JP5681065B2 - 基板の位置決め方法 - Google Patents

Description

この発明は、アライメントマークを利用した基板の位置決め方法に関する。

例えば、液晶表示パネル用ガラス基板に対してパターンの焼付を行う場合には、ガラス基板（以下「基板」という）とマスク基板（以下「マスク」という）とを位置決めする必要がある。このとき、基板の表面には、金属膜等からなる、不透明な第１アライメントマークが形成されている。一方、基板の表面には、透明な（透光性を有する）第２アライメントマークが形成されている。この第２アライメントマークは、基板の表面にＩＴＯと称呼される酸化膜からなる透明電極を形成する工程において、この透明電極と同一の材質により形成される。基板の位置決めを行うときには、これら第１、第２のアライメントマークを利用して、基板とマスクとを相対的に移動させ、その位置決めを実行する。

特許文献１には、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状アライメントマークが形成されたマスクと、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状アライメントマークが形成された基板とを位置決めするための位置決め装置が開示されている。

また、特許文献２には、マーク画像の画素データをＹ軸方向に総加算して得られる信号波形と、マーク画像の画素データをＸ軸方向に総加算して得られる信号波形とを用いて、マークの特徴的位置を求めるマーク検出方法が開示されている。

特開２００６−３５０１５２号公報 特開２０００−２１５８３８号公報

上述した第１アライメントマークと第２アライメントマークとが重畳した場合には、両者の位置を特定することが困難となり、正確な位置決めを行い得ない場合がある。また、第２アライメントマークの中心が検出領域外に配置された場合は、第２アライメントマークの中心位置を検出することができないという問題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第１、第２アライメントマークを正確に認識して、正確な位置決めを実行することが可能な基板の位置決め方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、Ｘ方向を向く直線部分またはＹ方向を向く直線部分を有する第１アライメントマークが形成された第１基板と、Ｘ方向を向く直線部分またはＹ方向を向く直線部分を有する第２アライメントマークが形成された第２基板とを、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利用して位置決めするための基板の位置決め方法であって、前記第１アライメントマークの位置情報を取得する第１アライメントマーク位置情報取得工程と、前記第１アライメントマークを含む検出エリアのうち、前記第１アライメントマークが占める領域を除く領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、前記第２アライメントマークを検出して第２アライメントマークの位置情報を取得する第２アライメントマーク位置情報取得工程と、前記第１アライメントマーク位置情報取得工程で取得した第１アライメントマークの位置情報と、前記第２アライメントマーク位置情報取得工程で取得した第２アライメントマークの位置情報とに基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる位置決め工程とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板の発明において、前記第１アライメントマーク位置情報取得工程においては、前記第１アライメントマークを含む検出エリアに対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、前記第１アライメントマークを検出して第１アライメントマークの位置情報を取得する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１アライメントマークは、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状アライメントマークであり、前記第２アライメントマークは、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状アライメントマークである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第２アライメントマーク位置情報取得工程においては、前記第１アライメントマークが占める領域を除く領域を複数の領域に分割し、分割後の各領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行う。

請求項５に記載の発明は、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状の第１アライメントマークが形成された第１基板と、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、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Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算してそれらの位置を特定することにより、位置決めするための基板の位置決め方法であって、前記第１アライメントマークを含む検出エリアをＸ方向およびＹ方向に微分および射影加算することにより、前記第１アライメントマークの中心の位置を特定するとともに、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されているか否かを判定する第１判定工程と、前記第１判定工程において、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されていると判定された場合には、前記第１判定工程における微分および射影加算の結果を利用して前記第２アライメントマークの中心の位置を特定することにより、その中心の位置と第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第１演算工程と、この第１演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第１位置決め工程とを実行し、前記第１判定工程において、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されていないと判定された場合には、前記第１アライメントマークの各辺の外側に４個のアライメントマーク検出領域を設定する検出領域設定工程と、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域に対してはＸ方向の微分とＹ方向の射影加算を実行し、前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域に対してはＹ方向の微分とＸ方向の射影加算を実行することにより、これら４個のアライメントマーク検出領域のいずれの領域に、前記第２アライメントマークが配置されているかを判定する第２判定工程とを実行し、前記第２判定工程において、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域との少なくともそれぞれ１箇所ずつの領域に前記第２アライメントマークが配置されていると判定されたときには、前記第２判定工程における微分および射影加算の結果を利用して、前記第２アライメントマークの中心の位置を特定することにより、その中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第２演算工程と、この第２演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第２位置決め工程とを実行し、前記第２判定工程において、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域のいずれか１箇所の領域に前記第２アライメントマークが配置されていると判定されたときには、当該第２アライメントマークが配置されていると判定されたアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークの内側の領域とに対して微分と射影加算を実行することにより前記第２アライメントマークの端縁の位置を特定し、この端縁の位置と前記第２アライメントマークの形状情報とを比較することにより、前記第２アライメントマークの中心の位置と第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第３演算工程と、この第３演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第３位置決め工程とを実行することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１アライメントマークの位置情報と、第１アライメントマークが占める領域を除く領域に対してＸ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより第２アライメントマークを検出して得た第２アライメントマークの位置情報とに基づいて位置決めを行うことから、第１アライメントマークと第２アライメントマークとが重畳した場合や、第２アライメントマークの中心が検出領域外に配置された場合においても、第１、第２アライメントマークを正確に認識して、正確な位置決めを実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより第１アライメントマークを検出して第１アライメントマークの位置情報を取得することから、第１アライメントマークの位置情報を正確なものとすることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第１アライメントマークと第２アライメントマークの位置を、より容易に特定することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、分割後の領域を利用して、第２アライメントマークの位置を正確に特定することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、第１アライメントマークと第２アライメントマークの位置関係に対応して、これらのアライメントマークの位置情報を効率的に取得することができ、第１、第２アライメントマークを正確に認識して、正確な位置決めを実行することが可能となる。

この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。 基板２およびマスク３の支持機構を、カメラ１５とともに、模式的に示す概要図である。 第１アライメントマーク１０１を示す平面図である。 第２アライメントマーク１０２を示す平面図である。 第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した位置決め動作を説明するための説明図である。 第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した位置決め動作を説明するための説明図である。 第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した位置決め動作を説明するための説明図である。 この発明の第１実施形態に係る基板の位置決め方法を示すフローチャートである。 第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した第２実施形態に係る位置決め動作を説明するための説明図である。 第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した第２実施形態に係る位置決め動作を説明するための説明図である。 この発明の第２実施形態に係る基板の位置決め方法を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る基板の位置決め方法を適用する露光装置の構成について説明する。図１は、この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。

この露光装置１００は、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板や液晶表示パネル用ガラス基板等のガラス基板２（以下、「基板２」という）に対して、マスク基板３（以下「マスク３」という）のパターンを露光するためのものであり、超高圧水銀灯等の光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ（複合レンズ）７と、コリメートミラー１とを備える。

この露光装置１００においては、光源４から出射された光は、集光ミラー５により集光されてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６においては、そこに入射した光のうち、露光に必要な波長の光のみがフライアイレンズ７に向けて反射される。そして、フライアイレンズ７を通過した光は、コリメートミラー１によりコリメートされて平行光となり、マスク３を介して基板２に照射される。このとき、マスク３および基板２は、フライアイレンズ７を通過した光が互いに重畳する領域に配置されており、均一な照度分布によりパターン露光を実行することが可能となる。

図２は、基板２およびマスク３の支持機構を、カメラ１５とともに、模式的に示す概要図である。

基板２は、その中央に開口部１６が形成された支持部材１３により支持されている。一方、マスク３は、その中央に開口部１２が形成された支持部材１１により支持されている。そして、基板２を支持する支持部材１３は、移動機構１４の駆動により、基板２の表面と平行な平面内で互いに直交する２方向に移動可能となっている。なお、図２に模式的に示すように、この種の露光装置１００においては、基板２とマスク３とは、プロキシミティーギャップと呼称されるわずかな隙間を介して配置される。

マスク３には、後述するように、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状の第１アライメントマーク１０１が、マスク材料であるクロム等の不透明な金属の薄膜により形成されている。一方、基板２には、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状の第２アライメントマーク１０２が形成されている。マスク３と基板２との位置決めを行うときには、これら第１、第２のアライメントマーク１０１、１０２をカメラ１５により撮影することにより、マスク３と基板２との相対位置を測定し、移動機構１４により基板２をマスク３に対して移動させる構成となっている。

図３は、第１アライメントマーク１０１を示す平面図であり、図４は、第２アライメントマーク１０２を示す平面図である。

このような第１、第２アライメントマーク１０１、１０２の位置情報を取得するときには、一般的に、互いに直交するＸ方向およびＹ方向に、微分と射影加算が実行される。ここで、微分とは、画像処理における端縁部分の抽出の手法であり、特定の画像に関し、互いに隣接する画素間、あるいは、一定間隔だけ離れた画素間の輝度の差分をとることである。例えば、図３に示す第１アライメントマーク１０１についてＸ方向に差分をとるとは、Ｙ方向の各位置において、Ｘ方向に隣り合う画素間、あるいは、一定間隔だけ離れた画素間で輝度の差分をとることである。一方、射影加算するとは、特定の画像に対して一方向に値を加算することである。図３に示す第１アライメントマーク１０１についてＹ方向に射影加算するとは、Ｘ方向の値をＹ方向に沿って加算することである。

図３に示す第１アライメントマーク１０１を含む検出エリアＥに対してＸ方向に差分をとり、この結果に対してＹ方向に射影加算した場合には、図３において符号Ｈ１で示す波形を得ることができる。ここで、波形Ｈ１の４個のピークは、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向の端縁の位置を示している。また、図４に示す第２アライメントマーク１０２を含む検出エリアＥに対してＸ方向に差分をとり、この結果に対してＹ方向に射影加算した場合には、図４において符号Ｈ２で示す波形を得ることができる。ここで、波形Ｈ２のより高い２個のピークは、第２アライメントマーク１０２におけるＹ方向を向く直線部分のＸ方向の両側の端縁の位置を示し、より低い２個のピークは、第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く直線部分のＸ方向の端縁の位置を示している。

なお、図３に示す波形Ｈ１のピーク値が図４に示す波形Ｈ２のピーク値より高いのは、第１アライメントマーク１０１が不透明な金属の薄膜により構成されているのに対し、第２アライメントマーク１０２は透明電極と同じ材質により構成されているためである。

次に、これら第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用して基板２およびマスク３の位置決めを行う位置決め動作について説明する。図５乃至図７は、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した位置決め動作を説明するための説明図である。

ここで、図５は、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の内側の領域に十字状の第２アライメントマーク１０２の中心（アライメントマーク１０２の交点）が配置されている場合を示している。また、図６は、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１と十字状の第２アライメントマーク１０２との一部が重なって配置されている場合を示している。さらに、図７は、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の外側の領域に十字状の第２アライメントマーク１０２の中心が配置されている場合を示している。

まず、図５（ａ）に示すように、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の内側の領域に十字状の第２アライメントマーク１０２の中心が配置されている場合の、一般的な位置決め方法について説明する。

この場合においては、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を含む領域ＥをＸ方向に微分した後、その結果をＹ方向に射影加算する。これにより、図５（ａ）において符号Ｈ３で示す波形を得ることができる。そして、このときのピークの位置、順番、強度等の情報から、Ｘ方向における第１アライメントマーク１０１の端縁の位置を特定する。また、第１アライメントマーク１０１の内側に配置されたピークにより、Ｘ方向における第２のアライメントマーク１０２の端縁の位置を特定する。そして、第１アライメントマーク１０１の４個の端縁の位置の平均値を第１アライメントマーク１０１のＸ方向の中心位置と認定し、第２アライメントマーク１０２の２個の端縁の位置の平均値を第２アライメントマーク１０２のＸ方向の中心位置と認定する。

第１、第２アライメントマーク１０１、１０２のＸ方向の中心位置が認定されれば、次に、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を含む領域ＥをＹ方向に微分した後、その結果をＸ方向に射影加算することにより、上記と同様の方法で、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２のＹ方向の中心位置を認定する。

これにより、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２のＸ方向およびＹ方向の中心位置を認定することができる。以下、このような一般的な中心位置の認定方法を通常処理と呼称する。

そして、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２のＸ、Ｙ方向の中心位置が一致するように、図２に示す移動機構１４により基板２をＸ、Ｙ方向に移動させる。

以上のように、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の内側の領域に十字状の第２アライメントマーク１０２の中心が配置されている場合には、上述した通常処理による一般的な位置決め方法により、基板２およびマスク３の位置決めを行うことができる。しかしながら、図６に示すように矩形状を成す第１アライメントマーク１０１と十字状の第２アライメントマーク１０２との一部が重なって配置されている場合には、第１アライメントマーク１０１に対応するピークと第２アライメントマーク１０２に対応するピークとが分離できないため、両者の位置の特定が困難となり、上述した通常処理による一般的な位置決め方法では第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２の位置の特定が困難となり、基板２およびマスク３の位置決めを正確に実行することができない。さらに、図７に示すように矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の外側の領域に十字状の第２アライメントマーク１０２の中心が配置されている場合においては、上述した通常処理以外の対応が必要となる。

このため、この発明に係る基板の位置決め方法においては、第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域に対して微分および射影加算を行うことにより、第２アライメントマーク１０２を検出して、その位置情報を取得する構成を採用している。

以下、この発明に係る基板の位置決め方法について説明する。図８は、この発明の第１実施形態に係る基板の位置決め方法を示すフローチャートである。

基板２とマスク３の位置決めを行う際には、最初に、マスク３に形成された第１アライメントマーク１０１の位置情報を取得する。この場合においては、最初に、第１アライメントマークを含むＸ、Ｙ方向の検出エリアＥに対して、第１アライメントマーク１０１をＸ方向に微分するとともにＹ方向に射影加算する（ステップＳ１１）。これにより、図３に示す場合と同様、図３において符号Ｈ１で示す第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向の端縁の位置を示す４個のピークを有する波形を得ることができる。次に、第１アライメントマーク１０１をＹ方向に微分するとともにＸ方向に射影加算する（ステップＳ１２）。これにより、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向の端縁の位置を示す４個のピークを有する波形を得ることができる。

そして、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向の端縁の位置を示す４個のピークの位置の平均値から、第１アライメントマーク１０１の中心のＸ座標を特定し、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向の端縁の位置を示す４個のピークの位置の平均値から、第１アライメントマーク１０１の中心のＹ座標を特定することにより、第１アライメントマーク１０１の中心位置情報を取得することができる（ステップＳ１３）。

なお、上述した実施形態においては、検出エリアＥに対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、第１アライメントマーク１０１を検出して第１アライメントマーク１０１の位置情報を取得しているが、マスク３の位置が常に一定の場合には、最初に位置決めを行ったときに取得した第１アライメントマーク１０１の位置を記憶しておくことにより、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を省略するようにしてもよい。また、第１アライメントマーク１０１の位置情報を予め設定するようにしてもよく、さらには、その他のアルゴリズム等を利用して第１アライメントマーク１０１の位置情報を取得するようにしてもよい。

次に、基板２に形成された第２アライメントマーク１０２の位置情報を取得する。この場合においては、最初に、第１アライメントマークを含むＸ、Ｙ方向の検出エリアＥのうち第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域に対して、第２アライメントマーク１０２をＸ方向に微分するとともにＹ方向に射影加算する（ステップＳ１４）。これにより、第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２とが図５に示す位置関係にある場合には、図５（ｂ）において符号Ｈ４で示す第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く線分部分の両端の位置を示す２個のピークを有する波形を得ることができる。また、第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２とが図６に示す位置関係にある場合には、図６（ｂ）において符号Ｈ５で示す第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く線分部分の両端の位置を示す２個のピークを有する波形を得ることができる。さらに、第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２とが図７に示す位置関係にある場合には、図７（ｂ）において符号Ｈ６で示す第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く線分部分の両端の位置を示す２個のピークを有する波形を得ることができる。

次に、第１アライメントマークを含むＸ、Ｙ方向の検出エリアＥのうち第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域に対して、第２アライメントマーク１０２をＹ方向に微分するとともにＸ方向に射影加算する（ステップＳ１５）。これにより、第２アライメントマーク１０２におけるＹ方向を向く線分部分の両端の位置を示す２個のピークを有する波形を得ることができる。

上述した各工程（ステップＳ１４およびステップＳ１５）においては、第１アライメントマーク１０１を含むＸ、Ｙ方向の検出エリアＥのうち、第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことから、図６に示すように第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２とが重なっている場合等においても、第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向およびＹ方向を向く線分部分の両端の位置を正確に認識することが可能となる。

そして、第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向の端縁の位置を示す２個のピークの位置の平均値から、第２アライメントマーク１０２の中心のＸ座標を特定し、第２アライメントマーク１０２におけるＹ方向の端縁の位置を示す２個のピークの位置の平均値から、第２アライメントマーク１０２の中心のＹ座標を特定することにより、第２アライメントマーク１０２の中心位置情報を取得することができる（ステップＳ１６）。

しかる後、第１アライメントマーク位置情報取得工程（ステップＳ１３）で取得した第１アライメントマーク１０１の位置情報と、第２アライメントマーク位置情報取得工程（ステップＳ１６）で取得した第２アライメントマーク１０２の位置情報とに基づいて、図２に示す移動機構１４により、基板２をマスク３に対して移動させることにより、位置決めを実行する（ステップＳ１７）。

以上のように、この実施形態に係る基板の位置決め方法によれば、第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより第２アライメントマーク１０２を検出して位置情報を得ていることから、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２が重畳している場合にも、両者の位置を正確に認識して、正確な位置決めを実行することが可能となる。

次に、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用して基板２およびマスク３の位置決めを行う位置決め動作についての他の実施形態について説明する。図９および図１０は、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２を利用した第２実施形態に係る位置決め動作を説明するための説明図である。

ここで、図９および図１０に示す実施形態においては、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の外側に十字状をなす第２アライメントマーク１０２が配置されている場合を示している。すなわち、図９は、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の右側および上側に対応する領域Ｅ１１、Ｅ１４に第２アライメントマーク１０２が配置されている場合を示している。また、図１０は、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１の右側の領域Ｅ１４のみに十字状の第２アライメントマーク１０２が配置されている場合を示している。

なお、図９および図１０においては、説明の便宜上、各アライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４の両端の位置をわずかにずらせて表現しているが、これらの各アライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４の両端の位置は、実際には、互いに一致している。

この第２実施形態においては、第１アライメントマーク１０１が占める領域を除く領域として、第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１と、第１アライメントマーク１０１の各辺の外側の４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４との５個のアライメントマーク検出領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、第２アライメントマーク１０２を検出して第２アライメントマーク１０２の位置情報を取得するようにしている。

図１１は、この発明の第２実施形態に係る基板の位置決め方法を示すフローチャートである。

この第２実施形態に係る基板の位置決め方法を実行するに当たっては、予め、第２アライメントマーク１０２の形状情報を記憶しておく。この場合には、例えば、第２アライメントマーク１０２のサイズを予め設定して記憶しておくこととする。また、第２アライメントマーク１０２を、Ｘ、Ｙ方向に微分および射影加算することにより、第２アライメントマーク１０２の形状情報を得て、これを記憶するようにしてもよい。

この第２実施形態に係る基板の位置決め方法においては、最初に、第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域２１を含む領域をＸ方向およびＹ方向に微分および射影加算することにより、第１アライメントマーク１０１の内側の領域に第２アライメントマーク１０２の中心が配置されているか否かを判定する第１判定工程を実行する（ステップＳ２１）。このときには、図５（ａ）に示すように、矩形状を成す第１アライメントマーク１０１におけるＸ、Ｙ方向の端縁の位置を示す二対の波形のピークの内側の領域に、十字状の第２アライメントマーク１０２におけるＸ、Ｙ方向を向く直線部分のＸ方向の両側の端縁の位置を示す一対の波形のピークが配置されているか否かをＸ、Ｙ両方向について判定することにより、第１アライメントマーク１０１の内側の領域に第２アライメントマーク１０２の中心が配置されているか否かを判定する。

そして、第１アライメントマーク１０１の内側の領域に第２アライメントマーク１０２の中心が配置されている場合には、上述した通常処理と同様の処理により第２アライメントマーク１０２の中心位置を演算する（ステップＳ２２）。すなわち、この場合においては、第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１を含む領域をＸ方向に微分した後、その結果をＹ方向に射影加算するとともに、第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１を含む領域をＹ方向に微分した後、その結果をＸ方向に射影加算する。そして、第１アライメントマーク１０１の内側の領域Ｅ２１に対応する領域に配置された十字状の第２アライメントマーク１０２におけるＸ、Ｙ方向を向く直線部分のＸ方向の両側の端縁の位置を示す波形のピークに基づいて、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置を認定し、Ｘ、Ｙ方向における第２アライメントマーク１０２の２個の端縁の位置の平均値を、第２アライメントマーク１０２のＸ方向およびＹ方向の中心位置と認定する。

第１アライメントマーク１０１の内側の領域に第２アライメントマーク１０２の中心が配置されていないと判定された場合には、第１アライメントマーク１０１の各辺の外側に設定された４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のうち、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２に対してはＸ方向の微分とＹ方向の射影加算を実行し、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１３、Ｅ１４に対してはＹ方向の微分とＸ方向の射影加算を実行することにより、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置を示すピーク値を検出することで、これら４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のいずれの領域に、第２アライメントマーク１０２が配置されているかを判定する第２判定工程を実行する。

そして、この第２判定工程において、４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のうち、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２のうちの少なくとも１箇所の領域と第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１３、Ｅ１４のうちの少なくとも１箇所の領域との少なくとも２箇所の領域に第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定されたときには（ステップＳ２３）、先に実行した第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２に対するＸ方向の微分とＹ方向の射影加算との結果と、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１３、Ｅ１４に対するＹ方向の微分とＸ方向の射影加算の結果を利用して、第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く線分とＹ方向を向く線分の交点の位置を認定することにより、第２アライメントマーク１０２の中心の位置を特定する（ステップＳ２４）。

すなわち、図９に示すように、第２アライメントマーク１０２が第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１と第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１４との２箇所の領域に配置されていた場合には、アライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２に対してＸ方向の微分とＹ方向の射影加算を実行し、アライメントマーク検出領域Ｅ１３、Ｅ１４に対してＹ方向の微分とＸ方向の射影加算を実行した場合には、図９において符号Ｈ２３で示す波形と、符号Ｈ２４で示す波形を得ることができる。ここで、波形Ｈ２３は、第２アライメントマーク１０２におけるＹ方向を向く線分部分の両端の位置を示す一対のピークを有しており、波形Ｈ２４は、第２アライメントマーク１０２におけるＸ方向を向く線分部分の両端の位置を示す一対のピークを有している。このため、これらのピークの位置に基づいて、第２アライメントマーク１０２の中心の位置を特定することができる。

一方、第２判定工程において、４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のうち、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１３またはＥ１４にのみ第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定されたときには（ステップＳ２５）、当該アライメントマークが配置されていると判定されたアライメントマーク検出領域と第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１とに対して、第２アライメントマーク１０２の端縁を検出するための端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３を設定する。

この端縁検出領域の設定は、以下のようにして実行される。すなわち、図１０に示すように、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１４にのみ第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定されたときには、アライメントマーク検出領域Ｅ１４について、第２アライメントマーク１０２の直線部分の方向と直交する方向であるＹ方向に微分するとともに、直線部分の方向であるＸ方向に射影加算することにより、図１０において符号Ｈ２２で示す波形を得て、第２アライメントマーク１０２の直線部分の両端の位置を検出する。そして、アライメントマーク検出領域Ｅ１４と第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１とにおける第２アライメントマーク１０２の直線部分の両端の位置の間の領域を、第２アライメントマーク１０２の終端を検出するための端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３として設定する。

なお、図１０においては、説明の便宜上、端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３のＸ方向の両端の位置と、アライメントマーク検出領域Ｅ１４、２１のＸ方向の両端の位置とを異ならせて図示しているが、これらは一致しているものとする。なお、これらの境界部分での干渉等による測定ミスを防止するため、端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３のＸ方向の両端の位置と、アライメントマーク検出領域Ｅ１４、２１のＸ方向の両端の位置とを、わずかな距離だけ異ならせるようにしてもよい。

端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３が設定されれば、これらの端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３を利用して、第２アライメントマーク１０２のＸ方向の端縁の位置を特定する（ステップＳ２６）すなわち、これらの端縁検出領域Ｅ２２およびＥ２３をＸ方向に微分するとともに、Ｙ方向に射影加算することにより、図１０において符号Ｈ２１で示す波形を得ることができる。この波形Ｈ２１は、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置にピークを有している。このため、この波形から第２アライメントマーク１０２の端縁の位置を特定することが可能となる。

この場合においては、第２アライメントマーク１０２の直線部分の両端の位置の間に設定された端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３のみを微分および射影加算して第２アライメントマーク１０２の端縁の位置を特定していることから、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置をより正確に特定することが可能となる。

そして、第２アライメントマーク１０２のＸ方向の端縁の位置を特定することができれば（ステップＳ２６）、その端縁の位置と予め記憶した第２アライメントマーク１０２の形状情報とに基づいて、第２アライメントマーク１０２の中心の位置を演算する（ステップＳ２７）。このときには、第２アライメントマーク１０２のＸ方向の端縁の位置から、予め記憶した第２アライメントマーク１０２のＸ方向のサイズの半分の距離だけ第２アライメントマークの中心方向に移動した位置が、第２アライメントマークの中心の位置となる。

同様に、第２判定工程において、４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のうち、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１またはＥ１２にのみ第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定されたときには（ステップＳ２８）、当該アライメントマークが配置されていると判定されたアライメントマーク検出領域と第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１とに対して、第２アライメントマーク１０２の端縁を検出するための端縁検出領域を設定する。

この端縁検出領域の選択は、上記と同様の方法により実行される。すなわち、第１アライメントマーク１０１におけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１１またはＥ１２にのみ第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定されたときには、このアライメントマーク検出領域Ｅ１１またはＥ１２について、第２アライメントマーク１０２の直線部分の方向と直交する方向であるＸ方向に微分するとともに、直線部分の方向であるＹ方向に射影加算することにより、第２アライメントマーク１０２の直線部分の両端の位置を検出する。そして、アライメントマーク検出領域Ｅ１１またはＥ１２と第１アライメントマーク１０１の内側のアライメントマーク検出領域Ｅ２１とにおける第２アライメントマーク１０２の直線部分の両端の位置の間の領域を、第２アライメントマーク１０２の終端を検出するための端縁検出領域として設定する。

端縁検出領域が設定されれば、これらの端縁検出領域を利用して、第２アライメントマーク１０２のＹ方向の端縁の位置を特定する（ステップＳ２９）すなわち、これらの端縁検出領域をＹ方向に微分するとともに、Ｘ方向に射影加算することにより、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置にピークを有する波形を得て、第２アライメントマーク１０２の端縁の位置を特定することが可能となる。

そして、第２アライメントマーク１０２のＹ方向の端縁の位置を特定することができれば（ステップＳ２９）、その端縁の位置と予め記憶した第２アライメントマーク１０２の形状情報とに基づいて、第２アライメントマーク１０２の中心の位置を演算して特定する（ステップＳ３０）。

以上の各工程（ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２７およびステップＳ３０）により第２アライメントマーク１０２の中心の位置を特定することができれば、第２アライメントマーク１０２の中心の位置と第１アライメントマーク１０１の中心の位置とが一致するように、移動機構１４により基板２をマスク３に対して移動させ、基板２とマスク３との位置決めを実行する（ステップＳ３２）。

なお、４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のいずれにも第２アライメントマーク１０２が配置されていない場合には、エラー表示を行い（ステップＳ３１）処理を終了する。

ところで、図１０に示すように、第２判定工程において、４個のアライメントマーク検出領域Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４のうち、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域Ｅ１３、Ｅ１４にのみ第２アライメントマーク１０２が配置されていると判定された場合において（ステップＳ２５）、第２アライメントマーク１０２の端縁が、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分部分と重複していたときには、端縁検出領域Ｅ２２、Ｅ２３を設定して第２アライメントマーク１０２の端縁を検出しようとしても、端縁を示すピーク値を得ることができない。このような場合には、第２アライメントマーク１０２の端縁が、第１アライメントマーク１０１におけるＹ方向を向く線分部分の、Ｘ方向の中央部分に配置されているものと仮定して、第２アライメントマーク１０２の中心位置を演算する。

なお、上述した位置決め動作は、第１アライメントマーク１０１と第２アライメントマーク１０２との中心の位置ずれ量が所定の値以下になるまで繰り返される。

なお、上述した実施形態においては、いずれも、第１、第２アライメントマーク１０１、１０２の端縁部分を抽出するために、微分を実行した後に射影加算を実行しているが、先に射影加算を実行し、その後に微分を実行するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、液晶表示パネル等のガラス基板に対して焼付を行う露光装置にこの発明を適用した場合について説明したが、この発明を半導体用やＬＥＤ用の露光装置に適用してもよい。

さらに、この発明の適用対象は露光装置に限定されるものではなく、２以上の部材の位置合わせを行う装置であれば、露光装置以外の装置にこの発明を適用してもよい。

１ コリメートミラー
２ 基板
３ マスク
４ 光源
５ 集光ミラー
６ ダイクロイックミラー
７ フライアイレンズ
１１ 支持部材
１２ 開口部
１３ 支持部材
１４ 移動機構
１５ カメラ
１６ 開口部
１００ 露光装置
１０１ 第１アライメントマーク
１０２ 第２アライメントマーク

Claims (5)

1. Ｘ方向を向く直線部分またはＹ方向を向く直線部分を有する第１アライメントマークが形成された第１基板と、Ｘ方向を向く直線部分またはＹ方向を向く直線部分を有する第２アライメントマークが形成された第２基板とを、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利用して位置決めするための基板の位置決め方法であって、
   前記第１アライメントマークの位置情報を取得する第１アライメントマーク位置情報取得工程と、
   前記第１アライメントマークを含む検出エリアのうち、前記第１アライメントマークが占める領域を除く領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、前記第２アライメントマークを検出して第２アライメントマークの位置情報を取得する第２アライメントマーク位置情報取得工程と、
   前記第１アライメントマーク位置情報取得工程で取得した第１アライメントマークの位置情報と、前記第２アライメントマーク位置情報取得工程で取得した第２アライメントマークの位置情報とに基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる位置決め工程と、
   を備えたことを特徴とする基板の位置決め方法。
2. 請求項１に記載の基板の位置決め方法において、
   前記第１アライメントマーク位置情報取得工程においては、前記第１アライメントマークを含む検出エリアに対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行うことにより、前記第１アライメントマークを検出して第１アライメントマークの位置情報を取得する基板の位置決め方法。
3. 請求項２に記載の基板の位置決め方法において、
   前記第１アライメントマークは、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状アライメントマークであり、前記第２アライメントマークは、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状アライメントマークである基板の位置決め方法。
4. 請求項３に記載の基板の位置決め方法において、
   前記第２アライメントマーク位置情報取得工程においては、前記第１アライメントマークが占める領域を除く領域を複数の領域に分割し、分割後の各領域に対して、Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算を行う基板の位置決め方法。
5. Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状の第１アライメントマークが形成された第１基板と、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、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Ｘ方向およびＹ方向に微分および射影加算してそれらの位置を特定することにより、位置決めするための基板の位置決め方法であって、
   前記第１アライメントマークを含む検出エリアをＸ方向およびＹ方向に微分および射影加算することにより、前記第１アライメントマークの中心の位置を特定するとともに、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されているか否かを判定する第１判定工程と、
   前記第１判定工程において、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されていると判定された場合には、前記第１判定工程における微分および射影加算の結果を利用して前記第２アライメントマークの中心の位置を特定することにより、その中心の位置と第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第１演算工程と、この第１演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第１位置決め工程とを実行し、
   前記第１判定工程において、前記第１アライメントマークの内側の領域に前記第２アライメントマークの中心が配置されていないと判定された場合には、前記第１アライメントマークの各辺の外側に４個のアライメントマーク検出領域を設定する検出領域設定工程と、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域に対してはＸ方向の微分とＹ方向の射影加算を実行し、前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く一対の線分と隣接するアライメントマーク検出領域に対してはＹ方向の微分とＸ方向の射影加算を実行することにより、これら４個のアライメントマーク検出領域のいずれの領域に、前記第２アライメントマークが配置されているかを判定する第２判定工程とを実行し、
   前記第２判定工程において、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域との少なくともそれぞれ１箇所ずつの領域に前記第２アライメントマークが配置されていると判定されたときには、前記第２判定工程における微分および射影加算の結果を利用して、前記第２アライメントマークの中心の位置を特定することにより、その中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第２演算工程と、この第２演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第２位置決め工程とを実行し、
   前記第２判定工程において、前記検出領域設定工程において設定された４個のアライメントマーク検出領域のうち、前記第１アライメントマークにおけるＸ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークにおけるＹ方向を向く線分と隣接するアライメントマーク検出領域のいずれか１箇所の領域に前記第２アライメントマークが配置されていると判定されたときには、当該第２アライメントマークが配置されていると判定されたアライメントマーク検出領域と前記第１アライメントマークの内側の領域とに対して微分と射影加算を実行することにより前記第２アライメントマークの端縁の位置を特定し、この端縁の位置と前記第２アライメントマークの形状情報とを比較することにより、前記第２アライメントマークの中心の位置と第１アライメントマークの中心の位置との位置ずれ量を演算する第３演算工程と、この第３演算工程において演算された前記第２アライメントマークの中心の位置と前記第１アライメントマークの中心の位置とが一致するように前記第１基板と前記第２基板とを相対的に移動させる第３位置決め工程とを実行する、
   ことを特徴とする基板の位置決め方法。

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