(57)【要約】  マスクレス露光装置は、露光ビーム（３０６）を供給する光源（３０２）と、露光パターンに応じて露光ビーム（３０６）を変調する光変調器（３０２）と、変調された露光ビームを光変調器によって供給される画像（３１１）として基板（３０７）に送り込む露光光学システム（３０３、３０４、３０８）と、基板上に予めパターン形成されている位置合わせマークの位置を測定するように構成されている計測システム（３０３、３０４、３０５、３０８、３０９）とを含んでいる。露光光学システムおよび計測システムは、少なくとも部分的に一致した光路を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビーム（３０６）を供給する光源（３０２）と、
露光パターンに応じて露光ビーム（３０６）を変調する光変調器（３０２）と、
変調された露光ビームを光変調器によって供給される画像（３１１）として基板（３０７）に送り込む露光光学システム（３０３、３０４、３０８）と、
基板上に予めパターン形成されている位置合わせマークの位置を測定するように構成されている計測システム（３０３、３０４、３０５、３０８、３０９）と
を含み、
前記露光光学システムおよび前記計測システムは少なくとも部分的に一致した光路を有していることを特徴とする、
マスクレス露光装置。
【請求項２】
基板を可動テーブル上に受け、該基板をＸ方向およびＹ方向に移動させるように構成されたステージをさらに含む、
請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【請求項３】
前記計測システムは、光源（３０５）、ビームスプリッター（３０３）、投影光学系（３０４）、およびカメラ（３０９）を含む、
請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【請求項４】
前記計測システムの光源は可視光の光源であり、前記露光ビームの光源はＵＶ光源である、
請求項３に記載のマスクレス露光装置。
【請求項５】
前記計測システムは、前記光変調器（３０２）によって供給され媒体上に投影される光と光源（４０５）が有効なときに該媒体から反射したＣＣＤカメラ（４０９）への可視光とを分けるダイクロミックミラーを含む、
請求項３または４に記載のマスクレス露光装置。
【請求項６】
前記計測システムは、ビームスプリッター・プリズムを含む、
請求項３に記載のマスクレス露光装置。
【請求項７】
前記計測システムからのフィードバックに基づいて、前記光変調器（３０２）および前記可動テーブルの動作を制御する制御ユニットをさらに含む、
請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【請求項８】
前記位置合わせマークは、例えばドリル穴のような、基準マーク、対象体、またはその他のアイテムである、
請求項１に記載のマスクレス露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクレス露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢリソグラフィー直接画像露光機のようなリソグラフィー機においては、コンピューターで作成したアートワーク（ＣＡＤ）のファイルをＰＣＢパネル上に露光する。アートワークをＰＣＢパネル上に正確に配置することが重要であり、その理由は、
・  アートワークをＰＣＢパネル外に露光してはならない
・  アートワークを多層ＰＣＢパネル上に正確に配置して、層間の電気的接続が正確になされるようにしなければならない
ことである。
【０００３】
リソグラフィー機によって露光されるべき物理的なＰＣＢパネルは、積層、銅エッチング等といった、露光前にＰＣＢパネルになされる様々な処理によって、非直線性および変形を受けることになる。従って、物理的なパネル上に露光されるアートワークは、物理的なパネルに適合するように調節される必要がある。
【０００４】
種々のリソグラフィー機、例えばＰＣＢリソグラフィー直接画像プリンターは、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳまたは同様のカメラを、ＰＣＢパネル層（外層、内層）上の数個の基準マークの位置を捕捉するのに利用している。このプロセスは、リソグラフィー産業では位置合わせ（registration）として知られている。これらの基準マーク、例えばパターン、標識、ドリル穴、または同様のものは、ＰＣＢパネル上の所与の座標を有するそれぞれ異なる専用位置に置かれるように規定される。リソグラフィー機はＰＣＢパネル上のこれら多数の基準マーク座標を収集して、これらの測定した基準マーク座標を、リソグラフィー機内に保管してある対応するアートワーク（ＣＡＤ）ファイルにおいて規定されている対応する基準マーク座標と比較する。こうすることによって、位置合わせカメラから捕捉された一組の測定（観測）基準マークをアートワーク（ＣＡＤ）ファイルからの対応する一組の基準マーク座標と比較して、露光の前に、パネル上に露光されるべきアートワーク（ＣＡＤ）ファイルの回転、拡大縮小、およびゆがみ修正を算定することができる。アートワーク（ＣＡＤ）ファイルを物理的なパネルに適合させるための多数のアルゴリズムやレシピは市場に存在している。
【０００５】
位置合わせカメラは、基準マークを捕捉することができるようなやり方でリソグラフィー機に設置される。位置合わせカメラ（単数または複数）は、リソグラフィー機内において、電子的光プロジェクター（単数または複数）または露光ユニット、例えばレーザー走査ビーム、の外に置かれる。
【０００６】
機内における位置合わせカメラの位置および座標は知られているものであるから、捕捉された基準マーク座標は計算で求めることが出来る。
【０００７】
相応して、機内における露光ユニット（電子的光プロジェクターまたは例えばレーザー走査ユニット）の位置および座標は知られているものであるから、投影された画像パターン位置は計算で求めることが出来る。この情報に基づいて、アートワークをＰＣＢパネル上の正しい位置に露光することができる。
【０００８】
特許文献１は、レーザースキャナーを用いた投影フォトリソグラフィー技術を記載しており、そこでは、主投影画像光学系を用いてマスクと基板との位置合わせのための蛍光マークを作りだすようにしている。この装置においては、蛍光物質の必要から、位置合わせマークをリソグラフのマスクとは違うマスク上に露光している。位置合わせマークのために主投影画像光学系を用いることから、光路にダイクロイック・ミラーが配置されている。このようなミラーを使用することは、露光されるべき画像の歪みをまねき、リソグラフの露光の正確性を損ねることになりうる。
【０００９】
特許文献２および特許文献３は、ミラーエレメントを光路上で投影レンズよりも先に配置した露光システムを記載している。これによって、レンズおよびレンズの固定部に生じた誤差はカメラにとらえられず、したがって補償がされないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０２１１４０９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０４４３００号
【特許文献３】中国特許第１０２５５６３４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
位置合わせカメラと露光ユニットとはリソグラフィー機内において物理的に二つの異なるユニットに分かれているから、これらのユニットの間の相対的な位置は温度や湿度の変化といった環境パラメーターによって変動しうるし、リソグラフィー機の動作中に露光ユニットおよび位置合わせカメラが受ける機械的応力（例えば動作中の装置の加速度）によって変動しうる。
【００１２】
リソグラフィー機に対する精度要求はマイクロメーター（μｍ）の範囲であるから、露光ユニットと位置合わせカメラとの間の相対位置に何等かの変動があれば、ＰＣＢパネル上の露光画像に大きすぎる公差を生じることになる。従って、環境パラメーターならびに露光ユニットおよび位置合わせカメラが受ける力に対する広範な制御が必要になってくることになる。各装置に対して位置較正を頻繁に行わなくてはならないことになるが、それは時間を浪費することになるし、較正の間はリソグラフィー機が動作できないことになる。
【００１３】
この問題は、様々な方法で解決することができる。一つの解決策は、位置合わせカメラを露光ユニットの外側に直接取り付けることであり、これによって、環境および物理的な影響によって発生する外付け位置合わせカメラアッセンブリーと露光ユニットアッセンブリーとの間の位置のずれを最小化する。しかしながら、もしも何らかの追加的な露光画像位置のずれが、環境パラメーターの変化によって、例えば投影レンズやプリズム取り付けユニットのような光学機械的公差といった露光ユニット内部が原因で生じた場合には、位置合わせカメラを露光ユニットの外側に載置することでは、これを較正することはできない。
【００１４】
本発明の目的は、上に述べた諸問題を解決するマスクレス露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、露光ビーム（３０６）を供給する光源（３０２）と、露光パターンに応じて露光ビーム（３０６）を変調する光変調器（３０２）と、変調された露光ビームを光変調器によって供給される画像（３１１）として基板（３０７）に送り込む露光光学システム（３０３、３０４、３０８）と、基板上に予めパターン形成されている位置合わせマークの位置を測定するように構成されている計測システム（３０３、３０４、３０５、３０８、３０９）とを含み、前記露光光学システムおよび前記計測システムは少なくとも部分的に一致した光路を有していることを特徴とする、マスクレス露光装置が得られる。
【００１６】
本発明の一実施例においては、マスクレス露光装置は、露光ビームを供給する光源と、露光パターンに応じて露光ビームを変調する光変調器と、変調された露光ビームを光変調器によって供給される画像として基板に送り込む露光光学システムと、基板上にあらかじめパターン化されている、例えばドリル穴といった、位置合わせの（基準の）マーク、対象体、または他のアイテムの位置を測定するように構成された計測システムとを含み、露光光学システムと計測システムとは少なくとも部分的に一致した光路を有している。
【００１７】
露光ビーム光源は、例えばＵＶ光源であってよい。計測システムは、例えば可視光、または他の好適な波長の光、のビームを用いてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のマスクレス露光装置によれば、露光ユニット内部の公差による露光画像のずれにも対処することができるようになる。露光ユニットの光路内に画像経路を持つように設置されるカメラを、計測システムの一部として用いることを容易にする。カメラが、露光ユニットと同一の光学系（ダイクロイック・ビームスプリッター・プリズムや投影レンズ等のようなもの）を共有することによって、従来技術の外付位置合わせカメラの必要性が無くなる。このカメラは、光学機械的構造（光学部品取り付けユニット）を電子的光源・変調器（electronic light source modulator）と共有することになる。電子的光源・変調器は、例えばＤＭＤ技術に基づいた電子的光プロジェクターまたは同様のものである。同一の機構および光路が露光ユニットおよび位置合わせカメラの両方で共有されているので、露光ユニットによって供給される露光画像に対して露光装置内部（光学部品取り付けユニットといった光学機械系）および外部（露光ユニットフレーム構造およびシャシー機構）の両方によってもたらされる位置の変動は、位置合わせカメラに対しても当てはまることになる。したがって、従来技術のように露光ユニットおよび位置合わせカメラの相対的位置のずれを頻繁に較正しなければならないという必要性はなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による電子的光プロジェクターを示す図である。
【図２】他の従来技術の電子カメラ装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による集積化したカメラを有するマスクレス露光装置を示す図である。
【図４】図３の実施例における位置合わせカメラの光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００２１】
まず図１および図２を参照して、露光ユニットおよび位置合わせカメラについての従来技術を説明する。
【００２２】
図１は従来技術による電子的光プロジェクター１０１を示すもので、テーブル１０８上に配置されたＵＶに感応する媒体１０７に対して、投影光パターン１０３として投影される光ビーム１０２を生成している。光源１０５を有する電子カメラ装置１０４は、反射された光ビーム１０６から基準の対象１０９を捕捉する。
【００２３】
図２は、電子的光プロジェクター２０４に直接取り付けられたカメラ用光源２０２を有する他の従来技術の電子カメラ装置２０１を示すもので、環境的および物理的影響によって生じる外付け位置合わせカメラアッセンブリーと露光ユニットアッセンブリーとの間の位置のずれを最小化するものである。ＵＶに感応する媒体２０７からの反射光ビーム２０３は、基準マークが検知されたときにカメラにパターンを生成する。電子的光プロジェクターは、テーブル２０８上に配置されたＵＶに感応する媒体２０７に露光パターン２０６を作り出す光ビーム２０５を供給している。図１および図２の光プロジェクターの不利益は、既に論じたとおりである。
【００２４】
次に図３および図４を参照して、本発明の一実施例に係るマスクレス露光装置、及びそのマスクレス露光装置の位置合わせカメラの光路について説明する。
【００２５】
図３および図４はマスクレス露光装置の一実施例を示しており、それは、露光ビーム３０６を供給する光源３０２と、露光パターンに応じて露光ビーム３０６を変調する光変調器３０１、３０２と、変調された露光ビームを光変調器によって供給される画像３１１として基板３０７に送り込む露光光学システム３０３、３０４、３０８とを含んでいる。計測システム３０３、３０４、３０５、３０８、３０９が露光装置に組み込まれており、基板上に予めパターン形成されている位置合わせ（基準）マークの位置を測定するように構成されている。露光光学システムと計測システムとは少なくとも部分的に一致した光路を有している。
【００２６】
図３および図４は、それぞれ露光ビームおよび計測ビームの光路を別々に図示している。これらが組み合わさって、計測システムの一部としての組み込み位置合わせカメラモジュール３０９を有する電子的光プロジェクターを形成している。電子的光変調器制御器３０１は、制御信号およびデータを電子的光源および変調器３０２に与える。変調された光ビーム３０６は、ダイクロイック・ビーム・スプリッター・プリズム３０３および投影レンズ３０４を通過してＵＶ感応性媒体／基板３０７に入射する。光学部品取り付けユニット３０８、投影レンズ３０４、およびダイクロイック・ビーム・スプリッター・プリズム３０３は、投影される光ビーム３０６および組み込みＣＣＤカメラ４０９によって捕捉される反射された光ビーム４０８（図４参照）の両方に共通である。したがって、光変調器および光源３０２、光学機械部品たとえば３０８、および光学系３０３、３０４における公差によって生じた露光画像３１１についてのいかなる位置の変動も、位置合わせカメラの位置についても当てはまることになり、電子的光プロジェクターに対するカメラモジュールの定期的な較正の必要性を最小限にすることになる。ＣＣＤカメラは、光源４０５によって供給される追加的な光を必要とすることになる。ＣＣＤカメラは、さらなる画像処理のために標準的なインターフェース（エサーネット、ＵＳＢ、または同様のもの）を介してＰＣに接続される。
【００２７】
露光ユニットにおける集積化されたカメラは、図１で説明したような、位置合わせカメラ（単数または複数）用の第２の駆動システムを機内に設ける必要性を減らすことになる。というのも、露光ユニットは、露光されるべきパネルに対して相対的な移動を行うための駆動システムを常に持っているからである。従って、システムの部品数およびコストを減少させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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