KR101414830B1

KR101414830B1 - 얼라이먼트 방법, 전사 방법 및 전사장치

Info

Publication number: KR101414830B1
Application number: KR1020120094872A
Authority: KR
Inventors: 카즈타카 타니구치; 마사후미 카와고에; 미키오 마스이치; 토모유키 코무라
Original assignee: 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-07-03
Also published as: TW201324469A; US20130135458A1; CN103129117B; TWI483225B; CN103129117A; US9327488B2; KR20130061045A

Abstract

투명한 블랭킷을 통하여 CCD 카메라로 촬상된 화상(IM)으로부터, 기판측의 얼라이먼트 패턴(AP1) 및 블랭킷측의 얼라이먼트 패턴(AP2) 각각의 중심 위치(Glm) 및 (G2m)를 화상 처리에 의해 구한다. 블랭킷측의 얼라이먼트 패턴(AP2)에 대하여는, 핀트가 맞은 상태에서 촬상된 화상으로부터 엣지 추출을 따르는 처리에 의해 중심(G2m)의 위치를 특정한다. 핀트가 맞지 않고 윤곽이 희미해진 상태에서 촬상된 기판측의 얼라이먼트 패턴(AP1)에 대하여는, 높은 공간 주파수 성분을 제거하여 저주파 성분을 추출하고, 그 결과로부터 중심(Glm)의 위치를 특정한다.

Description

얼라이먼트 방법, 전사 방법 및 전사장치{ALIGNMENT METHOD, TRANSFER METHOD, AND TRANSFER APPARATUS}

본 발명은 2개의 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 맞춤을 행하는 얼라이먼트(alignment) 기술, 및 그들의 한쪽에 담지(擔持)된 피전사물(被轉寫物)로서의 패턴 또는 박막을 다른 쪽의 소정 위치에 전사하는 전사 기술에 관한 것이다.

2개의 기판을 겹치게 할 때의 얼라이먼트 기술로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재한 것이 있다. 이 기술에 있어서는, 접합시킬 2개의 기판 각각의 표면에 얼라이먼트 마크를 형성하여 두고, 이들을 촬상수단(예를 들면, CCD 카메라)으로 촬상한 화상에 기초하여 얼라이먼트 처리를 행한다. 구체적으로는, 양 기판을 얼라이먼트 마크 형성면(形成面)끼리가 대향하도록 배치함으로써 얼라이먼트 마크 사이의 거리를 촬상수단의 피사계 심도(被寫界深度) 이하로 하고, 이에 의해 양 얼라이먼트 마크에 핀트가 맞은 상태로 촬상을 행한다. 그리고, 촬상된 화상으로부터 검출되는 양 얼라이먼트 마크의 위치 관계에 기초하여, 기판 사이의 상대 위치를 조정한다.

이러한 얼라이먼트 기술은 한쪽의 기판에 담지시킨 패턴을 다른 쪽 기판에 전사함으로써 다른 쪽 기판에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법에도 적용 가능하다. 즉, 패턴을 담지하는 한쪽 기판과, 패턴을 전사되는 다른 쪽 기판과의 위치 맞춤을 고정밀도로 행함으로써, 다른 쪽 기판상의 적정 위치에 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.

일본특허공개 2004-151653호 공보(예를 들면, 도 1)

이러한 기술에 있어서는, 얼라이먼트 정밀도의 더 나은 향상이 요구되고 있다. 촬상되는 화상의 배율을 높이는 것이 그 하나의 유효한 수단으로서, 생각되지만, 일반적으로 촬상수단의 결상(結像) 광학계의 배율을 높게 하면 피사계 심도는 얕아지기 때문에, 양 얼라이먼트 마크에 핀트가 맞은 상태로 촬상하는 것을 전제로 하는 상기 종래 기술에 있어서는, 양 기판을 보다 근접시킬 필요가 있다. 그러나, 기판이나 그것을 유지하는 기구의 치수 편차나 휨 등을 고려하면 기판 사이의 거리에 대하여는 적정한 범위가 있다. 이 때문에, 배율을 높임으로써 단축된 피사계 심도의 범위 내에 양 얼라이먼트 마크를 배치할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 상기 종래 기술은 이러한 경우에 대응할 수 없다.

다른 방법으로서, 양 얼라이먼트 마크의 각각에 순차적으로 촬상수단의 핀트를 맞추어 이것들을 개별적으로 촬상하는 것도 생각할 수 있지만, 상기 종래 기술은 이러한 경우에 대응할 수 없다. 또한 포커스 조정 동작에 의한 광축의 변동에 기인하는 검출 오차가 오히려 얼라이먼트 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.

이와 같이, 2개의 기판 각각에 형성된 얼라이먼트 마크에 동시에 핀트를 맞출 수 없는 상태에서 고정밀도의 얼라이먼트 처리를 가능하게 하는 기술에 관하여는, 지금까지 확립되기에 이르지 않았다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 2개의 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 맞춤을 행하는 얼라이먼트 기술 및 그것을 이용한 패턴 등의 전사 기술에 있어서, 기판의 각각에 형성된 얼라이먼트 마크의 양쪽 모두에 동시에 핀트를 맞출 수 없는 경우이라도, 그러한 위치 맞춤을 고정밀도로 행할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 얼라이먼트 방법의 제1 형태는, 제1 기판과 제2 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 관계를 조정하는 얼라이먼트 방법으로서, 제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제1 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제2 기판을, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과, 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 제2 기판을 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 촬상수단의 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과, 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과, 상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정을 구비하고, 상기 제1 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가, 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 큰 상태에서, 또한 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 상기 촬상수단의 핀트를 맞춘 상태에서, 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 촬상수단의 광축 방향에서의 제1 및 제2 얼라이먼트 마크 사이의 거리가 촬상수단의 피사계 심도보다 크므로, 1개의 화상 내에서 양 얼라이먼트 마크에 대하여 동시에 핀트가 맞는 경우는 없다. 따라서, 촬상수단의 핀트에 있어서는, 보다 촬상수단에 가까운 위치에 있는 제2 얼라이먼트 마크에 맞추어진다. 이에 의해, 제2 얼라이먼트 마크는 높은 화상 콘트라스트로 촬상된다. 따라서, 화상 내에서의 제2 얼라이먼트 마크의 위치 검출은 종래부터 알려져 있는 여러 가지의 방법에 의해, 예를 들면, 엣지(edge) 추출을 따르는 화상 처리에 의해 행하는 것이 가능하다.

한편, 피사계 심도의 범위보다 안쪽에 있는 제1 얼라이먼트 마크의 화상은 핀트가 맞지 않기 때문에 화상 콘트라스트가 낮아 희미해진 것으로 된다. 즉, 촬상된 화상에서는, 제1 얼라이먼트 마크가 갖는 공간 주파수 성분 중 특히 고주파수 성분이 소실되어 있다. 따라서 예를 들면, 엣지 추출에 의한 위치 검출은 충분한 정밀도를 얻을 수 없다. 따라서 본 발명에서는, 화상으로부터 높은 공간 주파수 성분을 제거하고, 남은 저주파 성분으로부터 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출함으로써, 제1 얼라이먼트 마크의 위치 검출을 행한다. 제1 얼라이먼트 마크의 패턴 형상을 적당하게 설정하면, 고주파 성분이 소실된 상태에서도 높은 정밀도로 중심 위치의 검출을 행하는 것은 가능하다.

그리고, 이와 같이 하여 구해진 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크의 화상 내에서의 위치 관계로부터 제1 기판과 제2 기판의 상대적인 위치 관계가 파악되어, 그것들의 상대 위치가 조정된다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크의 양쪽이 촬상수단의 피사계 심도 내에 들어가지 않아도, 제1 기판과 제2 기판 사이의 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다.

본 발명의 위치검출 공정에서는, 예를 들면, 화상으로부터 엣지 추출을 행하고, 그 결과에 기초하여 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하도록 하여도 좋다. 또 예를 들면, 위치검출 공정에서는, 화상에서의 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 각각 검출하고, 얼라이먼트 공정에서는, 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 한쪽을 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치에 기초하여 산출한 이동량만큼 이동시키도록 하여도 좋다.

본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 제2 얼라이먼트 마크에 있어서는, 핀트가 맞은 상태로 촬상되기 때문에, 높은 공간 주파수 성분이 보존되어 있다. 따라서, 위치검출 공정에서는, 예를 들면, 화상으로부터의 엣지 추출을 따르는 처리에 의해 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 제2 얼라이먼트 마크의 패턴 형상에 있어서는, 여러 가지의 것을 사용할 수 있어 자유도가 높다.

또한, 제1 기판과 제2 기판이 올바르고 위치 맞춤 된 상태에서의 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크의 위치 관계는 이미 알려져 있다. 따라서, 화상에서 검출된 제1 및 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치로부터, 제1 기판과 제2 기판 사이에서의 상대적인 위치 차이의 유무 및 그 어긋량의 크기 등을 파악하고, 필요에 따라 제1 기판 또는 제2 기판을 이동시킴으로써, 그 어긋남을 보정하는 것이 가능하다.

또한, 예를 들면, 제1 기판에 복수의 제1 얼라이먼트 마크를 마련하는 한편, 제2 기판에 제1 얼라이먼트 마크에 대응하는 복수의 제2 얼라이먼트 마크를 마련하여 두고, 촬상 공정에서는, 하나의 제1 얼라이먼트 마크와 이에 대응하는 하나의 제2 얼라이먼트 마크를 각각 포함하는 복수의 얼라이먼트 마크 쌍의 각각을 개별의 촬상수단에 의해 촬상하고, 얼라이먼트 공정에서는, 검출한 복수의 제1 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치를 직선으로 이어서 되는 가상적인 제1 도형과, 검출한 복수의 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치를 직선으로 이어서 되는 가상적인 제2 도형에 기초하여 이동량을 산출하도록 하여도 좋다.

복수의 촬상수단을 이용하여 얼라이먼트 조정을 행하는 경우, 촬상수단 사이의 상대 위치의 편차에 기인하여, 개개의 촬상수단으로 촬상된 화상의 각각으로부터 개별적으로 유도되는 이동량이 일치하지 않는 경우가 있다. 그리고, 이것이 최종적인 얼라이먼트 결과의 정밀도에 영향을 미치는 경우가 있다. 그 한편, 동일 촬상수단의 동일 시야 내에서 촬상되는 화상에서의 한 쌍의 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크의 위치 관계는 촬상수단의 위치 정밀도에 영향받지 않는다. 즉, 촬상수단의 위치 정밀도에 기인하는 검출 위치 오차는 제1 및 제2 얼라이먼트 마크 사이에서 같은 정도이다.

따라서, 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 잇는 제1 도형과, 제2 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 잇는 제2 도형과의 상대적인 위치 관계에는, 촬상수단의 위치 정밀도의 영향이 적다. 그리고, 이러한 도형의 위치 관계로부터 제1 기판과 제2 기판의 위치 관계를 파악하여 위치 맞춤을 행함으로써, 촬상수단의 배치에 대하여 높은 위치 정밀도를 요구하는 일 없이, 제1 기판과 제2 기판과의 고정밀도의 위치 맞춤이 가능하다.

보다 구체적으로는, 예를 들면, 얼라이먼트 공정에서는, 제1 기판의 표면에 평행한 가상적인 투영면에 각각 투영되는 제1 도형과 제2 도형 사이에서, 중심 위치 및 그 투영면 내에서의 회전 각도의 각각을 서로 일치시키는 이동량의 값을 산출할 수 있다.

제1 도형과 제2 도형이 중심을 공유할 때, 검출된 각 얼라이먼트 마크의 위치에 촬상수단의 배치의 편차에 기인하는 오차가 있었더라도, 그들의 얼라이먼트 마크를 이어서 되는 도형의 중심 위치 및 회전 각도의 어긋량은 제1 도형과 제2 도형에서 같은 정도이다. 따라서, 이들의 도형의 중심 위치 및 회전 각도를 일치시키는 조정을 행함으로써, 촬상수단의 배치의 편차에 의하지 않고, 제1 기판과 제2 기판의 위치를 고정밀도로 맞출 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 얼라이먼트 방법의 제2 형태는, 제1 기판과 제2 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 관계를 조정하는 얼라이먼트 방법으로서, 제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제1 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제2 기판을, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과, 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과, 상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정을 구비하고, 상기 제1 얼라이먼트 마크를, 상기 제2 얼라이먼트 마크보다 많은 낮은 공간 주파수 성분을 포함하는 패턴 형상으로 하고, 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태로 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

여기서, 「제1 얼라이먼트 마크가 제2 얼라이먼트 마크보다 많은 낮은 공간 주파수 성분을 포함하는 패턴 형상이다」라는 것의 의미는, 이러한 얼라이먼트 마크의 공간 주파수 스펙트럼을 예를 들면, 푸리에 변환에 의해 구하였을 때에, 직류 성분 및 이것에 인접하는 주파수 영역의 성분의 상대 스펙트럼 강도가 제1 얼라이먼트 마크의 패턴에 대하여 제2 얼라이먼트 마크의 패턴을 웃돌고 있다는 것이다. 예를 들면, 굵은 선폭의 선으로 구성되는 패턴은 보다 가는 선폭의 선으로 구성되는 패턴보다, 낮은 공간 주파수 성분을 많이 포함하고, 또 반복이 적은 단조로운 패턴은 반복이 많은 패턴보다 많은 낮은 공간 주파수 성분을 포함한다. 일반적으로는, 단순한 패턴은 낮은 공간 주파수 성분이 많고, 복잡한 패턴일수록 높은 공간 주파수 성분을 많이 포함하게 된다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 제2 얼라이먼트 마크에 핀트를 맞춘 상태로 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크를 촬상한다. 제2 얼라이먼트 마크에 대하여는, 높은 화상 콘트라스트로 촬상되기 때문에 그 위치 검출은 비교적 용이하다. 한편, 제1 얼라이먼트 마크에 있어서는, 제2 얼라이먼트 마크와의 거리에 따라서는 핀트가 맞지 않아 위치 검출이 어려운 경우도 있을 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, 제1 얼라이먼트 마크의 패턴 형상을 제2 얼라이먼트 마크보다 많은 낮은 공간 주파수 성분을 포함하는 것으로 하여 두고, 촬상된 화상으로부터 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하도록 하고 있다. 핀트가 맞지 않은 화상에서는, 제1 얼라이먼트 마크의 공간 주파수 성분 중 높은 주파수 성분이 없어져 그 윤곽이 희미해지는 경향이 있는 한편, 낮은 주파수 성분의 손실은 적다.미리 제1 얼라이먼트 마크를 저주파수 성분이 많이 포함되는 패턴 형상으로 해둠으로써, 손실은 더 작게 억제된다. 이에 의해, 윤곽이 희미해진 화상이어도 그 중심 위치를 검출하는데 충분한 정보를 얻는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에서는, 촬상한 화상 내에서의 제1 및 제2 얼라이먼트 마크 각각의 위치를 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하고, 이 화상에 기초하여 행하는 제1 기판과 제2 기판과의 위치 맞춤을 고정밀도로 행할 수 있다. 또한, 이 기술은 화상에 있어서 제1 얼라이먼트 마크에 핀트가 맞는지 아닌지에 관계하지 않고 적용 가능하며, 어느 경우라도 같은 정밀도로 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 예를 들면, 제2 기판이 투명하고, 촬상 공정에서는, 제2 기판의 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 제2 기판을 통하여 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크를 촬상하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 얼라이먼트 마크 형성면에 수직한 방향으로부터의 촬상이 가능하게 되고, 그 방향에 이간하여 배치되는 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크의 화상 내에서의 위치 어긋남을 작게 할 수 있어, 보다 고정밀도의 위치 맞춤이 가능하다.

또 예를 들면, 제1 얼라이먼트 마크를 중실(中實) 도형을 포함하는 패턴 형상으로 하는 한편, 제2 얼라이먼트 마크를 중공(中空) 도형을 포함하는 패턴 형상으로 하여도 좋다. 크기가 동일한 정도이면, 일반적으로 중실 도형은 낮은 공간 주파수 성분을 많이 포함하는 한편, 중공 도형은 보다 높은 공간 주파수 성분을 많이 포함하고 있다. 따라서, 중실 도형은 제1 얼라이먼트 마크로서, 또 중공 도형은 제2 얼라이먼트 마크로서, 각각 적합하게 적용 가능하다.

보다 구체적으로는, 예를 들면, 중실 도형은 중심에 대하여 점대칭인 도형이어도 좋다. 이러한 도형은 핀트가 어긋난 상태의 화상에 있어서도 중심 위치가 이동하지 않으므로, 본 발명에 특히 적합하게 사용 가능한 것이다. 예를 들면, 중실 도형을 직사각형으로 할 수 있다.

또한, 중공 도형으로서는, 중심에 대하여 점대칭이며 원환(圓環)이 아닌 도형을 이용할 수 있다. 점대칭인 도형을 이용함으로써, 핀트의 어긋남에 대한 중심 위치의 이동을 줄일 수 있다는 점은 상기한 바와 같다. 다만, 중공 도형의 경우, 예를 들면, 도형의 주연부(周緣部)가 일부 결락(缺落)한 바와 같은 경우의 중심 위치의 어긋남가 크다. 이러한 원인에 의한 오류 검출을 저감시키기 위해서는, 도형이 그 일부로부터라도 중심 위치를 복원 추출할 수 있는 특징적인 부위를 갖는 것인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 제2 얼라이먼트 마크로서의 중공 도형은 임의의 회전 각도에 대하여 대칭이며 상기와 같은 특징적 부위를 갖지 않는 원환 형상이 아닌 것이 바람직하다. 예를 들면, 외주 및 내주의 형상이 직사각형의 고리 형상 도형을 이용한 경우, 일부에 결손이 있어도 한 쌍의 대변(對邊) 또는 대각선상에 있는 한 쌍의 정점, 혹은 인접하는 2변 등으로부터 중심 위치를 도출하는 것이 가능하다.

또 예를 들면, 유지 공정에서는, 화상에 있어서 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크가 겹치지 않도록 제1 기판 및 제2 기판을 배치하도록 하여도 좋다. 양 얼라이먼트 마크가 적어도 일부에서 겹쳐 있으면, 상호의 간섭에 의해 각각의 위치 검출에 오차를 일으키는 경우가 있다. 이것들이 겹치지 않도록 제1 및 제2 기판을 배치함으로써, 그러한 문제를 미연에 회피할 수 있다.

또 예를 들면, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크의 각각을, 서로 위치를 다르게 하여 복수 형성하도록 하여도 좋다. 복수 개소에 마련한 얼라이먼트 마크의 화상에 기초하여 위치 맞춤을 행함으로써, 그 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 특히 핀트가 맞지 않는 상태로 촬상될 가능성이 있는 제1 얼라이먼트 마크에 있어서는, 기울기의 검출이 어려운 경우가 있고, 단일의 화상으로부터는, 기판의 회전 각도를 구하기 어렵다. 복수 개소에서 검출을 행함으로써, 기판끼리의 회전 각도의 차이에 대하여도 보정하고 이것들을 정밀도 좋게 위치 맞춤하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 전사 방법의 제1 형태는, 투명한 담지체에 담지된 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 기판의 소정 위치에 전사하는 전사 방법으로서, 제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과, 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 담지체를 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 촬상수단의 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과, 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과, 상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체와의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정과, 상대 위치가 조정된 상기 기판과 상기 담지체를 맞닿게 하고, 상기 담지체 표면의 피전사물을 상기 기판에 전사하는 전사 공정을 구비하고, 상기 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가, 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 큰 상태에서, 또한 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 상기 촬상수단의 핀트를 맞춘 상태에서, 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 기판과 담지체 사이의 위치 조정에, 상기한 얼라이먼트 방법의 제1 형태와 같은 것이 적용되고 있다. 본 발명에서의 「기판」과「담지체」와의 관계는 상기한 얼라이먼트 방법의 발명에서의 「제1 기판」과「제2 기판」과의 관계에 대응하는 것이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 담지체와 기판을 상기와 같이 고정밀도로 위치 맞춤 된 상태로 맞닿게 하여 피전사물을 담지체로부터 기판에 전사하기 때문에, 기판 표면의 소정 위치에 정밀도 좋게 피전사물을 전사할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전사 방법의 제2 형태는, 투명한 담지체에 담지된 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 기판의 소정 위치에 전사하는 전사 방법으로서, 제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 기판과, 상기 피전사물 및 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과, 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과, 상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체와의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정과, 상대 위치가 조정된 상기 기판과 상기 담지체를 맞닿게 하고, 상기 피전사물을 상기 기판에 전사하는 전사 공정을 구비하고, 상기 제1 얼라이먼트 마크를, 상기 제2 얼라이먼트 마크보다 많은 낮은 공간 주파수 성분을 포함하는 패턴 형상으로 하고, 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태로 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명은 피전사물을 담지체로부터 기판에 전사함으로써 기판 표면에 피전사물을 전사하는 것이고, 이 경우에 상기한 얼라이먼트 방법의 발명에 따른 제2 형태를 적용함으로써, 기판상의 소정 위치에 정밀도 좋게 피전사물을 전사하는 것이 가능하게 되어 있다.

본 발명에 있어서, 예를 들면, 피전사물과 같은 재료에 의해 제2 얼라이먼트 마크를 담지체 표면에 형성하고, 전사 공정에서는, 피전사물과 함께 제2 얼라이먼트 마크를 담지체로부터 기판에 전사하도록 하여도 좋다. 피전사물로서의 패턴 또는 박막과 같은 재료로 제2 얼라이먼트 마크를 형성함으로써, 담지체상에 있어서 피전사물과 제2 얼라이먼트 마크와의 위치 어긋남이 없어진다. 따라서, 기판의 제1 얼라이먼트 마크와 담지체의 제2 얼라이먼트 마크를 이용한 위치 맞춤에 의해, 결과적으로 기판에 대한 피전사물의 전사 위치를 고정밀도로 맞추는 것이 가능하게 된다.

이 경우에 있어서, 기판에 제2 얼라이먼트 마크의 전사 위치를 나타내는 기준 마크를 미리 마련하여 두도록 하여도 좋다. 전사 후의 기판에 있어서는 제2 얼라이먼트 마크가 피전사물과 함께 전사되어 있어, 기판측에 기준 마크를 마련하여 두면, 피전사물이 정규 위치에 올바르게 전사되었는지 아닌지를 용이하게 판별할 수 있다.

또한, 하나의 기판에 대하여 복수회 피전사물의 전사를 행하는 경우에는, 그 복수회의 전사의 각각에 대응하는 기준 마크를 개별적으로 마련하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하여 두면, 각 회의 전사가 올바른 위치에 행해졌는지 아닌지를 개별적으로 판별하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전사장치의 하나의 형태는, 기판에 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 전사하는 전사장치로서, 제1 얼라이먼트 마크가 표면에 형성된 상기 기판과, 상기 기판에 전사해야 할 상기 피전사물 및 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 담지하는 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 수단과, 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 담지체를 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상수단과, 상기 촬상수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과, 상기 위치 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체와의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 수단을 구비하고, 상기 유지 수단에 의해 서로 근접 유지된, 상기 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가, 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 크고, 상기 촬상수단은 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태로 촬상을 행하고, 상기 위치 검출 수단은 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 상기한 전사 방법의 발명에 따른 제1 형태와 마찬가지로, 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크와의 화상 내에서의 위치 관계로부터 기판과 담지체와의 상대적인 위치 관계가 파악되고, 얼라이먼트 수단에 의해 그러한 상대 위치가 조정된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크의 양쪽이 촬상수단의 피사계 심도 내에 들어가지 않아도, 기판과 담지체와의 사이의 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다. 그리고, 이와 같이 하여 위치 맞춤을 행하고 나서 담지체로부터 기판에의 피전사물의 전사를 행함으로써, 기판상의 소정 위치에 패턴 또는 박막을 우수한 위치 정밀도로 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 제2 얼라이먼트 마크에 있어서는, 핀트가 맞은 상태로 촬상되기 때문에, 높은 공간 주파수 성분이 보존된다. 따라서, 위치 검출 수단은 예를 들면, 화상으로부터의 엣지 추출을 따르는 처리에 의해 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 제2 얼라이먼트 마크의 패턴 형상에 대하여는 여러 가지의 것을 사용할 수 있어, 자유도가 높다.

또 예를 들면, 위치 검출 수단은 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크와의 화상에서의 중심 위치를 각각 검출하고, 얼라이먼트 수단은 기판과 담지체 중 적어도 한쪽을, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치에 따라 정해진 이동량만큼 이동시키도록 하여도 좋다.

이러한 발명에서는, 앞서 설명한 얼라이먼트 방법의 발명과 같은 원리에 의해, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크의 양쪽을 촬상수단의 피사계 심도 내에 들어갈 수 없는 경우이라도, 기판과 담지체 사이의 위치 맞춤을 고정밀도로 행하는 것이 가능하다.

또 예를 들면, 촬상수단이 기판 및 담지체에 각각 복수 설치된 얼라이먼트 마크에 대응하여 복수 설치되어도 좋다. 복수 개소에서 각각 촬상한 얼라이먼트 마크의 화상에 기초하여 위치 맞춤을 행함으로써, 그 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 특히 핀트가 맞지 않는 상태로 촬상되는 제1 얼라이먼트 마크에 있어서는, 기울기의 검출이 어려운 경우가 있어, 단일의 화상에서는, 기판의 회전 각도를 구하기 어렵다. 복수 개소에서 검출을 행함으로써, 기판과 담지체의 회전 각도의 차이에 대하여도 정밀도 좋게 보정하는 것이 가능하다.

또 예를 들면, 유지 수단은 표면이 담지체를 재치(載置)하여 대략 수평으로 유지하는 재치면으로 된 담지체 유지 스테이지를 갖고, 담지체 유지 스테이지 중 적어도 제2 얼라이먼트 마크에 대응하는 부위가 투명하고, 담지체 유지 스테이지의 아래쪽으로부터 촬상수단이 담지체 유지 스테이지의 투명 부위를 통하여 촬상을 행하도록 하여도 좋다.

이러한 구성에서는, 담지체를 담지체 유지 스테이지의 재치면에 대략 수평 상태로 유지한 상태에서 촬상 및 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하고, 얇고 또는 부드러운 재료로 형성된 가요성을 갖는 담지체에 대하여도 기판에 대한 위치 맞춤을 고정밀도로 실행하는 것이 가능하다.

또 예를 들면, 촬상수단의 포커스 위치가 광축 방향으로 가변(可變)으로 되어 있어도 좋다. 이와 같이 함으로써, 담지체의 두께의 변동에도 대응하여 그 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞출 수 있다. 즉 담지체의 두께가 변동하였더라도 제2 얼라이먼트 마크에의 핀트 맞춤을 행할 수 있다. 포커스 조정을 행함으로써 촬상수단의 위치가 광축에 직교하는 평면 내에서 변동하였더라도, 변동 후의 위치에 있어서 동일 시야 내에서 제1 및 제2 얼라이먼트 마크를 촬상하여 위치 맞춤에 제공하기 때문에, 촬상수단의 위치 변동에 기인하는 오차가 생기는 경우는 없다.

본 발명에 따른 얼라이먼트 방법에 의하면, 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크의 양쪽이 촬상수단의 피사계 심도 내에 들어가지 않아도, 제1 기판과 제2 담지체와의 사이의 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 전사 방법 및 전사장치에 의하면, 기판과 담지체를 고정밀도로 위치 맞춤 한 다음 담지체로부터 기판에의 피전사물의 전사를 행함으로써, 기판상의 소정 위치에 패턴 또는 박막을 우수한 위치 정밀도로 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄장치의 일 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 인쇄장치의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 1의 인쇄장치에 장비(裝備)되는 반송부를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 상측 스테이지부를 나타내는 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 나타내는 상측 스테이지부의 단면도이다.
도 5는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 얼라이먼트부 및 하측 스테이지부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 얼라이먼트부의 촬상부를 나타내는 사시도이다.
도 7a는 하측 스테이지부에 장비되는 리프트 핀부의 평면도이다.
도 7b는 도 7a에 나타내는 리프트 핀부의 측면도이다.
도 8은 블랭킷 두께 계측부를 나타내는 사시도이다.
도 9a는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 누름부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 9b는 블랭킷 누름 상태를 나타내는 도면이다.
도 9c는 블랭킷 누름 해제 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1의 인쇄장치에 장비되는 프리얼라이먼트(pre-alignment)부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 1의 인쇄장치에 장비되는 제전부(除電部)를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 1의 인쇄장치의 전체 동작을 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 13은 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 정밀 얼라이먼트 동작을 위한 얼라이먼트 마크의 배치를 나타내는 도면이다.
도 21a는 얼라이먼트 마크의 패턴의 예를 나타내는 제1 도면이다.
도 21b는 얼라이먼트 마크의 패턴의 예를 나타내는 제2 도면이다.
도 21c는 얼라이먼트 마크의 패턴의 예를 나타내는 제3 도면이다.
도 22는 정밀 얼라이먼트를 위한 촬상 동작을 나타내는 도면이다.
도 23은 정밀 얼라이먼트 동작의 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 24a는 CCD 카메라로 촬상된 화상의 일례를 나타내는 제1 도면이다.
도 24b는 CCD 카메라로 촬상된 화상의 일례를 나타내는 제2 도면이다.
도 24c는 CCD 카메라로 촬상된 화상의 일례를 나타내는 제3 도면이다.
도 25는 본 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트의 원리를 설명하는 제1 도면이다.
도 26a는 본 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트의 원리를 설명하는 제2 도면이다.
도 26b는 본 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트의 원리를 설명하는 제3 도면이다.
도 27은 촬상부의 장착 위치의 변동이 위치 맞춤에 미치는 영향을 설명하는 도면이다.
도 28a는 얼라이먼트 마크의 구체적인 예를 나타내는 제1 도면이다.
도 28b는 얼라이먼트 마크의 구체적인 예를 나타내는 제2 도면이다.
도 29a는 결손이 있는 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 제1 도면이다.
도 29b는 결손이 있는 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 제2 도면이다.
도 29c는 결손이 있는 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 제3 도면이다.
도 29d는 결손이 있는 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 제4 도면이다.

여기에서는, 먼저 본 발명에 따른 전사장치의 일 실시형태로서의 인쇄장치의 전체 구성을 설명한 후, 장치 각 부(部)의 구성 및 동작을 상세히 설명한다. 본 실시형태는 기판 표면에 소정의 패턴을 전사에 의해 형성하는 전사장치이지만, 이하에 설명하는 바와 같이, 판(PP)을 이용하여 블랭킷(BL) 위에 소정 패턴의 패터닝을 행하고, 이것을 기판(SB)에 전사한다는 인쇄 기술과 같은 프로세스를 채용하고 있으므로, 본 명세서에서는, 이 장치를 「인쇄장치」라고 칭하고 있다.

A.장치의 전체 구성

도 1은 본 발명에 따른 패턴형성장치의 일 실시형태를 나타내는 사시도이며, 장치 내부의 구성을 명시하기 위해, 장치 커버를 제외한 상태로 도시하고 있다. 또한, 도 2는 도 1의 장치의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 인쇄장치(100)는 장치의 좌측면 측에서 장치 내부에 반입되는 판(版)의 하면에 대하여, 장치의 정면 측에서 장치 내부에 반입되는 블랭킷의 상면을 밀착시킨 후에 박리함으로써, 판의 하면에 형성된 패턴에 의해 블랭킷 위의 도포층을 패터닝하여 패턴층을 형성한다(패터닝 처리). 또한, 인쇄장치(100)는 장치의 우측면 측에서 장치 내부에 반입되는 기판의 하면에 대하여, 패터닝 처리된 블랭킷의 상면을 밀착시킨 후에 박리함으로써, 그 블랭킷에 형성된 패턴층을 기판의 하면에 전사한다(전사 처리). 또한, 도 1 및 다음에 설명하는 각 도면에서는, 장치 각 부의 배치 관계를 명확하게 하기 위해, 판 및 기판의 반송 방향을 「X방향」이라고 하고, 도 1의 오른쪽 측으로부터 왼쪽 측으로 향하는 수평 방향을 「＋X방향」이라고 칭하며, 역방향을 「-X방향」이라고 칭한다. 또한, X방향과 직교하는 수평 방향 중, 장치의 정면 측을 「＋Y방향」이라고 칭함과 함께, 장치의 배면 측을 「-Y방향」이라고 칭한다. 또한, 연직 방향에서의 상방향 및 하방향을 각각 「＋Z방향」 및 「-Z방향」이라고 칭한다.

이 인쇄장치(100)에서는, 스프링 방식의 제진대(11) 위에 본체 베이스(base)(12)가 재치되고, 또한 본체 베이스(12) 위에 석정반(石定盤)(13)이 장착되어 있다. 또한, 이 석정반(13)의 상면 중앙에 2개의 아치형상 프레임(14L, 14R)이 서로 X방향으로 이간되면서 세워 설치되어 있다. 이러한 아치형상 프레임(14L, 14R)의 (-Y) 측 상단부에는, 2개의 수평 플레이트(15)가 연결되어 제1 프레임 구조체가 구성되어 있다. 또한, 이 제1 프레임 구조체에 의해 덮이도록, 제2 프레임 구조체가 석정반(13)의 상면에 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 각 아치형상 프레임(14L, 14R)의 바로 아래쪽 위치에서 프레임(14L, 14R)보다 소형인 아치형상 프레임(16L, 16R)이 석정반(13)에 세워 설치되어 있다. 또한, X방향으로 연장 설치되는 복수의 수평 플레이트(17)가 각 프레임(16L, 16R)으로 기둥 부위끼리를 접속하고, 또한 Y방향으로 연장 설치되는 복수의 수평 플레이트(17)가 프레임(16L, 16R)끼리를 접속하고 있다.

이와 같이 구성된 프레임 구조체의 사이에서는, 프레임(14L, 16L)의 빔(beam) 부위의 사이 및 프레임(14R, 16R)의 빔 부위의 사이에 반송 공간이 형성되어 있고, 그 반송 공간을 통하여 판 및 기판을 수평 자세로 유지한 상태로 반송 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제2 프레임 구조체의 후측, 즉 (-Y) 측으로 반송부(2)가 설치되어 판 및 기판을 X방향으로 반송 가능하게 되어 있다.

또한, 제1 프레임 구조체를 구성하는 수평 플레이트(15)에 대하여 상측 스테이지부(3)가 고정되어 반송부(2)에 의해 반송되는 판 및 기판의 상면을 흡착 유지 가능하게 되어 있다. 즉, 반송부(2)의 판용 셔틀에 의해 판이 도 1의 왼쪽 측으로부터 반송 공간을 통하여 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치로 반송된 후, 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트가 하강하여 판을 흡착 유지한다. 반대로, 판용 셔틀이 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치에 위치한 상태에서 판을 흡착한 흡착 플레이트가 흡착을 해제하면, 판이 반송부(2)로 이동 재치된다. 이와 같이 하여, 반송부(2)와 상측 스테이지부(3) 사이에서, 판의 주고받기가 행해진다.

또한, 기판에 대하여도 판과 마찬가지로 하여 상측 스테이지부(3)에 유지된다. 즉, 반송부(2)의 기판용 셔틀에 의해 기판이 도 1의 오른쪽 측으로부터 반송 공간을 통하여 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치로 반송된 후, 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트가 하강하여 기판을 흡착 유지한다. 반대로, 기판용 셔틀이 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치에 위치한 상태에서 기판을 흡착한 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트가 흡착을 해제하면, 기판이 반송부(2)로 이동 재치된다. 이와 같이 하여, 반송부(2)와 상측 스테이지부(3) 사이에서, 기판의 주고받기가 행해진다.

상측 스테이지부(3)의 연직 방향의 하방(이하 「연직 하방」또는 「(-Z) 방향」이라고 함)에서는, 석정반(13)의 상면에 얼라이먼트부(4)가 배치되어 있다. 그리고, 얼라이먼트부(4)의 얼라이먼트 스테이지 위에 하측 스테이지부(5)가 재치되어 하측 스테이지부(5)의 상면이 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트와 대향하여 있다. 이 하측 스테이지부(5)의 상면은 블랭킷을 흡착 유지 가능하게 되어 있어 제어부(6)가 얼라이먼트 스테이지를 제어함으로써 하측 스테이지부(5) 위의 블랭킷을 고정밀도로 위치 결정 가능하게 되어 있다.

이와 같이 본 실시형태에서는, 상측 스테이지부(3)와 하측 스테이지부(5)가 연직 방향(Z)에서 서로 대향 배치되어 있다. 그리고, 그들 사이에, 하측 스테이지부(5) 위에 재치되는 블랭킷을 상방으로부터 누르는 누름부(7)와, 판, 기판 및 블랭킷의 프리얼라이먼트를 행하는 프리얼라이먼트부(8)가 각각 배치되어, 제2 프레임 구조체에 고정되어 있다.

프리얼라이먼트부(8)에서는, 프리얼라이먼트 상부 및 프리얼라이먼트 하부가 연직 방향(Z)으로 2단으로 적층 배치되어 있다. 이 프리얼라이먼트 상부는 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트의 바로 아래쪽 위치에 위치 결정된 판용 셔틀에 유지되는 판에 액세스하여 판용 셔틀 위에서 판의 위치 맞춤을 행한다(판의 프리얼라이먼트 처리). 또한, 흡착 플레이트의 바로 아래쪽 위치에 위치 결정된 기판용 셔틀에 유지되는 기판(SB)에 액세스하여 기판용 셔틀 위에서 기판의 위치 맞춤을 행한다(기판의 프리얼라이먼트 처리). 또한, 프리얼라이먼트 하부는 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트 위에 재치된 블랭킷에 액세스하여 해당 흡착 플레이트 위에서 블랭킷의 위치 맞춤을 행한다(블랭킷의 프리얼라이먼트 처리).

블랭킷 위의 패턴층을 기판에 정밀하게 전사하기 위해서는 기판의 프리얼라이먼트 처리 이외에, 정밀한 얼라이먼트 처리가 필요하다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 얼라이먼트부(4)는 4대의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(CMa∼CMd)를 갖고 있고, 각 CCD 카메라(CMa∼CMd)에 의해 상측 스테이지부(3)에 유지되는 기판과 하측 스테이지부(5)에 유지되는 블랭킷의 각각에 형성되는 얼라이먼트 마크를 읽어내기 가능하게 되어 있다. 그리고, CCD 카메라(CMa∼CMd)에 의한 독취(讀取) 화상에 기초하여 제어부(6)가 얼라이먼트 스테이지를 제어함으로써, 상측 스테이지부(3)로 유지되는 기판에 대하여, 하측 스테이지부(5)로 흡착되는 블랭킷을 정밀하게 위치 맞추는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 블랭킷 위의 패턴층을 기판에 전사한 후, 블랭킷을 기판으로부터 박리하지만, 그 박리 단계에서 정전기가 발생한다. 또한, 판에 의해 블랭킷 위의 도포층을 패터닝 한 후, 블랭킷을 판으로부터 박리하였을 때에도, 정전기가 발생한다.따라서, 본 실시형태에서는, 정전기를 제전하기 위해, 제전부(9)가 설치되어 있다. 이 제전부(9)는 제1 프레임 구조체의 좌측, (＋X) 측으로부터 상측 스테이지부(3)와 하측 스테이지부(5)에서 개재된 공간을 향하여 이온을 조사하는 이오나이저(ionizer)(91)를 갖고 있다.

또한, 도 1에서 도시를 생략하고 있지만, 장치 커버 중 (＋X) 측 커버에는, 판을 반입출하기 위한 개구가 마련됨과 함께, 판용 개구를 개폐하는 판용 셔터 (후의 도 13 중의 부호 18)가 설치되어 있다. 그리고, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)가 판용 셔터 구동 실린더(CL11)에 접속되는 밸브의 개폐를 전환함으로써, 판용 셔터 구동 실린더(CL11)를 작동시켜 판용 셔터를 개폐 구동한다. 또한, 이 실시형태에서는, 실린더(CL11)를 구동하기 위한 구동원으로서 가압 에어를 이용하고 있고, 그 정압공급원으로서 공장의 용력을 이용하고 있지만, 장치(100)가 에어 공급부를 장비하여, 해당 에어 공급부에 의해 실린더(CL11)를 구동하도록 구성해도 좋다. 이 점에 관하여는 다음에 설명하는 실린더에 대하여도 마찬가지이다.

또한, 본 실시형태에서는, (-X) 측 커버 및 (＋Y) 측 커버에도, 각각 기판 및 블랭킷을 반입출하기 위한 개구가 마련됨과 함께, 기판용 개구에 대하여 기판용 셔터 (후의 도 13 중의 부호 19) 및 블랭킷용 개구에 대하여 블랭킷용 셔터 (도시 생략)가 각각 설치되어 있다. 그리고, 밸브 제어부(64)에 의한 밸브 개폐에 의해 기판용 셔터 구동 실린더(CL12) 및 블랭킷용 셔터 구동 실린더(CL13)가 각각 구동되어 셔터를 개폐한다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 3개의 셔터와 3개의 셔터 구동 실린더(CL11∼CL13)에 의해 셔터부(10)가 구성되어 있어, 판, 기판 및 블랭킷을 각각 독립하여 인쇄장치(100)에 대하여 반입출 가능하게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 1에서 도시를 생략하고 있지만, 판의 반입출을 위해서 판용 반입출유닛이 장치(100)의 왼쪽 측에 나란히 설치됨과 함께, 기판의 반입출을 위해서 기판용 반입출유닛이 장치(100)의 오른쪽 측에 나란히 설치되어 있다. 다만, 판을 반송하기 위한 반송 로봇(도시 생략)이 직접적으로 반송부(2)의 판용 셔틀에 액세스하여 판의 반입출을 행하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 판용 반입출유닛의 설치는 불필요하게 된다. 이 점에 관하여는, 기판 측에서도 마찬가지이다. 즉, 기판을 반송하기 위한 반송 로봇(도시 생략)이 직접적으로 반송부(2)의 기판용 셔틀에 액세스하여 기판의 반입출을 행하도록 구성함으로써, 기판용 반입출유닛의 설치는 불필요하게 된다.

한편, 본 실시형태에서는, 블랭킷의 반입출에 대하여는, 블랭킷을 반송하기 위한 반송 로봇을 이용하여 행하고 있다. 즉, 해당 반송 로봇이 하측 스테이지부(5)에 대하여 액세스하여 처리 전의 블랭킷을 직접적으로 반입하고, 또한 사용 후의 블랭킷을 수취(受取)하여 반출한다. 물론, 판이나 기판과 마찬가지로, 전용의 반입출유닛을 장치 정면 측에 배치해도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

B. 장치 각 부의 구성

B-1. 반송부(2)

도 3은 도 1의 인쇄장치에 장비되는 반송부를 나타내는 사시도이다. 이 반송부(2)는 연직 방향(Z)으로 연장 설치된 2개의 브라켓(21L, 21R)을 갖고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 브라켓(21L)은 좌측 프레임(14L)의 후측 기둥 부위의 왼쪽 옆에 석정반(13)의 상면으로부터 세워 설치되며, 브라켓(21R)은 우측 프레임(14R)의 후측 기둥 부위의 오른쪽 옆에 석정반(13)의 상면으로부터 세워 설치되어 있다. 그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이들 2개의 브라켓(21L, 21R)의 상단부를 서로 연결하도록 볼나사기구(22)가 좌우 방향, 즉 X방향으로 연장 설치되어 있다. 이 볼나사기구(22)에 있어서는, 볼나사(도시 생략)가 X방향으로 뻗어 있고, 그 한쪽 끝에는, 셔틀 수평 구동용의 모터(M21)의 회전축(도시 생략)이 연결되어 있다. 또한, 볼나사의 중앙부에 대하여 2개의 볼나사 브라켓(23, 23)이 나사 결합됨과 함께, 그러한 볼나사 브라켓(23, 23)의 (＋Y) 측면에 대하여 X방향으로 연장 설치된 셔틀 유지 플레이트(24)가 장착되어 있다.

이 셔틀 유지 플레이트(24)의 (＋X) 측단부에 판용 셔틀(25L)이 연직 방향(Z)으로 승강 가능하게 설치되는 한편, (-X) 측단부에 기판용 셔틀(25R)이 연직 방향(Z)으로 승강 가능하게 설치되어 있다. 이러한 셔틀(25L, 25R)은 핸드의 회전기구를 제외하여, 동일 구성을 갖고 있기 때문에, 여기에서는, 판용 셔틀(25L)의 구성을 설명하고, 기판용 셔틀(25R)에 관하여는 동일 부호 또는 상당하는 부호를 붙여 구성 설명을 생략한다.

셔틀(25L)은 X방향으로 판(PP)의 폭 크기(X방향 크기)와 동일한 정도, 또는 약간 길게 뻗는 승강 플레이트(251)와, 승강 플레이트(251)의 (＋X) 측단부 및 (-X) 측단부로부터 각각 전측(前側), 즉 (＋Y) 측으로 연장 설치된 2개의 판용 핸드(252, 252)를 갖고 있다. 승강 플레이트(251)는 볼나사기구(253)를 통하여 셔틀 유지 플레이트(24)의 (＋X) 측단부에 승강 가능하게 장착되어 있다. 즉, 셔틀 유지 플레이트(24)의 (＋X) 측단부에 대하여, 볼나사기구(253)가 연직 방향(Z)으로 연장 설치되어 있다. 이 볼나사기구(253)의 하단에는, 판용 셔틀 승강 모터 (M22L)에 회전축(도시 생략)이 연결되어 있다. 또한, 볼나사기구(253)에 대하여 볼나사 브라켓(도시 생략)이 나사 결합됨과 함께, 그 볼나사 브라켓의 (＋Y) 측면에 대하여 승강 플레이트(251)가 장착되어 있다. 이 때문에, 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 판용 셔틀 승강 모터(M22L)가 작동함으로써, 승강 플레이트(251)가 연직 방향(Z)으로 승강 구동된다.

각 핸드(252, 252)의 전후 크기(Y방향 크기)는 판(PP)의 길이 크기(Y방향 크기)보다 길고, 각 핸드(252, 252)의 선단(先端) 측(＋Y측)에서 판(PP)을 유지할 수 있게 되어 있다.

또한, 이와 같이 하여 판용 핸드(252, 252)로 판(PP)이 유지된 것을 검지하기 위해, 승강 플레이트(251)의 중앙부로부터 (＋Y) 측에 센서 브라켓(254)이 연장 설치됨과 함께, 센서 브라켓(254)의 선단부에 판 검지용의 센서(SN21)가 장착되어 있다. 이 때문에, 양 핸드(252) 위에 판(PP)이 재치되면, 센서(SN21)가 판(PP)의 후단부, 즉 (-Y) 측단부를 검지하여, 검지 신호를 제어부(6)에 출력한다.

또한, 각 판용 핸드(252, 252)는 베어링(도시 생략)을 통하여 승강 플레이트(251)에 장착되고, 전후 방향(Y방향)으로 뻗는 회전축(YA2)을 회전 중심으로 하여 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 승강 플레이트(251)의 X방향 양단에는, 회전 액츄에이터(RA2, RA2)가 장착되어 있다. 이러한 회전 액츄에이터(RA2, RA2)는 가압 에어를 구동원으로 하여 동작하는 것이고, 가압 에어의 공급 경로에 개재 삽입된 밸브(도시 생략)의 개폐에 의해 180°단위로 회전 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)에 의한 상기 밸브의 개폐를 제어함으로써, 판용 핸드(252, 252)의 한쪽 주면(主面)이 상방을 향하여 패터닝 전의 판(PP)을 취급하는데 적합한 핸드 자세(이하 「미사용 자세」라고 함)와, 다른 쪽 주면이 상방을 향하여 패터닝 후의 판(PP)을 취급하는데 적합한 핸드 자세(이하 「사용이 끝난 자세」라고 함) 사이에서, 핸드 자세를 변환 가능하게 되어 있다. 이와 같이 핸드 자세의 변환기구를 갖고 있다는 점이, 판용 셔틀(25L)이 기판용 셔틀(25R)과 유일 하게 상위한 점이다.

다음으로, 셔틀 유지 플레이트(24)에 대한 판용 셔틀(25L) 및 기판용 셔틀(25R)의 장착 위치에 관하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 판용 셔틀(25L) 및 기판용 셔틀(25R)은 판(PP)이나 기판(SB)의 폭 크기(또한 실시형태에서는, 판(PP)과 기판(SB)의 폭 크기는 동일하다)보다 긴 간격만큼 X방향으로 이간하여 셔틀 유지 플레이트(24)에 장착되어 있다. 그리고, 셔틀 수평 구동 모터(M21)의 회전축을 소정 방향으로 회전시키면, 양 셔틀(25L, 25R)은 상기 이간 거리를 유지한 채로 X방향으로 이동한다. 예를 들면 도 3에서는, 부호 XP23이 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치를 나타내고 있고, 셔틀(25L, 25R)은 위치(XP23)로부터 각각 (＋X) 방향 및 (-X) 방향으로 등거리(이 거리를 「단계 이동 단위」라고 함)만큼 멀어진 위치(XP22, XP24)에 위치하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 3에 나타내는 상태를 「중간 위치 상태」라고 칭한다.

또한, 이 중간 위치 상태로부터 셔틀 수평 구동 모터(M21)의 회전축을 소정 방향으로 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 단계 이동 단위만큼 (＋X) 방향으로 이동시키면, 기판용 셔틀(25R)이 (＋X) 방향으로 이동하여 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치(XP23)까지 이동하여 위치 결정된다. 이 때, 판용 셔틀(25L)도 일체적으로 (＋X) 방향으로 이동하여 판용 반입출유닛에 근접한 위치(XP21)에 위치 결정된다.

반대로, 셔틀 수평 구동 모터(M21)의 회전축을 소정 방향과 반대의 방향으로 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 단계 이동 단위만큼 (-X) 방향으로 이동시키면, 판용 셔틀(25L)이 중간 위치 상태로부터 (-X) 방향으로 이동하여 상측 스테이지부(3)의 바로 아래쪽 위치(XP23)까지 이동하여 위치 결정된다. 이 때, 기판용 셔틀(25R)도 일체적으로 (-X) 방향으로 이동하여 기판용 반입출유닛에 근접한 위치(XP25)에 위치 결정된다. 이와 같이 본 명세서에서는, X방향에서의 셔틀 위치로서 5개의 위치(XP21∼XP25)가 규정되어 있다. 즉, 판 주고받기 위치(XP21)는, 판용 셔틀(25L)이 위치 결정되는 3개의 위치(XP21∼XP23) 중 가장 판용 반입출유닛에 근접하는 위치이며, 판용 반입출유닛과의 사이에서 판(PP)의 반입출이 행해지는 X방향 위치를 의미하고 있다. 기판 주고받기 위치(XP25)는, 기판용 셔틀(25R)이 위치 결정되는 3개의 위치(XP23∼XP25) 중 가장 기판용 반입출유닛에 근접하는 위치이며, 기판용 반입출유닛과의 사이에서 기판(SB)의 반입출이 행해지는 X방향 위치를 의미하고 있다. 또한, 위치(XP23)은, 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트(37)가 연직 방향(Z)으로 이동하여 판(PP)이나 기판(SB)을 흡착 유지하는 X방향 위치를 의미하고 있다. 본 명세서에서는, 판용 셔틀(25L)이 X방향 위치(XP23)에 위치하고 있을 때, 해당 위치(XP23)를 「판 흡착 위치(XP23)」라고 칭하는 한편, 기판용 셔틀(25R)이 X방향 위치(XP23)에 위치하고 있을 때, 해당 위치(XP23)를 「기판 흡착 위치(XP23)」라고 칭한다. 또한, 이와 같이 셔틀(25L, 25R)에 의해 판(PP)이나 기판(SB)을 반송하는 연직 방향(Z)으로의 위치, 즉 높이 위치를 「반송 위치」라고 칭한다.

또한, 본 실시형태에서는, 패터닝 시에서의 판(PP)과 블랭킷과의 갭량, 및 전사 시에서의 기판(SB)과 블랭킷과의 갭량을 정확하게 제어하기 위해, 판(PP) 및 기판(SB)의 두께를 계측할 필요가 있다. 따라서, 판 두께 계측 센서(SN22) 및 기판 두께 계측 센서(SN23)가 설치되어 있다.

보다 구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전측, 즉 (＋Y) 측에 연장 설치된 센서 브라켓(26L)이 좌측 브라켓(21L)에 장착되어 센서 브라켓(26L)의 선단부가 위치(XP21)에 위치 결정되는 판(PP)의 상방까지 뻗어 있다. 그리고, 센서 브라켓(26L)의 선단부에 대하여, 판 두께 계측 센서(SN22)가 장착되어 있다. 이 센서(SN22)는 투광부와 수광부를 갖고 있어, 판(PP)의 상면에서 반사된 광에 기초하여 센서(SN22)로부터 판(PP)의 상면까지의 거리를 계측함과 함께, 판(PP)의 하면에서 반사된 광에 기초하여 센서(SN22)로부터 판(PP)의 하면까지의 거리를 계측한다. 이 센서(SN22)로부터 거리에 관한 정보가 제어부(6)에 출력된다. 따라서, 제어부(6)에서는, 이러한 거리 정보로부터 판(PP)의 두께를 정확하게 구하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 기판 측에 대하여도 판 측과 마찬가지로 하여, 기판 두께 계측 센서(SN23)가 설치되어 있다. 즉, 센서 브라켓(26R)이 우측 브라켓(21R)에 장착되어 센서 브라켓(26R)의 선단부가 위치(XP25)에 위치 결정되는 기판(SB)의 상방까지 뻗어 있다. 그리고, 센서 브라켓(26R)의 선단부에 대하여, 기판 두께 계측 센서(SN23)가 장착되어 기판(SB)의 두께가 계측된다.

B-2. 상측 스테이지부(3)

도 4a는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 상측 스테이지부를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 4b는 도 4a에 나타내는 상측 스테이지부의 단면도이다. 이 상측 스테이지부(3)는 위치(XP23)(도 3 참조)에 위치 결정되는 판(PP)이나 기판(SB)의 상방에 배치되어 있고, 지지 프레임(31)이 수평 플레이트(15)와 연결됨으로써 제1 프레임 구조체에 지지되어 있다. 이 지지 프레임(31)은 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 연직 방향(Z)으로 연장 설치된 프레임 측면을 갖고 있고, 연직 방향(Z)으로 연장 설치된 볼나사기구(32)를 해당 프레임 측면에서 지지하고 있다. 또한, 볼나사기구(32)의 상단부에는, 제1 스테이지 승강 모터(M31)의 회전축(도시 생략)이 연결됨과 함께, 볼나사기구(32)에 대하여 볼나사 브라켓(321)이 나사 결합되어 있다.

이 볼나사 브라켓(321)에는, 다른 지지 프레임(33)이 고정되어 있고, 볼나사 브라켓(321)과 일체적으로 연직 방향(Z)으로 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 해당 지지 프레임(33)의 프레임면에서, 다른 볼나사기구(34)가 지지되어 있다. 이 볼나사기구(34)에는, 상기 볼나사기구(32)의 볼나사보다 좁은 피치의 볼나사가 설치되고, 그 상단부에는, 제2 스테이지 승강 모터(M32)의 회전축(도시 생략)이 연결됨과 함께, 중앙부에는, 볼나사 브라켓(341)이 나사 결합되어 있다.

이 볼나사 브라켓(341)에는, 스테이지 홀더(35)가 장착되어 있다. 스테이지 홀더(35)는 연직 방향(Z)으로 연장 설치된 3개의 연직 플레이트(351∼353)로 구성되어 있다. 그 중의 연직 플레이트(351)는 볼나사 브라켓(341)에 고착되며, 나머지의 연직 플레이트(352, 353)는 각각 연직 플레이트(351)의 좌우 측에 고착되어 있다. 그리고, 연직 플레이트(351∼353)의 연직 하방 끝에 대하여 수평 지지 플레이트(36)이 장착되고, 또한 해당 수평 지지 플레이트(36)의 하면에, 예를 들면 알루미늄 합금 등의 금속제의 흡착 플레이트(37)가 장착되어 있다.

따라서, 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 스테이지 승강 모터(M31, M32)가 작동함으로써, 흡착 플레이트(37)가 연직 방향(Z)으로 승강 이동되게 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 다른 피치를 갖는 볼나사기구(32, 34)를 조합하여 제1 스테이지 승강 모터(M31)를 작동시킴으로써 비교적 넓은 피치로 흡착 플레이트(37)를 승강시킨다, 즉 흡착 플레이트(37)를 고속 이동시킬 수 있다. 그것에 덧붙여, 제2 스테이지 승강 모터(M32)를 작동시킴으로써 비교적 좁은 피치로 흡착 플레이트(37)를 승강시킨다, 즉 흡착 플레이트(37)를 정밀하게 위치 결정할 수 있다.

이 흡착 플레이트(37)의 하면, 즉 판(PP)이나 기판(SB)을 흡착 유지하는 흡착면에 복수 라인의 흡착홈(371)이 마련되어 있다. 또한, 흡착 플레이트(37)의 외주연(外周緣)에 마련한 복수의 절결부(373) 및 흡착 플레이트(37)의 중앙부에는, 복수의 흡착패드(38)가 배치되어 있다. 또한, 흡착패드(38)는 선단면이 흡착 플레이트(37)의 하면과 같은 면으로 된 상태에서 흡착패드(38)를 지지하는 노즐 본체가 수평 지지 플레이트(36)이나 노즐 지지 플레이트(39) 등의 지지부재로 지지되어 있다. 또한, 흡착패드(38) 중 흡착 플레이트(37)의 중앙부에 배치되는 것(도시 생략)은 흡착 강도를 향상시키기 위한 보조적인 것이며, 이러한 보조적인 흡착패드를 마련하지 않는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 판(PP)이나 기판(SB)을 흡착 유지하기 위한 흡착수단으로서 흡착홈(371) 및 흡착패드(38)가 마련됨과 함께, 각각 대하여 부압을 독립하여 공급하기 위한 부압공급경로를 통하여 부압공급원에 접속되어 있다. 그리고, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)로부터의 개폐 지령에 따라 흡착홈용의 부압공급경로에 개재 삽입되는 밸브(V31)(도 2)를 개폐 제어함으로써 흡착홈(371)에 의한 판(PP)이나 기판(SB)의 흡착이 가능하게 된다. 또한, 밸브 제어부(64)로부터의 개폐 지령에 따라 흡착패드용의 부압공급경로에 개재 삽입되는 밸브(V32)(도 2)를 개폐 제어함으로써 흡착패드(38)에 의한 판(PP)이나 기판(SB)의 흡착이 가능하게 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 상기한 흡착수단 및 후술하는 바와 같이 블랭킷을 흡착 유지하는 흡착수단은 부압공급원으로서 공장의 용력(用力)을 이용하고 있지만, 장치(100)가 진공 펌프 등의 부압공급부를 장비하여, 해당 부압공급부로부터 흡착수단에 부압을 공급하도록 구성해도 좋다.

B-3. 얼라이먼트부(4)

도 5는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 얼라이먼트부 및 하측 스테이지부를 나타내는 사시도이다. 얼라이먼트부(4) 및 하측 스테이지부(5)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 상측 스테이지부(3)의 연직 하방 측에 배치되어 있다. 얼라이먼트부(4)는 카메라 장착 베이스(41), 4개의 기둥부재(42), 중앙부에 개구가 마련된 액자(額緣) 형상의 스테이지 지지 플레이트(43), 얼라이먼트 스테이지(44) 및 촬상부(45)를 갖고 있다. 이 카메라 설치 베이스(41)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 석정반(13)의 상면 중앙부에 형성된 오목부의 저면(底面)에 고정되어 있다. 또한, 카메라 장착 베이스(41)의 전후 단부의 각각으로부터 2개씩 기둥부재(42)가 연직 방향(Z)의 상방(이하 「연직 상방」또는 「(＋Z) 방향」이라고 함)에 세워 설치되어 있어, 이들에 의해 카메라 설치 베이스(41)의 핸들링성을 향상시키고 있다.

스테이지 지지 플레이트(43)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 석정반(13)의 오목부를 타고 넘도록 수평 자세로 배치되어, 스테이지 지지 플레이트(43)의 중앙 개구와 카메라 장착 베이스(41)가 대향한 상태에서 석정반(13)의 상면에 고정되어 있다. 또한, 이 스테이지 지지 플레이트(43)의 상면에 얼라이먼트 스테이지(44)가 고정되어 있다.

얼라이먼트 스테이지(44)는 스테이지 지지 플레이트(43) 위에 고정되는 스테이지 베이스(441)와, 스테이지 베이스(441)의 연직 상방에 배치되어 하측 스테이지부(5)를 지지하는 스테이지 탑(top)(442)을 갖고 있다. 이들 스테이지 베이스(441) 및 스테이지 탑(442)은 모두 중앙부에 개구를 갖는 액자 형상을 갖고 있다. 또한, 이들 스테이지 베이스(441) 및 스테이지 탑(442) 사이에는, 연직 방향(Z)으로 뻗는 회전축을 회전 중심으로 하는 회전 방향, X방향 및 Y방향의 3 자유도를 갖는, 예를 들면 크로스 롤러 베어링 등의 지지기구(도시 생략)가 스테이지 탑(442)의 각 각부(角部) 근방에 배치되어 있다.

이러한 지지기구 중, 전방 좌측 각부에 배치되는 지지기구에 대하여 Y축 볼나사기구(443a)가 설치됨과 함께, 해당 Y축 볼나사기구(443a)에 Y축 구동모터(M41)가 장착되어 있다. 또한, 전방 우측 각부에 배치되는 지지기구에 대하여 X축 볼나사기구(443b)가 설치됨과 함께, 해당 X축 볼나사기구(443b)에 X축 구동모터(M42)가 장착되어 있다. 또한, 후방 우측 각부에 배치되는 지지기구에 대하여 Y축 볼나사기구(443c)가 설치됨과 함께, 해당 Y축 볼나사기구(443c)의 구동원으로서 Y축 구동모터(M43)가 장착되어 있다. 또한, 후방 좌측 각부에 배치되는 지지기구에 대하여 X축 볼나사기구(도시 생략)가 설치됨과 함께, 해당 X축 볼나사기구에 X축 구동모터(M44)(도 2)가 장착되어 있다. 이 때문에, 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 각 구동 모터(M41∼M44)를 작동시킴으로써, 얼라이먼트 스테이지(44)의 중앙부에 비교적 큰 공간을 마련하면서, 스테이지 탑(442)을 수평면내에서 이동시킨다. 또한, 연직축을 회전 중심으로 하여 회전시켜 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트를 위치 결정 가능하게 되어 있다.

본 실시형태에 있어서 중공(中空) 공간을 갖는 얼라이먼트 스테이지(44)를 이용한 이유 중 하나는 하측 스테이지부(5)의 상면에 유지되는 블랭킷 및 상측 스테이지부(3)의 하면에 유지되는 기판(SB)에 형성되는 얼라이먼트 마크를 촬상부(45)에 의해 촬상하기 위해서이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하면서 촬상부(45)의 구성에 관하여 설명한다.

도 6은 얼라이먼트부의 촬상부를 나타내는 사시도이다. 촬상부(45)는 블랭킷의 4개소에 각각 형성되는 얼라이먼트 마크, 및 기판(SB)의 4개소에 각각 형성되는 얼라이먼트 마크를 촬상한 것이며, 4개의 촬상유닛(45a∼45d)을 갖고 있다. 각 촬상유닛(45a∼45d)의 촬상 대상 영역은,

촬상유닛(45a)：블랭킷 및 기판(SB)의 전방 좌측 각부(角部)의 근방 영역,

촬상유닛(45b)：블랭킷 및 기판(SB)의 전방 우측 각부의 근방 영역,

촬상유닛(45c)：블랭킷 및 기판(SB)의 후방 우측 각부의 근방 영역,

촬상유닛(45d)：블랭킷 및 기판(SB)의 후방 좌측 각부의 근방 영역이며,

서로 차이가 나지만, 유닛 구성은 동일하다. 따라서, 여기에서는, 촬상유닛(45a)의 구성을 설명하고, 그 이외의 구성에 관하여는 동일 또는 상당하는 부호를 붙여 설명을 생략한다.

촬상유닛(45a)에서는, XY테이블(451)이 도 6에 나타내는 바와 같이, 카메라 설치 베이스(41)의 전방 좌측 각부의 근방 상면에 배치되어 있다. 이 XY테이블(451)의 테이블 베이스가 카메라 설치 베이스(41)에 고정되어 있고, 조정(調整) 손잡이(도시 생략)를 메뉴얼로 조작함으로써 XY테이블(451)의 테이블 탑이 X방향 및 Y방향으로 정밀하게 위치 결정된다. 이 테이블 탑 위에, 정밀 승강 테이블(452)가 장착되어 있다. 이 정밀 승강 테이블(452)에는, Z축 구동모터(M45a)(도 2)가 설치되어 있어, 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 Z축 구동모터(M45a)가 작동함으로써 정밀 승강 테이블(452)의 테이블 탑이 연직 방향(Z)으로 승강 이동한다.

이 정밀 승강 테이블(452)의 테이블 탑의 상면에는, 연직 방향(Z)으로 연장 설치된 카메라 브라켓(453)의 하단부가 고정된다. 또한, 카메라 브라켓(453)의 상단부가 스테이지 지지 플레이트(43)의 중앙 개구, 얼라이먼트 스테이지(44)의 중앙 개구 및 스테이지 베이스의 긴 구멍 개구(이에 관하여는 이후에 상세히 설명한다)를 통과하여 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트(51)의 바로 아래쪽 근방까지 연장 설치되어 있다. 그리고, 이 카메라 브라켓(453)의 상단부에 대하여, 촬상면을 연직 상방 측으로 향하는 상태에서 CCD 카메라(CMa), 경통(454) 및 대물렌즈(455)가 이 순서대로 적층 배치되어 있다. 또한, 경통(454)의 측면에는, 광원(456)이 장착되어 있어, 광원 구동부(46)에 의해 점등 구동된다. 본 실시형태에서는, 광원(456)으로서는, 적색 LED(Light Emitting Diode)를 이용하고 있지만, 블랭킷이나 기판(SB)의 재질 등에 따른 광원을 이용할 수 있다. 또한, 경통(454)의 상방에는, 대물렌즈(455)가 장착되어 있다. 또한, 경통(454)의 내부에는, 반투명경(half mirror, 도시 생략)이 배치되어 있어, 광원(456)으로부터 사출(射出)된 조명광을(＋Z) 방향으로 절곡하여, 대물렌즈(455) 및 흡착 플레이트(51)의 전방 좌측 각부의 근방 영역에 설치된 석영창(52a)을 통하여 하측 스테이지부(5) 위의 블랭킷에 조사(照射)한다. 또한, 조명광의 일부는 블랭킷을 통하여 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트(37)에 흡착 유지되는 기판(SB)에 더 조사한다. 또한, 본 실시형태에서는, 블랭킷은 투명 부재로 구성되어 있기 때문에, 상기한 바와 같이 조명광은 블랭킷을 투과하여 기판(SB)의 하면에 도달한다.

또한, 블랭킷이나 기판(SB)으로부터 사출되는 광 중 (-Z) 측으로 진행되는 광은 석영창(52a), 대물렌즈(455) 및 경통(454)을 통하여 CCD 카메라(CMa)에 입사 되어, CCD 카메라(CMa)가 석영창(52a)의 연직 상방에 위치하는 얼라이먼트 마크를 촬상한다. 이와 같이 촬상유닛(45a)에서는, 석영창(52a)을 통하여 조명광을 조사함과 함께 석영창(52a)을 통하여 블랭킷 및 기판(SB)의 전방 좌측 각부의 근방 영역의 화상을 촬상하고, 그 상(像)에 대응하는 화상 신호를 제어부(6)의 화상 처리부(65)에 출력한다. 한편, 다른 촬상유닛(45b∼45d)은 촬상유닛(45a)와 마찬가지로 하여, 각각 석영창(52b∼52d)을 통하여 화상을 촬상한다.

B-4. 하측 스테이지부(5)

다음으로, 도 5로 돌아와 하측 스테이지부(5)의 구성에 관하여 상세히 설명한다. 이 하측 스테이지부(5)는 흡착 플레이트(51)와, 상기한 4개의 석영창(52a∼52d)와, 4개의 기둥부재(53)와, 스테이지 베이스(54)와, 리프트 핀부(55)를 갖고 있다. 스테이지 베이스(54)에는, 좌우 방향(X)으로 뻗는 긴 구멍 형상의 개구가 전후 방향(Y)으로 3개 나란히 설치되어 있다. 그리고, 이러한 긴 구멍 개구와, 얼라이먼트 스테이지(44)의 중앙 개구가 상방으로부터의 평면에서 보아 겹쳐지도록, 스테이지 베이스(54)가 얼라이먼트 스테이지(44) 상에 고정되어 있다. 또한, 전측의 긴 구멍 개구에는, 촬상유닛(45a, 45b)의 상방부(CCD 카메라, 경통 및 대물렌즈)가 헐겁게 삽입됨과 함께, 후측의 긴 구멍 개구에는, 촬상유닛(45c, 45d)의 상방부(CCD 카메라, 경통 및 대물렌즈)가 헐겁게 삽입되어 있다. 또한, 스테이지 베이스(54)의 상면 각부(角部)로부터 기둥부재(53)가 (＋Z) 방향으로 세워 설치되고, 각 정부(頂部)가 흡착 플레이트(51)를 지지하고 있다.

이 흡착 플레이트(51)는 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 금속 플레이트이며, 그 전방 좌측 각부, 전방 우측 각부, 후방 우측 각부 및 후방 좌측 각부의 근방 영역에는, 석영창(52a∼52d)이 각각 설치되어 있다. 또한, 흡착 플레이트(51)의 상면에는, 석영창(52a∼52d)을 둘러싸도록 홈(511)이 형성된다. 이 홈(511)에 의해 둘러싸이는 내부 영역에서는, 석영창(52a∼52d)을 제외하고, 좌우 방향(X)으로 뻗는 복수의 홈(512)이 전후 방향(Y)으로 일정 간격으로 형성되어 있다.

이들 홈(511, 512)의 각각에 대하여 정압공급배관(도시 생략)의 한쪽 끝이 접속됨과 함께, 다른 쪽 끝이 가압용 매니폴드에 접속되어 있다. 또한, 각 정압공급배관의 중간부에 가압밸브(V51)(도 2)가 개재 삽입되어 있다. 이 가압용 매니폴드에 대하여는, 공장의 용력으로부터 공급되는 가압 에어를 레귤레이터로 조압(調壓)함으로써 얻어지는 일정 압력의 에어가 상시 공급되고 있다. 이 때문에, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)로부터의 동작 지령에 따라 소망한 가압밸브(V51)가 선택적으로 열리면, 그 선택된 가압밸브(V51)에 연결되는 홈(511, 512)에 대하여 조압된 가압 에어가 공급된다.

또한, 홈(511, 512)의 각각에 대하여는, 가압 에어의 선택 공급뿐만 아니라, 선택적인 부압 공급도 가능하게 되어 있다. 즉, 홈(511, 512)의 각각에 대하여 부압 공급 배관(도시 생략)의 한쪽 끝이 접속됨과 함께, 다른 쪽 끝이 부압용 매니폴드에 접속되어 있다. 또한, 각 부압공급배관의 중간부에 흡착밸브(V52)(도 2)가 개재 삽입되어 있다.

이 부압용 매니폴드에는, 부압공급원이 레귤레이터를 통하여 접속되어 있어, 소정치의 부압이 상시 공급되고 있다. 이 때문에, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)로부터의 동작 지령에 따라 소망한 흡착밸브(V52)가 선택적으로 열리면, 그 선택된 흡착밸브(V52)에 연결되는 홈(511, 512)에 대하여 조압된 부압이 공급된다.

이와 같이 본 실시형태에서는, 밸브(V51, V52)의 개폐 제어에 의해 흡착 플레이트(51) 상에 블랭킷을 부분적 또는 전면적으로 흡착시키거나 흡착 플레이트(51)와 블랭킷 사이에 에어를 부분적으로 공급하여 블랭킷을 부분적으로 부풀려 상측 스테이지부(3)에 유지된 판(PP)이나 기판(SB)에 압착하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 7a는 하측 스테이지부에 장비되는 리프트 핀부의 평면도이며, 도 7b는 도 7a에 나타내는 리프트 핀부의 측면도이다. 리프트 핀부(55)에서는, 리프트 플레이트(551)가 흡착 플레이트(51)와 스테이지 베이스(54) 사이에서 승강 가능하게 설치되어 있다. 이 리프트 플레이트(551)에는, 4개소의 절결부(551a∼551d)가 형성되어 촬상유닛(45a∼45d)과의 간섭이 방지되어 있다. 즉, 촬상유닛(45a∼45d)이 각각 절결부(551a∼551d)에 들어가는 상태에서, 리프트 플레이트(551)는 연직 방향(Z)으로 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 이와 같이 4개소의 절결부(551a∼551d)를 마련함으로써 리프트 플레이트(551)에는, 6개의 핑거(finger)부(551e∼551j)가 형성되고, 각 핑거부(551e∼551j)의 선단부로부터 연직 상방에 리프트 핀(552e∼552j)가 각각 세워 설치되어 있다. 또한, 리프트 핀(552e, 552f) 사이에 다른 리프트 핀(552k)이 세워 설치됨과 함께, 리프트 핀(552i, 552j) 사이에 또 다른 리프트 핀(552m)이 세워 설치되어 있다. 이들 합계 8개의 리프트 핀 (552; 552e∼552k, 552m)이 리프트 플레이트(551)에 세워 설치되어 블랭킷의 하면 전체를 지지할 수 있게 되어 있다. 이러한 리프트 핀(552)은 흡착 플레이트(51)의 외주연에 대하여 연직 방향(Z)으로 뚫어 형성된 관통공(도시 생략)보다 가늘고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 관통공을 연직 하방측으로부터 삽입 통과 가능하게 되어 있다.

또한, 각 리프트 핀(552)의 상단측으로부터 압축 스프링(553) 및 하우징(554)이 이 순서대로 외부에서 끼워져, 압축 스프링(553)의 하단부가 리프트 플레이트(551)로 걸려짐과 함께, 그 상단부에 대하여 하우징(554)이 덮여 씌워져 있다. 또한, 하우징(554)의 상면은 흡착 플레이트(51)의 관통공의 내경보다 큰 외경을 갖는 원형 형상을 갖고 있다. 그리고, 다음에 설명하는 바와 같이 핀 승강 실린더(CL51)에 의해 리프트 플레이트(551)를 상승시켰을 때, 하우징(554)의 상면은 흡착 플레이트(51)의 하면에서 걸려져, 리프트 플레이트(551)에서 압축 스프링(553)을 끼워 넣어 수축시켜 리프트 플레이트(551)의 상승 속도를 컨트롤한다. 또한, 리프트 플레이트(551)의 하강에도, 압축 스프링(553)의 압축력을 이용하여 리프트 플레이트(551)의 하강 속도를 컨트롤한다.

이 핀 승강 실린더(CL51)는 하면이 카메라 장착 베이스(41)에 고정된 가이드 브라켓(555)의 측면에 고정되어 있고, 핀 승강 실린더(CL51)의 피스톤 선단이 슬라이드 블록(556)을 통하여 리프트 플레이트(551)를 지지하고 있다. 따라서, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)가 핀 승강 실린더(CL51)에 접속되는 밸브의 개폐를 전환함으로써, 핀 승강 실린더(CL51)를 작동시켜 리프트 플레이트(551)를 승강시킨다. 그 결과, 흡착 플레이트(51)의 상면, 즉 흡착면에 대하여, 전체 리프트 핀(552)이 진퇴 이동되게 된다. 예를 들면, 리프트 핀(552)이 흡착 플레이트(51)의 상면으로부터 (＋Z) 방향으로 돌출함으로써, 블랭킷 반송 로봇에 의해 블랭킷이 리프트 핀(552)의 정부(頂部)에 재치 가능하게 된다. 그리고, 블랭킷의 재치에 이어서, 리프트 핀(552)이 흡착 플레이트(51)의 상면보다 (-Z) 방향으로 후퇴함으로써, 블랭킷이 흡착 플레이트(51)의 상면으로 이동 재치된다. 그 후, 후술하는 바와 같이 적당한 타이밍으로, 흡착 플레이트(51)의 근방에 배치된 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)에 의해 그 블랭킷의 두께가 계측된다.

도 8은 블랭킷 두께 계측부를 나타내는 사시도이다. 이 실시형태에서는, 블랭킷 두께 계측부(56)는 하측 스테이지부(5)의 일부 구성이며, 다음과 같이 구성되어 있다. 블랭킷 두께 계측부(56)에서는, 실린더 브라켓(561)이 흡착 플레이트(51)의 우측 근방 위치에서 제2 프레임 구조체에 고정되어 있다. 또한, 이 실린더 브라켓(561)에 대하여, 센서 수평 구동 실린더(CL52)가 수평 상태로 고정되어 있다. 상기 실린더(CL52)에 접속되는 밸브의 개폐를 제어부(6)의 밸브 제어부(64)가 전환함으로써, 실린더(CL52)에 장착된 슬라이드 플레이트(562)가 좌우 방향(X)으로 슬라이드한다. 이 슬라이드 플레이트(562)의 좌단부(左端部)에는, 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)가 장착되어 있다. 이 때문에, 센서 수평 구동 실린더(CL52)에 의해 슬라이드 플레이트(562)가 왼쪽 (＋X) 측, 즉 흡착 플레이트(51) 측으로 수평 이동하면, 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)가 흡착 플레이트(51)에 흡착 유지되는 블랭킷의 우단부(右端部)의 바로 상방 위치에 위치 결정된다. 이 센서(SN51)도, 판 두께 계측 센서(SN22) 및 기판 두께 계측 센서(SN23)와 마찬가지로 구성되어 있어, 같은 계측 원리에 의해 블랭킷의 두께를 계측 가능하게 되어 있다. 한편, 계측 이외의 타이밍에 있어서는, 센서 수평 구동 실린더(CL52)에 의해 슬라이드 플레이트(562)는 오른쪽 (-X) 측, 즉 흡착 플레이트(51)로부터 멀어진 퇴피 위치로 이동되게 되어 있어, 블랭킷 두께 계측부(56)의 간섭이 방지된다.

B-5. 누름부(7)

도 9a는 도 1의 인쇄장치에 장비되는 누름부의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 9b는 흡착 플레이트에 흡착 유지되는 블랭킷을 누름부에 의해 누른 상태(이하 「블랭킷 누름 상태」라고 함)를 나타내는 도면이다. 도 9c는 누름부에 의한 블랭킷 누름을 해제한 상태(이하 「블랭킷 누름 해제 상태」라고 함)를 나타내는 도면이다. 이 누름부(7)는 흡착 플레이트(51)의 연직 상방 측에 설치되는 누름부재(71)를 전환기구(72)에 의해 연직 방향(Z)으로 승강함으로써 블랭킷 누름 상태와 블랭킷 누름 해제 상태를 전환한다.

이 전환기구(72)에서는, 제2 프레임 구조체의 수평 플레이트(17)에 대하여, 각각 실린더 브라켓(721∼723)에 의해 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)가 피스톤(724)을 연직 하방 측으로 진퇴 가능하게 장착되어 있다. 이러한 피스톤(724)의 선단부에서는, 누름부재(71)가 매달린 상태로 헐겁게 삽입되어 있다.

누름부재(71)는 지지 플레이트(711)와 4개의 블랭킷 누름 플레이트(712)를 갖고 있다. 지지 플레이트(711)는 블랭킷(BL)와 동일한 평면 크기를 갖고, 그 중앙부가 개구되어 있고, 전체적으로 액자 형상을 이루고 있다. 이 지지 플레이트(711)의 하면에 대하여, 4매의 블랭킷 누름 플레이트(712)가 고정되어 지지 플레이트(711)의 하면 전부를 덮고 있다.

또한, 지지 플레이트(711)에는, 도 9b 및 도 9c에 나타내는 바와 같이, 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)에 대응하는 위치에 피스톤(724)의 외경보다 넓은 내경을 갖는 관통공(716)이 뚫어 형성되어 있다. 그리고, 각 관통공(716)의 하부측에서 체결부재(717)가 관통공(716)을 통하여 피스톤(724)의 선단부에 접속되어 있다. 이에 의해, 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)의 피스톤(724)은 지지 플레이트(711)에 헐겁게 끼워진 상태로 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)에 연결된다. 즉, 누름부재(71)는 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)에 대하여 플로팅(floating) 상태로 지지되어 있다.

그리고, 제어부(6)의 밸브 제어부(64)가 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)에 접속되는 밸브의 개폐를 전환함으로써, 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)를 작동시켜 누름부재(71)을 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트(51)에 대하여 접촉 또는 이간시킨다. 예를 들면, 누름부재(71)가 블랭킷(BL)을 유지하고 있는 흡착 플레이트(51)로 하강하여 블랭킷 누름 상태로 되어, 블랭킷(BL)의 주연부를 전체 둘레에 걸쳐서 흡착 플레이트(51)로 끼워 넣어 유지한다. 또한, 얼라이먼트를 위해 흡착 플레이트(51)가 이동하였을 때에도, 누름부재(71)는 흡착 플레이트(51)와 함께 수평 방향(X방향, Y방향)으로 이동하여, 블랭킷(BL)을 안정되게 유지한다.

B-6. 프리얼라이먼트부(8)

도 10은 도 1의 인쇄장치에 장비되는 프리얼라이먼트부를 나타내는 사시도이다. 프리얼라이먼트부(8)는 프리얼라이먼트 상부(81)와, 프리얼라이먼트 하부(82)를 갖고 있다. 이러한 프리얼라이먼트 상부(81)는 프리얼라이먼트 하부(82)보다 연직 상방 측에 배치되어 블랭킷(BL)와의 밀착에 앞서서, 위치(XP23)에서 판용 셔틀(25L)에 의해 유지되는 판(PP) 및 기판용 셔틀(25R)에 의해 유지되는 기판(SB)을 얼라이먼트한다. 한편, 프리얼라이먼트 하부(82)는 판(PP)이나 기판(SB)과의 밀착에 앞서서, 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트(51)에 재치되는 블랭킷(BL)을 얼라이먼트한다. 또한, 프리얼라이먼트 상부(81)와 프리얼라이먼트 하부(82)는 기본적으로 동일 구성을 갖고 있다. 그래서, 이하에서는, 프리얼라이먼트 상부(81)의 구성에 관하여 설명하고, 프리얼라이먼트 하부(82)에 관하여는 동일 또는 상당하는 부호를 붙여 구성 설명을 생략한다.

프리얼라이먼트 상부(81)는 4개의 상측 가이드 이동부(811∼814)를 갖고 있다. 각 상측 가이드 이동부(811∼814)는 제2 프레임 구조체를 구성하는 복수의 수평 플레이트 중 상단 측에 배치된 수평 플레이트(17)에 설치되어 있다. 즉, 전후 방향(Y)으로 연장 설치된 2개의 수평 플레이트 중 좌측 수평 플레이트(17a)에 대하여, 그 중앙부에 상측 가이드 이동부(811)가 장착됨과 함께, 그 전측 단부에 상측 가이드 이동부(812)가 장착되어 있다. 또한, 이미 한쪽의 우측 수평 플레이트(17b)에 대하여, 그 중앙부에 상측 가이드 이동부(813)가 장착됨과 함께, 그 후측 단부에 상측 가이드 이동부(814)가 장착되어 있다. 또한, 상측 가이드 이동부(811, 813)는 동일 구성을 갖고, 또한 상측 가이드 이동부(812, 814)는 동일 구성을 갖고 있다. 따라서, 이하에서는, 상측 가이드 이동부(811, 812)의 구성을 상세히 설명하여, 상측 가이드 이동부(813, 814)에 관하여는 동일 또는 상당하는 부호를 붙여 구성 설명을 생략한다.

상측 가이드 이동부(811)에서는, 볼나사기구(811a)가 좌우 방향(X)으로 연장 설치된 상태로 좌측 수평 플레이트(17a)의 중앙부에 고정되어 있다. 그리고, 볼나사기구(811a)의 볼나사에 대하여 볼나사 브라켓이 나사 결합됨과 함께, 그 볼나사 브라켓에 상측 가이드(811b)가 상측 가이드 이동부(813)에 대향하여 장착되어 있다. 또한, 볼나사기구(811a)의 좌단부에 상측 가이드 구동모터(M81a)의 회전축(도시 생략)이 연결되어 있어, 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 상측 가이드 구동모터(M81a)가 작동함으로써 상측 가이드(811b)가 좌우 방향(X)으로 이동한다.

또한, 상측 가이드 이동부(812)에서는, 볼나사기구(812a)가 전후 방향(Y)으로 연장 설치된 상태로 좌측 수평 플레이트(17a)의 전측 단부에 고정되어 있다. 그리고, 볼나사기구(812a)의 볼나사에 대하여 볼나사 브라켓이 나사 결합됨과 함께, 그 볼나사 브라켓에 대하여, 좌우 방향으로 연장 설치된 가이드홀더(812c)의 좌단부가 고정되어 있다. 이 가이드홀더(812c)의 우단부는 수평 플레이트(17a, 17b)의 중간 위치에 이르고 있어, 그 우단부에 상측 가이드(812b)가 상측 가이드 이동부(814)에 대향하여 장착되어 있다. 또한, 볼나사기구(812a)의 후단부에 상측 가이드 구동모터(M81b)의 회전축(도시 생략)이 연결되어 있어 제어부(6)의 모터 제어부(63)로부터의 동작 지령에 따라 상측 가이드 구동모터(M81b)가 작동함으로써 상측 가이드(812b)가 전후 방향(Y)으로 이동한다.

이와 같이 4개의 상측 가이드(811b∼814b)가 위치(XP23)의 연직 하방 위치에서 판(PP)이나 기판(SB)(같은 도면 중의 일점쇄선)을 둘러싸고 있고, 각 상측 가이드(811b∼814b)가 독립하여 판(PP) 등에 대하여 근접 및 이간 가능하게 되어 있다. 따라서, 각 상측 가이드(811b∼814b)의 이동량을 제어함으로써 판(PP) 및 기판(SB)을 셔틀의 핸드 위에서 수평 이동 또는 회전시켜 얼라이먼트하는 것이 가능하게 되어 있다.

B-7. 제전부(9)

도 11은 도 1의 인쇄장치에 장비되는 제전부를 나타내는 사시도이다. 제전부(9)에서는, 베이스 플레이트(92)가 하측 스테이지부(5)의 좌측에서 석정반(13)의 상면에 고정되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(92)로부터 기둥부재(93)가 세워 설치되어 있고, 또한 단부는 하측 스테이지부(5)보다 높은 위치까지 연장 설치되어 있다. 그리고, 기둥부재(93)의 상단부에 대하여 고정금구(94)를 통하여 이오나이저 브라켓(95)가 장착되어 있다. 이 이오나이저 브라켓(95)은 우측 방향(X)으로 연장 설치되고, 그 선단부는 흡착 플레이트(51)의 근방에 이르고 있다. 그리고, 그 선단부에 이오나이저(91)가 장착되어 있다.

B-8. 제어부(6)

제어부(6)는 CPU(Central Processing Unit)(61), 메모리(62), 모터 제어부(63), 밸브 제어부(64), 화상 처리부(65) 및 표시/조작부(66)를 갖고 있고, CPU(61)는 메모리(62)에 미리 기억된 프로그램에 따라 장치 각 부를 제어하여, 도 12 내지 도 19에 나타내는 바와 같이, 패터닝 처리 및 전사 처리를 실행한다.

C. 인쇄장치의 전체 동작

도 12는 도 1의 인쇄장치의 전체 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 도 13 내지 도 19는 도 1의 인쇄장치의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도면 중의 표는 제어부(6)에 의한 제어 내용(제어 대상 및 동작 내용)을 나타내고, 또한 도면 중의 모식도는 장치 각 부 상태를 나타내고 있다. 이 인쇄장치(100)의 초기 상태에서는, 도 13 중의 (a)란에 나타내는 바와 같이, 판용 셔틀(25L) 및 기판용 셔틀(25R)은 각각 중간 위치(XP22, XP24)에 위치 결정되어 있고, 판용 반입출유닛으로의 판(PP)의 세트를 대기하여 판(PP)의 투입 공정(단계 S1), 및 기판용 반입출유닛으로의 기판(SB)의 세트를 대기하여 기판(SB)의 투입 공정(단계 S2)을 실행한다. 또한, 판용 셔틀(25L) 및 기판용 셔틀(25R)이 일체적으로 좌우 방향(X)으로 이동한다는 반송 구조를 채용하고 있기 때문에, 판(PP)의 반입을 행한(단계 S1) 후, 기판(SB)의 반입을 행하지(단계 S2)만, 양쪽의 순서를 바꿔도 좋다.

C-1. 판 반입 공정(단계 S1)

도 13 중의 (b)란의 「단계 S1」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(1-1)∼(1-7)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 소정 방향으로 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시킨다(1-1). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)이 판 주고받기 위치(XP21)로 이동하여 위치 결정된다. 또한, 회전 액츄에이터(RA2, RA2)가 동작하여, 판용 핸드(252, 252)를 180°회전시켜 원점 위치에 위치 결정한다(1-2). 이에 의해, 핸드 자세가 사용이 끝난 자세로부터 미사용 자세로 전환되어, 사용 전의 판(PP)의 투입 준비가 완료된다.

그리고, 판용 셔터 구동 실린더(CL11)가 동작하여, 판용 셔터(18)를 연직 하방으로 이동시키는 셔터(18)를 개방한다(1-3). 그것에 이어서, 제어부(6)로부터의 동작 지령에 따라 판용 반입출유닛이 판(PP)을 인쇄장치(100)의 내부에 반입하여, 판용 셔틀(25L)의 핸드(252, 252) 위에 재치한다(1-4). 이와 같이 하여 판(PP)의 투입이 완료되면, 상기 밸브의 개폐 상태를 원래대로 되돌림으로써 판용 셔터 구동 실린더(CL11)가 역방향으로 작동하여 판용 셔터(18)를 원래의 위치로 되돌리는, 즉 셔터(18)를 폐쇄한다(1-5).

판(PP)의 투입 완료 시점에서는, 판(PP)은 판 주고받기 위치(XP21)에 위치하여 있다. 그래서, 이 타이밍에서, 판 두께 계측 센서(SN22)가 작동하여 판(PP)의 상면 및 하면의 높이 위치(연직 방향(Z)에서의 위치)를 검출하고, 그러한 검출 결과를 나타내는 높이 정보를 제어부(6)에 출력한다. 그리고, 이러한 높이 정보에 기초하여 CPU(61)는 판(PP)의 두께를 구하여, 메모리(62)에 기억한다. 이와 같이 하여, 판(PP)의 두께 계측이 실행된다(1-6). 그 후, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 역회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시켜, 중간 위치(XP22)에 위치 결정한다(1-7).

C-2. 기판 투입 공정(단계 S2)

도 13 중의 (b)란의 「단계 S2」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(2-1)∼(2-6)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 소정 방향과 역방향으로 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (X) 방향으로 이동시킨다(2-1). 이에 의해, 기판용 셔틀(25R)이 기판 주고받기 위치(XP25)로 이동하여 위치 결정된다. 또한, 기판용 핸드(252, 252)에 대하여는 회전 기구가 설치되지 않고, 서브 단계(2-1)가 완료된 시점에서 기판(SB)의 투입 준비가 완료된다.

그리고, 기판용 셔터 구동 실린더(CL12)가 동작하여, 기판용 셔터(19)를 연직 하방으로 이동시킨다, 즉 셔터(19)를 개방한다(2-2). 그것에 이어서, 제어부(6)로부터의 동작 지령에 따라 기판용 반입출유닛이 기판(SB)을 인쇄장치(100)의 내부에 반입하여, 기판용 셔틀(25R)의 핸드(252, 252) 위에 재치한다(2-3). 이와 같이 하여 기판(SB)의 투입이 완료되면, 상기 밸브의 개폐 상태를 원래대로 되돌림으로써 기판용 셔터 구동 실린더(CL12)가 역방향으로 작동하여 기판용 셔터(19)를 원래의 위치로 되돌리는, 즉 셔터(19)를 폐쇄한다(2-4).

기판(SB)의 투입 완료 시점에서는, 기판(SB)은 기판 주고받기 위치(XP25)에 위치되어 있다. 그래서, 이 타이밍에서, 기판 두께 계측 센서(SN23)가 작동하여 기판(SB)의 표면 및 하면의 높이 위치를 검출하고, 그러한 검출 결과를 나타내는 높이 정보를 제어부(6)에 출력한다. 그리고, 이러한 높이 정보에 기초하여 CPU(61)는 판(PP)에 이어서, 기판(SB)의 두께를 구하여 메모리(62)에 기억한다. 이와 같이 하여, 기판(SB)의 두께 계측이 실행된다(2-5). 그 후, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 소정 방향으로 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시켜, 중간 위치(XP24)에 위치 결정한다(2-6).

이와 같이 본 실시형태에서는, 도 13 중의 (c)란에 나타내는 바와 같이, 패터닝 처리를 실행하기 전에, 판(PP) 뿐만 아니라, 기판(SB)도 준비하여 두고, 이후에 상세히 설명하는 바와 같이, 패터닝 처리 및 전사 처리를 연속하여 실행한다. 이에 의해, 블랭킷(BL) 위에서 패터닝된 도포층이 기판(SB)에 전사될 때까지의 시간 간격을 단축할 수 있어 안정된 처리가 실행된다.

C-3. 판 흡착(단계 S3)

도 14 중의 (a)란의 「단계 S3」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(3-1)∼(3-7)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시킨다(3-1). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)이 판 흡착 위치(XP23)로 이동하여 위치 결정된다. 그리고, 판용 셔틀 승강 모터 (M22L)가 회전축을 회전시켜, 승강 플레이트(251)를 아래쪽 방향(-Z)으로 이동시킨다(3-2). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)에 지지된 채로 판(PP)이 반송 위치보다 낮은 프리얼라이먼트 위치로 이동하여 위치 결정된다.

다음으로, 상측 가이드 구동모터(M81a∼M81d)가 회전축을 회전시켜, 상측 가이드(811b, 813b)가 좌우 방향(X)으로 이동함과 함께, 상측 가이드(812b, 814b)가 전후 방향(Y)으로 이동하여, 각 상측 가이드(811b∼814b)가 판용 셔틀(25L)에 지지된 판(PP)의 단면과 맞닿아 판(PP)을 미리 설정한 수평 위치에 위치 결정한다. 그 후, 각 상측 가이드 구동모터(M81a∼M81d)가 회전축을 역방향으로 회전시켜, 각 상측 가이드(811b∼814b)가 판(PP)으로부터 이간된다(3-3).

이와 같이 하여, 판(PP)의 프리얼라이먼트 처리가 완료되면, 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 소정 방향으로 회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 아래쪽 방향(-Z)으로 하강시켜 판(PP)의 상면과 맞닿게 한다. 그것에 이어서, 밸브(V31, V32)가 개방되고, 이에 의해 흡착홈(371) 및 흡착패드(38)에 의해 판(PP)이 흡착 플레이트(37)에 흡착된다(3-4).

흡착 검출 센서 SN31(도 2)에 의해 판(PP)의 흡착이 검출되면, 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 역방향으로 회전시켜, 흡착 플레이트(37)가 판(PP)을 흡착 유지한 채로 연직 상방으로 상승시켜 판 흡착 위치(XP23)의 연직 상방 위치로 판(PP)을 이동시킨다(3-5). 그리고, 판용 셔틀 승강모터(M22L)가 회전축을 회전시켜, 승강 플레이트(251)를 연직 상방으로 이동시켜, 판용 셔틀(25L)를 프리얼라이먼트 위치로부터 반송 위치, 즉 판 흡착 위치(XP23)로 이동하여 위치 결정한다(3-6). 그 후, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시켜, 비워진 판용 셔틀(25L)를 중간 위치(XP22)에 위치 결정한다(3-7).

C-4. 블랭킷 흡착(단계 S4)

도 14 중의 (a)란의 「단계 S4」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(4-1)∼(4-9)를 실행한다. 즉, X축 구동모터(M42, M44) 및 Y축 구동모터(M41, M43)가 작동하여 얼라이먼트 스테이지(44)를 초기 위치로 이동시킨다(4-1). 이에 의해, 매회 스타트가 같은 위치가 된다. 그것에 이어서, 핀 승강 실린더(CL51)가 동작하여 리프트 플레이트(551)를 상승시켜, 리프트 핀(552)를 흡착 플레이트(51)의 상면으로부터 연직 상방으로 돌출시킨다(4-2). 이와 같이 하여, 블랭킷(BL)의 투입 준비가 완료되면, 블랭킷용 셔터 구동 실린더(CL13)가 동작하여, 블랭킷용 셔터 (도시 생략)를 이동시켜 해당 셔터를 개방한다(4-3). 그리고, 블랭킷 반송 로봇이 장치(100)에 액세스하여 블랭킷(BL)을 리프트 핀(552)의 정부에 재치한 후, 장치(100)로부터 퇴피한다(44). 이것에 이어서, 블랭킷용 셔터 구동 실린더(CL13)가 동작하여, 블랭킷용 셔터를 이동시켜 해당 셔터를 폐쇄한다(4-5).

다음으로, 핀 승강 실린더(CL51)가 동작하여 리프트 플레이트(551)를 하강시킨다. 이에 의해, 리프트 핀(552)이 블랭킷(BL)을 지지한 채로 하강하여 블랭킷(BL)을 흡착 플레이트(51)에 재치한다(4-6). 그러면, 하측 가이드 구동모터(M82a∼M1682d)가 회전축을 회전시켜, 하측 가이드(821 b, 823b)가 좌우 방향(X)으로 이동함과 함께, 하측 가이드(822b, 824b)가 전후 방향(Y)으로 이동하여, 각 하측 가이드(821b∼824b)가 흡착 플레이트(51)에 지지된 블랭킷(BL)의 단면과 맞닿아 블랭킷(BL)을 미리 설정한 수평 위치에 위치 결정한다(4-7).

이와 같이 하여 블랭킷(BL)의 프리얼라이먼트 처리가 완료되면, 흡착밸브(V52)가 개방되고, 이에 의해 홈(511, 512)에 대하여 조압된 부압이 공급되어 블랭킷(BL)이 흡착 플레이트(51)에 흡착된다(4-8). 또한, 각 하 가이드 구동모터(M82a∼M82d)가 회전축을 역방향으로 회전시켜, 각 하측 가이드(821b∼824b)를 블랭킷(BL)으로부터 이간시킨다(4-9). 이에 의해, 도 14 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 패터닝 처리의 준비가 완료된다.

C-5. 패터닝(단계 S5)

여기에서는, 블랭킷 두께가 계측된 후에, 패터닝이 실행된다. 즉, 도 15 중의 (a)란의 「단계 S5」에 나타내는 바와 같이, 센서 수평 구동 실린더(CL52)가 동작하여 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)를 블랭킷(BL)의 우단부의 바로 상방 위치에 위치 결정한다(5-1). 그리고, 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)가 블랭킷(BL)의 두께에 관련하는 정보를 제어부(6)에 출력하고, 이에 의해 블랭킷(BL)의 두께가 계측된다(5-2). 그 후에, 상기 센서 수평 구동 실린더(CL52)가 역방향으로 동작하여 슬라이드 플레이트(562)를 (-X) 방향으로 슬라이드시켜 블랭킷 두께 계측 센서(SN51)를 흡착 플레이트(51)로부터 퇴피시킨다(5-3).

다음으로, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 소정 방향으로 회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 아래쪽 방향(-Z)으로 하강시켜 판(PP)을 블랭킷(BL)의 근방으로 이동시킨다. 또한, 제2 스테이지 승강 모터(M32)가 회전축을 회전시켜, 좁은 피치로 흡착 플레이트(37)를 승강시켜 연직 방향(Z)에서의 판(PP)과 블랭킷(BL)의 간격, 갭량을 정확하게 조정한다(5-4). 또한, 이 갭량은 판(PP) 및 블랭킷(BL)의 두께 계측 결과에 기초하여 제어부(6)에 의해 결정된다.

그리고, 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)가 동작하여, 누름부재(71)를 하강시켜 블랭킷(BL)의 주연부를 전체 둘레에 걸쳐 누름부재(71)로 압착시킨다(55).그것에 이어서, 밸브(V51, V52)가 동작하여 흡착 플레이트(51)와 블랭킷(BL) 사이에 에어를 부분적으로 공급하여 블랭킷(BL)을 부분적으로 팽창시킨다. 이 부상(浮上) 부분이 상측 스테이지부(3)에 유지된 판(PP)에 압착된다(56). 그 결과, 도 15 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 블랭킷(BL)의 중앙부가 판(PP)에 밀착되어 판(PP)의 하면에 미리 형성된 패턴(도시 생략)이 블랭킷(BL)의 상면에 미리 도포된 도포층과 맞닿아 해당 도포층을 파터닝하여 패턴층을 형성한다.

C-6. 판 박리(단계 S6)

도 15 중의 (c)란의 「단계 S6」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(6-1)∼(6-5)를 실행한다. 즉, 제2 스테이지 승강 모터(M32)가 회전축을 회전시켜 흡착 플레이트(37)가 상승하여 판(PP)을 블랭킷(BL)으로부터 박리 시킨다(6-1). 또한, 박리 처리를 행하기 위해 판(PP)을 상승시키는 것과 병행하여 적시에, 밸브(V51, V52)의 개폐 상태를 전환하고, 블랭킷(BL)에 부압을 부여하여 흡착 플레이트(37) 측으로 끌어들인다. 그 후, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 상승시켜 판(PP)을 이오나이저(91)와 거의 동일 높이의 제전위치에 위치 결정한다(6-2). 또한, 누름 부재 승강 실린더(CL71∼CL73)가 동작하여, 누름부재(71)를 상승시켜 블랭킷(BL)의 누름부를 해제한다(6-3). 그것에 이어서, 이오나이저(91)가 작동하여 상기 판 박리 처리시에 발생하는 정전기를 제전한다(6-4). 이 제전처리가 완료되면, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 도 15 중의 (d)란에 나타내는 바와 같이, 판(PP)을 흡착 유지한 채로 흡착 플레이트(37)가 초기 위치(판 흡착 위치(XP23)보다 높은 위치)까지 상승한다(65).

C-7. 판 퇴피(단계 S7)

도 16 중의 (a)란의 「단계 S7」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(7-1)∼(7-7)를 실행한다. 즉, 회전 액츄에이터(RA2, RA2)가 동작하여, 판용 핸드(252, 252)를 180°회전시켜 원점 위치로부터 반전 위치에 위치 결정한다(7-1). 이에 의해, 핸드 자세가 미사용 자세로부터 사용이 끝난 자세로 전환되어, 사용이 끝난 판(PP)의 수취 준비가 완료된다. 그리고, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시킨다(7-2). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)이 판 흡착 위치(XP23)로 이동하여 위치 결정된다.

한편, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 판(PP)을 흡착 유지한 채로 흡착 플레이트(37)가 판용 셔틀(25L)의 핸드(252, 252)를 향하여 하강하여 핸드(252, 252) 위에 판(PP)을 위치시킨 후, 밸브(V31, V32)가 폐쇄되고, 이에 의해 흡착홈(371) 및 흡착패드(38)에 의한 판(PP)의 흡착이 해제되어 반송 위치에서의 판(PP)의 주고받기가 완료된다(7-3). 그리고, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 역회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 초기 위치까지 상승시킨다(7-4). 그 후, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시킨다(75). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)이 사용이 끝난 판(PP)을 유지한 채로 중간 위치(XP22)로 이동하여 위치 결정된다.

C-8. 기판 흡착(단계 S8)

도 16 중의 (a)란의 「단계 S8」에 나타내는 바와 같이, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시킨다(8-1). 이에 의해, 처리 전의 기판(SB)을 유지하는 기판용 셔틀(25R)이 기판 흡착 위치(XP23)로 이동하여 위치 결정된다. 그리고, 판(PP)의 프리얼라이먼트 처리(32, 33) 및 흡착 플레이트(37)에 의한 판(PP)의 흡착 처리(3-4)와 마찬가지로 하여, 기판(SB)의 프리얼라이먼트 처리(8-2, 8-3) 및 기판(SB)의 흡착 처리(8-4)가 실행된다.

그 후, 흡착 검출 센서 SN31(도 2)에 의해 기판(SB)의 흡착이 검출되면, 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 기판(SB)을 흡착 유지한 채로 흡착 플레이트(37)를 연직 상방으로 상승시켜 기판 흡착 위치(XP23)보다 높은 위치로 기판(SB)을 이동시킨다(8-5). 그리고, 기판용 셔틀 승강 모터(M22R)가 회전축을 회전시켜, 승강 플레이트(251)를 연직 상방으로 이동시켜, 기판용 셔틀(25R)을 프리얼라이먼트 위치로부터 반송 위치로 이동시켜 위치 결정한다(8-6). 그 후, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시켜, 도 16 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 비워진 기판용 셔틀(25R)을 중간 위치(XP24)에 위치 결정한다(8-7).

C-9. 전사(단계 S9)

도 17 중의 (a)란의 「단계 S9」에 나타내는 바와 같이, 여기에서는, 블랭킷 두께가 계측되어, 정밀 얼라이먼트가 더 실행된 후에, 전사 처리가 실행된다. 즉, 도 17 중의 (a)란의 「단계 S9」에 나타내는 바와 같이, 패터닝 처리(단계 S5)의 서브 단계(5-1∼5-3)와 마찬가지로 하여, 블랭킷(BL)의 두께가 계측된다(9-1∼9-3). 또한, 이와 같이 패터닝 직전뿐만 아니라, 전사 직전에 있어서도 블랭킷(BL)의 두께를 계측하는 주된 이유는 블랭킷(BL)의 일부가 팽윤함으로써 블랭킷(BL)의 두께가 경시 변화되기 때문에, 전사 직전으로의 블랭킷 두께를 계측함으로써 고정밀의 전사 처리를 행하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 소정 방향으로 회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 아래쪽 방향 (-Z)으로 하강시켜 기판(SB)을 블랭킷(BL)의 근방으로 이동시킨다. 또한, 제2 스테이지 승강 모터(M32)가 회전축을 회전시켜, 좁은 피치로 흡착 플레이트(37)를 승강시켜 연직 방향(Z)에서의 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 간격, 즉 갭량을 정확하게 조정한다(9-4). 이 갭량에 관하여는, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 두께 계측 결과에 기초하여 제어부(6)에 의해 결정된다. 다음의 서브 단계(95)에서는, 패터닝(단계 S5)과 마찬가지로, 누름부재(71)에 의한 블랭킷(BL)의 주연부의 압착을 행한다.

이와 같이 하여, 기판(SB)과 블랭킷(BL)은 모두 프리얼라이먼트 되고, 또한 전사 처리에 적절한 간격만큼 이간되어 위치 결정되지만, 블랭킷(BL)에 형성된 패터닝층을 기판(SB)에 정확하게 전사하기 위해서는 양쪽을 정밀하게 위치 조제할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 서브 단계(9-6∼9-8)이 실행된다(정밀 얼라이먼트).

여기에서는, 얼라이먼트부(4)의 Z축 구동모터(M45a∼45d)가 작동하여 각 촬상유닛(45a∼45d)로 블랭킷(BL)에 패터닝된 얼라이먼트 마크에 대하여 초점이 맞도록 핀트(pint) 조정이 실행된다(9-6). 그리고, 각 촬상유닛(45a∼45d)로 촬상되는 화상이 제어부(6)의 화상 처리부(65)에 출력된다(9-7). 그리고, 그러한 화상에 기초하여 제어부(6)는 기판(SB)에 대하여 블랭킷(BL)을 위치 맞춤하기 위한 제어량을 구하고, 또한 얼라이먼트부(4)의 X축 구동모터(M42, M44) 및 Y축 구동모터(M41, M43)의 동작 지령을 작성한다. 그리고, X축 구동모터(M42, M44) 및 Y축 구동모터(M41, M43)가 상기 제어 지령에 따라 작동하여 흡착 플레이트(51)를 수평 방향으로 이동시키는 것과 함께 연직 방향(Z)으로 뻗는 가상 회전축 둘레로 회전시켜 블랭킷(BL)을 기판(SB)에 정밀하게 위치 조제한다(9-8).

그리고, 밸브(V51, V52)가 동작하여 흡착 플레이트(51)와 블랭킷(BL)사이에 에어를 부분적으로 공급하여 블랭킷(BL)을 부분적으로 팽창시킨다. 이 부상(浮上) 부분이 상측 스테이지부(3)에 유지된 기판(SB)에 압착된다(9-9). 그 결과, 도 17 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 블랭킷(BL)이 기판(SB)에 밀착된다. 이에 의해, 블랭킷(BL)측의 패턴층이 기판(SB)의 하면의 패턴과 정밀하게 위치 조제해 되면서, 기판(SB)에 전사된다.

C-10. 기판 박리(단계 S10)

도 18 중의 (a)란의 「단계 S10」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(10-1)∼(10-5)를 실행한다. 즉, 판 박리(단계 S6)와 마찬가지로, 블랭킷(BL)으로부터의 기판(SB)의 박리(10-1), 제전위치에의 기판(SB)의 위치 결정(10-2), 누름부재(71)에 의한 블랭킷(BL)의 압착 해제(10-3), 제전(10-4)을 실행한다. 그 후, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 도 18 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 기판(SB)을 흡착 유지한 채로 흡착 플레이트(37)가 초기 위치(반송 위치보다 비싼 위치)까지 상승한다(10-5).

C-11. 기판 퇴피(단계 S11)

도 19 중의 (a)란의 「단계 S11」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(11-1)∼(11-4)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시킨다(11-1). 이에 의해, 기판용 셔틀(25R)이 기판 흡착 위치(XP23)로 이동하여 위치 결정된다.

한편, 제1 스테이지 승강모터(M31)가 회전축을 회전시켜, 기판(SB)을 흡착 유지한 채로 흡착 플레이트(37)를 기판용 셔틀(25R)의 핸드(252, 252)를 향하여 하강시킨다. 그 후, 밸브(V31, V32)가 폐쇄디고, 이에 의해 흡착홈(371) 및 흡착패드(38)에 의한 기판(SB)의 흡착이 해제된다(11-2). 그리고, 제1 스테이지 승강 모터(M31)가 회전축을 역회전시켜, 흡착 플레이트(37)를 초기 위치까지 상승시킨다(11-3). 그 후, 셔틀 수평 구동모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시켜 해당 기판(SB)을 유지한 채로 기판용 셔틀(25R)을 중간 위치(XP24)로 이동시켜 위치 결정한다(11-4).

C-12. 블랭킷 취출(단계 S12)

도 19 중의 (a)란의 「단계 S12」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(12-1)∼(12-6)를 실행한다. 즉, 밸브(V51, V52)가 동작하여 흡착 플레이트(51)에 의한 블랭킷(BL)의 흡착을 해제한다(12-1). 그리고, 핀 승강 실린더(CL51)가 동작하여 리프트 플레이트(551)를 상승시켜, 사용이 끝난 블랭킷(BL)을 흡착 플레이트(51)로부터 연직 상방으로 들어 올린다(12-2).

다음으로, 블랭킷용 셔터 구동 실린더(CL13)가 동작하여, 블랭킷용 셔터 (도시 생략)를 이동시켜 해당 셔터를 개방한다(12-3). 그리고, 블랭킷 반송 로봇이 장치(100)에 액세스하여 사용이 끝난 블랭킷(BL)을 리프트 핀(552)의 정부로부터 수취하여, 장치(100)로부터 퇴피한다(12-4). 이것에 이어서, 블랭킷용 셔터 구동 실린더(CL13)가 동작하여, 블랭킷용 셔터를 이동시켜 해당 셔터를 폐쇄한다(12-5). 또한, 핀 승강 실린더(CL51)가 동작하여 리프트 플레이트(551)를 하강시켜, 리프트 핀(552)을 흡착 플레이트(51)보다 아래쪽 방향 (-Z)으로 하강시킨다(12-6).

C-13. 판 취출(단계 S13)

도 19 중의 (a)란의 「단계 S13」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(13-1)∼(13-5)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀유지 플레이트(24)가 (＋X) 방향으로 이동한다(13-1). 이에 의해, 판용 셔틀(25L)이 판 주고받기 위치(XP21)로 이동하여 위치 결정된다. 또한, 판용 셔터 구동 실린더(CL11)가 동작하여, 셔터(18)를 개방한다(13-2). 그것에 이어서, 제어부(6)로부터의 동작 지령에 따라 판용 반입출유닛이 사용이 끝난 판(PP)을 인쇄장치(100)으로부터 취출한다(13-3). 이와 같이 하여 판(PP)의 반출이 완료되면, 상기 밸브의 개폐 상태를 원래대로 되돌림으로써 판용 셔터 구동 실린더(CL11)가 역방향으로 작동하여 판용 셔터(18)을 원래의 위치로 되돌려 셔터(18)를 폐쇄한다(13-4). 그리고, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시켜, 판용 셔틀(25L)을 중간 위치(XP22)에 위치 결정한다(13-5).

C-14. 기판 취출(단계 S14)

도 19 중의 (a)란의 「단계 S14」에 나타내는 바와 같이, 서브 단계(14-1)∼(14-5)를 실행한다. 즉, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜, 셔틀 유지 플레이트(24)를 (-X) 방향으로 이동시킨다(14-1). 이에 의해, 기판용 셔틀(25R)이 기판 주고받기 위치(XP25)로 이동하여 위치 결정된다. 또한, 기판용 셔터 구동 실린더(CL12)가 동작하여, 셔터(19)를 개방한다(14-2). 그것에 이어서, 제어부(6)로부터의 동작 지령에 따라 기판용 반입출유닛이 전사 처리를 받은 기판(SB)을 인쇄장치(100)로부터 취출한다(14-3). 이와 같이 하여 기판(SB)의 반출이 완료되면, 기판용 셔터 구동 실린더(CL12)가 역방향으로 작동하여 기판용 셔터(19)를 원래의 위치로 되돌려 셔터(19)를 폐쇄한다(14-4). 그리고, 셔틀 수평 구동 모터(M21)가 회전축을 회전시켜 셔틀 유지 플레이트(24)를 (＋X) 방향으로 이동시켜, 기판용 셔틀(25R)을 중간 위치(XP24)에 위치 결정한다(14-5). 이것에 의하여, 인쇄장치(100)는 도 19 중의 (b)란에 나타내는 바와 같이, 초기 상태로 복귀된다.

D.정밀 얼라이먼트 동작

다음으로, 본 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트(도 17, 서브 단계(9-8))의 보다 구체적인 동작에 관하여 더 상세히 설명한다. 이 정밀 얼라이먼트 동작은 프리얼라이먼트부(8)에 의해 개략 위치가 조정된 기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 XY평면에서의 상대적인 위치를 보다 정밀하게 맞추기 위한 처리이다. 그리고, 본 발명에 따른 얼라이먼트 방법을 적용함으로써 고정밀도로, 예를 들면 ±3㎛ 정도의 정밀도로 양자의 위치 맞춤을 행하는 것이다. 상정하는 기판(SB)의 평면 크기는 350mm×300mm정도이다.

이 실시형태의 정밀 얼라이먼트 동작에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 각각 위치 기준이 되는 얼라이먼트 마크를 형성하고, 이러한 위치 관계를 조정함으로써, 기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 정밀 얼라이먼트의 최종적인 목적은 블랭킷(BL) 위에 담지된 패턴이 기판(SB) 위의 소정 위치에 올바르고 전사되도록 하는 것에 있다. 한편, 판(PP)에 의해 블랭킷(BL) 위에 형성되는 패턴의 블랭킷(BL) 위에서의 위치는 패터닝시의 판(PP)과 블랭킷(BL)의 위치 관계에 따라 다소의 변동이 있다. 따라서, 정밀 얼라이먼트 동작에서는, 블랭킷(BL) 위에 담지된 패턴과 기판(SB)의 위치 관계가 적절히 조정되면 충분하고, 블랭킷(BL) 자체의 기판(SB)에 대한 자세를 제어할 필요는 없다.

D-1. 얼라이먼트 마크

도 20은 정밀 얼라이먼트 동작을 위한 얼라이먼트 마크의 배치를 나타내는 도면이다. 기판(SB) 및 블랭킷(BL)은 거의 동일한 평면 크기를 갖는 판상체(板狀體)이며, 양쪽을 겹쳐 맞추었을 때에 서로 대응하는 위치에, 각각 얼라이먼트 마크가 형성된다. 즉, 판상의 기판(SB)의 중앙부에는, 회로 패턴 등의 소정 패턴이 형성되어 최종적으로 디바이스로서 기능하는 유효 패턴 영역(PR)이 설정된다. 이에 대응하는 블랭킷(BL)의 표면 영역이 블랭킷(BL)의 유효 패턴 영역(PR)이며, 기판(SB)에 전사 해야 할 패턴은 판(PP)에 의해 이 영역(PR)에 패터닝된다. 도 20의 예에서는, 직사각형 기판(SB)의 중앙부의 직사각형 영역을 유효 패턴 영역(PR)으로 하고 있지만, 이러한 형상은 직사각형에 한정되는 것은 아니며 임의이다.

그리고, 유효 패턴 영역(PR)의 네 모퉁이의 외측, 기판(SB)의 각부(角部)에 근접하는 영역을, 얼라이먼트 마크 형성 영역(AR)으로 하고 있다. 기판(SB)에 있어서는, 예를 들면, 포트리소그래피 기술에 의해 미리 얼라이먼트 마크가 4개소의 얼라이먼트 마크 형성 영역(AR)의 각각에 형성되어 있다. 한편, 블랭킷(BL)의 각 얼라이먼트 마크 형성 영역(AR)에 형성되는 얼라이먼트 마크는 유효 패턴 영역(PR)에 형성되는 패턴과 함께, 판(PP)을 이용하여 패턴 형성 재료에 의해 패터닝된다. 그 때문에, 패터닝시의 판(PP)과 블랭킷(BL)의 위치 관계에 상관없이, 블랭킷(BL) 위에서 유효 패턴 영역(PR)에 형성되는 패턴과 얼라이먼트 마크 형성 영역(AR)에 형성되는 얼라이먼트 마크의 위치 관계는 변하지 않는다. 이에 의해, 얼라이먼트 마크를 이용한 위치 맞춤에 의해 기판(SB)과 블랭킷(BL) 위의 패턴과의 위치 관계가 일정하게 유지된다.

도 21a 내지 도 21c는 얼라이먼트 마크의 패턴의 예를 나타내는 도면이다. 보다 상세하게는, 도 21a는 이 실시형태에 있어서 기판에 형성되는 제1 얼라이먼트 마크의 구성요소인 제1 얼라이먼트 패턴을 나타내고, 도 21b는 이 실시형태에 있어서 블랭킷에 형성되는 제2 얼라이먼트 마크의 구성요소인 제2 얼라이먼트 패턴을 나타낸다. 또한, 도 21c는 이러한 얼라이먼트 패턴의 공간 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다.

도 21a에 나타내는 바와 같이, 기판(SB)에 형성되는 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)은 핀트가 맞지 않는 상태에서도 도형(圖形)이 소실되지 않을 정도의 크기, 예를 들면, 1변(邊)이 50㎛ 정도의 직사각형(이 예에서는, 정방형)으로, 사방으로 둘러싸인 내부가 일정하게 칠해진 중실(中實)의 도형이다.

한편, 도 21b에 나타내는 바와 같이, 블랭킷(BL)에 형성되는 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)은 예를 들면, 1변이 120㎛ 정도의 직사각형으로 내부가 빠져나간 공백으로 된 환(環)형상의 중공(中空)의 도형이다. 정방형을 이루는 각 변의 선폭은 예를 들면, 10㎛이며, 따라서 내부의 정방형의 1변은 100㎛ 정도이다. 그 때문에 중심을 공통으로 하여, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)과 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)을 겹쳐 놓았을 때에, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)이 제2 얼라이먼트 패턴(AP2) 내부의 공백 부분에 쏙 들어가는 치수로 되어 있다.

이러한 패턴이 갖는 공간 주파수 성분을 비교하면, 도 21c에 나타내는 바와 같이, 중실 도형인 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)이 중공 도형인 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)보다 많은 저주파 성분을 포함하고 있다. 즉, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)이, 공간 주파수의 스펙트럼이 저주파수 측으로 치우쳐 있다. 후술하는 정밀 얼라이먼트 동작에서는, 이 특징을 이용하여 각 얼라이먼트 패턴의 위치 검출을 행한다.

즉, 상기와 같이 구성된 얼라이먼트 패턴을 얼라이먼트부(4)의 촬상부(45)에 의해 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 얼라이먼트 패턴을 검출하여 기판(SB)과 블랭킷(BL)(엄밀하게는 블랭킷(BL) 위의 패턴)의 위치 관계를 파악하고, 필요에 따라 이러한 위치를 맞추기 위한 조정 동작을 행한다.

또한, 상세히 설명하였지만, 본 실시형태의 제1 얼라이먼트 마크 및 제2 얼라이먼트 마크는 각각 상기한 얼라이먼트 패턴을 구성요소로 하여 이것을 1개 또는 복수 포함하는 것이다. 다만, 본 발명에 따른 얼라이먼트 방법을 적용한 본 실시형태의 정밀 얼라이먼트 동작 자체는 단일의 얼라이먼트 패턴만으로 이루어지는 얼라이먼트 마크에 의해도 성립된다. 따라서, 여기에서는, 단일의 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)으로 이루어지는 제1 얼라이먼트 마크를 기판(SB)에 형성하고, 단일의 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)로 이루어지는 제2 얼라이먼트 마크를 블랭킷(BL)에 형성한 예를 이용하여 얼라이먼트 동작의 원리를 설명한다.

D-2. 정밀 얼라이먼트의 원리

도 22는 정밀 얼라이먼트를 위한 촬상 동작을 나타내는 도면이다. 상기한 바와 같이, 이 실시형태의 얼라이먼트부(4)는 4조(組)의 촬상부(45)를 갖고 있지만, 그것들은 동일 구조이므로, 여기에서는, 그 중 1개의 촬상부(45a)의 동작에 관하여 설명한다.

상기한 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)이 형성된 기판(SB)은 상측 스테이지부(3)의 흡착 플레이트(37)의 하면에 그 얼라이먼트 마크 형성면을 하향(下向)으로 하여 흡착 유지되어 있다. 한편, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 형성된 블랭킷(BL)은 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트(51)에 그 얼라이먼트 마크 형성면을 상향(上向)으로 하여 흡착 유지되어 있다. 따라서, 기판(SB)과 블랭킷(BL)은, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리가 서로 대향하도록 배치된다. 이에 의해, 연직 방향(Z방향)에서의 양 얼라이먼트 마크 사이의 거리를 작게 할 수 있다. 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이의 간격(Gsb)에 있어서는, 이것을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 장치 각 부의 치수 정밀도나 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 휨 등을 고려하면, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 예정되지 않은 접촉을 막기 위해서는 어느 정도 떼어 놓지 않을 수 없다. 여기에서는, 예를 들면, 간격(Gsb)을 300㎛로 한다.

블랭킷(BL) 표면의 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)은 하측 스테이지부(5)의 흡착 플레이트(51)에 설치된 석영창(52a)의 바로 위에 배치된다. 바꾸어 말하면, 석영창(52a)은 블랭킷(BL)의 하나의 얼라이먼트 마크 형성 영역(AR)(도 20)의 바로 아래 위치에 설치되어 있다. 이것과 대응하는 위치에 설치된 기판(SB)측의 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)도, 석영창(52a)에 면하는 위치에 배치된다.

블랭킷(BL)은 유리판 또는 투명 수지판의 표면에 예를 들면, 실리콘 고무에 의한 얇은 탄성층이 형성된 것이며, 광투과성을 갖는다. 따라서, 하측 스테이지부(5)의 하부에서는, 석영창(52a) 및 블랭킷(BL)을 통하여 제1 얼라이먼트 패턴(AP1) 및 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 동시에 내다볼 수 있는 상태로 되어 있다. 또한, 기판에 전사(轉寫)해야 할 패턴 및 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)은 블랭킷(BL)의 탄성층의 표면에 형성된다. 즉, 블랭킷(BL)의 주면(主面) 중, 탄성층이 형성된 측의 한쪽 주면이 패턴 및 얼라이먼트 마크의 형성면으로 되어 있다.

석영창(52a)의 아래쪽(-Z)에는, 촬상부(45a)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 석영창(52a)의 바로 아래 위치에, 대물렌즈(455), 반투명경(457) 및 CCD 카메라(CMa)의 수광면(458)이 이 순번으로 배치되어 있다. 대물렌즈(455)의 광축은 대략 연직 방향과 일치하여 있고, 그 광축상에 석영창(52a) 및 수광면(458)이 각각 배치되어 있다.

반투명경(457)에는, 측방으로부터 광원(456)으로부터의 광이 입사되며, 그 광은 반투명경(457)으로 반사되어 석영창(52a)을 향하여 출사되어, 석영창(52a)을 통하여 제1 및 제2 얼라이먼트 패턴을 조사한다. CCD 카메라 수광면(458)은 석영창(52a)에 면하여 배치된 제1 얼라이먼트 패턴(AP1) 및 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)을 동일 시야 내에서 일괄하여 촬상한다.

대물렌즈(455), 반투명경(457), 수광면(458) 및 광원(456)은 일체적으로, XY테이블(451)에 의해 XY평면을 따른 방향으로, 또한 정밀 승강 테이블(452)에 의해 연직 방향(Z방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 대물렌즈(455)의 전측(前側) 초점은 정밀 승강 테이블(452)에 의해 블랭킷(BL)의 얼라이먼트 마크 형성면에 맞출 수 있다. 한편, 후측(後側) 초점은 미리 CCD 카메라의 수광면(458)에 맞출 수 있고 있다. 이 때문에, CCD 카메라 수광면(458)에는, 블랭킷(BL)에 형성된 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 핀트가 맞은(초점 내의) 광학상이 결상되어, CCD 카메라(CMa)에 의해 이 광학상이 촬상된다.

도 23은 정밀 얼라이먼트 동작의 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이 처리에 있어서, 단계 S901 및 S902는 각각 도 17의 서브 단계(9-6)(9-7)에 대응하는 처리이며, 도 17의 서브 단계(98)로서 나타낸 「정밀 얼라이먼트」는 도 23 중 단계 S903내지 S910에 대응하고 있다. 먼저, 정밀 승강 테이블(452)에 의해, 촬상부(45)의 핀트가 블랭킷(BL)의 얼라이먼트 마크 형성면(표면)에 조정된다(단계 S901). 구체적으로는, 예를 들면, 다음과 같이 할 수 있다.

제1 방법에서는, 직전에 계측된 블랭킷(BL)의 두께에 기초하여, 대물렌즈(455)의 전측 초점이 블랭킷(BL)의 표면에 일치하도록, 정밀 승강 테이블(452) 의해 촬상부(45)의 상하 방향 위치가 조정된다. 즉, 블랭킷 두께의 계측 결과로부터, 흡착 스테이지(51)에 유지된 블랭킷(BL)의 표면의 Z방향 위치를 산출한다. 그리고, 정밀 승강 테이블(452)에 의해 대물렌즈(455)의 Z방향 초점 위치를 블랭킷(BL) 표면에 맞춘다.

또한, 이를 대신하는 제2 방법에서는, 정밀 승강 테이블(452)에 의해 촬상부(45)를 상하 방향(Z방향)으로 작동시킴으로써 초점 위치를 Z방향으로 일정 피치로 변경 설정하면서, 그때마다 CCD 카메라(CMa) 등에 의한 촬상을 행한다. 그리고, 촬상되는 얼라이먼트 패턴(AP2)의 화상으로부터, 화상 콘트라스트가 최대로 되는 위치를 산출하여, 그 위치에 대물렌즈(455)의 초점 위치를 맞춘다.

상기 2개의 방법 중 어느 하나에 의해서도 핀트 조정을 행할 수 있다. 또한 이들을 오퍼레이터의 조작 입력에 의해 선택할 수 있도록 하여도 좋다. 이와 같이 하여 촬상부(45)의 핀트가 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 형성된 블랭킷(BL)의 표면에 맞출 수 있다. 이 이후는 광축의 흔들림에 기인하는 검출 오차를 일으키게 하기 위해, 촬상부(45)의 상하 방향 위치를 움직이지 않게 한다.

이 때, 4개의 촬상부(45a∼45d)가 일체적으로 상하 이동되어도 좋고, 또 각 촬상부(45a∼45d)가 각각 개별의 이동량으로 상하 이동하도록 하여도 좋다. 전자(前者)의 경우, 블랭킷 두께의 측정을 대표적으로 1개소만으로 계측하면 끝나므로 처리 시간을 단축할 수 있다.

또한 후자(後者)의 경우, 블랭킷(BL)의 위치에 의한 두께의 차이에도 대응하여 보다 미세한 조정을 행하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여 핀트 조정이 이루어진 상태에서는, 각 CCD 카메라(CMa∼CMd)의 시야에는, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1) 및 이에 대응하는 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 들어가 있고, 이 중 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 핀트가 맞은 상태이다.각 CCD 카메라(CMa∼CMd)는 각각 이 화상을 촬상하고, 화상 데이터를 화상 처리부(65)에 송출한다(단계 S902). 화상 처리부(65)는 이와 같이 하여 촬상된 화상에 대하여 소정의 화상 처리를 행하고, 화상 내에서의 제1 및 제2 얼라이먼트 패턴(AP1, AP2)의 위치 검출을 행한다(단계 S903, S904). 구체적으로는, 이들의 중심 위치(Glm, G2m)를 검출한다.

도 24a 내지 도 24c는 CCD 카메라로 촬상된 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 촬상된 화상(IM)에는, 도 24a에 나타내는 바와 같이, 핀트가 맞은 상태에서 높은 화상 콘트라스트로 촬상된 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 상(像)이 포함된다. 따라서, 촬상된 화상으로부터 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 중심 위치(G2m)를 검출하는 것은 비교적 용이하다. 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)을 환형상 직사각형의 중공 도형으로 한 경우, 예를 들면, 다음과 같이 하여 중심 위치를 구할 수 있다. 도 24b에 나타내는 바와 같이, 화상 내의 각 위치마다의 휘도를 소정의 문턱값으로 이치화함으로써 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 엣지(edge) 부분을 추출한다. 그 결과로부터, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 윤곽을 추정하여 그 중심(G2m)의 위치를 구할 수 있다(단계 S903). 특히, 패턴의 외형 치수나 선폭 등의 특징을 미리 알고 있으므로, 그러한 특징에 특화된 화상 처리를 적용할 수 있다.

한편, 기판측에 형성된 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)에 있어서는, 반드시 핀트가 맞는다고는 할 수 없다. 광축 방향에서의 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)과 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 간격이 대물렌즈(455)의 피사계 심도 이하이면, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)과 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 양쪽 모두에 핀트가 맞은 화상을 촬상하는 것이 가능하다. 그러나, 얼라이먼트 패턴간의 간격이 대물렌즈(455)의 피사계 심도보다 클 때, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 핀트를 맞추면 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)는 피사계 심도 바깥으로 되어 핀트가 맞지 않아, 윤곽이 희미해진 화상으로서 촬상된다.

본 실시형태에서는, 5배 정도의 배율을 갖는 대물렌즈(455)을 사용하고 있고, 그 피사계 심도는 ±30㎛(합초(合焦)범위로서, 60㎛) 정도이다. 한편, 장치(100)에 세팅된 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 간격(Gsb)은 300㎛ 정도이다. 이러한 조건에서는, 양 얼라이먼트 패턴에 동시에 핀트를 맞추는 것은 불가능하다. 즉, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 핀트를 맞추면, 필연적으로 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)에는, 핀트가 맞지 않는다. 본 실시형태의 정밀 얼라이먼트 방법은 이러한 경우에도 대응하여 고정밀도의 위치 맞춤을 가능하게 하는 것이다.

제1 얼라이먼트 패턴(AP1)에 핀트가 맞지 않을 때, 도 24a에 나타내는 바와 같이, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)는 파선으로 나타내는 본래의 외형보다 크고, 또한, 윤곽이 희미해진 상태로 촬상되어 있다. 따라서 원래의 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 형상이 가지고 있던 공간 주파수 성분 중 비교적 높은 주파수 성분은 없어져 있다. 이 때문에, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 경우와 같이 엣지를 추출하는 방법은 적용이 어렵고 또 검출 오차도 커진다고 생각할 수 있다. 따라서, 도 24c에 나타내는 바와 같이, 휘도 레벨의 피크 위치를 가지고 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 중심 위치를 구한다.

이 때, 도 21c에 나타낸 바와 같이, 미리 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 형상을 낮은 공간 주파수 성분을 많이 포함하는 것으로 해둠으로써, 화상 정보의 손실을 억제하여 중심 위치의 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 특히 쉐이딩 보정을 따르는 화상 처리를 행하는 경우에는, 이에 의해 낮은 주파수 성분도 없어지기 때문에, 공간 주파수의 분포가 저주파수 측으로 모인 형상의 패턴을 이용하는 것이 유효하다.

또한, 원래의 형상에 포함되는 고주파 성분이 없어지는 것을 미리 알고 있으므로, 중심 위치의 검출에 대하여 고주파 성분은 유용성을 가지지 않고, 오히려 노이즈로서 작용하는 것이다. 따라서, 화상으로부터 고주파 성분을 제거하는 저역 필터링 처리를 행하고, 제거 후의 화상으로부터 중심 위치를 검출하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 핀트가 맞지 않은 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 중심(Glm)의 위치를 검출한다(단계 S904).

도 24a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 중심 위치(Glm)를 기준으로 하였을 때, 본래, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치 관계가 적절하다라고 할 때에 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 위치해야 할 중심의 위치를 부호 G2t에 의해 나타낸다. 그러나, 실측된 중심(G2m)의 위치는 반드시 이것과 일치하지 않고, 이것들을 일치시키기 위해 정밀 얼라이먼트 동작이 필요하다. 즉 정밀 얼라이먼트 동작에서는, 도 24a에서 화살표로 나타내는 바와 같이, 검출되는 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 중심 위치(G2m)를 그 적정 위치(G2t)에 일치시키도록 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 상대 위치를 조정한다. 이 실시형태에서는, 촬상 결과에 기초하여 얼라이먼트 스테이지(44)의 스테이지 톱(stage top)(442)의 필요 이동량을 산출하고 이것을 이동시킴으로써, 스테이지 톱(442)에 지지된 하측 스테이지부(5) 및 이것에 재치된 블랭킷(BL)을 이동시켜, 기판(SB)에 대한 위치 맞춤을 행한다.

상기와 같이 하여 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 중심(Glm), 및 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 중심(G2m)의 위치가 검출되면, 이어서 그들 사이의 위치 어긋량을 산출한다(단계 S905). 여기서 산출해야 하는 것은, 검출된 2개의 얼라이먼트 패턴 각각의 중심(Glm, G2m)간의 위치 어긋량이 아니라, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)의 중심 위치(Glm)로부터 유도되는 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 적정한 중심 위치(G2t)와, 실측에 의해 검출된 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 중심 위치(G2m)와의 사이의 위치 어긋량이다. 또한, 제1 및 제2 얼라이먼트 패턴이 그 중심 위치가 공통으로 되도록 배치되어 있는(즉, G2t가 Glm으로 동일) 경우에는, 당연하게 2개의 얼라이먼트 패턴 각각의 중심(Glm, G2m)간의 위치 어긋량이, 구해야 할 양으로 된다.

또한, XY평면 내에 있어 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이에 생기는 위치 어긋남으로서는, X방향 및 Y방향에의 어긋남뿐만 아니라, 비틀림, 즉 연직축 둘레의 회전 각도가 서로 다른 유형의 어긋남이 있다. 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 각각에 마련한 한 쌍의 얼라이먼트 패턴의 중심 위치의 조정에서는, 이 연직축 둘레의 회전 방향(이하, 「θ방향」이라고 칭한다)으로의 어긋남을 보정하는 것이 어렵다. 특히 한쪽의 얼라이먼트 패턴이 핀트가 맞지 않는 상태로 촬상되어 있을 때, 희미해진 화상으로부터 그 패턴의 회전 각도를 파악하는 것은 곤란하다.

이 실시형태에서는, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 4모퉁이 각각에 각 한 쌍의 얼라이먼트 마크를 마련하고(도 20), 이것들을 4조의 촬상부(45)로 촬상한다(도 6). 그리고, 이것들 4조의 촬상부(45)로 촬상된 화상의 각각으로부터, 이하와 같이 하여 X, Y 및 θ방향의 위치 어긋남을 보정함으로써, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 고정밀도의 위치 맞춤을 가능하게 하고 있다.

도 25, 도 26a 및 도 26b는 이 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트의 원리를 설명하는 도면이다. 보다 상세하게는, 도 25는 촬상 결과로부터 가상 평면에 재배치되는 얼라이먼트 패턴의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 26a 및 도 26b는 이것에 근거하는 위치 어긋남 보정의 원리를 설명하는 도면이다. 이러한 도면 및 이후의 도 27에서의 좌표축의 방향은 촬상부(45)에 의한 촬상의 형태를 따라, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)에 형성된 얼라이먼트 패턴을 아래쪽으로부터 올려본 상태에서의 내다본 상태의 것을 나타내고 있다.

여기에서는, 기판(SB)의 위치를 기준으로 하여, 블랭킷(BL)의 위치를 이것에 맞추기 위한 블랭킷(BL)의 이동량을 산출하는 것으로 하고, 그 기본적인 사고를 설명한다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 4조의 CCD 카메라(CMa∼CMd)에 의해 촬상된 화상(IMa∼IMd)를 가상적인 XY평면에 재배치한다. 그리고, CCD 카메라(CMa∼CMd)에 의해 각각 촬상된 기판(SB)측의 4개소의 얼라이먼트 패턴(APla∼APld)을 이용하여 구성되는 가상적인 도형과, 블랭킷(BL)측의 4개소의 얼라이먼트 패턴(AP2a∼AP2d)을 이용하여 구성되는 가상적인 도형과의 위치 관계로부터, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치 관계를 파악한다.

이 실시형태에서는, 기판(SB) 위에서의 얼라이먼트 패턴(APla∼APld)은 각각의 중심 위치를 정점으로 하는 사변형(Rsb)이 직사각형으로 되도록 배치된다. 따라서, 서로 대향하는 위치에 있는 얼라이먼트 패턴(APla) 및 (APlc)의 중심 사이를 잇는 선분은 해당 직사각형의 하나의 대각선으로 되고, 다른 대각선인 얼라이먼트 패턴(APlb) 및 (APld)의 중심 사이를 잇는 선분과의 교점(G10)은 해당 직사각형(Rsb)의 중심과 일치한다. 마찬가지로, 블랭킷(BL) 위에서의 얼라이먼트 패턴(AP2a∼AP2d)은 각각의 중심 위치를 정점으로 하는 사변형(Rb1)이 직사각형으로 되도록 배치되어, 얼라이먼트 패턴(AP2a) 및 (AP2c)의 중심 사이를 잇는 선분과 얼라이먼트 패턴(AP2b) 및 (AP2d)의 중심 사이를 잇는 선분과의 교점(G20)은 해당 직사각형(Rb1)의 중심이 된다.

기판(SB)측, 블랭킷(BL)측에서 각각 검출된 4개소씩의 얼라이먼트 패턴의 중심 위치로부터, 가상 평면 내에서의 직사각형(Rsb) 및 (Rb1)의 중심 위치의 좌표 및 좌표축에 대한 기울기는 용이하게 산출 가능하다. 그러한 값으로부터, 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이의 위치 어긋량, 및 이것을 보정하기 위한 X방향, Y방향 및 θ방향에의 블랭킷(BL)의 이동량을 구할 수 있다.

가장 단순한 예로서, 기판(SB)측의 직사각형(Rsb)과 블랭킷(BL)측의 직사각형(Rb1)이 상사형(相似形)이라고 한다. 그리고, 기판(SB)과 블랭킷(BL)이 적정한 배치일 때에 기판(SB)측의 직사각형(Rsb)의 중심(G10)과 블랭킷(BL)측의 직사각형(Rb1)의 중심(G20)이 가상 평면상에서 일치하고, 또한, 가상 평면내에서의 양 직사각형의 기울기가 동일해지도록, 각 얼라이먼트 패턴을 배치한 경우를 생각한다.

도 26a에 나타내는 바와 같이, 직사각형(Rsb)의 중심(G10)과 직사각형(Rb1)의 중심(G20)의 XY평면에서의 위치 어긋남을 보정하기 위해서는, 직사각형(Rb1)(즉 블랭킷(BL))을 (-X) 방향으로 Mx, (＋Y) 방향으로 My만큼 각각 이동시키면 좋다. 이러한 이동을 행하면, 도 26b에 나타내는 바와 같이, 직사각형(Rb1)의 중심은 직사각형(Rsb)의 중심(G1O)과 일치한다. 다만, 양 직사각형의 기울기가 달라 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 θ방향의 위치 어긋남이 남아 있는 경우가 있다. 이것을 시정하기 위해 필요한, 연직축(Z축) 둘레의 블랭킷(BL)의 회전량(Mθ)이 각 얼라이먼트 패턴의 중심 위치의 검출 결과로부터 산출 가능하다.

이와 같이 기판(SB)과의 위치 어긋남을 보정하기 위한 블랭킷(BL)의 X방향, Y방향 및 θ방향의 이동량(Mx, My, Mθ)이 각 얼라이먼트 패턴의 중심 위치 검출 결과로부터 산출 가능하다. 이 산출 결과에 기초하여, 얼라이먼트 스테이지(44)의 스테이지 톱(442)을 이동시켜 기판(SB)에 대한 블랭킷(BL)의 위치를 조정함으로써, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치 맞춤을 고정밀도로 행하는 것이 가능하다.

또한, 이 예에서는, 기판(SB)측 및 블랭킷(BL)측에서의 각 얼라이먼트 패턴의 중심을 이어서 되는 도형이 서로 상사(相似)인 것, 및 기판(SB)과 블랭킷(BL)에 위치 어긋남이 없으면 양 도형의 중심 위치 및 기울기가 동일하다는 것을 전제로 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 얼라이먼트 패턴의 배치가 어떤 것이어도, 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴의 중심 위치를 적당하게 이어서 되는 가상적인 도형과 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴의 중심 위치를 적당하게 이어서 되는 가상적인 도형 사이에서의 상대적인 위치 관계가 얼라이먼트 패턴의 배치에 따라 미리 설정된 관계로 되도록, 기판(SB)에 대한 블랭킷(BL)의 이동량이 산출되면 좋다.

도 23의 플로우 차트에 입각하여 상기 동작을 설명한다. 기판(SB)측 및 블랭킷(BL)측의 각각에 대하여, 각 카메라로 촬상된 얼라이먼트 패턴의 중심 위치가 화상 처리부(65)에 의한 화상 처리에 의해 구해지면(단계 S903, S904), 이러한 산출 결과로부터, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치 어긋량이 산출된다(단계 S905). 여기에서의 위치 어긋량은 X방향, Y방향 및 θ방향의 각각에 대하여 산출된다. 이와 같이 하여 구해진 위치 어긋량이 미리 정해진 허용 범위 내에 있으면(단계 S906), 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이의 위치 어긋남은 무시할 수 있는 것으로 하여, 정밀 얼라이먼트 동작을 종료한다.

위치 어긋량이 허용 범위를 초과하고 있을 때, 이것을 보정하기 위한 블랭킷(BL)의 이동이 필요하다. 이어서 그것을 위한 이동을 행하지만, 어떠한 장치의 문제에 의해 위치 맞춤을 할 수 없는 상태로 되어 있을 가능성도 있는 것을 고려하여, 위치 맞춤을 위한 이동의 재시도(retry) 회수에 상한을 설정하여 둔다. 즉, 재시도 회수가 미리 설정된 소정 회수에 이르고 있을 때는(단계 S907), 소정의 에러 정지 처리를 실행하고 나서(단계 S908), 처리를 종료한다. 이 에러 정지 처리의 내용으로서는, 예를 들면, 소정의 에러 메시지를 표시하여 처리 자체를 완전하게 중지하는, 에러의 내용을 사용자에게 알리고 나서 이후의 처리에 대하여 사용자의 지시를 기다리는 등을 생각할 수 있다. 사용자의 지시에 따라 처리를 재개하도록 하여도 좋다.

한편, 소정의 재시도 회수에 이르지 않으면(단계 S907), 위치 맞춤을 위해 필요한 블랭킷(BL)의 이동량(Mx, My, Mθ)을 산출한다(단계 S909). 그리고, 산출된 이동량에 기초하여 얼라이먼트 스테이지(44)를 동작시켜(단계 S910), 스테이지 톱(442)과 함께 블랭킷(BL)의 위치를 이동시킨다. 이 상태에서, 다시 각 얼라이먼트 패턴의 촬상 및 중심 위치의 검출을 행하고, 블랭킷(BL)의 재이동이 필요한지 아닌지의 판정을 행한다(단계 S902∼S906). 이것을 소정의 재시도 회수에 이를 때까지 반복한다(단계 S907).

이에 의해, 도 26b에 실선으로 나타내는 기판(SB)측에 형성된 4개소의 얼라이먼트 패턴(AP1)이 이루는 직사각형(Rsb)과, 점선으로 나타내는 블랭킷(BL)측에 형성된 4개소의 얼라이먼트 패턴(AP2)이 이루는 직사각형(Rbl)의 중심 위치(X방향, Y방향) 및 XY평면에서의 기울기(θ방향 회전 각도)가 모두 일치하고, 또는 그 어긋량이 허용 범위 내에 들어가게 된다. 이에 의해, 기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤(정밀 얼라이먼트)이 완료된다.

또한, 이 실시형태에서는, 얼라이먼트 패턴의 촬상 및 그 촬상 결과에 기초하여 블랭킷(BL)의 이동을 반복 실행함으로써 기판(SB)에 대한 블랭킷(BL)의 위치를 조정하여 위치 어긋남을 보정하여 간다. 이 때, 적어도 θ방향의 어긋량에 관하여는 가능한 한 빠른 단계에서 보정을 완료하게 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 θ방향의 위치 어긋남을 보정하기 위해서는 얼라이먼트 스테이지(44)를 비틀리는 것 같은 이동이 필요하고, 이러한 움직임을 반복하는 것은 이동기구의 백래쉬에 의한 오차를 초래하기 때문이다.

이와 같이 복수 개소에서 촬상된 얼라이먼트 패턴에 의해 특정되는 도형의 비교에 의해 위치 맞춤을 행함으로써, 다음과 같은 이점이 얻어진다. 첫 번째로, 복수 개소에서의 검출 결과를 총합함으로써, X방향 및 Y방향 뿐만이 아니라, 연직축(Z축) 둘레의 θ방향에서의 위치 어긋남을 용이하게 검출할 수 있어, 이것을 보정할 수 있다. 두 번째로, 각 카메라가 촬상한 화상 각각에서의 얼라이먼트 패턴의 위치 검출 오차가 희박화됨으로써, 위치 맞춤의 정밀도가 향상된다.

세 번째로, 각 촬상부(45)의 카메라 장착 베이스(41)에의 장착 위치 정밀도에 대한 요구를 낮출 수 있다. 고정밀도의 위치 맞춤을 행하기 위해서는, 카메라 장착 베이스(41)에 대한 촬상부(45)의 장착 위치를 고정밀도로 제어할 필요가 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)에 마련한 복수의 얼라이먼트 패턴을 각각 개별의 촬상부(45)에 의해 촬상하고, 그들의 얼라이먼트 패턴의 위치 검출 결과로부터 총합적으로 위치 맞춤을 행한다. 이러한 구성에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 촬상부(45)의 장착 위치의 편차나 그 경시 변화에 기인하는 오차를 저감하는 것이 가능하다.

도 27은 촬상부의 장착 위치의 변동이 위치 맞춤에 미치는 영향을 설명하는 도면이다. 일례로서, 도 27에서 부호 IMa로 나타나는 영역을 촬상해야 할 CCD 카메라(CMa)가 그 장착 위치의 어긋남에 의해 부호 IMa2로 나타나는 영역을 촬상한 경우를 생각한다. 이 경우, 4개의 얼라이먼트 패턴(APla, APlb, AP1, APld)에 의해 나타나는 본래의 중심(G10)과, 검출된 얼라이먼트 패턴(APla2, APlb, AP1, APld)에 의해 나타나는 중심(G11)과의 사이에는, 얼라이먼트 패턴(APla)과 얼라이먼트 패턴(APla2)와의 가상 평면에서의 위치의 차이에 기인한 오차가 생긴다. 그러나, 그 어긋량은 다른 촬상부(45)로 촬상된 얼라이먼트 패턴의 위치 검출 결과와 평균화됨으로써, 얼라이먼트 패턴 자체의 검출 위치 오차보다 작아진다.

또한, 이 실시형태에서는, 기판(SB)측의 4개소의 얼라이먼트 패턴과, 이들 각각과 쌍으로 되는 블랭킷(BL)측의 4개소의 얼라이먼트 패턴을 각각 동일한 촬상수단(45)의 동일 시야 내에서 촬상한다. 따라서, 촬상수단(45)의 장착 위치 정밀도에 기인하는 얼라이먼트 패턴의 위치 어긋남은 기판(SB)측, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴에 대하여 같은 정도로 생긴다. 이 때문에, 검출된 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴이 이루는 도형(Rsb)의 중심과, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴이 이루는 도형(Rb1)의 중심 사이에서의 위치 어긋량은 더 작게 억제되게 된다.

즉, 촬상부(45)의 장착 위치가 검출 결과에 미치는 영향이 경감되어 있어, 촬상부(45)의 장착 위치에 요구되는 정밀도를 낮게 할 수 있다. 또한, 촬상부(45)의 장착 위치의 경시 변화에 의한 영향도 억제할 수 있다.

이와 같이, 이 실시형태에서의 정밀 얼라이먼트 동작에서는, 블랭킷(BL)측에 마련된 중공 도형인 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 촬상부(45)의 핀트를 맞춘 상태에서, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)과 기판(SB)측에 마련한 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)을 동일 시야 내에서 촬상한다. 그리고, 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)에 대하여는, 엣지 추출을 포함하는 화상 처리에 의해 중심 위치를 검출하는 한편, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)에 대하여는, 저역 통과 필터 처리를 포함하는 화상 처리에 의해 중심 위치를 검출한다. 이 때문에, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)으로서는, 낮은 공간 주파수 성분을 많이 포함하는 중실 도형으로 한다.

이러한 구성에 의해, 이 실시형태에서는, 제1 얼라이먼트 패턴(AP1)에 핀트가 맞지 않는 상태에서의 촬상에 의해, 제1 및 제2 얼라이먼트 패턴 각각의 중심 위치를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 따라서, 이것에 기초하여 기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤을 고정밀도로 행하는 것이 가능하다. 본원 발명자 등의 실험에 의하면, 연직 방향으로 약 300㎛ 떨어진 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이에 위치 맞춤을 행한 경우, 서로의 위치 어긋남을 수㎛ 정도로 억제하는 것이 가능함이 확인되었다.

또한, 이 실시형태에서는, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 각각에, 서로 대응하는 위치에 복수의 얼라이먼트 패턴을 마련하고, 이것들을 개별적으로 촬상한 화상으로부터 총합적으로 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치 관계를 구하고 있다. 이렇게 함으로써, 촬상된 화상 내에서의 얼라이먼트 패턴의 위치 검출 오차나, 촬상수단의 장착 위치의 변동에 기인하는 검출 오차 등에 의한 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

D-3. 얼라이먼트 마크의 실례

상기한 정밀 얼라이먼트 동작의 원리 설명에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 기판(SB) 위에 4개소 설치된 얼라이먼트 마크의 각각이 단일의 중실 직사각형의 얼라이먼트 패턴(AP1)으로 이루어지는 한편, 블랭킷(BL) 위에 4개소 설치된 얼라이먼트 마크의 각각이 단일의 중공 직사각형의 얼라이먼트 패턴(AP2)으로 이루어진다고 하였다. 이와 같이 원리적으로는, 단일 도형의 얼라이먼트 마크를 이용하여 위치 맞춤을 행하는 것이 가능하지만, 이 실시형태에서는, 기판(SB)측의 얼라이먼트 마크를, 복수의 얼라이먼트 패턴(AP1)이 이하와 같이 배열된 것으로 하고 있다.

도 28a 및 도 28b는 얼라이먼트 마크의 구체적인 예를 나타내는 도면이다. 도 28a에 나타내는 바와 같이, 기판(SB) 위에 형성되는 얼라이먼트 마크(AM1)는 상기한 중실 직사각형의 얼라이먼트 패턴(AP1)을 복수 배열한 것이다. 구체적으로는, 얼라이먼트 마크(AM1)의 중앙부에는, 종횡 3 개씩, 합계 9개의 동일 형상의 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP109)을 배치한다. 인접하는 얼라이먼트 패턴간의 간격은 적어도 각 얼라이먼트 패턴(AP101) 등의 1변의 길이(50㎛)의 2배, 여기에서는, 150㎛로 하고 있다. 또한, 이와 같이 하여 형성되는 각 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP109)의 3×3 매트릭스의 외측을 둘러싸도록, 또한, 4개의 얼라이먼트 패턴(AP111∼AP114)가 배치된다. 한편, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 마크(AM2)는 단일의 중공 직사각형인 얼라이먼트 패턴(AP2)만으로 이루어지지만, 복수의 얼라이먼트 패턴에 의해 구성되어도 좋다.

기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤은 기판(SB)측의 합계 13개의 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP1O9) 및 (AP111∼AP114) 중 어느 1개와, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴(AP2)을 이용하여, 상기 원리에 의해 행하는 것이 가능하다. 다만, 이 실시형태에서는, 후의 전사 프로세스(도 17의 서브 단계 9-8)에서 기판(SB)에 전사되는 패턴과 같은 재료로 블랭킷(BL) 표면에 얼라이먼트 마크(AM2)를 형성하고 있기 때문에, 얼라이먼트 마크(AM2)는 패턴과 함께 기판(SB)에 전사된다. 이것을 이용하여 기판(SB)에의 패턴 전사 위치를 사후적으로 확인할 수 있도록 하기 위한 얼라이먼트 마크의 배치의 일례가 도 28a에 나타내는 것이다.

도 28a에 나타내는 바와 같이, 정밀 얼라이먼트 동작은 기판(SB)측의 얼라이먼트 마크(AM1)와 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 마크(AM2)가 각 촬상부(45)로 촬상되는 화상에서 서로 겹치지 않도록 하는 위치 관계로 개시되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 양 얼라이먼트 마크가 서로 간섭하여 그 위치 검출 정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이는, 프리얼라이먼트시의 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 위치를 적당하게 설정함으로써 실현 가능하다.

한편, 전사 프로세스시, 즉 정밀 얼라이먼트 후의 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 위치는, 환형상의 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)이 제1 얼라이먼트 마크(AM1) 중 내측의 얼라이먼트 패턴(AP1O1∼AP109)의 1개의 주위를 둘러싸는 관계로 한다. 예를 들면, 다음에 설명하는 바와 같이 한다. 이 때 제2 얼라이먼트 패턴(AP2)의 중심과, 이것에 둘러싸이게 되는 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴의 중심이 일치하는 것이 보다 바람직하다.

기판(SB)에의 패턴 전사는 복수회에 걸쳐 행하는 것이 가능하고, 이에 의해 기판(SB) 표면에 다층의 패턴을 형성할 수 있다. 도 28b는 3회의 패턴 전사를 행한 경우의 예를 나타내고 있다. 제1회의 패턴 전사에서는, 블랭킷(BL)에 담지되어 있던 얼라이먼트 패턴(AP21)가 기판(SB)측의 하나의 얼라이먼트 패턴(AP101)에 겹쳐서 전사된다. 마찬가지로, 제2회 및 제3회 패턴 전사에서는, 각 회에 블랭킷(BL)에 담지되어 있던 얼라이먼트 패턴(AP22, AP23)이 각각 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴(AP102, AP103)에 각각 겹쳐서 전사된다.

이 때, 정밀 얼라이먼트가 적절히 행해지고 있으면, 블랭킷(BL)으로부터 기판(SB)에 전사되는 얼라이먼트 패턴과, 그것에 둘러싸이는 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴과는 각각의 중심이 일치할 것이다. 도 28b의 예에서는, 얼라이먼트 패턴(AP21)과 (AP101)의 사이, (AP22)와 (AP102) 사이에서는, 이 관계가 유지되어 있다. 한편, 얼라이먼트 패턴(AP23)과 (AP103) 사이에서는, 중심 위치가 어긋나 있다. 이것으로부터, 3번째의 패턴 전사에서 어떠한 원인으로 기판(SB)과 블랭킷(BL) 사이에 약간의 위치 어긋남이 있었음이 사후적으로 확인할 수 있다. 이 예에서는, 9개의 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP109)을 마련하고 있으므로, 최대 9회의 패턴 전사에서의 정밀 얼라이먼트의 성사 여부를 각 회마다 판단하는 것이 가능하다.

이와 같이, 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP109)은 패턴이 전사된 위치를 확인하기 위한 기판(SB)측의 위치 기준이 되는 기준 마크로서의 기능도 갖는다. 또한, 이와 같이 하여 블랭킷(BL)으로부터 전사된 얼라이먼트 패턴(AP21) 등에 의해 주위를 둘러싸진 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴(AP101) 등은 이후의 정밀 얼라이먼트에서의 위치 기준으로서 이용하는 데는 적합하지 않다. 주위에 전사된 얼라이먼트 패턴(AP21) 등이 위치 검출때의 외란으로 될 우려가 있기 때문이다. 즉, 얼라이먼트 패턴(AP101∼AP109)은 전사마다 1개씩 「소비」되는 것이라고 말할 수 있다. 본 실시형태에서는, 블랭킷(BL)으로부터의 얼라이먼트 패턴이 주위에 전사될리가 없는 얼라이먼트 패턴(AP111∼AP114)를 별도 마련하고 있어, 이것들을 정밀 얼라이먼트시의 위치 기준으로 함으로써 이 문제를 해소하고 있다.

다음으로, 얼라이먼트 패턴(AP2)의 형상에 관하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 21b에 나타낸 바와 같이 외형이 직사각형(이 예에서는, 정방형)으로 중공의 도형을 얼라이먼트 패턴(AP2)으로서 이용하고 있다. 얼라이먼트 패턴(AP2)은 핀트가 맞은 상태에서 촬상되기 때문에, 그 형상에 있어서는, 비교적 자유도가 높다. 예를 들면, 원환(圓環) 형상의 도형 등을 이용하는 경우도 생각할 수 있지만, 그 경우, 다음에 설명하는 바와 같이, 얼라이먼트 패턴이 불완전한 상태일 때에 중심 위치의 검출 정밀도가 크게 저하된다는 문제가 있다. 이러한 패턴의 불완전함은 예를 들면, 블랭킷(BL) 표면의 상처나 오염 등에 기인하여 생기는 것 이외에, 블랭킷(BL)에 도포된 액체에 의해 얼라이먼트 패턴이 형성되어 있는 경우에 그 건조가 불충분한 때 등에 생기는 일이 있다.

도 29a 내지 도 29d는 결손이 있는 얼라이먼트 패턴 형상의 예를 나타내는 도면이다. 도 29a에 나타내는 바와 같이, 원환형상의 얼라이먼트 패턴(APO1)에서는, 원환의 일부에 결손(DO1)이 생겼을 때, 관찰되는 패턴으로부터 파악되는 중심 위치는 본래의 중심 위치로부터 어긋나 버리고, 또한 그 회전 대칭성에 기인하여, 본래의 중심 위치를 구하기 위한 실마리가 되는 정보를 화상으로부터 취득하는 것이 용이하지 않다.

이에 대하여, 본 실시형태의 직사각형의 환형상 도형에서는, 도 29b에 나타내는 바와 같이 1변에 결손(D21)이 있어도 서로 평행한 2변(S21, S22)이 보존되어 있으면 중심 위치를 올바르게 검출하는 것이 가능하다. 또한, 도 29c에 나타내는 바와 같이, 1개의 정점을 포함하는 결손(D22)이 있는 경우에는, 인접하는 2변(S23, S24)이 보존되어 있으면 역시 중심 위치를 올바르게 검출할 수 있다. 보다 심한 결손이어도, 도 29d에 나타내는 바와 같이, 대각선상의 2개의 정점(P21, P22)이 보존되어 있으면, 원래의 중심 위치를 올바르게 검출하는 것이 가능하다.

E. 기타

이상 설명한 바와 같이, 이 실시형태에서는, 기판(SB)이 본 발명의 「제1 기판」 및 「기판」에 상당하는 한편, 블랭킷(BL)이 본 발명의 「제2 기판」 및 「담지체」에 상당하고 있다. 그리고, 하측 스테이지부(5)가 본 발명의 「유지 수단」으로서 기능하고 있고, 그 중 흡착 플레이트(51)가 본 발명의 「담지체 유지 스테이지」로서 기능하고 있다. 또한, 이 실시형태에서는, 촬상부(45a∼45d)가 본 발명의 「촬상수단」으로서 기능하고 있다. 또한, CPU61 및 화상 처리부(65)가 본 발명의 「위치 검출 수단」으로서 기능하는 한편, 얼라이먼트 스테이지(44)가 본 발명의 「얼라이먼트 수단」으로서 기능하고 있다.

또한, 도 25 등에서의 직사각형(Rsb, Rb1)이 각각 본 발명의 「제1 도형」 및 「제2 도형」에 상당하고 있다.

또한, 이 실시형태의 단계 S4(도 12) 및 S8이 본 발명의 「유지 공정」에 상당하고 있고, 단계 S9가 본 발명의 「촬상 공정」, 「위치검출 공정」 및 「얼라이먼트 공정」에 상당하고 있다. 보다 상세하게는, 도 23의 단계 S902가 본 발명의 「촬상 공정」에 상당하고, 단계 S903 및 S904가 「위치검출 공정」에 상당한다. 그리고, 단계 S909 및 S910가 본 발명의 「얼라이먼트 공정」에 상당하고 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서 나타내는 얼라이먼트 마크의 형상은 일례에 지나지 않고, 본 발명의 요건을 충족하는 한에서 상기 이외에 여러 가지의 것을 채용 가능하다. 다만, 상기한 바와 같이 패턴의 결손에 의한 중심 위치의 검출 오차를 저감하기 위해서는, 중심에 대하여 몇개의 회전 각도에 대하여 점대칭인 도형인 것이 바람직하지만, 원형 또는 원환 형상의 것이 아닌 것이 바람직하다.

또 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 기판(SB) 및 블랭킷(BL)의 4개의 각부의 근방에 4조의 얼라이먼트 마크를 형성하고 있지만, 얼라이먼트 마크의 형성 개수는 이것에 한정되지 않으며 임의이다. 다만, 연직축 둘레의 위치 어긋남을 적절히 보정하기 위해서는, 다른 위치에 형성한 복수 조의 얼라이먼트 마크를 이용하는 것이 바람직하고, 이것들은 가능한 한 멀어진 위치에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 각 카메라의 위치 어긋남에 의한 오차를 억제하기 위해서는, 3조 이상의 얼라이먼트 마크가 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 블랭킷(BL) 위의 얼라이먼트 마크를 패턴 형성 재료와 동일한 재료에 의해 형성하고 있지만, 이것은 필수의 요건이 아니고, 예를 들면, 기판에 전사되지 않는 얼라이먼트 마크를 블랭킷(BL)에 미리 형성하여 두어도 좋다. 이 경우, 기판(SB)에의 패턴 전사를 높은 위치 정밀도로 행하기 위해서는, 블랭킷(BL) 위에 담지되는 패턴의 위치 정밀도가 중요해지므로, 판(PP)에 의한 블랭킷(BL)에의 패터닝을 행함에 있어서는 판(PP)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤을 보다 정밀하게 행하는 것이 필요하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴(AP21) 등을 기판(SB)측의 얼라이먼트 패턴(AP101) 등의 주위에 전사함으로써, 전사 위치의 사후적인 확인을 용이하게 하도록 하고 있지만, 이것은 필수의 요건은 아니다. 즉, 블랭킷(BL)측의 얼라이먼트 패턴을 기판(SB)의 유효 패턴 영역(PR) 이외의 적당한 위치에 전사할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 전사장치의 일 실시형태인 인쇄장치의 내부에서 블랭킷(BL)에의 패터닝을 행하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 외부에서 패터닝을 행한 블랭킷이 반입되어 기판에의 패턴 전사를 행하는 장치에 대하여도, 적합하게 적용 가능한 것이다.

또 예를 들면, 상기 실시형태의 제2 얼라이먼트 마크의 패턴 형상은 환형상의 중공 직사각형이지만, 중공 도형에 한정되지 않는다. 예를 들면, 주기적으로 배치된 가는 선에 의한 반복 패턴이어도 좋다. 또 제1 얼라이먼트 마크의 패턴 형상도 중실 도형에 한정되지 않지만, 높은 공간 주파수 성분을 제거해도 중심 위치가 변화하지 않는 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 기판(SB)과 블랭킷(BL)의 거리가 CCD 카메라(CMa) 등의 피사계 심도보다 크기 때문에 제1 얼라이먼트 마크와 제2 얼라이먼트 마크에 동시에 핀트를 맞출 수 없는 상태로 되어 있다. 본 발명은 이러한 상황에서도 기판(SB)과 블랭킷(BL)와의 위치 맞춤을 고정밀도로 행할 수 있는 것이지만, 더구나 양 얼라이먼트 마크에 동시에 핀트가 맞는 계에서도, 본 발명의 얼라이먼트 마크의 패턴 형상을 적용함으로써 같은 작용 효과가 얻어지는 것이다.

또한, 상기 실시형태는 본 발명의 「제2 기판」으로서의 블랭킷(BL)에 담지된 패턴을 「제1 기판」으로서의 기판(SB)에 전사하는 장치에 본 발명을 적용한 것이지만, 본 발명은 이와 같이 패턴을 전사하는 목적으로의 기판 사이의 위치 맞춤 뿐만 아니라, 예를 들면, 2매의 기판을 접합할 때의 위치 맞춤에 있어서도 적합하게 적용 가능하다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 제1 기판과 제2 기판을 대향시킨 상태에서 양 기판의 위치 맞춤을 높은 정밀도로 행하는 것이 요구되는 기술 분야에 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 피전사물을 담지하는 담지체와, 그 피전사물을 전사되는 기판과의 위치 맞춤을 높은 정밀도로 행하는 것이 요구되는 기술 분야에 적합하게 적용할 수 있다.

5 : 하측 스테이지부(유지 수단)
44 : 얼라이먼트 스테이지(얼라이먼트 수단)
45a∼45d : 촬상부(촬상수단)
51 : 흡착 플레이트(담지체 유지 스테이지)
65 : 화상 처리부(위치 검출 수단)
BL : 블랭킷(제2 기판, 담지체)
AM1 : 제1 얼라이먼트 마크
AM2 : 제2 얼라이먼트 마크
Rsb : 제1 도형
Rb1 : 제2 도형
S4, S8 : 유지 공정
S9 : 촬상 공정, 위치검출 공정, 얼라이먼트 공정
S902 : 촬상 공정
S903, 904 : 위치검출 공정
S909, S910 : 얼라이먼트 공정
SB : 기판(제1 기판, 기판)

Claims

제1 기판과 제2 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 관계를 조정하는 얼라이먼트 방법에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제1 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제2 기판을, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과,
상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 제2 기판을 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 촬상수단의 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과,
촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과,
상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정
을 구비하고,
상기 제1 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 큰 상태에서, 또한 상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 상기 촬상수단의 핀트를 맞춘 상태에서, 상기 촬상 공정을 실행하고,
상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제1항에 있어서,
상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 엣지 추출을 행하고, 그 결과에 기초하여 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위치검출 공정에서는, 상기 제1 얼라이먼트 마크와 상기 제2 얼라이먼트 마크의 상기 화상에서의 중심 위치를 각각 검출하고, 상기 얼라이먼트 공정에서는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽을 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치에 기초하여 산출한 이동량만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 기판에 복수의 상기 제1 얼라이먼트 마크를 마련하는 한편, 상기 제2 기판에 상기 제1 얼라이먼트 마크에 대응하는 복수의 상기 제2 얼라이먼트 마크를 마련하여 두고,
상기 촬상 공정에서는, 하나의 상기 제1 얼라이먼트 마크와 이것에 대응하는 하나의 상기 제2 얼라이먼트 마크를 각각 포함하는 복수의 얼라이먼트 마크 쌍의 각각을 개별의 상기 촬상수단에 의해 촬상하고,
상기 얼라이먼트 공정에서는, 검출한 상기 복수의 제1 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치를 직선으로 이어서 되는 가상적인 제1 도형과, 검출한 상기 복수의 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치를 직선으로 이어서 되는 가상적인 제2 도형에 기초하여 상기 이동량을 산출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제4항에 있어서,
상기 얼라이먼트 공정에서는, 상기 제1 기판의 표면에 평행한 가상적인 투영면에 각각 투영되는 상기 제1 도형과 상기 제2 도형 사이에서, 중심 위치 및 그 투영면 내에서의 회전 각도의 각각을 서로 일치시키기 위한 상기 이동량을 산출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제1 기판과 제2 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 관계를 조정하는 얼라이먼트 방법에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제1 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제2 기판을, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과,
상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과,
촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과,
상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정
을 구비하고,
상기 제1 얼라이먼트 마크는, 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서 저주파수 성분을 상기 제2 얼라이먼트 마크보다 많이 포함하는 패턴 형상이며,
상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태에서 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제1 기판과 제2 기판을 대향 배치하여 서로의 위치 관계를 조정하는 얼라이먼트 방법에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제1 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 제2 기판을, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과,
상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과,
촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과,
상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정
을 구비하고,
상기 제1 얼라이먼트 마크를, 중실(中實) 도형을 포함하는 패턴 형상으로 하는 한편, 상기 제2 얼라이먼트 마크를, 중공(中空) 도형을 포함하는 패턴 형상으로 하며,
상기 제2 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태에서 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 제2 기판이 투명하고, 상기 촬상 공정에서는, 상기 제2 기판의 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 제2 기판을 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 촬상하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제8항에 있어서,
상기 중실 도형은 중심에 대하여 점대칭인 도형인 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제9항에 있어서,
상기 중실 도형이 직사각형인 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제8항에 있어서,
상기 중공 도형은 중심에 대하여 점대칭이며 원환(圓環)이 아닌 도형인 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제11항에 있어서,
상기 중공 도형이 외주 및 내주의 형상이 직사각형의 환(環)형상 도형인 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제6항에 있어서,
상기 유지 공정에서는, 상기 화상에 있어서 상기 제1 얼라이먼트 마크와 상기 제2 얼라이먼트 마크가 겹치지 않도록 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 배치하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 각각을, 서로 위치를 다르게 하여 복수 형성하는 것을 특징으로 하는 얼라이먼트 방법.
투명한 담지체에 담지된 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 기판의 소정 위치에 전사하는 전사 방법에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 기판과, 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과,
상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 담지체를 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 촬상수단의 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과,
촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과,
상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체와의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정과,
상대 위치가 조정된 상기 기판과 상기 담지체를 맞닿게 하고, 상기 담지체 표면의 피전사물을 상기 기판에 전사하는 전사 공정
을 구비하고,
서로 근접 유지된 상기 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 큰 상태에서, 또한 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 상기 촬상수단의 핀트를 맞춘 상태에서, 상기 촬상 공정을 실행하고,
상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
투명한 담지체에 담지된 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 기판의 소정 위치에 전사하는 전사 방법에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 기판과, 상기 피전사물 및 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 형성한 상기 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 공정과,
상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상 공정과,
촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치검출 공정과,
상기 위치검출 공정에서의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체와의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 공정과,
상대 위치가 조정된 상기 기판과 상기 담지체를 맞닿게 하고, 상기 피전사물을 상기 기판에 전사하는 전사 공정
을 구비하고,
상기 제1 얼라이먼트 마크는, 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서 저주파수 성분을 상기 제2 얼라이먼트 마크보다 많이 포함하는 패턴 형상이며,
상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태에서 상기 촬상 공정을 실행하고, 상기 위치검출 공정에서는, 상기 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제16항에 있어서,
상기 피전사물과 같은 재료에 의해 상기 제2 얼라이먼트 마크를 상기 담지체 표면에 형성하고, 상기 전사 공정에서는, 상기 피전사물과 함께 상기 제2 얼라이먼트 마크를 상기 담지체로부터 상기 기판에 전사하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제17항에 있어서,
상기 기판에 상기 제2 얼라이먼트 마크의 전사 위치를 나타내는 기준 마크를 미리 마련하여 두는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제18항에 있어서,
하나의 상기 기판에 대하여 복수 회 상기 피전사물의 전사를 행하고, 또한, 그 복수 회의 전사의 각각에 대응하는 상기 기준 마크를 개별적으로 마련하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
기판에 피전사물로서의 패턴 또는 박막을 전사하는 전사장치에 있어서,
제1 얼라이먼트 마크가 표면에 형성된 상기 기판과, 상기 기판에 전사해야 할 상기 피전사물 및 제2 얼라이먼트 마크를 표면에 담지하는 담지체를, 각각의 얼라이먼트 마크 형성면끼리를 대향시킨 상태로 근접 유지하는 유지 수단과,
상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과는 반대측으로부터, 상기 담지체를 통하여 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크를 동일 시야 내에서 촬상하는 촬상수단과,
상기 촬상수단에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과,
상기 위치 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 기판과 상기 담지체의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 수단
을 구비하고,
상기 유지 수단에 의해 서로 근접 유지된, 상기 기판의 상기 얼라이먼트 마크 형성면과 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면 사이의, 상기 촬상수단의 광축 방향에서의 거리가 상기 촬상수단의 피사계 심도보다 크고,
상기 촬상수단은 상기 담지체의 상기 얼라이먼트 마크 형성면에 핀트를 맞춘 상태에서 촬상을 행하고,
상기 위치 검출 수단은 상기 화상으로부터 고주파수 성분을 제거하는 필터링 처리를 행하고, 필터링 후의 화상으로부터 상기 제1 얼라이먼트 마크의 중심 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 전사장치.
제20항에 있어서,
상기 위치 검출 수단은 상기 화상으로부터 엣지 추출을 행하고, 그 결과에 기초하여 상기 제2 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 전사장치.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 위치 검출 수단은 상기 제1 얼라이먼트 마크와 상기 제2 얼라이먼트 마크라는 상기 화상에서의 중심 위치를 각각 검출하고, 상기 얼라이먼트 수단은 상기 기판과 상기 담지체 중 적어도 한쪽을, 상기 제1 얼라이먼트 마크 및 상기 제2 얼라이먼트 마크 각각의 중심 위치에 따라 정해진 이동량만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 전사장치.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 촬상수단이 상기 기판 및 상기 담지체에 각각 복수 마련된 상기 얼라이먼트 마크에 대응하여 복수 설치되는 것을 특징으로 하는 전사장치.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 유지 수단은 표면이 상기 담지체를 재치하여 수평으로 유지하는 재치면(載置面)으로 된 담지체 유지 스테이지를 갖고, 상기 담지체 유지 스테이지 중 적어도 상기 제2 얼라이먼트 마크에 대응하는 부위가 투명하고, 상기 담지체 유지 스테이지의 아래쪽으로부터 상기 촬상수단이 상기 담지체 유지 스테이지의 투명 부위를 통하여 촬상을 행하는 것을 특징으로 하는 전사장치.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 촬상수단의 포커스 위치가 광축 방향을 따라서 가변(可變)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전사장치.