JP3939617B2 - 位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導体箔と樹脂層、および導体箔と樹脂層と接着層とを有する基板を積層する位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に多層の回路パターンを形成する場合には、各回路パターン間の正確な位置合わせが必要となる。このようなレチクルに関する従来技術が、特開平６−３２４４７５号公報に開示されている。図１２は、この従来技術におけるレチクルの平面図を示している。このレチクルは、透明基板１０１の位置表面にレチクルアライメントマーク１０２、遮光領域１０３、回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および露光領域のコーナ部に位置合わせ検出マーク１０６を備えている。このレチクルを用いて、レチクルアライメントマーク１０２を用いて縮小投影露光機に対してレチクルの位置合わせを行った後に、１枚のウェハ基板上に回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および位置合わせ検出マーク１０６が転写される。そして、このレチクルによって転写された位置合わせ検出マーク１０６との間でずれを生じないように、他の層の回路パターン部を有する第２のレチクルの位置合わせを行った後に、同じウェハ基板上に回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および位置合わせ検出マーク１０６が転写される。
【０００３】
この従来技術では、位置合わせ検出マーク１０６が、露光領域１０３のコーナ部に配置されることによって、ほぼレチクルの中心からの距離に比例してレチクルアライメント時の回転ずれを大きく検出することができ、ずれ検出の高感度化および高精度化を図っている。
【０００４】
ところで、上述した従来のレチクルは、１枚のウェハに複数の回路パターンを転写する場合の位置合わせのためのマークであって、ウェハを転写するためのマーク、すなわち、複数のシート基板を貼り合わせる際に使用される位置合わせのためのマークではない。
【０００５】
一般に、対向して配置された複数のシート基板の位置合わせは、位置合わせ用の複数のカメラなどの撮像手段を有する位置合わせ装置によってなされるものである。この位置合わせ装置は、撮像手段で撮像した各シート基板の画像からシート基板上に設けられた基板位置決め用マークの位置を求め、対向して配置されたシート基板間の並進ずれと回転位置ずれを算出して位置合わせを行った後に、シート基板同士を貼り合わせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の位置合わせ装置においては、位置合わせ装置に備えられている複数の撮像手段の基準位置がずれた状態では、複数のシート基板の位置を高精度に合わせることは難しい。そのため、位置合わせ装置に備えられている複数の撮像手段の基準位置を正確に合わせる必要がある。しかしながら、従来の位置合わせ装置では、撮像手段の基準位置の校正は精緻な調整を必要とするものであったので、頻繁に行われるものではなく、位置合わせ装置の設置時や定期調整時などに行われていた。すなわち、一度校正されてからつぎに校正されるまでに長い期間を有し、その間に撮像手段の基準位置のずれを招来していた。したがって、そのような撮像手段の基準位置のずれている位置合わせ装置で、複数のシート基板の位置合わせを行っていては、精度の高い位置合わせを行うことはできず、その結果、高精度に貼り合わされた多層基板を得られないという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、位置合わせのための撮像手段の基準位置を、位置合わせ装置の使用者が所望する時に簡易に設定することができる位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、第１基準マークを有する第１テーブルと、第２基準マークを有し、前記第１テーブルに対向配置された第２テーブルと、前記第１テーブルを、前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの対向方向に対してほぼ直交する方向に移動する第１テーブル移動手段と、対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、を備える位置あわせ装置における撮像手段の位置合わせ方法であって、前記撮像手段による前記第１基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対する、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を算出する第１校正ステップと、前記第１テーブルを前記撮像手段の視野外になるように前記第１テーブル移動手段によって退避させた後に、前記撮像手段による前記第２基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１撮像座標系に対する、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を算出する第２校正ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１校正ステップによって、撮像手段による第１基準マークの撮像結果に基づいて、第１テーブルに対応する基準座標系に対する、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量が算出される。つぎに、第２校正ステップによって、第１テーブルを撮像手段の視野外になるように第１テーブル移動手段によって退避させた後に、撮像手段による第２基準マークの撮像結果に基づいて、第１撮像座標系に対する、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量が算出される。これによって、位置合わせ装置の撮像手段の位置合わせが行われる。
【００１０】
つぎの発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、上記の発明において、前記第１校正ステップでは、前記第１テーブル移動手段によって前記第１テーブルを移動した際の複数位置において、前記第１基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第１基準マークの位置の変化に基づいて、前記基準座標系に対して前記第１撮像座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、第１校正ステップによって、第１テーブル移動手段で第１テーブルを移動した際の複数位置において、第１基準マークが撮像手段で撮像され、この撮像された第１基準マークの位置の変化に基づいて、基準座標系に対して第１撮像座標系を一致させるための校正量が算出されるようにしている。
【００１２】
つぎの発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、上記の発明において、前記位置合わせ装置は、前記第２テーブルを、前記第１テーブル移動手段による前記第１テーブルの移動方向にほぼ平行な方向に移動させる第２テーブル移動手段をさらに備え、前記第２校正ステップでは、前記第２テーブル移動手段によって前記第２テーブルを移動した際の複数位置において、前記第２基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第２基準マークの位置変化に基づいて、前記第１撮像座標系に対して前記第２座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第２校正ステップによって、第２テーブル移動手段で第２テーブルを移動した際の複数位置において、第２基準マークが撮像手段で撮像され、この撮像された第２基準マークの位置変化に基づいて、第１撮像座標系に対して第２座標系を一致させるための校正量が算出されるようにしている。
【００１４】
つぎの発明にかかる位置合わせ装置は、多層基板を作成するために第１の基板を保持する第１テーブルと、前記第１テーブルに対向配置され、前記第１の基板と貼り合わされる第２の基板を保持する第２テーブルと、対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、を備える位置合わせ装置において、前記第１テーブルは、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対して、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第１基準マークを備え、前記第２テーブルは、前記第１撮像座標系に対して、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第２基準マークを、備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１テーブルの第１基準マークによって、第１テーブルに対応する基準座標系に対して、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量が撮像手段で検出され、第２テーブルの第２基準マークによって、第１撮像座標系に対して、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量が撮像手段で検出される。これにより、第１の基板と、対向して配置される第２の基板とを貼りあわせて多層基板とするための位置合わせ装置が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３は、この発明にかかる位置合わせ装置の実施の形態を示すものであり、図１は、多層基板の位置合わせ装置の側面図を示し、図２は、図１の多層基板の位置合わせ装置の平面図を示し、そして、図３は、図１の下部テーブルに配置されたレチクルの平面図を示している。なお、この実施の形態において、図１および図２に示す基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0は、Ｘ0軸方向を後述する基板搬送機構２３の軸方向とし、Ｚ0軸方向を鉛直方向とし、Ｙ0軸方向を、これらのＸ0軸およびＺ0軸の両方に垂直な方向として定める。ただし、この基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0の原点の位置は、任意の位置に設定することができる。
【００１８】
位置合わせ装置は、複数の基板を精度よく重ね合わせて多層基板を製造するための装置であり、重ね合わせる基板の粗い位置合わせを行う粗位置合わせ部１、および重ね合わせる基板の精密な位置合わせを行うと共に、基板の精密な位置合わせを行うためのカメラの位置合わせを行う精位置合わせ部２を有する。
【００１９】
粗位置合わせ部１は、投入テーブル１１、粗位置合わせ駆動機構１２および粗位置合わせ用カメラ１３を有する。投入テーブル１１は、多層基板の位置合わせ装置で互いに貼り合わせる２つの基板４１，４２を順に投入するためのテーブルであり、投入された基板４１，４２を吸着保持する。粗位置合わせ駆動機構１２は、精位置合わせ部２の撮像部（カメラ）２６の視野内に基板４１，４２がおさまるように、粗位置合わせ用カメラ１３によって撮像される撮像データに基づいて投入テーブル１１をＸＹθＺ方向に移動させて、粗位置合わせを行う。ここで、θはＺ軸を軸として行う回転運動の角度を表している。また、粗位置合わせ駆動機構１２は、後述する基板搬送テーブル２３が投入テーブル１１の真上に位置した場合に、Ｚ軸方向に投入テーブル１１を移動させて、基板搬送テーブル２３に基板４１，４２を受け渡す。粗位置合わせ用カメラ１３（１３ａ，１３ｂ）は、投入テーブル１１に投入された基板４１，４２の粗位置合わせを行うために、投入テーブル１１の上方に設けられ、投入テーブル１１に載せられた基板４１，４２を撮像する。
【００２０】
精位置合わせ部２は、下部テーブル（第２テーブル）２１、精位置合わせ駆動機構２２、基板搬送テーブル（第１テーブル）２３、基板搬送機構（第１テーブル移動手段）２４、カメラユニット（撮像手段）２５およびヒータ２８を備えている。下部テーブル２１は、基板搬送テーブル２３によって粗位置合わせ部１の投入テーブル１１上から搬送された基板（以下、下側基板（第２基板）という）４１を吸着保持するためのテーブルである。また、図３に示されるように、２つのレチクルマークが付された２枚のレチクル板３１が、下部テーブル２１上の精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2のＹ2軸方向の両端部に設置されている。これらの２つのレチクル板３１は、互いにレチクルマークのＸ2軸方向の位置が一致するように設置される。ここで、レチクルマーク３１ａとレチクルマーク３１ｂとのピッチと、レチクルマーク３１ｃとレチクルマーク３１ｄとのピッチは共に等しくＬXであり、レチクルマーク３１ａとレチクルマーク３１ｃとのピッチと、レチクルマーク３１ｂとレチクルマーク３１ｄとのピッチは共に等しくＬY2である。精位置合わせ駆動機構２２は、カメラ２６によって撮像される撮像データに基づいて下部テーブル２１をＸＹθＺ方向に移動させて、高精度な位置合わせを行う。ここで、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2において、Ｘ2軸は、上記基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸とほぼ平行な方向であり、Ｚ2軸は鉛直方向とし、Ｙ2軸はこれらＸ2軸とＺ2軸の両方に垂直な方向である。精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2と、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0とは、一致していることが望ましいが、基板搬送機構２４と精位置合わせ搬送機構２２との組み立てによる誤差などによって、微妙に異なる。
【００２１】
基板搬送テーブル２３は、粗位置合わせ部１の投入テーブル１１に保持された下側基板４１を下部テーブル２１まで搬送するとともに、下部テーブル２１に保持される下側基板４１と貼り合わせるための基板（以下、上側基板（第１基板）という）４２を、下部テーブル２１の上部で保持する役割を果たす。図２に示されるように、この基板搬送テーブル２３のＺ0軸方向上側の面の一方の端部には、Ｙ0軸方向に間隔ＬY1をおいて２つのレチクルマーク３２ａ，３２ｂが印刷され、また、間隔ＬY2（＞ＬY1）をおいて２つのレチクル３２ｃ，３２ｄが印刷されたレチクル板３２が配置されている。レチクルマーク３２ａ，３２ｂは、図示しない基板の位置合わせマークとほぼ同じＹ軸方向の位置座標を有するように印刷され、また、レチクルマーク３２ｃ，３２ｄは、下部テーブル２１に設置されたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置校正用に設けられている。基板搬送機構２４は、基板搬送テーブル２３を投入テーブル１１の上部と下部テーブル２１の上部との間を移動させる役割を果たし、この明細書においては、この基板搬送機構２４の軸の方向をＸ0軸としている。
【００２２】
カメラユニット２５は、カメラ２６（２６ａ〜２６ｄ）、およびカメラ移動軸２７を有し、カメラ２６がカメラ移動軸２７に沿って移動可能に構成された下部テーブル２１および基板搬送テーブル２３上を撮像できるように、基板搬送テーブル２３よりも上側に配置されている。この実施の形態では、カメラ移動軸２７は基板搬送機構２４の軸（Ｘ0軸）の向きにほぼ垂直なＹ1軸方向に伸びており、カメラ２６は高精度に位置合わせを行うためにこのカメラ移動軸２７、すなわちＹ1軸方向に沿って移動することができる。ヒータ２８は、下部テーブル２１に載せられた下側基板４１と基板搬送テーブル２３に載せられた上側基板４２の２つの基板の位置合わせを行った後に、基板が位置ずれしないように仮固着するためのものである。ここで、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1−Ｚ1は、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のそれぞれの軸とほぼ一致していることが望ましいが、実際には基板搬送テーブル２３とカメラユニット２５との間の取り付け位置のずれなどによって誤差が生じる。
【００２３】
つぎに、このような構成を有する位置合わせ装置における撮像手段の位置合わせ方法について説明する。この撮像装置の位置合わせ方法の手順の概要は、以下の通りである。すなわち、（１）まず、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1との校正を行う（第１校正ステップ）。この校正は概略的に、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向にすべてのカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向を一致させた後に、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるカメラ２６ａ〜２６ｄの原点（撮像素子の面積の幾何学的な中心を原点とする）間の距離を、基板搬送テーブル２３に設けられたレチクルマーク３２ａ，３２ｂ間のピッチＬY1、下部テーブル２１に設けられたレチクルマーク３１ａ，３１ｃ間のピッチＬXに一致させることで行う。また、カメラ２６ａ〜２６ｄをカメラ移動軸２７ａ〜２７ｄに沿ってレチクルマーク３２ａ（３２ｂ）から、下部テーブル２１に設けられたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置校正用に設けられたレチクルマーク３２ｃ（３２ｄ）まで移動させて、レチクルマーク３２ｃとレチクルマーク３２ｄのピッチＬY2を基準としたカメラ２６のカメラ移動軸２７上の移動量を求める。
【００２４】
（２）そして、すべてのカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸とを一致させることによって、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2との校正を行う（第２校正ステップ）。両者が一致しない場合には、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸と基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸とが一致していないことが考えられるので、精位置合わせ駆動機構２２のＹ2軸を移動させ、カメラ２６ａ〜２６ｄの原点とレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの中心位置が均等に配置されるように移動させる。そして、このカメラ２６ａ〜２６ｄの中心位置と精位置合わせ駆動機構２２のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの中心位置の差を校正データとして記憶する。
【００２５】
以下、第１〜第２校正ステップについて順次、詳細に説明する。
【００２６】
（１）第１の校正ステップ
まず、４個のカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系のＸ1軸方向を、基板搬送テーブル２３の基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向に一致させるために、基板搬送テーブル２３をＸ0軸方向に微小移動させた場合の基板搬送テーブル２３上に設けられたレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置を、各カメラ２６ａ〜２６ｄに認識させる。図４は、基板搬送テーブル２３の移動位置を示す側面図であり、図５は、図４の基板搬送テーブル２３の移動位置を示す平面図である。この図４および図５に示されるように、具体的には、Ｘ0軸上の位置ＸA近傍において、このＸ0軸方向に基板搬送テーブル２３をＸSからＸEに微小移動させた際のレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置をカメラ２６ａ，２６ｃに認識させる。また、Ｘ0軸上の位置ＸB近傍において、このＸ0軸方向に基板搬送テーブル２３をＸSからＸEに微小移動させた際のレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置をカメラ２６ｂ，２６ｄに認識させる。ただし、図４および図５では、微小変化の前後の位置ＸS，ＸEを共に図示していない。
【００２７】
このとき、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向との間に傾きがある場合には、基板搬送テーブル２３の移動に伴って、カメラ座標系におけるレチクルマーク３２ａ，３２ｂの認識位置の変位に、Ｙ0軸成分が現れることになる。図６は、基板搬送テーブル２３上のレチクルマーク３２の位置と各座標系との関係を概念的に示している。この図６（ａ）に示されるように、基板搬送テーブル２３がＸSからＸEに微小移動した軸をＸ0軸とし、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸がこのＸ0軸となす角度をθ1、基板搬送テーブル２３のカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1での移動量をΔＸ1（＝ＸE1−ＸS1）、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるレチクルマーク３２ａ，３２ｂの認識位置の変位のＹ1軸成分をΔＹ1（＝ＹE1−ＹS1）とすると、下式が成立する。
【００２８】
θ1＝ｔａｎ-1（ΔＹ1／ΔＸ1）・・・（１）
【００２９】
したがって、この式（１）に基づいて校正量としての角度θ1を算定することによって、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1の基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0に対する傾きθ1を校正して、校正後のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’に変換することができる（図６（ａ）→図６（ｂ））。
【００３０】
つぎに、このようにして求められた４個のカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチのうち、Ｘ1’軸方向に並ぶカメラ２６ａ（２６ｃ）とカメラ２６ｂ（２６ｄ）のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチを、基板搬送機構２４に備えられている図示しないのセンサを利用して下部テーブル２１のレチクルマークのＸ2軸方向のピッチＬXに一致させ、Ｙ1’軸方向に並ぶカメラ２６ａ（２６ｂ）とカメラ２６ｃ（２６ｄ）のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチを、基板搬送テーブル２３のレチクルマーク３２ａとレチクルマーク３２ｂとの間のピッチＬYに一致させる。このように一致させた後の座標系をＸ1’’−Ｙ1’’とする（図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ））。
【００３１】
その後、すべてのカメラ２６ａ〜２６ｄをレチクルマーク３２ａ，３２ｂからレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心位置に移動させる。カメラ２６ａ〜２６ｄは、上述したようにレチクルマーク３２ａ，３２ｂを用いて校正されているので、たとえばカメラ２６ａがレチクルマーク３２ａの中心に一致している状態で、カメラ移動軸２７ａに沿ってカメラ２６ａをレチクルマーク３２ｃの中心が一致する位置まで移動させる。
【００３２】
なお、カメラ２６の中心とレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心とが一致しない場合があるが、これは、レチクル板３２の設置位置またはカメラ移動軸２７が基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0と一致していないことによるものと考えられる。そこで、このような場合には、カメラ２６で撮像したレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心位置の差を記憶し、位置の校正データとする。
【００３３】
（２）第２の校正ステップ
つぎに、基板搬送テーブル２３を図１のＸ0軸上の位置Ａまで退避させ、精位置合わせ駆動機構２２を基板貼り合わせ位置の高さまでＺ0軸方向に上昇させる。図７は、基板搬送テーブル２３を退避させて精位置合わせ駆動機構２２をＺ0軸方向に上昇させた状態を示している。また、カメラ２６をカメラ移動軸２７によって、レチクルマーク３２ｃ，３２ｄを認識した位置まで移動させ、精位置合わせ駆動機構２２のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄがカメラ２６の中心に一致するように設定する。図８は、カメラ２６ａ，２６ｂをレチクルマーク３１ａ，３１ｂの位置まで移動した状態を示している。
【００３４】
精位置合わせ駆動機構２２のＸ2軸と、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0と校正されているカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸との平行度を確認するために、精位置合わせ駆動機構２２をＸ1軸方向に微小移動させた場合の下部テーブル２１上に設けられたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置を、各カメラ２６ａ〜２６ｄに認識させる。
【００３５】
このとき、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸とが、組み立て時に平行に設置されなかった結果、これら２つの軸の間に傾きがある場合には、精位置合わせ駆動機構２２の微小移動に伴って、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向におけるレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの認識位置の変化量と、実際の精位置合わせ駆動機構２２の微小移動による変化量との間に差が現れることになる。図９は、精位置合わせ駆動機構上のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置と各座標系との関係を概念的に示している。この図９に示されるように、精位置合わせ駆動機構２２が、微小移動した位置Ｓと位置Ｅとを線で結ぶ軸をＸ2軸とし、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸（Ｘ0軸と平行）がこのＸ2軸となす角度をθ2、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1における精位置合わせ駆動機構２２の移動量をΔＹ1（＝ＹE1−ＹS1）、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの認識位置の変位のＸ1軸成分をΔＸ1（＝ＸE1−ＸS1）とすると、下式が成立する。
【００３６】
θ2＝ｔａｎ-1（ΔＹ1／ΔＸ1）・・・（２）
【００３７】
式（２）によって算出された角度誤差θ2に、角度校正前の認識位置（ＸS，ＹS）を加えた値を校正値として記憶し、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1との校正が行われる。
【００３８】
このように、多層基板の位置合わせ装置において、まず、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0に対して、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1を校正し、さらに、校正されたカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1に対して、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2を校正することによって、基板４１，４２の貼り合わせ時におけるカメラユニット２５の位置合わせを簡易に行うことができる。
【００３９】
ここで、この基板位置合わせ装置における基板４１，４２の位置合わせ方法の概略について説明する。まず、下側基板４１を、粗位置合わせ部１の投入テーブル１１上に供給し、粗位置合わせ用カメラ７での撮像データに基づいて粗位置合わせ駆動機構１２で粗位置合わせを行った後に、基板搬送テーブル２３によって、精位置合わせ部２の下部テーブル２１上に搬送される。精位置合わせ駆動機構２２をカメラ２５のワークディスタンスの位置まで上昇させ、図１０に示されるように、カメラ２５によって下側基板４１の位置合わせマーク４１ａ〜４１ｄの位置と下部テーブル２１に設置されたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄとの相対位置を検出する。そして、カメラ２５の座標値（たとえば、カメラの面積の幾何学的な中心の値）を、カメラ８ａを基準とした絶対座標系に変換して記憶する。
【００４０】
同様に、上側基板４２も粗位置合わせ部１の投入テーブル１上に供給され、粗位置合わせが行われた後に、基板搬送テーブル２３に受け渡され、下部テーブル２１の上側に配置される。そして、カメラ８によって、図１０に示される基板１４の位置合わせマーク１４ａ〜１４ｄを記憶する。
【００４１】
つぎに、図１１のように精位置合わせ駆動機構２２を基板４１と基板４２が非接触状態かつ、カメラ２６のワークディスタンスまで上昇させる。このとき、下部テーブル２１上の下側基板４１の位置合わせマーク４１ａ〜４１ｄは、上側基板４２によってさえぎられてしまうため、直接カメラ２６で確認することはできない。そのため、下側基板４１の位置は、上記で記憶したレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの絶対座標を利用して求める。しかし、上側基板４２が搬送された直後の状態では、上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄのほぼ真上にカメラ２６が存在するので、上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄは、カメラ２６の視野内に存在するが、下側基板４１の位置認識に必要なレチクルマーク３１ａ〜３１ｄはカメラ２６の視野外に存在している。そのため、カメラ２６を上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄから下部テーブル２１のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄまで、カメラ移動軸２７に沿って、移動しながら位置合わせを行う。
【００４２】
多層基板の位置合わせは、上記の工程で求められた校正値に基づいて回転収束動作後、並進収束動作を実施する。その結果、各々許容数値内に位置合わせされたことをもって位置合わせが完了したものとする。位置合わせ完了後、下部テーブル２１上の下側基板４１と基板搬送テーブル２３に吸着されている上側基板４２を密着させる。密着後、カメラ２６とカメラ移動軸２７によって上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄと基板４１の位置認識用のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置を確認し、基板４１，４２が密着状態で位置ずれが発生していないことを確認する。位置ずれが発生していないことを確認した後、ヒータ２８を下降させ、基板４１，４２を仮固着する。
【００４３】
このようにして、撮像手段を有する位置合わせ装置における撮像手段の位置合わせが行われる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態では、４個のカメラ２６を使用していたが、この発明はこの例に限られる趣旨ではなく、たとえば多層基板の剛性が高く、位置合わせ精度も必要なければ、２台にて構成することも可能である。この場合には、図２のカメラ２６の位置において、２台のカメラを対角上に設置するのが望ましい。また、２台や４台だけでなく、何台カメラを設置してもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、２つのレチクル板３１を下部テーブル２１上に配置していたが、基板サイズが小さい場合には、レチクルを口型の一体型で構成してもよい。この場合には、各工程のカメラ２６の校正数を低減することができる。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態では、「上」、「下」等の概念を用いて説明を行ったが、これらは絶対的な基準ではなく、第１テーブルおよび第２テーブルの配置方向（対向方向）に応じた相対的な概念である。例えば、第１テーブルおよび第２テーブルを、そのテーブル面が鉛直方向に沿うように配置した場合においても同様に適用することができる。
【００４７】
以上、説明してきたように、この実施の形態によれば、精位置合わせ駆動機構２２上の下部テーブル２１に吸着されている最上層の基板が、基板積層時に発生した反りを有する場合であっても、その最上層の基板の位置合わせマークの認識が安定するという効果を有する。また、基板搬送テーブル２３と精位置合わせ駆動機構２２に撮像装置の位置合わせ用のレチクルを設置することによって、大型の多層基板製造においても、製造コストを低減することができ、高精度な位置合わせを実現することができるという効果を有する。さらに、精位置合わせ駆動機構２２に設置したレチクルのマークの位置合わせ前に、基板積層時の下側基板の位置を校正することによって、上側基板４２と下側基板４１の差異による基板の位置ずれを算出し、高精度な位置合わせを行うことができるという効果を有する。
【００４８】
なお、上述した説明では、多層基板の位置合わせ装置を例に挙げて説明してきたが、一対の対向テーブルおよび位置合わせ用の撮像手段を有する任意の目的の位置合わせ装置にも、この発明を同様に適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１校正ステップで、撮像手段による第１基準マークの撮像結果に基づいて、第１テーブルに対応する基準座標系に対する、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を算出し、第２校正ステップで、第１テーブルを撮像手段の視野外になるように第１テーブル移動手段によって退避させた後に、撮像手段による第２基準マークの撮像結果に基づいて、第１撮像座標系に対する、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を算出するようにしたので、位置合わせ装置の基準となる第１テーブルに対して、撮像手段と第２テーブルの位置ずれを算出し、高精度に位置の校正を行うことができるという効果を有する。その結果、反りを有する基板の位置合わせ時においても、基板上の位置合わせマークで位置合わせをする場合に比して、より高精度な位置合わせを行うことができる。
【００５０】
つぎの発明によれば、第１校正ステップでは、第１テーブル移動手段によって第１テーブルを移動した際の複数位置において、第１基準マークを撮像手段で撮像し、この撮像された第１基準マークの位置の変化に基づいて、基準座標系に対して第１撮像座標系を一致させるための校正量を算出するようにしたので、第１テーブルを移動させつつ第１基準マークを撮像するだけで校正量の一部を算定することができ、校正に要する作業時間や作業コストを低減することができるという効果を有する。
【００５１】
つぎの発明によれば、第２校正ステップでは、第２テーブル移動手段によって第２テーブルを移動した際の複数位置において、第２基準マークを撮像手段で撮像し、この撮像された第２基準マークの位置変化に基づいて、第１撮像座標系に対して第２座標系を一致させるための校正量を算出するようにしたので、第２テーブルを移動させつつ第２基準マークを撮像するだけで校正量の他の一部を算出することができ、校正に要する作業時間や作業コストを低減することができるという効果を有する。
【００５２】
つぎの発明によれば、第１テーブルは、第１テーブルに対応する基準座標系に対して、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を撮像手段によって検出するための第１基準マークを備え、第２テーブルは、第１撮像座標系に対して、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を撮像手段によって検出するための第２基準マークを備えるように位置合わせ装置を構成したので、基板の反りなどの影響に左右されずに、第２テーブルに吸着されている最上層の基板の位置合わせマークの認識が安定し、大型の多層基板製造においても製造コストを低減でき、さらに高精度な位置合わせを実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる位置合わせ装置の側面図である。
【図２】 図１の位置合わせ装置の平面図である。
【図３】 図１の下部テーブルに配置されたレチクルの平面図である。
【図４】 基板搬送テーブルの移動位置を示す側面図である。
【図５】 図４の基板搬送テーブルの移動位置を示す平面図である。
【図６】 基板搬送テーブル上のレチクルマークの位置と各座標系との関係を概念的に示す図であり、（ａ）は校正前の関係を示す図、（ｂ）は傾き校正後の関係を示す図、（ｃ）は原点間ピッチを一致させる前の関係を示す図、および（ｄ）は原点間ピッチを一致させた後の関係を示す図である。
【図７】 精位置合わせ駆動機構をＺ0軸方向に上昇させた状態を示す側面図である。
【図８】 基板搬送テーブルの平面図である。
【図９】 下部テーブル上のレチクルマークの位置と各座標系との関係を概念的に示す図である。
【図１０】 下部テーブル、下側基板および上側基板との間の位置合わせを説明するための平面図である。
【図１１】 多層基板の位置合わせの様子を示す側面図である。
【図１２】 レチクルの平面図の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ 粗位置合わせ部、２ 精位置合わせ部、１１ 投入テーブル、１２ 粗位置合わせ駆動機構、１３，１３ａ，１３ｂ 粗位置合わせ用カメラ、２１ 下部テーブル、２２ 精位置合わせ駆動機構、２３ 基板搬送テーブル、２４ 基板搬送機構、２５，２５ｃ〜２５ｄ カメラユニット、２６，２６ａ〜２６ｄ カメラ、２７，２７ａ〜２７ｄ カメラ移動軸、２８ ヒータ、３１，３２ レチクル板、３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄ レチクルマーク、４１ 下側基板、４２ 上側基板。
【発明の属する技術分野】
この発明は、導体箔と樹脂層、および導体箔と樹脂層と接着層とを有する基板を積層する位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に多層の回路パターンを形成する場合には、各回路パターン間の正確な位置合わせが必要となる。このようなレチクルに関する従来技術が、特開平６−３２４４７５号公報に開示されている。図１２は、この従来技術におけるレチクルの平面図を示している。このレチクルは、透明基板１０１の位置表面にレチクルアライメントマーク１０２、遮光領域１０３、回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および露光領域のコーナ部に位置合わせ検出マーク１０６を備えている。このレチクルを用いて、レチクルアライメントマーク１０２を用いて縮小投影露光機に対してレチクルの位置合わせを行った後に、１枚のウェハ基板上に回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および位置合わせ検出マーク１０６が転写される。そして、このレチクルによって転写された位置合わせ検出マーク１０６との間でずれを生じないように、他の層の回路パターン部を有する第２のレチクルの位置合わせを行った後に、同じウェハ基板上に回路パターン部１０４、ウェハアライメントマーク１０５および位置合わせ検出マーク１０６が転写される。
【０００３】
この従来技術では、位置合わせ検出マーク１０６が、露光領域１０３のコーナ部に配置されることによって、ほぼレチクルの中心からの距離に比例してレチクルアライメント時の回転ずれを大きく検出することができ、ずれ検出の高感度化および高精度化を図っている。
【０００４】
ところで、上述した従来のレチクルは、１枚のウェハに複数の回路パターンを転写する場合の位置合わせのためのマークであって、ウェハを転写するためのマーク、すなわち、複数のシート基板を貼り合わせる際に使用される位置合わせのためのマークではない。
【０００５】
一般に、対向して配置された複数のシート基板の位置合わせは、位置合わせ用の複数のカメラなどの撮像手段を有する位置合わせ装置によってなされるものである。この位置合わせ装置は、撮像手段で撮像した各シート基板の画像からシート基板上に設けられた基板位置決め用マークの位置を求め、対向して配置されたシート基板間の並進ずれと回転位置ずれを算出して位置合わせを行った後に、シート基板同士を貼り合わせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の位置合わせ装置においては、位置合わせ装置に備えられている複数の撮像手段の基準位置がずれた状態では、複数のシート基板の位置を高精度に合わせることは難しい。そのため、位置合わせ装置に備えられている複数の撮像手段の基準位置を正確に合わせる必要がある。しかしながら、従来の位置合わせ装置では、撮像手段の基準位置の校正は精緻な調整を必要とするものであったので、頻繁に行われるものではなく、位置合わせ装置の設置時や定期調整時などに行われていた。すなわち、一度校正されてからつぎに校正されるまでに長い期間を有し、その間に撮像手段の基準位置のずれを招来していた。したがって、そのような撮像手段の基準位置のずれている位置合わせ装置で、複数のシート基板の位置合わせを行っていては、精度の高い位置合わせを行うことはできず、その結果、高精度に貼り合わされた多層基板を得られないという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、位置合わせのための撮像手段の基準位置を、位置合わせ装置の使用者が所望する時に簡易に設定することができる位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、第１基準マークを有する第１テーブルと、第２基準マークを有し、前記第１テーブルに対向配置された第２テーブルと、前記第１テーブルを、前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの対向方向に対してほぼ直交する方向に移動する第１テーブル移動手段と、対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、を備える位置あわせ装置における撮像手段の位置合わせ方法であって、前記撮像手段による前記第１基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対する、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を算出する第１校正ステップと、前記第１テーブルを前記撮像手段の視野外になるように前記第１テーブル移動手段によって退避させた後に、前記撮像手段による前記第２基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１撮像座標系に対する、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を算出する第２校正ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１校正ステップによって、撮像手段による第１基準マークの撮像結果に基づいて、第１テーブルに対応する基準座標系に対する、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量が算出される。つぎに、第２校正ステップによって、第１テーブルを撮像手段の視野外になるように第１テーブル移動手段によって退避させた後に、撮像手段による第２基準マークの撮像結果に基づいて、第１撮像座標系に対する、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量が算出される。これによって、位置合わせ装置の撮像手段の位置合わせが行われる。
【００１０】
つぎの発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、上記の発明において、前記第１校正ステップでは、前記第１テーブル移動手段によって前記第１テーブルを移動した際の複数位置において、前記第１基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第１基準マークの位置の変化に基づいて、前記基準座標系に対して前記第１撮像座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、第１校正ステップによって、第１テーブル移動手段で第１テーブルを移動した際の複数位置において、第１基準マークが撮像手段で撮像され、この撮像された第１基準マークの位置の変化に基づいて、基準座標系に対して第１撮像座標系を一致させるための校正量が算出されるようにしている。
【００１２】
つぎの発明にかかる撮像手段の位置合わせ方法は、上記の発明において、前記位置合わせ装置は、前記第２テーブルを、前記第１テーブル移動手段による前記第１テーブルの移動方向にほぼ平行な方向に移動させる第２テーブル移動手段をさらに備え、前記第２校正ステップでは、前記第２テーブル移動手段によって前記第２テーブルを移動した際の複数位置において、前記第２基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第２基準マークの位置変化に基づいて、前記第１撮像座標系に対して前記第２座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第２校正ステップによって、第２テーブル移動手段で第２テーブルを移動した際の複数位置において、第２基準マークが撮像手段で撮像され、この撮像された第２基準マークの位置変化に基づいて、第１撮像座標系に対して第２座標系を一致させるための校正量が算出されるようにしている。
【００１４】
つぎの発明にかかる位置合わせ装置は、多層基板を作成するために第１の基板を保持する第１テーブルと、前記第１テーブルに対向配置され、前記第１の基板と貼り合わされる第２の基板を保持する第２テーブルと、対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、を備える位置合わせ装置において、前記第１テーブルは、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対して、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第１基準マークを備え、前記第２テーブルは、前記第１撮像座標系に対して、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第２基準マークを、備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１テーブルの第１基準マークによって、第１テーブルに対応する基準座標系に対して、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量が撮像手段で検出され、第２テーブルの第２基準マークによって、第１撮像座標系に対して、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量が撮像手段で検出される。これにより、第１の基板と、対向して配置される第２の基板とを貼りあわせて多層基板とするための位置合わせ装置が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる位置合わせ装置および撮像手段の位置合わせ方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３は、この発明にかかる位置合わせ装置の実施の形態を示すものであり、図１は、多層基板の位置合わせ装置の側面図を示し、図２は、図１の多層基板の位置合わせ装置の平面図を示し、そして、図３は、図１の下部テーブルに配置されたレチクルの平面図を示している。なお、この実施の形態において、図１および図２に示す基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0は、Ｘ0軸方向を後述する基板搬送機構２３の軸方向とし、Ｚ0軸方向を鉛直方向とし、Ｙ0軸方向を、これらのＸ0軸およびＺ0軸の両方に垂直な方向として定める。ただし、この基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0の原点の位置は、任意の位置に設定することができる。
【００１８】
位置合わせ装置は、複数の基板を精度よく重ね合わせて多層基板を製造するための装置であり、重ね合わせる基板の粗い位置合わせを行う粗位置合わせ部１、および重ね合わせる基板の精密な位置合わせを行うと共に、基板の精密な位置合わせを行うためのカメラの位置合わせを行う精位置合わせ部２を有する。
【００１９】
粗位置合わせ部１は、投入テーブル１１、粗位置合わせ駆動機構１２および粗位置合わせ用カメラ１３を有する。投入テーブル１１は、多層基板の位置合わせ装置で互いに貼り合わせる２つの基板４１，４２を順に投入するためのテーブルであり、投入された基板４１，４２を吸着保持する。粗位置合わせ駆動機構１２は、精位置合わせ部２の撮像部（カメラ）２６の視野内に基板４１，４２がおさまるように、粗位置合わせ用カメラ１３によって撮像される撮像データに基づいて投入テーブル１１をＸＹθＺ方向に移動させて、粗位置合わせを行う。ここで、θはＺ軸を軸として行う回転運動の角度を表している。また、粗位置合わせ駆動機構１２は、後述する基板搬送テーブル２３が投入テーブル１１の真上に位置した場合に、Ｚ軸方向に投入テーブル１１を移動させて、基板搬送テーブル２３に基板４１，４２を受け渡す。粗位置合わせ用カメラ１３（１３ａ，１３ｂ）は、投入テーブル１１に投入された基板４１，４２の粗位置合わせを行うために、投入テーブル１１の上方に設けられ、投入テーブル１１に載せられた基板４１，４２を撮像する。
【００２０】
精位置合わせ部２は、下部テーブル（第２テーブル）２１、精位置合わせ駆動機構２２、基板搬送テーブル（第１テーブル）２３、基板搬送機構（第１テーブル移動手段）２４、カメラユニット（撮像手段）２５およびヒータ２８を備えている。下部テーブル２１は、基板搬送テーブル２３によって粗位置合わせ部１の投入テーブル１１上から搬送された基板（以下、下側基板（第２基板）という）４１を吸着保持するためのテーブルである。また、図３に示されるように、２つのレチクルマークが付された２枚のレチクル板３１が、下部テーブル２１上の精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2のＹ2軸方向の両端部に設置されている。これらの２つのレチクル板３１は、互いにレチクルマークのＸ2軸方向の位置が一致するように設置される。ここで、レチクルマーク３１ａとレチクルマーク３１ｂとのピッチと、レチクルマーク３１ｃとレチクルマーク３１ｄとのピッチは共に等しくＬXであり、レチクルマーク３１ａとレチクルマーク３１ｃとのピッチと、レチクルマーク３１ｂとレチクルマーク３１ｄとのピッチは共に等しくＬY2である。精位置合わせ駆動機構２２は、カメラ２６によって撮像される撮像データに基づいて下部テーブル２１をＸＹθＺ方向に移動させて、高精度な位置合わせを行う。ここで、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2において、Ｘ2軸は、上記基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸とほぼ平行な方向であり、Ｚ2軸は鉛直方向とし、Ｙ2軸はこれらＸ2軸とＺ2軸の両方に垂直な方向である。精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2−Ｚ2と、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0とは、一致していることが望ましいが、基板搬送機構２４と精位置合わせ搬送機構２２との組み立てによる誤差などによって、微妙に異なる。
【００２１】
基板搬送テーブル２３は、粗位置合わせ部１の投入テーブル１１に保持された下側基板４１を下部テーブル２１まで搬送するとともに、下部テーブル２１に保持される下側基板４１と貼り合わせるための基板（以下、上側基板（第１基板）という）４２を、下部テーブル２１の上部で保持する役割を果たす。図２に示されるように、この基板搬送テーブル２３のＺ0軸方向上側の面の一方の端部には、Ｙ0軸方向に間隔ＬY1をおいて２つのレチクルマーク３２ａ，３２ｂが印刷され、また、間隔ＬY2（＞ＬY1）をおいて２つのレチクル３２ｃ，３２ｄが印刷されたレチクル板３２が配置されている。レチクルマーク３２ａ，３２ｂは、図示しない基板の位置合わせマークとほぼ同じＹ軸方向の位置座標を有するように印刷され、また、レチクルマーク３２ｃ，３２ｄは、下部テーブル２１に設置されたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置校正用に設けられている。基板搬送機構２４は、基板搬送テーブル２３を投入テーブル１１の上部と下部テーブル２１の上部との間を移動させる役割を果たし、この明細書においては、この基板搬送機構２４の軸の方向をＸ0軸としている。
【００２２】
カメラユニット２５は、カメラ２６（２６ａ〜２６ｄ）、およびカメラ移動軸２７を有し、カメラ２６がカメラ移動軸２７に沿って移動可能に構成された下部テーブル２１および基板搬送テーブル２３上を撮像できるように、基板搬送テーブル２３よりも上側に配置されている。この実施の形態では、カメラ移動軸２７は基板搬送機構２４の軸（Ｘ0軸）の向きにほぼ垂直なＹ1軸方向に伸びており、カメラ２６は高精度に位置合わせを行うためにこのカメラ移動軸２７、すなわちＹ1軸方向に沿って移動することができる。ヒータ２８は、下部テーブル２１に載せられた下側基板４１と基板搬送テーブル２３に載せられた上側基板４２の２つの基板の位置合わせを行った後に、基板が位置ずれしないように仮固着するためのものである。ここで、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1−Ｚ1は、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のそれぞれの軸とほぼ一致していることが望ましいが、実際には基板搬送テーブル２３とカメラユニット２５との間の取り付け位置のずれなどによって誤差が生じる。
【００２３】
つぎに、このような構成を有する位置合わせ装置における撮像手段の位置合わせ方法について説明する。この撮像装置の位置合わせ方法の手順の概要は、以下の通りである。すなわち、（１）まず、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1との校正を行う（第１校正ステップ）。この校正は概略的に、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向にすべてのカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向を一致させた後に、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるカメラ２６ａ〜２６ｄの原点（撮像素子の面積の幾何学的な中心を原点とする）間の距離を、基板搬送テーブル２３に設けられたレチクルマーク３２ａ，３２ｂ間のピッチＬY1、下部テーブル２１に設けられたレチクルマーク３１ａ，３１ｃ間のピッチＬXに一致させることで行う。また、カメラ２６ａ〜２６ｄをカメラ移動軸２７ａ〜２７ｄに沿ってレチクルマーク３２ａ（３２ｂ）から、下部テーブル２１に設けられたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置校正用に設けられたレチクルマーク３２ｃ（３２ｄ）まで移動させて、レチクルマーク３２ｃとレチクルマーク３２ｄのピッチＬY2を基準としたカメラ２６のカメラ移動軸２７上の移動量を求める。
【００２４】
（２）そして、すべてのカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸とを一致させることによって、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2との校正を行う（第２校正ステップ）。両者が一致しない場合には、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸と基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸とが一致していないことが考えられるので、精位置合わせ駆動機構２２のＹ2軸を移動させ、カメラ２６ａ〜２６ｄの原点とレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの中心位置が均等に配置されるように移動させる。そして、このカメラ２６ａ〜２６ｄの中心位置と精位置合わせ駆動機構２２のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの中心位置の差を校正データとして記憶する。
【００２５】
以下、第１〜第２校正ステップについて順次、詳細に説明する。
【００２６】
（１）第１の校正ステップ
まず、４個のカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系のＸ1軸方向を、基板搬送テーブル２３の基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向に一致させるために、基板搬送テーブル２３をＸ0軸方向に微小移動させた場合の基板搬送テーブル２３上に設けられたレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置を、各カメラ２６ａ〜２６ｄに認識させる。図４は、基板搬送テーブル２３の移動位置を示す側面図であり、図５は、図４の基板搬送テーブル２３の移動位置を示す平面図である。この図４および図５に示されるように、具体的には、Ｘ0軸上の位置ＸA近傍において、このＸ0軸方向に基板搬送テーブル２３をＸSからＸEに微小移動させた際のレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置をカメラ２６ａ，２６ｃに認識させる。また、Ｘ0軸上の位置ＸB近傍において、このＸ0軸方向に基板搬送テーブル２３をＸSからＸEに微小移動させた際のレチクルマーク３２ａ，３２ｂの位置をカメラ２６ｂ，２６ｄに認識させる。ただし、図４および図５では、微小変化の前後の位置ＸS，ＸEを共に図示していない。
【００２７】
このとき、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0のＸ0軸方向とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向との間に傾きがある場合には、基板搬送テーブル２３の移動に伴って、カメラ座標系におけるレチクルマーク３２ａ，３２ｂの認識位置の変位に、Ｙ0軸成分が現れることになる。図６は、基板搬送テーブル２３上のレチクルマーク３２の位置と各座標系との関係を概念的に示している。この図６（ａ）に示されるように、基板搬送テーブル２３がＸSからＸEに微小移動した軸をＸ0軸とし、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸がこのＸ0軸となす角度をθ1、基板搬送テーブル２３のカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1での移動量をΔＸ1（＝ＸE1−ＸS1）、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるレチクルマーク３２ａ，３２ｂの認識位置の変位のＹ1軸成分をΔＹ1（＝ＹE1−ＹS1）とすると、下式が成立する。
【００２８】
θ1＝ｔａｎ-1（ΔＹ1／ΔＸ1）・・・（１）
【００２９】
したがって、この式（１）に基づいて校正量としての角度θ1を算定することによって、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1の基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0に対する傾きθ1を校正して、校正後のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’に変換することができる（図６（ａ）→図６（ｂ））。
【００３０】
つぎに、このようにして求められた４個のカメラ２６ａ〜２６ｄのカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチのうち、Ｘ1’軸方向に並ぶカメラ２６ａ（２６ｃ）とカメラ２６ｂ（２６ｄ）のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチを、基板搬送機構２４に備えられている図示しないのセンサを利用して下部テーブル２１のレチクルマークのＸ2軸方向のピッチＬXに一致させ、Ｙ1’軸方向に並ぶカメラ２６ａ（２６ｂ）とカメラ２６ｃ（２６ｄ）のカメラ座標系Ｘ1’−Ｙ1’の原点間のピッチを、基板搬送テーブル２３のレチクルマーク３２ａとレチクルマーク３２ｂとの間のピッチＬYに一致させる。このように一致させた後の座標系をＸ1’’−Ｙ1’’とする（図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ））。
【００３１】
その後、すべてのカメラ２６ａ〜２６ｄをレチクルマーク３２ａ，３２ｂからレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心位置に移動させる。カメラ２６ａ〜２６ｄは、上述したようにレチクルマーク３２ａ，３２ｂを用いて校正されているので、たとえばカメラ２６ａがレチクルマーク３２ａの中心に一致している状態で、カメラ移動軸２７ａに沿ってカメラ２６ａをレチクルマーク３２ｃの中心が一致する位置まで移動させる。
【００３２】
なお、カメラ２６の中心とレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心とが一致しない場合があるが、これは、レチクル板３２の設置位置またはカメラ移動軸２７が基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0と一致していないことによるものと考えられる。そこで、このような場合には、カメラ２６で撮像したレチクルマーク３２ｃ，３２ｄの中心位置の差を記憶し、位置の校正データとする。
【００３３】
（２）第２の校正ステップ
つぎに、基板搬送テーブル２３を図１のＸ0軸上の位置Ａまで退避させ、精位置合わせ駆動機構２２を基板貼り合わせ位置の高さまでＺ0軸方向に上昇させる。図７は、基板搬送テーブル２３を退避させて精位置合わせ駆動機構２２をＺ0軸方向に上昇させた状態を示している。また、カメラ２６をカメラ移動軸２７によって、レチクルマーク３２ｃ，３２ｄを認識した位置まで移動させ、精位置合わせ駆動機構２２のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄがカメラ２６の中心に一致するように設定する。図８は、カメラ２６ａ，２６ｂをレチクルマーク３１ａ，３１ｂの位置まで移動した状態を示している。
【００３４】
精位置合わせ駆動機構２２のＸ2軸と、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0と校正されているカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸との平行度を確認するために、精位置合わせ駆動機構２２をＸ1軸方向に微小移動させた場合の下部テーブル２１上に設けられたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置を、各カメラ２６ａ〜２６ｄに認識させる。
【００３５】
このとき、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸と精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2のＸ2軸とが、組み立て時に平行に設置されなかった結果、これら２つの軸の間に傾きがある場合には、精位置合わせ駆動機構２２の微小移動に伴って、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸方向におけるレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの認識位置の変化量と、実際の精位置合わせ駆動機構２２の微小移動による変化量との間に差が現れることになる。図９は、精位置合わせ駆動機構上のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置と各座標系との関係を概念的に示している。この図９に示されるように、精位置合わせ駆動機構２２が、微小移動した位置Ｓと位置Ｅとを線で結ぶ軸をＸ2軸とし、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1のＸ1軸（Ｘ0軸と平行）がこのＸ2軸となす角度をθ2、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1における精位置合わせ駆動機構２２の移動量をΔＹ1（＝ＹE1−ＹS1）、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1におけるレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの認識位置の変位のＸ1軸成分をΔＸ1（＝ＸE1−ＸS1）とすると、下式が成立する。
【００３６】
θ2＝ｔａｎ-1（ΔＹ1／ΔＸ1）・・・（２）
【００３７】
式（２）によって算出された角度誤差θ2に、角度校正前の認識位置（ＸS，ＹS）を加えた値を校正値として記憶し、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2とカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1との校正が行われる。
【００３８】
このように、多層基板の位置合わせ装置において、まず、基準座標系Ｘ0−Ｙ0−Ｚ0に対して、カメラ座標系Ｘ1−Ｙ1を校正し、さらに、校正されたカメラ座標系Ｘ1−Ｙ1に対して、精位置合わせ駆動機構２２の座標系Ｘ2−Ｙ2を校正することによって、基板４１，４２の貼り合わせ時におけるカメラユニット２５の位置合わせを簡易に行うことができる。
【００３９】
ここで、この基板位置合わせ装置における基板４１，４２の位置合わせ方法の概略について説明する。まず、下側基板４１を、粗位置合わせ部１の投入テーブル１１上に供給し、粗位置合わせ用カメラ７での撮像データに基づいて粗位置合わせ駆動機構１２で粗位置合わせを行った後に、基板搬送テーブル２３によって、精位置合わせ部２の下部テーブル２１上に搬送される。精位置合わせ駆動機構２２をカメラ２５のワークディスタンスの位置まで上昇させ、図１０に示されるように、カメラ２５によって下側基板４１の位置合わせマーク４１ａ〜４１ｄの位置と下部テーブル２１に設置されたレチクルマーク３１ａ〜３１ｄとの相対位置を検出する。そして、カメラ２５の座標値（たとえば、カメラの面積の幾何学的な中心の値）を、カメラ８ａを基準とした絶対座標系に変換して記憶する。
【００４０】
同様に、上側基板４２も粗位置合わせ部１の投入テーブル１上に供給され、粗位置合わせが行われた後に、基板搬送テーブル２３に受け渡され、下部テーブル２１の上側に配置される。そして、カメラ８によって、図１０に示される基板１４の位置合わせマーク１４ａ〜１４ｄを記憶する。
【００４１】
つぎに、図１１のように精位置合わせ駆動機構２２を基板４１と基板４２が非接触状態かつ、カメラ２６のワークディスタンスまで上昇させる。このとき、下部テーブル２１上の下側基板４１の位置合わせマーク４１ａ〜４１ｄは、上側基板４２によってさえぎられてしまうため、直接カメラ２６で確認することはできない。そのため、下側基板４１の位置は、上記で記憶したレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの絶対座標を利用して求める。しかし、上側基板４２が搬送された直後の状態では、上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄのほぼ真上にカメラ２６が存在するので、上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄは、カメラ２６の視野内に存在するが、下側基板４１の位置認識に必要なレチクルマーク３１ａ〜３１ｄはカメラ２６の視野外に存在している。そのため、カメラ２６を上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄから下部テーブル２１のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄまで、カメラ移動軸２７に沿って、移動しながら位置合わせを行う。
【００４２】
多層基板の位置合わせは、上記の工程で求められた校正値に基づいて回転収束動作後、並進収束動作を実施する。その結果、各々許容数値内に位置合わせされたことをもって位置合わせが完了したものとする。位置合わせ完了後、下部テーブル２１上の下側基板４１と基板搬送テーブル２３に吸着されている上側基板４２を密着させる。密着後、カメラ２６とカメラ移動軸２７によって上側基板４２の位置合わせマーク４２ａ〜４２ｄと基板４１の位置認識用のレチクルマーク３１ａ〜３１ｄの位置を確認し、基板４１，４２が密着状態で位置ずれが発生していないことを確認する。位置ずれが発生していないことを確認した後、ヒータ２８を下降させ、基板４１，４２を仮固着する。
【００４３】
このようにして、撮像手段を有する位置合わせ装置における撮像手段の位置合わせが行われる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態では、４個のカメラ２６を使用していたが、この発明はこの例に限られる趣旨ではなく、たとえば多層基板の剛性が高く、位置合わせ精度も必要なければ、２台にて構成することも可能である。この場合には、図２のカメラ２６の位置において、２台のカメラを対角上に設置するのが望ましい。また、２台や４台だけでなく、何台カメラを設置してもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、２つのレチクル板３１を下部テーブル２１上に配置していたが、基板サイズが小さい場合には、レチクルを口型の一体型で構成してもよい。この場合には、各工程のカメラ２６の校正数を低減することができる。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態では、「上」、「下」等の概念を用いて説明を行ったが、これらは絶対的な基準ではなく、第１テーブルおよび第２テーブルの配置方向（対向方向）に応じた相対的な概念である。例えば、第１テーブルおよび第２テーブルを、そのテーブル面が鉛直方向に沿うように配置した場合においても同様に適用することができる。
【００４７】
以上、説明してきたように、この実施の形態によれば、精位置合わせ駆動機構２２上の下部テーブル２１に吸着されている最上層の基板が、基板積層時に発生した反りを有する場合であっても、その最上層の基板の位置合わせマークの認識が安定するという効果を有する。また、基板搬送テーブル２３と精位置合わせ駆動機構２２に撮像装置の位置合わせ用のレチクルを設置することによって、大型の多層基板製造においても、製造コストを低減することができ、高精度な位置合わせを実現することができるという効果を有する。さらに、精位置合わせ駆動機構２２に設置したレチクルのマークの位置合わせ前に、基板積層時の下側基板の位置を校正することによって、上側基板４２と下側基板４１の差異による基板の位置ずれを算出し、高精度な位置合わせを行うことができるという効果を有する。
【００４８】
なお、上述した説明では、多層基板の位置合わせ装置を例に挙げて説明してきたが、一対の対向テーブルおよび位置合わせ用の撮像手段を有する任意の目的の位置合わせ装置にも、この発明を同様に適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１校正ステップで、撮像手段による第１基準マークの撮像結果に基づいて、第１テーブルに対応する基準座標系に対する、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を算出し、第２校正ステップで、第１テーブルを撮像手段の視野外になるように第１テーブル移動手段によって退避させた後に、撮像手段による第２基準マークの撮像結果に基づいて、第１撮像座標系に対する、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を算出するようにしたので、位置合わせ装置の基準となる第１テーブルに対して、撮像手段と第２テーブルの位置ずれを算出し、高精度に位置の校正を行うことができるという効果を有する。その結果、反りを有する基板の位置合わせ時においても、基板上の位置合わせマークで位置合わせをする場合に比して、より高精度な位置合わせを行うことができる。
【００５０】
つぎの発明によれば、第１校正ステップでは、第１テーブル移動手段によって第１テーブルを移動した際の複数位置において、第１基準マークを撮像手段で撮像し、この撮像された第１基準マークの位置の変化に基づいて、基準座標系に対して第１撮像座標系を一致させるための校正量を算出するようにしたので、第１テーブルを移動させつつ第１基準マークを撮像するだけで校正量の一部を算定することができ、校正に要する作業時間や作業コストを低減することができるという効果を有する。
【００５１】
つぎの発明によれば、第２校正ステップでは、第２テーブル移動手段によって第２テーブルを移動した際の複数位置において、第２基準マークを撮像手段で撮像し、この撮像された第２基準マークの位置変化に基づいて、第１撮像座標系に対して第２座標系を一致させるための校正量を算出するようにしたので、第２テーブルを移動させつつ第２基準マークを撮像するだけで校正量の他の一部を算出することができ、校正に要する作業時間や作業コストを低減することができるという効果を有する。
【００５２】
つぎの発明によれば、第１テーブルは、第１テーブルに対応する基準座標系に対して、撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を撮像手段によって検出するための第１基準マークを備え、第２テーブルは、第１撮像座標系に対して、第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を撮像手段によって検出するための第２基準マークを備えるように位置合わせ装置を構成したので、基板の反りなどの影響に左右されずに、第２テーブルに吸着されている最上層の基板の位置合わせマークの認識が安定し、大型の多層基板製造においても製造コストを低減でき、さらに高精度な位置合わせを実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる位置合わせ装置の側面図である。
【図２】 図１の位置合わせ装置の平面図である。
【図３】 図１の下部テーブルに配置されたレチクルの平面図である。
【図４】 基板搬送テーブルの移動位置を示す側面図である。
【図５】 図４の基板搬送テーブルの移動位置を示す平面図である。
【図６】 基板搬送テーブル上のレチクルマークの位置と各座標系との関係を概念的に示す図であり、（ａ）は校正前の関係を示す図、（ｂ）は傾き校正後の関係を示す図、（ｃ）は原点間ピッチを一致させる前の関係を示す図、および（ｄ）は原点間ピッチを一致させた後の関係を示す図である。
【図７】 精位置合わせ駆動機構をＺ0軸方向に上昇させた状態を示す側面図である。
【図８】 基板搬送テーブルの平面図である。
【図９】 下部テーブル上のレチクルマークの位置と各座標系との関係を概念的に示す図である。
【図１０】 下部テーブル、下側基板および上側基板との間の位置合わせを説明するための平面図である。
【図１１】 多層基板の位置合わせの様子を示す側面図である。
【図１２】 レチクルの平面図の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ 粗位置合わせ部、２ 精位置合わせ部、１１ 投入テーブル、１２ 粗位置合わせ駆動機構、１３，１３ａ，１３ｂ 粗位置合わせ用カメラ、２１ 下部テーブル、２２ 精位置合わせ駆動機構、２３ 基板搬送テーブル、２４ 基板搬送機構、２５，２５ｃ〜２５ｄ カメラユニット、２６，２６ａ〜２６ｄ カメラ、２７，２７ａ〜２７ｄ カメラ移動軸、２８ ヒータ、３１，３２ レチクル板、３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄ レチクルマーク、４１ 下側基板、４２ 上側基板。
Claims (4)
- 第１基準マークを有する第１テーブルと、
第２基準マークを有し、前記第１テーブルに対向配置された第２テーブルと、
前記第１テーブルを、前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの対向方向に対してほぼ直交する方向に移動する第１テーブル移動手段と、
対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、
を備える位置あわせ装置における撮像手段の位置合わせ方法であって、
前記撮像手段による前記第１基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対する、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を算出する第１校正ステップと、
前記第１テーブルを前記撮像手段の視野外になるように前記第１テーブル移動手段によって退避させた後に、前記撮像手段による前記第２基準マークの撮像結果に基づいて、前記第１撮像座標系に対する、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を算出する第２校正ステップと、
を含むことを特徴とする撮像手段の位置合わせ方法。 - 前記第１校正ステップでは、前記第１テーブル移動手段によって前記第１テーブルを移動した際の複数位置において、前記第１基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第１基準マークの位置の変化に基づいて、前記基準座標系に対して前記第１撮像座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像手段の位置合わせ方法。
- 前記位置合わせ装置は、前記第２テーブルを、前記第１テーブル移動手段による前記第１テーブルの移動方向にほぼ平行な方向に移動させる第２テーブル移動手段をさらに備え、
前記第２校正ステップでは、前記第２テーブル移動手段によって前記第２テーブルを移動した際の複数位置において、前記第２基準マークを前記撮像手段で撮像し、この撮像された前記第２基準マークの位置変化に基づいて、前記第１撮像座標系に対して前記第２座標系を一致させるための校正量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像手段の位置合わせ方法。 - 多層基板を作成するために第１の基板を保持する第１テーブルと、
前記第１テーブルに対向配置され、前記第１の基板と貼り合わされる第２の基板を保持する第２テーブルと、
対向配置された前記第１テーブルと前記第２テーブルにほぼ垂直な方向から、前記第１テーブルと前記第２テーブルを撮像可能な撮像手段と、
を備える位置合わせ装置において、
前記第１テーブルは、前記第１テーブルに対応する基準座標系に対して、前記撮像手段に固有の第１撮像座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第１基準マークを備え、
前記第２テーブルは、前記第１撮像座標系に対して、前記第２テーブルに対応する第２座標系の校正量を前記撮像手段によって検出するための第２基準マークを、
備えることを特徴とする位置合わせ装置。
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