JPS63286809A - Base plate exposing device - Google Patents

Base plate exposing device

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JPS63286809A
JPS63286809A JP62121095A JP12109587A JPS63286809A JP S63286809 A JPS63286809 A JP S63286809A JP 62121095 A JP62121095 A JP 62121095A JP 12109587 A JP12109587 A JP 12109587A JP S63286809 A JPS63286809 A JP S63286809A
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mask
substrate
exposed
optical system
pattern
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Kenji Aiko
健二 愛甲
Hidekuni Sugimoto
杉本 秀邦
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Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • GPHYSICS
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily perform positioning of a light transmissive base plate to be exposed and a mask, by placing focuses on reflection marks on the base plate and the mask through the contrast between the dark and pale patterns projected upon the plate and mask. CONSTITUTION:A light transmissive plate 17 which is positioned on the optical axis of a projecting optical system and provided with dark and pale patterns on both surfaces is provided and the dark and pale patterns respectively projected on a base plate 12 to be exposed and mask 13 are received by means of an image sensor 20. Focalizing operations of the base plate and mask are carried out by moving the base plate, mask and an observing optical system relatively to each other so that average contrast values of the dark and pale patterns projected on the surface or back of the base plate 12 and a reflection mark 11 can become equal to each other. Therefore, even if the transmissive base plate having a lower reflectivity is on one side, focalizing operations can be carried out easily and accurate positioning can be made.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] この発明は、基板露光装置に関し、詳しくはマスクと露
光対象となる透光性のある基板との位置決めが容易な基
板露光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a substrate exposure apparatus, and more particularly to a substrate exposure apparatus that allows easy positioning of a mask and a light-transmitting substrate to be exposed.

[従来の技術] 従来、密着或いは近接露光する基板の露光装置は、露光
部にマスクと基板との平行出しのための機構を有してい
て、露光に先立ってマスクと基板とを・l1行出しして
、これらの間隔を所定の密着状態或いは近接状態に保つ
ために微小間隙に位置付けた後に露光が行われる。
[Prior Art] Conventionally, an exposure apparatus for a substrate that performs close contact or close exposure has a mechanism for aligning the mask and the substrate in parallel in the exposure section, and prior to exposure, the mask and the substrate are aligned in 11 rows. exposure is performed after being positioned in a minute gap in order to keep the distance between them in a predetermined close or close state.

この場合、マスクと基板との位置決めとして行われる間
隔の調整は、観測光学系の移動とその焦点をマスク及び
基板のそれぞれの表面に合わせることで行われ、観測光
学系の1ユ下方向の移動機に応じてマスクに対する基板
の距離が設定される。
In this case, the distance adjustment performed as positioning between the mask and the substrate is performed by moving the observation optical system and focusing it on the respective surfaces of the mask and the substrate, and moving the observation optical system 1 unit downward. The distance between the substrate and the mask is set depending on the machine.

焦点合わせの仕方としては、観δ−1光学系に固定され
た静電界は変位計の容量値を電気的に検出するものとか
、イメージセンサにより反射パターンのコントラストを
見るもの等により観測光学系とマスク及び基板の表面と
の焦点ずれ量をそれぞれ検出し、この検出信号・に従い
基板をそれぞれtiJJ測光学系の光軸方向に微小移動
させることによる。
For focusing, the electrostatic field fixed to the viewing δ-1 optical system is connected to the observation optical system by electrically detecting the capacitance value of a displacement meter, or by observing the contrast of the reflection pattern with an image sensor. This is done by detecting the amounts of defocus between the surfaces of the mask and the substrate, and moving the substrate minutely in the optical axis direction of the tiJJ optical measurement system in accordance with the detected signals.

なお、基板は、基板チャラクト、に載置されていて、先
の平行出し機構は、基板をて′l圧吸着などの方法によ
り保持した基板チャックの傾きを調整することによって
好うものである。
The substrate is placed on a substrate chuck, and the above-mentioned parallel alignment mechanism is operated by adjusting the inclination of the substrate chuck, which holds the substrate by a method such as pressure suction.

[解決しようとする問題点コ 反射パターンのコントラストを検出し、その反射面の位
置を認識する従来の投影反射方式にあっては、基板に反
射マークが必要となるが、露光対象となる基板が透光性
のものである場合には、反射マークを設けられない場合
がある。特に、多数の薄膜トランジスタが高密度に形成
されるアクティブ型液晶ディスプレイパネル用の基板は
じめとして各種の光透過形の基板、その他のガラス基板
[Problem to be solved] In the conventional projection reflection method, which detects the contrast of the reflection pattern and recognizes the position of the reflection surface, a reflection mark is required on the substrate. If it is translucent, it may not be possible to provide a reflective mark. In particular, substrates for active liquid crystal display panels in which a large number of thin film transistors are formed at high density, various light-transmissive substrates, and other glass substrates.

透光性のプラスチック基板等に対して露光する場合では
、その表面に各種の電r回路、電極等が形成されている
ことが多く、シかも透光性を打することが条件となるた
めに反射マークを設ける領域がなく、実際1−、マーク
を設けられないか、反射マークの領域及び大きさが制限
されて、十分な精度で位置決めできない欠点がある。
When exposing a transparent plastic substrate, etc., various electric circuits, electrodes, etc. are often formed on the surface, and it is necessary to make it transparent. There is no area to provide a reflective mark, and in fact, there is a drawback in that 1--it is not possible to provide a mark, or the area and size of the reflective mark is limited, making it impossible to position with sufficient accuracy.

また、反射マークが全く設けられない場合には、従来、
透光性)^板の表面或いは底面の反射面を利用して位置
決めが行われているが、その反射率が大きくないために
、十分な撮像信号が得られず、このような場合でも市確
な位置決めはできない。
In addition, if no reflective mark is provided at all, conventionally,
Positioning is performed using the reflective surface on the surface or bottom of the board, but since the reflectance is not high, sufficient imaging signals cannot be obtained, and even in such cases, it is difficult to positioning is not possible.

したがって、この発明の目的は、上述の問題点を解決し
、透光性の被露光基板とマスクとの位置決めが容易な基
板露光装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a substrate exposure apparatus that solves the above-mentioned problems and allows easy positioning of a light-transmitting substrate to be exposed and a mask.

[問題点を解決するための手段] 上記[目的を達成するためのこの発明の基板露光装置に
おける手段は、所定の厚さを有する透光性の被露光基板
が載置され、これを保持する平面状のチャックと、被露
光基板及びマスクをそれぞれ観測する観測光学系と、こ
の観測光学系に対して固定された投影光学系と、この投
影光学系の光軸−1−にあってその両面にそれぞれ濃淡
パターンを有する透光性の板と、投影光学系によって被
露光基板及びマスクにそれぞれに投影された濃淡パター
ンを受像するイメージセンサと、このイメージセンサの
出力信号を人力とし、この人力信号に応じて被露光基板
及びマスクと観測光学系との間隔をそれぞれ相対的に移
動させるための駆動り段とを備えていて、マスクには反
射マークが設けられ、被露光基板の表面若しくは裏面と
反射マークとにそれぞれ投影された透光性の板の両面の
濃淡パターンの11シ均的なコントラスト値がほぼ等し
くなるように被露光基板及びマスクのそれぞれと観測光
学系とをそれぞれ相対的に移動させて、被露光基板とマ
スクとを焦点合わせするものである。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned means in the substrate exposure apparatus of the present invention for achieving the object are such that a transparent substrate to be exposed having a predetermined thickness is placed and held. A planar chuck, an observation optical system that observes the substrate to be exposed and a mask, respectively, a projection optical system fixed to the observation optical system, and a projection optical system on both sides of the optical axis -1- of the projection optical system. a translucent plate each having a light and shade pattern, an image sensor that receives the light and shade patterns respectively projected onto the substrate to be exposed and the mask by a projection optical system, and the output signal of this image sensor as human power; The mask is equipped with a drive stage for relatively moving the distance between the substrate to be exposed, the mask, and the observation optical system, respectively, and the mask is provided with a reflective mark, and the mask is provided with a reflective mark that allows the mask to move between the substrate to be exposed and the observation optical system. The substrate to be exposed, the mask, and the observation optical system are moved relative to each other so that the uniform contrast values of the light and shade patterns on both sides of the transparent plate projected on the reflective marks are approximately equal. This is to focus the substrate to be exposed and the mask.

[作用] このように投影光学系の光軸−1−にあってその表面両
側にそれぞれ濃淡パターンを有する透光性の板を設けて
、投影光学系によって被露光基板及びマスクにそれぞれ
に投影された濃淡パターンをイメージセンサで受像して
、被露光基板の表面若しくは裏面と反射マークとにそれ
ぞれ投影された濃淡パターンの平均的なコントラスト値
がほぼ等しくなるように被露光基板及びマスクのそれぞ
れと観測光学系とをそれぞれ相対的に移動させて被露光
基板とマスクとの焦点合わせをするようにしているので
、濃淡パターンの信りの強弱に影響されずに2つの濃淡
パターンとそれぞれその平均的なコントラストを得て、
これらが等しい位置に対して焦点合わせができる。
[Function] In this way, a translucent plate is provided on the optical axis -1- of the projection optical system and has a light and shade pattern on both sides of its surface, and the light is projected onto the substrate to be exposed and the mask by the projection optical system. Observe each of the exposed substrate and the mask so that the average contrast values of the shaded patterns projected on the front or back surface of the exposed substrate and the reflective mark are approximately equal. Since the optical system is moved relative to each other to focus the exposed substrate and the mask, the two shading patterns and their average values can be adjusted without being affected by the strength of the shading pattern. Get the contrast
Focusing can be performed at a position where these are equal.

その結果、一方がたとえ反射率が大きくない透光性の基
板であっても焦点合わせが容易にでき、精度のよい位置
決めができる。
As a result, even if one of the substrates is a translucent substrate that does not have a high reflectance, focusing can be performed easily and positioning can be performed with high precision.

[実施例] 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、この発明の基板露光装置を適用した透光性の
ある基板露光装置の概要図であり、第2図(a)は、そ
のパターン板1−のフォーカス用パターンを被露光基板
に対応付けて示した説明図、第2図(b)は、そのパタ
ーン板とパターンとの関係の説明図、第3図は、そのイ
メージセンサの説明図、第4図は、そのフォーカス制御
回路のブロック図、第5図は、透光性の被露光基板とマ
スクとの位置決め状態の説明図、第6図は、その焦点合
わせの状態を説明図、そして第7図は、その位置決め処
理の流れ図である。なお、各図において同等のものは同
一の符号で示す。
FIG. 1 is a schematic diagram of a light-transmitting substrate exposure device to which the substrate exposure device of the present invention is applied, and FIG. 2(b) is an explanatory diagram of the relationship between the pattern plate and the pattern, FIG. 3 is an explanatory diagram of the image sensor, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the focus control circuit. A block diagram, FIG. 5 is an explanatory diagram of the positioning state of the transparent substrate to be exposed and the mask, FIG. 6 is an explanatory diagram of the focusing state, and FIG. 7 is a flowchart of the positioning process. It is. In each figure, equivalent parts are indicated by the same reference numerals.

第1図において10は、X1Y1Zの各方向に移動する
XYZステージと一体化され、表面が・+1面状の基板
チャックであり、この−ヒに露光対象である透光性の被
露光基板12が負圧吸着などによって平坦な状態で固定
される。そして、基板チャック10には、その表面に3
個の反射マーク11が設けられていて、その図面左右両
側に位置する反射マーク11.11は、1lil後方向
の中央に位置するように配置され、その図面正面後方に
位置する反射マーク11は、左右方向の中央に位置する
ように配置されている。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a substrate chuck that is integrated with an XYZ stage that moves in each direction of X1Y1Z, and has a +1-sided surface. It is fixed in a flat state by negative pressure adsorption. The substrate chuck 10 has three
Reflective marks 11 are provided, and the reflective marks 11.11 located on both the left and right sides of the drawing are arranged so as to be located at the center in the backward direction of 1 lil, and the reflective marks 11 located at the front rear of the drawing are: It is arranged so as to be located in the center in the left and right direction.

基板チャック10は、フォーカシングするための駆動機
構として微小−1−上移動させるモータ31に支持され
、モータ31を介してチャック載置台2LLに置かれ、
チャック載置台21が上下移動するこ乏により、焦点合
わせとチャック移動台21の移動位置とによりマスク1
3と被露光基板12とが所定の間隔で位置決めされる。
The substrate chuck 10 is supported by a motor 31 for minutely upward movement as a driving mechanism for focusing, and placed on the chuck mounting table 2LL via the motor 31.
Due to the lack of vertical movement of the chuck mounting table 21, the mask 1 is
3 and the substrate to be exposed 12 are positioned at a predetermined interval.

なお、チャック載置台21の移動機構はその下側に配置
されているが図では現れていない。
Note that the moving mechanism for the chuck mounting table 21 is arranged below it, but is not shown in the figure.

被露光基板12には、白色光りが照射され、その反射マ
ーク11での反射光が観測光学系15に受光されて、イ
メージセンサ上に結像した映像信S号の強度により被露
光基板12の表面と観測光学系15との位置決めが行わ
れる。なお、説明の都合−1−1第1図ではマスク13
を省略しているが、第5図に示すように、被露光基板1
2の上にはマスク13が設けられている。そして、マス
ク13には、第5図に見るように反射マーク14がその
底面に設けられている。
The exposed substrate 12 is irradiated with white light, and the reflected light from the reflective mark 11 is received by the observation optical system 15, and the intensity of the image signal S formed on the image sensor is used to detect the exposed substrate 12. Positioning of the surface and the observation optical system 15 is performed. For convenience of explanation - 1-1 In Fig. 1, the mask 13
Although omitted, as shown in FIG.
A mask 13 is provided on top of 2. As shown in FIG. 5, the mask 13 is provided with a reflective mark 14 on its bottom surface.

15aは、前記観測光学系15の対物レンズであり、被
露光基板12を介して基板チャック10の表面]−,に
設けられた反射マーク11に照射された光線からの反射
光は、この観測光学系15の対物レンズ15 a s 
 ミラー15b、ハーフミラ−15c、結像レンズ15
dを経由して、観測光学系15の結像レンズ15dの上
部に設けられた受光部19に入射する。なお、これらk
lJ測光学系15の各部と受光部19とは、それぞれ一
体向なものとして固定された関係で構成されている。
Reference numeral 15a denotes an objective lens of the observation optical system 15, and the reflected light from the light beam irradiated onto the reflective mark 11 provided on the surface of the substrate chuck 10 through the substrate 12 to be exposed is transmitted through the observation optical system 15. Objective lens 15 a s of system 15
Mirror 15b, half mirror 15c, imaging lens 15
d, and enters the light receiving section 19 provided above the imaging lens 15d of the observation optical system 15. Furthermore, these k
Each part of the IJ optical measurement system 15 and the light receiving section 19 are configured in a fixed relationship as being integrally oriented.

受光部19には、イメージセンサ20が設けられていて
、イメージセンサ20の出力信号がフォーカス制御回路
30に入力される。なお、イメージセンサ20としては
、例えば、41X14画素の二次元のCODイメージセ
ンサ、41X1画素の一次元イメージセンサなどが用い
られる。また図では対物レンズ15aが3つの反射マー
ク11゜11.1.1に対応して3箇所に設けられてい
るが、これら各反射マーク11に対応するように観測光
学系15と受光部19とが設けられている。しかし、こ
の図では、他の2つは弔に対物レンズ15aのみ示し、
こらの他の観測光学系と受光部については省略している
。なお、これら省略した観測光学系と受光部とは前記と
同様な構成である。
The light receiving section 19 is provided with an image sensor 20, and an output signal from the image sensor 20 is input to a focus control circuit 30. Note that as the image sensor 20, for example, a two-dimensional COD image sensor with 41×14 pixels, a one-dimensional image sensor with 41×1 pixels, or the like is used. Furthermore, in the figure, the objective lens 15a is provided at three locations corresponding to the three reflective marks 11.1.1. is provided. However, in this figure, only the objective lens 15a is shown for the other two;
The other observation optical systems and light receiving units are omitted. Note that the omitted observation optical system and light receiving section have the same configuration as described above.

このように3つの観測光学系15を設けることなく、1
つの観測光学系15をそれぞれ3点に移動するようにし
てもよい。このように3点で焦点合わせをするのは、被
露光基板12とマスク13との平杼出しを行うためであ
って、す1.なる位置決めだけのときには、1点の焦点
合わせて十分である。
In this way, without providing three observation optical systems 15, one
Each of the observation optical systems 15 may be moved to three points. The purpose of focusing at three points in this way is to perform flat-shutling between the substrate 12 to be exposed and the mask 13; When only positioning is required, focusing at one point is sufficient.

また、基板チャック10により被露光基板12をX方向
及びY方向に移動させることにより、対物レンズ15a
から照射される光に対して反射マーク11を最適な位置
に移動することができるが、これは、対物レンズ15a
を有する観測系15をX−Y方向へ移動するようにして
もよい。
Further, by moving the substrate 12 to be exposed in the X direction and the Y direction by the substrate chuck 10, the objective lens 15a
The reflective mark 11 can be moved to an optimal position with respect to the light irradiated from the objective lens 15a.
The observation system 15 having the following structure may be moved in the X-Y direction.

このような位置決め動作に関連した構成は、この発明の
要旨に直接関係しないのでその説明は割愛する。
The configuration related to such a positioning operation is not directly related to the gist of the present invention, so a description thereof will be omitted.

次に、投光系16について説明する。この投光系16の
部分は観測光学系15に対して固定した関係に設けられ
ていて、17は、ガラス板の両面に濃淡縞パターンが描
かれたパターン板であり、レンズ16 a、  16 
bの間に配置され、レンズ16bより平行な光線を受け
る。なお、16cは、照明用光源18からの光を拡散す
るレンズである。
Next, the light projection system 16 will be explained. This portion of the light projection system 16 is provided in a fixed relationship with respect to the observation optical system 15, and 17 is a pattern plate with a pattern of light and shade stripes drawn on both sides of a glass plate, and lenses 16a, 16
b, and receives parallel light rays from lens 16b. Note that 16c is a lens that diffuses the light from the illumination light source 18.

なお、このような投光系16も先に説明した他の2つの
観測光学系にそれぞれ対応して設けられている。
Note that such a light projecting system 16 is also provided corresponding to the other two observation optical systems described above.

ここで、光源18からの光(白色光)は、レンズlee
、IE3bにより−P行ビームにされて、パターン板1
7を照明する。パターン板17の両面−1−の濃淡縞パ
ターンは、レンズ16a1ハーフミラ−15c、ミラー
15b、そして対物レンズ15aを介して被露光基板1
2へと投影される。
Here, the light (white light) from the light source 18 is transmitted through the lens lee.
, IE3b converts it into a -P row beam, and pattern plate 1
Light up 7. The light and dark striped pattern on both sides -1- of the pattern plate 17 is transmitted to the exposed substrate 1 through the lens 16a1, the half mirror 15c, the mirror 15b, and the objective lens 15a.
Projected onto 2.

そして、基板チャック10の反射マーク11が観測光学
系15の焦点に一致したときに、パターン板17の両面
の濃淡縞パターンの中間点がイメージセンサ20の表面
に結像するように、ハーフミラ−17及び対物レンズ1
5aとともに濃淡縞パターンの投影光学系を構成するレ
ンズleaの焦点距離、及びレンズleaとパターン板
17との間隔が調節されている。
Then, when the reflective mark 11 of the substrate chuck 10 coincides with the focal point of the observation optical system 15, the half mirror 17 is set so that the midpoint of the light and shade striped pattern on both sides of the pattern plate 17 is imaged on the surface of the image sensor 20. and objective lens 1
The focal length of the lens lea, which together with the lens 5a constitutes the projection optical system for the dark and light striped pattern, and the distance between the lens lea and the pattern plate 17 are adjusted.

次に、基板チャック10−t:の反射マーク11の表面
に投影されたオートフォーカス用濃淡縞パターンのフォ
ーカス制御系について説明する。
Next, a focus control system for the autofocus gray striped pattern projected on the surface of the reflective mark 11 of the substrate chuck 10-t: will be described.

第1図に見る30はフォーカス制御回路である。30 shown in FIG. 1 is a focus control circuit.

この回路は2次元イメージセンサ20の出力信号からフ
ォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエラー信
号に従って焦点ずれを打ち消すように基板チャック10
のフォーカス調節用モータ31を駆動する。このモータ
31は例えばピエゾモータであり、焦点調整のために被
露光基板12を2方向(上ド方向)に高速微動させるも
のである。
This circuit generates a focus error signal from the output signal of the two-dimensional image sensor 20, and controls the substrate chuck 10 in accordance with this focus error signal to cancel out the defocus.
The focus adjustment motor 31 is driven. This motor 31 is, for example, a piezo motor, and is used to finely move the exposed substrate 12 in two directions (upward and downward directions) at high speed for focus adjustment.

なお、被露光基板12を大きくz′力方向移動させるた
めのモータは別にモータ31の下側に設けられているチ
ャック載置台21の上下移動により行われる。そして、
フォーカス制御回路30からの信号は、基板チャック1
0の移動、その他の装置全体の制御を司る装置制御部3
2に入力されて、その結果に応じて次に実行すべき処理
がなされる。
Note that the motor for moving the exposed substrate 12 largely in the z' force direction is separately operated by vertically moving a chuck mounting table 21 provided below the motor 31. and,
The signal from the focus control circuit 30 is transmitted to the substrate chuck 1
0 movement and other control of the entire device
2, and the next process to be executed is performed according to the result.

ここで、パターン板17の両面に設けられたオートフォ
ーカス用濃淡パターンは、第2図(b)に見るような縞
パターンであって、17aはパターン板17の光進行方
向先側に設けられた濃淡縞パターンの淵部であり、17
bはパターン板17の光進行方向手前側に設けられた濃
淡縞パターンの淵部である。なお、図面左側に対応付け
て示しているのが、光軸正面側からパターン板17の一
部を見た状態である。
Here, the autofocus shading patterns provided on both sides of the pattern plate 17 are striped patterns as shown in FIG. This is the edge of the dark and light striped pattern, and 17
b is the edge of the dark and light striped pattern provided on the front side of the pattern plate 17 in the light traveling direction. Note that what is shown in correspondence with the left side of the drawing is a state in which a part of the pattern plate 17 is viewed from the front side of the optical axis.

この図から明らかなように、光軸方向から見た場合、パ
ターン板17の両面の濃淡縞パターンは、それぞれ、一
定間隔Wを置いて淵部17a、17bが交互に並ぶよう
な関係となっていて、この実施例では、厚さ3vs程度
のガラス板を用い、その両面の合わせての縞パターンの
間隔Wと淵部のパターン幅とは等しく、はぼ30μm〜
70μm程度のものである。また、パターン板17では
、裏面側のパターン17b(図面点線部)も実際に濃い
パターンとして見られるものである。
As is clear from this figure, when viewed from the optical axis direction, the dark and light striped patterns on both sides of the pattern plate 17 have a relationship such that edge portions 17a and 17b are arranged alternately at a constant interval W. In this example, a glass plate with a thickness of about 3 vs.
It is about 70 μm. Furthermore, in the pattern board 17, the pattern 17b on the back side (the dotted line area in the drawing) is actually seen as a dark pattern.

第2図(a)は、これを被露光基板I2に対応付けて示
したものであって、オートフォーカス用濃淡縞パターン
と被露光基板Lotにすでに形成された回路との混同を
避けるために、この濃淡縞パターンを反射マーク11に
投影した場合には、この濃淡縞パターンは被露光基板1
2の基本格子方向であるX%Y方向に対して約45度の
角度で交差するようにされている。この関係を明らかに
するために、被露光基板12の縮小した輪郭を鎖線12
aで示しである。ここに、被露光基板12の回路パター
ンは大部分がX方向またはY方向に走る。
FIG. 2(a) shows this in association with the exposed substrate I2, and in order to avoid confusion between the autofocus gray stripe pattern and the circuit already formed on the exposed substrate Lot. When this shading stripe pattern is projected onto the reflective mark 11, this shading stripe pattern is projected onto the exposed substrate 1.
It intersects the X%Y direction, which is the basic lattice direction of No. 2, at an angle of about 45 degrees. In order to clarify this relationship, the reduced outline of the substrate 12 to be exposed is drawn by the chain line 12.
It is indicated by a. Here, most of the circuit pattern on the exposed substrate 12 runs in the X direction or the Y direction.

さらに、被露光基板10 Lにすでに形成された回路パ
ターン及び微小異物と濃淡縞パターンとの混同を避ける
ために、濃淡縞パターンの製部及び峡部の幅及び長さは
、回路パターンや異物よりも大きく決定されている。
Furthermore, in order to avoid confusion between the circuit pattern and minute foreign matter already formed on the exposed substrate 10L and the dark and light striped pattern, the width and length of the part and isthmus of the light and dark striped pattern are set to be longer than the circuit pattern and the foreign matter. It is largely determined.

第3図は、2次元イメージセンサ20の視野分割の説明
図である。この図に示すように、2次元イメージセンサ
20の視野20aは先側の濃淡縞パターンの製部17a
の撮像領域Aと、手前側の濃淡縞パターンのcJ部17
bの撮像領域Bとに交互に分割して受光されるようにな
っている。そして、各撮像領域に対応のa淡縞パターン
が入るように、パターン板17と2次元イメージセンサ
20の位置が調節される。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the field of view division of the two-dimensional image sensor 20. As shown in this figure, the field of view 20a of the two-dimensional image sensor 20 is formed by a portion 17a of a dark and light striped pattern on the front side.
imaging area A and the cJ section 17 of the gray striped pattern on the front side
The light is received while being divided alternately into the imaging area B of b. Then, the positions of the pattern plate 17 and the two-dimensional image sensor 20 are adjusted so that the corresponding a-light stripe pattern is included in each imaging region.

第4図は、フォーカス制御回路30の概略ブロック図で
ある。この図において、40は2次元イメージセンサ2
0の撮像領域A(第3図)に対応する画素の出力信号の
・1へ均値(または合計値)を求めるための平均値回路
、42は2次元イメージセンサ20の撮像領域Bに対応
する画素の出力信号・の平均値(または合計値)を求め
るための平均値回路である。
FIG. 4 is a schematic block diagram of the focus control circuit 30. In this figure, 40 is the two-dimensional image sensor 2
42 corresponds to the imaging area B of the two-dimensional image sensor 20; 42 corresponds to the imaging area B of the two-dimensional image sensor 20; This is an average value circuit for determining the average value (or total value) of pixel output signals.

44は、平均値回路40の出力信号値と平均値回路42
の出力信号値との差を求めてフォーカスエラー信号ER
Rを出力する減算回路である。このフォーカスエラー信
号ERRは反射マーク11の表面に投影された前後の濃
淡縞パターン17a。
44 indicates the output signal value of the average value circuit 40 and the average value circuit 42
Find the difference between the output signal value and the focus error signal ER.
This is a subtraction circuit that outputs R. This focus error signal ERR is the front and back light and shade striped pattern 17a projected on the surface of the reflective mark 11.

17bの平均的なコントラストの差に比例する信号であ
り、その絶対値は焦点ずれ14に対応し、その極性は焦
点ずれの方向に対応する。
17b, its absolute value corresponds to the defocus 14, and its polarity corresponds to the direction of the defocus.

46はフォーカスエラー信号ERRに従って焦点調整用
モータ31を駆動するモータドライバである。
46 is a motor driver that drives the focus adjustment motor 31 in accordance with the focus error signal ERR.

48は反射マーク11の表面がオートフォーカスの引き
込み範囲内に入ったことを検出するために設けられたピ
ーク通過検出回路であり、フォーカスエラー信号ERR
が所定の閾値レベル以1ユのピークを通過した時にピー
ク通過検出信号PTを出力する。このピーク通過悄出イ
5号PTは装置制御部32に!>えられる。装置制御部
32は、ピーク通過検出信号PTが発生すると、基板チ
ャック10のZ方向移動(IJi’または下降)を停止
ト、させ、モータドライバ46に対する抑1F−信号D
Eをオフし、モータドライバ46を作動illにしてオ
ートフォーカス動作を開始させる。
48 is a peak passage detection circuit provided to detect that the surface of the reflective mark 11 has entered the autofocus pull-in range, and a focus error signal ERR is provided.
A peak passage detection signal PT is output when the signal passes through a peak that is less than or equal to a predetermined threshold level. This peak passing thrill No. 5 PT is sent to the device control unit 32! >Can be obtained. When the peak passage detection signal PT is generated, the apparatus control unit 32 stops the Z-direction movement (IJi' or lowering) of the substrate chuck 10, and sends an inhibition signal D to the motor driver 46.
E is turned off and the motor driver 46 is activated to start autofocus operation.

すなわち、ジャストフォーカス点から基板チャックlO
がある量だけ」二又は下に移動すると、パターン板17
の両面の一方の濃淡縞パターンの結像面がイメージセン
サ20の表面に一致し、平均値回路40又は平均値回路
42の一方の撮像信号の平均値出力信号値(若しくは合
計値、すなわち平均的コントラスト値)が最大となり、
前側又は後ろの他方の濃淡縞パターンの撮像信号の平均
値(若しくは合計値、すなわち平均的コントラスト値)
はほぼゼロになる。
That is, from the just focus point to the substrate chuck lO
When the pattern plate 17 is moved down by a certain amount, the pattern plate 17
The imaging plane of one of the light and shade striped patterns on both sides of the image sensor 20 coincides with the surface of the image sensor 20, and the average output signal value (or total value, that is, the average contrast value) is maximum,
Average value (or total value, i.e., average contrast value) of the imaging signals of the front or rear gray stripe pattern
becomes almost zero.

このオートフォーカス動作次のような手順で行われる。This autofocus operation is performed in the following steps.

まず、装置制御部32の制御により、基板チャック10
が上昇駆動され、被露光基板12は徐々に」−昇する。
First, under the control of the device control unit 32, the substrate chuck 10
is driven upward, and the substrate 12 to be exposed gradually rises.

そして、ジャストフォーカス点に近づくとフォーカスエ
ラー信号ERRがプラス側のピークまで増加し、その直
後にピーク通過検出回路48からピーク通過検出信号P
Tが出る。
When the just focus point is approached, the focus error signal ERR increases to a positive peak, and immediately after that, the peak passage detection signal P is sent from the peak passage detection circuit 48.
T comes out.

すなわち、オートフォーカスの引き込み範囲内に反射マ
ーク11の表面が入ったということである。
In other words, the surface of the reflective mark 11 has come within the autofocus pull-in range.

このピーク通過検出信号PTに応答して、装置制御部3
2は基板チャックIOの十、昇駆動を停止するとともに
、抑止信号DE(これまでオン状態であった)をオフす
ることによりモータドライバ46を作動させる。
In response to this peak passage detection signal PT, the device control unit 3
2 stops the upward drive of the substrate chuck IO and activates the motor driver 46 by turning off the inhibition signal DE (which has been in the ON state so far).

ここで、抑11−信号DEのオフすると、フォーカス制
御回路30が作動を開始する。フォーカスエラー信号E
RRがプラス極性の時には、被露光基板12を微小」1
昇させる方向にフォーカス調整用モータ31がモータド
ライバ46によって駆動される。逆にフォーカスエラー
信号ERRがマイナス極性の時には、被露光基板12を
下降させる方向にモータ31はモータドライバ46によ
り駆動される。このようにして、フォーカスエラー信号
ERRをほぼゼロに保つように被露光基板12の高さが
微調整される。
Here, when the suppression signal DE is turned off, the focus control circuit 30 starts operating. Focus error signal E
When RR has positive polarity, the exposed substrate 12 is
The focus adjustment motor 31 is driven by the motor driver 46 in the raising direction. Conversely, when the focus error signal ERR has negative polarity, the motor 31 is driven by the motor driver 46 in a direction that lowers the substrate 12 to be exposed. In this way, the height of the exposed substrate 12 is finely adjusted so as to keep the focus error signal ERR at approximately zero.

第6図は、このような焦点合わせの状態とイメージセン
サ20に結像された像の信号レベルとの関係を示してい
て、同図の(a)に右側に示すように観測光学系15の
対物レンズ15aがジャストフォーカス点(合焦点)J
Fより上にあるときには、イメージセンサ20の表面に
は手前側の濃淡縞パターン17bが結像して(a)の左
側に示すように手前にある淵部のパターンである陪パタ
ーンa/ははっきりと結像して、その後の明パターンa
2  (手前濃淡縞パターン17bの淵部のパターンと
先側濃淡縞パターン17aの淵部のパターンとの間の間
隔部分に対応)では光が照射され、次の先濃淡縞パター
ン17aの部分はぼやけて中間的な明度のパターンa3
として現れる。そして次に明パターンa4が得られる信
号となる。その結果、そのコントラストの全体の平均値
は、中央のレベル0より−1−となり、撮像領域Aだけ
の平均値も同様にレベルOより4−側となる。
FIG. 6 shows the relationship between the focusing state and the signal level of the image formed on the image sensor 20, and shows the relationship between the focusing state and the signal level of the image formed on the image sensor 20. The objective lens 15a is just at the focus point (focus point) J
When the position is above F, the light and shade striped pattern 17b on the near side is imaged on the surface of the image sensor 20, and as shown on the left side of FIG. and the subsequent bright pattern a
2 (corresponding to the interval between the edge pattern of the front shading stripe pattern 17b and the edge pattern of the front shading stripe pattern 17a) is irradiated with light, and the next part of the previous shading stripe pattern 17a is blurred. Medium brightness pattern a3
appears as The next signal is a bright pattern a4. As a result, the overall average value of the contrast becomes -1- from the level 0 at the center, and the average value only for the imaging area A similarly becomes 4- from the level O.

−・方、対物レンズ15aがジャストフォーカス点JF
より下にあるときには、。イメージセンサ20の表面に
は先側の濃淡縞パターン17aが結像して(C)の左側
に示すように手前にある濃淡縞パターン17bの暗パタ
ーンalはぼやけて中間的な値となり、その後の明パタ
ーンa2では光が照射され、次の先潰部パターン17a
の1部パターン部分ははっきりとした結像が得られ、暗
パ、ターンa3となる。その結果、そのコントラストの
全体の平均値は、中央のレベルOより−1−となり、撮
像領域Bだけの平均値も同様にレベルOより−1−側と
なる。
-, the objective lens 15a is just at the focus point JF
When it's lower. The front side shading striped pattern 17a is imaged on the surface of the image sensor 20, and as shown on the left side of FIG. Light is irradiated in the bright pattern a2, and the next collapsed portion pattern 17a
A clear image is obtained for one part of the pattern, which becomes a dark pattern, turn a3. As a result, the overall average value of the contrast is -1- from the central level O, and the average value only for the imaging area B is also -1- from the level O.

そして、対物レンズ15aがジャストフォーカス点JF
に一致したときには、イメージセンサ20の表面には手
前側の縞パターン17aと先の縞パターン17bとが均
等に結像して(b)に示すような信号となり、そのコン
トラストの平均値は、中央のレベル0に一致する。
Then, the objective lens 15a is at the just focus point JF.
When they match, the front stripe pattern 17a and the previous stripe pattern 17b are evenly imaged on the surface of the image sensor 20, resulting in a signal as shown in (b), and the average value of the contrast is corresponds to level 0 of

すなわち、ジャストフォーカス点では、前後の濃淡縞パ
ターンの中間点がイメージセンサ20の表面に結像され
るため、前後の濃淡縞パターンはいずれも淡い像として
イメージセンサ20の表面に投影され、パターン板17
の表裏に設けられたそれぞれの濃淡パターン17 a、
  17 bの平均的なコントラストの比はほぼ1にな
る。
That is, at the just-focus point, the midpoint between the front and rear shading stripes is imaged on the surface of the image sensor 20, so both the front and rear shading stripes are projected onto the surface of the image sensor 20 as pale images, and the pattern plate 17
Each shading pattern 17a provided on the front and back sides of
The average contrast ratio of 17b is approximately 1.

このそれぞれの平均的なコントラストの比が1となると
き、すなわち濃淡パターンの平均的なコントラスト値が
ほぼ等しくなるとき、減算回路44のERR信号はゼロ
であり、そのとき、表裏量濃淡ハターンの合計したコン
トラストの平均値が中央のレベル0に一致する。
When the ratio of the respective average contrasts becomes 1, that is, when the average contrast values of the light and shade patterns are almost equal, the ERR signal of the subtraction circuit 44 is zero, and at that time, the sum of the front and back amounts of light and shade patterns The average contrast value corresponds to the center level 0.

ところで、この実施例では基板チャックlOの反射マー
ク11を利用しているが、被露光基板12の表面又は裏
面を反射面としてイメージセンサ20に結像させてもこ
のような検出関係は変わらない。したがって、フォーカ
ス制御は、被露光基板12の表面文は裏面によって行わ
れてもよいが、よりよい実施例としてここでは基板チャ
ック10に反射マークllを用いたものの例を挙げてい
る。
Incidentally, in this embodiment, the reflective mark 11 of the substrate chuck 10 is used, but such a detection relationship does not change even if the front or back surface of the exposed substrate 12 is used as a reflective surface to form an image on the image sensor 20. Therefore, focus control may be performed using the front surface or the back surface of the substrate 12 to be exposed, but as a better example, an example in which reflective marks 11 are used on the substrate chuck 10 is given here.

すなわち、この発明は、基板チャック10に反射マーク
itを設けるものに限定されるものではない。
That is, the present invention is not limited to providing the reflective mark it on the substrate chuck 10.

° 以1−は、基板チャック10上の反射マーク11に
ついてのオートフォーカス制御についてのものであるが
、マスク13のオートフォーカス制御は、通常、マスク
13が固定となっているために、第5図に見るマスク1
3の底面に設けられら反射マーク14に観測光学系15
側を位置合わせするものであり、IIJ測光学系15側
を上下移動して前記基板チャック10の焦点合わせと同
様な制御により行われる。これらは相対的にどちらを移
動するかだけであり、焦点合わせにおける実質的な相違
はない。
° The following is about the autofocus control for the reflective mark 11 on the substrate chuck 10, but the autofocus control for the mask 13 is normally fixed, so the autofocus control shown in FIG. Mask 1
The observation optical system 15 is attached to the reflective mark 14 provided on the bottom surface of 3.
This is performed by moving the IIJ optical measuring system 15 side up and down and using the same control as the focusing of the substrate chuck 10. The only difference is which one to move relative to each other, and there is no substantial difference in focusing.

マスク13はマスクホルダー14aに固定されて、マス
ク13側は固定状態で水\11に支持されるようになっ
ているが、観測光学系15側ではなく、マスク13側を
微小移動して基板チャックlOと同様な焦点合わせをす
る場合には、フォーカス制御回路30がマスクホルダー
14aの位置を調整するようにでき、そのためにマスク
フォーカス調節用モータ33を設けて基板チャック10
を駆動する。このモータ33も同様にピエゾモータであ
り、焦点調整のためにマスク13をZ方向(、)−′F
力方向に高速微動させるものである。
The mask 13 is fixed to a mask holder 14a, and the mask 13 side is supported by the water \11 in a fixed state, but the mask 13 side is slightly moved, not the observation optical system 15 side, to attach the substrate chuck. When performing focusing similar to IO, the focus control circuit 30 can adjust the position of the mask holder 14a, and for this purpose, a mask focus adjustment motor 33 is provided to adjust the position of the substrate chuck 10.
to drive. This motor 33 is also a piezo motor, and moves the mask 13 in the Z direction (,) -'F for focus adjustment.
It makes high-speed slight movements in the direction of force.

次に、マスク13と被露光基板12との間隔制御につい
て説明すると、マスク13側が固定であるとすると、マ
スク13に対しては単に反射マーク14にて焦点合わせ
をした後、その位置から観測光学系15を所定距離下へ
移動して基板チャック10の反射マーク11により焦点
合わせすればよい。なお、この場合、被露光基板12の
厚さは、既知であるので、その分だけ移動距離に加えて
多くしておく。
Next, to explain the distance control between the mask 13 and the substrate 12 to be exposed, assuming that the mask 13 side is fixed, simply focus the mask 13 using the reflective mark 14, and then use the observation optical system from that position. The system 15 may be moved down a predetermined distance and focused using the reflective mark 11 of the substrate chuck 10. In this case, since the thickness of the substrate 12 to be exposed is known, it is increased by that amount in addition to the moving distance.

一方、基板チャックlO側を固定にしてマスク13側を
1−上移動するようにしてもよく、これらがともに1−
上移動するものであってもよい。
On the other hand, the substrate chuck IO side may be fixed and the mask 13 side may be moved 1-up, and both of these may be moved 1-up.
It may be one that moves upward.

マスク13が移動可能であれば、第5図見るように、マ
スク13を位置合わせするときには、対物レンズ15a
を含むIIJ fltll光学系15の位置をマスク1
3の反射マーク14の1・1部へと移動させて、設定さ
れている基準位置からある位置H2に対物レンズ15a
を位置決めしてマスク13に対してマスク13の焦点合
わせし、次に、対物レンズ15aを含めて観測光学系1
5の位置を移動して、基板チャック10の反射マーク1
1の−1一部で前記基準位置からある位置H/に対物レ
ンズ15aを位置決めして基板チャック10の焦点合わ
せをする。
If the mask 13 is movable, as shown in FIG. 5, when aligning the mask 13, the objective lens 15a
Mask 1 the position of IIJ fltll optical system 15 including
3, and move the objective lens 15a to a certain position H2 from the set reference position.
and focus the mask 13 on the mask 13. Then, the observation optical system 1 including the objective lens 15a
5 and move the reflective mark 1 on the substrate chuck 10.
At -1 part of 1, the objective lens 15a is positioned at a certain position H/ from the reference position, and the substrate chuck 10 is focused.

このような位置決めを杼ったときに、マスク13と被露
光基板12との距!Sは、被露光基板12の厚さをλと
すると、5=H2−Hl−λで与えられる。なお、厚さ
λは、既知であるので、あらかじめ位置決め処理のとき
、高さH2から厚さλ分だけ引き算しておくことで、従
来と同様な位置決めを杼えば済む。
When such positioning is carried out, the distance between the mask 13 and the exposed substrate 12! S is given by 5=H2-Hl-λ, where λ is the thickness of the exposed substrate 12. Note that since the thickness λ is known, the thickness λ can be subtracted from the height H2 in advance during the positioning process, and positioning can be performed in the same way as in the conventional method.

ところで、この実施例では、基板チャック10に対して
3点で焦点合わせを好っているので、マスク13側が水
車又は所定の平面状態で固定されて取付されていれば、
それぞれの位置で焦点合わせをすることで、同時にマス
ク13に対して被露光基板12との平行出しができる。
By the way, in this embodiment, focusing is preferred at three points with respect to the substrate chuck 10, so if the mask 13 side is fixed in a water wheel or in a predetermined flat state, then
By focusing at each position, it is possible to simultaneously align the mask 13 with the substrate 12 to be exposed.

この平1テ出しを杼うに当たり、マスク側も移動可能で
あれば、マスク13側にも両側を含め3点に反射マーク
を設けるとよい。なお、前記実施例では、焦点合わせと
してモータ31を基板チャック10のほぼ中央部に設け
ているが、これは説明1−1つとして説明したが、前記
の3点における焦点合わせと平行出しとを行う場合には
、それぞれの位置が調整できるように、複数箇所にモー
タ31をそれぞれ設けることになる。設は方の一例とし
ては、3つの各反射マーク11に対応してそれぞれの位
置にモータ31を3個設けてもよいし、基板チャック1
0の四隅に設けてもよい。要するに被露光基板12の傾
斜が調整できるように複数箇所にモー931が設けられ
ていればよく、これら複数のモータ31を駆動して高さ
を調整することでマスク13に対する被露光基板12の
平行出しができる。
If the mask side is also movable, reflective marks may be provided at three points on the mask 13 side including both sides when using the shuttle. In the above embodiment, the motor 31 is provided almost at the center of the substrate chuck 10 for focusing, which was explained as part 1-1, but the focusing and parallelization at the three points are If this is done, motors 31 will be provided at multiple locations so that the respective positions can be adjusted. For example, three motors 31 may be provided at respective positions corresponding to three reflective marks 11;
It may be provided at the four corners of 0. In short, it is sufficient that the motors 931 are provided at a plurality of locations so that the inclination of the substrate 12 to be exposed can be adjusted. Can be served.

次に、複数箇所のモータ31を設けて被露光基板12の
平行出しと位置決めとを同時に行う装置制御部32の処
理について第7図に従って説明する。なお、この場合、
マスク13側にも基板チャック10に対応して3点に反
射マーク14を設ける。その位置としては、左右両側の
L前中央に設け、かつ反射マーク11.!=fflなら
ない位置であり、かつ3つの観測光学系15に対応する
ように配置される。
Next, the process of the apparatus control section 32, which is provided with motors 31 at a plurality of locations and simultaneously parallelizes and positions the substrate 12 to be exposed, will be described with reference to FIG. In this case,
Reflective marks 14 are also provided on the mask 13 side at three points corresponding to the substrate chuck 10. Its position is to be provided at the center in front of L on both the left and right sides, and the reflective mark 11. ! =ffl, and is arranged so as to correspond to the three observation optical systems 15.

ここで、3つの観測光学系15を、E上移動して焦点制
御をし、これらを並行に処理して、まず、マスク13の
3つの各反射マーク14で焦点合わせをするのが、ステ
ップ■〜■であり、それぞれ3点で焦点合わせが完了し
た時点でステップ■でそれぞれの光学観測系15(その
対物レンズ15a)を位置決めに対応する位置から同時
に所定11に降ドさせる。なお、このときの所定rlに
は、前記被露光基板12の厚さヌが加えられた値である
Here, the three observation optical systems 15 are moved up E to control their focus, and these are processed in parallel. First, the focus is adjusted using each of the three reflective marks 14 on the mask 13. ~■, and when the focusing is completed at each of the three points, the optical observation systems 15 (their objective lenses 15a) are simultaneously lowered to a predetermined position 11 from the position corresponding to the positioning in step (2). Note that the predetermined rl at this time is a value in which the thickness n of the exposed substrate 12 is added.

次にステップ■〜■にて基板チャック10の3点の反射
マーク11により焦点合わせを行い、そのステップ■に
て基板チャック10を上昇又は下降し、傾斜調整をして
平行出しと同時に所定間隔に位置決めをする。
Next, in steps ■ to ■, focusing is performed using the three reflective marks 11 on the substrate chuck 10, and in step ■, the substrate chuck 10 is raised or lowered, the inclination is adjusted, and parallelization is achieved at a predetermined interval. Position.

このような処理によりマスク13に対して被露光基板1
2の位置決めと同時に平行出しが行えることになる。
Through such processing, the substrate 1 to be exposed is exposed to the mask 13.
Parallel alignment can be performed at the same time as positioning in step 2.

以1−説明してきたが、基板チャックLのマークは、焦
点合わせに都合のよい位置に設けることができ、その位
置は自由である。特に、1点で焦点合わせをしようとす
る場合には、基板チャックの中央位置を選択することが
でき、1点でも精度のよい位置決めが可能である。
As described above in 1-1, the mark on the substrate chuck L can be provided at a convenient position for focusing, and its position is free. In particular, when focusing at one point, the center position of the substrate chuck can be selected, and accurate positioning is possible even at one point.

実施例の第4図では、パターン板の表裏の各濃淡パター
ンのコントラストが等しくなるように制御するために、
減算回路を用いているが、これは、信号全体の平均値が
所定のレベル(実施例ではレベルOに対応するものであ
る)になるようにコンパレータを用いて制御してもよく
、他の種々の制御回路を用いることができる。
In FIG. 4 of the embodiment, in order to control the contrast of each shade pattern on the front and back sides of the pattern plate to be equal,
Although a subtraction circuit is used, this may be controlled using a comparator so that the average value of the entire signal becomes a predetermined level (corresponding to level O in the embodiment), or various other methods may be used. control circuit can be used.

実施例では、マスク固定の場合とマスク焦点合わせでき
る移動の場合等を示しているが、マスクか基板かいずれ
か一方が移動可能であればよ(、焦点合わせは、双方と
も観測光学系を移動してもよい。要するに、焦点合わせ
においては、観測光学系とマスク及び基板チャックか相
対的に微小移動できればよい。また、マスクと基板チャ
ックとの距離についてはいずれか−・方が移動可能であ
ればよく、特に、近接又は密着露光において、透光性の
被露光基板に対し所定距離離してマスクを重ねて位置合
わせができる。
In the example, the case where the mask is fixed and the case where the mask is moved so that the mask can be focused are shown, but it is sufficient if either the mask or the substrate is movable. In short, for focusing, it is sufficient that the observation optical system, the mask, and the substrate chuck can be moved minutely relative to each other.Also, regarding the distance between the mask and the substrate chuck, whichever one is movable is fine. In particular, in close exposure or close contact exposure, the masks can be overlapped and aligned at a predetermined distance from a light-transmitting substrate to be exposed.

実施例におけるフォーカス制御回路の機能の−・部は、
ソフトウェアによって実現してもよい。
The function of the focus control circuit in the embodiment is as follows:
It may also be realized by software.

また、オートフォーカス用濃淡パターンのパターン形態
などを適宜変形してもよく、オートフォーカス用2次元
イメージセンサは、前記CCDイメージセンサ以外のも
のを用いてもよい。さらに、受光部は、このようなイメ
ージセンサによるものに限定されるものではない。
Further, the pattern form of the autofocus gray pattern may be modified as appropriate, and the two-dimensional image sensor for autofocus may be other than the CCD image sensor. Furthermore, the light receiving section is not limited to such an image sensor.

実施例では、ガラス板等の透光性の両側に濃淡パターン
があるものを例に上げているが、これは2枚の板゛にそ
れぞれ濃淡パターンが設けられていてもよく、また、こ
のよな濃淡パターンに限定されるものはなく、種々のパ
ターンにより焦点合わせは可能である。したがって、パ
ターンの形吠、種類によらない。なお、濃淡とは、弔に
黒のパターンが透明な板に描かれた場合も含むものであ
る。
In the example, a light and shade pattern is provided on both sides of a translucent glass plate as an example, but it is also possible to have a shaded pattern on each of the two plates. There is no limitation to the light and shade pattern, and focusing is possible using various patterns. Therefore, the shape of the pattern does not depend on the type. Note that shading also includes the case where a black pattern is drawn on a transparent board at the funeral.

「発明の効果コ 以」−の説明から明らかなように、この発明にあっては
、投影光学系の光軸上にあってその表面両側にそれぞれ
濃淡パターンを有する透光性の板を設けて、投影光学系
によって被露光基板及びマスクにそれぞれに投影された
濃淡パターンをイメージセンサで受像して、被露光基板
の表面若しくは裏面と反射マークとにそれぞれ投影され
た濃淡パターンの平均的なコントラスト値がほぼ等しく
なるように被露光基板及びマスクのそれぞれと観測光学
系とをそれぞれ相対的に移動させて被露光基板とマスク
との焦点合わせをするようにしているので、濃淡パター
ンの信号の強弱に影響されずに2つの濃淡パターンとそ
れぞれその平均的なコントラストを得て、これらが等し
い位置に対して焦点合わせができる。
As is clear from the explanation of "Effects of the Invention", the present invention includes a transparent plate which is located on the optical axis of the projection optical system and has a light and shade pattern on both sides of its surface. , the image sensor receives the shading patterns projected onto the exposed substrate and the mask by the projection optical system, and calculates the average contrast value of the shading patterns projected onto the front or back surface of the exposed substrate and the reflective mark, respectively. Since the substrate to be exposed and the mask are focused by moving the substrate to be exposed and the mask relative to each other so that the mask and the observation optical system are approximately equal, the intensity of the signal of the light and shade pattern is Two shading patterns and their respective average contrasts can be obtained without being affected, and focusing can be performed on a position where these patterns are equal.

その結果、一方がたとえ反射ヰζが大きくない透光性の
基板であっても焦点合わせが容易にでき、精度のよい位
置決めができる。
As a result, even if one of the substrates is a translucent substrate whose reflection ζ is not large, focusing is easy and accurate positioning is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の基板露光装置を適用した透光性の
ある基板露光装置の!11要図、第2図(a)は、その
パターン板上のフォーカス用パターンを被露光基板に対
応付けて示した説明図、第2図(b)は、そのパターン
板とパターンとの関係の説明図、第3図は、そのイメー
ジセンサの説明図、第4図は、そのフォーカス制御回路
のブロック図、第5図は、透光性の被露光基板とマスク
との位置決め状態の説明図、第6図は、その焦点合わせ
の状態を説明図、第7図は、その位置決め処理の流れ図
である。 10・・・基板チャック、11.14・・・反射マーク
、12・・・被露光基板、13・・・マスク、15a・
・・対物レンズ、1B・・・ミラー、17・・・ハーフ
ミラ−118・・・結像レンズ、19・・・受光r’l
<、20・・・イメージセンサ、17・・・パターン板
、30・・・フォーカス制御回路、31.33・・・フ
ォーカス調整用モータ、32・・・装置制御部。
FIG. 1 shows a light-transmitting substrate exposure apparatus to which the substrate exposure apparatus of the present invention is applied! 11, FIG. 2(a) is an explanatory diagram showing the focus pattern on the pattern board in correspondence with the exposed substrate, and FIG. 2(b) is an explanatory diagram showing the relationship between the pattern board and the pattern. 3 is an explanatory diagram of the image sensor, FIG. 4 is a block diagram of the focus control circuit, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the positioning state of the light-transmitting substrate to be exposed and the mask. FIG. 6 is an explanatory diagram of the focusing state, and FIG. 7 is a flowchart of the positioning process. 10...Substrate chuck, 11.14...Reflection mark, 12...Substrate to be exposed, 13...Mask, 15a.
...Objective lens, 1B...Mirror, 17...Half mirror-118...Imaging lens, 19...Light receiving r'l
<, 20... Image sensor, 17... Pattern plate, 30... Focus control circuit, 31. 33... Focus adjustment motor, 32... Device control unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の厚さを有する透光性の被露光基板に対し所
定距離離してマスクを重ねて露光する基板露光装置にお
いて、前記被露光基板が載置され、これを保持する平面
状のチャックと、前記被露光基板及び前記マスクをそれ
ぞれ観測する観測光学系と、この観測光学系に対して固
定された投影光学系と、この投影光学系の光軸上にあっ
てその両面にそれぞれ濃淡パターンを有する透光性の板
と、前記投影光学系によって前記被露光基板及び前記マ
スクにそれぞれに投影された前記濃淡パターンを受像す
るイメージセンサと、このイメージセンサの出力信号を
入力とし、この入力信号に応じて前記被露光基板及び前
記マスクと前記観測光学系との間隔をそれぞれ相対的に
移動させるための駆動手段とを備え、前記マスクには反
射マークが設けられ、前記被露光基板の表面若しくは裏
面と前記反射マークとにそれぞれ投影された前記透光性
の板の両面の濃淡パターンの平均的なコントラスト値が
ほぼ等しくなるように前記被露光基板及び前記マスクの
それぞれと前記観測光学系とをそれぞれ相対的に移動さ
せて、前記被露光基板と前記マスクとを焦点合わせする
ことを特徴とする基板露光装置。
(1) In a substrate exposure apparatus that exposes a transparent substrate to be exposed having a predetermined thickness by overlapping masks at a predetermined distance apart, a planar chuck on which the substrate to be exposed is placed and holding it; , an observation optical system for observing the substrate to be exposed and the mask, a projection optical system fixed to the observation optical system, and a shading pattern on both sides of the projection optical system on the optical axis thereof. an image sensor that receives the light and shade pattern projected onto the substrate to be exposed and the mask by the projection optical system, and an output signal of the image sensor as an input; a drive means for relatively moving the distance between the substrate to be exposed, the mask, and the observation optical system, respectively, and the mask is provided with a reflective mark, and the surface of the substrate to be exposed or the observation optical system and each of the substrate to be exposed and the mask so that the average contrast values of the shading patterns on both sides of the transparent plate projected on the back surface and the reflective mark, respectively, are approximately equal; A substrate exposure apparatus characterized in that the substrate to be exposed and the mask are brought into focus by moving them relative to each other.
(2)濃淡パターンは縞パターンであり、チャックの表
面には反射マークが設けられ、マスクの反射マークはそ
の底面に設けられ、観測光学系は前記チャックの表面及
び前記マスクをそれぞれ観測するものであり、前記チャ
ックの反射マーク及び前記マスクの反射マークにそれぞ
れ投影された前記透光性の板の両面の縞パターンの平均
的なコントラスト比がほぼ1になるように前記チャック
及び前記マスクのそれぞれと前記観測光学系とをそれぞ
れ相対的に移動させて、前記チャックと前記マスクとを
焦点合わせすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の基板露光装置。
(2) The light and shade pattern is a striped pattern, a reflective mark is provided on the surface of the chuck, a reflective mark of the mask is provided on the bottom surface, and the observation optical system observes the surface of the chuck and the mask, respectively. and each of the chuck and the mask such that the average contrast ratio of the striped patterns on both sides of the transparent plate projected on the reflective marks of the chuck and the reflective mark of the mask is approximately 1. 2. The substrate exposure apparatus according to claim 1, wherein the chuck and the mask are brought into focus by moving the observation optical system relative to each other.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03112123A (en) * 1989-09-27 1991-05-13 Canon Inc Aligner
JPH0934134A (en) * 1995-07-19 1997-02-07 Nikon Corp Alignment device

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