JP5007070B2 - Exposure equipment - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は露光装置に関し、特に空間光変調手段を使用した露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure equipment, about the particular exposure equipment using spatial light modulating means.
従来から、半導体デバイスなどの表面欠陥を検査する検査装置においては、パターンの微細化に伴う光学系の高倍率化と高NA化により、光学系と基板との距離がわずかに変化しただけでもパターン像がぼやけてしまうという問題があった。そこで、この問題を解消するため、種々のオートフォーカス技術が提案されている。 Conventionally, in an inspection apparatus for inspecting surface defects such as semiconductor devices, even if the distance between the optical system and the substrate is slightly changed due to the higher magnification and higher NA of the optical system accompanying the miniaturization of the pattern. There was a problem that the image was blurred. In order to solve this problem, various autofocus techniques have been proposed.
図7は、一般的に広く利用されている三角測量に基づく高さ測定の原理を示したものである。レーザ29により被測定基板上に照射されたレーザ光の反射光は、レンズ30によりPSD(Position Sensitive Detector)と呼ばれる位置検出素子や分割フォトダイオード、CCDセンサなどの検出器31の光電面に結像される。例えば、基板の高さがAの位置からBの位置に変位したとすると、センサ上のレーザ光の照射位置はaからbに移動するため、基板の変位を検出することが可能である。
FIG. 7 shows the principle of height measurement based on triangulation that is generally widely used. The reflected light of the laser beam irradiated onto the substrate to be measured by the
ところが、図7に示された方式は、レーザ光が照射された1点のみの高さを検出する方式のため、複雑なパターンやエッジの影響を受けやすいという問題がある。また、基板上に薄膜が付いている場合には、特定の入射角度や膜厚では干渉により反射光量がなくなってしまうという短所もある。さらには、ガラスなどの透明基板の場合には、表面からの反射光及び裏面からの反射光や散乱光が共に検出器31に到達してしまい、高さの測定精度が著しく損なわれるため、透明基板のオートフォーカスには適用することができない。
However, since the method shown in FIG. 7 is a method of detecting the height of only one point irradiated with laser light, there is a problem that it is easily affected by a complicated pattern or an edge. Further, when a thin film is attached on the substrate, there is a disadvantage that the amount of reflected light is lost due to interference at a specific incident angle and film thickness. Furthermore, in the case of a transparent substrate such as glass, both the reflected light from the front surface and the reflected light and scattered light from the back surface reach the
そこで、例えば、非特許文献1には、被検査パターン上にストライプパターンを照射して、このストライプパターンを対物レンズの焦点面と共役の位置から光軸方向の前後に等距離だけずらした2つのイメージセンサでそれぞれ検出し、これらのコントラストの差から焦点ずれ方向を検出してオートフォーカスを行うパターン検査装置が記載されている。このような、画像のコントラストを検出する方式では、特定の1点のみの高さ情報を検出することがないため、パターンやエッジの影響を受けにくい。また、透明基板の場合であっても、対物レンズの焦点位置から大きく外れた裏面からの反射光にはコントラストが全くないため、焦点の合った表面からの反射光のみがコントラスト検出に利用される。
Therefore, for example, in
一方、半導体デバイス基板を露光する露光装置においても、光学部品の特性のばらつきや基板の反り、厚みのばらつきなどに起因して、焦点ぼけが発生し、基板上で均一なパターンを得ることができないという問題があった。このため、露光用光学系に加えてフォーカス用光学系を設け、このフォーカス用光学系によりフォーカス補正を行う露光装置などが提案されている。
しかしながら、上記の露光装置では、露光用光学系とフォーカス用光学系とを別々に設けることから装置の構成が複雑になり、装置の安定化及び小型化を図ることが難しく、調整にも手間が掛かるという問題があった。 However, in the above exposure apparatus, since the exposure optical system and the focusing optical system are separately provided, the configuration of the apparatus becomes complicated, and it is difficult to stabilize and downsize the apparatus, and adjustment is troublesome. There was a problem of hanging.
そこで本発明は、装置の安定化及び小型化を図りつつ、複雑なパターンやエッジが散在する透明基板であってもオートフォーカスを精密かつ高速に行うことを可能とする露光装置を提供することを課題としている。 The present invention is to provide an exposure equipment that allows to perform while achieving stabilization and miniaturization of the apparatus, the autofocus be a transparent substrate a complex pattern or edge scattered precise and fast Is an issue.
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、露光装置であって、オートフォーカス時にレジストが感光しない光を出力するフォーカス用光源と、光源の出力光をパターン情報に応じて変調するデジタルマイクロミラーデバイスと、基板に前記光を入射させる対物レンズと、合焦位置決定手段と、を備えるフォーカス用光学系と、露光時に前記レジストが感光する感光用の光を出力する露光用光源と、デジタルマイクロミラーデバイス、対物レンズと、を備える投光光学系と、前記合焦位置決定手段が、前記基板の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置と、前記焦点面よりも後側の焦点後側位置との間で、フォーカス用明暗パターンのコントラストに基づいて前記投光光学系の合焦位置を決定すると、前記投光光学系の焦点が前記合焦位置と一致するように前記投光光学系と前記基板との距離を調整する調整手段と、を備え、前記フォーカス用光学系と前記投光光学系においては、少なくとも前記デジタルマイクロミラーデバイス及び前記対物レンズが共通に構成されており、前記デジタルマイクロミラーデバイスは、オートフォーカス時には前記フォーカス用明暗パターンの光が前記基板に投射され、露光時には所望の露光パターンの光が前記基板に投射されるように、オートフォーカス時と露光時とで該デジタルマイクロミラーデバイスを構成する各ミラーエレメントの傾斜角度をそれぞれ切り替え、前記フォーカス用光学系の前記フォーカス用光源と、前記投光光学系の前記露光用光源とを一体的に設け、一体化された光源から前記レジストが感光しない光と前記レジストが感光する感光用の光とを混合させて前記基板に入射させるように構成し、オートフォーカス時に、前記基板に入射される光のうち、前記レジストが感光する感光用の光をカットするフィルタを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の露光装置であって、前記露光用光源及び前記フォーカス用光源のON/OFFを制御すると共に、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記各ミラーエレメントの傾斜角度を制御するコントローラを備えることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the exposure apparatus according to the first aspect, wherein the exposure light source and the focus light source are turned on and off, and the tilt angle of each mirror element of the digital micromirror device is controlled. It is characterized by having a controller which controls .
請求項3記載の発明は、請求項2記載の露光装置であって、前記コントローラは、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記各ミラーエレメントの傾斜角度を制御して、オートフォーカス時には前記デジタルマイクロミラーデバイスに前記フォーカス用明暗パターンとしてストライプパターンを形成させ、露光時には前記露光パターンとして所望の露光パターンを形成させることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the exposure apparatus according to the second aspect, wherein the controller controls an inclination angle of each of the mirror elements of the digital micromirror device, and the digital micromirror device is controlled during autofocusing. A stripe pattern is formed as the focus light / dark pattern, and a desired exposure pattern is formed as the exposure pattern during exposure .
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の露光装置であって、前記投光光学系は前記デジタルマイクロミラーデバイスで形成されたフォーカス用明暗パターン又は露光パターンを倍率補正するリレーレンズを備えることを特徴とする。
Fourth aspect of the present invention, an exposure apparatus according to any one of
請求項5記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の露光装置であって、前記合焦位置決定手段は、前記基板の表面における反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を有し前記焦点前側位置において焦点が合うように設置された第1の撮像手段と、前記光電変換素子を有し前記焦点後側位置において焦点が合うように設置された第2の撮像手段とを備え、前記調整手段に、前記合焦位置決定手段の前記第1の撮像手段及び前記第2の撮像手段により観察された視野内の前記コントラストが前記視野の中心部と前記視野の外周部とで一様になるように前記基板の傾きを調整する傾き調整機構が設けられていることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the exposure apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the in-focus position determining means receives the reflected light on the surface of the substrate and receives an electric signal. A first imaging means having a photoelectric conversion element for converting into a focus position at the front focus position and a focus position at the rear focus position having the photoelectric conversion element; A second imaging unit, and the adjustment unit is configured such that the contrast in the field of view observed by the first imaging unit and the second imaging unit of the in-focus position determining unit is equal to the center of the field of view. An inclination adjusting mechanism for adjusting the inclination of the substrate so as to be uniform with the outer peripheral portion of the visual field is provided.
請求項1から請求項5記載の発明によれば、焦点前側位置と焦点後側位置との間におけるフォーカス用明暗パターンのコントラストに基づき、オートフォーカスを高速に行うことが可能となる。また、空間光変調手段においてフォーカス用明暗パターン及び露光パターンの双方を形成することが可能であり、また、オートフォーカス時と露光時とで共通の投光光学系を使用することから、装置の安定化及び小型化を図ることが可能となる。 According to the first to fifth aspects of the invention, it is possible to perform autofocus at high speed based on the contrast of the focus light / dark pattern between the focus front position and the focus back position. In addition, it is possible to form both the focus light / dark pattern and the exposure pattern in the spatial light modulation means, and since a common light projecting optical system is used during autofocus and during exposure, the stability of the apparatus is improved. And miniaturization can be achieved.
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る露光装置1は、露光時に基板2に露光パターンを投影する投光光学系3と、オートフォーカス時に基板2にフォーカス用明暗パターンを投影し、その反射光を結像させるフォーカス用光学系4とを備えて構成されており、フォーカス用光学系4のうち基板2にフォーカス用明暗パターンを投影する光学系は、投光光学系3と共通の構成となっている。
(overall structure)
As shown in FIG. 1, an
(細部構成)
投光光学系3は基板2の表面に露光パターンを投影するものである。本実施形態の基板2は、厚み寸法0.4mm程度の透明基板であっても構わない。この基板2の表面には、青色光や紫外光などの短波長光に感光するフォトレジストが塗布されており、裏面は砂面であっても何ら問題はない。また、基板2はステージ(図示略)上に載置されている。
(Detailed configuration)
The light projecting
この投光光学系3は、図1に示すように、露光用光源5、コリメータレンズ6、ミラー7,8、空間光変調手段としてのDMD(Digital Micro-mirror Device)9、ミラー10、リレーレンズ11及び対物レンズ12を含んで構成されており、露光用光源5の出力光をコリメータレンズ6を介してDMD9に入射させ、DMD9からの反射光をリレーレンズ11及び対物レンズ12を介して基板2に入射させるようになっている。
As shown in FIG. 1, the projection
このうち露光用光源5は、感光用の青色光や紫外光などの短波長光を出力する光源であって、レーザやLED、ランプなどにより構成される。 Among these, the exposure light source 5 is a light source that outputs short-wavelength light such as photosensitive blue light or ultraviolet light, and includes a laser, an LED, a lamp, and the like.
また、コリメータレンズ6は露光用光源5の出力光を平行光に整形し、ミラー7,8はコリメータレンズ6の透過光をDMD9に入射させるようになっている。
The collimator lens 6 shapes the output light of the exposure light source 5 into parallel light, and the
また、DMD9は、半導体素子上に微細なミラーエレメントを格子状に敷き詰めて、1枚のパネルとして形成したものであり、それぞれのミラーが独立して傾斜角度を変えることにより、露光用光源5の出力光の投射をON/OFFできるようになっている。また、DMD9にはコントローラ27(図2参照)が電気的に接続されており、DMD9における所定位置のミラーから光を反射できるようになっている。これにより、投光光学系3を構成するDMD9は、ミラーにより所望の露光パターンを形成して投影することができるようになっている。
In addition, the
なお、本実施形態では空間光変調手段としてDMD9を用いているが、空間光変調手段としては液晶パネルや発光ダイオードアレイ、磁気光学効果などを用いることも可能である。
In this embodiment, the
また、ミラー10は、DMD9からの反射光をリレーレンズ11に入射させるようになっている。リレーレンズ11は、DMD9で形成された露光パターン又はフォーカス用明暗パターンを倍率補正するようになっている。例えば、DMD9で形成したフォーカス用明暗パターン又は露光パターンを基板2に投射する場合、DMD9のミラーが一辺13.68μmであり、投光光学系3により1/10の大きさで縮小投影されるとすると、基板2の表面では一辺1.368μmの大きさとなるが、これをリレーレンズ11で倍率補正することにより、一辺1.0μmの大きさとして縮小投影することなどが可能となる。また、リレーレンズ11の倍率補正によってリレーレンズ11と基板2との距離調整を行うことも可能となり、投光光学系3の設計の自由度を高めることができる。
Further, the
また、対物レンズ12はリレーレンズ11の透過光を基板2の表面に集光するようになっている。
The
一方、フォーカス用光学系4は、基板2の表面にフォーカス用明暗パターンを投影し、また、その反射光を受光するものである
On the other hand, the focusing optical system 4 projects a focusing light / dark pattern on the surface of the
フォーカス用光学系4は、図1に示すように、フォーカス用光源13、コリメータレンズ14、ハーフミラー15、ミラー7,8、DMD9,ミラー10,リレーレンズ11、対物レンズ12、ハーフミラー16、フィルタ17、結像レンズ18、ハーフミラー19及びCCD20,21を含んで構成されている。このうち基板2にフォーカス用明暗パターンを投影する光学系、すなわち、ミラー7,8、DMD9,ミラー10、リレーレンズ11及び対物レンズ12は、投光光学系3と共通の構成となっている。
As shown in FIG. 1, the focus optical system 4 includes a
このような構成により、フォーカス用光学系4は、フォーカス用光源13からコリメータレンズ14を介してDMD9に光を入射させ、DMD9からの反射光をリレーレンズ11及び対物レンズ12を介して基板2に入射させて、基板2からの反射光をフィルタ17及び結像レンズ18を介してCCD20又はCCD21に結像させるようになっている。
With such a configuration, the focusing optical system 4 causes light to be incident on the
このうちフォーカス用光源13は、レジストが感光しない長波長の光を出力する光源であり、例えば、赤色発光ダイオードなどにより構成される。
Among them, the
また、コリメータレンズ14はフォーカス用光源13の出力光を平行光に整形し、ハーフミラー15はコリメータレンズ14の透過光の光軸を露光用光源5の光軸と同軸としてミラー7,8に入射させるようになっている。
The
また、フォーカス用光学系4を構成するDMD9は、微細なマイクロミラーでフォーカス用明暗パターンとしてのストライプパターンを形成するようになっており、ミラー7,8からの反射光をストライプパターンとして投影するようになっている。なお、フォーカス用光学系4を構成するDMD9は、フォーカス用明暗パターンとして露光パターンと同様のパターンを形成してもよい。
The
また、ミラー10はDMD9からの反射光をリレーレンズ11に入射させ、リレーレンズ11は、DMD9からの反射光を倍率補正するようになっている。また、対物レンズ12はリレーレンズ11の透過光を基板2の表面に集光するようになっている。
The
また、投光光学系3の対物レンズ12は、基板2の反射光をフォーカス用の光としてCCD20及びCCD21の結像面に結像させる結像光学系を兼ねるようになっており、基板2の反射光は再び対物レンズ12を透過してハーフミラー16に入射させるようになっている。
The
また、ハーフミラー16は対物レンズ12から入射した光を反射してフィルタ17に入射させ、フィルタ17はこの反射光のうち長波長の光のみを透過して結像レンズ18に入射させるようになっている。
Further, the
また、CCD20及びCCD21はフォーカス用光学系4からの光を受光して電気信号に変換する光電変換素子である。CCD20は結像レンズ18の透過光のうちハーフミラー19を透過した光を受光し、また、CCD21は結像レンズ18の透過光のうちハーフミラー19で反射した光を受光するようになっている。なお、CCD20及びCCD21は、フォーカス用明暗パターンのみならず、露光パターンを観察する際の撮像手段としての機能も果たすようになっている。
The
ここで、CCD20及びCCD21は、対物レンズ12の焦点位置と共役な位置(ラインb)から光軸方向に等距離だけずらした位置に置かれている。すなわち、図1に示すように、CCD20は光電面が基板2の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側にある焦点前側位置(ラインa)において焦点が合うように設置され、CCD21は光電面が前記焦点面よりも後側にある焦点後側位置(ラインc)において焦点が合うように設置されている。
Here, the
なお、露光装置1には互いに通信可能なネットワークを介してパーソナルコンピュータなどの制御装置22(図2参照)が接続されており、露光装置1の各構成部分に種々の指示信号を送信するようになっている。
Note that a control device 22 (see FIG. 2) such as a personal computer is connected to the
(制御構成)
次に、図2に本実施形態に係る露光装置1の制御ブロック図を示す。
(Control configuration)
Next, FIG. 2 shows a control block diagram of the
図2に示すように、露光装置1は制御装置22を備えている。制御装置22が備える制御部23は、CPU(Central Processing Unit)や、書き換え可能な半導体素子で構成されるRAM(Random Access Memory)及び不揮発性の半導体メモリで構成されるROM(Read Only Memory)から構成されており、ROMに記録された処理プログラムをRAMに展開して、CPUによりこの処理プログラムを実行するようになっている。また、制御装置22には、制御部23に電気的に接続された入力部24及び記憶部25が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
また、制御装置22にはステージ駆動部26、DMD9を制御するコントローラ27、CCD20、CCD21及び合焦位置決定手段としてのFFT解析部28が接続されている。
The
入力部24は、キーボード、マウス、タッチパネルなどから構成され、ユーザによる指示入力ができるようになっている。
The
記憶部25は、半導体メモリなどからなる記録用のメモリであり、入力部24から入力された情報などを記録する記録領域を有している。記憶部25は、例えばフラッシュメモリなどの内蔵型メモリや、着脱可能なメモリカードやメモリスティックであってもよく、また、ハードディスク又はフロッピー(登録商標)ディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。
The
ステージ駆動部26は、基板2を支持する図示しないステージの上下移動や傾斜を制御することにより、基板2の位置を調整するようになっている。特に、本実施形態のステージ駆動部26は、基板2の位置がFFT解析部28により決定された対物レンズ12の合焦位置(ラインB)に一致するように、ステージを上下移動させてフォーカス用光学系4と基板2との距離を調整する調整手段としての機能を果たす。
The
なお、本実施形態ではステージの駆動により基板2の位置を移動させるようになっているが、フォーカス用光学系4の移動によってフォーカス用光学系4と基板2との距離を調整する構成とすることも可能である。
In this embodiment, the position of the
また、ステージ駆動部26は、ステージの移動により基板上に分割された露光領域をパターン投影可能な領域へ順次移動させるようになっている。
Further, the
コントローラ27は、露光用光源5及びフォーカス用光源13のON/OFFを制御すると共に、制御部23の指示信号に基づきDMD9が備えるミラーの傾斜角度を制御するようになっている。これにより、投光光学系3としてのDMD9において所望の露光パターンを形成すると共に、フォーカス用光学系4としてのDMD9においてフォーカス用明暗パターンとしてのストライプパターンを形成するようになっている。
The
CCD20及びCCD21は、制御部23の制御により所定のタイミングで基板2の表面の反射光を受光して電気信号に変換し、その電気信号を画像データとしてFFT解析部28に送信するようになっている。
The
FFT解析部28は、合焦位置決定手段としての機能を果たすものであり、基板2の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置と、前記焦点面よりも後側の焦点後側位置との間におけるフォーカス用明暗パターンのコントラストに基づいて、投光光学系3の合焦位置を決定するようになっている。本実施形態では、CCD20及びCCD21で受光したストライプパターンについて下記に示すFFT解析を行うことにより、対物レンズ12の合焦位置(ラインB)を求めて、制御部23に出力するようになっている。
The
ここで、FFT解析部28が行うFFT解析について詳述する。FFT解析部28は、CCD20及びCCD21で受光したストライプパターンの受光強度分布に基づき、CCD20及びCCD21のコントラストが等しくなる位置を求め、これにより基板2の合焦位置(ラインB)を決定するようになっている。
Here, the FFT analysis performed by the
すなわち、本実施形態に係る露光装置1では、図1に示すように、CCD20を光電面がラインaと一致するように設置し、CCD21を光電面がラインcと一致するように設置する。
That is, in the
図3に、CCD20及びCCD21で受光したストライプパターンの受光強度分布の例を示す。図3に示すように、CCD20の光電面が置かれたラインaは対物レンズ12の焦点後側位置Cと共役になっており、基板2がラインCの位置にある時にCCD20では最大のコントラストが得られ、基板2の位置がCからAへと移動するにつれて、コントラストは徐々に低下していく。一方、CCD21の光電面が置かれたラインcは対物レンズ12の焦点前側位置Aと共役になっており、基板2がラインAの位置にある時に最大のコントラストが得られ、基板2の位置がAからCへと移動するにつれて、コントラストは徐々に低下していく。
FIG. 3 shows an example of the received light intensity distribution of the stripe pattern received by the
そこで、これらのストライプパターンの受光強度分布に基づき、図3に示すようにCCD20及びCCD21のコントラストが等しくなる位置を探すことにより、対物レンズ12の合焦位置(ラインB)を求めることが可能となる。
Therefore, it is possible to obtain the in-focus position (line B) of the
図4は、FFT解析部28が行う信号処理の内容を示したものである。CCD20及びCCD21で受光したそれぞれのストライプパターンは、ストライプに沿った方向への画素値の積算を行う射影処理により正弦波状の一次元データに変換する。この一次元データにFFT処理を施すことにより、ストライプパターンの空間周波数と一致するスペクトル成分の信号強度、すなわち正弦波状データの振幅及び受光強度の平均値に相当する直流(DC)成分が求められ、これらの比から受光されたストライプパターンのコントラスト値が計算される。射影による積算処理は、画像全体にわたってコントラストの平均値を求めることに相当するため、基板2の上のパターンやエッジの影響を小さくする効果をもたらす。また、射影による平均化処理とFFT処理とを組み合わせることにより、散乱光などの不要成分は効果的に取り除かれる。
FIG. 4 shows the contents of signal processing performed by the
次に、CCD20及びCCD21で受光したストライプパターンのそれぞれのコントラストに基づき、基板2の合焦位置を求める。図5に示されたグラフの横軸は基板2の位置であり、曲線C1と曲線C2とはそれぞれ、CCD21、CCD20により得られるコントラスト値の変化を示している。また、曲線C3は曲線C2と曲線C1との差分をとったものであり、基板2の位置ずれに応じてS字状に変化する信号(誤差信号)となる。
Next, the in-focus position of the
対物レンズ12の焦点位置(ラインB)は、焦点前側位置(ラインA)と焦点後側位置(ラインC)の中間に位置するため、基板2が合焦位置にきた場合、CCD20及びCCD21のコントラスト値は等しい値になる。したがって、ステージ駆動によって誤差信号が零になる基板2の位置を探すことにより、合焦位置の検出が可能となる。また、曲線C3の正負の符号に着目すれば、基板2が合焦位置の前後どちらにあるかが瞬時に分かるため、高速なオートフォーカス制御が実現できる。
Since the focal position (line B) of the
(露光方法)
次に、露光装置1を使用した露光方法について、図6を参照して説明する。
(Exposure method)
Next, an exposure method using the
まず、基板2をステージ(図示略)上に載置する。続いて、ステージ駆動により、DMD9から基板2における所望の位置に露光パターンが投射されるように基板2を移動させる(ステップS1)。
First, the
次に、オートフォーカス処理を行う(ステップS2)。まず、図1に示すように、CCD20を結像面がラインaと一致するように設置し、CCD21を結像面がラインcと一致するように設置する。
Next, an autofocus process is performed (step S2). First, as shown in FIG. 1, the
続いて、コントローラ27はDMD9においてフォーカス用明暗パターンとしてのストライプパターンを形成し、フォーカス用光源13をONとする。フォーカス用光源13がレジストが感光しない長波長の光を出力すると、この出力光はコリメータレンズ14により平行光に整形され、ハーフミラー15で露光用光源5の出力光の光軸と同軸とされて、ミラー7,8で反射してDMD9に入射する。
Subsequently, the
続いて、DMD9のミラーでストライプパターンが反射されると、ストライプパターンはミラー10で反射されリレーレンズ11により倍率補正されて、対物レンズ12から基板2の表面に投影される。
Subsequently, when the stripe pattern is reflected by the mirror of the
続いて、基板2の表面にストライプパターンが投影されると、基板2の反射光は再び対物レンズ12を透過してハーフミラー16に入射する。続いて、ハーフミラー16はこの反射光をフォーカス用の光としてフィルタ17に入射させる。続いて、フィルタ17はこのフォーカス用の光のうち長波長の光のみを透過して結像レンズ18に入射させる。
Subsequently, when a stripe pattern is projected on the surface of the
続いて、CCD20は結像レンズ18の透過光を受光し、CCD21は結像レンズ18の透過光のうちハーフミラー19で反射した光を受光する。
Subsequently, the
次に、FFT解析部28は、CCD20及びCCD21で受光したストライプパターンについて、前記のFFT解析を行うことにより、基板2の合焦位置(ラインB)を決定して、解析結果を制御部23に出力する。
Next, the
続いて、ステージ駆動部26は、制御部23の指示信号により、FFT解析部28により決定された合焦位置に基板2を移動させる。
Subsequently, the
次に、コントローラ27はDMD9において所望の露光パターンを形成し(ステップS3)、露光用光源5をONとする(ステップS4)。露光用光源5が感光用の短波長光を出力すると、この出力光はコリメータレンズ14により平行光に整形され、ハーフミラー15を透過後、ミラー7,8で反射してDMD9に入射する。
Next, the
続いて、DMD9のミラーで露光パターンが反射されると、露光パターンはミラー10で反射されリレーレンズ11により倍率補正されて、対物レンズ12から基板2の表面に投影される。これにより、基板2が所望の露光パターンで露光される。こうしてステップS1〜ステップS4の処理を繰り返すことにより、オートフォーカス及び露光処理が行われる。
Subsequently, when the exposure pattern is reflected by the mirror of the
このように本実施形態によれば、焦点前側位置と焦点後側位置との間におけるフォーカス用明暗パターンのコントラストに基づき、オートフォーカスを高速に行うことが可能となる。また、DMD9においてフォーカス用明暗パターン及び露光パターンの双方を形成することが可能であり、また、オートフォーカス時と露光時とで共通の投光光学系3を使用することから、装置の安定化及び小型化を図ることが可能となる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to perform autofocus at high speed based on the contrast of the focus light / dark pattern between the front focus position and the focus rear position. Further, it is possible to form both the focus light / dark pattern and the exposure pattern in the
また、CCD20とCCD21とのフォーカス用明暗パターンのコントラストに基づいて投光光学系3の合焦位置を決定することにより、デフォーカス時における焦点位置のずれ量及びずれ方向の情報を得ることができるため、オートフォーカスを精密かつ高速に行うことが可能となる。
Further, by determining the focus position of the light projecting
また、投光光学系3の対物レンズ12を、基板2の反射光をCCD20及びCCD21の結像面に結像させる結像光学系としても使用することにより、投光光学系3と前記結像光学系との光軸のずれがなくなり、CCD20及びCCD21の双方において、フォーカス用明暗パターン及び露光パターンを正確に観察することが可能となる。
Further, by using the
また、投光光学系3のリレーレンズ11で倍率補正を行うことにより、フォーカス用明暗パターン又は露光パターンを所望の倍率で基板2に結像することが可能となる。また、リレーレンズ11の倍率補正によってリレーレンズ11と基板2との距離調整を行うことも可能となり、投光光学系3の設計の自由度を高めることができる。
Further, by performing magnification correction with the
なお、本実施形態の露光装置1は、露光用光源5とフォーカス用光源13とを別々に設ける構成としたが、バンドルファイバの中に露光用光源5及びフォーカス用光源13の両方を組み入れることも可能である。この場合、青色光と赤色光とをミキシングしてDMD9に入射させる構成とする。なお、露光用光源5から出力された青色光は、フォーカス用光学系4においてフィルタ17によりカットされる。
The
また、本実施形態の露光装置1では、視野全体のコントラストを観察しており、仮に基板2が傾いた場合には、受光した画像のコントラスト値が視野の中心付近と外周付近とで違ってくる。したがって、ステージに傾き調整機構を設け、視野全面にわたってコントラスト値が一様になるまで傾き調整を行うことにより、基板2の傾き補正を行うことも可能である。
Further, in the
以上詳細に説明したように、本発明の露光装置及び露光方法によれば、オートフォーカスを精密かつ高速に行うことが可能となる。 As described above in detail, according to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, it is possible to perform autofocus precisely and at high speed.
1 露光装置
2 基板
3 投光光学系
4 フォーカス用光学系
5 露光用光源
6 コリメータレンズ
7,8 ミラー
9 DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)
10 ミラー
11 リレーレンズ
12 対物レンズ
13 フォーカス用光源
14 コリメータレンズ
15,16 ハーフミラー
17 フィルタ
18 結像レンズ
19 ハーフミラー
20,21 CCD(撮像手段)
22 制御装置
23 制御部
24 入力部
25 記憶部
26 ステージ駆動部(調整手段)
27 コントローラ
28 FFT解析部(合焦位置決定手段)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
22
27
Claims (5)
露光時に前記レジストが感光する感光用の光を出力する露光用光源と、デジタルマイクロミラーデバイス、対物レンズと、を備える投光光学系と、
前記合焦位置決定手段が、前記基板の表面と光学的に共役な位置にある焦点面よりも前側の焦点前側位置と、前記焦点面よりも後側の焦点後側位置との間で、フォーカス用明暗パターンのコントラストに基づいて前記投光光学系の合焦位置を決定すると、前記投光光学系の焦点が前記合焦位置と一致するように前記投光光学系と前記基板との距離を調整する調整手段と、
を備え、
前記フォーカス用光学系と前記投光光学系においては、少なくとも前記デジタルマイクロミラーデバイス及び前記対物レンズが共通に構成されており、
前記デジタルマイクロミラーデバイスは、オートフォーカス時には前記フォーカス用明暗パターンの光が前記基板に投射され、露光時には所望の露光パターンの光が前記基板に投射されるように、オートフォーカス時と露光時とで該デジタルマイクロミラーデバイスを構成する各ミラーエレメントの傾斜角度をそれぞれ切り替え、
前記フォーカス用光学系の前記フォーカス用光源と、前記投光光学系の前記露光用光源とを一体的に設け、一体化された光源から前記レジストが感光しない光と前記レジストが感光する感光用の光とを混合させて前記基板に入射させるように構成し、
オートフォーカス時に、前記基板に入射される光のうち、前記レジストが感光する感光用の光をカットするフィルタを備えることを特徴とする露光装置。 A focus light source that outputs light that the resist does not sensitize during autofocus, a digital micromirror device that modulates the output light of the light source according to pattern information, an objective lens that makes the light incident on the substrate, and a focus position determination unit And a focusing optical system comprising:
A light projecting optical system comprising: an exposure light source that outputs photosensitive light that is exposed to the resist during exposure; a digital micromirror device; and an objective lens;
The in-focus position determining means is configured to focus between a front focus position on the front side of the focal plane that is optically conjugate with the surface of the substrate and a back focus position on the rear side of the focus plane. When the in-focus position of the projection optical system is determined based on the contrast of the bright / dark pattern, the distance between the projection optical system and the substrate is set so that the focal point of the projection optical system coincides with the in-focus position. Adjusting means for adjusting;
With
In the focusing optical system and the light projecting optical system, at least the digital micromirror device and the objective lens are configured in common,
In the digital micromirror device, the light of the focus light / dark pattern is projected onto the substrate during autofocus, and the light of the desired exposure pattern is projected onto the substrate during exposure. Switching the tilt angle of each mirror element constituting the digital micromirror device,
The focusing light source of the focusing optical system and the exposure light source of the light projecting optical system are integrally provided, and light for resist resisting from the integrated light source and photosensitive resist for resist resisting. Configured to mix with light and enter the substrate,
An exposure apparatus comprising: a filter that cuts out light for light sensitive to the resist among light incident on the substrate during autofocusing.
前記調整手段に、前記合焦位置決定手段の前記第1の撮像手段及び前記第2の撮像手段により観察された視野内の前記コントラストが前記視野の中心部と前記視野の外周部とで一様になるように前記基板の傾きを調整する傾き調整機構が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の露光装置。The contrast in the field of view observed by the first imaging unit and the second imaging unit of the in-focus position determining unit is uniform between the center of the field of view and the outer periphery of the field of view. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising an inclination adjustment mechanism that adjusts the inclination of the substrate so that
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