JP2003149827A - パターンを検出するための顕微鏡 - Google Patents

パターンを検出するための顕微鏡

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JP2003149827A JP2001351674A JP2001351674A JP2003149827A JP 2003149827 A JP2003149827 A JP 2003149827A JP 2001351674 A JP2001351674 A JP 2001351674A JP 2001351674 A JP2001351674 A JP 2001351674A JP 2003149827 A JP2003149827 A JP 2003149827A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストが塗布され、さらに保護層が形成さ
れたプリント基板等のワークのパターンを確実に検出す
ることができる顕微鏡を提供すること。 【解決手段】 アライメント光の光路中に(例えばアラ
イメント用照明光源11内に)に波長580nm以下の
光をカットする波長選択フィルタ15を設ける。アライ
メント用照明光源11が放出する光は、光ファイバ14
を介して暗視野照明用アライメント光出射部13に導か
れ、アライメント顕微鏡1の結像系の光路外からワーク
マークWAMを照明する。ワークマークWAMのエッジ
部における拡散光の一部はぺリクルP、レンズL1,L
2を介してCCDカメラ12に入射する。波長選択フィ
ルタ15により580nm以下の光をカットしているの
で、レジストが塗布され、さらに保護層が形成されたワ
ークのパターンであっても、ノイズの影響を受けること
なく高感度に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板など
に形成されたパターンを検出するための顕微鏡に関し、
特に本発明は、露光装置に使用される、ワークに形成さ
れたワーク・アライメントマークを検出するためのアラ
イメント顕微鏡に適用するに好適な顕微鏡な関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、顕微鏡による被検出物の検出
は、被検出物に照明光を照射し、その反射光を顕微鏡に
入射し、これを適切な倍率に拡大し、目やCCDなどの
受像装置に受像することにより行われる。以下、マスク
のパターンをワークに露光する露光装置において、マス
クとワークの位置合せに用いられるワーク・アライメン
トマーク(以下ワークマークという)を検出するための
アライメント顕微鏡(以下顕微鏡という)を例にして説
明する。このような顕微鏡は、例えば、特開2000−
147795号公報に記載されている。同公報の段落0
033〜0034にも記載されるように、ワークマーク
が形成されるワークの状態によっては、ワークマークの
検出を拡散光によって行う暗視野照明と呼ばれる照明方
法が用いられる場合がある。暗視野照明とは、顕微鏡の
結像系の光路(アライメント顕微鏡のNA) の外から照
明光(アライメント光) をワークに照射する方法であ
り、この場合、顕微鏡には、ワークマークのエッジ部分
で散乱した散乱光のみが入射し、これによりワークマー
クを検出する。
【0003】以下、図6を用いて、暗視野照明を利用し
たアライメント顕微鏡の動作について説明する。同図に
おいて、1はアライメント顕微鏡であり、アライメント
用照明光源11、ペリクルP(半透過性膜)、レンズL
1,L2、CCDカメラ12、暗視野照明用アライメン
ト光出射部13を備えている。暗視野照明用アライメン
ト光出射部13は、リング形状であり、リング状に配置
された出射部を有し、中央に円形の開口部13aが設け
られている。アライメント用照明光源11が放出する光
は、光ファイバ14を介して出射部13に導かれ、アラ
イメント顕微鏡1の結像系の光路よりも外側からワーク
マークWAMを照明する。ワークの平坦な部分での反射
光は、アライメント顕微鏡1の結像系の視野外にそれ、
ワークマークWAMのエッジ部における拡散光の一部が
アライメント顕微鏡1に入射し、ぺリクルPで反射す
る。上記反射した光は、レンズL1,L2を通過してC
CDカメラ12に入射し、ワークマークWAMの画像が
受像される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】暗視野照明用アライメ
ント光出射部13からワークマークWAMを照明するた
めに出射する光の波長は、通常、ワークマーク近傍のレ
ジストを露光しないために、非露光波長光を用いる。従
来は、波長510nm〜590nm(目視では緑色に見
える光) を用いていた。従来、この波長(波長範囲) の
光を照明光(アライメント光) として選択していた理由
は以下の通りである。 (1) 顕微鏡の受像部として用いられるCCDカメラの分
光感度は、500nm近傍が最も高い。図7に、通常使
用されるCCDカメラの分光感度特性の一例を示す。同
図において横軸は波長(nm)、縦軸は分光感度特性
(相対値)である。同図に示すように、通常使用される
CCDカメラは、波長500nm付近の感度が最も高
く、波長が1000nm以上の光に対しては、ほとんど
感度が0となる。したがって、上記波長(510nm〜
590nm)の光であれば、高感度にワークマーク像を
受像することができる。 (2) 従来、アライメント光源として、露光用光源(超高
圧水銀ランプからの光)と兼用する場合があった。その
ような場合、超高圧水銀ランプのe線と呼ばれる波長5
46nmの光を利用する。そこで、アライメント光源と
して別個の光源を用いる場合も、e 線の波長(546n
m)に合わせて、その近傍の波長の光を利用していた。
【0005】ところが、最近は、従来の暗視野照明方法
では、検出できないワークが見られるようになってき
た。図8に、そのようなワークの一例を示す。同図に示
すように、上記ワークは、ワークマークWAMを形成し
たワークWに、フォトソルダーレジストR(基板に取り
付けた部品を保護するレジスト:PSRと呼ばれる) が
塗布され、さらにその上からカバーフィルム(ポリエス
テルフイルム)等の保護フィルムFが貼られたものであ
る。このようなワークは、明視野照明(アライメント顕
微鏡の結像系の光路内から照明)を行うと、照明光が、
カバーフィルムFやフォトソルダーレジストRによって
反射されて全体が光ってしまい、ワークマークWAMを
検出することができない。そこで、上記した暗視野照明
を用いる。原理的には、ワークマークWAMのエッジに
おいて散乱光が発生するので、検出できるはずである。
しかし、実際には、暗視野照明を用いても、検出される
画像全体が暗くなったり、ノイズが多くなったりして、
ワークマークWAMが検出できない場合があった。本発
明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目
的は、レジストが塗布され、さらに保護フィルムが貼ら
れたプリント基板等のワークのパターンを確実に検出す
ることができる顕微鏡を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のように、レジスト
が塗布され、さらに保護フィルムが貼られたプリント基
板等のワークのパターンを確実に検出する方法につい
て、種々実験を行い検討した結果、上記パターンを照明
する光(アライメント光)の波長を適切に選定すれば、
高感度にパターンを検出できることがわかった。実験に
より、上記波長について調べたところ、上記パターンを
照明する光に波長が580nm以下の光が含まれると、
ノイズが著しく増加し、パターンの検出が困難になる。
すなわち、上記アライメント光から波長580nm以下
の光をカットすれば、ノイズが少なくなり、ワークマー
クを検出することが可能となる。特に、上記顕微鏡の結
像系の光路外から上記パターンに対して照明光を照射す
る(暗視野照明)ことにより、パターンを確実に検出す
ることが可能となった。なお、前記したように、通常使
用されるCCDカメラは、波長500nm付近の感度が
最も高く、波長が800nm以上では感度が著しく低下
し、さらに波長が1000nm以上の光に対しては、ほ
とんど感度が0となるので、上記照明光に800nm以
上の光が含まれていても、影響はない。本発明において
は、上記のように顕微鏡の結像系の光路外から上記パタ
ーンに対して波長580nm以下の光をカットした照明
光を照射するようにしたので、レジストが塗布され、さ
らに保護フィルムが貼られたプリント基板等のワークの
パターンを確実に検出することができる。特に、本発明
の顕微鏡を露光装置に適用し、マスクとワークの位置合
わせを行うためのアライメント顕微鏡として使用するこ
とにより、ワークマークを高感度に検出することが可能
となり、ワークマークを確実に検出してマスクとワーク
の位置合わせが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本発明の実施例の顕微鏡を
示す。図1に示したものは、580nm以下の光をカッ
トするフィルタを設けた点を除き、前記図6に示したも
のと同様の構成であり、前記図6に示したものと同一の
ものには同一の符号が付されている。同図において、1
はアライメント顕微鏡であり、アライメント用照明光源
11、ペリクルP(半透過性膜)、レンズL1,L2、
CCDカメラ12、暗視野照明用アライメント光出射部
13を備えている。アライメント用照明光源11には5
80nm以下の光をカットする波長選択フィルタ15が
設けられている。暗視野照明用アライメント光出射部1
3は、前記図6と同様、リング形状であり、リング状に
配置された出射部を有し、中央に円形の開口部13aが
設けられている。前記したように、アライメント用照明
光源11が放出する光は、光ファイバ14を介して出射
部13に導かれ、アライメント顕微鏡1の結像系の光路
よりも外側からワークマークWAMを照明する。ワーク
の平坦な部分での反射光は、アライメント顕微鏡1の結
像系の視野外にそれ、ワークマークWAMのエッジ部に
おける拡散光の一部がアライメント顕微鏡1に入射し、
ぺリクルPで反射する。上記反射した光は、レンズL
1,L2を通過してCCDカメラ12に入射し、ワーク
マークWAMの画像が受像される。図1では、アライメ
ント光の出射側に波長選択フィルタ15を設けた場合に
ついて示したが、上記波長選択フィルタ15は、アライ
メント光の光路中の任意の位置に設けることができ、例
えば、図1の点線に示すように、受光側、即ち顕微鏡の
結像系に設けても同様の効果が期待できる。
【0008】図2に、暗視野照明において、アライメン
ト光の波長を変えてワークマークの検出の可否を調べた
結果を示す。なお、ワークは図8に示したように、ワー
クマークWAMを形成したワークWに、フォトソルダー
レジストRが塗布され、さらにその上からカバーフィル
ム等の保護フィルムFが貼られた構造のワークである。
図2に示したものは、上記図1に示した顕微鏡を用い、
アライメント用照明光源11に設けた波長選択フィルタ
15を変えて、CCDカメラ12によりワークマークW
AM像を受像した画像である。アライメント用照明光源
11としてはハロゲン光源を用い、CCDカメラとして
は前記図7に示した分光感度特性と同様の特性を持つも
のを用いた。図2において、マーク画像欄の中央部の黒
い丸が、ワークマークWAMであり、水平断面波形欄に
は、上記ワークマークWAMと水平に交差する線上にお
けるコントラストを示している。また、各画像につい
て、マーク画像欄の背景部の階調(平均値)、マーク部
の階調(平均値)、コントラストを示す。コントラスト
は、同図に示すように、(輝点部分を除いた背景部階
調)−(輝点部分を除いたマーク部階調)である。
【0009】上記実験では図2に示すように、アライメ
ント光の波長が510〜690nm、580〜1000
nm、680〜1000nmの3つの場合について調べ
た。なお、アライメント光の波長が510nm以下の場
合は示していないが、これは、レジストの感光波長領域
になるため、使用しないからである。図3、図4に上記
580〜1000nm、680〜1000nmの実験結
果を得るために用いた波長選択フィルタの透過率を示
す。図3は580nm以下の波長をカットする(580
nmより短波長の光の透過率が1%以下である)波長選
択フィルタの特性を示し、図4は680nm以下の波長
をカットする(680nmより短波長の光の透過率が1
%以下である)波長選択フィルタの特性を示す。図3、
図4において、横軸は波長、縦軸は透過率である。な
お、図3、図4に示した波長選択フィルタは1000n
m以上の光も透過させるが、前記図7に示すように、1
000nm以上ではCCDカメラの感度がほとんど0と
なるので、図2では、波長の上限を1000nmとして
いる。図2に示すように、アライメント光の波長が51
0〜680nmの場合には、画像全体にノイズが多く、
コントラストも悪いのでワークマークの検出ができな
い。また、アライメント光の波長が580nm〜100
0nmの場合は、多少ノイズはあるが、コントラストも
ややよく、ワークマークの検出が可能である。さらに、
アライメント光の波長が680nm〜1000nmの場
合には、ノイズがほとんどなく、コントラストも非常に
よく、ワークマークの検出が十分に可能である。
【0010】図5に上記の結果をまとめる。同図からわ
かるように、アライメント光に波長580nm以下の光
が含まれる場合、ノイズが多くワークマークの検出がで
きない。ノイズの発生原因は不明であるが、PSRとカ
バーフィルムとの界面で発生している可能性がある。こ
の結果より、ワークマークの検出ができるためには、少
なくとも波長580nm以下の光をカットする必要があ
ることがわかった。なお、波長が800nm以上では、
前記図7に示したようにCCDカメラの感度が低下する
ので、通常のCCDカメラを用いる場合はワークマーク
の検出が困難であるが、仮に800nm以上で高い感度
を有する受像器があれば、ワークマークを良好に検出で
きる可能性がある。また、上記実施例においては、露光
装置のマスクとワークの位置合せを行うアライメント顕
微鏡を例にして説明したが、露光装置以外でも用いるこ
とができる。例えば、プリント基板の配線の外観検査を
行う検査装置等において、ワークの位置合せを行うため
ワークマークを検出する顕微鏡にも用いることができ
る。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、アライメント光から波長580nm以下の光をカッ
トしたので、レジストが塗布され、さらに保護フィルム
が貼られたプリント基板等のワークのパターンをノイズ
の影響を受けることなく、高感度に検出することができ
る。特に、上記顕微鏡の結像系の光路外から上記パター
ンに対して照明光を照射する(暗視野照明)ことによ
り、一層パターンを確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のアライメント顕微鏡の構成例
を示す図である。
【図2】図1の装置によるパターンの検出結果を示す図
である。
【図3】図2の検出結果を得るために使用した波長選択
フィルタ(580nm以下をカット)の特性を示す図で
ある。
【図4】図3の検出結果を得るために使用した波長選択
フィルタ(680nm以下をカット)の特性を示す図で
ある。
【図5】図2の結果をまとめた図である。
【図6】アライメント顕微鏡の構成例を示す図である。
【図7】CCDカメラの分光感度特性の一例を示す図で
ある。
【図8】パターンを形成したワークにPSRが塗布され
保護フィルムが貼られたワークの例を示す図である。
【符号の説明】
1 アライメント顕微鏡 11 アライメント用照明光源 12 CCDカメラ 13 暗視野照明用アライメント光出射部 13a 開口部 14 光ファイバ 15 波長選択フィルタ F 保護フィルム R フォトソルダーレジスト W ワーク WAM ワークマーク P ペリクル(半透過性膜) L1,L2 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA56 BB02 BB27 CC01 DD11 FF04 GG21 HH16 JJ03 JJ26 LL00 LL22 LL30 PP24 QQ31 UU01 2H052 AB24 AC04 AC06 AC26 AD34 AF06 AF14 2H097 KA13 KA28 LA09

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターンが形成され、レジストが塗布さ
    れ、さらに保護フィルムが貼られたプリント基板等のワ
    ークのパターンを検出するための顕微鏡であって、 上記顕微鏡の結像系の光路外から上記パターンに対して
    照明光を照射する手段と、上記パターンが反射する散乱
    光により、パターンを検出する受光素子とを備え、 上記照明光から波長580nm以下の光をカットする手
    段を備えたことを特徴とするパターンを検出する顕微
    鏡。
  2. 【請求項2】 上記パターンはワークに形成されたアラ
    イメントマークのパターンであることを特徴とする請求
    項1のパターンを検出する顕微鏡。
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