マスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法
【課題】マスクステージの回転中心の座標を精度良く求め、これによりマスクと基板との位置決めを高精度で行うことができるマスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法を提供する。
【解決手段】位置決め装置７０は、回転機構１６ｘを具備するマスクステージ１０と、マスクＭ及び基板Ｗに設けられた複数のアライメントマークＭｍ、Ｗｍを検知するための複数のアライメントカメラ１８と、アライメントカメラ１８により得られた画像を用いて各アライメントマークＭｍ、Ｗｍの位置が合うようにマスクステージ１０の動作を制御する制御装置７１と、を備える。アライメントカメラ１８は、各アライメントカメラ１８にそれぞれ対応するアライメントマークＭｍ、Ｗｍを撮像し、マスクステージ１０を回転させた後、各アライメントマークＭｍ、Ｗｍを再度撮影して、マスクステージ１０の回転中心Ｅの座標を算出する。
【解決手段】位置決め装置７０は、回転機構１６ｘを具備するマスクステージ１０と、マスクＭ及び基板Ｗに設けられた複数のアライメントマークＭｍ、Ｗｍを検知するための複数のアライメントカメラ１８と、アライメントカメラ１８により得られた画像を用いて各アライメントマークＭｍ、Ｗｍの位置が合うようにマスクステージ１０の動作を制御する制御装置７１と、を備える。アライメントカメラ１８は、各アライメントカメラ１８にそれぞれ対応するアライメントマークＭｍ、Ｗｍを撮像し、マスクステージ１０を回転させた後、各アライメントマークＭｍ、Ｗｍを再度撮影して、マスクステージ１０の回転中心Ｅの座標を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクの位置の回転中心を算出し、マスク位置決めを行うマスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板を露光するためのマスクの位置を補正する方法が種々考案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１は、アライメントマークの画像データ、及び測長されたステージ位置の座標データから算出されるアライメントマークの取得画像上の傾きと、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きとから、実際のマスクとステージ座標軸との傾きを算出して、マスクの回転補正を行っている。また、特許文献２は、複数の基板マークとマスクマークとのずれ検出を行って、複数の基板マークとマスクマークとのずれの最大値を求める。このずれ検出を複数回行って得られたずれの最大値の中の最小値が所定値以下である場合、その時の位置合わせの位置を最適位置と判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９３８２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているマスク検査装置におけるアライメント方法及び評価方法は、ステージの座標軸に対して、マスクの傾きを求め、マスクの位置を回転させてマスクとステージの座標軸の傾きを補正するものであり、マスクと基板とのズレは補正されておらず、精度良くパネルを作成することができない問題があった。また、特許文献２の露光装置及び位置合わせ方法によると、基板上に表示されている複数のアライメントマークと、マスク上に表示されている複数のアライメントマークを合わせることによって、マスクと基板とのズレを補正してズレ防止を図っているが、複数のアライメントマークを複数回に亘って合わせるので、処理に多くの時間を要し、全体的にスループットが遅くなるという問題があり、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステージの回転中心の座標を精度良く求め、これによりマスクと基板との位置決めを高精度で行うことができるマスクの位置決め装置及び回転中心算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
前記マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備えるマスクの位置決め装置であって、
前記各撮像手段にそれぞれ対応する前記マスクと前記基板のアライメントマークを撮像し、前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージを回転させた後、前記各撮像手段で前記各アライメントマークを再度撮像して、マスクステージの回転中心の座標を算出することを特徴とするマスクの位置決め装置。
（２） マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクの回転ずれの補正に必要な前記マスクの回転中心座標を求めるマスクの回転中心算出方法であって、
前記各撮像手段によってそれぞれ対応する前記アライメントマークを撮像する工程と、
前記各アライメントマークの位置が合うように前記各アライメントマークが対応する前記撮像手段の視野から出ない範囲でマスクステージを回転する工程と、
前記各撮像手段で前記アライメントマークを再度撮像する工程と、
前記マスクステージの回転前後で得られた画像と前記アライメントマークの位置から、前記マスクステージの回転中心の座標を算出する工程と、
を有することを特徴とするマスクの回転中心算出方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法によれば、基板とマスク上にそれぞれ設けられた少なくとも２個のアライメントマークを、マスクの移動前後で２回撮像し、得られた各画像から各マークの位置を示す点の座標を計測し、これらの座標から求めた各マークの移動量とあらかじめ入力されたマーク間の距離とを用いてマスクの回転角度を算出する。さらに、回転角度と点の座標とを用いてステージの回転中心の座標を算出し、新しい基板を露光する際に、該算出した回転中心の座標を用いてマスク位置の回転補正を行うようにしたので、精度よく基板とマスクとを位置決めすることができ、マスクのスリットと着色パターンがずれる虞がなく、且つ、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板とマスクとを位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の位置決め装置及び回転中心算出方法が適用された近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。
【図２】図１に示す近接露光装置の正面図である。
【図３】図１に示すマスク保持部の拡大斜視図である。
【図４】図１に示すマスクステージの断面図である。
【図５】位置決め装置の概略構成図である。
【図６】マスクの移動前後におけるマスクアライメントマーク位置を示す図である。
【図７】マスクと基板の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【図８】マスクと基板の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係るマスクの位置決め装置を備える露光装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、近接露光装置１は、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系３０と、基板ステージ２０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動し、且つ基板ステージ２０のチルト調整を行う基板ステージ移動機構４０と、マスクステージ１０及び基板ステージ移動機構４０を支持する装置ベース５０と、マスクＭとガラス基板Ｗとの位置合わせ制御を含み、近接露光装置１の全体の作動を制御する制御装置７１と、を備える。
【００１１】
なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。また、マスクＭは、溶融石英からなり、長方形状に形成されている。
【００１２】
説明の便宜上、照明光学系３０から説明すると、照明光学系３０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１と、この高圧水銀ランプ３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、光路の向きを変えるための平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３６とオプチカルインテグレータ３３との間に配置されて照射光路Ｐを開閉制御する露光制御用シャッター３４と、を備える。
【００１３】
そして、照明光学系３０では、露光時に露光制御用シャッター３４が開制御されると、高圧水銀ランプ３１から照射された光が光路Ｐを経て、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写される。
【００１４】
マスクステージ１０は、図１〜図４に示すように、中央部に矩形形状の開口部１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口部１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持枠１２と、マスク保持枠１２に取り付けられ、マスクＭを吸着保持するチャック部１４と、マスク保持枠１２とチャック部１４とをＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させ、このマスク保持枠１２に保持されるマスクＭの位置を調整するマスク位置調整機構１６と、を備える。
【００１５】
マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され、基板ステージ２０の上方に配置される。Ｚ軸移動装置５２は、例えば、モータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリンダ等を備え、単純な上下動作を行うことにより、マスクステージ１０を所定の位置まで昇降させる。なお、Ｚ軸移動装置５２は、マスクＭの交換や、ワークチャック２１の清掃等の際に使用される。
【００１６】
図４に示すように、マスクステージベース１１の開口部１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口部１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。
【００１７】
また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。
【００１８】
図１に示すように、マスク位置調整機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。
【００１９】
図４を参照して、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、サーボモータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。
【００２０】
そして、マスク位置調整機構１６では、１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させ、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させる。また、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。なお、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘは、本発明のマスクステージ１０の回転機構を構成する。
【００２１】
さらに、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するための撮像手段であるアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。
【００２２】
なお、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクステージベース１１の開口部１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ３８が設けられる。このマスキングアパーチャ３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるマスキングアパーチャ駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、マスキングアパーチャ３８は、開口部１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口部１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けてもよい。
【００２３】
基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板ステージ移動機構４０上に設置されており、基板Ｗを基板ステージ２０に保持するための吸着面２２を上面に有するワークチャック２１を備える。なお、ワークチャック２１は、真空吸着により基板Ｗを保持している。
【００２４】
基板ステージ移動機構４０は、図１及び図２に示すように、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構４１と、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構４２と、基板ステージ２０のチルト調整を行うと共に、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動させるＺ−チルト調整機構４３と、を備える。
【００２５】
Ｙ軸送り機構４１は、装置ベース５０の上面にＹ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４４と、リニアガイド４４によりＹ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸テーブル４５と、Ｙ軸テーブル４５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置４６と、を備える。そして、Ｙ軸送り駆動装置４６のモータ４６ｃを駆動させ、ボールねじ軸４６ｂを回転させることにより、ボールねじナット４６ａとともにＹ軸テーブル４５をリニアガイド４４の案内レール４４ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させる。
【００２６】
また、Ｘ軸送り機構４２は、Ｙ軸テーブル４５の上面にＸ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４７と、リニアガイド４７によりＸ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸テーブル４８と、Ｘ軸テーブル４８をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４９と、を備える。そして、Ｘ軸送り駆動装置４９のモータ４９ｃを駆動させ、ボールねじ軸４９ｂを回転させることにより、不図示のボールねじナットとともにＸ軸テーブル４８をリニアガイド４７の案内レール４７ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させる。
【００２７】
Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８上に設置されるモータ４３ａと、モータ４３ａによって回転駆動されるボールねじ軸４３ｂと、くさび状に形成され、ボールねじ軸４３ｂに螺合されるくさび状ナット４３ｃと、基板ステージ２０の下面にくさび状に突設され、くさび状ナット４３ｃの傾斜面に係合するくさび部４３ｄと、を備える。そして、本実施形態では、Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８のＸ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図１の奥手側、図２参照。）の計３台設置され、それぞれが独立して駆動制御されている。なお、Ｚ−チルト調整機構４３の設置数は任意である。
【００２８】
そして、Ｚ−チルト調整機構４３では、モータ４３ａによりボールねじ軸４３ｂを回転駆動させることによって、くさび状ナット４３ｃがＸ軸方向に水平移動し、この水平移動運動がくさび状ナット４３ｃ及びくさび部４３ｄの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換されて、くさび部４３ｄがＺ方向に微動する。従って、３台のＺ−チルト調整機構４３を同じ量だけ駆動させることにより、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動することができ、また、３台のＺ−チルト調整機構４３を独立して駆動させることにより、基板ステージ２０のチルト調整を行うことができる。これにより、基板ステージ２０のＺ軸，チルト方向の位置を微調整して、マスクＭと基板Ｗとを所定の間隔を存して平行に対向させることができる。
【００２９】
さらに、近接露光装置１には、図１及び図２に示すように、基板ステージ２０の位置を検出する位置測定装置であるレーザー測長装置６０が設けられる。このレーザー測長装置６０は、基板ステージ移動機構４０の駆動に際して発生する基板ステージ２０の移動距離を測定するものである。
【００３０】
レーザー測長装置６０は、ステー（不図示）に固定されて基板ステージ２０のＸ軸方向側面に沿うように配設されるＸ軸用ミラー６４と、ステー６６に固定されて基板ステージ２０のＹ軸方向側面に沿うように配設されるＹ軸用ミラー６５と、装置ベース５０のＸ軸方向端部に配設され、レーザー光（計測光）をＸ軸用ミラー６４に照射し、Ｘ軸用ミラー６４により反射されたレーザー光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測するＸ軸測長器（測長器）６１及びヨーイング測定器（測長器）６２と、装置ベース５０のＹ軸方向端部に配設され、レーザー光をＹ軸用ミラー６５に照射し、Ｙ軸用ミラー６５により反射されたレーザー光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測する１台のＹ軸測長器（測長器）６３と、を備える。
【００３１】
そして、レーザー測長装置６０では、Ｘ軸測長器６１、ヨーイング測定器６２、及びＹ軸測長器６３からＸ軸用ミラー６４及びＹ軸用ミラー６５に照射されたレーザー光が、Ｘ軸用ミラー６４及びＸ軸用ミラー６５で反射されることにより、基板ステージ２０のＸ軸，Ｙ軸方向の位置が高精度に計測される。また、Ｘ軸方向の位置データはＸ軸測長器６１により、θ方向の位置はヨーイング測定器６２により測定される。なお、基板ステージ２０の位置は、レーザー測長装置６０により測定されたＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、及びθ方向の位置を加味して、適宜補正を加えることにより算出される。
【００３２】
図５に示すように、制御装置７１は、所謂、パーソナルコンピュータで構成されており、ＣＰＵを制御主体として、メモリ、入力部、出力部、各アライメントカメラ１８に対応する画像入力部、画像メモリ、マスク位置調整機構１６を含む各部の動きを制御する作動制御部（いずれも図示せず）、などを備える。
【００３３】
次に、マスクＭに設けられたマスクアライメントマークＭｍと、基板Ｗに設けられた基板アライメントマークＷｍとによる、マスクＭと基板Ｗとの位置合わせについて説明する。なお、本発明のマスクの位置決め装置は、上述したアライメントマークに向けた設置された複数のアライメントカメラ１８、マスク位置調整機構１６（図２参照）、及び制御装置７１などから主に構成される。
【００３４】
図５に示すように、マスクアライメントマークＭｍは、矩形のマスクＭの対角線上に少なくとも２箇所（本実施形態では、各隅部に４箇所）設けられている。また、基板アライメントマークＷｍは、一枚の基板Ｗから複数のパネルを製造する場合、それぞれのパネルの対角線上に少なくとも２つのアライメントマークＷｍが設けられ、従って、基板Ｗ全体では、各パネルを露光する際のステップ毎に検出される複数のアライメントマークＷｍが表示されている。
【００３５】
ここで、少なくとも２箇所のアライメントマークが対角線上に設けられるのは、基板Ｗ上、および、マスクＭ上のアライメントマークが合致しやすいからである。さらにアライメントマーク１つに対してアライメントマークを撮像する撮像手段（例えば、ＣＣＤカメラ）が1台あるのが望ましい。また、カメラで撮像した複数のアライメントマークの位置を把握することにより、精度よくマスクＭと基板Ｗとを位置合わせすることができる。
【００３６】
マスクＭと基板Ｗの位置合わせは、先ず、近接露光装置１の基準位置である、基板ステージ２０に設けられた図示しない基準マークと、マスクＭとの位置を合わせてマスクの基準位置を取得する。図７に示すように、ステップＳ１でカウンタｉの計数値ｉをクリア（ｉ＝０）する。カウンタｉは、位置合わせを行った回数を計数するためのものであり、位置合わせ処理が１回終了するごとにカウントアップされ、最大回数（Ｍａｘ Ｃｏｕｎｔ）が所定の数（例えば、５回）に設定されている。最大回数の設定は、位置決め装置７０などに何らかの異常があって処理ループから抜け出せなくなった場合、強制的にこの処理を終了させるためのものである。
【００３７】
次いで、ステップＳ２で、計数値ｉとＭａｘ Ｃｏｕｎｔとが比較され、計数値ｉがＭａｘ Ｃｏｕｎｔを越えている場合（ＹＥＳ）には、これ以上続けても正常な処理を行えないと判断し、ステップＳ３で警告を発するなどのエラー処理を行って処理を終了する。また、計数値ｉがＭａｘ Ｃｏｕｎｔ以下である場合（ＮＯ）には、ステップＳ４に進み、ｉ回目のマスクアライメントマークＭｍが、アライメントカメラ１８によって撮像される。
【００３８】
そして、ステップＳ５で、基板ステージ２０の基準マークと、マスクＭのマスクアライメントマークＭｍとのズレ量が算出され、ステップＳ６で、算出されたズレ量と、予め設定されている閾値とを比較し、算出されたズレ量が閾値より小さいと判断されると（ＮＯ）、このときのマスクアライメントマークＭｍの位置をマスクＭの基準位置として保存する。
【００３９】
算出されたズレ量が閾値より大きいと（ＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、マスク位置調整機構１６（２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘ）を作動させてマスク保持枠１２を回転させた後、ステップＳ９で計数値ｉをインクリメントして、再びステップＳ２の前に戻り、同様の動作を繰り返し行う。これにより、マスクＭの基準位置が取得される。
【００４０】
次いで、図８に示すマスクの位置合わせ処理を行う。図８に示すように、ステップＳ１１で基板Ｗを近接露光装置１の基板ステージ２０に投入し、ステップＳ１２で基板Ｗを処理位置、即ち露光位置に移動させる。そして、ステップＳ１３でカウンタｊの計数値ｊをクリア（ｊ＝０）すると共に、連続処理する処理数ｋ、例えば、１枚の基板Ｗから作成するパネルの枚数などを、所定数に設定する。カウンタｊは、位置合わせを行った回数を計数するためのものであり、位置合わせ処理が１回終了するごとにカウントアップされ、最大回数（Ｍａｘ Ｃｏｕｎｔ）が所定の数（例えば、５回）に設定されている。
【００４１】
そして、ステップＳ１４で計数値ｊとＭａｘ Ｃｏｕｎｔとが比較され、計数値ｊがＭａｘ Ｃｏｕｎｔを越えている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５でエラー処理されて処理を終了する。また、計数値ｊがＭａｘ Ｃｏｕｎｔ以下である場合（ＮＯ）には、ステップＳ１６に進み、ｊ回目のマスクアライメントマークＭｍ、及び基板アライメントマークＷｍが、アライメントカメラ１８によって撮像され、ステップＳ１７で両アライメントマークＭｍ、Ｗｍのズレ量が算出される。
なお、アライメントカメラ１８が各アライメントマークＭｍ，Ｗｍの座標を撮像する際には、マスクアライメントマークＭｍ、基板アライメントマークＷｍを撮像するごとにキャリブレーションを行い、アライメントカメラ１８を各マークの標準に合わせる。
【００４２】
ステップＳ１８で、算出されたズレ量と、予め設定されている閾値とを比較し、算出されたズレ量が閾値より大きいと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、マスク位置調整機構１６を作動させてアライメントカメラ１８の視野から出ない範囲でマスク保持枠１２を回転させた後、ステップＳ２０で計数値ｊをインクリメントして、再びステップＳ１４の前に戻り、同様の動作を繰り返し行う。
【００４３】
ステップＳ１８において、算出されたズレ量が、閾値より小さいと判断されると（ＮＯ）、ステップＳ２１に進み、両アライメントマークＭｍ、Ｗｍの座標位置が計測される。即ち、算出されたズレ量が閾値より小さくなったとき、図６に示すように、マスクＭの回転（ステップＳ１９）によって、マスクＭのアライメントマークＭｍは、座標（ｘ１、ｙ１）のＡ点から、基板アライメントマークＷｍとの許容ズレ量の範囲内にある移動後の座標（ｘ２、ｙ２）のＢ点に移動しており、ステップＳ２１において、これらの各点Ａ，Ｂの座標がアライメントカメラ１８によって計測される。
【００４４】
そして、ステップＳ２２にて、マスク位置調整機構１６によるマスクＭの回転角度θを算出し、ステップＳ２１、Ｓ２２で算出された各点Ａ，Ｂの座標及び回転角度θを以下の式に代入し、回転中心座標（ＲＣｅｎｔｘ、ＲＣｅｎｔｙ）を算出する（ステップＳ２３）。
【００４５】
【数１】
【００４６】
ここで、ステップＳ２２において、回転角度θは、図６に示すように、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘ間の間隔Ｌが決まっていることから、各Ｘ軸方向駆動装置１６ｘによる移動距離（即ち、点Ｃ−Ｃ´間の距離、点Ｄ−Ｄ´間の距離）をサーボモータ１６ａの駆動ステップ数から検出することで与えられる。なお、各Ｘ軸方向駆動装置１６ｘによる移動距離は、図示しない非接触式センサや赤外線ＣＣＤカメラを用いて検出してもよい。
【００４７】
そして、ステップＳ２４で、算出された回転中心Ｅの座標（ＲＣｅｎｔｘ、ＲＣｅｎｔｙ）を登録する。その後、ステップＳ２５で１回目の露光処理が行われる。そして、ステップＳ２６で処理数ｋをデクリメントした後、ステップＳ２７で処理数ｋがゼロより大きいか否かが判別される。ゼロより大きい場合（ＹＥＳ）は、所定の処理回数が終了していないと判断されてステップＳ２８に進み、それ以外の場合（ＮＯ）は、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ２８では、Ｙ軸送り駆動装置４６、及びＸ軸送り駆動装置４９を作動させて基板Ｗを次の処理位置に移動させる。ステップＳ２９で基板Ｗの基板アライメントマークＷｍのみを撮像し、ステップＳ３０で基板アライメントマークＷｍの位置を計測する。そして、ステップＳ３１で計測された基板アライメントマークＷｍと、１回目の露光処理時のマスクアライメントマークＭｍのズレ量を算出してズレがある場合には、ステップＳ３２でズレ補正を行う。
【００４９】
この２回目以降の露光では、基板Ｗの基板アライメントマークＷｍ同士の間隔は一定であり、且つプリアライメント装置（図示せず）によって基板ステージ２０と基板Ｗの位置出しは出来ているので、ステップＳ３３では、基板ステージ２０を平行移動させるだけで、細かいアライメント調整せずに露光することができる。
【００５０】
また、ステップＳ２４で登録された回転中心Ｅの座標は、次の新しい基板Ｗを露光する際にマスク保持枠１２を回転補正するための回転中心として利用される。このように、該回転中心Ｅを利用した回転補正によって、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５１】
本実施形態の位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法によれば、基板ＷとマスクＭ上に表示されている少なくとも２個のアライメントマークＷｍ、Ｍｍを、マスクＭの移動前後の２回の撮像で得られた各画像から各マークＷｍ、Ｍｍの位置を示す点の座標を計測し、これらの座標から求めた各マークＷｍ、Ｍｍの移動量とあらかじめ入力されたマーク間の距離Ｌとを用いてマスクＭの回転角度θを算出する。さらに、回転角度θと点の座標とを用いてマスクステージ１０の回転中心Ｅの座標を算出し、新しい基板を露光する際に、該算出した回転中心Ｅの座標を用いてマスク位置の回転補正を行うようにしたので、精度よく基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。また、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５２】
また、２回目以降の露光処理では、基板ステージ２０を平行移動させてアライメント調整を行うので、基板アライメントマークＷｍのみを撮像するだけでよく、アライメントカメラ１８による撮像時間を短縮することができ、より効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５３】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の説明では、所謂、分割逐次近接露光装置について説明したが、これに限定されず、走査式近接露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 近接露光装置
１０ マスクステージ
１６ マスク位置調整機構
１６ｘ Ｘ軸方向駆動装置（回転機構）
１６ｙ Ｙ軸方向駆動装置
１８ マスク用アライメントカメラ（撮像手段）
２０ 基板ステージ
７１ 制御装置
Ｅ 回転中心
Ｍ マスク
Ｍｍ マスクアライメントマーク（アライメントマーク）
Ｗ 基板
Ｗｍ 基板アライメントマーク（アライメントマーク）
θ 回転角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクの位置の回転中心を算出し、マスク位置決めを行うマスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板を露光するためのマスクの位置を補正する方法が種々考案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１は、アライメントマークの画像データ、及び測長されたステージ位置の座標データから算出されるアライメントマークの取得画像上の傾きと、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きとから、実際のマスクとステージ座標軸との傾きを算出して、マスクの回転補正を行っている。また、特許文献２は、複数の基板マークとマスクマークとのずれ検出を行って、複数の基板マークとマスクマークとのずれの最大値を求める。このずれ検出を複数回行って得られたずれの最大値の中の最小値が所定値以下である場合、その時の位置合わせの位置を最適位置と判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９３８２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているマスク検査装置におけるアライメント方法及び評価方法は、ステージの座標軸に対して、マスクの傾きを求め、マスクの位置を回転させてマスクとステージの座標軸の傾きを補正するものであり、マスクと基板とのズレは補正されておらず、精度良くパネルを作成することができない問題があった。また、特許文献２の露光装置及び位置合わせ方法によると、基板上に表示されている複数のアライメントマークと、マスク上に表示されている複数のアライメントマークを合わせることによって、マスクと基板とのズレを補正してズレ防止を図っているが、複数のアライメントマークを複数回に亘って合わせるので、処理に多くの時間を要し、全体的にスループットが遅くなるという問題があり、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステージの回転中心の座標を精度良く求め、これによりマスクと基板との位置決めを高精度で行うことができるマスクの位置決め装置及び回転中心算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
前記マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備えるマスクの位置決め装置であって、
前記各撮像手段にそれぞれ対応する前記マスクと前記基板のアライメントマークを撮像し、前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージを回転させた後、前記各撮像手段で前記各アライメントマークを再度撮像して、マスクステージの回転中心の座標を算出することを特徴とするマスクの位置決め装置。
（２） マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクの回転ずれの補正に必要な前記マスクの回転中心座標を求めるマスクの回転中心算出方法であって、
前記各撮像手段によってそれぞれ対応する前記アライメントマークを撮像する工程と、
前記各アライメントマークの位置が合うように前記各アライメントマークが対応する前記撮像手段の視野から出ない範囲でマスクステージを回転する工程と、
前記各撮像手段で前記アライメントマークを再度撮像する工程と、
前記マスクステージの回転前後で得られた画像と前記アライメントマークの位置から、前記マスクステージの回転中心の座標を算出する工程と、
を有することを特徴とするマスクの回転中心算出方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法によれば、基板とマスク上にそれぞれ設けられた少なくとも２個のアライメントマークを、マスクの移動前後で２回撮像し、得られた各画像から各マークの位置を示す点の座標を計測し、これらの座標から求めた各マークの移動量とあらかじめ入力されたマーク間の距離とを用いてマスクの回転角度を算出する。さらに、回転角度と点の座標とを用いてステージの回転中心の座標を算出し、新しい基板を露光する際に、該算出した回転中心の座標を用いてマスク位置の回転補正を行うようにしたので、精度よく基板とマスクとを位置決めすることができ、マスクのスリットと着色パターンがずれる虞がなく、且つ、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板とマスクとを位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の位置決め装置及び回転中心算出方法が適用された近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。
【図２】図１に示す近接露光装置の正面図である。
【図３】図１に示すマスク保持部の拡大斜視図である。
【図４】図１に示すマスクステージの断面図である。
【図５】位置決め装置の概略構成図である。
【図６】マスクの移動前後におけるマスクアライメントマーク位置を示す図である。
【図７】マスクと基板の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【図８】マスクと基板の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係るマスクの位置決め装置を備える露光装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、近接露光装置１は、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の照射手段としての照明光学系３０と、基板ステージ２０をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動し、且つ基板ステージ２０のチルト調整を行う基板ステージ移動機構４０と、マスクステージ１０及び基板ステージ移動機構４０を支持する装置ベース５０と、マスクＭとガラス基板Ｗとの位置合わせ制御を含み、近接露光装置１の全体の作動を制御する制御装置７１と、を備える。
【００１１】
なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。また、マスクＭは、溶融石英からなり、長方形状に形成されている。
【００１２】
説明の便宜上、照明光学系３０から説明すると、照明光学系３０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ３１と、この高圧水銀ランプ３１から照射された光を集光する凹面鏡３２と、この凹面鏡３２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ３３と、光路の向きを変えるための平面ミラー３５，３６及び球面ミラー３７と、この平面ミラー３６とオプチカルインテグレータ３３との間に配置されて照射光路Ｐを開閉制御する露光制御用シャッター３４と、を備える。
【００１３】
そして、照明光学系３０では、露光時に露光制御用シャッター３４が開制御されると、高圧水銀ランプ３１から照射された光が光路Ｐを経て、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して垂直にパターン露光用の平行光として照射される。これにより、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写される。
【００１４】
マスクステージ１０は、図１〜図４に示すように、中央部に矩形形状の開口部１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口部１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持枠１２と、マスク保持枠１２に取り付けられ、マスクＭを吸着保持するチャック部１４と、マスク保持枠１２とチャック部１４とをＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させ、このマスク保持枠１２に保持されるマスクＭの位置を調整するマスク位置調整機構１６と、を備える。
【００１５】
マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され、基板ステージ２０の上方に配置される。Ｚ軸移動装置５２は、例えば、モータ及びボールねじ等からなる電動アクチュエータ、或いは空圧シリンダ等を備え、単純な上下動作を行うことにより、マスクステージ１０を所定の位置まで昇降させる。なお、Ｚ軸移動装置５２は、マスクＭの交換や、ワークチャック２１の清掃等の際に使用される。
【００１６】
図４に示すように、マスクステージベース１１の開口部１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口部１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。
【００１７】
また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。
【００１８】
図１に示すように、マスク位置調整機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。
【００１９】
図４を参照して、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、サーボモータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。
【００２０】
そして、マスク位置調整機構１６では、１台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させ、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させる。また、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。なお、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘは、本発明のマスクステージ１０の回転機構を構成する。
【００２１】
さらに、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するための撮像手段であるアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。
【００２２】
なお、マスクステージベース１１の上面には、図３に示すように、マスクステージベース１１の開口部１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ３８が設けられる。このマスキングアパーチャ３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるマスキングアパーチャ駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、マスキングアパーチャ３８は、開口部１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口部１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けてもよい。
【００２３】
基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板ステージ移動機構４０上に設置されており、基板Ｗを基板ステージ２０に保持するための吸着面２２を上面に有するワークチャック２１を備える。なお、ワークチャック２１は、真空吸着により基板Ｗを保持している。
【００２４】
基板ステージ移動機構４０は、図１及び図２に示すように、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構４１と、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構４２と、基板ステージ２０のチルト調整を行うと共に、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動させるＺ−チルト調整機構４３と、を備える。
【００２５】
Ｙ軸送り機構４１は、装置ベース５０の上面にＹ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４４と、リニアガイド４４によりＹ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸テーブル４５と、Ｙ軸テーブル４５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り駆動装置４６と、を備える。そして、Ｙ軸送り駆動装置４６のモータ４６ｃを駆動させ、ボールねじ軸４６ｂを回転させることにより、ボールねじナット４６ａとともにＹ軸テーブル４５をリニアガイド４４の案内レール４４ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＹ軸方向に移動させる。
【００２６】
また、Ｘ軸送り機構４２は、Ｙ軸テーブル４５の上面にＸ軸方向に沿って設置される一対のリニアガイド４７と、リニアガイド４７によりＸ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸テーブル４８と、Ｘ軸テーブル４８をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り駆動装置４９と、を備える。そして、Ｘ軸送り駆動装置４９のモータ４９ｃを駆動させ、ボールねじ軸４９ｂを回転させることにより、不図示のボールねじナットとともにＸ軸テーブル４８をリニアガイド４７の案内レール４７ａに沿って移動させて、基板ステージ２０をＸ軸方向に移動させる。
【００２７】
Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８上に設置されるモータ４３ａと、モータ４３ａによって回転駆動されるボールねじ軸４３ｂと、くさび状に形成され、ボールねじ軸４３ｂに螺合されるくさび状ナット４３ｃと、基板ステージ２０の下面にくさび状に突設され、くさび状ナット４３ｃの傾斜面に係合するくさび部４３ｄと、を備える。そして、本実施形態では、Ｚ−チルト調整機構４３は、Ｘ軸テーブル４８のＸ軸方向の一端側（図１の手前側）に２台、他端側に１台（図１の奥手側、図２参照。）の計３台設置され、それぞれが独立して駆動制御されている。なお、Ｚ−チルト調整機構４３の設置数は任意である。
【００２８】
そして、Ｚ−チルト調整機構４３では、モータ４３ａによりボールねじ軸４３ｂを回転駆動させることによって、くさび状ナット４３ｃがＸ軸方向に水平移動し、この水平移動運動がくさび状ナット４３ｃ及びくさび部４３ｄの斜面作用により高精度の上下微動運動に変換されて、くさび部４３ｄがＺ方向に微動する。従って、３台のＺ−チルト調整機構４３を同じ量だけ駆動させることにより、基板ステージ２０をＺ軸方向に微動することができ、また、３台のＺ−チルト調整機構４３を独立して駆動させることにより、基板ステージ２０のチルト調整を行うことができる。これにより、基板ステージ２０のＺ軸，チルト方向の位置を微調整して、マスクＭと基板Ｗとを所定の間隔を存して平行に対向させることができる。
【００２９】
さらに、近接露光装置１には、図１及び図２に示すように、基板ステージ２０の位置を検出する位置測定装置であるレーザー測長装置６０が設けられる。このレーザー測長装置６０は、基板ステージ移動機構４０の駆動に際して発生する基板ステージ２０の移動距離を測定するものである。
【００３０】
レーザー測長装置６０は、ステー（不図示）に固定されて基板ステージ２０のＸ軸方向側面に沿うように配設されるＸ軸用ミラー６４と、ステー６６に固定されて基板ステージ２０のＹ軸方向側面に沿うように配設されるＹ軸用ミラー６５と、装置ベース５０のＸ軸方向端部に配設され、レーザー光（計測光）をＸ軸用ミラー６４に照射し、Ｘ軸用ミラー６４により反射されたレーザー光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測するＸ軸測長器（測長器）６１及びヨーイング測定器（測長器）６２と、装置ベース５０のＹ軸方向端部に配設され、レーザー光をＹ軸用ミラー６５に照射し、Ｙ軸用ミラー６５により反射されたレーザー光を受光して、基板ステージ２０の位置を計測する１台のＹ軸測長器（測長器）６３と、を備える。
【００３１】
そして、レーザー測長装置６０では、Ｘ軸測長器６１、ヨーイング測定器６２、及びＹ軸測長器６３からＸ軸用ミラー６４及びＹ軸用ミラー６５に照射されたレーザー光が、Ｘ軸用ミラー６４及びＸ軸用ミラー６５で反射されることにより、基板ステージ２０のＸ軸，Ｙ軸方向の位置が高精度に計測される。また、Ｘ軸方向の位置データはＸ軸測長器６１により、θ方向の位置はヨーイング測定器６２により測定される。なお、基板ステージ２０の位置は、レーザー測長装置６０により測定されたＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、及びθ方向の位置を加味して、適宜補正を加えることにより算出される。
【００３２】
図５に示すように、制御装置７１は、所謂、パーソナルコンピュータで構成されており、ＣＰＵを制御主体として、メモリ、入力部、出力部、各アライメントカメラ１８に対応する画像入力部、画像メモリ、マスク位置調整機構１６を含む各部の動きを制御する作動制御部（いずれも図示せず）、などを備える。
【００３３】
次に、マスクＭに設けられたマスクアライメントマークＭｍと、基板Ｗに設けられた基板アライメントマークＷｍとによる、マスクＭと基板Ｗとの位置合わせについて説明する。なお、本発明のマスクの位置決め装置は、上述したアライメントマークに向けた設置された複数のアライメントカメラ１８、マスク位置調整機構１６（図２参照）、及び制御装置７１などから主に構成される。
【００３４】
図５に示すように、マスクアライメントマークＭｍは、矩形のマスクＭの対角線上に少なくとも２箇所（本実施形態では、各隅部に４箇所）設けられている。また、基板アライメントマークＷｍは、一枚の基板Ｗから複数のパネルを製造する場合、それぞれのパネルの対角線上に少なくとも２つのアライメントマークＷｍが設けられ、従って、基板Ｗ全体では、各パネルを露光する際のステップ毎に検出される複数のアライメントマークＷｍが表示されている。
【００３５】
ここで、少なくとも２箇所のアライメントマークが対角線上に設けられるのは、基板Ｗ上、および、マスクＭ上のアライメントマークが合致しやすいからである。さらにアライメントマーク１つに対してアライメントマークを撮像する撮像手段（例えば、ＣＣＤカメラ）が1台あるのが望ましい。また、カメラで撮像した複数のアライメントマークの位置を把握することにより、精度よくマスクＭと基板Ｗとを位置合わせすることができる。
【００３６】
マスクＭと基板Ｗの位置合わせは、先ず、近接露光装置１の基準位置である、基板ステージ２０に設けられた図示しない基準マークと、マスクＭとの位置を合わせてマスクの基準位置を取得する。図７に示すように、ステップＳ１でカウンタｉの計数値ｉをクリア（ｉ＝０）する。カウンタｉは、位置合わせを行った回数を計数するためのものであり、位置合わせ処理が１回終了するごとにカウントアップされ、最大回数（Ｍａｘ Ｃｏｕｎｔ）が所定の数（例えば、５回）に設定されている。最大回数の設定は、位置決め装置７０などに何らかの異常があって処理ループから抜け出せなくなった場合、強制的にこの処理を終了させるためのものである。
【００３７】
次いで、ステップＳ２で、計数値ｉとＭａｘ Ｃｏｕｎｔとが比較され、計数値ｉがＭａｘ Ｃｏｕｎｔを越えている場合（ＹＥＳ）には、これ以上続けても正常な処理を行えないと判断し、ステップＳ３で警告を発するなどのエラー処理を行って処理を終了する。また、計数値ｉがＭａｘ Ｃｏｕｎｔ以下である場合（ＮＯ）には、ステップＳ４に進み、ｉ回目のマスクアライメントマークＭｍが、アライメントカメラ１８によって撮像される。
【００３８】
そして、ステップＳ５で、基板ステージ２０の基準マークと、マスクＭのマスクアライメントマークＭｍとのズレ量が算出され、ステップＳ６で、算出されたズレ量と、予め設定されている閾値とを比較し、算出されたズレ量が閾値より小さいと判断されると（ＮＯ）、このときのマスクアライメントマークＭｍの位置をマスクＭの基準位置として保存する。
【００３９】
算出されたズレ量が閾値より大きいと（ＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、マスク位置調整機構１６（２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘ）を作動させてマスク保持枠１２を回転させた後、ステップＳ９で計数値ｉをインクリメントして、再びステップＳ２の前に戻り、同様の動作を繰り返し行う。これにより、マスクＭの基準位置が取得される。
【００４０】
次いで、図８に示すマスクの位置合わせ処理を行う。図８に示すように、ステップＳ１１で基板Ｗを近接露光装置１の基板ステージ２０に投入し、ステップＳ１２で基板Ｗを処理位置、即ち露光位置に移動させる。そして、ステップＳ１３でカウンタｊの計数値ｊをクリア（ｊ＝０）すると共に、連続処理する処理数ｋ、例えば、１枚の基板Ｗから作成するパネルの枚数などを、所定数に設定する。カウンタｊは、位置合わせを行った回数を計数するためのものであり、位置合わせ処理が１回終了するごとにカウントアップされ、最大回数（Ｍａｘ Ｃｏｕｎｔ）が所定の数（例えば、５回）に設定されている。
【００４１】
そして、ステップＳ１４で計数値ｊとＭａｘ Ｃｏｕｎｔとが比較され、計数値ｊがＭａｘ Ｃｏｕｎｔを越えている場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５でエラー処理されて処理を終了する。また、計数値ｊがＭａｘ Ｃｏｕｎｔ以下である場合（ＮＯ）には、ステップＳ１６に進み、ｊ回目のマスクアライメントマークＭｍ、及び基板アライメントマークＷｍが、アライメントカメラ１８によって撮像され、ステップＳ１７で両アライメントマークＭｍ、Ｗｍのズレ量が算出される。
なお、アライメントカメラ１８が各アライメントマークＭｍ，Ｗｍの座標を撮像する際には、マスクアライメントマークＭｍ、基板アライメントマークＷｍを撮像するごとにキャリブレーションを行い、アライメントカメラ１８を各マークの標準に合わせる。
【００４２】
ステップＳ１８で、算出されたズレ量と、予め設定されている閾値とを比較し、算出されたズレ量が閾値より大きいと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、マスク位置調整機構１６を作動させてアライメントカメラ１８の視野から出ない範囲でマスク保持枠１２を回転させた後、ステップＳ２０で計数値ｊをインクリメントして、再びステップＳ１４の前に戻り、同様の動作を繰り返し行う。
【００４３】
ステップＳ１８において、算出されたズレ量が、閾値より小さいと判断されると（ＮＯ）、ステップＳ２１に進み、両アライメントマークＭｍ、Ｗｍの座標位置が計測される。即ち、算出されたズレ量が閾値より小さくなったとき、図６に示すように、マスクＭの回転（ステップＳ１９）によって、マスクＭのアライメントマークＭｍは、座標（ｘ１、ｙ１）のＡ点から、基板アライメントマークＷｍとの許容ズレ量の範囲内にある移動後の座標（ｘ２、ｙ２）のＢ点に移動しており、ステップＳ２１において、これらの各点Ａ，Ｂの座標がアライメントカメラ１８によって計測される。
【００４４】
そして、ステップＳ２２にて、マスク位置調整機構１６によるマスクＭの回転角度θを算出し、ステップＳ２１、Ｓ２２で算出された各点Ａ，Ｂの座標及び回転角度θを以下の式に代入し、回転中心座標（ＲＣｅｎｔｘ、ＲＣｅｎｔｙ）を算出する（ステップＳ２３）。
【００４５】
【数１】
【００４６】
ここで、ステップＳ２２において、回転角度θは、図６に示すように、２台のＸ軸方向駆動装置１６ｘ間の間隔Ｌが決まっていることから、各Ｘ軸方向駆動装置１６ｘによる移動距離（即ち、点Ｃ−Ｃ´間の距離、点Ｄ−Ｄ´間の距離）をサーボモータ１６ａの駆動ステップ数から検出することで与えられる。なお、各Ｘ軸方向駆動装置１６ｘによる移動距離は、図示しない非接触式センサや赤外線ＣＣＤカメラを用いて検出してもよい。
【００４７】
そして、ステップＳ２４で、算出された回転中心Ｅの座標（ＲＣｅｎｔｘ、ＲＣｅｎｔｙ）を登録する。その後、ステップＳ２５で１回目の露光処理が行われる。そして、ステップＳ２６で処理数ｋをデクリメントした後、ステップＳ２７で処理数ｋがゼロより大きいか否かが判別される。ゼロより大きい場合（ＹＥＳ）は、所定の処理回数が終了していないと判断されてステップＳ２８に進み、それ以外の場合（ＮＯ）は、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ２８では、Ｙ軸送り駆動装置４６、及びＸ軸送り駆動装置４９を作動させて基板Ｗを次の処理位置に移動させる。ステップＳ２９で基板Ｗの基板アライメントマークＷｍのみを撮像し、ステップＳ３０で基板アライメントマークＷｍの位置を計測する。そして、ステップＳ３１で計測された基板アライメントマークＷｍと、１回目の露光処理時のマスクアライメントマークＭｍのズレ量を算出してズレがある場合には、ステップＳ３２でズレ補正を行う。
【００４９】
この２回目以降の露光では、基板Ｗの基板アライメントマークＷｍ同士の間隔は一定であり、且つプリアライメント装置（図示せず）によって基板ステージ２０と基板Ｗの位置出しは出来ているので、ステップＳ３３では、基板ステージ２０を平行移動させるだけで、細かいアライメント調整せずに露光することができる。
【００５０】
また、ステップＳ２４で登録された回転中心Ｅの座標は、次の新しい基板Ｗを露光する際にマスク保持枠１２を回転補正するための回転中心として利用される。このように、該回転中心Ｅを利用した回転補正によって、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５１】
本実施形態の位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法によれば、基板ＷとマスクＭ上に表示されている少なくとも２個のアライメントマークＷｍ、Ｍｍを、マスクＭの移動前後の２回の撮像で得られた各画像から各マークＷｍ、Ｍｍの位置を示す点の座標を計測し、これらの座標から求めた各マークＷｍ、Ｍｍの移動量とあらかじめ入力されたマーク間の距離Ｌとを用いてマスクＭの回転角度θを算出する。さらに、回転角度θと点の座標とを用いてマスクステージ１０の回転中心Ｅの座標を算出し、新しい基板を露光する際に、該算出した回転中心Ｅの座標を用いてマスク位置の回転補正を行うようにしたので、精度よく基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。また、コンピューターの処理時間を少なくして効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５２】
また、２回目以降の露光処理では、基板ステージ２０を平行移動させてアライメント調整を行うので、基板アライメントマークＷｍのみを撮像するだけでよく、アライメントカメラ１８による撮像時間を短縮することができ、より効率的に基板ＷとマスクＭとを位置決めすることができる。
【００５３】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の説明では、所謂、分割逐次近接露光装置について説明したが、これに限定されず、走査式近接露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 近接露光装置
１０ マスクステージ
１６ マスク位置調整機構
１６ｘ Ｘ軸方向駆動装置（回転機構）
１６ｙ Ｙ軸方向駆動装置
１８ マスク用アライメントカメラ（撮像手段）
２０ 基板ステージ
７１ 制御装置
Ｅ 回転中心
Ｍ マスク
Ｍｍ マスクアライメントマーク（アライメントマーク）
Ｗ 基板
Ｗｍ 基板アライメントマーク（アライメントマーク）
θ 回転角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
前記マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備えるマスクの位置決め装置であって、
前記各撮像手段にそれぞれ対応する前記マスクと前記基板のアライメントマークを撮像し、前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージを回転させた後、前記各撮像手段で前記各アライメントマークを再度撮像して、マスクステージの回転中心の座標を算出することを特徴とするマスクの位置決め装置。
【請求項２】
マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクの回転ずれの補正に必要な前記マスクの回転中心座標を求めるマスクの回転中心算出方法であって、
前記各撮像手段によってそれぞれ対応する前記アライメントマークを撮像する工程と、
前記各アライメントマークの位置が合うように前記各アライメントマークが対応する前記撮像手段の視野から出ない範囲でマスクステージを回転する工程と、
前記各撮像手段で前記アライメントマークを再度撮像する工程と、
前記マスクステージの回転前後で得られた画像と前記アライメントマークの位置から、前記マスクステージの回転中心の座標を算出する工程と、
を有することを特徴とするマスクの回転中心算出方法。
【請求項１】
マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
前記マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備えるマスクの位置決め装置であって、
前記各撮像手段にそれぞれ対応する前記マスクと前記基板のアライメントマークを撮像し、前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージを回転させた後、前記各撮像手段で前記各アライメントマークを再度撮像して、マスクステージの回転中心の座標を算出することを特徴とするマスクの位置決め装置。
【請求項２】
マスクを保持するとともに、回転機構を具備するマスクステージと、
マスクと基板のそれぞれに設けられた少なくとも２箇所のアライメントマークに向けて設置され、前記各アライメントマークを検知するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像を用いて前記各アライメントマークの位置が合うように前記マスクステージの動作を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクの回転ずれの補正に必要な前記マスクの回転中心座標を求めるマスクの回転中心算出方法であって、
前記各撮像手段によってそれぞれ対応する前記アライメントマークを撮像する工程と、
前記各アライメントマークの位置が合うように前記各アライメントマークが対応する前記撮像手段の視野から出ない範囲でマスクステージを回転する工程と、
前記各撮像手段で前記アライメントマークを再度撮像する工程と、
前記マスクステージの回転前後で得られた画像と前記アライメントマークの位置から、前記マスクステージの回転中心の座標を算出する工程と、
を有することを特徴とするマスクの回転中心算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４９３２６（Ｐ２０１２−４９３２６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９８５２（Ｐ２０１０−１８９８５２）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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