曝光装置 【技术领域】
本发明是涉及检测形成于光罩的光罩对准标记(光罩标记)，及形成于基板(工件)的工件对准标记(工件标记)，进行对位(对准)使得两者成为事先所设定的位置关系，并经由光罩进行曝光工件的曝光装置，尤其涉及可缩短对位与对准曝光的曝光处理整体的时间的曝光装置。
背景技术
在通过照相平版印刷影印法来制造半导体元件、印刷基板、液晶基板等的图案的工序中，使用曝光装置。曝光装置是将形成光罩图案的光罩、及其图案所转印的基板(以下也称为工件)对位于预定的位置关系，然后，隔着光罩照射包含曝光光的光。由此，光罩图案被转印(曝光)至工件。
在图8、图9中，表示将工件(印刷基板)在多个曝光区域分割，并一面依分割的区域移动该工件一面依次进行曝光的曝光装置。
另外，如图10所示，工件被分割成A，B，C，D的4个曝光区域，对于1个曝光区域利用4个工件标记(对于区域A为a，b，c，d，而对于区域B为b，d，g，h)来进行对位。
光罩与工件必须对准平面内的2个方向(X方向与Y方向)及旋转方向(θ方向)的位置。所以，光罩标记(光罩对准标记)与工件标记(工件对准标记)，是分别至少需要两处。但是，尤其是工件为印刷基板时，则通过在前工序的处理也有朝纵横方向伸缩的情形，最近，为了提升对位精度而利用4个对准标记的情形较多。另外，在该情况下，例如以把光罩标记与工件标记的各坐标的偏移量总和作成最小的方式来进行对位。
如图8，图9所示地，曝光装置主要是由光照射部1、光罩M，保持光罩的光罩平台MS、投影透镜2、载置工件W(参照图9)而一面依次移动一面进行曝光处理的曝光平台WS，检测光罩标记与工件标记的准直显微镜10，控制曝光装置整体的动作的控制部11所构成。
光照射部1是内设放射曝光光的灯(未图示)。
在光罩M中，形成有曝光(转印)于工件的光罩图案MP，及使用于与工件的对位的光罩标记MAM。光罩平台MS是保持光罩M的平台。
投影透镜2是将光罩图案MP投影于工件W上的透镜。
曝光平台WS是保持进行曝光处理的工件W的平台，在表面形成有真空吸附沟槽(未图示)等。另外，安装有使用于检测光罩标记MAM的位置时的反射部件MM(反射镜)。
另外，在曝光平台WS上，为了移动工件W以进行光罩M与工件的对位，安装有XYθ移动机构(未图示)。另外，XYθ移动机构为了在曝光中按照分割工件的区域而移动，具有在X方向与Y方向可移动工件的宽度的量的冲程。
准直显微镜10是检测光罩标记MAM与工件标记的显微镜，按照在1次曝光中所检测的对准标记的数目(在此时是4个)所设置，但在图8，图9仅示出两个。在准直显微镜10所检测的光罩标记MAM或工件标记，通过控制部11被图像处理而被演算其位置坐标。准直显微镜10通过准直显微镜移动机构(未图示)可退避插入地构成于投影透镜2与曝光平台WS之间。
准直显微镜10由半透半反镜10a、透镜L1、L2与CCD照相机10b构成。另外，在控制部11，设有显示以准直显微镜10显像的图像等的监视器12。
以下，使用图8与图9来说明其曝光顺序。
(1)如图8所示，在工件未载置于曝光平台WS的状态下，将曝光光从光照射部1照射至光罩M。
形成于光罩的光罩标记MAM被投影至曝光平台的反射镜MM上。反射镜MM设于光罩标记MAM被投影的位置。
(2)在投影透镜2与曝光平台WS之间插入准直显微镜10。通过反射镜MM所反射的光罩标记MAM的投影像通过准直显微镜10的半透半反镜10a被反射，而被射入CCD照相机10b。
映出于CCD照相机10b的光罩标记MAM像被传送到控制部11，被图像处理求出其位置坐标之后被存储。
(3)如图9所示地，进行曝光处理的工件W通过未图示的搬运装置被搬运并被载置于曝光平台WS。
(4)准直显微镜10被插入投影透镜2与曝光平台WS之间，并检测工件标记WAM。所检测的工件标记WAM为与在上述(2)所存储的光罩标记MAM成为预定的位置关系，移动曝光平台WS而进行对位(对准)。
(5)对位结束之后，退避准直显微镜10，曝光光从光照射部1被照射。光罩图案MP通过投影透镜2被投影在工件W上而被曝光(转印)。
(6)曝光结束之后，曝光平台WS朝X方向或Y方向移动，之后被曝光的区域来到投影透镜2的下方。
重复上述(4)(5)的顺序。即，准直显微镜10被插入，而工件标记WMA被检测而被对位，并被曝光。
同样地，重复上述(4)至(6)地顺序，当工件上被分割的所有区域被曝光，则其工件的曝光处理终了。工件被输出至曝光装置外面。
最近，工件的印刷基板大型化，如下述的图4所示地，工件W的曝光区域，也从以往的4分割增加至16分割的数量。如上述那样，当增加所分割的曝光区域数目，则在曝光平台上进行工件标记的检测与对位的曝光方法中，对位与曝光以串联顺序进行，因而一枚工件的曝光处理时间变长。
为了解决该问题，专利文献1所述的曝光装置具备：用以进行曝光处理的第1平台，及可与该第1平台独立地动作的用以进行对准测量的第2平台。如此，在第1步骤中正当进行工件的曝光处理时，在第2平台中，取得进行下一曝光处理的工件的位置信息(检测工件标记)。
采用此种装置构成，则在进行某一工件的曝光处理的期间，因为进行下一工件的对位，所以可缩短一枚工件的曝光处理开始一直到终了为止的时间。
专利文献1：日本特开2005-86093号公报
将表示于图8及图9的以往的曝光装置，如专利文献1所述的曝光装置所示地分成包含进行曝光处理的第1平台(以下称为曝光平台)的曝光处理部，及包含进行对准测量、即进行工件标记检测的第2平台(以下称为对准平台)的对准平台部，则在对准平台部安装有：对准平台，将该平台朝互相正交的2个方向(XY方向)移动工件的宽度的量的平台移动机构，及4个准直显微镜。
即，如图4所示那样，将在工件上分割而形成的16个曝光区域作为A，B，C，D…N，O，P，则对准平台是一面重复从曝光区域A依次朝XY方向移动，一面通过准直显微镜检测出对应于各区域的对准标记。
如上述所示地，曝光平台是为了曝光被分割的各曝光区域，必须朝XY方向移动工件的宽度的量。对此，若对准平台也朝XY方向移动工件的宽度的量，则在曝光处理部与对准平台部的两处需要确保大型工件的宽度的量用于朝XY方向移动的空间。装置成为极大型化。
为了防止该问题，若未移动对准平台，则这一次，准直显微镜对应于所有工件标记，若在图4的情况下，则需要25个。准直显微镜是精密的光学仪器而昂贵，因而若使用25个该仪器，则导致提高装置的成本。
【发明内容】
本发明为了解决上述问题而做出，本发明的目的是为了缩短对位及对准曝光的曝光处理整体的时间，在具备进行曝光处理的曝光处理部与进行对位的对准平台部的曝光装置中，将对准平台尽可能小型化，低成本化。
在本发明中，如下解决上述课题。
(1)本发明的曝光装置，具有：对准平台部，检测工件对准标记的位置，曝光处理部，具备曝光平台，该曝光平台保持着工件对准标记的位置被检测出的工件，以及，工件移动机构，将工件从对准平台部移动至曝光处理部；其中，对准平台部包括以下的(a)至(c)。
(a)对准平台，载置形成有工件对准标记(工件标记)的工件。
(b)多个准直显微镜，检测形成于基板上的工件对准标记(工件标记)。
(c)平台/显微镜移动机构，使对准平台和准直显微镜朝一个轴的方向相对地移动工件的宽度的量。
另外，也可以设置通过真空吸附等吸附工件使之不会移动地予以保持的工件保持部件，在通过上述工件保持部件保持工件的状态下，将工件保持部件即工件从对准平台的预定位置移动至曝光平台的预定位置。
在此，在对准平台与曝光平台设置通过嵌合等将上述工件保持部件机械地定位于预定位置的定位单元，当将上述工件保持部件从对准平台部移动至曝光处理部时，构成将上述工件保持部件通过上述定位单元定位在对准平台与曝光平台上，即使处理容易变形的工件等时，也可将工件从对准平台部位置再现性优异地移动至曝光处理部。由此，依据在对准平台部所检测的工件对准标记的位置，能够进行在曝光处理部精度良好地对准。
(2)也可以在上述(1)中，设置使准直显微镜移动的第2移动机构，通过该移动机构，平台/显微镜移动机构构成向如下方向移动准直显微镜，该方向是相对于使平台或准直显微镜朝一个轴的方向移动的方向正交的方向。
(3)也可以在上述(1)中，对应于对准标记数设置多个准直显微镜，该对准标记形成在相对于平台或准直显微镜移动的方向正交的方向上。
如此地构成，平台/显微镜移动机构，只要仅在一个轴的方向移动工件的宽度的量就可以。
发明效果
在本发明中，可以获得如下效果。
(1)设置平台/显微镜移动机构，使对准平台与准直显微镜在一个轴的方向相对移动工件的宽度的量，因而不需要使对准平台朝XY方向(两个轴的方向)移动，可实现装置的小型化。
(2)因为能够相对减少准直显微镜的数量，因而可以实现装置成本降低。
【附图说明】
图1是表示本发明的实施例的曝光装置的构成的图。
图2是表示作为定位单元而使用嵌台，不会发生位置偏移地以高精度进行搬运的方法的一例的图。
图3是表示本发明的实施例的对准平台部的构成的立体图。
图4是表示工件的曝光区域的一例的图。
图5是表示工件标记检测用的准直显微镜的构成例的图。
图6是表示对准平台部的第2实施例的图。
图7是表示对准平台部的第3实施例的图。
图8是表示进行工件的依次曝光的以往的曝光装置的构成例的图(1)。
图9是表示进行工件的依次曝光的以往的曝光装置的构成例的图(2)。
图10是表示被分割成4个曝光区域的工件的例子的图。
标记说明
1：光照射部
2：投影透镜
3：工件保持部件
4：准直显微镜
4a：准直显微镜支撑体
10：准直显微镜
11：控制部
21：曝光处理部
22：对准平台部
22a：平台移动机构
221：直进导件
22b，22c：显微镜移动机构
23：工件搬运机构
M：光罩
MS：光罩平台
WS：曝光平台
AS：对准平台
W：工件
【具体实施方式】
图1是表示本发明的实施例的曝光装置的构成的图。
针对与表示于上述图8的以往例相同构成的部分，付于同一符号，由光照射部1、光罩M、保持光罩的光罩平台MS，投影透镜2，载置工件W一面依次移动一面进行曝光处理的曝光平台WS，检测光罩标记的准直显微镜10，控制曝光装置整体的动作的控制部11所构成，而其动作与上述同样。在图1虽未图示，但如图8所示，准直显微镜10是由半透半反镜10a、透镜L1、L2及CCD照相机10b所构成。
在本实施例中，另外如图1所示，与包含曝光平台WS的曝光处理部21不同，设置用于重新进行包含对准平台AS的工件标记的位置检测的对准平台部22。
在对准平台部22设置载置形成工件标记WAM的工件W的对准平台AS，及检测工件标记WAM的准直显微镜4。
另外，设置将对准平台AS与准直显微镜4朝1轴方向相对地移动工件的宽度的量的平台/显微镜移动机构的对准平台移动机构22a。另外，图1表示设置用于移动对准平台AS的对准平台移动机构22a的情况，未表示有关于移动准直显微镜4的机构。
在对准平台部22与曝光处理部21之间，设置将工件W从对准平台部AS搬运至曝光处理部21的工件搬运机构23。的在对准平台部22所检测并被存储的工件标记WAM的位置坐标(工件W与平台AS的位置关系)与曝光处理部21的工件标记WAM的位置坐标(工件W与平台WS的位置关系)成为一致的方式(未发生位置偏移的方式)，工件搬运机构23从对准平台部22以高精度搬运至曝光处理部21。
即，相对于在对准平台部22所检测出的对准平台AS的工件标记WAM的位置坐标的关系，为在曝光平台21也能维持那样(相对于在曝光处理部21的平台WS的工件标记WAM的位置坐标一致于相对于对准平台22的平台AS的工件标记WAM的位置坐标)，将工件W从对准平台部22搬运至曝光处理部21。
在对准平台部22所检测的工件标记WAM的位置坐标与曝光处理部21的工件标记WAM的位置坐标成为一致的方式进行搬运，作为搬运机构23，也考虑可使用将工件以高精度定位于预定位置，例如，可以如下那样构成。
即，上下地分割地构成对准平台AS与曝光平台WS，上侧部分以工件保持部件构成，设置通过嵌合等将上述工件保持部件机械地定位于对准平台主体与曝光平台主体的预定位置的定位单元。
在工件保持部件3上设置真空吸附单元等的固定工件并予以保持的单元，在通过真空吸附单元吸附工件的状态下，将工件保持部件3从对准平台部22移动至曝光处理部21。
此时，通过上述定位单元，上述工件保持部件在对准平台主体AS1与曝光平台主体上，定位成对于平台主体成为预定关系。
如此地构成，即使处理容易产生伸缩或弯曲等的变形的工件等的情形，也可将工件W从对准平台部22位置再现性优异地移动至曝光处理部21。
在图2表示使用嵌合作为上述定位单元，不会产生位置偏移地以高精度进行搬运的方法的一例。
如同图所示，将对准平台AS与曝光平台WS构成为可上下分割，将上部分作为真空吸附工件的工件保持部件3，而将下部分作为对准平台主体AS1、曝光平台主体WS1，而在其上下，预先形成凹凸的嵌合。
在对准平台部22，将载置工件W的工件保持部件3置于对准平台主体AS1，而进行工件标记WAM的位置检测与存储。
工件搬运机构23在将工件W保持在工件保持部件3的状态下，将每一工件保持部件3搬运至曝光处理部21，并将工件保持部件3嵌合于曝光平台主体WS1。
因工件保持部件3与对准平台主体AS1及曝光平台WS1的位置关系不会变更，因此在对准平台部22所存储的工件标记WAM的位置坐标，及曝光处理部21的曝光平台主体WS1的位置坐标一致[即，在对准平台所检测的工件标记的位置(Xn，Ym)，直接可搬运至曝光平台的(Xn，Ym)位置]。
图3是表示本发明的实施例的曝光装置的对准平台部的构成的立体图，图4是表示上述工件W的曝光区域的一例的图。
如图3所示，在对准平台部22，具有载置形成工件标记WAM的工件W的对准平台AS。该平台AS是由具备用以吸附保持工件W的真空吸附机构的工件保持部件3与平台主体AS1所构成，但在图3中被省略。另外，在对准平台AS也安装有Yθ移动机构，该Yθ移动机构使所载置的工件W的工件标记进入到下述的准直显微镜的视野内而用以调整工件的位置，但此机构也被省略。
在对准平台AS上，安装有作为平台移动机构22a的直进导件221，对准平台AS仅朝图中箭头方向的一轴方向(X方向)移动。
另外，在对准平台AS的上方配置有用以检测工件标记的多个准直显微镜4(工件标记检测用准直显微镜)。准直显微镜4利用门形状的准直显微镜支撑体4a所支撑。
载置工件W的平台AS利用直进导件221从门形状的准直显微镜支撑体4a的下方朝一个方向(X方向)移动。
准直显微镜4的数量是对应于被载置于平台AS的工件W的、在相对于平台AS所移动的方向正交的方向上形成的工件对准标记WAM的数量。表示于图3的本实施例的情形是设置5个以便可一并检测例如表示于图4的工件W的工件标记WAM。
如图5所示，工件标记检测用的准直显微镜4是由透镜L3、L4及CCD照相机4b所构成，通过CCD照相机4b进行显像的工件标记像被发送至装置的控制部11，被图像处理之后，求出位置坐标并被存储。
使用图1、图3、图4，针对于曝光处理的顺序加以说明。另外，将工件从对准平台部的对准平台搬运至曝光平台的工件搬运机构能够搬运工件以使如上述那样对准平台的位置坐标与曝光平台的位置坐标一致。
在曝光处理部21的曝光平台WS上未载置工件W的状态下，将曝光光从光照射部1照射于光罩M。
被形成于光罩M的光罩标记MAM，被投影在曝光平台WS的反射镜MM上。将光罩标记检测用的准直显微镜10插入投影透镜2与曝光平台WS之间。通过反射镜MM所反射的光罩标记MAM的投影像是通过准直显微镜10的半透半反镜10a被反射而射入至CCD照相机10b。显示于CCD照相机10b的光罩标记MAM像被送至控制部11，被图像处理之后，求出其位置坐标[例如(Xm，Ym)]并被存储。该部分与以往例相同。
另外，准直显微镜10也可以在设置反射镜MM的位置进行设置，以使其埋入曝光平台WS。
一方面，工件W被载置于对准平台部22的对准平台AS。平台AS沿着平台移动机构的直进导件221，以工件标记WAM所形成的间隔被单步进给。工件标记WAM的间隔事先被存储在控制部11。直进导件22a使用直动性优异的部件。
工件标记检测用的多个准直显微镜4以排列的方式检测被形成于对于移动的方向正交的方向的工件标记WAM。当终了其列的检测，则以工件标记WAM的形成间隔单步进给平台AS，并检测下一列的工件标记WAM。
每当工件W被单步进给，则被检测的工件标记像被送至控制部11，被图像处理之后，求出其位置坐标并被存储。
当求出所有工件标记WAM的位置坐标，则工件搬运机构23将工件W从对准平台部22的对准平台AS搬运至曝光处理部21的曝光平台WS。如上述那样，搬运机构23进行搬运以使在对准平台AS所检测的位置坐标及曝光平台WS的位置坐标一致(或成为事先设定的位置关系)。
另外，如上述那样，也可以在以工件保持部件3保持工件W的状态下，将工件W搬运至曝光平台WS。
当工件W被载置于曝光平台WS时，曝光平台WS朝XYθ方向移动，以使在上述被存储于控制部11的4个光罩标记MAM的位置及第1曝光区域的4个工件标记的位置一致(或成为事先所设定的位置关系)。从光照射部1照射曝光光，光罩图案通过投影透镜2被投影在工件W上，而曝光(转印)第1曝光区域。
当终了第1曝光区域的曝光时，为了进行第2曝光区域的曝光，曝光平台WS朝XY方向移动。当第2曝光区域来到投影透镜下方时，移动曝光平台WS，以使存储的(4个)光罩标记的位置及第2曝光区域的(4个)工件标记WAM的位置一致(或成为事先所设定的位置关系)，而曝光第2曝光区域。
以下，重复上述过程，曝光表示于图4的被分割的16个曝光区域。
图6是表示对准平台部的第2实施例的图。
在表示于图3的第1实施例中，通过平台移动机构22a，对准平台AS相对于准直显微镜4进行移动。在本实施例中，通过显微镜移动机构22b，准直显微镜4相对于对准平台AS进行移动。即，直进导件221被安装于准直显微镜支撑体4a。由此，准直显微镜4朝一个轴方向(X)方向移动工件的宽度的量。
准直显微镜4以排列的方式检测形成于相对于移动的方向正交的方向上的对准标记。当终了其列的检测时，以工件标记的形成间隔单步进给准直显微镜支撑体4a，并进行下一列的工件标记的检测。
第1实施例、第2实施例在对准平台部22上，移动工件的宽度的量都仅在一个轴方向(X方向)，能够使对准平台部22小型化。
另外，工件标记检测用的准直显微镜4，也仅对应于形成在相对于平台AS或准直显微镜4移动的方向正交的方向上的对准标记的数量加以设置就可以，因而可相对减少其数量，可实现装置成本降低。
图7是表示对准平台部22的第3实施例的图。
在本实施例中，设置第2显微镜移动机构22c，该第2显微镜移动机构22c将工件标记检测用的多个准直显微镜4朝相对于平台AS与准直显微镜4相对移动的方向正交的方向移动。
如此所构成的情形中，准直显微镜4一面重复朝XY方向步进移动一面检测对准标记并加以存储。
对第1、第2实施例进行比较，需要使准直显微镜4向下述方向(Y方向)移动的机构，该方向为相对于平台AS与显微镜4相对地移动的正交的方向。并不是朝Y方向移动对准平台AS，因而基本上对准平台部22的大小与第1、第2实施例相同，不会大型化。另外，准直显微镜4也朝Y方向移动，因而可减少显微镜的数量。
减少准直显微镜的数量，并朝Y轴方向移动显微镜，因而与第1、第2实施例相比较，在1枚工件中，检测工件标记所需要的时间变长。但是，只要是比在曝光处理部21所进行的每一枚工件的曝光处理时间还要短的时间就没有问题。
另外，在图7中，将相对地移动平台AS与显微镜4工件的宽度的量的移动机构，如第2实施例那样安装于显微镜侧，但是也可以如第1实施例那样安装于平台侧。