TWI442193B - Exposure device - Google Patents

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TWI442193B
TWI442193B TW098130554A TW98130554A TWI442193B TW I442193 B TWI442193 B TW I442193B TW 098130554 A TW098130554 A TW 098130554A TW 98130554 A TW98130554 A TW 98130554A TW I442193 B TWI442193 B TW I442193B
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Description

曝光裝置
本發明是關於檢測形成於光罩的光罩對準標記(光罩標記)，及形成於基板(工件)的工件對準標記(工件標記)，進行對位(對準)使得兩者成為事先所設定的位置關係，並經由光罩進行曝光工件的曝光裝置，尤其是，關於可縮短對位與對準曝光的曝光處理全體的時間的曝光裝置者。
在藉由微影成像術來製造半導體元件、印刷基板、液晶基板等的圖案的工程，使用著曝光裝置。曝光裝置是將形成光罩圖案的光罩，及其圖案所轉印的基板(以下也稱為工件)對位於所定的位置關係，然後，經由光罩照射包含曝光光的光。藉此，光罩圖案被轉印(曝光)至工件。
在第8圖、第9圖是表示將工件(印刷基板)分割於複數曝光領域，並一面依分割的領域別地移動該工件一面依次進行曝光的曝光裝置。
又，如第10圖所示地，工件是被分割成A，B，C，D的4個曝光領域，對於1個曝光領域利用4個工件標記(對於A為a，b，c，d，而對於B為b，d，g，h)來進行對位者。
光罩與工件是必須對準平面內的2方向(X方向與Y方向)及旋轉方向(θ方向)的位準。所以，光罩標記(光罩對準標記)與工件標記(工件對準標記)，是分別至少需要2部位。但是，尤其是工件為印刷基板時，則藉由事先工程的處理也有朝縱橫方向伸縮的情形，在最近，為了提昇對位精度而利用4個對準標記的情形較多。又，在該情形，例如把光罩標記與工件標記的各座標的偏移量總和作成最小的方式來進行對位。
如第8圖、第9圖所示地，曝光裝置主要是由：光照射部1、光罩M、保持光罩的光罩平台MS、投影透鏡2、載置工件W(參照第9圖)而一面依次移動一面進行曝光處理的曝光平台WS，檢測光罩標記與工件標記的對準顯微鏡10，控制曝光裝置全體的動作的控制部11所構成。
光照射部1是內設放射曝光光的燈(未圖示)。
在光罩M，形成有曝光(轉印)於工件的光罩圖案MP，及使用於與工件的對位的光罩標記MAM。光罩平台MS是保持光罩M的平台。
投影透鏡2是將光罩圖案MP投影於工件W上的透鏡。
曝光平台WS是保持進行曝光處理的工件W的平台，在表面形成有真空吸附溝槽(未圖示)等。又，安裝有使用於檢測光罩標記MAM的位置之際的反射構件MM(反射鏡)。
又，在曝光平台WS，為了移動工件W以進行光罩M與工件的對位，安裝有XYθ移動機構(未圖示)。又，XYθ移動機構是為了分割工件的領域別地移動在曝光中，具有在X方向與Y方向可移動工件的寬度分量的衝程。
對準顯微鏡10是檢測光罩標記MAM與光罩標記的顯微鏡，因應於在1次曝光所檢測的對準標記的數(在此時是4個)所設置，惟在第8圖，第9圖僅表示兩個。在對準顯微鏡10所檢測的光罩標記MAM或工件標記，是在控制部11被畫像處理而被演算著其位置座標。對準顯微鏡10是藉由對準顯微鏡移動機構(未圖示)可插入疏散地構成於投影透鏡2與曝光平台WS之間。
對準顯微鏡10是由半透明鏡10a、透鏡L1、L2與CCD攝影機10b構成。又，在控制部11，設有顯示著以對準顯微鏡10顯像的畫像等的監測器12。
以下，使用第8圖與第9圖來說明其曝光順序。
(1)如第8圖所示地，在工件未載置於曝光平台WS的狀態下，將曝光光從光照射部1照射至光罩M。
形成的光罩的光罩標記MAM被投影至曝光平台的反射鏡MM上。反射鏡MM是設於光罩標記MAM所投影的位置。
(2)在投影透鏡2與曝光平台WS之間插入對準顯微鏡10。藉由反射鏡MM所反射的光罩標記MAM的投影像，是藉由對準顯微鏡10的半透明鏡10a被反射，而被射入於CCD攝影機10b。
映出於CCD攝影機10b的光罩標記MAM像，是被傳送的控制部11，而經畫像處理求出其位置座標之後被記憶。
(3)如第9圖所示地，進行曝光處理的工件W，藉由未圖示的搬運裝置被搬運並被載置於曝光平台WS。
(4)對準顯微鏡10被插入於投影透鏡2與曝光平台WS之間，並檢測工件標記WAM。所檢測的工件標記WAM為與在上述(2)所記憶的光罩標記MAM，成為所定的位置關係的方式，移動曝光平台WS而進行對位(對準)。
(5)終了對位之後，躲避對準顯微鏡10，曝光光從光照射部1被照射。光罩圖案MP藉由投影透鏡2被投影在工件W上而被曝光(轉印)。
(6)終了曝光之後，曝光平台WS朝X方向或Y方向移動，之後被曝光的領域來到投影透鏡2之下方。
重複上述(4)(5)的順序。亦即，對準顯微鏡10被插入，而工件標記WMA被檢測而被對位，並被曝光。
同樣地，重複上述(4)至(6)的順序，當工件上被分割的所有領域被曝光，則其工件的曝光處理是終了。工件是被搬出至曝光裝置外面。
最近，工件的印刷基板大型化，如下述的第4圖所示地，工件W的曝光領域，也從習知的4分割增加至16分割之數量。如上述地，當增加所分割的曝光領域數，則在曝光平台進行工件標記的檢測與對位的曝光方法中，對位與曝光以串聯順序進行之故，因而一枚工件的曝光處理時間變久。
為了解決該問題，專利文獻1所述的曝光裝置，是具備：用以進行曝光處理的第1平台，及與該第1平台獨立地可動作的用以進行對準計測的第2平台。如此，在第1步驟中正當進行工件的曝光處理當中，在第2平台中，取得進行下一曝光處理的工件的位置資訊(檢測工件標記)。
採用此種裝置構成，則在進行某一工件的曝光處理之期間，進行下一工件的對位之後，可縮短一枚工件的曝光處理開始一直到終了為止的時間。
專利文獻1：日本特開2005-86093號公報
將表示於第8圖及第9圖的習知的曝光裝置，如專利文獻1所述的曝光裝置所示地，分成包含進行曝光處理的第1平台(以下稱為曝光平台)的曝光處理部，及包含進行對準計測，亦即進行工件標記的檢測的第2平台(以下稱為對準平台)的對準平台部，則在對準平台部成為安裝有：對準平台，及將該平台朝互相地正交的2方向(XY方向)移動工件的寬度分量的平台移動機構，及4個對準顯微鏡。
亦即，如第4圖所示地，將分割於工件所形成的16曝光領域作為A，B，C，D…N，O，P，則對準平台是一面重複從曝光領域A依次地朝XY方向移動，一面藉由對準顯微鏡檢測出對應於各領域的對準標記。
如上述所示地，曝光平台是為了曝光被分割的各曝光領域，必須朝XY方向移動工件的寬度分量。對此，若對準平台也成為朝XY方向移動工件的寬度分量，則在曝光處理部與對準平台部的兩處必須確保大型工件的寬度分量朝XY方向移動所用的空間。裝置是成為極大型者。
為了防止該問題，若作成未移動對準平台者，則這一次，對準顯微鏡對應於所有工件標記，若為第4圖的情形，則成為需要25個。對準顯微鏡是精密的光學機器而為高價格之故，因而若使用25個該機器，則對於提高裝置的成本上有所關連。
本發明是為了解決上述問題點而發明者，本發明的目的是為了縮短對位及對準曝光的曝光處理全體的時間，在具備進行曝光處理的曝光處理部與進行對位的對準平台部的曝光裝置中，將對準平台儘可能作成小型化，低成本化。
在本發明中，如下地解決上述課題。
(1)檢測工件對準標記的位置的對準平台部，及具備保持工件對準標記的位置被檢測的工件的曝光平台的曝光處理部，及將工件從對準平台部移動至曝光處理部的工件移動機構所構成曝光裝置中，由以下的(a)至(c)構成對準平台部。
(a)載置形成有工件對準標記(工件標記)的工件的對準平台。
(b)檢測形成於基板的工件對準標記(工件標記)的複數對準顯微鏡。
(c)將對準平台與對準顯微鏡朝一軸方向相對地移動工件的寬度分量的平台/顯微鏡移動機構。
又，設置藉由真空吸附等吸附工件使之不會移動地予以保持的工件保持構件，而在藉由上述工件保持構件保持工件的狀態下，將工件保持構件亦即工件，從對準平台的所定位置，作成移動至曝光平台的所定位置也可以。
在此，在對準平台與曝光平台設置藉由嵌合等將上述工件保持構件機械地定位於所定位置的定位手段，當將上述工件保持構件從對準平台部移動至曝光處理部時，構成將上述工件保持構件藉由上述定位手段定位在對準平台與曝光平台上，則即使處理容易變形的工件等時，也可將工件從對準平台部以位置再現性優異地移動至曝光處理部。藉此，依據在對準平台部所檢測的工件對準標記的位置，成為在曝光處理部精度優異地可進行對準。
(2)在上述(1)中，設置移動對準顯微鏡的第2移動機構，藉由該移動機構，平台/顯微鏡移動機構構成將平台或對準顯微鏡朝對於1軸方向地移動的方向正交的方向作成移動對準顯微鏡也可以。
(3)在上述(1)中，對應於形成在對於平台或對準顯微鏡移動的方向正交的方向的對準標記數，設置複數對準顯微鏡也可以。
作成如此地構成，平台/顯微鏡移動機構，僅朝1軸方向可移動工件的寬度分量就可以。
在本發明中，可得到以下的效果。
(1)設置平台/顯微鏡移動機構，將對準平台與對準顯微鏡作成朝一軸方向相對地移動工件的寬度分量之故，因而不必將對準平台朝XY方向(2軸方向)移動，而可得到裝置的小型化。
(2)可將對準顯微鏡的數量作成較少之故，因而可得到降低裝置的成本。
第1圖是表示本發明的實施例的曝光裝置的構成的圖式。
針對於表示於上述第8圖的先前例子相同構成的部分，附有同一符號，由光照射部1、光罩M、保持光罩的光罩平台MS、投影透鏡2、載置工件W一面依次移動一面進行曝光處理的曝光平台WS。檢測光罩標記的對準顯微鏡10，控制曝光裝置全體的動的控制部11所構成，而其動作是與上述者同樣。在第1圖雖未圖示，惟如第8圖所示地，對準顯微鏡10是由半透明鏡10a、透鏡L1、L2及CCD攝影機10b所構成。
在本實施例中，又如第1圖所示地，與包含曝光平台WS的曝光處理部21不同地，設置重新進行包含對準平台AS的工件標記的位置檢測所用對準平台部22。
在對準平台部22設置：載置形成工件標記WAM的工件W的對準平台AS，及檢測工件標記WAM的對準顯微鏡4。
又，設置將對準平台AS與對準顯微鏡4朝1軸方向相對地移動工件的寬度分量的平台/顯微鏡移動機構的對準平台移動機構22a。又，第1圖是表示設置移動對準平台AS所用的對準平台移動機構22a的情形，未表示有關於移動對準顯微鏡4的機構。
在對準平台部22與曝光處理部21之間，設置將工件W從對準平台部AS搬運至曝光處理部21的工件搬運機構23。工件搬運機構23是在對準平台部22所檢測並被記憶的工件標記WAM的位置座標(工件W與平台AS之位置關係)，與曝光處理部21的工件標記WAM的位置座標(工件W與平台WS之位置關係)成為一致的方式(未發生偏位的方式)，從對準平台部22以高精度搬運至曝光處理部21。
亦即，對於在對準平台部22所檢測的對準平台AS的工件標記WAM的位置座標的關係，為在曝光平台21也能維持的方式(對於在曝光處理部21的平台WS的工件標記WAM的位置座標，為一致於對於對準平台22的平台AS的工件標記WAM的位置座標的方式)，將工件W從對準平台部22搬運至曝光處理部21。
在對準平台部22所檢測的工件標記WAM的位置座標為與曝光處理部21的工件標記WAM的位置座標成為一致的方式進行搬運，作為搬運機構23，也可考量可使用將工件以高精度定位於所定位置者，例如，如以下地構成也可以。
亦即，上下地分割地構成對準平台AS與曝光平台WS，上側部分以工件保持構件所構成，設置藉由嵌合等將上述工件保持構件機械地定位於對準平台本體與曝光平台本體的所定位置的定位手段。
在工件保持構件3，設置真空吸附手段般等的固定工件並予以保持的手段，藉由真空吸附手段直接吸附工件，俾將工件保持構件3從對準平台部22移動至曝光處理部21。
該時，藉由上述定位手段，上述工件保持構件，在對準平台本體AS1與曝光平台本體上，定位成對於平台本體成為所定關係。
如此地構成，即使處理容易產生伸縮或彎曲等的變形的工件等的情形，也可將工件W從對準平台部22以位置再現性優異地移動至曝光處理部21。
在第2圖表示使用嵌合作為上述定位手段，不會產生偏位地以高精度進行搬運的方法的一例子。
如同圖所示地，將對準平台AS與曝光平台WS，構成上下地可分割，將上部分作為真空吸附工件的工件保持構件3，而將下部分作為對準平台本體AS1、曝光平台WS1，而以其上下，形成凹凸的嵌合。
在對準平台部22，將載置工件W的工件保持構件3置於對準平台本體AS1，而進行工件標記WAM的位置的檢測與記憶。
工件搬運機構23是在將工件保持在工件保持構件3的狀態下，將每一工件保持構件3搬運至曝光處理部21，並將工件保持構件3嵌合於曝光平台本體WS1。
因工件保持構件3與對準平台本體AS1及曝光平台WS1的位置關係不會變更，因此在對準平台部22所記憶的工件標記WAM的位置座標，及曝光處理部21的曝光平台本體WS1的位置座標會一致[亦即，在對準平台所檢測的工件標記的位置(Xn，Ym)，直接可搬運至曝光平台的位置(Xn，Ym)]。
第3圖是表示本發明的實施例的對準平台部的構成的立體圖，第4圖是表示上述的工件W的曝光領域的一例子的圖式。
如第3圖所示地，在對準平台部22，具有載置形成工件標記WAM的工件W的對準平台AS。該平台AS是由具備用以吸附保持工件W的真空吸附機構的工件保持構件3與平台本體AS1所構成，惟在第3圖中被省略。又，在對準平台AS也安裝有所載置的工件W的工件標記，進到下述的對準顯微鏡的視野內地用以調整工件的位置的Yθ移動機構，惟此機構也被省略。
在對準平台AS，安裝有作為平台移動機構22a的直進導件221，對準平台AS是僅朝圖中箭號方向的一軸方向(X方向)移動。
又，在對準平台AS的上方，配置有用以檢測工件標記的複數對準顯微鏡4(工件標記檢測用對準顯微鏡)。對準顯微鏡4是利用門形狀的對準顯微鏡支撐體4a所支撐。
載置工件W的平台AS，是利用直進導件221朝一方向(X方向)移動門形狀的對準顯微鏡支撐體4a的下方。
對準顯微鏡4的數量是對應於被載置於平台AS的工件W的對於平台AS所移動的方向正交的方向的工件對準標記WAM的數量。表示於第3圖的本實施例的情形，是設置5個成為可一倂檢測例如表示於第4圖的工件W的工件標記WAM。
如第5圖所示地，工件標記檢測用的對準顯微鏡4是由透鏡L3、L4、及CCD攝影機4b所構成，藉由CCD攝影機4b進行顯像的工件標記像，是被送至裝置的控制部11，被畫像處理之後，求出位置座標並被記憶。
使用第1圖、第3圖、第4圖，針對於曝光處理的順序加以說明。又，將工件從對準平台部的對準平台搬運至曝光平台的工件搬運機構，是如上述地作成可搬運工件使得對準平台的位置座標與曝光平台的位置座標成為一致。
在曝光處理部21的曝光平台WS未載置工件W的狀態下，將曝光光從光照射部1照射在光罩M。
被形成於光罩M的光罩標記MAM，被投影在曝光平台WS的反射鏡MM上。將光罩標記檢測用的對準顯微鏡10插入在投影透鏡2與曝光平台WS之間。藉由反射鏡MM所反射的光罩標記MAM的投影像是藉由對準顯微鏡10的半透明鏡10a被反射而射入至CCD攝影機10b。映出於CCD攝影機10b的光罩標記MAM像，是被送至控制部11，被畫像處理之後，求出其位置座標[例如(Xm，Ym)]並被記憶。該部分是與先前例相同。
又，對準顯微鏡10是在設置反射鏡MM的位置，設成填補於曝光平台WS也可以。
一方面，工件W被載置於對準平台部22的對準平台AS。平台AS是沿著平台移動機構的直進導件221，以工件標記WAM所形成的間隔被步進移送。工件標記WAM的間隔是事先被記憶在控制部11。直進導件22a是使用直動性優異者。
工件標記檢測用的複數對準顯微鏡4是排列檢測被形成於對於移動的方向正交的方向的工件標記WAM。當終了其列的檢測，則以形成工件標記WAM的間隔步進移送平台AS，並檢測下一列的工件標記WAM。
每當工件W被步進移送，則被檢測的工件標記像是被送至控制部11，被畫像處理之後，求出其位置座標並被記憶。
當求出所有工件標記WAM的位置座標，則工件搬運機構23為將工件W從對準平台部22的對準平台AS搬運至曝光處理部21的曝光平台WS。如上述地，搬運機構23是搬運把在對準平台AS所檢測的位置座標，及曝光平台WS的位置座標成為一致(或是成為事先所設定的位置關係)。
又，如上述地，在以工件保持構件3保持工件W的狀態下，將工件W搬運至曝光平台WS也可以。
當工件W被載置於曝光平台WS，則把在上述被記憶於控制部11的4個光罩標記MAM的位置及第1曝光領域的4個工件標記的位置成為一致(或是成為事先所設定的位置關係)，曝光平台WS朝XYθ方向移動。從光照射部1照射曝光光，光罩圖案藉由投影透鏡2被投影在工件W上，而曝光(轉印)第1曝光領域。
當終了第1曝光領域的曝光，則為了進行第2曝光領域的曝光，朝XY方向移動曝光平台WS。當第2曝光領域來到投影透鏡下方，則把記憶的(4個)光罩標記的位置，及第2曝光領域的(4個)工件標記WAM的位置成為一致(或是成為事先所設定的位置關係)，移動曝光平台WS，而曝光第2曝光領域。
以下，重複此，曝光表示於第4圖的被分割的16的曝光領域。
第6圖是表示對準平台部的第2實施例的圖式。
在表示於第3圖的第1實施例中，藉由平台移動機構22a，對準平台AS對於對準顯微鏡4進行移動。在本實施例中，藉由顯微鏡移動機構22b，對準顯微鏡4對於對準平台AS進行移動。亦即，直進導件221被安裝於對準顯微鏡支撐體4a。藉此，對準顯微鏡4是朝一軸方向(X)方向移動工件的寬度分量。
對準顯微鏡4是排列地檢測形成於對於移動的方向正交的方向的對準標記。當終了其列的檢測，則以形成工件標記的間隔步進移送對準顯微鏡支撐體4a，並進行檢測下一列的工件標記。
第1實施例、第2實施例，在對準平台部22，移動工件的寬度分量都僅向一軸方向(X方向)，而可小型化對準平台部22。
又，工件標記檢測用的對準顯微鏡4，也僅對應於形成在對於平台AS或對準顯微鏡4移動的方向正交方向的對準標記的數量加以設置就可以之故，因而可將其數量作成較少，而可得到降低裝置的成本。
第7圖是表示對準平台部22的第3實施例的圖式。
在本實施例中，設置將工件標記檢測用的複數對準顯微鏡4朝對於平台AS與對準顯微鏡4相對地移動方向正交的方向移動的第2顯微鏡移動機構22c者。
如此地所構成的情形，對準顯微鏡4是一面重複朝XY方向步進移動一面檢測對準標記並加以記憶。
對第1、第2實施例相比較，成為必須將對準顯微鏡4對於平台AS與顯微鏡4相對地移動而朝正交的方向(Y方向)移動的機構。並不是朝Y方向移動對準平台AS之故，因而基本上對準平台部22的大小是與第1、第2實施例相同，不會成為大型化。又，對準顯微鏡4也朝Y方向移動之故，因而可減少顯微鏡數。
減少對準顯微鏡數，又朝Y軸方向移動顯微鏡之故，因而與第1、第2實施例相比較，在1枚工件中，檢測工件標記所需要的時間較久。但是，若在曝光處理部21所進行的每一枚工件的曝光處理時間相比較還要短的時間就沒有問題。
又，在第7圖中，將相對地移動平台AS與顯微鏡4工件的寬度分量的移動機構，如第2實施例地安裝於顯微鏡側，惟此是如第1實施例地安裝於平台側也可以。
1．．．光照射部
2．．．投影透鏡
3．．．工件保持構件
4．．．對準顯微鏡
4a．．．對準顯微鏡支撐體
10．．．對準顯微鏡
11．．．控制部
21．．．曝光處理部
22．．．對準平台部
22a．．．平台移動機構
221．．．直進導件
22b，22c．．．顯微鏡移動機構
23．．．工件搬運機構
M．．．光罩
MS．．．光罩平台
WS．．．曝光平台
AS．．．對準平台
W．．．工件
第1是表示本發明的實施例的曝光裝置的構成的圖式。
第2是表示作為定位手段使用嵌合，不會發生偏位地以高精度進行搬運的方法的一例子的圖式。
第3是表示本發明的實施例的對準平台部的構成的立體圖。
第4是表示工件的曝光領域的一例子的圖式。
第5是表示工件標記檢測用的對準顯微鏡的構成例的圖式。
第6是表示對準平台部的第2實施例的圖式。
第7是表示對準平台部的第3實施例的圖式
第8是表示進行工件的依次曝光的先前的曝光裝置的構成例的圖式(1)。
第9是表示進行工件的依次曝光的先前的曝光裝置的構成例的圖式(2)。
第10是表示被分割成4個曝光領域的工件的例子的圖式。
1．．．光照射部
2．．．投影透鏡
4．．．對準顯微鏡
10．．．對準顯微鏡
11．．．控制部
21．．．曝光處理部
22．．．對準平台部
22a．．．對準平台移動機構
23．．．工件搬運機構
M．．．光罩
WS．．．曝光平台
MS．．．光罩平台
AS．．．對準平台
W．．．工件
MAM．．．光罩標記
WAM．．．工件標記

Claims (1)

  1. 一種曝光裝置，屬於檢測形成於光罩的光罩對準標記，及形成於工件的工件對準標記，將兩者成為所定位置關係地進行對位，結束對位之後，穿過光罩將曝光光照射於工件，俾將形成於光罩的圖案曝光於工件的曝光裝置，其特徵為：上述曝光裝置是具備：對準平台部，係備有：保持形成有對準標記的工件的對準平台，及檢測被保持於對準平台的工件的工件對準標記的複數工件對準標記檢測用對準顯微鏡，及將對準平台與工件對準標記檢測用對準顯微鏡，朝一軸方向相對性移動工件的寬度分量的平台/顯微鏡移動機構；及曝光處理部，係備有：檢測光罩對準標記的光罩對準標記檢測用對準顯微鏡，及保持在對準平台部檢測出工件對準標記的位置的工件的曝光平台；及將工件從對準平台部移動至曝光處理部的工件移動機構，在上述工件對準標記檢測用顯微鏡，朝與上述一軸方向正交的方向，安裝有移動工件對準標記檢測用對準顯微鏡的第2移動機構，藉由上述曝光處理部的光罩對準標記檢測用對準顯微鏡，檢測光罩的光罩對準標記，藉由上述對準平台部的工件對準標記檢測用顯微鏡，檢測工件的工件對準標記， 利用上述檢測出之工件的工件對準標記的位置座標，以及光罩的光罩對準標記的位置座標，於曝光處理部，進行上述光罩與被搬運至曝光處理部的工件之間的對位。
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