JPH0677097B2

JPH0677097B2 - 基板露光装置

Info

Publication number: JPH0677097B2
Application number: JP62121095A
Authority: JP
Inventors: 健二愛甲; 秀邦杉本
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPS63286809A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、基板露光装置に関し、詳しくはマスクと露
光対象となる透光性のある基板との位置決めが容易な基
板露光装置に関する。

［従来の技術］従来、密着或いは近接露光する基板の露光装置は、露光
部にマスクと基板との平行出しのための機構を有してい
て、露光に先立ってマスクと基板とを平行出しして、こ
れらの間隔を所定の密着状態或いは近接状態に保つため
に微小間隔に位置付けた後に露光が行われる。

この場合、マスクと基板との位置決めとして行われる間
隔の調整は、観測光学系の移動とその焦点をマスク及び
基板のそれぞれの表面に合わせることで行われ、観測光
学系の上下方向の移動量に応じてマスクに対する基板の
距離が設定される。

焦点合わせの仕方としては、観測光学系に固定された静
電容量変位計の容量値を電気的に検出するものとか、イ
メージセンサにより反射パターンのコントラストを見る
もの等により観測光学系とマスク及び基板の表面との焦
点ずれ量をそれぞれ検出し、この検出信号に従い基板を
それぞれ観測光学系の光軸方向に微小移動させることに
よる。

なお、基板は、基板チャック上に載置されていて、先の
平行出し機構は、基板を負圧吸着などの方法により保持
した基板チャックの傾きを調整することによって行うも
のである。

［解決しようとする問題点］反射パターンのコントラストを検出し、その反射面の位
置を認識する従来の投影反射方式にあっては、基板に反
射マークが必要となるが、露光対象となる基板が透光性
のものである場合には、反射マークを設けられない場合
がある。特に、多数の薄膜トランジスタが高密度に形成
されるアクティブ型液晶ディスプレイパネル用の基板は
じめとして各種の光透過形の基板、その他のガラス基
板，透光性のプラスチック基板等に対して露光する場合
では、その表面に各種の電子回路、電極等が形成されて
いることが多く、しかも透光性を有することが条件とな
るために反射マークを設ける領域がなく、実際上、マー
クを設けられないか、反射マークの領域及び大きさが制
限されて、十分な精度で位置決めできない欠点がある。

また、反射マークが全く設けられない場合には、従来、
透光性基板の表面或いは底面の反射面を利用して位置決
めが行われているが、その反射率が大きくないために、
十分な撮像信号が得られず、このような場合でも適確な
位置決めはできない。

したがって、この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、透光性の被露光基板とマスクとの位置決めが容易な
基板露光装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するためのこの発明の基板露光装置にお
ける手段は、所定の厚さを有する透光性の被露光基板が
載置され、これを保持する平面状のチャックと、被露光
基板及びマスクをそれぞれ観測する観測光学系と、この
観測光学系に対して固定された投影光学系と、この投影
光学系の光軸上にあってその両面にそれぞれ濃淡パター
ンを有する透光性の板と、投影光学系によって被露光基
板及びマスクにそれぞれに投影された濃淡パターンを受
像するイメージセンサと、このイメージセンサの出力信
号を入力とし、この入力信号に応じて被露光基板及びマ
スクと観測光学系との間隔をそれぞれ相対的に移動させ
るための駆動手段とを備えていて、マスクには反射マー
クが設けられ、被露光基板の表面若しくは裏面と反射マ
ークとにそれぞれ投影された透光性の板の両面の濃淡パ
ターンの平均的なコントラスト値がほぼ等しくなるよう
に被露光基板及びマスクのそれぞれと観測光学系とをそ
れぞれ相対的に移動させて、被露光基板とマスクとを焦
点合わせするものである。

［作用］このように投影光学系の光軸上にあってその表面両側に
それぞれ濃淡パターンを有する透光性の板を設けて、投
影光学系によって被露光基板及びマスクにそれぞれに投
影された濃淡パターンをイメージセンサで受像して、被
露光基板の表面若しくは裏面と反射マークとにそれぞれ
投影された濃淡パターンの平均的なコントラスト値がほ
ぼ等しくなるように被露光基板及びマスクのそれぞれと
観測光学系とをそれぞれ相対的に移動させて被露光基板
とマスクとの焦点合わせをするようにしているので、濃
淡パターンの信号の強弱に影響されずに２つの濃淡パタ
ーンとそれぞれの平均的なコントラストを得て、これら
が等しい位置に対して焦点合わせができる。

その結果、一方がたとえ反射率が大きくない透光性の基
板であっても焦点合わせが容易にでき、精度のよい位置
決めができる。

［実施例］以下、図面を参照し、この発明の一実施例について説明
する。

第１図は、この発明の基板露光装置を適用した透光性の
ある基板露光装置の概要図であり、第２図（ａ）は、そ
のパターン板上のフォーカス用パターンを被露光基板に
対応付けて示した説明図、第２図（ｂ）は、そのパター
ン板とパターンとの関係の説明図、第３図は、そのイメ
ージセンサの説明図、第４図は、そのフォーカス制御回
路のブロック図、第５図は、透光性の被露光基板とマス
クとの位置決め状態の説明図、第６図は、その焦点合わ
せの状態を説明図、そして第７図は、その位置決め処理
の流れ図である。なお、各図において同等のものは同一
の符号で示す。

第１図において10はＸ、Ｙ、Ｚの各方向に移動するXYZ
ステージと一体化され、表面が平面状の基板チャックで
あり、この上に露光対象である透光性の被露光基板12が
負圧吸着などによって平坦な状態で固定される。そし
て、基板チャック10には、その表面に３個の反射マーク
11が設けられていて、その図面左右両側に位置する反射
マーク11,11は、前後方向の中央に位置するように配置
され、その図面正面後方に位置する反射マーク11は、左
右方向の中央に位置するように配置されている。

基板チャック10は、フォーカシングするための駆動機構
として微小上下移動させるモータ31に支持され、モータ
31を介してチャック載置台21上に置かれ、チャック載置
台21が上下移動することにより、焦点合わせとチャック
移動台21の移動位置とによりマスク13と被露光基板12と
が所定の間隔で位置決めされる。なお、チャック載置台
21の移動機構はその下側に配置されているが図では現れ
ていない。

被露光基板12には、白色光Ｌが照射され、その反射マー
ク11での反射光が観測光学系15に受光されて、イメージ
センサ上に結像した映像信号の強度により被露光基板12
の表面と観測光学系15との位置決めが行われる。なお、
説明の都合上、第１図ではマスク13を省略しているが、
第５図に示すように、被露光基板12の上にはマスク13が
設けられている。そして、マスク13には、第５図に見る
ように反射マーク14がその底面に設けられている。

15aは、前記観測光学系15の対物レンズであり、被露光
基板12を介して基板チャック10の表面上に設けられた反
射マーク11に照射された光線からの反射光は、この観測
光学系15の対物レンズ15a、ミラー15b,ハーフミラー15
c,結像レンズ15dを経由して、観測光学系15の結像レン
ズ15dの上部に設けられた受光部19に入射する。なお、
これら観測光学系15の各部と受光部19とは、それぞれ一
体的なものとして固定された関係で構成されている。

受光部19には、イメージセンサ20が設けられていて、イ
メージセンサ20の出力信号がフォーカス制御回路30に入
力される。なお、イメージセンサ20としては、例えば、
41×14画素の二次元のCCDイメージセンサ,41×１画素の
一次元イメージセンサなどが用いられる。また図では対
物レンズ15aが３つの反射マーク11,11,11に対応して３
箇所に設けられているが、これらの各反射マーク11に対
応するように観測光学系15と受光部19とが設けられてい
る。しかし、この図では、他の２つは単に対物レンズ15
aのみ示し、こらの他の観測光学系と受光部については
省略している。なお、これら省略した観測光学系と受光
部とは前記と同様な構成である。

このように３つの観測光学系15を設けることなく、１つ
の観測光学系15をそれぞれ３点に移動するようにしても
よい。このように３点で焦点合わせをするのは、被露光
基板12とマスク13との平行出しを行うためであって、単
なる位置決めだけのときには、１点の焦点合わせで十分
である。

また、基板チャック10により被露光基板12をＸ方向及び
Ｙ方向に移動させることにより、対物レンズ15aから照
射される光に対して反射マーク11を最適な位置に移動す
ることができるが、これは、対物レンズ15aを有する観
測系15をＸ−Ｙ方向へ移動するようにしてもよい。

このような位置決め動作に関連した構成は、この発明の
要旨に直接関係しないのでその説明は割愛する。

次に、投光系16について説明する。この投光系16の部分
は観測光学系15に対して固定した関係に設けられてい
て、17は、ガラス板の両面に濃淡縞パターンが描かれた
パターン板であり、レンズ16a,16bの間に配置され、レ
ンズ16bより平行な光線を受ける。なお、16cは、照明用
光源18からの光を拡散するレンズである。なお、このよ
うな投光系16も先に説明した他の２つの観測光学系にそ
れぞれ対応して設けられている。

ここで、光源18からの光（白色光）は、レンズ16c,16b
により平行ビームにされて、パターン板17を照明する。
パターン板17の両面上の濃淡縞パターンは、レンズ16
a、ハーフミラー15c,ミラー15b,そして対物レンズ15aを
介して被露光基板12へと投影される。

そして、基板チャック10の反射マーク11が観測光学系15
の焦点に一致したときに、パターン板17の両面の濃淡縞
パターンの中間点がイメージセンサ20の表面に結像する
ように、ハーフミラー17及び対物レンズ15aとともに濃
淡縞パターンの投影光学系を構成するレンズ16aの焦点
距離、及びレンズ16aとパターン板17との間隔が調節さ
れている。

次に、基板チャック10上の反射マーク11の表面に投影さ
れたオートフォーカス用濃淡縞パターンのフォーカス制
御系について説明する。

第１図に見る30はフォーカス制御回路である。この回路
は２次元イメージセンサ20の出力信号からフォーカスエ
ラー信号を生成し、このフォーカスエラー信号に従って
焦点ずれを打ち消すように基板チャック10のフォーカス
調節用モータ31を駆動する。このモータ31は例えばピエ
ゾモータであり、焦点調整のために被露光基板12Z方向
（上下方向）に高速微動させるものである。なお、被露
光基板12を大きくＺ方向に移動させるためのモータは別
にモータ31の下側に設けられているチャック載置台21の
上下移動により行われる。そして、フォーカス制御回路
30からの信号は、基板チャック10の移動、その他の装置
全体の制御を司る装置制御部32に入力されて、その結果
に応じて次に実行すべき処理がなされる。

ここで、パターン板17の両面に設けられたオートフォー
カス用濃淡パターンは、第２図（ｂ）に見るような縞パ
ターンであって、17aはパターン板17の光進行方向先側
に設けられた濃淡縞パターンの濃部であり、17bはパタ
ーン板17の光進行方向手前側に設けられた濃淡縞パター
ンの濃部である。なお、図面左側に対応付けて示してい
るのが、光軸正面側からパターン板17の一部を見た状態
である。

この図から明らかなように、光軸方向から見た場合、パ
ターン板17の両面の濃淡縞パターンは、それぞれ、一定
間隔Ｗを置いて濃部17a,17bが交互に並ぶような関係と
なっていて、この実施例では、厚さ3mm程度のガラス板
を用い、その両面の合わせての縞パターンの間隔Ｗと濃
部のパターン幅とは等しく、ほぼ30μｍ〜70μｍ程度の
ものである。また、パターン板17では、裏面側のパター
ン17b（図面点線部）も実際に濃いパターンとして見ら
れるものである。

第２図（ａ）は、これを被露光基板12に対応付けて示し
たものであって、オートフォーカス用濃淡縞パターンと
被露光基板19上にすでに形成された回路との混同を避け
るために、この濃淡縞パターンを反射マーク11に投影し
た場合には、この濃淡縞パターンは被露光基板12の基本
格子方向であるＸ、Ｙ方向に対して約45度の角度で交差
するようにされている。この関係を明らかにするため
に、被露光基板12の縮小した輪郭を鎖線12aで示してあ
る。ここに、被露光基板12の回路パターンは大部分がＸ
方向またはＹ方向に走る。

さらに、被露光基板10上にすでに形成された回路パター
ン及び微小異物と濃淡縞パターンとの混同を避けるため
に、濃淡縞パターンの濃部及び淡部の幅及び長さは、回
路パターンや異物よりも大きく決定されている。

第３図は、２次元イメージセンサ20の視野分割の説明図
である。この図に示すように、２次元イメージセンサ20
の視野20aは先側の濃淡縞パターンの濃部17aの撮像領域
Ａと、手前側の濃淡縞パターンの濃部17bの撮像領域Ｂ
とに交互に分割して受光されるようになっている。そし
て、各撮像領域に対応の濃淡縞パターンが入るように、
パターン板17と２次元イメージセンサ20の位置が調節さ
れる。

第４図は、フォーカス制御回路30の概略ブロック図であ
る。この図において、40は２次元イメージセンサ20の撮
像領域Ａ（第３図）に対応する画素の出力信号の平均値
（または合計値）を求めるための平均値回路、42は２次
元イメージセンサ20の撮像領域Ｂに対応する画素の出力
信号の平均値（または合計値）を求めるための平均値回
路である。

44は、平均値回路40の出力信号値と平均値回路42の出力
信号値との差を求めてフォーカスエラー信号ERRを出力
する減算回路である。このフォーカスエラー信号ERRは
反射マーク11の表面に投影された前後の濃淡縞パターン
17a,17bの平均的なコントラストの差に比例する信号で
あり、その絶対値は焦点ずれ量に対応し、その極性は焦
点ずれの方向に対応する。

46はフォーカスエラー信号ERRに従って焦点調整用モー
タ31を駆動するモータドライバである。

48は反射マーク11の表面がオートフォーカスの引き込み
範囲内に入ったことを検出するために設けられたピーク
通過検出回路であり、フォーカスエラー信号ERRが所定
の閾値レベル以上のピークを通過した時にピーク通過検
出信号PTを出力する。このピーク通過検出信号PTは装置
制御部32に与えられる。装置制御部32は、ピーク通過検
出信号PTが発生すると、基板チャック10のＺ方向移動
（上昇または下降）を停止させ、モータドライバ46に対
する抑止信号DEをオフし、モータドライバ46を作動状態
にしてオートフォーカス動作を開始させる。

すなわち、ジャストフォーカス点から基板チャック10が
ある量だけ上又は下に移動すると、パターン板17の両面
の一方の濃淡縞パターンの結像面がイメージセンサ20の
表面に一致し、平均値回路40又は平均値回路42の一方の
撮像信号の平均値出力信号値（若しくは合計値，すなわ
ち平均的コントラスト値）が最大となり、前側又は後ろ
の他方の濃淡縞パターンの撮像信号の平均値（若しくは
合計値，すなわち平均的コントラスト値）はほぼゼロに
なる。

このオートフォーカス動作次のような手順で行われる。
まず、装置制御部32の制御により、基板チャック10が上
昇駆動され、被露光基板12は徐々に上昇する。そして、
ジャストフォーカス点に近づくとフォーカスエラー信号
ERRがプラス側のピークまで増加し、その直後にピーク
通過検出回路48からピーク通過検出信号PTが出る。すな
わち、オートフォーカスの引き込み範囲内に反射マーク
11の表面が入ったということである。

このピーク通過検出信号PTに応答して、装置制御部32は
基板チャック10の上昇駆動を停止するとともに、抑止信
号DE（これまでオン状態であった）をオフすることによ
りモータドライバ46を作動させる。

ここで、抑止信号DEのオフすると、フォーカス制御回路
30が作動を開始する。フォーカスエラー信号ERRがプラ
ス極性の時には、被露光基板12を微小上昇させる方向に
フォーカス調整用モータ31がモータドライバ46によって
駆動される。逆にフォーカスエラー信号ERRがマイナス
極性の時には、被露光基板12を下降させる方向にモータ
31はモータドライバ46により駆動される。このようにし
て、フォーカスエラー信号ERRをほぼゼロに保つように
被露光基板12の高さが微調整される。

第６図は、このような焦点合わせの状態とイメージセン
サ20に結像された像の信号レベルとの関係を示してい
て、同図の（ａ）に右側に示すように観測光学系15の対
物レンズ15aがジャストフォーカス点（合焦点）JFより
上にあるときには、イメージセンサ20の表面には手前側
の濃淡縞パターン17bが結像して（ａ）の左側に示すよ
うに手前にある濃部のパターンである暗パターン板a₁は
はっきりと結像して、その後の明パターンa₂（手前濃淡
縞パターン17bの濃部のパターンと先側濃淡縞パターン1
7aの濃部のパターンとの間の間隔部分に対応）では光が
照射され、次の先濃淡縞パターン17aの部分はぼやけて
中間的な明度のパターンa₃として現れる。そして次に明
パターンa₄が得られる信号となる。その結果、そのコン
トラストの全体の平均値は、中央のレベルＯより上とな
り、撮像領域Ａだけの平均値も同様にレベルＯより上側
となる。

一方、対物レンズ15aがジャストフォーカス点JFより下
にあるときには、イメージセンサ20の表面には先側の濃
淡縞パターン17aが結像して（ｃ）の左側に示すように
手前にある濃淡縞パターン17bの暗パターンa₁はぼやけ
て中間的な値となり、その後の明パターンa₂では光が照
射され、次の先濃部パターン17aの濃部パターン部分は
はっきりとした結像が得られ、暗パターンa₃となる。そ
の結果、そのコントラストの全体の平均値は、中央のレ
ベルＯより上となり、撮像領域Ｂだけの平均値も同様に
レベルＯより上側となる。

そして、対物レンズ15aがジャストフォーカス点JFに一
致したときには、イメージセンサ20の表面には手前側の
縞パターン17aと先の縞パターン17bとが均等に結像して
（ｂ）に示すような信号となり、そのコントラストの平
均値は、中央のレベルＯに一致する。

すなわち、ジャストフォーカス点では、前後の濃淡縞パ
ターンの中間点がイメージセンサ20の表面に結像される
ため、前後の濃淡縞パターンはいずれも淡い像としてイ
メージセンサ20の表面に投影され、パターン板17の表裏
に設けられたそれぞれの濃淡パターン17a,17bの平均的
なコントラストの比はほぼ１になる。

このそれぞれの平均的なコントラストの比が１となると
き、すなわち濃淡パターンの平均的なコントラスト値が
ほぼ等しくなるとき、減算回路44のERR信号はゼロであ
り、そのとき、表裏量濃淡パターンの合計したコントラ
ストの平均値が中央のレベルＯに一致する。

ところで、この実施例では基板チャック10の反射マーク
11を利用しているが、被露光基板12の表面又は裏面を反
射面としてイメージセンサ20に結像させてもこのような
検出関係は変わらない。したがって、フォーカス制御
は、被露光基板12の表面又は裏面によって行われてもよ
いが、よりよい実施例としてここでは基板チャック10に
反射マーク11を用いたものの例を挙げている。すなわ
ち、この発明は、基板チャック10に反射マーク11を設け
るものに限定されるものではない。

以上は、基板チャック10上の反射マーク11についてのオ
ートフォーカス制御についてのものであるが、マスク13
のオートフォーカス制御は、通常、マスク13が固定とな
っているために、第５図に見るマスク13の底面に設けら
れら反射マーク14に観測光学系15側を位置合わせするも
のであり、観測光学系15側を上下移動して前記基板チャ
ック10の焦点合わせと同様な制御により行われる。これ
らは相対的にどちらを移動するかだけであり、焦点合わ
せにおける実質的な相違はない。

マスク13はマスクホルダー14aに固定されて、マスク13
側は固定状態で水平に支持されるようになっているが、
観測光学系15側ではなく、マスク13側を微小移動して基
板チャック10と同様な焦点合わせをする場合には、フォ
ーカス制御回路30がマスクホルダー14aの位置を調整す
るようにでき、そのためにマスクフォーカス調節用モー
タ33を設けて基板チャック10を駆動する。このモータ33
も同様にピエゾモータであり、焦点調整のためにマスク
13をＺ方向（上下方向）に高速微動させるものである。

次に、マスク13と被露光基板12との間隔制御について説
明すると、マスク13側が固定であるとすると、マスク13
に対しては単に反射マーク14にて焦点合わせをした後、
その位置から観測光学系15を所定距離下へ移動して基板
チャック10の反射マーク11により焦点合わせすればよ
い。なお、この場合、被露光基板12の厚さは、既知であ
るので、その分だけ移動距離に加えて多くしておく。

一方、基板チャック10側を固定にしてマスク13側を上下
移動するようにしてもよく、これらがともに上下移動す
るものであってもよい。

マスク13が移動可能であれば、第５図見るように、マス
ク13を位置合わせするときには、対物レンズ15aを含む
観測光学系15の位置をマスク13の反射マーク14の上部へ
と移動させて、設定されている基準位置からある位置H₂
に対物レンズ15aを位置決めしてマスク13に対してマス
ク13の焦点合わせし、次に、対物レンズ15aを含めて観
測光学系15の位置を移動して、基板チャック10の反射マ
ーク11の上部で前記基準位置からある位置H₁に対物レン
ズ15aを位置決めして基板チャック10の焦点合わせをす
る。

このような位置決めを行ったときに、マスク13と被露光
基板12との距離Ｓは、被露光基板12の厚さをｌとする
と、Ｓ＝H₂−H₁−ｌで与えられる。なお、厚さｌは、既
知であるので、あらかじめ位置決め処理のとき、高さH₂
から厚さｌ分だけ引き算しておくことで、従来と同様な
位置決めを行えば済む。

ところで、この実施例では、基板チャック10に対して３
点で焦点合わせを行っているので、マスク13側が水平又
は所定の平面状態で固定されて取付されていれば、それ
ぞれの位置で焦点合わせをすることで、同時にマスク13
に対して被露光基板12との平行出しができる。この平行
出しを行うに当たり、マスク側も移動可能であれば、マ
スク13側にも両側を含め３点に反射マークを設けるとよ
い。なお、前記実施例では、焦点合わせとしてモータ31
を基板チャック10のほぼ中央部に設けているが、これは
説明上１つとして説明したが、前記の３点における焦点
合わせと平行出しとを行う場合には、それぞれの位置が
調整できるように、複数箇所にモータ31をそれぞれ設け
ることになる。設け方の一例としては、３つの各反射マ
ーク11に対応してそれぞれの位置にモータ31を３個設け
てもよいし、基板チャック10の四隅に設けてもよい。要
するに被露光基板12の傾斜が調整できるように複数箇所
にモータ31が設けられていればよく、これら複数のモー
タ31を駆動して高さを調整することでマスク13に対する
被露光基板12の平行出しができる。

次に、複数箇所のモータ31を設けて被露光基板12の平行
出しと位置決めとを同時に行う装置制御部32の処理につ
いて第７図に従って説明する。なお、この場合、マスク
13側にも基板チャック10に対応して３点に反射マーク14
を設ける。その位置としては、左右両側の手前中央に設
け、かつ反射マーク11と重ならない位置であり、かつ３
つの観測光学系15に対応するように配置される。

ここで、３つの観測光学系15を上下移動して焦点制御を
し、これらを並行に処理して、まず、マスク13の３つの
各反射マーク14で焦点合わせをするのが、ステップ〜
であり、それぞれ３点で焦点合わせが完了した時点で
ステップでそれぞれの光学観測系15（その対物レンズ
15a）を位置決めに対応する位置から同時に所定量降下
させる。なお、このときの所定量には、前記被露光基板
12の厚さｌが加えられた値である。

次にステップ〜にて基板チャック10の３点の反射マ
ーク11により焦点合わせを行い、そのステップにて基
板チャック10を上昇又は下降し、傾斜調整をして平行出
しと同時に所定間隔に位置決めをする。

このような処理によりマスク13に対して被露光基板12の
位置決めと同時に平行出しが行えることになる。

以上説明してきたが、基板チャック上のマークは、焦点
合わせに都合のよい位置に設けることができ、その位置
は自由である。特に、１点で焦点合わせをしようとする
場合には、基板チャックの中央位置を選択することがで
き、１点でも精度のよい位置決めが可能である。

実施例の第４図では、パターン板の表裏の各濃淡パター
ンのコントラストが等しくなるように制御するために、
減算回路を用いているが、これは、信号全体の平均値が
所定のレベル（実施例ではレベルＯに対応するものであ
る）になるようにコンパレータを用いて制御してもよ
く、他の種々の制御回路を用いることができる。

実施例では、マスク固定の場合とマスク焦点合わせでき
る移動の場合等を示しているが、マスクか基板かいずれ
か一方が移動可能であればよく、焦点合わせは、双方と
も観測光学系を移動してもよい。要するに、焦点合わせ
においては、観測光学系とマスク及び基板チャックが相
対的に微小移動できればよい。また、マスクと基板チャ
ックとの距離についてはいずれか一方が移動可能であれ
ばよく、特に、近接又は密着露光において、透光性の被
露光基板に対し所定距離離してマスクを重ねて位置合わ
せができる。

実施例におけるフォーカス制御回路の機能の一部は、ソ
フトウエアによって実現してもよい。

また、オートフォーカス用濃淡パターンのパターン形態
などを適宜変形してもよく、オートフォーカス用２次元
イメージセンサは、前記CCDイメージセンサ以外のもの
を用いてもよい。さらに、受光部は、このようなイメー
ジセンサによるものに限定されるものではない。

実施例では、ガラス板等の透光性の両側に濃淡パターン
があるものを例に上げているが、これは２枚の板にそれ
ぞれ濃淡パターンが設けられていてもよく、また、この
よな濃淡パターンに限定されるものはなく、種々のパタ
ーンにより焦点合わせは可能である。したがって、パタ
ーンの形状、種類によらない。なお、濃淡とは、単に黒
のパターンが透明な板に描かれた場合も含むものであ
る。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、この発明にあっては、
投影光学系の光軸上にあってその表面両側にそれぞれ濃
淡パターンを有する透光性の板を設けて、投影光学系に
よって被露光基板及びマスクにそれぞれに投影された濃
淡パターンをイメージセンサで受像して、被露光基板の
表面若しくは裏面と反射マークとにそれぞれ投影された
濃淡パターンの平均的なコントラスト値がほぼ等しくな
るように被露光基板及びマスクのそれぞれと観測光学系
とをそれぞれ相対的に移動させて被露光基板とマスクと
の焦点合わせをするようにしているので、濃淡パターン
の信号の強弱に影響されずに２つの濃淡パターンとそれ
ぞれの平均的なコントラストを得て、これらが等しい位
置に対して焦点合わせができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の基板露光装置を適用した透光性の
ある基板露光装置の概要図、第２図（ａ）は、そのパタ
ーン板上のフォーカス用パターンを被露光基板に対応付
けて示した説明図、第２図（ｂ）は、そのパターン板と
パターンとの関係の説明図、第３図は、そのイメージセ
ンサの説明図、第４図は、そのフォーカス制御回路のブ
ロック図、第５図は、透光性の被露光基板とマスクとの
位置決め状態の説明図、第６図は、その焦点合わせの状
態を説明図、第７図は、その位置決め処理の流れ図であ
る。 10…基板チャック、11,14…反射マーク、 12…被露光基板、13…マスク、 15a…対物レンズ、16…ミラー、 17…ハーフミラー、18…結像レンズ、 19…受光部、20…イメージセンサ、 17…パターン板、30…フォーカス制御回路、 31,33…フォーカス調整用モータ、 32…装置制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚さを有する透光性の被露光基板に
対し所定距離離してマスクを重ねて露光する基板露光装
置において、前記被露光基板が載置され、これを保持す
る平面状のチャックと、前記被露光基板及び前記マスク
をそれぞれ観測する観測光学系と、この観測光学系に対
して固定された投影光学系と、この投影光学系の光軸上
にあってその両面にそれぞれ濃淡パターンを有する透光
性の板と、前記投影光学系によって前記被露光基板及び
前記マスクにそれぞれ投影された前記濃淡パターンを受
像するイメージセンサと、このイメージセンサの出力信
号を入力とし、この入力信号に応じて前記被露光基板及
び前記マスクと前記観測光学系との間隔をそれぞれ相対
的に移動させるための駆動手段とを備え、前記マスクに
は反射マークが設けられ、前記被露光基板の表面若しく
は裏面と前記反射マークとにそれぞれ投影された前記透
光性の板の両面の濃淡パターンの平均的なコントラスト
値がほぼ等しくなるように前記被露光基板及び前記マス
クのそれぞれと前記観測光学系とをそれぞれ相対的に移
動させて、前記被露光基板と前記マスクとを焦点合わせ
することを特徴とする基板露光装置。
【請求項２】濃淡パターンは縞パターンであり、チャッ
クの表面には反射マークが設けられ、マスクの反射マー
クはその底面に設けられ、観測光学系は前記チャックの
表面及び前記マスクをそれぞれ観測するものであり、前
記チャックの反射マーク及び前記マスクの反射マークに
それぞれ投影された前記透光性の板の両面の縞パターン
の平均的なコントラスト比がほぼ１になるように前記チ
ャック及び前記マスクのそれぞれと前記観測光学系とを
それぞれ相対的に移動させて、前記チャックと前記マス
クとを焦点合わせすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の基板露光装置。