KR20080042668A - 위치 검출 방법, 위치 검출 장치, 패턴 묘화 장치 및피검출물 - Google Patents

위치 검출 방법, 위치 검출 장치, 패턴 묘화 장치 및피검출물 Download PDF

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KR20080042668A
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Abstract

(과제)한 번의 촬상으로 피검출물의 위치를 검출할 수 있는 기술을 제공한다.
(해결수단)패턴 묘화 장치가 처리의 대상으로 하는 기판(9)에 있어서는, 얼라인먼트 영역(92)으로서의 소정의 범위 내에, 각각이 기판(9) 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치를 기록한 정보 기록 코드인 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하여 형성되어 있다. 기판(9)의 얼라인먼트 시에는, 이와 같이 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하고 있는 얼라인먼트 영역(92)을 촬상하여 화상을 취득하기 때문에, 촬상 배율을 고배율로 하여 촬상 범위가 작아졌다고 해도, 복수의 얼라인먼트 마크(60) 중 어느 하나를 화상 중에 포함할 수 있다. 그리고, 이 화상 중에 상으로서 포함되는 하나의 얼라인먼트 마크(60)가 주목 마크가 되고, 화상 중의 주목 마크에 기초하여 기판(9)의 위치가 도출됨으로써, 한 번의 촬상으로 기판(9)의 위치를 검출할 수 있다.

Description

위치 검출 방법, 위치 검출 장치, 패턴 묘화 장치 및 피검출물{LOCATION DETECTION METHOD, LOCATION DETECTION APPARATUS, PATTERN DRAWING APPARATUS AND DETECTED MATERIAL}
본 발명은, 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 기술에 관한 것이다.
액정 표시 장치에 구비되는 칼라 필터용 기판, 액정 표시 장치나 플라즈마 표시장치 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 유리 기판, 반도체 기판, 프린트 기판 등의 기판에 미세한 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치 등에 있어서는, 처리를 고정밀도로 행하기 때문에, 처리의 대상이 되는 기판을 소정의 이상 위치에 정확하게 위치 맞춤하는 얼라인먼트가 필요하게 된다. 이 때문에 종래부터, 소정의 배치 영역 내에 놓인 기판의 위치를 검출하는 각종 기술이 제안되고 있다.
예를 들면, 종래의 대표적인 기술에서는, 기판상의 소정 위치에 얼라인먼트 마크를 미리 붙여 두고, 이 얼라인먼트 마크의 근방을 카메라로 촬상하여 화상을 취득한다. 그리고, 화상 중의 얼라인먼트 마크의 상의 위치에 기초하여, 기판의 실제의 위치와 이상 위치와의 편차량이 검출된다. 기판의 위치는, 검출된 편차량 에 기초하여 이상 위치로 수정되고, 이로 인해 기판의 얼라인먼트가 행해진다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).
(특허 문헌 1)일본국 특허공개2001-267229호 공보
그런데, 기판의 얼라인먼트를 높은 정밀도로 실시하기 위해서는, 얼라인먼트 마크의 촬상 배율을 비교적 고배율로 할 필요가 있다. 다만, 촬상 배율을 고배율로 하면, 기판상에 있어서의 촬상 범위가 매우 작아지기 때문에, 촬상 범위 내에 얼라인먼트 마크가 포함되지 않게 되는 경우가 있다. 이 때문에, 종래 기술에 있어서는, 촬상 배율을 비교적 고배율로 하는 파인 얼라인먼트 전에, 촬상 배율을 비교적 저배율로 하는 저정밀도의 프리 얼라인먼트(거친 레벨에서의 위치 맞춤)를 행하고, 이로 인해 파인 얼라인먼트 시에 촬상 범위에 얼라인먼트 마크가 포함되도록 하고 있었다.
그러나, 이와 같이 프리 얼라인먼트와 파인 얼라인먼트의 두 번의 얼라인먼트(고배율과 저배율과의 두번의 촬상)를 행하면, 기판에 대한 처리 시간이 증대하여 처리량(throughput)이 저하하기 때문에, 개선책이 요망되고 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 한 번의 촬상으로 피검출물의 위치를 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 위치 검출 방법으로서, 각각이 상기 피검출물 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치인 제1 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성된 상기 피검출물을 촬상하여, 화상을 취득하는 촬상 공정과, 상기 복수의 위치 검출 마크 중 상기 화상 중에 상으로서 포함되는 1의 위치 검출 마크의 상기 화상 중의 상에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하고, 상기 제1 위치에 기초하여 상기 피검출물의 위치를 도출하는 위치 도출 공정을 구비하고 있다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 위치 도출 공정은, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 제1 특정 공정과, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크와 상기 화상을 촬상한 촬상 수단과의 상대 위치를 제2 위치로서 특정하는 제2 특정 공정과, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여, 상기 피검출물의 위치를 특정하는 제3 특정 공정을 구비하고 있다.
또, 청구항 3의 발명은, 청구항1 또는 청구항 2에 기재의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 이차원 격자모양으로 배치된 복수의 도트의 유무에 의해 정보를 표현하고, 상기 위치 도출 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 정보에 기초하여 상기 제1 위치가 특정된다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 자신에 관한 상기 제1 위치를 기록한 정보 기록 코드이며, 상기 위치 도출 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 정보 기록 코드의 판독에 의해, 상기 위치 검출 마크의 상기 제1 위치가 특정된다.
또, 청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 다른 위치 검출 마크로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 표현하고, 상기 위치 도출 공정에서는, 상기 복수의 위치 검출 마크 각각의 상기 식별 정보와 상기 제1 위치와의 대응 관계를 나타내는 대응 테이블과, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 식별 정보로부터, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치가 특정된다.
또, 청구항 6의 발명은, 청구항 2에 기재의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 상기 위치 검출 마크 내에 있어서의 기준이 되는 위치를 규정하는 심볼을 가지며, 상기 제2 특정 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 심볼의 상에 기초하여, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치가 특정된다.
또, 청구항 7의 발명은, 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 위치 검출 장치로서, 각각이 상기 피검출물 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치인 제1 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성된 상기 피검출물을 촬상하여, 화상을 취득하는 촬상 수단과, 상기 복수의 위치 검출 마크 중 상기 화상 중에 상으로서 포함되는 1의 위치 검출 마크의 상기 화상 중의 상에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하고, 상기 제1 위치에 기초하여 상기 피검출물의 위치를 도출하는 위치 도출 수단을 구비하고 있다.
또, 청구항 8의 발명은, 청구항 7에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 위치 도출 수단은, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 제1 특정 수단과, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크와 상기 촬상 수단과의 상대 위치를 제2 위치로서 특정하는 제2 특정 수단과, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여, 상기 피검출물의 위치를 특정하는 제3 특정 수단을 구비하고 있다.
또, 청구항 9의 발명은, 청구항 7 또는 청구항 8에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 이차원 격자모양으로 배치된 복수의 도트의 유무에 의해 정보를 표현하고, 상기 위치 도출 수단은, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 정보에 기초하여 상기 제1 위치를 특정한다.
또, 청구항 10의 발명은, 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 자신에 관한 상기 제1 위치를 기록한 정보 기록 코드이며, 상기 위치 도출 수단은, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 정보 기록 코드의 판독에 의해, 상기 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정한다.
또, 청구항 11의 발명은, 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 다른 위치 검출 마크로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 표현하고, 상기 위치 도출 수단은, 상기 복수의 위치 검출 마크 각각의 상기 식별 정보와 상기 제1 위치와의 대응 관계를 나타내는 대응 테이블과, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내 는 상기 식별 정보로부터, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정한다.
또, 청구항 12의 발명은, 청구항 8에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 상기 위치 검출 마크 내에 있어서의 기준이 되는 위치를 규정하는 심볼을 가지며, 상기 제2 특정 수단은, 상기 화상 중의 상기 심볼의 상에 기초하여, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치를 특정한다.
또, 청구항 13의 발명은, 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 배치 영역 내에 배치된 처리 대상물에 대해서 소정의 처리를 행하는 처리 수단을 더 구비하고, 상기 피검출물은, 상기 처리 대상물을 포함한다.
또, 청구항 14의 발명은, 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 장치에 있어서, 상기 배치 영역 내에 배치되는 가동 부품과, 상기 가동 부품을 이동시키는 이동 기구를 더 구비하고, 상기 피검출물은, 상기 가동 부품을 포함한다.
또, 청구항 15의 발명은, 감광 재료가 형성된 기판에 규칙적인 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 기판이 배치되는 배치 영역과, 상기 배치 영역 내에 배치된 상기 기판의 위치를 검출하는 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재의 위치 검출 장치와, 상기 위치 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 소정의 이상 위치로 상기 기판의 위치를 수정하는 위치 수정 수단과, 상기 위치 수정 수단에 의해 위치가 수정된 기판에 대해서, 상기 패턴을 묘화하는 묘화 수단을 구비하 고 있다.
또, 청구항 16의 발명은, 위치 검출 장치에 의한 위치의 검출 대상이 되는 피검출물로서, 본체부와, 상기 본체부에 집합하여 형성되고, 각각이 상기 본체부 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크를 구비하고 있다.
청구항 1 내지 청구항 15의 발명에 의하면, 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성된 피검출물을 촬상하여 화상을 취득하기 때문에, 촬상 배율을 비교적 고배율로 해도, 복수의 위치 검출 마크의 어느 하나를 화상 중에 포함할 수 있다. 그리고, 이 화상으로부터 특정되는 1의 위치 검출 마크의 제1 위치에 기초하여 피검출물의 위치가 도출된다. 그 결과, 한 번의 촬상으로 피검출물의 위치를 검출할 수 있다.
또, 특히 청구항 2 및 청구항 8의 발명에 의하면, 제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 피검출물의 위치를 특정함으로써, 피검출물의 위치를 정밀하게 검출할 수 있다.
또, 특히 청구항 3 및 청구항 9의 발명에 의하면, 위치 검출 마크가 이차원 격자모양으로 배치된 복수의 도트의 유무에 의해 정보를 표현하기 때문에, 많은 정보량에 기초하여 제1 위치를 특정할 수 있다.
또, 특히 청구항 4 및 청구항 10의 발명에 의하면, 정보 기록 코드의 판독에 의해 위치 검출 마크의 제1 위치를 용이하게 특정할 수 있다.
또, 특히 청구항 5 및 청구항 11의 발명에 의하면, 위치 검출 마크 자체가 제1 위치를 기록하지 않아도, 대응 테이블에 기초하여 위치 검출 마크의 제1 위치를 용이하게 특정할 수 있다.
또, 특히 청구항 6 및 청구항 12의 발명에 의하면, 심볼을 이용함으로써, 화상 중에 있어서의 위치 검출 마크의 상의 위치를 정밀하게 특정할 수 있다.
또, 특히 청구항 13의 발명에 의하면, 처리 대상물의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 처리 대상물에 대한 처리를 고정밀도로 행할 수 있다.
또, 특히 청구항 14의 발명에 의하면, 가동 부품의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 가동부품의 위치 맞춤을 고정밀도로 행할 수 있다.
또, 특히 청구항 15의 발명에 의하면, 기판상의 올바른 위치에 고정밀도로 패턴을 묘화할 수 있다.
또, 청구항 16의 발명에 의하면, 본체부에 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성되기 때문에, 위치 검출 장치가 한 번의 촬상으로 피검출물의 위치를 검출할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명한다.
(1. 제1 실시의 형태)
(1-1. 구성)
도 1 및 도 2는, 제1 실시의 형태에 관한 위치 검출 장치로서의 기능을 갖는 패턴 묘화 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이며, 도 1은 측면도, 도 2는 상면도이 다. 이 패턴 묘화 장치(1)는, 액정 표시 장치의 칼라 필터를 제조하는 공정에 있어서, 감광 재료(본 실시의 형태에서는 칼라 레지스터)가 형성된 칼라 필터용의 유리 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다.)(9)에, 소정의 패턴을 묘화하기 위한 장치이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 패턴 묘화 장치(1)는 주로, 기대(11)와, 기판(9)이 놓이는 스테이지(10)와, 기대(11)에 대해서 스테이지(10)를 구동하는 구동부(20)와, 복수의 노광 헤드(30)와, 기판(9)의 얼라인먼트용의 두 개의 카메라(41)를 구비하고 있다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, 방향 및 방면을 나타낼 때에, 적절히, 도면 중에 나타내는 3차원의 XYZ 직교좌표를 이용한다. 이 XYZ축은 기대(11)에 대해서 상대적으로 고정된다. 여기서, X축 및 Y축 방향은 수평 방향, Z축 방향은 연직 방향이다. 패턴 묘화 장치(1)에 있어서의 주주사 방향은 Y축 방향에 대응하고, 부주사 방향은 X축 방향에 대응한다.
스테이지(10)는, 평판 모양의 외형을 갖고 있고, 그 상면의 대략 수평인 영역이 기판(9)이 배치되는 배치 영역이 된다. 즉, 기판(9)은 스테이지(10)의 상면에 대략 수평 자세로 놓인다. 스테이지(10)의 상면에는, 복수의 흡인 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 이들 흡인 구멍의 흡인압에 의해, 스테이지(10) 상에 놓인 기판(9)은, 스테이지(10)의 상면에 고정 유지된다. 따라서, 스테이지(10)는 기판(9)을 유지하는 유지부로서도 기능한다.
구동부(20)는, 기대(11)에 대해서 스테이지(10)를 주주사 방향(Y축 방향), 부주사 방향(X축 방향), 및, 회전 방향(Z축 둘레의 회전 방향)으로 이동시키기 위 한 구동 기구이다. 구동부(20)는, 스테이지(10)를 회전시키는 회전 기구(21)와, 스테이지(10)를 하면측으로부터 지지하는 지지 플레이트(22)와, 지지 플레이트(22)를 부주사 방향으로 이동시키는 부주사 기구(23)와, 부주사 기구(23)를 통해 지지 플레이트(22)를 지지하는 베이스 플레이트(24)와, 베이스 플레이트(24)를 주주사 방향으로 이동시키는 주주사 기구(25)를 갖고 있다.
회전 기구(21)는, 스테이지(10)의 -Y측 끝부에 장착된 이동자와, 지지 플레이트(22)의 상면에 부설된 고정자에 의해 구성된 리니어 모터(21a)를 갖고 있다. 또, 회전 기구(21)는, 스테이지(10)의 중앙부 하면측과 지지 플레이트(22)와의 사이에, 회전축(21b)을 갖고 있다. 이 때문에, 리니어 모터(21a)를 동작시키면, 고정자에 따라서 이동자가 X축 방향으로 이동하고, 지지 플레이트(22) 상의 회전축(21b)을 중심으로 하여 스테이지(10)가 소정 각도의 범위 내에서 회전한다.
부주사 기구(23)는, 지지 플레이트(22)의 하면부에 장착된 이동자와 베이스 플레이트(24)의 상면에 부설된 고정자에 의해 구성된 리니어 모터(23a)를 갖고 있다. 또, 부주사 기구(23)는 지지 플레이트(22)와 베이스 플레이트(24)와의 사이에, 부주사 방향으로 늘어나는 한 쌍의 가이드부(23b)를 갖고 있다. 이 때문에, 리니어 모터(23a)를 동작시키면, 베이스 플레이트(24) 상의 가이드부(23b)에 따라서 지지 플레이트(22)가 부주사 방향으로 이동한다. 스테이지(10)는 지지 플레이트(22)에 지지되기 때문에, 부주사 기구(23)는, 기대(11)에 대해서 스테이지(10)를 부주사 방향으로 이동시키게 된다.
주주사 기구(25)는, 베이스 플레이트(24)의 하면에 부착된 이동자와 기 대(11) 상에 부설된 고정자에 의해 구성된 리니어 모터(25a)를 갖고 있다. 또, 주주사 기구(25)는, 베이스 플레이트(24)와 기대(11)와의 사이에, 주주사 방향으로 늘어나는 한 쌍의 가이드부(25b)를 갖고 있다. 이 때문에, 리니어 모터(25a)를 동작시키면, 기대(11) 상의 가이드부(25b)에 따라서 베이스 플레이트(24)가 주주사 방향으로 이동한다. 스테이지(10)는 지지 플레이트(22) 및 베이스 플레이트(24)에 지지되기 때문에, 주주사 기구(25)는, 기대(11)에 대해서 스테이지(10)를 주주사 방향으로 이동시키게 된다.
복수의 노광 헤드(30)는 스테이지(10) 상에 놓인 기판(9)의 상면에 펄스 광을 조사하고, 기판(9)을 노광하여 규칙적인 패턴을 묘화하는 것이다. 기대(11)에는, 기대(11)의 -X측 및 +X측 끝부를 부주사 방향을 따라서 걸치고, 또한, 스테이지(10) 및 구동부(20)를 넘는 가교 구조의 프레임(31)이 고정 설치되어 있다. 복수의 노광 헤드(30)는, 이 프레임(31)에 대해서, 부주사 방향을 따라서 동일 피치로 배열하여 부착되어 있다. 따라서, 복수의 노광 헤드(30)의 위치는, 기대(11)에 대해서 고정된다.
상술과 같이, 구동부(20)의 주주사 기구(25) 및 부주사 기구(23)는, 기대(11)에 대해서 스테이지(10)를 이동시킨다. 이 때문에, 주주사 기구(25)를 구동시키면 스테이지(10) 상에 놓인 기판(9)에 대해서 복수의 노광 헤드(30)가 주주사 방향으로 상대적으로 이동하고, 부주사 기구(23)를 구동시키면 스테이지(10) 상에 놓인 기판(9)에 대해서 복수의 노광 헤드(30)가 부주사 방향으로 상대적으로 이동하게 된다.
각 노광 헤드(30)에는, 조명 광학계(32)를 통해 펄스 광의 광원인 1개의 레이저 발진기(33)가 접속되고, 또한, 레이저 발진기(33)에는 레이저 구동부(34)가 접속되어 있다. 이 때문에, 레이저 구동부(34)를 동작시키면, 레이저 발진기(33)로부터 펄스 광이 발진되고, 발진된 펄스 광은 조명 광학계(32)를 통해 각 노광 헤드(30) 내로 인도된다.
각 노광 헤드(30)의 내부에는, 조명 광학계(32)에 의해 인도된 펄스 광을 하방을 향하여 출사하기 위한 출사부(35)와, 펄스 광을 부분적으로 차광하여 소정 형상의 광속을 형성하기 위한 애퍼추어(aperture)부(36)와, 해당 광속을 기판(9)의 상면에 조사하기 위한 투영 광학계(37)가 설치되어 있다.
출사부(35)로부터 출사된 펄스 광은, 애퍼추어부(36)를 통과할 때에 복수의 슬롯을 갖는 마스크(도시 생략)에 의해서 부분적으로 차광되고, 소정 형상의 광속으로 성형되어 투영 광학계(37)에 입사한다. 그리고, 투영 광학계(37)를 통과한 소정 형상의 펄스 광이 기판(9)의 상면에 조사됨으로써, 기판(9)에 도포된 감광 재료가 감광하여, 기판(9)에 패턴이 묘화된다. 마스크는, 광을 통과하는 개구부인 다수의 슬롯이, 부주사 방향을 따라서 일정 간격으로 배열하여 형성되어 있다. 이 슬롯을 펄스 광이 통과함으로써, 슬롯의 형상에 따른 형상의 펄스 광이 기판(9)에 투영된다. 애퍼추어부(36)는, 애퍼추어부(36)의 내부에서 마스크의 위치를 미소하게 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있고, 기판(9)상에 있어서 패턴을 묘화하는 위치를 미세 조정할 수 있도록 되어 있다.
2개의 카메라(41)는 각각, 스테이지(1O)보다 상방에 배치되어 스테이지(1O) 에 놓인 기판(9)을 촬상하여 화상을 취득하는 촬상부이며, 광학계와 CCD 등의 촬상 소자를 갖고 있다. 이들 카메라(41)로 취득된 화상은, 스테이지(1O)에 놓인 기판(9)을 소정의 이상 위치에 위치 맞춤하는 얼라인먼트에 이용된다. 카메라(41)는 그 광학계의 광축을 연직 하방(-Z측)을 향한 상태로, 유지부(도시 생략)를 통해 기대(11)에 대해서 고정된다.
2개의 카메라(41)의 부주사 방향의 위치는 동일하게 되어 있고, 얼라인먼트 시에, 기판(9)의 부주사 방향의 대략 중앙에 위치하도록 배치되어 있다(도 2의 상태). 또, 얼라인먼트 시에, 한쪽의 카메라(41)는 기판(9)의 -Y측 끝부 부근, 다른 쪽의 카메라(41)는 기판(9)의 +Y측 끝부 부근에 각각 위치하도록 배치된다.
또, 패턴 묘화 장치(1)는, 장치 전체를 제어함과 동시에, 각종의 연산 처리를 행하는 제어부(50)를 굽비하고 있다. 도 3은, 제어부(50)을 포함한 패턴 묘화 장치(1)의 구성을 개념적으로 나타내는 블록도이다. 제어부(50)는, CPU 및 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해서 구성되어 있다.
도면에 나타내는 바와 같이, 상술한 주주사 기구(25), 부주사 기구(23), 회전 기구(21), 레이저 구동부(34) 및 카메라(41) 등은, 제어부(50)에 전기적으로 접속되어 있다. 이로 인해, 이들 각부는 제어부(50)의 제어하에서 동작함과 동시에, 카메라(41)에서 취득된 화상은 제어부(50)에 입력되어 제어부(50)의 메모리에 기억된다.
또, 패턴 묘화 장치(1)는 사용자의 각종 조작을 받아들이는 조작부(12)와, 패턴의 묘화에 필요한 묘화 데이터를 입력하는 데이터 입력부(13)를 더 구비하고 있다. 데이터 입력부(13)는 예를 들면, 기록 매체를 판독하는 판독 장치나, 외부 장치와의 사이에서 데이터 통신을 행하는 통신 장치 등으로서 구성된다. 이들 조작부(12) 및 데이터 입력부(13)도 제어부(50)에 전기적으로 접속된다. 이로 인해, 조작부(12)의 조작 내용은 신호로서 제어부(50)에 입력됨과 동시에, 데이터 입력부(13)에 입력된 묘화 데이터는 제어부(50)의 메모리에 기억된다.
제어부(50)에서는, 미리 메모리에 기억된 프로그램에 따라서 CPU가 연산 처리를 행함으로써, 장치 각부의 제어 기능이나 각종 연산 기능이 실현된다. 도 3에 있어서, 위치 도출부(51) 및 위치 수정부(52)는, 프로그램에 따라서 CPU가 연산처리를 행함에 따라, 소프트웨어적으로 실현되는 기능을 모식적으로 나타내고 있다. 또, 제1 내지 제3 특정부(53~55)는, 위치 도출부(51)가 구비하는 기능을 모식적으로 나타내고 있다. 이들 위치 도출부(51) 및 위치 수정부(52)는, 기판(9)의 위치를 검출하여 그 기판(9)의 위치를 수정한다는 기판(9)의 얼라인먼트 기능의 일부를 담당하게 된다.
(1-2. 기본 동작)
다음에, 패턴 묘화 장치(1)의 기본적인 동작에 대해 설명한다. 도 4는, 패턴 묘화 장치(1)의 기본적인 동작의 흐름을 나타내는 도면이다. 우선, 미리 감광 재료가 도포된 기판(9)이 반송 로봇 등에 의해 반입되고, 스테이지(10)의 상면에 놓인다. 기판(9)은 스테이지(10)의 상면에 형성된 흡착구에 흡인되고, 스테이지(10)의 상면에 대략 수평 자세로 유지된다(단계 S1).
다음에, 스테이지(10)에 놓인 기판(9)의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트가, 카메라(41), 위치 도출부(51) 및 위치 수정부(52) 등에 의해 실시된다. 반송 로봇 등에 의해서 스테이지(10)에 놓인 기판(9)은, 미리 정해진 이상 위치에 배치되게 되지만, 미세한 패턴을 묘화하는 정밀도로서는 이상 위치로부터 어긋난 상태로 되어 있다. 이 때문에, 이 얼라인먼트에 의해 기판(9)의 위치가 수정되고, 기판(9)이 이상 위치에 고정밀도로 위치 맞춤된다. 얼라인먼트에 관한 처리의 상세에 대해서는 후술한다(단계 S2).
다음에, 위치가 수정된 기판(9)에 대해서 규칙적인 패턴이 묘화된다(단계 S3). 도 5 내지 도 8은 각각, 패턴을 묘화하는 동작의 과정에 있어서의 기판(9)의 상태를 나타내는 도면이다. 이들 도면에 있어서, 부호 91로 나타내는 영역은, 패턴의 묘화를 행해야 할 묘화 대상 영역을 나타내고 있다. 이 묘화 대상 영역(91)은, 제어부(50)의 메모리에 미리 기억된 묘화 데이터에 기초하여 정해진다.
또, 이들 도면에 있어서, 부호 80으로 나타내는 직사가형의 범위는, 1개의 노광 헤드(30)가 한 번의 펄스 광의 조사에 의해 패턴을 묘화할 수 있는 범위(노광 가능한 범위)(이하, 「묘화 범위」라고 한다.)를 나타내고 있다. 이 묘화 범위(80)의 부주사 방향의 폭은, 소정폭(w)(본 실시의 형태에서는, 예를 들면 50㎜)으로 되어 있다.
상술과 같이, 복수의 노광 헤드(30)는 부주사 방향에 따라서 동일 피치 H로 배열되지만, 이 피치 H는 소정폭(w)의 4배(본 실시의 형태에서는, 예를 들면 200㎜)로 되어 있다. 복수의 노광 헤드(30)의 각각 대응하는 복수의 묘화 범위(80)도, 부주사 방향을 따라서 이것과 동일한 피치 H(예를 들면 200㎜)로 배열된다. 각 노광 헤드(30)는, +X측에 인접하는 노광 헤드(30)까지의 기판(9)상의 폭(H)의 영역을 4회로 나누어 주사하게 된다.
즉 우선, 묘화 데이터에 의해서 정해지는 기판(9)의 개시 위치에, 복수의 노광 헤드(30)가 이동된다(도 5). 다음에, 노광 헤드(30)로부터 펄스 광을 시간 주기적으로 조사시키면서, 기판(9)에 대해서 노광 헤드(30)(즉, 묘화 범위(80))가 주주사 방향의 +Y측에 일정 속도로 상대 이동된다. 이로 인해, 기판(9)상에 있어서 주주사 방향으로 늘어나고, 또한, 부주사 방향의 폭이 소정폭(w)이 되는 하나의 주사 영역(As)에 대한 노광 주사가, 1개의 노광 헤드(30)마다 행해진다(도 6). 이 노광 주사에 의해 묘화 범위(80)가 통과한 주사 영역(As)에는, 규칙적인 패턴이 묘화된다. 도 6중에 있어서는, 패턴이 묘화된 영역을 사선 해칭을 교부하여 나타내고 있다(도 7, 8에서도 같다.).
한 번의 주주사 방향으로의 노광 주사가 종료하면, 기판(9)에 대해서 노광 헤드(30)(즉, 묘화 범위(80))가 소정폭(w)만큼 부주사 방향의 +X측으로 상대 이동된다. 이어서, 기판(9)에 대해서 노광 헤드(30)(즉, 묘화 범위(80))가 주주사 방향의 -Y측으로 일정 속도로 상대 이동되고, 이로 인해, 전회의 노광 주사가 이루어진 주사 영역(As)의 +X측에 인접하는 하나의 주사 영역(As)에 대해서 노광 주사가 행해진다(도 7).
이와 같이 하여, 노광 헤드(30)가 기판(9)에 대해서 소정폭(w)씩 부주사 방향으로 이동되면서, 주주사 방향으로의 노광 주사가 또한 두 번(1 왕복) 반복된다(도 8). 이와 같이 하여 각 노광 헤드(30)는, +Y측에 인접하는 노광 헤드(30)까지 의 폭(H)의 영역을 분할한 네 개의 주사 영역(As)의 각각에 관해서 노광 주사를 행하게 된다. 이로 인해, 묘화 대상 영역(91)의 전체에 규칙적인 패턴이 묘화된다.
패턴이 묘화된 기판(9)은 반송 로봇 등에 의해 스테이지(10)의 상면으로부터 반출된다(도 4의 단계 S4). 기판(9)에 묘화된 각 패턴은, 후의 공정에서 현상되어 R, G, B 중 어느 한 색을 갖는 서브 화소가 된다. 그리고, 기판(9)의 묘화 대상 영역(91)은 하나의 칼라 필터가 된다.
(1-3. 얼라인먼트)
다음에, 패턴 묘화 장치(1)로 이루어지는 기판(9)의 얼라인먼트(도 4의 단계 S2)에 대해 상세하게 설명한다.
도 9는, 대상이 되는 기판(9)의 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 기판(9) 중의 방향 및 방면을 나타낼 때에도, 기판(9)이 스테이지(10)에 배치되었다고 가정하여 상술한 3차원의 XYZ 직교 좌표를 이용한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 기판(9)에 있어서는, 기판(9)의 본체부의 X축 방향(부주사 방향)의 중앙에서, 묘화 대상 영역(91)으로부터 -Y측 및 +Y측으로 벗어난 위치에 각각, 얼라인먼트에 이용하는 얼라인먼트 영역(92)이 형성되어 있다.
그리고, 도 9의 우측으로 확대하여 나타내는 바와 같이, 각 얼라인먼트 영역(92)에는, 위치의 검출에 이용되는 위치 검출 마크로서의 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하여 형성되어 있다. 1개의 얼라인먼트 영역(92)에 포함되는 복수의 얼라인먼트 마크(60)는, 2차원적으로 격자모양으로 배열된다. 얼라인먼트 마크(60)가 배열되는 피치(P)는, X축 방향 및 Y축 방향 모두 일정하며, X축 방향과 Y 축 방향에서 동일(예를 들면, 0.2㎜)하게 되어 있다. 또, X축 방향 및 Y축 방향의 양쪽 모두에, 동일한 수 n의 얼라인먼트 마크(60)가 배열된다(n은 자연수로 예를 들면 10~20).
복수의 얼라인먼트 마크(60)의 각각은, 정보를 기록할 수 있는 정보 기록 코드로 되어 있다. 도 10은, 얼라인먼트 마크(60)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(60)는, 정방형 형상의 매트릭스형 이차원 코드로서 구성되어 있고, 세 개의 각부에 정방형 형상으로 소정 모양의 심볼(61)이 배치되고, 이들 심볼(61)의 내측에 정보를 표현하는 데이터 영역(62)이 배치되어 있다.
세 개의 심볼(61)은, 얼라인먼트 마크(60)의 외곽을 규정하고, 얼라인먼트 마크(60)의 전체 영역을 인식하기 위해서 이용된다. 또, 세 개의 심볼(61)은, 얼라인먼트 마크(60) 내에 있어서의 기준이 되는 위치(이하, 「마크 기준 위치」라고 한다.)도 규정한다. 본 실시의 형태의 얼라인먼트 마크(60)에 있어서는, 그 중앙위치가 마크 기준 위치(Om)로 되어 있다. 도면에 나타내는 바와 같이, 세 개의 심볼(61)의 대각선(69)이 교차하는 위치를 구함으로써, 마크 기준 위치(Om)를 특정할 수 있다.
또, 데이터 영역(62)에는, 정방형 형상의 다수의 셀(63)이 이차원적으로 격자모양으로 배열되어 있다. 이들 각 셀(63)은, 흑색 또는 백색으로 됨으로써 1비트의 정보를 나타내므로, 데이터 영역(62)은, 셀(63)의 수와 동수의 비트의 정보를 표현할 수 있다. 즉, 데이터 영역(62)은, 흑색의 셀(63)인 도트의 유무에 의해 정 보를 표현한다고도 할 수 있다. 도 10에 예시한 본 실시의 형태의 얼라인먼트 마크(60)에서는, 데이터 영역(62)이 6개×6개의 합계 36개의 셀(63)로 구성되어 있기 때문에, 36비트의 정보를 기록할 수 있다. 또한, 도 10에 예시한 것보다, 얼라인먼트 마크(60) 내에 있어서의 데이터 영역(62)으로서의 범위를 증가시키거나, 셀(63)의 수를 증가시키거나 함으로써, 보다 많은 정보를 기록할 수 있도록 해도 된다.
각 얼라인먼트 마크(60)에서는, 본체부로서의 기판(9)에 설정되는 소정의 기준 위치(이하, 「기판 기준 위치」라고 한다.)와 자신의 마크 기준 위치(Om)와의 상대 위치가 데이터 영역(62)에 기록된다. 본 실시의 형태에 있어서는, 데이터 영역(62)에 포함되는 36개의 셀(63) 중의 반인 18개에 기판 기준 위치에 대한 X축 방향(부주사 방향)의 위치인 「X위치」가 기록되고, 나머지의 반인 18개에 기판 기준 위치에 대한 Y축 방향(주주사 방향)의 위치인 「Y위치」가 기록된다.
도 11은, 1개의 얼라인먼트 영역(92)에 포함되는 각 얼라인먼트 마크(60)에 기록된 정보의 내용을 예시하는 도면이다. 도면 중의 각 얼라인먼트 마크(60) 내에는, 해당 얼라인먼트 마크(60)가 나타내는 정보의 내용을 "(X위치, Y위치)"라는 형식에 의해 나타내고 있다. 본 실시의 형태에서는, -X측 끝부 또한 -Y측 끝부의 얼라인먼트 마크(60)의 근방에, 기판 기준 위치(Os)가 정해져 있다. 그리고, 각 얼라인먼트 마크(60)는, 이 기판 기준 위치(Os)로부터 자신의 마크 기준 위치(Om)까지의 X축 방향의 거리를 「X위치」, Y축 방향의 거리를 「Y위치」로 하여, 각각 피치(P)(얼라인먼트 마크(60)가 배열되는 피치(P))를 단위로 하여 기록하고 있다.
기판(9)의 얼라인먼트를 행할 때는, 이와 같이 집합하여 형성되는 복수의 얼라인먼트 마크(60)의 어느 하나에 기초하여, 기판(9)의 위치가 검출되게 된다. 도 12는, 기판(9)의 얼라인먼트(도 4의 단계 S2)에 관한 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면이다.
우선, 스테이지(10)가, 기대(11)의 위치에서 규정되는 소정의 얼라인먼트 위치로 이동된다(도 1, 2에 나타내는 상태). 이로 인해, 두 개의 카메라(41)의 하방에, 기판(9)에 형성된 두 개의 얼라인먼트 영역(92)이 각각 배치된다(단계 S21). 다음에, 2개의 카메라(41)의 각각에 의해 기판(9)이 촬상되고, 디지털의 화상이 취득된다(단계 S22). 취득된 화상은, 각종의 화상 처리가 가능하도록 제어부(50) 내의 메모리에 기억된다.
도 13은, 이 촬상에 의해 취득된 화상(70)의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 13에 있어서는, 화상(70) 중의 피사체의 상을, 실제의 피사체와 동일한 부호를 교부하여 나타내고 있다. 카메라(41)의 하방에는, 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하여 배치됨으로써, 도면에 나타내는 바와 같이, 화상(70)에는 몇 개의 얼라인먼트 마크(60)의 상이 포함되고, 그 중 적어도 하나에 대해서는 그 전체의 상이 완전하게 포함되어 있다. 이것은, 얼라인먼트 마크(60)가 배열되는 피치(P)(≥얼라인먼트 마크(60) 자체의 한 변의 길이)를, 기판(9) 상에 있어서의 촬상 범위의 한 변의 길이(L)의 1/2 이하로 함으로써 실현된다. 또한, 기판(9) 상에 있어서의 촬상 범위의 한 변의 길이(L)는, 얼라인먼트에 필요한 정밀도(촬상 배율)에 의해서 규정된다.
다음에, 화상(70) 중에 상으로서 포함되는 얼라인먼트 마크(60) 중, 전체의 상이 완전하게 포함되어 있는 하나의 얼라인먼트 마크(60)가, 「주목 마크」(60t)로서 위치 도출부(51)에 의해 결정된다. 또한, 전체의 상이 완전하게 포함되어 있는 얼라인먼트 마크(60)가 복수 존재할 때는, 예를 들면, 화상(70)의 중심 위치에 상의 위치가 가장 가까운 얼라인먼트 마크(60)를, 주목 마크(60t)로서 결정하면 된다. 얼라인먼트 마크(60)의 전체의 상이 완전하게 포함되어 있는지의 여부는, 그 세 개의 심볼(61)의 상이 완전하게 포함되어 있는지의 여부에 의해서 판단된다(단계 S23).
다음에, 화상(70) 중의 주목 마크(60t)의 상으로부터, 정보 기록 코드로서의 주목 마크(60t)의 기록 내용이, 위치 도출부(51)의 제1 특정부(53)에 의해 판독된다. 이로 인해, 기판 기준 위치(Os)에 대한 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)의 「X위치」 및 「Y위치」가 특정된다. 즉, 기판 기준 위치(Os)와 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)와의 상대 위치가 제1 특정부(53)에 의해 특정되게 된다. 이들 「X위치」 및 「Y위치」는, 미리 제어부(50) 내에 기억된 피치(P)의 값에 기초하여 제1 특정부(53)에 의해 ㎜단위로 환산되고, 각각 거리 X1, Y1(㎜)이 된다(단계 S24).
다음에, 화상(70)에 있어서의 주목 마크(60t)의 상의 위치가 제2 특정부(54)에 의해 검출된다. 구체적으로는, 화상(70)의 중심 위치(카메라(41)의 광학계의 광축 위치(Op)에 상당)로부터 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)의 상의 위치까지의, 화상(70) 중에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향 각각의 거리가 구해진다. 주 목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)의 상의 위치는, 그 세 개의 심볼(61)의 상의 위치에 의해서 판단된다.
그리고, 이들 화상(70) 중의 거리가, 실제의 기판(9) 상의 ㎜단위의 거리에 제2 특정부(53)에 의해 환산된다. 이로 인해, 카메라(41)의 광축 위치(Op)로부터, 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)까지의 X축 방향 및 Y축 방향 각각의 거리(X2, Y2(㎜))가 특정된다. 즉, 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)와 카메라(41)의 광축 위치(Op)와의 상대 위치가 제2 특정부(53)에 의해 특정되게 된다. 또한, 거리(X2)는, 광축 위치(Op)보다 마크 기준 위치(Om)가 +X측에 있는 경우는 양의 값, 광축 위치(Op)보다 마크 기준 위치(Om)가 -X측에 있는 경우는 음의 값이 된다. 마찬가지로, 거리(Y2)는, 광축 위치(Op)보다 마크 기준 위치(Om)가 +Y측에 있는 경우는 양의 값, 광축 위치(Op)보다 마크 기준 위치(Om)가 -Y측에 있는 경우는 음의 값이 된다(단계 S25).
다음에, 상기와 같이 하여 특정된 거리(X1, Y1, X2, Y2)에 기초하여, 기판(9)의 위치가 제3 특정부(55)에 의해 특정된다. 구체적으로는, 우선, 이하의 식(1) 및 식(2)의 연산에 의해, 기판 기준 위치(Os)로부터 카메라(41)의 광축 위치(Op)까지의 X축 방향 및 Y축 방향 각각의 거리(X3, Y3(㎜))가 특정된다.
X3=X1-X2 …식(1)
Y3=Y1-Y2 …식(2)
즉, 기판 기준 위치(Os)와 카메라(41)의 광축 위치(Op)와의 상대 위치가 특정된다. 상술과 같이, 카메라(41)는 기대(11)에 대해서 고정되고, 기판(9)이 놓이 는 스테이지(10)는 기대(11)의 위치에서 규정되는 얼라인먼트 위치에 배치됨으로써, 실질적으로 패턴 묘화 장치(1)(의 기대(11))에 대한 기판(9)의 실제의 위치가 도출되게 된다(단계 S26).
이상과 같이 하여 도출된 거리(X3, Y3(㎜))는, 또한, 그 이상이 되는 거리(X0, Y0(㎜))와 위치 수정부(52)에 의해 비교된다. 이 거리(X0, Y0)는, 기판(9)을 이상 위치에 정확하게 배치한 상태로 미리 계측에 의해서 구해지고, 제어부(50)의 메모리에 기억되어 있다. 그리고, 이하의 식(3) 및 식(4)의 연산에 의해, 기판(9)의 실제의 위치의 이상 위치로부터의 X축 방향 및 Y축 방향 각각의 편차량(dX, dY(㎜))이 위치 수정부(52)에 의해 도출된다(단계 S27).
dX=X3-X0 …식(3)
dY=Y3-Y0 …식(4)
이와 같이 하여 편차량(dX, dY)이 도출되면, 도출된 편차량(dX, dY)을 보정하도록, 위치 수정부(52)가 구동부(20)를 구동하고, 스테이지(10) 및 거기에 유지된 기판(9)이 이동된다. 이로 인해, 기판(9)의 위치가 이상 위치로 수정된다. 편차량(dX, dY)은, 두 개의 카메라(41)의 쌍방에 관해서 각각 구해진다. 이 때문에, 기판(9)의 X축 방향(부주사 방향) 및 Y축 방향(주주사 방향)의 차이뿐만 아니라 기판(9)의 Z축 둘레의 회전 차이도 구해지고, 주주사 기구(25), 부주사 기구(23) 및 회전 기구(21)에 의해, 이들 차이가 보정되게 된다(단계 S28). 이후의 처리에서는, 이와 같이 하여 위치가 수정된 기판(9)에 대해서 패턴이 묘화되기 때문에, 기판(9) 상의 올바른 위치에 고정밀도로 패턴을 묘화할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 패턴 묘화 장치(1)가 처리의 대상으로 하는 기판(9)에 있어서는, 얼라인먼트 영역(92)으로서의 소정의 범위 내에, 각각이 기판(9) 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치를 기록한 정보 기록 코드인 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하여 형성되어 있다. 기판(9)의 얼라인먼트 시에는, 이와 같이 복수의 얼라인먼트 마크(60)가 집합하고 있는 얼라인먼트 영역(92)을 촬상하여 화상(70)을 취득하기 때문에, 촬상 배율을 고배율로 하여 촬상 범위가 작아졌다고 해도, 복수의 얼라인먼트 마크(60) 중 어느 하나를 화상(70) 중에 포함할 수 있다. 그리고, 이 화상(70) 중에 상으로서 포함되는 하나의 얼라인먼트 마크(60)가 주목 마크(60t)가 되고, 화상(70) 중의 주목 마크(60t)에 기초하여 기판(9)의 위치가 도출됨으로써, 한 번의 촬상으로 기판(9)의 위치를 검출할 수 있게 된다.
또, 화상(70) 중의 주목 마크(60t)의 상이 나타내는 정보 기록 코드의 판독에 의해, 기판 기준 위치(Os)와 주목 마크(60t)와의 상대 위치가 특정되고, 또한, 화상(70) 중에 있어서의 주목 마크(60t)의 상의 위치에 기초하여, 주목 마크(60t)와 카메라(41)와의 상대 위치가 특정된다. 그리고, 이들 두 개의 상대 위치에 기초하여, 기판 기준 위치(Os)와 카메라(41)와의 상대 위치가 특정된다. 이러한 수법에 의해, 기판(9)의 위치를 정밀하게 검출할 수 있게 된다.
(2. 제2 실시의 형태)
다음에, 제2 실시의 형태에 대해 설명한다. 이하에서는, 제1 실시의 형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 제1 실시의 형태에서는 복수의 얼라인먼트 마크(60)의 각각이, 자신의 위치를 기록하고 있었다. 이에 대해서, 제2 실시의 형태 에서는, 복수의 얼라인먼트(60)의 각각은 자신의 위치가 아닌 다른 얼라인먼트 마크(60)로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 기록하고 있고, 이 식별 정보에 기초하여 얼라인먼트 마크(60)의 위치를 특정할 수 있게 되어 있다.
도 14는, 제2 실시의 형태의 하나의 얼라인먼트 영역(92)에 포함되는 각 얼라인먼트 마크(60)에 기록된 정보의 내용을 예시하는 도면이다. 도면 중의 각 얼라인먼트 마크(60) 내에는, 해당 얼라인먼트 마크(60)가 나타내는 정보의 내용을 괄호 내에 나타내고 있다. 도면에 나타내는 바와 같이, 각 얼라인먼트 마크(60)는, 자신의 위치가 아닌 2개의 알파벳을 기록하고 있다. 이들 2개의 알파벳은, 복수의 얼라인먼트 마크(60)를 식별하기 위한 식별 정보이며, 각 얼라인먼트 마크(60)마다 독특한 것이 할당되어 있다.
또, 패턴 묘화 장치(1)의 제어부(50)의 메모리 내에는, 복수의 얼라인먼트 마크(60) 각각의 식별 정보와, 기판 기준 위치에 대한 상대 위치와의 대응 관계를 나타내는 대응 테이블이 기억되어 있다.
도 15는, 이러한 대응 테이블(Tb)의 일례를 나타내는 도면이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 대응 테이블(Tb)은, 복수의 레코드(행정보)로 구성되어 있다. 그리고, 각 레코드에 있어서, 1개의 얼라인먼트 마크(60)의 식별 정보에 대해서, 기판 기준 위치에 대한 해당 얼라인먼트 마크(60)의 마크 기준 위치의 「X위치」 (㎜) 및 「Y위치」(㎜)가 관련되어 있다. 따라서, 이 대응 테이블(Tb)을 참조하면, 얼라인먼트 마크(60)의 식별 정보에 기초하여, 해당 얼라인먼트 마크(60)의 기판 기준 위치에 대한 상대 위치(「X위치」 및 「Y위치」)를 취득할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서도, 기판(9)의 얼라인먼트에 관한 처리의 흐름은, 도 12에 나타내는 바와 같지만, 제1 특정부(53)에 의한 기판 기준 위치(Os)와 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)와의 상대 위치의 특정 수법(단계 S24)만이 다르다.
본 실시의 형태의 단계 S24에 있어서는, 우선, 화상(70) 중의 주목 마크(60t)의 상으로부터, 주목 마크(60t)의 기록 내용이, 위치 도출부(51)의 제1 특정부(53)에 의해 판독된다. 이 판독에 의해서 주목 마크(60t)의 식별 정보가 취득되고, 취득된 식별 정보에 기초하여 대응 테이블(Tb)이 참조된다. 이로 인해, 기판 기준 위치(Os)에 대한 주목 마크(60t)의 마크 기준 위치(Om)의 상대 위치인 「X위치」및 「Y위치」가 제1 특정부(53)에 의해 특정되고, 각각, 거리 X1, Y1(㎜)이 된다. 이후의 처리는, 제1 실시의 형태와 같다.
이상과 같이, 제2 실시의 형태에서는, 얼라인먼트 마크(60) 자체가 위치를 기록하지 않아도, 대응 테이블(Tb)을 준비하는 것으로, 얼라인먼트 마크(60)의 위치를 용이하게 특정할 수 있게 된다.
(3. 다른 실시의 형태)
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명해 왔지만, 이 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것은 아니며 여러가지 변형이 가능하다. 이하에서는, 이러한 다른 실시의 형태에 대해 설명한다. 물론, 이하에서 설명하는 형태를 적절하게 조합 해도 된다.
상기 실시의 형태에서는, 1개의 기판(9) 상에 얼라인먼트 영역(92)이 2개 형 성되어 있었지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 얼라인먼트 영역(92)을 세 개 이상 형성해도 되고, 또, 1개만 형성해도 된다. 또, 얼라인먼트 영역(92)을 형성하는 위치는, 기판(9)의 X축 방향의 중앙부에 한정되지 않고, 둘레 가장자리부로 해도 된다.
또, 각 얼라인먼트 마크(60)는, 이차원적으로 정보를 표현하는 이차원 코드였지만, 일차원 바코드여도 된다. 다만, 많은 정보량을 기록할 수 있기 때문에, 2차원 격자모양으로 배치된 도프의 유무에 의해 정보를 표현하는 정보 기록 코드를 채용하는 것이 바람직하다.
또, 제1 실시의 형태에 있어서는, 각 얼라인먼트 마크(60)는, 얼라인먼트 마크(60)가 배열되는 피치(P)를 단위로 하여 「X위치」 및 「Y위치」를 기록하고 있었지만, 일반적인 SI단위계의 단위(예를 들면, ㎜)로 「X위치」 및 「Y위치」를 기록해도 된다.
또, 제2 실시의 형태에 있어서는, 각 얼라인먼트 마크는 다른 얼라인먼트 마크로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 표현하면 되기 때문에, 정보를 기록한 정보 기록 코드가 아닌, 독특한 기호나 모양 등을 채용해도 된다.
또, 상기 실시의 형태에서는, 각부의 구동 기구로서 리니어 모터가 사용되고 있었지만, 리니어 모터 이외의 공지의 구동 기구를 사용해도 된다. 예를 들면, 모터의 구동력을 볼나사를 통해 직동운동으로 변환하는 기구를 사용해도 된다.
또, 상기 실시의 형태에서는, 배치 영역 내에 배치된 처리 대상물인 유리 기판(9)에 대해서 소정의 처리로서 패턴의 묘화를 행하도록 하고 있었다. 즉, 위치 의 검출 대상이 되는 피검출물은 칼라 필터용의 유리 기판(9)이었지만, 이에 한정되지 않고, 어떠한 것을 피검출물로 해도 된다. 특히 이차원적인 넓이가 있는 평판 모양 물체를 피검출물로 하는 경우에, 상기 실시의 형태에서 설명한 기술은 적절하게 적용할 수 있다.
또, 장치가 행하는 처리의 대상이 되는 처리 대상물(대표적으로는, 반도체 기판, 프린트 기판, 플라즈마 표시 장치용 유리 기판 등의 기판이나, 인쇄 용지 등)뿐만 아니라, 장치 내에서 이동하는 가동 부품이 피검출물이어도, 상기 실시의 형태에서 설명한 기술을 적절하게 이용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시의 형태의 패턴 묘화 장치(1)에 있어서는, 애퍼추어부(36) 내에 배치되는 가동 부품인 마스크를 피검출물로 하여, 상기 실시의 형태에서 설명한 기술을 이용할 수 있다. 도 16은, 이 경우의 애퍼추어부(36)의 구성을 나타내는 도면이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 애퍼추어부(36)의 내부에는, 마스크(361)와, 용수철 등으로 구성되는 2개의 탄성 부재(362)와, 마스크(361)를 이동시키는 이동 기구인 2개의 액추에이터(363)를 구비하고 있다. 마스크(361)의 -Y측끝의 X축 방향의 양끝부는 2개의 탄성 부재(362)에 의해서 +Y측에 힘이 가해진다. 한편, +Y측끝의 X축 방향의 양끝부는 2개의 액추에이터(363)에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 마스크(361)의 자세가 유지되는 것과 동시에, 그 마스크(361)의 자세는 2개의 액추에이터(363)의 구동에 의해 조정할 수 있게 되어 있다.
마스크(361)에는, 마스크(361)의 자세의 조정에 이용하는 2개의 얼라인먼트 영역(364)이 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 영역(364)에는, 상기 실시의 형태의 얼라인먼트 영역(92)과 마찬가지로, 복수의 얼라인먼트 마크가 집합하여 형성되어 있다. 또, 애퍼추어부(36) 내에는, 이들 얼라인먼트 영역(364)을 촬상하기 위한 카메라(366)가 설치되어 있다. 이 카메라(366)는 X축 방향으로 늘어나는 소정의 가이드부를 갖는 구동 기구(365)에 의해, X축 방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다.
마스크(361)의 자세를 조정할 때에는, 카메라(366)가 X축 방향을 따라서 이동되고, 2개의 얼라인먼트 영역(364)을 각각 촬상하여 화상을 취득한다. 이로 인해 얻어진 2개의 화상에 기초하여 상기 실시의 형태와 같게 하여, 마스크(361)의 위치가 검출된다. 보다 구체적으로는, 마스크(361)의 실제의 위치의 이상 위치로부터의 편차량이, 2개의 얼라인먼트 영역(364)의 각각에 관해서 구해진다. 또한, 카메라(366)의 광축 위치는 이동하게 되지만, 연산 상에 있어서는, 각 얼라인먼트 영역(364)을 촬상한 시점의 카메라(366)의 광축 위치를 이용하면 된다. 이로 인해, 마스크(361)의 X축 방향 및 Y축 방향의 차이, 및 Z축 둘레의 회전 차이가 구해진다. 그리고, 액추에이터(363)의 구동에 의해 이들 차이가 보정되고, 마스크(361)가 이상 위치에 배치되게 된다.
이와 같이, 장치 내에서 이동하는 가동 부품을 피검출물로 한 경우라도, 가동 부품의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 가동 부품의 위치 맞춤을 고정밀도로 행할 수 있게 된다. 또, 촬상 배율을 비교적 고배율로 한 한 번의 촬상으로 피검출물의 위치를 검출할 수 있기 때문에, 카메라의 촬상 범위를 확대할 수 없는 좋은 공간에 가동 부품을 배치하는 경우에도 적절하게 이용하는 것이 가능하다.
또, 상기 실시의 형태에서는, 위치 검출 장치는 패턴 묘화 장치인 것으로서 설명을 행했지만, 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 것이면, 어떠한 것이어도, 상기 실시의 형태에서 설명한 기술을 적절하게 적용할 수 있다.
또, 상기 실시의 형태에서는, 프로그램에 따른 CPU의 연산 처리에 의해서 소프트웨어적으로 각종 기능이 실현된다고 설명했지만, 이들 기능 중 일부는 전기적인 하드웨어 회로에 의해 실현되어도 된다.
도 1은 패턴 묘화 장치의 구성을 나타내는 측면도.
도 2는 패턴 묘화 장치의 구성을 나타내는 상면도.
도 3은 패턴 묘화 장치의 구성을 개념적으로 나타내는 블록도.
도 4는 패턴 묘화 장치의 기본적인 동작의 흐름을 나타내는 도면.
도 5는 패턴을 묘화하는 동작의 과정에 있어서의 기판 상태를 나타내는 도면.
도 6은 패턴을 묘화하는 동작의 과정에 있어서의 기판 상태를 나타내는 도면.
도 7은 패턴을 묘화하는 동작의 과정에 있어서의 기판 상태를 나타내는 도면.
도 8은 패턴을 묘화하는 동작의 과정에 있어서의 기판 상태를 나타내는 도면.
도 9는 위치 검출의 대상이 되는 기판을 나타내는 도면.
도 10은 얼라인먼트 마크의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 제1 실시의 형태의 각 얼라인먼트 마크에 기록된 정보의 내용을 나타내는 도면.
도 12는 기판의 얼라인먼트에 관한 처리의 상세한 흐름을 나타내는 도면.
도 13은 촬상에 의해 취득된 화상의 일례를 나타내는 도면.
도 14는 제2 실시의 형태의 각 얼라인먼트 마크에 기록된 정보의 내용을 나 타내는 도면.
도 15는 대응 테이블의 일례를 나타내는 도면.
도 16은 애퍼추어부의 내부를 나타내는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
9 기판 20 구동부
30 노광 헤드 41 카메라
50 제어부 51 위치 도출부
52 위치 수정부 60 얼라인먼트 마크
70 화상 92 얼라인먼트 영역

Claims (16)

  1. 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 위치 검출 방법으로서,
    각각이 상기 피검출물 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치인 제1 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성된 상기 피검출물을 촬상하여, 화상을 취득하는 촬상 공정과,
    상기 복수의 위치 검출 마크 중 상기 화상 중에 상으로서 포함되는 1의 위치 검출 마크의 상기 화상 중의 상에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하고, 상기 제1 위치에 기초하여 상기 피검출물의 위치를 도출하는 위치 도출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 도출 공정은,
    상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 제1 특정 공정과,
    상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크와 상기 화상을 촬상한 촬상 수단과의 상대 위치를 제2 위치로서 특정하는 제2 특정 공정과,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여, 상기 피검출물의 위치를 특정하는 제3 특정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 이차원 격자모양으로 배치된 복수의 도트의 유무에 의해 정보를 표현하고,
    상기 위치 도출 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 정보에 기초하여 상기 제1 위치가 특정되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 자신에 관한 상기 제1 위치를 기록한 정보 기록 코드이며,
    상기 위치 도출 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 정보 기록 코드의 판독에 의해, 상기 위치 검출 마크의 상기 제1 위치가 특정되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 다른 위치 검출 마크로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 표현하고,
    상기 위치 도출 공정에서는, 상기 복수의 위치 검출 마크 각각의 상기 식별 정보와 상기 제1 위치와의 대응 관계를 나타내는 대응 테이블과, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 식별 정보로부터, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치가 특정되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 상기 위치 검출 마크 내에 있어서의 기준이 되는 위치를 규정하는 심볼을 가지며,
    상기 제2 특정 공정에서는, 상기 화상 중의 상기 심볼의 상에 기초하여, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치가 특정되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
  7. 소정의 배치 영역 내에 배치된 피검출물의 위치를 검출하는 위치 검출 장치로서,
    각각이 상기 피검출물 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치인 제1 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크가 집합하여 형성된 상기 피검출물을 촬상하여, 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 복수의 위치 검출 마크 중 상기 화상 중에 상으로서 포함되는 1의 위치 검출 마크의 상기 화상 중의 상에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하고, 상기 제1 위치에 기초하여 상기 피검출물의 위치를 도출하는 위치 도출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 위치 도출 수단은,
    상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 제1 특정 수단과,
    상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치에 기초하여, 상기 1의 위치 검출 마크와 상기 촬상 수단과의 상대 위치를 제2 위치로서 특정하는 제2 특정 수단과,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여, 상기 피검출물의 위치를 특정하는 제3 특정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 이차원 격자모양으로 배치된 복수의 도트의 유무에 의해 정보를 표현하고,
    상기 위치 도출 수단은, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 정보에 기초하여 상기 제1 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 자신에 관한 상기 제1 위치를 기록한 정보 기록 코드이며,
    상기 위치 도출 수단은, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나 타내는 상기 정보 기록 코드의 판독에 의해, 상기 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 다른 위치 검출 마크로부터 자신을 식별하는 식별 정보를 표현하고,
    상기 위치 도출 수단은, 상기 복수의 위치 검출 마크 각각의 상기 식별 정보와 상기 제1 위치와의 대응 관계를 나타내는 대응 테이블과, 상기 화상 중의 상기 1의 위치 검출 마크의 상이 나타내는 상기 식별 정보로부터, 상기 1의 위치 검출 마크의 상기 제1 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 위치 검출 마크의 각각은, 상기 위치 검출 마크 내에 있어서의 기준이 되는 위치를 규정하는 심볼을 가지며,
    상기 제2 특정 수단은, 상기 화상 중의 상기 심볼의 상에 기초하여, 상기 화상 중에 있어서의 상기 1의 위치 검출 마크의 상의 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 배치 영역 내에 배치된 처리 대상물에 대해서 소정의 처리를 행하는 처 리 수단을 더 구비하고,
    상기 피검출물은, 상기 처리 대상물을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 배치 영역 내에 배치되는 가동 부품과,
    상기 가동 부품을 이동시키는 이동 기구를 더 구비하고,
    상기 피검출물은, 상기 가동 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  15. 감광 재료가 형성된 기판에 규칙적인 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서,
    상기 기판이 배치되는 배치 영역과,
    상기 배치 영역 내에 배치된 상기 기판의 위치를 검출하는 청구항 7에 기재의 위치 검출 장치와,
    상기 위치 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 소정의 이상 위치로 상기 기판의 위치를 수정하는 위치 수정 수단과,
    상기 위치 수정 수단에 의해 위치가 수정된 기판에 대해서, 상기 패턴을 묘화하는 묘화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 묘화 장치.
  16. 위치 검출 장치에 의한 위치의 검출 대상이 되는 피검출물로서,
    본체부와,
    상기 본체부에 집합하여 형성되고, 각각이 상기 본체부 상의 기준 위치와 자신과의 상대 위치를 특정 가능한 복수의 위치 검출 마크를 구비하는 것을 특징으로 하는 피검출물.
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