JP2002270483A - 露光方法および露光装置 - Google Patents
露光方法および露光装置Info
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Abstract
行う際に、継ぎ合わせ精度を正確に追い込む。 【解決手段】 基板上にパターンA、Bを継ぎ合わせて
所望のパターンを露光する。パターンA、Bとは異なる
第1マークMKと、継ぎ合わされるパターンA、Bとを
基板に露光する予備露光工程と、基板に露光された第1
マークMKとパターンA、Bとの相対位置関係に基づい
て継ぎ合わされるパターンA、Bを露光する際の補正量
を設定する設定工程とを含む。
Description
液晶表示デバイス等の製造工程でマスクのパターンを基
板上に露光する露光方法および露光装置に関し、特に複
数の分割パターンの一部同士を基板上で互いにつなぎ合
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露光方法および露
光装置に関するものである。
となる感光性基板の大型化に対応するために、感光性基
板の露光領域を複数の単位領域(ショット)に分割し、
各単位露光領域に対する露光を複数回に亙って繰り返
し、最終的に所望の大面積を有するパターンを合成する
手法、いわゆる画面合成の手法が用いられている。画面
合成を行う場合、パターン投影用のレチクルの描画誤
差、投影光学系のディストーション、感光性基板を位置
決めするステージの位置決め誤差等に起因して、各単位
露光領域の境界位置において継ぎ合わされるパターンに
切れ目が発生する事がある。そこで、パターンの切れ目
の発生を防止するために、各単位露光領域の境界を微少
量だけ重ね合わせることによって、すなわち、各単位露
光領域を部分的に重複させることによって画面合成を行
う場合もある。
なければならない点は、レチクルの製造誤差や投影光学
系のレンズ収差、感光性基板等の試料を位置決めするス
テージの位置決め精度・走り精度などに起因した画面合
成部分のパターン間のずれを極力小さくして画面継ぎ精
度を確保することである。すなわち、上記のような画面
合成では、隣接する二つのパターンの間の相対位置ずれ
によってパターンの継ぎ目部分に段差が発生し、製造デ
バイスの特性が損なわれることがある。さらに、半導体
デバイスや液晶表示用デバイス製造では、画面合成され
た単層のパターンを複数の層(通常、液晶パネル製造で
は5〜8層)に重ね合わせているため、各層における単
位露光領域の重ね合わせ誤差がパターンの継ぎ目部分で
不連続に変化することになる。この場合、特にアクティ
ブマトリックス液晶デバイスでは、パターン継ぎ目部分
でコントラストが不連続に変化して、デバイスの品質が
低下することになる。
る画面継ぎ精度は、ショットとショットとの重ね合わせ
精度の差が重要であることが知られているため、例えば
第1層に形成されたアライメントマークを計測し、その
計測結果から第2層以降のレイヤーにおけるレチクルお
よび感光性基板のオフセットを求めて補正すればよい。
つまり、第2層(例えば、ソース・ドレイン層)で継ぎ
合わせ露光を行う際には、前レイヤーである第1層(例
えば、ゲート層)に形成されたアライメントマークとい
う基準が存在するため、このアライメントマークをオフ
アクシス等のセンサで計測して、継ぎ合わされるソース
・ドレイン層のパターンをそれぞれ対応するゲート層の
パターンと高精度に重ね合わせるように追い込むこと
で、結果として第2層でのパターンの継ぎ合わせが高精
度に行われる。
合わせ精度は、第1層におけるパターンの継ぎ合わせ精
度に依存しているが、通常の露光処理では、第1層で画
面を継ぎ合わせる際に下地に基準がなく、機械精度やパ
ターンの製造精度に依存して露光が行われるため、継ぎ
合わせ精度を高精度に追い込むことが困難である。これ
に対して従来では、例えば以下の2つの方法により第1
層における継ぎ精度を確保していた。
は、図10に示すように、それぞれが2辺で継ぎ合わさ
れるパターンA〜Dにより所望のパネルパターンが画面
合成される場合、図11に示すように、レチクル内のパ
ターンA近傍に複数の特殊パターン、具体的には複数の
2次元マークを継ぎ合わされる辺に沿って配置し、被露
光物である感光性基板が搭載されるステージ側からこれ
らのマークの位置を測定し、各マークの設計位置と測定
結果との位置ずれ誤差を統計処理することで、そのレチ
クル上のパターンをステージ上で最も理想的な格子状に
露光できるように補正パラメータ(シフト、回転、倍率
等)を求めていた。なお、このステージ側からマークの
位置を計測する方法としては、ステージにスリットマー
クを有する基準マーク部材を設け、基準マーク部材の下
方から露光波長と同一波長の検知光を照射し、ステージ
を走査移動しながらスリットマーク、投影光学系、レチ
クル上のマークを介して入射する検知光を光量検出器で
モニタすることで、ステージ座標系に対するマークの位
置を計測する、いわゆるISS(ImageSlit Sensor)計
測等を用いることができる。
ーンAと同様に継ぎ合わされる辺に沿ってマークを配置
し、これらのマークの位置を計測することで、各パター
ンB〜Dを理想格子状に露光できるように補正パラメー
タを求めていた。また、感光性基板を位置決めするステ
ージの位置決め精度や走り精度については、調整時に誤
差を可能な限り小さく追い込むことで画面継ぎ精度を維
持していた。
して所望パターンの継ぎ合わせ露光を実施し、その継ぎ
合わせ部分を測定器で計測することで、図12に示すよ
うに位置ずれ量Zを求め、この位置ずれ量Zを設計値か
らのずれとして、プロセス露光における露光制御データ
のレチクル部分にオフセットとして入力する方法があっ
た。
たような従来の露光方法および露光装置には、以下のよ
うな問題が存在する。上記(1)の技術では、実際に転
写されるパターンA〜Dを測定していないこと、実際に
露光後のパターンを計測していないこと、ISS計測等
の光学的原理で計測していること等の理由により、補正
パラメータに基づいて露光しても、実際に露光したパタ
ーンには設計値からのずれが生じることがあった。これ
には、幾つかの原因が考えられるが、例えば計測原理に
基づく誤差や再現性の限界、プロセス条件に依存した感
光性基板の変形、実パターンと計測用マークとの製造誤
差などが挙げられる。
うに第1層で画面合成を行う場合、下地に基準がないた
め継ぎ合わせ精度を厳しく追い込むことが困難であるこ
とに加えて、例えば第1層に露光されたパターンの1つ
の位置を計測するセンサを別途設け、計測したパターン
の位置に基づいて他のパターンを露光する方法を採った
としても、通常のパターン形状は層毎に、例えばX方向
またはY方向の一方向にのみ延在することが多いため、
上記パターンの1つの位置をX、Yの両方向で検出する
ことは困難である。そのため、計測できない側の方向
(Y方向またはX方向)に関しては、継ぎ合わせ精度を
充分に追い込むことが難しい。
(2)の技術は、継ぎ合わせ精度の追い込み方法として
は必ずしも充分なものではなかった。
れたもので、基板上にパターンを継ぎ合わせて画面合成
を行う際に、継ぎ合わせ精度を正確に追い込むことがで
きる露光方法および露光装置を提供することを目的とす
る。
めに本発明は、実施の形態を示す図1ないし図12に対
応付けした以下の構成を採用している。本発明の露光方
法は、基板(P)上にパターン(A〜D)を継ぎ合わせ
て所望のパターンを露光する露光方法において、パター
ン(A〜D)とは異なる第1マーク(MK)と、継ぎ合
わされるパターン(A〜D)とを基板(P)に露光する
予備露光工程と、基板(P)に露光された第1マーク
(MK)とパターン(A〜D)との相対位置関係に基づ
いて継ぎ合わされるパターン(A〜D)を露光する際の
補正量を設定する設定工程とを含むことを特徴とするも
のである。
にパターン(A〜D)を継ぎ合わせて所望のパターンを
露光する露光装置において、基板(P)に露光された、
パターン(A〜D)とは異なる第1マーク(MK)と継
ぎ合わされるパターン(A〜D)との相対位置関係に基
づいて、継ぎ合わされるパターン(A〜D)を露光する
際の補正量を記憶する記憶装置(33)と、記憶装置
(33)に記憶された補正量に基づいて、パターンを基
板(P)上で継ぎ合わせる補正装置(23)とを備える
ことを特徴とするものである。
では、例えば第1マーク(MK)をX方向およびY方向
に延在する二次元マークとして、パターン(A〜D)と
ともに基板(P)に露光し、露光したパターン(A〜
D)および第1マーク(MK)を計測することにより、
パターン(A〜D)の継ぎ合わせずれを二次元的に補正
量として求めることができる。そのため、実露光におい
て、この補正量で補正した状態でパターンを継ぎ合わせ
ることで、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができ
る。しかも、本発明では、補正量を求める際に実際に転
写されるパターンを用いているので、実露光時に必要な
補正量を直接求めることができる。
光装置の実施の形態を、図1ないし図9を参照して説明
する。ここでは、ステッパ方式の露光装置により、感光
性基板である液晶表示デバイス製造用のガラスプレート
(以下、単にプレートと称する)に複数のレチクルのパ
ターンを正立等倍で画面合成する場合の例を用いて説明
する。これらの図において、従来例として示した図10
乃至図12と同一の構成要素には同一符号を付し、その
説明を省略する。
概略構成図である。この露光装置9は、レチクル(マス
ク)Rに形成された液晶表示デバイスのパターンを感光
剤(レジスト)が塗布されたプレート(基板)P上に投
影露光するものであって、光源10、照明光学系11、
投影光学系12、レチクルステージ(マスクステージ)
13およびプレートステージ(基板ステージ)14から
概略構成されている。ここで、投影光学系12の光軸に
平行にZ軸が、光軸に垂直な面内において、図1の紙面
に平行にX軸が、光軸に垂直な面内において図1の紙面
に垂直にY軸がそれぞれ設定されているものとする。
するものであり、超高圧水銀ランプ等で構成されてい
る。光源10から射出されたビームBは、照明光学系1
1に入射する。
するシャッタ15と、反射ミラー16、17と、波長選
択フィルター18と、ビームBを均一化するためのオプ
ティカルインテグレータ(フライアイレンズ等)19
と、可変視野絞り20と、コンデンサ光学系21とから
構成されている。シャッタ15は、シャッタ駆動部22
を介して制御装置(補正装置)23により制御されるこ
とでビームBの光路を開閉するように駆動される。そし
て、シャッタ15の開動作に応じて照明光学系11に入
射したビームBは、波長選択フィルター18において露
光に必要な波長(g線やh線、i線)が通過し、オプテ
ィカルインテグレータ19で照度が均一化される。照度
が均一化されたビームBは、ビームスプリッタ24を透
過した後、コンデンサ光学系21で集光され、可変視野
絞り20の開口によって規定されるレチクルR上の照明
領域を重畳的に照明する。可変視野絞り20の開口の位
置および大きさは、不図示のブラインド駆動部を介して
制御装置23により制御される。
持するものであって、レチクルステージ駆動系25によ
ってXY座標系上で二次元に移動可能になっている。ま
た、レチクルステージ13の上方には、光電センサーで
あるレチクルアライメント系26a、26bが配置され
ている。レチクルアライメント系26a、26bは、光
源10が発するビームBと同じ波長のアライメント光を
照射し、その反射光をCCDカメラで受光して画像処理
を行うものである。そして、本露光装置では、Cr等で
直線状に形成されたレチクルR上のアライメントマーク
を検出し、この検出結果に基づいてレチクルステージ駆
動系25を介してレチクルステージ13を駆動すること
により、レチクルRをXY座標系で所定の位置にアライ
メント(位置合わせ)するようになっている。
に存在するパターンの像をプレートP上に結像させる。
そして、プレートP上に塗布された感光剤が感光するこ
とで、プレートP上にパターン像が転写される。この投
影光学系12の結像特性(倍率等)は、制御装置23の
制御により調整される。
持するものであって、ステージ駆動装置27によってX
Y座標系上を二次元に移動可能に構成されている。この
プレートステージ14上には、移動鏡28が設置されて
いる。そして、プレートステージ14の位置(ひいては
プレートPの位置)は、レーザ干渉計29から出射され
たレーザ光が移動鏡28で反射してレーザ干渉計29に
入射し、その反射光と入射光との干渉に基づいて正確に
計測されるようになっている。このレーザ干渉計29に
よる計測結果は、制御装置23に出力される。なお、説
明の便宜上、図1においてはプレートステージ14のX
方向の位置を計測するための移動鏡28、レーザ干渉計
29のみを示しているが、Y方向の位置を計測するため
の移動鏡、レーザ干渉計がもう一組備えられている。
の間には、斜入射型のオートフォーカス系30a、30
bが配置されており、プレートPの表面が常に投影光学
系12の光軸方向の所定位置になるように位置決めされ
る。すなわち、プレートPの被露光面が投影光学系12
の焦点面に一致するように、プレートステージ14をZ
方向に駆動する構成になっている。
光学系12の光軸方向に関してプレートPの被露光面と
略一致する位置に、円盤状の基準マーク部材32が配設
されている。この基準マーク部材32には、矩形状の開
口のスリットマーク(不図示)が設けられている。そし
て、プレートステージ14中の基準マーク部材32の下
方には、ミラー34およびコンデンサレンズ35が配設
され、光ファイバ36によって検出光として伝送された
ビームB(露光光)が、コンデンサレンズ35およびミ
ラー34を介して下方から基準マーク部材32に照明さ
れるようになっている。
トマークの像は、投影光学系12を介してレチクルR上
に逆投影される。そして、レチクルRを透過したビーム
Bは、コンデンサ光学系21、反射ミラー17を介して
ビームスプリッタ24に入射する。ビームスプリッタ2
4に入射したビームBは、ここで反射し、光電センサー
である光量センサー37に入射する。光量センサー37
は、入射したビームBの強度に応じた電気信号を制御装
置23に出力する。なお、光量センサー37は、レチク
ルRと共役な面に配置されている。
力された信号とレーザ干渉計29等から出力された信号
とを用いてレチクル上のマークの位置を検出するととも
に、検出したマークの位置と設計位置とのずれ量を用い
て所定の演算処理(最小二乗法等)を実行することで、
レチクルRの回転補正量、XYシフト補正量、XY倍率
オフセット量等の補正パラメータを算出する。そして、
制御装置23は、算出した補正パラメータに基づいて、
レチクルステージ駆動系25を介してレチクルRを位置
決めするとともに、投影光学系12の結像特性を調整す
る。
2、シャッタ駆動部22、ブラインド駆動部、レチクル
ステージ駆動系25、ステージ駆動装置27を統括的に
制御しており、プレートステージ14の位置を検出しつ
つ、プレートステージ14を介してプレートPを二次元
的に移動させることにより、プレートP上にレチクルR
のパターンを継ぎ合わせて所望のパターンを露光形成す
る。さらに、制御装置23には、シーケンスパラメータ
等の各種露光データ(レシピ)や、補正パラメータ等を
記憶する記憶装置33が付設されている(図1参照)。
処理(予備露光工程)について説明する。この予備露光
工程は、プロセス処理で露光されるゲートパターンをプ
レートPに露光するパターン露光工程と、ゲートパター
ンが露光されたプレートPにマークMKを露光するマー
ク露光工程とに大別される。なお、ここでは、図10に
示したように、プレートPの第1層にパターンA〜Dが
継ぎ合わされてゲート層(ゲートパターン)が画面合成
されるものとする。
うに、X方向に延在する走査線パターン(単位パター
ン)38と、走査線パターン38に沿って所定のピッチ
LX(例えば100μmのピッチ)で配列された複数の
ゲート電極パターン(単位パターン)39とがY方向に
所定のピッチ(LYとする)で配列された同一のゲート
パターンを有しており、パターンA〜Dが継ぎ合わされ
る分割ラインは通常、走査線パターンと交叉するように
設定されている。なお、このゲートパターンは、露光さ
れたプレートPを現像した後に、レジストが当該ゲート
パターンでプレートP上に残る、いわゆるポジパターン
でレチクルRに形成されている。
Tを図2(a)に示す。この図に示すように、レチクル
RTのほぼ中央には、プロセス処理でプレートPに形成
される上記ゲートパターンや他のパターン(ソース・ド
レインパターン等)とは異なる第1マークとしてのマー
クMKが形成されている。図2(b)に示すように、各
マークMKは、Y方向に延在してX方向の位置計測に用
いられるXマークXMと、X方向に延在してY方向の位
置計測に用いられるYマークYMとから構成されてい
る。
電極パターン39の配列ピッチLXの1/n(nは自然
数)に、ここではPX=LK(すなわちn=1)に設定
されている。また、YマークYMの配列ピッチPYは、
走査線パターン38の配列ピッチLYの1/m(mは自
然数)に、ここではPY=LY(すなわちm=1)に設
定されている。なお、これらマークMKは、露光された
プレートPを現像した後に、レジストが当該マークMK
形状でプレートP上から除去される、いわゆるネガパタ
ーンでレチクルRに形成されている。
パターンを有するレチクルRを用いて、プレートP上の
第1層にゲートパターンを露光する。このとき、パター
ンA〜Dをそれぞれ有する4枚のレチクルを交換しなが
ら、図3に示すように、Y方向に延在する分割ラインD
LY、およびX方向に延在する分割ラインDLXでパタ
ーンA〜Dを順次継ぎ合わせて露光することでプレート
P上にパネルパターンを画面合成する。
数のレチクルを用いずに、パネルパターンを構成するゲ
ートパターンやソース・ドレインパターンが一定のピッ
チで繰り返し配置される形状特性を利用し、可変視野絞
り20の駆動を調整することで、1枚のレチクル上の照
明領域をパターン毎に変更する手順としてもよい。この
場合、レチクルの枚数が減少するとともに、レチクル交
換時間を低減することができ、生産効率の向上に寄与で
きる。
ルステージ13上にセットし、プレートステージ14を
順次移動させることで、マークMKをプレートPの中心
および分割ラインDLY、DLXに沿って各回4つずつ
複数回(図3では9回)露光する。なお、このレチクル
RTを用いてのマークMKの露光に際しては、プレート
Pに対するアライメントを行わず、ゲートパターンの露
光後に連続して実施することが好ましい。これにより、
プレートアライメントに伴う誤差が発生して、継ぎ合わ
せ精度以外の誤差要因がテスト露光結果に含まれてしま
うことを防止できる。
は、各回の露光において分割ラインDLY(及び/又は
DLX)を跨いだ各パターンの双方に露光される。すな
わち、マークMKは、プレートP上で隣接して継ぎ合わ
されるパターンの双方に1度のショットで同時に露光さ
れる。また、各マークMKは、図4(a)に示すよう
に、パターン露光工程で形成されたゲートパターンに対
して、図4(b)に示すように、XマークXMがゲート
パターンの中、ゲート電極パターン39のX方向の中心
に位置するように、且つYマークYMがゲートパターン
の中、走査線パターン38のY方向の中心に位置するよ
うに重ね合わせられる。
は、レチクル中央付近、すなわち投影光学系12の光軸
近傍に配置されているので、投影光学系12を介して投
影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル
成分の誤差を最も小さくすることができる構成になって
いる。
にゲートパターンおよびマークMKの双方が露光される
と、プレートPに現像処理を施す。ここで、ゲートパタ
ーンはポジパターンであるため、レチクルR上のゲート
パターン以外の領域を透過したビームBにより、プレー
トP上のレジストは、図4(a)に示すように、ゲート
パターンに対応する領域外40が露光され、ゲートパタ
ーンに対応した領域(パターン38、39部分)が未露
光領域となる。そして、マークMKはネガパターンであ
るため、図4(b)に示すように、未露光領域であるパ
ターン38、39上に露光形成されることになる。従っ
て、予備露光工程後にプレートPに対して現像処理を実
施しても、ゲートパターン内にマークMKが形成される
ことになる(ただし、図4(b)中、ゲートパターンか
ら突出したXマークXMの両端は現像処理により除去さ
れる)。なお、潜像計測が可能であれば、プレートPを
現像することなく、予備露光工程後に直ちに後述する計
測工程に移行可能である。
転写されたゲートパターンとマークMKとの相対位置関
係を、例えば重ね合わせ測定器で測定する。具体的に
は、図5に示すように、例えば分割ラインDLYを挟ん
でX方向で隣り合うゲートパターンとマークMKとの相
対位置関係をパターンA、B側の双方でそれぞれ測定す
る。
を1つのウィンドウ内に取り込んでエッジ検出する場
合、ゲート電極パターン39の配列ピッチLX(図12
参照)が画素ピッチで300μm、RGB分割で100
μm程度であるため、測定器における対物レンズの検出
倍率を大幅に下げる必要に迫られる。しかしながら、検
出倍率を下げることは検出分解能を下げることになり、
結果として測定精度を下げることになる。従って、本実
施の形態では、パターンA、B毎にゲートパターンとマ
ークMKとの相対位置関係を測定することで、せいぜい
数十μm程度のエリア計測で充分になり、対物レンズの
検出倍率を高めた状態で1つのウィンドウ内でエッジ検
出を実行することができる。
えば、図5中、左側のショット(パターンA)における
ゲートパターンとマークMKとの重ねずれ量は、X方向
についてはゲート電極パターン39とXマークXMとの
重ねずれ量OVLXとなり、Y方向については走査線パ
ターン38とYマークYMとの重ねずれ量OVLYとな
る。同様に、右側のショット(パターンB)におけるゲ
ートパターンとマークMKとの重ねずれ量は、X方向に
ついてはゲート電極パターン39とXマークXMとの重
ねずれ量OVRXとなり、Y方向については走査線パタ
ーン38とYマークYMとの重ねずれ量OVRYとな
る。
T上に形成され、マーク位置およびマーク間の距離を予
め計測できるので、プレートP上の位置もゲートパター
ンに比較して信頼性が高い。そのため、上記の重ねずれ
量は、マークMKの位置が基準となり、このマークMK
に対するゲートパターンの重ねずれ及び継ぎずれ(継ぎ
誤差)と見なすことができる。
継ぎ精度は、測定された上記重ねずれ量を用いた以下の
式で表される。 X方向: |OVLX−OVRX| Y方向: |OVLY−OVRY| …(1) このように、従来では困難であったX方向およびY方向
の双方の継ぎ精度を別途容易に求めることができる。
度ではなく、例えばY方向に隣接するパターンA、C間
の継ぎ精度を求めるには、図示していないものの、分割
ラインDLXを挟んでY方向で隣り合うゲートパターン
とマークMKとの相対位置関係を上記と同様の手順でパ
ターンA、Cの双方でそれぞれ測定する。そして、上側
のショット(パターンA)におけるゲートパターンとマ
ークMKとのX方向の重ねずれ量(OVUXとする)お
よびY方向の重ねずれ量(OVUYとする)を求めると
ともに、下側のショット(パターンC)におけるゲート
パターンとマークMKとのX方向の重ねずれ量(OVD
Xとする)およびY方向の重ねずれ量(OVDYとする)
を求め、式(1)に準じた以下の式を用いることで、パ
ターンA、C間の継ぎ精度を求めることができる。 X方向: |OVUX−OVDX| Y方向: |OVUY−OVDY|
ても、ゲートパターンとマークMKとの重ねずれ量をそ
れぞれ計測する。そして、例えばパターンAを露光する
際の補正量、すなわちパターンAを有するレチクルRを
用いて露光する際の補正パラメータ(シフトX、Y、回
転、倍率等)は、図6に示すように、複数のマークMK
の中、パターンAが継ぎ合わされる辺に沿って形成され
た複数のマークとゲートパターンとの重ねずれ量と設計
値とを最小二乗法等を用いた統計演算処理することによ
り求められる。同様に、パターンB〜Dを露光する際の
補正パラメータを、各パターンが継ぎ合わされる辺に沿
って形成されたマークとゲートパターンとの重ねずれ量
を用いて求める。
パターン誤差と投影光学系12のディストーションとを
含めて、実際にプレートP上に露光したゲートパターン
を用いて算出されるため、これらの誤差を含めた補正が
可能になる。このように、計測工程で求められた各パタ
ーンA〜D毎の補正パラメータは、記憶装置33に記憶
される。
と、露光工程(実露光工程)に移行する。予備露光工程
で使用された、例えばパターンAを有するレチクルRが
不図示の搬送系によりレチクルステージ13上に搬送さ
れると、制御装置23は、まずレチクルR上の照明領域
外に形成されたレチクルマーク(不図示)をレチクルア
ライメント系26a、26bにより計測させ、レチクル
ステージ駆動系25を介してレチクルR自体のアライメ
ントを行う。
系30a、30bを用いて、基準マーク部材32および
プレートPを投影光学系12の光軸方向について、レチ
クルRと共役な位置に位置合わせする。
て、記憶装置33から予め求めたレチクルRの回転補正
量、XYシフト補正量、XY倍率オフセット量を読み出
し、これらの補正パラメータに基づいてレチクルステー
ジ13を介してレチクルRを位置決めするとともに、投
影光学系12の結像特性を調整する。これにより、図6
に示すように、理想格子Kに対してずれが生じていたレ
チクルRのパターンAは補正される。
たら、パターンAが露光されるべきプレートP上の領域
がショット領域に位置決めされるように、ステージ駆動
装置27を介してプレートステージ14を駆動し、ビー
ムBでレチクルRを照明してプレートP上の第1層に、
ゲートパターンの一部であるパターンAを露光する。こ
の後、パターンAと同様の手順でパターンB〜Dをそれ
ぞれ有する各レチクルに対して、記憶装置33から読み
出した補正パラメータを用いてアライメントするととも
に、プレートPを位置決めした後に各パターンB〜Dを
露光することにより、プレートP上にはパターンA〜D
が継ぎ合わされたパネルパターンが画面合成される。
れぞれは、あたかもプレートP上の第ゼロ層に形成され
たマークMKと高精度に重ね合わされることと同等とな
り、各パターンA〜Dのそれぞれと第ゼロ層との重ね合
わせが高精度に行われることにより、結果としてパター
ンA〜Dの継ぎ合わせ精度が向上することになる。
されるパターン(ソース・ドレインパターン等)は、当
該パターンを有するレチクルに交換するとともに、第1
層のゲートパターン露光時に形成されたプレートアライ
メントマークを用いて、このレチクルのアライメントお
よび投影光学系12の結像特性調整を実施することで、
ゲートパターンに高精度に重ね合わされる。なお、第2
層以降を第1層に高精度に重ね合わせるためには、プレ
ートアライメントマークを用いる方法の他に、上記のテ
スト露光を第2層以降に露光されるパターンに対しても
実施し、予め当該パターンを継ぎ合わせて露光する際の
補正パラメータを求めておく方法も採用することもでき
る。
び露光装置では、予備露光工程においてプロセスで転写
されるゲートパターンとマークMKとをプレートP上に
露光し、これらの重ねずれ量に基づいて、ゲートパター
ンを露光する際の補正パラメータを予め求めているの
で、プレートP上に第ゼロ層が存在してこの第ゼロ層に
ゲートパターンを重ね合わせて露光する場合と同等の精
度で露光することができ、結果として、プレートP上の
第1層に複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合
わせ精度を充分に追い込むことが可能になる。
次元マークとし、継ぎ合わされるパターン毎にマークM
Kを露光することで、継ぎ合わせ誤差をX方向およびY
方向の双方で検出することができる。そのため、予備露
光工程ではパターン毎の補正パラメータのみならず、継
ぎ合わされるパターン間の相対的な継ぎ合わせ精度も求
めることができる。これにより、本実施の形態では、補
正パラメータを用いることで各パターンA〜D毎にアラ
イメント精度を追求し結果的に継ぎ合わせ精度を向上さ
せるものとしたが、例えばパターンAを基準としてパタ
ーンAに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用いてパター
ンB〜Dの補正パラメータを補正して継ぎ合わせること
も可能になる。
ンをポジパターンとし、マークMKをネガパターンとす
るとともに、マークMKの配列ピッチを走査線パターン
38、ゲート電極パターン39の配列ピッチに対応させ
てこれらを重ね合わせて露光しているので、重ねずれ量
を計測する際の範囲を数十μm程度に狭くすることがで
きる。そのため、測定器における検出倍率を高くした状
態でエッジ検出を実行でき、対物レンズ倍率に起因する
測定精度の悪化に影響されることなく、より高精度な検
出が可能になるとともに、新たな測定器を別途調達する
ことなく、従来より使用されている重ね合わせ測定器等
を使用することができ、高精度及び低コスト化に寄与す
ることができる。加えて、本実施の形態では、レチクル
RT上のマークMKがレチクル中央付近に配置されてい
るので、投影される際の倍率やローテーションに起因す
るレチクル成分の誤差を最も小さくすることができ、よ
り高精度の継ぎ合わせを実現することができる。
クとしてのマークMKをゲートパターンが形成されたレ
チクルRとは異なるレチクルRTに形成する構成とした
が、これに限定されるものではなく、例えばゲートパタ
ーンを有するレチクルRに直接第1マークを形成しても
よい。この場合、第1マークをパターンAと離間した隅
部に配置する構成となるが、レチクルステージ13が移
動可能であれば、第1マークを投影光学系12の光軸近
傍に位置決めした状態でテスト露光を実施することで、
投影される際の倍率やローテーションに起因するレチク
ル成分の誤差が最も小さくなるため好ましい。
ンがポジパターンで、第1マークであるマークMKがネ
ガパターンである構成としたが、逆にゲートパターンが
ネガパターンで第1マークがポジパターンであってもよ
い。また、第1マークの形状も上述したものに限定され
ず、X方向およびY方向が共にエッジ検出できれば、図
7に示すように、L字形状を呈するマークMKであって
もよい。
程で一回の露光でマークMKを4つずつプレートP上に
露光形成する構成としたが、例えば可変視野絞り20の
駆動を制御することで、図8に示すように、継ぎ合わさ
れるパターンに跨って、マークMKを2つずつ個別に露
光形成してもよい。また、上記実施の形態では、継ぎ合
わされるパターンA〜Dが同一のゲートパターンを有す
るものとして説明したが、これに限られず、互いに異な
るパターン同士を継ぎ合わせる場合にも適用可能であ
る。
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。
トPとを静止した状態でレチクルR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・リピート方式の露光装置(ステッパー)の他に、
レチクルRとプレートPとを同期移動してレチクルR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;USP
5,473,410)にも適用することができる。
液晶表示デバイスパターンを露光する液晶表示デバイス
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。
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を用いずに直接ガラス基板上にパターン
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。
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12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(レチクルR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
12を用いることなく、レチクルRとプレートPとを密
接させてレチクルR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。さらに、上記実施の形
態では、投影光学系12をシングルレンズとして図示し
たが、投影領域が互いに重複するように投影レンズを複
数配置した、いわゆるマルチレンズ方式の投影光学系で
あってもよい。
13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
13、14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。
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13、14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13、14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13、14の移動面側(ベース)に設ければよい。
る反力は、投影光学系12に伝わらないように、特開平
8−166475号公報(USP5,528,118)に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)
に逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露
光装置においても適用可能である。レチクルステージ1
3の移動により発生する反力は、投影光学系12に伝わ
らないように、特開平8−330224号公報(US S/N
08/416,558)に記載されているように、フレーム部材
を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。本発明
はこのような構造を備えた露光装置においても適用可能
である。
置である露光装置9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。
バイスは、図9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
に基づいたレチクルR(マスク)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
の形態の露光装置9によりレチクルR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20
4、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。
光方法は、継ぎ合わされるパターンと第1マークとを基
板に露光した後に、第1マークとパターンとの相対位置
関係に基づいて、継ぎ合わされるパターンを露光する際
の補正量を設定する手順となっている。これにより、こ
の露光方法では、基板上にに複数のパターンを継ぎ合わ
せる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことがで
きるという効果を奏する。
るパターン毎に第1マークを露光する手順となってい
る。これにより、この露光方法では、パターン毎の補正
パラメータのみならず、継ぎ合わされるパターン間の相
対的な継ぎ合わせ精度も求めることができるため、基準
となるパターンに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用い
て他のパターンの補正パラメータを補正して継ぎ合わせ
ることも可能になるという効果を奏する。
単位パターンの配列ピッチに対応して配列される構成と
なっている。これにより、この露光方法では、第1マー
クと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を
数十μm程度に狭くすることができ、測定器における検
出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、
対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響される
ことなくより高精度な検出が可能になるという効果が得
られる。
パターンとを重ね合わせて露光する手順となっている。
これにより、この露光方法では、第1マークと単位パタ
ーンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μm程度
に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高く
した状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍
率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより
高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
ガパターンとポジパターンとのいずれか一方であり、第
1マークがネガパターンとポジパターンとのいずれか他
方である構成となっている。これにより、この露光方法
では、第1マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測
する際の範囲を数十μm程度に狭くすることができ、測
定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実
行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪
化に影響されることなくより高精度な検出が可能になる
という効果が得られる。
板の第1層に形成される手順となっている。これによ
り、この露光方法では、基板に基準となるパターンが形
成されていない場合でも、複数のパターンを継ぎ合わせ
る際の継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができると
いう効果を奏する。
マスクの中央に形成される構成となっている。これによ
り、この露光方法では、第1マークが投影される際の倍
率やローテーションに起因するマスク成分の誤差を最も
小さくすることができ、より高精度の継ぎ合わせを実現
できるという効果を奏する。
るパターンが同一のパターンである構成となっている。
これにより、この露光方法では、基板上に同一のパター
ンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い
込むことができるという効果を奏する。
パターンとの相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされる
パターンを露光する際の補正量を記憶し、記憶した補正
量に基づいてパターンを基板上で継ぎ合わせる構成とな
っている。これにより、この露光装置では、基板上にに
複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度
を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
光装置の概略構成図である。
ークを有するレチクルの平面図であり、(b)はマーク
の詳細図である。
された平面図である。
(b)はゲートパターンとマークとが重ね合わされた部
分拡大図である。
ーンとマークの部分拡大図である。
す図である。
とが重ね合わされた部分拡大図である。
る。
一例を示すフローチャート図である。
す図である。
次元マークを示す平面図である。
ていることを示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 基板上にパターンを継ぎ合わせて所望
のパターンを露光する露光方法において、 前記パターンとは異なる第1マークと、前記継ぎ合わさ
れるパターンとを前記基板に露光する予備露光工程と、 前記基板に露光された前記第1マークと前記パターンと
の相対位置関係に基づいて前記継ぎ合わされるパターン
を露光する際の補正量を設定する設定工程とを含むこと
を特徴とする露光方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の露光方法において、 前記第1マークを前記継ぎ合わされるパターン毎に露光
することを特徴とする露光方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の露光方法において、 前記パターンは、所定ピッチで配列された単位パターン
を有し、 前記第1マークは、前記所定ピッチに対応して配列され
ることを特徴とする露光方法。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載
の露光方法において、 前記第1マークと前記パターンとを重ね合わせて露光す
ることを特徴とする露光方法。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載
の露光方法において、 前記パターンはネガパターンとポジパターンとのいずれ
か一方であり、 前記第1マークは、前記ネガパターンと前記ポジパター
ンとのいずれか他方であることを特徴とする露光方法。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項に記載
の露光方法において、 前記基板には複数層のパターンが形成され、 前記パターンは第1層に形成されるパターンであること
を特徴とする露光方法。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載
の露光方法において、前記第1マークは、マスクの中央
に形成されていることを特徴とする露光方法。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項に記載
の露光方法において、 前記継ぎ合わされるパターンは、同一のパターンである
ことを特徴とする露光方法。 - 【請求項9】 基板上にパターンを継ぎ合わせて所望
のパターンを露光する露光装置において、 前記基板に露光された、前記パターンとは異なる第1マ
ークと前記継ぎ合わされるパターンとの相対位置関係に
基づいて前記継ぎ合わされるパターンを露光する際の補
正量を記憶する記憶装置と、 該記憶装置に記憶された補正量に基づいて、前記パター
ンを前記基板上で継ぎ合わせる補正装置とを備えること
を特徴とする露光装置。
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