JP4635354B2 - 露光方法及び継ぎ誤差計測方法並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の製造工程でマスクのパターンを基板上に露光する露光方法及び継ぎ誤差計測方法並びにデバイス製造方法に関し、特に複数の分割パターンの一部同士を基板上で互いにつなぎ合わせることによって大面積のパターンを露光する、いわゆる画面合成を行う際に用いて好適な露光方法及び継ぎ誤差計測方法並びにデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の露光装置では、露光対象となる感光性基板の大型化に対応するために、感光性基板の露光領域を複数の単位領域（ショット）に分割し、各単位露光領域に対する露光を複数回に亙って繰り返し、最終的に所望の大面積を有するパターンを合成する手法、いわゆる画面合成の手法が用いられている。画面合成を行う場合、パターン投影用のレチクルの描画誤差、投影光学系のディストーション、感光性基板を位置決めするステージの位置決め誤差等に起因して、各単位露光領域の境界位置において継ぎ合わされるパターンに切れ目が発生する事がある。そこで、パターンの切れ目の発生を防止するために、各単位露光領域の境界を微少量だけ重ね合わせることによって、すなわち、各単位露光領域を部分的に重複させることによって画面合成を行う場合もある。
【０００３】
このような画面合成を行う際に最も注意しなければならない点は、レチクルの製造誤差や投影光学系のレンズ収差、感光性基板等の試料を位置決めするステージの位置決め精度・走り精度などに起因した画面合成部分のパターン間のずれを極力小さくして画面継ぎ精度を確保することである。すなわち、上記のような画面合成では、隣接する二つのパターンの間の相対位置ずれによってパターンの継ぎ目部分に段差が発生し、製造デバイスの特性が損なわれることがある。さらに、半導体デバイスや液晶表示用デバイス製造では、画面合成された単層のパターンを複数の層（通常、液晶パネル製造では５〜８層）に重ね合わせているため、各層における単位露光領域の重ね合わせ誤差がパターンの継ぎ目部分で不連続に変化することになる。この場合、特にアクティブマトリックス液晶デバイスでは、パターン継ぎ目部分でコントラストが不連続に変化して、デバイスの品質が低下することになる。
【０００４】
一般に、第２層以降の露光レイヤーにおける画面継ぎ精度は、ショットとショットとの重ね合わせ精度の差が重要であることが知られているため、例えば第１層に形成されたアライメントマークを計測し、その計測結果から第２層以降のレイヤーにおけるレチクルおよび感光性基板のオフセットを求めて補正すればよい。つまり、第２層（例えば、ソース・ドレイン層）で継ぎ合わせ露光を行う際には、前レイヤーである第１層（例えば、ゲート層）に形成されたアライメントマークという基準が存在するため、このアライメントマークをオフアクシス等のセンサで計測して、継ぎ合わされるソース・ドレイン層のパターンをそれぞれ対応するゲート層のパターンと高精度に重ね合わせるように追い込むことで、結果として第２層でのパターンの継ぎ合わせが高精度に行われる。
【０００５】
このように、第２層以降のパターンの継ぎ合わせ精度は、第１層におけるパターンの継ぎ合わせ精度に依存しているが、通常の露光処理では、第１層で画面を継ぎ合わせる際に下地に基準がなく、機械精度やパターンの製造精度に依存して露光が行われるため、継ぎ合わせ精度を高精度に追い込むことが困難である。これに対して従来では、例えば以下の２つの方法により第１層における継ぎ精度を確保していた。
【０００６】
（１）プロセス中
レチクル製造誤差や投影光学系のレンズ収差については、図１０に示すように、それぞれが２辺で継ぎ合わされるパターンＡ〜Ｄにより所望のパネルパターンが画面合成される場合、図１１に示すように、レチクル内のパターンＡ近傍に複数の特殊パターン、具体的には複数の２次元マークを継ぎ合わされる辺に沿って配置し、被露光物である感光性基板が搭載されるステージ側からこれらのマークの位置を測定し、各マークの設計位置と測定結果との位置ずれ誤差を統計処理することで、そのレチクル上のパターンをステージ上で最も理想的な格子状に露光できるように補正パラメータ（シフト、回転、倍率等）を求めていた。なお、このステージ側からマークの位置を計測する方法としては、ステージにスリットマークを有する基準マーク部材を設け、基準マーク部材の下方から露光波長と同一波長の検知光を照射し、ステージを走査移動しながらスリットマーク、投影光学系、レチクル上のマークを介して入射する検知光を光量検出器でモニタすることで、ステージ座標系に対するマークの位置を計測する、いわゆるＩＳＳ（Image Slit Sensor）計測等を用いることができる。
【０００７】
そして、パターンＢ〜Ｄについても、パターンＡと同様に継ぎ合わされる辺に沿ってマークを配置し、これらのマークの位置を計測することで、各パターンＢ〜Ｄを理想格子状に露光できるように補正パラメータを求めていた。また、感光性基板を位置決めするステージの位置決め精度や走り精度については、調整時に誤差を可能な限り小さく追い込むことで画面継ぎ精度を維持していた。
【０００８】
（２）テスト露光
プロセス露光を実施する前にパターンＡ〜Ｄを画面合成して所望パターンの継ぎ合わせ露光を実施し、その継ぎ合わせ部分を測定器で計測することで、図１２に示すように位置ずれ量Ｚを求め、この位置ずれ量Ｚを設計値からのずれとして、プロセス露光における露光制御データのレチクル部分にオフセットとして入力する方法があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の露光方法および露光装置には、以下のような問題が存在する。
上記（１）の技術では、実際に転写されるパターンＡ〜Ｄを測定していないこと、実際に露光後のパターンを計測していないこと、ＩＳＳ計測等の光学的原理で計測していること等の理由により、補正パラメータに基づいて露光しても、実際に露光したパターンには設計値からのずれが生じることがあった。これには、幾つかの原因が考えられるが、例えば計測原理に基づく誤差や再現性の限界、プロセス条件に依存した感光性基板の変形、実パターンと計測用マークとの製造誤差などが挙げられる。
【００１０】
また、上記（２）の技術では、上述したように第１層で画面合成を行う場合、下地に基準がないため継ぎ合わせ精度を厳しく追い込むことが困難であることに加えて、例えば第１層に露光されたパターンの１つの位置を計測するセンサを別途設け、計測したパターンの位置に基づいて他のパターンを露光する方法を採ったとしても、通常のパターン形状は層毎に、例えばＸ方向またはＹ方向の一方向にのみ延在することが多いため、上記パターンの１つの位置をＸ、Ｙの両方向で検出することは困難である。そのため、計測できない側の方向（Ｙ方向またはＸ方向）に関しては、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことが難しい。
【００１１】
このような理由により、上記（１）、（２）の技術は、継ぎ合わせ精度の追い込み方法としては必ずしも充分なものではなかった。
【００１２】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基板上にパターンを継ぎ合わせて画面合成を行う際に、継ぎ合わせ精度を正確に追い込むことができる露光方法および露光装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、基板上にパターンを露光する露光方法において、第１の基板に第１パターンと第２パターンとを継ぎ合わせて露光する第１露光工程と、所定間隔で配列された複数のマークを含むマーク列を、前記第１露光工程によって継ぎ合わせて露光される前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記第１の基板に露光する第２露光工程と、前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記第１パターンと前記第２パターンとの継ぎ誤差を算出する計測工程と、前記計測工程によって算出された前記継ぎ誤差に基づいて前記パターンの露光に関するパラメータを補正し、前記第１パターンと前記第２パターンとを継ぎ合わせて第２の基板に露光する第３露光工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の継ぎ誤差計測方法は、基板上に継ぎ合わせて露光される第１パターンと第２パターンとの継ぎ誤差を計測する継ぎ誤差計測方法であって、所定の間隔で設けられた複数のマークを含むマーク列を、前記基板上における前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記基板に露光する工程と、前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記継ぎ誤差を算出する工程とを備えることを特徴とするものである。
そして、本発明のデバイス製造方法は、基板を処理してデバイスを製造するデバイス製造方法であって、本発明に係る態様の露光方法を用いて、前記基板にパターンを転写することと、前記パターンが転写された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、を含むものである。
【００１４】
また、本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上にパターン（Ａ〜Ｄ）を継ぎ合わせて所望のパターンを露光する露光装置において、基板（Ｐ）に露光された、パターン（Ａ〜Ｄ）とは異なる第１マーク（ＭＫ）と継ぎ合わされるパターン（Ａ〜Ｄ）との相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターン（Ａ〜Ｄ）を露光する際の補正量を記憶する記憶装置（３３）と、記憶装置（３３）に記憶された補正量に基づいて、パターンを基板（Ｐ）上で継ぎ合わせる補正装置（２３）とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の露光方法および露光装置では、例えば第１マーク（ＭＫ）をＸ方向およびＹ方向に延在する二次元マークとして、パターン（Ａ〜Ｄ）とともに基板（Ｐ）に露光し、露光したパターン（Ａ〜Ｄ）および第１マーク（ＭＫ）を計測することにより、パターン（Ａ〜Ｄ）の継ぎ合わせずれを二次元的に補正量として求めることができる。そのため、実露光において、この補正量で補正した状態でパターンを継ぎ合わせることで、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができる。しかも、本発明では、補正量を求める際に実際に転写されるパターンを用いているので、実露光時に必要な補正量を直接求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光方法および露光装置の実施の形態を、図１ないし図９を参照して説明する。
ここでは、ステッパ方式の露光装置により、感光性基板である液晶表示デバイス製造用のガラスプレート（以下、単にプレートと称する）に複数のレチクルのパターンを正立等倍で画面合成する場合の例を用いて説明する。これらの図において、従来例として示した図１０乃至図１２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図１は、液晶表示デバイス用露光装置９の概略構成図である。この露光装置９は、レチクル（マスク）Ｒに形成された液晶表示デバイスのパターンを感光剤（レジスト）が塗布されたプレート（基板）Ｐ上に投影露光するものであって、光源１０、照明光学系１１、投影光学系１２、レチクルステージ（マスクステージ）１３およびプレートステージ（基板ステージ）１４から概略構成されている。ここで、投影光学系１２の光軸に平行にＺ軸が、光軸に垂直な面内において、図１の紙面に平行にＸ軸が、光軸に垂直な面内において図１の紙面に垂直にＹ軸がそれぞれ設定されているものとする。
【００１８】
光源１０は、露光光としてのビームＢを発するものであり、超高圧水銀ランプ等で構成されている。光源１０から射出されたビームＢは、照明光学系１１に入射する。
【００１９】
照明光学系１１は、ビームＢの光路を開閉するシャッタ１５と、反射ミラー１６、１７と、波長選択フィルター１８と、ビームＢを均一化するためのオプティカルインテグレータ（フライアイレンズ等）１９と、可変視野絞り２０と、コンデンサ光学系２１とから構成されている。シャッタ１５は、シャッタ駆動部２２を介して制御装置（補正装置）２３により制御されることでビームＢの光路を開閉するように駆動される。そして、シャッタ１５の開動作に応じて照明光学系１１に入射したビームＢは、波長選択フィルター１８において露光に必要な波長（ｇ線やｈ線、ｉ線）が通過し、オプティカルインテグレータ１９で照度が均一化される。照度が均一化されたビームＢは、ビームスプリッタ２４を透過した後、コンデンサ光学系２１で集光され、可変視野絞り２０の開口によって規定されるレチクルＲ上の照明領域を重畳的に照明する。可変視野絞り２０の開口の位置および大きさは、不図示のブラインド駆動部を介して制御装置２３により制御される。
【００２０】
レチクルステージ１３は、レチクルＲを保持するものであって、レチクルステージ駆動系２５によってＸＹ座標系上で二次元に移動可能になっている。また、レチクルステージ１３の上方には、光電センサーであるレチクルアライメント系２６ａ、２６ｂが配置されている。レチクルアライメント系２６ａ、２６ｂは、光源１０が発するビームＢと同じ波長のアライメント光を照射し、その反射光をＣＣＤカメラで受光して画像処理を行うものである。そして、本露光装置では、Ｃｒ等で直線状に形成されたレチクルＲ上のアライメントマークを検出し、この検出結果に基づいてレチクルステージ駆動系２５を介してレチクルステージ１３を駆動することにより、レチクルＲをＸＹ座標系で所定の位置にアライメント（位置合わせ）するようになっている。
【００２１】
投影光学系１２は、レチクルＲの照明領域に存在するパターンの像をプレートＰ上に結像させる。そして、プレートＰ上に塗布された感光剤が感光することで、プレートＰ上にパターン像が転写される。この投影光学系１２の結像特性（倍率等）は、制御装置２３の制御により調整される。
【００２２】
プレートステージ１４は、プレートＰを保持するものであって、ステージ駆動装置２７によってＸＹ座標系上を二次元に移動可能に構成されている。このプレートステージ１４上には、移動鏡２８が設置されている。そして、プレートステージ１４の位置（ひいてはプレートＰの位置）は、レーザ干渉計２９から出射されたレーザ光が移動鏡２８で反射してレーザ干渉計２９に入射し、その反射光と入射光との干渉に基づいて正確に計測されるようになっている。このレーザ干渉計２９による計測結果は、制御装置２３に出力される。なお、説明の便宜上、図１においてはプレートステージ１４のＸ方向の位置を計測するための移動鏡２８、レーザ干渉計２９のみを示しているが、Ｙ方向の位置を計測するための移動鏡、レーザ干渉計がもう一組備えられている。
【００２３】
投影光学系１２とプレートステージ１４との間には、斜入射型のオートフォーカス系３０ａ、３０ｂが配置されており、プレートＰの表面が常に投影光学系１２の光軸方向の所定位置になるように位置決めされる。すなわち、プレートＰの被露光面が投影光学系１２の焦点面に一致するように、プレートステージ１４をＺ方向に駆動する構成になっている。
【００２４】
また、プレートステージ１４上には、投影光学系１２の光軸方向に関してプレートＰの被露光面と略一致する位置に、円盤状の基準マーク部材３２が配設されている。この基準マーク部材３２には、矩形状の開口のスリットマーク（不図示）が設けられている。そして、プレートステージ１４中の基準マーク部材３２の下方には、ミラー３４およびコンデンサレンズ３５が配設され、光ファイバ３６によって検出光として伝送されたビームＢ（露光光）が、コンデンサレンズ３５およびミラー３４を介して下方から基準マーク部材３２に照明されるようになっている。
【００２５】
照明された基準マーク部材３２上のスリットマークの像は、投影光学系１２を介してレチクルＲ上に逆投影される。そして、レチクルＲを透過したビームＢは、コンデンサ光学系２１、反射ミラー１７を介してビームスプリッタ２４に入射する。ビームスプリッタ２４に入射したビームＢは、ここで反射し、光電センサーである光量センサー３７に入射する。光量センサー３７は、入射したビームＢの強度に応じた電気信号を制御装置２３に出力する。なお、光量センサー３７は、レチクルＲと共役な面に配置されている。
【００２６】
制御装置２３は、光量センサー３７から出力された信号とレーザ干渉計２９等から出力された信号とを用いてレチクル上のマークの位置を検出するとともに、検出したマークの位置と設計位置とのずれ量を用いて所定の演算処理（最小二乗法等）を実行することで、レチクルＲの回転補正量、ＸＹシフト補正量、ＸＹ倍率オフセット量等の補正パラメータを算出する。そして、制御装置２３は、算出した補正パラメータに基づいて、レチクルステージ駆動系２５を介してレチクルＲを位置決めするとともに、投影光学系１２の結像特性を調整する。
【００２７】
また、制御装置２３は、上記投影光学系１２、シャッタ駆動部２２、ブラインド駆動部、レチクルステージ駆動系２５、ステージ駆動装置２７を統括的に制御しており、プレートステージ１４の位置を検出しつつ、プレートステージ１４を介してプレートＰを二次元的に移動させることにより、プレートＰ上にレチクルＲのパターンを継ぎ合わせて所望のパターンを露光形成する。さらに、制御装置２３には、シーケンスパラメータ等の各種露光データ（レシピ）や、補正パラメータ等を記憶する記憶装置３３が付設されている（図１参照）。
【００２８】
続いて、プロセス処理に先立って実施する処理（予備露光工程）について説明する。この予備露光工程は、プロセス処理で露光されるゲートパターンをプレートＰに露光するパターン露光工程と、ゲートパターンが露光されたプレートＰにマークＭＫを露光するマーク露光工程とに大別される。なお、ここでは、図１０に示したように、プレートＰの第１層にパターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされてゲート層（ゲートパターン）が画面合成されるものとする。
【００２９】
各パターンＡ〜Ｄは、図１２にも示したように、Ｘ方向に延在する走査線パターン（単位パターン）３８と、走査線パターン３８に沿って所定のピッチＬＸ（例えば１００μｍのピッチ）で配列された複数のゲート電極パターン（単位パターン）３９とがＹ方向に所定のピッチ（ＬＹとする）で配列された同一のゲートパターンを有しており、パターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされる分割ラインは通常、走査線パターンと交叉するように設定されている。なお、このゲートパターンは、露光されたプレートＰを現像した後に、レジストが当該ゲートパターンでプレートＰ上に残る、いわゆるポジパターンでレチクルＲに形成されている。
【００３０】
一方、テスト露光に用いられるレチクルＲＴを図２（ａ）に示す。
この図に示すように、レチクルＲＴのほぼ中央には、プロセス処理でプレートＰに形成される上記ゲートパターンや他のパターン（ソース・ドレインパターン等）とは異なる第１マークとしてのマークＭＫが形成されている。図２（ｂ）に示すように、各マークＭＫは、Ｙ方向に延在してＸ方向の位置計測に用いられるＸマークＸＭと、Ｘ方向に延在してＹ方向の位置計測に用いられるＹマークＹＭとから構成されている。
【００３１】
ＸマークＸＭの配列ピッチＰＸは、ゲート電極パターン３９の配列ピッチＬＸの１／ｎ（ｎは自然数）に、ここではＰＸ＝ＬＫ（すなわちｎ＝１）に設定されている。また、ＹマークＹＭの配列ピッチＰＹは、走査線パターン３８の配列ピッチＬＹの１／ｍ（ｍは自然数）に、ここではＰＹ＝ＬＹ（すなわちｍ＝１）に設定されている。なお、これらマークＭＫは、露光されたプレートＰを現像した後に、レジストが当該マークＭＫ形状でプレートＰ上から除去される、いわゆるネガパターンでレチクルＲに形成されている。
【００３２】
そして、まずパターン露光工程ではゲートパターンを有するレチクルＲを用いて、プレートＰ上の第１層にゲートパターンを露光する。このとき、パターンＡ〜Ｄをそれぞれ有する４枚のレチクルを交換しながら、図３に示すように、Ｙ方向に延在する分割ラインＤＬＹ、およびＸ方向に延在する分割ラインＤＬＸでパターンＡ〜Ｄを順次継ぎ合わせて露光することでプレートＰ上にパネルパターンを画面合成する。
【００３３】
なお、パターンＡ〜Ｄをそれぞれ有する複数のレチクルを用いずに、パネルパターンを構成するゲートパターンやソース・ドレインパターンが一定のピッチで繰り返し配置される形状特性を利用し、可変視野絞り２０の駆動を調整することで、１枚のレチクル上の照明領域をパターン毎に変更する手順としてもよい。この場合、レチクルの枚数が減少するとともに、レチクル交換時間を低減することができ、生産効率の向上に寄与できる。
【００３４】
次に、テスト露光用レチクルＲＴをレチクルステージ１３上にセットし、プレートステージ１４を順次移動させることで、マークＭＫをプレートＰの中心および分割ラインＤＬＹ、ＤＬＸに沿って各回４つずつ複数回（図３では９回）露光する。なお、このレチクルＲＴを用いてのマークＭＫの露光に際しては、プレートＰに対するアライメントを行わず、ゲートパターンの露光後に連続して実施することが好ましい。これにより、プレートアライメントに伴う誤差が発生して、継ぎ合わせ精度以外の誤差要因がテスト露光結果に含まれてしまうことを防止できる。
【００３５】
このマーク露光工程においてマークＭＫは、各回の露光において分割ラインＤＬＹ（及び／又はＤＬＸ）を跨いだ各パターンの双方に露光される。すなわち、マークＭＫは、プレートＰ上で隣接して継ぎ合わされるパターンの双方に１度のショットで同時に露光される。また、各マークＭＫは、図４（ａ）に示すように、パターン露光工程で形成されたゲートパターンに対して、図４（ｂ）に示すように、ＸマークＸＭがゲートパターンの中、ゲート電極パターン３９のＸ方向の中心に位置するように、且つＹマークＹＭがゲートパターンの中、走査線パターン３８のＹ方向の中心に位置するように重ね合わせられる。
【００３６】
なお、レチクルＲ上においてマークＭＫは、レチクル中央付近、すなわち投影光学系１２の光軸近傍に配置されているので、投影光学系１２を介して投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差を最も小さくすることができる構成になっている。
【００３７】
このように、予備露光工程でプレートＰ上にゲートパターンおよびマークＭＫの双方が露光されると、プレートＰに現像処理を施す。ここで、ゲートパターンはポジパターンであるため、レチクルＲ上のゲートパターン以外の領域を透過したビームＢにより、プレートＰ上のレジストは、図４（ａ）に示すように、ゲートパターンに対応する領域外４０が露光され、ゲートパターンに対応した領域（パターン３８、３９部分）が未露光領域となる。そして、マークＭＫはネガパターンであるため、図４（ｂ）に示すように、未露光領域であるパターン３８、３９上に露光形成されることになる。従って、予備露光工程後にプレートＰに対して現像処理を実施しても、ゲートパターン内にマークＭＫが形成されることになる（ただし、図４（ｂ）中、ゲートパターンから突出したＸマークＸＭの両端は現像処理により除去される）。なお、潜像計測が可能であれば、プレートＰを現像することなく、予備露光工程後に直ちに後述する計測工程に移行可能である。
【００３８】
予備露光工程後においては、プレートＰに転写されたゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を、例えば重ね合わせ測定器で測定する。具体的には、図５に示すように、例えば分割ラインＤＬＹを挟んでＸ方向で隣り合うゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係をパターンＡ、Ｂ側の双方でそれぞれ測定する。
【００３９】
ここで、図５に示すパターンＡ、Ｂの双方を１つのウィンドウ内に取り込んでエッジ検出する場合、ゲート電極パターン３９の配列ピッチＬＸ（図１２参照）が画素ピッチで３００μｍ、ＲＧＢ分割で１００μｍ程度であるため、測定器における対物レンズの検出倍率を大幅に下げる必要に迫られる。しかしながら、検出倍率を下げることは検出分解能を下げることになり、結果として測定精度を下げることになる。従って、本実施の形態では、パターンＡ、Ｂ毎にゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を測定することで、せいぜい数十μｍ程度のエリア計測で充分になり、対物レンズの検出倍率を高めた状態で１つのウィンドウ内でエッジ検出を実行することができる。
【００４０】
以下、相対位置計測について詳述する。
例えば、図５中、左側のショット（パターンＡ）におけるゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量は、Ｘ方向についてはゲート電極パターン３９とＸマークＸＭとの重ねずれ量ＯＶＬXとなり、Ｙ方向については走査線パターン３８とＹマークＹＭとの重ねずれ量ＯＶＬYとなる。同様に、右側のショット（パターンＢ）におけるゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量は、Ｘ方向についてはゲート電極パターン３９とＸマークＸＭとの重ねずれ量ＯＶＲXとなり、Ｙ方向については走査線パターン３８とＹマークＹＭとの重ねずれ量ＯＶＲYとなる。
【００４１】
ここで、マークＭＫは、一枚のレチクルＲＴ上に形成され、マーク位置およびマーク間の距離を予め計測できるので、プレートＰ上の位置もゲートパターンに比較して信頼性が高い。そのため、上記の重ねずれ量は、マークＭＫの位置が基準となり、このマークＭＫに対するゲートパターンの重ねずれ及び継ぎずれ（継ぎ誤差）と見なすことができる。
【００４２】
そして、パターンＡとパターンＢとの間の継ぎ精度は、測定された上記重ねずれ量を用いた以下の式で表される。
Ｘ方向： ｜ＯＶＬX−ＯＶＲX｜
Ｙ方向： ｜ＯＶＬY−ＯＶＲY｜ …（１）
このように、従来では困難であったＸ方向およびＹ方向の双方の継ぎ精度を別途容易に求めることができる。
【００４３】
なお、上述したパターンＡ、Ｂ間の継ぎ精度ではなく、例えばＹ方向に隣接するパターンＡ、Ｃ間の継ぎ精度を求めるには、図示していないものの、分割ラインＤＬＸを挟んでＹ方向で隣り合うゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を上記と同様の手順でパターンＡ、Ｃの双方でそれぞれ測定する。そして、上側のショット（パターンＡ）におけるゲートパターンとマークＭＫとのＸ方向の重ねずれ量（ＯＶＵXとする）およびＹ方向の重ねずれ量（ＯＶＵYとする）を求めるとともに、下側のショット（パターンＣ）におけるゲートパターンとマークＭＫとのＸ方向の重ねずれ量（ＯＶＤXとする）およびＹ方向の重ねずれ量（ＯＶＤYとする）を求め、式（１）に準じた以下の式を用いることで、パターンＡ、Ｃ間の継ぎ精度を求めることができる。
Ｘ方向： ｜ＯＶＵX−ＯＶＤX｜
Ｙ方向： ｜ＯＶＵY−ＯＶＤY｜
【００４４】
また、上記と同様の手順で他の箇所についても、ゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量をそれぞれ計測する。そして、例えばパターンＡを露光する際の補正量、すなわちパターンＡを有するレチクルＲを用いて露光する際の補正パラメータ（シフトＸ、Ｙ、回転、倍率等）は、図６に示すように、複数のマークＭＫの中、パターンＡが継ぎ合わされる辺に沿って形成された複数のマークとゲートパターンとの重ねずれ量と設計値とを最小二乗法等を用いた統計演算処理することにより求められる。同様に、パターンＢ〜Ｄを露光する際の補正パラメータを、各パターンが継ぎ合わされる辺に沿って形成されたマークとゲートパターンとの重ねずれ量を用いて求める。
【００４５】
これらの補正パラメータは、レチクルＲのパターン誤差と投影光学系１２のディストーションとを含めて、実際にプレートＰ上に露光したゲートパターンを用いて算出されるため、これらの誤差を含めた補正が可能になる。このように、計測工程で求められた各パターンＡ〜Ｄ毎の補正パラメータは、記憶装置３３に記憶される。
【００４６】
予備露光工程および計測工程が終了すると、露光工程（実露光工程）に移行する。予備露光工程で使用された、例えばパターンＡを有するレチクルＲが不図示の搬送系によりレチクルステージ１３上に搬送されると、制御装置２３は、まずレチクルＲ上の照明領域外に形成されたレチクルマーク（不図示）をレチクルアライメント系２６ａ、２６ｂにより計測させ、レチクルステージ駆動系２５を介してレチクルＲ自体のアライメントを行う。
【００４７】
次に、制御装置２３は、オートフォーカス系３０ａ、３０ｂを用いて、基準マーク部材３２およびプレートＰを投影光学系１２の光軸方向について、レチクルＲと共役な位置に位置合わせする。
【００４８】
続いて、制御装置２３は、設定工程において、記憶装置３３から予め求めたレチクルＲの回転補正量、ＸＹシフト補正量、ＸＹ倍率オフセット量を読み出し、これらの補正パラメータに基づいてレチクルステージ１３を介してレチクルＲを位置決めするとともに、投影光学系１２の結像特性を調整する。これにより、図６に示すように、理想格子Ｋに対してずれが生じていたレチクルＲのパターンＡは補正される。
【００４９】
レチクルＲに対するアライメントが完了したら、パターンＡが露光されるべきプレートＰ上の領域がショット領域に位置決めされるように、ステージ駆動装置２７を介してプレートステージ１４を駆動し、ビームＢでレチクルＲを照明してプレートＰ上の第１層に、ゲートパターンの一部であるパターンＡを露光する。この後、パターンＡと同様の手順でパターンＢ〜Ｄをそれぞれ有する各レチクルに対して、記憶装置３３から読み出した補正パラメータを用いてアライメントするとともに、プレートＰを位置決めした後に各パターンＢ〜Ｄを露光することにより、プレートＰ上にはパターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされたパネルパターンが画面合成される。
【００５０】
この画面合成により、パターンＡ〜Ｄのそれぞれは、あたかもプレートＰ上の第ゼロ層に形成されたマークＭＫと高精度に重ね合わされることと同等となり、各パターンＡ〜Ｄのそれぞれと第ゼロ層との重ね合わせが高精度に行われることにより、結果としてパターンＡ〜Ｄの継ぎ合わせ精度が向上することになる。
【００５１】
そして、プレートＰ上の第２層以降に露光されるパターン（ソース・ドレインパターン等）は、当該パターンを有するレチクルに交換するとともに、第１層のゲートパターン露光時に形成されたプレートアライメントマークを用いて、このレチクルのアライメントおよび投影光学系１２の結像特性調整を実施することで、ゲートパターンに高精度に重ね合わされる。なお、第２層以降を第１層に高精度に重ね合わせるためには、プレートアライメントマークを用いる方法の他に、上記のテスト露光を第２層以降に露光されるパターンに対しても実施し、予め当該パターンを継ぎ合わせて露光する際の補正パラメータを求めておく方法も採用することもできる。
【００５２】
以上のように本実施の形態の露光方法および露光装置では、予備露光工程においてプロセスで転写されるゲートパターンとマークＭＫとをプレートＰ上に露光し、これらの重ねずれ量に基づいて、ゲートパターンを露光する際の補正パラメータを予め求めているので、プレートＰ上に第ゼロ層が存在してこの第ゼロ層にゲートパターンを重ね合わせて露光する場合と同等の精度で露光することができ、結果として、プレートＰ上の第１層に複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことが可能になる。
【００５３】
また、本実施の形態では、マークＭＫを二次元マークとし、継ぎ合わされるパターン毎にマークＭＫを露光することで、継ぎ合わせ誤差をＸ方向およびＹ方向の双方で検出することができる。そのため、予備露光工程ではパターン毎の補正パラメータのみならず、継ぎ合わされるパターン間の相対的な継ぎ合わせ精度も求めることができる。これにより、本実施の形態では、補正パラメータを用いることで各パターンＡ〜Ｄ毎にアライメント精度を追求し結果的に継ぎ合わせ精度を向上させるものとしたが、例えばパターンＡを基準としてパターンＡに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用いてパターンＢ〜Ｄの補正パラメータを補正して継ぎ合わせることも可能になる。
【００５４】
しかも、本実施の形態では、ゲートパターンをポジパターンとし、マークＭＫをネガパターンとするとともに、マークＭＫの配列ピッチを走査線パターン３８、ゲート電極パターン３９の配列ピッチに対応させてこれらを重ね合わせて露光しているので、重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができる。そのため、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行でき、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなく、より高精度な検出が可能になるとともに、新たな測定器を別途調達することなく、従来より使用されている重ね合わせ測定器等を使用することができ、高精度及び低コスト化に寄与することができる。加えて、本実施の形態では、レチクルＲＴ上のマークＭＫがレチクル中央付近に配置されているので、投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差を最も小さくすることができ、より高精度の継ぎ合わせを実現することができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態において、第１マークとしてのマークＭＫをゲートパターンが形成されたレチクルＲとは異なるレチクルＲＴに形成する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えばゲートパターンを有するレチクルＲに直接第１マークを形成してもよい。この場合、第１マークをパターンＡと離間した隅部に配置する構成となるが、レチクルステージ１３が移動可能であれば、第１マークを投影光学系１２の光軸近傍に位置決めした状態でテスト露光を実施することで、投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差が最も小さくなるため好ましい。
【００５６】
また、上記の実施形態では、ゲートパターンがポジパターンで、第１マークであるマークＭＫがネガパターンである構成としたが、逆にゲートパターンがネガパターンで第１マークがポジパターンであってもよい。また、第１マークの形状も上述したものに限定されず、Ｘ方向およびＹ方向が共にエッジ検出できれば、図７に示すように、Ｌ字形状を呈するマークＭＫであってもよい。
【００５７】
さらに、上記実施の形態では、予備露光工程で一回の露光でマークＭＫを４つずつプレートＰ上に露光形成する構成としたが、例えば可変視野絞り２０の駆動を制御することで、図８に示すように、継ぎ合わされるパターンに跨って、マークＭＫを２つずつ個別に露光形成してもよい。また、上記実施の形態では、継ぎ合わされるパターンＡ〜Ｄが同一のゲートパターンを有するものとして説明したが、これに限られず、互いに異なるパターン同士を継ぎ合わせる場合にも適用可能である。
【００５８】
なお、本実施の形態の基板としては、液晶表示デバイス用のガラスプレートＰのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００５９】
露光装置９としては、レチクルＲとプレートＰとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、プレートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）の他に、レチクルＲとプレートＰとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）にも適用することができる。
【００６０】
露光装置９の種類としては、プレートＰに液晶表示デバイスパターンを露光する液晶表示デバイス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６１】
また、ビームＢの光源１０として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲを用いずに直接ガラス基板上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
【００６２】
投影光学系１２の倍率は、等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系１２としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ2レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系１２を用いることなく、レチクルＲとプレートＰとを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。さらに、上記実施の形態では、投影光学系１２をシングルレンズとして図示したが、投影領域が互いに重複するように投影レンズを複数配置した、いわゆるマルチレンズ方式の投影光学系であってもよい。
【００６３】
プレートステージ１４やレチクルステージ１３にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１３、１４は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００６４】
各ステージ１３、１４の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ１３、１４を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ１３、１４に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ１３、１４の移動面側（ベース）に設ければよい。
【００６５】
プレートステージ１４の移動により発生する反力は、投影光学系１２に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
レチクルステージ１３の移動により発生する反力は、投影光学系１２に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００６６】
以上のように、本願実施形態の基板処理装置である露光装置９は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６７】
液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデバイスは、図９に示すように、液晶表示デバイス等の機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたレチクルＲ（マスク）を製作するステップ２０２、石英等からガラスプレートＰ、またはシリコン材料からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施の形態の露光装置９によりレチクルＲのパターンをガラスプレートＰ（またはウエハ）に露光するステップ２０４、液晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウエハの場合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターンと第１マークとを基板に露光した後に、第１マークとパターンとの相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターンを露光する際の補正量を設定する手順となっている。
これにより、この露光方法では、基板上にに複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００６９】
請求項２に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターン毎に第１マークを露光する手順となっている。
これにより、この露光方法では、パターン毎の補正パラメータのみならず、継ぎ合わされるパターン間の相対的な継ぎ合わせ精度も求めることができるため、基準となるパターンに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用いて他のパターンの補正パラメータを補正して継ぎ合わせることも可能になるという効果を奏する。
【００７０】
請求項３に係る露光方法は、第１マークが単位パターンの配列ピッチに対応して配列される構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７１】
請求項４に係る露光方法は、第１マークとパターンとを重ね合わせて露光する手順となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７２】
請求項５に係る露光方法は、パターンがネガパターンとポジパターンとのいずれか一方であり、第１マークがネガパターンとポジパターンとのいずれか他方である構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７３】
請求項６に係る露光方法は、パターンが基板の第１層に形成される手順となっている。
これにより、この露光方法では、基板に基準となるパターンが形成されていない場合でも、複数のパターンを継ぎ合わせる際の継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００７４】
請求項７に係る露光方法は、第１マークがマスクの中央に形成される構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークが投影される際の倍率やローテーションに起因するマスク成分の誤差を最も小さくすることができ、より高精度の継ぎ合わせを実現できるという効果を奏する。
【００７５】
請求項８に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターンが同一のパターンである構成となっている。
これにより、この露光方法では、基板上に同一のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００７６】
請求項９に係る露光装置は、第１マークとパターンとの相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターンを露光する際の補正量を記憶し、記憶した補正量に基づいてパターンを基板上で継ぎ合わせる構成となっている。
これにより、この露光装置では、基板上にに複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、露光装置の概略構成図である。
【図２】 （ａ）は本発明の露光方法に用いられるマークを有するレチクルの平面図であり、（ｂ）はマークの詳細図である。
【図３】 基板上に複数のパターンとマークとが露光された平面図である。
【図４】 （ａ）はゲートパターンの部分拡大図、（ｂ）はゲートパターンとマークとが重ね合わされた部分拡大図である。
【図５】 分割ラインを挟んで露光されたゲートパターンとマークの部分拡大図である。
【図６】 理想格子とパターンとの相対位置関係を示す図である。
【図７】 他の形状を呈するマークとゲートパターンとが重ね合わされた部分拡大図である。
【図８】 別のマークの露光方法を説明する図である。
【図９】 液晶表示（半導体）デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図１０】 複数のパターンが継ぎ合わされること示す図である。
【図１１】 レチクルに形成されたパターンおよび２次元マークを示す平面図である。
【図１２】 継ぎ合わされたパターンにずれが発生していることを示す図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ パターン
ＭＫ マーク（第１マーク）
Ｐ ガラスプレート（プレート、基板）
Ｒ レチクル（マスク）
９ 露光装置
２３ 制御装置（補正装置）
３３ 記憶装置
３８ 走査線パターン（単位パターン）
３９ ゲート電極パターン（単位パターン）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや液晶表示デバイス等の製造工程でマスクのパターンを基板上に露光する露光方法及び継ぎ誤差計測方法並びにデバイス製造方法に関し、特に複数の分割パターンの一部同士を基板上で互いにつなぎ合わせることによって大面積のパターンを露光する、いわゆる画面合成を行う際に用いて好適な露光方法及び継ぎ誤差計測方法並びにデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の露光装置では、露光対象となる感光性基板の大型化に対応するために、感光性基板の露光領域を複数の単位領域（ショット）に分割し、各単位露光領域に対する露光を複数回に亙って繰り返し、最終的に所望の大面積を有するパターンを合成する手法、いわゆる画面合成の手法が用いられている。画面合成を行う場合、パターン投影用のレチクルの描画誤差、投影光学系のディストーション、感光性基板を位置決めするステージの位置決め誤差等に起因して、各単位露光領域の境界位置において継ぎ合わされるパターンに切れ目が発生する事がある。そこで、パターンの切れ目の発生を防止するために、各単位露光領域の境界を微少量だけ重ね合わせることによって、すなわち、各単位露光領域を部分的に重複させることによって画面合成を行う場合もある。
【０００３】
このような画面合成を行う際に最も注意しなければならない点は、レチクルの製造誤差や投影光学系のレンズ収差、感光性基板等の試料を位置決めするステージの位置決め精度・走り精度などに起因した画面合成部分のパターン間のずれを極力小さくして画面継ぎ精度を確保することである。すなわち、上記のような画面合成では、隣接する二つのパターンの間の相対位置ずれによってパターンの継ぎ目部分に段差が発生し、製造デバイスの特性が損なわれることがある。さらに、半導体デバイスや液晶表示用デバイス製造では、画面合成された単層のパターンを複数の層（通常、液晶パネル製造では５〜８層）に重ね合わせているため、各層における単位露光領域の重ね合わせ誤差がパターンの継ぎ目部分で不連続に変化することになる。この場合、特にアクティブマトリックス液晶デバイスでは、パターン継ぎ目部分でコントラストが不連続に変化して、デバイスの品質が低下することになる。
【０００４】
一般に、第２層以降の露光レイヤーにおける画面継ぎ精度は、ショットとショットとの重ね合わせ精度の差が重要であることが知られているため、例えば第１層に形成されたアライメントマークを計測し、その計測結果から第２層以降のレイヤーにおけるレチクルおよび感光性基板のオフセットを求めて補正すればよい。つまり、第２層（例えば、ソース・ドレイン層）で継ぎ合わせ露光を行う際には、前レイヤーである第１層（例えば、ゲート層）に形成されたアライメントマークという基準が存在するため、このアライメントマークをオフアクシス等のセンサで計測して、継ぎ合わされるソース・ドレイン層のパターンをそれぞれ対応するゲート層のパターンと高精度に重ね合わせるように追い込むことで、結果として第２層でのパターンの継ぎ合わせが高精度に行われる。
【０００５】
このように、第２層以降のパターンの継ぎ合わせ精度は、第１層におけるパターンの継ぎ合わせ精度に依存しているが、通常の露光処理では、第１層で画面を継ぎ合わせる際に下地に基準がなく、機械精度やパターンの製造精度に依存して露光が行われるため、継ぎ合わせ精度を高精度に追い込むことが困難である。これに対して従来では、例えば以下の２つの方法により第１層における継ぎ精度を確保していた。
【０００６】
（１）プロセス中
レチクル製造誤差や投影光学系のレンズ収差については、図１０に示すように、それぞれが２辺で継ぎ合わされるパターンＡ〜Ｄにより所望のパネルパターンが画面合成される場合、図１１に示すように、レチクル内のパターンＡ近傍に複数の特殊パターン、具体的には複数の２次元マークを継ぎ合わされる辺に沿って配置し、被露光物である感光性基板が搭載されるステージ側からこれらのマークの位置を測定し、各マークの設計位置と測定結果との位置ずれ誤差を統計処理することで、そのレチクル上のパターンをステージ上で最も理想的な格子状に露光できるように補正パラメータ（シフト、回転、倍率等）を求めていた。なお、このステージ側からマークの位置を計測する方法としては、ステージにスリットマークを有する基準マーク部材を設け、基準マーク部材の下方から露光波長と同一波長の検知光を照射し、ステージを走査移動しながらスリットマーク、投影光学系、レチクル上のマークを介して入射する検知光を光量検出器でモニタすることで、ステージ座標系に対するマークの位置を計測する、いわゆるＩＳＳ（Image Slit Sensor）計測等を用いることができる。
【０００７】
そして、パターンＢ〜Ｄについても、パターンＡと同様に継ぎ合わされる辺に沿ってマークを配置し、これらのマークの位置を計測することで、各パターンＢ〜Ｄを理想格子状に露光できるように補正パラメータを求めていた。また、感光性基板を位置決めするステージの位置決め精度や走り精度については、調整時に誤差を可能な限り小さく追い込むことで画面継ぎ精度を維持していた。
【０００８】
（２）テスト露光
プロセス露光を実施する前にパターンＡ〜Ｄを画面合成して所望パターンの継ぎ合わせ露光を実施し、その継ぎ合わせ部分を測定器で計測することで、図１２に示すように位置ずれ量Ｚを求め、この位置ずれ量Ｚを設計値からのずれとして、プロセス露光における露光制御データのレチクル部分にオフセットとして入力する方法があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の露光方法および露光装置には、以下のような問題が存在する。
上記（１）の技術では、実際に転写されるパターンＡ〜Ｄを測定していないこと、実際に露光後のパターンを計測していないこと、ＩＳＳ計測等の光学的原理で計測していること等の理由により、補正パラメータに基づいて露光しても、実際に露光したパターンには設計値からのずれが生じることがあった。これには、幾つかの原因が考えられるが、例えば計測原理に基づく誤差や再現性の限界、プロセス条件に依存した感光性基板の変形、実パターンと計測用マークとの製造誤差などが挙げられる。
【００１０】
また、上記（２）の技術では、上述したように第１層で画面合成を行う場合、下地に基準がないため継ぎ合わせ精度を厳しく追い込むことが困難であることに加えて、例えば第１層に露光されたパターンの１つの位置を計測するセンサを別途設け、計測したパターンの位置に基づいて他のパターンを露光する方法を採ったとしても、通常のパターン形状は層毎に、例えばＸ方向またはＹ方向の一方向にのみ延在することが多いため、上記パターンの１つの位置をＸ、Ｙの両方向で検出することは困難である。そのため、計測できない側の方向（Ｙ方向またはＸ方向）に関しては、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことが難しい。
【００１１】
このような理由により、上記（１）、（２）の技術は、継ぎ合わせ精度の追い込み方法としては必ずしも充分なものではなかった。
【００１２】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基板上にパターンを継ぎ合わせて画面合成を行う際に、継ぎ合わせ精度を正確に追い込むことができる露光方法および露光装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、基板上にパターンを露光する露光方法において、第１の基板に第１パターンと第２パターンとを継ぎ合わせて露光する第１露光工程と、所定間隔で配列された複数のマークを含むマーク列を、前記第１露光工程によって継ぎ合わせて露光される前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記第１の基板に露光する第２露光工程と、前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記第１パターンと前記第２パターンとの継ぎ誤差を算出する計測工程と、前記計測工程によって算出された前記継ぎ誤差に基づいて前記パターンの露光に関するパラメータを補正し、前記第１パターンと前記第２パターンとを継ぎ合わせて第２の基板に露光する第３露光工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の継ぎ誤差計測方法は、基板上に継ぎ合わせて露光される第１パターンと第２パターンとの継ぎ誤差を計測する継ぎ誤差計測方法であって、所定の間隔で設けられた複数のマークを含むマーク列を、前記基板上における前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記基板に露光する工程と、前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記継ぎ誤差を算出する工程とを備えることを特徴とするものである。
そして、本発明のデバイス製造方法は、基板を処理してデバイスを製造するデバイス製造方法であって、本発明に係る態様の露光方法を用いて、前記基板にパターンを転写することと、前記パターンが転写された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、を含むものである。
【００１４】
また、本発明の露光装置は、基板（Ｐ）上にパターン（Ａ〜Ｄ）を継ぎ合わせて所望のパターンを露光する露光装置において、基板（Ｐ）に露光された、パターン（Ａ〜Ｄ）とは異なる第１マーク（ＭＫ）と継ぎ合わされるパターン（Ａ〜Ｄ）との相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターン（Ａ〜Ｄ）を露光する際の補正量を記憶する記憶装置（３３）と、記憶装置（３３）に記憶された補正量に基づいて、パターンを基板（Ｐ）上で継ぎ合わせる補正装置（２３）とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の露光方法および露光装置では、例えば第１マーク（ＭＫ）をＸ方向およびＹ方向に延在する二次元マークとして、パターン（Ａ〜Ｄ）とともに基板（Ｐ）に露光し、露光したパターン（Ａ〜Ｄ）および第１マーク（ＭＫ）を計測することにより、パターン（Ａ〜Ｄ）の継ぎ合わせずれを二次元的に補正量として求めることができる。そのため、実露光において、この補正量で補正した状態でパターンを継ぎ合わせることで、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができる。しかも、本発明では、補正量を求める際に実際に転写されるパターンを用いているので、実露光時に必要な補正量を直接求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光方法および露光装置の実施の形態を、図１ないし図９を参照して説明する。
ここでは、ステッパ方式の露光装置により、感光性基板である液晶表示デバイス製造用のガラスプレート（以下、単にプレートと称する）に複数のレチクルのパターンを正立等倍で画面合成する場合の例を用いて説明する。これらの図において、従来例として示した図１０乃至図１２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図１は、液晶表示デバイス用露光装置９の概略構成図である。この露光装置９は、レチクル（マスク）Ｒに形成された液晶表示デバイスのパターンを感光剤（レジスト）が塗布されたプレート（基板）Ｐ上に投影露光するものであって、光源１０、照明光学系１１、投影光学系１２、レチクルステージ（マスクステージ）１３およびプレートステージ（基板ステージ）１４から概略構成されている。ここで、投影光学系１２の光軸に平行にＺ軸が、光軸に垂直な面内において、図１の紙面に平行にＸ軸が、光軸に垂直な面内において図１の紙面に垂直にＹ軸がそれぞれ設定されているものとする。
【００１８】
光源１０は、露光光としてのビームＢを発するものであり、超高圧水銀ランプ等で構成されている。光源１０から射出されたビームＢは、照明光学系１１に入射する。
【００１９】
照明光学系１１は、ビームＢの光路を開閉するシャッタ１５と、反射ミラー１６、１７と、波長選択フィルター１８と、ビームＢを均一化するためのオプティカルインテグレータ（フライアイレンズ等）１９と、可変視野絞り２０と、コンデンサ光学系２１とから構成されている。シャッタ１５は、シャッタ駆動部２２を介して制御装置（補正装置）２３により制御されることでビームＢの光路を開閉するように駆動される。そして、シャッタ１５の開動作に応じて照明光学系１１に入射したビームＢは、波長選択フィルター１８において露光に必要な波長（ｇ線やｈ線、ｉ線）が通過し、オプティカルインテグレータ１９で照度が均一化される。照度が均一化されたビームＢは、ビームスプリッタ２４を透過した後、コンデンサ光学系２１で集光され、可変視野絞り２０の開口によって規定されるレチクルＲ上の照明領域を重畳的に照明する。可変視野絞り２０の開口の位置および大きさは、不図示のブラインド駆動部を介して制御装置２３により制御される。
【００２０】
レチクルステージ１３は、レチクルＲを保持するものであって、レチクルステージ駆動系２５によってＸＹ座標系上で二次元に移動可能になっている。また、レチクルステージ１３の上方には、光電センサーであるレチクルアライメント系２６ａ、２６ｂが配置されている。レチクルアライメント系２６ａ、２６ｂは、光源１０が発するビームＢと同じ波長のアライメント光を照射し、その反射光をＣＣＤカメラで受光して画像処理を行うものである。そして、本露光装置では、Ｃｒ等で直線状に形成されたレチクルＲ上のアライメントマークを検出し、この検出結果に基づいてレチクルステージ駆動系２５を介してレチクルステージ１３を駆動することにより、レチクルＲをＸＹ座標系で所定の位置にアライメント（位置合わせ）するようになっている。
【００２１】
投影光学系１２は、レチクルＲの照明領域に存在するパターンの像をプレートＰ上に結像させる。そして、プレートＰ上に塗布された感光剤が感光することで、プレートＰ上にパターン像が転写される。この投影光学系１２の結像特性（倍率等）は、制御装置２３の制御により調整される。
【００２２】
プレートステージ１４は、プレートＰを保持するものであって、ステージ駆動装置２７によってＸＹ座標系上を二次元に移動可能に構成されている。このプレートステージ１４上には、移動鏡２８が設置されている。そして、プレートステージ１４の位置（ひいてはプレートＰの位置）は、レーザ干渉計２９から出射されたレーザ光が移動鏡２８で反射してレーザ干渉計２９に入射し、その反射光と入射光との干渉に基づいて正確に計測されるようになっている。このレーザ干渉計２９による計測結果は、制御装置２３に出力される。なお、説明の便宜上、図１においてはプレートステージ１４のＸ方向の位置を計測するための移動鏡２８、レーザ干渉計２９のみを示しているが、Ｙ方向の位置を計測するための移動鏡、レーザ干渉計がもう一組備えられている。
【００２３】
投影光学系１２とプレートステージ１４との間には、斜入射型のオートフォーカス系３０ａ、３０ｂが配置されており、プレートＰの表面が常に投影光学系１２の光軸方向の所定位置になるように位置決めされる。すなわち、プレートＰの被露光面が投影光学系１２の焦点面に一致するように、プレートステージ１４をＺ方向に駆動する構成になっている。
【００２４】
また、プレートステージ１４上には、投影光学系１２の光軸方向に関してプレートＰの被露光面と略一致する位置に、円盤状の基準マーク部材３２が配設されている。この基準マーク部材３２には、矩形状の開口のスリットマーク（不図示）が設けられている。そして、プレートステージ１４中の基準マーク部材３２の下方には、ミラー３４およびコンデンサレンズ３５が配設され、光ファイバ３６によって検出光として伝送されたビームＢ（露光光）が、コンデンサレンズ３５およびミラー３４を介して下方から基準マーク部材３２に照明されるようになっている。
【００２５】
照明された基準マーク部材３２上のスリットマークの像は、投影光学系１２を介してレチクルＲ上に逆投影される。そして、レチクルＲを透過したビームＢは、コンデンサ光学系２１、反射ミラー１７を介してビームスプリッタ２４に入射する。ビームスプリッタ２４に入射したビームＢは、ここで反射し、光電センサーである光量センサー３７に入射する。光量センサー３７は、入射したビームＢの強度に応じた電気信号を制御装置２３に出力する。なお、光量センサー３７は、レチクルＲと共役な面に配置されている。
【００２６】
制御装置２３は、光量センサー３７から出力された信号とレーザ干渉計２９等から出力された信号とを用いてレチクル上のマークの位置を検出するとともに、検出したマークの位置と設計位置とのずれ量を用いて所定の演算処理（最小二乗法等）を実行することで、レチクルＲの回転補正量、ＸＹシフト補正量、ＸＹ倍率オフセット量等の補正パラメータを算出する。そして、制御装置２３は、算出した補正パラメータに基づいて、レチクルステージ駆動系２５を介してレチクルＲを位置決めするとともに、投影光学系１２の結像特性を調整する。
【００２７】
また、制御装置２３は、上記投影光学系１２、シャッタ駆動部２２、ブラインド駆動部、レチクルステージ駆動系２５、ステージ駆動装置２７を統括的に制御しており、プレートステージ１４の位置を検出しつつ、プレートステージ１４を介してプレートＰを二次元的に移動させることにより、プレートＰ上にレチクルＲのパターンを継ぎ合わせて所望のパターンを露光形成する。さらに、制御装置２３には、シーケンスパラメータ等の各種露光データ（レシピ）や、補正パラメータ等を記憶する記憶装置３３が付設されている（図１参照）。
【００２８】
続いて、プロセス処理に先立って実施する処理（予備露光工程）について説明する。この予備露光工程は、プロセス処理で露光されるゲートパターンをプレートＰに露光するパターン露光工程と、ゲートパターンが露光されたプレートＰにマークＭＫを露光するマーク露光工程とに大別される。なお、ここでは、図１０に示したように、プレートＰの第１層にパターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされてゲート層（ゲートパターン）が画面合成されるものとする。
【００２９】
各パターンＡ〜Ｄは、図１２にも示したように、Ｘ方向に延在する走査線パターン（単位パターン）３８と、走査線パターン３８に沿って所定のピッチＬＸ（例えば１００μｍのピッチ）で配列された複数のゲート電極パターン（単位パターン）３９とがＹ方向に所定のピッチ（ＬＹとする）で配列された同一のゲートパターンを有しており、パターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされる分割ラインは通常、走査線パターンと交叉するように設定されている。なお、このゲートパターンは、露光されたプレートＰを現像した後に、レジストが当該ゲートパターンでプレートＰ上に残る、いわゆるポジパターンでレチクルＲに形成されている。
【００３０】
一方、テスト露光に用いられるレチクルＲＴを図２（ａ）に示す。
この図に示すように、レチクルＲＴのほぼ中央には、プロセス処理でプレートＰに形成される上記ゲートパターンや他のパターン（ソース・ドレインパターン等）とは異なる第１マークとしてのマークＭＫが形成されている。図２（ｂ）に示すように、各マークＭＫは、Ｙ方向に延在してＸ方向の位置計測に用いられるＸマークＸＭと、Ｘ方向に延在してＹ方向の位置計測に用いられるＹマークＹＭとから構成されている。
【００３１】
ＸマークＸＭの配列ピッチＰＸは、ゲート電極パターン３９の配列ピッチＬＸの１／ｎ（ｎは自然数）に、ここではＰＸ＝ＬＫ（すなわちｎ＝１）に設定されている。また、ＹマークＹＭの配列ピッチＰＹは、走査線パターン３８の配列ピッチＬＹの１／ｍ（ｍは自然数）に、ここではＰＹ＝ＬＹ（すなわちｍ＝１）に設定されている。なお、これらマークＭＫは、露光されたプレートＰを現像した後に、レジストが当該マークＭＫ形状でプレートＰ上から除去される、いわゆるネガパターンでレチクルＲに形成されている。
【００３２】
そして、まずパターン露光工程ではゲートパターンを有するレチクルＲを用いて、プレートＰ上の第１層にゲートパターンを露光する。このとき、パターンＡ〜Ｄをそれぞれ有する４枚のレチクルを交換しながら、図３に示すように、Ｙ方向に延在する分割ラインＤＬＹ、およびＸ方向に延在する分割ラインＤＬＸでパターンＡ〜Ｄを順次継ぎ合わせて露光することでプレートＰ上にパネルパターンを画面合成する。
【００３３】
なお、パターンＡ〜Ｄをそれぞれ有する複数のレチクルを用いずに、パネルパターンを構成するゲートパターンやソース・ドレインパターンが一定のピッチで繰り返し配置される形状特性を利用し、可変視野絞り２０の駆動を調整することで、１枚のレチクル上の照明領域をパターン毎に変更する手順としてもよい。この場合、レチクルの枚数が減少するとともに、レチクル交換時間を低減することができ、生産効率の向上に寄与できる。
【００３４】
次に、テスト露光用レチクルＲＴをレチクルステージ１３上にセットし、プレートステージ１４を順次移動させることで、マークＭＫをプレートＰの中心および分割ラインＤＬＹ、ＤＬＸに沿って各回４つずつ複数回（図３では９回）露光する。なお、このレチクルＲＴを用いてのマークＭＫの露光に際しては、プレートＰに対するアライメントを行わず、ゲートパターンの露光後に連続して実施することが好ましい。これにより、プレートアライメントに伴う誤差が発生して、継ぎ合わせ精度以外の誤差要因がテスト露光結果に含まれてしまうことを防止できる。
【００３５】
このマーク露光工程においてマークＭＫは、各回の露光において分割ラインＤＬＹ（及び／又はＤＬＸ）を跨いだ各パターンの双方に露光される。すなわち、マークＭＫは、プレートＰ上で隣接して継ぎ合わされるパターンの双方に１度のショットで同時に露光される。また、各マークＭＫは、図４（ａ）に示すように、パターン露光工程で形成されたゲートパターンに対して、図４（ｂ）に示すように、ＸマークＸＭがゲートパターンの中、ゲート電極パターン３９のＸ方向の中心に位置するように、且つＹマークＹＭがゲートパターンの中、走査線パターン３８のＹ方向の中心に位置するように重ね合わせられる。
【００３６】
なお、レチクルＲ上においてマークＭＫは、レチクル中央付近、すなわち投影光学系１２の光軸近傍に配置されているので、投影光学系１２を介して投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差を最も小さくすることができる構成になっている。
【００３７】
このように、予備露光工程でプレートＰ上にゲートパターンおよびマークＭＫの双方が露光されると、プレートＰに現像処理を施す。ここで、ゲートパターンはポジパターンであるため、レチクルＲ上のゲートパターン以外の領域を透過したビームＢにより、プレートＰ上のレジストは、図４（ａ）に示すように、ゲートパターンに対応する領域外４０が露光され、ゲートパターンに対応した領域（パターン３８、３９部分）が未露光領域となる。そして、マークＭＫはネガパターンであるため、図４（ｂ）に示すように、未露光領域であるパターン３８、３９上に露光形成されることになる。従って、予備露光工程後にプレートＰに対して現像処理を実施しても、ゲートパターン内にマークＭＫが形成されることになる（ただし、図４（ｂ）中、ゲートパターンから突出したＸマークＸＭの両端は現像処理により除去される）。なお、潜像計測が可能であれば、プレートＰを現像することなく、予備露光工程後に直ちに後述する計測工程に移行可能である。
【００３８】
予備露光工程後においては、プレートＰに転写されたゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を、例えば重ね合わせ測定器で測定する。具体的には、図５に示すように、例えば分割ラインＤＬＹを挟んでＸ方向で隣り合うゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係をパターンＡ、Ｂ側の双方でそれぞれ測定する。
【００３９】
ここで、図５に示すパターンＡ、Ｂの双方を１つのウィンドウ内に取り込んでエッジ検出する場合、ゲート電極パターン３９の配列ピッチＬＸ（図１２参照）が画素ピッチで３００μｍ、ＲＧＢ分割で１００μｍ程度であるため、測定器における対物レンズの検出倍率を大幅に下げる必要に迫られる。しかしながら、検出倍率を下げることは検出分解能を下げることになり、結果として測定精度を下げることになる。従って、本実施の形態では、パターンＡ、Ｂ毎にゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を測定することで、せいぜい数十μｍ程度のエリア計測で充分になり、対物レンズの検出倍率を高めた状態で１つのウィンドウ内でエッジ検出を実行することができる。
【００４０】
以下、相対位置計測について詳述する。
例えば、図５中、左側のショット（パターンＡ）におけるゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量は、Ｘ方向についてはゲート電極パターン３９とＸマークＸＭとの重ねずれ量ＯＶＬXとなり、Ｙ方向については走査線パターン３８とＹマークＹＭとの重ねずれ量ＯＶＬYとなる。同様に、右側のショット（パターンＢ）におけるゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量は、Ｘ方向についてはゲート電極パターン３９とＸマークＸＭとの重ねずれ量ＯＶＲXとなり、Ｙ方向については走査線パターン３８とＹマークＹＭとの重ねずれ量ＯＶＲYとなる。
【００４１】
ここで、マークＭＫは、一枚のレチクルＲＴ上に形成され、マーク位置およびマーク間の距離を予め計測できるので、プレートＰ上の位置もゲートパターンに比較して信頼性が高い。そのため、上記の重ねずれ量は、マークＭＫの位置が基準となり、このマークＭＫに対するゲートパターンの重ねずれ及び継ぎずれ（継ぎ誤差）と見なすことができる。
【００４２】
そして、パターンＡとパターンＢとの間の継ぎ精度は、測定された上記重ねずれ量を用いた以下の式で表される。
Ｘ方向： ｜ＯＶＬX−ＯＶＲX｜
Ｙ方向： ｜ＯＶＬY−ＯＶＲY｜ …（１）
このように、従来では困難であったＸ方向およびＹ方向の双方の継ぎ精度を別途容易に求めることができる。
【００４３】
なお、上述したパターンＡ、Ｂ間の継ぎ精度ではなく、例えばＹ方向に隣接するパターンＡ、Ｃ間の継ぎ精度を求めるには、図示していないものの、分割ラインＤＬＸを挟んでＹ方向で隣り合うゲートパターンとマークＭＫとの相対位置関係を上記と同様の手順でパターンＡ、Ｃの双方でそれぞれ測定する。そして、上側のショット（パターンＡ）におけるゲートパターンとマークＭＫとのＸ方向の重ねずれ量（ＯＶＵXとする）およびＹ方向の重ねずれ量（ＯＶＵYとする）を求めるとともに、下側のショット（パターンＣ）におけるゲートパターンとマークＭＫとのＸ方向の重ねずれ量（ＯＶＤXとする）およびＹ方向の重ねずれ量（ＯＶＤYとする）を求め、式（１）に準じた以下の式を用いることで、パターンＡ、Ｃ間の継ぎ精度を求めることができる。
Ｘ方向： ｜ＯＶＵX−ＯＶＤX｜
Ｙ方向： ｜ＯＶＵY−ＯＶＤY｜
【００４４】
また、上記と同様の手順で他の箇所についても、ゲートパターンとマークＭＫとの重ねずれ量をそれぞれ計測する。そして、例えばパターンＡを露光する際の補正量、すなわちパターンＡを有するレチクルＲを用いて露光する際の補正パラメータ（シフトＸ、Ｙ、回転、倍率等）は、図６に示すように、複数のマークＭＫの中、パターンＡが継ぎ合わされる辺に沿って形成された複数のマークとゲートパターンとの重ねずれ量と設計値とを最小二乗法等を用いた統計演算処理することにより求められる。同様に、パターンＢ〜Ｄを露光する際の補正パラメータを、各パターンが継ぎ合わされる辺に沿って形成されたマークとゲートパターンとの重ねずれ量を用いて求める。
【００４５】
これらの補正パラメータは、レチクルＲのパターン誤差と投影光学系１２のディストーションとを含めて、実際にプレートＰ上に露光したゲートパターンを用いて算出されるため、これらの誤差を含めた補正が可能になる。このように、計測工程で求められた各パターンＡ〜Ｄ毎の補正パラメータは、記憶装置３３に記憶される。
【００４６】
予備露光工程および計測工程が終了すると、露光工程（実露光工程）に移行する。予備露光工程で使用された、例えばパターンＡを有するレチクルＲが不図示の搬送系によりレチクルステージ１３上に搬送されると、制御装置２３は、まずレチクルＲ上の照明領域外に形成されたレチクルマーク（不図示）をレチクルアライメント系２６ａ、２６ｂにより計測させ、レチクルステージ駆動系２５を介してレチクルＲ自体のアライメントを行う。
【００４７】
次に、制御装置２３は、オートフォーカス系３０ａ、３０ｂを用いて、基準マーク部材３２およびプレートＰを投影光学系１２の光軸方向について、レチクルＲと共役な位置に位置合わせする。
【００４８】
続いて、制御装置２３は、設定工程において、記憶装置３３から予め求めたレチクルＲの回転補正量、ＸＹシフト補正量、ＸＹ倍率オフセット量を読み出し、これらの補正パラメータに基づいてレチクルステージ１３を介してレチクルＲを位置決めするとともに、投影光学系１２の結像特性を調整する。これにより、図６に示すように、理想格子Ｋに対してずれが生じていたレチクルＲのパターンＡは補正される。
【００４９】
レチクルＲに対するアライメントが完了したら、パターンＡが露光されるべきプレートＰ上の領域がショット領域に位置決めされるように、ステージ駆動装置２７を介してプレートステージ１４を駆動し、ビームＢでレチクルＲを照明してプレートＰ上の第１層に、ゲートパターンの一部であるパターンＡを露光する。この後、パターンＡと同様の手順でパターンＢ〜Ｄをそれぞれ有する各レチクルに対して、記憶装置３３から読み出した補正パラメータを用いてアライメントするとともに、プレートＰを位置決めした後に各パターンＢ〜Ｄを露光することにより、プレートＰ上にはパターンＡ〜Ｄが継ぎ合わされたパネルパターンが画面合成される。
【００５０】
この画面合成により、パターンＡ〜Ｄのそれぞれは、あたかもプレートＰ上の第ゼロ層に形成されたマークＭＫと高精度に重ね合わされることと同等となり、各パターンＡ〜Ｄのそれぞれと第ゼロ層との重ね合わせが高精度に行われることにより、結果としてパターンＡ〜Ｄの継ぎ合わせ精度が向上することになる。
【００５１】
そして、プレートＰ上の第２層以降に露光されるパターン（ソース・ドレインパターン等）は、当該パターンを有するレチクルに交換するとともに、第１層のゲートパターン露光時に形成されたプレートアライメントマークを用いて、このレチクルのアライメントおよび投影光学系１２の結像特性調整を実施することで、ゲートパターンに高精度に重ね合わされる。なお、第２層以降を第１層に高精度に重ね合わせるためには、プレートアライメントマークを用いる方法の他に、上記のテスト露光を第２層以降に露光されるパターンに対しても実施し、予め当該パターンを継ぎ合わせて露光する際の補正パラメータを求めておく方法も採用することもできる。
【００５２】
以上のように本実施の形態の露光方法および露光装置では、予備露光工程においてプロセスで転写されるゲートパターンとマークＭＫとをプレートＰ上に露光し、これらの重ねずれ量に基づいて、ゲートパターンを露光する際の補正パラメータを予め求めているので、プレートＰ上に第ゼロ層が存在してこの第ゼロ層にゲートパターンを重ね合わせて露光する場合と同等の精度で露光することができ、結果として、プレートＰ上の第１層に複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことが可能になる。
【００５３】
また、本実施の形態では、マークＭＫを二次元マークとし、継ぎ合わされるパターン毎にマークＭＫを露光することで、継ぎ合わせ誤差をＸ方向およびＹ方向の双方で検出することができる。そのため、予備露光工程ではパターン毎の補正パラメータのみならず、継ぎ合わされるパターン間の相対的な継ぎ合わせ精度も求めることができる。これにより、本実施の形態では、補正パラメータを用いることで各パターンＡ〜Ｄ毎にアライメント精度を追求し結果的に継ぎ合わせ精度を向上させるものとしたが、例えばパターンＡを基準としてパターンＡに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用いてパターンＢ〜Ｄの補正パラメータを補正して継ぎ合わせることも可能になる。
【００５４】
しかも、本実施の形態では、ゲートパターンをポジパターンとし、マークＭＫをネガパターンとするとともに、マークＭＫの配列ピッチを走査線パターン３８、ゲート電極パターン３９の配列ピッチに対応させてこれらを重ね合わせて露光しているので、重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができる。そのため、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行でき、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなく、より高精度な検出が可能になるとともに、新たな測定器を別途調達することなく、従来より使用されている重ね合わせ測定器等を使用することができ、高精度及び低コスト化に寄与することができる。加えて、本実施の形態では、レチクルＲＴ上のマークＭＫがレチクル中央付近に配置されているので、投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差を最も小さくすることができ、より高精度の継ぎ合わせを実現することができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態において、第１マークとしてのマークＭＫをゲートパターンが形成されたレチクルＲとは異なるレチクルＲＴに形成する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えばゲートパターンを有するレチクルＲに直接第１マークを形成してもよい。この場合、第１マークをパターンＡと離間した隅部に配置する構成となるが、レチクルステージ１３が移動可能であれば、第１マークを投影光学系１２の光軸近傍に位置決めした状態でテスト露光を実施することで、投影される際の倍率やローテーションに起因するレチクル成分の誤差が最も小さくなるため好ましい。
【００５６】
また、上記の実施形態では、ゲートパターンがポジパターンで、第１マークであるマークＭＫがネガパターンである構成としたが、逆にゲートパターンがネガパターンで第１マークがポジパターンであってもよい。また、第１マークの形状も上述したものに限定されず、Ｘ方向およびＹ方向が共にエッジ検出できれば、図７に示すように、Ｌ字形状を呈するマークＭＫであってもよい。
【００５７】
さらに、上記実施の形態では、予備露光工程で一回の露光でマークＭＫを４つずつプレートＰ上に露光形成する構成としたが、例えば可変視野絞り２０の駆動を制御することで、図８に示すように、継ぎ合わされるパターンに跨って、マークＭＫを２つずつ個別に露光形成してもよい。また、上記実施の形態では、継ぎ合わされるパターンＡ〜Ｄが同一のゲートパターンを有するものとして説明したが、これに限られず、互いに異なるパターン同士を継ぎ合わせる場合にも適用可能である。
【００５８】
なお、本実施の形態の基板としては、液晶表示デバイス用のガラスプレートＰのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００５９】
露光装置９としては、レチクルＲとプレートＰとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、プレートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）の他に、レチクルＲとプレートＰとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）にも適用することができる。
【００６０】
露光装置９の種類としては、プレートＰに液晶表示デバイスパターンを露光する液晶表示デバイス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６１】
また、ビームＢの光源１０として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲを用いずに直接ガラス基板上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
【００６２】
投影光学系１２の倍率は、等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系１２としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ2レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系１２を用いることなく、レチクルＲとプレートＰとを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。さらに、上記実施の形態では、投影光学系１２をシングルレンズとして図示したが、投影領域が互いに重複するように投影レンズを複数配置した、いわゆるマルチレンズ方式の投影光学系であってもよい。
【００６３】
プレートステージ１４やレチクルステージ１３にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１３、１４は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００６４】
各ステージ１３、１４の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ１３、１４を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ１３、１４に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ１３、１４の移動面側（ベース）に設ければよい。
【００６５】
プレートステージ１４の移動により発生する反力は、投影光学系１２に伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
レチクルステージ１３の移動により発生する反力は、投影光学系１２に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００６６】
以上のように、本願実施形態の基板処理装置である露光装置９は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６７】
液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデバイスは、図９に示すように、液晶表示デバイス等の機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたレチクルＲ（マスク）を製作するステップ２０２、石英等からガラスプレートＰ、またはシリコン材料からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施の形態の露光装置９によりレチクルＲのパターンをガラスプレートＰ（またはウエハ）に露光するステップ２０４、液晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウエハの場合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターンと第１マークとを基板に露光した後に、第１マークとパターンとの相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターンを露光する際の補正量を設定する手順となっている。
これにより、この露光方法では、基板上にに複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００６９】
請求項２に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターン毎に第１マークを露光する手順となっている。
これにより、この露光方法では、パターン毎の補正パラメータのみならず、継ぎ合わされるパターン間の相対的な継ぎ合わせ精度も求めることができるため、基準となるパターンに対する相対的な継ぎ合わせ精度を用いて他のパターンの補正パラメータを補正して継ぎ合わせることも可能になるという効果を奏する。
【００７０】
請求項３に係る露光方法は、第１マークが単位パターンの配列ピッチに対応して配列される構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７１】
請求項４に係る露光方法は、第１マークとパターンとを重ね合わせて露光する手順となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７２】
請求項５に係る露光方法は、パターンがネガパターンとポジパターンとのいずれか一方であり、第１マークがネガパターンとポジパターンとのいずれか他方である構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークと単位パターンとの重ねずれ量を計測する際の範囲を数十μｍ程度に狭くすることができ、測定器における検出倍率を高くした状態でエッジ検出を実行することで、対物レンズ倍率に起因する測定精度の悪化に影響されることなくより高精度な検出が可能になるという効果が得られる。
【００７３】
請求項６に係る露光方法は、パターンが基板の第１層に形成される手順となっている。
これにより、この露光方法では、基板に基準となるパターンが形成されていない場合でも、複数のパターンを継ぎ合わせる際の継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００７４】
請求項７に係る露光方法は、第１マークがマスクの中央に形成される構成となっている。
これにより、この露光方法では、第１マークが投影される際の倍率やローテーションに起因するマスク成分の誤差を最も小さくすることができ、より高精度の継ぎ合わせを実現できるという効果を奏する。
【００７５】
請求項８に係る露光方法は、継ぎ合わされるパターンが同一のパターンである構成となっている。
これにより、この露光方法では、基板上に同一のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【００７６】
請求項９に係る露光装置は、第１マークとパターンとの相対位置関係に基づいて、継ぎ合わされるパターンを露光する際の補正量を記憶し、記憶した補正量に基づいてパターンを基板上で継ぎ合わせる構成となっている。
これにより、この露光装置では、基板上にに複数のパターンを継ぎ合わせる際にも、継ぎ合わせ精度を充分に追い込むことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、露光装置の概略構成図である。
【図２】 （ａ）は本発明の露光方法に用いられるマークを有するレチクルの平面図であり、（ｂ）はマークの詳細図である。
【図３】 基板上に複数のパターンとマークとが露光された平面図である。
【図４】 （ａ）はゲートパターンの部分拡大図、（ｂ）はゲートパターンとマークとが重ね合わされた部分拡大図である。
【図５】 分割ラインを挟んで露光されたゲートパターンとマークの部分拡大図である。
【図６】 理想格子とパターンとの相対位置関係を示す図である。
【図７】 他の形状を呈するマークとゲートパターンとが重ね合わされた部分拡大図である。
【図８】 別のマークの露光方法を説明する図である。
【図９】 液晶表示（半導体）デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図１０】 複数のパターンが継ぎ合わされること示す図である。
【図１１】 レチクルに形成されたパターンおよび２次元マークを示す平面図である。
【図１２】 継ぎ合わされたパターンにずれが発生していることを示す図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ パターン
ＭＫ マーク（第１マーク）
Ｐ ガラスプレート（プレート、基板）
Ｒ レチクル（マスク）
９ 露光装置
２３ 制御装置（補正装置）
３３ 記憶装置
３８ 走査線パターン（単位パターン）
３９ ゲート電極パターン（単位パターン）
Claims (13)
- 基板上にパターンを露光する露光方法において、
第１の基板に第１パターンと第２パターンとを継ぎ合わせて露光する第１露光工程と、
所定間隔で配列された複数のマークを含むマーク列を、前記第１露光工程によって継ぎ合わせて露光される前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記第１の基板に露光する第２露光工程と、
前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記第１パターンと前記第２パターンとの継ぎ誤差を算出する計測工程と、
前記計測工程によって算出された前記継ぎ誤差に基づいて前記パターンの露光に関するパラメータを補正し、前記第１パターンと前記第２パターンとを継ぎ合わせて第２の基板に露光する第３露光工程と、を含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項１記載の露光方法において、
前記第２露光工程は、前記分割ラインを跨ぐように前記マーク列を一度のショットで露光することを特徴とする露光方法。 - 請求項１または２記載の露光方法において、
前記マークは、第１方向に延在する第１方向マークと、前記第１方向と直交する第２方向に延在する第２方向マークとを備え、
前記計測工程は、前記第１方向マークに基づいて前記第２方向に関する前記第１及び第２の相対位置関係を計測し、前記第２方向マークに基づいて前記第１方向に関する前記第１及び第２の相対位置関係を計測することを特徴とする露光方法。 - 請求項３記載の露光方法において、
前記マークは、前記第１方向マーク及び前記第２方向マークの一端同士が接続する略Ｌ字状に形成されることを特徴とする露光方法。 - 請求項３または４記載の露光方法において、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、前記第１方向に沿って第１のピッチで配列された複数の第１単位パターンを含み、
前記所定間隔は、前記第１方向に関して前記第１のピッチを自然数で除した値に設定されていることを特徴とする露光方法。 - 請求項５記載の露光方法において、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、前記第２方向に沿って第２のピッチで配列され各々前記第１方向に延在する複数の第２単位パターンを含み、
前記所定間隔は、前記第２方向に関して前記第２のピッチを自然数で除した値に設定されていることを特徴とする露光方法。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、所定ピッチで配列された複数の単位パターンを含み、該単位パターンが未露光領域となるように露光され、
前記マークは、前記単位パターンによって未露光領域となる位置に露光されることを特徴とする露光方法。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、所定ピッチで配列された複数の単位パターンを含み、前記第１の基板上に設けられた感光剤のうち前記単位パターンに対応する部分が現像によって残されるように露光され、
前記マークは、前記第１の基板上に設けられた感光剤のうち該マークに対応する部分が現像によって除去されるように露光されることを特徴とする露光方法。 - 請求項１から８のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記基板には複数層のパターンが形成され、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、第１層に形成されるパターンであることを特徴とする露光方法。 - 請求項１から９のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記パターンは、投影光学系を介して前記第１の基板に露光され、
前記マークは、前記投影光学系の光軸近傍で前記第１の基板に露光されることを特徴とする露光方法。 - 請求項１から１０のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記継ぎ合わされる第１パターン及び第２パターンは、同一のパターンであることを特徴とする露光方法。 - 基板上に継ぎ合わせて露光される第１パターンと第２パターンとの継ぎ誤差を計測する継ぎ誤差計測方法であって、
所定の間隔で設けられた複数のマークを含むマーク列を、前記基板上における前記第１パターンと前記第２パターンとの分割ラインを跨ぐように前記基板に露光する工程と、
前記複数のマークのうち前記第１パターン側に露光されたマークと前記第１パターンとの第１の相対位置関係、及び前記複数のマークのうち前記第２パターン側に露光されたマークと前記第２パターンとの第２の相対位置関係を計測し、該第１及び第２の相対位置関係に基づいて、前記継ぎ誤差を算出する工程とを備えることを特徴とする継ぎ誤差計測方法。 - 基板を処理してデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の露光方法を用いて、前記基板にパターンを転写することと、
前記パターンが転写された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、
を含むデバイス製造方法。
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