JP2004012598A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い位置合わせが可能な投影露光装置を提供する。
【解決手段】フォトマスク５０のマスクマーク５１を露光光照明装置４により露光光で照射し、投影露光レンズ７０を介して結像部５に結像し、これをＣＣＤカメラ２に撮像してデータ化して演算制御装置１１に記録し、記録されたマスクマーク５１’として使用する。次に、赤外線照明装置３により赤外光で基板マーク６１を照射して基板マーク６１の画像を得て、前記マスクマーク５１’と基板マーク６１の位置誤差を検出し、位置合わせを行う。マスクマーク５１’と基板マーク６１は同時に表示装置１２上に重ね合わせて表示される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトレジストなどの感光材料を塗布したプリント配線基板表面にフォトマスクに描かれた所定のパターンを露光装置により感光焼き付けし、その後エッチング工程により基板上にパターンを形成するフォトリソグラフィ法が種々の分野で広く応用されており、プリント配線基板等も近年露光装置を用いて製造されている。
投影露光装置は、フォトマスクの回路パターンを投影露光レンズ等の光学系を介して投影露光する事によりプリント配線基板にマスクと同一もしくは一定の倍率でパターンを描くタイプのものであり、従来から集積回路の製造に用いられているが、近年この投影露光装置をプリント配線基板の製造に用いる試みがなされている。
露光装置を用いた露光に際して、フォトマスクと配線基板の位置合わせを行う必要があり、通常はフォトマスク側と基板側の両方に位置合わせ用マークを配置し、フォトマスク上の位置合わせマークを、基板上に投影し、これと基板上の位置合わせマークとをＣＣＤカメラ等で計測して、合致させることが行われている。この時、フォトマスク側のマークを投影する際に、露光波長光を用いると、基板上のフォトレジストが感光するため、露光波長光以外の波長のものを用いるのが普通である。通常は露光波長として紫外線を用いており、マーク投影には赤外線を用いている。
しかしながら、投影露光装置では、露光波長に合わせた投影露光レンズ等の光学系を介してフォトマスクのマークを投影するため、赤外線を用いて投影した場合マークの結像位置がずれて正確な位置合わせができない問題が生ずる。
これを解決するためには補正レンズを用いる方法がある。
また、特許２６２９７０９号や特許２７２０８７３号で集積回路製造に関して提案されているように、露光対象物と離間した位置にフォトマスクマークを結像して露光対象物の感光を防止する技術をプリント配線基板の露光装置に転用することも考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし補正レンズを用いる場合には、補正レンズに加えて補正レンズの位置制御のための装置等が必要になり、装置コストが増大する問題がある。
また、離間した位置にフォトマスクマークを結像する場合には、結像した像を一定時間記憶保持する性質を有する物質、例えば残光が長いタイプの蛍光物質等を結像面として用い、該残光がある間に位置合わせを行うことになるが、正確な位置合わせを行うためには前回の残光を完全に消去する必要があり、そのための設備が必要となる上、消去のために余分な時間を要する等の問題がある。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回路等のパターンを描いたフォトマスクと、該フォトマスクのパターンを露光される露光対象物を搭載するステージと、該フォトマスクとステージの一方又は両方を移動させてフォトマスクと露光対象物の位置関係を調整する位置調整装置と、該フォトマスクのパターンを露光対象物に対して、縮小／拡大可能に露光する投影光学系と、を備えた投影露光装置において、前記フォトマスク上に設けられ、位置合わせのために用いられるマスクマークと、前記露光対象物に上に設けられ、位置合わせのために用いられる対象物マークと、前記マスクマークを露光波長と同一の波長の光で照射するマスクマーク照明光源と、前記ステージ上の前記露光対象物搭載範囲外の所定の位置に設置され、前記露光波長と同一の波長の光で照射されたマスクマークの像を前記投影光学系を介して、前記照射中にのみ結像するマスクマーク結像体と、該照射中にマスクマーク結像体に結像されたマスクマークの像を撮像し、該像をデータ化して記憶するマスクマーク検出装置と、前記対象物マークを露光波長とは異なる波長の非露光波長光で照射する対象物マーク照明光源と、前記非露光波長光により照射される対象物マークを撮像する対象物マーク検出装置とを備え、前記データ化されたマスクマーク像と前記撮像された対象物マーク像に基づいてマスクマークと対象物マークの位置合わせを可能とした、ことを特徴とする。
上記構成においては、マスクマークは投影光学系を介して投影されるため、正確なマスクマーク像を得ることができる。また、マスクマーク結像体は、露光対象物搭載範囲外の所定の位置に設置されるため、露光対象物が感光する等の問題は生じない。更にマスクマーク検出装置により、照射中にマスクマーク結像体に結像されたマスクマークの像を撮像してデータ化して記憶するため、マスクマークの像を所定時間記憶保持する必要がなく、露光光を照射中のみに結像すれば良い。そのため、結像体として、残光タイプの蛍光物質等を必要とせず、またそのための消去装置等を必要としない、等の効果がある。
また前記マスクマーク検出装置により検出されたマスクマークと、前記マスクマーク結像体の所定位置と、前記対象物マーク検出装置により検出された対象物マークとに基づいて、前記マスクマーク位置と前記対象物マーク位置とを一致させるように前記位置調整装置を制御する制御装置を設けることも可能である。
また前記マスクマーク検出装置によりデータ化されたマスクマークを画像化する手段と、該画像化マスクマークと前記撮像された対象物マークの画像とを表示する手段と、を更に備え、該表示されたマスクマークと対象物マークを重ね合わせて表示することも可能である。
更に前記マスクマーク結像体を、前記非露光波長光に近い波長でマスクマーク像を現すタイプのものとすれば、同一の装置で撮像が可能であるから、前記マスクマーク検出装置と前記対象物マーク検出装置を同一の装置として実現することが可能になる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はプリント配線基板を製造するための投影露光装置であり、フォトレジストを施されたプリント配線基板６０はステージ６２上に載置され、移動装置６３によりＸＹＺ及びθ方向に移動可能になっている。
なお、移動装置６３は演算制御装置１１に制御される。
【０００６】
露光すべき回路等のパターンが描かれたフォトマスク５０は投影露光レンズ７０を介してプリント配線基板６０に対向して設けられており、マスクステージ５２に支持されてその位置を調整することができるようになっている。また露光光源７１からの紫外線の露光により回路等のパターンを、投影露光レンズ７０により決定される所定の倍率で拡大或いは縮小或いは等倍にプリント配線基板６０に焼き付けるようなっている。
【０００７】
なお、図１ではフォトマスク５０とプリント配線基板６０は上下方向に配設されているが、これに限定されるものではなく、逆であっても良いし、或いはフォトマスク５０とプリント配線基板６０を垂直に立てて配設する構造も可能である。
また、プリント配線基板６０を移動させるのではなくフォトマスク５０を移動させることも可能であり、更に両者を移動させるように構成することも可能である。
【０００８】
フォトマスク５０にはマスクマーク５１が設けられており、プリント配線基板６０には基板マーク６１が設けられている。このマスクマーク５１と基板マーク６１を用いて位置合わせを行うようになっている。
【０００９】
マーク検出装置１は本体部分にＣＣＤカメラ２、赤外線照明装置３、を備えており、更に露光光照明装置４、結像部５及び画像処理装置１０、演算制御装置１１、表示装置１２、駆動制御装置１３と接続している。
マーク検出装置１は移動可能であり、駆動制御装置１３を介して演算制御装置１１により移動制御されている。
マーク検出装置１は必要に応じて、複数個設けることが可能であり、２個或いは４個設けるのが普通である。
【００１０】
図２に示すようにステージ６２を移動して結像部５をマーク検出装置１の下に位置させ、またマーク検出装置１を移動させて結像部５を視野にいれた状態で、露光光照明装置４は露光波長である紫外線をマスクマーク５１部分のみに照射して、投影露光レンズ７０を介してマスクマーク５１の像を図２に示すように結像部５に結像させるようになっている。露光光照明装置４は概略直径８ｍｍ程度の範囲を照射するように構成されている。ステージ６２とマーク検出装置１の移動量は演算制御装置１１により制御され、またその移動量は記録されるようになっている。
このように得られたマスクマーク５１の像は露光波長により結像されるため、投影露光レンズ７０による位置ずれ等の問題が生じない。
【００１１】
結像部５は図３に示すようにステージ６２の最大基板搭載範囲６５の外側に配置されており、露光光照明装置４からの露光波長の照射により最大基板搭載範囲６５上に搭載されるプリント配線基板６０のフォトレジストを感光することがないように構成されている。
【００１２】
結像部５は、露光波長により像を現すことのできるものであれば使用可能であるが、この実施形態では蛍光部材を用いており、露光波長光により励起して可視光或いは赤外光を発して像を現すように構成されている。これにより、マスクマーク５１の撮像と基板マーク６１の撮像を同一のマーク検出装置１とＣＣＤカメラ２を用いて行えるようになっている。
なお、蛍光部材としては残光のないタイプのものを用いており、これにより像の消去装置や消去時間をなくして工程の時間短縮を図ることが可能になっている。
【００１３】
該結像部５上のマスクマーク５１の像はマーク検出装置１のＣＣＤカメラ２により撮像され、該像データが画像処理装置１０に送られ、ここで所定の処理をした上、マイクロコンピュータを主体に構成されている演算制御装置１１に該マスクマーク５１の像データが記録されるようになっている。この像データは、表示装置１２において再度画像化されて表示されるようになっている。またマスクマーク５１の位置データに基づいてマーク像を新たに作成しても良い。
マーク検出装置１にはハーフミラーなど適宜の光学装置が含まれており、投影露光レンズ７０からの紫外線を透過させて結像部５に照射しつつ、結像部５の像をＣＣＤカメラ２に撮像させることができるようになっている。したがって、マスクマーク５１の像は露光光照明装置４の照射中に撮像し、結像部５上に残像を必要としない。
【００１４】
一方、プリント配線基板６０上の基板マーク６１は図１に示すようにステージ６２の移動によりマーク検出装置１の下に位置させてマーク検出装置１の視野に入れた上、赤外線照明装置３からの赤外線により照射して、ＣＣＤカメラ２により撮像するように構成されている。この像は、画像処理装置１０で所定の処理を受けて、演算制御装置１１に画像信号が送られるように構成されている。ステージ６２の移動量は演算制御装置１１において記憶されるようになっている。
【００１５】
演算制御装置１１においては、ステージ６２とマーク検出装置１の移動データにより基本的な位置修正をした上で、前記記憶されたマスクマーク５１のデータと基板マーク６１のデータに基づいて、その位置誤差が計測され、該誤差をゼロにするように駆動制御装置１３と移動装置６３を介してステージ６２を移動させるように構成されている。
【００１６】
また、記憶されたマスクマーク５１のデータ信号を表示装置１２において画像化して表示し、同時に基板マーク６１も表示装置１２に表示して、両画像をステージ６２とマーク検出装置１の移動データに基づいて位置補正した上で重ね合わせて表示し、視覚的に両者の位置の確認も行えるようになっている。図４にその状態を示す。
カメラ視野２０内に捉えられた基板マーク６１が、再画像化されたマスクマーク５１’を基準として重ね合わせて表示されるようになっている。
【００１７】
動作を説明する。
最初に図２に示すように、ステージ６２を移動させて結像部５をマーク検出装置１の下に位置せしめ、この状態で露光光照明装置４から紫外線をマスクマーク５１に照射し、マスクマーク５１の像を結像部５上に結像し、同時にこの像をＣＣＤカメラ２で撮像する。撮像終了後、露光光照明装置４からの紫外線の照射は停止する。
このマスクマーク５１の像データは画像処理装置１０に送られ、ここで所定の処理を受けて、演算制御装置１１に記録され、且つ表示装置１２において再度画像化されて表示される。
【００１８】
次にマーク検出装置１の位置は動かさずに、ステージ６２を移動させてプリント配線基板６０の基板マーク６１をマーク検出装置１の下に位置させ、赤外線照明装置３から非露光光である赤外光を照射し、同様に基板マーク６１を撮像して画像処理装置１０、演算制御装置１１におくり、基板マーク６１と記憶されたマスクマーク５１’の位置誤差を求めて、この誤差がゼロになるようにステージ６２を移動させて位置合わせを行うようになっている。この状態を表示装置１２で画像表示したものが図４に示す状態である。
【００１９】
以上の位置合わせが終わったら、露光光照明装置４及びマーク検出装置１を退避させて、露光光源７１による露光を実行する。
【００２０】
以上説明した構成では、マスクマーク５１の像は露光光により得られるため、投影露光レンズ７０に起因するずれ等の誤差がない。また、最大基板搭載範囲６５の外に設定された結像部５上に結像されるため、露光光によるプリント配線基板６０への悪影響がない。
また、マスクマーク５１の像は電子信号のデータとして演算制御装置１１に記録されるため、結像部５に画像を残存させる機能を持たせる必要がなく、更に該画像の消去のための設備や消去のための時間が不要であり、設備の簡略化と工程の迅速化を図ることができる。
また、結像部５として蛍光体を用いることにより、マスクマーク５１の像を可視光或いは赤外光として得られ、同一のマーク検出装置１を用いてマスクマーク５１と基板マーク６１の像を得ることが出来る、等の効果がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の投影露光装置によれば、高精度な位置合わせが可能であり、またプリント配線基板に悪影響を与えることがない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図正面図。
【図２】本発明の一実施形態の動作を示す概略正面図。
【図３】本発明の一実施形態における結像部５の配置状態を示す説明図。
【図４】本発明の一実施形態におけるマスクマーク５１’と基板マーク６１の表示状態を示す説明図。
【符号の説明】
１：マーク検出装置、２：ＣＣＤカメラ、３：赤外線照明装置、４：露光光照明装置、５：結像部、１０：画像処理装置、１１：演算制御装置、１２：表示装置、１３：駆動制御装置、２０：カメラ視野、５０：フォトマスク、５１：マスクマーク、５２：マスクステージ、６０：プリント配線基板、６１：基板マーク、６２：ステージ、６３：移動装置、６５：最大基板搭載範囲、７０：投影露光レンズ、７１：露光光源。

Claims (4)

1. 回路等のパターンを描いたフォトマスクと、該フォトマスクのパターンを露光される露光対象物を搭載するステージと、該フォトマスクとステージの一方又は両方を移動させてフォトマスクと露光対象物の位置関係を調整する位置調整装置と、該フォトマスクのパターンを露光対象物に対して、縮小／拡大可能に露光する投影光学系と、を備えた投影露光装置において、
   前記フォトマスク上に設けられ、位置合わせのために用いられるマスクマークと、
   前記露光対象物に上に設けられ、位置合わせのために用いられる対象物マークと、
   前記マスクマークを露光波長と同一の波長の光で照射するマスクマーク照明光源と、
   前記ステージ上の前記露光対象物搭載範囲外の所定の位置に設置され、前記露光波長と同一の波長の光で照射されたマスクマークの像を前記投影光学系を介して、前記照射中にのみ結像するマスクマーク結像体と、
   該照射中にマスクマーク結像体に結像されたマスクマークの像を撮像し、該像をデータ化して記憶するマスクマーク検出装置と、
   前記対象物マークを露光波長とは異なる波長の非露光波長光で照射する対象物マーク照明光源と、
   前記非露光波長光により照射される対象物マークを撮像する対象物マーク検出装置と、を備え、
   前記データ化されたマスクマーク像と前記撮像された対象物マーク像に基づいてマスクマークと対象物マークの位置合わせを可能とした、
   ことを特徴とする投影露光装置。
2. 前記マスクマーク検出装置により検出されたマスクマークと、前記マスクマーク結像体の所定位置と、前記対象物マーク検出装置により検出された対象物マークとに基づいて、前記マスクマーク位置と前記対象物マーク位置とを一致させるように前記位置調整装置を制御する制御装置、
   を更に備えた請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記マスクマーク検出装置によりデータ化されたマスクマークを画像化する手段と、
   該画像化マスクマークと前記撮像された対象物マークの画像とを表示する手段と、を更に備えた、
   請求項１に記載の投影露光装置。
4. 前記マスクマーク結像体が、前記非露光波長光に近い波長でマスクマーク像を現し、
   前記マスクマーク検出装置と前記対象物マーク検出装置が同一の装置である、
   請求項１又は２の投影露光装置。

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