JP2012089723A - Contact exposure method and device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of an error that displacement is not dissolved no matter how many times positioning is repeated and alignment is not converged in positioning of a mask and a work for contact exposure.SOLUTION: A mask M and a work W are brought into contact, positions of a mask alignment mark MAM and a work alignment mark WAM are detected, and a first alignment amount is obtained. Then, the mask M and the work W are separated, the mask M and the work W are positioned on the basis of the first alignment amount, the mask M and the work W are brought into contact, the positions of a mask mark MAM and a work mark WAM are detected and a second alignment amount is obtained. When the first and second alignment amounts match within a preset range, the second alignment amount is stored as an image shift amount, the mask M and the work W are separated again, the image shift amount is added to the second alignment amount to obtain an alignment amount, and the mask and the work are positioned.

Description

本発明は、マスクとワークを密着させてマスクに形成されているパターンをワーク上に転写するコンタクト露光方法および装置に関し、特に、コンタクト露光におけるマスクとワークの位置合せ方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a contact exposure method and apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto the work by bringing the mask and the work into close contact, and more particularly to a method and an apparatus for aligning a mask and a work in contact exposure.

半導体装置、液晶基板、マイクロマシン等のミクロサイズの加工が必要な様々な電気部品等の製造においては、ワーク上に各種電子的素子等を形成するため、パターンを形成したマスクを介した光をワーク上に照射して、ワーク上にマスクパターンを露光する工程が行われる。上記露光方式に中に、マスクとワークとを密着させてマスクパターンをワーク上に転写するコンタクト露光がある。   In the manufacture of various electrical components that require micro-size processing such as semiconductor devices, liquid crystal substrates, and micromachines, light is transmitted through a patterned mask to form various electronic elements on the workpiece. A process of exposing the mask pattern onto the workpiece is performed. Among the above exposure methods, there is contact exposure in which a mask and a work are brought into close contact with each other and a mask pattern is transferred onto the work.

図6は、コンタクト露光装置の構成例を示す図であり、同図は、装置の断面図である。
コンタクト露光装置は、露光光を出射する光照射部10、マスクMを保持するマスクステージ13、露光処理を行うワークWを保持するワークステージ14から構成される。また、装置の各動作を制御する制御部(不図示)を備える。
光照射部10は、露光光を含む光を放射するランプ11と、ランプ11から放射される光を反射するミラー12を備える。
マスクステージ13は、パターン(マスクパターン)MPが形成されたマスクMを真空吸着などで保持する。
ワークステージ14は、マスクパターンMPが転写されるワークWを保持する。ワークステージ14には、ワークステージ駆動機構15が取り付けられている。ワークステージ駆動機構15は、ワークステージ14を、X方向(例えば同図の左右方向)、Y方向(例えば同図において紙面に対して垂直方向)、Z方向(同図の上下方向)に移動させるとともに、ワークステージ14面に垂直な軸を中心として回転(この回転をθ方向移動という)させる。
また、マスクMとワークWには、両者の位置を合わせるために、マスク・アライメントマークMAMとワーク・アライメントマークWAMが形成されている。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a contact exposure apparatus, which is a cross-sectional view of the apparatus.
The contact exposure apparatus includes a light irradiation unit 10 that emits exposure light, a mask stage 13 that holds a mask M, and a work stage 14 that holds a workpiece W that performs exposure processing. In addition, a control unit (not shown) that controls each operation of the apparatus is provided.
The light irradiation unit 10 includes a lamp 11 that emits light including exposure light, and a mirror 12 that reflects light emitted from the lamp 11.
The mask stage 13 holds the mask M on which the pattern (mask pattern) MP is formed by vacuum suction or the like.
The work stage 14 holds the work W to which the mask pattern MP is transferred. A work stage drive mechanism 15 is attached to the work stage 14. The work stage drive mechanism 15 moves the work stage 14 in the X direction (for example, the left and right direction in the figure), the Y direction (for example, the direction perpendicular to the paper surface in the figure), and the Z direction (the vertical direction in the figure). At the same time, it is rotated about an axis perpendicular to the surface of the work stage 14 (this rotation is called movement in the θ direction).
Further, a mask alignment mark MAM and a work alignment mark WAM are formed on the mask M and the work W in order to align the positions of both.

図5のフローチャートと図6,図7を用いて、コンタクト露光装置によるワークの露光手順の概要を説明する。なお、図7(a)〜図7(c)においては、光照射部10やワークステージ駆動機構15を省略して示している。
(1)図6に示すように、不図示の搬送機構により、ワークWがワークステージ14上に置かれ保持される。なお、ワークの表面には露光光により反応するレジスト(不図示)が塗布されている。
(2)ワークステージ駆動機構15が動作し、ワークステージ14は、マスクMとワークWとが接触する位置まで上昇(Z方向移動)する(図5のステップS1)。
(3)マスクMと光照射部10との間に、図7(a)に示すアライメント顕微鏡16を挿入する(図5のステップS2)。
(4)アライメント顕微鏡16は、マスクMに形成されているマスク・アライメントマーク(以下、マスクマークともいう)MAMと、ワークWに形成されているワーク・アライメントマーク(以下、ワークマークともいう)WAMを同時に検出する(図5のステップS3)。
An outline of a procedure for exposing a workpiece by the contact exposure apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and FIGS. In FIGS. 7A to 7C, the light irradiation unit 10 and the work stage drive mechanism 15 are omitted.
(1) As shown in FIG. 6, the workpiece W is placed and held on the workpiece stage 14 by a transport mechanism (not shown). A resist (not shown) that reacts with exposure light is applied to the surface of the workpiece.
(2) The work stage drive mechanism 15 operates, and the work stage 14 moves up (moves in the Z direction) to a position where the mask M and the work W come into contact (step S1 in FIG. 5).
(3) The alignment microscope 16 shown in FIG. 7A is inserted between the mask M and the light irradiation unit 10 (step S2 in FIG. 5).
(4) The alignment microscope 16 includes a mask alignment mark (hereinafter also referred to as a mask mark) MAM formed on the mask M, and a work alignment mark (hereinafter also referred to as a work mark) WAM formed on the workpiece W. Are simultaneously detected (step S3 in FIG. 5).

(5)露光装置の制御部(不図示)は、検出したマスクマークMAMとワークマークWAMの位置情報に基づき、マスクMとワークWを位置合せするためのXYθ方向の移動量(以下アライメント量)dX,dY,dθを演算し記憶する(図5のステップS4)。ここで、図8に示すように、dXはX方向の移動量、dYはY方向の移動量、dθはθ回転方向の移動量を示す。
(6)ワークステージ駆動機構15が動作し、ワークステージ14が下降(Z方向移動)する。マスクMとワークWは離間する。マスクMとワークWが水平方向に相対的に移動して位置合せを行うアライメント・ギャップまで下降する(図5のステップS5)。アライメント・ギャップは、例えば100μmである。
(7)図7(a)に示すように、ワークステージ14がアライメント・ギャップにまで下降すると、上記で記憶したアライメント量(dX,dY,dθ)に基づき、マスクマークMAMとワークマークWAMが一致するように(または所定の位置関係になるように)、ワークステージ駆動機構15によりワークステージ14をXYθ方向に移動させ、マスクMとワークWの位置合わせ(アライメント)を行う(図5のステップS6)。
なお、マスクMとワークWの位置合せは、マスクステージ13を移動させて行っても良いし、ワークステージ14とマスクステージ13の両方を移動させて行うようにしても良い。
(5) A control unit (not shown) of the exposure apparatus moves in the XYθ direction for aligning the mask M and the workpiece W based on the detected positional information of the mask mark MAM and the workpiece mark WAM (hereinafter referred to as an alignment amount). dX 0 , dY 0 , dθ 0 are calculated and stored (step S 4 in FIG. 5). Here, as shown in FIG. 8, dX represents the amount of movement in the X direction, dY represents the amount of movement in the Y direction, and dθ represents the amount of movement in the θ rotation direction.
(6) The work stage drive mechanism 15 operates and the work stage 14 moves down (moves in the Z direction). The mask M and the workpiece W are separated from each other. The mask M and the workpiece W move relative to each other in the horizontal direction and descend to an alignment gap for alignment (step S5 in FIG. 5). The alignment gap is, for example, 100 μm.
(7) As shown in FIG. 7A, when the work stage 14 is lowered to the alignment gap, the mask mark MAM and the work mark are based on the alignment amounts (dX 0 , dY 0 , dθ 0 ) stored above. The work stage 14 is moved in the XYθ direction by the work stage drive mechanism 15 so that the WAM matches (or has a predetermined positional relationship), and alignment (alignment) of the mask M and the work W is performed (FIG. 5). Step S6).
The alignment of the mask M and the workpiece W may be performed by moving the mask stage 13 or may be performed by moving both the workpiece stage 14 and the mask stage 13.

(8)アライメント終了後、ワークステージ駆動機構15によりワークステージ14を上昇させて、マスクMとワークWを接触させる(図5のステップS7)。
(9)マスクMとワークWの位置関係がずれていないかどうかを確認するために、アライメント顕微鏡16により、再度マスクマークMAMとワークマークWAMの位置を検出する(図5のステップS8)。
(10)マスクMとワークWに位置ずれがある場合、図示しない制御部はマスクMとワークWの位置合わせをするためのアライメント量(dX,dY,dθ)を演算し記憶する(図5のステップS9)。
(11)制御部において、上記ステップS8で求めたアライメント量(dX,dY,dθ)と、あらかじめ制御部に設定しているアライメント許容値(許容されるマスクマークとワークマークのずれ量)とを比較する(図5のステップS10)。
(12)アライメント量(dX,dY,dθ)がアライメント許容値の範囲内であれば、アライメント顕微鏡16を退避し、図7(b)に示すように、マスクMとワークWを接触させた状態で、光照射部10から露光光を、マスクMを介してワークWに照射する。マスクパターンMPがワークWに転写される。
(8) After completion of alignment, the work stage drive mechanism 15 raises the work stage 14 to bring the mask M and the work W into contact (step S7 in FIG. 5).
(9) In order to confirm whether or not the positional relationship between the mask M and the workpiece W is shifted, the alignment microscope 16 detects the positions of the mask mark MAM and the workpiece mark WAM again (step S8 in FIG. 5).
(10) When there is a positional deviation between the mask M and the workpiece W, a control unit (not shown) calculates and stores alignment amounts (dX c , dY c , dθ c ) for aligning the mask M and the workpiece W ( Step S9 in FIG.
(11) In the control unit, the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) obtained in step S8 and an alignment allowable value set in the control unit in advance (allowable mask mark / work mark deviation amount) ) (Step S10 in FIG. 5).
(12) If the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is within the allowable alignment range, the alignment microscope 16 is retracted, and the mask M and the work W are brought into contact with each other as shown in FIG. In this state, the work W is irradiated with exposure light from the light irradiation unit 10 through the mask M. Mask pattern MP is transferred to workpiece W.

(13)図5のステップS10においてアライメント量(dX,dY,dθ)がアライメント許容値の範囲外であれば、再度図5のステップS5に戻り、ワークステージ14をアライメント・ギャップにまで下降し、マスクMとワークWを離間し、アライメント量(dX,dY,dθ)に基づいてマスクMとワークWの位置合せを行う。
(14)マスクMとワークWを接触させて検出したときのマスクマークMAMとワークマークWAMのずれ量、即ちアライメント量(dX,dY,dθ)が、アライメント許容値内になるまでこの作業を繰り返す。
(15)露光光の照射が終わると、ワークステージ駆動機構15が動作し、図7(c)に示すようにワークステージ14が下降する。不図示の搬送機構により、ワークWがワークステージ14から露光装置外に搬出される。
このようなコンタクト露光装置の例は、例えば特許文献1や特許文献2に示されている。
(13) If the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is outside the allowable alignment range in step S10 in FIG. 5, the process returns to step S5 in FIG. 5 again to bring the work stage 14 to the alignment gap. The mask M and the workpiece W are moved down, and the mask M and the workpiece W are aligned based on the alignment amounts (dX c , dY c , dθ c ).
(14) This amount of deviation between the mask mark MAM and the work mark WAM when detected by contacting the mask M and the work W, that is, the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is within the alignment allowable value. Repeat the work.
(15) When the exposure light irradiation ends, the work stage drive mechanism 15 operates, and the work stage 14 is lowered as shown in FIG. The workpiece W is carried out of the exposure apparatus from the workpiece stage 14 by a conveyance mechanism (not shown).
Examples of such a contact exposure apparatus are shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.

特開平4−27931号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-27931 特開平11−186124号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-186124

上記のようなコンタクト露光装置の位置合せにおいて、次のような現象が起きることがある。
図5のステップS4で求めたアライメント量に基づいて、マスクMとワークWを相対的に移動し位置合せを行い(ステップS6)、その後マスクMとワークWを接触し(ステップS7)、マスクマークMAMとワークマークWAMの位置を検出した時(ステップS8)、マスクマークMAMとワークマークWAMの位置が、ステップS4で求めたアライメント量とほとんど同じ量ずれることがある。
そして、再度マスクMとワークWを離間して位置合せを行っても、マスクMとワークWを接触させると、またマスクマークMAMとワークマークWAMの先ほどと同じアライメント量のずれが生じる。以降、何度上記のマスクMとワークWの位置合の手順を繰り返しても、マスクMとワークWを接触させると同じ量で同じ方向の位置ずれが生じ、位置合せ動作が終わらないということがある。
In the alignment of the contact exposure apparatus as described above, the following phenomenon may occur.
Based on the alignment amount obtained in step S4 in FIG. 5, the mask M and the workpiece W are relatively moved and aligned (step S6), and then the mask M and the workpiece W are contacted (step S7). When the positions of the MAM and the work mark WAM are detected (step S8), the positions of the mask mark MAM and the work mark WAM may be shifted by almost the same amount as the alignment amount obtained in step S4.
Even if the mask M and the workpiece W are separated and aligned again, when the mask M and the workpiece W are brought into contact with each other, the same shift of the alignment amount as that before the mask mark MAM and the workpiece mark WAM occurs. Thereafter, no matter how many times the above-described procedure for aligning the mask M and the workpiece W is repeated, if the mask M and the workpiece W are brought into contact with each other, the same amount of displacement occurs in the same direction, and the alignment operation does not end. is there.

これは、ワークステージ14のZ方向の真直度の問題、すなわち、ワークステージ14がある方向に傾いて(斜めに)上下動することにより生ずる位置ずれの問題、ではないと考えられる。なぜなら、このような現象はワークが異なっても生じるが、そのずれ量とずれの方向は、ワークにより異なるからである。
このような現象が生じる原因は不明である。このような問題は、特定の装置だけで発生する問題ではないということと、マスクとワークを接触させないプロキシミティ露光の場合には生じないということはわかっている。
即ち、コンタクト露光装置においては、上記のような問題が発生すると、マスクとワークの位置合せにおいて、マスクとワークの位置合せ→マスクとワークの接触→位置ずれ→ワークの下降→マスクとワークの位置合せ→マスクとワークの接触→位置ずれ→ワークの下降→・・・という無限ループに入ってしまう。
This is considered not to be a problem of straightness of the work stage 14 in the Z direction, that is, a problem of misalignment caused by moving the work stage 14 in a certain direction (obliquely). This is because such a phenomenon occurs even when the workpieces are different, but the amount of deviation and the direction of deviation differ depending on the workpiece.
The cause of this phenomenon is unknown. It is known that such a problem does not occur only with a specific apparatus, and does not occur in the case of proximity exposure in which the mask and the workpiece are not in contact with each other.
That is, in the contact exposure apparatus, when the above problem occurs, in the mask and workpiece alignment, the mask and workpiece alignment → the mask and workpiece contact → the positional deviation → the workpiece lowering → the mask and workpiece position. It enters an infinite loop of alignment → contact between mask and workpiece → position shift → workpiece lowering →.

なお、実際には、位置合せ動作には回数の上限を設けておき、上記のようなループに入り、上記上限の回数に達すると、「アライメントが収束しない」というエラーを発生して装置が停止する。
以下、上記のように、マスクとワークを接触させると、マスクマークとワークマークの位置が、常に同じ方向に同じ量ずれる現象のことを「コンタクト時に生ずる位置ずれ」または「イメージシフト」と呼び、このずれ量を「コンタクト時に生ずる位置ずれ量」または、「イメージシフト量」と呼ぶ。
以上のように、従来においては、マスクとワークの位置合わせ時に、位置合わせを繰り返し行っても、位置ずれが解消せず、アライメントが収束しないということがあった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するものであって、マスクとワークを接触させて露光を行うコンタクト露光のマスクとワークの位置合せにおいて、上記のように、何度位置合わせを繰り返しても位置ずれが解消せず、アライメントが収束しないというエラーの発生を防ぐことを目的とする。
Actually, an upper limit of the number of times is set for the alignment operation, and when the above number of times is reached, an error “alignment does not converge” is generated and the apparatus stops. To do.
Hereinafter, as described above, when the mask and the workpiece are brought into contact with each other, the phenomenon that the position of the mask mark and the workpiece mark is always shifted by the same amount in the same direction is referred to as “positional displacement that occurs at the time of contact” or “image shift”. This amount of displacement is referred to as “a positional displacement amount that occurs during contact” or “image shift amount”.
As described above, in the prior art, even when the alignment between the mask and the workpiece is repeated, the positional deviation is not eliminated and the alignment does not converge.
The present invention solves the above-described problems of the prior art, and in the alignment of the mask and the workpiece in contact exposure in which exposure is performed by bringing the mask into contact with the workpiece, as described above, the alignment is repeated many times. Another object of the present invention is to prevent the occurrence of an error that the misalignment is not resolved and the alignment does not converge.

マスクとワークの位置合せにおいて、上記のような無限ループに入るのは、図3(a)に示すように、コンタクト時に生ずる位置ずれ量(イメージシフト量)と、マスクとワークの位置合せの移動量(アライメント量)が同じで、移動方向が反対になるためであると考えられる。
図3(a)は、(i)位置合せ(アライメント)、(ii)ワークの上昇(マスクとワーク接触)、(iii)ワークの下降(アライメント・ギャップへの移動)において、ワークマークが見かけ上どのように移動するのかを矢印で模式的に示したものである。横軸はXあるいはY方向(XYはワークステージ面に平行な平面上の直交する2方向)の位置、縦軸はZ方向(ワークステージ面に垂直な方向)の位置を示し、L1はマスクの下側の面の位置、L2はマスクとワークがアライメント・ギャップだけ離れているときのワーク面の位置を示す。
In the alignment of the mask and the workpiece, the infinite loop as described above enters the position shift amount (image shift amount) generated at the time of contact and the movement of the mask and workpiece alignment as shown in FIG. This is because the amount (alignment amount) is the same and the moving direction is opposite.
FIG. 3 (a) shows (i) alignment (alignment), (ii) workpiece ascending (mask and workpiece contact), and (iii) workpiece descending (moving to alignment gap). The movement is schematically shown by arrows. The horizontal axis indicates the position in the X or Y direction (XY is two orthogonal directions on a plane parallel to the work stage surface), the vertical axis indicates the position in the Z direction (direction perpendicular to the work stage surface), and L1 indicates the mask. The position of the lower surface, L2, indicates the position of the work surface when the mask and the work are separated by the alignment gap.

(i)位置合せ(アライメント)において、ワークマークの位置が目標位置Aからアライメント量Daだけずれているとして、ワークマークをBの位置から図中左にアライメント量Daだけ移動させる。これにより、マスクマークとワークマークの位置は一致する。
(ii)マスクとワークを接触(コンタクト)させるために、ワークはL1の位置まで上昇する。本来であれば、ワークマークは点線矢印で示すように垂直に上昇して目標位置A´(マスクマークと一致する位置)に移動するはずである。しかし、コンタクト時に生ずる位置ずれ(イメージシフト)の発生により、ワークマークは図中右のイメージシフト量Diずれて、イメージシフトの位置B´に移動する。これによりマスクマークとワークマークは位置ずれが生じる。
(iii)位置合せをやり直すためにワークがアライメント・ギャップの位置L2にまで下降する。この時ワークマークは垂直に下降する。再度マスクとワークの位置合せを行う。この時、イメージシフトとアライメントの移動量が同じで移動方向が反対なので、ワークマークは太矢印で示す移動を繰り返す。そのためマスクとワークの位置合せは何度行っても収束しない。
(I) In alignment (alignment), assuming that the position of the work mark is deviated from the target position A by the alignment amount Da, the work mark is moved from the position B to the left in the drawing by the alignment amount Da. Thereby, the positions of the mask mark and the work mark coincide.
(Ii) To bring the mask into contact with the workpiece, the workpiece is raised to the position L1. Originally, the work mark should rise vertically as indicated by the dotted arrow and move to the target position A ′ (position matching the mask mark). However, due to the occurrence of a positional shift (image shift) that occurs at the time of contact, the work mark shifts to the image shift position B ′ by shifting the image shift amount Di on the right side of the drawing. As a result, the mask mark and the work mark are displaced.
(Iii) The workpiece is lowered to the alignment gap position L2 in order to perform alignment again. At this time, the work mark descends vertically. Align the mask and workpiece again. At this time, since the movement amounts of the image shift and the alignment are the same and the movement directions are opposite, the work mark repeats the movement indicated by the thick arrow. Therefore, the alignment of the mask and the workpiece does not converge no matter how many times.

そこで、本発明においては、一つのワークにおいては、イメージシフト量(移動方向と移動量)に変化がないと仮定して、マスクとワークの位置合せを、イメージシフト量を加味して行う。図3(b)に模式的に示す。
(i)位置合せ(アライメント1回目)において、ワークマークは位置Bから図中左に移動し位置Aに行く。マスクマークとワークマークは一致する。
(ii)マスクとワークを接触させるためにワークは上昇する。イメージシフトにより、ワークマークは目標位置A´から図中右にずれたイメージシフト位置B´に移動する。この時の位置ずれ量(即ちイメージシフト量Di)を記憶する。
(iii)位置合せをやり直すためにワークがアライメント・ギャップの位置L2にまで下降する。ワークマークは垂直に下降し、Bの位置に行く。
(iv)再度マスクとワークの位置合せを行う。この時、マスクマークとワークマークの位置合せ量Da(アライメント量)に、イメージシフト量Diと方向を加え、図中左方向のCの位置まで移動させ、目標位置A´からずらして位置合せを行う。
(v)マスクとワークを接触させるためにワークは再度上昇する。この時イメージシフトによりワークマークは図中右方向に移動するが、発生するイメージシフト量を加えて位置合せしているので、ワークマークはマスクマークと一致する位置A´に移動する。したがって、マスクとワークが接触した時、マスクマークとワークマークは一致する。
Therefore, in the present invention, assuming that there is no change in the image shift amount (moving direction and moving amount) in one work, the mask and the work are aligned in consideration of the image shift amount. This is schematically shown in FIG.
(I) In alignment (first alignment), the work mark moves from position B to the left in the figure and goes to position A. Mask mark and work mark match.
(Ii) The work is raised to bring the mask into contact with the work. By the image shift, the work mark moves from the target position A ′ to the image shift position B ′ shifted to the right in the drawing. The amount of misalignment (namely, image shift amount Di) at this time is stored.
(Iii) The workpiece is lowered to the alignment gap position L2 in order to perform alignment again. The work mark descends vertically and goes to position B.
(Iv) The mask and workpiece are aligned again. At this time, the image shift amount Di and the direction are added to the alignment amount Da (alignment amount) of the mask mark and the work mark, the position is moved to the position C in the left direction in the figure, and shifted from the target position A ′ for alignment. Do.
(V) The work is raised again to bring the mask into contact with the work. At this time, the work mark moves in the right direction in the figure due to the image shift, but the work mark moves to a position A ′ that coincides with the mask mark because it is aligned by adding the generated image shift amount. Therefore, when the mask and the work come into contact, the mask mark and the work mark coincide.

以上に基づき、本発明においては次のようにして前記課題を解決する。
(1)マスクとワークの位置合せ後、マスクとワークを接触させ、マスクを介してワークに露光光を照射して露光を行うコンタクト露光方法において、以下のようにしてマスクとワークの位置合わせを行う。
(イ)第1の工程:マスクとワークを接触させて、マスクに形成されたマスク・アライメントマークとワークに形成されたワーク・アライメントマークの位置を検出し、アライメント量を求めて記憶する。
(ロ)第2の工程:上記マスクと上記ワークを離間し、上記アライメント量に基づいて上記マスクと上記ワークを相対的に平行方向に移動し、上記マスクと上記ワークの位置合わせを行う。
(ハ)第3の工程:再度上記マスクと上記ワークを接近させ接触させて、上記マスク・アライメントマークと上記ワーク・アライメントマークの位置を検出し、アライメント量を求めて記憶する。
(ニ)第4の工程:上記第3の工程で検出したアライメント量が、上記第1の工程において記憶したアライメント量と、あらかじめ設定した範囲内で一致する場合は、上記第3の工程で検出したアライメント量を、コンタクト時に生ずる位置ずれ量(イメージシフト量)として記憶し、再度上記マスクと上記ワークを離間し上記マスクと上記ワークの位置合せを行う際に、上記第3の工程において検出したアライメント量に上記コンタクト時に生ずる位置ずれ量を加えて上記マスクと上記ワークを相対的に移動させる。
(2)露光光を出射する光照射部と、マスクを保持するマスクステージと、ワークを保持するワークステージと、上記マスクに形成されているマスク・アライメントマーク及び上記ワークに形成されているワーク・アライメントマークを検出するアライメント顕微鏡と、マスクとワークの位置合わせ動作を制御する制御部とを備え、
上記マスクとワークの位置合せを行い、位置合わせ動作完了後、マスクとワークを接触させた状態で、上記マスクを介して上記光照射部からワークに露光光を照射して露光を行うコンタクト露光装置において、上記制御部に、上記アライメント顕微鏡により検出したマスク・アライメントマークとワーク・アライメントマークの位置情報に基づきマスクとワークの位置合せを行う位置合わせ手段と、コンタクト時に生ずる位置ずれを解消する位置ずれ解消手段と、アライメント許容値である第1の設定値と、コンタクト時に生ずるずれ量であるかを判定するための第2の設定値とを記憶した記憶部を設ける。
上記位置合わせ手段は、マスクとワークを接触させて、マスクに形成されたマスク・アライメントマークとワークに形成されたワーク・アライメントマークの位置を検出し、第1のアライメント量を求めて上記記憶部に記憶し、上記マスクと上記ワークを離間させて、上記第1のアライメント量に基づいて上記マスクと上記ワークを相対的に平行方向に移動させて上記マスクと上記ワークの位置合わせを行い、再度上記マスクと上記ワークを接近させ接触させて、上記マスク・アライメントマークと上記ワーク・アライメントマークの位置を検出し、第2のアライメント量を求め、第2のアライメント量が、上記記憶部に予め記憶された第1の設定値以内の場合には、位置合わせ動作を完了する。
また、上記位置ずれ解消手段は、上記位置合わせ手段により位置合わせを行った際に、上記第2のアライメント量が上記第1の設定値より大きいとき、上記第2のアライメント量と、上記記憶部に記憶された上記第1アライメント量とを比較し、その差が上記第2の設定値より小さいとき、第2のアライメント量を、コンタクト時に生ずる位置ずれ量(イメージシフト量)として前記記憶手段に記憶し、上記第2のアライメント量に上記記憶手段に記憶されたコンタクト時に生ずる位置ずれ量を加算して第3のアライメント量を求める。
前記位置合わせ手段は、上記位置ずれ解消手段により求めた上記第3のアライメント量を上記第1のアライメント量として、位置合わせ動作を行う。
Based on the above, the present invention solves the above problem as follows.
(1) In a contact exposure method in which exposure is performed by irradiating a workpiece with exposure light through the mask after the mask and workpiece are aligned, the mask and workpiece are aligned as follows. Do.
(A) First step: A mask and a work are brought into contact with each other, the positions of the mask alignment mark formed on the mask and the work alignment mark formed on the work are detected, and the alignment amount is obtained and stored.
(B) Second step: The mask and the workpiece are separated from each other, the mask and the workpiece are moved in a relatively parallel direction based on the alignment amount, and the mask and the workpiece are aligned.
(C) Third step: The mask and the workpiece are brought close to each other and brought into contact with each other, the positions of the mask alignment mark and the workpiece alignment mark are detected, and the alignment amount is obtained and stored.
(D) Fourth step: If the alignment amount detected in the third step matches the alignment amount stored in the first step within a preset range, it is detected in the third step. The detected alignment amount is stored as a positional deviation amount (image shift amount) generated at the time of contact, and is detected in the third step when the mask and the workpiece are separated again and the mask and the workpiece are aligned. The mask and the work are moved relative to each other by adding the amount of misalignment that occurs during the contact to the alignment amount.
(2) a light irradiation unit for emitting exposure light, a mask stage for holding a mask, a work stage for holding a workpiece, a mask alignment mark formed on the mask, and a workpiece formed on the workpiece. An alignment microscope for detecting alignment marks, and a control unit for controlling the alignment operation of the mask and the workpiece,
Contact exposure apparatus that aligns the mask and the workpiece, and performs exposure by irradiating the workpiece with exposure light from the light irradiation unit via the mask in a state where the mask and the workpiece are in contact with each other after the alignment operation is completed. In the above control unit, the control unit aligns the mask and the workpiece based on the positional information of the mask and alignment mark detected by the alignment microscope, and the positional deviation that eliminates the positional deviation that occurs at the time of contact. There is provided a storage unit that stores a canceling means, a first set value that is an alignment allowable value, and a second set value for determining whether or not the displacement amount is generated during contact.
The alignment means detects the position of the mask alignment mark formed on the mask and the workpiece alignment mark formed on the work by bringing the mask into contact with the work, and obtains a first alignment amount to obtain the storage unit The mask and the workpiece are separated from each other, the mask and the workpiece are moved in a relative parallel direction based on the first alignment amount, and the mask and the workpiece are aligned again. The position of the mask alignment mark and the workpiece alignment mark is detected by bringing the mask and the workpiece into contact with each other, a second alignment amount is obtained, and the second alignment amount is stored in the storage unit in advance. If it is within the first set value, the alignment operation is completed.
In addition, when the second alignment amount is larger than the first set value when the alignment is performed by the alignment unit, the misalignment canceling unit is configured to store the second alignment amount and the storage unit. When the difference is smaller than the second set value, the second alignment amount is stored in the storage means as a positional deviation amount (image shift amount) generated at the time of contact. The third alignment amount is obtained by adding the positional deviation amount generated at the time of contact stored in the storage means to the second alignment amount.
The positioning means performs a positioning operation using the third alignment amount obtained by the misalignment eliminating means as the first alignment amount.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)マスクとワークの位置合わせに際し、コンタクト時に生ずる位置ずれ(イメージシフト)が発生したとき、アライメント量に上記コンタクト時に生ずる位置ずれ量(イメージシフト量)を加えて位置合せを行なうので、マスクとワークの位置を所望の位置関係にする(例えば一致させる)ことができる。
(2)コンタクト時に生ずる位置ずれ(イメージシフト)が発生しても、マスクとワークの位置合わせが収束せず同じ動作を繰り返す(無限のループに入る)のを防ぐことができ、迅速な位置合わせが可能となる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) When a misalignment (image shift) that occurs during contact occurs when aligning the mask and workpiece, the alignment is performed by adding the misalignment amount (image shift amount) that occurs during contact to the alignment amount. And the position of the workpiece can be in a desired positional relationship (for example, matched).
(2) Even if misalignment (image shift) occurs at the time of contact, the alignment of the mask and workpiece does not converge and the same operation can be prevented (entering an infinite loop), and the alignment can be performed quickly. Is possible.

本発明の実施例のコンタクト露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the contact exposure apparatus of the Example of this invention. 本発明の実施例の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the Example of this invention. イメージシフト発生時の位置合わせを説明する図である。It is a figure explaining the alignment at the time of image shift generation | occurrence | production. 従来例と本発明におけるイメージシフトが発生した場合のアライメント動作の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of alignment operation when the image shift in a prior art example and this invention generate | occur | produces. コンタクト露光装置における位置合わせの動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the alignment in a contact exposure apparatus. コンタクト露光装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a contact exposure apparatus. 図6のコンタクト露光装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the contact exposure apparatus of FIG. dX,dY,dθを説明する図である。It is a figure explaining dX, dY, dθ.

図1は本発明の実施例のコンタクト露光装置の構成を示す図であり、同図は、装置の断面図である。
同図において、前記図7に示したものと同じものには同じ符号が付されており、本実施例のコンタクト露光装置は、露光光を出射する光照射部10、マスクMを保持するマスクステージ13、露光処理を行うワークWを保持するワークステージ14から構成される。
光照射部10は、露光光を含む光を放射するランプ11と、ランプ11から放射される光を反射するミラー12を備える。マスクステージ13は、パターン(マスクパターン)MPが形成されたマスクMを真空吸着などで保持する。
ワークステージ14は、マスクパターンMPが転写されるワークWを保持する。ワークステージ14には、ワークステージ駆動機構15が取り付けられている。ワークステージ駆動機構15は、ワークステージ14を、X方向(例えば同図の左右方向)、Y方向(例えば同図において紙面に対して垂直方向)、Z方向(同図の上下方向)に移動させるとともに、ワークステージ14面に垂直な軸を中心として回転(この回転をθ方向移動という)させる。
また、マスクMとワークWには、両者の位置を合わせるために、マスクマークMAMとワークマークWAMが形成されている。
FIG. 1 is a view showing a configuration of a contact exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view of the apparatus.
In the figure, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the contact exposure apparatus of this embodiment includes a light irradiation unit 10 that emits exposure light and a mask stage that holds a mask M. 13. It is comprised from the work stage 14 holding the workpiece | work W which performs an exposure process.
The light irradiation unit 10 includes a lamp 11 that emits light including exposure light, and a mirror 12 that reflects light emitted from the lamp 11. The mask stage 13 holds the mask M on which the pattern (mask pattern) MP is formed by vacuum suction or the like.
The work stage 14 holds the work W to which the mask pattern MP is transferred. A work stage drive mechanism 15 is attached to the work stage 14. The work stage drive mechanism 15 moves the work stage 14 in the X direction (for example, the left and right direction in the figure), the Y direction (for example, the direction perpendicular to the paper surface in the figure), and the Z direction (the vertical direction in the figure). At the same time, it is rotated about an axis perpendicular to the surface of the work stage 14 (this rotation is called movement in the θ direction).
Further, a mask mark MAM and a work mark WAM are formed on the mask M and the work W in order to align the positions of both.

アライメント顕微鏡16は、同図の位置に挿入あるいは退避することが可能であり、マスクMとワークWの位置合わせ時には、同図の位置に挿入され、アライメント顕微鏡によりマスクマークMAM、ワークマークWAMを検出し、マスクとワークの位置合わせを行う。また、位置合せ後、アライメント顕微鏡16は、ワークW上から退避する。
制御部20は、画像処理部31と動作制御部22と、アライメントマークの位置座標、各種設定値等を記憶する記憶部23から構成される。
制御部20の動作制御部22は、光照射部10、ワークステージ駆動機構15等を制御して、露光装置全体の動作を制御するとともに、前記したようにマスクMとワークWの位置合わせを行う。
上記アライメント顕微鏡16で受像した画像は、上記画像処理部21に送られ、画像処理されて位置座標に変換され、記憶部23に記憶される。
The alignment microscope 16 can be inserted into or retracted from the position shown in the figure. When the mask M and the workpiece W are aligned, the alignment microscope 16 is inserted at the position shown in the figure, and the mask mark MAM and the work mark WAM are detected by the alignment microscope. Then, align the mask and workpiece. After alignment, the alignment microscope 16 is retracted from the work W.
The control unit 20 includes an image processing unit 31, an operation control unit 22, and a storage unit 23 that stores position coordinates of alignment marks, various setting values, and the like.
The operation control unit 22 of the control unit 20 controls the operation of the entire exposure apparatus by controlling the light irradiation unit 10, the work stage drive mechanism 15 and the like, and aligns the mask M and the work W as described above. .
The image received by the alignment microscope 16 is sent to the image processing unit 21, subjected to image processing, converted into position coordinates, and stored in the storage unit 23.

動作制御部22は、マスクMとワークWに位置合わせを行うため、位置合わせ手段22aを備える。位置合わせ手段20aは、アライメント顕微鏡により検出されたマスクマークMAMとワークマークWAMの位置から、アライメント量を求めて記憶部23に記憶し、ワークステージ駆動機構15を駆動して、上記マスクMと上記ワークWを離間させて、上記アライメント量に基づいて、マスクMとワークWを平行方向に移動させてマスクMとワークWの位置合わせを行う。
なお、図1では、ワークWを移動させて位置合わせを行う場合を示したが、マスクステージ13を駆動する駆動機構を設け、マスクステージ13を移動させて、位置合わせを行ってもよい。
さらに、動作制御部22は位置ずれ解消手段22bを備える。位置ずれ解消手段22bは、前記したように、イメージシフトにより、位置合わせを繰り返し行っても位置ずれが解消しない場合に、この位置ずれ量をイメージシフト量として記憶手段23に記憶し、このイメージシフト量により、位置ずれを解消するアライメント量を求める。上記位置合わせ手段22aは、イメージシフトにより位置合わせを繰り返し行っても位置ずれが解消しない場合に、上記位置ずれ解消手段22bにより求めたアライメント量に基づき、位置合わせを行う。
The operation control unit 22 includes an alignment unit 22a for aligning the mask M and the workpiece W. The alignment means 20a obtains the alignment amount from the positions of the mask mark MAM and the work mark WAM detected by the alignment microscope, stores them in the storage unit 23, drives the work stage drive mechanism 15, and drives the mask M and the above The workpiece W is separated and the mask M and the workpiece W are moved in the parallel direction based on the alignment amount to align the mask M and the workpiece W.
Although FIG. 1 shows the case where alignment is performed by moving the workpiece W, a driving mechanism that drives the mask stage 13 may be provided, and alignment may be performed by moving the mask stage 13.
Further, the operation control unit 22 is provided with a positional deviation elimination means 22b. As described above, when the positional deviation is not eliminated even after repeated alignment by the image shift, the positional deviation eliminating unit 22b stores the positional deviation amount as an image shift amount in the storage unit 23, and this image shift. The amount of alignment that eliminates misalignment is determined by the amount. The positioning means 22a performs positioning based on the alignment amount obtained by the positional deviation eliminating means 22b when the positional deviation is not eliminated even if the positioning is repeated by image shift.

次に本実施例の動作について説明する。
図2に本発明の実施例の動作フローを示す。同図(a)は動作制御部22の位置合わせ手段22aにより実行される位置合わせ処理フローを示し、同図(b)は動作制御部22の位置ずれ解消手段22bにより実行される位置ずれ解消処理フローを示す。
以下、図2により、本実施例について説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 2 shows an operation flow of the embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a flow of alignment processing executed by the alignment means 22a of the operation control unit 22, and FIG. 5B shows position deviation cancellation processing executed by the position deviation cancellation means 22b of the operation control unit 22. The flow is shown.
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG.

図2(a)において、図2(a)のステップS10までは、前記背景技術で説明した動作と基本的には同じであり、簡単に説明する。
(1)図1に示すように、ワークWがワークステージ14上に置かれ保持される。ワークステージ駆動機構15が動作し、ワークステージ14は、マスクMとワークWとが接触する位置まで上昇(Z方向移動)する(図2のステップS1)。
(2)マスクMと光照射部10との間に、アライメント顕微鏡16を挿入する(図2のステップS2)。
(3)アライメント顕微鏡16により、マスクMに形成されているマスクマークMAMと、ワークWに形成されているワークマークWAMを同時に検出する(図2のステップS3)。
In FIG. 2A, the operation up to step S10 in FIG. 2A is basically the same as the operation described in the background art, and will be described briefly.
(1) As shown in FIG. 1, the workpiece W is placed and held on the workpiece stage 14. The work stage drive mechanism 15 operates, and the work stage 14 moves up (moves in the Z direction) to a position where the mask M and the work W come into contact (step S1 in FIG. 2).
(2) The alignment microscope 16 is inserted between the mask M and the light irradiation unit 10 (step S2 in FIG. 2).
(3) The alignment microscope 16 simultaneously detects the mask mark MAM formed on the mask M and the work mark WAM formed on the workpiece W (step S3 in FIG. 2).

(4)マスクマークMAM像とワークマークWAM像は制御部20の画像処理部21に送られる。画像処理部21はマスクマークMAM、ワークマークWAMをそれぞれ位置座標に変換し、記憶部23に記憶する。
制御部20の動作制御部22は、検出したマスクマークMAMの位置座標(Xm,Ym)とワークマークWAMの位置情報(Xw,Yw)の差に基づき、マスクMとワークWを位置合せするためのXYθ方向の移動量(以下第1のアライメント量)dX,dY,dθを演算する。この第1のアライメント量は、記憶部23に記憶される(図2のステップS4)。なお、前記図8に示したように、dXはワークステージ14のX方向の移動量、dYはY方向の移動量、dθはθ回転方向の移動量を示す。
(5)動作制御部22はワークステージ駆動機構15を駆動し、ワークステージ14を下降(Z方向移動)させる。マスクMとワークWは離間する。すなわち、マスクMとワークWが水平方向に相対的に移動して位置合せを行うためのアライメント・ギャップまで下降する(図2のステップS5)。アライメント・ギャップは、前述したように例えば100μmである。
(4) The mask mark MAM image and the work mark WAM image are sent to the image processing unit 21 of the control unit 20. The image processing unit 21 converts the mask mark MAM and the work mark WAM into position coordinates and stores them in the storage unit 23.
The operation control unit 22 of the control unit 20 aligns the mask M and the work W based on the difference between the detected position coordinates (Xm, Ym) of the mask mark MAM and the position information (Xw, Yw) of the work mark WAM. Are moved in the XYθ directions (hereinafter referred to as first alignment amounts) dX 0 , dY 0 , dθ 0 . The first alignment amount is stored in the storage unit 23 (step S4 in FIG. 2). As shown in FIG. 8, dX represents the amount of movement of the work stage 14 in the X direction, dY represents the amount of movement in the Y direction, and dθ represents the amount of movement in the θ rotation direction.
(5) The operation control unit 22 drives the work stage drive mechanism 15 and lowers the work stage 14 (moves in the Z direction). The mask M and the workpiece W are separated from each other. That is, the mask M and the workpiece W move relative to each other in the horizontal direction and descend to an alignment gap for alignment (step S5 in FIG. 2). As described above, the alignment gap is, for example, 100 μm.

(6)前記図7(a)に示したように、ワークステージ14がアライメント・ギャップにまで下降すると、動作制御部22は、記憶部23に記憶したアライメント量(dX,dY,dθ)に基づき、マスクマークMAMとワークマークWAMが一致するように(または所定の位置関係になるように)、ワークステージ駆動機構15によりワークステージ14をXYθ方向に移動させ、マスクMとワークWの位置合わせ(アライメント)を行う(図2のステップS6)。
(7)アライメント終了後、動作制御部22は、ワークステージ駆動機構15によりワークステージ14を上昇させて、マスクMとワークWを接触させる(図2のステップS7)。
(8)マスクMとワークWの位置関係がずれていないかどうかを確認するために、アライメント顕微鏡16により、再度マスクマークMAMとワークマークWAMの位置を検出する(図5のステップS8)。このマスクマークMAM像とワークマークWAM像は制御部20の画像処理部21に送られ位置座標に変換され、記憶部23に記憶される。
(9)動作制御部22は、検出したマスクマークMAMの位置座標(Xm,Ym)とワークマークWAMの位置情報(Xw,Yw)の差に基づき、マスクMとワークWを位置合せするためのXYθ方向の移動量(以下第2のアライメント量)dX,dY,dθを演算する。この第2のアライメント量は、記憶部23に記憶される(図2のステップS9)。
(6) As shown in FIG. 7A, when the work stage 14 is lowered to the alignment gap, the operation control unit 22 performs alignment amounts (dX 0 , dY 0 , dθ 0) stored in the storage unit 23. ), The work stage drive mechanism 15 moves the work stage 14 in the XYθ direction so that the mask mark MAM and the work mark WAM match (or have a predetermined positional relationship). Alignment (alignment) is performed (step S6 in FIG. 2).
(7) After completing the alignment, the operation control unit 22 raises the work stage 14 by the work stage drive mechanism 15 to bring the mask M and the work W into contact (step S7 in FIG. 2).
(8) In order to confirm whether or not the positional relationship between the mask M and the workpiece W is shifted, the alignment microscope 16 detects the positions of the mask mark MAM and the workpiece mark WAM again (step S8 in FIG. 5). The mask mark MAM image and the work mark WAM image are sent to the image processing unit 21 of the control unit 20, converted into position coordinates, and stored in the storage unit 23.
(9) The operation control unit 22 aligns the mask M and the workpiece W based on the difference between the detected position coordinates (Xm, Ym) of the mask mark MAM and the position information (Xw, Yw) of the workpiece mark WAM. The amount of movement in the XYθ direction (hereinafter the second alignment amount) dX c , dY c , dθ c is calculated. The second alignment amount is stored in the storage unit 23 (step S9 in FIG. 2).

(10)動作制御部22は、上記記憶部23に記憶された第2のアライメント量dX,dY,dθと、予め記憶部23に記憶されているアライメント許容値(許容されるマスクマークとワークマークのずれ量、例えば±1μm)である第1の設定値と比較する(図2のステップS10)。
(11)上記第2のアライメント量(dX,dY,dθ)がアライメント許容値の範囲内であれば、動作制御部22は、アライメント顕微鏡16を退避させ、前記図7(b)に示したように、マスクMとワークWを接触させた状態で、光照射部10から露光光を、マスクMを介してワークWに照射する。マスクパターンMPがワークWに転写される。
(10) The operation control unit 22 includes the second alignment amounts dX c , dY c , dθ c stored in the storage unit 23, and an alignment allowable value (allowable mask mark stored in the storage unit 23 in advance). And a first set value which is a deviation amount of the work mark (for example, ± 1 μm) (step S10 in FIG. 2).
(11) If the second alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is within the alignment allowable value range, the operation control unit 22 retracts the alignment microscope 16, and FIG. As shown, exposure light is irradiated from the light irradiation unit 10 to the workpiece W through the mask M while the mask M and the workpiece W are in contact with each other. Mask pattern MP is transferred to workpiece W.

(12)ステップS10において第2のアライメント量(dX,dY,dθ)が第1の設定値に設定されるアライメント許容値の範囲外の場合、ステップS11において、動作制御部22は、前記ステップS4で求め記憶部23に記憶された第1のアライメント量(dX,dY,dθ)とステップS9で求め記憶部23に記憶された第2のアライメント量(dX,dY,dθ)とを比較する。
(13)両者の差が、あらかじめ設定され記憶部23に記憶された第2の設定値の範囲内でない場合には、第2のアライメント量(dX,dY,dθ)がアライメント許容値の範囲外となった理由は、イメージシフトによるものではなく、別の原因によるものであると判定し、ステップS12で、記憶部23に繰り返し回数Nを記録する。そして、ステップS13で繰り返し回数Nが、記憶部23に予め設定された繰り返し回数の上限値Nmaxを超えたか否かを判定し、N<Nmaxであれば、再度図2のステップS5に戻る。
そして、前記したようにマスクMとワークWを離間させ、ステップS9で求めたアライメント量(dX,dY,dθ)に基づき、ステップS6において、マスクとワークの位置合せを行い、マスクMとワークWを接触させて検出したときのマスクマークMAMとワークマークWAMのずれ量、即ちアライメント量(dX,dY,dθ)が、アライメント許容値内になるまでこの作業を繰り返す。
また、ステップS13において判定の結果、上記繰り返し回数Nが上限値Nmaxを超えると、警報を出力する。
(12) When the second alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is outside the range of the alignment allowable value set to the first set value in step S10, in step S11, the operation control unit 22 The first alignment amount (dX 0 , dY 0 , dθ 0 ) obtained in step S4 and stored in the storage unit 23 and the second alignment amount (dX c , dY c ) obtained in step S9 and stored in the storage unit 23. , Dθ c ).
(13) If the difference between the two is not within the range of the second set value set in advance and stored in the storage unit 23, the second alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is an allowable alignment value. It is determined that the reason for the out of the range is not due to image shift but due to another cause, and the number of repetitions N is recorded in the storage unit 23 in step S12. Then, in step S13, it is determined whether or not the number of repetitions N has exceeded the upper limit value Nmax of the number of repetitions preset in the storage unit 23. If N <Nmax, the process returns to step S5 in FIG.
Then, as described above, the mask M and the workpiece W are separated from each other, and in step S6, the mask and the workpiece are aligned based on the alignment amounts (dX c , dY c , dθ c ) obtained in step S9. This operation is repeated until the amount of deviation between the mask mark MAM and the workpiece mark WAM when the workpiece W is detected in contact with the workpiece W, that is, the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is within the alignment allowable value.
Further, if the result of determination in step S13 is that the number of repetitions N exceeds the upper limit value Nmax, an alarm is output.

(14)一方、ステップS11において、ステップS4で求めた第1のライメント量(dX,dY,dθ)とステップS9で求めた第2のアライメント量(dX,dY,dθ)が、あらかじめ設定された範囲内で一致した場合、すなわち、第1のアライメント量と第2のアライメント量の差が小さく、記憶部23に記憶されたイメージシフトであるか否かを判定するための第2の設定値(例えば、前記アライメント精度±1μmと同じ、もしくは、それ以下の値)の範囲内の場合には、イメージシフトが発生したとして、図2(b)に示す位置ずれ解消処理フローを実行する。
なお、第1のライメント量と第2のアライメント量が、あらかじめ設定された範囲内で一致することが複数回、繰り返されたとき、位置ずれ解消処理フローを実行するようにしてもよい。
(15)ステップS11において、位置ずれがイメージシフトによるものと判定されると、図2(b)に示す位置ずれ解消処理フローのステップS14において、動作制御部22は、ステップS9で求めた第2のアライメント量(dX,dY,dθ)をイメージシフト量(dX,dY,dθ)として記憶部23に記憶する。
そして、ステップS15において、ステップS9で求めた第2のアライメント量(dX,dY,dθ)に、イメージシフト量(dX,dY,dθ)を加えて、これを第3のアライメント量(dX+dX,dY+dY,dθ+dθ)として、図2(a)に示す位置合わせ処理フローのステップS5に戻る。
(14) On the other hand, in step S11, the first alignment amount (dX 0 , dY 0 , dθ 0 ) obtained in step S4 and the second alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) obtained in step S9. Are matched within a preset range, that is, whether the difference between the first alignment amount and the second alignment amount is small and the image shift stored in the storage unit 23 is determined. If it is within the range of the second set value (for example, a value equal to or less than the alignment accuracy ± 1 μm), it is determined that an image shift has occurred, and the misalignment elimination processing flow shown in FIG. Execute.
When the first alignment amount and the second alignment amount coincide with each other within a preset range a plurality of times, the misalignment elimination processing flow may be executed.
(15) If it is determined in step S11 that the misregistration is due to an image shift, in step S14 of the misregistration elimination processing flow shown in FIG. 2B, the operation control unit 22 performs the second calculation obtained in step S9. alignment amount (dX c, dY c, dθ c) storing the image shift amount (dX i, dY i, dθ i) in the storage unit 23 as.
In step S15, an image shift amount (dX i , dY i , dθ i ) is added to the second alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) obtained in step S9, and this is added to the third alignment amount. amount alignment (dX c + dX i, dY c + dY i, dθ c + dθ i) as, the flow returns to step S5 in the positioning process flow shown in FIG. 2 (a).

(16)位置合わせ処理フローでは、図2(a)のステップS5で、前記したようにマスクMとワークWを離間させ、ステップS6でマスクMとワークWの位置合せを行うが、この時、上記第3のS9で求めた第3のアライメント量(dX+dX,dY+dY,dθ+dθ)により、マスクMとワークWを相対的に移動させ、位置合わせを行う。
なお、本実施例では、ステップS9で求めたアライメント量(dX,dY,dθ)とイメージシフト量(dX,dY,dθ)は同じであるので、実質的にはステップS9のアライメント量(dX,dY,dθ)を2倍にしてワークステージ14を相対的に移動させることになる。
そして、ステップ7で、ワークWを上昇させ、マスクMと接触させる。その際イメージシフトが発生するが、イメージシフトによる移動量を加えた第3のアライメント量により位置合せを行っているので、マスクマークMAMとワークマークWAMは一致する(所望の位置関係になる)。
(16) In the alignment processing flow, in step S5 in FIG. 2A, the mask M and the workpiece W are separated as described above, and the alignment of the mask M and the workpiece W is performed in step S6. the third alignment amount determined in the third S9 (dX c + dX i, dY c + dY i, dθ c + dθ i) by, by relatively moving the mask M and workpiece W, performs alignment.
In this embodiment, since the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) obtained in step S9 and the image shift amount (dX i , dY i , dθ i ) are the same, the step S9 is substantially performed. The alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) is doubled to move the work stage 14 relatively.
In step 7, the workpiece W is raised and brought into contact with the mask M. At that time, an image shift occurs. However, since the alignment is performed by the third alignment amount to which the movement amount by the image shift is added, the mask mark MAM and the work mark WAM coincide (the desired positional relationship is obtained).

以下の動作は、前記したものと同じであり、ステップS8で、マスクマークMAMとワークマークWAMを検出し、ステップS9でアライメント量を計算する。
ステップS10で、上記アライメント量が、アライメント許容値以内であるかを判定するが、イメージシフトによる位置ずれが解消していれば、この値は許容値以下になるので、前記したように、前記図7(b)に示したように、マスクMとワークWを接触させた状態で、光照射部10から露光光を、マスクMを介してワークWに照射し、マスクパターンMPをワークWに転写する。
The following operations are the same as those described above. In step S8, the mask mark MAM and the work mark WAM are detected, and the alignment amount is calculated in step S9.
In step S10, it is determined whether the alignment amount is within the allowable alignment value. If the positional shift due to the image shift has been eliminated, this value is less than the allowable value. As shown in FIG. 7B, in a state where the mask M and the workpiece W are in contact with each other, exposure light is irradiated from the light irradiation unit 10 to the workpiece W through the mask M, and the mask pattern MP is transferred to the workpiece W. To do.

以上のように、本実施例では、制御部20が、アライメント顕微鏡16により検出したマスクマークMAMとワークマークWAMの位置情報に基づきマスクMとワークWの位置合せを行う位置合わせ手段22aと、コンタクト時に生ずる位置ずれを解消する位置ずれ解消手段22bと、アライメント許容値である第1の設定値と、コンタクト時に生ずるずれ量であるかを判定するための第2の設定値と、位置合わせ動作回数の上限値である動作回数上限値とを記憶した記憶部23を備える。
上記位置合わせ手段22aは、マスクMとワークWを接触させて、マスクMに形成されたマスクマークMAMとワークWに形成されたワークマークWAMの位置を検出し、第1のアライメント量を求めて上記記憶部23に記憶し、上記マスクMと上記ワークWを離間させて、上記第1のアライメント量に基づいて上記マスクMと上記ワークWを相対的に平行方向に移動し、上記マスクMと上記ワークWの位置合わせを行い、再度上記マスクMと上記ワークWを接近させ接触させて、上記マスクマークMAMとワークマークWAMの位置を検出し、第2のアライメント量を求め、第2のアライメント量が、上記記憶部23に予め記憶された第1の設定値以内の場合に、マスクMとワークWの位置合わせ動作を完了する。
位置合わせ手段22aによる位置合わせの結果、上記第2のアライメント量が上記第1の設定値より大きい場合、上記第2のアライメント量と、上記記憶部23に記憶された第1アライメント量との差を求め、前記該差が記憶部23に予め記憶された第2の設定値より大きい場合には、上記位置合わせ手段による位置合わせ動作を再度実行させる。
As described above, in this embodiment, the control unit 20 uses the alignment means 22a for aligning the mask M and the workpiece W based on the positional information of the mask mark MAM and the workpiece mark WAM detected by the alignment microscope 16, and the contact. A positional deviation canceling means 22b for canceling a positional deviation that occurs at times, a first setting value that is an allowable alignment value, a second setting value for determining whether the amount of deviation that occurs at the time of contact, and the number of alignment operations A storage unit 23 that stores an upper limit value of the number of operations that is an upper limit value.
The alignment means 22a contacts the mask M and the workpiece W, detects the position of the mask mark MAM formed on the mask M and the workpiece mark WAM formed on the workpiece W, and obtains the first alignment amount. Store in the storage unit 23, move the mask M and the workpiece W apart, move the mask M and the workpiece W in a relatively parallel direction based on the first alignment amount, and The position of the workpiece W is aligned, the mask M and the workpiece W are brought close to each other and brought into contact with each other, the positions of the mask mark MAM and the workpiece mark WAM are detected, the second alignment amount is obtained, and the second alignment is performed. When the amount is within the first set value stored in advance in the storage unit 23, the alignment operation of the mask M and the workpiece W is completed.
When the second alignment amount is larger than the first set value as a result of the alignment by the alignment means 22a, the difference between the second alignment amount and the first alignment amount stored in the storage unit 23. If the difference is larger than the second set value stored in advance in the storage unit 23, the alignment operation by the alignment means is executed again.

そして、位置合わせ動作の再実行回数が、予め上記記憶手段に記憶された動作回数上限値を超えても、上記第1のアライメント量が上記第1の設定値より大きい場合には、位置合わせ動作を停止させて警報信号を出力する。
位置ずれ解消手段22bは、上記位置合わせ手段22aによる位置合わせの結果、上記第2のアライメント量が上記第1の設定値より大きく、上記第2のアライメント量と、上記記憶部に記憶された上記第1アライメント量との差が、記憶部23に予め記憶された第2の設定値より小さい場合、第2のアライメント量を、コンタクト時に生ずるずれ量として前記記憶手段23に記憶する。
そして、上記第2のアライメント量に記憶手段23に記憶されたコンタクト時に生ずるずれ量を加算して第3のアライメント量を求め、位置合わせ手段22aは、上記位置ずれ解消手段22bにより求めた上記第3のアライメント量を前記第1のアライメント量として、位置合わせ動作を行う。
本実施例においては、以上のようにしてマスクとワークの位置合わせを行っているので、イメージシフトを解消し、精度よくマスクとワークの位置合わせを行うことができる。
また、イメージシフトが発生しても、マスクとワークの位置合わせが収束せず、同じ動作を繰り返すのを防ぐことができ、迅速な位置合わせが可能となる。
If the first alignment amount is larger than the first set value even if the number of re-execution of the alignment operation exceeds the upper limit value of the number of operations stored in advance in the storage unit, the alignment operation is performed. Is stopped and an alarm signal is output.
As a result of the positioning by the positioning unit 22a, the positional deviation canceling unit 22b has a second alignment amount larger than the first set value, and the second alignment amount and the above-mentioned stored in the storage unit. When the difference from the first alignment amount is smaller than the second set value stored in advance in the storage unit 23, the second alignment amount is stored in the storage unit 23 as a deviation amount generated at the time of contact.
Then, the third alignment amount is obtained by adding the amount of deviation generated at the time of contact stored in the storage means 23 to the second alignment amount, and the alignment means 22a is obtained by the position deviation elimination means 22b. The alignment operation is performed using the alignment amount 3 as the first alignment amount.
In this embodiment, since the mask and the workpiece are aligned as described above, the image shift can be eliminated and the mask and the workpiece can be accurately aligned.
Further, even if an image shift occurs, the alignment between the mask and the workpiece does not converge, and the same operation can be prevented from being repeated, and quick alignment is possible.

図4に、イメージシフトが発生した場合のアライメント動作の様子を、従来の方法と本発明の方法とで比較して示す。
同図において、縦軸はアライメント量、横軸はアライメント動作の回数(ステップS7の回数)である。図4(a)が従来、図4(b)が本発明である。
従来の図4(a)においては、ステップS4(1回目)でのアライメント量(dX,dY,dθ)がおよそ(−1,0.9,1.1)(μm)であり、ステップS9(2回目)のアライメント量(dX,dY,dθ)がおよそ(−0.1,−2.6,−2.9)(μm)であることを示している。
しかし、その後3回目以降は位置合せ繰り返しても、イメージシフトによりアライメント量が(−0.1,−2.6,−2.9)付近から小さくならず(即ち、マスクとワークを接触させると、マスクマークとワークマークが毎回(−0.1,−2.6,−2.9)程度ずれている)、アライメント許容値1.0μm以下に収束せず、したがって装置は露光動作に移ることができない。
FIG. 4 shows the state of the alignment operation when an image shift occurs in comparison between the conventional method and the method of the present invention.
In the figure, the vertical axis represents the alignment amount, and the horizontal axis represents the number of alignment operations (the number of steps S7). FIG. 4 (a) shows the conventional technology and FIG. 4 (b) shows the present invention.
In the conventional FIG. 4A, the alignment amount (dX 0 , dY 0 , dθ 0 ) in step S4 (first time) is approximately (−1, 0.9, 1.1) (μm), This shows that the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) in step S9 (second time) is approximately (−0.1, −2.6, −2.9) (μm).
However, even after repeated positioning after the third time, the alignment amount does not decrease from the vicinity of (−0.1, −2.6, −2.9) due to image shift (that is, when the mask and the workpiece are brought into contact with each other). The mask mark and the work mark are shifted every time (about −0.1, −2.6, −2.9)), so that the alignment does not converge to an allowable value of 1.0 μm or less, and the apparatus moves to the exposure operation. I can't.

これに対して、本発明の図4(b)においては、ステップS4(1回目)でのアライメント量(dX,dY,dθ)がおよそ(0.1,−0.3,−0.5)(μm)であり、ステップS9(2回目)のアライメント量(dX,dY,dθ)がおよそ(−0.5,−3,−3.5)(μm)であることを示している。
そして、3回目のアライメント量は、イメージシフトの発生により2回目のアライメント量とほとんど同じ値になる。
本発明においては、このようにほとんど同じような値のアライメント量が繰り返されると、この値をイメージシフト量として、アライメント量に加えて位置合せを行う。
したがって、4回目のアライメント量はおよそ(−0.6,−0.3,−0.5)となり、アライメント許容値1.0μm以下に収束し、露光動作に移ることができる。
On the other hand, in FIG. 4B of the present invention, the alignment amounts (dX 0 , dY 0 , dθ 0 ) in step S4 (first time) are approximately (0.1, −0.3, −0). .5) (μm), and the alignment amount (dX c , dY c , dθ c ) in step S9 (second time) is approximately (−0.5, −3, −3.5) (μm). Is shown.
The third alignment amount becomes almost the same value as the second alignment amount due to the occurrence of the image shift.
In the present invention, when alignment amounts having almost the same value are repeated in this way, this value is used as an image shift amount, and alignment is performed in addition to the alignment amount.
Therefore, the alignment amount for the fourth time is approximately (−0.6, −0.3, −0.5), converges to an alignment allowable value of 1.0 μm or less, and can proceed to the exposure operation.

10 光照射部
11 ランプ
12 ミラー
13 マスクステージ
14 ワークステージ
15 ワークステージ駆動機構
16 アライメント顕微鏡
20 制御部
21 画像処理部
22a 位置合わせ手段
22b 位置ずれ解消手段
22 動作制御部
23 記憶部
M マスク
MAM マスク・アライメントマーク(マスクマーク)
W ワーク
WAM ワーク・アライメントマーク(ワークマーク)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light irradiation part 11 Lamp 12 Mirror 13 Mask stage 14 Work stage 15 Work stage drive mechanism 16 Alignment microscope 20 Control part 21 Image processing part 22a Positioning means 22b Misalignment elimination means 22 Operation control part 23 Memory | storage part M Mask MAM Mask Alignment mark (mask mark)
W Work WAM Work alignment mark (work mark)

Claims (2)

マスクとワークの位置合せ後、マスクとワークを接触させ、マスクを介してワークに露光光を照射して露光を行うコンタクト露光方法において、
マスクとワークを接触させて、マスクに形成されたマスク・アライメントマークとワークに形成されたワーク・アライメントマークの位置を検出し、アライメント量を求めて記憶する第1の工程と、
上記マスクと上記ワークを離間し、上記アライメント量に基づいて上記マスクと上記ワークを相対的に平行方向に移動し、上記マスクと上記ワークの位置合わせを行う第2の工程と、
再度上記マスクと上記ワークを接近させ接触させて、上記マスク・アライメントマークと上記ワーク・アライメントマークの位置を検出し、アライメント量を求めて記憶する第3の工程と、
上記第3の工程で検出したアライメント量が、上記第1の工程において記憶したアライメント量と、あらかじめ設定した範囲内で一致する場合は、上記第3の工程で検出したアライメント量を、コンタクト時に生ずる位置ずれ量として記憶し、
再度上記マスクと上記ワークを離間し上記マスクと上記ワークの位置合せを行う際に、上記第3の工程において検出したアライメント量に上記コンタクト時に生ずる位置ずれ量を加えて上記マスクと上記ワークを相対的に移動させる第4の工程とを備える
ことを特徴とするコンタクト露光方法。
In the contact exposure method in which exposure is performed by irradiating the workpiece with exposure light through the mask after the mask and workpiece are aligned,
A first step of contacting the mask and the workpiece, detecting the position of the mask alignment mark formed on the mask and the position of the workpiece alignment mark formed on the workpiece, and obtaining and storing the alignment amount;
A second step of separating the mask and the workpiece, moving the mask and the workpiece in a relatively parallel direction based on the alignment amount, and aligning the mask and the workpiece;
A third step in which the mask and the workpiece are brought close to each other and brought into contact with each other, the positions of the mask alignment mark and the workpiece alignment mark are detected, and an alignment amount is obtained and stored;
If the alignment amount detected in the third step matches the alignment amount stored in the first step within a preset range, the alignment amount detected in the third step is generated at the time of contact. Store it as the amount of displacement,
When the mask and the workpiece are separated again and the mask and the workpiece are aligned again, the alignment amount detected in the third step is added to the misalignment amount generated at the time of the contact, and the mask and the workpiece are relative to each other. And a fourth step of automatically moving the contact exposure method.
露光光を出射する光照射部と、マスクを保持するマスクステージと、ワークを保持するワークステージと、上記マスクに形成されているマスク・アライメントマーク及び上記ワークに形成されているワーク・アライメントマークを検出するアライメント顕微鏡と、マスクとワークの位置合わせ動作を制御する制御部とを備え、
上記マスクとワークの位置合せを行い、位置合わせ動作完了後、マスクとワークを接触させた状態で、上記マスクを介して上記光照射部からワークに露光光を照射して露光を行うコンタクト露光装置であって、
上記制御部は、上記アライメント顕微鏡により検出したマスク・アライメントマークとワーク・アライメントマークの位置情報に基づきマスクとワークの位置合せを行う位置合わせ手段と、コンタクト時に生ずる位置ずれを解消する位置ずれ解消手段と、アライメント許容値である第1の設定値と、コンタクト時に生ずる位置ずれ量であるかを判定するための第2の設定値とを記憶した記憶部を備え、
上記位置合わせ手段は、マスクとワークを接触させて、マスクに形成されたマスク・アライメントマークとワークに形成されたワーク・アライメントマークの位置を検出し、第1のアライメント量を求めて上記記憶部に記憶し、上記マスクと上記ワークを離間させて、上記第1のアライメント量に基づいて上記マスクと上記ワークを相対的に平行方向に移動させて上記マスクと上記ワークの位置合わせを行い、再度上記マスクと上記ワークを接近させ接触させて、上記マスク・アライメントマークと上記ワーク・アライメントマークの位置を検出し、第2のアライメント量を求め、
第2のアライメント量が、上記記憶部に予め記憶された第1の設定値以内の場合には、位置合わせ動作を完了し、
上記位置ずれ解消手段は、上記位置合わせ手段により位置合わせを行った際に、上記第2のアライメント量が上記第1の設定値より大きいとき、上記第2のアライメント量と、上記記憶部に記憶された上記第1アライメント量とを比較し、その差が上記第2の設定値より小さいとき、第2のアライメント量を、コンタクト時に生ずる位置ずれ量として前記記憶手段に記憶し、
上記第2のアライメント量に上記記憶手段に記憶されたコンタクト時に生ずる位置ずれ量を加算して第3のアライメント量を求め、
前記位置合わせ手段は、上記位置ずれ解消手段により求めた上記第3のアライメント量を上記第1のアライメント量として、位置合わせ動作を行う
ことを特徴とするコンタクト露光装置。
A light irradiation unit that emits exposure light; a mask stage that holds a mask; a work stage that holds a work; a mask alignment mark formed on the mask; and a work alignment mark formed on the work An alignment microscope to detect, and a control unit for controlling the alignment operation of the mask and the workpiece,
Contact exposure apparatus that aligns the mask and the workpiece, and performs exposure by irradiating the workpiece with exposure light from the light irradiation unit via the mask in a state where the mask and the workpiece are in contact with each other after the alignment operation is completed. Because
The control unit includes an alignment unit that aligns the mask and the workpiece based on positional information of the mask / alignment mark and the workpiece / alignment mark detected by the alignment microscope, and a misalignment elimination unit that eliminates misalignment that occurs during contact. And a storage unit that stores a first set value that is an alignment allowable value and a second set value for determining whether or not the amount is a positional deviation amount that occurs during contact,
The alignment means detects the position of the mask alignment mark formed on the mask and the workpiece alignment mark formed on the work by bringing the mask into contact with the work, and obtains a first alignment amount to obtain the storage unit The mask and the workpiece are separated from each other, the mask and the workpiece are moved in a relative parallel direction based on the first alignment amount, and the mask and the workpiece are aligned again. The mask and the workpiece are brought close to each other and brought into contact with each other, the positions of the mask alignment mark and the workpiece alignment mark are detected, and a second alignment amount is obtained,
When the second alignment amount is within the first set value stored in advance in the storage unit, the alignment operation is completed,
The misalignment canceling unit stores the second alignment amount and the storage unit when the second alignment amount is larger than the first set value when the alignment is performed by the alignment unit. The first alignment amount is compared, and when the difference is smaller than the second set value, the second alignment amount is stored in the storage means as a displacement amount generated at the time of contact;
A third alignment amount is obtained by adding a positional deviation amount generated at the time of contact stored in the storage means to the second alignment amount,
The contact exposure apparatus characterized in that the alignment means performs an alignment operation using the third alignment amount obtained by the misalignment eliminating means as the first alignment amount.
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