JPH09134859A - 露光における位置合わせ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトマスクと位置合わせマークのない基板
との位置合わせを、短時間で且つ精度よく行う。 【解決手段】 フォトマスク１は、第１の位置合わせマ
ーク５を有する。基板２は、位置決めピン８により位置
決めされる。ピン８には貫通孔１１が形成されている。
貫通孔１１は、位置決めされた基板２の側端面から所定
距離にあり、基板２の位置基準となる第２の位置合わせ
マーク１１を構成する。光源１４からの光に照射された
第１の位置合わせマーク５と第２の位置合わせマーク１
１との間の位置ずれ量がＣＣＤカメラ１５によって検出
される。検出された位置ずれ量が所定の値になってフォ
トマスク１と基板２とが正しく位置合わせされるよう、
フォトマスク１がその平面内で移動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光技術の分野に
おいてフォトマスクと基板とを位置合わせするための方
法および装置に関する。本発明は特に、位置合わせマー
クを有しない基板の周縁を基準として行われる位置合わ
せに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばフラットディスプレイ用のガラス
基板上に電極を形成する際、光露光技術が利用される。
電極を形成するための所望のパターンが描かれたフォト
マスクと、感光膜表面を有するガラス基板とが、互いに
接触または近接して位置合わせされ、フォトマスクを通
してガラス基板に光線を照射することにより、フォトマ
スク上のパターン（次工程で使用される位置合わせマー
クを含む）が基板上に転写される。

【０００３】このような露光作業において、フォトマス
クと、位置合わせマークが付されていない露光前の基板
との位置合わせは、拡大鏡等を用いて目視によって行わ
れるのが一般的であった。具体的に言えば、基板の一辺
に当接するための１本のピンと、この一辺に隣接する他
の一辺に当接するための２本のピンとを基板位置決めピ
ンとして設け、これらのピンに基板を当接させて基板の
位置を決め、位置決めされた基板の外周縁に対応するよ
うにフォトマスクを目視にて位置合わせしていた。

【０００４】このようにして位置合わせされたフォトマ
スクを固定すれば、位置決めピンに基板を順次押し当て
て露光するだけで、フォトマスクのパターンが所定の位
置に転写された基板を量産することができる。

【０００５】しかしながら、フォトマスクと、位置合わ
せマークが付されていない基板の外周縁とを目視で位置
合わせすることは、大変に時間のかかる作業である。そ
して、フォトマスクを交換するたびに、このような時間
のかかる位置合わせ作業を行う必要があった。

【０００６】なお、基板の外周縁の位置をレーザ光等に
よって直接検出し、検出された外周縁位置を位置合わせ
の基準とする方法もあるが、透明なガラス基板の外周縁
位置を精度よく検出することは困難である。さらに、使
用される装置も高価なものとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、従来は時間のかかる目視作業であっ
た、フォトマスクと位置合わせマークのない基板との位
置合わせを、短時間で且つ精度よく行うことができるよ
うにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、露光における位置合わせ方法であ
って、第１の位置合わせマークおよび露光により基板上
に転写すべきパターンを有するフォトマスクを準備する
段階と、基板を、その露光すべき面が前記フォトマスク
に向けられるよう位置決めする段階と、前記フォトマス
クの第１の位置合わせマークに対応するよう前記基板以
外の場所に設けられた第２の位置合わせマークにして、
前記位置決めされた基板の側端面から所定距離にある位
置に設けられた第２の位置合わせマークと前記第１の位
置合わせマークとの間の位置ずれ量を検出する段階と、
前記位置ずれ量を所定の値にすべく前記フォトマスクを
移動させることにより該フォトマスクと前記基板との位
置合わせを行う段階と、からなることを特徴とする露光
における位置合わせ方法が提供される。

【０００９】本発明によればさらに、露光における位置
合わせ装置であって、第１の位置合わせマークおよび露
光により基板上に転写すべきパターンを有するフォトマ
スクを支持し且つ該フォトマスクをその平面内で移動可
能なマスク支持手段と、露光すべき面を前記フォトマス
クに向けるようにして前記基板を支持するための基板支
持手段と、前記基板を前記基板支持手段上で位置決めす
るための基板位置決め手段と、前記フォトマスクの前記
第１の位置合わせマークに対応するよう前記基板以外の
場所に設けられた第２の位置合わせマークにして、前記
位置決めされた基板の側端面から所定距離にある位置に
設けられた第２の位置合わせマークと、前記第１の位置
合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の位
置ずれ量を検出するための検出手段と、前記フォトマス
クと前記基板とが正しく位置合わせされるよう前記位置
ずれ量を所定の値にすべく前記マスク支持手段を移動さ
せるための駆動手段と、を備えることを特徴とする露光
における位置合わせ装置も提供される。

【００１０】前記第２の位置合わせマークは、前記基板
の側端面に当接する部材に設けることができる。

【００１１】前記基板の側端面に当接する前記部材は、
前記基板位置決め手段により構成することができる。

【００１２】前記基板の側端面に当接する前記部材は、
前記基板のコーナー部に係合する治具により構成するこ
ともできる。

【００１３】前記第２の位置合わせマークを、前記基板
の側端面に当接する前記部材に設けられた貫通孔とする
ことができる。

【００１４】前記第２の位置合わせマークは、前記基板
支持手段に設けてもよい。

【００１５】前記第２の位置合わせマークを、前記基板
支持手段に設けられた貫通孔とすることもできる。

【００１６】前記基板位置決め手段は、前記基板の一辺
に当接する少なくとも１本のピンと該一辺に隣接する他
の一辺に当接する少なくとも２本のピンとを備えるもの
とすることができる。

【００１７】前記第２の位置合わせマークは、前記基板
内に形成されるべき第３の位置合わせマークと同一形状
とすることが望ましい。

【００１８】さらに、前記第２の位置合わせマークが、
前記基板に形成されるべき第３の位置合わせマークと同
一寸法とすることが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明による
位置合わせ方法に使用される装置の一実施例をフォトマ
スクおよび基板とともに示す。フォトマスク１には、露
光処理前のガラス基板２の感光膜表面３上に転写するた
めのパターン４が描かれている。例えば基板２がフラッ
トディスプレイ用のガラス基板である場合、パターン４
は電極形成に用いられる。フォトマスク１には、本発明
による位置合わせ方法に使用される三つの位置合わせマ
ーク（第１の位置合わせマーク）５も形成されている。
位置合わせマーク５は、例えば透明地に描かれた非透光
性の黒丸とすることができる。フォトマスク１にはさら
に、露光時にパターン４とともに基板２に転写される位
置合わせマーク（第３の位置合わせマーク）６も形成さ
れている。基板２に転写された第３の位置合わせマーク
６は、次工程での位置合わせにおける基板側の位置基準
として用いられる。

【００２０】露光前のガラス基板２には、位置基準とな
る位置合わせマークが付されていない。図１に示すよう
に、基板２は、感光膜表面３をフォトマスク１側に向け
るようにして基板支持台（基板支持手段）７上に乗せら
れる。基板２は、その一辺に当接可能な１本のピン８
と、該一辺に隣接する他の一辺に当接可能な２本のピン
９、１０とに押し付けられることによって、基板支持台
７上で位置決めされる。これらの位置決めピン８、９、
１０は、基板支持台７に対して固定されており、基板位
置決め手段を構成する。これら３本のピンは、基板２を
位置決めするのに必要な点接触部材の最小限の数を示し
たものであり、より多くのピンを使用してもよい。ある
いはまた、ピンに代えて、基板２の側端面に線接触また
は面接触する部材（図示せず）を基板位置決め手段とし
て採用してもよい。この場合、線接触または面接触部材
は、基板２の互いに隣接する二つの辺に対して少なくと
もそれぞれ一つずつ配置すればよい。さらに別の実施例
においては、基板２の互いに隣接する二つの辺のうちの
一方に当接可能な１本のピンと、他方に当接可能な一つ
の線接触または面接触部材とによって基板位置決め手段
を構成するようにしてもよい。

【００２１】位置決めピン８、９、１０の中心には、そ
れぞれ貫通孔１１が形成されている。これらの貫通孔１
１は、ピン８、９、１０により位置決めされた基板２の
側端面から所定の距離にある点となるので、基板２の位
置基準となる位置合わせマーク（第２の位置合わせマー
ク）として利用することができる。貫通孔１１は、例え
ばフォトマスク１の位置合わせマーク５を構成する黒丸
より大きな円形断面を有するものとすることができる。
貫通孔１１と第１の位置合わせマーク５とは、互いに対
応する位置に設けられる。

【００２２】ピン８、９、１０に押し当てられることに
より位置決めされた基板２は、基板支持台７に形成され
た通路１２を通して行われる真空吸引によって、通路１
２と連通する穴１３が開口する基板支持台７の表面上に
吸着保持される。

【００２３】フォトマスク１は、図示しないマスク支持
機構によって支持される。マスク支持機構は、例えばフ
ォトマスク１の周縁を保持するマスク固定枠と、該マス
ク固定枠に連結され且つこれをフォトマスク１の平面内
でＸＹθ方向に移動させることができる微動装置とを備
えたものとすることができる。フォトマスク１は、三つ
の位置合わせマーク５がそれぞれピン８、９、１０の貫
通孔１１とほぼ重なり合う状態となるようにして、基板
２に近接して配置される。あるいはまた、フォトマスク
１は基板２に接触するように配置してもよい。

【００２４】貫通孔１１の、フォトマスク１に面する側
とは反対の側には、光源１４が配置されている。また、
フォトマスク１の、貫通孔１１に面する側とは反対の側
には、ＣＣＤカメラ１５が配置されている。貫通孔１１
とほぼ重なり合った状態の位置合わせマーク５を貫通孔
１１を通して光源１４からの光で照射しながら、貫通孔
１１および位置合わせマーク５を同時にＣＣＤカメラ１
５で見ると、図３に示すようになる。ＣＣＤカメラ１５
で同時に読み取られた貫通孔１１および位置合わせマー
ク５の双方のデータの映像信号は、プロセッサ（図示せ
ず）によって演算処理され、貫通孔１１と位置合わせマ
ーク５との間の位置ずれ量が算出される。かかる位置ず
れ量の算出は、ピン８、９、１０の貫通孔１１のすべて
と、これらに対応する位置合わせマーク５との間でそれ
ぞれ行われる。

【００２５】このようにして検出された貫通孔１１およ
び位置合わせマーク５間の位置ずれ量が最小となるよう
に、前述したマスク支持機構の微動装置を作動させ、フ
ォトマスク１をその平面内でＸＹθ方向に移動させる。
その結果、位置ずれ量が所定の値（ゼロ値を含む）とな
って基板２とフォトマスク１とが所望の整合（アライメ
ント）状態になった時点で、位置合わせ作業は完了す
る。

【００２６】このように、位置決めピン８、９、１０に
形成された貫通孔１１は、フォトマスク１側の位置合わ
せマーク５に対応するよう基板以外の場所に設けられ、
且つ、位置決めされた基板２の側端面から所定距離にあ
るため、かかる貫通孔１１を、位置合わせマークを有し
ない露光前の基板の位置基準として利用することによ
り、フォトマスク１と基板２との位置合わせを迅速かつ
精度よく行うことができる。

【００２７】位置合わせが完了すると、フォトマスク１
は固定される。以後は、露光すべき基板２を順次ピン
８、９、１０に押し当てて位置決めするだけで、フォト
マスク１と新たな基板２との間の位置合わせが自動的に
行われ、露光によりフォトマスク１のパターン４が正確
な位置に転写された基板２を量産することができる。

【００２８】露光時には、パターン４とともに、フォト
マスク１に形成された位置合わせマーク（第３の位置合
わせマーク）６も基板２上に転写される。これにより、
基板２の位置基準となる位置合わせマークが基板自身に
形成されることになる。この位置合わせマーク６は、次
工程における位置合わせに利用される。

【００２９】フォトマスクを新たに交換したときも、前
述したようにして新たなフォトマスクと基板との位置合
わせが迅速かつ精度よく行われる。

【００３０】この実施例では、位置決めピン８、９、１
０のすべてに第２の位置合わせマークとなる貫通孔１１
を形成したが、最低二つのピン（例えばピン８およびピ
ン１０）に貫通孔１１を設けるだけでもフォトマスク１
と基板２との位置合わせは可能である。

【００３１】図４および図５は、本発明による位置合わ
せ装置の別の実施例を示す。この実施例では、基板２の
位置基準となる第２の位置合わせマークとして使用され
る貫通孔１１が、基板２の四つのコーナー部に係合する
平板Ｌ字状の治具１６に形成されている。治具１６は、
図１および図２の実施例における位置決めピン８、９、
１０に代わる基板位置決め手段としての機能を有するも
のとしてもよい。この場合、少なくとも一つの治具１６
が基板支持台７上に固定され、該固定された治具に基板
２のコーナー部が係合された後、残りの移動可能な治具
が基板２の他のコーナー部に係合されるようにしてもよ
い。

【００３２】あるいはまた、図１および図２の実施例に
おける位置決めピン８、９、１０と同様の配置ではある
が貫通孔１１を有しない位置決めピン１７、１８、１９
によって基板２が位置決めされて基板支持台７上に吸着
固定された後、該基板２のコーナー部に治具１６を係合
させるようにしてもよい。この場合、基板位置決め手段
としての機能を有するのはピン１７、１８、１９であ
る。

【００３３】治具１６を基板支持台７上に固定保持する
ために、基板支持台７に形成された通路１２に連通して
基板支持台７の表面上に開口する穴２０と、通路２１に
連通して基板支持台７の表面上に開口する穴２２とを通
して行われる真空吸引を利用してもよい。この場合、基
板２の大きさが変わっても、治具１６の位置を変化させ
ることにより対応することができる。なお、治具１６を
固定保持するための真空吸引通路と、基板２を固定保持
するための真空吸引通路とは、図示実施例におけるよう
に共用できるように設けてもよいし、または互いに独立
して設けて別個に作動可能なようにしてもよい。

【００３４】治具１６が利用される場合、該治具１６の
貫通孔１１に対応する基板支持台７上の位置に孔２３が
設けられ、光源１４からの光を通過させる。

【００３５】フォトマスク１上の第１の位置合わせマー
ク５（図４（ｂ）では四つ設けられている）と、基板２
の位置基準としての第２の位置合わせマークとなる治具
１６に形成された貫通孔１１とを利用した、フォトマス
ク１および基板２間の位置合わせ方法は、図１および図
２の実施例の場合と同様である。

【００３６】この実施例では四つの治具１６に貫通孔１
１を設けているが、最低二つの治具１６に貫通孔１１を
設けた場合でも、フォトマスク１と基板２との位置合わ
せは可能である。

【００３７】図６は、本発明による位置合わせ装置のさ
らに別の実施例について示す。この実施例では、図１お
よび図２の実施例の実施例における位置決めピン８、
９、１０と同様の配置ではあるが貫通孔１１を有しない
位置決めピン１７、１８、１９によって基板２が位置決
めされるようになされている。貫通孔１１は、位置決め
された基板２の外側における基板支持台７上に四つ形成
されている。これらの貫通孔１１は、位置決めされた基
板２の側端面から所定距離に形成されており、基板２の
位置基準となる第２の位置合わせマークとして利用され
る。フォトマスク１の四つの第１の位置合わせマーク５
と、基板支持台７の四つの貫通孔１１とを利用した、フ
ォトマスク１および基板２間の位置合わせ方法は、図１
および図２の実施例の場合と同様である。貫通孔１１お
よび第１の位置合わせマーク５が最低二つであっても、
フォトマスク１および基板２間の位置合わせは可能であ
る。

【００３８】以上に説明したいずれの実施例において
も、基板の位置基準となる第２の位置合わせマークとし
て、貫通孔１１の代わりに別の形態のものを用いてもよ
い。例えば位置決めピン８、９、１０、治具１６または
基板支持台７に組み込まれた光透過部材に形成された円
形状のマーク（例えば非透光性領域に囲まれた透明な
円）を利用することもできる。あるいはまた、位置決め
ピン８、９、１０、治具１６または基板支持台７に貫通
する孔を形成できないような場合には、フォトマスク１
の第１の位置合わせマーク５に対向する位置に、貫通孔
１１に代えて光反射部材（例えばミラー）を設け、該光
反射部材に第２の位置合わせマークを形成するようにし
てもよい。この場合、光源１４はＣＣＤカメラ１５側に
設置し、ＣＣＤカメラ１５は光反射部材からの反射光に
より位置合わせマークを観察する。

【００３９】また、位置決めピン８、９、１０は、基板
支持台７に固定してもよいが、固定せず、該基板支持台
７に対して水平方向及び／又は垂直方向に移動可能とし
てもよい。この場合、基板２が吸着パッド等の保持手段
によって基板支持台７上へと搬送されてそこに置かれ、
その後、位置決めピン８、９、１０が移動して基板２の
側端面に当接するようにすることができる。

【００４０】また、Ｌ字形部材を用意し、該Ｌ字形部材
の二つの腕の一方に位置決めピン８、９、１０のうちの
一本を設け、他方に二本を設けたものを基板位置決め手
段としてもよい。この場合においても、Ｌ字形部材は基
板支持台７に対して固定してもよいが、水平方向及び／
又は垂直方向に移動可能としてもよい。

【００４１】第２の位置合わせマークは、基板の位置基
準となるため、基板位置決め手段により位置決めされた
基板の側端面から所定の距離となるよう、精度高く位置
付けられる。第２の位置合わせマーク自身の寸法もま
た、正確に加工される。

【００４２】基板２に転写されて次工程の位置合わせに
利用される第３の位置合わせマーク６と、第２の位置合
わせマーク（貫通孔１１）とは、同一形状であることが
好ましく、望ましくは同一形状および同一寸法とされ
る。このようにすれば、ＣＣＤカメラで読み取った位置
合わせマークのデータ信号を演算処理するプログラムソ
フトが、第２の位置合わせマークを利用した位置合わせ
と、次工程での第３の位置合わせマークを利用した位置
合わせとにおいて共通化することができる。したがっ
て、装置全体を安価に製造することができ、かつ操作も
簡単で、位置合わせの信頼性も高められる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、フォトマスクと位置合
わせマークのない基板との位置合わせを、短時間で且つ
精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ装置の一実施例の断片
側面図であり、一部断面をとってある。

【図２】図１の位置合わせ装置で用いられる位置決めピ
ンを基板とともに（ａ）に示し、フォトマスクを（ｂ）
に示す平面図。

【図３】互いに重なり合った第１の位置合わせマークと
第２の位置合わせマークとを同時に見た状態を示す平面
図。

【図４】図２と同様の図であるが、本発明の別の実施例
による位置合わせ装置で用いられる治具を基板とともに
（ａ）に示し、フォトマスクを（ｂ）に示す平面図。

【図５】本発明による位置合わせ装置の別の実施例の断
片側面図であり、一部断面をとってある。

【図６】図２および図４と同様の図であるが、本発明の
さらに別の実施例による位置合わせ装置で用いられる貫
通孔を有する基板支持台を基板とともに（ａ）に示し、
フォトマスクを（ｂ）に示す平面図。

【符号の説明】

１ フォトマスク；２ 基板；３ 感光膜表面；４ パ
ターン；５ 第１の位置合わせマーク；６ 第３の位置
合わせマーク；７ 基板支持台（基板支持手段）；８、
９、１０ 位置決めピン；１１ 貫通孔；１２、２１
通路；１３、２０、２２ 穴；１４ 光源；１５ ＣＣ
Ｄカメラ（位置ずれ量を検出する手段）；１６ 治具；
１７、１８、１９ 位置決めピン；２３ 孔。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光における位置合わせ方法であって、 第１の位置合わせマークおよび露光により基板上に転写
   すべきパターンを有するフォトマスクを準備する段階
   と、 基板を、その露光すべき面が前記フォトマスクに向けら
   れるよう位置決めする段階と、 前記フォトマスクの第１の位置合わせマークに対応する
   よう前記基板以外の場所に設けられた第２の位置合わせ
   マークにして、前記位置決めされた基板の側端面から所
   定距離にある位置に設けられた第２の位置合わせマーク
   と前記第１の位置合わせマークとの間の位置ずれ量を検
   出する段階と、 前記位置ずれ量を所定の値にすべく前記フォトマスクを
   移動させることにより該フォトマスクと前記基板との位
   置合わせを行う段階と、からなることを特徴とする露光
   における位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 露光における位置合わせ装置であって、 第１の位置合わせマークおよび露光により基板上に転写
   すべきパターンを有するフォトマスクを支持し且つ該フ
   ォトマスクをその平面内で移動可能なマスク支持手段
   と、 露光すべき面を前記フォトマスクに向けるようにして前
   記基板を支持するための基板支持手段と、 前記基板を前記基板支持手段上で位置決めするための基
   板位置決め手段と、 前記フォトマスクの前記第１の位置合わせマークに対応
   するよう前記基板以外の場所に設けられた第２の位置合
   わせマークにして、前記位置決めされた基板の側端面か
   ら所定距離にある位置に設けられた第２の位置合わせマ
   ークと、 前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマ
   ークとの間の位置ずれ量を検出するための検出手段と、 前記フォトマスクと前記基板とが正しく位置合わせされ
   るよう前記位置ずれ量を所定の値にすべく前記マスク支
   持手段を移動させるための駆動手段と、を備えることを
   特徴とする露光における位置合わせ装置。
3. 【請求項３】 前記第２の位置合わせマークが、前記基
   板の側端面に当接する部材に設けられていることを特徴
   とする請求項２に記載の位置合わせ装置。
4. 【請求項４】 前記基板の側端面に当接する前記部材
   が、前記基板位置決め手段により構成されていることを
   特徴とする請求項３に記載の位置合わせ装置。
5. 【請求項５】 前記基板の側端面に当接する前記部材
   が、前記基板のコーナー部と係合する治具により構成さ
   れていることを特徴とする請求項３に記載の位置合わせ
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２の位置合わせマークが、前記基
   板の側端面に当接する前記部材に設けられた貫通孔であ
   ることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載
   の位置合わせ装置。
7. 【請求項７】 前記第２の位置合わせマークが、前記基
   板支持手段に設けられていることを特徴とする請求項２
   に記載の位置合わせ装置。
8. 【請求項８】 前記第２の位置合わせマークが、前記基
   板支持手段に設けられた貫通孔であることを特徴とする
   請求項７に記載の位置合わせ装置。
9. 【請求項９】 前記基板位置決め手段が、前記基板の一
   辺に当接する少なくとも１本のピンと該一辺に隣接する
   他の一辺に当接する少なくとも２本のピンとを備えてい
   ることを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載
   の位置合わせ装置。
10. 【請求項１０】 前記第２の位置合わせマークが、前記
    基板内に形成されるべき第３の位置合わせマークと同一
    形状とされていることを特徴とする請求項２ないし９の
    いずれかに記載の位置合わせ装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の位置合わせマークが、前記
    基板に形成されるべき第３の位置合わせマークと同一寸
    法とされていることを特徴とする請求項１０に記載の位
    置合わせ装置。