JPS63286809A - 基板露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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・ｌ１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
ために微小間隙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１ユ下方向の移動機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δ−１光学系に固定され
た静電界は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ｔｉＪＪ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、基板チャラクト、に載置されていて、先
の平行出し機構は、基板をて′ｌ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
好うものである。

［解決しようとする問題点コ 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ｒ回路、電極等が形成されている
ことが多く、シかも透光性を打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１−、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）＾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市確
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−１−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
出力信号を人力とし、この人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り段とを備えていて、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１１シ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−１−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
、濃淡パターンの信りの強弱に影響されずに２つの濃淡
パターンとそれぞれそ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１−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、Ｘ１Ｙ１Ｚの各方向に移動する
ＸＹＺステージと一体化され、表面が・＋１面状の基板
チャックであり、この−ヒ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、１ｌｉｌ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−１−上移動させるモータ３１に支持され
、モータ３１を介してチャック載置台２ＬＬに置かれ、
チャック載置台２１が上下移動するこ乏により、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１
３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、白色光りが照射され、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Ｓ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−１−１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１
２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］−，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１５　ａ　ｓ　
　ミラー１５ｂ、ハーフミラ−１５ｃ、結像レンズ１５
ｄ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ｋ
ｌＪ測光学系１５の各部と受光部１９とは、それぞれ一
体向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、４１Ｘ１４画素の二次元のＣＯＤイメージセ
ンサ、４１Ｘ１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゜１１．１．１に対応して３箇所に設けられてい
るが、これら各反射マーク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つは弔に対物レンズ１５ａ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との平杼出しを行うためであ
って、す１．なる位置決めだけのときには、１点の焦点
合わせて十分である。

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１６　ａ、　　１６　
ｂ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ｌｅｅ
、ＩＥ３ｂにより−Ｐ行ビームにされて、パターン板１
７を照明する。パターン板１７の両面−１−の濃淡縞パ
ターンは、レンズ１６ａ１ハーフミラ−１５ｃ、ミラー
１５ｂ、そして対物レンズ１５ａを介して被露光基板１
２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−１７及び対物レンズ１
５ａ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ｌｅａの焦点距離、及びレンズｌｅａ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−ｔ：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１２を２方向（上ド方向）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′力方向移動させるた
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１
０の移動、その他の装置全体の制御を司る装置制御部３
２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淵部であり、１７
ｂはパターン板１７の光進行方向手前側に設けられた濃
淡縞パターンの淵部である。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を置いて淵部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３ｖｓ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と淵部のパターン幅とは等しく、はぼ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Ｉ２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Ｌｏｔ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１
２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１２
ａで示しである。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　Ｌ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、濃淡縞パターンの製部及び峡部の幅及び長さは
、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製部１７ａ
の撮像領域Ａと、手前側の濃淡縞パターンのｃＪ部１７
ｂ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ａ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２
０の撮像領域Ａ（第３図）に対応する画素の出力信号の
・１へ均値（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ＥＲ
Ｒ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１４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１ユ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。このピーク通過悄出イ
５号ＰＴは装置制御部３２に！＞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（ＩＪｉ’または下降）を停止
ト、させ、モータドライバ４６に対する抑１Ｆ−信号Ｄ
Ｅをオフし、モータドライバ４６を作動ｉｌｌ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ｌＯ
がある量だけ」二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」−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Ｐ
Ｔ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３
２は基板チャックＩＯの十、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１１−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Ｅ
ＲＲがプラス極性の時には、被露光基板１２を微小」１
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）Ｊ
Ｆ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淵部のパターンである陪パタ
ーンａ／ははっきりと結像して、その後の明パターンａ
２　　（手前濃淡縞パターン１７ｂの淵部のパターンと
先側濃淡縞パターン１７ａの淵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０より−１−となり、撮像領域Ａだけ
の平均値も同様にレベルＯより４−側となる。

−・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ａｌ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、次の先潰部パターン１７ａ
の１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−１−となり、撮
像領域Ｂだけの平均値も同様にレベルＯより−１−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０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１７　ａ、
　　１７　ｂ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、表裏量濃淡ハ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０に一致する。

ところで、この実施例では基板チャックｌＯ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の表面文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ｌｌ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
ｉｔを設けるものに限定されるものではない。

°　以１−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１
３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、ＩＩＪ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＼１１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ｌＯ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（、）−′Ｆ
力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ｌＯ側を固定にしてマスク１３側を
１−上移動するようにしてもよく、これらがともに１−
上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ＩＩＪ　ｆｌｔｌｌ光学系１５の位置をマスク１
３の反射マーク１４の１・１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１
５の位置を移動して、基板チャック１０の反射マーク１
１の−１一部で前記基準位置からある位置Ｈ／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杼ったときに、マスク１３と被露
光基板１２との距！Ｓは、被露光基板１２の厚さをλと
すると、５＝Ｈ２−Ｈｌ−λで与えられる。なお、厚さ
λ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λ分だけ引き算しておくことで、従
来と同様な位置決めを杼えば済む。

ところで、この実施例では、基板チャック１０に対して
３点で焦点合わせを好っているので、マスク１３側が水
車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１テ出しを杼うに当たり、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１−１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。設は方の一例とし
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１
０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９３１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
Ｌ前中央に設け、かつ反射マーク１１．！＝ｆｆｌ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、Ｅ上移動して焦点制
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１１に降ドさせる。なお、このときの所定ｒｌに
は、前記被露光基板１２の厚さヌ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１
２の位置決めと同時に平行出しが行えることになる。

以１−説明してきたが、基板チャックＬ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（、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か相
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−・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−・部は、
ソフトウェ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
ターンの形吠、種類によらない。なお、濃淡とは、弔に
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。

「発明の効果コ 以」−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
れぞれそ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、一方がたとえ反射ヰζ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。

【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！１１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、１Ｂ・・・ミラー、１７・・・ハーフ
ミラ−１１８・・・結像レンズ、１９・・・受光ｒ’ｌ
＜、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （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
   スクにそれぞれに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。
2. （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。