(57)【要約】【課題】光の透過性を有する基板の面位置を高精度に検出できること。【解決手段】  基板の表面で反射された光を検出し、その検出結果に基づいて表面の面位置を検出する面位置検出装置である。その面位置検出装置は、基板の裏面を保持する保持部と、該保持部に対して凹状に形成された凹部とを有する保持装置と、基板の屈折率と同等の屈折率を有する流体を凹部に供給する流体供給装置と、凹部の上方の基板の表面に光を照射する照射装置と、を備える。【選択図】  図６
2010271603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面で反射された光を検出し、その検出結果に基づいて前記表面の面位置を検出する面位置検出装置において、
前記基板の裏面を保持する保持部と、該保持部に対して凹状に形成された凹部とを有する保持装置と、
前記基板の屈折率と同等の屈折率を有する流体を前記凹部に供給する流体供給装置と、
前記凹部の上方の前記表面に前記光を照射する照射装置と、
を備える面位置検出装置。
【請求項２】
前記流体供給装置は、前記保持部に保持された前記基板の裏面と前記流体とが接するように前記流体を前記凹部に供給する請求項１に記載の面位置検出装置。
【請求項３】
前記流体供給装置は、前記基板の裏面に前記流体が接する状態と接しない状態とに前記流体を増減可能に供給する請求項１又は請求項２に記載の面位置検出装置。
【請求項４】
前記保持装置は、前記凹部から溢れ出た前記流体を排出する排出部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
【請求項５】
前記保持装置は、前記排出部に設けられて前記基板を支持する支持部材を有する請求項４に記載の面位置検出装置。
【請求項６】
前記凹部は、所定方向に伸びる溝部を含む請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
【請求項７】
前記保持部は、撥液加工が施されている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
【請求項８】
前記基板は、シート状に形成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
【請求項９】
基板の表面にパターンを形成するパターン形成装置において、
前記基板の表面の面位置を検出する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の面位置検出装置と、
前記基板の表面に前記パターンに対応する加工を行う加工装置と、
前記面位置検出装置の検出結果に基づいて、前記加工装置と前記基板の表面との相対位置を補正する補正装置と、
を備えるパターン形成装置。
【請求項１０】
前記加工装置は、前記基板の表面に前記パターンに対応する像を露光する露光装置を含む請求項９に記載のパターン形成装置。
【請求項１１】
前記加工装置は、前記パターンに対応して前記基板の表面を印刷する印刷装置を含む請求項９に記載のパターン形成装置。
【請求項１２】
前記基板を前記保持装置に対して相対移動させる移送装置を備える請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
【請求項１３】
前記基板は帯状に形成されており、
前記移送装置は、前記基板をロール状に巻き取られた状態からロール状に巻き取る請求項１２に記載のパターン形成装置。
【請求項１４】
前記基板の裏面に付着した前記流体を除去する除去装置を備える請求項１２又は請求項１３に記載のパターン形成装置。
【請求項１５】
基板の表面で反射された光を検出し、その検出結果に基づいて前記表面の面位置を検出する面位置検出方法において、
保持部によって前記基板の裏面を保持する保持工程と、
前記保持部に対して凹状に形成された凹部に、前記基板の屈折率と同等の屈折率を有する流体を、前記保持部に保持された前記基板の裏面と該流体とが接するように供給する供給工程と、
前記凹部の上方の前記表面に前記光を照射する照射工程と、
を備える面位置検出方法。
【請求項１６】
前記供給工程は、前記基板の裏面に前記流体が接する状態と接しない状態とに前記流体を増減可能に供給する請求項１５に記載の面位置検出方法。
【請求項１７】
前記保持工程は、保持部に設けられた排出部で前記凹部から溢れ出た前記流体を排出する請求項１５又は請求項１６に記載の面位置検出方法。
【請求項１８】
前記基板は、シート状に形成されている請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の面位置検出方法。
【請求項１９】
基板の表面にパターンを形成するパターン形成方法において、
請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の面位置検出方法によって前記基板の表面の面位置を検出する面位置検出工程と、
前記基板の表面に前記パターンに対応する加工を行う加工工程と、
前記面位置検出工程の検出結果に基づいて、前記加工工程における前記基板の表面の位置を補正する補正工程と、
を備えるパターン形成方法。
【請求項２０】
前記加工工程は、前記基板の表面に前記パターンに対応する像を露光する露光工程を含む請求項１９に記載のパターン形成方法。
【請求項２１】
前記加工工程は、前記パターンに対応して前記基板の表面を印刷する印刷工程を含む請求項１９に記載のパターン形成方法。
【請求項２２】
前記基板を前記保持部に対して相対移動させる移送工程を備える請求項１５から請求項２１のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項２３】
前記基板は帯状に形成されており、
前記移送工程は、前記基板をロール状に巻き取られた状態からロール状に巻き取る請求項２２に記載のパターン形成方法。
【請求項２４】
前記基板の裏面に付着した前記流体を除去する除去工程を備える請求項２２又は請求項２３に記載のパターン形成方法。
【請求項２５】
請求項１９から請求項２５のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて、基板の表面にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を該パターンに基づいて処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面の面位置を検出する面位置検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、表示素子、撮像素子その他のデバイスの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程においては、マスクに形成されたパターンの像をフォレジスト等の感光剤が塗布されたウエハやガラスプレート等の基板上に露光する露光装置が用いられる。また、メタルインクを塗布する印刷装置を使ってデバイスを製造するシステムも提案されている。これらの装置又はシステムでは、基板の表面の高さ情報を正確に検出する必要があり、基板の面位置（面高さ）を検出するＡＦセンサ（オートフォーカスセンサ）を備えている。ＡＦセンサは、基板の表面に対して複数のビームを投射する投光系と、基板の表面からの反射光を受光する受光系と、受光系からの情報を取得して基板の表面の高さ情報を検出する検出部とを備えて、基板の表面の高さ情報を検出するようになっている。
【０００３】
ところで、ガラスプレート、樹脂シート等、光の透過性を有する透過性基板に投影露光する場合にも上述したＡＦセンサが用いられている。受光系が受光する光には、透過性基板の表面からの反射光のみならず、裏面からの反射光も含まれてしまうことがある。近年のデバイスの軽薄化等の要請に伴って透過性基板の厚みが薄くなり、表面反射光と裏面反射光が重なりあってしまい、表面反射光のみを検出することができず、透過性基板の表面の高さ情報を正確に検出することが困難になるという新たな問題が発生している。例えば特許文献１に開示される面位置検出方法は、信号処理によって透過性基板の表面の高さ情報を正確に検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７３８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、透過性基板の厚みがさらに薄くなってくると、透過性基板の表面と裏面とからの各反射光がほとんど重なり、この各反射光に対応する信号を十分に分離できなくなっている。この場合、高精度に透過性基板の表面の高さ検出を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明の態様は、光の透過性を有する基板の表面の面位置を高精度に検出することができる面位置検出装置、パターン形成装置、面位置検出方法、パターン形成方法及びデバイス製造方法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】
【０００７】
本発明の第１の態様にかかる面位置検出装置は、基板の表面で反射された光を検出し、その検出結果に基づいて表面の面位置を検出する面位置検出装置である。その面位置検出装置は、基板の裏面を保持する保持部と該保持部に対して凹状に形成された凹部とを有する保持装置と、基板の屈折率と同等の屈折率を有する流体を凹部に供給する流体供給装置と、凹部の上方の基板の表面に光を照射する照射装置とを備える。
【０００８】
本発明の第２の態様にかかるパターン形成装置は、基板の表面にパターンを形成するパターン形成装置である。そのパターン形成装置は、基板の表面の面位置を検出する第１の態様の面位置検出装置と、基板の表面にパターンに対応する加工を行う加工装置と、面位置検出装置の検出結果に基づいて、加工装置と基板の表面との相対位置を補正する補正装置とを備える。
【０００９】
本発明の第３の態様にかかる面位置検出方法は、基板の表面で反射された光を検出し、その検出結果に基づいて表面の面位置を検出する面位置検出方法である。その面位置検出方法は、保持部によって基板の裏面を保持する保持工程と、その保持部に対して凹状に形成された凹部に、基板の屈折率と同等の屈折率を有する流体を、その保持部に保持された基板の裏面とその流体とが接するように供給する供給工程と、その凹部の上方の基板の表面に光を照射する照射工程とを備える。
【００１０】
本発明の第４の態様にかかるパターン形成方法は、基板の表面にパターンを形成するパターン形成方法である。そのパターン形成方法は、本発明の第３の態様にかかる面位置検出方法によって基板の表面の面位置を検出する面位置検出工程と、基板の表面にパターンに対応する加工を行う加工工程と、面位置検出工程の検出結果に基づいて、加工工程における基板の表面の位置を補正する補正工程とを備える。
【００１１】
本発明の第５の態様にかかるデバイス製造方法は、第４の態様のパターン形成方法を用いて、基板の表面にパターンを形成することと、パターンが形成された基板を該パターンに基づいて処理することとを含むデバイス製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、光の透過性を有する基板の表面の面位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】パターン形成装置１００の一例を説明する説明図である。
【図２】（ａ）は、真空引きで基板ＦＢを保持する保持部２２の概略上面図である。  （ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、圧着方法で基板ＦＢを保持する保持部２２を示す概略平面図である。  （ｂ）は、露光装置ＥＸの概略側面図である。
【図４】（ａ）は、幅広い溝部１０Ａが設けられている保持部２２の平面図である。  （ｂ）は、幅広い溝部１０Ａが設けられている保持部２２の側面図である。
【図５】（ａ）は、面位置検出装置ＳＸの側面図である。  （ｂ）は、面位置検出装置ＳＸの平面図である。  （ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図でＡＦセンサＩＸを示す図である。
【図６】図４（ｃ）の点線で囲んでいる部分Ｅの拡大図である。
【図７】排出部１３及び支持部材１４を説明するための断面図である。  （ａ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の点線で囲んでいる部分Ｆの拡大図である。
【図８】残液除去部１５を説明するための断面図である。
【図９】（ａ）は、基板ＦＢが保持部２２に保持されているときの図である。  （ｂ）は、基板ＦＢが保持部２２より離れているときの図である。
【図１０】パターン形成装置１００により基板ＦＢにパターンを形成する方法を示すフローチャートである。
【図１１】デバイス製造方法を示すフローチャートである
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜パターン形成装置１００＞
図１は、本実施形態のパターン形成装置１００の一例を説明するための説明図である。図１では、基板ＦＢの移動方向をＸ軸方向、基板ＦＢにおいてＸ軸方向と垂直な方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とする。以降の図面においても同じ座標系が用いられる。
【００１５】
パターン形成装置１００は、ロール状に巻かれた可撓性の帯状の基板ＦＢを送り出すための供給ローラＲＬを備えている。供給ローラＲＬが所定速度の回転を行うことで、基板ＦＢが搬送方向である矢印方向に送られる。本実施形態において、パターン形成の全ての工程が基板ＦＢの片面に実施されるように、基板ＦＢの＋Ｚ側に面位置検出装置ＳＸの照射装置としてのオートフォーカスセンサ（以下、ＡＦセンサ）ＩＸと、露光装置ＥＸと、液滴塗布装置６０と、印刷ローラＰＲ１及びＰＲ２とが設けられている。また、基板ＦＢの−Ｚ側には面位置検出装置ＳＸの保持装置ＫＸが設けられている。
【００１６】
この保持装置ＫＸの下側にＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の中心としたθＺ方向（回転方向）に移動させる保持装置移動部２８を備えている。この保持装置移動部２８により保持装置ＫＸが基板ＦＢの−Ｚ側で点線に示されたように自由の移動が可能である。また、保持装置移動部２８は搬送制御部７０により制御される。このため、保持装置ＫＸは、Ｘ軸方向に長いストロークと、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に位置合わせするための短いストロークとに移動できる。
【００１７】
さらに、保持装置ＫＸと保持装置移動部２８との間には、面位置検出装置ＳＸの検出結果によって基板ＦＢの高さを補正することができる高さ補正部２６が載置されている。高さ補正部２６は保持装置移動部２８の上部に３点又は４点配置され、Ｚ軸方向に約１０ｍｍのストロークを有している。また、３点又は４点の高さ補正部２６のうちの１点又は２点を移動させて、Ｘ軸方向を中心としたθＸ方向（回転方向）、及びＹ軸方向を中心としたθＹ方向（回転方向）に保持装置ＫＸを移動させることも可能となっている。
【００１８】
また、本実施形態で用いる基板ＦＢは、耐熱性の樹脂フィルムであり、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂で光透過機能があるものを使うことができる。基板ＦＢは例えば長さ２００ｍ、幅２ｍ、厚さ１００μｍである。
【００１９】
なお、本実施形態において、基板ＦＢはロール状に巻かれた可撓性の帯状の基板に限定されず、ガラスプレート又はシリコンなどの半導体ウエハのような基板であってもよい。また、本実施形態における基板ＦＢは、ロール状に巻かれている必要もない。さらに、本実施形態におけるパターン形成装置１００は、基板ＦＢを供給ローラＲＬから搬送する構成に限らず、所定の大きさの基板ＦＢを交換、又は複数の所定の大きさの基板ＦＢを個別に搬送するような構成であってもよい。
【００２０】
図１において、パターン形成装置１００は、最初に供給ローラＲＬを介して基板ＦＢを印刷ローラＰＲ１に搬送し、表面改質層ＳＲＦを基板ＦＢに成膜する。図１に示されるように、この表面改質層ＳＲＦは、印刷ローラＰＲ１に染み込ませた状態でオフセット印刷などにより基板ＦＢに塗布される。表面改質層ＳＲＦとしては例えば自己組織化膜（self-assembled monolayer）が使用される。次に温風ヒータＨＴは２００度Ｃ前後の温風を噴出し、表面改質層ＳＲＦを乾燥させる。
【００２１】
次に、基板ＦＢは面位置検出装置ＳＸに搬送され基板ＦＢの面位置が検出される。図１に示されたように面位置検出装置ＳＸは基板ＦＢの両側にＡＦセンサＩＸ及び保持装置ＫＸを有する。保持装置ＫＸは、基板ＦＢの裏面を保持する保持部２２と、該保持部２２に対して凹状に形成された溝部１０とを含む。保持部２２の表面はフッ素樹脂などで撥液処理されていることが好ましい。また、溝部１０にはポンプ２４及び流体供給タンク２７からなる流体供給装置２５が接続される。流体供給装置２５は溝部１０の中に基板ＦＢと同じ屈折率を有する流体としての液体１１を供給する。さらに、面位置検出装置ＳＸは保持部２２をＸ軸方向に沿って移動させる保持装置移動部２８と、保持部２２をＺ軸方向に沿って移動させる高さ補正部２６とを備える。なお、面位置検出装置ＳＸの具体的な動作について、他の図面を参照しながら後述する。
【００２２】
面位置検出装置ＳＸは、基板ＦＢの面位置を検出した後、基板ＦＢの面位置を補正する。面位置を補正された基板ＦＢは保持部２２に保持されたまま露光装置ＥＸに搬送される。基板ＦＢが保持部２２で搬送される際には供給ローラＲＬも回転する。
【００２３】
露光装置ＥＸは照明光学系２３による露光光ＥＸＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ＦＢに投影する投影光学系ＰＬを有している。ここで、マスクＭと基板ＦＢとは投影光学系ＰＬを介して共役な位置関係に配置される。さらに、露光装置ＥＸの上流及び下流にはアライメントカメラＣＡ１及びＣＡ２が配置されている。アライメントカメラＣＡ１及びＣＡ２は、基板ＦＢに設けられたアライメントマークＡＭ（図示しない）を観察するための観察光を照射する照明光源と画像を撮像するＣＣＤとを備えている。さらに、露光装置ＥＸはアライメントカメラＣＡ１及びＣＡ２の検出結果に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行う。そして、露光装置ＥＸがマスクＭに形成された回路パターンを基板ＦＢに露光する。なお、露光装置ＥＸは投影光学系ＰＬを用いる投影露光装置には限定されず、投影光学系を有さないプロキシミティ露光装置でもよい。
【００２４】
露光装置ＥＸを通過した基板ＦＢは、保持装置ＫＸに保持されたまま液滴塗布装置６０に搬送される。基板ＦＢが保持装置ＫＸで搬送される際には供給ローラＲＬも回転する。
【００２５】
液滴塗布装置６０はメタルインクＭＴを回路パターンに塗布する。液滴塗布装置６０は、インクジェット方式又はディスペンサー方式を採用することができる。搬送ローラＦＲが回転することで基板ＦＢが矢印方向に送り出され、温風ヒータＨＴに搬送される。温風ヒータＨＴは、２００度前後の温風を噴出し、メタルインクＭＴを焼成する。これにより回路パターンに電極などが形成される。
【００２６】
また、液滴塗布装置６０の上流及び下流にはアライメントカメラＣＡ３及びＣＡ４がそれぞれ配置されている。アライメントカメラＣＡ３及びＣＡ４は、基板ＦＢに設けられたアライメントマークＡＭ（図示しない）を観察するための観察光を照射する照明光源と画像を撮像するＣＣＤとを備えている。さらに、液滴塗布装置６０はアライメントカメラＣＡ３及びＣＡ４の検出結果に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行う。
【００２７】
液滴塗布装置６０を通過した基板ＦＢは、保持装置ＫＸに保持されたまま印刷ローラＰＲ２に搬送される。基板ＦＢが保持装置ＫＸで搬送される際には供給ローラＲＬも回転する。
【００２８】
印刷ローラＰＲ２は、オフセット印刷法などにより、基板ＦＢに絶縁体層を形成する。この絶縁体層は温風ヒータＨＴなどを使用して乾燥される。また、印刷ローラＰＲ２の上流及び下流にもアライメントカメラＣＡ５及びＣＡ６がそれぞれ配置されている。また、印刷ローラＰＲはアライメントカメラＣＡ５及びＣＡ６の検出結果に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行う。
【００２９】
パターン形成装置１００は搬送制御部７０を有する。搬送制御部７０は、供給ローラＲＬと、保持装置ＫＸを含む面位置検出装置ＳＸと、露光装置ＥＸと、液滴塗布装置６０と、印刷ローラＰＲ１及びＰＲ２とにそれぞれ接続されている。これにより、搬送制御部７０が保持装置ＫＸ、供給ローラＲＬ及び印刷ローラＰＲの速度を制御することができる。また、搬送制御部７０は、複数のアライメントカメラＣＡ（ＣＡ１〜ＣＡ６）からアライメントマーク（図示しない）の検出結果を受け取り、露光装置ＥＸなどの位置を制御する。このような工程を経ることにより、パターン形成装置１００は有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、液晶表示素子又は電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：フィールドエミッション・ディスプレイ）などフラットパネル表示素子を製造することができる。
【００３０】
なお、図１に描かれた面位置検出装置ＳＸは、印刷ローラＰＲ１と露光装置ＥＸとの一箇所に配置されているが、露光装置ＥＸ又は液滴塗布装置６０などの加工装置にそれぞれ配置してもよい。面位置検出装置ＳＸが複数配置される際には、保持装置ＫＸはＸ軸方向に長いストロークを有する必要はなく、Ｘ軸方向に位置合わせするための短いストロークを有していればよい。
【００３１】
＜面位置検出装置ＳＸの構成＞
以下、図１の点線で囲まれた本実施形態の面位置検出装置ＳＸの構成について詳述する。面位置検出装置ＳＸの構成について、保持装置ＫＸと、ＡＦセンサＩＸと、排出部１３とに分けて説明する。
【００３２】
＜＜保持装置の構成＞＞
まず、保持装置ＫＸの構成について図２から図４を参照しながら説明する。図２（ａ）は保持装置ＫＸの上面図であり、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。流体供給装置２５などは図示されていない。
【００３３】
図２に示されたように、基板ＦＢを支持する保持部２２は凹状に形成された溝部１０の周囲に真空吸着孔２１を有している。保持部２２は真空吸着孔２１を介して基板ＦＢを保持する。真空吸着孔２１は不図示の真空ポンプなどに接続され基板ＦＢと保持部２２との間の空気を吸着することで、基板ＦＢを保持装置ＫＸに保持することができる。図２に示された保持装置ＫＸは真空吸着孔２１を備えていたが、必ずしも真空吸着孔２１を備える必要はない。例えば図３に示されるように、露光領域ＥＡをＸ軸方向に挟むように一対の圧着固定部３０を設けても良い。
【００３４】
図３は基板ＦＢを圧着固定部で保持する別の実施形態を示した概念図である。図３（ａ）は保持装置ＫＸを示す概略平面図であり、理解を助けるため基板ＦＢより下側の部分が描かれている。図３（ｂ）は保持装置ＫＸの概略側面図である。
【００３５】
圧着固定部３０は２対のピストン部３３と１対の圧着板３５とからなる。２対のピストン部３３は保持部２２の四隅付近に配置され、その１対のピストン部３３に１枚のＹ軸方向に伸びる圧着板３５が配置されている。
【００３６】
図３（ｂ）に描かれた状態から２対のピストン部３３がＺ軸方向に下がると、一対の圧着板３５は基板ＦＢを保持部２２の表面に圧着させる。基板ＦＢが長いために、余分な張力が基板ＦＢに加わる場合がある。また、供給ローラＲＬが保持部２２の移動と同期しない場合が生じるおそれもある。これらの場合であっても、基板ＦＢがＺ軸方向に圧着板３５で保持部２２に押し付けられているため、基板ＦＢの位置がずれるおそれがない。
なお、保持部２２に設けられた真空吸着孔２１に加えて、圧着固定部３０を設けても良い。このような構成にすれば、基板ＦＢの位置ずれがより少なくなる。
【００３７】
図４は、Ｘ軸方向に伸びる細長い溝部１０の代わりに、保持部２２の全体に幅広い溝部１０Ａを設けた図である。図４（ａ）は幅広い溝部１０Ａが設けられている保持部２２の平面図である。図４（ｂ）は幅広い溝部１０Ａが設けられている保持部２２の側面図である。
【００３８】
図１に示されたパターン形成装置１００は、図４に示されたように保持部２２の表面の全体に溝部１０Ａを有する保持装置ＫＸを用いてもよい。
【００３９】
図４（ａ）に示されたように、保持部２２の表面にはその表面よりも多少狭くした面積を有する溝部１０Ａが設けられている。溝部１０Ａの面積は保持部２２表面の面積に対して６０〜８０パーセントとなっている。保持部２２には、図３で説明されたような２対のピストン部３３が保持部２２の四隅付近に配置され、その１対のピストン部３３に１枚のＹ軸方向に伸びる圧着板３５が配置されている。溝部１０Ａの面積が大きいため図２に示された真空吸着の方法では、基板ＦＢが十分に真空吸着できないからである。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示されたように、溝部１０の下方には、３つの縦配管１６が設けられ、その下方にはこれらの縦配管１６と繋がっている１つの横配管１７が設けられている。
また、横配管１７の一端部にはポンプ２４及び流体供給タンク２７からなる流体供給装置２５が接続される。流体供給装置２５はポンプ２４を動作させることにより、溝部１０Ａの中の液面の高さを調節することができる。
【００４１】
図２又は図３に示されるように幅の狭い溝部１０であると後述するＡＦセンサＩＸの検出位置がその幅内に限られる。図４に示されるように幅の広い溝部１０ＡであるとＡＦセンサＩＸの検出位置は広範囲で可能である。
以下の実施形態では、保持部２２にＸ軸方向に伸びる３本の溝部１０が配置された例で説明する。
【００４２】
＜＜ＡＦセンサの構成＞＞
次に、面位置検出装置ＳＸのＡＦセンサの構成について、図５を参照しながら説明する。
図５（ａ）は、面位置検出装置ＳＸの側面図である。図５（ｂ）は、面位置検出装置ＳＸの平面図である。図５（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図でＡＦセンサＩＸを示す図である。
【００４３】
面位置検出装置ＳＸは、図５（ａ）に示されたように基板ＦＢの−Ｚ側に、基板ＦＢを保持する保持装置ＫＸと、保持装置ＫＸに接続された流体供給装置２５とを備える。また面位置検出装置ＳＸは、基板ＦＢの＋Ｚ側に基板ＦＢを照射するＡＦセンサＩＸを備える。
【００４４】
保持装置ＫＸは、基板ＦＢを保持する面を有する保持部２２と、Ｘ軸方向に沿って伸ばした溝部１０とを有する。各溝部１０の下方には縦配管１６が３つずつ設けられ、その下方には縦配管１６を繋がっている横配管１７が１つずつ設けられている。そして、横配管１７の一端部は流体供給装置２５に連結されている。流体供給装置２５は、液体１１を溝部１０に供給したり排出したりするポンプ２４と液体１１を貯める流体供給タンク２７とから構成される。流体供給装置２５はポンプ２４により溝部１０の中の液体１１の液面の高さを調節する。流体供給タンク２７に貯えられる液体１１は基板ＦＢとほぼ同じ屈折率を有する。
【００４５】
保持部２２には図５（ｂ）に示されたように３つの溝部１０が配置されている。ここで、基板ＦＢの長手方向の保持部２２の長さＬ１は例えば約１ｍである。溝部１０の長さＬ２は保持部２２の長さＬ１の約８０パーセントとなっている。また、図５（ｂ）では３本の溝部１０を描いているが、Ｙ軸方向にどれだけ検出する位置が必要かによって適宜決められる。
【００４６】
また、ＡＦセンサＩＸはこれらの溝部１０に対応して、Ｙ軸方向に沿って配置された３つの照射ユニットＩＵを備える。３つの照射ユニットＩＵは、図５（ｃ）に示されたように検出光を基板ＦＢに対して斜めから照射する光源４１と、基板ＦＢに反射された検出光を受光する受光素子４６とをそれぞれ含んでいる。受光素子４６により検出光の光路のずれ量を、例えば検出光によって形成される像の位置ずれ量に基づいて測定すれば、基板ＦＢの面位置のずれ量を測定できる。面位置検出装置ＳＸの具体的な動作は、図６を参照しながら説明する。
【００４７】
図６は、図５（ｃ）の点線で囲んでいる部分Ｅの拡大図である。
図６では、面位置検出装置ＳＸの１つの照射ユニットＩＵを説明する。面位置検出装置ＳＸの照射ユニットＩＵは、光源４１及び受光素子４６を含んでいる。光源４１としては、例えば、発光ダイオード、ランプ、半導体レーザなどを使用することができる。また、光源４１から出射される検出光Ｒとしては、表面改質層ＳＲＦ（図１を参照）を感光しない範囲の波長の光を採用することが好ましい。この検出光Ｒは、広帯域の波長の光であることが好ましい。受光素子４６は、例えばＣＣＤ又はＭＯＳなどの１次元または２次元の撮像素子である。照射ユニットＩＵは、さらに送光スリット４２と、結像光学系４３と、反射鏡４４と、受光スリット４５とを含んでいる。
【００４８】
照射ユニットＩＵの光源４１から基板ＦＢに対して斜め方向から照射された検出光Ｒは、送光スリット４２を通過した後、基板ＦＢの表面で反射する。そしてこの反射光Ｒ１は、結像光学系４３を通過し、更に反射鏡４４にて反射し、受光スリット４５を通過して受光素子４６に入射するようになっている。受光素子４６は反射光Ｒ１によるスリット像の位置を測定し、この測定した位置情報を演算部４７に記憶させる。そして、演算部４７は基板ＦＢの表面の面位置を演算する。
【００４９】
保持部２２の溝部１０は基板ＦＢの屈折率ｎとほぼ同じ屈折率ｎを持つ液体１１が供給されている。また、基板ＦＢと溝部１０内の液体１１とが隙間なく密着されている。したがって、検出光Ｒは基板ＦＢを透過して、基板ＦＢの裏面で反射することなく液体１１に入射する。つまり、基板ＦＢの表面を通過した検出光Ｒのうち、大部分の光束は基板ＦＢの裏面を通過する通過光Ｒ２となる。
【００５０】
液体１１がないと、検出光Ｒは基板ＦＢの裏面と保持部２２との境界面で反射して不要な反射光Ｒ３を受光素子４６に導いてしまう。基板ＦＢの厚さＴが１００μｍより薄くなると、基板ＦＢの表面で反射する反射光Ｒ１と不要な反射光Ｒ３とを区別することが困難である。しかし、溝部１０の深さＨが約１ｍｍ以上あれば、通過光Ｒ２が溝部１０の底面で反射されて反射光Ｒ４を反射しても、反射光Ｒ１と不要な反射光Ｒ４とを十分に区別することができる。このため、面位置検出装置ＳＸは、基板ＦＢの面位置を精度良く検出することができる。また、３つの照射ユニットＩＵは、Ｙ軸方向に配置されているため、基板ＦＢの面位置を異なるＹ軸方向で検出することができる。
【００５１】
送光スリット４２および受光スリット４５は、１つのスリット又は複数のスリットを形成していてもよい。また、送光スリット４２および受光スリット４５に複数のスリットが形成されているならば、検出光Ｒのすべてが液体１１に照射されるように、溝部１０の幅Ｄは約５ｍｍあればよい。
【００５２】
次に図５に戻り、基板ＦＢのＸ軸方向の面位置の検出について説明する。図５（ａ）又は（ｂ）に示されるように、ＡＦセンサＩＸは、Ｘ軸方向の所定の位置に固定されている。保持部２２が基板ＦＢを保持した状態で、Ｙ軸方向に移動している最中に、ＡＦセンサＩＸは検出光Ｒを照射して基板ＦＢのＸ軸方向の面位置を検出する。基板ＦＢがＸ軸方向に所定距離移動するたびに、ＡＦセンサＩＸが面位置を検出すれば、Ｘ軸方向の複数の箇所で面位置を検出できる。
【００５３】
＜＜排出部の構成＞＞
面位置検出装置ＳＸは、保持部２２の溝部１０から溢れてこぼれた液体１１を排出する排出部１３を有している。
【００５４】
図７は、排出部１３を説明するための断面図である。図７（ａ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図７（ｂ）は（ａ）の点線で囲んでいる部分Ｆの拡大説明図である。理解を助けるため、図７（ｂ）では基板ＦＢを実際より厚く描いている。
図７に示されたように、Ｘ軸方向に伸びる排出部１３は溝部１０の両側に２つずつ設けられている。排出部１３の断面は半円状又は二等辺三角形状である。基板ＦＢが保持部２２に密着するとき又は保持部２２から離れるときに液体１１が溝部１０から溢れてしまう可能性がある。また、流体供給装置２５が保持部２２の表面と同じ高さまで溝部１０に液体１１を供給する際に、液体１１が溝部１０から溢れることがある。この場合、溢れた液体１１が保持部２２の表面に広がることを防止するため、溝部１０の両側に排出部１３が配置されている。ここで、保持部２２の表面はフッ素樹脂などで撥液処理されているので、液体１１が排出部１３に集まり易くなっている。
【００５５】
また、排出部１３の中心には線状に伸びる支持部材１４が設けられている。支持部材１４の先端は保持部２２の表面と同じ高さである。排出部１３において、基板ＦＢが撓まないように、支持部材１４は基板ＦＢを支持する。基板ＦＢが撓まないようにするために、棒状の支持部材１４を複数配置してもよい。また排出部１３のＹ軸方向の幅に応じて、Ｙ軸方向に線状に伸びる支持部材１４が複数配置されてもよい。
【００５６】
＜＜基板の残液除去部の構成＞＞
次に、残液除去部１５について、図８を参照しながら説明する。
図８は、残液除去部１５を説明するための断面図である。図８に示されたように、基板ＦＢと保持部２２とが離れた後、液体１１と接触した基板ＦＢの裏面には液体１１が付着していることがある。このため、基板ＦＢの進行方向に、基板ＦＢの裏面に付着した液体１１を取り除く残液除去部１５が設けられていることが好ましい。図８では保持部２２に残液除去部１５が取り付けられているが独立して残液除去部１５が設けられていてもよい。
【００５７】
残液除去部１５は、Ｙ軸方向に伸びる芯棒１８と、その芯棒１８に巻かれた吸液性のよいスポンジ状の吸液材質１９とを有している。残液除去部１５は、押圧の必要に応じて、Ｙ軸方向に伸びる細長い形状の押し部材２０を有している。基板ＦＢが矢印方向（Ｘ軸方向）に搬送される際に、押し部材２０が基板ＦＢを吸液材質１９に適切な圧力で押しつける。基板ＦＢの裏面と吸液材質１９とが適切な圧力で接することで、基板ＦＢの裏面に付着した液体１１を取り除くことができる。
【００５８】
＜＜流体供給の動作＞＞
図９は、流体供給装置２５がポンプ２４により供給された溝部１０の中の液面の高さを調節する図である。図９（ａ）は、基板ＦＢが保持部２２に保持されているときの図である。図９（ｂ）は、基板ＦＢが保持部２２より離れているときの図である。
【００５９】
まず、基板ＦＢが搬送されてくると、流体供給装置２５が溝部１０に接続された縦配管１６および横配管１７を介して、液体１１の液面を保持部２２の表面まで上昇させる。次に、図９（ａ）に示されたように、高さ補正部２６が保持部２２を矢印ＡＲ１に沿って＋Ｚ軸方向に移動させる。保持部２２の表面が基板ＦＢに接触する。そして図２に示されたように、保持装置ＫＸが真空吸着孔２１を有している保持部２２であれば、保持装置ＫＸは、真空吸着により基板ＦＢを吸着して保持する。これにより、溝部１０内の液面が基板ＦＢの裏面に隙間なく密着するとともに、保持部２２の上面が基板ＦＢの裏面に隙間なく密着する。
【００６０】
その後、後述するＡＦセンサＩＸが、基板ＦＢの表面の面位置を検出する。例えば、基板ＦＢの表面の面位置が、露光装置ＥＸのマスクＭ（図１を参照）の共役面から−１ｍｍずれているならば、高さ補正部２６が保持部２２を＋１ｍｍ上昇させる。ここで、マスクＭと基板ＦＢの上面とが共役な位置に配置される。なお、基板ＦＢの表面の面位置の補正は、高さ補正部２６が保持部２２をＺ軸方向に移動させるのではなく、マスクＭを移動させたり投影光学系ＰＬの焦点位置を変えたりしてもよい。
【００６１】
また、ＡＦセンサＩＸが、基板ＦＢの表面の面位置を検出し、他の加工工程も全て終了した後、図９（ｂ）に示されたようにポンプ２４が溝部１０内の液面を保持装置ＫＸの上面より低い平面まで下げるように制御する。基板ＦＢの裏面に接した液体１１が溝部１０内の液面に引っ張られるようになる。そして、高さ補正部２６が保持装置ＫＸを矢印ＡＲ２に沿って−Ｚ軸方向に移動させる。これにより、基板ＦＢの裏面と保持部２２とが離れる。
【００６２】
＜パターン形成方法＞
以下、図１に示されたパターン形成装置１００によるパターン形成方法について図１０を参照しながら説明する。図１０は、パターン形成装置１００により基板ＦＢにパターンを形成する方法を示すフローチャートである。
【００６３】
本実施形態のパターン形成装置１００によるパターン形成方法は、印刷ローラＰＲ１により基板ＦＢに表面改質層ＳＲＦを成膜する工程と、面位置検出装置ＳＸにより基板ＦＢの表面位置を検出する工程と、露光装置ＥＸによりマスクＭのパターンを基板ＦＢに露光する工程と、液滴塗布装置６０によりメタルインクＭＴをゲート電極用の凹凸状のパターンに塗布する工程と、印刷ローラＰＲ２により基板ＦＢに絶縁体の層を形成する工程とを含む。
【００６４】
ステップＳ１１１おいて、基板ＦＢは搬送制御部７０を介して供給ローラＲＬ及び搬送ローラＦＲにより印刷ローラＰＲ１に搬送される。
ステップＳ１１２において、オフセット印刷手法などにより、印刷ローラＰＲ１が表面改質層ＳＲＦを基板ＦＢに塗布する。その後、基板ＦＢが温風ヒータＨＴに搬送され、温風ヒータＨＴから噴出する２００度前後の温風によって表面改質層ＳＲＦが乾燥される（図１を参照）。
【００６５】
ステップＳ１１３では、基板ＦＢの面位置検出される領域がパターン形成装置１００によって搬送される（図１を参照）。
【００６６】
ステップＳ１１４において、流体供給装置２５が溝部１０に接続された縦配管１６及び横配管１７を介して液体１１の液面を上昇させる。液体１１の液面は保持部２２が基板ＦＢを保持する面まで上昇される。
【００６７】
ステップＳ１１５において、高さ補正部２６が保持部２２を＋Ｚ軸方向に所定距離だけ移動させる。保持部２２が上昇して保持部２２の上面が基板ＦＢの底面に接触するとともに、液体１１の液面が基板ＦＢに接触する。その後、真空吸着孔２１は基板ＦＢを保持部の表面に真空吸着する（図２を参照）。液体１１の液面が基板ＦＢに接触した領域（溝部１０の領域）は、基板ＦＢの屈折率ｎと同じ屈折率ｎを持つ液体１１が基板ＦＢに隙間なく密着している（図９（ａ）を参照）。
【００６８】
ステップＳ１１６において、搬送制御部７０は基板ＦＢを搬送し、表面改質層ＳＲＦの成膜された領域を面位置検出装置ＳＸにまで搬送する。照射ユニットＩＵは検出光Ｒを射出し、基板ＦＢの表面で反射された検出光Ｒによるスリット像の位置を測定することで、基板ＦＢの面位置を検出する。このとき、保持部２２の溝部１０には基板ＦＢの屈折率ｎとほぼ同じ屈折率ｎを持つ液体１１が供給されている。また、基板ＦＢと溝部１０内の液体１１とは隙間なく密着されている。したがって、基板ＦＢの裏面からは反射光が入らない。このため、面位置検出装置ＳＸの検出誤差を小さくし、基板ＦＢの位置ずれ量を精度良く検出することができる（図６を参照）。
【００６９】
ステップＳ１１７において、面位置検出装置ＳＸは検出結果から、保持部２２の高さ補正部２６を動作させることで保持部２２に保持された基板ＦＢの面位置を補正する（図６を参照）。
【００７０】
ステップＳ１１８では、面位置補正が終了したため、搬送制御部７０は基板ＦＢの面位置補正の行われた領域を保持部２２に保持されたまま露光装置ＥＸまで搬送する。露光装置ＥＸの上流及び下流に配置されたアライメントカメラＣＡ１及びＣＡ２により基板ＦＢに設けられたアライメントマークＡＭ（図示しない）を検出する。その後、保持装置移動部２８はアライメントカメラＣＡ１及びＣＡ２の検出結果に基づいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行う（図１を参照）。露光装置ＥＸがマスクＭのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行ってもよい。
ステップＳ１１９において、基板ＦＢと露光装置ＥＸとの位置調整が終わった後、露光装置ＥＸが投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターンを基板ＦＢに露光する（図１を参照）。
【００７１】
ステップＳ１２０において、搬送制御部７０は基板ＦＢを搬送し、露光された領域が保持部２２に保持されたまま液滴塗布装置６０に移動する。アライメントカメラＣＡ３及びＣＡ４は（図１を参照）、基板ＦＢのアライメントマーク（図示しない）を検出する。アライメントカメラＣＡの検出結果に基づいて液滴塗布装置６０からのメタルインクＭＴの塗布のタイミングが調整される（図１を参照）。
【００７２】
ステップＳ１２１において、液滴塗布装置６０は露光装置ＥＸで露光されたパターンに対してメタルインクＭＴを塗布する。また、基板ＦＢが温風ヒータＨＴに搬送され、温風ヒータＨＴから噴出する２００度前後の温風によってメタルインクＭＴが焼成される。
【００７３】
ステップＳ１２２では、搬送制御部７０は基板ＦＢを搬送する。メタルインクＭＴが塗布された領域は保持部２２に保持されたまま印刷ローラＰＲ２に搬送される。アライメントカメラＣＡ５及びＣＡ６は基板ＦＢのアライメントマーク（図示しない）を検出する。アライメントカメラＣＡの検出結果に基づいて印刷ローラＰＲの位置が調整される（図１を参照）。
【００７４】
ステップＳ１２３において、印刷ローラＰＲ２により基板ＦＢに絶縁体層が形成される。また、基板ＦＢが温風ヒータＨＴに搬送され、温風ヒータＨＴから噴出する２００度前後の温風によって絶縁体層が乾燥される。
【００７５】
ステップＳ１２４において、以上の全ての加工工程が終了した後、基板ＦＢと保持部２２との真空吸着が解除される。そして、流体供給装置２５を介して溝部１０内の液面が基板ＦＢを保持する面から基板ＦＢが液面に接しない面まで下降される。その後、保持部２２が高さ補正部２６により−Ｚ軸方向に移動される。これにより、基板ＦＢと保持装置ＫＸとが離れる（図９（ｂ）を参照）。
【００７６】
ステップＳ１２５において、基板ＦＢと保持部２２とが離れた後、搬送制御部７０は基板ＦＢを搬送する。残液除去部１５は基板ＦＢの裏面に残った液体１１が取り除く（図８を参照）。その後、保持装置ＫＸは最初のステップＳ１１４の位置に戻る（図１を参照）。
【００７７】
なお、本実施形態のパターン形成方法ではステップＳ１２４において全ての工程が終了した後、溝部１０内の液面が流体供給装置２５により基板ＦＢを保持する面から基板ＦＢが液面に接しない面まで下降される。しかし、ステップＳ１１６において基板ＦＢの面位置検出が終了した後、溝部１０内の液面が基板ＦＢを保持する面から基板ＦＢが液面に接しない面まで下降してもよい。
【００７８】
また、本実施形態において基板ＦＢの面位置の検出及び補正はステップＳ１１６及びステップＳ１１７で示されたように表面改質層成膜工程と露光工程との間で行っているが、露光工程または液滴塗布工程などの工程の前でそれぞれ行っても良い。
さらに、面位置検出装置ＳＸが露光工程又は液滴塗布工程などに複数配置される際には、保持装置ＫＸは、Ｘ軸方向に長いストローク移動する必要なない。
【００７９】
＜デバイス製造方法＞
図１１は、デバイス製造方法を示すフローチャートである。
図１１に示されたように、デバイスは、デバイスの機能・性能・パターン設計を行うステップＳ２１１と、ステップＳ２１１に基づいてマスクＭを制作するステップＳ２１２と、感光剤が塗布された基板ＦＢを制作するステップＳ２１３とを有している。
また露光装置ＥＸはマスクＭのパターンを基板ＦＢに露光する（ステップＳ２１４）。その後、基板ＦＢにマスクＭのパターンに対応する転写パーン層が形成される（ステップＳ２１５）。基板ＦＢの転写パターン層に対して、印刷などの加工がされる（ステップＳ２１７）。そして、切断されたり他の電子部品が組み合わされたりしてデバイスが製造される（ステップＳ２１８）。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上、パターン形成装置の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、その技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０、１０Ａ  …  溝部
１１  …  液体
１３  …  排出部、  １４  …  支持部材、  １５  …  残液除去部
１６  …  縦配管、１７  …  横配管
１８  …  芯棒、  １９  …  吸水材質
２０  …  押し部材、  ２１  …  真空吸着孔
２２  …  保持部、  ２３  …  照明部
２４  …  モーター、  ２５  …  流体供給装置
２６  …  高さ補正部、  ２７  …  流体供給タンク
２８  …  保持装置移動部
３０  …  圧着固定部
３３  …  ピストン部
３５  …  圧着板
４１  …  光源、  ４２  …  送光スリット、  ４３  …  結像光学系
４４  …  反射鏡、  ４５  …  受光スリット
４６  …  受光素子、  ４７  …  演算部
１００  …  パターン形成装置
Ｄ  …  溝部の幅
ＥＸＬ  …  露光光
ＥＸ  …  露光装置
ＦＢ  …  基板
ＦＲ  …  搬送ローラ
ＫＸ  …  保持装置
ＲＬ  …  供給ローラ
Ｈ  …  溝部の高さ
Ｌ１  …  保持装置の基板の長手方向の長さ
Ｌ２  …  溝部の基板の長手方向の長さ
Ｍ  …  マスク
ＳＲＦ  …  表面改質層
ＳＸ  …  面位置検出装置
ＩＸ  …  ＡＦセンサ
ＩＵ  …  照射ユニット
ＰＬ  …  投影光学系
Ｒ  …  検出光
Ｒ１  …  反射光
Ｒ２  …  通過光
Ｒ３  …  反射光
Ｔ  …  基板の厚さ
【図１】
2010271603.tif 000003
【図２】
2010271603.tif 000004
【図３】
2010271603.tif 000005
【図４】
2010271603.tif 000006
【図５】
2010271603.tif 000007
【図６】
2010271603.tif 000008
【図７】
2010271603.tif 000009
【図８】
2010271603.tif 000010
【図９】
2010271603.tif 000011
【図１０】
2010271603.tif 000012
【図１１】
2010271603.tif 000013