WO2011024289A1 - 光学部品製造方法および光学部品製造装置 - Google Patents

光学部品製造方法および光学部品製造装置 Download PDF

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智司 甲斐
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Definitions

  • the present invention relates to an optical component manufacturing method and an optical component manufacturing apparatus for developing an optical component pattern exposed on a wafer and manufacturing the optical component by etching the developed optical component pattern.
  • an optical component manufacturing apparatus has a mask on which an exposure pattern is formed on an upper part of a wafer placed on a stage, and irradiates light from the upper part of a glass mask to expose the exposure pattern onto the wafer.
  • an optical component manufacturing apparatus when manufacturing an optical component having an area larger than the area that can be exposed in one shot, a method is known in which exposure patterns are sequentially connected on the wear for exposure. Further, in the optical component manufacturing apparatus, when the position of the stage is shifted, the position of the pattern exposed on the wafer may also be shifted.
  • the optical component manufacturing apparatus detects and stores the amount of deviation between the mask and the stage before performing exposure. Then, the optical component manufacturing apparatus determines the shot exposure position reflecting the stored shift amount, and sequentially connects and exposes on the wear.
  • the alignment mark is exposed on the resist-coated wafer, and the next shot exposure position is determined based on the position of the exposed alignment mark.
  • Technology is known.
  • the optical component manufacturing apparatus exposes alignment marks on a wafer coated with a resist. Then, the optical component manufacturing apparatus uses the detection light having a wavelength band different from the exposure light to detect the alignment mark, so that the position of the exposed alignment mark is not exposed to the resist. Is detected.
  • a photosensitive agent whose refractive index clearly changes between detection light and exposure light is used in order to detect the exposed alignment mark.
  • the shot exposure position is determined using the amount of deviation detected in advance, so that the positional deviation that occurs after detection of the amount of deviation is corrected.
  • the technique using the exposed alignment mark described above has a problem that the type of resist applied to the wafer is limited in order to detect the exposed alignment mark.
  • a photosensitive agent whose refractive index clearly changes must be employed as a resist applied to a wafer.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to connect patterns with high accuracy without limiting the type of resist.
  • a mask having an optical component pattern and an alignment mark pattern, and a wafer to be developed using the mask are arranged at predetermined positions, and the optical component pattern and the alignment mark pattern are arranged.
  • the wafer is exposed.
  • the alignment mark pattern exposed on the wafer is developed, the position of the developed alignment mark pattern is observed, and the wafer is moved based on the position of the alignment mark pattern. Thereafter, in the optical component manufacturing method, exposure, development, and movement are repeated a predetermined number of times to develop all the optical component patterns on the wafer, and etch the developed optical component pattern.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the optical component manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating examples of patterns and alignment marks on a glass mask.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between patterns and alignment marks.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining alignment processing using alignment marks.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining local development processing.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing procedure of the optical component manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between patterns and alignment marks.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the joining movement amount measurement process.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the movement amount measurement process for joining.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing procedure of the optical component manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the procedure of the movement amount measurement process of the optical component manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical component manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment. As shown in the figure, the optical component manufacturing apparatus 10 has a head portion 11 and a stage portion 20.
  • the head unit 11 includes a glass mask 100, an exposure pattern 101, an alignment mark 102, a mask holder 104, a light source 105, a microscope 130, and a nozzle 140.
  • the stage unit 20 includes a stage 120, a wafer 121, a plurality of optical interferometers 122 to 124, and a resist 125. The processing of each of these units will be described below.
  • the glass mask 100 is formed with an exposure pattern 101 and an alignment mark 102 for position detection, and is set on a mask holder 104.
  • the glass mask 100 is formed with an exposure pattern 101 and an alignment mark 102 for position detection.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an exposure pattern and alignment marks on a glass mask.
  • the mask holder 104 holds the glass mask 100 having the exposure pattern 101 and the alignment mark 102.
  • the mask holder 104 fixes the glass mask at a position where light emitted from the light source 105 passes.
  • the exposure pattern 101 is a pattern formed on the glass mask 100 and exposed to the wafer 121 by light irradiated by the light source 105.
  • the alignment mark 102 is a pattern formed on the glass mask 100 and is a pattern exposed to the wafer 121 in order to position the exposure pattern 101.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between patterns and alignment marks.
  • a glass mask 100 on which an exposure pattern 101 and a position detection alignment mark 102 as shown in FIG. 3 are formed is fixed to a mask holder 104.
  • the glass mask 100 is formed so that the pattern width X and the alignment mark width x are equal, and the pattern height Y and the alignment mark height y are equal for the exposure pattern and the alignment mark.
  • the glass mask 100 is formed such that the angle ⁇ formed by the pattern with respect to the axis of stage movement is equal to the angle ⁇ formed by the alignment mark with respect to the axis of stage movement, and the shape of the pattern and the shape of the alignment mark are equal. .
  • the light source 105 exposes the wafer 121 to the exposure pattern 101 and the position detection alignment mark 102. Specifically, the light source 105 irradiates light from above the glass mask 100 to expose the wafer 121 with the exposure pattern 101 and the position detection alignment mark 102. The irradiated light passes through the glass mask 100 and the reduction projection lens 110, and projects the exposure pattern 101 onto the resist 125 applied to the wafer 121, which is an exposure target on the substrate stage 120.
  • the microscope 130 can observe the position of the alignment mark 102 developed on the glass mask 100.
  • the nozzle 140 partially develops the alignment mark 102 exposed on the wafer 121.
  • the nozzle 140 includes a developer nozzle, a rinse liquid nozzle, and a suction nozzle, and is connected to the developer container 141, the rinse liquid container 142, and the waste liquid tank 143, respectively.
  • the nozzle 140 discharges the developer or the rinse liquid onto the wafer 121 and sucks the liquid on the wafer 121 into the waste liquid tank 143. Specifically, when the nozzle 140 is disposed above the projected pattern by moving the stage 120, the nozzle 140 discharges the developer from the developer container 141 onto the substrate and sucks the liquid into the waste liquid tank 143. The nozzle 140 also discharges the liquid from the rinse liquid container 142 onto the substrate, and sucks the liquid into the waste liquid tank 143.
  • the stage 120 holds the wafer 121 to be developed using the glass mask 100 and moves the wafer 121 on a plane parallel to the glass mask 100.
  • the stage 120 can control the vertical and horizontal angles by the optical interferometers 122 to 124.
  • the wafer 121 is an exposure object on the stage 120.
  • the optical interferometers 122 to 124 position the wafer 121 by controlling the stage 120 based on the position. Specifically, the optical interferometers 122 to 124 adjust the vertical and horizontal angles of the stage 120 to position the wafer 121.
  • the resist 125 is applied to the wafer 121.
  • a resist layer is uniformly applied to the surface of the wafer 121.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining alignment processing using alignment marks.
  • FIG. 4 a case where exposure patterns are connected in the x-axis direction will be described.
  • an exposure pattern 101 and an alignment mark 102 are formed on a glass mask 100 (see (1) in FIG. 4). Then, the optical component manufacturing apparatus 10 performs the first exposure, exposes the exposure pattern 101 and the alignment mark 102 onto the wafer 121 (see (2) in FIG. 4), and develops the alignment mark exposed the first time. (Refer to (3) in FIG. 4).
  • a stage is formed so that the right end of the first alignment mark developed on the wafer 121 and the left end of the alignment mark 102 formed on the glass mask are overlapped. 120 is moved (see (4) in FIG. 4).
  • the optical component manufacturing apparatus 10 performs the second shot exposure to expose the exposure pattern 101 and the alignment mark 102 onto the wafer 121 (see (5) in FIG. 4), and the alignment mark exposed in the second shot. Is developed (see (6) in FIG. 4). Thereafter, the optical component manufacturing apparatus 10 places the stage 120 so that the right end of the second alignment mark developed on the wafer 121 and the left end of the alignment mark 102 formed on the glass mask overlap each other for the third positioning. (See (7) in FIG. 4).
  • the optical component manufacturing apparatus 10 when joining the exposure patterns 101, the optical component manufacturing apparatus 10 develops the alignment mark 102 having a fixed relative positional relationship, and determines the next shot exposure position based on the developed alignment mark. For this reason, it is possible to connect the patterns with high accuracy without being affected by the positional deviation of the wafer generated by the mechanical drive.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining local development processing.
  • the light emitted from the light source 105 projects the pattern 101 and the alignment mark 102, and is reduced by the lens 110 to be reduced to the wafer 121. Baking is performed on the upper resist film.
  • the burned part is defined as a photosensitive part.
  • the stage 120 is moved so that the developing nozzle is arranged above the exposed alignment mark. Subsequently, the developer is supplied from the developer container 141 through the developer nozzle, and the developer is discharged from the developer nozzle.
  • the discharged developer is held between the substrate and the nozzle tip on the alignment mark, sucked by the suction nozzle so as not to spread widely, and sent to the waste liquid tank 143.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 maintains the developing solution on the alignment mark by supplying and discharging the developing solution for a predetermined time, and then stops supplying the developing solution, and then passes from the rinsing solution container 142 through the rinsing solution nozzle. Rinse solution is sent out and discharged onto the alignment mark.
  • the discharged rinse liquid is held between the substrate and the nozzle tip on the pattern, sucked by the suction nozzle 140 so as not to spread widely, and sent to the waste liquid tank 143. Then, the optical component manufacturing apparatus 10 stops the supply of the rinse liquid after maintaining the rinse liquid on the alignment mark by supplying and discharging the rinse liquid for a predetermined time. Thus, the local development process for developing the alignment mark is completed, and the alignment mark is formed.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the processing operation of the optical component manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment.
  • step S101 when a wafer 121 as an exposure target is placed on the stage 120 (step S101), the wafer 121 is moved below the glass mask 100 (step S102). Then, in the optical component manufacturing apparatus 10, the first exposure is performed (step S103), and the wafer is retracted from below the glass mask 100 (step S104).
  • step S105 the wafer 121 is moved below the nozzle 140 (step S105), and the alignment mark is developed (step S106). Then, the wafer is moved below the glass mask 100 (step S107), and the alignment mark is observed (step S108).
  • Step S109 when joining in the x-axis direction (Yes in Step S109), the optical component manufacturing apparatus 10 superimposes the alignment mark right end developed last time and the mask alignment mark left end (Step S110).
  • Step S110 when joining in the y-axis direction (No at Step S109), the lower end of the alignment mark developed last time and the upper end of the mask alignment mark are overlaid (Step S111).
  • the optical component manufacturing apparatus 10 performs the second exposure (step S112), and retracts the wafer 121 from under the glass mask 100 (step S113). Subsequently, in the optical component manufacturing apparatus 10, the wafer 121 is moved below the nozzle 140 (step S114), and the alignment mark is developed (step S115).
  • the optical component manufacturing apparatus 10 moves the wafer below the glass mask 100 (step S116), and determines whether all exposure processes are completed and the generation of the stitched continuous pattern is completed (step S117). As a result, when all the exposure processes have not been completed (No at Step S117), the process returns to S108, the alignment mark is observed, and the process of overlaying and exposing the previous alignment mark is repeated (Steps S108 to S117). ).
  • the optical component manufacturing apparatus 10 develops the exposure pattern and etches the developed exposure pattern (Step S117). S118).
  • the etching process may be performed not by the optical component manufacturing apparatus 10 but by another apparatus.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 arranges the glass mask 100 having the exposure pattern 101 and the alignment mark 102 and the wafer 121 to be developed using the glass mask 100 at predetermined positions, and aligns with the exposure pattern 101.
  • the mark 102 is exposed on the wafer 121.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 develops the alignment mark 102 exposed on the wafer 121 and observes the position of the developed alignment mark 102.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 moves the wafer 121 based on the position of the alignment mark 102, repeats exposure, development and movement a predetermined number of times, develops all the exposure patterns 101 on the wafer 121, and develops the developed exposure.
  • the pattern 101 is etched.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 exposes the exposure pattern 101 and the alignment mark 102 having a fixed relative positional relationship, develops only the alignment mark 102, and develops the developed alignment mark.
  • the next shot exposure position is determined based on this. For this reason, it is possible to connect the patterns with high accuracy without being affected by the positional deviation of the wafer generated by the mechanical drive.
  • the exposure pattern size and inclination are equal to the alignment mark size and inclination, and the process of joining the exposure patterns is described.
  • the present embodiment is not limited to this. Absent. That is, the exposure patterns may be connected even if the size and inclination of the exposure pattern and the alignment mark are not equal.
  • the second embodiment As a case where a continuous pattern is exposed when the exposure patterns X and Y and x and y formed by the four alignment marks are not equal, the second embodiment will be described with reference to FIGS. The processing of the optical component manufacturing apparatus will be described.
  • the configuration of the optical component manufacturing apparatus according to the second embodiment is the same as the configuration of the optical component manufacturing apparatus according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between patterns and alignment marks.
  • the pattern width Y and the alignment mark width x are not equal for the exposure pattern and the alignment mark, and the pattern height Y and the alignment mark height y are the same.
  • the angle ⁇ formed by the pattern with respect to the axis of stage movement is not equal to the angle ⁇ formed by the alignment mark with respect to the axis of stage movement, or the shape of the pattern and the shape of the alignment mark are different. Not equal.
  • the exposure pattern and the alignment mark angle ⁇ with respect to the axis of stage movement which are not equal to x and y formed by X and Y of the pattern and the four alignment marks. And ⁇ are not equal, and the shape formed by the alignment mark is different from the shape of the actual pattern.
  • an exposure pattern and alignment marks are exposed and developed on the test wafer before the wafer is placed at a predetermined position, and the optical component on the test wafer is developed. The position of the pattern and the alignment mark pattern is observed, and the positional relationship between the exposure pattern and the alignment mark is obtained.
  • the optical component manufacturing apparatus 10a exposes the exposure pattern and the alignment mark pattern to the test wafer before performing alignment processing using the alignment mark and joining the exposure patterns. Perform test shot exposure.
  • the optical component manufacturing apparatus 10a develops the exposure pattern and the alignment mark. Then, the stage 120 is moved to a position where the developed pattern can be confirmed with the microscope 130, and the developed exposure pattern and the exposure pattern on the glass mask are superimposed. At this time, the optical component manufacturing apparatus 10a records the stage coordinates (A1, B1).
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining the joining movement amount measurement processing.
  • FIG. 8 is an example in which the exposure patterns are connected in the right direction (x-axis direction)
  • FIG. 9 is an example in which the exposure patterns are connected in the downward direction (y-axis direction).
  • the process of obtaining ( ⁇ A, ⁇ B) or ( ⁇ A, ⁇ B) is repeated several times, and the average value is taken to influence the stage movement error. Can be reduced.
  • the optical component manufacturing apparatus 10a calculates the stage movement amount, moves the wafer including the stage movement amount, and performs a process of joining the exposure patterns. Specifically, the optical component manufacturing apparatus 10a develops only the alignment mark after the first exposure, as in the first embodiment.
  • the optical component manufacturing apparatus 10a when joining in the x-axis direction, the optical component manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask, and moves the wafer by the stage movement amount XA ( ⁇ A + ⁇ B). Further, when joining in the y-axis direction, the optical component manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask, and moves the wafer by the stage movement amount XA ( ⁇ A, ⁇ B).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a performs the second shot exposure at the moved position, and develops only the alignment mark. Then, the optical component manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask, repeats the process of moving the wafer by the stage movement amount XA ( ⁇ A + ⁇ B), and performs the process of joining the exposure patterns.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing procedure of the optical component manufacturing apparatus 10a according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the procedure of the movement amount measurement process of the optical component manufacturing apparatus 10a according to the second embodiment.
  • the process of the optical component manufacturing apparatus 10a according to the second embodiment is different from the process of the optical component manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment illustrated in FIG. 6 in that a movement amount measurement process is newly performed.
  • step S201 when the wafer 121 is placed on the stage 120 (step S201) and moved below the glass mask 100 (step S202), the exposure patterns are connected.
  • step S203 a movement amount measurement process (which will be described in detail later with reference to FIG. 11) is performed (step S203).
  • the school part manufacturing apparatus 10a performs the first exposure, develops only the alignment mark (steps S204 to S208), and then observes the alignment mark (step S209). Then, when joining the x-axis direction (Yes in step S210), the school part manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask (step S211), and the stage movement amount XA ( ⁇ A + ⁇ B) The corresponding wafer is moved (step S212).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a when joining in the y-axis direction (No at Step S210), the optical component manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask (Step S213), and moves the stage movement amount XA ( ⁇ A, The wafer is moved by ⁇ B) (step S214).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a performs the second shot exposure at the moved position (step S215), and develops only the alignment mark as in the first embodiment (steps S216 to S219). Then, when all the exposure processes are not completed (No at Step S220), the optical component manufacturing apparatus 10a superimposes the developed alignment and the alignment on the glass mask to obtain the stage movement amount XA ( ⁇ A + ⁇ B). The process of moving the wafer is repeated (steps S209 to S220), and the process of stitching the exposure patterns is performed.
  • the optical component manufacturing apparatus 10 develops the exposure pattern and etches the developed exposure pattern (Step S220). S221).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a performs test shot exposure for exposing the exposure pattern and the alignment mark pattern on the test wafer (step S301), and retracts the wafer from under the glass mask 100 (step S302).
  • the wafer 121 is moved below the nozzle 140 (step S303), and the exposure pattern and the alignment mark are developed (step S304). Subsequently, the optical component manufacturing apparatus 10a moves the wafer below the glass mask 100 (step S305), superimposes the developed exposure pattern and the mask pattern (step S306), and reads the stage coordinates (A1, B1). (Step S307).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a moves the wafer, aligns the developed exposure pattern and the exposure pattern on the glass mask (step S308), and reads the stage coordinates (A2, B2) (step S309). From these two coordinate values, a stage movement amount ⁇ A + ⁇ B (or ⁇ A + ⁇ B) necessary for joining is calculated (step S310).
  • the optical component manufacturing apparatus 10a exposes and develops the optical component pattern and the alignment mark on the test wafer using the mask before placing the wafer at a predetermined position.
  • the exposure pattern on the test wafer and the position of the alignment mark are observed.
  • the positional relationship between the exposure pattern and the alignment mark is obtained, and the wafer is moved including the positional relationship.
  • the exposure pattern can be connected using the stage movement amount, so that the pattern can be connected with high accuracy. Is possible.
  • all or part of the processes described as being automatically performed can be performed manually, or can be manually performed. All or part of the described processing can be automatically performed by a known method. For example, the process of observing the alignment mark and the process of moving the stage may be performed manually or automatically.

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Abstract

 光学部品製造装置10は、露光パターン101とアライメントマーク102を有するガラスマスク100と、ガラスマスク100を用いて現像を行うウエハ121を所定位置に配置し、露光パターン101とアライメントマーク102をウエハ121に露光する。そして、光学部品製造装置10は、ウエハ121上に露光されたアライメントマーク102を現像し、現像されたアライメントマーク102の位置を観測する。そして、光学部品製造装置10は、アライメントマーク102の位置を基にウエハ121を移動し、露光、現像および移動を所定回数、繰り返し、ウエハ121上の全ての露光パターン101を現像し、現像した露光パターン101をエッチングする。

Description

光学部品製造方法および光学部品製造装置
 本発明は、ウエハ上に露光された光学部品パターンを現像し、現像された光学部品パターンをエッチングして光学部品を製造する光学部品製造方法および光学部品製造装置に関する。
 従来より、光学部品などを製造するため、ウエハ上に光学部品パターンを露光し、露光された光学部品パターンを現像して、光学部品を製造する方法が知られている。例えば、光学部品製造装置は、ステージに設置されたウエハの上部に、露光パターンが形成されたマスクを有し、ガラスマスクの上部から光を照射して、露光パターンをウエハに露光させる。
 このような光学部品製造装置では、1ショットで露光できる面積よりも大きい面積の光学部品を製造する場合に、露光パターンをウェア上に順次つなぎ合わせて露光する方法が知られている。また、光学部品製造装置は、ステージの位置がずれた場合には、ウエハに露光されるパターンの位置もずれてしまう場合がある。
 このようなパターンの位置のずれを防止する技術として、事前にマスクとステージとのずれ量を検出し、検出されたずれ量を反映してステージを動かして露光パターンをウエハに露光する技術が知られている。具体的には、光学部品製造装置は、露光を行う前に、マスクとステージとのずれ量を検出して記憶する。そして、光学部品製造装置は、記憶されたずれ量を反映してショット露光位置を決定し、ウェア上に順次つなぎ合わせて露光する。
 また、パターンの位置のずれを防止する技術として、レジストが塗布されたウエハに位置合わせ用のマークを露光し、露光された位置合わせ用のマークの位置を基に、次回のショット露光位置を決める技術が知られている。
 具体的には、光学部品製造装置は、レジストが塗布されたウエハに位置合わせ用のマークを露光する。そして、光学部品製造装置は、位置合わせ用のマークを検知するために、露光光とは異なる波長帯の検出光を用いて、レジストを感光させないように、露光された位置合わせ用のマークの位置を検出する。なお、ここでウエハに塗布されるレジストについて、露光された位置合わせ用のマークを検出するために、検出光と露光光とでは屈折率が明確に変化する感光剤が用いられている。
特開2003-86484号公報 特開平6-204105号公報 特開平10-326742号公報 特開2002-190444号公報 特開2003-305700号公報
 ところで、上記した事前にずれ量を検出してパターンの位置ずれを防止する技術では、事前に検出したずれ量を用いてショット露光位置を決定するので、ずれ量検出後に発生する位置ずれを補正することができない。例えば、ずれ量検出後において、機械駆動などに起因してマスクとステージとの位置ずれが発生した場合には、精度良くパターンをつなぎ合わせることができないという課題があった。
 また、上記した露光された位置合わせ用のマークを利用した技術では、露光された位置合わせ用のマークを検出するために、ウエハに塗布されるレジストの種類が制限されるという課題があった。例えば、ウエハに塗布されるレジストとして、露光された位置合わせ用のマークを検出するために、屈折率が明確に変化する感光剤を採用しなければならなかった。
 そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、レジストの種類を制限されることなく、精度良くパターンをつなぎ合わせることを目的とする。
 本願の開示する光学部品製造方法では、一つの態様において、光学部品パターンとアライメントマークパターンを有するマスクと、マスクを用いて現像を行うウエハを所定位置に配置し、光学部品パターンとアライメントマークパターンをウエハに露光する。そして、光学部品製造方法では、ウエハ上に露光されたアライメントマークパターンを現像し、現像されたアライメントマークパターンの位置を観測し、アライメントマークパターンの位置を基にウエハを移動する。その後、光学部品製造方法では、露光、現像および移動を所定回数、繰り返し、ウエハ上の全ての光学部品パターンを現像し、現像した光学部品パターンをエッチングする。
 本願の開示する方法の一つの態様によれば、レジストの種類を制限されることなく、精度良くパターンをつなぎ合わせることが可能である。
図1は、実施例1に係る光学部品製造装置の構成を示す図である。 図2は、ガラスマスク上のパターンおよびアライメントマークの例を示す図である。 図3は、パターンおよびアライメントマークの関係を説明するための図である。 図4は、アライメントマークを用いた位置合わせ処理を説明するための図である。 図5は、局所現像処理を説明するための図である。 図6は、実施例1に係る光学部品製造装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図7は、パターンおよびアライメントマークの関係を説明するための図である。 図8は、つなぎ合わせ用移動量計測処理を説明するための図である。 図9は、つなぎ合わせ用移動量計測処理を説明するための図である。 図10は、実施例2に係る光学部品製造装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図11は、実施例2に係る光学部品製造装置の移動量計測処理の手順を説明するためのフローチャートである。
 以下に添付図面を参照して、この発明に係る光学部品製造方法および光学部品製造装置の実施例を詳細に説明する。
 以下の実施例では、実施例1に係る光学部品製造装置の構成および処理の流れを順に説明し、最後に実施例1による効果を説明する。
[光学部品製造装置の構成]
 まず最初に、図1を用いて、光学部品製造装置10の構成を説明する。図1は、実施例1に係る光学部品製造装置10の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この光学部品製造装置10は、ヘッド部11およびステージ部20を有する。
 ヘッド部11は、ガラスマスク100、露光パターン101、アライメントマーク102、マスクホルダ104、光源105、顕微鏡130、ノズル140を有する。ステージ部20は、ステージ120、ウエハ121、複数の光学干渉計122~124、レジスト125を有する。以下にこれらの各部の処理を説明する。
 ガラスマスク100は、露光パターン101および位置検知用のアライメントマーク102が形成されてあり、マスクホルダ104にセットされる。例えば、ガラスマスク100は、図2に例示するように、露光パターン101および位置検知用のアライメントマーク102が形成されている。図2は、ガラスマスク上の露光パターンおよびアライメントマークの例を示す図である。
 マスクホルダ104は、露光パターン101とアライメントマーク102を有するガラスマスク100を把持する。マスクホルダ104は、ガラスマスクを光源105から照射された光が通過する位置に固定する。
 露光パターン101は、ガラスマスク100上に形成されたパターンであって、光源105が照射した光によってウエハ121に露光されるパターンである。アライメントマーク102は、ガラスマスク100上に形成されたパターンであって、露光パターン101を位置決めするためにウエハ121に露光されるパターンである。
 ここで、図3を用いて、露光パターンおよびアライメントマークの関係を説明する。図3は、パターンおよびアライメントマークの関係を説明するための図である。図3に示すような露光パターン101および位置検出用アライメントマーク102が形成されたガラスマスク100をマスクホルダ104に固定する。
 ガラスマスク100は、露光パターンおよびアライメントマークについて、パターンの幅Xとアライメントマークの幅xとが等しく、パターンの高さYとアライメントマークの高さyが等しくなるように形成されている。また、ガラスマスク100は、ステージ移動の軸に対するパターンの成す角度Θとステージ移動の軸に対するアライメントマークの成す角θとが等しく、パターンの形状とアライメントマークの形状が等しくなるように形成されている。
 光源105は、露光パターン101および位置検出用アライメントマーク102をウエハ121に露光させる。具体的には、光源105は、ガラスマスク100の上から光を照射して、露光パターン101および位置検出用アライメントマーク102をウエハ121に露光させる。このように照射された光は、ガラスマスク100、縮小投影レンズ110を通り、基板ステージ120上の露光対象物であるウエハ121に塗布されたレジスト125に露光パターン101を投影する。
 顕微鏡130は、ガラスマスク100上に現像されたアライメントマーク102の位置が観測できる。ノズル140は、ウエハ121上に露光されたアライメントマーク102を部分的に現像する。ノズル140は、現像液ノズル、リンス液ノズル、吸引ノズルを有し、現像液容器141、リンス液容器142、廃液タンク143とそれぞれ接続されている。
 そして、ノズル140は、現像液またはリンス液をウエハ121上に吐出すとともに、廃液タンク143にウエハ121上の液を吸引する。具体的には、ノズル140は、ステージ120を移動させて投影されたパターン上空に配置されると、現像液容器141から現像液を基板上に吐出し、廃液タンク143に液を吸引する。また、ノズル140は、リンス液容器142からも基板上に液を吐出し、廃液タンク143に液を吸引する。
 ステージ120は、ガラスマスク100を用いて現像を行うウエハ121を把持し、ガラスマスク100に対して平行な平面上においてウエハ121を移動させる。ステージ120は、光学干渉計122~124によって上下左右角度の制御を可能とする。
 ウエハ121は、ステージ120上の露光対象物である。光学干渉計122~124は、位置を基にステージ120を制御し、ウエハ121の位置決めを行う。具体的には、光学干渉計122~124は、ステージ120の上下左右角度を調整制御し、ウエハ121の位置決めを行う。また、レジスト125は、ウエハ121に塗布されている。ウエハ121の表面には、均一にレジスト層が施されている。
 ここで、図4を用いて、アライメントマークを用いた位置合わせを行って、露光パターンをつなぎ合わせる処理を説明する。図4は、アライメントマークを用いた位置合わせ処理を説明するための図である。なお、図4の例では、x軸方向に露光パターンをつなぎ合わせる場合について説明する。
 図4に示すように、光学部品製造装置10は、ガラスマスク100において、露光パターン101およびアライメントマーク102が形成されている(図4の(1)参照)。そして、光学部品製造装置10は、1回目の露光を行って、露光パターン101およびアライメントマーク102をウエハ121に露光し(図4の(2)参照)、1回目に露光されたアライメントマークを現像する(図4の(3)参照)。
 続いて、光学部品製造装置10では、2回目の位置決めをするために、ウエハ121に現像した1回目のアライメントマークの右端とガラスマスクに形成されたアライメントマーク102の左端を重ね合わせるように、ステージ120を移動する(図4の(4)参照)。
 そして、光学部品製造装置10は、2ショット目の露光を行って、露光パターン101およびアライメントマーク102をウエハ121に露光し(図4の(5)参照)、2ショット目に露光されたアライメントマークを現像する(図4の(6)参照)。その後、光学部品製造装置10は、3回目の位置決めをするために、ウエハ121に現像した2回目のアライメントマークの右端とガラスマスクに形成されたアライメントマーク102の左端を重ね合わせるように、ステージ120を移動する(図4の(7)参照)。
 つまり、光学部品製造装置10は、露光パターン101をつなぎ合わさる場合に、相対的位置関係が一定のアライメントマーク102を現像し、現像されたアライメントマークを基に次回のショット露光位置を決めている。このため、機械駆動により発生するウエハの位置ずれに影響を受けずに、精度良くパターンをつなぎ合わせることが可能である。
 ここで、図5を用いて、露光されたアライメントマークを現像する局所現像処理について説明する。図5は、局所現像処理を説明するための図である。図5に示すように、光学部品製造装置10では、第1回目の露光を行う際に、光源105から照射された光はパターン101およびアライメントマーク102を投影し、レンズ110で縮小されてウエハ121上のレジスト膜に焼き付けを行う。ここで、焼き付けられた部位を感光部とする。
 そして、光学部品製造装置10では、ステージ120を、露光したアライメントマーク上空に現像用ノズルが配置されるよう移動させる。続いて、現像液容器141から現像液ノズルを通って現像液を供給し、現像液ノズルより現像液を吐出する。
 そして、吐出された現像液はアライメントマーク上で基板とノズル先端との間に保持され、広範に広がらないよう吸引ノズルによって吸引され、廃液タンク143に送られる。続いて、光学部品製造装置10は、一定時間の現像液供給・排出によりアライメントマーク上に現像液を維持した後、現像液の供給を止め、続いてリンス液容器142からリンス液ノズルを通ってリンス液を送り出し、アライメントマーク上に吐出する。
 吐出されたリンス液は、パターン上で基板とノズル先端との間に保持され、広範に広がらないよう吸引ノズル140によって吸引され、廃液タンク143に送られる。そして、光学部品製造装置10は、一定時間のリンス液供給・排出によってアライメントマーク上にリンス液を維持した後、リンス液の供給を止める。こうして、アライメントマークを現像する局所現像処理が終了し、アライメントマークが形成される。
[光学部品製造装置による処理]
 次に、図6を用いて、実施例1に係る光学部品製造装置10による処理を説明する。図6は、実施例1に係る光学部品製造装置10の処理動作を示すフローチャートである。
 同図に示すように、光学部品製造装置10では、ステージ120に露光対象物であるウエハ121が入れられると(ステップS101)、ウエハ121がガラスマスク100下へ移動される(ステップS102)。そして、光学部品製造装置10では、一回目の露光を行い(ステップS103)、ウェハをガラスマスク100下から退避させる(ステップS104)。
 続いて、ウエハ121がノズル140の下へ移動され(ステップS105)、アライメントマークを現像する(ステップS106)。そして、ウエハをガラスマスク100下へ移動させ(ステップS107)、アライメントマークを観測する(ステップS108)。
 ここで、光学部品製造装置10は、x軸方向につなぎ合わせる場合には(ステップS109肯定)、前回現像されたアライメントマーク右端とマスクアライメントマーク左端を重ね合わせる(ステップS110)。また、y軸方向につなぎ合わせる場合には(ステップS109否定)、前回現像されたアライメントマーク下端とマスクアライメントマーク上端を重ね合わせる(ステップS111)。
 その後、光学部品製造装置10は、2度目の露光を行い(ステップS112)、ウエハ121をガラスマスク100下から退避させる(ステップS113)。続いて、光学部品製造装置10では、ウエハ121がノズル140の下へ移動され(ステップS114)、アライメントマークを現像する(ステップS115)。
 そして、光学部品製造装置10は、ウエハをガラスマスク100下へ移動させ(ステップS116)、全ての露光処理が完了し、つなぎ合わせ連続パターンの生成が終了したか判定する(ステップS117)。この結果、全ての露光処理が完了していない場合には(ステップS117否定)、S108に戻って、アライメントマークを観測し、前回のアライメントマークに重ね合わせて露光する処理を繰り返す(ステップS108~S117)。
 また、光学部品製造装置10は、全ての露光処理が完了し、つなぎ合わせ連続パターンの生成が終了した場合には(ステップS117肯定)、露光パターンを現像し、現像した露光パターンをエッチングする(ステップS118)。なお、エッチング処理は、光学部品製造装置10ではなく、他の装置が行うようにしてもよい。
[実施例1の効果]
 上述してきたように、光学部品製造装置10は、露光パターン101とアライメントマーク102を有するガラスマスク100と、ガラスマスク100を用いて現像を行うウエハ121を所定位置に配置し、露光パターン101とアライメントマーク102をウエハ121に露光する。そして、光学部品製造装置10は、ウエハ121上に露光されたアライメントマーク102を現像し、現像されたアライメントマーク102の位置を観測する。そして、光学部品製造装置10は、アライメントマーク102の位置を基にウエハ121を移動し、露光、現像および移動を所定回数、繰り返し、ウエハ121上の全ての露光パターン101を現像し、現像した露光パターン101をエッチングする。
 つまり、光学部品製造装置10は、露光パターン101をつなぎ合わさる場合に、相対的位置関係が一定の露光パターン101とアライメントマーク102を露光し、アライメントマーク102のみを現像し、現像されたアライメントマークを基に次回のショット露光位置を決めている。このため、機械駆動により発生するウエハの位置ずれに影響を受けずに、精度良くパターンをつなぎ合わせることが可能である。
 ところで、上記の実施例1では、露光パターンの大きさおよび傾きとアライメントマークの大きさおよび傾きとが等しく、露光パターンをつなぎ合わせる処理を説明したが、本実施例はこれに限定されるものではない。つまり、露光パターンとアライメントマークとの大きさおよび傾きが等しくなくても、露光パターンをつなぎ合わせるようにしてもよい。
 そこで、以下の実施例2では、露光パターンX、Yとアライメントマーク4点が作るx、yが等しくない場合に、連続パターンを露光する場合として、図7~図11を用いて、実施例2における光学部品製造装置の処理について説明する。なお、実施例2に係る光学部品製造装置の構成については、実施例1の光学部品製造装置の構成と同様であるので、説明を省略する。
 まず最初に、図7を用いて、実施例2における露光パターンおよびアライメントマークの関係を説明する。図7は、パターンおよびアライメントマークの関係を説明するための図である。図7に示すように、実施例2に係るガラスマスクは、露光パターンおよびアライメントマークについて、パターンの幅Xとアライメントマークの幅xとが等しくない、パターンの高さYとアライメントマークの高さyが等しくない。もしくは、実施例2に係るガラスマスク100は、ステージ移動の軸に対するパターンの成す角度Θとステージ移動の軸に対するアライメントマークの成す角θとが等しくない、または、パターンの形状とアライメントマークの形状が等しくない。
 つまり、実施例2に係るガラスマスクは、図7に示すように、パターンのX,Yとアライメントマーク4点が作るx,yと等しくない、ステージ移動の軸に対する露光パターンおよびアライメントマークの角度Θおよびθが等しくない、アライメントマークが作る形状と実パターンの形状が異なる、のいずれかに該当する。
 このようなガラスマスクを有する光学部品製造装置10aでは、ウエハを所定位置に配置する前に、テスト用ウエハに対して、露光パターンとアライメントマークの露光および現像を行い、テスト用ウエハ上の光学部品パターンとアライメントマークパターンの位置を観測し、露光パターンとアライメントマークとの位置関係を求める。
 具体的には、光学部品製造装置10aは、アライメントマークを用いた位置合わせを行って、露光パターンをつなぎ合わせる処理を行う前に、テスト用ウエハに対して、露光パターンとアライメントマークパターンを露光するテストショット露光を行う。
 そして、光学部品製造装置10aは、露光パターンおよびアライメントマークを現像する。そして、ステージ120を現像したパターンが顕微鏡130で確認できる位置に移動させ、現像済みの露光パターンとガラスマスク上の露光パターンとを重ね合わせる。このとき、光学部品製造装置10aは、ステージ座標(A1,B1)を記録する。
 そして、光学部品製造装置10aは、図8および図9に示すように、現像済みの露光パターン(図8および図9の(1)参照)をガラスマスク上の露光パターン(図8および図9の(2)参照)に隣接させ、つなぎ合わせた状態に見えるように移動させて、ステージ座標(A2,B2)を記録する。図8および図9は、つなぎ合わせ用移動量計測処理を説明するための図である。図8は、右方向(x軸方向)に露光パターンをつなぎ合わせていく例であり、図9は、下方向(y軸方向)に露光パターンをつなぎ合わせていく例である。
 そして、光学部品製造装置10aは、これらふたつの座標の値(A1,B1)、(A2,B2)から、つなぎ合わせに必要なステージ移動量αA+γB(もしくはβA+δB)を算出する。具体的には、光学部品製造装置10aは、ステージ移動量αA+γBの算出処理として、「(A2―A1,B2―B1)=(αA,γB)」を算出し、ステージ移動量XA(αA,γB)をもとめる。また、図9に示すように、光学部品製造装置10aは、ステージ移動量βA+δBの算出処理として、「(A2―A1,B2―B1)=(βA,δB)」を算出し、ステージ移動量XA(βA,δB)をもとめる。
 また、パターンのサイズがステージ移動精度の影響を受ける程度微小である場合は(αA,γB)または(βA,δB)を求める作業を数回繰り返し、平均値をとることでステージ移動誤差の影響を低減することができる。
 その後、光学部品製造装置10aは、ステージ移動量を算出した後、ステージ移動量を含めてウエハの移動を行い、露光パターンをつなぎ合わせる処理を行う。具体的には、光学部品製造装置10aは、実施例1と同様に、1回目の露光を行った後、アライメントマークのみを現像する。
 そして、光学部品製造装置10aは、x軸方向につなぎ合わせる場合には、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ、ステージ移動量XA(αA+γB)分ウエハを移動させる。また、光学部品製造装置10aは、y軸方向につなぎ合わせる場合には、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ、ステージ移動量XA(βA,δB)分ウエハを移動させる。
 その後、光学部品製造装置10aは、移動された位置で2回目のショット露光を行い、アライメントマークのみを現像する。そして、光学部品製造装置10aは、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ、ステージ移動量XA(αA+γB)分ウエハを移動させる処理を繰り返して、露光パターンをつなぎ合わせる処理を行う。
 次に、図10および図11を用いて、実施例2に係る光学部品製造装置10aによる処理を説明する。図10は、実施例2に係る光学部品製造装置10aの処理手順を説明するためのフローチャートである。図11は、実施例2に係る光学部品製造装置10aの移動量計測処理の手順を説明するためのフローチャートである。実施例2に係る光学部品製造装置10aの処理は、図6に示した実施例1に係る光学部品製造装置10の処理と比較して、移動量計測処理を新たに行う点が相違する。
 図10に示すように、実施例2に係る光学部品製造装置10aでは、ステージ120にウエハ121が入れられ(ステップS201)、ガラスマスク100下へ移動されると(ステップS202)、露光パターンをつなぎ合わせる処理を行う前に、ステージ移動量を計測する移動量計測処理(後に、図11を用いて詳述する)を行う(ステップS203)。
 続いて、学部品製造装置10aは、実施例1と同様に、1回目の露光を行った後、アライメントマークのみを現像した後(ステップS204~S208)、アライメントマークを観測する(ステップS209)。そして、学部品製造装置10aは、x軸方向につなぎ合わせる場合には(ステップS210肯定)、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ(ステップS211)、ステージ移動量XA(αA+γB)分ウエハを移動させる(ステップS212)。
 また、光学部品製造装置10aは、y軸方向につなぎ合わせる場合には(ステップS210否定)、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ(ステップS213)、ステージ移動量XA(βA,δB)分ウエハを移動させる(ステップS214)。
 その後、光学部品製造装置10aは、移動された位置で2回目のショット露光を行い(ステップS215)、実施例1と同様に、アライメントマークのみを現像する(ステップS216~S219)。そして、光学部品製造装置10aは、全ての露光処理が完了していない場合には(ステップS220否定)、現像されたアライメントとガラスマスク上のアライメントとを重ね合わせ、ステージ移動量XA(αA+γB)分ウエハを移動させる処理を繰り返し(ステップS209~S220)、露光パターンをつなぎ合わせる処理を行う。
 また、光学部品製造装置10は、全ての露光処理が完了し、つなぎ合わせ連続パターンの生成が終了した場合には(ステップS220肯定)、露光パターンを現像し、現像した露光パターンをエッチングする(ステップS221)。
 続いて、実施例2に係る光学部品製造装置10aの移動量計測処理の手順を説明する。光学部品製造装置10aは、テスト用ウエハに対して、露光パターンとアライメントマークパターンを露光するテストショット露光を行い(ステップS301)、ウェハをガラスマスク100下から退避させる(ステップS302)。
 そして、光学部品製造装置10aは、ウエハ121がノズル140の下へ移動され(ステップS303)、露光パターンとアライメントマークを現像する(ステップS304)。続いて、光学部品製造装置10aは、ウエハをガラスマスク100下へ移動させ(ステップS305)、現像済みの露光パターンとマスクパターンを重ね合わせて(ステップS306)、ステージ座標(A1,B1)を読み取る(ステップS307)。
 続いて、光学部品製造装置10aは、ウエハを移動させて、現像済みの露光パターンとガラスマスク上の露光パターンとを並べて(ステップS308)、ステージ座標(A2,B2)を読み取る(ステップS309)。これらふたつの座標の値より、つなぎ合わせに必要なステージ移動量αA+γB(もしくはβA+δB)を算出する(ステップS310)。
 具体的には、光学部品製造装置10aは、ステージ移動量αA+γBの算出処理として、「(A2―A1,B2―B1)=(αA,γB)」を算出し、ステージ移動量XA(αA,γB)をもとめる。また、光学部品製造装置10aは、ステージ移動量βA+δBの算出処理として、「(A2―A1,B2―B1)=(βA,δB)」を算出し、ステージ移動量XA(βA,δB)をもとめる。
 このように、上記の実施例2では、光学部品製造装置10aは、ウエハを所定位置に配置する前に、マスクを用いてテスト用ウエハに対して、光学部品パターンとアライメントマークを露光および現像を行い、テスト用ウエハ上の露光パターンとアライメントマークの位置を観測する。そして、露光パターンとアライメントマークとの位置関係を求め、位置関係も含めて、ウエハの移動を行う。
 このため、露光パターンとアライメントマークとの大きさおよび傾きが等しくない場合であっても、ステージ移動量を用いて、露光パターンのつなぎ合わせを行うことができる結果、精度良くパターンをつなぎ合わせることが可能である。
 なお、上記の実施例1、2において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。例えば、アライメントマークを観測する処理やステージを移動させる処理は、手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。
 10、10a 光学部品製造装置
 11 ヘッド部
 20 ステージ部
 100 ガラスマスク
 101 露光パターン
 102 アライメントマーク
 104 マスクホルダ
 105 光源
 110 縮小投影レンズ
 130 顕微鏡
 140 ノズル
 141 現像液容器
 142 リンス液容器
 143 廃液タンク

Claims (4)

  1.  光学部品パターンとアライメントマークパターンを有するマスクと、前記マスクを用いて現像を行うウエハを所定位置に配置し、
     前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンを前記ウエハに露光し、
     前記ウエハ上に露光された前記アライメントマークパターンを現像し、
     現像された前記アライメントマークパターンの位置を観測し、前記位置を基に前記ウエハを移動し、
     前記露光、前記現像および前記移動を所定回数、繰り返し、
     前記ウエハ上の全ての前記光学部品パターンを現像し、
     現像した前記光学部品パターンをエッチングすることを特徴とする光学部品製造方法。
  2.  前記ウエハを所定位置に配置する前に、前記マスクを用いてテスト用ウエハに対して、前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンを露光および現像を行い、
     前記テスト用ウエハ上の前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンの位置を観測し、
     前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンとの位置関係を求め、
     前記位置関係も含めて、前記ウエハの移動を行うことを特徴とする請求項1記載の光学部品製造方法。
  3.  光学部品パターンとアライメントマークパターンを有するマスクを把持するマスク把持部と、
     前記マスクを用いて現像を行うウエハを把持し、前記マスクに対して平行な平面上において前記ウエハを移動させるウエハ把持部と、
     前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンを前記ウエハに露光させる露光部と、
     前記ウエハ上に露光された前記アライメントマークパターンを部分的に現像する現像部と、
     現像された前記アライメントマークパターンの位置を観測する観測部と、
     前記位置を基に前記ウエハ把持部を制御し、前記ウエハの位置決めを行う制御部と、
     を有する光学部品製造装置。
  4.  前記制御部は、さらに前記光学部品パターンと前記アライメントマークパターンを位置関係を基に前記ウエハの位置決めを行うことを特徴とする請求項3記載の光学部品製造装置。
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