JP2009037026A - 帯状ワークの露光装置及び帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光処理の途中でフォーカス調整を行うことができ、フォーカス調整専用の照明手段や受像手段を追加することなく短時間でフォーカス調整できるようにすること。
【解決手段】マスクＭに形成されているパターンを帯状ワークＷに投影し、露光する帯状ワークの露光装置において、マスクＭのアライメントマークＭＡＭの内側に投影レンズ用フォーカス調整パターンＦＰを形成する。また、ワークステージ１０の貫通孔または切り欠き１０ａ上に光透過部材１０ｂを配置し、アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンＡＰを形成する。マスクと帯状ワークのアライメントマークを、アライメント顕微鏡１２で検出し、マスクＭと帯状ワークＷの位置合わせを行い、ついで、アライメント顕微鏡１２により、投影レンズ用フォーカス調整パターンＦＰと上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンＡＰを検出しフォーカス調整を行なう。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）やＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）といった長尺の帯状ワークにパターンを形成するための露光装置及びその露光装置におけるフォーカスの調整方法に関する。

液晶等のディスプレイパネル、携帯電話、デジタルカメラ、ＩＣカード等では、厚さ２５μｍ〜１２５μｍ程度のポリエステルやポリイミド等の樹脂フィルム上に集積回路を実装したフィルム回路基板が用いられている。フィルム回路基板は、その製造工程においては、例えば幅１６０ｍｍ、厚さ１００μｍ、長さ数百ｍの帯状のワークであり、通常リールに巻かれている。
また、フィルム回路基板は、上記の樹脂フィルム上に、導電体（例えば銅箔）を貼り付けられている。フィルム回路基板の製造は、レジストを塗布する工程、所望の回路パターンを転写する露光工程、レジストの現像工程、不要の導電体を除去するエッチング工程等を、例えば４回から５回、繰り返すことにより行なわれる。各工程においては、フィルム回路基板がリールから巻き出され、処理加工され、再びリールに巻き取られる。以下フィルム回路基板のことを帯状ワークと呼ぶ。
上記帯状ワークを搬送しながら各露光領域に回路パターン転写する露光装置は例えば特許文献１等に開示されている。

図５に帯状ワークの露光装置の構成の一例を示す。
帯状ワークＷ（以下、単にワークＷともいう）は、ワークＷを保護するスペーサと重ね合せて巻き出しロール１にロール状に巻かれている。巻き出しロール１から引き出す時、スペーサはスペーサ巻き取りロール１ａに巻き取られる。
巻き出しロール１から出た帯状ワークＷは、たるみ部Ａ１、中間ガイドロールＲ２を経てエンコーダロールＲ３と押さえロールＲ３’により狭持される。エンコーダロールＲ３は、ワーク搬送時、後述する搬送ロールにおいてスリップが生じていないか確認するためのロールである。
巻き出しロール１から引き出された帯状ワークＷは、露光部３を経て、搬送ロールＲ４と押さえロールＲ４’によって狭持される。ワークＷは、搬送ロールＲ４が回転することにより設定された所定量搬送され、露光部３のワークステージ１０上に送られる。

露光部３上には、ランプ４ａと集光鏡４ｂから構成される光照射部４と、ワークに露光するパターン（マスクパターン）を有するマスクＭと、投影レンズ５が設けられている。また、ワークステージ１０はワークステージ駆動機構６上に取り付けられており、上下、左右方向に駆動可能であるとともに、ワークステージ面に垂直な軸を中心として回転可能である。
露光部３で、帯状ワークＷは、露光される領域の裏面側が、ワークステージ１０の表面に真空吸着等の保持手段により保持される。これは、投影レンズ５により投影されるマスクパターンの結像位置に、ワークＷの露光する領域を固定し、露光中にワークＷが光軸方向または搬送方向に移動することを防ぐためである。

図６は、図５の露光装置の、マスク、投影レンズ、ワークステージの部分を抜き出して示した斜視図である。
同図に示すように、マスクＭには、２ヶ所アライメントマーク（マスクマーク）ＭＡＭが形成され、ワークＷには露光領域ごとにマスクマークＭＡＭの数に対応して２ヶ所のアライメントマーク（ワークマーク）ＷＡＭが形成されている。なお、本例ではワークマ一クＷＡＭは、帯状ワークＷの周辺部に形成されたスルーホールであるが、帯状ワークＷが光透過性である場合は、ワークＷ上にマークＷＡＭを形成したものであっても良い。
また、ワークステージ１０には、投影レンズ５によりマスクマークＭＡＭが投影される位置（２ヶ所）に、切り欠き１０ａまたは貫通孔が形成され、その下方にはアライメント顕微鏡（２台）１２が配置される。
アライメント顕微鏡１２は、ワークステージ１０の切り欠き１０ａまたは貫通孔を介して、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭとを検出する。

ワークマークＷＡＭが、ワークステージ１０の切り欠き１０ａの上、即ちアライメント顕微鏡１２の上にまで搬送されると、ワークステージ１０に吸着保持される。
アライメント光照明手段１１が、不図示の移動機構により、マスクＭの上方に挿入される。アライメント光照明手段１１から、アライメント光が、マスクマークＭＡＭに照射され、投影レンズ５によりマスクマーク像が、ワークマークＷＡＭであるスルーホールを通過してアライメント顕微鏡１２上に投影される。
アライメント顕微鏡１２は、投影されたマスクマーク像を検出する。同時にワークマークＷＡＭであるスルーホールのエッジの像も検出する。
図５に示す制御部２０は、アライメント顕微鏡１２により検出したマスクマークＭＡＭ像とワークマークＷＡＭのエッジ像を入力し画像処理する。そして、このマスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの位置情報に基づき、両者が所定の位置関係になるようにワークステージ駆動機構６を駆動して、回路等のマスクパターンを形成したマスクＭとワークＷの露光領域とを位置合せする。

位置合わせ終了後、光照射部４から放射される露光光がマスクＭ、投影レンズ５を介してワークＷに照射され、マスクパターンがワークＷに転写される。
露光が終わると、帯状ワークＷは搬送ロールＲ４と押さえロールＲ４’によって狭持され、次の露光領域がワークステージ１０上に来るように搬送され、露光される。
このようにして帯状ワークＷは順次露光され、ガイドロールＲ５、たるみ部Ａ２を経て巻き取りロール２に巻き取られる。その際、スペーサ巻き出しロール２ａからスペーサが送り出され、露光済の帯状ワークＷは、スペーサとともに巻き取りロール２に巻き取られる。
ワークステージ１０の表面位置は、あらかじめ前記ワークステージ駆動機構６により、投影レンズ５のフォーカス位置に調節されている。
特許第２８８６６７５号公報

フィルム回路基板に形成される回路パターンは、電子機器の高速化、多機能化、小型化にともない、高密度化、微細化してきており、露光装置の露光精度も年々高いものが要求されるようになってきている。そのため、露光装置の投影レンズは、より高い解像度のものが必要になっている。しかし、露光装置に高解像度の投影レンズを搭載すると、従来では必要のなかったフォーカス調整を行なう必要がでてきた。

その理由を以下に説明する。なお、フォーカス調整とは、ワーク上に投影されるマスクパターン像のフォーカスを合わせることである。
（１）投影レンズのフォーカス位置は、設計された位置に対して、温度変化によるレンズの膨張収縮や気圧の変化によるレンズとレンズの間の空気の屈折率の変化により変化する。
フォーカス位置の変化が、投影レンズの焦点深度内であれば問題ない。しかし、フォーカス位置の変化が、焦点深度よりも大きくなると、露光精度が低下する。
（２）投影レンズは、一般に、解像度を高くすると焦点深度が浅くなる傾向がある。例えば、解像度が６μｍ程度の投影レンズでは、焦点深度は約５０μｍであったものが、解像度が４μｍ程度になると、焦点深度は約３０μｍになる。
（３）また、投影レンズは解像度を高くするほど使用するレンズの枚数が増え、レンズを支持する鏡筒内には、レンズとレンズにはさまれた空間が多くなる。この空間の圧力は、レンズが置かれる環境の気圧の変化に追従しにくく、気圧が低くなると、レンズには鏡筒から外側に押し出される力が加わり、また、気圧が高くなると、反対に鏡筒の内側に押される力が働く。そのため、高解像度の投影レンズは、気圧の変動の影響を受けやすくなり、フォーカス位置の変化も大きくなる。
（５）従来は、露光装置をユーザの工場に据え付ける際、マスクパターンの投影像がワーク上で結像するように、マスクからワークまでの距離（像原画間距離ともいう）を調整し、装置を設置した部屋の温度がほぼ一定になるように管理しておけば、フォーカス位置の変化は投影レンズの焦点深度内に収めることができた。即ち、像原画間距離の調整は、装置据付時に行えば、その後再度行う必要はなかった。
しかし、露光装置に搭載する投影レンズが高解像度のものになると、温度や気圧の変化により生じるフォーカス位置の変化が、投影レンズの焦点深度よりも大きくなる。

フォーカス位置の変化の原因は、上記のように、温度変化と気圧変化により生じるが、特に大きな影響を与えるものが、装置が稼働することにより生じる温度変化である。
装置が稼動することにより生じる温度変化には、主に次の３つがある。
（ａ）露光光が投影レンズを通過する際、レンズが光エネルギーを吸収して温度が上昇する。一方、ワークの交換等によりシャッタが閉じ、光がレンズを通過しなくなるとレンズの温度は下がる。この温度変化によりレンズが膨張収縮し、フォーカス位置が変化する。（ｂ）レンズの温度変化にともない、レンズを保持する鏡筒も熱伝導により温度が変化し、膨張収縮する。これによりレンズの位置が変化し、フォーカス位置が変化する。
（ｃ）上記の鏡筒の温度変化や、露光光を出射する光源部の熱が、装置の筐体に伝わり、装置全体が膨張収縮する。これにより、マスクステージからワークステージまでの距離が変化し、フォーカス位置が変化する。
したがって、所望の露光精度を維持するためには、１日に複数回所定の時間や露光の回数ごと定期的に、フォーカス位置の確認を行い、マスクの投影像がワーク上に結像するように、マスクとワークの位置（像原画間距離）の調整（フォーカス調整）を行う必要がある。

フォーカス調整を行う最も単純な方法は、フォーカス調整用のパターンを、実際に像原画間距離を変えてワーク上に露光し、その現像結果から、もっとも精度良くパターンが形成される位置に像原画間距離を設定することである。しかし、この方法は、次のような問題がある。
露光現像を繰り返して行う必要があるため、調整設定に時間がかかり、一日に何度も行うことは現実的ではない。
仮に上記の方法でフォーカス調整を行うとして、露光処理の途中（ロットの途中）で行う場合を考える。ワークが枚葉であれば、あるワークの露光処理が終わり装置から搬出されたとき、次のワークが搬入されるのを一時停止する。そして、マスクとワークをフォーカス調整用のものに交換し、フォーカス調整を行う。
しかし、ワークが帯状の場合、ワークの途中に切れ間がないので、マスクとワークを交換することは困難である。したがって、露光処理の途中（ロットの途中）でフォーカス調整を行うことができない。

また、露光現像を行なわずにフォーカスを調整する方法として、マスクのパターンを、投影レンズを介して投影し、投影されたパターン像を検出して、そのフォーカスが合うように像原画間距離を調整することが考えられる。
しかし、これにも次のような問題がある。
投影像を用いてフォーカス調整を行う場合、マスクのどこかにフォーカス調整用のパターンを形成することになる。また、このフォーカス調整用のパターンを照明する照明手段と、投影されたパターン像を検出受像する受像手段とが必要になる。しかし、フォーカス調整用の照明手段や受像手段を設けることは、装置のコストアップにつながる。

そこで、位置合わせ用に形成されているマスクマークを使ってフォーカス調整を行う（マスクアライメントマークをフォーカス調整用パターンと兼用する）ことも考えられる。マスクマ一クは、アライメント照明系により、アライメント顕微鏡上に投影されるので、マスクマークを使ってフォーカス調整を行うことができれば、新たに照明手段や受像手段を設ける必要がない。
しかし、次に説明するように、この方法にも問題がある。
現状の帯状ワークの露光装置において必要とされる位置合せ精度は約±５μｍであり、この精度を達成するためのマスクマークの大きさは、例えば直径が約０．５ｍｍの円である（ワークマークであるスルーホールの直径は約１ｍｍ）。
一方、例えば解像度が４μｍの投影レンズのフォーカス調整をしようとすると、それと同等のパターン像が、焦点が合って見えるか見えないかを確認して調整を行うことになる。したがって、フォーカス調整用のパターンは、数μｍ（例えば６μｍ）のライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）のパターンである必要がある。したがって、マスクマークは大きすぎて、フォーカス調整用には使えない。
また、アライメント顕微鏡には、その受像面に投影像を結像させるためのレンズが設けられている。そのため、アライメント顕微鏡も、投影レンズと同様に、温度や気圧の変化によりフォーカス位置に変化が生じる。したがって、アライメント顕微鏡にフォーカス調整用パターンを受像させてフォーカス調整を行う場合、アライメント顕微鏡のフォーカス位置の変化も補正する必要がでてくるが、その方法は確立されていない。

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、帯状ワークの露光装置において、ワークが帯状であっても露光処理の途中（ロットの途中）でフォーカス調整を行うことができ、また、フォーカス調整専用の照明手段や受像手段を追加することなく、さらに装置のコストアップを招くことなく、短時間でフォーカス調整をできるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明においては、上記ワークステージの貫通孔または切り欠き上に光透過部材を設け、この光透過部材にアライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを形成し、また、マスクに投影レンズ用フォーカス調整パターンを形成し、上記アライメント顕微鏡により、上記投影レンズ用フォーカス調整パターンと上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを検出し、フォーカス調整を行なう。
すなわち、以下のようにしてフォーカス調整を行なう。
（１）露光光を照射する光照射部と、パターンとマスクアライメントマークが形成されたマスクを支持するマスクステージと、ワークアライメントマークが形成された長尺の帯状ワークを保持し、切り欠きまたは貫通孔が形成されたワークステージと、上記マスクに形成されているパターンを、上記ワークに投影する投影レンズと、上記ワークステージの貫通孔または切り欠き上に配置された光透過部材と、上記光透過部材の下方に設けられたアライメント顕微鏡と、該アライメント顕微鏡により、上記マスクアライメントマークと上記ワークアライメントマークを検出し、マスクの位置合わせを行う制御部とを備えた帯状ワークの露光装置において、上記マスクに投影レンズ用フォーカス調整パターンを形成し、また、上記光透過部材にアライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを形成し、上記制御部が、上記アライメント顕微鏡により、上記投影レンズ用フォーカス調整パターンと上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを検出しフォーカス調整を行なう。
（２）上記（１）において、アライメント顕微鏡が、低倍率で画像を検出する第１の受像部と、高倍率で画像を受像する第２の受像部を備え、マスクとワークの位置合せを行う際には、第１の受像部でアライメントマークを検出し、フォーカス調整を行う際には、第２の受像部でフォーカス調整パターンを検出する。
（３）上記（１）（２）において、マスクに形成されるマスクアライメントマークを輪環状とし、上記マスクに形成される投影レンズ用フォーカス調整パターンを、上記マスクアライメントマークの輪環の内側に形成されているラインアンドスペースのパターンとする。
（４）上記（１）（２）（３）において、ワークアライメントマークを、帯状ワークに形成された貫通孔とする。
（５）上記（１）〜（４）の帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法であり、上記アライメント顕微鏡により、上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを受像して、該パターンのフォーカスが合うようにワークステージを光軸方向（Ｚ方向）に移動させる第１の工程と、上記投影レンズ用フォーカス調整パターンを受像して、該パターンのフォーカスが合うようにマスクステージを光軸方向（Ｚ方向）に移動させる第２の工程と、上記工程終了時のマスクステージからワークステージまでの距離を保った状態で、上記投影レンズに対してワークステージとマスクステージとが等しい距離になるよう、マスクステージとワークステージを移動させる第３の工程とを備える。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）マスクにフォーカス調整用のパターンを形成し、その投影像をアライメント顕微鏡によって検出撮像し、フォーカスが合うように像原画間距離の調整を行うので、実際にパターンを露光現像することなく、短時間でフォーカス調整を行うことができる。
（２）マスクに形成するフォーカス調整用のパターンは、マスクに形成されているアライメントマークを輪環状にしてその内側に形成するので、ワークの途中に切れ間がない帯状ワークであっても、露光処理の途中（ロットの途中）でフォーカス調整を行うことができる。
（３）さらに、マスクとワークの位置合せを行うことにより、フォーカス調整用のパターンをアライメント顕微鏡の視野内に位置合せすることができる。したがって、マスクとワークの位置合せを行えば、すぐにフォーカス調整の作業に移ることができ、ロットの途中にフォーカス調整を行っても、スループットの低下を極力防ぐことができる。
（４）ワークステージに、アライメント顕微鏡のフォーカス調整用のパターンを設けたので、像原画間距離の調整時、アライメント顕微鏡のフォーカス位置の変化分を補正することができる。

図１、図２に本発明の実施例の装置構成を示す。図１は本実施例の帯状ワークの露光装置の全体構成を示し、図２は図１に示す装置において、アライメント光照明手段、マスクステージ、投影レンズ、ワークステージ、アライメント顕微鏡の部分を抜き出して示した図である。
図１、図２において、マスクステージ１３は、マスクステージ移動機構１４により、少なくともＺ方向（光軸方向、図面上下方向）に移動する。
ワークステージ１０も、ワークステージ移動機構６により、光軸方向（Ｚ方向、図面上下方向）に移動する。
マスクステージ１３とワークステージ１０は、投影レンズ５の焦点距離（設計値）の位置を、それぞれのステージのＺ方向（光軸方向）の原点位置として移動する。制御部２０は、原点位置と、それぞれのステージ１４，１０のＺ方向（光軸方向）の移動原点として記憶している。
ワークステージ１０には切り欠き１０ａまたは貫通孔が設けられ、その下にアライメント顕微鏡１２が配置される。なお、アライメント顕微鏡１２は、ワークステージ１０の移動に対して独立している。

ワークステージ１０の切り欠きまたは貫通孔（以下では主として切り欠きとして説明する）１０ａには、露光波長光が通過する材質のガラス板１０ｂがはめ込まれている。ガラス板１０ｂはワークステージ１０の表面より上に飛び出さないようにする。
アライメント顕微鏡１２はこのガラス板１０ｂの下に配置される。従来例と同様に、アライメント顕微鏡１２は、アライメントマークＭＡＭが形成される位置に、その数に合わせて設けられる。本実施例においては、アライメントマークＭＡＭは２ヶ所に形成されているので、アライメント顕微鏡１２もそれに合わせて２台設ける。
また、アライメント顕微鏡１２は、１台につき、画像を受像するＣＣＤカメラを２つ備えている。一方が低倍率用であり、もう一方が高倍率用である。 光路を切り換えることにより倍率を変更する。低い倍率（例えば１．５倍）は、マスクとワークの位置合わせ時に、マスクマークとワークマークを検出するために使用する。一方、高い倍率は（例えば１０倍）は、フォーカス調節時にフォーカス調整用パターンを検出するために使用する。

上記以外の構成は、図５と基本的に同じであり、巻き出しロール１から出た帯状ワークＷは、たるみ部Ａ１、中間ガイドロールＲ２を経てエンコーダロールＲ３と押さえロールＲ３’により狭持され、露光部３を経て、搬送ロールＲ４と押さえロールＲ４’によって狭持され搬送される。ワークＷは、搬送ロールＲ４が回転することにより設定された所定量搬送され、露光部３のワークステージ１０上に送られる。
露光部３上には、ランプ４ａと集光鏡４ｂから構成される光照射部４と、ワークに露光するパターン（マスクパターン）を有するマスクＭと、投影レンズ５が設けられている。また、ワークステージ１０はワークステージ駆動機構６上に取り付けられており、上下、左右方向に駆動可能であるとともに、ワークステージ面に垂直な軸を中心として回転可能である。
帯状ワークＷは、露光部３で位置合せされた後、露光され、露光された帯状ワークＷは、ガイドロールＲ５、たるみ部Ａ２を経て巻き取りロール２に巻き取られる。

ここで、投影レンズのフォーカス調整用のパターンと、アライメント顕微鏡用のフォーカス調整用のパターンについて説明する。
前述したように、マスクマークの大きさ（例えば直径０．５ｍｍ）と、フォーカス調整用パターンの大きさ（例えば６μｍのＬ＆Ｓ）は異なる。この大きさの違いを利用し、フォーカス調整用パターンをマスクマークの内側に形成する。
すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、マスクマークＭＡＭを、外形が例えばφ０．５ｍｍで内径がφ０．３ｍｍの輪環（円環）形状にする。そして、例えば６μｍのＬ＆Ｓのフォーカス調整用パターン（以下フォーカスパターンＦＰ）をφ０．３ｍｍの内径の内側に形成する。したがって、マスクＭとワークＷの位置合わせ時、マスクマークＭＡＭがアライメント顕微鏡上に投影される際、フォーカスパターンＦＰも同時にアライメント顕微鏡１２上に投影される。なお、図３（ａ）は、マスクマークＭＡＭとフォーカスパターンＦＰの投影像、スルーホール（ワークマークＷＡＭ）のエッジ、および、ガラス板に形成されたアライメント顕微鏡のフォーカス調整用のパターンＡＰ、図３（ｂ）は（ａ）のマスクマークとフォーカスパターンＦＰとＡＰを拡大して示した図である。
アライメント顕微鏡用のフォーカス調整用のパターンＡＰは、ワークステージ１０の切り欠きまたは貫通孔にはめ込まれたガラス板１０ｂに形成される。
パターンＡＰを形成する位置は、マスクマークＭＡＭやフォーカスパターンＦＰが投影されたとき重ならない位置であって、アライメント顕微鏡１２の視野内とする。例えば、図３（ｂ）に示すように、円環状のマスクマーク像の内側であって、フォーカスパターンＦＰ像の隣である。

次に、マスクＭとワークＷの位置合わせ及び投影レンズおよびアライメント顕微鏡のフォーカス調整の手順について説明する。
（１）ワークＷが、搬送ロールＲ４が回転することにより、あらかじめ設定された距離だけ搬送され、ワークマークＷＡＭであるスルーホールがアライメント顕微鏡１２の上で停止する。ワークＷには、露光領域ごと所定のピッチでスルーホールが形成されており、搬送ロールＲ４は、そのピッチに相当する距離分だけ回転する。ワークＷがワークステージ１０上に保持される。
（２）アライメント光照明手段移動機構１１ａによりアライメント光照明手段１１が、マスクＭの上方（マスクＭと光照射部４との間）に挿入される。
アライメント光照明手段１１は、アライメント光を、マスクマークＭＡＭとその中に形成されているフォーカスパターンＦＰに対して照射する。ここで、アライメント光の波長は、光照射部４から照射される露光光と同じ波長である。

（３）アライメント光により照明されたマスクマークＭＡＭとフォーカスパターンＦＰの像が、ワークステージ１０の切り欠きまたは貫通孔に設けたガラス板１０ｂ上に投影される。
アライメント顕微鏡は、図３（ａ）に示すように、マスクマークＭＡＭとフォーカスパターンＦＰの投影像、および、ワークマークＷＡＭであるスルーホールのエッジ、ガラス板に形成されたアライメント顕微鏡のフォーカス調整用のパターンＡＰを受像する。
（４）マスクＭとワークＷの位置合わせは、輪環状のマスクマークＭＡＭと、マスクマークＷＡＭであるスルーホールのエッジがあらかじめ設定された位置関係になるように行われる。この時、マスクマークＭＡＭとマスクマークＷＡＭの検出は、アライメント顕微鏡の低い倍率を使用する。制御部２０は、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの位置情報に基づき位置合わせを行う。
マスクＭとワークＷの位置合わせにより、円環状のマスクマークＭＡＭとスルーホールのワークマークＷＡＭが所定の位置関係になる。このことにより、円環状のマスクマークＭＡＭの内側に形成された投影レンズ用フォーカスパターンＦＰと、ワークステージのガラス板上に形成されているアライメント顕微鏡用フォーカスパターンＡＰが、アライメント顕微鏡の視野内に並んで配置されることになる。これにより、以下のフォーカス調整動作が可能となる。

（５）投影レンズ５のフォーカス調整およびアライメント顕微鏡１２のフォーカス調整は、次の手順で行う。なお、この時、フォーカスパターンＦＰとＡＰの検出は、アライメント顕微鏡の高い倍率を使用する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、フォースカス調整時におけるマスクとワークの動きを説明する図であり、本実施例のフォーカス調整の手順を図４を用いて説明する。
（ａ）図４（ａ）に示すように、アライメント顕微鏡１２は、ガラス板１０ｂ上に投影された、投影レンズフォーカス調整用パターンＦＰと、ガラス板１０ｂ上に形成されているアライメント顕微鏡フォーカス調整用パターンＡＰとを同時に受像する。その受像信号は制御部２０に送られる。
制御部２０は、受像した投影レンズ用フォーカスパターンＦＰとアライメント顕微鏡用フォーカスパターンＡＰの像を画像処理する。
ここで、マスクステージ１３とワークステージ１０は、原点位置にある。原点位置とは、上記したように、投影レンズ５の焦点距離（設計値）の位置である。
（ｂ）アライメント顕微鏡のフォーカス調整を行う。すなわち、図４（ｂ）に示すように、制御部２０は、パターンＡＰのフォーカスが合うように、ワークステージ１０を上下方向（光軸方向・Ｚ方向）に移動させる。パターンＡＰのフォーカスが合えば、制御部２０は、ワークステージ１０の移動を停止し、原点位置からの移動距離Ａを記憶する。

（ｃ）図４（ｃ）に示すように、制御部２０は、パターンＦＰのフォーカスが合うように、マスクステージ１４を上下方向（光軸方向・Ｚ方向）に移動させる。パターンＦＰのフォーカスが合えば、制御部２０は、マスクステージ１４の移動を停止し、原点位置からの移動距離Ｂを記憶する。マスクステージの移動距離Ｂは、必ずワークステージ１０の移動距離Ａよりも大きくなる。
なお、アライメント顕微鏡１２のフォーカス調整と投影レンズ５のフォーカス調整とは、順番を逆に行っても良いし、同時に行っても良い。
この状態で、アライメント顕微鏡は、ワークステージ１０のガラス１０ｂ上にフォーカスが合っており、フォーカスパターンＦＰ像は、ワークステージ１０のガラス上に、フォーカスが合った状態で投影されている。この状態におけるマスクステージ１４からワークステージ１０までの距離が、現在の環境における露光装置のフォーカスの合う像原画間距離Ｄである。
ここで、フォーカスが合っているからこの状態で露光処理ができるかというとそうではない。この状態では、通常、マスクＭから投影レンズ５までの距離と、投影レンズ５からワークステージ１０までの距離が等しくない。両者の距離が等しくないと、投影像には収差による歪が生じる。
そのため、この像原画間距離Ｄを保持した状態で、マスクＭから投影レンズ５までの距離と、投影レンズ５からワークステージ１０までの距離が互いに等しくなるように、マスクステージ１４とワークステージ１０とを移動させなければならない。

（ｄ）そこで、図４（ｄ）に示すように、上記で記憶したマスクステージ１４の移動距離Ｂからワークステージ１０の移動距離Ａを引き、その値を２で割る。この値をＣとする。そして、マスクステージ１４は、その原点位置から上方向に距離Ｃの位置へ、またワークステージ１０は、その原点位置から下方向に距離Ｃの位置に移動させる。このようにすれば、フォーカスの合う像原画間距離Ｄを保った状態で、マスクＭから投影レンズ５までの距離と、投影レンズ５からワークステージ１０までの距離を等しくすることができる。
以上で投影レンズおよびアライメント顕微鏡のフォーカス調整が終わる。

以上のように、マスクＭとワークＷの位置合わせ及びフォーカスが終わったら、この状態で、露光動作を再開する。
ワーク上には、フォーカスの合ったマスクパターンの投影像が得られる。この状態で、光照射部４から放射される露光光がマスクＭ、投影レンズ５を介してワークＷに照射され、マスクパターンがワークＷに転写される。
露光が終わると、帯状ワークＷは搬送ロールＲ４と押さえロールＲ４’によって狭持され、次の露光領域がワークステージ１０上に来るように搬送され、露光される。
露光された帯状ワークＷは、前述したように、ガイドロールＲ５、たるみ部Ａ２を経て巻き取りロール２に巻き取られる。その際、スペーサ巻き出しロール２ａからスペーサが送り出され、露光済の帯状ワークＷは、スペーサとともに巻き取りロール２に巻き取られる。

なお、上記実施例では、ワークマークが、帯状ワークの周辺部に形成されたスルーホールである場合について説明したが、帯状ワークが光透過性である場合は、スルーホールではなく、ワーク上にマークを形成したものであっても良い。
また、最近は、マスクとワークの位置合せ精度を良くするため、アライメントマークを２ヶ所以上、例えば４ヶ所に形成する場合がある。その際は、アライメント顕微鏡は、アライメントマークの数に合わせて４台設ける。なお、アライメント顕微鏡を４台設けるとワークステージの傾斜量も検出できる。

本発明の実施例の帯状ワークの露光装置の全体構成を示す図である。 図１に示す装置においてアライメント光照明手段、マスクステージ、投影レンズ、ワークステージ、アライメント顕微鏡の部分を抜き出して示した斜視図である。 マスクマークＭＡＭ、フォーカス調整用パターンＦＰの投影像、フォーカス調整用のパターンＡＰ、ワークマークＷＡＭを拡大して示した図である。 フォースカス調整時におけるマスクとワークの動きを説明する図である。 帯状ワークの露光装置の構成の一例を示す図である。 図５の露光装置の、マスク、投影レンズ、ワークステージの部分を抜き出して示した斜視図である。

符号の説明

１ 巻き出しロール
２ 巻き取りロール
３ 露光部
４ 光照射部
５ 投影レンズ
６ ワークステージ駆動機構
１０ ワークステージ
１０ａ 切り欠き（貫通孔）
１０ｂ ガラス板
１１ アライメント光照明手段
１２ アライメント顕微鏡
１３ マスクステージ
１４ マスクステージ移動機構
２０ 制御部
Ｍ マスク
Ｗ 帯状ワーク
ＭＡＭ マスクマーク
ＷＡＭ ワークマーク
ＦＰ 投影レンズのフォーカス調整用パターン
ＡＰ アライメント顕微鏡のフォーカス調整用パターン

Claims (5)

1. 露光光を照射する光照射部と、
   パターンとマスクアライメントマークが形成されたマスクを支持するマスクステージと、
   ワークアライメントマークが形成された長尺の帯状ワークを保持し、切り欠きまたは貫通孔が形成されたワークステージと、
   上記マスクに形成されているパターンを、上記ワークに投影する投影レンズと、
   上記ワークステージの貫通孔または切り欠き上に配置された光透過部材と、
   上記光透過部材の下方に設けられたアライメント顕微鏡と、
   該アライメント顕微鏡により、上記マスクアライメントマークと上記ワークアライメントマークを検出し、マスクの位置合わせを行う制御部とを備えた帯状ワークの露光装置において、
   上記マスクには投影レンズ用フォーカス調整パターンが、
   また、上記光透過部材にはアライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンが、それぞれ形成され、
   上記制御部は、上記アライメント顕微鏡により、上記投影レンズ用フォーカス調整パターンと上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを検出し、フォーカス調整を行なう
   ことを特徴とする帯状ワークの露光装置。
2. 上記アライメント顕微鏡は、
   低倍率で画像を検出する第１の受像部と、高倍率で画像を受像する第２の受像部を備え、マスクとワークの位置合せを行う際には、第１の受像部でアライメントマークを検出し、
   フォーカス調整を行う際には、第２の受像部でフォーカス調整パターンを検出する
   ことを特徴とする請求項１の帯状ワークの露光装置。
3. 上記マスクに形成されるマスクアライメントマークは輪環状であり、
   上記マスクに形成される投影レンズ用フォーカス調整パターンは、上記マスクアライメントマークの輪環の内側に形成されているラインアンドスペースのパターンである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２の帯状ワークの露光装置。
4. 上記ワークアライメントマークは、帯状ワークに形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１，２または請求項３の帯状ワークの露光装置。
5. 請求項１〜４に記載の帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法であって、
   上記アライメント顕微鏡により、上記アライメント顕微鏡用フォーカス調整パターンを受像して、該パターンのフォーカスが合うようにワークステージを光軸方向に移動させる第１の工程と、
   上記投影レンズ用フォーカス調整パターンを受像して、該パターンのフォーカスが合うようにマスクステージを光軸方向に移動させる第２の工程と、
   上記工程終了時のマスクステージからワークステージまでの距離を保った状態で、
   上記投影レンズに対してワークステージとマスクステージとが等しい距離になるよう、マスクステージとワークステージを移動させる第３の工程とを備えた
   ことを特徴とする帯状ワークの露光装置におけるフォーカス調整方法。

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