JP2001083714A - 露光装置の基板位置合わせ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の露光エリア毎に順次露光するステップ
露光装置において、ステップ位置を低コストで精度良く
制御できるようにする。 【解決手段】 各露光アリアＡ，Ｂに対応させて基板チ
ャック２にマーク１０を設けると共に、基板チャック２
が所期のステップ位置付近に移動したときに前記マーク
１０を認識する光学検出系３１ａ，３１ｂを設け、該光
学検出系３１ａ，３１ｂで認識されるマーク１０の位置
によって露光位置に向けてのステップ移動のずれを検出
して、ステップ移動位置をフィードバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置の基板位置
合わせ機構に関し、特に、マスクパターンを基板に転写
する露光装置において、マスクに対して基板の位置を高
精度に合わせるための機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えばカラー液晶パネルの製
造などに、プロキシミティ方式の露光装置が用いられて
いる。前記プロキシミティ方式は、マスクとガラス基板
との間にわずかな隙間（プロキシミティギャップ）を設
けて、マスクパターンを平行光によってガラス基板上へ
転写する方式である。

【０００３】前記カラー液晶パネルの製造工程において
は、前記マスクパターンの転写を数回繰り返す必要があ
り、マスクとガラス基板との位置合わせ精度が、露光性
能における重要な位置を占めることになる。そこで、基
板チャックに対するガラス基板の搬送位置のずれを補正
するプリアライメントを行った後、露光位置でマスクと
ガラス基板とを高精度に位置合わせするアライメントを
行っていた。

【０００４】前記アライメントにおいては、マスクとガ
ラス基板との双方に設けられたアライメントマークを光
学系によって同時に重ねて取り込んでＣＣＤセンサで検
出し、該検出結果から演算されるずれ量に基づいてＸＹ
θのアライメントステージを駆動し、ずれ量が許容値に
なるまで前記プロセスを繰り返し行うようになっていた
（特許第２６２３３６６号公報等参照）。

【０００５】また、前記露光装置においては、製造コス
トの低減（歩留まりの向上）を図るべくガラス基板を大
型化する傾向にあるが、マスクには大きさの制限がある
ため、大型ガラス基板に対して一括露光を実現できない
場合がある。そこで、小型のマスクを用い、基板上の複
数の露光エリア毎に順次露光を行わせるステップ露光を
行わせることで、大型ガラス基板に対する露光を実現さ
せる場合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ガラス
基板へのアライメントマークの焼き付けは、最初のマス
クパターンの転写時（例えばカラーフィルタ工程のＢＭ
（ブラックマトリックス）形成時）に同時に行ってい
る。このため、最初のマスクパターンの転写時にはアラ
イメントマークが無く、アライメントマークによる位置
合わせが行えないため、基板のエッジ検出等に基づくプ
リアライメントを、ずれ量が許容値になるまで繰り返す
ことで、必要な位置精度の確保を図っていた。

【０００７】ここで、前記ステップ露光を行なわせる場
合には、ガラス基板をステップ移動させるため、ステッ
プ移動位置の検出が必要になるが、前記プリアライメン
トにおけるエッジ検出は、露光位置におけるステップ移
動位置を検出できる構成ではない。そこで、アライメン
トマークがない状態でのステップ移動位置の検出を可能
にすべく、基板チャックのステップ移動距離を測定する
レーザ測長機を設け、該レーザ測長機による測定結果に
基づいて基板チャックのステップ移動位置をフィードバ
ック制御するようにしていた。しかし、レーザ測長機は
一般的に高価であるため、ステップ露光装置の装置価格
が高価になってしまうという問題があった。

【０００８】ここで、アライメントマークの焼き付けの
みを行なわせる工程を、最初のマスクパターンの転写工
程よりも前に追加すれば、ステップ移動位置を含めた基
板の位置合わせが前記基板上のマークを用いてできるこ
とになるが、この場合、工程が増えることにより処理時
間が長くなり、また、アライメントマークの焼き付け専
用のマスクを備えることで、コスト高になってしまうと
いう問題がある。

【０００９】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、アライメントマークの焼き付け前であっても、基
板のステップ移動位置を低コストでかつ高精度に検出す
ることができる露光装置の基板位置合わせ機構を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による露光装置の基板位置合わせ機構は、マ
スクパターンを基板に転写する露光装置の基板位置合わ
せ機構であって、前記基板を吸着する基板チャックにマ
ークを設けると共に、マスクを基準位置として前記マー
クを撮像して電気信号に変換する光学検出系を備え、前
記光学検出系による前記マークの検出位置に基づいて前
記基板のマスクに対する相対位置を検出し、マスクに対
する基板の位置合わせを行うよう構成したものである。

【００１１】ここで、前記基板チャックに対する基板の
搬送位置のずれ量を検出し、該検出した搬送位置のずれ
量に基づいて基板チャックの位置を補正した後、マスク
パターンの転写を行わせる構成の場合、前記搬送位置の
ずれ量に基づいて前記光学検出系による検出に補正を加
える構成とすれば良い。

【００１２】また、基板をステップ的に移動させて、基
板上の複数の露光エリア毎に順次露光する構成であっ
て、前記基板チャックに前記露光エリア毎に対応させて
マークを設け、前記光学検出系による検出結果に基づい
て前記基板のステップ移動位置を合わせるよう構成する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は、本実施
の形態におけるステップ・プロキシミティ方式の露光装
置の基本構成及び基本動作を示す。尚、本実施の形態に
おける露光装置は、例えばカラー液晶パネルのカラーフ
ィルタ基板の製造に用いられるものである。

【００１４】図１（ａ），（ｂ）に示す基板チャック２
の原点位置で、カラー液晶パネル用のガラス基板１が基
板チャック２に搬送されて、該基板チャック２に吸着保
持される。続いて、図２（ａ），（ｂ）に示すように、
基板チャック２を、図示しないチルト機構によって上方
に固定されるマスク４の直下まで上昇させてから、ステ
ップテーブル３によって、図の左方向にステップ的に移
動させ、ガラス基板１の搬送方向（Ｘ方向）先端側の第
１露光エリアＡ（図４参照）に対してマスクパターンの
転写を行なわせる。

【００１５】次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、
前記ステップテーブル３によって、基板チャック２を図
の右方向にステップ的に移動させ、ガラス基板１の搬送
方向（Ｘ方向）後側の第２露光エリアＢ（図４参照）に
対してマスクパターンの転写を行なわせる。上記のよう
に、ガラス基板１の搬送方向前後に２つの露光エリア
Ａ，Ｂに分け、同じマスクパターンを各露光エリアＡ，
Ｂ毎に順次転写させるものである。

【００１６】ここで、前記基板チャック２のステップ移
動位置を検出して、ステップ移動位置を精度良く制御す
るための構成として、前記基板チャック２のＸ方向の両
側面にそれぞれ２箇所ずつ計４つの水平方向に延びる突
起部２ａ〜２ｄを対向して形成し、該突起部２ａ〜２ｄ
の上面にそれぞれ×形のマーク１０を黒色で形成してあ
る。

【００１７】前記マーク１０は、図４に示すように、前
記第１，第２露光エリアＡ，ＢのＸ方向での中央部分に
それぞれ位置するように設けてあり、かつ、ガラス基板
１を吸着した状態で突起部２ａ〜２ｄがガラス基板１の
側方に突出し、マーク１０が上方から直接撮像されるよ
うにしてある。

【００１８】一方、前記マスク４を基準位置として、露
光位置で前記マーク１０を画像認識できる位置に、光学
検出系３１ａ，３１ｂが設けられている。前記光学検出
系３１ａ，３１ｂは、対物レンズ，照明装置，ＣＣＤセ
ンサ等からなり、前記マーク１０を撮像して電気信号に
変換するものである。

【００１９】上記構成により、突起部２ａ〜２ｄに設け
られるマーク１０が前記光学検出系３１ａ，３１ｂで認
識されることで、ステップ移動位置が所期の位置である
かが検出され、この検出結果に基づいてステップ移動量
がフィードバック制御される。

【００２０】即ち、第１露光エリアＡを露光させる場合
には、突起部２ａ，２ｂに形成されたマーク１０が前記
光学検出系３１ａ，３１ｂで撮像され、第２露光エリア
Ｂを露光させる場合には、突起部２ｃ，２ｄに形成され
たマーク１０が前記光学検出系３１ａ，３１ｂで撮像さ
れ、例えば前記光学検出系３１ａ，３１ｂの認識視野の
中心に前記×形のマーク１０の中心が位置する状態が所
期のステップ移動位置であるものとすると、前記認識視
野の中心からのＸ方向へのマーク１０のずれ量が各ステ
ップ移動位置におけるずれ量となり、このずれ量が許容
値になるまでずれ量の検出とステップ移動位置の修正と
を繰り返す。

【００２１】ここで、基板チャック２に対するガラス基
板１の搬送位置のずれを、基板チャック２の位置をＸＹ
θアライメントテーブル２２（図５参照）で動かして補
正する場合には、同時にマーク１０の位置も動いてしま
う。そこで、このような搬送位置ずれの補正が行なわれ
る場合には、前記搬送位置のずれ量に対応して基板チャ
ック２を動かした分だけ、前記光学検出系３１ａ，３１
ｂの認識視野内でマーク１０を位置させる目標を補正し
てステップ移動量をフィードバック制御させれば良い。

【００２２】前記搬送ずれ量の検出は、図１（ａ），
（ｂ）に示す原点位置において、例えば図５に示すよう
にして行なわれる。即ち、ガラス基板１の搬送方向先端
縁の２箇所、及び、側縁の１箇所でレーザ光電スイッチ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃをスキャンさせることで、基板
チャック２上のガラス基板１のエッジを前記３箇所でそ
れぞれ検出し、該エッジ位置の検出結果に基づいて搬送
ずれ量を演算する。

【００２３】尚、レーザ光電スイッチ２１ａ，２１ｂ，
２１ｃをスキャンさせる代わりに、レーザ光電スイッチ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃによりガラス基板１のエッジが
検出される位置まで、基板チャック２をＸＹθのアライ
メントステージ２２によって強制的に動かすようにして
も良い。

【００２４】また、前記光学検出系３１ａ，３１ｂによ
り、各ステップ位置で２つのマーク１０が同時に認識さ
れることで、Ｘ方向（ステップ移動方向）のみならず、
Ｙ方向及びθ方向のずれを検出できるので、ステップ移
動量をフィードバック制御しつつ、Ｙ方向及びθ方向の
ずれを補正することも可能である。

【００２５】更に、最初のマスクパターンの転写時に、
ガラス基板１に対してマークを同時に焼き付ける構成で
あれば、２回目以降の位置合わせには、このガラス基板
１に焼き付けたマークを用いてマスク４とガラス基板１
との位置合わせをより高精度に行なわせることができ、
前記光学検出系３１ａ，３１ｂの位置を移動させること
で、基板チャック２に設けたマーク１０と、前記ガラス
基板１に焼き付けたマークとを同じ光学検出系３１ａ，
３１ｂで認識させることが可能となる。

【００２６】即ち、最初の露光時（ＢＭ形成時）には、
光学検出系３１ａ，３１ｂを、露光位置で前記マーク１
０が認識される位置に移動させ、前記マーク１０の検出
結果に基づいてステップ移動位置を制御させてガラス基
板１を位置合わせし、最初の露光を行う。該最初の露光
時に、ガラス基板１上に例えば図６に示すようにマーク
３０を同時に焼き付け、２回目以降の露光（ＲＧＢ各色
のパターン転写）においては、露光位置で前記マーク３
０が認識される位置に光学検出系３１ａ，３１ｂを移動
させ、前記ガラス基板上のマーク３０（及びマスク４の
アライメントマーク）に基づき、ガラス基板１の位置合
わせを行なわせる。

【００２７】ところで、上記実施の形態では、ガラス基
板１の露光エリアを、搬送方向の前後に２等分したが、
例えば、最初にガラス基板１の２／３のエリアについて
露光させ、次いで、残る１／３のエリアについて露光を
行なわせる構成であっても良く、ステップ露光における
ステップ数・露光エリアは上記のものに限定されない。
また、マーク１０，３０の形状が上記実施の形態に示し
たものに限定されるものでないことは明らかである。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のように、基板チャックに
設けたマークを光学検出系で検出させて、マスクに対す
る基板の位置合わせを行うよう構成したことにより、マ
ークが焼き付けられる前の基板であっても、高精度な位
置合わせを行なわせることができ、また、基板に焼き付
けられたマークを検出するための光学検出系を流用する
ことができ、コストの増大も避けられるという効果があ
る。

【００２９】また、基板チャックに対する基板の搬送ず
れを補正する構成において、基板チャックに設けたマー
クによる位置合わせを前記搬送ずれに応じて補正するよ
う構成したので、前記搬送ずれを補正するために基板チ
ャックを動かして基板チャックに設けたマークが同時に
動いても、基板をマスクに対して精度良く位置合わせす
ることができるという効果がある。

【００３０】更に、基板をステップ的に移動させて基板
上の複数の露光エリア毎に順次露光するステップ露光に
おいて、露光エリア毎に対応させて設けたマークの検出
結果に基づいて基板のステップ移動位置を制御する構成
としたことにより、マークが焼き付けられる前の基板で
あっても、レーザ測長機等の高価な装置を用いることな
く、ステップ露光の各露光位置へ基板チャックを精度良
く移動させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるステップ・プロキシミティ
方式の露光装置における原点位置での構成を示す図であ
り、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】実施の形態におけるステップ・プロキシミティ
方式の露光装置における第１露光位置での構成を示す図
であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】実施の形態におけるステップ・プロキシミティ
方式の露光装置における第２露光位置での構成を示す図
であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】実施の形態における露光装置において、基板チ
ャックに設けられるマークと該マークを検出するための
光学検出系とを示す斜視図である。

【図５】実施の形態におけるプリアライメントにおいて
エッジ検出を行うレーザ光電スイッチの配置を示す図で
あり、（ａ）が上面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ′矢視
による側面図である。

【図６】実施の形態において最初のマスクパターンの転
写時に同時に基板に焼き付けられるマークを示す上面図
である。

【符号の説明】

１…ガラス基板 ２…基板チャック ２ａ〜２ｄ…突起部 ３…ステップテーブル ４…マスク １０，３０…マーク ３１ａ，３１ｂ…光学検出系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクパターンを基板に転写する露光装
   置の基板位置合わせ機構であって、 前記基板を吸着する基板チャックにマークを設けると共
   に、マスクを基準位置として前記マークを撮像して電気
   信号に変換する光学検出系を備え、前記光学検出系によ
   る前記マークの検出位置に基づいて前記基板のマスクに
   対する相対位置を検出し、マスクに対する基板の位置合
   わせを行うことを特徴とする露光装置の基板位置合わせ
   機構。
2. 【請求項２】 前記基板チャックに対する基板の搬送位
   置のずれ量を検出し、該検出した搬送位置のずれ量に基
   づいて基板チャックの位置を補正した後、マスクパター
   ンの転写を行わせる構成であって、前記搬送位置のずれ
   量に基づいて前記光学検出系による検出に補正を加える
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置の基板位置合
   わせ機構。
3. 【請求項３】 基板をステップ的に移動させて、基板上
   の複数の露光エリア毎に順次露光する構成であって、前
   記基板チャックに前記露光エリア毎に対応させてマーク
   を設け、前記光学検出系による検出結果に基づいて前記
   基板のステップ移動位置を合わせることを特徴とする請
   求項１又は２記載の露光装置の基板位置合わせ機構。