(57)【要約】【課題】光路の光軸ずれが生じても、基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークとのパターン相対位置の変化が生じにくく、アライメント精度が高い露光装置のアライメント装置を提供する。【解決手段】第１の光源２７からの長波長光と第２の光源２６からの短波長光がビームスプリッタ２８で集合し、これらの集合光は、レンズ２５で収束されてマスク２及び基板１にその面に垂直に入射する。そして、この集合光は、マスク２のアライメントマーク及び基板１のアライメントマークで反射して、入射光路と同一の光路を戻り、フィルタ２１を経て、カメラ２０に入射する。フィルタ２１は、反射光の中の長波長光と短波長光とをカメラのセンサの異なる領域に結像させる。これにより、カメラ２０はマスク２及び基板１の双方のフォーカスされたアライメントマークのパターンを同時に観察することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長波長光を出射する第１の光源と、前記長波長光より短波長の短波長光を出射する第２の光源と、これらの第１及び第２の光源から出射された長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系と、この第１の光学系からの集合光をマスク及び基板にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系と、カメラと、前記マスク及び基板のアライメントマークで反射した反射光を前記第２の光学系と同一の光路を戻した後前記カメラまで導く第３の光学系と、前記第３の光学系に設けられ前記長波長光と前記短波長光とを分離した後長波長光と短波長光とを前記カメラのセンサの異なる視野領域に結像させるフィルタと、を有することを特徴とする露光装置のアライメント装置。
【請求項２】
前記長波長光及び前記短波長光の波長は、４００乃至７００ｎｍの範囲にあり、前記長波長光と前記短波長光の波長差による焦点位置の差が、前記基板と前記マスクとの間の間隔に対応していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置のアライメント装置。
【請求項３】
前記長波長光は波長が６７０ｎｍの赤色光であり、前記短波長光は波長が４０５ｎｍの青色光であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板とマスクとをアライメントするアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４はマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク２が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク2との間に、マイクロレンズ４を２次元的に配列したマイクロレンズアレイ３が配置されており、マスク２の上方から露光光がマスク２に対して照射され、マスク２を透過した露光光がマイクロレンズアレイ３により基板１上に投影され、マスク２に形成されたパターンが、マイクロレンズアレイ３により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。
【０００３】
この場合に、通常、マイクロレンズアレイ３及びその上方の露光光源及び光学系は、固定配置されており、マスク２と基板１とを一体的に、紙面に垂直の方向に移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンするようになっている。このように、基板１とマスク２とを一体的に移動させるために、基板１の上面及びマスク２の下面に、夫々、アライメントマーク５及び６を設け、これらのアライメントマーク５及び６を指標として、基板１とマスク２とを同期させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アライメントマーク５，６により、基板１とマスク２とを同期させる場合、±１μｍ程度の高精度で基板１とマスク２とを同期させようとすると、両アライメントマーク５，６を同一のカメラにより同時に観察する必要がある。即ち、異なるカメラで別々にアライメントマーク５，６を観察すると、両アライメントマーク５，６の相対的な位置を保証できない。
【０００６】
近接露光の場合は、マスクと基板とが２００μｍ程度で近接しており、この間隔はカメラの焦点深度内に収まるので、マスクのアライメントマークと基板のアライメントマークとを同時にカメラで観察することが可能である。しかし、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置においては、基板１とマスク２との間にマイクロレンズアレイ３を介装する必要があるため、基板１とマスク２との間の距離、即ち、アライメントマーク５，６間の間隔は、５ｍｍ程度存在する。この５ｍｍの間隔は、通常のカメラのレンズ系では、同時に観察することができない。
【０００７】
なお、図５に示すように、基板１のアライメントマーク５からの反射光と、マスク２のアライメントマーク６からの反射光とで、光路差を設け、基板１のアライメントマーク５とマスク２のアライメントマーク６とのフォーカス差を補正することも考えられる。
【０００８】
図４に示すように、基板１とマスク２との間のギャップＧは約５ｍｍである。この場合に、視野とアライメント精度とを考慮すると、レンズ倍率は４倍程度が必要である。よって、アライメントのパターンギャップＧ（＝５ｍｍ）は、カメラ側でみると、５ｍｍ×４２＝８０ｍｍに相当する。この８０ｍｍのフォーカス差を補正する必要がある。
【０００９】
そこで、図５においては、光源２０からの光をレンズ２１で収束して反射鏡２２により反射させ、レンズ２３を介してビームスプリッタ１７に入射させる。そして、ビームスプリッタ１７からの光は、レンズ１８及び１９を経由してマスク２に入射し、マスク２のアライメントマーク６で反射すると共に、基板１に入射し、基板１のアライメントマーク５で反射する。これらのアライメントマーク５、６で反射した光は、ビームスプリッタ１７に向かい、このビームスプリッタ１７を透過した後、レンズ１６，１５を介して、ビームスプリッタ１４に入射する。アライメントマーク５、６からの反射光は、ビームスプリッタ１４で、ビームスプリッタ１１に向かう光と、ミラー１３に向かう光とに分離され、ミラー１３に向かった光は、ミラー１２により、ビームスプリッタ１１に向かう。そして、ビームスプリッタ１１にて、ビームスプリッタ１４からの光はそのまま透過し、ミラー１２からの光は反射して、カメラ１０に向かう。このようにして、ビームスプリッタ１４からミラー１３，１２を経由した光と、ビームスプリッタ１４から直接到達した光とは、カメラ１０により検出される。そして、ビームスプリッタ１４からミラー１３までの光路と、ミラー１３からミラー１２までの光路と、ミラー１２からビームスプリッタ１１までの光路との総長が、ビームスプリッタ１４からビームスプリッタ１１に直接入射する光の光路の長さよりも、８０ｍｍだけ長くなるように設定されている。従って、マスク２のアライメントマーク６からの反射光であってミラー１２，１３を経由した光路を進行した光と、基板１のアライメントマーク５からの反射光であってビームスプリッタ１４から直接ビームスプリッタ１１に入射した光路を進行した光とがいずれもカメラ１０のＣＣＤ（電荷結合素子）に結像し、アライメントマーク５，６をカメラ１０で同時に観察することができる。
【００１０】
これにより、基板１とマスク２のアライメントマーク５，６のパターンのフォーカス差（８０ｍｍ相当）を、別光路に分けて補正することができる。しかしながら、このように、フォーカス差を別光路で補正すると、各光路での光軸ずれが生じた場合に、アライメントマーク５，６の両パターンの相対位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この方法では、アライメント精度が低下する。アライメント精度が低下すると、露光パターン精度も低下し、近時の高精細液晶パネルの露光にとって、致命的な問題となる。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、光路の光軸ずれが生じても、基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークとのパターン相対位置の変化が生じにくく、アライメント精度が高い露光装置のアライメント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】
【００１２】
本発明に係る露光装置のアライメント装置は、長波長光を出射する第１の光源と、前記長波長光より短波長の短波長光を出射する第２の光源と、これらの第１及び第２の光源から出射された長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系と、この第１の光学系からの集合光をマスク及び基板にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系と、カメラと、前記マスク及び基板のアライメントマークで反射した反射光を前記第２の光学系と同一の光路を戻した後前記カメラまで導く第３の光学系と、前記第３の光学系に設けられ前記長波長光と前記短波長光とを分離した後長波長光と短波長光とを前記カメラのセンサの異なる視野領域に結像させるフィルタと、を有することを特徴とする。
【００１３】
この露光装置のアライメント装置において、例えば、前記長波長光及び前記短波長光の波長は、４００乃至７００ｎｍの範囲にあり、前記長波長光と前記短波長光の波長差による焦点位置の差が、前記基板と前記マスクとの間の間隔に対応している。
【００１４】
この場合に、例えば、前記長波長光は波長が６７０ｎｍの赤色光であり、前記短波長光は波長が４０５ｎｍの青色光である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、波長が４０５ｎｍの青色光と、波長が６７０ｎｍの赤色光とを使用して、これらの光の集合光を、同一光路で、基板及びマスクのアライメントマークに照射して反射させ、カメラのセンサに入射する前に、フィルタにより青色光と赤色光とに分離し、青色光による像と、赤色光による像とを、カメラのセンサの異なる視野領域に結像させると、波長によるフォーカス差により、カメラのセンサに対する距離が異なる基板とマスクのアライメントマークを前記カメラに同時に結像させることができる。そこで、基板のアライメントマークと、マスクのアライメントマークとの間の距離を、好ましくは複数の箇所にて、一定に保持することにより、基板とマスクとのアライメントをとることができる。この場合に、結像光路は共通なので、光軸ずれが生じてもアライメントパターンの相対位置は変化しにくく、極めて高いアライメント精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置のアライメント装置を示す図である。
【図２】カメラのセンサに結像したアライメントマークのパターンの一例を示す図である。
【図３】本実施形態の光路を示す図である。
【図４】マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す図である。
【図５】光路差を設けて基板とマスクとの間のギャップを吸収するアライメント装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る露光装置のアライメント装置を示す図である。長波長光を出射する第１の光源２７と、短波長光を出射する第２の光源２６とが設けられており、第１の光源２７からの長波長光は、反射鏡２９で反射した後、ビームスプリッタ２８に向かい、第２の光源２６からの短波長光がこのビームスプリッタ２８で、第１の光源２７からの長波長光と集合する。そして、これらの集合光は、レンズ３０で収束された後、ビームスプリッタ２４にて反射して、レンズ２５を経た後、マスク２及び基板１に向かう。この集合光は、マスク２及び基板１にその面に垂直に入射し、マスク２のアライメントマーク６及び基板１のアライメントマーク５で反射して、入射光路と同一の光路を戻ってくる。この反射光は、ビームスプリッタ２４を通過し、レンズ２３，２２と、フィルタ２１を経て、カメラ２０に入射する。よって、反射鏡２９及びビームスプリッタ２８が、第１及び第２の光源２７，２６から出射した長波長光と短波長光とを同一光路に集合させる第１の光学系を構成し、レンズ３０、ビームスプリッタ２４、レンズ２５が、この第１の光学系からの集合光をマスク２及び基板１にそれらの面に垂直に照射する第２の光学系を構成し、レンズ２５、ビームスプリッタ２４、レンズ２３、レンズ２２が、マスク２及び基板１のアライメントマーク６，５で反射した反射光を第２の光学系と同一の光路を戻した後カメラ２０まで導く第３の光学系を構成する。
【００１８】
このフィルタ２１は、その光透過域の半分が長波長光を透過すると共に短波長光を遮蔽し、光透過域の残りの半分が短波長光を透過すると共に長波長光を遮蔽するものである。そして、フィルタ２１を経由した反射光は、カメラ２０のＣＣＤ（電荷結合素子）センサの光検出領域の半分の領域に、長波長光が検出され、残りの半分の領域に短波長光が検出される。
【００１９】
第１及び第２の光源としては、レーザ光又は干渉フィルタを透過したランプ光を使用することができる。そして、第１の光源２７から出射する長波長光は、例えば、波長が６７０ｎｍの赤色光であり、第２の光源２６から出射する短波長光は、例えば、波長が４０５ｎｍの青色光である。従って、フィルタ２１は、ＣＣＤ視野領域（光検出領域）の半分が、４０５ｎｍ光を透過し、６７０ｎｍ光を反射するものであり、残りの半分が、６７０ｎｍ光を透過し、４０５ｎｍ光を反射するものである。
【００２０】
次に、上述のごとく構成された本実施形態の動作について説明する。第１の光源２７から例えば波長が６７０ｎｍの赤色光を出射し、第２の光源２６から例えば波長が４０５ｎｍの青色光を出射する。これらの光は、ビームスプリッタ２８で集合した後、カメラ２０まで同一光路を進行する。即ち、集合光は、図３に示すように、ビームスプリッタ２４からマスク２及び基板１に向かい、このマスク２及び基板１に対し、その面に垂直に入射する。
【００２１】
その後、マスク２のアライメントマーク６及び基板１のアライメントマーク５で反射した集合光の反射光は、入射光と同一光路をとおり、ビームスプリッタ２４を直進して、フィルタ２１を透過し、カメラ２０のセンサに入射する。この反射光は、フィルタ２１によりフィルタリングされて、カメラの視野領域の半分に長波長光（例えば、波長が６７０ｎｍ）が入射し、カメラの視野領域の残りの半分に短波長光（例えば、波長が４０５ｎｍ）が入射する。このとき、集合光は同一レンズ２５，２３，２２からなる光学系を通過するので、このような同一レンズの場合、青色光（波長４０５ｎｍ）は焦点距離が短く、赤色光（波長６７０ｎｍ）は焦点距離が長い。よって、レンズ２５、２３，２２の光学定数等を適切に設定すれば、カメラ２０のセンサに入射する光のうち、マスク２のアライメントマーク６で反射した光は、青色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となり、カメラ２０からより遠い基板１のアライメントマーク５で反射した光は、赤色光の成分がカメラ２０のセンサで合焦点となるようにすることができる。基板１とマスク２との間のギャップＧは通常５ｍｍ程度であるが、カメラ２０に対する入射光のうち、赤色光と青色光とが異なる光路長を経てセンサに合焦点となるので、ギャップＧの５ｍｍを吸収して、基板１及びマスク２の双方のアライメントマーク５，６をカメラ２０のセンサ上でフォーカスすることができる。
【００２２】
この結果、図２にカメラの光検出領域（視野領域）４０を示すように、その半分の領域４０ａに赤色光が入射して、基板１のアライメントマーク５の十字パターン４１が結像し、残りの半分の領域４０ｂに青色光が入射して、マスク２のアライメントマーク６の４点パターン４２が結像する。これにより、カメラ２０においては、基板１上のパターン４１と、マスク２上のパターン４２との双方をセンサにフォーカスさせて、同時に観察することができる。
【００２３】
そこで、パターン４１とパターン４２との間の距離等のパターン４１とパターン４２との位置関係を計測し、この位置関係が一定になるように、基板１とマスク２との間の相対的な位置を制御することにより、基板１とマスク２とのアライメントをとることができる。この場合に、青色光と赤色光の結像光路は、共通であるので、光軸ずれが発生しても、基板１とマスク２とが同期していれば、パターン４１，４２の相対的位置関係は変化しないか、又は変化しても、十分に高いアライメント精度を得ることができる程度の変化であり、いずれにしても、高アライメント精度を得ることができる。
【００２４】
以上のように、本発明は基本的には、長波長光と短波長光との焦点距離の相違を利用して、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置の基板１とマスク２との間の大きなギャップＧを吸収する。即ち、長波長光と短波長光とによるダブル焦点を利用して、基板１とマスク２からの反射光をカメラのＣＣＤ上にフォーカスさせる。しかし、この波長の相違によるダブル焦点に加えて、レンズ設計によって、焦点位置を更にずらすこともできる。つまり、レンズには収差があり、一般的なレンズ設計ではこの収差をとる方向にレンズを設計するが、本発明においては、このレンズ収差を広げる方向にレンズを設計すればよい。
【００２５】
また、長波長光及び短波長光の波長は、通常、４００乃至７００ｎｍの範囲にあればよい。この波長範囲では、カメラのＣＣＤにより検出することができ、しかも長波長光と短波長光の波長差による焦点位置の差が、基板１とマスク２との間の間隔に対応するように設定することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１：基板
２：マスク
３：マイクロレンズアレイ
４：マイクロレンズ
２０：カメラ
２１：フィルタ
２２，２３，２５、３０：レンズ
２４，２８：ビームスプリッタ
２９：反射鏡
４０：光検出領域（視野領域）
４０ａ、４０ｂ：半分の領域
４１：基板アライメントマークのパターン
４２：マスクアライメントマークのパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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