JP2002198291A

JP2002198291A - 基板、位置計測装置、露光装置および位置合わせ方法並びに露光方法

Info

Publication number: JP2002198291A
Application number: JP2000396076A
Authority: JP
Inventors: Kei Nara; 圭奈良
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の層に亘ってパターンを形成する際に
も、精度上必要な方向に応じて高精度に重ね合わせる。【解決手段】基板Ｐの第ｍ層（ｍは正の整数）に形成
された第一パターンＧと、第ｎ層（ｎは正の整数）に形
成された第二パターンＳ、Ｄとに対して第三パターンＩ
ＴＯを位置合わせする。第三パターンＩＴＯを第一方向
Ｙについて第一パターンＧと位置合わせするとともに、
第二方向Ｘについて第二パターンＳ、Ｄと位置合わせす
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、半導体デバイスや
液晶表示デバイス等の製造工程でマスクのパターンが複
数層に亘って露光形成される基板、およびパターンが形
成された基板に対して別のパターンを位置合わせする位
置合わせ方法、並びにこの位置合わせ方法を用いてマス
クのパターンを基板に露光する露光方法、さらに、パタ
ーンやマーク等の位置に関する情報を計測する位置計測
装置およびこの位置計測装置を用いてマスクのパターン
を基板に露光する露光装置に関し、特に複数のパターン
を基板上で継ぎ合わせることによって大面積のパターン
を露光する、いわゆる画面合成を行う際に用いて好適な
基板、位置計測装置、露光装置および位置合わせ方法並
びに露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子等を製造する露光
装置としては、マスク上に形成されたパターンを感光基
板の所定露光領域に露光した後、感光基板を一定距離だ
けステッピングさせて、再びマスクのパターンを露光す
ることを繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式のもの（ステッパー）がある。

【０００３】従来、例えば大面積の液晶表示素子用のＬ
ＣＤパターンをステッパーで形成する際には、通常画面
合成法が用いられている。この画面合成法は、例えば、
分割されたＬＣＤパターンのそれぞれに対応する複数の
パターンを有するマスクを用い、マスクの照明領域に対
応するガラスプレート（以下、プレートと称する）の露
光領域に該マスクのパターンを露光した後に、プレート
をステップさせるとともにマスクの照明領域を変更し、
この照明領域に対応する露光領域に該マスクのパターン
を露光することにより、プレートに複数のパターンが合
成されたＬＣＤパターンを形成するものである。そし
て、これら画面合成されたＬＣＤパターンは、現像処
理、レジスト塗布処理、上記露光処理等を繰り返すこと
により、プレート上に複数の層（レイヤー）に亘って形
成され重ね合わされる。

【０００４】図９は、プレート上に構成されるＴＦＴ／
ＬＣＤパターンの一部を拡大した平面図である。このプ
レート上には、ゲート線Ｇがゲート層に形成され、ゲー
ト線ＧとともにＴＦＴトランジスタを形成するソース線
Ｓ、ドレイン線Ｄがソース・ドレイン層に形成される。
そして、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、ドレイン線Ｄを遮光
帯とする画素電極ＩＴＯがＩＴＯ層に形成される。これ
らの層の中、通常ゲート層がプレート上の第１層に露光
されるため、他の層を露光する際に用いられるアライメ
ントマークはこのゲート層に形成される。そして、ソー
ス・ドレイン層やＩＴＯ層をプレートに露光形成する際
には、図１０に示すように、各層毎にマスクに形成され
たマスクマークＭＭとプレート上に露光形成されたプレ
ートマークＰＭとを位置計測装置により同時に観察して
マーク間の位置ずれ量を計測し、求められた位置ずれ量
に基づいてマスクの位置（および投影光学系の結像特
性）を調整することで、マスクとプレートとを高精度に
位置合わせしている。

【０００５】このマーク位置計測について詳述する。図
１１は、ＴＴＲ方式の位置計測装置３１の装置構成を示
す概略構成図である。まず、プレート（基板）Ｐ上のプ
レートマークを投影光学系ＰＬを介してマスクＭ上のマ
スクマークに投影する。次に、マスクマークおよびプレ
ートマークをアライメント顕微鏡３２によりＣＣＤカメ
ラ３３上に投影する。ＣＣＤカメラ３３で得られたマー
ク信号は、画像処理装置３４に出力される。画像処理装
置３４では、ＣＰＵ３５により設定されたゲインに基づ
いてアンプ３６がマーク信号を増幅し、Ａ／Ｄコンバー
タ３７がデジタル信号に変換する。変換されたマーク信
号は、デジタル処理部３８でデジタル処理されてマスク
マークとプレートマークとの位置ずれ量が計測される。

【０００６】図１２に示すように、プレートマークＰＭ
は、いわゆる中抜きマークであり、マスクマークＭＭ
は、中抜きマークに挟み込まれるように構成されてい
る。ＣＣＤカメラ３３に投影された像に対しては、例え
ば４つの信号処理ウィンドウＷ１〜Ｗ４を設け、ウィン
ドウ内の画像信号を走査線方向又はそれに垂直な方向に
積分することで両マークＰＭ、ＭＭの信号を得る。図１
３（ａ）に信号例を示す。そして、得られた信号を微分
してエッジ信号を得る。図１３（ｂ）に微分信号例を示
す。このとき、プレート側の微分信号の強度Ｃ１がコン
トラスト信号として得られ、コントラスト信号が予め設
定されたしきい値より大きい場合は、この信号が有効で
あると判断し、微分信号のピーク座標からマスクマーク
ＭＭとプレートマークＰＭとの位置ずれ量を算出する。

【０００７】一方、コントラスト信号の強度Ｃ１がしき
い値より小さい場合は、座標計測（位置情報計測）に必
要なＳ／Ｎが得られていないと判断し、ＣＰＵ３５がゲ
インを１段大きくする。このとき得られた信号を図１４
（ａ）に示す。また、この結果により得られた微分信号
を図１４（ｂ）に示す。このとき得られたコントラスト
信号の強度Ｃ２を再度しきい値と比較する。そして、コ
ントラスト信号の強度がしきい値を越えて、マスクマー
クとプレートマークとの位置ずれ量が適切に得られるま
でこの手順を繰り返す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の基板、位置計測装置、露光装置および位
置合わせ方法並びに露光方法には、以下のような問題が
存在する。このＴＦＴの電気的特性は、ゲート線Ｇおよ
びソース線Ｓが重なり合う部分の面積と、ゲート線Ｇお
よびドレイン線Ｄが重なり合う部分の面積とによって影
響される。すなわち、ゲート線Ｇに対してソース線Ｓ、
ドレイン線Ｄの位置がずれた場合、Ｙ方向のずれに関し
ては重なり合う部分の面積はほとんど変動することな
く、ずれに対する許容値が大きいが、ゲート線Ｇに対す
るソース線Ｓ、ドレイン線Ｄの位置がＸ方向にずれた場
合、そのずれ量がそのまま重なり合う部分の面積の変動
になってしまう。すなわち、図１０に示すように、アラ
イメントにより例えばゲート層とソース・ドレイン層と
の間でＸ方向にΔＸｇｄの誤差（アライメントエラー）
が生じると、図１５に示すように、ゲート線Ｇとソース
線Ｓ、ドレイン線Ｄとの間にもΔＸｇｄの誤差が発生す
ることになる。

【０００９】一方、ＩＴＯ層をプレート上に露光形成す
る際にも、ソース・ドレイン層と同様に画素電極ＩＴＯ
のパターンが形成されたマスクのマスクマークＭＭとゲ
ート層に形成されたプレートマークＰＭとを用いてマス
クとプレートとを位置あわせする。このとき、図１６に
示すように、ゲート層に対してＩＴＯ層のアライメント
でΔＸｇｉ、ΔＹｇｉの誤差を生じたとすると、図９に
示すように、画素電極ＩＴＯは、ゲート線Ｇに対してΔ
Ｙｇｉの誤差を生じ、ソース線Ｓおよびドレイン線Ｄに
対してΔＸｄｉ＝（ΔＸｇｉ−ΔＸｇｄ）または（ΔＸ
ｇｉ＋ΔＸｇｄ）の誤差を生じることになる。すなわ
ち、ΔＸｇｉ、ΔＸｇｄが生じた方向によっては、ゲー
ト層に対するソース・ドレイン層の誤差と、ゲート層に
対するＩＴＯ層の誤差とが加算されてしまい、ソース・
ドレイン層に対するＩＴＯ層の位置合わせ精度が悪化す
る。このように画素電極ＩＴＯの位置ずれがドレイン線
Ｄに対して大きいと、例えば画素電極ＩＴＯとドレイン
線Ｄとの間に隙間が生じることで電場が漏れ、色が滲む
等、液晶表示デバイスの品質が低下する虞があった。

【００１０】一方、マーク位置計測に関して、プレート
の反射率はプレート面に形成しようとする薄膜の材質に
より大きく変わる。とりわけ、反射率が大きいときにゲ
インを大きく設定すると信号のサチレーション（飽和）
が生じ、かえって充分なＳ／Ｎが得られないことがあ
る。逆に、ゲインを小さめに設定すると、コントラスト
を少しずつ大きくして最適な信号を得ようとするため、
１回の処理では適切な結果が得られず、アライメント処
理（位置合わせに要する）時間が長くなるという問題が
生じてしまう。

【００１１】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、複数の層に亘ってパターンを形成する際に
も、精度上必要な方向に応じて高精度に重ね合わせるこ
とができる基板、および位置合わせ方法並びに露光方法
を提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明の別の目的は、マーク位置計
測を実施する際にも処理時間が長くなることを防止でき
る位置計測装置および露光装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図７に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の位置合わ
せ方法は、基板（Ｐ）の第ｍ層（ｍは正の整数）に形成
された第一パターン（Ｇ）と、第ｎ層（ｎは正の整数）
に形成された第二パターン（Ｓ、Ｄ）とに対して第三パ
ターン（ＩＴＯ）を位置合わせする方法であって、第三
パターン（ＩＴＯ）を第一方向（Ｙ方向）について第一
パターン（Ｇ）と位置合わせするとともに、第二方向
（Ｘ方向）について第二パターン（Ｓ、Ｄ）と位置合わ
せすることを特徴とするものである。

【００１４】従って、本発明の位置合わせ方法では、第
三パターン（ＩＴＯ）を第二方向（Ｘ方向）については
第二パターン（Ｓ、Ｄ）と位置合わせするので、第二パ
ターン（Ｓ、Ｄ）を第一パターン（Ｇ）と位置合わせし
た際に第二方向（Ｘ方向）について誤差が発生していた
場合でも、この誤差が加算されることを防止できる。同
様に、第一方向（Ｙ方向）については第三パターン（Ｉ
ＴＯ）を第一パターン（Ｇ）と位置合わせするので、第
二パターン（Ｓ、Ｄ）を第一パターン（Ｇ）と位置合わ
せした際に第一方向（Ｙ方向）について誤差が発生して
いた場合でも、この誤差が加算されることを防止でき
る。すなわち、第一方向（Ｙ方向）に関する第一パター
ン（Ｇ）と第三パターン（ＩＴＯ）との位置合わせ、お
よび第二方向（Ｘ方向）に関する第二パターン（Ｓ、
Ｄ）と第三パターン（ＩＴＯ）との位置合わせには、第
一パターン（Ｇ）と第二パターン（Ｓ、Ｄ）との位置合
わせ誤差が関与することを防止できる。

【００１５】また、本発明の露光方法は、第ｍ層（ｍは
正の整数）に第一パターン（Ｇ）が形成され、第ｎ層
（ｎは正の整数）に第二パターン（Ｓ、Ｄ）が形成され
た基板（Ｐ）に対してマスク（Ｍ）のパターンを露光す
る露光方法において、マスク（Ｍ）のパターン（ＩＴ
Ｏ）を第一パターン（Ｇ）および第二パターン（Ｓ、
Ｄ）に位置合わせする方法として、請求項１または２に
記載の位置合わせ方法を用いることを特徴とするもので
ある。

【００１６】従って、本発明の露光方法では、複数の層
に亘ってパターン（Ｇ、Ｓ、Ｄ、ＩＴＯ）を重ね合わせ
た場合でも、デバイス特性に大きく寄与する方向につい
てパターン間の位置合わせ誤差を抑制することで重ね合
わせ誤差を小さくすることができ、デバイスの品質低下
を防止することができる。

【００１７】そして、本発明の基板は、第ｍ層（ｍは正
の整数）に第一パターン（Ｇ）が形成され、第ｎ層（ｎ
は正の整数）に第二パターン（Ｓ、Ｄ）が形成された基
板（Ｐ）であって、第ｍ層には、第一パターン（Ｇ）の
第一方向（Ｙ方向）の位置に関する情報が計測される第
一マーク（ＰＭＹ）が形成され、第ｎ層には、第二パタ
ーン（Ｓ、Ｄ）の第二方向（Ｘ方向）の位置に関する情
報が計測される第二マーク（ＰＭＸ）が形成されている
ことを特徴とするものである。

【００１８】従って、本発明の基板では、第三パターン
（ＩＴＯ）を形成する際に、第一マーク（ＰＭＹ）を用
いて第一パターン（Ｇ）と位置合わせし、第二マーク
（ＰＭＸ）を用いて第二パターン（Ｓ、Ｄ）と位置合わ
せすることで、第一方向（Ｙ方向）に関する第一パター
ン（Ｇ）と第三パターン（ＩＴＯ）との位置合わせ、お
よび第二方向（Ｘ方向）に関する第二パターン（Ｓ、
Ｄ）と第三パターン（ＩＴＯ）との位置合わせに、第一
パターン（Ｇ）と第二パターン（Ｓ、Ｄ）との位置合わ
せ誤差が関与することを防止できる。

【００１９】また、本発明の位置計測装置は、被計測物
（ＭＭ、ＰＭＳ、ＰＭＹ、ＰＭＸ）からの信号に対して
所定の処理を行い被計測物（ＭＭ、ＰＭＳ、ＰＭＹ、Ｐ
ＭＸ）の位置に関する情報を計測する位置計測装置（３
１）において、信号を検出する信号検出部（３３）と、
信号検出部（３３）の検出信号を互いに異なる条件で並
行処理する信号処理部（３４ａ、３４ｂ）とを備えるこ
とを特徴とするものである。

【００２０】従って、本発明の位置計測装置では、条件
の一つで信号を処理して被計測物（ＭＭ、ＰＭＳ、ＰＭ
Ｙ、ＰＭＸ）の位置に関する情報を計測できなかった場
合でも、他の条件で信号を処理した結果、被計測物（Ｍ
Ｍ、ＰＭＳ、ＰＭＹ、ＰＭＸ）の位置に関する情報を計
測できる場合があり、この場合、アライメント処理（位
置合わせに要する）時間を短くすることができる。

【００２１】そして、本発明の露光装置は、マスク
（Ｍ）上のマスクマーク（ＭＭ）と基板（Ｐ）上の基板
マーク（ＰＭ）と用いてマスク（Ｍ）と基板（Ｐ）とを
位置合わせし、マスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｐ）に
露光する露光装置（１）において、マスクマーク（Ｍ
Ｍ）と基板マーク（ＰＭ）との少なくとも一方の位置に
関する情報を計測する装置として、請求項５から請求項
７のいずれか一項に記載された位置計測装置（３１）が
用いられることを特徴とするものである。

【００２２】従って、本発明の露光装置では、マスク
（Ｍ）の位置に関する情報、および基板（Ｐ）の位置に
関する情報を短い時間で計測することができ、マスク
（Ｍ）と基板（Ｐ）との位置合わせに係る時間が短くな
ることで、スループットを向上させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基板、位置計測装
置、露光装置および位置合わせ方法並びに露光方法の実
施の形態を、図１ないし図１４を参照して説明する。こ
こでは、例えば、ステップ・アンド・リピート型の露光
装置を用い、液晶表示デバイス製造用のガラスプレート
（以下、プレート）上にマスク上の回路パターンを露光
する場合の例を用いて説明する。また、本発明の位置計
測装置を、マスクとプレートとを位置合わせする際にマ
スクとプレートとの相対位置計測に用いるものとして説
明する。これらの図において、従来例として示した図９
乃至図１６と同一の構成要素には同一符号を付し、その
説明を簡略化する。

【００２４】図１は、露光装置１の概略構成図である。
超高圧水銀ランプやエキシマレーザ等の光源２から射出
された照明光（露光用ビーム）は、反射鏡３で反射され
て露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィ
ルタ４に入射する。波長選択フィルタ４を透過した照明
光は、オプティカルインテグレータ（フライアイレン
ズ、又はロッド）５によって均一な強度分布の光束に調
整されて、ブラインド（視野絞り）６に到達する。ブラ
インド６は、駆動系６ａによって開口Ｓを規定する複数
のブレードがそれぞれ駆動し、開口Ｓの大きさを変化さ
せることで、照明光によるマスク（レチクル）Ｍ上の照
明領域を設定するものである。

【００２５】ブラインド６の開口Ｓを通過した照明光
は、反射鏡７で反射されてレンズ系８に入射する。この
レンズ系８によってブラインド６の開口Ｓの像がマスク
ステージ２０上に保持されたマスクＭ上に結像され、マ
スクＭの所望領域が照明される。なお、図１では、これ
ら波長選択フィルタ４、オプティカルインテグレータ
５、ブラインド６、レンズ系８により照明光学系が構成
される。また、マスクステージ２０は、リニアモータ等
の駆動装置１７によって、投影光学系９の光軸方向（Ｚ
方向）と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向、さら
にＺ軸回りの回転方向に移動されるとともに、マスクス
テージ２０（ひいてはマスクＭ）の位置及び回転量が不
図示のレーザ干渉計によって検出される。このレーザ干
渉計の計測値は、ステージ制御系１４に出力される。

【００２６】マスクＭの照明領域に存在する回路パター
ン（デバイスパターン）ＰＴ及び／又はプレートＰに転
写されるプレートマーク（図１では不図示）の像は、レ
ジストが塗布されたプレートＰ上に投影光学系９によっ
て結像される。これにより、プレートステージ１０上に
載置されるプレートＰ上の特定領域（ショット領域）に
マスクＭのパターンＰＴの像及び／又はプレートマーク
の像が露光される。なお、マスクＭに形成されたマスク
マークＭＭやプレートＰに形成されたプレートマークＰ
Ｍについては後述する。

【００２７】投影光学系９は、鏡筒内に光軸方向に沿っ
て所定間隔をあけて配置され、群構成とされた複数のレ
ンズエレメントによって、所定の倍率でパターンＰＴの
像及び／又はプレートマークの像をプレートＰ上に投影
するものである。そして、このレンズエレメントが、周
方向に複数配置された伸縮可能な駆動素子の駆動によっ
て光軸方向に移動することで、投影光学系９の種々の結
像特性が調整可能である。例えば、レンズエレメントを
光軸方向に移動させた場合には、光軸を中心として倍率
を変化させることができる。また、光軸に垂直に交わる
軸を中心にレンズエレメントを傾斜させた場合には、デ
ィストーションを変化させることができる。また、レン
ズエレメントを動かすのではなく、レンズエレメント間
に設けられた密閉された空間の気圧を制御することによ
っても、投影光学系の結像特性を調整することができ
る。この投影光学系９の結像特性は、主制御系１５によ
り統括的に制御される結像特性調整装置２２によって調
整される。

【００２８】プレートステージ１０は、プレートＰを真
空吸着するプレートホルダ（不図示）を有するととも
に、リニアモータ等の駆動装置１１によって、投影光学
系９の光軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方
向及びＹ方向に移動される。これにより、投影光学系９
に対してその像面側でプレートＰが２次元移動され、例
えばステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・
アンド・スキャン方式）で、プレートＰ上の各ショット
領域にマスクＭのパターン像が転写されることになる。
なお、プレートホルダがＺ方向に移動することで、プレ
ートＰの光軸方向の位置が調整される構成になってい
る。このプレートホルダのＺ方向の移動も、駆動装置１
１により行われる。

【００２９】また、ステージ移動座標系（直交座標系）
ＸＹ上でのプレートステージ１０（ひいてはプレート
Ｐ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、
ピッチング量、ローリング量）は、プレートステージ１
０の端部に設けられた移動鏡１２にレーザ光を照射する
レーザ干渉計１３によって検出される。レーザ干渉計１
３の計測値（位置情報）は、ステージ制御系１４に出力
される。

【００３０】プレートステージ１０の上方には、送光系
３０ａおよび受光系３０ｂを有し、プレートＰのＸＹ平
面（二次元平面）内の光軸方向の位置を計測する斜入射
型のオートフォーカス系３０が配置されている。送光系
３０ａは、プレートＰ上の計測点に対して検知光を照射
するものである。受光系３０ｂは、計測点で反射した検
知光を受光するものであって、受光した信号は主制御系
１５に出力される。主制御系１５は、出力された信号に
基づいてステージ制御系１４および駆動装置１１を介し
てプレートステージ１０（プレートホルダ）をＺ方向に
移動させることにより、プレートＰを投影光学系９およ
びアライメントセンサ（後述）の焦点位置に位置決めす
る。ステージ制御系１４は、主制御系１５及びレーザ干
渉計１３等から出力される位置情報に基づいて、駆動装
置１１、１７等を介してマスクステージ２０及びプレー
トステージ１０の移動をそれぞれ制御する。

【００３１】プレートステージ１０の端部には基準部材
１８が固定されており、この基準部材１８には、プレー
トＰの表面と同じ高さに指標マーク（不図示）が形成さ
れている。この指標マークとしては、例えば中抜きマー
クが採用される。

【００３２】また、この露光装置１には、マスクＭとプ
レートＰとの位置合わせを行うために、ＴＴＲ（スルー
・ザ・レチクル）方式のアライメントセンサ（位置計測
装置）３１、３１が、投影光学系９の光軸を挟んだＸ方
向両側のほぼ対称位置に配置されている。図２に示すよ
うに、各アライメントセンサ３１は、後述するマスクマ
ーク（被計測物）ＭＭおよびプレートマーク（基板マー
ク）ＰＭの像（信号）を撮像する撮像素子であるＣＣＤ
カメラ（信号検出部）３３と、ハロゲン光等のアライメ
ント光で照明されたマスクマークＭＭおよびプレートマ
ークＰＭの像をＣＣＤカメラ３３に投影するアライメン
ト顕微鏡３２と、ＣＣＤカメラ３３から出力されたビデ
オ信号をそれぞれ独立、且つ並行して画像処理する画像
処理装置（信号処理部）３４ａ、３４ｂと、これら画像
処理装置３４ａ、３４ｂに対してそれぞれ画像処理条
件、例えばゲインを設定するとともに、画像処理装置３
４ａ、３４ｂの処理結果に応じて計測値の選択や画像処
理条件の再設定を行うＣＰＵ（制御部）３５とから構成
されている。ＣＰＵ３５は、マーク位置の計測結果をア
ライメント制御系１９に出力する。

【００３３】画像処理装置３４ａは、ＣＰＵ３５により
設定されたゲインに基づいてマーク信号（ビデオ信号）
を増幅するアンプ３６ａと、増幅されたマーク信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３７ａと、デジ
タル信号に変換されたマーク信号をデジタル処理してコ
ントラストおよびマーク位置情報をＣＰＵ３５に出力す
るデジタル処理部３８ａとから構成されている。同様
に、画像処理装置３４ｂは、ＣＰＵ３５により設定され
たゲインに基づいてマーク信号（ビデオ信号）を増幅す
るアンプ３６ｂ、増幅されたマーク信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄコンバータ３７ｂと、デジタル信号に
変換されたマーク信号をデジタル処理してコントラスト
およびマーク間の位置ずれ量等のマーク位置情報をＣＰ
Ｕ３５に出力するデジタル処理部３８ｂとから構成され
ている。

【００３４】アライメント制御系１９は、入力した両マ
ークの位置ずれ量や、マスクステージ２０及びプレート
ステージ１０の位置をそれぞれ検出するレーザ干渉計１
３などの測定値に基づいて、この位置ずれ量を補正し、
補正した両マークの位置ずれ量が所定値、例えば零とな
るときのマスクステージ２０及びプレートステージ１０
の各位置を求める。これにより、プレートステージ移動
座標系ＸＹ上でのマスクＭの位置が検出され、アライメ
ント制御系１９はその結果（位置情報）を主制御系１５
に出力する。

【００３５】主制御系１５は、駆動系６ａを介してブラ
インド６の開口Ｓの大きさや形状を制御するとともに、
アライメント制御系１９から出力されるプレートＰ上の
プレートマークＰＭの位置情報（座標値）に基づいてＥ
ＧＡ計算を行う他、ＥＧＡ計算により算出された誤差パ
ラメータに基づいて、投影光学系９の最適な投影倍率を
算出する。また、主制御系１５は、アライメント制御系
１９が算出した座標値を補正し、この補正した座標値を
ステージ制御系１４に出力する。ステージ制御系１４
は、主制御系１５からの位置情報に基づいて、駆動装置
１１、１７を介してプレートステージ１０、マスクステ
ージ２０の移動をそれぞれ制御する。そして、マスクＭ
を順次交換することで、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）で、
プレートＰ上の各ショット領域にマスクＭのパターン像
が継ぎ合わせて転写されることになる。

【００３６】続いて、プレートＰ上にゲート層、ソース
・ドレイン層、ＩＴＯ層を順次露光形成する動作につい
て説明する。なお、実際には、例えばゲート層とソース
・ドレイン層との間や、ソース・ドレイン層とＩＴＯ層
との間には絶縁層等が形成されるが、ここでは便宜上第
１層（第ｍ層）にゲート層を形成し、第２層（第ｎ層）
にソース・ドレイン層を形成し、第３層にＩＴＯ層を形
成するものとして説明する。

【００３７】まず、ゲート線（第一パターン）Ｇが形成
されたマスクＭをアライメントセンサ３１を用いてアラ
イメントするとともに、オートフォーカス系３０を用い
てフォーカス調整を行い、プレートＰの光軸方向の位置
決めを実施する。なお、マスクＭのアライメントは、マ
スクＭ上に形成されたアライメントマーク（不図示）と
プレートステージ１０上の基準部材１８の指標マークと
をアライメントセンサ３１で計測することで行われる
が、このとき、計測するアライメントマークとしては継
ぎ合わせ部近傍に配置されているものを選択することが
好ましい。

【００３８】この後、駆動装置１１を介してプレートス
テージ１０を駆動して、プレートＰを所定の露光位置に
位置決めする。そして、ゲート線ＧとプレートマークＰ
Ｍとを投影光学系９を介してプレートＰ上の第１層に露
光する。ここで、マスクＭにはプレートマークとして、
図１０に示した十字状の中抜きマーク（被計測物）ＰＭ
Ｓと、図３に示すように、Ｘ方向に伸びる直線状の中抜
きマーク（第一マーク、被計測物）ＰＭＹとが形成され
ており、各マークＰＭＳ、ＰＭＹがそれぞれプレートＰ
上に露光形成される。プレートマークＰＭＳは、ソース
・ドレイン層を露光する際に用いられるマークであり、
プレートマークＰＭＹはＩＴＯ層を露光する際に用いら
れるマークである。

【００３９】この露光でプレートＰに形成されるゲート
パターンは、分割されて継ぎ合わされるパターンの１つ
なので、マスクＭを交換するととともにプレートＰを順
次移動させて、上記と同様の露光を繰り返すことによ
り、複数の分割パターンが継ぎ合わされたゲート層を形
成する。なお、マスクＭは、必ずしも分割パターン毎に
交換する必要はなく、ＴＦＴ／ＬＣＤパターンの繰り返
し性を利用して、一枚のマスクＭに対してブラインド６
により照明領域を調整することで、分割パターンをプレ
ートＰ上に露光してもよい。

【００４０】続いて、ゲート層の露光が終了して、現像
処理およびレジスト塗布処理等が施されたプレートＰに
対してソース・ドレイン層を露光する。すなわち、まず
ソース線（第二パターン）Ｓおよびドレイン線（第二パ
ターン）Ｄが形成されたマスクＭをアライメントセンサ
３１を用いてアライメントするとともに、オートフォー
カス系３０を用いてフォーカス調整を行い、プレートＰ
の光軸方向の位置決めを実施する。なお、このマスクＭ
にはプレートマークとして、図３に示すように、Ｙ方向
に伸びる直線状の中抜きマーク（第二マーク、被計測
物）ＰＭＸが形成されている。

【００４１】次に、マスクＭとプレートＰとを位置合わ
せ（アライメント）するが、この位置合わせ方法につい
て詳述する。まず、ステージ制御系１４が駆動装置１７
を駆動することで、マスクＭ上に形成されたマスクマー
クＭＭの一つをアライメントセンサ３１の検出領域（計
測位置）に移動させるとともに、駆動装置１１を駆動す
ることで、プレートＰ上のプレートマークＰＭＳをこの
検出領域に移動させる。そして、アライメントセンサ３
１は、アライメント光でマスクマークＭＭおよびプレー
トマークＰＭＳを照明し、マスクマークＭＭで反射した
反射光とプレートマークＰＭＳで反射して投影光学系
９、マスクＭを透過した反射光とがアライメント顕微鏡
３２を介して入射することで、図１０に示すように、Ｃ
ＣＤカメラ３３によりマスクマークＭＭの像とプレート
マークＰＭＳの像とを同時に撮像する。

【００４２】撮像されたビデオ信号は、画像処理装置３
４ａ、３４ｂでそれぞれ異なる条件で画像処理される。
すなわち、画像処理装置３４ａ、３４ｂは、ＣＰＵ３５
によりアンプ３６ａ、３６ｂにおいて互いに異なるゲイ
ンが設定されており、それぞれ設定されたゲインで増幅
したマーク信号を用い並行して画像処理する。なお、こ
のゲインとしては、アンプ３６ｂに対してはアンプ３６
ａよりも大きな値、具体的にはアンプ３６ａに設定され
たゲインがＣ’（ｄＢ）であれば、２倍程度の２Ｃ’
（ｄＢ）が設定される。

【００４３】そして、ＣＣＤカメラ３３で撮像されたビ
デオ信号は、画像処理装置３４ａにおいてアンプ３６ａ
で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３７ａおよびデジタル処
理部３８ａで処理された後、例えば図１３（ｂ）に示す
強度Ｃ１のコントラスト信号と、図１０に示すマーク位
置情報（Ｘ方向およびＹ方向の各位置ずれ量）としてＣ
ＰＵ３５に出力する。ＣＰＵ３５は、入力したコントラ
スト信号の強度Ｃ１を予め設定されたしきい値と比較し
て、強度Ｃ１がしきい値よりも大きい場合はコントラス
ト信号とともに入力したマーク位置情報を採用（選択）
する。

【００４４】一方、強度Ｃ１がしきい値よりも小さい場
合、ＣＰＵ３５は充分な計測精度に達していない可能性
があるものとして、画像処理装置３４ｂで画像処理され
て出力された、例えば図１４（ｂ）に示す強度Ｃ２のコ
ントラスト信号に対して、強度Ｃ２としきい値とを比較
する。そして、強度Ｃ２がしきい値よりも大きい場合は
このコントラスト信号とともに入力したマーク位置情報
を採用（選択）する。もし、強度Ｃ２もしきい値よりも
小さい場合、ＣＰＵ３５はアンプ３６ａ、３６ｂに対し
てより大きな値のゲイン、例えばアンプ３６ａに対して
は４Ｃ’（ｄＢ）を設定し、アンプ３６ｂに対しては８
Ｃ’（ｄＢ）を再設定する。そして、画像処理装置３４
ａ、３４ｂから出力されるコントラスト信号の強度Ｃ１
またはＣ２がしきい値を越えるまで上記の手順を繰り返
し、しきい値を越えたときのマーク位置情報を採用す
る。

【００４５】この後、他のプレートマークＰＭＳに対し
ても上記と同様の手順でマーク位置情報を計測する。ア
ライメントセンサ３１で計測されたマーク位置情報は、
アライメント制御系１９を介して主制御系１５に出力さ
れる。主制御系１５は、得られた計測値と設計値とに基
づいて最小二乗法等の統計演算処理により、プレートＰ
上のショット領域の配列特性に関する位置情報として、
Ｘシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙスケール、回転、
直交度の６個の補正パラメータを算出する。そして、こ
れらの補正パラメータに基づいて、プレート上のショッ
ト領域に対して設計上の座標位置を補正するとともに、
投影光学系９の結像特性を結像特性調整装置２２を介し
て調整する。

【００４６】そして、ゲート層と同様に、駆動装置１１
を介してプレートステージ１０を駆動し、プレートＰを
上記補正パラメータに基づき補正した露光位置に位置決
めして、ソース線Ｓ、ドレイン線ＤとプレートマークＰ
ＭＸとを投影光学系９を介してプレートＰ上の第２層に
露光する。このとき、プレートマークＰＭＸは、図３に
示すように、ゲート層のプレートマークＰＭＹとにより
十字状の中抜きマークを形成するように配置される。こ
のソース・ドレイン層を露光する際にも、マスクＭを交
換するととともにプレートＰを順次移動させて、上記と
同様の露光を繰り返す手順や、一枚のマスクＭに対して
ブラインド６により照明領域を調整することで、分割パ
ターンをプレートＰ上に露光する手順のどちらでも採用
可能である。

【００４７】続いて、ソース・ドレイン層の露光が終了
して、現像処理およびレジスト塗布処理等が施されたプ
レートＰに対してＩＴＯ層を露光する。すなわち、まず
画素電極（第三パターン）ＩＴＯが形成されたマスクＭ
をアライメントセンサ３１を用いてアライメントすると
ともに、オートフォーカス系３０を用いてフォーカス調
整を行い、プレートＰの光軸方向の位置決めを実施す
る。

【００４８】このＩＴＯ層用のマスクＭとプレートＰと
を位置合わせする際には、図３に示すように、マスクＭ
ＭとプレートマークＰＭＹ、ＰＭＸとを同時に撮像す
る。そして、Ｙ方向に関してはマスクＭＭとプレートマ
ークＰＭＹとの位置ずれ量を計測し、Ｘ方向に関しては
マスクＭＭとプレートマークＰＭＸとの位置ずれ量を計
測する。なお、マーク計測に関してコントラスト信号の
強度を比較する動作は、ソース・ドレイン層を露光する
ときと同様である。そして、上記ソース・ドレイン層と
同様に、複数のプレートマークを計測した結果に基づい
て補正パラメータを算出し、駆動装置１１を介してプレ
ートステージ１０を駆動し、プレートＰを上記補正パラ
メータに基づき補正した露光位置に位置決めして、画素
電極ＩＴＯを投影光学系９を介してプレートＰ上の第３
層にＩＴＯ層として露光する。

【００４９】ここで、図１０に示すように、ゲート層に
対するソース・ドレイン層のアライメント時にΔＸｇｄ
の誤差が残留した場合、図４に示すように、ソース線Ｓ
およびドレイン線Ｄはゲート線Ｇに対してＸ方向にΔＸ
ｇｄの誤差をもって形成される。また、図３に示すよう
に、ゲート層に対するＩＴＯ層のアライメント時にΔＹ
ｇｉの誤差が残留し、ソース・ドレイン層に対するＩＴ
Ｏ層のアライメント時にΔＸｄｉの誤差が残留した場
合、図４に示すように、画素電極ＩＴＯは、ゲート線Ｇ
に対してＹ方向にΔＹｇｉの誤差をもって形成され、ソ
ース線Ｓおよびドレイン線Ｄに対してＸ方向にΔＸｄｉ
の誤差をもって形成される。すなわち、ＩＴＯ層は、Ｙ
方向およびＸ方向の各方向について、ゲート層との間の
誤差およびソース・ドレイン層との間の誤差のみがそれ
ぞれ残留することになり、ゲート層に対するソース・ド
レイン層のアライメント時に発生したΔＸｇｄの残留誤
差の影響が排除された状態でマスクＭとプレートＰとが
位置合わせされる。

【００５０】以上説明したように、本実施の形態では、
ＩＴＯ層をＹ方向についてはゲート層と位置合わせし、
Ｘ方向についてはソース・ドレイン層と位置合わせする
ことで液晶表示デバイスの品質に影響する方向に関し
て、層間の位置合わせ誤差が加算されて大きくなること
がないので、これらの層を精度上必要な方向毎に高精度
に重ね合わせることができる。また、本実施の形態で
は、異なる層に形成されたプレートマークＰＭＹ、ＰＭ
Ｘにより、プレートマークＰＭＳ等のマークと同じ十字
形状を形成しているので、画像処理時のウィンドウ設定
等を変更することなくマーク計測を実施でき、計測に係
る時間が長くなることを防止できる。

【００５１】一方、本実施の形態では、アライメントセ
ンサ３１においてＣＣＤカメラ３３で撮像したマークの
像を異なる値に設定されたゲインで並行処理しているの
で、１回目の画像処理で充分なコントラストが得られな
い場合でも、ゲインを上げた状態での画像処理が既に並
行して実施済みとなり、ほとんどの場合、適切なコント
ラスト条件下でマーク位置情報を計測できるまでの処理
時間を短くすることができ、再計測による時間のロスを
生じさせない。また、この結果として露光処理における
スループットの低下を抑制することができる。また、本
実施の形態では、コントラスト条件をしきい値と比較し
て、マーク位置情報を採用（選択）しているので、しき
い値を適宜調整することでレジストの種類やマークの大
きさ等、種々の条件変更にも容易に対応することができ
汎用性が向上する。

【００５２】なお、上記実施の形態では、ゲート層、ソ
ース・ドレイン層、ＩＴＯ層の位置合わせについて説明
したが、他の層に対しても同様に適用できる。また、ゲ
ート層に対してはＹ方向、ソース・ドレイン層に対して
はＸ方向について位置合わせするものとしたが、これら
の方向はデバイス（プレートＰ）の向きに応じて適宜選
択すればよい。

【００５３】さらに、上記実施形態では、ゲート層に形
成されたプレートマークＰＭＹとソース・ドレイン層に
形成されたプレートマークＰＭＸとにより十字形状の中
抜きマークを構成してが、例えば図５（ａ）に示すよう
に、ゲート層に十字形状の中抜きマークＰＭＹを形成
し、ソース・ドレイン層に十字形状の中抜きマークＰＭ
Ｘを形成してもよい。この場合、ＩＴＯ層を位置合わせ
する際に、両方のプレートマークＰＭＹ、ＰＭＸに対し
てアライメントを順次行い（複数のアライメントセンサ
で同時に行ってもよい）、Ｙ方向に関する補正パラメー
タをゲート層のプレートマークＰＭＹに対するアライメ
ント結果から求め、Ｘ方向に関する補正パラメータをソ
ース・ドレイン層のプレートマークＰＭＸに対するアラ
イメント結果から求めればよい。

【００５４】また、上記実施の形態では、マーク計測に
係る最適条件の判断基準としてコントラスト値を利用す
る構成としたが、これに限定されるものではなく、例え
ばパターン幅や間隔を条件としたり、条件として付加し
てもよい。これを図６を用いて説明する。図６（ａ）
は、マスクマークＭＭおよびプレートマークＰＭを示す
図であり、図６（ｂ）は強度信号を示す図である。ま
た、図６（ｃ）は強度信号を微分して得られた微分信号
である。図６（ｃ）中のΔＷはパターン幅、ΔＤはパタ
ーン間隔、ΔＤ’はパターンとノイズの間隔である。こ
れらの図に示すように、強度信号および微分信号にノイ
ズＮが含まれる場合等には、予めΔＷ、ΔＤの設計値を
登録しておき、得られたマーク位置情報と設計値と比較
して、最も設計値に近い位置情報を選択すればよい。

【００５５】さらに、上記実施の形態では、画像処理装
置３４ａ、３４ｂにおいてゲインを変える方法について
説明したが、得られた強度信号に対するスムージング等
の条件を変えて並行処理を行う構成としてもよい。ま
た、アライメント顕微鏡３２における照度や、ＣＣＤカ
メラ３３における電子シャッターのスピードを変えても
よい。この場合、アライメント顕微鏡の照度を上げた
り、電子シャッターのスピードを下げることで画像視野
が明るくなりコントラストを上げることができ、逆にア
ライメント顕微鏡の照度を下げたり、電子シャッターの
スピードを上げることで画像視野が暗くなりコントラス
トを下げることができる。この方法では、条件を変えて
連続してＣＣＤカメラ３３からの画像読み出しを行う必
要があり、読み出しに必要な時間（１／６０ｓｅｃ程
度）だけ画像処理装置３４ａ、３４ｂ間で遅延が発生す
るが、この遅延は画像処理に要する時間に比較してほと
んど無視できる時間である。

【００５６】また、上記実施の形態では、ＣＣＤカメラ
３３ａの撮像結果を画像処理装置３４ａ、３４ｂで並行
処理を行う構成としたが、図７に示すように、画像処理
装置３４ａ、３４ｂに対応してアライメント顕微鏡３２
ａ、３２ｂおよびＣＣＤカメラ３３ａ、３３ｂをそれぞ
れ設けてもよい。この場合、アライメント顕微鏡３２に
おける照度や、ＣＣＤカメラ３３における電子シャッタ
ーのスピード等、異なる条件で同時にマーク像を撮像で
きるため、上記のような遅延も生じることがない。

【００５７】そして、上記実施の形態では、マスクマー
クＭＭ、プレートマークＰＭの像を撮像してこれらの位
置情報を計測する、いわゆるＦＩＡ方式としたが、これ
に限定されるものではなく、格子状のアライメントマー
クに対してレーザ光束を照射し、その反射光強度の変化
によりアライメントマーク位置を計測するＬＳＡ（レー
ザ・ステップ・アライメント）方式や、格子状のアライ
メントマークの２つの対称な次数方向（例えば、＋１次
回折光の方向と−１次回折光の方向）からコヒーレント
な光束を入射し、格子マークから同一方向に発生する２
つの回折光成分を干渉させて格子マークのピッチ方向の
位置や位置ずれを計測するＬＩＡ（レーザ干渉アライメ
ント）方式などでも適用可能である。

【００５８】なお、本実施の形態の基板としては、液晶
表示デバイス用のガラスプレートＰのみならず、半導体
デバイス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラ
ミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクま
たはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が
適用される。

【００５９】露光装置１としては、マスクＭとプレート
Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、プ
レートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・
リピート方式の投影露光装置（ステッパー）の他に、マ
スクＭとプレートＰとを同期移動してマスクＭのパター
ンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走
査型露光装置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,4
10）にも適用することができる。さらに、露光装置１と
しては、例えば特開平７−５７９８６号公報に開示され
ているように、等倍の正立正像の複数の投影光学系を千
鳥状に配置し（投影光学系の投影領域の一部はオーバー
ラップする）、マスクＭとプレートＰとを同じ方向に走
査してマスクＭのパターンをプレートＰに露光する走査
型露光装置にも適用できる。

【００６０】露光装置１の種類としては、液晶表示デバ
イス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバ
イスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装
置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレ
チクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用
できる。

【００６１】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、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（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００６２】投影光学系９の倍率は、等倍系のみならず
縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学
系９としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる
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（マスクＭ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
いればよい。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。また、投影光学系９を用
いることなく、マスクＭとプレートＰを密接させてマス
クＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも
適用可能である。

【００６３】プレートステージ１０やマスクステージ２
０にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参
照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１
０、２０は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００６４】各ステージ１０、２０の駆動機構として
は、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）
と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向
させ電磁力により各ステージ１０、２０を駆動する平面
モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機
子ユニットとのいずれか一方をステージ１０、２０に接
続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステー
ジ１０、２０の移動面側（ベース）に設ければよい。

【００６５】以上のように、本願実施形態の露光装置１
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００６６】液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデ
バイスは、図８に示すように、液晶表示デバイス等の機
能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップ
に基づいたマスクＭ（レチクル）を製作するステップ２
０２、石英等からガラスプレートＰ、またはシリコン材
料からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施
の形態の走査型露光装置１によりマスクＭのパターンを
ガラスプレートＰ（またはウエハ）に露光するステップ
２０４、液晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウ
エハの場合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッ
ケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経
て製造される。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る位
置合わせ方法は、第三パターンを第一方向について第一
パターンと位置合わせし、第二方向について第二パター
ンと位置合わせする手順となっている。これにより、こ
の位置合わせ方法では、複数の層に亘ってパターンを形
成する際にも、層間の位置合わせ誤差が加算されること
がないので、これらの層を精度上必要な方向毎に高精度
に重ね合わせることができるという効果が得られる。

【００６８】請求項２に係る位置合わせ方法は、第一マ
ークを計測することで第一パターンの第一方向に関する
情報を求め、第二マークを計測することで第二パターン
の第二方向に関する情報を求める手順となっている。こ
れにより、この位置合わせ方法では、第一方向に関して
第一マークを計測し、第二方向に関して第二マークを計
測することで、複数の層に亘ってパターンを形成する際
にも、精度上必要な方向毎に高精度に重ね合わせること
ができるという効果が得られる。

【００６９】請求項３に係る露光方法は、マスクのパタ
ーンを第一パターンおよび第二パターンに位置合わせす
る際に、請求項１または２記載の位置合わせ方法を用い
る手順となっている。これにより、この露光方法では、
重ね合わせ精度が向上し、デバイスの品質が低下するこ
とを防止できるという効果が得られる。

【００７０】請求項４に係る基板は、第一パターンの第
一方向の位置に関する情報が計測される第一マークと、
第二パターンの第二方向の位置に関する情報が計測され
る第二マークとが形成される構成となっている。これに
より、この基板では、第一方向に関して第一マークを計
測し、第二方向に関して第二マークを計測することで、
複数の層に亘ってパターンを形成する際にも、精度上必
要な方向毎に高精度に重ね合わせることができるという
効果が得られる。

【００７１】請求項５に係る位置計測装置は、信号検出
部が被計測物からの信号を検出し、信号処理部が検出信
号を互いに異なる条件で並行処理する構成となってい
る。これにより、この位置計測装置では、再計測による
時間のロスが生じないため、ほとんどの場合、適切な条
件下で被計測物の位置情報を計測できるまでの処理時間
を短くできるという効果が得られる。

【００７２】請求項６に係る位置計測装置は、制御部が
異なる条件による処理結果と所定のしき値とを比較した
結果に基づいて、処理結果を選択または条件を再設定す
る構成となっている。これにより、この位置計測装置で
は、しきい値を適宜調整することでレジストの種類やマ
ークの大きさ等、種々の条件変更にも容易に対応するこ
とができ汎用性が向上するという効果が得られる。

【００７３】請求項７に係る位置計測装置は、信号検出
部が撮像素子であり、信号処理部が撮像信号を互いに異
なる条件で並行して画像処理する画像処理装置である構
成となっている。これにより、この位置計測装置では、
被計測物の撮像信号を異なる条件で並行して画像処理す
る際にも、ほとんどの場合、適切な条件下で被計測物の
位置情報を計測できるまでの処理時間を短くできるとい
う効果が得られる。

【００７４】請求項８に係る露光装置は、マスクマーク
と基板マークとの少なくとも一方の位置に関する情報を
計測する装置として、請求項５から請求項７のいずれか
一項に記載された位置計測装置が用いられる構成となっ
ている。これにより、この露光装置では、マーク位置計
測に係る時間が短くなり、スループットの低下を抑制で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、ア
ライメントセンサを備えた露光装置の概略構成図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態を示す図であって、複
数の画像処理装置を備えたアライメントセンサの構成図
である。

【図３】ゲート層に形成されたプレートマークとソ
ース・ドレイン層に形成されたプレートマークとマスク
マークの拡大図である。

【図４】ゲート層、ソース・ドレイン層、ＩＴＯ層
が重ね合わされた部分拡大図である。

【図５】（ａ）はゲート層に形成されたプレートマ
ークとマスクマーク、（ｂ）はソース・ドレイン層に形
成されたプレートマークとマスクマークの像平面図であ
る。

【図６】（ａ）はマークの部分拡大図であり、
（ｂ）はマークの強度信号を示す図であり、（ｃ）は微
分信号を示す図である。

【図７】複数の画像処理装置を備えたアライメント
センサの別の形態を示す構成図である。

【図８】液晶表示デバイスの製造工程の一例を示す
フローチャート図である。

【図９】ＴＦＴ／ＬＣＤパターンの部分拡大図であ
る。

【図１０】プレートマークとマスクマークの像平面
図である。

【図１１】従来技術のアライメントセンサの一例を
示す概略構成図である。

【図１２】プレートマークとマスクマークの像に対
して信号処理ウィンドウが設けられた図である。

【図１３】（ａ）はマークの強度信号を示す図であ
り、（ｂ）は微分信号を示す図である。

【図１４】（ａ）はマークの強度信号を示す図であ
り、（ｂ）は微分信号を示す図である。

【図１５】ゲート線とソース線、ドレイン線とが重
ね合わされた部分拡大図である。

【図１６】プレートマークとマスクマークの像平面
図である。

【符号の説明】

Ｇゲート線（第一パターン）Ｓソース線（第二パターン）Ｄドレイン線（第二パターン）ＩＴＯ画素電極（第三パターン）Ｍマスク（レチクル）ＭＭマスクマーク（被計測物）Ｐプレート（基板、ガラスプレート）ＰＭＹプレートマーク（第一マーク、被計測物、基板
マーク）ＰＭＸプレートマーク（第二マーク、被計測物、基板
マーク）ＰＭＳプレートマーク（被計測物、基板マーク）１露光装置３１アライメントセンサ（位置計測装置）３３、３３ａ、３３ｂＣＣＤカメラ（撮像素子、信号
検出部）３４ａ、３４ｂ画像処理装置（信号処理部）３５ＣＰＵ（制御部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA14 AA56 BB02 BB17 CC20 DD00 DD06 FF01 FF04 GG02 HH13 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL00 MM02 PP12 QQ03 QQ25 QQ36 RR02 UU04 UU05 UU07 5F046 BA04 EA02 EA03 EA09 EB02 EB05 ED01 FA10 FC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の第ｍ層（ｍは正の整数）に形成
された第一パターンと、第ｎ層（ｎは正の整数）に形成
された第二パターンとに対して第三パターンを位置合わ
せする方法であって、前記第三パターンを第一方向について前記第一パターン
と位置合わせするとともに、第二方向について前記第二
パターンと位置合わせすることを特徴とする位置合わせ
方法。
【請求項２】請求項１記載の位置合わせ方法におい
て、前記第ｍ層に第一マークを形成し、前記第ｎ層に第二マ
ークを形成し、前記第一マークを計測して前記第一パターンの前記第一
方向の位置に関する情報を求めるとともに、前記第二マ
ークを計測して前記第二パターンの前記第二方向の位置
に関する情報を求めることを特徴とする位置合わせ方
法。
【請求項３】第ｍ層（ｍは正の整数）に第一パター
ンが形成され、第ｎ層（ｎは正の整数）に第二パターン
が形成された基板に対してマスクのパターンを露光する
露光方法において、前記マスクのパターンを前記第一パターンおよび前記第
二パターンに位置合わせする方法として、請求項１また
は２に記載の位置合わせ方法を用いることを特徴とする
露光方法。
【請求項４】第ｍ層（ｍは正の整数）に第一パター
ンが形成され、第ｎ層（ｎは正の整数）に第二パターン
が形成された基板であって、前記第ｍ層には、前記第一パターンの第一方向の位置に
関する情報が計測される第一マークが形成され、前記第ｎ層には、前記第二パターンの第二方向の位置に
関する情報が計測される第二マークが形成されているこ
とを特徴とする基板。
【請求項５】被計測物からの信号に対して所定の処
理を行い前記被計測物の位置に関する情報を計測する位
置計測装置において、前記信号を検出する信号検出部と、該信号検出部の検出信号を互いに異なる条件で並行処理
する信号処理部とを備えることを特徴とする位置計測装
置。
【請求項６】請求項５記載の位置計測装置におい
て、前記異なる条件による処理結果と所定のしきい値とを比
較した結果に基づいて、前記処理結果を選択するととも
に、前記条件を再設定する制御部を備えることを特徴と
する位置計測装置。
【請求項７】請求項５または６記載の位置計測装置
において、前記信号検出部は、前記被計測物を撮像する撮像素子で
あり、前記信号処理部は、前記撮像素子の撮像信号を互いに異
なる条件で並行して画像処理を行う画像処理装置である
ことを特徴とする位置計測装置。
【請求項８】マスク上のマスクマークと基板上の基
板マークと用いて前記マスクと前記基板とを位置合わせ
し、前記マスクのパターンを前記基板に露光する露光装
置において、前記マスクマークと前記基板マークとの少なくとも一方
の位置に関する情報を計測する装置として、請求項５か
ら請求項７のいずれか一項に記載された位置計測装置が
用いられることを特徴とする露光装置。