(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射され基板に露光するパターンが形成されたマスクと、前記基板と前記マスクとの間に設けられこのマスクを透過した露光光が入射されて前記基板に前記パターンの正立等倍像を結像させる第１のマイクロレンズアレイと、を有する露光装置の前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、前記マスクの上方からアライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に配置され、前記基板アライメントマークから反射した反射光を前記マスク上に正立等倍像として結像させる第２のマイクロレンズアレイと、
前記マスク上に結像した前記基板アライメントマークの反射光と前記マスク上の前記マスクアライメントマークの反射光とを前記マスク側からマスク上で検出するカメラと、
このカメラにより検出される前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとが一致するように、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項２】
露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射され基板に露光するパターンが形成されたマスクと、前記基板と前記マスクとの間に設けられこのマスクを透過した露光光が入射されて前記基板に前記パターンの正立等倍像を結像させる第１のマイクロレンズアレイと、を有する露光装置の前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、前記基板の下方からアライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に配置され、前記マスクアライメントマークから反射した反射光を前記基板上に正立等倍像として結像させる第２のマイクロレンズアレイと、
前記基板上の前記基板アライメントマークの反射光と前記基板上に結像した前記マスクアライメントマークの反射光とを前記基板側から基板上で検出するカメラと、
このカメラにより検出される前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとが一致するように、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有することを特徴とする露光装置用のアライメント装置。
【請求項３】
前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、１枚の共有マイクロレンズアレイにより構成され、前記アライメント用の光は前記共有マイクロレンズアレイを前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に移動させた状態で照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項４】
前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する１枚の共有マイクロレンズアレイにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項５】
前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、別体で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項６】
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項７】
前記アライメント光源は、前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【請求項８】
前記アライメント光源と、前記カメラとは、別体であり、前記アライメント光源からの光の光軸と、前記カメラにて検出される反射光の光軸とは、同軸ではないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置用のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板とマスクとをアライメントするアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置においては、光源から露光光を出射し、この露光光を所定形状のパターンが形成されたマスクを介して基板に照射し、基板上にマスクのパターンを露光している。よって、基板上の所定位置にパターンを高精度で露光するためには、マスクと基板との相対的位置合わせが重要である。例えば特許文献１には、露光対象のウエハをマスクに近接して配置する近接露光方式の露光装置が開示されており、マスク及びウエハの双方にマークを設け、このマークによりマスクとウエハとを相対的に位置合わせするように構成されている。
【０００３】
一方、近時、マイクロレンズアレイにより、マスクパターンを基板上に投影する露光装置が使用されるようになってきている。図１１は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク２が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク２との間に、マイクロレンズ４を２次元的に配列したマイクロレンズアレイ３が配置されており、マスク２の上方から露光光がマスク２に対して照射され、マスク２を透過した露光光がマイクロレンズアレイ３により基板１上に投影され、マスク２に形成されたパターンが、マイクロレンズアレイ３により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。
【０００４】
この場合に、通常、マスク２及び基板１を固定し、マイクロレンズアレイ３と露光光源及び光学系を、一体的に、紙面に垂直の方向に移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンするようになっている。この場合に、基板１の上面及びマスク２の下面に、夫々、アライメントマーク１ａ及び２ａを設け、これらのアライメントマーク１ａ及び２ａを指標として、基板１とマスク２とを相対的に位置合わせする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０３６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２との位置合わせをする場合、±１μｍ程度の高精度で基板１とマスク２とを位置合わせしようとすると、両アライメントマーク１ａ，２ａを同一のカメラにより同時に観察する必要がある。即ち、異なるカメラで別々にアライメントマーク１ａ，２ａを観察すると、両アライメントマーク１ａ，２ａの相対的な位置を保証できない。
【０００７】
特許文献１のような近接露光の場合は、マスクと基板とが２００μｍ程度で近接しており、この間隔はカメラの焦点深度内に収まるので、マスクのアライメントマークと基板のアライメントマークとを同時にカメラで観察することが可能である。しかし、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置においては、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３を介装する必要があるため、基板１とマスク２との間の距離、即ち、アライメントマーク１ａ，２ａ間の間隔Ｇは、５乃至１５ｍｍ程度存在する。この５乃至１５ｍｍの間隔は、通常のカメラのレンズ系では、同時に観察することができない。
【０００８】
なお、図１１及び図１２に示すように、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光と、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光とで、光路差を設け、基板１のアライメントマーク１ａとマスク２のアライメントマーク２ａとのフォーカス差を補正することも考えられる。
【０００９】
図１１に示すように、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍである。この場合に、視野とアライメント精度とを考慮すると、レンズ倍率は４倍程度が必要である。よって、アライメントのパターンギャップＧ（＝５〜１５ｍｍ）は、カメラ側でみると、５〜１５ｍｍ×４２＝８０〜２４０ｍｍに相当する。この８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差を補正する必要がある。
【００１０】
そこで、図１２においては、光源２０からの光をレンズ２１で収束して反射鏡２２により反射させ、レンズ２３を介してビームスプリッタ１７に入射させる。そして、ビームスプリッタ１７からの光は、レンズ１８及び１９を経由してマスク２に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａで反射すると共に、基板１に入射し、基板１のアライメントマーク１ａで反射する。これらのアライメントマーク１ａ、２ａで反射した光は、ビームスプリッタ１７に向かい、このビームスプリッタ１７を透過した後、レンズ１６，１５を介して、ビームスプリッタ１４に入射する。アライメントマーク１ａ，２ａからの反射光は、ビームスプリッタ１４で、ビームスプリッタ１１に向かう光と、ミラー１３に向かう光とに分離され、ミラー１３に向かった光は、ミラー１２により、ビームスプリッタ１１に向かう。そして、ビームスプリッタ１１にて、ビームスプリッタ１４からの光はそのまま透過し、ミラー１２からの光は反射して、カメラ１０に向かう。このようにして、ビームスプリッタ１４からミラー１３，１２を経由した光と、ビームスプリッタ１４から直接到達した光とは、カメラ１０により検出される。このとき、ビームスプリッタ１４からミラー１３までの光路と、ミラー１３からミラー１２までの光路と、ミラー１２からビームスプリッタ１１までの光路との総長が、ビームスプリッタ１４からビームスプリッタ１１に直接入射する光の光路の長さよりも、８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差だけ長くなるように設定されている。従って、マスク２のアライメントマーク２ａからの反射光であってミラー１２，１３を経由する光路を進行した光と、基板１のアライメントマーク１ａからの反射光であってビームスプリッタ１４から直接ビームスプリッタ１１に入射する光路を進行した光とがいずれもカメラ１０のＣＣＤ（電荷結合素子）に結像し、アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ１０で同時に観察することができる。
【００１１】
これにより、基板１とマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａのパターンのフォーカス差（８０乃至２４０ｍｍ相当）を、別光路に分けて補正することができる。しかしながら、このように、フォーカス差を別光路で補正すると、各光路での光軸ずれが生じた場合に、アライメントマーク１ａ，２ａの両パターンの相対位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この方法では、アライメント精度が低下する。アライメント精度が低下すると、露光パターン精度も低下し、近時の高精細液晶パネルの露光にとって、致命的な問題となる。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる露光装置用のアライメント装置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】
【００１３】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射され基板に露光するパターンが形成されたマスクと、前記基板と前記マスクとの間に設けられこのマスクを透過した露光光が入射されて前記基板に前記パターンの正立等倍像を結像させる第１のマイクロレンズアレイと、を有する露光装置の前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、前記マスクの上方からアライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に配置され、前記基板アライメントマークから反射した反射光を前記マスク上に正立等倍像として結像させる第２のマイクロレンズアレイと、
前記マスク上に結像した前記基板アライメントマークの反射光と前記マスク上の前記マスクアライメントマークの反射光とを前記マスク側からマスク上で検出するカメラと、
このカメラにより検出される前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとが一致するように、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の露光装置用のアライメント装置は、露光光を出射する光源と、この光源からの露光光が入射され基板に露光するパターンが形成されたマスクと、前記基板と前記マスクとの間に設けられこのマスクを透過した露光光が入射されて前記基板に前記パターンの正立等倍像を結像させる第１のマイクロレンズアレイと、を有する露光装置の前記マスクと前記基板とを相対的位置合わせする露光装置用のアライメント装置において、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記マスクに設けられたマスクアライメントマークに、前記基板の下方からアライメント用の光を照射するアライメント光源と、
前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に配置され、前記マスクアライメントマークから反射した反射光を前記基板上に正立等倍像として結像させる第２のマイクロレンズアレイと、
前記基板上の前記基板アライメントマークの反射光と前記基板上に結像した前記マスクアライメントマークの反射光とを前記基板側から基板上で検出するカメラと、
このカメラにより検出される前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとが一致するように、前記マスク及び／又は前記基板の位置を調節する制御装置と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置において、例えば、前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、１枚の共有マイクロレンズアレイにより構成され、前記アライメント用の光は前記共有マイクロレンズアレイを前記基板アライメントマークと前記マスクアライメントマークとの間に移動させた状態で照射される。又は、前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する１枚の共有マイクロレンズアレイにより構成されている。又は、前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、別体で構成されている。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置用のアライメント装置においては、例えば、前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの一方が、枠状をなし、他方がアライメント時に前記枠の中心に位置する矩形状をなすように構成できる。
【００１７】
前記アライメント光源は、例えば前記カメラが検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成できる。又は、前記アライメント光源と、前記カメラとは、別体であり、前記アライメント光源からの光の光軸と、前記カメラにて検出される反射光の光軸とは、同軸ではないように構成できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る露光装置用のアライメント装置は、アライメント光源によりマスクの上方からアライメント光をマスク及び基板に照射すると、このアライメント光はマスクを透過し、基板上に照射され、基板上の基板アライメントマークで反射した後、反射光は、第２のマイクロレンズアレイにより、マスク上に、基板アライメントマークの正立等倍像として結像する。よって、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークを、カメラにより、マスク上で検出することができ、基板とマスクとの間のギャップＧに起因するカメラ側のフォーカス差が０となる。よって、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラにより検出される両アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、基板とマスクとのアライメントがとれているにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていないと誤観察されたり、基板とマスクとのアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラにおいては、アライメントがとれていると誤観察されることを防止できる。そして、本発明においては、制御装置は、カメラにより検出される基板アライメントマークとマスクアライメントマークとが一致するように、マスク及び／又は基板の位置を調節するので、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。
【００１９】
本発明に係る他の露光装置用のアライメント装置は、アライメント光源により基板の下方からアライメント光を基板及びマスクに照射すると、基板が例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなる場合には、このアライメント光は基板を透過し、マスク上に照射され、マスク上のマスクアライメントマークで反射した後、反射光は、第２のマイクロレンズアレイにより、基板上に、マスクアライメントマークの正立等倍像として結像する。よって、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークを、カメラにより、基板上で検出することができ、基板とマスクとの間のギャップＧに起因するカメラ側のフォーカス差が０となる。従って、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラにより検出される両アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、基板とマスクとのアライメントを高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図３】本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図である。
【図４】本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、第１実施形態に係るアライメント装置において、第２のマイクロレンズアレイ７が設けられていない場合を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図７に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。
【図１１】マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す図である。
【図１２】光路差を設けて基板とマスクとの間のギャップを吸収するアライメント装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１に示すように、本実施形態においては、アライメント装置が設けられる露光装置は、従来のマイクロレンズアレイを使用した露光装置と同様に、基板１とマスク３との間にマイクロレンズアレイ３が設けられており、露光光源８から出射された露光光をマスク２に形成されたパターンに透過させ、マイクロレンズアレイ３により、パターンの正立等倍像を基板上に結像させる。この露光装置において、アライメント装置は、基板１とマスク２との相対的位置合わせに使用される。
【００２２】
本実施形態に係るアライメント装置には、マスク２の上方に、基板１に設けられた基板アライメントマーク１ａとマスク２に設けられたマスクアライメントマーク２ａに、マスク２の上方からアライメント用の光を照射するアライメント光源５が設けられている。図１に示すように、露光用の上記マイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させて使用される。そして、アライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａから反射した正立等倍像をマスク２上に結像させるように構成されている。また、マスク２の上方には、カメラ６が設けられており、マスクアライメントマーク２ａから反射した反射光及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像をカメラ６により検出するように構成されている。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態においては、カメラ６は、例えば１焦点型の同軸落射式顕微鏡であり、アライメント光源５が内蔵されている。そして、アライメント光源５は、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている。このアライメント光源５としては、レーザ光又は干渉フィルタを透過したランプ光を使用することができる。ランプ光源としては、例えばハロゲンランプを使用すれば、コストを低減でき、好ましい。なお、アライメント光源５は、カメラ６とは別体的に設けられていてもよい。アライメント光源５から出射された光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、マスク２及び基板１に照射される。
【００２４】
マスク２には、例えば枠状のマスクアライメントマーク２ａが設けられており、基板１には、例えばマスクアライメントマーク２ａよりも大きさが小さく、矩形の基板アライメントマーク１ａが設けられている。そして、アライメント時に、基板１とマスク２とが所定の位置関係にあるときには、図１（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａは、マスクアライメントマーク２ａの中心に位置する。
【００２５】
マスク２及び基板１に照射されたアライメント光は、夫々、各アライメントマーク１ａ，２ａにより反射されて、カメラ６により検出されるように構成されている。図１（ａ）に示すように、カメラ６は、マスク２の位置を制御する制御装置９に接続されており、制御装置９は、カメラ６による検出結果によって、基板１とマスク２とのアライメントが必要な場合には、マスク２を移動させるように構成されている。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、制御装置９は、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントマーク２ａの中心に位置するようにマスク２を移動させる。なお、図１（ａ）に二点鎖線で示すように、制御装置９は、例えば基板１が載置されるステージ等に接続され、基板１を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。又は、制御装置９は、基板１及びマスク２の双方を移動させることにより、基板１とマスク２とのアライメントを行うように構成されていてもよい。
【００２６】
アライメントの際には、マスクアライメントマーク２ａと基板アライメントマーク１ａとの間のマイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａにより反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、マスク２上には、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。よって、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、カメラ６のセンサに対する距離が異なる基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６に同時に結像させることができ、各アライメントマークを指標として、基板１とマスク２との位置を調整すれば、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、カメラ側のフォーカス差を０にすることにより、図２（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００２７】
次に、上述のごとく構成された本実施形態に係るアライメント装置の動作について説明する。マイクロレンズアレイ３は、露光時には、マスク２に設けられたパターン領域の下方に位置する。先ず、このマイクロレンズアレイ３が、図１における右方向に移動されて、基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動される。次に、カメラ６に内蔵されたハロゲンランプ等のアライメント光源５からアライメント光を出射させる。このアライメント光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、先ず、マスク２に照射される。マスク２に照射されたアライメント光は、マスクアライメントマーク２ａにより反射される。一方、マスク２に透過されたアライメント光は、マスク２の下方に配置されたマイクロレンズアレイ３に透過され、基板１上に照射される。
【００２８】
そして、基板アライメントマーク１ａに反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過して、再度マスク２に入射され、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が結像される。そして、各反射光は、カメラ６のセンサに入射され、マスクアライメントマーク２ａ及びマスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像が検出される。このように、本実施形態においては、マスク２上に結像した基板アライメントマーク１ａの正立等倍像をカメラ６により検出するため、基板１とマスク２との間には、実際には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、カメラ６側では、このギャップＧに起因するフォーカス差が０となる。
【００２９】
そして、カメラ６により検出される基板及びマスクの各アライメントマーク１ａ，２ａにより、基板１とマスク２とのアライメントを行う。例えば、カメラ６により検出される基板アライメントマーク１ａの位置が枠状のマスクアライメントマーク２ａの中心からずれている場合には、制御装置９により、基板アライメントマーク１ａがマスクアライメントの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。本実施形態においては、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となるため、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ａ，２ａを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。
【００３０】
また、マスク２上に基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を結像させるため、図２（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は、図２（ｂ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される図１（ｂ）の場合から変化せず、アライメント光の光軸の傾斜によりアライメント精度が低下することもない。
【００３１】
以下、アライメント光の光軸が傾斜した場合における上記効果について、比較例と比較して詳細に説明する。図３は、本発明の比較例に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図４は本発明の比較例に係るアライメント装置において、アライメント光の光路を示す図である。図３及び図４に示すように、このアライメント装置は、２焦点型の同軸落射照明を使用したアライメント装置であり、例えば、長波長光を出射する第１の光源２７と、短波長光を出射する第２の光源２６とが設けられており、第１の光源２７からの長波長光は、反射鏡２９で反射した後、ビームスプリッタ２８に向かい、第２の光源２６からの短波長光がこのビームスプリッタ２８で、第１の光源２７からの長波長光と集合する。そして、これらの集合光は、レンズ３０で収束された後、ビームスプリッタ２４にて反射して、レンズ２５を経た後、マスク２及び基板１に向かう。この集合光は、マスク２及び基板１にその面に垂直に入射し、マスク２のアライメントマーク２ａ及び基板１のアライメントマーク１ａで反射して、入射光路と同一の光路を戻ってくる。この反射光は、ビームスプリッタ２４を通過し、レンズ２３，２２と、フィルタ２１を経て、カメラ２０に入射する。よって、反射鏡２９及びビームスプリッタ２８が、第１及び第２の光源２７，２６から出射した長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系を構成し、レンズ３０、ビームスプリッタ２４、レンズ２５が、この第１の光学系からの集合光をマスク２及び基板１にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系を構成し、レンズ２５、ビームスプリッタ２４、レンズ２３、レンズ２２が、マスク２及び基板１のアライメントマーク２ａ，１ａで反射した反射光を第２の光学系と同一の光路を戻した後カメラ２０まで導く第３の光学系を構成する。
【００３２】
この比較例において、第１の光源２７から例えば波長が６７０ｎｍの赤色光を出射し、第２の光源２６から例えば波長が４０５ｎｍの青色光を出射すると、これらの光は、ビームスプリッタ２８で集合した後、カメラ２０まで同一光路を進行する。即ち、集合光は、図４に示すように、ビームスプリッタ２４からマスク２及び基板１に向かい、このマスク２及び基板１に対し、その面に垂直に入射する。
【００３３】
その後、マスク２のアライメントマーク及び基板１のアライメントマークで反射した集合光の反射光は、入射光と同一光路をとおり、ビームスプリッタ２４を直進して、フィルタ２１を透過し、カメラ２０のセンサに入射する。このとき、集合光は同一レンズ２５，２３，２２からなる光学系を通過するので、このような同一レンズの場合、青色光（波長４０５ｎｍ）は焦点距離が短く、赤色光（波長６７０ｎｍ）は焦点距離が長い。よって、レンズ２５、２３，２２の光学定数等を適切に設定すれば、カメラ２０のセンサに入射する光のうち、マスク２のアライメントマークで反射した光は、青色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となり、カメラ２０からより遠い基板１のアライメントマークで反射した光は、赤色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となるようにすることができる。このように構成された比較例のアライメント装置において、基板１とマスク２との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍ程度であるが、カメラ２０に対する入射光のうち、赤色光と青色光とが異なる光路長を経てセンサに合焦点となるので、ギャップＧの例えば５ｍｍを吸収して、基板１及びマスク２の双方のアライメントマーク１ａ、２ａをカメラ２０のセンサ上でフォーカスすることができ、基板１上のアライメントパターンと、マスク２上のアライメントパターンとの双方をセンサにフォーカスさせて、同時に観察することができる。
【００３４】
このように構成された比較例のアライメント装置においては、図５（ａ）に示すように、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合には、図５（ｂ）に示すように、所定のアライメント精度が得られる。しかし、図５（ｃ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においては、反射光の光路が変化し、基板１とマスク２との間のギャップＧにより、基板１とマスク２とが所定の位置関係にある場合においても、図５（ｄ）に示すように、カメラ６側で検出するアライメントマーク１ａ，２ａの位置がずれてしまう。そうすると、実際上、アライメントマーク２ａとアライメントマーク１ａとはその位置が一致しており、マスク２と基板１とはアライメントがとれているにも拘わらず、カメラ６においては、アライメントがとれていないと誤観察されてしまう。換言すれば、基板１とマスク２とでアライメントがとれていないにも拘わらず、カメラ６にて、アライメントマーク１ａがアライメントマーク２ａの中心にあるように観察されてしまうことが生じ、基板１とマスク２とがアライメントがとれていると誤観察されてしまう。
【００３５】
これに対して、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３により、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させるため、図２（ａ）に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、図２（ｂ）に示すように、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ａ及び２ａの相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００３６】
また、上記比較例においては、波長が異なる２個のアライメント光源を設ける必要があり、構造及びアライメント方法が若干複雑であるが、本実施形態に係るアライメント装置においては、アライメント時には、露光用のマイクロレンズアレイ３を基板アライメントマーク１ａとマスクアライメントマーク２ａとの間に移動させるだけで、基板１とマスク２との間のギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０にして高いアライメント精度が得られ、アライメント光源も１個だけでよい。
【００３７】
基板１とマスク２とのアライメント後には、マイクロレンズアレイ３は、図１における左方向に移動されて、マスク２に設けられたパターン領域の下方に移動され、その後、露光光が出射されて、マイクロレンズアレイ３によるスキャン露光が開始される。本実施形態においては、上記のように、高いアライメント精度が得られるため、スキャン露光における露光精度を極めて高く維持することができる。
【００３８】
なお、本実施形態における基板及びマスクのアライメントマーク１ａ，２ａの形状は、一例であり、各アライメントマーク１ａ，２ａをカメラ６で検出して、基板１とマスク２とのアライメントを行うことができる限り、本発明は、アライメントマーク１ａ，２ａの形状により限定されるものではない。
【００３９】
また、本実施形態においては、アライメント光源５は、カメラ６に内蔵されており、カメラ６が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されている場合について説明したが、本発明においては、基板１及びマスク２の一方の正立等倍像を他方に結像させ、これをカメラ６により検出するため、アライメント光源５が出射する光の光軸は、カメラにて検出される反射光の光軸とが同軸でなくてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図６（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。第１実施形態においては、露光用のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時とで移動させて、１枚のマイクロレンズアレイを露光用とアライメント用とで共用した場合を説明したが、図６に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３は、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けられている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態のように、１枚の共有マイクロレンズアレイ３を、露光位置とアライメント位置とを包含する大きさのマイクロレンズアレイで構成することにより、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図７（ａ）は本発明の第３実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図７（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図、図８（ａ），（ｂ）は図７に示す露光装置において、アライメント光の光路が傾斜した場合を示す図である。図７に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイは、露光用の（第１の）マイクロレンズアレイ３とアライメント用の第２のマイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、第２のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が（第１の）マイクロレンズアレイ３と同一である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４３】
本実施形態においても、基板アライメントマーク１ａの正立等倍像を、マスク２上に結像させることができ、基板１とマスク２との間の５乃至１５ｍｍのギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差を０とすることができ、第１実施形態と同様に、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。また、図８に示すように、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、アライメントマーク同士の相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。また、マイクロレンズアレイは、露光用のマイクロレンズアレイ３とアライメント用のマイクロレンズアレイとが別体で構成されていることにより、第２実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００４４】
次に、本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図９（ａ）は本発明の第４実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図９（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図９に示すように、本実施形態においては、アライメント光源５及びカメラ６は、基板１の下方に配置されており、基板の下方からアライメント用の光を照射する。また、基板アライメントマーク１ｂが枠状をなし、マスクアライメントマーク２ｂは矩形状をなしている。本実施形態においては、露光対象の基板１は、例えばＰＩ（ポリイミド）及びＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等の光透過性の材料からなり、アライメント用の光は、基板１を透過して、マスク２に照射される。即ち、本実施形態においては、基板１が光透過性の材料からなる場合において、アライメント光の照射方向並びに基板１及びマスク２の各アライメントマーク１ｂ，２ｂの形状が第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４５】
本実施形態においても、露光用のマイクロレンズアレイ３は、基板１とマスク２との相対的位置合わせの際には、マスクアライメントマーク２ｂと基板アライメントマーク１ｂとの間に移動され、１枚のマイクロレンズアレイ３を露光時とアライメント時で移動させて使用される。そして、アライメントの際には、マイクロレンズアレイ３により、マスクアライメントマーク２ｂにより反射された反射光は、マイクロレンズアレイ３を透過し、基板１上にマスクアライメントマーク２ｂの正立等倍像が結像される。よって、基板１とマスク２との間には、５乃至１５ｍｍのギャップＧが存在するが、このギャップＧに起因するカメラ６側のフォーカス差が０となる。よって、本実施形態においても、上記第１乃至第３実施形態と同様に、基板１及びマスク２のアライメントマーク１ｂ，２ｂを指標として、基板１とマスク２とのアライメントを高精度で行うことができる。例えば、カメラ６により検出されるマスクアライメントマーク２ｂの位置が枠状の基板アライメントマーク１ｂの中心からずれている場合には、制御装置９により、マスクアライメントマーク２ｂが基板アライメントマーク１ｂの中心に位置するようにマスク２を移動させて基板１とマスク２とのアライメントを行う。また、基板１上にマスクアライメントマーク２ｂの正立等倍像を結像させるため、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラ６により検出される基板及びマスクのアライメントマーク１ｂ及び２ｂの相対位置は、アライメント光が基板１及びマスク２に垂直に照射される場合から変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、マイクロレンズアレイ３を、露光光が照射される露光位置と、アライメント光が照射されるアライメント位置とを包含する大きさで設けることにより、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【００４７】
次に、本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置について説明する。図１０（ａ）は本発明の第５実施形態に係る露光装置用のアライメント装置を示す図、図１０（ｂ）は検出されるアライメントマークの相対的位置関係を示す図である。図１０に示すように、本実施形態においては、第３実施形態と同様に、マイクロレンズアレイは、露光用の（第１の）マイクロレンズアレイ３とアライメント用の第２のマイクロレンズアレイ７とが２枚設けられている。そして、第２のマイクロレンズアレイ７は、光学特性が（第１の）マイクロレンズアレイ３と同一である。これにより、本実施形態においては、第２実施形態と同様に、露光時とアライメント時とで、マイクロレンズアレイ３を移動させる必要がなくなる。
【符号の説明】
【００４８】
１：基板、２：マスク、３：（第１の）マイクロレンズアレイ、４：マイクロレンズ、５：アライメント光源、７：第２のマイクロレンズアレイ、１ａ、１ｂ：基板アライメントマーク、２ａ，２ｂ：マスクアライメントマーク、６，２０：カメラ、２１：フィルタ、２２，２３，２５，３０：レンズ、２４，２８：ビームスプリッタ、２９：反射鏡、９：制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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