JP2009533702A - 位置合わせ方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板上に設けられた少なくとも１つのマークの位置を決定するための方法に関し、第１の検出器を使用することによって、基板上の第１のマークを検出すること、第２の検出器を使用することによって、基板上の少なくとも第２のマークを含む第１の組のマークを検出すること、第１のマークと、第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第１のリストを計算すること、第１又は第２の検出器のうちの一方を使用することによって、基板上の第２のマークを検出すること、利用可能な検出器を使用することによって、基板上の少なくとも第１のマークを含む第２の組のマークを検出すること、第２のマークと、第２の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第２のリストを計算すること、相対距離（複数個可）の第１及び第２のリスト内の情報を使用することによって、少なくとも１つのマークの位置を決定することの動作を含む。

Description

本発明は、位置合わせ測定方法及びそのための装置に関し、より詳細には、マスク／レチクル・ライタ内に基板を位置合わせ、又は位置決めし、且つ／又はステッパ／アライナ内に基板を位置決めするのに適切な位置合わせ測定方法及びそのための装置に関する。

大きな表示部、又は表示部、カラー・フィルタ若しくは別の同様の用途の一部が生産される場合、露光システムが、好ましくは高品質の石英から製造されたガラス板から、像を１８００ｍｍ×２４００ｍｍまでの寸法が可能である大きめの基板上に転写する。露光システムは、光をガラス板を通して及び基板上に放射するアライナ又はステッパを含む。

マスクの位置合わせ、すなわち、座標系における絶対配列により、種々のシステムによるマスクが、例えば、カラー・フィルタ及びＴＦＴアレイを一緒に適合させることが可能になるのに十分であることは非常に重要である。さらには、大判ＴＦＴ基板は、一緒にステッチされた１つ、２つ又はそれ以上のマスクを使用して、大きな露光面積をカバーすることが可能である。

従来の位置合わせシステムにおいて、優れたアライメント・マークの位置決め決定に必要なものは、とりわけ、安定座標系、例えば、従来のＸＹ座標系である。多数の位置を測定する必要があり、その測定を行うのにかなりの時間がかかる場合に、問題になる可能性のある事柄が発生することがあり、すなわち、長い測定期間の間には、あらゆるタイプのドリフトが発生することがある。

したがって、工程時間を縮小して、アライメント・マークの位置を測定するための方法を提供することが本発明の目的である。

とりわけ、この目的は、基板上に設けられた少なくとも１つのマークの位置を決定するための方法によって達成される本発明の第１の態様と一致しており、第１の検出器を使用することによって、基板上の第１のマークを検出すること、第２の検出器を使用することによって、基板上の少なくとも第２のマークを含む第１の組のマークを検出すること、第１のマークと、第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第１のリストを計算すること、第１又は第２の検出器のうちの一方を使用することによって、基板上の第２のマークを検出すること、利用可能な検出器を使用することによって、基板上の少なくとも第１のマークを含む第２の組のマークを検出すること、第２のマークと、第２の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第２のリストを計算すること、相対距離（複数個可）の第１及び第２のリスト内の情報を使用することによって、少なくとも１つのマークの位置を決定することの動作を含む。

また、本発明は、基板上に設けられた少なくとも１つのマークの位置を決定するための装置に関し、回転可能な基板ホルダ、第１の方向に可動な誘導レール、誘導レール上に設けられ、第１の方向と本質的に垂直な第２の方向に可動な少なくとも第１及び第２の検出器、第１と第２の検出器との間の相対距離を測定することのできる少なくとも１つの干渉計を備える。

さらには、本発明の特性及びその利点は、以下に与えられる本発明の好ましい実施例の詳細な説明、及び添付の図１〜１１から明らかになり、それらは、例示としてのみ与えられ、したがって、本発明を限定するものではない。

以下の詳細な説明は、図面を参照して行われる。好ましい実施例は、本発明を示し、特許請求の範囲によって規定されるその範囲を限定しないように説明される。当業者は、次に続く説明に関して、様々な均等のバリエーションを認識するであろう。

さらには、好ましい実施例は、基板に関して説明される。基板は、反射性基板、又は透過性基板であってよいことは、当業者には明らかであろう。

図１は、伝統的な測定概念、すなわち、座標測定系、例えば、ＸＹ座標系を示しており、基板１００上に配列されたマーク１２０の位置合わせは、オリゴ１３０に対する絶対位置を測定することから計算される。

図２は、本発明の例示的な実施例による測定方法を示している。本発明の方法では、測定は、基板２００上に設けられたマーク２２０間の測定距離、すなわち、従来技術の方法のようなオリゴに対する絶対位置ではなく、相互距離に基づいている。

図３は、本発明による測定装置３００の例示的な実施例の上から見た図を示している。測定装置３００は、距離測定素子３０５、支持フレーム３１０、第１の検出器３１５、第２の検出器３２０、回転可能なステージ３２５、及び任意選択のステージ・アライメント・マーク３３０を含む。距離測定素子は、例えば、干渉計レーザであってよい。図３に示されている例示的な実施例では、距離測定素子３０５は、支持フレーム３１０上に固定されて配列されている。距離測定素子は、第１の検出器３１５と第２の検出器３２０との間の距離を制御している。これは、時間内のそれぞれの瞬間に、第１の検出器３１５と第２の検出器３２０との間の距離を測定することによって達成される。第１の検出器３１５と第２の検出器３２０との間の距離は、その距離間の差を計算することによって規定される。代替の実施例では、距離測定素子は、第１の検出器３１５又は第２の検出器３２０のうちの一方の上に設けられる。このような実施例では、先の実施例のような計算をすることなしに、即座に第１の検出器と第２の検出器との間の絶対距離が規定されることになる。

この例示的な実施例では、支持フレームは、第１の検出器３１５、第２の検出器３２０、及び距離測定素子３０５を支持する。支持フレームは、基板３５０全体にわたって、第１の方向３４０に移動するように設けられる。第１の検出器及び第２の検出器は、第２の方向３３５に可動であり、例示的な実施例では、第２の方向３３５は、第１の方向３４０に本質的に垂直であることが可能である。

基板３５０をその上に設けることが可能であるステージ３２５は、その中心軸の周りを回転可能であり、参照符号３６０によって図３に示されている。ステージには、アライメント・マーク３３０が任意選択で設けられてもよい。基板３５０上に設けられたアライメント・マークと一緒にそのアライメント・マークは、ステージ３２５上に基板３５０を位置合わせするために、又は較正目的で使用可能である。

図４Ａは、測定されるべきプレート４００の上から見た図である。プレート４００は、図４Ａにａ〜ｉと示された９つのアライメント・マークを含む。

図４Ｂ〜Ｄは、アライメント・マークａと、いくつかの他のアライメント・マークとの間の相対距離が、どのようにして測定されるかを示している。検出器のうちの一方から始めるために、第１の検出器３１５又は第２の検出器３２０は、アライメント・マークａを検出する。アライメント・マークａを検出した検出器は、他方の検出器が別のアライメント・マークを位置付けている間、そのアライメント・マークに固定されている。図４Ｂでは、どちらの検出器がアライメント・マークａ上に固定されるかによって決まる第１又は第２の他方の検出器は、アライメント・マークｂを検出している。第１及び第２の検出器は、アライメント・マークｂを位置付けるためには、互いに対して移動可能である。また、支持フレーム３１０は、アライメント・マークｂを位置付けている間、並びに現在測定されているプレートをその上に配列している支持体が回転可能である間、移動することも可能である。したがって、検出器のうちの一方を別のアライメント・マーク上に固定している間、アライメント・マークを求めるためには、３つの移動の協働であることが可能であり、これらの移動は、１）第２の検出器３２０に対する第１の検出器３２５の相対移動、２）ステージの回転、及び３）支持フレーム３１０の移動である。第１及び第２の検出器は、互いに対して移動可能であり、それにより、相対距離は、拡大又は縮小可能になることに留意されたい。ステージは、時計方向に、又は反時計方向に回転可能である。支持フレームは、正の第１の方向に、又は負の第１の方向に移動可能である。

図４Ｃでは、検出器のうちの一方は、他方の検出器がアライメント・マークｃを検出している間、なおもアライメント・マークａ上に固定されている。図４Ｂと比較すると、第１の検出器と第２の検出器との間の距離は、変化、拡大し、ステージは、時計方向に回転し、支持フレームは、右、すなわち、正の方向にわずかに移動している。

図４Ｄでは、検出器のうちの一方は、なおもアライメント・マークａ上に固定され、他方の検出器は、アライメント・マークｉを検出している。支持フレーム３１０の移動、ステージの回転、及び互いに対する第１と第２の検出器の移動により、任意の２つのアライメント・マーク間の任意の相互距離を検出することが可能である。唯一の制約は、２つのアライメント・マーク間の最小距離が、第１と第２の検出器との間の可能最小距離より大きくなくてはならないこと、及び２つのアライメント・マーク間の最大距離が、第１と第２の検出器との間の最大距離、すなわち、支持フレーム３１０の幅と画定されることである。

図５Ａ及び５Ｂは、２つのマークの参照方法の例示的な実施例を示している。この方法では、距離は、まず、第１のアライメント・マークと、すべての他のアライメント・マークとの間を測定され、次に、第２のアライメント・マークと、すべての他のアライメント・マークとの間を測定される。本発明は、２つの検出器だけの使用に限定されない。距離を測定するための複数の検出器を使用して、スループット及び／又は正確性を最適化することが可能である。図示の実施例では、第１のアライメント・マークは、アライメント・マークａであり、第２のアライメント・マークは、アライメント・マークｅである。図５Ｂでは、それは単に距離であって、ベクトルではないことに留意されたい。図５Ａでは、リストに、２つの列が提示されている。第１の列には、アライメント・マークａからすべての他のアライメント・マークまでの距離、個々の線内に配列されたそれぞれのアライメント・マークに対するそれぞれの距離が示されている。第２の列には、アライメント・マークｅからすべての他のアライメント・マークまでの距離、個々の線内にそれぞれのアライメント・マークに対するそれぞれの距離が示されている。２つのアライメント・マークからの距離のこのリストから、すべてのアライメント・マーク間のすべての他の相対距離を決定することが可能であり、次の図には、このことがどのようにして達成可能であるかを示すことになる。

図６Ａは、アライメント・マークａ及びｅが、アライメント・マークの回転が重要ではない虚座標系内に配置可能であることを示している。これは、相互距離だけが測定され、固定されたオリゴに対する距離は測定されないからである。図６ａはまた、ａとｅとの間の距離は、ｅとａとの間の距離に等しくなくてはならないことを示している。任意の測定システムでは不完全なため、２つの測定の平均値により、単一の測定に比べてより真実であることを示すことが可能である。

図７は、第３のアライメント・マークの位置により、どのようにして２つのアライメント・マークから測定のリストが求められることが可能であるかを示している。その位置を求められるべきアライメント・マークは、アライメント・マークｂである。アライメント・マークａからアライメント・マークｂまでの距離に等しい半径を有する第１の円７１０は、アライメント・マークａと一致するその中心により作成される。アライメント・マークｅからアライメント・マークｂまでの距離に等しい半径を有する第２の円７２０は、アライメント・マークｅと一致するその中心により作成される。この実施例では、第１の円７１０と第２の円７２０とは、２つの点で互いと交差する。図８は、アライメント・マークｂが、第１の円８１０と第２の円８２０とのこれらの交点ｂ’、ｂ”のいずれかに求められることが可能であることを示しているが、交点ｂ’、ｂ”のうちの一方は、アライメント・マークｂの偽位置を示している。

図９は、アライメント・マークｃの位置が、どのようにして決定可能であるかを示している。アライメント・マークａからアライメント・マークｃまでの距離に等しい半径を有する第３の円９３０は、アライメント・マークａと一致する中心により作成される。アライメント・マークｅからアライメント・マークｃまでの距離に等しい半径を有する第４の円９４０は、アライメント・マークｅと一致する円の中心により作成される。第３の円９３０と第４の円９４０とは、２つの点ｃ’とｃ”とで、互いと交差する。これらの交点ｃ’、ｃ”のうちの一方が、アライメント・マークｃの真位置を示している。同じ図面に、第１の円９１０と第２の円９２０、及び第１の円９１０と第２の円９２０との交点ｂ’とｂ”とが描かれている。

図１０は、アライメント・マークの真位置が、どのようにして求められることが可能であるかを示している。アライメント・マークは、所定の位置の基板上に設けられている。この場合のように、２つの位置が分かった場合には、２つの選択肢ｂ’及びｂ”のうちのどちらが、それぞれ真偽の位置を示すことになるのかを決定することが可能である。図１０の最左の図形には、５つのアライメント・マーク、ａ、ｅ、ｂ’、ｂ”、ｃ’、ｃ”、ｆ’及びｆ”が示されている。アライメント・マーク、すなわち、アライメント・マークが基板縁部に対して出現するある種のマップ、及び他のアライメント・マークの知られている所定の位置を同一のアライメント・マークの測定済み選択肢と比較することによって、どちらの選択肢が真であり、又は偽であるかを決定することが可能である。図１０の最左の図形では、ｂ”、ｃ”及びｆ”は、偽位置を示しており、そのため、それらは、×で覆うようにマークされている。図１０の最右の図形では、アライメント・マークａ及びｅと一緒にｂ’、ｃ’及びｆ’が、真のアライメント・マーク位置を示している。最右の図の破線のアライメント・マークは、基板上のアライメント・マークの残りの位置を示している。

図１１は、本発明による測定装置１１００の例示的な実施例の側面図を示している。測定装置１１００は、第１の測定検出器１１１０、第２の測定検出器１１２０、支持フレーム１１３０、第１の照明光源１１４０、第２の照明光源１１５０、基板１１６０、及び透明支持体１１７０を備える。第１の測定素子１１１０及び第２の測定素子１１２０は、正及び負の第１の方向に沿って可動である。支持フレーム１１３０は、本質的には、第１の方向に垂直な第２の方向に可動である。第１の照明光源１１４０及び第２の照明光源１１５０は、正及び負の第１の方向に可動である。第１及び第２の照明光源の動作は、それぞれ、第１及び第２の測定検出器の動作と相関している。照明光源は、真下から、すなわち、伝送モードで基板１１６０を照らす。透明支持体は、例えば、透明基板支持体１１７０を回転することによって、回転可能である。この回転は、中心軸を含まない図１２によって行われることが可能である。図１２に示されている本発明の例示的な実施例では、ステージ１２１０が周辺駆動、すなわち、ステージ１２１０の外縁部と接する回転可能な車輪１２２０、１２２２、１２２４によって駆動される。車輪１２２０、１２２２、１２２４を時計方向に回転することによって、ステージ１２１０が反時計方向に回転することになり、その逆も同様である。光源１２３０は、ステージ１２１０の真下に／下部に設けられる。回転可能な車輪は、ステージと接触し、そのステージを回転させる機能性を有することが可能なだけではない。車輪１２２０、１２２２、１２２４はまた、ステージを支持するようにも機能することが可能であり、すなわち、中心軸を必要としない。

さらに本発明による代替の実施例では、検出器３１５及び３２０は、回転可能な構台上に設けられることが可能であり、すなわち、検出器は、互いを前後に移動することが可能であるだけでなく、ステージ３２５の上の点の周りを回転することも可能である。このような実施例では、ステージ３２５は、固定されていても、又は回転可能であってもよい。

示されている実施例では、測定検出器が２つだけ使用されている。代替の実施例では、３つ以上の測定検出器を使用して、測定時間をスピードアップすることが可能である。

本発明は、上述の好ましい実施例及び詳細な実施例を参照して開示されているが、これらの実施例は、限定する意味ではなく、例示の意味で意図されていることを理解されたい。修正及び組合せが当業者には容易に思いつき、その修正及び組合せが本発明の精神及び添付の特許請求の範囲の範囲内にあることが企図される。

座標系内にアライメント・マークの位置を決定する場合の従来技術の測定概念を概略的に示す図である。 アライメント・マークの位置を決定する場合の測定概念の本発明による例示的な実施例を概略的に示す図である。 本発明による測定装置の実施例の上から見た図である。 種々のアライメント・マークが、図３による装置によって、どのようにして測定可能であるかについての例示的な実施例を示す図である。 種々のアライメント・マークが、図３による装置によって、どのようにして測定可能であるかについての例示的な実施例を示す図である。 種々のアライメント・マークが、図３による装置によって、どのようにして測定可能であるかについての例示的な実施例を示す図である。 種々のアライメント・マークが、図３による装置によって、どのようにして測定可能であるかについての例示的な実施例を示す図である。 本発明による２つのマークの参照方法の例示的な実施例を示す図である。 本発明による２つのマークの参照方法の例示的な実施例を示す図である。 虚座標系内に配列された２つの参照マークを示す図である。 別のマークがどのようにして求められることが可能であるかについての本発明による例示的な実施例を示す図である。 別のマークがどのようにして求められることが可能であるかについての本発明による例示的な実施例である。 さらに、別のマークがどのようにして求められることが可能であるかについての本発明による例示的な実施例を示す図である。 有効マーク位置がどのようにして決定されるかについての本発明による例示的な実施例を示す図である。 本発明によるマークの伝送検出の例示的な実施例を示す図である。 回転可能なステージ及び支持機構の例示的な実施例を示す図である。

Claims (22)

1. ワークピース上に設けられた少なくとも１つのマークの位置を決定するための方法であって、
   前記ワークピース上の第１のマークを検出すること、
   前記ワークピース上の第１の組のマークを検出すること、
   前記ワークピース上の第２のマークを検出すること、
   前記ワークピース上の第２の組のマークを検出すること、
   少なくとも１つのマークの前記位置を決定すること、
   の動作を含み、
   前記第１のマークと、前記第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第１のリストを測定すること、
   前記第２のマークと、少なくとも前記第１のマークを含む前記第２の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第２のリストを測定すること、
   のさらなる動作によって特徴付けられ、
   少なくとも１つのマークの前記位置を前記決定することが、前記第１のマークと、前記第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間で測定された相対距離（複数個可）の前記第１のリストからの情報、及び前記第２のマークと、前記第２の組のマーク内のマーク（複数個可）との間で測定された相対距離（複数個可）の少なくとも前記第２のリストからの情報を使用することによって行われる、方法。
2. 前記少なくとも１つのマークの前記位置を前記決定することが、前記ワークピース上の第３のマークと、前記ワークピース上の第３の組のマーク内のマーク（複数個可）との間で測定された相対距離（複数個可）の少なくとも第３のリストからの情報もまた使用することによって行われ、前記第３の組のマークが、前記第１のマーク及び前記第２のマークのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つのマークの前記位置を前記決定することが、異なるＮ個のマークと、異なるＮ組のマークとの間で測定された相対距離（複数個可）の複数のＮ個のリストからの情報を使用することによって行われ、前記異なるＮ個のマークのそれぞれが、前記異なるＮ組のマークのうちの少なくとも１つの中に含まれ、Ｎが４以上の整数である、請求項１に記載の方法。
4. 前記検出する動作のうちの少なくとも１つを行うための少なくとも１つの検出器をその上に設けている回転可能な構台を回転させる動作をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 相対距離の前記第１のリスト及び相対距離の前記第２のリストのうちの少なくとも一方が、固定された干渉計によって決定される、請求項１に記載の方法。
6. 相対距離の前記第１のリスト及び相対距離の前記第２のリストのうちの少なくとも一方が、１つの検出器上に設けられた干渉計によって測定される、請求項１に記載の方法。
7. 前記検出する動作のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのＣＣＤカメラによって行われる、請求項１に記載の方法。
8. 独立して互いから可動である複数の検出器を移動させる動作をさらに含み、前記複数の検出器が、前記検出する動作のうちの少なくとも２つを行う、請求項１に記載の方法。
9. 前後に可動である誘導レールを移動させることの動作をさらに含み、前記第１及び第２の検出器が前記誘導レール上に設けられる、請求項１に記載の方法。
10. ワークピース上に設けられた少なくとも１つのマークの位置を決定するための装置であって、
    ワークピース・ホルダ、
    前記ワークピース上の第１のマークを検出するための第１の検出器、
    少なくとも１つのマークの前記位置を決定するための手段、
    を含み、
    前記ワークピース上の第１の組のマークを検出するための第２の検出器、
    前記第１のマークと、前記第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間の相対距離（複数個可）の第１のリストを測定するための距離測定素子、
    によって特徴付けられ、
    少なくとも１つのマークの位置を前記決定することが、前記第１のマークと、前記第１の組のマーク内のマーク（複数個可）との間で測定された相対距離（複数個可）の前記第１のリストからの情報、及び第２のマークと、第２の組のマーク内のマーク（複数個可）との間で測定された相対距離（複数個可）の少なくとも第２のリストからの情報を使用することによって行われ、前記第２の組のマークが少なくとも前記第１のマークを含む、装置。
11. 前記距離測定素子が、干渉計レーザである、請求項１０に記載の装置。
12. 前記干渉計が、前記第１の検出器及び前記第２の検出器のうちの一方の上に固定されている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記第１及び第２の検出器が、回転可能な構台上に設けられている、請求項１０に記載の方法。
14. 前記第１及び第２の検出器をその上に設けている回転可能な誘導レールをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
15. 前記ワークピース・ホルダは、固定されている、請求項１０に記載の装置。
16. 前記ワークピースは、基板である、請求項１０に記載の装置。
17. 少なくとも１つのマークの前記位置を前記決定することが、異なるＮ個のマークと、異なるＮ組のマークとの間で測定された相対距離（複数個可）の複数のＮ個のリストからの情報を使用することによって行われ、前記異なるＮ個のマークのすべてが、前記異なるＮ組のマークのうちの少なくとも１つの中に含まれ、Ｎが３以上の整数である、請求項１０に記載の装置。
18. 相対距離（複数個可）の前記Ｎ個のリストのそれぞれが、異なるＮ個の距離測定素子によって測定される、請求項１７に記載の装置。
19. 前記Ｎ個のマークの前記Ｎ対のそれぞれが、異なる対の検出器によって検出される、請求項１７に記載の装置。
20. 前記第２のマーク及び前記第２の組のマークが、前記第１の検出器及び前記第２の検出器とは異なる検出器によって検出される、請求項１０に記載の装置。
21. 相対距離（複数個可）の前記第２のリストが、前記第１の距離測定素子とは異なる第２の距離測定素子によって測定される、請求項１０に記載の装置。
22. 前記検出器のうちの少なくとも１つが、ＣＣＤカメラである、請求項１０に記載の装置。
    

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