JP2010109220A - Maskless exposure device and maskless exposure method - Google Patents
Maskless exposure device and maskless exposure method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010109220A JP2010109220A JP2008280941A JP2008280941A JP2010109220A JP 2010109220 A JP2010109220 A JP 2010109220A JP 2008280941 A JP2008280941 A JP 2008280941A JP 2008280941 A JP2008280941 A JP 2008280941A JP 2010109220 A JP2010109220 A JP 2010109220A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- projection
- optical system
- substrate
- maskless exposure
- projection pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
【課題】 本発明は、MEMS、半導体等の製造に用いるマスクレス露光装置およびマスクレス露光方法に関し、投影パターンの大きさに応じて投影倍率を可変にした場合であっても精度よく投影パターンを形成することを目的とする。
【解決手段】 基板を支持するステージと、前記基板に投影する所望の投影パターンを外部信号の入力により生成する空間光変調部と、対物レンズを備え前記投影パターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記対物レンズを介して前記基板に形成された位置合わせマークを検出する観察光学系とを有するマスクレス露光装置であって、前記投影光学系は、投影倍率を変更可能に前記対物レンズが構成されてなるとともに、前記投影倍率を変更する毎に、前記位置合わせマークを予め設定した指標又は予め特定した前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせする機構を有することを特徴とする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a maskless exposure apparatus and a maskless exposure method used for manufacturing a MEMS, a semiconductor and the like, and to accurately project a projection pattern even when the projection magnification is variable according to the size of the projection pattern. The purpose is to form.
A projection optical system that includes a stage that supports a substrate, a spatial light modulation unit that generates a desired projection pattern to be projected on the substrate by inputting an external signal, and an objective lens that projects the projection pattern onto the substrate. And an observation optical system that detects an alignment mark formed on the substrate via the objective lens, wherein the projection optical system is capable of changing a projection magnification. And a mechanism for aligning the alignment mark with a preset index or a predetermined center position of the projection pattern each time the projection magnification is changed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、半導体等の製造に用いるマスクレス露光装置およびマスクレス露光方法に関する。 The present invention relates to a maskless exposure apparatus and a maskless exposure method used for manufacturing MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), semiconductors, and the like.
近時、DMD(Digital Micromirror Device)を用いて露光パターンを生成し、この露光パターンを縮小投影して基板を露光するマスクレス露光装置が開発されている。
従来のマスクレス露光装置では、1回に露光される露光面積が非常に小さいにも拘わらず、露光する領域を単に複数に分割し、ステージを移動させながら画面継ぎ露光をしているため、露光作業に多大な時間が必要になるという問題があったが、対物レンズを調整することによりパターンの投影倍率を可変にしてこの問題を解決していた。
In the conventional maskless exposure apparatus, although the exposure area exposed at one time is very small, the exposure area is simply divided into a plurality of pieces and the screen is exposed while moving the stage. There has been a problem that much time is required for the work, but this problem has been solved by adjusting the objective lens to change the projection magnification of the pattern.
しかしながら、露光パターンの位置合わせは、被露光物に載置したステージを移動させる過程で、被露光物に形成されたアライメントマークをカメラで読み取り、読み取った位置データに基づいて位置補正を行っていたに過ぎない。 However, the alignment of the exposure pattern is a process of moving the stage placed on the exposure object, reading the alignment mark formed on the exposure object with a camera, and correcting the position based on the read position data. Only.
本発明は、かかる事情に対処してなされたもので、投影パターンの大きさに応じて投影倍率を可変にした場合であっても精度よく投影パターンを形成できるマスクレス露光装置およびマスクレス露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a maskless exposure apparatus and a maskless exposure method capable of forming a projection pattern with high accuracy even when the projection magnification is variable in accordance with the size of the projection pattern. The purpose is to provide.
本発明のマスクレス露光装置は、基板を支持するステージと、前記基板に投影する所望の投影パターンを外部信号の入力により生成する空間光変調部と、対物レンズを備え前記投影パターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記対物レンズを介して前記基板に形成された位置合わせマークを検出する観察光学系とを有するマスクレス露光装置であって、前記投影光学系は、投影倍率を変更可能に前記対物レンズが構成されてなるとともに、前記投影倍率を変更する毎に、前記位置合わせマークを予め設定した指標又は予め特定した前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせする機構を有することを特徴とする。 The maskless exposure apparatus of the present invention includes a stage that supports a substrate, a spatial light modulator that generates a desired projection pattern to be projected on the substrate by inputting an external signal, and an objective lens. The projection pattern is applied to the substrate. A maskless exposure apparatus having a projection optical system for projecting and an observation optical system for detecting an alignment mark formed on the substrate via the objective lens, wherein the projection optical system can change a projection magnification And a mechanism for aligning the alignment mark with a preset index or a predetermined center position of the projection pattern each time the projection magnification is changed. Features.
本発明のマスクレス露光方法は、外部信号の入力により生成される所望の投影パターンを、対物レンズを備えた投影光学系を介して基板に投影して前記基板を露光するマスクレス露光方法において、第1の投影倍率を有する第1の対物レンズを設定するとともに、前記第1の対物レンズを含む第1の観察光学系を用いて、前記基板に形成された位置合わせマークを観察し、予め設定した指標又は予め特定した前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせを行う第1の工程と、前記第1の対物レンズを介して、前記基板に前記投影パターンを投影露光する第2の工程と、前記第1の投影倍率と異なる第2の投影倍率の第2の対物レンズを設定するとともに、前記第2の対物レンズを含む第2の観察光学系を用いて、前記位置合わせマークを観察し、前記指標又は前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせを行う第3の工程と、前記第2の対物レンズを介して、前記基板に前記投影パターンを投影露光する第4の工程とを有することを特徴とする。 The maskless exposure method of the present invention is a maskless exposure method in which a desired projection pattern generated by inputting an external signal is projected onto a substrate through a projection optical system including an objective lens to expose the substrate. A first objective lens having a first projection magnification is set, and a first observation optical system including the first objective lens is used to observe an alignment mark formed on the substrate and set in advance. And a second step of projecting and exposing the projection pattern onto the substrate via the first objective lens, and a first step of aligning with respect to the index or the center position of the projection pattern specified in advance. , Setting a second objective lens having a second projection magnification different from the first projection magnification, and using the second observation optical system including the second objective lens, A third step of aligning with respect to the index or the center position of the projection pattern, and a fourth step of projecting and exposing the projection pattern onto the substrate via the second objective lens. It is characterized by having.
本発明では、露光作業時間を低減することができる。 In the present invention, the exposure work time can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明のマスクレス露光装置の第1の実施形態を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of the maskless exposure apparatus of the present invention.
このマスクレス露光装置は、露光光学系11、ステージ13、観察光学系15を有している。 This maskless exposure apparatus has an exposure optical system 11, a stage 13, and an observation optical system 15.
露光光学系11は、投影照明光学系17、DMD素子19、投影光学系20を有している。投影光学系20は、第1投影レンズ群21、ダイクロイックミラー23、第2投影レンズ群25を有している。
The exposure optical system 11 includes a projection illumination
投影照明光学系17は、露光光源27、コンデンサレンズ29を有している。露光光源27には、LD、LED、水銀ランプ等が使用される。より具体的には、i線(365nm)、g線(436nm)等の露光光が使用される。コンデンサレンズ29は、露光光源27からの露光光を集光し、平行光をDMD素子19に照射する。DMD素子(Digital Micromirror Device)19は、反射角変更可能な多数のマイクロミラーを有している。DMD素子駆動回路31によりマイクロミラーを駆動して反射角を変えることで、種々な形状の露光パターンを生成することが可能である。
The projection illumination
DMD素子19で反射された露光パターンを有する露光光は、第1投影レンズ群21を通りダイクロイックミラー23で反射される。反射された露光光は、対物レンズ群である第2投影レンズ群25を通り基板W上に照射され基板Wに塗布されたレジストが露光される。第1投影レンズ群21および第2投影レンズ群25は、それぞれ収差の補正された無限遠系設計となっており、DMD素子19上の1点から出て第1投影レンズ群21を通過した光束は平行な光束となっている。そして、第2投影レンズ群25を通過し焦点面の1点で集光する。第2投影レンズ群25は、図示しないレボルバに支持されており、レボルバを回転することで倍率の異なる複数の第2投影レンズ群25A等に交換可能とされている。
The exposure light having the exposure pattern reflected by the
ステージ13は、水平方向および鉛直方向に移動可能とされている。ステージ13は、ステージコントローラ33により駆動を制御される。ステージ13上には、基板Wが吸着可能とされている。ステージ13上には、DMD素子19の露光パターンの位置を検出するための蛍光部材35が固定されている。
The stage 13 is movable in the horizontal direction and the vertical direction. The stage 13 is driven by a stage controller 33. The substrate W can be adsorbed on the stage 13. A
観察光学系15は、観察照明光学系37、ハーフミラー39、ダイクロイックミラー23、第2投影レンズ群25、結像レンズ41、撮像素子43、モニタ45を有している。ダイクロイックミラー23、第2投影レンズ群25は、露光光学系11と観察光学系15に共用されている。
The observation optical system 15 includes an observation illumination
観察照明光学系37は、光源47、コレクタレンズ49を有している。光源47には、白色光源が使用される。より具体的には、基板Wのレジストを感光しない、例えば波長が500nm以上の白色光が使用される。光源47からの光は、コレクタレンズ49を通りハーフミラー39で反射される。反射された光は、ダイクロイックミラー23を透過し、第2投影レンズ群25を通り基板Wを照明する。基板Wで反射した照明光は、第2投影レンズ群25、ダイクロイックミラー23、ハーフミラー39、結像レンズ41を通り撮像素子43に導かれる。撮像素子43は、得られた像を光電変換しモニタ45に出力する。取得された基板Wの拡大画像はモニタ45の画面に表示される。この実施形態では、説明を簡単にするために、DMD素子19の投影する視野と撮像素子43の視野とが等しい場合について説明する。しかしながら、特に一致させる必要はない。
The observation illumination
図2は、上述した複数の第2投影レンズ群25,25A等の詳細を示している。図2では、第1投影レンズ群21の焦点距離を300mmとしている。
FIG. 2 shows details of the plurality of second
図2の(a)は、レボルバで変更可能な第2投影レンズ群の焦点距離を示している。20mm、10mm、5mm、2mmの焦点距離の第2投影レンズ群が選択可能とされている。図2の(b)は、その時の投影倍率である。図2の(c)は、DMD素子19の大きさを16mm×12mmとした時の投影される領域の大きさである。図2の(d)は、DMD素子19の1画素の大きさ、すなわち、DMD素子19のマイクロミラーの大きさを10μm□とした時の画素の大きさである。図2の(e)は、第2投影レンズ群の開口数である。図2の(f)は光学解像度である。第2投影レンズ群の開口数を第1投影レンズ群21と同じ開口数にすると、光学解像度はおよそ4画素相当になる。光学解像度より画素サイズを小さくして複数の画素で線を形成するようにし、欠陥画素は、並んで発生しないという仮定のもと、DMD素子19に欠陥画素があっても電気配線が破断するのを防止している。
FIG. 2A shows the focal length of the second projection lens group that can be changed by the revolver. A second projection lens group having a focal length of 20 mm, 10 mm, 5 mm, and 2 mm can be selected. FIG. 2B shows the projection magnification at that time. FIG. 2C shows the size of the projected area when the size of the
図3は、上述したマスクレス露光装置により露光された基板Wを示している。基板Wには、多数の露光パターン領域Pが形成されている。露光パターン領域Pは、所定間隔を置いて形成されている。そして、露光パターン領域Pの間に位置合わせマークAが形成されている。 FIG. 3 shows the substrate W exposed by the maskless exposure apparatus described above. A large number of exposure pattern regions P are formed on the substrate W. The exposure pattern area P is formed at a predetermined interval. An alignment mark A is formed between the exposure pattern areas P.
図4は、上述したマスクレス露光装置による基板Wへの露光方法の一実施形態を示している。 FIG. 4 shows an embodiment of a method for exposing the substrate W by the maskless exposure apparatus described above.
ステップS1:基板W上に位置合わせマークAを形成する。位置合わせマークAは、露光パターン領域Pの間に形成される。位置合わせマークAは、位置合わせマークAに対応する形状の投影パターンをDMD素子19を用いて形成し、その投影パターンを基板W上に露光した後、現像、エッチングを行うことにより形成される。位置合わせマークAは、ステージ13を移動することにより所定の間隔で所定の位置に高い精度で露光される。位置合わせマークAを最初に形成しておくことにより、後のプロセスにより基板Wが変位しても、露光パターン領域Pの位置を高い精度で維持することが可能になる。DMD素子19に形成される位置合わせマークAに対応する形状の投影パターンは、予め装置に記憶されている。
Step S1: An alignment mark A is formed on the substrate W. The alignment mark A is formed between the exposure pattern areas P. The alignment mark A is formed by forming a projection pattern having a shape corresponding to the alignment mark A using the
ステップS2:位置合わせマークAが形成された基板Wをステージ13上に載置する。 Step S2: The substrate W on which the alignment mark A is formed is placed on the stage 13.
ステップS3:レボルバを操作して、第1の倍率の第2投影レンズ群25を配置する。既に第1の倍率の第2投影レンズ群25になっている時には、そのままにする。
Step S3: The revolver is operated to arrange the second
ステップS4:第1の倍率の第2投影レンズ群25を用いた時の投影パターンの中心を指標Mの中心と一致させる。第2投影レンズ群25の焦点面に蛍光部材35が位置するようにステージ13を移動する。そして、観察照明光学系37の光源47を消した状態で、投影照明光学系17の光源27を点灯する。DMD素子19には、予め、十字パターンが形成されており、十字パターンが第1投影レンズ群21、ダイクロイックミラー23、第2投影レンズ群25を介して蛍光部材35に投影される。蛍光部材35に十字パターンを投影すると蛍光部材35から蛍光が発生する。この蛍光は、第2投影レンズ群25で集光され、ダイクロイックミラー23およびハーフミラー39を透過して結像レンズ41で集光され、撮像素子43上で結像する。そして、モニタ45に表示される。
Step S4: The center of the projection pattern when the second
図5は、モニタ45に表示された十字パターンを示している。十字パターンの中心Oが投影パターンの中心位置になる。モニタ45には、図6に示すように4つの指標Mが設けられている。モニタ45上で指標Mを移動し、指標Mの中心を十字パターンの中心に位置することにより指標Mの位置が投影パターンの中心位置に設定される。指標Mの間隔は、第1の倍率の第2投影レンズ群25に対応して設定されている。第1の倍率の第2投影レンズ群25の焦点距離は、例えば20mmとされている。なお、点線は、モニタ45の視野Fを示している。
FIG. 5 shows a cross pattern displayed on the
ステップS5:第1の倍率の第2投影レンズ群25を用いて露光パターン領域Pへの露光を行う。
Step S5: The exposure pattern region P is exposed using the second
図7は、図3に示した基板Wの位置合わせマークA、露光パターン領域Pの詳細を示している。露光パターン領域Pは、位置合わせマークAに対して所定の間隔だけ離れた位置に設けられている。露光パターン領域Pは、DMD素子19の投影パターンが投影される露光領域EX11〜EX33のように分割されている。そして、露光パターン領域Pには、露光領域EX11〜EX33より小さい露光領域FX1〜FX3が存在している。このステップS5では、露光領域EX11〜EX33のみが第1の倍率の第2投影レンズ群25を用いて露光される。各露光領域EX11〜EX33の位置は、ステージコントローラ33に位置合わせマークAからの相対的な座標(X,Y)として記憶されている。ステージコントローラ33は、ステージ13に移動量を指定して移動させ、DMD駆動回路31に信号を送り、対応する露光領域EX11〜EX33を順次露光する。
FIG. 7 shows details of the alignment mark A and the exposure pattern region P of the substrate W shown in FIG. The exposure pattern area P is provided at a position spaced apart from the alignment mark A by a predetermined distance. The exposure pattern area P is divided as exposure areas EX11 to EX33 on which the projection pattern of the
各露光パターン領域Pへの露光前には、位置合わせマークAの位置と指標Mとの位置合わせを行う。この位置合わせは、モニタ45を用いて行われる。モニタ45には、例えば図8に示すように、基板W上に設けられた位置合わせマークAの像と、焦点距離が20mmの第2投影レンズ群25の位置合わせ目標を示す指標Mが重ねて表示されている。指標Mの位置は、ステップS4で求められたもので、投影パターンの中心位置に設定されている。指標Mの間隔は、焦点距離が20mmの第2投影レンズ群25に対応して設定されている。
Before the exposure to each exposure pattern area P, the position of the alignment mark A and the index M are aligned. This alignment is performed using the
位置合わせマークAは、図9に示すように十字形状をしている。位置合わせマークAは、相互に直交する4本の線部Sを有している。各線部Sは同一形状に形成されている。各線部Sには、中心に向けて線幅が細くなるように段差部が形成されている。図9において数字は各部の寸法をμm単位で示している。線部Sの幅120、60、30、12は、図2に示した焦点距離20mm、10mm、5mm、2mmの第2投影レンズ群に対応して形成されている。
The alignment mark A has a cross shape as shown in FIG. The alignment mark A has four line portions S that are orthogonal to each other. Each line part S is formed in the same shape. Each line portion S is formed with a step portion so that the line width becomes narrower toward the center. In FIG. 9, the numerals indicate the dimensions of each part in μm units. The
指標Mは、図8に示すように、対向した一対の直角三角形からなり、対称軸上に位置合わせマークAの中心を合わせるようになっている。位置合わせマークAと指標Mの中心が一致している時に、位置合わせマークAの十字線の端と指標Mの直角三角形の斜辺との交点が、指標Mの直角三角形の斜辺の中点になる。なお、点線は、モニタ45の視野Fを示している。
As shown in FIG. 8, the index M is composed of a pair of opposed right triangles, and the center of the alignment mark A is aligned on the axis of symmetry. When the alignment mark A and the center of the index M coincide with each other, the intersection of the crosshair end of the alignment mark A and the hypotenuse of the right triangle of the index M becomes the midpoint of the hypotenuse of the right triangle of the index M. . The dotted line indicates the field of view F of the
図10に示すように、指標Mの中心に対して位置合わせマークAの中心がずれている場合には、位置合わせマークAの十字線の端と指標Mの直角三角形の斜辺とが交わる位置がずれてしまう。オペレータは、十字線の端と直角三角形の斜辺とが図8に示すようになるようにステージ13を移動して、位置合わせマークAの中心と指標Mの中心を合わせる。この時、指標Mの直角三角形の斜辺の傾斜が小さいほど、位置合わせマークAの中心と指標Mの位置ずれに対する感度は高くなるが、ずれ量が大きくなると位置合わせマークAの十字線の端が指標Mの直角三角形の斜辺から外れてしまうので、位置合わせマークAの位置合わせに用いる部分の線幅の1/8から1/2程度の傾斜にしておくのが望ましい。 As shown in FIG. 10, when the center of the alignment mark A is deviated from the center of the index M, the position where the end of the cross line of the alignment mark A and the hypotenuse of the right triangle of the index M intersects. It will shift. The operator moves the stage 13 so that the end of the cross line and the hypotenuse of the right triangle are as shown in FIG. 8, and aligns the center of the alignment mark A and the center of the index M. At this time, the smaller the inclination of the hypotenuse of the right triangle of the index M, the higher the sensitivity to the misalignment between the center of the alignment mark A and the index M. Since it deviates from the hypotenuse of the right-angled triangle of the index M, it is desirable to make the inclination about 1/8 to 1/2 of the line width of the portion used for alignment of the alignment mark A.
ステップS6:レボルバを操作して、第2の倍率の第2投影レンズ群25Aを配置する。 Step S6: The revolver is operated to arrange the second projection lens group 25A having the second magnification.
ステップS7:第2の倍率の第2投影レンズ群25Aを用いた時の投影パターンの中心を指標Mの中心と一致させる。第2の倍率の第2投影レンズ群25Aの焦点面に蛍光部材35が位置するようにステージ13を移動する。そして、上述したステップS4と同様にして、蛍光部材35から発生した蛍光による十字パターン像をモニタ45に表示する。そして、上述したステップS4と同様にして、モニタ45上で指標Mを移動し、指標Mの中心を十字パターンの中心に位置させることにより指標Mの位置が投影パターンの中心位置に設定される。指標Mの間隔は、第2の倍率の第2投影レンズ群25Aに対応して設定される。第2の倍率の第2投影レンズ群25Aの焦点距離は、例えば5mmとされている。
Step S7: The center of the projection pattern when the second projection lens group 25A having the second magnification is used is matched with the center of the index M. The stage 13 is moved so that the
ステップS8:第2の倍率の第2投影レンズ群25Aを用いて露光パターン領域Pへの露光を行う。このステップでは、図7に示した露光領域EX11〜EX33より小さい露光領域FX1〜FX3のみが、第2の倍率の第2投影レンズ群25Aを用いて露光される。各露光領域FX2〜FX3の位置は、ステージコントローラ33に位置合わせマークAからの相対的な座標(x,y)として記憶されている。そして、ステージコントローラ33によりステージ13に移動量を指定して移動させ、DMD駆動回路31に信号を送り、対応する露光領域FX2〜FX3を順次露光する。 Step S8: The exposure pattern region P is exposed using the second projection lens group 25A having the second magnification. In this step, only the exposure areas FX1 to FX3 smaller than the exposure areas EX11 to EX33 shown in FIG. 7 are exposed using the second projection lens group 25A having the second magnification. The positions of the exposure areas FX2 to FX3 are stored in the stage controller 33 as relative coordinates (x, y) from the alignment mark A. Then, the stage controller 33 designates and moves the stage 13 and sends a signal to the DMD drive circuit 31 to sequentially expose the corresponding exposure areas FX2 to FX3.
各露光パターン領域Pへの露光前には、位置合わせマークAの位置と指標Mとの位置合わせを行う。この位置合わせは、モニタ45を用いて行われる。モニタ45には、例えば図11に示すように、基板W上に設けられた位置合わせマークAの像の一部と、焦点距離が5mmの第2投影レンズ群25Aの位置合わせ目標を示す指標Mが重ねて表示されている。指標Mの位置は、ステップS7で求められたもので、投影パターンの中心位置に設定されている。指標Mの間隔は、焦点距離が5mmの第2投影レンズ群25Aに対応して設定されている。オペレータは、ステージ13を移動して、位置合わせマークAの中心と指標Mの中心を合わせる。図11において、実際には、視野Fを示す点線の内側しか見えないが、位置合わせマークAの線幅の細い部分を用いて指標Mに対する位置合わせを行うことができる。
Before the exposure to each exposure pattern area P, the position of the alignment mark A and the index M are aligned. This alignment is performed using the
このようにして基板Wへの一連の露光作業が終了する。 In this way, a series of exposure operations on the substrate W is completed.
上述したマスクレス露光装置では、投影光学系20の第2投影レンズ群25,25A…の倍率を可変とし、投影パターンの線幅が細かい場合には、投影する倍率を上げて大きい開口数の投影光学系20を用いて狭い面積を露光し、投影パターンの線幅が粗い場合には、投影する倍率を下げて広い面積を露光するようにしたので、露光作業時間を低減することができる。
In the maskless exposure apparatus described above, when the magnification of the second
また、第2投影レンズ群25,25A…を介して、十字パターン(投影パターン)、基板Wの位置合わせマークAを観察し、モニターに表示された指標Mとそれぞれ位置合わせ(中心を一致させる)を行うべく観察光学系15を設けたので、第2投影レンズ群25,25A…を交換した時に生じる光軸ずれに起因する露光位置のずれを補正して低減することができる。すなわち、例えば第2投影レンズ群を第2投影レンズ群25から第2投影レンズ群25Aに交換すると、光軸の位置が微妙に変化し、ステージ13の位置が同じでも露光位置がずれてしまう。しかしながら、交換した第2投影レンズ群25Aを用いた観察光学系15によりDMD素子19の投影パターンの位置を観察し、光軸ずれも含んだ状態で投影パターンの位置検出を行うことで、光軸ずれに起因する露光位置のずれを補正することができる。
Further, the cross pattern (projection pattern) and the alignment mark A of the substrate W are observed through the second
なお、この実施形態では、図7に示したように、露光領域EX11〜EX33の接続部Kを重ねて露光しているが、単に重ねて露光すると図12の(a)に示すように、接続部Kの露光量が多くなり望ましくない。そこで、この実施形態では、図12の(b)に示すように、DMD素子19のマイクロミラーの方向を露光中に周辺側から順次オフに変えることで、接続部Kの露光量を他の部分の露光量と同一になるようにしている。そして、このように段階的に光量比を変えることにより、図12の(c)に示すように、露光領域の位置が僅かにずれても接続部Kの光量変化が小さくなり、連続したパターンを確実に形成することができる。
(第2の実施形態)
図13は、本発明のマスクレス露光装置の第2の実施形態を示している。なお、この実施形態において第1の実施形態と同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the connection portions K of the exposure areas EX11 to EX33 are overlapped and exposed. However, when the exposure is simply overlapped, as shown in FIG. The exposure amount of the portion K increases, which is not desirable. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 12B, the exposure amount of the connection portion K is changed to another part by sequentially changing the micromirror direction of the
(Second Embodiment)
FIG. 13 shows a second embodiment of the maskless exposure apparatus of the present invention. In this embodiment, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施形態では、撮像素子43で撮像された画像を画像処理して位置合わせマークAの位置を検出する位置検出装置51が設けられている。位置検出装置51には、撮像素子43の出力が入力される。また、位置検出装置51からの出力が、ステージコントローラを含む装置コントローラ53に入力される。 In this embodiment, a position detection device 51 that detects the position of the alignment mark A by performing image processing on an image captured by the image sensor 43 is provided. The output of the image sensor 43 is input to the position detection device 51. In addition, the output from the position detection device 51 is input to the device controller 53 including a stage controller.
位置検出装置51は、図14に示すように、撮像素子43から入力される画像信号の太い実線Jで囲んだ領域の光強度信号をそれぞれ矢印の方向に積算する。これにより、図14の周囲に描かれているような一次元の光強度信号が得られる。この光強度信号に対して閾値を設定し、その閾値を横切る2つの座標A、Bの中心Cを位置合わせマークAの一端の中心とする。これを図14に示すようにX方向およびY方向に独立して測定することで、位置合わせマークAの中心を求めることができる。同じ方向で2箇所の積算領域を設けているのは、それぞれの中心位置のずれから位置合わせマークAの回転成分を求めるためである。 As shown in FIG. 14, the position detection device 51 integrates the light intensity signals in the region surrounded by the thick solid line J of the image signal input from the image sensor 43 in the directions of the arrows. As a result, a one-dimensional light intensity signal as depicted around FIG. 14 is obtained. A threshold is set for the light intensity signal, and the center C of two coordinates A and B crossing the threshold is set as the center of one end of the alignment mark A. By measuring this independently in the X direction and the Y direction as shown in FIG. 14, the center of the alignment mark A can be obtained. The reason why the two integration areas are provided in the same direction is to obtain the rotation component of the alignment mark A from the deviation of the center positions.
この実施形態では、位置検出装置51により位置合わせマークAの位置を検出するようにしたので、オペレータが指標Mに対する位置合わせをする必要がなくなり作業時間を短縮することができる。そして、画像処理により位置合わせマークAの中心の座標を求め、蛍光部材35を入れた時のDMD素子19の投影パターンの中心位置の座標との差をオフセット値として算出し、位置合わせマークAを観察している位置から投影パターンを露光する露光領域EX11までのステージ13の移動量を調整することで光軸ずれに起因する露光位置のずれを容易に補正することができる。従って、作業時間をより短縮することができる。
In this embodiment, since the position of the alignment mark A is detected by the position detection device 51, it is not necessary for the operator to perform alignment with the index M, and the work time can be shortened. Then, the coordinates of the center of the alignment mark A are obtained by image processing, and the difference from the coordinates of the center position of the projection pattern of the
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
(Supplementary items of the embodiment)
As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment mentioned above, the technical scope of this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, the following forms may be sufficient.
(1)上述した実施形態では、DMD素子19により露光パターンを生成した例について説明したが、例えば、画面を細かく分割し透過率を制御する液晶表示素子等の空間変調器を用いても良い。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the exposure pattern is generated by the
(2)上述した実施形態では、第2投影レンズ群25,25A…をレボルバにより交換して倍率を変更した例について説明したが、例えば第2投影レンズ群にズームレンズを使用して倍率を変更するようにしても良い。ズームレンズの場合にも倍率の変更により光軸ずれが発生する。
(2) In the above-described embodiment, the example has been described in which the magnification is changed by replacing the second
(3)上述した実施形態では、DMD素子19の投影パターンを蛍光部材35を介して撮像素子43で検出した例について説明したが、例えば蛍光部材35の替わりにミラー等の反射部材を設け、ダイクロイックミラー23の位置にハーフミラーを配置して検出するようにしても良い。また、蛍光部材35を使用する場合には、露光光と蛍光との間に波長の差があるので、第2投影レンズ群25,25A…に色ずれ補正処理をするのが望ましい。
(3) In the above-described embodiment, the example in which the projection pattern of the
13…ステージ、15…観察光学系、19…DMD素子、20…投影光学系、25,25A…第2投影レンズ群、35…蛍光部材、45…モニタ、51…位置検出装置、A…位置合わせマーク、M…指標、W…基板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Stage, 15 ... Observation optical system, 19 ... DMD element, 20 ... Projection optical system, 25, 25A ... 2nd projection lens group, 35 ... Fluorescent member, 45 ... Monitor, 51 ... Position detection apparatus, A ... Position alignment Mark, M ... index, W ... substrate.
Claims (9)
前記基板に投影する所望の投影パターンを外部信号の入力により生成する空間光変調部と、
対物レンズを備え前記投影パターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記対物レンズを介して前記基板に形成された位置合わせマークを検出する観察光学系と、
を有するマスクレス露光装置であって、
前記投影光学系は、投影倍率を変更可能に前記対物レンズが構成されてなるとともに、前記投影倍率を変更する毎に、前記位置合わせマークを予め設定した指標又は予め特定した前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせする機構を有することを特徴とするマスクレス露光装置。 A stage for supporting the substrate;
A spatial light modulator that generates a desired projection pattern to be projected onto the substrate by inputting an external signal;
A projection optical system that includes an objective lens and projects the projection pattern onto the substrate;
An observation optical system for detecting an alignment mark formed on the substrate through the objective lens;
A maskless exposure apparatus comprising:
In the projection optical system, the objective lens is configured so that the projection magnification can be changed, and each time the projection magnification is changed, the alignment mark is set in advance, or the center position of the projection pattern specified in advance is set. A maskless exposure apparatus having a mechanism for aligning with respect to the mask.
前記ステージ上の前記基板を載置する位置とは異なる位置に、位置検出用の投影パターンを投影するための反射部材または蛍光部材を設けてなることを特徴とするマスクレス露光装置。 The maskless exposure apparatus according to claim 1,
A maskless exposure apparatus, comprising: a reflective member or a fluorescent member for projecting a projection pattern for position detection at a position different from a position on which the substrate is placed on the stage.
前記観察光学系は、前記投影パターンを表示するモニタを有し、前記モニタは予め設定された指標を有することを特徴とするマスクレス露光装置。 The maskless exposure apparatus according to claim 1 or 2,
The maskless exposure apparatus, wherein the observation optical system has a monitor that displays the projection pattern, and the monitor has a preset index.
前記観察光学系は、前記基板に設けられた位置合わせマークの位置を画像処理により検出する位置検出装置を有することを特徴とするマスクレス露光装置。 The maskless exposure apparatus according to claim 1 or 2,
2. The maskless exposure apparatus according to claim 1, wherein the observation optical system includes a position detection device that detects a position of an alignment mark provided on the substrate by image processing.
第1の投影倍率を有する第1の対物レンズを設定するとともに、前記第1の対物レンズを含む第1の観察光学系を用いて、前記基板に形成された位置合わせマークを観察し、予め設定した指標又は予め特定した前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせを行う第1の工程と、
前記第1の対物レンズを介して、前記基板に前記投影パターンを投影露光する第2の工程と、
前記第1の投影倍率と異なる第2の投影倍率の第2の対物レンズを設定するとともに、前記第2の対物レンズを含む第2の観察光学系を用いて、前記位置合わせマークを観察し、前記指標又は前記投影パターンの中心位置に対して位置合わせを行う第3の工程と、
前記第2の対物レンズを介して、前記基板に前記投影パターンを投影露光する第4の工程と、
を有することを特徴とするマスクレス露光方法。 In a maskless exposure method in which a desired projection pattern generated by inputting an external signal is projected onto a substrate via a projection optical system including an objective lens to expose the substrate.
A first objective lens having a first projection magnification is set, and a first observation optical system including the first objective lens is used to observe an alignment mark formed on the substrate and set in advance. A first step of aligning with respect to the index or the center position of the projection pattern specified in advance,
A second step of projecting and exposing the projection pattern onto the substrate via the first objective lens;
Setting a second objective lens having a second projection magnification different from the first projection magnification, and observing the alignment mark using a second observation optical system including the second objective lens; A third step of performing alignment with respect to the index or the center position of the projection pattern;
A fourth step of projecting and exposing the projection pattern onto the substrate via the second objective lens;
A maskless exposure method comprising:
蛍光部材に向けて照射された前記投影パターンの蛍光像、或いは反射部材に向けて照射された前記投影パターンの反射像を前記第1の観察光学系及び前記第2の観察光学系にて検出し、前記投影パターンの中心位置を特定することを特徴とするマスクレス露光方法。 The maskless exposure method according to claim 5.
The first observation optical system and the second observation optical system detect a fluorescence image of the projection pattern irradiated toward the fluorescent member or a reflection image of the projection pattern irradiated toward the reflection member. A maskless exposure method characterized by specifying a center position of the projection pattern.
蛍光部材に向けて照射された前記投影パターンの蛍光像、或いは反射部材に向けて照射された前記投影パターンの反射像を前記第1の観察光学系及び前記第2の観察光学系にて検出し、前記指標を前記蛍光像又は前記反射像に対して位置設定することを特徴とするマスクレス露光方法。 The maskless exposure method according to claim 5.
The first observation optical system and the second observation optical system detect a fluorescence image of the projection pattern irradiated toward the fluorescent member or a reflection image of the projection pattern irradiated toward the reflection member. A maskless exposure method, wherein the index is set with respect to the fluorescent image or the reflected image.
前記観察光学系を介して検出された前記基板上の位置合わせマークを前記モニタに表示し、前記モニタに表示された前記指標に対して、前記基板を載置したステージを移動して前記位置合わせマークを位置合わせして前記ステージの位置を補正することを特徴とするマスクレス露光方法。 The maskless exposure method according to claim 5 or 7,
The alignment mark on the substrate detected via the observation optical system is displayed on the monitor, and the alignment stage is moved by moving the stage on which the substrate is placed with respect to the index displayed on the monitor. A maskless exposure method comprising aligning marks and correcting the position of the stage.
前記観察光学系を介して検出された前記基板上の位置合わせマークの位置を画像処理により検出し、前記投影パターンの中心位置とのずれ量を求め前記ステージの位置を補正することを特徴とするマスクレス露光方法。
The maskless exposure method according to claim 5 or 6,
The position of the alignment mark on the substrate detected through the observation optical system is detected by image processing, the amount of deviation from the center position of the projection pattern is obtained, and the position of the stage is corrected. Maskless exposure method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008280941A JP2010109220A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Maskless exposure device and maskless exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008280941A JP2010109220A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Maskless exposure device and maskless exposure method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010109220A true JP2010109220A (en) | 2010-05-13 |
| JP2010109220A5 JP2010109220A5 (en) | 2012-06-28 |
Family
ID=42298352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008280941A Pending JP2010109220A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Maskless exposure device and maskless exposure method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010109220A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102193339A (en) * | 2011-06-13 | 2011-09-21 | 中国科学院光电技术研究所 | Maskless photoetching alignment system |
| CN102566340A (en) * | 2012-02-07 | 2012-07-11 | 中国科学院光电技术研究所 | Digital maskless photoetching alignment device based on phase shift moire fringes |
| KR101584900B1 (en) | 2014-07-02 | 2016-01-14 | 인하대학교 산학협력단 | Dual head exposure system and exposure method using the same |
| CN112859537A (en) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 | Exposure optical head calibration method and calibration device for exposure machine |
| KR20250025877A (en) * | 2023-08-16 | 2025-02-25 | 세종대학교산학협력단 | Laser based direct write lithography system |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296339A (en) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Nikon Corp | Positioning method |
| JPH09232202A (en) * | 1996-02-20 | 1997-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | Alignment method in projection exposure apparatus |
| JPH1064808A (en) * | 1996-08-22 | 1998-03-06 | Nikon Corp | Mask alignment method and projection exposure method |
| JPH10321498A (en) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Nikon Corp | Projection exposure apparatus and exposure method using the apparatus |
| JP2000040660A (en) * | 1998-05-29 | 2000-02-08 | Affymetrix Inc | Optical lithography system and method |
| JP2001093812A (en) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Canon Inc | Semiconductor exposure apparatus, alignment apparatus and device manufacturing method |
| JP2003092248A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Canon Inc | Position detecting apparatus, positioning apparatus and methods thereof, and exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2006173629A (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus and method for manufacturing device |
| JP2006234768A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Nikon Corp | Position detecting method and position measuring apparatus |
| JP2006310446A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Canon Inc | Semiconductor device manufacturing method and exposure apparatus |
| JP2007025394A (en) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Fujifilm Holdings Corp | Pattern forming method |
-
2008
- 2008-10-31 JP JP2008280941A patent/JP2010109220A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296339A (en) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Nikon Corp | Positioning method |
| JPH09232202A (en) * | 1996-02-20 | 1997-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | Alignment method in projection exposure apparatus |
| JPH1064808A (en) * | 1996-08-22 | 1998-03-06 | Nikon Corp | Mask alignment method and projection exposure method |
| JPH10321498A (en) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Nikon Corp | Projection exposure apparatus and exposure method using the apparatus |
| JP2000040660A (en) * | 1998-05-29 | 2000-02-08 | Affymetrix Inc | Optical lithography system and method |
| JP2001093812A (en) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Canon Inc | Semiconductor exposure apparatus, alignment apparatus and device manufacturing method |
| JP2003092248A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Canon Inc | Position detecting apparatus, positioning apparatus and methods thereof, and exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2006173629A (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus and method for manufacturing device |
| JP2006234768A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Nikon Corp | Position detecting method and position measuring apparatus |
| JP2006310446A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Canon Inc | Semiconductor device manufacturing method and exposure apparatus |
| JP2007025394A (en) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Fujifilm Holdings Corp | Pattern forming method |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102193339A (en) * | 2011-06-13 | 2011-09-21 | 中国科学院光电技术研究所 | Maskless photoetching alignment system |
| CN102566340A (en) * | 2012-02-07 | 2012-07-11 | 中国科学院光电技术研究所 | Digital maskless photoetching alignment device based on phase shift moire fringes |
| KR101584900B1 (en) | 2014-07-02 | 2016-01-14 | 인하대학교 산학협력단 | Dual head exposure system and exposure method using the same |
| CN112859537A (en) * | 2021-01-13 | 2021-05-28 | 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 | Exposure optical head calibration method and calibration device for exposure machine |
| KR20250025877A (en) * | 2023-08-16 | 2025-02-25 | 세종대학교산학협력단 | Laser based direct write lithography system |
| KR102894492B1 (en) * | 2023-08-16 | 2025-12-02 | 세종대학교산학협력단 | Laser based direct write lithography system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5086687B2 (en) | Laser processing equipment | |
| US5914774A (en) | Projection exposure apparatus with function to measure imaging characteristics of projection optical system | |
| JP2008263092A (en) | Projection exposure device | |
| JP6378936B2 (en) | Optical device | |
| JP2010109220A (en) | Maskless exposure device and maskless exposure method | |
| JP3882588B2 (en) | Mark position detection device | |
| KR0174486B1 (en) | Aligning system using ccd camera for lithography | |
| KR100727009B1 (en) | Projection exposure method | |
| JP7356667B2 (en) | alignment device | |
| JP2007048819A (en) | Surface position detection apparatus, exposure apparatus, and microdevice manufacturing method | |
| JP2007101592A (en) | Scanning exposure apparatus and microdevice manufacturing method | |
| JP4078953B2 (en) | Mark position detecting device, adjusting substrate and adjusting method thereof | |
| JP4957278B2 (en) | Illumination apparatus, exposure apparatus, exposure apparatus adjustment method, and device manufacturing method | |
| JP2010141245A (en) | Maskless exposure apparatus and substrate observation method | |
| JP2004119663A (en) | Position detecting apparatus, position detecting method, exposure apparatus, and exposure method | |
| JPH08339959A (en) | Alignment method | |
| JP4604651B2 (en) | Focus detection device | |
| JP4389668B2 (en) | Position detection method and position detection apparatus | |
| JP2006078283A (en) | POSITION MEASURING DEVICE, EXPOSURE DEVICE INCLUDING THE POSITION MEASURING DEVICE, AND EXPOSURE METHOD USING THE POSITION MEASURING DEVICE | |
| JP3089798B2 (en) | Positioning device | |
| JPH113853A (en) | Position detecting method and position detecting device | |
| JP2004108957A (en) | Board inspection equipment | |
| JPH11304422A (en) | Position detecting apparatus, position detecting method, and exposure apparatus | |
| JP2024118514A (en) | MEASUREMENT APPARATUS, CONTROL APPARATUS, MEASUREMENT METHOD, PROGRAM, AND EXPOSURE APPARATUS | |
| JP4214555B2 (en) | Pattern position measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111003 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120508 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121026 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121030 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121228 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130402 |