(57)【要約】【課題】  一度の露光でウエハの両面に高精度に位置合わせした状態でパターンを同時露光すること。【解決手段】  ウエハＳの両面にパターンＰを同時に露光する装置であって、パターン及びアライメント用マークｍ１、ｍ２を有する下部マスクＭ１及び上部マスクＭ２と、下部マスクの位置を変化させる移動機構６と、紫外光Ｌを照射してウエハの両面にパターンを露光させる両露光部１５、１６と、アライメント用マークを観察する上部観察部２０と、観察された２つの観察画像の位置関係に基づいて両マスクが予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量を算出する画像処理機構２１と、上部マスクから一定距離離間したアライメント位置で上記変位量を補正するように下部マスクの位置を水平調整させる制御部７と、を備え、制御部が、水平調整後に下部マスクを上部マスクに近接させた露光位置で両露光部を作動させるウエハ露光装置１を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの両面にパターンを同時に露光するウエハ露光装置であって、
対向するように平行に配置され、前記パターンが予め描画された下部マスク及び上部マスクと、
前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ印されたアライメント用マークと、
前記下部マスク上の所定位置に前記ウエハを載置するように搬送、或いは、該ウエハを下部マスク上から退避させる搬送機構と、
前記下部マスクを該マスクの表面に対して平行なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の３方向に移動させて、前記上部マスクに対して前記下部マスクの位置を変化させる移動機構と、
前記上部マスク及び前記下部マスクを間に挟むように配置され、両マスクを通して紫外光を照射して、前記ウエハの両面に前記パターンを露光させる上部露光部及び下部露光部と、
前記上部マスクと前記上部露光部との間に配置され、前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ印された前記アライメント用マークを光学的に観察する上部観察部と、
該上部観察部によって観察された２つの観察画像を取得すると共に、これら２つの観察画像の位置関係に基づいて前記上部マスクと前記下部マスクとが予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量を算出する画像処理機構と、
前記移動機構を制御して、前記下部マスクを前記上部マスクから一定距離離間したアライメント位置に移動させると共に、算出された前記変位量を補正するようにアライメント位置で下部マスクの位置を水平調整させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記水平調整後に前記移動機構を再度制御して前記下部マスクを前記上部マスクに近接させた露光位置に移動させると共に、該露光位置で前記上部露光部及び前記下部露光部を作動させることを特徴とするウエハ露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ露光装置において、
前記画像処理機構は、露光前に前記露光位置で前記上部観察部から２つの前記観察画像を再度取得すると共に、再取得した２つの観察画像から補正後の前記上部マスクと前記下部マスクとの位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断し、
前記制御部は、前記画像処理機構が否と判断したときに、前記アライメント位置で前記水平調整を再度行わせることを特徴とするウエハ露光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のウエハ露光装置において、
前記下部マスクと前記下部露光部との間に配置され、下部マスクと前記ウエハとの相対的な位置関係を光学的に観察する下部観察部を備え、
前記制御部は、前記搬送機構が前記ウエハを前記下部マスク上に載置する前に、前記下部観察部で観察された観察画像に基づいて前記移動機構を制御して、下部マスクとウエハとの相対的な位置関係が予め決められた位置関係となるように下部マスクの位置を水平調整させることを特徴とするウエハ露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載のウエハ露光装置において、
下面に位置決め用の指標が印され、前記搬送機構によって搬送させられる基準ウエハを備え、
前記制御部は、前記水平調整の際に、前記ウエハに代えて前記基準ウエハを用いることを特徴とするウエハ露光装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のウエハ露光装置において、
前記上部露光部及び前記下部露光部には、照射する前記紫外光の量を予め設定された規定量に規制する露光量調整機構が設けられていることを特徴とするウエハ露光装置。
【請求項６】
対向するように平行に配置され、パターンが予め描画されていると共にアライメント用マークが予め印されている下部マスク及び上部マスクを利用して、ウエハの両面にパターンを同時に露光するウエハ露光方法であって、
前記下部マスク上の所定位置に前記ウエハを載置するセット工程と、
前記下部マスクを前記上部マスクから一定距離離間したアライメント位置に接近させた後、両マスクにそれぞれ記された前記アライメント用マークを光学的に観察して２つの観察画像を取得する画像取得工程と、
取得した２つの前記観察画像の位置関係に基づいて、前記上部マスクと前記下部マスクとが予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量を算出する算出工程と、
算出された前記変位量を補正するように、前記アライメント位置で前記下部マスクの位置を水平調整する調整工程と、
該調整工程後、前記下部マスクを前記上部マスクに近接させた露光位置に接近させた後、両マスクを通して紫外光を照射して、前記ウエハの両面に前記パターンを露光する露光工程と、を備えていることを特徴とするウエハ露光方法。
【請求項７】
請求項６に記載のウエハ露光方法において、
前記露光工程の際、露光前に前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ記された前記アライメント用マークを光学的に観察して２つの観察画像を再度取得すると共に、再取得した２つの観察画像から補正後の上部マスクと下部マスクとの位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断する判断工程を行い、
否と判断した場合には、前記下部マスクを前記アライメント位置に離間させた後、前記水平調整を再度行うことを特徴とするウエハ露光方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のウエハ露光方法において、
前記セット工程の際、前記ウエハを前記下部マスク上に載置する前に、下部マスクとウエハとの相対的な位置関係を光学的に観察すると共に、観察画像に基づいて下部マスクとウエハとが予め決められた位置関係となるように下部マスクの位置を水平調整するセット前調整工程を行うことを特徴とするウエハ露光方法。
【請求項９】
請求項８に記載のウエハ露光方法において、
前記セット前調整工程の際、前記ウエハに代えて、下面に位置決め用の指標が印された基準ウエハを用いることを特徴とするウエハ露光方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載のウエハ露光方法において、
前記露光工程の際、予め決められた規定量だけ前記紫外光を照射することを特徴とするウエハ露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクのパターンをウエハに露光するウエハ露光装置及びウエハ露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られており、例えば音叉型の圧電振動片を有するものや、厚み滑り振動する圧電振動片を有するもの等が知られている。
ところで、この圧電振動片は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の各種の圧電材料からなるウエハ（半導体ウエハ）から形成されている。具体的には、ウエハを所定の厚みまで研磨加工した後、フォトリソグラフィ技術によりエッチング加工して圧電振動片の外形を形成すると共に、所定の金属膜をパターニングして電極を形成する。これにより、１枚のウエハから一度に複数の圧電振動片を作製することができる。
【０００３】
ところで、フォトリソグラフィ技術によりウエハに圧電振動片の外形を形成する場合には、始めに露光装置を利用して外形形状をパターニングする必要がある。つまり、露光装置によりマスクのパターンをウエハに露光した後、現像を行って外形形状をパターニングする必要がある。これにより、外形形状に沿ってエッチング加工することができ、圧電振動片の外形を形作ることができる。
この種の露光装置は、様々なものが提供されているが、投影レンズ等から構成される投影光学系を利用したプロジェクション露光（投影露光）方式が一般的である（特許文献１、２及び３参照）。また、投影光学系を用いない露光方式として、ウエハとマスクとを非接触状態で露光するプロキシミティ露光方式や、ウエハとマスクとを接触させた状態で露光するコンタクト露光方式（特許文献４参照）等も知られている。
【０００４】
ここで、ウエハとして好適に使用されている水晶は、結晶構造が異方性である。そのため、水晶をウエハとして利用する場合には、ウエハの両面からエッチングを行う必要がある。従って、ウエハの両面にそれぞれパターンを露光する必要があった。
このようにウエハの両面にパターンを露光する場合において、プロジェクション露光方式で行う場合には、図１１に示すように、ウエハＳの上下に投影レンズ等を有する投影光学系１００、パターンが描画されたマスク１０１及びランプ等の照明光学系１０２をそれぞれ配置することが可能である。そのため、一度の露光工程でウエハＳの両面にパターンを同時に露光することができる。
【０００５】
一方、プロキシミティ露光方式やコンタクト露光方式の場合には、片面ずつ露光する方法が一般的である。つまり、ウエハの一方の面にパターンを露光した後、この面を基準にして反対の面にパターンを形成する方法であるので、両面同時に露光することが難しかった。そのため、露光工程を２度行う必要があり、プロジェクション露光方式に比べて時間を要する不都合がある。よって、ウエハの両面にパターンを露光する場合には、プロジェクション露光方式を採用する場合が多かった。
【特許文献１】特開平５−１９０４１６号公報
【特許文献２】特開平６−５５０８号公報
【特許文献３】特開平４−２４３２４４号公報
【特許文献４】特開２０００−３１００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、まだ以下の課題が残されている。
始めに、現状からのさらなるコストダウンを図るため、ウエハ１枚あたりから得られる圧電振動片の取り個数をできるだけ多くしたいニーズがある。そのため、今後、できるだけサイズが大きいウエハが用いられることが予想される。しかも、近年の技術進歩によってウエハの大型化が年々進んでいるので、この傾向がますます早まっている。
しかしながら、ウエハのサイズが大型化するほど、両面に露光するパターンの位置合わせ精度が難しくなる。特に、パターンの精度は、圧電振動片の外形形状の精度を決定付けるものであるので、非常に重要である。加えて、近年の電子機器の小型化に伴って、これら電子機器に搭載される圧電振動子のさらなる小型化が求められており、圧電振動片自体の小型化が要求されている。よって、必然的にパターンもより微細で複雑な形状となり易い。従って、両面に露光するパターンの位置合わせ精度は、高い精度を求められるものであった。
【０００７】
この点、プロジェクション露光方式は、露光工程が１回で済むという利点を有している反面、投影レンズ等を有する投影光学系を利用するものであるので、パターンの位置合わせを高精度に行うことが難しいものであった。つまり、投影光学系を通してパターンを露光するので、レンズの歪み等によって±３μｍ程度以上の収差がどうしても生じてしまう。そのため、ウエハの両面に露光したパターンにずれが生じてしまい、高精度な位置合わせを行うことができなかった。
【０００８】
一方、プロキシミティ露光方式やコンタクト露光方式の場合には、ウエハの一方の面にパターンを露光した後、ウエハを裏返し、他方の面にパターンを再度露光する方法である。そのため、両面に一括露光する場合とは違い、ウエハの両面に露光したパターンにずれが生じて易い。よって、この場合も同様に、ウエハの両面に露光するパターンの位置合わせを高精度に行うことが難しいものであった。加えて、上述したように、露光工程を２回行う必要があるので、時間がかかるものであった。
【０００９】
上述したように、いずれの露光方式を選択したとしても、ウエハの両面に高精度に位置合わせした状態でパターンを露光することが困難であった。そのため、ウエハサイズの大型化や圧電振動片の小型化に対応することが難しいものであった。
【００１０】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、一度の露光でウエハの両面に高精度に位置合わせした状態でパターンを同時露光することができるウエハ露光装置及びウエハ露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係るウエハ露光装置は、ウエハの両面にパターンを同時に露光するウエハ露光装置であって、対向するように平行に配置され、前記パターンが予め描画された下部マスク及び上部マスクと、前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ印されたアライメント用マークと、前記下部マスク上の所定位置に前記ウエハを載置するように搬送、或いは、該ウエハを下部マスク上から退避させる搬送機構と、前記下部マスクを該マスクの表面に対して平行なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の３方向に移動させて、前記上部マスクに対して前記下部マスクの位置を変化させる移動機構と、前記上部マスク及び前記下部マスクを間に挟むように配置され、両マスクを通して紫外光を照射して、前記ウエハの両面に前記パターンを露光させる上部露光部及び下部露光部と、前記上部マスクと前記上部露光部との間に配置され、前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ印された前記アライメント用マークを光学的に観察する上部観察部と、該上部観察部によって観察された２つの観察画像を取得すると共に、これら２つの観察画像の位置関係に基づいて前記上部マスクと前記下部マスクとが予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量を算出する画像処理機構と、前記移動機構を制御して、前記下部マスクを前記上部マスクから一定距離離間したアライメント位置に移動させると共に、算出された前記変位量を補正するようにアライメント位置で下部マスクの位置を水平調整させる制御部と、を備え、前記制御部が、前記水平調整後に前記移動機構を再度制御して前記下部マスクを前記上部マスクに近接させた露光位置に移動させると共に、該露光位置で前記上部露光部及び前記下部露光部を作動させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係るウエハ露光方法は、対向するように平行に配置され、パターンが予め描画されていると共にアライメント用マークが予め印されている下部マスク及び上部マスクを利用して、ウエハの両面にパターンを同時に露光するウエハ露光方法であって、前記下部マスク上の所定位置に前記ウエハを載置するセット工程と、前記下部マスクを前記上部マスクから一定距離離間したアライメント位置に接近させた後、両マスクにそれぞれ記された前記アライメント用マークを光学的に観察して２つの観察画像を取得する画像取得工程と、取得した２つの前記観察画像の位置関係に基づいて、前記上部マスクと前記下部マスクとが予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量を算出する算出工程と、算出された前記変位量を補正するように、前記アライメント位置で前記下部マスクの位置を水平調整する調整工程と、該調整工程後、前記下部マスクを前記上部マスクに近接させた露光位置に接近させた後、両マスクを通して紫外光を照射して、前記ウエハの両面に前記パターンを露光する露光工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法においては、まず、対向するように平行に配置された下部マスクと上部マスクとの間に、搬送機構を利用してウエハを搬送すると共に、該ウエハを下部マスク上の所定位置に載置するセット工程を行う。これにより、下部マスクに予め描画されているパターンとウエハの下面とが接した状態となる。
続いて、画像取得工程を行う。
具体的には、制御部により移動機構を制御して、ウエハが載置された下部マスクをＺ方向に移動させて上部マスクに接近させる。そして、下部マスクを上部マスクから一定距離離間したアライメント位置に位置させる。この位置に達した後、上部観察部により、上部マスク及び下部マスクに予め印されているアライメント用マークをそれぞれ光学的に観察する。そして、画像処理機構によって、観察されたこの２つの観察画像を取得する。これにより、アライメント位置における両マスクの位置関係を把握することができる。
【００１４】
続いて、画像処理機構は、取得した２つの観察画像の位置関係に基づいて、実際の位置関係が予め決められた位置関係からどの程度変位しているか（ずれているか）変位量を算出する算出工程を行う。
そして、変位量が算出された後、制御部は移動機構を作動させて、この変位量を補正するようにアライメント位置で下部マスクをＸＹ方向に移動させる水平調整工程を行う。この水平調整によって、アライメント位置において、上部マスクと下部マスクとが予め決められた位置関係に近づき、両マスクのパターンが水平方向レベルにおいて高い精度で位置合わせされた状態となる。
【００１５】
この水平調整が終了した後、露光工程を行う。
まず、制御部は、移動機構を制御して下部マスクを上部マスクに向けてさらに接近させる。これにより、下部マスクは、アライメント位置から上部マスクに近接した露光位置に移動する。よって、下部マスクに載置されているウエハは、上部マスクに対して接触或いは僅かな隙間を空けて近接する。つまり、上部マスクに予め描画されているパターンが、ウエハの上面に接触或いは近接した状態となる。特に、アライメント位置から下部マスクを露光位置に移動させるときにＺ方向に移動させるだけであるので、露光位置においても両マスクが引き続き高い精度で位置合わせされた状態となっている。
そして、下部ウエハが露光位置に達した後、制御部は上部露光部及び下部露光部を同時に作動させる。すると、両露光部は、紫外光を両マスクに向けて同時に照射する。これにより、ウエハの両面にパターンを同時に露光することができる。
【００１６】
特に、露光を行う際に、ウエハの上下に配置された両マスクが水平方向レベルで高い精度で位置合わせされている。そのため、ウエハの両面に、高精度に位置合わせした状態でパターンを露光することができる。しかも、投影レンズ等を利用するプロジェクション露光方式ではないので、投影レンズ等の歪みに起因する収差が生じる恐れがない。この点においても、ウエハの両面に高精度に位置合わせした状態でパターンを形成することができる。
加えて、従来のプロキシミティ露光方式やコンタクト露光方式とは異なり、一度の露光でウエハの両面にパターンを一括露光できるので、露光に要する時間を短縮することができ、作業効率の向上化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るウエハ露光装置は、上記本発明のウエハ露光装置において、前記画像処理機構が、露光前に前記露光位置で前記上部観察部から２つの前記観察画像を再度取得すると共に、再取得した２つの観察画像から補正後の前記上部マスクと前記下部マスクとの位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断し、前記制御部が、前記画像処理機構が否と判断したときに、前記アライメント位置で前記水平調整を再度行わせることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係るウエハ露光方法は、上記本発明のウエハ露光方法において、前記露光工程の際、露光前に前記上部マスク及び前記下部マスクにそれぞれ記された前記アライメント用マークを光学的に観察して２つの観察画像を再度取得すると共に、再取得した２つの観察画像から補正後の上部マスクと下部マスクとの位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断する判断工程を行い、否と判断した場合には、前記下部マスクを前記アライメント位置に離間させた後、前記水平調整を再度行うことを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法においては、下部マスクを露光位置に移動させた後、露光を行う前に、再度上部観察部により両マスクのアライメント用マークをそれぞれ光学的に観察する。そして、画像処理機構によって２つの観察画像を再度取得する。これにより、露光位置における両マスクの位置関係を把握することができる。そして、再取得したこれら２つの観察画像の位置関係に基づいて、画像処理機構が補正後の上部マスクと下部マスクとの位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断する判断工程を行う。
【００２０】
そして、許容値以下でないと判断した場合には、制御部が移動機構を制御して、下部マスクを露光位置から一旦アライメント位置までＺ方向に離間させると共に、下部マスクをＸＹ方向に移動させて再度水平調整を行わせる。
このように、上部マスクと下部マスクとのずれを露光位置で再度確認した後、必要に応じて再調整するので、両マスクのパターンを水平方向レベルにてより高い精度で位置合わせすることができる。
【００２１】
また、本発明に係るウエハ露光装置は、上記本発明のウエハ露光装置において、前記下部マスクと前記下部露光部との間に配置され、下部マスクと前記ウエハとの相対的な位置関係を光学的に観察する下部観察部を備え、前記制御部が、前記搬送機構が前記ウエハを前記下部マスク上に載置する前に、前記下部観察部で観察された観察画像に基づいて前記移動機構を制御して、下部マスクとウエハとの相対的な位置関係が予め決められた位置関係となるように下部マスクの位置を水平調整させることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係るウエハ露光方法は、上記本発明のウエハ露光方法において、前記セット工程の際、前記ウエハを前記下部マスク上に載置する前に、下部マスクとウエハとの相対的な位置関係を光学的に観察すると共に、観察画像に基づいて下部マスクとウエハとが予め決められた位置関係となるように下部マスクの位置を水平調整するセット前調整工程を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法においては、搬送機構によりウエハを下部ウエハ上に載置する前に、下部観察部により下部マスクとウエハとの相対的な位置関係を光学的に観察する。そして、制御部は、下部観察部で観察された観察画像に基づいて移動機構を制御して、下部マスクとウエハとの相対的な位置関係が予め決められた位置関係となるように下部マスクをＸＹ方向に移動、即ち、水平調整するセット前調整工程を行う。これにより、ウエハをより高精度に下部マスク上の所定位置に載置することができる。その結果、ウエハの両面にパターンをさらに高精度に一括露光することができる。
【００２４】
また、本発明に係るウエハ露光装置は、上記本発明のウエハ露光装置において、下面に位置決め用の指標が印され、前記搬送機構によって搬送させられる基準ウエハを備え、前記制御部が、前記水平調整の際に、前記ウエハに代えて前記基準ウエハを用いることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明に係るウエハ露光方法は、上記本発明のウエハ露光方法において、前記セット前調整工程の際、前記ウエハに代えて、下面に位置決め用の指標が印された基準ウエハを用いることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法においては、セット前調整工程の際に、ウエハではなく、下面に位置決め用の指標が印された基準ウエハを用いる。これにより、下部観察部で観察したときに、下部マスクと基準ウエハとの相対的な位置関係をより確実且つ容易に観察することができる。従って、下部ウエハをより正確に水平調整し易い。なお、セット前調整後、搬送機構によりウエハを基準ウエハと同じ位置に搬送した後、下部ウエハ上に載置することで、ウエハを水平調整した下部マスク上の所定位置に載置することができる。
【００２７】
また、本発明に係るウエハ露光装置は、上記本発明のウエハ露光装置において、前記上部露光部及び前記下部露光部には、照射する前記紫外光の量を予め設定された規定量に規制する露光量調整機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明に係るウエハ露光応報は、上記本発明のウエハ露光方法において、前記露光工程の際、予め決められた規定量だけ前記紫外光を照射することを特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法においては、露光量調整機構により照射する紫外光の量を規定量に規制できるので、一度の露光でウエハの両面にパターンをより確実に露光することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るウエハ露光装置及びウエハ露光方法によれば、一度の露光でウエハの両面に高精度に位置合わせした状態でパターンを同時露光することができる。従って、このウエハ露光装置及びウエハ露光方法を利用して微細で複雑な形状の半導体片を高精度に作製することができる。
特に、１つのウエハから複数の圧電振動片を製造する場合に有効であり、ウエハサイズが大型であっても、微小サイズの圧電振動片を高精度に作製することが可能である。よって、従来よりも取り個数を遥かに増大することができ、圧電振動片のコストダウンを図ることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る一実施形態を、図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態のウエハ露光装置１は、ウエハＳの両面にパターンＰを同時に同時に露光する装置であって、図１に示すように、互いに対向するように平行に配置され、上記パターンＰが予め描画された下部マスクＭ１と上部マスクＭ２とを備えている。
なお、ウエハＳは、予め両面に図示しない感光性材料からなるレジスト膜（ネガ型或いはポジ型）が塗布されているものとして説明する。
【００３２】
下部マスクＭ１及び上部マスクＭ２は、図示しない描画装置によってパターンＰが描画された後、図示しない欠陥検査装置によって検査を受けたものであり、共にウエハＳよりも大きいサイズに形成されている。
また、両マスクＭ１、Ｍ２の上面には、パターンＰから外側にずれた位置にアライメント用マークｍ１、ｍ２がそれぞれ２つずつ印されている。この際、両マスクＭ１、Ｍ２を重ね合わせたときに、図２に示すように、下部マスクＭ１側のアライメント用マークｍ１と、上部マスクＭ２側のアライメント用マークｍ２とが、互いに重ならず予めオフセットするように印されている。なお、この状態のアライメント用マークｍ１、ｍ２の位置関係を、予め決められた位置関係と称する。
なお、本実施形態では、下部マスクＭ１側のアライメント用マークｍ１を四角形の形状とし、上部マスクＭ２側のアライメント用マークｍ２を上記マークｍ１よりもサイズの大きい四角形の形状として説明する。但し、これらの形状に限定されるものではない。
【００３３】
両マスクＭ１、Ｍ２のうち上部マスクＭ２は、図１に示すように、中心に開口２ａが形成された上部マスクホルダ２の下面に固定されている。この際、開口２ａ内にアライメント用マークｍ２が位置するように固定されている。なお、上部マスクホルダ２は、図示しない架台に支持されており、静止している。
一方、下部マスクＭ１も同様に、中心に開口３ａが形成された下部マスクホルダ３の上面に固定されている。この際、やはり開口３ａ内にアライメント用マークｍ１が位置するように固定されている。この下部マスクホルダ３は、下部マスクＭ１に対して平行なＸＹ方向及び垂直なＺ方向の３方向に移動するＸＹＺステージ４上に載置されている。
【００３４】
このＸＹＺステージ４は、ステージ駆動制御部５からの信号を受けて作動するようになっている。即ち、これらＸＹＺステージ４及びステージ駆動制御部５は、下部マスクＭ１を３方向に適宜移動させて、上部マスクＭ２に対して下部マスクＭ１の位置を変化させる移動機構６として機能する。なお、ステージ駆動制御部５は、後述する本体制御装置（制御部）７によって作動が制御されている。
【００３５】
上部マスクホルダ２及び下部マスクホルダ３の外側には、搬送アーム１０ａを有する搬送ロボット１０が配置されている。搬送アーム１０ａは、ＸＹ方向に沿って伸縮自在とされ、先端にウエハＳを保持できるように構成されている。この搬送ロボット１０は、搬送ロボット駆動制御部１１からの信号を受けてＸＹ方向及びＺ方向の３方向に移動可能とされており、搬送アーム１０ａの先端に保持したウエハＳを自在に搬送することができるようになっている。
即ち、これら搬送ロボット１０及び搬送ロボット駆動制御部１１は、下部マスクＭ１上の所定位置にウエハＳを載置するように搬送、或いは、該ウエハＳを下部マスクＭ１上から退避させる搬送機構１２として機能する。なお、搬送ロボット駆動制御部１１は、後述する本体制御装置７によって作動が制御されている。
【００３６】
下部マスクホルダ３の下方及び上部マスクホルダ２の上方には、両マスクＭ１、Ｍ２を通して紫外光Ｌを照射してウエハＳの両面にパターンＰを露光させる上部ランプ装置（上部露光部）１５及び下部ランプ装置（下部露光部）１６が、上部マスクＭ２及び下部マスクＭ１を間に挟むように配置されている。
両ランプ装置１５、１６は、図示しないシャッターが開閉されることで紫外光Ｌを必要量だけ照射できるようになっている。このシャッターの開閉度は、露光量制御装置（露光量調整機構）１７、１８によって制御されている。この露光量制御装置１７、１８は、後述する本体制御装置７からの信号を浮けると、シャッターを開け、その後、照射する紫外光Ｌの量が予め決められた規定量に達するとシャッターを閉じるようになっている。これにより、照射する紫外光Ｌの量を規定量に規制することができるようになっている。
【００３７】
上部マスクホルダ２と上部ランプ装置１５との間には、２つの上部顕微鏡（上部観察部）２０が配置されている。この２つの上部顕微鏡２０は、両マスクＭ１、Ｍ２に印されたアライメント用マークｍ１、ｍ２の略上方に位置するように間隔を空けて配置されており、両アライメント用マークｍ１、ｍ２を光学的に観察している。この際、観察した観察画像は、画像処理装置（画像処理機構）２１に送られるようになっている。
また、２つの上部顕微鏡２０は、ＸＹＺ駆動制御部２２の信号を受けて作動するＸＹＺ駆動部２３によってＸＹ方向及びＺ方向の３方向に移動可能とされている。特に、上部顕微鏡２０は、Ｚ方向に移動させられることで、上部マスクＭ２の上面及び下部マスクＭ１の上面にピント（焦点）が合うように調整されるので、上述した観察を確実に行えるようになっている。また、ＸＹ方向に移動させられることで、上部ランプ装置１５から照射された紫外光Ｌの光路上から退避できるようになっている。なお、ＸＹＺ駆動制御部２２は、後述する本体制御装置７によって作動が制御されている。
【００３８】
画像処理装置２１は、上部顕微鏡２０によって観察された２つの観察画像（上部マスクＭ２に印されたアライメント用マークｍ２の観察画像と、下部マスクＭ１に印されたアライメント用マークｍ１の観察画像）を取得して図示しないメモリに記憶している。そして、記憶したこれら２つの観察画像の位置関係に基づいて、両マスクＭ１、Ｍ２が予め決められた位置関係からどの程度変位しているか変位量（ずれ量）を算出するようになっている。そして、画像処理装置２１は、算出結果を本体制御装置７に送っている。
【００３９】
また、下部マスクホルダ３と下部ランプ装置１６との間にも同様に、２つの下部顕微鏡（下部観察部）２５が配置されている。この２つの下部顕微鏡２５は、ウエハＳの両端の略下方に位置するように間隔を空けて配置されており、下部マスクＭ１とウエハＳとの相対的な位置関係を光学的に観察している。この際、観察した観察画像は、画像処理装置２１を介して本体制御装置７に送られるようになっている。
また、２つの下部顕微鏡２５は、上部顕微鏡２０と同様にＸＹＺ駆動制御部２６の信号を受けて作動するＸＹＺ駆動部２７によってＸＹ方向及びＺ方向の３方向に移動可能とされている。特に、下部顕微鏡２５は、Ｚ方向に移動させられることで、下部マスクＭ１の下面及びウエハＳの下面にピント（焦点）が合うように調整されるので、上述した観察を確実に行えるようになっている。また、ＸＹ方向に移動させられることで、下部ランプ装置１６から照射された紫外光Ｌの光路上から退避できるようになっている。なお、ＸＹＺ駆動制御部２６は、本体制御装置７によって作動が制御されている。
【００４０】
本体制御装置７は、上述した各構成品を総合的に制御しており、下部マスクＭ１の移動制御や露光タイミングの制御等を行っている。
具体的に本実施形態の本体制御装置７は、移動機構６を制御して、下部マスクＭ１を上部マスクＭ２から一定距離離間したアライメント位置に移動させ、該アライメント位置で画像処理装置２１によって算出された変位量を補正するように下部マスクＭ１の位置を水平調整するようになっている。
そして、本体制御装置７は、この水平調整後に移動機構６を再度制御して、下部マスクＭ１を上部マスクＭ２に近接させた露光位置に移動させると共に、該露光位置で上部ランプ装置１５及び下部ランプ装置１６を作動させるようになっている。
【００４１】
更に、画像処理装置２１は、上述した機能に加え、下部マスクＭ１が露光位置に達したときに、露光前の段階で上部顕微鏡２０によって観察された２つの観察画像を再度取得して図示しないメモリに記憶するようになっている。そして、記憶したこれら２つの観察画像の位置関係に基づいて、一度補正した両マスクＭ１、Ｍ２の位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断するようになっている。そして、画像処理装置２１は、この判断結果を本体制御装置７に送っている。
そして、本体制御装置７は、画像処理装置２１が否と判断した場合には、移動機構６を制御して下部マスクＭ１を再度アライメント位置に移動させた後、水平調整を再度行わせるようになっている。
【００４２】
加えて、本体制御装置７は、搬送ロボット１０がウエハＳを下部マスクＭ１上に載置する前に、下部顕微鏡２５で観察された観察画像に基づいて移動機構６を制御して、下部マスクＭ１とウエハＳとの相対的な位置関係が予め決められた位置関係となるように下部マスクＭ１の位置を水平調整するようになっている。これにより、ウエハＳは、下部マスクＭ１上の所定位置に毎回必ず載置されるようになっている。
【００４３】
次に、このように構成されたウエハ露光装置１により、ウエハＳの両面にパターンＰを同時に露光するウエハ露光方法について説明する。なお、下部マスクＭ１上には、まだウエハＳが載置されておらず、下部マスクＭ１と上部マスクＭ２とが十分に離間しているものとして説明する。
【００４４】
始めに、搬送機構１２を利用して下部マスクＭ１と上部マスクＭ２との間にウエハＳを搬送すると共に、該ウエハＳを下部マスクＭ１上の所定位置に載置するセット工程を行う。なお、本実施形態ではこの工程を行うにあたって、ウエハＳを下部マスクＭ１上に載置する前に、下部マスクＭ１とウエハＳとの相対的な位置関係が予め決められた位置関係となるように下部マスクＭ１の位置を水平調整するセット前調整工程を行う。
この際、本実施形態では、ウエハＳに代えて、図３に示すようにウエハＳと同じサイズに形成され、下面に位置決め用の指標Ｗ１が予め印された基準ウエハＷを用いて調整を行う。
【００４５】
まず、搬送アーム１０ａの先端に基準ウエハＷを保持した後、搬送アーム１０ａを伸長すると共に、搬送ロボット１０を適宜移動させて、図４に示すように、基準ウエハＷを下部マスクＭ１の上方に位置させる。この際、基準ウエハＷを装置全体の絶対座標の予め決められたポイントに位置させる。続いて、本体制御装置７は、ＸＹＺ駆動制御部２２６を介してＸＹＺ駆動部２７を作動させて、下部顕微鏡２５を下部マスクＭ１の下方の所定位置に移動させる。
【００４６】
すると、下部顕微鏡２５は、基準ウエハＷと下部マスクＭ１との相対的な位置関係を観察すると共に、画像処理装置２１を介して観察画像を本体制御装置７に送る。本体制御装置７は、この観察画像に基づいて、下部マスクＭ１が基準ウエハＷからどの程度ずれているかを把握する。そして、基準ウエハＷと下部マスクＭ１とが予め決められた位置関係となるように、移動機構６を制御して下部マスクＭ１をＸＹ方向に移動、即ち、水平調整させる。これにより、基準ウエハＷと下部マスクＭ１との位置関係を、予め決められた位置関係とすることができる。
特に、基準ウエハＷの下面には位置決め用の指標Ｗ１が印されているので、観察画像に基づいて水平調整を確実且つ容易に行うことができる。
【００４７】
次に、セット前調整後、搬送ロボット１０により基準ウエハＷを両マスクＭ１、Ｍ２の間から退避させ、該基準ウエハＷを取り外すと共に、ウエハＳを搬送アーム１０ａの先端に保持させる。そして、図５に示すように、搬送ロボット１０によりウエハＳを先ほどと同じポイントに位置させる。これにより、水平調整時の基準ウエハＷの位置にウエハＳを正確に位置させることができる。そして、搬送ロボット１０の搬送アーム１０ａをＺ方向に沿って下降させ、ウエハＳを下部マスクＭ１上に載置する。これにより、下部マスクＭ１上の所定位置にウエハＳを高精度に載置することができる。また、下部マスクＭ１に予め描画されているパターンＰとウエハＳの下面とが、接した状態となる。この時点でセット工程がする。
なお、セット前調整後、下部マスクホルダ３の位置を絶対座標の値で記憶しておくことが好ましい。こうすることで、ウエハ露光装置１を再度使用する際に、セット前調整工程をより短時間で行うことができる。また、マスクと下部マスクＭ１との位置関係の精度をより高めることができる。
【００４８】
続いて、搬送ロボット１０を移動させて搬送アーム１０ａを両マスクＭ１、Ｍ２間から退避させた後、画像取得工程を行う。
具体的には、まず本体制御装置７が、ＸＹＺ駆動制御部２６を介してＸＹＺ駆動部２７を作動させて、図６に示すように、２つの下部顕微鏡２５を下部マスクホルダ３の外側に退避させる。次いで、本体制御装置７は、移動機構６を制御してウエハＳが載置された下部マスクＭ１をＺ方向に移動させて上部マスクＭ２に接近させる。そして、下部マスクＭ１を上部マスクＭ２から一定距離離間したアライメント位置に位置させる。
この位置に達した後、本体制御装置７は、ＸＹＺ駆動制御部２２を介してＸＹＺ駆動部２３を作動させて、２つの上部顕微鏡２０を上下に適宜移動させながら上部マスクＭ２及び下部マスクＭ１に予め印されているアライメント用マークｍ１、ｍ２を観察させる。
【００４９】
より詳細に説明すると、まず上部マスクＭ２の上面にピントが合うように上部顕微鏡２０を移動させた後、上部マスクＭ２側のアライメント用マークｍ２を観察させる。そして、画像処理装置２１は、このときの観察画像をメモリに記憶する。次いで、下部マスクＭ１の上面にピントが合うように上部顕微鏡２０を移動させた後、下部マスクＭ１側のアライメント用マークｍ１を観察させる。そして、画像処理装置２１は、このときの観察画像をメモリに記憶する。
これにより、画像処理装置２１は、図７に示すように、２つの観察画像を取得することができ、これら２つの観察画像を比較することで、アライメント位置における両マスクＭ１、Ｍ２の位置関係を把握することができる。なお、図７において、点線で示すアライメント用マークｍ１は、アライメント用マークｍ２に対して予め決められた理想的な位置関係を示す目標ポイントである。
【００５０】
続いて、画像処理装置２１は、取得した２つの観察画像の位置関係に基づいて、実際の位置関係が予め決められた位置関係からどの程度変位しているか（ずれているか）変位量を算出する算出工程を行う。そして、算出した変位量と、該変位量を補正するための座標変動信号とを、本体制御装置７に出力する。
【００５１】
すると、本体制御装置７は、座標変動信号に基づいて移動機構６を作動させて、図８に示すように、送られてきた変位量を補正するようにアライメント位置で下部マスクＭ１をＸＹ方向に移動させる水平調整工程を行う。この水平調整によって、アライメント位置において、上部マスクＭ２と下部マスクＭ１とが予め決められた位置関係に近づき、両マスクＭ１、Ｍ２のパターンＰが高い精度で位置合わせされた状態となる。
【００５２】
続いて、露光工程を行う。
まず、本体制御装置７は、図９に示すように、移動機構６を制御して下部マスクＭ１を上部マスクＭ２に向けてさらに接近させる。これにより、下部マスクＭ１は、アライメント位置から上部マスクＭ２に近接した露光位置に移動する。よって、下部マスクＭ１に載置されているウエハＳは、上部マスクＭ２に対して接触或いは僅かな隙間を空けて近接する。つまり、上部マスクＭ２に予め描画されているパターンＰが、ウエハＳの上面に接触或いは近接した状態となる。
特に、アライメント位置から下部マスクＭ１を露光位置に移動させるときに、Ｚ方向に移動させるだけであるので、露光位置においても両マスクＭ１、Ｍ２が引き続き高い精度で位置合わせされた状態となっている。
【００５３】
但し、本実施形態では、露光を行う前に、再度上部顕微鏡２０により両マスクＭ１、Ｍ２のアライメント用マークｍ１、ｍ２をそれぞれ観察する。
つまり、上部マスクＭ２の上面にピントが合うように上部顕微鏡２０を移動させた後、上部マスクＭ２側のアライメント用マークｍ２を観察させる。そして、画像処理装置２１は、このときの観察画像をメモリに記憶する。次いで、下部マスクＭ１の上面にピントが合うように上部顕微鏡２０を移動させた後、下部マスクＭ１側のアライメント用マークｍ１を観察させる。そして、画像処理装置２１は、このときの観察画像をメモリに記憶する。これにより、画像処理装置２１は、２つの観察画像を取得することができ、これら２つの観察画像を比較することで、露光位置における両マスクＭ１、Ｍ２の位置関係を把握することができる。
【００５４】
続いて、画像処理装置２１は、再取得した２つの観察画像の位置関係に基づいて、補正後の下部マスクＭ１と上部マスクＭ２との位置関係が予め決められた位置関係の許容値以下であるか否かを判断する判断工程を行う。
判断した結果、許容値以下であった場合には、本体制御装置７は露光工程に移行する。一方、許容値以下でないと判断した場合には、本体制御装置７は、移動機構６を作動させて、下部マスクＭ１を露光位置から一旦アライメント位置までＺ方向に離間させると共に、下部マスクＭ１をＸＹ方向に移動させて再度水平調整を行わせる。
このように、上部マスクＭ２と下部マスクＭ１とのずれを露光位置で再度確認した後、必要に応じて再調整するので、両マスクＭ１、Ｍ２のパターンＰを水平方向レベルにてより高い精度で位置合わせすることができる。
【００５５】
なお、再調整した後、露光位置で再度両マスクＭ１、Ｍ２の位置関係を確認し、許容値以下になるまで上述した動作を繰り返し行う。そして、許容値以下になった時点で露光工程を行う。
まず、本体制御装置７は、ＸＹＺ駆動制御部２２を介してＸＹＺ駆動部２３を制御して、図１０に示すように、上部顕微鏡２０が紫外光Ｌの光路上から十分離間するように退避させる。続いて、本体制御装置７は、露光量制御装置１７、１８を作動させる。すると、露光量制御装置１７、１８は、上部ランプ装置１５及び下部ランプ装置１６のシャッターを同じタイミングで開ける。すると、両ランプ装置１５、１６から上部マスクＭ２及び下部マスクＭ１に向けて紫外光Ｌが照射される。
上部ランプ装置１５から照射された紫外光Ｌは、上部マスクホルダ２の開口２ａを通過した後、上部マスクＭ２を通じてウエハＳの上面に照射される。一方、下部ランプ装置１６から照射された紫外光Ｌは、下部マスクホルダ３の開口３ａを通過した後、下部マスクＭ１を通じてウエハＳの下面に照射される。
【００５６】
これにより、ウエハＳの両面にパターンＰを同時に露光することができる。なお、露光量制御装置１７、１８は、照射した紫外光Ｌの量が規定量に達した時点でシャッターを閉める。そのため、照射する紫外光Ｌの量を規定量に規制することができ、一度の露光でウエハＳの両面にパターンＰをより確実に露光することができる。
【００５７】
特に、露光を行う際に、ウエハＳの上下に配置された両マスクＭ１、Ｍ２が水平方向レベルで高い精度で位置合わせされている。そのため、ウエハＳの両面に、高精度に位置合わせした状態でパターンＰを露光することができる。しかも、投影レンズ等を利用するプロジェクション露光方式ではないので、投影レンズ等の歪みに起因する収差が生じる恐れがない。この点においても、ウエハＳの両面に、高精度に位置合わせした状態でパターンＰを形成することができる。
加えて、従来のプロキシミティ露光方式やコンタクト露光方式とは異なり、一度の露光でウエハＳの両面にパターンＰを一括露光できるので、露光に要する時間を短縮することができ、作業効率の向上化を図ることができる。
【００５８】
特に、本実施形態のウエハ露光装置１を利用したウエハ露光方法は、１つのウエハＳから複数の圧電振動片を製造する場合に有効であり、ウエハサイズが大型であっても、微小サイズの圧電振動片を高精度に作製することが可能である。その結果、従来よりも取り個数を遥かに増大することができ、圧電振動片のコストダウンを図ることも可能である。
【００５９】
なお、露光した後のウエハＳを取り出す場合には、移動機構６により下部マスクホルダ３を移動させて下部マスクＭ１と上部マスクＭ２とを十分に離間させた後、搬送ロボット１０の搬送アーム１０ａにてウエハＳを保持し、下部マスクＭ１上から回収する。
そして、搬送ロボット１０により次の新しい未露光のウエハＳを下部マスクＭ１上に載置して、各工程を繰り返し行う。その結果、両面に、高精度に位置合わせされたパターンＰが露光されたウエハＳを連続的に得ることができる。
【００６０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、上部マスクＭ２及び下部マスクＭ１にそれぞれアライメント用マークｍ１、ｍ２を２つずつ印した場合を説明したが、アライメント用マークｍ１、ｍ２は１つでも構わないし、３つ以上でも構わない。
また、セット前工程において、ウエハＳの変わりに基準ウエハＷを用いたが、ウエハＳを用いても構わない。但し、専用の基準ウエハＷを用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るウエハ露光装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】下部マスク及び上部マスクを重ね合わせた状態で上方から見たときに、両マスクにそれぞれ印されたアライメント用マークの理想的な位置関係を示した図である。
【図３】セット前工程でウエハの変わりに使用する基準ウエハの断面図である。
【図４】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、基準用ウエハを下部ホルダの上方に位置させた状態で、下部顕微鏡で観察しながら下部マスクの水平位置を調整している状態を示す図である。
【図５】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図４に示す状態の後、ウエハを下部マスク上に載置した状態を示す図である。
【図６】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図５に示す状態の後、下部マスクを上部マスクに接近させてアライメント位置にセットした状態で、上部顕微鏡により両マスクのアライメント用マークを観察している状態を示す図である。
【図７】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図６に示す状態で観察したときのアライメント用マークの位置関係を示した図である。
【図８】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図６に示す状態の後、アライメント位置で下部マスクを水平調整している状態を示す図である。
【図９】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図８に示す状態の後、下部マスクを上部マスクにさらに接近させて露光位置にセットした状態を示す図である。
【図１０】図１に示すウエハ露光装置により露光を行う場合の一工程図であって、図９に示す状態の後、上部ランプ装置及び下部ランプ装置より紫外光を照射して、ウエハの両面にパターンを同時に露光している状態を示す図である。
【図１１】従来のプロジェクション露光方式により、ウエハの両面にパターンを同時に露光する場合の構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
ｍ１…下部マスクのアライメント用マーク
ｍ２…上部マスクのアライメント用マーク
Ｍ１…下部マスク
Ｍ２…上部マスク
Ｌ…紫外光
Ｓ…ウエハ
Ｗ…基準ウエハ
１…ウエハ露光装置
６…移動機構
７…本体制御装置（制御部）
１２…搬送機構
１５…上部ランプ装置（上部露光部）
１６…下部ランプ装置（下部露光部）
１７、１８…露光量制御装置（露光量調整機構）
２０…上部顕微鏡（上部観察部）
２１…画像処理装置（画像処理機構）
２５…下部顕微鏡（下部観察部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009194147.tif 000011
【図１０】
2009194147.tif 000012
【図１１】
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