露光装置用のアライメント装置
【課題】基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる露光装置のアライメント装置を提供する。
【解決手段】アライメント装置には、アライメント用の光を出射するアライメント光源５が設けられており、例えばカメラ６に内蔵されている。そして、アライメント光源５から出射されたアライメント光は、基板１及びマスク２に照射され、反射光がカメラ６により検出される。アライメント時には、マイクロレンズアレイ３は、マスクアライメントマーク２ａと基板アライメントマーク１ａとの間に移動され、基板アライメントマーク１ａから反射した正立等倍像がマスク２上に結像される。カメラ６は、基板アライメントマーク１ａをマスクアライメントマーク２ａと共に複数回撮像し、撮像された像が重ね合わせられ、第２の制御装置９は、検出されたアライメントマークにより、基板１とマスク２とのアライメントを行う。
【解決手段】アライメント装置には、アライメント用の光を出射するアライメント光源５が設けられており、例えばカメラ６に内蔵されている。そして、アライメント光源５から出射されたアライメント光は、基板１及びマスク２に照射され、反射光がカメラ６により検出される。アライメント時には、マイクロレンズアレイ３は、マスクアライメントマーク２ａと基板アライメントマーク１ａとの間に移動され、基板アライメントマーク１ａから反射した正立等倍像がマスク２上に結像される。カメラ６は、基板アライメントマーク１ａをマスクアライメントマーク２ａと共に複数回撮像し、撮像された像が重ね合わせられ、第２の制御装置９は、検出されたアライメントマークにより、基板１とマスク２とのアライメントを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板とマスクとをアライメントするアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置においては、光源から露光光を出射し、この露光光を所定形状のパターンが形成されたマスクを介して基板に照射し、基板上にマスクのパターンを露光している。よって、基板上の所定位置にパターンを高精度で露光するためには、マスクと基板との相対的位置合わせが重要である。例えば、１枚の基板を複数回重ね露光する場合においては、各露光により形成されるパターン相互間のずれは、基板回路の接続不良の原因となるため、各露光時において、マスク及び基板の相互間を精度よく位置合わせする必要がある。例えば特許文献１には、露光対象のウエハをマスクに近接して配置する近接露光方式の露光装置が開示されており、マスク及びウエハの双方にマークを設け、このマークによりマスクとウエハとを相対的に位置合わせするように構成されている。
【０００３】
一方、近時、マイクロレンズアレイにより、マスクパターンを基板上に投影する露光装置が使用されるようになってきている。図１３は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク２が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク２との間に、マイクロレンズ４を２次元的に配列したマイクロレンズアレイ３が配置されており、マスク２の上方から露光光がマスク２に対して照射され、マスク２を透過した露光光がマイクロレンズアレイ３により基板１上に投影され、マスク２に形成されたパターンが、マイクロレンズアレイ３により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。
【０００４】
図１４は露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ３を示す図である。図１４に示すように、マイクロレンズアレイ３は、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位マイクロレンズアレイ３−１，３−２，３−３，３−４が積層された構造を有する。各単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は２個の凸レンズにより表現される光学系から構成されている。これにより、露光光は単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間で一旦収束し、更に単位マイクロレンズアレイ３−４の下方の基板上で結像する。即ち、単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間には、マスク２の倒立等倍像が結像し、基板上には、マスク２の正立等倍像が結像する。単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間には、多角視野絞り（例えば６角視野絞り３１）が配置され、単位マイクロレンズアレイ３−３と単位マイクロレンズアレイ３−４との間には、円形の開口絞り３２が配置されている。開口絞り３２が各マイクロレンズのＮＡ（開口数）を制限すると共に、６角視野絞り３１が結像位置に近いところで６角形に視野を絞る。これらの６角視野絞り３１及び開口絞り３２はマイクロレンズ毎に設けられており、各マイクロレンズについて、マイクロレンズの光透過領域を開口絞り３２により円形に整形すると共に、露光光の基板上の露光領域を６角形に整形している。６角視野絞り３１は、例えば、図１５に示すように、マイクロレンズの開口絞り３２の中に６角形状の開口として形成される。よって、この６角視野絞り３１により、マイクロレンズアレイ１を透過した露光光は、スキャンが停止しているとすると、基板１上で図１５に示す６角形に囲まれた領域にのみ照射される。
【０００５】
マイクロレンズアレイを使用したスキャン露光においては、通常、マスク２及び基板１を固定し、マイクロレンズアレイ３と露光光源及び光学系を、一体的に、図１３における紙面に垂直の方向に移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンするようになっている。この場合に、基板１の上面及びマスク２の下面に、夫々、アライメントマーク１ａ及び２ａを設け、これらのアライメントマーク１ａ及び２ａを指標として、基板１とマスク２とを相対的に位置合わせする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０３６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２との位置合わせをする場合、±１μｍ程度の高精度で基板１とマスク２とを位置合わせしようとすると、両アライメントマーク１ａ，２ａを同一のカメラにより同時に観察する必要がある。即ち、異なるカメラで別々にアライメントマーク１ａ，２ａを観察すると、両アライメントマーク１ａ，２ａの相対的な位置を保証できない。
【０００８】
特許文献１のような近接露光の場合は、マスクと基板とが２００μｍ程度で近接しており、この間隔はカメラの焦点深度内に収まるので、マスクのアライメントマークと基板のアライメントマークとを同時にカメラで観察することが可能である。しかし、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置においては、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３を介装する必要があるため、基板１とマスク２との間の距離、即ち、アライメントマーク１ａ，２ａ間の間隔Ｇは、５乃至１５ｍｍ程度存在する。この５乃至１５ｍｍの間隔は、通常のカメラのレンズ系では、同時に観察することができない。
【０００９】
なお、図１６に示すように、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光と、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光とで、光路差を設け、基板１のアライメントマーク１ａとマスク２のアライメントマーク２ａとのフォーカス差を補正することも考えられる。
【００１０】
図１６に示すように、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍである。この場合に、視野とアライメント精度とを考慮すると、レンズ倍率は４倍程度が必要である。よって、アライメントのパターンギャップＧ（＝５〜１５ｍｍ）は、カメラ側でみると、５〜１５ｍｍ×４２＝８０〜２４０ｍｍに相当する。この８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差を補正する必要がある。
【００１１】
そこで、図１６においては、光源２０からの光をレンズ２１で収束して反射鏡２２により反射させ、レンズ２３を介してビームスプリッタ４７に入射させる。そして、ビームスプリッタ４７からの光は、レンズ４８及び４９を経由してマスク２に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａで反射すると共に、基板１に入射し、基板１のアライメントマーク１ａで反射する。これらのアライメントマーク１ａ、２ａで反射した光は、ビームスプリッタ４７に向かい、このビームスプリッタ４７を透過した後、レンズ４６，４５を介して、ビームスプリッタ４４に入射する。アライメントマーク１ａ，２ａからの反射光は、ビームスプリッタ４４で、ビームスプリッタ４１に向かう光と、ミラー４３に向かう光とに分離され、ミラー４３に向かった光は、ミラー４２により、ビームスプリッタ４１に向かう。そして、ビームスプリッタ４１にて、ビームスプリッタ４４からの光はそのまま透過し、ミラー４２からの光は反射して、カメラ１０に向かう。このようにして、ビームスプリッタ４４からミラー４３，４２を経由した光と、ビームスプリッタ４４から直接到達した光とは、カメラ１０により検出される。このとき、ビームスプリッタ４４からミラー４３までの光路と、ミラー４３からミラー４２までの光路と、ミラー４２からビームスプリッタ４１までの光路との総長が、ビームスプリッタ４４からビームスプリッタ４１に直接入射する光の光路の長さよりも、８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差だけ長くなるように設定されている。従って、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光であってミラー４２，４３を経由する光路を進行した光と、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光であってビームスプリッタ４４から直接ビームスプリッタ４１に入射する光路を進行した光とがいずれもカメラ１０のＣＣＤ（電荷結合素子）に結像し、アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ１０で同時に観察することができる。
【００１２】
これにより、基板１とマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａのパターンのフォーカス差（８０乃至２４０ｍｍ相当）を、別光路に分けて補正することができる。しかしながら、このように、フォーカス差を別光路で補正すると、各光路での光軸ずれが生じた場合に、アライメントマーク１ａ，２ａの両パターンの相対位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この方法では、アライメント精度が低下する。アライメント精度が低下すると、露光パターン精度も低下し、近時の高精細液晶パネルの露光にとって、致命的な問題となる。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる露光装置用のアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に前記スキャン露光方向に移動させると共に、前記マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る他の露光装置用のアライメント装置は、スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動させると共に、前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を連続的に動画として撮像し、連続的に撮像された基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置においては、例えば、前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすように構成できる。
【００１７】
前記アライメント光源は、例えば前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成できる。
【００１８】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置において、例えば前記マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイと共用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、アライメント光源によりアライメント光をマスクアライメントマーク及び基板アライメントマークに照射すると、このアライメント光はマスクを透過し、基板上に照射され、基板上の基板アライメントマークで反射した後、反射光は、マイクロレンズアレイにより、マスク上に、基板アライメントマークの正立等倍像として結像する。又は、アライメント光は基板を透過し、マスク上に照射され、マスク上のマスクアライメントマークで反射した後、反射光はマイクロレンズアレイにより、基板上に、マスクアライメントマークの正立等倍像として結像する。本発明においては、アライメント光源により基板の下方からアライメント光を基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークに照射すると、基板が例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなる場合においては、このアライメント光は基板を透過し、マスク上に照射され、マスク上のマスクアライメントマークで反射した後、反射光は、マイクロレンズアレイにより、基板上に、マスクアライメントマークの正立等倍像として結像する。よって、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークを、カメラにより、マスク上又は基板上で一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像することができ、基板とマスクとの間のギャップＧに起因するカメラ側のフォーカス差が０となる。よって、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラにより検出される両アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、基板とマスクとのアライメントがとれているにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていないと誤観察されたり、基板とマスクとのアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていると誤観察されることを防止できる。そして、本発明においては、制御装置は、カメラにより検出される基板アライメントマークとマスクアライメントマークとが一致するように、マスク及び／又は基板の位置を調節するので、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。
【００２０】
また、本発明においては、マイクロレンズアレイにより結像される像は、単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置された多角視野絞りにより、その開口の形状に対応した像となり、瞬間的には、アライメントマークの端縁を検出できず、検出されたアライメントマークを基板とマスクとのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、本発明においては、アライメントマークの正立等倍像を結像させるマイクロレンズアレイは、複数個のマイクロレンズがスキャン露光に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、制御装置により基板及びマスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動される。よって、カメラにより、両アライメントマークの像を、マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像して、撮像されたアライメントマークの像を重ね合わせるか、又は連続的に動画として撮像することにより、マイクロレンズアレイにより結像されるアライメントマークの端縁を確実に検出することができ、検出したアライメントマークをマスクと基板とのアライメントに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像をマイクロレンズアレイと共に示す図、及びカメラにより撮像された基板アライメントマークの像を重ね合わせた状態を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図４】本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図である。
【図５】本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、第１実施形態に係るアライメント装置において、アライメント用のマイクロレンズアレイが設けられていない場合を示す図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像、及びカメラにより連続的に動画として撮像された基板アライメントマークの像を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は図９に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１３】マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す図である。
【図１４】単位マイクロレンズアレイの配置を示す断面図である。
【図１５】マイクロレンズの絞り形状を示す図である。
【図１６】光路差を設けて基板とマスクとの間のギャップを吸収するアライメント装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像をマイクロレンズアレイと共に示す図、及びカメラにより撮像された基板アライメントマークの像を重ね合わせた状態を示す図、図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図２（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図２に示すように、本実施形態においては、アライメント装置が設けられる露光装置は、従来のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置と同様に、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３が設けられており、露光光源８から出射された露光光をマスク２に形成されたパターンに透過させ、マイクロレンズアレイ３により、パターンの正立等倍像を基板上に結像させる。そして、マスク２及び基板１に対して、マイクロレンズアレイ３と露光光源及び光学系を、一体的に、図２における紙面に垂直の方向（以下、スキャン露光方向とよぶ）に相対移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンし、マスク２のパターンが基板１上に転写されるように構成されている。この露光装置において、アライメント装置は、基板１とマスク２との相対的位置合わせに使用される。
【００２３】
本実施形態に係るアライメント装置には、マスク２の上方に、基板１に設けられた基板アライメントマーク１ａとマスク２に設けられたマスクアライメントマーク２ａに、マスク２の上方からアライメント用の光を照射するアライメント光源５が設けられている。図２（ａ）に示すように、本実施形態においては、アライメント光源５は、基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａを検出するカメラ６と共に、１焦点型の同軸落射式顕微鏡に内蔵されている。そして、アライメント光源５は、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている。このアライメント光源５としては、レーザ光又は干渉フィルタを透過したランプ光を使用することができる。ランプ光源としては、例えばハロゲンランプを使用すれば、コストを低減でき、好ましい。なお、アライメント光源５は、カメラ６とは別体的に設けられていてもよい。アライメント光源５から出射された光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、マスク２及び基板１に照射される。
【００２４】
マイクロレンズアレイ３は、図１４に示す従来のマイクロレンズアレイと同様に、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位マイクロレンズアレイ３−１，３−２，３−３，３−４が積層された構造を有する。各単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は、複数個のマイクロレンズ４が２次元的に配置されて構成されている。例えば単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は、複数個のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズ列が、その配列方向に直交する方向に複数列配置されたものである。そして、隣接するマイクロレンズ列のマイクロレンズ同士は、相互に列方向に偏倚しており、例えば３列のマイクロレンズ列により、１マイクロレンズ列群が構成されている。そして、マイクロレンズアレイ３は、各マイクロレンズ列におけるマイクロレンズの配列方向が、基板１及びマスク２に対する相対的スキャン露光方向に直交する方向となるように、露光装置及びアライメント装置に配置されている。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させ、露光用のマイクロレンズアレイ３をアライメント用に共用して使用される。
【００２５】
露光装置には、例えばマイクロレンズアレイ３を移動させる駆動装置（図示せず）が設けられており、制御装置により制御されている。そして、露光時には、制御装置は、マイクロレンズアレイ３を光源８と一体的にスキャン露光方向に移動させるように制御する。また、アライメント時においては、アライメント光が照射された状態で、制御装置は、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させるように制御し、これにより、基板１から反射された光が、マイクロレンズアレイ３の６角視野絞り３１の６角形の開口に対応して、カメラ６側から検出されるように構成されている。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３の移動方向は、露光時とアライメント時とで同一の方向である。
【００２６】
マスク２には、例えば枠状のマスクアライメントマーク２ａが設けられており、基板１には、例えばマスクアライメントマーク２ａよりも大きさが小さく、矩形の基板アライメントマーク１ａが設けられている。そして、アライメント時に、基板１とマスク２とが所定の位置関係にあるときには、図２（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａは、マスクアライメントマーク２ａの中心に位置する。
【００２７】
本実施形態においては、基板１とマスク２とのアライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａから反射した正立等倍像がマスク２上に結像され、マスク２の上方に設けられたカメラ６により、マスクアライメントマーク２ａから反射した反射光及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を同時に検出するように構成されている。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、カメラ６は、マスク２の位置を制御する第２の制御装置９に接続されており、第２の制御装置９は、カメラ６による検出結果によって、基板１とマスク２とのアライメントが必要な場合には、マスク２を移動させるように構成されている。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、第２の制御装置９は、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントマーク２ａの中心に位置するようにマスク２を移動させる。なお、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の制御装置９は、例えば基板１が載置されるステージ等に接続され、基板１を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。又は、第２の制御装置９は、基板１及びマスク２の双方を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。
【００２９】
アライメントの際には、マスクアライメントマーク２ａと基板アライメントマーク１ａとの間に配置されたマイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａから反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、マスク２上には、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。よって、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、カメラ６のセンサに対する距離が異なる基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６に同時に結像させることができ、各アライメントマークを指標として、基板１とマスク２との位置を調整すれば、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、カメラ側のフォーカス差を０にすることにより、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず（図３（ｂ））、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００３０】
マイクロレンズアレイ３の単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、例えば図１４及び図１５に示すような６角視野絞り３１が配置されている。よって、マスク２上に結像される基板アライメントマーク１ａの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となる。従って、瞬間的には、基板アライメントマーク１ａの端縁が６角視野絞り３１の開口に対応する位置にない場合が生じ、カメラ６側から基板アライメントマーク１ａの端縁を検出できず、基板アライメントマーク１ａの中心位置が特定できずに、検出した像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。
【００３１】
しかし、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、アライメント時には、制御装置によりスキャン露光方向に移動するように制御される。そして、制御装置は、カメラにより、両アライメントマークの像を、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａの像をアライメントに使用する。よって、多角視野絞りが設けられている場合においても、基板アライメントマークの１ａの端縁を確実に特定できる。即ち、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの像は、瞬間的には、その端縁が検出できない場合がある。例えば図１（ａ）に示すように、アライメントマーク１ａの左側の端縁は、カメラ６により検出できない。しかし、制御装置が、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させながら、カメラ６により、基板アライメントマーク１ａの像を、マイクロレンズアレイ３のマイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、図１（ａ）乃至図１（ｃ）の右側の図に示すように、撮像した複数枚の像を重ね合わせることにより、基板アライメントマーク１ａの端縁を確実に検出でき、基板１とマスク２とのアライメントを行うことができる。このとき、カメラ６によるアライメントマーク１ａ，２ａの撮像が、マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍の間隔で行われると、基板アライメントマーク１ａの像は、複数回の撮像により、スキャン露光方向に直交する方向に並ぶように検出される。よって、基板アライメントマーク１ａのスキャン方向における端縁が１回目の撮像で検出できなかった場合、２回目以降の撮像においても、基板アライメントマーク１ａのスキャン露光方向における端縁を検出できない。このカメラ６による撮像回数は、マイクロレンズ列群を構成するマイクロレンズ列の列数以上であることが好ましい。
【００３２】
次に、上述のごとく構成された本実施形態に係るアライメント装置の動作について説明する。マイクロレンズアレイ３は、露光時には、マスク２に設けられたパターン領域の下方に位置する。先ず、このマイクロレンズアレイ３が、図２における右方向に移動されて、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動される。次に、カメラ６に内蔵されたハロゲンランプ等のアライメント光源５からアライメント光を出射させると共に、制御装置により、マイクロレンズアレイ３がスキャン露光方向に移動するように制御する。このアライメント光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、先ず、マスク２に照射される。マスク２に照射されたアライメント光は、マスクアライメントマーク２ａにより反射される。一方、マスク２に透過されたアライメント光は、マスク２の下方に配置されたマイクロレンズアレイ３に透過され、基板１上に照射される。
【００３３】
そして、基板アライメントマーク１ａに反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過して、再度マスク２に入射され、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。そして、各反射光は、カメラ６のセンサに入射され、マスクアライメントマーク２ａ及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が検出される。このように、本実施形態においては、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像をカメラ６により検出するため、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、カメラ６側では、このギャップＧに起因するフォーカス差が０となる。
【００３４】
制御装置は、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａと共に複数回撮像させる（図１）。即ち、マイクロレンズアレイ３には、単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に６角視野絞り３１が設けられているため、マスク２上に結像される基板アライメントマーク１ａの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となり、瞬間的には、カメラ６側から基板アライメントマーク１ａの端縁を検出できない場合が生じる。例えば図１（ａ）に示すように、基板アライメントマーク１ａの左側の端縁が検出できず、基板アライメントマーク１ａの中心位置が特定できずに、撮像されたアライメントマーク１ａの像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、本実施形態においては、制御装置により、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させながら、カメラ６により、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で基板アライメントマーク１ａの像を複数回撮像する。そして、制御装置は、撮像された複数枚の像を重ね合わせて、この重ね合わされたアライメントマーク１ａ，２ａの像をアライメントに使用する。これにより、基板アライメントマーク１ａの端縁を確実に検出できる。よって、基板アライメントマーク１ａの中心位置を確実に特定することができ、高精度のアライメントに使用できる。
【００３５】
そして、カメラ６により検出される基板及びマスクの各アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２とのアライメントを行う。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、第２の制御装置９により、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントマーク２ａの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。本実施形態においては、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となるため、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。
【００３６】
また、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を結像させるため、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は、図３（ｂ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される図２（ｂ）の場合から変化せず、アライメント光の光軸の傾斜によりアライメント精度が低下することもない。
【００３７】
以下、アライメント光の光軸が傾斜した場合における上記効果について、比較例と比較して詳細に説明する。図４は、本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図５は本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。図４及び図５に示すように、このアライメント装置は、２焦点型の同軸落射照明を使用したアライメント装置であり、例えば、長波長光を出射する第１の光源２７と、短波長光を出射する第２の光源２６とが設けられており、第１の光源２７からの長波長光は、反射鏡２９で反射した後、ビームスプリッタ２８に向かい、第２の光源２６からの短波長光がこのビームスプリッタ２８で、第１の光源２７からの長波長光と集合する。そして、これらの集合光は、レンズ３０で収束された後、ビームスプリッタ２４にて反射して、レンズ２５を経た後、マスク２及び基板１に向かう。この集合光は、マスク２及び基板１にその面に垂直に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａ及び基板１のアライメントマーク１ａで反射して、入射光路と同一の光路を戻ってくる。この反射光は、ビームスプリッタ２４を通過し、レンズ２３，２２と、フィルタ２１を経て、カメラ２０に入射する。よって、反射鏡２９及びビームスプリッタ２８が、第１及び第２の光源２７，２６から出射した長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系を構成し、レンズ３０、ビームスプリッタ２４、レンズ２５が、この第１の光学系からの集合光をマスク２及び基板１にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系を構成し、レンズ２５、ビームスプリッタ２４、レンズ２３、レンズ２２が、マスク２及び基板１のアライメントマーク２ａ，１ａで反射した反射光を第２の光学系と同一の光路を戻した後カメラ２０まで導く第３の光学系を構成する。
【００３８】
この比較例において、第１の光源２７から例えば波長が６７０ｎｍの赤色光を出射し、第２の光源２６から例えば波長が４０５ｎｍの青色光を出射すると、これらの光は、ビームスプリッタ２８で集合した後、カメラ２０まで同一光路を進行する。即ち、集合光は、図４に示すように、ビームスプリッタ２４からマスク２及び基板１に向かい、このマスク２及び基板１に対し、その面に垂直に入射する。
【００３９】
その後、マスク２のアライメントマーク及び基板１のアライメントマークで反射した集合光の反射光は、入射光と同一光路をとおり、ビームスプリッタ２４を直進して、フィルタ２１を透過し、カメラ２０のセンサに入射する。このとき、集合光は同一レンズ２５，２３，２２からなる光学系を通過するので、このような同一レンズの場合、青色光（波長４０５ｎｍ）は焦点距離が短く、赤色光（波長６７０ｎｍ）は焦点距離が長い。よって、レンズ２５、２３，２２の光学定数等を適切に設定すれば、カメラ２０のセンサに入射する光のうち、マスク２のアライメントマークで反射した光は、青色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となり、カメラ２０からより遠い基板１のアライメントマークで反射した光は、赤色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となるようにすることができる。このように構成された比較例のアライメント装置において、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍ程度であるが、カメラ２０に対する入射光のうち、赤色光と青色光とが異なる光路長を経てセンサに合焦点となるので、ギャップＧの例えば５ｍｍを吸収して、基板１及びマスク２の双方のアライメントマーク１ａ、２ａをカメラ２０のセンサ上でフォーカスすることができ、基板１上のアライメントパターンと、マスク２上のアライメントパターンとの双方をセンサにフォーカスさせて、同時に観察することができる。
【００４０】
このように構成された比較例のアライメント装置においては、図６（ａ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合には、図６（ｂ）に示すように、所定のアライメント精度が得られる。しかし、図６（ｃ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においては、反射光の光路が変化し、基板１とマスク２との間のギャップＧにより、基板１とマスク２とが所定の位置関係にある場合においても、図６（ｄ）に示すように、カメラ６側で検出するアライメントマーク１ａ，２ａの位置がずれてしまう。そうすると、実際上、アライメントマーク２ａとアライメントマーク１ａとはその位置が一致しており、マスク２と基板１とはアライメントがとれているにも拘わらず、カメラ６においては、アライメントがとれていないと誤観察されてしまう。換言すれば、基板１とマスク２とでアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラ６にて、アライメントマーク１ａがアライメントマーク２ａの中心にあるように観察されてしまうことが生じ、基板１とマスク２とがアライメントがとれていると誤観察されてしまう。
【００４１】
これに対して、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させるため、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、図３（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００４２】
また、上記比較例においては、波長が異なる２個のアライメント光源を設ける必要があり、構造及びアライメント方法が若干複雑であるが、本実施形態に係るアライメント装置においては、アライメント時には、露光用のマイクロレンズアレイ３を基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動させるだけで、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０にして高いアライメント精度が得られ、アライメント光源も１個だけでよい。
【００４３】
基板１とマスク２とのアライメント後には、マイクロレンズアレイ３は、図２における左方向に移動されて、マスク２に設けられたパターン領域の下方に移動され、その後、露光光が出射されて、マイクロレンズアレイ３によるスキャン露光が開始される。本実施形態においては、上記のように、高いアライメント精度が得られるため、スキャン露光における露光精度を極めて高く維持することができる。
【００４４】
なお、本実施形態における基板及びマスクのアライメントマーク１ａ，２ａの形状は、一例であり、各アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６で検出して、基板１とマスク２とのアライメントを行うことができる限り、本発明は、アライメントマーク１ａ，２ａの形状により限定されるものではない。
【００４５】
また、本実施形態においては、アライメント光源５は、カメラ６と共に顕微鏡に内蔵されており、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている場合について説明したが、本発明においては、基板１及びマスク２の一方の正立等倍像を他方に結像させ、これをカメラ６により検出するため、アライメント光源５が出射する光の光軸は、カメラにて検出される反射光の光軸とが同軸でなくてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像、及びカメラにより連続的に動画として撮像された基板アライメントマークの像を示す図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、アライメント時に、カメラ６は、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を連続的に撮像する点にある。なお、図７においては、一例として、スキャン露光方向に並ぶマイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列を、スキャン露光方向における配列ピッチずつ移動させた状態を示している。
【００４７】
本実施形態においては、アライメント時には、制御装置は、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を所定時間連続的に撮像することにより、図７（ｂ）乃至図７（ｄ）に示すように、６角視野絞り３１の開口に対応してマスク２上に結像された基板アライメントマーク１ａの像は、スキャンにより、その像が帯状に延びていくように検出される。そして、例えば図７に示すように、マイクロレンズアレイ３が、スキャン露光方向にマイクロレンズ列が３列配置されて１マイクロレンズ群を構成しているものである場合においては、カメラ６による撮像時間を、マイクロレンズアレイ３がマイクロレンズ列の配列ピッチの３ピッチだけ移動される時間以上とすることにより、図７（ｄ）に示すように、基板アライメントマーク１ａの全体をカメラ６側で検出することができる。よって、本実施形態においては、基板アライメントマーク１ａの中心位置を第１実施形態よりも高精度で検出できる。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図８（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図８（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。第１実施形態及び第２実施形態においては、露光用のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時とで移動させて、１枚のマイクロレンズアレイを露光用とアライメント用とで共用した場合を説明したが、図８に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けられている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態のように、１枚の共有マイクロレンズアレイ３を、露光位置とアライメント位置とを包含する大きさのマイクロレンズアレイで構成することにより、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。また、露光時及びアライメント時に夫々マイクロレンズアレイ３を移動させる構成、例えば駆動装置を共用することもできる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
なお、第２実施形態と同様に、アライメント時に、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
次に、本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図９（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図９（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図、図１０（ａ），（ｂ）は図９に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。図９に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイは、露光用の（第１の）マイクロレンズアレイ３とアライメント用の（第２の）マイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、第２のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が（第１の）マイクロレンズアレイ３と同一である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
本実施形態においても、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させることができ、基板１とマスク２との間の５乃至１５ｍｍのギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０とすることができ、第１実施形態と同様に、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、図１０に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。また、マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが別体で構成されていることにより、第３実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００５３】
そして、本実施形態においても、アライメント時に、制御装置が、マイクロレンズアレイ７を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａと共に、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像されたアライメントマークの像を重ね合わせてアライメントに使用することにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、マイクロレンズアレイ７を移動させながら、カメラ６によりマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
本実施形態においては、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが設けられていることにより、露光時のマイクロレンズアレイ３のスキャン露光方向とアライメント時のマイクロレンズアレイ７の移動方向とを異なる方向にすることができる。即ち、第２の駆動装置によるマイクロレンズアレイ７の移動方向が、マイクロレンズ列を構成するマイクロレンズの配列方向に直交する方向であれば、本発明の効果が得られる。
【００５５】
次に、本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図１１（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１１（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１１に示すように、本実施形態においては、アライメント光源５及びカメラ６は、基板１の下方に配置されており、基板の下方からアライメント用の光を照射する。また、基板アライメントマーク１ｂが枠状をなし、マスクアライメントマーク２ｂは矩形状をなしている。本実施形態においては、露光対象の基板１は、例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなり、アライメント用の光は、基板１を透過して、マスク２に照射される。即ち、本実施形態においては、基板１が光透過性の材料からなる場合において、アライメント光の照射方向並びに基板１及びマスク２の各アライメントマーク１ｂ，２ｂの形状が第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態においても、露光用のマイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、マスクアライメントマーク２ｂと基板アライメントマーク１ｂとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させて使用される。そして、アライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、マスクアライメントマーク２ｂにより反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、基板１上にマスクアライメントマーク２ｂの正立等倍像が結像される。このとき、マイクロレンズアレイ３の単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に設けられた６角視野絞り３１により、基板１上に結像されるマスクアライメントマーク２ｂの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となる。よって、瞬間的には、カメラ６側からマスクアライメントマーク２ｂの端縁を検出できず、マスクアライメントマーク２ｂの中心位置が特定できずに、撮像されたアライメントマーク２ｂの像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、マイクロレンズアレイ３は、複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、アライメント時には、制御装置によりスキャン露光方向に移動するように制御される。よって、本実施形態においても、制御装置が、カメラ６により、基板１上に結像したマスクアライメントマーク２ｂの像を、基板アライメントマーク１ｂと共に、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像した複数枚の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａの像をアライメントに使用することにより、多角視野絞りが設けられている場合においても、基板アライメントマークの１ａの端縁を確実に特定でき、基板１とマスク２とのアライメントに使用することができる。
【００５７】
また、基板１とマスク２との間には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、本実施形態においても、上記第１乃至第４実施形態と同様に、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ｂ，２ｂを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、カメラ６により検出されるマスクアライメントマーク２ｂの位置が枠状の基板アライメントマーク１ｂの中心からずれている場合には、第２の制御装置９により、マスクアライメントマーク２ｂが基板アライメントマーク１ｂの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。また、基板１上にマスクアライメントマーク２ａの正立等倍像を結像させるため、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ｂ及び２ｂの相対位置は、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合から変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００５８】
なお、本実施形態においても、アライメント時に、制御装置が、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６によりマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、マイクロレンズアレイ３を、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けることにより、第３実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００６０】
次に、本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。１２（ａ）は本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１２（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１２に示すように、本実施形態においては、第４実施形態と同様に、マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、アライメント用のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が露光用のマイクロレンズアレイ３と同一である。これにより、本実施形態においては、第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態においても、第４実施形態と同様に、露光時のマイクロレンズアレイ３のスキャン露光方向とアライメント時のマイクロレンズアレイ７の移動方向（第１方向）とを異なる方向にすることができる。即ち、制御装置によるマイクロレンズアレイ７の移動方向が、マイクロレンズ列を構成するマイクロレンズの配列方向に直交する方向であれば、本発明の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
１：基板、２：マスク、３：（第１の）マイクロレンズアレイ、４：マイクロレンズ、５：アライメント光源、６，２０：カメラ、７：第２のマイクロレンズアレイ、１ａ、１ｂ：基板アライメントマーク、２ａ，２ｂ：マスクアライメントマーク、２１：フィルタ、２２，２３，２５，３０：レンズ、２４，２８：ビームスプリッタ、２９：反射鏡、９：第２の制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板とマスクとをアライメントするアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置においては、光源から露光光を出射し、この露光光を所定形状のパターンが形成されたマスクを介して基板に照射し、基板上にマスクのパターンを露光している。よって、基板上の所定位置にパターンを高精度で露光するためには、マスクと基板との相対的位置合わせが重要である。例えば、１枚の基板を複数回重ね露光する場合においては、各露光により形成されるパターン相互間のずれは、基板回路の接続不良の原因となるため、各露光時において、マスク及び基板の相互間を精度よく位置合わせする必要がある。例えば特許文献１には、露光対象のウエハをマスクに近接して配置する近接露光方式の露光装置が開示されており、マスク及びウエハの双方にマークを設け、このマークによりマスクとウエハとを相対的に位置合わせするように構成されている。
【０００３】
一方、近時、マイクロレンズアレイにより、マスクパターンを基板上に投影する露光装置が使用されるようになってきている。図１３は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク２が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク２との間に、マイクロレンズ４を２次元的に配列したマイクロレンズアレイ３が配置されており、マスク２の上方から露光光がマスク２に対して照射され、マスク２を透過した露光光がマイクロレンズアレイ３により基板１上に投影され、マスク２に形成されたパターンが、マイクロレンズアレイ３により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。
【０００４】
図１４は露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ３を示す図である。図１４に示すように、マイクロレンズアレイ３は、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位マイクロレンズアレイ３−１，３−２，３−３，３−４が積層された構造を有する。各単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は２個の凸レンズにより表現される光学系から構成されている。これにより、露光光は単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間で一旦収束し、更に単位マイクロレンズアレイ３−４の下方の基板上で結像する。即ち、単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間には、マスク２の倒立等倍像が結像し、基板上には、マスク２の正立等倍像が結像する。単位マイクロレンズアレイ３−２と単位マイクロレンズアレイ３−３との間には、多角視野絞り（例えば６角視野絞り３１）が配置され、単位マイクロレンズアレイ３−３と単位マイクロレンズアレイ３−４との間には、円形の開口絞り３２が配置されている。開口絞り３２が各マイクロレンズのＮＡ（開口数）を制限すると共に、６角視野絞り３１が結像位置に近いところで６角形に視野を絞る。これらの６角視野絞り３１及び開口絞り３２はマイクロレンズ毎に設けられており、各マイクロレンズについて、マイクロレンズの光透過領域を開口絞り３２により円形に整形すると共に、露光光の基板上の露光領域を６角形に整形している。６角視野絞り３１は、例えば、図１５に示すように、マイクロレンズの開口絞り３２の中に６角形状の開口として形成される。よって、この６角視野絞り３１により、マイクロレンズアレイ１を透過した露光光は、スキャンが停止しているとすると、基板１上で図１５に示す６角形に囲まれた領域にのみ照射される。
【０００５】
マイクロレンズアレイを使用したスキャン露光においては、通常、マスク２及び基板１を固定し、マイクロレンズアレイ３と露光光源及び光学系を、一体的に、図１３における紙面に垂直の方向に移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンするようになっている。この場合に、基板１の上面及びマスク２の下面に、夫々、アライメントマーク１ａ及び２ａを設け、これらのアライメントマーク１ａ及び２ａを指標として、基板１とマスク２とを相対的に位置合わせする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０３６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２との位置合わせをする場合、±１μｍ程度の高精度で基板１とマスク２とを位置合わせしようとすると、両アライメントマーク１ａ，２ａを同一のカメラにより同時に観察する必要がある。即ち、異なるカメラで別々にアライメントマーク１ａ，２ａを観察すると、両アライメントマーク１ａ，２ａの相対的な位置を保証できない。
【０００８】
特許文献１のような近接露光の場合は、マスクと基板とが２００μｍ程度で近接しており、この間隔はカメラの焦点深度内に収まるので、マスクのアライメントマークと基板のアライメントマークとを同時にカメラで観察することが可能である。しかし、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置においては、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３を介装する必要があるため、基板１とマスク２との間の距離、即ち、アライメントマーク１ａ，２ａ間の間隔Ｇは、５乃至１５ｍｍ程度存在する。この５乃至１５ｍｍの間隔は、通常のカメラのレンズ系では、同時に観察することができない。
【０００９】
なお、図１６に示すように、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光と、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光とで、光路差を設け、基板１のアライメントマーク１ａとマスク２のアライメントマーク２ａとのフォーカス差を補正することも考えられる。
【００１０】
図１６に示すように、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍである。この場合に、視野とアライメント精度とを考慮すると、レンズ倍率は４倍程度が必要である。よって、アライメントのパターンギャップＧ（＝５〜１５ｍｍ）は、カメラ側でみると、５〜１５ｍｍ×４２＝８０〜２４０ｍｍに相当する。この８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差を補正する必要がある。
【００１１】
そこで、図１６においては、光源２０からの光をレンズ２１で収束して反射鏡２２により反射させ、レンズ２３を介してビームスプリッタ４７に入射させる。そして、ビームスプリッタ４７からの光は、レンズ４８及び４９を経由してマスク２に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａで反射すると共に、基板１に入射し、基板１のアライメントマーク１ａで反射する。これらのアライメントマーク１ａ、２ａで反射した光は、ビームスプリッタ４７に向かい、このビームスプリッタ４７を透過した後、レンズ４６，４５を介して、ビームスプリッタ４４に入射する。アライメントマーク１ａ，２ａからの反射光は、ビームスプリッタ４４で、ビームスプリッタ４１に向かう光と、ミラー４３に向かう光とに分離され、ミラー４３に向かった光は、ミラー４２により、ビームスプリッタ４１に向かう。そして、ビームスプリッタ４１にて、ビームスプリッタ４４からの光はそのまま透過し、ミラー４２からの光は反射して、カメラ１０に向かう。このようにして、ビームスプリッタ４４からミラー４３，４２を経由した光と、ビームスプリッタ４４から直接到達した光とは、カメラ１０により検出される。このとき、ビームスプリッタ４４からミラー４３までの光路と、ミラー４３からミラー４２までの光路と、ミラー４２からビームスプリッタ４１までの光路との総長が、ビームスプリッタ４４からビームスプリッタ４１に直接入射する光の光路の長さよりも、８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差だけ長くなるように設定されている。従って、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光であってミラー４２，４３を経由する光路を進行した光と、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光であってビームスプリッタ４４から直接ビームスプリッタ４１に入射する光路を進行した光とがいずれもカメラ１０のＣＣＤ（電荷結合素子）に結像し、アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ１０で同時に観察することができる。
【００１２】
これにより、基板１とマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａのパターンのフォーカス差（８０乃至２４０ｍｍ相当）を、別光路に分けて補正することができる。しかしながら、このように、フォーカス差を別光路で補正すると、各光路での光軸ずれが生じた場合に、アライメントマーク１ａ，２ａの両パターンの相対位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この方法では、アライメント精度が低下する。アライメント精度が低下すると、露光パターン精度も低下し、近時の高精細液晶パネルの露光にとって、致命的な問題となる。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる露光装置用のアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に前記スキャン露光方向に移動させると共に、前記マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る他の露光装置用のアライメント装置は、スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動させると共に、前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を連続的に動画として撮像し、連続的に撮像された基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置においては、例えば、前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすように構成できる。
【００１７】
前記アライメント光源は、例えば前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成できる。
【００１８】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置において、例えば前記マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイと共用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、アライメント光源によりアライメント光をマスクアライメントマーク及び基板アライメントマークに照射すると、このアライメント光はマスクを透過し、基板上に照射され、基板上の基板アライメントマークで反射した後、反射光は、マイクロレンズアレイにより、マスク上に、基板アライメントマークの正立等倍像として結像する。又は、アライメント光は基板を透過し、マスク上に照射され、マスク上のマスクアライメントマークで反射した後、反射光はマイクロレンズアレイにより、基板上に、マスクアライメントマークの正立等倍像として結像する。本発明においては、アライメント光源により基板の下方からアライメント光を基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークに照射すると、基板が例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなる場合においては、このアライメント光は基板を透過し、マスク上に照射され、マスク上のマスクアライメントマークで反射した後、反射光は、マイクロレンズアレイにより、基板上に、マスクアライメントマークの正立等倍像として結像する。よって、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークを、カメラにより、マスク上又は基板上で一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像することができ、基板とマスクとの間のギャップＧに起因するカメラ側のフォーカス差が０となる。よって、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラにより検出される両アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、基板とマスクとのアライメントがとれているにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていないと誤観察されたり、基板とマスクとのアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていると誤観察されることを防止できる。そして、本発明においては、制御装置は、カメラにより検出される基板アライメントマークとマスクアライメントマークとが一致するように、マスク及び／又は基板の位置を調節するので、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。
【００２０】
また、本発明においては、マイクロレンズアレイにより結像される像は、単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置された多角視野絞りにより、その開口の形状に対応した像となり、瞬間的には、アライメントマークの端縁を検出できず、検出されたアライメントマークを基板とマスクとのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、本発明においては、アライメントマークの正立等倍像を結像させるマイクロレンズアレイは、複数個のマイクロレンズがスキャン露光に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、制御装置により基板及びマスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動される。よって、カメラにより、両アライメントマークの像を、マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像して、撮像されたアライメントマークの像を重ね合わせるか、又は連続的に動画として撮像することにより、マイクロレンズアレイにより結像されるアライメントマークの端縁を確実に検出することができ、検出したアライメントマークをマスクと基板とのアライメントに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像をマイクロレンズアレイと共に示す図、及びカメラにより撮像された基板アライメントマークの像を重ね合わせた状態を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図４】本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図である。
【図５】本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、第１実施形態に係るアライメント装置において、アライメント用のマイクロレンズアレイが設けられていない場合を示す図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像、及びカメラにより連続的に動画として撮像された基板アライメントマークの像を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は図９に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１３】マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す図である。
【図１４】単位マイクロレンズアレイの配置を示す断面図である。
【図１５】マイクロレンズの絞り形状を示す図である。
【図１６】光路差を設けて基板とマスクとの間のギャップを吸収するアライメント装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像をマイクロレンズアレイと共に示す図、及びカメラにより撮像された基板アライメントマークの像を重ね合わせた状態を示す図、図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図２（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図２に示すように、本実施形態においては、アライメント装置が設けられる露光装置は、従来のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置と同様に、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３が設けられており、露光光源８から出射された露光光をマスク２に形成されたパターンに透過させ、マイクロレンズアレイ３により、パターンの正立等倍像を基板上に結像させる。そして、マスク２及び基板１に対して、マイクロレンズアレイ３と露光光源及び光学系を、一体的に、図２における紙面に垂直の方向（以下、スキャン露光方向とよぶ）に相対移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンし、マスク２のパターンが基板１上に転写されるように構成されている。この露光装置において、アライメント装置は、基板１とマスク２との相対的位置合わせに使用される。
【００２３】
本実施形態に係るアライメント装置には、マスク２の上方に、基板１に設けられた基板アライメントマーク１ａとマスク２に設けられたマスクアライメントマーク２ａに、マスク２の上方からアライメント用の光を照射するアライメント光源５が設けられている。図２（ａ）に示すように、本実施形態においては、アライメント光源５は、基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａを検出するカメラ６と共に、１焦点型の同軸落射式顕微鏡に内蔵されている。そして、アライメント光源５は、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている。このアライメント光源５としては、レーザ光又は干渉フィルタを透過したランプ光を使用することができる。ランプ光源としては、例えばハロゲンランプを使用すれば、コストを低減でき、好ましい。なお、アライメント光源５は、カメラ６とは別体的に設けられていてもよい。アライメント光源５から出射された光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、マスク２及び基板１に照射される。
【００２４】
マイクロレンズアレイ３は、図１４に示す従来のマイクロレンズアレイと同様に、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位マイクロレンズアレイ３−１，３−２，３−３，３−４が積層された構造を有する。各単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は、複数個のマイクロレンズ４が２次元的に配置されて構成されている。例えば単位マイクロレンズアレイ３−１乃至３−４は、複数個のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズ列が、その配列方向に直交する方向に複数列配置されたものである。そして、隣接するマイクロレンズ列のマイクロレンズ同士は、相互に列方向に偏倚しており、例えば３列のマイクロレンズ列により、１マイクロレンズ列群が構成されている。そして、マイクロレンズアレイ３は、各マイクロレンズ列におけるマイクロレンズの配列方向が、基板１及びマスク２に対する相対的スキャン露光方向に直交する方向となるように、露光装置及びアライメント装置に配置されている。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させ、露光用のマイクロレンズアレイ３をアライメント用に共用して使用される。
【００２５】
露光装置には、例えばマイクロレンズアレイ３を移動させる駆動装置（図示せず）が設けられており、制御装置により制御されている。そして、露光時には、制御装置は、マイクロレンズアレイ３を光源８と一体的にスキャン露光方向に移動させるように制御する。また、アライメント時においては、アライメント光が照射された状態で、制御装置は、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させるように制御し、これにより、基板１から反射された光が、マイクロレンズアレイ３の６角視野絞り３１の６角形の開口に対応して、カメラ６側から検出されるように構成されている。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３の移動方向は、露光時とアライメント時とで同一の方向である。
【００２６】
マスク２には、例えば枠状のマスクアライメントマーク２ａが設けられており、基板１には、例えばマスクアライメントマーク２ａよりも大きさが小さく、矩形の基板アライメントマーク１ａが設けられている。そして、アライメント時に、基板１とマスク２とが所定の位置関係にあるときには、図２（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａは、マスクアライメントマーク２ａの中心に位置する。
【００２７】
本実施形態においては、基板１とマスク２とのアライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａから反射した正立等倍像がマスク２上に結像され、マスク２の上方に設けられたカメラ６により、マスクアライメントマーク２ａから反射した反射光及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を同時に検出するように構成されている。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、カメラ６は、マスク２の位置を制御する第２の制御装置９に接続されており、第２の制御装置９は、カメラ６による検出結果によって、基板１とマスク２とのアライメントが必要な場合には、マスク２を移動させるように構成されている。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、第２の制御装置９は、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントマーク２ａの中心に位置するようにマスク２を移動させる。なお、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、第２の制御装置９は、例えば基板１が載置されるステージ等に接続され、基板１を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。又は、第２の制御装置９は、基板１及びマスク２の双方を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。
【００２９】
アライメントの際には、マスクアライメントマーク２ａと基板アライメントマーク１ａとの間に配置されたマイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａから反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、マスク２上には、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。よって、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、カメラ６のセンサに対する距離が異なる基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６に同時に結像させることができ、各アライメントマークを指標として、基板１とマスク２との位置を調整すれば、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、カメラ側のフォーカス差を０にすることにより、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず（図３（ｂ））、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００３０】
マイクロレンズアレイ３の単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、例えば図１４及び図１５に示すような６角視野絞り３１が配置されている。よって、マスク２上に結像される基板アライメントマーク１ａの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となる。従って、瞬間的には、基板アライメントマーク１ａの端縁が６角視野絞り３１の開口に対応する位置にない場合が生じ、カメラ６側から基板アライメントマーク１ａの端縁を検出できず、基板アライメントマーク１ａの中心位置が特定できずに、検出した像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。
【００３１】
しかし、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、アライメント時には、制御装置によりスキャン露光方向に移動するように制御される。そして、制御装置は、カメラにより、両アライメントマークの像を、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａの像をアライメントに使用する。よって、多角視野絞りが設けられている場合においても、基板アライメントマークの１ａの端縁を確実に特定できる。即ち、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの像は、瞬間的には、その端縁が検出できない場合がある。例えば図１（ａ）に示すように、アライメントマーク１ａの左側の端縁は、カメラ６により検出できない。しかし、制御装置が、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させながら、カメラ６により、基板アライメントマーク１ａの像を、マイクロレンズアレイ３のマイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、図１（ａ）乃至図１（ｃ）の右側の図に示すように、撮像した複数枚の像を重ね合わせることにより、基板アライメントマーク１ａの端縁を確実に検出でき、基板１とマスク２とのアライメントを行うことができる。このとき、カメラ６によるアライメントマーク１ａ，２ａの撮像が、マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍の間隔で行われると、基板アライメントマーク１ａの像は、複数回の撮像により、スキャン露光方向に直交する方向に並ぶように検出される。よって、基板アライメントマーク１ａのスキャン方向における端縁が１回目の撮像で検出できなかった場合、２回目以降の撮像においても、基板アライメントマーク１ａのスキャン露光方向における端縁を検出できない。このカメラ６による撮像回数は、マイクロレンズ列群を構成するマイクロレンズ列の列数以上であることが好ましい。
【００３２】
次に、上述のごとく構成された本実施形態に係るアライメント装置の動作について説明する。マイクロレンズアレイ３は、露光時には、マスク２に設けられたパターン領域の下方に位置する。先ず、このマイクロレンズアレイ３が、図２における右方向に移動されて、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動される。次に、カメラ６に内蔵されたハロゲンランプ等のアライメント光源５からアライメント光を出射させると共に、制御装置により、マイクロレンズアレイ３がスキャン露光方向に移動するように制御する。このアライメント光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、先ず、マスク２に照射される。マスク２に照射されたアライメント光は、マスクアライメントマーク２ａにより反射される。一方、マスク２に透過されたアライメント光は、マスク２の下方に配置されたマイクロレンズアレイ３に透過され、基板１上に照射される。
【００３３】
そして、基板アライメントマーク１ａに反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過して、再度マスク２に入射され、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。そして、各反射光は、カメラ６のセンサに入射され、マスクアライメントマーク２ａ及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が検出される。このように、本実施形態においては、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像をカメラ６により検出するため、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、カメラ６側では、このギャップＧに起因するフォーカス差が０となる。
【００３４】
制御装置は、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａと共に複数回撮像させる（図１）。即ち、マイクロレンズアレイ３には、単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に６角視野絞り３１が設けられているため、マスク２上に結像される基板アライメントマーク１ａの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となり、瞬間的には、カメラ６側から基板アライメントマーク１ａの端縁を検出できない場合が生じる。例えば図１（ａ）に示すように、基板アライメントマーク１ａの左側の端縁が検出できず、基板アライメントマーク１ａの中心位置が特定できずに、撮像されたアライメントマーク１ａの像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、本実施形態においては、制御装置により、マイクロレンズアレイ３をスキャン露光方向に移動させながら、カメラ６により、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で基板アライメントマーク１ａの像を複数回撮像する。そして、制御装置は、撮像された複数枚の像を重ね合わせて、この重ね合わされたアライメントマーク１ａ，２ａの像をアライメントに使用する。これにより、基板アライメントマーク１ａの端縁を確実に検出できる。よって、基板アライメントマーク１ａの中心位置を確実に特定することができ、高精度のアライメントに使用できる。
【００３５】
そして、カメラ６により検出される基板及びマスクの各アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２とのアライメントを行う。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、第２の制御装置９により、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントマーク２ａの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。本実施形態においては、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となるため、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。
【００３６】
また、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を結像させるため、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は、図３（ｂ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される図２（ｂ）の場合から変化せず、アライメント光の光軸の傾斜によりアライメント精度が低下することもない。
【００３７】
以下、アライメント光の光軸が傾斜した場合における上記効果について、比較例と比較して詳細に説明する。図４は、本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図５は本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。図４及び図５に示すように、このアライメント装置は、２焦点型の同軸落射照明を使用したアライメント装置であり、例えば、長波長光を出射する第１の光源２７と、短波長光を出射する第２の光源２６とが設けられており、第１の光源２７からの長波長光は、反射鏡２９で反射した後、ビームスプリッタ２８に向かい、第２の光源２６からの短波長光がこのビームスプリッタ２８で、第１の光源２７からの長波長光と集合する。そして、これらの集合光は、レンズ３０で収束された後、ビームスプリッタ２４にて反射して、レンズ２５を経た後、マスク２及び基板１に向かう。この集合光は、マスク２及び基板１にその面に垂直に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａ及び基板１のアライメントマーク１ａで反射して、入射光路と同一の光路を戻ってくる。この反射光は、ビームスプリッタ２４を通過し、レンズ２３，２２と、フィルタ２１を経て、カメラ２０に入射する。よって、反射鏡２９及びビームスプリッタ２８が、第１及び第２の光源２７，２６から出射した長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系を構成し、レンズ３０、ビームスプリッタ２４、レンズ２５が、この第１の光学系からの集合光をマスク２及び基板１にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系を構成し、レンズ２５、ビームスプリッタ２４、レンズ２３、レンズ２２が、マスク２及び基板１のアライメントマーク２ａ，１ａで反射した反射光を第２の光学系と同一の光路を戻した後カメラ２０まで導く第３の光学系を構成する。
【００３８】
この比較例において、第１の光源２７から例えば波長が６７０ｎｍの赤色光を出射し、第２の光源２６から例えば波長が４０５ｎｍの青色光を出射すると、これらの光は、ビームスプリッタ２８で集合した後、カメラ２０まで同一光路を進行する。即ち、集合光は、図４に示すように、ビームスプリッタ２４からマスク２及び基板１に向かい、このマスク２及び基板１に対し、その面に垂直に入射する。
【００３９】
その後、マスク２のアライメントマーク及び基板１のアライメントマークで反射した集合光の反射光は、入射光と同一光路をとおり、ビームスプリッタ２４を直進して、フィルタ２１を透過し、カメラ２０のセンサに入射する。このとき、集合光は同一レンズ２５，２３，２２からなる光学系を通過するので、このような同一レンズの場合、青色光（波長４０５ｎｍ）は焦点距離が短く、赤色光（波長６７０ｎｍ）は焦点距離が長い。よって、レンズ２５、２３，２２の光学定数等を適切に設定すれば、カメラ２０のセンサに入射する光のうち、マスク２のアライメントマークで反射した光は、青色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となり、カメラ２０からより遠い基板１のアライメントマークで反射した光は、赤色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となるようにすることができる。このように構成された比較例のアライメント装置において、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍ程度であるが、カメラ２０に対する入射光のうち、赤色光と青色光とが異なる光路長を経てセンサに合焦点となるので、ギャップＧの例えば５ｍｍを吸収して、基板１及びマスク２の双方のアライメントマーク１ａ、２ａをカメラ２０のセンサ上でフォーカスすることができ、基板１上のアライメントパターンと、マスク２上のアライメントパターンとの双方をセンサにフォーカスさせて、同時に観察することができる。
【００４０】
このように構成された比較例のアライメント装置においては、図６（ａ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合には、図６（ｂ）に示すように、所定のアライメント精度が得られる。しかし、図６（ｃ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においては、反射光の光路が変化し、基板１とマスク２との間のギャップＧにより、基板１とマスク２とが所定の位置関係にある場合においても、図６（ｄ）に示すように、カメラ６側で検出するアライメントマーク１ａ，２ａの位置がずれてしまう。そうすると、実際上、アライメントマーク２ａとアライメントマーク１ａとはその位置が一致しており、マスク２と基板１とはアライメントがとれているにも拘わらず、カメラ６においては、アライメントがとれていないと誤観察されてしまう。換言すれば、基板１とマスク２とでアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラ６にて、アライメントマーク１ａがアライメントマーク２ａの中心にあるように観察されてしまうことが生じ、基板１とマスク２とがアライメントがとれていると誤観察されてしまう。
【００４１】
これに対して、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させるため、図３（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、図３（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００４２】
また、上記比較例においては、波長が異なる２個のアライメント光源を設ける必要があり、構造及びアライメント方法が若干複雑であるが、本実施形態に係るアライメント装置においては、アライメント時には、露光用のマイクロレンズアレイ３を基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動させるだけで、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０にして高いアライメント精度が得られ、アライメント光源も１個だけでよい。
【００４３】
基板１とマスク２とのアライメント後には、マイクロレンズアレイ３は、図２における左方向に移動されて、マスク２に設けられたパターン領域の下方に移動され、その後、露光光が出射されて、マイクロレンズアレイ３によるスキャン露光が開始される。本実施形態においては、上記のように、高いアライメント精度が得られるため、スキャン露光における露光精度を極めて高く維持することができる。
【００４４】
なお、本実施形態における基板及びマスクのアライメントマーク１ａ，２ａの形状は、一例であり、各アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６で検出して、基板１とマスク２とのアライメントを行うことができる限り、本発明は、アライメントマーク１ａ，２ａの形状により限定されるものではない。
【００４５】
また、本実施形態においては、アライメント光源５は、カメラ６と共に顕微鏡に内蔵されており、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている場合について説明したが、本発明においては、基板１及びマスク２の一方の正立等倍像を他方に結像させ、これをカメラ６により検出するため、アライメント光源５が出射する光の光軸は、カメラにて検出される反射光の光軸とが同軸でなくてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係るアライメント装置において、多角視野絞りを介して検出される基板アライメントマークの像、及びカメラにより連続的に動画として撮像された基板アライメントマークの像を示す図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、アライメント時に、カメラ６は、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を連続的に撮像する点にある。なお、図７においては、一例として、スキャン露光方向に並ぶマイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列を、スキャン露光方向における配列ピッチずつ移動させた状態を示している。
【００４７】
本実施形態においては、アライメント時には、制御装置は、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を所定時間連続的に撮像することにより、図７（ｂ）乃至図７（ｄ）に示すように、６角視野絞り３１の開口に対応してマスク２上に結像された基板アライメントマーク１ａの像は、スキャンにより、その像が帯状に延びていくように検出される。そして、例えば図７に示すように、マイクロレンズアレイ３が、スキャン露光方向にマイクロレンズ列が３列配置されて１マイクロレンズ群を構成しているものである場合においては、カメラ６による撮像時間を、マイクロレンズアレイ３がマイクロレンズ列の配列ピッチの３ピッチだけ移動される時間以上とすることにより、図７（ｄ）に示すように、基板アライメントマーク１ａの全体をカメラ６側で検出することができる。よって、本実施形態においては、基板アライメントマーク１ａの中心位置を第１実施形態よりも高精度で検出できる。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図８（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図８（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。第１実施形態及び第２実施形態においては、露光用のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時とで移動させて、１枚のマイクロレンズアレイを露光用とアライメント用とで共用した場合を説明したが、図８に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けられている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態のように、１枚の共有マイクロレンズアレイ３を、露光位置とアライメント位置とを包含する大きさのマイクロレンズアレイで構成することにより、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。また、露光時及びアライメント時に夫々マイクロレンズアレイ３を移動させる構成、例えば駆動装置を共用することもできる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
なお、第２実施形態と同様に、アライメント時に、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
次に、本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図９（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図９（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図、図１０（ａ），（ｂ）は図９に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。図９に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイは、露光用の（第１の）マイクロレンズアレイ３とアライメント用の（第２の）マイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、第２のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が（第１の）マイクロレンズアレイ３と同一である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
本実施形態においても、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させることができ、基板１とマスク２との間の５乃至１５ｍｍのギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０とすることができ、第１実施形態と同様に、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、図１０に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。また、マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが別体で構成されていることにより、第３実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００５３】
そして、本実施形態においても、アライメント時に、制御装置が、マイクロレンズアレイ７を移動させながら、カメラ６により、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａと共に、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像されたアライメントマークの像を重ね合わせてアライメントに使用することにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、マイクロレンズアレイ７を移動させながら、カメラ６によりマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
本実施形態においては、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが設けられていることにより、露光時のマイクロレンズアレイ３のスキャン露光方向とアライメント時のマイクロレンズアレイ７の移動方向とを異なる方向にすることができる。即ち、第２の駆動装置によるマイクロレンズアレイ７の移動方向が、マイクロレンズ列を構成するマイクロレンズの配列方向に直交する方向であれば、本発明の効果が得られる。
【００５５】
次に、本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図１１（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１１（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１１に示すように、本実施形態においては、アライメント光源５及びカメラ６は、基板１の下方に配置されており、基板の下方からアライメント用の光を照射する。また、基板アライメントマーク１ｂが枠状をなし、マスクアライメントマーク２ｂは矩形状をなしている。本実施形態においては、露光対象の基板１は、例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなり、アライメント用の光は、基板１を透過して、マスク２に照射される。即ち、本実施形態においては、基板１が光透過性の材料からなる場合において、アライメント光の照射方向並びに基板１及びマスク２の各アライメントマーク１ｂ，２ｂの形状が第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態においても、露光用のマイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、マスクアライメントマーク２ｂと基板アライメントマーク１ｂとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させて使用される。そして、アライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、マスクアライメントマーク２ｂにより反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、基板１上にマスクアライメントマーク２ｂの正立等倍像が結像される。このとき、マイクロレンズアレイ３の単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に設けられた６角視野絞り３１により、基板１上に結像されるマスクアライメントマーク２ｂの像は、６角視野絞り３１の開口に対応した像となる。よって、瞬間的には、カメラ６側からマスクアライメントマーク２ｂの端縁を検出できず、マスクアライメントマーク２ｂの中心位置が特定できずに、撮像されたアライメントマーク２ｂの像を基板１とマスク２とのアライメントに使用できない場合が生じる。しかし、マイクロレンズアレイ３は、複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が、そのスキャン露光方向に複数列配置されると共に、スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は、スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、アライメント時には、制御装置によりスキャン露光方向に移動するように制御される。よって、本実施形態においても、制御装置が、カメラ６により、基板１上に結像したマスクアライメントマーク２ｂの像を、基板アライメントマーク１ｂと共に、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で複数回撮像し、撮像した複数枚の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマーク１ａ及びマスクアライメントマーク２ａの像をアライメントに使用することにより、多角視野絞りが設けられている場合においても、基板アライメントマークの１ａの端縁を確実に特定でき、基板１とマスク２とのアライメントに使用することができる。
【００５７】
また、基板１とマスク２との間には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、本実施形態においても、上記第１乃至第４実施形態と同様に、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ｂ，２ｂを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、カメラ６により検出されるマスクアライメントマーク２ｂの位置が枠状の基板アライメントマーク１ｂの中心からずれている場合には、第２の制御装置９により、マスクアライメントマーク２ｂが基板アライメントマーク１ｂの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。また、基板１上にマスクアライメントマーク２ａの正立等倍像を結像させるため、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ｂ及び２ｂの相対位置は、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合から変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００５８】
なお、本実施形態においても、アライメント時に、制御装置が、マイクロレンズアレイ３を移動させながら、カメラ６によりマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの像を、マスクアライメントマーク２ａの像と共に連続的に撮像するように構成することにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、マイクロレンズアレイ３を、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けることにより、第３実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００６０】
次に、本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。１２（ａ）は本発明の第６実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１２（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１２に示すように、本実施形態においては、第４実施形態と同様に、マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、アライメント用のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が露光用のマイクロレンズアレイ３と同一である。これにより、本実施形態においては、第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態においても、第４実施形態と同様に、露光時のマイクロレンズアレイ３のスキャン露光方向とアライメント時のマイクロレンズアレイ７の移動方向（第１方向）とを異なる方向にすることができる。即ち、制御装置によるマイクロレンズアレイ７の移動方向が、マイクロレンズ列を構成するマイクロレンズの配列方向に直交する方向であれば、本発明の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
１：基板、２：マスク、３：（第１の）マイクロレンズアレイ、４：マイクロレンズ、５：アライメント光源、６，２０：カメラ、７：第２のマイクロレンズアレイ、１ａ、１ｂ：基板アライメントマーク、２ａ，２ｂ：マスクアライメントマーク、２１：フィルタ、２２，２３，２５，３０：レンズ、２４，２８：ビームスプリッタ、２９：反射鏡、９：第２の制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に前記スキャン露光方向に移動させると共に、前記マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項２】
スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動させると共に、前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を連続的に動画として撮像し、連続的に撮像された基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項３】
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項４】
前記アライメント光源は、前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイと共用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項１】
スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的に前記スキャン露光方向に移動させると共に、前記マイクロレンズ列の配列ピッチの整数倍でない間隔で前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を複数回撮像し、撮像された複数個の像を重ね合わせて、この重ね合わされた基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項２】
スキャン露光によりマスクのパターンを基板に転写するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に設けられ、前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、アライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板と前記マスクとの間に介在して、前記基板アライメントマーク又は前記マスクアライメントマークを夫々前記マスク又は前記基板に正立等倍像として結像させるマイクロレンズアレイと、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークを、一方は反射光の像及び他方は正立等倍像として撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとに基づいて、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、
前記単位マイクロレンズアレイ間の開口数を制限する開口絞りと、を有し、
前記複数個のマイクロレンズがスキャン露光方向に直交する方向に配列されてマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列が前記スキャン露光方向に複数列配置されると共に、前記スキャン露光方向に隣接する２列のマイクロレンズ列の相互間は前記スキャン露光方向に直交する方向に偏倚するように配置されたものであり、
前記制御装置は、前記マイクロレンズアレイを前記基板及び前記マスクに対して相対的にスキャン露光方向に移動させると共に、前記カメラにより前記基板アライメントマークの像及び前記マスクアライメントマークの像を連続的に動画として撮像し、連続的に撮像された基板アライメントマークの像及びマスクアライメントマークの像をアライメントに使用することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項３】
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項４】
前記アライメント光源は、前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイと共用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【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１６】
【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】
【公開番号】特開２０１３−５７８９４（Ｐ２０１３−５７８９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７４０２（Ｐ２０１１−１９７４０２）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
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