JPH02284148A - 基板に対するマスクの位置合わせ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、サーマルヘッドの製造工程等において表面に
凹凸部を形成した基板に対してレジスト層をパターニン
グするためのマスクを位置合わせする際に使用される方
法および装置に関する。

（２）従来の技術 サーマルプリンタやファクシミリ等に使用される熱記録
装置用のサーマルヘッドの製造工程において、基板の表
面に多数の電極や抵抗体をエツチングするためのレジス
ト層を形成する際に、この基板の表面に所定のパターン
を印刷したガラス製のマスクを位置合わせする必要があ
る。

従来、このようなマスクを基板に対して位置合わせする
作業は以下のような手順で行われていた。

すなわち、先ず基板の隣接する２つの端面を位置決めビ
ンに当接させて位置決めした後、この基板に位置合わせ
用のマークを印刷し、次にこの基板のマークに対してマ
スクのマークを光学的測定によって一致させて位置合わ
せを行っていた。

上記基板端面を位置決めピンに当接させて基板の位置決
めを行う際、基板は、その外形、端面形状等により±２
５μｍ程度の位置ずれが生じるので、基板表面のマーク
の位置には±２５μｍ程度の誤差が生じる。また、基板
のマークとマスクのマークを位置合わせする際に±５μ
ｍ程度の誤差が生じる。

ところで、基板表面が平らな場合は、基板表面に印刷し
たマークの位置が±２５μｍ程度ずれても何等問題は生
じない。そして、前記基板表面のマークに対するマスク
の位置合わせ精度は±５μｍであるから、実用上支障の
無い精度を得ることが可能である。

（３）発明が解決しようとする課題 しかしながら、現在、基板上に厚膜技術によって部分グ
レーズ層のような凸部を形成し、この部分グレーズ層の
上に電極や抵抗体を精度良く形成することが要求されて
いる。この場合、基板の端面を基準にして部分グレーズ
層を形成する際に±２５μｍ程度の誤差が生じるため、
前記マスクの位置合わせ用のマークを印刷する際に生じ
る±２５μｍ程度の誤差との累計により、部分グレーズ
層と位置合わせ用のマークとの間には最悪の場合には最
大±５０μｍの誤差が生じる。したがって、前記基板上
のマークに対して±５μｍの精度で位置決めされるパタ
ーンマスクを用いて電極、発熱抵抗体等を形成すると、
部分グレーズ層と電極等との間に最大±５５μｍの位置
ずれが生じる。このため、部分グレーズ層に対する電極
等の位置に無視できないバラツキが生じ、サーマルヘッ
ドの高性能化および印字ドツトの高密度化の障害となっ
ていた。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、凹凸部
を有する基板に対してレジストパターン層を形成するた
めのマスクを精度良く位置合わせすることが可能な方法
および装置を桿供することを課題とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本出願の第１発明は、表面
に凹凸部を有する基板に対してレジスト層をバターニン
グするためのマスクを位置合わせする方法であって、光
路の途中で前記マスクに形成した位置合わせ用のマーク
を通過するスリント光を前記基板の凹凸部に斜めに照射
し、得られた反射光のパターンから前記基板とマスクの
相対位置関係を測定することを特徴とする特 また、本出願の第２発明は、表面に凹凸部を有する基板
に対してレジスト層をパターニングするためのマスクを
位置合わせする装置であって、前記マスクに形成した位
置合わせ用のマークと、前記基板の凹凸部にスリット光
を斜めに照射する発光部と、光路の途中で前記マ、スク
のマークを通過する前記スリット光の前記基板で反射し
た反射光を受光する受光部と、この受光部の出力信号か
ら基板とマスクの相対位置関係を検出する位置測定手段
と、この位置測定手段の出力信号に基づいて基板を移動
させる基板移動手段とを備えて成ることを特徴とする。

（２）作用 前述の構成を備えた第１発明によれば、基板の凹凸部に
スリット光を斜めに照射すると、そのスリット光が前記
基板に沿って配置したマスクの位置合わせ用のマークを
通過する。このとき、基板とマスクの位置関係によって
得られる反射光のパターンが変化する。この反射光のパ
ターンから前記基板とマスクの相対位置関係を測定して
位置合わせを行うことができる。

また、前記第２発明によれば、発光部の照射するスリッ
ト光がその光路の途中において前記マスクのマークを通
過するとともに、基板の凹凸部において反射し、その反
射光が受光部に達する。すると、受光部が検出した反射
光のパターンから位置測定手段が基板とマスクの相対位
置関係を検出し、この位置測定手段の出力信号に基づい
て基板移動手段が基板を移動させてマスクとの位置合わ
せを行う。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、ステージ１はＸ軸回りの傾斜角α
とＹ軸回りの傾斜角β、Ｘ軸回りの回転角θ、Ｘ軸方向
の偏位量ＸとＹ軸方向の偏位量ｙの５種の自由度に関し
て移動自在に支持されており、後述する基板移動手段り
の複数のモータによって前記５種の自由度のうち、４種
の自由度α、β、θ、Ｘに関してその姿勢を別個に微調
整できるようになっている。

精密な平面に仕上げられたステージ１の上面には３本の
位置決めビン２が植設されるとともに真空源に接続され
た吸着口３が形成されており、基板Ｐの隣接する２辺を
前記位置決めピン２に当接させて吸着口３に吸着させる
ことにより、該基板Ｐはステージ１上の所定位置に固定
される。基板Ｐの表面にエツチング用のレジスト層をバ
ターニングするためのガラス製のマスクＭは、該基板Ｐ
の上部に所定の間隙を介して略平行に固定されており、
このマスクＭに対してステージ１を移動させて基板Ｐの
姿勢を微調整することにより位置合わせが行われる。

マスクＭの上部にはスリットを通過させた直線状のレー
ザよりなるスリット光を基板Ｐに対して斜めに照射する
２個の発光部４ａ、４ｂが設けられており、このスリッ
ト光の反射光の経路にはＣＣＤ平面センサを備えた２個
の受光部５ａ、５ｂが前記各発光部４ａ、４ｂに対応し
て設けられている。

凹凸部としての半円形の断面形状を有する帯状の部分グ
レーズＮＧが形成された基板Ｐの表面には、電極および
位置合わせマークを形成するだめの電極膜Ｐ、およびレ
ジスト層Ｐ２が形成されている。したがって、第２図に
示す前記部分グレーズ層Ｇの存在しない基板Ｐの平面部
における反射光は直線状となるのに対し、第３図に示す
部分グレーズ層Ｇにおける反射光は中央部に半円形の凸
部を有する形状となる。

第４Ａ図および第４Ｂ図に示すように、反射光が通過す
るマスクＭの下面にはそれぞれ２個の位置合わせ用のマ
ークｍが所定間隔で印刷されており、部分グレーズ層Ｇ
における反射光は前記マークｍによって直線部が一部遮
られ、受光部５ｂ（５ａ）で検出される反射光のパター
ンは第４Ａ図のように直線部の両端がカットされた形状
になる。なお受光部５ａで検出される反射光のパターン
は受光部５ｂのパターンを左右反転させた形状となる。

そして、この反射光のパターンは基板ＰとマスクＭの位
置関係によって変化するため、その画像を後述の位置検
出手段Ｃで処理することにより、基板ＰのマスクＭに対
する相対的な位置および姿勢が検出される。

第１図に戻り、一対の受光部５ａ、５ｂから出力される
画像信号は画像処理プロセッサ６においてノイズや歪を
取り除いた２個画像信号に変換される。

この２個画像信号は位置検出手段Ｃのβ（−ステージｌ
ＯＹ軸回りの傾斜角）算出手段１１、α（＝ステージ１
のＸ軸回りの傾斜角）算出手段１２、θ（−ステージ１
のＸ軸回りの回転角）算出手段１３およびｘ（＝ステー
ジ１のＸ軸方向の偏位量）算出手段１４にそ些ぞれ入力
されている。

前記ベータ算出手段１１によって算出されたステージ１
のＹ軸回りの傾斜角βはβ判定手段２１に入力されてい
る。このβ判定手段２１は、入力された前記傾斜角βの
値が所定の許容範囲内にあるかどうかを判定して、許容
範囲外であれば駆動信号出力回路３１に前記傾斜角βを
出力し、許容範囲内であれば前記α算出手段１２を作動
させるように構成されている。前記駆動信号出力回路３
１は前記傾斜角βに基づいて傾斜角補正用駆動信号Ａβ
を出力し、この傾斜角補正用駆動信号Ａβによって傾斜
角補正モータ４１を駆動するように構成されている。そ
して、この傾斜角補正モータ４１の作動により前記ステ
ージ１のＹ軸回りの傾斜が補正されるようになっている
。そして、前記ステージｌの傾斜角βが所定の許容範囲
内に収まったとき、前記β判定手段２１は前記α算出手
段１２を作動させる。このα算出手段１２は、前記β算
出手段Ｉ２と同様にしてステージ１のＸ軸回りの傾斜角
αをα判定手段２２に出力する。

以下、詳細な説明は省略するが、前記β算出手段１３お
よびＸ算出手段１４は、前記α算出手段１２と略同様の
ａ能を備えている。また、α判定手段２２、β判定手段
２３およびＸ判定手段２４は前記β判定手段２Ｉと略同
様のＪｊ９能を備えている。ただし、Ｘ判定手段２４は
、前記Ｘ算出手段の算出信号χが入力されたとき、その
算出信号Ｘが許容範囲内のときにはどこにも出力しない
ように構成されている。前記各算出手段１１〜１４およ
び各判定手段２１〜２４から前記位置検出手段Ｃが構成
されている。

また、各駆動信号出力回路３２．３３および３４は、い
ずれも、前記駆動信号出力回路３１と略同様の機能を備
えている。そして、前記駆動信号出力回路３２が出力す
るステージ１のＸ軸回りの傾斜角補正用信号Ａαによっ
て傾斜角補正モータ４２が駆動され、前記駆動信号出力
回路３３が出力するステージ１のＸ軸回りの回転角補正
信号Ａθによって回転角補正モータ４３が駆動されるよ
うに構成されている。また、前記駆動信号出力回路３４
が出力するステージ１のＸ軸方向の位置補正信号Ａχに
よってＸ方向移動モータ４４が駆動されるように構成さ
れている。そして、前記各駆動信号出力回路３１〜３４
および各モータ４１〜４４から基板移動手段りが構成さ
れている。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用につい
て説明する。

ステージ１に！！２置した基板Ｐの端面を３本の位置決
めピン２に当接させ、その下面を吸着口３に吸着させて
固定する。次に一対の発光部４ａ、４ｂから基板Ｐの部
分グレーズ層Ｇにスリット光を照射し、その反射光を対
応する受光部５ａ、５ｂによって受光する。受光部５ａ
、５ｂからの画像信号は画像処理プロセッサ６を介して
位置検出手段Ｃに出力され、この画像信号は先ずβ算出
手段１１において基板ＰＯＹ軸回りの傾斜角βが算出さ
れる。すなわち、基板ＰがＹ軸回りにβだけ傾いている
と、第５Ａ図に示すように受光部５ａによる画像Ｆａは
右に回転し、受光部５ｂによる画像Ｆｂは左に回転する
。したがって、これらの画像Ｆａ、Ｆｂの回転量に基づ
いて傾斜角βを算出することができる。前記傾斜角βは
β判定手段２１において所定の許容範囲内にあるか否か
が判定される。前記傾斜角βが所定の許容範囲外にある
場合には傾斜角補正モータ４１が駆動されて、傾斜角β
が許容範囲になるように微調整される。そして傾斜角β
が許容範囲内に収まるとβ判定手段２１はα算出手段１
２を作動させる。このとき、基板ＰがＸ軸回りにαだけ
傾いていると、第５Ｂ図に示すように受光部５ａによる
画像Ｆａは下方にずれ、受光部５ｂによる画像Ｆｂは上
方にずれる。したがって、これらの画像Ｆａ、Ｆｂのず
れに基づいて傾斜角αを算出することができる。

前記傾斜角αはα判定手段２２において許容範囲内であ
るか否かが判断され、許容範囲外である場合には駆動信
号出力回路３１で傾斜角補正用駆動信号Ａαが演算され
、その信号Ａαに基づいて傾斜角補正モータ４２が基板
ＰをＸ軸回りに回転させて傾斜角αが許容範囲になるよ
うに微調整する。

上記調整により、傾斜角αが許容範囲内となると、α判
定手段２２はθ算出手段１３を作動させる。このとき、
基板ＰがＺ軸回りにθ方向に回転していると、第５Ｃ図
に示すように受光部５ａによる画像Ｆａと受光部５ｂに
よる画像Ｆｂは共に左にずれてマークｍに遮られた左右
の直線部の長さがアンバランスになる。したがって、遮
光部ｍを有する前記マスクＭおよび受光部５ａ、５ｂに
対してステージ１がＸ軸方向に位置ずれしていない場合
には、前記左右の直線部の長さの差に基づいて回転角θ
を算出することができる。ところが、第６図に示すよう
に、マスクＭおよび受光部５ａ。

５ｂに対してステージ１がＸ軸方向に位置ずれしている
場合、回転角θが０の状態になっても、前記左右の直線
部の長さはアンバランスのままであり、前記左右の直線
部の長さの差からは回転角θの算出はできない。しかし
ながら、回転角θがＯの状態では、第６図において、画
像Ｆａ、Ｆｂのそれぞれの上側の直線部分どうしまたは
下側の直線部分どうしは同一長さとなる。このことは、
前記ステージ１のＸ軸方向の位置ずれの有無に関係なく
いえることである。したがって、たとえば画像Ｆａ、Ｆ
ｂのそれぞれの上側の直線部分の長さの差に基づいて回
転角θを算出することができる。

この回転角θはθ判定回路において許容範囲内であるか
否かが判断され、許容範囲外である場合には駆動信号出
力回路３３から回転角補正信号Ａθが出力され、回転角
補正モータ４３が基板ＰをＺ軸回りに回転させて回転角
θが許容範囲内になるように＠調整する。

上述のようにして、回転角θが許容範囲内となると、判
定手段２３はＸ算出手段１４を作動させる。基板ＰのＸ
軸方向の偏位量Ｘは第５Ｄ図に示すように画像Ｆａの右
方向へのずれと画像Ｆｂの左方向へのずれによって生じ
るマークｍに遮られた左右の直線部の長さの差から算出
される。

この偏位ｌａｘはＸ判定手段２４において許容範囲内で
あるか否かが判断され、許容範囲外である場合には駆動
信号出力回路３４から位置補正信号Ａｘが出力され、Ｘ
方向移動モータ４４が、基板ＰをＸ軸方向に移動させて
偏位Ｎｘが許容範囲内になるように微調整する。

なお、Ｙ軸方向の偏位量ｙは部分グレーズ層Ｇの長手方
向に沿う偏位であるために実用上特に問題とならず、ス
リット光の反射部の位置が部分グレーズ層Ｇ上にあれば
許容されるので、この実施例では、Ｙ軸方向の位置の微
調整は行っていない。

上述のようにして、α、β、θ、Ｘの全ての自由度が許
容範囲内に収束したとき、基ＦｉＰとマスクＭの精密な
位置合わせが完了し、それに続く露光工程が行われる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種りの小設計変更を
行うことが可能である。

たとえば、基板Ｐに形成される凹凸部は直線状のスリッ
ト光を非直線状の反則光に変換するものであればよく、
したがって必ずしも部分グレーズ層Ｇのような凸部であ
る必要はなく、他の凹部であってもよい。またステージ
１の調整対象となる自由度は実施例のα、β、θ、Ｘの
４種に限定されるものではなく、Ｙ軸方向の自由度も調
整対象としたり、必要に応じてそれらの一部を選択して
調整対象としたりすることも可能である。さらに、スリ
ット光の光路の途中に設けるマスクＭのマークｍは、基
ｖｉ、Ｐからの反射光の途中に設ける代わりに、基板Ｐ
への入射光の途中に設けることも可能である。

Ｃ１発明の効果 前述の本発明の基板に対するマスクの位置合わせ方法お
よび装置によれば、基板に形成した凹凸部に照射したス
リット光をマスクに形成したマークを通過させる。そし
て、このスリット光の前記基板からの反射光の画像パタ
ーンから基板とマスクの相対位置関係を検出しているの
で、マスクの位置合わせが基板の端面に対してでなく、
その凹凸部に対して直接的に行われる。したがって、基
板の凹凸部に対するマスクの位置合わせを極めて精密に
行うことができ、エツチングによって形成する電極や抵
抗体の精度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例による基板に対するマスクの位
置合わせ方法および装置の全体構成図、第２回および第
３図はスリット光の反射状態の説明図、第４Ａ、４Ｂ図
はマスクを通過する反射光のパターンの説明図、第５Ａ
図〜第５Ｄ図は作用の説明図、第６図はマスクに対して
ステージがＸ軸方向に位置ずれしている場合の画像Ｆａ
、Ｆｂの説明図である。 Ｃ・・・位置検出手段、Ｄ・・・基板移動手段、Ｇ・・
・部分グレーズＮ（凹凸部）、Ｍ・・・マスク、ｍ・・
・マーク、Ｐ・・・基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に凹凸部（Ｇ）を有する基板（Ｐ）に対して
   レジスト層をパターニングするためのマスク（Ｍ）を位
   置合わせする方法であって、光路の途中で前記マスク（
   Ｍ）に形成した位置合わせ用のマーク（ｍ）を通過する
   スリット光を前記基板（Ｐ）の凹凸部（Ｇ）に斜めに照
   射し、得られた反射光のパターンから前記基板（Ｐ）と
   マスク（Ｍ）の相対位置関係を測定することを特徴とす
   る基板に対するマスクの位置合わせ方法。
2. （２）表面に凹凸部（Ｇ）を有する基板（Ｐ）に対して
   レジスト層をパターニングするためのマスク（Ｍ）を位
   置合わせする装置であって、前記マスク（Ｍ）に形成し
   た位置合わせ用のマーク（ｍ）と、前記基板（Ｐ）の凹
   凸部（Ｇ）にスリット光を斜めに照射する発光部（４ａ
   、４ｂ）と、光路の途中で前記マスク（Ｍ）のマーク（
   ｍ）を通過する前記スリット光の前記基板（Ｐ）で反射
   した反射光を受光する受光部（５ａ、５ｂ）と、この受
   光部（５ａ、５ｂ）の出力信号から基板（Ｐ）とマスク
   （Ｍ）の相対位置関係を検出する位置測定手段（Ｃ）と
   、この位置測定手段（Ｃ）の出力信号に基づいて基板（
   Ｐ）を移動させる基板移動手段（Ｄ）とを備えて成る基
   板に対するマスクの位置合わせ装置。