JP2006005195A

JP2006005195A - 露光装置

Info

Publication number: JP2006005195A
Application number: JP2004180550A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Yajima; 和巳矢島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】本発明は、露光装置の生産性向上を阻害する事無く、各露光ショット毎の正確な位置ずれ量を計測し、算出した位置ずれ量を補正して高速かつ高精度に回路パターンを転写する事を目的とする。
【解決手段】被露光基板上の一回の走査露光で露光される露光領域内もしくは該露光領域周辺に露光パターンの所定位置からのずれと伸びを代表する様に配置された複数の位置合わせマークを原版のパターンを被露光基板上に投影する投影光学系の光軸とは離れた別の光学系でほぼ同時に観察する複数の観察手段と、観察された前記複数の位置合わせマークの所定位置からの位置ずれ量を計測する手段と、該ずれ量から露光パターンの位置ずれ量と伸びを算出する手段と、算出された露光パターンの位置ずれ量と伸びの情報に基づいて被露光基板の位置ずれと投影倍率を補正して露光することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルや半導体集積回路の製造において、ガラスパネルや半導体ウェハーに回路パターンを転写する過程で、何枚もの原版パターンを基板上に正確に重ね合わせて露光するための走査露光型露光装置に関する。

露光装置において回路パターンを重ねて転写する場合、図７の転写パターン５３のＸ，Ｙ，θの位置ずれ及びＸＹの倍率を正確に合わせて転写する必要がある。この位置合わせ方式には大きく分けて、露光光学系を通して位置合わせマークを観察するスルー・ザ・レンズ（以降ＴＴＬ）位置合わせ方式と、露光光学系とは別の観察光学形で位置合わせマークを観察するオフアクシス位置合わせ方式の２つがある。

従来、走査型露光装置におけるＴＴＬ位置合わせ方式は、図７の位置合わせマーク５５、５６を露光光学系を通して観察し、そのずれ量を計測する。Ｙ方向に走査しながら露光する走査型露光装置においては、露光光学系を通して同時に観察出来る位置合わせマークはこの５５、５６だけであり、２つの位置合わせマークのずれ量から算出出来るパターンのずれ量はＸ，Ｙ，θとＸ倍率だけである。Ｙ方向の倍率（伸び）を計測するためには図８における位置合わせマーク５９、６０に加え６１を付加し、位置合わせマーク５９、６０と位置合わせマーク６１の２箇所のＹ位置に移動して観察する必要があった。

またもう一方の位置合わせ方式としては、特開平９ー３０６８０２号公報に記載されている様に、露光光学系とは別の観察光学系で位置合わせマークを観察するオフアクシス位置合わせ方式がある。

このオフ・アクシス位置合わせでは図９の一枚のプレート６２上に位置合わせマーク６５、６６を形成し露光光学系とは別の観察光学系でその位置合わせマークを観測し、位置ずれを計測し、その量からプレート全体の位置ずれ量を算出していた。
特開平９−３０６８０２号公報

上述の様なＴＴＬ位置合わせ方式では、Ｙ倍率まで含めた位置ずれ量の計測を行おうとすると、Ｙ移動がある分、計測に時間が掛かり、露光装置の生産性向上の障害となっていた。またオフ・アクシス方式では、プレート全体の位置ずれを計測しているため、各露光ショット毎の正確な位置ずれが算出出来ず、ショット毎にずれ量や倍率に異なるパターンについて、より高精度に重ね合わせようとした場合、十分な精度が得られずにいた。

本発明は上述した様な、露光装置の生産性向上を阻害する事無く、各露光ショット毎の正確な位置ずれ量を計測し、算出した位置ずれ量を補正して高速かつ高精度に回路パターンを転写する事を目的とする。

前述の課題を解決するため本発明の走査露光装置は、被露光基板上の一回の走査露光で露光される露光領域内もしくは該露光領域周辺に配置された複数の位置合わせマークを原版のパターンを被露光基板上に投影する投影光学系とは別の光学系で同時に観察する複数の観察手段と、観察された前記複数の位置合わせマークの所定位置からの位置ずれ量を計測する手段と、該ずれ量から投影露光領域に対する露光パターンの位置ずれ量と伸びを算出する手段と、算出された露光パターンの位置ずれ量と伸びの情報に基づいて被露光基板の位置ずれと投影倍率を補正して露光することを特徴とする。

本願の請求項１に記載した発明によれば、これから露光しようとする一回の露光動作に対して転写しようとするパターンの位置ずれ量Ｘ，Ｙ，θ，Ｘ倍率Ｙ倍率を同時に計測し、ただちに露光動作が行なえ、複数の位置合わせマーク位置へ移動する動きを省略する事が可能となり、露光動作毎に必要な位置合わせを行なう時間を短縮することが可能となる。

またそれぞれの位置合わせマークは転写されるパターンの近傍に配置され、転写パターンの位置ずれ量Ｘ，Ｙ，θ，Ｘ倍率，Ｙ倍率を代表するように配置されているため、高精度に転写パターンの位置合わせを行なうことが可能となり、高品質かつ高生産性を達成することが可能となる。

また請求項４、５に記載した発明によれば、異なる大きさの露光領域に対応したマスクを用いた場合でも、何ら装置の機械的変更を加えずに２種類のマスク、すなわち大きさの異なる転写パターンを、それぞれ適した位置合わせマークを用いて高精度に位置合わせが可能となり、それぞれ別々の装置を用意する必要が無くなり、生産性を向上させることが可能となる。

（実施例１）
図１と２は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、図１において１は転写するパターンが形成されている原版であるところのマスクプレート、２は図２の１５で示すところの投影露光範囲を限定するところのスリット、３は転写パターンを投影するレンズであるところの露光投影光学系、４は転写パターンを形成する素材であるところのガラスプレート、５はガラスプレート４を保持し、位置合わせと露光のためにＸＹθＺ及びチルトに可動するところのプレートステージ、６は図２の１６で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、７は図２の１７で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、８は図２の１８で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、９は観察光学系６で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、１０は観察光学系７で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、１１は観察光学系８で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、１２はカメラ９、１０、１１で読み取った各位置合わせマークの位置ずれ量から、転写パターンの位置ずれ量Ｘ，Ｙ，θ，Ｘ倍率，Ｙ倍率を算出する演算機器であるところのコンピュータ、１３は１のマスクと４のガラスプレート及び５のプレートステージを位置合わせと露光のために駆動するところの駆動制御系、図２は転写パターンと位置合わせマーク及び露光領域の位置関係を示した図で、図２において１４は一回の露光動作で露光される転写パターンの最大サイズであるところの最大露光領域、１５は図１のスリット２の働きによって露光投影光学系で一度に投影される転写パターンであるところの投影露光領域、１６と１７はＸ方向にＸ２の距離で配置され、Ｘ２は最大露光領域のＸ方向の長さＸ１の約半分に規定されているところの位置合わせマーク、１８は１６、１７からＹ方向にＹ２の距離に配置され、Ｙ２は露光最大領域のＹ方向の長さＹ１の約半分に規定されているところの位置合わせマーク。

上記構成において、最初に露光する領域の位置合わせマーク１６、１７、１８を観察光学系６、７、８で観察出来るように、プレートステージ５で保持されたガラスプレート４を移動させる。この時の露光領域は図３の露光領域１９で示した様に位置ずれの無い位置２０に対してＸ，Ｙ，θ，Ｘ倍率，Ｙ倍率がずれている事が大半である。この状態で観察光学系６、７、８によって位置合わせマーク１６、１７、１８を観察すると、図４のように位置合わせマーク１６の原点Ｏ１に対してＰ１（ΔＸ１，ΔＹ１）、位置合わせマーク１７の原点Ｏ２に対してＰ２（ΔＸ２，ΔＹ２）、位置合わせマーク１８の原点Ｏ３に対してＰ３（ΔＸ３，ΔＹ３）だけそれぞれずれているのが観察出来る。もちろん原点Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３とそれを観察する光学系の位置は、ずれ量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を常に正確に観察出来る様に、管理維持されていることはいうまでも無い。これらのＰ１、Ｐ２、Ｐ３の量から露光領域の位置ずれ量はＯ１を基準として以下の様に算出する。
Ｘずれ＝ΔＸ１
Ｙずれ＝ΔＹ１
θずれ＝（θ１＋θ２）／２あるいはθ２もしくはθ１
θ１＝ａｒｃｔａｎ（（ΔＹ２−ΔＹ１）／（Ｘ２＋ΔＸ２−ΔＸ１））
θ２＝ａｒｃｔａｎ（（ΔＸ３−ΔＸ１）／（−Ｙ２−ΔＹ３＋ΔＹ１））
Ｘ倍率＝√（（ΔＹ２−ΔＹ１）^２＋（Ｘ２＋ΔＸ２−ΔＸ１）^２）／｜Ｘ２｜
Ｙ倍率＝√（（ΔＸ３−ΔＸ１）^２＋（Ｙ２＋ΔＹ３−ΔＹ１）^２）／｜Ｙ２｜
次に図３において位置ずれ量が求められた露光領域１９を実際の露光位置の基準位置２１に移動する。露光領域の位置ずれが無い場合はＯ１点をＯ１′点位置まで移動すれば良い。この移動距離Ｌ（ＸＬ，ＹＬ）は常に厳密に管理維持されているものとする。また先の位置ずれ量がある場合は、この移動距離に対して補正をして移動すれば良いことになる。この移動量は以下の様に計算出来る。
Ｘ移動量＝ＸＬ−（Ｘずれ）
Ｙ移動量＝ＹＬ−（Ｙずれ）
Ｏ１′中心の回転量＝−（θずれ）
位置ずれが補正され、基準位置へ移動した後、ガラスプレートとマスクを図３における投影露光領域２２に定速水平移動させ、転写パターンを焼き付けて一回の露光動作を完了する。この時Ｘ倍率は露光投影光学系の軸上に配置されたＸ方向の倍率を補正する機構により補正し、Ｙ倍率は露光投影光学系の軸上に配置されたＹ方向の倍率を補正する機構及びマスクとガラスプレートの移動速度に差をつけることなどで補正を行なう。

（実施例２）
図５と６は他の実施例を表す図面であり、図５において３１は転写するパターンが形成されている原版であるところのマスクプレート、３２は図６の４６で示すところの投影露光範囲を限定するところのスリット、３３は転写パターンを投影するレンズであるところの露光投影光学系、３４は転写パターンを形成する素材であるところのガラスプレート、３５はガラスプレート４を保持し、位置合わせと露光のためにＸＹθＺ及びチルトに可動するところのプレートステージ、３６は図６の４９で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、３７は図６の５０で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、３８は図６の５１で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、３９は図６の５２で示すところの位置合わせマークを観察するところのオフアクシス観察光学系、４０は観察光学系３６で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、４１は観察光学系３７で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、４２は観察光学系３８で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、４３は観察光学系３９で観察される位置合わせマークの位置を読み取る画像入力機器であるところのカメラ、４４はカメラ４０、４１、４２、４３で読み取った各位置合わせマークの位置ずれ量から、転写パターンの位置ずれ量Ｘ，Ｙ，θ，Ｘ倍率，Ｙ倍率を算出する演算機器であるところのコンピュータ、４５は３１のマスクと３４のガラスプレート及び３５のプレートステージを位置合わせと露光のために駆動するところの駆動制御系、図６は転写パターンと位置合わせマーク及び露光領域の位置関係を示した図で、図６において４７は一回の露光動作で露光される転写パターンのサイズであるところの露光領域、４８は４７の露光領域に対応したマスクとは異なる大きさのマスクに対応した、一回の露光動作で露光される転写パターンのサイズであるところの露光領域。４６は図５のスリット３２の働きによって露光投影光学系で一度に投影される。

転写パターンであるところの投影露光領域、４９と５０はＸ方向にＸ２の距離で配置され、Ｘ２は露光領域のＸ方向の長さＸ１の約半分に規定されているところの位置合わせマーク、５１は４９、５０からＹ方向にＹ２の距離に配置され、Ｙ２は露光領域のＹ方向の長さＹ１の約半分に規定されているところの位置合わせマーク。５２は４９、５０からＹ方向にＹ２ａの距離に配置され、Ｙ２ａは露光領域のＹ方向の長さＹ１ａの約半分に規定されているところの位置合わせマーク。

上記構成において、露光領域の大きさに従って位置合わせマーク５２が追加されただけで、動作・機能は実施例１と同様である。すなわち露光領域４７を使用する場合、位置合わせマーク４９、５０、５１を使用して実施例１と同じ動作を行なう。露光領域４８を使用する場合、位置合わせマーク４９、５０、５２を使用して実施例１と同じ動作を行なう。露光領域の大きさに応じて位置合わせマークを使い分けるのは、転写パターンの大きさに対応した位置合わせマークを使用した方が、より転写パターンの位置ずれを代表するのは、いうまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の構成を説明する図である。発明の第１の実施の形態に係る位置合わせマークと露光領域を説明する図である。発明の第１の実施の形態に係る位置合わせマークの計測位置と露光動作位置の関係及び動作を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係る位置合わせマークと転写パターンの位置ずれ量の関係を説明する図である。本発明の第２の実施の形態に係る露光装置の構成を説明する図である。本発明の第２の実施の形態に係る位置合わせマークと露光領域を説明する図である。従来例のＴＴＬ位置合わせ方式を説明する図である。従来例のＴＴＬ位置合わせ方式を説明する図である。従来例のオフアクシス位置合わせ方式を説明する図である。

符号の説明

１ガラスマスク原版
２スリット
３露光投影光学系
４ガラスプレート
５プレートステージ
６位置合わせマーク観察光学系
７位置合わせマーク観察光学系
８位置合わせマーク観察光学系
９カメラ
１０カメラ
１１カメラ
１２位置ずれ計算用コンピュータ
１３ステージ駆動制御系
１４一回の露光領域
１５露光投影領域
１６位置合わせマーク
１７位置合わせマーク
１８位置合わせマーク
１９位置ずれのある露光領域
２０位置ずれのない露光領域
２１露光動作の基準位置
２２露光投影位置
３１ガラスマスク原版
３２スリット
３３露光投影光学系
３４ガラスプレート
３５プレートステージ
３６位置合わせマーク観察光学系
３７位置合わせマーク観察光学系
３８位置合わせマーク観察光学系
３９位置合わせマーク観察光学系
４０カメラ
４１カメラ
４２カメラ
４３カメラ
４４位置ずれ計算用コンピュータ
４５ステージ駆動制御系
４６露光投影領域
４７一回の露光領域
４８異なる大きさの一回の露光領域
４９位置合わせマーク
５０位置合わせマーク
５１位置合わせマーク
５２位置合わせマーク
５３転写パターン
５４露光投影領域
５５位置合わせマーク
５６位置合わせマーク
５７転写パターン
５８露光投影領域
５９位置合わせマーク
６０位置合わせマーク
６１位置合わせマーク
６２ガラスプレート
６３一回の露光領域
６４露光投影領域
６５位置合わせマーク
６６位置合わせマーク

Claims

被露光基板上の一回の走査露光で露光される露光領域内もしくは該露光領域周辺に配置された複数の位置合わせマークを原版のパターンを被露光基板上に投影する投影光学系とは別の光学系で同時に観察する複数の観察手段と、観察された前記複数の位置合わせマークの所定位置からの位置ずれ量を計測する手段と、該ずれ量から投影露光領域に対する露光パターンの位置ずれ量と伸びを算出する手段と、算出された露光パターンの位置ずれ量と伸びの情報に基づいて被露光基板の位置ずれと投影倍率を補正して露光することを特徴とする走査露光装置。
前記複数の位置合わせマークと観察光学系は、露光領域の大きさに応じて配置されていることを特徴とする請求項１記載の走査露光装置。
前記複数の位置合わせマークと観察光学系は、転写されるパターンの近傍に配置されていて、転写パターンのＸ，Ｙ，θの各方向の位置ずれとＸＹ倍率を代表する様に配置されていることを特徴とする請求項１記載の走査露光装置。
前記複数の位置合わせマークと観察光学系は、少なくとも露光領域内もしくは露光領域近傍でかつ露光領域の一方向に沿って離れた位置に２個、該方向と垂直な方向に１個が配置されていることを特徴とする請求項１の走査露光装置。
前記複数の観察光学系は、露光領域内もしくは露光領域近傍でかつ露光領域の一方向に沿って離れた位置に２個、該方向と垂直な方向で露光領域の異なる種類に応じた位置へ可動する１個が配置されていることを特徴とする請求項１の走査露光装置。