(57)【要約】【課題】被露光体の位置決め誤差を低減させた露光装置を提供する。【解決手段】本発明に係る露光装置１は、被露光体に転写される所定のパターン３１が形成されたレチクル３０と、レチクル３０を照明するための照明装置５０と、照明装置５０により照明されたレチクル３０のパターン３１を被露光体に投影する投影光学系５５とを備え、レチクル３０を回転可能に保持するレチクルステージ３５１と、レチクルステージ３５１を介して、投影光学系５５の光軸Ｏ１を中心にレチクル３０を回転可能に保持するレチクル回転テーブル３５とを設けた。【選択図】図１
2008261964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体に転写される所定のパターンが形成されたレチクルと、
前記レチクルを照明するための照明装置と、
前記照明装置により照明された前記レチクルの前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系とを備え、
前記レチクルを回転可能に保持する第１の回転保持手段と、
前記第１の回転保持手段を介して、前記投影光学系の光軸を中心に前記レチクルを回転可能に保持する第２の回転保持手段とを設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系の光軸を中心に前記レチクルを回転させて前記レチクルの向きを前記被露光体の向きと合わせるように前記第２の回転保持手段の作動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置には、固定治具によって同一平面上に保持された複数の被露光体（ローバー）に対して露光を行うものがある（例えば、特許文献１を参照）。このような露光装置として、例えば、ハードディスクドライブの磁気ヘッドに、いわゆるＡＢＳ（Air Bearing Surface：空気軸受け面）加工を行う露光機が知られている。このような従来の露光装置では、被露光体が被露光面内（ＸＹ平面内）で曲がりを有するため、レチクル像を回転調整しながらステップアンドリピート露光する必要がある。
【特許文献１】特開平５−１８９７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来においては、固定治具を支持するジグステージを回転調整しながら露光していたが、位置決めすべき被露光体の露光中心とジグステージの回転中心とが一致しない場合がほとんどである。このような場合、ジグステージの回転に伴う位置決め誤差（ＸＹ方向のオフセット）が生じるため、回転に伴う位置決め誤差を修正する必要があり、その量も大きく、無視できない誤差が上乗せされるおそれがあった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、被露光体の位置決め誤差を低減させた露光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】
このような目的達成のため、本発明に係る露光装置は、被露光体に転写される所定のパターンが形成されたレチクルと、レチクルを照明するための照明装置と、照明装置により照明されたレチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系とを備え、レチクルを回転可能に保持する第１の回転保持手段と、第１の回転保持手段を介して、投影光学系の光軸を中心にレチクルを回転可能に保持する第２の回転保持手段とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
また、上述の発明において、投影光学系の光軸を中心にレチクルを回転させてレチクルの向きを被露光体の向きと合わせるように第２の回転保持手段の作動を制御する制御部が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被露光体の位置決め誤差を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る露光装置の一例であるオフアクシスアライメントの露光装置を図１に示している。この露光装置１は、ハードディスクドライブの磁気ヘッド１５（図４を参照）に、ＡＢＳ加工を行う工程で用いられるものであり、被露光体が固定保持された固定治具１８を支持するＸＹＺステージ２０と、被露光体に転写される所定のマスクパターンが形成されたレチクル３０と、レチクル３０を照明するための照明光を発光する照明装置５０と、照明装置５０から発光されてレチクル３０を透過した光を被露光体に投影する投影光学系５５とを主体に構成される。なお、図１において、固定治具１８の記載を省略している。
【０００９】
磁気ヘッド１５は、ハードディスクドライブの磁気ディスク（図示せず）に対して磁気情報の書き込み・読み込みを行うためのものであり、図４に示すような直方体形に形成されて、図示しないスイングアームの先端部に取り付けられる。磁気ディスクの回転接線方向に対応する側の磁気ヘッド１５の側面には、磁気ディスクに対して磁気情報の書き込み・読み込みを行うための回路パターンである読み書き部１６が形成される。磁気ディスクと対向する磁気ヘッド１５の底面には、磁気ディスクの高速回転により生じる空気の流れを利用して磁気ディスクと磁気ヘッド１５との間隔を一定に保つためのＡＢＳ面１７が形成される。
【００１０】
このような磁気ヘッド１５は、図５に示すようなウェハ１９から作られる。このウェハ１９の表面には、露光等により読み書き部１６等の電子回路が複数並んで形成され、電子回路が形成されたウェハ１９を０．２ｍｍ前後の短冊状（直方体状）に切断して、切断面を研磨仕上げすることで、複数のローバー１０が作られる。ウェハ１９の切断面であるローバー１０の側面には、複数のＡＢＳ面１７が形成され、図６に示すように、複数の磁気ヘッド１５が一列に繋がったローバー１０が作られる。このように磁気ヘッド１５が繋がったローバー１０を切断することで、一枚のウェハ１９から多数の磁気ヘッド１５を作ることができる。
【００１１】
図６に示すように、ローバー１０は、複数の読み書き部１６が形成される読み書き部形成面１１および、複数のＡＢＳ面１７が形成されるＡＢＳ形成面１２を有することになるが、このＡＢＳ形成面１２に複数のＡＢＳ面１７を形成する工程で、本実施形態の露光装置１が用いられることになる。すなわち、ローバー１０が本実施形態における被露光体であり、ＡＢＳ形成面１２が被露光面となる。
【００１２】
また、ローバー１０は、図７に示すように、複数のローバー１０，１０，…が固定治具１８（一般にジグと称される）によって同一平面上に保持された状態で露光される。なお一般に、生産性向上のため、固定治具１８には５０本程度のローバー１０が固定保持される。固定治具１８は、金属材料もしくはセラミックス材料を用いて平板状に形成され、接着剤等を用いて、複数のローバー１０，１０，…が互いに隣接するように並んで固定治具１８の上面に固定保持される。なおこのとき、各ローバー１０のＡＢＳ形成面がそれぞれ上面を向くようになっている。
【００１３】
ところで、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義すると、露光装置１のＸＹＺステージ２０は、固定治具１８（各ローバー１０）をＸＹＺ方向へ平行移動可能に支持する。なお、図１において、水平面内で互いに直行する座標軸をそれぞれＸ軸およびＹ軸とし、鉛直軸方向の座標軸をＺとしており、ＸＹＺ軸がそれぞれ互いに直交する座標軸となっている。なお、ＸＹＺステージ２０には制御部５７が電気的に接続されており、ＸＹＺステージ２０の作動を制御するようになっている。
【００１４】
ＸＹＺステージ２０の側部には、ＸＹＺステージ２０のＸＹ座標を精密に計測可能なＸＹ座標系計測システム２１が設けられる。このＸＹ座標系計測システム２１は、Ｘ方向に延びる移動鏡２２と、Ｙ方向に延びる移動鏡２３と、図示省略するレーザー干渉計とを有して構成され、各移動鏡２２，２３およびレーザー干渉計を利用して計測された計測信号（ＸＹＺステージ２０のＸＹ座標）が制御部５７に出力される。
【００１５】
ＸＹＺステージ２０の上部には、Ｆ（フィデューシャル）マークユニット２５が設けられる。Ｆマークユニット２５は、図２および図３に示すように、ガラス等の光が透過可能な材料を用いて円盤状に形成され、Ｆマークユニット２５の上面３箇所にＦマーク６０が形成されている。Ｆマーク６０は、例えば、中央から十字放射状に延びる４対の直線部（図示せず）と、中央近傍に設けられた４点の黒丸部（図示せず）から構成される。
【００１６】
Ｆマークユニット２５（ＸＹＺステージ２０）の下側２箇所には、図３に示すように、アライメント用照明装置２８および集光レンズ２９が配設されており、露光波長と同じかその近傍の波長を有するアライメント用の照明を上方に向けて発光するようになっている。なお、Ｆマークユニット２５がアライメント用照明装置２８および集光レンズ２９の上方に位置するときの、アライメント用照明装置２８による左右の照明領域２７ａ，２７ｂの例を、図２に示す。
【００１７】
また、ＸＹＺステージ２０の上方には、図１に示すように、ＸＹＺステージ２０上のローバー１０を検出（観察）するためのグローバルアライメント顕微鏡５６が配設され、グローバルアライメント顕微鏡５６の検出信号は制御部５７に出力される。グローバルアライメント顕微鏡５６の光軸Ｏ２は、投影光学系５５の光軸Ｏ１と平行に延びており、グローバルアライメント顕微鏡５６による検出位置となるグローバルアライメント顕微鏡５６の光軸位置Ｐ１は、図１に示すように設定される。
【００１８】
レチクル３０は、ガラス等の光が透過可能な材料を用いて平板状に形成され、レチクルステージ３５１（第１の回転保持手段）を介してレチクル回転テーブル３５（第２の回転保持手段）に保持される。レチクル３０の中央部下面側には、ＡＢＳ面を形成するためローバー１０に転写されるマスクパターン３１が形成される。また、レチクル３０の左右下面側にはそれぞれ、左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂが形成される。ＲＡマーク６５ａ，６５ｂは、例えば、中央から十字放射状に延びる４対の直線部（図示せず）と、中央に設けられた１点の黒丸部（図示せず）から構成される。また、左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂ間の中間等分位置は、マスクパターン３１（すなわち、レチクル３０）の中心位置と一致するようになっている。
【００１９】
レチクルステージ３５１は、Ｘ方向移動機構３５２、Ｙ方向移動機構３５３、および回転方向移動機構３５４によって、レチクル回転テーブル３５に対しＸＹ方向へ平行移動可能にかつＺ軸回りに回転移動可能にレチクル３０を保持する。これにより、レチクル回転テーブル３５に対するレチクル３０の位置決め調整が可能になる。このようなレチクルステージ３５１を介して、レチクル回転テーブル３５は、投影光学系５５の光軸Ｏ１を中心にレチクル３０を回転可能に保持する。
【００２０】
レチクル回転テーブル３５の左右にそれぞれ、左右の凸部３６ａ，３６ｂが形成され、各凸部の上端にＲＡＳマーク基板３８ａ，３８ｂが設けられる。左右のＲＡＳマーク基板３８ａ，３８ｂにはそれぞれ、左右のＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂが上面側に形成されており、左右の凸部３６ａ，３６ｂを利用して、左右のＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂの直上にそれぞれ左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂが位置するようになっている。なお、左右の凸部３６ａ，３６ｂは、レチクル回転テーブル３５の回転部分に形成されていても、固定部分に形成されていてもどちらでもよい。
【００２１】
ＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂは、その間の中間等分位置が、レチクル回転テーブル３５の回転軸および投影光学系５５の光軸上に位置するようになっており、かつ、予め装置座標軸のＸ軸方向に正しく整列されている。
【００２２】
レチクル３０の上方には、アライメント用照明装置２８により照明されるＦマーク６０、ＲＡマーク６５ａ，６５ｂおよびＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂを検出するための左右のＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂが配設される。左右のＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂは、内部にミラー（図示せず）および対物レンズ（図示せず）が配設された鏡筒部４１ａ，４１ｂと、鏡筒部４１ａ，４１ｂのミラーで反射して対物レンズを透過した光を検出するＣＣＤカメラ４５ａ，４５ｂとを有し、ＣＣＤカメラ４５ａ，４５ｂの検出信号は制御部５７に出力される。
【００２３】
なお、左右のＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂは、図示しない固定部分もしくはレチクル回転テーブル３５に取り付けられる。また、ＲＡマーク６５ａ，６５ｂおよびＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂは、構造上同一面上に配置できないため、ＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂの焦点深度内で上下方向に離して配置されている。また、ＲＡマーク６５ａ，６５ｂおよびＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂは、露光に影響を与えないように、マスクパターン３１における最外周点の外側に配置されている。
【００２４】
このような露光装置１を用いた露光（ＡＢＳ加工）について、以下に説明する。まず、前述したように、ウェハ１９の表面に読み書き部１６等の電子回路を露光等により形成し、電子回路が形成されたウェハ１９を短冊状に切断して切断面を研磨仕上げすることで、複数のローバー１０を作り出す。次に、各ローバー１０のＡＢＳ形成面１２を上に向けた状態で、固定治具１８の上面に複数のローバー１０，１０，…を互いに隣接するように並べて接着固定する。そして、複数のローバー１０，１０，…が接着固定された固定治具１８をＸＹＺステージ２０上に載置し、ＡＢＳ形成面１２に現れた読み書き部１６等のパターン（Ｐマークと称することにする）を基準として、各ローバー１０に一つずつマスクパターン３１を露光し、フォトリゾ加工を行う。
【００２５】
ウェハ１９から切り出したローバー１０は、内部歪みの影響等により曲がりを持つ。固定治具１８に接着したローバー１０を断面方向（固定治具１８の上方）から見た場合、ローバー１０の長さを５０ｍｍ前後とすると、最大３０μｍ程度の円弧型やＳ字型等の曲がりが生じると言われている。そこで、ローバー１０の曲がりの影響によるパターンの位置ずれを減少させるため、１回の露光領域をあまり大きくしない。露光領域の幅は当然ながらウェハ１９の厚み以下で、長さは１０ｍｍ以下程度が一般的である。
【００２６】
ローバー１０の露光位置を決定するための座標の設定は、例えば先ず、図８に示すように、ローバー１０の断面上（ＡＢＳ形成面１２上）でＰマーク（図８の例では読み書き部１６）の位置を３個飛びに（全てのＰマークを検出してもよい）検出し、検出した複数のＰマーク（１６）の位置から曲線近似を行ってローバー１０の形状（すなわち、ローバー１０の曲がり）を推定する。次に、推定したローバー１０の形状から各露光領域Ａ１〜Ａ４と、その露光中心座標Ｍ１〜Ｍ４、および各露光領域Ａ１〜Ａ４の回転補正角度を設定する。
【００２７】
なお、回転補正角度はローバー１０の曲がりを補正するための角度である。このような処理は、グローバルアライメント顕微鏡５６により検出されたローバー１０の位置座標に、制御部５７が所定の演算処理を行うことで実施される。そして、露光を行う毎に、予め設定された露光位置（中心）座標および回転補正角度に応じて、ＸＹＺステージ２０による固定治具１８のＸＹ駆動とレチクル回転テーブル３５によるレチクル３０の回転駆動を併用してローバー１０（露光領域）の位置決めを行う。
【００２８】
このとき、レチクル回転テーブル３５が投影光学系５５の光軸Ｏ１を中心にレチクル３０を回転可能に保持するため、レチクル３０の回転による位置決め誤差（ＸＹ方向のオフセット）が生じることはないことから、ローバー１０（露光領域）の位置決め誤差を低減させることができる。このとき、制御部５７が、投影光学系５５の光軸を中心にレチクル３０を回転させてレチクル３０（マスクパターン３１）の向きをローバー１０（露光領域）の向きと合わせるようにレチクル回転テーブル３５の作動を制御することで、手間を掛けることなく自動的に、ローバー１０（露光領域）の位置決め誤差を低減させることができる。
【００２９】
なお、レチクル３０の回転軸が投影光学系５５の光軸Ｏ１と一致するように、レチクルアライメントが行われる。レチクルアライメントは、ＲＡマーク６５ａ，６５ｂとＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂとを整列させるものであり、左右のＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂにより左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂおよびＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂを検出しながら、レチクルステージ３５１により位置決め調整することによって行う。また図１では、レチクルステージ３５１とレチクル回転テーブル３５とを分けて描いているが、この２つの保持手段を兼用した構造にすることも可能である。この場合、第１の回転保持手段（レチクルステージ）を第１の回転保持機能と、第２の回転保持手段（レチクル回転テーブル）を第２の回転保持機能と読み替えれば、同様の機能を達成することができる。
【００３０】
これにより、左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂ間の中間等分位置が左右のＲＡＳマーク７０ａ，７０ｂ間の中間等分位置と一致し、その結果、マスクパターン３１（すなわち、レチクル３０）の中心位置がレチクル回転テーブル３５の回転軸および投影光学系５５の光軸位置に一致する。本実施形態ように左右に２個のＲＡマーク６５ａ，６５ｂを配置する場合、構造上正しく設計寸法に配置することはできない（製造誤差による）。この場合のレチクルアライメントは、片方を合わせると他方が合わなくなる状態となる。そこで、左右のアライメント状態（整列した状態）を故意にずらすのであるが、ずれた状態が左右対称となるようにするのが一般的である。
【００３１】
また、オフアクシスアライメントの露光装置１では、投影光学系５５の光軸Ｏ１の位置とグローバルアライメント顕微鏡５６の光軸Ｏ２の位置とが異なるため、予め、いわゆるベースライン長を求めておく。ベースライン長を求めるには、まず、Ｆマークユニット２５およびＸＹ座標系計測システム２１を用いて、グローバルアライメント顕微鏡５６の光軸位置Ｐ１を特定する。実際には、グローバルアライメント顕微鏡５６によりＦマーク６０が測定されるときのＸＹＺステージ２０のＸＹ座標（アライメントマーク測定点）を、ＸＹ座標系計測システム２１を用いて測定する。なお、測定の際、Ｆマークユニット２５に形成された３つのＦマーク６０のうち、左または右のいずれか一つのＦマーク６０を用いるようにする。
【００３２】
次に、アライメント用照明装置２８により下方からＦマーク６０を照明してＲＡマーク６５ａ，６５ｂ上に投影し、Ｆマーク６０とＲＡマーク６５ａ，６５ｂとが重なり合って見える状態を作り出し、左右のＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂを用いてＦマーク６０およびＲＡマーク６５ａ，６５ｂを検出しながら、ＸＹＺステージ２０によりＦマーク６０をＲＡマーク６５ａ，６５ｂに対して位置決め調整する。このとき、Ｆマーク６０は、前述したグローバルアライメント顕微鏡５６の光軸Ｏ２の位置を特定したときに使ったものと同じものを使う。
【００３３】
すなわち、Ｆマーク６０をアライメント用照明装置２８により、投影光学系５５を通して左右いずれかのＲＡマーク６５ａ，６５ｂ上に結像させ、ＲＡ顕微鏡４０ａ，４０ｂを用いて観察しながらＦマーク６０を位置決め調整することで、ＲＡマーク６５ａ，６５ｂの座標位置を特定する。同様に、もう一方のＲＡマーク６５ａ，６５ｂの座標位置も特定する。
【００３４】
上記で特定した左右のＲＡマーク６５ａ，６５ｂの座標位置から、その中間等分点Ｐ２を求める（図１を参照）。この中間等分点Ｐ２が露光中心となり、露光中心である中間等分点Ｐ２とグローバルアライメント顕微鏡５６の光軸位置Ｐ１との間の距離がベースライン長となる。なお、これらのアライメント処理は、制御部５７の制御により実施され、各マークは制御部５７の所定の画像処理により識別される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】Ｆマークユニットの平面図である。
【図３】Ｆマークユニットの側面図である。
【図４】磁気ヘッドの斜視図である。
【図５】ウェハの斜視図である。
【図６】ローバーの斜視図である。
【図７】ローバーおよび固定治具の模式図である。
【図８】ローバー上に露光領域およびアライメントマークを設定した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  露光装置
３０  レチクル                          ３１  マスクパターン
３５  レチクル回転テーブル（第２の回転保持手段）
５０  照明装置                          ５５  投影光学系
５７  制御部
３５１  レチクルステージ（第１の回転保持手段）
Ｏ１  光軸
【図１】
2008261964.tif 000003
【図２】
2008261964.tif 000004
【図３】
2008261964.tif 000005
【図４】
2008261964.tif 000006
【図５】
2008261964.tif 000007
【図６】
2008261964.tif 000008
【図７】
2008261964.tif 000009
【図８】
2008261964.tif 000010