JP2011002737A - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide exposure techniques for performing processes while stabilizing alignment between a mask and a substrate.SOLUTION: The techniques include: moving a process substrate with respect to a mask by using an alignment mark; aligning the mask to the process substrate; and exposing the substrate. A reference position of the mask is computed by adjusting the focus of an imaging device 16 in such a manner that the number of pixels of an alignment mark M2 on the mask observed in the image is equal to a preset reference threshold or larger than the threshold. A reference position of the substrate is similarly computed. The process of acquiring an image of an alignment mark M1 on the process substrate and computing the reference position of the process substrate is repeated until the reference position of the mask coincides with the reference position of the process substrate or reaches within a predetermined tolerance, on the basis of the above computed reference position of the mask.

Description

本発明は、カラー液晶表示装置、カラープラズマディスプレイ、カラー有機ELディスプレイ等を構成するカラーフィルタ基板の製造工程におけるパターン露光などの露光処理に採用される、プロキシミティ方式の露光装置及び露光方法に関する。   The present invention relates to a proximity-type exposure apparatus and exposure method that are employed in an exposure process such as pattern exposure in a manufacturing process of a color filter substrate constituting a color liquid crystal display device, a color plasma display, a color organic EL display, or the like.

例えば、カラーフィルタの製造工程には、露光処理によって硝子等の透明基板上に所望のパターンを形成する工程(ブラックマトリクス工程、RGB工程、フォトスペーサ工程等)がある。すなわち、硝子基板に感光性レジストを塗布し、パターンニングされたフォトマスクを介して紫外線露光することで、硝子基板上のレジストにパターン露光を行う。その後、感光性レジストへの現像等を行い、所望するパターンとする。   For example, the color filter manufacturing process includes a process of forming a desired pattern on a transparent substrate such as glass by an exposure process (black matrix process, RGB process, photo spacer process, etc.). That is, a photosensitive resist is applied to a glass substrate, and the resist on the glass substrate is subjected to pattern exposure by exposing to ultraviolet light through a patterned photomask. Thereafter, development on a photosensitive resist or the like is performed to obtain a desired pattern.

上記露光処理に採用される露光装置としては、例えばプロキシミティ方式の露光装置がある。プロキシミティ方式の露光装置は、表面にレジストを塗布した硝子基板に対し所定の隙間(ギャップ)を持たせて配置したフォトマスクを介して紫外線を照射することで、所望する部位のレジストのみ感光させる。すなわち、フォトマスクのパターンを硝子基板に転写する。そして、上記のような露光装置による露光処理では、特許文献1や特許文献2等に記載のように、処理基板に形成した遮光性金属薄膜又は遮光性の黒色レジスト膜などからなるアライメントマークとフォトマスクに形成した遮光性金属薄膜又は遮光性の黒色レジスト膜などからなるアライメントマークとの位置合わせを行った後に、上述の露光を行い、処理基板の所定の位置にパターンを形成している。   As an exposure apparatus employed in the exposure process, for example, there is a proximity type exposure apparatus. Proximity type exposure apparatuses irradiate ultraviolet rays through a photomask arranged with a predetermined gap (gap) on a glass substrate coated with resist on the surface, thereby exposing only the resist at a desired portion. . That is, the photomask pattern is transferred to the glass substrate. In the exposure processing by the exposure apparatus as described above, as described in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like, an alignment mark and a photo of a light-shielding metal thin film or a light-shielding black resist film formed on the processing substrate are used. After alignment with an alignment mark made of a light-shielding metal thin film or a light-shielding black resist film formed on the mask, the above-described exposure is performed to form a pattern at a predetermined position on the processing substrate.

以下に、従来のフォトマスクと硝子基板の位置合わせの方法の例を説明する。   Hereinafter, an example of a conventional method for aligning a photomask and a glass substrate will be described.

まず、フォトマスク及び硝子基板の各アライメントマークをカメラで撮像して取得した画像データから各アライメントマークの中心(基準位置)を演算する。そして、対向するアライメントマークの中心が一致若しく許容範囲の誤差となるまで、上記画像の取得及び演算を繰り返しつつ硝子基板を載置したステージを微小移動させることで、フォトマスクと硝子基板の位置調整を行う。なお、転写するパターンの基板上での位置精度を上げる場合、対向するアライメントマークの組を2以上存在させ、その各組のマークの中心が全て一致するように硝子基板の位置調整を行う場合もある。   First, the center (reference position) of each alignment mark is calculated from image data acquired by imaging each alignment mark on the photomask and the glass substrate with a camera. Then, the position of the photomask and the glass substrate is moved by slightly moving the stage on which the glass substrate is placed while repeating the acquisition and calculation of the above image until the center of the opposing alignment mark is coincident or an error in the allowable range. Make adjustments. In order to increase the positional accuracy of the pattern to be transferred on the substrate, there are cases where there are two or more pairs of opposing alignment marks and the position of the glass substrate is adjusted so that the centers of the marks of each set all coincide. is there.

この位置合わせを実施することで、フォトマスクに描かれたパターンを硝子基板に対し位置ズレを起こすことなく基板上の所望する位置に転写することができる。   By performing this alignment, the pattern drawn on the photomask can be transferred to a desired position on the substrate without causing a positional shift with respect to the glass substrate.

特開平6−110133号公報JP-A-6-110133 特開2007−140117号公報JP 2007-140117 A

従来にあっては、カメラで撮像し画像データを得るにあたり、フォトマスクのアライメントマークと硝子基板のアライメントマークとの両方のマークの輪郭が共に出来るだけ鮮明に映るように、上記カメラの焦点調整を行っている。このため、カメラの焦点が合っていない場合、得られた画像データがボケるため、演算が困難になり、硝子基板のマーク中心が、フォトマスクのマーク中心に対して、予め設定した許容誤差内に入りづらくなることから、アライメントマーク制御を必要以上に繰り返してしまう恐れがある。すなわち、アライメントマークの調整回数が多くなる。特に、作業者が目視で位置調整を行う場合にこの傾向が強くなる。   In the past, when capturing images with a camera, the focus adjustment of the camera was adjusted so that the outlines of both the photomask alignment mark and the glass substrate alignment mark were as sharp as possible. Is going. For this reason, if the camera is not in focus, the obtained image data will be blurred, making calculation difficult, and the mark center of the glass substrate will be within a preset tolerance with respect to the mark center of the photomask. Since it becomes difficult to enter, there is a possibility that the alignment mark control is repeated more than necessary. That is, the number of adjustments of the alignment mark is increased. In particular, this tendency becomes stronger when the operator visually adjusts the position.

また、製造するカラーフィルタの品種が異なった場合、製品仕様上、露光時の隙間(フォトマスクと硝子基板のクリアランス:露光ギャップとも呼ぶ。)の設定を変える必要が生じる。そのため、品種毎にアライメントマークの調整回数が異なる傾向となる。   Further, when the types of color filters to be manufactured are different, it is necessary to change the setting of a gap at the time of exposure (clearance between a photomask and a glass substrate: also referred to as an exposure gap) due to product specifications. Therefore, the number of adjustments of the alignment mark tends to be different for each type.

以上のように対向するアライメントマークの中心を一致させるための作業の回数が増加すると、露光装置の1回当りの工程処理時間が大きくなり、生産タクトが低下する原因となる。   As described above, if the number of operations for aligning the centers of the alignment marks facing each other increases, the processing time per process of the exposure apparatus increases, which causes a reduction in production tact.

また、カメラにてアライメントマークを撮影する際、カメラの焦点を合わせる作業は、画像データから得るマークのライン線幅に影響し、例えば、カメラの焦点を合わせる位置が異なると図16のように画面上でのライン線幅が変わって、アライメントマーク中心の演算時に計算誤差が起こる。アライメントマーク中心の演算時に計算誤差が多いと、パターン転写精度に影響を及ぼすことなる。   Further, when taking an alignment mark with the camera, the camera focusing operation affects the line width of the mark obtained from the image data. For example, if the camera focusing position is different, the screen shown in FIG. The line width at the top changes, and a calculation error occurs when calculating the center of the alignment mark. If there are many calculation errors when calculating the alignment mark center, the pattern transfer accuracy will be affected.

通常、作業者は生産する品種で定められた露光ギャップとなるよう、基板を搭載したステージとフォトマスクとを対向させた上でカメラの焦点調整を行う。例えば、Aというカラーフィルタの品種の露光ギャップ条件が100μmであれば、図17のようにフォトマスクと硝子基板のクリアランスを100μmとしたステージ位置で、フォトマスクと硝子基板のクリアランスの中間位置にカメラの焦点距離がくるように、作業者は焦点を合わせようとする。   Usually, the operator adjusts the focus of the camera with the stage on which the substrate is mounted facing the photomask so that the exposure gap determined by the type of product to be produced. For example, if the exposure gap condition of the color filter type A is 100 μm, the camera is positioned at the intermediate position between the photomask and the glass substrate at the stage position where the clearance between the photomask and the glass substrate is 100 μm as shown in FIG. The operator tries to focus so that the focal length becomes.

ここで、撮像装置としてのカメラは、例えば撮影用のレンズ系を有するCCDカメラ等で構成されている。撮影用のレンズ系は一枚又は複数枚のレンズで構成されており、焦点距離、被写界深度を有するため、CCDカメラには焦点距離、被写界深度が存在する。なお、焦点距離とは、最も被写体の映像を鮮明に捉えた時のレンズ系と被写体との距離であり、レンズ系から焦点距離分だけ離れた位置が焦点になる。被写界深度とは、焦点を基準に、被写体との距離が上下に変わっても、映像を焦点がぼけずに捉えられる焦点からの範囲である。焦点距離と被写界深度は、使用するレンズ系が有する固有の決まった値であり、レンズ系毎に一定の値となっている。   Here, the camera as the imaging device is constituted by, for example, a CCD camera having a lens system for photographing. The photographing lens system is composed of one or a plurality of lenses, and has a focal length and a depth of field. Therefore, the CCD camera has a focal length and a depth of field. The focal length is the distance between the lens system and the subject when the image of the subject is most clearly captured, and the focal point is a position away from the lens system by the focal length. The depth of field is a range from a focus where the image can be captured without being defocused even if the distance to the subject changes up and down with respect to the focus. The focal length and the depth of field are specific values inherent in the lens system to be used, and are constant values for each lens system.

露光ギャップが小さいケースでは、フォトマスク及び硝子基板の各アライメントマーク部分が共にカメラの被写界深度内に入るため、比較的に作業者は焦点を合わせ易い。しかし、図18のように露光ギャップが広いケースでは、フォトマスク及び硝子基板の各アライメントマーク部分がカメラの被写界深度から外れてしまう恐れがある。この結果、作業者は焦点合わせ時に微小な焦点ズレを起こしてしまう。後者のような露光ギャップを広げるケースでは、各アライメントマークが被写界深度から外れてしまっても、カメラは画像を写しているため、作業者の顕微鏡モニター映像の目視だけでは焦点合わせ調整後の焦点の位置が、最適なものになっているか否かの判断が付かない点が問題となる。また、作業者が異なった場合、目視による調整では個人差により合わせる焦点位置が人により異なってしまう可能性もある。そのため焦点位置が異なることにより、上述のような露光ギャップを広げるケースの方が、露光ギャップ100μmよりもアライメントマーク回数が増加する傾向がある。   In the case where the exposure gap is small, the alignment mark portions of the photomask and the glass substrate are both within the depth of field of the camera, so that the operator can relatively focus easily. However, in the case where the exposure gap is wide as shown in FIG. 18, the alignment mark portions of the photomask and the glass substrate may be out of the depth of field of the camera. As a result, the operator causes a minute focus shift at the time of focusing. In the latter case where the exposure gap is widened, the camera captures an image even if each alignment mark is out of the depth of field. The problem is that it is not possible to determine whether or not the focus position is optimal. In addition, when the workers are different, there is a possibility that the focus position to be adjusted differs depending on the individual by visual adjustment. For this reason, the number of alignment marks tends to increase in the case of widening the exposure gap as described above, as compared to the exposure gap of 100 μm, due to the different focal positions.

本発明は、上記のような点に着目したもので、マスクと基板との位置合わせを安定して処理可能な露光技術を提供することを課題としている。   The present invention focuses on the above points, and an object thereof is to provide an exposure technique capable of stably processing the alignment between the mask and the substrate.

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、アライメントマークを形成したマスクを保持するマスク保持部と、アライメントマークを形成した処理基板を、上記マスクに対し所定の隙間を持って対向した状態に保持するステージと、上記ステージを移動させるステージ移動手段と、上記アライメントマークを撮像する撮像装置と、マスク側のアライメントマークの画像が所定の鮮明度となる位置に撮像装置の焦点を調整した状態で取得した画像を画像処理して、マスク側のアライメントマークで特定される基準位置を演算するマスク側基準位置演算手段と、基板側のアライメントマークの画像が所定の鮮明度となる位置に撮像装置の焦点を調整した状態で取得した画像を画像処理して、基板側のアライメントマークで特定される基準位置を演算する基板側基準位置演算手段と、 上記演算したマスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるように、上記ステージ移動手段を介してステージの位置を調整するステージ位置調整手段と、を備え、
上記所定の鮮明度となる位置への撮像装置の焦点の調整は、撮像装置が撮像する画像における実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した値若しくは範囲内となる位置に撮像装置の焦点を調整することで実施することを特徴とする露光装置を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention is characterized in that a mask holding portion for holding a mask on which an alignment mark is formed and a processing substrate on which the alignment mark is formed are provided with respect to the mask. A stage that is held facing each other with a gap, a stage moving unit that moves the stage, an imaging device that images the alignment mark, and an image of the alignment mark on the mask side is captured at a position where the image has a predetermined definition. Image processing is performed on an image acquired with the focus of the apparatus adjusted, and a mask-side reference position calculation unit that calculates a reference position specified by the mask-side alignment mark, and an image of the alignment mark on the substrate side has a predetermined sharpness. Image processing is performed on an image acquired with the focus of the imaging device adjusted to a position where the image is aligned, and an alignment mark on the substrate side Substrate side reference position calculating means for calculating the specified reference position, and the stage moving means so that the calculated mask side reference position and the processing substrate side reference position match or fall within a preset tolerance. A stage position adjusting means for adjusting the position of the stage via
The adjustment of the focus of the imaging device to the position where the predetermined sharpness is achieved is performed by adjusting the width of the alignment mark obtained by actual measurement in an image captured by the imaging device to a position where the width is within a preset value or range. An exposure apparatus characterized in that the exposure is performed by adjusting the focus.

次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記ステージ位置調整手段は、マスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、上記基板側基準位置演算手段から処理基板側の基準位置を取得することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the stage position adjusting unit is configured such that the reference position on the mask side and the reference position on the processing substrate side are based on the reference position on the mask side. The reference position on the processing substrate side is acquired from the substrate-side reference position calculation means until the value matches or falls within a preset allowable error.

次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、上記マスク側及び処理基板側のアライメントマークの一方は、十字形状のマークであり、他方のアライメントマークは井桁形状のマークであり、上記実測して得たアライメントマークの幅は、所定の濃度となった画素の数であることを特徴とするものである。   Next, the invention described in claim 3 is the configuration described in claim 1 or 2, wherein one of the alignment marks on the mask side and the processing substrate side is a cross-shaped mark, and the other alignment is performed. The mark is a cross-shaped mark, and the width of the alignment mark obtained by actual measurement is the number of pixels having a predetermined density.

次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した構成に対し、上記マスクと処理基板の間の隙間が、上記マスク側及び処理基板側の両方のアライメントが共に被写界深度に入る焦点位置が存在しない隙間となっていることを特徴とするものである。   Next, the invention described in claim 4 is the configuration described in any one of claims 1 to 3, wherein the gap between the mask and the processing substrate is on the mask side and the processing substrate side. Both alignments are characterized by gaps in which there is no focal position that falls within the depth of field.

次に、請求項5に記載した発明は、マスクに形成したアライメントマーク及び処理基板に形成したアライメントマークを撮像装置で撮像することで取得した画像を画像処理しつつ、マスクに形成したアライメントマークで特定される基準位置と処理基板に形成したアライメントマークで特定される基準位置とが一致するように、マスクに対して処理基板を移動させて当該マスクと処理基板との位置合わせをして露光を行う露光方法であって、
撮像装置が撮像した画像でのマスク側での実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した幅若しくは範囲内となるように撮像装置の焦点を調整した後に、マスク側のアライメントマークの画像を取得してマスク側の基準位置を演算し、
撮像装置が撮像した画像での基板側での実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した値若しくは範囲内となるように撮像装置の焦点を調整した後に、基板側のアライメントマークの画像を取得して基板側の基準位置を演算し、
上記演算したマスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、上記処理基板側のアライメントマークの画像を取得して当該処理基板側の基準位置を演算する処理を繰り返すことを特徴とする露光方法を提供するものである。
Next, the invention described in claim 5 is an alignment mark formed on the mask while performing image processing on an image acquired by imaging the alignment mark formed on the mask and the alignment mark formed on the processing substrate with an imaging device. Exposure is performed by aligning the mask and the processing substrate by moving the processing substrate relative to the mask so that the specified reference position matches the reference position specified by the alignment mark formed on the processing substrate. An exposure method to perform,
The image of the alignment mark on the mask side after adjusting the focus of the imaging device so that the width of the alignment mark actually measured on the mask side in the image captured by the imaging device is within a preset width or range To calculate the reference position on the mask side,
The image of the alignment mark on the substrate side after adjusting the focus of the imaging device so that the width of the alignment mark obtained by actual measurement on the substrate side in the image captured by the imaging device is within a preset value or range To calculate the reference position on the board side,
Using the calculated reference position on the mask side as a reference, an image of the alignment mark on the processing substrate side is acquired until the reference position on the mask side and the reference position on the processing substrate side match or are within a preset tolerance. The exposure method is characterized by repeating the process of calculating the reference position on the processing substrate side.

本発明によれば、基板及びマスクのアライメントマークに対して、個別に焦点を合わせて、各アライメントマークの画像を個別に取得する。これによって、各アライメントマークの画像を取得するための焦点合わせが容易となる。また、各アライメントマークの鮮明度が確保される結果、各アライメントマークの基準位置の演算精度も向上する。   According to the present invention, the alignment marks of the substrate and the mask are individually focused, and images of the alignment marks are individually acquired. This facilitates focusing for acquiring an image of each alignment mark. Further, as a result of ensuring the definition of each alignment mark, the calculation accuracy of the reference position of each alignment mark is improved.

このとき、カメラによる撮影で得た画像データから算出したマークの幅の実測値が所定の値若しくは範囲内となるようにカメラの焦点を調整するだけであるので、作業者の熟練度や個人差に左右されず、安定して目的とする焦点に設定可能となる。   At this time, it is only necessary to adjust the focus of the camera so that the measured value of the mark width calculated from the image data obtained by photographing with the camera is within a predetermined value or range. This makes it possible to set the target focus stably.

なお、出来るだけ一定の値に一致させる方が、焦点位置が一定に安定して基準位置演算の精度上好ましい。   Note that it is preferable to make the focal point coincide with a constant value as much as possible because the focal point position is stable and the accuracy of the reference position calculation is preferable.

また、請求項2に係る発明によれば、非移動側であるマスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置だけを繰り返し取得しつつ位置の微調整を行う。すなわち、マスク側のアライメントの画像を取得した後は、移動させる基板側の画像を繰り返し取得すればよいので、基板側用の焦点にカメラの焦点を固定して画像入力をすればよい。   According to the second aspect of the invention, fine adjustment of the position is performed while repeatedly acquiring only the reference position on the mask side with reference to the reference position on the non-moving side of the mask. That is, after acquiring the mask-side alignment image, it is only necessary to repeatedly acquire the substrate-side image to be moved. Therefore, it is only necessary to input the image with the camera focus fixed to the substrate-side focus.

この結果、マスクと基板との位置合わせを安定して処理可能な露光技術を提供し、且つ、位置合わせに要する時間を短縮することが出来る。   As a result, it is possible to provide an exposure technique capable of stably processing the alignment between the mask and the substrate, and to reduce the time required for the alignment.

また、請求項3に係る発明によれば、平行な直線や交叉する直線からなるマークを使用することで、アライメントマークで特定する基準位置を簡易且つ確実に演算することが出来る。   According to the third aspect of the present invention, the reference position specified by the alignment mark can be calculated easily and reliably by using a mark composed of parallel straight lines or intersecting straight lines.

また、請求項4に係る発明によれば、基板側及びマスク側のアライメントマークを撮像装置で一度に写るように、目的とする露光キャップよりも、位置合わせ時に一時期に小さくするような処理が不要となり、より大きな効果を奏する。   According to the fourth aspect of the present invention, it is not necessary to perform processing for making the substrate-side and mask-side alignment marks smaller at the time of alignment than the intended exposure cap so that the imaging marks are captured at a time by the imaging apparatus. And has a greater effect.

本発明に基づく実施形態に係る露光装置を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the exposure apparatus which concerns on embodiment based on this invention. 硝子基板に設けるアライメントマークの例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the alignment mark provided in a glass substrate. 本発明に基づく実施形態に係るアライメントマークを示す平面図である。It is a top view which shows the alignment mark which concerns on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係る硝子基板とフォトマスクとの関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between the glass substrate and photomask which concern on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係る硝子基板とフォトマスクとの関係を示す側面図である。It is a side view which shows the relationship between the glass substrate which concerns on embodiment based on this invention, and a photomask. 本発明に基づく実施形態に係るアライメントマーク用の装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparatus for alignment marks which concerns on embodiment based on this invention. アライメント制御部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of an alignment control part. 基準位置演算手段の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of a reference | standard position calculating means. マスク用ピント設定部の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of the focus setting part for masks. 濃度分布曲線を示す図である。It is a figure which shows a density distribution curve. 井桁マークの中心算出を説明する図である。It is a figure explaining the center calculation of a cross beam mark. 画像取得始めの状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the image acquisition start. 焦点調整を説明する図である。It is a figure explaining focus adjustment. 焦点の位置による濃度分布曲線の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the density distribution curve by the position of a focus. 焦点調整を説明する図である。It is a figure explaining focus adjustment. ピントによるライン線幅の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the line line | wire width by focus. 露光ギャップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an exposure gap. 露光ギャップが広いケースの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a case where an exposure gap is wide.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、カラーフィルタを製造するために使用する露光装置を例に挙げて説明する。但し、本発明の露光装置は、他の製造に適用することも可能である。
(構成)
先ず、装置構成について説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an exposure apparatus used for manufacturing a color filter will be described as an example. However, the exposure apparatus of the present invention can be applied to other manufactures.
(Constitution)
First, the apparatus configuration will be described.

図1は、本実施形態に係るプロキシミティ方式の露光装置1の概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a proximity type exposure apparatus 1 according to the present embodiment.

露光装置1は、処理基板である硝子基板2を保持するステージ3、フォトマスク4を保持するマスク保持部、露光のために紫外線を照射する照射用の装置、及び基板とマスクの位置合わせに使用されるアライメントマーク用の装置を備える。   An exposure apparatus 1 is used for a stage 3 for holding a glass substrate 2 as a processing substrate, a mask holding unit for holding a photomask 4, an irradiation apparatus for irradiating ultraviolet rays for exposure, and alignment of the substrate and the mask. A device for an alignment mark is provided.

ここで、露光装置1に搬送されパターン露光が行われる上記硝子基板2には、2箇所以上、アライメントマークが予め形成されている。本実施形態では、図2に示すように、硝子基板2の形状が長方形形状の場合とし、各短辺側端部における中央位置Mにそれぞれアライメントマークを設けた場合とする。また、露光装置1に装着する上記フォトマスク4にも、上記硝子基板2のアライメントマークに対応してアライメントマークを設けてある。本実施形態では、図3に示すように、基板側のアライメントマークM1を、互いに直交する2本の直線からなる十字形状のマークとし、マスク側のアライメントマークM2を、内部に長方形形状を形成するように4本の直線を組み合わせた井桁形状のマークとする。なお、基板側のアライメントマークM1を井桁形状のマークとし、マスク側のアライメントマークM2を十字形状のマークとしても良い。そして、十字形状のマークでは、十字の中央(直線の交叉位置)が基準位置となる。また、井桁形状のマークでは、井桁内に形成される四角形形状の中心点が基準位置となる。なお、アライメントマークは、十字形状や井桁形状に限定されるものではない。マークの中心点等からなる基準位置を特定可能なマークであれば、アライメントマークとして適用可能である。   Here, two or more alignment marks are formed in advance on the glass substrate 2 which is transported to the exposure apparatus 1 and subjected to pattern exposure. In this embodiment, as shown in FIG. 2, it is assumed that the glass substrate 2 has a rectangular shape and an alignment mark is provided at the center position M at each short side end. The photomask 4 mounted on the exposure apparatus 1 is also provided with an alignment mark corresponding to the alignment mark on the glass substrate 2. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the alignment mark M1 on the substrate side is a cross-shaped mark composed of two straight lines orthogonal to each other, and the rectangular alignment mark M2 is formed inside the mask side alignment mark M2. Thus, a cross-shaped mark is formed by combining four straight lines. The substrate-side alignment mark M1 may be a cross-shaped mark, and the mask-side alignment mark M2 may be a cross-shaped mark. In the cross-shaped mark, the center of the cross (straight line crossing position) is the reference position. Further, in the cross-shaped mark, the center point of the rectangular shape formed in the cross-beam is the reference position. The alignment mark is not limited to a cross shape or a cross beam shape. Any mark can be used as an alignment mark as long as it is a mark that can specify a reference position including a center point of the mark.

上記ステージ3は、図4及び図5に示すように、上面に感光性レジストが塗布された硝子基板2を保持する。上記ステージ3には、図6(b)に示すように、硝子基板2に形成したアライメントマークと対向する位置に切欠き3aが形成されている。そのステージ3は、ステージ3と連結したX−Yテーブル等のステージ駆動装置5を駆動することで移動可能となっている。すなわち、ステージ駆動装置5は、ステージ3を、水平二次元方向、すなわちX方向及びY方向に移動出来ると共に、当該ステージ3の中心点を通過する上下軸廻りに回動変位出来る。さらに、ステージ駆動装置5は、ステージ3を、上下方向(Z方向)に昇降する昇降装置も備える。   As shown in FIGS. 4 and 5, the stage 3 holds a glass substrate 2 having a photosensitive resist coated on the upper surface. In the stage 3, as shown in FIG. 6B, a notch 3a is formed at a position facing the alignment mark formed on the glass substrate 2. The stage 3 is movable by driving a stage driving device 5 such as an XY table connected to the stage 3. That is, the stage driving device 5 can move the stage 3 in the horizontal two-dimensional direction, that is, the X direction and the Y direction, and can be rotationally displaced about the vertical axis passing through the center point of the stage 3. Further, the stage driving device 5 also includes an elevating device that elevates and lowers the stage 3 in the vertical direction (Z direction).

また、上記マスク保持部18は、上記図4及び図5に示すように、ステージ3に載置した硝子基板2の上方位置にフォトマスク4を保持するものである。マスク保持部18は、ステージ3の左右両側に位置する左右の支柱部6と、マスク押えバー7とを備える。各支柱部6は、2本の支柱本体6aと、その2本の支柱本体6a上部を連結するように架設された横架部6bとから構成される。そして、左右の支柱部6の横架部6bにフォトマスク4の幅方向両端部下面を支持する。上記左右の横架部6bにフォトマスク4を載置した状態で、上側からマスク押えバー7で押えることで、フォトマスク4を目的の位置に固定する。   Further, the mask holding unit 18 holds the photomask 4 at a position above the glass substrate 2 placed on the stage 3 as shown in FIGS. The mask holding unit 18 includes left and right support columns 6 positioned on the left and right sides of the stage 3 and a mask presser bar 7. Each column portion 6 includes two column main bodies 6a and a horizontal frame portion 6b installed so as to connect the upper portions of the two column main bodies 6a. Then, the lower surfaces of both end portions in the width direction of the photomask 4 are supported on the horizontal portions 6 b of the left and right support columns 6. In a state where the photomask 4 is placed on the left and right horizontal portions 6b, the photomask 4 is fixed at a target position by being pressed by the mask pressing bar 7 from above.

また、図1に示すように、露光のために紫外線を照射する照射用の装置として、露光ランプ12、及びその露光ランプ12からの紫外線をフォトマスク4及び硝子基板2まで誘導する装置を備える。図1の例では、露光ランプ12からの紫外線が、反射ミラー8、インテグレーターレンズ9、及びコリメーションミラー10を介して、上方からフォトマスク4に向けて照射可能に構成されている。符号11は楕円ミラーを示す。   As shown in FIG. 1, as an irradiation apparatus for irradiating ultraviolet rays for exposure, an exposure lamp 12 and an apparatus for guiding the ultraviolet rays from the exposure lamp 12 to the photomask 4 and the glass substrate 2 are provided. In the example of FIG. 1, ultraviolet light from the exposure lamp 12 can be irradiated from above onto the photomask 4 via the reflection mirror 8, the integrator lens 9, and the collimation mirror 10. Reference numeral 11 denotes an elliptical mirror.

次に、基板とマスクの位置合わせに使用されるアライメントマーク用の装置を、図6を参照して説明する。   Next, an apparatus for alignment marks used for alignment of the substrate and the mask will be described with reference to FIG.

アライメントマーク用の装置として、照明ランプ15、撮像装置16、アライメントマーク制御部20、及び上記ステージ駆動装置5を備える。   As an apparatus for alignment marks, an illumination lamp 15, an imaging device 16, an alignment mark control unit 20, and the stage driving device 5 are provided.

照明ランプ15は、上記ステージ3よりも下方位置に配置されており、例えば本実施形態では、上記支柱部6に支持されている。その照明ランプ15は、それぞれ上方に位置する硝子基板2及びフォトマスク4のアライメントマークに向けて光を照射可能に設定されている。すなわち、各照明ランプ15から、上方に向けて光を照射可能となっている。   The illumination lamp 15 is disposed below the stage 3, and is supported by the support column 6 in the present embodiment, for example. The illumination lamp 15 is set so as to be able to irradiate light toward the glass substrate 2 and the alignment mark of the photomask 4 positioned above. That is, it is possible to irradiate light upward from each illumination lamp 15.

また、ステージ3の上方に撮像装置16が配置されている。撮像装置16としては、例えば、撮影用のレンズ系(図示せず)を有するCCDカメラなどで構成される顕微鏡カメラを採用する。そして、撮影するマークを撮像する撮像装置16の受光部16aを、上記フォトマスク4及びステージ3に載置した硝子基板2のアライメントマークと上下で対向する位置に配置させる。すなわち、その撮像装置16の受光軸は、上記照明装置に向けて上下に延びる。   An imaging device 16 is disposed above the stage 3. As the imaging device 16, for example, a microscope camera composed of a CCD camera or the like having a photographing lens system (not shown) is employed. And the light-receiving part 16a of the imaging device 16 which images the mark to image | photograph is arrange | positioned in the position which opposes the alignment mark of the glass substrate 2 mounted in the said photomask 4 and the stage 3 up and down. That is, the light receiving axis of the imaging device 16 extends up and down toward the illumination device.

撮像装置16は、受光部16aで捉えたアライメントマークの形状を画像データとし、取得した画像データをアライメントマーク制御部20に出力する。   The imaging device 16 uses the shape of the alignment mark captured by the light receiving unit 16 a as image data, and outputs the acquired image data to the alignment mark control unit 20.

また、撮像装置16を移動し、レンズ系の有する焦点の位置を変えるための焦点調整手段17を備える。焦点調整手段17は、例えば、上記受光軸と平行に延びる案内部17aと、撮像装置16を支持すると共に上記案内部17aに上下に案内可能なスライダ部17bと、上記スライダ部17bを駆動する駆動部とを備えることで構成する。例えば、焦点調整手段17をボールネジ装置やリニアガイド装置で構成すればよい。上記焦点調整手段17の駆動部(モータ等)は、アライメントマーク制御部20からの指令に応じて、スライダ部17bの高さ位置を変更するように駆動制御する。前述したように、レンズ系の焦点距離は一定であるため、スライダ部17bの高さ位置を変更することで焦点の位置を変えることが出来る。   Further, it includes a focus adjusting means 17 for moving the imaging device 16 and changing the position of the focus of the lens system. The focus adjusting means 17 is, for example, a guide portion 17a extending in parallel with the light receiving axis, a slider portion 17b that supports the imaging device 16 and can be guided up and down to the guide portion 17a, and a drive that drives the slider portion 17b. It comprises by providing a part. For example, the focus adjusting means 17 may be constituted by a ball screw device or a linear guide device. The drive unit (motor or the like) of the focus adjusting unit 17 controls the drive so as to change the height position of the slider unit 17b in response to a command from the alignment mark control unit 20. As described above, since the focal length of the lens system is constant, the focal position can be changed by changing the height position of the slider portion 17b.

アライメントマーク制御部20は、図7に示すように、基準位置演算手段20Aと、ステージ位置調整手段20Bと備える。基準位置演算手段20Aは、上記撮像装置16が撮像したアライメントマークを含む画像を画像処理して、フォトマスク4及び硝子基板2の各アライメントマークM2、M1の基準位置(例えば、各マークの中心位置)をそれぞれ演算する。また、ステージ位置調整手段20Bは、上記基準位置演算手段20Aが演算したマスク側の基準位置と硝子基板2側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるように、上記ステージ駆動装置5を介してステージ3の位置を調整する。このとき、ステージ位置調整手段20Bは、マスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と硝子基板2側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、上記基準位置演算手段20Aは、基板側のアライメントマークM1の画像を取得して求めた基板側の基準位置の取得を繰り返す。   As shown in FIG. 7, the alignment mark control unit 20 includes a reference position calculation unit 20A and a stage position adjustment unit 20B. The reference position calculation means 20A performs image processing on the image including the alignment mark imaged by the imaging device 16, and the reference position of the alignment marks M2 and M1 on the photomask 4 and the glass substrate 2 (for example, the center position of each mark). ) Respectively. Further, the stage position adjusting means 20B is configured so that the reference position on the mask side calculated by the reference position calculating means 20A matches the reference position on the glass substrate 2 side or is within a preset allowable error. The position of the stage 3 is adjusted via 5. At this time, the stage position adjusting means 20B uses the reference position on the mask side as a reference until the reference position on the mask side matches the reference position on the glass substrate 2 side or is within a preset allowable error. The means 20A repeats the acquisition of the reference position on the substrate side obtained by acquiring the image of the alignment mark M1 on the substrate side.

上記基準位置演算手段20Aは、図8に示すように、画像取得部20Aa、マスク用ピント設定部20Ab、マスク用マーク基準位置演算部20Ac、基板用ピント設定部20Ad、及び基板用マーク基準位置演算部20Aeを備える。   As shown in FIG. 8, the reference position calculation means 20A includes an image acquisition unit 20Aa, a mask focus setting unit 20Ab, a mask mark reference position calculation unit 20Ac, a substrate focus setting unit 20Ad, and a substrate mark reference position calculation. Part 20Ae.

画像取得部20Aaは、撮像装置16が撮像した画像データを取得する。   The image acquisition unit 20Aa acquires image data captured by the imaging device 16.

次いで、マスク用ピント設定部20Abは、取得した画像データを元に、図9に示すような処理を行う。すなわち、マスク用ピント設定部20Abは、先ずステップS10にて
受光部16aを構成する複数の画素から得られた画像データを元に、マスク側のアライメントマークM2を構成するいずれかのラインを選定し、そのラインを構成する画像データの分布を演算により求める。本実施形態では、濃度分布曲線としている。
Next, the mask focus setting unit 20Ab performs a process as shown in FIG. 9 based on the acquired image data. That is, the mask focus setting unit 20Ab first selects one of the lines constituting the mask-side alignment mark M2 based on the image data obtained from the plurality of pixels constituting the light receiving unit 16a in step S10. Then, the distribution of the image data constituting the line is obtained by calculation. In this embodiment, the concentration distribution curve is used.

次いで、線幅を求めるための画素を決めるための基準値として、予め基準閾値(例えば、本実施形態では所定の濃度値)を設定しておき、ステップS20にてその基準閾値となった分布領域の幅をもって線幅とし、分布領域の幅が所定の値若しくは所定の数値範囲内にあれば、マスク側のアライメントマークM2が所定の鮮明度で撮影できたものと判定する。上述した分布領域の幅(線幅)が所定の値若しくは所定の数値範囲内にあれば、ピント調整が完了したとしてマスク用マーク基準位置演算部20Acを起動する。   Next, a reference threshold value (for example, a predetermined density value in the present embodiment) is set in advance as a reference value for determining a pixel for obtaining the line width, and the distribution region that becomes the reference threshold value in step S20 If the width of the distribution region is within a predetermined value or a predetermined numerical range, it is determined that the mask-side alignment mark M2 has been photographed with a predetermined sharpness. If the width (line width) of the distribution area is within a predetermined value or a predetermined numerical range, the mask mark reference position calculation unit 20Ac is activated assuming that the focus adjustment has been completed.

基準閾値とデータ分布で得る幅が所定の値若しくは所定の数値範囲内となっていない場合、ステップS30にて、当該幅が大きくなる方向(焦点がフォトマスク4に接近する方向)に撮像装置16を移動する指令を焦点調整手段17に出力した後、ステップS10に戻り、上記分布の演算及び基準閾値による幅の算出及び判定を繰り返す。撮像装置16の移動量は、例えば、実測値である画素数と、上記基準閾値との差分に所定のゲインを乗算した値とする。   If the width obtained from the reference threshold value and the data distribution is not within a predetermined value or within a predetermined numerical range, in step S30, the imaging device 16 in a direction in which the width increases (a direction in which the focal point approaches the photomask 4). Is output to the focus adjusting means 17, and then the process returns to step S10 to repeat the calculation of the distribution and the calculation and determination of the width based on the reference threshold. The amount of movement of the imaging device 16 is, for example, a value obtained by multiplying the difference between the number of pixels that is an actual measurement value and the reference threshold value by a predetermined gain.

また、基準閾値は、各ラインの線幅に応じて個別に設定しておいても構わない。なお、基準閾値及び判定の元となる上記画素の数(線幅)は、実験や理論値などから予め求めて設定しておけば良い。   The reference threshold value may be set individually according to the line width of each line. Note that the reference threshold and the number of pixels (line width) that are the basis of the determination may be obtained and set in advance from experiments, theoretical values, and the like.

また、マスク用マーク基準位置演算部20Acは、マスク用ピント設定部20Abでピントの調整を実施した後に取得した画像データを入力する。そして、取得した画像データから井桁形状のマークの中心座標を演算する。演算したマークの中心座標は、ステージ位置調整手段20Bに出力する。   Further, the mask mark reference position calculation unit 20Ac inputs image data acquired after the focus adjustment by the mask focus setting unit 20Ab. Then, the center coordinates of the cross-shaped mark are calculated from the acquired image data. The calculated center coordinates of the mark are output to the stage position adjusting means 20B.

そのマークの中心座標の演算の方法の一例を説明する。   An example of a method for calculating the center coordinates of the mark will be described.

取り込んだ画像について、予め設定した位置を原点とした座標系において、受光部16aを構成する複数の画素で得られた各画像データの濃淡を55階調(白→255、黒→0)に変換して表現した濃度分布のデータとして格納する。その画像の画素値(0〜255階調)を、所定のY座標位置のライン上をX方向(左から右)に向けた濃度変化でみた場合、図10に示すように、マークのライン部分は黒色であることから、3本の波形が立ち並ぶ濃度分布曲線で表現される。   For the captured image, in the coordinate system with the preset position as the origin, the shade of each image data obtained by the plurality of pixels constituting the light receiving unit 16a is converted to 55 gradations (white → 255, black → 0). And stored as density distribution data. When the pixel value (0 to 255 gradations) of the image is viewed as a density change in the X direction (from left to right) on a line at a predetermined Y coordinate position, as shown in FIG. Since is black, it is expressed by a density distribution curve in which three waveforms are arranged.

その濃度分布曲線を任意の濃度のスライスレベル(例えば、基準閾値)で切ると、図11に示すように、1つの山形の波形におけるスライスレベル断面の両端は、1本の黒いライン線の両端(エッジ)を表していることになる。そして、各黒いライン線の両端のX座標値の中央値から、各黒いライン線の線幅中心点のX座標を求めることが出来る。   When the density distribution curve is cut at a slice level (for example, a reference threshold value) of an arbitrary density, as shown in FIG. 11, both ends of the slice level cross section in one mountain-shaped waveform are both ends of one black line line ( Edge). Then, the X coordinate of the line width center point of each black line line can be obtained from the median X coordinate values of both ends of each black line line.

ここで、上記3本の黒いラインは、井桁マークの縦線と、十字マークの縦線である。従って、井桁を構成する左側の縦線中心のX座標をX1、右側の縦線中心のX座標をX3と定める。そして、その左側の縦線中心のX座標X1、及び右側の縦線中心のX座標X3から、井桁マークの中心のX座標X0(=X1+(X3−X1))/2)を演算する。   Here, the three black lines are the vertical line of the cross-mark and the vertical line of the cross mark. Therefore, the X coordinate of the center of the left vertical line constituting the cross beam is defined as X1, and the X coordinate of the center of the right vertical line is defined as X3. Then, the X coordinate X0 (= X1 + (X3−X1)) / 2) of the center of the cross mark is calculated from the X coordinate X1 of the left vertical line center and the X coordinate X3 of the right vertical line center.

同様に、所定のX座標位置のライン上をY方向(上から下)に濃度変化をみた場合も、3本の波形が立ち並ぶ濃度分布曲線で表現される。この場合の黒いライン線は、井桁マークの横線と、十字マークの横線である。そして、Y方向についても、同様の方法で濃度周辺分布を所定の濃度のスライスレベルで切り、井桁を構成する上側の横線中点のY座標であるY1、下側の横線中点のY座標であるY3を定める。そして、上側の横線中点のY座標Y1、下側の横線中点のY座標Y3から、井桁マークの中心のY座標Y0(=Y1+(Y3−Y1)/2)を演算する。   Similarly, when a change in density is observed in the Y direction (from top to bottom) on a line at a predetermined X coordinate position, it is expressed by a density distribution curve in which three waveforms are lined up. In this case, the black line lines are the horizontal line of the cross digit mark and the horizontal line of the cross mark. Also in the Y direction, the density peripheral distribution is cut at the slice level of a predetermined density by the same method, and Y1 which is the Y coordinate of the upper horizontal line midpoint constituting the cross beam and Y coordinate of the lower horizontal line midpoint. A certain Y3 is determined. Then, the Y coordinate Y0 (= Y1 + (Y3−Y1) / 2) of the center of the cross mark is calculated from the Y coordinate Y1 of the upper horizontal line midpoint and the Y coordinate Y3 of the lower horizontal line midpoint.

以上の処理によって井桁マークの中心点(X0、Y0)を演算することが出来る。なお、十字形のマークについても、同様な演算によって、マークの中心点を演算出来る。このマークの中心点がマークの基準点となる。なお、基準点は、マークの中心点である必要はなく、予め設定した規則によって基準点が特定可能であれば良い。また、以上の処理から分かるように、井桁マークに比べ十字マークの方が、中心を演算する処理が少なくて済むので、基板側を十字マークとする方が好ましい。   The center point (X0, Y0) of the cross beam mark can be calculated by the above processing. For the cross-shaped mark, the center point of the mark can be calculated by the same calculation. The center point of this mark becomes the reference point of the mark. Note that the reference point does not have to be the center point of the mark, as long as the reference point can be specified by a preset rule. Further, as can be seen from the above processing, since the cross mark requires less processing for calculating the center than the cross mark, it is preferable to use the cross mark on the substrate side.

なお、基板若しくはマスクには、レジストが異物として付着している場合がある。異物も画像データとして処理されるため、基準閾値(スライスレベル)を低くすると異物もマークと認識し、マーク中心を認識するための演算に支障が出る。すなわち、異物は画像データ上ではノイズとなる。そのため、上記濃度のスライスレベルは、付着したレジストの透過率を考慮して、例えば50%程度のスライスレベル(例えば、黒と白の中間の濃度程度)に設定する。ここで、付着したレジスト等の異物は、マークに比べて光の透過率が高い。なお、スライスレベル(基準閾値)は50%に限定するものではなく、この付着したレジスト等の異物によるノイズを除去可能な一定以上のスライスレベルに設定して構わない。   Note that a resist may adhere to the substrate or the mask as a foreign substance. Since foreign matter is also processed as image data, if the reference threshold (slice level) is lowered, the foreign matter is also recognized as a mark, which hinders computation for recognizing the mark center. That is, the foreign matter becomes noise on the image data. For this reason, the slice level having the above density is set to a slice level of, for example, about 50% (for example, a density between black and white) in consideration of the transmittance of the attached resist. Here, the adhered foreign matter such as resist has a higher light transmittance than the mark. Note that the slice level (reference threshold value) is not limited to 50%, and it may be set to a slice level higher than a certain level that can remove noise caused by foreign matter such as attached resist.

次いで、基板用ピント設定部20Adは、取得した画像データ中における、基板側のアライメントマークM1を構成するラインのいずれかのラインを選定し、前述したのと同様に、ラインを構成する画像データの分布を演算する。また、前述したマスクアライメントマークの時と同様に、線幅算出の基準値として予め基準閾値を設定しておき、マスクアライメントへの焦点合わせと同様の処理を行い、基板側アライメントへの焦点合わせを行う。焦点が合ったと判定したら、ピント調整が完了したとして基板用マーク基準位置演算部20Aeを起動する。   Next, the substrate focus setting unit 20Ad selects one of the lines constituting the alignment mark M1 on the substrate side in the acquired image data, and, as described above, the image data constituting the line is selected. Calculate the distribution. Similarly to the mask alignment mark described above, a reference threshold value is set in advance as a reference value for line width calculation, and the same processing as the focusing to the mask alignment is performed, and the focusing to the substrate side alignment is performed. Do. If it is determined that the focus has been achieved, the substrate mark reference position calculation unit 20Ae is activated assuming that the focus adjustment has been completed.

なお、基板側アラメントマークへの焦点合わせ時においても、基準閾値の値及び、分布と閾値とで得られるマークの幅は、実験や理論値から予め求めて設定しても構わない。   Note that the reference threshold value and the width of the mark obtained from the distribution and the threshold value may also be obtained and set in advance from experiments and theoretical values even when focusing on the substrate side arrangement mark.

また、基板用マーク基準位置演算部20Aeは、基板用ピント設定部20Adでピントの調整を実施した後に取得した画像データを入力する。そして、取得した画像データから十字形状のマークの中心座標(X2,Y2)を演算する。演算方法は、上記基板用マーク基準位置演算と同様にすればよい。そして、演算したマークの中心座標は、ステージ位置調整手段20Bに出力する。   Further, the board mark reference position calculation unit 20Ae inputs image data acquired after the focus adjustment by the board focus setting unit 20Ad. Then, the center coordinates (X2, Y2) of the cross-shaped mark are calculated from the acquired image data. The calculation method may be the same as the above-described substrate mark reference position calculation. The calculated center coordinates of the mark are output to the stage position adjusting means 20B.

ステージ位置調整手段20Bは、演算されたマスク側の井桁マークの中心(X0、Y0)に対して、基板側の十字マークの中心(X2、Y2)が一致、又は、許容範囲として予め定めた誤差量となるまで、ステージ駆動装置5を介して硝子基板2を載せたステージ3を微小移動させて、2つの中心座標を合わせ込むアライメントマーク制御を実施する。   The stage position adjusting means 20B matches the center (X0, Y2) of the cross mark on the substrate side with the calculated center (X0, Y0) of the cross digit on the mask side, or an error determined in advance as an allowable range. The stage 3 on which the glass substrate 2 is placed is moved minutely through the stage driving device 5 until the amount reaches the amount, and alignment mark control for aligning the two central coordinates is performed.

具体的には、ステージ位置調整手段20Bは、先ず、演算されたマスク側の井桁マークの中心座標(X0、Y0)を取得する。本実施形態では、左右の2箇所にマスク側の井桁マークが有るため、左右両方の井桁マークの各中心(X0、Y0)を取得する。   Specifically, the stage position adjusting means 20B first obtains the calculated center coordinates (X0, Y0) of the mask side cross mark. In the present embodiment, since there are mask-side cross marks at two positions on the left and right, the centers (X0, Y0) of both the left and right cross-marks are acquired.

次に、演算された基板側の十字マークの中心座標(X2,Y2)を取得する。同様に、左右両方の十字マークの各中心(X2、Y2)を取得する。   Next, the calculated center coordinates (X2, Y2) of the cross mark on the substrate side are acquired. Similarly, the centers (X2, Y2) of both the left and right cross marks are acquired.

次に、対応する組毎に、マスク側のマークの中心座標(X0、Y0)と基板側のマークの中心座標(X2,Y2)との偏差ΔLを演算する。そして、演算した各偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下とするステージ3の移動方向及び移動量を演算し、演算した移動量に応じた指令値をステージ駆動装置5に出力する。   Next, for each corresponding set, a deviation ΔL between the center coordinates (X0, Y0) of the mask side mark and the center coordinates (X2, Y2) of the mark on the substrate side is calculated. Then, the moving direction and moving amount of the stage 3 are calculated so that each calculated deviation ΔL is equal to or less than a preset error amount δL, and a command value corresponding to the calculated moving amount is output to the stage driving device 5.

次に、基板用ピント設定部20Ad、及び基板用マーク基準位置演算部20Aeを作動させて、ステージ3を調整後の基板側の十字マークの中心座標(X2,Y2)を取得する。   Next, the substrate focus setting unit 20Ad and the substrate mark reference position calculation unit 20Ae are operated to obtain the center coordinates (X2, Y2) of the cross mark on the substrate side after the stage 3 is adjusted.

このとき、撮像装置16の焦点は、基板用に設定されているので、基板用ピント設定部20Adの作動は無くてもよい。   At this time, since the focus of the imaging device 16 is set for the substrate, the operation of the substrate focus setting unit 20Ad may not be performed.

次に、対応する組毎に、マスク側のマークの中心座標(X0、Y0)と基板側のマークの中心座標(X2,Y2)との偏差ΔLを演算する。   Next, for each corresponding set, a deviation ΔL between the center coordinates (X0, Y0) of the mask side mark and the center coordinates (X2, Y2) of the mark on the substrate side is calculated.

そして、演算した全ての偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下となったか否かを判定する。演算した全ての偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下となったと判定すると、マークアライメントが完了したとして処理を終了する。   Then, it is determined whether or not all the calculated deviations ΔL are equal to or less than a preset error amount δL. If it is determined that all the calculated deviations ΔL are equal to or less than the preset error amount δL, the process is terminated because the mark alignment is completed.

演算した全ての偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下となっていないと判定した場合には、演算した全ての偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下とする為の、ステージ3の移動方向及び移動量を演算し、演算した移動量に応じた指令値をステージ駆動装置5に出力する。   When it is determined that all the calculated deviations ΔL are not less than or equal to the preset error amount δL, the stage 3 is moved so that all the calculated deviations ΔL are less than or equal to the preset error amount δL. The direction and the movement amount are calculated, and a command value corresponding to the calculated movement amount is output to the stage driving device 5.

そして、演算した全ての偏差ΔLが、予め設定した誤差量δL以下となるまで、上記処理を繰り返す。   The above process is repeated until all the calculated deviations ΔL are equal to or less than a preset error amount δL.

ここで、上記ステージ駆動装置5は、ステージ3移動手段を構成する。マスク用マーク基準位置演算部20Acは、マスク側基準位置演算手段を構成する。基板用マーク基準位置演算部20Aeは、基板側基準位置演算手段を構成する。
(露光装置1の操作について)
次に、露光装置1の操作について説明する。
Here, the stage driving device 5 constitutes a stage 3 moving means. The mask mark reference position calculation unit 20Ac constitutes mask side reference position calculation means. The board mark reference position calculation unit 20Ae constitutes a board side reference position calculation means.
(About operation of exposure apparatus 1)
Next, the operation of the exposure apparatus 1 will be described.

先ず、露光装置1にフォトマスク4をセットする。   First, the photomask 4 is set on the exposure apparatus 1.

次に、露光装置1のステージ3に硝子基板2を搬入して設置する。   Next, the glass substrate 2 is carried into the stage 3 of the exposure apparatus 1 and installed.

次に、撮像装置16で撮像する画像に硝子基板2のアライメントマークが写る位置まで、ステージ3を上昇させる。   Next, the stage 3 is raised to a position where the alignment mark of the glass substrate 2 appears in the image captured by the imaging device 16.

次に、ステージ3を水平方向に移動させて、撮像装置16で撮像した画像内にマスク側のアライメントマークM2及び基板側のアライメントマークM1を表示させる。   Next, the stage 3 is moved in the horizontal direction, and the mask-side alignment mark M2 and the substrate-side alignment mark M1 are displayed in the image captured by the imaging device 16.

次に、上述したマークアライメント制御を実施して位置合わせを行う。なお、上記露光装置1では、自動的にマークアライメントの制御を実施する場合である。   Next, the above-described mark alignment control is performed to perform alignment. In the exposure apparatus 1, the mark alignment is automatically controlled.

但し、モニターにて作業者が確認しながら、上記マークアライメント作業を実施しても良い。この場合であっても、マークから得られた画像データを基に濃度分布を得る演算は自動演算させる。この自動演算させた分布を基準にカメラ位置を調整するため、熟練者で無くても、安定して且つ簡易に実施することが出来る。   However, the mark alignment operation may be performed while an operator confirms with a monitor. Even in this case, the calculation for obtaining the density distribution based on the image data obtained from the mark is automatically performed. Since the camera position is adjusted based on this automatically calculated distribution, even if it is not an expert, it can be carried out stably and easily.

以上のようにして、上記マークアライメント制御にて位置合わせが完了したら、そのステージ3の位置を装置にティーチングデータとして記憶させる。   As described above, when the alignment is completed by the mark alignment control, the position of the stage 3 is stored in the apparatus as teaching data.

これによって、露光の準備作業は終了する。なお、品種毎にステージ3の位置を装置にティーチングデータとして記憶させておいても良いし、品種が変更になる度に上記露光の準備作業を実施しても良い。   This completes the exposure preparation work. Note that the position of the stage 3 may be stored in the apparatus as teaching data for each type, and the above-described exposure preparation work may be performed each time the type is changed.

そして、生産中にあっては、毎回、上記記憶したティーチングデータに基づき自動的にステージ駆動装置5を駆動させて、目的の位置にステージ3を移動させてから、上述のマークアライメント制御を行い。その後露光を行う。   During production, the stage alignment device 5 is automatically driven based on the stored teaching data every time, and the stage 3 is moved to a target position, and then the above-described mark alignment control is performed. Then exposure is performed.

次に、上記マークアライメント制御における撮像装置16の焦点位置の調整部分について、更に説明する。   Next, the adjustment part of the focal position of the imaging device 16 in the mark alignment control will be further described.

先ず、フォトマスク4に対する撮像装置16の高さ位置、つまり焦点の高さを決定する。これにより、画像データを画像処理することで、フォトマスク4側のアライメントマークの中心を得ることが出来る。   First, the height position of the imaging device 16 with respect to the photomask 4, that is, the focus height is determined. Thereby, the center of the alignment mark on the photomask 4 side can be obtained by image processing the image data.

このとき、撮像装置16が撮像した画像にフォトマスク4側のアライメントマークが写り始めた初期の段階では、マスク側の井桁マークは、撮像装置16の焦点から外れている。このため、井桁マークの輪郭はぼやけている。この状態から撮像装置16の高さを決定するに際し、予め、定めたアライメントマーク線幅抽出用の基準閾値を利用する。   At this time, at the initial stage when the alignment mark on the photomask 4 side starts to appear in the image captured by the imaging device 16, the mask-side cross mark is out of focus of the imaging device 16. For this reason, the outline of the cross beam mark is blurred. In determining the height of the imaging device 16 from this state, a predetermined reference threshold value for extracting the alignment mark line width is used.

ここで、撮像装置16の画像データとしては、フォトマスク4側の井桁マークがぼけている状態では、図12のような画像となっている。   Here, the image data of the imaging device 16 is an image as shown in FIG. 12 in a state in which the cross mark on the photomask 4 side is blurred.

フォトマスク4側は井桁マークの輪郭がぼやけるため、図12の濃度分布曲線のように、マスクマーク波形のピーク値は低くなる。ピーク値が低いほど、濃淡の階調としては黒色から白色に近づく。逆に、上記図11のように予め定めたアライメントマーク線幅の画素値を基準として定めたスライスレベルよりも波形のピーク値が高ければ、井桁マークの線幅の中心を演算することができる。ここで、図14に、焦点(ピント)が合ってない場合と合っている場合の濃度分布曲線を例示する。   Since the outline of the cross digit mark is blurred on the photomask 4 side, the peak value of the mask mark waveform becomes low as in the density distribution curve of FIG. The lower the peak value, the closer the gray scale level is from black to white. On the contrary, if the peak value of the waveform is higher than the slice level determined based on the pixel value of the alignment mark line width determined in advance as shown in FIG. 11, the center of the line width of the cross mark can be calculated. Here, FIG. 14 exemplifies density distribution curves when the focus is out of focus and when it is in focus.

ここで、実際に読み取った画像データ上におけるスライスレベルでの、図11のようにX方向波形のA幅、C幅の画素数が18画素であったとする。例えば、アライメントマークがぼけた状態でのA幅、C幅のマーク線幅の基準閾値を23画素として露光装置1に入力しておくとする。同様に、Y方向波形のA幅、C幅の画素数もマーク線幅の基準閾値についても装置側に入力しておく。   Here, it is assumed that the number of pixels of the A width and the C width of the X direction waveform is 18 pixels at the slice level on the actually read image data as shown in FIG. For example, it is assumed that the reference threshold values of the A and C mark line widths when the alignment mark is blurred are input to the exposure apparatus 1 as 23 pixels. Similarly, the number of pixels of A width and C width of the Y direction waveform and the reference threshold value of the mark line width are input to the apparatus side.

撮像装置16の高さを決定するために、撮像装置16の高さ方向を上下に移動すると、撮像装置16のマーク読み取り状態が変化するため、マーク波形のA幅、C幅の画素数が18から変化していく。この時に、マーク波形のA幅、C幅が18から23若しくは23以上となるように撮像装置16の高さを調整する。この方法で、X、Y方向波形共に、マーク波形のA幅、C幅の画像読み値が基準値と一致するように合わせる。   When the height direction of the imaging device 16 is moved up and down in order to determine the height of the imaging device 16, the mark reading state of the imaging device 16 changes, so the number of pixels with the A width and C width of the mark waveform is 18. Will change from. At this time, the height of the imaging device 16 is adjusted so that the A width and C width of the mark waveform are 18 to 23 or 23 or more. By this method, the X and Y direction waveforms are adjusted so that the image reading values of the A and C widths of the mark waveform match the reference values.

なお、原則として生産品種が変わってもフォトマスク4のアライメントマーク形状(マーク線幅含む)は変わらない。このことから、露光装置1にセットするフォトマスク4が変わっても、常に撮像装置16の高さをフォトマスク4に対して一定にでき、且つ、撮像装置16の画像データにおけるマーク線幅を一定にできることから、フォトマスク4のアライメントマークの中心座標の再現性も一定に保つことができる。すなわち、一度マスク側の焦点位置を求めておけば、同じ焦点位置を採用することが出来る。   In principle, even if the production type changes, the alignment mark shape (including the mark line width) of the photomask 4 does not change. Therefore, even if the photomask 4 set in the exposure apparatus 1 changes, the height of the imaging device 16 can always be constant with respect to the photomask 4 and the mark line width in the image data of the imaging device 16 is constant. Therefore, the reproducibility of the center coordinates of the alignment mark of the photomask 4 can be kept constant. That is, once the focus position on the mask side is obtained, the same focus position can be adopted.

同様に、一枚のマスクをセット後に続けて同一品種のカラーフィルタを生産する場合であっても、マスクを初めにセット後に、そのマスクのアライメントマークの位置を求めておけば、フォトマスクのアライメントマークの焦点位置、基準位置をいちいち測定する必要が無くなる。   Similarly, even when producing a color filter of the same type after a single mask is set, if the position of the alignment mark of the mask is determined after the mask is first set, the alignment of the photomask It is no longer necessary to measure the focal position and the reference position of the mark.

以上のようにして、撮像装置16を上下に移動させて、撮像装置16の焦点が合うまで、撮像装置16の高さを調整する。そして、マスク側のマークの中心を演算させる。   As described above, the height of the imaging device 16 is adjusted by moving the imaging device 16 up and down until the imaging device 16 is focused. Then, the center of the mark on the mask side is calculated.

次に、同様にして、硝子基板2のアライメントマーク線幅についても基準閾値を入力しておき、画像データのマーク線幅読み値(画素数)が一致するまで撮像装置16の高さを調整した後に、基板側のマークの中心を演算させる。   Next, in the same manner, a reference threshold value is input also for the alignment mark line width of the glass substrate 2, and the height of the imaging device 16 is adjusted until the mark line width reading value (number of pixels) of the image data matches. Later, the center of the mark on the substrate side is calculated.

図13の例では、撮像装置16の被写界深度は硝子基板2を捉えており、硝子基板2側のアライメントマーク輪郭は鮮明である。このため、硝子基板2のアライメントマークの中心座標も正確に演算可能である。   In the example of FIG. 13, the depth of field of the imaging device 16 captures the glass substrate 2, and the alignment mark contour on the glass substrate 2 side is clear. For this reason, the center coordinates of the alignment mark of the glass substrate 2 can also be accurately calculated.

以上のような手法を採用すると、硝子基板2のアライメントマークは、常に撮像装置16がマークを被写界深度に捉えるため、100μmから300μmの全ての範囲で一定のマーク線幅として読み取ることができる。しかも、マーク中心座標も演算精度を保てる。   When the method as described above is employed, the alignment mark on the glass substrate 2 can be read as a constant mark line width in the entire range from 100 μm to 300 μm because the imaging device 16 always captures the mark at the depth of field. . Moreover, the calculation accuracy of the mark center coordinates can be maintained.

また、フォトマスク4のアライメントマークの中心座標についても生産品種(セットするマスク、露光ギャップ量)に関わらずに、常に安定して演算できる。   Further, the center coordinates of the alignment mark of the photomask 4 can always be calculated stably regardless of the product type (mask to be set, exposure gap amount).

この結果、図13の状態から図15のように、露光ギャップ量の設定が変化しても、撮像装置16の広い範囲で硝子基板2の焦点を捕らえることができ、100μmから300μmの全ての範囲であれば設定する露光ギャップ量に依存せず、且つ、安定した撮像装置16の焦点調整が可能となる。   As a result, even if the setting of the exposure gap amount changes from the state of FIG. 13 as shown in FIG. 15, the focus of the glass substrate 2 can be captured in a wide range of the imaging device 16, and the entire range from 100 μm to 300 μm. If so, the focus adjustment of the imaging device 16 can be performed stably without depending on the set exposure gap amount.

ここで、撮像装置16からマークに対して垂直に下ろした軸に対して、撮像装置16の据付けに依存した実際の光軸角度が大きくなることから、マークが遠いほど検出精度が低下する。これに対し、顕微鏡から距離が遠い硝子基板2側のアライメントマークに焦点を合わせることで、マーク焦点ズレを最小限に抑え、硝子基板2の中心座標の演算を正確に行うことができる。
(本実施形態の作用・効果)
(1)マスク側及び基板側の各アライメントマークについて、個別に所定の鮮明度となる位置に撮像装置16の焦点を調整した状態で画像を取得してマスク側の基準位置を演算する。更に、マスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、処理基板側の基準位置を取得することを繰り返す。
Here, since the actual optical axis angle depending on the installation of the image pickup device 16 becomes larger with respect to the axis lowered from the image pickup device 16 perpendicular to the mark, the detection accuracy decreases as the mark is further away. On the other hand, by focusing on the alignment mark on the side of the glass substrate 2 that is far from the microscope, it is possible to minimize the mark focus shift and accurately calculate the center coordinates of the glass substrate 2.
(Operation and effect of this embodiment)
(1) For each of the alignment marks on the mask side and the substrate side, an image is acquired with the focus of the imaging device 16 adjusted to a position where the predetermined sharpness is individually obtained, and a reference position on the mask side is calculated. Furthermore, using the reference position on the mask side as a reference, the process of obtaining the reference position on the processing substrate side is repeated until the reference position on the mask side and the reference position on the processing substrate side match or are within a preset tolerance.

このように、基板及びマスクのアライメントマークに対して、個別に焦点を合わせて、各アライメントマークの画像を個別に取得する。これによって、各アライメントマークの画像を取得するための焦点合わせが容易となる。また、各アライメントマークの鮮明度が確保される結果、各アライメントマークの基準位置の演算精度も向上する。   As described above, the alignment marks of the substrate and the mask are individually focused and images of the alignment marks are individually acquired. This facilitates focusing for acquiring an image of each alignment mark. Further, as a result of ensuring the definition of each alignment mark, the calculation accuracy of the reference position of each alignment mark is improved.

更に、非移動側であるマスク側の基準位置を基準として初めに得ておき、その後は搬入・搬出が繰り返される基板側の基準位置だけを繰り返し取得しつつ位置の微調整を行う。すなわち、マスク側のアライメントの画像を取得した後は、移動させる基板側の画像を繰り返し取得すればよいので、基板側用の焦点にカメラの焦点を固定して画像入力をして位置合わせ作業を実施すればよい。   Further, the reference position on the mask side which is the non-moving side is first obtained as a reference, and thereafter, the position is finely adjusted while repeatedly acquiring only the reference position on the substrate side where loading / unloading is repeated. That is, after acquiring the mask-side alignment image, it is only necessary to repeatedly acquire the substrate-side image to be moved. Just do it.

この結果、マスクと基板との位置合わせを安定して処理可能な露光技術を提供することが出来、また、基板とマスクとの位置合わせに要する時間を短縮することが出来る。
(2)アライメントマークに応じて基準閾値を予め設定しておく。そして、上記基準位置演算手段20Aは、撮像装置16が撮像したアライメントマークの実測値の幅が所定の値若しくは所定の範囲内となる位置に撮像装置16の焦点を調整することで、所定の鮮明度となる位置に撮像装置16の焦点を設定する。
As a result, it is possible to provide an exposure technique capable of stably processing the alignment between the mask and the substrate, and to shorten the time required for the alignment between the substrate and the mask.
(2) A reference threshold value is set in advance according to the alignment mark. Then, the reference position calculation means 20A adjusts the focus of the imaging device 16 to a position where the width of the measured value of the alignment mark imaged by the imaging device 16 is a predetermined value or within a predetermined range. The focus of the imaging device 16 is set at a position where the degree is reached.

実測値の幅が予め設定した値若しくは範囲内となるようにカメラの焦点を調整するだけであるので、作業者の熟練度に左右されず、安定して目的とする焦点に設定可能となる。   Since only the focus of the camera is adjusted so that the width of the actual measurement value is within a preset value or range, the target focus can be stably set regardless of the skill level of the operator.

すなわち、アライメントマークの顕微鏡焦点調整作業時、作業者の目視調整だけでは微小な焦点ズレを起こしても気づかない。これに対し、本実施形態では客観的な指標を提供、つまり、最適な焦点調整がなされたか判定するための機能を提案するので、生産中のアライメントマーク合わせのリトライ回数が安定化する。   That is, at the time of the microscope focus adjustment work of the alignment mark, even if a slight focus shift occurs, it is not noticed only by the visual adjustment of the operator. In contrast, in this embodiment, an objective index is provided, that is, a function for determining whether the optimum focus adjustment has been performed is proposed, so that the number of retries for alignment mark alignment during production is stabilized.

また、品種により露光ギャップが変化しても、安定したアライメントマークの位置合わせができることからも、アライメントマーク制御時のリトライ回数を一定に保ち、露光装置1の処理タクト遅延を防ぐことで、生産を安定化させることができる。
(3)上記マスク側及び処理基板側のアライメントマークM1の一方は、十字形状のマークであり、他方のアライメントマークは井桁形状のマークである。
In addition, even if the exposure gap varies depending on the product type, stable alignment mark alignment can be performed. Therefore, the number of retries during alignment mark control can be kept constant, and processing time delay of the exposure apparatus 1 can be prevented. Can be stabilized.
(3) One of the alignment marks M1 on the mask side and the processing substrate side is a cross-shaped mark, and the other alignment mark is a cross-shaped mark.

これによって、マークを平行若しくは交叉する直線で構成することになって、簡易且つ確実にアライメントマークの中心などの基準位置の演算が可能となる。
(4)上記マスクと処理基板の間の隙間が、上記マスク側及び処理基板側の両方のアライメントが共に被写界深度に入る焦点位置が存在しない隙間となっている。
As a result, the mark is composed of straight or crossing straight lines, and the reference position such as the center of the alignment mark can be calculated easily and reliably.
(4) The gap between the mask and the processing substrate is a gap where there is no focal position where the alignment on both the mask side and the processing substrate side enters the depth of field.

基板側及びマスク側のアライメントマークM2を撮像装置16で一度に写るように、設定しようとすると、目的とする露光ギャップよりも、位置合わせ時に一時期に小さくするような処理が必要となる。これに対し、本願実施形態の方式では、このような位置合わせのために、露光ギャップを一時的に変更する必要が無くなる。   If it is attempted to set the alignment mark M2 on the substrate side and the mask side so as to be captured by the imaging device 16 at a time, a process for making the target exposure gap smaller than the target exposure gap at a time is necessary. On the other hand, in the system of the present embodiment, it is not necessary to temporarily change the exposure gap for such alignment.

そして、露光時のフォトマスク4と硝子基板2のギャップ量が広くなり、既存の方法ではアライメントマークができない300〜400μmの範囲においても、アライメントリトライ回数を一定の回数に保てるものである。   Further, the gap amount between the photomask 4 and the glass substrate 2 at the time of exposure is widened, and the number of alignment retries can be kept constant even in the range of 300 to 400 μm where an alignment mark cannot be formed by the existing method.

なお、本発明の露光装置は、マスクのアライメントマークと処理基板のアライメントマークとが被写界深度に入っている場合でも有効であり、アライメントのリトライ回数を一定に保てるものである。   The exposure apparatus of the present invention is effective even when the mask alignment mark and the processing substrate alignment mark are within the depth of field, and can keep the number of alignment retries constant.

ここで、実験してみたところ、本件の手法では100〜400μmからの範囲でアライメントリトライ回数を一定回数にできた。   Here, as a result of experiments, in the method of this case, the number of alignment retries can be set to a fixed number within a range from 100 to 400 μm.

1 露光装置
2 硝子基板(処理基板)
3 ステージ
4 フォトマスク
5 ステージ駆動装置
18 マスク保持部
16 撮像装置
16a 受光部
17 焦点調整手段
20 アライメントマーク制御部
20A 基準位置演算手段
20Aa 画像取得部
20Ab マスク用ピント設定部
20Ac マスク用マーク基準位置演算部
20Ad 基板用ピント設定部
20Ae 基板用マーク基準位置演算部
20B ステージ位置調整手段
M1 アライメントマーク
M2 アライメントマーク
1 Exposure device 2 Glass substrate (processing substrate)
3 Stage 4 Photomask 5 Stage drive device 18 Mask holding unit 16 Imaging device 16a Light receiving unit 17 Focus adjustment unit 20 Alignment mark control unit 20A Reference position calculation unit 20Aa Image acquisition unit 20Ab Mask focus setting unit 20Ac Mask mark reference position calculation Part 20Ad Substrate focus setting part 20Ae Substrate mark reference position calculation part 20B Stage position adjusting means M1 Alignment mark M2 Alignment mark

Claims (5)

アライメントマークを形成したマスクを保持するマスク保持部と、
アライメントマークを形成した処理基板を、上記マスクに対し所定の隙間を持って対向した状態に保持するステージと、
上記ステージを移動させるステージ移動手段と、
上記アライメントマークを撮像する撮像装置と、
マスク側のアライメントマークの画像が所定の鮮明度となる位置に撮像装置の焦点を調整した状態で取得した画像を画像処理して、マスク側のアライメントマークで特定される基準位置を演算するマスク側基準位置演算手段と、
基板側のアライメントマークの画像が所定の鮮明度となる位置に撮像装置の焦点を調整した状態で取得した画像を画像処理して、基板側のアライメントマークで特定される基準位置を演算する基板側基準位置演算手段と、
上記演算したマスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるように、上記ステージ移動手段を介してステージの位置を調整するステージ位置調整手段と、を備え、
上記所定の鮮明度となる位置への撮像装置の焦点の調整は、撮像装置が撮像する画像における実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した値若しくは範囲内となる位置に撮像装置の焦点を調整することで実施することを特徴とする露光装置。
A mask holding portion for holding a mask on which alignment marks are formed;
A stage for holding the processing substrate on which the alignment mark is formed in a state facing the mask with a predetermined gap;
Stage moving means for moving the stage;
An imaging device for imaging the alignment mark;
The mask side that calculates the reference position specified by the mask-side alignment mark by performing image processing on the image acquired with the focus of the imaging device adjusted to a position where the image of the mask-side alignment mark has a predetermined sharpness A reference position calculation means;
The substrate side that calculates the reference position specified by the alignment mark on the substrate side by performing image processing on the image acquired with the focus of the imaging device adjusted to a position where the image of the alignment mark on the substrate side has a predetermined definition A reference position calculation means;
Stage position adjusting means for adjusting the position of the stage via the stage moving means so that the calculated reference position on the mask side matches the reference position on the processing substrate side or is within a preset tolerance. Prepared,
The adjustment of the focus of the imaging device to the position where the predetermined sharpness is achieved is performed by adjusting the width of the alignment mark obtained by actual measurement in an image captured by the imaging device to a position where the width is within a preset value or range. An exposure apparatus, which is implemented by adjusting a focal point.
上記ステージ位置調整手段は、マスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、上記基板側基準位置演算手段から処理基板側の基準位置を取得することを特徴とする請求項1に記載した露光装置。   The stage position adjusting unit is configured to start from the substrate-side reference position calculation unit until the mask-side reference position and the processing substrate-side reference position coincide with each other or are within a preset allowable error with reference to the mask-side reference position. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a reference position on the processing substrate side is acquired. 上記マスク側及び処理基板側のアライメントマークの一方は、十字形状のマークであり、他方のアライメントマークは井桁形状のマークであり、上記実測して得たアライメントマークの幅は、所定の濃度値となった画素の数であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した露光装置。   One of the alignment marks on the mask side and the processing substrate side is a cross-shaped mark, the other alignment mark is a cross-shaped mark, and the width of the alignment mark obtained by actual measurement is a predetermined density value. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the number of pixels is the number of pixels. 上記マスクと処理基板の間の隙間が、上記マスク側及び処理基板側の両方のアライメントが共に被写界深度に入る焦点位置が存在しない隙間であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した露光装置。   4. The gap between the mask and the processing substrate is a clearance where there is no focal position where the alignment on both the mask side and the processing substrate side is within the depth of field. The exposure apparatus described in any one of the above. マスクに形成したアライメントマーク及び処理基板に形成したアライメントマークを撮像装置で撮像することで取得した画像を画像処理しつつ、マスクに形成したアライメントマークで特定される基準位置と処理基板に形成したアライメントマークで特定される基準位置とが一致するように、マスクに対して処理基板を移動させることで当該マスクと処理基板との位置合わせをして露光を行う露光方法であって、
撮像装置が撮像した画像でのマスク側での実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した幅若しくは範囲内となるように撮像装置の焦点を調整した後に、マスク側のアライメントマークの画像を取得してマスク側の基準位置を演算し、
撮像装置が撮像した画像での基板側での実測して得たアライメントマークの幅が、予め設定した幅若しくは範囲内となるように撮像装置の焦点を調整した後に、基板側のアライメントマークの画像を取得して基板側の基準位置を演算し、
上記演算したマスク側の基準位置を基準として、マスク側の基準位置と処理基板側の基準位置とが一致若しくは予め設定した許容誤差内となるまで、上記処理基板側のアライメントマークの画像を取得して当該処理基板側の基準位置を演算する処理を繰り返すことを特徴とする露光方法。
Alignment formed on the processing substrate and the reference position specified by the alignment mark formed on the mask while image processing is performed on the image acquired by imaging the alignment mark formed on the mask and the alignment mark formed on the processing substrate with an imaging device. An exposure method in which exposure is performed by aligning the mask and the processing substrate by moving the processing substrate with respect to the mask so that the reference position specified by the mark matches,
The image of the alignment mark on the mask side after adjusting the focus of the imaging device so that the width of the alignment mark actually measured on the mask side in the image captured by the imaging device is within a preset width or range To calculate the reference position on the mask side,
The image of the alignment mark on the substrate side after adjusting the focus of the imaging device so that the width of the alignment mark obtained by actual measurement on the substrate side in the image captured by the imaging device is within a preset width or range To calculate the reference position on the board side,
Using the calculated reference position on the mask side as a reference, an image of the alignment mark on the processing substrate side is acquired until the reference position on the mask side and the reference position on the processing substrate side match or are within a preset tolerance. And repeating the process of calculating the reference position on the processing substrate side.
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