JP2013200496A - Transfer method and transfer device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an alignment mark transferred with a transfer target object onto a substrate from becoming an obstacle in a later alignment process.SOLUTION: A first alignment mark AM1 formed on a substrate side in advance has a plurality of graphic patterns AP11-AP14 arranged separately from each other, and an alignment mark transfer area TR is surrounded by the graphic patterns AP11-AP14. A second alignment mark AM21 made of a pattern formation material on a blanket carrying a pattern is imaged together with the first alignment mark AM1, and according to a position detection result thereof, the substrate and the blanket are aligned. At this point, the second alignment mark is positioned in the alignment mark transfer area TR and transferred onto the substrate while being positioned at a location separate from the graphic patterns AP11-AP14 and the transferred second alignment mark.

Description

この発明は、担持体表面に担持されたパターンまたは薄膜を基板に転写するための転写方法および転写装置に関し、特に、担持体に担持されたアライメントマークの撮像結果に基づき基板と担持体との位置合わせを行う技術に関するものである。   The present invention relates to a transfer method and transfer apparatus for transferring a pattern or thin film supported on a surface of a carrier to a substrate, and in particular, the position of the substrate and the carrier based on the imaging result of an alignment mark carried on the carrier. This is related to the technique of matching.

基板表面にパターンまたは薄膜を形成する技術として、例えば、平板状の担持体(例えばガラス板)の表面に被転写物たるパターンまたは薄膜を一時的に担持させ、これを基板表面に密着させて被転写物を基板表面に転写するものがある。このような転写技術においては、被転写物を基板表面の所定位置に適正に転写するために担持体と基板との間の相対的な位置を合わせるアライメント処理が必要である。   As a technique for forming a pattern or a thin film on the surface of a substrate, for example, a pattern or a thin film as a transfer object is temporarily supported on the surface of a flat carrier (for example, a glass plate), and this is adhered to the surface of the substrate to be covered. Some transfer the transferred material to the substrate surface. In such a transfer technique, an alignment process for aligning the relative position between the carrier and the substrate is necessary in order to appropriately transfer the transfer object to a predetermined position on the substrate surface.

このような用途に利用可能なアライメント技術としては、例えば特許文献1に記載のものがある。この技術においては、貼り合わせるべき2つの基板それぞれの表面にアライメントマークを形成しておき、これらを撮像手段(例えばCCDカメラ)で撮像した画像に基づいてアライメント処理を行う。具体的には、両基板をアライメントマーク形成面同士が対向するように配置した状態で、透明な一方基板を介してアライメントマークの撮像を行う。そして、撮像された画像から検出される両アライメントマークの位置関係に基づいて、基板間の相対位置を調整する。この技術は2枚の基板を貼り合わせる際のアライメント処理に関するものであるが、一方基板を担持体に置き換えることで、被転写物を担持する担持体を基板の所定位置に重ね合わせて被転写物を転写する際の位置合わせにも好適に適用可能である。   As an alignment technique that can be used for such an application, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In this technique, alignment marks are formed on the surfaces of two substrates to be bonded together, and alignment processing is performed based on images captured by an imaging means (for example, a CCD camera). Specifically, the alignment marks are imaged through the transparent one substrate in a state where both substrates are arranged so that the alignment mark forming surfaces face each other. And the relative position between board | substrates is adjusted based on the positional relationship of both the alignment marks detected from the imaged image. This technology relates to alignment processing when two substrates are bonded together. On the other hand, by replacing the substrate with a carrier, the carrier carrying the material to be transferred is superposed on a predetermined position of the substrate. The present invention can also be suitably applied to alignment at the time of transferring.

特開2004−151653号公報(例えば、図1)JP 2004-151653 A (for example, FIG. 1)

このような転写技術においては、基板とそれに転写される被転写物との位置関係を高精度に調節するために、担持体への被転写物の形成の際に、被転写物と同一の材料によってアライメントマークを形成する場合がある。被転写物とアライメントマークとが同時に形成されることで担持体上で被転写物とアライメントマークとの位置関係が固定され、担持体側と基板側とでアライメントマークの位置を調整することで、基板と被転写物との位置合わせを行うことができるからである。   In such a transfer technique, in order to adjust the positional relationship between the substrate and the transferred object transferred thereto with high accuracy, the same material as the transferred object is formed when the transferred object is formed on the carrier. May form an alignment mark. By forming the transferred object and the alignment mark at the same time, the positional relationship between the transferred object and the alignment mark is fixed on the carrier, and by adjusting the position of the alignment mark between the carrier and the substrate side, This is because it is possible to perform alignment with the transfer object.

一方、この場合、担持体に形成されたアライメントマークは被転写物とともに基板に転写されることとなる。そのため、例えば複数層の被転写物を基板に転写する場合、先の転写において基板に転写されたアライメントマークが、後の転写のためのアライメント処理の障害となることがあり得る。しかしながら、このような問題およびそれを解決するための技術については、これまで提案されるに至っていない。   On the other hand, in this case, the alignment mark formed on the carrier is transferred to the substrate together with the transfer object. Therefore, for example, when transferring a plurality of layers to be transferred to the substrate, the alignment mark transferred to the substrate in the previous transfer may become an obstacle to the alignment process for the subsequent transfer. However, such problems and techniques for solving them have not been proposed so far.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、担持体に担持された被転写物を基板に転写する技術において、被転写物とともに基板に転写されたアライメントマークが、以後のアライメント処理の障害となるのを防止することのできる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the technology for transferring a transfer object carried on a carrier to a substrate, the alignment mark transferred to the substrate together with the transfer object is an obstacle to subsequent alignment processing. It aims at providing the technique which can prevent becoming.

この発明の一の態様は、被転写物としてのパターンまたは薄膜を、前記被転写物を担持する担持体から基板の所定位置に転写する転写方法であって、上記目的を達成するため、第1アライメントマークを表面に形成した前記基板と、前記被転写物および前記被転写物と同一材料で前記被転写物とともに形成した第2アライメントマークを表面に担持する光透過性を有する前記担持体とを、それぞれのアライメントマーク形成面同士を対向させた状態で近接保持する保持工程と、前記担持体のアライメントマーク形成面とは反対側から、前記担持体を介して前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークを撮像手段の同一視野内で撮像する撮像工程と、撮像された画像に基づき、前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークの位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程での検出結果に基づき前記基板と前記担持体との相対位置を調整するアライメント工程と、前記アライメント工程で相対位置が調整された前記基板と前記担持体とを当接させて、前記担持体表面の前記被転写物および前記第2アライメントマークを前記基板に転写する転写工程とを備え、前記基板に形成する前記第1アライメントマークは互いに離隔配置された複数の図形パターンを含み、しかも、該複数の図形パターンが、前記第2アライメントマークを前記図形パターンのそれぞれから離隔させて配置可能なアライメントマーク転写領域を囲むように配置され、前記アライメント工程では、前記基板と前記担持体との相対位置を調整して、前記アライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に前記第2アライメントマークを対向位置決めし、前記転写工程では、前記アライメントマーク転写領域内で前記複数の図形パターンのそれぞれから離隔させて前記第2アライメントマークを前記基板に転写することを特徴としている。   One aspect of the present invention is a transfer method for transferring a pattern or a thin film as a transfer object from a carrier carrying the transfer object to a predetermined position on a substrate. The substrate on which the alignment mark is formed on the surface, and the transferred object and the light-transmitting carrier that supports the transferred object and the second alignment mark formed on the surface using the same material as the transferred object. A holding step of holding the alignment mark forming surfaces close to each other in a state of facing each other, and the first alignment mark and the second through the carrier from the opposite side of the carrier to the alignment mark forming surface. Based on the imaging step of imaging the alignment mark within the same field of view of the imaging means, and the captured image, the first alignment mark and the second alignment mark A position detecting step for detecting the position of the mark, an alignment step for adjusting the relative position between the substrate and the carrier based on the detection result in the position detecting step, and the relative position adjusted in the alignment step. A transfer step of bringing the substrate and the carrier into contact with each other and transferring the transferred object and the second alignment mark on the surface of the carrier to the substrate; and the first alignment mark formed on the substrate includes: Including a plurality of graphic patterns spaced apart from each other, and the plurality of graphic patterns are arranged so as to surround an alignment mark transfer region where the second alignment mark can be arranged separately from each of the graphic patterns; In the alignment step, the relative position between the substrate and the carrier is adjusted to transfer the alignment mark. The second alignment mark is positioned opposite to an area of the area where the second alignment mark has not been transferred. In the transfer step, the second alignment mark is separated from each of the plurality of graphic patterns in the alignment mark transfer area. An alignment mark is transferred to the substrate.

このように構成された発明では、アライメント工程によって、被転写物とともに担持体から基板表面に転写される第2アライメントマークが、第1アライメントマークの図形パターンに囲まれたアライメントマーク転写領域のうち、第2アライメントマークが転写されていない領域に対向位置決めされる。したがって、このとき撮像手段により撮像される画像では、担持体表面の第2アライメントマークの像が、基板表面の第1アライメントマークを構成する図形パターンの像および既に基板表面に転写済みの第2アライメントマークの像のいずれとも重なっていない。すなわちこれらの像は互いに孤立している。   In the invention configured as described above, the second alignment mark transferred from the carrier to the substrate surface along with the transfer object by the alignment step is the alignment mark transfer region surrounded by the graphic pattern of the first alignment mark. The second alignment mark is positioned opposite to the area where the second alignment mark is not transferred. Therefore, in the image picked up by the image pickup means at this time, the image of the second alignment mark on the surface of the carrier is the image of the graphic pattern constituting the first alignment mark on the surface of the substrate and the second alignment that has already been transferred to the surface of the substrate. It does not overlap any of the mark images. That is, these images are isolated from each other.

そのため、撮像された画像における基板表面の第1アライメントマークおよび担持体表面の第2アライメントマークの位置検出においては、他の像の干渉に起因する検出誤差の発生が抑制されている。また、担持体表面に担持されている第2アライメントマークは、基板表面のアライメントマーク転写領域に、第1アライメントマークの各図形パターンから離隔されて転写される。したがって、転写後の基板表面においても、第1アライメントマークの各図形パターンは転写された第2アライメントマークとは離隔した状態が維持されている。そのため、次回のアライメント工程においても、第1アライメントマークの図形パターンを用いて新たな担持体との位置合わせを精度よく行うことができる。   Therefore, in the position detection of the first alignment mark on the substrate surface and the second alignment mark on the surface of the carrier in the captured image, occurrence of detection errors due to interference of other images is suppressed. In addition, the second alignment mark carried on the surface of the carrier is transferred to the alignment mark transfer region on the substrate surface while being separated from each graphic pattern of the first alignment mark. Therefore, even on the substrate surface after the transfer, each graphic pattern of the first alignment mark is maintained in a state separated from the transferred second alignment mark. Therefore, also in the next alignment process, it is possible to accurately perform alignment with a new carrier using the graphic pattern of the first alignment mark.

このように、本発明によれば、被転写物とともに基板に転写されたアライメントマークが以後のアライメント工程の障害となることが防止されており、被転写物を複数回基板に転写する場合でも、その都度第1および第2アライメントマークの撮像結果に基づく基板と担持体との位置合わせを精度よく行うことが可能である。   Thus, according to the present invention, the alignment mark transferred to the substrate together with the transfer object is prevented from becoming an obstacle to the subsequent alignment process, and even when transferring the transfer object to the substrate multiple times, In each case, the substrate and the carrier can be accurately aligned based on the imaging results of the first and second alignment marks.

なお、基板に転写される第2アライメントマークが第1アライメントマークと離隔した状態を維持するだけであれば、アライメントマーク転写領域を第1アライメントマークから離隔した位置に設定すればよく、第1アライメントマークを構成する図形パターンで囲まれた領域をアライメントマーク転写領域とする必要は必ずしもない。しかしながら、本発明のように、第1アライメントマークの各図形パターンをアライメントマーク転写領域を囲むように配置することで、転写前の第1アライメントマークと第2アライメントマークとを確実に同一視野内に収めることができるので、両者の位置関係を容易に把握することができる。というのは、複数の図形パターンからなる第1アライメントマークの全体を視野に入れて撮像することにより、転写前の第2アライメントマークは自動的に視野内に収まることになるからである。   Note that if the second alignment mark transferred to the substrate only needs to be kept separated from the first alignment mark, the alignment mark transfer region may be set at a position separated from the first alignment mark. The area surrounded by the graphic pattern constituting the mark is not necessarily the alignment mark transfer area. However, by arranging each graphic pattern of the first alignment mark so as to surround the alignment mark transfer region as in the present invention, the first alignment mark and the second alignment mark before transfer are surely placed in the same field of view. Since they can be accommodated, the positional relationship between them can be easily grasped. This is because the second alignment mark before transfer automatically fits in the field of view by imaging the entire first alignment mark composed of a plurality of graphic patterns in the field of view.

また、複数の図形パターンで囲まれたアライメントマーク転写領域については、何らかのパターンが存在するとその像がアライメント工程に影響を及ぼすため、パターンを設けないブランク領域とすることがより好ましい。   In addition, the alignment mark transfer region surrounded by a plurality of graphic patterns is more preferably a blank region in which no pattern is provided because the image affects the alignment process if any pattern exists.

この発明において、例えば、保持工程、撮像工程、位置検出工程、アライメント工程および転写工程を順番に実行する一連の処理を複数回行うことで担持体から基板への被転写物の転写を複数回実行する場合には、第1アライメントマークは、複数回の転写に対応する複数の第2アライメントマークを互いに離隔して配置可能なアライメントマーク転写領域を有し、各回の転写工程では、アライメントマーク転写領域内で互いに離隔させて第2アライメントマークを転写するようにしてもよい。   In this invention, for example, a transfer process from the carrier to the substrate is performed a plurality of times by performing a series of processes that sequentially execute the holding process, the imaging process, the position detection process, the alignment process, and the transfer process. In this case, the first alignment mark has an alignment mark transfer region in which a plurality of second alignment marks corresponding to a plurality of times of transfer can be arranged separately from each other. The second alignment marks may be transferred while being separated from each other.

前記したように、一連の処理を複数回繰り返す場合でも、先に基板に転写された第2アライメントマークが後のアライメント工程の障害となることは回避されている。そして、各回の転写工程で互いに離隔させて第2アライメントマークを転写するためには、各回のアライメント工程において、基板に転写済みの第2アライメントマークと重ならないように担持体の第2アライメントマークを位置決めすることとなるので、転写済みの第2アライメントマークがアライメントの精度を低下させることがない。   As described above, even when a series of processes is repeated a plurality of times, it is avoided that the second alignment mark previously transferred to the substrate becomes an obstacle to the subsequent alignment process. In order to transfer the second alignment marks while being separated from each other in each transfer process, the second alignment marks on the carrier are placed so as not to overlap the second alignment marks transferred to the substrate in each alignment process. Since the positioning is performed, the transferred second alignment mark does not deteriorate the alignment accuracy.

これらの発明では、例えば、第1アライメントマークの図形パターンが第2アライメントマークの図形パターンに比して低い空間周波数成分をより多く含むものであり、撮像工程では、担持体に担持された第2アライメントマークにピントを合わせて撮像を行い、位置検出工程では、第1アライメントマークおよび第2アライメントマークそれぞれの図形パターンの重心位置を検出するようにしてもよい。   In these inventions, for example, the graphic pattern of the first alignment mark includes more spatial frequency components lower than the graphic pattern of the second alignment mark. In the imaging step, the second pattern carried by the carrier is used. The alignment mark may be focused and imaged, and the position of the center of gravity of the graphic pattern of each of the first alignment mark and the second alignment mark may be detected in the position detection step.

基板と担持体とを近接保持した状態で行う撮像工程では、撮像手段の光軸方向における第1アライメントマークと第2アライメントとの位置が異なるため、双方に同時にピントを合わせることができるとは限らない。そこで、この発明では、担持体に担持された第2アライメントマークにピントを合わせて撮像を行う一方、その結果としてピントが合わない可能性のある第1アライメントマークについては、低い空間周波数成分を多く含む図形パターンとする。また、第1アライメントマークおよび第2アライメントマークの重心位置を検出する。ピントが合わないことによって高い空間周波数成分が失われたとしても、低い空間周波数成分が多く残っていれば、大きな誤差なく重心位置を検出することが可能である。したがって、必ずしも双方のアライメントマークにピントを合わせなくても、高い精度での位置合わせが可能である。   In the imaging process performed in the state where the substrate and the carrier are held close to each other, the positions of the first alignment mark and the second alignment in the optical axis direction of the imaging means are different, and thus it is not always possible to focus on both simultaneously. Absent. Therefore, in the present invention, while imaging is performed by focusing on the second alignment mark carried on the carrier, as a result of the first alignment mark that may not be focused, many low spatial frequency components are used. Include graphic pattern. Further, the barycentric positions of the first alignment mark and the second alignment mark are detected. Even if a high spatial frequency component is lost due to the lack of focus, if many low spatial frequency components remain, it is possible to detect the position of the center of gravity without a large error. Therefore, alignment with high accuracy is possible without necessarily focusing both alignment marks.

この場合、例えば、第1アライメントマークの図形パターンを中実図形とし、第2アライメントマークの図形パターンを中空図形とするようにしてもよい。中実図形は低い空間周波数成分を多く含むので、ピントが合わないことで高周波成分が失われやすい第1アライメントとして好適な図形である。一方、中空図形はより高い空間周波数成分を多く含んでおり、ピントが合った画像からはエッジ抽出等によって簡単に検出可能なものであるから、第2アライメントマークとして好適な図形である。   In this case, for example, the graphic pattern of the first alignment mark may be a solid graphic and the graphic pattern of the second alignment mark may be a hollow graphic. Since the solid figure includes many low spatial frequency components, it is a figure suitable as the first alignment in which high-frequency components are easily lost because the focus is not achieved. On the other hand, the hollow figure contains many higher spatial frequency components and can be easily detected from the focused image by edge extraction or the like, and is therefore a figure suitable as the second alignment mark.

また、この発明の他の態様は、被転写物としてのパターンまたは薄膜を、前記被転写物を担持する担持体から基板の所定位置に転写する転写装置であって、上記目的を達成するため、第1アライメントマークを表面に形成した前記基板と、前記被転写物および前記被転写物と同一材料で前記被転写物とともに形成した第2アライメントマークを表面に担持する光透過性を有する前記担持体とを、それぞれのアライメントマーク形成面同士を対向させた状態で近接保持し、さらに前記担持体と前記基板とを当接させて前記被転写物および前記第2アライメントマークを前記担持体から前記基板に転写する転写手段と、前記転写手段により前記基板と前記担持体とが近接保持された状態で、前記担持体のアライメントマーク形成面とは反対側から、前記担持体を介して前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークを撮像手段の同一視野内で撮像する撮像手段と、撮像された画像における前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークの位置検出結果に基づき前記基板と前記担持体との相対位置を調整するアライメント手段とを備え、前記アライメント手段は、前記基板と前記担持体との相対位置を調整して、前記基板表面のうち前記第1アライメントマークを構成する複数の図形パターンで囲まれたアライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に前記第2アライメントマークを対向させ、前記転写手段は、前記アライメントマーク転写領域内で前記複数の図形パターンのそれぞれから離隔させて前記第2アライメントマークを前記基板に転写することを特徴としている。   Another aspect of the present invention is a transfer apparatus for transferring a pattern or a thin film as a transfer object from a carrier carrying the transfer object to a predetermined position on a substrate, in order to achieve the above object, The substrate having the first alignment mark formed on the surface, and the light-transmitting carrier that supports the transferred object and the second alignment mark formed on the surface with the transferred object using the same material as the transferred object. Are held close to each other with the alignment mark forming surfaces facing each other, and the carrier and the substrate are brought into contact with each other to transfer the transferred object and the second alignment mark from the carrier to the substrate. A transfer means for transferring to the substrate, and the substrate and the carrier are held in proximity by the transfer means, from the side opposite to the alignment mark forming surface of the carrier. Imaging means for imaging the first alignment mark and the second alignment mark in the same field of view of the imaging means via the carrier, and position detection of the first alignment mark and the second alignment mark in the captured image Alignment means for adjusting a relative position between the substrate and the carrier based on the result, and the alignment means adjusts a relative position between the substrate and the carrier, so that the first of the substrate surfaces is the first. The second alignment mark is opposed to an area where the second alignment mark is not transferred among the alignment mark transfer area surrounded by a plurality of graphic patterns constituting the alignment mark, and the transfer means is arranged in the alignment mark transfer area. The second aligner is separated from each of the plurality of graphic patterns by The at sign is characterized by transferring the substrate.

ここで、例えば転写手段が、被転写物と第2アライメントマークとが転写された基板を保持して担持体から新たな被転写物および第2アライメントマークを基板に転写可能に構成されている場合には、アライメント手段は、基板と担持体との相対位置を調整して、前記新たな第2アライメントマークを前記アライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に対向位置決めし、転写手段は、アライメントマーク転写領域内で複数の図形パターンおよび転写済みの第2アライメントマークのそれぞれから離隔させて、担持体に担持された第2アライメントマークを基板に転写するようにしてもよい。   Here, for example, when the transfer unit is configured to hold the substrate onto which the transferred object and the second alignment mark are transferred and transfer the new transferred object and the second alignment mark from the carrier to the substrate. The alignment means adjusts the relative position between the substrate and the carrier, and positions the new second alignment mark so as to face the region where the second alignment mark is not transferred in the alignment mark transfer region, The transfer unit may transfer the second alignment mark carried on the carrier to the substrate while being separated from each of the plurality of graphic patterns and the transferred second alignment mark in the alignment mark transfer region.

このように構成された発明では、上記した転写方法の発明と同様に、第1アライメントマークを構成する複数の図形パターンで囲まれたアライメントマーク転写領域に、該複数の図形パターンから離隔して第2アライメントマークが位置決めされて、基板に転写される。また、アライメントマーク転写領域内に転写済みの第2アライメントマークがあるときには、これとも重ならないように第2アライメントマークが位置決めされる。したがって、上記した転写方法の発明と同様、基板に形成された第1アライメントマークおよび基板に転写された第2アライメントマークが後のアライメント手段の動作に影響を及ぼすことが防止されて、第1および第2アライメントマークの撮像結果に基づく基板と担持体との位置合わせを精度よく行うことが可能である。   In the invention configured as described above, as in the invention of the transfer method described above, the alignment mark transfer region surrounded by the plurality of graphic patterns constituting the first alignment mark is spaced apart from the plurality of graphic patterns. 2 Alignment marks are positioned and transferred to the substrate. When there is a second alignment mark that has been transferred in the alignment mark transfer region, the second alignment mark is positioned so as not to overlap with the second alignment mark. Therefore, similarly to the above-described transfer method invention, the first alignment mark formed on the substrate and the second alignment mark transferred onto the substrate are prevented from affecting the operation of the subsequent alignment means, and the first and It is possible to accurately align the substrate and the carrier based on the imaging result of the second alignment mark.

また例えば、撮像手段は担持体に担持された第2アライメントマークにピントを合わせて撮像を行い、アライメント手段は第1アライメントマークおよび第2アライメントマークそれぞれの図形パターンの重心位置の検出結果に基づいて、基板と担持体との相対位置を調整するようにしてもよい。図形の重心位置は低い空間周波数成分からでも十分に検出可能であるから、ピントが合わないことにより高い空間周波数成分が失われたとしても、基板と担持体との位置合わせの精度への影響を小さく抑えることができる。   In addition, for example, the imaging unit focuses on the second alignment mark carried on the carrier to perform imaging, and the alignment unit is based on the detection result of the center of gravity position of the graphic pattern of each of the first alignment mark and the second alignment mark. The relative position between the substrate and the carrier may be adjusted. Since the center of gravity of the figure can be detected sufficiently even from low spatial frequency components, even if the high spatial frequency component is lost due to incompatibility, the effect on the alignment accuracy between the substrate and the carrier is affected. It can be kept small.

この発明によれば、基板表面の第1アライメントマークを構成する複数の図形パターンから離隔し、しかもそれらに囲まれたアライメントマーク転写領域のうち、第2アライメントマークが未転写の領域に第2アライメントマークを位置決めするように基板と担持体との相対位置を調整するので、撮像された画像内におけるこれらのアライメントマークの干渉を防止して、基板と担持体との位置決めを精度よく行うことができる。被転写物を複数回にわたって基板に転写する場合でもその効果は同じである。   According to the present invention, the second alignment mark is separated from the plurality of graphic patterns constituting the first alignment mark on the surface of the substrate, and the second alignment mark is not transferred to the region of the alignment mark transfer region surrounded by the second alignment mark. Since the relative position between the substrate and the carrier is adjusted so as to position the mark, the alignment marks can be prevented from interfering with each other in the captured image, and the substrate and the carrier can be accurately positioned. . The effect is the same even when the object to be transferred is transferred to the substrate a plurality of times.

本発明にかかるパターン形成装置を装備する印刷装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the printing apparatus equipped with the pattern formation apparatus concerning this invention. 図1に示す印刷装置の断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the printing apparatus shown in FIG. 図1の装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the apparatus of FIG. 図1の印刷装置の全体動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an overall operation of the printing apparatus in FIG. 1. アライメントステージの詳細構造を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of an alignment stage. 撮像部の詳細構造を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of an imaging part. アライメントマークのパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern of an alignment mark. 精密アライメント動作のためのアライメントマークの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the alignment mark for precision alignment operation | movement. CCDカメラで撮像された画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image imaged with the CCD camera. 精密アライメント動作の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of precision alignment operation | movement. ピント合わせ動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a focusing operation | movement. コントラスト強調された画像データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image data by which contrast enhancement was carried out. アライメントマークの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of an alignment mark.

図1は、本発明にかかる転写装置を装備する印刷装置を示す概略斜視図であり、装置内部の構成を明示するために、装置カバーを外した状態で図示している。また、図2は図1に示す印刷装置の断面を模式的に示す図である。さらに、図3は図1の装置の電気的構成を示すブロック図である。この印刷装置100は、装置の左側面側より装置内部に搬入される版PPの下面に対して、装置の正面側より装置内部に搬入されるブランケットの上面を密着させた後で剥離することで、版PPの下面に形成されたパターンによりブランケット上の塗布層をパターニングしてパターン層を形成する(パターニング処理)。また、印刷装置100は、装置の右側面側より装置内部に搬入される基板SBの下面に対して、パターニング処理されたブランケットの上面を密着させた後で剥離することで、そのブランケットに形成されたパターン層を基板SBの下面に転写する(転写処理)。なお、図1および後で説明する各図では、装置各部の配置関係を明確にするために、版PPおよび基板SBの搬送方向を「X方向」とし、図1の右手側から左手側に向かう水平方向を「+X方向」と称し、逆方向を「−X方向」と称する。また、X方向と直交する水平方向のうち、装置の正面側を「+Y方向」と称するとともに、装置の背面側を「−Y方向」と称する。さらに、鉛直方向における上方向および下方向をそれぞれ「+Z方向」および「−Z方向」と称する。   FIG. 1 is a schematic perspective view showing a printing apparatus equipped with a transfer apparatus according to the present invention, in which the apparatus cover is removed in order to clearly show the internal configuration of the apparatus. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of the printing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the apparatus shown in FIG. The printing apparatus 100 is peeled after the upper surface of the blanket carried into the apparatus from the front side of the apparatus is brought into close contact with the lower surface of the plate PP carried into the apparatus from the left side of the apparatus. The pattern layer is formed by patterning the coating layer on the blanket with the pattern formed on the lower surface of the plate PP (patterning process). Further, the printing apparatus 100 is formed on the blanket by peeling off the upper surface of the patterned blanket after the upper surface of the substrate SB carried into the apparatus is brought into close contact with the lower surface of the substrate SB from the right side of the apparatus. The transferred pattern layer is transferred to the lower surface of the substrate SB (transfer process). In FIG. 1 and each drawing to be described later, in order to clarify the arrangement relationship of each part of the apparatus, the transport direction of the plate PP and the substrate SB is “X direction”, and the right hand side in FIG. The horizontal direction is referred to as “+ X direction”, and the reverse direction is referred to as “−X direction”. Further, among the horizontal directions orthogonal to the X direction, the front side of the apparatus is referred to as “+ Y direction” and the back side of the apparatus is referred to as “−Y direction”. Further, the upward direction and the downward direction in the vertical direction are referred to as “+ Z direction” and “−Z direction”, respectively.

この印刷装置100では、石定盤1上に装置各部(搬送部2、上ステージ部3、アライメント部4、下ステージ部5、押さえ部7、プリアライメント部8、除電部9)が設けられており、制御部6が装置各部を制御する。   In this printing apparatus 100, each part of the apparatus (conveyance unit 2, upper stage unit 3, alignment unit 4, lower stage unit 5, pressing unit 7, pre-alignment unit 8, static elimination unit 9) is provided on the stone surface plate 1. The control unit 6 controls each part of the apparatus.

搬送部2は版PPおよび基板SBをX方向に搬送する装置であり、次のように構成されている。この搬送部2では、石定盤1の上面の右後隅部および左隅部より2本のブラケット(図示省略)が立設されるとともに、両ブラケットの上端部を互いに連結するようにボールねじ機構21が左右方向、つまりX方向に延設されている。このボールねじ機構21においては、ボールねじ(図示省略)がX方向に延びており、その一方端には、シャトル水平駆動用のモータM21の回転軸(図示省略)が連結されている。また、ボールねじの中央部に対してボールねじブラケット(図示省略)が螺合されるとともに、それらのボールねじブラケットの(+Y)側面に対してX方向に延設されたシャトル保持プレート22が取り付けられている。   The transport unit 2 is a device that transports the plate PP and the substrate SB in the X direction, and is configured as follows. In this transport unit 2, two brackets (not shown) are erected from the right rear corner and the left corner of the upper surface of the stone surface plate 1, and a ball screw mechanism so as to connect the upper ends of both brackets to each other. 21 extends in the left-right direction, that is, in the X direction. In this ball screw mechanism 21, a ball screw (not shown) extends in the X direction, and a rotary shaft (not shown) of a shuttle horizontal drive motor M21 is connected to one end thereof. A ball screw bracket (not shown) is screwed to the center of the ball screw, and a shuttle holding plate 22 extending in the X direction is attached to the (+ Y) side surface of the ball screw bracket. It has been.

このシャトル保持プレート22の(+X)側端部に版用シャトル23Lが鉛直方向Zに昇降可能に設けられる一方、(−X)側端部に基板用シャトル23Rが鉛直方向Zに昇降可能に設けられている。これらのシャトル23L、23Rは、ハンドの回転機構を除き、同一構成を有しているため、ここでは、版用シャトル23Lの構成を説明し、基板用シャトル23Rについては同一符号または相当符号を付して構成説明を省略する。   A plate shuttle 23L is provided at the (+ X) side end of the shuttle holding plate 22 so as to be movable up and down in the vertical direction Z, while a substrate shuttle 23R is provided at the (−X) side end so as to be movable up and down in the vertical direction Z. It has been. Since these shuttles 23L and 23R have the same configuration except for the hand rotation mechanism, here, the configuration of the plate shuttle 23L will be described, and the substrate shuttle 23R will be given the same or corresponding reference numerals. Therefore, description of the configuration is omitted.

シャトル23Lは、X方向に版PPの幅サイズ(X方向サイズ)と同程度、あるいは若干長く延びる昇降プレート231と、昇降プレート231の(+X)側端部および(−X)側端部からそれぞれ前側、つまり(+Y)側に延設された2つの版用ハンド232、232とを有している。昇降プレート231はボールねじ機構(図示省略)を介してシャトル保持プレート22の(+X)側端部に昇降可能に取り付けられている。すなわち、シャトル保持プレート22の(+X)側端部に対し、ボールねじ機構が鉛直方向Zに延設されている。このボールねじ機構の下端には、版用シャトル昇降モータM22L(図3)に回転軸(図示省略)が連結されている。また、ボールねじ機構に対してボールねじブラケット(図示省略)が螺合されるとともに、そのボールねじブラケットの(+Y)側面に対して昇降プレート231が取り付けられている。このため、制御部6のモータ制御部63からの動作指令に応じて版用シャトル昇降モータM22Lが作動することで、昇降プレート231が鉛直方向Zに昇降駆動される。   The shuttle 23L has an elevating plate 231 extending in the X direction approximately the same as or slightly longer than the width of the plate PP (X direction size), and the (+ X) side end and the (−X) side end of the elevating plate 231. It has two plate-use hands 232 and 232 extending to the front side, that is, the (+ Y) side. The elevating plate 231 is attached to the (+ X) side end of the shuttle holding plate 22 via a ball screw mechanism (not shown) so as to be elevable. In other words, the ball screw mechanism extends in the vertical direction Z with respect to the (+ X) side end of the shuttle holding plate 22. At the lower end of this ball screw mechanism, a rotary shaft (not shown) is connected to a plate shuttle lifting motor M22L (FIG. 3). A ball screw bracket (not shown) is screwed to the ball screw mechanism, and an elevating plate 231 is attached to the (+ Y) side surface of the ball screw bracket. For this reason, the plate lifting / lowering motor M22L is operated in accordance with an operation command from the motor control unit 63 of the control unit 6 so that the elevating plate 231 is driven up and down in the vertical direction Z.

各ハンド232、232の前後サイズ(Y方向サイズ)は版PPの長さサイズ(Y方向サイズ)よりも長く、各ハンド232、232の先端側(+Y側)で版PPを保持可能となっている。   The front-rear size (Y-direction size) of each hand 232, 232 is longer than the length size (Y-direction size) of the plate PP, and the plate PP can be held on the front end side (+ Y side) of each hand 232, 232. Yes.

また、こうして版用ハンド232、232で版PPが保持されたことを検知するために、昇降プレート231の中央部から(+Y)側にセンサブラケットを介して版検知用のセンサ(図示省略)が取り付けられている。このため、両ハンド232上に版PPが載置されると、センサが版PPの後端部、つまり(−Y)側端部を検知し、検知信号を制御部6に出力する。   In order to detect that the plate PP is held by the plate hands 232 and 232 in this way, a plate detection sensor (not shown) is provided from the center of the elevating plate 231 to the (+ Y) side via a sensor bracket. It is attached. For this reason, when the plate PP is placed on both hands 232, the sensor detects the rear end of the plate PP, that is, the (−Y) side end, and outputs a detection signal to the control unit 6.

さらに、各版用ハンド232、232はベアリングを介して昇降プレート231に取り付けられ、前後方向(Y方向)に延びる回転軸を回転中心として回転自在となっている。また、昇降プレート231のX方向両端には、回転アクチュエータRA2、RA2(図3)が取り付けられている。これらの回転アクチュエータRA2、RA2は加圧エアーを駆動源として動作するものであり、加圧エアーの供給経路に介挿されたバルブの開閉により180゜単位で回転可能となっている。このため、制御部6のバルブ制御部64による上記バルブの開閉を制御することで、版用ハンド232、232の一方主面が上方に向いてパターニング前の版PPを扱うのに適したハンド姿勢(以下「未使用姿勢」という)と、他方主面が上方を向いてパターニング後の版PPを扱うのに適したハンド姿勢(以下「使用済姿勢」という)との間で、ハンド姿勢を切替え可能となっている。このようにハンド姿勢の切替え機構を有している点が、版用シャトル23Lが基板用シャトル23Rと唯一相違する点である。   Further, the plate hands 232 and 232 are attached to the elevating plate 231 via bearings, and are rotatable about a rotation axis extending in the front-rear direction (Y direction). Further, rotary actuators RA2 and RA2 (FIG. 3) are attached to both ends of the elevating plate 231 in the X direction. These rotary actuators RA2 and RA2 operate using pressurized air as a drive source, and can be rotated in 180 ° units by opening and closing a valve inserted in a pressurized air supply path. For this reason, by controlling the opening and closing of the valve by the valve control unit 64 of the control unit 6, a hand posture suitable for handling the plate PP before patterning with one main surface of the plate hands 232 and 232 facing upward. (Hereinafter referred to as “unused posture”) and a hand posture suitable for handling the patterned PP with the other main surface facing upward (hereinafter referred to as “used posture”). It is possible. The point of having the hand posture switching mechanism is the only difference between the plate shuttle 23L and the substrate shuttle 23R.

次に、シャトル保持プレート22に対する版用シャトル23Lおよび基板用シャトル23Rの取り付け位置について説明する。この実施形態では、図2に示すように、版用シャトル23Lおよび基板用シャトル23Rは、版PPや基板SBの幅サイズ(なお実施形態では、版PPと基板SBの幅サイズは同一である)よりも長い間隔だけX方向に離間してシャトル保持プレート22に取り付けられている。そして、シャトル水平駆動モータM21の回転軸を所定方向に回転させると、両シャトル23L、23Rは上記離間距離を保ったままX方向に移動する。例えば図2では、符号XP23が上ステージ部3の直下位置を示しており、シャトル23L、23Rは、位置XP23からそれぞれ(+X)方向および(−X)方向に等距離(この距離を「ステップ移動単位」という)だけ離れた位置XP22、XP24に位置している。なお、本実施形態では、図2に示す状態を「中間位置状態」と称する。   Next, attachment positions of the plate shuttle 23L and the substrate shuttle 23R with respect to the shuttle holding plate 22 will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the plate shuttle 23L and the substrate shuttle 23R have a width size of the plate PP or the substrate SB (in the embodiment, the width size of the plate PP and the substrate SB is the same). It is attached to the shuttle holding plate 22 spaced apart in the X direction by a longer interval. When the rotary shaft of the shuttle horizontal drive motor M21 is rotated in a predetermined direction, both the shuttles 23L and 23R move in the X direction while maintaining the above-mentioned separation distance. For example, in FIG. 2, the symbol XP23 indicates the position immediately below the upper stage unit 3, and the shuttles 23L and 23R are equidistant from the position XP23 in the (+ X) direction and the (−X) direction, respectively (this distance is “step movement”). It is located at positions XP22 and XP24 separated by "unit". In the present embodiment, the state shown in FIG. 2 is referred to as an “intermediate position state”.

また、この中間位置状態からシャトル水平駆動モータM21の回転軸を所定方向に回転させてシャトル保持プレート22をステップ移動単位だけ(+X)方向に移動させると、基板用シャトル23Rが(+X)方向に移動して上ステージ部3の直下位置XP23まで移動して位置決めされる。このとき、版用シャトル23Lも一体的に(+X)方向に移動し、印刷装置100の(+X)方向側に配置される版洗浄装置(図示省略)に近接した位置XP21に位置決めされる。   Further, when the rotary shaft of the shuttle horizontal drive motor M21 is rotated in a predetermined direction from this intermediate position state and the shuttle holding plate 22 is moved in the (+ X) direction by the step movement unit, the substrate shuttle 23R is moved in the (+ X) direction. It moves and moves to a position XP23 directly below the upper stage portion 3 for positioning. At this time, the plate shuttle 23L also moves integrally in the (+ X) direction and is positioned at a position XP21 close to a plate cleaning device (not shown) arranged on the (+ X) direction side of the printing apparatus 100.

逆に、シャトル水平駆動モータM21の回転軸を所定方向と逆の方向に回転させてシャトル保持プレート22をステップ移動単位だけ(−X)方向に移動させると、版用シャトル23Lが中間位置状態から(−X)方向に移動して上ステージ部3の直下位置XP23まで移動して位置決めされる。このとき、基板用シャトル23Rも一体的に(−X)方向に移動し、印刷装置100の(−X)方向側に配置される基板洗浄装置(図示省略)に近接した位置XP25に位置決めされる。このように、本明細書では、X方向におけるシャトル位置として5つの位置XP21〜XP25が規定されている。つまり、版受渡し位置XP21は、版用シャトル23Lが位置決めされる3つの位置XP21〜XP23のうち最も版洗浄装置に近接位置であり、版洗浄装置との間で版PPの搬入出が行われるX方向位置を意味している。基板受渡し位置XP25は、基板用シャトル23Rが位置決めされる3つの位置XP23〜XP25のうち最も基板洗浄装置に近接位置であり、基板洗浄装置との間で基板SBの搬入出が行われるX方向位置を意味している。また、位置XP23は上ステージ部3の吸着プレート34が鉛直方向Zに移動して版PPや基板SBを吸着保持するX方向位置を意味しており、版用シャトル23LがX方向位置XP23に位置している際には、当該位置XP23を「版吸着位置XP23」と称する一方、基板用シャトル23RがX方向位置XP23に位置している際には、当該位置XP23を「基板吸着位置XP23」と称する。また、このようにシャトル23L、23Rにより版PPや基板SBを搬送する鉛直方向Zでの位置、つまり高さ位置を「搬送位置」と称する。   Conversely, when the rotary shaft of the shuttle horizontal drive motor M21 is rotated in the direction opposite to the predetermined direction and the shuttle holding plate 22 is moved in the (−X) direction by the step movement unit, the plate shuttle 23L is moved from the intermediate position state. It moves in the (−X) direction and moves to a position XP23 directly below the upper stage portion 3 to be positioned. At this time, the substrate shuttle 23R also moves integrally in the (−X) direction, and is positioned at a position XP25 close to the substrate cleaning device (not shown) arranged on the (−X) direction side of the printing apparatus 100. . Thus, in this specification, the five positions XP21 to XP25 are defined as the shuttle positions in the X direction. That is, the plate delivery position XP21 is the closest position to the plate cleaning device among the three positions XP21 to XP23 where the plate shuttle 23L is positioned, and the plate PP is carried into and out of the plate cleaning device X It means the direction position. The substrate delivery position XP25 is the closest position to the substrate cleaning apparatus among the three positions XP23 to XP25 where the substrate shuttle 23R is positioned, and the position in the X direction where the substrate SB is carried into and out of the substrate cleaning apparatus. Means. The position XP23 means an X-direction position where the suction plate 34 of the upper stage unit 3 moves in the vertical direction Z and sucks and holds the plate PP and the substrate SB, and the plate shuttle 23L is located at the X-direction position XP23. In this case, the position XP23 is referred to as a “plate suction position XP23”. On the other hand, when the substrate shuttle 23R is located at the X-direction position XP23, the position XP23 is referred to as a “substrate suction position XP23”. Called. In addition, the position in the vertical direction Z where the plate PP and the substrate SB are transported by the shuttles 23L and 23R, that is, the height position is referred to as a “transport position”.

また、本実施形態では、パターニング時での版PPとブランケットとのギャップ量、ならびに転写時での基板SBとブランケットとのギャップ量を正確に制御するため、版PPおよび基板SBの厚みを計測する必要がある。そこで、版厚み計測センサSN22および基板厚み計測センサSN23が設けられている。なお、本実施形態では、両センサSN22、23として、投光部と受光部とを有する反射タイプの光学センサを用いているが、これ以外のセンサを用いてもよい。   In the present embodiment, the thickness of the plate PP and the substrate SB is measured in order to accurately control the gap amount between the plate PP and the blanket during patterning and the gap amount between the substrate SB and the blanket during transfer. There is a need. Therefore, a plate thickness measurement sensor SN22 and a substrate thickness measurement sensor SN23 are provided. In the present embodiment, a reflection type optical sensor having a light projecting part and a light receiving part is used as both sensors SN22 and SN23, but other sensors may be used.

位置XP23では、上ステージ部3が配置されている。この上ステージ部3では、鉛直方向Zに延設されたボールねじ機構31が固定されており、そのボールねじ機構31の上端部には、第1ステージ昇降モータM31の回転軸(図示省略)が連結されるとともに、ボールねじ機構31に対してボールねじブラケット(図示省略)が螺合している。このボールねじブラケットには、支持フレーム32が固定されており、ボールねじブラケットと一体的に鉛直方向Zに昇降可能となっている。さらに、当該支持フレーム32のフレーム面で、別のボールねじ機構(図示省略)が支持されている。このボールねじ機構には、上記ボールねじ機構31のボールねじよりも狭ピッチのボールねじが設けられ、その上端部には、第2ステージ昇降モータM32(図3)の回転軸(図示省略)が連結されるとともに、中央部にはボールねじブラケットが螺合している。   At the position XP23, the upper stage unit 3 is arranged. In the upper stage portion 3, a ball screw mechanism 31 extending in the vertical direction Z is fixed, and a rotating shaft (not shown) of the first stage lifting motor M 31 is attached to the upper end portion of the ball screw mechanism 31. In addition to being connected, a ball screw bracket (not shown) is screwed into the ball screw mechanism 31. A support frame 32 is fixed to the ball screw bracket, and can be moved up and down in the vertical direction Z integrally with the ball screw bracket. Further, another ball screw mechanism (not shown) is supported on the frame surface of the support frame 32. This ball screw mechanism is provided with a ball screw having a narrower pitch than the ball screw of the ball screw mechanism 31, and a rotary shaft (not shown) of the second stage lifting motor M32 (FIG. 3) is provided at the upper end thereof. While being connected, a ball screw bracket is screwed into the central portion.

このボールねじブラケットには、ステージホルダ33が取り付けられている。また、ステージホルダ33の下面には、例えばアルミニウム合金などの金属製の吸着プレート34が取り付けられている。したがって、制御部6のモータ制御部63からの動作指令に応じてステージ昇降モータM31、M32が作動することで、吸着プレート34が鉛直方向Zに昇降移動させられる。また、本実施形態では、異なるピッチを有するボールねじ機構を組み合わせ、第1ステージ昇降モータM31を作動させることで比較的広いピッチで吸着プレート34を昇降させる、つまり吸着プレート34を高速移動させることができるとともに、第2ステージ昇降モータM32を作動させることで比較的狭いピッチで吸着プレート34を昇降させる、つまり吸着プレート34を精密に位置決めすることができる。   A stage holder 33 is attached to the ball screw bracket. A metal suction plate 34 such as an aluminum alloy is attached to the lower surface of the stage holder 33. Therefore, the suction plate 34 is moved up and down in the vertical direction Z by operating the stage lifting motors M31 and M32 in accordance with an operation command from the motor control unit 63 of the control unit 6. Further, in the present embodiment, by combining ball screw mechanisms having different pitches and operating the first stage elevating motor M31, the suction plate 34 can be moved up and down at a relatively wide pitch, that is, the suction plate 34 can be moved at high speed. In addition, the suction plate 34 can be moved up and down at a relatively narrow pitch by operating the second stage lifting motor M32, that is, the suction plate 34 can be precisely positioned.

この吸着プレート34の下面、つまり版PPや基板SBを吸着保持する吸着面に吸着機構が設けられ、負圧供給経路を介して負圧供給源に接続されている。そして、制御部6のバルブ制御部64からの開閉指令に応じて吸着機構と繋がる吸着バルブV31(図3)を開閉制御することで吸着機構による版PPや基板SBの吸着が可能となる。なお、本実施形態では、上記した吸着機構および後述するようにブランケットを吸着保持する吸着機構は、負圧供給源として工場の用力を用いているが、装置100が真空ポンプなどの負圧供給部を装備し、当該負圧供給部から吸着機構に負圧を供給するように構成してもよい。   A suction mechanism is provided on the lower surface of the suction plate 34, that is, a suction surface for sucking and holding the plate PP and the substrate SB, and is connected to a negative pressure supply source via a negative pressure supply path. The suction valve V31 (FIG. 3) connected to the suction mechanism is controlled to open / close in accordance with an opening / closing command from the valve control unit 64 of the control unit 6, so that the plate PP and the substrate SB can be sucked by the suction mechanism. In the present embodiment, the above-described suction mechanism and the suction mechanism that sucks and holds the blanket as described later use factory power as a negative pressure supply source, but the apparatus 100 is a negative pressure supply unit such as a vacuum pump. The negative pressure supply unit may be configured to supply negative pressure to the suction mechanism.

このように構成された上ステージ部3では、搬送部2の版用シャトル23Lによって版が図1の左手側から搬送空間を介して上ステージ部3の直下の版吸着位置XP23に搬送された後、上ステージ部3の吸着プレート34が下降して版PPを吸着保持する。逆に、版用シャトル23Lが上ステージ部3の直下位置に位置した状態で版PPを吸着した吸着プレート34が吸着を解除すると、版PPが搬送部2に移載される。こうして、搬送部2と上ステージ部3との間で、版の受渡しが行われる。   In the upper stage unit 3 configured as described above, after the plate is transported from the left hand side of FIG. 1 to the plate suction position XP23 directly below the upper stage unit 3 through the transport space by the plate shuttle 23L of the transport unit 2. Then, the suction plate 34 of the upper stage unit 3 descends to hold the plate PP by suction. Conversely, when the suction plate 34 that has attracted the plate PP is released while the plate shuttle 23L is positioned immediately below the upper stage unit 3, the plate PP is transferred to the transport unit 2. In this way, the plate is delivered between the transport unit 2 and the upper stage unit 3.

また、基板SBについても版PPと同様にして上ステージ部3に保持される。すなわち、搬送部2の基板用シャトル23Rによって基板SBが図1の右手側から搬送空間を介して上ステージ部3の直下位置に搬送された後、上ステージ部3の吸着プレート34が下降して基板SBを吸着保持する。逆に、基板用シャトル23Rが上ステージ部3の直下位置に位置した状態で基板SBを吸着した上ステージ部3の吸着プレート34が吸着を解除すると、基板SBが搬送部2に移載される。こうして、搬送部2と上ステージ部3との間で、基板SBの受渡しが行われる。   Further, the substrate SB is also held by the upper stage unit 3 in the same manner as the plate PP. That is, after the substrate SB is transported from the right hand side of FIG. 1 to the position immediately below the upper stage unit 3 by the substrate shuttle 23R of the transport unit 2, the suction plate 34 of the upper stage unit 3 is lowered. The substrate SB is sucked and held. Conversely, when the suction plate 34 of the upper stage unit 3 that has sucked the substrate SB is released while the substrate shuttle 23 </ b> R is positioned immediately below the upper stage unit 3, the substrate SB is transferred to the transport unit 2. . In this way, the substrate SB is delivered between the transport unit 2 and the upper stage unit 3.

上ステージ部3の鉛直方向の下方(以下「鉛直下方」あるいは「(−Z)方向」という)では、石定盤1の上面にアライメント部4が配置されている。このアライメント部4では、支持プレート41が、図1に示すように、石定盤1の凹部を跨ぐように水平姿勢で配置され、石定盤1の上面に固定されている。また、この支持プレート41の上面にアライメントステージ42が固定されている。そして、アライメント部4のアライメントステージ42上に下ステージ部5が載置されて下ステージ部5の上面が上ステージ部3の吸着プレート34と対向している。この下ステージ部5の上面はブランケットBLを吸着保持可能となっており、制御部6がアライメントステージ42を制御することで下ステージ部5上のブランケットBLを高精度に位置決め可能となっている。   Below the upper stage portion 3 in the vertical direction (hereinafter referred to as “vertically below” or “(−Z) direction”), the alignment portion 4 is disposed on the upper surface of the stone surface plate 1. In the alignment unit 4, the support plate 41 is disposed in a horizontal posture so as to straddle the concave portion of the stone surface plate 1 and is fixed to the upper surface of the stone surface plate 1 as shown in FIG. 1. An alignment stage 42 is fixed on the upper surface of the support plate 41. The lower stage unit 5 is placed on the alignment stage 42 of the alignment unit 4, and the upper surface of the lower stage unit 5 faces the suction plate 34 of the upper stage unit 3. The upper surface of the lower stage unit 5 can suck and hold the blanket BL, and the control unit 6 controls the alignment stage 42 so that the blanket BL on the lower stage unit 5 can be positioned with high accuracy.

アライメントステージ42は、支持プレート41上に固定されるステージベース421と、ステージベース421の鉛直上方に配置されて下ステージ部5を支持するステージトップ422とを有している。これらステージベース421およびステージトップ422はいずれも中央部に開口を有する額縁形状を有している。また、これらステージベース421およびステージトップ422の間には、鉛直方向Zに延びる回転軸を回転中心とする回転方向、X方向およびY方向の3自由度を有する、例えばクロスローラベアリング等の支持機構423がステージトップ422の各角部近傍に配置されている。また、各支持機構423に対してボールねじ機構(図示省略)が設けられるとともに、各ボールねじ機構にステージ駆動モータM41(図3)が取り付けられている。そして、制御部6のモータ制御部63からの動作指令に応じて各ステージ駆動モータM41を作動させることで、アライメントステージ42の中央部に比較的大きな空間を設けながら、ステージトップ422を水平面内で移動させるとともに、鉛直軸を回転中心として回転させて下ステージ部5の吸着プレート51を位置決め可能となっている。なお、本実施形態において中空空間を有するアライメントステージ42を用いた理由のひとつは、下ステージ部5の上面に保持されるブランケットBLおよび上ステージ部3の下面に保持される基板SBに形成されるアライメントマークを撮像部43により撮像するためである。   The alignment stage 42 includes a stage base 421 that is fixed on the support plate 41, and a stage top 422 that is disposed vertically above the stage base 421 and supports the lower stage unit 5. Both the stage base 421 and the stage top 422 have a frame shape having an opening in the center. Between the stage base 421 and the stage top 422, a support mechanism such as a cross roller bearing having three degrees of freedom in the rotational direction, the X direction, and the Y direction with the rotational axis extending in the vertical direction Z as the rotational center. 423 is arranged in the vicinity of each corner of the stage top 422. Each support mechanism 423 is provided with a ball screw mechanism (not shown), and a stage drive motor M41 (FIG. 3) is attached to each ball screw mechanism. Then, by operating each stage drive motor M41 in accordance with an operation command from the motor control unit 63 of the control unit 6, the stage top 422 is placed in a horizontal plane while providing a relatively large space at the center of the alignment stage 42. The suction plate 51 of the lower stage unit 5 can be positioned by being moved and rotated about the vertical axis. In this embodiment, one of the reasons for using the alignment stage 42 having a hollow space is formed on the blanket BL held on the upper surface of the lower stage portion 5 and the substrate SB held on the lower surface of the upper stage portion 3. This is because the alignment mark is imaged by the imaging unit 43.

下ステージ部5は、吸着プレート51と、柱部材52と、ステージベース53と、リフトピン部54とを有している。ステージベース53には、左右方向Xに延びる長孔形状の開口が前後方向Yに3つ並んで設けられている。そして、これらの長孔開口と、アライメントステージ42の中央開口とが上方からの平面視でオーバーラップするように、ステージベース53がアライメントステージ42上に固定されている。また、上記長孔開口には、撮像部43の一部が遊挿されている。また、ステージベース53の上面角部から柱部材52が(+Z)に立設され、各頂部が吸着プレート51を支持している。   The lower stage unit 5 includes a suction plate 51, a column member 52, a stage base 53, and a lift pin unit 54. The stage base 53 is provided with three elongated holes extending in the left-right direction X and arranged in the front-rear direction Y. The stage base 53 is fixed on the alignment stage 42 so that these long hole openings and the central opening of the alignment stage 42 overlap in a plan view from above. In addition, a part of the imaging unit 43 is loosely inserted into the long hole opening. A column member 52 is erected at (+ Z) from the upper surface corner of the stage base 53, and each apex supports the suction plate 51.

この吸着プレート51は例えばアルミニウム合金などの金属プレートで構成されている。この吸着プレート51の上面には吸着機構(図示省略)が設けられるとともに、吸着機構に対して正圧供給配管(図示省略)の一方端が接続されるとともに、他方端が加圧用マニホールドに接続されている。さらに、各正圧供給配管の中間部に加圧バルブV51(図3)が介挿されている。この加圧用マニホールドに対しては、工場の用力から供給される加圧エアーをレギュレータで調圧することで得られる一定圧力のエアーが常時供給されている。このため、制御部6のバルブ制御部64からの動作指令に応じて所望の加圧バルブV51が選択的に開くと、その選択された加圧バルブV51に繋がる吸着機構に対して調圧された加圧エアーが供給される。   The suction plate 51 is made of a metal plate such as an aluminum alloy. A suction mechanism (not shown) is provided on the upper surface of the suction plate 51, one end of a positive pressure supply pipe (not shown) is connected to the suction mechanism, and the other end is connected to a pressurizing manifold. ing. Further, a pressurizing valve V51 (FIG. 3) is inserted in an intermediate portion of each positive pressure supply pipe. The pressure manifold is constantly supplied with a constant pressure of air obtained by adjusting the pressure of air supplied from the factory power with a regulator. For this reason, when a desired pressurization valve V51 is selectively opened in accordance with an operation command from the valve control unit 64 of the control unit 6, the pressure is adjusted with respect to the adsorption mechanism connected to the selected pressurization valve V51. Pressurized air is supplied.

また、吸着機構の一部に対しては、加圧エアーの選択供給のみならず、選択的な負圧供給も可能となっている。すなわち、特定の吸着機構の各々に対して負圧供給配管(図示省略)の一方端が接続されるとともに、他方端が負圧用マニホールドに接続されている。さらに、各負圧供給配管の中間部に吸着バルブV52(図3)が介挿されている。この負圧用マニホールドには、負圧供給源がレギュレータを介して接続されており、所定値の負圧が常時供給されている。このため、制御部6のバルブ制御部64からの動作指令に応じて所望の吸着バルブV52が選択的に開くと、その選択された吸着バルブV52に繋がる吸着機構に対して調圧された負圧が供給される。   Moreover, not only selective supply of pressurized air but also selective negative pressure supply is possible for a part of the adsorption mechanism. That is, one end of a negative pressure supply pipe (not shown) is connected to each of the specific adsorption mechanisms, and the other end is connected to a negative pressure manifold. Further, an adsorption valve V52 (FIG. 3) is inserted in an intermediate portion of each negative pressure supply pipe. A negative pressure supply source is connected to the negative pressure manifold via a regulator, and a predetermined negative pressure is constantly supplied. For this reason, when a desired suction valve V52 is selectively opened in accordance with an operation command from the valve control unit 64 of the control unit 6, the negative pressure adjusted with respect to the suction mechanism connected to the selected suction valve V52. Is supplied.

このように本実施形態では、バルブV51、V52の開閉制御によって吸着プレート51上にブランケットBLを部分的あるいは全面的に吸着させたり、吸着プレート51とブランケットBLとの間にエアーを部分的に供給してブランケットBLを部分的に膨らませて上ステージ部3に保持された版PPや基板SBに押し付けることが可能となっている。   As described above, in this embodiment, the blanket BL is partially or completely adsorbed on the suction plate 51 by opening / closing control of the valves V51 and V52, or air is partially supplied between the suction plate 51 and the blanket BL. Then, the blanket BL is partially inflated and can be pressed against the plate PP and the substrate SB held on the upper stage portion 3.

リフトピン部54では、リフトプレート541が吸着プレート51とステージベース53との間で昇降自在に設けられている。このリフトプレート541には、複数箇所に切欠部が形成されて撮像部43との干渉が防止されている。また、リフトプレート541の上面から鉛直上方に複数のリフトピン542が立設されている。一方、リフトプレート541の下面には、ピン昇降シリンダCL51(図3)が接続されている。そして、制御部6のバルブ制御部64がピン昇降シリンダCL51に接続されるバルブの開閉を切り替えることで、ピン昇降シリンダCL51を作動させてリフトプレート541を昇降させる。その結果、吸着プレート51の上面、つまり吸着面に対し、全リフトピン542が進退移動させられる。例えば、リフトピン542が吸着プレート51の上面から(+Z)方向に突出することで、図示しないブランケット搬送ロボットによりブランケットBLがリフトピン542の頂部に載置可能となる。そして、ブランケットBLの載置に続いて、リフトピン542が吸着プレート51の上面よりも(−Z)方向に後退することで、ブランケットBLが吸着プレート51の上面に移載される。その後、後述するように適当なタイミングで、吸着プレート51の近傍に配置されたブランケット厚み計測センサSN51(図3)によって当該ブランケットBLの厚みが計測される。   In the lift pin portion 54, a lift plate 541 is provided between the suction plate 51 and the stage base 53 so as to be movable up and down. The lift plate 541 is formed with notches at a plurality of locations to prevent interference with the imaging unit 43. In addition, a plurality of lift pins 542 are erected vertically upward from the upper surface of the lift plate 541. On the other hand, a pin elevating cylinder CL51 (FIG. 3) is connected to the lower surface of the lift plate 541. And the valve | bulb control part 64 of the control part 6 switches the opening / closing of the valve connected to the pin raising / lowering cylinder CL51, thereby operating the pin raising / lowering cylinder CL51 to raise / lower the lift plate 541. As a result, all the lift pins 542 are moved back and forth with respect to the upper surface of the suction plate 51, that is, the suction surface. For example, the lift pins 542 project from the upper surface of the suction plate 51 in the (+ Z) direction, so that the blanket BL can be placed on the top of the lift pins 542 by a blanket transport robot (not shown). Then, following the placement of the blanket BL, the lift pin 542 moves backward in the (−Z) direction from the upper surface of the suction plate 51, so that the blanket BL is transferred to the upper surface of the suction plate 51. Thereafter, the thickness of the blanket BL is measured by a blanket thickness measurement sensor SN51 (FIG. 3) disposed in the vicinity of the suction plate 51 at an appropriate timing as will be described later.

上記したように、本実施形態では、上ステージ部3と下ステージ部5とが鉛直方向Zにおいて互いに対向配置されている。そして、それらの間に、下ステージ部5上に載置されるブランケットBLを上方より押さえる押さえ部7と、版PP、基板SBおよびブランケットBLのプリアライメントを行うプリアライメント部8とがそれぞれ配置されている。   As described above, in the present embodiment, the upper stage unit 3 and the lower stage unit 5 are disposed to face each other in the vertical direction Z. Between them, a pressing unit 7 that presses the blanket BL placed on the lower stage unit 5 from above and a pre-alignment unit 8 that pre-aligns the plate PP, the substrate SB, and the blanket BL are arranged. ing.

押さえ部7は、吸着プレート51の鉛直上方側に設けられる押さえ部材71を切替機構(図示省略)によって鉛直方向Zに昇降することで2つの状態に切替可能となっている。すなわち、切替機構が押さえ部材71を降下させると、吸着プレート51上のブランケットBLが押さえ部7により押さえた状態(ブランケット押さえ状態)となる。一方、切替機構が押さえ部材71を上昇させると、押さえ部7がブランケットBLから離間してブランケットBLの押さえを解除した状態(ブランケット押さえ解除状態)となる。   The pressing part 7 can be switched between two states by raising and lowering a pressing member 71 provided vertically above the suction plate 51 in the vertical direction Z by a switching mechanism (not shown). That is, when the switching mechanism lowers the pressing member 71, the blanket BL on the suction plate 51 is pressed by the pressing portion 7 (a blanket pressing state). On the other hand, when the switching mechanism raises the pressing member 71, the pressing portion 7 is separated from the blanket BL and is released from the blanket BL (a blanket pressing release state).

プリアライメント部8では、プリアライメント上部81およびプリアライメント下部82が鉛直方向Zに2段で積層配置されている。これらのうちプリアライメント上部81は、プリアライメント下部82よりも鉛直上方側に配置され、ブランケットBLとの密着に先立って、位置XP23で版用シャトル23Lにより保持される版PPおよび基板用シャトル23Rにより保持される基板SBをアライメントする。一方、プリアライメント下部82は、版PPや基板SBとの密着に先立って、下ステージ部5の吸着プレート51に載置されるブランケットBLをアライメントする。なお、プリアライメント上部81と、プリアライメント下部82とは基本的に同一構成を有している。そこで、以下においては、プリアライメント上部81の構成について説明し、プリアライメント下部82については同一または相当符号を付して構成説明を省略する。   In the pre-alignment unit 8, the pre-alignment upper part 81 and the pre-alignment lower part 82 are stacked in two stages in the vertical direction Z. Among these, the pre-alignment upper portion 81 is arranged vertically above the pre-alignment lower portion 82, and is brought into contact with the blanket BL by the plate PP and the substrate shuttle 23R held by the plate shuttle 23L at the position XP23. The substrate SB to be held is aligned. On the other hand, the pre-alignment lower part 82 aligns the blanket BL placed on the suction plate 51 of the lower stage unit 5 prior to close contact with the plate PP and the substrate SB. Note that the pre-alignment upper portion 81 and the pre-alignment lower portion 82 basically have the same configuration. Therefore, in the following, the configuration of the pre-alignment upper portion 81 will be described, and the pre-alignment lower portion 82 will be assigned the same or corresponding reference numerals, and the description of the configuration will be omitted.

プリアライメント上部81では、額縁状のフレーム構造体811に対して4つの上ガイド812が移動自在に設けられている。すなわち、フレーム構造体811は、互いに左右方向Xに離間し前後方向Yに延設される2本の水平フレームと、互いに前後方向Yに離間し左右方向Xに延設される2本の水平フレームとを組み合わせたものである。そして、図2に示すように、前後方向Yに延設された2本の水平プレートのうちの左側水平プレートに対し、その中央部で上ガイド812が図示を省略するボールねじ機構により左右方向Xに移動自在に設けられている。そして、このボールねじ機構に連結される駆動モータM81(図3)が制御部6のモータ制御部63からの動作指令に応じて作動することで上ガイド812が左右方向Xに移動する。また、右側水平プレートに対しても、上記と同様に、上ガイド812が駆動モータM81により左右方向Xに移動するように構成されている。さらに、前後方向Yに延設された2本の水平プレートの各々に対しても、上記と同様に、上ガイド812が駆動モータM81により左右方向Xに移動するように構成されている。このように、4つの上ガイド812が位置XP23の鉛直下方位置で版PPや基板SBを取り囲んでおり、各上ガイド812が独立して版PPなどに対して近接および離間可能となっている。したがって、各上ガイド812の移動量を制御することによって版PPおよび基板SBをシャトルのハンド上で水平移動あるいは回転させてアライメントすることが可能となっている。   In the pre-alignment upper portion 81, four upper guides 812 are movably provided with respect to the frame-like frame structure 811. That is, the frame structure 811 includes two horizontal frames spaced apart in the left-right direction X and extending in the front-rear direction Y, and two horizontal frames spaced apart in the front-rear direction Y and extended in the left-right direction X. Are combined. Then, as shown in FIG. 2, the upper guide 812 at the center of the left horizontal plate of the two horizontal plates extending in the front-rear direction Y is moved in the left-right direction X by a ball screw mechanism (not shown). It is provided to be freely movable. The upper guide 812 moves in the left-right direction X when the drive motor M81 (FIG. 3) coupled to the ball screw mechanism operates in accordance with an operation command from the motor control unit 63 of the control unit 6. Similarly to the above, the upper guide 812 is configured to move in the left-right direction X by the drive motor M81 with respect to the right horizontal plate. Further, for each of the two horizontal plates extending in the front-rear direction Y, the upper guide 812 is configured to move in the left-right direction X by the drive motor M81 as described above. In this way, the four upper guides 812 surround the plate PP and the substrate SB at a position vertically below the position XP23, and each upper guide 812 can be moved toward and away from the plate PP independently. Therefore, it is possible to align the plate PP and the substrate SB by horizontally moving or rotating them on the shuttle hand by controlling the movement amount of each upper guide 812.

また、本実施形態では、後で説明するように、ブランケットBL上のパターン層を基板SBに転写した後、ブランケットBLを基板SBから剥離するが、その剥離段階で静電気が発生する。また、版PPによりブランケットBL上の塗布層をパターニングした後、ブランケットBLを版PPから剥離した際にも、静電気が発生する。そこで、本実施形態では、静電気を除電するために、除電部9が設けられている。この除電部9は、(+X)側より上ステージ部3と下ステージ部5で挟まれた空間に向けてイオンを照射するイオナイザ91を有している。   In this embodiment, as will be described later, after the pattern layer on the blanket BL is transferred to the substrate SB, the blanket BL is peeled off from the substrate SB, and static electricity is generated in the peeling step. In addition, static electricity is generated when the blanket BL is peeled from the plate PP after the coating layer on the blanket BL is patterned by the plate PP. Therefore, in the present embodiment, a static elimination unit 9 is provided to neutralize static electricity. The charge removal unit 9 includes an ionizer 91 that irradiates ions toward a space sandwiched between the upper stage unit 3 and the lower stage unit 5 from the (+ X) side.

制御部6は、CPU(Central Processing Unit)61、メモリ62、モータ制御部63、バルブ制御部64、画像処理部65および表示/操作部66を有しており、CPU61はメモリ62に予め記憶されたプログラムにしたがって装置各部を制御して、図4に示すように、パターニング処理および転写処理を実行する。   The control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a memory 62, a motor control unit 63, a valve control unit 64, an image processing unit 65, and a display / operation unit 66. The CPU 61 is stored in the memory 62 in advance. Each part of the apparatus is controlled according to the program, and the patterning process and the transfer process are executed as shown in FIG.

図4は、図1の印刷装置の全体動作を示すフローチャートである。この印刷装置100の初期状態では、版用シャトル23Lおよび基板用シャトル23Rはそれぞれ中間位置XP22、XP24に位置決めされている。そして、版洗浄装置の版搬送ロボット(図示省略)による版PPの搬送動作と同期して版PPの投入工程(ステップS1)、ならびに基板洗浄装置の基板搬送ロボット(図示省略)の基板SBの搬送動作と同期して基板SBの投入工程(ステップS2)を実行する。なお、版用シャトル23Lおよび基板用シャトル23Rが一体的に左右方向Xに移動するという搬送構造を採用しているため、版PPの搬入を行った(ステップS1)後、基板SBの搬入を行う(ステップS2)が、両者の順序を入れ替えてもよい。   FIG. 4 is a flowchart showing the overall operation of the printing apparatus of FIG. In the initial state of the printing apparatus 100, the plate shuttle 23L and the substrate shuttle 23R are positioned at intermediate positions XP22 and XP24, respectively. The plate PP loading process (step S1) and the substrate SB of the substrate cleaning robot (not shown) of the substrate cleaning apparatus are transferred in synchronism with the plate PP transfer operation of the plate cleaning robot (not shown) of the plate cleaning apparatus. In synchronization with the operation, the substrate SB loading step (step S2) is executed. Since the plate shuttle 23L and the substrate shuttle 23R integrally move in the left-right direction X, the plate PP is loaded (step S1), and then the substrate SB is loaded. (Step S2) may interchange the order of both.

このように、本実施形態では、パターニング処理を実行する前に、版PPのみならず、基板SBをも準備しておき、後で詳述するように、パターニング処理および転写処理を連続して実行する。これによって、ブランケットBL上でパターニングされた塗布層が基板SBに転写されるまでの時間間隔を短縮することができ、安定した処理が実行される。   As described above, in this embodiment, not only the plate PP but also the substrate SB is prepared before the patterning process is performed, and the patterning process and the transfer process are continuously performed as will be described in detail later. To do. As a result, the time interval until the coating layer patterned on the blanket BL is transferred to the substrate SB can be shortened, and stable processing is performed.

次のステップS3では、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させる。これによって、版用シャトル23Lが版吸着位置XP23に移動して位置決めされる。そして、版用シャトル昇降モータM22Lが回転軸を回転させ、昇降プレート231を下方向(−Z)に移動させる。これによって、版用シャトル23Lに支持されたまま版PPが搬送位置よりも低いプリアライメント位置に移動して位置決めされる。   In the next step S3, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction. As a result, the plate shuttle 23L moves to the plate suction position XP23 and is positioned. Then, the plate shuttle elevating motor M22L rotates the rotation shaft to move the elevating plate 231 downward (-Z). As a result, the plate PP is moved and positioned to a pre-alignment position lower than the transport position while being supported by the plate shuttle 23L.

次に、上ガイド駆動モータM81が作動して上ガイド812が移動し、各上ガイド812が版用シャトル23Lに支持される版PPの端面と当接して版PPを予め設定した水平位置に位置決めする。その後、各上ガイド駆動モータM81が逆方向に作動し、各上ガイド812が版PPから離間する。こうして、版PPのプリアライメント処理が完了すると、ステージ昇降モータM31が回転軸を所定方向に回転させ、吸着プレート34を下方向(−Z)に下降させて版PPの上面と当接させる。それに続いて、バルブV31が開き、これによって上ステージ用の吸着機構により版PPが吸着プレート34に吸着される。   Next, the upper guide drive motor M81 is actuated to move the upper guide 812, and each upper guide 812 contacts the end face of the plate PP supported by the plate shuttle 23L to position the plate PP at a preset horizontal position. To do. Thereafter, each upper guide drive motor M81 operates in the reverse direction, and each upper guide 812 is separated from the plate PP. Thus, when the pre-alignment processing of the plate PP is completed, the stage elevating motor M31 rotates the rotating shaft in a predetermined direction, and the suction plate 34 is lowered downward (−Z) to contact the upper surface of the plate PP. Subsequently, the valve V31 is opened, whereby the plate PP is sucked onto the suction plate 34 by the upper stage suction mechanism.

こうして版PPの吸着が完了すると、ステージ昇降モータM31が逆方向に回転して、吸着プレート34が版PPを吸着保持したまま鉛直上方に上昇して版吸着位置XP23の鉛直上方位置に版PPを移動させる。そして、版用シャトル昇降モータM22Lが回転軸を回転させ、昇降プレート231を鉛直上方に移動させ、版用シャトル23Lをプリアライメント位置から搬送位置、つまり版吸着位置XP23に移動して位置決めする。その後、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させてシャトル保持プレート22を(+X)方向に移動させ、空になった版用シャトル23Lを中間位置XP22に位置決めする。   When the adsorption of the plate PP is completed in this way, the stage elevating motor M31 rotates in the reverse direction, and the adsorption plate 34 moves up vertically while adsorbing and holding the plate PP, so that the plate PP is placed at a position above the plate adsorption position XP23. Move. Then, the plate shuttle elevating motor M22L rotates the rotation shaft to move the elevating plate 231 vertically upward, and the plate shuttle 23L is moved from the pre-alignment position to the transport position, that is, the plate suction position XP23 and positioned. Thereafter, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (+ X) direction, and the empty plate shuttle 23L is positioned at the intermediate position XP22.

次のステップS4では、ステージ駆動モータM41が作動してアライメントステージ42を初期位置に移動させる。これによって、毎回スタートが同じ位置となる。それに続いて、ピン昇降シリンダCL51が動作してリフトプレート541を上昇させ、リフトピン542を吸着プレート51の上面から鉛直上方に突出させる。こうして、ブランケットBLの投入準備が完了すると、図示を省略するブランケット搬送ロボットが、装置100にアクセスしてブランケットBLをリフトピン542の頂部に載置した後、装置100から退避する。次に、ピン昇降シリンダCL51が動作してリフトプレート541を下降させる。これによって、リフトピン542がブランケットBLを支持したまま下降してブランケットBLを吸着プレート51に載置する。すると、下ガイド駆動モータM82が作動し、下ガイド822が移動し、各下ガイド822が吸着プレート51に支持されるブランケットBLの端面と当接してブランケットBLを予め設定した水平位置に位置決めする。   In the next step S4, the stage drive motor M41 is operated to move the alignment stage 42 to the initial position. As a result, the start becomes the same position every time. Subsequently, the pin elevating cylinder CL51 operates to raise the lift plate 541 and cause the lift pin 542 to protrude vertically upward from the upper surface of the suction plate 51. Thus, when the blanket BL preparation is completed, a blanket transport robot (not shown) accesses the apparatus 100 and places the blanket BL on the top of the lift pin 542 and then withdraws from the apparatus 100. Next, the pin lifting cylinder CL51 operates to lower the lift plate 541. As a result, the lift pins 542 descend while supporting the blanket BL and place the blanket BL on the suction plate 51. Then, the lower guide drive motor M82 operates, the lower guide 822 moves, and each lower guide 822 contacts the end face of the blanket BL supported by the suction plate 51 to position the blanket BL at a preset horizontal position.

こうしてブランケットBLのプリアライメント処理が完了すると、吸着バルブV52が開き、これによって下ステージ用の吸着機構に対して調圧された負圧が供給されてブランケットBLが吸着プレート51に吸着される。さらに、各下ガイド駆動モータM82が回転軸を逆方向に回転させ、各下ガイド822をブランケットBLから離間させる。これによって、パターニング処理の準備が完了する。   When the pre-alignment process of the blanket BL is completed in this way, the suction valve V52 is opened, whereby a negative pressure adjusted to the lower stage suction mechanism is supplied, and the blanket BL is sucked to the suction plate 51. Further, each lower guide drive motor M82 rotates the rotating shaft in the reverse direction, and each lower guide 822 is separated from the blanket BL. Thereby, the preparation for the patterning process is completed.

次のステップS5では、センサ水平駆動シリンダCL52(図3)が動作してブランケット厚み計測センサSN51をブランケットBLの右端部の直上位置に位置決めする。そして、ブランケット厚み計測センサSN51がブランケットBLの厚みに関連する情報を制御部6に出力し、これによってブランケットBLの厚みが計測される。その後で、上記センサ水平駆動シリンダCL52が逆方向に動作してブランケット厚み計測センサSN51を吸着プレート51から退避させる。   In the next step S5, the sensor horizontal drive cylinder CL52 (FIG. 3) operates to position the blanket thickness measurement sensor SN51 at a position immediately above the right end of the blanket BL. And blanket thickness measurement sensor SN51 outputs the information relevant to the thickness of blanket BL to the control part 6, and, thereby, the thickness of blanket BL is measured. Thereafter, the sensor horizontal drive cylinder CL52 operates in the reverse direction to retract the blanket thickness measurement sensor SN51 from the suction plate 51.

次に、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を所定方向に回転させ、吸着プレート34を下方向(−Z)に下降させて版PPをブランケットBLの近傍に移動させる。さらに、第2ステージ昇降モータM32が回転軸を回転させ、狭いピッチで吸着プレート34を昇降させて鉛直方向Zにおける版PPとブランケットBLの間隔、つまりギャップ量を正確に調整する。なお、このギャップ量は版PPおよびブランケットBLの厚み計測結果に基づいて制御部6により決定される。   Next, the first stage elevating motor M31 rotates the rotating shaft in a predetermined direction, lowers the suction plate 34 downward (−Z), and moves the plate PP to the vicinity of the blanket BL. Further, the second stage elevating motor M32 rotates the rotating shaft to raise and lower the suction plate 34 at a narrow pitch, thereby accurately adjusting the interval between the plate PP and the blanket BL in the vertical direction Z, that is, the gap amount. The gap amount is determined by the control unit 6 based on the thickness measurement results of the plate PP and the blanket BL.

そして、押さえ部7の押さえ部材71を下降させてブランケットBLの周縁部を全周にわたって押さえ部材71で押さえ付ける。それに続いて、バルブV51、V52が動作して吸着プレート51とブランケットBLとの間にエアーを部分的に供給してブランケットBLを部分的に膨らませる。この浮上部分が上ステージ部3に保持された版PPに押し付けられる。その結果、ブランケットBLの中央部が版PPに密着して版PPの下面に予め形成されたパターンがブランケットBLの上面に予め塗布された塗布層と当接して当該塗布層をパターニングしてパターン層を形成する。   Then, the pressing member 71 of the pressing part 7 is lowered and the peripheral edge of the blanket BL is pressed by the pressing member 71 over the entire circumference. Subsequently, the valves V51 and V52 operate to partially supply air between the suction plate 51 and the blanket BL to partially expand the blanket BL. This floating portion is pressed against the plate PP held on the upper stage portion 3. As a result, the central portion of the blanket BL is in close contact with the plate PP, and a pattern formed in advance on the lower surface of the plate PP comes into contact with the coating layer previously applied on the upper surface of the blanket BL, and the coating layer is patterned to form a pattern layer. Form.

次のステップS6では、第2ステージ昇降モータM32が回転軸を回転させて吸着プレート34が上昇して版PPをブランケットBLから剥離させる。また、剥離処理を行うために版PPを上昇させるのと並行して適時、バルブV51、V52の開閉状態を切替え、ブランケットBLに負圧を与えて吸着プレート51側に引き寄せる。その後、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、吸着プレート34を上昇させて版PPをイオナイザ91とほぼ同一高さの除電位置に位置決めする。また、押さえ部7の押さえ部材71を上昇させてブランケットBLの押さえ付けを解除する。それに続いて、イオナイザ91が作動して上記版剥離処理時に発生する静電気を除電する。この除去処理が完了すると、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、版PPを吸着保持したまま吸着プレート34が初期位置(版吸着位置XP23よりも高い位置)まで上昇する。   In the next step S6, the second stage elevating motor M32 rotates the rotating shaft, and the suction plate 34 is raised to peel the plate PP from the blanket BL. Further, in parallel with raising the plate PP to perform the peeling process, the valve V51, V52 is switched between open and closed, and negative pressure is applied to the blanket BL to draw it toward the suction plate 51. After that, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft to raise the suction plate 34 and position the plate PP at a static elimination position substantially the same height as the ionizer 91. Further, the pressing member 71 of the pressing unit 7 is raised to release the blanket BL. Subsequently, the ionizer 91 operates to remove static electricity generated during the plate peeling process. When this removal process is completed, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft, and the suction plate 34 moves up to the initial position (position higher than the plate suction position XP23) while sucking and holding the plate PP.

次のステップS7では、回転アクチュエータRA2、RA2が動作し、版用ハンド232、232を180゜回転させて原点位置から反転位置に位置決めする。これによって、ハンド姿勢が未使用姿勢から使用済姿勢に切り替わり、使用済みの版PPの受取準備が完了する。そして、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させる。これによって、版用シャトル23Lが版吸着位置XP23に移動して位置決めされる。   In the next step S7, the rotary actuators RA2 and RA2 operate to rotate the plate hands 232 and 232 by 180 ° to position them from the origin position to the reverse position. As a result, the hand posture is switched from the unused posture to the used posture, and the preparation for receiving the used plate PP is completed. Then, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction. As a result, the plate shuttle 23L moves to the plate suction position XP23 and is positioned.

一方、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、版PPを吸着保持したまま吸着プレート34が版用シャトル23Lのハンド232、232に向けて下降してハンド232、232上に版PPを位置させた後、バルブV31,V32が閉じ、これによって吸着プレート34の吸着機構による版PPの吸着が解除されて搬送位置での版PPの受け渡しが完了する。そして、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を逆回転させ、吸着プレート34を初期位置まで上昇させる。その後、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(+X)方向に移動させる。これによって、版用シャトル23Lが使用済み版PPを保持したまま中間位置XP22に移動して位置決めされる。   On the other hand, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft, the suction plate 34 descends toward the hands 232, 232 of the plate shuttle 23L while holding the plate PP, and the plate PP is placed on the hands 232, 232. After the positioning, the valves V31 and V32 are closed, whereby the suction of the plate PP by the suction mechanism of the suction plate 34 is released, and the delivery of the plate PP at the transport position is completed. Then, the first stage elevating motor M31 rotates the rotating shaft in the reverse direction to raise the suction plate 34 to the initial position. Thereafter, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (+ X) direction. As a result, the plate shuttle 23L moves to the intermediate position XP22 and is positioned while holding the used plate PP.

次のステップS8では、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(+X)方向に移動させる。これによって、処理前の基板SBを保持する基板用シャトル23Rが基板吸着位置XP23に移動して位置決めされる。そして、版PPのプリアライメント処理および吸着プレート34による版PPの吸着処理と同様にして、基板SBのプリアライメント処理および基板SBの吸着処理が実行される。その後、基板SBの吸着が検出されると、ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、基板SBを吸着保持したまま吸着プレート34を鉛直上方に上昇させて基板吸着位置XP23より高い位置に基板SBを移動させる。そして、基板用シャトル昇降モータM22Rが回転軸を回転させ、基板用シャトル23Rをプリアライメント位置から搬送位置に移動させて位置決めする。その後、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させてシャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させ、空になった基板用シャトル23Rを中間位置XP24に位置決めする。   In the next step S8, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (+ X) direction. Thus, the substrate shuttle 23R that holds the unprocessed substrate SB moves to the substrate suction position XP23 and is positioned. Then, the pre-alignment process of the substrate SB and the suction process of the substrate SB are performed in the same manner as the pre-alignment process of the plate PP and the suction process of the plate PP by the suction plate 34. Thereafter, when the adsorption of the substrate SB is detected, the stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft, and the adsorption plate 34 is moved vertically upward while the substrate SB is adsorbed and held, so that the substrate SB is positioned higher than the substrate adsorption position XP23. Move. Then, the substrate shuttle elevating motor M22R rotates the rotation shaft to move the substrate shuttle 23R from the pre-alignment position to the transport position for positioning. Thereafter, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction, and positions the empty substrate shuttle 23R at the intermediate position XP24.

次のステップS9では、ブランケット厚みが計測され、さらに精密アライメントが実行された後で、転写処理が実行される。すなわち、パターニング処理での厚み計測と同様にして、ブランケットBLの厚みが計測される。なお、このようにパターニング直前のみならず、転写直前においてもブランケットBLの厚みを計測する主たる理由は、ブランケットBLの一部が膨潤することでブランケットBLの厚みが経時変化するためであり、転写直前でのブランケット厚みを計測することで高精度な転写処理を行うことが可能となる。   In the next step S9, the blanket thickness is measured, and after the fine alignment is executed, the transfer process is executed. That is, the thickness of the blanket BL is measured in the same manner as the thickness measurement in the patterning process. The main reason for measuring the thickness of the blanket BL not only immediately before patterning but also immediately before transfer is that the thickness of the blanket BL changes with time due to swelling of a part of the blanket BL. By measuring the blanket thickness at, a highly accurate transfer process can be performed.

次に、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を所定方向に回転させ、吸着プレート34を下方向(−Z)に下降させて基板SBをブランケットBLの近傍に移動させる。さらに、第2ステージ昇降モータM32が回転軸を回転させ、狭いピッチで吸着プレート34を昇降させて鉛直方向Zにおける基板SBとブランケットBLの間隔、つまりギャップ量を正確に調整する。このギャップ量については、基板SBおよびブランケットBLの厚み計測結果に基づいて制御部6により決定される。そして、パターニング(ステップS5)と同様に、押さえ部材71によるブランケットBLの周縁部の押さえ付けを行う。   Next, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft in a predetermined direction, lowers the suction plate 34 downward (−Z), and moves the substrate SB to the vicinity of the blanket BL. Further, the second stage elevating motor M32 rotates the rotating shaft to raise and lower the suction plate 34 at a narrow pitch, thereby accurately adjusting the distance between the substrate SB and the blanket BL in the vertical direction Z, that is, the gap amount. The gap amount is determined by the control unit 6 based on the thickness measurement results of the substrate SB and the blanket BL. Then, similarly to the patterning (step S5), the pressing member 71 presses the peripheral edge of the blanket BL.

こうして、基板SBとブランケットBLとはいずれもプリアライメントされ、しかも転写処理に適した間隔だけ離間して位置決めされるが、ブランケットBLに形成されたパターン層を基板SBに正確に転写するためには、両者を精密に位置合せする必要がある。そこで、本実施形態では、撮像部43が、ブランケットBLにパターニングされたアライメントマークならびに基板SBに形成されるアライメントマークを撮像し、それらの画像を制御部6の画像処理部65に出力する。そして、それらの画像に基づいて制御部6は基板SBに対してブランケットBLを位置合せするための制御量を求め、さらにアライメント部4のステージ駆動モータM41の動作指令を作成する。そして、ステージ駆動モータM41が上記制御指令に応じて作動して吸着プレート51を水平方向に移動させるとともに鉛直方向Zに延びる仮想回転軸回りに回転させてブランケットBLを基板SBに精密に位置合せする(アライメント処理)。   Thus, both the substrate SB and the blanket BL are pre-aligned and positioned at a distance suitable for the transfer process, but in order to accurately transfer the pattern layer formed on the blanket BL to the substrate SB. It is necessary to align the two precisely. Therefore, in the present embodiment, the imaging unit 43 images the alignment marks patterned on the blanket BL and the alignment marks formed on the substrate SB, and outputs these images to the image processing unit 65 of the control unit 6. Based on these images, the control unit 6 obtains a control amount for aligning the blanket BL with respect to the substrate SB, and further creates an operation command for the stage drive motor M41 of the alignment unit 4. Then, the stage drive motor M41 operates according to the control command to move the suction plate 51 in the horizontal direction and rotate around the virtual rotation axis extending in the vertical direction Z to precisely align the blanket BL with the substrate SB. (Alignment process).

そして、バルブV51、V52が動作して吸着プレート51とブランケットBLとの間にエアーを部分的に供給してブランケットBLを部分的に膨らませる。この浮上部分が上ステージ部3に保持された基板SBに押し付けられる。その結果、ブランケットBLが基板SBに密着する。これによって、ブランケットBL側のパターン層が基板SBの下面のパターンと精密に位置合せされながら、基板SBに転写される。   Then, the valves V51 and V52 are operated to partially supply air between the suction plate 51 and the blanket BL to partially inflate the blanket BL. This floating portion is pressed against the substrate SB held on the upper stage portion 3. As a result, the blanket BL adheres to the substrate SB. Thus, the pattern layer on the blanket BL side is transferred to the substrate SB while being precisely aligned with the pattern on the lower surface of the substrate SB.

次のステップS10では、版剥離(ステップS6)と同様に、ブランケットBLからの基板SBの剥離、除電位置への基板SBの位置決め、押さえ部材71によるブランケットBLの押付解除、除電を実行する。その後、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、基板SBを吸着保持したまま吸着プレート34が初期位置(搬送位置よりも高い位置)まで上昇する。   In the next step S10, similarly to the plate peeling (step S6), the peeling of the substrate SB from the blanket BL, the positioning of the substrate SB to the discharging position, the pressing release of the blanket BL by the pressing member 71, and discharging are executed. Thereafter, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft, and the suction plate 34 moves up to the initial position (position higher than the transport position) while holding the substrate SB by suction.

次のステップS11では、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(+X)方向に移動させる。これによって、基板用シャトル23Rが基板吸着位置XP23に移動して位置決めされる。また、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を回転させ、基板SBを吸着保持したまま吸着プレート34を基板用シャトル23Rのハンド232、232に向けて下降させる。その後、バルブV31が閉じ、これによって吸着機構による基板SBの吸着が解除される。そして、第1ステージ昇降モータM31が回転軸を逆回転させ、吸着プレート34を初期位置まで上昇させる。その後、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させて当該基板SBを保持したまま基板用シャトル23Rを中間位置XP24に移動させて位置決めする。   In the next step S11, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (+ X) direction. As a result, the substrate shuttle 23R moves to the substrate suction position XP23 and is positioned. Further, the first stage elevating motor M31 rotates the rotation shaft to lower the suction plate 34 toward the hands 232 and 232 of the substrate shuttle 23R while holding the substrate SB. Thereafter, the valve V31 is closed, whereby the adsorption of the substrate SB by the adsorption mechanism is released. Then, the first stage elevating motor M31 rotates the rotating shaft in the reverse direction to raise the suction plate 34 to the initial position. Thereafter, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotating shaft, moves the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction, and moves the substrate shuttle 23R to the intermediate position XP24 while holding the substrate SB, thereby positioning.

次のステップS12では、バルブV51、V52が動作して吸着プレート51によるブランケットBLの吸着を解除する。そして、ピン昇降シリンダCL51が動作してリフトプレート541を上昇させ、使用済みのブランケットBLを吸着プレート51から鉛直上方に持ち上げる。そして、ブランケット搬送ロボットが、装置100にアクセスして使用済みのブランケットBLをリフトピン542の頂部から受け取り、装置100から退避する。これに続いて、ピン昇降シリンダCL51が動作してリフトプレート541を下降させ、リフトピン542を吸着プレート51よりも下方向(−Z)に下降させる。   In the next step S12, the valves V51 and V52 are operated to release the suction of the blanket BL by the suction plate 51. Then, the pin lifting cylinder CL51 operates to raise the lift plate 541 and lift the used blanket BL vertically upward from the suction plate 51. Then, the blanket transport robot accesses the apparatus 100 to receive the used blanket BL from the top of the lift pin 542 and retracts from the apparatus 100. Following this, the pin elevating cylinder CL51 operates to lower the lift plate 541 and lower the lift pin 542 downward (−Z) from the suction plate 51.

次のステップS13では、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22が(+X)方向に移動する。これによって、版用シャトル23Lが版受渡し位置XP21に移動して位置決めされる。それに続いて、版洗浄装置の版搬送ロボットが使用済みの版PPを印刷装置100から取り出す。こうして版PPの搬出が完了すると、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させてシャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させ、版用シャトル23Lを中間位置XP22に位置決めする。   In the next step S13, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft, and the shuttle holding plate 22 moves in the (+ X) direction. As a result, the plate shuttle 23L moves to the plate delivery position XP21 and is positioned. Subsequently, the used plate PP is taken out from the printing apparatus 100 by the plate transport robot of the plate cleaning apparatus. When unloading of the plate PP is completed in this way, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction, thereby positioning the plate shuttle 23L at the intermediate position XP22.

次のステップS14では、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させ、シャトル保持プレート22を(−X)方向に移動させる。これによって、基板用シャトル23Rが基板受渡し位置XP25に移動して位置決めされる。それに続いて、基板洗浄装置の基板搬送ロボットが転写処理を受けた基板SBを印刷装置100から取り出す。こうして基板SBの搬出が完了すると、シャトル水平駆動モータM21が回転軸を回転させてシャトル保持プレート22を(+X)方向に移動させ、基板用シャトル23Rを中間位置XP23に位置決めする。これにより、印刷装置100は初期状態に戻る。   In the next step S14, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft, and moves the shuttle holding plate 22 in the (−X) direction. Thus, the substrate shuttle 23R is moved to the substrate delivery position XP25 and positioned. Subsequently, the substrate transport robot of the substrate cleaning apparatus takes out the substrate SB subjected to the transfer process from the printing apparatus 100. When the unloading of the substrate SB is completed in this manner, the shuttle horizontal drive motor M21 rotates the rotation shaft to move the shuttle holding plate 22 in the (+ X) direction, thereby positioning the substrate shuttle 23R at the intermediate position XP23. Thereby, the printing apparatus 100 returns to the initial state.

次に、上記のように構成された印刷装置100における精密アライメント動作についてさらに詳しく説明する。先に説明したように、この実施形態では、下ステージ部5の上面に保持されるブランケットBLと上ステージ部3の下面に保持される基板SBとの精密アライメントを、これらに予め形成されたアライメントマークを撮像部43により撮像するとともに、その撮像結果に基づいてアライメントステージ42を動作させることによって行う。ここで、想定する基板SBの平面サイズは350mm×300mm程度である。一方、目標とする基板SBとブランケットBLとの位置合わせ精度は、例えば±3μm程度である。   Next, the precise alignment operation in the printing apparatus 100 configured as described above will be described in more detail. As described above, in this embodiment, precise alignment between the blanket BL held on the upper surface of the lower stage portion 5 and the substrate SB held on the lower surface of the upper stage portion 3 is performed on the alignment formed in advance on these. The mark is picked up by the image pickup unit 43 and the alignment stage 42 is operated based on the image pickup result. Here, the assumed planar size of the substrate SB is about 350 mm × 300 mm. On the other hand, the alignment accuracy between the target substrate SB and the blanket BL is, for example, about ± 3 μm.

図5はアライメントステージの詳細構造を示す図である。前記したように、アライメントステージ42はステージベース421およびステージトップ422を備えており、これらの間に支持機構423が設けられるとともに、ステージ駆動モータM41により支持機構423が駆動されることで、ステージベース421に対するステージトップ422の移動が実現される。図5では、ステージベース421の四隅にそれぞれ設けられた支持機構423のそれぞれを、符号423a,423b,423cおよび423dにより区別している。また、これらの各々に結合されるステージ駆動モータM41に対して、それぞれ符号M41a,M41b,M41cおよびM41dを付している。   FIG. 5 is a diagram showing a detailed structure of the alignment stage. As described above, the alignment stage 42 includes the stage base 421 and the stage top 422. The support mechanism 423 is provided between them, and the stage drive motor M41 drives the support mechanism 423, whereby the stage base. Movement of the stage top 422 relative to 421 is realized. In FIG. 5, the support mechanisms 423 provided at the four corners of the stage base 421 are distinguished from each other by reference numerals 423a, 423b, 423c, and 423d. Further, the stage drive motor M41 coupled to each of these is denoted by reference numerals M41a, M41b, M41c, and M41d, respectively.

ステージ駆動モータM41aが支持機構423aを駆動することにより、支持機構423aの近傍に点線矢印で示すように、支持機構423aはY方向に所定の範囲で移動可能となっている。また、それぞれの近傍に点線矢印で示すように、ステージ駆動モータM41bは支持機構423bをX方向に、ステージ駆動モータM41cは支持機構423cをY方向に、ステージ駆動モータM41dは支持機構423dをX方向に、それぞれ所定の範囲で移動可能となっている。   The stage drive motor M41a drives the support mechanism 423a, so that the support mechanism 423a can move in a predetermined range in the Y direction as indicated by a dotted arrow in the vicinity of the support mechanism 423a. Also, as indicated by dotted arrows in the vicinity of each of them, the stage drive motor M41b has the support mechanism 423b in the X direction, the stage drive motor M41c has the support mechanism 423c in the Y direction, and the stage drive motor M41d has the support mechanism 423d in the X direction. In addition, each can move within a predetermined range.

支持機構423aおよび423cが互いに同方向に移動することで、ステージトップ422はステージベース421に対して(+Y)方向または(−Y)方向に移動する。また、支持機構423bおよび423dが互いに同方向に移動することで、ステージトップ422はステージベース421に対して(+X)方向または(−X)方向に移動する。一方、これらが互いに逆方向に移動することで、ステージトップ422はステージベース421に対し鉛直軸周りに回転する。このようにして、ステージベース421に対するステージトップ422の水平面(XY平面)内における移動とZ軸周りの回転運動とが実現されている。   As the support mechanisms 423 a and 423 c move in the same direction, the stage top 422 moves in the (+ Y) direction or the (−Y) direction with respect to the stage base 421. Further, the stage top 422 moves in the (+ X) direction or the (−X) direction with respect to the stage base 421 by the support mechanisms 423b and 423d moving in the same direction. On the other hand, the stage top 422 rotates around the vertical axis with respect to the stage base 421 as they move in opposite directions. In this manner, movement of the stage top 422 relative to the stage base 421 in the horizontal plane (XY plane) and rotational movement about the Z axis are realized.

図6は撮像部の詳細構造を示す図である。図2に示したように、撮像部43はその上端部が下ステージ部5の吸着プレート51の直下まで延びており、その先端部には図6に示すCCDカメラ430が取り付けられている。なお、撮像部43は、吸着プレート51により吸着保持されるブランケットBLの四隅に対応して4箇所設けられているが、それらの撮像部43の構造はいずれも同一である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed structure of the imaging unit. As shown in FIG. 2, the imaging unit 43 has an upper end extending directly below the suction plate 51 of the lower stage unit 5, and a CCD camera 430 shown in FIG. In addition, although the imaging part 43 is provided in four places corresponding to the four corners of the blanket BL sucked and held by the suction plate 51, the structures of these imaging parts 43 are the same.

吸着プレート51のうちブランケットBLの四隅に対応する位置にはそれぞれ透明な石英窓52aが嵌め込まれており、吸着プレート51の下方から該石英窓52aを介してブランケットBLが見通せるようになっている。石英窓52aの下方には、CCDカメラ430が配置されている。具体的には、石英窓52aの直下位置に、対物レンズ435、ハーフミラー437およびCCD撮像素子の受光面438がこの順番で配置されている。対物レンズ435の光軸は略鉛直方向と一致しており、該光軸上に石英窓52aおよび受光面438がそれぞれ配置されている。ハーフミラー437には側方から光源436からの光が入射しており、該光はハーフミラー437で反射されて石英窓52aに向けて出射され、石英窓52aを介してブランケットBLに入射する。   Transparent quartz windows 52a are fitted into the suction plate 51 at positions corresponding to the four corners of the blanket BL so that the blanket BL can be seen through the quartz window 52a from below the suction plate 51. A CCD camera 430 is disposed below the quartz window 52a. Specifically, the objective lens 435, the half mirror 437, and the light receiving surface 438 of the CCD image sensor are arranged in this order immediately below the quartz window 52a. The optical axis of the objective lens 435 coincides with the substantially vertical direction, and the quartz window 52a and the light receiving surface 438 are respectively disposed on the optical axis. Light from the light source 436 is incident on the half mirror 437 from the side. The light is reflected by the half mirror 437 and emitted toward the quartz window 52a, and then enters the blanket BL via the quartz window 52a.

上ステージ部3の吸着プレート34の下面に保持された基板SBの下面のうち石英窓52aに臨む位置には、所定の第1アライメントマークAM1が予め形成されている。一方、下ステージ部5の吸着プレート51の上面に保持されたブランケットBLの上面のうち石英窓52aに臨む位置には、所定の第2アライメントマークAM2が予め形成されている。すなわち、基板SBとブランケットBLとは、それぞれのアライメントマーク形成面が互いに向き合うように対向配置されている。これにより、鉛直方向(Z方向)における両アライメントマーク間の距離を小さくすることができる。ギャップ調整後の基板SBとブランケットBLとの間の間隔Gsbについては、これをできるだけ小さくすることが望ましいが、装置各部の寸法精度や基板SBおよびブランケットBLの撓み等を考慮すると、基板SBとブランケットBLとの予定しない接触を防ぐためにはある程度離さざるを得ない。ここでは例えば間隔Gsbを300μmとする。   A predetermined first alignment mark AM1 is formed in advance at a position facing the quartz window 52a on the lower surface of the substrate SB held on the lower surface of the suction plate 34 of the upper stage portion 3. On the other hand, a predetermined second alignment mark AM2 is formed in advance at a position facing the quartz window 52a on the upper surface of the blanket BL held on the upper surface of the suction plate 51 of the lower stage portion 5. That is, the substrate SB and the blanket BL are arranged to face each other so that the respective alignment mark formation surfaces face each other. Thereby, the distance between the alignment marks in the vertical direction (Z direction) can be reduced. The gap Gsb between the substrate SB and the blanket BL after the gap adjustment is desirably as small as possible. However, in consideration of the dimensional accuracy of each part of the apparatus, the deflection of the substrate SB and the blanket BL, etc., the substrate SB and the blanket In order to prevent unscheduled contact with the BL, it must be separated to some extent. Here, for example, the interval Gsb is set to 300 μm.

ブランケットBLは、ガラス板または透明樹脂板の表面に例えばシリコンゴムによる薄い弾性層が形成されたものであり、光透過性を有する。したがって、下ステージ部5の下方からは、石英窓52aおよびブランケットBLを介して第1アライメントマークAM1および第2アライメントマークAM2が同時に見通せる状態となっている。CCD受光面438は、石英窓52aに臨んで配された第1アライメントマークAM1および第2アライメントマークAM2を同一視野内で一括して撮像する。   The blanket BL is formed by forming a thin elastic layer of, for example, silicon rubber on the surface of a glass plate or a transparent resin plate, and has light transmittance. Therefore, the first alignment mark AM1 and the second alignment mark AM2 can be seen from below the lower stage portion 5 through the quartz window 52a and the blanket BL. The CCD light receiving surface 438 images the first alignment mark AM1 and the second alignment mark AM2 arranged facing the quartz window 52a at once in the same field of view.

対物レンズ435、ハーフミラー437、受光面438および光源436は一体的に、XYテーブル431によってXY平面に沿った方向に、また精密昇降テーブル432によって鉛直方向(Z方向)に移動可能となっている。対物レンズ435の前側焦点は、精密昇降テーブル432によってブランケットBLのアライメントマーク形成面に合わせられる。一方、後側焦点は予めCCD撮像素子の受光面438に合わせられている。このため、CCD受光面438には、ブランケットBLに形成された第2アライメントマークAM2にピントが合った(焦点内の)光学像が結像され、CCDカメラ430によりこの光学像が撮像される。   The objective lens 435, the half mirror 437, the light receiving surface 438, and the light source 436 are integrally movable in the direction along the XY plane by the XY table 431 and in the vertical direction (Z direction) by the precision lifting table 432. . The front focal point of the objective lens 435 is aligned with the alignment mark forming surface of the blanket BL by the precision lifting table 432. On the other hand, the rear focus is adjusted in advance to the light receiving surface 438 of the CCD image sensor. For this reason, an optical image in focus (within the focus) is formed on the CCD light receiving surface 438 on the second alignment mark AM2 formed on the blanket BL, and this optical image is picked up by the CCD camera 430.

なお、第2アライメントマークAM2は、基板に転写すべきパターンと同一材料により、パターン形成と同時に、ブランケットBLの弾性層の表面に形成される。すなわち、版PPには基板SBに転写すべきパターンとともにアライメントマークAM2に対応するパターンが予め形成されており、版PPをブランケットBL上の塗布層に密着させてパターニングを行うときに、アライメントマークAM2も同時に形成される。上記の通り、ブランケットBLの主面のうち、弾性層が形成された側の一方主面が、パターンおよびアライメントマークの形成面となっている。   The second alignment mark AM2 is formed on the surface of the elastic layer of the blanket BL simultaneously with the pattern formation by using the same material as the pattern to be transferred to the substrate. That is, a pattern corresponding to the alignment mark AM2 is formed in advance on the plate PP together with a pattern to be transferred to the substrate SB. When patterning is performed by bringing the plate PP into close contact with the coating layer on the blanket BL, the alignment mark AM2 is formed. Are also formed at the same time. As described above, of the main surfaces of the blanket BL, one main surface on the side where the elastic layer is formed serves as a pattern and alignment mark forming surface.

図7はアライメントマークのパターンの例を示す図である。より詳しくは、図7(a)はこの実施形態において基板に形成される第1アライメントマークを示し、図7(b)はこの実施形態においてブランケットに形成される第2アライメントマークを示す。   FIG. 7 is a diagram showing an example of an alignment mark pattern. More specifically, FIG. 7A shows a first alignment mark formed on the substrate in this embodiment, and FIG. 7B shows a second alignment mark formed on the blanket in this embodiment.

図7(a)に示すように、基板SBに形成される第1アライメントマークAM1は、互いに離隔配置された複数の(この例では4個の)第1アライメントパターンAP1(AP11〜AP14)からなる。各アライメントパターンAP1は、ピントが合わない状態でも図形が消失しない程度のサイズ、例えば1辺が50μm程度の矩形(この例では正方形)で、四辺に囲まれた内部が一様に塗り潰された中実な図形である。このような第1アライメントパターンAP1が4個、それぞれが正方形の頂点になるような位置に配置されて第1アライメントマークAM1が構成される。各アライメントパターンAP1間の間隔は750μmである。   As shown in FIG. 7A, the first alignment mark AM1 formed on the substrate SB is composed of a plurality of (four in this example) first alignment patterns AP1 (AP11 to AP14) spaced apart from each other. . Each alignment pattern AP1 is of a size that does not erase the figure even when it is out of focus, for example, a rectangle with one side of about 50 μm (in this example, a square), and the inside surrounded by the four sides is uniformly filled It is a real figure. Four such first alignment patterns AP1 are arranged at positions where the apexes of each square are formed to form the first alignment mark AM1. The interval between the alignment patterns AP1 is 750 μm.

一方、図7(b)に示すように、ブランケットBLに形成される第2アライメントマークAM2は単一の第2アライメントパターンAP2からなる。第2アライメントパターンAP2は、例えば1辺が120μm程度の矩形で内部がくり抜かれて空白となった環状の中空な図形である。正方形をなす各辺の線幅は例えば10μmであり、したがって内部の正方形の1辺は100μm程度である。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, the second alignment mark AM2 formed on the blanket BL is composed of a single second alignment pattern AP2. The second alignment pattern AP2 is, for example, an annular hollow figure that is a rectangle having one side of about 120 μm and is hollowed out. The line width of each side forming a square is, for example, 10 μm, and therefore one side of the inner square is about 100 μm.

また、図7(c)はこれらのアライメントパターンの空間周波数スペクトルを示している。これらのパターンの有する空間周波数成分を比較すると、中実図形である第1アライメントパターンAP1が、中空図形である第2アライメントパターンAP2よりも多くの低周波成分を含んでいる。つまり、第1アライメントパターンAP1の方が、空間周波数のスペクトルが低周波数側に偏っている。後述する精密アライメント動作では、この特徴を利用して各アライメントパターンの位置検出を行う。   FIG. 7C shows the spatial frequency spectrum of these alignment patterns. Comparing the spatial frequency components of these patterns, the first alignment pattern AP1 that is a solid figure includes more low frequency components than the second alignment pattern AP2 that is a hollow figure. That is, in the first alignment pattern AP1, the spatial frequency spectrum is biased toward the low frequency side. In the precision alignment operation described later, the position of each alignment pattern is detected using this feature.

図8は精密アライメント動作のためのアライメントマークの配置を示す図である。基板SBおよびブランケットBLはほぼ同一の平面サイズを有する板状体であり、両者を重ね合わせたときに互いに対応する位置に、それぞれアライメントマークが形成される。すなわち、板状の基板SBの中央部には、回路パターン等の所定パターンが形成されて最終的にデバイスとして機能する有効パターン領域PRが設定される。これに対応するブランケットBLの表面領域がブランケットBLの有効パターン領域PRであり、基板SBに転写すべきパターンは版PPによってこの領域PRにパターニングされる。図8の例では矩形基板SBの中央部の矩形領域を有効パターン領域PRとしているが、これらの形状は矩形に限定されるものではなく任意である。   FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of alignment marks for precision alignment operation. The substrate SB and the blanket BL are plate-like bodies having substantially the same plane size, and alignment marks are respectively formed at positions corresponding to each other when they are overlapped. That is, an effective pattern region PR that finally functions as a device is formed by forming a predetermined pattern such as a circuit pattern in the center of the plate-like substrate SB. The surface area of the blanket BL corresponding to this is the effective pattern area PR of the blanket BL, and the pattern to be transferred to the substrate SB is patterned into this area PR by the plate PP. In the example of FIG. 8, the rectangular area at the center of the rectangular substrate SB is used as the effective pattern area PR. However, these shapes are not limited to the rectangle but are arbitrary.

そして、有効パターン領域PRの四隅の外側、基板SBの角部に近接する領域を、アライメントマーク形成領域ARとしている。なお、下ステージ部5の吸着プレート51に設けられる石英窓52aは、上記した4箇所のアライメントマーク形成領域ARに対応する位置にそれぞれ設けられる。   And the area | region which adjoins the corner | angular part of the board | substrate SB outside the four corners of the effective pattern area | region PR is made into the alignment mark formation area AR. Note that the quartz windows 52a provided on the suction plate 51 of the lower stage unit 5 are respectively provided at positions corresponding to the four alignment mark formation areas AR described above.

基板SBにおいては、例えばフォトリソグラフィー技術によって予め第1アライメントマークAM1が4箇所のアライメントマーク形成領域ARのそれぞれに形成されている。一方、ブランケットBLの各アライメントマーク形成領域ARに形成される第2アライメントマークAM2は、有効パターン領域PRに形成されるパターンと共に、版PPを用いてパターン形成材料によりパターニングされる。そのため、パターニング時の版PPとブランケットBLとの位置関係に関わらず、ブランケットBL上において有効パターン領域PRに形成されるパターンとアライメントマーク形成領域ARに形成されるアライメントマークとの位置関係は不変である。これにより、アライメントマークを用いた位置合わせにより基板SBとブランケットBL上のパターンとの位置関係が一定に保たれる。したがって版PPとブランケットBLとの間での精密アライメントは必ずしも必要ない。   In the substrate SB, the first alignment marks AM1 are formed in advance in each of the four alignment mark formation areas AR by, for example, a photolithography technique. On the other hand, the second alignment mark AM2 formed in each alignment mark formation region AR of the blanket BL is patterned with a pattern formation material using a plate PP together with a pattern formed in the effective pattern region PR. Therefore, regardless of the positional relationship between the plate PP and the blanket BL during patterning, the positional relationship between the pattern formed in the effective pattern region PR and the alignment mark formed in the alignment mark formation region AR on the blanket BL is unchanged. is there. Thereby, the positional relationship between the substrate SB and the pattern on the blanket BL is kept constant by the alignment using the alignment mark. Therefore, precise alignment between the plate PP and the blanket BL is not always necessary.

この実施形態では、上記のように構成されたアライメントパターンをアライメント部4の撮像部43によって撮像し、撮像した画像からアライメントパターンを検出して基板SBとブランケットBL(厳密にはブランケットBL上のパターン)との位置関係を把握し、必要に応じてこれらの位置を合わせるための調整動作を行う。   In this embodiment, the alignment pattern configured as described above is imaged by the imaging unit 43 of the alignment unit 4, the alignment pattern is detected from the captured image, and the substrate SB and the blanket BL (strictly, the pattern on the blanket BL). ) And an adjustment operation for aligning these positions as necessary.

本実施形態の第1アライメントマークおよび第2アライメントマークは、それぞれ上記したアライメントパターンを構成要素としてこれを1つまたは複数含んだものである。ただし、本実施形態の精密アライメント動作自体は、単一のアライメントパターンのみからなるアライメントマークによっても成立する。そこで、ここでは単一の第1アライメントパターンAP1からなる第1アライメントマークを基板SBに形成し、単一の第2アライメントパターンAP2からなる第2アライメントマークをブランケットBLに形成した例を用いてアライメント動作の原理を説明する。   The first alignment mark and the second alignment mark of the present embodiment each include one or a plurality of the above-described alignment patterns as constituent elements. However, the precision alignment operation itself of the present embodiment is also realized by an alignment mark consisting of only a single alignment pattern. Therefore, here, alignment is performed using an example in which a first alignment mark composed of a single first alignment pattern AP1 is formed on the substrate SB, and a second alignment mark composed of a single second alignment pattern AP2 is formed on the blanket BL. The principle of operation will be described.

図9はCCDカメラで撮像された画像の一例を示す図である。撮像された画像IMには、図9(a)に示すように、ピントが合った状態で高い画像コントラストで撮像された第2アライメントパターンAP2が含まれる。したがって、撮像された画像から第2アライメントパターンAP2の重心位置G2mを検出することは比較的容易である。第2アライメントパターンAP2を環状矩形の中空図形とした場合、例えば次のようにして重心位置を求めることができる。図9(b)に示すように、画像内の各位置ごとの輝度を所定の閾値で二値化することで第2アライメントパターンAP2のエッジ部分を抽出し、これから第2アライメントパターンAP2の輪郭を推定してその重心G2mの位置を求めることができる。特に、パターンの外形寸法や線幅などの特徴が予めわかっていることから、画像処理部65はそれらの特徴に特化した画像処理を適用することができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an image captured by a CCD camera. As shown in FIG. 9A, the captured image IM includes a second alignment pattern AP2 that is captured with high image contrast in a focused state. Therefore, it is relatively easy to detect the gravity center position G2m of the second alignment pattern AP2 from the captured image. When the second alignment pattern AP2 is an annular rectangular hollow figure, for example, the position of the center of gravity can be obtained as follows. As shown in FIG. 9B, the edge portion of the second alignment pattern AP2 is extracted by binarizing the luminance at each position in the image with a predetermined threshold, and the contour of the second alignment pattern AP2 is extracted from this. The position of the center of gravity G2m can be obtained by estimation. In particular, since the features such as the external dimensions and the line width of the pattern are known in advance, the image processing unit 65 can apply image processing specialized to those features.

一方、基板側に形成された第1アライメントパターンAP1については、必ずしもピントが合っているとは限らない。光軸方向における第1アライメントパターンAP1と第2アライメントパターンAP2との間隔が対物レンズ435の被写界深度以下であれば、第1アライメントパターンAP1と第2アライメントパターンAP2との両方にピントが合った画像を撮像することが可能である。しかしながら、アライメントパターン間の間隔が対物レンズ435の被写界深度よりも大きいとき、第2アライメントパターンAP2にピントを合わせれば第1アライメントパターンAP1は被写界深度外となってピントが合わず、輪郭のぼやけた画像として撮像される。   On the other hand, the first alignment pattern AP1 formed on the substrate side is not necessarily in focus. If the distance between the first alignment pattern AP1 and the second alignment pattern AP2 in the optical axis direction is equal to or smaller than the depth of field of the objective lens 435, both the first alignment pattern AP1 and the second alignment pattern AP2 are in focus. Images can be taken. However, when the interval between the alignment patterns is larger than the depth of field of the objective lens 435, if the second alignment pattern AP2 is focused, the first alignment pattern AP1 is out of the depth of field and cannot be focused. The image is taken as a blurred outline.

本実施形態では5倍程度の倍率を有する対物レンズ435を使用しており、その被写界深度は±30μm(合焦範囲として60μm)程度である。一方、装置100にセットされた基板SBとブランケットBLとの間隔Gsbはギャップ調整後において300μm程度である。このような条件では、両アライメントパターンに同時にピントを合わせることは不可能である。すなわち、第2アライメントパターンAP2にピントを合わせれば、必然的に第1アライメントパターンAP1にはピントが合わない。本実施形態の精密アライメント方法は、このような場合にも対応して高精度の位置合わせを可能とするものである。   In the present embodiment, an objective lens 435 having a magnification of about 5 times is used, and its depth of field is about ± 30 μm (60 μm as a focusing range). On the other hand, the gap Gsb between the substrate SB and the blanket BL set in the apparatus 100 is about 300 μm after the gap adjustment. Under such conditions, it is impossible to focus on both alignment patterns simultaneously. That is, if the second alignment pattern AP2 is focused, the first alignment pattern AP1 is not necessarily focused. The precision alignment method of the present embodiment enables highly accurate alignment corresponding to such a case.

第1アライメントパターンAP1にピントが合っていないとき、図9(a)に示すように、第1アライメントパターンAP1は破線で示す本来の外形よりも大きく、しかも輪郭がぼやけた状態で撮像されている。したがって元の第1アライメントパターンAP1の形状が有していた空間周波数成分のうち比較的高い周波数成分は失われている。このため、第2アライメントパターンAP2の場合のようにエッジを抽出する方法は適用が難しくまた検出誤差も大きくなると考えられる。そこで、図9(c)に示すように、輝度レベルのピーク位置をもって第1アライメントパターンAP1の重心位置を求める。   When the first alignment pattern AP1 is not in focus, as shown in FIG. 9A, the first alignment pattern AP1 is larger than the original outer shape indicated by a broken line, and the image is taken with a blurred outline. . Therefore, a relatively high frequency component is lost among the spatial frequency components that the shape of the original first alignment pattern AP1 had. For this reason, it is considered that the method of extracting an edge as in the case of the second alignment pattern AP2 is difficult to apply and the detection error increases. Therefore, as shown in FIG. 9C, the position of the center of gravity of the first alignment pattern AP1 is obtained from the peak position of the luminance level.

このとき、図7(c)に示したように、予め第1アライメントパターンAP1の形状を低い空間周波数成分を多く含むものとしておくことによって、画像情報の損失を抑え、重心位置の検出精度の低下を抑制することができる。特にシェーディング補正を伴う画像処理を行う場合には、これによって低い周波数成分も失われるため、空間周波数の分布が低周波数側に寄った形状のパターンを用いることが有効である。   At this time, as shown in FIG. 7C, the shape of the first alignment pattern AP1 includes a lot of low spatial frequency components in advance, thereby suppressing loss of image information and lowering the detection accuracy of the center of gravity position. Can be suppressed. In particular, when performing image processing with shading correction, low frequency components are also lost thereby, so it is effective to use a pattern having a shape in which the spatial frequency distribution approaches the low frequency side.

また、元の形状に含まれる高周波成分が失われることが予めわかっているのであるから、重心位置の検出において高周波成分は有用性を持たず、むしろノイズとして作用するものである。そこで、画像から高周波成分を除去する低域フィルタリング処理を行い、除去後の画像から重心位置を検出することが望ましい。このようにして、ピントが合わない第1アライメントパターンAP1の重心G1mの位置を検出する。   In addition, since it is known in advance that the high-frequency component included in the original shape is lost, the high-frequency component has no utility in detecting the position of the center of gravity, but rather acts as noise. Therefore, it is desirable to perform a low-pass filtering process that removes high-frequency components from the image and detect the position of the center of gravity from the image after removal. In this way, the position of the center of gravity G1m of the first alignment pattern AP1 that is not in focus is detected.

図9(a)に示すように、例えば第1アライメントパターンAP1の重心位置G1mを基準としたとき、本来、つまり基板SBとブランケットBLとの位置関係が適切であるときに第2アライメントパターンAP2が位置すべき重心の位置を符号G2tにより表す。しかしながら、実測された重心G2mの位置は必ずしもこれと一致せず、これらを一致させるために精密アライメント動作が必要となる。すなわち精密アライメント動作では、同図において矢印で示すように、検出される第2アライメントパターンAP2の重心位置G2mをその適正位置G2tに一致させるように基板SBとブランケットBLとの相対位置を調整する。この実施形態では、撮像結果に基づきアライメントステージ42のステージトップ422の必要移動量を算出しこれを移動させることで、ステージトップ422に支持された下ステージ部5およびこれに載置されたブランケットBLを移動させて、基板SBに対する位置合わせを行う。   As shown in FIG. 9A, when the center of gravity position G1m of the first alignment pattern AP1 is used as a reference, for example, when the positional relationship between the substrate SB and the blanket BL is appropriate, the second alignment pattern AP2 is The position of the center of gravity to be located is represented by the symbol G2t. However, the position of the measured center of gravity G2m does not necessarily match this, and a precise alignment operation is required to match these positions. That is, in the precision alignment operation, as indicated by an arrow in the drawing, the relative position between the substrate SB and the blanket BL is adjusted so that the center of gravity position G2m of the detected second alignment pattern AP2 matches the appropriate position G2t. In this embodiment, the required amount of movement of the stage top 422 of the alignment stage 42 is calculated based on the imaging result and moved, so that the lower stage unit 5 supported by the stage top 422 and the blanket BL placed thereon Is moved to align the substrate SB.

図10は精密アライメント動作の処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理は、図4のステップS9の処理の一部として行われるものである。まず、精密昇降テーブル432により、撮像部43に設けられたCCDカメラ430のピントがブランケットBLのアライメントマーク形成面(上面)に合わせられる(ステップS901)。なお、ブランケットBLは膨潤に起因してその厚みが変動するため、ピント合わせは転写処理の実行の度に行われる必要がある。   FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing of the precision alignment operation. This process is performed as part of the process of step S9 in FIG. First, the focus of the CCD camera 430 provided in the imaging unit 43 is adjusted to the alignment mark formation surface (upper surface) of the blanket BL by the precision lifting table 432 (step S901). Since the thickness of the blanket BL varies due to swelling, the focus needs to be performed every time the transfer process is executed.

具体的には、例えば次のようなオートフォーカス(AF)調整動作により、ピント合わせを行うことができる。すなわち、精密昇降テーブル432によりCCDカメラ430を上下方向(Z方向)に動かすことで焦点位置をZ方向に一定ピッチで変更設定しながら、その都度CCDカメラ430による撮像を行う。そして、撮像されるアライメントパターンAP2の画像から、画像コントラストが最大となる位置を算出し、その位置に対物レンズ435の焦点位置を合わせる。なお、4つのCCDカメラ430のピント合わせはそれぞれ個別に行われるが、その処理内容は同一である。   Specifically, focusing can be performed by, for example, the following autofocus (AF) adjustment operation. In other words, the CCD camera 430 is moved in the vertical direction (Z direction) by the precision lifting table 432 to change the focal position in the Z direction at a constant pitch, and the CCD camera 430 performs imaging each time. Then, a position at which the image contrast is maximized is calculated from the image of the alignment pattern AP2 to be imaged, and the focal position of the objective lens 435 is adjusted to that position. The four CCD cameras 430 are individually focused, but the processing contents are the same.

図11はピント合わせ動作を示すフローチャートである。最初に、精密昇降テーブル432により、CCDカメラ430の高さ、すなわちZ方向位置を所定の初期値に設定する(ステップS911)。そして、精密昇降テーブル432によりCCDカメラ430の高さを多段階に変更設定しながら、その都度CCDカメラ430による第2アライメントパターンAP2の撮像を行う(ステップS912)。CCDカメラ430が所定の最終高さに到達するまで、これを繰り返す(ステップS913)。この実施形態では、予め定められた標準高さから±100μmの範囲において、20μmステップでCCDカメラ430を移動させ、各位置で撮像を行う。   FIG. 11 is a flowchart showing the focusing operation. First, the height of the CCD camera 430, that is, the position in the Z direction is set to a predetermined initial value by the precision lifting table 432 (step S911). Then, while the height of the CCD camera 430 is changed and set in multiple stages by the precision lifting table 432, the second alignment pattern AP2 is imaged by the CCD camera 430 each time (step S912). This is repeated until the CCD camera 430 reaches a predetermined final height (step S913). In this embodiment, the CCD camera 430 is moved in steps of 20 μm within a range of ± 100 μm from a predetermined standard height, and imaging is performed at each position.

こうして各高さで撮像された原画像のうち、第2アライメントパターンAP2が最も鮮明に映っているものが、CCDカメラ430のピントが第2アライメントパターンAP2に合った(もしくはそれに最も近い)状態を表している。したがって、そのような画像を見つけ出して、それに対応する高さにCCDカメラ430をセットすることで、ピント合わせの目的は達成されることになる。   Of the original images picked up at each height in this way, the one in which the second alignment pattern AP2 is most clearly reflected is the state in which the focus of the CCD camera 430 matches (or is closest to) the second alignment pattern AP2. Represents. Therefore, by finding such an image and setting the CCD camera 430 at a height corresponding to the image, the purpose of focusing is achieved.

しかしながら、第2アライメントパターンAP2は基板SBに転写すべきパターンと同一材料で形成されるものであるため、常に良好なコントラストで撮像することができるとは限らない。例えば、ブランケットBLと近似した光学的特性(特に屈折率、反射率など)を有する材料で第2アライメントパターンAP2が形成されている場合、撮像条件を微調整しても低い画像コントラストしか得られないことがある。   However, since the second alignment pattern AP2 is formed of the same material as the pattern to be transferred to the substrate SB, it is not always possible to image with good contrast. For example, when the second alignment pattern AP2 is formed of a material having optical characteristics (particularly refractive index, reflectance, etc.) approximate to the blanket BL, only a low image contrast can be obtained even if the imaging conditions are finely adjusted. Sometimes.

また、基板SBとブランケットBLとが極めて近接して配置された状態では、光源463からの照明光が基板SBにより反射されることで比較的明るい画像を得ることができる。これに対して、例えば基板SBとブランケットBLとのギャップ調整が済んでいない状態のように基板SBとブランケットBLとの距離が比較的大きいとき、CCDカメラ430側から見てブランケットBLの背後にある基板SBが遠いため、十分な反射光量が得られず、暗くかつコントラストの低い画像となる場合がある。基板SB自体の反射率が低い場合も同様である。   Further, in a state where the substrate SB and the blanket BL are arranged very close to each other, a relatively bright image can be obtained by the illumination light from the light source 463 being reflected by the substrate SB. On the other hand, for example, when the distance between the substrate SB and the blanket BL is relatively large as in the state where the gap adjustment between the substrate SB and the blanket BL is not completed, it is behind the blanket BL when viewed from the CCD camera 430 side. Since the substrate SB is far away, a sufficient amount of reflected light cannot be obtained, resulting in a dark and low contrast image. The same applies when the reflectance of the substrate SB itself is low.

このように、まだピントが合っていない状態での第2アライメントパターンAP2の撮像を良好な環境下で行うことが期待できない場合があり、画像から第2アライメントパターンAP2を検出することが困難な場合がある。しかしながら、このような環境下でも確実にピント合わせを行うことが必要である。これを可能とするために、この実施形態では次のようにしている。   As described above, there are cases where it is not possible to expect the second alignment pattern AP2 to be imaged in a favorable environment when the focus is not yet achieved, and it is difficult to detect the second alignment pattern AP2 from the image. There is. However, it is necessary to reliably focus even in such an environment. In order to make this possible, in this embodiment, the following is performed.

本実施形態のCCDカメラ430では、撮像素子の1画素のサイズが約0.7μmである。一方、図7(b)に示したように、第2アライメントパターンAP2の線幅は10μmであり、これは撮像素子の約14画素分に相当している。したがって、たとえ低コントラストの画像であっても、この線幅に対応する14画素分に相当する空間周波数成分を強調することにより、画像から第2アライメントパターンAP2をより検出しやすくすることが可能である。というのは、第2アライメントパターンAP2の形状およびサイズは既知であり、しかもこの場合、撮像された画像からの第2アライメントパターンAP2の検出はそのエッジ位置が特定されれば足りるからである。   In the CCD camera 430 of this embodiment, the size of one pixel of the image sensor is about 0.7 μm. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the line width of the second alignment pattern AP2 is 10 μm, which corresponds to about 14 pixels of the image sensor. Therefore, even in a low-contrast image, it is possible to more easily detect the second alignment pattern AP2 from the image by enhancing the spatial frequency component corresponding to 14 pixels corresponding to this line width. is there. This is because the shape and size of the second alignment pattern AP2 are known, and in this case, the detection of the second alignment pattern AP2 from the captured image only needs to be specified.

例えば、線幅よりも十分に細かい、例えば線幅の半分以下のサイズに対応する空間周波数成分を除去することで、第2アライメントパターンAP2のエッジに関する情報を失うことなくノイズ成分、特に高周波のランダムノイズ成分を除去することができる。また、線幅よりも十分に大きい、例えば線幅の2倍以上のサイズに対応する空間周波数成分を除去することで、やはり第2アライメントパターンAP2のエッジに関する情報を失うことなく、より大きなスケールでの変動要因、例えばシェーディングの影響を排除することが可能である。   For example, by removing a spatial frequency component corresponding to a size that is sufficiently finer than the line width, for example, less than half of the line width, noise components, particularly high-frequency random numbers, are lost without losing information about the edges of the second alignment pattern AP2. Noise components can be removed. Further, by removing a spatial frequency component corresponding to a size that is sufficiently larger than the line width, for example, twice or more the line width, the information on the edge of the second alignment pattern AP2 is also lost on a larger scale. It is possible to eliminate the influence of shading, for example, shading.

具体的には、各高さで撮像された原画像について、画像処理部65が、第2アライメントパターンAP2のパターン形状に基づき設定した所定の画素単位、具体的には線幅に対応する画素数の半分以下(例えば4画素×4画素)で平均化圧縮を行う(ステップS914)。ここでは平均化圧縮後の画像データを第1データと称する。こうして平均化圧縮を行うことで、原画像に含まれる高周波成分が除去され、特にランダムノイズ成分が効果的に除去される。すなわち、平均化圧縮処理は実質的には低域通過フィルタリング処理に相当する。また、以後の演算におけるデータ量を削減する効果もある。   Specifically, for the original image captured at each height, the image processing unit 65 sets a predetermined pixel unit based on the pattern shape of the second alignment pattern AP2, specifically, the number of pixels corresponding to the line width. Is equal to or less than half (for example, 4 pixels × 4 pixels) (step S914). Here, the image data after the averaging compression is referred to as first data. By performing averaging compression in this way, high frequency components included in the original image are removed, and in particular, random noise components are effectively removed. That is, the averaging compression process substantially corresponds to a low-pass filtering process. In addition, there is an effect of reducing the amount of data in subsequent calculations.

次に、平均化圧縮後の第1データに対して、所定の画素単位、例えば7画素×7画素で平均化圧縮を行う(ステップS915)。なお、ここでいう「画素」は4画素単位で圧縮された第1データにおける画素を意味しており、したがってここでの7画素は原画像における28画素(すなわち線幅の2倍)に相当する。これにより、第2アライメントパターンAP2によらない低周波成分、例えばシェーディングによる変動分が抽出される。これを第2データとする。   Next, the first data after the averaging compression is subjected to averaging compression in a predetermined pixel unit, for example, 7 pixels × 7 pixels (step S915). Here, “pixel” means a pixel in the first data compressed in units of 4 pixels, and therefore 7 pixels here correspond to 28 pixels in the original image (that is, twice the line width). . Thereby, a low-frequency component that does not depend on the second alignment pattern AP2, for example, a variation due to shading is extracted. This is the second data.

続いて、第1データと第2データとの比を取ることで、第1データからシェーディングの影響が排除される。すなわち、この比を求める処理は、実質的には低い周波数での変動成分を除去する高域通過フィルタリング処理に相当する。この結果、第2アライメントパターンAP2の線幅に対応する成分を中心とする帯域の空間周波数成分のみが抽出される。つまり、第2アライメントパターンAP2の線幅に対応する空間周波数成分がバンドパスフィルタにより抽出されたことになる。こうして得られた比の値に1より大きな所定の強調係数Kを乗じることで、原画像のうち第2アライメントパターンAP2の線幅に対応する画像要素のコントラストが強調された画像が得られる(ステップS916)。   Subsequently, by taking a ratio between the first data and the second data, the influence of shading is eliminated from the first data. That is, the process for obtaining this ratio is substantially equivalent to a high-pass filtering process for removing a fluctuation component at a low frequency. As a result, only the spatial frequency component in the band centered on the component corresponding to the line width of the second alignment pattern AP2 is extracted. That is, the spatial frequency component corresponding to the line width of the second alignment pattern AP2 is extracted by the band pass filter. By multiplying the value of the ratio thus obtained by a predetermined enhancement coefficient K greater than 1, an image in which the contrast of the image element corresponding to the line width of the second alignment pattern AP2 in the original image is enhanced (step). S916).

図12はコントラスト強調された画像データの例を示す図である。同図は第2アライメントパターンAP2を撮像した画像中に引いた1本の線上における位置と画素値との関係を示している。符号(A)は原画像の画像データを示しており、データにはノイズが含まれ、原画像では第2アライメントパターンAP2の位置を見出すに十分なコントラストが得られていない。符号(B)は第1データを表しており、低域通過フィルタ処理により高周波ノイズ成分が大幅に除去されているが、シェーディングに起因するより緩やかな変動が見られる。符号(C)は第2データを表しており、ほとんどシェーディングによる低周波の変動のみが現れている。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of image data with contrast enhancement. This figure shows the relationship between the position on one line drawn in the image obtained by imaging the second alignment pattern AP2 and the pixel value. Reference numeral (A) represents image data of the original image. The data includes noise, and a contrast sufficient to find the position of the second alignment pattern AP2 is not obtained in the original image. The code (B) represents the first data, and the high-frequency noise component is largely removed by the low-pass filter processing, but more gradual fluctuation due to shading is observed. The code (C) represents the second data, and only low frequency fluctuations due to shading appear.

符号(D)はコントラスト強調後のデータを表しており、シェーディングによる低周波の変動が除去された上でコントラストが強調されたことにより、第2アライメントパターンAP2のエッジに相当する位置のピークがはっきりと認識できる。画像に現れる第2アライメントパターンAP2が鮮明であるほど、このピークも鮮明に現れる。このことを利用して、画像から第2アライメントパターンAP2を検出することができる。   Reference numeral (D) represents data after contrast enhancement, and the peak at a position corresponding to the edge of the second alignment pattern AP2 is clearly obtained by removing the low frequency fluctuation due to shading and enhancing the contrast. Can be recognized. The clearer the second alignment pattern AP2 that appears in the image, the clearer this peak appears. By utilizing this fact, the second alignment pattern AP2 can be detected from the image.

例えば第2アライメントパターンAP2が全く含まれない画像では、コントラスト強調後のデータ(符号(D))においても顕著なピークは現れず、画像全体の画素値が平均レベルVavgに近い一様な値となる。一方、CCDカメラ430のピントがブランケットBL上面に近づくほど、平均レベルVavgからの乖離が大きい画素値が現れてくることになる。したがって、画像内の各位置ごとの画素値Viとその平均値Vavgとの差の絶対値を求め、その値を画像内で積算した総和:
Σ|Vi−Vavg| … (式1)
の値の大小によって、CCDカメラ430のフォーカス位置とブランケットBL上面位置とのずれ量を評価することができる。CCDカメラ430のピントがブランケットBL上面に近いほど、画像に含まれる第2アライメントマークAM2に対応する空間周波数成分が多くなり、それに伴って上記(式1)で表される値が大きくなる。そこで、CCDカメラ430の高さを異ならせて撮像した画像のそれぞれについて(式1)により求めた値を、ここでは「AF評価値」と称する。これらの画像のうち、AF評価値が最大となる、つまり第2アライメントマークAM2に対応する空間周波数成分が最も多く含まれる画像が撮像されたときのCCDカメラ430の高さが、CCDカメラ430のピントがブランケットBL上面に最も近くなる高さであるということができる。
For example, in an image that does not include the second alignment pattern AP2 at all, no significant peak appears in the data after contrast enhancement (code (D)), and the pixel value of the entire image is a uniform value close to the average level Vavg. Become. On the other hand, the closer the focus of the CCD camera 430 is to the upper surface of the blanket BL, the larger the pixel value that appears from the average level Vavg. Therefore, the absolute value of the difference between the pixel value Vi for each position in the image and the average value Vavg is obtained, and the sum obtained by integrating the values in the image:
Σ | Vi−Vavg | (Formula 1)
The amount of deviation between the focus position of the CCD camera 430 and the blanket BL upper surface position can be evaluated by the magnitude of the value of. As the focus of the CCD camera 430 is closer to the upper surface of the blanket BL, the spatial frequency component corresponding to the second alignment mark AM2 included in the image increases, and accordingly, the value expressed by (Equation 1) increases. Therefore, the value obtained by (Equation 1) for each of the images taken with different heights of the CCD camera 430 is referred to as “AF evaluation value” here. Among these images, the height of the CCD camera 430 when an AF evaluation value is maximized, that is, an image including the largest amount of spatial frequency components corresponding to the second alignment mark AM2 is captured. It can be said that the focus is the height closest to the top surface of the blanket BL.

強調係数Kについては、1より大きい任意の値とすることができるが、当然にこの値が大きいほどコントラストは強く強調され、第2アライメントパターンAP2のエッジに対応するピークが増強される。この場合、アライメントパターンと無関係の信号まで強調されることが懸念されるが、発明者らの実験によれば、少なくともピント合わせ動作に関してはその精度に影響を与えるほどの支障は生じていない。これは、検出すべきアライメントパターンの形状に特化した信号処理、すなわち第2アライメントパターンAP2を特徴づける空間周波数成分に対応した帯域を抽出するバンドパスフィルタ処理を行うことで、アライメントパターンと無関係の信号が十分に低減されているためと考えられる。   The enhancement coefficient K can be an arbitrary value larger than 1, but naturally, the larger this value is, the stronger the contrast is enhanced, and the peak corresponding to the edge of the second alignment pattern AP2 is enhanced. In this case, it is feared that signals that are unrelated to the alignment pattern are emphasized, but according to the experiments by the inventors, there is no trouble that affects the accuracy at least with respect to the focusing operation. This is because signal processing specialized for the shape of the alignment pattern to be detected, that is, band-pass filter processing for extracting a band corresponding to the spatial frequency component characterizing the second alignment pattern AP2, is independent of the alignment pattern. This is probably because the signal is sufficiently reduced.

一方、CCDカメラ430がもともと有するダイナミックレンジを超えてコントラストを強調することは原理的に不可能であり、この点において強調係数Kの適正値の上限が定まる。例えば最大出力信号に対するランダムノイズの平均振幅がN%である撮像系においては、強調係数Kの適正な最大値Kmaxは次式:
Kmax=100/4N … (式2)
により与えられる。これは、±N%の振幅のノイズが(100/2N)倍に強調されたときノイズ成分だけで100%に達してしまうこと、および、実用上はS/N比が2倍未満である信号をノイズから分離することが難しいという実験事実から導かれたものである。例えば信号に対するランダムノイズの比が1%である撮像系では、強調係数Kの上限値は25となる。
On the other hand, it is impossible in principle to enhance the contrast beyond the dynamic range that the CCD camera 430 originally has. In this respect, the upper limit of the appropriate value of the enhancement coefficient K is determined. For example, in an imaging system in which the average amplitude of random noise with respect to the maximum output signal is N%, an appropriate maximum value Kmax of the enhancement coefficient K is expressed by the following formula:
Kmax = 100 / 4N (Formula 2)
Given by. This is because when noise with an amplitude of ± N% is emphasized to (100 / 2N) times, the noise component alone reaches 100%, and in practice, a signal having an S / N ratio of less than 2 times. Is derived from the experimental fact that it is difficult to separate the noise from the noise. For example, in an imaging system in which the ratio of random noise to signal is 1%, the upper limit value of the enhancement coefficient K is 25.

図11に戻って、ステップS916までの処理によりコントラスト強調された各高さでの画像データから、上記原理に基づき、(式1)で定義されるAF評価値をそれぞれ算出する(ステップS917)。そして、それらのうちAF評価値が最大である画像に対応する高さにCCDカメラ430の高さを設定する(ステップS918)。これにより、CCDカメラ430のフォーカス位置がほぼブランケットBLの上面に合わせられる。   Returning to FIG. 11, the AF evaluation value defined by (Equation 1) is calculated based on the above principle from the image data at each height enhanced in contrast by the processing up to step S916 (step S917). Then, the height of the CCD camera 430 is set to the height corresponding to the image having the maximum AF evaluation value (step S918). As a result, the focus position of the CCD camera 430 is substantially aligned with the upper surface of the blanket BL.

図10に戻って精密アライメント動作の説明を続ける。こうしてピント調整がなされた状態では、各CCDカメラ430の視野には第1アライメントパターンAP1およびこれに対応する第2アライメントパターンAP2が入っており、このうち第2アライメントパターンAP2にピントが合った状態である。各CCD430はそれぞれこの画像を撮像し、画像データを画像処理部65へ送出する(ステップS902)。画像処理部65は、こうして撮像された画像に対し所定の画像処理を行い、画像内における第1および第2アライメントパターンAP1,AP2の位置検出を行う(ステップS903、S904)。具体的にはこれらの重心位置G1m,G2mを検出する。   Returning to FIG. 10, the description of the precision alignment operation will be continued. When the focus adjustment is performed in this way, the first alignment pattern AP1 and the second alignment pattern AP2 corresponding to the first alignment pattern AP1 are included in the field of view of each CCD camera 430, and the second alignment pattern AP2 is in focus. It is. Each CCD 430 captures this image and sends the image data to the image processing unit 65 (step S902). The image processing unit 65 performs predetermined image processing on the image thus captured, and detects the positions of the first and second alignment patterns AP1 and AP2 in the image (steps S903 and S904). Specifically, the center of gravity positions G1m and G2m are detected.

上記のようにして第1アライメントパターンAP1の重心G1m、および第2アライメントパターンAP2の重心G2mの位置が検出されると、続いてそれらの間の位置ずれ量を算出する(ステップS905)。ここで算出するべきは、検出された2つのアライメントパターンそれぞれの重心G1m、G2m間の位置ずれ量ではなく、第1アライメントパターンAP1の重心位置G1mから導かれる第2アライメントパターンAP2の適正な重心位置G2tと、実測により検出された第2アライメントパターンAP2の重心位置G2mとの間の位置ずれ量である。なお、第1および第2アライメントパターンがその重心位置が共通となるように配置されている(つまりG2tがG1mに等しい)場合には、当然に2つのアライメントパターンそれぞれの重心G1m、G2m間の位置ずれ量が、求めるべき量となる。   When the positions of the center of gravity G1m of the first alignment pattern AP1 and the center of gravity G2m of the second alignment pattern AP2 are detected as described above, the amount of misalignment between them is subsequently calculated (step S905). What should be calculated here is not the amount of misalignment between the centroids G1m and G2m of the two detected alignment patterns, but the appropriate centroid position of the second alignment pattern AP2 derived from the centroid position G1m of the first alignment pattern AP1. This is the amount of displacement between G2t and the center of gravity position G2m of the second alignment pattern AP2 detected by actual measurement. When the first and second alignment patterns are arranged so that their center of gravity positions are common (that is, G2t is equal to G1m), naturally the positions between the center of gravity G1m and G2m of each of the two alignment patterns. The amount of deviation is the amount to be obtained.

なお、XY平面内において基板SBとブランケットBLとの間で生じる位置ずれとしては、X方向およびY方向へのずれだけではなく、捩れ、つまり鉛直軸周りの回転角度が互いに異なるタイプのずれがある。基板SBおよびブランケットBLのそれぞれに設けた1対のアライメントパターンの重心位置の調整では、この鉛直軸周りの回転方向(以下、「θ方向」と称する)へのずれを補正することが難しい。特に一方のアライメントパターンがピントの合わない状態で撮像されているとき、ぼやけた画像から該パターンの回転角度を把握することは困難である。   Note that the positional deviation that occurs between the substrate SB and the blanket BL in the XY plane includes not only deviation in the X direction and Y direction, but also twist, that is, a type of deviation in which the rotation angles around the vertical axis are different from each other. . In the adjustment of the center of gravity position of the pair of alignment patterns provided on each of the substrate SB and the blanket BL, it is difficult to correct the shift in the rotation direction around the vertical axis (hereinafter referred to as “θ direction”). In particular, when one of the alignment patterns is captured in an out-of-focus state, it is difficult to grasp the rotation angle of the pattern from a blurred image.

この実施形態では、基板SBおよびブランケットBLの4隅それぞれに各1対のアライメントマークを設け(図8)、これらを4組の撮像部43で撮像する。そして、これら4組の撮像部43で撮像された画像のそれぞれから求められたX、Yおよびθ方向の位置ずれを平均的に補正するように、ステージトップ422のX、Yおよびθ方向の移動量を総合的に決定する。こうすることで、基板SBとブランケットBLとの高精度な位置合わせを可能にしている。   In this embodiment, a pair of alignment marks is provided at each of the four corners of the substrate SB and the blanket BL (FIG. 8), and these are imaged by the four image capturing units 43. Then, the stage top 422 is moved in the X, Y, and θ directions so that the positional deviations in the X, Y, and θ directions obtained from the images captured by the four image capturing units 43 are averagely corrected. Determine the amount comprehensively. In this way, highly accurate alignment between the substrate SB and the blanket BL is possible.

基板SB側およびブランケットBL側のそれぞれについて、各カメラで撮像されたアライメントパターンの重心位置が画像処理部65による画像処理によって求められると(ステップS903、S904)、これらの算出結果から、基板SBとブランケットBLとの位置ずれ量を算出する(ステップS905)。ここでの位置ずれ量は、X方向、Y方向およびθ方向のそれぞれについて算出される。こうして求められた位置ずれ量が予め定められた許容範囲内にあれば(ステップS906)、基板SBとブランケットBLとの間の位置ずれは無視できるものとして精密アライメント動作を終了する。   For each of the substrate SB side and the blanket BL side, when the gravity center position of the alignment pattern imaged by each camera is obtained by image processing by the image processing unit 65 (steps S903 and S904), from these calculation results, the substrate SB and The amount of positional deviation from the blanket BL is calculated (step S905). The amount of misregistration here is calculated for each of the X direction, the Y direction, and the θ direction. If the positional deviation amount thus obtained is within the predetermined allowable range (step S906), the positional deviation between the substrate SB and the blanket BL can be ignored, and the precision alignment operation is terminated.

位置ずれ量が許容範囲を超えているとき、これを補正するためのブランケットBLの移動が必要である。続いてそのための移動を行うのであるが、何らかの装置の不具合により位置合わせができない状態となっている可能性もあることを考慮して、位置合わせのための移動のリトライ回数に上限を設定しておく。すなわち、リトライ回数が予め設定された所定回数に達しているときには(ステップS907)、所定のエラー停止処理を実行した上で(ステップS908)、処理を終了する。このエラー停止処理の内容としては、例えば、所定のエラーメッセージを表示して処理自体を完全に中止する、エラーの内容をユーザに報知した上で以後の処理についてユーザの指示を待つ、などが考えられる。ユーザの指示に応じて処理を再開するようにしてもよい。   When the amount of positional deviation exceeds the allowable range, it is necessary to move the blanket BL to correct this. Next, move for that purpose, but considering that there is a possibility that alignment is not possible due to some device malfunction, set an upper limit for the number of movement retries for alignment deep. That is, when the number of retries reaches a predetermined number set in advance (step S907), a predetermined error stop process is executed (step S908), and the process ends. The contents of this error stop process include, for example, displaying a predetermined error message and completely stopping the process itself, informing the user of the error contents, and waiting for the user's instructions for the subsequent processes. It is done. The processing may be resumed according to a user instruction.

一方、所定のリトライ回数に達していなければ(ステップS907)、位置合わせのために必要なブランケットBLの移動量を算出し(ステップS909)、算出された移動量に基づきアライメントステージ42を動作させて(ステップS910)、ステージトップ422とともにブランケットBLの位置を移動させる。この状態で、再び各アライメントパターンの撮像および重心位置の検出を行い、ブランケットBLの再移動が必要か否かの判定を行う(ステップS902〜S906)。これを所定のリトライ回数に達するまで繰り返す(ステップS907)。   On the other hand, if the predetermined number of retries has not been reached (step S907), the amount of movement of the blanket BL necessary for alignment is calculated (step S909), and the alignment stage 42 is operated based on the calculated amount of movement. (Step S910), the position of the blanket BL is moved together with the stage top 422. In this state, imaging of each alignment pattern and detection of the center of gravity position are performed again to determine whether or not the blanket BL needs to be moved again (steps S902 to S906). This is repeated until a predetermined number of retries is reached (step S907).

これにより、各CCDカメラ430により撮像される画像のそれぞれにおいて、第1アライメントパターンAP1と第2アライメントパターンAP2との位置関係が、予め設定された関係(例えば、図9(a))と一致する、もしくは該関係からの位置ずれ量が許容範囲内に収まることとなる。こうして基板SBとブランケットBLとの位置合わせ(精密アライメント)が完了する。   Thereby, in each of the images picked up by each CCD camera 430, the positional relationship between the first alignment pattern AP1 and the second alignment pattern AP2 matches a preset relationship (for example, FIG. 9A). Alternatively, the amount of positional deviation from this relationship falls within the allowable range. Thus, the alignment (precision alignment) between the substrate SB and the blanket BL is completed.

こうしてアライメント処理が完了した後、吸着プレート51とブランケットBLとの間にエアーが送り込まれることでブランケットBLの中央部が浮上して基板SBに密着し、ブランケットBLに担持されたパターンが基板SBに転写される。このとき、パターンと同じ材料でブランケットBL表面に形成された第2アライメントマークAM2も、パターンとともに基板SBに転写される。精密アライメント終了時点で、第2アライメントマークAM2は基板SB上の第1アライメントマークAM1と略対向する位置にあるから、そのままブランケットBLが基板SBに当接することで、第2アライメントマークAM2は第1アライメントマークAM1の近傍に転写されることになる。   After the alignment process is completed in this way, air is sent between the suction plate 51 and the blanket BL, whereby the central portion of the blanket BL rises and comes into close contact with the substrate SB, and the pattern carried on the blanket BL is applied to the substrate SB. Transcribed. At this time, the second alignment mark AM2 formed on the surface of the blanket BL with the same material as the pattern is also transferred to the substrate SB together with the pattern. At the end of precision alignment, the second alignment mark AM2 is in a position substantially opposite to the first alignment mark AM1 on the substrate SB. Therefore, when the blanket BL is in contact with the substrate SB as it is, the second alignment mark AM2 is It is transferred in the vicinity of the alignment mark AM1.

基板SB上へのパターンの転写は、必要に応じて複数回繰り返して実行される。当然に、その都度上記したアライメント処理が必要である。このため、パターン転写を行う度に、当該パターンとともに形成されていた第2アライメントマークが基板SBに転写されてゆくことになる。このとき、先に転写された第2アライメントマークが、後の転写処理のためのアライメント動作の障害となることがあり得る。本実施形態におけるアライメントマークの配置(図7)は、このような問題に配慮されたものである。   The transfer of the pattern onto the substrate SB is repeatedly performed a plurality of times as necessary. Naturally, the alignment process described above is necessary each time. For this reason, every time pattern transfer is performed, the second alignment mark formed with the pattern is transferred to the substrate SB. At this time, the second alignment mark transferred earlier may become an obstacle to the alignment operation for the subsequent transfer process. The arrangement of alignment marks (FIG. 7) in the present embodiment takes into account such a problem.

図13はアライメントマークの配置を説明するための図である。図13(a)に示すように、基板SB上のアライメントマークAM1は、それぞれが正方形の頂点をなすように4つの第1アライメントパターンAP11〜AP14を配置したものである。最初の転写処理によってブランケットBLから基板SBに転写される第2アライメントマークAM21は、これら4つの第1アライメントパターンAP11〜AP14によって囲まれ、かつ各第1アライメントパターンAP11〜AP14から所定の間隔を隔てた領域(アライメントマーク転写領域)TRの内側に転写されるようにする。   FIG. 13 is a diagram for explaining the arrangement of alignment marks. As shown in FIG. 13A, the alignment mark AM1 on the substrate SB is one in which four first alignment patterns AP11 to AP14 are arranged so that each has a square apex. The second alignment mark AM21 transferred from the blanket BL to the substrate SB by the first transfer process is surrounded by these four first alignment patterns AP11 to AP14, and spaced apart from each of the first alignment patterns AP11 to AP14. The image is transferred to the inner side (alignment mark transfer region) TR.

第2回目の転写処理に先立つアライメント処理でも、上記したようにブランケットBLにピントを合わせた撮像が行われる。このとき、図13(b)に示すように、このときブランケットBLに担持されている第2アライメントマークAM21の画像は鮮明であるが、基板SB表面の第1アライメントパターンAP11〜AP12と、先に基板SB表面に転写されている第2アライメントマークAM21とはピントが合わないため不鮮明である。   Even in the alignment process prior to the second transfer process, the blanket BL is focused as described above. At this time, as shown in FIG. 13B, the image of the second alignment mark AM21 carried on the blanket BL at this time is clear, but the first alignment patterns AP11 to AP12 on the surface of the substrate SB and Since the second alignment mark AM21 transferred to the surface of the substrate SB is not in focus, it is unclear.

このとき、不鮮明に映った第2アライメントマークAM21が第1アライメントパターンAP11〜AP14および第2アライメントマークAM22のいずれかに重なったり極めて近接した位置にあると、それらの重心位置の算出に影響を及ぼし、結果としてアライメント処理の位置合わせ精度を低下させてしまうおそれがある。特に、精密アライメント動作が収束したか否かを判断する処理ステップ(図10のステップS906)においてこのような検出誤差が含まれると、位置ずれが残留したままアライメント処理が終了されてしまう。   At this time, if the second alignment mark AM21 appearing indistinctly overlaps or is very close to any of the first alignment patterns AP11 to AP14 and the second alignment mark AM22, the calculation of the center of gravity position is affected. As a result, the alignment accuracy of the alignment process may be reduced. In particular, if such a detection error is included in the processing step (step S906 in FIG. 10) for determining whether or not the precision alignment operation has converged, the alignment processing ends with the positional deviation remaining.

このような問題を回避するために、この実施形態では、
(1)ブランケットBL上の第2アライメントマークAM2は、基板SB上の第1アライメントマークから一定距離以上離れた位置に転写されるようにする、
(2)複数回のパターン転写でブランケットBLから基板SBに転写される第2アライメントマークAM2は、互いに異なる位置に、かつ互いに十分な距離を置いて転写されるようにする、
(3)アライメント精度を高めるために、各回のアライメント処理では、基板SB側の第1アライメントパターンAP1とブランケットBL側の第2アライメントマークAM2とができるだけ近い位置に配置されるようにする、
という設計思想の下、アライメントマークの設計を行っている。
In order to avoid such a problem, in this embodiment,
(1) The second alignment mark AM2 on the blanket BL is transferred to a position separated from the first alignment mark on the substrate SB by a certain distance or more.
(2) The second alignment marks AM2 transferred from the blanket BL to the substrate SB by a plurality of pattern transfers are transferred at different positions and at a sufficient distance from each other.
(3) In order to improve alignment accuracy, in each alignment process, the first alignment pattern AP1 on the substrate SB side and the second alignment mark AM2 on the blanket BL side are arranged as close as possible.
Designing alignment marks based on this design concept.

すなわち、第2アライメントマークAM2の転写位置を、第1アライメントパターンAP11〜AP14から離れたアライメントマーク転写領域TR内に限定することで、上記要件(1)が充足される。ピントが合わない状態の撮像により、第1アライメントパターンAP11〜AP14および転写済みの第2アライメントマークAM2の像の見かけの大きさが実際より大きく(例えば2倍程度まで)なるケースがあるので、第1アライメントパターンAP11〜AP14と、アライメントマーク転写領域TRに転写される第2アライメントマークAM2との間隔はできるだけ大きいことが望ましい。実用的には、第1アライメントパターンAP11〜AP14の位置と、各回の転写における第2アライメントマークAM2の転写位置とは、少なくとも第1アライメントパターンAP1の外形寸法(50μm)と第2アライメントマークAM2の外形寸法(120μm)との和の半分(85μm)よりも大きく離隔していることが必要である。この実施形態では、図13(b)に示すように、この距離を115μmとした。   That is, the requirement (1) is satisfied by limiting the transfer position of the second alignment mark AM2 to the alignment mark transfer region TR that is distant from the first alignment patterns AP11 to AP14. Since there is a case where the apparent size of the images of the first alignment patterns AP11 to AP14 and the transferred second alignment mark AM2 becomes larger than the actual size (for example, up to about 2 times) due to the imaging in the out-of-focus state. It is desirable that the distance between the first alignment pattern AP11 to AP14 and the second alignment mark AM2 transferred to the alignment mark transfer region TR is as large as possible. Practically, the position of the first alignment pattern AP11 to AP14 and the transfer position of the second alignment mark AM2 in each transfer are at least the outer dimension (50 μm) of the first alignment pattern AP1 and the second alignment mark AM2. It is necessary that the distance is larger than half the sum (85 μm) of the outer dimension (120 μm). In this embodiment, as shown in FIG. 13B, this distance is set to 115 μm.

また、要件(2)を充足するためには、ブランケットBLに担持させる第2アライメントマークAM2の位置を各回の転写ごとに異ならせ、しかも、その位置の変化量が十分に大きくなるようにすればよい。また、要件(3)を充足するためには、複数の第1アライメントパターンAP1を離隔配置し、新たに転写されようとする第2アライメントマークAM2をそれらの少なくとも1つに近接して配置できるようにすればよい。   Further, in order to satisfy the requirement (2), the position of the second alignment mark AM2 carried on the blanket BL is made different for each transfer, and the change amount of the position is made sufficiently large. Good. Further, in order to satisfy the requirement (3), the plurality of first alignment patterns AP1 are arranged separately, and the second alignment mark AM2 to be newly transferred can be arranged close to at least one of them. You can do it.

これらに鑑み、この実施形態では、第2アライメントマークAM2が転写されるアライメントマーク転写領域TRを取り囲むように4つの第1アライメントパターンAP11〜AP14を配置した第1アライメントマークAM1を設定している。アライメントマーク転写領域TRには、図13(b)に点線で示すように、9個までの第2アライメントマークAM2が転写できるスペースを確保した。したがって最大9回のパターン転写が可能である。また、新たに転写されようとする第2アライメントマークAM22が転写済みの第2アライメントマークAM21の像と重ならないように、転写領域TR内における第2アライメントマーク間の転写ピッチを200μmとした。図7(a)に示した第1アライメントマークAM1は、このようにして構成されたものである。   In view of these, in this embodiment, the first alignment mark AM1 in which the four first alignment patterns AP11 to AP14 are arranged so as to surround the alignment mark transfer region TR to which the second alignment mark AM2 is transferred is set. In the alignment mark transfer region TR, as shown by a dotted line in FIG. 13B, a space in which up to nine second alignment marks AM2 can be transferred is secured. Therefore, pattern transfer of up to 9 times is possible. Further, the transfer pitch between the second alignment marks in the transfer region TR is set to 200 μm so that the second alignment mark AM22 to be newly transferred does not overlap the image of the transferred second alignment mark AM21. The first alignment mark AM1 shown in FIG. 7A is configured in this way.

このように構成された第1アライメントマークAM1を用いて、複数回の転写ごとにアライメント処理を行う具体的な手順は以下の通りである。図10の精密アライメント動作では、アライメントマークの撮像およびこれに基づくアライメントステージ42の移動が収束したときに、ブランケットBL表面の第2アライメントマークAM2が基板SBのアライメントパターン転写領域TRのうち、先に第2アライメントマークAM2が転写された領域を除外した領域と対向するようにする。すなわち、第1アライメントマークAM1と第2アライメントマークAM2との位置関係がそのようになるように、第2アライメントマークAM2の目標重心位置(図9(a)の符号G2t)が設定されて精密アライメント動作が行われる。こうして第1アライメントマークAM1に対する第2アライメントマークAM2の位置決めが行われて、第2アライメントマークAM2は最終的に基板SBに転写される。   A specific procedure for performing the alignment process for each of a plurality of transfers using the first alignment mark AM1 configured as described above is as follows. In the precise alignment operation of FIG. 10, when the imaging of the alignment mark and the movement of the alignment stage 42 based on the alignment mark converge, the second alignment mark AM2 on the surface of the blanket BL is first in the alignment pattern transfer region TR of the substrate SB. It is made to oppose the area | region except the area | region where 2nd alignment mark AM2 was transcribe | transferred. In other words, the target center of gravity position (reference symbol G2t in FIG. 9A) of the second alignment mark AM2 is set so that the positional relationship between the first alignment mark AM1 and the second alignment mark AM2 becomes such a precise alignment. Operation is performed. Thus, the second alignment mark AM2 is positioned with respect to the first alignment mark AM1, and the second alignment mark AM2 is finally transferred to the substrate SB.

複数回のパターン転写では、各回のパターン転写に先立つ精密アライメント動作の度に、第2アライメントマークAM2の目標重心位置を少しずつ変化させる。すなわち、基板SBのアライメントパターン転写領域TRのうち、先に第2アライメントマークAM2が転写された領域から離隔した領域に、目標重心位置を設定する。このとき基板SBとパターンとの位置関係がずれることがないよう、ブランケットBL上のパターンと第2アライメントマークAM2との位置関係が予め調整される。つまり、そのような位置関係でパターンおよび第2アライメントマークAM2がブランケットBL上に形成されるように、ブランケットBLにパターニングを行う版PPが作成されている。   In a plurality of pattern transfers, the target center-of-gravity position of the second alignment mark AM2 is changed little by little every precision alignment operation prior to each pattern transfer. That is, the target center-of-gravity position is set in an area separated from the area where the second alignment mark AM2 has been previously transferred in the alignment pattern transfer area TR of the substrate SB. At this time, the positional relationship between the pattern on the blanket BL and the second alignment mark AM2 is adjusted in advance so that the positional relationship between the substrate SB and the pattern does not shift. That is, a plate PP is formed on the blanket BL so that the pattern and the second alignment mark AM2 are formed on the blanket BL in such a positional relationship.

複数回の転写処理の各々に対応する第2アライメントマークAM2それぞれの目標重心位置は、精密アライメントにおいて許容される範囲での位置ずれおよびピントが合わない状態での広がりを考慮して、互いに第2アライメントマークAM2の外形寸法よりも大きな距離を持って設定される。この実施形態では、1辺が120μmの第2アライメントマークAM2に対して目標重心位置のピッチを200μmとしている。   The target center-of-gravity positions of the second alignment marks AM2 corresponding to each of the plurality of transfer processes are second with respect to each other in consideration of misalignment in a range allowed in precision alignment and spread in a state where the focus is not achieved. It is set with a distance larger than the outer dimension of the alignment mark AM2. In this embodiment, the pitch of the target gravity center position is set to 200 μm with respect to the second alignment mark AM2 having one side of 120 μm.

こうしてアライメント転写領域TR内で各回の転写ごとに第2アライメントマークの目標位置を異ならせて精密アライメントを行い、パターン転写とともに第2アライメントマークAM2を基板SBに転写してゆく。第2アライメントマークAM2は、精密アライメント後に当該第2アライメントマークAM2と対向する基板SBの表面、つまりアライメントマーク転写領域TRのうち第2アライメントマークが未転写の領域に、しかも転写済みの第2アライメントマークとは離隔して転写される。   Thus, precise alignment is performed by changing the target position of the second alignment mark for each transfer in the alignment transfer region TR, and the second alignment mark AM2 is transferred to the substrate SB along with the pattern transfer. The second alignment mark AM2 is formed on the surface of the substrate SB facing the second alignment mark AM2 after the fine alignment, that is, on the region where the second alignment mark is not transferred in the alignment mark transfer region TR, and the second alignment has been transferred. Transferred separately from the mark.

このようにすることで、各回の転写処理では、ブランケットBLに担持された第2アライメントマークAM2を基板SBに形成された第1アライメントパターンAP11〜AP14のうち少なくとも1つをCCDカメラ430の同一視野で撮像して、その画像に基づいて高精度に位置合わせを行うことができる。このとき、先の転写処理で基板SB上に転写された第2アライメントマークの像がブランケットBL表面の第2アライメントマークAM2の像に干渉することが防止されており、複数回の転写を重ねても、各回で転写されるパターン間において高い位置精度を維持することができる。   In this way, in each transfer process, at least one of the first alignment patterns AP11 to AP14 formed on the substrate SB with the second alignment mark AM2 carried on the blanket BL is applied to the same field of view of the CCD camera 430. The image can be picked up and alignment can be performed with high accuracy based on the image. At this time, the image of the second alignment mark transferred onto the substrate SB in the previous transfer process is prevented from interfering with the image of the second alignment mark AM2 on the surface of the blanket BL. In addition, high positional accuracy can be maintained between the patterns transferred each time.

なお、同一の基板に対して複数回のパターン転写を行う場合の具体的な動作は、例えば次のようにすることができる。その一の態様は、図4に示した各処理ステップ(S1〜S14)の全てを複数回繰り返す、というものである。すなわち、印刷装置100への版PP、基板SBおよびブランケットBLの搬入(ステップS1、S2およびS4)と、これらの装置からの取り出し(ステップS12〜S14)とを、1回の転写ごとに繰り返して行う。このようにした場合、各回の転写ごとに版PP、基板SBおよびブランケットBLを入れ替えることができるので、それらの組み合わせや転写順序を任意に設定することができる。   A specific operation when performing pattern transfer a plurality of times on the same substrate can be performed as follows, for example. One aspect thereof is that all of the processing steps (S1 to S14) shown in FIG. 4 are repeated a plurality of times. That is, the plate PP, the substrate SB, and the blanket BL are loaded into the printing apparatus 100 (steps S1, S2, and S4) and removed from these apparatuses (steps S12 to S14) by repeating each transfer. Do. In this case, the plate PP, the substrate SB, and the blanket BL can be exchanged for each transfer, so that their combination and transfer order can be arbitrarily set.

また、複数回のパターン転写における他の態様は、いったん搬入した基板SBを印刷装置100内に残したまま、該基板SBに対して複数回のパターン転写を行う、というものである。この場合、第1回目の動作では上記したステップS1からS13までが実行され、その後、再びステップS1からの動作が実行される。ただしこのとき、ステップS2は省略される。そして、全てのパターンの転写が終了した後に、基板SBの取り出し(ステップS14)が実行される。   Another aspect of the multiple pattern transfer is to perform multiple pattern transfers on the substrate SB while leaving the substrate SB once carried in the printing apparatus 100. In this case, in the first operation, the above-described steps S1 to S13 are executed, and then the operation from step S1 is executed again. However, step S2 is omitted at this time. Then, after all the patterns have been transferred, the substrate SB is taken out (step S14).

このようにすると、印刷装置100への基板SBの搬入および搬出(それらに伴う保持およびその解除動作を含む)の回数を少なくすることができ、1つの基板SBに対して、短時間で複数のパターン転写を行うことができる。   In this way, the number of times the substrate SB is carried into and out of the printing apparatus 100 (including the holding and releasing operation associated therewith) can be reduced, and a plurality of the substrates SB can be performed in a short time with respect to one substrate SB. Pattern transfer can be performed.

これら2つの動作態様においては、版PPおよびブランケットBLは転写が終了する知度に搬出されて洗浄されることが望ましいが、次の動作において使用される版PPおよびブランケットBLが先のものと同一であっても異なるものであっても構わない。いずれの場合でも、装着時の位置ずれやブランケットBLの膨潤などによる相対位置の変動が生じうるため、上記したピント合わせ動作やアライメント処理は、パターン転写を行う都度実行される必要がある。   In these two modes of operation, it is desirable that the plate PP and the blanket BL are transported and washed to the knowledge that transfer is completed, but the plate PP and the blanket BL used in the next operation are the same as the previous one. Or different ones. In any case, since the relative position may change due to the positional deviation at the time of mounting or the blanket BL swelling, the focusing operation and the alignment process described above need to be executed every time pattern transfer is performed.

また、複数回のパターン転写が同一の印刷装置100で実行されることを必須とするものではない。すなわち、少なくとも1層のパターン形成済みの基板SBが印刷装置100に搬入されて上記動作が実行されることで基板SBには新たなパターンが転写されるが、先のパターンがどのようにして形成されたかに関わらず、本実施形態の印刷装置100を用いて新たなパターン形成を行うことが可能である。   Further, it is not essential that a plurality of pattern transfers be performed by the same printing apparatus 100. That is, a new pattern is transferred to the substrate SB when at least one layer of the patterned substrate SB is carried into the printing apparatus 100 and the above operation is executed, but how the previous pattern is formed. Regardless of whether or not it has been done, it is possible to form a new pattern using the printing apparatus 100 of the present embodiment.

以上のように、この実施形態では、ブランケットBLに担持されたパターンを基板SBに転写するのに先立って、それぞれに形成されたアライメントマークを撮像し、その撮像結果に基づいてブランケットBLと基板SBとの位置合わせを行うアライメント処理を実行する。このとき、基板SB側に形成される第1アライメントマークAM1は、複数の図形(ここでは正方形)パターンAP1を離隔配置したものであり、これら複数のパターンに囲まれた基板SBの表面領域が、ブランケットBL側に担持された第2アライメントマークAM2が転写されるアライメントマーク転写領域TRとなっている。   As described above, in this embodiment, before the pattern carried on the blanket BL is transferred to the substrate SB, the alignment marks formed on the respective patterns are imaged, and the blanket BL and the substrate SB are based on the imaging result. Alignment processing for performing alignment with is executed. At this time, the first alignment mark AM1 formed on the substrate SB side is a plurality of figure (here square) patterns AP1 spaced apart, and the surface region of the substrate SB surrounded by the plurality of patterns is: This is an alignment mark transfer region TR to which the second alignment mark AM2 carried on the blanket BL side is transferred.

精密アライメント動作では、アライメントマーク転写領域TR内に設定した目標重心位置G2tに第2アライメントマークAM2の重心位置を一致させるように、基板SBとブランケットBLとの位置合わせを行う。複数回のパターン転写それぞれに対応する複数回の精密アライメント動作では、第2アライメントマークAM2の目標重心位置を、アライメントマーク転写領域TR内で、しかも互いの第2アライメントマーク同士が離隔して転写されるように設定される。言い換えれば、複数回のパターン転写それぞれに対応する複数の第2アライメントマークAM2を互いに離隔させて、かつ第1アライメントマークAMを構成する各第1アライメントパターンAP1からも離隔させて転写可能となるアライメントマーク転写領域TRが確保されるように、第1アライメントマークAM1が設計されている。   In the precision alignment operation, the substrate SB and the blanket BL are aligned so that the center of gravity of the second alignment mark AM2 matches the target center of gravity G2t set in the alignment mark transfer region TR. In a plurality of precision alignment operations corresponding to each of the plurality of pattern transfers, the target center of gravity position of the second alignment mark AM2 is transferred within the alignment mark transfer region TR and the second alignment marks are separated from each other. Is set to In other words, the plurality of second alignment marks AM2 corresponding to each of the plurality of times of pattern transfer are separated from each other and can be separated from each first alignment pattern AP1 constituting the first alignment mark AM. The first alignment mark AM1 is designed so that the mark transfer region TR is secured.

そのため、各回のパターン転写に対応する精密アライメント動作では、撮像された画像における、基板SBに予め形成された第1アライメントマークAM1、先の転写においてブランケットBLから基板SBに転写された第2アライメントマーク(例えば図13(b)の符号AM21)、および今回の精密アライメント動作のためにブランケットBLに形成された第2アライメントマーク(例えば図13(b)の符号AM22)の三者が互いに干渉することがなく、それぞれの位置検出を精度よく行うことが可能である。   Therefore, in the precision alignment operation corresponding to each pattern transfer, the first alignment mark AM1 previously formed on the substrate SB in the captured image, and the second alignment mark transferred from the blanket BL to the substrate SB in the previous transfer (For example, the symbol AM21 in FIG. 13B) and the second alignment mark (for example, the symbol AM22 in FIG. 13B) formed on the blanket BL for the current precise alignment operation interfere with each other. Therefore, each position can be detected with high accuracy.

したがって、この実施形態では、基板SBと、ブランケットBLに担持されたパターンとの位置合わせを高い精度で行うことができる。そして、その状態で基板SBとブランケットBLとが当接されることで、基板SBの所定位置に高い精度でパターンを転写することが可能である。   Therefore, in this embodiment, alignment between the substrate SB and the pattern carried on the blanket BL can be performed with high accuracy. In this state, the substrate SB and the blanket BL are brought into contact with each other, so that the pattern can be transferred with high accuracy to a predetermined position of the substrate SB.

特に、CCDカメラ430のピントをブランケットBL表面に合わせて撮像を行う場合、ピントが合わない基板SB表面の第1アライメントマークAM1および転写済みの第2アライメントマークAM21の像がぼやけて実際よりも大きく広がることがあるが、その影響を加味したアライメントマークの設計および精密アライメント動作により、上記事象が原因となって位置合わせ精度が低下することは回避される。   In particular, when the CCD camera 430 is focused on the blanket BL surface, images of the first alignment mark AM1 and the transferred second alignment mark AM21 on the surface of the substrate SB that are not in focus are blurred and larger than actual. Although it may spread, it is avoided that the alignment accuracy is reduced due to the above-mentioned phenomenon due to the design of the alignment mark and the precise alignment operation in consideration of the influence.

以上説明したように、この実施形態では、ブランケットBLが本発明の「担持体」に相当している。また、上記実施形態では、上ステージ部3および下ステージ部5が一体として本発明の「転写手段」として機能している。また、撮像部43が本発明の「撮像手段」として機能している。また、画像処理部65およびアライメントステージ42が一体として、本発明の「アライメント手段」として機能している。   As described above, in this embodiment, the blanket BL corresponds to the “supporting body” of the present invention. In the above embodiment, the upper stage portion 3 and the lower stage portion 5 function as the “transfer means” of the present invention. The imaging unit 43 functions as the “imaging unit” of the present invention. Further, the image processing unit 65 and the alignment stage 42 are integrated to function as the “alignment means” of the present invention.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態において示したアライメントマークの形状は一例にすぎず、上記以外に種々のものを採用可能である。ただし、上記したようにピントが合わない状態での撮像結果からでも検出が容易となるよう、アライメントマークの画像が有する空間周波数成分が特徴的であることが望ましい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the shape of the alignment mark shown in the above embodiment is merely an example, and various other shapes can be employed. However, it is desirable that the spatial frequency component of the image of the alignment mark is characteristic so that detection is easy even from the imaging result in a state where the focus is not achieved as described above.

すなわち、基板SBに形成される第1アライメントマークAM1については、ピントが合わない状態でもその重心位置を精度よく検出することができるように、比較的低い周波数成分を多く含み、かつ重心に対しいくつかの回転角度について点対称な図形であることが好ましい。また、ブランケットBLに形成される第2アライメントマークAM2については、比較的高い周波数成分を多く含み、かつ狭帯域のバンドパスフィルタ処理によって抽出可能な特徴部分を有するものであることが、ノイズに対する耐性を高める上で望ましい。   That is, the first alignment mark AM1 formed on the substrate SB includes a relatively low frequency component so that the position of the center of gravity can be accurately detected even when the focus is not achieved. It is preferable that the figure is point-symmetric with respect to the rotation angle. Further, the second alignment mark AM2 formed on the blanket BL has a relatively high frequency component and has a characteristic portion that can be extracted by a narrow-band bandpass filter process. It is desirable to increase

また、上記実施形態では、CCDカメラ430全体を精密昇降テーブル432で上下させることによりピント合わせを行っているが、これに代えて、複数のレンズからなる結像光学系を設けてそのレンズ間の距離を調節することでピント合わせを行うものであってもよい。   In the above embodiment, focusing is performed by moving the entire CCD camera 430 up and down with the precision lifting table 432, but instead, an imaging optical system composed of a plurality of lenses is provided to provide a space between the lenses. Focusing may be performed by adjusting the distance.

また、上記実施形態では基板SBおよびブランケットBLの4つの角部の近傍に4組のアライメントマークを形成しているが、アライメントマークの形成個数はこれに限定されず任意である。ただし、鉛直軸周りの位置ずれを適切に補正するためには、異なる位置に形成した複数組のアライメントマークを用いることが好ましく、これらはできるだけ離れた位置にあることがより望ましい。また、各カメラの位置ずれによる誤差を抑えるためには、3組以上のアライメントマークが設けられることが望ましい。   In the above embodiment, four sets of alignment marks are formed in the vicinity of the four corners of the substrate SB and the blanket BL, but the number of alignment marks formed is not limited to this and is arbitrary. However, in order to appropriately correct the positional deviation around the vertical axis, it is preferable to use a plurality of sets of alignment marks formed at different positions, and it is more desirable that these are located as far as possible. In addition, in order to suppress an error due to the positional deviation of each camera, it is desirable to provide three or more sets of alignment marks.

また、上記実施形態ではブランケットBL上のアライメントマークをパターン形成材料と同一の材料により形成しているが、このことは必須の要件ではなく、例えば基板に転写されないアライメントマークをブランケットBLに予め形成しておいてもよい。この場合、基板SBへのパターン転写を高い位置精度で行うためにはブランケットBL上に担持されるパターンの位置精度が重要となるので、版PPによるブランケットBLへのパターニングを行うに際しては版PPとブランケットBLとの位置合わせをより精密に行うことが必要となる。   In the above embodiment, the alignment mark on the blanket BL is formed of the same material as the pattern forming material. However, this is not an essential requirement. For example, an alignment mark that is not transferred to the substrate is formed on the blanket BL in advance. You may keep it. In this case, in order to perform pattern transfer onto the substrate SB with high positional accuracy, the positional accuracy of the pattern carried on the blanket BL is important. Therefore, when performing patterning on the blanket BL with the plate PP, It is necessary to perform alignment with the blanket BL more precisely.

また、上記実施形態では最大9個の第2アライメントマークAM2を転写可能なアライメントマーク転写領域TRを基板SBに設けているが、基板SBに転写される第2アライメントマークAM2の数、つまり基板SBへのパターン転写の回数は任意であり、例えば基板SBへのパターン転写が1回だけの場合でも、上記したピント合わせ動作は有効に機能するものである。   In the above embodiment, the alignment mark transfer region TR to which a maximum of nine second alignment marks AM2 can be transferred is provided on the substrate SB. However, the number of second alignment marks AM2 transferred to the substrate SB, that is, the substrate SB. The number of times of pattern transfer onto the substrate SB is arbitrary. For example, even when the pattern transfer onto the substrate SB is performed only once, the above-described focusing operation functions effectively.

また、上記実施形態では、本発明の転写装置の一実施態様である印刷装置の内部でブランケットBLへのパターニングを行っているが、本発明はこれに限定されず、例えば外部でパターニングが行われたブランケットが搬入されて基板へのパターン転写を行う装置に対しても、好適に適用可能なものである。   Moreover, in the said embodiment, although patterning to blanket BL is performed inside the printing apparatus which is one embodiment of the transfer apparatus of this invention, this invention is not limited to this, For example, patterning is performed outside. The present invention can also be suitably applied to an apparatus in which a blanket is carried and a pattern is transferred onto a substrate.

この発明は、パターンを担持する担持体と、該パターンを転写される基板との位置合わせを高い精度で行うことが要求される技術分野に好適に適用することができる。   The present invention can be suitably applied to a technical field that requires high-precision alignment between a carrier carrying a pattern and a substrate onto which the pattern is transferred.

3 上ステージ部(転写手段)
4 アライメント部
5 下ステージ部(転写手段)
42 アライメントステージ(アライメント手段)
43 撮像部(撮像手段)
65 画像処理部(アライメント手段)
100 印刷装置(転写装置)
430 CCDカメラ
AM1 第1アライメントマーク
AM2 第2アライメントマーク
BL ブランケット(担持体)
SB 基板
TR アライメントマーク転写領域
3 Upper stage (transfer means)
4 Alignment section 5 Lower stage section (transfer means)
42 Alignment stage (alignment means)
43 Imaging unit (imaging means)
65 Image processing unit (alignment means)
100 Printing device (transfer device)
430 CCD camera AM1 1st alignment mark AM2 2nd alignment mark BL Blanket (carrier)
SB substrate TR alignment mark transfer area

Claims (7)

被転写物としてのパターンまたは薄膜を、前記被転写物を担持する担持体から基板の所定位置に転写する転写方法において、
第1アライメントマークを表面に形成した前記基板と、前記被転写物および前記被転写物と同一材料で前記被転写物とともに形成した第2アライメントマークを表面に担持する光透過性を有する前記担持体とを、それぞれのアライメントマーク形成面同士を対向させた状態で近接保持する保持工程と、
前記担持体のアライメントマーク形成面とは反対側から、前記担持体を介して前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークを撮像手段の同一視野内で撮像する撮像工程と、
撮像された画像に基づき、前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークの位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程での検出結果に基づき前記基板と前記担持体との相対位置を調整するアライメント工程と、
前記アライメント工程で相対位置が調整された前記基板と前記担持体とを当接させて、前記担持体表面の前記被転写物および前記第2アライメントマークを前記基板に転写する転写工程と
を備え、
前記基板に形成する前記第1アライメントマークは互いに離隔配置された複数の図形パターンを含み、しかも、該複数の図形パターンが、前記第2アライメントマークを前記図形パターンのそれぞれから離隔させて配置可能なアライメントマーク転写領域を囲むように配置され、
前記アライメント工程では、前記基板と前記担持体との相対位置を調整して、前記アライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に前記第2アライメントマークを対向位置決めし、
前記転写工程では、前記アライメントマーク転写領域内で前記複数の図形パターンのそれぞれから離隔させて前記第2アライメントマークを前記基板に転写する
ことを特徴とする転写方法。
In a transfer method for transferring a pattern or a thin film as a transfer object from a carrier supporting the transfer object to a predetermined position on a substrate,
The substrate having the first alignment mark formed on the surface, and the light-transmitting carrier that supports the transferred object and the second alignment mark formed on the surface with the transferred object using the same material as the transferred object. And a holding step of holding the alignment mark forming surfaces close to each other in a state of facing each other,
An imaging step of imaging the first alignment mark and the second alignment mark in the same field of view of the imaging means from the opposite side of the carrier to the alignment mark formation surface;
A position detection step of detecting positions of the first alignment mark and the second alignment mark based on the captured image;
An alignment step of adjusting a relative position between the substrate and the carrier based on a detection result in the position detection step;
A transfer step in which the substrate whose relative position is adjusted in the alignment step and the carrier are brought into contact with each other, and the transfer object and the second alignment mark on the surface of the carrier are transferred to the substrate;
The first alignment mark formed on the substrate includes a plurality of graphic patterns spaced apart from each other, and the plurality of graphic patterns can be arranged with the second alignment mark spaced from each of the graphic patterns. Arranged to surround the alignment mark transfer area,
In the alignment step, the relative position between the substrate and the carrier is adjusted, and the second alignment mark is positioned opposite to an area where the second alignment mark is not transferred in the alignment mark transfer area,
In the transfer step, the second alignment mark is transferred to the substrate separately from each of the plurality of graphic patterns in the alignment mark transfer region.
前記保持工程、前記撮像工程、前記位置検出工程、前記アライメント工程および前記転写工程を順番に実行する一連の処理を複数回行うことで前記担持体から前記基板への前記被転写物の転写を複数回実行し、
前記第1アライメントマークは、複数回の転写に対応する複数の前記第2アライメントマークを互いに離隔して配置可能な前記アライメントマーク転写領域を有し、
各回の前記転写工程では、前記アライメントマーク転写領域内で互いに離隔させて前記第2アライメントマークを転写する、請求項1に記載の転写方法。
A plurality of transfers of the object to be transferred from the carrier to the substrate are performed by performing a series of processes that sequentially execute the holding step, the imaging step, the position detection step, the alignment step, and the transfer step. Run times,
The first alignment mark has the alignment mark transfer region in which a plurality of the second alignment marks corresponding to a plurality of times of transfer can be arranged separately from each other,
2. The transfer method according to claim 1, wherein in each transfer step, the second alignment mark is transferred while being spaced apart from each other in the alignment mark transfer region.
前記第1アライメントマークの前記図形パターンは、前記第2アライメントマークの図形パターンに比して、低い空間周波数成分をより多く含むものであり、
前記撮像工程では、前記担持体に担持された前記第2アライメントマークにピントを合わせて撮像を行い、
前記位置検出工程では、前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークそれぞれの図形パターンの重心位置を検出する、請求項1または2に記載の転写方法。
The graphic pattern of the first alignment mark contains more low spatial frequency components than the graphic pattern of the second alignment mark,
In the imaging step, focusing is performed on the second alignment mark carried on the carrier to perform imaging,
The transfer method according to claim 1, wherein, in the position detection step, a gravity center position of the graphic pattern of each of the first alignment mark and the second alignment mark is detected.
前記第1アライメントマークの図形パターンが中実図形であり、前記第2アライメントマークの図形パターンが中空図形である請求項3に記載の転写方法。   The transfer method according to claim 3, wherein the graphic pattern of the first alignment mark is a solid graphic, and the graphic pattern of the second alignment mark is a hollow graphic. 被転写物としてのパターンまたは薄膜を、前記被転写物を担持する担持体から基板の所定位置に転写する転写装置において、
第1アライメントマークを表面に形成した前記基板と、前記被転写物および前記被転写物と同一材料で前記被転写物とともに形成した第2アライメントマークを表面に担持する光透過性を有する前記担持体とを、それぞれのアライメントマーク形成面同士を対向させた状態で近接保持し、さらに前記担持体と前記基板とを当接させて前記被転写物および前記第2アライメントマークを前記担持体から前記基板に転写する転写手段と、
前記転写手段により前記基板と前記担持体とが近接保持された状態で、前記担持体のアライメントマーク形成面とは反対側から、前記担持体を介して前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークを撮像手段の同一視野内で撮像する撮像手段と、
撮像された画像における前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークの位置検出結果に基づき前記基板と前記担持体との相対位置を調整するアライメント手段と
を備え、
前記アライメント手段は、前記基板と前記担持体との相対位置を調整して、前記基板表面のうち前記第1アライメントマークを構成する複数の図形パターンで囲まれたアライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に前記第2アライメントマークを対向位置決めし、
前記転写手段は、前記アライメントマーク転写領域内で前記複数の図形パターンのそれぞれから離隔させて前記第2アライメントマークを前記基板に転写する
ことを特徴とする転写装置。
In a transfer device for transferring a pattern or a thin film as a transfer object from a carrier carrying the transfer object to a predetermined position on a substrate,
The substrate having the first alignment mark formed on the surface, and the light-transmitting carrier that supports the transferred object and the second alignment mark formed on the surface with the transferred object using the same material as the transferred object. Are held close to each other with the alignment mark forming surfaces facing each other, and the carrier and the substrate are brought into contact with each other to transfer the transferred object and the second alignment mark from the carrier to the substrate. Transfer means for transferring to,
In a state where the substrate and the carrier are held close to each other by the transfer means, the first alignment mark and the second alignment mark are interposed via the carrier from the side opposite to the alignment mark forming surface of the carrier. Imaging means for imaging within the same field of view of the imaging means;
Alignment means for adjusting a relative position between the substrate and the carrier based on a position detection result of the first alignment mark and the second alignment mark in the captured image;
The alignment means adjusts the relative position between the substrate and the carrier, and the second portion of the alignment mark transfer region surrounded by a plurality of graphic patterns constituting the first alignment mark on the substrate surface. The second alignment mark is positioned opposite to an area where the alignment mark is not transferred,
The transfer device, wherein the transfer means transfers the second alignment mark to the substrate at a distance from each of the plurality of graphic patterns within the alignment mark transfer region.
前記転写手段が、前記被転写物と前記第2アライメントマークとが転写された前記基板を保持して前記担持体から新たな被転写物および第2アライメントマークを前記基板に転写可能となっており、
前記アライメント手段は、前記基板と前記担持体との相対位置を調整して、前記新たな第2アライメントマークを前記アライメントマーク転写領域のうち前記第2アライメントマークが未転写の領域に対向位置決めし、
前記転写手段は、前記アライメントマーク転写領域内で前記複数の図形パターンおよび転写済みの前記第2アライメントマークのそれぞれから離隔させて、前記担持体に担持された前記第2アライメントマークを前記基板に転写する、請求項5に記載の転写装置。
The transfer means holds the substrate on which the transferred object and the second alignment mark are transferred, and can transfer a new transferred object and the second alignment mark from the carrier to the substrate. ,
The alignment means adjusts the relative position between the substrate and the carrier, and positions the new second alignment mark so that the second alignment mark of the alignment mark transfer region is opposed to a region where the second alignment mark is not transferred,
The transfer means transfers the second alignment mark carried on the carrier to the substrate while being separated from each of the plurality of graphic patterns and the transferred second alignment mark in the alignment mark transfer region. The transfer device according to claim 5.
前記撮像手段は、前記担持体に担持された前記第2アライメントマークにピントを合わせて撮像を行い、前記アライメント手段は、前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークそれぞれの図形パターンの重心位置の検出結果に基づいて前記基板と前記担持体との相対位置を調整する請求項5または6に記載の転写装置。   The imaging means focuses on the second alignment mark carried on the carrier to perform imaging, and the alignment means determines the position of the center of gravity of the graphic pattern of each of the first alignment mark and the second alignment mark. The transfer device according to claim 5, wherein a relative position between the substrate and the carrier is adjusted based on a detection result.
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