JP2000216078A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光方法において、パターンをつなぎ合わす
場合に補正後の残留誤差をさらに小さくすること。 【解決手段】 投影光学系４を介してマークの位置を検
出する工程と、検出されたマークの位置に基づいて、投
影光学系を構成する光学素子３２の少なくとも一部を駆
動して投影光学系の結像特性を補正する工程とを含むの
で、レチクル３や基板６の位置のみを補正してシフト補
正や回転補正等を行う場合とは別に、光学素子について
光軸方向、光軸回りのチルトおよび光軸に垂直な平面内
等の駆動を行って倍率補正、糸巻き補正および台形補正
等を行うことで、さらに高い精度で重ね合わせや画面合
成が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
製造用や半導体製造用の投影露光方法に関し、特に投影
光学系の結像特性を補正する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製
造する投影露光方法として、レチクル上に形成されたＬ
ＣＤパターンをプレートの所定領域に露光した後、プレ
ートを一定距離だけステッピングさせて、再びレチクル
のＬＣＤパターンを露光することを繰り返す、いわゆる
ステッピングアンドリピート方式のものがある。

【０００３】この投影露光方法を用いたＬＣＤ用露光装
置は、照明光学系より照明されてレチクル上に形成され
たＬＣＤのパターンが投影レンズによってＸＹステージ
上に載置されたプレートに転写されるようになってお
り、ＸＹステージは、レーザ干渉計によって正確に位置
座標がモニタされて位置制御されている。また、位置合
わせを行うアライメント系として、レチクルをアライメ
ントするレチクルアライメント系、プレートをアライメ
ントするプレートアライメント系がそれぞれ配置されて
いる。さらに、ＬＣＤ用露光装置では、レチクルを交換
しながらつなぎ合わせ露光するため、レチクルを交換す
るレチクル交換機構が装備されている。

【０００４】ＬＣＤのパターンは、ＬＣＤ用露光装置で
通常画面合成法により形成する。例えば、４分割露光の
場合、ＬＣＤパターンを４つのパターンに分割し、各パ
ターンを４つのレチクルに対応させる。この４枚のレチ
クルを交換しながらプレート上に露光し、各パターンを
合成してＬＣＤのパターンを形成する。

【０００５】通常の露光工程では、各レイヤー毎にＬＣ
Ｄ用露光装置を変えて露光を行う。このため装置間のレ
ンズディストーションの差が重ね併せ精度に大きく影響
する。また、レチクルのパターンニング誤差、レチクル
アライメント誤差、投影レンズの倍率誤差も重ね合わせ
精度の原因となる。特に、ＴＦＴ−ＬＣＤの場合、継ぎ
部境界でのゲート層とソース・ドレイン層の重ね合わせ
精度の差（以降、この差を重ね差と呼ぶ）が大きいと、
継ぎ部境界で左右の画質が異なる現象が発生する。この
現象を、画面分かれ又は分割ムラと呼ぶ。

【０００６】従来、この問題を解決する手段として、例
えば、特開平７−３２１０２６号公報に記載されたもの
がある。これによると、レチクルのＬＣＤパターンの外
周部に複数の座標計測用マークを設け、このマークが投
影光学系を介してプレート上に結像する位置を検出し
て、レチクルのパターンニング誤差と投影レンズのディ
ストーションとを含めて、設計上あるべき位置とのずれ
量を求める。このずれ量からシフト、回転、倍率の補正
量を最小二乗法により求め、レチクルやプレートの位置
又は投影光学系の結像特性を補正し、露光するものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の露光手段において、次のような課題が残されてい
る。すなわち、任意に定めたマークの計測位置から、シ
フト、回転、倍率を最小二乗法により求めた補正量にお
いては、補正後の座標計測用マークが投影される位置と
設計上の理想位置との間に残留誤差が残る場合がある。

【０００８】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、パターンをつなぎ合わす場合に補正後の残留誤差
をさらに小さくできる露光方法を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、図１か
ら図７とに対応づけて説明すると、請求項１記載の露光
方法では、投影光学系（４）を介してレチクル（３）に
形成された第１のパターン（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と第２の
パターン（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）との少なくとも一部をつな
ぎ合わせて基板（６）に露光する露光方法において、前
記第１のパターンの前記つなぎ合わせ部分の周辺にマー
ク（２２）を設け、前記投影光学系を介して前記マーク
の位置を検出する工程と、前記検出された前記マークの
位置に基づいて、前記投影光学系を構成する光学素子の
少なくとも一部（３２）を駆動して前記投影光学系の結
像特性を補正する工程とを含む技術が採用される。

【００１０】この露光方法では、投影光学系（４）を介
してマーク（２２）の位置を検出する工程と、検出され
たマーク（２２）の位置に基づいて、投影光学系を構成
する光学素子の少なくとも一部を駆動して投影光学系の
結像特性を補正する工程とを含むので、レチクルや基板
の位置のみを補正してシフト補正や回転補正等を行う場
合とは別に、光学素子（３２）について光軸方向、光軸
回りのチルトおよび光軸に垂直な平面内等の駆動を行っ
て倍率補正、糸巻き補正および台形補正等を行うこと
で、さらに高い精度で重ね合わせや画面合成が可能とな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光方法の一
実施形態を図１から図７を参照しながら説明する。

【００１２】まず、本実施形態の露光方法を実施するＬ
ＣＤ用露光装置１について、図１から図４を参照しなが
ら説明する。このＬＣＤ用露光装置１は、図１に示すよ
うに、照明光学系２でレチクル３上に照射し、レチクル
上のパターンが投影レンズ（投影光学系）４を通ってＸ
Ｙステージ５上のプレート（基板）６に結像するように
なっている。前記ＸＹステージ５は、その表面の結像位
置に受光部マーク１１が設けられている。

【００１３】また、従来と同様に、レチクル３をアライ
メントするレチクルアライメント系８、プレート６をア
ライメントするプレートアライメント系９およびレチク
ル３を交換するレチクル交換機構１０が装備されてい
る。前記投影レンズ４は、複数のレンズ（光学素子）で
構成され、その一部にその位置および傾きが調整可能に
アクチュエータ（図示略）で支持された倍率補正用レン
ズ３１および非線形補正用レンズ３２を備えている。

【００１４】該受光部マーク１１は、図２の（ａ）に示
すように、スリット形状の開口パターンとされている。
この受光部マーク１１を通過した光は、光電変換素子１
２により光電交換され電気信号として処理される。ＸＹ
ステージ５はレーザ干渉計７で精密に位置決め制御さ
れ、このレーザ干渉計７で決定される座標系に沿って移
動する。

【００１５】前記レチクル３には、図２の（ｂ）に示す
ように、スリット形状の開口パターンで形成された座標
計測用マーク２２が配置されている。この開口パターン
による座標計測用マーク２２を投影レンズ４を介して投
影し、ＸＹステージ５上の受光部マーク１１でスリット
形状の座標計測用マーク２２の長手方向と直交する方向
に走査すると、図３に示すような出力信号が得られる。
この波形を処理してレチクル３上の受光部マーク１１の
投影像の位置を求めることができる。

【００１６】座標計測用マーク２２は、ＸおよびＹ方向
を計測するためのマークであり、図４に示すように、レ
チクル３上の所定位置、すなわちＬＣＤ用のパターン
（第１のパターン、第２のパターン）２３の周囲に複数
点配置される。なお、図４中の符号２４は、レチクルア
ライメントマークである。

【００１７】次に、本実施形態における露光方法につい
て、図５から図７を参照して説明する。

【００１８】まず、レチクルアライメント系８によりレ
チクル３上のアライメントマーク２４を検出し、レチク
ル３をアライメントする。次に、レチクル３上の複数の
座標計測用マーク２２を、レチクル座標計測手段、すな
わち受光部マーク１１および光電変換素子１２で計測す
る。そして、この計測結果に基づいて、重ね合わせや画
面合成に最適な補正パラメータを導出する。

【００１９】すなわち、座標計測用マーク２２を用いて
計測されるレチクル３の座標と、これらの座標計測用マ
ーク２２が実際にプレート６上に投影されるべき設計位
置との誤差を求め、求めた誤差量（ずれ量）に基づいて
レチクル３の位置に関する補正量、プレート６の位置に
関する補正量、および投影レンズ４の結像特性に関する
補正量をそれぞれ求める。上記の計測は、レチクル３の
パターンニング誤差と投影レンズ４のディストーション
とを含めて、実際にプレート６上に転写される位置で計
測して補正量や偏差をだすため、これらの誤差を含めて
補正することができる。

【００２０】図５の（ａ）（ｂ）は、ＬＣＤを４分割で
露光する場合のショットレイアウトを示したものであ
る。４枚のレチクル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄには、補正
に使用する座標計測用マーク２２の位置がそれぞれ示し
てある。すなわち、座標計測用マーク２２のうち、レチ
クル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄのパターン（第１のパター
ンおよび第２のパターン）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのつなぎ合わ
せ部分の周辺に位置している座標計測用マーク２２の位
置に基づいて、投影レンズ４の結像特性の補正を行う。
したがって、この露光の際は、レチクル３Ａ、３Ｂ、３
Ｃ、３Ｄの座標計測用マーク２２をレチクル座標計測手
段で計測し、各レチクルについて補正パラメータを導出
し、各レチクルを露出する毎に、求めた補正パラメータ
に基づいてレチクル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄおよびプレ
ート６を位置決めし、投影レンズ４の結像特性を補正
し、露光を行う。

【００２１】このときの補正手段について、次に説明す
る。倍率補正については、倍率補正用レンズ３１を光軸
方向に駆動することにより行い、糸巻き補正および台形
補正等の非線形補正については、非線形補正用レンズ３
２を光軸方向に駆動することにより糸巻き補正を行うと
ともに、非線形補正用レンズ３２を光軸回りのチルトお
よび光軸に垂直な平面で駆動することにより台形補正を
行う。このように非線形補正用レンズ３２を駆動して上
記各補正をした場合の結果を、図６の（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示す。

【００２２】ＬＣＤを４分割で作る場合の座標計測用マ
ーク２２を用いて上記のように補正したときのシミュレ
ーション結果を図７に示す。図７において、実線が設計
上の理想的な露光位置であり、点線が実際の露光位置で
ある。無補正の場合は、図７の（ａ）に示すように、大
きいずれが生じているのに対し、従来のシフト、回転、
倍率補正のみの場合は、図７の（ｂ）に示すように、ず
れがある程度補正されるが、本実施形態の露光方法によ
る補正、すなわちシフト、回転、倍率の補正に加えて非
線形補正を行った場合は、図７の（ｃ）に示すように、
シフト、回転、倍率を補正パラメータとして補正する従
来の方法に比べ、補正後の残留誤差をさらに小さくな
る。

【００２３】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 （１）座標計測用マーク２２のうち特定のマークについ
て、重み付けを行って非線形補正を行っても構わない。
例えば、複数の座標計測用マークのうちでパターンをつ
なぎ合わせた場合に中心に近いものを特定し、これら特
定マークのずれ量を他のマークのものより高く重み付け
をして、非線形補正を行ってもよい。この場合、つなぎ
合わせる部分の重ね合わせ精度をより高くすることが可
能となる。

【００２４】（２）つなぎ合わせるパターンをそれぞれ
別々のレチクルに形成したが、一つの同じレチクルに形
成しても構わない。 （３）露光方法の用途としては角型のガラスプレートに
液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光方法に限
定されることなく、例えば、半導体製造用の露光方法
や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光方法にも広く
適用できる。

【００２５】（４）本実施形態の露光方法の光源は、ｇ
線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシ
マレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９
３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線
や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例え
ば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射
型のランタンヘキサボライト（LaB６）、タンタル（T
a）を用いることができる。（５）投影光学系の倍率は
縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもいい。

【００２６】（６）投影光学系としては、エキシマレー
ザなどの遠赤外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石
などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ
線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし
（レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電
子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏
向器からなる電子光学系を用いればいい。なお、電子線
が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の露光方法によれば、投影光学系を
介してマークの位置を検出する工程と、検出されたマー
クの位置に基づいて、投影光学系を構成する光学素子の
少なくとも一部を駆動して投影光学系の結像特性を補正
する工程とを含むので、レチクルや基板の位置のみを補
正する場合より、光学素子の駆動によって倍率補正、糸
巻き補正および台形補正等を行うことで、さらに高い精
度で重ね合わせや画面合成を行うことができ、補正後の
残留誤差をより小さくして重ね合わせ精度の不良による
ＬＣＤ製造等の歩留まりの低下を抑えることができる。

【００２８】（２）請求項２記載の露光方法によれば、
光学素子の少なくとも一部を駆動して投影光学系の非線
形補正をするので、単に線形性補正をする場合に比べ
て、より重ね合わせ精度を高めることができる。

【００２９】（３）請求項３記載の露光方法によれば、
第１のパターンと第２のパターンとがそれぞれ異なるレ
チクルに形成されているので、一方のパターンを変更す
る場合に一方のレチクルを変えるだけで対応することが
できる。

【００３０】（４）請求項４記載の露光方法によれば、
非線形補正において、光学素子の光軸方向への駆動、光
軸回りのチルト駆動または光軸に垂直な平面に沿った方
向への駆動を行うので、倍率補正、糸巻き補正または台
形補正を行うことができ、より高精度な重ね合わせを行
うことができる。

【００３１】（５）請求項５記載の露光方法によれば、
投影光学系の結像特性を補正する工程が、マークの設計
位置と、マークを投影光学系を介して検出した位置との
ずれ量に基づいて行われるので、レチクルのパターンニ
ング誤差と投影光学系のディストーションとを含めて、
実際に基板上に転写される位置で計測して補正量や偏差
をだすため、これらの誤差を含めて補正することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る露光方法の一実施形態を実施す
るための投影露光装置を示す構成図である。

【図２】 本発明に係る露光方法の一実施形態における
受光部マークおよび座標計測用マークを示す平面図であ
る。

【図３】 本発明に係る露光方法の一実施形態における
マーク検出信号を示すグラフ図である。

【図４】 本発明に係る露光方法の一実施形態における
レチクル上の座標計測用マークの配置図である。

【図５】 本発明に係る露光方法の一実施形態における
４分割の時のショットレイアウトおよび各レチクルの計
測ポイントを示す平面図である。

【図６】 本発明に係る露光方法の一実施形態における
非線形補正用レンズについて、光軸方向の駆動、光軸回
りのチルト駆動および光軸に垂直な平面内の駆動をそれ
ぞれ行って補正した結果を示す結像図である。

【図７】 本発明に係る露光方法の一実施形態において
無補正の場合、シフト、回転、倍率補正の場合およびシ
フト、回転、倍率と非線形補正の場合のそれぞれのシミ
ュレーション結果を示す結像図である。

【符号の説明】

１ ＬＣＤ用露光装置 ２ 照明光学系 ３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ レチクル ４ 投影レンズ（投影光学系） ５ ＸＹステージ ６ プレート（基板） １１ 受光部マーク ２２ 座標計測用マーク ２３ Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ パターン（第１のパターン、第
２のパターン） ３１ 倍率補正用レンズ（光学素子） ３２ 非線形補正用レンズ（光学素子）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影光学系を介してレチクルに形成され
   た第１のパターンと第２のパターンとの少なくとも一部
   をつなぎ合わせて基板に露光する露光方法において、 前記第１のパターンの前記つなぎ合わせ部分の周辺にマ
   ークを設け、前記投影光学系を介して前記マークの位置
   を検出する工程と、 前記検出された前記マークの位置に基づいて、前記投影
   光学系を構成する光学素子の少なくとも一部を駆動して
   前記投影光学系の結像特性を補正する工程とを含むこと
   を特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記光学素子の少なくとも一部を駆動し
   て前記投影光学系の非線形補正をすることを特徴とする
   請求項１記載の露光方法。
3. 【請求項３】 前記第１のパターンと前記第２のパター
   ンとはそれぞれ異なるレチクルに形成されていることを
   特徴とする請求項１または２記載の露光方法。
4. 【請求項４】 前記非線形補正は、前記光学素子の光軸
   方向への駆動、光軸回りのチルト駆動または光軸に垂直
   な平面に沿った方向への駆動を行うことを特徴とする請
   求項２記載の露光方法。
5. 【請求項５】 前記投影光学系の結像特性を補正する工
   程は、前記マークの設計位置と、前記マークを前記投影
   光学系を介して検出した位置とのずれ量に基づいて行わ
   れることを特徴とする請求項１記載の露光方法。