JP3450752B2 - 矩形ビーム用マスクアライメント方法 - Google Patents
矩形ビーム用マスクアライメント方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、マスク像をワー
ク上に投射するタイプのレーザアニーリング装置その他
のレーザ加工装置に関するものである。
ク上に投射するタイプのレーザアニーリング装置その他
のレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザアニーリング装置では、アモルフ
ァスＳｉ膜を形成した基板上にホモジナイザと呼ばれる
ビーム整形光学系を用いて線状のアニール光である長尺
ビームを照射するとともに、この長尺ビームを基板上で
短軸方向に１軸スキャン照射することにより、基板上の
アモルファスＳｉ膜を一様に多結晶化している。
ァスＳｉ膜を形成した基板上にホモジナイザと呼ばれる
ビーム整形光学系を用いて線状のアニール光である長尺
ビームを照射するとともに、この長尺ビームを基板上で
短軸方向に１軸スキャン照射することにより、基板上の
アモルファスＳｉ膜を一様に多結晶化している。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかし、上記のようなレーザ
アニーリング装置では、精度の低い長尺ビームを用いて
いるので、目的とする領域を高精度でレーザアニールす
るという目的には適さない。
アニーリング装置では、精度の低い長尺ビームを用いて
いるので、目的とする領域を高精度でレーザアニールす
るという目的には適さない。
【０００４】ここで、細長い矩形の開口を有するマスク
をアニール光で照明し、マスクの開口像を基板上に縮小
投影すれば、高精度のレーザアニールも可能になると考
えられるが、マスクを基板に対して位置合わせする必要
が生じる。
をアニール光で照明し、マスクの開口像を基板上に縮小
投影すれば、高精度のレーザアニールも可能になると考
えられるが、マスクを基板に対して位置合わせする必要
が生じる。
【０００５】そこで、本発明は、上記のようなマスクを
基板に対して簡易かつ精密に位置合わせして高精度のレ
ーザアニール等を可能にするレーザアニーリング装置そ
の他のレーザ加工装置を提供することを目的とする。
基板に対して簡易かつ精密に位置合わせして高精度のレ
ーザアニール等を可能にするレーザアニーリング装置そ
の他のレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するため手段】上記課題を解決するため、
本発明のレーザ加工装置は、マスクの像をステージ装置
上のワークに投影する投影光学系と、マスクを投影光学
系に対してアライメントのために移動させるマスク駆動
装置と、マスクに形成されたアライメントマークの像を
撮影する撮像装置と、撮像装置によって得たアライメン
トマークの像を表示する表示装置とを備える。
本発明のレーザ加工装置は、マスクの像をステージ装置
上のワークに投影する投影光学系と、マスクを投影光学
系に対してアライメントのために移動させるマスク駆動
装置と、マスクに形成されたアライメントマークの像を
撮影する撮像装置と、撮像装置によって得たアライメン
トマークの像を表示する表示装置とを備える。
【０００７】この装置では、マスク駆動装置によってマ
スクを投影光学系に対してアライメントのために移動さ
せつつ、表示装置によって撮像装置によって得たアライ
メントマークの像を表示するので、マスクの位置を視覚
的に確認しながらリアルタイムで精密かつ確実な位置決
めを行うことができる。
スクを投影光学系に対してアライメントのために移動さ
せつつ、表示装置によって撮像装置によって得たアライ
メントマークの像を表示するので、マスクの位置を視覚
的に確認しながらリアルタイムで精密かつ確実な位置決
めを行うことができる。
【０００８】上記装置の好ましい態様では、表示装置
が、アライメントマークの像をアライメントの基準とし
て固定された指標像とともに表示する。
が、アライメントマークの像をアライメントの基準とし
て固定された指標像とともに表示する。
【０００９】この場合、表示装置上でアライメントマー
クの像を指標像とを一致させるようにマスク駆動装置を
動作させることにより、簡易にマスクの位置決めを行う
ことができる。
クの像を指標像とを一致させるようにマスク駆動装置を
動作させることにより、簡易にマスクの位置決めを行う
ことができる。
【００１０】上記装置の好ましい態様では、マスク駆動
装置が、操作キーの操作に応じてマスクを投影光学系の
光軸に垂直な面内で並進移動若しくは回転移動させ、指
標像とアライメントマークの像とが一致すると、自動的
にマスクの移動を終了させる。
装置が、操作キーの操作に応じてマスクを投影光学系の
光軸に垂直な面内で並進移動若しくは回転移動させ、指
標像とアライメントマークの像とが一致すると、自動的
にマスクの移動を終了させる。
【００１１】この場合、操作キーによってマスクの並進
移動や回転移動の方向を指示するだけで、簡易にマスク
を目標位置に移動させることができるとともに、位置決
めが完了した段階で直ちにマスクの移動を停止させるこ
とができ、マスクの迅速な位置合わせが可能になる。
移動や回転移動の方向を指示するだけで、簡易にマスク
を目標位置に移動させることができるとともに、位置決
めが完了した段階で直ちにマスクの移動を停止させるこ
とができ、マスクの迅速な位置合わせが可能になる。
【００１２】上記装置の好ましい態様では、指標像が、
アライメントマークの像を投影光学系によってワーク上
に投影した際の基準位置からのズレ量に対応する量だけ
撮像装置を移動させることによって得られる。
アライメントマークの像を投影光学系によってワーク上
に投影した際の基準位置からのズレ量に対応する量だけ
撮像装置を移動させることによって得られる。
【００１３】この場合、指標像がアライメントマークの
像を投影光学系によってワーク上に投影した際の基準位
置からのズレ量に対応する量だけ撮像装置を移動させる
ことによって得られるので、指標像の設定が簡易で、精
密な位置合わせが可能になる。
像を投影光学系によってワーク上に投影した際の基準位
置からのズレ量に対応する量だけ撮像装置を移動させる
ことによって得られるので、指標像の設定が簡易で、精
密な位置合わせが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るレーザ加工
装置の一実施形態であるレーザアニーリング装置の構造
を概念的に説明する図である。
装置の一実施形態であるレーザアニーリング装置の構造
を概念的に説明する図である。
【００１５】このレーザアニーリング装置は、ガラス基
板上にアモルファス状Ｓｉ等の半導体薄膜を形成したワ
ークＷを熱処理するためのもので、かかる半導体薄膜を
加熱するためのエキシマレーザその他のレーザ光ＡＬを
発生するレーザ光源１０と、このレーザ光ＡＬをライン
状（正確には微細な矩形）にして所定の照度でワークＷ
上に入射させる照射光学系２０と、ワークＷを載置して
ワークＷをＸ−Ｙ面内で滑らかに並進移動させることが
できるとともにＺ軸の回りに回転移動させることができ
るプロセスステージ装置３０と、プロセスステージ装置
３０の動作を制御するステージ制御装置４０と、レーザ
アニーリング装置の各部の動作を統括的に制御する主制
御装置１００とを備える。
板上にアモルファス状Ｓｉ等の半導体薄膜を形成したワ
ークＷを熱処理するためのもので、かかる半導体薄膜を
加熱するためのエキシマレーザその他のレーザ光ＡＬを
発生するレーザ光源１０と、このレーザ光ＡＬをライン
状（正確には微細な矩形）にして所定の照度でワークＷ
上に入射させる照射光学系２０と、ワークＷを載置して
ワークＷをＸ−Ｙ面内で滑らかに並進移動させることが
できるとともにＺ軸の回りに回転移動させることができ
るプロセスステージ装置３０と、プロセスステージ装置
３０の動作を制御するステージ制御装置４０と、レーザ
アニーリング装置の各部の動作を統括的に制御する主制
御装置１００とを備える。
【００１６】照射光学系２０は、入射したレーザ光ＡＬ
を均一な分布とするホモジナイザ２０ａと、ホモジナイ
ザ２０ａを経たレーザ光ＡＬを矩形のビーム形状に絞る
スリットを有するマスク２０ｂと、マスク２０ｂのスリ
ット像をワークＷ上に縮小投影する投影光学系である投
影レンズ２０ｃとからなる。このうちマスク２０ｂは、
マスクステージ装置５０に交換可能に保持されており、
Ｘ−Ｙ面内で滑らかに並進移動可能になっているととも
にＺ軸の回りに回転移動可能となっている。マスクステ
ージ装置５０の動作は、ステージ制御装置６０によって
制御されており、マスク２０ｂの並進や回転移動のタイ
ミングやその移動量を監視できるようになっている。な
お、これらマスクステージ装置５０及びステージ制御装
置６０は、マスク駆動装置を構成する。
を均一な分布とするホモジナイザ２０ａと、ホモジナイ
ザ２０ａを経たレーザ光ＡＬを矩形のビーム形状に絞る
スリットを有するマスク２０ｂと、マスク２０ｂのスリ
ット像をワークＷ上に縮小投影する投影光学系である投
影レンズ２０ｃとからなる。このうちマスク２０ｂは、
マスクステージ装置５０に交換可能に保持されており、
Ｘ−Ｙ面内で滑らかに並進移動可能になっているととも
にＺ軸の回りに回転移動可能となっている。マスクステ
ージ装置５０の動作は、ステージ制御装置６０によって
制御されており、マスク２０ｂの並進や回転移動のタイ
ミングやその移動量を監視できるようになっている。な
お、これらマスクステージ装置５０及びステージ制御装
置６０は、マスク駆動装置を構成する。
【００１７】プロセスステージ装置３０は、プロセスチ
ャンバ７０内に収容されている。照射光学系２０からの
レーザ光ＡＬは、ウィンドウ７０ａを介してプロセスチ
ャンバ７０内に配置したプロセスステージ装置３０に保
持されたワークＷ上に照射される。プロセスステージ装
置３０の並進移動量や回転移動量は、ステージ制御装置
４０によって監視されている。
ャンバ７０内に収容されている。照射光学系２０からの
レーザ光ＡＬは、ウィンドウ７０ａを介してプロセスチ
ャンバ７０内に配置したプロセスステージ装置３０に保
持されたワークＷ上に照射される。プロセスステージ装
置３０の並進移動量や回転移動量は、ステージ制御装置
４０によって監視されている。
【００１８】なお、プロセスチャンバ７０の上面に設け
たウィンドウ７０ａの隅部分の直上には、ワークアライ
メントカメラ８０が固定されている。このワークアライ
メントカメラ８０は、プロセスステージ装置３０上に載
置されたワークＷの位置ズレを検出するためのもので、
結像光学系とＣＣＤ等の撮像素子よからなる。ワークア
ライメントカメラ８０の画像信号出力は、画像処理装置
８１で処理される。画像処理装置８１が出力する信号
は、主制御装置１００に入力され、照射光学系２０を構
成する投影レンズ２０ｃに対してワークＷを位置合わせ
する際に利用される。
たウィンドウ７０ａの隅部分の直上には、ワークアライ
メントカメラ８０が固定されている。このワークアライ
メントカメラ８０は、プロセスステージ装置３０上に載
置されたワークＷの位置ズレを検出するためのもので、
結像光学系とＣＣＤ等の撮像素子よからなる。ワークア
ライメントカメラ８０の画像信号出力は、画像処理装置
８１で処理される。画像処理装置８１が出力する信号
は、主制御装置１００に入力され、照射光学系２０を構
成する投影レンズ２０ｃに対してワークＷを位置合わせ
する際に利用される。
【００１９】また、マスク２０ｂの隅部分の直下には、
撮像装置であるマスクアライメントカメラ８４が固定さ
れている。このマスクアライメントカメラ８４は、マス
クステージ装置５０に保持されたマスク２０ｂの位置ズ
レを検出するためのもので、その画像信号出力は、画像
処理装置８５で処理され、撮影した画像は表示装置であ
るディスプレイ８６に表示され、ワークＷに対してマス
ク２０ｂを位置合わせする際に利用される。
撮像装置であるマスクアライメントカメラ８４が固定さ
れている。このマスクアライメントカメラ８４は、マス
クステージ装置５０に保持されたマスク２０ｂの位置ズ
レを検出するためのもので、その画像信号出力は、画像
処理装置８５で処理され、撮影した画像は表示装置であ
るディスプレイ８６に表示され、ワークＷに対してマス
ク２０ｂを位置合わせする際に利用される。
【００２０】ここで、マスクステージ装置５０や投影レ
ンズ２０ｃは、プロセスチャンバ７０から延びる架台９
０に固定されている。また、マスクアライメントカメラ
８４も支持部材９１を介して架台９０に固定されてい
る。この支持部材９１は、詳細な説明は省略するが、マ
スクアライメントカメラ８４のマスクステージ装置５０
に対する位置を調整できるようになっている。つまり、
マスクアライメントカメラ８４は、Ｘ−Ｙ面内で並進移
動し、Ｚ軸の回りに回転移動するとともに、必要な調節
移動が終了した後は、架台９０に対してしっかり固定す
ることができるようになっている。
ンズ２０ｃは、プロセスチャンバ７０から延びる架台９
０に固定されている。また、マスクアライメントカメラ
８４も支持部材９１を介して架台９０に固定されてい
る。この支持部材９１は、詳細な説明は省略するが、マ
スクアライメントカメラ８４のマスクステージ装置５０
に対する位置を調整できるようになっている。つまり、
マスクアライメントカメラ８４は、Ｘ−Ｙ面内で並進移
動し、Ｚ軸の回りに回転移動するとともに、必要な調節
移動が終了した後は、架台９０に対してしっかり固定す
ることができるようになっている。
【００２１】図２は、マスクステージ装置５０の構造を
説明する図である。マスクステージ装置５０は、マスク
２０ｂを保持してＸ軸方向に並進移動させるＸ軸ステー
ジ部５１と、Ｘ軸ステージ部５１とともにマスク２０ｂ
をＹ軸方向に並進移動させるＹ軸ステージ部５２と、Ｘ
軸ステージ部５１及びＹ軸ステージ部５２をＺ軸の回り
に回転移動させるθ軸ステージ部５３とからなる。ステ
ージ制御装置６０からは、キーボード６１からの操作信
号に応じて、Ｘ軸駆動信号ＳＸをＸ軸ステージ部５１
に、Ｙ軸駆動信号ＳＹをＹ軸ステージ部５２に、θ軸駆
動信号Ｓθをθ軸ステージ部５３にそれぞれ出力する。
説明する図である。マスクステージ装置５０は、マスク
２０ｂを保持してＸ軸方向に並進移動させるＸ軸ステー
ジ部５１と、Ｘ軸ステージ部５１とともにマスク２０ｂ
をＹ軸方向に並進移動させるＹ軸ステージ部５２と、Ｘ
軸ステージ部５１及びＹ軸ステージ部５２をＺ軸の回り
に回転移動させるθ軸ステージ部５３とからなる。ステ
ージ制御装置６０からは、キーボード６１からの操作信
号に応じて、Ｘ軸駆動信号ＳＸをＸ軸ステージ部５１
に、Ｙ軸駆動信号ＳＹをＹ軸ステージ部５２に、θ軸駆
動信号Ｓθをθ軸ステージ部５３にそれぞれ出力する。
【００２２】図３は、図２のキーボード６１を構成する
操作キーを説明する図である。キーＫ1、Ｋ2は、Ｘ軸駆
動信号ＳＸを発生するためのもので、Ｘ軸の正負いずれ
の方向にマスク２０ｂを移動させるかで両者を使い分け
る。キーＫ3、Ｋ4は、Ｙ軸駆動信号ＳＹを発生するため
のもので、Ｙ軸の正負いずれの方向にマスク２０ｂを移
動させるかで両者を使い分ける。キーＫ5、Ｋ6、θ軸駆
動信号Ｓθを発生するためのもので、Ｚ軸回りの正負い
ずれの方向にマスク２０ｂを回転させるかで両者を使い
分ける。なお、キーＫ1〜Ｋ6は、これらを押し続けれ
ば、マスクステージ装置５０の動作を継続させてマスク
２０ｂを目標位置に移動させることができ、これらを放
せば、マスク２０ｂの移動は停止する。
操作キーを説明する図である。キーＫ1、Ｋ2は、Ｘ軸駆
動信号ＳＸを発生するためのもので、Ｘ軸の正負いずれ
の方向にマスク２０ｂを移動させるかで両者を使い分け
る。キーＫ3、Ｋ4は、Ｙ軸駆動信号ＳＹを発生するため
のもので、Ｙ軸の正負いずれの方向にマスク２０ｂを移
動させるかで両者を使い分ける。キーＫ5、Ｋ6、θ軸駆
動信号Ｓθを発生するためのもので、Ｚ軸回りの正負い
ずれの方向にマスク２０ｂを回転させるかで両者を使い
分ける。なお、キーＫ1〜Ｋ6は、これらを押し続けれ
ば、マスクステージ装置５０の動作を継続させてマスク
２０ｂを目標位置に移動させることができ、これらを放
せば、マスク２０ｂの移動は停止する。
【００２３】図４は、マスク２０ｂの構造を説明する図
である。マスク２０ｂの四隅の近くには、十字のマスク
アライメントマークＡＭがそれぞれ形成されている。こ
れらマスクアライメントマークＡＭの中央には、領域Ｐ
Ａが形成されている。これらマスクアライメントマーク
ＡＭの像は、図１のマスクアライメントカメラ８４によ
って観察される。
である。マスク２０ｂの四隅の近くには、十字のマスク
アライメントマークＡＭがそれぞれ形成されている。こ
れらマスクアライメントマークＡＭの中央には、領域Ｐ
Ａが形成されている。これらマスクアライメントマーク
ＡＭの像は、図１のマスクアライメントカメラ８４によ
って観察される。
【００２４】図５は、ワークＷの構造を説明する図であ
る。ワークＷの四隅の近くには、十字のグローバルアラ
イメントマークＧＡＷがそれぞれ形成されている。これ
らグローバルアライメントマークＧＡＷの像は、図１の
ワークアライメントカメラ８０によって観察され、少な
くとも２つのグローバルアライメントマークＧＡＷの位
置検出結果から、投影レンズ２０ｃに対するワークＷの
並進及び回転の位置ズレを検出することができる。
る。ワークＷの四隅の近くには、十字のグローバルアラ
イメントマークＧＡＷがそれぞれ形成されている。これ
らグローバルアライメントマークＧＡＷの像は、図１の
ワークアライメントカメラ８０によって観察され、少な
くとも２つのグローバルアライメントマークＧＡＷの位
置検出結果から、投影レンズ２０ｃに対するワークＷの
並進及び回転の位置ズレを検出することができる。
【００２５】図６は、図５に示すワークＷの一部領域Ｐ
Ｐを拡大したものである。この一部領域ＰＰは、マスク
２０ｂの照射パターン領域ＰＡを投影すべき場所であ
り、図４のマスクアライメントマークＡＭに対応するサ
イズを有する４つの十字のファインアライメントマーク
ＦＡＷが形成されている。照射領域ＰＰＡは、図４に示
す照射パターン領域ＰＡを投影レンズ２０ｃによって縮
小投影した状態を示す。この場合、照射領域ＰＰＡは、
４つのファインアライメントマークＦＡＷの中央（Ｘ
0，Ｙ0）から（ΔＸ，ΔＹ）だけ並進移動するととも
に、Ｚ軸の回りにΔθ回転移動して配置されている。
Ｐを拡大したものである。この一部領域ＰＰは、マスク
２０ｂの照射パターン領域ＰＡを投影すべき場所であ
り、図４のマスクアライメントマークＡＭに対応するサ
イズを有する４つの十字のファインアライメントマーク
ＦＡＷが形成されている。照射領域ＰＰＡは、図４に示
す照射パターン領域ＰＡを投影レンズ２０ｃによって縮
小投影した状態を示す。この場合、照射領域ＰＰＡは、
４つのファインアライメントマークＦＡＷの中央（Ｘ
0，Ｙ0）から（ΔＸ，ΔＹ）だけ並進移動するととも
に、Ｚ軸の回りにΔθ回転移動して配置されている。
【００２６】なお、ワークＷを投影レンズ２０ｃに対し
て位置合わせした後に上記のような位置ズレ（ΔＸ，Δ
Ｙ，Δθ）が生じているとすれば、これに対応する量だ
けマスク２０ｂが投影レンズ２０ｃに対して位置ズレし
ていることになる。この位置ずれの補正については後述
する。
て位置合わせした後に上記のような位置ズレ（ΔＸ，Δ
Ｙ，Δθ）が生じているとすれば、これに対応する量だ
けマスク２０ｂが投影レンズ２０ｃに対して位置ズレし
ていることになる。この位置ずれの補正については後述
する。
【００２７】以下、図１〜図３に示すレーザアニーリン
グ装置全体の動作の概要について説明する。まず、レー
ザアニーリング装置のプロセスステージ装置３０上にワ
ークＷを搬送して載置する。次に、照射光学系２０の投
影レンズ２０ｃに対してプロセスステージ装置３０上の
ワークＷをアライメントする。次に、マスク２０ｂを投
影レンズ２０ｃ等に対してアライメントする。次に、レ
ーザ光源１０からのレーザ光ＡＬを縮小された矩形のビ
ームとしてワークＷ上の所定領域（照射領域）に入射さ
せる。ワークＷ上には、アモルファスＳｉ等の非晶質半
導体の薄膜が形成されており、矩形のビームの照射によ
って半導体の所定領域がアニール、再結晶化され、電気
的特性の優れた半導体薄膜を提供することができる。以
上のようなレーザアニールは、ワークＷに設けた複数の
所定領域で繰返され、ワークＷに設けた複数の所定領域
で半導体薄膜がアニールされる。
グ装置全体の動作の概要について説明する。まず、レー
ザアニーリング装置のプロセスステージ装置３０上にワ
ークＷを搬送して載置する。次に、照射光学系２０の投
影レンズ２０ｃに対してプロセスステージ装置３０上の
ワークＷをアライメントする。次に、マスク２０ｂを投
影レンズ２０ｃ等に対してアライメントする。次に、レ
ーザ光源１０からのレーザ光ＡＬを縮小された矩形のビ
ームとしてワークＷ上の所定領域（照射領域）に入射さ
せる。ワークＷ上には、アモルファスＳｉ等の非晶質半
導体の薄膜が形成されており、矩形のビームの照射によ
って半導体の所定領域がアニール、再結晶化され、電気
的特性の優れた半導体薄膜を提供することができる。以
上のようなレーザアニールは、ワークＷに設けた複数の
所定領域で繰返され、ワークＷに設けた複数の所定領域
で半導体薄膜がアニールされる。
【００２８】以下、マスク２０ｂやワークＷのアライメ
ントの詳細について説明する。なお、マスクアライメン
トカメラ８４の光軸は、予め投影レンズ２０ｃの光軸等
と平行になるように調整してあり、マスクステージ装置
５０のＸ軸及びＹ軸とマスクアライメントカメラ８４の
座標軸も平行になるように調整してある。
ントの詳細について説明する。なお、マスクアライメン
トカメラ８４の光軸は、予め投影レンズ２０ｃの光軸等
と平行になるように調整してあり、マスクステージ装置
５０のＸ軸及びＹ軸とマスクアライメントカメラ８４の
座標軸も平行になるように調整してある。
【００２９】最初に、前準備として、次の手順でワーク
Ｗを照射位置にアライメントする。まず、ワークＷをロ
ボット等の搬送装置によってプロセスチャンバ７０中に
搬入し、プロセスステージ装置３０上に載置する。次
に、ワークアライメントカメラ８０でグローバルアライ
メントマークＧＡＷを探索する。グローバルアライメン
トマークＧＡＷは大きな十字マークであり、ワークＷ上
での大体の位置が分かっていれば簡単にワークアライメ
ントカメラ８０の画界に入れることができる。次に、画
像処理装置８１にて画像処理技術を利用して、グローバ
ルアライメントマークＧＡＷの中心位置を計算する。こ
の様にして算出した位置を基準にファインアライメント
マークＦＡＷを探索し、これをワークアライメントカメ
ラ８０の画界に入れることができる。次に、グローバル
アライメントマークＧＡＷの場合と同様に画像処理技術
によってファインアライメントマークＦＡＷの中心位置
を計算する。最後に、ファインアライメントマークＦＡ
Ｗの位置を基準としてプロセスステージ装置３０を動作
させて、投影レンズ２０ｃのレンズ直下に照射領域ＰＰ
Ａが来るようにワークＷを移動させる。これで照射位置
の位置決めのための前処理を終了する。
Ｗを照射位置にアライメントする。まず、ワークＷをロ
ボット等の搬送装置によってプロセスチャンバ７０中に
搬入し、プロセスステージ装置３０上に載置する。次
に、ワークアライメントカメラ８０でグローバルアライ
メントマークＧＡＷを探索する。グローバルアライメン
トマークＧＡＷは大きな十字マークであり、ワークＷ上
での大体の位置が分かっていれば簡単にワークアライメ
ントカメラ８０の画界に入れることができる。次に、画
像処理装置８１にて画像処理技術を利用して、グローバ
ルアライメントマークＧＡＷの中心位置を計算する。こ
の様にして算出した位置を基準にファインアライメント
マークＦＡＷを探索し、これをワークアライメントカメ
ラ８０の画界に入れることができる。次に、グローバル
アライメントマークＧＡＷの場合と同様に画像処理技術
によってファインアライメントマークＦＡＷの中心位置
を計算する。最後に、ファインアライメントマークＦＡ
Ｗの位置を基準としてプロセスステージ装置３０を動作
させて、投影レンズ２０ｃのレンズ直下に照射領域ＰＰ
Ａが来るようにワークＷを移動させる。これで照射位置
の位置決めのための前処理を終了する。
【００３０】次に、以下の手順でマスク２０ｂを投影レ
ンズ２０ｃやワークＷに対してアライメントする。ま
ず、レーザ光ＡＬをワークＷ上に走査すると、レーザ光
ＡＬを走査した領域でガラス基板上の半導体薄膜が変質
し、例えば図６に示すような照射領域ＰＰＡが顕微鏡で
観察される。この状態で、照射領域ＰＰＡは、既に説明
したようにファインアライメントマークＦＡＷに対して
（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）だけ位置ズレしている。この位置
ズレを計測すれば、次の手順で指標像のアライメント、
つまりカメラのキャリブレーションを行うことができ
る。
ンズ２０ｃやワークＷに対してアライメントする。ま
ず、レーザ光ＡＬをワークＷ上に走査すると、レーザ光
ＡＬを走査した領域でガラス基板上の半導体薄膜が変質
し、例えば図６に示すような照射領域ＰＰＡが顕微鏡で
観察される。この状態で、照射領域ＰＰＡは、既に説明
したようにファインアライメントマークＦＡＷに対して
（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）だけ位置ズレしている。この位置
ズレを計測すれば、次の手順で指標像のアライメント、
つまりカメラのキャリブレーションを行うことができ
る。
【００３１】まず、マスク２０ｂをそのまま装着した状
態でマスクアライメントカメラ８４の画面を見ると、図
４に示すマスクアライメントマークＡＭは画面中央から
対称な位置に配置され、照射パターン領域ＰＡが画面中
央に見えるはずである。しかし、これらマスクアライメ
ントマークＡＭを投影した位置は、マスクステージ装置
５０を走査した場合、前述のようにワークＷ上で（Δ
Ｘ，ΔＹ，Δθ）だけずれるはずである。そこで、マス
クアライメントカメラ８４をＸ−Ｙ面内で並進させると
ともにＺ軸の回りに回転させて、画面全体が図７に示す
状態になるようにする。
態でマスクアライメントカメラ８４の画面を見ると、図
４に示すマスクアライメントマークＡＭは画面中央から
対称な位置に配置され、照射パターン領域ＰＡが画面中
央に見えるはずである。しかし、これらマスクアライメ
ントマークＡＭを投影した位置は、マスクステージ装置
５０を走査した場合、前述のようにワークＷ上で（Δ
Ｘ，ΔＹ，Δθ）だけずれるはずである。そこで、マス
クアライメントカメラ８４をＸ−Ｙ面内で並進させると
ともにＺ軸の回りに回転させて、画面全体が図７に示す
状態になるようにする。
【００３２】図７において、マスクアライメントカメラ
８４で撮影した画像を表示するディスプレイ８６のモニ
タ画面ＤＡには、マスクアライメントマークＡＭが（Δ
Ｘ’，ΔＹ’，Δθ）だけ位置ズレして表示される。こ
こで、ΔＸ’はΔＸに投影レンズ２０ｃの倍率を掛けた
ものであり、ΔＹ’もΔＹに投影レンズ２０ｃの倍率を
掛けたものである。なお、投影レンズ２０ｃは、倒立像
を形成するが、マスクアライメントカメラ８４でマスク
２０ｂの下面を観察し、ワークアライメントカメラ８０
でワークＷの上面を観察することになるので、両カメラ
８０、８４で観察される像は、倍率と位置が異なるだけ
である。このようにマスクアライメントカメラ８４を適
宜移動させることにより、マスクアライメントカメラ８
４で観察される指標像の位置と、ワークＷ上に形成され
たファインアライメントマークＦＡＷの位置とを整合さ
せることができる。この際、画像処理装置８５を利用し
て位置合わせのための指標像となるＸ基準線ＦXとＹ基
準線ＦYをモニタ画面ＤＡの中央に十字に表示させる。
８４で撮影した画像を表示するディスプレイ８６のモニ
タ画面ＤＡには、マスクアライメントマークＡＭが（Δ
Ｘ’，ΔＹ’，Δθ）だけ位置ズレして表示される。こ
こで、ΔＸ’はΔＸに投影レンズ２０ｃの倍率を掛けた
ものであり、ΔＹ’もΔＹに投影レンズ２０ｃの倍率を
掛けたものである。なお、投影レンズ２０ｃは、倒立像
を形成するが、マスクアライメントカメラ８４でマスク
２０ｂの下面を観察し、ワークアライメントカメラ８０
でワークＷの上面を観察することになるので、両カメラ
８０、８４で観察される像は、倍率と位置が異なるだけ
である。このようにマスクアライメントカメラ８４を適
宜移動させることにより、マスクアライメントカメラ８
４で観察される指標像の位置と、ワークＷ上に形成され
たファインアライメントマークＦＡＷの位置とを整合さ
せることができる。この際、画像処理装置８５を利用し
て位置合わせのための指標像となるＸ基準線ＦXとＹ基
準線ＦYをモニタ画面ＤＡの中央に十字に表示させる。
【００３３】次に正しく設定された指標像を用いてマス
クアライメントを実施する手順について述べる。
クアライメントを実施する手順について述べる。
【００３４】オペレータが操作パネルに設けたキーボー
ド６１上のキーＫ1〜Ｋ6を適宜選択して押すと、マスク
ステージ装置５０は、Ｘ、Ｙ及びθ方向に移動する。オ
ペレータは、このような操作を繰り返して、モニタ画面
ＤＡ上のマスクアライメントマークＡＭを基準位置を示
す指標像であるところの基準線ＦX、ＦYに合わせる。モ
ニタ画面ＤＡ上で基準線ＦX、ＦYとマスクアライメント
マークＡＭが完全に一致すると、マスク２０ｂはワーク
Ｗ上のファインアライメントマークＦＡＷに対して、正
しい並進位置、回転位置に配置されたことになり、マス
ク２０ｂのアライメントが終了する。
ド６１上のキーＫ1〜Ｋ6を適宜選択して押すと、マスク
ステージ装置５０は、Ｘ、Ｙ及びθ方向に移動する。オ
ペレータは、このような操作を繰り返して、モニタ画面
ＤＡ上のマスクアライメントマークＡＭを基準位置を示
す指標像であるところの基準線ＦX、ＦYに合わせる。モ
ニタ画面ＤＡ上で基準線ＦX、ＦYとマスクアライメント
マークＡＭが完全に一致すると、マスク２０ｂはワーク
Ｗ上のファインアライメントマークＦＡＷに対して、正
しい並進位置、回転位置に配置されたことになり、マス
ク２０ｂのアライメントが終了する。
【００３５】以上のアライメントは、マスク２０ｂを交
換する度に繰返される。すなわち、マスク２０ｂを交換
した直後にオペレータがディスプレイ８６のモニタ画面
ＤＡを見ながら基準線ＦX、ＦYにマスクアライメントマ
ークＡＭを合わせる操作をするだけで、マスク２０ｂ上
のマスクアライメントマークＡＭをワークＷ上のファイ
ンアライメントマークＦＡＷに位置合わせすることがで
きる。
換する度に繰返される。すなわち、マスク２０ｂを交換
した直後にオペレータがディスプレイ８６のモニタ画面
ＤＡを見ながら基準線ＦX、ＦYにマスクアライメントマ
ークＡＭを合わせる操作をするだけで、マスク２０ｂ上
のマスクアライメントマークＡＭをワークＷ上のファイ
ンアライメントマークＦＡＷに位置合わせすることがで
きる。
【００３６】以上の装置では、マスク２０ｂをマスクス
テージ装置５０によって投影レンズ２０ｃに対して移動
させつつ、ディスプレイ８６によってマスクアライメン
トマークＡＭの像を表示するので、マスク２０ｂの位置
を視覚的に確認しながらリアルタイムで精密かつ確実な
位置決めを行うことができる。なお、半導体や液晶用の
ステッパにおいて同様のアライメントが必要であるが、
ステッパは本装置より高い精度を必要とするため、例え
ば調整用参照レーザ光源を設けるなど複雑な装置構成と
せざるを得ない。一方、本実施例の場合、簡単な装置構
成で精度の良いマスクアライメントを実現できる。これ
によって、頻繁にマスク２０ｂを交換しても短時間でア
ライメントを完了することができる。
テージ装置５０によって投影レンズ２０ｃに対して移動
させつつ、ディスプレイ８６によってマスクアライメン
トマークＡＭの像を表示するので、マスク２０ｂの位置
を視覚的に確認しながらリアルタイムで精密かつ確実な
位置決めを行うことができる。なお、半導体や液晶用の
ステッパにおいて同様のアライメントが必要であるが、
ステッパは本装置より高い精度を必要とするため、例え
ば調整用参照レーザ光源を設けるなど複雑な装置構成と
せざるを得ない。一方、本実施例の場合、簡単な装置構
成で精度の良いマスクアライメントを実現できる。これ
によって、頻繁にマスク２０ｂを交換しても短時間でア
ライメントを完了することができる。
【００３７】以上実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の装置は、レーザ光ＡＬを用いて
ワークＷ上の半導体層をアニーリングするものであった
が、レーザ光源１０や照射光学系２０等の構造を適宜変
更すれば、半導体材料のアニールのみならず各種材料の
改質、切断、溶着等を可能にするパルスレーザ加工装置
とすることができる。
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の装置は、レーザ光ＡＬを用いて
ワークＷ上の半導体層をアニーリングするものであった
が、レーザ光源１０や照射光学系２０等の構造を適宜変
更すれば、半導体材料のアニールのみならず各種材料の
改質、切断、溶着等を可能にするパルスレーザ加工装置
とすることができる。
【００３８】また、上記実施形態の装置では、ディスプ
レイ８６のモニタ画面ＤＡ上においてマスクアライメン
トマークＡＭを基準線ＦX、ＦYに合わせることとしてい
るが、マスクアライメントマークＡＭと基準線ＦX、ＦY
とが合致したことを画像処理で認識判別させることもで
きる。この場合、オペレータは、マスクアライメントマ
ークＭを基準線ＦX、ＦYの方向に合致させるように移動
させるだけでよくなり、アライメントが迅速化される。
レイ８６のモニタ画面ＤＡ上においてマスクアライメン
トマークＡＭを基準線ＦX、ＦYに合わせることとしてい
るが、マスクアライメントマークＡＭと基準線ＦX、ＦY
とが合致したことを画像処理で認識判別させることもで
きる。この場合、オペレータは、マスクアライメントマ
ークＭを基準線ＦX、ＦYの方向に合致させるように移動
させるだけでよくなり、アライメントが迅速化される。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザ加工装置によれば、マスク駆動装置によってマ
スクを投影光学系に対して移動させつつ、表示装置によ
って撮像装置によって得たアライメントマークの像を表
示するので、マスクの位置を視覚的に確認しながらリア
ルタイムで精密かつ確実な位置決めを行うことができ
る。よって、マスクをアニール光で照明してマスクの開
口像を基板上に縮小投影するタイプのレーザアニーリン
グ装置等において、高い精度でのレーザアニール等処理
が可能になる。
のレーザ加工装置によれば、マスク駆動装置によってマ
スクを投影光学系に対して移動させつつ、表示装置によ
って撮像装置によって得たアライメントマークの像を表
示するので、マスクの位置を視覚的に確認しながらリア
ルタイムで精密かつ確実な位置決めを行うことができ
る。よって、マスクをアニール光で照明してマスクの開
口像を基板上に縮小投影するタイプのレーザアニーリン
グ装置等において、高い精度でのレーザアニール等処理
が可能になる。
【図１】本発明の一実施形態であるレーザアニーリング
装置の構造を示す図である。
装置の構造を示す図である。
【図２】図１の装置を構成するマスクステージ装置を説
明する図である。
明する図である。
【図３】図２のマスクステージ装置を操作するためのキ
ーボードを説明する図である。
ーボードを説明する図である。
【図４】マスクの構造を説明する図である。
【図５】ワークの構造を説明する図である。
【図６】ワークの細部の構造を説明する図である。
【図７】マスク上のアライメントマークを観察した状態
を示す図である。
を示す図である。
１０ レーザ光源
２０ 照射光学系
２０ａ ホモジナイザ
２０ｂ マスク
２０ｃ 投影レンズ
３０ プロセスステージ装置
４０ ステージ制御装置
５０ マスクステージ装置
６０ ステージ制御装置
６１ キーボード
７０ プロセスチャンバ
８０ ワークアライメントカメラ
８４ マスクアライメントカメラ
８６ ディスプレイ
１００ 主制御装置
ＡＬ レーザ光
ＡＭ マスクアライメントマーク
ＦX,ＦY 基準線
ＦＡＷ ファインアライメントマーク
ＧＡＷ グローバルアライメントマーク
Ｗ ワーク
Claims (4)
- 【請求項１】 マスクの像をステージ装置上のワークに
投影する投影光学系と、 前記マスクを前記投影光学系に対して移動させるマスク
駆動装置と、 前記マスクに形成されたアライメントマークの像を撮影
する撮像装置と、 前記撮像装置によって得たアライメントマークの像を表
示する表示装置と、 を備えるレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記表示装置は、前記アライメントマー
クの像をアライメントの基準として固定された指標像と
ともに表示することを特徴とする請求項１記載のレーザ
加工装置。 - 【請求項３】 前記マスク駆動装置は、操作キーの操作
に応じて前記マスクを前記投影光学系の光軸に垂直な面
内で並進移動若しくは回転移動させ、前記指標像と前記
アライメントマークの像とが一致すると、自動的に前記
マスクの移動を終了させることを特徴とする請求項２記
載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記指標像は、前記アライメントマーク
の像を前記投影光学系によって前記ワーク上に投影した
際の基準位置からのズレ量に対応する量だけ前記撮像装
置を移動させることによって得られることを特徴とする
請求項２記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18042499A JP3450752B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 矩形ビーム用マスクアライメント方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18042499A JP3450752B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 矩形ビーム用マスクアライメント方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007043A JP2001007043A (ja) | 2001-01-12 |
| JP3450752B2 true JP3450752B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=16083025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18042499A Expired - Lifetime JP3450752B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 矩形ビーム用マスクアライメント方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3450752B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006338165A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Via Mechanics Ltd | 工作機械の操作方法及び操作装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700096B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-03-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser irradiation method, manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device, production system for semiconductor device using the laser apparatus, and electronic equipment |
| JP4906378B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2012-03-28 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ加工用マスクの姿勢検出方法及びステージ精度評価方法 |
| TWI543264B (zh) * | 2010-03-31 | 2016-07-21 | 應用材料股份有限公司 | 雷射光束定位系統 |
| CN102290362B (zh) * | 2011-07-22 | 2013-05-22 | 清华大学 | 一种激光加工中晶圆片定位误差的校正方法 |
| JP7393087B2 (ja) * | 2019-09-26 | 2023-12-06 | 株式会社オーク製作所 | アブレーション加工用の加工装置および加工方法 |
-
1999
- 1999-06-25 JP JP18042499A patent/JP3450752B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006338165A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Via Mechanics Ltd | 工作機械の操作方法及び操作装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001007043A (ja) | 2001-01-12 |
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