JP2019179186A - リソグラフィ装置、パターン形成方法及び物品の製造方法 - Google Patents

リソグラフィ装置、パターン形成方法及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板に形成されるパターンへの影響を抑えるためのアライメントマークを形成するリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】感光剤を含む基板１６に光を照射して基板に位置合せ用マークＭを形成する形成部１９と、位置合せ用マークの位置に基づいて基板の位置合せを行い、感光剤に露光光を照明して基板にパターンを転写する転写部とを有し、形成部は、露光光とは異なる波長の照射光を感光剤１６ｃの下地の材料に照射し、照射光のエネルギーで材料を加工して材料に位置合せ用マークを形成するリソグラフィ装置。【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ装置、パターン形成方法及び物品の製造方法に関する。
半導体や液晶パネルなどは、フォトリソグラフィ工程により製造される。フォトリソグラフィ工程では、マスクやレチクルと呼ばれる原版上のパターンを、投影光学系を介してレジスト（感光剤）が塗布された基板（ガラス基板やウエハ）上に投影する露光装置が使用されている。
露光工程では、複数の露光装置を用いて１つの基板上に面積が互いに異なる複数の露光領域を露光することが行われることがある。初めに第１露光装置を用いて基板の第１領域を露光し、基板を第１露光装置から搬出する。次に、第２露光装置に基板を搬入して、第２露光装置を用いて基板の未露光領域における第２領域を露光する。第２露光装置を用いて第２領域を露光するときに、既に露光された第１領域に対する第２領域の相対位置を保証することが望ましい。
特許文献１には、基板搬出前後で露光される複数の露光領域の相対位置を保証するためのアライメントマークを形成することが記載されている。具体的には、第１領域を露光する前に露光装置内で基板上のレジストの一部分にレーザー光を照射してレジストを除去することによって基板上にアライメントマークを形成する。そして、形成されたアライメントマークの位置に基づいて原版に対して基板を位置合せして、基板の第１領域と第２領域を露光している。
特開２００５−９２１３７号公報
しかし、特許文献１に記載の発明では、アライメントマークの形成ために除去されたレジストが周囲に飛散して異物となるため、基板を露光して形成される回路パターンに欠陥が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、基板に形成されるパターンへの影響を抑えるためのアライメントマークを形成するリソグラフィ装置又はパターン形成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、第１材料と前記第１材料上に塗布された感光剤を含む基板に光を照射して前記基板に位置合せ用マークを形成する形成部と、前記形成部によって形成された位置合せ用マークの位置に基づいて前記基板の位置合せを行い、前記感光剤に露光光を照明して前記基板にパターンを転写する転写部と、を有し、前記形成部は、前記露光光とは異なる波長の照射光を前記第１材料に照射し、前記照射光のエネルギーで前記第１材料を加工して前記第１材料に位置合せ用マークを形成する、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
本発明によれば、基板に形成されるパターンへの影響を抑えるためのアライメントマークを形成するリソグラフィ装置又はパターン形成方法を提供することができる。
第１実施形態の露光装置の概略を示す図である。 第１実施形態におけるマーク形成を説明するための図である。 マークの例を示す図である。 基板の露光領域のレイアウトを示す図である。 マークの形成方法及び露光方法のフローチャートである。 第２実施形態におけるマーク形成を説明するための図である。
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
本実施形態では、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置の一例として、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用の露光装置を説明する。露光装置は、マスク（原版、レチクル）を照明し、マスクのパターンを基板（ウエハ、ガラス基板等）に露光する装置である。露光装置は、例えば、投影光学系を用いてマスクのパターンを、感光剤（レジスト）が塗布された基板に投影して、感光剤に潜像パターンを形成する。
図１は、第１実施形態の露光装置の概略図である。基板１６の表面に対して垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向として、Ｚ方向に対して垂直な方向をそれぞれＸ、Ｙ方向とする。本実施形態の露光装置は、照明系１、原版３のパターンを基板１６に投影する投影光学系４を有する。また、露光装置は原版３と基板１６のアライメントマークを検出するアライメントスコープを有する。照明系１は、例えば、光源やレンズやミラーを含む。光源は、例えば、水銀ランプと楕円ミラーを含みうる。照明系１は所定の形状の照明領域を形成し、原版３の一部を照明する。投影光学系４は、照明系１によって照明される原版３のパターンの像を基板１６上に投影する。原版３は投影光学系４の物体面の位置に、基板１６は投影光学系４の像面の位置に配置される。原版３は不図示のステージに保持されている。投影光学系４は、等倍、拡大及び縮小の結像光学系のいずれとしても構成されうる。図１には、ミラー１４、凹面鏡１２及び凸面鏡１５を有する投影光学系を示す。照明系１によって照明される原版３のパターンの像は、投影光学系４内のミラー１４、凹面鏡１２、凸面鏡１５、再度凹面鏡１２、ミラー１４を経て基板１６に等倍で結像する。なお、投影光学系は、主にレンズを用いた投影レンズや、反射屈折光学系としても構成され、複数の結像光学系としても構成されうる。ステージ１７は基板１６を保持するための保持機構を有する。基板１６はステージ１７の保持機構に保持される。また、ステージ１７は、ステージ１６上において基板１６のＸ、Ｙ位置やＺ軸周りの角度を調整するための調整機構を有する。ステージ１７は主制御部１８からの駆動指令に基づいて駆動され、基板１６の位置が制御される。主制御部１８は、干渉計やエンコーダ等のポジションセンサによって計測されたステージ１７の位置や角度に基づいて、Ｘ、Ｙ及びＺ方向におけるステージ１７の位置やそれらの方向周りの回転角度の制御を行う。そして、露光装置は原版３に対して基板１６の位置合せを行って、原版３と基板１６を所定の方向に同期して移動させながら基板１６に対して原版３のパターンを露光する。このとき、照明系１による照明領域が原版３上を移動して原版３のパターン全体が照明され、投影光学系４による投影領域が基板１６上を移動して基板１６が露光される。このように原版３と基板１６を同期して移動させながら基板１６が露光される領域を露光領域とする。
照明系１、投影光学系４、ステージ１７、主制御部１８は、基板にマスクのパターンを転写する転写部として機能する。なお、主制御部１８はステージ制御だけでなく、シーケンス制御など露光装置の各部の動作の制御を行っている。また、主制御部１８は、マーク形成手段１９を制御するための制御部２０も制御する。
本実施形態の露光装置はマーク形成手段１９（形成部）を有する。制御部２０は主制御部１８からの指令に基づいてマーク形成手段１９を制御する。主制御部１８は所定の位置にステージ１７を移動させた後に照射指令を制御部２０に送信する。そして、制御部２０によってマーク形成手段１９が制御されて、基板１６が照射される。
マーク形成手段１９は、投影光学系４を支持する構造体に固定して配置される。マーク形成手段１９は、レーザー等の光源を用いて、ステージ１７上に保持されている基板１６に向かってレーザー光等のスポット状の光束を照射する。そして、マーク形成手段１９は光の照射によって位置合せ用のアライメントマークを基板１６に形成する。照射光の波長、強度、照射時間や光量などの照射条件は制御部２０により決定される。制御部２０は、決定した照射条件で照射するようにマーク形成手段１９を制御する。マーク形成手段１９は、光源が射出する光の波長、強度（出力）や出力時間を調整する調整部を用いて照射条件を変更してもよい。また、マーク形成手段１９が波長フィルタ、ＮＤフィルタ又はシャッタ（遮光板）を用いて、照射光の波長、強度、照射時間や光量を調整することもできる。
マーク形成手段１９によって基板１６上に形成されたアライメントマークは計測部２１により計測される。計測部２１は、投影光学系４を支持する構造体に固定して配置される。マーク形成手段１９と計測部２１との相対位置は既知の関係に配置されている。なお、マーク形成手段１９と計測部２１は移動可能に構成されていてもよい。計測部２１は光源を用いてアライメントマークを照明する照明系と、計測部２１はアライメントマークを撮像するセンサ（撮像部）を有する。図１において計測部２１からの計測光を点線で示す。計測光の波長は例えば５００〜６００ｎｍである。センサとして、受光した光を電気信号に光電変換するエリアイメージセンサを用いることができる。計測部２１又は制御部２０は、撮像されたアライメントマークを含む画像を取得して記憶する記憶部（メモリなど）と、取得した画像のデータを用いてアライメントマークの位置を算出する演算部（ＣＰＵなど）を有する。主制御部１８は、その演算部によって算出されたアライメントマークの位置（計測結果）のデータを取得し、その計測結果に基づいて、Ｘ、Ｙ方向におけるステージ１７の位置やＺ方向周りの回転の制御を行い、原版３に対して基板１６の位置合せを行う。そして、主制御部１８は、照明系１、投影光学系４、ステージ１７等を制御して、位置合せされた基板１６に対して原版３のパターンを露光する。
図２（ａ）、（ｂ）に、マーク形成手段１９を用いたアライメントマークＭの形成の様子を示す。マーク形成手段１９は、レーザー等の光源を用いてスポット状の光束を基板１６に向かって照射する。図２（ａ）、（ｂ）において照射光を点線で示す。基板１６は、ガラス１６ａと、ガラス１６ａの上部に蒸着された金属膜１６ｂ（第１材料）と、第１材料上に塗布されたレジスト（感光剤）１６ｃを含む。平坦な板状のガラス１６ａに金属膜１６ｂを蒸着し、金属膜１６ｂの上にレジストを塗布することによって基板１６が得られる。金属膜１６ｂは、レジスト１６ｃの下地の材料であって、例えば、エッチングなどの後処理によって加工して、トランジスタなど半導体デバイスの配線パターンを形成するための膜である。金属膜１６ｂの材料は、例えば、銅、クロム、アルミニウム合金などである。レジスト１６ｃの材料は、例えば樹脂を主成分とする感光性材料であり、樹脂としてノボラック型やレゾール型のフェノール樹脂が挙げられる。
図２（ａ）に示す例において、マーク形成手段１９は、マスクのパターンを転写すべき領域Ｒ１（露光領域）の外側にある、位置合せ用マークを形成すべき領域Ｒ２に光を照射する。マーク形成手段１９は、レジスト１６ｃを透過する波長の光を射出する。マーク形成手段１９からの照射光の波長に対する、金属膜１６ｂの吸収率よりもレジスト１６ｃの吸収率が低くなるように、当該波長が設定される。マーク形成手段１９からの光は、レジスト１６ｃでの光吸収率が低いためレジスト１６ｃを透過して、レジスト１６ｃとの境界面を形成する金属膜１６ｂを照射する。マーク形成手段１９からの光は金属膜１６ｂでの吸収率が高いため、金属膜１６ｂは照射された光のエネルギーによって熱で加工されて、金属膜１６ｂにアライメントマークＭが形成される。金属膜１６ｂには、例えば、スポット状の照射光束によって、上面から見て円形状のマークが形成される。例えば、アライメントマークＭは黒色に変色した部分であり、計測部２１によってレジスト１６ｃを介してアライメントマークを撮像したときに、撮像画像において周囲よりも光強度が低くなる。制御部２０は、この光強度の差（コントラスト）を利用してアライメントマークの位置を算出する。図２（ａ）に示す例において、レジスト１６ｃを除去することなく、金属膜１６ｂにアライメントマークＭを形成する。
図２（ｂ）に示す例において、基板１６において、マスクのパターンを転写すべき領域Ｒ１にはレジスト１６ｃが塗布され、位置合せ用マークを形成すべき領域Ｒ２にはレジスト１６ｃが塗布されていない。領域Ｒ２にレジスト１６ｃが塗布されないようにマスクで覆うことによって、領域Ｒ１だけにレジスト１６ｃを塗布することができる。マーク形成手段１９は、レジスト１６ｃが塗布されていない領域Ｒ２において金属膜１６ｂの表面を直接、照射する。つまり、マーク形成手段１９は、レジスト１６ｃを介さないで金属膜１６ｂを照射する。金属膜１６ｂは照射された光のエネルギーによって熱で加工されて、金属膜１６ｂにアライメントマークＭが形成される。このとき、金属膜１６ｂを照射する光の波長は、レジスト１６ｃを透過する波長とは異なる波長、レジスト１６ｃに対して感度を有する波長でもよい。例えば、マスクのパターンを転写すべき領域Ｒ１を露光する露光光と同じ波長でもよい。また、ガラス、金属膜やレジストの材料は、図２（ａ）の例に示すガラス、金属膜やレジストの材料とは異なる材料でもよい。図２（ｂ）のように金属膜１６ｂに形成されたアライメントマークＭは、計測部２１によってレジスト１６ｃを介さないで撮像される。
なお、金属膜を熱加工して金属膜にアライメントマークを形成する例を説明したが、図２（ａ）の例において、金属膜に熱負荷をかけることで金属表面上のレジストを炭化（変質）させて、レジストにアライメントマークを形成してもよい。つまり、レジスト自体がアライメントマークを有することもある。
次に、照射条件を決定する制御部２０について説明する。制御部２０は照射対象物の物性の情報を取得する取得部を有し、取得した情報に基づいて照射する光束の波長、強度（出力）、時間を決定する。波長は、照射対象物となるレジスト及び金属膜の少なくとも一方の、波長に対する吸収率の情報に基づき予め決定する。例えば、金属膜に対して吸収率が高く（感度を有し）、レジストを透過する波長を選択する。レジストを透過する波長は、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を露光光として用いて基板上のレジストを露光する露光装置ではｉ線（露光光）以外の波長である。また、例えば、ｇ（４３６ｎｍ）、ｈ（４０５ｎｍ）、ｉ線を露光光として用いて基板上のレジストを露光する露光装置ではｇ、ｈ、ｉ線（露光光）以外の波長であって、金属膜における吸収率が２０％以上ある波長を用いる。露光光の波長に分布が存在する場合は、少なくとも露光光の波長分布のピーク位置の波長とは異なる波長の光を金属膜に照射してもよい。また、一例として金属膜の物質が銅である場合は５３２ｎｍの波長を用いることができる。
照射光の強度（出力）や時間は、事前にテストして決めることができる。例えば、マーク形成手段１９を用いて照射光の強度（出力）や時間の値を変更しながら、実際にデバイス等の回路パターンを露光する基板と同様の材料のテスト基板を照射して、形成された複数のマークを計測して、計測結果に基づいて決定することができる。制約条件としてマークを再現性良く計測できる条件、レジストを介して金属膜を照射する場合はレジストへの影響が少ない条件、金属膜へのダメージが少ない条件、又は、ガラス基板への影響が少ない条件などに基づいて、照射条件を設定することができる。なお、基板へのダメージを少なくするためには照射出力（強度）は低く、照射時間は短いほうが望ましい。しかし、アライメントマークの計測再現性を高くするためには適切な強度と照射時間を設定する必要がある。これらの照射条件は基板のガラス、金属膜やレジストの材料（物性）によって変更することができる。図２において、マーク形成手段１９の照射光の集光点は金属膜１６の表面上にあるが、これに限らない。マーク形成手段１９の照射光の集光点の位置をフォーカス方向に変更することによって金属膜の表面から集光点をデフォーカスさせるといった照射条件の変更もありえる。
図３に、マーク形成手段を用いて図２（ａ）に示す基板を照射したときに形成されるアライメントマークＭの画像の例を示す。図３（ａ）は、マーク形成手段からの光で照射したときの画像である。照射された領域の金属膜が変質し、レジストが炭化し、照射領域にマークが形成されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）の場合より弱い光で照射したときの画像であるが、照射光が弱く、金属膜やレジストには変化が現れていない。図３（ｃ）は、図３（ａ）の場合より強い光で照射したきの画像である。照射光の強度が強すぎて金属膜に穴が形成されている。画像上ではマークの計測は可能であるが、金属膜への損傷がある。
図４は、基板の露光領域とアライメントマークのレイアウトを示す図である。本実施形態では、露光装置内においてマーク形成手段１９を２個配置し、マーク形成手段１９が基板１６の角部付近に３つのアライメントマーク３１、３２、３３を形成する。２つのマーク形成手段１９は、基板露光時に基板を移動させるＹ方向に対して垂直なＸ方向に互いに離れて配置されている。まず、主制御部１８がステージ１７の位置を制御してステージ１７を所定の位置に移動させ、アライメントマーク３１、３２を形成すべき領域を２つのマーク形成手段１９の直下に位置決めする。基板の位置決めが完了した後、主制御部１８は照射タイミングを制御部２０に指令する。そして、制御部２０は２つのマーク形成手段１９が基板に向かって光を照射するように制御して、２つのマーク形成手段１９からの照射により基板にアライメントマーク３１、３２を形成する。次に、ステージ１７をＹ方向に移動させて、同様に、マーク形成手段１９が基板にアライメントマーク３３を形成する。なお、マーク形成手段１９は露光領域のレイアウトに合わせて１個でも３個以上でもよく、アライメントマークは４個以上形成してもよい。基板のＸ、Ｙ方向における位置と、Ｚ方向周りの回転角度を計測するためには、アライメントマークは互いに離れた位置に３個以上必要である。
計測部２１は、アライメントマークが基板に形成された後に、アライメントマーク３１、３２、３３のＸ、Ｙ方向の位置をより計測する。露光装置は、計測部２１による計測結果に基づき、基板上の露光すべき複数の露光領域のそれぞれの位置を決定する。本実施形態では、共通のアライメントマークの位置計測結果に基づいて複数の露光領域を決定しているため、各露光領域の相対位置関係を保証することができる。
図４では、基板上に２つの第一の露光領域と３つの第二の露光領域のレイアウトを決定して、露光する例を示す。２つの第一の露光領域のそれぞれは互いに面積が同じで、３つの第二の露光領域のそれぞれも互いに面積が同じである。第一の露光領域と第二の露光領域とは互いに面積が異なる。そのため、第一の露光領域の幅に合わせた照明領域で基板を露光することができる第一の露光装置を用いて、基板をＹ方向に移動させながら２つの第一の露光領域を露光する。次に、第二の露光領域の幅に合わせた照明領域で基板を露光することができる第二の露光装置を用いて、基板をＸ方向に移動させながら３つの第二の露光領域を露光する。なお、第一の露光装置と第二の露光装置は別の装置、つまり、それぞれの露光装置がチャンバー（筐体）で覆われている装置として説明した。ただし、同じチャンバー内に、１つの照明系と１つの投影系を一組（１ステーション）として複数組の光学系を配置して、複数組の光学系を用いて第一の露光領域と第二の露光領域を露光してもよい。または、同一の露光装置に、搬出した基板を９０度回転して再度搬入して、９０度回転した状態で露光してもよい。
このように、互いに異なる面積の第一の露光領域と第二の露光領域を露光することによって、これらの露光領域からそれぞれ互いに異なるサイズのデバイスやカラーフィルタなどの物品を製造することができる。このように、複数種類のデバイス等の物品を１枚の基板から製造することによって、多様な生産ニーズに応じた効率的な生産を行うことができる。
次に、図５に基づいて、基板にパターンを形成するパターン形成方法の一例として露光方法について説明する。図５は露光方法のフローチャートである。まず、上述の露光装置としての第一の露光装置に露光すべき基板が搬入され、ステージ１７上に保持される。ステージ１７上には、基板１６の位置や角度を調整するための調整機構があり、ステージ１７上に保持された基板は調整機構によって位置や角度が調整される。また、第一の露光装置において、露光すべき基板に対する露光条件（レシピ）が設定される。
ステップＳ４０１では、マーク形成手段１９の照射条件を決定する。決定する照射条件として、照射光の波長、強度、時間等がある。波長は、制御部２０の取得部が基板の金属膜及びレジストの少なくとも一方の物性の情報を取得し、これらの情報に基づいて決定することができる。物性の情報は、露光装置のユーザーによってユーザーインターフェイスを介して入力されてもよいし、制御部が管理サーバーから取得してもよい。または、露光を行う基板に形成された金属膜やレジストの物性の波長に対する吸収率の情報に基づいてユーザーが照射光の波長を決定し、決定した波長をユーザーが露光装置の制御部に入力してもよい。照射光の強度や時間も同様に、基板の金属膜やレジストの物性の情報に基づいて決定することができる。ただし、本露光装置で露光したことがない材料を有する基板の場合は、露光前に、その基板と同様の材料でできたテスト基板を用いて上述のように照射条件を変えながら複数のマークを形成してみて、マークの計測結果に基づいて照射条件を決定することができる。照射条件が決まったら制御部２０や主制御部１８のメモリに、基板（レジストや金属膜）の材料と照射条件を対応させて記憶してもよい。その場合、次回以降に同じ材料の基板を露光する場合に、メモリから当該材料に対応した照射条件を呼び出して設定することができる。また、基板のガラス、金属膜やレジストの材料が変更になった場合は、変更前後の基板の材料の物性値に基づいて照射強度や照射時間を設定してもよい。例えば、変更前の基板の材料と、変更後の基板の材料との情報を取得して、照射波長に対するそれぞれの材料の吸収率の比率を求め、その比率に基づいて、例えば比率を掛けるなどして照射強度や照射時間を算出してもよい。
ステップＳ４０２では、マーク形成手段１９を用いて基板にアライメントマークを形成する。まず、基板にアライメントマークを形成すべき位置がマーク形成手段の直下にくるように、基板を保持しているステージの位置を制御する。そして、Ｓ４０１で決定した照射条件となるように制御部２０よりマーク形成手段１９を制御し、マーク形成手段１９が金属膜を照射して金属膜にアライメントマークを形成する。照射光の位置、照射タイミングは主制御部１８からの指令に基づいて制御する。
ステップＳ４０３では、Ｓ４０２で形成したアライメントマークの位置を計測部２１を用いて計測する。まず、計測部２１の計測視野内にアライメントマークが入るように、アライメントマークが形成された基板を保持しているステージを移動させる。なお、上述のように計測部２１とマーク形成手段１９との相対位置が予め固定されているので、計測部２１とマーク形成手段１９の相対位置の分だけ基板を移動させれば、計測部２１の計測視野内にアライメントマークを配置することができる。そして、計測部２１が計測視野内のアライメントマークを計測する。また、同一の露光装置内に計測部２１とマーク形成手段１９が配置されていることによって、マーク形成手段１９によって形成されたアライメントマークの異常の有無を計測部２１で迅速に検出することができる。
ステップＳ４０４では、制御部がアライメントマークの位置の計測結果に基づいて、基板において露光すべき第一の露光領域の位置を決定する。ステップＳ４０５では、Ｓ４０４にて決定した第一の露光領域の位置の情報をもとにステージ１７を主制御部１８にて制御し、基板の位置決めを行い、マスク、照明系と投影系を用いて第一の露光領域を露光する。
ステップＳ４０６では、基板の余白部分に別の露光領域を形成するため、第一の露光領域が露光された基板を第一の露光装置から搬出する。搬出された基板は第二の露光領域を露光するための第二の露光装置に搬入する。このように、本露光方法では２つの露光装置を用いて基板を露光する例を説明する。
ステップＳ４０７では、第二の露光装置に搬入された基板に形成されたアライメントマークを、第二の露光装置に設けられたアライメントマークの計測部で計測する。第二の露光装置のアライメントマーク計測部は、第一の露光装置の計測部２１と同様の構成を有する。なお、基板には既にアライメントマークが形成されているため、再度、基板にアライメントマークを形成する工程を実施しない。そのため、第二の露光装置には、第一の露光装置のマーク形成手段がなくてもよい。
ステップＳ４０８では、第二の露光装置の制御部が、第二の露光装置のアライメントマーク計測部で計測したアライメントマークの位置の計測結果に基づいて、基板上において露光すべき第二の露光領域の位置を決定する。ステップＳ４０９では、Ｓ４０８にて決定した第二の露光領域の位置の情報をもとに第二の露光装置の基板ステージを制御部にて制御して基板の位置決めを行い、第二の露光装置のマスク、照明系と投影系を用いて第二の露光領域を露光する。
第一の露光領域と第二の露光領域は、基板に形成された同じアライメントマークを基準にして互いの相対位置が決定されているので、これらの露光領域の相対的な位置ずれを低減することができる。なお、本露光方法では２つの露光領域の相対位置を保証する方法について説明したが、３つ以上の露光領域の場合でもＳ４０６〜Ｓ４０９を繰り返すことで複数の露光領域の相対位置を保証することができる。例えば、３種類のサイズの露光領域を露光する場合、第３の露光装置を用いて第３の露光領域を露光する。
以上のように、基板の感光剤を除去することなく、マーク形成手段１９を用いて感光剤とは異なる材料に位置合せ用のマークを形成することで、不要なレジストなどの異物の発生を低減することができる。また、異物の発生を低減した状態で基板上にパターンを形成することによって、基板に形成するデバイス等のパターンの欠陥を低減することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図６に基づいて第２実施形態のアライメントマークＭの形成について説明する。図６は、第２実施形態のマーク形成手段１９０と基板２２を示す。第１実施形態と同様の構成、方法については説明を省略する。本実施形態のマーク形成手段１９０は、第１実施形態と同じ場所に配置される。
基板２２は、ガラス２２ａ（第１材料）と、ガラス２２ａの上部に塗布されたレジスト（感光剤）２２ｃを含む。レジスト２２ｃは、露光装置によって露光され、現像装置で現像されることによって、ガラス２２ａ上にレジストのパターンを形成するための材料である。本実施形態では、レジスト２２ｃとの境界面にあたるガラス２２ａに対してマーク形成手段１９０より光を照射して、ガラス２２ａにアライメントマークＭを形成する。図６（ａ）では、レジスト２２ｃを介して、レジスト２２ｃを透過した光束がガラス２２ａの表面を照射してガラス２２ａを熱加工している。
図６（ｂ）では、基板において、マスクのパターンを転写すべき領域にはレジスト２２ｃが塗布され、位置合せ用マークを形成すべき領域にはレジスト２２ｃが塗布されていない。マーク形成手段１９０は、レジスト２２ｃが塗布されていない領域におけるガラス２２ａの表面に直接、光を照射してもよい。つまり、マーク形成手段１９０がレジスト２２ｃを介さないでガラス２２ａの表面を照射して、ガラス２２ａにアライメントマークＭを形成する。
図６（ｂ）の例では、基板を露光装置に搬入する前に、基板において位置合せ用マークを形成すべき領域にレジスト２２ｃを塗布せず、基板においてパターンを転写すべき領域にレジスト２２ｃを塗布する工程を行う。そして、第一の露光装置に基板が搬入され、ステージ上に保持され、第一の露光装置において、露光すべき基板に対する露光条件（レシピ）が設定される。これ以降は、第１実施形態の露光方法と同様に、マーク形成手段１９の照射条件を決定し、基板にアライメントマークＭが形成される。
マーク形成手段１９０が照射する光の波長は、当該波長に対するガラス２２ａの吸収率が高く、レジスト２２ｃを透過するような波長に決定する。例えば、マーク形成手段１９０からの光の波長に対する、ガラス２２ａの吸収率よりもレジスト２２ｃの吸収率が低くなるように、波長が設定される。例えば、ＣＯ２レーザーの１０６００ｎｍの波長が望ましい。マーク形成手段１９０の照射光の強度や照射時間は、第１実施形態と同様に、テスト基板を用いてマークを形成して計測した結果に基づいて決定してもよい。または、露光装置が、基板のレジストや基板の物性の情報を取得し、これらの情報に基づいて決定することができる。
本実施形態によれば、基板に金属膜がない状態でも、基板に塗布されたレジストを除去することなく、マーク形成手段１９を用いて基板に位置合せ用のマークを形成することができる。これにより、露光装置内において不要なレジストなどの異物の発生を低減することができ、基板に形成するデバイス等のパターンの欠陥を低減することができる。
＜物品の製造方法＞
物品の製造方法について説明する。物品は半導体デバイス、表示デバイス、カラーフィルタ、光学部品、ＭＥＭＳ等である。例えば、半導体デバイスは、基板に回路パターンを作る前工程と、前工程で作られた回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布された基板を露光する工程と、感光剤を現像する工程を含む。現像された感光剤のパターンをマスクとしてエッチング工程やイオン注入工程等が行われ、ウエハ上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチング等の工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンが形成される。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシングを行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程を含む。本実施形態の製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
上記の実施形態ではリソグラフィ装置として露光装置を説明したが、これに限らず、型を用いて基板にパターンを形成するインプリント装置や、電子線で基板にパターンを描画する電子線露光装置にも適用することができる。また、投影光学系を介さずにマスクと基板を近接させて露光する近接場露光装置にも適用することができる。
インプリント装置を用いて物品を製造する方法では、基板上の未硬化樹脂などの成形材料に型のパターンを押印することによって成形材料にパターンを形成する。そして、形成されたパターンをマスクとしてエッチング工程等をへることにより、基板に回路パターンを形成することができる。
また、上述のマーク形成手段１９をリソグラフィ装置のチャンバー（筐体）外に配置して、リソグラフィ装置外のステージ上において上述のアライメントマーク形成方法と同じように基板にアライメントマークを形成することも可能である。そして、アライメントマークが形成された基板をリソグラフィ装置内に搬入して、リソグラフィ装置によって基板にパターンを形成することができる。
図１は、第１実施形態の露光装置の概略図である。基板１６の表面に対して垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向として、Ｚ方向に対して垂直な方向をそれぞれＸ、Ｙ方向とする。本実施形態の露光装置は、照明系１、原版３のパターンを基板１６に投影する投影光学系４を有する。また、露光装置は原版３と基板１６のアライメントマークを検出するアライメントスコープを有する。照明系１は、例えば、光源やレンズやミラーを含む。光源は、例えば、水銀ランプと楕円ミラーを含みうる。照明系１は所定の形状の照明領域を形成し、原版３の一部を照明する。投影光学系４は、照明系１によって照明される原版３のパターンの像を基板１６上に投影する。原版３は投影光学系４の物体面の位置に、基板１６は投影光学系４の像面の位置に配置される。原版３は不図示のステージに保持されている。投影光学系４は、等倍、拡大及び縮小の結像光学系のいずれとしても構成されうる。図１には、ミラー１４、凹面鏡１２及び凸面鏡１５を有する投影光学系を示す。照明系１によって照明される原版３のパターンの像は、投影光学系４内のミラー１４、凹面鏡１２、凸面鏡１５、再度凹面鏡１２、ミラー１４を経て基板１６に等倍で結像する。なお、投影光学系は、主にレンズを用いた投影レンズや、反射屈折光学系としても構成され、複数の結像光学系としても構成されうる。ステージ１７は基板１６を保持するための保持機構を有する。基板１６はステージ１７の保持機構に保持される。また、ステージ１７は、ステージ１７上において基板１６のＸ、Ｙ位置やＺ軸周りの角度を調整するための調整機構を有する。ステージ１７は主制御部１８からの駆動指令に基づいて駆動され、基板１６の位置が制御される。主制御部１８は、干渉計やエンコーダ等のポジションセンサによって計測されたステージ１７の位置や角度に基づいて、Ｘ、Ｙ及びＺ方向におけるステージ１７の位置やそれらの方向周りの回転角度の制御を行う。そして、露光装置は原版３に対して基板１６の位置合せを行って、原版３と基板１６を所定の方向に同期して移動させながら基板１６に対して原版３のパターンを露光する。このとき、照明系１による照明領域が原版３上を移動して原版３のパターン全体が照明され、投影光学系４による投影領域が基板１６上を移動して基板１６が露光される。このように原版３と基板１６を同期して移動させながら基板１６が露光される領域を露光領域とする。
マーク形成手段１９によって基板１６上に形成されたアライメントマークは計測部２１により計測される。計測部２１は、投影光学系４を支持する構造体に固定して配置される。マーク形成手段１９と計測部２１との相対位置は既知の関係に配置されている。なお、マーク形成手段１９と計測部２１は移動可能に構成されていてもよい。計測部２１は光源を用いてアライメントマークを照明する照明系と、アライメントマークを撮像するセンサ（撮像部）を有する。図１において計測部２１からの計測光を点線で示す。計測光の波長は例えば５００〜６００ｎｍである。センサとして、受光した光を電気信号に光電変換するエリアイメージセンサを用いることができる。計測部２１又は制御部２０は、撮像されたアライメントマークを含む画像を取得して記憶する記憶部（メモリなど）と、取得した画像のデータを用いてアライメントマークの位置を算出する演算部（ＣＰＵなど）を有する。主制御部１８は、その演算部によって算出されたアライメントマークの位置（計測結果）のデータを取得し、その計測結果に基づいて、Ｘ、Ｙ方向におけるステージ１７の位置やＺ方向周りの回転の制御を行い、原版３に対して基板１６の位置合せを行う。そして、主制御部１８は、照明系１、投影光学系４、ステージ１７等を制御して、位置合せされた基板１６に対して原版３のパターンを露光する。
上記課題を解決する本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、基板上の第１材料と、露光光とは異なる波長の照射光に対して前記第１材料よりも光吸収率が低く、前記第１材料上に塗布された感光剤とに、前記照射光を照射して前記基板上に位置合せ用マークを形成する形成部と、前記基板の位置合せを行い、前記感光剤に前記露光光を照明して前記基板上にパターンを転写する転写部と、前記形成部を制御する制御部と、を有し、前記形成部による前記照射光の波長、強度及び照射時間は、前記形成部が前記感光剤を介して前記第１材料を照射することによって前記第１材料を加熱して前記第１材料の熱により前記感光剤を変質させるように、前記第１材料と前記感光剤との情報に基づいて設定され、設定された前記照射光の波長、強度及び照射時間で前記感光剤を介して前記第１材料を照射するように前記制御部が前記形成部を制御することにより、前記形成部が前記感光剤の変質した位置合せ用マークを形成する、ことを特徴とする。

Claims (14)

  1. 基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    第１材料と前記第１材料上に塗布された感光剤を含む基板に光を照射して前記基板に位置合せ用マークを形成する形成部と、
    前記形成部によって形成された位置合せ用マークの位置に基づいて前記基板の位置合せを行い、前記感光剤に露光光を照明して前記基板にパターンを転写する転写部と、を有し、
    前記形成部は、前記露光光とは異なる波長の照射光を前記第１材料に照射し、前記照射光のエネルギーで前記第１材料を加工して前記第１材料に位置合せ用マークを形成する、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
  2. 前記形成部は、前記感光剤を介して前記第１材料に光を照射することによって前記第１材料に位置合せ用マークを形成することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記材料を照射する光は、前記感光剤を透過する波長の光であることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記波長に対する前記感光剤の吸収率は、前記波長に対する前記感光剤の下地の材料の吸収率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記第１材料は金属膜を含み、
    前記形成部は、前記金属膜に位置合せ用マークを形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
  6. 前記第１材料はガラスを含み、
    前記形成部は、前記ガラスに位置合せ用マークを形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
  7. 前記形成部は、前記感光剤を介さないで前記第１材料に光を照射することによって前記第１材料に位置合せ用マークを形成することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記位置合せ用マークは、前記形成部が前記第１材料を照射したときの熱によって変質した前記感光剤のマークを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記感光剤の情報及び前記マークが形成される前記第１材料の情報の少なくとも一方の情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記形成部が照射する光の強度及び照射時間の少なくとも一方を設定する制御部、を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記形成部は、照射する光の強度及び照射時間の少なくとも一方を変えながら基板の第１材料を照射して前記第１材料に複数のマークを形成し、
    前記リソグラフィ装置は、形成された前記複数のマークを計測した結果に基づいて、前記形成部が照射する光の強度及び照射時間の少なくとも一方を決定する制御部を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
  11. 基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
    第１材料と前記第１材料上に塗布された感光剤を含む基板に光を照射して前記基板に位置合せ用マークを形成する形成工程と、
    形成された位置合せ用マークの位置に基づいて前記基板の位置合せを行い、前記感光剤に露光光を照明して前記基板にパターンを転写する工程と、を有し、
    前記形成工程において、前記露光光とは異なる波長の照射光を前記感光剤を介して前記第１材料に照射し、前記照射光のエネルギーで前記第１材料を加工して前記第１材料に位置合せ用マークを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法。
  12. 基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
    基板の第１材料上において、位置合せ用マークを形成すべき領域に感光剤を塗布せず、パターンを転写すべき領域に感光剤を塗布する工程と、
    前記感光剤が塗布された基板のうち前記位置合せ用マークを形成すべき領域において、前記感光剤を介さずに照射光を前記第１材料に照射し、前記照射光のエネルギーで前記第１材料を加工して前記第１材料に位置合せ用マークを形成する形成工程と、
    形成された位置合せ用マークの位置に基づいて前記基板の位置合せを行い、前記感光剤を照明して前記基板にパターンを転写する工程と、を有することを特徴とするパターン形成方法。
  13. 請求項１１又は１２に記載のパターン形成方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    パターンが形成された基板を加工することによって物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
  14. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載のリソグラフィ装置の形成部を用いて基板の第１材料に位置合せ用マークを形成して、前記位置合せ用マークの位置に基づいて前記基板の位置合せを行った後、前記基板にパターンを形成する工程と、
    パターンが形成された基板を加工することによって物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
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