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JP2012203301A - Proximity exposure device, alignment method of proximity exposure device, and method for manufacturing display panel substrate - Google Patents

Proximity exposure device, alignment method of proximity exposure device, and method for manufacturing display panel substrate Download PDF

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JP2012203301A
JP2012203301A JP2011069612A JP2011069612A JP2012203301A JP 2012203301 A JP2012203301 A JP 2012203301A JP 2011069612 A JP2011069612 A JP 2011069612A JP 2011069612 A JP2011069612 A JP 2011069612A JP 2012203301 A JP2012203301 A JP 2012203301A
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JP
Japan
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mask
substrate
image acquisition
alignment mark
acquisition unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011069612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaoki Matsuoka
正興 松岡
Yusuke Oshita
優介 大下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2011069612A priority Critical patent/JP2012203301A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

【課題】マスクのパターンの一部を画像取得装置で覆うことなく、アライメントマークの画像を取得して、マスクと基板との位置合わせを行い、露光時の画像取得装置の退避を不要にして、タクトタイムを短縮する。
【解決手段】ミラー51c及び画像取得装置51aを有する複数の画像取得ユニット51を設け、各画像取得ユニット51のミラー51cをマスク2に設けられたアライメントマーク2aの上空に配置して、マスク2及び基板1に設けられたアライメントマーク2a,1aの像を各画像取得ユニット51のミラー51cの表面に映し、各画像取得ユニット51のミラー51cの表面に映したアライメントマーク2a,1aの画像を各画像取得ユニット51の画像取得装置51aで取得する。マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を、各画像取得ユニット51のミラー51cの裏面で遮断する。
【選択図】図9
An image of an alignment mark is acquired without covering a part of a mask pattern with an image acquisition device, the mask and the substrate are aligned, and the image acquisition device is not required to be retracted during exposure. Reduce tact time.
A plurality of image acquisition units 51 each having a mirror 51c and an image acquisition device 51a are provided, and the mirror 51c of each image acquisition unit 51 is arranged above an alignment mark 2a provided on the mask 2, and the mask 2 and Images of the alignment marks 2a and 1a provided on the substrate 1 are projected on the surface of the mirror 51c of each image acquisition unit 51, and the images of the alignment marks 2a and 1a projected on the surface of the mirror 51c of each image acquisition unit 51 are displayed on each image. Obtained by the image obtaining device 51 a of the obtaining unit 51. The exposure light applied to the position of the alignment mark 2 a of the mask 2 is blocked by the back surface of the mirror 51 c of each image acquisition unit 51.
[Selection] Figure 9

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及び基板のアライメントマークの画像を取得して、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, a proximity exposure apparatus that acquires an image of an alignment mark of a mask and a substrate by an image acquisition apparatus such as a CCD camera and aligns the mask and the substrate, and an alignment method for the proximity exposure apparatus And a method of manufacturing a display panel substrate using them.

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方式では、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ずれを検出して、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 the proximity method 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 an alignment mark of the mask and substrate ground pattern is obtained by an image acquisition device such as a CCD camera. An image is acquired, a positional shift between the two is detected by image processing, and the mask and the substrate are aligned. As such a proximity exposure apparatus, there is one described in Patent Document 1.

特開2007−256581号公報JP 2007-256581 A

アライメントマークは、マスクと基板との位置合わせを精度良く行ってパターンの位置ずれを抑制するために、露光するパターンに近接して配置されている。従来、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は、マスクのアライメントマークの上空に配置されており、マスク上のパターンとアライメントマークとの間隔に比べて寸法が格段に大きいため、そのままでは、露光光が照射される上空から見て、マスクのパターンの一部が画像取得装置で覆われて隠れてしまう。そこで、従来は、画像取得装置によりアライメントマークの画像を取得した後、露光を行う際に、ボールねじ及びモータ等の移動機構を用いて、画像取得装置を露光光が照射される露光範囲の外側に退避させていた。そのため、画像取得装置の移動に時間が掛かって、タクトタイムが長くなるという問題があった。   The alignment mark is arranged close to the pattern to be exposed in order to accurately align the mask and the substrate and suppress the pattern displacement. Conventionally, an image acquisition device such as a CCD camera that acquires an image of an alignment mark is disposed above the alignment mark of the mask, and the dimensions are much larger than the distance between the pattern on the mask and the alignment mark. As it is, a part of the mask pattern is covered and hidden by the image acquisition device when viewed from the sky irradiated with the exposure light. Therefore, conventionally, when the exposure is performed after the image of the alignment mark is acquired by the image acquisition device, the image acquisition device is moved outside the exposure range where the exposure light is irradiated using a moving mechanism such as a ball screw and a motor. Was evacuated. For this reason, there has been a problem that it takes a long time to move the image acquisition apparatus and the tact time becomes long.

また、マスクのアライメントマークは、露光光が照射される露光範囲内に設けられており、そのままでは、マスクのアライメントマークが基板に露光されてしまう。そのため、従来は、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を遮断する小型のシャッターを設け、このシャッターを画像取得装置の退避に合わせて、マスクのアライメントマークの上空へ移動する必要があった。   Further, the mask alignment mark is provided within an exposure range irradiated with exposure light, and the mask alignment mark is exposed to the substrate as it is. For this reason, conventionally, there has been a need to provide a small shutter that blocks the exposure light irradiated to the position of the alignment mark on the mask, and to move the shutter above the alignment mark on the mask in accordance with the retreat of the image acquisition device. It was.

本発明の課題は、マスクのパターンの一部を画像取得装置で覆うことなく、アライメントマークの画像を取得して、マスクと基板との位置合わせを行い、露光時の画像取得装置の退避を不要にして、タクトタイムを短縮することである。さらに、本発明の課題は、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を遮断するシャッターの移動も不要にすることである。また、本発明の課題は、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 acquire an alignment mark image without covering a part of the mask pattern with the image acquisition device, align the mask and the substrate, and does not require the image acquisition device to be retracted during exposure. Thus, the tact time is shortened. Another object of the present invention is to eliminate the need to move a shutter that blocks exposure light irradiated to the position of the alignment mark on the mask. Another object of the present invention is to manufacture a 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、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、マスク及び基板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画像取得ユニットと、各画像取得ユニットを移動する複数の画像取得ユニット移動手段と、各画像取得ユニット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、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、各画像取得ユニットが、マスクのアライメントマークの上空に配置され、マスクのアライメントマーク及び基板のアライメントマークの像を表面に映し、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を裏面で遮断するミラーと、ミラーの表面に映ったアライメントマークの画像を取得する画像取得装置とを有するものである。   The proximity exposure apparatus of the present invention includes a mask holder that holds a mask, a chuck that supports the substrate, and a stage that relatively moves the mask holder and the chuck, and a minute gap between the mask and the substrate. In a proximity exposure apparatus that transfers a mask pattern to a substrate, a plurality of image acquisition units that acquire images of a plurality of alignment marks provided on the mask and the substrate and output image signals, and each image A plurality of image acquisition unit moving means for moving the acquisition unit, an image processing apparatus for processing the image signal output from each image acquisition unit to detect the position of the alignment mark, and the mask alignment mark detected by the image processing apparatus Based on the position of the alignment mark on the substrate and the position of the substrate, the mask holder and chuck are moved by the stage. And a control means for aligning the mask and the substrate, each image acquisition unit is disposed above the mask alignment mark, and the mask alignment mark and the image of the substrate alignment mark Is provided on the front surface, and a mirror that blocks exposure light irradiated to the position of the alignment mark on the mask on the back surface, and an image acquisition device that acquires an image of the alignment mark reflected on the surface of the mirror.

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、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、ミラー及び画像取得装置を有する複数の画像取得ユニットを設け、各画像取得ユニットのミラーをマスクに設けられたアライメントマークの上空に配置して、マスク及び基板に設けられたアライメントマークの像を各画像取得ユニットのミラーの表面に映し、各画像取得ユニットのミラーの表面に映したアライメントマークの画像を各画像取得ユニットの画像取得装置で取得し、各画像取得ユニット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し、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い、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を、各画像取得ユニットのミラーの裏面で遮断するものである。   In addition, the proximity exposure apparatus alignment method of the present invention includes a mask holder that holds a mask, a chuck that supports the substrate, and a stage that relatively moves the mask holder and the chuck. An alignment method for a proximity exposure apparatus that transfers a mask pattern to a substrate by providing a small gap between the plurality of image acquisition units having a mirror and an image acquisition apparatus, and the mirror of each image acquisition unit Alignment mark that is placed above the alignment mark provided on the mask and the image of the alignment mark provided on the mask and substrate is projected on the mirror surface of each image acquisition unit, and is reflected on the mirror surface of each image acquisition unit Are acquired by the image acquisition device of each image acquisition unit, and the image of each image acquisition unit The image signal output by the acquisition device is processed to detect the position of the alignment mark, and the mask holder and chuck are moved relatively by the stage based on the detected position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the substrate. Then, the mask and the substrate are aligned, and the exposure light irradiated to the position of the alignment mark of the mask is blocked by the back surface of the mirror of each image acquisition unit.

各画像取得ユニットのミラーの寸法は、マスクのパターンを覆わない程度に小さく済み、従来の様に、マスクのパターンの一部が画像取得装置で覆われて隠れることがない。従って、露光時の画像取得装置の退避が不要となって、タクトタイムが短縮される。さらに、露光時に、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を、各画像取得ユニットのミラーの裏面で遮断するので、従来の様に、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を遮断するシャッターを、画像取得装置の退避に合わせて、マスクのアライメントマークの上空へ移動する必要がない。   The size of the mirror of each image acquisition unit is small enough not to cover the mask pattern, and a part of the mask pattern is not covered and hidden by the image acquisition device as in the prior art. Accordingly, it is not necessary to save the image acquisition apparatus during exposure, and the tact time is shortened. Furthermore, since the exposure light irradiated to the position of the alignment mark of the mask is blocked by the back surface of the mirror of each image acquisition unit at the time of exposure, the exposure light irradiated to the position of the alignment mark of the mask is conventionally used. There is no need to move the shutter to be interrupted above the alignment mark of the mask in accordance with the retreat of the image acquisition device.

さらに、本発明のプロキシミティ露光装置は、各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせる複数の焦点調節手段を備えたものである。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、各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせるものである。   Furthermore, the proximity exposure apparatus of the present invention moves the image acquisition device of each image acquisition unit independently of the mirror of each image acquisition unit, and focuses the image acquisition device of each image acquisition unit on the alignment mark of the mask. Alternatively, it includes a plurality of focus adjusting means for matching with the alignment marks on the substrate. The alignment method of the proximity exposure apparatus of the present invention moves the image acquisition device of each image acquisition unit independently of the mirror of each image acquisition unit, and masks the focus of the image acquisition device of each image acquisition unit. To the alignment mark of the substrate or the alignment mark of the substrate.

各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせるので、マスクと基板とのギャップが大きくても、分解能が高く焦点深度が浅い画像取得装置を用いて、マスクのアライメントマーク及び基板のアライメントマークの画像を高解像度で取得し、マスクのアライメントマークの位置及び基板のアライメントマークの位置を精度良く検出して、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。   Since the image acquisition device of each image acquisition unit is moved independently of the mirror of each image acquisition unit and the image acquisition device of each image acquisition unit is focused on the alignment mark of the mask or the alignment mark of the substrate, Even if the gap with the substrate is large, an image acquisition device with high resolution and shallow depth of focus is used to acquire images of the mask alignment mark and the substrate alignment mark at high resolution, and the position of the mask alignment mark and the substrate The position of the alignment mark can be detected with high accuracy, and the alignment between the mask and the substrate can be performed with high accuracy.

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。露光時の画像取得装置の退避が不要となって、タクトタイムが短縮されるので、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. Since it is not necessary to retract the image acquisition apparatus during exposure and the tact time is shortened, the display panel substrate is 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、各画像取得ユニットのミラーをマスクに設けられたアライメントマークの上空に配置して、マスク及び基板に設けられたアライメントマークの像を各画像取得ユニットのミラーの表面に映し、各画像取得ユニットのミラーの表面に映したアライメントマークの画像を各画像取得ユニットの画像取得装置で取得することにより、マスクのパターンの一部を画像取得装置で覆うことなく、アライメントマークの画像を取得して、マスクと基板との位置合わせを行い、露光時の画像取得装置の退避を不要にして、タクトタイムを短縮することができる。さらに、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を、各画像取得ユニットのミラーの裏面で遮断することにより、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を遮断するシャッターの移動も不要にすることができる。   According to the proximity exposure apparatus and the alignment method of the proximity exposure apparatus of the present invention, the mirror of each image acquisition unit is arranged above the alignment mark provided on the mask, and the alignment mark provided on the mask and the substrate is aligned. A portion of the mask pattern is obtained by projecting an image on the mirror surface of each image acquisition unit and acquiring an image of the alignment mark projected on the mirror surface of each image acquisition unit with the image acquisition device of each image acquisition unit. The image of the alignment mark is acquired without being covered with the image acquisition device, the mask and the substrate are aligned, and it is not necessary to save the image acquisition device during exposure, and the tact time can be shortened. Furthermore, it is not necessary to move the shutter that blocks the exposure light irradiated to the position of the alignment mark on the mask by blocking the exposure light irradiated to the position of the alignment mark on the mask at the back of the mirror of each image acquisition unit. Can be.

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、各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせることにより、マスクと基板とのギャップが大きくても、分解能が高く焦点深度が浅い画像取得装置を用いて、マスクのアライメントマーク及び基板のアライメントマークの画像を高解像度で取得し、マスクのアライメントマークの位置及び基板のアライメントマークの位置を精度良く検出して、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。   Furthermore, according to the proximity exposure apparatus and the proximity exposure apparatus alignment method of the present invention, the image acquisition device of each image acquisition unit is moved independently of the mirror of each image acquisition unit, and the image of each image acquisition unit is moved. By aligning the focus of the acquisition device with the alignment mark of the mask or the alignment mark of the substrate, even if the gap between the mask and the substrate is large, an image acquisition device with high resolution and shallow depth of focus is used. The image of the alignment mark on the substrate can be obtained with high resolution, the position of the alignment mark on the mask and the position of the alignment mark on the substrate can be accurately detected, and the alignment between the mask and the substrate can be accurately performed.

本発明の表示用パネル基板の製造方法によれば、露光時の画像取得装置の退避を不要にして、タクトタイムを短縮することができるので、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, it is possible to reduce the tact time by eliminating the need to retract the image acquisition device at the time of exposure, so that the display panel substrate can be manufactured with high throughput. .

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。It is a figure which shows schematic structure of the proximity exposure apparatus by one embodiment of this invention. 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。1 is a top view of a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 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。It is a side view which shows the state which moved the chuck | zipper to the exposure position. マスクのアライメントマークを示す図である。It is a figure which shows the alignment mark of a mask. 基板のアライメントマークを示す図である。It is a figure which shows the alignment mark of a board | substrate. 図6(a)はカメラユニット移動機構及び焦点調節機構の上面図、図6(b)は同側面図である。6A is a top view of the camera unit moving mechanism and the focus adjusting mechanism, and FIG. 6B is a side view of the same. 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。It is a figure explaining the alignment method of the proximity exposure apparatus by one embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining the alignment method of the proximity exposure apparatus by one embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining the alignment method of the proximity exposure apparatus by one embodiment of this invention. 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。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of the TFT substrate of a liquid crystal display device. 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。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of the color filter board | substrate of a liquid crystal display device.

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、画像処理装置50、カメラユニット51、カメラユニット移動機構、焦点調節機構、ステージ駆動回路60、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、カメラユニット移動機構、及び焦点調節機構が省略されている。また、図2では、画像処理装置50、カメラユニット移動機構、焦点調節機構、ステージ駆動回路60、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 base 3, an X guide 4, an X stage 5, a Y guide 6, a Y stage 7, a θ stage 8, a chuck support base 9, a chuck 10, a mask holder 20, an image processing apparatus 50, a camera unit 51, The camera unit moving mechanism, the focus adjusting mechanism, the stage drive circuit 60, and the main controller 70 are included. In FIG. 1, the camera unit moving mechanism and the focus adjusting mechanism are omitted. In FIG. 2, the image processing device 50, the camera unit moving mechanism, the focus adjusting mechanism, the stage driving circuit 60, and the main control device 70 are omitted. In addition to these, the proximity exposure apparatus carries a substrate 1 into the chuck 10 and also carries a substrate transport robot that unloads the substrate 1 from the chuck 10, an irradiation optical system that irradiates exposure light, and a temperature at which temperature management in the apparatus is performed. A control unit is provided.

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 chuck 10 is in a load / unload position where the substrate 1 is loaded and unloaded. At the load / unload position, the substrate 1 is carried into the chuck 10 and the substrate 1 is carried out of the chuck 10 by a substrate transfer robot (not shown). The loading of the substrate 1 onto the chuck 10 and the unloading of the substrate 1 from the chuck 10 are performed using a plurality of push-up pins provided on the chuck 10. The push-up pin is housed inside the chuck 10 and is lifted from the inside of the chuck 10 to receive the substrate 1 from the substrate transfer robot and unload the substrate 1 from the chuck 10 when loading the substrate 1 onto the chuck 10. In doing so, the substrate 1 is delivered to the substrate transfer robot. The chuck 10 supports the back surface of the substrate 1 by vacuum suction. A base pattern is formed on the surface of the substrate 1, and a photoresist is applied on the base pattern.

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、画像処理装置50、カメラユニット移動機構、焦点調節機構、ステージ駆動回路60、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 image processing device 50, the camera unit moving mechanism, the focus adjusting mechanism, the stage driving circuit 60, and the main control device 70 are omitted. A mask holder 20 for holding the mask 2 is installed above the exposure position. In FIG. 2, the mask holder 20 is provided with an opening 20a through which exposure light passes, and the mask holder 20 vacuum-sucks the peripheral portion of the mask 2 by a suction groove (not shown) provided around the opening 20a. And hold. An irradiation optical system (not shown) is disposed above the mask 2 held by the mask holder 20. At the time of exposure, exposure light from the irradiation optical system passes through the mask 2 and is irradiated onto the substrate 1, whereby the pattern of the mask 2 is transferred to the surface of the substrate 1 and a pattern is formed on the substrate 1.

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 chuck 10 is mounted on the θ stage 8 via the chuck support 9, and a Y stage 7 and an X stage 5 are provided below the θ stage 8. The X stage 5 is mounted on an X guide 4 provided on the base 3 and moves along the X guide 4 in the X direction (the horizontal direction in FIGS. 1 and 3). The Y stage 7 is mounted on a Y guide 6 provided on the X stage 5 and moves in the Y direction (the depth direction in FIGS. 1 and 3) along the Y guide 6. The θ stage 8 is mounted on the Y stage 7 and rotates in the θ direction. The chuck support 9 is mounted on the θ stage 8 and supports the back surface of the chuck 10 at a plurality of locations. The X stage 5, Y stage 7, and θ stage 8 are provided with drive mechanisms (not shown) such as ball screws and motors, linear motors, etc., and each drive mechanism is driven by a stage drive circuit 60 of FIG. 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、図示しないZ−チルト機構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り、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、θステージ8のθ方向への回転、Xステージ5のX方向への移動、及びYステージ7のY方向への移動を行う。   The chuck 10 is moved between the load / unload position and the exposure position by the movement of the X stage 5 in the X direction and the movement of the Y stage 7 in the Y direction. At the load / unload position, the substrate 1 mounted on the chuck 10 is pre-aligned by moving the X stage 5 in the X direction, moving the Y stage 7 in the Y direction, and rotating the θ stage 8 in the θ direction. Is done. At the exposure position, the X stage 5 is moved in the X direction and the Y stage 7 is moved in the Y direction, whereby the substrate 1 mounted on the chuck 10 is stepped in the XY direction. Further, the gap between the mask 2 and the substrate 1 is adjusted by moving and tilting the mask holder 20 in the Z direction (vertical direction in FIG. 3) by a Z-tilt mechanism (not shown). Then, the mask 2 and the substrate 1 are aligned by the movement of the X stage 5 in the X direction, the movement of the Y stage 7 in the Y direction, and the rotation of the θ stage 8 in the θ direction. In FIG. 1, the main controller 70 controls the stage drive circuit 60 to rotate the θ stage 8 in the θ direction, move the X stage 5 in the X direction, and move the Y stage 7 in the Y direction. Do.

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。また、本実施の形態では、Xステージ5及びYステージ7によりチャック10をXY方向へ移動することにより、マスク2と基板1との位置合わせを行っているが、マスクホルダ20をXY方向へ移動するステージを設けて、マスクホルダ20をXY方向へ移動することにより、マスク2と基板1との位置合わせを行ってもよい。   In the present embodiment, the gap between the mask 2 and the substrate 1 is adjusted by moving and tilting the mask holder 20 in the Z direction. However, the chuck support base 9 is provided with a Z-tilt mechanism, The gap between the mask 2 and the substrate 1 may be adjusted by moving and tilting the chuck 10 in the Z direction. In this embodiment, the mask 10 and the substrate 1 are aligned by moving the chuck 10 in the XY direction by the X stage 5 and the Y stage 7, but the mask holder 20 is moved in the XY direction. The mask 2 may be aligned with the substrate 1 by moving the mask holder 20 in the XY directions.

図4は、マスクのアライメントマークを示す図である。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4箇所に設けられている。図5は、基板のアライメントマークを示す図である。図5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。   FIG. 4 is a diagram showing alignment marks on the mask. On the surface (lower surface) of the mask 2 facing the substrate 1, alignment marks 2a are provided at four locations. FIG. 5 is a diagram showing alignment marks on the substrate. FIG. 5 shows an example in which exposure is performed by dividing one surface of the substrate 1 into four exposure regions divided by broken lines. A base pattern is formed in each exposure region on the surface of the substrate 1. In the base pattern, alignment marks 1a are provided at positions corresponding to the positions of the alignment marks 2a of the mask 2, respectively. The positions of the alignment marks 1a and 2a vary depending on the size of the exposure area of the substrate 1.

図2において、マスク2の上空には、4つのカメラユニット51が設置されている。各カメラユニット51は、アライメントマーク1a,2aの位置に応じて、図示しないカメラユニット移動機構により、マスクホルダ20の上空の所定の位置へそれぞれ移動される。基板1のアライメントマーク1aの位置は、下地パターンを形成したときの露光条件によりばらつきが発生するので、各カメラユニット51の位置は、マスク2のアライメントマーク2aの位置を基準に決定される。   In FIG. 2, four camera units 51 are installed above the mask 2. Each camera unit 51 is moved to a predetermined position above the mask holder 20 by a camera unit moving mechanism (not shown) according to the positions of the alignment marks 1a and 2a. Since the position of the alignment mark 1a on the substrate 1 varies depending on the exposure conditions when the base pattern is formed, the position of each camera unit 51 is determined based on the position of the alignment mark 2a on the mask 2.

図6(a)はカメラユニット移動機構及び焦点調節機構の上面図、図6(b)は同側面図である。カメラユニット51は、CCDカメラ51a、レンズ51b、及びミラー51cを含んで構成されている。カメラユニット移動機構は、Xガイド54、Xステージ55、Yガイド56、Yステージ57、モータ81,86、軸継手82,87、軸受83,88、ボールねじ84a,89a、及びナット84b,89bを含んで構成されている。焦点調節機構は、Xガイド58、焦点調節用テーブル59、モータ91、軸継手92、軸受93、ボールねじ94a、及びナット94bを含んで構成されている。   6A is a top view of the camera unit moving mechanism and the focus adjusting mechanism, and FIG. 6B is a side view of the same. The camera unit 51 includes a CCD camera 51a, a lens 51b, and a mirror 51c. The camera unit moving mechanism includes an X guide 54, an X stage 55, a Y guide 56, a Y stage 57, motors 81 and 86, shaft couplings 82 and 87, bearings 83 and 88, ball screws 84a and 89a, and nuts 84b and 89b. It is configured to include. The focus adjustment mechanism includes an X guide 58, a focus adjustment table 59, a motor 91, a shaft coupling 92, a bearing 93, a ball screw 94a, and a nut 94b.

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トップフレーム53が設けられており、トップフレーム53には、開口53aが形成されている。トップフレーム53の上面には、Xガイド54が設けられており、Xガイド54には、Xステージ55が搭載されている。また、トップフレーム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。X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、Xステージ55は、モータ81の回転により、Xガイド54に沿ってX方向へ移動される。   A top frame 53 on which a camera unit moving mechanism is installed is provided above the exposure position, and an opening 53 a is formed in the top frame 53. An X guide 54 is provided on the top surface of the top frame 53, and an X stage 55 is mounted on the X guide 54. Further, a motor 81 is installed on the upper surface of the top frame 53, and the motor 81 is driven by the main controller 70 of FIG. A rotation shaft of the motor 81 is connected to a ball screw 84 a by a shaft coupling 82, and the ball screw 84 a is rotatably supported by a bearing 83. A nut 84 b that is moved by a ball screw 84 a is attached to the lower surface of the X stage 55, and the X stage 55 is moved in the X direction along the X guide 54 by the rotation of the motor 81.

Xステージ55の上面には、Yガイド56が設けられており、Yガイド56には、Yステージ57が搭載されている。また、X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。Y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、Yステージ57は、モータ86の回転により、Yガイド56に沿ってY方向へ移動される。   A Y guide 56 is provided on the upper surface of the X stage 55, and a Y stage 57 is mounted on the Y guide 56. A motor 86 is installed on the upper surface of the X stage 55, and the motor 86 is driven by the main controller 70 of FIG. A rotation shaft of the motor 86 is connected to a ball screw 89 a by a shaft coupling 87, and the ball screw 89 a is rotatably supported by a bearing 88. A nut 89 b that is moved by a ball screw 89 a is attached to the lower surface of the Y stage 57, and the Y stage 57 is moved in the Y direction along the Y guide 56 by the rotation of the motor 86.

Xステージ55のX方向への移動及びYステージ57のY方向への移動により、カメラユニット51はXY方向へ移動される。図1の主制御装置70は、マスク2のアライメントマーク2aの位置に応じ、モータ81,86を制御して、各カメラユニット51を所定の位置へそれぞれ移動する。   The camera unit 51 is moved in the XY direction by the movement of the X stage 55 in the X direction and the movement of the Y stage 57 in the Y direction. 1 controls the motors 81 and 86 in accordance with the position of the alignment mark 2a on the mask 2 to move each camera unit 51 to a predetermined position.

Yステージ57の上面には、Xガイド58が設けられており、Xガイド58には、焦点調節用テーブル59が搭載されている。また、Yステージ57の上面には、モータ91が設置されており、モータ91は、図1の主制御装置70により駆動される。モータ91の回転軸は、軸継手92によりボールねじ94aに接続されており、ボールねじ94aは、軸受93により回転可能に支持されている。焦点調節用テーブル59の下面には、ボールねじ94aにより移動されるナット94bが取り付けられており、焦点調節用テーブル59は、モータ91の回転により、Xガイド58に沿ってX方向へ移動される。   An X guide 58 is provided on the upper surface of the Y stage 57, and a focus adjustment table 59 is mounted on the X guide 58. Further, a motor 91 is installed on the upper surface of the Y stage 57, and the motor 91 is driven by the main controller 70 of FIG. The rotation shaft of the motor 91 is connected to a ball screw 94 a by a shaft coupling 92, and the ball screw 94 a is rotatably supported by a bearing 93. A nut 94 b that is moved by a ball screw 94 a is attached to the lower surface of the focus adjustment table 59. The focus adjustment table 59 is moved in the X direction along the X guide 58 by the rotation of the motor 91. .

また、Yステージ57の上面には、ミラー支持台95が取り付けられている。ミラー支持台95は、カメラユニット51のミラー51cを、トップフレーム53の開口53aの上方で支持している。そして、焦点調節用テーブル59の上面には、カメラユニット51のCCDカメラ51a及びレンズ51bが搭載されている。焦点調節用テーブル59のX方向への移動により、カメラユニット51のCCDカメラ51aの焦点が調節される。   A mirror support 95 is attached to the upper surface of the Y stage 57. The mirror support 95 supports the mirror 51 c of the camera unit 51 above the opening 53 a of the top frame 53. A CCD camera 51 a and a lens 51 b of the camera unit 51 are mounted on the upper surface of the focus adjustment table 59. The focus of the CCD camera 51a of the camera unit 51 is adjusted by the movement of the focus adjustment table 59 in the X direction.

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7〜図9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。なお、図7〜図9では、カメラユニット移動機構のYステージ57より下の部分が省略されている。図6において、各カメラユニット移動機構は、主制御装置70の制御により、各カメラユニット51をXY方向へ移動して、図7〜図9に示す様に、各カメラユニット51のミラー51cを、マスク2のアライメントマーク2aの上空に配置する。図7及び図8において、マスク2のアライメントマーク2aの上空に配置されたミラー51cは、マスク2のアライメントマーク2a及び基板1のアライメントマーク1aの像を表面に映す。   Hereinafter, an alignment method for a proximity exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. 7 to 9 are views for explaining an alignment method of the proximity exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. 7 to 9, the portion below the Y stage 57 of the camera unit moving mechanism is omitted. In FIG. 6, each camera unit moving mechanism moves each camera unit 51 in the X and Y directions under the control of the main controller 70, and as shown in FIGS. 7 to 9, the mirror 51 c of each camera unit 51 is The mask 2 is arranged above the alignment mark 2a. 7 and 8, the mirror 51c disposed above the alignment mark 2a of the mask 2 projects images of the alignment mark 2a of the mask 2 and the alignment mark 1a of the substrate 1 on the surface.

図7において、マスク2のアライメントマーク2aの画像を取得するとき、焦点調節機構は、主制御装置70の制御により、焦点調節用テーブル59をX方向へ移動して、カメラユニット51のCCDカメラ51aの焦点を、マスク2のアライメントマーク2aに合わせる。CCDカメラ51aは、マスク2のアライメントマーク2aに焦点が合った状態で、ミラー51cに映ったマスク2のアライメントマーク2aの画像を取得し、画像信号を図1の画像処理装置50へ出力する。   In FIG. 7, when acquiring the image of the alignment mark 2 a of the mask 2, the focus adjustment mechanism moves the focus adjustment table 59 in the X direction under the control of the main controller 70, and the CCD camera 51 a of the camera unit 51. Is aligned with the alignment mark 2 a of the mask 2. The CCD camera 51a acquires an image of the alignment mark 2a of the mask 2 reflected on the mirror 51c in a state where the alignment mark 2a of the mask 2 is in focus, and outputs an image signal to the image processing device 50 of FIG.

図8において、基板1のアライメントマーク1aの画像を取得するとき、焦点調節機構は、主制御装置70の制御により、焦点調節用テーブル59を矢印方向へ移動して、カメラユニット51のCCDカメラ51aの焦点を、基板1のアライメントマーク1aに合わせる。CCDカメラ51aは、基板1のアライメントマーク1aに焦点が合った状態で、ミラー51cに映った基板1のアライメントマーク1aの画像を取得し、画像信号を図1の画像処理装置50へ出力する。   In FIG. 8, when acquiring the image of the alignment mark 1 a on the substrate 1, the focus adjustment mechanism moves the focus adjustment table 59 in the direction of the arrow under the control of the main controller 70, and the CCD camera 51 a of the camera unit 51. Is focused on the alignment mark 1 a of the substrate 1. The CCD camera 51a acquires an image of the alignment mark 1a of the substrate 1 reflected on the mirror 51c in a state where the alignment mark 1a of the substrate 1 is in focus, and outputs an image signal to the image processing device 50 of FIG.

図1において、画像処理装置50は、各カメラユニット51のCCDカメラ51aが出力した画像信号を処理し、予め登録した画像と各カメラユニット51のCCDカメラ51aにより取得した画像とを比較して、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1のアライメントマーク1aの位置を検出する。主制御装置70は、画像処理装置50が検出したマスク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及びYステージ7によりチャック10を移動して、マスク2と基板1との位置合わせを行う。   In FIG. 1, an image processing apparatus 50 processes an image signal output from the CCD camera 51a of each camera unit 51, compares a pre-registered image with an image acquired by the CCD camera 51a of each camera unit 51, and The position of the alignment mark 2a on the mask 2 and the position of the alignment mark 1a on the substrate 1 are detected. The main controller 70 controls the stage drive circuit 60 based on the position of the alignment mark 2 a of the mask 2 and the position of the alignment mark 1 a of the substrate 1 detected by the image processing apparatus 50, and chucks by the X stage 5 and the Y stage 7. 10 is moved to align the mask 2 with the substrate 1.

各カメラユニット51のCCDカメラ51aを各カメラユニット51のミラー51cと独立して移動して、各カメラユニット51のCCDカメラ51aの焦点を、マスク2のアライメントマーク2a又は基板1のアライメントマーク1aに合わせるので、マスク2と基板1とのギャップが大きくても、分解能が高く焦点深度が浅いCCDカメラを用いて、マスク2のアライメントマーク2a及び基板1のアライメントマーク1aの画像を高解像度で取得し、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1のアライメントマーク1aの位置を精度良く検出して、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。   The CCD camera 51a of each camera unit 51 is moved independently of the mirror 51c of each camera unit 51, and the focus of the CCD camera 51a of each camera unit 51 is set to the alignment mark 2a of the mask 2 or the alignment mark 1a of the substrate 1. Therefore, even if the gap between the mask 2 and the substrate 1 is large, images of the alignment mark 2a on the mask 2 and the alignment mark 1a on the substrate 1 are acquired with high resolution using a CCD camera with high resolution and shallow depth of focus. The position of the alignment mark 2a on the mask 2 and the position of the alignment mark 1a on the substrate 1 can be detected with high accuracy, and the alignment between the mask 2 and the substrate 1 can be performed with high accuracy.

図9において、露光時、マスク2の上空の図示しない照射光学系から、マスク2へ露光光が照射される。なお、図9では、照射光学系から照射された露光光が灰色で示されている。このとき、マスク2のアライメントマーク2aの上空に配置されたミラー51cは、マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を裏面で遮断する。   In FIG. 9, at the time of exposure, exposure light is irradiated to the mask 2 from an irradiation optical system (not shown) above the mask 2. In FIG. 9, the exposure light irradiated from the irradiation optical system is shown in gray. At this time, the mirror 51c disposed above the alignment mark 2a of the mask 2 blocks exposure light irradiated to the position of the alignment mark 2a of the mask 2 on the back surface.

図7〜図9に示す様に、各カメラユニット51のミラー51cの寸法は、マスク2のパターン2bを覆わない程度に小さく済み、従来の様に、マスク2のパターン2bの一部がCCDカメラ等の画像取得装置で覆われて隠れることがない。従って、露光時の画像取得装置の退避が不要となって、タクトタイムが短縮される。さらに、露光時に、マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を、各カメラユニット51のミラー51cの裏面で遮断するので、従来の様に、マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を遮断するシャッターを、画像取得装置の退避に合わせて、マスクのアライメントマークの上空へ移動する必要がない。   As shown in FIGS. 7 to 9, the size of the mirror 51c of each camera unit 51 is small enough not to cover the pattern 2b of the mask 2, and a part of the pattern 2b of the mask 2 is a CCD camera as in the prior art. It is not covered and hidden by an image acquisition device such as. Accordingly, it is not necessary to save the image acquisition apparatus during exposure, and the tact time is shortened. Furthermore, since the exposure light irradiated to the position of the alignment mark 2a of the mask 2 is blocked by the back surface of the mirror 51c of each camera unit 51 during exposure, the position of the alignment mark 2a of the mask 2 is irradiated as in the conventional case. It is not necessary to move the shutter that blocks the exposure light to be moved above the alignment mark of the mask in accordance with the retreat of the image acquisition device.

なお、図7及び図8では、マスク2のアライメントマーク2aの画像を取得した後、基板1のアライメントマーク1aの画像を取得しているが、基板1のアライメントマーク1aの画像を取得した後、マスク2のアライメントマーク2aの画像を取得してもよい。   7 and 8, the image of the alignment mark 1a of the substrate 1 is acquired after the image of the alignment mark 2a of the mask 2 is acquired. However, after the image of the alignment mark 1a of the substrate 1 is acquired, An image of the alignment mark 2a of the mask 2 may be acquired.

以上説明した実施の形態によれば、各カメラユニット51のミラー51cをマスク2に設けられたアライメントマーク2aの上空に配置して、マスク2及び基板1に設けられたアライメントマーク2a,1aの像を各カメラユニット51のミラー51cの表面に映し、各カメラユニット51のミラー51cの表面に映したアライメントマーク2a,1aの画像を各カメラユニット51のCCDカメラ51aで取得することにより、マスク2のパターン2bの一部をCCDカメラ51aで覆うことなく、アライメントマーク2a,1aの画像を取得して、マスク2と基板1との位置合わせを行い、露光時のCCDカメラ51aの退避を不要にして、タクトタイムを短縮することができる。さらに、マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を、各カメラユニット51のミラー51cの裏面で遮断することにより、マスク2のアライメントマーク2aの位置へ照射される露光光を遮断するシャッターの移動も不要にすることができる。   According to the embodiment described above, the mirror 51c of each camera unit 51 is disposed above the alignment mark 2a provided on the mask 2, and the images of the alignment marks 2a and 1a provided on the mask 2 and the substrate 1 are displayed. Is displayed on the surface of the mirror 51c of each camera unit 51, and the images of the alignment marks 2a and 1a reflected on the surface of the mirror 51c of each camera unit 51 are acquired by the CCD camera 51a of each camera unit 51, thereby Without covering a part of the pattern 2b with the CCD camera 51a, images of the alignment marks 2a and 1a are acquired, the mask 2 and the substrate 1 are aligned, and the CCD camera 51a is not required to be retracted during exposure. , Tact time can be shortened. Further, the exposure light irradiated to the position of the alignment mark 2a of the mask 2 is blocked by blocking the exposure light irradiated to the position of the alignment mark 2a of the mask 2 on the back surface of the mirror 51c of each camera unit 51. It is also possible to eliminate the need to move the shutter.

さらに、各カメラユニット51のCCDカメラ51aを各カメラユニット51のミラー51cと独立して移動して、各カメラユニット51のCCDカメラ51aの焦点を、マスク2のアライメントマーク2a又は基板1のアライメントマーク1aに合わせることにより、マスク2と基板1とのギャップが大きくても、分解能が高く焦点深度が浅いCCDカメラを用いて、マスク2のアライメントマーク2a及び基板1のアライメントマーク1aの画像を高解像度で取得し、マスク2のアライメントマーク2aの位置及び基板1のアライメントマーク1aの位置を精度良く検出して、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。   Further, the CCD camera 51a of each camera unit 51 is moved independently of the mirror 51c of each camera unit 51 so that the CCD camera 51a of each camera unit 51 is focused on the alignment mark 2a of the mask 2 or the alignment mark of the substrate 1. By adjusting to 1a, even if the gap between the mask 2 and the substrate 1 is large, a high-resolution image of the alignment mark 2a on the mask 2 and the alignment mark 1a on the substrate 1 is obtained using a CCD camera with high resolution and shallow focal depth. The position of the alignment mark 2a on the mask 2 and the position of the alignment mark 1a on the substrate 1 can be detected with high accuracy, and the alignment between the mask 2 and the substrate 1 can be performed with high accuracy.

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、露光時の画像取得装置の退避を不要にして、タクトタイムを短縮することができるので、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, Since it is not necessary to retract the image acquisition apparatus during exposure and the tact time can be shortened, a display panel substrate can be manufactured with high throughput.

例えば、図10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. 10 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11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. 11 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10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11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. 10, in the exposure process (step 103), in the color filter substrate manufacturing process shown in FIG. 11, 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
2b パターン
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
20a 開口
50 画像処理装置
51 カメラユニット
51a CCDカメラ
51b レンズ
51c ミラー
53 トップフレーム
54,58 Xガイド
55 Xステージ
56 Yガイド
57 Yステージ
59 焦点調節用テーブル
60 ステージ駆動回路
70 主制御装置
81,86,91 モータ
82,87,92 軸継手
83,88,93 軸受
84a,89a,94a ボールねじ
84b,89b,94b ナット
95 ミラー支持台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a, 2a Alignment mark 2 Mask 2b Pattern 3 Base 4 X guide 5 X stage 6 Y guide 7 Y stage 8 θ stage 9 Chuck support 10 Chuck 20 Mask holder 20a Aperture 50 Image processing device 51 Camera unit 51a CCD camera 51b Lens 51c Mirror 53 Top frame 54, 58 X guide 55 X stage 56 Y guide 57 Y stage 59 Focus adjustment table 60 Stage drive circuit 70 Main controller 81, 86, 91 Motor 82, 87, 92 Shaft coupling 83, 88, 93 Bearing 84a, 89a, 94a Ball screw 84b, 89b, 94b Nut 95 Mirror support base

Claims (6)

マスクを保持するマスクホルダと、基板を支持するチャックと、前記マスクホルダと前記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、
マスク及び基板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画像取得ユニットと、
各画像取得ユニットを移動する複数の画像取得ユニット移動手段と、
各画像取得ユニット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、
各画像取得ユニットは、マスクのアライメントマークの上空に配置され、マスクのアライメントマーク及び基板のアライメントマークの像を表面に映し、マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を裏面で遮断するミラーと、該ミラーの表面に映ったアライメントマークの画像を取得する画像取得装置とを有することを特徴とするプロキシミティ露光装置。
A mask pattern comprising a mask holder for holding a mask, a chuck for supporting a substrate, and a stage for moving the mask holder and the chuck relative to each other, and providing a minute gap between the mask and the substrate. In proximity exposure equipment that transfers
A plurality of image acquisition units for acquiring images of a plurality of alignment marks provided on the mask and the substrate and outputting image signals;
A plurality of image acquisition unit moving means for moving each image acquisition unit;
An image processing device that processes the image signal output by each image acquisition unit and detects the position of the alignment mark;
Based on the position of the alignment mark on the mask detected by the image processing apparatus and the position of the alignment mark on the substrate, the mask holder and the chuck are relatively moved by the stage to align the mask and the substrate. Control means,
Each image acquisition unit is arranged above the mask alignment mark, and displays an image of the mask alignment mark and the substrate alignment mark on the front surface, and a mirror that blocks the exposure light irradiated to the position of the mask alignment mark on the back surface. And a proximity exposure apparatus comprising: an image acquisition apparatus that acquires an image of an alignment mark reflected on the surface of the mirror.
各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせる複数の焦点調節手段を備えた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。   Multiple focus adjustments in which the image acquisition device of each image acquisition unit is moved independently of the mirror of each image acquisition unit, and the focus of the image acquisition device of each image acquisition unit is aligned with the alignment mark of the mask or the alignment mark of the substrate The proximity exposure apparatus according to claim 1, further comprising: means. マスクを保持するマスクホルダと、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、
ミラー及び画像取得装置を有する複数の画像取得ユニットを設け、
各画像取得ユニットのミラーをマスクに設けられたアライメントマークの上空に配置して、マスク及び基板に設けられたアライメントマークの像を各画像取得ユニットのミラーの表面に映し、
各画像取得ユニットのミラーの表面に映したアライメントマークの画像を各画像取得ユニットの画像取得装置で取得し、
各画像取得ユニット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し、
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い、
マスクのアライメントマークの位置へ照射される露光光を、各画像取得ユニットのミラーの裏面で遮断する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 for holding a mask, a chuck for supporting the substrate, and a stage for relatively moving the mask holder and the chuck are provided, and a fine gap is provided between the mask and the substrate to form the mask pattern on the substrate. An alignment method for a proximity exposure apparatus that transfers to
A plurality of image acquisition units having a mirror and an image acquisition device;
The mirror of each image acquisition unit is arranged above the alignment mark provided on the mask, and the image of the alignment mark provided on the mask and the substrate is projected on the surface of the mirror of each image acquisition unit.
An image of the alignment mark reflected on the mirror surface of each image acquisition unit is acquired by the image acquisition device of each image acquisition unit,
Process the image signal output by the image acquisition device of each image acquisition unit, detect the position of the alignment mark,
Based on the detected position of the alignment mark of the mask and the position of the alignment mark of the substrate, the mask holder and the chuck are relatively moved by the stage to align the mask and the substrate,
An alignment method for a proximity exposure apparatus, wherein exposure light applied to a position of an alignment mark on a mask is blocked by a back surface of a mirror of each image acquisition unit.
各画像取得ユニットの画像取得装置を各画像取得ユニットのミラーと独立して移動して、各画像取得ユニットの画像取得装置の焦点を、マスクのアライメントマーク又は基板のアライメントマークに合わせ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。   The image acquisition device of each image acquisition unit is moved independently of the mirror of each image acquisition unit, and the focus of the image acquisition device of each image acquisition unit is adjusted to the alignment mark of the mask or the alignment mark of the substrate, An alignment method for a proximity exposure apparatus according to claim 3. 請求項1又は請求項2に記載のプロキシミティ露光装置を用いて基板の露光を行うことを特徴とする表示用パネル基板の製造方法。   A method for manufacturing a display panel substrate, comprising: exposing a substrate using the proximity exposure apparatus according to claim 1. 請求項3又は請求項4に記載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を特徴とする表示用パネル基板の製造方法。   5. A method for manufacturing a display panel substrate, wherein the alignment of the proximity exposure apparatus according to claim 3 or 4 is used to align the mask and the substrate to expose the substrate.
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