(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置であって、
前記マスクホルダをＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、
マスクへ光を斜めに照射する投光系と、該投光系から照射されてマスクの下面で反射された光、及び該投光系から照射されて基板の表面で反射された光を受光する受光系とを有し、該受光系で受光した各光の位置から、マスクと基板とのギャップを検出する複数のギャップセンサーと、
前記複数のＺ−チルト機構を駆動する駆動回路と、
前記複数のギャップセンサーの検出結果に基づき、前記駆動回路により前記複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行う制御装置とを備え、
各ギャップセンサーは、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品と、該光学部品を移動する移動機構とを有し、マスクの厚さに応じて、該光学部品を、前記投光系と前記受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動することを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
各ギャップセンサーは、マスクの厚さに応じて、屈折率及び厚さが同じ光学部品を、前記投光系とマスクとの間、及びマスクと前記受光系との間の両方で出し入れする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。
【請求項３】
基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法であって、
マスクへ光を斜めに照射する投光系と、投光系から照射されてマスクの下面で反射された光、及び投光系から照射されて基板の表面で反射された光を受光する受光系とを有する複数のギャップセンサーを用いて、各ギャップセンサーの受光系で受光した各光の位置から、マスクと基板とのギャップを検出し、
検出結果に基づき、マスクホルダをＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、
異なる厚さのマスクを使用するとき、マスクの厚さに応じて、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品を、各ギャップセンサーの投光系と受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動することを特徴とするプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
【請求項４】
マスクの厚さに応じて、屈折率及び厚さが同じ光学部品を、各ギャップセンサーの投光系とマスクとの間、及びマスクと各ギャップセンサーの受光系との間の両方で出し入れすることを特徴とする請求項３に記載のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、及びプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法に係り、特に、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを検出して、マスクと基板とのギャップ合わせを行う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ギャップ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
プロキシミティ方式では、マスクと基板とを数百μｍ程度のプロキシミティギャップまで接近させて露光を行う。マスクと基板とのギャップ合わせは、複数のギャップセンサーによりマスクと基板とのギャップを複数箇所で検出し、検出結果に基づいて、複数のＺ−チルト機構により、マスクを保持するマスクホルダ又は基板を支持するチャックをＺ方向へ移動及びチルトして行われる。特許文献１には、ギャップセンサーを用いてマスクと基板とのギャップを検出する基板露光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ギャップセンサーは、マスクへ光を斜めに照射する投光系と、投光系から照射されてマスクの下面で反射された光、及び投光系から照射されて基板の表面で反射された光を受光する受光系とを有し、受光系で受光した各光の位置から、マスクと基板とのギャップを検出する。投光系からマスクへ照射された光は、その一部がマスクの上面で反射され、一部がマスクの内部へ透過する。マスクの内部へ透過した光は、その一部がマスクの下面で反射され、一部がマスクの下面から基板の表面へ照射される。基板の表面へ照射された光は、その一部が基板の表面で反射され、一部が基板の内部へ透過する。ギャップセンサーの受光系は、結像レンズ及び受光器を有し、マスクの下面で反射された光及び基板の表面で反射された光を、結像レンズで集光して、受光器の受光面に結像させる。
【０００６】
ギャップセンサーの投光系から照射された光が、マスクの内部へ透過してマスクの下面で反射される位置、及びマスクの下面から照射されて基板の表面で反射される位置は、マスクの厚さにより異なってくる。そのため、異なる厚さのマスクを使用する場合、マスクの下面で反射された光及び基板の表面で反射された光が、受光系の受光器の受光面から外れて、ギャップの検出ができなくなるという問題がある。この問題を解決するためには、マスクを交換するとき、マスクの厚さに応じて、ギャップセンサーの受光系の位置を調整する必要があった。また、マスクの厚さにかかわらず、マスクと基板とのギャップを同じ位置で検出するためには、マスクを交換するとき、マスクの厚さに応じて、ギャップセンサーの投光系の位置を調整する必要があった。
【０００７】
本発明の課題は、マスクの厚さが異なっても、ギャップセンサーの受光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップを検出することである。また、本発明の課題は、マスクの厚さが異なっても、ギャップセンサーの投光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップを同じ位置で検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプロキシミティ露光装置は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置であって、マスクホルダをＺ方向へ移動及びチルトする複数のＺ−チルト機構と、マスクへ光を斜めに照射する投光系と、投光系から照射されてマスクの下面で反射された光、及び投光系から照射されて基板の表面で反射された光を受光する受光系とを有し、受光系で受光した各光の位置から、マスクと基板とのギャップを検出する複数のギャップセンサーと、複数のＺ−チルト機構を駆動する駆動回路と、複数のギャップセンサーの検出結果に基づき、駆動回路により複数のＺ−チルト機構を駆動して、マスクと基板とのギャップ合わせを行う制御装置とを備え、各ギャップセンサーが、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品と、光学部品を移動する移動機構とを有し、マスクの厚さに応じて、光学部品を、投光系と受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動するものである。
【０００９】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法であって、マスクへ光を斜めに照射する投光系と、投光系から照射されてマスクの下面で反射された光、及び投光系から照射されて基板の表面で反射された光を受光する受光系とを有する複数のギャップセンサーを用いて、各ギャップセンサーの受光系で受光した各光の位置から、マスクと基板とのギャップを検出し、検出結果に基づき、マスクホルダをＺ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行い、異なる厚さのマスクを使用するとき、マスクの厚さに応じて、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品を、各ギャップセンサーの投光系と受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動するものである。
【００１０】
異なる厚さのマスクを使用するとき、マスクの厚さに応じて、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品を、各ギャップセンサーの投光系と受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動するので、マスクの厚さにかかわらず、マスクの下面で反射された光及び基板の表面で反射された光がギャップセンサーの受光系へ到達する位置が同じになる。従って、マスクの厚さが異なっても、マスクの下面で反射された光及び基板の表面で反射された光がギャップセンサーの受光系で受光され、ギャップセンサーの受光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップが検出される。
【００１１】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各ギャップセンサーが、マスクの厚さに応じて、屈折率及び厚さが同じ光学部品を、投光系とマスクとの間、及びマスクと受光系との間の両方で出し入れするものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のギャップ制御方法は、マスクの厚さに応じて、屈折率及び厚さが同じ光学部品を、各ギャップセンサーの投光系とマスクとの間、及びマスクと各ギャップセンサーの受光系との間の両方で出し入れするものである。屈折率及び厚さが同じ光学部品を、各ギャップセンサーの投光系とマスクとの間、及びマスクと各ギャップセンサーの受光系との間の両方で出し入れするので、投光系から照射された光がマスクの下面で反射される位置及び基板の表面で反射される位置を挟んで、投光系から照射された光の光路が左右対称に補正される。従って、マスクの厚さにかかわらず、投光系から照射された光がマスクの下面で反射される位置及び基板の表面で反射される位置が同じになり、マスクの厚さが異なっても、ギャップセンサーの投光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップが同じ位置で検出される。
【発明の効果】
【００１２】
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ギャップ制御方法によれば、異なる厚さのマスクを使用するとき、マスクの厚さに応じて、マスクの厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品を、各ギャップセンサーの投光系と受光系との間の光路内へ移動し、または光路外へ移動することにより、マスクの厚さが異なっても、ギャップセンサーの受光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップを検出することができる。
【００１３】
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ギャップ制御方法によれば、屈折率及び厚さが同じ光学部品を、各ギャップセンサーの投光系とマスクとの間、及びマスクと各ギャップセンサーの受光系との間の両方で出し入れすることにより、マスクの厚さが異なっても、ギャップセンサーの投光系の位置を調整することなく、マスクと基板とのギャップを同じ位置で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】マスクホルダの上面図である。
【図３】チャックをロード／アンロード位置へ移動した状態を示す図である。
【図４】図４（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図４（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。
【図５】ギャップセンサーの概略構成を示す図である。
【図６】ギャップセンサーの動作を説明する図である。
【図７】図７（ａ）は光路補正部品移動機構の側面図、図７（ｂ）は同下面図である。
【図８】光路補正部品の動作を説明する図である。
【図９】主制御装置のギャップ合わせ動作を行う部分を示すブロック図である。
【図１０】ギャップ合わせ動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。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、ホルダフレーム２１、トップフレーム２２、エアクッション２３、Ｚ−チルト機構３０、ギャップセンサー４０、主制御装置５０、Ｘステージ駆動回路６１、Ｙステージ駆動回路６２、θステージ駆動回路６３、及びＺ−チルト機構駆動回路６４を含んで構成されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、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。
【００１６】
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。
【００１７】
図１において、チャック１０は、基板１の露光を行う露光位置にある。露光位置の上空には、トップフレーム２２が設置されている。トップフレーム２２には、エアクッション２３を介して、ホルダフレーム２１が取り付けられている。ホルダフレーム２１には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が取り付けられている。図２は、マスクホルダの上面図である。図２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、開口２０ａの下方には、マスク２が装着されている。マスクホルダ２０の下面の開口２０ａの周囲には、吸着溝が設けられており、マスクホルダ２０は、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。
【００１８】
図３は、チャックをロード／アンロード位置へ移動した状態を示す図である。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、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。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。
【００１９】
図１及び図３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１及び図３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１及び図３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を複数箇所で支持する。
【００２０】
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。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、基板１のアライメントが行われる。また、マスクホルダ２０の側面に設けたＺ−チルト機構３０により、マスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。
【００２１】
図１において、Ｘステージ駆動回路６１は、主制御装置５０の制御により、Ｘステージ５を駆動する。Ｙステージ駆動回路６２は、主制御装置５０の制御により、Ｙステージ７を駆動する。θステージ駆動回路６３は、主制御装置５０の制御により、θステージ８を駆動する。Ｚ−チルト機構駆動回路６４は、主制御装置５０の制御により、各Ｚ−チルト機構３０を駆動する。
【００２２】
図４（ａ）はＺ−チルト機構の正面図、図４（ｂ）はＺ−チルト機構の側面図である。Ｚ−チルト機構３０は、ケーシング３１、直動ガイド３２、可動ブロック３３、モータ３４、軸継手３５、ボールねじ３６ａ、ナット３６ｂ、及びボール３７を含んで構成されている。図４（ｂ）に示す様に、ケーシング３１は、トップフレーム２２の側面に取り付けられている。図４（ａ）に示す様に、ケーシング３１の内部には、直動ガイド３２が設けられており、直動ガイド３２には、可動ブロック３３が搭載されている。ケーシング３１の上方には、モータ３４が設置されており、モータ３４の回転軸には、軸継手３５を介して、ボールねじ３６ａが接続されている。可動ブロック３３には、ボールねじ３６ａにより移動されるナット３６ｂが取り付けられており、可動ブロック３３は、モータ３４の回転により、直動ガイド３２に沿って上下に移動する。
【００２３】
図４（ｂ）に示す様に、ホルダフレーム２１の下面には、チルト用腕２４が設けられている。可動ブロック３３の下面には、ボール３７が取り付けられており、ボール３７は、可動ブロック３３によりチルト用腕２４に押し付けられている。図２において、Ｚ−チルト機構３０は、ホルダフレーム２１の側面近くの三箇所に設置されている。３つのＺ−チルト機構３０は、可動ブロック３３を上下に移動して、チルト用腕２４を押すボール３７の高さをそれぞれ変更することにより、エアクッション２３により支持されているホルダフレーム２１の高さを三箇所で変更して、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトする。
【００２４】
図２において、マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上方には、４つのギャップセンサー４０が設けられている。マスク２と基板１とのギャップ合わせを行う際、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの四隅の上方へ移動され、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で検出する。マスク２と基板１とのギャップ合わせが終了した後、各ギャップセンサー４０は、図示しない移動機構により、マスクホルダ２０の開口２０ａの外側へ移動される。
【００２５】
図５は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。ギャップセンサー４０は、マスク２へ光を斜めに照射する投光系４０ａと、投光系４０ａから照射されてマスク２の下面で反射された光、及び投光系４０ａから照射されて基板１の表面で反射された光を受光する受光系４０ｂとを有する。投光系４０ａは、ＬＥＤ光源４１、コリメーションレンズ群４２、ミラー４３、及び投影レンズ４４を含んで構成されている。なお、ＬＥＤ光源４１の代わりに、レーザー光源を用いてもよい。受光系４０ｂは、結像レンズ４５、ミラー４６，４７、及び検出基板４８を含んで構成されている。
【００２６】
図６は、ギャップセンサーの動作を説明する図である。図５の検出基板４８には、図６に示すＣＣＤラインセンサー４９が搭載されている。図６において、投光系４０ａのＬＥＤ光源４１から発生された光は、コリメーションレンズ群４２を透過して平行光線束となり、ミラー４３で反射された後、投影レンズ４４からマスク２へ斜めに照射される。マスク２へ照射された光は、その一部がマスク２の上面で反射され、一部がマスク２の内部へ透過する。マスク２の内部へ透過した光は、その一部がマスク２の下面で反射され、一部がマスク２の下面から基板１の表面へ照射される。基板１の表面へ照射された光は、その一部が基板１の表面で反射され、一部が基板１の内部へ透過する。マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光は、マスクの上面から射出された後、受光系４０ｂの結像レンズ４５で集光され、ミラー４６，４７で反射されて、ＣＣＤラインセンサー４９の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサー４９は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。ＣＣＤラインセンサー４９のマスク２の下面で反射された光の検出信号の位置と、基板１の表面で反射された光の検出信号の位置とから、マスク２と基板１とのギャップＧが検出される。
【００２７】
ギャップセンサー４０の投光系４０ａから照射された光が、マスク２の内部へ透過してマスク２の下面で反射される位置、及びマスク２の下面から照射されて基板１の表面で反射される位置は、マスク２の厚さにより異なってくる。そのため、異なる厚さのマスクを使用する場合、そのままでは、マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光が、受光系４０ｂのＣＣＤラインセンサー４９の受光面から外れて、ギャップＧの検出ができなくなる。そのため、従来は、マスク２を交換するとき、マスク２の厚さに応じて、ギャップセンサー４０の受光系４０ｂの位置を調整する必要があった。また、マスク２の厚さにかかわらず、マスク２と基板１とのギャップを同じ位置で検出するためには、マスク２を交換するとき、マスク２の厚さに応じて、ギャップセンサー４０の投光系４０ａの位置を調整する必要があった。
【００２８】
図５において、ギャップセンサー４０は、光路補正部品移動機構を備え、光路補正部品移動機構は、エアシリンダ７１、アーム７２、移動板７３、及び支持枠７４を含んで構成されている。図７（ａ）は光路補正部品移動機構の側面図、図７（ｂ）は同下面図である。図７（ａ）において、エアシリンダ７１の移動部７１ａには、アーム７２を介して移動板７３が取り付けられている。図７（ｂ）に示す様に、移動板７３の両端には、支持枠７４がそれぞれ取り付けられており、各支持枠７４には、光路補正部品７０ａ，７０ｂがそれぞれ装着されている。光路補正部品７０ａ，７０ｂは、例えばガラス板や石英板等の様に、光を透過し、屈折率が空気の屈折率より大きな材料から成る光学部品である。この光路補正部品７０ａ，７０ｂは、異なる厚さのマスクを使用するとき、マスク２の厚さの増減に応じて、後述する光路の補正に適した屈折率及び厚さを有するものを使用する。本実施の形態では、２つの光路補正部品７０ａ，７０ｂに、同じ屈折率及び厚さのものを使用する。
【００２９】
エアシリンダ７１の移動部７１ａが図７（ａ）に実線で示した位置にあるとき、図５において、各支持枠７４は、ギャップセンサー４０の投光系４０ａと受光系４０ｂとの間の光路から図面奥行き方向に外れた位置にある。図７（ａ）に破線で示す様に、エアシリンダ７１の移動部７１ａを矢印方向へ移動すると、移動部７１ａに接続されたアーム７２が矢印方向へ移動し、各支持枠７４に装着された光路補正部品７０ａ，７０ｂが、ギャップセンサー４０の投光系４０ａと受光系４０ｂとの間の光路内へ移動する。
【００３０】
図８は、光路補正部品の動作を説明する図である。図８において、図６に示したマスク２よりも薄いマスク２を使用する場合、ギャップセンサー４０の光路補正部品移動機構は、主制御装置５０の制御により、光路補正部品７０ａを投光系４０ａとマスク２との間に挿入し、光路補正部品７０ｂをマスク２と受光系４０ｂとの間に挿入する。投光系４０ａから斜めに照射された光は、投光系４０ａとマスク２との間に挿入された光路補正部品７０ａを透過して、マスク２へ照射される。光路補正部品７０ａを透過する際、投光系４０ａから斜めに照射された光の光路は、光路補正部品７０ａへの入射角と、光路補正部品７０ａの屈折率及び厚さとに応じて、図面下向き方向に平行移動される。また、マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光は、マスク２の上面から射出された後、マスク２と受光系４０ｂの間に挿入された光路補正部品７０ｂを透過して、受光系４０ｂの結像レンズ４５へ到達する。光路補正部品７０ｂを透過する際、マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光の光路は、光路補正部品７０ｂへの入射角と、光路補正部品７０ｂの屈折率及び厚さとに応じて、図面上向き方向に平行移動される。
【００３１】
従って、光路補正部品７０ａ，７０ｂの屈折率及び厚さをマスク２の厚さの増減に応じて適切に選択すると、マスク２の厚さにかかわらず、マスク２の下面で反射された光及び基板の１表面で反射された光がギャップセンサー４０の受光系４０ｂへ到達する位置が同じになる。従って、マスク２の厚さが異なっても、マスク２の下面で反射された光及び基板１の表面で反射された光がギャップセンサー４０の受光系４０ｂで受光され、ギャップセンサー４０の受光系４０ｂの位置を調整することなく、マスク２と基板１とのギャップＧが検出される。
【００３２】
また、本実施の形態では、屈折率及び厚さが同じ光路補正部品７０ａ，７０ｂを、ギャップセンサー４０の投光系４０ａとマスク２との間、及びマスク２とギャップセンサー４０の受光系４０ｂとの間の両方で出し入れするので、投光系４０ａから照射された光がマスク２の下面で反射される位置及び基板１の表面で反射される位置を挟んで、投光系４０ａから照射された光の光路が左右対称に補正される。従って、マスク２の厚さにかかわらず、投光系４０ａから照射された光がマスク２の下面で反射される位置及び基板１の表面で反射される位置が同じになり、マスク２の厚さが異なっても、ギャップセンサーの投光系４０ａの位置を調整することなく、マスク２と基板１とのギャップＧが同じ位置で検出される。
【００３３】
図９は、主制御装置のギャップ合わせ動作を行う部分を示すブロック図である。主制御装置５０のギャップ合わせ動作を行う部分は、Ｚ−チルト機構制御部５１、移動量算出部５２、メモリ５３、判定部５４、移動量決定部５５、及び累積値確認部５６を含んで構成されている。Ｚ−チルト機構制御部５１は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４の制御を行い、Ｚ−チルト機構駆動回路６４が駆動した各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置を検出する。移動量算出部５２は、Ｚ−チルト機構制御部５１が検出した各Ｚ−チルト機構３０のＺ方向の位置に基づき、３つのＺ−チルト機構３０で構成される平面の傾きを算出し、各ギャップセンサー４０の検出点でのマスク２の移動量を算出する。メモリ５３は、マスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の検出点でのマスク２のＺ方向の移動量の上限値を予め記憶している。
【００３４】
図１０は、ギャップ合わせ動作のフローチャートである。まず、各ギャップセンサー４０は、マスク２と基板１とのギャップを、マスク２の四隅で検出する（ステップ３０１）。判定部５４は、メモリ５３に記憶されたマスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の検出結果に基づき、マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内であるか判定し（ステップ３０２）、マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内であれば、ギャップ合わせ動作を終了する。
【００３５】
マスク２と基板１とのギャップが許容範囲内でない場合、移動量決定部５５は、メモリ５３に記憶されたマスク２と基板１とのギャップの目標値、及び各ギャップセンサー４０の検出結果に基づき、各ギャップセンサー４０の検出点でマスク２を移動する移動量を決定し、それらに基づいて、各Ｚ−チルト機構３０を移動する移動量を決定する（ステップ３０３）。累積値確認部５６は、Ｚ−チルト機構制御部５１がＺ−チルト機構駆動回路６４により各Ｚ−チルト機構３０を駆動する前に、各ギャップセンサー４０の検出点について、移動量算出部５２が算出したマスク２の移動量及び移動量決定部５５が決定したマスク２の移動量の累積値が、メモリ５３に記憶された上限値以下であるか確認する（ステップ３０４）。移動量の累積値が上限値以下である場合、Ｚ−チルト機構制御部５１は、Ｚ−チルト機構駆動回路６４を駆動して、各Ｚ−チルト機構３０を移動量決定部５５が決定した各Ｚ−チルト機構３０の移動量だけ移動させ、ステップ３０１へ戻る。マスク２の移動量の累積値が上限値以下でない場合、ギャップ合わせ動作を停止する。
【００３６】
各ギャップセンサー４０の検出点でのマスク２の移動量を算出し、マスク２と基板１とのギャップの目標値、及びマスク２と基板１とのギャップの検出結果に基づき、各ギャップセンサー４０の検出点でマスク２を移動する移動量を決定し、複数のＺ−チルト機構３０を駆動する前に、各ギャップセンサー４０の検出点について、算出した移動量及び決定した移動量の累積値が上限値以下であるか確認するので、ギャップ合わせ時にマスク２と基板１の接触が防止される。  
【００３７】
以上説明した実施の形態によれば、異なる厚さのマスクを使用するとき、マスク２の厚さに応じて、マスク２の厚さの増減による光路の変化を補正する光路補正部品７０ａ，７０ｂを、各ギャップセンサー４０の投光系４０ａと受光系４０ｂとの間の光路内へ移動し、または光路外へ移動することにより、マスク２の厚さが異なっても、ギャップセンサー４０の受光系４０ｂの位置を調整することなく、マスク２と基板１とのギャップを検出することができる。
【００３８】
さらに、屈折率及び厚さが同じ光路補正部品７０ａ，７０ｂを、各ギャップセンサー４０の投光系４０ａとマスク２との間、及びマスク２と各ギャップセンサー４０の受光系４０ｂとの間の両方で出し入れすることにより、マスク２の厚さが異なっても、ギャップセンサー４０の投光系４０ａの位置を調整することなく、マスク２と基板１とのギャップを同じ位置で検出することができる。しかしながら、本発明はこれに限らず、マスク２の厚さの増減による光路の変化を補正する光学部品を、各ギャップセンサー４０の投光系４０ａとマスク２との間、またはマスク２と各ギャップセンサー４０の受光系４０ｂとの間のいずれか一方で出し入れしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板
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
２１  ホルダフレーム
２２  トップフレーム
２３  エアクッション
２４  チルト用腕
３０  Ｚ−チルト機構
３１  ケーシング
３２  直動ガイド
３３  可動ブロック
３４  モータ
３５  軸継手
３６ａ  ボールねじ
３６ｂ  ナット
３７  ボール
４０  ギャップセンサー
４０ａ  投光系
４０ｂ  受光系
４１  ＬＥＤ光源
４２  コリメーションレンズ群
４３，４６，４７  ミラー
４４  投影レンズ
４５  結像レンズ
４８  検出基板
４９  ＣＣＤラインセンサー
５０  主制御装置
５１  Ｚ−チルト機構制御部
５２  移動量算出部
５３  メモリ
５４  判定部
５５  移動量決定部
５６  累積値確認部
６１  Ｘステージ駆動回路
６２  Ｙステージ駆動回路
６３  θステージ駆動回路
６４  Ｚ−チルト機構駆動回路
７０ａ，７０ｂ  光路補正部品
７１  エアシリンダ
７２  アーム
７３  移動板
７４  支持枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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