JP2008040394A - アライメント装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アライメントによる基板の変形と破損をなくすアライメント装置、およびそのアライメント装置を使った露光装置を提供する。
【解決手段】 本発明のアライメント装置は、二次元平面の角型基板（Ｗ）を保持し、二次元平面内の第一方向と二次元平面に直交する軸を中心に回転するステージ（２，３）と、 角型基板の一辺の周縁の互いに離間した位置に配された二個所を撮像し、二個所の周縁画像を出力する第１の撮像装置（４ａ，４ｂ）と、一辺と交わる他辺の周縁の一箇所を撮像し、一個所の他周縁画像を出力する第２の撮像装置（４ｃ）と、周縁画像と他周縁画像とを画像処理する画像処理回路（１００）と、画像処理手段の出力に基づきステージを制御する制御部（２０）と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、大型の基板をアライメントするアライメント装置、および基板のパターン領域に所定のパターンを露光する露光装置に関し、特に基板の非回路パターン部にレーザビームを照射して記号、文字等の識別マークをマーキング（露光）するとともに、紫外線を照射して非回路パターン領域の周辺露光を行う露光装置に適するものである。

たとえば液晶用基板の露光装置においては、数年前５００ｍｍ×５００ｍｍ程度の寸法だったが、現在では、２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍと拡大した基板が取り扱われるようになってきた。この大型の基板から予め設定された各個片に切断・分離されて、受像機器、放映機器に搭載する基板が製作されている。基板が大型の状態から切断・分離された場合、その管理と製造工程の管理が必要となる。このために、基板の非回路パターン領域にレーザビーム等により、各個片となる基板に文字、記号もしくは図形、またはそれらの組み合わせからなる識別記号をマーキングして工程管理の指標を形成している。さらに、分離する位置を判別するための切断位置識別コード、または各種のアライメントマーク等を基板に露光して、基板の切断または位置合わせ指標を形成している。以下、識別記号、切断位置識別コードおよびアライメントマークなどを総称して識別マークという。

また、基板のパターン領域の周辺には、回路パターンが形成されない非回路パターン領域が所定の幅に設定されている。非回路パターン領域に存在する不要なフォトレジストインクは、後工程で支障が生じるので、予め露光しておく必要がある。その一方で、非回路パターン領域には、上述したように識別マークを表示する必要がある。たとえば、特許文献１に示すように、非回路パターン領域において識別マークを形成する位置は、非回路パターン領域の中央部だけでなく、回路パターン領域の近くに設ける場合、基板の端部側近くに設ける場合と様々である。

この基板の製造工程では、回路パターン領域を露光する露光装置、非回路パターン領域のフォトレジストインクを露光する周辺露光装置、識別マークをマーキングする露光装置等、各種の露光装置が製造ラインに存在している。たとえば、特許文献２に開示されるように、非回路パターン領域においてレーザを照射して識別マークをマーキングする露光装置は、基板の非回路パターン領域に形成される識別マークをマーキングする場所に対して、基板を載置したステージの上方に配置した露光ユニットからレーザビームを照射する。そして、基板を載置したステージと露光ユニットとを相対移動し、ステージ移動方向とその移動方向に直交する方向にレーザビームを順次走査させながら、その照射位置を相対する移動方向にずらして、直交座標となる平面に基板上の照射点を整列させて識別マークをマーキングしている。

また、周辺部の不要なレジストを露光する製造工程では、特許文献３のように、基板の周縁を露光光照射部と同期して移動する光センサにより周縁を検出する方法、特許文献４のように、基板にピンが当接したときの位置を検出するポジションセンサの情報で基板の周縁を検出する方法等によって、基板の周縁の情報を確保している。
特許第２９１０８６７号公報 特許第３５４７４１８号公報 特開２０００−３０６７９４号公報 特許第３４１３９４７号公報

しかし、従来の識別マークをマーキングする露光装置または識別マークと非回路パターン領域を露光する周辺露光装置では、以下に示すような問題点が存在した。

これら露光装置は、基板を搬送する機構部が長軸の軸（Ｘ軸）のステージと、この軸に直交する軸（Ｙ軸）のステージと、基板を回転する軸
（θ軸）のステージで構成されている。このため３つのステージが重なり合って、搬送系全体が背の高い機構部を構成することになり、機構部品の増加ゆえに原価も高価となっている。また、３つのステージが重なり合って重心が高くなることから基板装着面の変位が大きくなり、露光性能に悪影響が出る可能性が高い等の問題があった。

また、特許文献３に示された発明では、角型基板の一辺の周縁のみを光学的に検出し、その後該周縁に沿って非回路パターン部分を露光するから、基板がステージに正しく位置決めされていないと、正確な周縁の露光ができないという問題がある。
さらに、特許文献４に示された発明では、角型基板の直交する二辺を位置決めする機構の発明が提案されている。かかる発明は、位置決めにばねや接点など多くの機械的要素を必要とするので、基板の周縁部を変形および破損せしめ、機構が複雑となるばかりでなく、保守や点検に多くの時間を要するという課題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、位置合わせ（アライメント）による基板の変形と破損をなくす露光装置である。また本発明の露光装置は、位置決め検出機構部を簡素に構成でき、なおかつレーザビームの照射および非回路パターン領域を紫外線で照射するユニットを容易に設置できる露光装置である。これにより、安定した生産を確保できるようにしている。

本発明の第一の観点のアライメント装置は、二次元平面の角型基板を保持し、二次元平面に直交する軸を中心に回転し、且つこの二次元平面内の第一方向に移動するステージと、角型基板の一辺の周縁の互いに離間した位置に配された二個所を撮像し、二個所の周縁画像を出力する第１の撮像装置と、一辺と交わる他辺の周縁の一箇所を撮像し、一個所の他周縁画像を出力する第２の撮像装置と、周縁画像と他周縁画像とを画像処理する画像処理回路と、画像処理手段の出力に基づきステージを制御する制御部と、を備えることを特徴とするアライメント装置。
この構成により、角型基板がアライメントのための機械的なピンなどとの接点を有することがなく、位置合わせによる基板の変形および変形に伴う破損がなくなる。しかもアライメント装置の機構は簡素な構成にすることができる。そのため、アライメント装置の保守・点検が容易となる。

本発明の第二の観点のアライメント装置は、画像処理回路が二個所の周縁画像が予め記憶された画像と一致するか否かを確認しながら、制御部がステージを回転させる。
この構成により、角型基板の一方向のアライメントが達成できる。また、この構成により、撮像装置が撮像した画像と予め記憶された画像とを比較するだけでアライメントができるため、アライメント位置を検出する演算ソフトも簡易なもので対応することができる。

本発明の第三の観点のアライメント装置は、第二の観点において、画像処理回路が一個所の他周縁画像が予め記憶された画像と一致するか否かを確認しながら、制御部がステージを移動させる。
この構成により、角型基板の他方向のアライメントが達成できる。

本発明の第四の観点のアライメント装置は、離間した位置に配された二個所の位置および他辺の周縁の一箇所の位置に、光を反射する反射台が設けられている。
たとえば角型基板がガラス基板である場合には、ガラス基板がある部分とない部分とで、撮像装置が十分なコントラストが得られない場合がある。しかし、反射台が設けられることで、ガラス基板であっても撮像装置が十分なコントラストを得ることができる。このため、アライメント精度を向上させることができる。

本発明の第五の観点のアライメント装置は、第四の観点において、反射台が角型基板の大きさに応じて移動可能である。
この構成により、装置に搬入される角型基板が複数の大きさを有する場合であっても、適宜対応することができる。

本発明の第六の観点のアライメント装置は、離間した位置に配された二個所の位置および他辺の周縁の一箇所の位置に、光を照射する照明装置を備えている。
たとえば撮像装置が十分なコントラストが得られない場合がある。しかし、照明装置が設けられることで、撮像装置の撮影感度を上げることなく十分なコントラストを得ることができる。このため、アライメント精度を向上させることができる。

本発明の第七の観点のアライメント装置の照明装置は、第一の光源形状とこの第一の光源形状とは異なる第二の光源形状とを有し、フォトレジストインクに応じて第一の光源形状と第二の光源形状とを切り替える。
この構成により、フォトレジストインクの種類に応じて照明光の形状を変更し、撮像装置の性能にあまり影響を受けずに良い画像を得ることができる。このため、アライメント精度を向上させることができる。

本発明の第八の観点のアライメント装置の照明装置は、第一波長の光源とこの第一波長とは異なる第二波長の光源とを有し、フォトレジストインクに応じて前記第一波長の光源と前記第二波長の光とを切り替える。
この構成により、フォトレジストインクの種類に応じて照明光の波長を変更し、撮像装置の性能にあまり影響を受けずに良い画像を得ることができる。このため、アライメント精度を向上させることができる。

本発明の第九の観点の露光装置は、角型基板を移動経路に沿って移動させ、角型基板のパターン領域に回路パターンを形成させる露光装置において、上述した第一の観点ないし第七の観点のアライメント装置と、角型基板の上方に設けられ、回路パターンを形成しない非回路パターン領域にレーザビームを照射し、識別マークをマーキングするレーザビームユニットと、このレーザビームユニットに隣り合う位置で、かつ角型基板の上方に設けられ、非回路パターン領域に紫外線光を照射する紫外線照射ユニットと、を備え、アライメント装置の制御により、所定の位置に角型基板が移動された後、角型基板の周縁がレーザビームユニット下面および紫外線照射ユニット下面に移動する。
この構成により、アライメント精度が向上した角型基板を、レーザビームユニット下面および紫外線照射ユニット下面に移動させることができる。このため、精度良く識別マークをマーキングすることができ、精度良く非回路パターン領域に紫外線光を照射することができる。

本発明に係るアライメント装置または露光装置では、角型基板の一辺を二箇所撮像し、この一辺と交わる他辺を一箇所撮像することにより、角型基板の位置を所定の位置に導くようにした。このため、機械的なピンと角型基板の周縁とが接することがない。つまり、アライメントによる角型基板の変形および変形に伴う破損がなく、しかも位置決め検出の機構を簡素に構成できる。そのため、保守・点検が容易となる。
さらに、基板が正確に位置決めされた後は、ステージを直線方向（たとえばＸ方向）に搬送すればよいので、基板アライメントのためにステージを直線方向と直交する方向（たとえばＹ方向）に駆動する機構を省略することができ、従って、装置全体をコンパクトに設計できる。

以下、非回路パターン領域にレーザビームを照射して識別マークをマーキングするとともに、不要なフォトレジストインクを除去するため所定波長の紫外線を含む光（以下、「紫外線光」という）を照射する、識別マーク・周辺露光装置およびその方法を実施するための最良の形態を説明する。

＜ガラス基板の構成＞
図１は本発明で使用される液晶ガラス基板の一例である。たとえば液晶用のガラス基板サイズは、２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍまたは２４００ｍｍ×２８００ｍｍのガラスガラス基板Ｗを採用する。図１に示すように、ガラス基板Ｗは角型形状であり、角型ガラス基板Ｗの全面にフォトレジストインクが塗布される。角型ガラス基板Ｗにどのような回路パターンを露光するかは予め設計されており、たとえば、２行３列のパターン領域Ｗｐを形成され、かつ、各パターン領域Ｗｐの周辺に周辺領域である非回路パターン領域Ｗｃを形成される。そして、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃは、各パターン領域Ｗｐを切断して切り離すときの切断代となるとともに、記号、文字、図形、あるいは、それらの組み合わせたもの等（以下、識別マークという）が形成される領域、非回路パターン領域である。なお、ここでは、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃは、縦横にそれぞれ識別マークＭ（縦方向の識別マークＭ１、横方向の識別マークＭ２）が形成されている。

ここで角型ガラス基板Ｗの表面に形成するパターンと識別マークについて若干説明する。角型ガラス基板Ｗにはその表面にフォトレジストインクが塗布されて露光工程に投入される。露光工程において、角型ガラス基板Ｗは図１に示す回路パターン部Ｗｐと識別マークＭが形成される。この回路パターン部Ｗｐは、該当する回路に相当したマスクを介して紫外線を照射したり、回路のパターンを直接レーザで描画したり、さらにはインクジェット等の微細な回路に相当する微粒子を照射して、回路を形成する。回路パターンＷｐが形成される回路パターン領域以外の部分、即ち非回路パターン領域Ｗｃは後工程に支障となる。そこで、該非回路パターン領域Ｗｃに形成される識別マークＭ以外の領域を感光させておく必要がある。このために、非回路パターン領域Ｗｃを露光する紫外線照射ユニット９（図２を参照）がガラス基板Ｗの移動に同期して、移動方向と直交する方向に移動する。そして、紫外線照射ユニット９は、照射幅を不図示のシャッタの動作によって必要な幅に制御して、紫外線光を照射する。これにより、所望の非回路パターン領域Ｗｃを感光する。ただし、識別マークＭの領域では紫外線光を遮光することで識別マークＭが角型ガラス基板Ｗに露光された状態のままにしておく。

非回路パターン領域Ｗｃに形成される識別マークＭは、アルファベット、各種の数字、記号等がバーコードや二次元コードで表現され、後工程での指標となる情報を提供できることが目的で形成される。従って本来の回路パターンＷｐほど高い解像度は不要であり、φ３０マイクロメートル以下の小径のドットを重ね合わせて、該識別マークＭを表現できるマスクを経由した紫外線、もしくは識別マークＭが表現できるようにレーザを振り回して、角型ガラス基板Ｗの回路パターン領域Ｗｐの近傍の表面に識別マークＭを形成する。

＜識別マーク・周辺露光装置の構成＞
図２は、識別マーク・周辺露光装置（以下、「本装置」という）の一部を省略して側面方向から装置内を模式的に示す断面図、図３は、本装置の一部を省略して背面方向からの装置内を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、本装置１は、プリアライメントされた角型ガラス基板Ｗを保持するステージ２と、ステージ２に保持されたガラス基板Ｗを搬送あるいは移動させる移動搬送機構３と、ステージ２に保持された角型ガラス基板Ｗおよびステージ２の所定位置を撮像する撮像装置４と、を備えている。さらに本装置は、移動搬送機構３により搬送された角型ガラス基板Ｗのパターン領域Ｗｐの周辺である周辺領域Ｗｃにおいて識別マークＭを露光するレーザビームユニット５と、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃに露光された識別マークＭを遮蔽してその他の周辺領域Ｗｃに紫外線光を照射する紫外線照射ユニット９とに分かれている。本装置は、移動搬送機構３、レーザビームユニット５および紫外線照射ユニット９を制御する制御機構２０を備えている。

図２、図３に示すように、ステージ２は、角型ガラス基板Ｗとほぼ同じ大きさで、アルミまたは軽量な鋼材で構成されている。支持柱２ｂは、角型ガラス基板Ｗに当接して基板を水平（ＸＹ平面）に保持するためのものであり、基台２ａから所定高さの位置で、基台２ａに複数設置されている。角型ガラス基板Ｗの搬入は、ロボットハンド（図示せず）を想定している。このため、この支持柱２ｂの間隔は、角型ガラス基板Ｗの裏面をロボットハンドの２本のフォークで保持した状態で搬入されて来た時に、そのフォークによる受け渡しができる直線的な空間に配置されている。また、支持柱２ｂの間隔があまりに広いと角型ガラス基板Ｗがその自重でたわんでしまうので、角型ガラス基板Ｗの水平が保つことができる程度に、たとえば１００ｍｍピッチで複数整列して配置されている。また、支持柱２ｂは、その角型ガラス基板Ｗに当接する先端位置の形状を、面取りをした平面状に形成している。支持柱２ｂの先端位置の平面部分は、角型ガラス基板Ｗを真空吸着して保持するための吸着用開口部（図示せず）を有している。

また、ステージ２を駆動するために、角型ステージ２の下方に移動搬送機構３が設けられている。移動搬送機構３は、角型ガラス基板Ｗのアライメント作業を行うとともに、移動経路Ｌに沿って角型ガラス基板Ｗを搬送する。また、移動搬送機構３は、レーザビームの照射時および紫外線光の照射時に角型ガラス基板Ｗを所定速度で露光時移動させる。この移動搬送機構３は、一方の直線方向であるＸ直線方向にステージ２を移動させる第１移動ガイド機構３Ａと、ステージ２に保持された基板面に直交する垂線の垂線回りとなる回転方向（θ方向）にステージ２を移動させる第３移動ガイド機構３Ｃとを備えている。第１移動ガイド機構３Ａは、リニアモータ３ａおよび移動レール３ｂ（図５を参照）で構成している。しかし、一定の精度で移動制御できるものであれば、サーボモータと送りネジとによる移動機構等であってもよく、特に限定されるものではない。第３移動ガイド機構３Ｃは、ステッピングモータと送りネジとにより構成されている。

非回路パターン領域Ｗｃを露光するための紫外線照射ユニット９は、角型ガラス基板Ｗの表面に塗布されているフォトレジストインクを感光させる波長の紫外線光を照射できる不図示の水銀ランプを光源とし、楕円反射鏡、フライアイレンズ、反射鏡、およびシャッタ等で構成され、角型ガラス基板Ｗの移動方向に直交する方向にスムーズに移動できる可動機構体に取り付けられて、角型ガラス基板Ｗに形成する複雑な非回路パターン領域Ｗｃを露光する。

次に、レーザビームユニット５について説明する。図４はレーザビームユニット５の概要を示す図である。図１ないし図３で説明したように、レーザビームユニット５は、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃに識別マークＭをレーザビームにより露光する。そして、このレーザビームユニット５は、支持フレームＡ１に支持されて固定され、レーザ照射ユニット５Ａを３基有している。一つのレーザビーム光源から照射されたレーザビームを分岐してそれぞれのレーザ照射ユニット５Ａから角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃの三箇所にレーザビームを照射するように構成されている。

このレーザビームユニット５は、レーザビームの出力部分に広範囲にビームを照射できるように角度を振ることができるガルバノメータ７ｃとＦ−θレンズ７ｄが取り付けられていて、レーザビームは広範囲の照射域を振ることができる。従って、角型ガラス基板Ｗの位置と寸法を予め設定された加工情報と比較して、角型ガラス基板Ｗを移動搬送機構３でＸ直線方向に搬送しながら、搬送方向と直交する方向にレーザビームを振り、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域に識別マークＭを露光する。

＜撮像装置４と反射台ＸＸとの構成＞
図５は、本装置で使用されるステージ２と撮像装置４の一例を示す斜視図である。ステージ２は、移動搬送機構３に支持された基台２ａと、この基台２ａに立設した支持柱２ｂ、および角型ガラス基板Ｗとその周囲を透過して来た撮像用の照明光を反射する反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃとを備えている。ステージ２が角型ガラス基板Ｗとほぼ同じ大きさなので、反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃは、ステージ２の外側面に設けられている。反射台ＸＸａ、ＸＸｂは、基台２ａの一辺２ａａに所定の間隔をもって２個設けられ、反射台ＸＸｃは一辺２ａａと直交する辺２ｂｂに１個設けられている。反射台ＸＸａ、ＸＸｂの間隔は、長いほうが精度良くアライメントができる。ただし、角型ガラス基板Ｗの大きさが２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍまたは２４００ｍｍ×２８００ｍｍである場合には、反射台ＸＸａ、ＸＸｂの間隔は、小さいほうの２４６０ｍｍ以下の間隔、例えば２０００ｍｍの間隔とする。

反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃは、鋼材に表面が鏡面仕上げされているアルミ板を貼り付けている。また、ガラス表面にアルミを蒸着した板を鋼材に貼り付けてもよい。いずれも、照射された光をよく反射するように構成されている。

この反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃの上方に、図２でも示したように、反射台ＸＸａ、ＸＸｂと対向する位置で、かつ角型ガラス基板Ｗの上方から角型ガラス基板Ｗの一辺の縁部の２箇所の位置を撮像するために第１の撮像装置４ａ、４ｂが設置されている。また、反射台ＸＸｃ対向する位置で、かつ角型ガラス基板Ｗの上方から角型ガラス基板Ｗの他辺の縁部の１箇所の位置を撮像するために第２の撮像装置４ｃが設置されている。換言すれば、反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃは、撮像装置４ａ、４ｂ、および４ｃの位置に対応するように、ステージ２の基台２ａの外周側面に撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃの光軸の延長軸線上に直角に付加している。

これら第１の撮像装置４ａ、４ｂと第２の撮像装置４ｃは、支持フレームＡ１に不図示の案内レール等によりＸ方向およびＹ方向に適宜移動自在になっている。基板サイズに合わせて変更ができるようにするためである。これら第１の撮像装置４ａ、４ｂと第２の撮像装置４ｃは、撮像部であるＣＣＤカメラ等および照明装置を組み込んでいる。

照明装置は赤色灯を主に採用している。この照明装置が点灯する波長は、フォトレジストインクの感度に関係するので、フォトレジストインクの種類によって緑色灯、黄色灯の場合もある。そこで、フォトレジストインクを二種類以上使用する場合に、第１の撮像装置４ａ、４ｂと第２の撮像装置４ｃのそれぞれに二種以上の波長の光源を用意しておく。そして、フォトレジストインクの種類に応じて、赤色灯、緑色灯および黄色灯の三色を切り替えることも可能である。こうすることで、フォトレジストインクに応じて第１の撮像装置４ａ、４ｂと第２の撮像装置４ｃの画像処理精度を向上させることができる。もちろん、一種類のフォトレジストインクが塗布された角型ガラス基板Ｗしか本装置に搬入されないならば、所定の波長の光源を用意しておく。

また、光源の波長を変えるのではなく、フォトレジストインクの種類に応じて光源の形状を変えることによって、第１の撮像装置４ａ、４ｂと第２の撮像装置４ｃの画像処理精度を向上させることができる。たとえば、光源の形状は輪体（リング）状の光線を照射したり、直線状（ライン状）の光を照射したり、または点状（スポット状）の光を照射したりするため、３種類のランプを切り替える。円形状体の光線を照射するために、撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃのレンズ系の周囲に密着するように接近してリング状にランプを取り付ける。また、直線状の光または点状の光を照射するために、撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃのレンズ系の外側枠にランプを取り付ける。これにより、照射光の波長と照射光の形状がフォトレジストインクの種類、角型ガラス基板Ｗの寸法精度のばらつき等に対応し易くなる。撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃの配置位置は、載置される角型ガラス基板Ｗの形状に合わせて設定する。もちろん、一種類のフォトレジストインクが塗布された角型ガラス基板Ｗしか本装置に搬入されないならば、所定の光源形状を用意しておく。

なお、複数の波長および複数の光源形状の組み合わせは、フォトレジストインクに応じていろいろな組み合わせが可能となる。たとえば、フォトレジストインクを二種類使用する工程であれば、赤色灯の輪体形状の照明と緑色灯の直線状の照明とを用意する。

＜識別マーク・周辺露光装置の制御＞
図６は本装置の制御機構２０を示すブロック図である。図６を参照して、制御機構２０の構成を説明する。本装置は、画像処理回路部１００Ａおよび１００Ｂ、撮像装置４、レーザビームユニット５、紫外線照射ユニット９、移動搬送機構３を制御するための各種プロセッサ１０８、ならびに記憶手段３１（ＲＯＭ）などを備えている。

制御機構２０への入力手段２１は、角型ガラス基板Ｗの品種データ等を入力するためのものである。ここで入力される品種データは、角型ガラス基板Ｗのサイズ、パターン領域Ｗｐのサイズおよび位置、周辺領域Ｗｃのサイズおよび位置、識別マークＭ（文字、記号、図形等）の種類、サイズ、露光位置、露光照度および露光速度、周辺領域Ｗｃ（一方の直線方向と、他方の直線方向）の露光照度（レーザビームおよび紫外線光）等である。これらの品種データは、予め入力手段２１から入力されて記憶手段３１に記憶されている。また、本装置１において、レーザビームユニット５の露光位置、露光速度および露光照度など必要なデータは、入力手段２１から予め入力され記憶手段３１に記憶されている。また、紫外線照射ユニット９の単位面積あたりの露光照度等、非回路パターン領域Ｗｃの周辺露光作業に必要となるデータは、入力手段２１から予め入力され記憶手段３１に記憶されている。また、記憶手段３１には、撮像装置から取り込まれた画像パターンと比較するため、規定のパターンが入力手段を経て予めデータとして記憶されている。

位置検出手段２４は、基板位置、撮像装置の位置、レーザビームユニット５、紫外線照射ユニット９、移動搬送機構３、およびステージ２などの位置を検出する位置センサを総称するものである。位置検出手段２４は、これら各部の位置を検出し、制御機構２０に入力される。撮像装置４ａおよび４ｂで取り込まれた画像パターンは画像処理回路部１００Ａを介して、撮像装置４ｃで取り込まれた画像パターンは画像処理回路１００Ｂを介して夫々制御機構２０に入力される。画像処理回路部１００Ａは、撮像装置４ａで取り込まれた画像パターンと撮像装置４ｂで取り込まれた画像パターンとを比較する比較回路を含むデジタル画像処理を行い、画像処理回路１００Ｂは撮像装置４ｃで取り込まれた画像パターンをデジタル画像処理する。撮像装置４のＣＣＤカメラで取り込む画像データは３０μｍ／ｐｉｘｅｌでこのデータを画像処理回路部１００Ａおよび１００Ｂで１／１０に分解している。

＜本装置の動作＞
次に上述した装置の動作を図７〜図９を交えて説明する。ステージ２の基台２ａに立設した支持柱２ｂ上に角型ガラス基板Ｗが載置される。この角型ガラス基板Ｗは予めこの装置に至る搬送経路の後半で姿勢と位置を制御しながら搬送されてくる。最終的に本装置に到達したときには角型ガラス基板Ｗは該ステージ２に対して角度も停止位置も微小のずれの範囲にプリアライメントされている。そのため、角型ガラス基板Ｗは不図示のロボットハンドにより、正規の載置位置に対してごく僅かな変位に収まってステージ２に載置される。ステージ２に載置された際には、角型ガラス基板Ｗはステージ２の支持柱２ｂの吸着用開口部で真空吸着されて固定されている。

ステージ２に角型ガラス基板Ｗが真空吸着されると、位置検出手段２４のセンサが角型ガラス基板Ｗの位置を検出し、制御機構２０を介して移動ガイド機構３Ａを駆動する。規定の位置に角型ガラス基板Ｗが到着すると、移動ガイド機構３Ａはステージ２の移動を停止する。制御機構２０は、撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃに付属するそれぞれの照明が点灯する。

撮像用の照明光が角型ガラス基板Ｗに照射されると、ステージ２の上方に角型ガラス基板Ｗが装着されている領域と装着されてない領域とで、反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃに到る光量が異なる。すなわち、角型ガラス基板Ｗを介して反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃに到る光量は、角型ガラス基板Ｗの存在により減衰することになる。また、反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃにより反射し、撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃに至る照明光は、角型ガラス基板Ｗを再度透過することになる。このため、角型ガラス基板Ｗが装着されている領域では光量が減衰し、角型ガラス基板Ｗが装着されていない領域では光量が減衰しない。

図７は、ＸＹ平面上で角度θをもってステージ２に載置された角型ガラス基板Ｗを上から見た図である。図８は、図７の状態で、撮像装置４で取り込まれた角型ガラス基板Ｗおよび反射台ＸＸの画像パターンが示された模式図である。図９は、図８の状態から、角型ガラス基板Ｗが正規の位置に到着したされた状態の画像パターンが示された模式図である。

図７のように、角型ガラス基板Ｗがステージ２に対してある微小な角度θだけずれている場合、撮像装置４ｂでは図８Ａの画像パターンが取り込まれる。即ち、反射台ＸＸｂに直接至った照明光はそこで反射され、撮像装置４ｂに戻る。撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ１１として示す。一方、角型ガラス基板Ｗの縁部を透過し、反射台ＸＸｂで反射した照明光はさらに角型ガラス基板Ｗで減衰して撮像装置４ｂに戻る。撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ１２で示す。角型ガラス基板Ｗからの反射光と透過光の割合および、受光光の配分が不均一なパターンになっていることがわかる。

また、反射台ＸＸａに直接至った照明光はそこで反射され、撮像装置４ａに戻る。図８Ｂに撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ２１として示す。一方、角型ガラス基板Ｗの縁部を透過し、反射台ＸＸａで反射した照明光はさらに角型ガラス基板Ｗで減衰されて撮像装置４ａに戻る。撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ２２で示す。この撮像結果の全体のパターンも不均一な結果と判定される。ここで、角型ガラス基板Ｗの縁部の辺ＷＡＡの画像を周縁画像とする。

さらに、反射台ＸＸｃに直接至った照明光はそこで反射され、撮像装置４ｃに戻る。図８Ｃに撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ３１として示す。一方、角型ガラス基板Ｗの縁部を透過し、反射台ＸＸｃで反射した照明光はさらに角型ガラス基板Ｗで減衰して撮像装置４ｃに戻る。撮像されたパターンを模式的に画像Ｒ３２で示す。ここで、角型ガラス基板Ｗの縁部の辺ＷＢＢの画像を他周縁画像とする。

撮像装置４ａと撮像装置４ｂの画像パターンは、画像処理回路１００Ａで予め入力した理想画像パターンと比較され、その比較結果が制御機構２０に送信される。この制御機構２０では、内蔵するプロセッサ１０８により、比較結果に基づき、移動ガイド機構３Ｃを介して角型ガラス基板Ｗの水平面内の回転方向（θ方向）を駆動する情報を演算する。演算された結果は、第３移動ガイド機構３Ｃに送られ、第３移動ガイド機構３Ｃを駆動する。この駆動により、角型ガラス基板Ｗが回転するので、この回転に対応した像が撮像装置４ａと撮像装置４ｂに取り込まれる。像を取り込む頻度は、１０ｍｓｅｃ／画面から６０ｍｓｅｃ／画面の範囲である。そして、図９Ａ,図９Ｂに示すように、画像Ｒ１１および画像Ｒ１と画像Ｒ２１および画像２２とが、予め入力した情報とほぼ一致するまで移動ガイド機構３Ｃにより角型ガラス基板Ｗは水平面内で駆動される。両方の画像が予め入力された基準の情報と一致した際、画像処理回路１００Ａがその一致を検出し、制御機構２０は移動ガイド機構３Ｃの回転駆動を停止させる。この状態で角型ガラス基板Ｗの縁部の辺ＷＡＡが規定の位置まで到着されることになり、角型ガラス基板Ｗは少なくとも図７においてＹ方向にアライメントされたことになる。

角型ガラス基板ＷがＹ方向にアライメントされた状態で、画像処理回路１００Ｂは、撮像装置４ｃで撮像された画像が予め入力された基準の情報と一致するまで第１移動ガイド機構３ＡをＸ方向に駆動する。すなわち、図９ｃに示したように、画像Ｒ３１と画像Ｒ３２とが一致したか否かの認識は、制御機構２０に予め設定されているデータを参照することにより比較判定することができる。なお、アライメント精度は、撮像装置４の倍率、第３移動ガイド機構３Ｃの制御精度によるが、本装置では、０．０５μ程度である。

このように、撮像装置４により取得した画像データを演算して得られる角型ガラス基板Ｗの位置と、角型ガラス基板Ｗの外形寸法に基づいて、制御機構２０からの指令により角型ガラス基板Ｗの水平面内の回転方向と角型ガラス基板Ｗの取り付けと同じＸ方向の位置のアライメント作業が相対的に行われる。

これまで反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃがステージ２の外側面に取り付けられていた。しかし、ステージ２より角型ガラス基板Ｗが小型、たとえば２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍの場合には、これら反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃをステージ２の表面で、角型ガラス基板Ｗの外周付近に固定支柱２ｄを取り付け、同時に撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃを相当位置に移動させて上記と同様の情報を得て、アライメント作業を実行することも可能である。

また、小型の角型ガラス基板Ｗに合わせた位置からステージ２の外側まで、反射台ＸＸａ、ＸＸｂ、ＸＸｃを移動させる移動機構を設けても良い。反射台ＸＸａ、ＸＸｂは、Ｙ方向に伸びるリニアモータでＹ方向に移動可能にする。反射台ＸＸｃは、Ｘ方向に伸びるリニアモータでＸ方向に移動可能にする。撮像装置４ａ、４ｂ、４ｃも同様に移動させてアライメント作業を行うこともできる。

次に角型ガラス基板Ｗのアライメント作業を済ませた移動搬送機構３は、移動搬送機構３のストロークの最端部からの位置を第１移動ガイド機構３Ａの位置情報から確認し、非回路パターン領域Ｗｃの識別マークをマーキングする位置へ移動する。この時、角型ガラス基板Ｗは、本装置１に投入された後、Ｘ方向に移動しながら、角型ガラス基板Ｗの基準位置からの距離と第１移動ガイド機構３Ａの移動搬送位置とを比較しながら、角型ガラス基板Ｗの識別マークをマーキングする位置を確認する。

第１移動ガイド機構３Ａで識別マークをマーキングする位置に搬送された角型ガラス基板Ｗは、角型ガラス基板Ｗを搬送機構３の一軸方向に搬送しながら、レーザビームユニット５で、上述したガルバノメータ７ｃとＦ−θレンズ７ｄとにより、搬送方向と直交する方向にレーザビームを振る。これにより角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃの識別マークＭ１をマーキングする。なお図４では、レーザ照射ユニット５Ａを３基設けられている。縦方向の識別マークＭ１は、図１で示したように２列しかない場合には中央の１基のレーザ照射ユニット５Ａを停止させておく。

さらに、制御機構２０は、識別マークＭ１が、紫外線照射ユニット９からの紫外光にさらされないようにするため、制御用のシャッタ機構１０を制御する。その制御は、角型ガラス基板Ｗが規定の位置に来たことを位置センサ２００の出力により制御機構２０が確認して制御を行う。一方、識別マークＭ１以外の非回路パターン領域Ｗｃを紫外線照射ユニット９からの紫外光により露光する。この露光は、位置センサ２００の出力により駆動される制御機構２０の制御出力により行われる。角型ガラス基板ＷのＸ直線方向における識別マークＭ１のマーキングおよびその非回路パターン領域Ｗｃが露光されると、角型ガラス基板Ｗは、その移動終端あるいは移動始端のいずれかにおいて、第３移動ガイド機構３Ｃにより９０度回転する。そして、同様に角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃにおいて識別マークＭ２をマーキングするとともに、残りの非回路パターン領域Ｗｃを露光する。図１で示したように横方向の識別マークＭ２は３列あるので、３基のレーザ照射ユニット５Ａをすべて動作させる。このようにして角型ガラス基板Ｗのすべての非回路パターン領域Ｗｃについての露光を終了する。

なお、送られて来た角型ガラス基板Ｗの位置データと角型ガラス基板Ｗの品種データに基づいて、角型ガラス基板Ｗのレーザビーム照射における移動位置（レーザビーム照射開始位置）および移動速度を演算、さらに角型ガラス基板Ｗを９０度回転移動したときの移動位置および移動速度についての演算は、制御機構２０の制御により適宜行う。たとえば、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃにおける識別マークの先頭位置まで搬送する。この先頭位置は、レーザビームユニット５の直下に相当する位置である。角型ガラス基板Ｗが先頭位置に搬送されると、角型ガラス基板Ｗを所定速度で移動させるとともに、レーザビームユニット５を作動させ、各レーザビームヘッド５Ａからレーザビームを照射して識別マークＭを順次マーキングしていくものとする。

角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域Ｗｃの周辺露光が終了すると、角型ガラス基板Ｗは、角型ガラス基板Ｗの移動終端側に形成した不図示の搬出口側、あるいは、角型ガラス基板Ｗを搬入した搬入口側からロボットハンドにより搬出される。そして、新たな角型ガラス基板Ｗが搬入され、これまで説明した工程を繰り返すことで、角型ガラス基板Ｗの非回路パターン領域の識別マークＭのマーキングと非回路パターン領域の周辺露光が行われる。

角型ガラス基板Ｗは、長方形であることを前提に説明してきたが、台形、六角形など直線部分がある角型基板であれば、本発明を適用することができる。また、ガラス基板でなくてもプラスチック基板であってもよい。さらに、アライメントの際に、３つの反射台ＸＸと３基の撮像装置４とを使用したが、４つ以上設けることも可能である。また、画像処理回路がデジタル画像処理は各種方法を採用することができる。

本発明に係る本装置で使用される基板の一例を示す平面図である。 本発明に係る本装置の一部を省略して側面方向から装置内を模式的に示す断面図である。 本発明に係る本装置の一部を省略して背面方向からの装置内を模式的に示す断面図である。 本発明に係る本装置のレーザビームユニットのレーザ制御機構を示すブロック図である。 本発明に係る本装置の基板とステージ、および移動機構の一部を示す斜視図である。 本発明に係る本装置の制御機構を示すブロック図である。 θの角度をもってステージに載置された基板を示す上面図である。 図７の状態で、撮像装置で取り込まれた基板および反射台の画像パターンが示された模式図である。 図７の状態から、基板が正規の位置に到着された状態で、撮像装置で取り込まれた基板および反射台の画像パターンが示された模式図である。

符号の説明

１…識別マーク・周辺露光装置（本装置）
２…ステージ
２ａ…基台 ２ｂ…支持柱
３…移動搬送機構
３Ａ…第１移動ガイド機構 ３Ａ…第３移動ガイド機構
３Ｃ…第３移動ガイド機構 ３ａ…リニアモータ ３ｂ…移動レール
４…撮像装置
５…レーザビームユニット
５Ａ…レーザ照射ユニット
９…紫外線照射ユニット
１０…照射領域調整シャッタ機構
１２…移動機構
１５…レーザビームユニット
２０…制御機構
２１…入力手段
２４…位置検出手段
３１…記憶手段
１００Ａ,１００Ｂ…画像処理回路
１０８…プロセッサ
Ａ１…支持フレーム
Ｂ１…第２フレーム体
Ｍ…識別マーク
Ｗ…基板
Ｗｐ…パターン領域
Ｗｃ…非回路パターン領域

Claims (9)

1. 二次元平面の角型基板を保持し、二次元平面に直交する軸を中心に回転し、且つこの二次元平面内の第一方向に移動するステージと、
   前記角型基板の一辺の周縁の互いに離間した位置に配された二個所を撮像し、二個所の周縁画像を出力する第１の撮像装置と、
   前記一辺と交わる他辺の周縁の一箇所を撮像し、一個所の他周縁画像を出力する第２の撮像装置と、
   前記周縁画像と前記他周縁画像とを画像処理する画像処理回路と、
   前記画像処理手段の出力に基づき前記ステージを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするアライメント装置。
2. 前記画像処理回路は、前記二個所の周縁画像が予め記憶された画像と一致するか否かを確認しながら、前記制御部が前記ステージを回転させることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記画像処理回路は、前記一個所の他周縁画像が予め記憶された画像と一致するか否かを確認しながら、前記制御部が前記ステージを移動させることを特徴とする請求項２に記載のアライメント装置。
4. 前記離間した位置に配された二個所の位置および前記他辺の周縁の一箇所の位置に、光を反射する反射台が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
5. 前記反射台は、前記角型基板の大きさに応じて移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記離間した位置に配された二個所の位置および前記他辺の周縁の一箇所の位置に、光を照射する照明装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアライメント装置。
7. 前記照明装置は、第一の光源形状とこの第一の光源形状とは異なる第二の光源形状とを有し、フォトレジストインクに応じて前記第一の光源形状と前記第二の光源形状とを切り替えることを特徴とする請求項６に記載のアライメント装置。
8. 前記照明装置は、第一波長の光源とこの第一波長とは異なる第二波長の光源とを有し、フォトレジストインクに応じて前記第一波長の光源と前記第二波長の光とを切り替えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のアライメント装置。
9. 前記角型基板を移動経路に沿って移動させ、前記角型基板のパターン領域に回路パターンを形成させる露光装置において、
   請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のアライメント装置と、
   前記角型基板の上方に設けられ、前記回路パターンを形成しない非回路パターン領域にレーザビームを照射し、識別マークをマーキングするレーザビームユニットと、
   このレーザビームユニットに隣り合う位置で、かつ前記角型基板の上方に設けられ、前記非回路パターン領域に紫外線光を照射する紫外線照射ユニットと、を備え、
   前記アライメント装置の制御により、所定の位置に前記角型基板が移動された後、前記角型基板の周縁が前記レーザビームユニット下面および紫外線照射ユニット下面に移動すること特徴とする露光装置。