(57)【要約】【課題】２枚の板状体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。【解決手段】第１アライメントマークＡＭ１が形成された第１板状体ＳＢと、第２アライメントマークＡＭ２が形成された光透過性を有する第２板状体ＢＬとを、互いに平行に、かつ所定のギャップを隔てて近接対向配置させる。第２板状体ＢＬに対して第１板状体ＳＢとは反対側に、光軸が第２板状体ＢＬの主面に直交するように主撮像手段２７を配置する。第２板状体ＢＬに対して第１板状体ＳＢとは反対側から、主撮像手段２７の撮像範囲よりも広い撮像範囲を有する副撮像手段２５により第１アライメントマークＡＭ１と第２アライメントマークＡＭ２とを同一視野で撮像し、その撮像結果に基づき、第１アライメントマークＡＭ１と第２アライメントマークＡＭ２とが主撮像手段２７の撮像範囲に入る位置に第１板状体ＳＢと第２板状体ＢＬとを位置決めする。【選択図】図１９
2014165331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アライメントマークが形成された第１板状体を保持し、前記第１板状体をその主面と平行な方向に移動可能な第１保持手段と、
第２アライメントマークが形成された光透過性を有する第２板状体を保持し、前記第１板状体に対して平行に、かつ所定のギャップを隔てて近接対向配置させるとともに、前記第２板状体をその主面と平行な方向に移動可能な第２保持手段と、
前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に、光軸が前記第２板状体の主面に直交するように設けられて、前記第１板状体および前記第２板状体を撮像する主撮像手段と、
前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に設けられて、前記第１撮像手段の撮像範囲よりも広い撮像範囲で前記第１板状体および前記第２板状体を撮像する副撮像手段と
を備え、
前記副撮像手段の撮像結果に基づき、前記第１保持手段が、前記第１アライメントマークが前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第１板状体を移動位置決めする一方、前記副撮像手段の撮像結果に基づき、前記第２保持手段が、前記第２アライメントマークが前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第２板状体を移動位置決めし、さらに、
前記主撮像手段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が、前記第１アライメントマークに対する前記第２アライメントマークの相対位置が予め定められた目標位置となるように前記第１板状体と前記第２板状体との相対位置を変化させる
ことを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記副撮像手段の光軸が前記第２板状体の主面に斜交する請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記副撮像手段の撮像範囲が、前記主撮像手段の撮像範囲の少なくとも一部を含む請求項１または２に記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記主撮像手段が、倍率が固定された拡大光学系を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のアライメント装置。
【請求項５】
前記主撮像手段が、前記副撮像手段よりも高い分解能を有する請求項１ないし４のいずれかに記載のアライメント装置。
【請求項６】
前記副撮像手段の被写界深度が前記主撮像手段の被写界深度よりも深く、前記副撮像手段が前記第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ともに合焦範囲に入れて撮像する請求項１ないし５のいずれかに記載のアライメント装置。
【請求項７】
互いに撮像範囲の異なる複数の前記主撮像手段と、互いに撮像範囲の異なる複数の前記副撮像手段とを備える請求項１ないし６のいずれかに記載のアライメント装置。
【請求項８】
第１アライメントマークが形成された第１板状体と、第２アライメントマークが形成された光透過性を有する第２板状体とを、互いに平行に、かつ所定のギャップを隔てて近接対向配置させるとともに、前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に、光軸が前記第２板状体の主面に直交するように主撮像手段を配置する配置工程と、
前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側から、前記主撮像手段の撮像範囲よりも広い撮像範囲を有する副撮像手段により前記第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で撮像し、その撮像結果に基づき、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が前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第１板状体と前記第２板状体とを位置決めする予備アライメント工程と、
前記主撮像手段により前記第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で撮像し、その撮像結果に基づき、前記第１アライメントマークに対する前記第２アライメントマークの相対位置が予め定められた目標位置となるように前記第１板状体と前記第２板状体とを相対移動させる精密アライメント工程と
を備えるアライメント方法。
【請求項９】
前記副撮像手段の光軸を前記第２板状体の主面に斜交させる請求項８に記載のアライメント方法。
【請求項１０】
前記副撮像手段の撮像範囲を、前記主撮像手段の撮像範囲の少なくとも一部を含むように設定する請求項８または９に記載のアライメント方法。
【請求項１１】
前記予備アライメント工程では、前記主撮像手段の被写界深度よりも深い被写界深度を有する前記副撮像手段により、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ともに合焦範囲に入れて撮像を行う請求項８ないし１０のいずれかに記載のアライメント方法。
【請求項１２】
前記第１板状体および前記第２板状体の少なくとも一方について、前記予備アライメント工程と前記精密アライメント工程との間で移動方向を略同じとする請求項８ないし１１のいずれかに記載のアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対向配置した２つの板状体の位置合わせを行うアライメント技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置や表示装置等の電子デバイスを製造するための要素技術として、ガラス基板や半導体基板などの基板にパターンを担持する担持体を基板に密着させてパターンを転写するものや、所定の機能層を挟んで２枚の基板を貼り合わせるものがある。このように平板状の板状体を対向配置する技術においては、２枚の板状体の相対的な位置合わせが重要となる。この目的のために、２枚の板状体のそれぞれに予めアライメントマークを形成しておき、これらのアライメントマークをカメラ等に撮像手段で撮像することで２枚の板状体の相対位置を検出し位置合わせを行う技術が用いられる。このような目的に適用可能な技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、近接対向配置させたウエハとマスクとの位置合わせを行うのに際して、ウエハおよびマスクのそれぞれに形成されたアライメントマークを斜め方向から、つまり撮像光学系の光軸をウエハ主面の法線方向とは異なる方向に設定した状態で撮像する。こうすることで、所定のギャップを隔てて対向するウエハおよびマスクの双方に形成されたアライメントマークのそれぞれを共に合焦範囲に含めて撮像を行うことが可能となり、これによりウエハとマスクとの位置検出精度が高められている。またこの従来技術では、像検出装置（撮像手段）での撮像結果に基づいてウエハおよびマスクの粗い位置合わせを行った後、同じ撮像手段を用いてより高精度の位置合わせが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年ではデバイスのさらなる薄型化および大型化が求められるとともに、パターンの高精細化も求められている。そのため、基板等の板状体の位置合わせについてもより高い精度を求められるようになってきている。しかしながら、上記従来技術ではそのような要求に応えることが困難な場合がある。すなわち、高精度な位置合わせを可能とするためには撮像手段の分解能を高くする必要があるが、そのようにすると必然的に撮像範囲が狭くなる。一方、撮像手段を粗い位置合わせに用いるためにはより広い撮像範囲が必要であるが、高分解能と広い撮像範囲とを両立させることが難しい。また高分解能で撮像範囲の広い撮像手段を構成するには高コストとなる。
【０００６】
このように相反する要求を満たすためには例えば撮像手段の撮像倍率を可変とすることも考えられるが、これに伴う光軸のずれや画像の歪み等により、位置合わせ精度は必ずしも向上しない。
【０００７】
また、斜め方向から撮像を行う方法では、２枚の板状体のギャップ変動がアライメントマークの相対位置の変動となって現れるため、ギャップ調整の精度が位置合わせの精度に影響を及ぼす。この問題は、特に板状体が薄型、大型になるにつれて顕著となる。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、２枚の板状体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】
【０００９】
この発明にかかるアライメント装置は、上記目的を達成するため、第１アライメントマークが形成された第１板状体を保持し、前記第１板状体をその主面と平行な方向に移動可能な第１保持手段と、第２アライメントマークが形成された光透過性を有する第２板状体を保持し、前記第１板状体に対して平行に、かつ所定のギャップを隔てて近接対向配置させるとともに、前記第２板状体をその主面と平行な方向に移動可能な第２保持手段と、前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に、光軸が前記第２板状体の主面に直交するように設けられて、前記第１板状体および前記第２板状体を撮像する主撮像手段と、前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に設けられて、前記第１撮像手段の撮像範囲よりも広い撮像範囲で前記第１板状体および前記第２板状体を撮像する副撮像手段とを備え、前記副撮像手段の撮像結果に基づき、前記第１保持手段が、前記第１アライメントマークが前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第１板状体を移動位置決めする一方、前記副撮像手段の撮像結果に基づき、前記第２保持手段が、前記第２アライメントマークが前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第２板状体を移動位置決めし、さらに、前記主撮像手段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が、前記第１アライメントマークに対する前記第２アライメントマークの相対位置が予め定められた目標位置となるように前記第１板状体と前記第２板状体との相対位置を変化させる。
【００１０】
また、この発明にかかるアライメント方法は、上記目的を達成するため、第１アライメントマークが形成された第１板状体と、第２アライメントマークが形成された光透過性を有する第２板状体とを、互いに平行に、かつ所定のギャップを隔てて近接対向配置させるとともに、前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側に、光軸が前記第２板状体の主面に直交するように主撮像手段を配置する配置工程と、前記第２板状体に対して前記第１板状体とは反対側から、前記主撮像手段の撮像範囲よりも広い撮像範囲を有する副撮像手段により前記第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で撮像し、その撮像結果に基づき、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が前記主撮像手段の撮像範囲に入る位置に前記第１板状体と前記第２板状体とを位置決めする予備アライメント工程と、前記主撮像手段により前記第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で撮像し、その撮像結果に基づき、前記第１アライメントマークに対する前記第２アライメントマークの相対位置が予め定められた目標位置となるように前記第１板状体と前記第２板状体とを相対移動させる精密アライメント工程とを備えている。
【００１１】
これらの発明では、撮像範囲の広い副撮像手段により撮像された結果に基づき第１板状態および第２板状体が移動されることで、第１および第２アライメントマークが主撮像手段の撮像範囲に位置決めされる。したがって、比較的撮像範囲の狭い主撮像手段でも第１および第２アライメントマークを確実に同一視野で撮像することができる。そして、主撮像手段により撮像された結果に基づき、第１板状体と第２板状体との位置合わせが行われる。主撮像手段はその光軸が第２板状体の主面と直交する方向に設定されているため、ギャップ変動の影響を受けない高精度な位置合わせが可能である。また、主撮像手段の撮像範囲を広くする必要がないので、例えば撮像時の拡大倍率を大きくすることで、第１板状体と第２板状体との間の位置検出精度を向上させることができる。
【００１２】
また、主撮像手段については広い撮像範囲を必要とされない一方、副撮像手段については高い分解能を必要とされず、さらにこれらに撮像範囲や拡大倍率を可変とする構成が必要とされないので、低コストで装置を構成することが可能である。
【００１３】
これらの発明においては、副撮像手段が、その光軸が第２板状体の主面に斜交するように設けられることが好ましい。このようにすると、副撮像手段により見込まれる第２板状体の表面積が、光軸を第２板状体の主面に直交させた場合よりも広くなる。すなわち、副撮像手段の撮像範囲を拡大することが可能である。また、主撮像手段の光軸方向とは異なる方向に光軸を設定することで、主撮像手段と副撮像手段とが互いに干渉することなく撮像を行うことができる。
【００１４】
また、副撮像手段の撮像範囲が、主撮像手段の撮像範囲の少なくとも一部を含むようにしてもよい。主撮像手段の撮像範囲と重複するように副撮像手段の撮像範囲を設定することで、副撮像手段の撮像結果に基づく第１板状体および第２板状体の移動は第１および第２アライメントマークを副撮像手段の撮像範囲内に収めた状態のまま行われることとなるので、移動後の第１板状体および第２板状体の位置の確認が容易となる。
【００１５】
また例えば、主撮像手段が、倍率が固定された拡大光学系を有するものであってもよい。主撮像手段には広い撮像範囲が必要とされないので、拡大光学系を用いて撮像範囲は限定されるが高倍率での撮像を行うことで、第１板状体と第２板状体との相対位置の検出精度を高めて位置合わせ精度を向上させることができる。倍率が固定されることにより、倍率可変の場合に問題となる光軸のずれ等を生じることなく高倍率での撮像が可能である。
【００１６】
また例えば、主撮像手段が、副撮像手段よりも高い分解能を有するものであってもよい。主撮像手段を高分解能とすることで、位置検出精度を高めることができる。一方、副撮像手段には、第１および第２アライメントマークの概略位置を検出可能な程度の分解能があればよく、比較的低分解能の撮像手段を用いて装置コストを低減することができる。
【００１７】
また例えば、副撮像手段の被写界深度が主撮像手段の被写界深度よりも深くして、副撮像手段が第１アライメントマークと第２アライメントマークとをともに合焦範囲に入れて撮像するようにしてもよい。副撮像手段には高い拡大倍率が必要とされないので、比較的深い被写界深度を有する撮像光学系を有するものを用いることができる。したがって、第１板状体と第２板状体とがギャップを隔てて配置されている場合でも、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共に合焦範囲に収めた状態で撮像を行うことが可能となる。そして、このようにすることで、副撮像手段の撮像結果に基づく第１板状体および第２板状体の位置検出精度を向上させることができ、第１および第２アライメントマークをより確実に主撮像手段の撮像範囲に収めることができる。
【００１８】
また例えば、互いに撮像範囲の異なる複数の主撮像手段と、互いに撮像範囲の異なる複数の副撮像手段とが設けられてもよい。このような構成によれば、第１板状体および第２板状体の複数箇所にそれぞれ第１および第２アライメントマークを設けて位置合わせに供することができるので、位置合わせの精度をより向上させることができる。
【００１９】
また例えば、第１板状体および第２板状体の少なくとも一方について、予備アライメント工程と精密アライメント工程との間で移動方向を略同じとしてもよい。第１板状体および第２板状体を移動させるための機構としては種々のものを使用可能であるが、予備アライメント工程において移動対象板状体をある方向に移動させた後、精密アライメント工程においても略同じ方向に移動させることにより、移動機構のバックラッシュに起因する位置決め精度の低下を抑制して、高精度の位置合わせを実現することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、第１板状体に形成された第１アライメントマークと第２板状体に形成された第２アライメントマークとを比較的撮像範囲の広い副撮像手段で撮像してこれらをより狭い主撮像手段の撮像範囲に位置決めした上で、光軸を第２板状体の主面と直交させた主撮像手段により第１および第２アライメントマークを撮像することができる。このため、主撮像手段の撮像結果に基づく第１板状体と第２板状体との位置合わせを高精度に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明にかかるアライメント装置としての機能を有するパターン形成装置の第１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】第１実施形態におけるプリアライメントの原理を説明する第１の図である。
【図１８】第１実施形態におけるプリアライメントの原理を説明する第２の図である。
【図１９】第２実施形態の装置におけるプリアライメント処理を説明する図である。
【図２０】プリアライメントカメラおよびアライメントカメラの合焦範囲を示す図である。
【図２１】第２実施形態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２２】アライメント処理に伴うアライメントマークの移動の態様を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１はこの発明にかかるアライメント装置としての機能を有するパターン形成装置の第１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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）。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
ところで、上記実施形態では、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によりそれぞれ基板ＳＢ（または版ＰＰ）およびブランケットＢＬの外縁部をそれぞれ撮像し、その撮像結果に基づいて上ステージ４１および下ステージ６１を移動させることによりプリアライメント処理を行っている。この場合、基板ＳＢとブランケットＢＬとの平面サイズが異なることから、基板ＳＢの外縁部とブランケットＢＬの外縁部とはそれぞれ異なるカメラで撮像する必要があり、カメラの数が多くなっている。これに代えて、例えば以下のようにして、より少ない数のカメラによりプリアライメント処理を実行することも可能である。
【０１３３】
＜第２実施形態＞
この発明にかかるアライメント装置としての機能を有するパターン形成装置の第２実施形態について、以下に説明する。第２実施形態の装置は、プリアライメントカメラの配置およびその撮像結果に基づくプリアライメント処理の原理が第１実施形態と相違する一方、その他の点については第１実施形態と同一構成とすることができる。そこで、ここでは第１実施形態と同一構成については同一の符号を付して説明を省略し、第２実施形態に特有の構成および動作について主に説明する。ただし、アライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶについては、プリアライメントカメラの撮像範囲ＦＶ２と区別するために符号ＦＶ１により表すこととする。
【０１３４】
この実施形態のプリアライメント処理では、第１実施形態において行われる基板ＳＢやブランケットＢＬの外縁部の撮像に代えて、基板ＳＢおよびブランケットＢＬに形成されたアライメントマーク、より具体的には基板ＳＢに形成された基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケットＢＬに形成されたブランケット側アライメントマークＡＭ２をプリアライメントカメラにより撮像する。そして、その撮像結果に基づいて基板ＳＢおよびブランケットＢＬを水平移動させて、それぞれに設けられたアライメントマークをアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１内に移動させる。精密アライメント処理の内容は第１実施形態と同じである。
【０１３５】
図１９は第２実施形態の装置におけるプリアライメント処理を説明する図である。より具体的には、図１９（ａ）は第２実施形態のパターン形成装置におけるプリアライメントカメラの配置を模式的に示す図であり、図１９（ｂ）はプリアライメントカメラおよびアライメントカメラの撮像範囲を示す図である。なお図１９（ｂ）にはブランケットＢＬを下方から見上げた状態に対応する座標軸を示している。
【０１３６】
この実施形態では、下ステージ６１に保持されるブランケットＢＬの下方にプリアライメントカメラ２５が設けられ、プリアライメントカメラ２５はその光軸ＡＸ２を斜め上向きにして配置される。より詳しくは、ブランケットＢＬの下面の法線に対して光軸が角度αの傾きを有するように、プリアライメントカメラ２５が設置される。この例では光軸ＡＸ２が（＋Ｘ）方向に角度αだけ傾けられている。この角度αとしては３０度ないし６０度程度が適当である。
【０１３７】
一方、アライメントカメラ２７はその光軸ＡＸ１がブランケットＢＬの下面に直交するように設けられている。アライメントカメラ２７は撮像光学系として機能するレンズユニットＬＵ１と、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどからなる撮像素子ＩＭ１とを有する。レンズユニットＬＵ１は拡大光学系であり、その倍率は予め定められた一定値である。また、プリアライメントカメラ２５も、レンズユニットＬＵ２と撮像素子ＩＭ２とを有している。
【０１３８】
アライメントカメラ２７のレンズユニットＬＵ１は例えば１０倍程度の倍率を有する拡大光学系であり、図１９（ｂ）に示すように、アライメントカメラ２７は比較的狭い撮像範囲ＦＶ１を高倍率で撮像する。一方、プリアライメントカメラ２５のレンズユニットＬＵ２は０．５倍ないし１倍程度の倍率を有し、アライメントカメラ２７よりも広い撮像範囲ＦＶ２を低倍率で撮像する。したがって、撮像素子ＩＭ１，ＩＭ２の分解能が同程度であったとしても、アライメントカメラ２７の方が高分解能での撮像が可能である。
【０１３９】
アライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１とプリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２との相対的な位置関係は予め規定されている。図１９（ｂ）に示すように、プリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２がアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１を包含するように、両カメラの位置が設定されることが好ましい。なお、アライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１の大部分がプリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２に含まれることが望ましいが、一部が外れるような位置関係でもよい。
【０１４０】
これにより、プリアライメント処理における基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２の移動はプリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２内で行われることとなる。そのため、プリアライメント処理後にアライメントマークが所定の位置へ移動したことをプリアライメントカメラ２５により検証することができる。また、最終的な目標位置に近い位置に基板ＳＢとブランケットＢＬとを配置した状態でプリアライメント処理を行うことができる。さらに、プリアライメントカメラ２５で撮像されたアライメントマークとアライメントカメラ２７で撮像されたアライメントマークとの対比から、アライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１とプリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２との位置関係を検証することができる。これらはいずれもアライメントマークの位置検出精度の向上に寄与する。
【０１４１】
プリアライメントカメラ２５の光軸ＡＸ２がブランケットＢＬの下面に対して斜め方向に設定されることで、プリアライメントカメラ２５とアライメントカメラ２７とが互いに干渉することなく撮像を行うことができる。すなわち、一方カメラの構成部品が他方カメラの視野を遮ることが回避される。
【０１４２】
また、プリアライメントカメラ２５がブランケットＢＬおよび基板ＳＢに対して斜め向きに配置された状態で撮像が行われることで、垂直方向から撮像する場合に比べてプリアライメントカメラ２５が見込むブランケットＢＬおよび基板ＳＢの表面積が増大し、結果として撮像範囲ＦＶ２がＸ方向において引き延ばされる。このようにすることはアライメントマークの位置検出精度の点からは不利であるが、基板ＳＢおよびブランケットＢＬの概略位置を合わせるプリアライメント処理においては問題とならない。むしろ、撮像範囲が広がることで基板側およびブランケット側アライメントマークの概略位置を検出することが容易となり、基板ＳＢおよびブランケットＢＬの搬入時の位置ばらつきに対する許容範囲が広くなるので好都合である。
【０１４３】
図２０はプリアライメントカメラおよびアライメントカメラの合焦範囲を示す図である。図２０（ａ）はアライメントカメラ２７の合焦範囲ＦＲ１を示す。アライメントカメラ２７は比較的高倍率のレンズユニットＬＵ１を有しており、その被写界深度は比較的浅い。そのため、鉛直方向（Ｚ方向）における合焦範囲ＦＲ１も比較的狭く、ギャップＧを隔てて対向配置された基板ＳＢとブランケットＢＬとの両方を合焦範囲に収めることは難しい。したがって、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とに同時にピントを合わせることができない場合がある。この実施形態では、図２０（ａ）に示すように、ブランケットＢＬの上面を合焦範囲ＦＲ１に収めてブランケット側アライメントマークＡＭ２にピントが合うように、アライメントカメラ２７のＺ方向位置が設定される。
【０１４４】
その結果として基板側アライメントマークＡＭ１にピントが合わなくなれば、撮像結果においては特に高い空間周波数成分が失われる。基板側アライメントマークＡＭ１として比較的低い空間周波数成分を多く含む図形を用いれば、ピントが合っていない画像からでも少なくとも基板側アライメントマークＡＭ１の重心位置については高精度に検出することが可能であり、アライメントマーク間の位置合わせには支障が生じない。これを可能とするためには、図１６（ｂ）に示したように、例えば基板側アライメントマークＡＭ１を中実図形、ブランケット側アライメントマークＡＭ２を中空図形とすることができる。
【０１４５】
一方、プリアライメントカメラ２５については、レンズユニットＬＵ２が低倍率であることからより深い被写界深度のものを用いることができ、図２０（ｂ）に示すように、光軸方向に沿った合焦範囲ＦＲ２をより広くすることができる。このため、ギャップＧを隔てて対向配置された基板ＳＢとブランケットＢＬとのそれぞれに設けられた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とを共に合焦範囲に収めた状態で撮像を行うことが可能である。つまり、基板側およびブランケット側アライメントマークの両方にピントが合った状態で、これらを同一視野で撮像することが可能である。したがって、分解能がそれほど高くないカメラであっても使用可能であり、また斜め方向からの撮像によっても実用上十分な位置検出精度が得られる。
【０１４６】
アライメントカメラ２７として、例えば倍率１０倍、ワーキングディスタンス１６ｍｍのレンズユニットＬＵ１および２／３インチ角サイズの撮像素子ＩＭ１を有するものを用いたとき、その撮像範囲ＦＶ１は１辺が１ｍｍ弱、より具体的には０．７ｍｍないし０．８ｍｍ程度となる。一方、プリアライメントカメラ２５として、例えば倍率０．５倍、被写界深度６ｍｍのレンズユニットＬＵ２および１／３インチ角サイズの撮像素子ＩＭ２を有するものを用い、光軸の傾き角αを６０度としたとき、撮像範囲ＦＶ２は長辺方向（Ｘ方向）において１６ｍｍ程度、短辺方向（Ｙ方向）において１２ｍｍ程度となる。また、ギャップＧを３００μｍ程度とすれば、基板ＳＢ、ブランケットＢＬとも合焦範囲ＦＲ２内に入るのは７ｍｍ角程度となる。外部より搬入される基板ＳＢおよびブランケットＢＬから基板側およびブランケット側アライメントマークを検出するには十分な精度であると言える。
【０１４７】
図２１は第２実施形態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。第１実施形態の処理においては、装置に搬入された基板ＳＢとブランケットＢＬとのギャップ調整を行う前にプリアライメント処理を行うが、第２実施形態では基板ＳＢとブランケットＢＬとが近接対向している必要があるため、ギャップ調整後にプリアライメント処理および精密アライメント処理を順次実行する。図において、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の各処理ステップがプリアライメント処理に相当し、ステップＳ２０６〜Ｓ２１１の各処理ステップが精密アライメント処理に相当する。
【０１４８】
すなわち、ギャップ調整により基板ＳＢとブランケットＢＬとが所定のギャップＧを隔てて対向配置されると（ステップＳ２０１）、プリアライメントカメラ２５による撮像が行われ（ステップＳ２０２）、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とが同一視野で撮像される。このときいずれかのアライメントマークが撮像範囲ＦＶ２から外れているケースも想定されるが、上ステージブロック支持機構４８２やアライメントステージ支持機構６０５による基板ＳＢおよびブランケットＢＬの可動範囲に限りがあることから、このように大きな位置ずれがある場合にはエラーとして処理してもよい。
【０１４９】
撮像結果から基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２の位置がそれぞれ検出される（ステップＳ２０３）。このとき、基板ＳＢとブランケットＢＬとがギャップＧを隔てて離隔しており、また斜め方向から撮像が行われることから、撮像画像において基板側アライメントマークＡＭ１の位置は本来の水平方向位置とは異なる位置に投影されている。この点を補正した位置検出が行われる。この場合の位置ずれは単にＸ方向への一定量の変位として現れるだけであるから、その分を差し引くことで容易に補正可能である。ギャップのばらつきに起因する多少の位置検出誤差が生じ得るが、後に精密アライメント処理を行うため問題とはならない。
【０１５０】
基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２の位置が検出されると、これらをアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１内に収めるために必要な基板ＳＢおよびブランケットＢＬの移動量がそれぞれ算出され（ステップＳ２０４）、求められた移動量に応じて、上ステージ４１および下ステージ６１が移動される（ステップＳ２０５）。いずれかのアライメントマークが既に撮像範囲ＦＶ１内にある場合には移動は不要である。これにより、基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２はいずれもアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１内に現れる。
【０１５１】
アライメントカメラ２７は基板側アライメントマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２を同一視野で撮像し（ステップＳ２０６）、その撮像画像から各アライメントマークの位置検出が行われる（ステップＳ２０７）。アライメントマークの位置関係から基板ＳＢとブランケットＢＬとの相対位置が把握され、これらの位置関係を予め定められたものとするために必要なブランケットＢＬの移動量が算出される（ステップＳ２０８）。ここで必要なのは基板ＳＢとブランケットＢＬとの相対的な位置関係を調整することであり、移動は基板ＳＢまたはブランケットＢＬのいずれかでよい。本実施形態では、求められた必要移動量に応じて下ステージ６１が移動することによりブランケットＢＬを移動させる（ステップＳ２０９）。
【０１５２】
移動後、改めてアライメントカメラ２７による撮像が行われ、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との相対位置が検証される（ステップＳ２１０）。両者の相対位置の誤差が予め定められた適正範囲内にあるかどうかが判断され（ステップＳ２１１）、適正範囲内にあれば処理は終了する一方、そうでない場合にはステップＳ２０８に戻る。こうして位置の誤差が適正範囲に収まるまで、ループ処理が繰り返される。１回の移動でアライメントマークを適正範囲へ移動させることができる程度の位置決め精度をアライメントステージ支持機構６０５が有する場合には、移動後の検証およびループ処理を省くことができる。
【０１５３】
光軸ＡＸ１がブランケットＢＬの下面に直交するように配置されたアライメントカメラ２７の撮像結果に基づく精密アライメント処理では、ギャップＧのばらつきがアライメントマークの位置検出に影響を及ぼさないため、高精度での位置合わせが可能である。このとき、予備アライメント処理によって基板側およびブランケット側アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が予め撮像範囲ＦＶ１内に位置決めされるので、撮像範囲ＦＶ１が狭い高倍率の撮像を行うことが可能である。また、撮像範囲を可変とする必要がないので、倍率が固定された撮像光学系を適用することができる。そのため、倍率を変更する際に生じる光軸ずれや画像の歪み等の影響を受けることなく高分解能の撮像が可能であり、これらにより高精度の位置合わせが可能となっている。
【０１５４】
この実施形態では、プリアライメント処理において上ステージ４１および下ステージ６１をそれぞれ必要量移動させることによって基板ＳＢおよびブランケットＢＬそれぞれの概略位置合わせを行い、その後精密アライメント処理によって下ステージ６１を必要量移動させることでブランケットＢＬのみを移動させ、基板ＳＢとの相対位置合わせをより精密に行う。すなわち、基板ＳＢの移動に伴う基板側アライメントマークＡＭ１の移動はプリアライメント処理においてのみ、またブランケットＢＬの移動に伴うブランケット側アライメントマークＡＭ２の移動はプリアライメント処理および精密アライメント処理の両方において行われる。
【０１５５】
図２２はアライメント処理に伴うアライメントマークの移動の態様を例示する図である。図２２（ａ）に示すように、プリアライメントカメラ２５の撮像範囲ＦＶ２内で撮像された基板側アライメントマークＡＭ１は、プリアライメント処理によってアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１内の位置Ｐ１へ移動する。一方、ブランケット側アライメントマークＡＭ２はプリアライメント処理によってアライメントカメラ２７の撮像範囲ＦＶ１内の位置Ｐ２へ移動し、さらに精密アライメント処理によって最終的な目標位置Ｐ３へ移動する。この位置Ｐ３において、基板側アライメントマークＡＭ１との相対位置が予め規定されたものとなる。
【０１５６】
このとき、ブランケット側アライメントマークＡＭ２の位置Ｐ２への移動と位置Ｐ３への移動とにおいて、その移動方向が略同一であることが望ましい。すなわち、プリアライメント処理では、目標位置である位置Ｐ３に至る経路の途中位置またはその近傍位置へ向けてブランケット側アライメントマークＡＭ２が移動するように、ブランケットＢＬを移動させることが望ましい。なお、これらの移動において移動方向が完全に同一である必要は必ずしもなく、移動をＸ方向およびＹ方向成分に分解したとき、それぞれの成分において、２回の移動の方向が同じであればよい。図２２（ａ）の例では、プリアライメント処理における位置Ｐ２への移動のＸ方向成分が（−Ｘ）方向である。この場合、精密アライメント処理における位置Ｐ３への移動のＸ方向成分も（−Ｘ）方向となるようにするのが好ましい。Ｙ方向成分についても同様である。その理由は以下の通りである。
【０１５７】
比較例として示す図２２（ｂ）は、ブランケット側アライメントマークＡＭ２がプリアライメント処理において（−Ｘ）方向および（−Ｙ）方向に移動して位置Ｐ４に移動した後、精密アライメント処理において（−Ｘ）方向および（＋Ｙ）方向に移動して目標位置Ｐ３に移動した例を示している。このように、Ｘ方向およびＹ方向の少なくとも一方において、プリアライメント処理と精密アライメント処理との間で移動方向が反対となる場合、移動機構のバックラッシュに起因して位置決め誤差が大きくなるおそれがある。
【０１５８】
図２２（ａ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの移動方向をプリアライメント処理と精密アライメント処理との間で同じとすることにより、このようなバックラッシュに起因する誤差を抑えて、より高精度な位置合わせを行うことが可能となる。特に精密アライメント処理においてループ処理を省いている場合には、このようにすることが精度を向上させる上で有効である。
【０１５９】
なお、ここでは１組のプリアライメントカメラ２５とアライメントカメラ２７とを用いたプリアライメント処理および精密アライメント処理の原理について説明したが、より高い位置合わせ精度を得るためにはこれらがそれぞれ複数設けられて、互いに異なる複数箇所で撮像が行われることがより好ましい。この実施形態のパターン形成装置では矩形の四隅にそれぞれアライメントマークが設けられた基板ＳＢを処理対象物としており、これらに対応して４基のアライメントカメラ２７が設けられる。精密アライメント処理については、４箇所のアライメントマークのうち３箇所以上の位置検出結果が用いられることが好ましい。
【０１６０】
一方、プリアライメントカメラ２５は、概略位置合わせという目的からは全てのアライメントマークに対応させる必要は必ずしもなく、例えば２基程度で十分な精度を得ることが可能である。例えば基板ＳＢの対角近傍に配置された２つのアライメントマークに対応して２基のプリアライメントカメラ２５を設けてプリアライメント処理を行うようにすれば、４基のアライメントカメラ２７それぞれの撮像範囲にアライメントマークを位置決めする程度の位置精度を得ることが可能である。
【０１６１】
これらの場合、アライメントマークの撮像結果に基づく基板ＳＢおよびブランケットＢＬの必要移動量は、複数箇所での位置検出結果からそれぞれ求められる必要移動量を平均して算出するのが望ましい。
【０１６２】
以上のように、この実施形態では、微小なギャップＧを隔てて対向配置された基板ＳＢとブランケットＢＬとの間でプリアライメント処理および精密アライメント処理を順次行うことで、両者の高精度な位置合わせが可能となる。そして、こうして高精度に位置合わせされた状態から基板ＳＢとブランケットＢＬとが密着することで、ブランケットＢＬに担持されたパターンを基板ＳＢの規定位置に精度よく転写することが可能である。
【０１６３】
なお、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニング処理の工程においては、上記した第２実施形態のプリアライメント処理を適用することができない。この時点のブランケットＢＬには位置合わせの基準となるアライメントマークが形成されていないからである。したがってパターニング処理時に版ＰＰとブランケットＢＬとの位置合わせができないことになるが、この点は問題とならない。というのは、基板ＳＢとブランケットＢＬとのプリアライメント処理の段階でそれぞれに形成されたアライメントマークの位置が参照されるため、ブランケットＢＬ上に担持されるパターンの位置に関わらず、ブランケットＢＬ上のパターンと基板ＳＢとの位置関係は適正に保たれるからである。
【０１６４】
＜その他＞
以上説明したように、上記実施形態では、基板ＳＢおよびブランケットＢＬがそれぞれ本発明の「第１板状体」および「第２板状体」に相当しており、基板側ブランケットマークＡＭ１およびブランケット側アライメントマークＡＭ２がそれぞれ本発明の「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」に相当している。
【０１６５】
また、上記実施形態では、上ステージ４１が本発明の「第１保持手段」として機能する一方、下ステージ６１が本発明の「第２保持手段」として機能している。また、上記実施形態では、アライメントカメラ２７が本発明の「主撮像手段」として機能する一方、プリアライメントカメラ２５が本発明の「副撮像手段」として機能している。
【０１６６】
また、図２１に示すステップＳ２０１が本発明の「配置工程」に相当する一方、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５が本発明の「予備アライメント工程」に、またステップＳ２０６〜Ｓ２１１が本発明の「精密アライメント工程」にそれぞれ相当している。
【０１６７】
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ＳＢおよびブランケットＢＬを水平姿勢に保持して対向させているが、本発明にかかるアライメント技術は、これらの姿勢に関係なく適用可能である。
【０１６８】
また、上記実施形態の精密アライメント処理では上ステージ６１を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いるが、これに代えて上ステージ４１の移動により基板ＳＢを移動させるようにしてもよく、また基板ＳＢおよびブランケットＢＬの両方を移動させる構成であってもよい。
【０１６９】
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基板側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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
また、上記実施形態は本発明にかかるアライメント技術を適用したパターン形成装置であるが、本発明の適用対象はこのような基板にパターンを転写する装置のみに限定されず、対向配置した２枚の板状体の精密な位置合わせを必要とする種々の用途に適用可能である。例えば、前述の特許文献１に記載された基板とマスクとを対向配置させる場合や、例えばＥＬ表示装置のように所定の機能層を挟んで２枚の基板を貼り合わせる場合の位置合わせにおいて、本発明の技術思想を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
この発明は、２枚の板状体を高精度に位置合わせして対向させることが求められる種々の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０１７３】
２５  プリアライメントカメラ（副撮像手段）
２７  アライメントカメラ（主撮像手段）
４１  上ステージ（第１保持手段）
６１  下ステージ（第２保持手段）
ＡＭ１  基板側ブランケットマーク（第１アライメントマーク）
ＡＭ２  ブランケット側アライメントマーク（第２アライメントマーク）
ＢＬ  ブランケット（第２板状体）
ＳＢ  基板（第１板状体）
Ｓ２０１  配置工程
Ｓ２０２〜Ｓ２０５  予備アライメント工程
Ｓ２０６〜Ｓ２１１  精密アライメント工程
【図１】
2014165331.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】
2014165331.tif 000020
【図１９】
2014165331.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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