JP2017134375A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ワークWの各アライメントマークAMが、透過型であるデジタルフォトマスク2を通して各カメラ7で撮影され、各撮像データに基づいてコントローラ4上の修正プログラムがオリジナルのパターンデータを修正する。修正には、マスクパターンの表示位置の修正、倍率の修正が含まれる。光源1からの紫外線を含む光は、修正されたマスクパターンを通してワークWに照射され、ワークWが露光される。
【選択図】 図1
Description
本願の発明は、上記課題を考慮して為されたものであり、異なる品種用に異なる露光パターンでの露光を行う場合にも手間やコストがかからず、多品種少量生産に適した露光技術を提供することを目的とする。
透過型であるデジタルフォトマスクと、
デジタルフォトマスクを通した光源からの光の照射位置にワークを搬送する搬送系と、
光の照射位置に搬送されたワークの特定部位を撮像するカメラと、
コントローラと
を備えており、
デジタルフォトマスクは、コントローラによって制御される多数の画素を有していて、各画素は、紫外線を透過するオフ状態と、紫外線を遮断するオン状態とを取り得るものであり、
コントローラは、マスクパターンの表示をデジタルフォトマスクに行わせるためのデータであるパターンデータを記憶した記憶部と、デジタルフォトマスクに対してパターンデータを出力してマスクパターンの表示をデジタルフォトマスクに行わせる出力部とを備えているとともに、コントローラには、カメラによる撮像データに基づいてパターンデータを修正して修正したパターンデータが出力部から出力されるようにする修正プログラムが実装されており、
修正プログラムは、カメラによるワークの特定部位の撮像データに従ってデジタルフォトマスク上におけるマスクパターンの表示位置を修正する表示位置修正モジュールを含んでいるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記ワークの特定部位は、アライメントマークであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記請求項2の構成において、前記アライメントマークは複数設けられており、前記カメラは各アライメントマークを撮像するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、前記請求項3の構成において、前記カメラは、各アライメントマークを撮像可能な位置にそれぞれ設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項5記載の発明は、前記請求項3又は4の構成において、前記修正プログラムは、前記カメラによる前記アライメントマークの撮像データに従って、デジタルフォトマスクにおけるマスクパターンの表示倍率を決定する拡縮モジュールを含んでいるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項6記載の発明は、前記請求項3、4又は5の構成において、前記修正プログラムは、前記カメラによるアライメントマークの撮像データに従ってワークの変形を判断し、その判断結果に従ってマスクパターンが変形して表示されるようにする変形モジュールを含んでいるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項7記載の発明は、前記請求項1乃至6いずれかの構成において、前記デジタルフォトマスクは、前記カメラの撮影波長の光を透過する透過部を有しており、
前記カメラは、前記デジタルフォトマスクの当該透過部を通して前記特定部位を見込む位置に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項8記載の発明は、前記請求項7の構成において、前記照射位置に搬送されたワーク又は前記デジタルフォトマスクを移動させてワークと前記デジタルフォトマスクとが接触した状態とするか又は所定の間隙を持って対向した状態する移動機構が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項9記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記ワークの特定部位は、既に行われたフォトリソグラフィにより形成されたパターンの特定箇所であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項10記載の発明は、前記請求項1乃至9いずれかに記載の露光装置を使用した露光方法であって、
当該露光装置は、前記光の照射位置に配置されたステージと、ステージにワークが載置された状態でステージ又は前記デジタルフォトマスクとを移動させて前記デジタルフォトマスクをワークに接触させる移動機構とを備えており、
前記デジタルフォトマスクとワークとが接触した後に、前記デジタルフォトマスクを通して前記カメラにより前記ワークの特定部位の撮影を行う撮影ステップと、
撮影ステップで得られた撮像データに従って前記修正プログラムを実行する修正ステップと、
前記修正プログラムで修正されたパターンデータにより前記デジタルフォトマスクにマスクパターンを表示させながら前記ワークを露光する露光ステップと
を有しており、
撮影ステップから露光ステップが終了するまでの間、前記デジタルフォトマスクとワークとが接触して両者の位置関係が変化しない状態が継続されるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項11記載の発明は、請求項1乃至9いずれかに記載の露光装置を使用した露光方法であって、
当該露光装置は、前記光の照射位置に配置されたステージと、ステージにワークが載置された状態でステージ又は前記デジタルフォトマスクとを移動させて前記デジタルフォトマスクをワークに接触させる移動機構と、前記デジタルフォトマスクがワークに接触している状態で前記デジタルフォトマスクとワークとの間の空間を真空排気して両者を密着させる排気系とを備えており、
前記デジタルフォトマスクとワークの間の空間が真空排気されて両者が密着した後に、前記デジタルフォトマスクを通して前記カメラにより前記ワークの特定部位の撮影を行う撮影ステップと、
撮影ステップで得られた撮像データに従って前記修正プログラムを実行する修正ステップと、
前記修正プログラムで修正されたパターンデータにより前記デジタルフォトマスクにマスクパターンを表示させながら前記ワークを露光する露光ステップと
を有しており、
撮影ステップから露光ステップが終了するまでの間、前記デジタルフォトマスクとワークの間の空間が真空排気されて両者が密着した状態が継続されるという構成を有する。
また、請求項2記載の発明によれば、上記効果に加え、ワークに設けられたアライメントマークをカメラが撮像して表示修正データを算出するので、データ処理が容易である。
また、請求項3記載の発明によれば、上記効果に加え、アライメントマークが複数設けられているので、非常に解像度の高いカメラが必要になったり、マークの拡縮からワークの拡縮を判断する際の精度が低下したりする問題がない。
また、請求項4記載の発明によれば、上記効果に加え、各アライメントマーク撮影用にそれぞれカメラが設けられているので、カメラの移動機構は不要であり、停止位置の精度も無縁となる。このため、コスト及び露光品質の面でさらに優位となる効果が得られる。
また、請求項5記載の発明によれば、上記効果に加え、ワークのサイズが変化していたとしても、そのサイズ変化に応じてマスクパターンが修正され、修正された状態で露光がされるので、サイズ変化が最終的な製品との関係で許容できるものである場合、許容できるサイズ変化に応じたパターン形成がされる。このため、製品の歩留まりを高くすることができる。
また、請求項6記載の発明によれば、上記効果に加え、ワークが変形していたとしてもその変形に応じてマスクパターンが修正され、修正された状態で露光がされるので、変形が最終的な製品との関係で許容できるものである場合、許容できるワークの変形に応じた状態でパターンが形成される。このため、製品の歩留まりを高くすることができる。
また、請求項7記載の発明によれば、上記効果に加え、デジタルフォトマスクを通してアライメントマークを撮像するので、アライメントマークを撮像する際の視差が小さくなる。このため、より高精度のデータ修正が行える。
また、請求項9記載の発明によれば、上記効果に加え、階層構造のパターン形成を行う際、位置ずれや変形が補正された状態で各層のパターンが形成されるので、より良質な多層構造のパターンが得られる。
また、請求項10記載の発明によれば、デジタルフォトマスクとワークとが接触して両者の位置関係が変化しない状態が保持されたまま、修正データが適用されたパターンデータがデジタルフォトマスクに表示され、露光が行われる。このため、カメラによる撮影の後にワークの位置ずれが生じて表示修正データが不正確になってしまうことはなく、カメラによる撮像結果に応じたマスクパターンの修正という技術構成がより有意義なものとなる。
また、請求項11記載の発明によれば、真空排気によるデジタルフォトマスクとワークとの密着状態が保持されたまま、修正データが適用されたパターンデータがデジタルフォトマスクに表示され、露光が行われる。このため、上記効果がより確実に得られる。
図1は、実施形態の露光装置の概略図である。図1に示す露光装置は、光源1と、フォトマスク2と、搬送系3と、装置の各部を制御するコントローラ4等を備えて構成されている。
光源1は、少なくとも紫外線を含む光を放出するものである。例えば、ショートアーク型又はロングアーク型の水銀ランプ等が光源1として採用される。
フォトマスク2は、この実施形態の露光装置を大きな特徴点を成しており、透過型のデジタルフォトマスク2が使用されている。デジタルフォトマスク2とは、一般的な用語ではないが、マスクパターンをデジタル表示するフォトマスクである。
このようなデジタルフォトマスク2としては、この実施形態では、透過型液晶ディスプレイが使用されている。例えば、10〜100μm程度の画素ピッチの高解像度のTFTカラー液晶ディスプレイが採用できる。但し、バックライトは不要であるので取り外した状態で使用される。また、市販されている液晶ディスプレイは、紫外線カットフィルタが設けられている場合があるが、その場合も取り外されて使用される。
尚、投影露光を行う場合、デジタルフォトマスク2とワークWの間に投影光学系が配置される。投影光学系は、デジタルフォトマスク2上のマスクパターンを投影してワークWに光照射する。
コンベア31,32は、ステージ6に対して搬入側と搬出側に設けられており(以下、搬送側コンベア、搬出側コンベア)、搬送ハンド33,34も搬入側と搬出側に設けられている(以下、搬入ハンド、搬出ハンド)。この実施形態では、搬送方向は水平方向である。以下、説明の都合上、搬送方向(図1の紙面上、左右方向)をX方向とし、X方向に垂直な水平方向(図1の紙面に垂直な方向)をY方向とする。
各カメラ7の配置位置は、設定された載置位置にワークWが載置された際、当該載置されたワークWのアライメントマークを撮像可能な位置(視野の範囲内)である。各カメラ7には、例えばCCDカメラ7が採用され、デジタルフォトマスク2の画素ピッチに応じた高解像度のカメラ7が採用される。例えば、2μm〜10μm程度の画素ピッチのものが採用される。尚、各カメラ7は、デジタルフォトマスク2を通して各アライメントマークを撮像する。各カメラは可視光を撮像波長とするものであるが、デジタルフォトマスク2は、可視光を透過する透過部を有する。透過部は、マスクパターンの表示と同様、一定の領域のドット群を透過状態とすることで構成される。
また、各カメラ7はコントローラ4に接続されており、各カメラ7で撮影することにより得られたデータ(以下、撮像データという)はコントローラ4に送られるようになっている。コントローラ4の記憶部は、各カメラ7用に記憶領域を確保しており、各記憶領域には各カメラ7からの撮像データを記憶し、各カメラ7のフレーム周期で更新する。
実施形態において、パターンデータは基本的には予め作成され、コントローラ4の記憶部42に記憶される。パターンデータの作成は、ワークWに対してどのようなパターンを形成するかということによるのであり、最終的な製品の設計情報に基づいて作成される。尚、パターンデータは、デジタルフォトマスク2でのイメージ表示用のデータであり、ある種のイメージデータであるともいえる。
図2に示すように、ワークWが載置されたことがワーク用センサで確認されと、シーケンスプログラムは、修正プログラムを呼び出して実行する。図3に示すように、修正プログラムは、起動すると、各カメラ7の撮像データを取得する。即ち、記憶部42の記憶領域から各撮像データを読み出し、一時的に変数に格納する。
図4において、各カメラ7による撮影可能領域(視野)72が示されており、あるカメラ7により撮影されたイメージIが例示的に示されている。このイメージIのデータ(撮像データ)を処理して像原点Moが特定される。像原点の特定については、幾つかのやり方があるが、この実施形態では、重心を像原点として特定するようになっている。この場合の重心とは、平面視において当該マーク像の形状を有する均質な板であると仮定した場合の重心の意味である。この例ではアライメントマークAMは円形であるので円の中心が像原点Moとなるが、星形や十字形等の他の形状の場合も重心の平面視の座標が算出されて像原点Moとされる。
表示修正データの算出の際の基準点とは、ステージ6へのワークWの載置における基準点であり、理想的には、ステージ6上でこの位置に載置されるという意味での基準点である。以下、基準点を載置基準点と言い換える。載置基準点を、図4においてPoで示す。例えばワークWが方形であり、方形の各隅にアライメントワークWが形成されており、カメラ7が各アライメントマークを同時に撮像できるように四台設けられているとする。この場合、載置基準点Poは、例えばステージ6に対して照射光学系5の光軸51が交差する点をステージ原点(図1に60で示す)とし、このステージ原点60に対してXY方向に延びる方形の各角の位置が載置基準点Poとなる。この方形の寸法は、四つのアライメントマークが成す設計情報としての方形の寸法に相当している。即ち、ワークW上でのアライメントマークの形成位置として予め定められた情報における方形の寸法と同じである。
図6(1)に示すように、拡縮モジュールは、同様に四つの載置基準点Poのうちのいずれかの点を基準にして像方形MRのXY方向のずれ、θ方向のずれを算出する。即ち、XYθ修正データを算出する。そして、図6(2)に示すように、その載置基準点Poに、対応する像方形MRの像原点Moを一致させて傾き角θだけ逆向きに回転させ、XY方向の辺を一致させた状態を観念する。この状態で、像方形MRが基準方形BRからどの程度の倍率であるかを算出し、その倍率を拡縮率として表示修正データに含める。この場合、X方向の拡縮率とY方向の拡縮率とが同じ場合もあるし違う場合もある。このようにして、拡縮モジュールは、XYθ修正データに加え、XYの拡縮率を加えた修正データを取得し、戻り値として修正プログラムに戻す。
像原点形成図形が方形ではない場合、ワークWに歪みのような変形が生じていることを意味する。この場合、修正可能な変形と修正可能でない変形とがある。変形モジュールは、像原点形成図形を解析し、修正できるかどうか判断する。例えば、図7(1)に示すように、像原点Moを結んでできる形状が中心線Lcに対して対称な台形である場合、修正可能である。即ち、変形モジュールは、ある二つの像原点Moを結ぶ線分Loを基準線分とし、基準線分Loの中点を通り当該線分に垂直な線Lcを観念する。像原点形成図形がその線分に対して対称な台形であれば、修正可能であるとされる。
そして、図7(2)に示す状態において、台形の上辺と下辺との比率を算出し、中心線Lcの方向において徐々に拡大又は縮小する修正データ(漸次拡縮率)を生成する。そして、XYθ修正データ、全体の拡縮率の逆数、及びX方向又はY方向での漸次拡縮率を修正データに含める。このようにして算出された表示修正データが変形モジュールの実行結果として修正プログラムに戻される。上記の例は台形であったが、平行四辺形や菱形といった図形の場合も修正可能であり、修正可能であるとして変形データが作成されて修正プログラムに戻される。尚、変形不能の判断がされた場合、その旨の値が戻り値として修正プログラムに戻される。
尚、各カメラ7による各アライメントマークの撮像は、排気系8によって真空排気がされてデジタルフォトマスク2とワークWが密着した後であり、表示修正データを適用してのマスクパターンの表示、マスクパターンに応じた露光パターンでのワークWの露光が完了するため、密着状態は保持される。したがって、各カメラ7で各アライメントマークが撮像された後の露光が完了するまでの間にデジタルフォトマスク2に対してワークWが位置ずれしてしまうことはない。
まず、図8(1)に示すように、一枚のワークWが搬入側コンベア31により搬入される。そして、図8(2)に示すように、搬入ハンド33によりステージ6に載置される。そして、ワークWは真空吸着孔62からの真空排気によりステージ6に吸着される。次に、移動機構62が動作してステージ6を上昇させ、図8(3)に示すように、ワークWをデジタルフォトマスク2に接触させる。
尚、サイズ変化や変形が許容される程度は、上述した修正プログラムにおける判断の条件に反映される。即ち、例えば方形であると判断される場合の閾値は、変形が許容される程度を反映したものとなる。サイズ変化についても同様である。
尚、ワークWには、製品の品種を示すIDが印字されている場合もあるので、場合によってはこのIDをカメラ7で読み取って品種を判断し、パターンデータをコントローラ4が自動的に選択するようにしても良い。
但し、コンタクト露光又はプロキシミティ露光を行う装置において、デジタルフォトマスク2を通してアライメントマークを撮像する構成を採用すると、アライメントマークを撮像する際の視差が小さくなるので、より高精度のデータ修正が行える優位性がある。
尚、真空排気で密着性を高めることは本願発明において必須要件ではなく、ワークWに対してデジタルフォトマスク2を接触させるだけでも良い。この場合でも、両者の間には摩擦力が作用しているし、いずれか一方のみを動かすようなことをしない限り、両者の位置関係は変化せず、上記効果は同様に得られる。但し、真空吸着をした方が摩擦力が高くなるので、上記効果がより確実となるという面はある。
但し、前述した説明から解るように、ワークにアライメントマークを設けてアライメントマークを撮影してマスクデータの修正に利用した方が、データ処理が容易であり、拡縮修正等も容易に行える。この点で、アライメントマークの撮像の方が好ましい。
2 デジタルフォトマスク
3 搬送系
31 搬入側コンベア
32 搬出側コンベア
33 搬入ハンド
34 搬出ハンド
4 コントローラ
41 プロセッサ
42 記憶部
43 入出力部
5 照射光学系
6 ステージ
61 真空吸着孔
62 移動機構
63 周状封止部材
64 排気孔
7 カメラ
8 排気系
Claims (11)
- 紫外線を含む光を放出する光源と、
透過型であるデジタルフォトマスクと、
デジタルフォトマスクを通した光源からの光の照射位置にワークを搬送する搬送系と、
光の照射位置に搬送されたワークの特定部位を撮像するカメラと、
コントローラと
を備えており、
デジタルフォトマスクは、コントローラによって制御される多数の画素を有していて、各画素は、紫外線を透過するオフ状態と、紫外線を遮断するオン状態とを取り得るものであり、
コントローラは、マスクパターンの表示をデジタルフォトマスクに行わせるためのデータであるパターンデータを記憶した記憶部と、デジタルフォトマスクに対してパターンデータを出力してマスクパターンの表示をデジタルフォトマスクに行わせる出力部とを備えているとともに、コントローラには、カメラによる撮像データに基づいてパターンデータを修正して修正したパターンデータが出力部から出力されるようにする修正プログラムが実装されており、
修正プログラムは、カメラによるワークの特定部位の撮像データに従ってデジタルフォトマスク上におけるマスクパターンの表示位置を修正する表示位置修正モジュールを含んでいることを特徴とする露光装置。 - 前記ワークの特定部位は、アライメントマークであることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記アライメントマークは複数設けられており、前記カメラは各アライメントマークを撮像するものであることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記カメラは、各アライメントマークを撮像可能な位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項3記載の露光装置。
- 前記修正プログラムは、前記カメラによる前記アライメントマークの撮像データに従って、デジタルフォトマスクにおけるマスクパターンの表示倍率を決定する拡縮モジュールを含んでいることを特徴とする請求項3又は4記載の露光装置。
- 前記修正プログラムは、前記カメラによるアライメントマークの撮像データに従ってワークの変形を判断し、その判断結果に従ってマスクパターンが変形して表示されるようにする変形モジュールを含んでいることを特徴とする請求項3、4又は5記載の露光装置。
- 前記デジタルフォトマスクは、前記カメラの撮影波長の光を透過する透過部を有しており、
前記カメラは、前記デジタルフォトマスクの当該透過部を通して前記特定部位を見込む位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の露光装置。 - 前記照射位置に搬送されたワーク又は前記デジタルフォトマスクを移動させてワークと前記デジタルフォトマスクとが接触した状態とするか又は所定の間隙を持って対向した状態する移動機構が設けられていることを特徴とする請求項7記載の露光装置。
- 前記ワークの特定部位は、既に行われたフォトリソグラフィにより形成されたパターンの特定箇所であることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 請求項1乃至9いずれかに記載の露光装置を使用した露光方法であって、
当該露光装置は、前記光の照射位置に配置されたステージと、ステージにワークが載置された状態でステージ又は前記デジタルフォトマスクとを移動させて前記デジタルフォトマスクをワークに接触させる移動機構とを備えており、
前記デジタルフォトマスクとワークとが接触した後に、前記デジタルフォトマスクを通して前記カメラにより前記ワークの特定部位の撮影を行う撮影ステップと、
撮影ステップで得られた撮像データに従って前記修正プログラムを実行する修正ステップと、
前記修正プログラムで修正されたパターンデータにより前記デジタルフォトマスクにマスクパターンを表示させながら前記ワークを露光する露光ステップと
を有しており、
撮影ステップから露光ステップが終了するまでの間、前記デジタルフォトマスクとワークとが接触して両者の位置関係が変化しない状態が継続されることを特徴とする露光方法。 - 請求項1乃至9いずれかに記載の露光装置を使用した露光方法であって、
当該露光装置は、前記光の照射位置に配置されたステージと、ステージにワークが載置された状態でステージ又は前記デジタルフォトマスクとを移動させて前記デジタルフォトマスクをワークに接触させる移動機構と、前記デジタルフォトマスクがワークに接触している状態で前記デジタルフォトマスクとワークとの間の空間を真空排気して両者を密着させる排気系とを備えており、
前記デジタルフォトマスクとワークの間の空間が真空排気されて両者が密着した後に、前記デジタルフォトマスクを通して前記カメラにより前記ワークの特定部位の撮影を行う撮影ステップと、
撮影ステップで得られた撮像データに従って前記修正プログラムを実行する修正ステップと、
前記修正プログラムで修正されたパターンデータにより前記デジタルフォトマスクにマスクパターンを表示させながら前記ワークを露光する露光ステップと
を有しており、
撮影ステップから露光ステップが終了するまでの間、前記デジタルフォトマスクとワークの間の空間が真空排気されて両者が密着した状態が継続されることを特徴とする露光方法。
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