JP5895275B2 - アライメントマーク及び露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板又はマスクに設けられ、基板とマスクとをアライメントする際に使用されるアライメントマーク及び露光装置に関する。

従来の露光装置においては、光源から露光光を出射し、この露光光を所定形状のパターンが形成されたマスクを介して基板に照射し、基板上にマスクのパターンを露光している。よって、基板上の所定位置にパターンを高精度で露光するためには、マスクと基板との相対的位置合わせが重要である。例えば特許文献１には、露光対象のウエハをマスクに近接して配置する近接露光方式の露光装置が開示されており、マスク及びウエハの双方にマークを設け、このマークによりマスクとウエハとを相対的に位置合わせするように構成されている。

一方、近時、マイクロレンズアレイにより、マスクパターンを基板上に投影する露光装置が使用されるようになってきている。図８はマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク３が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク３との間に、マイクロレンズ２ａを２次元的に配列したマイクロレンズアレイ２が配置されており、マスク３の上方から露光光がマスク３に対して照射され、マスク３を透過した露光光がマイクロレンズアレイ２により基板１上に投影され、マスク３に形成されたパターンが、マイクロレンズアレイ２により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。

図９は露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ２を示す図である。図９に示すように、マイクロレンズアレイ２は、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４が積層された構造を有する。各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４のマイクロレンズは２個の凸レンズにより表現される光学系から構成されている。これにより、露光光は単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間で一旦収束し、更に単位マイクロレンズアレイ２−４の下方の基板上で結像する。即ち、単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間には、マスク３の倒立等倍像が結像し、基板上には、マスク３の正立等倍像が結像する。単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間には、多角視野絞り（例えば６角視野絞り１２）が配置され、単位マイクロレンズアレイ２−３と単位マイクロレンズアレイ２−４との間には、円形絞り１１が配置されている。円形絞り１１が各マイクロレンズのＮＡ（開口数）を規定すると共に、６角視野絞り１２が結像位置に近いところで６角形に視野を絞る。これらの６角視野絞り１２及び円形絞り１１はマイクロレンズ毎に設けられており、各マイクロレンズについて、マイクロレンズの光透過領域を円形絞り１１により円形に整形すると共に、露光光の基板上の露光領域を６角視野絞り１２により６角形に整形している。６角視野絞り１２は、例えば、図１０に示すように、マイクロレンズのレンズ開口１０の中に６角形状の開口として形成される。よって、この６角視野絞り１２により、マイクロレンズアレイ２を透過した露光光は、スキャンが停止しているとすると、基板１上で図１０に示す６角形に囲まれた領域にのみ照射される。

マイクロレンズアレイを使用したスキャン露光においては、通常、マイクロレンズアレイ２及びその上方の露光光源及び光学系は、固定配置されており、マスク３と基板１とを一体的に、紙面に垂直の方向に移動させることにより、露光光が基板１上をスキャンするようになっている。このように、基板１とマスク３とを一体的に移動させるために、基板１の上面及びマスク３の下面に、夫々、アライメントマーク５及び６を設け、これらのアライメントマーク５及び６を指標として、基板１とマスク２とを同期させる必要がある。

特開２００４−１０３６４４号公報

しかしながら、アライメントマーク５，６により、基板１とマスク３とを同期させる場合、±１μｍ程度の高精度で基板１とマスク３とを同期させようとすると、両アライメントマーク５，６を同一のカメラにより同時に観察する必要がある。即ち、異なるカメラで別々にアライメントマーク５，６を観察すると、両アライメントマーク５，６の相対的な位置を保証できない。

近接露光の場合は、マスクと基板とが２００μｍ程度で近接しており、この間隔はカメラの焦点深度内に収まるので、マスクのアライメントマークと基板のアライメントマークとを同時にカメラで観察することが可能である。しかし、マイクロレンズアレイ３を使用した露光装置においては、基板１とマスク３との間にマイクロレンズアレイ２を介装する必要があるため、基板１とマスク３との間の距離、即ち、アライメントマーク５，６間の間隔Ｇは、５乃至１５ｍｍ程度存在する。この５乃至１５ｍｍの間隔は、通常のカメラのレンズ系では、同時に観察することができない。

なお、図１１に示すように、基板１のアライメントマーク５からの反射光と、マスク３のアライメントマーク６からの反射光とで、光路差を設け、基板１のアライメントマーク５とマスク３のアライメントマーク６とのフォーカス差を補正することも考えられる。

図１１に示すように、基板１とマスク３との間のギャップＧは５乃至１５ｍｍである。この場合に、視野とアライメント精度とを考慮すると、レンズ倍率は４倍程度が必要である。よって、アライメントのパターンギャップＧ（＝５〜１５ｍｍ）は、カメラ側でみると、５〜１５ｍｍ×４^２＝８０〜２４０ｍｍに相当する。この８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差を補正する必要がある。

そこで、図１１においては、光源６０からの光をレンズ６１で収束して反射鏡６２により反射させ、レンズ６３を介してビームスプリッタ５７に入射させる。そして、ビームスプリッタ５７からの光は、レンズ５８及び５９を経由してマスク３に入射し、マスク３のアライメントマーク６で反射すると共に、基板１に入射し、基板１のアライメントマーク５で反射する。これらのアライメントマーク５、６で反射した光は、ビームスプリッタ５７に向かい、このビームスプリッタ５７を透過した後、レンズ５６，５５を介して、ビームスプリッタ５４に入射する。アライメントマーク５，６からの反射光は、ビームスプリッタ５４で、ビームスプリッタ５１に向かう光と、ミラー５３に向かう光とに分離され、ミラー５３に向かった光は、ミラー５２により、ビームスプリッタ５１に向かう。そして、ビームスプリッタ５１にて、ビームスプリッタ５４からの光はそのまま透過し、ミラー５２からの光は反射して、カメラ５０に向かう。このようにして、ビームスプリッタ５４からミラー５３，５２を経由した光と、ビームスプリッタ５４から直接到達した光とは、カメラ１０により検出される。このとき、ビームスプリッタ５４からミラー５３までの光路と、ミラー５３からミラー５２までの光路と、ミラー５２からビームスプリッタ５１までの光路との総長が、ビームスプリッタ５４からビームスプリッタ５１に直接入射する光の光路の長さよりも、８０乃至２４０ｍｍのフォーカス差だけ長くなるように設定されている。従って、マスク３のアライメントマーク６からの反射光であってミラー５３，５２を経由する光路を進行した光と、基板１のアライメントマーク５からの反射光であってビームスプリッタ５４から直接ビームスプリッタ５１に入射する光路を進行した光とがいずれもカメラ５０のＣＣＤ（電荷結合素子）に結像し、アライメントマーク５，６をカメラ５０で同時に観察することができる。

これにより、基板１とマスク３のアライメントマーク５，６のパターンのフォーカス差（８０乃至２４０ｍｍ相当）を、別光路に分けて補正することができる。しかしながら、このように、フォーカス差を別光路で補正すると、各光路での光軸ずれが生じた場合に、アライメントマーク５，６の両パターンの相対位置がずれてしまうという問題点がある。このため、この方法では、アライメント精度が低下する。アライメント精度が低下すると、露光パターン精度も低下し、近時の高精細液晶パネルの露光にとって、致命的な問題となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板とマスクとのアライメントを高精度でとることができるアライメントマーク及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアライメントマークは、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを、露光対象の基板と、この基板に露光するパターンが設けられたマスクとの間に配置して、前記マスクと前記基板とを相対的に位置合わせする際に使用されるアライメントマークであって、
前記基板又は前記マスクに形成され、
前記マイクロレンズが直線上に配列される第１の方向に対し、マークを構成する全ての辺が傾斜していることを特徴とする。

このアライメントマークにおいて、
前記マイクロレンズアレイは、そのマイクロレンズが露光装置のスキャン方向に垂直の方向に１列に整列して配置されており、前記第１の方向はこのスキャン方向に垂直の方向であり、マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対して傾斜しているように構成することができる。

また、前記マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対し４５°の角度をなすように構成することが好ましい。

本発明に係る露光装置は、
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部の少なくとも一部に配置され円形の開口を有し各マイクロレンズの開口数を規定する開口絞りと、前記マイクロレンズアレイの上面における前記マイクロレンズ以外の部分を遮光する遮光膜と、を有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを挟んで露光対象の基板と対向するように配置され、前記基板に露光するパターンが設けられたマスクと、
を有する露光装置において、
前記マスクには前記基板と位置合わせするためのマスクアライメントマークが形成されており、
前記基板には前記マスクと位置合わせするための基板アライメントマークが形成されており、
前記マスクアライメントマーク又は前記基板アライメントマークは、前記マイクロレンズが直線上に配列される第１の方向に対し、マークを構成する全ての辺が傾斜していることを特徴とする。

この露光装置において、例えば、
前記マスクアライメントマークの全ての構成辺が前記第１の方向に対して傾斜しており、
前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークに前記マスク側からアライメント用の光を同時に照射し、前記基板アライメントマークから反射した光を前記マイクロレンズアレイにより前記マスク上に正立等倍像として結像させ、前記マスクアライメントマークから反射した反射光及び前記マスク上に結像した前記基板アライメントマークの正立等倍像を検出して前記基板と前記マスクとを相対的に位置合わせすることを特徴とする。

又は、この露光装置は、例えば、
前記マスクアライメントマークの全ての構成辺が前記第１の方向に対して傾斜しており、
前記マスクアライメントマーク及び前記マスクアライメントマークに前記基板側からアライメント用の光を同時に照射し、前記マスクアライメントマークから反射した光を前記マイクロレンズアレイにより前記基板上に正立等倍像として結像させ、前記基板アライメントマークから反射した反射光及び前記基板上に結像した前記マスクアライメントマークの正立等倍像を検出して前記基板と前記マスクとを相対的に位置合わせすることを特徴とする。

そして、前記マイクロレンズアレイは、そのマイクロレンズが露光装置のスキャン方向に垂直の方向に１列に整列して配置されており、前記第１の方向はこのスキャン方向に垂直の方向であり、マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対して傾斜しているように構成することができる。

この場合に、前記マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対し４５°の角度をなすことが好ましい。

本発明においては、基板及びマスクの一方に設けられたアライメントマークから反射した光を、マイクロレンズアレイを使用して基板及びマスクの他方に正立等倍像として結像させることにより、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークの双方を、基板面又はマスク面の一方に焦点を合わせたカメラ等のセンサにより、同時に検出することができるので、基板とマスクとの間に、カメラの焦点深度では対応できない大きさのギャップＧが存在しても、基板アライメントマーク及びマスクアライメントマークの双方をカメラセンサに結像させて双方を同時に検出することができる。そこで、このセンサに結像した基板及びマスクのアライメントマークを指標として、基板とマスクとの位置を調整すれば、基板とマスクとのアライメントを高精度でとることができる。また、カメラ側のフォーカス差が０となることにより、アライメント光の光軸が傾斜した場合においても、カメラにより検出するアライメントマーク同士の相対位置は変化せず、極めて高いアライメント精度を得ることができる。

本発明においては、基板アライメントマーク又はマスクアライメントマークのうち、マイクロレンズアレイを介してマスク又は基板に正立等倍像として結像したアライメントマークではなく、マイクロレンズアレイに入射することなく反射してセンサに検出されるアライメントマークを、マイクロレンズの整列方向（第１方向）に平行の辺が存在しない形状にしたので、そのアライメントマークを構成する各辺は、６角視野絞りの外側の遮光膜により遮光された領域に現れ、そのアライメントマークの位置を検出することができる。よって、確実にアライメントマークを検出して、高精度でアライメントをとることができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置における基板及びマスクとマイクロレンズアレイを示す断面図である。 同じく、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの配置を示す図である。 同じく、マイクロレンズアレイの構造を示す模式的断面図である。 （ａ）は６角視野絞り１２を示し、（ｂ）は円形絞りを示す模式的平面図である。 ６角視野絞りの機能を説明する図である。 本発明の比較例のマスクアライメントマークを示す図であり、（ａ）はマイクロレンズアレイに対するマスクアライメントマークの関係を示し、（ｂ）は１個のマスクアライメントマークの形状を示し、（ｃ）はカメラのセンサにより検出される像を示す図である。 本発明の実施形態のマスクアライメントマークを示す図であり、（ａ）はマイクロレンズアレイに対するマスクアライメントマークの関係を示し、（ｂ）は１個のマスクアライメントマークの形状を示し、（ｃ）はカメラのセンサにより検出される像を示す図である。 マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す図である。 単位マイクロレンズアレイの配置を示す断面図である。 マイクロレンズの絞り形状を示す図である。 光路差を設けて基板とマスクとの間のギャップを吸収するアライメント装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る露光装置を示す図、図２はマイクロレンズアレイのマイクロレンズの配置を示す図、図３はマイクロレンズアレイの構造を示す図、図４は開口形状を示す図、図５はマイクロレンズアレイによる露光原理を示す図である。基板１と、この基板１に転写すべき露光パターンが形成されたマスク３との間に、マイクロレンズアレイ２が配置されている。このマイクロレンズアレイ２を間に配設するために、基板１とマスク３との間のギャップは、前述のごとく、５乃至１５ｍｍである。マイクロレンズアレイ２は、後述するようにして、マスク３に設けられたパターンの正立等倍像を基板１に結像させる。

そして、基板１の上面のマスク３に対する対向面には、基板アライメントマーク３２が配置されており、マスク３の下面の基板１に対する対向面には、マスクアライメントマーク３１が配置されている。

また、図２に示すように、マイクロレンズアレイ２は多数のマイクロレンズ２ａが２次元的に配置されて構成されており、各マイクロレンズには６角形状の６角視野絞り１２が配置されており、この６角視野絞り１２を透過した光のみが基板１に照射される。マイクロレンズアレイ２は、図３に示すように、例えば，４枚の単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４が積層されて構成されており、各単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４はガラス板の上面及び下面に凸レンズとしてのマイクロレンズ２ａが形成された構造を有している。そして、最上層の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面には、マイクロレンズ２ａ以外の領域に、Ｃｒ膜等の遮光膜１０ａが形成されており、この遮光膜１０ａに設けられた円形の開口１０内に凸レンズとしてのマイクロレンズ２ａが配置されている。この遮光膜１０ａは、迷光を防止するために、マイクロレンズ２ａ以外の領域に照射された露光光を反射して、マイクロレンズ２ａ以外の領域に露光光が入射することを防止している。

また、単位マイクロレンズアレイ２−２と、単位マイクロレンズアレイ２−３との間には、６角視野絞り１２が配置され、単位マイクロレンズアレイ２−３と単位マイクロレンズアレイ２−４との間には、開口数を規定する円形絞り１１が配置されている。６角視野絞り１２は、図４（ａ）に示すように、レンズ形状を示す遮光膜１０ａの開口１０内に、６角形状の開口として設けられており、円形絞り１１は、図４（ｂ）に示すように、開口１０内に、円形の開口として設けられている。そして、図３に示すように、マスク３を透過した露光光は、４枚の単位マイクロレンズアレイにより、先ず、単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間で倒立等倍像として一旦結像し、単位マイクロレンズアレイ２−３と単位マイクロレンズアレイ２−４との間で最大拡大した後、単位マイクロレンズアレイ２−４から出射して基板１上に正立等倍像として結像する。このとき、倒立等倍像として結像する位置には、６角視野絞り１２が配置されているので、マスクパターンは、この６角形の形状に整形されて基板１に転写される。円形絞り１１は、露光光の最大拡大部の形状を円形に整形するものであり、マイクロレンズのＮＡ（開口数）を規定する。

本実施形態の露光装置においては、基板１とマスク３とは固定されていて、マイクロレンズ２及び光源（図示せず）が一体的に同期してスキャン方向Ｓに移動することにより、基板１の表面の例えばレジスト膜にマスク３のパターンをスキャン露光するか、又はマイクロレンズアレイ２及び光源が固定されていて、基板１及びマスク３が一体的に同期してスキャン方向Ｓに移動することにより、基板１の表面のレジスト膜にマスク３のパターンをスキャン露光する。

このとき、基板１の表面においては、瞬間的に、図５に示すように６角視野絞り１２の６角形の部分に露光光が照射される。この図５及び図２に示すように、マイクロレンズは、スキャン方向Ｓに垂直の方向に並んで配置されており、スキャン方向Ｓに垂直の方向に並ぶマイクロレンズ列に関し、スキャン方向Ｓに隣接するマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに垂直の方向に若干ずれて配置されている。即ち、マイクロレンズの６角視野絞り１２は６角形状をなし、スキャン方向Ｓに垂直の方向に対し、左側の三角形部分１２ｂと、中間の矩形部分１２ａと、右側の三角形部分１２ｃとから構成されている。そして、マイクロレンズ列の左側の三角形部分１２ｂと、スキャン方向Ｓに隣接するマイクロレンズ列の右側の三角形部分１２ｃとがスキャン方向Ｓに関して重なるように、複数個のマイクロレンズ列がスキャン方向Ｓに配置されている。よって、マイクロレンズ２ａはスキャン方向Ｓに垂直の方向については１直線上にならび、スキャン方向Ｓについては若干ずれて配置されている。そして、これらのマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに関し、３列で１群となるように配置されており、４列目のマイクロレンズ列は１列目のマイクロレンズ列と同一の位置に配置されている。即ち、１列目と４列目のマイクロレンズ列は、マイクロレンズ２ａのスキャン方向Ｓに垂直の方向の位置が同一である。

そして、マイクロレンズアレイ２及び光源と、基板１及びマスク３とが、相対的にスキャン方向Ｓに移動すると、基板１上においては、スキャン方向Ｓに垂直の方向に関して、先ず、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの右側三角形部分１２ｃの通過を受ける領域は、その後、２列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの左側三角形部分１２ｂの通過を受け、３列目のマイクロレンズ列では開口部の通過はない。一方、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの矩形部分１２ａの通過を受ける領域は、その後、２列目及び３列目のマイクロレンズ列では開口部の通過はない。更に、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの左側三角形部分１２ｂの通過を受ける領域は、その後、２列目のマイクロレンズ列では開口部の通過を受けず、３列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの右側三角形部分１２ｃの通過を受ける。このようにして、スキャンの際、基板１上の領域は、３列のマイクロレンズ列が通過する都度、６角視野絞り１２の２個の三角形部分１２ｂ、１２ｃの通過を受けるか、又は１個の矩形部分１２ａの通過を受ける。三角形部分１２ｂ、１２ｃの開口面積は、矩形部分１２ａの開口面積の１／２であるから、マイクロレンズ列が３列通過する都度、スキャン方向Ｓに関して均一な光量の露光を受けることになる。４列目のマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに垂直の方向に関して１列目のマイクロレンズ列と同一の位置にマイクロレンズが配置されているので、以後、３列１群となって、同一の露光が繰り返される。従って、マイクロレンズアレイ２として、スキャン方向Ｓについて３ｎ（ｎは自然数）列のマイクロレンズ列を設け、この３ｎ列のマイクロレンズ列をスキャンさせることにより、基板１は、そのスキャン領域の全域にて、均一な光量の均等な露光を受ける。これにより、マイクロレンズアレイ２及び光源が、基板１及びマスク３に対してスキャン方向Ｓに相対的に移動することにより、マスク３に形成されたパターンが基板１上に露光される。このようにして、マイクロレンズアレイ２により、マスク３のマスクパターンの正立等倍像が基板１に転写される。

本実施形態においては、マイクロレンズアレイ２は、図８に示すように、露光工程において、マスク３のマスクパターンの正立等倍像を基板１に結像させるために使用すると共に、図１に示すように、アライメント工程において、マイクロレンズアレイ２を基板１とマスク３との位置合わせに使用する。即ち、アライメント工程においては、マイクロレンズアレイ２を基板アライメントマーク３２とマスクアライメントマーク３１との間に移動させ、マスク３の上方から、カメラ４によりマスクアライメントマーク３１と基板アライメントマーク３２とを検出する。

このカメラ４は、例えば、１焦点型の同軸落射式顕微鏡であり、アライメント用の光源と、像撮影用のセンサとが内蔵されている。即ち、カメラ４から、アライメント光を照射すると共に、アライメント光の反射光を、アライメント光の光軸と同軸的に入射させて、この反射光を検出する。カメラ４によるアライメント光の照射及びアライメント光の反射光の検出は、制御部４０により制御される。また、制御部４０は、マスクアライメントマーク３１及び基板アライメントマーク３２の検出結果に基づいて、マスク３と基板１との相対的位置合わせのための駆動源（図示せず）を制御する。アライメント光源は、カメラ４が検出する光の光軸と同軸的にアライメント光を出射するように構成されており、このアライメント光源としては、レーザ光又は干渉フィルタを透過したランプ光を使用することができる。ランプ光源として、例えばハロゲンランプを使用すれば、コストを低減でき、好ましい。なお、アライメント光源は、カメラ４とは別体的に設けられていてもよい。アライメント光源から出射された光は、例えば反射鏡及びビームスプリッタ等の光学系を介して、マスク３及び基板１に照射される。

図６（ｂ）は、従来のマスクアライメントマーク３１の形状を示す。即ち、このマスクアライメントマーク３１は、ガラス基板３４上に、Ｃｒ膜のように光を反射する金属膜３３により口の形のパターンが形成されたものである。アライメントマーク３１の中心部は、金属膜３３が存在しない所謂抜き部３５であり、露光光が透過する。よって、このマスクアライメントマーク３１においては、金属膜３３と抜き部３５との境界である辺３ａ，３ｂ、３ｃ、３ｄにより、マーク形状が規定される。

ところで、カメラ４のセンサがこのマスクアライメントマーク３１を検出した場合、マイクロレンズアレイ２については図２に示すように検出される。即ち、カメラ４からのアライメント光がマイクロレンズアレイ２に照射されると、マイクロレンズアレイ２の最上層の遮光膜１０ａからの反射光は、その光量が多いために、白く見える。そして、遮光膜１０ａが存在しない開口１０にはマイクロレンズ２ａが設けられており、このマイクロレンズ２ａに入射した光は、６角視野絞り１２で６角形に整形されて基板１に照射され、基板１の基板アライメントマーク３２で反射した光がマイクロレンズ２ａを介してカメラ４に戻り、基板アライメントマーク３２がカメラ４のセンサで検出される。このとき、６角視野絞り１２を透過して基板１で反射する光は光量が多く、白く見える。一方、遮光膜１０ａの開口１０は透過するが、６角視野絞り１２は透過しない光は、この６角視野絞り１２で反射して、カメラ４に戻り、カメラ４のセンサに検出される。この６角視野絞り１２の反射光は、図２に示すように、カメラ４のセンサでは灰色に見える。

図６（ａ）はこのマスクアライメントマーク３１をマイクロレンズアレイ２に重ねて表示した図である。マスクアライメントマーク３１の各辺３ａ，３ｂ、３ｃ、３ｄは、マスク３とマイクロレンズアレイ２との相対的位置関係によっては、辺３ｄが２個のマイクロレンズ列の間に位置する場合が存在する。この場合に、カメラ４からのアライメント光がマスクアライメントマーク３１で反射したときの反射光は、その光量が多く、カメラ４のセンサにて白く見えるため、マイクロレンズアレイ２の遮光膜１０ａで反射したときの反射光と、同化してしまい、区別がつかない。このため、図６（ｃ）にカメラ４のセンサにて検出する画像を示すように、マスクアライメントマーク３１の辺３ｄは、遮光膜１０ａにおける反射光と同化して、その位置を検出できない。

一方，図７（ｂ）は本発明の実施形態のマスクアライメントマーク３１の構成を示す。本発明の実施形態のマスクアライメントマーク３１は、図６と同様に、ガラス基板３４の上に、Ｃｒ膜等の遮光反射膜である金属膜３３により正方形の抜き部３５が形成されたものである。このマスクアライメントマーク３１は、金属膜３３と抜き部３５との境界に、辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈが形成されており、この辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈにより、マスクアライメントマーク３１の形状が規定されている。これらの辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈは、いずれも、マイクロレンズアレイ２におけるマイクロレンズ２ａの配列方向に一致する方向に延びるものはない。即ち、各辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈは、いずれも、マイクロレンズ２ａが直線上に配列された第１方向に対し、傾斜している。本実施形態においては、マイクロレンズはスキャン方向Ｓに垂直の方向に配列されているので、このスキャン方向Ｓに垂直の方向が第１方向であり、全ての辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈはスキャン方向Ｓに対して傾斜している。本実施形態においては、辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈはスキャン方向Ｓに対して４５°の角度で交差している。

本発明においては、このように、マスクアライメントマーク３１の各辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈは、マイクロレンズの配列方向に対して一致していないので、図７（ａ）に示すように、マイクロレンズ列間に位置する辺は存在しない。このため、図７（ｃ）に示すように、カメラ４のセンサにて、６角視野絞り１２で反射した光（灰色光）と、金属膜３３で反射した光（白色光）との境界として、全ての辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈが検出される。

次に、上述のごとく構成された本発明の実施形態の動作について説明する。マイクロレンズアレイ２を、基板１の基板アライメントマーク３２とマスク３のマスクアライメントマーク３１との間に配置し、マスク３の上方から、落射顕微鏡であるカメラ４により、アライメント光をマスクアライメントマーク３１及び基板アライメントマーク３２に向けて垂直下方に照射する。そうすると、図７（ａ）に示すように、カメラ４のセンサは、マスクアライメントマーク３１の金属膜３３からの反射光と、マイクロレンズアレイ２の遮光膜１０ａからの反射光を、いずれも白色光として検出し、６角視野絞り１２で反射した反射光を、灰色光として検出すると共に、６角視野絞り１２を透過したアライメント光が、基板１の基板アライメントマーク３２で反射した反射光を検出する。マイクロレンズアレイ２により、６角視野絞り１２を透過したアライメント光は、基板１上に結像し、基板アライメントマーク３２で反射した後、マイクロレンズアレイ２により、マスク３に結像する。

一方、マスクアライメントマーク３１は、図７（ａ）に示すように、マスクアライメントマーク３１の各辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈが、マイクロレンズアレイ２上に重なって、カメラ４のセンサにより検出される。このとき、マスクアライメントマーク３１の各辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈは、マイクロレンズの配列方向に一致していないので、マイクロレンズ列間に位置することはなく、図７（ｃ）に示すように、全ての辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈが６角視野絞り１２で反射した反射光（灰色光）の上に検出される。

よって、カメラ４のセンサは、マスク２の下面において、マスクアライメントマーク３１の輪郭（全ての辺３ｅ，３ｆ、３ｇ、３ｈ）を、６角視野絞り１２で反射した反射光の上に検出することができる。また、基板アライメントマーク３２は、マイクロレンズアレイ２によりマスク３の下面に結像した基板アライメントマーク３２からの反射光として検出することができる。いずれのマークも、マスク３の下面で検出することができるので、カメラ４はその焦点深度の範囲内で、双方のマークを同時に検出することができる。

このため、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、基板１とマスク３とのギャップが大きい場合にも、同一面（マスク下面）でマスクアライメントマーク３１と基板アライメントマーク３２とを同時に検出することができ、基板１とマスク３とを高精度でアライメントをとることができる。

また、カメラ４が、基板アライメントマーク３２とマスクアライメントマーク３１とを同一面で検出しているので、カメラ４の光軸がマスク３に対して傾斜した場合にも、基板１とマスク３とのアライメントがとれている場合には、必ず、マスクアライメントマーク３１と基板アライメントマーク３２とが整合した位置に検出されるので、マスク３と基板１とのアライメントを誤検出することがない。

更に、図６と図７との対比からわかるように、本発明の場合（図７）は、マスクアライメントマーク３１の輪郭を示す辺の中に、マイクロレンズの配列方向に延びるものが存在しないので、全ての辺を、反射光の中から検出することができ、マスクアライメントマーク３１を高精度で検出することができる。よって、マスク３と基板１とのアライメント精度を一層向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、アライメント光をマスクの上方からマスク及び基板に照射し、マスクの上方でアライメント光を検出しているが、このアライメント光の照射及び検出は、基板１の下方から行ってもよい。基板１の下方にカメラ４をそのアライメント光照射方向を上方に向けて配置し、基板アライメントマーク３２を基板１の上面で検出し、マスクアライメントマーク３１を、マイクロレンズアレイ２により基板１の上面に結像させて基板１の上面で検出してもよい。この場合は、基板アライメントマーク３２を図７に示すように形成すればよい。則ち、基板アライメントマーク３２の輪郭の各辺を、マイクロレンズアレイの配列方向に一致させないように形成することが必要である。

なお、上記実施形態においては、多角視野絞りは６角視野絞り１２であり、マイクロレンズ列が３列毎にマイクロレンズ列群を構成しているが、本発明は、これに限らず種々の態様が可能である。例えば、マイクロレンズにより基板上の視野を規定する多角視野絞りは、６角視野絞りに限らず、例えば、菱形、平行四辺形又は台形状等の開口を有するものでもよい。例えば、この台形状（４角形）の視野絞りにおいても、中央の矩形の部分と、その両側の三角形の部分とに視野領域を分解することができる。また、１群のマイクロレンズ列群を構成するマイクロレンズ列は３列に限らず、例えば、上述の台形及び平行四辺形（横長）の開口の場合は、３列毎に１群を構成するが、菱形及び平行四辺形（縦長）の場合は、２列毎に１群を構成することになる。更に、図５に示すマイクロレンズの配列は、スキャン方向Ｓに関して３列で１群を構成して、４列目のマイクロレンズ列は１列目のマイクロレンズ列とスキャン方向Ｓに垂直の方向に関して同一の位置に配置されているが、設計したレンズ性能によっては、レンズサイズ及び視野幅（６角視野絞り幅）が異なるために、レンズピッチ間隔と視野幅の比率が変更される場合がある。その場合、レンズピッチを視野幅の整数倍になるように調整すると、３列構成にならない場合も生じる。

また、上記実施形態では、露光用のマイクロレンズアレイ２をマスクアライメントマーク３１と基板アライメントマーク３２との間に移動させて、基板アライメントマーク３２の像をマスク上に投影しているが、アライメント用に専用のマイクロレンズアレイを設けたり、露光用とアライメント用の双方の機能を持つ大型のマイクロレンズアレイを配置してもよい。

１：基板
２：マイクロレンズアレイ
２ａ：マイクロレンズ
３：マスク
３ａ〜３ｈ：辺（マスクの輪郭辺）
４：カメラ
１０：開口
１０ａ：遮光膜
１１：円形絞り
１２：６角視野絞り
３１：マスクアライメントマーク
３２：基板アライメントマーク

Claims (8)

1. 複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されたマイクロレンズアレイを、露光対象の基板と、この基板に露光するパターンが設けられたマスクとの間に配置して、前記マスクと前記基板とを相対的に位置合わせする際に使用されるアライメントマークであって、
   前記基板又は前記マスクに形成され、
   前記マイクロレンズが直線上に配列される第１の方向に対し、マークを構成する全ての辺が傾斜していることを特徴とするアライメントマーク。
2. 前記マイクロレンズアレイは、そのマイクロレンズが露光装置のスキャン方向に垂直の方向に１列に整列して配置されており、前記第１の方向はこのスキャン方向に垂直の方向であり、マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク。
3. 前記マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対し４５°の角度をなすことを特徴とする請求項２に記載のアライメントマーク。
4. 複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成され相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、この単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に配置され多角形の開口を有する多角視野絞りと、前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部の少なくとも一部に配置され円形の開口を有し各マイクロレンズの開口数を規定する開口絞りと、前記マイクロレンズアレイの上面における前記マイクロレンズ以外の部分を遮光する遮光膜と、を有するマイクロレンズアレイと、
   前記マイクロレンズアレイを挟んで露光対象の基板と対向するように配置され、前記基板に露光するパターンが設けられたマスクと、
   を有する露光装置において、
   前記マスクには前記基板と位置合わせするためのマスクアライメントマークが形成されており、
   前記基板には前記マスクと位置合わせするための基板アライメントマークが形成されており、
   前記マスクアライメントマーク又は前記基板アライメントマークは、前記マイクロレンズが直線上に配列される第１の方向に対し、マークを構成する全ての辺が傾斜していることを特徴とする露光装置。
5. 前記マスクアライメントマークの全ての構成辺が前記第１の方向に対して傾斜しており、
   前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークに前記マスク側からアライメント用の光を同時に照射し、前記基板アライメントマークから反射した光を前記マイクロレンズアレイにより前記マスク上に正立等倍像として結像させ、前記マスクアライメントマークから反射した反射光及び前記マスク上に結像した前記基板アライメントマークの正立等倍像を検出して前記基板と前記マスクとを相対的に位置合わせすることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記基板アライメントマークの全ての構成辺が前記第１の方向に対して傾斜しており、
   前記基板アライメントマーク及び前記マスクアライメントマークに前記基板側からアライメント用の光を同時に照射し、前記マスクアライメントマークから反射した光を前記マイクロレンズアレイにより前記基板上に正立等倍像として結像させ、前記基板アライメントマークから反射した反射光及び前記基板上に結像した前記マスクアライメントマークの正立等倍像を検出して前記基板と前記マスクとを相対的に位置合わせすることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
7. 前記マイクロレンズアレイは、そのマイクロレンズが露光装置のスキャン方向に垂直の方向に１列に整列して配置されており、前記第１の方向はこのスキャン方向に垂直の方向であり、マークを構成する全ての辺は、前記スキャン方向に垂直の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項５又は６に記載の露光装置。
8. 前記マークを構成する全ての片は、前記スキャン方向に垂直の方向に対し４５°の角度をなすことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。

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