JP2005129786A - Aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被露光基板に、その両面からフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影する露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that projects a mask pattern formed on a photomask from both sides of a substrate to be exposed.
従来から、IC等の半導体の製造に用いられる露光装置では、被感光剤が塗布された被露光基板にマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して光を照射して露光することにより、被露光基板上にマスクパターンを転写する露光装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor such as an IC, exposure is performed by irradiating light through a photomask having a mask pattern formed on an exposure target substrate coated with a photosensitive agent. An exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a substrate is used.
この種の露光装置としては、被露光基板の両面からフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影する両面露光方式の露光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As this type of exposure apparatus, a double-sided exposure type exposure apparatus that projects a mask pattern formed on a photomask from both sides of a substrate to be exposed is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、両面露光方式の露光装置では、被露光基板の両面に投影するマスクパターンを高精度に位置合わせして露光する必要がある。このため、両面にマスクパターンを露光した被露光基板を現像し、両面顕微鏡によって被露光基板に形成されたパターンの誤差を測定し、その測定結果に基づいて、フォトマスクの位置を調整して位置合わせを行なっているが、この位置合わせ作業は、極めて煩雑であり、その作業に多大な労力および時間を要していた。また、このように位置合わせするために、露光設備の近傍に被露光基板を現像する化学処理設備を設置しなければならず、設備が大がかりとなり、設備費が嵩んでしまう。 By the way, in a double-side exposure type exposure apparatus, it is necessary to align and expose a mask pattern projected on both sides of a substrate to be exposed with high accuracy. Therefore, develop the exposed substrate with the mask pattern exposed on both sides, measure the error of the pattern formed on the exposed substrate with a double-sided microscope, and adjust the position of the photomask based on the measurement result Although the alignment is performed, this alignment operation is extremely complicated and requires a lot of labor and time. Moreover, in order to align in this way, the chemical processing equipment which develops a to-be-exposed board | substrate must be installed in the vicinity of exposure equipment, an installation becomes large and an installation expense will increase.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板の両面に露光するマスクパターンの位置合わせを極めて容易にかつ高精度に行なうことが可能な露光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to extremely easily and highly accurately align mask patterns to be exposed on both surfaces of a substrate to be exposed without incurring an increase in equipment costs. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can be performed in the same manner.
上記目的を達成するため、本発明に係る露光装置は、下記(1)〜(3)を特徴としている。 In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention is characterized by the following (1) to (3).
(1)被露光基板を支持する被露光基板支持ステージの両面側に、マスク支持ステージに支持されるフォトマスクを介して光を照射する投影機がそれぞれ設置され、これら投影機によって前記被露光基板の両面にマスクパターンを投影して転写する露光装置であって、それぞれの投影機からの光を同一方向へ導く光学部材と、該光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出する検出器とを備え、該検出器からの検出信号に基づいて各投影機のフォトマスクの位置ズレが検出可能とされたことを特徴としている。 (1) Projectors for irradiating light through a photomask supported by a mask support stage are respectively installed on both sides of a substrate support stage to be exposed for supporting the substrate to be exposed. An exposure apparatus for projecting and transferring a mask pattern on both sides of an optical member, and detecting an optical member for guiding light from each projector in the same direction and light from each projector guided by the optical member And a position difference of a photomask of each projector can be detected based on a detection signal from the detector.
(2)上記(1)に記載の露光装置において、前記検出器からの検出信号に基づいて、前記マスク支持ステージを制御して前記両面側のフォトマスクの相互の位置合わせを行なう制御部を備えたことを特徴としている。 (2) The exposure apparatus according to (1), further comprising a control unit that controls the mask support stage based on a detection signal from the detector and aligns the photomasks on both sides. It is characterized by that.
(3)上記(1)または(2)に記載の露光装置において、前記光学部材が、前記投影機からの光を反射光と透過光に分離するハーフミラーからなることを特徴としている。 (3) In the exposure apparatus according to (1) or (2), the optical member includes a half mirror that separates light from the projector into reflected light and transmitted light.
上記(1)に記載の露光装置によれば、光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出器が検出するものであるので、この検出器からの検出信号に基づいて、例えば、各投影機からの画像を表示装置に表示し、この表示した画像に基づいてマスク支持ステージを駆動させてフォトマスクの位置合わせを行なうことができる。これにより、位置合わせのために被露光基板を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板の両面に露光するマスクパターンの位置合わせを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。 According to the exposure apparatus described in (1) above, the detector detects the light from each projector guided by the optical member. Based on the detection signal from the detector, for example, Images from the projectors can be displayed on a display device, and the mask support stage can be driven based on the displayed images to align the photomask. This eliminates the need for a development processing facility for developing the substrate to be exposed for alignment, and extremely aligns the mask pattern to be exposed on both surfaces of the substrate to be exposed without increasing the equipment cost. It can be performed easily and with high accuracy.
上記(2)に記載の露光装置によれば、検出器からの検出信号に基づいて制御部がマスク支持ステージを制御して前記両面側のフォトマスクの相互の位置合わせを自動的に行なうので、さらなる位置合わせの容易化を図ることができる。 According to the exposure apparatus described in (2) above, the control unit controls the mask support stage based on the detection signal from the detector to automatically align the photomasks on both sides. Further alignment can be facilitated.
上記(3)に記載の露光装置によれば、単に、ハーフミラーからなる光学部材を用いるので、コストアップを招くことなく高精度な位置合わせを容易に実現することができる。 According to the exposure apparatus described in (3) above, since an optical member made of a half mirror is simply used, highly accurate alignment can be easily realized without increasing the cost.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る露光装置について説明する。
(First embodiment)
First, the exposure apparatus according to the first embodiment will be described.
図1は本発明に係る露光装置の第1実施形態の全体構成を示す概略図、そして図2は図1の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a first embodiment of the exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of the alignment portion of the photomask in the exposure apparatus of FIG.
図1に示すように、露光装置1は、被露光基板の両面からマスクパターンを投影する両面露光方式の露光装置である。この露光装置1は、被露光基板2を支持する被露光基板支持ステージ3を備えており、この被露光基板支持ステージ3の上方および下方には、それぞれ上方投影機4および下方投影機5が設けられている。
As shown in FIG. 1, an
これら上方投影機4および下方投影機5は、それぞれ被露光基板支持ステージ3側から順に、投光レンズ11、マスク支持ステージ12および光源13を備えている。そして、上方投影機4のマスク支持ステージ12は、表フォトマスク14を支持し、下方投影機5のマスク支持ステージ12は、裏フォトマスク15を支持する。
Each of the
各マスク支持ステージ12は、表フォトマスク14あるいは裏フォトマスク15を、水平面内にて直交する2方向(XY方向)へ移動可能に、また、回転方向(θ方向)へ回転可能に支持する。マスク支持ステージ12,12に支持される表フォトマスク14および裏フォトマスク15は、それぞれ両側部近傍に、位置合わせマーク14a,14a、および位置合わせマーク15a,15aが付されている。
Each
そして、この露光装置1では、上方投影機4および下方投影機5の光源13,13からの光が、表フォトマスク14あるいは裏フォトマスク15を透過し、さらに、投光レンズ11,11を介し、被露光基板支持ステージ3に支持された被露光基板2の表裏に照射され、被感光剤が塗布された被露光基板2の両面にマスクパターンが転写される。
In this
この露光装置1は、被露光基板支持ステージ3の両側部近傍に、CCDカメラからなるマーク検出器21,21を備えている。また、被露光基板支持ステージ3の両側部近傍には、表フォトマスク14と裏フォトマスク15との位置合わせ時に、被露光基板2に代えて、位置合わせ光学部材22,22が配設可能なようになっている。図2に示すように、この位置合わせ光学部材22,22は、板状のハーフミラー(ここでは、略透明な母材(例えばガラス)の上面に母材と比べて光の反射率の低い物質をコーティングしたものを指す。このコーティングする物質の反射率は5割に限定されるものではなく、本発明に適用可能であれば異なる値でもよい。)からなるもので、この位置合わせ光学部材22,22では、表裏から照射された光の一部が反射し、残りが透過する。
This
尚、位置合わせマーク14a,14aと位置合わせマーク15a,15aとがそれぞれ表フォトマスク14および裏フォトマスク15上で全く同じ位置にあり且つ表フォトマスク14と裏フォトマスク15との位置合わせが実際にできている状態でも、位置合わせ光学部材22,22に裏フォトマスク15側から入射する光は屈折するため、厳密には位置合わせマーク14a,14aと位置合わせマーク15a,15aとが位置ズレした状態とマーク検出器21,21に観測されてしまう可能性がある。それ故、このような不具合を除くため、位置合わせ光学部材22,22の厚さ、屈折率、被露光基板2の厚さ、等の条件を考慮し、表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせが実際にできている状態で、各位置合わせマーク14aと各位置合わせマーク15aの位置が合っている状態とマーク検出器21,21によって観測されるように、位置合わせマーク14a,14aおよび位置合わせマーク15a,15aの位置関係を予め調整しておくことが好ましい。
Note that the alignment marks 14a and 14a and the
それぞれの位置合わせ光学部材22,22は、保持部材(不図示)に保持されながら搬送装置(不図示)により進退位置決め可能なように構成されている。但し、このような構成に代え、例えば、被露光基板2と同寸法の板状で、少なくとも必要な部位がハーフミラーにより構成されたものを作業者が必要時に設置するようにしてもよい。
Each of the alignment
また、この露光装置1は、図3に示すように、制御部31を備えており、この制御部31には、マーク検出器21,21が接続されている。また、制御部31には、上方投影機4および下方投影機5のそれぞれのマスク支持ステージ12,12が接続されており、制御部31は、マーク検出器21,21からの検出信号に基づいて、マーク支持ステージ12,12へ制御信号を送信し、マーク支持ステージ12,12の駆動を制御する。
Further, as shown in FIG. 3, the
次に、上記構成の露光装置1において、上方投影機4および下方投影機5のそれぞれのマスク支持ステージ12,12に支持した表フォトマスク14および裏フォトマスク15を位置合わせする場合について説明する。
Next, in the
まず、被露光基板2を支持する被露光基板支持ステージ3に、被露光基板2に代えて位置合わせ光学部材22,22を所定位置に支持させる。
First, the alignment
この状態において、上方投影機4および下方投影機5による露光を行なう。このようにすると、上方投影機4および下方投影機5の光源13,13からの光が、表フォトマスク14あるいは裏フォトマスク15を透過し、さらに、投光レンズ11,11を介し、被露光基板支持ステージ3に向かって表裏から照射される。
In this state, exposure by the
そして、表フォトマスク14の位置合わせマーク14a,14aの画像の光および裏フォトマスク15の位置合わせマーク15a,15aの画像の光がそれぞれ位置合わせ光学部材22,22に照射される。
Then, the alignment
これにより、位置合わせ光学部材22,22にて反射した表フォトマスク14の位置合わせマーク14a,14aの画像の光および位置合わせ光学部材22,22を透過した裏フォトマスク15の位置合わせマーク15a,15aの画像の光がマーク検出器21,21に導かれる。
As a result, the image of the
マーク検出器21,21は、位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの画像を電気信号に変換し、検出信号として制御部31へ出力し、制御部31は、このマーク検出器21,21からの検出信号に基づいて、これら位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの位置が一致するように、各マスク支持ステージ12へ制御信号を出力し、表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置を調整する。
The
具体的には、制御部31に内蔵されている適宜の演算処理装置およびソフトウエアプログラムにより、2箇所それぞれについての位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの中心位置の演算およびそれぞれの位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの中心位置のズレを解消するために必要なマスク支持ステージ12,12の移動量の算出が行なわれる。そして、図4(a)および図4(b)に示すように、表フォトマスク14の位置合わせマーク14a,14aと裏フォトマスク15の位置合わせマーク15a,15aとが位置ズレしていた際に(図4(a)の状態)、制御部31が、各マスク支持ステージ12を制御して、表フォトマスク14の位置合わせマーク14a,14aそれぞれの中央に、裏フォトマスク15の位置合わせマーク15a,15aそれぞれを配置させる(図4(b)の状態)。
Specifically, calculation of the center positions of the alignment marks 14a, 14a, 15a, and 15a at each of the two locations and the respective alignment marks by an appropriate arithmetic processing device and software program built in the
尚、各位置合わせマーク14a、15a同士の具体的な位置合わせの仕方としては、上記のように、中心を一致させる場合に限らず、例えば、各位置合わせマーク14a、15aの所定の一カ所の角部を一致させるようにしてもよい。また、位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの形状に関しても、図4(a)および図4(b)に示されるものに限らず、マーク検出器21,21であるCCDカメラの視野内に収まり且つ、表フォトマスク14および裏フォトマスク15のズレ量の特定が可能であれば他のパターンでもよい。また、位置合わせの仕方としては、例えば、マーク検出器21,21であるCCDカメラの視野の中心位置等といった基準位置を定め、これらに位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの中心位置それぞれを合わせるようにする。但し、これに代え、両マスク支持ステージ12,12のうち一方のみを可動とし、固定側のマスク支持ステージ12に対応する位置合わせマーク14a,14aまたは15a,15aを基準として、これらに可動側のマスク支持ステージ12に対応する位置合わせマーク15a,15aまたは14a,14aを合わせるようにしてもよい。
Note that the specific alignment method between the alignment marks 14a and 15a is not limited to the case where the centers coincide with each other as described above. For example, the alignment marks 14a and 15a are arranged at a predetermined position. The corners may be matched. Further, the shapes of the alignment marks 14a, 14a, 15a and 15a are not limited to those shown in FIGS. 4A and 4B, but are within the field of view of the CCD camera which is the
上記のように表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを行なったら、位置合わせに用いた位置合わせ光学部材22,22を被露光基板支持ステージ3から取り外して被露光基板2を支持させ、上方投影機4および下方投影機5によって被露光基板2の両面に、マスクパターンを露光する。
After aligning the
ここで、上方投影機4および下方投影機5のそれぞれから照射されるマスクパターンの画像は、高精度に位置合わせされているので、被露光基板2には、その両面に高精度に位置合わせされたマスクパターンが転写される。
Here, since the images of the mask pattern irradiated from each of the
このように、上記実施形態の露光装置1によれば、位置合わせ光学部材22,22によって導かれた上方投影機4および下方投影機5からの光をマーク検出器21,21が検出し、これらマーク検出器21,21からの検出信号に基づいて、制御部31がマスク支持ステージ12,12を制御して表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを自動的に行なうことができる。
As described above, according to the
これにより、位置決めのために被露光基板2を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板2の両面に露光するマスクパターンの位置決めを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。
This eliminates the need for development processing equipment for developing the exposed
しかも、単に、ハーフミラーからなる位置合わせ光学部材22,22を用いるので、コストアップを招くことなく高精度な位置合わせを容易に実現することができる。
In addition, since the alignment
(第2実施形態)
次に、本発明に係る露光装置の第2実施形態について説明する。尚、上述した露光装置の第1実施形態と同一構造部分には、同一符号を付して説明を簡略化あるいは省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention will be described. The same structural parts as those in the first embodiment of the exposure apparatus described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.
図5は本発明に係る露光装置の第2実施形態の全体構成を示す概略図、そして図6は図5の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。 FIG. 5 is a schematic view showing the overall configuration of the second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view showing the configuration of the alignment portion of the photomask in the exposure apparatus of FIG.
図5に示すように、この露光装置1Aでは、上方投影機4および下方投影機5の投光レンズ11,11から被露光基板2に照射される照射光が平行光とされて垂直に照射される。そして、この露光装置1Aでは、表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを行なう際に、側面視三角形状のプリズム型の位置合わせ光学部材41,41を用いる。
As shown in FIG. 5, in this
各位置合わせ光学部材41は、図6に示すように、上方投影機4および下方投影機5それぞれから光が入射する2面に、略透明の、プリズム本体よりも反射率が低い、コーティング41a,41aを備え、上方投影機4および下方投影機5からの照射光を、それぞれ側方へ導くもので、各位置合わせ光学部材41の側方に、マーク検出器21が配設されている。
As shown in FIG. 6, each alignment
上記の露光装置1Aにて、表フォトマスク14および裏フォトマスク15を位置合わせする場合も、前述と同様に、まず、被露光基板2を支持する被露光基板支持ステージ3に、被露光基板2に代えて位置合わせ光学部材41,41を所定位置に支持させ、上方投影機4および下方投影機5による露光を行なう。
Even when the
このようにすると、上方投影機4および下方投影機5の光源13,13からの光が、表フォトマスク14あるいは裏フォトマスク15を透過し、さらに、投光レンズ11,11を介して、被露光基板支持ステージ3に向かって平行光となって表裏から照射される。
In this way, the light from the
そして、表フォトマスク14の位置合わせマーク14a,14aの画像の光および裏フォトマスク15の位置合わせマーク15a,15aの画像の光がそれぞれ位置合わせ光学部材41,41に照射されて側方のマーク検出器21,21へ向かって導かれる。
Then, the alignment
マーク検出器21,21は、位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの画像を電気信号に変換し、検出信号として制御部31へ出力し、制御部31は、これらマーク検出器21,21からの検出信号に基づいて、これら位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの位置が一致するように、各マスク支持ステージ12へ制御信号を出力し、表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置を調整する。これにより、表フォトマスク14および裏フォトマスク15が位置合わせされ、被露光基板2の両面に、高精度に位置合わせされたマスクパターンが転写される。
The
そして、この第2実施形態の露光装置1Aの場合も、位置合わせ光学部材41,41によって導かれた上方投影機4および下方投影機5からの光をマーク検出器21,21が検出し、これらマーク検出器21,21からの検出信号に基づいて、制御部31がマスク支持ステージ12,12を制御して表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを自動的に行なうことができる。
In the case of the
これにより、位置決めのために被露光基板2を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板2の両面に露光するマスクパターンの位置決めを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。
This eliminates the need for development processing equipment for developing the exposed
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形,改良,等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. can be made as appropriate. In addition, the material, shape, dimension, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
上記第1実施形態ならびに第2実施形態では、表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの画像それぞれの中心位置同士の位置ズレを補正することにより表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを行なったが、表フォトマスク14および裏フォトマスク15を介してレーザビームを照射し、これらレーザビームが一致する(即ち、重なる)ようにしてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the front photomask is corrected by correcting the positional deviation between the center positions of the images of the alignment marks 14a, 14a, 15a, 15a of the
また、上記第1実施形態ならびに第2実施形態では、制御部31が、マーク検出器21,21からの検出結果に基づいてマスク支持ステージ12,12を制御して表フォトマスク14および裏フォトマスク15の位置合わせを行なうものであるが、例えば、マーク検出器21,21にて撮影した画像を表示装置に表示し、この表示に基づいて、位置合わせマーク14a,14a、15a,15aの位置を一致させるように、作業者がマスク支持ステージ12,12を操作してもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the
1、1A 露光装置
2 被露光基板
3 被露光基板支持ステージ
4 上方投影機(投影機)
5 下方投影機(投影機)
12 マスク支持ステージ
14 表フォトマスク(フォトマスク)
15 裏フォトマスク(フォトマスク)
21 マーク検出器(検出器)
22、41 位置合わせ光学部材(光学部材)
31 制御部
DESCRIPTION OF
5 Downward projector (projector)
12
15 Back photomask (photomask)
21 Mark detector (detector)
22, 41 Positioning optical member (optical member)
31 Control unit
Claims (3)
それぞれの投影機からの光を同一方向へ導く光学部材と、該光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出する検出器とを備え、該検出器からの検出信号に基づいて各投影機のフォトマスクの位置ズレが検出可能とされたことを特徴とする露光装置。 Projectors for irradiating light through photomasks supported by a mask support stage are installed on both sides of the substrate support stage for supporting the substrate to be exposed, respectively. An exposure apparatus that projects and transfers a mask pattern,
An optical member that guides the light from each projector in the same direction; and a detector that detects the light from each projector guided by the optical member, and based on a detection signal from the detector, An exposure apparatus characterized in that a positional shift of a photomask of a projector can be detected.
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JP2009099939A (en) * | 2007-09-25 | 2009-05-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Alignment mark forming device |
KR100915452B1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-09-04 | 주식회사 프로텍 | Locating method and apparatus of pixel image using spatial light modulator |
KR100922203B1 (en) | 2008-04-28 | 2009-10-20 | 주식회사 프로텍 | Locating method and apparatus of expusure engine for laser direct imaging system |
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- 2003-10-24 JP JP2003364681A patent/JP2005129786A/en active Pending
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