JP2017187531A

JP2017187531A - 基板の位置決め方法および基板の位置決め装置

Info

Publication number: JP2017187531A
Application number: JP2016074184A
Authority: JP
Inventors: 徹志水; Toru Shimizu
Original assignee: DAINIPPON KAKEN KK
Current assignee: DAINIPPON KAKEN KK
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: JP6718281B2

Abstract

【課題】単一の撮影部により一対のアライメントマークのうちの一方を撮像した状態においても、基板の位置決めを容易に実行することが可能な基板の位置決め方法および基板の位置決め装置を提供する。
【解決手段】第１の位置で撮影した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを重畳した状態で、第１表示部９ａに表示する。シリコン基板を移動させた場合には、画像処理部が、移動検出部により検出されたシリコン基板の移動方向および移動量に基づいて、第１カメラにより撮影し画像記憶部に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置を、シリコン基板の移動に同期させて移動させる。
【選択図】図８

Description

この発明は、アライメントマークを利用した基板の位置決め方法および位置決め装置に関する。

例えば、シリコン基板に対してパターンの焼付を行う場合には、シリコン基板とマスク基板とを位置決めする必要がある。このとき、シリコン基板の表面には一対の第１アライメントマークが形成されており、マスク基板の表面には、一対の第２アライメントマークが形成されている。シリコン基板とマスク基板との位置決めを行うときには、これら第１、第２のアライメントマークを利用して、基板とマスクとを相対的に移動させ、その位置決めを実行する。

特許文献１には、Ｘ方向を向く一対の線分とＹ方向を向く一対の線分とから構成される矩形状アライメントマークが形成されたマスクと、Ｘ方向を向く線分とＹ方向を向く線分とから構成される十字状アライメントマークが形成された基板とを位置決めするための位置決め装置が開示されている。

また、特許文献２には、マーク画像の画素データをＹ軸方向に総加算して得られる信号波形と、マーク画像の画素データをＸ軸方向に総加算して得られる信号波形とを用いて、マークの特徴的位置を求めるマーク検出方法が開示されている。

特開２００６−３５０１５２号公報特開２０００−２１５８３８号公報

このような基板の位置決めを実行するときには、シリコン基板における一対のアライメントマークのうちの一方とマスク基板における一対のアライメントマークのうちの一方とを第１のカメラで撮影するとともに、シリコン基板における一対のアライメントマークのうちの他方とマスク基板における一対のアライメントマークのうちの他方とを第２のカメラで撮影し、その画像に基づいてシリコン基板とマスク基板とを、自動的に、あるいは、手動により相対的に移動させ、その位置決めを実行している。

このような場合に、シリコン基板とマスク基板とに形成された一対のアライメントマーク間の距離が小さかった場合においては、第１のカメラと第２のカメラとが互いに干渉することから、一対のアライメントマークを一対のカメラで撮影することが不可能となる。すなわち、例えば、一対のカメラの光軸間の最近接距離が１５ｍｍであったとすると、一対のアライメントマーク間の距離が数ｍｍから１０ｍｍ程度であった場合、一対のアライメントマークを一対のカメラで撮影することが不可能となる。このような場合においては、単一のカメラを使用し、一対のアライメントマークのうちの一方を撮像した後、カメラを移動させ、他方のアライメントマークを撮像する必要がある。このように、一対のアライメントマークを交互に観察する場合には、位置決めに極めて長い時間を要することになる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、単一の撮影部により一対のアライメントマークのうちの一方を撮像した状態においても、一対の撮影部を使用した場合と同様、基板の位置決めを容易に実行することが可能な基板の位置決め方法および基板の位置決め装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１の第１アライメントマークおよび第２の第１アライメントマークが形成された第１基板と、第１の第２アライメントマークおよび第２の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、前記第１の第１アライメントマークの位置と前記第１の第２アライメントマークの位置とを整合させるとともに、前記第２の第１アライメントマークの位置と前記第２の第２アライメントマークの位置とを整合させることにより、位置決めするための基板の位置決め方法であって、前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影するための撮影部を、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影可能な第１の位置に移動させる第１撮影部移動工程と、前記撮影部により、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影する第１撮影工程と、前記撮影部を、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影可能な第２の位置に移動させる第２撮影部移動工程と、前記撮影部により、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影する第２撮影工程と、前記第１撮影工程で撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示するとともに、前記第２撮影工程で撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示する表示工程と、前記第１基板を移動させるとともに、前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第１撮影工程で撮影された前記第１の第１アライメントマークの画像を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる第１アライメントマーク画像移動工程と、を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮影部を、前記第２の位置から、再度、前記第１の位置に移動させる第３撮影部移動工程と、前記撮影部により、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影する第３撮影工程と、前記第２撮影工程で撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示するとともに、前記第３撮影工程で撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示する表示工程と、前記第１基板を移動させるとともに、前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第２撮影工程で撮影された前記第２の第１アライメントマークの画像を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる第２アライメントマーク画像移動工程と、をさらに含む。

請求項３に記載の発明は、第１の第１アライメントマークおよび第２の第１アライメントマークが形成された第１基板と、第１の第２アライメントマークおよび第２の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、前記第１の第１アライメントマークの位置と前記第１の第２アライメントマークの位置とを整合させるとともに、前記第２の第１アライメントマークの位置と前記第２の第２アライメントマークの位置とを整合させることにより、位置決めするための基板の位置決め装置であって、前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影するための撮影部と、前記撮影部を、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影可能な第１の位置と、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影可能な第２の位置との間で移動させる撮影部移動機構と、前記撮影部により撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示する第１表示部と、前記撮影部により撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示する第２表示部と、前記第１基板を移動させる基板移動機構と、前記基板移動機構による前記第１基板の移動方向および移動量を検出する移動検出部と、前記移動検出部により検出した前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第１表示部に表示された前記第１の第１アライメントマークの画像の表示位置を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記撮影部は、前記第１基板側から前記第１の第１アライメントマークおよび前記第２の第１アライメントマークを撮影する第１カメラと、前記第２基板側から前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影する第２カメラとを備える。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方は透光性を有し、前記撮影部は、前記第１基板と前記第２基板のうちの透光性を有する基板側から前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影する。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、撮影部により第１の第１アライメントマークと第１の第２アライメントマークとを撮影したのち、撮影部により第２の第１アライメントマークと第２の第２アライメントマークとを撮像しながら、第１の基板の移動量に基づいて第１の第１アライメントマークを移動させることから、単一の撮影部により一対のアライメントマークのうちの一方を撮像した状態においても、一対の撮影部を使用した場合と同様、基板の位置決めを容易に実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、アライメントマークの位置決め状態を再確認して、基板の位置決め精度をさらに向上させることが可能となる。

この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。シリコン基板２およびマスク基板３の支持機構を模式的に示す概要図である。シリコン基板２に形成されている第１アライメントマーク１０１と、マスク基板３に形成されている第２アライメントマーク１０２の平面図である。シリコン基板２を支持する支持部材１１を移動させるための移動機構の概要図である。撮影部８を構成する上下一対のカメラ８ａ、８ｂにより第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。この発明に係る基板の位置決め装置の主要な制御系を示すブロック図である。シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂに表示される第１、第２の第１アライメントマーク１０１ａ、１０１ｂおよび第１、第２の第２アライメントマーク１０２ａ、１０２ｂを模式的に示す説明図である。シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａ等の移動の様子を示す説明図である。この発明の第２実施形態に係る基板の位置決め装置において、カメラ８により第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。この発明の第３実施形態に係る基板の位置決め装置において、撮影部８を構成する単一のカメラ８より第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。第３実施形態において、シリコン基板２に形成されている第１アライメントマーク１０１と、マスク基板３に形成されている第２アライメントマーク１０２の平面図である。第３実施形態において、シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａ等の移動の様子を示す説明図である。第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとの位置決め動作を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る基板の位置決め方法を適用する露光装置の構成について説明する。図１は、この発明を適用する露光装置１００を模式的に示す斜視図である。

この露光装置１００は、シリコン基板２に対して、マスク基板３のパターンを露光するためのものであり、超高圧水銀灯等の光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ（複合レンズ）７と、コリメートミラー１とを備える。なお、シリコン基板２に替えて、ガラス基板やガリウムヒ素基板等のその他の基板を使用してもよい。

この露光装置１００においては、光源４から出射された光は、集光ミラー５により集光されてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６においては、そこに入射した光のうち、露光に必要な波長の光のみがフライアイレンズ７に向けて反射される。そして、フライアイレンズ７を通過した光は、コリメートミラー１によりコリメートされて平行光となり、マスク基板３を介してシリコン基板２に照射される。このとき、マスク基板３およびシリコン基板２は、フライアイレンズ７を通過した光が互いに重畳する領域に配置されており、均一な照度分布によりパターン露光を実行することが可能となる。

図２は、シリコン基板２およびマスク基板３の支持機構を模式的に示す概要図である。

シリコン基板２は、その中央に開口部が形成された支持部材１１により支持されている。一方、マスク基板３は、その中央に開口部が形成された支持部材１２により支持されている。そして、シリコン基板２を支持する支持部材１１は、後述する移動機構の駆動により、シリコン基板２の表面と平行な平面内で互いに直交する２方向および回転方向に移動可能となっている。なお、図２に模式的に示すように、この種の露光装置１００においては、シリコン基板２とマスク基板３とは、プロキシミティーギャップと呼称されるわずかな隙間を介して配置される。

図３は、シリコン基板２に形成されている第１アライメントマーク１０１と、マスク基板３に形成されている第２アライメントマーク１０２の平面図である。

シリコン基板２には、図３(ａ)に示すように、十字状をなす第１アライメントマーク１０１が、互いに離隔した位置に、一対、形成されている。なお、このシリコン基板２は、非透光性である。一方、マスク基板３には、図３(ｂ)に示すように、シリコン基板２に形成された第１アライメントマークを取り囲むような形状を有する第２アライメントマーク１０２が、マスク材料であるクロム等の不透明な金属の薄膜により、互いに離隔した位置に、一対、形成されている。なお、このマスク基板３は、透光性を有する材質から構成されている。一対の第１アライメントマーク１０１間の距離と、一対の第２アライメントマーク１０２間の距離とは、例えば、数ｍｍから１０ｍｍ程度の同一の距離となっている。なお、後述する撮影部８の視野は、例えば、１ｍｍ以下となっている。

図４は、シリコン基板２を支持する支持部材１１を移動させるための移動機構の概要図である。

この移動機構は、シリコン基板２に平行な平面内で互いに直交するＸ、Ｙ方向に移動可能な基部１３と、この基部１３上にθ方向に回転可能に配設された回転部１４とを備える。この回転部１４は、シリコン基板２を支持する支持部材１１と連結されている。この移動機構における基部１３は、モータＭ１の駆動により、図４に示すＸ方向に往復移動可能であるとともに、モータＭ２の駆動により、図４に示すＹ方向に往復移動可能となっている。また、回転部１４は、そこに付設された当接部材１５を移動させるモータＭ３の駆動により、図４に示すθ方向に回動可能となっている。この移動機構の作用により、支持部材１１に支持されたシリコン基板２は、Ｘ、Ｙ、θ方向に移動可能となっている。なお、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３としては、例えば、ステッピングモータが使用される。

図５は、撮影部８を構成する上下一対のカメラ８ａ、８ｂにより第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。

図５に示すように、非透光性のシリコン基板２の下面には、一対の第１アライメントマーク１０１が、互いに離隔した状態で形成されている。図５においては、これらの第１アライメントマーク１０１のうち、左側の第１アライメントマークを第１の第１アライメントマーク１０１ａとし、右側の第１アライメントマークを第２の第１アライメントマーク１０１ｂとしている。また、透光性のマスク基板３の下面には、一対の第２アライメントマーク１０２が、互いに離隔した状態で形成されている。図５においては、これらの第２アライメントマーク１０２のうち、左側の第２アライメントマークを第１の第２アライメントマーク１０２ａとし、右側の第２アライメントマークを第２の第２アライメントマーク１０２ｂとしている。

非透光性のシリコン基板２の下面に形成された第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第２の第１アライメントマーク１０１ｂは、第１カメラ８ａにより下方から撮影される。この第１カメラ８ａは、第１の第１アライメントマーク１０１ａを撮影するときには、図５において実線で示す第１の位置に配置され、第２の第１アライメントマーク１０１ｂを撮影するときには図５において仮想線で示す第２の位置に配置される。一方、透光性のマスク基板３の下面に形成された第１の第２アライメントマーク１０２ａおよび第２の第２アライメントマーク１０２ｂは、第２カメラ８ｂにより上方から撮影される。この第２カメラ８ｂは、第１の第２アライメントマーク１０２ａを撮影するときには、図５において実線で示す第１の位置に配置され、第２の第１アライメントマーク１０１ｂを撮影するときには図５において仮想線で示す第２の位置に配置される。

これらの第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂは、この発明に係る撮影部８を構成する。第１カメラ８ａと第２カメラ８ｂとは、図示しない連結部材により互いに連結され、後述する撮影部移動機構２５より、上述した第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａとを撮影可能な第１の位置と、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを撮影可能な第２の位置との間を、互いに同期して往復移動可能となっている。なお、第１カメラ８ａと第２カメラ８ｂとを連結部材により連結するかわりに、第１カメラ８ａと第２カメラ８ｂとが光軸が一致する位置に移動するための移動制御系等を使用してもよい。要するに、撮影時に第１カメラ８ａと第２カメラ８ｂとが対応する位置に配置されればよい。

図６は、この発明に係る基板の位置決め装置の主要な制御系を示すブロック図である。

この基板の位置決め装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備えた制御部２０を有する。この制御部２０には、機能的構成として、後述する画像処理部２１と画像記憶部２６とが備えられている。

また、この制御部２０は、上述したモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３を備え、支持部材１１により支持された第１基板としてのシリコン基板２を、Ｘ、Ｙ、θ方向に移動させるための基板移動機構２２と接続されている。そして、この制御部２０は、上述したモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３への駆動パルス量に基づいて、支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出する移動検出部２３を備えている。

なお、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３としてステッピングモータを使用しない場合に、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３に対してエンコーダ等を接続することにより、支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出してもよい。また、リニアスケール等の他の移動量検出器を使用して、直接、支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出してもよい。

また、この制御部２０は、図４に示すモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３の駆動により、支持部材１１を介してシリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるためのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を備えた操作部２４と接続されている。オペレータがこれらのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を操作することにより、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３が回転し、支持部材１１を介してシリコン基板２がＸ、Ｙ、θ方向に移動する。なお、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３およびスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を使用してシリコン基板２を移動させる代わりに、オペレータがネジ等を操作することにより、シリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させる構成を採用してもよい。

また、この制御部２０は、上述した第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂを、第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａを撮影可能な第１の位置と、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを撮影可能な第２の位置との間で互いに同期して往復移動させるとともに、第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂの位置を検出するための撮影部移動機構２５と接続されている。この撮影部移動機構２５は、互いに連結された第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂを案内するガイド部材等を含む。なお、この撮影部移動機構２５は、モータ等の駆動により自動的に第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂを移動させるものであってもよく、マニュアルにより第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂを移動させるものであってもよい。

また、この制御部２０は、第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂからなる撮影部８と接続されている。さらに、この制御部２０は、上述した第１の位置で撮影された画像等を表示する第１表示部９ａと、上述した第２の位置で撮影された画像等を表示する第２表示部９ｂとからなる表示部９とも接続されている。これらの第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂは、例えば、液晶表示パネルから構成される。なお、単一の液晶表示パネルに対して領域を分割することにより、分割された各領域を第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂとしてもよい。

次に、上述した構成を有する基板の位置決め装置による位置決め動作について説明する。図７は、シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂに表示される第１、第２の第１アライメントマーク１０１ａ、１０１ｂおよび第１、第２の第２アライメントマーク１０２ａ、１０２ｂを模式的に示す説明図である。また、図８は、シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａ等の移動の様子を示す説明図である。なお、図７においては、仮想的な画像の輪郭を細線で図示し、実際に撮影されている画像の輪郭を太線で示している。

シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときには、最初に、図５において実線で示すように、第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂからなる撮影部８を、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとを撮影可能な第１の位置に移動させる。そして、図５に示すように、第１カメラ８ａにより第１の第１アライメントマーク１０１ａを撮影するとともに、第２カメラ８ｂにより第１の第２アライメントマーク１０２ａを撮影する。撮影された第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとの画像は、図６に示す画像記憶部２６に記憶される。図７における上段の破線の矩形は、このときに第１カメラ８ａにより撮影された第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第２カメラ８ｂにより撮影された第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを重畳した状態を示している。

次に、図５において仮想線で示すように、第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂからなる撮影部８を、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを撮影可能な第２の位置に移動させる。そして、第１カメラ８ａにより第２の第１アライメントマーク１０１ｂを撮影するとともに、第２カメラ８ｂにより第２の第２アライメントマーク１０２ｂを撮影する。撮影された第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとの画像は、図６に示す画像記憶部２６に記憶される。

そして、第１の位置で撮影した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを重畳した状態で、第１表示部９ａに表示するとともに、第２の位置で撮影した第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像と第２の第２アライメントマーク１０２ｂの画像とを重畳した状態で、第２表示部９ｂに表示する。このときには、第１表示部９ａには、画像記憶部２６に記憶された画像が表示され、第２表示部９ｂには実際に第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂにより撮影されている画像が表示される。なお、図８(ａ)は、このときに第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを拡大して表示している。

なお、図７における上から二段目においては、上述したように、画像記憶部２６に記憶され第１表示部９ａに表示される仮想的な画像を細線で示し、第２表示部９ｂに表示される実画像を太線で示している。これは、以下の説明においても同様である。

この状態において、第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像の位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像の位置とを一致させ、また、第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像の位置と第２の第２アライメントマーク１０２ｂの画像の位置とを一致させるために、オペレータが第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂを確認しながら、操作部２４におけるスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を操作することにより、支持部材１１を介してシリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させる。

このときには、移動検出部２３が、支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出する。このシリコン基板２の移動方向および移動量の検出には、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３への駆動パルス量が利用される。そして、制御部２０における画像処理部２１は、移動検出部２３により検出されたシリコン基板２の移動方向および移動量、ならびに、撮影時の第１カメラ８ａの位置に基づいて、第１カメラ８ａにより撮影し画像記憶部２６に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置を、シリコン基板２の移動に同期させて移動させる。なお、シリコン基板２の移動に伴い、第１カメラ８ａにより撮影されている第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像の第２表示部９ｂにおける表示位置も、移動することになる。すなわち、このときには、第１カメラ８ａにより撮影し画像記憶部２６に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像が画像処理部２１の作用により移動するとともに、実際に第１カメラ８ａにより撮影されている第２の第１アライメントマーク１０１ｂがシリコン基板２の移動に伴って移動することになる。

図７における上から三段目においては、オペレータによる操作部２４の操作により、第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置が、また、第２の第１アライメントマーク１０１ｂの位置と第２の第２アライメントマーク１０２ｂの位置が整合しつつある状態を示している。この状態においても、第１カメラ８ａにより撮影し画像記憶部２６に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置と、第１カメラ８ａにより撮影されている実際の第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像の第２表示部９ｂにおける表示位置とが移動を続ける。

そして、図７における上から四段目に示すように、第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置が完全に整合し、かつ、第２の第１アライメントマーク１０１ｂの位置と第２の第２アライメントマーク１０２ｂの位置が完全に整合すれば、シリコン基板２とマスク基板３との位置決めが終了する。図８(ｂ)は、このような状態において、第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを拡大して表示したものである。

以上の工程によりシリコン基板２とマスク基板３との位置決めが完了するが、第１表示部９ａに表示された第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像は、仮想的なものである。このため、再度、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置を確認するようにしてもよい。

この場合においては、図５において実線で示すように、第１カメラ８ａおよび第２カメラ８ｂからなる撮影部８を、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとを撮影可能な第１の位置に、再度、移動させる。そして、第１カメラ８ａにより第１の第１アライメントマーク１０１ａを撮影するとともに、第２カメラ８ｂにより第１の第２アライメントマーク１０２ａを撮影する。撮影された第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像と第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とは、第１表示部９ａに表示される。

このときに、図８に示す場合と同様、第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａとの位置が完全に整合していれば、確認作業は終了する。一方、このときに、第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置とが整合していなかった場合には、オペレータが第１表示部９ａおよび第２表示部９ｂを確認しながら、再度、操作部２４におけるスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を操作することにより、支持部材１１を介してシリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させる。

このときにも、移動検出部２３が、支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出する。このシリコン基板２の移動方向および移動量の検出には、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３への駆動パルス量が利用される。そして、制御部２０における画像処理部２１は、移動検出部２３により検出されたシリコン基板２の移動方向および移動量、ならびに、撮影時の第１カメラ８ａの位置に基づいて、第１カメラ８ａにより撮影し画像記憶部２６に記憶した第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像の第２表示部９ｂにおける表示位置を、シリコン基板２の移動に同期させて移動させる。なお、シリコン基板２の移動に伴い、第１カメラ８ａにより撮影されている第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置も、移動することになる。すなわち、このときには、第１カメラ８ａにより撮影し画像記憶部２６に記憶した第２の第１アライメントマーク１０１ｂの画像が画像処理部２１の作用により移動するとともに、実際に第１カメラ８ａにより撮影されている第１の第１アライメントマーク１０１ａがシリコン基板２の移動に伴って移動することになる。

そして、第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置と第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置が完全に整合し、かつ、第２の第１アライメントマーク１０１ｂの位置と第２の第２アライメントマーク１０２ｂの位置が完全に整合すれば、再確認後のシリコン基板２とマスク基板３との位置決めが終了する。なお、必要に応じ、上記の動作をさらに繰り返してもよい。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２実施形態に係る基板の位置決め装置において、撮影部８を構成する単一のカメラ（以下、撮像部８を構成するカメラをカメラ８とも呼称する)により第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。

この実施形態においては、非透光性のシリコン基板２の上面に形成された一対の第１アライメントマーク１０１ａ、１０１ｂと透光性のマスク基板３の下面に形成された一対の第２アライメントマーク１０２ａ、１０２ｂとを、単一のカメラ８により撮影する構成を有する。そして、カメラ８が透光性のマスク基板３の下面に形成された一対の第２アライメントマーク１０２ａ、１０２ｂを撮影するときには、カメラ８は図９において実線または二点鎖線で示す高さ位置に配置され、非透光性のシリコン基板２の上面に形成された一対の第１アライメントマーク１０１ａ、１０１ｂを撮影するときには、カメラ８は図９において一点鎖線で示す高さ位置に配置される。そして、それぞれの高さ位置で撮影した第１アライメントマーク１０１ａ、１０１ｂおよび第２アライメントマーク１０２ａ、１０２ｂの画像は、制御部２０における画像記憶部２６に記憶される。

この実施形態においては、第２の第２アライメントマーク１０２ｂについては、画像記憶部２６に記憶された画像が利用される。この第２の第２アライメントマーク１０２ｂの画像の第２表示部９ｂ中の位置は、常に、固定されている。その他の構成および位置決め工程については、上述した第１実施形態と同様である。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第３実施形態に係る基板の位置決め装置において、撮影部８を構成する単一のカメラ８より第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２を撮影する状態を示す模式図である。

この実施形態においては、上述した第１、第２実施形態とは異なり、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａを、また、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを、カメラ８により同時に撮影する構成を採用している。カメラ８における光学系の焦点深度が深い場合や、シリコン基板２とマスク基板３とが近接している場合においては、このように、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａを、また、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを同時に撮影することが可能となる。

図１１は、この第３実施形態において、シリコン基板２に形成されている第１アライメントマーク１０１と、マスク基板３に形成されている第２アライメントマーク１０２の平面図である。また、図１２は、第３実施形態において、シリコン基板２とマスク基板３とを位置決めするときに第１表示部９ａに表示される第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａ等の移動の様子を示す説明図である。

この第３実施形態においては、マスク基板３に形成されている第２アライメントマーク１０２として、例えば、矩形状のマークを採用している。なお、第２アライメントマーク１０２の形状は、このような形状に限定されるものではない。

この第３実施形態においては、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａを、また、第２の第１アライメントマーク１０１ｂと第２の第２アライメントマーク１０２ｂとを、カメラ８により同時に撮影する構成であることから、上述した実施形態のように、シリコン基板２に移動に伴って、第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像だけを移動させることは不可能であり、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像が同時に移動することになる。

このため、この第３実施形態においては、図１２(ａ)に示すように、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとを同時に撮影した画像に対して、第１の第２アライメントマーク１０２ａの中心を示す標線１０３を、制御部２０における画像処理部２１が形成する。この標線１０３は、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとを同時に撮影した画像が移動しても、移動しないものとなっている。

この第３実施形態においては、上述した実施形態と同様、オペレータが操作部２４におけるスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を操作することにより、支持部材１１を介してシリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させたときに、移動検出部２３が支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出し、画像処理部２１が移動検出部２３により検出されたシリコン基板２の移動方向および移動量、ならびに、撮影時のカメラ８の位置に基づいて、カメラ８により撮影し画像記憶部２６に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置を、シリコン基板２の移動に同期させて移動させる。

そして、図１２(ｂ)に示すように、第１表示部９ａに表示された標線１０３と、同時に移動する第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像における第１の第１アライメントマーク１０１ａとが整合するように、シリコン基板２を移動させて位置決めを実行する。他の構成は、上述した第１、第２実施形態と同様である。

なお、この第３実施形態において、標線１０３を表示する代わりに、最初に撮影した第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像と、移動後の第１の第１アライメントマーク１０１ａの画像を整合させることにより、シリコン基板２とマスク基板３との位置決めを実行することも可能である。図１３は、このような実施形態において、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとの位置決め動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、第１アライメントマーク１０１および第２アライメントマーク１０２として、図３に示す第１実施形態に使用したものと同様の形状を有するものを使用している。

この実施形態においても、最初に、図１３（ａ）に示すように、第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａとを同時に撮影する。この画像は、制御部２０におおける画像記憶部２６に記憶される。そして、上述した実施形態と同様、オペレータが操作部２４におけるスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を操作することにより、支持部材１１を介してシリコン基板２をＸ、Ｙ、θ方向に移動させたときに、移動検出部２３が支持部材１１により支持されたシリコン基板２の移動方向および移動量を検出し、画像処理部２１が移動検出部２３により検出されたシリコン基板２の移動方向および移動量、ならびに、撮影時のカメラ８の位置に基づいて、カメラ８により撮影し画像記憶部２６に記憶した第１の第１アライメントマーク１０１ａおよび第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像の第１表示部９ａにおける表示位置を、シリコン基板２の移動に同期させて移動させる。

このときに、画像処理部２１は、図１３（ｃ）に示すように、第１表示部９ａに対して、最初に撮影された第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像と、移動後の第１の第１アライメントマーク１０１ａと第１の第２アライメントマーク１０２ａの画像とを、重ね合わせて表示する。そして、オペレータは、最初に撮影された第１の第２アライメントマーク１０２ａの位置と、移動後の第１の第１アライメントマーク１０１ａの位置とを整合させることにより、シリコン基板２の位置決めを行う。このような構成を採用することにより、標線１０３の表示を省略することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、マスク基板３に対してシリコン基板２を移動させているが、シリコン基板２を固定しマスク基板３を移動させるようにしてもよい。また、この発明に係る第１基板および第２基板としては、シリコン基板２やマスク基板３以外の基板を使用してもよい。

また、上述した実施形態においては、シリコン基板２に対して一対の第１アライメントマーク１０１を形成するとともに、マスク基板３に対して一対の第２アライメントマークを形成しているが、各基板の角の部分等をアライメントマークの一部または全部として使用してもよい。

１コリメートミラー
２シリコン基板
３マスク基板
４光源
５集光ミラー
６ダイクロイックミラー
７フライアイレンズ
８撮影部
８ａ第１カメラ
８ｂ第２カメラ
９表示部
９ａ第１表示部
９ｂ第２表示部
１１支持部材
１２支持部材
１３基部
１４回転部
２０制御部
２１画像処理部
２２基板移動機構
２３移動検出部
２４操作部
２５撮影部移動機構
２６画像記憶部
１０１第１アライメントマーク
１０１ａ第１の第１アライメントマーク
１０１ｂ第２の第１アライメントマーク
１０２第２アライメントマーク
１０２ａ第１の第２アライメントマーク
１０２ｂ第２の第２アライメントマーク
１０３標線

Claims

第１の第１アライメントマークおよび第２の第１アライメントマークが形成された第１基板と、第１の第２アライメントマークおよび第２の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、前記第１の第１アライメントマークの位置と前記第１の第２アライメントマークの位置とを整合させるとともに、前記第２の第１アライメントマークの位置と前記第２の第２アライメントマークの位置とを整合させることにより、位置決めするための基板の位置決め方法であって、
前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影するための撮影部を、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影可能な第１の位置に移動させる第１撮影部移動工程と、
前記撮影部により、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影する第１撮影工程と、
前記撮影部を、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影可能な第２の位置に移動させる第２撮影部移動工程と、
前記撮影部により、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影する第２撮影工程と、
前記第１撮影工程で撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示するとともに、前記第２撮影工程で撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示する表示工程と、
前記第１基板を移動させるとともに、前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第１撮影工程で撮影された前記第１の第１アライメントマークの画像を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる第１アライメントマーク画像移動工程と、
を含むことを特徴とする基板の位置決め方法。
請求項１に記載の基板の位置決め方法において、
前記撮影部を、前記第２の位置から、再度、前記第１の位置に移動させる第３撮影部移動工程と、
前記撮影部により、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影する第３撮影工程と、
前記第２撮影工程で撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示するとともに、前記第３撮影工程で撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示する表示工程と、
前記第１基板を移動させるとともに、前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第２撮影工程で撮影された前記第２の第１アライメントマークの画像を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる第２アライメントマーク画像移動工程と、
をさらに含む基板の位置決め方法。
第１の第１アライメントマークおよび第２の第１アライメントマークが形成された第１基板と、第１の第２アライメントマークおよび第２の第２アライメントマークが形成された第２基板とを、前記第１の第１アライメントマークの位置と前記第１の第２アライメントマークの位置とを整合させるとともに、前記第２の第１アライメントマークの位置と前記第２の第２アライメントマークの位置とを整合させることにより、位置決めするための基板の位置決め装置であって、
前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影するための撮影部と、
前記撮影部を、前記第１の第１アライメントマークと前記第１の第２アライメントマークとを撮影可能な第１の位置と、前記第２の第１アライメントマークと前記第２の第２アライメントマークとを撮影可能な第２の位置との間で移動させる撮影部移動機構と、
前記撮影部により撮影した前記第１の第１アライメントマークおよび前記第１の第２アライメントマークの画像を表示する第１表示部と、
前記撮影部により撮影した前記第２の第１アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークの画像を表示する第２表示部と、
前記第１基板を移動させる基板移動機構と、
前記基板移動機構による前記第１基板の移動方向および移動量を検出する移動検出部と、
前記移動検出部により検出した前記第１基板の移動方向および移動量に基づいて、前記第１表示部に表示された前記第１の第１アライメントマークの画像の表示位置を、前記第１基板の移動に同期させて移動させる画像処理部と、
を備えたことを特徴とする基板の位置決め装置。
請求項３に記載の基板の位置決め装置において、
前記撮影部は、前記第１基板側から前記第１の第１アライメントマークおよび前記第２の第１アライメントマークを撮影する第１カメラと、前記第２基板側から前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影する第２カメラとを備える基板の位置決め装置。
請求項３に記載の基板の位置決め装置において、
前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方は透光性を有し、
前記撮影部は、前記第１基板と前記第２基板のうちの透光性を有する基板側から前記第１の第１アライメントマーク、前記第２の第１アライメントマーク、前記第１の第２アライメントマークおよび前記第２の第２アライメントマークを撮影する基板の位置決め装置。