(57)【要約】【課題】  本発明は、ＭＥＭＳ、半導体等の製造に用いるマスクレス露光観察装置に関し、基板への露光および基板の観察を行うことができるマスクレス露光観察装置を提供することを目的とする。【解決手段】  基板を支持するステージと、前記基板に投影する露光パターンを生成するパターン生成部と、前記パターン生成部で生成された露光パターンを前記基板に縮小投影する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記基板を観察する観察光学系と、前記観察に際して観察対象である前記基板に応じて前記パターン生成部を制御する制御部とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するステージと、
前記基板に投影する露光パターンを生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部で生成された露光パターンを前記基板に縮小投影する対物レンズと、
前記対物レンズを介して前記基板を観察する観察光学系と、
前記観察に際して観察対象である前記基板に応じて前記パターン生成部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするマスクレス露光観察装置。
【請求項２】
請求項１記載のマスクレス露光観察装置において、
前記パターン生成部は、
反射角変更可能なマイクロミラーを複数有するＤＭＤと、
前記ＤＭＤに露光光を照射する露光照明光学系と、
を有することを特徴とするマスクレス露光観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のマスクレス露光観察装置において、
前記観察光学系は、前記パターン生成部で生成された露光パターンを前記基板に縮小投影した状態で前記基板を観察可能に構成されていることを特徴とするマスクレス露光観察装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のマスクレス露光観察装置において、
前記基板にレジストを塗布するスピンコータと前記レジストを現像する現像機との少なくとも一方を有していることを特徴とするマスクレス露光観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)、半導体等の製造に用いるマスクレス露光観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いて露光パターンを生成し、この露光パターンを縮小投影して基板を露光するマスクレス露光装置が開発されている。このような露光装置は、マスクを制作する必要がないため、多種少量生産に適しており、研究開発機関での使用に適している。
【特許文献１】特開２００６−２５９１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のマスクレス露光装置では、基板への露光は可能であるが、現像された基板等を観察するためには、別途、顕微鏡が必要になるという問題があった。すなわち、顕微鏡を研究室内等に設置する場合には、顕微鏡の購入に費用がかかり、また、研究室内が手狭になる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に対処してなされたもので、基板への露光および基板の観察を行うことができるマスクレス露光観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明のマスクレス露光観察装置は、基板を支持するステージと、前記基板に投影する露光パターンを生成するパターン生成部と、前記パターン生成部で生成された露光パターンを前記基板に縮小投影する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記基板を観察する観察光学系と、前記観察に際して観察対象である前記基板に応じて前記パターン生成部を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明のマスクレス露光観察装置は、第１の発明のマスクレス露光観察装置において、前記パターン生成部は、反射角変更可能なマイクロミラーを複数有するＤＭＤと、前記ＤＭＤに露光光を照射する露光照明光学系とを有することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明のマスクレス露光観察装置は、第１または第２の発明のマスクレス露光観察装置において、前記観察光学系は、前記パターン生成部で生成された露光パターンを前記基板に縮小投影した状態で前記基板を観察可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明のマスクレス露光観察装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明のマスクレス露光観察装置において、前記基板にレジストを塗布するスピンコータと前記レジストを現像する現像機との少なくとも一方を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマスクレス露光観察装置では、基板への露光および基板の観察を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明のマスクレス露光観察装置の一実施形態を示している。
【００１２】
このマスクレス露光観察装置は、テーブル１１および本体部１３を有している。テーブル１１は、４本の脚部１５と上板１７とを有している。本体部１３は、底板１９と鏡基２１とを有している。底板１９は、上板１７の上面に除振台２３を介して配置されている。底板１９の上面の中央には、水平方向に移動するＸ−Ｙステージ２３が配置されている。Ｘ−Ｙステージ２３の上面には、上下方向に移動し回転可能なＺθステージ２５が配置されている。Ｚθステージ２５上には、ウエハ等の基板２７が載置可能とされている。
【００１３】
鏡基２１は、４本の脚部２９と水平部３１とを有している。４本の脚部２９は、底板１９の上面に固定されている。水平部３１は空洞になっており、中央の下方には対物レンズ３３が配置されている。対物レンズ３３は、基板２７の上方に位置されている。水平部３１の内部には、観察照明光学系３５が収容されている。水平部３１の上部の片側には、オートフォーカス(ＡＦ)光学系３７、露光光学系(対物レンズ３３を除く)３９が配置されている。露光光学系３９の上方には、筒部４１を介してテレビカメラ４３が配置されている。水平部３１の上部の他側には、接眼部４５が配置されている。
【００１４】
接眼部４５、テレビカメラ４３、本体部１３等を覆って本体カバー４７が配置されている。本体カバー４７の下端は、テーブル１１の上板１７の上面に固定されており、内部は暗室とされている。テーブル１１の上板１７における本体カバー４７の外側の上面には、基板２７にレジストを塗布するスピンコータ４９、基板２７を現像するディベロッパ５１が配置されている。テーブル１１の上板１７の下方には、基板２７のレジストをベーキングするベーキング装置５３が配置されている。
【００１５】
図２は、図１に示したマスクレス露光観察装置の光学系の詳細を示している。このマスクレス露光観察装置は、露光光学系３９、観察光学系５５、オートフォーカス光学系５７を有している。そして、対物レンズ３３が、露光光学系３９と観察光学系５５に共用されている。
【００１６】
露光光学系３９は、露光照明光学系５９、ＤＭＤ６１、第２の対物レンズ６３、ダイクロイックミラー６５，６７，６９、対物レンズ３３を有している。
【００１７】
露光照明光学系５９は、露光光源７１、コレクタレンズ７３を有している。露光光源７１には、ＬＤ(４０５ｎｍ等)、ＬＥＤ(４３０ｎｍ等)、水銀ランプ等が使用される。より具体的には、水銀ランプの輝線であるｉ線(３６５ｎｍ)、ｇ線(４３６ｎｍ)等の露光光が使用される。コレクタレンズ７３は、露光光源７１からの露光光を集光し、平行光をＤＭＤ６１に照射する。ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)６１は、反射角変更可能な多数のマイクロミラーを有している。ＤＭＤ６１は制御部１００により制御され各マイクロミラーを駆動して反射角を変えることで、種々な形状の露光パターンを生成することが可能である。
【００１８】
ＤＭＤ６１で反射された露光パターンを有する露光光は、第２の対物レンズ６３を通りダイクロイックミラー６５で反射される。反射された露光光は、ダイクロイックミラー６７，６９、対物レンズ３３を通り、基板２７上に照射され基板２７に塗布されたレジストが露光される。対物レンズ３３は、例えば１５０倍程度の拡大倍率を有しており、対物レンズ３３を通過した露光パターンは、基板２７上に１／１５０程度に縮小投影される。なお、対物レンズ３３は、レボルバに支持されており、レボルバを回転することで倍率の異なる複数の対物レンズに交換可能とされている。
【００１９】
観察光学系５５は、観察照明光学系７５、対物レンズ３３、ダイクロイックミラー６５，６７，６９、第２の対物レンズ７７、ビームスプリッタ７９、接眼レンズ８１、テレビカメラ４３を有している。
【００２０】
観察照明光学系７５は、光源８３、コレクタレンズ８５、開口絞り(ＡＳ)８７、視野絞り(ＦＳ)８９、コンデンサレンズ９１を有している。光源８３には、白色光を発生する白色光源が使用される。より具体的には、基板２７のレジストを感光しない、例えば波長が５００ｎｍ以上の白色光が使用される。光源からの光は、コレクタレンズ８５、開口絞り(ＡＳ)８７、視野絞り(ＦＳ)８９、コンデンサレンズ９１を通りダイクロイックミラー６９で反射される。反射された光は、対物レンズ３３を通り、基板２７を照明する。基板２７で反射した照明光は、ダイクロイックミラー６５，６７，６９、第２の対物レンズ７７を通りビームスプリッタ７９に導かれる。
【００２１】
ビームスプリッタ７９で反射した光は、接眼部４５の接眼レンズ８１に導かれる。従って、接眼部４５を覗くことで、基板２７を拡大観察することができる。ビームスプリッタ７９を通過した光は、テレビカメラ４３の撮像素子(例えばＣＣＤ)９３で基板２７の像を結像する。撮像素子９３で取得された基板２７の拡大画像は、モニタ(不図示)の画面に表示される。この表示により基板２７を拡大観察することができる。また、基板２７のアライメントに使用することができる。
【００２２】
オートフォーカス(ＡＦ)光学系５７は、撮像素子(例えばＣＣＤ)９５、結像レンズ９７、ダイクロイックミラー６７を有している。基板２７の像が対物レンズ３３、ダイクロイックミラー６７，６９を介して結像レンズ９７に入射され、撮像素子９５上に結像される。そして、撮像素子９５上への結像状態に基づいて対物レンズ３３のオートフォーカスが行われる。なお、露光光学系３９と対物レンズ３３，第２対物レンズ７７は、ｉ線(３６５ｎｍ)，ｇ線(４３６ｎｍ)及び白色光で所謂色消しされている。
【００２３】
図３は、上述したマスクレス露光観察装置を用いた基板の製造工程の要部を示している。このような基板の製造工程を採用することにより、狭いスペースで効率的に基板２７を製造することができる。
【００２４】
ステップＳ１：スピンコータ４９により基板２７にレジストを塗布する。
【００２５】
ステップＳ２：ベーキング装置５３により基板２７のレジストをベーキング処理する。
【００２６】
ステップＳ３：基板２７を露光処理する。Ｚθステージ２５上にレジストの形成された基板２７を載置し、露光光源７１をオンにすると基板２７のレジストが露光される。
【００２７】
ステップＳ４：ディベロッパ５１により基板２７のレジストを現像処理する。
【００２８】
ステップＳ５：現像された基板２７を観察する。この観察には、観察照明光学系７５を用いた第１の観察と、露光照明光学系５９を用いた第２の観察とがある。必ずしも第１および第２の観察を行う必要はなく、必要に応じていずれか１方の観察のみを行っても良い。
【００２９】
観察照明光学系７５を用いた第１の観察は、観察照明光学系７５の光源８３をオン、露光照明光学系５９の露光光源７１をオフにした状態で、現像処理された基板２７をＺθステージ２５上に載置し、接眼部４５を覗くこと、あるいは、テレビカメラ４３のモニタの表示を見ることにより行われる。これにより現像処理された基板２７の細部を観察することが可能になり、不具合部分を容易に検出することができる。なお、現像処理された基板２７に限らず種々の状態の基板２７等を観察することができる。
【００３０】
露光照明光学系５９を用いた第２の観察は、露光照明光学系５９の露光光源７１をオン、観察照明光学系７５の光源８３をオフにした状態で、現像処理された基板２７をＺθステージ２５上に載置し、接眼部４５を覗くこと、あるいは、テレビカメラ４３のモニタの表示を見ることにより行われる。この観察では、基板２７のアライメントマークの検出が行われ、対物レンズ３３を通過したＤＭＤ６１の露光パターンが、基板２７のレジストのパターンに精密に重ねられる。これにより現像処理された基板２７のパターンとＤＭＤ６１の露光パターンとを直接比較して観察することが可能になり、設定した通りのパターンが形成されているか否かを容易，確実に検出することができる。特に、ＤＭＤ６１を用いた露光装置では１回の露光面積が小さく、ＤＭＤ６１の露光パターンを接続して露光するため、ラインとラインの接続部が確実に重なっていることが問題になるが、接続部の状態を確実に観察することができる。そして、この観察に基づいて露光時間の設定等を変更することが可能になる。なお、露光照明光学系５９の露光光が暗くて観察し難い場合には、観察照明光学系７５の光源を微灯して白色光をブレンドしても良い。
【００３１】
上述したマスクレス露光観察装置では、露光光学系３９と観察光学系５５とを対物レンズ３３を共用して設けたので、基板２７への露光および基板２７の観察を行うことができる装置を安価に提供することができる。また、現像された基板２７等を詳細に観察する顕微鏡が別途必要なくなるため、研究室内等が手狭になるのを防止することができる。
【００３２】
また、上述したマスクレス露光観察装置では、観察照明光学系７５を用いた第１の観察と、露光照明光学系５９を用いた第２の観察とを可能にしたので、現像された基板２７等を詳細に観察することができる。そして、特に、露光照明光学系５９を用いた第２の観察では、現像処理された基板２７のパターンとＤＭＤ６１の露光パターンとを直接比較して観察することが可能になるため、設定した通りのパターンが形成されているか否かを容易，確実に検出することができる。
【００３３】
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３４】
(１)上述した実施形態では、ＤＭＤ６１により露光パターンを生成した例について説明したが、例えば、画面を細かく分割し透過率を制御する液晶表示素子等の空間変調器を用いても良い。
【００３５】
(２)上述した実施形態では、観察光学系５５に接眼部４５およびテレビカメラ４３を設けた例について説明したが、いずれか一方のみを設けても良い。
【００３６】
(３)上述した実施形態では、スピンコータ４９およびディベロッパ５１を設けた例について説明したが、いずれか一方のみを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のマスクレス露光観察装置の一実施形態を示す外観図である。
【図２】図１のマスクレス露光観察装置の光学系を示す説明図である。
【図３】図１のマスクレス露光観察装置を用いた基板の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
２３…Ｘ−Ｙステージ、２５…Ｚθステージ、２７…基板、３３…対物レンズ、３９…露光光学系、４９…スピンコータ、５１…ディベロッパ、５３…ベーキング装置、５５…観察光学系、５９…露光照明光学系、６１…ＤＭＤ、７５…観察照明光学系。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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