検出センサであるＣＣＤカメラ１２により読取られ、この読取られた基板２の位置ずれ情報に基き、プロセッサにより基板２のずれ量が演算される。その後、この演算結果に基いて、基板２の位置ずれをなくすように、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０に対して、各円形偏心カム１１ａに必要な回転角度が、プロセッサから与えられる。なお、基板ベースプレート３０Ｃには、上部ベースプレート２４Ａに設けられた固定マーク６，７，８をＣＣＤカメラ１２で読取ることができるように、切欠部３０ｋが設けられている。
【００４２】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における基板位置決め装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０の実現が可能となり、移動機構の簡素を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。なお、基板ベースプレート３０Ｃをベルトコンベア、ローラコンベアに置き換える構成の採用も可能である。
【００４３】
（実施の形態２）
以下、この発明に基いた実施の形態における露光装置の構成について、図９を参照して説明する。なお、図９は、本実施の形態における露光装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。なお、図１４を用いて説明した従来の露光装置と同一または相当部分については、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
（露光装置の概略構成）
図９を参照して、本実施の形態における露光装置の移動装置は、図１４に示す従来の移動装置の部分を改良し、回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０を設けた点に特徴を有している。
【００４５】
具体的には、フォトマスク１が保持される支持体３０の一辺（Ａ）に当接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられ、支持体３０の他の辺（Ｂ）に当接するように、Ｘ方向にずれた位置に第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。なお、フォトマスク１に対して近接して配置される基板２については、図９中２点鎖線で示している。
【００４６】
この構成を採用することにより、フォトマスクを基板に対してＸ，Ｙ，θ方向に移動させることが可能となる。なお、θ方向とは、Ｘ，Ｙ方向と同一面内における回転方向を示すものとする。
【００４７】
回転円形偏心カム機構としては、支持体３０の辺に設けられる支持体金具２８に接する転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、およびこの円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０を備えている。
【００４８】
回転角度θと移動量Ｓとの関係については、上記図２を用いた説明と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００４９】
（プロセッサ）
また、図１０にフォトマスク１に設けられる位置合わせマーク４と、基板２に設けられる位置合わせマーク５とをＣＣＤカメラ１２で読取り、そのデータ処理を行なうプロセッサのブロック図を示す。すなわち、フォトマスク１と基板２とが重ねられた状態で、フォトマスク１の位置合わせマーク４と基板２の位置合わせマーク５とが光源１３で照明され、ＣＣＤカメラ１２によって読取られる。
【００５０】
読取られた位置合わせマーク４，５の画像は、画像処理装置１４で処理され、そのデータは演算装置１５に送られ、位置合わせマーク４と位置合わせマーク５との位置ずれ量が算出されるとともに、この位置ずれ量を打消すための各回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０の移動量が算出され、各回転円形偏心カム機構１００，１１０，１２０を駆動するための出力装置１６に送られる。なお、この演算装置の機構は、上記実施の形態１における基板位置合わせ装置にも適用することが可能である。
【００５１】
（露光装置のより具体的な構造）
次に、図１１および図１２を参照して、本実施の形態における回転円形偏心カム機構を用いた露光装置のより具体的な構造について説明する。なお、図１１は本実施の形態における露光装置の構成を示す平面図（図１２中ＩＸ−ＩＸ線矢視図）であり、図１２は図１１中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【００５２】
図９に示す露光装置と同様に、フォトマスク１は支持体３０に保持されている。基板２は基板ホルダー３１により真空吸着によって支持され、さらにこの基板ホルダー３１は、基板ベースプレート３２に支持されている。また、基板ベースプレート３２は、ベースプレート２４に対して、ガイドピン２９により支持されている。
【００５３】
支持体３０の一辺（Ａ）には、支持体金具２８が設けられ、この支持体金具２８に接するようにＸ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１００が設けられている。支持体３０の他の辺（Ｂ）には、Ｘ方向にずれた位置に支持体金具２８が２ヶ所設けられ、各支持体金具２８に接するように第１のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構として回転円形偏心カム機構１２０が設けられている。また、支持体３０の２辺（Ａ，Ｂ）に対向する側の２辺（Ｃ，Ｄ）には、ばね９が、支持体３０をＸ方向移動装置１００、第１のＹ方向用移動装置１１０、および、第２のＹ方向用移動装置１２０の方向に押付けるように、辺Ｃに１ヶ所、辺Ｄに２ヶ所設けられている。
【００５４】
回転円形偏心カム機構としては、転がり軸受１１ｂ、転がり軸受１１ｂをその外周面に嵌め込む円形偏心カム１１ａ、この円形偏心カム１１ａに回転駆動力を伝達する回転軸１０、および、回転軸１０を回転駆動させるためのモータ１７を備えている。なお、円形偏心カム１１ａとしては、円盤形状、円筒状形状のものを用いることが好ましい。また、回転軸１０には、円形偏心カム１１ａに回転角度を読取るためのエンコーダ等の読取装置を設けることが好ましく、さらに好ましくは、モータ１７において、出力軸の回転角度が制御可能なモータを用いることが好ましい。また、円形偏心カム１１ａが接する支持体３０の１辺とが平行となる位置である回転角度θの原点（０点）を検出装置と、パルス値を出力するパルスモータとを用いて、回転軸１０の回転角度を認識する制御を用いることも可能である。
【００５５】
ベースプレート２４の光源側には、ＣＣＤカメラ１２をＸ方向に移動可能に支持するカメラＸ方向移動装置２０が設けられ、さらにこのカメラＸ方向移動装置２０をＹ方向に移動可能に支持するカメラＹ方向移動装置１９が設けられている。なお、図５には、ＣＣＤカメラ１２をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール１８が図示されている。
【００５６】
なお、支持体３０の支持部の詳細構造については、上記図７に示す構造と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００５７】
（作用・効果）
以上、本実施の形態における露光装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構１００、第１のＹ方向移動機構１１０、および、第２のＹ方向移動機構１２０の実現が可能となり、移動機構の簡素を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、移動距離精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。さらに、図１０に示す演算装置においては、回転偏芯カム１１ａの回転角度θを求めるためのプログラムが必要であるが、移動機構の構成を簡素化することにより、露光装置全体としてのコストの低減を図ることが可能となる。
【００５８】
なお、上記実施の形態においては、フォトマスク１を支持する支持体３０をＸ，Ｙ方向に移動可能とし、基板２を支持する基板ホルダー３１を固定する機構を採用したが、フォトマスク１を支持する支持体３０を固定し、基板２を支持する基板ホルダー３１をＸ，Ｙ方向に移動可能とする機構を採用することも可能であり、フォトマスク１と基板２とが相対的にＸ，Ｙ，θ方向移動可能な機構であれば、どのような機構の採用も可能である。
【００５９】
したがって、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明に基いた基板位置決め装置および露光装置によれば、回転カム機構を用いて、Ｘ方向移動機構、第１のＹ方向移動機構、および、第２のＹ方向移動機構を実現させることにより、移動機構の簡素が可能になり、また、各移動装置に必要とされるコストの低減を図ることが可能になる。また、回転カムの角度を正確に制御することで、保持装置の移動量を正確に管理できるため、位置合わせ精度と信頼性の向上を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１における基板位置決め装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図２】 （ａ）は「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を示す模式図であり、（ｂ）は「円形偏心カム１１ａの回転角度θ」と「支持体３０の移動量Ｓ」との関係を示すグラフである。
【図３】 実施の形態１における基板位置決め装置の構成を示す平面図（図４中ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図）である。
【図４】 図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】 実施の形態１における基板位置決め装置の上部ベースプレート２４Ａと、固定マーク６，７，８と、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【図６】 実施の形態１における基板位置決め装置の固定マーク６，７，８を除く、上部ベースプレート２４Ａと、下部ベースプレート２４Ｂと、第１支持体３０Ａと、第２支持体３０Ｂと、基板ベースプレート３０Ｃとの位置関係を示す斜視図である。
【図７】 実施の形態１における基板位置決め装置の支持体３０の支持部の詳細構造を示す図である。
【図８】 実施の形態１における基板位置決め装置の基板２と支持体３０との位置決めを示す図である。
【図９】 実施の形態２における露光装置の回転円形偏心カムを用いた位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１０】 実施の形態２における露光装置の演算装置のブロック図である。
【図１１】 実施の形態２における露光装置の構成を示す平面図（図１２中ＩＸ−ＩＸ線矢視図）である。
【図１２】 図１１中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【図１３】 従来の技術における基板位置決め装置の位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１４】 従来の技術における露光装置の位置合わせ方式の原理を示す図である。
【図１５】 従来の技術における基板位置決め装置、および露光装置に採用される移動装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
１ フォトマスク、２ 基板、４ フォトマスク位置合わせマーク、５ 基板位置合わせマーク、１０ 回転軸、１１ａ 円形偏心カム、１１ｂ 転がり軸受、１２ ＣＣＤカメラ、１４ 画像処理装置、１５ 演算装置、１６ 出力装置、１７，３２ モータ、１８ ガイドレール、１９ カメラＹ方向移動装置、２０ カメラＸ方向移動装置、２１ ブラケット、２４Ａ 上部ベースプレート、２４Ｂ 下部ベースプレート、２４Ｃ 支柱、２５ ハウジング、２６ 軸受、２７ ボール、２８ａ 平板部、２８ 支持体金具、２９ ガイドピン、３０ 支持体、３０Ａ 第１支持体、３０Ｂ 第２支持体、３０Ｃ 基板ベースプレート、３０ｋ 切欠部、３１ 基板ホルダー、１００，１１０，１２０ 回転円形偏心カム機構。
Claims (9)
- ベースプレートと、このベースプレートに設けられ、基板をその基板の平面を含むＸ、Ｙ、θ方向に移動可能なように保持する保持手段と、前記基板の複数の辺の位置、または位置決めマークの位置を、位置検出センサによって検出し、予め定めた基板の位置に対するずれ量を演算して、その演算結果に基づいて前記保持手段をＸ、Ｙ、θ方向に移動してずれ量をなくすように、前記基板の位置決めを行なう基板位置決め装置であって、
前記保持手段をＸ方向に移動させるためのＸ方向移動機構と、
前記保持手段をＹ方向に移動させるための第１のＹ方向移動機構と、
前記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、前記保持手段をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有し、
前記Ｘ方向移動機構、前記第１のＹ方向移動機構、および、前記第２のＹ方向移動機構が前記保持手段に接する回転カム機構であり、
前記回転カム機構は、
回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、
前記偏心回転部材の外周に嵌め込められる転がり軸受とを含み、
前記転がり軸受の外周が前記保持手段に接することを特徴とする、基板位置決め装置。 - 前記回転軸は、前記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取手段をさらに含む、請求項１に記載の基板位置決め装置。
- 位置検出センサによって読取られた前記基板の位置ずれ量に基き、前記基板の位置ずれをなくすために各々の前記円形偏心カムの必要な回転角度をプロセッサによって演算し、そのデータによって各々の前記円形偏心カムを回転させる、請求項１または２に記載の基板位置決め装置。
- 前記基板の辺よりも外側に位置する固定マークを上記ベースプレートに設け、前記基板の複数の辺または位置決めマークと前記固定マークとの間の距離を前記位置検出センサによって読取り、この読取りデータに基き、前記基板の複数の辺または位置決めマークと前記固定マークとの間の距離を、予め定めた値となるように前記基板の位置決めを行なう、請求項１〜３のいずれかに記載の基板位置決め装置。
- 前記各偏心回転部材は、
回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接前記円盤または前記円筒状の円形偏心カムを取付けたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板位置決め装置。 - フォトマスクと基板とが近接または接触して重ねられ、前記フォトマスクを通して光を前記基板に照射することによって、前記フォトマスクに描かれたパターンを前記基板に転写する露光装置であって、
前記フォトマスクと前記基板とを位置合わせするために、前記フォトマスクと前記基板とには、それぞれ対応する位置に複数個の位置合わせマークが設けられ、
前記フォトマスクと前記基板とが重ねられた状態で、ＣＣＤカメラによって、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせマークが読取られ、
前記ＣＣＤカメラによって読取られたデータに基づいて、前記フォトマスクと前記基板とが相対的にＸ，Ｙ，θ方向に移動させられて、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行なうための位置合わせ手段を有し、
前記位置合わせ手段は、
前記フォトマスクまたは前記基板のいずれか移動する一方を保持し、かつ、前記フォトマスクまたは前記基板の面方向に沿って移動可能とされた保持手段と、
前記保持手段をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、
前記保持手段をＹ方向に移動させる第１のＹ方向移動機構と、
前記第１のＹ方向移動機構とはＸ方向にずれて位置し、前記保持手段をＹ方向に移動させる第２のＹ方向移動機構とを有し、
前記Ｘ方向移動機構、前記第１のＹ方向移動機構、および、前記第２のＹ方向移動機構が、前記保持手段に接する回転カム機構であり、
前記回転カム機構は、回転軸に偏心して取付けられた円盤、または、円筒状の円形偏心カムからなる偏心回転部材と、
前記偏心回転部材の外周に嵌め込められる転がり軸受とを含み、
前記転がり軸受の外周が前記保持手段に接することを特徴とする、露光装置。 - 前記回転軸は、前記偏心回転部材の回転角度を読取るための読取手段をさらに含む、請求項６に記載の露光装置。
- 前記ＣＣＤカメラによって読取られた前記フォトマスクと前記基板との位置ずれ量を認識するための画像処理手段と、
前記画像処理手段による情報に基き、前記フォトマスクと前記基板との位置ずれ量を演算するための演算手段と、
前記演算手段から出力される情報に基き、前記フォトマスクと前記基板との位置ずれをなくすために、前記Ｘ方向移動機構、前記第１のＹ方向移動機構、および、前記第２のＹ方向移動機構に対して、前記各偏心回転部材の必要な回転角度を与えるための出力手段と、
を備える、請求項６または７に記載の露光装置。 - 前記各偏心回転部材は、
回転角度が制御可能なモータの出力軸に、直接前記円盤または前記円筒状の円形偏心カムを取付けたことを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の露光装置。
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