JP2008251921A - 基板アライメント装置及び方法並びに描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の位置合わせを精度良く行うことを可能とし、且つ装置の小型化を図る。
【解決手段】基板アライメント装置５１は、基板位置検出部３０ａと、移動ステージ１２ａと、移動ステージ駆動部５３ａと、ステージ位置検出部２７ａと、全体制御部５０とからなる。移動ステージ１２ａは、ベースユニット５６と、変位ユニット５７〜５９と、従動ユニット６１と、基板ホルダ６２とからなる。基板ホルダ６２は基板１０を保持する。基板位置検出部３０ａが検出した基板１０の位置に基づいて変位ユニット５７〜５９が基板ホルダ６２をX、Y、θ方向に変位して位置合わせをするときには、基板ホルダ６２がベースユニット５６から浮上し、位置合わせの後、基板ホルダ６２がベースユニット５６に吸着固定される。
【選択図】図3

Description

本発明は、基基板の位置合わせを行う基板アライメント装置及び方法並びに描画装置に関する。

近年、液晶ディスプレイ装置が益々普及してきており、特に大型の画面を有するものが好まれるようになっている。そこで、液晶ディスプレイ装置を構成する基板を精度良く製造し、液晶ディスプレイ装置の高画質化を図ることが望まれているが、このような液晶ディスプレイ装置用の基板を製造する際、回路パターンを形成する描画装置の所定位置に基板を正確に位置決めして載置しなければならない。

そこで、従来は、突き当て部材などで基板の端部を押圧することによって平行移動させて基準位置に載置させていたが、突き当て部材からの押圧による基板端部の破損や、底面の擦り傷が発生したため、例えば特許文献１に記載されている基板位置決め装置では、ＸＹステージと、このＸＹステージ上に設けられたθステージと、これらのステージ上に載置された基板の基準位置からのずれ量を検出するための複数の接触式センサとを有し、接触式センサからの検出量に基づいて基準位置に移動させるための補正量を求め、この補正量に基づいて基板をθ方向に回転させるとともにＸＹ方向に移動させて基準位置に位置決めする。

また、特許文献２に記載されている露光装置では、基準座標系からの位置ズレをＸ方向、Ｙ方向、θ方向について検出し、θ方向の回転ズレ量に基づいて基板を載置するホルダを回転して補正し、Ｘ，Ｙ方向のズレ量に関してはプレート（基板）への露光時に指定される目標位置をそのズレ量の分だけ修正してホルダの移動を行うことで補正する。
特開平５−１６６７０１号公報 特開２００５−３７９１４号公報

しかしながら、上記特許文献記載の構成では、液晶ディスプレイ用の大型基板を製造する場合、位置合わせの精度をさらに高くしようとすると、基板よりサイズの大きいホルダや、このホルダを回転させる機構を必要とするため装置全体が大型化し、さらに、製造効率を上げるために大型化したホルダを含むステージを高速で移動させると、加減速時に大きな力が掛かるため、ステージの各部が変形して位置決め精度が悪化するなどの問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、基板の位置合わせを精度良く行うことを可能とし、また装置の小型化を図ることが可能な基板アライメント装置及び方法並びに描画装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の基板アライメント装置は、基板を移動ステージに載置して前記移動ステージの移動により描画領域を通過させ、画像データに基づき描画手段により順次に前記基板に対して描画を行う描画装置に用いられ、前記描画手段による描画の前に、前記移動ステージ上の基板を適正位置に補正する基板アライメント装置において、前記基板を保持する基板ホルダと、前記移動ステージに載せられる載置位置とこの載置位置から浮上する浮上位置との間で前記基板ホルダを昇降する昇降機構と、前記移動ステージに取り付けられ、前記基板ホルダの少なくとも２辺を各辺に略平行な方向に移動し、前記基板ホルダ上の基板を変位させる第１及び第２の変位ユニットとを備えることを特徴とする。

前記第１及び第２の変位ユニットは、前記基板ホルダの移動対象の辺に対して平行方向で移動するように前記移動ステージに取り付けられる辺方向移動部と、前記基板に垂直な軸廻りに回転自在に前記辺方向移動部に連結され、前記辺に交差する方向で移動自在であり、前記基板ホルダの移動対象の辺に固定される押さえ板と有することが好ましい。また、前記押さえ板は、板状の長片と板状の短片とをＬ字形状に連続させて構成されており、短片の下端部が前記基板ホルダに固定されていることが好ましい。さらにまた、前記基板ホルダに設けられ、前期基板を吸着自在に保持する第１の吸着手段と、前記移動ステージに設けられ、前記載置位置の基板ホルダを吸着自在に保持する第２の吸着手段とを有することが好ましい。

請求項５記載の描画装置は、請求項１ないし４いずれか記載の基板アライメント装置を有する描画装置において、前記描画手段による描画の前に、前記基板の適正位置に対する位置ずれ量を計測する基板位置ずれ量計測部と、前記位置ずれ量に基づき、前記基板の適正位置に近づけるために前記変位ユニットによる変位量を求めて、前記変位量に基づき前記変位ユニットを制御する制御部とを備えることを特徴とする。なお、前記制御部は、前記基板の位置ずれ量の計測時、及び前記変位ユニットによる基板ホルダの移動時に、前記基板ホルダを浮上位置にし、前記描画手段による前記基板への描画時に、前記基板ホルダを載置位置にすることが好ましい。

請求項７記載の描画装置は、請求項４記載の基板アライメント装置を有する描画装置において、前記描画手段による描画の前に、前記基板の適正位置に対する位置ずれ量を計測する位置ずれ量計測部と、前記位置ずれ量に基づき前記基板を適正位置に近づけるために前記変位ユニットによる変位量を求めて、前記変位量に基づき前記変位ユニットを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板の位置ずれ量の計測時、及び前記変位ユニットによる前記基板ホルダの移動時に、前記基板ホルダを浮上位置にし、且つ第１の吸着手段により基板を基板ホルダに吸着し、前記描画手段による前記基板への描画時に、前記基板ホルダを載置位置にして前記第２の吸着手段により吸着することを特徴とする。

請求項８記載の基板アライメント方法は、基板を移動ステージに載置して前記移動ステージの移動により描画領域を通過させ、画像データに基づき描画手段により順次に前記基板に対して描画を行う描画装置に用いられ、前記描画手段による描画の前に、前記移動ステージ上の基板を適正位置に補正する基板アライメント方法において、前記移動ステージ上に基板ホルダを介して基板を載せ、前記基板ホルダを、載置位置と、この載置位置から浮上する浮上位置との間で基板ホルダを昇降自在に保持し、前記基板ホルダを前記浮上位置にした状態で、前記基板ホルダの隣接する少なくとも２辺を各辺に略並行な方向に移動させて、前記基板ホルダ上の基板を変位させることを特徴とする。なお、前記２辺の移動を、第１及び第２の変位ユニットを用いて行い、前記第１及び第２の変位ユニットは、前記基板ホルダの移動対象の辺に対して平行方向で移動するように前記移動ステージに取り付けられる辺方向移動部と、前記基板に垂直内軸廻りに回転自在に前記辺方向移動部に連結され、前記辺に交差する方向で移動自在であり、前記基板ホルダの移動対象の辺に固定される押さえ板とを有することが好ましい。

本発明は、移動ステージ上に基板ホルダを介して基板を載せ、基板ホルダを、載置位置と、この載置位置から浮上する浮上位置との間で基板ホルダを昇降自在に保持し、基板ホルダを浮上位置にした状態で、基板ホルダの隣接する少なくとも２辺を各辺に略並行な方向に移動させて、基板ホルダ上の基板を変位させているので、基板を保持するステージが高い剛性を持ちながら、精度良く位置決めを行うことを可能とし、また装置の小型化を図ることができる。

図１において、デジタル露光装置２は、露光部１１と、移動ステージ１２ａ，１２ｂと、基体１４と、ガイドレール１５と、画像処理ユニット１６と、光源ユニット１７とを備える。第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂは、後述する基板ホルダ６２（図３参照）を備えており、この基板ホルダ６２によって基板１０を表面に吸着保持して移動させる。また、デジタル露光装置２内における基板１０の搬送方向をＹとし、Ｙ方向に対し、直交する方向をＸとし、鉛直方向をＺとし、Ｚ軸を中心とする回転方向をθとして説明する。

基体１４は、４本の脚部１３を有する平板状で、上面には、Ｙ方向に沿って２本のガイドレール１５が互いに平行となるように延設されている。第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂは、ガイドレール１５によって同一の一次元軌道上を往復移動自在に支持されており、リニアモータ等により構成された第１及び第２移動ステージ駆動部５１ａ，５１ｂ（図２参照）によってそれぞれ駆動される。

基体１４上のＹ方向に関する中央部には、ガイドレール１５を跨ぐように門型のゲート１9が立設されており、このゲート１9には、露光部１１が取り付けられている。露光部１１は、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂの移動経路に直交する方向に複数列（例えば２列）配列された計１６個の露光ヘッド２０からなり、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂの移動経路上に固定配置されている。

露光部１１には、画像処理ユニット１６から引き出された信号ケーブル２１と、光源ユニット１７から引き出された光ファイバ２２とがそれぞれ接続されている。各露光ヘッド２０は、画像処理ユニット１６から入力されるフレームデータに基づき、光源ユニット１７から入力される光ビームを変調し、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂによって搬送された基板１０に対して露光を行う。なお、露光ヘッド２０の数や配列は、基板１０のサイズ等に応じて適宜変更してよい。

基体１４上にはさらに、ゲート１9に関してＹ方向に対称な位置に、ガイドレール１５を跨ぐように一対のゲート２８ａ，２８ｂが設けられている。ゲート２８ａは、第１移動ステージ１２ａ側に位置し、３個のカメラ２９ａが取り付けられている。これらのカメラ２９ａは、第１移動ステージ１２ａの移動経路上に固定配置されおり、第１移動ステージ１２ａに載置された基板１０の位置測定（アライメント計測）を行う第１基板位置検出部３０ａを構成している。他方のゲート２８ｂは、第２移動ステージ１２ｂ側に位置し、同様に３個のカメラ２９ｂが取り付けられている。これらのカメラ２９ｂは、第２移動ステージ１２ｂの移動経路上に固定配置されおり、第２移動ステージ１２ｂに載置された基板１０の位置測定を行う第２基板位置検出部３０ｂを構成している。第１及び第２基板位置検出部３０ａ，３０ｂは、基板１０上に設けられたマークやパターンを読み取ることによってステージ上の適正位置に対する基板１０の位置ずれ量（Ｘ，Ｙ，θ方向のずれ量）を検出する。また、この検出値は、フレームデータの補正にも用いられる。なお、カメラ２９ａ，２９ｂの数は、基板１０のサイズ等に応じて適宜変更してよい。

基体１４のＹ方向に関する両端部には、レーザ干渉式の測長器３１ａ，３１ｂがそれぞれ設けられている。測長器３１ａは、第１移動ステージ１２ａ側の基体１４の端部に、Ｘ方向に離間するように２個設けられており、第１移動ステージ１２ａの位置測定を行う第１ステージ位置検出部３２ａを構成している。他方の測長器３１ｂは、第２移動ステージ１２ｂ側の基体１４の端部に、Ｘ方向に離間するように２個設けられており、第２移動ステージ１２ｂの位置測定を行う第２ステージ位置検出部３２ｂを構成している。第１及び第２ステージ位置検出部３２ａ，３２ｂは、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂの端面３３ａ，３３ｂにそれぞれレーザ光を照射して、軌道上の位置（Ｙ方向の位置）を検出する。この検出値は、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂの位置ずれ補正に用いられる。

露光ヘッド２０は、図２に示すように、空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３８、このＤＭＤ３８を駆動するＤＭＤドライバ３９などを備えている。ＤＭＤドライバ３９は前述の信号ケーブル２１が接続され、画像処理ユニット１６からフレームデータが入力される。ＤＭＤ３８は、例えば、６００個×８００個のマイクロミラーが２次元正方格子状に配列して揺動自在に支持されており、光源ユニット１７から光ファイバ２２を介して入力されたレーザ光が露光ヘッド２０の内部に組み込まれた入射光学系（図示せず）を通過して入射する。このＤＭＤ３８の各マイクロミラーは、画像処理ユニット１６からＤＭＤドライバ３６を介して入力されたフレームデータに基づいてレーザ光を変調して反射する。そしてＤＭＤ３８からの反射光は、拡大光学系（図示せず）によって拡大され、基板１０に像を投影（露光）する。

図１に示すように、各露光ヘッド２０は、Ｘ方向に２列に分けられ、各列において隙間無く配列されている。また、露光ヘッド２０は、第１列目と第２列目とで配列方向に所定間隔（配列ピッチの１／２倍）ずらして配列されている。これにより、第１列目の露光ヘッド２０によって露光できない部分が第２列目の露光ヘッド２０によって露光される。

図３に示すように、本発明の基板アライメント装置５１は、上述した第１基板位置検出部３０ａと、第１移動ステージ１２ａと、第１移動ステージ駆動部５３ａと、第１ステージ位置検出部３２ａと、全体制御部５０とから構成される。図２に示すように、全体制御部５０は、第１基板位置検出部３０ａと、第１移動ステージ１２ａと、第１移動ステージ駆動部５３ａと、第１ステージ位置検出部３２ａの他に、デジタル露光装置１０の全体を制御する。また、第２基板位置検出部３０ｂ、第２移動ステージ１２ｂ、第２移動ステージ駆動部５３ｂ、第２ステージ位置検出部２７ｂ、及び全体制御部５０からも同様の基板アライメント装置５２が構成される。なお、全体制御部５０は、第１及び第２ステージ位置検出部３２ａ，３２ｂを制御し、このステージ位置の検出値を第１及び第２移動ステージ駆動部５１ａ，５１ｂの制御にフィードバックして各ステージの位置補正を行う。

図３及び図４に示すように、移動ステージ１２ａは、ベースユニット５６と、変位ユニット５７〜５９と、従動ユニット６１と、基板ホルダ６２とからなる。基板ホルダ６２は、略矩形の薄板形状に形成され、上面に多数の吸着孔６２ａが形成されている。これらの吸着孔６２ａには、ベースユニット５６とは別に設けた吸引部６８が接続され、上面に基板１０が載置されたとき、吸着穴６２ａから吸気して基板１０を吸着固定する。

ベースユニット５６は、図４に示すように、基板ホルダ６２に合わせて配置された多数のエアパッド６６と、このエアパッド６６に接続される排気吸引部６７とを備え、エアパッド６６の上面に基板ホルダ６２を支持する。排気吸引部６７としては周知のエアポンプなどが用いられるが、これに限らず、吸引及び排気の機能を有するものであればよい。ベースユニット５６は、アライメント（計測及び補正）時には、排気吸引部６７を排気動作させてエアパッド６６からエアを排出して基板ホルダ６２を上方へ浮上させるとともに、基板１０への露光時には、排気吸引部６７を吸気動作させてエアパッド６６に基板ホルダ６２を吸着固定させる。

図５に示すように、第１変位ユニット５７は、フレーム部材７１、Y方向移動部材７２、アクチュエータ７３、回転連結部材７４、ガイド部材７５、X方向移動部材７６、押さえ板７７からなるフレーム部材７１は。Y方向に長いガイド溝７１ａを有しており、このガイド溝７１ａにY方向移動部材７２が移動自在に保持されている。また、ガイド部材７５はＸ方向に長いガイド溝７５ａを有しており、このガイド溝７５ａにＸ方向移動部材７６が移動自在に保持される。回転連結部材７４は、図示しない連結ピンを備えており、Y方向移動部材７２及びガイド部材７５をZ軸廻りで回転自在に連結する。なお、Ｘ方向移動部材７６及びＹ方向移動部材７２のシフト量は好ましくは１ｍｍ以下であり、回転連結部材７４のフリー回転角度は好ましくは０．３度以内である。

図８に示すように、押さえ板７７は、薄板状の長辺部７７ａと短辺部７７ｂとを有し、Ｌ字形に形成されている。そして、長辺部７７ａの末端部がＸ方向移動部材７６に例えばネジ止めにより固着されている。また短辺部７７ｂは基板ホルダの端面６２ａの略中央に例えばネジ止めにより固着されている。この押さえ板７７は、アクチュエータ７３が駆動することによりＹ方向移動部材７２とともにＹ方向に移動する。この移動に伴い基板ホルダ６２もその端面６２ａの中央部でＹ方向に移動し、基板ホルダ６２の位置が僅かに変更される。また、第２及び第３変位ユニット５８，５９による基板ホルダ６２の変位は、回転連結部７４によるθ方向変位と、ガイド部材７５及びＸ方向移動部材７６によるＸ方向変位とにより吸収される。

押さえ板７７は、長辺部７７ａが薄く形成されている為、Z方向に撓むことができる。これにより、基板ホルダ６２が浮上して上下動しても、この浮上変位分を吸収することができる。また、押さえ板７７は、Ｘ方向、Ｙ方向には幅広に形成されている為、変位して欲しくないＹ方向及びＸ方向については高い剛性を保持することができ、これらの方向での撓みは少なく、精度のよい補助的アライメントが可能になる。

図６に示すように、第２変位ユニット５８は、第１変位ユニット５７とほぼ同様の構成であり、フレーム部材８１、Ｘ方向移動部材８２、アクチュエータ８３、回転連結部材８４、ガイド部材８５、Ｙ方向移動部材８６、押さえ板８７からなる。なお、第１変位ユニット５７と同一構成部材には同一符号が付してある。この第２変位ユニット５８は、アクチュエータ８３の駆動によりＸ方向移動部材８２がＸ方向に移動し、押さえ板８７を介して基板ホルダ６２の端面６２ｂの略中央部をＸ方向に移動することができる。また、他の変位ユニット５７，５９による基板ホルダ６２のθ方向変位を回転連結部材８４により吸収し、他の変位ユニット５７、５９による基板ホルダ６２のＹ方向変位をＹ方向移動部材８６により吸収する。

図７に示すように、第３変位ユニット５９は、押さえ板９２の取り付け方向が第２変位ユニット５８と反対側にされている点を除き、第２変位ユニット５８と同様に構成されており、同一構成部材には同一符号が付してある。

従動ユニット６１は、第１変位ユニット５７からアクチュエータ７３を取り除き、且つ押さえ板９７の取り付け方向を第１変位ユニット５７とは反対側にしたものであり、第１変位ユニット５７と同一構成部材には、同一符号が付してある。この従動ユニット６１は、第１〜第３変位ユニット５７〜５９による基板ホルダ６２の移動変位を吸収して基板ホルダ６２を保持する。

これらの変位ユニット５７〜５４及び従動ユニット６１の押さえ板７７，８２，９２，９７が基板ホルダ６２の各端面６２ａ〜６２d（図３参照）の略中央と固着されているため、変位ユニット５７〜５９の各アクチュエータ７３，８３が駆動してＸ，Ｙ，θ方向に基板ホルダ６２が移動したとき、基板ホルダ６２を安定して変位させることが可能であり、また基板ホルダ６２がベースユニット５６からの吸引排気動作により昇降したとき、さらにまた移動ステージ１２ａとともに移動したときも、基板ホルダ６２を確実に保持することができるので、基板１０の位置ずれ補正における誤差を抑制することができる。なお、変位ユニット５７〜５４及び従動ユニット６１の配置としては、上述のように基板ホルダ６２の各端面の中央をそれぞれ押さえること、すなわち、基板ホルダ６２の重心からの距離がほぼ同じ位置に配されていることが好ましいが、これに限らず、基板ホルダ６２のうち少なくとも２辺の端面を押さえる配置であればよい。

また、図２に示すように、全体制御部５０は、上述した基板アライメント装置５１、５２の制御の他に、画像処理ユニット１６及び光源ユニット１７を制御して露光を行わせる。

画像処理ユニット１６は、外部の画像データ出力装置１０３から出力されるラスター化された第１及び第２画像データ１０４ａ，１０４ｂを格納する画像データ記憶部１０５を備えている。第１画像データ１０４ａは、第１移動ステージ１２ａ上の基板１０に露光を行う際に用いられ、第２画像データ１０４ｂは、第２移動ステージ１２ｂ上の基板１０に露光を行う際に用いられる。なお、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂは、露光時の移動方向（走査方向）が逆方向、つまり１８０°異なり、同一の画像データに基づいて露光を行うと各ステージ上の基板１０には同一のパターンが描画されないため、同一のパターンが描画されるように２種の画像データ（第１及び第２画像データ１０４ａ，１０４ｂ）が画像データ出力装置１０３にて用意されている。

画像データ記憶部１０５は、書き込み制御部１０６によって書き込みが制御され、読み出し制御部１０７によって読み出しが制御されている。書き込み制御部１０６は、画像データ出力装置１０３から入力される第１及び第２画像データ１０４ａ，５４ｂを画像データ記憶部１０５に書き込む。読み出し制御部１０７は、全体制御部５０の制御に基づき、画像データ記憶部１０５から選択的に第１画像データ１０４ａまたは第２画像データ１０４ｂを読み出して、フレームデータ生成部１０２に入力する。なお、画像データ記憶部１０５は、１つのメモリ装置として構成され、第１及び第２画像データ１０４ａ，１０４ｂがメモリ領域内の異なる領域に格納されるものであってもよいし、２つのメモリ装置として構成され、第１及び第２画像データ１０４ａ，１０４ｂが各メモリ装置にそれぞれ格納されるものであってもよい。

フレームデータ生成部１０２は、入力された第１画像データ１０４ａまたは第２画像データ１０４ｂに基づいてフレームデータを生成し、生成したフレームデータをＤＭＤドライバ３６に入力する。

図１０は、以上のように構成されたデジタル露光装置２に基板１０の交換（ロード・アンロード）機構を付加したデジタル露光システム１１０を示す。デジタル露光システム１１０には、コンベア１１１、第１及び第２搬送ロボット１１２ａ，１１２ｂ、第１及び第２プリアライメントステージ１１３ａ，１１３ｂが設けられており、各部は、不図示の制御部によって駆動制御されている。

コンベア１１１は、デジタル露光装置１０の基体１４の長辺に沿って延在するように配置されており、第１及び第２搬送ロボット１１２ａ，１１２ｂは、それぞれ基体１４の短辺に対向するように配置されている。コンベア１１１は、複数の基板１０を所定間隔離間して、例えば、第１移動ステージ１２ａ側から第２移動ステージ１２ｂ側へ搬送する。なお、基板１０には、その方向を示すために「Ｆ」の文字を描画パターンとして示している。

第１搬送ロボット１１２ａは、基板１０を積載するフォーク状の積載部１１４ａと、一端が積載部１１４ａに連結され、積載部１１４ａを第１移動ステージ１２ａに対して近接／離間する方向に移動させるアーム部１１５ａと、アーム部１１５ａの他端を支持してθ方向への回転及びＺ方向（紙面に直交する方向）への上下動を行う可動式の台座１１６ａとからなる。同様に、第２搬送ロボット１１２ｂは、基板１０を積載するフォーク状の積載部１１４ｂと、一端が積載部１１４ｂに連結され、積載部１１４ｂを第１移動ステージ１２ａに対して近接／離間する方向に移動させるアーム部１１５ｂと、アーム部１１５ｂの他端を支持してθ方向への回転及びＺ方向への上下動を行う可動式の台座１１６ｂとからなる。

コンベア１１１、第１及び第２プリアライメントーステージ１１３ａ，１１３ｂ，及び第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂの上面には、基板１０を、その下面に点接触して持ち上げる複数のリフトピン（図示せず）が設けられている。第１及び第２搬送ロボット１１２ａ，１１２ｂは、積載部１１４ａ，１１４ｂをリフトピンの間に挿入し、基板１０を下面側から持ち上げることで、基板１０を積載部１１４ａ，１１４ｂ上に載置して搬送する。具体的には、第１搬送ロボット１１２ａは、コンベア１１１上から未露光の基板１０を１枚取り出し、該基板１０を第１プリアライメントステージ１１３ａ上に移送し、そして、第１プリアライメントステージ１１３ａによって位置補正がなされた該基板１０を第１移動ステージ１２ａ上に移送する。また、第１搬送ロボット１１２ａは、露光が終了した該基板１０を第１移動ステージ１２ａからコンベア１１１上に移送する。第２搬送ロボット１１２ｂの動作は、第１搬送ロボット１１２ａの動作と同様であり、コンベア１１１、第２プリアライメントステージ１１３ｂ、及び第２移動ステージ１２ｂの間で基板１０の移送を行う。

なお、第１及び第２プリアライメントステージ１１３ａ，１１３ｂはそれぞれ、基板１０上に設けられたマークやパターンを読み取るカメラ（図示せず）と、Ｘ，Ｙ，θ方向にステージを移動させるステージ駆動機構（図示せず）とを備え、基板１０を第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂ上の適正位置に移送するための準備的な基板位置の補正動作を行う。

以上のように構成されたデジタル露光システム１１０の動作を図１１に示すフローチャートに沿って説明する。デジタル露光システム１１０が動作するときには、第１及び第２搬送ロボット１１２ａ，１１２ｂにより、第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂ上にそれぞれ基板１０がセットされる。第１及び第２移動ステージ１２ａ，１２ｂに基板１０がセットされると、基板ホルダ６２の吸引部６８が動作して基板１０を吸着保持する（図１２（Ａ）、図３に示す状態）。このとき、移動ステージ１２ａ，１２ｂのベースユニット５６は、エアパッド６６からエアを排出することによって基板ホルダ６２がベースユニット５６から浮上した状態となっている。なお、図１２においては図面の煩雑化を防ぐため、変位ユニット５７、従動ユニット６１などを省略している。またこのとき、各基板１０は、互いに１８０°の回転対称となる向きに配置される。この状態から先ずは第１移動ステージ１２ａが第２移動ステージ１２ｂに近接する方向へ向かって移動する。

そして、この移動中、第１移動ステージ１２ａが第１基板位置検出部３０ａを通過する際に、アライメント計測処理としての基板１０の位置検出を行う。このとき、図１３に示すように、基板１０は、基準位置（２点鎖線で示す位置）に対して位置がずれた状態で基板ホルダ６２上に吸着保持されている。なお、この基板１０の位置検出処理を行うときも基板ホルダ６２は、ベースユニット５６から浮上した状態のままである。

基板１０の位置検出の後、第１移動ステージ１２ａの移動を続行させるとともに、全体制御部５０は、アライメント補正処理の実行、すなわち第１基板位置検出部３０ａで検出した基板位置と基準位置とを比較してＸ、Ｙ、θ方向の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて基板１０の位置を基準位置に修正するように、各変位ユニットのアクチュエータの駆動量を決定し、この駆動量でアクチュエータを動作させる。これによって、基板ホルダ６２の基板１０は、基準位置に位置が合わせられた状態となる（図１４に示す状態）。

このようにして基板１０の位置合わせが完了した時点とほぼ同時に、第１移動ステージ１２ａは、露光部１１を通過した位置に到達し、この露光部１１を一端通過した後、移動方向を逆転し、今度は第２ステージ１２ｂと離間する反対方向へ移動する。この反対方向への移動を開始したとき、すなわち、露光部１１へ進入する直前に、全体制御部５０は、排気吸引部６７を制御して、移動ステージ１２ａのエアパッド６６からエアを吸気して基板ホルダ６２をベースユニット５６に吸着固定した状態とする（図１２（Ｂ））。そして排気吸引部６２が吸気動作を続行してベースユニット５６に基板ホルダ６２を吸着固定した状態のまま、第１移動ステージ１２ａが露光部１１を通過し、この露光部１１を通過する際、基板１０に対して第１画像データ１０４ａに基づいた露光を行う。また、この露光中に、第２移動ステージ１２ｂが第１移動ステージ１２ａに近接する方向に向けて移動し、第２基板位置検出部３０ｂを通過する際に基板１０のアライメント計測を行い、さらに移動を続けながらアライメント補正処理を行う。

第１移動ステージ１２ａは、露光部１１を通過して露光処理を完了した後、初期位置に戻る。このとき、第２移動ステージ１２ｂは、露光部１１を一端通過し、アライメント補正処理を完了した後、エアパッド６６からエアを吸気して基板ホルダ６２をベースユニット５６に吸着固定した状態とする。そしてベースユニット５６に基板ホルダ６２を吸着固定した状態のまま、第２移動ステージ１２ｂ露光部１１を通過し、この露光部１１を通過する際、基板１０に対して第１画像データ１０４ｂに基づいた露光を行う。

また、この露光中に、第１搬送ロボット１１２ａによって第１移動ステージ１２ａ上の基板１０が交換され、第１移動ステージ１２ａは、新たな基板１０を基板ホルダ６２に吸着保持するとともに、この基板ホルダ６２をベースユニット５６から浮上した状態にして第２移動ステージ１２ｂに近接する方向に向けて移動し、先程と同様に、基板１０のアライメント計測及び補正を行う。第２移動ステージ１２ｂは、露光部１１を通過して露光処理を完了した後、初期位置へ戻り、このとき、第１移動ステージ１２ａは、露光部１１を一端通過するとともに、アライメント補正を完了した後、エアパッド６６からエアを吸気して基板ホルダ６２をベースユニット５６に吸着固定した状態として反対方向に移動し、基板１０に対して第１画像データ１０４ａに基づいた露光を行う。また、この露光中に、第２搬送ロボット１１２ｂによって基板１０が交換された第２移動ステージ１２ｂは、新たな基板１０を基板ホルダ６２に吸着保持するとともに、基板ホルダ６２を浮上状態にして第１移動ステージ１２ａに近接する方向に向けて移動し、先程と同様に基板１０のアライメント計測及び補正を行う。これ以降は、以上の工程を１サイクルとして、同一動作が繰り返される。

本実施形態の効果について説明する。上述したように、基板１０を保持した基板ホルダ６２を浮上状態としたままで、アライメント計測及び補正を行っているので、基板１０及び基板ホルダ６２には、移動時の力が掛かることなく、また、ベースユニット５６が高速移動する際に変形があったとしても基板１０及び基板ホルダ６２には、影響を受けることが無いので、基板１０の位置決めを高い精度で行うことができる。さらに、基板１０への露光時には、基板ホルダ６２をステージユニット６１に吸着固定して露光処理を行っているので、基板１０を確実に保持して安定した動作で露光処理を行うことができる。また、基板１０を基板ホルダ６２によって吸着保持して移動させる構成としているので、基板１０をセットする範囲の外側に、基板を保持する保持部材や保持機構を必要とせず、基板１０とほぼ同じ面積の基板ホルダ６２を使用することができるので、装置の小型化を図ることができる。さらにまた、位置合わせを行う変位ユニット及び従動ユニットは、基板ホルダの外形の一部だけを押さえ付ければよいので、小さくて簡単な構造とすることができるため、この点からも装置全体の小型化を図ることが可能となる。

なお、上記実施形態においては、１つの変位ユニットに対してはＸ，Ｙ方向のうち、いずれか一方に駆動させるアクチュエータを備えた構成としているが、これに限らず、図１４に示すように、Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ移動させる２つのアクチュエータ１２１ａ，１２１ｂを備えた変位ユニット１２０を使用してもよい。なお、この変位ユニット１２０は、上記の変位ユニット５７と同様にフレーム部材７１、Ｘ方向移動部材７２、回転部材７４と、ガイド部材７５と、Ｙ方向移動部材７６と、押さえ板７７とを備え、アクチュエータ１２１ａ，１２１ｂを構成するモータ１２２ａ，１２２ｂが全体制御部５０からの制御信号によって回転すると、ボールネジ１２３ａ，１２３ｂが回転してＸ方向移動部材７２，Ｙ方向移動部材７６をそれぞれ移動させる。このような変位ユニット１２０を用いる場合、基板ホルダ６２の端面の１つを変位ユニット１２０で押さえ、基板ホルダ６２の残りの３つの端面を上記実施形態同様の従動ユニットで押さえる構成とすれば、変位ユニット１２０を駆動させるだけで、上記実施形態と同様に基板ホルダ６２をＸ，Ｙ，θ方向に移動させることが可能となる。あるいは、複数の変位ユニットで基板ホルダの端面のうち少なくとも２つ以上を押さえるようにする構成としてもよい。

なお、上記実施形態では、２つの移動ステージを備え、交互に基板への露光を行う構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの移動ステージで基板への露光を行う構成としてもよい。また、上記実施形態では、固定配置された露光部に対してステージを移動させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステージを停止し、露光部を移動させてもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係わる描画装置の一形態として、描画データに基づいて光ビームを変調することにより基板上に露光を行うデジタル露光装置を例示しているが、本発明はこれに限定されることなく、描画データに基づいてドット状のインクを射出して描画を行うインクジェット描画装置などに適用することも可能である。

デジタル露光装置の構成を示す概略斜視図である。 デジタル露光装置の電気的構成を示すブロック図である。 基板アライメント装置の構成を示す概略斜視図である。 移動ステージの構成を示す斜視図である。 変位ユニットの一つを示す斜視図である。 変位ユニットの一つを示す斜視図である。 変位ユニットの一つを示す斜視図である。 変位ユニットの動作の一例を示す説明図である。 従動ユニットを示す斜視図である。 デジタル露光システムの構成を示す概略平面図である。 デジタル露光システムの動作シーケンスを示すフローチャートである。 移動ステージの動作状態を示す側面図である。 移動ステージの動作状態を示す平面図（その１）である。 移動ステージの動作状態を示す平面図（その２）である。 変位ユニットの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

２ デジタル露光装置
１０ 基板
１１ 露光部
２０ 露光ヘッド
１２ａ，１２ｂ 移動ステージ
３０ａ，３０ｂ 基板位置検出部
５１，５２ 基板アライメント装置
５６ ベースユニット
５７，５８，５９ 変位ユニット
６１ 従動ユニット
６７ 吸引排気部（吸引手段）（排気手段）
６８ 吸引部

Claims (9)

1. 基板を移動ステージに載置して前記移動ステージの移動により描画領域を通過させ、画像データに基づき描画手段により順次に前記基板に対して描画を行う描画装置に用いられ、前記描画手段による描画の前に、前記移動ステージ上の基板を適正位置に補正する基板アライメント装置において、
   前記基板を保持する基板ホルダと、前記移動ステージに載せられる載置位置とこの載置位置から浮上する浮上位置との間で前記基板ホルダを昇降する昇降機構と、前記移動ステージに取り付けられ、前記基板ホルダの少なくとも２辺を各辺に略平行な方向に移動し、前記基板ホルダ上の基板を変位させる第１及び第２の変位ユニットとを備えることを特徴とする基板アライメント装置。
2. 前記第１及び第２の変位ユニットは、前記基板ホルダの移動対象の辺に対して平行方向で移動するように前記移動ステージに取り付けられる辺方向移動部と、前記基板に垂直な軸廻りに回転自在に前記辺方向移動部に連結され、前記辺に交差する方向で移動自在であり、前記基板ホルダの移動対象の辺に固定される押さえ板と有することを特徴とする請求項１記載の基板アライメント装置。
3. 前記押さえ板は、板状の長片と板状の短片とをＬ字形状に連続させて構成されており、短片の下端部が前記基板ホルダに固定されていることを特徴とする請求項２記載の基板アライメント装置。
4. 前記基板ホルダに設けられ、前期基板を吸着自在に保持する第１の吸着手段と、前記移動ステージに設けられ、前記載置位置の基板ホルダを吸着自在に保持する第２の吸着手段とを有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の基板アライメント装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の基板アライメント装置を有する描画装置において、
   前記描画手段による描画の前に、前記基板の適正位置に対する位置ずれ量を計測する基板位置ずれ量計測部と、前記位置ずれ量に基づき、前記基板の適正位置に近づけるために前記変位ユニットによる変位量を求めて、前記変位量に基づき前記変位ユニットを制御する制御部とを備えることを特徴とする描画装置。
6. 前記制御部は、前記基板の位置ずれ量の計測時、及び前記変位ユニットによる基板ホルダの移動時に、前記基板ホルダを浮上位置にし、前記描画手段による前記基板への描画時に、前記基板ホルダを載置位置にすることを特徴とする請求項５記載の描画装置。
7. 請求項４記載の基板アライメント装置を有する描画装置において、前記描画手段による描画の前に、前記基板の適正位置に対する位置ずれ量を計測する位置ずれ量計測部と、前記位置ずれ量に基づき前記基板を適正位置に近づけるために前記変位ユニットによる変位量を求めて、前記変位量に基づき前記変位ユニットを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板の位置ずれ量の計測時、及び前記変位ユニットによる前記基板ホルダの移動時に、前記基板ホルダを浮上位置にし、且つ第１の吸着手段により基板を基板ホルダに吸着し、前記描画手段による前記基板への描画時に、前記基板ホルダを載置位置にして前記第２の吸着手段により吸着することを特徴とする描画装置。
8. 基板を移動ステージに載置して前記移動ステージの移動により描画領域を通過させ、画像データに基づき描画手段により順次に前記基板に対して描画を行う描画装置に用いられ、前記描画手段による描画の前に、前記移動ステージ上の基板を適正位置に補正する基板アライメント方法において、
   前記移動ステージ上に基板ホルダを介して基板を載せ、前記基板ホルダを、載置位置と、この載置位置から浮上する浮上位置との間で基板ホルダを昇降自在に保持し、前記基板ホルダを前記浮上位置にした状態で、前記基板ホルダの隣接する少なくとも２辺を各辺に略並行な方向に移動させて、前記基板ホルダ上の基板を変位させることを特徴とする基板アライメント方法。
9. 前記２辺の移動を、第１及び第２の変位ユニットを用いて行い、前記第１及び第２の変位ユニットは、前記基板ホルダの移動対象の辺に対して平行方向で移動するように前記移動ステージに取り付けられる辺方向移動部と、前記基板に垂直内軸廻りに回転自在に前記辺方向移動部に連結され、前記辺に交差する方向で移動自在であり、前記基板ホルダの移動対象の辺に固定される押さえ板とを有することを特徴とする請求項８記載の基板アライメント方法。
   

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