JP2020134650A - 露光システム、および、物品製造方法 - Google Patents

露光システム、および、物品製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コストおよび生産性の点で有利な露光システムを提供すること。【解決手段】基板の第1ショット領域を露光する第1露光装置と、第1ショット領域とは異なる第2ショット領域を露光する第2露光装置と、第1、第2ショット領域とは異なる位置にアライメントマークを形成するマーク形成装置とを含む。第1露光装置は、マーク形成装置によって基板に形成されたアライメントマークを検出する第1マーク検出部を含み、第2露光装置は、マーク形成装置によって前記基板に形成されたアライメントマークを検出する第2マーク検出部を含み、第1露光装置における第1マーク検出部によって検出されたアライメントマークの情報と、第2マーク検出部によって検出されたアライメントマークの情報とに基づいて、第2ショット領域の第1ショット領域に対する配列誤差を補正するための補正パラメータを決定し、該補正パラメータを反映して第2ショット領域を露光する。【選択図】図1

Description

本発明は、露光システム、および、物品製造方法に関する。
液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の、フラットパネルディスプレイ(以下「FPD」)の製造には、マスクのパターンを基板上に転写する露光装置が用いられる。FPDの製造においては、ガラス基板の利用効率を向上させるため、1枚のガラス基板上の異なる領域にパネルを転写するMulti Module on Glass(MMG)生産方式が採用されうる。また、MMG対応時の生産効率を向上させるために複数の露光装置を使用する方法も検討されている。例えば、まず第1露光装置で、基板上の所定位置にアライメントマーク(以下、単に「マーク」ともいう。)が形成されるとともに、第1ショット領域に対して第1露光が行われる。その後、第2露光装置で、該基板のマークが検出されその検出結果に基づき位置合わせが行われた後、第2ショット領域に対して第2露光が行われる(例えば、特許文献1,2参照)。
第2露光装置は、第1露光装置で形成されたマークを精度良く検出する必要がある。特許文献3には、複数の測定検査装置間で同一のマークを計測する際の計測誤差を低減させるように測定検査装置間で計測条件を整えることが開示されている。
特開2005−92137号公報 特開2007−199711号公報 国際公開第2007/102484号
従来技術では、第2露光装置でマークが正しく検出されるよう第1露光装置でマークが精度良く形成されることが前提である。しかし実際には、使用される基板や基板上のレジストの違い等によりマークの形成条件が異なるため、第1露光装置でのマークの形成精度が安定しない。そのため、第1露光装置で形成されたマークの精度が不十分で第2露光装置でのマークの検出精度が良くない場合がある。その場合、例えば上記の従来技術のように測定検査装置間で計測条件を整えたとしても、そもそもマークを検出することができない。マークを検出できなければ、その時点で生産を停止することになり、生産性が低下する。かといって、マークの形成精度の高いマーク形成装置を導入するのではコスト高となる。
本発明は、例えば、コストおよび生産性の点で有利な露光システムを提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、基板の第1ショット領域を露光する第1露光装置と、前記基板の前記第1ショット領域とは異なる第2ショット領域を露光する第2露光装置と、前記基板の、前記第1ショット領域および前記第2ショット領域とは異なる位置にアライメントマークを形成するマーク形成装置と、を含む露光システムであって、前記第1露光装置は、前記マーク形成装置によって前記基板に形成された前記アライメントマークを検出する第1マーク検出部を含み、前記第2露光装置は、前記マーク形成装置によって前記基板に形成された前記アライメントマークを検出する第2マーク検出部を含み、前記第1露光装置における前記第1マーク検出部によって検出された前記アライメントマークの情報と、前記第2マーク検出部によって検出された前記アライメントマークの情報とに基づいて、前記第2ショット領域の前記第1ショット領域に対する配列誤差を補正するための補正パラメータを決定し、該補正パラメータを反映して前記第2ショット領域を露光することを特徴とする露光システムが提供される。
本発明によれば、例えば、コストおよび生産性の点で有利な露光システムを提供することができる。
実施形態における露光システムの構成を示す図。 実施形態における露光システムの構成を示す図。 基板上のショット領域およびマークの例を示す図。 従来の露光制御処理を説明する図。 従来の露光制御処理を示すフローチャート。 実施形態における露光制御処理を説明する図。 実施形態における露光制御処理を示すフローチャート。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図1および図2に、実施形態における露光システムESの概略構成を示す。図1は露光システムESの要部側面図であり、図2は露光システムESの要部平面図である。本明細書では、水平面をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。基板PLはその表面が水平面(XY平面)と平行になるように基板ステージPL1,PL2の上に置かれ、投影光学系P1,P2の光軸は、XY平面と直交するZ軸と平行であるものとする。本実施形態における露光システムESは、複数の露光装置を有する。図1の例は、2つの露光装置を有する例であり、筐体Hの中に第1露光装置MPA1と第2露光装置MPA2が配備されている。ただし、複数の露光装置が1つの筐体の中に収容されていることは必須ではない。
第1露光装置MPA1は、原版ステージMS1と、投影光学系P1と、制御部CNT1と、画像処理部IP1と、基板ステージPS1と、マーク形成装置MFと、マーク検出部AS1(第1マーク検出部)とを備える。原版ステージMS1は、パターンが形成された原版M1を保持する。投影光学系P1は、原版ステージMS1に保持されている原版M1を基板PLに投影する。基板ステージPS1は、基板PLを保持する。マーク形成装置MFは、図2に示される基板PLの辺SEを基準とする基板PL上の所定位置にアライメントマーク(以下、単に「マーク」という。)を形成する。マークは、潜像方式、レーザーアブレーション方式等いずれの方式で形成されてもよい。なお、マーク形成装置MFは、第1露光装置MPA1の外部に設けられていてもよい。マーク検出部AS1は、基板PL上に形成されたマークを検出する。例えば、マーク検出部AS1は、基板PL上に形成されたマークをマーク画像として撮像しそのマーク画像を画像処理部IP1に提供する。画像処理部IP1は、マーク画像に対する信号処理を行うことでマークの位置を検出する。制御部CNT1は、第1露光装置MPA1の各構成要素を制御する。
第2露光装置MPA2は、原版ステージMS2と、投影光学系P2と、制御部CNT2と、画像処理部IP2と、基板ステージPS2と、マーク検出部AS2(第2マーク検出部)とを備える。これらはそれぞれ、第1露光装置MPA1における、原版ステージMS1、投影光学系P1、制御部CNT1、画像処理部IP1、基板ステージPS1、マーク検出部AS1と同様の機能を有するものである。なお、第2露光装置MPA2には、第1露光装置MPA1にあるようなマーク形成装置MFを設ける必要はない。
第1露光装置MPA1および第2露光装置MPA2は、制御装置GSによって統括制御される。制御装置GSは、操作部OPと、主制御部MCNTと、記憶部Mとを含みうる。操作部OPは、ユーザインタフェースとなる入力装置(キーボードやマウス等)、出力装置(表示装置等)を含みうる。主制御部MCNTは、2つの露光装置の動作を統括的に制御する。なお、主制御部MCNTと、制御部CNT1と、制御部CNT2とによって1つの制御部が構成されていると考えることもできる。例えば、第1露光装置MPA1の制御部CNT1および画像処理部IP1と、第2露光装置MPA2の制御部CNT2および画像処理部IP2の機能は、管理装置GSの主制御部MCNTが担う構成としてもよい。記憶部Mは、制御プログラムをはじめ、露光処理に関連する各種パラメータ等のデータを記憶している。
露光システムESは、第1露光装置MPA1と第2露光装置MPA2とで共通の搬送機構TRを有し、第1露光装置MPA1および第2露光装置MPA2に対する基板の搬入および搬出は、搬送機構TRによって行われる。
実施形態において、基板PLは例えばガラス基板であり、露光システムESは、1枚のガラス基板上の異なる領域にパネルを転写するMulti Module on Glass(MMG)生産方式により露光を行う。例えば、図3に示すように、まず第1露光装置で、基板PL上のショット領域(パターンが形成される領域)以外の所定位置にマークAMが形成されるとともに、第1ショット領域EX1に対して第1露光が行われる。その後、第2露光装置MPA2で、基板PLのマークAMが検出されその検出結果に基づき位置合わせが行われた後、第1ショット領域EX1とは異なる第2ショット領域EX2に対して第2露光が行われる。実施形態において、ショット領域は矩形であり、ショット領域のサイズは対角線の長さ(トータルピッチ)で管理されうる。図3において、第1ショット領域EX1のサイズはTP1で示され、第2ショット領域EX2のサイズはTP2で示され、MMG生産方式で管理される、第1ショット領域EX1と第2ショット領域EX2との結合領域のサイズはTPAで示される。
図4は、従来技術により、MMG生産方式において結合領域のサイズTPAを管理する距離情報を得る方法を示す模式図である。従来技術では、第1露光装置でマークが精度良く形成されることが前提となっている。以下では、そのようなマークが精度良く形成される条件を、「理想的な条件」という。図4において、第1露光装置MPA1のマーク形成装置MFにより、基板PLにマークRAMが理想的な条件で形成される。次に、第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1によって、マークRAMが撮像されマーク画像の画像データRIM1(例えば、ビットマップ形式の画像データ)が得られる。第1露光装置MPA1の画像処理部IP1によって、画像データRIM1から、マーク画像に含まれるマークRAMの特徴量RCH1(不図示)が計算される。特徴量は、例えば輝度でありうる。更に、画像処理部IP1によって、特徴量RCH1に基づいて画像データRIM1におけるマーク画像の基準位置とマークとの間の相対距離AP1が計算される。第1露光装置MPA1では、計算された相対距離AP1によってショット領域の位置を補正して露光が行われる。
次に、第2露光装置MPA2のマーク検出部AS2によって、マークRAMが撮像されマーク画像の画像データRIM2が得られる。第2露光装置MPA2の画像処理部IP2によって、画像データRIM2に含まれるマークRAMの特徴量RCH2(不図示)が計算される。更に、画像処理部IP2によって、特徴量RCH2に基づいて画像データRIM2におけるマーク画像の基準位置とマークとの間の相対距離AP2が計算される。第2露光装置MPA2では、計算された相対距離AP2によってショット領域の位置を補正して露光が行われる。
図5は、従来のMMG生産方式による露光制御処理を示すフローチャートである。S100で、基板PLが搬送機構TRによって第1露光装置MPA1に搬入され、基板ステージPS1に搭載される。S101で、第1露光装置MPA1のマーク形成装置MFにより、基板PLの辺SEを基準とする所定位置にマークRAMが形成される。S102で、第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1により、マークRAMが撮像されマーク画像の画像データRIM1が得られる。S103で、第1露光装置MPA1の画像処理部IP1により、画像データRIM1から、マーク画像に含まれるマークRAMの特徴量RCH1が計算され、特徴量RCH1に基づき基準位置とマークとの相対距離AP1が算出される。
S104では、マークRAMが正常に検出されたかどうかが判定される。マークRAMが正常に検出された場合には、処理はS105に進む。一方、マークRAMが正常に検出されなかった場合は、そのようなマークは第2露光装置MPA2のマーク検出部AS2によっても検出されえないS110に進み、露光処理はエラー停止とする。
S105では、第1露光装置MPA1で、相対距離AP1に基づいて第1ショット領域EX1の位置を補正して、第1ショット領域EX1が露光される。第1ショット領域EX1の露光完了後、S106で、基板PLは、搬送機構TRによって、第1露光装置MPA1から搬出され、第2露光装置MPA2へ搬入されて基板ステージPS2へ搭載される。S107で、第2露光装置MPA2のマーク検出部AS2により、マークRAMが撮像されマーク画像の画像RIM2が得られる。S108で、第2露光装置MPA2の画像処理部IP2により、画像データRIM2から、マーク画像に含まれるマークRAMの特徴量RCH2が計算され、特徴量RCH2に基づき基準位置とマークとの相対距離AP2が算出される。S109で、第2露光装置MPA2で、相対距離AP2に基づいて第2ショット領域EX2の位置を補正して、第2ショット領域EX2が露光される。上記の露光処理により、相対距離AP1を基準とした第1ショット領域EX1に対して、相対距離AP2を基準とした第2ショット領域EX2が決定される。
上記したような従来のMMG生産方式において、結合領域のサイズTPAの精度は、第1ショット領域EX1のサイズTP1と第2ショット領域EX2のサイズTP2の精度に加えて、相対距離AP1およびAP2の精度が影響する。相対距離AP1及びAP2の精度を高めるためには、特徴量RCH1およびRCH2が理想的な状態で得られることが必要である。これらの特徴量が理想的な状態で得られていれば、上記の露光処理によって、結合領域のサイズTPAが維持された露光を行うことができる。
特徴量RCH1およびRCH2が理想的な状態で得られるためには、マークRAMが理想的な状態で形成されることが必要である。しかし実際には、使用される基板や基板上のレジストの違い等によりマークの形成条件が異なるため、第1露光装置MPA1でのマークの形成精度が安定しない。そのため、第1露光装置MPA1で形成されたマークの精度が不十分で第2露光装置MPA2でのマークの検出精度が良くない場合がある。その場合、結果として、S105における第1ショット領域EX1とS109における第2ショット領域EX2の相対位置関係を正しく管理できないため、結合領域のサイズTPAを所望の精度で得ることができない。また、マークが正常に検出できなければ、S110で露光処理はエラー停止となるため、生産性が低下する。
図6は、実施形態における、MMG生産方式において結合領域のサイズを管理する距離情報を得る方法を示す模式図である。図5において、第1露光装置MPA1のマーク形成装置MFにより、基板PLにマークMAMが形成される。このマークMAMは、理想的な条件でマーク形成が行われなかったために、不完全な形で形成されている場合もある。次に、第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1によって、マークMAMが撮像されマーク画像の画像データIM1(例えば、ビットマップ形式の画像データ)が得られる。画像データIM1は、管理装置GS(主制御部MCNT)により第1露光装置MPA1から第2露光装置MPA2に転送される。従来例(図4)では、マーク検出部AS1によって得られた画像データRIM1に基づいて第1ショット領域EX1の位置を補正して露光が行われた。これに対し実施形態では、画像データRIM1ではなく、基板PLの辺SE(基板ステージPS1の不図示の突き当て部に付き当てられている)を基準に第1ショット領域EX1が露光される。
次に、第2露光装置MPA2のマーク検出部AS2によって、マークMAMが撮像されマーク画像の画像データIM2が得られる。第2露光装置MPA2の画像処理部IP2によって、画像データIM2に含まれるマークMAMの特徴量CH1(第1特徴量)が計算されるとともに、画像データIM2に含まれるマークMAMの特徴量CH2(第2特徴量)が計算される。特徴量は、例えば、輝度、コントラスト、スペクトル情報のうちの少なくともいずれかでありうる。更に、画像処理部IP2によって、特徴量CH1と特徴量CH2を用いた画像処理方法(例えば、位相限定相関法)に従い、両画像におけるマーク間の相対距離RD1が計算される。その後、第2露光装置MPA2により、計算された相対距離RD1によってショット領域の位置を補正して露光が行われる。
図7は、実施形態におけるMMG生産方式による露光制御処理を示すフローチャートである。S200で、基板PLが搬送機構TRTRによって第1露光装置MPA1に搬入され、基板ステージPS1に搭載される。S201で、第1露光装置MPA1のマーク形成装置MFにより、基板PLの辺SEを基準とする所定位置にマークMAMが形成される。前述したように、ここで形成されるマークMAMは不完全な形である可能性がある。S202で、第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1により、マークMAMが撮像されマーク画像の画像データIM1が得られる。
S203で、管理装置GS(主制御部MCNT)により、画像データIM1が第1露光装置MPA1から第2露光装置MPA2に転送される。例えば、第2露光装置MPA2に転送された画像データIM1は制御部CNT2の不図示のメモリに記憶されうる。あるいは、この時点では管理装置GSは画像データIM1を第2露光装置MPA2に転送せず、管理装置GS内の記憶部Mに保存しておき、第2露光装置MPA2の制御部CNT2が後で記憶部Mから画像データIM1を読み出すようにしてもよい。
S204で、第1露光装置MPA1で、基板PLの辺SEを基準として基板PLの第1ショット領域EX1が露光される。第1ショット領域EX1の露光完了後、S205で、基板PLは、搬送機構TRによって、第1露光装置MPA1から搬出され、第2露光装置MPA2へ搬入されて基板ステージPS2へ搭載される。S206で、第2露光装置MPA2のマーク検出部AS2により、マークMAMが撮像されマーク画像の画像データIM2が得られる。
S207で、第2露光装置MPA2の画像処理部IP2によって、S203で第1露光装置MPA1から転送された画像データIM1に含まれるマークMAMの特徴量CH1が計算される。また、画像処理部IP2によって、画像データIM2に含まれるマークMAMの特徴量CH2が計算される。特徴量は、例えば、輝度、コントラスト、スペクトル情報のうちの少なくともいずれかでありうる。更に、画像処理部IP2によって、特徴量CH1と特徴量CH2を用いた画像処理方法(例えば、位相限定相関法)に従い、画像データIM1のマークMAMと画像データIM2のマークMAMとの間の相対距離RD1が計算される。S208で、第2露光装置MPA2で、ショット領域の位置を補正して露光が行われる。具体的には、第2露光装置MPA2は、計算された相対距離RD1に基づき、第2ショット領域EX2の第1ショット領域EX1に対する配列誤差を補正するための補正パラメータを決定する。そして、第2露光装置MPA2は、決定された補正パラメータを反映して第2ショット領域EX2を露光する。具体的には、第2露光装置MPA2は、決定された補正パラメータに基づいて、装置内の所定のユニット(例えば、投影光学系P2の光学素子)を補正駆動して、第2ショット領域EX2の露光を行う。
以上の本実施形態の露光制御処理によれば、第1露光装置MPA1は、基板PLの辺SEを基準として第1ショット領域EX1の露光を行う。一方、第2露光装置MPA2は、第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1によって検出されたマークの情報とマーク検出部AS2によって検出されたマークの情報を取得する。第1露光装置MPA1のマーク検出部AS1によって検出されたマークの情報は、上記の例では、第1露光装置MPA1で取得した画像データIM1である。マーク検出部AS2によって検出されたマークの情報は、上記の例では、第2露光装置MPA2で取得した画像データIM2である。第2露光装置MPA2は、画像データIM1のマークMAMと画像データIM2のマークMAMとの間の相対距離RD1に基づいて、第2ショット領域EX2の配列誤差を補正するための補正パラメータを決定する。そして、第2露光装置MPA2は、該補正パラメータを反映して第2ショット領域EX2の露光を行う。これにより、マークMAMの形成精度が不安定であっても、結合領域のサイズTPAは、TP1とTP2にRD1を加算した値で得ることができるため、配列の位置合わせを高精度かつ安定して行うことができる。
上述の実施形態では、マーク画像の画像データIM1(例えば、ビットマップ形式の画像データ)が、第1露光装置MPA1から管理装置GS(主制御部MCNT)を介して第2露光装置MPA2に転送される構成とした。この変形例として、第1露光装置MPA1の画像処理部IP1において画像データRIM1からマークの特徴量CH1が計算され、この特徴量CH1のデータが、第1露光装置MPA1から第2露光装置MPA2に転送される構成としてもよい。例えば、第2露光装置MPA2の画像処理部IP2によるマーク間の相対距離RD1の算出に位相限定相関法が採用される場合を考える。この場合、第1露光装置MPA1の画像処理部IP1は、画像データRIM1に対して離散フーリエ変換を行い当該画像の周波数領域での振幅スペクトルおよび位相スペクトルを得る。ここで、振幅スペクトルは画像の濃淡の情報に対応し、位相スペクトルは画像の輪郭の情報に対応する。第1露光装置MPA1は、これら振幅スペクトルおよび位相スペクトルに関するスペクトル情報を特徴量CH1のデータとして、第2露光装置MPA2に転送する。
この変形例においては、特徴量CH1の計算が第1露光装置MPA1側で行われるので、第2露光装置MPA2側での計算負荷を低減させるのに有利である。
<物品製造方法の実施形態>
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
ES:露光システム、MPA1:第1露光装置、MPA2:第2露光装置、GS:管理装置、TR:搬送機構、H:筐体

Claims (7)

  1. 基板の第1ショット領域を露光する第1露光装置と、
    前記基板の前記第1ショット領域とは異なる第2ショット領域を露光する第2露光装置と、
    前記基板の、前記第1ショット領域および前記第2ショット領域とは異なる位置にアライメントマークを形成するマーク形成装置と、を含む露光システムであって、
    前記第1露光装置は、前記マーク形成装置によって前記基板に形成された前記アライメントマークを検出する第1マーク検出部を含み、
    前記第2露光装置は、
    前記マーク形成装置によって前記基板に形成された前記アライメントマークを検出する第2マーク検出部を含み、
    前記第1露光装置における前記第1マーク検出部によって検出された前記アライメントマークの情報と、前記第2マーク検出部によって検出された前記アライメントマークの情報とに基づいて、前記第2ショット領域の前記第1ショット領域に対する配列誤差を補正するための補正パラメータを決定し、該補正パラメータを反映して前記第2ショット領域を露光する
    ことを特徴とする露光システム。
  2. 前記第1マーク検出部および前記第2マーク検出部は、前記アライメントマークの情報として、前記アライメントマークの画像の画像データを提供することを特徴とする請求項1に記載の露光システム。
  3. 前記第2露光装置は、前記第1マーク検出部および前記第2マーク検出部からの画像データに基づいて、前記第1マーク検出部で得られた画像における前記アライメントマークと前記第2マーク検出部で得られた画像における前記アライメントマークとの間の相対距離を計算し、該相対距離に基づいて前記補正パラメータを決定することを特徴とする請求項2に記載の露光システム。
  4. 前記第2露光装置は、前記第1マーク検出部からの前記画像データから前記アライメントマークの特徴量である第1特徴量を計算し、前記第2マーク検出部からの前記画像データから前記アライメントマークの特徴量である第2特徴量を計算し、前記第1特徴量と前記第2特徴量とに基づいて、前記相対距離を計算することを特徴とする請求項3に記載の露光システム。
  5. 前記特徴量は、輝度、コントラスト、スペクトル情報のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項4に記載の露光システム。
  6. 前記基板を前記第1露光装置から前記第2露光装置に搬送する搬送機構を更に含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光システム。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の露光システムを用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で前記露光された基板を現像する工程と、
    を含み、
    前記現像された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
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