JP2009210843A - 基板製造方法及び製造システム - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上にパターンを形成する基板製造において、基板歪み、及び上層と下層の着
工露光装置に露光歪みの機差が存在しても、上層と下層の合わせずれを小さくする基板製
造方法、およびそのシステムを提供する。
【解決手段】本発明は、上層を露光するマスクレス露光装置の露光歪みのデータと、前着
工ロットのアライメントログデータと、前着工ロットの上層と下層の合わせずれの検査デ
ータから次着工ロット用の補正露光パターンを作成し、マスクレス露光装置を用いて補正
露光パターンを露光する。
【選択図】図6

Description

本発明は、液晶パネル用もしくはその他の基板上のパターンを形成する基板製造方法お
よび製造システムに関する。
近年、基板上にパターンを形成する液晶用基板、フレキシブル基板などの製造において
は、市場の高密度、高精細なパターンの要求に応えるべく、寸法の微細化が進行している
基板上のパターンは、図1に示すように、成膜11、ホト12、エッチング13により
形成され、これらの工程の繰り返しにより、積層パターンを形成する。また、エッチング
13と成膜11の間には、イオン打ち込み14やアニール15が行われる場合もある。こ
のうち、ホト工程12は、レジスト塗布16、露光17、現像18、検査19などから成
る。
露光17は、露光装置を用いて行う。露光装置は、大規模な生産を行う際には、複数台
用いられる。これらには各機ごとに露光歪みの機差が存在する。露光歪みは、主に露光時
ステージ移動誤差、光学歪みなどが装置ごとに異なることにより発生する。装置導入時に
は、露光歪みを小さくするように調整が行われるが、調整の精度には限界があり、残差が
必ず存在する。露光歪みは時間が経過すると変化するため、基板製造において、一定期間
ごとにすべての露光装置において露光歪みの測定を行い、結果を露光歪みDBに格納する
構成が特許文献1に記載されている。
露光歪みの測定は、図4に示すように、露光歪みを計測する露光装置を用いて、基板上
に単層の長寸法測定パターン41を形成し、基板歪みの発生前に長寸法検査装置を用いて
パターン中心間の距離を取得する。パターン中心間の距離は、検査装置の画像取得部の移
動量により決定されるため、その移動精度が必要である。そのため、多点の測定には時間
を要する。
一方で、製品の多品種少量化が進む中、露光に用いるマスクのコストがかからないマス
クレス露光方式が注目されている。マスクレス露光装置としては、文献2に構成が記載さ
れている。マスクレス露光方式は、ミラーデバイスが組み込まれた露光ヘッド部から被露
光基板にビームを照射する機構をもつ。装置のステージは、被露光基板を固定して、露光
ヘッド部の下をXY方向に移動する。このステージ移動に同期して、露光ヘッド部が指示
されたパターンに従いミラーデバイスのON/OFFを切り替え、基板全面の露光を行う
。マスクレス露光方式は、露光マスクを必要とせず、装置にダウンロードしたCADデー
タにより露光パターンの描画を行う。
マスクレス露光装置は、2層目以降のパターンの形成時に下地パターンのマーク位置の
座標を測定し、基板の回転角、オフセット、描画パターンのスケールの調整を行い、調整
後のパターンを露光する。この露光パターン調整をアライメントと呼ぶ。また、アライメ
ントの過程で算出される回転角、オフセット、スケールを含む情報をアライメントログデ
ータと呼ぶ。アライメントログデータはマスクレス露光装置にデータ出力手段を追加する
ことで、ネットワークを介して出力することが可能である。
成膜やアニールの工程では、一定時間、基板に熱が加わる。基板は熱により基板歪みを
生じる。高精細化の進展や、フレキシブル基板など様々な素材を用いることにより、従来
問題とならなかった基板歪みが品質に影響するようになってきた。
積層パターンの形成時には、層間のパターンずれがある規定の範囲内とならない場合に
、導通不良の欠陥となる場合がある。この層間のパターンずれを合わせずれと呼称する。
パターンの微細化に伴い、合わせずれの管理値も厳しくなっている。
合わせずれの計測は、合わせ検査装置で専用のTEG(Test Element Group)パターン
を撮像し、画像処理を行うことによって求める。検査装置の画像取得部は、視野内にTE
Gマーク写真を捕らえることのできる程度の精度しか必要とせず、上記露光歪みの測定に
比べ、一般に高速にかつ多点の測定が可能である。
合わせずれを小さくする技術として、文献1がある。文献1は、半導体デバイスの分野
の例であるが、本質的な点では液晶パネルなどの基板製造にも適用できる。文献1によれ
ば、1層目の露光歪み、2層目の露光歪みをあらかじめデータ取得しておき、合わせずれ
から1層目の露光歪みを予想し、2層目露光時の露光条件を補正することができる。文献
1では、シフト、回転、伸縮、フィールド傾きの各パラメータの補正量を算出する方法が
記載されている。
特開2002−222752号公報 特開2004−056080号公報
しかしながら、基板製造においては、パターンの高精細化に伴い、成膜やアニール工程
で発生する基板歪みに伴う下層のパターン変形が無視できなくなっている。上層の露光時
には、下層の露光歪みに加えて基板歪みによる変形量を考慮する必要がある。文献1によ
る方法においては、下層と上層の露光装置の機差は補正可能だが、下層と上層のパターン
形成の間に起こる基板歪みの補正については考慮されていない。
本発明の目的は、基板歪みを伴う工程が存在し、下層と上層の着工露光装置に機差が存
在しても、下層と上層の合わせずれを小さくする基板製造方法、およびそのシステムを提
供することにある。
以下、特に断らない限り、露光装置とはマスクレス露光装置を指すものとする。また、
下層の露光を行う露光装置を第1の露光装置、上層の露光を行う露光装置を第2の露光装
置とする。
上記問題を解決するために、本発明は、基板上に下層パターンを露光する第1の露光装
置と、基板上に上層パターンの露光を行いアライメントログを出力できる機構を備える第
2の露光装置と、第2の露光装置の露光歪みを測定する長寸法検査装置と、露光歪みを格
納する露光歪みDBと、下層パターンと上層パターンの合わせずれを測定する合わせ検査
装置と、上記アライメントログ、露光歪み、合わせずれのデータから次着工ロットの補正
露光パターンを第2の露光装置に指示する露光パターン補正装置から構成される。
上記の装置構成において、長寸法検査装置を用いて第2の露光装置の露光歪みを測定し
、得られた露光歪みを露光歪みDBに格納し、下層と上層の合わせずれの測定を行い、合
わせずれの測定結果をパターン補正装置に入力し、第2の露光装置が着工した前ロットの
アライメントログを露光パターン補正装置に入力し、露光歪みDBから第2の露光装置の
露光歪みを露光パターン補正装置に入力し、合わせずれ、アライメントログ、第2の露光
装置の露光歪みから補正露光パターンの算出を行い、算出した補正露光パターンを第2の
露光装置に入力し、第2の露光装置の次着工ロットの露光パターンを指示された補正露光
パターンに変更して露光を行う。
また、第2の露光装置の露光歪みを計測せず、下層露光を済ませたあとに上層の露光着
工前の長寸法を計測することでも、同様の補正が可能である。この場合は、基板上に下層
パターンを露光する第1の露光装置と、基板上に上層パターンの露光を行いアライメント
ログを出力できる機構を持つ第2の露光装置と、上層露光の着工前に下層長寸法を測定す
る長寸法検査装置と、下層長寸法を格納する長寸法変化履歴DBと、下層と上層の合わせ
ずれを測定する合わせ検査装置と、アライメントログ、下層長寸法、合わせずれのデータ
から次着工ロットの補正露光パターンを算出し、第2の露光装置に指示する露光パターン
補正装置から構成される。
上記の装置構成において、長寸法検査装置を用いて露光の着工前に下層長寸法を測定し
、得られた下層長寸法を長寸法変化履歴DBに格納し、下層と上層の合わせずれの測定を
行い、合わせずれの測定結果をパターン補正装置に入力を行い、第2の露光装置が着工し
た前ロットのアライメントログを露光パターン補正装置に入力を行い、長寸法変化履歴D
Bから第2の露光装置の露光歪みを露光パターン補正装置に入力し、合わせずれ、アライ
メントログ、下層長寸法から補正露光パターンを算出し、算出した補正露光パターンを第
2の露光装置に入力し、第2の露光装置の次着工ロットの露光パターンを指示された補正
露光パターンに変更して露光を行う。
本発明によれば、下層と上層のパターンを形成する露光装置が異なり、かつ下層露光と
上層露光の間で基板歪みが生じても、下層と上層の合わせずれを小さくすることができる
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図1は、基板上にパターンを形成する製造工程を示した図である。最初に基板上に成膜
11を行う。次にパターンを形成する部位にホト12を行う。その後、エッチング13を
行い、パターンが形成される。その後、イオン打ち込み14やアニール15が行われるこ
ともある。基板上に積層パターンを形成するためには、上記製造工程11〜15を繰り返
す。ホト工程12は、レジスト塗布16、露光17、現像18、検査19から成る。積層
パターンの形成において、下層と上層の合わせずれが大きい場合には、導通不良などの原
因となるため、2層目以降のパターン形成時には、合わせずれの検査19を行う。
図2に合わせずれの検査19の検査方法を示す。検査19では、基板25上に形成され
たTEGパターンを用いる。TEGパターンとしては、下層パターン21で外側のマーク
を形成し、その内側に上層パターン23を形成するBOX−IN−BOXマークを用いれ
ばよい。本TEGパターンにより、下層パターン中心22と上層パターン中心24の中心
との距離を測定することで、合わせずれが測定できる。
図3に本発明を実現するための装置構成を示す。図中、第1の露光装置31は下層の露
光を行うものである。第2の露光装置32は、上層の露光を行うものである。長寸法検査
装置33は、基板25に形成された長寸法測定パターン41の座標を求めるものである。
合わせ検査装置34は、検査19において下層と上層の合わせずれの測定を行うものであ
る。露光歪みDB36は、各露光装置における露光歪みを格納するものである。露光歪み
のデータ取得は、例えば第1の露光装置31における露光歪みを取得する場合は、第1の
露光装置31で単層のパターンを形成し、長寸法検査装置33でパターン間の距離を取得
する。露光歪みは露光装置の稼働時間によって変化することがあるため、露光歪みDB3
6内のデータは定期的に更新することが望ましい。露光パターン補正装置35は、第2の
露光装置32の露光歪みと、前着工基板の合わせずれと、第2の露光装置32が出力した
アライメントログを用いて、第2の露光装置32に指示する補正露光パターンを作成し、
指示するものである。補正露光パターンの作成方法は後述する。なお、露光パターン補正
装置35は、独立した装置のみを指すわけではなく、その機能を持つものを指す。例えば
、この露光パターン補正手段を第2の露光装置32内に組み込むことでも、本発明と同様
の製造方法を実現することが出来る。
図4は露光歪みを測定するための長寸法測定パターンの例を示したものである。露光歪
みの取得は、露光歪みを取得したい露光装置を用いて基板上に単層の長寸法測定パターン
41を形成し、基板歪みの発生前に長寸法検査装置33を用いてパターン41の中心座標
を測定する。中心座標が設計値に対してどれだけずれているかを設計値からのずれ量とす
る。座標表現には、図4中に示したように、例えば短辺側をX、長辺側をYとするものを
用いる。長寸法測定パターン41の数が多い程、露光歪みの分布を詳細に把握できる。一
方で多点にすればするほど測定には時間がかかる。そこで、測定点数は製造TATを考慮
して決めればよい。ただし、基板25の4角の長寸法測定パターン41は、基板25の4
角の下層パターン中心22と近辺の場所に設置する。取得したデータは、ネットワーク3
8を介して露光歪みDBに格納する。
図5に本発明に係る第2の露光装置32の構成図を示す。なお、第1の露光装置31に
ついては、通常のマスク露光機でも良い。第2の露光装置32は、データ処理部51と装
置動作制御部52と画像記録部53とアライメントログ出力部54とから成る。データ処
理部51は、ネットワーク38を介して入力された画像データを描画データに変換するも
のである。変換された描画データは装置動作制御部52へと送信される。装置動作制御部
52は描画データをラスタデータへと変換し、変換されたラスタデータに従って画像記録
部53の制御を行う。画像記録部53は装置動作制御部52から制御され、基板上にパタ
ーンを形成する。アライメントログ出力部54は、第2の露光装置32のアライメントロ
グをネットワーク38を介して露光パターン補正装置35に出力する。アライメントとは
、露光装置が2層目以降のパターンの形成時に下地パターンのマーク座標を測定し、基板
の回転角、オフセット、描画パターンのスケールの調整を行う動作である。アライメント
ログとは、アライメント時の回転角、オフセット、スケールなどの値を指す。
図6に本発明の第1の実施例による装置間のデータフローを示す。図中の第2の露光装
置32と、長寸法検査装置33と、合わせ検査装置34は上層ホト工程で用いる装置であ
る。第2の露光装置32は、ロットを着工後、アライメントログ61を露光パターン補正
装置35に出力する。長寸法検査装置33は、露光歪み62を露光歪みDB36に格納す
る。この長寸法検査の頻度は、第2の露光装置32の時系列変化が把握できる程度の期間
ごとに行うだけでよい。合わせ検査装置34は、ロットの着工後、合わせずれ63を露光
パターン補正装置35に出力する。露光パターン補正装置35はアライメントログ61と
合わせずれ63と露光歪みDB36内データとを参照し、補正露光パターン64を算出し
て、第2の露光装置32に出力する。第2の露光装置32は次着工ロットの露光パターン
を補正露光パターン64に変更し、露光を行う。
図7、図8に本発明の第1の実施例による露光パターン補正装置35が行う露光パター
ン補正処理フローと模式図を示す。最初に、露光パターン補正装置35は、上層露光歪み
62、過去に着工したアライメントログ61、合わせずれ63を取得する(ステップ71
)。次に上層露光歪み62とアライメントログ61から、上層長寸法82を算出する(ス
テップ72)。上層露光歪み62のn点目の測定値を(Xdn, Ydn)とすると、上層長寸法8
2(XL2n, YL2n)は下式により算出できる。
Figure 2009210843
ただし、θ=アライメント回転角
Xoff=オフセットX, Yoff=オフセットY
Sx=スケールX, Sy=スケールY
次に、上層長寸法82と合わせずれ63から下層長寸法83を算出する(ステップ73
)。算出方法は、合わせずれ63が下層パターンと上層パターンのずれであることを利用
して、上層長寸法82を与えることによって、下層長寸法83を求めるものである。計算
は、下層長寸法83を算出したい点において、下式による。
(下層長寸法83の設計値からのずれ量)=(上層長寸法82の設計値からのずれ量)
+(合わせずれ63)・・・(2)
ただし、合わせずれの測定点は、長寸法測定の測定点に比べて多点の測定を行うことが
可能であり、合わせずれマーク位置に対応する上層長寸法のデータが存在しない場合があ
る。この場合は、上層長寸法82の各点における設計値からのずれ量を、内挿によって面
内全点で補間すればよい。このとき、基板4角の合わせずれ測定TEGと長寸法測定パタ
ーンが同位置に配置されているものとして、データの補間を行う。補間したデータは面内
で連続であるため、ある点における上層設計値からのずれ量、すなわち上層長寸法82を
求めることが可能となり、合わせずれ63から下層長寸法83を求めることが可能となる
。続いて、上層露光歪み補正MAP81を作成する(ステップ74)。計算は、上層露光
歪み62の各点における設計値からのずれ量の符号を逆にする下式を用いる。
(上層露光歪み補正MAP81)=−(上層露光歪み62の設計値からのずれ量)・・
・(3)
次に、下層長寸法83と上層露光歪み補正MAP81から補正露光パターン64を作成
する(ステップ75)。算出方法は、下層長寸法83に上層露光歪み補正MAP81を足
しこむ下式を用いる。
(補正露光パターン64)=(上層露光歪みMAP81)+(下層長寸法83)・・・
(4)
本計算により、下層長寸法を考慮して露光パターンを補正しても上層露光歪みによって
合わせずれが発生することを防ぐことができる。最後に、作成した補正露光パターン64
を第2の露光装置32に指示し(ステップ76)、補正操作を終了する。
上記手順により、下層と上層の露光装置が異なり、かつ下層露光と上層露光の間に基板
歪みが生じても、下層と上層の合わせずれを小さくすることができる。
実施例1では、露光装置ごとに露光歪みを測定することが必要であるが、この露光歪み
測定の代わりに2層目以降の露光着工前のパターン寸法を測定することによってもパター
ン補正が可能である。
以下、本方法による補正方法を実施例2として説明する。
図9は本発明の第2の実施例による装置構成図である。装置構成は実施例1と同様に、
第1の露光装置31、第2の露光装置32、長寸法検査装置33、合わせ検査装置34、
露光パターン補正装置35を含み、それに加えて、長寸法変化履歴DB91を有する。こ
れらはネットワーク38を介して接続されている。
このうち、第1の露光装置31は、マスクレス露光装置ではなく、マスク露光装置を用
いても同様の製造方法が実現できる。
図10に実施例2の装置間のデータフローを示す。長寸法検査装置33は、上層パター
ンの露光を行う前の下層長寸法83を取得し、結果を長寸法変化履歴DB91に格納する
。露光パターン補正装置35は露光装置32の出力であるアライメントログ61と、合わ
せ検査装置34の出力である合わせずれ63と、長寸法変化履歴DB91に格納されてい
る下層長寸法を入力とし、補正露光パターン64を算出し、第2の露光装置32に指示を
行う。
図11と図12に本発明の第2の実施例による露光パターン補正装置35が行う露光パ
ターン補正処理フローと模式図を示す。最初に、下層長寸法83、過去に着工したアライ
メントログ61、合わせずれ63を取得する(ステップ111)。次に下層長寸法83と
合わせずれ63から、上層長寸法82を算出する(ステップ112)。計算は、合わせず
れ63が上層と下層のパターンずれであることを利用して、下層長寸法83を与えること
によって、上層長寸法82を求めるものである。下層長寸法83と合わせずれ63のデー
タ数に差異がある場合は、実施例1のステップ73と同様に内挿の計算により補間すれば
よい。次に上層長寸法82とアライメントログ61から上層露光歪み62を算出する(ス
テップ113)。この算出はステップ72を逆に計算することで求めることが出来る。さ
らに実施例1に示したステップ74、ステップ75、ステップ76の各計算を行い、補正
操作を終了する。
実施例2の方法によれば、実施例1と同様に上層と下層の合わせずれを小さくすること
ができる。
本発明の内容は、基板上にパターンを形成するプリント基板製造、マスク製造、半導体
製造、液晶パネル製造、フレキシブルパネル製造、などの分野に利用が可能である。
基板上にパターンを形成する製造工程を示す図である。 合わせ検査に用いるマークの例を示す図である。 本発明の第1の実施例による装置構成を示す図である。 長寸法測定検査に用いるマーク配置の例を示す図である。 本発明に係わるマスクレス露光装置の構成を示す図である。 本発明の第1の実施例による装置間のデータフローを示す図である。 本発明の第1の実施例による露光パターン補正処理の手順を示すフロー図である。 本発明の第1の実施例による露光パターン補正処理の模式図である。 本発明の第2の実施例による装置構成を示す図である。 本発明の第2の実施例による装置間のデータフローを示す図である。 本発明の第2の実施例による露光パターン補正処理の手順を示すフロー図である。 本発明の第2の実施例による露光パターン補正処理の模式図である。
符号の説明
25…基板、31…第1の露光装置、32…第2の露光装置(マスクレス露光方式)、
33…長寸法検査装置、34…合わせ検査装置、35…露光パターン補正装置、36…露
光歪みDB、38…ネットワーク、61…アライメントログ、62…上層露光歪み、63
…合わせずれ、64…補正露光パターン、91…長寸法変化履歴DB。

Claims (6)

  1. 基板上に下層パターンを露光する第1の露光装置と、基板上に上層パターンの露光を行
    うアライメントログを出力する機構を備えるマスクレス露光による第2の露光装置と、前
    記第2の露光装置の露光歪みを測定する長寸法検査装置と、露光歪みを格納する露光歪み
    DBと、下層パターンと上層パターンの合わせずれを測定する合わせ検査装置と、前記ア
    ライメントログ、前記露光歪み、前記合わせずれのデータから次着工ロットの補正露光パ
    ターンを算出し、前記第2の露光装置に指示する露光パターン補正装置の構成を含む基板
    製造システム。
  2. 請求項1における第1の露光装置はマスクレス露光による露光装置であることを特徴と
    する基板製造システム。
  3. 請求項1又は2のシステム構成において、前記長寸法検査装置を用いて前記第2の露光
    装置の露光歪みを測定する露光歪み測定ステップと、前記露光歪み測定ステップで得られ
    た露光歪みを前記露光歪みDBに格納する露光歪み格納ステップと、下層パターンと上層
    パターンの合わせずれを測定する合わせずれ測定ステップと、前記合わせずれ測定ステッ
    プで得られた合わせずれを前記露光パターン補正装置に入力する合わせずれ入力ステップ
    と、前記第2の露光装置が着工した前ロットのアライメントログを前記露光パターン補正
    装置に入力するアライメントログ入力ステップと、前記露光歪みDBから前記第2の露光
    装置の露光歪みを露光パターン補正装置に入力する露光歪み入力ステップと、前記合わせ
    ずれ、前記アライメントログ、前記第2の露光装置の露光歪みから前記補正露光パターン
    を算出する補正露光パターン算出ステップと、前記補正露光パターン算出ステップで得ら
    れた補正露光パターンを前記第2の露光装置に指示する補正露光パターン指示ステップと
    、前記第2の露光装置の次着工ロットの露光パターンを前記補正露光パターンに変更する
    補正露光ステップとを有する基板製造方法。
  4. 基板上に下層パターンを露光する第1の露光装置と、基板上に上層パターンの露光を行
    うアライメントログを出力する機構を備えるマスクレス露光による第2の露光装置と、上
    層の着工前に下層長寸法を取得する長寸法検査装置と、下層長寸法を格納する長寸法変化
    履歴DBと、下層パターンと上層パターンの合わせずれを測定する合わせ検査装置と、ア
    ライメントログ、下層長寸法、合わせずれのデータから次着工ロットの補正露光パターン
    を算出し、第2の露光装置に指示する露光パターン補正装置の構成を含む基板製造システ
    ム。
  5. 請求項4における第1の露光装置はマスクレス露光による露光装置であることを特徴と
    する基板製造システム。
  6. 請求項4又は5のシステム構成において、前記長寸法検査装置を用いて上層露光前に下
    層長寸法を取得する下層長寸法測定ステップと、前記下層長寸法測定ステップで得られた
    下層長寸法を前記長寸法変化履歴DBに格納する下層長寸法格納ステップと、下層パター
    ンと上層パターンの合わせずれを測定する合わせずれ測定ステップと、前記合わせずれ測
    定ステップで得られた合わせずれを前記パターン補正装置に入力する合わせずれ入力ステ
    ップと、前記第2の露光装置が着工した前ロットのアライメントログを前記露光パターン
    補正装置に入力するアライメントログ入力ステップと、前記長寸法変化履歴DBから下層
    長寸法を前記露光パターン補正装置に入力する下層長寸法入力ステップと、前記合わせず
    れ、前記アライメントログ、下層長寸法から補正露光パターンを算出する補正露光パター
    ン算出ステップと、前記補正露光パターン算出ステップで得られた補正露光パターンを前
    記第2の露光装置に指示する補正露光パターン指示ステップと、前記第2の露光装置の次
    着工ロットの露光パターンを指示された前記補正露光パターンに変更する補正露光ステッ
    プとを有する基板製造方法。
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