JP3326444B2 - 位置合わせ方法及びパターンの継ぎ合わせ精度測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する 産業上の利用分野 従来の技術 発明の解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図３及び図４） 作用 実施例（図１〜図４） （１）投影露光装置の全体構成（図１） （２）つなぎ誤差の測定方法（図２及び図３） （３）つなぎ部分における重ね合わせ誤差の測定方法
（図４） （４）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は位置合わせ方法に関し、
例えば大型基板上に小面積の露光領域をつなぎ合わせて
また重ね合わせて露光し、大面積の大型液晶表示素子を
形成する露光装置に用いられる位置合わせ方法に適用し
て好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、基板上に大面積の液晶表示素子等
を形成する露光装置の１つとしてはステツプアンドリピ
ート方式の投影露光装置が用いられている。これは基板
上に小面積の露光領域を複数、互いに端部を接続して露
光（つなぎ露光）し、全体として大面積の素子を形成す
るものである。ところが投影光学系には歪曲収差（デイ
ストーシヨン）等の結像特性があるため小面積の露光領
域どうしの接続部分（つなぎ部分）に結像されるパター
ンにずれが生じ易い。このため本来連続して形成される
べきパターンがつなぎ部分にて不連続になることがあ
る。このずれが大きければ（すなわちつなぎ合わせの精
度が悪ければ）この部分に形成される素子の性能が他の
部分に形成される素子の性能と異なることにより、この
結果、つなぎ部分に相当する画面上にコントラスト差や
色むらが生じ、これらが人間の目に知覚されることがあ
つた。

【０００４】また各素子は下地となるパターンの上に順
に二層目、三層目のパターンを重ね露光して形成するの
が一般的である。この場合も下地のパターン上に重ねて
露光されるパターンの重ね合わせ精度が悪いと上述の場
合と同様、素子の性能低下が生じることになる。このよ
うな隣接する露光領域間のつなぎ合わせや同一領域上に
形成されるパターンどうしの重ね合わせ精度を良くする
ため、従来の場合には露光したパターンの領域外に形成
された代表的な位置（代表点）のずれを検出してこのず
れ量が最小になるように補正パラメータを求めていた。

【０００５】例えば、ガラスプレートを４つの露光領域
に分割してつなぎ露光する場合、画素パターンが描画さ
れた領域の外周近傍にバーニアパターンを配置したレチ
クルを用いて露光領域をつなぎ合わせ、又は重ね合わせ
て露光すると共にこのバーニアパターンを重ね合わせて
露光していた。そしてプレート上に形成された複数のバ
ーニアパターン像を目視又は専用の測定機で読み取り、
その読み取り値が平均的に最小になるように最小自乗法
等を用いて補正パラメータ（感光基板等の２次元方向の
スケーリング量、シフト量や回転量等）を求めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが位置合わせ
（補正）に用いるマーク（バーニアパターン）は画素パ
ターンを構成するものではないため、液晶表示素子を構
成する画素パターンが形成される領域内にはこれらのマ
ークを作成できずその周辺に作成するしかなかつた。し
かしこのように周辺位置に形成されたマークを使つて位
置合わせすることは、投影光学系の投影領域内にある限
られた位置の代表点の結像特性に着目して位置合わせし
ていることとなるため代表点から離れた位置にある像
（例えば画素パターンの領域の中心部）については十分
な位置合わせができなかつた。よつてパターンを重ね合
わせて露光する場合にも、精度良く重ね合わせることが
できなかつた。

【０００７】また露光領域をつなぎ合わせて露光する場
合にも、そのつなぎ部分に対応する領域どうしの位置合
わせの状態と代表点の位置合わせ状態は異なるため、精
度良くパターンをつなぎ合わせることができなかつた。
さらに位置合わせ精度を向上するために基板周辺に配置
するバーニアパターンの数を多くする等の処置も考えら
れるが基板周辺であるため製造プロセス上での影響を受
け易く、バーニアパターンに対するダメージが比較的大
きいために十分な精度向上が望めなかつた。

【０００８】また素子を形成するパターンにはその描画
方向（例えばＸ方向）に規則性がある場合があり、製造
される素子の性能がこの方向に依存する。この場合、Ｘ
方向、Ｙ方向の両方向についてつなぎ合わせや重ね合わ
せの精度を良くするだけでなく、ある特定の方向（この
場合Ｙ方向）についてのみより高い精度が要求される。
この場合でも、従来は、精度が要求される方向と要求さ
れない方向とを考慮に入れた代表点だけで位置合わせ用
のパラメータ（補正用のパラメータ）を求めていたた
め、特に精度が要求される方向の補正が十分になされな
い場合があつた。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、つなぎ部分でのつなぎ合わせやつなぎ部分での重ね
合わせの精度を一段と高めることができる位置合わせ方
法を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、露光原板Ｒ上に形成された小面積
の原画パターンを感光基板５上の異なる露光領域２２Ａ
〜２２Ｄにつなぎ合わせて露光することにより全体とし
て大面積のパターンを形成した感光基板５の位置合わせ
方法において、予め感光基板５上の異なる露光領域が隣
接するつなぎ部分の回路パターンの一部を撮像し、回路
パターンの一部をテンプレート画像２７として記憶し、
露光領域２２Ａ〜２２Ｄのうち隣接する第１及び第２の
露光領域を該第１及び第２の露光領域（例えば２２Ａと
２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａを含んで複数箇所撮像し、
該撮像により得られた複数の画像２６のそれぞれの第１
及び第２の露光領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）に相当す
る領域それぞれからテンプレート画像２７に対応する画
像２８Ａを検出し、第１の露光領域２２Ａに相当する領
域における対応する画像の位置（Ｘ1 、Ｙ1 ）と、第２
の露光領域２２Ｂに相当する領域における対応する画像
どうしの位置（Ｘ2 、Ｙ2 ）との差を第１及び第２の露
光領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａに
生じたつなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）として複数の画像２６
のそれぞれについてを複数求め、当該複数のつなぎ誤差
（Ｘst、Ｙst）が平均的に最小となるように位置合わせ
時の補正量を決定するようにする。

【００１１】また本発明においては、露光原板Ｒ上に形
成された小面積の原画パターンを感光基板５上の異なる
露光領域２２Ａ〜２２Ｄにつなぎ合わせて露光すると共
に、該露光により形成された第１層目のパターン３１Ａ
の上に第２層目のパターン３２Ａを重ねて露光すること
により全体として複数層のパターンが重ね合わされた大
面積のパターンを形成した感光基板５の位置合わせ方法
において、予め感光基板上の異なる露光領域が隣接する
つなぎ部分の第1層目の回路パターンの一部を撮像し、
該回路パターンの一部を第１のテンプレート画像として
記憶し、予め感光基板上の異なる露光領域がつなぎ合わ
されるつなぎ部分境界線近傍の第２層目の回路パターン
の一部を撮像し、該回路パターンの一部を第２のテンプ
レート画像として記憶し、露光領域２２Ａ〜２２Ｄのう
ち隣接する第１及び第２の露光領域（例えば２２Ａと２
２Ｂ）を該第１及び第２の露光領域のつなぎ部分２４Ａ
を含んで複数箇所撮像し、該撮像により得られた複数の
画像３３のそれぞれの第１及び第２の露光領域に相当す
る領域それぞれから複数層のうち第１のテンプレート画
像３４に対応する画像３５Ａをそれぞれ検出すると共
に、第２のテンプレート画像３６に対応する画像３７Ａ
をそれぞれ検出し、第１の露光領域２２Ａに相当する領
域における第１及び第２のテンプレート画像３４、３６
に対応する画像３５Ａ、３７Ａの位置の差（Ｘ1 −Ｘ2
、Ｙ1 −Ｙ2 ）と、第２の露光領域２２Ｂに相当する
領域における第１及び第２のテンプレート画像３４、３
６に対応する画像３５Ｂ、３７Ｂどうしの位置との差
（Ｘ1'−Ｘ2'、Ｙ1'−Ｙ2'）を第１及び第２の露光領域
（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａに生じた
重ね合わせ誤差（Ｘov、Ｙov）として複数の第１の画像
３３のそれぞれについて複数求め、当該複数の重ね合わ
せ誤差（Ｘov、Ｙov）が平均的に最小となるように位置
合わせ時の補正量を決定するようにする。また本発明に
おいては、露光原板上に形成された原画パターンを感光
基板５上の異なる露光領域につなぎ合わせて露光し、全
体として大面積のパターンを形成した感光基板における
パターンの継ぎ合わせ精度測定方法において、予め感光
基板上の異なる露光領域が隣接するつなぎ部分の回路パ
ターンの一部を撮像し、該回路パターンの一部をテンプ
レート画像２７として記憶し、露光領域のうち隣接する
第１及び第２の露光領域を第１及び第２の露光領域（例
えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分を含んで撮像し、撮
像により得られた画像の第１及び第２の露光領域のそれ
ぞれからテンプレート画像に対応する画像を検出し、第
１の露光領域におけるテンプレート画像に対応する画像
２８Ａの位置と、第２の露光領域におけるテンプレート
画像に対応する画像２８Ｂの位置との位置関係を求める
ようにする。また、テンプレート画像に対応する画像の
検出は、第１及び第２の露光領域のつなぎ部分近傍に位
置したパターンを検出するようにする。

【００１２】

【作用】大面積のパターンに対して小面積の露光パター
ンのうち隣接する第１及び第２の露光領域（例えば２２
Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａを同時に複数箇所撮像
し、撮像により得られた複数の画像２６のそれぞれから
テンプレート画像２７に対応する画像２８Ａを複数検出
する。次に第１の露光領域２２Ａに相当する領域から検
出された画像２８Ａの位置（Ｘ₁ 、Ｙ₁ ）と、第２の露
光領域２２Ｂに相当する領域における対応する画像２８
Ｂどうしの位置（Ｘ₂ 、Ｙ₂ ）との差を第１及び第２の
露光領域２２Ａ及び２２Ｂのつなぎ部分２４Ａに生じた
つなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）として複数求める。さらにこ
れら複数のつなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）が平均的に最小と
なるように位置合わせ時の補正量を決定する。このよう
にテンプレート画像２７に対応する画像２８Ａを露光領
域内に形成されたパターンの一部から取り出し、取り出
された画像２８Ａに基づいて２つの露光領２２Ａ及び２
２Ｂのつなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）を求めるようにしたこ
とにより、従来の場合に比して補正量の精度を一段と高
めることができる。

【００１３】また同様に、大面積のパターンに対して小
面積の露光パターンのうち隣接する第１及び第２の露光
領域（例えば２２Ａと２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａを同
時に複数箇所撮像し、撮像により得られた複数の画像３
３から第１層目と第２層目について予め設定されている
第１及び第２のテンプレート画像３４、３６に対応する
画像３５Ａ、３７Ａをそれぞれ検出する。次に第１の露
光領域２２Ａに相当する領域から検出された画像３５
Ａ、３７Ａの位置の差（Ｘ₁ −Ｘ₂ 、Ｙ₁ −Ｙ₂ ）と、
第２の露光領域２２Ｂに相当する領域において検出され
た画像３５Ｂ、３７Ｂの位置の差（Ｘ₁'−Ｘ₂'、Ｙ₁'−
Ｙ₂'）との差を隣接する２つの露光領域（例えば２２Ａ
と２２Ｂ）のつなぎ部分２４Ａに生じた重ね合わせ誤差
（Ｘov、Ｙov）として複数求め、これら複数の重ね合わ
せ誤差（Ｘov、Ｙov）が平均的に最小となるように位置
合わせ時の補正量を決定する。このようにテンプレート
画像３４、３６に対応する画像３５Ａ、３７Ａを露光領
域内に形成されたパターンの中から取り出し、これら取
り出された画像３５Ａ、３７Ａの位置に基づいて２つの
露光領域２２Ａ及び２２Ｂの重ね合わせ誤差（Ｘov、Ｙ
ov）を求めるようにしたことにより、従来の場合に比し
て補正量の精度を一段と高めることができる。

【００１４】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１５】（１）投影露光装置の全体構成 図１において、１は全体としてアライメントに画像処理
を用いる大型液晶表示素子製造用の投影露光装置を示
し、超高圧水銀ランプ等の光源２から射出された露光光
を楕円鏡３によつて集光した後、オプテイカルインテグ
レータ等を介してコンデンサレンズ系４に入射するよう
になされている。

【００１６】コンデンサレンズ系４により適度に集光さ
れた露光光はほぼ均一な照度でレチクルＲを照明する。
その露光光によつてレチクルＲのパターンが投影光学系
ＰＬを介して感光基板上、すなわち感光剤が塗布された
ガラスプレート５上の各シヨツト領域に投影される。こ
の後、ガラスプレート５上に複数層の回路パターンを順
に重ねて露光することにより大型の液晶表示素子を製造
している。

【００１７】ここでガラスプレート５はＺステージ６上
に保持され、Ｚステージ６はＸＹステージ７上に載置さ
れている。ＸＹステージ７はガラスプレート５を投影光
学系ＰＬの光軸に垂直な平面（ＸＹ平面）内で位置決め
し、Ｚステージ６はガラスプレート５を投影光学系ＰＬ
の光軸（Ｚ軸）方向に位置決めする。因にＺステージ６
とガラスプレート５との間にはガラスプレート５を回転
させるθテーブルが介装されている。またＺステージ６
上のガラスプレート５の近傍には種々のアライメント用
マークが形成された基準マーク集合体８が固定されてい
る。また基準マーク集合体８の近傍にはＸ方向およびＹ
方向の距離測定用の移動鏡９が固定されている。

【００１８】移動鏡９にはレーザ干渉計１０からレーザ
ビームが照射され、鏡面で反射された反射光をレーザ干
渉計１０によつて受光することによりＸＹステージ６の
位置を常時計測するようになされている。駆動装置１１
はレーザ干渉計１０で計測された座標値等に基づいてＸ
Ｙステージ７を駆動している。

【００１９】アライメント用顕微鏡１２は、レチクルＲ
のアライメント時、アライメント光をミラー１３を介し
てレチクルＲのパターン領域近傍のアライメントマーク
ＲＭに照射する。このアライメントマークＲＭからの反
射光がミラー１３で反射されて顕微鏡１２に戻される。
例えばアライメント用顕微鏡１２内部で再結像されるア
ライメントマークＲＭの像の位置に基づいてレチクルＲ
の位置を調整することによりレチクルＲをアライメント
する。

【００２０】またアライメント用顕微鏡１２でレチクル
ＲのアライメントマークＲＭとＺステージ６上の基準マ
ーク集合体８内のアライメントマークとを同時に観察し
て両者の像の位置関係よりレチクルＲをアライメントし
ても良い。さらにアライメント用顕微鏡１２でレチクル
Ｒのアライメントマークとガラスプレート５上のアライ
メントマークとを同時に観察して両者の位置関係を求め
ることもできる。

【００２１】オートフオーカス検出系は送光系１４およ
び受光系１５からなり、送光系１４はガラスプレート５
に向けてスリツトパターン等の検出パターンの像を投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜めに投影する。その検
出パターンの像の反射光により受光系１５内でその検出
パターンの像が再結像される。その再結像された検出パ
ターンの像の位置ずれ量からガラスプレート５の露光面
の高さが求められ、Ｚステージ６によりそのガラスプレ
ート５の露光面の高さが投影光学系ＰＬに対するベスト
フオーカス位置に設定されるようになされている。

【００２２】また投影光学系ＰＬの側方には画像処理用
のアライメント光学系が配置されている。アライメント
光学系はガラスプレート５上の観察領域から反射された
反射光を対物レンズ１６およびミラー１７を介してリレ
ーレンズ１８に導くようになされている。そしてこの反
射光を電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤカ
メラ１９の撮像面に集束し、撮像面に観察領域のパター
ンの画像を結像するようになされている。

【００２３】パターンマツチング装置２０は被処理画像
としてＣＣＤカメラ１９から出力される映像信号（撮像
信号）を取り込む。パターンマツチング装置２０はテン
プレート画像をメモリに記憶しており、パターンマツチ
ングによつてテンプレートに一致するパターンの座標を
求めている。この座標値を用いてつなぎ露光時や重ね露
光時に生じたずれ量を求め、次回以降の露光の際には駆
動装置１１に補正パラメータとして与えることにより、
位置合わせ精度を高めるようになされている。またここ
で求められた補正パラメータは投影レンズの結像特性の
補正や、レチクルアライメント系にもフイードバツクで
きる構成にもなつている。なお、このテンプレート画像
として記憶される画像は、ガラスプレート５上に形成さ
れた画素パターンの一部である。

【００２４】（２）つなぎ誤差の測定方法 このパターンマツチング装置２０の位置合わせ方法を大
型液晶表示素子や半導体素子を形成する場合を例にとつ
て説明する。この例の場合、パターンマツチング装置２
０は、つなぎ部分に形成された画素パターンの現実のず
れ量をもとに位置合わせ時に使用する補正パラメータの
値を求めている。因に大型液晶表示素子は１枚のガラス
プレート５上に４つのレチクルパターン像をつなぎ露光
することにより形成されるものとする（図２）。

【００２５】図中、２２Ａ〜２２Ｄは各レチクル上に形
成されたパターンが投影露光される露光領域を示してい
る。また２４Ａ〜２４Ｄはこれら４つの露光領域２２Ａ
〜２２Ｄのうち隣合う領域との境界線を示している。パ
ターンマツチング装置２０はこれら４本の境界線２４Ａ
〜２４Ｄ上の領域をつなぎ部分のずれ量検出時に被処理
画像として取り込む。

【００２６】ここでは４本の境界線２４Ａ〜２４Ｄのう
ち境界線２４Ａ上の領域についてつなぎ部分のずれ量を
求める場合について説明する。まず最初にＸＹステージ
７を駆動装置１１によつて駆動し、境界線２４Ａとその
両側の画素パターン２５Ａ及び２５Ｂがアライメント顕
微鏡、すなわち対物レンズ１６の下に入るように移動さ
せる。次にＣＣＤカメラ１９によつて撮像された画像２
６を被処理画像としてパターンマツチング装置２０に取
り込ませる（図３（Ａ））。

【００２７】続いて予め登録されているテンプレート画
像２７と一致するパターンを被処理画像２６の中から検
索する（図３（Ｂ））。この例の場合、境界線２４Ａの
両側にテンプレート画像２７に一致する画像が２つづつ
存在するが、境界線２４Ａに最も近いパターンをそれぞ
れマツチングパターン２８Ａ及び２８Ｂとして抽出す
る。

【００２８】マツチングパターン２８Ａ及び２８Ｂが特
定されると、テンプレート画像２７の代表点Ｐ０に相当
する座標値（ｘ、ｙ）を各マツチングパターン２８Ａ及
び２８Ｂについて求める。ここでは境界線２４Ａに対し
て左側の露光領域２２Ａのマツチングパターン２８Ａの
座標を（ｘ₁ 、ｙ₁ ）とし、右側の露光領域２２Ｂに存
在するマツチングパターン２８Ｂの座標を（ｘ₂ 、
ｙ₂ ）とする。

【００２９】このように境界線２４Ａの両側に位置する
マツチングパターン２８Ａ及び２８Ｂの座標が求められ
ると、次に左側の露光領域２２Ａに形成されたマツチン
グパターン２８Ａを基準とした右側の露光領域２２Ｂの
つなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）を、次式

【数１】

【数２】 によつて求める。ここでＸ_ptは横方向（Ｘ方向）に一定
間隔で並ぶ画素パターン２５Ａ、２５Ｂのピツチを示
し、（１）式が０になるとき画素パターンが設計通り形
成されていることを意味する。またＹ_ptはＹ方向の画素
パターンの位置の差を示し、この場合Ｙ_pt＝０とする。
よつて（２）式で得られるＹstが０となればつなぎ誤差
がないことになるが、このＹstが設計上０でない場合
（即ちＹ_pt≠０）は、この設計上の値と比較することに
なる。

【００３０】パターンマツチング装置２０はこの領域に
ついてのつなぎ誤差の測定処理が終了すると、ＸＹステ
ージ７を平行に逐次移動させ、境界線２４Ａ上の他の領
域についても同様につなぎ誤差（Ｘst、Ｙst）を計測す
る。その後、多点に亘つて求めたつなぎ誤差（Ｘst、Ｙ
st）の値が平均的に最小になるように最小自乗法等を用
いて補正パラメータを決定する。また他の３本の境界線
２４Ｂ〜２４Ｄについてもそれぞれ同様に多点に亘つて
つなぎ誤差を測定して補正パラメータを決定する。この
補正パラメータの値はつなぎ部分に生じている実際の誤
差分から求めた値であるため従来に比して現実を反映し
た正確な値である。

【００３１】以上の構成によれば、２つの露光領域２２
Ａ及び２２Ｂのつなぎ部分２４Ａを撮像し、当該領域に
形成された画素パターン２８Ａ及び２８Ｂをずれ量検出
用のパターンとして用いてつなぎ誤差を求め、この値に
よつて位置合わせのための補正パラメータの値を決定し
たことによりつなぎ合わせの精度を従来に比して一段と
高めることができる。

【００３２】 （３）つなぎ部分における重ね合わせ誤差の測定方法 次に下層に形成された第１のパターンとその上に重ねて
形成された上層の第２のパターンとの重ね合わせ誤差を
隣接する領域間で小さくするための重ね合わせ誤差の測
定方法について説明する（図４）。この例の場合も露光
領域２２Ａ及び２２Ｂの境界線２４Ａ付近の画素パター
ンを例にとつて説明する。まず最初にＸＹステージ７を
駆動装置１１によつて駆動し、境界線２４Ａとその両側
の露光領域２２Ａ及び２２Ｂの画素パターンがアライメ
ント顕微鏡、すなわち対物レンズ１６の下に入るように
移動させる。

【００３３】次にＣＣＤカメラ１９によつて撮像された
画像２６を被処理画像としてパターンマツチング装置２
０に取り込ませる（図４（Ａ））。ここで左右の露光領
域２２Ａ及び２２Ｂには同一の繰返しパターンが２つの
領域にまたがるように形成されており、下地となる画素
パターン３１Ａ及び３１Ｂの上に２層目の画素パターン
３２Ａ及び３２Ｂが重ねて形成されている。

【００３４】次にパターンマツチング装置２０は、下地
となる画素パターン３１Ａ及び３１Ｂについて予め登録
されているテンプレート画像３４と一致するパターンを
撮像画面３３の中から検索する。ここでは境界線２４Ａ
に近い側のパターンをそれぞれマツチングパターン３５
Ａ及び３５Ｂとして抽出する。そして特定されたマツチ
ングパターン３５Ａ及び３５Ｂについてテンプレート画
像３４の代表点Ｐ１に相当する座標値（ｘ、ｙ）を各マ
ツチングパターン３５Ａ及び３５Ｂについてそれぞれ求
める。ここでは境界線２４Ａに対して左側の露光領域２
２Ａのマツチングパターン３５Ａの座標を（ｘ₁ 、
ｙ₁ ）とし、右側の露光領域２２Ｂのマツチングパター
ン３５Ｂの座標を（ｘ₁ ’、ｙ₁ ’）とする。

【００３５】同様に、２層目の画素パターン３２Ａ及び
３２Ｂについて予め登録されているテンプレート画像３
６と一致するパターンを各領域２２Ａ及び２２Ｂから検
索し、境界線２４Ａに近い側のパターンをマツチングパ
ターン３７Ａ及び３７Ｂとして抽出するマツチングパタ
ーン３７Ａ及び３７Ｂが特定されると、テンプレート画
像３６の代表点Ｐ２に相当する座標値（ｘ、ｙ）を各マ
ツチングパターン３７Ａ及び３７Ｂについて求める。こ
こでは左側の露光領域２２Ａのマツチングパターン３７
Ａの座標を（ｘ₂ 、ｙ₂ ）とし、右側の露光領域２２Ｂ
のマツチングパターン３７Ｂの座標を（ｘ₂ ’、
ｙ₂ ’）とする。

【００３６】このように境界線２４Ａを挟んで両側に位
置するマツチングパターン３５Ａ、３５Ｂ及び３７Ａ、
３７Ｂの座標が求められると、左側の露光領域２４Ａに
形成されたマツチングパターン３５Ａ及び３７Ａの重ね
合わせ量を基準とした右側の露光領域２４Ｂのマツチン
グパターン３５Ｂ及び３７Ｂの重ね合わせ量の差（即ち
重ね合わせ誤差）の測定に移る。この重ね合わせ誤差
（Ｘov、Ｙov）は、次式

【数３】

【数４】 のように求めることができる。ここで（３）式及び
（４）式の第１項は右側の露光領域２２Ｂに形成された
パターンの重ね量を示し、第２項は左側の露光領域２２
Ａに形成されたパターンの重ね量を示す。

【００３７】パターンマツチング装置２０はこの部分に
ついてのつなぎ誤差の計測処理が終了すると、ＸＹステ
ージ７を平行に逐次移動し、境界線２４Ａ上の他の領域
についても同様に重ね合わせ誤差（Ｘov、Ｙov）を計測
する。その後、多点に亘つて求めた重ね合わせ誤差（Ｘ
ov、Ｙov）の値が平均的に最小になるように最小自乗法
等を用いて補正パラメータを決定する。また他の３本の
境界線２４Ｂ〜２４Ｄについてもそれぞれ同様に多点に
亘つて重ね合わせ誤差を計測して補正パラメータを決定
する。

【００３８】以上の構成によれば、１層目のパターンと
２層目のパターン３１Ａ及び３２Ａとの重ね量を各露光
領域２２Ａ及び２２Ｂのうちつなぎ部分２４Ａに形成さ
れているパターン３５Ａ、３７Ａと３５Ｂ、３７Ｂを基
に直接求め、各露光領域の重ね量の差に基づいて位置合
わせ時に使用する補正パラメータの値を決定するように
したことによりつなぎ部分における重ね合わせ誤差を従
来に比して一段と小さくすることができる。

【００３９】（４）他の実施例 なお上述の実施例においては、境界線２４Ａを挟んで左
側の露光領域２２Ａの画素パターンを基準にして右側の
露光領域２２Ｂの画素パターンのつなぎ誤差又は重ね合
わせ誤差を求める場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、その逆に境界線２４Ａを挟んで右側の露光領
域２２Ｂの画素パターンを基準にして左側の露光領域２
２Ａの画素パターンのつなぎ誤差又は重ね合わせ誤差を
求めるようにしても良い。

【００４０】また上述の実施例においては、境界線２４
Ａを挟んで左右２つの露光領域２２Ａ、２２Ｂの画素パ
ターンを一度に撮像し、各露光領域２２Ａ、２２Ｂにつ
いてテンプレート画像２７又は３４、３６と一致するマ
ツチングパターンの座標（ｘ、ｙ）を求める場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、一方の露光領域に
ついてのパターンマツチング処理と他方の領域について
のパターンマツチング処理を交互にするようにしても良
い。すなわち一方の露光領域についてマツチングパター
ンの座標を求めた後、ＸＹステージ７を移動し、他方の
露光領域についてマツチングパターンの座標を求めるよ
うにしても良い。この場合にはＸＹステージ７の移動量
も加味してつなぎ誤差又は重ね合わせ誤差を求める。

【００４１】さらに上述の実施例においては、つなぎ露
光される露光領域のつなぎ部分についてそれぞれつなぎ
誤差および重ね合わせ誤差を測定する測定する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、つなぎ精度や重
ね合わせ精度として高い精度が要求される方向について
重点的につなぎ誤差や重ね合わせ誤差を測定するように
しても良い。例えば液晶表示素子等を製造する場合には
配線パターンの延びた方向に対して直交する方向、すな
わち画面の縦方向のつなぎ合わせに高い精度が要求され
るされるためこの方向のつなぎ誤差や重ね合わせ誤差の
成分が平均的に最小となるように補正パラメータを決定
するようにすれば良い。

【００４２】さらに上述の実施例においては、大型液晶
表示素子を製造する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、メモリパターンや他の回路パターン等を製
造する場合にも適用し得る。

【００４３】さらに上述の実施例においては、画像処理
用のアライメント光学系としてガラスプレート５上の観
察領域から反射された反射光を対物レンズ１６およびミ
ラー１７を介して直接リレーレンズ１８に導く構成のも
のを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、ミラー１７とリレーレンズ１８の間に光透過性の共
役指標板を設けても良く、また共役指標板を光学的に介
するか否かを電気的に切り換えるようにしても良い。こ
こで共役指標板は指標マークが描画されたもので、その
描画面とガラスプレート５の露光面とは共役関係に形成
されている板である。そしてＣＣＤカメラ１９の撮像面
に結像される指標マークと観察領域のパターン画像に基
づいて位置合わせするようにしても良い。この指標マー
クを用いれば、アライメント光学系の光軸がドリフトし
た場合でも、指標マークとアライメント光学系との位置
関係は正常に保たれる。

【００４４】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、テンプレ
ート画像に対応する画像を露光領域内に実際に形成され
ているパターンの中から検出し、検出されたパターンの
位置によつて求められる露光領域間のつなぎ誤差や重ね
合わせ誤差が平均的に最小となるように補正量を決定し
たことにより、従来に比して一段とつなぎ合わせや重ね
合わせの精度が高い位置合わせ方法を実現することがで
きる。また、テンプレート画像に対応する画像を露光領
域内に実際に形成されているパターンの中から検出し、
検出されたパターンの位置によつて露光領域間のつなぎ
誤差を高い精度で求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ方法を用いた投影露光
装置を示す略線図である。

【図２】つなぎ露光の説明に供する略線的平面図であ
る。

【図３】つなぎ誤差の測定方法の説明に供する略線的平
面図である。

【図４】重ね合わせ誤差の測定方法の説明に供する略線
的平面図である。

【符号の説明】

１……投影露光装置、２……光源、３……楕円鏡、４…
…コンデンサレンズ系、５……ガラスプレート、６……
Ｚステージ、７……ＸＹステージ、８……基準マーク集
合体、９……移動鏡、１０……レーザ干渉計、１１……
駆動装置、１２……アライメント用顕微鏡、１３……ミ
ラー、１４……送光系、１５……受光系、１６……対物
レンズ、１７……ミラー、１８……リレーレンズ、１９
……ＣＣＤカメラ、２０……パターンマツチング装置、
２２Ａ〜２２Ｄ……露光領域、２３Ａ〜２３Ｄ……バー
ニアパターン、２４Ａ〜２４Ｄ……境界線、２５Ａ、２
５Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ……画素パター
ン、２６、３３……撮像画面、２７、３４、３６……テ
ンプレート画像、２８Ａ、２８Ｂ、３５Ａ、３５Ｂ、３
７Ａ、３７Ｂ……マツチングパターン、Ｒ……レチク
ル、ＰＬ……投影光学系、ＲＭ……アライメントマー
ク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−153015（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−197158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−54225（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81419（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−41739（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 H01L 21/30 G03B 27/72 - 27/80

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】露光原板上に形成された小面積の原画パタ
   ーンを感光基板上の異なる露光領域につなぎ合わせて露
   光することにより全体として大面積のパターンを形成し
   た前記感光基板の位置合わせ方法において、予め前記感光基板上の異なる露光領域が隣接するつなぎ
   部分の回路パターンの一部を撮像し、該回路パターンの
   一部をテンプレート画像として記憶し、 前記露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域を
   該第１及び第２の露光領域の前記つなぎ部分を含んで複
   数箇所撮像し、 該撮像により得られた複数の画像のそれぞれの前記第１
   及び第２の露光領域に相当する領域それぞれから前記テ
   ンプレート画像に対応する画像を検出し、 前記第１の露光領域に相当する領域における前記対応す
   る画像の位置と、前記第２の露光領域に相当する領域に
   おける前記対応する画像どうしの位置との差を前記第１
   及び第２の露光領域のつなぎ部分に生じたつなぎ誤差と
   して前記複数の画像のそれぞれについて複数求め、 当該複数のつなぎ誤差が平均的に最小となるように位置
   合わせ時の補正量を決定することを特徴とする位置合わ
   せ方法。
2. 【請求項２】前記つなぎ誤差の２次元方向に関する成分
   のうち、前記大面積のパターンの長手方向に対して直交
   する方向の成分が平均的に最小となるように前記位置合
   わせ時の補正量を決定することを特徴とする請求項１に
   記載の位置合わせ方法。
3. 【請求項３】露光原板上に形成された小面積の原画パタ
   ーンを感光基板上の異なる露光領域につなぎ合わせて露
   光すると共に、該露光により形成された第１層目のパタ
   ーンの上に第２層目のパターンを重ねて露光することに
   より全体として複数層のパターンが重ね合わされた大面
   積のパターンを形成した前記感光基板の位置合わせ方法
   において、予め前記感光基板上の異なる露光領域が隣接するつなぎ
   部分の前記第1層目の回路パターンの一部を撮像し、該
   回路パターンの一部を第１のテンプレート画像として記
   憶し、 予め前記感光基板上の異なる露光領域がつなぎ合わされ
   るつなぎ部分境界線近 傍の前記第２層目の回路パターン
   の一部を撮像し、該回路パターンの一部を第２のテンプ
   レート画像として記憶し、 前記露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域を
   該第１及び第２の露光領域の前記つなぎ部分を含んで複
   数箇所撮像し、該撮像により得られた複数の画像のそれぞれの前記第１
   及び第２の露光領域に相当する領域それぞれから前記第
   １のテンプレート画像に対応する画像をそれぞれ検出す
   ると共に 、前記第２のテンプレート画像に対応する画像をそれぞれ
   検出し 、 前記第１の露光領域に相当する領域における前記第１及
   び第２のテンプレート画像に対応する画像の位置の差
   と、前記第２の露光領域に相当する領域における前記第
   １及び第２のテンプレート画像に対応する画像どうしの
   位置との差を前記第１及び第２の露光領域のつなぎ部分
   に生じた重ね合わせ誤差として前記複数の画像のそれぞ
   れについて複数求め、 当該複数の重ね合わせ誤差が平均的に最小となるように
   位置合わせ時の補正量を決定することを特徴とする位置
   合わせ方法。
4. 【請求項４】前記重ね合わせ誤差の２次元方向に関する
   成分のうち、前記大面積のパターンの長手方向に対して
   直交する方向の成分が平均的に最小となるように前記位
   置合わせ時の補正量を決定することを特徴とする請求項
   ３に記載の位置合わせ方法。
5. 【請求項５】露光原板上に形成された原画パターンを感
   光基板上の異なる露光領域につなぎ合わせて露光し、全
   体として大面積のパターンを形成した前記感光基板にお
   けるパターンの継ぎ合わせ精度測定方法において、予め前記感光基板上の異なる露光領域が隣接するつなぎ
   部分の回路パターンの一部を撮像し、該回路パターンの
   一部をテンプレート画像として記憶し、 前記露光領域のうち隣接する第１及び第２の露光領域を
   該第１及び第２の露光領域の前記つなぎ部分を含んで撮
   像し、 該撮像により得られた画像の前記第１及び第２の露光領
   域のそれぞれから前記テンプレート画像に対応する画像
   を検出し、 前記第１の露光領域における前記テンプレート画像に対
   応する画像の位置と、前記第２の露光領域における前記
   テンプレート画像に対応する画像の位置との位置関係を
   求めることを特徴とするパターンの継ぎ合わせ精度測定
   方法。
6. 【請求項６】前記テンプレート画像に対応する画像の検
   出は、前記該第１及び第２の露光領域のつなぎ部分近傍
   に位置したパターンを検出することを特徴とする請求項
   ５記載のパターンの継ぎ合わせ精度測定方法。
7. 【請求項７】前記テンプレート画像とした前記回路パタ
   ーンの一部は、前記感光基板に形成された繰返しの画素
   パターンであることを特徴とする請求項５または６記載
   の継ぎ精度測定方法。