(57)【要約】【課題】ワークのチルト状態を直接検出できるものとし、検出したチルト状態からワークがマスクと平行となるようにして、鮮明なマスク像をワークに投影する。【解決手段】マスク１３に形成されたパターン２３を投影レンズでステージ上のワークに投影して露光する。ワーク１４にあらかじめ形成された４つのアライメントマーク２２を、投影レンズ１０とステージ１２の間であってステージ１２から所定距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４だけ離して配置した４台のカメラ３１でそれぞれオートフォーカス撮影し（Ｓ３）、カメラ３１を配置した距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４と、各カメラ３１で取得したフォーカス位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とに基づいてワーク１４のチルト状態Ｔを判定し（Ｓ４、Ｓ５）、ワーク１４のチルト状態を解消するようにチルトステージ１５を駆動し（Ｓ６、Ｓ７）、ワーク１４とマスク１３とを平行に配置し、露光を行う（Ｓ９）。【選択図】図５
2013210433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたパターンを投影レンズでステージ上のワークに投影して露光するに際して、
前記ワークにあらかじめ形成された少なくとも３つのマークを、前記投影レンズと前記ステージの間であって前記ステージからあらかじめ定めた所定寸法だけ離して配置した少なくとも３台のカメラでそれぞれオートフォーカス撮影し、
前記少なくとも３台のカメラと前記ステージまでの距離と、前記少なくとも３台のカメラで取得したオートフォーカス撮影時のフォーカス量と、に基づいてワークのチルト状態を判定することを特徴とするワークの姿勢検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワークの姿勢検出方法で取得したワークのチルト状態に基づいて、前記ステージ上のワークが前記マスクと平行になるよう前記ステージのチルト動作を行うことを特徴とするワークの姿勢調整方法。
【請求項３】
マスクに形成されたパターンを投影レンズでステージ上のワークに投影して露光するに際してワークの姿勢を検出するワークの姿勢検出装置であって、
前記投影レンズと前記ステージの間であって前記ステージからあらかじめ定めた所定寸法だけ離して配置し、オートフォーカス撮影を行う少なくとも３台のカメラと、
前記少なくとも３台のカメラが配置された所定寸法と、前記少なくとも３台のカメラで取得したオートフォーカス撮影時のフォーカス量と、に基づいて前記ステージに配置されたワークのチルト状態に関するデータを出力する手段と、
を備えることを特徴とするワークの姿勢検出装置。
【請求項４】
前記少なくとも３台のカメラを前記ワークのマーク撮影位置と、パターンの投射領域外の退避位置とに移動するカメラ移動手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のワークの姿勢検出装置。
【請求項５】
ステージをチルト動作可能に構成し、
請求項３または請求項４に記載のワークの姿勢検出装置と、
前記姿勢の検出装置が出力するワークのチルト状態に関するデータに基づいて前記ワークを前記マスクと平行になるよう前記ステージを駆動する手段と、
を備えることを特徴とするワークの姿勢調整装置。
【請求項６】
請求項５に記載のワークの姿勢調整装置と、前記マスクのパターンを前記ワークに投影する投影光学系と、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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの姿勢検出方法、ワークの姿勢調整方法、ワークの姿勢検出装置、ワークの姿勢調整装置、および投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置は、パターンを記録したマスクの透過光を投影レンズで、ステージ上に配置されたワークに投影して露光を行う。ワークは、感光剤を塗布した基板等である。
【０００３】
投影露光装置として、特許文献１は、照明系からの照明光によりマスクを照明し、当該マスクに形成されたパターンの像を、投影光学系で感光材が塗布された基板上に転写するものを開示する。
【０００４】
このような投影露光装置において、マスクのパターンをワークに正確に投影するためには、ワークの姿勢、すなわち、ワークの表面がマスクの投影レンズによるパターン面と一致するように配置することが重要である。ワークが傾斜していると、ワークへのパターンの投影像が歪んでしまうことになる。
【０００５】
ステージの傾斜を修正する露光投影装置として、特許文献２には、ワークを保持するステージの高さ位置とチルトを３個のリニアモータによって制御し、各リニアモータの近傍に、センサー部とスケール部からなるオプティカルエンコーダを配置し、それぞれプレートチャックの高さ位置を計測するものを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５０５９０公報
【特許文献２】特開平１１−２１８９４１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の投影露光装置では、ステージの姿勢を検知しているため、ステージ上に配置され実際に投影露光されるワークに傾斜が生じていても、これを検出することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した課題にかんがみてなされたものであり、ワークのチルト状態を直接検出できるワークの姿勢検出方法、ワークの姿勢調整方法、ワークの姿勢検出装置、ワークの姿勢調整装置、および投影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】
【０００９】
前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影レンズでステージ上のワークに投影して露光するに際して、前記ワークにあらかじめ形成された少なくとも３つのマークを、前記投影レンズと前記ステージの間であって前記ステージからあらかじめ定めた所定寸法だけ離して配置した少なくとも３台のカメラでそれぞれオートフォーカス撮影し、前記少なくとも３台のカメラと前記ステージまでの距離と、前記少なくとも３台のカメラで取得したオートフォーカス撮影時のフォーカス量と、に基づいてワークのチルト状態を判定することを特徴とするワークの姿勢検出方法である。
本発明によれば、ワークのチルト状態のデータを直接検出することができる。
【００１０】
同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワークの姿勢検出方法で取得したワークのチルト状態に基づいて、前記ステージ上のワークが前記マスクと平行になるよう前記ステージのチルト動作を行うことを特徴とするワークの姿勢調整方法である。
本発明によれば、ワークのチルト状態のデータを直接検出し、この検出したチルト状態からワークがマスクと平行になるようチルト状態を調整することができる。
【００１１】
同じく請求項３に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影レンズでステージ上のワークに投影して露光するに際してワークの姿勢を検出するワークの姿勢検出装置であって、前記投影レンズと前記ステージの間であって前記ステージからあらかじめ定めた所定寸法だけ離して配置し、オートフォーカス撮影を行う少なくとも３台のカメラと、前記少なくとも３台のカメラが配置された所定寸法と、前記少なくとも３台のカメラで取得したオートフォーカス撮影時のフォーカス量と、に基づいて前記ステージに配置されたワークのチルト状態に関するデータを出力する手段と、を備えることを特徴とするワークの姿勢検出装置である。
本発明によれば、ワークのチルト状態を直接検出することができる。
【００１２】
同じく請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のワークの姿勢検出装置において、前記少なくとも３台のカメラを前記ワークのマーク撮影位置と、パターンの投射領域外の退避位置とに移動するカメラ移動手段を備えることを特徴とする。
本発明によれば、パターン像をワークに露光する際には、カメラを投影涼気から退避させることができ、カメラが露光に悪影響を与えることがない。
【００１３】
同じく請求項５に記載の発明は、ステージをチルト動作可能に構成し、請求項３または請求項４に記載のワークの姿勢検出装置と、前記姿勢の検出装置が出力するワークのチルト状態に関するデータに基づいて前記ワークを前記マスクと平行になるよう前記ステージを駆動する手段と、を備えることを特徴とするワークの姿勢調整装置である。
本発明によれば、ワークのチルト状態のデータを直接検出し、この検出したチルト状態からワークがマスクと平行となるようチルト状態を調整することができる。
【００１４】
同じく請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のワークの姿勢調整装置と、前記マスクのパターンを前記ワークに投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする投影露光装置である。
本発明によれば、ワークのチルト状態のデータを直接検出し、この検出したチルト状態からワークがマスクと平行となるようチルト状態を調整し、鮮明なマスク像をワークに投影することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ワークのチルト状態のデータを直接検出して、この検出したチルト状態に関するデータからワークのチルト状態を調整し、ワークをマスクと平行な状態として鮮明なマスクパターンをワークに投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る投影露光装置の光学系の概略構成を示す模式図である。
【図２】同じくマスクとワークのマークを示す模式図である。
【図３】同じくワークの姿勢調整装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】同じくワークの姿勢調整装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】同じく投影露光装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態に係るワークの姿勢検出方法、ワークの姿勢調整方法、ワークの姿勢検出装置、ワークの姿勢調整装置、および投影露光装置について説明する。
【００１８】
まず、実施形態に係る投影露光装置の概略構成について説明する。図１は実施形態に係る投影露光装置の光学系の概要を示す説明図、図２はマスクとワークのマークを示す模式図である。投影露光装置２０は、光源部１、コールドミラー２、露光シャッター３、紫外線（ｉ線）バンドパスフィルター４、インテグレータレンズ５、コリメータレンズ６、平面鏡７、マスクステージ８、マスクブラインド９、投影レンズ１０、倍率補正機構１１、ステージ１２、およびチルトステージ１５を備える。なお、露光シャッター３は、露光の際には、光学系の光路から適宜退避される。この投影露光装置２０によりマスク１３に形成されたパターンをワークであるワーク１４に投影する。
【００１９】
光源部１は水銀ランプ１ａと回転楕円鏡１ｂとから構成する。水銀ランプ１ａを回転楕円鏡１ｂの第１焦点位置に配置し、水銀ランプ１ａからの発光光束を回転楕円鏡１ｂで反射して第２焦点位置に集光する。コールドミラー２は、赤外波長よりも長波長の赤外線を除去し、可視赤外光の波長よりも短い短波長域の光束を反射して、バンドパスフィルター４に導く。バンドパスフィルター４は紫外線（ｉ線）以外の波長域の光線をカットし、ここの光線を露光用光束Ｐとしてインテグレータレンズ５に導く。
【００２０】
インテグレータレンズ５は、露光用光束Ｐの光量分布を概略一様とし、コリメータレンズ６に導く。コリメータレンズ６は、第２焦点位置に焦点を有し、露光用光束Ｐを平行光束にする。平面鏡７は、露光用光束Ｐの光路を折り曲げ、マスクステージ８に導く。
【００２１】
マスクステージ８にはマスク１３を設ける。マスク１３には、ワーク１４に形成すべきパターン２３を形成している。また、マスク１３には、後述するワーク１４とのアライメントを行うため、所定のマークであるアライメントマーク２１を形成している。図示を略した駆動機構は、マスクステージ８を図中横（Ｘ）方向および同縦（Ｙ）方向に移動する。マスクブラインド９は、露光用光束Ｐによりワーク１４を露光するとき、光学系の投影光路から適宜退避する。
【００２２】
投影レンズ１０は、投影レンズ群１０ａを備える。この投影レンズ群１０ａはマスク１３のパターンをこの実施例では拡大してワーク１４に結像する。ワーク１４は、図２（ｂ）に示すように、例えば正方形であり、ワーク１４には、適宜箇所にアライメントマーク２２があらかじめ形成されている。ステージ１２は図示を略す駆動機構によって横（Ｘ）方向および縦（Ｙ）方向、および上下（Ｚ）方向に移動可能である。また、チルトステージ１５は、図示を略す駆動機構により、チルト動作（Ｔ）が可能である。
【００２３】
次に実施形態に係るステージ位置の調整装置について説明する。図３は実施形態に係るステージ位置の調整装置の概略構成を示す模式図、図４は同じくステージ位置の調整装置の制御系を示すブロック図である。
【００２４】
実施形態に係るステージ位置の調整装置は、ステージ１２の上方に配置し、ワーク１４の４つのアライメントマーク２２をオートフォーカス撮影する４台のカメラ３１を備える。図４に示すように、各カメラ３１にはカメラ移動手段４１を接続して、ワーク１４にパターン２３を露光するとき、カメラ３１を露光時に光束が通過する領域から外れた位置に退避する（図３中矢印Ａ：退避したカメラ３１を２点鎖線で示した）。
【００２５】
ここで、カメラ３１の基準面（例えば撮像素子面）からステージ１２上面までの距離Ｄｃは所定の値に設定されている。
【００２６】
また、カメラ３１は、例えばＣＣＤ撮像素子等の撮像素子とオートフォーカス機構とを備え、アライメントマーク２１を撮像するとき、カメラ３１でアライメントマーク２１をオートフォーカス撮影したときの、基準面（例えば撮像素子面）からアライメントマーク２１までの距離についての情報であるフォーカス位置を出力する。
【００２７】
図４に示すように、カメラ３１には、前記カメラ移動手段４１の他、カメラ３１の撮影動作タイミングを制御する撮影制御手段４２が接続されている。さらに撮影制御手段４２には、カメラ３１のステージ１２からの距離と、カメラ３１から取得したアライメントマーク２１のフォーカス位置とに基づいてワーク１４の傾斜状態を検出するワークチルト量算出手段４３が接続されている。
【００２８】
また、ワークチルト量算出手段４３には、ワークチルト量算出手段４３が取得したワーク１４のチルト状態に基づいてチルトステージ１５の修正チルト量を算出し、この算出値に基づいてチルトステージ１５をチルト動作させるチルトステージ制御手段４４が接続されている。
【００２９】
さらに、カメラ移動手段４１、撮影制御手段４２、ワークチルト量算出手段４３、チルトステージ制御手段４４は、全体制御手段４５に接続され、動作タイミングが制御される。
【００３０】
ここで、撮影制御手段４２、ワークチルト量算出手段４３、チルトステージ制御手段４４、全体制御手段４５等の制御手段は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を備えるコンピューターにより、ＣＰＵで制御プログラムを実行することにより実現できる。
【００３１】
次に実施形態に係る投影露光装置２０の動作について説明する。図５は実施形態に係る投影露光装置の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
カメラ３１は、ワーク１４の４つのアライメントマーク２２に対応して、４台がその基準面がステージ１２に対して所定の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４だけ離して配置されている。この情報は、ワークチルト量算出手段４３に格納されている。
【００３３】
まず、ワーク１４をステージ１２上に配置し（Ｓ１）、カメラ移動手段４１を駆動して、カメラ３１を退避位置からアライメントマーク２１の撮影位置に移動する（Ｓ２）。
【００３４】
次に撮影制御手段４２によって、各カメラ３１がオートフォーカス機構を駆動してアライメントマーク２１をオートフォーカス撮影する（Ｓ３）。そして、各カメラ３１は、この状態でのアライメントマーク２１のフォーカス位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４をワークチルト量算出手段４３に出力する（Ｓ４）。
【００３５】
ワークチルト量算出手段４３は、あらかじめ保持している距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４と、取得したフォーカス位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と、に基づいて、ワーク１４のチルト状態Ｔを取得する（Ｓ５）。このチルト状態の取得は、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４と、フォーカス位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４との差をワーク１４のチルトに換算することにより行う。
【００３６】
次に、チルトステージ制御手段４４がワークチルト量算出手段４３の計算したワーク１４のチルト状態ｔに基づいて、チルトステージ制御手段４４のチルト修正量ΔＴを計算し（Ｓ６）、チルトステージ制御手段４４を駆動する（ＳＢ７）。
【００３７】
。
そして、カメラ移動手段４１でカメラ３１を駆動して、カメラ３１を退避位置に移動し（Ｓ８）、所定の手順でワーク１４にマスク１３に形成されたパターン２３の像を露光する（Ｓ９）。
【００３８】
以上のように、実施形態に係る投影露光装置２０によれば、ワーク１４が歪んでいたり反っていたりした場合であっても、そのチルト量を直接検出してチルトステージ１５を駆動して、ワーク１４上に、マスクのパターンを鮮明に歪みなく投影することができる。
【００３９】
このワーク１４のチルト状態の検出およびチルトステージ１５の駆動は、ワーク１４の交換のたびに行うものとする。
【００４０】
なお、前記実施形態では、ワーク１４のアライメントマーク２１の数を４とし、これにあわせてカメラ３１の数を４台としたが、アライメントマーク２１、カメラ３１の数は各３以上であればワーク１４のチルトを検出することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：光源部
２：コールドミラー
３：露光シャッター
４：バンドパスフィルター
５：インテグレータレンズ
６：コリメータレンズ
７：平面鏡
８：マスクステージ
９：マスクブラインド
１０：投影レンズ
１０ａ：投影レンズ群
１１：倍率補正機構
１２：ステージ
１３：マスク
１４：ワーク
１５：チルトステージ
２０：投影露光装置
２１：アライメントマーク
２２：アライメントマーク
２３：パターン
３１：カメラ
４１：カメラ移動手段
４２：撮影制御手段
４３：ワークチルト量算出手段
４４：チルトステージ制御手段
４５：全体制御手段
【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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