JP6095405B2

JP6095405B2 - Alignment method

Info

Publication number: JP6095405B2
Application number: JP2013030482A
Authority: JP
Inventors: 孔木村; 裕利中尾; 智志柴
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: WO2014112512A1; JP2014138009A; KR20150088883A; JP6076098B2; CN104904002B; JP2014160744A; KR101739672B1; CN104904002A

Description

本発明はアラインメント技術に関し、特に、アラインメント時間を短くする技術に関する。 The present invention relates to an alignment technique, and more particularly to a technique for shortening the alignment time.

半導体製造工程や液晶表示装置製造工程等の微細加工を必要とする技術分野に於いて、パターニングされた薄膜を形成するために、加工対象物上に一旦薄膜を形成し、その薄膜をレジストとフォトマスクを使用してエッチングしてパターニングするフォトリソグラフ工程が行われている。 In a technical field that requires fine processing such as a semiconductor manufacturing process and a liquid crystal display device manufacturing process, in order to form a patterned thin film, a thin film is once formed on an object to be processed, and the thin film is then formed into a resist and a photo. A photolithographic process of performing patterning by etching using a mask is performed.

しかしながら、エッチングのために用いる化学物質や、レジストを剥離するための化学物質は、パターニング対象の有機薄膜や、パターニング対象の薄膜が有機薄膜上に形成されている場合には、有機薄膜にダメージを与えるため、フォトリソグラフ工程を採用することができない。 However, the chemical substance used for etching and the chemical substance for stripping the resist may damage the organic thin film when the organic thin film to be patterned or the thin film to be patterned is formed on the organic thin film. Therefore, the photolithographic process cannot be employed.

そこで成膜工程の前に、成膜対象物上にパターニングされた貫通孔を有する加工マスクを配置し、貫通孔を通過した薄膜材料の微粒子を成膜対象物の表面に到達させ、成膜対象物表面上に貫通孔のパターンに従った薄膜を形成する技術が用いられている。 Therefore, before the film formation process, a processing mask having a patterned through hole is arranged on the film formation target, and the fine particles of the thin film material that has passed through the through hole reach the surface of the film formation target to form the film formation target. A technique for forming a thin film according to a pattern of through holes on the surface of an object is used.

この貫通孔を有する加工マスクを使用する工程についても、フォトリソグラフ工程の場合と同様に、加工マスクと成膜対象物との位置合わせを行い、予め定められている相対的な位置に加工マスクと成膜対象物とを置いた状態で、成膜材料微粒子に貫通孔を通過させる必要があり、位置合わせを行うためには、加工マスクと成膜対象物とを離間させた状態で、加工マスクのアラインメントマークと成膜対象物のアラインメントマークとを撮像して、加工マスクと成膜対象物との間の位置誤差を検出し、求めた誤差がゼロになる距離と方向に、加工マスクと成膜対象物とを相対移動させていた。 As in the case of the photolithography process, the process mask and the film formation target are aligned with respect to the process using the process mask having the through-hole, and the process mask is placed at a predetermined relative position. In the state where the film formation target is placed, it is necessary to pass the through-holes through the film formation material fine particles, and in order to perform alignment, the processing mask is separated from the film formation target. The alignment mark and the alignment mark of the film formation target are imaged to detect a position error between the processing mask and the film formation target. The film object was moved relative to each other.

しかしながら、位置の誤差がゼロになるはずの距離と方向に相対移動させても、移動後に加工マスクと成膜対象物とのアラインメントマークを撮像すると、誤差がゼロになっておらず、むしろ、再度アラインメントを行わなければならない程の大きな誤差が検出される。 However, even if it is moved relative to the distance and direction where the position error should be zero, if the alignment mark between the processing mask and the film formation target is imaged after the movement, the error is not zero. A large error is detected that must be aligned.

これは、加工マスクと成膜対象物とを相対移動させる移動装置が有する機械的誤差に主として起因しており、再度検出された誤差がゼロになる距離と方向に相対移動させて誤差を検出すると、誤差は未だ大きいことが普通であり、誤差検出と相対移動を多数回数行わなければ所望精度の位置合わせを行うことができない。 This is mainly due to the mechanical error of the moving device that relatively moves the processing mask and the film formation target. When the error is detected by relatively moving in the distance and direction where the detected error becomes zero again. The error is usually still large, and alignment with desired accuracy cannot be performed unless error detection and relative movement are performed many times.

相対移動と誤差検出とを多数回数行うと、アラインメントに要する時間が長くなるし、基板と加工マスクとが離間した状態で位置合わせが行われても、基板と加工マスクとを接近させ、基板と加工マスクとを密着させようとすると、接近中に誤差が発生し、正確に位置合わせした状態で密着させることができない。 If the relative movement and error detection are performed many times, the time required for alignment becomes long, and even if alignment is performed in a state where the substrate and the processing mask are separated from each other, the substrate and the processing mask are brought close to each other. If an attempt is made to bring the processing mask into close contact, an error occurs during the approach, and it is not possible to make the contact in an accurately aligned state.

本願発明は、上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、短時間で高精度に基板と加工マスクとを接近させることができる技術を提供することにある。 The present invention has been created to solve the above-described problems of the prior art, and is to provide a technique capable of bringing a substrate and a processing mask close to each other with high accuracy in a short time.

特開２００３−３０６７６１号公報JP 2003-306761 A 特開２０１１−２３１３８４号公報JP 2011-231384 A

本発明は、基板と加工マスクとを接近させた後も、位置合わせ精度の高いアラインメント方法、アラインメント装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an alignment method and an alignment apparatus with high alignment accuracy even after a substrate and a processing mask are brought close to each other.

上記課題を解決するため、本発明は、加工マスクのマスクアラインメントマークと加工対象物の基板アラインメントマークとを同じ撮像装置で一緒に撮像し、撮像結果を得たときの前記加工マスクと前記加工対象物の相対位置と、前記加工マスクと前記加工対象物とが位置合わせがされたときの相対位置との間の誤差を求め、水平移動装置によって前記加工マスクと前記加工対象物のいずれか一方又は両方を移動させて前記誤差を小さくするアラインメント方法であって、離間した前記加工マスクと前記加工対象物との間の離間距離を短くする近接移動を行いながら、前記撮像装置を動作させて前記撮像結果を得る撮像工程と、前記撮像結果から前記誤差を求める誤差検出工程と、前記水平移動装置により、前記誤差を小さくするように、前記加工マスクと前記加工対象物とを相対移動させる移動工程と、を繰り返し行うアラインメント方法であり、前記マスクアラインメントマークには、対角場所に位置する二個のマスクアラインメントマークを含ませ、前記基板アラインメントマークには、前記対角場所に位置する二個の前記基板アラインメントマークを含ませておき、前記誤差検出工程は、前記対角場所の一方に位置する前記マスクアラインメントマークの画像中心と前記基板アラインメントマークの画像中心とのいずれか一方の中心を始点とし、他方の中心を終点とした第一の撮像ベクトルと、前記対角場所の他方に位置する前記マスクアラインメントマークの画像中心と前記基板アラインメントマークの画像中心とのいずれか一方の中心を始点とし、他方の中心を終点とした第二の撮像ベクトルとを求め、前記移動工程は、前記第一、第二の撮像ベクトルが前記マスクアラインメントマークの中心を結んだ対角線と平行であり、かつ互いの大きさが等しく向きが反対になるように前記加工マスクと前記加工対象物とを相対移動させるアラインメント方法である。
本発明はアラインメント方法であって、前記加工マスクと前記加工対象物の垂下した部分とが接触した状態で、前記加工マスクと前記加工対象物とが離間した部分に前記近接移動をさせながら、前記撮像工程と、前記誤差検出工程と、前記移動工程とを繰り返し行うアラインメント方法である。
本発明はアラインメント方法であって、前記誤差検出工程が行われた後、前記移動工程が行われる前に、相対速度を設定する速度設定工程が設けられ、前記速度設定工程では、直前の前記誤差検出工程で求めた前記誤差が、予め設定された主許容誤差量以下のときは前記相対速度はゼロに設定され、前記誤差量が前記主許容誤差量よりも大きいときは、前記相対速度は所定の値に設定され、前記移動工程は、前記相対速度の前記相対移動を開始させるアラインメント方法である。
本発明はアラインメント方法であって、前記マスクアラインメントマーク及び前記基板アラインメントマークのいずれか一方のマークは輪郭線に角部を有する形状で、他方のマークは角部の無い円形であって、前記撮像装置は前記輪郭線に角部を有する形状を有するマークに合焦されるアラインメント方法である。 In order to solve the above-described problems , the present invention provides a mask alignment mark of a machining mask and a substrate alignment mark of a workpiece to be imaged together with the same imaging apparatus, and the machining mask and the workpiece to be obtained when an imaging result is obtained. An error between a relative position of an object and a relative position when the processing mask and the processing object are aligned is obtained, and either one of the processing mask and the processing object is determined by a horizontal movement device or An alignment method for moving both of them to reduce the error, wherein the imaging device is operated while performing the proximity movement to shorten the separation distance between the processing mask and the object to be processed, and the imaging is performed. An imaging step for obtaining a result, an error detection step for obtaining the error from the imaging result, and the horizontal movement device so as to reduce the error. A moving step of relatively moving the processing mask and the workpiece are repeated lines cormorants alignment method, wherein the mask alignment mark, to include two pieces of mask alignment marks located on a diagonal location, the substrate The alignment mark includes the two substrate alignment marks located at the diagonal locations, and the error detection step includes the image center of the mask alignment mark located at one of the diagonal locations and the substrate. A first imaging vector starting from one of the centers of the alignment mark image and ending at the other center; an image center of the mask alignment mark located at the other of the diagonal locations; and the substrate alignment The center of one of the image center of the mark is the start point, and the other center is the end point. The second imaging vector is obtained, and the moving step is performed such that the first and second imaging vectors are parallel to a diagonal line connecting the centers of the mask alignment marks and are equal in size and opposite in direction. In the alignment method, the processing mask and the processing target are moved relative to each other.
The present invention is an alignment method, wherein the processing mask and the processing object are in contact with each other while the processing mask and the processing object are separated from each other while the proximity movement is performed. In this alignment method, the imaging step, the error detection step, and the movement step are repeatedly performed.
The present invention is an alignment method, wherein a speed setting step for setting a relative speed is provided after the error detection step is performed and before the moving step is performed. The relative speed is set to zero when the error obtained in the detection step is less than or equal to a preset main allowable error amount, and when the error amount is larger than the main allowable error amount, the relative speed is predetermined. The movement step is an alignment method for starting the relative movement at the relative speed.
The present invention is an alignment method, wherein one of the mask alignment mark and the substrate alignment mark has a shape having a corner on a contour line, and the other mark has a round shape without a corner, and the imaging The apparatus is an alignment method in which the outline is focused on a mark having a shape having a corner.

加工マスクと加工対象物とが接触した後も相対移動させるため、近接移動による誤差を小さくすることができる。 Since the relative movement is performed even after the machining mask and the workpiece are in contact with each other, an error due to the proximity movement can be reduced.

本発明のアラインメント装置と成膜装置を説明するための図The figure for demonstrating the alignment apparatus and film-forming apparatus of this invention 誤差速度関係を説明するためのグラフGraph to explain the error speed relationship (ａ)〜(ｃ)：撮像結果中のマスクアラインメントマークの画像と基板アラインメントマークの画像との位置関係を説明するための図(a)-(c): The figure for demonstrating the positional relationship of the image of the mask alignment mark in the imaging result, and the image of a board | substrate alignment mark (ａ)〜(ｃ)：近接移動を説明するための図(a)-(c): The figure for demonstrating proximity movement

図１の符号２は、本発明のアラインメント装置を示しており、このアラインメント装置２は、成膜装置３に設けられている。
成膜装置３は真空槽１０を有している。
アラインメント装置２は、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とを有しており、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とは真空槽１０の内部に配置されている。 Reference numeral 2 in FIG. 1 indicates an alignment apparatus of the present invention, and the alignment apparatus 2 is provided in the film forming apparatus 3.
The film forming apparatus 3 has a vacuum chamber 10.
The alignment device 2 includes a mask holding device 21 and a substrate holder 22, and the mask holding device 21 and the substrate holder 22 are disposed inside the vacuum chamber 10.

真空槽１０には真空排気装置１９が接続されており、真空槽１０の内部は真空排気されて真空雰囲気に置かれている。真空排気装置１９は継続して動作しており、真空槽１０の内部は継続して真空排気されている。マスク保持装置２１には、加工マスク３１が交換可能に配置されており、加工マスク３１の付着物の量が増加したときには、真空槽１０から搬出され、他の加工マスクがマスク保持装置２１に配置される。 A vacuum exhaust device 19 is connected to the vacuum chamber 10, and the inside of the vacuum chamber 10 is evacuated and placed in a vacuum atmosphere. The vacuum exhaust device 19 continues to operate, and the inside of the vacuum chamber 10 is continuously evacuated. In the mask holding device 21, the processing mask 31 is disposed so as to be replaceable. When the amount of deposits on the processing mask 31 increases, the processing mask 31 is unloaded from the vacuum chamber 10 and another processing mask is disposed in the mask holding device 21. Is done.

図１では、真空槽１０の内部に、加工対象物である基板３２が搬入され、基板ホルダ２２に配置されている。基板３２は、ガラス基板等の透明な基板である。
基板３２と加工マスク３１とは、基板ホルダ２２とマスク保持装置２１に、それぞれ水平にされている。 In FIG. 1, a substrate 32, which is an object to be processed, is carried into the vacuum chamber 10 and is disposed on the substrate holder 22. The substrate 32 is a transparent substrate such as a glass substrate.
The substrate 32 and the processing mask 31 are horizontally placed on the substrate holder 22 and the mask holding device 21, respectively.

基板ホルダ２２に配置された基板３２は、マスク保持装置２１に配置された加工マスク３１の上方に位置しており、基板３２と加工マスク３１とは離間されている。加工マスク３１の下方には、成膜源１１が配置されている。 The substrate 32 disposed on the substrate holder 22 is positioned above the processing mask 31 disposed on the mask holding device 21, and the substrate 32 and the processing mask 31 are separated from each other. A film forming source 11 is disposed below the processing mask 31.

成膜源１１は、この例ではスパッタリングターゲットであり、真空槽１０には、スパッタガス源１８が接続されており、スパッタガス源１８から真空槽１０内に、スパッタリングガスを導入できるようにされている。 In this example, the film forming source 11 is a sputtering target, and a sputtering gas source 18 is connected to the vacuum chamber 10 so that the sputtering gas can be introduced into the vacuum chamber 10 from the sputtering gas source 18. Yes.

加工マスク３１は金属製の板であり、その板には所定パターンの貫通孔(貫通溝を含む)３３が形成されており、マスク保持装置２１に配置された加工マスク３１の片面は、基板３２と対面し、反対側の面は成膜源１１と対面している。 The processing mask 31 is a metal plate, and a through-hole (including a through-groove) 33 having a predetermined pattern is formed on the plate. One side of the processing mask 31 disposed in the mask holding device 21 is a substrate 32. The opposite surface faces the film forming source 11.

基板３２が基板ホルダ２２に配置される際には、機械的なアラインメントがされており、加工マスク３１と基板３２とは、低精度の位置合わせが行われた状態になっている。
加工マスク３１と基板３２との間の位置合わせがされたときの位置関係に対し、機械的な位置合わせが行われた状態では、実際の相対位置の誤差は大きくなっており、従って、位置合わせの精度を高くするために、アラインメント装置２による位置合わせを行う。 When the substrate 32 is placed on the substrate holder 22, mechanical alignment is performed, and the processing mask 31 and the substrate 32 are in a state of low-precision alignment.
With respect to the positional relationship when the processing mask 31 and the substrate 32 are aligned, in the state in which the mechanical alignment is performed, the error in the actual relative position is large. In order to increase the accuracy of the alignment, alignment by the alignment device 2 is performed.

アラインメント装置２は、移動装置１４と、撮像装置１２とを有している。
撮像装置１２は、二台のカメラ１２₁、１２₂を有している。真空槽１０の、基板ホルダ２２の上方位置には、透明な窓部１５₁、１５₂が気密に形成されており、二台のカメラ１２₁、１２₂は真空槽１０の外部に配置され、窓部１５₁、１５₂を介して、真空槽１０の内部の基板ホルダ２２に配置された基板３２を撮像できるようにされている。 The alignment device 2 includes a moving device 14 and an imaging device 12.
The imaging device 12 has two cameras 12 ₁ and 12 ₂ . Transparent windows 15 ₁ and 15 ₂ are hermetically formed above the substrate holder 22 in the vacuum chamber 10, and the two cameras 12 ₁ and 12 ₂ are arranged outside the vacuum chamber 10. The substrate 32 disposed on the substrate holder 22 inside the vacuum chamber 10 can be imaged through the windows 15 ₁ and 15 ₂ .

加工マスク３１と基板３２とは、正方形又は長方形の四角形形状であり、加工マスク３１と基板３２との四隅のうち、対角場所(隣り合っていない角付近の場所)にマスクアラインメントマークと基板アラインメントマークがそれぞれ少なくとも一個ずつ設けられている。 The processing mask 31 and the substrate 32 have a square shape such as a square or a rectangle, and a mask alignment mark and a substrate alignment are arranged at diagonal positions (locations near non-adjacent corners) among the four corners of the processing mask 31 and the substrate 32. At least one mark is provided for each.

基板３２は透明であり、カメラ１２₁、１２₂は、基板３２を透過した光によって、基板３２が重なった加工マスク３１を撮像できるようになっており、二台のカメラ１２₁、１２₂は、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークが位置する対角場所が撮像範囲内に入る場所に配置されている。 The substrate 32 is transparent, and the cameras 12 ₁ and 12 ₂ can take an image of the processing mask 31 on which the substrate 32 is overlapped by the light transmitted through the substrate 32. The two cameras 12 ₁ and 12 ₂ The diagonal location where the mask alignment mark and the substrate alignment mark are located is arranged at a location within the imaging range.

機械的なアラインメントがされた状態では、同じ対角場所に位置するマスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとは近接しており、対角場所で近接するマスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとは、二台のカメラ１２₁、１２₂のうちのいずれかのカメラ１２₁、１２₂の撮像範囲内に位置するようになっている。 In the mechanically aligned state, the mask alignment mark and the substrate alignment mark located at the same diagonal location are close to each other, and the mask alignment mark and the substrate alignment mark that are close to each other at the diagonal location are adjacent to each other. It is adapted to position the camera 12 _1, 12 camera 12 ₁ of one of the _2, 12 ₂ of the imaging range.

後述する加工マスク３１と基板３２とを接近させる近接移動のときに、加工マスク３１はカメラ１２₁、１２₂に対して静止されており、カメラ１２₁、１２₂は、マスクアラインメントマークに焦点を位置させている。 When the approach movement to approach the processing mask 31 and the substrate 32 to be described later, processing mask 31 is stationary relative to the camera 12 _1, 12 _2, camera 12 _1, 12 _2, the focus on the mask alignment mark It is located.

従って、マスクアラインメントマークは細部も観察することができるのに対し、基板アラインメントマークは、焦点位置よりもカメラ１２₁、１２₂に近い場所に位置することになり、焦点に位置するときよりも画像がぼけやすい。 Therefore, while the mask alignment mark can also observe details, the substrate alignment mark is located closer to the cameras 12 ₁ and 12 ₂ than the focal position, and the image is larger than when it is located at the focal point. Easy to blur.

そのため、マスクアラインメントマークの輪郭線は、角の多い十字形形状であり、画像がぼけた場合には角部が検出できず、位置が特定できなくなるが、焦点上では、角部を検出して正確に位置を特定できるようにされている。 Therefore, the outline of the mask alignment mark has a cross shape with many corners, and if the image is blurred, the corner cannot be detected and the position cannot be specified. The position can be specified accurately.

それに対し、基板アラインメントマークの輪郭線は、角が無く、マスクアラインメントマークよりも大きな円形が採用されており、焦点に位置した場合でも正確に位置を特定しにくいが、画像がぼけた場合でも中心はほぼ特定できるので、低精度でも位置を特定することができる。
なお、十字形形状と円形形状は、輪郭線を黒とすると、輪郭線の内側は黒で塗りつぶしておくことが望ましい。 On the other hand, the outline of the substrate alignment mark has no corners and a larger circle than the mask alignment mark is adopted, so it is difficult to pinpoint the position accurately even if it is located at the focal point, but it is centered even if the image is blurred Can be almost specified, so the position can be specified even with low accuracy.
In the cross shape and the circular shape, it is desirable that the inside of the contour line is painted black when the contour line is black.

次に、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとの位置関係について説明すると、先ず、基板３２は、基板３２の縁部分が基板ホルダ２２と接触されており、基板３２の中央部分は基板ホルダ２２には接触しないようにされている、その結果、基板３２の重量により、図４(ａ)に示すように、基板３２は撓んで中央部分が垂下している。 Next, the positional relationship between the mask alignment mark and the substrate alignment mark will be described. First, the substrate 32 has an edge portion of the substrate 32 in contact with the substrate holder 22, and the central portion of the substrate 32 is not in the substrate holder 22. As a result, due to the weight of the substrate 32, as shown in FIG. 4A, the substrate 32 is bent and the central portion is suspended.

加工マスク３１には撓みが無いが、基板３２にも撓みが無い状態で基板ホルダ２２に配置されたときのことを考えると、その場合は、離間した対角場所にそれぞれ位置する二個の基板アラインメントマークとマスクアラインメントマークとを重ねて配置することができるように、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとが形成されている。つまり、加工マスク３１と基板３２に撓みが無いときには、対角場所のマスクアラインメントマークの中心間の距離と、対角場所の基板アラインメントマークの中心間の距離は等しく形成されており、重ねて配置されたときには、基板３２の薄膜を形成する部分が貫通孔３３と対面し、加工マスク３１と基板３２とは、正確な位置合わせがされた位置関係になっている。 In consideration of the case where the processing mask 31 is not bent, but the substrate 32 is disposed on the substrate holder 22 in a state where there is no deflection, in that case, in this case, the two substrates respectively located at the diagonal positions apart from each other. The mask alignment mark and the substrate alignment mark are formed so that the alignment mark and the mask alignment mark can be arranged in an overlapping manner. That is, when the processing mask 31 and the substrate 32 are not bent, the distance between the centers of the mask alignment marks at the diagonal positions and the distance between the centers of the substrate alignment marks at the diagonal positions are formed to be equal to each other. When this is done, the portion of the substrate 32 where the thin film is formed faces the through-hole 33, and the processing mask 31 and the substrate 32 are in a positional relationship in which they are accurately aligned.

基板アラインメントマークの中心間を結ぶ直線の長さは、基板３２が撓むと短縮されるから、基板アラインメントマークの中心間の距離は、基板３２が撓むと短くなるので、基板３２が撓んでいるときには、対角場所の二個の基板アラインメントマークを、対角場所の二個のマスクアラインメントマーク上に一緒に重ねて配置することはできなくなる。 Since the length of the straight line connecting the centers of the substrate alignment marks is shortened when the substrate 32 is bent, the distance between the centers of the substrate alignment marks is shortened when the substrate 32 is bent. The two substrate alignment marks at the diagonal locations cannot be placed together on the two mask alignment marks at the diagonal locations.

基板３２が基板ホルダ２２に配置された時には、基板ホルダ２２に配置された基板３２と、マスク保持装置２１に配置された加工マスク３１とは、基板３２の撓みを無視すると、互いに平行に離間して位置している。
加工マスク３１と基板３２との間の離間距離は、撓みを無視すると、加工マスク３１と基板３２との間に位置し、加工マスク３１と基板３２とに垂直に交叉する線分の長さである。 When the substrate 32 is disposed on the substrate holder 22, the substrate 32 disposed on the substrate holder 22 and the processing mask 31 disposed on the mask holding device 21 are separated from each other in parallel if the bending of the substrate 32 is ignored. Is located.
The separation distance between the processing mask 31 and the substrate 32 is a length of a line segment that is located between the processing mask 31 and the substrate 32 and intersects the processing mask 31 and the substrate 32 perpendicularly when bending is ignored. is there.

基板３２の撓みを考慮して、加工マスク３１と基板３２とが正確に位置合わせされた位置関係を規定すると、加工マスク３１と撓んだ基板３２とを、離間距離の線分に垂直な方向には移動しないようにして、接近させたときに、先ず、基板３２が撓んで垂下した部分の最下点が加工マスク３１に接触するので、接触した部分が摺動しないようにして更に接近させて、基板３２を加工マスク３１に密着させたときに、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとが重なり合った場合には、接触前の加工マスク３１と撓んだ基板３２とは、正確に位置合わせがされた位置関係にあったことになる。 When the positional relationship in which the processing mask 31 and the substrate 32 are accurately aligned is defined in consideration of the bending of the substrate 32, the processing mask 31 and the bent substrate 32 are arranged in a direction perpendicular to the line segment of the separation distance. When the substrate 32 is brought close to the processing mask 31, the lowermost point of the portion where the substrate 32 is bent and droops comes into contact with the processing mask 31. When the substrate 32 is brought into close contact with the processing mask 31, if the mask alignment mark and the substrate alignment mark overlap, the processing mask 31 before contact and the bent substrate 32 are accurately aligned. It was in the position relationship that was made.

基板３２が撓んだ状態での位置合わせ方法を開始するためには、先ず、撮像工程で、撮像装置１２の二台のカメラ１２₁、１２₂を用いて、対角場所のマスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとを同時刻に撮像し、撮像結果を得る処理を行う。 In order to start the alignment method in a state in which the substrate 32 is bent, first, in the imaging step, the two camera 12 ₁ , 12 ₂ of the imaging device 12 are used to detect the mask alignment mark at the diagonal location. The substrate alignment mark is imaged at the same time, and processing for obtaining the imaging result is performed.

図３(ａ)は、撮像結果４５ａ、４５ｂを一台又は二台のディスプレイ上に表示した状態を示しており、一方のカメラ１２₁の撮像結果４５ａの中と、他方のカメラ１２₂の撮像結果４５ｂの中には、マスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂと基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂとがそれぞれ一個ずつ含まれている。 3 (a) is the imaging result 45a, 45b shows a state of displaying on a single or two units on a display of the inside of one of the camera 12 _first imaging results 45a, other camera 12 _second imaging The result 45b includes one mask alignment mark image 41a and 41b and one substrate alignment mark image 42a and 42b.

二台のカメラ１２₁、１２₂の撮影結果４５ａ、４５ｂから、マスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂ間の距離と、基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂ間の距離とが同じでなく、マスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂと基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂとを重ね合わせることはできないことが分かる。 From the imaging results 45a and 45b of the _two cameras 12 ₁ and 12 ₂ , the distance between the mask alignment mark images 41a and 41b and the distance between the substrate alignment mark images 42a and 42b are not the same, and the mask alignment mark It can be seen that the images 41a and 41b and the substrate alignment mark images 42a and 42b cannot be superimposed.

図３(ａ)の撮像結果４５ａ、４５ｂ(及び同図(ｂ)の撮像結果４６ａ、４６ｂ、同図(ｃ)の撮像結果４７ａ、４７ｂ)中の符号４９は、加工マスク３１上で、対角場所に位置するマスクアラインメントマークの中心を結んだ対角線を示している。 Reference numeral 49 in the imaging results 45a and 45b in FIG. 3A (and the imaging results 46a and 46b in FIG. 3B and the imaging results 47a and 47b in FIG. The diagonal line which connected the center of the mask alignment mark located in a corner place is shown.

撓みにより基板３２が変形するときは、基板３２の中心が撓みの最下点になるものとすると、撓んだ基板３２を真上から見たときの形状は、基板３２の最下点を中心にして縮小されたように見え、撓みの無い状態の基板３２と、撓んだ基板３２とは相似の関係にあるものとすると、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとの間が正確に位置合わせされた位置関係にあるときには、図３(ｂ)の撮像結果４６ａ、４６ｂのように、基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂの中心が、対角線４９上に位置し、且つ、一方の撮像結果４６ａ中の基板アラインメントマークの画像４２ａの中心とマスクアラインメントマークの画像４１ａの中心との間の距離と、他方の撮像結果４６ｂ中の基板アラインメントマークの画像４２ｂの中心とマスクアラインメントマークの画像４１ｂの中心との間の距離とが等しくなる。 When the substrate 32 is deformed by bending, the center of the substrate 32 becomes the lowest point of bending, and the shape when the bent substrate 32 is viewed from directly above is centered on the lowest point of the substrate 32. If the substrate 32 that appears to be reduced and has no deflection and the bent substrate 32 have a similar relationship, the mask alignment mark and the substrate alignment mark are accurately aligned. 3B, the centers of the substrate alignment mark images 42a and 42b are located on the diagonal line 49, as shown in the imaging results 46a and 46b of FIG. The distance between the center of the substrate alignment mark image 42a and the center of the mask alignment mark image 41a, and the image 4 of the substrate alignment mark in the other imaging result 46b. The distance between the center of the b and the center of the image 41b of the mask alignment mark is equal.

低精度で位置合わせされたときの図３(ａ)の撮像結果４５ａ、４５ｂでは、基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂの中心と、マスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂの中心とは、正確に位置合わせがされた位置関係のときに示される関係にはならない。
撮像工程によって、撮像結果４５ａ、４５ｂが得られた後、処理は誤差検出工程に移行される。 In the imaging results 45a and 45b of FIG. 3A when aligned with low accuracy, the centers of the substrate alignment mark images 42a and 42b and the centers of the mask alignment mark images 41a and 41b are accurately positioned. The relationship is not shown when the positional relationship is adjusted.
After the imaging results 45a and 45b are obtained by the imaging process, the process proceeds to an error detection process.

撮像装置１２は、制御装置１３に接続されており、撮像結果４５ａ、４５ｂは制御装置１３に出力され、撮像結果４５ａ、４５ｂから、撮像結果４５ａ、４５ｂを求めたときの加工マスク３１と基板３２との位置関係と、正確に位置合わせがされたときの位置関係との間の誤差を求めるために、制御装置１３により、撮像結果４５ａ、４５ｂ中のマスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂの中心と、基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂの中心とのいずれか一方の中心を始点とし、他方の中心を終点とした第一、第二の撮像ベクトルがそれぞれ求められる。 The imaging device 12 is connected to the control device 13, and the imaging results 45a and 45b are output to the control device 13, and the processing mask 31 and the substrate 32 when the imaging results 45a and 45b are obtained from the imaging results 45a and 45b. And the center of the mask alignment mark images 41a and 41b in the imaging results 45a and 45b by the control device 13 to obtain an error between the positional relationship between The first and second imaging vectors having the center as one of the centers of the substrate alignment mark images 42a and 42b and the end as the other center are obtained.

そのような第一、第二の撮像ベクトルは、加工マスク３１と基板３２との間の位置関係が、正確に位置合わせがされた位置関係になっているときは、対角線４９と平行であり、互いの大きさが等しく、また、向きが反対になっている。 Such first and second imaging vectors are parallel to the diagonal line 49 when the positional relationship between the processing mask 31 and the substrate 32 is a precisely aligned positional relationship, They are equal in size and opposite in direction.

図３(ａ)の符号５１ａ、５１ｂは、撮像結果４５ａ、４５ｂから得られた第一、第二の撮像ベクトルであり、正確な位置合わせがされたときの撮像結果４６ａ、４６ｂから得られる撮像ベクトル５２ａ、５２ｂと、実際の撮像結果４５ａ、４５ｂから求めた第一、第二の撮像ベクトル５１ａ、５１ｂとの差から、撮像工程で撮像結果４５ａ、４５ｂが得られたときの加工マスク３１と基板３２との位置関係と、正確に位置合わせされたときの加工マスク３１と基板３２との位置関係との間の誤差角度と誤差距離及び誤差方向とが求められる。 Reference numerals 51a and 51b in FIG. 3A are the first and second imaging vectors obtained from the imaging results 45a and 45b, and the imaging obtained from the imaging results 46a and 46b when accurate alignment is performed. The processing mask 31 when the imaging results 45a and 45b are obtained in the imaging process from the difference between the vectors 52a and 52b and the first and second imaging vectors 51a and 51b obtained from the actual imaging results 45a and 45b. An error angle, an error distance, and an error direction between the positional relationship with the substrate 32 and the positional relationship between the processing mask 31 and the substrate 32 when accurately aligned are obtained.

加工マスク３１と基板３２とを相対的に移動させ、誤差角度と誤差距離とがゼロになるように誤差方向に基づいて相対位置を変えれば、加工マスク３１と基板３２とは位置合わせされたことになる。
誤差検出工程で誤差距離と誤差角度と誤差方向とが求められると、相対移動の速度である相対速度を決定するために、処理は求速度工程に移行する。 If the processing mask 31 and the substrate 32 are moved relative to each other and the relative position is changed based on the error direction so that the error angle and the error distance become zero, the processing mask 31 and the substrate 32 are aligned. become.
When the error distance, the error angle, and the error direction are obtained in the error detection process, the process proceeds to the speed finding process in order to determine the relative speed that is the speed of the relative movement.

制御装置１３には、主許容誤差量と副許容誤差量とが記憶されており、求速度工程では、算出した誤差の値(ここでは誤差距離の値)と副許容誤差量とが比較され、比較結果が、誤差の値が副許容誤差量以下を示している場合には、後述する近接工程に移行し、誤差の値が副許容誤差量よりも大きいことを示している場合には、相対速度を次の手順で求める。なお、誤差距離に関する大小の比較は、絶対値で行うものとする。 The control device 13 stores a main allowable error amount and a sub allowable error amount. In the speed finding step, the calculated error value (here, the error distance value) is compared with the sub allowable error amount, If the comparison result indicates that the error value is less than or equal to the sub-allowable error amount, the process proceeds to the proximity process described later, and if the error value is greater than the sub-allowable error amount, the relative value The speed is obtained by the following procedure. In addition, the magnitude comparison regarding error distance shall be performed by an absolute value.

相対移動の速度を相対速度とすると、制御装置１３には、誤差距離と相対速度とが関連づけられた誤差速度関係(誤差の値と相対速度の関係)が記憶されている。
図２は、誤差速度関係の一例を示したグラフであり、横軸は誤差の値、縦軸は相対速度である。誤差の値は誤差距離である。 Assuming that the relative movement speed is a relative speed, the control device 13 stores an error speed relationship (relation between an error value and a relative speed) in which an error distance and a relative speed are associated with each other.
FIG. 2 is a graph showing an example of the error speed relationship, where the horizontal axis represents the error value and the vertical axis represents the relative speed. The error value is the error distance.

誤差速度関係には、所定の値を有する最大誤差距離±Ｄと、許容距離±Ｆとが設定されており、誤差距離Ｅが最大誤差距離±Ｄ以上の範囲(Ｅ≦−Ｄ，Ｄ≦Ｅ)では、誤差距離Ｅは、ゼロではない一定の相対速度Ｓに関連付けられており、誤差距離Ｅが許容距離±Ｆ以下の範囲(−Ｆ≦Ｅ≦Ｆ)では、誤差距離Ｅは、ゼロの相対速度Ｓに関連付けられている。相対速度Ｓがゼロの場合は、加工マスク３１と基板３２とは相対的に静止される。 In the error speed relationship, a maximum error distance ± D having a predetermined value and an allowable distance ± F are set, and the error distance E is a range where the maximum error distance ± D or more (E ≦ −D, D ≦ E). ), The error distance E is associated with a constant relative speed S that is not zero, and in a range where the error distance E is less than or equal to the allowable distance ± F (−F ≦ E ≦ F), the error distance E is zero. Associated with the relative speed S. When the relative speed S is zero, the processing mask 31 and the substrate 32 are relatively stationary.

誤差距離Ｅが許容距離±Ｆよりも大きく、最大誤差距離±Ｄよりも小さい高精度範囲内では(−Ｄ＜Ｅ＜−Ｆ，Ｆ＜Ｅ＜Ｄ)、異なる値の相対速度が設定されていて、大きい相対速度と関連付けられた誤差距離は、小さい相対速度に関連付けられた誤差距離よりも大きいようにされている。 Within the high accuracy range where the error distance E is larger than the allowable distance ± F and smaller than the maximum error distance ± D (−D <E <−F, F <E <D), different relative speeds are set. Thus, the error distance associated with the large relative velocity is made larger than the error distance associated with the small relative velocity.

この高精度範囲内では、誤差距離が小さくなると、相対速度が小さくなるように設定されており、特に、誤差距離と相対速度は一次関数の関係にされており、高精度範囲内では、誤差距離が小さくなるほど、相対速度はゼロに近づく。 Within this high accuracy range, the relative speed is set to be small when the error distance is small. In particular, the error distance and the relative speed are in a linear function, and within the high accuracy range, the error distance is The smaller the is, the closer the relative speed approaches zero.

なお、シミュレーションによると、一次関数の傾きは、大きい方が誤差距離Ｅが許容距離±Ｆ以下の範囲になる時間は短かった。
なお、一次関数などの関数に従って、徐々に小さくなる設定に限らず、相対速度は、段階的に小さくなるように設定してもよい。 According to the simulation, when the slope of the linear function is larger, the time during which the error distance E is within the allowable distance ± F or less is shorter.
It should be noted that the relative speed may be set to decrease stepwise in accordance with a function such as a linear function.

なお、求速度工程では、制御装置１３が、加工マスク３１と基板３２とを、誤差角度が無くなる角度だけ加工マスク３１と基板３２とを相対的に回転移動させて誤差角度を解消した後の誤差方向と誤差距離とを求めて記憶し、記憶された誤差距離と誤差速度関係とから相対速度を求めるようにしてもよい。 In the speed finding process, the control device 13 causes the error after the error angle is eliminated by relatively rotating and moving the process mask 31 and the substrate 32 by an angle at which the error angle disappears. The direction and the error distance may be obtained and stored, and the relative speed may be obtained from the stored error distance and error speed relationship.

求速度工程では、制御装置１３は、直前の撮像結果から求めた誤差距離と設定された誤差速度関係とから相対速度を求めた後、処理は移動工程に移行される。
移動工程では、移動装置１４によって、次のように、加工マスク３１と基板３２とが相対移動される。 In the speed finding process, the control device 13 obtains the relative speed from the error distance obtained from the immediately preceding imaging result and the set error speed relation, and then the process proceeds to the moving process.
In the moving process, the processing mask 31 and the substrate 32 are relatively moved by the moving device 14 as follows.

移動装置１４は、水平移動装置１４ａと、近接移動装置１４ｂとを有している。
水平移動装置１４ａは、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とを、離間距離の線分に対して垂直な方向に相対的に移動させ、マスク保持装置２１に配置された加工マスク３１と、基板ホルダ２２に配置された基板３２との間を、離間距離の線分と垂直な平面内で、相対的に直線移動と回転移動とをさせることができるように構成されている。
移動装置１４は制御装置１３によって制御されており、水平移動装置１４ａの動作と、近接移動装置１４ｂの動作とは、制御装置１３によって制御されている。 The moving device 14 includes a horizontal moving device 14a and a proximity moving device 14b.
The horizontal movement device 14a moves the mask holding device 21 and the substrate holder 22 relative to each other in a direction perpendicular to the line segment of the separation distance, and the processing mask 31 disposed on the mask holding device 21 and the substrate holder The linear movement and the rotational movement can be relatively performed between the substrate 32 and the substrate 32 arranged in a plane perpendicular to the line segment of the separation distance.
The moving device 14 is controlled by the control device 13, and the operation of the horizontal moving device 14 a and the operation of the proximity moving device 14 b are controlled by the control device 13.

制御装置１３は、予め近接移動装置１４ｂの動作は停止させておき、移動工程では、水平移動装置１４ａを動作させ、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との間の相対的な移動の移動方向を、直前の誤差検出工程で求めた誤差距離と誤差角度とが小さくなるように、直前の誤差検出工程で求めた誤差方向に基づいて変更し、相対的な移動を、直前の求速度工程で求めた相対速度の値で移動するようにする。 The control device 13 stops the operation of the proximity moving device 14b in advance, and in the moving process, operates the horizontal moving device 14a to change the moving direction of the relative movement between the mask holding device 21 and the substrate holder 22. In order to reduce the error distance and error angle obtained in the immediately preceding error detection process, change based on the error direction obtained in the immediately preceding error detection process, and find the relative movement in the immediately preceding speed finding process. It moves at the value of relative speed.

相対移動の速度が、直前の求速度工程で求めた相対速度になったところで、移動工程は終了するが、移動工程が終了しても加工マスク３１と基板３２との間の相対移動は、直前の求速度工程で求めた相対速度に維持される。
加工マスク３１と基板３２との間の相対的な移動の速度が、直前の求速度工程で求めた相対速度になると、その相対速度での相対移動を維持しながら、移動工程は終了し、処理は撮像工程に移行される。 When the relative movement speed reaches the relative speed obtained in the immediately preceding speed finding step, the moving step ends. However, even if the moving step ends, the relative movement between the processing mask 31 and the substrate 32 is immediately before. The relative speed obtained in the speed finding step is maintained.
When the relative movement speed between the processing mask 31 and the substrate 32 reaches the relative speed obtained in the immediately preceding speed finding process, the moving process is completed while maintaining the relative movement at the relative speed, and the processing is completed. Is transferred to an imaging process.

撮像工程では、上述したように、撮像装置１２が二台のカメラ１２₁、１２₂を用いて、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマークとの組を対角場所で同時刻に撮像し、撮像結果を得る。
撮像工程中も、加工マスク３１と基板３２とは、直前の求速度工程で求めた相対速度で相対移動しており、その状態で、撮像して求められた撮像結果は、制御装置１３に出力されて撮像工程は終了し、処理は撮像工程から誤差検出工程に移行される。 In the imaging step, as described above, the imaging device 12 uses the two cameras 12 ₁ and 12 ₂ to capture a set of mask alignment marks and substrate alignment marks at the same time at diagonal positions, and the imaging results are obtained. obtain.
Even during the imaging process, the processing mask 31 and the substrate 32 are relatively moved at the relative speed obtained in the immediately preceding speed finding process, and in this state, the imaging result obtained by imaging is output to the control device 13. Then, the imaging process is completed, and the process proceeds from the imaging process to the error detection process.

誤差検出工程では、直前の撮像結果から誤差距離が求められ、求めた誤差距離と副許容誤差量とが比較される。ここでは比較結果から、処理は求速度工程に移行されたものとすると、直前の誤差検出工程では、誤差距離と、誤差角度と、誤差方向とが求められており、求速度工程では、上述した手順によって、加工マスク３１と基板３２とが相対移動しながら誤差距離と誤差速度関係とから相対速度を求めると、求速度工程は終了し、処理は移動工程に移行される。 In the error detection step, an error distance is obtained from the immediately preceding imaging result, and the obtained error distance is compared with the sub allowable error amount. Here, based on the comparison result, assuming that the process has been shifted to the speed finding process, the error distance, the error angle, and the error direction are obtained in the immediately preceding error detecting process. If the relative speed is obtained from the error distance and the error speed relationship while the processing mask 31 and the substrate 32 move relative to each other according to the procedure, the speed finding process is terminated, and the process is shifted to the moving process.

移動工程では、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との相対的な移動を、直前の誤差検出工程で求めた誤差角度と誤差距離とが小さくなる方向にして、相対移動の速度が直前の求速度工程で求めた相対速度になったところで、終了し、処理を撮像工程に移行させる。 In the moving step, the relative movement between the mask holding device 21 and the substrate holder 22 is set to a direction in which the error angle and error distance obtained in the immediately previous error detecting step are reduced, and the relative moving speed is the immediately preceding speed finding. When the relative speed obtained in the process is reached, the process is terminated, and the process proceeds to the imaging process.

このように、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とを相対的に移動させることで、加工マスク３１と基板３２とを相対的に移動させながら、撮像工程と、誤差検出工程と、求速度工程と、移動工程とが繰り返し行われており、誤差距離と誤差角度は小さくなる。 As described above, by relatively moving the mask holding device 21 and the substrate holder 22, the imaging mask, the error detection step, and the speed finding step are performed while relatively moving the processing mask 31 and the substrate 32. The moving process is repeatedly performed, and the error distance and the error angle are reduced.

なお、撮像工程での処理が行われた後、次の撮像工程での処理が行われるまでに、加工マスク３１と基板３２とは、相対移動しているので、撮像工程で撮像結果が求められた後、一旦誤差が許容距離よりも小さくなったとしても、次の撮像工程で撮像結果が求められたときには、誤差が増大し、副許容誤差量よりも大きくなっている場合がある。
つまり、加工マスク３１と基板３２とが近づいて位置合わせが行われても、位置合わせされた位置を通り過ぎてしまう場合があり、通り過ぎる距離が大きいと、いつまでも誤差を副許容誤差量以下の大きさにすることができない。 Note that, after the processing in the imaging process is performed and before the processing in the next imaging process is performed, the processing mask 31 and the substrate 32 are relatively moved, so that an imaging result is obtained in the imaging process. After that, even if the error once becomes smaller than the allowable distance, when the imaging result is obtained in the next imaging step, the error may increase and be larger than the sub allowable error amount.
That is, even if the processing mask 31 and the substrate 32 are close to each other and alignment is performed, the alignment may pass through the alignment position. If the distance that passes is large, the error will always be smaller than the sub-allowable error amount. I can't.

本発明では、誤差量が小さくなると、相対速度が小さくなるので、通り過ぎたとしても、その距離は相対速度が大きい場合よりも短くなっており、短時間で誤差量を許容距離以下にすることができる。
誤差検出工程で求めた誤差距離が、許容距離以下になったときには、上記誤差速度関係に従って、相対速度をゼロに設定することで、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との相対移動を停止させた状態で、処理を下記の近接工程に移行させる。 In the present invention, when the error amount is small, the relative speed is small, so even if it passes, the distance is shorter than when the relative speed is large, and the error amount can be made less than the allowable distance in a short time. it can.
When the error distance obtained in the error detection step is equal to or less than the allowable distance, the relative movement between the mask holding device 21 and the substrate holder 22 is stopped by setting the relative speed to zero according to the above error speed relationship. In the state, the process is transferred to the following proximity process.

近接移動装置１４ｂは、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とを接近させ、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との間の離間した距離を短くするように構成されている。近接移動装置１４ｂは、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とのうち、いずれか一方だけ、又は両方を移動させることができる。 The proximity movement device 14b is configured to bring the mask holding device 21 and the substrate holder 22 closer to each other and shorten the distance between the mask holding device 21 and the substrate holder 22. The proximity movement device 14 b can move only one or both of the mask holding device 21 and the substrate holder 22.

近接工程に移行する前は、加工マスク３１と基板３２との間は離間しているが、近接工程では、加工マスク３１と基板３２とを密着した状態にするために、制御装置１３は近接移動装置１４ｂを動作させ、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とのいずれか一方、又は両方を移動させ、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とが接近する近接移動を開始させる。 Before shifting to the proximity process, the processing mask 31 and the substrate 32 are separated from each other, but in the proximity process, the control device 13 moves close to move the processing mask 31 and the substrate 32 in close contact with each other. The apparatus 14b is operated to move either one or both of the mask holding device 21 and the substrate holder 22 and start the proximity movement in which the mask holding device 21 and the substrate holder 22 approach each other.

近接工程によって、加工マスク３１と基板３２との近接移動を開始したときには、加工マスク３１と基板３２とは、離間距離を短縮させる方向に移動されるが、離間距離に対して垂直な方向には移動されないため、近接移動が開始されても、加工マスク３１と基板３２との間の誤差距離と誤差方向の大きさは変わらないと考えることができる。 When the proximity movement of the processing mask 31 and the substrate 32 is started by the proximity process, the processing mask 31 and the substrate 32 are moved in a direction to shorten the separation distance, but in a direction perpendicular to the separation distance. Since it is not moved, it can be considered that the error distance between the processing mask 31 and the substrate 32 and the size of the error direction do not change even when the proximity movement is started.

近接移動が開始される際には、誤差距離は、副許容誤差量以下であったから、近接移動が開始されても、誤差距離が、副許容誤差量以下である状態は維持されるべきものである。
しかしながら近接移動装置１４ｂの動作には、機械精度、振動、摩耗などに起因する不正確性があり、その場合には、近接移動に伴って、加工マスク３１と基板３２とが相対移動し、誤差距離や誤差角度の大きさは変化する。近接移動が開始された後、誤差距離や誤差角度が大きくなると、位置合わせが必要になる。 When the proximity movement is started, the error distance is less than or equal to the sub-allowable error amount. Therefore, even if the proximity movement is started, the state where the error distance is less than or equal to the sub-allowable error amount should be maintained. is there.
However, the operation of the proximity movement device 14b has inaccuracy due to mechanical accuracy, vibration, wear, and the like. In this case, the processing mask 31 and the substrate 32 move relative to each other due to the proximity movement, and an error occurs. The distance and the error angle change. If the error distance or error angle increases after the proximity movement is started, alignment is required.

誤差距離や誤差角度の大きさを監視するために、近接工程は、近接移動が開始された後、終了し、処理が撮像工程に移行される。
撮像は、撮像結果が得られた後、終了し、処理は誤差検出工程に移行される。
誤差検出工程は、誤差距離と、誤差角度と、誤差方向とが求められた後、終了し、処理は速度設定工程に移行される。 In order to monitor the magnitude of the error distance and the error angle, the proximity process is terminated after the proximity movement is started, and the processing is shifted to the imaging process.
Imaging is terminated after the imaging result is obtained, and the process proceeds to an error detection step.
The error detection process ends after the error distance, error angle, and error direction are obtained, and the process proceeds to the speed setting process.

アラインメント装置２には、所定の値の定速値が相対速度として記憶されており、速度設定工程では、誤差の値(ここでは、誤差距離の大きさ)と、主許容誤差量とが比較され、比較結果が、誤差検出量が主許容誤差量よりも大きいことを示しているときは、相対速度は記憶された定速値に設定され、誤差検出量が主許容誤差量以下の時は、相対速度はゼロに設定されて終了し、処理は移動工程に移行される。 The alignment device 2 stores a constant speed value of a predetermined value as a relative speed. In the speed setting step, the error value (here, the magnitude of the error distance) is compared with the main allowable error amount. When the comparison result indicates that the error detection amount is larger than the main allowable error amount, the relative speed is set to the stored constant speed value, and when the error detection amount is equal to or less than the main allowable error amount, The relative speed is set to zero and the process ends, and the process proceeds to the moving process.

移動工程では、上述したように、誤差距離と誤差方向とが小さくなるように、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２とを、離間距離の方向とは垂直な方向への、相対移動を設定された相対速度にする。
マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との相対的な移動速度が、設定された相対速度になると、移動工程は終了し、処理は撮像工程に移行される。 In the moving process, as described above, the relative movement of the mask holding device 21 and the substrate holder 22 in the direction perpendicular to the direction of the separation distance is set so that the error distance and the error direction are reduced. Use relative speed.
When the relative moving speed between the mask holding device 21 and the substrate holder 22 reaches the set relative speed, the moving process ends, and the process proceeds to the imaging process.

このように、近接移動をしながら、撮像工程と、誤差検出工程と、速度設定工程と、移動工程とが繰り返し行われており、誤差量が主許容誤差量以下の時は、離間距離とは垂直な方向には相対移動されず、誤差量が主許容誤差量よりも大きいことが検出されると、誤差量が小さくなるように、相対移動されるようになっている。
主誤差許容量は、副誤差許容量と同じ値であってもよいし、異なる値であっても良い。 In this way, the imaging process, the error detection process, the speed setting process, and the movement process are repeatedly performed while moving close to each other, and when the error amount is less than or equal to the main allowable error amount, the separation distance is When it is detected that the error amount is larger than the main allowable error amount without being relatively moved in the vertical direction, the relative movement is performed so that the error amount becomes small.
The main error allowable amount may be the same value as the sub error allowable amount or a different value.

撮像工程と、誤差検出工程と、速度設定工程と、移動工程とが繰り返し行われている間、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との近接移動は継続して行われており、近接移動前の、基板３２の垂下部分の下端と、加工マスク３１の表面との間の距離を移動すると、基板３２の垂下部分の下端と、加工マスク３１の表面とは、図４(ｂ)に示すように、接触する。 While the imaging process, the error detection process, the speed setting process, and the moving process are repeatedly performed, the proximity movement between the mask holding device 21 and the substrate holder 22 is continuously performed, When the distance between the lower end of the hanging portion of the substrate 32 and the surface of the processing mask 31 is moved, the lower end of the hanging portion of the substrate 32 and the surface of the processing mask 31 are as shown in FIG. ,Contact.

接触した後も近接移動がされており、接触部分４３の面積は、近接移動に従って、徐々に大きくなる。
接触した後も、撮像工程と、誤差検出工程と、速度設定工程と、移動工程とは繰り返し行われており、移動工程では、直前の誤差検出工程で検出された誤差量が主誤差許容量よりも大きいときに、基板３２と加工マスク３１とは、接触部分４３が摺動しながら、離間距離と垂直な方向に、設定された相対速度で相対移動される。
従って、接触面積は近接移動に伴って増加し、それに伴い、基板３２が垂下した部分は次第に減少する。
垂下部分の減少に伴い、基板３２の対角場所に位置する基板アラインメントマーク間の距離は大きくなり、撓みの無い状態に近づく。 Proximity movement is performed after contact, and the area of the contact portion 43 gradually increases as the proximity movement occurs.
Even after contact, the imaging process, error detection process, speed setting process, and movement process are repeated, and in the movement process, the error amount detected in the immediately previous error detection process is greater than the main error tolerance. Is larger, the substrate 32 and the processing mask 31 are relatively moved at a set relative speed in a direction perpendicular to the separation distance while the contact portion 43 slides.
Therefore, the contact area increases with the proximity movement, and accordingly, the portion where the substrate 32 hangs gradually decreases.
As the drooping portion decreases, the distance between the substrate alignment marks located at the diagonal locations of the substrate 32 increases and approaches a state without deflection.

図４(ｃ)には、接触部分４３の面積が増加したときの状態が示されており、図３(ｃ)には、この状態のときに、加工マスク３１と基板３２との間が正確に位置合わせされた位置関係になったときの撮像結果４７ａ、４７ｂが示されており、接触面積が増加しても、基板３２を上方から見たときの形状は、撓みがないときの形状の相似であり、撮像ベクトル５３ａ、５３ｂは、対角線４９と平行で、大きさが等しく、方向が反対であり、基板アラインメントマークの画像４２ａ、４２ｂは、マスクアラインメントマークの画像４１ａ、４１ｂに近づいているため、接触する前の正確な位置合わせがされたときの撮像ベクトル５２ａ、５２ｂよりも大きさが小さくなっている。 FIG. 4C shows a state when the area of the contact portion 43 is increased, and FIG. 3C shows an accurate distance between the processing mask 31 and the substrate 32 in this state. The imaging results 47a and 47b when the positional relationship is aligned with each other are shown. Even when the contact area increases, the shape when the substrate 32 is viewed from above is the shape when there is no deflection. The imaging vectors 53a and 53b are parallel to the diagonal line 49, have the same size, and have opposite directions, and the substrate alignment mark images 42a and 42b are close to the mask alignment mark images 41a and 41b. Therefore, the size is smaller than the image pickup vectors 52a and 52b when the accurate alignment is performed before the contact.

接触面積が大きくなると、加工マスク３１と基板３２とを相対的に移動させる際に必要な力が大きくなり、水平方向移動装置１４ａの負担が大きくなるため、近接移動は継続しても、接触面積が所定値よりも大きくなる前に、相対速度をゼロに設定して、離間距離の線分とは垂直な方向の相対移動を終了させることができる。 As the contact area increases, the force required to move the processing mask 31 and the substrate 32 relatively increases, and the burden on the horizontal movement device 14a increases. The relative speed in the direction perpendicular to the line segment of the separation distance can be terminated by setting the relative speed to zero before the value becomes larger than the predetermined value.

また、その相対速度は、相対移動に必要な力が所定値よりも大きくなったときにゼロに設定してもよいし、また、マスク保持装置２１と基板ホルダ２２との間の距離を検出して、近接移動によって、所定距離よりも短くなったときに、相対速度をゼロに設定しても良い。 The relative speed may be set to zero when the force required for the relative movement becomes larger than a predetermined value, or the distance between the mask holding device 21 and the substrate holder 22 is detected. Thus, the relative speed may be set to zero when the distance becomes shorter than the predetermined distance due to the proximity movement.

以上説明したように、本発明によれば、加工マスク３１と基板３２とが接触していても、加工マスク３１と基板３２との間の位置合わせが行われるから、加工マスク３１と基板３２とが密着したときの位置合わせ精度は向上するので、基板３２の表面の薄膜を形成する場所を、加工マスク３１の貫通孔３３上に正確に配置することができる。 As described above, according to the present invention, even if the processing mask 31 and the substrate 32 are in contact with each other, the alignment between the processing mask 31 and the substrate 32 is performed. Since the alignment accuracy when the two come into close contact with each other is improved, the place where the thin film on the surface of the substrate 32 is formed can be accurately arranged on the through hole 33 of the processing mask 31.

従って、加工マスク３１と基板３２とが全面的に接触して密着されたときには、加工マスク３１と基板３２とは、主許容誤差の範囲内で、正確に位置合わせがされた状態に近い状態になるので、その状態で成膜源１１から成膜材料の粒子を放出させ、加工マスク３１の貫通孔３３を通過した成膜材料の粒子(蒸気を含む)を基板３２の表面に到達させる。その結果、基板３２の表面には、薄膜を形成すべき位置に主許容誤差量の範囲内で、正確に薄膜が形成される。 Therefore, when the processing mask 31 and the substrate 32 are brought into full contact with each other and brought into close contact with each other, the processing mask 31 and the substrate 32 are in a state close to an accurately aligned state within the range of the main allowable error. Therefore, in this state, the film forming material particles are released from the film forming source 11, and the film forming material particles (including vapor) that have passed through the through holes 33 of the processing mask 31 reach the surface of the substrate 32. As a result, the thin film is accurately formed on the surface of the substrate 32 within the range of the main allowable error amount at the position where the thin film is to be formed.

薄膜が所定膜厚に成長したところで、成膜源１１からの成膜材料の粒子の放出を停止し、加工マスク３１と基板３２との間を離間させ、基板３２を基板ホルダ２２から取り外し、真空槽１０の外部に搬出すると共に、未成膜の基板を基板ホルダ２２に配置し、上記と同じ手順でアラインメントを行い、基板表面に成膜する。 When the thin film has grown to a predetermined thickness, the release of the particles of the film forming material from the film forming source 11 is stopped, the processing mask 31 and the substrate 32 are separated from each other, the substrate 32 is removed from the substrate holder 22, and the vacuum is removed. The substrate 10 is carried out of the tank 10, an undeposited substrate is placed on the substrate holder 22, alignment is performed in the same procedure as described above, and a film is formed on the substrate surface.

＜他の例＞
上記速度設定工程では、誤差距離が主許容誤差量よりも大きいときに、一定値にしていたが、速度設定工程に替え、求速度工程を行い、近接移動させないときの誤差速度関係と同じ関係又は異なる関係を用いて、誤差距離の値に関連した大きさの相対速度を、近接移動するときの、相対移動の値にしてもよい。この場合、誤差が小さくなると、加工マスクと加工対象物との間の相対速度も小さくなるので、加工マスクと加工対象物とが通り過ぎる距離が小さくなり、高精度の位置合わせを短時間ですることができる。 <Other examples>
In the above speed setting process, when the error distance is larger than the main permissible error amount, it was a constant value, but instead of the speed setting process, the speed determination process is performed, and the same relationship as the error speed relationship when not moving close or Using a different relationship, the relative speed having the magnitude related to the value of the error distance may be used as the value of the relative movement when moving close. In this case, if the error is reduced, the relative speed between the processing mask and the workpiece is also reduced, so the distance that the machining mask and the workpiece pass is reduced, and high-accuracy alignment takes a short time. Can do.

また、近接移動しないときの誤差速度関係と近接移動するときの誤差速度関係とには、高精度範囲よりも誤差距離が大きい範囲に、初期範囲が設定されている。初期範囲の誤差距離は、その大きさによらず、一定値の相対速度に関連づけられていて、その一定値の相対速度は、高精度範囲に設定された最大の相対速度と等しいか、又は、それよりも大きな値にされている。従って、撮像された撮像結果から求めた誤差距離が小さくなった場合でも、求められた誤差距離が初期範囲に含まれる場合は、相対速度は変わらない。従って、上記アラインメント装置２では、撮像結果から求められた誤差距離が初期範囲に含まれている間は、一定の相対速度で直線移動することになる。 In addition, an initial range is set in a range where the error distance is larger than the high accuracy range in the error speed relationship when not moving close and the error speed relationship when moving close. The error distance of the initial range is related to a constant relative speed regardless of the magnitude, and the constant relative speed is equal to the maximum relative speed set in the high accuracy range, or The value is larger than that. Therefore, even when the error distance obtained from the picked-up image pickup result is small, the relative speed does not change when the obtained error distance is included in the initial range. Therefore, the alignment device 2 moves linearly at a constant relative speed while the error distance obtained from the imaging result is included in the initial range.

なお、本発明の撮像結果は、加工マスクのマスクアラインメントマークと、基板の基板アラインメントマークとの両方を含む視野内の画像であり、撮像結果は、動画であっても、静止画であってもよい。また、動画から抽出された静止画でも撮像結果に含まれる。 The imaging result of the present invention is an image in the field of view including both the mask alignment mark of the processing mask and the substrate alignment mark of the substrate, and the imaging result may be a moving image or a still image. Good. A still image extracted from a moving image is also included in the imaging result.

また、本発明において、加工マスク３１と基板３２とが相対移動するときには、加工マスク３１と基板３２とが回転移動した後、相対移動として直線移動する場合と、回転移動しながら直線移動することが相対移動である場合とが含まれる。要するに、相対移動は直線移動に限定されるものでもない。 In the present invention, when the processing mask 31 and the substrate 32 move relative to each other, the processing mask 31 and the substrate 32 can move linearly as a relative movement after the processing mask 31 and the substrate 32 rotate, and can move linearly while rotating. The case of relative movement is included. In short, the relative movement is not limited to linear movement.

上記成膜源１１は、スパッタリングターゲットであり、真空雰囲気にされた真空槽１０中に、スパッタガス源１８からスパッタリングガスを導入し、成膜源１１にスパッタ電圧を印加してスパッタリングガスのプラズマを発生させ、成膜源１１の表面からスパッタリング粒子である成膜材料の粒子を放出させ、パターニングされた薄膜を形成している。 The film formation source 11 is a sputtering target. A sputtering gas is introduced from a sputtering gas source 18 into a vacuum chamber 10 in a vacuum atmosphere, and a sputtering voltage is applied to the film formation source 11 to generate plasma of the sputtering gas. Then, the film forming material particles, which are sputtering particles, are emitted from the surface of the film forming source 11 to form a patterned thin film.

従って、上記成膜源１１はスパッタリングターゲットであるが、本発明の成膜源はスパッタリングターゲットに限定されるものではなく、例えば、成膜源は蒸着源であって、蒸着源のるつぼ内に配置された成膜材料を加熱して、成膜材料の蒸気である成膜材料の粒子を放出させるようにしてもよい。 Therefore, although the film formation source 11 is a sputtering target, the film formation source of the present invention is not limited to the sputtering target. For example, the film formation source is a vapor deposition source and is disposed in a crucible of the vapor deposition source. The deposited film-forming material may be heated to release particles of the film-forming material that is the vapor of the film-forming material.

更に、本発明のアラインメント方法は、基板と加工マスクとを位置合わせして成膜する場合に限定されるものではなく、基板と加工マスクとを位置合わせし、基板の表面を、加工マスクの貫通孔３３の形状に従って加工する工程に用いることができ、例えば、貫通孔３３の形状に従ってエッチングするエッチング方法にも適用することができる。 Furthermore, the alignment method of the present invention is not limited to the case where the substrate and the processing mask are aligned to form a film, but the substrate and the processing mask are aligned, and the surface of the substrate passes through the processing mask. It can be used in a process for processing according to the shape of the hole 33, and can also be applied to an etching method for etching according to the shape of the through-hole 33, for example.

なお、上記誤差速度関係や許容距離などに用いられる数値は、制御装置１３に接続された外部記憶回路に記憶させておいてもよく、また、記録媒体に記録しておいて、制御装置１３によって内部記憶回路に読み込むものであってもよい。要するに、アラインメント装置２に誤差速度関係が設定されていればよい。 The numerical values used for the error speed relationship and the allowable distance may be stored in an external storage circuit connected to the control device 13 or may be recorded on a recording medium. It may be read into an internal storage circuit. In short, it is sufficient that the error speed relationship is set in the alignment device 2.

３……成膜装置
１０……真空槽
１１……成膜源
１２……撮像装置
１３……制御装置
１４……移動装置
２１……マスク保持装置
２２……基板ホルダ
３１……加工マスク
３２……基板
3 ... Film forming apparatus 10 ... Vacuum chamber 11 ... Film forming source 12 ... Imaging device 13 ... Control device 14 ... Moving device 21 ... Mask holding device 22 ... Substrate holder 31 ... Processing mask 32 ... …substrate

Claims

The mask alignment mark of the processing mask and the substrate alignment mark of the processing target are imaged together with the same imaging device, and the relative position between the processing mask and the processing target when the imaging result is obtained, the processing mask, and the Alignment that obtains an error between the relative position when the processing object is aligned and moves one or both of the processing mask and the processing object by a horizontal movement device to reduce the error. A method,
While performing proximity movement to shorten the separation distance between the processing mask and the processing object that are separated,
An imaging step of operating the imaging device to obtain the imaging result;
An error detection step of obtaining the error from the imaging result;
Wherein the horizontal movement device, so as to reduce the error, a moving step of relatively moving said workpiece and said processing mask, a repeat row cormorants alignment method,
The mask alignment mark includes two mask alignment marks positioned at diagonal locations, and the substrate alignment mark includes the two substrate alignment marks positioned at the diagonal locations,
The error detection step is a first step in which one of the center of the image of the mask alignment mark and the center of the image of the substrate alignment mark located at one of the diagonal locations is a start point and the other center is an end point. A second image with a starting point at the center of the image of the mask alignment mark and an image center of the mask alignment mark located at the other of the diagonal locations and an end point at the other center. Find the imaging vector and
In the moving step, the processing mask and the processing so that the first and second imaging vectors are parallel to a diagonal line connecting the centers of the mask alignment marks and are equal in size and opposite to each other. An alignment method that moves relative to an object .

The imaging step, the error detection step, while moving the proximity to the portion where the processing mask and the processing target object are separated in a state where the processing mask and the suspended portion of the processing target object are in contact with each other alignment method of claim 1, wherein repeatedly performing said moving step.

After the error detection step is performed and before the movement step is performed, a speed setting step for setting a relative speed is provided, and in the speed setting step, the error obtained in the previous error detection step is The relative speed is set to zero when it is less than or equal to a preset main allowable error amount, and when the error amount is larger than the main allowable error amount, the relative speed is set to a predetermined value,
The moving step, any one alignment method according to claim 1 or claim 2 to start the relative movement of the relative velocity.

Either one of the mask alignment mark and the substrate alignment mark is a shape having a corner on the outline, and the other mark is a circle without a corner,
The alignment method according to claim 1, wherein the imaging device is focused on a mark having a shape having a corner on the contour line.