JP2013195531A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮する。
【解決手段】マスク（２）と基板（１）との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置（５１）の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各画像取得装置によりマスクのアライメントマーク（２ａ）の画像及び基板の下地パターンのアライメントマーク（１ａ）の画像を同時に取得する。画像処理装置（５０）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（５，７，８）によりマスクホルダ（２０）とチャック（１０）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。
【選択図】図１１

Description

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の画像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、画像認識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。

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。

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の画像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、画像認識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。

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、マスクと基板との位置合わせを行う際には、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μ〜数十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従来のＣＣＤカメラ等の画像取得装置の被写界深度は数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かった。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、マスクの下面と基板の表面とにそれぞれ順番に合わせていた。しかしながら、画像取得装置を上下に移動すると、移動機構の動作のばらつきにより画像取得装置の位置が変化し、アライメントマークの位置の検出結果には、画像取得装置の位置の変化による誤差が含まれてしまう。

これに対し、特許文献１には、各画像取得装置を上下に移動することなく、光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入して、各画像取得装置の焦点位置を、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更することにより、各画像取得装置の上下の移動に伴う誤差を無くして、アライメントマークの位置を精度良く検出する技術が開示されている。

近年、表示用パネルの各種基板の製造では、大型化及びサイズの多様化に対応するため、比較的大きな基板を用意し、表示用パネルのサイズに応じて、１枚の基板から１枚又は複数枚の表示用パネル基板を製造している。この場合、プロキシミティ方式では、基板の一面を一括して露光しようとすると、基板と同じ大きさのマスクが必要となり、高価なマスクのコストがさらに増大する。そこで、基板より比較的小さなマスクを用い、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光する方式が主流となっている。

特開２０１１−３６０５号公報

従来は、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置を用いて、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とを別々に取得していたため、アライメントマークの位置の検出に時間が掛かり、マスクと基板との位置合わせに要する時間が長くなって、タクトタイムが長くなるという問題があった。特に、基板をＸＹ方向へステップ移動させて、基板の一面を複数のショットに分けて露光する場合、ショット毎にマスクと基板との位置合わせが必要となるので、ショット数が多くなる程、マスクと基板との位置合わせに要する時間が長くなる。そのため、被写界深度が深い画像取得装置を用いて、マスクのアライメントマークの画像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同時に取得したいという要求が発生した。

近年、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネルは、テレビ等の大型画面の装置から、モバイルフォンやタブレット端末等の中小型画面の装置まで、様々な用途に使用されている。そのため、表示用パネル基板のパターンの幅には、基板の種類に応じて種々の相違がある。パターンの幅が広い場合は、マスクと基板との接触を回避し、またマスクへの異物の付着を防止するために、露光時のマスクと基板とのギャップ幅を大きくする。一方、パターンの幅が狭い場合は、回折光の影響を抑制して露光精度を上げるため、露光時のマスクと基板とのギャップ幅をできるだけ小さくする。この様に、露光時のマスクと基板とのギャップ幅は、露光する基板の種類によって様々に異なる。

被写界深度が深い画像取得装置を用いて、マスクのアライメントマークの画像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同時に取得しようとすると、基板の種類により異なるギャップ幅の最大値に合わせて、画像取得装置の被写界深度を決定する必要がある。しかしながら、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置の光学系では、被写界深度を深くする程、分解能が低下する。そのため、画像取得装置の被写界深度をギャップ幅の最大値に合わせると、露光時のギャップ幅が狭いときには、必要以上に分解能を落とした画像取得装置を用いることとなり、必要な検出精度が得られないという問題が発生する。

本発明の課題は、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮することである。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。

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、下地パターンの上にフォトレジストが塗布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、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い、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、マスク及び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画像取得装置と、各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置と、各画像取得装置の焦点位置を移動する焦点位置移動機構と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して画像認識を行い、認識したアライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得させ、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させて、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。

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、下地パターンの上にフォトレジストが塗布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、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い、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、マスク及び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画像取得装置と、各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置と、各画像取得装置の焦点位置を移動する焦点位置移動機構と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して画像認識を行い、認識した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、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得し、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ものである。

各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置を設け、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせるので、各画像取得装置によりマスクと基板との間のギャップ幅に応じた被写界深度及び分解能で、マスクのアライメントマークの画像及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像が同時に取得される。従って、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出が迅速かつ高精度に行われ、タクトタイムが短縮される。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、制御手段が、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得させ、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させて、マスクと基板との位置合わせを行うものである。

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、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得し、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ものである。

マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得するので、各画像取得装置により被写界深度が浅く高い分解能で、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とが別々に取得される。従って、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいときに、アライメントマークの位置の検出が高精度に行われる。

あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置は、各画像取得装置の被写界深度を指示する入力装置を備え、制御手段が、入力装置から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得させ、あるいは、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得させ、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させて、マスクと基板との位置合わせを行うものである。

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、各画像取得装置の被写界深度を指示する入力装置を設け、入力装置から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得し、あるいは、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得し、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ものである。

各画像取得装置の被写界深度及び分解能を、入力装置による指示で調節することができる。例えば、下地パターンの上に塗布されたフォトレジストの透明度が低く、基板の下地パターンのアライメントマークの画像が鮮明でないとき、入力装置から入力された指示に応じて、マスクと基板との間のギャップ幅の大小に関わらず、各画像取得装置により被写界深度が浅く高い分解能で、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とを別々に取得することができる。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、制御手段が、予め、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点を合わせて、各画像取得装置の焦点位置を登録し、その後、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点位置を登録した焦点位置へ移動させるものである。

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、予め、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点を合わせて、各画像取得装置の焦点位置を登録し、その後、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点位置を登録した焦点位置へ移動するものである。

予め、各画像取得装置の焦点が浅い被写界深度で精度良く合わされ、その後、各画像取得装置の被写界深度に関わらず、各画像取得装置の焦点位置が同じ所へ移動される。特に、登録時の焦点位置を操作者の判断で決定する場合、焦点位置の操作者によるばらつきが少なくなる。

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各画像取得装置が、マスク及び基板からの反射光を集光するレンズを有し、被写界深度調節装置が、マスクと各画像取得装置のレンズとの間に配置された絞り機構を有し、制御手段が、予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて絞り機構の絞り量を制御して、各画像取得装置の被写界深度を調節させるものである。

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、各画像取得装置に、マスク及び基板からの反射光を集光するレンズを設け、被写界深度調節装置に、マスクと各画像取得装置のレンズとの間に配置された絞り機構を設け、予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて絞り機構の絞り量を制御して、各画像取得装置の被写界深度を調節するものである。予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、各画像取得装置の被写界深度が適切に調節される。

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。露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出が迅速かつ高精度に行われ、タクトタイムが短縮されるので、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。

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、各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置を設け、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得することにより、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮することができる。

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、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得することにより、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいときに、アライメントマークの位置の検出を高精度に行うことができる。

あるは、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、各画像取得装置の被写界深度を指示する入力装置を設け、入力装置から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得し、あるいは、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得することにより、各画像取得装置の被写界深度及び分解能を、入力装置による指示で調節することができる。

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、予め、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点を合わせて、各画像取得装置の焦点位置を登録し、その後、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点位置を登録した焦点位置へ移動することにより、予め、各画像取得装置の焦点を浅い被写界深度で精度良く合わせ、その後、各画像取得装置の被写界深度に関わらず、各画像取得装置の焦点位置を同じ所へ移動することができる。特に、登録時の焦点位置を操作者の判断で決定する場合、焦点位置の操作者によるばらつきを少なくすることができる。

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、各画像取得装置に、マスク及び基板からの反射光を集光するレンズを設け、被写界深度調節装置に、マスクと各画像取得装置のレンズとの間に配置された絞り機構を設け、予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて絞り機構の絞り量を制御して、各画像取得装置の被写界深度を調節することにより、予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、各画像取得装置の被写界深度を適切に調節することができる。

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮することができるので、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。

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。 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側面図である。 基板をチャックにロードした状態を示す上面図である。 基板をチャックにロードした状態を示す側面図である。 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。 マスクのアライメントマークの一例を示す図である。 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。 カメラユニットの側面図である。 絞り機構の動作を説明する図である。 被写界深度調節装置の動作を説明する図である。 被写界深度調節装置の動作を説明する図である。 被写界深度調節装置の動作を説明する図である。 図１３（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１３（ｂ）は同側面図である。 画像処理装置及び主制御装置のブロック図である。 本発明の一実施の形態によるアライメント方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態によるアライメント方法を示すフローチャートである。 個別認識時におけるステップ３０９のアライメント動作のフローチャートである。 同時認識時におけるステップ３０９のアライメント動作のフローチャートである。 個別認識時におけるステップ４０７のアライメント動作のフローチャートである。 同時認識時におけるステップ４０７のアライメント動作のフローチャートである。 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。 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。

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側面図である。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、基板搬送ロボット３０、温度調節装置４０、台４１、画像処理装置５０、カメラユニット５１、被写界深度調節装置、カメラユニット移動機構、焦点位置移動機構、ステージ駆動回路６０、主制御装置７０、表示装置７１、及び入力装置７２を含んで構成されている。なお、図１では、カメラユニット移動機構、及び焦点位置移動機構が省略されている。また、図２では、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置移動機構、ステージ駆動回路６０、主制御装置７０、表示装置７１、及び入力装置７２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、露光光を照射する照射光学系、ギャップセンサー、Ｚ−チルト機構、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。

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。

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、基板搬送ロボット３０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。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。

ベース３の手前には、チャック１０へ搬送する前の基板１の温度を調節する温度調節装置４０が設けられている。図２において、温度調節装置４０は、台４１に搭載されている。図１において、温度調節装置４０の横には、基板搬送ロボット３０が配置されている。基板搬送ロボット３０は、基板１を図示しない搬送ラインから温度調節装置４０へ搬送する。そして、基板搬送ロボット３０は、チャック１０がロード／アンロード位置にある時、基板１を温度調節装置４０からチャック１０へ搬送し、また露光後の基板１をチャック１０から図示しない搬送ラインへ搬送する。

温度調節装置４０の内部には、図示しない複数の突き上げピンが収納されている。温度調節装置４０は、突き上げピンを上昇させて基板搬送ロボット３０のハンドリングアーム３１から基板１を受け取り、突き上げピンを下降させて基板１を温度調節面に接触させる。また、温度調節装置４０は、突き上げピンを上昇させて基板１を温度調節面から持ち上げ、基板搬送ロボット３０のハンドリングアーム３１が突き上げピンの先端から基板１を受け取る。

同様に、チャック１０の内部には、図示しない複数の突き上げピンが収納されている。チャック１０は、突き上げピンを上昇させて基板搬送ロボット３０のハンドリングアーム３１から基板１を受け取り、突き上げピンを下降させて基板１を表面に接触させる。また、チャック１０は、突き上げピンを上昇させて基板１を表面から持ち上げ、基板搬送ロボット３０のハンドリングアーム３１が突き上げピンの先端から基板１を受け取る。

図３は、基板をチャックにロードした状態を示す上面図である。また、図４は、基板をチャックにロードした状態を示す側面図である。なお、図３では、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置移動機構、ステージ駆動回路６０、主制御装置７０、表示装置７１、及び入力装置７２が省略されている。また、図４では、基板搬送ロボット３０、温度調節装置４０、台４１、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置移動機構、ステージ駆動回路６０、主制御装置７０、表示装置７１、及び入力装置７２が省略されている。

図５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５では、基板搬送ロボット３０、温度調節装置４０、台４１、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置移動機構、ステージ駆動回路６０、主制御装置７０、表示装置７１、及び入力装置７２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３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している。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。

図４及び図５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４及び図５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４及び図５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。

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、図示しないＺ−チルト機構によりマスクホルダ２０をＺ方向（図５の図面上下方向）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。

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。また、本実施の形態では、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行っているが、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動するステージを設けて、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行ってもよい。

図６は、マスクのアライメントマークの一例を示す図である。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４箇所に設けられている。図７は、基板の下地のアライメントマークの一例を示す図である。図７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。マスク２のアライメントマーク２ａと基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａとは、両者の中心が一致したときに互いに重なり合わない形状となっている。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。

図５において、マスク２の上空には、４つのカメラユニット５１が設置されている。各カメラユニット５１は、アライメントマーク１ａ，２ａの位置に応じて、図示しないカメラユニット移動機構により、アライメントマーク１ａ，２ａの真上の所定の位置へそれぞれ移動される。

図８は、カメラユニットの側面図である。カメラユニット５１は、ＣＣＤカメラ５１ａ、レンズ５１ｂ、及び照明５１ｃを含んで構成されている。各カメラユニット５１には、カメラユニット５１の被写界深度を調節する被写界深度調節装置が取り付けられている。被写界深度調節装置は、絞り機構６１、絞り歯車６２、モータ歯車６３、及びモータ６４を含んで構成されている。絞り機構６１には、絞り歯車６２に連結された複数の絞り板が内蔵されている。絞り歯車６２は、モータ６４の回転軸に取り付けられたモータ歯車６３とかみ合って、モータ６４の駆動により回転される。モータ６４は、図１の主制御装置７０により駆動される。

図９は、絞り機構の動作を説明する図である。図９（ａ）は絞り機構６１が完全に開いた状態、図９（ｂ）は絞り機構６１が一部閉じた状態、図９（ｃ）は絞り機構６１がさらに閉じた状態を示している。絞り歯車６２を回転すると、図９（ｂ），（ｃ）に示す様に、絞り歯車６２に連結された複数の絞り板６１ａが、絞り機構６１の内部から絞り機構６１の中心へ向かって迫り出し、カメラユニット５１のレンズ５１ｂへ入射する光の一部を遮光する。

図１０〜図１２は、被写界深度調節装置の動作を説明する図である。図１０〜図１２において、照明５１ｃ内の光源５２ｃから発生した照明光は、その一部がレンズ５１ｂ内のハーフミラー５２ｄで反射され、レンズ５１ｂ内の集光レンズ５２ｂから、マスク２及び基板１へ照射される。マスク２及び基板１から反射した光は、集光レンズ５２ｂで集光され、ハーフミラー５２ｄを透過して、ＣＣＤカメラ５１ａ内のＣＣＤ５２ａの受光面で受光される。ＣＣＤ５２ａは、受光面で受光した光の強度分布に応じた画像信号を出力する。

図１０は、絞り機構６１を完全に開いた状態を示している。絞り機構６１が完全に開いているので、集光レンズ５２ｂの開き角は大きく、カメラユニット５１の被写界深度は浅い。図１０では、カメラユニット５１の焦点が、アライメントマーク１ａが設けられた基板１の表面に合っており、このとき、被写界深度が浅いカメラユニット５１の焦点は、アライメントマーク２ａが設けられたマスク２の下面に合っていない。

図１１は、絞り機構を一部閉じた状態を示している。図１１では、絞り機構６１が一部閉じているので、図１０に比べて、集光レンズ５２ｂの開き角が小さくなり、カメラユニット５１の被写界深度が深くなっている。集光レンズ５２ｂの開き角が小さくなると、カメラユニット５１の被写界深度が深くなると共に、分解能が低下する。図１１では、マスク２と基板１のギャップ幅が図１０に比べて狭く、被写界深度が深い状態のカメラユニット５１の焦点は、マスク２の下面及び基板１の表面に合っている。

図１２は、絞り機構をさらに閉じた状態を示している。図１２では、図１１に比べて、絞り機構６１がさらに閉じているので、集光レンズ５２ｂの開き角がさらに小さくなり、カメラユニット５１の被写界深度がさらに深くなっている。集光レンズ５２ｂの開き角がさらに小さくなると、カメラユニット５１の被写界深度がさらに深くなると共に、分解能がさらに低下する。図１２では、マスク２と基板１のギャップ幅が図１１に比べて広く、被写界深度がさらに深い状態のカメラユニット５１の焦点は、マスク２の下面及び基板１の表面に合っている。

図１３（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１３（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９６、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、カメラユニット移動機構が設置されるトップフレーム５３が設けられており、トップフレーム５３には、開口５３ａが形成されている。トップフレーム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、トップフレーム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。

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、トップフレーム５３の開口５３ａ内に挿入されている。

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９６が設置されており、モータ９６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６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９６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。

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５１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、各カメラユニット５１を所定の位置へそれぞれ移動させる。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５１はＺ方向へ移動される。主制御装置７０は、モータ９６を制御し、各カメラユニット５１をＺ方向へ移動させて、各カメラユニット５１の焦点位置を上下に移動させる。各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａは、マスク２の下面の画像及び基板１の表面の画像を取得し、画像信号を、図１の画像処理装置５０及び表示装置７１へ出力する。図１において、表示装置７１は、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａが取得した画像を表示する。

図１４は、画像処理装置及び主制御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の画像及びアライメントマーク２ａの画像が、予め記憶されている。画像メモリ５０ｃは、各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａ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のＣＣＤカメラ５１ａ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に記憶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、認識した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。この判定条件には、画像認識の対象となる画像と予め記憶された画像とが一致する度合いを判定する許容しきい値と、画像認識の対象となる画像のコントラストを判定するコントラストしきい値とがあり、両者を用いて画像認識の成否が判定される。

図１４において、主制御装置７０は、画像処理装置５０を制御する画像処理制御部７０ａと、被写界深度調節装置、カメラユニット移動機構、及び焦点位置移動機構を制御するカメラユニット制御部７０ｂと、ステージ駆動回路６０を制御するステージ制御部７０ｃと、メモリ７０ｄとを含んで構成されている。なお、図１４では、１つの被写界深度調節装置のモータ６４と、１つのカメラユニット移動機構のモータ８１，８６と、１つの焦点位置移動機構のモータ９６とが示されており、他の３つの被写界深度調節装置のモータ６４、他の３つのカメラユニット移動機構のモータ８１，８６、及び他の３つの焦点位置移動機構のモータ９６がそれぞれ省略されている。

メモリ７０ｄには、基板１の露光を行う際のマスク２と基板１とギャップ幅、露光光の照度、露光時間、フォトレジストの種類等の露光条件のデータと、予め定めたギャップ幅と絞り機構６１の絞り量との関係のデータとが記憶されている。本実施の形態では、メモリ７０ｄに記憶されているギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面と基板１の表面とにそれぞれ合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像と基板１の下地パターンのアライメントマークの画像１ａとを別々に取得する方法と、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得する方法とを、切り替えて選択する。以下、前者の方法を「個別認識」と呼び、後者の方法を「同時認識」と呼ぶ。

図１５及び図１６は、本発明の一実施の形態によるアライメント方法を示すフローチャートである。図１５において、まず、搬送ラインから基板搬送ロボット３０へ１枚目の基板を供給し（ステップ３０１）、その後、搬送ラインから基板搬送ロボット３０への２枚目以降の基板の供給を停止する（ステップ３０２）。基板搬送ロボット３０は、１枚目の基板を搬送ラインから温度調節装置４０へ搬送し、温度調節装置４０は、１枚目の基板を搭載して基板の温度を調節する（ステップ３０３）。温度調節装置４０による基板の温度の調節後、基板搬送ロボット３０は、１枚目の基板を温度調節装置４０からチャック１０へ搬送する（ステップ３０４）。

続いて、主制御装置７０のステージ制御部７０ｃ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３０５）。次に、ステージ制御部７０ｃ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３０６）。主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ｂは、各カメラユニット移動機構のモータ８１，８６を駆動して、各カメラユニット５１をマスク２のアライメントマーク２ａの上空へ移動する。（ステップ３０７）。

続いて、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構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（ステップ３０８）。次に、主制御装置７０は、メモリ７０ｄに記憶されているマスク２と基板１との間のギャップ幅に応じ、アライメントマークの個別認識を行うのか、それともアライメントマークの同時認識を行うのか、認識方法を決定して、１回目のショットにおける基板１のアライメントを行う（ステップ３０９）。図１７は、個別認識時におけるステップ３０９のアライメント動作のフローチャートである。また、図１８は、同時認識時におけるステップ３０９のアライメント動作のフローチャートである。図１７及び図１８は、マスク２及び基板１の下地パターンのアライメントマーク２ａ，１ａを各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に入れる際、チャック１０及び各カメラユニット５１の移動を操作者が人手で指示する例を示している。

アライメントマークの個別認識を行う場合、図１７において、まず、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ｂは、被写界深度調節装置のモータ６４を駆動して、図１０に示す様に、各絞り機構６１を完全に開く。各絞り機構６１を完全に開くと、各カメラユニット５１の被写界深度が最も浅い状態となる。なお、各絞り機構６１が最初から完全に開いる場合は、この動作は不要である。

次に、操作者は、表示装置７１に表示された画像を見ながら、入力装置７２により、各カメラユニット５１の焦点位置の移動を指示して、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面に合わせる（ステップ５０１）。カメラユニット制御部７０ｂは、操作者からの指示に従って、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動する。操作者は、表示装置７１に表示された画像を見て、マスク２のアライメントマーク２ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に有るか否かを判断する（ステップ５０２）。マスク２のアライメントマーク２ａがＣＣＤカメラ５１ａの視野内に無い場合、操作者は、入力装置７２により、カメラユニット５１の移動を指示する（ステップ５０３）。カメラユニット制御部７０ｂは、操作者からの指示に従って、カメラユニット移動機構のモータ８１，８６を駆動して、カメラユニット５１を移動する（ステップ５０４）。マスク２のアライメントマーク２ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に入るまで、ステップ５０２〜５０４を繰り返す。

続いて、操作者は、表示装置７１に表示された画像を見ながら、入力装置７２により、各カメラユニット５１の焦点位置の移動を指示して、各カメラユニット５１の焦点を基板１の表面に合わせる（ステップ５０５）。カメラユニット制御部７０ｂは、操作者からの指示に従って、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動する。操作者は、表示装置７１に表示された画像を見て、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に有るか否かを判断する（ステップ５０６）。基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａがＣＣＤカメラ５１ａの視野内に無い場合、操作者は、入力装置７２により、チャック１０の移動を指示する（ステップ５０７）。ステージ制御部７０ｃは、操作者からの指示に従って、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を移動する（ステップ５０８）。基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に入るまで、ステップ５０６〜５０８を繰り返す。

ステップ５０６において、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に有る場合、操作者は、表示装置７１に表示された画像を見ながら、入力装置７２により、各カメラユニット５１の焦点位置の移動を指示して、各カメラユニット５１の焦点を再びマスク２の下面に合わせる。そして、操作者は、入力装置７２により、マスク用の焦点位置の登録を指示する。カメラユニット制御部７０ｂは、操作者からの指示に従って、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動し、各カメラユニット５１の移動後の焦点位置を、マスク用の焦点位置として登録する（ステップ５１１）。各カメラユニット５１は、マスク２のアライメントマーク２ａの画像をそれぞれ取得し、画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、マスク２のアライメントマーク２ａの画像認識、及びマスク２のアライメントマーク２ａの位置検出を行う（ステップ５１２）。

次に、操作者は、表示装置７１に表示された画像を見ながら、入力装置７２により、各カメラユニット５１の焦点位置の移動を指示して、各カメラユニット５１の焦点を再び基板１の表面に合わせる。そして、操作者は、入力装置７２により、基板用の焦点位置の登録を指示する。カメラユニット制御部７０ｂは、操作者からの指示に従って、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動し、各カメラユニット５１の移動後の焦点位置を、基板用の焦点位置として登録する（ステップ５１３）。各カメラユニット５１は、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像をそれぞれ取得し、演算処理部５０ｂは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像認識、及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置検出を行う（ステップ５１４）。

主制御装置７０の画像処理制御部７０ａは、演算処理部５０ｂが検出したマスク２の複数のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の複数のアライメントマーク１ａの位置から、マスク２と基板１との位置ずれ量を検出し（ステップ５１５）、両者の位置ずれ量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップ５１６）。マスク２と基板１との位置ずれ量が所定値以下でない場合、ステージ制御部７０ｃは、画像処理制御部７０ａが検出したマスク２と基板１との位置ずれ量に基づき、Ｘステージ５及びＹステージ７の移動量、並びにθステージ８の回転量を算出する（ステップ５１７）。そして、ステージ制御部７０ｃは、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５及びＹステージ７を算出した移動量だけ移動させ、またθステージ８を算出した回転量だけ回転させて（ステップ５１８）、ステップ５１４へ戻る。

ステップ５１６において、マスク２と基板１との位置ずれ量が所定値以下である場合、主制御装置７０は、基板１のアライメントを終了する。基板１のアライメントが終了したとき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａと各カメラユニット５１とは、相対的に画像認識に適した位置にある。

アライメントマークの同時認識を行う場合、図１８において、ステップ７００〜７０８は、図１７のステップ５００〜５０８と同様である。ステップ７０６において、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａが各カメラユニット５１のＣＣＤカメラ５１ａの視野内に有る場合、操作者は、入力装置７２により、同時認識用の焦点位置の登録を指示する。カメラユニット制御部７０ｂは、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を基板１の表面からマスク２側へ少し移動し、各カメラユニット５１の移動後の焦点位置を、同時認識用の焦点位置として登録する（ステップ７１０）。

次に、カメラユニット制御部７０ｂは、メモリ７０ｄに記憶されているマスク２と基板１との間のギャップ幅に応じ、各カメラユニット５１の被写界深度を調節する（ステップ７１１）。このとき、カメラユニット制御部７０ｂは、メモリ７０ｄに記憶されているギャップ幅と、予め定めたギャップ幅と絞り機構６１の絞り量との関係のデータに基づき、被写界深度調節装置のモータ６４を駆動して、図１１及び図１２に示す様に、各絞り機構６１の絞り量を調節する。予め定めたマスク２と基板１との間のギャップ幅と絞り機構６１の絞り量との関係に基づき、各カメラユニット５１の被写界深度が適切に調節される。

ステップ７１１において、マスク２と基板１との間のギャップ幅に応じ、各カメラユニット５１の被写界深度を調節することにより、図１１及び図１２に示す様に、各カメラユニット５１の焦点が、マスク２の下面及び基板１の表面に合う。なお、ステップ７１０において、各カメラユニット５１の焦点位置をマスク２と基板１との中間又はマスク２の下面へ移動しても、ステップ７１１で被写界深度を調節した後、各カメラユニット５１の焦点は、マスク２の下面及び基板１の表面に合う。しかしながら、本実施の形態では、基板１の下地パターンの上に塗布されたフォトレジストの透明度が低く、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像が鮮明でない場合を考慮し、ステップ７１０において、各カメラユニット５１の焦点位置を、マスク２の下面よりも基板１の表面に近い位置へ移動する。このときの基板１の表面から各カメラユニット５１の焦点位置まで距離は、例えば、ギャップ量の１割程度とするが、ギャップ量及びフォトレジストの透明度に応じて、適宜決定することができる。

各カメラユニット５１は、マスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得する。演算処理部５０ｂは、マスク２のアライメントマーク２ａの画像を認識して、アライメントマーク２ａの位置検出し、また基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を認識して、アライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ７１４）。ステップ７１５〜７１８は、図１７のステップ５１５〜５１８と同様である。

図１５において、基板１のアライメント（ステップ３０９）後、ステージ制御部７０ｃ及びカメラユニット制御部７０ｂは、基板１のアライメント後のチャック１０の位置及び各カメラユニット５１の位置を、メモリ７０ｄにそのショットについての登録位置として記憶する（ステップ３１０）。続いて、主制御装置７０は、全ショットについて登録位置の記憶が終了したか否かを判断する（ステップ３１１）。全ショットについて登録位置の記憶が終了していない場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構によりマスク２と基板１とのギャップを広げた後、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３１２）、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３０８へ戻り、全ショットについて登録位置の記憶が終了するまで、ステップ３０８〜３１２を繰り返す。

ステップ３１１において、全ショットについて登録位置の記憶が終了した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構によりマスク２と基板１とのギャップを広げた後、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３１３）。そして、基板搬送ロボット３０は、１枚目の基板をチャック１０から温度調節装置４０へ戻し、温度調節装置４０は、１枚目の基板を搭載して基板の温度を調節する（ステップ３１４）。１枚目の基板をチャック１０から温度調節装置４０へ戻した後、搬送ラインから基板搬送ロボット３０への２枚目以降の基板の供給を再開する（ステップ３１５）。

基板の供給を再開した後、図１６において、基板搬送ロボット３０は、基板を搬送ラインから温度調節装置４０へ搬送し、温度調節装置４０は、基板を搭載して基板の温度を調節する（ステップ４０１）。但し、１枚目の基板については、図１５のステップ３１４において、基板が既にチャック１０から温度調節装置４０へ戻されて基板の温度が調節されているので、この工程は不要である。温度調節装置４０による基板の温度の調節後、基板搬送ロボット３０は、基板を温度調節装置４０からチャック１０へ搬送する（ステップ４０２）。

続いて、主制御装置７０のステージ制御部７０ｃ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４０３）。次に、ステージ制御部７０ｃ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、メモリ７０ｄに記憶された１回目のショットについての登録位置へ移動する（ステップ４０４）。また、主制御装置７０のカメラユニット制御部７０ｂは、各カメラユニット移動機構のモータ８１，８６を駆動して、各カメラユニット５１を、メモリ７０ｄに記憶された１回目のショットについての登録位置へ移動する（ステップ４０５）。

続いて、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構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（ステップ４０６）。次に、主制御装置７０は、１回目のショットにおける基板１のアライメントを行う（ステップ４０７）。図１９は、個別認識時におけるステップ４０７のアライメント動作のフローチャートである。また、図２０は、同時認識時におけるステップ４０７のアライメント動作のフローチャートである。図１６のステップ４０４及びステップ４０５において、チャック１０及び各カメラユニット５１をそのショットについての登録位置へ移動したとき、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａとカメラユニット５１とは相対的に画像認識に適した位置にあり、マスク２及び基板１の下地パターンのアライメントマーク２ａ，１ａは、各カメラユニット５１の視野内に有る。

アライメントマークの個別認識を行う場合、図１９において、カメラユニット制御部７０ｂは、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を、図１７のステップ５１１で登録したマスク用の焦点位置へ移動する（ステップ６１１）。このとき、図１７のステップ５００により、各カメラユニット５１は、被写界深度が最も浅く、分解能が最も高い状態になっている。各カメラユニット５１は、マスク２のアライメントマーク２ａの画像をそれぞれ取得し、画像処理装置５０の演算処理部５０ｂは、マスク２のアライメントマーク２ａの画像認識、及びマスク２のアライメントマーク２ａの位置検出を行う（ステップ６１２）。

次に、カメラユニット制御部７０ｂは、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を、図１７のステップ５１３で登録した基板用の焦点位置へ移動する（ステップ６１３）。各カメラユニット５１は、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像をそれぞれ取得し、演算処理部５０ｂは、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像認識、及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置検出を行う（ステップ６１４）。

主制御装置７０の画像処理制御部７０ａは、演算処理部５０ｂが検出したマスク２の複数のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の複数のアライメントマーク１ａの位置から、マスク２と基板１との位置ずれ量を検出し（ステップ６１５）、両者の位置ずれ量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップ６１６）。マスク２と基板１との位置ずれ量が所定値以下でない場合、ステージ制御部７０ｃは、画像処理制御部７０ａが検出したマスク２と基板１との位置ずれ量に基づき、Ｘステージ５及びＹステージ７の移動量、並びにθステージ８の回転量を算出する（ステップ６１７）。そして、ステージ制御部７０ｃは、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５及びＹステージ７を算出した移動量だけ移動させ、またθステージ８を算出した回転量だけ回転させて（ステップ６１８）、ステップ６１４へ戻る。ステップ６１６において、マスク２と基板１との位置ずれ量が所定値以下である場合、主制御装置７０は、基板１のアライメントを終了する。

本実施の形態では、メモリ７０ｄに記憶されたマスク２と基板１との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各カメラユニット５１の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面と基板１の表面とにそれぞれ合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマークの画像と基板１の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得する個別認識を行う。各カメラユニット５１により被写界深度が浅く高い分解能で、マスク２の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の画像とが別々に取得される。従って、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいときに、アライメントマーク１ａ，２ａの位置の検出が高精度に行われる。

しかしながら、入力装置７２から各カメラユニット５１の被写界深度を指示して、個別認識と同時認識とを切り替えてもよい。入力装置７２から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得し、あるいは、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面と基板１の表面とにそれぞれ合わせて、各カメラユニット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の画像とを別々に取得することにより、各カメラユニット５１の被写界深度及び分解能を、入力装置７２による指示で調節することができる。例えば、下地パターンの上に塗布されたフォトレジストの透明度が低く、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像が鮮明でないとき、入力装置７２から入力された指示に応じて、ギャップ幅の大小に関わらず、各カメラユニット５１により被写界深度が浅く高い分解能で、マスク２の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の画像とを別々に取得することができる。

また、図１７のステップ５００において、予め、被写界深度調節装置により各カメラユニット５１の被写界深度を浅くした状態で、図１７のステップ５１１及びステップ５１３において、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点を合わせて、各カメラユニット５１の焦点位置を登録し、その後、図１９のステップ６１１及びステップ６１３において、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点位置を登録した焦点位置へ移動するので、予め、各カメラユニット５１の焦点が浅い被写界深度で精度良く合わされ、その後、各カメラユニット５１の焦点位置が同じ所へ移動される。特に、本実施の形態の様に登録時の焦点位置を操作者の判断で決定する場合、焦点位置の操作者によるばらつきが少なくなる。

アライメントマークの同時認識を行う場合、図２０において、カメラユニット制御部７０ｂは、焦点位置移動機構のモータ９６を駆動して、各カメラユニット５１の焦点位置を、図１８のステップ７１０で登録した焦点位置へ移動する（ステップ８１３）。このとき、図１８のステップ７１１により、各カメラユニット５１は、マスク２と基板１との間のギャップ幅に応じて、被写界深度が既に調節されている。各カメラユニット５１は、マスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得する。演算処理部５０ｂは、マスク２のアライメントマーク２ａの画像を認識して、アライメントマーク２ａの位置検出し、また基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を認識して、アライメントマーク１ａの位置を検出する（ステップ８１４）。ステップ８１５〜８１８は、図１９のステップ６１５〜６１８と同様である。

各カメラユニット５１の被写界深度を調節する被写界深度調節装置を設け、図１８のステップ７１１において、マスク２と基板１との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に合わせるので、図２０のステップ８１４において、各カメラユニット５１によりマスク２と基板１との間のギャップ幅に応じた被写界深度及び分解能で、マスク２のアライメントマークの画像２ａ及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像が同時に取得される。従って、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマーク１ａ，２ａの位置の検出が迅速かつ高精度に行われ、タクトタイムが短縮される。

さらに、図１８のステップ７００において、予め、被写界深度調節装置により各カメラユニット５１の被写界深度を浅くした状態で、図１８のステップ７０５において、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点を合わせて、ステップ７１０において各カメラユニット５１の焦点位置を登録し、その後、図２０のステップ８１３において、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点位置を登録した焦点位置へ移動するので、予め、各カメラユニット５１の焦点が浅い被写界深度で精度良く合わされ、その後、各カメラユニット５１の被写界深度に関わらず、各カメラユニット５１の焦点位置が同じ所へ移動される。特に、本実施の形態の様に登録時の焦点位置を操作者の判断で決定する場合、焦点位置の操作者によるばらつきが少なくなる。

さらに、図１８のステップ７１０において、各カメラユニット５１の焦点位置を、マスク２の下面よりも基板１の表面に近い位置へ移動した後、各カメラユニット５１の焦点位置を登録することにより、各カメラユニット５１の焦点位置をマスク２と基板１との中間又はそれよりマスク２の下面に近い位置へ移動する場合に比べ、基板１の下地パターンの上に塗布されたフォトレジストの透明度が低くても、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像をより鮮明に取得することができる。

また、図１６のステップ４０４及びステップ４０５において、Ｘステージ５及びＹステージ７並びに各カメラユニット移動機構によりチャック１０及び各カメラユニット５１をそのショットについての登録位置へ移動して、マスク２及び基板１の下地パターンのアライメントマーク２ａ，１ａを各カメラユニット５１の視野に入れるので、基板１のアライメント（ステップ４０７）においては、ショット毎に、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａとカメラユニット５１とが相対的に画像認識に適した位置へ速やかに移動される。従って、マスク２と基板１との位置合わせが迅速に行われ、タクトタイムが短縮される。

なお、ステップ４０４とステップ４０５を並行して行うと、タクトタイムがさらに短縮されるが、本発明はこれに限らず、ステップ４０４とステップ４０５を順番に行ってもよい。

図１６において、基板１のアライメント（ステップ４０７）後、カメラユニット制御部７０ｂは、各カメラユニット移動機構のモータ８１，８６を駆動して、各カメラユニット５１をマスクホルダ２０の開口２０ａの外側の退避位置へ移動する（ステップ４０８）。そして、主制御装置７０は、そのショットの露光を行い（ステップ４０９）、全ショットの露光が終了したか否かを判断する（ステップ４１０）。全ショットの露光が終了していない場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構によりマスク２と基板１とのギャップを広げた後、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４１１）、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４０４へ戻り、全ショットの露光が終了するまで、ステップ４０４〜４１１を繰り返す。

ステップ４１０において、全ショットの露光が終了した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構によりマスク２と基板１とのギャップを広げた後、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４１２）。そして、基板搬送ロボット３０は、露光が終了した基板を、チャック１０から搬送ラインへ搬出する（ステップ４１３）。

図１５に示す１枚目の基板においては、各ショットに対する基板のアライメント（ステップ３０９）に時間が掛かるので、基板のアライメント後にそのショットの露光を行うと、２枚目以降の基板とは露光時の基板の温度が異なって、パターンの露光精度が低下し、製品として使用できない無駄な基板が発生する。１枚目の基板において、ショット毎に、そのショットについての登録位置を記憶した後、そのショットの露光を行わず、全ショットについての登録位置を記憶した後、基板搬送ロボット３０により１枚目の基板を温度調節装置４０へ戻し（ステップ３１４）、図１６に示す様に、１枚目の基板についても、２枚目以降の基板と同じ手順で各ショットのアライメント及び露光を行うので、１枚目の基板についても２枚目以降の基板と同じ温度条件で露光が行われ、製品として使用できない無駄な基板が発生しない。

また、１枚目の基板を基板搬送ロボット３０へ供給した後、２枚目以降の基板の基板搬送ロボット３０への供給を停止し（ステップ３０２）、基板搬送ロボット３０により１枚目の基板を温度調節装置４０へ戻した後、２枚目以降の基板の基板搬送ロボット３０への供給を再開するので（ステップ３１５）、基板の供給を再開した後、温度調節装置４０からチャック１０への基板の搬送が１枚目の基板から順番に行われ、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）方式で基板の露光が行われる。

なお、以上説明した実施の形態では、個別認識時の基板１のアライメント（図１７及び図１９）において、マスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得した後、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得しているが、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得した後、マスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得してもよい。

以上説明した実施の形態によれば、各カメラユニット５１の被写界深度を調節する被写界深度調節装置を設け、マスク２と基板１との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得することにより、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマーク１ａ，２ａの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮することができる。

さらに、マスク２と基板１との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各カメラユニット５１の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面と基板１の表面とにそれぞれ合わせて、各カメラユニット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の画像とを別々に取得することにより、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいときに、アライメントマーク１ａ，２ａの位置の検出を高精度に行うことができる。

あるいは、各カメラユニット５１の被写界深度を指示する入力装置７２を設け、入力装置７２から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面及び基板１の表面に合わせて、各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を同時に取得し、あるいは、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面と基板１の表面とにそれぞれ合わせて、各カメラユニット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の画像とを別々に取得することにより、各カメラユニット５１の被写界深度及び分解能を、入力装置７２による指示で調節することができる。

さらに、予め、被写界深度調節装置により各カメラユニット５１の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点を合わせて、各カメラユニット５１の焦点位置を登録し、その後、焦点位置移動機構により各カメラユニット５１の焦点位置を登録した焦点位置へ移動することにより、予め、各カメラユニット５１の焦点を浅い被写界深度で精度良く合わせ、その後、各カメラユニット５１の被写界深度に関わらず、各カメラユニット５１の焦点位置を同じ所へ移動することができる。特に、登録時の焦点位置を操作者の判断で決定する場合、焦点位置の操作者によるばらつきを少なくすることができる。

さらに、各カメラユニット５１に、マスク２及び基板１からの反射光を集光する集光レンズ５２ｂを設け、被写界深度調節装置に、マスク２と各カメラユニット５１の集光レンズ５２ｂとの間に配置された絞り機構６２を設け、予め定めたマスク２と基板１との間のギャップ幅と絞り機構６１の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて絞り機構６１の絞り量を制御して、各カメラユニット５１の被写界深度を調節することにより、予め定めたマスク２と基板１との間のギャップ幅と絞り機構６１の絞り量との関係に基づき、各カメラユニット５１の被写界深度を適切に調節することができる。

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、露光時のギャップ幅に応じ、アライメントマークの位置の検出を迅速かつ高精度に行って、タクトタイムを短縮することができるので、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。

例えば、図２１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。

また、図２２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。

図２１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２２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。

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
３０ 基板搬送ロボット
３１ ハンドリングアーム
４０ 温度調節装置
４１ 台
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 カメラユニット
５１ａ ＣＣＤカメラ
５１ｂ レンズ
５１ｃ 照明
５２ａ ＣＣＤ
５２ｂ 集光レンズ
５２ｃ 光源
５２ｄ ハーフミラー
５３ トップフレーム
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 絞り機構
６１ａ 絞り板
６２ 絞り歯車
６３ モータ歯車
６４ モータ
７０ 主制御装置
７０ａ 画像処理制御部
７０ｂ カメラユニット制御部
７０ｃ ステージ制御部
７０ｄ メモリ
７１ 表示装置
７２ 入力装置
８１，８６，９６ 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

Claims (12)

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、下地パターンの上にフォトレジストが塗布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、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い、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、
   マスク及び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画像取得装置と、
   各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置と、
   各画像取得装置の焦点位置を移動する焦点位置移動機構と、
   各画像取得装置が出力した画像信号を処理して画像認識を行い、認識したアライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
   マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、前記被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得させ、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させて、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。
2. 前記制御手段は、マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が前記被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、前記被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、前記焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得させ、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させて、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
3. 各画像取得装置の被写界深度を指示する入力装置を備え、
   前記制御手段は、前記入力装置から入力された指示に応じて、前記被写界深度調節装置及び前記焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得させ、あるいは、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得させ、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させて、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
4. 前記制御手段は、予め、前記被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、前記焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点を合わせて、各画像取得装置の焦点位置を登録し、その後、前記焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点位置を登録した焦点位置へ移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。
5. 各画像取得装置は、マスク及び基板からの反射光を集光するレンズを有し、
   前記被写界深度調節装置は、マスクと各画像取得装置のレンズとの間に配置された絞り機構を有し、
   前記制御手段は、予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と前記絞り機構の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて前記絞り機構の絞り量を制御して、各画像取得装置の被写界深度を調節させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置。
6. 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、下地パターンの上にフォトレジストが塗布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、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い、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、
   マスク及び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画像取得装置と、各画像取得装置の被写界深度を調節する被写界深度調節装置と、各画像取得装置の焦点位置を移動する焦点位置移動機構と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して画像認識を行い、認識した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、
   マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、被写界深度調節装置を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得し、
   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。
7. マスクと基板との間のギャップ幅に応じて、ギャップ幅が被写界深度調節装置により調節される被写界深度の範囲より大きいとき、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得し、
   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ことを特徴とする請求項６に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
8. 各画像取得装置の被写界深度を指示する入力装置を設け、
   入力装置から入力された指示に応じて、被写界深度調節装置及び焦点位置移動機構を制御し、各画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に合わせて、各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同時に取得し、あるいは、各画像取得装置の焦点をマスクの下面と基板の表面とにそれぞれ合わせて、各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と基板の下地パターンのアライメントマークの画像とを別々に取得し、
   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ことを特徴とする請求項６に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
9. 予め、被写界深度調節装置により各画像取得装置の被写界深度を浅くした状態で、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点を合わせて、各画像取得装置の焦点位置を登録し、その後、焦点位置移動機構により各画像取得装置の焦点位置を登録した焦点位置へ移動することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
10. 各画像取得装置に、マスク及び基板からの反射光を集光するレンズを設け、
    被写界深度調節装置に、マスクと各画像取得装置のレンズとの間に配置された絞り機構を設け、
    予め定めたマスクと基板との間のギャップ幅と絞り機構の絞り量との関係に基づき、ギャップ幅に応じて絞り機構の絞り量を制御して、各画像取得装置の被写界深度を調節することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
11. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項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。
12. 請求項６乃至請求項１０のいずれか一項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。

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