JP2012068434A - Proximity exposure apparatus, method for aligning proximity exposure apparatus, and method for manufacturing display panel substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行う。
【解決手段】マスク2と基板1とのギャップ合わせを行う間、第1の画像取得装置51の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク2の下面の高さへ移動し、第2の画像取得装置52の焦点位置をギャップ合わせ後の基板1の表面の高さへ移動する。第1の画像取得装置51によりマスク2のアライメントマーク2aの画像を取得して、マスク2のアライメントマーク2aの位置を検出し、第2の画像取得装置52により基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像を取得して、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を検出する。
【選択図】図15The position of an alignment mark on a mask and the position of an alignment mark on a base pattern on a substrate are detected quickly and accurately, and the alignment between the mask and the substrate is performed with high accuracy in a short time.
During the gap adjustment between the mask and the substrate, the focal position of the first image acquisition device is moved to the height of the lower surface of the mask after the gap adjustment, and the second image acquisition device is obtained. Is moved to the height of the surface of the substrate 1 after the gap alignment. An image of the alignment mark 2a of the mask 2 is acquired by the first image acquisition device 51, the position of the alignment mark 2a of the mask 2 is detected, and the alignment mark 1a of the base pattern of the substrate 1 is detected by the second image acquisition device 52. The position of the alignment mark 1a of the base pattern of the substrate 1 is detected.
[Selection] Figure 15
Description
本発明は、液晶ディスプレイ装置等の表示用パネル基板の製造において、プロキシミティ方式を用いて基板の露光を行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に係り、特に、CCDカメラ等の画像取得装置により、マスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行うプロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置のアライメント方法、及びそれらを用いた表示用パネル基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a proximity exposure apparatus that exposes a substrate using a proximity method in manufacturing a display panel substrate such as a liquid crystal display device, an alignment method for the proximity exposure apparatus, and a display panel substrate using the same. In particular, an image acquisition device such as a CCD camera acquires an image of the alignment mark of the mask and the alignment mark of the base pattern of the substrate, detects the position of both by image processing, and the mask and the substrate. The present invention relates to a proximity exposure apparatus that performs position alignment, an alignment method for the proximity exposure apparatus, and a method for manufacturing a display panel substrate using the same.
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のTFT(Thin Film Transistor)基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機EL(Electroluminescence)表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙(プロキシミティギャップ)を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。 Manufacturing of TFT (Thin Film Transistor) substrates, color filter substrates, plasma display panel substrates, organic EL (Electroluminescence) display panel substrates, and the like of liquid crystal display devices used as display panels is performed using photolithography using an exposure apparatus. This is performed by forming a pattern on the substrate by a technique. As an exposure apparatus, a projection method in which a mask pattern is projected onto a substrate using a lens or a mirror, and a minute gap (proximity gap) is provided between the mask and the substrate to transfer the mask pattern to the substrate. There is a proximity method. The proximity method is inferior in pattern resolution performance to the projection method, but the configuration of the irradiation optical system is simple, the processing capability is high, and it is suitable for mass production.
例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造において、基板上に形成されたブラックマトリクスの上に着色パターンを露光する際の様に、基板に形成された下地パターンの上に新たなパターンを露光する場合、新たに露光するパターンが下地パターンからずれない様に、マスクと基板との位置合わせを精度良く行う必要がある。従来、主に大型の基板の露光に用いられるプロキシミティ露光装置では、マスク及び基板の下地パターンに複数のアライメントマークをそれぞれ設け、CCDカメラ等の画像取得装置によりマスクのアライメントマーク及び基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得し、画像処理により両者の位置を検出して、マスクと基板との位置合わせを行っていた。なお、この様なプロキシミティ露光装置として、特許文献1に記載のものがある。
For example, in manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display device, a new pattern is exposed on a base pattern formed on a substrate, such as when a colored pattern is exposed on a black matrix formed on the substrate. In this case, it is necessary to accurately align the mask and the substrate so that the newly exposed pattern does not deviate from the base pattern. Conventionally, in a proximity exposure apparatus mainly used for exposure of a large substrate, a plurality of alignment marks are provided on a mask and a substrate ground pattern, respectively, and the mask alignment mark and the substrate ground pattern are obtained by an image acquisition device such as a CCD camera. An image of the alignment mark is obtained, the position of both is detected by image processing, and the mask and the substrate are aligned. As such a proximity exposure apparatus, there is one described in
プロキシミティ露光装置において、マスクと基板とのギャップ合わせを行った後には、アライメントマークが設けられたマスクの下面と、下地パターンのアライメントマークが形成された基板の表面とが、プロキシミティギャップの分だけ数百μm程離れている。これに対し、アライメントマークの画像を取得するCCDカメラ等の画像取得装置の焦点深度は数μm程度であり、マスクのアライメントマークの画像と、基板の下地パターンのアライメントマークの画像を、同時に取得することはできない。そこで、従来は、ボールねじ及びモータ等の移動機構により、画像取得装置を上下に移動して、画像取得装置の焦点を、マスクの下面及び基板の表面に順番に合わせていた。そのため、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出するのに時間が掛かってマスクと基板との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。 In the proximity exposure apparatus, after the gap between the mask and the substrate is aligned, the lower surface of the mask on which the alignment mark is provided and the surface of the substrate on which the alignment mark of the base pattern is formed are separated by the proximity gap. Only a few hundred μm away. On the other hand, the depth of focus of an image acquisition device such as a CCD camera that acquires an image of an alignment mark is about several μm, and an image of an alignment mark of a mask and an image of an alignment mark of a base pattern on a substrate are acquired simultaneously. It is not possible. Therefore, conventionally, the image acquisition device is moved up and down by a moving mechanism such as a ball screw and a motor, and the focus of the image acquisition device is sequentially adjusted to the lower surface of the mask and the surface of the substrate. Therefore, it takes time to detect the position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate, and it takes a long time to align the mask and the substrate, and the tact time of the exposure process is increased. There was a problem.
本発明の課題は、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことである。また、本発明の課題は、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することである。 An object of the present invention is to quickly and accurately detect the position of an alignment mark on a mask and the position of an alignment mark on a base pattern on a substrate, and perform alignment between the mask and the substrate in a short time with high accuracy. Another object of the present invention is to manufacture a high-quality display panel substrate with high throughput.
本発明のプロキシミティ露光装置は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置において、マスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトする複数のZ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第1の画像取得装置と、第1の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第1の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第2の画像取得装置と、第2の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第2の焦点位置移動機構と、第1の画像取得装置及び第2の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、複数のZ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第1の焦点位置移動機構を制御して第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、第2の焦点位置移動機構を制御して第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたものである。 A proximity exposure apparatus of the present invention includes a mask holder that holds a mask, a chuck that supports a substrate on which a base pattern is formed, and a stage that relatively moves the mask holder and the chuck. In a proximity exposure apparatus for transferring a mask pattern to a substrate by providing a small gap between them, a plurality of Z-tilt mechanisms for moving and tilting the mask holder and the chuck relatively in the Z direction, A plurality of first image acquisition devices that acquire images of a plurality of alignment marks provided outside the exposure area and output image signals, and a plurality of first images that move the focal position of the first image acquisition device Focus position moving mechanism and a plurality of alignment marks provided in the exposure area of the mask or a plurality of alignment marks provided on the base pattern of the substrate A plurality of second image acquisition devices that acquire the image and output an image signal, a plurality of second focus position moving mechanisms that move the focal position of the second image acquisition device, and a first image acquisition The image processing device that detects the position of the alignment mark by processing the image signal output from the apparatus and the second image acquisition device, and the mask holder and the chuck are relatively moved in the Z direction by a plurality of Z-tilt mechanisms. And while tilting and performing the gap alignment between the mask and the substrate, the first focal position moving mechanism is controlled to move the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask after the gap alignment. The second focus position moving mechanism is controlled to move the focus position of the second image acquisition device to the height of the surface of the substrate after gap alignment, and the image processing device detects after the gap alignment between the mask and the substrate. Mask Control means for aligning the mask and the substrate by relatively moving the mask holder and the chuck by the stage based on the position of the alignment mark and the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate. .
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、マスクを保持するマスクホルダと、下地パターンが形成された基板を支持するチャックと、マスクホルダとチャックとを相対的に移動するステージとを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設けて、マスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置のアライメント方法であって、マスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトする複数のZ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第1の画像取得装置と、第1の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第1の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第2の画像取得装置と、第2の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第2の焦点位置移動機構と、第1の画像取得装置及び第2の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のZ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うものである。 In addition, the proximity exposure apparatus alignment method of the present invention includes a mask holder that holds a mask, a chuck that supports a substrate on which a base pattern is formed, and a stage that relatively moves the mask holder and the chuck. A proximity exposure apparatus alignment method for transferring a mask pattern to a substrate by providing a minute gap between the mask and the substrate, and relatively moving and tilting the mask holder and the chuck in the Z direction. A plurality of first image acquisition devices that acquire images of a plurality of Z-tilt mechanisms, a plurality of alignment marks provided outside the exposure area of the mask, and output image signals; A plurality of first focus position moving mechanisms for moving the focus position, and a plurality of alignment marks or substrate bases provided in the exposure area of the mask A plurality of second image acquisition devices that acquire images of a plurality of alignment marks provided in the turn and output image signals, and a plurality of second focus positions that move the focal positions of the second image acquisition devices A moving mechanism and an image processing device for processing the image signals output from the first image acquisition device and the second image acquisition device to detect the position of the alignment mark are provided, and a mask holder is provided by a plurality of Z-tilt mechanisms. The mask after the gap adjustment of the focal position of the first image acquisition device is performed by the first focal position moving mechanism while the gap between the mask and the substrate is relatively moved and tilted in the Z direction. The focus position of the second image acquisition device is moved to the height of the surface of the substrate after gap alignment by the second focus position moving mechanism, and the mass is moved by the first image acquisition device. An image of the alignment mark is obtained, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, the image of the alignment mark of the base pattern of the substrate is obtained by the second image obtaining device, and the substrate is obtained by the image processing device. After detecting the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate and aligning the gap between the mask and the substrate, the mask holder and the chuck are moved by the stage based on the detected position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate It moves relatively and aligns the mask and the substrate.
マスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトする複数のZ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第1の画像取得装置と、第1の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第1の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第2の画像取得装置と、第2の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第2の焦点位置移動機構と、第1の画像取得装置及び第2の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、複数のZ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動するので、従来の様にマスクと基板とのギャップ合わせ後に画像取得装置の焦点をマスクの下面及び基板の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うので、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われる。 A plurality of Z-tilt mechanisms that move and tilt the mask holder and the chuck relatively in the Z direction, and a plurality of alignment marks provided outside the exposure area of the mask, and a plurality of images that output image signals The first image acquisition device, a plurality of first focus position moving mechanisms for moving the focus position of the first image acquisition device, and a plurality of alignment marks provided in the exposure area of the mask or a base pattern of the substrate A plurality of second image acquisition devices that acquire images of a plurality of alignment marks provided in the image and output image signals, and a plurality of second focus position moves that move the focal position of the second image acquisition device And a plurality of Z-tilt mechanisms provided with a mechanism and an image processing device that detects the position of the alignment mark by processing the image signals output from the first image acquisition device and the second image acquisition device. The focus position of the first image acquisition device is adjusted by the first focus position moving mechanism while the mask holder and the chuck are relatively moved and tilted in the Z direction to adjust the gap between the mask and the substrate. Since it moves to the height of the lower surface of the subsequent mask and the focal position of the second image acquisition device is moved to the height of the surface of the substrate after the gap adjustment by the second focal position moving mechanism, The operation of sequentially aligning the focus of the image acquisition device with the lower surface of the mask and the surface of the substrate after the gap between the substrate and the substrate is eliminated. Then, the image of the alignment mark of the mask is acquired by the first image acquisition device, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, and the image of the alignment mark of the base pattern of the substrate is acquired by the second image acquisition device. The image processing apparatus detects the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate, and after the gap between the mask and the substrate is aligned, the position of the alignment mark on the detected mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate are detected. Based on this, the mask holder and chuck are relatively moved by the stage to align the mask and the substrate, so that the mask alignment mark position and the substrate base pattern alignment mark position can be detected quickly and accurately. The mask and substrate can be aligned with high accuracy in a short time. Divide.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、第2の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する複数の移動手段を備え、制御手段が、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第1の焦点位置移動機構を制御して第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、第2の焦点位置移動機構を制御して第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、画像処理装置が第1の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置が第2の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。 The proximity exposure apparatus of the present invention further includes a plurality of moving means for moving the second image acquisition apparatus from the retracted position during exposure to the sky of the mask, and the control means uses the plurality of Z-tilt mechanisms as the mask. While moving to the position where the gap alignment with the substrate is started, the first focal position moving mechanism is controlled to move the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask when starting the gap alignment, The second focus position moving mechanism is controlled to move the focus position of the second image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the image processing device receives the image signal of the first image acquisition device. Mask alignment mark position at the start of gap alignment detected by processing and mask alignment at the start of gap alignment detected by the image processing device processing the image signal of the second image acquisition device From the position of the over-click, it is intended to detect the positional deviation of the second image acquisition apparatus, based on the detection result, to correct the detection result of the position of the alignment mark of the base pattern on the substrate.
また、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法は、第2の画像取得装置を露光時の退避位置からマスクの上空へ移動し、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第1の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第2の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正するものである。 Also, the proximity exposure apparatus alignment method of the present invention moves the second image acquisition apparatus from the retracted position during exposure to the sky of the mask, and starts a plurality of Z-tilt mechanisms to align the gap between the mask and the substrate. During the movement to the position to be moved, the first focal position moving mechanism moves the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the second focal position moving mechanism performs the second movement. The focus position of the image acquisition apparatus is moved to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the plurality of Z-tilt mechanisms are moved to positions where the gap alignment between the mask and the substrate is started, and then the first image An image of the alignment mark of the mask is acquired by the acquisition device, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, and the alignment of the mask is acquired by the second image acquisition device. An image of the mark is acquired, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, and the image alignment signal of the mask at the start of gap alignment detected by processing the image signal of the first image acquisition device by the image processing device The position shift of the second image acquisition device is detected and detected from the position of the mask and the alignment mark position of the mask at the start of gap alignment detected by processing the image signal of the second image acquisition device by the image processing device. Based on the result, the detection result of the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate is corrected.
基板の下地パターンのアライメントマークは、露光光が照射される基板の露光領域内に形成されているので、その画像を取得する第2の画像取得装置は、露光時に露光領域から外れた退避位置へ移動し、次にマスクと基板との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスクの上空へ移動する必要がある。そして、第2の画像取得装置の移動の際、移動機構の動作のばらつきにより第2の画像取得装置の位置ずれが発生する恐れがあり、第2の画像取得装置の位置ずれが発生すると、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果に、第2の画像取得装置の位置ずれによる誤差が含まれることとなる。 Since the alignment mark of the base pattern of the substrate is formed in the exposure region of the substrate irradiated with the exposure light, the second image acquisition device that acquires the image moves to a retracted position that is out of the exposure region during exposure. It is necessary to move from the retracted position at the time of exposure to the sky above the mask when moving and then aligning the mask and the substrate. When the second image acquisition device is moved, the second image acquisition device may be misaligned due to variations in the operation of the moving mechanism. When the second image acquisition device is misaligned, The detection result of the position of the alignment mark of the underlying pattern includes an error due to the positional deviation of the second image acquisition device.
そこで、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、画像処理装置により第1の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第2の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正する。第2の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせが精度良く行われる。そして、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うので、第2の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。 Therefore, the first focal position moving mechanism moves the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the second focal position moving mechanism uses the second image acquisition device. The focal position is moved to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the plurality of Z-tilt mechanisms are moved to positions where the gap alignment between the mask and the substrate is started, and then the first image acquisition device An image of the alignment mark is acquired, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, an image of the alignment mark of the mask is acquired by the second image acquisition device, and the alignment mark of the mask is acquired by the image processing device. Mask alignment at the start of gap alignment detected by detecting the position and processing the image signal of the first image acquisition device by the image processing device Position shift of the second image acquisition device is detected from the position of the alignment mark of the mask at the start of gap alignment detected by processing the image signal of the second image acquisition device by the image processing device. Based on the detection result, the detection result of the position of the alignment mark on the base pattern of the substrate is corrected. Even if the second image acquisition apparatus is misaligned, the mask and the substrate can be accurately aligned. Then, the first focal position moving mechanism moves the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the second focal position moving mechanism acquires the second image. Since the operation of moving the focal position of the apparatus to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment is performed while moving the plurality of Z-tilt mechanisms to the position at which gap alignment between the mask and the substrate is started, the second operation is performed. The time required to detect the positional deviation of the image acquisition apparatus is shorter.
本発明の表示用パネル基板の製造方法は、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、上記のいずれかのプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うものである。マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置が迅速に精度良く検出され、マスクと基板との位置合わせが短時間で高精度に行われるので、高品質な表示用パネル基板が高いスループットで製造される。 The method for producing a display panel substrate according to the present invention exposes a substrate using any one of the above-described proximity exposure apparatuses, or alternatively uses the alignment method of any one of the above-described proximity exposure apparatuses to mask and the substrate. And the substrate is exposed. The position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate are detected quickly and accurately, and the alignment between the mask and the substrate is performed in a short time and with high accuracy. Manufactured with high throughput.
本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第1の画像取得装置と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得する複数の第2の画像取得装置とを設け、複数のZ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動することにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。 According to the proximity exposure apparatus and the alignment method of the proximity exposure apparatus of the present invention, a plurality of first image acquisition apparatuses that acquire images of a plurality of alignment marks provided outside the exposure area of the mask, and mask exposure A plurality of second image acquisition devices that acquire images of a plurality of alignment marks provided in the region or a plurality of alignment marks provided on the base pattern of the substrate, and a mask holder by a plurality of Z-tilt mechanisms While moving and tilting the chuck relatively in the Z direction to perform the gap alignment between the mask and the substrate, the focal position of the first image acquisition device is moved to the height of the lower surface of the mask after the gap alignment, By moving the focal position of the second image acquisition device to the height of the surface of the substrate after the gap alignment, the position of the alignment mark on the mask The position of the alignment mark of the fine substrate of the underlying pattern to quickly and accurately detect, alignment of the mask and the substrate can be performed in a short time with high accuracy.
さらに、本発明のプロキシミティ露光装置及びプロキシミティ露光装置のアライメント方法によれば、第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することにより、第2の画像取得装置の位置ずれが発生しても、マスクと基板との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作、及び第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動する動作を、複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、第2の画像取得装置の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。 Furthermore, according to the proximity exposure apparatus and the alignment method of the proximity exposure apparatus of the present invention, the positional deviation of the second image acquisition apparatus is detected, and the position of the alignment mark of the base pattern on the substrate is detected based on the detection result. By correcting the result, the mask and the substrate can be accurately aligned even if the second image acquisition apparatus is misaligned. Then, the first focal position moving mechanism moves the focal position of the first image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the second focal position moving mechanism acquires the second image. The operation of moving the focal position of the apparatus to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment is performed by moving a plurality of Z-tilt mechanisms to the position where the gap alignment between the mask and the substrate is started. It is possible to shorten the time required to detect the positional deviation of the second image acquisition device.
本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。 According to the method for manufacturing a display panel substrate of the present invention, the position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate can be detected quickly and accurately, and the mask and substrate can be aligned in a short time. Since it can be performed with high accuracy, a high-quality display panel substrate can be manufactured with high throughput.
図1は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の概略構成を示す図である。また、図2は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置の上面図である。プロキシミティ露光装置は、ベース3、Xガイド4、Xステージ5、Yガイド6、Yステージ7、θステージ8、チャック支持台9、チャック10、マスクホルダ20、空気圧支持装置、Z−チルト機構、ギャップセンサー40、画像処理装置50、カメラユニット51,52、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路60、Z−チルト機構駆動回路61、及び主制御装置70を含んで構成されている。なお、図1では、空気圧支持装置、Z−チルト機構、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。また、図2では、空気圧支持装置、Z−チルト機構、画像処理装置50、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路60、Z−チルト機構駆動回路61、及び主制御装置70が省略されている。プロキシミティ露光装置は、これらの他に、基板1をチャック10へ搬入し、また基板1をチャック10から搬出する基板搬送ロボット、露光光を照射する照射光学系、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the proximity exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. The proximity exposure apparatus includes a
なお、以下に説明する実施の形態におけるXY方向は例示であって、X方向とY方向とを入れ替えてもよい。 Note that the XY directions in the embodiments described below are examples, and the X direction and the Y direction may be interchanged.
図1及び図2において、チャック10は、基板1のロード及びアンロードを行うロード/アンロード位置にある。ロード/アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板1がチャック10へ搬入され、また基板1がチャック10から搬出される。チャック10への基板1のロード及びチャック10からの基板1のアンロードは、チャック10に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック10の内部に収納されており、チャック10の内部から上昇して、基板1をチャック10にロードする際、基板搬送ロボットから基板1を受け取り、基板1をチャック10からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板1を受け渡す。チャック10は、基板1の裏面を真空吸着して支持する。基板1の表面には下地パターンが形成され、下地パターンの上にはフォトレジストが塗布されている。
1 and 2, the
図3は、チャックを露光位置へ移動した状態を示す側面図である。なお、図3では、空気圧支持装置、Z−チルト機構、画像処理装置50、焦点位置移動機構、カメラユニット移動機構、ステージ駆動回路60、Z−チルト機構駆動回路61、及び主制御装置70が省略されている。露光位置の上空には、マスク2を保持するマスクホルダ20が設置されている。図2において、マスクホルダ20には、露光光が通過する開口20aが設けられており、マスクホルダ20は、開口20aの周囲に設けられた図示しない吸着溝により、マスク2の周辺部を真空吸着して保持する。マスクホルダ20に保持されたマスク2の上空には、図示しない照射光学系が配置されている。露光時、照射光学系からの露光光がマスク2を透過して基板1へ照射されることにより、マスク2のパターンが基板1の表面に転写され、基板1上にパターンが形成される。
FIG. 3 is a side view showing a state where the chuck is moved to the exposure position. In FIG. 3, the pneumatic support device, the Z-tilt mechanism, the
図1及び図3において、チャック10は、チャック支持台9を介してθステージ8に搭載されており、θステージ8の下にはYステージ7及びXステージ5が設けられている。Xステージ5は、ベース3に設けられたXガイド4に搭載され、Xガイド4に沿ってX方向(図1及び図3の図面横方向)へ移動する。Yステージ7は、Xステージ5に設けられたYガイド6に搭載され、Yガイド6に沿ってY方向(図1及び図3の図面奥行き方向)へ移動する。θステージ8は、Yステージ7に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台9は、θステージ8に搭載され、チャック10の裏面を複数個所で支持する。Xステージ5、Yステージ7、及びθステージ8には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図1のステージ駆動回路60により駆動される。
1 and 3, the
Xステージ5のX方向への移動及びYステージ7のY方向への移動により、チャック10は、ロード/アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード/アンロード位置において、Xステージ5のX方向への移動、Yステージ7のY方向への移動、及びθステージ8のθ方向への回転により、チャック10に搭載された基板1のプリアライメントが行われる。露光位置において、Xステージ5のX方向への移動及びYステージ7のY方向への移動により、チャック10に搭載された基板1のXY方向へのステップ移動が行われる。また、後述するZ−チルト機構30により、マスクホルダ20をZ方向(図3の図面上下方向)へ移動及びチルトすることによって、マスク2と基板1とのギャップ合わせが行われる。そして、Xステージ5のX方向への移動、Yステージ7のY方向への移動、及びθステージ8のθ方向への回転により、マスク2と基板1との位置合わせが行われる。図1において、主制御装置70は、ステージ駆動回路60を制御して、Xステージ5のX方向への移動、Yステージ7のY方向への移動、及びθステージ8のθ方向へ回転を行う。
The
なお、本実施の形態では、マスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台9にZ−チルト機構を設けて、チャック10をZ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行ってもよい。
In the present embodiment, the gap between the
図4は、空気圧支持装置及びZ−チルト機構を示す図である。なお、図4では、画像処理装置50、カメラユニット51,52、焦点位置移動機構、及びカメラユニット移動機構が省略されている。露光位置の上空には、トップフレーム22が設置されている。トップフレーム22は、上方から見て四角形の枠を成す様に構成されているが、図4では、四角形の枠の図面手前側及び図面奥側の部分が省略され、四角形の枠の左右の部分の断面のみが示されている。トップフレーム22には、複数の空気圧支持装置23を介して、ホルダフレーム21が取り付けられている。ホルダフレーム21には、マスクホルダ20が取り付けられている。空気圧支持装置23は、例えばエアクッションで構成され、内部の空気圧により、マスクホルダ20及びホルダフレーム21の荷重を支えている。トップフレーム22とホルダフレーム21と間には、図面手前側1箇所及び図面奥側2箇所の計3箇所に、Z−チルト機構30が取り付けられている。
FIG. 4 is a diagram illustrating the pneumatic support device and the Z-tilt mechanism. In FIG. 4, the
図5(a)はZ−チルト機構の正面図、図5(b)はZ−チルト機構の側面図である。Z−チルト機構30は、ケーシング31、直動ガイド32、可動ブロック33、モータ34、軸継手35、ボールねじ36a、ナット36b、及びボール37を含んで構成されている。図5(b)に示す様に、ケーシング31は、トップフレーム22の側面に取り付けられている。図5(a)に示す様に、ケーシング31の内部には、直動ガイド32が設けられており、直動ガイド32には、可動ブロック33が搭載されている。ケーシング31の上方には、モータ34が設置されており、モータ34の回転軸には、軸継手35を介して、ボールねじ36aが接続されている。可動ブロック33には、ボールねじ36aにより移動されるナット36bが取り付けられており、可動ブロック33は、モータ34の回転により、直動ガイド32に沿って上下に移動する。
FIG. 5A is a front view of the Z-tilt mechanism, and FIG. 5B is a side view of the Z-tilt mechanism. The Z-
図5(b)に示す様に、ホルダフレーム21の下面には、チルト用腕24が設けられている。可動ブロック33の下面には、ボール37が取り付けられており、ボール37は、可動ブロック33によりチルト用腕24に押し付けられている。図4において、3つのZ−チルト機構30は、可動ブロック33を上下に移動して、チルト用腕24を押すボール37の高さをそれぞれ変更することにより、空気圧支持装置23により支持されているホルダフレーム21の高さを三箇所で変更して、マスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトする。Z−チルト機構駆動回路61は、主制御装置70の制御により、各Z−チルト機構30のモータ34を駆動する。
As shown in FIG. 5B, a
図2において、マスクホルダ20に保持されたマスク2の上方には、4つのギャップセンサー40が設けられている。マスク2と基板1とのギャップ合わせを行う際、各ギャップセンサー40は、図示しない移動機構により、マスクホルダ20の開口20aの四隅の上方へ移動され、マスク2と基板1とのギャップを、マスク2の四隅で測定する。マスク2と基板1とのギャップ合わせが終了した後、各ギャップセンサー40は、図示しない移動機構により、マスクホルダ20の開口20aの外側へ移動される。
In FIG. 2, four
図6は、ギャップセンサーの概略構成を示す図である。ギャップセンサー40は、レーザー光源41、コリメーションレンズ群42、投影レンズ43、ミラー44,45、結像レンズ46、及びCCDラインセンサー47を含んで構成されている。レーザー光源41から発生されたレーザー光は、コリメーションレンズ群42及び投影レンズ43を通り、ミラー44からマスク2へ斜めに照射される。マスク2へ照射されたレーザー光は、その一部がマスク2の上面で反射され、一部がマスク2の内部へ透過する。マスク2の内部へ透過したレーザー光は、その一部がマスク2の下面で反射され、一部がマスク2の下面から基板1の表面へ照射される。基板1の表面へ照射されたレーザー光は、その一部が基板1の表面で反射され、一部が基板1の内部へ透過する。マスク2の下面で反射されたレーザー光及び基板1の表面で反射されたレーザー光は、マスクの上面から射出された後、ミラー45で反射され、結像レンズ46を通って、CCDラインセンサー47の受光面に結像する。CCDラインセンサー47は、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。CCDラインセンサー47のマスク2の下面で反射されたレーザー光の検出信号の位置と、基板1の表面で反射されたレーザー光の検出信号の位置とから、マスク2と基板1とのギャップGが測定される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of the gap sensor. The
マスク2及び基板1に形成された下地パターンには、マスク2と基板1との位置合わせを行うための複数のアライメントマークが設けられている。図7は、マスクのアライメントマークの一例を示す図である。図7では、マスクホルダ20の露光光が通過する開口20aに対応する露光領域20bが、破線で示されている。マスク2の基板1と向かい合う面(下面)には、アライメントマーク2aが、露光領域20bの外側に2箇所、露光領域20b内に4箇所設けられている。図8は、基板の下地パターンのアライメントマークの一例を示す図である。図8は、基板1の一面を破線で区分けした4つの露光領域に分けて露光する例を示している。基板1の表面の各露光領域には、下地パターンが形成されている。下地パターンには、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの位置に対応する位置に、アライメントマーク1aがそれぞれ設けられている。アライメントマーク1a,2aの位置は、基板1の露光領域の大きさによって異なる。
The base pattern formed on the
図2において、マスク2の上空には、2つのカメラユニット51と、4つのカメラユニット52が設置されている。各カメラユニット51は、マスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの上空にそれぞれ設置されている。各カメラユニット52は、後述するカメラユニット移動機構により、マスク2と基板1との位置合わせを行う際、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの上空にそれぞれ移動され、基板1の露光を行う際、マスク2の露光領域20bから外れた退避位置へそれぞれ移動される。
In FIG. 2, two
各カメラユニット51には、各カメラユニット51の焦点位置を移動する焦点位置移動機構がそれぞれ取り付けられている。図9(a)は焦点位置移動機構の上面図、図9(b)は同側面図である。焦点位置移動機構は、リブ58、Zベース90、Zガイド91、Zステージ92、リブ93、取り付けベース94、モータ台95、モータ96a、軸継手97、軸受98、ボールねじ99a、及びナット99bを含んで構成されている。露光位置の上空には、焦点位置移動機構が設置されるフレーム53が設けられている。フレーム53には、リブ58により、Zベース90が取り付けられており、Zベース90は、フレーム53の外側で下方に伸びている。
Each
Zベース90には、Zガイド91が設けられており、Zガイド91には、Zステージ92が搭載されている。また、Zベース90に取り付けたモータ台95には、モータ96aが設置されており、モータ96aは、図1の主制御装置70により駆動される。モータ96aの回転軸は、軸継手97によりボールねじ99aに接続されており、ボールねじ99aは軸受98により回転可能に支持されている。Zステージ92には、ボールねじ99aにより移動されるナット99bが取り付けられており、Zステージ92は、モータ96aの回転により、Zガイド91に沿ってZ方向へ移動される。また、Zステージ92には、リブ93により、取り付けベース94が取り付けられており、取り付けベース94には、カメラユニット51が取り付けられている。カメラユニット51は、CCDカメラ51aと、レンズ51bとを含んで構成されている。
Zステージ92のZ方向への移動により、カメラユニット51はZ方向へ移動される。図1において、主制御装置70は、モータ96aを制御して、各カメラユニット51の焦点がマスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aに合う様に、各カメラユニット51をZ方向へそれぞれ移動する。
The
一方、各カメラユニット52には、各カメラユニット52を移動するカメラユニット移動機構と、各カメラユニット52の焦点位置を移動する焦点位置移動機構が、それぞれ取り付けられている。図10(a)はカメラユニット移動機構及び焦点位置移動機構の上面図、図10(b)は同側面図である。カメラユニット移動機構は、Yガイド54、Yステージ55、Xガイド56、Xステージ57、リブ58,59、モータ81,86、軸継手82,87、軸受83,88、ボールねじ84a,89a、ナット84b,89b、及びZベース90を含んで構成されている。また、焦点位置移動機構は、Zガイド91、Zステージ92、リブ93、取り付けベース94、モータ台95、モータ96b、軸継手97、軸受98、ボールねじ99a、及びナット99bを含んで構成されている。
On the other hand, a camera unit moving mechanism that moves each
露光位置の上空には、カメラユニット移動機構が設置されるフレーム53が設けられている。フレーム53の上面には、Yガイド54が設けられており、Yガイド54には、Yステージ55が搭載されている。また、フレーム53の上面には、モータ81が設置されており、モータ81は、図1の主制御装置70により駆動される。モータ81の回転軸は、軸継手82によりボールねじ84aに接続されており、ボールねじ84aは、軸受83により回転可能に支持されている。Yステージ55の下面には、ボールねじ84aにより移動されるナット84bが取り付けられており、Yステージ55は、モータ81の回転により、Yガイド54に沿ってY方向へ移動される。
A
Yステージ55の上面には、Xガイド56が設けられており、Xガイド56には、Xステージ57が搭載されている。また、Yステージ55の上面には、モータ86が設置されており、モータ86は、図1の主制御装置70により駆動される。モータ86の回転軸は、軸継手87によりボールねじ89aに接続されており、ボールねじ89aは、軸受88により回転可能に支持されている。Xステージ57の下面には、ボールねじ89aにより移動されるナット89bが取り付けられており、Xステージ57は、モータ86の回転により、Xガイド56に沿ってX方向へ移動される。Xステージ57の側面には、リブ58,59によりZベース90が取り付けられており、Zベース90は、フレーム53の外側で下方に伸びている。
An
Zベース90には、Zガイド91が設けられており、Zガイド91には、Zステージ92が搭載されている。また、Zベース90に取り付けたモータ台95には、モータ96bが設置されており、モータ96bは、図1の主制御装置70により駆動される。モータ96bの回転軸は、軸継手97によりボールねじ99aに接続されており、ボールねじ99aは軸受98により回転可能に支持されている。Zステージ92には、ボールねじ99aにより移動されるナット99bが取り付けられており、Zステージ92は、モータ96bの回転により、Zガイド91に沿ってZ方向へ移動される。また、Zステージ92には、リブ93により、取り付けベース94が取り付けられており、取り付けベース94には、カメラユニット52が取り付けられている。カメラユニット52は、CCDカメラ52aと、レンズ52bとを含んで構成されている。
Xステージ57のX方向への移動及びYステージ55のY方向への移動により、カメラユニット52はXY方向へ移動される。図1の主制御装置70は、モータ81,86を制御して、マスク2と基板1との位置合わせを行う際、各カメラユニット52をマスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの上空へそれぞれ移動し、基板1の露光を行う際、各カメラユニット52をマスク2の露光領域20bから外れた退避位置へそれぞれ移動する。また、Zステージ92のZ方向への移動により、カメラユニット52はZ方向へ移動される。主制御装置70は、モータ96bを制御して、各カメラユニット52の焦点がマスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2a及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aに合う様に、各カメラユニット52をZ方向へそれぞれ移動する。
The
図11は、画像処理装置のブロック図である。画像処理装置50は、制御部50a、演算処理部50b、画像メモリ50c、及び演算メモリ50dを含んで構成されている。演算メモリ50dには、画像認識の際の基準となるアライメントマーク1a,2aの画像が予め登録されている。画像メモリ50cは、各カメラユニット51,52のCCDカメラ51a,52aが出力した画像信号を記憶する。演算処理部50bは、画像メモリ50cに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット51,52のCCDカメラ51a,52aにより取得されたアライメントマーク1a,2aの画像と、演算メモリ50dに登録されたアライメントマーク1a,2aの画像とを比較して画像認識を行い、アライメントマーク1a,2aの位置を検出する。制御部50aは、演算処理部50bが画像認識を行う際の判定条件を設定する。
FIG. 11 is a block diagram of the image processing apparatus. The
以下、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法について説明する。図11において、主制御装置70は、焦点位置移動機構及びカメラユニット移動機構を制御するカメラユニット制御部70aと、ステージ駆動回路60及びZ−チルト機構駆動回路61を制御するステージ制御部70bと、メモリ70cとを含んで構成されている。カメラユニット制御部70aは、露光処理を開始する前、または1枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット51,52の焦点をマスク2と基板1とのギャップ合わせ開始時のマスク2の下面に合わせて、ギャップ合わせ開始時の各カメラユニット51,52の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部70aは、決定したギャップ合わせ開始時の各カメラユニット51,52の焦点位置を、メモリ70cに登録する。
Hereinafter, an alignment method for a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. In FIG. 11, the
また、カメラユニット制御部70aは、露光処理を開始する前、または1枚目の基板を露光する際に、各ショットについて、予め、各カメラユニット51の焦点をマスク2と基板1とのギャップ合わせ後のマスク2の下面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット51の焦点位置を決定し、各カメラユニット52の焦点をマスク2と基板1とのギャップ合わせ後の基板1の表面に合わせて、ギャップ合わせ後の各カメラユニット52の焦点位置を決定する。カメラユニット制御部70aは、決定したギャップ合わせ後の各カメラユニット51,52の焦点位置を、メモリ70cに登録する。なお、ギャップ合わせ後の各カメラユニット52の焦点位置の決定は、基板1の厚さのばらつきを考慮して、基板の製造ロット毎又は所定枚数の基板毎に行ってもよい。
Further, the camera unit control unit 70a previously focuses each
図12は、露光処理の動作を示すフローチャートである。まず、ロード/アンロード位置において、チャック10への基板1のロードが行われる(ステップ301)。主制御装置70は、ステージ駆動回路60によりXステージ5、Yステージ7及びθステージ8を駆動し、ロード/アンロード位置においてチャック10をXY方向へ移動及びθ方向へ回転して、基板1のプリアライメントを行う(ステップ302)。次に、主制御装置70は、ステージ駆動回路60によりXステージ5及びYステージ7を駆動して、チャック10を露光位置へ移動し、基板1を露光位置の1回目のショットを行う位置へ移動する(ステップ303)。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the exposure process. First, the
続いて、露光位置において1回目のショットが行われる(ステップ304)。各回のショットを行った後、主制御装置70は、全ショットが終了したか否かを判断する(ステップ305)。全ショットが終了していない場合、主制御装置70は、Z−チルト機構駆動回路61により各Z−チルト機構30を駆動して、マスク2と基板1とのギャップを広げる(ステップ306)。続いて、主制御装置70は、ステージ駆動回路60によりXステージ5及びYステージ7を駆動して、基板1のXY方向へのステップ移動を行い(ステップ307)、基板1を次のショットを行う位置へ移動する。そして、ステップ304へ戻り、全ショットが終了するまで、ステップ304〜307を繰り返す。
Subsequently, the first shot is performed at the exposure position (step 304). After each shot,
全ショットが終了した場合、主制御装置70は、Z−チルト機構駆動回路61により各Z−チルト機構30を駆動して、マスク2と基板1とのギャップを広げた後(ステップ308)、ステージ駆動回路60によりXステージ5及びYステージ7を駆動して、チャック10をロード/アンロード位置へ移動する(ステップ309)。そして、ロード/アンロード位置において、チャック10からの基板1のアンロードが行われる(ステップ310)。
When all shots are completed, the
図13は、従来のショットの動作を示すフローチャートである。まず、各Z−チルト機構30が、マスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動される(ステップ501)。次に、各Z−チルト機構30によりマスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトして、マスク2と基板1とのギャップ合わせが行われる(ステップ502)。
FIG. 13 is a flowchart showing a conventional shot operation. First, each Z-
マスク2と基板1とのギャップ合わせが終了した後、各カメラユニット52の焦点位置が、マスク2の下面の高さへそれぞれ移動される(ステップ503)。各カメラユニット52のCCDカメラ52aは、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの画像を取得し、画像処理装置50は、各カメラユニット52のCCDカメラ52aが出力した画像信号を処理して、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの位置を検出する(ステップ504)。
After the gap alignment between the
続いて、各カメラユニット52の焦点位置が、基板1の表面の高さへそれぞれ移動される(ステップ505)。各カメラユニット52のCCDカメラ52aは、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像を取得し、画像処理装置50は、各カメラユニット52のCCDカメラ52aが出力した画像信号を処理して、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を検出する(ステップ506)。
Subsequently, the focal position of each
そして、画像処理装置50が検出したマスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの位置及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置に基づき、マスク2と基板1との位置合わせが行われ(ステップ507)、各回のショットの露光が行われる(ステップ508)。
Then, based on the position of the
この様に、従来は、マスク2と基板1とのギャップ合わせ(ステップ502)が終了した後に、カメラユニット52の焦点を、マスク2の下面及び基板1の表面に順番に合わせて(ステップ503,505)、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの画像と、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像を、同じカメラユニット52を用いて順番に取得していた。そのため、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を検出するのに時間が掛かってマスク2と基板1との位置合わせに長時間を要し、露光処理のタクトタイムが長くなるという問題があった。
Thus, conventionally, after the gap alignment between the
図14は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いたショットの動作を示すフローチャートである。また、図15は、本発明の一実施の形態によるプロキシミティ露光装置のアライメント方法を説明する図である。図14において、まず、主制御装置70のステージ制御部70bは、Z−チルト機構駆動回路61を制御して、各Z−チルト機構30を、マスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する(ステップ401)。これと並行して、主制御装置70のカメラユニット制御部70aは、焦点位置移動機構のモータ96aを駆動して、各カメラユニット51の焦点位置を、メモリ70cに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット51の焦点位置(ギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さ)へそれぞれ移動し(ステップ402)、また、焦点位置移動機構のモータ96bを制御して、各カメラユニット52の焦点位置を、メモリ70cに登録されたギャップ合わせ開始時の各カメラユニット52の焦点位置(ギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さ)へそれぞれ移動する(ステップ403)。図15(a)は、カメラユニット51,52の焦点位置を、ギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動した状態を示している。
FIG. 14 is a flowchart showing a shot operation using the alignment method of the proximity exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 15 is a diagram for explaining an alignment method of a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 14, first, the stage controller 70 b of the
図14において、各Z−チルト機構30をマスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動(ステップ401)した後、各カメラユニット51のCCDカメラ51aは、マスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの画像を取得して、画像信号を画像メモリ50cへ出力し、各カメラユニット52のCCDカメラ52aは、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの画像を取得して、画像信号を画像処理装置50へ出力する。画像処理装置50の画像メモリ50cは、各カメラユニット51のCCDカメラ51a及び各カメラユニット52のCCDカメラ52aが出力した画像信号を記憶する。
In FIG. 14, after each Z-
画像処理装置50の演算処理部50bは、画像メモリ50cに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット51のCCDカメラ51aにより取得されたアライメントマーク2aの画像と、演算メモリ50dに登録されたアライメントマーク2aの画像とを比較して画像認識を行い、マスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの位置を検出する(ステップ404)。また、演算処理部50bは、画像メモリ50cに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット52のCCDカメラ52aにより取得されたマスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの画像と、演算メモリ50dに登録されたアライメントマーク2aの画像とを比較して画像認識を行い、マスク2の露光領域20b内に設けられたアライメントマーク2aの位置を検出する(ステップ405)。
The
各カメラユニット52は、露光時に露光領域から外れた退避位置へそれぞれ移動され、次にマスク2と基板1との位置合わせを行う際に露光時の退避位置からマスク2の上空へそれぞれ移動される。各カメラユニット52の移動の際、カメラユニット移動機構の動作のばらつきにより、各カメラユニット52の位置ずれが発生する恐れがある。主制御装置70のカメラユニット制御部70aは、画像処理装置50がカメラユニット51のCCDカメラ51aの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク2のアライメントマーク2aの位置と、画像処理装置50がカメラユニット52のCCDカメラ52aの画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク2のアライメントマーク2aの位置から、カメラユニット52の位置ずれを検出する(ステップ406)。
Each
続いて、主制御装置70のステージ制御部70bは、4つのギャップセンサー40の測定結果に基づき、Z−チルト機構駆動回路61により各Z−チルト機構30を駆動して、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行う(ステップ407)。これと並行して、主制御装置70のカメラユニット制御部70aは、焦点位置移動機構のモータ96aを制御して、各カメラユニット51の焦点位置を、メモリ70cに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット51の焦点位置(ギャップ合わせ後のマスク2の下面の高さ)へそれぞれ移動し(ステップ408)、また、焦点位置移動機構のモータ96bを制御して、各カメラユニット52の焦点位置を、メモリ70cに登録されたギャップ合わせ後の各カメラユニット52の焦点位置(ギャップ合わせ後の基板1の表面の高さ)へそれぞれ移動する(ステップ409)。図15(b)は、カメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク2の下面の高さへ移動し、カメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ後の基板1の表面の高さへ移動した状態を示し、図15(c)は、その後にマスク2と基板1とのギャップ合わせが終了した状態を示している。
Subsequently, the stage controller 70 b of the
図14のマスク2と基板1とのギャップ合わせ(ステップ407)において、マスク2の表面の高さが、各カメラユニット51のCCDカメラ51aがマスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの画像を取得できる範囲内に達すると、各カメラユニット51のCCDカメラ51aは、マスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの画像を取得して、画像信号を画像メモリ50cへ出力する。一方、各カメラユニット52のCCDカメラ52aは、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像を取得して、画像信号を画像処理装置50へ出力する。画像処理装置50の画像メモリ50cは、各カメラユニット51のCCDカメラ51a及び各カメラユニット52のCCDカメラ52aが出力した画像信号を記憶する。
In the gap alignment between the
画像処理装置50の演算処理部50bは、画像メモリ50cに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット51のCCDカメラ51aにより取得されたアライメントマーク2aの画像と、演算メモリ50dに登録されたアライメントマーク2aの画像とを比較して画像認識を行い、マスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの位置を検出する(ステップ410)。また、演算処理部50bは、画像メモリ50cに記憶された画像信号を処理し、各カメラユニット52のCCDカメラ52aにより取得された基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像と、演算メモリ50dに登録されたアライメントマーク1aの画像とを比較して画像認識を行い、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を検出する(ステップ411)。
The
主制御装置70のカメラユニット制御部70aは、ステップ406で検出したカメラユニット52の位置ずれに基づき、演算処理部50bが検出した基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置の検出結果を補正する(ステップ412)。そして、主制御装置70のステージ制御部70bは、マスク2と基板1とのギャップ合わせ(ステップ407)が終了した後、画像処理装置50が検出したマスク2の露光領域20bの外側に設けられたアライメントマーク2aの位置、及び補正した基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置に基づき、ステージ駆動回路60を制御し、Xステージ5、Yステージ7及びθステージ8によりチャック10をXY方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク2と基板1との位置合わせを行う(ステップ413)。そして、各回のショットの露光が行われる(ステップ414)。
The camera unit control unit 70a of the
複数のZ−チルト機構30によりマスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトして、マスク2と基板1とのギャップ合わせ(ステップ407)を行う間、焦点位置移動機構によりカメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク2の下面の高さへ移動し(ステップ408)、焦点位置移動機構によりカメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ後の基板1の表面の高さへ移動する(ステップ409)ので、従来の様にマスク2と基板1とのギャップ合わせ後にカメラユニット52の焦点をマスク2の下面及び基板1の表面に順番に合わせる動作が不要となる。そして、カメラユニット51によりマスク2のアライメントマーク2aの画像を取得して、画像処理装置50によりマスク2のアライメントマーク2aの位置を検出し(ステップ410)、カメラユニット52により基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの画像を取得して、画像処理装置50により基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を検出し(ステップ411)、マスク2と基板1とのギャップ合わせ後、検出したマスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置に基づき、Xステージ5、Yステージ7及びθステージ8によりチャック10をXY方向へ移動及びθ方向へ回転して、マスク2と基板1との位置合わせ(ステップ413)を行うので、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置が迅速に精度良く検出され、マスク2と基板1との位置合わせが短時間で高精度に行われる。
While the
また、焦点位置移動機構によりカメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動し(ステップ402)、焦点位置移動機構によりカメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動し(ステップ403)、複数のZ−チルト機構30をマスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、カメラユニット51によりマスク2のアライメントマーク2aの画像を取得して、画像処理装置50によりマスク2のアライメントマーク2aの位置を検出し(ステップ404)、カメラユニット52によりマスク2のアライメントマーク2aの画像を取得して、画像処理装置50によりマスク2のアライメントマーク2aの位置を検出し(ステップ405)、画像処理装置50によりカメラユニット51の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク2のアライメントマーク2aの位置と、画像処理装置50によりカメラユニット52の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスク2のアライメントマーク2aの位置から、カメラユニット52の位置ずれを検出し(ステップ406)、検出結果に基づき、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置の検出結果を補正する(ステップ412)ので、カメラユニット52の位置ずれが発生しても、マスク1と基板1との位置合わせが精度良く行われる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動する動作(ステップ402)、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動する動作(ステップ403)を、複数のZ−チルト機構30をマスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動(ステップ401)する間に行うので、カメラユニット52の位置ずれを検出するのに必要な時間が短く済む。
Further, the focal position of the
以上説明した実施の形態によれば、マスク2の露光領域20b外に設けられた複数のアライメントマーク2aの画像を取得する複数のカメラユニット51と、マスク2の露光領域20b内に設けられた複数のアライメントマーク2a又は基板1の下地パターンに設けられた複数のアライメントマーク1aの画像を取得する複数のカメラユニット52とを設け、複数のZ−チルト機構30によりマスクホルダ20をZ方向へ移動及びチルトして、マスク2と基板1とのギャップ合わせを行う間、カメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ後のマスク2の下面の高さへ移動し、カメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ後の基板1の表面の高さへ移動することにより、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置を迅速に精度良く検出して、マスク2と基板1との位置合わせを短時間で高精度に行うことができる。
According to the embodiment described above, the plurality of
さらに、カメラユニット52の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板1の下地パターンのアライメントマーク1aの位置の検出結果を補正することにより、カメラユニット52の位置ずれが発生しても、マスク2と基板1との位置合わせを精度良く行うことができる。そして、焦点位置移動機構によりカメラユニット51の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動する動作、及び焦点位置移動機構によりカメラユニット52の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスク2の下面の高さへ移動する動作を、複数のZ−チルト機構30をマスク2と基板1とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間に行うことにより、カメラユニット52の位置ずれを検出するのに必要な時間を短くすることができる。
Furthermore, even if the positional deviation of the
本発明のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行い、あるいは、本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を用いてマスクと基板との位置合わせを行って、基板の露光を行うことにより、マスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置を迅速に精度良く検出して、マスクと基板との位置合わせを短時間で高精度に行うことができるので、高品質な表示用パネル基板を高いスループットで製造することができる。 By exposing the substrate using the proximity exposure apparatus of the present invention, or by aligning the mask and the substrate using the alignment method of the proximity exposure apparatus of the present invention, For high-quality display, the position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate can be detected quickly and accurately, and the mask and substrate can be aligned with high accuracy in a short time. Panel substrates can be manufactured with high throughput.
例えば、図16は、液晶ディスプレイ装置のTFT基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程(ステップ101)では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長(CVD)法等により、基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程(ステップ102)では、ロール塗布法等により感光樹脂材料(フォトレジスト)を塗布して、薄膜形成工程(ステップ101)で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程(ステップ103)では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程(ステップ104)では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程(ステップ105)では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程(ステップ101)で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程(ステップ106)では、エッチング工程(ステップ105)でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄/乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、基板上にTFTアレイが形成される。 For example, FIG. 16 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate of the liquid crystal display device. In the thin film formation step (step 101), a thin film such as a conductor film or an insulator film, which becomes a transparent electrode for driving liquid crystal, is formed on the substrate by sputtering, plasma chemical vapor deposition (CVD), or the like. In the resist coating process (step 102), a photosensitive resin material (photoresist) is applied by a roll coating method or the like to form a photoresist film on the thin film formed in the thin film forming process (step 101). In the exposure step (step 103), the mask pattern is transferred to the photoresist film using a proximity exposure apparatus, a projection exposure apparatus, or the like. In the development step (step 104), a developer is supplied onto the photoresist film by a shower development method or the like to remove unnecessary portions of the photoresist film. In the etching process (step 105), a portion of the thin film formed in the thin film formation process (step 101) that is not masked by the photoresist film is removed by wet etching. In the stripping step (step 106), the photoresist film that has finished the role of the mask in the etching step (step 105) is stripped with a stripping solution. Before or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary. These steps are repeated several times to form a TFT array on the substrate.
また、図17は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程(ステップ201)では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程(ステップ202)では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、基板上に着色パターンを形成する。この工程を、R、G、Bの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程(ステップ203)では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程(ステップ204)では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄/乾燥工程が実施される。 FIG. 17 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the color filter substrate of the liquid crystal display device. In the black matrix forming step (step 201), a black matrix is formed on the substrate by processing such as resist coating, exposure, development, etching, and peeling. In the colored pattern forming step (step 202), a colored pattern is formed on the substrate by a dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, an electrodeposition method, or the like. This process is repeated for the R, G, and B coloring patterns. In the protective film forming step (step 203), a protective film is formed on the colored pattern, and in the transparent electrode film forming step (step 204), a transparent electrode film is formed on the protective film. Before, during or after each of these steps, a substrate cleaning / drying step is performed as necessary.
図16に示したTFT基板の製造工程では、露光工程(ステップ103)において、図17に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、着色パターン形成工程(ステップ202)の露光処理において、本発明のプロキシミティ露光装置又は本発明のプロキシミティ露光装置のアライメント方法を適用することができる。 In the TFT substrate manufacturing process shown in FIG. 16, in the exposure process (step 103), in the color filter substrate manufacturing process shown in FIG. 17, in the exposure process of the colored pattern forming process (step 202), the proxy of the present invention. The alignment method of the proximity exposure apparatus or proximity exposure apparatus of the present invention can be applied.
1 基板
1a,2a アライメントマーク
2 マスク
3 ベース
4 Xガイド
5 Xステージ
6 Yガイド
7 Yステージ
8 θステージ
9 チャック支持台
10 チャック
20 マスクホルダ
21 ホルダフレーム
22 トップフレーム
23 空気圧支持装置
24 チルト用腕
30 Z−チルト機構
31 ケーシング
32 直動ガイド
33 可動ブロック
34 モータ
35 軸継手
36a ボールねじ
36b ナット
37 ボール
40 ギャップセンサー
41 レーザー光源
42 コリメーションレンズ群
43 投影レンズ
44,45 ミラー
46 結像レンズ
47 CCDラインセンサー
50 画像処理装置
50a 制御部
50b 演算処理部
50c 画像メモリ
50d 演算メモリ
51,52 カメラユニット
51a,52a CCDカメラ
51b,52b レンズ
53 フレーム
54 Yガイド
55 Yステージ
56 Xガイド
57 Xステージ
58,59 リブ
60 ステージ駆動回路
61 Z−チルト機構駆動回路
70 主制御装置
70a カメラユニット制御部
70b ステージ制御部
70c メモリ
81,86,96a,96b モータ
82,87,97 軸継手
83,88,98 軸受
84a,89a,99a ボールねじ
84b,89b,99b ナット
90 Zベース
91 Zガイド
92 Zステージ
93 リブ
94 取り付けベース
95 モータ台
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトする複数のZ−チルト機構と、
マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第1の画像取得装置と、
前記第1の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第1の焦点位置移動機構と、
マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第2の画像取得装置と、
前記第2の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第2の焦点位置移動機構と、
前記第1の画像取得装置及び前記第2の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置と、
前記複数のZ−チルト機構により前記マスクホルダと前記チャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、前記第1の焦点位置移動機構を制御して前記第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第2の焦点位置移動機構を制御して前記第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動させ、マスクと基板とのギャップ合わせ後、前記画像処理装置が検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、前記ステージにより前記マスクホルダと前記チャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行う制御手段とを備えたことを特徴とするプロキシミティ露光装置。 A mask holder for holding a mask, a chuck for supporting a substrate on which a base pattern is formed, and a stage for moving the mask holder and the chuck relative to each other, and a minute gap is formed between the mask and the substrate. In a proximity exposure apparatus for transferring a mask pattern to a substrate,
A plurality of Z-tilt mechanisms for relatively moving and tilting the mask holder and the chuck in the Z direction;
A plurality of first image acquisition devices for acquiring images of a plurality of alignment marks provided outside the exposure area of the mask and outputting image signals;
A plurality of first focal position moving mechanisms for moving a focal position of the first image acquisition device;
A plurality of second image acquisition devices for acquiring images of a plurality of alignment marks provided in an exposure area of a mask or a plurality of alignment marks provided on a base pattern of a substrate, and outputting an image signal;
A plurality of second focal position moving mechanisms for moving a focal position of the second image acquisition device;
An image processing device for processing the image signals output by the first image acquisition device and the second image acquisition device to detect the position of the alignment mark;
The first focus position moving mechanism is controlled while the mask holder and the chuck are relatively moved and tilted in the Z direction by the plurality of Z-tilt mechanisms to adjust the gap between the mask and the substrate. The focus position of the first image acquisition device is moved to the height of the lower surface of the mask after the gap alignment, and the focus position of the second image acquisition device is controlled by controlling the second focus position moving mechanism. The stage is moved to the height of the surface of the substrate after alignment, and after the gap between the mask and the substrate is aligned, the stage is determined based on the position of the alignment mark of the mask detected by the image processing apparatus and the position of the alignment mark of the base pattern of the substrate And a control means for relatively moving the mask holder and the chuck to align the mask and the substrate. Proximity exposure apparatus.
前記制御手段は、前記複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、前記第1の焦点位置移動機構を制御して前記第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記第2の焦点位置移動機構を制御して前記第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動させ、前記画像処理装置が第1の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、前記画像処理装置が第2の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、前記第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項1に記載のプロキシミティ露光装置。 A plurality of moving means for moving the second image acquisition device from the retracted position during exposure to the sky of the mask;
The control means controls the first focus position moving mechanism to move the plurality of Z-tilt mechanisms to a position where the gap alignment between the mask and the substrate is started, and thereby the focus of the first image acquisition device. The position is moved to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment, and the second focal position moving mechanism is controlled to adjust the focal position of the second image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment. The position of the alignment mark of the mask at the start of gap alignment detected by the image processing device processing the image signal of the first image acquisition device, and the image processing device of the second image acquisition device The position shift of the second image acquisition device is detected from the position of the alignment mark of the mask at the start of gap alignment detected by processing the image signal, and the base pattern of the substrate is detected based on the detection result. Proximity exposure device according to claim 1, characterized in that to correct the detection result of the position of the alignment mark.
マスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトする複数のZ−チルト機構と、マスクの露光領域外に設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第1の画像取得装置と、第1の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第1の焦点位置移動機構と、マスクの露光領域内に設けられた複数のアライメントマーク又は基板の下地パターンに設けられた複数のアライメントマークの画像を取得して、画像信号を出力する複数の第2の画像取得装置と、第2の画像取得装置の焦点位置を移動する複数の第2の焦点位置移動機構と、第1の画像取得装置及び第2の画像取得装置が出力した画像信号を処理して、アライメントマークの位置を検出する画像処理装置とを設け、
複数のZ−チルト機構によりマスクホルダとチャックとを相対的にZ方向へ移動及びチルトして、マスクと基板とのギャップ合わせを行う間、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ後の基板の表面の高さへ移動し、
第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置により基板の下地パターンのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置により基板の下地パターンのアライメントマークの位置を検出し、
マスクと基板とのギャップ合わせ後、検出したマスクのアライメントマークの位置及び基板の下地パターンのアライメントマークの位置に基づき、ステージによりマスクホルダとチャックとを相対的に移動して、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とするプロキシミティ露光装置のアライメント方法。 A mask holder that holds the mask, a chuck that supports the substrate on which the base pattern is formed, and a stage that relatively moves the mask holder and the chuck, and a minute gap is provided between the mask and the substrate. A proximity exposure apparatus alignment method for transferring a mask pattern onto a substrate,
A plurality of Z-tilt mechanisms that move and tilt the mask holder and the chuck relatively in the Z direction, and a plurality of alignment marks provided outside the exposure area of the mask, and a plurality of images that output image signals The first image acquisition device, a plurality of first focus position moving mechanisms for moving the focus position of the first image acquisition device, and a plurality of alignment marks provided in the exposure area of the mask or a base pattern of the substrate A plurality of second image acquisition devices that acquire images of a plurality of alignment marks provided in the image and output image signals, and a plurality of second focus position moves that move the focal position of the second image acquisition device A mechanism and an image processing device that detects the position of the alignment mark by processing the image signal output by the first image acquisition device and the second image acquisition device;
While the mask holder and the chuck are relatively moved and tilted in the Z direction by a plurality of Z-tilt mechanisms to perform the gap alignment between the mask and the substrate, the first focus position moving mechanism causes the first image acquisition device to The focus position of the second image acquisition device is moved to the height of the surface of the substrate after the gap alignment by the second focus position moving mechanism.
An image of the mask alignment mark is acquired by the first image acquisition device, the position of the alignment mark of the mask is detected by the image processing device, and an image of the alignment mark of the base pattern of the substrate is acquired by the second image acquisition device. Then, the position of the alignment mark of the base pattern of the substrate is detected by the image processing device,
After aligning the gap between the mask and the substrate, the stage is moved relative to the mask holder and the chuck based on the detected position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the base pattern on the substrate, and An alignment method for a proximity exposure apparatus, wherein alignment is performed.
複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動する間、第1の焦点位置移動機構により第1の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、第2の焦点位置移動機構により第2の画像取得装置の焦点位置をギャップ合わせ開始時のマスクの下面の高さへ移動し、
複数のZ−チルト機構をマスクと基板とのギャップ合わせを開始する位置へ移動した後、第1の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、第2の画像取得装置によりマスクのアライメントマークの画像を取得して、画像処理装置によりマスクのアライメントマークの位置を検出し、
画像処理装置により第1の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置と、画像処理装置により第2の画像取得装置の画像信号を処理して検出したギャップ合わせ開始時のマスクのアライメントマークの位置から、第2の画像取得装置の位置ずれを検出し、
検出結果に基づき、基板の下地パターンのアライメントマークの位置の検出結果を補正することを特徴とする請求項3に記載のプロキシミティ露光装置のアライメント方法。 Move the second image acquisition device from the retracted position during exposure to the sky of the mask,
While moving the plurality of Z-tilt mechanisms to the position where the gap alignment between the mask and the substrate is started, the first focal position moving mechanism moves the focal position of the first image acquisition device to the lower surface of the mask when the gap alignment starts. Move to the height, move the focal position of the second image acquisition device to the height of the lower surface of the mask at the start of gap alignment by the second focal position movement mechanism,
After moving the plurality of Z-tilt mechanisms to a position where the gap alignment between the mask and the substrate is started, an image of the alignment mark of the mask is acquired by the first image acquisition device, and the alignment mark of the mask is acquired by the image processing device. Detecting the position, acquiring an image of the alignment mark of the mask with the second image acquisition device, detecting the position of the alignment mark of the mask with the image processing device,
The position of the alignment mark of the mask at the start of gap alignment detected by processing the image signal of the first image acquisition device by the image processing device and the image signal of the second image acquisition device detected by the image processing device From the position of the alignment mark of the mask at the start of the gap alignment, the positional deviation of the second image acquisition device is detected,
4. The proximity exposure apparatus alignment method according to claim 3, wherein the detection result of the position of the alignment mark of the base pattern on the substrate is corrected based on the detection result.
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