JP2004119570A

JP2004119570A - Exposure setting method, exposure method and aligner using the same

Info

Publication number: JP2004119570A
Application number: JP2002278894A
Authority: JP
Inventors: Takushi Mihoya; 三保谷　拓史
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure method and an aligner in which dispersion in dimensions of a resist pattern is suppressed. <P>SOLUTION: A resist is applied and formed on a substrate (step T1). The substrate is led into the aligner (step T2). After predetermined processing (steps T3-T5) when exposure processing is started, the substrate is moved to a predetermined exposure position (step T6). In auto-focus processing (step T10), thickness of a partial resist positioned in an exposure shot region is measured by a thickness measuring unit. Based upon a database, optimal exposure is calculated from the measured resist thickness and the dimensions of the inputted resist pattern (steps T7-T9). Based upon the data of the calculated exposure, exposure processing (step T10) is carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光量設定方法、露光方法およびこれを用いた露光装置に関し、特に、比較的大面積の基板に塗布されたフォトレジストへの露光量設定方法および露光方法と、そのような露光量設定方法および露光方法を行なう露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハに回路パターンの焼き付けを行う際には、ウェハ上にレジスト（感光剤）が塗布される。レジストは、レジスト塗布装置によってウェハ上に塗布されることになる。
【０００３】
レジスト塗布装置によってレジストをウェハ上に塗布させた場合には、レジスト塗布装置の構造とウェハの形状等に起因して、ウェハの周辺部やオリエンテーションフラット（オリフラ）の部分の近傍におけるレジストの膜厚が、ウェハ中心部におけるレジストの膜厚と異なってしまう傾向にある。
【０００４】
また、液晶ディスプレイとなるガラス基板上に画素パターンの焼き付けを行う場合ではガラス基板が比較的大面積であるために、ガラス基板上に均一にレジストを塗布形成することはウェハの場合よりも困難になる。特に、ガラス基板の場合には、ウェハの場合よりも複雑なレジストの膜厚分布となる場合が多い。
【０００５】
このように、ウェハ面内やガラス基板面内ではレジストの膜厚を均一にすることは難しく、塗布ムラをなくすことは極めて困難である。
【０００６】
なお、この明細書では、特に断りが無ければウェハおよびガラス基板を総称して「基板」と呼ぶ。また、回路パターンおよび画素パターンを総称して「パターン」と呼び、そのパターンが焼き付けられたレジストをレジストパターンと呼ぶことにする。
【０００７】
近年、レジスト塗布装置の技術的進歩により基板面内におけるレジストの膜厚分布をより均一にする検討がなされている。ところが、特にガラス基板の場合には、ガラス基板の大面積化（大型化）が進み、実際問題として１ｍ四方のガラス基板上で完全に均一なレジスト膜厚を得ることは技術的に不可能に近い。
【０００８】
一方、半導体装置の微細化やレジストの高感度化に伴って、パターンを形成する工程では、基板面内の複数の領域にパターンを繰り返し焼き付けるステップアンドリピートタイプの露光装置、いわゆるステッパが主に用いられている。
【０００９】
しかしながら、ステッパによるパターンの焼付けにおいても、基板面内におけるレジストの塗布ムラに起因してパターンの線幅がばらつくことが問題になってきている。
【００１０】
また、液晶ディスプレイのパネルの場合には半導体装置ほどの微細化が要求されていなかったために、設計マージンを充分に取ることによりパターンの線幅のばらつきによる歩留まりの低下を抑えてきた。
【００１１】
ところが、最近では低温ポリシリコン（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）や連続粒界シリコン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｇｒａｉｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）に代表されるように、液晶ディスプレイにおいてもパターンの微細化が要求されている。そのため、パターンの線幅のばらつきを低減することが今後いっそう厳しく要求されることになる。
【００１２】
液晶ディスプレイでは、同時にガラス基板の大面積化が今後ますます進展していくと見られ、レジスト膜厚分布を制御することがますます困難となる。これらは完全にトレードオフの関係にあり、もはやレジストの膜厚のばらつきが発生しても、パターンの線幅のばらつきを何らかの方法で抑えるより他に方法がない。
【００１３】
これを解決するために、焼き付けのための露光量を基板面内の各露光ショット領域におけるレジストの膜厚の違いに応じて変えてやればよい。既に露光ショット毎に露光量を任意に設定する技術も開発されており、ニコン社製　ＦＸシリーズのステッパに搭載されているオペレーティングシステム（ＮＳＲ−Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｍｅｎｕ）では、その機能でもって露光量が設定されている。
【００１４】
さらに、レジストの膜厚分布があらかじめわかっており、しかも、その分布の再現性が安定していて、かつ膜厚が変化すればその分布に応じて各露光ショット領域におけるレジスト膜厚が同期的に変化する場合には、何処かのショットを基準としてショット毎の露光量をそれとの露光量比で設定しておくことによって、基準ショットの露光量設定値を変えてやるだけで全てのショットの露光量を追従して設定することができる。
【００１５】
この原理を用いた露光量設定方法が、特開平１１−４５８４１号公報に開示されている。この方法によれば、基準膜厚が変化した際に他の全てのショットにおける露光量設定値をショット毎に設定し直す必要がなくなって、作業効率を大幅に向上することができる。
【００１６】
また、特開２００１−１４４００９号公報には、コピー機のように大型マスクとガラス基板を同時に動かしてスキャン方式で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が提案されている。この方式の露光装置では、液晶ディスプレイに用いられる超大型ガラス基板に対し、露光処理が高いスループットをもって行なわれる。
【００１７】
そして、露光を行う際には、あらかじめわかっているレジストの膜厚分布に応じて露光光が照射される露光ショット領域における露光エネルギー分布が制御される。すなわち、レジストの膜厚が厚い部分ではより多くの露光エネルギーを与え、レジストの膜厚が薄い部分ではより少ない露光エネルギーを与えながらスキャン露光される。
【００１８】
これにより、基板上に形成されるパターンの線幅のばらつき（パターン形状のばらつき）が抑制されて、デバイスの歩留まり向上が図られることになる。
【００１９】
また、この公報では、累進焦点露光法を用いることにより見かけ上の焦点深度を増大させて、パターン形状を良好にする手法も記載されている。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１１−４５８４１号公報（第１〜第５頁、図１〜図５）
【００２１】
【特許文献２】
特開２００１−１４４００９号公報（第１〜第１９頁、図１〜図８）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の露光方法では次のような問題点があった。上記各文献に記載された露光方法では、レジストの膜厚として、露光装置とは別に設置されている膜厚測定機によってあらかじめ測定されたレジストの膜厚が露光装置に入力されて露光処理が行なわれる。
【００２３】
このとき、レジスト塗布装置の性能管理のために用いられるダミーのガラス基板上に塗布形成されたレジストについて膜厚測定された結果が入力されることが多い。
【００２４】
ところが、実際のガラス基板におけるレジストの膜厚分布は、そのガラス基板に形成されているパターンの形状に応じて変化する場合があり、下地にパターンが何ら形成されていないダミーのガラス基板上に塗布形成されるレジストの膜厚分布と必ずしも一致するとは限らない。
【００２５】
特に、近年の液晶ディスプレイの生産に用いられる超大型のガラス基板の場合には、ガラス基板毎（基板間）のレジストの膜厚の平均値がばらついたり、レジストの膜厚分布の再現性が悪くなる場合も想定される。
【００２６】
また、一方で、これまで問題とならなかったような基板毎のレジスト膜厚ばらつきやレジストの膜厚分布の変化等が、微細化が進むにつれて液晶ディスプレイ等の歩留まりに影響を与えることが想定される。
【００２７】
本発明は上記想定される問題点を解決するためになされたものであり、１つの目的は、レジストパターンの寸法のばらつきが抑制される露光量設定方法を提供することであり、他の目的は、そのような露光量設定方法を用いた露光方法を提供することであり、さらに他の目的はそのような露光方法を行なう露光装置を提供することであり、さらに他の目的は、そのような露光方法を用いたデバイス製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、そのようなデバイス製造方法によって製造された液晶ディスプレイを提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの局面における露光量設定方法は以下の工程を備えている。レジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために必要な露光量との相関データを求める。基板上に塗布形成されたレジストに対して、露光光が照射される露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚を測定する。レジストの膜厚を測定する膜厚測定工程において測定されたレジストの膜厚から相関データに基づいて、レジストに所望の寸法のパターンを形成するための露光量を算出して設定する。
【００２９】
露光量設定方法によれば、まず、露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、その測定されたレジストの膜厚から、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために必要な露光量との相関データに基づいて最適の露光量が決定される。そして、その露光量の露光光がレジストに照射される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれることになる。その結果、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００３０】
本発明の他の局面における露光方法は、膜厚測定工程、強度算出工程、露光光をレジストに照射する工程およびレジストパターンを形成する工程とを備えている。膜厚測定工程では、基板上に塗布形成されたレジストに対して、露光光が照射される露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。強度算出工程では、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて、膜厚測定工程において膜厚が測定されたレジストに所望のパターンを形成するための露光光の強度が算出される。レジストに照射する工程では、強度算出工程において算出された露光光の強度に基づいて露光光が照射される。レジストパターンを形成する工程では、露光光が照射されたレジストが現像される。
【００３１】
この露光方法によれば、まず、膜厚測定工程において露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、強度算出工程において、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて最適の露光量が決定される。そして、その露光量の露光光がレジストに照射されて現像される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれることになる。その結果、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００３２】
本発明の他の局面における露光装置は、基板上に塗布形成されたレジストに露光光を照射するための露光装置であって、膜厚測定部と制御部と露光光照射部とを備えている。膜厚測定部では、露光光が照射される露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。制御部は、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて、膜厚測定部によって測定されたレジストの膜厚からそのレジストに所望のパターンを形成するための露光光の強度を算出する機能を有する。露光光照射部は、算出された露光光強度に基づいて、露光ショット領域に位置する部分のレジストに露光光を照射する光学系を有する。
【００３３】
この構造によれば、まず、露光光が照射される前に膜厚測定部によって露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、制御部によって、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて最適の露光量が決定される。そして、露光光照射部によってその露光量の露光光がレジストに照射される。これにより、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００３４】
その膜厚測定部は、露光光照射部の光学系を利用してレジストの膜厚を測定する機能を有することが好ましい。
【００３５】
露光光照射部の光学系を利用することで、膜厚を測定するための新たな光学系を設ける必要がなくなる。
【００３６】
また、露光光照射部は、露光光を照射する前に光学系のフォーカスを合わせるための機能を有し、膜厚測定部は、そのフォーカスを合わせる際に並行して膜厚を測定する機能を有することが好ましい。
【００３７】
これにより、露光処理を効率的に行なうことができる。
本発明のさらに他の局面におけるデバイスの製造方法は、以下の工程を備えている。基板上にレジストを塗布形成する。塗布形成されたレジストに対し、基板を繰り返しステップさせてそのステップごとに所定の強度を有する露光光を照射することによりマスクパターンを順次転写する。露光光が照射されたレジストを現像することにより、レジストパターンを形成する。マスクパターンを順次転写する転写工程は、ステップごとに露光光が照射される領域に位置する部分のレジストの膜厚を測定する工程と、所定の強度として、測定されたレジストの膜厚に基づき、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係から露光光が照射される領域に位置する部分のレジストに所望のパターンを形成するための露光光の強度を求める工程と、求められた露光光の強度に基づいて露光光を照射する工程とを備えている。
【００３８】
このデバイスの製造方法によれば、基板に塗布されたレジストに対して、転写工程においてステップごとに露光光が照射される領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて露光量が決定される。そして、その求められた露光量をもって露光光がレジストに照射されて現像される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれることになって、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。その結果、配線等の寸法のばらつきが低減されてデバイスの信頼性が向上する。
【００３９】
本発明のさらに他の局面における液晶ディスプレイは、請求項１に記載された露光量設定方法、請求項２に記載された露光方法、請求項３〜５のいずれかに記載された露光装置、または、請求項６に記載されたデバイスの製造方法を適用して製造された液晶ディスプレイである。
【００４０】
この液晶ディスプレイによれば、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができ、その結果、配線等の寸法のばらつきが低減されて液晶ディスプレイの信頼性が向上する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本発明の実施の形態１として露光量設定方法について説明する。本露光量設定方法では、まず、実際に液晶ディスプレイとなるガラス基板上に塗布形成されたレジストのうち、露光光が照射される露光ショット領域に位置する部分の膜厚が測定される。
【００４２】
このレジスト膜厚の測定は、後述するように、露光装置内に設けられた膜厚測定機を用いて露光処理直前に測定される。
【００４３】
次に、測定されたレジスト膜厚のデータから、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望のパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて、その露光ショット領域に位置するレジストに所望のパターンを形成するために最適な露光光の強度が算出される。
【００４４】
なお、レジストの膜厚と露光光の強度との関係は、あらかじめデータとして露光装置の制御部に記憶されている。
【００４５】
この露光量設定方法によって算出設定された露光光が、該当する露光ショット領域に位置するレジストに照射される。そして、このような露光処理が露光ショット領域毎に行なわれた後に現像処理が行なわれて、所望のレジストパターンが形成されることになる。
【００４６】
次に、本露光量設定方法について具体的により詳しく説明する。まず、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望のパターンを形成するために要求される露光光の強度との相関関係、すなわち、露光光の強度を設定するためのデータベースを作成する。
【００４７】
図１に示すように、まず、たとえば液晶ディスプレイの製造工程において使用されるマスクが完成（ステップＳ１）し、全工程分のレシピが作成（ステップＳ２）された後に、試作品が投入される（ステップＳ３）。その試作品において、基板毎にレジスト膜厚の面内平均値を変えてレジストが塗布される（ステップＳ４）。
【００４８】
このとき、図２〜図４に示すように、たとえばレジスト膜厚のターゲットをそれぞれ１．５８μｍ、１．６０μｍおよび１．６２μｍとするレジストがそれぞれ塗布される。
【００４９】
その塗布されたレジストに対して、露光ショット領域のそれぞれの部分に位置するレジストの膜厚が測定される（ステップＳ４、各矩形領域内の数値）。なお、レジストの膜厚は、後述するように、露光装置内に設けられた膜厚測定部によって測定される。
【００５０】
次に、レジストが塗布された基板に対して、基板面内にて露光光の強度を変化させて露光処理が行なわれる（ステップＳ５）。このとき、図５〜図７に示すように、各露光ショット領域に対して異なる強度の露光光が照射される（各矩形領域内の数値）。
【００５１】
次に、露光処理が施されたレジストに対して現像処理が施される（ステップＳ６）。次に、現像処理が施されて形成されたレジストパターンの線幅（寸法）が測定される（ステップＳ７）。このようして、図８〜図１０に示すように、各露光ショット領域に位置するレジストパターンの寸法のデータが得られることになる（各矩形領域内の数値）。
【００５２】
次に、以上のようにして得られた、レジスト膜厚、露光光の強度およびレジストパターンの幅のデータが整理および集計されて、データベースベースが作成される（ステップＳ８）。
【００５３】
そのデータベースの一例を図１１に示す。図１１に示すように、露光光の強度（露光量）、レジスト膜厚およびレジストパターンの幅（寸法）がマトリクス状に示されている。このようにして得られた一工程分のデータベースが露光装置に入力される（ステップＳ９）。なお、データベースは、露光装置の制御用コンピュータに対して所定のフォーマットにより入力される。
【００５４】
残りの工程についても同様の手順によって、データベースが作成（ステップＳ１０、Ｓ１１）されて全工程分のデータベースが作成（ステップＳ１２）され、露光装置に入力されることになる。このようにして、露光光の強度を設定するためのデータベースが得られる。
【００５５】
なお、得られたマトリクス状のデータベースにおいて、レジストパターンの幅の値が抜けている箇所は、線形補間法等のデータ処理によってデータを補うことができる。また、基板の枚数を増やしたり、レジストの膜厚や露光量の振り幅を増やすことで数値データの数が増加して、データベースの信頼性を向上させることができる。
【００５６】
このようにして得られたデータベースを用いて製品に対して露光処理を施す際には、露光装置のディスプレイに、たとえば図１２に示すようなレシピを設定するための設定画面が表示される。
【００５７】
その設定画面において、一連の露光工程のうちの該当する露光工程のレシピ名を入力することによって、使用されるマスク名と露光光が照射されるショットマップデータが自動的に表示される。
【００５８】
そして、この露光装置では、現像後における所望のレジストパターンの線幅（寸法）が入力される。レジストパターンの線幅を入力しておくことによって、露光ショット領域に位置する部分について測定されたレジストの膜厚から、あらかじめ入力されたデータベースに基づいて所望の線幅（寸法）を有するレジストパターンを得るための最適の露光光の強度（露光量）が算出される。このようにして算出された強度の露光光が露光ショット領域に位置する部分のレジストに照射されて、露光処理が行なわれることになる。
【００５９】
特に、この露光量設定方法では、データベースを作成するために基板として試作品の基板が使用される。試作品の基板では、製品の基板と同様の下地パターンが形成されていることで、ダミーの基板を用いた場合と比べてデータベースの信頼性を向上させることができる。
【００６０】
実施の形態２
次に、前述した露光量設定方法を実行するための露光装置とその露光方法について説明する。本露光装置は、ステップアンドリピート方式の露光装置（ステッパ露光装置）である。
【００６１】
図１３に示すように、紫外線光源１７から発せられた露光光をプレートステージ１６上に載置された基板に照射するためのミラー１９およびレンズ２５を含む露光光学系（点線光路）が設けられている。その光学系には、マスクやブラインド等の所定のユニット１８が配設されている。
【００６２】
そして、本露光装置では、レジスト膜厚を光学的に測定するための膜厚測定ユニット２１が設けられている。その光学系（２点鎖線）は露光光の光学系の一部を利用するために、露光光の光路の途中にビームスプリッタ２０が配設されている。
【００６３】
その膜厚測定ユニット２１を含むプレートステージ１６およびマスク等のユニット１８をそれぞれ制御（実線）するためのコントローラユニット２２が設けられている。
【００６４】
そして、このコントローラユニット２２には、露光量を設定するためのデータベースがあらかじめ入力されている。なお、コントローラユニット２２にはディスプレイ１５が付随されており、レシピ等の必要な情報が表示される。
【００６５】
この露光装置では、膜厚測定ユニット２１によって露光光が照射される前に露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が直接測定されることになる。このレジスト膜厚の測定は、露光光を照射（ショット）する際のフォーカス合わせ（オートフォーカス）と並行して行なわれる。測定されたレジストの膜厚のデータは、コントローラユニット２１へ送られることになる。
【００６６】
コントローラユニット２１では、送られたレジストの膜厚のデータからデータベースに基づいて最適な露光量が設定される。さらに、ランプ照度のモニタ結果やレンズコントローラからの情報などからシャッタタイムが最適制御されて、露光処理が行われることになる。
【００６７】
なお、コントローラユニット２１では、プレートステージ１６の駆動制御や基板搬送ユニットの制御等、露光装置のあらゆる動作を総合的にコントロールしているが、ここではその詳細説明を省略する。
【００６８】
次に、上述した露光装置による露光処理について説明する。従来の露光装置による露光処理と異なるところは、オートフォーカス処理の際に、露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定されて、その膜厚から露光量が決定されるフローを有している点である。したがって、各露光ショット領域に照射される露光量はレジスト膜厚測定値に応じて変化することとなる。
【００６９】
そのフローについてより詳細に説明する。図１４に示すように、まず、基板上にレジストが塗布形成される（ステップＴ１）。レジストが塗布された基板が露光装置に導入（ローディング）される（ステップＴ２）。
【００７０】
次に、ローディングされた基板が最初の露光工程に該当するのか、２回目以降の露光工程に該当するのかが判断（ステップＴ３）される。最初の露光工程に該当する場合には、直ちに露光処理がスタートする（ステップＴ５）。２回目以降の露光工程に該当する場合には、アライメント処理（ステップＴ４）が行なわれた後に露光処理がスタートすることになる（ステップＴ５）。
【００７１】
露光処理がスタートすると、基板は所定の露光位置へ移動される（ステップＴ６）。そして、オートフォーカス処理（ステップＴ１０）の際に、露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定されて、その膜厚から露光量が決定される（ステップＴ７〜ステップＴ９）。
【００７２】
そのレジストの膜厚の測定から露光処理までのフローを、ブロック図に基づいて説明する。図１５に示すように、露光装置に設けられた膜厚測定ユニット２１によって測定された膜厚のデータはコントローラユニット２２へ送られる。
【００７３】
測定されたレジスト膜厚と入力されたレジストパターンの寸法（線幅）とからデータベース２３に基づいて最適な露光量が算出される。算出された露光量のデータに基づいてコントローラユニット２２からシャッタコントローラ２４に対して、露光時間のデータとシャッタの制御信号が送られて露光処理が実行されることになる。
【００７４】
次に、さらに具体的に、図１６（ａ）に示されるように基板６上に塗布されたある膜厚分布を有するレジスト８に対し、本露光装置による上述した露光処理を施した場合の結果について、図１６（ｂ）に示されるように基板１０６上に塗布された同様の膜厚分布を有するレジスト１０８に対し、従来の露光装置による露光処理を施した場合の結果と比較しながら説明する。
【００７５】
まず、本露光装置では、図１７に示すように、露光装置内に設けられた膜厚測定ユニット２１によって、各露光ショット領域に露光光を照射する前にその露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。
【００７６】
各露光ショット領域について測定されたレジストの膜厚の一例を図１８（ａ）に示す。図１８（ａ）に示すように、レジストの膜厚は基板８面内において均一ではなく、ばらついている。
【００７７】
一方、従来の露光装置では、各露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定されることはない。なお、後の説明のためにレジストの膜厚の例を図１８（ｂ）に示す。
【００７８】
次に、本露光装置では測定されたレジストの膜厚から、あらかじめ入力されたデータベースに基づいて、所望の線幅（寸法）を有するレジストパターンを得るための最適の露光光の強度（露光量）が算出される。
【００７９】
たとえば、図１９（ａ）に示すように、露光ショット領域に位置するレジストの膜厚が比較的厚い場合には、より強度の高い露光光（たとえば４２ｍＪ）がその露光ショット領域に照射される。
【００８０】
反対に、図２０（ａ）に示すように、露光ショット領域に位置するレジストの膜厚が比較的薄い場合には、より強度の低い露光光（たとえば３８ｍＪ）がその露光ショット領域に照射される。
【００８１】
各露光ショット領域について照射された露光量の一例を図２１（ａ）に示す。図２１（ａ）に示すように、露光量はレジストの膜厚に依存して変化していることがわかる。
【００８２】
一方、従来の露光装置では、図１９（ｂ）に示すように露光ショット領域に位置するレジストの膜厚が比較的厚い場合や、図２０（ｂ）に示すようにレジストの膜厚が比較的薄い場合にかかわりなく、図２１（ｂ）に示すように、各露光ショット領域には一定の露光量（たとえば４０ｍＪ）の露光光が照射される。
【００８３】
すべての露光ショット領域への露光光の照射が完了すると、現像処理が施される。本露光装置によって露光処理が施されたレジストでは、レジストの膜厚に応じて最適な露光量の露光光が照射されている。
【００８４】
これにより、図２２（ａ）および図２３（ａ）に示すように、現像処理が施された後では、レジストの膜厚が比較的厚い部分と薄い部分とにかかわりなく、露光ショット領域の全体においてほぼ同じ寸法（たとえば３．０μｍ）のレジストパターン８ａ、８ｂが形成される。
【００８５】
一方、従来の露光装置の場合では、各露光ショット領域に照射される露光光の露光量は一定であるため、図２２（ｂ）に示すように、レジストの膜厚が比較的厚い部分では、より寸法の大きい（たとえば３．２μｍ）レジストパターン１０８ａが形成される。
【００８６】
反対に、レジストの膜厚が比較的厚い部分では、より寸法の小さい（たとえば２．８μｍ）レジストパターン１０８ｂが形成される。このようにして各露光ショット領域について形成されたレジストパターンの寸法の一例を図２３（ｂ）に示す。図２３（ｂ）に示すように、レジストパターンの寸法はレジストの膜厚に依存して変化していることがわかる。このようにして一連の露光処理が完了することになる。
【００８７】
上述した本露光装置による露光処理によれば、まず、オートフォーカス処理の際に、露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。その測定されたレジストの膜厚から、データベースに基づいて最適の露光量が決定されて、その露光量の露光光がレジストに照射されることになる。
【００８８】
その結果、現像処理が施された後では、基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００８９】
また、たとえばプロセスの都合上、現像処理が完了した後におけるレジストパターンの寸法や、レジストのターゲットとされる膜厚に変更が生じる場合であっても、露光装置のコントローラユニット２２に対して目標とするレジストの寸法を入力するだけで、データベースに基づいて最適な露光量を決定することができる。
【００９０】
なお、上述した露光処理の説明等において挙げられたレジストの膜厚、露光量およびレジスト寸法の数値は説明のための一例であって、これらの数値に限られるものではない。
【００９１】
また、レジストとしてポジ型レジストを例に挙げて説明したが、ネガ型レジストの場合には、ポジ型レジストの場合とは逆の露光量の制御を行なえばよく、たとえば、レジストの膜厚が比較的厚い場合には露光量を減少させるようにすればよい。ネガ型レジストに対するデータベースをあらかじめ入力しておくことで、ポジ型レジストの場合と同様に最適な露光量を決定することができる。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の一つの局面における露光量設定方法によれば、まず、露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、その測定されたレジストの膜厚から、レジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために必要な露光量との相関データに基づいて最適の露光量が決定される。そして、その露光量の露光光がレジストに照射される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれることになる。その結果、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００９４】
本発明の他の局面における露光方法によれば、まず、膜厚測定工程において露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、強度算出工程において、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて最適の露光量が決定される。そして、その露光量の露光光がレジストに照射されて現像される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれることになる。その結果、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００９５】
本発明の他の局面における露光装置によれば、まず、露光光が照射される前に膜厚測定部によって露光ショット領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、制御部によって、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて最適の露光量が決定される。そして、露光光照射部によってその露光量の露光光がレジストに照射される。これにより、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。
【００９６】
その膜厚測定部は、露光光照射部の光学系を利用してレジストの膜厚を測定する機能を有することが好ましく、これにより、膜厚を測定するための新たな光学系を設ける必要がなくなる。
【００９７】
また、露光光照射部は、露光光を照射する前に光学系のフォーカスを合わせるための機能を有し、膜厚測定部は、そのフォーカスを合わせる際に並行して膜厚を測定する機能を有することが好ましく、これにより、露光処理を効率的に行なうことができる。
【００９８】
このように、本露光装置を用いてデバイスを製造することにより、従来技術では不可能であったデザインルールでの製造を可能とし、微細加工を目的としたデバイスの品質を格段に向上させることを期待することができる。
【００９９】
本発明のさらに他の局面におけるデバイスの製造方法によれば、基板に塗布されたレジストに対して、転写工程においてステップごとに露光光が照射される領域に位置する部分のレジストの膜厚が測定される。次に、その測定されたレジストの膜厚からレジストの膜厚とそのレジストに対して所望の寸法のレジストパターンを形成するために要求される露光光の強度との関係に基づいて露光量が決定される。そして、その求められた露光量をもって露光光がレジストに照射されて現像される。これにより、基板上に形成されるレジストの膜厚に応じて所望の寸法のレジストパターンを形成するための最適な露光量をもって露光処理が行なわれて、ＬＰＳやＣＧＳ等の高付加価値な液晶パネルに微細加工を施すことができ、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができる。その結果、配線等の寸法のばらつきが低減されて高精細化や高性能化が図られるとともに、デバイスの信頼性が向上する。
【０１００】
本発明のさらに他の局面における液晶ディスプレイによれば、現像処理後の基板面内におけるレジストパターンの寸法をほぼ均一にすることができ、その結果、配線等の寸法のばらつきが低減されて液晶ディスプレイの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る露光量決定方法を示すフローチャートである。
【図２】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための膜厚分布を示す第１の図である。
【図３】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための膜厚分布を示す第２の図である。
【図４】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための膜厚分布を示す第３の図である。
【図５】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための露光量分布を示す第１の図である。
【図６】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための露光量分布を示す第２の図である。
【図７】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するための露光量分布を示す第３の図である。
【図８】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するためのレジストパターンの寸法分布を示す第１の図である。
【図９】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するためのレジストパターンの寸法分布を示す第２の図である。
【図１０】同実施の形態において、データベースの作成方法を説明するためのレジストパターンの寸法分布を示す第３の図である。
【図１１】同実施の形態において、データベースの一例を示す図である。
【図１２】同実施の形態において、露光装置におけるレシピ設定画面の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る露光装置の構成を示す図である。
【図１４】同実施の形態において、露光装置による露光方法を示すフローチャートである。
【図１５】同実施の形態において、露光装置による露光処理の主要部分を説明するためのブロック図である。
【図１６】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するためのレジスト塗布工程を示す断面図であり、（ａ）は本露光装置によって露光処理が施されるレジストが塗布された基板を示す断面図であり、（ｂ）は従来の露光装置によって露光処理が施されるレジストが塗布された基板を示す断面図である。
【図１７】同実施の形態において、本露光装置におけるレジストの膜厚測定工程を示す断面図である。
【図１８】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するためのレジスト膜厚分布を示す平面図であり、（ａ）は本露光装置によって露光処理が施されるレジストの膜厚分布を示す平面図であり、（ｂ）は従来の露光装置によって露光処理が施されるレジストの膜厚分布を示す平面図である。
【図１９】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するための露光光の照射工程を示す一断面図であり、（ａ）は本露光装置による露光光の照射工程を示す一断面図であり、（ｂ）は従来の露光装置による露光光の照射工程を示す一断面図である。
【図２０】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するための露光光の照射工程を示す他の断面図であり、（ａ）は本露光装置による露光光の照射工程を示す他の断面図であり、（ｂ）は従来の露光装置による露光光の照射工程を示す他の断面図である。
【図２１】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するための露光量の分布を示す平面図であり、（ａ）は本露光装置による露光量の分布を示す平面図であり、（ｂ）は従来の露光装置による露光量の厚分布を示す平面図である。
【図２２】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するための現像されたレジストパターンを示す断面図であり、（ａ）は本露光装置によるレジストパターンを示す一断面図であり、（ｂ）は従来の露光装置によるレジストパターンを示す一断面図である。
【図２３】同実施の形態において、露光装置による露光処理の効果を説明するためのレジストパターンの寸法の分布を示す平面図であり、（ａ）は本露光装置によるレジストパターンの寸法の分布を示す平面図であり、（ｂ）は従来の露光装置によるレジストパターンの寸法の分布を示す平面図である。
【符号の説明】
６　基板、８　レジスト、１５　ディスプレイ、１６　プレートステージ、１７　光源、１８　マスクブラインドユニット、１９　ミラー、２０　ビームスプリッタ、２１　膜厚測定ユニット、２２　コントローラユニット、２３　データベース、２４　シャッタコントローラ、２５　レンズ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure setting method, an exposure method, and an exposure apparatus using the same, and more particularly, to an exposure setting method and an exposure method for a photoresist applied to a substrate having a relatively large area, and to such an exposure setting TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an exposure apparatus for performing an exposure method.
[0002]
[Prior art]
When printing a circuit pattern on a wafer, a resist (photosensitive agent) is applied on the wafer. The resist will be applied on the wafer by the resist coating device.
[0003]
When the resist is applied on the wafer by the resist coating device, the thickness of the resist in the vicinity of the wafer or in the vicinity of the orientation flat (orientation flat) portion due to the structure of the resist coating device and the shape of the wafer. Tends to be different from the resist film thickness at the center of the wafer.
[0004]
In addition, when printing a pixel pattern on a glass substrate to be a liquid crystal display, since the glass substrate has a relatively large area, it is more difficult to apply and form a resist uniformly on the glass substrate than in the case of a wafer. Become. In particular, in the case of a glass substrate, the film thickness distribution of the resist is often more complicated than in the case of a wafer.
[0005]
As described above, it is difficult to make the thickness of the resist uniform on the wafer surface or the glass substrate surface, and it is extremely difficult to eliminate coating unevenness.
[0006]
In this specification, a wafer and a glass substrate are collectively referred to as a “substrate” unless otherwise specified. Further, the circuit pattern and the pixel pattern are collectively referred to as a “pattern”, and the resist on which the pattern is printed is referred to as a resist pattern.
[0007]
In recent years, due to technical progress of a resist coating apparatus, studies have been made to make the film thickness distribution of the resist more uniform within the substrate surface. However, particularly in the case of a glass substrate, the area of the glass substrate has been increased (increased in size), and as a practical problem, it has become technically impossible to obtain a completely uniform resist film thickness on a 1 m square glass substrate. near.
[0008]
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices and the increase in the sensitivity of resist, in the process of forming a pattern, a step-and-repeat type exposure apparatus that repeatedly prints a pattern on a plurality of regions within a substrate surface, a so-called stepper, is mainly used. Have been.
[0009]
However, even in the printing of a pattern by a stepper, there is a problem that the line width of the pattern varies due to the unevenness of application of the resist in the substrate surface.
[0010]
Further, in the case of a liquid crystal display panel, since miniaturization is not required as much as a semiconductor device, a reduction in yield due to variations in pattern line width has been suppressed by sufficiently securing a design margin.
[0011]
However, recently, as typified by low-temperature polysilicon (Low Temperature Polysilicon) and continuous grain silicon (Continuous Grain Silicon), a liquid crystal display is also required to have a fine pattern. Therefore, it is required to reduce the variation in the line width of the pattern more strictly in the future.
[0012]
In the liquid crystal display, at the same time, it is expected that the area of the glass substrate will be further increased in the future, and it will be more difficult to control the resist film thickness distribution. These are completely in a trade-off relationship, and there is no other way than to suppress the variation in the line width of the pattern by some method even if the variation in the thickness of the resist occurs.
[0013]
In order to solve this, the exposure amount for printing may be changed according to the difference in the thickness of the resist in each exposure shot area in the substrate surface. A technique for arbitrarily setting the exposure amount for each exposure shot has also been developed. With the operating system (NSR-Command Menu) mounted on the stepper of the Nikon FX series, the exposure amount is set by that function. ing.
[0014]
Further, the resist film thickness distribution is known in advance, and the reproducibility of the distribution is stable. If the film thickness changes, the resist film thickness in each exposure shot area is synchronized in accordance with the distribution. If it changes, the exposure amount for each shot is set by setting the exposure amount for each shot based on some shot as the exposure amount ratio to that, so that the exposure value for all shots can be changed simply by changing the exposure value setting value for the reference shot. The amount can be set to follow.
[0015]
An exposure setting method using this principle is disclosed in JP-A-11-45841. According to this method, when the reference film thickness changes, it is not necessary to reset the exposure setting values for all other shots for each shot, and the working efficiency can be greatly improved.
[0016]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-14409 proposes a step-and-scan type scanning type exposure apparatus in which a large mask and a glass substrate are simultaneously moved and exposed by a scanning method like a copying machine. In this type of exposure apparatus, exposure processing is performed with a high throughput on an ultra-large glass substrate used for a liquid crystal display.
[0017]
When performing the exposure, the exposure energy distribution in the exposure shot area to which the exposure light is irradiated is controlled in accordance with the known thickness distribution of the resist. That is, scan exposure is performed while giving more exposure energy to a portion where the resist film thickness is large and giving less exposure energy to a portion where the resist film thickness is thin.
[0018]
As a result, variations in the line width of the patterns formed on the substrate (variations in the pattern shape) are suppressed, and the yield of devices is improved.
[0019]
This publication also describes a technique for increasing the apparent depth of focus by using a progressive focus exposure method to improve the pattern shape.
[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-11-45841 (pages 1 to 5, FIGS. 1 to 5)
[0021]
[Patent Document 2]
JP 2001-14409 A (pages 1 to 19, FIGS. 1 to 8)
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional exposure method described above has the following problems. In the exposure method described in each of the above-mentioned documents, a resist film thickness previously measured by a film thickness measuring machine installed separately from the exposure device is input to the exposure device as the resist film thickness, and the exposure process is performed. It is.
[0023]
At this time, the result of measuring the film thickness of the resist applied on the dummy glass substrate used for performance management of the resist coating apparatus is often input.
[0024]
However, the actual thickness distribution of the resist on the glass substrate may vary depending on the shape of the pattern formed on the glass substrate, and is applied on a dummy glass substrate having no pattern formed on the base. It does not always coincide with the film thickness distribution of the formed resist.
[0025]
In particular, in the case of a very large glass substrate used in the production of a liquid crystal display in recent years, the average value of the resist film thickness of each glass substrate (between substrates) varies, and the reproducibility of the resist film thickness distribution is poor. In some cases, it is assumed.
[0026]
On the other hand, it is assumed that variations in the resist film thickness of each substrate and changes in the resist film thickness distribution, which have not been a problem until now, will affect the yield of liquid crystal displays and the like as miniaturization progresses. You.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and one object is to provide an exposure setting method in which variation in the size of a resist pattern is suppressed. It is an object of the present invention to provide an exposure method using such an exposure amount setting method, and still another object is to provide an exposure apparatus that performs such an exposure method. It is an object of the present invention to provide a device manufacturing method using an exposure method, and still another object is to provide a liquid crystal display manufactured by such a device manufacturing method.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The exposure setting method according to one aspect of the present invention includes the following steps. Correlation data between the film thickness of the resist and the amount of exposure necessary to form a resist pattern of a desired size on the resist is obtained. With respect to the resist applied and formed on the substrate, the film thickness of the resist in a portion located in an exposure shot region irradiated with exposure light is measured. Based on the correlation data, an exposure amount for forming a pattern of a desired size on the resist is calculated and set based on the thickness of the resist measured in the thickness measurement step of measuring the thickness of the resist.
[0029]
According to the exposure setting method, first, the film thickness of the resist in a portion located in the exposure shot area is measured. Next, based on the measured resist film thickness, an optimum exposure amount is determined based on correlation data between the resist film thickness and the exposure amount necessary to form a resist pattern of a desired size on the resist. It is determined. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount. As a result, the exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of the resist formed on the substrate. As a result, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0030]
An exposure method according to another aspect of the present invention includes a film thickness measuring step, an intensity calculating step, a step of irradiating the resist with exposure light, and a step of forming a resist pattern. In the film thickness measuring step, the film thickness of the resist applied to the exposure shot area where the exposure light is applied to the resist applied to the substrate is measured. In the intensity calculation step, the resist whose thickness is measured in the thickness measurement step is based on a relationship between the thickness of the resist and the intensity of exposure light required to form a desired resist pattern on the resist. The intensity of the exposure light for forming the desired pattern is calculated. In the step of irradiating the resist, the exposure light is irradiated based on the intensity of the exposure light calculated in the intensity calculation step. In the step of forming a resist pattern, the resist irradiated with exposure light is developed.
[0031]
According to this exposure method, first, in the film thickness measuring step, the film thickness of the resist in the portion located in the exposure shot area is measured. Next, in the intensity calculation step, based on the relationship between the measured thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist based on the measured thickness of the resist. To determine the optimal exposure. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount and developed. As a result, the exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of the resist formed on the substrate. As a result, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0032]
An exposure apparatus according to another aspect of the present invention is an exposure apparatus for irradiating exposure light to a resist applied and formed on a substrate, and includes a film thickness measurement unit, a control unit, and an exposure light irradiation unit. . In the film thickness measuring section, the film thickness of the resist in a portion located in the exposure shot region irradiated with the exposure light is measured. The control unit is configured to calculate the thickness of the resist based on the relationship between the thickness of the resist and the intensity of exposure light required to form a desired resist pattern on the resist. It has a function of calculating the intensity of exposure light for forming a desired pattern on the resist. The exposure light irradiator has an optical system that irradiates exposure light to a portion of the resist located in the exposure shot area based on the calculated exposure light intensity.
[0033]
According to this structure, first, before the exposure light is irradiated, the film thickness of the resist in the portion located in the exposure shot area is measured by the film thickness measurement unit. Next, based on the relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist from the measured thickness of the resist, The optimal exposure is determined. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount by the exposure light irradiation unit. Thereby, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0034]
The film thickness measuring section preferably has a function of measuring the film thickness of the resist using the optical system of the exposure light irradiation section.
[0035]
By using the optical system of the exposure light irradiation unit, it is not necessary to provide a new optical system for measuring the film thickness.
[0036]
The exposure light irradiator has a function of adjusting the focus of the optical system before irradiating the exposure light, and the film thickness measuring unit has a function of measuring the film thickness in parallel with the focusing. It is preferred to have.
[0037]
Thus, the exposure processing can be performed efficiently.
A method for manufacturing a device according to still another aspect of the present invention includes the following steps. A resist is applied and formed on the substrate. The mask pattern is sequentially transferred by repeatedly stepping the substrate on the applied resist and irradiating exposure light having a predetermined intensity for each step. By developing the resist irradiated with the exposure light, a resist pattern is formed. The transfer step of sequentially transferring the mask pattern is a step of measuring the thickness of the resist in a portion located in a region where the exposure light is irradiated for each step, and as a predetermined strength, based on the measured thickness of the resist, Forming a desired pattern on a portion of the resist located in a region irradiated with the exposure light from the relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a desired resist pattern on the resist And a step of irradiating exposure light based on the obtained intensity of the exposure light.
[0038]
According to the device manufacturing method, the thickness of the resist applied to the substrate applied to the substrate is measured in a portion located in a region irradiated with exposure light in each step in the transfer process. Next, the exposure amount is determined from the measured resist film thickness based on the relationship between the resist film thickness and the intensity of exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist. Is done. Then, the resist is irradiated with exposure light at the obtained exposure amount and developed. Accordingly, the exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of the resist formed on the substrate. The dimensions of the resist pattern can be made substantially uniform. As a result, variations in dimensions of wiring and the like are reduced, and the reliability of the device is improved.
[0039]
A liquid crystal display according to still another aspect of the present invention includes an exposure amount setting method according to claim 1, an exposure method according to claim 2, an exposure apparatus according to any one of claims 3 to 5, or A liquid crystal display manufactured by applying the device manufacturing method according to claim 6.
[0040]
According to this liquid crystal display, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform. As a result, the dimensional variations of the wiring and the like are reduced, and the reliability of the liquid crystal display is improved.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1
An exposure setting method will be described as Embodiment 1 of the present invention. In the present exposure amount setting method, first, the film thickness of a portion located in an exposure shot area irradiated with exposure light is measured among resists applied and formed on a glass substrate to be a liquid crystal display.
[0042]
The measurement of the resist film thickness is performed immediately before the exposure process using a film thickness measuring device provided in the exposure apparatus, as described later.
[0043]
Next, based on the measured resist film thickness data, based on the relationship between the resist film thickness and the intensity of exposure light required to form a desired pattern on the resist, The optimum exposure light intensity for forming a desired pattern on the resist located is calculated.
[0044]
The relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light is stored in advance in the control unit of the exposure apparatus as data.
[0045]
Exposure light calculated and set by this exposure amount setting method is applied to a resist located in a corresponding exposure shot area. Then, after such exposure processing is performed for each exposure shot area, development processing is performed, and a desired resist pattern is formed.
[0046]
Next, the actual exposure amount setting method will be described in more detail. First, a correlation between the film thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a desired pattern on the resist, that is, a database for setting the intensity of the exposure light is created.
[0047]
As shown in FIG. 1, first, for example, after a mask used in a manufacturing process of a liquid crystal display is completed (step S1), and recipes for all processes are created (step S2), a prototype is put in (step S2). Step S3). In the prototype, the resist is applied while changing the in-plane average value of the resist film thickness for each substrate (step S4).
[0048]
At this time, as shown in FIGS. 2 to 4, for example, a resist having a target of a resist film thickness of 1.58 μm, 1.60 μm, and 1.62 μm, respectively, is applied.
[0049]
With respect to the applied resist, the thickness of the resist located in each portion of the exposure shot area is measured (Step S4, numerical value in each rectangular area). Note that the thickness of the resist is measured by a thickness measuring unit provided in the exposure apparatus, as described later.
[0050]
Next, an exposure process is performed on the substrate coated with the resist while changing the intensity of the exposure light within the substrate surface (step S5). At this time, as shown in FIGS. 5 to 7, each exposure shot area is irradiated with exposure light having a different intensity (a numerical value in each rectangular area).
[0051]
Next, a developing process is performed on the exposed resist (step S6). Next, the line width (dimension) of the resist pattern formed by the development processing is measured (Step S7). In this way, as shown in FIGS. 8 to 10, data of the dimensions of the resist pattern located in each exposure shot area is obtained (numerical values in each rectangular area).
[0052]
Next, the data of the resist film thickness, the intensity of the exposure light, and the width of the resist pattern obtained as described above are arranged and tabulated to create a database base (step S8).
[0053]
FIG. 11 shows an example of the database. As shown in FIG. 11, the intensity (exposure amount) of the exposure light, the resist film thickness, and the width (dimension) of the resist pattern are shown in a matrix. The database for one process thus obtained is input to the exposure apparatus (step S9). The database is input to a control computer of the exposure apparatus in a predetermined format.
[0054]
With the same procedure, a database is created for the remaining steps (steps S10 and S11), and a database for all the steps is created (step S12) and input to the exposure apparatus. In this way, a database for setting the intensity of the exposure light is obtained.
[0055]
In addition, in the obtained matrix database, a portion where the value of the width of the resist pattern is missing can be supplemented by data processing such as a linear interpolation method. Further, by increasing the number of substrates or increasing the thickness of the resist or the amount of exposure, the number of numerical data increases, and the reliability of the database can be improved.
[0056]
When performing exposure processing on a product using the database obtained in this manner, a setting screen for setting a recipe as shown in FIG. 12, for example, is displayed on the display of the exposure apparatus.
[0057]
By inputting a recipe name of a corresponding exposure step in a series of exposure steps on the setting screen, a mask name to be used and shot map data to be irradiated with exposure light are automatically displayed.
[0058]
In this exposure apparatus, the line width (dimension) of a desired resist pattern after development is input. By inputting the line width of the resist pattern, a resist pattern having a desired line width (dimension) can be obtained based on a previously input database based on the resist film thickness measured for the portion located in the exposure shot area. The optimum exposure light intensity (exposure amount) to be obtained is calculated. The exposure light of the intensity calculated in this manner is irradiated on the resist located in the portion located in the exposure shot area, and the exposure processing is performed.
[0059]
In particular, in this exposure setting method, a prototype substrate is used as a substrate to create a database. In the prototype substrate, the same underlying pattern as the product substrate is formed, so that the reliability of the database can be improved as compared with the case where a dummy substrate is used.
[0060]
Embodiment 2
Next, an exposure apparatus and an exposure method for executing the above-described exposure amount setting method will be described. The present exposure apparatus is a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper exposure apparatus).
[0061]
As shown in FIG. 13, an exposure optical system (dotted optical path) including a mirror 19 and a lens 25 for irradiating exposure light emitted from an ultraviolet light source 17 to a substrate mounted on the plate stage 16 is provided. I have. The optical system is provided with a predetermined unit 18 such as a mask or a blind.
[0062]
In the present exposure apparatus, a film thickness measuring unit 21 for optically measuring the resist film thickness is provided. Since the optical system (two-dot chain line) uses a part of the optical system of the exposure light, a beam splitter 20 is provided in the optical path of the exposure light.
[0063]
A controller unit 22 for controlling (solid line) the plate stage 16 including the film thickness measuring unit 21 and the unit 18 such as a mask is provided.
[0064]
The controller unit 22 is preliminarily input with a database for setting the exposure amount. The controller unit 22 is provided with a display 15 on which necessary information such as a recipe is displayed.
[0065]
In this exposure apparatus, the thickness of the resist in the portion located in the exposure shot area is directly measured before the exposure light is irradiated by the thickness measurement unit 21. The measurement of the resist film thickness is performed in parallel with the focus adjustment (autofocus) when the exposure light is irradiated (shot). Data on the measured resist film thickness is sent to the controller unit 21.
[0066]
The controller unit 21 sets an optimal exposure amount based on the database of the transmitted resist film thickness data. Further, the shutter time is optimally controlled based on the result of monitoring the lamp illuminance and information from the lens controller, and the exposure process is performed.
[0067]
Although the controller unit 21 comprehensively controls all operations of the exposure apparatus, such as drive control of the plate stage 16 and control of the substrate transport unit, detailed description thereof will be omitted here.
[0068]
Next, the exposure processing by the above-described exposure apparatus will be described. The difference from the exposure processing by the conventional exposure apparatus is that, during the autofocus processing, the resist film thickness of the portion located in the exposure shot area is measured and the exposure amount is determined from the film thickness. That is the point. Therefore, the exposure amount irradiated to each exposure shot area changes according to the measured resist film thickness.
[0069]
The flow will be described in more detail. As shown in FIG. 14, first, a resist is applied and formed on a substrate (step T1). The substrate coated with the resist is introduced (loaded) into an exposure apparatus (Step T2).
[0070]
Next, it is determined whether the loaded substrate corresponds to the first exposure step or the second and subsequent exposure steps (step T3). If it corresponds to the first exposure step, the exposure processing starts immediately (step T5). In the case of the second and subsequent exposure steps, the exposure processing starts after the alignment processing (step T4) is performed (step T5).
[0071]
When the exposure processing starts, the substrate is moved to a predetermined exposure position (Step T6). Then, at the time of the autofocusing process (step T10), the film thickness of the resist located in the exposure shot region is measured, and the exposure amount is determined from the film thickness (steps T7 to T9).
[0072]
A flow from the measurement of the resist film thickness to the exposure processing will be described with reference to a block diagram. As shown in FIG. 15, the data of the film thickness measured by the film thickness measuring unit 21 provided in the exposure apparatus is sent to the controller unit 22.
[0073]
An optimum exposure amount is calculated based on the database 23 from the measured resist film thickness and the input dimension (line width) of the resist pattern. Based on the calculated exposure amount data, the exposure time data and the shutter control signal are sent from the controller unit 22 to the shutter controller 24 to execute the exposure processing.
[0074]
Next, more specifically, as shown in FIG. 16A, a result obtained when the resist 8 having a certain film thickness distribution applied on the substrate 6 is subjected to the above-described exposure processing by the present exposure apparatus. 16B, a description will be given in comparison with a result obtained when an exposure process using a conventional exposure apparatus is performed on a resist 108 having a similar film thickness distribution applied on a substrate 106 as shown in FIG. .
[0075]
First, in the present exposure apparatus, as shown in FIG. 17, a film thickness measurement unit 21 provided in the exposure apparatus uses a film thickness measurement unit 21 to expose a portion of the resist located in the exposure shot area before irradiating the exposure shot area with exposure light. Is measured.
[0076]
FIG. 18A shows an example of the resist film thickness measured for each exposure shot area. As shown in FIG. 18A, the thickness of the resist is not uniform in the surface of the substrate 8 but varies.
[0077]
On the other hand, in the conventional exposure apparatus, the thickness of the resist in the portion located in each exposure shot area is not measured. An example of the thickness of the resist is shown in FIG.
[0078]
Next, the present exposure apparatus uses the measured resist film thickness to determine the optimum exposure light intensity (exposure amount) for obtaining a resist pattern having a desired line width (dimension) based on a database input in advance. Is calculated.
[0079]
For example, as shown in FIG. 19A, when the resist located in the exposure shot area has a relatively large thickness, exposure light with a higher intensity (for example, 42 mJ) is applied to the exposure shot area.
[0080]
Conversely, as shown in FIG. 20A, when the film thickness of the resist located in the exposure shot area is relatively small, exposure light of lower intensity (for example, 38 mJ) is applied to the exposure shot area. .
[0081]
FIG. 21A shows an example of the amount of exposure applied to each exposure shot area. As shown in FIG. 21A, it can be seen that the exposure amount changes depending on the resist film thickness.
[0082]
On the other hand, in the conventional exposure apparatus, when the film thickness of the resist located in the exposure shot area is relatively large as shown in FIG. 19B, or when the film thickness of the resist is relatively large as shown in FIG. Irrespective of the thinness, as shown in FIG. 21B, each exposure shot area is irradiated with exposure light of a fixed exposure amount (for example, 40 mJ).
[0083]
When the irradiation of the exposure light to all the exposure shot areas is completed, a development process is performed. The resist that has been subjected to the exposure processing by the present exposure apparatus is irradiated with exposure light having an optimal exposure amount according to the thickness of the resist.
[0084]
As a result, as shown in FIGS. 22A and 23A, after the development processing is performed, the entire exposure shot area is not affected by the relatively thick and thin portions of the resist film. Then, resist patterns 8a and 8b having substantially the same dimensions (for example, 3.0 μm) are formed.
[0085]
On the other hand, in the case of the conventional exposure apparatus, since the exposure amount of the exposure light applied to each exposure shot area is constant, as shown in FIG. A resist pattern 108a having a larger dimension (for example, 3.2 μm) is formed.
[0086]
Conversely, a resist pattern 108b having a smaller dimension (for example, 2.8 μm) is formed in a portion where the thickness of the resist is relatively thick. FIG. 23B shows an example of the dimensions of the resist pattern formed for each exposure shot area in this manner. As shown in FIG. 23B, it can be seen that the dimension of the resist pattern changes depending on the thickness of the resist. Thus, a series of exposure processing is completed.
[0087]
According to the above-described exposure processing by the present exposure apparatus, first, at the time of the autofocus processing, the thickness of the resist in a portion located in the exposure shot area is measured. From the measured thickness of the resist, the optimum exposure amount is determined based on the database, and the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount.
[0088]
As a result, the size of the resist pattern in the substrate surface can be made substantially uniform after the development processing is performed.
[0089]
Further, for example, even when the dimensions of the resist pattern after completion of the development processing or the film thickness targeted by the resist are changed due to the process, the target value is set to the controller unit 22 of the exposure apparatus. Only by inputting the dimensions of the resist to be performed, the optimum exposure can be determined based on the database.
[0090]
It should be noted that the numerical values of the resist film thickness, the exposure dose, and the resist dimensions mentioned in the description of the exposure processing and the like are merely examples for explanation, and are not limited to these numerical values.
[0091]
Also, the positive resist has been described as an example of the resist, but in the case of a negative resist, the exposure amount may be controlled in the opposite direction to that of the positive resist. When the target is thick, the exposure amount may be reduced. By inputting the database for the negative resist in advance, the optimum exposure can be determined as in the case of the positive resist.
[0092]
The embodiment disclosed this time is an example in all respects and should be considered as not being restrictive. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0093]
【The invention's effect】
According to the exposure setting method in one aspect of the present invention, first, the thickness of the resist in a portion located in the exposure shot region is measured. Next, based on the measured resist film thickness, an optimum exposure amount is determined based on correlation data between the resist film thickness and the exposure amount necessary to form a resist pattern of a desired size on the resist. It is determined. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount. As a result, the exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of the resist formed on the substrate. As a result, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0094]
According to the exposure method in another aspect of the present invention, first, in the film thickness measurement step, the film thickness of the resist located in the exposure shot region is measured. Next, in the intensity calculation step, based on the relationship between the measured thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist based on the measured thickness of the resist. To determine the optimal exposure. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount and developed. As a result, the exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of the resist formed on the substrate. As a result, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0095]
According to the exposure apparatus in another aspect of the present invention, first, before the exposure light is irradiated, the film thickness of the resist located in the exposure shot region is measured by the film thickness measurement unit. Next, based on the relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist from the measured thickness of the resist, The optimal exposure is determined. Then, the resist is irradiated with the exposure light of the exposure amount by the exposure light irradiation unit. Thereby, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform.
[0096]
The film thickness measuring section preferably has a function of measuring the film thickness of the resist using the optical system of the exposure light irradiation section, and it is necessary to provide a new optical system for measuring the film thickness. Disappears.
[0097]
The exposure light irradiator has a function of adjusting the focus of the optical system before irradiating the exposure light, and the film thickness measuring unit has a function of measuring the film thickness in parallel with the focusing. It is preferable that the exposure process can be performed efficiently.
[0098]
As described above, by manufacturing a device using the present exposure apparatus, it is possible to manufacture according to design rules that were not possible with the conventional technology, and to significantly improve the quality of a device for microfabrication. You can expect.
[0099]
According to the device manufacturing method in still another aspect of the present invention, the resist thickness applied to the resist applied to the substrate is measured in a portion located in a region irradiated with exposure light in each step in the transfer process. Is done. Next, the exposure amount is determined from the measured resist film thickness based on the relationship between the resist film thickness and the intensity of exposure light required to form a resist pattern of a desired size on the resist. Is done. Then, the resist is irradiated with exposure light at the obtained exposure amount and developed. As a result, an exposure process is performed with an optimal exposure amount for forming a resist pattern having a desired size in accordance with the thickness of a resist formed on a substrate, and a high value-added liquid crystal panel such as LPS or CGS is formed. And the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development process can be made substantially uniform. As a result, variations in the dimensions of the wiring and the like are reduced, high definition and high performance are achieved, and the reliability of the device is improved.
[0100]
According to the liquid crystal display of still another aspect of the present invention, the dimensions of the resist pattern in the substrate surface after the development processing can be made substantially uniform, and as a result, the variation in the dimensions of the wiring and the like is reduced, Reliability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an exposure determining method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a first diagram showing a film thickness distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 3 is a second diagram showing a film thickness distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 4 is a third diagram showing a film thickness distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 5 is a first diagram showing an exposure amount distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 6 is a second diagram showing an exposure amount distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 7 is a third diagram showing an exposure amount distribution for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 8 is a first diagram showing a dimension distribution of a resist pattern for explaining a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 9 is a second diagram showing a dimension distribution of a resist pattern for describing a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 10 is a third diagram showing a dimension distribution of a resist pattern for describing a method of creating a database in the embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a database in the embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a recipe setting screen in the exposure apparatus in the embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing an exposure method by the exposure apparatus in the embodiment.
FIG. 15 is a block diagram for explaining a main part of exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a resist coating step for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the same embodiment. FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a substrate on which a resist subjected to exposure processing by a conventional exposure apparatus has been applied.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a resist film thickness measuring step in the present exposure apparatus in the same embodiment.
FIG. 18 is a plan view showing a resist film thickness distribution for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment; FIG. 18A shows a resist film subjected to the exposure processing by the exposure apparatus; It is a top view which shows thickness distribution, (b) is a top view which shows the film thickness distribution of the resist exposed by a conventional exposure apparatus.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing an exposure light irradiation step for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment; FIG. 19A shows the exposure light irradiation step by the present exposure apparatus; FIG. 3B is a cross-sectional view showing a process of irradiating exposure light with a conventional exposure apparatus.
FIG. 20 is another cross-sectional view showing an exposure light irradiation step for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment. FIG. 20 (a) shows the exposure light irradiation step by the present exposure apparatus. It is another sectional drawing which shows, and (b) is another sectional drawing which shows the irradiation process of the exposure light by the conventional exposure apparatus.
FIG. 21 is a plan view showing the distribution of the exposure amount for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment; FIG. 21 (a) is a plan view showing the distribution of the exposure amount by the present exposure apparatus; FIG. 4B is a plan view showing a thickness distribution of an exposure amount by a conventional exposure apparatus.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a developed resist pattern for describing the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the embodiment; FIG. 22A is a cross-sectional view showing the resist pattern by the present exposure apparatus; FIG. 1B is a cross-sectional view showing a resist pattern by a conventional exposure apparatus.
FIG. 23 is a plan view showing the distribution of the size of the resist pattern for explaining the effect of the exposure processing by the exposure apparatus in the same embodiment, and FIG. FIG. 4B is a plan view illustrating a distribution of dimensions of a resist pattern by a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
6 substrate, 8 resist, 15 display, 16 plate stage, 17 light source, 18 mask blind unit, 19 mirror, 20 beam splitter, 21 film thickness measuring unit, 22 controller unit, 23 database, 24 shutter controller, 25 lens.

Claims

A step of obtaining correlation data between the film thickness of the resist and the exposure required to form a resist pattern of a desired size on the resist,
For a resist applied and formed on a substrate, a film thickness measurement step of measuring the film thickness of a portion of the resist located in an exposure shot region irradiated with exposure light,
From the thickness of the resist measured in the thickness measurement step, based on the correlation data, a step of calculating and setting an exposure amount for forming a pattern of desired dimensions on the resist, Exposure setting method.

For a resist applied and formed on a substrate, a film thickness measurement step of measuring the film thickness of a portion of the resist located in an exposure shot region irradiated with exposure light,
Based on the relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a desired resist pattern on the resist, the desired thickness of the resist whose thickness has been measured in the thickness measurement step is determined. An intensity calculation step of calculating the intensity of the exposure light for forming the pattern,
Irradiating the resist with exposure light based on the intensity of the exposure light calculated in the intensity calculation step,
Forming a resist pattern by developing the resist irradiated with the exposure light.

An exposure apparatus for irradiating exposure light to a resist applied and formed on a substrate,
A film thickness measurement unit for measuring the film thickness of a portion of the resist located in the exposure shot area irradiated with exposure light,
Based on the relationship between the film thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a desired resist pattern on the resist, the resist film thickness is measured from the resist film thickness measured by the film thickness measurement unit. A control unit having a function of calculating the intensity of exposure light for forming a desired pattern,
An exposure apparatus comprising: an exposure light irradiator having an optical system that irradiates exposure light to a portion of a resist located in an exposure shot area based on the calculated exposure light intensity.

4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the film thickness measurement unit has a function of measuring a film thickness of the resist using an optical system of the exposure light irradiation unit.

The exposure light irradiation unit has a function of adjusting the focus of the optical system before irradiating the exposure light,
The exposure apparatus according to claim 3, wherein the film thickness measurement unit has a function of measuring a film thickness in parallel with focusing.

A step of applying and forming a resist on the substrate,
A transfer step of sequentially transferring a mask pattern by irradiating exposure light having a predetermined intensity for each of the steps on the resist that has been applied and formed repeatedly,
Forming a resist pattern by developing the resist irradiated with exposure light,
The transfer step,
A step of measuring the thickness of the resist in a portion located in a region irradiated with exposure light for each step,
As the predetermined intensity, based on the measured thickness of the resist, the exposure light is irradiated based on the relationship between the thickness of the resist and the intensity of the exposure light required to form a desired resist pattern on the resist. A step of determining the intensity of exposure light for forming a desired pattern on a portion of the resist located in the region to be
Irradiating the exposure light based on the obtained intensity of the exposure light.

An exposure amount setting method according to claim 1, an exposure method according to claim 2, an exposure apparatus according to any one of claims 3 to 5, or a device manufacturing method according to claim 6. A liquid crystal display manufactured by applying.