JP2016161825A - 露光装置、基板、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変形の生じやすいワークにおいても、高い露光精度を保ちつつ露光処理の総時間の短縮を図れる露光装置の提供。
【解決手段】アライメントマーク２５０のうち第１のマーク２５１は切断領域２３０，２４０に位置せず、第１のマーク２５１に最近接の１つの露光領域２１０における位置合わせにのみ用いられる。アライメントマーク２５０のうち第２のマーク２５２は、縦方向および横方向の切断領域２３０，２４０のいずれか一方に位置し、第２のマーク２５２を間に挟んだ２つの露光領域２１０に共通して用いられる。アライメントマーク２５０のうち第３のマーク２５３は、縦方向および横方向の切断領域２３０，２４０の交差箇所に位置し、その交差箇所の周囲に存在する４つの露光領域２１０に共通して用いられ、複数の露光領域の相互間に形成されたマークの少なくとも一部を、複数の露光領域に共通したマークとして用いて、移動器による移動位置を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置、基板、および露光方法に関し、特に、処理工程で伸縮や変形を生じる虞のある基板の露光に適した露光装置、基板、および露光方法に関する。

従来、「逐次露光」や「ステップ・アンド・リピート」と称され、１枚のワーク上に存在する複数の露光領域に対してワークを移動させながら露光を繰り返す露光方法が知られている。各露光領域には、１つのマスクに形成されたパターン（マスクパターン）が逐次露光される。
このような「逐次露光」では、各露光領域について、マスクパターンが所望の位置に露光されるように、マスク（パターン）の位置と露光領域（ワーク）の位置との位置合せが必要となる（例えば特許文献１参照。）。このような位置合わせは「マスクとワークのアライメント」と称される。

マスクには、アライメントマーク（マスク・アライメントマーク、以下、「マスクマーク」と称する。）が形成されていて、マスクパターンとマスクマークは、あらかじめ設定された位置関係で形成される。一方、ワークにもアライメントマーク（ワーク・アライメントマーク、以下、「ワークマーク」と称する。）が形成されている。ワークマークは、ワークの各露光領域に合わせて、あらかじめ設定された位置関係で形成される。
アライメントの際には、アライメントマーク検出器により、マスクマークとワークマークが検出され、検出されたマスクマークとワークマークが、あらかじめ設定された位置関係になる（例えば一致する）ようにマスクやワークが移動される。これによりマスクとワークが所望の位置関係となり、露光領域の所望の位置にマスクパターンが露光されることとなる。

特開平１０−１１６７７３号公報

マスク（パターン）の位置と露光領域（ワーク）の位置との位置合せは、各露光領域について必要となる。そのために、１枚のワークに費やされる露光処理の総時間が長くなる。
ワークが、例えばウエハのような、熱膨張等の影響を受けにくいものであれば、処理工程（露光処理の工程やその前後に行われる他の処理工程など）による変形が少ないので、アライメントマークの検出を例えば第１の露光領域における１回のみ行い、続く第２、第３の露光領域については、ワークをあらかじめ設定した距離だけ移動させて露光するという方法によって時間短縮を図ることが考えられる。

しかしながら、例えばプリント基板のような樹脂製のワークの場合は、熱などによりワークに変形を生じやすいため、アライメントマークの検出は、第１の露光領域について行い、さらに、第２、第３の露光領域についても行う必要がある。このように、各露光領域についてアライメントマークの検出を行うと、露光処理に要する総時間が長くなってしまう。
そこで、本発明は、変形の生じやすいワークにおいても、高い露光精度を保ちつつ露光処理の総時間の短縮を図ることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る露光装置の一態様は、露光対象物に光を照射して露光する露光器と、前記露光器に対して前記露光対象物を相対的に移動させることで該露光対象物上の複数の露光領域を該露光器に露光させる移動器と、前記移動器による移動の位置合わせ用として前記露光対象物上に形成されたマークを検出する検出器と、前記検出器によって検出されたマークのうち、前記複数の露光領域の相互間に形成されたマークの少なくとも一部を、該複数の露光領域に共通したマークとして用いて、前記移動器による移動位置を制御する制御器と、を備える。
このような露光装置によれば、前記「共通したマーク」は、１回のマーク検出結果を当該「共通したマーク」が設けられている複数の露光領域それぞれのアライメントに用いることができるのでその分だけ露光処理の総時間が短縮される。また、複数の露光領域の相互間に形成されたマークを利用して各露光領域の位置や変形などが確認することができるため、変形の生じやすいワーク（露光対象物）においても高い露光精度が保たれる。

また、前記露光対象物は、前記露光器で露光された複数の露光領域の相互間に設けられた切断領域で切断されるものであり、前記制御器は、前記検出器が前記切断領域で検出したマークを、該切断領域を挟んで位置する複数の露光領域に共通したマークとして用いるものであることが好ましい。
このような露光装置によれば、アライメントマークを各露光領域の近辺に配備することができるので、余分な配備スペースの発生を回避することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る基板の一態様は、複数の露光領域と、露光の位置合わせ用として前記複数の露光領域の少なくとも相互間に形成され、該複数の露光領域それぞれの位置合わせに際して共通に用いられるマークと、を備える。
このような基板によれば、「共通に用いられるマーク」の分だけ露光処理の総時間が短縮される。また、複数の露光領域の相互間に形成されたマークを利用して各露光領域の位置や変形などを確認することができるため、変形の生じやすいワークにおいても高い露光精度も保たれる。

また、前記基板において、前記マークは、前記基板を前記複数の露光領域の相互間で切断するための切断領域に設けられたものであることが好ましい。このようにすると、アライメントマークを各露光領域の近辺に配備することができるので、余分な配備スペースの発生を回避することができる。
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る露光方法の一態様は、露光の位置合わせ用として露光対象物上に形成されたマークを検出する検出過程と、前記検出過程で検出されたマークのうち、前記複数の露光領域の相互間に形成されたマークの少なくとも一部を該複数の露光領域について共通に用いて各露光領域における露光の位置合わせを行う位置合わせ過程と、前記位置合わせ過程によって位置合わせされた露光領域について露光する露光過程と、を経る。
このような露光方法によれば、位置合わせ過程で共通に用いられるマークの分だけ検出過程での検出時間が短縮されて露光処理の総時間が短縮される。また、位置合わせ過程では、共通に用いられるマークに基づいて位置や変形を確認してから位置合わせをすることができるため、変形の生じやすいワーク（露光対象物）においても高い露光精度が保たれる。

本発明の露光装置、基板、および露光方法によれば、変形の生じやすいワークにおいても、高い露光精度を保ちつつ露光処理の総時間の短縮を図ることができる。

本実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 本実施形態の基板を示す概略構成図である。 比較例の基板を示す概略構成図である 比較例の基板に対する露光手順を表すフローチャートである 本実施形態の基板に対する露光手順を表すフローチャートである 他の実施形態の基板を示す概略構成図である

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の露光装置１００を示す概略構成図である。
露光装置１００は、光照射部１０とマスクステージ２０と投影光学系３０とワークステージ４０とアライメント顕微鏡５０と制御部６０とを備えている。
光照射部１０は内部に、光源であるランプや、ランプからの光を反射するミラーなどの光学部品を備えており、露光光Ｌを出射する。マスクステージ２０はマスクＭを保持するものである。マスクステージ２０はマスクステージ駆動機構２１によって駆動されてＸＹ方向（Ｘ，Ｙ：マスクステージ２０面に平行で互いに直交する方向）に移動するとともに、ＸＹ平面に垂直な軸を中心としたθ方向に回転する。マスクＭには、マスクパターンＭＰとマスク・アライメントマーク（以下、「マスクマーク」と称する。）ＭＡＭが形成されている。光照射部１０から出射された露光光Ｌは、マスクＭに照射される。

投影光学系３０には投影レンズと倍率変更機構が組み込まれており、ワークステージ４０上に載置されたワークＷ上にマスクパターンＭＰおよびマスクマークＭＡＭを投影する。投影光学系３０による投影像は、投影系駆動機構３１によって投影光学系３０の投影レンズや倍率変更機構が駆動されることによって倍率が変更される。倍率変更機構としては、例えば特許第４４１９９００号に記載の機構が採用されており、投影像の倍率は、縦横同率の変更の他、例えば縦方向や横方向の変更や特定の角度方向での変更なども可能である。

光照射部１０とマスクステージ２０と投影光学系３０とを併せたものが、本発明に言う露光器の一例に相当する。
ワークステージ４０は、ワークＷを載置し、そのワークＷを保持するものである。ワークステージ４０は、ワークステージ駆動機構４１によって駆動され、ＸＹ方向（Ｘ，Ｙ：ワークステージ４０面に平行で互いに直交する方向）に移動するとともに、ＸＹ平面に垂直な軸を中心としたθ方向に回転する。また、ワークステージ４０の表面には、マスクマークＭＡＭが投影される位置にミラー４２が備えられている。このワークステージ４０が、本発明の移動部の一例に相当する。

アライメント顕微鏡５０は、ハーフミラー５１、複数のレンズ５２，５３、およびＣＣＤカメラ５４を備え、マスクマークＭＡＭの検出と、ワークＷ上に形成されたワーク・アライメントマーク（以下ワークマーク）ＷＡＭを検出するものである。マスクマークＭＡＭの検出は、ワークステージ４０のミラー４２に反射された像を検出する。図１にはアライメント顕微鏡５０が１つ示されているが、本実施形態では例えば４個備えられている。また、アライメント顕微鏡５０は図中の矢印方向に移動可能で、必要に応じて投影光学系３０とワークステージ４０との間に進入し、退避する。アライメント顕微鏡５０のＣＣＤカメラ５４により受像したマスクマークＭＡＭ像、ワークマークＷＡＭ像などは、制御部６０に送られる。このアライメント顕微鏡５０が、本発明の検出器の一例に相当する。

制御部６０は露光装置１００の全体的な制御を行うものであるが、図１には、アライメントに関する構成が図示されている。制御部６０は、ＣＣＤカメラ５４で受像した画像を処理する画像処理部６１と、マスクマークＭＡＭの位置座標情報などの各種パラメータを記憶する記憶部６２と、ワークマークＷＡＭの位置座標やマスクマークＭＡＭの位置座標に基づいてマスクステージ２０、投影光学系３０、およびワークステージ４０それぞれの駆動量を算出する演算部６３と、マスクステージ駆動機構２１、投影系駆動機構３１、およびワークステージ駆動機構４１に駆動を指示する駆動指示部６４とを備える。この制御部６０が、本発明にいう制御器の一例に相当する。
モニタ７０は制御部６０に接続され、画像処理部６１で画像処理された画像がモニタ７０の画面に表示される。
このような露光装置１００による露光手順の説明に先立ち、ワークステージ４０に載置されるワークＷの一例である基板の例と比較例について説明する。この基板は、本発明の基板の一実施形態に相当する。

図２は、本実施形態の基板２００を示す概略構成図である。
本実施形態の基板２００は、複数（ここに示す例では例えば３×４＝１２個）の露光領域２１０を有しており、各露光領域２１０には複数（ここに示す例では例えば３×５＝１５個）の回路パターン２２０が形成される。また、各露光領域２１０の相互間には、横方向に延びる切断領域２３０と、縦方向に延びる切断領域２４０が設けられており、基板２００がこれらの切断領域２３０，２４０で切断されることにより、各露光領域２１０が互いに切り離される。また、各露光領域２１０内の各回路パターン２２０も個々に切り離される。

基板２００には、各露光領域２１０の周囲にアライメントマーク２５０（即ち図１に示すワークマークＷＡＭ）が形成されている。アライメントマーク２５０は、基板２００の四隅に位置する第１のマーク２５１と、基板２００の四辺に位置する第２のマーク２５２と、基板２００の内側に位置する第３のマーク２５３とを含む。本実施形態では、アライメントマークは２０個形成されている。

アライメントマーク２５０のうち第１のマーク２５１は切断領域２３０，２４０に位置せず、第１のマーク２５１に最近接の１つの露光領域２１０における位置合わせにのみ用いられる。
アライメントマーク２５０のうち第２のマーク２５２は、縦方向および横方向の切断領域２３０，２４０のいずれか一方に位置し、第２のマーク２５２を間に挟んだ２つの露光領域２１０に共通して用いられる。
アライメントマーク２５０のうち第３のマーク２５３は、縦方向および横方向の切断領域２３０，２４０の交差箇所に位置し、その交差箇所の周囲に存在する４つの露光領域２１０に共通して用いられる。

図３は、比較例の基板を示す概略構成図である。
この図３に示す比較例の基板３００は、図２に示す基板２００と同様に例えば３×４＝１２個の露光領域２１０を有しているが、アライメントマーク２５０は各露光領域２１０に４つずつ形成され、合計で４８個形成されている。
これらの基板２００，３００を用いた露光手順の一例について以下説明する。なお、以下の説明では、図２および図３に示す１２個の露光領域２１０を区別するため、図の最上段について左上隅から右へと順に第１〜第４の露光領域と称し、図の中段について左から右へと順に第５〜第８の露光領域と称し、図の最下段について左下隅から右へと順に第９〜第１２の露光領域と称する。また、アライメントマーク２５０の検出に際しては、上述したように露光装置１００に備えられた４つのアライメント顕微鏡５０によって露光領域２１０の４隅に位置するアライメントマーク２５０が一度に検出される。

まず、比較例の基板３００に対する露光手順について説明する。この露光手順では、図１に示す露光装置１００の制御部６０が比較例の基板３００に応じた制御を行うものとする。
図４は、比較例の基板に対する露光手順を表すフローチャートである。
比較例の基板３００に対する露光手順では、まず、上述したマスクマークＭＡＭがアライメント顕微鏡５０によって検出され、検出されたマスクマークＭＡＭの像が画像処理部６１によって処理されてマスクマークＭＡＭの位置座標などが得られ、そのマスクマークＭＡＭの位置座標情報が制御部６０の記憶部６２に記憶される（ステップＳ１）。

次に、基板３００上の例えば第１の露光領域２１０についてアライメントと露光が行われる。即ち、第１の露光領域２１０の４隅に形成されているアライメントマーク２５０がアライメント顕微鏡５０によって検出され（ステップＳ２）、検出されたアライメントマーク２５０の位置と、記憶部６２に記憶されているマスクマークＭＡＭの位置が所定の位置関係となる（例えば一致する）ように、演算部６３で駆動量が算出される。

そして、算出された駆動量が駆動指示部６４によってマスクステージ２０、投影光学系３０、およびワークステージ４０それぞれに指示されて、露光領域２１０とマスクＭとが位置合わせされ（ステップＳ３）、そのように位置合わせされた状態でマスクパターンＭＰが露光領域２１０に投影されて露光される（ステップＳ４）。その後、例えば第２の露光領域２１０から第１２の露光領域２１０について順次に上記ステップＳ２〜ステップＳ４の手順が繰り返されて、比較例の基板３００全体に対する露光が完了する。
以上説明した比較例における露光手順では、アライメントマーク２５０の検出が例えば４つのアライメント顕微鏡５０により例えば１２回必要となる。

次に、図２に示す本実施形態の基板２００に対する露光手順を説明する。
図５は、本実施形態の基板に対する露光手順を表すフローチャートである。
本実施形態の基板２００に対する露光手順でも、まず、上述したマスクマークＭＡＭがアライメント顕微鏡５０によって検出され、検出されたマスクマークＭＡＭの像が画像処理部６１によって処理されてマスクマークＭＡＭの位置座標などが得られ、そのマスクマークＭＡＭの位置座標情報が制御部６０の記憶部６２に記憶される（ステップＳ１１）。

次に、基板２００上の全てのアライメントマーク２５０がアライメント顕微鏡５０によって検出され、そのアライメントマーク２５０の位置座標情報も制御部６０の記憶部６２に記憶される（ステップＳ１２）。本実施形態のように例えば４つのアライメント顕微鏡５０が備えられている場合には、基板２００上のアライメントマーク２５０の検出は、例えば基板２００の左上に位置する第１の露光領域２１０の４隅のアライメントマーク２５０が最初に検出される。次に、例えば、第１の露光領域２１０の２つ右に位置する第３の露光領域２１０の４隅のアライメントマーク２５０が検出され、その次には、例えば、第３の露光領域２１０の１つ右に位置する第４の露光領域２１０の右側の２つのアライメントマーク２５０が検出される。

その次に、例えば基板２００の右下に位置する第１２の露光領域２１０の４隅のアライメントマーク２５０が検出される。そして、例えば、第１２の露光領域２１０の２つ左に位置する第１０の露光領域２１０の４隅のアライメントマーク２５０が検出され、最後に、例えば、基板２００の左下に位置する第９の露光領域２１０の左側の２つのアライメントマーク２５０が検出される。
このように、図２に示す例の基板２００では、図３に示す比較例の基板３００と同様に１２個の露光領域２１０が存在するが、アライメントマーク２５０の検出は、例えば４つのアライメント顕微鏡５０により例えば６回の検出で終了するので検出に要する時間が比較例よりも短くて済む。
このようなアライメントマークの検出（ステップＳ１２）が、本発明にいう検出過程の一例に相当する。

このように全てのアライメントマーク２５０の検出が終了したら、次に、露光領域２１０に対する位置合わせと露光が行われる。即ち、例えば上述したアライメントマーク２５０の検出直後には第９の露光領域２１０が投影光学系３０による投影箇所に最も近いので、例えば第９の露光領域２１０の４隅のアライメントマーク２５０と上述したマスクマークＭＡＭとが所定の位置関係となる（例えば一致する）ように、記憶部６２に記憶されている位置座標情報に基づいて演算部６３で駆動量が算出される。

その算出された駆動量が駆動指示部６４によってマスクステージ２０、投影光学系３０、およびワークステージ４０それぞれに指示されて、露光領域２１０とマスクＭとが位置合わせされる（ステップＳ１３）。そして、そのように位置合わせされた状態でマスクパターンＭＰが露光領域２１０に投影されて露光される（ステップＳ１４）。露光領域２１０の例えば４隅に位置するアライメントマーク２５０の位置座標情報に基づいて位置合わせが行われるため、露光領域２１０の変形などにも対応した高精度の位置合わせと露光が実現する。ステップＳ１３が本発明にいう位置合わせ過程の一例に相当し、ステップＳ１４が、本発明にいう露光過程の一例に相当する。

このように例えば第９の露光領域２１０に対する位置合わせと露光が終了すると、その後、上述したステップＳ１３，ステップＳ１４の手順が繰り返されて、他の露光領域２１０についても位置合わせと露光が行われる。このとき、例えば第１０の露光領域２１０に対する位置合わせでは、第９の露光領域２１０に対する位置合わせで用いられた４つのアライメントマーク２５０の位置座標情報のうち、第９の露光領域２１０と第１０の露光領域２１０との相互間に位置する例えば２つのアライメントマーク２５０の位置座標情報が再び用いられて（即ちアライメントマーク２５０が共通に用いられて）位置合わせが行われる。露光領域２１０の相互間に位置するアライメントマーク２５０は一般に露光領域２１０の近辺に位置していて、いずれの露光領域２１０に対する位置合わせでも、露光領域２１０の近辺に位置する例えば４つのアライメントマーク２５０が用いられるため、いずれの露光領域２１０でも高精度の位置合わせと露光が実現する。
従って、図２に示す実施形態の基板２００に対する露光手順では、高精度な位置合わせおよび露光を実現しつつ、ステップＳ１２における検出時間が短いため、露光処理の総時間が短縮される。

次に、図２に示す実施形態とは別の実施形態の基板について説明する。
図６は、別の実施形態の基板を示す概略構成図である。
図６に示す基板４００にも、図２に示す基板２００と同様に、例えば３×４＝１２個の露光領域２１０を有している。また、各露光領域２１０の相互間には、横方向に延びる切断領域２３０と、縦方向に延びる切断領域２４０が設けられており、各露光領域２１０の周囲にアライメントマーク２５０が形成されている。
図６に示す基板４００の場合は、アライメントマーク２５０には、基板４００の四隅に位置する第１のマーク２５１と、基板４００の上辺と下辺に位置する第２のマーク２５２と、横方向に延びる切断領域２３０に位置する第３のマーク２５４が含まれていて、第３のマーク２５４については横方向に延びる切断領域２３０に沿って２列形成されているので、アライメントマーク２５０は合計で３０個形成されている。

図６に示す基板４００に対する露光手順は、図２に示す基板２００に対する露光手順とほぼ同様であるが、アライメントマーク２５０の数や配置が異なるため、アライメントマーク２５０の検出は、例えば４つのアライメント顕微鏡５０により例えば９回の検出が必要となる。このような検出は、図２に示す実施形態の基板２００における検出よりも時間を要するが、図３に示す比較例の基板３００における検出よりも短時間となり、露光処理の総時間が短縮される。

また、第３のマーク２５４については、横方向に延びる切断領域２３０に沿って２列形成されており、縦方向に延びる切断領域２４０を挟んだ２つの露光領域２１０では、相互間に位置する第３のマーク２５４が位置合わせに際して共通に用いられるが、横方向に延びる切断領域２３０を挟んだ２つの露光領域２１０については、各々に近い列の第３のマーク２５４が用いられる。横方向に延びる切断領域２３０は縦方向に延びる切断領域２４０よりも幅が広いため、第３のマーク２５４が２列形成されて各列が別々の露光領域２１０の位置合わせに非共通に用いられることにより、位置合わせおよび露光の精度が図２に示す実施形態の基板２００における位置合わせおよび露光の精度よりも高精度となる。

１００…露光装置、１０…光照射部、２０…マスクステージ、３０…投影光学系、
４０…ワークステージ、５０…アライメント顕微鏡、６０…制御部、
２００，４００…基板、２５０…アライメントマーク、２３０，２４０…切断領域

Claims (5)

1. 露光対象物に光を照射して露光する露光器と、
   前記露光器に対して前記露光対象物を相対的に移動させることで該露光対象物上の複数の露光領域を該露光器に露光させる移動器と、
   前記移動器による移動の位置合わせ用として前記露光対象物上に形成されたマークを検出する検出器と、
   前記検出器によって検出されたマークのうち、前記複数の露光領域の相互間に形成されたマークの少なくとも一部を、該複数の露光領域に共通したマークとして用いて、前記移動器による移動位置を制御する制御器と、
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記露光対象物は、前記露光器で露光された複数の露光領域の相互間に設けられた切断領域で切断されるものであり、
   前記制御器は、前記検出器が前記切断領域で検出したマークを、該切断領域を挟んで位置する複数の露光領域に共通したマークとして用いるものであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 複数の露光領域と、
   露光の位置合わせ用として前記複数の露光領域の少なくとも相互間に形成され、該複数の露光領域それぞれの位置合わせに際して共通に用いられるマークと、
   を備えたことを特徴とする基板。
4. 前記マークは、前記基板を前記複数の露光領域の相互間で切断するための切断領域に設けられたものであることを特徴とする請求項３記載の基板。
5. 露光の位置合わせ用として露光対象物上に形成されたマークを検出する検出過程と、
   前記検出過程で検出されたマークのうち、前記複数の露光領域の相互間に形成されたマークの少なくとも一部を、該複数の露光領域について共通に用いて各露光領域における露光の位置合わせを行う位置合わせ過程と、
   前記位置合わせ過程によって位置合わせされた露光領域について露光する露光過程と、
   を経ることを特徴とする露光方法。

Images