JP2000246880A - 印刷版の基準マーク及びこれを用いるアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフセット印刷条件による基準マークの変形
の影響を小さくし、正確な基準位置の設定を行う。 【解決手段】 基準マークの位置合わせは、基準マーク
が４５°に傾斜している。このため、縦、横の位置合わ
せが同時に行える構成となっている。すなわち、基準マ
ーク１５と合わせマーク１６の基準位置は左右ペアの基
準マーク１５と合わせ基準マーク１６を合わせることに
より、光検出のためのレーザー走査に対する直角方向の
ずれも、仮の基準位置のずれとして検出することができ
る。又、ブランケットの凹版凹部への回転接触開始側の
印刷パターンエッジの変形量は回転接触終了側のパター
ンエッジの変形量に比べて小さい。従って、回転接触開
始側の印刷パターンエッジを基準として基準位置を決定
することにより、印刷条件の影響を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷凹版の基準マ
ーク、特に、積層印刷の層間アライメントマーク及び、
アライメント方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印刷凹版、特に、電子デバイスな
どの配線や、表示装置のカラーフィルター等に用いられ
る精密な印刷パターンを形成する際に、被印刷体の必要
な位置に所望のパターンを印刷する場合、例えば、多層
パターンを積層する場合の層間の位置合わせは、印刷パ
ターンの形成と同時にアライメントマークとなる基準マ
ークを印刷形成している。ここで、通常良く用いられ
る、アライメントマークの形状は、縦横の基準位置を検
出するための十字パターン、または、形状の重心を検出
するための円形パターンが用いられていた。

【０００３】図９は従来の印刷凹版の平面図、及び断面
図である。同図に於いて、３９は印刷凹版、４０は印刷
パターン凹部であり、印刷時にインキが充填されて、被
印刷物へ転写されるパターン形状で形成されている。４
１は基準マーク凹部であり、印刷の位置合わせのため
に、光学的に検出されるマークであり、印刷パターン凹
部４０と同じ工程で形成され、縦横の基準位置を検出す
るための十字パターン形状から成る。

【０００４】図１０は凹版のオフセット印刷の様子を示
す図であり、４６は凹版、４７はブランケットであり、
４８は印刷インキである。本図において、ブランケット
４７は矢印の方向に回転しながら、凹版４６と接触し、
凹版４６の印刷パターン凹部から印刷インキ４８を受理
する。

【０００５】図１１（ａ）は図９の印刷凹版３９で最適
印刷条件で印刷された基準マークの形状を示す平面図で
あり、４２は印刷された基準マークである。

【０００６】図１１（ｂ）は最適条件で印刷された基準
パターンに対して積層印刷時に層間パターンのアライメ
ントを行う時に、印刷物の位置を検出するため、基準パ
ターンを光学的に読み取った時の、光の反射強度を示し
た図であり、縦軸は光反射強度、横軸は基準マークの位
置を示している。４３は光検出出力であり、本図、横軸
に於いて、基準マークパターンエッジ右が印刷凹版にブ
ランケットが回転接触を開始する側で、左がブランケッ
トが回転して離れていく側のエッジである。本図ではエ
ッジの位置が正確に形成されているため、基準位置とな
る左右のパターンエッジの中央位置が正しく検出され
て、高精度なアライメントが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１２（ａ）は図９の
印刷凹版３９で印刷圧力が過剰にかかった条件で印刷さ
れた基準マークの形状を示す平面図であり、４４は印刷
された基準マークである。

【０００８】図１２（ｂ）は過剰な印刷圧力がかかった
条件で印刷された、基準マークを光学的に検出した光反
射強度を示した図である。４５は光検出出力であり、左
右、すなわち印刷凹版にブランケットが回転接触を開始
する側と離れていく側の基準マークパターンエッジが不
均等に形成されており、基準位置となる左右のパターン
エッジの中央位置が正しく検出されないという現象が生
じていた。

【０００９】図１２で示すように過剰な印刷圧力がかか
り、最適な印刷条件でない場合には、印刷パターン凹部
４０と同じ方法で同一時に形成された基準マーク４４で
は、基準マークの光学検出位置となる基準マークのエッ
ジ形状が、印刷ブランケットの凹版パターン凹部への回
転接触開始側とは反対側のエッジでパターンが太って変
形が起こり、アライメントマーク基準となるパターンエ
ッジの位置ズレが発生するという現象が生じていた。こ
れに対し、マークパターンのエッジが印刷ブランケット
の凹版凹部への回転接触開始側のエッジではパターンの
変形は起こりにくいという特徴がある。従って、通常ア
ライメント基準マークの光学検出に用いられる基準マー
クの左右のパターンエッジの位置ずれが発生して、正確
なアライメント基準の位置を検出することができないと
いう問題が生じていた。

【００１０】従って、従来の、印刷凹版を用いた印刷で
は、印刷条件が最適な条件からずれた場合、印刷パター
ンの高精度な位置合わせを行う事ができないという欠点
があった。

【００１１】そこで、本発明は、最適条件からずれた条
件で印刷された場合、印刷凹版のオフセット印刷法で形
成されたアライメントマークにおいて、印刷条件による
基準マークの変形の影響を小さくし、正確な基準位置の
設定を行うことを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の基準マークは、凹版オフセット印刷版に形
成された基準マークであって、前記基準マークは、４以
上の平行なエッジを有し、前記エッジは、印刷ブランケ
ットの回転軸方向と非平行である。

【００１３】又、本発明の位置決め方法は、上述した基
準マークを用いて、前記凹版オフセット印刷版から前記
ブランケットにインキが転写開始される側のエッジを開
始エッジとして光学的に検出し、２以上の前記開始エッ
ジ座標に基いて位置決めの基準位置を演算する。

【００１４】すなわち、本発明においては、印刷ブラン
ケットの凹版凹部への回転接触開始側に対して少なくと
も２個所以上、平行に配置されている印刷版の基準マー
クを用いることにより、最適印刷条件下でなくとも、該
基準マークパターンの平行したマークパターンの印刷凹
版のブランケット回転接触開始側のエッジ位置のずれが
発生することが小さく、これらのマークパターンエッジ
位置から、基準となるパターン位置を正確に設定する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１６】図１は、本発明の印刷凹版のアライメント
マークの特徴を最も良く表す平面図と断面図である。

【００１７】同図に於いて、１はガラス基板、２は印刷
パターン凹部であり、印刷時にインキが充填されて、被
印刷物へ転写されるパターン形状で形成されている。３
は基準マークであり、アライメントマークとして用いら
れる。該、基準マーク３は積層印刷の上層を印刷する際
の位置合わせのために、被印刷体であるワークに印刷形
成して、後工程時に、光学的に検出されるマークであ
る。

【００１８】図２は、本発明の基準マークを形成したワ
ーク基板の断面図であり、さらには、後工程で、上層の
パターンを形成する際の基準マークの検出方法として、
ガラス基板の裏面から光学的に観察する状態を示した断
面図である。本図において、４はワーク基板でありガラ
ス基板から成る。５はワーク基板４上に形成された印刷
パターン、６は基準マークである。７は基準マーク６を
アライメントマークとして光学的に検出するためのＣＣ
Ｄカメラであり照明系を内蔵している。８はワークステ
ージでワーク基板４を吸着固定している。本図のワーク
ステージ８及びＣＣＤカメラ７の構成はオフセット印刷
機、スクリーン印刷機、ホトリソグラフィーとしての露
光装置でワークパターンの位置合わせのために利用する
ことが可能な構造である。ここで、ＣＣＤカメラ７は例
えば、露光装置あるいは、印刷装置の基準位置に固定さ
れており、ワークステージ８はＣＣＤカメラ７とは別に
独立して、移動調整することができ、ホトマスクや、印
刷物に対する、位置合わせが行える構造となっている。

【００１９】上記、構造にて積層印刷の位置合わせを行
う際に、ワーク基板４の基準マーク６を光学的に高コン
トラストで検出するため、高精度の位置合わせが行え
る。また、ガラス基板裏面から、基準マークを検出する
際も、透明なガラス基板の透過光を精度良く、検出する
ことができる。さらには、ＣＣＤカメラ７の対物レンズ
を、ワーク基板４のガラス基板の厚みと材質で決定され
る屈折率から、最適に設計することが可能であり、よ
り、高精度な基準マーク６の光学検出が可能である。本
図において、基準マークの光学検出に、照明光による基
準マークパターンの反射光をＣＣＤで検出する方法を示
した。しかし検出方法は、これに限る物ではなく、レー
ザービーム照射光の走査と、その反射光強度の検出によ
る基準マークエッジ部の精密検出等、一般にアライメン
ト方式として用いられている方法が利用できる。

【００２０】ここで、ワーク基板１は通常の青板ガラ
ス、低アルカリガラス、低膨張ガラス、低歪み点ガラス
や、石英基板等、光学的に検出が可能な物であれば良
い。また、光が透過しないセラミック基板等の場合は基
準マークの光学検出を基板表面から行えば良い。

【００２１】図３（ａ）は、最適な条件で凹版オフセッ
ト印刷によって形成された基準マーク９の形状例を示す
平面図である。

【００２２】図３（ｂ）はこの基準マーク９を光学的に
検出した時の反射光量を縦軸として、基準マークの位置
を横軸として示した光検出出力１０の図である。基準マ
ーク９から設定される基準位置は、図３（ｂ）の２つの
ピークを持つ、光検出出力１０のそれぞれ立ち上がりの
図面上向って右側の出力レベル５０％の位置を検出し、
この２つの位置の中間点としている。本図では、基準マ
ーク９を形成する印刷条件が適当であるために印刷パタ
ーンの顕著な変形は発生し難く、精確な基準マーク位置
の検出が可能である。

【００２３】図４（ａ）、図４（ｂ）において、１１は
基準マーク、１２は光検出出力を示す。本図において基
準マーク１１は不適当な印刷圧力で形成された場合のパ
ターン形状を示しており、印刷ブランケットの印刷凹版
への回転接触開始側が図面向って右側となっており、こ
れとは反対側のパターンエッジは印刷凹版の原版のパタ
ーン形状とは異なり、エッジパターンが膨らんだ形状と
なっている。しかし、図３と同様に、基準マーク１０か
ら設定される基準位置は、図４（ｂ）の２つのピークを
持つ、光検出出力１２のそれぞれの立ち上がりの図面上
向って右側の出力レベル５０％の位置を検出し、この２
つの位置の中間点を基準マーク位置としている。従っ
て、図面上パターンエッジが膨らんだ形状の影響を受け
ずに、精確な基準マーク位置の検出が可能である。

【００２４】図５（ａ）は、ホトリソグラフィによっ
て、ワーク基板に２層目のパターンを形成する場合に用
いるホトマスク上の合わせ基準マークを示した平面図で
あり、１３は合わせ基準マークである。図５（ｂ）は合
わせ基準マーク１３からの光検出出力１４を示す。合わ
せ基準マーク１３から設定される基準位置は、図５
（ｂ）の２つのピークを持つ、光検出出力１４のそれぞ
れの立ち下がりの図面上向って左側の出力レベル５０％
の位置を検出し、この２つの位置の中間点を基準マーク
位置としている。合わせ基準マーク１３はホトマスクパ
ターンであるため、高精度に形成されており、精確な基
準マーク位置の検出が可能である。

【００２５】ここで、理想的に形成された図３（ａ）の
基準マーク９に対して、ホトマスクパターンとなる図５
（ａ）の合わせ基準マーク１３を用いて、積層パターン
のホトリソグラフィーを行った場合、良好な位置合わせ
が可能となる。さらには、印刷条件設定が最適でない状
態で形成された、図４（ａ）の基準マーク１１に対し
て、図５（ａ）合わせマーク１３での位置合わせは、基
準マーク１１の図面上パターンエッジが膨らんだ形状の
部分の位置情報は利用しないため、図３（ａ）基準マー
ク９を用いた場合と同様に良好な位置合わせが可能とな
る。

【００２６】上記、基準マーク凹部３の形状は印刷方
向、すなわちオフセット印刷ブランケットの回転接触方
向にたいして直角方向に基準マークのパターンエッジを
配置したが、本発明はこれに限ることはなく、印刷方向
と並行方向でない角度で基準マークのパターンエッジを
配置すれば良い。

【００２７】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の他の基
準マークの例を示す平面図、及び、光検出出力を示す図
である。

【００２８】図６（ａ）において、１５は基準マークで
あり、印刷条件が最適でなかった場合の凹版オフセット
印刷で形成されたワーク基板上のパターンであり、図面
右から左方向に印刷が進行したため、パターンの左側エ
ッジが膨らんで変形している。

【００２９】図６（ｂ）において、１６は合わせ基準マ
ークであり、基準マーク１５が形成されたワーク上に積
層してパターニングするための高精度に形成されたホト
マスク上のパターンである。

【００３０】図６（ｃ）は、ホトリソグラフィーの露光
工程中のワーク基板とホトマスクを密着させたときの基
準マーク１５と合わせ基準マーク１６の相対位置を示し
た平面図である。

【００３１】図６（ｄ）は、図６（ｃ）の状態をレーザ
ー光の走査で検出した基準マーク１５と合わせマーク１
６の合成光検出出力１７である。

【００３２】今、基準マーク１５から設定される基準位
置は、図６（ｄ）の２つのピークの組みを左右に合計４
つ持つ、光検出出力のそれぞれの立ち上がりの図面上向
って右側の出力レベル５０％の位置を検出し、このペア
の２つの位置の中間点を仮の基準マーク位置とし、さら
にこの、左右の仮の基準マーク位置の中間点に設定して
いる。従って、図面上左側パターンエッジが膨らんだ形
状の影響を受けずに、精確な基準マーク位置の検出が可
能である。合わせ基準マーク１６はホトマスク上の精確
なパターンである。合わせ基準マークから設定される基
準位置は、図６（ｄ）の２つのピークを持つ、光検出出
力のそれぞれの中心位置を検出し、この２つの位置の中
間点を基準位置としている。上記基準マーク１５と合わ
せ基準マーク１６で設定される基準位置が同一になるよ
うに、ワーク、ホトマスクの相対位置を調整することに
よって、精確なアライメントが行われ、精確な位置に積
層パターンを形成することができる。

【００３３】以上図３，４，５の基準マークの位置合わ
せについては、オフセット凹版印刷の印刷方向に対する
直角方向のアライメントについて述べた。印刷方向と並
行方向の位置合わせについては、同方向のオフセット印
刷の膨らみや変形は左右均等に起こることが一般であ
り、パターンの左右のエッジの光検出出力の中間点を基
準位置とすれば良く、これは、従来良く行われている方
法である。

【００３４】図６の基準マークの位置合わせは、基準マ
ークが４５°に傾斜している。このため、縦、横の位置
合わせが同時に行える構成となっている。すなわち、基
準マーク１５と合わせマーク１６の基準位置は左右ペア
の基準マーク１５と合わせ基準マーク１６を合わせるこ
とにより、光検出のためのレーザー走査に対する直角方
向のずれも、仮の基準位置のずれとして検出することが
できる。

【００３５】また、凹版オフセット印刷の印刷条件と印
刷パターンの変形については、様々な印刷条件、部材の
組み合わせによって、異なる。しかし、印刷圧力の変化
や、オーバーベアラ量と呼ばれる、ブランケットの回転
半径と実際のブランケット凹版、ワークとの接触回転半
径の差の変化によって、形状が変形する。この時、一般
的に、ブランケットの凹版凹部への回転接触開始側の印
刷パターンエッジの変形量は回転接触終了側のパターン
エッジの変形量に比べて小さい。従って、回転接触開始
側の印刷パターンエッジを基準として基準位置を決定す
ることにより、印刷条件の影響を小さくすることができ
る。

【００３６】

【実施例】（実施例１）図７は、カラーフィルターを印
刷、及びホトリソグラフィーでパターニングする場合の
印刷凹版、及び、ホトマスクを示した平面図である。図
７（ａ）はブラックストライプ形成のための印刷凹版を
示しており、１８は印刷凹版ＢＳであり、１９はアライ
メントマークＢＳであり、凹版パターンとして形成され
た基準マークである。２０は印刷凹部パターンとして形
成されたＢＳパターン凹部である。

【００３７】図７（ｂ）はカラーフィルターの赤色スト
ライプ形成のためのホトマスクを示しており、２１はホ
トマスクＲであり、２２はアライメントマークＲであ
り、Ｃｒ金属膜から成る基準マークである。２３はホト
マスクパターンとして形成されたＲパターンＣｒ部であ
る。

【００３８】図７（ｃ）はカラーフィルターの緑色スト
ライプ形成のためのホトマスクを示しており、２４はホ
トマスクＧであり、２５はアライメントマークＧであ
り、Ｃｒ金属膜から成る基準マークである。２６はホト
マスクパターンとして形成されたＧパターンＣｒ部であ
る。ブラックストライプは幅１３μｍ、Ｒ、Ｇ、Ｂ各ス
トライプは幅８０μｍ、アライメントマークは十字形状
の線幅を１３μｍで形成した。

【００３９】図７（ｄ）はカラーフィルターの青色スト
ライプ形成のためのホトマスクを示しており、２７はホ
トマスクＢであり、２１はアライメントマークＢであ
り、Ｃｒ金属膜から成る基準マークである。２８はホト
マスクパターンとして形成されたＢパターンＣｒ部であ
る。

【００４０】図８は上記、１枚の印刷凹版と３枚のホト
マスクでパターニングされた、カラーフィルター基板３
０であり、３１はブラックストライプであるＢＳパター
ン、３２は赤色ストライプであるＲパターン、３３は緑
色ストライプであるＧパターン、３４は青色ストライプ
であるＢパターンである。また、３５は、図７（ａ）の
基準マーク（アライメントマーク）ＢＳで形成されたア
ライメントマークパターンＢＳ、３６は図７（ｂ）のア
ライメントマークＲで形成されたアライメントマークパ
ターンＲ、３７は図７（ｃ）のアライメントマークＧで
形成されたアライメントマークパターンＧ、３８は図７
（ｄ）のアライメントマークＢで形成されたアライメン
トマークパターンＢ、である。

【００４１】ＢＳでは、有機金属から成るインキをから
ーフィルター基板３０上へオフセット印刷した後、これ
を焼成して金属膜から成るブラックストライプを形成し
た。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ、各色のカラーフィルターは、専
用のカラーフィルターレジストを露光、現像、乾燥する
ことによって順次形成した。

【００４２】この時、各色のカラーフィルターの露光に
際し、ホトマスクＲ、Ｇ、Ｂをそれぞれ、アライメント
マークパターンＢＳ３６に対して、図３、４、５で説明
したように、２つのパターンエッジの光検出出力中央を
合わせることによって、相互の精確な相対位置を設定す
る事が可能であった。

【００４３】この時のアライメントマークパターン部分
でのアライメント精度は±３μｍ以下に設定できた。ま
た、ＢＳパターン３１、及び、アライメントマークパタ
ーンＢＳ３５を印刷凹版ＢＳ１８でオフセット印刷形成
する際の、印刷圧力を印刷凹版へのブランケットの押し
込み量で５０％増加した場合でも、アライメントマーク
パターン部分でのアライメント精度は同様であった。

【００４４】（実施例２）実施例１で説明した印刷凹版
で形成されたアライメントマークパターンＢＳを図６
（ａ）の形状、各色Ｒ、Ｇ、Ｂ、ホトマスクのアライメ
ントマークを図６（ｂ）の形状とした場合でも、同様な
アライメント精度±３μｍを実現できた。この時のアラ
イメントマークＢＳのパターン幅を印刷凹版上で２０μ
ｍ、ホトマスクのアライメントマークのパターン幅を１
０μｍとした。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、最適条件
からずれた条件で印刷された場合、印刷凹版のオフセッ
ト印刷法で形成されたアライメントマークにおいて、印
刷条件による基準マークの変形の影響を小さくした、正
確な基準位置の設定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の印刷版の基準マークの特徴を最も良く
表す平面図と断面図である。

【図２】本発明の基準マークを形成したワーク基板の基
準マークを、ワーク板の裏面から観察する状態を示した
断面図である。

【図３】本発明の基準マークの形状を示す平面図、及
び、基準マークの光検出出力を示す図である。

【図４】本発明の基準マークの形状を示す平面図、及
び、基準マークの光検出出力を示す図である。

【図５】本発明の合わせ基準マークの形状を示す平面
図、及び、合わせ基準マークの光検出出力を示す図であ
る。

【図６】本発明の他の基準マークの例を示す平面図、及
び、光検出出力を示す図である。

【図７】本発明の実施例である、カラーフィルターを印
刷、及びホトリソグラフィーでパターニングする場合の
印刷凹版、及び、ホトマスクを示した平面図である。

【図８】本発明の実施例でパターニングされた、カラー
フィルター基板の平面図である。

【図９】従来の印刷凹版の平面図、及び断面図である。

【図１０】凹版のオフセット印刷の様子を示す図であ
る。

【図１１】適正な圧力下で印刷された基準マークを示す
平面図、及び、光検出出力を示す図である。

【図１２】過剰な圧力下で印刷された基準マークを示す
平面図、及び、光検出出力を示す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 印刷パターン凹部 ３ 基準マーク凹部 ４ ワーク基板 ５ 印刷パターン ６ 基準マーク ７ ＣＣＤカメラ ８ ワークステージ ９ 基準マーク １０ 光検出出力 １１ 基準マーク １２ 光検出出力 １３ 合わせ基準マーク １４ 光検出出力 １５ 基準マーク １６ 合わせ基準マーク １７ 合成光検出出力 １８ 印刷凹版ＢＳ １９ アライメントマークＢＳ ２０ ＢＳパターン凹部 ２１ ホトマスクＲ ２２ アライメントマークＲ ２３ ＲパターンＣｒ部 ２４ ホトマスクＧ ２５ アライメントマークＧ ２６ ＧパターンＣｒ部 ２７ ホトマスクＢ ２８ アライメントマークＢ ２９ ＢパターンＣｒ部 ３０ カラーフィルター基板 ３１ ＢＳパターン ３２ Ｒパターン ３３ Ｇパターン ３４ Ｂパターン ３５ アライメントマークＢＳ ３６ アライメントマークＲ ３７ アライメントマークＧ ３８ アライメントマークＢ ３９ 印刷凹版 ４０ 印刷パターン凹部 ４１ 基準マーク凹部 ４２ 基準マーク ４３ 光検出出力 ４４ 基準マーク ４５ 光検出出力 ４６ 凹版 ４７ ブランケット ４８ 印刷インキ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹版オフセット印刷版に形成された基準
   マークであって、 前記基準マークは、４以上の平行なエッジを有し、 前記エッジは、印刷ブランケットの回転軸方向と非平行
   であることを特徴とする基準マーク。
2. 【請求項２】 前記エッジは、印刷ブランケットの回転
   軸方向と４５度をなすことを特徴とする基準マーク。
3. 【請求項３】 凹版オフセット印刷版に形成された基準
   マークであって、 前記基準マークは、４以上の平行なエッジを有し、前記
   エッジは、印刷ブランケットの回転軸方向と非平行とさ
   れた前記基準マークを用いる位置決め方法であって、 前記凹版オフセット印刷版から前記ブランケットにイン
   キが転写開始される側のエッジを開始エッジとして光学
   的に検出し、 ２以上の前記開始エッジ座標に基いて位置決めの基準位
   置を演算することを特徴とする位置決め方法。
4. 【請求項４】 前記演算は、前記２以上の前記開始エッ
   ジ座標の平均値を求める演算であることを特徴とする請
   求項３記載の位置決め方法。