JP2012022241A - 投影レンズとワーク間の距離調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投影レンズからワークステージ表面までの距離(Ls)と、投影レンズからワークステージ上のワークの表面までの距離(Lw)を、一つの距離測定用センサ(レーザ測長器)で測定し、その差に基づいて投影レンズとワーク間の距離を調整(設定)する。
【選択図】図1
Description
露光装置は、主に、光照射部10、パターンを形成したマスクM、このマスクMを保持するマスクステージ20、露光処理を行うプリント基板や液晶パネルなどのワークWを保持するワークステージ40、マスクMに形成されたパターンをワークステージ40上のワークWに投影する投影レンズ30、マスクMとワークWに形成されているアライメントマークを検出するアライメント顕微鏡50を備える。
光照射部10は、紫外線を含む光を放射する光源であるランプ11、ランプ11からの光を反射するミラー12などを備える。
ワークWは例えばプリント基板である。ワークステージ40はワークステージ駆動機構41により、同図左右手前奥方向(XY方向)、上下方向(Z方向)、XY平面の回転方向(θ方向)に移動する。
まず、ワークステージ40に表面にレジストが塗布されたワークWが置かれる。
アライメント顕微鏡50により、マスクMとワークWに形成されているアライメントマークが検出され、マスクMとワークWの位置合せが行われる。
その後、光照射部10から露光光がマスクMを介してワークWに照射される。ワークWにマスクMに形成されているパターンが転写される。
なお、投影レンズを用いず、マスクとワークを近接させて露光を行う、プロキシミティ露光装置においても同様の測定と調整が行われる。
もう一つは、マスクステージに設けた計測装置によりワークステージの表面高さを測定し、また、基板にレジストを塗布するコーターに設けた計測装置によりレジストを塗布した基板の厚さを測定し、それぞれの計測装置で測定したデータに基づき、投影レンズとワークの高さの差がプロキシミティギャップになるようにフォトマスクを上下するという方法である。
図9と図10を用いて説明する。
図9は、投影レンズに取り付けた距離測定センサにより、投影レンズからワーク表面までの距離を調整する動作を示す図である。
同図(a)に示すように、投影レンズ30に設けた距離測定用センサSにより、投影レンズ30からワークWの表面までの距離Lwを測定する。
次に同図(b)に示すように、測定した投影レンズ30からワークWの表面までの距離Lwが、あらかじめ求められている投影レンズ30の焦点距離DfになるようにワークW(ワークステージ40)を上下する。
同図(a)に示すように、投影レンズ30に設けた距離測定用センサS1により、投影レンズ30からワークステージ40の表面までの距離Lsを測定する。
また、同図(b)に示すように、ワークWにレジストを塗布するコーター60に、レジストを塗布したワークWの厚さWtを測定する厚さ測定装置S2を設け、ワークの厚さWtを測定する。
そして、同図(c)に示すように、投影レンズ30からワークステージ40の表面までの距離LsからワークWの厚さWtを引いた値が、投影レンズ30の焦点距離Dfになるように、にワークW(ワークステージ40)を上下する。
しかしながら、われわれは、レーザ測長器を使用して投影レンズとワークの表面を測定するうちに、次のような問題が生じることを見出した。
レーザ測長器を、このような時間にわたって連続的に使用していると、レーザ測長器の変位センサが加熱し、測定値が(距離は変わっていないのに)徐々に変化していくことがわかった。
測定値に10μm程度の誤差が生じると、ワークの表面の位置が投影レンズの焦点位置に対して10μmずれることになり、場合によっては、ワーク表面の位置が投影レンズの焦点深度から外れ、所望の露光精度が得られないことがある。
即ち、上記のように、投影レンズに設けた距離測定用センサによりワークの表面までの距離を測定し、測定した距離が投影レンズの焦点距離になるようにワーク(ワークステージ)を上下する方法は、投影レンズとワーク表面までの距離を調整する方法として適切ではないということが分かった。
しかし、このような方法では、露光装置は、露光処理工程中に、距離測定用センサが基準点に移動して測定するという動作を行うことになり、露光処理全体にかかる時間が長くなる。
露光装置の製造段階で、露光実験を行い、投影レンズの焦点距離(Df)を求める。
投影レンズからワークステージの表面までの距離が上記焦点距離(Df)になるように、ワークステージの上下(Z)方向位置を調整し、その位置をワークステージの上下(Z)方向の原点位置(S0)として、装置の制御部に記憶する。
同じ距離測定用センサで、投影レンズからワーク表面までの距離(Lw)を測定する。
上記で得た投影レンズからワークステージ表面までの距離(Ls)から投影レンズからワーク表面までの距離(Lw)を引いてワークの厚さ(Wt)を求める。
ワークステージを、原点位置(S0)から、ワークの厚さ(Wt)だけ上下(Z)方向に移動する。
したがって、距離測定用センサ(レーザ測長器)の測定値に生じる誤差の影響を受けることなく、投影レンズからワークの表面までの距離を投影レンズの焦点距離に調整(設定)できる。
図1から図4は、図8に示した露光装置の露光部の拡大図である。これら図を用いて、本発明の、投影レンズからワーク表面までの距離を調整(設定)する第一の実施例の動作を説明する。
距離測定用センサSは、投影レンズ30の鏡筒、または鏡筒を支持するフレーム(架台)に取り付けられている。また、距離測定用センサSは市販のレーザ測長器(レーザ式変位センサ)を使用している。
図1(b):露光装置で露光処理を始めるにあたり、まず、投影レンズ30に設けた距離測定用センサ(レーザ測長器)Sにより、投影レンズ30からワークステージ40表面までの距離Lsを測定し、その値を制御部70に記憶する。
ワークステージ40が移動し、ワークWの露光する位置が距離測定用センサSの下に来る。
距離測定用センサSにより、投影レンズ30からワークW表面までの距離Lwを測定し、その値を制御部70に記憶する。
図2(d):制御部70は、投影レンズ30からワークステージ40表面までの距離Lsから投影レンズ30からワークW表面までの距離Lwを引き、その差であるワークWの厚さWtを求める。
制御部70は、ワークステージ駆動機構41によりワークステージ40を、ワークWの厚さWt分下降(移動)させる。制御部70は、下降(移動)後のワークステージ40の位置(S0+Wt)を記憶する。
露光装置は、マスクMとワークW位置合せを行った後、ワークW(ワークステージ40)の上下方向(Z)方向については、上記の位置(S0+Wt)を維持して露光を行う。
ワークWの露光処理が終われば、不図示の搬送装置により、ワークWがワークステージ40から搬出される。
図3(f):第2のワークWがワークステージ40上に載置される。距離測定用センサSで、投影レンズ30からワークW表面までの距離Lw2を測定し、その値を制御部70に記憶する。
塗布されるレジストの厚さはワークごとに微妙に異なることがある。そのため、第2のワークの厚さWt2は、先の(第1の)ワークの厚さWtと異なる場合がある。
露光装置は、マスクMとワークW位置合せを行った後、ワークW(ワークステージ40)の上下方向(Z)方向については、この位置を保持して露光を行う。
第2のワークWの露光処理が終われば、不図示の搬送装置により、第2のワークWがワークステージ40から搬出される。3枚目のワーク以降、上記の手順を繰り返す。
本実施例は、1枚のワークに複数の露光領域が形成されている場合である。
例えばレジストがソルダーレジストと呼ばれるものの場合、1枚のワークの面内で、例えばワークの中央付近と周辺部とでは±10μm〜±15μmの厚さのばらつきが生じることがある。このような場合、1つのワーク内であっても、露光領域ごとにワークの厚さを測定する。
また、露光処理を始めるにあたり、投影レンズ30に設けた距離測定用センサ(レーザ測長器)Sにより、投影レンズ30からワークステージ40表面までの距離Ls1を測定し、その値を制御部70に記憶する。
ワークステージ40が移動し、ワークに形成されている第1の露光領域101がセンサの下に来る。
距離測定用センサSにより、投影レンズ30から第1の露光領域101の表面までの距離Lw1を測定し、その値を制御部70に記憶する。なお、図5においては、ワークWは露光領域による厚さの違いを強調して示している。
現在のワークステージ40の位置S0は、投影レンズ30の焦点距離Dfであるので、ワークステージ40をS0の位置からワークの厚さWt1の距離だけ下降させれば、投影レンズ30から第1の露光領域の表面までの距離は、投影レンズ30の焦点距離Dfと等しくなる。
制御部70は、ワークステージ駆動機構41によりワークステージ40を、ワークの厚さWt1分下降(移動)させる。制御部はワークステージの位置(S0+Wt1)を記憶する。
図6(d):ワークWの第1の露光領域101の露光が終わると、ワークステージ40が移動し、距離測定用センサSは、ワークステージ40のワークW置かれていない部分で、再度投影レンズ30からワークステージ40表面までの距離Ls2を測定し、その値を制御部70に記憶する。
図7(e):Ls2測定後、ワークステージが移動し、ワークWの第2の露光領域が距離測定用センサSの下に来る。
図7(f):制御部70は、投影レンズ30からワークステージ40表面までの距離Ls2から投影レンズ30から第2の露光領域の表面までの距離Lw2を引き、第2の露光領域のワークの厚さWt2を計算する。
露光装置は、マスクMとワークWの第2の露光領域との位置合せを行った後、ワークW(ワークステージ40)の上下方向(Z)方向については、この位置を保持して第2の露光領域102の露光を行う。
第2の露光領域のワーク厚さWt2と第3の露光領域のワーク厚さWt3の差ΔWtを計算し、その差ΔWt分だけワークステージ40を上下方向に移動し、第3の露光領域の露光を行う。
11 ランプ
12 ミラー
20 マスクステージ
30 投影レンズ
40 ワークステージ
41 ワークステージ駆動機構
50 アライメント顕微鏡
70 制御部
M マスク
W ワーク
R レジスト
S 距離測定用センサ(レーザ測長器)
Claims (1)
- ワークステージに載置されたワークの表面から投影レンズまでの距離を測定し、投影レンズからワーク表面までの距離が投影レンズの焦点距離と一致するように調整する投影レンズとワーク間の距離調整方法において、
投影レンズの焦点位置をワークステージの上下方向の原点位置(S0)とする第1の工程と、
一つの距離測定用センサにより、前記投影レンズから前記ワークステージの表面までの距離(Ls)と、該投影レンズから該ワークステージに載置したワークの表面までの距離(Lw)とを測定する第2の工程と、
上記で測定した該投影レンズから該ワークステージの表面までの距離(Ls)から該投影レンズから該ワークステージに載置した前記ワークの表面までの距離(Lw)を減じて、該ワークの厚さ(Wt)を求める第3の工程と、
前記ワークステージの原点位置(S0)から、上記第2の工程で求めた前記ワークの厚さ(Wt)分だけ前記ワークステージを上下方向に移動させ、前記投影レンズから該ワークの表面までの距離を該投影レンズの焦点距離と一致させる第4の工程とを備えたことを特徴とする投影レンズとワーク間の距離調整方法。
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