JP5098041B2

JP5098041B2 - 露光方法

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Publication number: JP5098041B2
Application number: JP2007227970A
Authority: JP
Inventors: 康一梶山; 大助石井
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009075142A

Description

本発明は、被露光基板を一方向に搬送し、被露光基板に対して位置合わせをしたフォトマスクを介して、光源から被露光基板に所定のタイミングで露光光を照射し所定のパターンを露光する露光方法に関し、詳しくは、フォトマスクの位置を記憶する記憶手段を備えることにより、位置合わせの度にフォトマスクの位置を検出することなく、被露光基板とフォトマスクとの位置合わせをすることができる露光方法に係るものである。

従来の露光装置は、感光性樹脂を塗布した基板を上面に載置するステージと、前記ステージの上方に配設され、前記基板に近接対向させてフォトマスクを保持するマスクヘッドと、前記基板に形成された基板側アライメントマークと前記フォトマスクに形成されたマスク側アライメントマークとをそれぞれ同一視野内に捉えて撮像する撮像手段と、を備え、前記撮像手段により前記基板側及びマスク側アライメントマークを同時に撮像し、この撮像された画像に基づいて前記ステージとマスクヘッドとを相対的に移動し、前記基板とフォトマスクとの位置合わせをして露光するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１０２０９４号公報

しかし、前記従来の露光装置における露光方法は、フォトマスクに形成されたマスク側基準パターンを記憶する記憶手段を有していないため、被露光基板に対してフォトマスクを位置合わせする度にフォトマスクと被露光基板とを同一視野内で同時に撮像する必要があった。また、被露光基板が、TFT配線露光用のアルミコーティングがなされる等により撮像のための照明光に対して不透明である場合、照明光は被露光基板を透過することができず、反射光を利用しなければならなかった。このため、撮像手段の配置位置は、被露光基板に対してフォトマスクの配置側と同じ側にする必要があり、スペースの有効利用ができなかった。さらに、撮像手段が被露光基板に対してフォトマスクと反対側に配置されている既存の装置では、上述の様な不透明な被露光基板の露光を行うことができなかった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、フォトマスクの位置を記憶する記憶手段を備えることにより、位置合わせの度にフォトマスクの位置を検出することなく、被露光基板とフォトマスクとの位置合わせをすることができる露光方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明による露光方法は、フォトマスクに形成されたマスク側基準パターンを表面に基板側基準パターンが設けられた被露光基板の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べた撮像手段により撮像する段階と、前記撮像したフォトマスクの画像を処理して前記フォトマスクのマスク側基準パターンの位置を検出し記憶手段に記憶する段階と、前記フォトマスクの一方の面側にて搬送手段により基板撮像位置及び基板露光位置に向けて前記被露光基板の搬送を開始する段階と、前記被露光基板に形成された基板側基準パターンを前記撮像手段によって撮像し、前記被露光基板の基板側基準パターンの位置を検出する段階と、前記記憶手段に記憶したフォトマスクのマスク側基準パターンの位置と前記検出した被露光基板の基板側基準パターンの位置とを比較して、前記被露光基板とフォトマスクとの位置のずれ量を算出する段階と、前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動し該フォトマスクを前記被露光基板に位置合わせする段階と、前記算出した位置のずれ量から前記搬送される被露光基板の基板パターンと、前記フォトマスク上に被露光基板の搬送方向と略直交する方向に直線状に伸びるマスクパターンの位置とが合致するタイミングを算出する段階と、前記位置合わせをしたフォトマスクを介して前記搬送される被露光基板に対して前記算出したタイミングで光源から露光光を照射する段階と、前記記憶手段に記憶された前記フォトマスクのマスク側基準パターンの位置を、前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動した後の最新の位置に更新する段階と、を実行するものである。

また、前記撮像手段は、前記被露光基板を挟んで前記フォトマスクと反対側に配置したものである。これにより、前記被露光基板を挟んで前記フォトマスクと反対側に配置された撮像手段によって、前記マスク側基準パターンと基板側基準パターンとを撮像する。

さらに、前記撮像手段は、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とを、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像させる光学距離補正手段を備えたものである。これにより、光学距離補正手段によって、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とは、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像する。

そして、前記光学距離補正手段は、少なくとも前記撮像手段の受光面とフォトマスクとを結ぶ光路上に配設された所定の屈折率を有する透明な部材から成る。これにより、所定の屈折率を有する透明な部材から成る光学距離補正手段によって、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とを、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像させる。

請求項１に係る発明によれば、マスク側基準パターンを撮像手段により撮像し、前記撮像したフォトマスクの画像を処理して前記マスク側基準パターンの位置を検出して記憶手段に記憶し、前記フォトマスクの一方の面側にて搬送手段により基板撮像位置及び基板露光位置に向けて前記被露光基板の搬送を開始し、前記基板側基準パターンを前記撮像手段によって撮像して基板側基準パターンの位置を検出し、前記記憶手段に記憶したマスク側基準パターンの位置と前記検出した基板側基準パターンの位置とを比較して、前記被露光基板とフォトマスクとの位置のずれ量を算出し、前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動し該フォトマスクを前記被露光基板に位置合わせし、前記算出した位置のずれ量から前記搬送される被露光基板の基板パターンと、前記フォトマスク上に設けられたマスクパターンの位置とが合致するタイミングを算出し、前記位置合わせをしたフォトマスクを介して前記搬送される被露光基板に対して前記算出したタイミングで光源から露光光を照射し、前記記憶手段に記憶された前記フォトマスクのマスク側基準パターンの位置を、前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動した後の最新の位置に更新することができる。これにより、被露光基板が露光位置に投入される前に、記憶手段によって事前にマスク側基準パターンの位置を記憶し、基板投入後は記憶されたマスク側基準パターンの最新の位置と位置合わせの度に検出される基板側基準パターンの位置とを比較して、被露光基板に対するフォトマスクの位置合わせをすることができる。したがって、被露光基板に対してフォトマスクを位置合わせする度にフォトマスクと被露光基板とを同一視野内で同時に撮像する必要がない。また、被露光基板が、撮像のための照明光に対して不透明な場合であっても、照明光を被露光基板に透過させる必要がないため、撮像手段の配置位置は、被露光基板に対してフォトマスクの配置側と反対側にすることができ、スペースの有効利用ができる。このため、撮像手段が被露光基板に対してフォトマスクと反対側に配置されている既存の装置であっても、記憶手段を追加する等の簡単な変更で、上述の様な不透明な被露光基板の露光に対しても適用することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、前記被露光基板を挟んで前記フォトマスクと反対側に配置された撮像手段によって、前記マスク側基準パターンと基板側基準パターンとを撮像することができる。これにより、被露光基板が撮像位置に投入される前に、記憶手段によって事前にマスク側基準パターンの位置を記憶し、その後、被露光基板を搬送して撮像位置に投入し、基板側基準パターンの位置を検出して前記記憶したマスク側基準パターンの位置と検出した基板側基準パターンの位置とを比較して被露光基板に対してフォトマスクを位置合わせすることにより、撮像のための照明光に対して不透明な被露光基板に対しても適用することができる。また、フォトマスク側に配置される機器の数を減らすことができ、スペースの有効利用を図ることができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、光学距離補正手段によって、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とは、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像させることができる。したがって、フォトマスクの撮像時と被露光基板の撮像時とで、各々の光学距離に合わせるために撮像手段をその光軸方向に移動する必要がなく、撮像手段の移動ずれによる位置ずれを生じることがなく、位置合わせ精度を向上することができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、所定の屈折率を有する透明な部材から成る光学距離補正手段によって、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とを、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像させることができる。したがって、簡単な構成で光学距離を補正することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による露光方法に用いる露光装置の実施形態を示す概要図である。この露光装置は、被露光基板を一方向に搬送し、被露光基板に対して位置合わせをしたフォトマスクを介して、光源から被露光基板に所定のタイミングで露光光を照射し所定のパターンを露光するもので、搬送手段１と、マスクヘッド２と、露光光源３と、撮像手段４と、照明光源５a，５b，５cと、制御手段６とを備えて成る。なお、以下の説明においては、被露光基板がTFT配線露光用のアルミニウムがコーティングされた後述のTFT基板７から成る場合について述べる。

搬送手段１は、載置面であるステージ８上面にTFT基板７を載置して矢印Ａ方向に搬送するものであり、後述のステージ駆動モーター４１（図７参照）が後述の制御手段６により制御されてステージ８を駆動するようになっている。また、前記搬送手段１には、例えば後述のエンコーダー９（図７参照）やリニアセンサー等の位置検出センサーと速度センサーとが設けられており、その出力を制御手段６にフィードバックして位置検出及び速度制御を可能としている。なお、前記ステージ８には、TFT基板７の全領域に対応して図示省略の開口部が設けられており、ステージ８の下方に配設された撮像手段４によりTFT基板７を下方から撮像できるようになっている。

前記搬送手段１の上方には、マスクヘッド２が設けられている。このマスクヘッド２は、複数のマスクパターン１１（図２参照）を設けたフォトマスク１２をTFT基板７に対して、例えば100〜300μmのギャップを介して近接対向して保持するものであり、フォトマスク１２の複数のマスクパターン１１が形成された領域に対応して開口部が設けられており、フォトマスク１２の周縁部を保持するようになっている。また、マスクヘッド２は、制御手段６により制御されてTFT基板７の搬送方向（図１の矢印Ａ方向）と略直交する方向（図２の矢印Ｂ方向）に移動可能となっており、フォトマスク１２を変位可能にしている。この場合、マスクヘッド２を駆動する手段は、後述のマスクヘッド駆動モーター５１（図７参照）と、ボールネジと、ガイドレールとを組み合わせて形成されている。

ここで、前記フォトマスク１２は、図２に示すように、透明基材１３と、遮光膜１４と、マスクパターン１１と、マスク側アライメントマーク１５とから成っている。

前記透明基材１３は、紫外線及び可視光を高効率で透過する透明なガラス板であり、例えば石英ガラスから成る。図３（ａ）又は（ｂ）に示すように、前記透明基材１３の一方の面１３ａには、遮光膜１４が形成されている。この遮光膜１４は、露光光を遮光するものであり、不透明な薄膜、例えばクロム（Ｃｒ）の薄膜で形成されている。

前記遮光膜１４には、図２に示すように、複数のマスクパターン１１が形成されている。この複数のマスクパターン１１は、前記フォトマスク１２に対向して搬送されるTFT基板７に露光光を照射可能とする所定形状の開口であり、TFT基板７上に略同形状に形成された基板パターン１６（図４参照）上に転写されるものである。この実施形態においては、前記マスクパターン１１は、直線部１７と、凸部１８と、矩形部１９とから形成され、直線部１７は、前記フォトマスク１２のマスク移動方向（図２の矢印Ｂ方向）の一方の端部１２a近傍から他方の端部１２b近傍にかけて直線状に伸びて形成されている。また、凸部１８は、前記直線部１７の基板搬送方向手前側の辺にて、その長手方向に所定の間隔で凸形状に複数形成されている。さらに、矩形部１９は、前記凸部１８から基板搬送方向手前側に所定の距離を隔てて形成されている。そして、例えば、前記フォトマスク１２のマスク移動方向の中央近傍部に位置する凸部１８の下側縁部が基準位置Ｍ₁として予め設定されている。なお、図２においては、マスクパターン１１を２列に並べて設けた場合について示しているが、マスクパターン１１の列は１列であってもよい。

また、前記遮光膜１４には、図２に示すように、前記フォトマスク１２のマスク移動方向の中央部側から他方の端部１２bに向かって複数のマスク側アライメントマーク１５が並べて形成されている。この複数のマスク側アライメントマーク１５は、前記マスクパターン１１に予め設定された基準位置Ｍ₁と後述のTFT基板７の基板パターン１６に予め設定された基準位置Ｍ₂（図４参照）との位置合わせをするマスク側基準パターンとなるものであり、前記マスクパターン１１に対応して形成されている。さらに、その形成位置は、図２においてマスク側アライメントマーク１５の下側縁部が対応するマスクパターン１１の凸部１８の下側縁部と一致するようにされている。そして、例えば、前記フォトマスク１２のマスク移動方向の中央部側に形成されたマスク側アライメントマーク１５が基準マーク１５aとして予め設定されている。これにより、前記基準マーク１５aと前記TFT基板７の基板側アライメントマーク２２（図４参照）とが所定の位置関係となるように位置調整されることにより、前記マスクパターン１１の基準位置Ｍ₁と後述のTFT基板７の基準位置Ｍ₂とが位置合わせできるようになっている。

また、図３（ａ）に示すように、前記透明基材１３の他方の面１３ｂにて前記マスクパターン１１の形成領域に対応した領域（図２参照）には、紫外線反射防止膜２１が形成されており、露光光に含まれる紫外線成分の透過効率を向上できるようになっている。

ここで、使用されるTFT基板７は、透明なガラス基板の一面にアルミニウム等からなる不透明膜がコーティングされ、さらにその表面に、レジストによって基板側基準パターンが形成されたものである。この基板側基準パターンは、図４に示すように、基板パターン１６と、基板側アライメントマーク２２と、アライメント確認マーク２３とから成る。基板パターン１６は、後述の露光光源３から前記フォトマスク１２を介して照射される露光光の露光パターンを示すと共に、前記フォトマスク１２とTFT基板７との位置合わせに用いられるもので、前記フォトマスク１２のマスクパターン１１と略同形状に形成され、このマスクパターン１１に対応して直線部５５と凸部２４と矩形部５７とから成り、基板搬送方向前方側から後方側に等間隔に複数列設けられている。また、前記基板パターン１６のマスク移動方向の中央近傍部に位置する凸部２４の右下角部は、予め基準位置Ｍ₂として設定されている。また、前記TFT基板７の搬送方向前方側にて、マスク移動方向の略中央部には基板側アライメントマーク２２が設けられている。この基板側アライメントマーク２２は、前記フォトマスク１２（図２参照）に予め設定された基準位置Ｍ₁と前記TFT基板７に予め設定された基準位置Ｍ₂との位置のずれ量を補正してアライメントをとるためのもので、基板搬送方向を長手方向とする細長状に形成されている。さらに、前記基板側アライメントマーク２２の側方には、マスク移動方向の中央側から一方の端部７aに向かって複数のアライメント確認マーク２３が凸部２４に対応させて並べて形成されている。なお、前記基板側アライメントマーク２２及びアライメント確認マーク２３は、図４においてそれぞれ各マークの下側縁部と対応する凸部２４の下側縁部とが一致するように形成されている。

前記マスクヘッド２の上方には、図１に示すように、露光光源３が設けられている。この露光光源３は、前記フォトマスク１２を介してTFT基板７に露光光を放射するものであり、制御手段６によって制御されて点灯及び消灯する紫外線を放射するフラッシュランプである。なお、露光光源３から放射される露光光は、例えばコンデンサレンズ２５により平行光にされてフォトマスク１２を照射するようになっている。

前記搬送手段１のステージ８の下方には、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、TFT基板７に形成された基板パターン１６（図４参照）とフォトマスク１２に形成されたマスク側アライメントマーク１５（図２参照）とをそれぞれ撮像するものであり、TFT基板７の搬送方向と略直交する方向に一直線状に並べて複数の受光素子２６からなるラインCCDを有するラインカメラである。その具体的構成例は、ラインCCD２６と、その前方に配設されてTFT基板７に形成された基板パターン１６やフォトマスク１２に形成されたマスク側アライメントマーク１５をそれぞれ前記ラインCCD２６の受光面上に結像させる集光レンズ２７と、ラインCCD２６と集光レンズ２７との間に設けられた光学距離補正手段２８と、を備えている。

前記光学距離補正手段２８は、図５に示すように、前記ステージ８（図１参照）の上方に設けられた後述の照明光源５aから照射されて前記フォトマスク１２表面を透過し前記ラインCCD２６の光路手前側に設けられた集光レンズ２７を透過した光と、図６に示すように、前記ステージ８の下方に設けられた後述の照明光源５b，５cから照射されて前記フォトマスク１２の下方に搬送されてきた前記TFT基板７表面で反射し前記集光レンズ２７を透過した光とを、共に前記ラインCCD２６により形成された受光面上に結像させるものであり、空気の屈折率よりも大きい所定の屈折率を有する透明な部材、例えばガラスプレートから成っている。これにより、撮像手段４（図１参照）の光軸方向にずれて位置するTFT基板７の基板パターン１６等の基板側基準パターンとフォトマスク１２のマスク側アライメントマーク１５とを同じ受光面上にフォーカスさせて撮像することができる。

図１に示すように、前記搬送手段１のステージ８の上方には、前記フォトマスク１２と対向して透過用の照明光源５aが設けられており、前記ステージ８の下方には、前記TFT基板７と対向して反射用の照明光源５b，５cが設けられている。この照明光源５a，５b，５cは、可視光からなる照明光を放射して前記TFT基板７及びフォトマスク１２を照明し、撮像手段４によりTFT基板７の基板側基準パターンやフォトマスク１２のマスク側基準パターンを撮像可能にするものであり、例えばハロゲンランプ等である。前記フォトマスク１２の上方の照明光源５aは、前記撮像手段４の真上にて照明光を真下の前記撮像手段４に照射する向きに設置され、前記フォトマスク１２を透過させることにより、フォトマスク１２のマスク側アライメントマーク１５を撮像可能としている。また、前記TFT基板７の下方の照明光源５b，５cは、前記撮像手段４の前後の近傍にて照明光を前記撮像手段４の真上に位置するTFT基板７の領域を照射するように設置され、前記TFT基板７で反射させることにより、TFT基板７の基板パターン１６等の基板側基準パターンを撮像可能としている。そして、前記照明光源５b，５cの照明光の放射方向前方には、図示省略の紫外線カットフィルタが設けられており、前記照明光源５b，５cから放射される可視光に含まれる紫外線によりTFT基板７のレジストが露光されるのを防止している。

前記搬送手段１、マスクヘッド２、露光光源３、撮像手段４及び照明光源５a〜５cは制御手段６に接続されている。この制御手段６は、前記撮像手段４により撮像された画像を処理し、前記TFT基板７に対するフォトマスク１２のマスク移動方向のずれ量を算出し、前記フォトマスク１２を移動して位置合わせすると共に、前記フォトマスク１２に対するTFT基板７の基板搬送方向の位置のずれ量を算出し、前記TFT基板７の基板パターン１６とフォトマスク１２のマスクパターン１１の位置とが合致するタイミングを算出し、この算出したタイミングで露光光源３を点灯し、前記TFT基板７に露光光を照射するものであり、図７に示すように、ステージコントローラ２９と、撮像手段コントローラ３１と、マスク移動方向画像処理部３２と、記憶手段３３と、マスク移動距離算出回路３４と、マスクヘッド駆動回路３５と、基板搬送方向画像処理部３６と、点灯位置算出回路３７と、位置比較回路３８と、光源駆動回路３９と、を備えている。

ステージコントローラ２９は、図１に示す搬送手段１のステージ８を矢印Ａ方向に所定速度で移動させるものであり、ステージエンコーダー９の出力をフィードバックしてステージ駆動モーター４１を介してステージ８を速度制御するようになっている。

前記撮像手段コントローラー３１は、入力手段４２による撮像開始の信号を受けて、前記照明光源５a〜５c（図１参照）の点灯及び消灯の制御と、撮像手段４の撮像開始及び終了の制御を行うものである。

前記撮像手段４の出力側には、画素補間用メモリー４４が接続されている。この画素補間用メモリー４４は、前記撮像手段４から撮像した画像データを受け取り、この画像データを、前記撮像手段４のラインCCD２６により決定される画素数のまま記憶するもので、一列の前記ラインCCD２６により１次元情報として記憶される画像を順次記憶することにより、２次元の画像を形成する。

前記画素補間用メモリー４４の出力側には、マスク移動方向画像処理部３２が接続されている。このマスク移動方向画像処理部３２は、前記撮像手段４により撮像され前記画素補間用メモリー４４に記憶された前記TFT基板７及び前記フォトマスク１２の画像の内、マスク移動方向の必要情報を検出するもので、マスク移動方向画素補間回路４５と、マスク移動方向エッジ抽出回路４６と、マスク移動方向エッジ選別回路４７とを有して形成されている。

マスク移動方向画素補間回路４５は、前記画素補間用メモリー４４の出力側に接続されている。このマスク移動方向画素補間回路４５は、前記画素補間用メモリー４４から画像データを受け取り、一列毎に順次マスク移動方向の画素を補間するものである。

前記マスク移動方向画素補間回路４５の出力側にはマスク移動方向エッジ抽出回路４６が接続されている。このマスク移動方向エッジ抽出回路４６は、前記画素補間回路４５から画素補間された画像データを受け取り、マスク移動方向に直交する方向に伸びる所定の長さの線分をマスク移動方向エッジとして認識し抽出するものである。

前記マスク移動方向エッジ抽出回路４６の出力側にはマスク移動方向エッジ選別回路４７が接続されている。このマスク移動方向エッジ選別回路４７は、前記マスク移動方向エッジ抽出回路４６によって抽出された複数のマスク移動方向エッジの中から、前記マスク側アライメントマーク１５、基板側アライメントマーク２２、アライメント確認マーク２３、基準位置Ｍ₂等の位置合わせに必要なエッジのみを選別するものである。

前記マスク移動方向エッジ選別回路４７の出力側には記憶手段３３及びマスク移動距離算出回路３４が接続されている。この記憶手段３３は、前記マスク移動方向エッジ選別回路４７によって選別された前記フォトマスク１２のマスク移動方向エッジの情報を記憶すると共に、前記マスク移動距離算出回路３４と送受することにより、前記フォトマスク１２のマスク移動方向エッジの情報を更新するもので、マスク用メモリー更新回路４８とマスク用メモリー４９とを有して構成されている。

マスク用メモリー更新回路４８は、前記マスク移動方向エッジ選別回路４７の出力側に接続されると共に、マスク移動距離算出回路３４と送受することにより、マスク用メモリー４９内の情報の更新の必要性の可否を判断し、必要と判断した場合にマスク用メモリー４９内の情報を更新するものである。

前記マスク用メモリー更新回路４８の出力側にはマスク用メモリー４９が接続されている。このマスク用メモリー４９は、前記マスク用メモリー更新回路４８と送受することにより、前記フォトマスク１２の最新の位置情報を記憶するものである。

前記マスク移動距離算出回路３４は、前記マスク移動方向エッジ選別回路４７によって選別された前記TFT基板７の基板側アライメントマーク２２、アライメント確認マーク２３及び基準位置Ｍ₂と、前記記憶手段によって記憶された前記フォトマスク１２のマスク側アライメントマーク１５、基準マーク１５a及び基準位置Ｍ₁とを比較することにより、前記TFT基板７とフォトマスク１２とのマスク移動方向のずれ量を算出するものである。

前記マスク移動距離算出回路３４の出力側には、マスクヘッド駆動回路３５が接続されている。このマスクヘッド駆動回路３５は、前記マスク移動距離算出回路３４によって算出された前記TFT基板７とフォトマスク１２とのマスク移動方向のずれ量の分だけ、前記フォトマスク１２を移動させるために、前記マスクヘッド駆動回路３５の出力側に接続されたマスクヘッド駆動モーター５１に駆動制御信号を送るものである。

基板搬送方向画像処理部３６は、前記撮像手段４により撮像された前記TFT基板７の画像の内の基板搬送方向の必要情報を検出するもので、基板搬送方向画素補間回路５２と、基板搬送方向エッジ抽出回路５３と、基板搬送方向エッジ選別回路５４とを有して形成されている。

基板搬送方向画素補間回路５２は、前記画素補間用メモリー４４の出力側に接続されている。この基板搬送方向画素補間回路５２は、前記画素補間用メモリー４４から２次元情報として記憶された画像データを受け取り、基板搬送方向の画素を補間するものである。

前記基板搬送方向画素補間回路５２の出力側には基板搬送方向エッジ抽出回路５３が接続されている。この基板搬送方向エッジ抽出回路５３は、前記画素補間回路５２から画素補間された画像データを受け取り、基板搬送方向に直交する方向に伸びる所定の長さの線分をマスク移動方向エッジとして認識し抽出するものである。

前記基板搬送方向エッジ抽出回路５３の出力側には基板搬送方向エッジ選別回路５４が接続されている。この基板搬送方向エッジ選別回路５４は、前記基板搬送方向エッジ抽出回路５３によって抽出された複数の基板搬送方向エッジの中から、直線部５５（図４参照）の搬送方向先頭側縁部５６等の基板搬送位置検出に必要なエッジのみを選別するものである。

前記基板搬送方向エッジ選別回路５４の出力側には点灯位置算出回路３７が接続されている。この点灯位置算出回路３７は、前記フォトマスク１２に対するTFT基板７の基板搬送方向の位置のずれ量を算出するもので、算出した位置のずれ量から、前記TFT基板７の前記基板パターン１６とフォトマスク１２のマスクパターン１１の位置とが合致するタイミングを算出するものである。

前記点灯位置算出回路３７の出力側には位置比較回路３８が接続されている。この位置比較回路３８は、前記点灯位置算出回路３７によって算出された前記TFT基板７の基板パターン１６とフォトマスク１２のマスクパターン１１の位置とが合致するタイミングに対して、前記ステージエンコーダー９により検出された前記TFT基板７の実際の位置情報を比較するものである。

前記位置比較回路３８の出力側には光源駆動回路３９が接続されている。この光源駆動回路３９は、前記位置比較回路３８によって比較された位置情報から、露光光源３の点灯の可否を判断し、前記露光光源３の点灯及び消灯を制御するものである。

次に、このように構成された露光装置の動作、及び該露光装置を使用して行なう露光方法について説明する。
先ず、図１に示すように、フォトマスク１２を遮光膜１４が形成された側を下にし、マスク側アライメントマーク１５（図２参照）をTFT基板７の基板搬送方向手前側に位置させ、且つマスクパターン１１（図２参照）の直線部１７の長手方向を、前記搬送方向と略直交するようにしてマスクヘッド２に載置する。次に、TFT基板７を、レジストを塗布した面を上面にし、且つ基板側アライメントマーク２２を搬送方向の先頭側に向けて搬送手段１のステージ８上にてフォトマスク１２のマスク側アライメントマーク１１より基板搬送方向手前側に載置する。これにより、図５に示すように、フォトマスク１２の下方にはTFT基板７がまだ投入されていない状態が形成される。そして、入力手段４２（図７参照）によって露光開始の信号が入力されると、以下の手順に従って露光動作が実行される。

まず、図８に示すステップＳ１においては、図１に示すフォトマスク１２に形成されたマスク側基準パターンを撮像手段４により撮像する。具体的には、撮像手段コントローラー３１（図７参照）により、図１に示すように、フォトマスク１２の上方の照明光源５aが点灯して照明光が照射され、フォトマスク１２の基準パターンを形成するマスク側アライメントマーク１５（図２参照）を透過し、撮像手段４によって撮像される。

次に、ステップＳ２において、マスク移動方向エッジ抽出手段及びマスク移動方向エッジ選別手段によりマスク側基準パターンのマスク移動方向のエッジを抽出・選別して検出し、記憶手段３３（図７参照）に記憶する。具体的には、図７に示すように、前記ステップＳ１で撮像された画像は、先ず、画素補間用メモリー４４に記憶され、マスク移動方向画素補間回路４５によってマスク移動方向の画素が補間される。次に、マスク移動方向エッジ抽出回路４６によって、マスク側基準パターンのマスク移動方向に直交する方向に伸びる所定の長さの線分をマスク移動方向エッジとして認識し抽出する。次に、マスク移動方向エッジ選別回路４７によって、前記抽出された複数のマスク移動方向エッジの中から、マスク側アライメントマーク１５（図２参照）と基準マーク１５a及び基準位置Ｍ₁が選別される。次に、マスク用メモリー４９に、前記選別したマスク側アライメントマーク１５と基準マーク１５aを検出したラインCCD２６（図１参照）の受光素子のセル番号を記憶する。

次に、ステップＳ３において、図１に示す搬送手段１により基板撮像位置及び基板露光位置に向けてTFT基板７の搬送が開始される。

次に、ステップＳ４において、図４に示すTFT基板７に形成された基板側基準パターンを撮像手段４（図１参照）により撮像する。具体的には、図６に示すように、TFT基板７が撮像位置の上方に搬送されると、図１に示すように、撮像手段コントローラー３１（図７参照）によりTFT基板７の下方の照明光源５b，５cが点灯し、照明光が照射されて基板側基準パターンを形成するTFT基板７の基板側アライメントマーク２２（図４参照）、アライメント確認マーク２３及び基板パターン１６等で反射し、撮像手段４によってその反射光が撮像される。

次に、ステップＳ５において、マスク移動方向エッジ抽出手段及びマスク移動方向エッジ選別手段により基板側基準パターンのマスク移動方向のエッジを抽出・選別して検出する。具体的には、前記ステップＳ４で撮像された画像は、先ず、図７に示す画素補間用メモリー４４に記憶され、マスク移動方向画素補間回路４５によってマスク移動方向の画素が補間される。次に、マスク移動方向エッジ抽出回路４６によって、マスク側基準パターンのマスク移動方向に直交する方向に伸びる所定の長さの線分をマスク移動方向エッジとして認識し抽出する。次に、マスク移動方向エッジ選別回路４７によって、前記抽出された複数のマスク移動方向エッジの中から、図４に示す基板側アライメントマーク２２とアライメント確認マーク２３及び基準位置Ｍ₂が選別される。

次に、ステップＳ６において、マスク移動距離算出手段により図１に示すTFT基板７に対するフォトマスク１２のマスク移動方向の位置のずれ量を算出する。具体的には、先ず、ステップＳ５で検出されたTFT基板７の基板側アライメントマーク２２（図４参照）を検出したラインCCD２６の受光素子のセル番号と、ステップＳ２で記憶されたフォトマスク１２の基準マーク１５ａ（図２参照）を検出したラインCCD２６の受光素子のセル番号とが読み取られ、そのセル番号で表される受光素子間の距離Ｌ（図９参照）が演算される。そして、予め設定して記憶された所定の距離Ｌ₀（図１０参照）と比較され、ずれ量が算出される。

次に、ステップＳ７において、算出した位置のずれ量に従ってフォトマスク１２を移動しTFT基板７に対してマスク移動方向の位置合わせをする。具体的には、図９に示すように、TFT基板７に対してフォトマスク１２が矢印Ｃ方向にずれている場合には、図１０に示すように、基板側アライメントマーク２２と基準マーク１５ａとの距離Ｌが所定の距離Ｌ₀となるようにフォトマスク１２が矢印Ｄ方向に移動される。これにより、フォトマスク１２の基準位置M₁とTFT基板７の基準位置M₂とが合致することとなる。

次に、図１０に示すように、ステップＳ５で検出されたTFT基板７の各アライメント確認マーク２３の位置を示すラインCCD２６の受光素子のセル番号、及びステップＳ２で記憶されたフォトマスク１２の各マスク側アライメントマーク１５の位置を示すラインCCD２６の受光素子のセル番号とが読み取られ、各セル番号の平均値が演算されることにより、検出した各アライメント確認マーク２３と記憶された各マスク側アライメントマーク１５の平均位置が算出される。そして、この平均値と、アライメント調整直後に前記TFT基板７の基板側アライメントマーク２２を検出したラインCCD２６の位置を示す受光素子のセル番号とを比較して、両者が一致した場合にはアライメントが確実に行なわれたと判断される。

また、ステップＳ４の後、ステップＳ５と同時にステップＳ８が行われる。このステップＳ８において、基板搬送方向エッジ抽出手段及び基板搬送方向エッジ選別手段により基板側基準パターンの搬送方向のエッジを抽出・選別して検出する。具体的には、前記ステップＳ４で撮像された画像は、先ず、図７に示すように、画素補間用メモリー４４に記憶され、基板搬送方向画素補間回路５２によって基板搬送方向の画素が補間される。次に、基板搬送方向エッジ抽出回路５３によって、基板側基準パターンの基板搬送方向に直交する方向に伸びる所定の長さの線分を基板搬送方向エッジとして認識し抽出する。次に、基板搬送方向エッジ選別回路５４によって、前記抽出された複数の基板搬送方向エッジの中から、図４に示す基板パターン１６の直線部５５の基板搬送方向の先頭側に位置する先頭側縁部５６が選別される。

次に、ステップＳ９において、図１０に示すように、点灯位置算出手段によりフォトマスク１２に対するTFT基板７の基板搬送方向の位置のずれ量を算出する。具体的には、ステップＳ８で検出されたTFT基板７の直線部５５の基板搬送方向の先頭側に位置する先頭側縁部５６がラインCCD２６（図１参照）の受光素子によって捉えられた時点において、ラインCCDからフォトマスク１２に形成されたマスクパターン１１の直線部１７の基板搬送方向先頭側に位置する縁部２０までの距離Ｅがずれ量となる。

次に、ステップＳ１０において、算出した位置のずれ量ＥからTFT基板７の基板パターン１６とマスクパターン１１の位置とが合致するタイミングを算出する。具体的には、TFT基板７の先頭側縁部５６がラインCCD２６（図１参照）の受光素子によって捉えられた瞬間から、前記距離ＥをTFT基板７の搬送速度Ｖで除した時間Ｔ経過後が、TFT基板７の基板パターン１６とマスクパターン１１の位置とが合致するタイミングとなる。

次に、ステップＳ１１において、算出したタイミングで露光光源３を点灯しフォトマスク１２を介してTFT基板７に露光光を照射する。

次に、ステップＳ１２において、TFT基板７上に複数列形成されている基板パターン１６の最後尾の列まで露光を終了したか否か確認し、まだ終了していない場合はステップＳ４の終了時点の段階まで戻って以下のステップを繰り返し、終了が確認された場合は露光を終了する。

なお、前記実施形態においては、TFT基板７に基板側アライメントマーク２２及びアライメント確認マーク２３を形成した場合について説明したが、これに限られず、前記基板側アライメントマーク２２及びアライメント確認マーク２３はなくてもよい。この場合、TFT基板７の搬送方向両側方の所定位置に別のアライメントマークを形成し、それに対応してフォトマスク１２の両端部にもアライメントマークを形成し、TFT基板７を搬送する前に両アライメントマークによってアライメントの粗調整をして位置合わせを行なってもよい。

また、前記実施形態においては、フォトマスク１２の上方に照明光源５aを配置し、TFT基板７の下方に照明光源５b，５cを配置し、照明光源５aの照明によりフォトマスク１２の撮像を行い、照明光源５b，５cの照明によりTFT基板７の撮像を行っているが、これに限られず、照明光源５b又は５cのみを設け、照明光源５b又は５cのみによってフォトマスク１２及びTFT基板７の撮像を行ってもよい。

そして、以上の説明においては、基板が不透明なTFT基板７である場合について述べたが、これに限られず、所定の露光パターンを形成するものであれば半導体基板等また透明不透明に関係なく如何なるものであってもよい。

本発明による露光方法に用いる露光装置の実施形態を示す概要図である。前記露光装置において使用されるフォトマスクの平面図である。前記フォトマスクを示す断面図であり、（ａ）は図２のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は図２のＹ−Ｙ線断面図である。前記露光装置において使用されるTFT基板の平面図である。被露光基板投入前における前記露光装置に備えられた撮像手段の撮像状態を示す説明図である。被露光基板投入後における前記露光装置に備えられた撮像手段の撮像状態を示す説明図である。前記露光装置の制御手段の内部構成を示すブロック図である。本発明による露光方法に用いる露光装置の動作を説明するフローチャートである。図２に示すフォトマスクと図４に示すTFT基板とのアライメント調整を説明する図であり、調整前の状態を示す説明図である。図２に示すフォトマスクと図４に示すTFT基板とのアライメント調整を説明する図であり、マスク移動方向の調整が終了した状態を示す説明図である。

符号の説明

１…搬送手段
２…マスクヘッド
３…露光光源
４…撮像手段
６…制御手段
７…TFT基板（被露光基板）
１１…マスクパターン
１２…フォトマスク
１５…マスク側アライメントマーク（マスク側基準パターン）
１６…基板パターン
２２…基板側アライメントマーク
２３…アライメント確認マーク
２６…ラインCCD（受光素子）
２７…集光レンズ
２８…光学距離補正手段
３３…記憶手段
５６…先頭側縁部
Ｍ₂…基準位置

Claims

フォトマスクに形成されたマスク側基準パターンを、表面に基板側基準パターンが設けられた被露光基板の搬送方向と略直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べた撮像手段により撮像する段階と、
前記撮像したフォトマスクの画像を処理して前記フォトマスクのマスク側基準パターンの位置を検出し記憶手段に記憶する段階と、
前記フォトマスクの一方の面側にて、搬送手段により基板撮像位置及び基板露光位置に向けて前記被露光基板の搬送を開始する段階と、
前記被露光基板に形成された基板側基準パターンを前記撮像手段によって撮像し、前記被露光基板の基板側基準パターンの位置を検出する段階と、
前記記憶手段に記憶したフォトマスクのマスク側基準パターンの位置と、前記検出した被露光基板の基板側基準パターンの位置とを比較して、前記被露光基板とフォトマスクとの位置のずれ量を算出する段階と、
前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動し、該フォトマスクを前記被露光基板に位置合わせする段階と、
前記算出した位置のずれ量から前記搬送される被露光基板の基板パターンと、前記フォトマスク上に被露光基板の搬送方向と略直交する方向に直線状に伸びるマスクパターンの位置とが合致するタイミングを算出する段階と、
前記位置合わせをしたフォトマスクを介して、前記搬送される被露光基板に対して前記算出したタイミングで光源から露光光を照射する段階と、
前記記憶手段に記憶された前記フォトマスクのマスク側基準パターンの位置を、前記算出した位置のずれ量に従って前記フォトマスクを被露光基板の搬送方向と直交する方向に移動した後の最新の位置に更新する段階と、
を実行することを特徴とする露光方法。
前記撮像手段は、前記被露光基板を挟んで前記フォトマスクと反対側に配置したことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
前記撮像手段は、前記フォトマスク表面から反射又は透過して前記受光素子の光路手前側に設けられた集光レンズを透過した光と、前記被露光基板表面から反射又は透過して前記集光レンズを透過した光とを、共に前記複数の受光素子を一直線状に並べて形成した受光面上に結像させる光学距離補正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
前記光学距離補正手段は、少なくとも前記撮像手段の受光面とフォトマスクとを結ぶ光路上に配設された所定の屈折率を有する透明な部材から成ることを特徴とする請求項３記載の露光方法。