JP2008083227A - アライメントマーク位置測定装置及び方法、及び描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送されるステージ上に載置されたワークに設けられたアライメントマークの位置の測定誤差を抑制する。
【解決手段】ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによってワーク１２に設けられたアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆを撮像する時点での、ステージ１４の正規位置に対する位置の誤差を測定し、この測定結果に応じて、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの撮影画像から算出される撮像時点でのアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆの位置の算出結果を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステージ上に載置されたワークに設けられたアライメントマークの位置を測定するアライメントマーク位置測定装置及び方法、及びアライメントマーク位置測定装置を備える描画装置に関する。

ガラス基板等のワークにパターンを形成するレーザ露光装置等に用いられるアライメントマーク位置測定装置として、ワークが載置されたステージを搬送しながら、ワークに設けられたアライメントマークをＣＣＤカメラによって撮像し、ＣＣＤカメラの撮影画像からアライメントマークの位置を算出する装置が知られている。また、このようなアライメントマーク位置測定装置において、ステージの搬送方向の位置を測定するリニアエンコーダの出力パルスに基づいて、ＣＣＤカメラの撮像タイミングを決定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この方法では、アライメントマークとリニアエンコーダとの搬送方向と直交する方向の位置が異なる場合に、ステージのヨーイング、蛇行等による位置の誤差によって、アライメントマークの位置に誤差が生じてしまうという問題がある。
特開２００５−１３２０９５号公報

本発明は、上記事情に鑑み、アライメントマークの位置の測定誤差を抑制することを目的とする。

請求項１に記載のアライメントマーク位置測定装置は、搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段と、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークが撮像されるように前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの前記撮像手段に対する相対位置を測定するステージ位置測定手段と、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の撮影画像と、前記ステージ位置測定手段の測定結果とに応じて算出するマーク位置演算手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載のアライメントマーク位置測定装置では、撮像手段が、搬送されるステージ上を撮像可能とされており、撮像制御手段によって制御されて、ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像する。この際、撮像手段がアライメントマークを撮像する時点でのステージの撮像手段に対する相対位置が、ステージ位置測定手段によって測定される。

そして、マーク位置演算手段が、撮像手段がアライメントマークを撮像した時点でのアライメントマークの位置を、撮像手段の撮影画像と、ステージ位置測定手段の測定結果とに応じて算出する。

これによって、ステージの撮像手段に対する相対位置の差異によって生じるアライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となる。

請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置は、搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段と、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークが撮像されるように、前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの正規位置に対する位置の誤差を測定するステージ位置誤差測定手段と、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を前記撮像手段の撮影画像から算出し、算出結果を前記ステージ位置誤差測定手段の測定結果に応じて補正するマーク位置演算手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置では、撮像手段が、搬送されるステージ上を撮像可能とされており、撮像制御手段によって制御されて、ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像する。この際、撮像手段がアライメントマークを撮像する時点でのステージの正規位置に対する位置の誤差が、ステージ位置誤差測定手段によって測定される。

そして、マーク位置演算手段が、撮像手段がアライメントマークを撮像した時点でのアライメントマークの位置を撮像手段の撮影画像から算出し、算出結果をステージ位置誤差測定手段の測定結果に応じて補正する。

これによって、ステージの正規位置に対する位置の誤差によって生じるアライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となる。

請求項３に記載のアライメントマーク位置測定装置は、請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置であって、前記ステージ位置誤差測定手段は、前記ステージ上の所定位置の搬送方向の位置を測定する複数のステージ搬送方向位置測定手段と、複数の前記ステージ搬送方向位置測定手段の測定結果に基づいて前記ステージの搬送方向の正規位置に対する位置の誤差を算出する誤差演算手段と、を有しており、前記撮像制御手段は、複数の前記ステージ搬送方向位置測定手段の何れか１つの測定結果に基づいて前記撮像手段の撮像タイミングを決定することを特徴とする。

請求項３に記載のアライメントマーク位置測定装置では、ステージ上の複数の所定位置の搬送方向の位置が、複数のステージ搬送方向位置測定手段によって測定され、誤差演算手段が、複数のステージ搬送方向位置測定手段の測定結果に基づいて、ステージの搬送方向の正規位置に対する位置の誤差を算出する。

また、撮像制御手段は、複数のステージ搬送方向位置測定手段の何れか１つの測定結果に基づいて、撮像手段の撮像タイミングを決定する。

即ち、ステージの搬送方向の位置の誤差を測定するための情報を出力する手段が、撮像手段の撮像タイミングを決定するための情報を出力する手段を兼ねており、撮像手段の撮像タイミングを決定するための情報を出力する専用の手段が不要となるので、コストを低減できる。

請求項４に記載のアライメントマーク位置測定装置は、請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置であって、前記ステージの搬送方向の位置を測定するリニアエンコーダを有しており、前記撮像制御手段は、前記リニアエンコーダの測定結果に基づいて前記撮像手段の撮像タイミングを決定することを特徴とする。

請求項４に記載のアライメントマーク位置測定装置では、撮像制御手段が、ステージの搬送方向の位置を測定するリニアエンコーダの測定結果に基づいて、撮像手段の撮像タイミングを決定する。

ここで、リニアエンコーダは、レーザ干渉計等と比較して、ノイズの影響を受け難い安定した出力を行うことが出来るので、ノイズの影響を減少させるための制御が不要又は容易になる。従って、レーザ干渉計等を撮像手段の撮像タイミングを決定するための情報を出力する手段として使用する場合と比較して、制御を容易化できる。

請求項５に記載のアライメントマーク位置測定装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のアライメント位置測定装置であって、前記ステージ上に載置された前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段を有し、前記撮像制御手段は、前記ワーク位置測定手段の測定結果に応じて前記撮像手段の撮像タイミングを調整することを特徴とする。

請求項５に記載のアライメントマーク位置測定装置では、ステージ上に載置されたワークの位置が、ワーク位置測定手段によって測定され、撮像制御手段が、ワーク位置測定手段の測定結果に応じて、撮像手段の撮像タイミングを調整する。これによって、撮像手段の撮像時にアライメントマークが撮像手段の撮像可能範囲から外れることの防止が可能となる。

請求項６に記載のアライメントマーク位置測定装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置であって、前記ステージ上に載置された前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段と、前記撮像手段の撮像位置を調整する撮像位置調整手段と、前記ワーク位置測定手段の測定結果に応じて前記撮像位置調整手段を制御する撮像位置制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項６に記載のアライメントマーク位置測定装置では、ステージ上に載置されたワークの位置が、ワーク位置測定手段によって測定され、撮像位置制御手段が、ワーク位置測定手段の測定結果に応じて、撮像位置調整手段を制御し、撮像手段の撮像位置を調整する。これによって、撮像手段の撮像時にアライメントマークが撮像手段の撮像可能範囲から外れることの防止が可能となる。

請求項７に記載のアライメントマーク位置測定装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置であって、前記撮像制御手段は、１個の前記アライメントマークが複数回撮像されるように、前記撮像手段を制御し、前記マーク位置演算手段は、前記撮像手段が１個の前記アライメントマークを複数回撮像した際の各回の撮像時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の各回の撮影画像から算出し、各算出結果を、前記ステージ位置誤差測定手段の各回の測定結果に応じて補正し、複数の補正結果を平均化することを特徴とする。

請求項７に記載のアライメントマーク位置測定装置では、撮像手段が、撮像制御手段によって制御されて、１個のアライメントマークを複数回撮像する。また、マーク位置演算手段は、撮像手段が１個のアライメントマークを複数回撮像した際の各回の撮像時点でのアライメントマークの位置を、撮像手段の各回の撮影画像から算出し、各算出結果を、ステージ位置誤差測定手段の各回の測定結果に応じて補正する。そして、マーク位置演算手段は、複数の補正結果を平均化する。これによって、アライメントマークの測定をより高精度に行うことが可能となる。

請求項８に記載のアライメントマーク位置測定方法は、搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段によって、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像すると共に、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの前記撮像手段に対する相対位置を測定し、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の撮影画像と、前記相対位置の測定結果とに応じて算出することを特徴とする。

請求項８に記載のアライメントマーク位置測定方法によると、ステージの撮像手段に対する相対位置の差異によって生じるアライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となる。

請求項９に記載のアライメントマーク位置測定方法は、搬送されるステージ上を撮像可能に設置された撮像手段によって、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像すると共に、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの正規位置に対する位置の誤差を測定し、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を前記撮像手段の撮影画像から算出し、算出結果を前記誤差の測定結果に応じて補正することを特徴とする。

請求項９に記載のアライメントマーク位置測定方法によると、ステージの正規位置に対する位置の誤差によって生じるアライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となる。

請求項１０に記載の描画装置は、前記ワークが載置されるステージと、請求項１乃至請求項７の何れか1項に記載のアライメントマーク位置測定装置と、前記アライメントマーク位置測定装置によって測定された、前記ステージに載置されたワーク上のアライメントマーク位置を基準として前記ステージに載置されたワークに描画する描画手段と、を有することを特徴とする描画装置。

請求項１０に記載の描画装置では、描画手段が、ステージに載置されたワークへの描画を行う。この際、描画手段によるワークへの描画は、アライメントマーク位置測定装置によって測定された、ステージに載置されたワーク上のアライメントマーク位置を基準として行われる。

ここで、上述したように、アライメントマーク位置測定装置によるアライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となっているので、描画手段によるワークへの描画の精度を向上できる。

以上のように、本発明によれば、アライメントマークの位置の測定誤差を抑制することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜１２を参照して説明する。なお、図中矢印＋Ｙはワークの往動方向、図中矢印−Ｙは、復動方向を、図中矢印Ｘは、ワークの往復移動方向（搬送方向）と直交する方向（Ｘ方向という場合も有る）を示している。

図１に示すように、本発明の第１実施形態のアライメントマーク位置測定装置１０を備えるレーザ露光装置１００は、複数本の脚部２０に支持された矩形厚板状の設置台２２と、露光対象である矩形平板状のワーク１２を表面に吸着して保持する矩形平板状のステージ１４と、ワーク１２を図中矢印＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に搬送する搬送機構１６とを備えている。

搬送機構１６は、設置台２２の上面に長手方向に沿って配設された２本のガイド２４と、２本のガイド２４によってガイド２４に沿って往復移動可能に支持された支持台２６と、支持台２６を往復移動させる駆動部２８とを備えている。支持台２６は、ステージ１４を長手方向が移動方向を向くように支持しており、駆動部２８が駆動されると、ステージ１４がガイド２４に沿って移動する。

なお、搬送機構１６は、従来から知られているスライド機構と駆動力伝達機構とを組み合わせて構成すれば良い。スライド機構としては、例えば、レール上で移動台を移動させるボール・レールシステム、又は、エアスライドシステム等を採用でき、駆動力伝達機構としては、例えば、カム機構、リンク機構、ラック・ピニオン機構、ボールネジ・ブッシュ機構、エアスライド機構、ピストン・シリンダ機構、又は、リニアモータ等を採用できる。

また、ワーク１２には、その被露光面上の描画領域における露光位置の基準を示す６個の十字状のアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆ（まとめてアライメントマーク１８ということもある）が設けられている。アライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、ワーク１２の長手方向一端（往動方向下流側）に幅方向（Ｘ方向）に並べて配設され、アライメントマーク１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆは、ワーク１２の長手方向他端（往動方向上流側）に幅方向に並べて配設されている。なお、ワーク１２としては、プリント配線基板、ディスプレイ用やカラーフィルタ用のガラス基板等を作成するための基材上に感光材料を塗布したもの等を用いることができる。

また、設置台２２の長手方向中央部には、ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート３０が設けられている。ゲート３０は、両端部がそれぞれ設置台２２に固定されており、ゲート３０の往動方向下流側にはワーク１２を露光する露光ユニット３２が設けられている。

図２に示すように、露光ユニット３２の内部には、ｍ行ｎ列（例えば２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば８個）の露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…が設置されている。そして、露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…による露光エリア４０は、例えば、ワーク１２の移動方向を長辺とする矩形状に構成されている。従って、ワーク１２には、その移動動作に伴って、露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎に帯状の露光済み領域４２Ａ、４２Ｂ、…（以下、これらをまとめて露光済み領域４２ともいう）が移動方向の逆方向に相当する走査方向に形成される。

また、帯状の露光済み領域４２が移動方向（走査方向）と直交する幅方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリア４０の長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば、露光ヘッド３８Ａによる露光エリア４０と露光ヘッド３８Ｂによる露光エリア４０との間の露光できない部分は、露光ヘッド３８Ｆによる露光エリア４０とすることができる。

図３に示すように、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…は、入射されたレーザビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）４８を備えている。このＤＭＤ４８は、画像データ処理部１１とミラー駆動制御部１３とを備えたコントローラ３６に接続されている。

コントローラ３６の画像データ処理部１１では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎にＤＭＤ４８の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部１３では、画像データ処理部１１で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…毎にＤＭＤ４８における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。

また、各露光ヘッド３８Ａ、３８Ｂ、…におけるＤＭＤ４８の光入射側には、図１に示すように、マルチビームをレーザ光として出射する照明装置４４から引き出されたバンドル状の光ファイバー４６が接続されている。照明装置４４は、その内部に複数の半導体レーザチップから出射されたレーザ光を合波して光ファイバー４６に入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバー４６は、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバーであって、複数の光ファイバーが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバーとして形成されている。

また、図３に示すように、ＤＭＤ４８の光入射側には、光ファイバー４６から射出された光ＬをＤＭＤ４８に向けて反射するミラー５０が配設され、また、ＤＭＤ４８の光射出側には、結像光学系５２が配設されている。

この結像光学系５２は、ＤＭＤ４８の側からワーク１２の側へ向う光路に沿って順に配置されたレンズ系５４、５６、マイクロレンズアレイ５８、対物レンズ系６０、６２により構成されており、照明装置４４から射出された光Ｌをワーク１２上に結像させる。

また、図４に示すように、アライメントマーク位置測定装置１０は、ゲート３０の露光ユニット３２の反対側（往動方向上流側）に設けられた３台の撮像手段としてのＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ（以下、まとめてＣＣＤカメラ３４ということもある）と、コントローラ３６に設けられた撮像制御手段としての撮像制御部６４と、ステージ位置測定手段、ステージ位置誤差測定手段としてのステージ位置測定部６６と、コントローラ３６に設けられたマーク位置演算手段としてのマーク位置演算部６８とを備えている。

３台のＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、ステージ１４の移動経路の上方に、Ｘ方向に並べて配設されている。ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃはそれぞれ、ワーク１２のＸ方向の一端部、中央部、他端部に向けられており、ワーク１２のＸ方向の一端部に設けられたアライメントマーク１８Ａ、１８ＤがＣＣＤカメラ３４Ａの撮像エリアを通過し、ワーク１２のＸ方向の中央部に設けられたアライメントマーク１８Ｂ、１８ＥがＣＣＤカメラ３４Ｂ撮像エリアを通過し、ワーク１２のＸ方向の他端部に設けられたアライメントマーク１８Ｃ、１８ＦがＣＣＤカメラ３４Ｃの撮像エリアを通過するようになっている。

また、ステージ位置測定部６６は、ステージ搬送位置測定手段としてのレーザ干渉計７０と、レーザ干渉計７２と、レーザ変位計７４と、コントローラ３６に設けられた誤差演算手段としての誤差演算部７６とを備えている。

ここで、ステージ１４の往動方向上流端の幅方向両端部には、光を反射する光反射部材であるコーナキューブ７８Ａ、７８Ｂが設けられている。レーザ干渉計７０、７２は、それぞれコーナキューブ７８Ａ、７８Ｂと、ステージ１４の移動方向に対向して配設されており、コーナキューブ７８Ａ、７８Ｂの往復移動方向に対応する極性のパルス信号を移動量に比例するパルス数だけコントローラ３６へ出力する。

また、ステージ１４のＸ方向一端部（コーナキューブ７８Ａ側端部）には、光を反射する反射部材であるバーミラー（被測定部材）８０が設けられている。レーザ変位計７４は、バーミラー８０とＸ方向に対向して配設されており、バーミラー８０のＸ方向の位置に対応するパルス信号をコントローラ３６へ出力する。

コントローラ３６には、パルスカウンタ３７が設けられており、レーザ干渉計７０、７２のパルス出力数がカウントされる。また、誤差演算部７６には、バーミラー８０の撮像時点でのＸ方向の目標位置Ｘ１と、コーナキューブ７８Ａ、７８Ｂの撮像時点での＋Ｙ方向の目標位置Ｙ１とが記憶されている。さらに、マーク位置演算部６８には、アライメントマーク１８の撮像時点でのＸ方向、Ｙ方向の理想位置が記憶されている。

なお、アライメントマーク１８のＸ方向、＋Ｙ方向の理想位置とは、ワーク１２のステージ１４上における位置の正規位置（目標位置）に対する誤差が０であり、ステージ１４の正規位置（目標位置）に対する位置の誤差が０である場合のアライメントマーク１８のＸ方向、＋Ｙ方向の位置を指している。

ここで、アライメントマーク位置測定装置１０において、アライメントマーク１８の位置が測定される流れについて図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステージ１４の初期位置から＋Ｙ方向への移動が開始されると処理ルーチンが開始されてステップ１へ移行する。ステップ１では、撮像制御部６４において、パルスカウンタ３７によってカウントされたレーザ干渉計７０のパルス出力数が所定数Ｎ１又はＮ２（＞Ｎ１）になったか否かが判定され、判定が肯定されるとステップ２へ移行する。ステップ２では、撮像制御部６４が、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに撮像を実施させる。

ここで、上記所定数Ｎ１は、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによりそれぞれアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが撮像されるように、また、上記所定数Ｎ２は、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによりそれぞれアライメントマーク１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆが撮像されるように、ステージ１４の移動速度等に応じて決められている。

また、誤差演算部７６は、パルスカウンタ３７によってカウントされたレーザ干渉計７０のパルス出力数が所定数Ｎ１又はＮ２になった時点で、ステージ１４のＸ方向の位置（バーミラー８０の反射面のＸ方向の位置）ｘ１をレーザ変位計７４が出力したパルス信号から算出して記憶し、ステージ１４のＸ方向の反バーミラー８０側のＹ方向の位置（コーナキューブ７８ＢのＹ方向の位置）ｙ２をレーザ干渉計７２のパルス出力数から算出して記憶する。

次に、ステップ３では、誤差演算部７６が、バーミラー８０のＸ方向の測定位置ｘ１と目標位置Ｘ１との差である誤差ΔＸ１と、コーナキューブ７８ＢのＹ方向の測定位置ｙ２と目標位置Ｙ１との差である誤差ΔＹ２とを算出する（図６（Ａ）の表参照）。

なお、コーナキューブ７８Ａを基準として、ＣＣＤカメラ３４の撮像タイミングを決定しているので、コーナキューブ７８ＡのＹ方向の測定位置ｙ１と目標位置Ｙ１とは一致する。

次に、ステップ４では、誤差演算部７６が、ステージ１４のアライメントマーク１８が設けられた各位置におけるＸ方向、Ｙ方向の位置の正規位置に対する誤差を算出する（図６（Ｂ）の表参照）。なお、図４に示すように、バーミラー８０の測定位置とコーナキューブ７８Ａの測定位置とのＸ方向の間隔がＬ０、コーナキューブ７８Ａの測定位置とアライメントマーク１８Ａ（１８Ｄ）とのＸ方向の間隔がＬ１、アライメントマーク１８Ａ（１８Ｄ）とアライメントマーク１８Ｂ（１８Ｅ）とのＸ方向の間隔がＬ２、アライメントマーク１８Ｂ（１８Ｅ）とアライメントマーク１８Ｃ（１８Ｆ）とのＸ方向の間隔がＬ３、アライメントマーク１８Ｃ（１８Ｆ）とコーナキューブ７８Ｂの測定位置とのＸ方向の間隔がＬ４となっている。

次に、ステップ５では、マーク位置演算部６８が、ＣＣＤカメラ３４の撮影画像内でのアライメントマーク１８のＸ方向、Ｙ方向の位置（撮影画像の中心からのＸ方向距離、Ｙ方向距離）ｘ_ｐＡ、ｙ_ｐＡ、ｘ_ｐＢ、ｙ_ｐＢ、ｘ_ｐＣ、ｙ_ｐＣを算出する（図６（Ｂ）の表、図７参照）。

次に、ステップ６では、マーク位置演算部６８が、ＣＣＤカメラ３４が撮像した時点でのアライメントマーク１８のＸ方向、Ｙ方向の位置を算出する演算（（撮影画像内でのアライメントマーク１８の位置）＋（アライメントマークの理想位置））を行う（図６（Ｂ）の表参照）。

次に、ステップ７では、ステップ６において算出されたアライメントマーク１８のＸ方向、Ｙ方向の位置からステージ１４の誤差分を除去する演算（（ＣＣＤカメラ３４の撮像時点でのアライメントマーク１８の位置）−（ＣＣＤカメラ３４の撮像時点でのステージ１４の位置の誤差））を行う（図６（Ｂ）の表参照）。そして、処理ルーチンを終了する。

以上、本実施形態のアライメントマーク位置測定装置１０では、ＣＣＤカメラ３４によりアライメントマーク１８を撮像する時点でのステージ１４の正規位置に対する位置の誤差を測定し、ＣＣＤカメラ３４の撮影画像から算出されたアライメントマーク１８の位置に対して、撮像した時点でのステージ１４の位置の誤差分を除去する補正を行っている。

これによって、ステージ１４のヨーイング、蛇行、ピッチング等によって生じるステージ１４の位置の誤差に起因するアライメントマーク１８の位置の測定誤差を抑制でき、ステージ１４上の任意の位置において正確にアライメントマーク１８の測定を実施できる。

また、レーザ干渉計７０から出力されるパルス信号が、ステージ１４の位置の誤差を測定するための基準信号と、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃのアライメントマークの撮像タイミングを決定するための基準信号とを兼ねており、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃのアライメントマークの撮像タイミングを決定するための基準信号を出力する専用の手段が不要となるので、コストを低減できる。

また、本実施形態のように、ステージ１４のＸ方向の位置の測定にレーザ変位計７４を用いた場合、測定精度を高めるためには、多くの回数の測定を行って、平均化する必要する必要があるが、本実施形態では、ステージ１４の位置の誤差の補正を、撮影画像からアライメントマーク１８の位置を測定した後に行うことができるので、ＣＣＤカメラ１４の撮像時の前後にステージ１４のＸ方向の位置の複数回測定した結果を用いて、ステージ１４の位置の誤差の補正を行うことができる。従って、レーザ干渉計よりも安価なレーザ変位計を用いて、ステージ１４のＸ方向の位置の測定、アライメントマークのＸ方向の位置の補正を、高精度に行うことが可能である。

次に、以上のような構成のレーザ露光装置１００の作用について説明する。

まず、ワーク搬送装置（図示省略）によって、ワーク１２がステージ１４の上面に位置決め載置されると、そのワーク１２は、ステージ１４の上面に吸着・保持される。

次に、ステージ１４が往動を開始し、ワーク１２がＣＣＤカメラ３４によるアライメント検出工程へと搬送される。

まず、コントローラ３６により搬送機構１６の駆動部２８が制御され、ワーク１２を上面に吸着・保持したステージ１４が、ガイド２４に沿って往動方向に一定速度で移動を開始する。そして、上述したように、ＣＣＤカメラ３４がコントローラ３６により所定タイミングで作動され、各アライメントマーク１８がそれぞれ、各ＣＣＤカメラ３４におけるレンズの光軸上（各ＣＣＤカメラ３４の真下）に達すると、各ＣＣＤカメラ３４は、それぞれ所定のタイミングでストロボ光源を発光し、各アライメントマーク１８を撮影する。そして、撮影された画像データは、マーク位置演算部６８へ出力され、上述したように、マーク位置演算部６８において、各アライメントマーク１８の位置が算出される。

画像データ処理部１１は、マーク位置演算部６８において算出された各アライメントマーク１８の位置と、そのアライメントマーク１８を撮影したときのステージ１４の位置及び各ＣＣＤカメラ３４の位置から、演算処理によって、ステージ１４上におけるワーク１２の位置ずれ、移動方向に対する傾き、寸法精度誤差等を把握し、ワーク１２の被露光面に対する適正な露光位置を算出する。

ここで、露光パターンに応じた画像データは、コントローラ３６内のメモリに一旦記憶されている。したがって、露光ユニット３２による画像露光時に、そのメモリに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号を、上記した適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御（アライメント）を実行する。なお、この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

こうして、各ＣＣＤカメラ３４による各アライメントマーク１８の測定（撮影）が完了すると、ステージ１４は搬送機構１６により、ガイド２４に沿って一旦露光位置を通過した後、復動方向へ移動し、露光位置を通過する。そして、ワーク１２はステージ１４の移動に伴い、各露光ヘッド３８の下方を復動方向へ移動し、被露光面の描画領域が露光開始位置に達すると、各露光ヘッド３８はレーザビームを照射してワーク１２の被露光面（描画領域）に対する画像露光を開始する。

すなわち、コントローラ３６のメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、画像データ処理部１１で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド３８毎に制御信号が生成される。この制御信号には、補正制御（アライメント）により、アライメント測定したワーク１２に対する露光位置ずれの補正が加えられている。そして、ミラー駆動制御部１３は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド３８毎にＤＭＤのマイクロミラーの各々をオン・オフ制御する。

照明装置４４の光ファイバー４６から出射されたレーザ光がＤＭＤに照射されると、ＤＭＤのマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光が、レンズ系によりワーク１２の被露光面上に結像される。つまり、照明装置４４から出射されたレーザ光が画素毎にオン・オフされて、ワーク１２がＤＭＤの使用画素数と略同数の画素単位で露光される。

そして、ワーク１２がステージ１４と共に一定速度で移動されることにより、ワーク１２が各露光ヘッド３８によってステージ１４の復動方向と反対の方向、即ち走査方向に露光され、各露光ヘッド３８毎に帯状の露光済み領域４２が形成される（図２参照）。各露光ヘッド３８によるワーク１２への画像露光が完了すると、ステージ１４は搬送機構１６により、ワーク１２が載置された初期位置に復帰される。

ステージ１４が初期位置へ復帰移動すると、エアーの吸引による吸着が解除され、ワーク搬送装置（図示省略）によってステージ１４の上面からワーク１２が取り除かれる。そして、ステージ１４の上面から取り除かれたワーク１２は、機外の搬送コンベア（図示省略）へ搬送され、次工程へ搬送される。

以上、本実施形態では、ステージ１４上の任意の位置において、アライメントマークの測定誤差を抑制できるので、露光ユニット３２によるワーク１２に対する露光位置ずれの補正の精度を向上できる。

次に、本発明の第２実施形態のアライメントマーク位置測定装置２００について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、アライメントマーク位置測定装置２００には、リニアエンコーダ８２と、撮像制御手段としての撮像制御部８４とが備えられている。このリニアエンコーダ８２は、ステージ１４のＸ方向中央部の下方でガイド２４に沿って延在しており、ステージ１４の往復移動方向に対応する極性のパルス信号を移動量に比例するパルス数だけコントローラ３６のパルスカウンタ３７へ出力する。

撮像制御部８４は、パルスカウンタ３７によってカウントされたリニアエンコーダ８２のパルス出力数が所定数になった時点で、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに撮像を実施させる。

ここで、リニアエンコーダは、レーザ干渉計等と比較して、ノイズの影響を受け難い安定したパルス信号の生成を行うことが出来るので、ノイズの影響を減少させるための特別な制御が不要となる。従って、レーザ干渉計等をＣＣＤカメラ３４のアライメントマークの撮像タイミングを決定するための基準信号を出力する手段にする場合と比較して、制御を容易化できる。

次に、本発明の第３実施形態のアライメントマーク位置測定装置３００について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図９に示すように、アライメントマーク位置測定装置３００は、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによってアライメントマークが撮像される前のワーク１２の姿勢を検出するワーク位置検出手段としてのワーク位置測定部８６と、撮像制御手段としての撮像制御部８８とを備えている。

ワーク位置測定部８６は、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂと、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂを制御する撮像制御部９２と、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂの撮影画像からワーク１２の位置の誤差を算出するワーク位置演算部９４とを備えている。

ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂは、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃより往動方向上流側において、Ｘ方向に並べて配設されており、それぞれ、ワーク１２のＸ方向の一端側のエッジ部１２Ａ、他端側のエッジ部１２Ｂを撮像可能とされている。

撮像制御部９２は、レーザ干渉計７０からのパルス出力数が所定数Ｎ０（＜Ｎ１）になった時点で、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂに撮像を実施させる。ここで、所定数Ｎ０は、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂによって撮像されるように、ステージ１４の移動速度に応じて設定されている。

また、ワーク位置演算部９４は、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅを、ＣＣＤカメラ９０Ａ、９０Ｂの撮影画像から算出し、算出したデータを撮像制御部８８へ出力する。

撮像制御部８８は、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅが所定値｜Ｅ｜未満であれば、レーザ干渉計７０のパルス出力数が上記所定数Ｎ１、Ｎ２になった時点で、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに同時に撮影を実施させる。また、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅが所定値｜Ｅ｜以上であれば、レーザ干渉計７０のパルス出力数が上記所定数Ｎ１、Ｎ２になった時点で、ＣＣＤカメラ３４Ａ及びＣＣＤカメラ３４Ｃの何れか一方にのみ撮影を実施させ、遅れてＣＣＤカメラ３４Ｂに撮影を実施させ、さらに遅れてＣＣＤカメラ３４Ｃ及びＣＣＤカメラ３４Ａの何れか他方に撮影を実施させる。

ここで、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅが所定値｜Ｅ｜になると、アライメントマーク１８Ａ、１８ＣがＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｃの撮像エリアを通過するタイミングに大きなズレが生じ、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｃに同時に撮像を実施させた場合には、アライメントマーク１８Ａ、１８Ｃの何れか一方が、撮像されないようになっている。

即ち、本実施形態では、ワーク１２の傾きによりアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＹ方向の位置ズレ量が大きく、Ｘ方向に対して平行に配列されたＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに同時に撮像を実施させたのでは、アライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの少なくとも１つを撮像できないような場合には、アライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが全て撮像されるように、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの撮像タイミングを調整している。

次に、本発明の第４実施形態のアライメントマーク位置測定装置４００について説明する。なお、第１乃至第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図１０に示すように、アライメントマーク位置測定装置４００は、上記ワーク位置測定部８６と、撮像位置調整手段としての撮像位置調整部９６と、撮像位置制御手段としての撮像位置制御部９８とを備えている。

撮像位置調整部９６は、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの上面に取付けられた矩形状の支持板１０２と、支持板１０２の長手方向一端部を高さ方向の軸回りに回動可能に支持するピン１０４と、ピン１０４を回転させるモータ１０６とを備えている。

また、撮像位置制御部９８は、ワーク位置演算部９４から出力される、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅに応じてモータ１０６を制御し、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃのピン１０４回りの位置を変化させる。

撮像制御部９８は、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅが所定値｜Ｅ｜未満であれば、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの列がＸ方向に対して平行である通常状態に維持され、また、ワーク１２のエッジ部１２Ａ、１２ＢのＹ方向の位置の差ΔＹ_Ｅが所定値｜Ｅ｜以上であれば、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの列がＸ方向に対して傾斜するように、モータ１０６を制御する。

即ち、本実施形態では、ワーク１２の傾きによりアライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＹ方向の位置ズレ量が大きく、Ｘ方向に対して平行に配列されたＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに同時に撮像を実施させたのでは、アライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの少なくとも１つを撮像できないような場合には、アライメントマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが全て撮像されるように、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの列の傾きを調整している。

次に、本発明の第５実施形態のアライメントマーク位置測定装置５００について説明する。なお、第１乃至第４実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図１１に示すように、アライメントマーク位置測定装置５００は、コントローラ３６に設けられた撮像制御手段としての撮像制御部１０８と、ステージ位置測定手段、ステージ位置誤差測定手段としてのステージ位置測定部６６と、コントローラ３６に設けられたマーク位置演算手段としてのマーク位置演算部１１０とを備えている。

撮像制御部１０８は、レーザ干渉計７０のパルス出力数が上記所定数Ｎ１、Ｎ２になると、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに複数回（例えば、図１２に示すように、３回）アライメントマークの撮像を実施させる。

そして、ステージ位置測定部６６は、上述の方法により、各撮影時のステージ１４の位置の誤差を測定する。

また、マーク位置演算部１１０は、上述の方法により、各撮影画像から各撮影時のアライメントマークの位置を算出し、各撮影時のアライメントマーク１８の位置から各撮影時のステージ１４の位置の誤差分を除去する補正を行う。そして、マーク位置演算部１１０は、複数の補正結果を平均化する。

これによって、アライメントマークの位置の測定をより高精度に行うことができる。

以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは問う業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、本発明のアライメントマーク位置測定装置を、レーザ露光装置に適用したが、検査装置等の他の装置にも適用可能である。

また、本実施形態では、ステージ１４を搬送しながら、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによりアライメントマークを撮像したが、ＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃによるアライメントマークの撮像は、アライメントマークがＣＣＤカメラ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの撮像エリアに入った時点で、ステージ１４の搬送を停止させて行っても良い。

また、本実施形態では、ステージ１４のＹ方向の位置をレーザ干渉計やリニアエンコーダにより測定し、ステージ１４のＸ方向の位置をレーザ変位計により測定したが、ＣＣＤカメラ等の他の測定手段を用いて測定しても良い。

レーザ露光装置を示す概略斜視図である。 露光ユニットとワークとステージとを示す概略斜視図である。 露光ヘッドを示す概略側面図である。 第１実施形態のアライメントマーク位置測定装置を示す概略平面図である。 アライメントマーク位置測定装置においてアライメントマークの位置が測定される流れを説明するためのフローチャートである。 （Ａ）は、ステージの位置についてまとめた表であり、（Ｂ）は、アライメントマークの位置についてまとめた表である。 ＣＣＤカメラの撮影画像を示す概略平面図である。 第２実施形態のアライメントマーク位置測定装置を示す概略平面図である。 第３実施形態のアライメントマーク位置測定装置を示す概略平面図である。 第４実施形態のアライメントマーク位置測定装置を示す概略平面図である。 第５実施形態のアライメントマーク位置測定装置を示す概略平面図である。 ＣＣＤカメラの撮影画像を示す概略平面図である。

符号の説明

１０ アライメントマーク位置測定装置
３４ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
６４ 撮像制御部（撮像制御手段）
６６ ステージ位置測定部（ステージ位置測定手段、ステージ位置誤差測定手段）
６８ マーク位置演算部（マーク位置演算手段）
７０ レーザ干渉計（ステージ搬送方向位置測定手段）
７６ 誤差演算部（誤差演算手段）
８２ リニアエンコーダ
８６ ワーク位置測定部（ワーク位置測定手段）
８８ 撮像制御部（撮像制御手段）
９６ 撮像位置調整部（撮像位置調整手段）
９８ 撮像位置制御部（撮像位置制御手段）
１０８ 撮像制御部（撮像制御手段）
１１０ マーク位置演算部（マーク位置演算手段）

Claims (10)

1. 搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段と、
   前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークが撮像されるように前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの前記撮像手段に対する相対位置を測定するステージ位置測定手段と、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の撮影画像と、前記ステージ位置測定手段の測定結果とに応じて算出するマーク位置演算手段と、
   を有することを特徴とするアライメントマーク位置測定装置。
2. 搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段と、
   前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークが撮像されるように、前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの正規位置に対する位置の誤差を測定するステージ位置誤差測定手段と、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を前記撮像手段の撮影画像から算出し、算出結果を前記ステージ位置誤差測定手段の測定結果に応じて補正するマーク位置演算手段と、
   を有することを特徴とするアライメントマーク位置測定装置。
3. 前記ステージ位置誤差測定手段は、
   前記ステージ上の所定位置の搬送方向の位置を測定する複数のステージ搬送方向位置測定手段と、
   複数の前記ステージ搬送方向位置測定手段の測定結果に基づいて前記ステージの搬送方向の正規位置に対する位置の誤差を算出する誤差演算手段と、を有しており、
   前記撮像制御手段は、複数の前記ステージ搬送方向位置測定手段の何れか１つの測定結果に基づいて前記撮像手段の撮像タイミングを決定することを特徴とする請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置。
4. 前記ステージの搬送方向の位置を測定するリニアエンコーダを有しており、
   前記撮像制御手段は、前記リニアエンコーダの測定結果に基づいて前記撮像手段の撮像タイミングを決定することを特徴とする請求項２に記載のアライメントマーク位置測定装置。
5. 前記ステージ上に載置された前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段を有し、
   前記撮像制御手段は、前記ワーク位置測定手段の測定結果に応じて前記撮像手段の撮像タイミングを調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置。
6. 前記ステージ上に載置された前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段と、
   前記撮像手段の撮像位置を調整する撮像位置調整手段と、
   前記ワーク位置測定手段の測定結果に応じて前記撮像位置調整手段を制御する撮像位置制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置。
7. 前記撮像制御手段は、１個の前記アライメントマークが複数回撮像されるように、前記撮像手段を制御し、
   前記マーク位置演算手段は、前記撮像手段が１個の前記アライメントマークを複数回撮像した際の各回の撮像時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の各回の撮影画像から算出し、各算出結果を、前記ステージ位置誤差測定手段の各回の測定結果に応じて補正し、複数の補正結果を平均化することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置。
8. 搬送されるステージ上を撮像可能とされた撮像手段によって、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像すると共に、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの前記撮像手段に対する相対位置を測定し、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を、前記撮像手段の撮影画像と、前記相対位置の測定結果とに応じて算出することを特徴とするアライメントマーク位置測定方法。
9. 搬送されるステージ上を撮像可能に設置された撮像手段によって、前記ステージに載置されたワークに設けられたアライメントマークを撮像すると共に、前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像する時点での前記ステージの正規位置に対する位置の誤差を測定し、
   前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像した時点での前記アライメントマークの位置を前記撮像手段の撮影画像から算出し、算出結果を前記誤差の測定結果に応じて補正することを特徴とするアライメントマーク位置測定方法。
10. 前記ワークが載置されるステージと、
    請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のアライメントマーク位置測定装置と、
    前記アライメントマーク位置測定装置によって測定された、前記ステージに載置されたワーク上のアライメントマーク位置を基準として前記ステージに載置されたワークに描画する描画手段と、
    を有することを特徴とする描画装置。

Images