(57)【要約】【課題】マスクとワークとの位置合わせを精度良く行えるマスクとワークとの位置合せ方法及び投影露光装置を提供する。【解決手段】投影露光装置１であって、確認手段６は、前記光照射部からの照射光から、前記ワークに塗付されているフォトレジストの感光波長を除去するためのフィルタ６１と、前記フィルタを前記照射光の光路上に進入させまたは光路上から退避させるための進退手段６２と、前記フィルタを通過してマスクおよび前記投影レンズを介してワーク上に照射された照射光の反射光を捉えて撮像する撮像手段６３と、この撮像手段を反射光の光路上に出没させる出没手段６４と、を備えることを特徴とする投影露光装置。【選択図】　　　　図１
2004031798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光装置におけるマスクとワークとの位置合わせ方法であって、
光照射部からの光を照射する照射ステップと、
前記照射ステップで照射された照射光からフィルタにより、前記ワーク上に塗付されているフォトレジストの感光波長を除去する感光波長除去ステップと、
前記感光波長除去ステップでフォトレジストの感光波長を除去された照射光をマスクおよび投影レンズを介してワーク上に照射し、その反射光を撮像手段で捉えて撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで得られた撮像画像中のマスクおよびワークのアライメントマークの位置に基づき、マスクおよびワークの位置調整を行う位置調整ステップと、
を含むことを特徴とするマスクとワークとの位置合せ方法。
【請求項２】
フォトレジストが塗付されたワークと、このワーク上に塗付されているフォトレジストにマスクパターンを転写するためのマスクとを、確認手段および位置合わせ手段で位置合わせした後、光照射部からの照射光をマスクおよび投影レンズを介してワークに照射し、ワーク上に塗布されているフォトレジストに前記マスクパターンを投影して露光する投影露光装置であって、
前記確認手段は、前記光照射部からの照射光から、前記ワークに塗付されているフォトレジストの感光波長を除去するためのフィルタと、前記フィルタを前記照射光の光路上に進入させまたは光路上から退避させるための進退手段と、前記フィルタを通過してマスクおよび前記投影レンズを介してワーク上に照射された照射光の反射光を捉えて撮像する撮像手段と、この撮像手段を反射光の光路上に出没させる出没手段と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、マスクパターンをワーク上に塗付されているフォトレジストに投影露光する際のマスクとワークとの位置合わせ方法および投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶画面、インクジェット方式のプリンタヘッドや、マルチチップモジュール等、ミクロンサイズの加工が要求される電気部品の製作には、従来から露光工程が用いられている。
【０００３】
この露光工程には、投影型の露光装置が使用される場合がある。投影型の露光装置は、光照射部からの照射光を、複数のレンズからなる照射光学系を介してマスクステージに保持されたマスクおよび投影レンズを介してワークに照射し、マスクに形成されたマスクパターンを、ワークステージに保持されたワークに対して投影レンズで投影して露光し、ワーク上に塗付されたフォトレジストにマスクパターンを転写するものである。
【０００４】
この場合、マスクパターンが微細なものであることから、マスクパターンの転写に際しては、マスクとワークとの位置合わせを精度よく行う必要がある。このため、マスクとワークとの所定位置にそれぞれアライメントマークを設け、互いのアライメントマークの位置を整合することにより、マスクとワークとの位置合わせが行われている。
【０００５】
従来のマスクとワークとの位置合わせ手段としては、図３に示すように、照明光源７６１と光学系７６２と撮像手段７６３とからなる撮像装置７６を用い、この撮像装置７６を、投影レンズ７４の下方で図３中矢印ＹＣ方向またはその逆方向にスライドし得るようにして位置合わせを行うものがある。
【０００６】
この手段では、図３（ａ）に示すように、はじめに、撮像装置７６の光学系７６２の反射鏡を投影レンズ７４の下方に位置させ、また、ワークステージ７５にはワークＷを保持せずにマスクステージ７３にマスクＭを保持する。この状態で、照射光源７１からの照射光を、照射光学系７２、マスクＭおよび投影レンズ７４を介してワークステージ７５のワークに照射し、その反射光を光学系７６２で撮像手段７６３に導くことによりマスクＭのアライメントマークを撮像して記憶する。
【０００７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、ワークステージ７５にワークＷを保持した状態で、撮像装置７６の照明光源７６１から照明光を照射し、光学系７６２を介してワークステージ７５上のワークＷに照射された反射光を光学系７６２で撮像手段７６３に導くことによりワークＷのアライメントマークを撮像して記憶する。
【０００８】
そして、撮像装置７６を図３中矢印ＹＣ方向と逆方向にスライドさせて投影レンズ７４の下方から退避させる。このようにして得られたマスクＭおよびワークＷのアライメントマークの撮像画像を比較して、マスクＭおよびワークＷのアライメントマークが一致するようにマスクステージ７３またはワークステージ７５を移動させて、マスクＭとワークＷとを位置合わせするようになっている。
【０００９】
しかし、この従来の方法では、マスクＭとワークＷのアライメントマークを別々に撮像し、それぞれの撮像画像を照らし合わせて、マスクＭとワークＷとを位置調整することから、操作が複雑になり、露光処理を効率よく行うことができない。また、マスクＭを撮像してからワークＷを撮像するまでの間にマスクＭの位置が変動しても、その変動を確認できず、変動量を加味した位置合わせができなかった。さらに、位置合わせ毎に撮像装置７６を投影レンズ７４の下方で進退動作させる必要があることから、投影レンズ７４の下方に進入させる際の撮像装置７６の位置合わせに高い精度を必要とし、マスクＭとワークＷとの位置合わせを正確に行えないという問題があった。
【００１０】
また、前記した手段とは別の従来の手段として、図４に示すものがある。図４に示すように、マスクステージ８３の上方で図４中矢印ＹＤ方向またはその逆方向にスライド可能に設けられた撮像手段８６と、照明光源８７１およびハーフミラー８７２からなる照明手段８７を用い、この照明手段８７を、投影レンズ８４の下方で図４中矢印ＹＥ方向またはその逆方向にスライド可能にしてマスクＭとワークＷとを位置合わせを行うものも知られている。なお、光照射部８１からの照射光は、光学系８２を介して照射される。
【００１１】
この手段では、はじめに、撮像手段８６を図４中矢印ＹＥ方向にスライドさせてマスクステージ８３の上方に配置すると共に、照明手段８７を図４中矢印ＹＥ方向にスライドさせて投影レンズ８４の下方に配置する。そして、ワークステージ８５にワークＷを保持すると共にマスクステージ８３にマスクＭを保持する。
【００１２】
この状態で、ハーフミラー８７２を介してワークステージ８５上のワークＷに照明光源８７１から照明光を照射し、その反射光により投影レンズ８４およびマスクＭを介して反射光の光路上に配置された撮像手段８６に導いてワークＷおよびマスクＭのアライメントマークを撮像する。このようにして得られた撮像画像中のマスクＭおよびワークＷのアライメントマークが一致するようにマスクステージ８３またはワークステージ８５を移動させるようになっている。そして、整合作業が終了すると、撮像手段８６をマスクステージ８３の上方から退避させると共に照明手段８７を投影レンズ８４の下方から退避させ、露光作業を行っている。
【００１３】
この手段によれば、マスクＭとワークＷのアライメントマークとを同時に撮像するため操作を簡略化して露光処理の効率を高められる。また、一つの撮像画像に基づいてマスクＭとワークＷとのアライメントマークの位置を確認して、マスクＭとワークＷとの位置調整を行えるため、マスクＭおよびワークＷのアライメントマークの位置の確認を正確に行えるものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の投影露光装置における位置合わせ手段（整合作業）では、投影レンズ８４が限られた角度範囲で入射した光しか透過させないことから、ワークステージ８５での反射光がその角度範囲で投影レンズ８４に入射するように照明手段８７を投影レンズ８４の下方に配置する必要がある。ところが、この方法では、位置合わせ毎に撮像手段８６および照明手段８７を進退動作させるため、撮像手段８６および照明手段８７の位置決めに高い精度を必要とし、マスクＭとワークＷとの位置合わせの精度を高めるのが容易でないという問題があった。
【００１５】
本発明は、前記問題点に鑑み創案されたものであり、マスクとワークとの位置合わせを精度良く行うことができるマスクとワークとの位置合わせ方法、および投影露光装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のマスクとワークとの位置合わせ方法は、投影露光装置におけるマスクとワークとの位置合わせ方法であって、光照射部からの光を照射する照射ステップと、前記照射ステップで照射された照射光からフィルタにより、前記ワーク上に塗付されているフォトレジストの感光波長を除去する感光波長除去ステップと、前記感光波長除去ステップでフォトレジストの感光波長を除去された照射光をマスクおよび投影レンズを介してワーク上に照射し、その反射光を撮像手段で捉えて撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで得られた撮像画像中のマスクおよびワークのアライメントマークの位置に基づき、マスクおよびワークの位置調整を行う位置調整ステップと、を含むこととした。
【００１７】
このマスクとワークとの位置合わせ方法は、この位置合わせ方法では、照射ステップで光照射部から照射光を照射し、その照射光を感光波長除去ステップにおいてフィルタを通過させてワーク上に塗付されているフォトレジストの感光波長を除去する。このようにして感光波長が除去された照射光はマスクおよび投影レンズを介してワークに照射され、その反射光を撮像ステップにおいて撮像手段で捉えて撮像し、撮像画像中のワークおよびマスクのアライメントマークの位置に基づき、位置調整ステップにおいてマスクおよびワークの位置調整を行うものである。
【００１８】
また、本発明に係る投影露光装置は、フォトレジストが塗付されたワークと、このワーク上に塗付されているフォトレジストにマスクパターンを転写するためのマスクとを、確認手段および位置合わせ手段で位置合わせした後、光照射部からの照射光をマスクおよび投影レンズを介してワークに照射し、ワーク上に塗布されているフォトレジストに前記マスクパターンを投影して露光する投影露光装置であって、前記確認手段は、前記光照射部からの照射光から、前記ワークに塗付されているフォトレジストの感光波長を除去するためのフィルタと、前記フィルタを前記照射光の光路上に進入させまたは光路上から退避させるための進退手段と、前記フィルタを通過してマスクおよび前記投影レンズを介してワーク上に照射された照射光の反射光を捉えて撮像する撮像手段と、この撮像手段を反射光の光路上に出没させる出没手段と、を備える構成とした。
【００１９】
この投影露光装置によれば、確認手段により、光照射部からの照射光の光路上に進退手段を介してフィルタを進入させ、この状態で光照射部から光を照射してフィルタを通過させ、照射光からワークに塗付されているフォトレジストの感光波長を除去する。このようにして感光波長を除去された照射光は、マスクおよび投影レンズを介してワークに照射され、その反射光を捉える位置に出没手段を介して配置される撮像手段で撮像し、撮像画像中のマスクおよびワークのアライメントマークの位置に基づいて、位置合わせ手段がマスクまたはワークの少なくとも一方について位置調整を行うようになっている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る投影露光装置を説明する。
参照する図面において、図１は投影露光装置の全体を模式的に示す模式図である。
【００２１】
投影露光装置１は、光照射部２からの照射光を、マスクＭおよび投影レンズ部３を介してワークＷに照射して、ワークＷ上に塗布されたフォトレジストにマスクパターンを転写して露光するものである。
投影露光装置１は、図１に示すように、照射光を照射する光照射部２と、マスクＭに形成されたマスクパターンをワークＷに投影するための投影レンズ部３と、マスクＭを保持するマスクステージ４と、ワークＷを保持するワークステージ５と、ワークＷとマスクＭのアライメントマーク（図示せず）の位置を確認する確認手段６と、この確認手段６で確認された両マークに基づいてマスクＭまたはワークＷを整合移動させる位置合わせ手段７と、を備えている。
【００２２】
光照射部２は、例えば、ショートアーク放電灯などの超高圧水銀灯である光源２１と、この光源２１の背後に配置された楕円反射鏡２０とを備えている。なお、この光照射部２により照射された照射光は、フライアイレンズなどの照射光学系２２を通過した後、図示しない回転シャッタの回転により間歇的に供給されるものである。なお、光照射部２からマスクＭまでの光路上には、照射光を平行光とする図示しないレンズ系、反射鏡を備える構成としても構わない。
【００２３】
投影レンズ部３は、鏡筒３１内に配設された複数の投影レンズ３２により、マスクＭに形成されたマスクパターンの像をワークＷに投影するものである。この投影レンズ部３は、図示しないスライド機構により鏡筒３１内の所定の投影レンズ３２を光軸方向に沿って移動させることにより、マスクＭに形成されたマスクパターンの投影像倍率を変更するようになっている。
【００２４】
マスクステージ４は、光照射部２から供給される照射光の光路に対して、マスクＭを所定位置に所定姿勢で保持するためのものである。このマスクステージ４は、マスクＭを透光板に当接して支持させ周縁部が固定された状態で、ＸＹθ（水平面で任意の一直線方向であるＸ方向、Ｘ方向に直交するＹ方向、水平面に対して垂直方向の軸周りに回転する方向であるθ方向）方向に移動機構（図示せず）を介して移動させるものである。なお、ここでは、ワークＷをＸＹθ方向に整合移動させる構成をとるため、マスクＭは、一度マスクステージ４に設定されると、そのマスクＭの位置が基準となり整合作業を行うようになる。
【００２５】
ワークステージ５は、投影レンズ部３を通過した照射光の光路に対して、ワークＷを所定姿勢で保持するためのものである。このワークステージ５は、ワークＷを吸引保持した状態で、投影レンズ部３からの照射光の光路に対してワークＷをＸＹθ方向に、整合移動させる位置合わせ手段７を備えている。この位置合わせ手段７によりワークステージ５に保持されたワークＷのアライメントマークをマスクＭのアライメントマークに整合移動させるようになっている。なお、ワークステージ５は、ワークＷの露光領域に対して移動させることができるように構成され、ここでは、位置合わせ手段７が整合移動および露光領域に対する移動を行うように構成されている。もちろん、ワークＷの整合移動と露光領域に対する移動とを別の駆動機構（図示せず）などにより行うようにしても構わない。
【００２６】
確認手段６は、光照射部２から供給される照射光からワークＷ上に塗付されているフォトレジストの感光波長を除去するためのフィルタ６１と、フィルタ６１を光照射部２からの照射光の光路上に進入させまたは光路上から退避させるための進退手段６２と、ワークＷに照射された照射光の反射光を捉えて撮像する撮像手段６３と、この撮像手段６３が反射光を捉えられるように出没自在に移動させる出没手段６４と、を備えている。
【００２７】
フィルタ６１は、光照射部２から照射される照射光からワークＷに塗付されているフォトレジストの感光波長の照射光を除去するためのものであり、例えば、感光波長が３６５ｎｍ〜４００ｎｍに感光特性があるものであれば、４５０ｎｍから短い波長を反射あるいは遮断するように設計されるものである。このフィルタ６１は、感光特性となる紫外線のすべてを除去するように構成されてもよく、アライメントマークを認識する作業を行う場合に、ワークＷのフォトレジストが露光されることがない照射光（照明光）となるように構成されるものであれば、限定されるものではない。
【００２８】
進退手段６２は、フィルタ６１を図１中矢印ＹＡ方向またはその逆方向にスライドさせて、図１（ａ）に示すように照射光の光路上から退避させ、または図１（ｂ）に示すように照射光の光路上に侵入させるためのものである。この進退手段６２は、図示しないガイドに沿ってフィルタ６１を移動させるようにしてもよく、また、図示しないアームの先端にフィルタ６１を設置し、アームの基端側を回転支点として水平方向に回動させる構成としても構わない。
【００２９】
撮像手段６３は、照射光の光路に対して所定角度傾斜して配設されたハーフミラー６３１を先端側に備えており、そのハーフミラー６３１から入射するワークＷおよびマスクＭのアライメントマークが認識できる照射光を撮像するＣＣＤカメラ６３３を備えている。この撮像手段６３は、ＣＣＤカメラ６３３の先端側に配置されたハーフミラー６３１が、図１中矢印ＹＢ方向またはその逆方向にスライドさせるための出没手段６４を備えている。
【００３０】
この出没手段６４により、図１（ａ）に示すように、照射光の光路上からハーフミラー６３１が退避し、または図１（ｂ）に示すように、照射光の光路上にハーフミラー６３１が侵入するようになっている。この出没手段６４は、図示しない移動レール、駆動モータ等を備えている。
【００３１】
なお、図１（ｂ）に示すように、撮像手段６３で撮像するワークＷで反射した反射光は、ここでは分かり易いように、光路を変えて図示している。また、撮像手段６３により撮像されるアライメントマークは、少なくとも２箇所に設けられ、そのアライメントマークに対応する撮像手段６３の数が配置される。さらに、ワークＷとマスクＭは互いに平行となるように設定されている。また、マスクステージ４およびワークステージ５は、そのいずれか一方が他方に合わせるように、ワークＷあるいはマスクＭを移動させればよい。
【００３２】
つぎに、この投影露光装置１の動作について説明する。図１（ａ）に示すように、マスクステージ４上にマスクＭを保持すると共にワークステージ５上にワークＷを保持した状態とする。つまり、通常の投影露光作業を行う状態とすれば良い。そして、マスクＭとワークＷの整合作業を行う。このとき、図１（ｂ）に示すように、あらかじめ、進退手段６２によりフィルタ６１を照射光の光路上に配置しておくと共に、出没手段６４により確認手段６のハーフミラー６３１を光路上に配置しておく。
【００３３】
そして、光照射部２から照射光を照射して、フィルタ６１によりワークＷに塗付されているフォトレジストの感光波長を除去し、その感光波長を除去した照射光（以下、照明光という）により、マスクＭとワークＷのアライメントマークについて位置合わせ（整合作業）を行う。
【００３４】
すなわち、照明光により照らされたマスクＭのアライメントマークは、投影レンズ部３を介してワークＷ側に送られ、ワークＷからの反射光によりハーフミラー６３１を介してワークＷのアライメントマークとの位置関係が、ＣＣＤカメラ６３３により撮像される。このときワークの露光面にも照明光が照射されることになるが、ワークＷに塗付されているフォトレジストの感光波長が除去されているため、フォトレジストが感光することはない。
【００３５】
つぎに、ＣＣＤカメラ６３３に撮像されたマスクＭおよびワークＷのアライメントマークは、許容整合範囲内となっていれば、露光作業が行われ、また、許容整合範囲外であれば、そのＣＣＤカメラ６３３に撮像されたマスクＭおよびワークＷのアライメントマークの位置情報に基づいて、マスクＭまたは、ワークＷの位置を整合移動させる。なお、ここではワークＷを整合移動させている。そして、再び、照明光により両マークの位置を確認して許容整合範囲内となっていれば露光作業が行われる。
【００３６】
露光作業が行われる場合は、図１（ａ）に示すように、光照射部２から供給される照射光の光路上からフィルタ６１を進退手段２により退避させると共に、照射光の光路上から撮像手段６３のハーフミラー６３１を出没手段６４により退避させる。そして、光照射部２から照射光が照射され、マスクＭのマスクパターンがワークＷのフォトレジストに所定時間照射されることで露光作業が完了する。なお、露光作業は、ワークＷの露光領域を変えながら、例えば、２回あるいは４回行われ、その都度、そのワークＷの露光領域が移動されて、整合作業、露光作業が繰り返し行われることになる。
【００３７】
このように、この投影露光装置１によれば、フィルタ６１を介してマスクＭとワークＷとを同時に撮像するため、操作を簡略化でき、露光処理を効率よく行える。また、光照射部２から供給される照射光の光路上にフィルタ６１を進退させる際のフィルタ６１の位置決めにそれほど高い精度も要求されない。さらに、露光処理に用いられる光照射部の照射光を照明光として使用してマスクＭとワークＷとを照射するため、マスクＭとワークＷとの位置関係を精度良く観察でき、また、投影レンズ３２への入射光の入射角度の調整も必要ない。このため、マスクＭとワークＷとの位置合わせを精度良く行える。
【００３８】
なお、本発明の投影露光装置は、前記実施の形態での投影露光装置１に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限り適宜変更して差し支えない。本発明の投影露光装置１は、投影レンズ部３が装置設置面に対して垂直方向となるよう構成したものとして説明したが、例えば、図２に示すように、投影レンズ部３が装置設置面に対して水平方向となるよう構成してもよい。なお、図２に示す構成と同じ部材は、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
この場合、図２に示すように、投影レンズ部３が装置本体の設置面に対して水平に配置されるため、マスクＭならびにワークＷは、垂直方向に配置されることになる。そして、光照射部２から垂直方向に照射された照射光は、反射鏡２３を介して水平方向に反射して照射されることで、前記したように整合作業および露光作業が行われる。
【００４０】
なお、図２では、マスクＭを保持しているマスクステージ４が、そのマスクＭをＸＹθ方向に移動できるように、そのマスクＭを固定する枠体の各辺に押動部および従動部（図示せず）を備える三点ロケータ方式としての位置合わせ手段７Ａを備えている。なお、位置合わせ手段７Ａは、マスクＭをＸＹθ方向に移動できる構成のものであれば、特に限定されるものではない。そして、ワークＷは、露光領域を変えることができる移動手段８を備えている。この移動手段８は、ＸＹ方向にワークＷを精度良く移動できるものであれば、その構成を特に限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る投影露光装置によれば以下に示すような優れた効果を奏する。
請求項１に記載のマスクおよびワークの位置合わせ方法によれば、はじめに、フィルタを介して露光作業で使用される照射光からワークのフォトレジストに対する感光波長を除去した照明光として整合作業を行う。また、照射光はもともと高効率で投影レンズに入射されるようになっているため、感光波長を除去した照明光も同様に高効率で入射、透過できる。したがって、フィルタを介することで光照射部からの照射光を、高照度で安定した撮像用照明として利用可能となる。
【００４２】
本発明の請求項２に記載の露光装置によれば、マスクとワークとを同時に撮像するため、操作を簡略化でき、露光処理を効率よく行える。また、光照射部から発せられる照射光の光路上でのフィルタの位置決めにそれほど高い精度も要求されない。さらに、露光処理に用いられる照射光を使用してマスクとワークのアライメントマークの整合作業を行うようにするため、別途にマークの撮像用の照明が不要となる。また、マーク位置変動時に照明光の位置変更も不要となるため、処理速度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る投影露光装置の全体を模式的に示す模式図である。
【図２】本発明に係る投影露光装置の他の構成を示す模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、従来の露光装置によるマスクとワークとの位置合わせ方法の一例を説明する模式図である。
【図４】従来の露光装置によるマスクとワークとの位置合せ方法の他の例を説明する模式図である。
【符号の説明】
１　　　投影露光装置
２　　　光照射部
２０　　楕円反射鏡
２１　　光源
２２　　照射光学系
３　　　投影レンズ部
３１　　鏡筒
３２　　投影レンズ
４　　　マスクステージ
５　　　ワークステージ
６　　　確認手段
６１　　フィルタ
６２　　進退手段
６３　　撮像手段
６３１　ハーフミラー
６３３　ＣＣＤカメラ
６４　　出没手段
７　　　位置合わせ手段
８　　　移動手段
Ｍ　　　マスク
Ｗ　　　ワーク
【図１】
2004031798.tif 000003
【図２】
2004031798.tif 000004
【図３】
2004031798.tif 000005
【図４】
2004031798.tif 000006