JP2016092043A - アライメント装置、露光装置、およびアライメント方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アライメント装置は、アライメント用のマークが付されたワークが載置される載置面を有し、該載置面を貫通して該ワークを窺うことが出来る貫通孔が複数設けられている載置台と、前記載置面に並行して突き出した腕部から該腕部に交わる方向を望む視野を有し、前記ワークの前記マークを該視野経由で検出する検出器と、前記載置台を前記載置面に沿った面内で移動させて該載置台の貫通孔を前記検出器の視野と対向させる移動器と、を備える。
【選択図】 図2
Description
特許文献1では、ワークWは裏面にマーク26が形成されていて、ミラー21、22、レンズなどの光学要素23、24、およびプリズム25からなる表面−裏面アライメント光学部品20がワークステージに埋め込まれている。そして、その表面−裏面アライメント光学部品20によってマーク26の像が投影された平行移動レプリカ像27をアライメント系28で検出する。
特許文献2では、ワークステージの可動チャック50(ワークステージに相当)に光学系80が固定されていて、基板の裏側のアライメントマーク66Bで反射された光が光学系80によって撮像光学系20へと導かれる。
しかしながら、特に、裏面アライメントにおいては、ワークステージに開口を設け、この開口を介して撮像光学系でワーク裏面のアライメントマークを検出するため、予め設けられた開口からアライメントマークが臨む位置に、アライメントマークをワーク裏面上に形成しなければならず、アライメントマークの形成箇所における自由度が低下していた。殊に、多様な種類のワークやアライメントマークに対応するためには、ある程度の大きさの開口と、この開口内の範囲全体を検出可能な撮像光学系とが必要となってしまう。
そこで、本発明は、ワーク上のアライメントマークの配置の自由度向上を可能にするアライメント装置、露光装置、およびアライメント方法を提供することを課題とする。
このようなアライメント装置によれば、移動器で貫通孔の位置を検知器の視野に合わせるので、アライメントマークを検知可能な範囲が広い。その結果、貫通孔の位置の設計自由度が高く、延いてはアライメントマークの配置位置の自由度も高い。
このような好ましい構造のアライメント装置によれば、回転機能によって複数の貫通孔を効率的に検出器の視野へと送ることが出来る。
また、前記アライメント装置において、前記載置台は、前記貫通孔として、前記検出器の視野よりも広い大きさの貫通孔が設けられたものであることも好ましい。前記移動器によって貫通孔内でアライメントマークを探索することが出来るので、このように広い貫通孔を設けるとアライメントマークの形成箇所の自由度が一層高い。
このような露光装置によれば、上記アライメント装置と同様に、移動器で貫通孔の位置を検知器の視野に合わせるので、アライメントマークを検知可能な範囲が広い。その結果、貫通孔の位置の設計自由度が高く、延いてはアライメントマークの形成箇所の自由度も高い。
この好ましい構造の露光装置によれば、いわゆるステップ&リピート方式の露光に必要な露光箇所変更器を前記移動器と兼用するので装置の複雑化が回避され、装置の小型化に寄与する。
このようなアライメント方法によれば、移動過程で貫通孔の位置を検知器の視野に合わせるので、アライメントマークを検知可能な範囲が広い。その結果、貫通孔の位置の設計自由度が高く、延いてはアライメントマークの形成箇所の自由度も高い。
また、前記アライメント方法において、前記検出過程が、前記視野内で前記マークが検出されない場合に、該視野に対向している貫通孔の位置を、該視野が該貫通孔と対向する範囲内で変更して該マークを探索する探索過程を含むことも好ましい。このような好ましいアライメント方法によれば、アライメントマークの形成箇所の自由度が一層高い。
図1は、本実施形態の露光装置を示す概略構成図である。本実施形態では露光装置の一例としてステッパへの応用例が示されている。
(本実施形態の露光装置の全体構成)
露光装置100は、ワークWを露光する露光装置である。ここで、ワークWは例えばシリコンウエハなどの半導体基板である。
露光装置100は露光部110とアライメント部120と制御部105に大別され、露光部110には照明系130とマスク系140と投影レンズ150が備えられている。露光部110は、本発明にいう露光部の一例に相当し、アライメント部120は、本発明にいうアライメント部の一例に相当する。制御部105は例えばパーソナルコンピュータや組み込みコンピュータなどで構成され、露光部110やアライメント部120の動作を制御するものである。
マスク系140には、ワークWに露光(転写)されるマスクパターンが形成されたマスク141が備えられており、マスク141はマスクステージ142によって保持されることで水平状態が保たれている。
投影レンズ150は、マスク141に形成されたマスクパターンをワークW上に投影するレンズである。
次に、アライメント部120の詳細について説明する。
図2、図3は、露光装置のアライメント部を示す図である。図2にはアライメント部の側面図が示され、図3にはアライメント部の上面図が示されている。なお、説明の便宜のため、図2ではワークが載置された状態が示され、図3ではワークが外された状態が示されている。
このアライメント部120が、本発明のアライメント装置の一実施形態に相当する。
アライメント部120には、アライメント顕微鏡160とワーク保持装置170が備えられている。これらのアライメント顕微鏡160とワーク保持装置170は、図示が省略されたフレームにそれぞれ固定されている。
スライダベース174上でワークスライダ173が平行移動する面を、説明の便宜上、以下ではXY平面と称する場合がある。また、このXY平面に垂直な方向をZ方向と称し、XY平面に平行な回転をθ回転と称する場合がある。
回転ユニット172は、吸着板171ごとワークWをθ回転させることになり、θ回転軸はZ軸に平行である。また、ワークスライダ173は、回転ユニット172および吸着板171ごとワークWをXY平面と平行に移動させることになる。また、スライダベース174は、鉛直方向(Z軸方向)にも移動可能に構成されてよい。
図4は、アライメントマーク検出時の位置関係を示す図である。
アライメントマーク検出時には、アライメント顕微鏡160の鏡筒162が吸着板171の裏面側に入り込んだ状態となり、入光口165と貫通孔175が対向する。このような位置関係は、貫通孔175の形成位置がここに例示された位置とは異なっている場合であっても、回転ユニット172およびワークスライダ173によって容易に実現される。従って、貫通孔175の位置の設計自由度は高く、延いてはアライメントマークMの形成箇所の自由度も高い。
光源の光に照らされたアライメントマークMの反射光は入光口165から鏡筒162内に入射する。そして、その反射光が立ち上げミラー166およびリレーレンズ167を経て鏡筒162内を導かれることでアライメントマークMの像が受光部164に結像する。即ち、アライメント顕微鏡160の視野は、鏡筒162から例えばZ方向を向いた視野となっている。
図5には、受光面164の範囲が示されており、この範囲がアライメント顕微鏡160の視野範囲となっている。この視野範囲に対応したワークW上での範囲は例えば1mm角程度の範囲である。そして、この視野範囲内にアライメントマークMが入っていると、そのアライメントマークMの像が撮像されることとなる。ここには一例として十字形状のアライメントマークMが示されている。撮像で得られた画像データは、図1に示す制御部105へと送られてワークWの露光位置のアライメントに用いられる。
図6は、アライメントおよび露光の手順を示すフローチャートであり、図7〜図10は、この手順中でのワーク保持装置170の状態を示す図である。図7には、ワーク受け取り位置に移動した状態が示され、図8には、アライメント顕微鏡の位置に移動した状態が示され、図9には、貫通孔と入光口が対向した状態が示され、図10には、ワークの位置が修正された状態が示されている。また、図6に示す手順は、図1に示す制御部105が露光装置100の各部を制御することによって実行される。
このように、アライメント顕微鏡(光学系)へのワークスライダ173の挿入を容易にするために、回転ユニット172の径をワークの吸着板171長さより小さく構成することが好適である。
なお、上述した実施形態では、露光装置としてステッパが例示されているが、本発明の露光装置は、1回の露光でワークの全面を露光する、いわゆるシングルショット型の露光装置であってもよい。
また、上述した実施形態では、好ましい例としてアライメント顕微鏡を1つ備えた装置が示されているが、本発明の露光装置やアライメント装置は、複数の検出器を備えたものであってもよい。また、上述した実施形態では、好ましい例として、貫通孔の数よりも少ない数のアライメント顕微鏡を備えた装置が示されているが、本発明の露光装置やアライメント装置は、貫通孔の数以上の検出器を備えたものであってもよい。
また、上述した実施形態では、アライメントマークがワークの裏面に設けられた例が示されているが、本発明にいう検出器は、ワークの表面に形成されたアライメントマークを例えば赤外線などでワークの裏面から検出するものであってもよい。
Claims (9)
- アライメント用のマークが付されたワークが載置される載置面を有し、該載置面を貫通して該ワークを窺うことが出来る貫通孔が複数設けられている載置台と、
前記載置面に並行して突き出した腕部から該腕部に交わる方向を望む視野を有し、前記ワークの前記マークを該視野経由で検出する検出器と、
前記載置台を前記載置面に沿った面内で移動させて該載置台の貫通孔を前記検出器の視野と対向させる移動器と、
を備えたことを特徴とするアライメント装置。 - 前記移動器は、前記載置台を前記載置面に沿った面内で回転させる回転機能を有するものであり、
前記載置台は、前記回転機能の回転軸を中心とした円周に沿って前記貫通孔が複数設けられたものであることを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 - 前記検出器を前記貫通孔の数よりも少ない数備えていることを特徴とする請求項1または2記載のアライメント装置。
- 前記載置台は、前記貫通孔として、前記検出器の視野よりも広い大きさの貫通孔が設けられたものであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のアライメント装置。
- アライメント用のマークが付されたワークが載置される載置面を有し、該載置面を貫通して該ワークを窺うことが出来る貫通孔が複数設けられている載置台と、
前記載置面に並行して突き出した腕部から該腕部に交わる方向を望む視野を有し、前記ワークのマークを該視野経由で検出する検出器と、
前記載置台を前記載置面に沿った面内で移動させて該載置台の貫通孔を前記検出器の視野と対向させる移動器と、
を備えたアライメント部;および
前記載置台に載置されたワークを露光する露光部;
を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記アライメント部の移動器が、前記露光器による露光箇所を前記ワーク上で変更しながら複数箇所を露光するための露光箇所変更器を兼ねていることを特徴とする請求項5記載の露光装置。
- アライメント用のマークが付されたワークが載置される載置面を有し、該載置面を貫通して該ワークを窺うことが出来る貫通孔が複数設けられている載置台を、前記載置面に並行して突き出した腕部から該腕部に交わる方向を望む視野を有する検出器の視野に前記貫通孔が対向するように移動させる移動過程と、
前記検出器によって前記ワークの前記マークを前記視野経由で検出する検出過程と、
を含むことを特徴とするアライメント方法。 - 前記移動過程が、前記載置台を前記載置面に沿った面内で回転させることで複数の貫通孔を前記視野に順次に対向させる回転過程を含むことを特徴とする請求項7記載のアライメント方法。
- 前記検出過程が、前記視野内で前記マークが検出されない場合に、該視野に対向している貫通孔の位置を、該視野が該貫通孔と対向する範囲内で変更して該マークを探索する探索過程を含むことを特徴とする請求項7または8記載のアライメント方法。
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