JP3555208B2 - 露光方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は露光方法に関し、例えばプロキシミテイ露光装置で液晶表示装置を製造するための感光基板にマスクのパターンを複数回重ね合せ露光する際に適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロキシミテイ露光装置では、マスクと感光基板とをアライメントマークを用いて位置合せしてから露光することを複数回繰り返す際、アライメントマークが幾度も重なつて露光されることになる。その結果、アライメントマークの形状が本来のものから変化してしまい位置合せに誤差が生じることになる。
【０００３】
この問題を解決するため、露光のたび毎にアライメントマークの位置をずらして形成し、常に新しいマークを用いて位置合せするようにしていた。しかしながらこの方法でも位置合せ毎にマークの位置が異なるため、位置合せ精度が悪化することは避けられなかつた。そこで、露光の際にいわゆるマークシヤツタを用いて露光することが行われていた。すなわち図５に示すように、プロキシミテイ露光装置１は、まずマスクステージ２上に載置したマスク３と基板ステージ４上に載置した感光基板５とをマスクのパターン領域近傍に設けられたアライメントマーク６と感光基板５上に設けられたアライメントマーク９を用いて位置合せする。この後、プロキシミテイ露光装置１は、マスク３を露光する際、アライメントマーク６をシヤツタ７で覆つてアライメントマーク６を除いた部分を露光する。
【０００４】
これにより照明光学系８より射出した光束ＬＡのうちマーク６に向かう光束がシヤツタ７で遮光されて、アライメントマーク６が感光基板５面上に配置されたアライメントマーク９に重複して露光することが防止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のプロキシミテイ露光装置においては、マスク３の位置合せと露光のたびに、シヤツタ７をマスク３上面で挿脱する。このためシヤツタ７の挿脱機構からゴミが発生して、マスク３や感光基板５を汚損するおそれがあるという問題があつた。
またシヤツタ７の挿脱機構は露光装置の構成を複雑にするという欠点もあつた。さらにシヤツタ７の挿脱に要する時間は装置の処理時間を大きくして製造の際のスループツトを全体として低下させるという欠点もあつた。
【０００６】
さらに上述の露光方法ではプロセスの都合上、一般に１層目に形成されたアライメントマーク９の上に２層目、３層目、……の物質膜が付着されていく。このため、プロセスを進めるに従つて、コントラストの高いアライメントマークの像を得ることが困難となつて、位置合せ精度の低下が増大するという問題もあつた。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数回重ね合せ露光しても高い位置合せ精度を確保すると共に、装置の処理時間を短縮させることもでき、また位置合せの際の発塵を減少させ得る露光方法を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、一実施例を表す図１に対応付けて説明すると、請求項１に記載の露光方法では、第１の基準マーク（１７）を配置したマスク（１１）を照明光学系（８）からの光束で照明し、第１の基準マーク（１７）に対応する感光基板（５）上の位置に予め第２の基準マーク（２１）を配置した感光基板（５）にマスク（１１）の像を、露光する露光方法において、予め第１及び第２の基準マーク（１７及び２１）によつて、マスク（１１）及び感光基板（５）を位置合せし、位置合せの後にマスク（１１）をマスク（１１）の面内の方向に移動することにより、マスク（１１）上に配置されて光束を透過させる透光窓（１６）、又はマスク（１１）上に配置されて光束を遮断する遮光窓（１５）を第２の基準マーク（２１）に対応する位置に移動し、透光窓（１６）又は遮光窓（１５）の像を第２の基準マーク（２１）に露光すると共に、マスク（１１）の像を感光基板（５）上に露光する。
また、マスク（１１）の移動に際して、マスクの位置はレーザ干渉計（１２，１３）により計測されるようにする。
また、第２の基準マーク（２１）は、感光基板を処理する複数のプロセスのうち第１のプロセスで形成されたマークを用いるようにする。
【０００９】
【作用】
請求項１に記載の露光方法では、マスク（１１）の第１の基準マーク（１７）で位置合せ後にマスク（１１）を面内方向に移動し、遮光窓（１５）又は透光窓（１６）を感光基板（５）側の第２の基準マーク（２１）に対応する位置に移動して、第２の基準マーク（２１）上の付着膜を取り除くように感光基板（５）上のレジスト膜に露光することにより、最初に形成した第２の基準マーク（２１）が元の位置に元の形状のまま残される。従つて繰り返して位置合せする際にも最初に形成された第２の基準マーク（２１）を用いることができ、位置合せの精度が一段と高くなるほか、第２の基準マーク（２１）の検出信号のＳＮ比が一段と高くなり、複数回重ね合せ露光しても高い位置合せ精度を確保し得る。またシヤツタ（７）の挿脱に代えて遮光窓（１５）又は透光窓（１６）を使用することにより、位置合せの際の発塵を減少させることができると共に、装置の処理時間を短縮させ得る。
【００１０】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１１】
図５との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として液晶表示装置を製造するための感光基板を露光するプロキシミテイ露光装置の概略的な構成を示す。プロキシミテイ露光装置１０は、従来の構成からシヤツタ７が除かれている。またプロキシミテイ露光装置１０は、従来のマスク３に代えて、マスク１１がマスクステージ２上に載置される。マスクステージ２には、レーザ干渉計１２及び１３が配設されている。レーザ干渉計１２及び１３の出力Ｓ１及びＳ２は位置検出装置３０に送出される。そして、レーザ干渉計１２、１３及び位置検出装置３０によつて検出された位置に基づいてモータ３１、３２を駆動することにより、マスクステージ２の位置が正確に制御される。
【００１２】
マスク１１は、露光パターンが形成されたパターン領域近傍で、照明光学系８からの照明光が照射される領域内に、矩形のアライメント窓１４、遮光窓１５及び透光窓１６がＸ方向に沿つて所定距離だけ隔てて配置されている。アライメント窓１４にはアライメントマーク１７のパターンが形成されている。遮光窓１５は露光光束（照明光と同波長）を完全に遮るパターンでなり、透光窓１６は露光光束を透過させるパターンでなる。また遮光窓１５及び透光窓１６は感光基板５面上に形成されたアライメントマークを遮光領域又は照明領域で覆うに十分な大きさに形成されている。
【００１３】
マスク１１に形成されたパターンは、予めアライメントマーク１７でアライメントして露光したときと、この位置から上述した所定距離だけマスク１１をシフトした遮光窓１５又は透光窓１６の位置で露光したときとで感光基板５上に正常に重なるように、例えば繰り返しパターンとして設定されている。
【００１４】
以上の構成において、プロキシミテイ露光装置１０は、次の手順に従つて位置合せ及び露光する。すなわち第１露光（感光基板に対する最初の露光）のとき、プロキシミテイ露光装置１０は、マスク１１上のパターンを感光基板５面上に露光する。これにより感光基板５面上には、アライメント窓１４、遮光窓１５及び透光窓１６にそれぞれ対応する像１８〜２０が露光される。プロキシミテイ露光装置１０は、この第１露光されたマスク１１の座標をステージ干渉計１２及び１３によつて読み取り記憶しておく。
【００１５】
因みに、この第１露光でパターンが転写されるときの感光基板５には、通常、アルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）が全面蒸着されて、この上にレジスト膜が塗布される。また、別の場合として感光基板５には、透明導電膜（以下ＩＴＯ膜という）が全面に蒸着されて、この上にレジスト膜が塗布されることもある。
【００１６】
レジストについてはポジレジスト及びネガレジストの２種があり、まずポジレジストを使用する場合について考える。図２に示すように、第１露光された感光基板５を現像、エツチングする等によつて、感光基板５面上に金属（Ａｌ、Ｃｒ等）又はＩＴＯ膜でなるアライメントマーク２１が形成される。第２露光（最初に露光したパターンの上に重ねて露光する）の前に、この感光基板５は、例えばアモルフアスシリコン等の半導体層２２が全面に形成され、この上にポジレジスト膜２３が重ねて塗布される。
【００１７】
図３（Ａ）に示すように、第２露光のとき、プロキシミテイ露光装置１０は、まずアライメントマーク１７及び２１でマスク１１及び感光基板５をアライメントする。この後、図３（Ｂ）に示すように、マスク１１を所定距離ａだけシフトして透光窓１６をアライメントマーク２１の位置に対応させて第２露光する。
この後、現像、エツチングする等によつてポジレジスト膜２３及び半導体層２２が除去されて、感光基板５面上にはアライメントマーク２１が元の形状のまま残される。
【００１８】
このようにして、以降の第３、第４……露光プロセスにおいてもマスク１１上の透光窓１６を用いると、感光基板５面上にはアライメントマーク２１が元の形状のまま残される。これにより例えば図４に示すように、第３層膜２６上のポジレジスト膜２３に露光するときのマスク１１と感光基板５との位置合せにおいても、常にアライメントマークの検出信号を高いＳＮ比で検出することができる。
【００１９】
次に、感光基板５面上にネガレジスト膜を塗布された場合を考える。この場合、第２露光のときのアライメントマーク１７でアライメントする迄はポジレジスト膜２３を使用する場合と同一である。この後のマスク１１のシフトにおいて、透光窓１６を使用することに代えて、遮光窓１５を使用する。このようにして、第２露光することによつて、第１露光で形成されたアライメントマーク２１のみがこの後の現像、エツチングする等によつて残ることになる。
これにより、以降の露光プロセスにおいても、ポジレジスト膜２３を使用する場合と同様にアライメントマークの検出信号を高いＳＮ比で検出することができる。
【００２０】
次に、プロキシミテイ露光装置１０が、第２プロセス以降に金属同士や半導体同士のように、アライメントマーク２１上に形成されたこれと同質の材料の付着層に露光する場合を考える。上述の手順のままでは、第１露光で形成されたアライメントマーク２１とこの上の付着層とを露光後に区別してエツチングし、アライメントマーク２１のみを残すことは実際上困難である。
【００２１】
この場合、プロキシミテイ露光装置１０は、アライメント後のシフトのとき遮光窓１５と透光窓１６とを変更して露光する。すなわち感光基板５上にポジレジスト膜２３が塗布されるとき、プロキシミテイ露光装置１０は、アライメントマーク２１を遮光窓１５で遮光する。これにより感光基板５の金属層上のポジレジスト膜２３にはマスク１１側のアライメントマーク１７のパターンが転写されない。
【００２２】
この後、現像、エツチングする等によつて、アライメントマーク２及び金属層が一体化したまま残されることになる。従つて、これ以降の第３、第４……プロセスにおいても第１プロセスで形成されたアライメントマーク２１を利用して、高いコントラストのアライメントマークの像を得ることができる。
【００２３】
一方、感光基板５上にネガレジストが塗布されているとき、プロキシミテイ露光装置１０は、アライメントマーク２１を透光窓１６を通して露光する。このようにして第１プロセスにおいて形成されたアライメントマーク２１をその後のプロセスにおいても利用して、アライメントの精度を一段と高く維持することができる。またアライメントマーク２１をその後のプロセスにおいても利用できることにより、アライメントマークの位置の変更が不要となつた。
【００２４】
以上の構成によれば、マスク１１のアライメントマーク１７でアライメント後にマスク１１を面内方向に移動し、遮光窓１５又は透光窓１６を感光基板５側のアライメントマーク２１に対応する位置に移動して、アライメントマーク２１上の付着膜２２を取り除くように感光基板５上のレジスト膜に露光することにより、最初に形成したアライメントマーク２１が元の位置に元の形状のまま残される。従つて繰り返して位置合せする際にも最初に形成したアライメントマーク２１を用いることができ、アライメントの精度が一段と高くなるほか、アライメントマーク２１の検出信号のＳＮ比が一段と高くなり、複数回重ね合せ露光しても高いアライメント精度を確保し得る。
またシヤツタ７の挿脱に代えて遮光窓１５又は透光窓１６を使用することにより、アライメントの際の発塵を減少させることができる。
【００２５】
さらにシヤツタ７を使用しないことにより、特に大きな機構変更を必要としない。さらにシヤツタ７が不要であることにより、プロキシミテイ露光装置１０の構成を全体として簡易にすることができる。さらにアライメントのとき高いコントラストのアライメントマークの像を得るため処理時間を短縮することができる。またシヤツタの挿脱時間が不要でもあることにより、スループツトを全体として向上することができる。
【００２６】
さらに、シヤツタ７に代えてマスク１１のパターン面上にブラインド（遮光窓、透光窓等）を設けたことにより、露光光に対してマスク１１上のパターンと同一な焦点面でブラインドされる。これにより、シヤツタ方式では現われていた光学的ニジミをなくすことができ、露光パターンと上記の窓１４、１５、１６のサイズ及び間隔を小さくすることができる。これによりマスク１１の設計上の自由度を向上させることができる。また、シヤツタ方式による光学的なニジミがなくなるため、マスク上の遮光帯の幅を狭くすることができる。
【００２７】
なお上述の実施例においては、マスク１１のアライメント位置をレーザ干渉計１２及び１３によつて検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レーザ干渉計１２及び１３に代えて、マスクのアライメント位置を任意の位置読み取り機構、例えばリニアエンコーダ等を利用しても良い。この場合にも上述と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また上述の実施例においては、マスク１１と感光基板５とを一定ギヤツプまで近づけて露光するプロキシミテイ露光装置で露光する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マスクと感光基板との間に投影光学系を配置し、マスク側の像を感光基板側に一括あるいは分割して露光するステツパー方式の露光装置や、マスク上のパターンを投影光学系によりスリツト状に感光基板上に結像し連続して露光する走査方式の露光装置で露光する場合にも適用できる。
【００２９】
さらに上述の実施例においては、１つのマスク１１にアライメント窓１４、遮光窓１５及び透光窓１６を配置し、このマスク１１で感光基板５にアライメント及び露光を複数回繰り返してパターンを重ね合わせる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数のマスクにそれぞれアライメント窓１４を配置すると共に、遮光窓１５又は透光窓１６の一方を配置してアライメント及び露光する場合にも適用できる。
【００３０】
この場合、マスクをシフトして露光する際に、それぞれの窓を除くマスク上の全ての露光パターンが、シフト後の位置で、それより以前のプロセスで作製された感光基板上のパターンに重ね合わされるようにマスクを設計する。これにより上述した方法でアライメント及び露光すると、マスク上のアライメントマーク以外の露光パターンも感光基板上のパターンと正確に重ね合わされる。
【００３１】
さらに上述の実施例においては、マスク中に２組のアライメント窓１４、遮光窓１５及び透光窓１６を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、アライメント窓１４、遮光窓１５及び透光窓１６をマスク中に任意の組数配置する場合にも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
上述のように、請求項１に記載の露光方法によれば、マスクの第１の基準マークでアライメント後にマスクを面内方向に移動し、遮光窓又は透光窓を感光基板側の第２の基準マークに対応する位置に移動して、第２の基準マーク上の付着膜を取り除くように感光基板上のレジスト膜に露光することにより、最初に形成した第２の基準マークが元の位置に元の形状のまま残される。従つて繰り返して位置合せする際にも最初に形成された第２の基準マークを用いることができ、位置合せの精度が一段と高くなるほか、第２の基準マークの検出信号のＳＮ比が一段と高くなり、複数回重ね合せ露光しても高いアライメント精度を確保し得る。またシヤツタの挿脱に代えて遮光窓又は透光窓を使用することにより、アライメントの際の発塵を減少させることができる。更に、シヤツタの挿脱に要する時間をなくすことができるので、アライメントの際の処理時間を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による露光方法の一実施例により露光するプロキシミテイ露光装置を示す構成図である。
【図２】処理中の感光基板上のアライメントマークの状態を示す断面図である。
【図３】実施例によるアライメントのときのそれぞれの窓の位置及びシフト後のそれぞれの窓の位置を示す平面図である。
【図４】実施例により複数回露光された感光基板のアライメントマークが元の形状を維持していることを示す断面図である。
【図５】従来の露光方法により露光するプロキシミテイ露光装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１、１０……プロキシミテイ露光装置、２……マスクステージ、３、１１……マスク、４……基板ステージ、５……感光基板、６、９、１７、２１……アライメントマーク、７……シヤツタ、８……照明光学系、１２、１３……レーザ干渉計、１４……アライメント窓、１５……遮光窓、１６……透光窓、１８〜２０……像、２２、２４〜２６……半導体層、２３……ポジレジスト膜。

Claims (3)

1. 第１の基準マークを配置したマスクを照明光学系からの光束で照明し、前記第１の基準マークに対応する感光基板上の位置に予め第２の基準マークを配置した前記感光基板に前記マスクの像を露光する露光方法において、
   予め前記第１及び第２の基準マークによつて、前記マスク及び感光基板を位置合わせし、
   前記位置合せの後に前記マスクを該マスクの面内の方向に移動することにより、前記マスク上に配置されて前記光束を透過させる透光窓、又は前記マスク上に配置されて前記光束を遮断する遮光窓を前記第２の基準マークに対応する位置に移動し、
   前記透光窓又は遮光窓の像を前記第２の基準マークに露光すると共に、前記マスクの像を前記感光基板上に露光することを特徴とする露光方法。
2. 前記マスクの移動に際して、前記マスクの位置はレーザ干渉計により計測されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第２の基準マークは、前記感光基板を処理する複数のプロセスのうち第１のプロセスで形成されたマークを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光方法。

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