(57)【要約】【課題】パターンを担持する担持体と、該パターンが転写される被転写体とを高精度に位置合わせする。【解決手段】パターンを担持する担持体ＢＬと、パターンが転写される被転写体ＳＢとを対向させて配置する。担持体ＢＬの外縁の少なくとも一部を撮像した結果に基づき第１保持手段６１を移動させて担持体ＢＬを第１目標位置に位置決めする。被転写体ＳＢの外縁のうち少なくとも一部を撮像した結果に基づき第２保持手段４１を移動させて被転写体ＳＢを所定の第２目標位置に位置決めする。担持体ＢＬに形成された第１アライメントマークと被転写体に形成された第２アライメントマークとを撮像し、その撮像結果に基づき第１保持手段６１および第２保持手段４１の少なくとも一方を移動させて、担持体ＢＬと被転写体ＳＢとの位置合わせを行う。【選択図】図１１
2014164109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン担持面にパターンを担持する担持体を保持する第１保持手段と、
前記パターンを転写される被転写面を有する被転写体を、前記被転写面を前記担持体の前記パターン担持面と対向させて保持する第２保持手段と、
前記第１保持手段を前記パターン担持面と平行に移動させる第１移動手段と、
前記第２保持手段を前記被転写面と平行に移動させる第２移動手段と、
前記第１保持手段に保持された前記担持体の外縁の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第１移動手段を作動させて前記担持体を所定の第１目標位置に位置決めするとともに、前記第２保持手段に保持された前記被転写体の外縁のうち少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第２移動手段を作動させて前記被転写体を所定の第２目標位置に位置決めする予備アライメント手段と、
前記第１目標位置に位置決めされた前記担持体に形成された第１アライメントマークと前記第２目標位置に位置決めされた前記被転写体に形成された第２アライメントマークとを撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を作動させて、前記担持体と前記被転写体との位置合わせを行う精密アライメント手段と
を備えるパターン形成装置。
【請求項２】
前記精密アライメント手段は、前記第１アライメントマークと前記第２アライメントマークとを同一視野内で同時に撮像する請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項３】
前記第１保持手段は、前記担持体の周縁部を保持して、前記パターン担持面を上向きにした水平姿勢で、かつ前記周縁部よりも内側の中央部の下方を開放した状態で前記担持体を保持し、
前記担持体の前記中央部を下方から押し上げることで前記担持体に担持された前記パターンを前記被転写体の前記被転写面に当接させる押し上げ手段をさらに備える請求項１または２に記載のパターン形成装置。
【請求項４】
前記予備アライメント手段が前記担持体および前記被転写体の外縁を撮像する予備アライメント用撮像部を有する一方、前記精密アライメント手段は前記予備アライメント用撮像部よりも高い分解能で前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを撮像する精密アライメント用撮像部を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置。
【請求項５】
前記精密アライメント用撮像部は、倍率が固定された撮像光学系を有する請求項４に記載のパターン形成装置。
【請求項６】
前記予備アライメント手段は、前記担持体の外縁のうち互いに異なる複数箇所および前記被転写体の外縁のうち互いに異なる複数箇所をそれぞれ撮像する複数の前記予備アライメント用撮像部を有する請求項４または５に記載のパターン形成装置。
【請求項７】
パターンを担持する担持体を第１保持手段により保持するとともに、前記パターンが転写される被転写体を第２保持手段により保持し、前記担持体のパターン担持面と、前記被転写体の被転写面とを対向させて配置する配置工程と、
前記担持体の外縁の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段を移動させて前記担持体を所定の第１目標位置に位置決めするとともに、前記被転写体の外縁のうち少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第２保持手段を移動させて前記被転写体を所定の第２目標位置に位置決めする予備アライメント工程と、
前記担持体に形成された第１アライメントマークと前記被転写体に形成された第２アライメントマークとを撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を移動させて、前記担持体と前記被転写体との位置合わせを行う精密アライメント工程と
を備えるパターン形成方法。
【請求項８】
前記精密アライメント工程では、前記第１アライメントマークと前記第２アライメントマークとを同一視野内で同時に撮像する請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記精密アライメント工程において撮像を行う撮像部の視野内に前記第１アライメントマークを位置決めしたときの前記担持体の位置を前記第１目標位置とする一方、前記撮像部の視野内に前記第２アライメントマークを位置決めしたときの前記被転写体の位置を前記第２目標位置とする請求項８に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記予備アライメント工程では、前記担持体の外縁のうち互いに異なる複数箇所を撮像して前記第１目標位置からの前記担持体の位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に応じた前記第１保持手段の移動を行う一方、前記被転写体の外縁のうち互いに異なる複数箇所を撮像して前記第２目標位置からの前記被転写体の位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に応じた前記第２保持手段の移動を行う請求項７ないし９のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記精密アライメント工程の後に、前記担持体と前記被転写体とを当接させて前記パターンを前記担持体から前記被転写体に転写する転写工程を備える請求項７ないし１０のいずれかに記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、担持体に担持されたパターンを被転写体に転写する技術に関し、特に担持体と被転写体との位置合わせに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や半導体基板などの基板にパターンを形成する技術として、パターンを担持する担持体を被転写体（基板）に密着させてパターンを転写するものがある。このような転写技術においては、被転写体へのパターン転写位置を適正に管理するために、転写前の担持体と被転写体との位置合わせが重要となる。このような位置合わせのための技術としては、例えば特許文献１および２に記載されたものがある。
【０００３】
これらの技術においては、それぞれに予めアライメントマークが形成された担持体と被転写体とを近接対向配置した状態でこれらのアライメントマークをカメラにより撮像する。そして、画像内でのアライメントマークの位置関係から担持体と被転写体との相対的な位置ずれ量を求め、該位置ずれを補正するように担持体と被転写体とを相対移動させることで位置合わせを行う。なお、特許文献２に記載の技術はパターン転写ではなく、真空蒸着によるパターン形成のためのマスクと基板との間での位置合わせに関するものであるが、位置合わせの手法自体は転写によるパターン形成技術にも適用可能なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１２４８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの従来技術では、担持体および被転写体のそれぞれに形成されているアライメントマークが予めカメラにより撮像可能な位置に配置されていることが前提となっている。しかしながら、以下に説明するように、近年ではこのような前提が成立しないケースが生じるようになってきており、上記従来技術では高精度な位置合わせを行うことが難しい場合がある。
【０００６】
すなわち、アライメントマークが撮像視野に収まる程度の位置まで担持体や被転写体の位置を合わせ込む、いわば粗い位置合わせは、従来は例えば適宜の位置に設けた位置規制部材に担持体や被転写体を突き当てることによってなされてきた。しかしながら、近年では、パターンの細密化が求められることからアライメントマークのサイズが小さくなり、また求められる位置精度も微細になっている。このため、撮像には高分解能で高倍率のカメラが使用され、これに起因して撮像視野は小さくなってきている。その一方で、被転写体の大型化も進んでおり、これに起因して担持体や被転写体の重量も増大し撓みが生じやすくなっているため、機械的な突き当てによる位置規制では担持体や被転写体を適正な位置に位置決めすることが困難となってきている。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターンを担持する担持体と、該パターンが転写される被転写体とを高精度に位置合わせすることが可能な技術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】
【０００８】
この発明にかかるパターン形成装置は、上記目的を達成するため、パターン担持面にパターンを担持する担持体を保持する第１保持手段と、前記パターンを転写される被転写面を有する被転写体を、前記被転写面を前記担持体の前記パターン担持面と対向させて保持する第２保持手段と、前記第１保持手段を前記パターン担持面と平行に移動させる第１移動手段と、前記第２保持手段を前記被転写面と平行に移動させる第２移動手段と、前記担持体の外縁の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第１移動手段を作動させて前記担持体を所定の第１目標位置に位置決めするとともに、前記被転写体の外縁のうち少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第２移動手段を作動させて前記被転写体を所定の第２目標位置に位置決めする予備アライメント手段と前記第１目標位置に位置決めされた前記担持体に形成された第１アライメントマークと前記第２目標位置に位置決めされた前記被転写体に形成された第２アライメントマークとを撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を作動させて、前記担持体と前記被転写体との位置合わせを行う精密アライメント手段とを備えている。
【０００９】
このように構成された発明では、第１保持手段に保持された担持体および第２保持手段に保持された被転写体のそれぞれ外縁が撮像され、その撮像結果に基づいて第１移動手段および第２移動手段が担持体および被転写体をそれぞれの目標位置に移動させる。ここでは担持体および被転写体の外縁の位置が検出可能であればよく、高分解能であることよりも撮像視野が広いことが好ましい。
【００１０】
このときの各目標位置への位置決め精度が必ずしも高くなかったとしても、担持体に形成された第１アライメントマークと被転写体に形成された第２アライメントマークとの位置をある程度の範囲に収めることが可能である。すなわち、第１および第２目標位置を適切に設定することにより、第１および第２アライメントマークが精密アライメント手段により撮像可能な位置となるように位置調整を行うことができる。したがって精密アライメント手段による撮像視野は比較的狭くてもよく、これにより高分解能での撮像が可能となり、高い位置合わせ精度を得ることが可能となる。
【００１１】
これらの場合における担持体および被転写体の移動は、これらを保持する第１および第２保持手段を移動させることにより第１および第２保持手段とともに行われる。このため、大型で重量のある担持体または被転写体であってもこれらを変形させることなく確実に目標位置へ移動させることができる。
【００１２】
このように、本発明では、アライメントマークを用いない予備アライメントによって第１および第２アライメントマークを所定の範囲内に移動させることができ、またこうしてある程度位置が絞り込まれた第１および第２アライメントマークを用いた精密アライメントによってより高精度な位置合わせが可能となっており、パターンを担持する担持体と該パターンが転写される被転写体とを高精度に位置合わせすることができる。
【００１３】
この発明において、精密アライメント手段は、例えば第１アライメントマークと第２アライメントマークとを同一視野内で同時に撮像するように構成されてもよい。担持体および被転写体それぞれに形成されたアライメントマークを同一視野で撮像することで、両者の位置関係をより精度よく把握して、担持体と被転写体との位置合わせをより高精度に行うことができる。
【００１４】
また例えば、第１保持手段は、担持体の周縁部を保持して、パターン担持面を上向きにした水平姿勢で、かつ周縁部よりも内側の中央部の下方を開放した状態で担持体を保持し、さらに担持体の中央部を下方から押し上げることで担持体に担持されたパターンを被転写体の被転写面に当接させる押し上げ手段を備える構成であってもよい。このような構成では、第１保持手段に周縁部を保持された担持体の中央部が自重で下向きに撓み、側方から担持体を押して動かそうとしても撓みに吸収されてしまい位置合わせが難しい。このような場合に本発明を適用することで、その効果は特に顕著なものとなる。
【００１５】
また例えば、予備アライメント手段が担持体および被転写体の外縁を撮像する予備アライメント用撮像部を有する一方、精密アライメント手段は予備アライメント用撮像部よりも高い分解能で第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを撮像する精密アライメント用撮像部を有する構成であってもよい。このように、目的に応じて分解能の異なる撮像部を備えることで、装置コストと必要な性能とをバランスさせることができる。
【００１６】
この場合、精密アライメント用撮像部は、例えば倍率が固定された撮像光学系を有するものであってもよい。倍率を可変とした場合の光軸ずれや高倍率時の画像の歪みなどは検出精度を低下させる原因となるが、倍率を固定することでこのような問題を回避しアライメントマークの高精度な位置検出およびそれに基づく高精度の位置合わせが可能となる。
【００１７】
一方、予備アライメント手段は、例えば担持体の外縁のうち互いに異なる複数箇所および被転写体の外縁のうち互いに異なる複数箇所をそれぞれ撮像する複数の予備アライメント用撮像部を有する構成であってもよい。担持体および被転写体の外縁を複数箇所で撮像することにより、これらの面内での位置ずれ量を把握することができ、目標位置への移動をより的確に行うことができる。
【００１８】
また、この発明にかかるパターン形成方法は、上記目的を達成するため、パターンを担持する担持体を第１保持手段により保持するとともに、前記パターンが転写される被転写体を第２保持手段により保持し、前記担持体のパターン担持面と、前記被転写体の被転写面とを対向させて配置する配置工程と、前記担持体の外縁の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段を移動させて前記担持体を所定の第１目標位置に位置決めするとともに、前記被転写体の外縁のうち少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき前記第２保持手段を移動させて前記被転写体を所定の第２目標位置に位置決めする予備アライメント工程と、前記担持体に形成された第１アライメントマークと前記被転写体に形成された第２アライメントマークとを撮像し、その撮像結果に基づき前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を移動させて、前記担持体と前記被転写体との位置合わせを行う精密アライメント工程とを備えている。
【００１９】
このように構成された発明では、上記したパターン形成装置の発明と同様に、予備アライメント工程でアライメントマークを用いずにある程度の第１および第２アライメントマークの位置調整を行った上でアライメントマークを用いた精密アライメント工程を実行することにより、パターンを担持する担持体と該パターンが転写される被転写体とを高精度に位置合わせすることが可能である。
【００２０】
この発明においても、精密アライメント工程では第１アライメントマークと第２アライメントマークとを同一視野内で同時に撮像するようにしてもよく、こうすることで、両アライメントマークの位置関係をより精度よく把握して、担持体と被転写体との位置合わせをより高精度に行うことができる。
【００２１】
また、この発明では、精密アライメント工程において撮像を行う撮像部の視野内に第１アライメントマークを位置決めしたときの担持体の位置を第１目標位置とする一方、撮像部の視野内に第２アライメントマークを位置決めしたときの被転写体の位置を第２目標位置とすることが好ましい。こうすることで、予備アライメント工程を実行することにより確実に両アライメントマークを撮像部の視野内に収めることが可能となり、その上で精密アライメント工程を実行することにより、担持体と被転写体との高精度な位置合わせが可能となる。
【００２２】
また例えば、予備アライメント工程では、担持体の外縁のうち互いに異なる複数箇所を撮像して第１目標位置からの担持体の位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に応じた第１保持手段の移動を行う一方、被転写体の外縁のうち互いに異なる複数箇所を撮像して第２目標位置からの被転写体の位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に応じた第２保持手段の移動を行うようにしてもよい。こうすることで、上記したパターン形成装置の発明と同様に、担持体および被転写体の面内での位置ずれ量を把握することができ、目標位置への移動をより的確に行うことができる。
【００２３】
また、精密アライメント工程の後に、担持体と被転写体とを当接させてパターンを担持体から被転写体に転写する転写工程を備えてもよい。担持体と被転写体とが精度よく位置合わせされた状態でこれらを当接させパターン転写を行うことで、被転写体の適正な位置にパターンを形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、担持体および被転写体の外縁を撮像することでアライメントマークを利用することなく概略の位置合わせを行い、その上で担持体の第１アライメントマークと被転写体の第２アライメントマークを撮像してより精密な位置合わせを行うことにより、担持体と被転写体との位置合わせを高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】このパターン形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】下ステージブロックの構造を示す斜視図である。
【図４】昇降ハンドユニットの構造を示す図である。
【図５】転写ローラユニットの構造を示す図である。
【図６】上ステージアセンブリの構造を示す図である。
【図７】パターン形成処理を示すフローチャートである。
【図８】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第１の図である。
【図９】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第２の図である。
【図１０】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第３の図である。
【図１１】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第４の図である。
【図１２】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第５の図である。
【図１３】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第６の図である。
【図１４】版または基板とブランケットとの位置関係を示す図である。
【図１５】処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第７の図である。
【図１６】アライメント処理の原理を説明するための図である。
【図１７】プリアライメントの原理を説明するための第１の図である。
【図１８】プリアライメントの原理を説明するための第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１はこの発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す斜視図である。また、図２はこのパターン形成装置の制御系を示すブロック図である。なお、図１では、装置の内部構成を示すために外部カバーを除いた状態を示している。各図における方向を統一的に示すために、図１右下に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここでＸＹ平面が水平面、Ｚ軸が鉛直軸を表す。より詳しくは、（＋Ｚ）方向が鉛直上向き方向を表している。装置から見たときの正面方向は（−Ｙ）方向であり、物品の搬入出を含む外部からの装置へのアクセスはＹ軸方向に沿ってなされる。
【００２７】
このパターン形成装置１は、メインフレーム２に上ステージブロック４および下ステージブロック６が取り付けられた構造を有している。図１では、各ブロックの区別を明示するために、上ステージブロック４には粗いピッチのドットを、また下ステージブロック６にはより細かいピッチのドットを付している。パターン形成装置１は上記以外に、予め記憶された処理プログラムに従い装置各部を制御して所定の動作を実行する制御ユニット８（図２）を有している。上ステージブロック４および下ステージブロック６の詳細な構成については後に説明することとし、まず装置１の全体構成を説明する。
【００２８】
パターン形成装置１は、下ステージブロック６により保持されたブランケットＢＬと、上ステージブロック４により保持された版ＰＰまたは基板ＳＢとを互いに当接させることでパターン形成を行う装置である。この装置１によるパターン形成プロセスは、より具体的には以下の通りである。まず、パターン形成材料が一様に塗布されたブランケットＢＬに対して、形成すべきパターンに対応して作成された版ＰＰを当接させることにより、ブランケットＢＬに担持された塗布層をパターニングする（パターニング処理）。そして、こうしてパターニングされたブランケットＢＬと基板ＳＢとを当接させることで、ブランケットＢＬに担持されたパターンを基板ＳＢに転写する（転写処理）。これにより、基板ＳＢに所望のパターンが形成される。
【００２９】
このように、このパターン形成装置１は基板ＳＢに所定のパターンを形成するパターン形成プロセスにおけるパターニング処理および転写処理の両方に使用することが可能であるが、これらの処理の一方のみを受け持つ態様で用いられてもよい。
【００３０】
パターン形成装置１の下ステージブロック６は、メインフレーム２のベースフレーム２１により支持されている。一方、上ステージブロック４は、下ステージブロック６をＸ方向から挟むようにベースフレーム２１から立設されＹ方向に延びる１対の上ステージ支持フレーム２２，２３に取り付けられている。
【００３１】
また、メインフレーム２には、装置に搬入される基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置検出を行うためのプリアライメントカメラが取り付けられている。具体的には、Ｙ軸方向に沿って装置に搬入される基板ＳＢのエッジを異なる３か所で検出するための３基の基板用プリアライメントカメラ２４１，２４２，２４３が、上ステージ支持フレーム２２，２３から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。同様に、Ｙ軸方向に沿って装置に搬入されるブランケットＢＬのエッジを異なる３か所で検出するための３基のブランケット用プリアライメントカメラ２４４，２４５，２４６が上ステージ支持フレーム２２，２３から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。なお図１では、上ステージブロック４の背後に位置する１基のブランケット用プリアライメントカメラ２４６が現れていない。また、図２では基板用プリアライメントカメラを「基板用ＰＡカメラ」と、ブランケット用プリアライメントカメラを「ブランケット用ＰＡカメラ」と、それぞれ略記している。
【００３２】
図３は下ステージブロックの構造を示す斜視図である。下ステージブロック６では、中央部が開口するプレート状のアライメントステージ６０１の四隅にそれぞれ支柱６０２が鉛直方向（Ｚ方向）に立設されており、これらの支柱６０２により、ステージ支持プレート６０３が支持されている。図示を省略しているが、アライメントステージ６０１の下部には、鉛直方向Ｚに延びる回転軸を回転中心とする回転方向（以下、「θ方向」と称する）、Ｘ方向およびＹ方向の３自由度を有する例えばクロスローラベアリング等のアライメントステージ支持機構６０５（図２）が設けられており、該アライメントステージ支持機構６０５を介してアライメントステージ６０１はベースフレーム２１に取り付けられている。したがって、アライメントステージ支持機構６０５の作動によって、アライメントステージ６０１はベースフレーム２１に対してＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。
【００３３】
ステージ支持プレート６０３の上部に、上面が略水平面と一致する平面となり中央部に開口窓６１１が形成された環状矩形の下ステージ６１が配置されている。下ステージ６１の上面にブランケットＢＬが載置され、下ステージ６１がこれを保持する。
【００３４】
開口窓６１１の開口サイズについては、ブランケットＢＬの表面領域のうち、パターン形成領域として有効に機能する中央部の有効領域（図示せず）の平面サイズよりは大きいことが必要である。つまり、ブランケットＢＬが下ステージ６１に載置されたとき、ブランケットＢＬ下面のうち有効領域に対応する領域の全体が開口窓６１１に臨み、有効領域の下方が完全に開放された状態である必要がある。またパターン形成材料による塗布層は、少なくとも有効領域の全体を覆うように形成される。
【００３５】
下ステージ６１の上面６１ａには、開口窓６１１の周縁各辺にそれぞれ沿うように複数の溝６１２が設けられており、各溝６１２は図示しない制御バルブを介して制御ユニット８の負圧供給部８０４に接続されている。各溝６１２は、ブランケットＢＬの平面サイズよりも小さい平面サイズの領域内に配置されている。そして、図において一点鎖線で示すように、ブランケットＢＬは、これらの溝６１２を全て覆うようにして下ステージ６１に載置される。またこれを可能とするために、下ステージ上面６１ａにブランケットＢＬの位置規制用のストッパ部材６１３が適宜配置される。
【００３６】
各溝６１２に負圧が供給されることにより各溝６１２は真空吸着溝として機能し、こうしてブランケットＢＬの周縁部の四辺が下ステージ６１の上面６１ａに吸着保持される。真空吸着溝を互いに独立した複数の溝６１２で構成することにより、何らかの原因で一部の溝において真空破壊が生じても他の溝によるブランケットＢＬの吸着が維持されるので、ブランケットＢＬを確実に保持することができる。また、単独の溝を設けた場合よりも強い吸着力でブランケットＢＬを吸着することができる。
【００３７】
下ステージ６１の開口窓６１１の下方には、ブランケットＢＬをＺ軸方向に上下動させるための昇降ハンドユニット６２，６３と、ブランケットＢＬに下方から当接して押し上げる転写ローラユニット６４とが設けられている。
【００３８】
図４は昇降ハンドユニットの構造を示す図である。２つの昇降ハンドユニット６２，６３の構造は同一であるので、ここでは一方の昇降ハンドユニット６２の構造について説明する。昇降ハンドユニット６２は、ベースフレーム２１からＺ方向に立設された２本の支柱６２１，６２２を有しており、これらの支柱６２１，６２２に対してプレート状のスライドベース６２３が上下動可能に取り付けられている。より具体的には、２本の支柱６２１，６２２にはそれぞれ鉛直方向（Ｚ方向）に延びるガイドレール６２１１，６２２１が取り付けられており、スライドベース６２３の背面、つまり（＋Ｙ）側主面に取り付けられた図示しないスライダがガイドレール６２１１，６２２１に摺動自在に取り付けられる。そして、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える昇降機構６２４が、制御ユニット８からの制御指令に応じてスライドベース６２３を上下動させる。
【００３９】
スライドベース６２３には複数（この例では４本）のハンド６２５が上下動自在に取り付けられている。各ハンド６２５の構造は、配設位置に応じてベース部分の形状が異なる点を除いて基本的に同一である。各ハンド６２５は、スライドベース６２３の正面、つまり（−Ｙ）側主面に鉛直方向（Ｚ方向）に沿って取り付けられたガイドレール６２６に対して摺動自在に係合されたスライダ６２７に固定されている。スライダ６２７はスライドベース６２３の背面に取り付けられた例えばロッドレスシリンダなどの適宜の駆動機構を備える昇降機構６２８に連結されており、該昇降機構６２８の作動によりスライドベース６２３に対して上下方向に移動する。各ハンド６２５にはそれぞれ独立の昇降機構６２８が設けられており、各ハンド６２５を個別に上下動させることができる。
【００４０】
つまり、昇降ハンドユニット６２では、昇降機構６２４がスライドベース６２３を上下動させることで各ハンド６２５を一体的に昇降させることができるとともに、各昇降機構６２８が独立して作動することで各ハンド６２５を個別に昇降させることが可能となっている。
【００４１】
ハンド６２５の上面６２５ａはＹ方向を長手方向とする細長い平面状に仕上げられており、該上面６２５ａをブランケットＢＬの下面に当接させてブランケットＢＬを支持することができる。また上面６２５ａには、図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８に設けられた負圧供給部８０４と連通する吸着孔６２５ｂが設けられている。これにより、吸着孔６２５ｂには必要に応じて負圧供給部８０４からの負圧が供給されて、ハンド６２５の上面６２５ａにブランケットＢＬを吸着保持することができる。そのため、ハンド６２５でブランケットＢＬを支持する際の滑りを防止することができる。
【００４２】
また、吸着孔６２５ｂに対しては、図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８のガス供給部８０６から適宜の気体、例えば乾燥空気や不活性ガスなどが必要に応じて供給される。すなわち、制御ユニット８により制御される各制御バルブの開閉によって、吸着孔６２５ｂには、負圧供給部８０４からの負圧およびガス供給部８０６からの気体が選択的に供給される。
【００４３】
ガス供給部８０６からの気体が吸着孔６２５ｂに供給されるとき、吸着孔６２５ｂからは少量の気体が吐出される。これによりブランケットＢＬの下面とハンド上面６２５ａとの間に微小な隙間が形成され、ハンド６２５はブランケットＢＬを下方から支持しつつ、ブランケットＢＬ下面からは離間した状態となる。そのため、各ハンド６２５によりブランケットＢＬを支持しながら、ブランケットＢＬを各ハンド６２５に対して摺擦させることなく水平方向に移動させることができる。なお、気体吐出孔を吸着孔６２５ｂとは別にハンド上面６２５ａに設けてもよい。
【００４４】
図３に戻って、下ステージブロック６では、上記のような構成を有する昇降ハンドユニット６２，６３がハンド６２５を内向きにしてＹ方向に向かい合うように対向配置されている。各ハンド６２５が最も下降した状態では、ハンド上面６２５ａは下ステージ上面６１ａよりも下方、つまり（−Ｚ）方向に大きく後退した位置にある。一方、各ハンド６２５が最も上昇した状態では、各ハンド６２５の先端は下ステージ６１の開口窓６１１から上方へ突き出した状態となり、ハンド上面６２５ａは下ステージ上面６１ａよりも上方、つまり（＋Ｚ）方向に突出した位置まで到達する。
【００４５】
また、上方から見たとき、両昇降ハンドユニット６２，６３の互いに向かい合うハンド６２５の先端同士の間には一定の間隔が設けられており、これらが接触することはない。また次に述べるように、この隙間を利用して、転写ローラユニット６４がＸ方向に移動する。
【００４６】
図５は転写ローラユニットの構造を示す図である。転写ローラユニット６４は、Ｙ方向に延びる円筒状のローラ部材である転写ローラ６４１と、該転写ローラ６４１の下方に沿ってＹ方向に延びその両端部で転写ローラ６４１を回転自在に支持する支持フレーム６４２と、適宜の駆動機構を有し支持フレーム６４２をＺ方向に上下動させる昇降機構６４４とを有している。転写ローラ６４１は回転駆動機構と接続されておらず、自由回転する。また、支持フレーム６４２には、転写ローラ６４１の表面に下方から当接して転写ローラ６４１の撓みを防止するバックアップローラ６４３が設けられている。
【００４７】
Ｙ方向における転写ローラ６４１の長さは、下ステージ６１の開口窓６１１の四辺のうちＹ方向に沿った辺の長さ、つまり開口窓６１１のＹ方向における開口寸法よりは短く、かつ、後述する上ステージに保持されたときの版ＰＰまたは基板ＳＢのＹ方向に沿った長さよりは長い。ブランケットＢＬのうちパターン形成領域として有効な有効領域の長さは当然に版ＰＰまたは基板ＳＢの長さ以下であるから、Ｙ方向において転写ローラ６４１は有効領域よりも長い。
【００４８】
昇降機構６４４は、ベース部６４４ａと、該ベース部６４４ａから上方に延びて支持フレーム６４２のＹ方向における中央付近に連結された支持脚６４４ｂを有している。支持脚６４４ｂはモータまたはシリンダ等の適宜の駆動機構によりベース部６４４ａに対して上下動可能となっている。ベース部６４４ａは、Ｘ方向に延設されたガイドレール６４６に対して摺動自在に取り付けられており、さらに例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える移動機構６４７に連結されている。そして、Ｘ方向に延設されてベースフレーム２１に固定された下部フレーム６４５の上面に、ガイドレール６４６が取り付けられている。移動機構６４７が作動することにより、転写ローラ６４１、支持フレーム６４２および昇降機構６４４が一体的にＸ方向に走行する。
【００４９】
詳しくは後述するが、このパターン形成装置１では、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬに転写ローラ６４１を当接させてブランケットＢＬを部分的に押し上げることにより、上ステージに保持されてブランケットＢＬに近接対向配置された版ＰＰまたは基板ＳＢにブランケットＢＬを当接させる。
【００５０】
昇降機構６４４は、昇降ハンドユニット６２，６３の互いに向かい合うハンド６２５が作る隙間を通って走行する。また各ハンド６２５は、その上面６２５ａが転写ローラユニット６４の支持フレーム６４２の下面より下方まで（−Ｚ）方向に後退可能となっている。したがってこの状態で昇降機構６４４が走行することで、転写ローラユニット６４の支持フレーム６４２が各ハンド６２５の上面６２５ａの上方を通過し、転写ローラユニット６４とハンド６２５とが衝突することが回避される。
【００５１】
次に上ステージブロック４の構造について説明する。図１に示すように、上ステージブロック４は、Ｘ方向に延びる構造体である上ステージアセンブリ４０と、上ステージ支持フレーム２２，２３からそれぞれ立設されて上ステージアセンブリ４０のＸ方向両端部をそれぞれ支持する１対の支持柱４５，４６と、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備え上ステージアセンブリ４０全体をＺ方向に昇降移動させる昇降機構４７とを備えている。
【００５２】
図６は上ステージアセンブリの構造を示す図である。上ステージアセンブリ４０は、下面に版ＰＰまたは基板ＳＢを保持する上ステージ４１と、上ステージ４１の上部に設けられた補強フレーム４２と、補強フレーム４２に結合されてＸ方向に沿って水平に延びる梁状構造体４３と、上ステージ４１に装着される上部吸着ユニット４４とを備えている。図６に示すように、上ステージアセンブリ４０はその外形上の中心を含むＸＺ平面およびＹＺ平面に対してそれぞれ概ね対称な形状を有している。
【００５３】
上ステージ４１は、保持すべき版ＰＰまたは基板ＳＢの平面サイズより少し小さい平板状部材であり、水平姿勢に保持されたその下面４１ａが版ＰＰまたは基板ＳＢを当接させて保持する保持平面となっている。保持平面は高い平面度が要求されるので、その材料としては石英ガラスまたはステンレス板が好適である。また保持平面には後述する上部吸着ユニット４４の吸着パッドを装着するための貫通孔が設けられている。
【００５４】
補強フレーム４２は、上ステージ４１の上面にＺ方向に延設された補強リブの組み合わせからなっており、図に示すように、上ステージ４１の撓みを防止してその下面（保持平面）４１ａの平面度を維持するために、ＹＺ平面と平行な補強リブ４２１と、ＸＺ平面と平行な補強リブ４２２とがそれぞれ複数適宜組み合わされている。補強リブ４２１，４２２は例えば金属板により構成することができる。
【００５５】
また、梁状構造体４３は、複数の金属板を組み合わせて形成されたＸ方向を長手方向とする構造体であり、その両端部が支持柱４５，４６に支持されて上下動可能となっている。具体的には、支持柱４５，４６にはＺ方向に延びるガイドレール４５１，４６１がそれぞれ設けられる一方、これと対向する梁状構造体４３の（＋Ｙ）側主面に図示しないスライダが取り付けられており、これらが摺動自在に係合されている。そして、図１に示すように、梁状構造体４３と支持柱４６とは昇降機構４７によって連結されており、昇降機構４７が作動することにより、梁状構造体４３が水平姿勢を維持したまま鉛直方向（Ｚ方向）に移動する。上ステージ４１は補強フレーム４２を介して梁状構造体４３と一体的に結合されているので、昇降機構４７の作動により、上ステージ４１が保持平面４１ａを水平に保ったまま上下動する。
【００５６】
なお、補強フレーム４２および梁状構造体４３の構造は図示したものに限定されない。ここではＹＺ平面と平行な板状部材とＸＺ平面と平行な板状部材とを組み合わせて必要な強度を得ているが、これ以外の形状に板金やアングル部材等を適宜組み合わせてもよい。このような構造とするのは上ステージアセンブリ４０を軽量に構成するためである。各部の撓みを低減させるために、上ステージ４１の厚みを増したり梁状構造体４３を中実体とすることも考えられるが、そのようにすると上ステージアセンブリ４０全体の質量が大きくなってしまう。
【００５７】
装置の上部に配置される構造物の重量が大きくなることは、これを支持したり移動させたりするための機構にさらなる強度および耐久性が必要となり、装置全体も非常に大きく重くなってしまう。板材等の組み合わせにより必要な強度を得つつ、構造物全体の軽量化を図ることがより現実的である。
【００５８】
また、補強フレーム４２により囲まれた上ステージ４１の上部には、１対の上部吸着ユニット４４が装着される。一方の上部吸着ユニット４４が上方へ取り出された状態が図６上部に示されている。上部吸着ユニット４４では、支持フレーム４４１から下方へ延びる複数のパイプ４４２の下端に例えばゴム製の吸着パッド４４３がそれぞれ装着されている。各パイプ４４２の上端側は図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８の負圧供給部８０４に接続されている。支持フレーム４４１は、補強フレーム４２を構成するリブ４２１，４２２と干渉しない形状とされる。
【００５９】
支持フレーム４４１は、１対のスライダ４４４とこれに係合する１対のガイドレール４４５を介して、ベースプレート４４６に対し鉛直方向に移動自在に支持されている。また、ベースプレート４４６と支持フレーム４４１とは、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を有する昇降機構４４７により結合されている。昇降機構４４７の作動により、ベースプレート４４６に対して支持フレーム４４１が昇降し、これと一体的にパイプ４４２および吸着パッド４４３が昇降する。
【００６０】
ベースプレート４４６が梁状構造体４３の側面に固定されることで、上部吸着ユニット４４が上ステージ４１と一体化される。この状態では、各パイプ４４２の下端および吸着パッド４４３は、上ステージ４１に設けられた図示しない貫通孔に挿通されている。そして、昇降機構４４７の作動により、吸着パッド４４３は、その下面が上ステージ４１の下面（保持平面）４１ａよりも下方まで吐出した吸着位置と、下面が上ステージ４１の貫通孔の内部（上方）に退避した退避位置との間で昇降移動する。また吸着パッド４４３の下面が上ステージ４１の保持平面４１ａとほぼ同一高さに位置決めされたとき、上ステージ４１と吸着パッド４４３とが協働して、版ＰＰまたは基板ＳＢを保持平面４１ａに保持することができる。
【００６１】
図１に戻って、上記のように構成された上ステージアセンブリ４０はベースプレート４８１上に設けられている。より詳しくは、支持柱４５，４６がそれぞれベースプレート４８１に立設されており、該支持柱４５，４６に対して上ステージアセンブリ４０が昇降可能に取り付けられている。ベースプレート４８１は、上ステージ支持フレーム２２，２３に取り付けられ例えばクロスローラベアリング等の適宜の可動機構を備える上ステージブロック支持機構４８２により支持されている。
【００６２】
このため、上ステージアセンブリ４０全体が、メインフレーム２に対して水平移動可能となっている。具体的には、ベースプレート４８１が上ステージブロック支持機構４８２の作動により水平面、すなわちＸＹ平面内で水平移動する。支持柱４５，４６のそれぞれに対応して設けられた１対のベースプレート４８１は互いに独立して移動可能となっており、これらの移動に伴って、上ステージアセンブリ４０はメインフレーム２に対してＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。
【００６３】
上記のように構成されたパターン形成装置１の各部は、制御ユニット８により制御される。図２に示すように、制御ユニット８は、装置全体の動作を司るＣＰＵ８０１と、各部に設けられたモータを制御するモータ制御部８０２と、各部に設けられた制御バルブ類を制御するバルブ制御部８０３と、各部に供給する負圧を発生する負圧供給部８０４とを備えている。なお、外部から供給される負圧を利用可能である場合には制御ユニット８が負圧供給部を備えていなくてもよい。
【００６４】
モータ制御部８０２は、各機能ブロックに設けられたモータ群を制御することで、装置各部の位置決めや移動を司る。また、バルブ制御部８０３は、負圧供給部８０４から各機能ブロックに接続される負圧の配管経路上およびガス供給部８０６からハンド６２５に接続される配管経路上に設けられたバルブ群を制御することで、負圧供給による真空吸着の実行およびその解除と、ハンド上面６２５ａからのガス吐出とを司る。
【００６５】
また、この制御ユニット８は、カメラにより撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理部８０５を備えている。画像処理部８０５は、メインフレーム２に取り付けられた基板用プリアライメントカメラ２４１〜２４３およびブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６により撮像された画像に対して所定の画像処理を行うことで、基板ＳＢおよびブランケットＢＬの概略位置を検出する。また、後述する精密アライメント用のアライメントカメラ２７により撮像された画像に対して所定の画像処理を行うことで、基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置関係をより精密に検出する。ＣＰＵ８０１は、これらの位置検出結果に基づいて上ステージブロック支持機構４８２およびアライメント支持機構６０５を制御し、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとの位置合わせ（プリアライメント処理および精密アライメント処理）を行う。
【００６６】
次に、上記のように構成されたパターン形成装置１におけるパターン形成処理について説明する。このパターン形成処理では、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとが微小なギャップを隔てて近接対向配置される。そして、転写ローラ６４１がブランケットＢＬの下面に当接してブランケットＢＬを局所的に上方へ押し上げながらブランケットＢＬ下面に沿って移動する。押し上げられたブランケットＢＬは版ＰＰまたは基板ＳＢとまず局所的に当接し、ローラ移動に伴って当接部分が次第に拡大して最終的には版ＰＰまたは基板ＳＢの全体と当接する。これにより、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニング、またはブランケットＢＬから基板ＳＢへのパターン転写が行われる。
【００６７】
図７はパターン形成処理を示すフローチャートである。また、図８ないし図１５は処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す図である。以下、パターン形成処理における各部の動作を図８ないし図１５を参照しつつ説明する。なお、処理の各段階における各部の関係をわかりやすく示すために、当該段階の処理に直接に関係しない構成またはそれに付すべき符号の図示を省略することがある。また、上ステージ４１に保持される処理対象物が版ＰＰであるときと基板ＳＢであるときとの間では一部を除いて動作が同じであるため、図を共通として版ＰＰと基板ＳＢとを適宜読み替えることとする。
【００６８】
このパターン形成処理では、初期化されたパターン形成装置１に対して、まず形成すべきパターンに対応する版ＰＰを搬入して上ステージ４１にセットし（ステップＳ１０１）、次いで、パターン形成材料による一様な塗布層が形成されたブランケットＢＬを搬入して下ステージ６１にセットする（ステップＳ１０２）。版ＰＰはパターンに対応する有効面を下向きにして、またブランケットＢＬは塗布層を上向きにして搬入される。
【００６９】
図８は、版ＰＰまたは基板ＳＢが装置に搬入され上ステージ４１にセットされるまでの過程を示している。図８（ａ）に示すように、初期状態では、上ステージ４１が上方に退避して下ステージ６１との間隔が大きくなっており、両ステージの間に広い処理空間ＳＰが形成されている。また、各ハンド６２５は下ステージ６１の上面よりも下方に退避している。転写ローラ６４１は下ステージ６１の開口窓６１１に臨む位置のうち最も（−Ｘ）方向に寄った位置で、かつ鉛直方向（Ｚ方向）には下ステージ６１の上面よりも下方に退避した位置にある。負圧供給部８０４に接続される各制御バルブは閉じられている。
【００７０】
この状態で、装置の正面側から、つまり（−Ｙ）方向から（＋Ｙ）方向に向かって、外部の版用ハンドＨＰに載置された版ＰＰが、予めその厚みが計測された上で処理空間ＳＰに搬入される。版用ハンドＨＰは、オペレータにより手動操作される操作治具であってもよく、また外部の搬送ロボットのハンドであってもよい。このときハンド６２５および転写ローラ６４１が下方に退避していることで、搬入作業を容易にすることができる。版ＰＰが所定の位置に位置決めされると、矢印で示すように上ステージ４１が降下してくる。
【００７１】
上ステージ４１が版ＰＰに近接した所定の位置まで降下すると、図８（ｂ）に示すように、上ステージ４１に設けられた吸着パッド４４３が上ステージ４１の下面、つまり保持平面４１ａよりも下方までせり出してきて、版ＰＰの上面に当接する。吸着パッド４４３につながる制御バルブが開かれることで、吸着パッド４４３により版ＰＰの上面が吸着されて版ＰＰが保持される。そして、吸着を継続したまま吸着パッド４４３を上昇させることで、版ＰＰは版用ハンドＨＰから持ち上げられる。この時点で版用ハンドＨＰは装置外へ移動する。
【００７２】
最終的には、図８（ｃ）に示すように、吸着パッド４４３の下面が保持平面４１ａと同一高さあるいはそれより僅かに高い位置まで上昇し、これにより版ＰＰの上面が上ステージ４１の保持平面４１ａに密着した状態で保持される。上ステージ４１の下面に吸着溝もしくは吸着孔を設け、これらにより、吸着パッド４４３から受け渡される版ＰＰを吸着保持する構成であってもよい。このようにして版ＰＰの保持が完了する。同様の手順により、基板用ハンドＨＳにより基板ＳＢを搬入することができる。
【００７３】
図９および図１０は、版ＰＰの搬入後、ブランケットＢＬが搬入されて下ステージ６１に保持されるまでの過程を示している。上ステージ４１による版ＰＰの保持が完了すると、図９（ａ）に示すように、上ステージ４１を上昇させて再び広い処理空間ＳＰを形成するとともに、各ハンド６２５を下ステージ６１の上面６１ａよりも上方まで上昇させる。このとき、各ハンド６２５の上面６２５ａが全て同一高さとなるようにする。
【００７４】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、上面にパターニング形成材料による塗布層ＰＴが形成されたブランケットＢＬが外部のブランケット用ハンドＨＢに載置されて処理空間ＳＰに搬入されるのを受け付ける。ブランケットＢＬは搬入に先立ってその厚みが計測される。ブランケット用ハンドＨＢは、ハンド６２５と干渉することなくそれらの隙間を通って進入することができるように、Ｙ方向に延びるフィンガーを有するフォーク型のものであることが望ましい。
【００７５】
ブランケット用ハンドＨＢが進入後降下する、またはハンド６２５が上昇することによって、ハンド６２５の上面６２５ａはブランケットＢＬの下面に当接し、図９（ｃ）に示すように、それ以降ブランケットＢＬはハンド６２５により支持される。ハンド６２５に設けた吸着孔６２５ｂ（図４）に負圧を供給することで、支持をより確実なものとすることができる。こうしてブランケットＢＬはブランケット用ハンドＨＢからハンド６２５に受け渡され、ブランケット用ハンドＨＢについては装置外へ排出することができる。
【００７６】
その後、図１０（ａ）に示すように、各ハンド６２５の上面６２５ａの高さを揃えたままハンド６２５を降下させ、最終的にはハンド上面６２５ａを下ステージ６１の上面６１ａと同じ高さとする。これにより、ブランケットＢＬ四辺の周縁部が下ステージ６１の上面６１ａに当接する。
【００７７】
このとき、図１０（ｂ）に示すように、下ステージ上面６１ａに設けた真空吸着溝６１２に負圧を供給して、ブランケットＢＬを吸着保持する。これに伴い、ハンド６２５での吸着は解除する。これにより、ブランケットＢＬは、その四辺の周縁部を下ステージ６１により吸着保持された状態となる。図１０（ｂ）では、ハンド６２５による吸着保持を解除したことを明示するためにブランケットＢＬとハンド６２５とが離間しているが、実際にはブランケットＢＬの下面がハンド上面６２５ａに当接した状態が維持される。
【００７８】
仮にこの状態でハンド６２５を離間させたとすると、ブランケットＢＬは自重によって中央部が下方へ撓み、全体として下に凸の形状になると考えられる。ハンド６２５を下ステージ上面６１ａと同じ高さに維持することによって、このような撓みを抑えてブランケットＢＬを平面状態に維持することができる。こうして、ブランケットＢＬはその周縁部が下ステージ６１により吸着保持されつつ、中央部についてはハンド６２５により補助的に支持された状態となって、ブランケットＢＬの保持が完了する。
【００７９】
版ＰＰとブランケットＢＬとの搬入順序は上記と逆であっても構わない。ただし、ブランケットＢＬを搬入した後に版ＰＰを搬入する場合、版ＰＰの搬入時にブランケットＢＬ上に異物が落下してパターン形成材料による塗布層ＰＴを汚染したり欠陥を発生させるおそれがある。上記のように版ＰＰを上ステージ４１にセットした後に下ステージ６１にブランケットＢＬをセットすることで、そのような問題を未然に回避することが可能である。
【００８０】
図７に戻って、こうして上下ステージに版ＰＰおよびブランケットＢＬがそれぞれセットされると、続いて版ＰＰおよびブランケットＢＬのプリアライメント処理が行われる（ステップＳ１０３）。さらに、両者が予め設定されたギャップを隔てて対向するように、ギャップ調整が行われる（ステップＳ１０４）。
【００８１】
図１１はギャップ調整処理およびアライメント処理の過程を示す図である。このうち図１１（ｃ）に示す精密アライメント処理は後述する転写処理のみにおいて必要な処理であるので、これについては後の転写処理の説明において述べる。上記のように版ＰＰ、基板ＳＢまたはブランケットＢＬが外部から搬入されるが、その受け渡しの際に位置ずれが起こり得る。プリアライメント処理は、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとのそれぞれを、以後の処理に適した位置に概略位置決めするための処理である。
【００８２】
図１１（ａ）はプリアライメントを実行するための構成の配置を模式的に示す側面図である。前述したように、この実施形態では、装置上部に全部で６基のプリアライメントカメラ２４１〜２４６が設けられている。このうち３基のカメラ２４１〜２４３は、上ステージ４１に保持された版ＰＰ（または基板ＳＢ）の外縁を検出するための基板用プリアライメントカメラである。また、他の３基のカメラ２４４〜２４６は、ブランケットＢＬの外縁を検出するためのブランケット用プリアライメントカメラである。なお、ここではプリアライメントカメラ２４１〜２４３を便宜的に「基板用プリアライメントカメラ」と称しているが、これらは版ＰＰの位置合わせおよび基板ＳＢの位置合わせのいずれにも使用可能なものであり、またその処理内容も同じである。
【００８３】
図１および図１１（ａ）に示すように、基板用プリアライメントカメラ２４１，２４２はＸ方向には略同位置でＹ方向に互いに位置を異ならせて設置されており、版ＰＰまたは基板ＳＢの（−Ｘ）側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。上ステージ４１は基板ＳＢより少し小さい平面サイズに形成されているため、上ステージ４１の端部よりも外側まで延びた版ＰＰ（または基板ＳＢ）の（−Ｘ）側外縁部を上方から撮像することができる。また、図には現れないが、図１１（ａ）紙面の手前側にはもう１基の基板用プリアライメントカメラ２４３が設けられており、該カメラ２４３は版ＰＰ（または基板ＳＢ）の（−Ｙ）側外縁部を上方から撮像する。
【００８４】
一方、ブランケット用プリアライメントカメラ２４４，２４６はＸ方向には略同位置でＹ方向に互いに位置を異ならせて設置されており、下ステージ６１に載置されるブランケットＢＬの（＋Ｘ）側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。また、図１１（ａ）紙面の手前側にもう１基のブランケット用プリアライメントカメラ２４５が設けられており、該カメラ２４５はブランケットＢＬの（−Ｙ）側外縁部を上方から撮像する。
【００８５】
これらのプリアライメントカメラ２４１〜２４６による撮像結果から版ＰＰ（または基板ＳＢ）およびブランケットＢＬの位置がそれぞれ把握される。そして、必要に応じて上ステージブロック支持機構４８２およびアライメントステージ支持機構６０５が作動することにより、版ＰＰ（または基板ＳＢ）およびブランケットＢＬがそれぞれ予め設定された目標位置に位置決めされる。
【００８６】
なお、下ステージ６１とともにブランケットＢＬを水平移動させるとき、図１１（ａ）に示すように、各ハンド６２５の上面６２５ａとブランケットＢＬの下面とは僅かに離間させておくことが好ましい。この目的のために、ガス供給部８０６から供給されるガスをハンド６２５の吸着孔６２５ｂから吐出させておくことができる。これは後述する精密アライメント処理においても同様である。
【００８７】
また、薄型あるいは大型で撓みが生じやすい基板ＳＢについては、取り扱いを容易にするために例えば背面に板状の支持部材を当接させた状態で基板ＳＢが処理に供する場合がある。このような場合、たとえ支持部材が基板ＳＢよりも大型のものであっても、例えば支持部材を透明材料で構成したり、支持部材に部分的に透明な窓または貫通孔を設けるなど、基板ＳＢの外縁部の位置を検出容易な構成としておけば、上記と同様のプリアライメント処理が可能である。
【００８８】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、ブランケットＢＬを保持する下ステージ６１に対して、版ＰＰを保持する上ステージ４１を降下させて、版ＰＰとブランケットＢＬとの間隔Ｇを予め定められた設定値に合わせる。このとき、事前に計測された版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みが考慮される。すなわち、版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みを加味した上で両者のギャップが所定値になるように、上ステージ４１と下ステージ６１との間隔が調整される。ここでのギャップ値Ｇとしては、例えば３００μｍ程度とすることができる。
【００８９】
版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みについては、製造上の寸法ばらつきによる個体差があるほか、同一部品であっても例えば膨潤による厚みの変化が考えられるので、使用の都度計測されることが望ましい。また、ギャップＧについては、版ＰＰの下面とブランケットＢＬの上面との間で定義されてもよく、また版ＰＰの下面と、ブランケットＢＬに担持されたパターン形成材料の塗布層ＰＴの上面との間で定義されてもよい。塗布層ＰＴの厚みが塗布段階で厳密に管理されている限り、技術的には等価である。
【００９０】
図７に戻って、こうして版ＰＰとブランケットＢＬとがギャップＧを隔てて対向配置されると、続いて転写ローラ６４１をブランケットＢＬの下面に当接させつつＸ方向に走行させることで、版ＰＰとブランケットＢＬとを当接させる。これによりブランケットＢＬ上のパターン形成材料の塗布層ＰＴを版ＰＰによりパターニングする（パターニング処理；ステップＳ１０５）。
【００９１】
図１２はパターニング処理の過程を示している。具体的には、図１２（ａ）に示すように、転写ローラ６４１をブランケットＢＬの直下位置まで上昇させるとともに、Ｘ方向には転写ローラ６４１の中心線が版ＰＰの端部と略同じ位置、またはこれよりも（−Ｘ）方向に僅かに外れた位置に、転写ローラ６４１を配置する。この状態で、図１２（ｂ）に示すように、転写ローラ６４１をさらに上昇させてブランケットＢＬの下面に当接させ、該当接された位置のブランケットＢＬを局所的に上方に押し上げる。これにより、ブランケットＢＬ（より厳密にはブランケットＢＬに担持されたパターン形成材料の塗布層ＰＴ）が所定の押圧力で版ＰＰの下面に押圧される。転写ローラ６４１はＹ方向において版ＰＰ（および有効領域）より長いので、版ＰＰの下面のうちＹ方向における一方端から他方端に至るＹ方向に沿った細長い領域がブランケットＢＬと当接する。
【００９２】
こうして転写ローラ６４１がブランケットＢＬを押圧した状態のまま昇降機構６４４が（＋Ｘ）方向に向けて走行することで、ブランケットＢＬの押し上げ位置を（＋Ｘ）方向に移動させる。このときハンド６２５が転写ローラ６４１と接触するのを防止するため、図１２（ｃ）に示すように、転写ローラ６４１とのＸ方向距離が所定値以下となったハンド６２５については少なくとも当該ハンド６２５の上面６２５ａが支持フレーム６４２の下面より低い位置となるまで下方に退避させる。
【００９３】
ハンド６２５による吸着は既に解除されているので、ハンド６２５の降下とともにブランケットＢＬが下方へ引き下げられることはない。また、降下を開始するタイミングを転写ローラ６４１の走行に同期して適宜に管理することで、ハンド６２５による支持を失ったブランケットＢＬが自重で下方へ垂れ下がることも防止することが可能である。
【００９４】
図１３は転写ローラ６４１の走行過程を示している。いったん当接した版ＰＰとブランケットＢＬとはパターン形成材料の塗布層ＰＴを介して密着した状態が維持されるので、図１３（ａ）に示すように、転写ローラ６４１の走行に伴って版ＰＰとブランケットＢＬとが密着した領域が次第に（＋Ｘ）方向に拡大してゆく。この際、同図に示すように、転写ローラ６４１が接近するにつれてハンド６２５を順次降下させる。
【００９５】
こうして最終的には、図１３（ｂ）に示すように、全てのハンド６２５が降下し、転写ローラ６４１が下ステージ６１下方の（＋Ｘ）側端部近傍まで到達する。この時点で転写ローラ６４１は版ＰＰの（＋Ｘ）側端部の略直下またはこれより僅かに（＋Ｘ）側の位置に到達しており、版ＰＰの下面全てがブランケットＢＬ上の塗布層ＰＴに当接される。
【００９６】
転写ローラ６４１が一定の高さを維持して走行する間、ブランケットＢＬ下面のうち転写ローラ６４１により押圧される領域の面積は一定である。したがって、昇降機構６４４が一定の荷重を与えながら転写ローラ６４１をブランケットＢＬに押し付けることによって、版ＰＰとブランケットＢＬとは間にパターン形成材料の塗布層ＰＴを挟みながら一定の押圧力で互いに押圧されることになる。これにより、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニングを良好に行うことができる。
【００９７】
なお、パターニングに際しては、版ＰＰの表面領域の全体が有効に利用できることが理想的であるが、版ＰＰの周縁部には傷や搬送時のハンドとの接触等により有効利用できない領域が不可避的に生じる。図１３（ｂ）に示すように、版ＰＰの端部領域を除外した中央部分を版として有効に機能する有効領域ＡＲとしたとき、少なくとも有効領域ＡＲ内では転写ローラ６４１の押圧力および走行速度が一定であることが望ましい。このためには、転写ローラ６４１のＹ方向長さが同方向における有効領域ＡＲの長さよりも長い必要がある。またＸ方向においては、（−Ｘ）方向における有効領域ＡＲの端部よりも（−Ｘ）側位置から転写ローラ６４１の走行を開始し、少なくとも（＋Ｘ）方向における有効領域ＡＲの端部に到達するまでは一定速度を維持することが望ましい。版ＰＰの有効領域ＡＲと対向するブランケットＢＬの表面領域が、ブランケットＢＬ側の有効領域となる。
【００９８】
図１４は版または基板とブランケットとの位置関係を示している。より具体的には、この図は版ＰＰまたは基板ＳＢがブランケットＢＬに当接するときの位置関係を上方から見た平面図である。図に示すように、ブランケットＢＬは版ＰＰまたは基板ＳＢよりも大きな平面サイズを有している。ブランケットＢＬのうち図においてドットを付した周縁部に近い領域Ｒ1は、下ステージ６１に保持されるときに下ステージ上面６１ａに当接する領域である。これより内側の領域については下面が開放された状態で、ブランケットＢＬは下ステージ６１に保持される。
【００９９】
版ＰＰと基板ＳＢとはほぼ同じサイズであり、これらは下ステージ６１の開口窓サイズよりも小さい。また、実際のパターン形成に有効に使用される有効領域ＡＲは、版ＰＰまたは基板ＳＢのサイズよりも小さい。したがって、ブランケットＢＬのうち有効領域ＡＲに対応する領域は下面が開放されて下ステージ６１の開口窓６１１に臨んだ状態である。
【０１００】
ハッチングを付した領域Ｒ2は、ブランケットＢＬ下面のうち転写ローラ６４１によって同時に押圧を受ける領域（押圧領域）を示している。押圧領域Ｒ2は、ローラ延設方向、つまりＹ方向に延びる細長い領域であり、そのＹ方向における両端部は版ＰＰまたは基板ＳＢの端部よりも外側までそれぞれ延びている。したがって、ブランケットＢＬ下面と平行な状態で転写ローラ６４１がブランケットＢＬを押圧するとき、その押圧力は、Ｙ方向における有効領域ＡＲの一方端部から他方端部までの間でＹ方向に一様である。
【０１０１】
こうしてＹ方向に一様な押圧力を有効領域ＡＲに与えながら転写ローラ６４１がＸ方向に移動することで、有効領域ＡＲ内の全体で、版ＰＰまたは基板ＳＢとブランケットＢＬとが一様な押圧力で互いに押圧されることになる。これにより、不均一な押圧に起因するパターン損傷を防止して良質なパターンを形成することが可能となる。
【０１０２】
こうして転写ローラ６４１が（＋Ｘ）側端部まで到達すると、転写ローラ６４１の走行を停止するとともに、図１３（ｃ）に示すように転写ローラ６４１を下方へ退避させる。これにより、転写ローラ６４１はブランケットＢＬ下面から離間してパターニング処理が終了する。
【０１０３】
図７に戻って、こうしてパターニング処理が終了すると版ＰＰおよびブランケットＢＬの搬出が行われる（ステップＳ１０６）。図１５は版およびブランケットの搬出の過程を示している。まず、図１５（ａ）に示すように、パターニング処理時に降下していた各ハンド６２５を再び上昇させて、上面６２５ａが下ステージ６１の上面６１ａと同一高さとなる位置に位置決めする。この状態で、上ステージ４１の吸着パッド４４３による版ＰＰの吸着（吸着溝または吸着孔による吸着保持の場合は、それらによる吸着）を解除する。これにより上ステージ４１による版ＰＰの保持が解除され、版ＰＰとブランケットＢＬとがパターン形成材料の塗布層ＰＴを介して一体化された積層体が下ステージ６１上に残される。積層体の中央部についてはハンド６２５により支持される。
【０１０４】
続いて、図１５（ｂ）に示すように、上ステージ４１を上昇させて広い処理空間ＳＰを形成し、下ステージ６１の溝６１２による吸着を解除するとともに、ハンド６２５をさらに上昇させて下ステージ６１よりも上方へ移動させる。このときハンド６２５により積層体を吸着保持することが好ましい。
【０１０５】
こうすることで外部からのアクセスが可能となる。そこで、図１５（ｃ）に示すように、ブランケット用ハンドＨＢを外部から受け入れて、搬入時とは逆の動作をすることで、版ＰＰを密着させた状態のブランケットＢＬが外部へ搬出される。こうして密着した版ＰＰをブランケットＢＬから適宜の剥離手段によって剥離すれば、ブランケットＢＬ上に所定のパターンが形成される。
【０１０６】
次に、ブランケットＢＬに形成されたパターンをその最終的な目的物である基板ＳＢに転写する場合について説明する。その工程は基本的にパターニング処理の場合と同じである。すなわち、図７に示すように、まず基板ＳＢを上ステージ４１にセットし（ステップＳ１０７）、次いでパターン形成済みのブランケットＢＬを下ステージ６１にセットする（ステップＳ１０８）。そして、基板ＳＢとブランケットＢＬとのプリアライメント処理およびギャップ調整を行った後（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）、ブランケットＢＬ下部で転写ローラ６４１を走行させることで、ブランケットＢＬ上のパターンを基板ＳＢに転写する（転写処理；ステップＳ１１２）。転写終了後は、一体化されたブランケットＢＬと基板ＳＢとを搬出して処理は終了する（ステップＳ１１３）。これら一連の動作も、図８ないし図１５に示したものと同じである。なお、これらの図において版ＰＰを基板ＳＢと読み替えるとき、符号ＰＴはパターニング処理後のパターンを意味するものとする。
【０１０７】
ただし、転写処理においては、基板ＳＢの所定位置にパターンを適正に転写するために、基板ＳＢとブランケットＢＬとを当接させる前に両者のより精密な位置合わせ（精密アライメント処理）を実行する（ステップＳ１１１）。図１１（ｃ）がその過程を示している。
【０１０８】
図１では記載を省略したが、このパターン形成装置１には、ベースフレーム２１から（＋Ｚ）方向に立設された支持柱に支持された精密アライメントカメラ２７が設けられている。精密アライメントカメラ２７は、下ステージ６１の開口窓６１１を通して基板ＳＢの四隅をそれぞれ撮像するように、その光軸を鉛直上向きにして計４基設けられている。
【０１０９】
基板ＳＢの四隅には予め位置基準となるアライメントマーク（基板側アライメントマーク）が形成される一方、ブランケットＢＬのこれと対応する位置には、版ＰＰによりパターニングされるパターンの一部としてブランケット側アライメントマークが形成されている。これらを精密アライメントカメラ２７の同一視野で撮像し、それらの位置関係を検出することで両者の位置ずれ量を求め、これを補正するようなブランケットＢＬの移動量を求める。アライメントステージ支持機構６０５により、求められた移動量だけアライメントステージ６０１を移動させることで、下ステージ６１が水平面内で移動し、基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置ずれが補正される。
【０１１０】
基板ＳＢとブランケットＢＬとを微小なギャップＧを隔てて対向させた状態で、かつそれぞれに形成されたアライメントマークを同一カメラで撮像することで、基板ＳＢとブランケットＢＬとの高精度な位置合わせを行うことができる。この意味において、上記アライメント処理は、基板ＳＢおよびブランケットＢＬを個別に撮像して位置調整を行う場合に比べてより高精度な精密アライメント処理ということができる。その状態から両者を当接させることで、この実施形態では、基板ＳＢの所定位置に高精度に位置合わせされたパターンを形成することが可能である。そして、基板ＳＢおよびブランケットＢＬのプリアライメント処理を予め行っておくことにより、基板ＳＢおよびブランケットＢＬにそれぞれ形成されたアライメントマークを精密アライメントカメラ２７の視野内に位置決めすることができる。
【０１１１】
なお、版ＰＰによるブランケットＢＬへのパターン形成の際には、必ずしもそのように精密なアライメント処理を要しない。というのは、ブランケット側アライメントマークがパターンと一緒に予め版ＰＰに作り込まれることで、ブランケットＢＬ上に形成されるパターンとブランケット側アライメントマークとの間での位置ずれが生じることはなく、ブランケット側アライメントマークと基板側アライメントマークとで精密アライメントがなされる限り、版ＰＰとブランケットＢＬとの多少の位置ずれはパターン形成に影響しないからである。この点から、パターニング処理においてはプリアライメント処理のみが実行される。
【０１１２】
アライメント処理についてより詳しく説明する。上記したように、この実施形態では、基板ＳＢとブランケットＢＬとを微小なギャップＧ（例えば、Ｇ＝３００μｍ）を隔てて対向させた状態で、両者間のアライメント調整、つまり相対的な位置合わせを行うことが可能である。このため、基板ＳＢとブランケットＢＬとを極めて高い位置精度（例えば、±３μｍ程度）で位置合わせすることが可能である。
【０１１３】
図１６はアライメント処理の原理を説明するための図である。図１６（ａ）に示すように、上ステージ４１に保持された基板ＳＢの下面、すなわちパターンの被転写面の四隅に近い位置には、位置基準となる適宜の形状のアライメントマーク（基板側アライメントマーク）ＡＭ１が予め形成されている。一方、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬの上面、すなわちパターン担持面には、パターン形成材料により適宜の形状のアライメントマーク（ブランケット側アライメントマーク）ＡＭ２が形成されている。より詳しくは、予め版ＰＰに、形成すべきパターンとともにアライメントマークＡＭ２が作り込まれており、ブランケットＢＬ上のパターン形成材料による塗布層ＰＴを版ＰＰによりパターニングした際に、パターンとともにアライメントマークＡＭ２がブランケットＢＬ上に形成される。
【０１１４】
したがって、パターニング後のブランケットＢＬ上では、基板ＳＢに転写すべきパターンとアライメントマークＡＭ２とが形成され、それらの間の位置関係は固定されている。そのため、基板側アライメントマークＡＭ１とブランケット側アライメントマークＡＭ２との位置合わせを行うことで、間接的に基板ＳＢとこれに転写すべきパターンとの相対位置が正しく規定されることになる。
【０１１５】
具体的には、図１６（ａ）に示すように、下ステージ６１の開口部６１１の内側でブランケットＢＬの下方に配置したアライメントカメラ２７により、ブランケットＢＬの上面に形成されたブランケット側アライメントマークＡＭ２と、基板ＳＢの下面に形成された基板側アライメントマークＡＭ１とをブランケットＢＬを介して撮像する。ブランケットＢＬは例えば石英ガラスを主材料とするものであり光透過性を有する。このとき、図１６（ｂ）に示すように、同一の視野ＦＶ内に両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が含まれるようにする。
【０１１６】
撮像された画像は制御ユニット８の画像処理部８０５で画像処理されて、両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の相対位置が検出される。図１６（ｂ）に示すように、両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の形状を互いに異なるものとしておくことでそれらの識別が容易となる。また両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を同一視野ＦＶに収めた画像内で位置検出を行うことで、両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２間の相対位置を高精度に求めることが可能となる。基板ＳＢの四隅にそれぞれ設けられたアライメントマークについてこのような撮像および位置検出が行われることにより、基板ＳＢとブランケットＢＬとの間の位置ずれ量が求められる。なお、原理的には基板ＳＢおよびブランケットＢＬそれぞれ１箇所ずつのアライメントマークを用いて位置合わせは可能であるが、少なくともそれぞれ２箇所以上にアライメントマークを形成しそれを撮像して位置合わせを行うことで、より高精度な位置合わせが可能となる。
【０１１７】
求められた位置ずれ量をキャンセルするように、アライメントステージ支持機構６０５がアライメントステージ６０１（図３）を水平面内で移動させる。これにより、下ステージ６１がＸＹθ方向に必要量だけ水平移動し、基板ＳＢとブランケットＢＬ（より正確にはブランケットＢＬ上のパターン）との精密な位置合わせが実現される。
【０１１８】
このような精密アライメントを高精度に行うためにはアライメントマークの位置検出における分解能を高くする必要があり、そのためには比較的高倍率での撮像を行う必要がある。高倍率の撮像では視野ＦＶが狭くなるので、基板側アライメントマークＡＭ１とブランケット側アライメントマークＡＭ２とを同一視野内に収めるためには、精密アライメントに先立って基板ＳＢとブランケットＢＬとの相対位置をある程度（例えば数十μｍ程度の位置精度で）合わせておく必要が生じる。
【０１１９】
しかしながら、装置外部からの基板ＳＢおよびブランケットＢＬの受け渡し時点でそのような位置精度を実現することは容易ではなく、たとえ図３に示したようにストッパ部材６１３を設けて位置規制したとしても、例えば各部材の寸法ばらつきに起因して、必要な位置精度には達しないことがある。特に基板ＳＢやブランケットＢＬが大型になるとこれらが撓みやすくなり寸法ばらつきも大きくなる一方で重量が増加するため、機械的な突き当てによる位置規制には精度の面で限界がある。
【０１２０】
このような比較的粗い位置合わせに使用する目的でアライメントカメラ２７の倍率および視野ＦＶを可変とすることは、精密アライメント用の撮像時の撮像位置精度を却って低下させる原因となり得るため好ましくない。というのは、倍率可変とすることで、光学系の光軸ずれ、高倍率時の光量不足および画像歪み等が生じやすくなるからである。そこでこの実施形態では、精密アライメントに先立ってプリアライメントを実行することで、両アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２がアライメントカメラ２７の同一視野に収まる程度まで基板ＳＢとブランケットＢＬとの相対位置を合わせている。アライメントカメラ２７の撮像光学系については、倍率および視野ＦＶが一定とされる。
【０１２１】
図１７および図１８はこの実施形態におけるプリアライメントの原理を説明するための図である。より詳しくは、図１７はプリアライメントカメラによるブランケットＢＬの撮像範囲を示す図であり、図１８はプリアライメントカメラにより撮像された画像に基づく位置合わせの原理を説明する図である。
【０１２２】
前述したように、この実施形態では、装置上部に全部で６基のプリアライメントカメラ２４１〜２４６が設けられている。このうち３基のカメラ２４１〜２４３は、基板ＳＢの外縁を検出するための基板用プリアライメントカメラである。また、他の３基のカメラ２４４〜２４６は、ブランケットＢＬの外縁を検出するためのブランケット用プリアライメントカメラである。これらのカメラは精密アライメント用のアライメントカメラ２７よりも低倍率のものであってよく、こうすることで広い視野を確保することができる。また分解能についてもより低いものであってよく、これにより装置コストの上昇を抑えることができる。
【０１２３】
基板用プリアライメントカメラ２４１〜２４３による基板ＳＢの位置検出およびそれに基づく位置合わせと、ブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６によるブランケットＢＬの位置検出およびそれに基づく位置合わせとは原理的には同じである。以下では、ブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６の撮像結果に基づくブランケットＢＬの位置合わせを例に取ってその原理を説明する。
【０１２４】
図１７に示すように、ブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６は、ブランケットＢＬの四辺のうち（＋Ｘ）側の外縁の２箇所と、（＋Ｙ）側の外縁の１箇所とをそれぞれ撮像する。図において、領域ＩＲ1、ＩＲ2およびＩＲ3はそれぞれ、カメラ２４６、２４４および２４５による撮像範囲を示している。ブランケットＢＬの角部に近い外縁をそれぞれ撮像することで、位置合わせ精度を高めることが可能である。
【０１２５】
ブランケットＢＬの外縁をなす四辺のうち、互いに平行でない２つの辺の一部をそれぞれ撮像することで、Ｘ方向およびＹ方向の２次元におけるブランケットＢＬの位置ずれ量を独立に求めることが可能である。また、同一辺または互いに平行な辺において２箇所以上を撮像することにより、θ方向におけるブランケットＢＬの傾き量を求めることができる。
【０１２６】
図１８（ａ）においては撮像範囲ＩＲ1，ＩＲ2のＸ方向位置が僅かに異なっている。これは部品の寸法精度等に起因して各カメラの取り付け位置ずれが生じる可能性があることを想定したものであり、このようなカメラ間の若干の位置ずれを含んだ状態でもブランケットの位置合わせが可能であることを示すために、このような図示としている。
【０１２７】
撮像結果に基づく位置合わせの原理について、図１８を参照して説明する。まず、位置ずれのない設計上の理想位置（目標位置）にあるブランケットＢＬｉを仮定し、図１８（ａ）に示すように、このようなブランケットＢＬｉを各カメラ２４４〜２４６で撮像した場合のブランケット端部の位置を基準値として登録しておく。具体的には、カメラ２４６による撮像範囲ＩＲ1の端からブランケットＢＬｉの（＋Ｘ）側端部までのＸ方向距離Ｘ10と、カメラ２４４による撮像範囲ＩＲ2における該撮像範囲ＩＲ2の端からブランケットＢＬｉの（＋Ｘ）側端部までのＸ方向距離Ｘ20と、カメラ２４５による撮像範囲ＩＲ3の端からブランケットＢＬｉの（＋Ｙ）側端部までのＹ方向距離Ｙ30とを基準値として登録しておく。基準値の登録は、各カメラの位置が変更されない限り更新する必要はない。
【０１２８】
次に、実際にブランケットＢＬが搬入された状態でブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６によりブランケットＢＬの端部をそれぞれ撮像する。図１８（ｂ）はその一例を示しており、一般的にはこのように理想位置からずれた状態でブランケットＢＬが下ステージ６１に載置される。このときの、カメラ２４６による撮像範囲ＩＲ1の端からブランケットＢＬの（＋Ｘ）側端部までのＸ方向距離Ｘ11と、カメラ２４４による撮像範囲ＩＲ2における該撮像範囲ＩＲ2の端からブランケットＢＬの（＋Ｘ）側端部までのＸ方向距離Ｘ21と、カメラ２４５による撮像範囲ＩＲ3の端からブランケットＢＬの（＋Ｙ）側端部までのＹ方向距離Ｙ31とを求めておく。
【０１２９】
ブランケットＢＬに位置ずれがなければ、これらの値Ｘ11，Ｘ21，Ｙ31はそれぞれ基準値Ｘ10，Ｘ20，Ｙ30と一致するが、一般的には異なる値となる。その値の基準値からの差が、ブランケットＢＬのずれ量の大きさを表す。すなわち、値Ｙ31と値Ｙ30との差はブランケットＢＬのＹ方向における位置ずれ量に対応する。また値Ｘ11と値Ｘ10との差、および値Ｘ21と値Ｘ20との差はいずれもブランケットＢＬのＸ方向における位置ずれ量に対応する。さらに、値（Ｘ20−Ｘ10）と値（Ｘ21−Ｘ11）との差は、Ｚ軸周り、すなわちθ方向におけるブランケットＢＬの位置ずれ量（傾き）に対応する。このように理想状態におけるブランケット外縁位置を基準値として登録しておきそこからの相対的な位置ずれ量を求めることで、各カメラの絶対的な位置については精度が必要とされない。すなわち、カメラの取り付け位置が厳しく管理される必要はなく、搬入の都度位置がばらつくブランケットＢＬの外縁を安定的に視野に収めることができる程度の位置精度があればよい。
【０１３０】
これらの値から、ブランケットＢＬの理想位置からの位置ずれ量がＸ方向、Ｙ方向およびθ方向のそれぞれで求められ、この位置ずれを解消するようなブランケットＢＬの水平移動量を求めてブランケットＢＬを移動させることで、ブランケットＢＬの位置合わせを行うことができる。ブランケットＢＬが理想位置に位置決めされるまで、位置検出および移動を繰り返し行ってもよい。上ステージ４１に保持される基板ＳＢまたは版ＰＰについても、同様にして位置決めを行うことができる。
【０１３１】
プリアライメントカメラにより撮像される低倍率の画像に基づく位置合わせでは最終的に必要な位置精度を得ることはできないとしても、少なくとも基板側、ブランケット側両アライメントマークをアライメントカメラ２７の同一視野ＦＶ内に収める程度の位置合わせは上記方法により十分実現可能である。言い換えれば、少なくとも基板側、ブランケット側両アライメントマークをアライメントカメラ２７の同一視野ＦＶ内に収まるようにブランケットＢＬおよび基板ＳＢの理想位置（目標位置）が予め設定された上で、上記したプリアライメント処理が行われる。
【０１３２】
なお、プリアライメントカメラの撮像結果に基づく基板ＳＢまたはブランケットＢＬの移動については、版ＰＰ（または基板ＳＢ）およびブランケットＢＬの搬入後で精密アライメントよりも前であれば任意のタイミングで実行することが可能である。この実施形態では、版ＰＰ（または基板ＳＢ）とブランケットＢＬとが搬入された後、ギャップ調整が行われる前にプリアライメント処理が実行される。これは、基板用プリアライメントカメラ２４１〜２４３により版ＰＰまたは基板ＳＢの端部を検出する際に、背後の近接位置にブランケットＢＬが存在することで外乱となることを防止するためである。一方、版ＰＰ（または基板ＳＢ）とブランケットＢＬとの間のギャップ調整を実行した後にプリアライメント処理を行うと、ギャップを変化させる際に生じ得る水平方向の位置ずれをより確実に防止することが可能である。
【０１３３】
プリアライメントのための基板ＳＢの移動については、上ステージブロック支持機構４８２が上ステージアセンブリ４０を移動させて、基板ＳＢを保持する上ステージ４１を水平移動させることにより行う。一方、ブランケットＢＬの移動については、アライメントステージ支持機構６０５がアライメントステージ６０１を移動させて、ブランケットＢＬを保持する下ステージ６１を水平移動させることにより行う。このとき、図１１（ａ）に示したように、各ハンド６２５の上面６２５ａがブランケットＢＬの下面から離間していることが好ましい。この実施形態では昇降ハンドユニット６２，６３がベースフレーム２１に固定されており、アライメントステージ支持機構６０５の作動によりアライメントステージ６０１が水平移動する際、各ハンド６２５はこれと連動しないからである。
【０１３４】
ただし、この目的のために各ハンド６２５を下降させると、ブランケットＢＬもこれに伴って下方へ撓んでしまうことがある。各ハンド６２５の鉛直方向位置を維持したままハンド上面６２５ａの吸着孔６２５ｂから気体を吐出させるようにすれば、ブランケットＢＬの水平姿勢を維持しつつ、ブランケットＢＬとハンド上面６２５ａとの間に微小な隙間を作ることができる。これにより、ブランケットＢＬの移動時にハンド６２５と摺擦することが回避される。ブランケットＢＬを下ステージ６１に吸着保持した状態を維持することで、下ステージ６１に対するブランケットＢＬの変位は防止される。図１１（ｃ）に示したように、精密アライメントにおけるブランケットＢＬの移動時にも同様にすることができる。
【０１３５】
基板ＳＢまたはブランケットＢＬを単体で移動させるのではなく、これらを上ステージ４１または下ステージ６１に保持した状態でステージとともに移動させることにより、これらの姿勢を維持したまま移動させることができ、撓みによる位置合わせ精度の低下を防止することが可能である。
【０１３６】
以上説明したように、この実施形態では、ブランケットＢＬが本発明の「担持体」に相当し、基板ＳＢが本発明の「被転写体」に相当している。そして、下ステージ６１が本発明の「第１保持手段」として機能する一方、アライメントステージ支持機構６０５が本発明の「第１移動手段」として機能している。また、上ステージ４１が本発明の「第２保持手段」として機能する一方、上ステージブロック支持機構４８２が本発明の「第２移動手段」として機能している。
【０１３７】
また、この実施形態では、制御ユニット８と、プリアライメントカメラ２４１〜２４６と、上ステージブロック４および下ステージブロック６に設けられたモータ群とが一体として本発明の「予備アライメント手段」として機能する一方、制御ユニット８と、アライメントカメラ２７と、下ステージブロック６に設けられたモータ群とが一体として本発明の「精密アライメント手段」として機能している。これらのうちプリアライメントカメラ２４１〜２４６、アライメントカメラ２７がそれぞれ本発明の「予備アライメント用撮像部」、「精密アライメント用撮像部」として機能している。また、転写ローラユニット６４が本発明の「押し上げ手段」として機能している。
【０１３８】
また、上記実施形態では、図１８（ａ）に示す理想的なブランケットＢＬｉの位置が本発明の「第１目標位置」に相当している。図示していないが、同じ考えを基板ＳＢに適用したときの理想的な基板の位置が、本発明の「第２目標位置」に相当する。
【０１３９】
また、上記実施形態では、図７のステップステップＳ１０７〜Ｓ１０８が本発明の「配置工程」に相当しており、ステップＳ１０９が本発明の「予備アライメント工程」に相当している。また、ステップＳ１１１が本発明の「精密アライメント工程」に相当している。また、ステップＳ１１２が本発明の「転写工程」に相当している。
【０１４０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では基板用プリアライメントカメラおよびブランケット用プリアライメントカメラをそれぞれ３基ずつ設けているが、これに限定されるものではなく、少なくともそれぞれ２基以上あればよい。また、同一のカメラが基板用プリアライメントカメラおよびブランケット用プリアライメントカメラとしての機能を兼ねてもよい。
【０１４１】
また上記実施形態では、基板用およびブランケット用プリアライメントカメラがそれぞれ基板およびブランケットの角部に近い外縁を撮像しているが、撮像位置はこれに限定されない。例えば、互いに対向する２辺のそれぞれを撮像したり、互いに対角の関係にある２つの角部をそれぞれ撮像することで、基板あるいはブランケットの位置ずれ量を求めるようにしてもよい。また画像に現れる外縁の傾きからブランケットの傾き量を求めることも可能である。
【０１４２】
また、上記実施形態では、ブランケットＢＬ上にパターンとともにパターニングされた第１アライメントマークＡＭ１を用いて精密アライメント処理を行っているが、予めブランケットＢＬに予め固定的に形成されたアライメントマークを用いてもよい。ただしこの場合、基板ＳＢの適正位置にパターン形成を行うためには、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニングの際にも精密アライメントが必要となる。
【０１４３】
また上記実施形態の精密アライメント処理では、下ステージ６１を水平移動させることでブランケットＢＬを基板ＳＢに対して移動させて位置合わせを行っているが、上ステージ４１とともに基板ＳＢを移動させても技術的には等価である。
【０１４４】
また、上記実施形態は、内部が開口する額縁状に形成された下ステージ６１によりブランケットＢＬの周縁部を保持する構成を有するものであるが、本発明の思想に基づくアライメント技術は、これに限定されず、例えば平板状のステージにブランケットを載置する構成を有するパターン形成装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
この発明は、パターンを担持する担持体から該パターンを被転写体に転写する技術のうち、担持体と被転写体との位置合わせを行う技術に対して好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
８  制御ユニット（予備アライメント手段、精密アライメント手段）
２７  アライメントカメラ（精密アライメント手段、精密アライメント用撮像部）
４１  上ステージ（第２保持手段）
６１  下ステージ（第１保持手段）
６４  転写ローラユニット（押し上げ手段）
６０５  アライメントステージ支持機構（第１移動手段）
２４１〜２４６  プリアライメントカメラ（予備アライメント手段、予備アライメント用撮像部）
４８２  上ステージブロック支持機構（第２移動手段）
ＡＭ１  第１アライメントマーク
ＡＭ２  第２アライメントマーク
ＢＬ  ブランケット（担持体）
ＳＢ  基板（被転写体）
Ｓ１０７〜Ｓ１０８  配置工程
Ｓ１０９  予備アライメント工程
Ｓ１１１  精密アライメント工程
Ｓ１１２  転写工程
【図１】
2014164109.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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