JP2005345872A - Aligner having aligning function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被描画体に所定のパターンを描画する露光装置に関する。特に、基板の表面に描画するパターンの描画位置等を補正する、アライメント機能を有する露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that draws a predetermined pattern on an object to be drawn. In particular, the present invention relates to an exposure apparatus having an alignment function for correcting the drawing position of a pattern to be drawn on the surface of a substrate.
従来、フォトリゾグラフィの手法によりプリント回路基板に回路パターンが描画される。この場合、被描画体は、上面にフォトレジスト層が形成された基板であり、露光装置により、基板上のフォトレジスト層に回路パターンが描画される。そして、パターンの描画の後、種々の処理が施されることによりプリント回路基板が得られる。 Conventionally, a circuit pattern is drawn on a printed circuit board by a photolithography technique. In this case, the object to be drawn is a substrate having a photoresist layer formed on the upper surface, and a circuit pattern is drawn on the photoresist layer on the substrate by the exposure apparatus. And after drawing a pattern, a printed circuit board is obtained by performing various processes.
回路パターンは、プリント基板上の予め定められた位置に描画される必要があるが、基板は、熱処理などにより微細な変形を生じる。そこで、基板上の四隅といった所定の位置に予め位置決めマークを設け、基板の変形による位置決めマークの位置ずれを予め測定し、この位置ずれを補正することにより、回路パターンの描画位置は調整される。 The circuit pattern needs to be drawn at a predetermined position on the printed circuit board, but the substrate is deformed minutely by heat treatment or the like. Therefore, by providing positioning marks in advance at predetermined positions such as the four corners on the substrate, measuring the positional deviation of the positioning marks due to the deformation of the substrate in advance, and correcting the positional deviation, the drawing position of the circuit pattern is adjusted.
例えば、比較的小さいパターンを、同一基板上で複数の領域(以下、描画領域という)に割付ける場合には、それぞれの描画領域の位置を補正するための位置決めマークが設けられる。そして、各描画領域の重心位置のずれを検出し、基板上での各描画領域の配置を修正することにより、描画位置を補正することが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、基板に設けた基準穴(位置決めマーク)の位置を示すデータを、予めホストコンピュータから露光装置に送信しておくことにより、露光装置に設けられた検出手段であるCCDカメラによって基準穴を速やかに検出して、描画位置の調整、すなわちアライメントに要する時間を短縮することが知られている。(例えば特許文献2参照)。
なお、移動機構を備えたカメラの撮影により、基準穴の位置を検出する場合に、撮影範囲内にスケールを設けることにより、カメラの位置を算出することが知られている。(例えば非特許文献1参照)。
基板に設けられた基準穴等を検出し、検出された基準穴等の実際の位置と、描画データにおける本来の位置とのずれに基づいて、描画データを補正するアライメントにおいては、一般に、検出手段による基準穴等の検出動作における測定誤差が無視されている。また、スケールを設けて基準穴の検出手段の位置を算出する場合においても、温度変化によるスケールの変形等により、アライメントに誤差が生じ得る。 In the alignment for correcting the drawing data based on the deviation between the actual position of the detected reference hole and the original position in the drawing data by detecting the reference hole or the like provided in the substrate, generally detecting means The measurement error in the detection operation of the reference hole due to is ignored. Even when a scale is provided to calculate the position of the reference hole detecting means, an error may occur in alignment due to deformation of the scale due to a temperature change or the like.
そこで本発明においては、基板表面の所定位置に照射光を照射し、予め照射位置に一致するように設けてあった位置決めマークの実際の位置と、照射光の照射位置とを同時に検出することにより、基板の変形に応じた精度の高いアライメントを可能にする露光位置検出装置および露光装置の提供を目的とする。 Therefore, in the present invention, irradiation light is irradiated to a predetermined position on the surface of the substrate, and the actual position of the positioning mark previously provided to coincide with the irradiation position and the irradiation position of the irradiation light are simultaneously detected. An object of the present invention is to provide an exposure position detection apparatus and an exposure apparatus that enable highly accurate alignment according to the deformation of the substrate.
本発明の基板位置検出装置は、複数の位置決めマークが設けられた基板に、所定のパターンを描画する露光装置の基板位置検出装置である。基板位置検出装置は、照射光を照射する光源と、照射光の光路を調整する光路調整手段と、照射光の照射位置と位置決めマークの位置とを同時に検出するマーク位置検出手段とを備え、マーク位置検出手段が検出した、照射位置と、位置決めマークの位置とに基づいて、基板の露光装置のテーブルによる固定状態を検出することを特徴とする。 The substrate position detection apparatus of the present invention is a substrate position detection apparatus of an exposure apparatus that draws a predetermined pattern on a substrate provided with a plurality of positioning marks. The substrate position detection apparatus includes a light source that emits irradiation light, an optical path adjustment unit that adjusts an optical path of the irradiation light, and a mark position detection unit that simultaneously detects the irradiation position of the irradiation light and the position of the positioning mark. A fixed state of the substrate by the table of the exposure apparatus is detected based on the irradiation position and the position of the positioning mark detected by the position detection means.
マーク位置検出手段は、例えばカメラである。そして、位置決めマークは、基板を貫通するアライメント穴であることが好ましく、カメラは、基板の所定のパターンを描画する露光面の反対側に設置され、アライメント穴を通過した照射光を撮影することが好ましい。 The mark position detecting means is, for example, a camera. The positioning mark is preferably an alignment hole penetrating the substrate, and the camera is installed on the opposite side of the exposure surface for drawing a predetermined pattern on the substrate, and the irradiation light passing through the alignment hole can be photographed. preferable.
照射光のスポットは、アライメント穴の直径よりも小さいことが望ましい。 The spot of irradiation light is desirably smaller than the diameter of the alignment hole.
カメラの数は、複数の位置決めマークの数と同じであり、カメラのそれぞれの撮影範囲内に、位置決めマークのいずれか1つが含まれることが好ましい。また、基板位置検出装置は、例えばカメラを移動するカメラ移動手段をさらに有しており、この場合、カメラの数が複数の位置決めマークの数よりも少なくとも、カメラ移動手段がカメラを移動することにより、複数の位置決めマークがいずれも撮影可能となる。 The number of cameras is the same as the number of the plurality of positioning marks, and it is preferable that any one of the positioning marks is included in the shooting range of each camera. In addition, the substrate position detection apparatus further includes, for example, a camera moving unit that moves the camera. In this case, the camera moving unit moves the camera at least more than the number of the positioning marks. Any of the plurality of positioning marks can be photographed.
基板は、透過性を有することが好ましく、この場合にはアライメント穴は不要であり、カメラは、基板の表面に表されている位置決めマークを、例えば露光面の反対側から撮影する。 The substrate preferably has transparency, and in this case, an alignment hole is unnecessary, and the camera takes an image of the positioning mark shown on the surface of the substrate from the opposite side of the exposure surface, for example.
光路調整手段は、複数の位置決めマークを結ぶ直線である走査線に沿って、照射光を走査させることが好ましい。 The optical path adjusting means preferably scans the irradiation light along a scanning line that is a straight line connecting a plurality of positioning marks.
基板位置検出装置は、照射位置と位置決めマークの位置とが所定の許容範囲内にあるか否かを判断する照射位置判断手段をさらに有することが好ましく、照射位置判断手段は、マーク位置検出手段が検出した照射位置と複数の位置決めマークの位置とがいずれも許容範囲内にあると判断した場合、所定のパターンを露光する位置として予め定められていた所定露光位置を実際に露光する位置として判断し、マーク位置検出手段が検出した照射位置と複数の位置決めマークのいずれかの位置とのずれが所定の許容範囲内にないと判断した場合、照射位置と位置決めマークとの位置のずれに基づいて、所定露光位置とは異なる位置を実際に露光する位置として判断することが望ましい。 Preferably, the substrate position detection device further includes an irradiation position determination unit that determines whether or not the irradiation position and the position of the positioning mark are within a predetermined allowable range. When it is determined that the detected irradiation position and the positions of the plurality of positioning marks are both within the allowable range, the predetermined exposure position that is predetermined as the position for exposing the predetermined pattern is determined as the actual exposure position. When it is determined that the deviation between the irradiation position detected by the mark position detection means and any one of the plurality of positioning marks is not within a predetermined allowable range, based on the positional deviation between the irradiation position and the positioning mark, It is desirable to determine a position different from the predetermined exposure position as the actual exposure position.
本発明の露光装置は、基板位置検出装置を備えており、基板を複数の位置決めマークを結ぶ直線の方向と異なる方向に移動する移動手段を有する。そして、露光装置は、照射位置判断手段が、マーク位置検出手段が検出した照射位置と複数の位置決めマークの位置とがいずれも一致すると判断した場合、光走査手段が照射光を走査し、移動手段が基板を移動して、所定のパターンを所定露光位置に描画する。また、露光装置は、照射位置判断手段が、マーク位置検出手段が検出した照射位置と複数の位置決めマークのいずれかの位置が一致しないと判断した場合、照射位置と位置決めマークの位置のずれを補正するように移動手段が基板を移動することにより、所定のパターンを所定露光位置に描画する。 The exposure apparatus of the present invention includes a substrate position detection device, and has a moving means for moving the substrate in a direction different from the direction of a straight line connecting a plurality of positioning marks. In the exposure apparatus, when the irradiation position determination unit determines that the irradiation position detected by the mark position detection unit matches the positions of the plurality of positioning marks, the light scanning unit scans the irradiation light, and the moving unit Moves the substrate and draws a predetermined pattern at a predetermined exposure position. Further, the exposure apparatus corrects a deviation between the irradiation position and the position of the positioning mark when the irradiation position determination unit determines that the irradiation position detected by the mark position detection unit does not coincide with any position of the plurality of positioning marks. The moving means moves the substrate so that a predetermined pattern is drawn at a predetermined exposure position.
露光装置は、所定のパターンを描画するためのデータである描画データを補正する描画データ補正手段をさらに有することが好ましく、描画データ補正手段は、マーク位置検出手段が検出した照射位置と位置決めマークの位置とのずれに基づいて描画データを補正して補正描画データとし、補正描画データに基づいて、所定のパターンと実質的に同一のパターンを所定露光位置に描画することが好ましい。 The exposure apparatus preferably further includes a drawing data correction unit that corrects drawing data that is data for drawing a predetermined pattern, and the drawing data correction unit includes the irradiation position detected by the mark position detection unit and the positioning mark. It is preferable to correct the drawing data based on the deviation from the position to obtain corrected drawing data, and to draw a pattern substantially the same as the predetermined pattern at the predetermined exposure position based on the corrected drawing data.
描画データ補正手段は、例えば、2つの位置決めマークを結ぶ直線と、マーク位置検出手段が検出した、2つの位置決めマークに対応する照射位置同士を結ぶ線分とが交差する角度である交差角と、描画データにおける位置決めマークの位置と、マーク位置検出手段が検出した対応する照射位置とのベクトル差に基づいて、描画データを補正して補正描画データとする。 The drawing data correction means, for example, an intersection angle that is an angle at which a straight line connecting the two positioning marks and a line segment connecting the irradiation positions corresponding to the two positioning marks detected by the mark position detection means, Based on the vector difference between the position of the positioning mark in the drawing data and the corresponding irradiation position detected by the mark position detecting means, the drawing data is corrected to be corrected drawing data.
また、描画データ補正手段は、交差角とベクトル差とともに、描画データにおける2つの位置決めマークを結ぶ線分と、マーク位置検出手段が検出した2つの位置決めマークに対応する照射位置同士を結ぶ線分とのサイズ比に基づいて、描画データを補正することが好ましい。 Further, the drawing data correction means includes a line segment connecting the two positioning marks in the drawing data together with the intersection angle and the vector difference, and a line segment connecting the irradiation positions corresponding to the two positioning marks detected by the mark position detection means. It is preferable to correct the drawing data based on the size ratio.
本発明の露光位置検出方法は、複数の位置決めマークが設けられた基板の露光装置に対する固定状態を検出する露光位置検出方法である。露光位置検出方法は、照射光を照射し、その照射光の光路を調整して基板の所定の照射位置に照射し、照射位置と位置決めマークの位置とを同時に検出し、検出した照射位置と位置決めマークの位置とに基づいて、基板の固定状態を検出することを特徴とする。 The exposure position detection method of the present invention is an exposure position detection method for detecting a fixed state of a substrate provided with a plurality of positioning marks with respect to an exposure apparatus. The exposure position detection method irradiates irradiation light, adjusts the optical path of the irradiation light to irradiate a predetermined irradiation position on the substrate, detects the irradiation position and the position of the positioning mark simultaneously, and detects the detected irradiation position and positioning. The fixed state of the substrate is detected based on the position of the mark.
本発明の描画方法は、複数の位置決めマークが設けられた基板に、所定のパターンを描画する描画方法であって、照射光を照射し、その照射光の光路を調整して基板の所定の照射位置に照射し、照射光の照射位置と位置決めマークの位置とを同時に検出し、検出した照射位置と位置決めマークの位置とのずれがいずれも所定の許容範囲内にあると判断した場合、基板を移動して、所定のパターンを露光する位置として予め定められていた所定露光位置に描画し、検出された照射位置と位置決めマークのいずれかの位置とのずれが許容範囲内にないと判断した場合、照射位置と位置決めマークの位置のずれを補正するように基板を複数の位置決めマークを結ぶ直線の方向と異なる方向に移動して、所定のパターンを所定露光位置に描画することを特徴とする。 The drawing method of the present invention is a drawing method for drawing a predetermined pattern on a substrate provided with a plurality of positioning marks, irradiating irradiation light, adjusting the optical path of the irradiation light, and predetermined irradiation of the substrate Irradiating the position, detecting the irradiation position of the irradiation light and the position of the positioning mark at the same time, and determining that any deviation between the detected irradiation position and the position of the positioning mark is within a predetermined allowable range, When moving and drawing a predetermined pattern at a predetermined exposure position that is predetermined as an exposure position, and determining that the deviation between the detected irradiation position and one of the positioning marks is not within the allowable range And drawing a predetermined pattern at a predetermined exposure position by moving the substrate in a direction different from the direction of a straight line connecting a plurality of positioning marks so as to correct the deviation between the irradiation position and the position of the positioning mark. And it features.
本発明によれば、描画する基板の表面の所定位置に照射光を照射し、予め照射位置に一致するように設けてあった位置決めマークの実際の位置と、照射光の照射位置とに基づき基板の変形量を算出して、基板の変形に応じた高精度のアライメントを可能にする露光位置検出装置および露光装置が実現できる。 According to the present invention, the substrate is based on the actual position of the positioning mark that has been provided so as to coincide with the irradiation position and the irradiation position of the irradiation light. Thus, an exposure position detecting device and an exposure device that enable highly accurate alignment according to the deformation of the substrate can be realized.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図1は、露光装置を概略的に示す斜視図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exposure apparatus.
露光装置10は、基台11と固定テーブル29より構成される。基台11には、露光される基板20を水平に支持するための描画テーブル18が配置されている。固定テーブル29には、レーザ発振器25と、レーザ発振器25からのレーザ光LPを描画テーブル18に導くための露光用光学系が設けられている。基台11の上面には、一対の平行なレール12が配置されており、描画テーブル18は、モータを有するテーブル駆動部13によって、レール12上を移動可能である。さらに、描画テーブル18には、基板20に設けられた第1および第2アライメント穴14、15をそれぞれ撮影するための第1および第2CCDカメラ16、17が設けられている。なお、描画テーブル18の移動方向と垂直な方向を主走査方向とし、描画テーブル18の移動方向を副走査方向と定める。
The
露光用光学系は、レーザ光LPの照射を制御するためのレーザ発振器25、音響光学素子28、ポリゴンミラー37、fθレンズ38等を含む。レーザ発振器25から発振されたレーザ光LPは、第1、第2ビームベンダ26、27によって偏向され、音響光学素子28へ導かれる。音響光学素子28において変調された後、レーザ光LPは、レンズ32、第3〜第6ビームベンダ33〜36を介してポリゴンミラー37に導かれる。レーザ光LPは、ポリゴンミラー37の反射面によって偏向され、fθレンズ38に到達する。この時、ポリゴンミラー37は、レーザ光LPを、矢印Aが示す主走査方向に沿うように偏向する。fθレンズ38を経由したレーザ光LPは、ターニングミラー40、コンデンサレンズ42を介して描画テーブル18へ導かれる。その結果、レーザ光LPが基板20上に照射され、所定の回路パターンが、基板20の露光面Eに形成される。
The exposure optical system includes a
露光装置10の描画においては、所定の回路パターンを形成するためのレーザ光LPによる露光に先立って、以下に示すように、基板20に対して回路パターンをそのまま描画することができるか否かが確認される。この確認工程は、基板20の固定状態の確認、すなわち、加熱処理等による基板20の変形や、基板20の描画テーブル18に対する固定位置のずれを確認するために行なわれる。
In the drawing of the
まず、基板20が、描画テーブル18上の所定位置に固定される。描画テーブル18は、レール12上を固定テーブル29側に向けて移動し、第1および第2アライメント穴14、15に対して、計測用のレーザ光である計測光LM(図4参照)が照射される位置で停止する。なお、計測光LMは、レーザ光LPと同一の光であるが、便宜上、回路パターンの描画時に照射されるレーザ光LPと区別する。
First, the
確認工程において、レーザ発振器25は、計測光LMを発振する。そして、第1および第2アライメント穴14、15は、それらの中心が、計測光LMの走査線S上にあるように、予め基板20に設けられており、ここでは、走査線Sの両端に位置する。計測光LMが、第1および第2アライメント穴14、15の中心が本来あるべき位置、すなわち基板20に全く変形が生じず、かつ基板20の描画テーブル18に対する固定位置にずれが全く生じなかった場合に各アライメント穴の中心が位置する点に対してのみ照射されるように、音響光学素子28が計測光LMのオン・オフを制御しつつ、露光用光学系が計測光LMの光路を調整する。
In the confirmation step, the
第1および第2CCDカメラ16、17は、計測光LMと、第1および第2アライメント穴14、15とをそれぞれ同時に撮影する。そして、計測光LMの照射位置と、第1および第2アライメント穴14、15の中心位置とが、それぞれ一致すると、基板20の変形は十分に小さく、回路パターンをそのまま描画できると判断される。この場合、引き続きパターン描画のための露光工程に移る。一方、各アライメント穴と計測光LMの照射位置のすれが大きい場合、そのままでは回路パターンを描画できないと判断され、基板20の位置や、描画データを補正する確認工程を経た後に露光工程に移る。
The first and
図2は、露光装置の概略的なブロック図である。 FIG. 2 is a schematic block diagram of the exposure apparatus.
本体制御部50は、露光装置を全体的に制御する装置であり、本体制御部50のメモリ56には、所定の回路パターンを描画するための描画データが格納されている。描画データには、回路パターンの描画前に実施する確認工程において、第1および第2CCDカメラ16、17による各アライメント穴の撮影に必要な、アライメント穴の位置を示すアライメント穴情報が含まれる。ユーザが、基板20を描画テーブル18に固定し、操作パネル(図示せず)を介して基板20の描画を指示すると、その指示信号に基づき、露光制御部53が、メモリ56から描画データを読み出す。
The main
露光制御部53は、アライメント穴情報に基づいて、第1および第2アライメント穴14、15に対して計測光LMを照射させるための制御信号を、音響光学素子制御部55、ポリゴンミラー制御部57に送信し、各アライメント穴と計測光LMを撮影させるための制御信号を、CCDカメラ制御部52に送信する。この結果、レーザ発振器25と露光用光学系により計測光LMが照射され、第1および第2CCDカメラ16、17により各アライメント穴と計測光LMとがそれぞれ撮影される。
The
計測光LMと、第1および第2アライメント穴14、15の撮影結果は、画像信号として、第1および第2CCDカメラ16、17から、CCDカメラ制御部52を介してデータ処理部54に送られる。データ処理部54は、受信した画像信号を処理して、第1および第2アライメント穴14、15の中心と、計測用レーザ光LMの照射位置との距離およびずれの方向を算出し、算出した位置ずれデータをデータ判断部59に送る。
The measurement light LM and the imaging results of the first and second alignment holes 14 and 15 are sent as image signals from the first and
データ判断部59は、後述するように、位置ずれデータに応じて、所定の信号を露光制御部53、あるいはデータ処理部54に送信する。この結果、いずれの場合においても、所定の回路パターン、もしくは所定の回路パターンに実質的に同一の回路パターンが、露光面Eの所定の位置に描画されるように、露光制御部53が、テーブル駆動部13、音響光学素子制御部55、ポリゴンミラー制御部57等を制御する。
As will be described later, the
なお、データ判断部59が、基板20の移動や描画データの補正によっても許容されるパターンの描画が不可能なほど基板20の変形量が大きいと判断すると、本体制御部50の表面に設けられた警告ランプ58に制御信号を送信し、これを点灯させる。この警告により、ユーザは、基板20の廃棄等の処置を講ずることが可能になる。
If the
図3は、露光装置10による確認工程を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a confirmation process by the
確認工程は、基板20が描画テーブル18上に固定され、ユーザが描画を指示すると開始される。ステップS301では、レーザ発振器25からの計測光LMが、露光用光学系を介して基板20に照射され、ステップS302に進む。ステップS302では、第1および第2CCDカメラ16、17が、計測光LMと、第1および第2アライメント穴14、15とをそれぞれ撮影して、ステップS303に進む。ステップS303では、データ処理部54が、各アライメント穴と計測光LMの照射位置とのずれを示す位置ずれデータを算出し、ステップS304に進む。
The confirmation process is started when the
ステップS304においては、データ判断部59が、描画データに基づいてそのまま描画することができるか否かを判断する。データ判断部59が、照射位置のずれが許容範囲内であって、位置ずれデータが無視できるほど小さいと判断した場合、ステップS305に進み、照射位置のずれが許容範囲を超え、描画データに基づきそのまま描画することができないと判断すると、ステップS306に進む。ステップS305では、データ判断部59が、描画データに基づいて回路パターンを描画させる制御信号を露光制御部53に送信する。そして、露光制御部53が、描画データに基づいてテーブル駆動部13、音響光学素子制御部55、ポリゴンミラー制御部57等を制御することより所定のパターンが基板20に描画できることが確認され、確認工程は終了する。
In step S304, the
ステップS306では、所定のパターン、もしくは所定のパターンに実質的に同一のパターンを基板20に描画することができるか否かが判断される。すなわち、基板20の移動、もしくは描画データの補正によって所定のパターンを描画可能であるか否かを、データ判断部59が、位置ずれデータに基づいて判断する。データ判断部59が、基板20に所定パターンを描画可能であると判断するとステップS307に進み、描画可能でないと判断するとステップS308に進む。
In step S306, it is determined whether or not a predetermined pattern or a pattern substantially identical to the predetermined pattern can be drawn on the
ステップS307では、データ判断部59が、位置ずれデータに基づき、描画データの補正が必要か否かを判断する。データ判断部59が、照射位置のずれが許容範囲を超えたものの、さほど大きくなく、かつ基板20の移動により所定のパターンが描画できると判断した場合、ステップS309に進み、基板20の変形量が所定量よりも大きく、基板20の移動では所定のパターンが描画できないと判断した場合、ステップS310に進む。
In step S307, the
ステップS309では、データ判断部59が、基板20と描画テーブル18とを露光用光学系に対して相対的に移動させて、位置ずれを補正するようにテーブル駆動部13を制御させる信号を露光制御部53に送信する。すなわち、データ判断部59の指示に基づいて、露光制御部53が、基板20を所定量だけ副走査方向に移動させ、もしくは回転させるようにテーブル駆動部13を制御して、ステップS305に進む。ステップS305にて、所定のパターンが基板20に描画できることが確認され、確認工程は終了する。
In step S309, the
また、ステップS310では、データ判断部59は、描画データを位置ずれデータに基づいて補正させる信号をデータ処理部54に送信する。データ処理部54が、データ判断部59からの指示に基づいて、描画データを補正して補正描画データとすると、ステップS305に進む。ステップS305では、補正描画データに基づいて、所定のパターンに実質的に同一のパターンが基板20に描画できることが確認され、確認工程は終了する。
In step S <b> 310, the
一方、ステップS308では、基板20の変形が大きいためパターンの描画が不可能であることを示すため、警告ランプ58が点灯し、確認工程は終了する。
On the other hand, in step S308, the warning
図4は、レーザ光を照射された基板を示す断面図である。図5は、第1アライメント穴14の位置と、計測光の照射位置とが一致した場合の第1CCDカメラ16の撮影範囲を示す図である。図6は、第1アライメント穴14の位置と、計測光の照射位置とが一致しない場合の第1CCDカメラ16の撮影範囲を示す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a substrate irradiated with laser light. FIG. 5 is a diagram illustrating a shooting range of the
第1CCDカメラ16は、基板20が描画テーブル18上の所定位置に固定された時に第1アライメント穴14の真下に位置するように、描画テーブル18に配設されている。そして、基板20に対して露光面Eの反対側に配置されていることから、第1CCDカメラ16は、第1アライメント穴14と、第1アライメント穴14の通過後の計測光LMとを同時に撮影することが容易である。
The
また、計測光LMのスポットは第1アライメント穴14の直径Dに比べ十分に小さく、なおかつ計測光LMの光路と、第1CCDカメラ16の撮影光学系の光軸は、いずれも露光面Eに対して垂直である。このため、計測光LMが撮影画像に占める領域は小さく、照射位置を高い精度で算出できる(図5、図6参照)。なお、第2CCDカメラ17も、第1CCDカメラ16と同じ構成であり、第2アライメント穴15を通過した計測光LMを撮影する。
Further, the spot of the measurement light LM is sufficiently smaller than the diameter D of the
基板20が全く変形していない場合、第1CCDカメラ16の撮影範囲46において、第1アライメント穴14の中心Cと、走査線S上の計測光LMの照射位置を示す第1スポット像48の中心C’は一致する(図5参照)。この場合、基板20は変形しておらず、そのまま回路パターンの描画が可能であると判断され、先述の露光用光学系による回路パターンの描画工程に移る。
When the
なお、第1CCDカメラ16は、第1アライメント穴14と、計測光LMの第1スポット像48とが撮影範囲46内に確実に含まれるように、撮影範囲46の中心が第1スポット像48の中心C’と一致するように配置されている。ただし、撮影範囲46が十分に広い場合、必ずしも撮影範囲46の中心と、第1スポット像48の中心C’とは一致しなくても良い。
Note that the
一方、基板20が変形していると、第1アライメント穴14の中心Cは、走査線S上の計測光LMの第1スポット像48の中心C’と一致しない(図6参照)。この場合、第1アライメント穴14の中心Cと第1スポット像48の中心C’との距離Lが算出され、距離Lが所定の許容範囲を超えているか否かによって、第1アライメント穴14の位置と計測光LMの照射位置とが一致するか否かが判断される。そして、第1および第2アライメント穴14、15の中心と、対応する計測光LMの照射位置の少なくともいずれかが一致しなかった場合、レーザ光LPの照射位置の調整等により、所定の回路パターンと実質的に同じパターンが、基板20に形成される。
On the other hand, when the
なお、第2CCDカメラ17は、第2アライメント穴15と、第2アライメント穴15と一致するように照射される計測光LMの照射位置を示す第2スポット像49(ここでは図示せず)とを、第1CCDカメラ16と同様に撮影する。
The
図7〜図9は、いずれも変形した基板20を概略的に示す図であり、基板20に対する各アライメント穴の位置のずれは、実際に生じる場合に比べて誇張して表されている。図7は、1つのアライメント穴の位置がずれているものの、2つのアライメント穴間の距離が正しい基板20を例示する図である。
7 to 9 are diagrams schematically showing the
位置ずれデータの解析の結果、第1アライメント穴14の位置と第1スポット像48の位置とが一致したものの、第2アライメント穴15の位置と第2スポット像49の位置とがわずかに一致せず、かつ2つのアライメント穴間の距離が正しい場合、データ判断部59は、基板20の回転によりずれの補正が可能であると判断する。そして、データ判断部59からの指示に基づき、露光制御部53が、第1アライメント穴14を中心として、所定の回転角θだけ基板20、すなわち描画テーブル18を回転させるように、テーブル駆動部13を制御する。なお、回転角θは、第1アライメント穴14の中心と計測された実際の第2アライメント穴15の中心とを結ぶ線分と、走査線Sとが交差する角度として、データ処理部54において算出される。
As a result of the analysis of the misalignment data, the position of the
また、本来の第2アライメント穴15の位置と計測光LMの照射位置のずれが大きく、基板20の回転によっては所定のパターンが描画できない場合、基板20をそのままの位置に固定しつつ所定の回路パターンが描画できるように、データ処理部54が、回転角θに基づいて補正描画データを生成する。
In addition, when the deviation between the original position of the
図8は、2つのアライメント穴の位置がずれている基板20を例示する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the
第1アライメント穴14の位置と第1スポット像48の位置とのわずかなずれ、および第2アライメント穴15の位置と第2スポット像49の位置とのわずかなずれが、いずれも副走査方向に沿っており、かつそれらの大きさが等しい場合、データ判断部59は、基板20の移動により2つのずれの補正が可能であると判断する。そして、データ判断部59からの指示に基づき、露光制御部53が、各アライメント穴と計測光LMの照射位置とのずれを示すベクトル差(矢印B)だけ、基板20を移動させるように、テーブル駆動部13を制御する。この基板20の移動後の露光工程により、所定の回路パターンが基板20に描画される。
A slight shift between the position of the
また、基板20の移動によっては所定のパターンが描画できない場合は、データ処理部54が、矢印Bが示すベクトル差だけパターンの描画位置を移動させるように描画データを補正して、補正描画データを生成する。
If the predetermined pattern cannot be drawn due to the movement of the
図9は、1つのアライメント穴の位置がずれ、2つのアライメント穴間の距離に誤差を含む基板20を例示する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the
図9に例示するように、第1アライメント穴14の位置と第1スポット像48の位置が一致したものの、第2アライメント穴15の位置と第2スポット像49の位置が走査線Sに沿ってずれた場合、データ判断部59は、描画データの補正が必要であると判断する。基板20の移動によっては、描画するパターンのサイズ比の補正は不可能だからである。この場合、データ判断部59からの指示に基づき、データ処理部54は、走査線Sの長さ、すなわち描画データにおける第1および第2スポット像48、49の中心同士を結ぶ線分の長さF1と、実際に検出された第1および第2アライメント穴14、15の中心同士を結ぶ線分の長さF2とのサイズ比に基づいて描画データを補正し、補正描画データを生成する。
As illustrated in FIG. 9, the position of the
なお、基板20の変形は、実際には複雑であることが多く、これまでに説明したパターンを組合せて基板20の移動、もしくは描画データの補正が行われる。例えば、基板20の副走査方向への移動と、描画データの補正とが併用される。
The deformation of the
以上のように、本実施形態によれば、基板20に設けられたアライメント穴と、アライメント穴を通過した計測光LMとを同時に撮影、検出することにより、位置ずれの測定における誤差を抑制した高精度のアライメントが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the alignment hole provided in the
アライメント穴の数は、複数であれば本実施形態に限定されず、例えば基板20の4隅に設けられても良い。そして、アライメント穴の数と同数だけCCDカメラを用いることにより、CCDカメラを移動する必要がなく、迅速な撮影と精度の高い照射位置検出が可能であるが、第1および第2CCDカメラ16、17は、移動式であっても良い。この場合、CCDカメラを所定の撮影地点に移動するための移動手段が必要となるが、アライメント穴の数よりも少ない台数のCCDカメラによる撮影が可能となる。
The number of alignment holes is not limited to the present embodiment as long as it is plural. For example, the alignment holes may be provided at four corners of the
マーク位置検出手段は、CCDカメラに限定されない。また、計測光LMをスポット像として捉え、高い精度で照射位置を検出するために、計測光LMの光路と第1、第2CCDカメラ16、17の撮影光学系の光軸とが平行であることが好ましい。このため、計測光LMを照射する露光用光学系が立体的な障害とならないように、第1、第2CCDカメラ16、17は露光面Eの反対側から撮影することが好ましいが、計測光LMの露光面E上の照射位置とアライメント穴とを同時に撮影できる限り、基板20の上側、すなわち露光面E側から撮影しても良い。
The mark position detection means is not limited to a CCD camera. Further, in order to capture the measurement light LM as a spot image and detect the irradiation position with high accuracy, the optical path of the measurement light LM and the optical axes of the imaging optical systems of the first and
また、基板20が、ガラス製であるなどして透過性を有する場合、露光面Eに位置決めマークが表されていても良い。この場合、第1、第2CCDカメラ16、17は、アライメント穴なしに基板20を通過した計測光LMと、露光面E上の位置決めマークとを同時に撮影する。
Further, when the
回路パターンの描画のための照射光と計測光とは、いずれもレーザ光には限定されず、また互いに異なる種類の光であっても良い。さらに、露光用光学系についても本実施形態に限定されない。従って、例えば、光源としてLEDを用い、露光用の変調手段としてDMDを用いても良い。この場合、マイクロミラーの制御により、位置決めマーク、アライメント穴等と一致すべき所定の照射位置にのみ計測光を照射する。 Irradiation light and measurement light for drawing a circuit pattern are not limited to laser light, and may be different types of light. Further, the exposure optical system is not limited to this embodiment. Therefore, for example, an LED may be used as the light source, and a DMD may be used as the exposure modulation means. In this case, the measurement light is irradiated only to a predetermined irradiation position that should coincide with the positioning mark, the alignment hole, or the like by the control of the micromirror.
計測光LMの照射後の、基板20の移動、もしくは描画データの補正によって描画されるパターンと、本来描画すべきパターンとの誤差が十分に小さいと見込まれる場合、計測光LMの照射を反復せずに、露光工程に移行しても良い。
When the error between the pattern drawn by the movement of the
10 露光装置(基板位置検出装置)
11 基台
12 レール(移動手段)
13 テーブル駆動部(移動手段)
14 第1アライメント穴(位置決めマーク)
15 第2アライメント穴(位置決めマーク)
16 第1CCDカメラ(マーク位置検出手段・カメラ)
17 第2CCDカメラ(マーク位置検出手段・カメラ)
18 描画テーブル(移動手段)
20 基板
25 レーザ発振器(光源)
28 音響光学素子(光路調整手段)
37 ポリゴンミラー(光路調整手段)
38 fθレンズ(光路調整手段)
40 ターニングミラー
42 コンデンサレンズ
50 本体制御部
54 データ処理部(描画データ補正手段)
59 データ判断部(照射位置判断手段)
LP レーザ光(照射光)
LM 計測光(照射光)
S 走査線
E 露光面
θ 回転角(交差角)
10 Exposure device (substrate position detection device)
11 Base 12 rail (moving means)
13 Table drive unit (moving means)
14 First alignment hole (positioning mark)
15 Second alignment hole (positioning mark)
16 First CCD camera (mark position detection means / camera)
17 Second CCD camera (mark position detection means / camera)
18 Drawing table (moving means)
20
28 Acoustooptic device (optical path adjusting means)
37 Polygon mirror (light path adjustment means)
38 fθ lens (optical path adjustment means)
40
59 Data judgment part (irradiation position judgment means)
LP laser light (irradiation light)
LM Measuring light (irradiation light)
S scanning line E exposure surface θ rotation angle (crossing angle)
Claims (15)
照射光を照射する光源と、
前記照射光の光路を調整する光路調整手段と、
前記照射光の照射位置と前記位置決めマークの位置とを同時に検出するマーク位置検出手段とを備え、
前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と、前記位置決めマークの位置とに基づいて、前記基板の前記露光装置のテーブルにおける固定状態を検出することを特徴とする前記露光装置の基板位置検出装置。 An exposure apparatus for drawing a predetermined pattern on a substrate provided with a plurality of positioning marks,
A light source that emits irradiation light;
An optical path adjusting means for adjusting the optical path of the irradiation light;
Mark position detection means for simultaneously detecting the irradiation position of the irradiation light and the position of the positioning mark,
A substrate position detection apparatus for an exposure apparatus, wherein a fixed state of the substrate on a table of the exposure apparatus is detected based on the irradiation position detected by the mark position detection means and the position of the positioning mark. .
前記照射位置判断手段が、前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とのずれがいずれも前記許容範囲内にあると判断した場合、前記所定のパターンを露光する位置として予め定められていた所定露光位置を実際に露光する位置として判断し、
前記照射位置判断手段が、前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークのいずれかの位置とのずれが前記許容範囲内にないと判断した場合、前記照射位置と前記位置決めマークとの位置のずれに基づいて、前記所定露光位置と異なる位置を実際に露光する位置として判断することを特徴とする請求項1に記載の基板位置検出装置。 Irradiation position determining means for determining whether or not a deviation between the irradiation position and the position of the positioning mark corresponding to the irradiation position is within a predetermined allowable range;
When the irradiation position determination unit determines that any deviation between the irradiation position detected by the mark position detection unit and the positions of the plurality of positioning marks is within the allowable range, the predetermined pattern is exposed. A predetermined exposure position that is predetermined as a position is determined as a position for actual exposure,
When the irradiation position determination means determines that the deviation between the irradiation position detected by the mark position detection means and any of the plurality of positioning marks is not within the allowable range, the irradiation position and the positioning 2. The substrate position detection apparatus according to claim 1, wherein a position different from the predetermined exposure position is determined as an actual exposure position based on a positional deviation from a mark.
前記基板を前記複数の位置決めマークを結ぶ直線の方向と異なる方向に移動する移動手段を有し、
前記照射位置判断手段が、前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とのずれがいずれも前記許容範囲内にあると判断した場合、前記光路調整手段が、前記照射光の光路を調整し、前記移動手段が前記基板を移動して、前記所定のパターンを前記所定露光位置に描画し、
前記照射位置判断手段が、前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークのいずれかの位置とのずれが前記許容範囲内にないと判断した場合、前記照射位置と前記位置決めマークの位置のずれを補正するように前記移動手段が前記基板を移動することにより、前記所定のパターンを前記所定露光位置に描画することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising the substrate position detection apparatus according to claim 9,
Moving means for moving the substrate in a direction different from a direction of a straight line connecting the plurality of positioning marks;
When the irradiation position determination means determines that any deviation between the irradiation position detected by the mark position detection means and the positions of the plurality of positioning marks is within the allowable range, the optical path adjustment means Adjusting the optical path of the irradiation light, the moving means moves the substrate, and draws the predetermined pattern at the predetermined exposure position;
When the irradiation position determination means determines that the deviation between the irradiation position detected by the mark position detection means and any of the plurality of positioning marks is not within the allowable range, the irradiation position and the positioning An exposure apparatus characterized in that the predetermined pattern is drawn at the predetermined exposure position by moving the substrate by the moving means so as to correct a deviation of a mark position.
前記描画データ補正手段が、前記マーク位置検出手段が検出した前記照射位置と前記位置決めマークの位置とのずれに基づいて前記描画データを補正して補正描画データとし、前記補正描画データに基づいて、前記所定のパターンと実質的に同一のパターンを前記所定露光位置に描画することを特徴とする請求項10に記載の露光装置。 A drawing data correction means for correcting drawing data that is data for drawing the predetermined pattern;
The drawing data correction unit corrects the drawing data based on a deviation between the irradiation position detected by the mark position detection unit and the position of the positioning mark to obtain corrected drawing data, and based on the corrected drawing data, The exposure apparatus according to claim 10, wherein a pattern substantially the same as the predetermined pattern is drawn at the predetermined exposure position.
照射光を照射し、
前記照射光の光路を調整して、前記照射光を前記基板の所定の照射位置に照射し、
前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とを同時に検出し、
検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とに基づいて、前記固定状態を検出することを特徴とする露光位置検出方法。 An exposure position detection method for detecting a fixed state of a substrate provided with a plurality of positioning marks with respect to an exposure apparatus,
Irradiate with irradiation light,
Adjusting the optical path of the irradiation light, irradiating the irradiation light to a predetermined irradiation position of the substrate,
Detecting simultaneously the irradiation position and the position of the plurality of positioning marks,
An exposure position detection method, comprising: detecting the fixed state based on the detected irradiation position and the positions of the plurality of positioning marks.
照射光を照射し、
前記照射光の光路を調整して、前記照射光を前記基板の所定の照射位置に照射し、
前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とを同時に検出し、
検出した前記照射位置と前記複数の位置決めマークの位置とのずれがいずれも所定の許容範囲内にあると判断した場合、前記基板を移動して、前記所定のパターンを露光する位置として予め定められていた所定露光位置に描画し、
検出された前記照射位置と前記複数の位置決めマークのいずれかの位置とのずれが前記許容範囲内にないと判断した場合、前記照射位置と前記位置決めマークの位置のずれを補正するように前記基板を前記複数の位置決めマークを結ぶ直線の方向と異なる方向に移動して、前記所定のパターンを前記所定露光位置に描画することを特徴とする描画方法。
A drawing method for drawing a predetermined pattern on a substrate provided with a plurality of positioning marks,
Irradiate with irradiation light,
Adjusting the optical path of the irradiation light, irradiating the irradiation light to a predetermined irradiation position of the substrate,
Detecting simultaneously the irradiation position and the position of the plurality of positioning marks,
When it is determined that any deviation between the detected irradiation position and the positions of the plurality of positioning marks is within a predetermined allowable range, the position is determined in advance as a position for moving the substrate and exposing the predetermined pattern. Draw at the specified exposure position,
When it is determined that a deviation between the detected irradiation position and any one of the plurality of positioning marks is not within the allowable range, the substrate is corrected so as to correct the deviation between the irradiation position and the positioning mark. Is moved in a direction different from the direction of the straight line connecting the plurality of positioning marks, and the predetermined pattern is drawn at the predetermined exposure position.
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