JP4764201B2 - 基板露光装置および基板露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種基板に回路等のパターンを、フォトマスク（以下、マスクという。）を介して露光する基板露光装置および基板露光方法に関するものである。

従来の基板露光装置は、基板を露光室に搬入する前に予備位置決め（プリアライメント）ステージに搬入して予備位置決めを行い（例えば特許文献１参照）、その後に基板を露光室に搬入して露光テーブルに支持し、露光に先行して整合（アライメント）を行ない、次いで基板を露光するように構成されているものが提案されている。

前記予備位置決めステージは、搬入用ローラテーブルと予備位置決め装置とを備えて基板を予備位置決めする装置である。この搬入用ローラテーブルは、装置側壁面に形成した基板入口から搬入される基板を水平に支持するものである。そして、予備位置決め装置は、搬入用ローラテーブルのローラ間の隙間にピン等を立ち上げて、このピン等により搬入用ローラテーブル上に置かれる基板の送り方向であるＸ方向となる基板の両端面および送り方向に直交するＹ方向となる基板の両端面を押動して予備位置決めしている。

また、露光テーブルが設置される露光室は、各種基板に回路等のパターンを、マスクを介して露光する露光手段を備えていると共に、露光に先行して基板を整合するための撮像手段と制御手段を備えている。この露光室では、所定位置に設置された搬入側ハンドラにより、前記予備位置決めステージで予備位置決めされた基板を支持して露光室内に搬送し露光テーブルに載置する。そして、露光テーブルは、基板を吸引支持すると共にＸ軸、Ｙ軸、θ軸、およびＺ軸の各方向に移動させる機能を有していて、搬入された基板をＺ軸の方向に移動させて、焼枠により透光板を介して支持されるマスクに基板を対面させる。

マスクと対面する基板は、予備位置決めステージにおいて予備位置決めが行われているので、基板の整合マークがマスクの整合マークの近傍に対応することになる。したがって、基板露光装置は、複数の撮像手段により、マスクおよび基板の各整合マークを撮像して、制御手段により、前記撮像した複数の画像を解析し、基板の各整合マークがマスクの対応する整合マークに整合するように、前記露光テーブルを整合移動させて整合する。その後、基板露光装置は、露光用光学系により所定波長の紫外線を含む光を照射して前記基板を露光し、次いで、基板をマスクから離して、搬出側ハンドラにより搬出している。

特許文献２の露光装置は、特許文献１と同様に、露光室に搬入する前にウエーハ（基板）のプリアライメント（予備位置決め）を行い、露光装置内にウエーハを搬送して露光テーブルに載置してさらにアライメント（整合）を行うことを提案している。この露光装置では、ウエーハ搬送系および受け渡しアームによってウエーハをウエーハチャック上に搬送し、ウエーハチャックで保持したウエーハを搬送系によって上部受渡し位置から下部受渡し位置に降下するプリアライメント期間に、ウエーハのプリアライメントを行う。

特許文献３の露光装置は、基板を露光室に搬入する前にプリアライメント（予備位置決め）を行うプリアライメントステージはなく、基板を露光室に搬入し露光テーブルに載置して、プリアライメントを行い、次いでアライメント（整合）を行い、次いで基板を露光することを提案している。この露光装置は、予備位置決めを行う場合、露光テーブル上のワーク（基板）を押動部にてその端面を押して位置修正するように構成されている。すなわち、露光テーブルには、各辺の周縁から中央に向かって切欠溝が形成され、その切欠溝に沿ってピンが移動し、ワークの周囲を中央に向かってピンにより押して位置規制することで予備位置決めするように構成されている。

なお、従来の基板露光装置は、取り扱う基板が４３０ｍｍ×５１０ｍｍと中程度の大きさで、かつ厚みが０．１ｍｍ以上となる構成のものに対して適切に作業できるように構成されており、基板をプリアライメントおよびアライメントする位置決め手段は、特許文献１、２，３に示すように接触式の構成のものが使用されており、特に問題が発生しなかった。
特開２００３−２２６４２４号公報 特開平０９−１３９３４２号公報 特許第３２３１２４６号公報

近年、電子回路基板は、高密度微細化の傾向にあり、露光時の基板サイズはますます大型になり、併せて基板の厚みがますます薄くなっている。例えば、電子回路用基板では基板の大きさが５００ｍｍ×６００ｍｍ以上と大きく、厚みが０．０５ｍｍ以下と薄いものが生産ラインに供され始めている。その上、形成される回路は、Ｌ／Ｓ＝１００μｍよりさらに細線を要求されている。したがって、基板を取り扱う環境も、機構も、大変微妙な管理が必要になり、できる限り基板に負荷を与えずかつ短時間で処理できる設備によって生産することが要望されている。

そして、大型で薄い基板は、小さな負荷で大きな変形を生じてしまうので、基板に負荷を与えないで予備位置決めおよび整合を行い露光しなければならないという条件が要求されている。そのため、大型で薄い基板を、従来の特許文献１，２，３に示す接触式である予備位置決め機構により接触して予備位置決めを行うと、厚みの大きな基板とは異なって基板を曲げる負荷が大きくかかり、基板に変形が生じさせてしまう可能性が高かった。また、変形を生じた基板の状態で、露光テーブルに搬送すると、露光テーブル上に基板を吸引支持できず、基板の位置が不安定となり整合と露光に悪影響を及ぼすことになってしまう。さらに、搬入位置あるいは露光位置において、基板の端面を押動して予備位置決めを行う予備位置決め機構では、複雑な構成となりメンテナンス性あるいは経済性が悪くなってしまった。

本発明は、前記した問題点を解決すべく創案されたもので、基板の端面を押動して変形させる負荷を与える方式の予備位置決め機構を必要とせず、大型で薄い基板の露光に好適で露光を高精度に行える基板露光装置および基板露光方法を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明に係る基板露光装置は、基板を基板搬送手段により露光テーブルに搬送し、前記露光テーブルで基板の予備位置決めおよび整合を行ない、露光用光学系を介して露光する基板露光装置であって、露光テーブルと、透光板を介してマスクを支持する焼枠と、各整合マークを撮像する第１撮像手段と、前記透光板を介して前記基板の少なくとも三辺を撮像する第２撮像手段と、この第２撮像手段が撮像できるコントラストを得るための照明手段と、この照明手段および前記第２撮像手段を介して撮像した画像を解析して、前記基板と前記マスクの各整合マークを前記第１撮像手段の視野内に入るように、前記基板を予備位置決めするために前記露光テーブルを制御すると共に、前記第１撮像手段により撮像した画像を解析して、前記基板の整合マークと前記マスクの整合マークとを整合するために前記露光テーブルを制御する制御手段と、を備える構成とした。

このように構成した基板露光装置は、搬入された基板を搬送して露光テーブルで支持し、この露光テーブルをＺ軸方向に移動して、前記基板を焼枠のマスクに対面させる。次に、前記マスクの辺と対応する基板の辺とを照明手段の光により照らした状態で、第２撮像手段により撮像する。そして、撮像した画像を解析して、前記マスクの辺に対する前記基板の辺の位置関係から、前記露光テーブルを制御手段により、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸の各方向に移動させて予備位置決めを行う。これにより、前記基板の各整合マークと前記マスクの各整合マークとを、前記第１撮像手段の視野内に入るようにして、後は、第１撮像手段、制御手段を介して、マスクと基板の整合マークを撮像し、その撮像したデータを解析してずれ量算出し、かつ、露光テーブルにより整合を行い、露光用光学系を介して、所定波長の紫外線を含む光を照射して基板を露光する。

したがって、基板露光装置は、基板に負荷を与える接触方式のプリアライメントステージを必要とせず、基板を露光テーブルに直接搬送して基板に負荷を与えずに基板をできる限り平面に保って予備位置決めおよび整合を行うことができる。そして、基板を平面に維持してこの基板に露光光を照射できるから、基板は基板固定ステージに十分に固定されマスクとの密着度が高く、パターンのボケ、その他の問題の発生が回避されて精度・解像度の高いパターンを確保することができる。よって、大型で薄い基板の露光にも好適であり高精度に露光できる。

また、前記基板露光装置において、前記制御手段は、前記予備位置決めが前記マスクの辺と前記基板の辺とが平行でかつ予め設定された間隔になるように、前記露光テーブルを制御する構成とすることが好ましい。
さらに、前記基板露光装置において、前記制御手段は、前記予備位置決めが前記マスクの位置に対して前記基板が予め設定された位置となるように、前記露光テーブルを制御する構成とすることが好ましい。

さらに、前記基板露光装置において、前記照明手段は、前記マスクの辺に対応してそれぞれ設置される照明灯を点灯位置および退避位置に移動自在にそれぞれ設けた構成にすることが好ましい。
このように構成することにより、基板露光装置は、照明灯の点灯位置をマスクおよび基板の辺に対して自在に調整した位置とすることができる。

また本発明に係る基板露光方法は、基板搬送手段により露光テーブルに基板を搬入する工程と、露光テーブルに搬入した基板と、焼枠の透光板を介して支持されるマスクを近接または当接させる工程と、前記マスクの辺と対応する前記基板の辺について照射光を介して前記透光板を通して第２撮像手段により撮像する工程と、撮像した前記マスクの辺に対応する前記基板の辺の画像において、その少なくともマスクの三辺の位置と、対応する基板の三辺の位置とのずれ量から、制御手段により解析して予備位置決めの移動量を算出する工程と、前記マスクおよび前記基板を離間させた状態で、前記制御手段により算出した前記予備位置決めの移動量に基づいて前記露光テーブルを制御して前記基板と前記マスクとを予備位置決めする工程と、予備位置決めした前記基板を前記マスクに近接または当接する工程と、前記マスクおよび前記基板の整合マークを第１撮像手段により撮像して制御手段により解析してずれ量を算出する工程と、前記マスクおよび前記基板を離間させた状態で、前記制御手段により算出したずれ量に基づいて前記露光テーブルを整合移動させる工程と、前記マスクおよび前記基板を近接または当接させ露光用光学系により前記基板を露光する工程と、を含む手順とした。

このような手順によれば、基板を露光テーブルに搬送して支持し、第２撮像手段によりマスク全体に対する基板全体の位置および姿勢を観察して露光テーブルにより予備位置決めし、次いで、第１撮像手段により基板とマスクの整合マークを撮像して整合を行うので、基板の端面を押動する動作を伴うことがなく、基板の周縁に負荷をかけることがないから基板を変形させず平面を保って露光でき、精度・解像度の高いパターンを確保することができる。

本発明に係る基板露光装置および基板露光方法によれば、次のような優れた効果を奏する。
基板露光装置は、はじめに第２撮像手段により撮像した画像を解析して制御手段により基板とマスクの予備位置決めを、露光テーブルを介して行い、その後、第１撮像手段でマスクおよび基板の整合マークを撮像し、制御手段により基板とマスクの整合を、露光テーブルを介して行っている。そのため、基板露光装置は、基板の大きさや厚みに関係なく、基板の端面を押動することなく、露光テーブル上において、基板とマスクの予備位置決め、整合、露光を行うことができるため、基板の平面度あるいは位置精度を阻害する要因となる接触回数を減少させ、高精度に露光することができ、精度・解像度の高いパターンを確保することができる。また、基板露光装置は、基板の端面を押動する機構を必要としないため、装置の構成が複雑になることがなく、メンテナンス性および経済性においても優れる。

基板露光方法は、露光テーブル上に搬送した基板を、その露光テーブルにより予備位置決めを行い、整合を行い、かつ、露光するため、基板の端面を押動することなく、基板の搬入から露光までの処理時間が、搬送手段により基板の場所の移動を伴わない分において削減でき、タクトタイムの向上を図ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、基板露光装置の構成および制御回路を模式的に示す全体概念図、図２は、基板露光装置の露光テーブル、第１撮像手段、照明手段および第２撮像手段の配置を示す斜視図、図３は、基板露光装置の焼枠に支持されるマスクと基板の位置関係を誇張して模式的に示す平面図、である。

図１に示すように、基板露光装置１０は、基板Ｗの端面を押動することなく、露光テーブル１６において、予備位置決め、整合および露光を行うものである。この基板露光装置１０は、露光テーブル１６と、この露光テーブルの両側となる位置にそれぞれ配置した搬送手段である搬入側基板搬送手段１７および搬出側基板搬送手段１８と、露光テーブル１６の上方に配置されたマスクＭを支持する焼枠１９と、この焼枠１９の上方から所定波長の紫外線を含む光を照射するための露光用光学系２２のコリメータ反射鏡２２ｇと、この露光用光学系２２のコリメータ反射鏡２２ｇと焼枠１９の間に移動して位置するように配置された第１撮像手段２７および第２撮像手段２３と、を露光室１１内に備えており、第１撮像手段２７および第２撮像手段２３からの画像に基づいて露光テーブル１６を制御する制御手段としてのコントローラＡ３２およびコントローラＢ３３と、を所定位置に備えている。

なお、露光室１１内に設置される露光用光学系２２は、コリメータ反射鏡２２ｇであり、後記する他の構成は、露光室１１とは区切られた図示しない光源室側に配置される。
また、ここで使用される基板Ｗは、四角形（例えば、５００ｍｍ×６００ｍｍ以上）に形成されると共に、整合マークＭ２を四隅に形成されており、厚みが１ｍｍ前後のものから０．０５ｍｍ以下のものまで、露光により所定のパターン（例えば、回路のＬ／Ｓ＝１００μｍよりさらに細線）を形成するものであれば構わない。
さらに、ここで使用されるマスクＭは、回路パターンが形成される矩形エリアＭａと、透明な矩形枠状の周縁エリアＭｂとを有しており、その矩形エリアＭａの所定位置、あるいは、透明な周縁エリアＭｂの所定位置のいずれかに、整合マークＭ１を、所定数形成している。

図１に示すように、基板露光装置１０は、露光室１１の一方の側壁に基板入口１２が形成され、また、他方の側壁に基板出口１３が形成され、露光室１１内に、基板入口１２に対応して搬入側基板載置用のローラテーブル１４と、基板出口１３に対応して搬出側基板載置用のローラテーブル１５とが設置されている。

ローラテーブル１４とローラテーブル１５の間には、露光テーブル１６が設置されており、さらに、ローラテーブル１４から露光テーブル１６に基板Ｗを搬送できるように搬入側基板搬送手段１７が設けられ、また、露光テーブル１６からローラテーブル１５に基板Ｗを搬送できるように搬出側基板搬送手段１８が設けられている。

搬入側基板搬送手段１７と搬出側基板搬送手段１８は、詳細を図示しないが、基板Ｗを吸着支持しかつこの吸着支持を解除する吸着パットを有している。この吸着パットは、基板吸着機構(図示しない)により基板Ｗを真空吸着するように構成されている。なお、両搬送手段１７，１８は、基板Ｗを平坦な状態で搬送できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、中空部を有する板状体の吸着面となる下面に、その中空部と連通する小孔が多数に設けられていて、この中空部がエアチューブを介して露光室１１の隅または外に設置される真空発生装置(図示しない)に連通接続されて動作する構成としても構わない。

図１および図２に示すように、露光テーブル１６は、基板Ｗを支持して、予備位置決めするものであり、基板Ｗが支持される基板支持台１６ａと、この基板支持台１６ａを支持しかつ水平面内に移動する整合手段としてのＸＹθテーブル１６ｂと、このＸＹθテーブル１６ｂを支持しかつ上下動するＺ軸方向移動手段１６ｃとを備えている。

基板支持台１６ａは、搬送された基板Ｗが載置され、図示しない基板Ｗを吸着支持するための吸着孔が複数形成されている。
ＸＹθテーブル１６ｂは、水平面内における一方向であるＸ軸方向に移動制御されるＸ軸テーブルと、水平面内においてＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動制御されるＹ軸テーブルと、水平面内を直交する方向に貫く軸（垂直軸）周り方向であるθ方向に回動制御されるθ軸回転テーブルとを組み合わされてなる４軸移動テーブルとして構成されている。
Ｚ軸方向移動手段１６ｃは、昇降制御されるＺ軸を備え、このＺ軸の上端側でＸＹθテーブル１６ｂを支持するように構成されている。
なお、露光テーブル１６は、θ軸回転テーブルの上にＸＹＺテーブルを設ける構成やＸＹＺテーブルの上にθ軸回転テーブルを設ける構成等であっても良い。

露光テーブル１６の上方に配置される焼枠１９は、マスクＭを支持するものであり、マスクＭが直接当接して支持するための透光板２０と、この透光板２０を支持する枠体２１とを主に備えている。なお、焼枠１９は、枠体２１に透光板２０を吸着し、かつ、透光板２０にマスクＭを吸着するためのマスク吸着機構(図示しない)を所定位置に備えている。また、マスクＭは、焼枠１９に吸着支持され、さらに焼枠１９が前記露光テーブル１６の上側に設置された状態で制御系の座標における所定の位置に高精度で位置決めされるものとする。

露光用光学系２２は、楕円反射鏡２２ａと、この楕円反射鏡２２ａの焦点位置に備えられ連続してアーク放電を行って所定波長の紫外線を含む光を照射するランプ２２ｂと、楕円反射鏡２２ａの光路上に設けた第１平板反射鏡２２ｃおよび第２平板反射鏡２２ｄと、第２平板反射鏡２２ｄから反射する光路上に設けたシャッタ２２ｅおよびフライアイレンズ２２ｆと、フライアイレンズ２２ｆから照射される光路上に設けたコリメータ反射鏡２２ｇとを備えている。なお、シャッタ２２ｅは、基板Ｗの露光に必要な時間だけ開いて照射時間を制御している。

基板Ｗは、露光テーブル１６に搬送されたときに予備位置決めが行われていないため、露光テーブル１６において予備位置決めを行う必要がある。そのために、基板露光装置１０は、ここでは、第２撮像手段２３と照明手段２４とコントローラ２５に設けられるコントローラＡ３２およびコントローラＢ３３を備えている。

第２撮像手段２３は、予備位置決めに用いるマスクＭおよび基板Ｗの位置関係を撮像する装置であり、撮像素子（例えばＣＣＤカメラ）２３ａと、この撮像素子２３ａを支持するアーム２３ｂと、このアーム２３ｂを移動するアーム移動手段（図示しない）とを備えている。なお、第２撮像手段２３の撮像素子２３ａは、例えば、焦点距離を約８００ｍｍ〜約１２００ｍｍとし、また、分解能０．１ｍｍ／画素以下となるような性能の撮影レンズと撮像素子が選択されることが好ましい。

第２撮像手段２３は、撮像素子２３ａにより撮像が行われるときには、アーム２３ｂを移動して撮像素子２３ａを焼枠１９のほぼ中央に対応する上方で、例えば、マスクＭから約８００ｍｍ〜約１２００ｍｍ離れた高所に、焼枠１９の内側全体を俯瞰する撮像位置とする。また、第２撮像手段２３は、撮像を終えて露光が行われる前に、アーム２３ｂを移動して撮像位置から退避させ光路に影を作ることがない位置を退避位置として移動している。この第２撮像手段２３は、図３に示すように、マスクＭの透明な矩形枠状の周縁エリアＭｂ（図３参照）の少なくとも三辺を通して見える基板Ｗの三辺の位置（Ｘ軸方向のずれとＹ軸方向のずれ）と姿勢（θ軸に関する回転角度θ１、θ２、θ３、θ４の少なくともいずれか）を撮像している。なお、第２撮像手段２３は、予備位置決め用であるので、最終整合精度の回路の解像度よりも低い解像度であっても良いので、例えば、分解能として０．１ｍｍ／画素程度となるような倍率の光学系としても構わない。

照明手段２４は、第２撮像手段２３が撮像画像に必要なコントラストを得るために設けられる。照明手段２４は、基板Ｗを感光せず、かつ整合マークＭ１，Ｍ２が鮮明に見える波長で基板面を照らす照明２４ａと、この照明２４ａを支持するアーム２４ｂとこのアーム２４ｂを移動するアーム移動手段（図示しない）とを備えている。
なお、照明手段２４の照明２４ａを支持するアーム２４ｂは、ここでは、第２撮像手段２３のアーム２３ｂの移動と同期して移動し、照明２４ａを透光板２０の上方から照らす照射位置（点灯位置）と、光路から退避する退避位置に移動するように設定されている。

照明手段２４は、ここでは、マスクＭの少なくとも三辺の位置と姿勢を撮像するに際して辺付近におけるコントラストを明瞭にするために、これら三辺が第２撮像手段２３により撮像されたときに認識し易いように、かつ第２撮像手段２３による撮像光路を遮らない位置において、１つまたは複数のランプや蛍光灯またはＬＥＤ照明（ここでは３つのＬＥＤ照明）として設けられている。つまり、第２撮像手段２３は、マスクＭの透明な矩形枠状の周縁エリアＭｂ（図３参照）の三辺を通して見える基板Ｗの三辺の位置（Ｘ軸方向のずれとＹ軸方向のずれ）と姿勢（θ軸に関する傾き角）を鮮明に撮像できるようにしている。

第１撮像手段２７は、整合に用いる撮像手段であり、ここでは、マスクＭの四隅の整合マークＭ１に対して四つ設けられている。この第１撮像手段２７は、撮像素子（例えばＣＣＤカメラ）２７ａと、この撮像素子２７ａと同軸に設けた環状照明２７ｂと、この撮像素子２７ａを支持するアーム２７ｃと、このアーム２７ｃを移動させるアーム移動手段（図示しない）とを備えている。

撮像素子２７ａは、撮像レンズ（図示せず）の焦点距離を約８０ｍｍから約１５０ｍｍとして、最終整合精度が回路の解像度以上を必要とするために、１０μｍ／画素以下の高分解能となるような性能の撮像素子が選択されることが好ましい。

環状照明２７ｂは、各整合マークＭ１，Ｍ２がコントラストよく見える様な位置、角度で、しかも照明自身以外の外部の照明による光が撮像手段に混入して観察する像に影響しないように、撮像素子２７ａの外形に隣接または接近して取り付けられている。

第１撮像手段２７は、撮像素子２７ａで撮像を行うときには、焼枠１９から離間した退避位置からマスクＭの整合マークＭ１に対応する上方で、撮像素子２７ａをその焦点距離に合わせて撮像できる位置にアーム２７ｃを介して移動して、マスクＭおよび基板Ｗの整合マークＭ１，Ｍ２を撮像し、また撮像を終えて少なくとも露光が行われる前に、アーム２７ｃを移動して光路から退避する退避位置に移動するように設定されている。なお、この第１撮像手段２７は、照明手段２４が退避位置に移動した後に作動するように設定されることや、あるいは、第２撮像手段２３の撮像に邪魔でなければ、照明手段２４と同時に作動するように設定されても構わない。

コントローラＡ３２は、第１撮像手段２７および第２撮像手段２３から入力されるカメラの画像信号を画像処理するものである。
コントローラＡ３２は、第１撮像手段２７および第２撮像手段２３の撮像画像を入力するカメラ入力インタフェース２６、２８と、このカメラ入力インタフェース２６、２８からの信号を処理する演算装置２９と、演算した結果により基板ＷのマスクＭに対する予備位置決めおよび整合するように露光テーブル１６を制御する信号を出力する入出力装置３１と、演算したデータ（位置ずれ量）を記憶する記憶装置３５を備えている。

カメラ入力インタフェース２６、２８は、第１撮像手段２７および第２撮像手段２３からカメラの画像信号を入力し、その画像をデジタル化する処理を行うものである。カメラ入力インタフェース２６は、マスクＭと基板Ｗの三辺または全体を撮像した画像を入力する。また、カメラ入力インタフェース２８は、複数（ここでは四つ）の第１撮像手段２７によりそれぞれ撮像したマスクＭの整合マークＭ１および基板Ｗの整合マークＭ２の画像を入力する。

演算装置２９は、カメラ入力インタフェース２６で処理された画像データに基づいて、マスクＭの辺に対する基板Ｗの辺の位置を演算し、基板Ｗの辺がマスクＭの辺に対してどのような位置関係にあり、かつ、どれだけ回転した姿勢であるかを演算する。なお、演算処理する画像のエリアは、図１に示すように、三辺の辺全体としてもよく、また、三辺の丸で示す特定のエリアとしても構わない。ここで、位置とは、露光テーブル１６上でＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれどの位置であるかという所在位置データを意味し、姿勢とは、Ｚ軸回りの角度関係データ（θ角）を意味するものとする。

演算装置２９で基板Ｗの位置および姿勢を解析して位置情報および姿勢情報を得て、その位置情報および姿勢情報を基板ＷのマスクＭに対するＸ方向のずれ、および、Ｙ方向のずれ量を、演算装置２９が算出すると共に、姿勢のずれを算出して、これらのずれを解消する信号を、入出力装置３１を介して、露光テーブル１６に出力し、整合手段として露光テーブル１６を制御する。したがって、露光テーブル１６の予備位置決めが行なわれると、基板Ｗの整合マーク（大径円）Ｍ２と、マスクＭの整合マーク（小径円）Ｍ１とを、第１撮像手段２７の視野内に入れることができる（図１参照）。

カメラ入力インタフェース２８で処理された画像データに基づいて、マスクＭの整合マークと基板Ｗの整合マークの位置ずれを演算装置２９が演算し、演算した結果に基づいて、露光テーブル１６を移動させる信号を、入出力装置３１を介して出力し、マスクＭと基板Ｗを整合させる。

コントローラＢ３３は、コントローラＡ３２と同期して、装置全体の統合的な制御を行なうものである。ここで、コントローラＢ３３は、実行プログラムが格納された記憶装置３３ｂと、実行プログラムを読み出して実行する演算装置３３ａと、コントローラＡ３２および露光テーブル１６との信号のインタフェースである入出力装置３４を備えている。具体的には、このコントローラＢ３３は、搬入側基板搬送手段１７の動作と、搬出側基板搬送手段１８の動作と、露光テーブル１６のＺ軸方向移動手段１６ｃの動作と、露光用光学系２２のランプ２２ｂの電源の投入・遮断動作およびシャッタ２２ｅの開閉動作と、照明手段２４の移動および点灯と、を含む各動作等の制御を行なっている。
入出力装置３４は、コントローラＡ３２および露光テーブル１６との信号の入出力を行うインタフェースである。

続いて、基板露光装置１０の動作を、図１、図４および図５に示すフローチャートを併用して説明する。なお、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、マスクと基板の予備位置決めの状態と整合の状態を模式的に示す平面図、図５は、基板露光装置の動作工程を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）基板Ｗが露光室１１の基板入口１２を通してローラテーブル１４に供給されると、搬入側基板搬送手段１７が、露光テーブル１６の上に基板Ｗを搬送し載置し、露光テーブルは、基板Ｗを吸着支持する。一方、第１撮像手段２７と第２撮像手段２３と照明手段２４とが光路上の所定位置に移動する。
（ステップＳ１０２）露光テーブル１６がＺ軸上に移動して基板ＷをマスクＭに近接または当接させる。

（ステップＳ１０３）照明手段２４がそれぞれ点灯し第２撮像手段２３が基板ＷとマスクＭの三辺または全体を撮像する（図３および図４（ｂ）参照）。
（ステップＳ１０４）第２撮像手段２３が撮像した画像により演算装置２９は、基板の予備位置決め移動量（ずれ量）を算出する。
（ステップＳ１０５）露光テーブル１６がＺ軸上に僅かな寸法下降移動して基板ＷをマスクＭから離間させる。ただしステップＳ１０２でマスクＭと露光テーブル１６が近接する方式の場合には、このステップＳ１０５は不要である。
（ステップＳ１０６）ステップＳ１０４で算出した予備位置決め移動量に基づいて露光テーブルを制御する。ここで、基板ＷのマスクＭに対する予備位置決めが完了する。そして、第２撮像手段２３と照明手段２４を退避位置に移動する。

（ステップＳ１０７）再び露光テーブル１６がＺ軸上に移動して基板ＷをマスクＭに近接または当接させる。
（ステップＳ１０８）第１撮像手段２７で基板ＷとマスクＭの整合マークＭ１，Ｍ２を撮像する（図４（ｃ）参照）。
（ステップＳ１０９）第１撮像手段２７が撮像した画像により基板Ｗを整合させるためのずれ量（整合移動量）を演算装置２９は算出する。
（ステップＳ１１０）再び露光テーブル１６がＺ軸上に僅かな寸法下降移動して基板ＷをマスクＭから離間させる。
（ステップＳ１１１）ステップＳ１０９で算出したずれ量（整合移動量）に基づいて露光テーブルを制御する。

（ステップＳ１１２）露光テーブル１６がＺ軸上に移動して基板ＷをマスクＭに近接または当接させる。これにより、基板ＷがマスクＭに対して整合される。
（ステップＳ１１３）。再度、第１撮像手段２７が基板ＷとマスクＭの整合マークを撮像し（図４（ｄ）参照）、許容範囲であれば、第１撮像手段２７を光路から退避させる。その後、露光を行う。露光が終了した後は、Ｚ軸方向移動手段１６ｃを下降して、露光テーブル１６の負圧を開放し、搬出側基板搬送手段１８で基板Ｗを搬送して基板出口１３より露光装置外に搬出して全てのステップを終了する。なお、ステップＳ１１３で、許容範囲外となった場合には、ステップＳ１０８からやり直すことになる。

以上のように、基板露光装置１０は、基板ＷとマスクＭの全体を俯瞰する第２撮像手段２３にて、基板ＷおよびマスクＭの周縁を観察して基板Ｗの位置を検出し、コントローラ２５により露光テーブル１６上で基板Ｗの端面を押動することなく予備位置決めを行い、その後、基板ＷとマスクＭの整合マークＭ１，Ｍ２を撮像して整合を行っている。そのため、基板Ｗの周縁に負担をかけることなく、予備位置決め、整合、露光を行うことができる。

なお、基板露光装置１０では、第２撮像手段２３は焼枠１９から、例えば８００ｍｍ離れて設置されることにより、最終整合精度を回路の解像度よりも低い解像度、例えば０．１ｍｍ／画素の分解能として得られる。次いで、基板ＷとマスクＭの整合マークＭ１，Ｍ２の重なりを観察する第１撮像手段２７により鮮明かつより高精度に撮像することができ、基板とマスクＭの整合ができる。この場合、第１撮像手段２７は焼枠１９から、例えば１００ｍｍ離れて設置されることにより、最終整合精度を回路の解像度よりも高い解像度、例えば１０μｍ／画素の分解能として得られる。したがって、基板露光装置１０は、高精度な露光が行える。

基板露光装置１０によれば、従来の基板Ｗに負荷を与えてしまうプリアライメントステージを必要とせず、基板の大きさや厚みに関係なく、基板ＷをＸ軸、Ｙ軸、θ軸、およびＺ軸の各方向に移動制御し得る露光テーブル１６に直接搬送している。そして、基板露光装置１０は、露光テーブル１６によって基板Ｗを支持し、マスクＭと対面させて、予備位置決めと整合とを露光テーブルにおいて、基板Ｗの周縁に負荷を与えず平面をゆがませずに行えるから、高精度に露光することができ、精度・解像度の高いパターンを確保することができる。

さらに、基板露光装置１０によれば、露光テーブル１６にて、基板ＷとマスクＭの予備位置決めを行なうので、露光テーブル１６以外の場所に基板Ｗを仮置きし位置修正する予備位置決め機構あるいはステップを踏むことが不要となり、それだけ構成がシンプルとなる。

また、照明手段２４の光源としては、ランプや蛍光灯でも良く、またＬＥＤ等でも構わない。また、両撮像手段２３、２７の移動手段は、旋回する旋回機構でも良いが、直線状の摺動機構とボールねじとモータ、若しくはエアシリンダ等による駆動系を具備した直線状に退避する機構でも露光光源の光路から退去できれば構わない。
さらに、図３に示すように、基板Ｗの姿勢を確認する場合には、各辺（三辺または四辺）における回転角度θ１、θ２、θ３、θ４の少なくともいずれかを算出することとして説明したが、すべての辺について回転角度θ１、θ２、θ３、θ４を算出することとしても構わない。また、予め設定された三辺において、回転角度θ１から回転角度θ４のいずれかの３つの角度を算出して、基板Ｗの姿勢をマスクＭの姿勢に近づくように予備位置決めする構成としても構わない。

以上、図面を参照して本発明の基板露光装置および基板露光方法の実施形態を詳述してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更をした形態を含むものである。

本発明に係る基板露光装置の構成および制御回路を模式的に示す全体概念図である。 本発明に係る基板露光装置の露光テーブル、第１撮像手段、照明手段および第２撮像手段の配置を示す斜視図である。 本発明に係る基板露光装置の焼枠に支持されるマスクと基板の位置関係を誇張して模式的に示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、マスクと基板の予備位置決めの状態と整合の状態を模式的に示す平面図である。 本発明に係る基板露光装置の動作工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 基板露光装置
１１ 露光室
１６ 露光テーブル
１６ａ 基板支持台
１６ｂ 整合手段（ＸＹθテーブル）
１６ｃ Ｚ軸方向移動手段
１７ 搬入側基板搬送手段
１８ 搬出側基板搬送手段
１９ 焼枠
２０ 透光板
２２ 露光用光学系
２３ 第２撮像手段
２４ 照明手段
２５ コントローラ（制御手段）
２６ カメラ入力インタフェース
２７ 第１撮像手段
２８ カメラ入力インタフェース
２９ 演算装置
３１ 入出力装置
３２ コントローラＡ（制御手段）
３３ コントローラＢ（制御手段）
３３ａ 演算装置
３３ｂ 記憶装置
３４ 入出力装置
Ｍ マスク
Ｍａ マスクの矩形エリア
Ｍｂ マスクの周縁エリア
Ｍ１ マスクの整合マーク
Ｍ２ 基板の整合マーク
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板を基板搬送手段により露光テーブルに搬送し、前記露光テーブルで前記基板の予備位置決めおよび整合を行ない、露光用光学系を介して露光する基板露光装置であって、
   搬送された前記基板を支持してＸ軸、Ｙ軸、θ軸、およびＺ軸の各方向に移動させる露光テーブルと、
   この露光テーブルに支持される前記基板に対面するように、透光板を介してマスクを支持する焼枠と、
   前記基板を前記マスクに整合移動させるために、前記基板および前記マスクの各整合マークを撮像する第１撮像手段と、
   前記透光板を通して前記基板の少なくとも三辺を撮像できる撮像位置および前記露光用光学系の光路から退避する退避位置に移動自在に設けた第２撮像手段と、
   この第２撮像手段が撮像できるコントラストを得るために、前記基板の少なくとも三辺に対して照明光を点灯する点灯位置および前記露光用光学系の光路から退避する退避位置に移動自在に設けた照明手段と、
   この照明手段および前記第２撮像手段を介して撮像した画像を解析して、前記基板と前記マスクの各整合マークを前記第１撮像手段の視野内に入るように、前記基板を予備位置決めするために前記露光テーブルを制御すると共に、前記第１撮像手段により撮像した画像を解析して、前記基板の整合マークと前記マスクの整合マークとを整合するために前記露光テーブルを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板露光装置。
2. 前記制御手段は、前記予備位置決めが前記マスクの辺と前記基板の辺とが平行でかつ予め設定された間隔になるように、前記露光テーブルを制御することを特徴とする請求項１に記載の基板露光装置。
3. 前記制御手段は、前記予備位置決めが前記マスクの位置に対して前記基板が予め設定された位置となるように、前記露光テーブルを制御することを特徴とする請求項１に記載の基板露光装置。
4. 前記照明手段は、前記基板の辺に対応してそれぞれ設置される照明灯を点灯位置および退避位置に移動自在にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板露光装置。
5. 基板搬送手段により露光テーブルに基板を搬入する工程と、
   露光テーブルに搬入した基板と、焼枠の透光板を介して支持されるマスクを近接または当接させる工程と、
   前記マスクの辺と対応する前記基板の辺について照射光を介して前記透光板を通して第２撮像手段により撮像する工程と、
   撮像した前記マスクの辺に対応する前記基板の辺の画像において、その少なくともマスクの三辺の位置と、対応する基板の三辺の位置とのずれ量から、制御手段により解析して予備位置決め量を算出する工程と、
   前記マスクおよび前記基板を離間させた状態で、前記制御手段により算出した前記予備位置決め量に基づいて前記露光テーブルを制御して前記基板と前記マスクとを予備位置決めする工程と、
   予備位置決めした前記基板を前記マスクに近接または当接する工程と、
   前記マスクおよび前記基板の整合マークを第１撮像手段により撮像して前記制御手段により解析してずれ量を算出する工程と、
   前記マスクおよび前記基板を離間させた状態で、前記制御手段により算出したずれ量に基づいて前記露光テーブルを整合移動させる工程と、
   前記マスクおよび前記基板を近接または当接させ露光用光学系により前記基板を露光する工程と、を含むことを特徴とする基板露光方法。

Images