JPH10186682A - 露光装置およびその露光装置を用いた露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトマスクおよび基板の状況にかかわらず
高精度にフォトマスクと基板との位置合わせを行なうこ
とのできる露光装置およびその露光装置を用いた露光方
法を提供する。 【解決手段】 フォトマスク１に設けられるフォトマス
ク用アライメントマークと基板４に設けられる基板用ア
ライメントマークとを読取るためのＣＣＤカメラ１０
は、基板４の表面側であるフォトマスク１に対する面と
は反対側の裏面側の所定位置に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、露光装置および
その露光装置を用いた露光方法に関し、より特定的に
は、基板とフォトマスクとの位置合わせを高精度に行な
うことのできる露光装置およびその露光装置を用いた露
光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の露光装置において、フォトマスク
と基板との位置合わせを行なう場合、フォトマスクに設
けられたフォトマスク用アライメントマークと基板に設
けられた基板用アライメントマークとの位置合わせを行
なうことにより、フォトマスクと基板との相対的な位置
合わせが行なわれている。

【０００３】フォトマスク用アライメントマークおよび
基板用アライメントマークの読取は、たとえば特開平８
−２２１３１号公報または特開平７−４９５７５号公報
に開示されるように、フォトマスクの光源側に設けられ
たＣＣＤカメラによって重なったフォトマスク用アライ
メントマークと基板用アライメントマークとが同時に読
取られ、この読取られたデータの映像信号がプロセッサ
によって演算処理され、それぞれのアライメントマーク
における位置ずれ量が算出される。この算出された位置
ずれ量に基づき、フォトマスクまたは基板の少なくとも
いずれか一方が、ＸＹθ方向に移動され、それぞれのマ
ークの位置ずれ量が最小となるように位置合わせが行な
われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各アライメントマークの位置合わせにおいては、以下
に示すような問題が生じてしまう。

【０００５】たとえば、図７に示すように、基板４の上
に基板用アライメントマーク４ａを形成するための層１
１が形成され、さらにこの層１１の上に金属膜１２が形
成されている場合、一般に、金属膜は非透光性であるた
め、基板用アライメントマーク４ａの位置を図中矢印Ａ
方向からＣＣＤカメラを用いて検出することが困難で、
フォトマスク用アライメントマーク１ａと基板用アライ
メントマーク４ａとの位置ずれを正確に測定できないと
いう問題がある。

【０００６】また、金属膜１２が透光性を有していた場
合においても、一般には、図７に示すように、金属膜１
２をパターニングするためのフォトレジスト膜１３が金
属膜１２上に形成された場合、鮮明なアライメントマー
クを読取ることができないという問題が生じている。

【０００７】また、図８に示すように、フォトマスク
が、ゲージ板１５に位置付けられるフィルム製フォトマ
スク１６の場合、フィルムの結晶が光学的に不均一であ
るために、アライメントマークの読取に悪影響を及ぼす
といった問題が生じている。

【０００８】したがって、この発明の目的は、フォトマ
スクおよび基板の状況に影響されることなく、高精度に
フォトマスクと基板との位置合わせを行なうことのでき
る露光装置およびその露光装置を用いた露光方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた露光
装置においては、第１アライメントマークを有するフォ
トマスクと、基板ホルダに保持され、第１アライメント
マークに対応する位置に設けられた第２アライメントマ
ークを有する基板とが重ね合わされた状態において位置
合わせを行なう際に、撮像装置を用いて第１アライメン
トマークと第２アライメントマークとの位置を読取り記
憶し、第１アライメントマークと第２アライメントマー
クとの相対的な位置ずれ量に基づいて、基板とフォトマ
スクとの位置合わせを行なう露光装置であって、撮像手
段は、基板の表面側であるフォトマスクに対する面とは
反対側の裏面側の所定位置に配設され、第１アライメン
トマークおよび第２アライメントマークを基板の裏面側
より読取っている。

【００１０】また、上述の露光装置において、好ましく
は、基板ホルダの第１アライメントマークおよび第２ア
ライメントマークに対応する位置には、基板ホルダの裏
面側より撮像手段を用いて第１アライメントマークおよ
び第２アライメントマークを読取るための透視孔が設け
られている。

【００１１】次に、この発明に基づいた露光方法におい
ては、上述した露光装置を用いた露光方法であって、以
下に示すステップを含んでいる。

【００１２】まず、基板が基板ホルダにセットされる前
に、フォトマスクに設けた第１アライメントマークのみ
を撮像装置を用いて読取る第１ステップと、基板を基板
ホルダにセットした後、基板に設けられた第２アライメ
ントマークのみを撮像装置を用いて読取る第２ステップ
と、第１ステップで得られた第１アライメントマークの
位置と、第２ステップで得られた第２アライメントマー
クの位置との位置ずれを演算し、フォトマスクまたは基
板の少なくともいずれか一方をＸ，Ｙ，θ方向に移動さ
せてフォトマスクと基板との位置合わせを行なう第３ス
テップとを含んでいる。

【００１３】このように、上述した露光装置およびこの
露光装置を用いた露光方法によれば、基板の裏面側から
撮像装置を用いて第１アライメントマークおよび第２ア
ライメントマークの位置検出を行なっているため、フォ
トマスクがガラスフォトマスクであり、基板の上に光透
過性の膜が成膜されている場合においては、従来と同様
に、第１アライメントマークおよび第２アライメントマ
ークの位置検出を同時に行なうことができる。

【００１４】また、フォトマスクがフィルムフォトマス
クの場合であっても、フィルムフォトマスク上に形成さ
れる第１アライメントマークは、フィルムフォトマスク
に対して撮像装置側に形成されているため、フィルムフ
ォトマスクの影響を受けることなく第１アライメントマ
ークおよび第２アライメントマークの位置検出を同時に
行なうことができる。

【００１５】また、基板上に非透過性の膜および層が形
成されている場合には、まず基板を基板ホルダにセット
する前に、フォトマスクに設けられた第１アライメント
マークのみを撮像装置を用いて読取り、その後、基板を
基板ホルダにセットして、基板の裏面側から第２アライ
メントマークのみを撮像装置を用いて読取る。

【００１６】このとき、従来第２アライメントマークは
基板の表面側から読取っていたため、この場合第２アラ
イメントマークを検出することはできなかったが、本発
明に基づけば、基板の裏面側から第２アライメントマー
クを検出することができるため、基板上に形成される膜
の状況に影響されることがない。

【００１７】その後、撮像装置で読取った第１アライメ
ントマークの位置と第２アライメントマークとの位置ず
れを演算し、フォトマスクまたは基板の少なくともいず
れか一方をＸ，Ｙ，θ方向に移動させることにより、フ
ォトマスクと基板との位置合わせを高精度に行なうこと
が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づく露光装置
の一実施の形態について、図を参照して説明する。ま
ず、図１および図２を参照して、露光装置の概略構成に
ついて説明する。なお、図１は、露光装置の縦断面図で
あり、図２は、図１中Ｃ−Ｃ線矢視図である。

【００１９】両図を参照して、所定のパターンが形成さ
れたフォトマスク１が、フォトマスクフレーム２に保持
されている。フォトマスクフレーム２は、本体フレーム
７に対して、フォトマスクフレーム２をその面内におい
てＸＹθ方向に移動可能なように、マスクＸＹθ駆動機
構６を介在して取付けられている。

【００２０】フォトマスク１の対向する面には、基板４
が基板ホルダ３に保持されている。基板ホルダ３は、本
体フレーム７に設けられたピストンシリンダ機構９に保
持され、フォトマスク１に対して垂直方向に移動可能に
設けられている。また、本体フレーム７には、フォトマ
スク基板１に設けられるフォトマスク用アライメントマ
ーク１ａおよび基板４に設けられる基板用アライメント
マーク４ａを読取るためのＣＣＤカメラ１０が取付けら
れている。

【００２１】なお、フォトマスク用アライメントマーク
１ａおよび基板用アライメントマーク４ａに対応する箇
所には、ＣＣＤカメラ１０によってこれらのアライメン
トマークを読取るための透視孔３ａが設けられている。
また、ＣＣＤカメラ１０が各マークを読み取るために必
要なマーク照明は、ＣＣＤカメラに内臓される同軸落射
照明装置またはＣＣＤカメラと同軸に設けられるリング
照明装置を用いることが好ましい。

【００２２】次に、上記構成よりなる露光装置を用いた
場合のフォトマスクと基板との位置合わせについて説明
する。

【００２３】まず、フォトマスクがガラスフォトマスク
であり、基板４にアライメントマーク４ａのみまたはア
ライメントマーク４ａの上に光透過性の膜が形成されて
いる場合について、図３を参照して説明する。なお、図
３（ａ）は、この露光装置におけるフォトマスク１と基
板４との部分断面図であり、図３（ｂ）は、図中矢視Ｂ
におけるフォトマスク用アライメントマーク１ａと基板
用アライメントマーク４ａとの像を模式的に示した図で
ある。

【００２４】図３からわかるように、基板４の裏面側か
らフォトマスク用アライメントマーク１ａと基板用アラ
イメントマーク４ａとを同時に検出することができ、従
来の技術と変わらず、何ら問題なく高精度にフォトマス
ク用アライメントマーク１ａと基板用アライメントマー
ク４ａの位置に基づいたフォトマスク１と基板４との位
置合わせを行なうことができる。

【００２５】次に、図４および図５を参照して、基板４
に形成された基板用アライメントマーク４ａの上に、非
透過性の金属膜１２およびフォトレジスト１３が形成さ
れている場合のフォトマスク１と基板４との重ね合わせ
について説明する。なお、図４（ａ）は、フォトマスク
１と基板４との部分断面図であり、図４（ｂ）は、図中
矢視Ｂにおける基板用アライメントマーク４ａの像を模
式的に示したものである。また、図５（ａ）は、基板ホ
ルダ３に基板４を装着する前のフォトマスクの部分断面
図であり、図５（ｂ）は、フォトマスク用アライメント
マーク１ａの像を模式的に示した図である。

【００２６】まず、図４に示す状態において、基板４の
裏面側から、フォトマスク用アライメントマーク１ａと
基板用アライメントマーク４ａとを同時にＣＣＤカメラ
を用いて読取ることはできないために、以下に示すステ
ップによりフォトマスク用アライメントマーク１ａと基
板用アライメントマーク４ａの読取を行なう。

【００２７】まず、図５を参照して、基板ホルダ３に基
板４を装着する前に、まずフォトマスク１に設けられた
フォトマスク用アライメントマーク１ａの位置のみをＣ
ＣＤカメラを用いて読取り、その位置を露光装置に記憶
させる。

【００２８】次に、再び図４を参照して、基板ホルダ３
に基板４を装着した後、基板４に設けられた基板用アラ
イメントマーク４ａのみを、ＣＣＤカメラを用いて読取
り、露光装置に記憶させる。この場合、従来の技術にお
いては、基板用アライメントマーク４ａ上に非透過性の
膜などが形成されていた場合、基板４の表側からは基板
用アライメントマーク４ａの位置を正確に読取ることは
できなかったが、本実施の形態においては、基板４の裏
面側から基板用アライメントマーク４ａの位置を読取る
ことができるため、基板用アライメントマーク４ａの位
置を正確に検出することが可能となる。

【００２９】その後、露光装置に記憶されたフォトマス
ク用アライメントマーク１ａの位置と基板用アライメン
トマーク４ａの位置とのずれを演算することで、そのず
れ量に基づいてマスクＸＹθ駆動機構６を駆動させて、
フォトマスク１と基板４との位置合わせを行なうことが
可能となる。

【００３０】次に、フォトマスクが、フィルム製のフォ
トマスクの場合について、図６を参照して説明する。な
お、図６（ａ）は、この露光装置のフィルムフォトマス
ク１６と基板４との部分断面図であり、図６（ｂ）は図
中矢視Ｂにおけるフォトマスク用アライメントマーク１
ａと基板用アライメントマーク４ａとの像を模式的に示
した図である。

【００３１】図６からわかるように、フィルムフォトマ
スク１６に形成されるフォトマスク用アライメントマー
ク１ａはＣＣＤカメラ側に設けられることになるため、
フィルムフォトマスク１６の影響を受けることなく、フ
ォトマスク用アライメントマーク１ａと基板用アライメ
ントマーク４ａとをＣＣＤカメラを用いて同時に読取る
ことが可能となる。

【００３２】以上、本実施の形態における露光装置およ
びこの露光装置を用いた露光方法においては、フォトマ
スクおよび基板の状況に影響されることなく高精度にフ
ォトマスク用アライメントマークと基板用アライメント
マークをＣＣＤカメラで読取ることが可能となり、その
結果フォトマスク用アライメントマークと基板用アライ
メントマークとの位置ずれ量を高精度に演算して、フォ
トマスクと基板との位置合わせを行なうことが可能とな
る。

【００３３】なお、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられる。
したがって、上述した実施の形態においては、露光装置
として、ガラス基板からなるフォトマスクを用いた場合
の装置を開示しているが、たとえば特開平８−２２１３
１号公報に開示されるフィルムフォトマスクを用いた露
光装置においても同様の作用効果を得ることができる。

【００３４】また、上述した実施の形態においては、フ
ォトマスク用アライメントマークと基板用アライメント
マークをＣＣＤカメラで読取っているが、他の撮像装置
を用いても構わない。

【００３５】また、フォトマスクフレームにのみフォト
マスクフレームをＸＹθ方向に駆動させるためのマスク
ＸＹθ駆動機構を設けているが、基板側にも、同様の駆
動機構を設けることも可能である。

【００３６】また、フォトマスクおよび基板を交換する
ための作用ステーションを備える露光装置においても同
様の作用効果を得ることができる。したがって、本発明
の範囲は上述した説明ではなく、特許請求の範囲によっ
て示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で
のすべての変更が含まれることが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく一実施の形態における露光装
置の縦断面図である。

【図２】図１中Ｃ−Ｃ線矢視図である。

【図３】（ａ）は、フォトマスクと基板との部分断面を
示す第１の図であり、（ｂ）は、（ａ）中矢視Ｂにおけ
るアライメントマークの像の模式図である。

【図４】（ａ）は、フォトマスクと基板との部分断面を
示す第２の図であり、（ｂ）は、（ａ）中矢視Ｂにおけ
るアライメントマークの像の模式図である。

【図５】（ａ）は、フォトマスクと基板との部分断面を
示す第３の図であり、（ｂ）は、（ａ）中矢視Ｂにおけ
るアライメントマークの像の模式図である。

【図６】（ａ）は、フォトマスクと基板との部分断面を
示す第４の図であり、（ｂ）は、（ａ）中矢視Ｂにおけ
るアライメントマークの像の模式図である。

【図７】従来の技術における露光装置の問題点を示す第
１の図である。

【図８】従来の技術における露光装置の問題点を示す第
２の図である。

【符号の説明】

１ フォトマスク ２ フォトマスクフレーム ３ 基板ホルダ ４ 基板 ６ マスクＸＹθ駆動機構 ７ 本体フレーム ９ ピストンシリンダ機構 １０ ＣＣＤカメラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１アライメントマークを有するフォト
   マスクと、基板ホルダに保持され、前記第１アライメン
   トマークに対応する位置に設けられた第２アライメント
   マークを有する基板とが重ね合わされた状態において位
   置合わせを行なう際に、撮像装置を用いて前記第１アラ
   イメントマークと前記第２アライメントマークとの位置
   を読取り、前記第１アライメントマークと前記第２アラ
   イメントマークとの相対的な位置ずれ量に基づいて、前
   記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行なう露光
   装置であって、 前記撮像手段は、前記基板の表面側である前記フォトマ
   スクに対する面とは反対側の裏面側の所定位置に配設さ
   れ、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライ
   メントマークを前記基板の裏面側より読取ることを特徴
   とする、露光装置。
2. 【請求項２】 前記基板ホルダの、前記第１アライメン
   トマークおよび前記第２アライメントマークに対応する
   位置には、前記基板ホルダの裏面側より前記撮像手段を
   用いて前記第１アライメントマークおよび前記第２アラ
   イメントマークを読取るための透視孔が設けられた、請
   求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の露光装置を用いた露光
   方法であって、 前記基板が前記基板ホルダにセットされる前に、前記フ
   ォトマスクに設けられた前記第１アライメントマークの
   みを前記撮像手段を用いて読取り記憶する第１ステップ
   と、 前記基板を前記基板ホルダにセットした後、前記基板に
   設けられた第２アライメントマークのみを前記撮像手段
   を用いて読取る第２ステップと、 前記第１ステップで得られた第１アライメントマークの
   位置と、前記第２ステップで得られた第２アライメント
   マークの位置との位置ずれを演算し、前記フォトマスク
   または前記基板の少なくともいずれか一方をＸ，Ｙ，θ
   方向に移動させて、前記フォトマスクと前記基板との位
   置合わせを行なう、露光方法。