プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及び表示用パネル基板の製造方法
【課題】マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行う。
【解決手段】マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う間、第１の画像取得装置５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、第２の画像取得装置５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動する。第１の画像取得装置５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、マスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し、第２の画像取得装置５２により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する。
【解決手段】マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う間、第１の画像取得装置５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、第２の画像取得装置５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動する。第１の画像取得装置５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、マスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し、第２の画像取得装置５２により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置により、マスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、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とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造において、基板上に形成されたブラックマトリクスの上に着色パターンを露光する際の様に、基板に形成された下地パターンの上に新たなパターンを露光する場合、新たに露光するパターンが下地パターンからずれない様に、マスクと基板との位置合わせを精度良く行う必要がある。従来、主に大型の基板の露光に用いられるプロキシミティ露光装置では、マスク及び基板の下地パターンに複数のアライメントマークをそれぞれ設け、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置によりマスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行っていた。なお、この様なプロキシミティ露光装置として、特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５６５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロキシミティ露光装置において、マスクと基板とのギャップ合わせを行った後には、アライメントマークが設けられたマスクの下面と、下地パターンのアライメントマークが形成された基板の表面とが、プロキシミティギャップの分だけ数百μｍ程離れている。これに対し、アライメントマークの画像を取得するＣＣＤカメラ等の画像取得装置の焦点深度は数μｍ程度であり、マスクのアライメントマークの画像と、基板の下地パターンのアライメントマークの画像を、同時に取得することはできない。そこで、従来は、ボールねじ及びモータ等の移動機構により、画像取得装置を上下に移動して、画像取得装置の焦点を、マスクの下面及び基板の表面に順番に合わせていた。そのため、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出するのに時間が掛かってマスクと基板との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構を制御して第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、第２の焦点位置移動機構を制御して第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うものである。
【０００９】
マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動するので、従来の様にマスクと基板とのギャップ合わせ後に画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うので、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われる。
【００１０】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する複数の移動手段を備え、制御手段が、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構を制御して第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、第２の焦点位置移動機構を制御して第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、画像処理装置が第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置が第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。
【００１１】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。
【００１２】
基板の下地パターンのアライメントマークは、露光光が照射される基板の露光領域内に形成されているので、その画像を取得する第２の画像取得装置は、露光時に露光領域から外れた退避位置へ移動し、次にマスクと基板との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する必要がある。そして、第２の画像取得装置の移動の際、移動機構の動作のばらつきにより第２の画像取得装置の位置ずれが発生する恐れがあり、第２の画像取得装置の位置ずれが発生すると、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果に、第２の画像取得装置の位置ずれによる誤差が含まれることとなる。
【００１３】
そこで、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正する。第２の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせが精度良く行われる。そして、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うので、第２の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。
【００１４】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うものである。マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われるので、高品質な表示用パネル基板が高いスループットで製造される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第１の画像取得装置と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第２の画像取得装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動することにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。
【００１６】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することにより、第２の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、第２の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。
【００１７】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。
【図３】チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。
【図４】空気圧支持装置及びＺ−チルト機構を示す図である。
【図５】図５（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図５（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。
【図６】ギャップセンサーの概略構成を示す図である。
【図７】マスクのアライメントマークの一例を示す図である。
【図８】基板の下地パターンのアライメントマークの一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）は焦点位置移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。
【図１０】図１０（ａ）はカメラユニット移動機構及び焦点位置移動機構の上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。
【図１１】画像処理装置のブロック図である。
【図１２】露光処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】従来のショットの動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いたショットの動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を説明する図である。
【図１６】液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１７】液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。プロキシミティ露光装置は、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、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、ギャップセンサー４０、画像処理装置５０、カメラユニット５１，５２、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図１では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。また、図２では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、画像処理装置５０、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０が省略されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、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。
【００２０】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２１】
図１及び図２において、チャック１０は、基板１のロード及びアンロードを行うロード／アンロード位置にある。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には下地パターンが形成され、下地パターンの上にはフォトレジストが塗布されている。
【００２２】
図３は、チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。なお、図３では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、画像処理装置５０、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０が省略されている。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。図２において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口２０ａが設けられており、マスクホルダ２０は、開口２０ａの周囲に設けられた図示しない吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２３】
図１及び図３において、チャック１０は、チャック支持台９を介して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。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１及び図３の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１及び図３の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を複数個所で支持する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。
【００２４】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、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方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、後述するＺ−チルト機構３０により、マスクホルダ２０をＺ方向（図３の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、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方向への回転により、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、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方向へ回転を行う。
【００２５】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００２６】
図４は、空気圧支持装置及びＺ−チルト機構を示す図である。なお、図４では、画像処理装置５０、カメラユニット５１，５２、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。露光位置の上空には、トップフレーム２２が設置されている。トップフレーム２２は、上方から見て四角形の枠を成す様に構成されているが、図４では、四角形の枠の図面手前側及び図面奥側の部分が省略され、四角形の枠の左右の部分の断面のみが示されている。トップフレーム２２には、複数の空気圧支持装置２３を介して、ホルダフレーム２１が取り付けられている。ホルダフレーム２１には、マスクホルダ２０が取り付けられている。空気圧支持装置２３は、例えばエアクッションで構成され、内部の空気圧により、マスクホルダ２０及びホルダフレーム２１の荷重を支えている。トップフレーム２２とホルダフレーム２１と間には、図面手前側１箇所及び図面奥側２箇所の計３箇所に、Ｚ−チルト機構３０が取り付けられている。
【００２７】
図５（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図５（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。Ｚ−チルト機構３０は、ケーシング３１、直動ガイド３２、可動ブロック３３、モータ３４、軸継手３５、ボールねじ３６ａ、ナット３６ｂ、及びボール３７を含んで構成されている。図５（ｂ）に示す様に、ケーシング３１は、トップフレーム２２の側面に取り付けられている。図５（ａ）に示す様に、ケーシング３１の内部には、直動ガイド３２が設けられており、直動ガイド３２には、可動ブロック３３が搭載されている。ケーシング３１の上方には、モータ３４が設置されており、モータ３４の回転軸には、軸継手３５を介して、ボールねじ３６ａが接続されている。可動ブロック３３には、ボールねじ３６ａにより移動されるナット３６ｂが取り付けられており、可動ブロック３３は、モータ３４の回転により、直動ガイド３２に沿って上下に移動する。
【００２８】
図５（ｂ）に示す様に、ホルダフレーム２１の下面には、チルト用腕２４が設けられている。可動ブロック３３の下面には、ボール３７が取り付けられており、ボール３７は、可動ブロック３３によりチルト用腕２４に押し付けられている。図４において、３つのＺ−チルト機構３０は、可動ブロック３３を上下に移動して、チルト用腕２４を押すボール３７の高さをそれぞれ変更することにより、空気圧支持装置２３により支持されているホルダフレーム２１の高さを三箇所で変更して、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトする。Ｚ−チルト機構駆動回路６１は、主制御装置７０の制御により、各Ｚ−チルト機構３０のモータ３４を駆動する。
【００２９】
図２において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上方には、４つのギャップセンサー４０が設けられている。マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの四隅の上方へ移動され、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で測定する。マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの外側へ移動される。
【００３０】
図６は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。ギャップセンサー４０は、レーザー光源４１、コリメーションレンズ群４２、投影レンズ４３、ミラー４４，４５、結像レンズ４６、及びＣＣＤラインセンサー４７を含んで構成されている。レーザー光源４１から発生されたレーザー光は、コリメーションレンズ群４２及び投影レンズ４３を通り、ミラー４４からマスク２へ斜めに照射される。マスク２へ照射されたレーザー光は、その一部がマスク２の上面で反射され、一部がマスク２の内部へ透過する。マスク２の内部へ透過したレーザー光は、その一部がマスク２の下面で反射され、一部がマスク２の下面から基板１の表面へ照射される。基板１の表面へ照射されたレーザー光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。マスク２の下面で反射されたレーザー光及び基板１の表面で反射されたレーザー光は、マスクの上面から射出された後、ミラー４５で反射され、結像レンズ４６を通って、ＣＣＤラインセンサー４７の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサー４７は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。ＣＣＤラインセンサー４７のマスク２の下面で反射されたレーザー光の検出信号の位置と、基板１の表面で反射されたレーザー光の検出信号の位置とから、マスク２と基板１とのギャップＧが測定される。
【００３１】
マスク２及び基板１に形成された下地パターンには、マスク２と基板１との位置合わせを行うための複数のアライメントマークが設けられている。図７は、マスクのアライメントマークの一例を示す図である。図７では、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａに対応する露光領域２０ｂが、破線で示されている。マスク２の基板１と向かい合う面（下面）には、アライメントマーク２ａが、露光領域２０ｂの外側に２箇所、露光領域２０ｂ内に４箇所設けられている。図８は、基板の下地パターンのアライメントマークの一例を示す図である。図８は、基板１の一面を破線で区分けした４つの露光領域に分けて露光する例を示している。基板１の表面の各露光領域には、下地パターンが形成されている。下地パターンには、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置に対応する位置に、アライメントマーク１ａがそれぞれ設けられている。アライメントマーク１ａ，２ａの位置は、基板１の露光領域の大きさによって異なる。
【００３２】
図２において、マスク２の上空には、２つのカメラユニット５１と、４つのカメラユニット５２が設置されている。各カメラユニット５１は、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの上空にそれぞれ設置されている。各カメラユニット５２は、後述するカメラユニット移動機構により、マスク２と基板１との位置合わせを行う際、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの上空にそれぞれ移動され、基板１の露光を行う際、マスク２の露光領域２０ｂから外れた退避位置へそれぞれ移動される。
【００３３】
各カメラユニット５１には、各カメラユニット５１の焦点位置を移動する焦点位置移動機構がそれぞれ取り付けられている。図９（ａ）は焦点位置移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。焦点位置移動機構は、リブ５８、Ｚベース９０、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、リブ９３、取り付けベース９４、モータ台９５、モータ９６ａ、軸継手９７、軸受９８、ボールねじ９９ａ、及びナット９９ｂを含んで構成されている。露光位置の上空には、焦点位置移動機構が設置されるフレーム５３が設けられている。フレーム５３には、リブ５８により、Ｚベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、フレーム５３の外側で下方に伸びている。
【００３４】
Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６ａが設置されており、モータ９６ａは、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６ａの回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６ａの回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５１が取り付けられている。カメラユニット５１は、ＣＣＤカメラ５１ａと、レンズ５１ｂとを含んで構成されている。
【００３５】
Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５１はＺ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、モータ９６ａを制御して、各カメラユニット５１の焦点がマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａに合う様に、各カメラユニット５１をＺ方向へそれぞれ移動する。
【００３６】
一方、各カメラユニット５２には、各カメラユニット５２を移動するカメラユニット移動機構と、各カメラユニット５２の焦点位置を移動する焦点位置移動機構が、それぞれ取り付けられている。図１０（ａ）はカメラユニット移動機構及び焦点位置移動機構の上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。カメラユニット移動機構は、Ｙガイド５４、Ｙステージ５５、Ｘガイド５６、Ｘステージ５７、リブ５８，５９、モータ８１，８６、軸継手８２，８７、軸受８３，８８、ボールねじ８４ａ，８９ａ、ナット８４ｂ，８９ｂ、及びＺベース９０を含んで構成されている。また、焦点位置移動機構は、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、リブ９３、取り付けベース９４、モータ台９５、モータ９６ｂ、軸継手９７、軸受９８、ボールねじ９９ａ、及びナット９９ｂを含んで構成されている。
【００３７】
露光位置の上空には、カメラユニット移動機構が設置されるフレーム５３が設けられている。フレーム５３の上面には、Ｙガイド５４が設けられており、Ｙガイド５４には、Ｙステージ５５が搭載されている。また、フレーム５３の上面には、モータ８１が設置されており、モータ８１は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８１の回転軸は、軸継手８２によりボールねじ８４ａに接続されており、ボールねじ８４ａは、軸受８３により回転可能に支持されている。Ｙステージ５５の下面には、ボールねじ８４ａにより移動されるナット８４ｂが取り付けられており、Ｙステージ５５は、モータ８１の回転により、Ｙガイド５４に沿ってＹ方向へ移動される。
【００３８】
Ｙステージ５５の上面には、Ｘガイド５６が設けられており、Ｘガイド５６には、Ｘステージ５７が搭載されている。また、Ｙステージ５５の上面には、モータ８６が設置されており、モータ８６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８６の回転軸は、軸継手８７によりボールねじ８９ａに接続されており、ボールねじ８９ａは、軸受８８により回転可能に支持されている。Ｘステージ５７の下面には、ボールねじ８９ａにより移動されるナット８９ｂが取り付けられており、Ｘステージ５７は、モータ８６の回転により、Ｘガイド５６に沿ってＸ方向へ移動される。Ｘステージ５７の側面には、リブ５８，５９によりＺベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、フレーム５３の外側で下方に伸びている。
【００３９】
Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６ｂが設置されており、モータ９６ｂは、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６ｂの回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６ｂの回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５２が取り付けられている。カメラユニット５２は、ＣＣＤカメラ５２ａと、レンズ５２ｂとを含んで構成されている。
【００４０】
Ｘステージ５７のＸ方向への移動及びＹステージ５５のＹ方向への移動により、カメラユニット５２はＸＹ方向へ移動される。図１の主制御装置７０は、モータ８１，８６を制御して、マスク２と基板１との位置合わせを行う際、各カメラユニット５２をマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの上空へそれぞれ移動し、基板１の露光を行う際、各カメラユニット５２をマスク２の露光領域２０ｂから外れた退避位置へそれぞれ移動する。また、Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５２はＺ方向へ移動される。主制御装置７０は、モータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点がマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａ及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａに合う様に、各カメラユニット５２をＺ方向へそれぞれ移動する。
【００４１】
図１１は、画像処理装置のブロック図である。画像処理装置５０は、制御部５０ａ、演算処理部５０ｂ、画像メモリ５０ｃ、及び演算メモリ５０ｄを含んで構成されている。演算メモリ５０ｄには、画像認識の際の基準となるアライメントマーク１ａ，２ａの画像が予め登録されている。画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１，５２のＣＣＤカメラ５１ａ，５２ａが出力した画像信号を記憶する。演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１，５２のＣＣＤカメラ５１ａ，５２ａにより取得されたアライメントマーク１ａ，２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク１ａ，２ａの画像とを比較して画像認識を行い、アライメントマーク１ａ，２ａの位置を検出する。制御部５０ａは、演算処理部５０ｂが画像認識を行う際の判定条件を設定する。
【００４２】
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法について説明する。図１１において、主制御装置７０は、焦点位置移動機構及びカメラユニット移動機構を制御するカメラユニット制御部７０ａと、ステージ駆動回路６０及びＺ−チルト機構駆動回路６１を制御するステージ制御部７０ｂと、メモリ７０ｃとを含んで構成されている。カメラユニット制御部７０ａは、露光処理を開始する前、または１枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット５１，５２の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ開始時のマスク２の下面に合わせて、ギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部７０ａは、決定したギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録する。
【００４３】
また、カメラユニット制御部７０ａは、露光処理を開始する前、または１枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット５１の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ後のマスク２の下面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５１の焦点位置を決定し、各カメラユニット５２の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ後の基板１の表面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部７０ａは、決定したギャップ合わせ後の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録する。なお、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置の決定は、基板１の厚さのばらつきを考慮して、基板の製造ロット毎又は所定枚数の基板毎に行ってもよい。
【００４４】
図１２は、露光処理の動作を示すフローチャートである。まず、ロード／アンロード位置において、チャック１０への基板１のロードが行われる（ステップ３０１）。主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８を駆動し、ロード／アンロード位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、基板１のプリアライメントを行う（ステップ３０２）。次に、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、チャック１０を露光位置へ移動し、基板１を露光位置の１回目のショットを行う位置へ移動する（ステップ３０３）。
【００４５】
続いて、露光位置において１回目のショットが行われる（ステップ３０４）。各回のショットを行った後、主制御装置７０は、全ショットが終了したか否かを判断する（ステップ３０５）。全ショットが終了していない場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げる（ステップ３０６）。続いて、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、基板１のＸＹ方向へのステップ移動を行い（ステップ３０７）、基板１を次のショットを行う位置へ移動する。そして、ステップ３０４へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップ３０４〜３０７を繰り返す。
【００４６】
全ショットが終了した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げた後（ステップ３０８）、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、チャック１０をロード／アンロード位置へ移動する（ステップ３０９）。そして、ロード／アンロード位置において、チャック１０からの基板１のアンロードが行われる（ステップ３１０）。
【００４７】
図１３は、従来のショットの動作を示すフローチャートである。まず、各Ｚ−チルト機構３０が、マスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動される（ステップ５０１）。次に、各Ｚ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる（ステップ５０２）。
【００４８】
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各カメラユニット５２の焦点位置が、マスク２の下面の高さへそれぞれ移動される（ステップ５０３）。各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得し、画像処理装置５０は、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を処理して、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ５０４）。
【００４９】
続いて、各カメラユニット５２の焦点位置が、基板１の表面の高さへそれぞれ移動される（ステップ５０５）。各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得し、画像処理装置５０は、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を処理して、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ５０６）。
【００５０】
そして、画像処理装置５０が検出したマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、マスク２と基板１との位置合わせが行われ（ステップ５０７）、各回のショットの露光が行われる（ステップ５０８）。
【００５１】
この様に、従来は、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０２）が終了した後に、カメラユニット５２の焦点を、マスク２の下面及び基板１の表面に順番に合わせて（ステップ５０３，５０５）、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像と、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を、同じカメラユニット５２を用いて順番に取得していた。そのため、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出するのに時間が掛かってマスク２と基板１との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。
【００５２】
図１４は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いたショットの動作を示すフローチャートである。また、図１５は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を説明する図である。図１４において、まず、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、各Ｚ−チルト機構３０を、マスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する（ステップ４０１）。これと並行して、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、焦点位置移動機構のモータ９６ａを駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１の焦点位置（ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動し（ステップ４０２）、また、焦点位置移動機構のモータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５２の焦点位置（ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動する（ステップ４０３）。図１５（ａ）は、カメラユニット５１，５２の焦点位置を、ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動した状態を示している。
【００５３】
図１４において、各Ｚ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動（ステップ４０１）した後、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａは、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像メモリ５０ｃへ出力し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０の画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａ及び各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を記憶する。
【００５４】
画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａにより取得されたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４０４）。また、演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａにより取得されたマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４０５）。
【００５５】
各カメラユニット５２は、露光時に露光領域から外れた退避位置へそれぞれ移動され、次にマスク２と基板１との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスク２の上空へそれぞれ移動される。各カメラユニット５２の移動の際、カメラユニット移動機構の動作のばらつきにより、各カメラユニット５２の位置ずれが発生する恐れがある。主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、画像処理装置５０がカメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置と、画像処理装置５０がカメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置から、カメラユニット５２の位置ずれを検出する（ステップ４０６）。
【００５６】
続いて、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、４つのギャップセンサー４０の測定結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う（ステップ４０７）。これと並行して、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、焦点位置移動機構のモータ９６ａを制御して、各カメラユニット５１の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット５１の焦点位置（ギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動し（ステップ４０８）、また、焦点位置移動機構のモータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置（ギャップ合わせ後の基板１の表面の高さ）へそれぞれ移動する（ステップ４０９）。図１５（ｂ）は、カメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、カメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動した状態を示し、図１５（ｃ）は、その後にマスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した状態を示している。
【００５７】
図１４のマスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）において、マスク２の表面の高さが、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａがマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得できる範囲内に達すると、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａは、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像メモリ５０ｃへ出力する。一方、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０の画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａ及び各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を記憶する。
【００５８】
画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａにより取得されたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４１０）。また、演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａにより取得された基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク１ａの画像とを比較して画像認識を行い、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ４１１）。
【００５９】
主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、ステップ４０６で検出したカメラユニット５２の位置ずれに基づき、演算処理部５０ｂが検出した基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正する（ステップ４１２）。そして、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）が終了した後、画像処理装置５０が検出したマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置、及び補正した基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御し、Ｘステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８によりチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク２と基板１との位置合わせを行う（ステップ４１３）。そして、各回のショットの露光が行われる（ステップ４１４）。
【００６０】
複数のＺ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）を行う間、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０８）、焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動する（ステップ４０９）ので、従来の様にマスク２と基板１とのギャップ合わせ後にカメラユニット５２の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４１０）、カメラユニット５２により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、画像処理装置５０により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出し（ステップ４１１）、マスク２と基板１とのギャップ合わせ後、検出したマスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、Ｘステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８によりチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク２と基板１との位置合わせ（ステップ４１３）を行うので、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置が迅速に精度良く検出され、マスク２と基板１との位置合わせが短時間で高精度に行われる。
【００６１】
また、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０２）、焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０３）、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４０４）、カメラユニット５２によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４０５）、画像処理装置５０によりカメラユニット５１の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置と、画像処理装置５０によりカメラユニット５２の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置から、カメラユニット５２の位置ずれを検出し（ステップ４０６）、検出結果に基づき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正する（ステップ４１２）ので、カメラユニット５２の位置ずれが発生しても、マスク１と基板１との位置合わせが精度良く行われる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作（ステップ４０２）、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作（ステップ４０３）を、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動（ステップ４０１）する間に行うので、カメラユニット５２の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。
【００６２】
以上説明した実施の形態によれば、マスク２の露光領域２０ｂ外に設けられた複数のアライメントマーク２ａの画像を取得する複数のカメラユニット５１と、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられた複数のアライメントマーク２ａ又は基板１の下地パターンに設けられた複数のアライメントマーク１ａの画像を取得する複数のカメラユニット５２とを設け、複数のＺ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う間、カメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、カメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動することにより、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を迅速に精度良く検出して、マスク２と基板１との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。
【００６３】
さらに、カメラユニット５２の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正することにより、カメラユニット５２の位置ずれが発生しても、マスク２と基板１との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、カメラユニット５２の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。
【００６４】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
【００６５】
例えば、図１６は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００６６】
また、図１７は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
【００６７】
図１６に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１７に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又は本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基板
１ａ，２ａ アライメントマーク
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 チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
２１ ホルダフレーム
２２ トップフレーム
２３ 空気圧支持装置
２４ チルト用腕
３０ Ｚ−チルト機構
３１ ケーシング
３２ 直動ガイド
３３ 可動ブロック
３４ モータ
３５ 軸継手
３６ａ ボールねじ
３６ｂ ナット
３７ ボール
４０ ギャップセンサー
４１ レーザー光源
４２ コリメーションレンズ群
４３ 投影レンズ
４４，４５ ミラー
４６ 結像レンズ
４７ ＣＣＤラインセンサー
５０ 画像処理装置
５０ａ 制御部
５０ｂ 演算処理部
５０ｃ 画像メモリ
５０ｄ 演算メモリ
５１，５２ カメラユニット
５１ａ，５２ａ ＣＣＤカメラ
５１ｂ，５２ｂ レンズ
５３ フレーム
５４ Ｙガイド
５５ Ｙステージ
５６ Ｘガイド
５７ Ｘステージ
５８，５９ リブ
６０ ステージ駆動回路
６１ Ｚ−チルト機構駆動回路
７０ 主制御装置
７０ａ カメラユニット制御部
７０ｂ ステージ制御部
７０ｃ メモリ
８１，８６，９６ａ，９６ｂ モータ
８２，８７，９７ 軸継手
８３，８８，９８ 軸受
８４ａ，８９ａ，９９ａ ボールねじ
８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ ナット
９０ Ｚベース
９１ Ｚガイド
９２ Ｚステージ
９３ リブ
９４ 取り付けベース
９５ モータ台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置により、マスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、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とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造において、基板上に形成されたブラックマトリクスの上に着色パターンを露光する際の様に、基板に形成された下地パターンの上に新たなパターンを露光する場合、新たに露光するパターンが下地パターンからずれない様に、マスクと基板との位置合わせを精度良く行う必要がある。従来、主に大型の基板の露光に用いられるプロキシミティ露光装置では、マスク及び基板の下地パターンに複数のアライメントマークをそれぞれ設け、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置によりマスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行っていた。なお、この様なプロキシミティ露光装置として、特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５６５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロキシミティ露光装置において、マスクと基板とのギャップ合わせを行った後には、アライメントマークが設けられたマスクの下面と、下地パターンのアライメントマークが形成された基板の表面とが、プロキシミティギャップの分だけ数百μｍ程離れている。これに対し、アライメントマークの画像を取得するＣＣＤカメラ等の画像取得装置の焦点深度は数μｍ程度であり、マスクのアライメントマークの画像と、基板の下地パターンのアライメントマークの画像を、同時に取得することはできない。そこで、従来は、ボールねじ及びモータ等の移動機構により、画像取得装置を上下に移動して、画像取得装置の焦点を、マスクの下面及び基板の表面に順番に合わせていた。そのため、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出するのに時間が掛かってマスクと基板との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構を制御して第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、第２の焦点位置移動機構を制御して第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うものである。
【０００９】
マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動するので、従来の様にマスクと基板とのギャップ合わせ後に画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うので、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われる。
【００１０】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する複数の移動手段を備え、制御手段が、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構を制御して第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、第２の焦点位置移動機構を制御して第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、画像処理装置が第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置が第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。
【００１１】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。
【００１２】
基板の下地パターンのアライメントマークは、露光光が照射される基板の露光領域内に形成されているので、その画像を取得する第２の画像取得装置は、露光時に露光領域から外れた退避位置へ移動し、次にマスクと基板との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する必要がある。そして、第２の画像取得装置の移動の際、移動機構の動作のばらつきにより第２の画像取得装置の位置ずれが発生する恐れがあり、第２の画像取得装置の位置ずれが発生すると、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果に、第２の画像取得装置の位置ずれによる誤差が含まれることとなる。
【００１３】
そこで、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正する。第２の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせが精度良く行われる。そして、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うので、第２の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。
【００１４】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うものである。マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われるので、高品質な表示用パネル基板が高いスループットで製造される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第１の画像取得装置と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第２の画像取得装置とを設け、複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動することにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。
【００１６】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することにより、第２の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、第２の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。
【００１７】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。
【図３】チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。
【図４】空気圧支持装置及びＺ−チルト機構を示す図である。
【図５】図５（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図５（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。
【図６】ギャップセンサーの概略構成を示す図である。
【図７】マスクのアライメントマークの一例を示す図である。
【図８】基板の下地パターンのアライメントマークの一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）は焦点位置移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。
【図１０】図１０（ａ）はカメラユニット移動機構及び焦点位置移動機構の上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。
【図１１】画像処理装置のブロック図である。
【図１２】露光処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】従来のショットの動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いたショットの動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を説明する図である。
【図１６】液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１７】液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。プロキシミティ露光装置は、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、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、ギャップセンサー４０、画像処理装置５０、カメラユニット５１，５２、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図１では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。また、図２では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、画像処理装置５０、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０が省略されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、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。
【００２０】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２１】
図１及び図２において、チャック１０は、基板１のロード及びアンロードを行うロード／アンロード位置にある。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には下地パターンが形成され、下地パターンの上にはフォトレジストが塗布されている。
【００２２】
図３は、チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。なお、図３では、空気圧支持装置、Ｚ−チルト機構、画像処理装置５０、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路６０、Ｚ−チルト機構駆動回路６１、及び主制御装置７０が省略されている。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。図２において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口２０ａが設けられており、マスクホルダ２０は、開口２０ａの周囲に設けられた図示しない吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２３】
図１及び図３において、チャック１０は、チャック支持台９を介して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。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１及び図３の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１及び図３の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を複数個所で支持する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。
【００２４】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、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方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、後述するＺ−チルト機構３０により、マスクホルダ２０をＺ方向（図３の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、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方向への回転により、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、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方向へ回転を行う。
【００２５】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００２６】
図４は、空気圧支持装置及びＺ−チルト機構を示す図である。なお、図４では、画像処理装置５０、カメラユニット５１，５２、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。露光位置の上空には、トップフレーム２２が設置されている。トップフレーム２２は、上方から見て四角形の枠を成す様に構成されているが、図４では、四角形の枠の図面手前側及び図面奥側の部分が省略され、四角形の枠の左右の部分の断面のみが示されている。トップフレーム２２には、複数の空気圧支持装置２３を介して、ホルダフレーム２１が取り付けられている。ホルダフレーム２１には、マスクホルダ２０が取り付けられている。空気圧支持装置２３は、例えばエアクッションで構成され、内部の空気圧により、マスクホルダ２０及びホルダフレーム２１の荷重を支えている。トップフレーム２２とホルダフレーム２１と間には、図面手前側１箇所及び図面奥側２箇所の計３箇所に、Ｚ−チルト機構３０が取り付けられている。
【００２７】
図５（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図５（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。Ｚ−チルト機構３０は、ケーシング３１、直動ガイド３２、可動ブロック３３、モータ３４、軸継手３５、ボールねじ３６ａ、ナット３６ｂ、及びボール３７を含んで構成されている。図５（ｂ）に示す様に、ケーシング３１は、トップフレーム２２の側面に取り付けられている。図５（ａ）に示す様に、ケーシング３１の内部には、直動ガイド３２が設けられており、直動ガイド３２には、可動ブロック３３が搭載されている。ケーシング３１の上方には、モータ３４が設置されており、モータ３４の回転軸には、軸継手３５を介して、ボールねじ３６ａが接続されている。可動ブロック３３には、ボールねじ３６ａにより移動されるナット３６ｂが取り付けられており、可動ブロック３３は、モータ３４の回転により、直動ガイド３２に沿って上下に移動する。
【００２８】
図５（ｂ）に示す様に、ホルダフレーム２１の下面には、チルト用腕２４が設けられている。可動ブロック３３の下面には、ボール３７が取り付けられており、ボール３７は、可動ブロック３３によりチルト用腕２４に押し付けられている。図４において、３つのＺ−チルト機構３０は、可動ブロック３３を上下に移動して、チルト用腕２４を押すボール３７の高さをそれぞれ変更することにより、空気圧支持装置２３により支持されているホルダフレーム２１の高さを三箇所で変更して、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトする。Ｚ−チルト機構駆動回路６１は、主制御装置７０の制御により、各Ｚ−チルト機構３０のモータ３４を駆動する。
【００２９】
図２において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上方には、４つのギャップセンサー４０が設けられている。マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの四隅の上方へ移動され、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で測定する。マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの外側へ移動される。
【００３０】
図６は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。ギャップセンサー４０は、レーザー光源４１、コリメーションレンズ群４２、投影レンズ４３、ミラー４４，４５、結像レンズ４６、及びＣＣＤラインセンサー４７を含んで構成されている。レーザー光源４１から発生されたレーザー光は、コリメーションレンズ群４２及び投影レンズ４３を通り、ミラー４４からマスク２へ斜めに照射される。マスク２へ照射されたレーザー光は、その一部がマスク２の上面で反射され、一部がマスク２の内部へ透過する。マスク２の内部へ透過したレーザー光は、その一部がマスク２の下面で反射され、一部がマスク２の下面から基板１の表面へ照射される。基板１の表面へ照射されたレーザー光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。マスク２の下面で反射されたレーザー光及び基板１の表面で反射されたレーザー光は、マスクの上面から射出された後、ミラー４５で反射され、結像レンズ４６を通って、ＣＣＤラインセンサー４７の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサー４７は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。ＣＣＤラインセンサー４７のマスク２の下面で反射されたレーザー光の検出信号の位置と、基板１の表面で反射されたレーザー光の検出信号の位置とから、マスク２と基板１とのギャップＧが測定される。
【００３１】
マスク２及び基板１に形成された下地パターンには、マスク２と基板１との位置合わせを行うための複数のアライメントマークが設けられている。図７は、マスクのアライメントマークの一例を示す図である。図７では、マスクホルダ２０の露光光が通過する開口２０ａに対応する露光領域２０ｂが、破線で示されている。マスク２の基板１と向かい合う面（下面）には、アライメントマーク２ａが、露光領域２０ｂの外側に２箇所、露光領域２０ｂ内に４箇所設けられている。図８は、基板の下地パターンのアライメントマークの一例を示す図である。図８は、基板１の一面を破線で区分けした４つの露光領域に分けて露光する例を示している。基板１の表面の各露光領域には、下地パターンが形成されている。下地パターンには、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置に対応する位置に、アライメントマーク１ａがそれぞれ設けられている。アライメントマーク１ａ，２ａの位置は、基板１の露光領域の大きさによって異なる。
【００３２】
図２において、マスク２の上空には、２つのカメラユニット５１と、４つのカメラユニット５２が設置されている。各カメラユニット５１は、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの上空にそれぞれ設置されている。各カメラユニット５２は、後述するカメラユニット移動機構により、マスク２と基板１との位置合わせを行う際、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの上空にそれぞれ移動され、基板１の露光を行う際、マスク２の露光領域２０ｂから外れた退避位置へそれぞれ移動される。
【００３３】
各カメラユニット５１には、各カメラユニット５１の焦点位置を移動する焦点位置移動機構がそれぞれ取り付けられている。図９（ａ）は焦点位置移動機構の上面図、図９（ｂ）は同側面図である。焦点位置移動機構は、リブ５８、Ｚベース９０、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、リブ９３、取り付けベース９４、モータ台９５、モータ９６ａ、軸継手９７、軸受９８、ボールねじ９９ａ、及びナット９９ｂを含んで構成されている。露光位置の上空には、焦点位置移動機構が設置されるフレーム５３が設けられている。フレーム５３には、リブ５８により、Ｚベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、フレーム５３の外側で下方に伸びている。
【００３４】
Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６ａが設置されており、モータ９６ａは、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６ａの回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６ａの回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５１が取り付けられている。カメラユニット５１は、ＣＣＤカメラ５１ａと、レンズ５１ｂとを含んで構成されている。
【００３５】
Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５１はＺ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、モータ９６ａを制御して、各カメラユニット５１の焦点がマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａに合う様に、各カメラユニット５１をＺ方向へそれぞれ移動する。
【００３６】
一方、各カメラユニット５２には、各カメラユニット５２を移動するカメラユニット移動機構と、各カメラユニット５２の焦点位置を移動する焦点位置移動機構が、それぞれ取り付けられている。図１０（ａ）はカメラユニット移動機構及び焦点位置移動機構の上面図、図１０（ｂ）は同側面図である。カメラユニット移動機構は、Ｙガイド５４、Ｙステージ５５、Ｘガイド５６、Ｘステージ５７、リブ５８，５９、モータ８１，８６、軸継手８２，８７、軸受８３，８８、ボールねじ８４ａ，８９ａ、ナット８４ｂ，８９ｂ、及びＺベース９０を含んで構成されている。また、焦点位置移動機構は、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、リブ９３、取り付けベース９４、モータ台９５、モータ９６ｂ、軸継手９７、軸受９８、ボールねじ９９ａ、及びナット９９ｂを含んで構成されている。
【００３７】
露光位置の上空には、カメラユニット移動機構が設置されるフレーム５３が設けられている。フレーム５３の上面には、Ｙガイド５４が設けられており、Ｙガイド５４には、Ｙステージ５５が搭載されている。また、フレーム５３の上面には、モータ８１が設置されており、モータ８１は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８１の回転軸は、軸継手８２によりボールねじ８４ａに接続されており、ボールねじ８４ａは、軸受８３により回転可能に支持されている。Ｙステージ５５の下面には、ボールねじ８４ａにより移動されるナット８４ｂが取り付けられており、Ｙステージ５５は、モータ８１の回転により、Ｙガイド５４に沿ってＹ方向へ移動される。
【００３８】
Ｙステージ５５の上面には、Ｘガイド５６が設けられており、Ｘガイド５６には、Ｘステージ５７が搭載されている。また、Ｙステージ５５の上面には、モータ８６が設置されており、モータ８６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８６の回転軸は、軸継手８７によりボールねじ８９ａに接続されており、ボールねじ８９ａは、軸受８８により回転可能に支持されている。Ｘステージ５７の下面には、ボールねじ８９ａにより移動されるナット８９ｂが取り付けられており、Ｘステージ５７は、モータ８６の回転により、Ｘガイド５６に沿ってＸ方向へ移動される。Ｘステージ５７の側面には、リブ５８，５９によりＺベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、フレーム５３の外側で下方に伸びている。
【００３９】
Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６ｂが設置されており、モータ９６ｂは、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６ｂの回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６ｂの回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５２が取り付けられている。カメラユニット５２は、ＣＣＤカメラ５２ａと、レンズ５２ｂとを含んで構成されている。
【００４０】
Ｘステージ５７のＸ方向への移動及びＹステージ５５のＹ方向への移動により、カメラユニット５２はＸＹ方向へ移動される。図１の主制御装置７０は、モータ８１，８６を制御して、マスク２と基板１との位置合わせを行う際、各カメラユニット５２をマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの上空へそれぞれ移動し、基板１の露光を行う際、各カメラユニット５２をマスク２の露光領域２０ｂから外れた退避位置へそれぞれ移動する。また、Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５２はＺ方向へ移動される。主制御装置７０は、モータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点がマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａ及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａに合う様に、各カメラユニット５２をＺ方向へそれぞれ移動する。
【００４１】
図１１は、画像処理装置のブロック図である。画像処理装置５０は、制御部５０ａ、演算処理部５０ｂ、画像メモリ５０ｃ、及び演算メモリ５０ｄを含んで構成されている。演算メモリ５０ｄには、画像認識の際の基準となるアライメントマーク１ａ，２ａの画像が予め登録されている。画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１，５２のＣＣＤカメラ５１ａ，５２ａが出力した画像信号を記憶する。演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１，５２のＣＣＤカメラ５１ａ，５２ａにより取得されたアライメントマーク１ａ，２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク１ａ，２ａの画像とを比較して画像認識を行い、アライメントマーク１ａ，２ａの位置を検出する。制御部５０ａは、演算処理部５０ｂが画像認識を行う際の判定条件を設定する。
【００４２】
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法について説明する。図１１において、主制御装置７０は、焦点位置移動機構及びカメラユニット移動機構を制御するカメラユニット制御部７０ａと、ステージ駆動回路６０及びＺ−チルト機構駆動回路６１を制御するステージ制御部７０ｂと、メモリ７０ｃとを含んで構成されている。カメラユニット制御部７０ａは、露光処理を開始する前、または１枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット５１，５２の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ開始時のマスク２の下面に合わせて、ギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部７０ａは、決定したギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録する。
【００４３】
また、カメラユニット制御部７０ａは、露光処理を開始する前、または１枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット５１の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ後のマスク２の下面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５１の焦点位置を決定し、各カメラユニット５２の焦点をマスク２と基板１とのギャップ合わせ後の基板１の表面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部７０ａは、決定したギャップ合わせ後の各カメラユニット５１，５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録する。なお、ギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置の決定は、基板１の厚さのばらつきを考慮して、基板の製造ロット毎又は所定枚数の基板毎に行ってもよい。
【００４４】
図１２は、露光処理の動作を示すフローチャートである。まず、ロード／アンロード位置において、チャック１０への基板１のロードが行われる（ステップ３０１）。主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８を駆動し、ロード／アンロード位置においてチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、基板１のプリアライメントを行う（ステップ３０２）。次に、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、チャック１０を露光位置へ移動し、基板１を露光位置の１回目のショットを行う位置へ移動する（ステップ３０３）。
【００４５】
続いて、露光位置において１回目のショットが行われる（ステップ３０４）。各回のショットを行った後、主制御装置７０は、全ショットが終了したか否かを判断する（ステップ３０５）。全ショットが終了していない場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げる（ステップ３０６）。続いて、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、基板１のＸＹ方向へのステップ移動を行い（ステップ３０７）、基板１を次のショットを行う位置へ移動する。そして、ステップ３０４へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップ３０４〜３０７を繰り返す。
【００４６】
全ショットが終了した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップを広げた後（ステップ３０８）、ステージ駆動回路６０によりＸステージ５及びＹステージ７を駆動して、チャック１０をロード／アンロード位置へ移動する（ステップ３０９）。そして、ロード／アンロード位置において、チャック１０からの基板１のアンロードが行われる（ステップ３１０）。
【００４７】
図１３は、従来のショットの動作を示すフローチャートである。まず、各Ｚ−チルト機構３０が、マスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動される（ステップ５０１）。次に、各Ｚ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる（ステップ５０２）。
【００４８】
マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各カメラユニット５２の焦点位置が、マスク２の下面の高さへそれぞれ移動される（ステップ５０３）。各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得し、画像処理装置５０は、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を処理して、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ５０４）。
【００４９】
続いて、各カメラユニット５２の焦点位置が、基板１の表面の高さへそれぞれ移動される（ステップ５０５）。各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得し、画像処理装置５０は、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を処理して、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ５０６）。
【００５０】
そして、画像処理装置５０が検出したマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、マスク２と基板１との位置合わせが行われ（ステップ５０７）、各回のショットの露光が行われる（ステップ５０８）。
【００５１】
この様に、従来は、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ５０２）が終了した後に、カメラユニット５２の焦点を、マスク２の下面及び基板１の表面に順番に合わせて（ステップ５０３，５０５）、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像と、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を、同じカメラユニット５２を用いて順番に取得していた。そのため、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出するのに時間が掛かってマスク２と基板１との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。
【００５２】
図１４は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いたショットの動作を示すフローチャートである。また、図１５は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を説明する図である。図１４において、まず、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、Ｚ−チルト機構駆動回路６１を制御して、各Ｚ−チルト機構３０を、マスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する（ステップ４０１）。これと並行して、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、焦点位置移動機構のモータ９６ａを駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５１の焦点位置（ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動し（ステップ４０２）、また、焦点位置移動機構のモータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット５２の焦点位置（ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動する（ステップ４０３）。図１５（ａ）は、カメラユニット５１，５２の焦点位置を、ギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動した状態を示している。
【００５３】
図１４において、各Ｚ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動（ステップ４０１）した後、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａは、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像メモリ５０ｃへ出力し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０の画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａ及び各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を記憶する。
【００５４】
画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａにより取得されたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４０４）。また、演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａにより取得されたマスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４０５）。
【００５５】
各カメラユニット５２は、露光時に露光領域から外れた退避位置へそれぞれ移動され、次にマスク２と基板１との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスク２の上空へそれぞれ移動される。各カメラユニット５２の移動の際、カメラユニット移動機構の動作のばらつきにより、各カメラユニット５２の位置ずれが発生する恐れがある。主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、画像処理装置５０がカメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置と、画像処理装置５０がカメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置から、カメラユニット５２の位置ずれを検出する（ステップ４０６）。
【００５６】
続いて、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、４つのギャップセンサー４０の測定結果に基づき、Ｚ−チルト機構駆動回路６１により各Ｚ−チルト機構３０を駆動して、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う（ステップ４０７）。これと並行して、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、焦点位置移動機構のモータ９６ａを制御して、各カメラユニット５１の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット５１の焦点位置（ギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さ）へそれぞれ移動し（ステップ４０８）、また、焦点位置移動機構のモータ９６ｂを制御して、各カメラユニット５２の焦点位置を、メモリ７０ｃに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット５２の焦点位置（ギャップ合わせ後の基板１の表面の高さ）へそれぞれ移動する（ステップ４０９）。図１５（ｂ）は、カメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、カメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動した状態を示し、図１５（ｃ）は、その後にマスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した状態を示している。
【００５７】
図１４のマスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）において、マスク２の表面の高さが、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａがマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得できる範囲内に達すると、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａは、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像信号を画像メモリ５０ｃへ出力する。一方、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、画像信号を画像処理装置５０へ出力する。画像処理装置５０の画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａ及び各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａが出力した画像信号を記憶する。
【００５８】
画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａにより取得されたアライメントマーク２ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク２ａの画像とを比較して画像認識を行い、マスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置を検出する（ステップ４１０）。また、演算処理部５０ｂは、画像メモリ５０ｃに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット５２のＣＣＤカメラ５２ａにより取得された基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像と、演算メモリ５０ｄに登録されたアライメントマーク１ａの画像とを比較して画像認識を行い、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ４１１）。
【００５９】
主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ａは、ステップ４０６で検出したカメラユニット５２の位置ずれに基づき、演算処理部５０ｂが検出した基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正する（ステップ４１２）。そして、主制御装置７０のステージ制御部７０ｂは、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）が終了した後、画像処理装置５０が検出したマスク２の露光領域２０ｂの外側に設けられたアライメントマーク２ａの位置、及び補正した基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御し、Ｘステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８によりチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク２と基板１との位置合わせを行う（ステップ４１３）。そして、各回のショットの露光が行われる（ステップ４１４）。
【００６０】
複数のＺ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせ（ステップ４０７）を行う間、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０８）、焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動する（ステップ４０９）ので、従来の様にマスク２と基板１とのギャップ合わせ後にカメラユニット５２の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４１０）、カメラユニット５２により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得して、画像処理装置５０により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出し（ステップ４１１）、マスク２と基板１とのギャップ合わせ後、検出したマスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、Ｘステージ５、Ｙステージ７及びθステージ８によりチャック１０をＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク２と基板１との位置合わせ（ステップ４１３）を行うので、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置が迅速に精度良く検出され、マスク２と基板１との位置合わせが短時間で高精度に行われる。
【００６１】
また、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０２）、焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動し（ステップ４０３）、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４０４）、カメラユニット５２によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得して、画像処理装置５０によりマスク２のアライメントマーク２ａの位置を検出し（ステップ４０５）、画像処理装置５０によりカメラユニット５１の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置と、画像処理装置５０によりカメラユニット５２の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク２のアライメントマーク２ａの位置から、カメラユニット５２の位置ずれを検出し（ステップ４０６）、検出結果に基づき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正する（ステップ４１２）ので、カメラユニット５２の位置ずれが発生しても、マスク１と基板１との位置合わせが精度良く行われる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作（ステップ４０２）、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作（ステップ４０３）を、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動（ステップ４０１）する間に行うので、カメラユニット５２の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。
【００６２】
以上説明した実施の形態によれば、マスク２の露光領域２０ｂ外に設けられた複数のアライメントマーク２ａの画像を取得する複数のカメラユニット５１と、マスク２の露光領域２０ｂ内に設けられた複数のアライメントマーク２ａ又は基板１の下地パターンに設けられた複数のアライメントマーク１ａの画像を取得する複数のカメラユニット５２とを設け、複数のＺ−チルト機構３０によりマスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトして、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う間、カメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク２の下面の高さへ移動し、カメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ後の基板１の表面の高さへ移動することにより、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を迅速に精度良く検出して、マスク２と基板１との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。
【００６３】
さらに、カメラユニット５２の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置の検出結果を補正することにより、カメラユニット５２の位置ずれが発生しても、マスク２と基板１との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット５１の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット５２の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク２の下面の高さへ移動する動作を、複数のＺ−チルト機構３０をマスク２と基板１とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、カメラユニット５２の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。
【００６４】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。
【００６５】
例えば、図１６は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００６６】
また、図１７は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。
【００６７】
図１６に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１７に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又は本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基板
１ａ，２ａ アライメントマーク
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 チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
２１ ホルダフレーム
２２ トップフレーム
２３ 空気圧支持装置
２４ チルト用腕
３０ Ｚ−チルト機構
３１ ケーシング
３２ 直動ガイド
３３ 可動ブロック
３４ モータ
３５ 軸継手
３６ａ ボールねじ
３６ｂ ナット
３７ ボール
４０ ギャップセンサー
４１ レーザー光源
４２ コリメーションレンズ群
４３ 投影レンズ
４４，４５ ミラー
４６ 結像レンズ
４７ ＣＣＤラインセンサー
５０ 画像処理装置
５０ａ 制御部
５０ｂ 演算処理部
５０ｃ 画像メモリ
５０ｄ 演算メモリ
５１，５２ カメラユニット
５１ａ，５２ａ ＣＣＤカメラ
５１ｂ，５２ｂ レンズ
５３ フレーム
５４ Ｙガイド
５５ Ｙステージ
５６ Ｘガイド
５７ Ｘステージ
５８，５９ リブ
６０ ステージ駆動回路
６１ Ｚ−チルト機構駆動回路
７０ 主制御装置
７０ａ カメラユニット制御部
７０ｂ ステージ制御部
７０ｃ メモリ
８１，８６，９６ａ，９６ｂ モータ
８２，８７，９７ 軸継手
８３，８８，９８ 軸受
８４ａ，８９ａ，９９ａ ボールねじ
８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ ナット
９０ Ｚベース
９１ Ｚガイド
９２ Ｚステージ
９３ リブ
９４ 取り付けベース
９５ モータ台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、
マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、
前記第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、
マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、
前記第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、
前記第１の画像取得装置及び前記第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
前記複数のＺ−チルト機構により前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、前記第１の焦点位置移動機構を制御して前記第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第２の焦点位置移動機構を制御して前記第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、前記画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、前記ステージにより前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
前記第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する複数の移動手段を備え、
前記制御手段は、前記複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、前記第１の焦点位置移動機構を制御して前記第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第２の焦点位置移動機構を制御して前記第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記画像処理装置が第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、前記画像処理装置が第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、前記第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、
マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、
複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、
第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、
マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項４】
第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動し、
複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、
複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、
画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、
検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項３に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項１】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、
マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、
前記第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、
マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、
前記第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、
前記第１の画像取得装置及び前記第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
前記複数のＺ−チルト機構により前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、前記第１の焦点位置移動機構を制御して前記第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第２の焦点位置移動機構を制御して前記第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、前記画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、前記ステージにより前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
前記第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する複数の移動手段を備え、
前記制御手段は、前記複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、前記第１の焦点位置移動機構を制御して前記第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第２の焦点位置移動機構を制御して前記第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記画像処理装置が第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、前記画像処理装置が第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、前記第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、
マスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第１の画像取得装置と、第１の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第１の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第２の画像取得装置と、第２の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第２の焦点位置移動機構と、第１の画像取得装置及び第２の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、
複数のＺ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、
第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、
マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項４】
第２の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動し、
複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第１の焦点位置移動機構により第１の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第２の焦点位置移動機構により第２の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、
複数のＺ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第１の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第２の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、
画像処理装置により第１の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第２の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第２の画像取得装置の位置ずれを検出し、
検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項３に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【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１６】
【図１７】
【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１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−６８４３４（Ｐ２０１２−６８４３４Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３２１１（Ｐ２０１０−２１３２１１）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【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４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【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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