JP2006097065A - アライメント装置及びそれを用いたアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上基板ワーク、下基板ワークを保持又は支持する保持面及び又は支持面の面粗度や相対平行度が低い場合においても、相互の擦れの発生や接触圧力による内部応力の発生を生起することのないアライメント装置を提供すること。
【解決手段】上基板ワークＷ１を保持可能な保持装置２０１と、保持装置２０１の下方に配置され、下基板ワークＷ２を上基板ワークＷ１に対して略平行に支持可能な支持装置３００とを有し、保持面２３３と支持面３１０とを互いの平面方向であるｘｙ平面方向内で相対的に移動可能に構成することにより、保持装置２０１及び／又は支持装置３００をｘ軸方向及びｙ軸方向の相対的移動を行い、上基板ワークＷ１及び下基板ワークＷ２の相対位置合わせを行うアライメント装置である。保持装置２０１は、上基板ワークＷ１を保持面２３３に対して離間した浮上状態で保持可能である。
【選択図】図１

Description

この発明は、一組のアライメント対象物としての上基板ワークＷ１及び下基板ワークＷ２を保持又は支持してアライメント操作を行うことができるアライメント装置及びそれを用いたアライメント方法に関する。

従来から、例えば、図６に示すようなアライメント装置１００が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このアライメント装置１００は、上方よりマスクなどの上基板ワークＷ１を静電気吸引力により保持する保持手段としての静電チャック２００と、この上基板ワークＷ１とともにアライメントされる基板などの下基板ワークＷ２を略水平に支持する支持面３１０を備えたステージ３００とから大略構成されている。

この静電チャック２００は、不図示のモータなどのアクチュエータに接続されてｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向（鉛直方向）、θ方向（ｘｙ平面内での回転方向）に移動可能な平板状のベース部材２１０を有している。このベース部材２１０の下面には、絶縁材料２２０により被覆された二群の電極要素群２３１と電極要素群２３２とから構成された電極が固定され、この絶縁材料２２０の下面は支持面３１０と平行な略水平に維持されている。

また、これらの電極要素群２３１、２３２にはそれぞれ電圧制御部２４０が接続固定されている。この電圧制御部２４０から電極要素群２３１，２３２のそれぞれに正負の電圧を印加させることにより、上基板ワークＷ１が保持面２３３としての絶縁材料２２０の下面に静電吸着されるようになっている。

一方、この静電チャック２００及び／又はステージ３００には、複数の穴（不図示）が設けられており、その穴を通してアライメントマークを監視するカメラが配置されている。

以上のアライメント装置１００によれば、ステージ３００上に下基板ワークＷ２が載置されて支持固定される。不図示の搬送装置により上基板ワークＷ１が保持面２３３付近まで搬送され、電圧制御部２４０をオンすることにより、電極要素群２３１には＋Ｖ１ボルト、電極要素群２３２には−Ｖ１ボルトを印加させることにより、上基板ワークＷ１を静電気的に吸着して保持する。

不図示のアクチュエータを駆動させて静電チャック２００をｚ軸方向に下降させ、上基板ワークＷ１及び下基板ワークＷ２を接触させ、カメラからのアライメントマークなどの情報を基にして位置ずれ量を測定する。

その後、アクチュエータを駆動させてｚ軸方向に上昇させ、上基板ワークＷ１と下基板ワークＷ２とを離間させた状態でｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向に位置ずれ量が無くなるように静電チャック２００を移動させる。位置ずれ量が無くなった状態でアクチュエータを駆動させてｚ軸方向に静電チャックを下降させて上基板ワークＷ１を下基板ワークＷ２に押し当て、電圧制御部２４０をオフ（接地）させて、アライメントを行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１７６１２４号公報（図３，図４）

液晶基板製造組立ラインにおいては、下基板ワークＷ２としてのＴＦＴ液晶基板のようなガラス基板の上に上基板ワークＷ１としてのカラーフィルタなどのガラス基板を精度良く、例えば、０．５μｍ程度のアライメント精度で重ね合わせる必要がある。

ここで、近年の液晶基板製造ラインでは、ガラス基板の面積を大きく取ることにより生産ラインの効率化を図っている。例えば、第７世代の液晶基板製造搬送ラインでは、液晶基板の大面積化に伴って、２ｍ×２．２ｍ程度という面寸法の静電チャック２００やステージ３００が用いられる。このようにガラス基板の面寸法を大きくすればするほど、保持面２３３と支持面３１０との間の相対平行度やそれらの面粗度が重要視される。

すなわち、位置ずれ量の測定のために静電チャック２００を下降させた場合、面寸法の大きい静電チャック２００では、相対平行度のわずかな相違が、上基板ワークＷ１の下面Ｗ１ａと下基板ワークＷ２の上面Ｗ２ａとの局所的な接触を引き起こし、相互の擦れの発生や、接触圧力による内部応力の発生を生起する。これにより、カラーフィルタや液晶基板などの各種デバイスの表面を損傷したり、品質を劣化させる恐れが生じる。

それ故、このようなアライメント装置１００において所望とするアライメント精度を実現させるためには、静電チャック２００の保持面２３３とステージ３００の支持面３１０は限りなく平行であり、かつ、両保持面２３３及び支持面３１０はともに平滑な面精度を備える必要があった。

これにより、このような要求精度を満たすための静電チャック２００及びステージ３００は、反りが発生しないように剛性の高い材料により、かつ、厚みを厚く設計する必要がある。また、これの静電チャック２００及びステージ３００を駆動する駆動機構の精度も必要となる。それ故、このような大面積化が可能なアライメント装置１００を設計する場合には、結果として３０トンを超える重量が必要となり、アライメント装置１００の制作費が嵩むという課題が発生している。

保持面及び又は支持面の面粗度や相対平行度が低い場合においても、相互の擦れの発生や接触圧力による内部応力の発生を生起することのないアライメント装置が望まれる。

そこで、本発明は、上基板ワーク、下基板ワークを保持又は支持する保持面及び又は支持面の面粗度や相対平行度が低い場合においても、相互の擦れの発生や接触圧力による内部応力の発生を生起することのないアライメント装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは、上基板ワーク又は下基板ワークの少なくとも一方を浮上状態で保持する保持装置により保持した状態でアライメントを行うように構成すれば、保持面又は支持面の面粗度や相対平行度が低いことに起因して、上基板ワークと下基板ワークとが局所的に接触した場合においても、浮上状態で保持される上基板ワーク又は下基板ワークが逃げを有するので、接触箇所に起因する擦れや内部応力の発生に伴い損傷することが少ないアライメント装置が提供できることを見出した。

すなわち、請求項１記載の発明は、上基板ワークを保持可能な保持装置と、該保持装置の下方に配置され、下基板ワークを上基板ワークに対して略平行に支持可能な支持装置とを有し、保持装置の保持面と支持装置の支持面とを互いの平面方向であるｘｙ平面方向内で相対的に移動可能に構成することにより、上基板ワークを前記保持面に、下基板ワークを前記支持面にそれぞれ略平行になるように保持又は支持した状態で保持装置及び／又は支持装置をｘ軸方向及びｙ軸方向の相対的移動を行い、上基板ワーク及び下基板ワークの相対位置合わせを行うアライメント装置において、
少なくとも一方の保持装置又は支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークを前記保持面又は前記支持面に対してｚ軸方向に所定の間隔で離間した浮上状態で保持可能又は支持可能であることを特徴とするアライメント装置である。

このようなアライメント装置によれば、保持装置及び支持装置のそれぞれの保持面及び支持面の面精度が粗かったり、また、保持面と支持面との相対平行度が低いことにより、アライメント操作中に、それぞれの保持装置又は支持装置に保持又は支持された上基板ワーク及び下基板ワーク間で互いに干渉が発生しても、浮上して保持又は支持されている上基板ワーク又は下基板ワークには、この干渉により発生する力が作用する方向に逃げを有するので、互いに強く圧接されることがない。これにより、アライメント操作をスムースに行うことができる。

請求項２記載の発明は、前記保持装置又は支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークのｘ軸方向及び／又はｙ軸方向の動きを制限する制限部材を備えていることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置である。

このように構成すれば、上基板ワークを浮上保持する場合には、ｘ軸方向又はｙ軸方向へ上基板ワークが僅かに移動してしまう場合もあるが、このように上基板ワークのｘ軸方向及び／又はｙ軸方向の動きを制限する制限部材を備えていれば、上基板ワークがアライメント操作時に、ｘ軸方向及び／又はｙ軸方向に移動することが制限されるので、精密なアライメントを確実に行うことができる。

また、請求項３記載の発明は、前記保持装置は、平面上に配列された電極と、該電極に印加される電圧を制御する電圧制御部を備え、該電圧制御部は、上基板ワークを静電気吸引力により接触的に保持する接触保持モード及び上基板ワークを静電気吸引力により非接触的に吸引浮上して保持する浮上保持モードの少なくとも二種類の保持モードを備えることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置である。

このようなアライメント装置によれば、接触保持モード及び浮上保持モードの二つの保持モードにより保持を行うことができる。

また、請求項４記載の発明は、前記アライメント装置は、減圧装置を備えた室内に配設され、前記電極は、上基板ワークに向けて露出していることを特徴とする請求項３記載のアライメント装置である。

このようなアライメント装置によれば、減圧装置を備えた室内にアライメント装置が配設されているので、電極が上基板ワークに向けて露出している場合にも、室内を減圧とすることにより、大気中に比較して耐電圧を高くとれるので、浮上保持モードでの浮上制御が容易となる。これにより、アライメント操作を行う際には、アライメント装置内を減圧とすれば、上基板ワークを非接触的に吸引浮上した状態で行うことができる。

また、この接触保持モードから非接触保持モードへの移行も、電極が上基板ワークに向けて露出しているので、上基板ワークの離反動作が円滑に行える。

請求項５記載の発明は、前記保持装置のベース部材及び前記支持装置は、少なくともｚ軸方向（鉛直方向）に相対移動可能とされ、かつ、前記保持装置のベース部材及び前記支持装置は、ｘ軸方向、ｙ軸方向又はθ方向（ｘｙ平面内での回転方向）の少なくとも一方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置である。

本発明においては、アライメントを行う際に、前記保持装置とベース部材とは相互にｚ軸方向へ相対移動が可能であること、及び、アライメントするためにｘ軸方向、ｙ軸方向、又はθ方向（ｘｙ平面内での回転方向）の少なくとも一方向に相互に相対移動可能であることが必要であるが、その機能は、保持装置又は支持装置のいずれか一方に備えればよい。もちろん双方に備えられていてもよい。

請求項６記載の発明は、前記保持装置は、上基板ワークを浮上保持する装置であり、前記支持装置は、該保持装置に対してｘ軸方向、ｙ軸方向又はθ方向（ｘｙ平面内での回転方向）の少なくとも一方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアライメント装置である。

このように構成すれば、浮上保持された上基板ワークの位置を絶対固定した状態で下基板ワークの位置調整が行えるので、位置合わせの精度が向上する。

また、請求項７記載の発明は、上基板ワークを保持可能な保持装置と、該保持装置の下方に配置され、下基板ワークを上基板ワークに対して略平行に支持可能な支持装置とを有し、保持装置の保持面と支持装置の支持面とを互いの平面方向であるｘｙ平面方向内で相対的に移動可能に構成することにより、上基板ワークを前記保持面に、下基板ワークを前記支持面にそれぞれ略平行になるように保持又は支持した状態で保持装置及び／又は支持装置をｘ軸方向及びｙ軸方向の相対的移動を行い、上基板ワーク及び下基板ワークの相対位置合わせを行うアライメント方法において、
少なくとも一方の保持装置又は支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークを前記保持面又は前記支持面に対してｚ軸方向に所定の間隔で離間した浮上状態でアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法である。

このようなアライメント方法によれば、保持装置及び支持装置のそれぞれの面精度が粗かったり、また、それらの互いの保持面の平行度が低いことにより、それぞれの保持装置又は支持装置に保持又は支持された上基板ワーク及び下基板ワーク間で互いに干渉が起こっても、浮上して保持又は支持されている上基板ワーク又は下基板ワークには、この干渉により発生する力が作用する方向に逃げを有するので、強く圧接されることなく、アライメント操作をスムースに行うことができる。

すなわち、干渉が発生した局所においては、下基板ワーク又は上基板ワークから上基板ワーク又は下基板ワークに向けたｚ軸方向に荷重（圧接力）が発生するが、上基板ワーク又は下基板ワークは、保持面又は支持面からｚ軸方向に浮上しているので、この荷重（圧接力）は、上基板ワーク又は下基板ワークがｚ軸方向の浮上距離を縮めることにより解消する。すなわち、浮上して保持されている上基板ワーク又は下基板ワークは、この荷重（圧接力）を回避する「逃げ」を有するので、干渉が発生しても、強く圧接されることがなく、アライメント操作をスムースに行える。

また、請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の装置を用い、大気中の運転による接触保持モードで高抵抗性の上基板ワークを保持面に静電気力で接触保持した後、周囲を減圧にしつつ、所定の真空度に達した段階で、接触保持モードから浮上保持モードへ移行して上基板ワークを静電気吸引力により浮上保持しつつ下基板ワークとの間でアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法である。

このようなアライメント方法によれば、上基板ワークが高抵抗性であるので、大気中の保持は、保持が確実で簡易な接触保持モードにより保持を行うことができる。また、アライメント操作を行う際には、真空中で上基板ワークを非接触的に吸引浮上した状態で行うことにより、液晶基板製造組立ラインのような真空中での組立が必要なアライメント装置として利用できる。ここで、接触保持モードから非接触保持モードへの移行も、電極が上基板ワークに向けて露出しているので、上基板ワークの離反動作が円滑に行える。

本発明によれば、保持面及び又は支持面の面粗度や相対平行度が低い場合においても、相互の擦れの発生や接触圧力による内部応力の発生を生起することのないアライメント装置を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態に係るアライメント装置につき図面に基づき説明する。なお、従来技術と同一乃至均等な部位部材は同一番号を付して詳細な説明は省略することがある。

図１は、本発明の実施例１に係るアライメント装置１０１の概念を説明する概念図であり、アライメント装置を電極面に対して直交する断面により切断した場合の断面図が示されている。

この実施例１に係るアライメント装置１０１は、不図示のモータなどのアクチュエータに接続されてｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向（ｘｙ平面内での回転方向）に移動可能なベース部材２１０を有する静電チャック２０１とその下方に配設されて昇降装置などによりｚ軸方向（鉛直方向）に昇降可能なステージ３００とより大略構成されている。

この静電チャック２０１は、例えば、特開２００３−２８２６７１号公報の図１に開示される浮上型の静電保持装置と実質的に同一乃至は均等な装置が適用可能である。

ここで、この静電チャック２０１及び／又はステージ３００の面上には、複数の穴（不図示）が設けられており、その穴を通してアライメントマークを監視するカメラが配置されている。

ベース部材２１０の一面には絶縁材料２２０により埋設された二群の電極要素群２３１，２３２から構成された電極が固定されている。これらの二群の電極要素群２３１，２３２は、互いに交互に隣接してその表面が平面を形成するように配設されている。これらの電極要素群２３１、２３２が埋設されている絶縁材料の下表面はアライメント対象物としての上基板ワークＷ１を保持する面となるので、保持面２３３と呼称し、この保持面２３３は略水平に維持されている。

各電極要素群２３１、２３２にはそれぞれ電圧制御部２４１が接続固定されている。この電圧制御部２４１から電極要素群２３１，２３２のそれぞれ正負の電圧を印加させることにより、絶縁材料２２０の下面を保持面２３３として、平板状の上基板ワークＷ１が保持面２３３に静電吸着されるようになっている。

ベース部材２１０の平面方向の適宜箇所には、少なくとも上基板ワークＷ１に向けて開口されているセンサ穴２５１が形成されている。このセンサ穴２５１には上基板ワークＷ１の上面Ｗ１ｂと電極面（保持面２３３）との間の変位量（ｇａｐ）を検出する変位センサ２５０などの距離検出手段が固定されている。

この変位センサ２５０は、電圧制御部２４１に接続され、この電圧制御部２４１は、変位センサ２５０からの情報に基づいて変位量（ｇａｐ）が一定となるように各電極要素群２３１，２３２に印加する印加電圧を実時間で制御する。

ここで、この実施例の制御では、スイッチＳＷがオンされると、電極要素群２３１には＋Ｖボルトが印加され、電極要素群２３２には−Ｖボルトが印加される。そして、変位量（ｇａｐ）が所定値よりも小さい場合には、この印加電圧を弱く又は切断（接地）して静電吸引力を弱め又は遮断し、上基板ワークＷ１の自重による落下により変位量（ｇａｐ）を大きくする。一方、変位量（ｇａｐ）が所定値よりも大きい場合には、この印加電圧を高めて上基板ワークＷ１への静電吸引力を強めて変位量（ｇａｐ）を小さくする。このような実時間の制御により、例えば、変位量（ｇａｐ）は１００μｍ〜５００μｍの範囲内で、例えば、２５０±１０μｍで一定となるように制御することが可能となる。

ここで、変位センサ２５０の数は、図１の構成に限定されない。例えば、平面方向中心部付近に一つ設けてもよく、また、図１に示されるように二つ以上設けていてもよい。平面を三分割又は四分割以上に分割して、各分割域にそれぞれ一つの変位センサ２５０を設け、上基板ワークＷ１の全面を複数箇所に分画して各分画域の変位量（ｇａｐ）をそれぞれ制御することにより、薄くて大面積な上基板ワークＷ１でも、撓み（垂下部）などがなく、均一に略水平に保持することができる。

次に、このようなアライメント装置１０１を用いた場合のアライメント動作について説明する。

ステージ３００上にアライメント対象物としての平板状の下基板ワークＷ２が載置されて支持固定される。不図示の搬送装置により上基板ワークＷ１が保持面２３３付近まで搬送され、電圧制御部２４１をオンすることにより、電極要素群２３１には＋Ｖ１ボルト、電極要素群２３２には−Ｖ１ボルトを印加させることにより、上基板ワークＷ１を静電気的に非接触的に所定の変位量（ｇａｐ）を保持させた状態で浮上保持する。この上基板ワークＷ１を保持した状態では、上基板ワークＷ１は、面吸着であるので、反りもなく確実に保持面２３３に平行に保持される。

不図示のアクチュエータを駆動させて静電チャック２０１をｚ軸方向に下降させ、上基板ワークＷ１及び下基板ワークＷ２を近接させ、カメラからのアライメントマークなどの情報を基にして位置ずれ量を測定する。上基板ワークＷ１の下面Ｗ１ａと下基板ワークＷ２の上面Ｗ２ａとの距離で定義される近接距離ｄは、例えば、５０〜２００μｍの範囲内、例えば、１００μｍ程度である。

この近接距離ｄが変位量（ｇａｐ）と同等若しくは小さい距離であれば、保持面２３３と支持面３１０との相対平行度が高くなくて上基板ワークＷ１と下基板ワークＷ２との間で干渉が起こっても、その干渉部が強く圧接されることがない。その理由は、本発明のアライメント装置又はアライメント方法に従えば、上基板ワークＷ１は浮上保持され、かつ、この浮上保持力は、自重と静電吸引力とのバランスで維持されている。それ故、上基板ワークＷ１と下基板ワークＷ２とが相互に干渉しても上基板ワークＷ１がｚ軸方向の上方に逃げることができるので、干渉した局所での力は自重よりも軽い力となる。

このようなアライメント方法によれば、干渉が発生した局所においては、下基板ワークＷ２から上基板ワークＷ１に向けたｚ軸方向に荷重（圧接力）が発生するが、上基板ワークＷ１は、保持面２３３からｚ軸方向に浮上しているので、この荷重（圧接力）は、上基板ワークＷ１がｚ軸方向の浮上距離（変位量：ｇａｐ）を縮めることにより解消する。すなわち、浮上して保持されている上基板ワークＷ１は、この荷重（圧接力）を回避する「逃げ」を有するので、干渉が発生しても、強く圧接されることがなく、アライメント操作をスムースに行える。

これにより、干渉が起こった場合にも、上基板ワークＷ１又は下基板ワークＷ２の表面に存在する各種のデバイス、パターンなどを損傷することが少ない。

位置ずれ量の情報を入手後には、アクチュエータを駆動させて、ｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向に位置ずれ量が無くなるように静電チャック２０１を移動させる。このようなアライメント操作は、必要に応じて繰り返されてもよい。

位置ずれ量が無くなった状態でアクチュエータを駆動させてｚ軸方向にステージ３００を上昇させて下基板ワークＷ２を上基板ワークＷ１に当て、アライメント操作を完了する。

図２は、本発明の実施例２に係るアライメント装置１０２の概念を説明する概念図であり、アライメント装置を電極面に対して直交する断面により切断した場合の断面図が示されている。実施例１と同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。

この実施例２に係るアライメント装置１０２では、実施例１に係る静電チャック２０１に加えて、上基板ワークＷ１が浮上保持される際の、水平方向の位置を制限する制限部材２６０が上基板ワークＷ１の周囲の側面Ｗ１ｃに当接するように設けられている静電チャック２０２が用いられている。この制限部材２６０は、例えば、高真空下に置かれても塵埃の発生することがない材料で、かつ、上基板ワークＷ１の水平位置がずれることを防止できる材料であれば特には制限が無く、例えば、ＰＥＥＫ材料などにより形成され、上基板ワークＷ１の側面Ｗ１ｃに当接して支持する。

アライメントのために上基板ワークＷ１を浮上保持する場合には、上基板ワークＷ１は、静電気力と重力とのバランスにより空中に保持されるので、水平方向（ｘｙ方向）への拘束力は弱い。それ故、保持面２３３と上基板ワークＷ１との間で、相対移動が発生することがあるが、このような制限部材２６０を設けることにより、アライメント精度を高精度に維持することが可能となる。

その他の構成及び作用は実施例１と均等乃至は同一であるので詳細な説明は省略する。

図３は、本発明の実施例３に係るアライメント装置１０３の概念を説明する概念図であり、アライメント装置１０３を電極面に対して直交する断面により切断した場合の断面図が示されている。実施例１と同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。

この実施例３に係るアライメント装置１０３は、不図示のモータなどのアクチュエータに接続されてｚ軸方向（鉛直方向）に移動可能なベース部材２１０を有する静電チャック２０３とその下方に配設されたステージ３００とより大略構成されている。

このステージ３００は、不図示のアクチュエータに接続されてｚ軸方向、ｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向（ｘｙ平面内での回転方向）に移動可能に構成されている。

また、このアライメント装置１０３では、実施例１に係る静電チャック２０１に代えて、ベース部材２１０に固定された電極要素群２３１，２３２が露出されたままの静電チャック２０３が用いられ、絶縁材料２２０は付与されていない。

また、電圧制御部２４３は、上基板ワークＷ１を静電気吸引力により接触的に保持する接触保持モード及び上基板ワークＷ１を静電気吸引力により非接触的に吸引浮上して保持する浮上保持モードの少なくとも二種類の保持モードを備えている。ここで、この浮上保持モードは、変位センサ２５０からの情報を基にして変位量（ｇａｐ）を制御して浮上保持する制御回路であり、実施例１と同一の回路を備えている。一方、接触保持モードは、変位センサ２５０からの情報に拘わらず、所定の各電極要素群２３１，２３２に対してオン状態では、浮上保持モードよりも低い所定の電圧＋Ｖボルト、−Ｖボルトを印加し、オフ状態では、印加電圧を切断して接地する。

また、この実施例３に係るアライメント装置が配設されている室全体は大気圧下から高真空圧下まで、自由に制御可能に構成され、チェンバーにはワークを搬入、搬出するための開閉扉が設けられている。その他の構成は、実施例１に係るアライメント装置と同一である。

次にこのようなアライメント装置１０３を用いる好ましい動作の一例について、真空環境を利用した例につき図４を参照しつつ説明する。

この実施例では、上基板ワークＷ１としては、高抵抗体であるワークが用いられている。Ｓ１において、扉が開放された状態で、不図示の搬送装置により上基板ワークＷ１が静電チャック２０３の保持面近傍まで搬送される。

ついで、Ｓ２に移行され、電圧制御部２４３は接触保持モードの状態で印加電圧をオンすることにより、電極要素群２３１には＋Ｖボルト、電極要素群２３２には−Ｖボルトが印加され、上基板ワークＷ１を保持面２３３に静電気的に吸着保持する（接触保持モード）。

ついで、Ｓ３に移行され、下基板ワークＷ２が搬送され、ステージ３００の支持面に対して位置決め固定される。ここで、この下基板ワークＷ２は、上基板ワークＷ１とアライメントされるべきアライメント対象物であり、高抵抗体であっても、又は半導体、導体であってもよい。

ついで、Ｓ４に移行され、チャンバー（不図示）の扉が閉鎖され、チャンバー内は減圧装置により真空引きされる。この真空引きの程度は、減圧系に配設された流量メータ、チャンバー内に配設された真空計などにより監視される。この流量メータの流量が低下し、又はチャンバー内が適度の真空度（例えば、数百Ｐａ）に達すると、その情報を受けてＳ５およびＳ６に移行される。

このＳ５は、電極要素群２３１，２３２の表面電位を零とする操作であり、これによりこの電極要素群２３１，２３２に静電吸引力により接触保持されている上基板ワークＷ１の表面帯電は瞬時に除去されることとなり、静電吸引力が直ちに消滅するので、上基板ワークＷ１は保持面２３３から速やかに落下し、接触保持モードから浮上保持モードへの移行が速やかに行える。

ここで、Ｓ５の電極接地は、浮上保持モードＳ６の開始時点で実質的な接地が行われていれば、特に別工程とする必要はない。

この浮上モード移行の状態（Ｓ６）では、各電極要素群２３１、２３２に印加された印加電圧が一時的に遮断され、自重により上基板ワークＷ１が保持面２３３から離脱して落下する。このとき、上基板ワークＷ１が所定の変位量（ｇａｐ）を超えて離間しようとすると実時間で直ちに浮上保持モードによる電圧制御部２４３の制御が作動して、各電極要素群２３１，２３２に印加電圧が印加されて落下が防止され、これにより、接触保持状体から非接触的に所定の変位量（ｇａｐ）を維持させた浮上状態への保持動作の移行が完了する。

ついで、Ｓ７へ移行されて浮上保持モードの状態でアライメントが行われる。

不図示のアクチュエータを駆動させて静電チャック２０３をｚ軸方向に下降させ、上基板ワークＷ１及び下基板ワークＷ２を近接させ、カメラからのアライメントマークなどの情報を基にして位置ずれ量を測定する。浮上状態で位置ズレ情報を把握できるので、上基板ワークＷ１、下基板ワークＷ２のそれぞれの表面（下面Ｗ１ａ、上面Ｗ２ａ）を破損することが少ない。

ここで、この実施例３に係るアライメント装置１０３によれば、電極要素群２３１，２３２が絶縁材料２２０により被覆されていないため、大気環境下での破壊電界強度に制限されて印加電圧を高く設定できないが、真空度が高くなるに連れて印加電圧を高くできる。例えば、１００Ｐａを過ぎて真空度が増すことにより、アウトガスの影響も少なくなり、このような状況下では破壊電界強度は大気時の１００倍になる。これにより、印加電圧を高く設定することができ、結果として変位量（ｇａｐ）を大きく設定しても安定した浮上保持を行える。

これにより、保持面２３３と支持面３１０の面精度が悪くても、また、相対平行度が低い場合でも、アライメント対象物を損傷させることなく、アライメントを行うことができる。

位置ずれ量の情報を入手後には、アクチュエータを駆動させてステージ３００をｘ軸方向、ｙ軸方向、θ方向に位置ずれ量が無くなるように移動させる。このようなアライメント操作は、必要に応じて繰り返されてもよい。

位置ずれ量が無くなった状態でアクチュエータを駆動させてステージ３００をｚ軸方向に上昇させて下基板ワークＷ２を上基板ワークＷ１に当て、アライメント操作を完了する（Ｓ８）。

ここで、実施例１のように、静電浮上方式によるアライメントを採用する場合には、上基板ワークＷ１は静電気吸引力と自重とのバランスにより空中に保持されているので、位置ずれ量の補正の際に水平方向であるｘｙ平面方向へのベース部材２１０の移動は、ベース部材２１０と上基板ワークＷ１との相対位置関係を僅かに変動させてしまう可能性があるが、本実施例に従うアライメント装置１０３によれば、アライメント時には下基板ワークＷ２を接触支持しているステージ３００がｘｙ平面方向に移動するので、ステージ３００と下基板ワークＷ２との相対位置関係が変動する恐れがない。これにより、正確なアライメント操作がスムースに行える。

チャンバー内を常圧に戻し、扉を開放させ、搬送装置によりアライメントが完了した組立体（ワーク）を搬出し、次回のアライメントに備える。

一般に、通常の静電式の保持装置では、電極は絶縁材料により被覆されているが、このような絶縁材料により被覆されている電極を用いる場合にはアライメント対象物が高抵抗性材料である場合には、電源オフ時に離反動作が円滑に行えなくなる場合がある。これは、絶縁材料及び又は高抵抗性材料の表面（保持面２３３）に残存する静電荷に起因している。

これに対して、このように、電極がアライメント対象物に向けて露出している場合には、電源オフ時に電極を接地させることにより、保持面２３３としての電極面に帯電した静電荷は速やかに除去され、結果としてスムースな離反を行える。

これにより、このような静電チャック２０３を備えたアライメント装置１０３によれば、接触保持モードから浮上保持モードへの移行時には、接触モードで印加した電圧の切断（電源オフ）を行い、アライメント対象物の自重による落下がスムーズに行え、接触保持モードから浮上保持モードへの移行が速やかに完了する。

なお、以上アライメント装置の動作の一例を示したが、この実施例３に係るアライメント装置が真空状況下での運転に限定されずに、電圧制御部で印加される電圧に制限があることを除いては、減圧下又は大気環境下で用いることもできることはいうまでもない。

その他の構成及び作用は実施例１と均等乃至は同一であるので詳細な説明は省略する。

図５は、本発明の実施例４に係るアライメント装置１０４の概念を説明する概念図であり、アライメント装置を電極面に対して直交する断面により切断した場合の断面図が示されている。実施例３と同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。

この実施例４に係るアライメント装置１０４では、実施例３に係る静電チャック２０３に加えて、上基板ワークＷ１が浮上保持される際の、水平方向の位置を制限する制限部材２６０が上基板ワークＷ１の周囲の側面Ｗ１ｃに当接するように設けられている静電チャック２０４が用いられている。この制限部材２６０は、実施例２と同様に、例えば、ＰＥＥＫ材料などにより形成され、上基板ワークＷ１の側面Ｗ１ｃに当接して支持する。

アライメントのために上基板ワークＷ１を浮上保持する場合には、上基板ワークＷ１は、静電気力と重力とのバランスにより空中に保持されるので、水平方向（ｘｙ方向）への拘束力は弱い。それ故、保持面２３３と上基板ワークＷ１との間で、相対移動が発生することがあるが、このような制限部材２６０を設けることにより、アライメント精度を高精度に維持することが可能となる。

その他の構成及び作用は実施例３と均等乃至は同一であるので詳細な説明は省略する。

以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

例えば、本発明の実施例について静電浮上方式の例について説明したが、本発明においては、アライメントを浮上状態で行うことに特徴があり、静電浮上方式は、好ましい一例であるが、例えば、磁気力を制御した浮上状態、又は空気力を制御した浮上状態でアライメントを行っても、同様な作用効果を有することが期待され、本発明に包含される。

なお、本発明において、支持装置に対して下基板ワークを浮上保持してアライメントを行う場合には、保持装置としては、吸着装置などの適宜の装置により接触保持されていてもよい。

また、実施例３及び４においては、接触保持を静電吸着で行っていたが、大気中での保持に限れば、例えば、浮上保持型の静電保持装置と吸着ハンドなどの真空チャックとを組み合わせた構成でも同様に動作が可能である。真空系に移行された状態では、吸着ハンドによる吸着力は消滅するが、上基板ワークＷ１は、浮上保持モードで静電吸引力により浮上保持されているので、上基板ワークＷ１を落下させることはない。

また、この場合、ベース部材２１０に複数の貫通孔を設け、この貫通孔を利用して吸着ハンドを上基板ワークＷ１に対して進退自由に構成すればよい。この吸着ハンドの数に応じて、大面積の上基板ワークＷ１の搬送も安定保持も可能である。

また、上述のアライメント装置において、保持装置としての静電チャックに静電吸引力が働く位置まで上基板ワークＷ１を引き寄せる引き寄せ装置を備えていてもよい。このようなアライメント装置によれば上基板ワークＷ１が比較的離れていても、引き寄せ装置により引き寄せることにより静電吸引力により上基板ワークＷ１を保持させることができる。

このような引き寄せ装置は、例えば、上基板ワークＷ１に向けて進退可能に固定される吸着装置、機械的な引き寄せ装置が例示される。また、吸着装置としては、真空チャックまたは静電チャックが例示される。

産業上の利用の可能性

以上のようなアライメント装置は、ガラス基板などの各種の薄板材料をアライメントを行えるのみならず、マスクと基板とのアライメントを含め、その他の薄膜材料や各種デバイスのアライメント装置としての応用も期待される。

それらは、例えば、液晶表示装置の組立工程、半導体チップなどの各種電子部品の組立工程、パッキング工程等としての応用も期待される。

本発明の実施例に係るアライメント装置の一例を断面により説明する図である。 本発明の実施例に係るアライメント装置の一例を断面により説明する図である。 本発明の実施例に係るアライメント装置の一例を断面により説明する図である。 図３の実施例に係るアライメント装置を用いた作業手順の一例を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態に係るアライメント装置の一例を断面により説明する図である。 従来のアライメント装置の一例を断面により説明する図である。

符号の説明

１００、１０１、１０２、１０３、１０４：アライメント装置
２００：静電チャック（保持装置）
２０１、２０２、２０３、２０４：静電チャック（保持装置）
２１０：ベース部材
２２０：絶縁材料
２３１：電極要素群（電極）
２３２：電極要素群（電極）
２３３：保持面
２４０：電圧制御部
２４１：電圧制御部
２４３：電圧制御部
２５０：変位センサ
２５１：センサ穴
２６０：制限部材
３００：ステージ（支持装置）
３１０：支持面
ｄ：近接距離
ｇａｐ：変位量
Ｗ１：上基板ワーク
Ｗ２：下基板ワーク

Claims (8)

1. 上基板ワークを保持可能な保持装置と、該保持装置の下方に配置され、下基板ワークを上基板ワークに対して略平行に支持可能な支持装置とを有し、保持装置の保持面と支持装置の支持面とを互いの平面方向であるｘｙ平面方向内で相対的に移動可能に構成することにより、上基板ワークを前記保持面に、下基板ワークを前記支持面にそれぞれ略平行になるように保持又は支持した状態で保持装置及び／又は支持装置をｘ軸方向及びｙ軸方向の相対的移動を行い、上基板ワーク及び下基板ワークの相対位置合わせを行うアライメント装置において、
   少なくとも一方の保持装置又は支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークを前記保持面又は前記支持面に対してｚ軸方向に所定の間隔で離間した浮上状態で保持可能又は支持可能であることを特徴とするアライメント装置。
2. 前記保持装置又は前記支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークのｘ軸方向及び／又はｙ軸方向の動きを制限する制限部材を備えていることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
3. 前記保持装置は、平面上に配列された電極と、該電極に印加される電圧を制御する電圧制御部を備え、該電圧制御部は、上基板ワークを静電気吸引力により接触的に保持する接触保持モード及び上基板ワークを静電気吸引力により非接触的に吸引浮上して保持する浮上保持モードの少なくとも二種類の保持モードを備えることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
4. 前記アライメント装置は、減圧装置を備えた室内に配設され、
   前記電極は、上基板ワークに向けて露出していることを特徴とする請求項３記載のアライメント装置。
5. 前記保持装置のベース部材及び前記支持装置は、少なくともｚ軸方向（鉛直方向）に相対移動可能とされ、かつ、前記保持装置のベース部材及び前記支持装置は、ｘ軸方向、ｙ軸方向又はθ方向（ｘｙ平面内での回転方向）の少なくとも一方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
6. 前記保持装置は、上基板ワークを浮上保持する装置であり、前記支持装置は、該保持装置に対してｘ軸方向、ｙ軸方向又はθ方向（ｘｙ平面内での回転方向）の少なくとも一方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアライメント装置。
7. 上基板ワークを保持可能な保持装置と、該保持装置の下方に配置され、下基板ワークを上基板ワークに対して略平行に支持可能な支持装置とを有し、保持装置の保持面と支持装置の支持面とを互いの平面方向であるｘｙ平面方向内で相対的に移動可能に構成することにより、上基板ワークを前記保持面に、下基板ワークを前記支持面にそれぞれ略平行になるように保持又は支持した状態で保持装置及び／又は支持装置をｘ軸方向及びｙ軸方向の相対的移動を行い、上基板ワーク及び下基板ワークの相対位置合わせを行うアライメント方法において、
   少なくとも一方の保持装置又は支持装置は、上基板ワーク又は下基板ワークを前記保持面又は前記支持面に対してｚ軸方向に所定の間隔で離間した浮上状態でアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法。
8. 請求項４に記載の装置を用い、大気中の運転による接触保持モードで高抵抗性の上基板ワークを保持面に静電気力で接触保持した後、周囲を減圧にしつつ、所定の真空度に達した段階で、接触保持モードから浮上保持モードへ移行して上基板ワークを静電気吸引力により上基板ワークを浮上保持しつつ下基板ワークとの間でアライメントを行うことを特徴とするアライメント方法。

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