JP2011253864A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、極めて高いアライメントの精度を得ることのできる露光装置を提供する。
【解決手段】対象ワーク２３上に所定のマスク１８ａパターンを露光する露光装置１０である。露光光を用いたアライメント光をマスク１８ａのマスク側アライメントマーク５１に照射可能なアライメント照明ユニット３０と、アライメント照明ユニット３０から出射されマスク１８ａおよび投影レンズ２０を経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニット４０と、を備える。アライメントカメラユニット４０は、入射されたアライメント光におけるマスク１８ａに対する光学的な位置関係を、対象ワーク２３とは異なる位置で対象ワーク２３と等しくするダミーワーク領域（４２ａ）に、マスク側アライメントマーク像５３を形成する結像光学系と、撮像装置に対する対象ワーク２３とダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリント基板や液晶基板等の基板の製造に用いられる露光装置に関する。

フォトレジストなどの感光材料を塗布した対象ワークの表面に、所定のマスクパターンを露光装置により露光し、その後エッチング工程により基板上にマスク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、プリント配線基板や液晶基板等も露光装置を用いて製造されている（例えば、特許文献１参照）。このような露光装置では、露光光として紫外線を用いて、所定のパターンが形成されたマスクを透過した紫外線を、投影レンズで対象ワーク上に結像させることにより、対象ワーク上に所定のマスクパターンを形成するものがある。

ここで、プリント配線基板等では、電子機器の高速化、多機能化、小型化が求められることに伴い、多層化、高密度化、微細化が求められている。例えば、多層化とは、基板上に形成されたパターンの上に別のパターンを重ねて形成することを言う。このようにパターンを重ねて形成する場合、「上」「下」パターン間では、所定の位置で導通または絶縁の関係を保てるように、「下」のパターンに対し、「上」のパターンを所定の位置関係になるように重ね合わさなければならない。このため、上述した露光装置では、対象ワークに対するマスクパターンの露光位置の位置合わせ所謂アライメントに極めて高い精度が要求される。

ところで、上述した露光装置では、より精度良くマスクパターンを対象ワーク上に形成するために、投影レンズが露光のための紫外線に対して高精度に収差補正されているが、対象ワークを露光させることのない光（以下、非露光光ともいう）に対しては収差補正されてはいない。このため、露光装置では、アライメント光として露光光である紫外線を用いて、投影レンズを経たアライメント光を対象ワーク上に照射し、対象ワークに対するマスクの位置をアライメントすることが望ましい。ところが、紫外線は対象ワークを露光させてしまうことから、紫外線をアライメント光に用いて、このアライメント光を対象ワーク上に照射することはできない。このことから、対象ワークを露光させることなくアライメントを行う方法として、非露光光を用いた軸外（Ｏｆｆ Ａｘｉｓ）アライメント方式と、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｈｇ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）アライメント方式と、が考えられている。

この軸外アライメント方式は、投影レンズとは別に非露光光を用いたアライメント光を対象ワークに照射するアライメント光学系を設け、このアライメント光学系を通して対象ワークに対するマスクの位置のアライメントを行う。

また、ＴＴＬアライメント方式は、投影レンズをアライメントに用いる非露光光に対しても収差補正した所謂２波長で収差補正（色消し）した設計とする、もしくは投影レンズにおける非露光光に対する収差を補正することのできる補正光学系を設けて、投影レンズを通過させた非露光光を対象ワークに照射することにより、対象ワークに対するマスクの位置のアライメントを行う。

特開２００６−２９２９０２号公報

ところが、軸外アライメント方式の場合、投影レンズを通過させていないアライメント光を用いてアライメントを行うことから、極めて高いアライメントの精度を得ることが困難である。また、投影レンズに対するアライメント光学系の位置設定を極めて高精度に行う必要があることから、手間がかかってコストの上昇を招いてしまい、この投影レンズとアライメント光学系との位置設定における誤差を完全になくすことは困難であることから、極めて高いアライメントの精度を得ることが困難である。

また、ＴＴＬアライメント方式の場合、露光光およびアライメントに用いる非露光光の２波長に対して収差補正した投影レンズを作成することは大変困難であることから、コストの上昇を抑制しつつ、精度良くマスクパターンを対象ワーク上に形成することを可能とし、かつ極めて高いアライメントの精度を得ることは困難である。また、投影レンズにおける非露光光に対する収差を補正することのできる補正光学系を設けることとしても、このような補正光学系を作成することは困難であることから、コストの上昇を抑制しつつ、精度良くマスクパターンを対象ワーク上に形成することを可能とし、かつ極めて高いアライメントの精度を得ることは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、簡単な構成で、極めて高いアライメントの精度を得ることのできる露光装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、パターンとマスク側アライメントマークとが形成されたマスクに露光光を照射し、該マスクを透過した露光光を投影レンズで対象ワークに結像させて、該対象ワーク上に所定のマスクパターンを露光する露光装置であって、露光光に含まれる波長帯域の光を用いたアライメント光を前記マスクの前記マスク側アライメントマークに照射可能なアライメント照明ユニットと、画像の取得のための撮像装置を有し前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニットと、を備え、該アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光における前記マスクに対する光学的な位置関係を、前記対象ワークとは異なる位置で該対象ワークと等しくするダミーワーク領域に、アライメント光によるマスク側アライメントマーク像を形成する結像光学系と、前記撮像装置に対する前記対象ワークと前記ダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置であって、前記結像光学系は、前記ダミーワーク領域に平面を形成するダミーワーク部と、前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経て前記アライメントカメラユニットに入射したアライメント光を前記ダミーワーク部へ向けて進行させる反射部と、を有し、前記マスクと前記ダミーワーク部とが、前記投影レンズおよび前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の露光装置であって、前記反射部は、ハーフミラーであり、前記撮像光学系は、前記反射部と、前記対象ワークから前記反射部を経て前記撮像装置へと至る光路に設けられた結像レンズと、を有し、前記ダミーワーク部と前記撮像装置とが、前記反射部を透過した光路において光学的に共役な位置関係であり、前記対象ワークと前記撮像装置とが、前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の露光装置であって、前記アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光が、前記対象ワークへと到達することを防止する露光光遮断部を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の露光装置であって、前記アライメントカメラユニットは、前記対象ワークを非露光光で照明する照明部を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の露光装置であって、前記アライメント照明ユニットは、前記マスクに露光光を照射する照射光路に対して進退自在に設けられており、前記アライメントカメラユニットは、前記投影レンズと前記対象ワークとの間で、前記マスクパターンを前記対象ワークに投影する投影光路に対して進退自在に設けられていることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、アライメント光として露光光に含まれる波長帯域の光を用いるとともに、そのアライメント光を露光のための投影レンズを通過させてアライメントを行うことから、極めて高精度に投影光学系を経たマスクに対する対象ワークの露光のための位置を調整することができる。

また、露光装置では、ダミーワーク領域に、アライメント光によるマスク側アライメントマーク像を形成するものであることから、アライメント光を対象ワークに到達させることなく、投影レンズを経たアライメント光を用いてアライメントを行うことができる。

さらに、露光装置では、撮像装置が取得した画像において、ダミーワーク領域に形成したマスク側アライメントマーク像を、対象ワーク上に重ね合わせて表示させることができることから、アライメント光を対象ワークに到達させることなく投影光学系としての投影レンズを通過させ、画像において対象ワーク上のマスク側アライメントマーク像の直接的な位置関係に基づいて、アライメントを行うことができる。

露光装置では、投影レンズを、露光光のみに対して高精度に収差補正される設定とすればよいことから、ＴＴＬアライメント方式を採用すべく２波長で収差補正する設定と比較して、極めて容易に高精度な光学性能を有するものとすることができる。このため、対象ワーク上に極めて精度良くマスクパターンを形成することができる。

上記した構成に加えて、前記結像光学系は、前記ダミーワーク領域に平面を形成するダミーワーク部と、前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経て前記アライメントカメラユニットに入射したアライメント光を前記ダミーワーク部へ向けて進行させる反射部と、を有し、前記マスクと前記ダミーワーク部とが、前記投影レンズおよび前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることとすると、簡易な構成で結像光学系を形成することができる。

上記した構成に加えて、前記反射部は、ハーフミラーであり、前記撮像光学系は、前記反射部と、前記対象ワークから前記反射部を経て前記撮像装置へと至る光路に設けられた結像レンズと、を有し、前記ダミーワーク部と前記撮像装置とが、前記反射部を透過した光路において光学的に共役な位置関係であり、前記対象ワークと前記撮像装置とが、前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることとすると、簡易な構成で撮像光学系を形成することができる。

上記した構成に加えて、前記アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光が、前記対象ワークへと到達することを防止する露光光遮断部を有することとすると、アライメントを行うことにより対象ワークが露光されることを確実に防止することができる。

上記した構成に加えて、前記アライメントカメラユニットは、前記対象ワークを非露光光で照明する照明部を有することとすると、撮像装置で取得する画像において、対象ワークの様子をより確実にかつ明確に認識することができる。

上記した構成に加えて、前記アライメント照明ユニットは、前記マスクに露光光を照射する照射光路に対して進退自在に設けられており、前記アライメントカメラユニットは、前記投影レンズと前記対象ワークとの間で、前記マスクパターンを前記対象ワークに投影する投影光路に対して進退自在に設けられていることとすると、対象ワークを露光させる動作の妨げとなることなく、簡易にアライメントを行うことができる。

本願発明に係る露光装置１０の構成を模式的に示す説明図である。 露光装置１０における各アライメント照明ユニット３０および各アライメントカメラユニット４０の構成を模式的に示す説明図である。 アライメント照明ユニット３０とアライメントカメラユニット４０との構成を説明するための説明図である。 露光装置１０におけるアライメントの様子を説明するための説明図であり、（ａ）はアライメントカメラユニット４０のカメラ４４で取得した画像を模式的に示し、（ｂ）は（ａ）の状態におけるアライメントカメラユニット４０に対する対象ワーク２３の位置関係を模式的に示し、（ｃ）はアライメントされた際のアライメントカメラユニット４０のカメラ４４で取得した画像を模式的に示し、（ｄ）は（ｃ）の状態におけるアライメントカメラユニット４０に対する対象ワーク２３の位置関係を模式的に示している。 ４つのマスク側アライメントマーク像５３と４つワーク側アライメントマーク５２との位置関係に基づいて、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３のアライメントの様子を説明するための説明図である。

以下に、本願発明に係る露光装置の発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本願発明に係る露光装置１０の概略的な構成について説明する。図１は、本願発明に係る露光装置の一例としての露光装置１０の構成を模式的に示す説明図である。露光装置１０は、図１に示すように、光軸方向に沿って出射側から順に、光源１１と、コールドミラー１２と、露光シャッタ１３と、紫外線バンドパスフィルタ１４と、インテグレータレンズ１５と、コリメータレンズ１６と、平面鏡１７と、マスクステージ１８と、マスクブラインド１９と、投影レンズ２０と、倍率補正部２１と、投影露光ステージ２２と、を有する。この露光装置１０は、露光光として紫外線を用いている。

光源１１は、露光に用いる露光光としての紫外線の照射のために設けられており、本実施例では、水銀ランプ１１ａが楕円反射鏡（楕円鏡）１１ｂの第１焦点位置に配置されて構成されている。この光源１１では、水銀ランプ１１ａから出射された出射光を、楕円反射鏡１１ｂに反射してコールドミラー１２へと進行させる。

コールドミラー１２は、入射した光のうち、赤外領域の熱線を透過させるとともに他の波長帯域の光を反射するものであり、入射した光から赤外領域の熱線を分離することができる。このため、光源１１からの出射光は、コールドミラー１２により赤外領域の熱線が分離されて、露光シャッタ１３もしくは紫外線バンドパスフィルタ１４へと進行する。

その露光シャッタ１３は、コールドミラー１２により反射された出射光の透過および遮断の切り替えを可能とすべく、コールドミラー１２から紫外線バンドパスフィルタ１４へと向かう光路（後述する照射光路）上に出し入れ自在とされている。この露光シャッタ１３は、光路上から退避されると後述するように対象ワーク２３の露光を可能とし、光路上に位置されると後述する対象ワーク２３の露光を停止させる。

紫外線バンドパスフィルタ１４は、入射した光のうち紫外線のみの透過を許すものであり、本実施例では、波長３６５ｎｍの水銀のスペクトル線であるｉ線の透過を許すｉ線バンドパスフィルタにより構成されている。このため、コールドミラー１２により反射された出射光は、紫外線バンドパスフィルタ１４により紫外線（ｉ線）の波長帯域のみの光（実際には、ｉ線の波長帯域の近傍の強度が高い光）とされて、インテグレータレンズ１５へと進行する。なお、ｉ線以外にも、ｈ線、ｉ線とｈ線の組み合わせ、またはその間の波長を利用することができる。

インテグレータレンズ１５は、入射した光の照度ムラを打ち消して照射面において周辺部まで均一で明るい照度分布とする。このため、紫外線バンドパスフィルタ１４を経て紫外線（ｉ線）の波長帯域のみの光とされた入射光は、インテグレータレンズ１５により均一な照度分布とされてコリメータレンズ１６へと進行する。なお、このインテグレータレンズ１５と紫外線バンドパスフィルタ１４とは、配置を逆転させても同様の作用を得ることができる。

コリメータレンズ１６は、入射した光を平行光（光束）として出射する。このため、インテグレータレンズ１５を経て均一な照度分布とされた出射光は、コリメータレンズ１６により平行光とされて平面鏡１７へと進行し、その平面鏡１７により反射されてマスクステージ１８へと進行する。

マスクステージ１８は、パターンが形成されたマスク１８ａを、平面鏡１７により反射された出射光の光路上に位置させつつ当該光路の光軸に直交する方向に移動可能に保持する。また、マスクステージ１８は、図示は略すが、マスク１８ａの取り外しが可能とされており、マスク１８ａとは異なるパターンが形成されたマスクへの交換が可能とされている。本実施例では、マスク１８ａを含む交換対象とされる各マスクに、４つのマスク側アライメントマーク５１（図２参照）が設けられている。この４つのマスク側アライメントマーク５１は、後述する対象ワーク２３の４つのワーク側アライメントマーク５２に対応する位置関係とされている。このため、平面鏡１７により反射された出射光は、マスク１８ａを透過することにより、マスク１８ａに形成されたパターンの形状に応じたものとされて投影レンズ２０へと進行する。

このことから、露光装置１０では、光源１１から、コールドミラー１２、露光シャッタ１３、紫外線バンドパスフィルタ１４、インテグレータレンズ１５、コリメータレンズ１６および平面鏡１７を経る光路が、マスク１８ａを露光光としての紫外線（ｉ線）で照射するための照射光学系として機能する。

このマスクステージ１８と投影レンズ２０との間に、マスクブラインド１９が設けられている。マスクブラインド１９は、マスク１８ａを経た出射光の光路上に進退自在に設けられており、マスク１８ａのマスクパターンのうち所望の領域のみのマスクパターン像を、投影露光ステージ２２に載置された後述する対象ワーク２３上に適切に形成すべく、マスク１８ａのマスクパターンに応じて適宜光路上に進出される。

投影レンズ２０は、投影露光ステージ２２上の後述する対象ワーク２３に、マスク１８ａに形成されたパターンを適切に露光するためのものであり、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａのパターンの像（以下、マスクパターン像ともいう）を、適宜変倍して投影露光ステージ２２に載置された後述する対象ワーク２３の表面に形成する。すなわち、投影レンズ２０は、投影露光ステージ２２に載置された状態の対象ワーク２３の表面を結像面として、当該結像面とマスク１８ａとを光学的に共役な位置関係としている。露光装置１０では、上述したように、露光光として紫外線（ｉ線）を用いることから、投影レンズ２０は、露光光である紫外線（ｉ線）に対して高精度に収差補正されて設定されている。このため、投影レンズ２０は、マスク１８ａを透過した出射光が入射されると、マスク１８ａのマスクパターン像を投影露光ステージ２２上の結像面（後述する対象ワーク２３上）に適切に形成する。

この投影レンズ２０と投影露光ステージ２２との間に、倍率補正部２１が設けられている。倍率補正部２１は、投影露光ステージ２２上に載置される後述する対象ワーク２３における歪みに応じて、投影露光ステージ２２上の結像面に形成するマスクパターン像を変形させるものである。この倍率補正部２１は、光路に直交する面で見て、任意の方向での倍率を適宜変化させることにより、結像面でのマスクパターン像を変形させる。倍率補正部２１は、例えば、光路方向に複数枚のガラス板を並列し、各ガラス板を適宜湾曲させたり回転させたりする構成とすることで、実現することができる。

このように、露光装置１０では、マスクブラインド１９、投影レンズ２０および倍率補正部２１が、所定のパターンが形成されたマスク１８ａを透過した露光光としての紫外線を、投影露光ステージ２２上の結像面（後述する対象ワーク２３上）にマスクパターン像として結像させる投影光学系として機能する。

投影露光ステージ２２は、マスクパターンの露光のために対象ワーク２３が載置される。この投影露光ステージ２２は、載置される対象ワーク２３の表面を投影レンズ２０の結像面に一致させて対象ワーク２３を保持することができるとともに、保持した対象ワーク２３を投影光路に直交する面に沿って移動させることが可能とされている。この投影露光ステージ２２における対象ワーク２３の移動は、本実施例では、投影露光ステージ２２の内方に設けられた駆動制御部（図示せず）の制御下で行われる。なお、投影露光ステージ２２における対象ワーク２３の移動は、手動により行うものであってもよい。本実施例では、対象ワーク２３は、プリアライメントされた状態で投影露光ステージ２２上に載置される。このプリアライメントとは、対象ワーク２３を投影光学系における基準位置とするものであり、対象ワーク２３に対するマスクパターンの露光位置に要求される位置精度を満たすものではない。

その対象ワーク２３は、シリコンウエハやガラス基板やプリント基板等に、紫外線（ｉ線）に対して光反応するフォトレジスト等の感光材料が塗布または張り付けられて形成されている。このため、対象ワーク２３は、紫外線（ｉ線）の照射により露光可能とされている。本実施例では、対象ワーク２３に、４つのワーク側アライメントマーク５２（図２参照）が設けられている。この４つワーク側アライメントマーク５２は、本実施例では、対象ワーク２３の表面が凹状とされて形成されており、上述した４つのマスク側アライメントマーク５１と一対一で対応されて設けられている。

この露光装置１０では、照射光学系において、光源１１から出射された出射光が、コールドミラー１２、紫外線バンドパスフィルタ１４、インテグレータレンズ１５、コリメータレンズ１６および平面鏡１７を経て、マスクステージ１８へと到達することにより、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａを紫外線（ｉ線）で一様に照射する。すると、露光装置１０では、投影光学系すなわちマスクブラインド１９、投影レンズ２０および倍率補正部２１の機能により、投影露光ステージ２２上の結像面に、紫外線（ｉ線）によるマスクパターン像が適切に形成される。このことから、露光装置１０では、対象ワーク２３を結像面に沿う適切な位置とすることにより、対象ワーク２３にマスクパターン像を適切に露光することができる。このマスクパターン像に対する対象ワーク２３の位置、すなわち光学的に投影光学系（主に、投影レンズ２０）を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置は、投影露光ステージ２２が保持する対象ワーク２３を結像面上で適宜移動させることにより、調整する（アライメントする）ことができる。

本発明に係る露光装置１０では、光学的に投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置のアライメントのために、図２に示すように、４つのアライメント照明ユニット３０と、４つのアライメントカメラユニット４０と、が設けられている。このように、アライメント照明ユニット３０およびアライメントカメラユニット４０が４つずつ設けられているのは、上述したように、マスク１８ａに４つのマスク側アライメントマーク５１が設けられているとともに、対象ワーク２３に４つのワーク側アライメントマーク５２が設けられていることによる。

この４つのアライメント照明ユニット３０は、４つのマスク側アライメントマーク５１に個別に対応して設けられているとともに、４つのアライメントカメラユニット４０は、４つのワーク側アライメントマーク５２に個別に対応して設けられている。すなわち、個別の対応関係とされたマスク側アライメントマーク５１およびワーク側アライメントマーク５２に対応して、単一のアライメント照明ユニット３０と単一のアライメントカメラユニット４０とが対応される。ここで、各アライメント照明ユニット３０および各アライメントカメラユニット４０は、それぞれが等しい構成とされているとともに等しい対応関係とされていることから、単一のアライメント照明ユニット３０およびアライメントカメラユニット４０について、図３を用いて説明する。

アライメント照明ユニット３０は、光源３１と、コリメータレンズ３２と、反射プリズム３３と、を有する。光源３１は、アライメント光として、露光光と同様の波長帯域の光を出射することが可能とされており、本実施例では、紫外線（ｉ線）を出射することが可能とされている。コリメータレンズ３２は、入射した光を平行光（光束）として出射するものであり、光源３１から出射された紫外線（ｉ線）を平行光として反射プリズム３３へと進行させる。反射プリズム３３は、コリメータレンズ３２により平行光とされた紫外線（ｉ線）の進行方向を、マスク１８ａに直交する方向に変換するものである。この反射プリズム３３は、アライメント照明ユニット３０における紫外線（ｉ線）の出射面３３ａを形成している。なお、プリズム３３に代えて、反射ミラーを用いることもできる。また、プリズムやミラーを用いずに直線的に配置することもできる。

このアライメント照明ユニット３０は、マスク１８ａの近接位置で照射光路に進退可能に設けられており、アライメントを行う際には、出射面３３ａが、マスク１８ａにおける対応されたマスク側アライメントマーク５１に対向されて配置される。このアライメント照明ユニット３０は、対応されたマスク側アライメントマーク５１へ向けて照射光路方向に沿う平行光であるアライメント光を出射することができる。このアライメント光は、紫外線（ｉ線）であることから、結像面における投影レンズ２０に設定された倍率に応じた位置に、マスク側アライメントマーク像５３が適切に形成されることとなる（二点鎖線で示すアライメント光参照）。これは、上述したように、投影レンズ２０が、紫外線（ｉ線）に対して高精度に収差補正されて設定されており、結像面とマスク１８ａとを光学的に共役な位置関係としていることによる。そのアライメント照明ユニット３０から出射されて、マスク１８ａおよび投影レンズ２０を経たアライメント光の光路上であって、投影レンズ２０と対象ワーク２３との間に、アライメントカメラユニット４０が設けられている。

このアライメントカメラユニット４０は、合成プリズム４１と、ミラー４２と、結像レンズ４３と、カメラ４４と、遮光部材４５と、リング照明４６と、を有する。

合成プリズム４１は、投影光軸に対して４５度の傾斜を為す接合面４１ａを有する。この接合面４１ａは、ハーフミラーとしての機能を有し、進行してきた光の一部を反射するとともに他部の透過を許す。この合成プリズム４１は、上端面でアライメントカメラユニット４０における入射面４１ｂを形成しており、下端面４１ｃにアライメント光としての紫外線（ｉ線）の透過を阻み可視光の透過を許す紫外線遮断膜が設けられている。この紫外線遮断膜は、例えば、紫外線（ｉ線）よりも大きい波長帯域の透過を許すロングパスフィルタとしてのコーティング膜を蒸着することにより形成することができる。このため、合成プリズム４１では、入射面４１ｂから入射されたアライメント光を、接合面４１ａで反射して直角方向へ向けて進行させるとともに、下端面４１ｃを透過したアライメント光が対象ワーク２３に到達することを防止する。この入射面４１ｂから入射して接合面４１ａにより反射されたアライメント光の進行方向にミラー４２が設けられている。

ミラー４２は、接合面４１ａからの反射光路に直交する面に沿う平面状の反射面４２ａを形成するように設けられている。このミラー４２は、投影レンズ２０を経て接合面４１ａにより反射される光路において、反射面４２ａがマスク１８ａと光学的に共役な位置関係となるように位置が設定されている。このため、ミラー４２の反射面４２ａでは、アライメント照明ユニット３０からのアライメント光によりマスク１８ａのマスク側アライメントマーク５１が照射されると、投影レンズ２０に設定された倍率に応じた位置に、マスク側アライメントマーク像５３が適切に形成される。このため、アライメントカメラユニット４０では、ミラー４２の反射面４２ａが、入射されたアライメント光におけるマスク１８ａに対する光学的な位置関係を、対象ワーク２３とは異なる位置で対象ワーク２３と等しくするダミーワーク領域とされており、ミラー４２がダミーワーク部として機能する。なお、ダミーワーク部として、ダミーの基板、白色板等も用いることができる。また、アライメントカメラユニット４０では、ミラー４２と合成プリズム４１の接合面４１ａとが、入射されたアライメント光によるマスク側アライメントマーク像５３を形成する結像光学系として機能する。ミラー４２の反射面４２ａは、入射面４１ｂから合成プリズム４１へと入射し接合面４１ａを透過したアライメント光がそのまま対象ワーク２３に到達すると、その対象ワーク２３（その表面）上にマスク側アライメントマーク像５３を形成し得る領域（仮想結像領域とする）と、等しい大きさ寸法のダミーワーク領域を形成することができるものとされている。この仮想結像領域とダミーワーク領域とは、最大で投影レンズ２０による結像領域とすることができ、本実施例では、合成プリズム４１における各面の大きさ寸法により上限が規定されている。このミラー４２（反射面４２ａ）により反射されるアライメント光の進行方向であって、ミラー４２から見て合成プリズム４１（その接合面４１ａ）を透過した位置に結像レンズ４３およびカメラ４４が設けられている。

この結像レンズ４３は、ミラー４２の反射面４２ａに形成されたマスク側アライメントマーク像５３と、対象ワーク２３に設けられたワーク側アライメントマーク５２と、を、カメラ４４に画像５４（図４参照）として取得させるために設けられている。結像レンズ４３は、カメラ４４の光学系（図示せず）との協働により、ミラー４２から合成プリズム４１（その接合面４１ａ）を透過してカメラ４４へと至る光路において、ミラー４２の反射面４２ａとカメラ４４の撮像面４４ａとを光学的に共役な位置関係とするように設定されている。また、結像レンズ４３は、カメラ４４の光学系（図示せず）との協働により、対象ワーク２３から合成プリズム４１の接合面４１ａにより反射されてカメラ４４へと至る光路において、対象ワーク２３の表面（結像面）とカメラ４４の撮像面４４ａとを光学的に共役な位置関係とするように設定されている。このため、アライメントカメラユニット４０では、結像レンズ４３と、カメラ４４の光学系（図示せず）と、合成プリズム４１の接合面４１ａと、がカメラ４４に対する対象ワーク２３とミラー４２の反射面４２ａ（ダミーワーク領域）との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系として機能する。

カメラ４４は、画像の取得のための撮像装置であり、少なくともアライメント光としての波長帯域と、リング照明４６が出射する波長帯域と、に感度を有するものとされている。本実施例では、露光光に含まれる波長帯域とされたアライメント光である紫外線（ｉ線）の波長帯域と、可視光の波長帯域と、に感度を有している。カメラ４４は、少なくとも上述した仮想結像領域と等しい大きさ寸法の領域を画像として取得可能とされており、本実施例では、合成プリズム４１における各面の大きさ寸法により上限が規定されている。アライメントカメラユニット４０は、本実施例では、適切な位置にある対象ワーク２３に対するプリアライメントされた対象ワーク２３の位置ずれ量、およびマスク１８ａに対するプリアライメントされた対象ワーク２３の位置ずれ量よりも大きな領域を、カメラ４４の取得領域とするように設定されている。このカメラ４４へと光を導く合成プリズム４１の下端面４１ｃ側に遮光部材４５が設けられている。

遮光部材４５は、カメラ４４が合成プリズム４１を経て対象ワーク２３の画像を取得することを阻害することなく、アライメント照明ユニット３０からのアライメント光で対象ワーク２３を照射することを防止するものである。この遮光部材４５は、本実施例では、少なくとも紫外線（ｉ線）の透過を阻む平板状部材からなり、合成プリズム４１の下端面４１ｃを取り巻くように設けられている。このため、遮光部材４５は、露光光に含まれる波長帯域の光からなるアライメント光が対象ワーク２３へと到達することを防止する露光光遮断部として機能する。この遮光部材４５と対象ワーク２３との間にリング照明４６が設けられている。

このリング照明４６は、非露光光で対象ワーク２３上を照明すべく、対象ワーク２３から合成プリズム４１の接合面４１ａを経てカメラ４４へと至る撮影光路の中心を取り巻いて設けられた照明部である。リング照明４６は、本実施例では、可視光の波長帯域の光を出射可能とされている。このリング照明４６は、対象ワーク２３の表面が凹状とされて形成されているワーク側アライメントマーク５２の内周縁部を照明することにより、カメラ４４で取得した画像５４（図４参照）におけるワーク側アライメントマーク５２の視認性を向上させる。なお、リング照明４６は、カメラ４４で取得した画像５４（図４参照）におけるワーク側アライメントマーク５２の視認性を高めることを可能とすべく、対象ワーク２３上を非露光光で照明するもの（例えば、同軸落射照明でもよい）であればよく、本実施例に限定されるものではない。

このアライメントカメラユニット４０は、投影レンズ２０と対象ワーク２３との間で投影光路に進退可能に設けられている。アライメントカメラユニット４０は、アライメントを行う際には、対応するアライメント照明ユニット３０から出射されて投影レンズ２０を通過したアライメント光を入射面４１ｂに入射させるとともに、照射光軸方向で見て合成プリズム４１の下端面４１ｃが対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２と対向されて配置される。本実施例では、アライメントカメラユニット４０を、プリアライメントされた状態で投影露光ステージ２２に載置された対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２の位置に応じて配置する。すると、カメラ４４が取得した画像内に、ミラー４２の反射面４２ａ上に形成されたマスク側アライメントマーク像５３と、対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２と、を位置させることができる（図４参照）。これは、上述したように、カメラ４４で取得可能な領域が、適切な位置にある対象ワーク２３に対するプリアライメントされた対象ワーク２３の位置ずれ量、およびマスク１８ａに対するプリアライメントされた対象ワーク２３の位置ずれ量よりも大きなものとされていることによる。

次に、本発明に係る露光装置１０において、アライメント照明ユニット３０とアライメントカメラユニット４０とを用いた、マスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置のアライメントについて、図４および図５を用いて説明する。なお、この図４および図５では、理解容易のために、マスク側アライメントマーク像５３とワーク側アライメントマーク５２との位置ずれ量（マスク１８ａと対象ワーク２３との位置ずれ量）を強調して示しているが、実際の位置ずれ量と必ずしも一致するものではない。また、図４および図５では、理解容易のために、マスク側アライメントマーク像５３を×印で示すとともに、ワーク側アライメントマーク５２を○印で示している。この図４および図５では、カメラ４４が取得する画像のイメージを符号５４で示す円形とし、その画像５４の中心位置を撮影光軸Ｐａとしている。

露光装置１０では、マスクステージ１８にマスク１８ａを設置し、対象ワーク２３をプリアライメントされた状態で投影露光ステージ２２上に載置し、マスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置のアライメントを開始する。露光装置１０では、アライメントを行う際、上述したように、アライメント照明ユニット３０をマスク１８ａにおける対応されたマスク側アライメントマーク５１に出射面３３ａを対向させて配置し、アライメントカメラユニット４０を対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２の位置に応じて配置する。この状態で、アライメント照明ユニット３０からアライメント光（紫外線（ｉ線））を出射させ、アライメントカメラユニット４０においてリング照明４６での照明を開始するとともに、カメラ４４での撮影を開始する。このアライメントの動作は、図示を略す駆動制御部の制御下で統括的に行われる。すると、上述したように、アライメント照明ユニット３０およびアライメントカメラユニット４０の設定により、アライメントカメラユニット４０のカメラ４４が取得した画像５４内には、図４（ａ）に示すように、ミラー４２の反射面４２ａ上に形成されたマスク側アライメントマーク像５３と、対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２と、が位置する。

ここで、アライメントカメラユニット４０では、上述したように、ミラー４２の反射面４２ａと対象ワーク２３の表面とは、投影レンズ２０を通して見たマスク１８ａに対する光学的な位置関係が等しいものとされている。また、上述したように、ミラー４２の反射面４２ａと対象ワーク２３の表面とは、結像レンズ４３およびカメラ４４の光学系（図示せず）を通して見たカメラ４４の撮像面４４ａに対する光学的な位置関係が等しいものとされている。

このため、アライメントカメラユニット４０では、カメラ４４が取得した画像５４において、ダミーワーク領域に形成したマスク側アライメントマーク像５３を、対象ワーク２３上に重ね合わせて表示させることができる。よって、露光装置１０では、画像５４において、マスク側アライメントマーク像５３とワーク側アライメントマーク５２とを一致させるように、マスク１８ａと対象ワーク２３とを相対的に移動させることにより、投影光学系を介するマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置を適切なものとすることができる。本実施例では、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａを固定したまま、投影露光ステージ２２が保持した対象ワーク２３を投影光路に直交する面に沿って適宜移動させ、マスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置を適切なものとする。

図４（ａ）に示す画像５４では、アライメント光により形成されたマスク側アライメントマーク像５３が撮影光軸Ｐａに対して変位している。これは、プリアライメントされた状態の対象ワーク２３の位置に応じて配置されたアライメントカメラユニット４０に対して、マスク１８ａの位置がずれていることに起因する。また、図４（ａ）に示す画像５４では、ワーク側アライメントマーク５２が撮影光軸Ｐａに対して変位している。これは、アライメントカメラユニット４０は、プリアライメントされた状態の対象ワーク２３の位置に応じて配置されてはいるが、プリアライメントの精度に起因する位置ずれが生じていることによる。

ここで、本実施例では、上述したように、投影光学系を経たマスク１８ａと対象ワーク２３との相対的な位置を調節すればよいことから、画像５４でのマスク側アライメントマーク像５３およびワーク側アライメントマーク５２の撮影光軸Ｐａに対する位置ずれが問題となることはない。このため、画像５４において、ワーク側アライメントマーク５２をマスク側アライメントマーク像５３上に位置させるように（図４（ａ）の矢印Ａ１参照）、対象ワーク２３を照射光路に直交する面に沿って移動させる（図４（ｂ）の矢印Ａ２参照）。この移動により、画像５４において、図４（ｃ）に示すようにワーク側アライメントマーク５２とマスク側アライメントマーク像５３とが一致されると、図４（ｄ）に示すように、アライメントカメラユニット４０がないものとするとアライメント照明ユニット３０からの照射によりマスク側アライメントマーク像が形成される位置に対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２が一致することになる。これにより、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置のアライメントを行うことができる。

本実施例の露光装置１０では、上述したように、マスク１８ａに４つのマスク側アライメントマーク５１が設けられているとともに、対象ワーク２３に４つのワーク側アライメントマーク５２が設けられており、それぞれに個別に対応して４つのアライメント照明ユニット３０および４つのアライメントカメラユニット４０が設けられている。このため、露光装置１０では、図５に示すように、各アライメントカメラユニット４０のカメラ４４が取得した４つの画像５４におけるマスク側アライメントマーク像５３とワーク側アライメントマーク５２との位置関係に基づいて、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３のｘ方向の位置ずれ量ｄｘと、ｘ方向に直交するｙ方向の位置ずれ量ｄｙと、ｘ−ｙ平面上で見た回転ずれ角ｄθと、を算出する。本実施例では、この各ずれ量の算出は、上述した駆動制御部（図示せず）が画像解析により行う。そして、その算出された各ずれ量を打ち消すように投影露光ステージ２２が保持した対象ワーク２３を投影光路に直交する面に沿って移動する。これにより、アライメントが終了し、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置を適切なものとすることができる。

このように、本発明に係る露光装置１０では、アライメント光として露光光と同じ紫外線（ｉ線）を用いるとともに、そのアライメント光を露光のための投影レンズ２０を通過させてアライメントを行うことから、極めて高精度に投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の露光のための位置を調整することができる。

また、露光装置１０では、ミラー４２の反射面４２ａと対象ワーク２３の表面とを、投影レンズ２０を通して見たマスク１８ａに対する光学的な位置関係を等しいものとすべくミラー４２でダミーワーク部を形成し、そのミラー４２（その反射面４２ａ）上に紫外線（ｉ線）であるアライメント光によるマスク側アライメントマーク像５３を形成するものであることから、アライメント光を対象ワーク２３に到達させることなく、投影レンズ２０を経たアライメント光を用いてアライメントを行うことができる。

さらに、露光装置１０では、カメラ４４が取得した画像５４において、ダミーワーク領域に形成したマスク側アライメントマーク像５３を、対象ワーク２３上に重ね合わせて表示させることができることから、アライメント光を対象ワーク２３に到達させることなく投影光学系としての投影レンズ２０を通過させ、画像５４におけるマスク側アライメントマーク像５３とワーク側アライメントマーク５２との直接的な位置関係に基づいて、アライメントを行うことができる。

露光装置１０では、アライメント光が入射される各アライメントカメラユニット４０において、合成プリズム４１の下端面４１ｃに設けられた紫外線遮断膜と遮光部材４５とにより、紫外線（ｉ線）であるアライメント光が対象ワーク２３に到達することが防止されていることから、アライメントを行うことにより対象ワーク２３が露光されることを防止することができる。

露光装置１０では、各アライメントカメラユニット４０において、合成プリズム４１の下端面４１ｃを取り囲むように遮光部材４５が設けられていることから、想定外の事態が生じることに起因して各アライメント照明ユニット３０から出射されるアライメント光が入射面４１ｂから外れてしまった場合であっても、紫外線（ｉ線）であるアライメント光が対象ワーク２３に到達することを防止することができ、アライメントを行うことにより対象ワーク２３が露光されることを防止することができる。

露光装置１０では、出射面３３ａがマスク１８ａのマスク側アライメントマーク５１と対向するようにアライメント照明ユニット３０を配置するとともに、プリアライメントされた状態で投影露光ステージ２２に載置された対象ワーク２３のワーク側アライメントマーク５２の位置に応じてアライメントカメラユニット４０を配置することで、当該アライメントカメラユニット４０のカメラ４４で取得する画像５４内にマスク側アライメントマーク像５３とワーク側アライメントマーク５２とを位置させることができるので、アライメントの準備作業を容易なものとすることができる。

露光装置１０では、投影レンズ２０を、露光光としての紫外線（ｉ線）のみに対して高精度に収差補正される設定とすればよいことから、ＴＴＬアライメント方式を採用すべく２波長で収差補正する設定と比較して、極めて容易に高精度な光学性能を有するものとすることができる。このため、対象ワーク２３上に極めて精度良くマスクパターンを形成することができる。

露光装置１０では、カメラ４４が可視光の波長帯域の光に感度を有しているとともに、可視光の波長帯域の光で対象ワーク２３上を照明するリング照明４６が設けられていることから、画像５４（図４参照）においてワーク側アライメントマーク５２の位置をより確実にかつ明確に認識することができる。

露光装置１０では、ダミーワーク部としてミラー４２が用いられていることから、画像５４（図４参照）においてダミーワーク領域に形成されるマスク側アライメントマーク像５３の位置をより確実にかつ明確に認識することができる。

したがって、本発明に係る露光装置１０では、簡単な構成で、極めて高いアライメントの精度を得ることができる。

なお、上記した実施例では、本発明に係る露光装置の一例としての露光装置１０について説明したが、露光光を用いたアライメント光をマスクのマスク側アライメントマークに照射可能なアライメント照明ユニットと、画像の取得のための撮像装置を有し前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニットと、を備え、そのアライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光における前記マスクに対する光学的な位置関係を、対象ワークとは異なる位置で該対象ワークと等しくするダミーワーク領域に、アライメント光によるマスク側アライメントマーク像を形成する結像光学系と、前記撮像装置に対する前記対象ワークと前記ダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有する露光装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、露光光として紫外線（ｉ線）の波長帯域の光を用いるとともに、対象ワークを照明する非露光光として可視光の波長帯域の光を用いていたが、異なる波長帯域の光を露光光および非露光光として用いればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

さらに、上記した実施例では、マスク側アライメントマーク５１とワーク側アライメントマーク５２とが４つずつ設けられ、それに対応してアライメント照明ユニット３０とアライメントカメラユニット４０とが４つずつ設けられていたが、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２３の位置を適切なものとすることができるものであって、それぞれが少なくとも１つ以上設けられていればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、下端面４１ｃに露光光遮断部としての紫外線遮断膜が設けられていたが、カメラ４４が合成プリズム４１を経て対象ワーク２３の画像を取得することを阻害することなく、アライメント照明ユニット３０からのアライメント光で対象ワーク２３を照射することを防止するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。すなわち、この露光光遮断膜は、露光光に含まれる波長帯域のアライメント光の透過を阻み、かつカメラ４４が対象ワーク２３（ワーク側アライメントマーク５２）の画像の取得に用いる非露光光の波長帯域の光の透過を許すものであればよい。また、この露光光遮断部は、上述した作用を有するものであればよいことから、合成プリズム４１の下端面４１ｃに設けられていなくても、例えば、リング照明４６の上端面や下端面にフィルタとして設けるものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の露光装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの各例および各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 露光装置
１８ａ マスク
２０ 投影レンズ
２３ 対象ワーク
３０ アライメント照明ユニット
４０ アライメントカメラユニット
４１ａ （反射部としての）接合面
４１ｃ （露光光遮断部としての紫外線遮断膜が設けられた）下端面
４２ （ダミーワーク部としての）ミラー
４２ａ （ダミーワーク領域としての）反射面
４３ （結像レンズの一部としての）結像レンズ
４４ （撮像装置としての）カメラ
４５ （露光光遮断部としての）遮光部材
４６ （照明部としての）リング照明
５１ マスク側アライメントマーク
５３ マスク側アライメントマーク像

Claims (6)

1. パターンとマスク側アライメントマークとが形成されたマスクに露光光を照射し、該マスクを透過した露光光を投影レンズで対象ワークに結像させて、該対象ワーク上に所定のマスクパターンを露光する露光装置であって、
   露光光に含まれる波長帯域の光を用いたアライメント光を前記マスクの前記マスク側アライメントマークに照射可能なアライメント照明ユニットと、
   画像の取得のための撮像装置を有し前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経たアライメント光を入射させるアライメントカメラユニットと、を備え、
   該アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光における前記マスクに対する光学的な位置関係を、前記対象ワークとは異なる位置で該対象ワークと等しくするダミーワーク領域に、アライメント光によるマスク側アライメントマーク像を形成する結像光学系と、
   前記撮像装置に対する前記対象ワークと前記ダミーワーク領域との光学的な位置関係を等しくする撮像光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記結像光学系は、前記ダミーワーク領域に平面を形成するダミーワーク部と、
   前記アライメント照明ユニットから出射され前記マスクおよび前記投影レンズを経て前記アライメントカメラユニットに入射したアライメント光を前記ダミーワーク部へ向けて進行させる反射部と、を有し、
   前記マスクと前記ダミーワーク部とが、前記投影レンズおよび前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記反射部は、ハーフミラーであり、
   前記撮像光学系は、前記反射部と、前記対象ワークから前記反射部を経て前記撮像装置へと至る光路に設けられた結像レンズと、を有し、
   前記ダミーワーク部と前記撮像装置とが、前記反射部を透過した光路において光学的に共役な位置関係であり、
   前記対象ワークと前記撮像装置とが、前記反射部を経る光路において光学的に共役な位置関係であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記アライメントカメラユニットは、入射されたアライメント光が、前記対象ワークへと到達することを防止する露光光遮断部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記アライメントカメラユニットは、前記対象ワークを非露光光で照明する照明部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記アライメント照明ユニットは、前記マスクに露光光を照射する照射光路に対して進退自在に設けられており、
   前記アライメントカメラユニットは、前記投影レンズと前記対象ワークとの間で、前記マスクパターンを前記対象ワークに投影する投影光路に対して進退自在に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
   

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