(57)【要約】【課題】マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができるアライメントマーク検出装置、及びそのアライメントマーク検出装置を備えたプロキシミティ露光装置を提供する。【解決手段】アライメントマーク検出装置は、マスクマーク撮像部と、基板マーク撮像部と、レンズと、光束分割部とを備える。マスクマーク撮像部は、マスクに形成されたマスクアライメントマークを撮像する。基板マーク撮像部は、基板に形成された基板アライメントマークを撮像する。レンズは、マスクアライメントマークの像光をマスクマーク撮像部に結像させると共に、基板アライメントマークの像光を基板マーク撮像部に結像させる。光束分割部は、レンズを通る光束を分割して、マスクアライメントマークの像光をマスクマーク撮像部に導くと共に、基板アライメントマークの像光を基板マーク撮像部へ導く。【選択図】図１０
2014071315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたマスクアライメントマークを撮像するマスクマーク撮像部と、
基板に形成された基板アライメントマークを撮像する基板マーク撮像部と、
前記マスクアライメントマークの像光を前記マスクマーク撮像部に結像させると共に、前記基板アライメントマークの像光を前記基板マーク撮像部に結像させるレンズと、
前記レンズを通る光束を分割して、前記マスクアライメントマークの像光を前記マスクマーク撮像部に導くと共に、前記基板アライメントマークの像光を前記基板マーク撮像部へ導く光束分割部と、
を備えるアライメントマーク検出装置。
【請求項２】
前記マスクマーク撮像部を移動させて、前記マスクマーク撮像部の焦点を前記マスクの前記マスクアライメントマークが形成された面に合わせるマスクマーク焦点位置移動機構と、
前記基板マーク撮像部を移動させて、前記基板の前記基板アライメントマークが形成された面に前記基板マーク撮像部の焦点を合わせる基板マーク焦点位置移動機構と、
を備える請求項１に記載のアライメントマーク検出装置。
【請求項３】
マスクアライメントマークが形成されたマスクと、
前記マスクを保持するマスクホルダと、
基板アライメントマークが形成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させるステージと、
前記マスクの前記マスクアライメントマーク及び前記基板の前記基板アライメントマークの画像を撮像して、撮像した画像を示す画像信号を出力するアライメントマーク検出装置と、
前記アライメントマーク検出装置が出力した前記画像信号を処理して画像認識を行い、前記マスクアライメントマーク及び前記基板アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
前記画像処理装置の検出結果に基づいて前記ステージの駆動を制御し、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、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う制御装置と、を備え、
前記アライメントマーク検出装置は、
前記マスクアライメントマークを撮像するマスクマーク撮像部と、
前記基板アライメントマークを撮像する基板マーク撮像部と、
前記マスクアライメントマークを前記マスクマーク撮像部に結像させると共に、前記基板アライメントマークを前記基板マーク撮像部に結像させるレンズと、
前記レンズを通る光束を分割して、前記マスクアライメントマークの像光を前記マスクマーク撮像部に導くと共に、前記基板アライメントマークの像光を前記基板マーク撮像部へ導く光束分割部と、
を有するプロキシミティ露光装置。
【請求項４】
前記アライメントマーク検出装置は、
前記マスクマーク撮像部を移動させて、前記マスクマーク撮像部の焦点を前記マスクの前記マスクアライメントマークが形成された面に合わせるマスクマーク焦点位置移動機構と、
前記基板マーク撮像部を移動させて、前記基板の前記基板アライメントマークが形成された面に前記基板マーク撮像部の焦点を合わせる基板マーク焦点位置移動機構と、
を有する請求項３に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項５】
前記マスクアライメントマーク及び前記基板アライメントマークの相対的な位置の基準となる上レチクルマーク及び下レチクルマークが設けられた基準レチクルを備え、
前記制御装置は、前記上レチクルマーク及び前記下レチクルマークを前記アライメントマーク検出装置によって撮像させ、その結果に基づいて前記マスクマーク焦点位置移動機構又は前記基板マーク焦点位置移動機構の駆動を制御し、前記マスクマーク撮像部と前記基板マーク撮像部の相対的な位置を補正する
請求項４に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記マスクと前記基板との間の距離であるギャップ幅に応じた前記マスクアライメントマーク又は前記基板アライメントマークの倍率補正係数が記憶されたメモリを有し、
前記ギャップ幅に基づいて、前記マスクアライメントマーク又は前記基板アライメントマークの倍率補正係数を決定し、前記マスクアライメントマーク又は前記基板アライメントマークのテンプレート画像の倍率を補正する
請求項３〜５のいずれか１項に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項７】
マスクアライメントマークが形成されたマスクと、
前記マスクを保持するマスクホルダと、
基板アライメントマークが形成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させるステージと、
前記マスクの前記マスクアライメントマーク及び前記基板の前記基板アライメントマークの画像を撮像して、撮像した画像を示す画像信号を出力するアライメントマーク検出装置と、
前記アライメントマーク検出装置が出力した前記画像信号を処理して画像認識を行い、前記マスクアライメントマーク及び前記基板アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
前記画像処理装置の検出結果に基づいてステージの駆動を制御し、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、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う制御装置と、を備え、
前記アライメントマーク検出装置は、
前記マスクアライメントマークを撮像するマスクマーク撮像部と、
前記基板アライメントマークを撮像する基板マーク撮像部と、
前記マスクアライメントマークを前記マスクマーク撮像部に結像させると共に、前記基板アライメントマークを前記基板マーク撮像部に結像させるレンズと、
前記レンズを通る光束を分割して、前記マスクアライメントマークの像光を前記マスクマーク撮像部に導くと共に、前記基板アライメントマークの像光を前記基板マーク撮像部へ導く光束分割部と、
を有するプロキシミティ露光装置を用いて前記マスクと前記基板の相対的な位置を合わせる基板のアライメント方法であって、
前記マスクマーク撮像部及び前記基板マーク撮像部が、前記マスクアライメントマークの画像及び前記基板アライメントマークの画像を同時に撮像する工程と、
前記画像処理装置が、前記マスクアライメントマーク及び前記基板アライメントマークの画像に基づいて、前記マスクと前記基板の相対的な位置を検出する工程と、
前記画像処理装置の検出結果に基づいて、前記ステージが前記チャック又は前記マスクを移動させて、前記マスクと前記基板の相対的な位置を合わせる工程と、
を有する基板のアライメント方法。
【請求項８】
前記マスクアライメントマークの画像及び前記基板アライメントマークの画像を同時に撮像する工程の前に、
マスクマーク焦点位置移動機構が前記マスクマーク撮像部を移動させて、前記マスクの前記マスクアライメントマークが形成された面に前記マスクマーク撮像部の焦点を合わせる工程と、
基板マーク焦点位置移動機構が前記基板マーク撮像部を移動させて、前記基板の前記基板アライメントマークが形成された面に前記基板マーク撮像部の焦点を合わせる工程と、
を有する請求項７に記載の基板のアライメント方法。
【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パネル用基板の製造において、マスク及び基板のアライメントマークを検出するアライメントマーク検出装置に関するものである。また、アライメントマーク検出装置の検出結果に基づいてマスクと基板の位置合わせを行い、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に関するものである。また、プロキシミティ露光装置を用いてマスクと基板の相対的な位置を合わせる基板のアライメント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示パネル用基板としては、例えば、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（Electro-luminescence）表示パネル用基板等が挙げられる。これら表示パネル用基板の製造は、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。
【０００３】
露光装置としては、プロジェクション方式と、プロキシミティ方式とがある。プロジェクション方式では、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。プロキシミティ方式では、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。この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の性能は劣るが、照射光学系を簡単な構成にすることができ、かつ処理能力が高いため、量産用に適している。
【０００４】
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板を製造する場合は、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ことがある。このよう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は、新たに露光するパターンが下地パターンからずれないように、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。
【０００５】
従来、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、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それぞれ取得する。そして、画像認識によりマスク基板の位置を検出して、両者の相対的な位置合わせを行う。
【０００６】
プロキシミティ露光装置では、マスクと基板との間のプロキシミティギャップを調節した後に、マスクと基板との相対的な位置合わせを行う。プロキシミティギャップは、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の間の距離であり、一般的に数百μｍ〜数十μｍ程度に設定される。
【０００７】
一方、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は、被写界深度が数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とを同時に取得することはできなかった。そこで、従来のプロキシミティ露光装置では、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方向に移動させて、マスクの下面と基板の表面とにそれぞれ順番に画像取得装置の焦点を合わせていた。
【０００８】
しかし、画像取得装置を上下方向に移動させると、移動機構の動作のばらつきにより画像取得装置の水平方向（上下方向に直交する方向）の位置が変化してしまう。その結果、マスク及び基板の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。
【０００９】
これに対し、特許文献１には、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変更する技術が開示されている。この特許文献１に開示された技術では、画像取得装置を上下方向に移動させずに、マスクと基板のアライメントマークを検出する。これにより、画像取得装置の上下方向への移動に伴う画像取得装置の水平方向（上下方向に直交する方向）の位置の変化を無くして、両アライメントマークの位置を精度良く検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、マスクに形成されたアライメントマークの画像と、基板に形成されたアライメントマークの画像とを別々に取得する。そして、マスクに形成されたアライメントマークの画像の取得と、基板に形成されたアライメントマークの画像の取得との間に、光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入する作業を行う。したがって、マスク位置と基板の位置を検出するまでに要する時間が長くなり、マスクと基板との相対的な位置合わせに要する時間の短縮化を妨げてしまう。
【００１２】
ところで、近年、表示パネルの大型化及びサイズの多様化に対応するため、表示パネル用基板の製造では、表示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パネル用基板を製造している。この場合にプロキシミティ方式を採用して、１枚の基板の一面を一括して露光しようとすると、１枚の基板と同じ大きさのマスクが必要となる。
【００１３】
マスクは、高価な部材であるため、１枚の基板と同じ大きさのマスクを用意する場合は、製造コストが増大してしまう。そこで、一般的には、１枚の基板より比較的小さなマスクを用意して、そのマスクに対向する基板を水平方向へ移動させることにより、１枚の基板の一面を複数回に分けて露光する方式が主流となっている。
【００１４】
１枚の基板の一面を複数回に分けて露光する場合は、マスクと基板との位置合わせを複数回行うことになる。したがって、特許文献１に開示された技術のように、マスクの位置と基板の位置を検出するまでに要する時間が長くなると、表示パネル用基板の製造におけるタクトタイムが長くなってしまう。
【００１５】
本発明の目的は、上記従来技術における実情を考慮し、マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができるアライメントマーク検出装置、及びそのアライメントマーク検出装置を備えたプロキシミティ露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のアライメントマーク検出装置は、マスクマーク撮像部と、基板マーク撮像部と、レンズと、光束分割部とを備える。マスクマーク撮像部は、マスクに形成されたマスクアライメントマークを撮像する。基板マーク撮像部は、基板に形成された基板アライメントマークを撮像する。レンズは、マスクアライメントマークの像光をマスクマーク撮像部に結像させると共に、基板アライメントマークの像光を基板マーク撮像部に結像させる。光束分割部は、レンズを通る光束を分割して、マスクアライメントマークの像光をマスクマーク撮像部に導くと共に、基板アライメントマークの像光を基板マーク撮像部へ導く。
【００１７】
また、本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクと、マスクホルダと、チャックと、ステージと、アライメントマーク検出装置と、画像処理装置と、制御装置とを備える。マスクには、マスクアライメントマークが形成されており、マスクホルダは、マスクを保持する。チャックは、基板アライメントマークが形成された基板を支持する。ステージは、マスクホルダとチャックとを相対的に移動させる。アライメントマーク検出装置は、マスクのマスクアライメントマーク及び基板の基板アライメントマークの画像を撮像して、撮像した画像を示す画像信号を出力する。画像処理装置は、アライメントマーク検出装置が出力した画像信号を処理して画像認識を行い、マスクアライメントマーク及び基板アライメントマークの位置を検出する。制御装置は、画像処理装部の検出結果に基づいてステージの駆動を制御し、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。
そして、アライメントマーク検出装置には、上述のアライメントマーク検出装置を用いる。
【００１８】
また、本発明の基板のアライメント方法は、上述のプロキシミティ露光装置を用いてマスクと基板の相対的な位置を合わせる基板のアライメント方法である。この基板のアライメント方法では、マスクマーク撮像部及び基板マーク撮像部が、マスクアライメントマークの画像及び基板アライメントマークの画像を同時に撮像する。次に、画像処理装置が、マスクアライメントマークの画像及び基板アライメントマークの画像に基づいて、マスクと基板の相対的な位置を検出する。そして、画像処理装置の検出結果に基づいて、ステージがチャック又はマスクを移動させて、マスクと基板の相対的な位置を合わせる。
【００１９】
本発明のアライメントマーク検出装置、プロキシミティ露光装置、及び基板のアライメント方法では、マスクマーク撮像部の焦点をマスクのマスクアライメントマークに合わせ、基板マーク撮像部の焦点を基板の基板アライメントマークに合わせる。このように、マスクマーク撮像部の焦点と基板マーク撮像部の焦点を別々に合わせるため、マスクアライメントマークの画像及び基板アライメントマークの画像を、レンズの最大分解能で同時に撮像（取得）することができる。その結果、マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のアライメントマーク検出装置、プロキシミティ露光装置、及び基板のアライメント方法によれば、マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係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】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックに基板を搬送した状態を示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックに基板を搬送した状態を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックが露光位置へ移動した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のマスクに形成されるマスクアライメントマークの一例を示す説明図である。
【図７】基板に形成される基板アライメントマークの一例を示す説明図である。
【図８】図８Ａは本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置、検出装置移動機構及びマスクマーク焦点位置移動機構の上面図、図８Ｂは同側面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置の側面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置の第１の結像状態を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置の第２の結像状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置による倍率補正を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置におけるアライメントマーク検出装置が基準レチクルを検出する状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置における画像処理部及び主制御部のブロック図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置による基板１枚目登録時処理を示すフローチャートである。
【図１６】基板１枚目登録時処理におけるアライメント処理を示すフローチャートである。
【図１７】基板１枚目登録処理における基準レチクル検出処理を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置よる露光制御処理を示すフローチャートである。
【図１９】露光制御処理におけるアライメント処理を示すフローチャートである。
【図２０】露光制御処理における基準レチクル検出処理を示すフローチャートである。
【図２１】液晶ディスプレイ装置におけるＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２２】液晶ディスプレイ装置における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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係るアライメントマーク検出装置及び露光装置について、図１〜図２２を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００２３】
１．露光装置の構成
まず、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係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は、本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置の側面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックに基板を搬送した状態を示す上面図である。図４は、本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックに基板を搬送した状態を示す側面図である。図５は、本発明の一実施形態に係るプロキシミティ露光装置のチャックが露光位置へ移動した状態を示す側面図である。
なお、図２では、基板搬送ロボットが省略されている。また、図４及び図５では、温度調節部及び基板搬送ロボットが省略されている。
【００２４】
図１に示すように、プロキシミティ露光装置１は、ベース３と、基板保持部１０と、温度調節装置２０と、基板搬送ロボット３０と、露光部４０と、画像処理装置５０と、ステージ駆動回路６０と、主制御装置７０とを備えている。また、プロキシミティ露光装置１は、表示装置７６、入力装置７７、ギャップセンサ、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。
【００２５】
［ベース］
ベース３は、長方形の板状に形成されている。以下、ベース３の長辺に沿う方向をＸ方向とし、短辺に沿う方向をＹ方向とする。また、ベース３の高さ方向（上下方向）をＺ方向とする。ベース３の上面には、Ｘ方向に沿って延びるＸ軸ガイド３Ａが設けられている。このＸ軸ガイド３Ａは、基板保持部１０をＸ方向に案内する。
【００２６】
［基板保持部］
図２に示すように、基板保持部１０は、Ｘステージ１１と、Ｙステージ１２と、θステージ１３と、チャック支持台１４と、チャック１５とを有している。
【００２７】
Ｘステージ１１は、ベース３のＸ軸ガイド３Ａに沿って移動する。Ｘステージ１１の下部は、ベース３のＸ軸ガイド３Ａに移動可能に係合する。また、Ｘステージ１１の上面には、Ｙ方向に延びるＹ軸ガイド１６が設けられている。このＹ軸ガイド１６は、Ｙステージ１２をＹ方向に案内する。
【００２８】
Ｙステージ１２は、Ｙ軸ガイド１６に沿ってＹ方向に移動する。このＹステージ１２の下部は、Ｙ軸ガイド１６に移動可能に係合する。θステージ１３は、Ｙステージ１２の上面に固定されている。このθステージ１３は、Ｚ方向に平行な回転軸を中心としたθ方向に回転する。チャック支持台１４は、θステージ１３の上面に固定されており、チャック１５は、チャック支持台１４の上面に固定されている。
【００２９】
チャック１５の内部には、不図示の複数の突き上げピンが収納されている。チャック１５は、突き上げピンを上昇させて基板搬送ロボット３０から基板２００を受け取り、突き上げピンを下降させて基板２００を表面に接触させる。また、チャック１５は、突き上げピンを上昇させて基板２００を持ち上げ、基板搬送ロボット３０に渡す。
【００３０】
Ｘステージ１１、Ｙステージ１２、θステージ１３及びＺ−チルト機構をそれぞれ動作させるための各駆動機構としては、例えば、リニアモータを適用できるが、ステッピングモータ及びボールねじなどのその他の駆動機構を用いることもできる。また、Ｘステージ１１、Ｙステージ１２、θステージ１３及びＺ−チルト機構をそれぞれ動作させる各駆動機構は、ステージ駆動回路６０により駆動される。
【００３１】
図１及び図２に示す基板保持部１０は、基板２００の受け渡しを行うロード／アンロード位置に配置されている。ロード／アンロード位置では、図３及び図４に示すように、基板保持部１０のチャック１５に基板２００が供給される。また、露光後の基板２００がチャック１５から搬出される。
【００３２】
また、ロード／アンロード位置において、基板保持部１０は、Ｘステージ１１のＸ方向への移動と、Ｙステージ１２のＹ方向への移動と、及びθステージ１３のθ方向への回転を適宜行う。これにより、チャック１５に保持された基板２００は、プリアライメントされる。その後、基板保持部１０は、ロード／アンロード位置からＸ軸ガイド３Ａに案内されてＸ方向に移動し、露光部４０の下方である露光位置に配置される（図５参照）。
【００３３】
露光位置において、基板保持部１０は、Ｘステージ１１のＸ方向への移動及びＹステージ１２のＹ方向への移動を行って、チャック１５に搭載された基板２００をＸＹ方向へステップ移動させる。そして、露光部４０の後述するマスク４１と基板２００とのギャップ合わせが行われた後に、基板保持部１０は、Ｘステージ１１のＸ方向への移動、Ｙステージ１２のＹ方向への移動、及びθステージ１３のθ方向への回転を適宜行う。これにより、基板２００は、マスク４１に対して位置合わせされる。
【００３４】
［温度調節部］
温度調節装置２０は、ベース３におけるＹ方向の一側に対向している。この温度調節装置２０は、基板保持部１０のチャック１５へ搬送する前の基板２００の温度を調節する。図２に示すように、温度調節装置２０は、温度調節ステージ２１と、温度調節ステージ２１を支持する支持台２２とを有している。
【００３５】
温度調節ステージ２１の内部には、不図示の複数の突き上げピンが収納されている。温度調節ステージ２１は、突き上げピンを上昇させて基板２００を基板搬送ロボット３０から受け取り、突き上げピンを下降させて基板２００を温度調節面（上面）に接触させる。また、温度調節ステージ２１は、突き上げピンを上昇させて基板２００を持ち上げ、基板搬送ロボット３０へ渡す。
【００３６】
［基板搬送ロボット］
図１に示すように、基板搬送ロボット３０は、Ｙ方向において温度調節装置２０と対向し、Ｘ方向においてロード／アンロード位置に配置された基板保持部１０と対向する。この基板搬送ロボット３０は、ハンドリングアーム３１と、ハンドリングアーム３１を移動可能に支持するアーム支持部３２を有している。
【００３７】
基板搬送ロボット３０のハンドリングアーム３１は、不図示の搬送ラインから基板２００を受け取って温度調節装置２０の温度調節ステージ２１へ搬送する。また、ハンドリングアーム３１は、温度調節ステージ２１から基板２００を受け取って、ロード／アンロード位置に配置された基板保持部１０のチャック１５へ搬送する。さらに、ハンドリングアーム３１は、露光後の基板２００を基板保持部１０のチャック１５から受け取って、図示しない搬送ラインへ搬送する。
【００３８】
［露光部］
露光部４０は、略長方形のマスク４１と、マスク４１を保持するマスクホルダ４２とを有している。マスクホルダ４２には、露光光が通過する開口４２ａが設けられている。マスクホルダ４２は、開口４２ａの周囲に設けられた吸着溝（不図示）により、マスク４１の周辺部を真空吸着してマスク４１を保持する。
【００３９】
マスクホルダ４２における開口４２ａの上方には、露光光を出射する照射光学系が配置されている。この照射光学系は、開口４２ａを介してマスク４１と対向している。照射光学系から出射された露光光は、マスク４１を透過して基板２００へ照射される。これにより、マスク４１に形成されたパターンが基板２００の表面に転写され、基板２００上にパターンが形成される。
【００４０】
マスクホルダ４２は、不図示のＺ−チルト機構によりＺ方向へ移動及びチルトする。これにより、マスクホルダ４２に保持されたマスク４１と、露光位置に配置された基板保持部１０に保持された基板２００との間の距離の調整（ギャップ合わせ）が行われる。
【００４１】
なお、本実施形態では、マスクホルダ４２をＺ方向へ移動及びチルトさせて、マスク４１と基板２００とのギャップ合わせを行う。しかし、本発明の露光装置としては、チャック支持台１４にＺ−チルト機構を設け、チャック１５をＺ方向へ移動及びチルトさせることにより、マスク４１と基板２００とのギャップ合わせを行ってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、Ｘステージ１１及びＹステージ１２によりチャック１５をＸＹ方向へ移動させて、マスク４１と基板２００との位置合わせを行っている。しかし、本発明の露光装置としては、マスクホルダ４２をＸＹ方向へ移動させるステージを設け、そのステージによりマスクホルダ４２をＸＹ方向へ移動させて、マスク４１と基板２００との位置合わせを行ってもよい。
【００４３】
また、マスクホルダ４２には、複数のアライメントマーク検出装置８０が取り付けられている。複数のアライメントマーク検出装置８０は、マスク４１に形成されたマスクアライメントマーク４１ａ（図６参照）と、基板２００に形成された基板アライメントマーク２００ａ（図７参照）とを検出する。このアライメントマーク検出装置については、後で図９〜図１１を参照して説明する。
【００４４】
図１に示すように、アライメントマーク検出装置８０は、画像処理装置５０及び表示装置７６に電気的に接続されている。また、画像処理装置５０は、主制御装置７０に電気的に接続されている。そして、主制御装置７０は、入力装置７７及びステージ駆動回路６０に電気的に接続されている。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１１のＸ方向への移動、Ｙステージ１２のＹ方向への移動、及びθステージ１３のθ方向へ回転を実行させる。
【００４５】
また、不図示のギャップセンサ及び温度制御ユニットは、主制御装置７０に電気的に接続されている。ギャップセンサは、露光部４０のマスク４１と基板保持部１０のチャック１５に保持された基板２００との間の距離（ギャップ幅）を検出し、その検出結果を主制御装置７０に出力する。温度制御ユニットは、主制御装置７０に制御され、装置内の温度を所定の範囲内に保つ。
【００４６】
［アライメントマーク］
次に、マスク４１に設けられたマスクアライメントマーク４１ａと、基板２００に設けられた基板アライメントマーク２００ａについて、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、マスク４１におけるマスクアライメントマーク４１ａの一例を示す説明図である。図７は、基板２００における基板アライメントマーク２００ａの一例を示す説明図である。
【００４７】
図６に示すように、マスク４１の基板２００と向かい合う面（下面）には、マスクアライメントマーク４１ａが４箇所に設けられている。これら４つのマスクアライメントマーク４１ａは、マスク４１の４つの角部にそれぞれ配置されている。
【００４８】
図７に示すように、基板２００は、一面を破線で区分けした４つの露光領域に対してそれぞれ露光が行われる。基板２００の表面における各露光領域には、下地パターンが形成されている。下地パターンには、複数の基板アライメントマーク２００ａが設けられている。複数の基板アライメントマーク２００ａは、１つの露光領域に対して４つ設けられており、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａの位置に対応する位置に配置されている。
【００４９】
マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａと、基板２００の下地パターンに設けられた基板アライメントマーク２００ａ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。本実施の形態では、マスクアライメントマーク４１ａを十字状にして、基板アライメントマーク２００ａを四角形の枠状にした。
なお、基板アライメントマーク２００ａ及びマスクアライメントマーク４１ａを設ける位置は、基板２００の露光領域の大きさによって異なる。
【００５０】
［検出装置移動機構］
次に、アライメントマーク検出装置８０を移動させる検出装置移動機構９０について、図８を参照して説明する。
図８Ａは、アライメントマーク検出装置８０、検出装置移動機構９０及び後述するマスクマーク焦点位置移動機構１１０の上面図である。図８Ｂは、同側面図である。
【００５１】
露光部４０（図１参照）の上方には、検出装置移動機構９０が設置されるトップフレーム５が設けられている。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、トップフレーム５には、開口５ａが形成されている。
【００５２】
検出装置移動機構９０は、Ｙガイド９１と、Ｙステージ９２と、Ｘガイド９３と、Ｘステージ９４と、リブ９５，９６とを備えている。また、検出装置移動機構９０は、モータ１０１，１０６と、軸継手１０２，１０７と、軸受１０３，１０８と、ボールねじ１０４ａ，１０９ａと、ナット１０４ｂ，１０９ｂと、Ｚベース１０５とを備えている。
【００５３】
Ｙガイド９１は、トップフレーム５の上面に設けられており、Ｙ方向に沿って延びている。このＹガイド９１は、Ｙステージ９２をＹ方向に案内する。Ｙステージ９２は、Ｘ方向に長い長方形の板状に形成されている。Ｘガイド９３は、Ｙステージ９２の上面に設けられており、Ｘ方向に沿って延びている。このＸガイド９３は、Ｘステージ９４をＸ方向に案内する。
【００５４】
Ｘステージ９４は、Ｙ方向に長い長方形の板状に形成されている。リブ９５は、Ｘステージ９４の上面に設けられており、リブ９６は、Ｘステージ９４の下面に設けられている。これらリブ９５，９６には、Ｚベース１０５が取り付けられている。
【００５５】
モータ１０１は、トップフレーム５の上面に設置されており、主制御装置７０（図１参照）により駆動される。モータ１０１の回転軸は、軸継手１０２によりボールねじ１０４ａに接続されている。ボールねじ１０４ａは、Ｙ方向に延びており、トップフレーム５の上面に固定された軸受１０３に回転可能に支持されている。
【００５６】
ナット１０４ｂは、Ｙステージ９２の下面に固定されている。このナット１０４ｂは、ボールねじ１０４ａに螺合わされており、ボールねじ１０４ａが回転することにより、ボールねじ１０４ａの軸方向に沿ってＹ方向に移動する。モータ１０１における回転軸の回転は、軸継手１０２によってボールねじ１０４ａに伝達される。これにより、ボールねじ１０４ａが軸心を中心に回転して、Ｙステージ９２に固定されたナット１０４ｂが、ボールねじ１０４ａの軸方向に沿ってＹ方向に移動する。その結果、Ｙステージ９２は、Ｙガイド９１に沿ってＹ方向へ移動される。
【００５７】
モータ１０６は、Ｙステージ９２の上面に設置されており、主制御装置７０（図１参照）により駆動される。モータ１０６の回転軸は、軸継手１０７によりボールねじ１０９ａに接続されている。ボールねじ１０９ａは、Ｘ方向に延びており、Ｙステージ９２の上面に固定された軸受１０８により回転可能に支持されている。
【００５８】
ナット１０９ｂは、Ｘステージ９４の下面に固定されている。このナット１０９ｂは、ボールねじ１０９ａが回転することにより、ボールねじ１０９ａの軸方向に沿ってＸ方向に移動する。モータ１０６における回転軸の回転は、軸継手１０７によってボールねじ１０９ａに伝達される。これにより、ボールねじ１０９ａが軸心を中心に回転して、Ｘステージ９４に固定されたナット１０９ｂが、ボールねじ１０９ａの軸方向に沿ってＸ方向に移動する。その結果、Ｘステージ９４は、Ｘガイド９３に沿ってＸ方向へ移動される。
【００５９】
Ｚベース１０５は、リブ９５，９６によってＸステージ９４に取り付けられており、トップフレーム５の開口５ａ内に挿入されている。このＺベースには、マスクマーク焦点位置移動機構１１０が取り付けられており、マスクマーク焦点位置移動機構１１０は、アライメントマーク検出装置８０をＺ方向に移動可能に保持する。したがって、検出装置移動機構９０は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０を介して、アライメントマーク検出装置８０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向へ移動させる。
【００６０】
主制御装置７０（図１参照）は、検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御して、アライメントマーク検出装置８０を所定の位置へ移動させる。所定の位置に配置されたアライメントマーク検出装置８０は、マスクアライメントマーク４１ａ及び基板アライメントマーク２００ａの上方に位置する。
【００６１】
［マスクマーク焦点位置移動機構］
次に、アライメントマーク検出装置８０を移動させるマスクマーク焦点位置移動機構１１０について、図８を参照して説明する。
【００６２】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、マスクマーク焦点位置移動機構１１０は、Ｚガイド１１１と、Ｚステージ１１２と、リブ１１３と、取り付けベース１１４と、モータ台１１５とを備えている。また、マスクマーク焦点位置移動機構１１０は、モータ１１６と、軸継手１１７と、軸受１１８と、ボールねじ１１９ａと、ナット１１９ｂとを備えている。
【００６３】
Ｚガイド１１１は、検出装置移動機構９０のＺベース１０５に設けられており、Ｚ方向に沿って延びている。このＺガイド１１１は、Ｚステージ１１２をＺ方向に案内する。Ｚステージ１１２は、Ｚ方向に長い長方形の板状に形成されている。
【００６４】
リブ１１３は、Ｚステージ１１２のＺガイド１１１側とは反対側の平面に設けられている。このリブ１１３には、取り付けベース１１４が固定されている。取り付けベース１１４には、アライメントマーク検出装置８０が取り付けられている。
【００６５】
モータ台１１５は、Ｚベース１０５の上部に固定されている。モータ１１６は、モータ台１１５に設置されており、主制御装置７０（図１参照）により駆動される。モータ１１６の回転軸は、軸継手１１７によりボールねじ１１９ａに接続されている。このボールねじ１１９ａは、Ｚ方向に延びており、Ｚステージ１１２に固定された軸受１１８により回転可能に支持されている。
【００６６】
ナット１１９ｂは、Ｚステージ１１２のＺガイド１１１側とは反対側の平面に設けられている。このナット１１９ｂは、ボールねじ１１９ａが回転することにより、ボールねじ１１９ａの軸方向に沿ってＺ方向に移動する。モータ１１６における回転軸の回転は、軸継手１１７によってボールねじ１１９ａに伝達される。これにより、ボールねじ１１９ａが軸心を中心に回転して、Ｚステージ１１２に固定されたナット１１９ｂが、ボールねじ１１９ａの軸方向に沿ってＺ方向に移動する。その結果、Ｚステージ１１２は、Ｚガイド１１１に沿ってＺ方向へ移動される。
【００６７】
主制御装置７０（図１参照）は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御し、アライメントマーク検出装置８０をＺ方向へ移動させる。これにより、アライメントマーク検出装置８０の焦点位置が、Ｚ方向（上下方向）に移動される。
【００６８】
［アライメントマーク検出装置］
次に、アライメントマーク検出装置８０の構成について、図９〜図１１を参照して説明する。
図９は、アライメントマーク検出装置８０の側面図である。図１０は、アライメントマーク検出装置８０の第１の結像状態を示す説明図である。図１１は、アライメントマーク検出装置８０の第２の結像状態を示す説明図である。
【００６９】
図９に示すように、アライメントマーク検出装置８０は、本体８１と、レンズ鏡筒８２と、照明８３と、マスクマーク撮像部８４と、基板マーク撮像部８５とを備えている。また、アライメントマーク検出装置８０は、基板マーク撮像部８５を移動させる基板マーク焦点位置移動機構８７と、上述のマスクマーク焦点位置移動機構１１０とを含む。
【００７０】
図１０及び図１１に示すように、本体８１は、中空の箱状に形成された筐体部８１１と、この筐体部８１１の内部に配置された全反射ミラー８１２，８１３及びハーフミラー８１４，８１５と、光学部品（不図示）とを有している。光学部品としては、光束の偏光を変換する波長板などを挙げることができる。
【００７１】
レンズ鏡筒８２は、筐体部８１１に連通する筒部８２１と、筒部８２１の内部に移動可能に配設された集光レンズ８２２と、集光レンズ８２２を光軸に沿って移動させるレンズ駆動部（不図示）とを有している。
【００７２】
照明８３は、光源８３１と、光源８３１が取り付けられる光源取付部８３２とを有している。光源取付部８３２は、筐体部８１１に固定されている。また、光源８３１から出射された拘束は、筐体部８１１の内部に進入する。
【００７３】
筐体部８１１の内部に配置された全反射ミラー８１２は、照明８３から出射された光束を反射して、ハーフミラー８１４へ導く。ハーフミラー８１４は、全反射ミラー８１２によって反射された光束を反射して、集光レンズ８２２へ導く。また、ハーフミラー８１４は、マスク４１及び基板２００によって反射したマスク４１の下面の像光および基板２００の表面の像光を透過させて、ハーフミラー８１５へ導く。
【００７４】
ハーフミラー８１５及び全反射ミラー８１３は、本発明に係る光束分割部の一具体例であり、集光レンズ８２２を通る光束を分割して、マスクマーク撮像部８４及び基板マーク撮像部８５へ導く。つまり、ハーフミラー８１５は、ハーフミラー８１４を透過した基板２００の表面の像光を透過させて、基板マーク撮像部８５へ導く。また、ハーフミラー８１５は、ハーフミラー８１４を透過したマスク４１の下面の像光を反射して全反射ミラー８１３へ導く。そして、全反射ミラー８１３は、ハーフミラー８１４によって反射されたマスク４１の下面の像光をマスクマーク撮像部８４へ導く。
【００７５】
マスクマーク撮像部８４は、固体撮像素子８４１と、固体撮像素子８４１が取り付けられる撮像素子取付部８４２とを有している。また、基板マーク撮像部８５は、固体撮像素子８５１と、固体撮像素子８５１が取り付けられる撮像素子取付部８５２とを有している。
固体撮像素子８４１，８５１としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）などを用いることができる。
【００７６】
基板マーク焦点位置移動機構８７は、モータ８７１と、モータ８７１の回転軸に接続されたボールねじ８７２と、ボールねじ８７２に螺合されたナット８７３とを有している。モータ８７１は、主制御装置７０（図１参照）により駆動される。ナット８７３は、ボールねじ８７２が回転することにより、ボールねじ８７２の軸方向に沿って移動する。このナット８７３には、基板マーク撮像部８５の撮像素子取付部８５２が固定されている。
【００７７】
モータ１０１の回転軸が回転すると、ボールねじ８７２がモータ８７１の回転軸と一緒に回転する。これにより、撮像素子取付部８５２が固定されたナット８７３は、ボールねじ８７２の軸方向に沿って直線移動する。その結果、基板マーク撮像部８５は、光学系の光軸に沿って移動される。
【００７８】
次に、基板マーク焦点位置移動機構８７の動作について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【００７９】
主制御装置７０（図１参照）は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０によりアライメントマーク検出装置８０をＺ方向に移動させ、アライメントマーク検出装置８０の第１の焦点をマスク４１の下面（マスクアライメントマーク４１ａが設けられた面）に合わせる。その後、主制御装置７０は、基板マーク焦点位置移動機構８７を動作させて、アライメントマーク検出装置８０の第２の焦点を基板２００の上面（基板アライメントマーク２００ａが設けられた面）に合わせる。
【００８０】
アライメントマーク検出装置８０の第１の焦点とは、マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１に結像される光束の焦点である。また、アライメントマーク検出装置８０の第２の焦点とは、基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１に結像される光束の焦点である。
【００８１】
図１０及び図１１に示すように、照明８３の光源８３１から出射された光束は、その一部が筐体部８１１内の全反射ミラー８１２によって反射された後、ハーフミラー８１４によって反射される。そして、ハーフミラー８１４によって反射された光束は、筒部８２１内の集光レンズ８２２を通ってマスク４１及び基板２００へ照射される。
【００８２】
マスク４１で反射した光束は、集光レンズ８２２で集光され、ハーフミラー８１４を透過した後に、ハーフミラー８１５によって反射される。そして、全反射ミラー８１３によって反射され、マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１の受光面で受光される。
【００８３】
一方、基板２００で反射した光束は、集光レンズ８２２で集光され、ハーフミラー８１４を透過した後に、さらにハーフミラー８１５を透過し、基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１の受光面で受光される。固体撮像素子８４１及び固体撮像素子８５１は、受光面で受光した光の強度分布に応じた画像信号を画像処理装置５０及び表示装置７６（図１参照）へ出力する。
【００８４】
図１０は、マスク４１と基板２００との間の距離が長い（ギャップ幅が広い）状態を示している。この場合は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０でマスク４１の下面に第１の焦点を合わせた後に、基板マーク焦点位置移動機構８７によって基板マーク撮像部８５を下方向（Ｚ方向）に動作させる。そして、基板２００に設けられた基板アライメントマーク２００ａの焦点（結像位置）を合わせる。
【００８５】
マスク４１で反射した光束（マスクアライメントマーク４１ａの像光）は、固定されているマスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１における受光面に結像される。また、基板２００で反射した光束（基板アライメントマーク２００ａの像光）は、基板マーク撮像部８５を移動させることにより、基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１における受光面で結像される。
【００８６】
したがって、マスクアライメントマーク４１ａの像光と基板アライメントマーク２００ａの像光を、それぞれ高分解能で固体撮像素子８４１及び固体撮像素子８５１に結像させることができる。また、マスクアライメントマーク４１ａの画像と基板アライメントマーク２００ａの画像を同時に取得することができるため、マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができる。
【００８７】
図１１は、マスク４１と基板２００との間の距離が図１０に示す状態よりも短い（ギャップ幅が狭い）状態を示している。この場合は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０でマスク４１の下面に第１の焦点を合わせた後に、基板マーク焦点位置移動機構８７によって基板マーク撮像部８５を上方向（Ｚ方向）に動作させる。そして、基板２００に設けられた基板アライメントマーク２００ａの焦点（結像位置）を合わせる。
【００８８】
図１１に示す状態においても、マスクアライメントマーク４１ａの像光と基板アライメントマーク２００ａの像光を、それぞれ高分解能で固体撮像素子８４１及び固体撮像素子８５１に結像させることができる。また、マスクアライメントマーク４１ａの画像と基板アライメントマーク２００ａの画像を同時に取得することができるため、マスクの位置と基板の位置を迅速に検出することができる。
【００８９】
［基板アライメントマークの倍率補正］
次に、基板アライメントマーク２００ａの倍率補正について、図１２を参照して説明する。
図１２Ａは、ギャップ幅が狭い状態のマスクアライメントマーク４１ａの画像と基板アライメントマーク２００ａの画像を示す説明図である。図１２Ｂは、ギャップ幅が広い状態のマスクアライメントマーク４１ａの画像と基板アライメントマーク２００ａの画像を示す説明図である。図１２Ｃは、ギャップ幅が通常状態のマスクアライメントマーク４１ａの画像と基板アライメントマーク２００ａの画像を示す説明図である。
【００９０】
図１２に示すように、基板アライメントマーク２００ａの画像は、ギャップ幅の設定値に応じて拡大又は縮小する。そのため、本実施形態では、基板アライメントマーク２００ａの画像に対して倍率補正を行って、基板アライメントマーク２００ａの画像を通常状態の大きさに補正する。
【００９１】
［撮像部の位置補正］
次に、マスクマーク撮像部８４及び基板マーク撮像部８５の位置補正について、図１３を参照して説明する。
図１３は、アライメントマーク検出装置８０が基準レチクルを検出する状態を示す説明図である。
【００９２】
生産時の露光光の熱の影響などによって、２つのレンズの相対位置が変化した場合は、アライメントマークの検出精度が低下する可能性がある。つまり、レンズを固体撮像素子に対して個別に設けた２視野光学系では、レンズの相対位置がずれた量に比例して、アライメントマークの検出精度が低下する。
【００９３】
本実施形態では、レンズを１つにして、撮像部側を２つに分ける構造にした。これにより、熱による影響でアライメントマークの検出精度が低減しないようにすることができる。例えば、集光レンズ８２２のレンズ倍率が１０倍であった場合に、マスクアライメントマーク４１ａ及び基板アライメントマーク２００ａは、固体撮像素子８４１，８５１に１０倍に拡大されて結像される。そのため、固体撮像素子８４１，８５１の相対的な位置ずれが及ぼす画像への影響は、１／１０に低減される。これにより、マスク４１と基板２００の相対的な位置を高精度に検出することができる。
【００９４】
しかし、マスク４１と基板２００の相対的な位置をさらに高精度に検出する場合は、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置を補正するとよい。そこで、本実施形態では、基板の種類を切替える場合に、基準レチクル３００を用いてマスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的位置を補正する。
【００９５】
基準レチクル３００は、例えば、ベース３に配設されている。図１３に示すように、基準レチクル３００は、下レチクル板３０１と、下レチクル板３０１の上面３０１ａに配置された複数の上レチクル部材３０２Ａ，３０２Ｂ，３０３Ｃとを有している。上レチクル部材３０２Ａ，３０２Ｂ，３０３Ｃは、同様の構成を有しているため、ここでは、上レチクル部材３０２Ａについて説明する。
【００９６】
上レチクル部材３０２Ａは、下レチクル板３０１の上面３０１ａに固定された支持台３０５Ａと、支持台３０５Ａに支持された上レチクル板３０６Ａとを有している。支持台３０５Ａは、上レチクル板３０６Ａの外縁部に接合されている。上レチクル板３０６Ａの下面３０６ａにおける中央部と、この中央部に対向する下レチクル板３０１の上面３０１ａとの間には、所定の距離の間隙が形成されている。所定の距離の間隙は、基板の種類に応じて設定されたギャップ幅と等しい値に設定されている。
【００９７】
上レチクル板３０６Ａの下面３０６ａにおける中央部には、上レチクルマーク３００ａが設けられている。また、下レチクル板３０１の上面３０１ａにおける上レチクルマーク３００ａに対向する部分には、下レチクルマーク３００ｂが設けられている。
【００９８】
上レチクル部材３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃは、それぞれ支持台３０５Ａ，３０５Ｂ，３０５Ｃの高さが異なっており、それぞれの上レチクル板３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃの下面３０６ａから下レチクル板３０１の上面３０１ａまでの距離が異なっている。上レチクル板３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃの下面３０６ａから下レチクル板３０１の上面３０１ａまでの距離は、基板の種類に応じて設定されている。
【００９９】
基準レチクル３００を用いてマスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の位置を補正する場合は、図１３に示すように、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの像光をマスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１で撮像する。また、下レチクルマーク３００ｂを基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１で撮像する。
【０１００】
次に、上レチクルマーク３００ａの画像と下レチクルマーク３００ｂの画像から、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置を検出する。そして、検出した相対的な位置に基づいて、基板マーク撮像部８５をＺ方向に移動させることにより、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置を補正する。
【０１０１】
なお、本実施形態の基準レチクル３００は、２枚のレチクル板を使用しているが、本発明に係る基準レチクルとしては、ミラー反射による平行レチクル等を使用してもよい。
【０１０２】
［画像処理部及び主制御部］
次に、画像処理装置５０及び主制御装置７０について、図１４を参照して説明する。
図１４は、画像処理装置５０及び主制御装置７０のブロック図である。
【０１０３】
図１４に示すように、画像処理装置５０は、制御部５１と、演算処理部５２と、画像メモリ５３と、演算メモリ５４とを有している。演算メモリ５４には、画像認識を行う際に基準となる基板基準アライメントマークの画像、及びマスク基準アライメントマークの画像が予め記憶されている。画像メモリ５３は、各アライメントマーク検出装置８０のマスクマーク撮像部８４及び基板マーク撮像部８５が出力した画像信号を記憶する。
【０１０４】
演算処理部５２は、画像メモリ５３に記憶された画像信号を処理する。そして、各アライメントマーク検出装置８０のマスクマーク撮像部８４により撮像されたマスクアライメントマーク４１ａの画像と、演算メモリ５４に記憶されたマスク基準アライメントマークの画像とを比較して画像認識を行う。また、各アライメントマーク検出装置８０の基板マーク撮像部８５により撮像された基板アライメントマーク２００ａの画像と、演算メモリ５４に記憶された基板基準アライメントマークとを比較して画像認識を行う。これにより、マスクアライメントマーク４１ａと、基板アライメントマーク２００ａの位置を検出する。
【０１０５】
制御部５１は、演算処理部５２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閾値と、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閾値とがあり、両者を用いて画像認識の成否が判定される。
【０１０６】
主制御装置７０は、画像処理制御部７１と、検出装置制御部７２と、ステージ制御部７３と、メモリ７４とを有している。画像処理制御部７１は、画像処理装置５０を制御し、検出装置制御部７２は、検出装置移動機構９０、マスクマーク焦点位置移動機構１１０及び基板マーク焦点位置移動機構８７を制御する。ステージ制御部７３は、ステージ駆動回路６０を制御する。
【０１０７】
なお、図１４では、１つの基板マーク焦点位置移動機構８７のモータ８７１と、１つの検出装置移動機構９０のモータ１０１，１０６と、１つのマスクマーク焦点位置移動機構１１０のモータ１１６とが示されている。つまり、図１４では、他の３つの基板マーク焦点位置移動機構８７のモータ８７１、他の３つの検出装置移動機構９０のモータ１０１，１０６、及び他の３つのマスクマーク焦点位置移動機構１１０のモータ１１６がそれぞれ省略されている。
【０１０８】
メモリ７４には、基板２００に対して露光を行う際のマスク４１と基板２００とのギャップ幅、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が記憶されている。また、メモリ７４には、予め定めた設定ギャップ幅に応じた基板アライメントマークの倍率補正係数のデータが記憶されている。
本実施形態では、メモリ７４に記憶されている設定ギャップ幅に応じた倍率補正係数を画像処理装置５０に送り、基板アライメントマーク２００ａの基準となるマスクアライメントマーク４１ａのテンプレート画像の倍率補正値を変更する。
【０１０９】
２．露光装置の動作
次に、プロキシミティ露光装置１の動作について、図１５〜図２０を参照して説明する。
【０１１０】
［基板１枚目登録時処理］
まず、プロキシミティ露光装置１により行われる基板１枚目登録時処理について、図１５を参照して説明する。
図１５は、露光装置よる基板１枚目登録時処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、搬送ライン（不図示）から基板搬送ロボット３０へ１枚目の基板２００を供給する（ステップＳ３０１）。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２００の供給を停止する（ステップＳ３０２）。
【０１１２】
１枚目の基板２００が供給された基板搬送ロボット３０は、１枚目の基板２００を温度調節装置２０へ搬送する。そして、温度調節装置２０は、搬送された１枚目の基板２００の温度を調節する（ステップＳ３０３）。そして、温度調節装置２０による１枚目の基板２００の温度の調節後、基板搬送ロボット３０は、１枚目の基板２００を温度調節装置２０からチャック１５へ搬送する（ステップＳ３０４）。
【０１１３】
続いて、１枚目の基板２００のプリアライメントを行う（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５の処理では、主制御装置７０のステージ制御部７３が、ステージ駆動回路６０を制御して、ロード／アンロード位置に位置する基板保持部１０のＸステージ１１、Ｙステージ１２及びθステージ１３を駆動させる。これにより、基板保持部１０（チャック１５）がＸＹ方向へ移動すると共にθ方向へ回転し、１枚目の基板２００がプリアライメントされる。
【０１１４】
次に、１枚目の基板２００を１回目の露光を行う露光位置に配置する（ステップＳ３０６）。このステップＳ３０６の処理では、ステージ制御部７３がステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１、Ｙステージ１２を駆動させ、基板保持部１０を露光位置の１回目の露光を行う露光位置へ移動させる。
【０１１５】
次に、アライメントマーク検出装置８０をマスク４１のマスクアライメントマーク４１ａの上方に配置する（ステップＳ３０７）。このステップＳ３０７の処理では、主制御装置７０の検出装置制御部７２は、各検出装置移動機構９０のモータ１０１，１０６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０をマスク４１のマスクアライメントマーク４１ａの上方へ移動させる。
【０１１６】
続いて、マスク４１と１枚目の基板２００とのギャップ合わせを行う（ステップＳ３０８）。このステップＳ３０８の処理では、主制御装置７０がＺ−チルト機構の駆動を制御して、マスクホルダ４２をＺ方向へ移動及びチルトさせる。これにより、マスク４１と基板２００との間の距離であるギャップ幅を所定の値に設定するギャップ合わせが行われる。
【０１１７】
次に、１番目の露光位置における基板２００のアライメントを行う（ステップＳ３０９）。このステップＳ３０９の処理では、主制御装置７０が、メモリ７４に記憶されているマスク４１と基板２００との間のギャップ幅に応じた倍率補正係数を決定する。そして、基板アライメントマーク２００ａの画像に対して倍率補正を行った後に、基板２００のアライメントを行う。この基板２００のアライメント処理については、後で図１６を参照して説明する。
【０１１８】
ステップＳ３０９の処理が終了すると、検出装置制御部７２は、基板２００のアライメント後のチャック１５（基板保持部１０）の位置及び各アライメントマーク検出装置８０の位置を、露光登録位置としてメモリ７４に記憶する（ステップＳ３１０）。
【０１１９】
続いて、主制御装置７０は、１枚目の基板２００の全ての露光位置について露光登録位置の記憶が終了したか否かを判断する（ステップＳ３１１）。本実施形態では、１〜４番目まで露光位置が設定されている。
【０１２０】
ステップＳ３１１に処理において、全ての露光位置について登録位置の記憶が終了していないと判断した場合（ＮＯ）、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構を制御して、マスク４１と１枚目の基板２００との間のギャップ幅を広げる。そして、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を駆動させ、１枚目の基板２００のＸＹ方向へのステップ移動を行う（ステップＳ３１２）。
【０１２１】
これにより、１枚目の基板２００は、次の露光箇所がマスク４１に対向する位置に配置される。ステップＳ３１２の処理が終了すると、ステップＳ３０８の処理へ戻り、１枚目の基板２００の全ての露光箇所について登録位置の記憶が終了するまで、ステップＳ３０８〜ステップＳ３１２の処理を繰り返す。
【０１２２】
ステップＳ３１１の処理において、全ての露光箇所について登録位置の記憶が終了したと判断した場合（ＹＥＳ）、各アライメントマーク検出装置８０を基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの上方に配置する（ステップＳ３１３）。このステップＳ３１３の処理では、検出装置制御部７２が、各検出装置移動機構９０のモータ１０１，１０６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０を上レチクルマーク３００ａの上方へ移動させる。
【０１２３】
次に、１回目の基準レチクル３００の検出を行う（ステップＳ３１４）。このステップＳ３１４処理では、主制御装置７０が、メモリ７４に記憶されているマスク４１と基板２００との間のギャップ幅に応じた倍率補正係数を決定する。そして、１回目の基準レチクル３００の検出を行う。この基準レチクル３００の検出処理については、後で図１７を参照して説明する。
【０１２４】
ステップＳ３１４の処理が終了すると、基板保持部１０（チャック１５）をロード／アンロード位置に配置する（ステップＳ３１５）。このステップＳ３１５の処理では、主制御装置７０が、Ｚ−チルト機構の駆動を制御して、マスク４１と１枚目の基板２００との間のギャップ幅を広げる。そして、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を駆動させ、基板保持部１０（チャック１５）をロード／アンロード位置へ移動させる。
【０１２５】
次に、基板搬送ロボット３０が１枚目の基板２００をチャック１５から温度調節装置２０へ戻し、温度調節装置２０は、１枚目の基板２００の温度を調節する（ステップＳ３１６）。その後、搬送ライン（不図示）から基板搬送ロボット３０への２枚目以降の基板２００の供給を再開する（ステップＳ３１７）。
【０１２６】
次に、基板１枚目登録時処理におけるアライメント処理（図１５のステップＳ３０９）について、図１６を参照して説明する。
図１６は、基板１枚目登録時処理におけるアライメント処理を示すフローチャートである。
【０１２７】
なお、図１６は、マスクアライメントマーク４１ａ及び基板アライメントマーク２００ａを各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１の視野内に入れる際、基板保持部１０及び各マスクマーク撮像部８４の移動を操作者が行う例を示している。
【０１２８】
まず、主制御装置７０は、設定ギャップ幅に基づいて、テンプレート画像の倍率補正値を変更する(ステップＳ４０１)。設定ギャップ幅とは、露光を行う基板とマスク４１との間のギャップ幅の設定値であり、製品（表示パネル用基板）の種類に応じて設定されている。
【０１２９】
次に、操作者は、各マスクマーク撮像部８４の焦点をマスク４１の下面に合わせる（ステップＳ４０２）。このステップＳ４０２の処理において、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各アライメントマーク検出装置８０のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御する。
これにより、各アライメントマーク検出装置８０におけるマスクマーク撮像部８４の焦点がマスク４１の下面に合わされ、マスク４１の下面の像光が各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１に結像する。
【０１３０】
次に、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見て、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａが各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１の視野内（撮像範囲内）に有るか否かを判断する（ステップＳ４０３）。
【０１３１】
ステップＳ４０３の処理において、マスクアライメントマーク４１ａが固体撮像素子８４１の視野内に無い（ＮＯ）と判断した場合、操作者は、入力装置７７を用いてアライメントマーク検出装置８０のＸ方向及びＹ方向への移動を指示する（ステップＳ４０４）。
【０１３２】
続いて、検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御し、アライメントマーク検出装置８０をＸ方向及びＹ方向へ移動させる（ステップＳ４０５）。
そして、マスクアライメントマーク４１ａが各アライメントマーク検出装置８０における固体撮像素子８４１の視野内に入るまで、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０５を繰り返す。
【０１３３】
ステップＳ４０３の処理において、マスクアライメントマーク４１ａが固体撮像素子８４１の視野内に有る（ＹＥＳ）と判断した場合、操作者は、各基板マーク撮像部８５の焦点を基板２００の表面に合わせる（ステップＳ４０６）。
【０１３４】
ステップＳ４０６の処理では、操作者が、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各基板マーク撮像部８５のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、基板マーク焦点位置移動機構８７におけるモータ８７１の駆動を制御する。
これにより、各基板マーク撮像部８５の焦点が基板２００の表面に合わされ、基板２００の表面の像光が各基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１に結像する。
【０１３５】
次に、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見て、基板２００の基板アライメントマーク２００ａが各基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１の視野内（撮像範囲内）に有るか否かを判断する（ステップＳ４０７）。
【０１３６】
基板アライメントマーク２００ａが固体撮像素子８５１の視野内に無い（ＮＯ）と判断した場合、操作者は、入力装置７７を操作して基板保持部１０（チャック１５）の移動を指示する（ステップＳ４０８）。
【０１３７】
続いて、ステージ制御部７３は、操作者からの指示に従って、ステージ駆動回路６０の駆動を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を駆動させ、基板保持部１０（チャック１５）を移動させる（ステップＳ４０９）。
基板２００の基板アライメントマーク２００ａが各基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１の視野内に入るまで、ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９を繰り返す。
【０１３８】
ステップＳ４０７の処理において、基板アライメントマーク２００ａが各基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１の視野内（撮像範囲内）に有る（ＹＥＳ）と判断した場合、操作者は、各マスクマーク撮像部８４の焦点を再びマスク４１の下面に合わせる。そして、そのときのマスクマーク撮像部８４の位置を、マスク４１用の焦点位置としてメモリ７４に登録させる（ステップＳ４１０）。
【０１３９】
ステップＳ４１０の処理において、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各マスクマーク撮像部８４のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御する。
これにより、各マスクマーク撮像部８４の焦点が再びマスク４１の下面に合わされ、マスク４１の下面の像光が各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１に結像する。
【０１４０】
また、ステップＳ４１０の処理において、操作者は、入力装置７７を操作して、マスク４１用の焦点位置の登録を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、各マスクマーク撮像部８４の焦点が合った位置（焦点位置）を、マスク４１用の焦点位置としてメモリ７４に登録する。
【０１４１】
ステップＳ４１０の処理が終了すると、操作者は、各基板マーク撮像部８５の焦点を再び基板２００の表面に合わせ、そのときの基板マーク撮像部８５の位置を基板２００用の焦点位置としてメモリ７４に登録させる（ステップＳ４１１）。
【０１４２】
ステップＳ４１１の処理において、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各基板マーク撮像部８５のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、基板マーク焦点位置移動機構８７におけるモータ８７１の駆動を制御する。
これにより、各基板マーク撮像部８５の焦点が再び基板２００の表面に合わされ、基板２００の表面の像光が各基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１に結像する。
【０１４３】
また、ステップＳ４１１の処理において、操作者は、入力装置７７を操作して、基板２００用の焦点位置の登録を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、各基板マーク撮像部８５の焦点が合った位置（焦点位置）を、基板２００用の焦点位置としてメモリ７４に登録する。
【０１４４】
マスクマーク撮像部８４及び基板マーク撮像部８５を有するアライメントマーク検出装置８０は、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａの画像及び基板２００の基板アライメントマーク２００ａの画像を同時に検出（取得）する。演算処理部５２は、マスクアライメントマーク４１ａの画像を認識して、マスクアライメントマーク４１ａの位置検出し、基板アライメントマーク２００ａの画像を認識して、基板アライメントマーク２００ａの位置を検出する（ステップＳ４１２）。
【０１４５】
主制御装置７０の画像処理制御部７１は、演算処理部５２が検出した複数のマスクアライメントマーク４１ａの位置及び複数の基板アライメントマーク２００ａの位置から、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量を検出する（ステップＳ４１３）。そして、マスク４１と基板２００との相対的な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Ｓ４１４）。
【０１４６】
ステップＳ４１４の処理でマスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以下ではない（ＮＯ）と判断した場合、ステージ制御部７３は、Ｘステージ１１及びＹステージ１２の移動量、並びにθステージ１３の回転量を算出する（ステップＳ４１５）。つまり、ステージ制御部７３は、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以内になるように、Ｘステージ１１及びＹステージ１２の移動量、並びにθステージ１３の回転量を算出する。
【０１４７】
続いて、ステージ制御部７３は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を算出した移動量だけ移動させ、θステージ１３を算出した回転量だけ回転させる（ステップＳ４１６）。その後、処理は、ステップＳ４１２へ戻る。
【０１４８】
ステップＳ４１４の処理において、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以下である（ＹＥＳ）と判断した場合、主制御装置７０は、基板２００のアライメントを終了する。基板２００のアライメントが終了したとき、基板２００の基板アライメントマーク２００ａと各基板マーク撮像部８５とは、相対的に画像認識に適した位置にある。
【０１４９】
次に、基板１枚目登録時処理における基準レチクル検出処理（図１５のステップＳ３１４）について、図１７を参照して説明する。
図１７は、基板１枚目登録時処理における基準レチクル検出処理を示すフローチャートである。
【０１５０】
なお、図１７は、基準レチクル３００の上下のレチクルマーク３００ａ，３００ｂを各アライメントマーク検出装置８０の固体撮像素子８４１，８５１の視野内（撮像範囲）に入れる際、各アライメントマーク検出装置８０の移動を操作者が指示する例を示している。
【０１５１】
まず、操作者は、各マスクマーク撮像部８４の焦点を基準レチクル３００における上レチクル板３０６の下面３０６ａに合わせる（ステップＳ５０１）。このステップＳ５０１の処理において、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各マスクマーク撮像部８４のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御する。
これにより、各マスクマーク撮像部８４の焦点が基準レチクル３００における上レチクル板３０６の下面３０６ａに合わされ、下面３０６ａの像光が各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１に結像する。
【０１５２】
次に、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見て、上レチクル板３０６の下面３０６ａに設けられた上レチクルマーク３００ａが、各アライメントマーク検出装置８０の固体撮像素子８４１の視野内（撮像範囲内）に有るか否かを判断する（ステップ５０２）。
【０１５３】
ステップＳ５０２の処理において、上レチクルマーク３００ａが固体撮像素子８４１の視野内に無いと判断した場合、操作者は、入力装置７７を操作してアライメントマーク検出装置８０のＸ方向及びＹ方向への移動を指示する（ステップ５０３）。
【０１５４】
続いて、検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御し、アライメントマーク検出装置８０をＸ方向及びＹ方向へ移動させる（ステップＳ５０４）。
そして、上レチクルマーク３００ａが各アライメントマーク検出装置８０における固体撮像素子８４１の視野内に入るまで、ステップＳ５０２〜ステップＳ５０４を繰り返す。
【０１５５】
ステップＳ５０２の処理において、上レチクルマーク３００ａが固体撮像素子８４１の視野内に有ると判断した場合、操作者は、各マスクマーク撮像部８４の焦点を基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａに合わせる。そして、そのときのマスクマーク撮像部８４の位置を、基準レチクルの焦点位置としてメモリ７４に登録する（ステップＳ５０５）。
【０１５６】
ステップＳ５０５の処理において、操作者は、表示装置７６に表示された画像を見ながら入力装置７７を操作して、各アライメントマーク検出装置８０のＺ方向への移動を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御する。
これにより、各マスクマーク撮像部８４の焦点が基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａに合わされ、上レチクルマーク３００ａの像光が各マスクマーク撮像部８４の固体撮像素子８４１に結像する。
【０１５７】
また、ステップＳ５０５の処理において、操作者は、入力装置７７を操作して、マスク４１用の焦点位置の登録を指示する。検出装置制御部７２は、操作者からの指示に従って、各マスクマーク撮像部８４の焦点が上レチクルマーク３００ａに合った位置（焦点位置）を、基準レチクル３００の同時認識用の焦点位置としてメモリ７４に登録する。
【０１５８】
この時点では、図１６に示すステップ４１０とステップ４１１の処理により、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５との相対的な位置は、マスク４１と基板２００との間のギャップ幅に対応した関係になっている。
したがって、各アライメントマーク検出装置８０の固体撮像素子８５１に下レチクルマーク３００ｂが結像するように、基板マーク焦点位置移動機構８７のモータ８７１を駆動させて基板マーク撮像部８５を移動させる必要は無い。
【０１５９】
なお、微調整のために、固体撮像素子８５１を有する基板マーク撮像部８５を移動させることも可能である。しかし、基板マーク撮像部８５を機械的に動かすことで、取得する画像に平面方向のずれが生じる場合は、基板マーク撮像部８５を移動させないことが好ましい。
【０１６０】
各アライメントマーク検出装置８０は、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの画像及び下レチクルマーク３００ｂの画像を同時に撮像（取得）する。演算処理部５２は、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの画像を認識して、上レチクルマーク３００ａの位置検出し、下レチクルマーク３００ｂの画像を認識して、下レチクルマーク３００ｂの位置を検出する（ステップ５０６）。
【０１６１】
主制御装置７０の画像処理制御部７１は、演算処理部５２が検出した基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａ及び下レチクルマーク３００ｂの位置から、上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂとの位置ずれ量を検出する（ステップ５０７）。そして、上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂの位置ずれ量の相対位置関係を基準位置として記憶する（ステップＳ５０８）。
【０１６２】
［露光制御処理］
まず、プロキシミティ露光装置１により行われる露光制御処理について、図１８を参照して説明する。
図１８は、露光装置よる露光制御処理を示すフローチャートである。
【０１６３】
図１５に示す基板１枚目登録時処理のステップＳ３１７において、基板２００の供給を再開した後、基板搬送ロボット３０は、基板２００を搬送ラインから温度調節装置２０へ搬送し、温度調節装置２０は、基板２００の温度を調節する（ステップＳ６０１）。
【０１６４】
但し、１枚目の基板２００は、図１５に示す基板１枚目登録時処理のステップＳ３１６において、既にチャック１５から温度調節装置２０へ戻されて、温度が調節されている。したがって、１枚目の基板２００については、ステップＳ６０１の工程は不要である。温度調節装置２０による基板２００の温度の調節後、基板搬送ロボット３０は、基板２００を温度調節装置２０からチャック１５へ搬送する（ステップＳ６０２）。
【０１６５】
次に、チャック１５に保持された基板２００のプリアライメントを行う（ステップＳ６０３）。このステップＳ６０３の処理において、主制御装置７０のステージ制御部７３は、ステージ駆動回路６０を制御して、ロード／アンロード位置に位置する基板保持部１０のＸステージ１１、Ｙステージ１２及びθステージ１３を駆動させる。これにより、基板保持部１０（チャック１５）がＸＹ方向へ移動すると共にθ方向へ回転し、基板２００がプリアライメントされる。
【０１６６】
次に、ステージ制御部７３は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を駆動させることにより、基板保持部１０（チャック１５）を、メモリ７４に記憶された１番目の露光登録位置へ移動させる（ステップＳ６０４）。
【０１６７】
また、主制御装置７０の検出装置制御部７２は、各検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０を、メモリ７４に記憶された１回目の基準レチクル登録位置へ移動させる（ステップＳ６０５）。
【０１６８】
次に、主制御装置７０は、１回目の基準レチクル検出を行う（ステップＳ６０６）。続いて、主制御装置７０の検出装置制御部７２は、各検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０を、メモリ７４に記憶された１番目の露光登録位置へ移動させる（ステップＳ６０７）。
【０１６９】
なお、ステップＳ６０４の処理と、ステップＳ６０５，Ｓ６０６，Ｓ６０７の処理を並行して行うと、タクトタイムを短縮することができる。しかし、本発明に係る露光制御処理としては、ステップＳ６０４の処理と、ステップＳ６０５，Ｓ６０６，Ｓ６０７の処理を順番に行ってもよい。その場合、ステップＳ６０４の処理を先に行ってもよく、また、ステップＳ６０５，Ｓ６０６，Ｓ６０７の処理を先に行ってもよい。
【０１７０】
ステップＳ６０４，Ｓ６０７の処理において、チャック１５及び各アライメントマーク検出装置８０を露光登録位置へ移動させたとき、基板アライメントマーク２００ａとアライメントマーク検出装置８０とは相対的に画像認識に適した位置に配置されている。また、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａ及び基板２００の基板アライメントマーク２００ａは、各アライメントマーク検出装置８０の視野内（撮像範囲内）に配置されている。
【０１７１】
ステップＳ６０４及びステップＳ６０７の処理が終了すると、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構の駆動を制御して、マスクホルダ４２をＺ方向へ移動及びチルトさせることにより、マスク４１と基板２００とのギャップ合わせを行う（ステップＳ６０８）。
【０１７２】
次に、主制御装置７０は、１回目の露光に対応する基板２００のアライメントを行う（ステップＳ６０９）。その後、検出装置制御部７２は、各検出装置移動機構９０におけるモータ１０１，１０６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０をマスクホルダ４２の開口４２ａの外側の退避位置へ移動させる（ステップＳ６１０）。
【０１７３】
続いて、主制御装置７０は、その露光位置における露光を行う（ステップＳ６１１）。次に、主制御装置７０は、全ての露光位置における露光が終了したか否かを判断する（ステップＳ６１２）。
【０１７４】
ステップＳ６１２の処理において、全ての露光位置における露光が終了していないと判断した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構の駆動を制御して、マスク４１と基板２００とのギャップを広げる。そして、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を移動させて、基板２００のＸＹ方向へのステップ移動を行う（ステップＳ６１３）。これにより、基板２００は、次の露光位置へ移動する。ステップＳ６１３の処理が終了すると、ステップＳ６０４及びステップＳ６０５へ戻る。
【０１７５】
ステップＳ６１２の処理において、全ての露光位置における露光が終了したと判断した場合、主制御装置７０は、Ｚ−チルト機構によりマスク４１と基板２００とのギャップ幅を広げる。そして、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を駆動させることにより、基板保持部１０（チャック１５）をロード／アンロード位置へ移動させる（ステップＳ６１４）。その後、基板搬送ロボット３０は、露光が終了した基板２００を、チャック１５から搬送ラインへ搬出する（ステップＳ６１５）。
【０１７６】
次に、プロキシミティ露光装置１により行われる露光制御処理における基準レチクル検出処理（図１８のステップＳ６０６）について、図１９を参照して説明する。
図１９は、露光制御処理における基準レチクル検出処理を示すフローチャートである。
【０１７７】
各アライメントマーク検出装置８０を基準レチクル登録位置へ移動させたとき、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂと、アライメントマーク検出装置８０とは、相対的に画像認識に適した位置にある。そして、上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂは、各アライメントマーク検出装置８０の視野内（撮像範囲内）に位置する。
【０１７８】
検出装置制御部７２は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０を図１７のステップＳ５０５の処理で登録した基準レチクルの焦点位置へ移動させる（ステップＳ７１１）。これにより、各アライメントマーク検出装置８０の固体撮像素子８４１には、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの像光が結像する。
【０１７９】
次に、各アライメントマーク検出装置８０は、基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａの画像及び下レチクルマーク３００ｂの画像を同時に撮像（取得）する。そして、演算処理部５２は、上レチクルマーク３００ａの画像を認識して、上レチクルマーク３００ａの位置を検出し、下レチクルマーク３００ｂの画像を認識して、下レチクルマーク３００ｂの位置を検出する（ステップＳ７１２）。
【０１８０】
次に、主制御装置７０の画像処理制御部７１は、演算処理部５２が検出した上レチクルマーク３００ａの位置及び下レチクルマーク３００ｂの位置から、上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂとの相対的な位置ずれ量を検出する（ステップＳ７１３）。そして、図１７のステップＳ５０８の処理で記憶した基準位置のずれ量に基づいて、ステップＳ７１３の処理で検出した上レチクルマーク３００ａと下レチクルマーク３００ｂとの相対的な位置ずれ量を補正する（ステップＳ７１４）。
【０１８１】
次に、プロキシミティ露光装置１により行われる露光制御処理におけるアライメント処理（図１８のステップＳ６０９）について、図２０を参照して説明する。
図２０は、露光制御処理における基準レチクル検出処理を示すフローチャートである。
【０１８２】
まず、検出装置制御部７２は、マスクマーク焦点位置移動機構１１０におけるモータ１１６の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０を、図１６のステップＳ４１０で登録したマスク用の焦点位置へ移動させる（ステップＳ８１１）。これにより、各アライメントマーク検出装置８０の固体撮像素子８４１には、マスク４１の下面の像光が結像する。
【０１８３】
続いて、検出装置制御部７２は、基板マーク焦点位置移動機構８７におけるモータ８７１の駆動を制御して、各アライメントマーク検出装置８０の基板マーク撮像部８５を、図１６のステップＳ４１１で登録した基板用の焦点位置へ移動させる（ステップＳ８１２）。これにより、基板マーク撮像部８５の固体撮像素子８５１には、基板２００の表面の像光が結像する。
なお、ステップＳ８１１の処理とステップＳ８１２の処理を並行して行ってもよい。この場合は、タクトタイムを短縮することができる。
【０１８４】
次に、各アライメントマーク検出装置８０は、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａの画像及び基板２００の基板アライメントマーク２００ａの画像を同時に撮像（取得）する。演算処理部５２は、マスクアライメントマーク４１ａの画像を認識して、マスクアライメントマーク４１ａの位置検出し、基板アライメントマーク２００ａの画像を認識して、基板アライメントマーク２００ａの位置を検出する（ステップＳ８１３）。
【０１８５】
続いて、画像処理制御部７１は、演算処理部５２が検出した複数のマスクアライメントマーク４１ａの位置と、複数の基板アライメントマーク２００ａの位置から、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量を検出する（ステップＳ８１４）。そして、マスク４１と基板２００との相対的な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Ｓ８１５）。
【０１８６】
ステップＳ８１５の処理でマスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以下ではない（ＮＯ）と判断した場合、ステージ制御部７３は、Ｘステージ１１及びＹステージ１２の移動量、並びにθステージ１３の回転量を算出する（ステップ８１６）。つまり、ステージ制御部７３は、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以内になるように、Ｘステージ１１及びＹステージ１２の移動量、並びにθステージ１３の回転量を算出する。
【０１８７】
そして、ステージ制御部７３は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ１１及びＹステージ１２を算出した移動量だけ移動させ、θステージ１３を算出した回転量だけ回転させる（ステップＳ８１７）。その後、処理は、ステップＳ８１３へ戻る。
【０１８８】
ステップＳ８１５の処理において、マスク４１と基板２００との相対的な位置ずれ量が所定値以下である（ＹＥＳ）と判断した場合、主制御装置７０は、基板２００のアライメントを終了する。基板２００のアライメントが終了したとき、基板２００の基板アライメントマーク２００ａと各基板マーク撮像部８５とは、相対的に画像認識に適した位置にある。
【０１８９】
本実施形態のプロキシミティ露光装置１では、マスクマーク焦点位置移動機構１１０のモータ１１６を駆動させて、アライメントマーク検出装置８０におけるマスクマーク撮像部８４の焦点をマスク４１の下面に合わせる。また、基板マーク焦点位置移動機構８７のモータ８７１を駆動させて、アライメントマーク検出装置８０における基板マーク撮像部８５の焦点を基板２００の表面に合わせる。
【０１９０】
これにより、マスク４１に設けられたマスクアライメントマーク４１ａの画像と、基板２００に設けられた基板アライメントマーク２００ａの画像とを、高分解能で同時に撮像（取得）することができる。したがって、基板２００とマスク４１の相対的な位置の検出を迅速かつ高精度に行うことができ、タクトタイムを短縮することができる。さらに、基板２００とマスク４１の相対的な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により、高品質な表示パネル用基板を高いスループットで製造することができる。
【０１９１】
また、図１５に示す基板１枚目登録時処理において、１枚目の基板２００は、各露光位置に対するアライメント（ステップＳ３０９）に時間を要する。そのため、１枚目の基板２００のアライメント後に、その露光位置での露光を行うと、２枚目以降の基板２００とは露光時の基板２００の温度が異なってしまう。その結果、パターンの露光精度が低下し、製品として使用できない基板が発生する可能性がある。
【０１９２】
そこで、本実施の形態では、１枚目の基板がチャック１５に搬送されてきたときに、全ての露光登録位置を検出してメモリ７４に記憶した後に、基板搬送ロボット３０により１枚目の基板２００を温度調節装置２０へ戻す（ステップＳ３１４）。
これにより、１枚目の基板２００は、２枚目以降の基板２００と同じ手順で各露光位置に配置されてアライメント及び露光が行われるので、２枚目以降の基板と同じ温度条件で露光が行われる。したがって、１枚目の基板２００についても、パターンの露光精度が低下しないようにすることができる。
【０１９３】
また、本実施の形態では、１枚目の基板２００を基板搬送ロボット３０へ供給した後、２枚目以降の基板２００の基板搬送ロボット３０への供給を停止する（図１５のステップＳ３０２）。そして、基板搬送ロボット３０により１枚目の基板２００を温度調節装置２０へ戻した後、２枚目以降の基板２００の基板搬送ロボット３０への供給を再開する（図１５のステップＳ３１５）。
【０１９４】
これにより、基板２００の供給を再開した後に、温度調節装置２０からチャック１５への基板２００の搬送が１枚目の基板２００から順番に行われ、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）方式で基板２００に対する露光を行うことできる。
【０１９５】
また、本実施の形態では、図１８に示す露光制御処理のステップＳ６０４の処理によりチャック１５を露光登録位置へ移動させ、ステップＳ６０７の処理によりアライメントマーク検出装置８０を露光登録位置へ移動させる。これにより、マスク４１のマスクアライメントマーク４１ａを、アライメントマーク検出装置８０におけるマスクマーク撮像部８４の撮像範囲内に配置することができる。また、基板２００の基板アライメントマーク２００ａを、アライメントマーク検出装置８０の基板マーク撮像部８５の撮像範囲内に配置することができる。
【０１９６】
その結果、基板２００のアライメント処理（ステップＳ４０７）を行うときに、基板２００の基板アライメントマーク２００ａと、アライメントマーク検出装置８０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ている。したがって、マスク４１と基板２００との位置合わせを迅速に行うことができ、タクトタイムを短縮することができる。
【０１９７】
また、本実施の形態では、主制御装置７０が、設定ギャップ幅に応じてマスクアライメントマーク４１ａのテンプレート画像の倍率補正値を変更する（図１６のステップＳ４０１）。これにより、基板の種類に応じて基板とマスク４１との間の距離であるギャップ幅が変化した場合でも、設定ギャップ幅に応じて基板アライメントマークの倍率が変更され、基板とマスクの相対的な位置を精度良く検出することができる。その結果、基板とマスクの相対的な位置合わせを高精度に行うことができる。
【０１９８】
また、本実施の形態では、基板１枚目登録時処理において、主制御装置７０が基準レチクル３００の上レチクルマーク３００ａ及び下レチクルマーク３００ｂをアライメントマーク検出装置８０によって撮像する。そして、上レチクルマーク３００ａの画像及び下レチクルマーク３００ｂ画像に基づいて、アライメントマーク検出装置８０のマスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置を補正する。
【０１９９】
これにより、露光光の熱の影響などによって、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置が変化しても、マスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５の相対的な位置を正常な位置に戻すことができる。その結果、基板とマスクの相対的な位置を精度良く検出することができ、基板とマスクの相対的な位置合わせを高精度に行うことができる。
【０２００】
３．ＴＦＴ基板の製造工程
次に、液晶ディスプレイ装置におけるＴＦＴ基板の製造工程について、図２１を参照して説明する。
図２１は、液晶ディスプレイ装置におけるＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【０２０１】
ＴＦＴ基板を製造する場合は、まず、薄膜形成工程を行う（ステップＳ１０１）。
薄膜形成工程では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、ガラス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。
【０２０２】
次に、レジスト塗布工程を行う（ステップＳ１０２）。
レジスト塗布工程では、薄膜形成工程（ステップＳ１０１）で形成した薄膜上に、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、フォトレジスト膜を形成する。
【０２０３】
次に、露光工程を行う（ステップＳ１０３）。
露光工程では、上述したプロキシミティ露光装置１を用いて、ガラス基板のフォトレジスト膜にマスクのパターンを転写する。
【０２０４】
次に、現像工程を行う（ステップＳ１０４）。
現像工程では、シャワー現像法等により現像液をガラス基板の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。
【０２０５】
次に、エッチング工程を行う（ステップＳ１０５）。
エッチング工程では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップＳ１０１）で形成したガラス基板上の薄膜の内、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。
【０２０６】
次に、剥離工程を行う（ステップＳ１０６）。
剥離工程では、エッチング工程（ステップＳ１０５）において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。
【０２０７】
なお、各工程の前又は後には、必要に応じて、ガラス基板の洗浄／乾燥工程が実施される。そして、上述の工程を数回繰り返すことにより、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【０２０８】
４．カラーフィルタ基板の製造工程
次に、液晶ディスプレイ装置におけるカラーフィルタ基板の製造工程について、図２２を参照して説明する。
図２２は、液晶ディスプレイ装置における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。
【０２０９】
カラーフィルタ基板を製造する場合は、まず、ブラックマトリクス形成工程を行う（ステップＳ２０１）。
ブラックマトリクス形成工程では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。
【０２１０】
次に、着色パターン形成工程を行う（ステップＳ２０２）。
着色パターン形成工程では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。なお、着色パターン形成工程は、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。
【０２１１】
次に、保護膜形成工程を行う（ステップＳ２０３）。
保護膜形成工程では、着色パターン形成工（ステップＳ２０２）で形成した着色パターンの上に保護膜を形成する。
【０２１２】
次に、透明電極膜形成工程を行う（ステップＳ２０４）。
透明電極膜形成工程では、保護膜形成工程（ステップＳ２０３）で形成した保護膜の上に透明電極膜を形成する。
【０２１３】
なお、各工程各工程の前、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。また、カラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップＳ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップＳ２０２）の露光処理において、本実施形態のプロキシミティ露光装置１を適用することができる。
【０２１４】
５．変形例
以上、本発明の一実施形態に係るアライメントマーク検出装置８０及びプロキシミティ露光装置１について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明のアライメントマーク検出装置及び露光装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０２１５】
例えば、本実施形態では、マスクマーク焦点位置移動機構１１０がマスクマーク撮像部８４と基板マーク撮像部８５とをＺ方向に移動させる構成とした。しかし、本発明に係るマスクマーク焦点位置移動機構としては、マスクマーク撮像部８４のみをＺ方向に移動させる構成であってもよい。
【０２１６】
また、本実施形態では、予め定めたギャップ幅に応じた基板アライメントマーク２００ａの倍率補正係数のデータをメモリ７４に記憶させている。しかし、本発明に係るメモリには、予め定めたギャップ幅に応じたマスクアライメントマーク４１ａの倍率補正係数のデータを記憶させてもよい。
【０２１７】
また、本実施形態では、ギャップ幅に応じた倍率補正係数に基づいて基板アライメントマークの基準となるマスクアライメントマークのテンプレート画像の倍率補正値を変更した。しかし、本発明に係る制御装置としては、マスクアライメントマークのテンプレート画像の倍率補正値を変更してもよい。
【符号の説明】
【０２１８】
１…プロキシミティ露光装置、  ３…ベース、  ３Ａ…Ｘ軸ガイド、  ５…トップフレーム、  １０…基板保持部、  １１…Ｘステージ、  １２…Ｙステージ、  １３…θステージ、  １４…チャック支持台、  １５…チャック、  １６…Ｙ軸ガイド、  ２０…温度調節装置、  ３０…基板搬送ロボット、  ４０…露光部、  ４１…マスク、  ４１ａ…マスクアライメントマーク、  ４２…マスクホルダ、  ５０…画像処理装置、  ６０…ステージ駆動回路、  ７０…主制御装置、  ７１…画像処理制御部、  ７２…検出装置制御部、  ７３…ステージ制御部、  ７４…メモリ、  ７６…表示装置、  ７７…入力装置、  ８０…アライメントマーク検出装置、  ８１…本体、  ８２…レンズ鏡筒、  ８３…照明、  ８４…マスクマーク撮像部、  ８５…基板マーク撮像部、  ８７…基板マーク焦点位置移動機構、  ９０…検出装置移動機構、  １１０…マスクマーク焦点位置移動機構、  ２００…基板、  ２００ａ…基板アライメントマーク、  ３００…基準レチクル、  ３００ａ…上レチクルマーク、  ３００ｂ…下レチクルマーク、  ８１１…筐体部、  ８１２，８１３…全反射ミラー、  ８１４，８１５…ハーフミラー、  ８２１…筒部、  ８２２…集光レンズ（レンズ）、  ８３１…光源、  ８３２…光源取付部、  ８４１，８５１…固体撮像素子、  ８４２，８５２…撮像素子取付部
【図１】
2014071315.tif 000003
【図２】
2014071315.tif 000004
【図３】
2014071315.tif 000005
【図４】
2014071315.tif 000006
【図５】
2014071315.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014071315.tif 000009
【図８】
2014071315.tif 000010
【図９】
2014071315.tif 000011
【図１０】
2014071315.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014071315.tif 000014
【図１３】
2014071315.tif 000015
【図１４】
2014071315.tif 000016
【図１５】
2014071315.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2014071315.tif 000019
【図１８】
2014071315.tif 000020
【図１９】
2014071315.tif 000021
【図２０】
2014071315.tif 000022
【図２１】
2014071315.tif 000023
【図２２】
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