(57)【要約】【課題】マスクと基板との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光する。【解決手段】マスク２及び基板１の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置５１と、各画像取得装置５１が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置５０とを設ける。光学部品３３，３４をマスク２と各画像取得装置５１との間に挿入して、各画像取得装置５１の焦点位置を、マスク２のアライメントマークの高さ又は基板１の下地パターンのアライメントマーク高さに変更し、画像処理装置５０が検出したマスク２のアライメントマークの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりチャック１０とマスクホルダ２０とを相対的に移動して、マスク２と基板１との位置合わせを行う。【選択図】図１０
2011003605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターン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するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、
マスク及び基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、
各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更する焦点位置変更手段と、
前記画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、前記ステージにより前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。
【請求項２】
前記焦点位置変更手段は、屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を有し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項３】
前記焦点位置変更手段は、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を有し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入することを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。
【請求項４】
マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、
マスク及び基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、
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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更し、
画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項５】
屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入することを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項６】
屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入することを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置により、マスク及び基板のアライメントマークの画像を取得して、マスクと基板との位置合わせを行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造において、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際の様に、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、新たに露光するパターンが下地パターンからずれない様に、基板の位置決めを精度良く行う必要がある。従来、主に大型の基板の露光に用いられるプロキシミティ方式では、マスク及び基板の下地パターンに複数のアライメントマークをそれぞれ設け、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置によりマスク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置ずれを検出して、マスクと基板との位置合わせを行っていた。なお、この様なプロキシミティ露光装置として、特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５６５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロキシミティ露光装置において、マスクと基板とのギャップ合わせを行った後、マスクと基板との位置合わせを行う際には、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が、プロキシミティギャップの分だけ数百μｍ程離れている。これに対し、アライメントマークの画像を取得するＣＣＤカメラ等の画像取得装置の焦点深度は数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を、同時に取得することはできない。そこで、従来は、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に移動して、画像取得装置の焦点を、マスクの下面及び基板の表面に順番に合わせていた。しかしながら、画像取得装置を上下に移動すると、移動機構の動作のばらつきにより画像取得装置の位置が変化し、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。そのため、マスクと基板との位置合わせを精度良く行うことができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、マスクと基板との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、マスク及び基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更する焦点位置変更手段と、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、マスク及び基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の画像取得装置と、各画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更し、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うものである。
【０００９】
従来の様に各画像取得装置を上下に移動することなく、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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更するので、各画像取得装置の位置の変化による誤差が無く、アライメントマークの位置が精度良く検出される。そして、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うので、マスクと基板との位置合わせが精度良く行われ、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光される。
【００１０】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、焦点位置変更手段が、屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を有し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入するものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入するものである。
【００１１】
あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置は、焦点位置変更手段が、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を有し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入するものである。また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入するものである。
【００１２】
屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入し、あるいは、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入するので、露光時のマスクと基板とのギャップが基板の種類により異なっても、各画像取得装置の焦点位置をマスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更することができる。
【００１３】
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うものである。マスクと基板との位置合わせが精度良く行われ、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光されるので、高品質な表示用パネル基板が製造される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、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、マスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更し、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うことにより、マスクと基板との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができる。
【００１５】
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、異なる光学部品をマスクと各画像取得装置との間に挿入し、あるいは、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を用意し、マスクと基板とのギャップに応じて、光学部品の異なる部分をマスクと各画像取得装置との間に挿入することにより、露光時のマスクと基板とのギャップが基板の種類により異なっても、各画像取得装置の焦点位置をマスクのアライメントマークの高さ又は基板の下地パターンのアライメントマークの高さに変更することができる。
【００１６】
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクと基板との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。
【図３】チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。
【図４】マスクのアライメントマークを示す図である。
【図５】基板のアライメントマークを示す図である。
【図６】図６（ａ）はカメラユニット移動機構の上面図、図６（ｂ）は同側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態による焦点位置変更装置の側面図である。
【図８】回転板の一例の上面図である。
【図９】回転板の他の例の上面図である。
【図１０】焦点位置変更装置の動作を説明する図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態による焦点位置変更装置の側面図である。
【図１２】液晶ディスプレイ装置の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１３】液晶ディスプレイ装置の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】
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。プロキシミティ露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、画像処理装置５０、カメラユニット５１、カメラユニット移動機構、焦点位置変更装置、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図１では、カメラユニット移動機構、及び焦点位置変更装置が省略されている。また、図２では、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置変更装置、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００１９】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２０】
図１及び図２において、チャック１０は、基板１のロード及びアンロードを行うロード／アンロード位置にある。ロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には下地パターンが形成され、下地パターンの上にはフォトレジストが塗布されている。
【００２１】
図３は、チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。なお、図３では、画像処理装置５０、カメラユニット移動機構、焦点位置変更装置、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。図２において、マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口２０ａが設けられており、マスクホルダ２０は、開口２０ａの周囲に設けられた図示しない吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ２０に保持されたマスク２の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、マスク２のパターンが基板１の表面に転写され、基板１上にパターンが形成される。
【００２２】
図１及び図３において、チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１及び図３の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１及び図３の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を複数個所で支持する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。
【００２３】
Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０に搭載された基板１のＸＹ方向へのステップ移動が行われる。また、図示しないＺ−チルト機構によりマスクホルダ２０をＺ方向（図３の図面上下方向）へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。
【００２４】
なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行っているが、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動するステージを設けて、マスクホルダ２０をＸＹ方向へ移動することにより、マスク２と基板１との位置合わせを行ってもよい。
【００２５】
図４は、マスクのアライメントマークを示す図である。マスク２の基板１と向かい合う面（下面）には、アライメントマーク２ａが４箇所に設けられている。図５は、基板のアライメントマークを示す図である。図５は、基板１の一面を破線で区分けした４つの露光領域に分けて露光する例を示している。基板１の表面の各露光領域には、下地パターンが形成されている。下地パターンには、マスク２のアライメントマーク２ａの位置に対応する位置に、アライメントマーク１ａがそれぞれ設けられている。アライメントマーク１ａ，２ａの位置は、基板１の露光領域の大きさによって異なる。
【００２６】
図２において、マスク２の上空には、４つのカメラユニット５１が設置されている。各カメラユニット５１は、アライメントマーク１ａ，２ａの位置に応じて、図示しないカメラユニット移動機構により、アライメントマーク１ａ，２ａの真上の所定の位置へそれぞれ移動される。基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置は、下地パターンを形成したときの露光条件によりばらつきが発生するので、各カメラユニット５１の位置は、マスク２のアライメントマーク２ａの位置を基準に決定される。
【００２７】
図６（ａ）はカメラユニット移動機構の上面図、図６（ｂ）は同側面図である。カメラユニット移動機構は、Ｙガイド５４、Ｙステージ５５、Ｘガイド５６、Ｘステージ５７、リブ５８，５９，９３、モータ８１，８６，９６、軸継手８２，８７，９７、軸受８３，８８，９８、ボールねじ８４ａ，８９ａ，９９ａ、ナット８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ、Ｚベース９０、Ｚガイド９１、Ｚステージ９２、取り付けベース９４、及びモータ台９５を含んで構成されている。
【００２８】
露光位置の上空には、カメラユニット移動機構が設置されるトップフレーム５３が設けられており、トップフレーム５３には、開口５３ａが形成されている。トップフレーム５３の上面には、Ｙガイド５４が設けられており、Ｙガイド５４には、Ｙステージ５５が搭載されている。また、トップフレーム５３の上面には、モータ８１が設置されており、モータ８１は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８１の回転軸は、軸継手８２によりボールねじ８４ａに接続されており、ボールねじ８４ａは、軸受８３により回転可能に支持されている。Ｙステージ５５の下面には、ボールねじ８４ａにより移動されるナット８４ｂが取り付けられており、Ｙステージ５５は、モータ８１の回転により、Ｙガイド５４に沿ってＹ方向へ移動される。
【００２９】
Ｙステージ５５の上面には、Ｘガイド５６が設けられており、Ｘガイド５６には、Ｘステージ５７が搭載されている。また、Ｙステージ５５の上面には、モータ８６が設置されており、モータ８６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ８６の回転軸は、軸継手８７によりボールねじ８９ａに接続されており、ボールねじ８９ａは、軸受８８により回転可能に支持されている。Ｘステージ５７の下面には、ボールねじ８９ａにより移動されるナット８９ｂが取り付けられており、Ｘステージ５７は、モータ８６の回転により、Ｘガイド５６に沿ってＸ方向へ移動される。Ｘステージ５７の側面には、リブ５８，５９により、Ｚベース９０が取り付けられており、Ｚベース９０は、トップフレーム５３の開口５３ａ内に挿入されている。
【００３０】
Ｚベース９０には、Ｚガイド９１が設けられており、Ｚガイド９１には、Ｚステージ９２が搭載されている。また、Ｚベース９０に取り付けたモータ台９５には、モータ９６が設置されており、モータ９６は、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ９６の回転軸は、軸継手９７によりボールねじ９９ａに接続されており、ボールねじ９９ａは軸受９８により回転可能に支持されている。Ｚステージ９２には、ボールねじ９９ａにより移動されるナット９９ｂが取り付けられており、Ｚステージ９２は、モータ９６の回転により、Ｚガイド９１に沿ってＺ方向へ移動される。また、Ｚステージ９２には、リブ９３により、取り付けベース９４が取り付けられており、取り付けベース９４には、カメラユニット５１が取り付けられている。カメラユニット５１は、ＣＣＤカメラ５１ａと、レンズ５１ｂとを含んで構成されている。
【００３１】
Ｘステージ５７のＸ方向への移動及びＹステージ５５のＹ方向への移動により、カメラユニット５１はＸＹ方向へ移動される。図１の主制御装置７０は、マスク２のアライメントマーク２ａの位置に応じ、モータ８１，８６を制御して、各カメラユニット５１を所定の位置へそれぞれ移動する。また、Ｚステージ９２のＺ方向への移動により、カメラユニット５１はＺ方向へ移動される。主制御装置７０は、モータ９６を制御して、各カメラユニット５１の焦点がマスク２の下面に合う様に、各カメラユニット５１をＺ方向へそれぞれ移動する。
【００３２】
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法について説明する。図６（ｂ）において、各カメラユニット５１の近くには、焦点位置変更装置がそれぞれ設けられている。図７は、本発明の一実施の形態による焦点位置変更装置の側面図である。本実施の形態の焦点位置変更装置は、回転板３１及びモータ３２を含んで構成されている。モータ３２は、取り付けベース９４に設置されており、図１の主制御装置７０により駆動される。モータ３２の回転軸には、回転板３１が取り付けられている。
【００３３】
図８は、回転板の一例の上面図である。本例の回転板３１は、円板３１ａ及び複数のガラス板３３で構成されている。円板３１ａには、複数の丸い穴が、中心から同じ距離に設けられている。穴の１つは、何も取り付けられていない窓３１ｂと成っており、残りの複数の穴には、ガラス板３３がそれぞれ取り付けられている。各ガラス板３３は、屈折率又は厚さがそれぞれ異なっている。
【００３４】
図９は、回転板の他の例の上面図である。本例の回転板３１は、円板３１ｃ及び複数のガラス板３３で構成されている。円板３１ｃの回りには、複数の扇形のガラス板３３が取り付けられており、１箇所だけガラス板３３が取り付けられていない部分は、窓３１ｄと成っている。各ガラス板３３は、屈折率又は厚さがそれぞれ異なっている。
【００３５】
図７において、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行った後、マスク２の下面と基板１の表面とは、ギャップＧだけ離れている。各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得するとき、図１の主制御装置７０は、モータ３２を制御して、回転板３１の窓３１ｂ，３１ｄを、マスク２と各カメラユニット５１との間に位置させる。また、各カメラユニット５１により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得するとき、図１の主制御装置７０は、マスク２と基板１とのギャップＧに応じ、モータ３２を制御して、回転板３１のガラス板３３のいずれかを、マスク２と各カメラユニット５１との間に挿入する。
【００３６】
図１０は、焦点位置変更装置の動作を説明する図である。回転板３１の窓３１ｂ，３１ｄがマスク２と各カメラユニット５１との間に位置するとき、図１０（ａ）に示す様に、各カメラユニット５１の焦点は、マスク２の下面に合っている。各カメラユニット５１は、窓３１ｂ，３１ｄを通して、マスク２の下面に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得し、画像信号を図１の画像処理装置５０へ出力する。
【００３７】
図１０（ｂ）に示す様に、回転板３１のガラス板３３がマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入されたとき、ガラス板３３による光の屈折で、各カメラユニット５１の焦点位置が、基板１の表面の高さに変更される。各カメラユニット５１は、ガラス板３３を介して、基板１の表面に設けられた下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得し、画像信号を図１の画像処理装置５０へ出力する。
【００３８】
図１１は、本発明の他の実施の形態による焦点位置変更装置の側面図である。本実施の形態の焦点位置変更装置は、ガラス板３４、固定子取り付けベース３５、リニアモータの固定子３６ａ、可動子３６ｂ、及びアーム３７を含んで構成されている。固定子取り付けベース３５には、リニアモータの固定子３６ａが設置されており、リニアモータの可動子３６ｂは、図１の主制御装置７０により駆動される。可動子３６ｂには、アーム３７により、ガラス板３４が取り付けられており、ガラス板３４は、可動子３６ｂの移動により、矢印で示す図面横方向へ移動される。ガラス板３４は、厚さが段階的に異なる複数の部分を有する。なお、ガラス板３４は、厚さを段階的に異ならせる代わりに、屈折率を段階的に異ならせてもよい。
【００３９】
各カメラユニット５１によりマスク２のアライメントマーク２ａの画像を取得するとき、図１の主制御装置７０は、リニアモータの可動子３６ｂを制御して、ガラス板３４を各カメラユニット５１の下方から退避させる。各カメラユニット５１は、マスク２の下面に設けられたアライメントマーク２ａの画像を取得し、画像信号を図１の画像処理装置５０へ出力する。
【００４０】
各カメラユニット５１により基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得するとき、図１の主制御装置７０は、マスク２と基板１とのギャップＧに応じ、リニアモータの可動子３６ｂを制御して、ガラス板３４の段階的に厚さが異なる部分のいずれかを、マスク２と各カメラユニット５１との間に挿入する。ガラス板３４がマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入されたとき、ガラス板３４による光の屈折で、各カメラユニット５１の焦点位置が、基板１の表面の高さに変更される。各カメラユニット５１は、ガラス板３４を介して、基板１の表面に設けられた下地パターンのアライメントマーク１ａの画像を取得し、画像信号を図１の画像処理装置５０へ出力する。
【００４１】
屈折率又は厚さが異なる複数のガラス板３３を用意し、マスク２と基板１とのギャップＧに応じて、異なるガラス板３３をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入し、あるいは、屈折率又は厚さが部分的に異なるガラス板３４を用意し、マスク２と基板１とのギャップＧに応じて、ガラス板３４の異なる部分をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入するので、露光時のマスク２と基板１とのギャップＧが基板１の種類により異なっても、各カメラユニット５１の焦点位置をマスク２のアライメントマーク２ａの高さ又は基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さに変更することができる。
【００４２】
なお、図７〜図１１に示した実施の形態では、ガラス板３３，３４を用いて各カメラユニット５１の焦点位置を変更していたが、本発明はこれに限らず、レンズ等の他の光学部品を用いて、各カメラユニット５１の焦点位置を変更してもよい。
【００４３】
また、以上説明した実施の形態では、各カメラユニット５１の焦点をマスク２の下面に合わせ、各カメラユニット５１の焦点位置を、マスク２のアライメントマーク２ａの高さから基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さに変更していたが、各カメラユニット５１の焦点を基板１の表面に合わせ、各カメラユニット５１の焦点位置を、基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さからマスク２のアライメントマーク２ａの高さに変更してもよい。
【００４４】
図１において、画像処理装置５０は、各カメラユニット５１が出力した画像信号を処理し、予め登録した画像と各カメラユニット５１により取得した画像とを比較して、マスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置を検出する。主制御装置７０は、画像処理装置５０が検出したマスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御し、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、マスク２と基板１との位置合わせを行う。
【００４５】
従来の様に各カメラユニット５１を上下に移動することなく、光学部品をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入して、各カメラユニット５１の焦点位置を、マスク２のアライメントマーク２ａの高さ又は基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さに変更するので、各カメラユニット５１の位置の変化による誤差が無く、アライメントマーク１ａ，２ａの位置が精度良く検出される。そして、検出したマスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、マスク２と基板１との位置合わせを行うので、マスク２と基板１との位置合わせが精度良く行われ、新たなパターンが下地パターンに合わせて精度良く露光される。
【００４６】
以上説明した実施の形態によれば、光学部品をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入して、各カメラユニット５１の焦点位置を、マスク２のアライメントマーク２ａの高さ又は基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さに変更し、画像処理装置５０が検出したマスク２のアライメントマーク２ａの位置及び基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの位置に基づき、Ｘステージ５及びＹステージ７によりチャック１０を移動して、マスク２と基板１との位置合わせを行うことにより、マスク２と基板１との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができる。
【００４７】
さらに、屈折率又は厚さが異なる複数の光学部品を用意し、マスク２と基板１とのギャップＧに応じて、異なる光学部品をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入し、あるいは、屈折率又は厚さが部分的に異なる光学部品を用意し、マスク２と基板１とのギャップＧに応じて、光学部品の異なる部分をマスク２と各カメラユニット５１との間に挿入することにより、露光時のマスク２と基板１とのギャップＧが基板１の種類により異なっても、各カメラユニット５１の焦点位置をマスク２のアライメントマーク２ａの高さ又は基板１の下地パターンのアライメントマーク１ａの高さに変更することができる。
【００４８】
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことにより、マスクと基板との位置合わせを精度良く行って、新たなパターンを下地パターンに合わせて精度良く露光することができるので、高品質な表示用パネル基板を製造することができる。
【００４９】
例えば、図１２は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、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。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、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、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液を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。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、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。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）での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。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄／乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にＴＦＴアレイが形成される。
【００５０】
また、図１３は、液晶ディスプレイ装置の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。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）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、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、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。
【００５１】
図１２に示したＴＦＴ基板の製造工程では、露光工程（ステップ１０３）において、図１３に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、着色パターン形成工程（ステップ２０２）の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又は本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  基板
１ａ，２ａ  アライメントマーク
２  マスク
３  ベース
４  Ｘガイド
５  Ｘステージ
６  Ｙガイド
７  Ｙステージ
８  θステージ
９  チャック支持台
１０  チャック
２０  マスクホルダ
２０ａ  開口
３１  回転板
３１ａ，３１ｃ  円板
３１ｂ，３１ｄ  窓
３２  モータ
３３，３４  ガラス板
３５  固定子取り付けベース
３６ａ  固定子
３６ｂ  可動子
３７  アーム
５０  画像処理装置
５１  カメラユニット
５１ａ  ＣＣＤカメラ
５１ｂ  レンズ
５３  トップフレーム
５４  Ｙガイド
５５  Ｙステージ
５６  Ｘガイド
５７  Ｘステージ
５８，５９  リブ
６０  ステージ駆動回路
７０  主制御装置
８１，８６，９６  モータ
８２，８７，９７  軸継手
８３，８８，９８  軸受
８４ａ，８９ａ，９９ａ  ボールねじ
８４ｂ，８９ｂ，９９ｂ  ナット
９０  Ｚベース
９１  Ｚガイド
９２  Ｚステージ
９３  リブ
９４  取り付けベース
９５  モータ台
【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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【図１３】
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