JP6755733B2 - マスク、計測方法、露光方法、及び、物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスク、計測方法、露光方法、及び、物品製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示装置等の製造工程のうちリソグラフィ工程において、照明光学系によりマスク（レチクル）を照明して、感光性のレジスト層が塗布された基板に投影光学系を介してマスクのパターンの像を投影する露光装置が用いられている。露光対象となる感光性基板の大型化に対応するため、感光性基板の露光領域を複数のショット領域に分割し、各ショット領域に対応するパターンの像を順次露光する露光装置がある。このような露光装置では、隣接するショット領域のパターンの一部をつなぎ合わせて露光するつなぎ露光が行われている。

つなぎ露光を行う際の注意点は、パターン投影用のフォトマスクの製造誤差や投影光学系の収差、感光性基板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ショット領域間のずれを小さくしてつなぎ精度を確保することである。つなぎ露光では隣接する二つのショット領域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すると、製造されるデバイスの特性が損なわれることがある。さらに、デバイス製造では、つなぎ露光で形成された単層のパターンを複数の層に重ね合わせているため、各層におけるショット領域間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り、デバイスの品質が低下することになる。

パターンの継ぎ目部分の段差の発生を避けるため、それぞれのショット領域のつなぎ合わせる部分に幅をもたせ、その部分の露光量分布を変えるつなぎ露光が提案されている（特許文献１）。露光量分布をそれぞれのショット領域において端部に向かって徐々に減らすようにし、両方のショット領域の一部を重ねて露光し、足し合わせた露光量が最適露光量となるようにすることで、ショット領域間の段差をぼかすことができる。

また、特許文献２および特許文献３には、それぞれのショット領域のつなぎ領域にマークの像を形成し、マークの像の位置を計測する方法が開示されている。特許文献２には、第１ショット領域を露光してつなぎ領域及びつなぎ領域以外の領域にマークの像を形成し、第２ショット領域を露光する際につなぎ領域に形成されたマークに重ねて別のマークを露光して１つのマークを形成することが開示されている。そして、１つのマークの検出位置から、つなぎ領域を含む第１ショット領域の倍率残差と第２ショット領域の倍率残差を求めることが開示されている。特許文献３には、１ショット領域を露光してつなぎ領域にマークの像を形成し、第２ショット領域を露光する際にマークに重ねて露光することによってマークを消去することが開示されている。

特開平０８−３３０２２０号公報 特開２０１５−１２２５８号公報 特開平６−２０４１０５号公報

特許文献２に記載の発明では、第１ショット領域と第２ショット領域とのつなぎ領域で重ね合わせて形成された１つのマークから１つの位置が検出されているだけである。つまり、つなぎ領域における第１ショット領域のマークの位置と第２ショット領域のマークの位置を分離して検出されていない。そのため、第１ショット領域と第２ショット領域とを露光した後のつなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを計測できない。

特許文献３に記載の発明では、つなぎ領域に一時的に形成されたマークの像は第２ショット領域の露光後に消去されている。そのため、第１ショット領域と第２ショット領域とを露光した後のつなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを計測できない。

そこで、本発明は、第１ショット領域と第２ショット領域とを露光した後のつなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを計測するためのマスク及び計測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マスクは、基板上に露光される第１ショット領域の位置と、前記第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて露光される第２ショット領域の位置と、のずれを計測するための第１マーク及び第２マークを有するマスクであって、前記第１マークは、前記第１ショット領域内の前記つなぎ領域に露光されるマークであり、第１減光領域と、前記第１減光領域の光透過率より高い光透過率の第１領域と、前記第１減光領域の光透過率より低い光透過率の第１１領域と、を有し、前記第２マークは、前記第１マークとは異なり、前記第２ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークと重ね合わせて露光されるマークであり、第２減光領域と、前記第２減光領域の光透過率より高い光透過率の第２領域と、前記第２減光領域の光透過率より低い光透過率の第２２領域と、を有し、前記第１マークおよび第２マークを重ねた場合に、前記第１マークの第１領域と前記第１１領域の境界が前記第２マークの第２減光領域にあり、前記第２マークの第２領域と前記第２２領域の境界が前記第１マークの第１減光領域にある、ことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としての計測方法は、基板上に露光される第１ショット領域の位置と、前記第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて露光される第２ショット領域の位置と、のずれを計測する計測方法であって、前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを計測するための第１減光領域と、前記第１減光領域の光透過率より高い光透過率の第１領域と、前記第１減光領域の光透過率より低い光透過率の第１１領域と、を含む第１マークを有するマスクを用いて、前記第１ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークの像を露光する工程と、前記第１マークとは異なり、前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを計測するための第２減光領域と、前記第２減光領域の光透過率より高い光透過率の第２領域と、前記第２減光領域の光透過率より低い光透過率の第２２領域と、を含む第２マークを有するマスクを用いて、前記第２ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークと重ね合わせて前記第２マークの像を露光する工程と、前記第１マークの像と前記第２マークの像とが重なって形成される像において、前記第１領域と前記第１１領域の境界に対応する第１エッジの位置と、前記第２領域と前記第２２領域の境界に対応する第２エッジの位置と、を計測する工程と、計測された前記第１エッジ及び前記第２エッジの位置に基づいて、前記つなぎ領域における前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを算出する工程と、を有し、前記第１マークおよび第２マークを重ねた場合に、前記第１マークの第１領域と前記第１１領域の境界が前記第２マークの第２減光領域にあり、前記第２マークの第２領域と前記第２２領域の境界が前記第１マークの第１減光領域にあることを特徴とする。

本発明によれば、第１ショット領域と第２ショット領域とを露光した後のつなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを計測するためのマスク及び計測方法を提供することができる。

従来の３ショット領域のつなぎ露光の際の各ショットの図である。 従来の３ショット領域をつなぎ露光した後の図である。 従来の３ショット領域つなぎ露光で、つなぎ部の像の位置が急激に変化している例を示す概略図である。 第１実施形態の露光装置１００を示す図である。 第１実施形態の露光光の遮光を示す図である。 第１実施形態のつなぎ露光で形成された大面積のパターン模式図である。 計測用マークを示す図である。 第１実施形態のつなぎ露光前のイメージ図とつなぎ露光後のつなぎ領域の拡大図である。 Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターンの模式図である。 ドットパターンの模式図である。 本発明のマスクを用いるつなぎ露光の補正処理フローチャートである。 第２実施形態の露光装置１０１を示す図である。 第２実施形態における同期操作を説明する概略側面図である。 第２実施形態の照明光１０の遮光を示す図である。 第２実施形態のつなぎ露光で形成された大面積のパターン模式図である。 第３実施形態の露光装置１０２を示す図である。 第３実施形態のつなぎ露光で形成された大面積のパターン模式図である。 第３実施形態のつなぎ露光で用いるマスクのレイアウトを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態の露光装置１００について、図４を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態の露光装置１００を示す図である。第１実施形態の露光装置１００は、一例として、液晶表示デバイス（液晶パネル）の製造工程におけるリソグラフィ工程に採用されるものとする。露光装置１００はステップ・アンド・スキャン方式にて、マスク１に形成されているパターンを、投影光学系４を介して表面にレジスト（感光剤）層が形成された基板であるプレート（ガラスプレート）５上（基板上）に露光する走査型投影露光装置である。なお、図４では、鉛直方向であるＺ軸に垂直な平面内で露光時のマスク１および基板５の走査（移動）方向にＹ軸をとり、Ｙ軸に直行する非走査方向にＸ軸をとっている。また、説明文中で使用する「光学系」とは、単数もしくは複数の鏡体または／およびレンズ体で構成される系をいう。露光装置１００は、マスクステージ２と、照明光学系３と、投影光学系４と、基板ステージ６と、アライメントスコープ（マーク検出装置）７と、制御部８とを有する。また、マスク１はマスクステージ２に、基板５は基板ステージ６に保持されている。

照明光学系３は、例えば、Ｈｇランプなどの光源から発せられた光を受けて、マスク１に対してスリット状に形成された照明光を照射する。マスク１は、例えば、露光されるべき微細なパターン（例えば回路パターン）が描画されたガラス製の原版である。マスクステージ２は、例えば真空吸着によりマスク１を保持しつつ、少なくともＹ軸方向に可動である。投影光学系４は、マスク１と、基板ステージ６に保持された基板５とを光学的に共役な関係に維持し、基板５上に等倍でパターン像を投影する。

アライメントスコープ７は、マスク１のアライメントマークと基板５のアライメントマークとを、投影光学系４を介して検出する。制御部８は、ＣＰＵやメモリを含み、露光装置１００の各部構成を制御する。すなわち、制御部８は、マスク１のパターンを基板５に転写する処理（基板５を走査露光する処理、例えばつなぎ露光）を制御する。

次に、露光装置１００の処理動作について説明する。露光装置１００は、マスク１と基板５とを同期走査させ、マスク１の照明範囲に存在するパターンの像を基板５上のパターン形成領域に露光する。ここで、露光装置１００は、マスク１に存在するパターンの像以上の面積をパターン形成領域に露光する場合には、１つのパターン形成領域につき複数のショット領域を設定し、パターンの像の一部を重複させつつ複数回露光する、いわゆるつなぎ露光を行う。以下、１つのパターン形成領域に対して第１のショット領域と、この第１のショット領域に一部が重複する第２のショット領域とが設定され、１つのマスク１で各ショット領域に各パターン像を露光することで、つなぎ露光するものとして説明する。

第１実施形態では第１のショットと第２のショットが走査方向に対して垂直に並ぶ場合について説明する。

図４の遮光板９１は投影光学系４と基板５の間に配置される。遮光板９１は例えば図５に示すように、投影光学系４を通過した露光光１０の一部を遮光し、ｘ方向において基板５上の露光領域の端部に向かって徐々に露光量が変化する露光量分布を形成する。また、逆の端部は通常のマスキングブレード９２で遮光している。図５（ａ）は第１のショットを露光する場合の構成を示し、図５（ｂ）は第２のショットを露光する場合の構成を示している。まず、遮光板９１およびマスキングブレード９２を図５（ａ）の状態に設定してマスク１の第１のショット領域を基板５上に露光する。次に、遮光板９１およびマスキングブレード９２を図５（ｂ）の状態に設定して、マスク１の第２のショット領域を基板５上につなぎ領域が重なるようにＸ方向に基板ステージ６をステップさせて露光することで、第１層の大面積のパターンを形成する。

図６にはこのように形成された大面積のパターンの模式図を示す。図６（ａ）は、第１のショット領域１１０と、第２のショット領域１１１とを含み、第１のショット領域１１０の一部と第２のショット領域１１１の一部とが重なったつなぎ領域１１２を含む。また、図６（ｂ）は、ｘ方向における基板上における露光量分布を示す。つなぎ領域１１２以外の第１のショット領域と第２のショット領域の露光量を１００％として、つなぎ領域１１２では第１のショット領域１１０と第２のショット領域１１１の露光量の合計が最適露光量（１００％）となる。

このように第１層にパターンが露光された基板（感光剤）を現像する。その後の第２層以降は、第１層目に回路パターンと一緒に形成されたアライメントマークをマスク１のアライメントマークと同時にアライメントスコープ７で検出して位置情報を得て、それを基準に精度よく重ね合うように補正して露光することを繰り返す。

ここで、ショット領域をつなぎ合わせる場合の従来のテスト露光について説明する。テスト露光は量産露光を行う前に露光条件を設定するために行うもので、量産露光を行うフォトマスクで行うことが望ましい。

図１および図２に、例として３ショット領域をつなぎ合わせる場合のテスト露光時の露光パターンの模式図を示す。図１は３ショット領域のつなぎ露光の際の各ショットの図であり、図２は３ショット領域をつなぎ露光した後の図である。露光パターンの中心には実素子（デバイス回路パターン）の領域があり、その周囲にリソグラフィ工程やその他のさまざまな工程で使用するアライメントマーク領域がある。アライメントマーク領域には各ショットの形状を計測するための位置計測用マークがある。

テスト露光では図２のように３ショット領域のつなぎ露光をした後、潜像が形成されたレジストを現像し、位置計測マークのレジスト像の位置等を計測して各ショット領域全体の形状情報を得る。各ショット領域の形状情報から、理想格子形状に対する位置ずれ誤差を統計処理することで、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）を求める。そして、量産露光時における、ステージや光学系等の露光制御データにオフセットとして入力する。

つなぎ領域は隣接する２つのショット領域の露光量の合計が最適露光量になるように設定されているため、各ショット領域のつなぎ領域に位置計測マークを配置しても各々のマークは露光量不足で現像されない。そのため、図１、２に示すように、従来のテスト露光では、つなぎ領域に位置計測用マークの像を形成していなかった。したがって、つなぎ領域における各ショット領域の正確な形状情報を得ることはできなかった。そのため、図３のように、ショット領域３１の端の部分で基板上のつなぎ領域に相当する部分で急激にショット形状が変わる場合にも、つなぎ領域を含まない部分の形状情報をもとに補正する。そのため、次回の露光時におけるつなぎ領域での隣接ショットとの重ね合わせずれが生じる。重ね合わせずれはつなぎ領域での露光パターン（潜像）のコントラスト悪化となり、ムラの発生など製造されるデバイスの品質低下につながる。

そこで、本実施形態では、基板上に露光される第１ショット領域の位置と、第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて露光される第２ショット領域の位置と、のずれを計測するためのマークを用いる。図７を用いて、つなぎ領域の重ね合わせ情報を計測するためのマークについて説明する。図７（ａ）は第１のショット領域１１０の露光の際に露光される計測用マーク２００を示し、図７（ｂ）は第２のショット領域１１１の露光の際に露光される計測用マーク２０５を示す。それぞれのマークは、互いに垂直な２方向の辺（境界）を含む外形を有する２次元状のボックス形状となっており、ガラス領域と遮光領域と半透過領域の３つの領域をもつ。

第１マーク２００は、第１ショット領域内のつなぎ領域に露光されるマークであり、第２マーク２０５は、第１マーク２００とは異なり、第２ショット領域内のつなぎ領域に第１マーク２００と重ね合わせて露光されるマークである。第１マーク２００は、第１減光領域である半透過領域２０１と、遮光領域２０２と、ガラス領域２０３を有する。第２マーク２０５は、第２減光領域である半透過領域２０６と、遮光領域２０７と、ガラス領域２０８を有する。なお、第１マークのガラス領域２０３は、第２マーク２０５の半透過領域２０６の外形寸法と同じ寸法を有するものとする。ガラス領域を透過率１００とすると遮光領域は０である。半透過領域は、つなぎ領域における位置の露光量から透過率が決められるが、半透過領域全体に入射する光の総光量に対して半透過領域を介して基板上に露光される露光量が低くなるように、つまり、減光されるように形成されている。ここで、減光領域の透過率は、領域全体に入射する光の総光量に対する基板上に露光される露光量の比を表す。遮光領域とガラス領域は、減光領域の光透過率とは異なる光透過率の領域である。

つなぎ領域で第１のショット領域と第２のショット領域の位置情報を量産露光と同じ露光条件で得るには第１のショット領域と第２のショット領域のつなぎ領域の露光量の合計が最適露光量１００％に近い露光量となるようなマークが必要である。我々の露光実験から、数十μｍサイズのマークのレジストのエッジの位置を計測できる程度にクリアに抜けるのは数μｍサイズのマーク（マスク１に構成されるマークのうち最も厳密な露光量管理が必要なマーク）の最適露光量の７５％となる結果が得られている。

図８は図７の重ね合わせマークを配置する場合の具体例を示す。図８（ａ）は図６のつなぎ領域１１２付近を拡大した図である。図の上段はつなぎ露光前の第１のショット領域１１０および第２のショット領域１１１のイメージ図であり、下段はつなぎ露光後のイメージ図である。図７（ａ）と図７（ｂ）のマークをつなぎ領域１１２に露光する。ここでは露光された部分のレジストが現像後に無くなるポジ型で、露光量について加法性をもつレジストを用いた場合について説明する。第１のショット領域１１０では最適露光量の５０％となる場所に第１のショット領域用の重ね合わせマーク２００（図７（ａ））を露光する。ここでは、マーク２００の半透過領域２０１の透過率を５０％とする。第２のショット領域１１１では第１のショット領域１１０とつなぎ露光するためには最適露光量の５０％となる場所に第２のショット領域用の重ね合わせマーク２０５（図７（ｂ））を露光する。ここでは、マーク２０５の半透過領域２０６の透過率は５０％とする。なお、図８は図６の−Ｙ側のつなぎ領域の拡大図であるが、＋Ｙ側のつなぎ領域にも同様に適用できる。

基板５上での各ショット領域の重ね合わせマーク上の露光量を図８（ｂ）、（ｃ）に示す。図８（ｂ）は第１のショットの重ね合わせマーク２００上の位置を横軸、露光量を縦軸にとったグラフである。図７の遮光領域２０２とガラス領域２０３の境界位置にある破線２１０の位置が４０μｍ付近、遮光領域２０２と半透過領域２０１の境界位置にある破線２１２の位置が３０μｍ付近である。第１ショットの露光では最大露光量は５０％であるため、マスク１上の重ね合わせマーク２００のガラス部を透過した光の基板５上での露光量は５０％となる。また、半透過部２０１の光透過率は最大露光量の５０％のため、露光量は２５％、遮光領域２０２の透過率は０％のため露光量は０％となる。図８（ｃ）は第２ショットの重ね合わせマーク２０５上の位置を横軸、露光量を縦軸にとったグラフである。図７の半透過領域２０６と遮光領域２０７の境界位置にある破線２１１の位置が３０μｍ付近、遮光領域２０７とガラス領域２０８の境界位置にある破線２１３の位置が２０μｍ付近である。なお、破線２１２の位置より破線２１１の位置の方がマークの中心位置０に対して外側にあり、半透過領域２０６の外周境界が５０μｍ、−５０μｍの位置にある。マーク２０５についても最大露光量と半透過部の透過率が第１ショットと共通であるため、マスク１上のガラス部、半透過部、遮光部を透過した光の基板５上での露光量は第１ショットと同じとなる。

これらのマークを中心位置が重ね合わせるようにつなぎ露光すると、図７（ｃ）のようなボックスマーク像３０５が露光される。図８（ｄ）はその時のボックスマーク上の位置を横軸、露光量を縦軸にとったグラフである。一番内側のボックス（レジスト無し３０２、−２０μｍ〜２０μｍの位置）は、第１のショットで最適露光量の２５％が露光され、第２のショットで５０％が露光され、合計で最適露光量の７５％が露光されるため、現像後にはレジストが無くなる。また、１つ外側のボックス（レジスト有り３００、−２０μｍ〜−３０μｍ付近と２０μｍ〜３０μｍ付近の位置）は第１のショットでは最適露光量の２５％が露光され、第２のショットで０％が露光され、合計で最適露光量の２５％の露光量しかない。そのため、現像後にもレジストは残る。同様に２つ外側のボックス（レジスト有り３０１、−３０μｍ付近と３０μｍ付近の位置）は露光量０％、３つ外側のボックス（レジスト有り３００、−３０μｍ付近〜−４０μｍと３０μｍ付近〜４０μｍの位置）は露光量２５％となる。そのため、どちらも現像後にレジストは残る。最外の領域（−４０μｍ〜−５０μｍと４０μｍ〜５０μｍの位置）は第１のショットで最適露光量の５０％、第２のショットで最適露光量の２５％が露光され、合計で最適露光量の７５％が露光されるため、現像後にはレジストが無くなる。重ね合わせ露光されたパターン（図７（ｃ）、図８（ｄ））において、最も外側のボックス（レジスト有り３００、破線２１０の位置、−４０μｍ、４０μｍ付近）のエッジは、第１マーク２００の遮光領域２０２のエッジ（境界）に対応する。そのため、そのエッジは第１のショット領域の位置情報をもつ。また、最も内側のボックス（レジスト有り３００、破線２１３の位置、−２０μｍ、２０μｍ付近）のエッジ（境界）は、第２マーク２０５の遮光領域２０７のエッジに対応するため、第２のショットの位置情報をもつ。このように、マスクに形成された第１マークおよび第２マークの中心位置を仮に重ね合わせた場合に、第１マークの第１領域（ガラス領域）と第１１領域（遮光領域）の境界が第２マークの第２減光領域（半透過領域）にあるように各マークが形成されている。また、第２マークの第２領域（ガラス領域）と第２２領域（遮光領域）の境界が前記第１マークの第１減光領域（半透過領域）にあるように形成されている。

重ね合わせマークの半透過領域は、光透過率が０でも１００％でもなく、入射光の光量を低下させて出射させる減光膜（例えば、酸化クロムを用いた化合物など）でもよい。また、図９に示す、露光装置（投影光学系）の解像限界以下の線幅のラインアンドスペース（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）パターンや図１０に示す正方形や丸形状のドットパターン等を用いることができる。なお、これらのパターンの開口率を変えることで最適な透過率のマークを作成することができる。解像限界以下とは露光装置（投影光学系）の仕様やレジストやプロセスなどで変わる。なお、解像するサイズの線幅とした場合はボックス形状にＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅもしくはドットパターンが重なって露光されるため、ボックスのエッジが正確に計測できないため、適さない。図９のラインアンドスペースパターンの各ラインは、互いに垂直な２方向に沿った外形を有するマーク２００、２０５（遮光部材）の２方向に対して斜めの方向に延びている。

また、マークは、上記の例に限らず、第１マークと第２マークを重ね合わせて露光したときに、第１マーク像のエッジが第１のショット領域の位置情報をもち、第２マーク像のエッジが第２のショット領域の位置情報をもつように形成されたマークであればよい。例えば、減光領域と遮光領域から成るマーク、又は、減光領域と光透過領域から成るマークでもよい。また、光透過率がゼロではない、互いに異なる光透過率をもつ２つの減光領域から成るマークでもよい。なお、重ね合わせマークはつなぎ領域の適正露光量の５０％になる位置に配置する例を示したが、半透過部の透過率を露光量に合わせて変更することで他の露光量となる位置に配置して、その位置での各ショットの重ねずれ（相対位置）を計測することもできる。

次に、上記マスクを用いたショット位置のずれの計測及びつなぎ露光の補正処理の流れを説明する。図１１はそのフローチャートである。まず、第１マークを有するマスクを用いて基板上のレジストに第１ショット領域を露光する（Ｓ１）。このとき、次の第２ショット領域の露光の際に、つなぎ領域となる部分に第１マークの像が露光される。次に、第２マークを有するマスクを用いて基板上のレジストに第２ショットを露光する（Ｓ２）。このとき、つなぎ領域となる部分に第１マークの像に重ね合わせて第２マークの像が露光される。Ｓ１とＳ２では、事前のテスト露光により最適とされる重ねずれオフセット値で露光を行う。次に、露光された基板５を現像する（Ｓ３）。そして、つなぎ領域において現像された、図７（ｃ）に示す重ね合わせマークのレジスト像を計測装置を用いて計測する（Ｓ４）。第１マークの像と前記第２マークの像とが重なって形成される像において、第１マークの境界に対応する第１エッジの位置と、第２マークの境界に対応する第２エッジの位置と、を計測する。計測された第１エッジの位置から第１ショット領域の位置が求まり、計測された第２エッジの位置から第２ショット領域の位置が求まる。そのため、この計測により、第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれが求められる。Ｓ４の計測は露光装置１００で行うこともできるし、露光装置外の計測機で行うことも可能であるが、露光装置の生産性を考えると露光装置外の計測機で計測を行うことが望ましい。そして、制御部８又は外部の制御部は、計測された第１エッジ及び第２エッジの位置に基づいて、つなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを算出する。そして、第１ショット領域と第２ショット領域の重ねずれ量を用いて、次の露光時において各ショットを重ね合わせるのに最適な補正値（オフセット値）を算出する（Ｓ５）。そして、制御部８にて、露光装置の露光条件に補正値として設定する（Ｓ６）。露光時の補正パラメータとしてはショット領域のシフト、回転、倍率等があり、露光装置の制御対象としてはステージや光学系等の制御データがあり、これらに補正値を入力してもよい。そして、露光装置は、次のつなぎ露光において、補正値を反映させて第１ショット領域の露光と第２ショット領域の露光を行う（Ｓ７）。例えば、第１ショット領域又は前記第２ショット領域の形状を補正して、第１ショット領域及び第２ショット領域を露光する。これにより、量産露光状態での位置情報を後の露光にフィードバックすることが可能となり、テスト露光による生産性低下を伴わずに常に重ね合わせを最適な状態に保持することができる。

なお、２つのショット領域のつなぎ露光を例に説明したが、第３のショット領域や第４のショット領域なども含めた複数ショット領域のつなぎ露光でも同様に適用できる。

また、つなぎ露光の補正処理において、Ｓ３の基板５の現像を行わず、レジスト像の代わりにレジストに形成された潜像を計測することでも実現可能である。この場合、現像のために露光装置１００から基板５を搬出せずに露光装置１００上で計測（Ｓ４）し、補正量算出（Ｓ５）と補正値の設定（Ｓ６）も露光装置１００で行うことができため、露光装置１００で処理が完結される。

以上のように、本実施形態によれば、本実施形態で示した位置計測用マークを用いて、つなぎ露光のつなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを算出することができる。これにより、次回の露光時に、ずれを反映した露光処理を行うことによってパターンの重ね合わせずれ又はパターンの欠陥を低減することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の露光装置１０１について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第２実施形態の露光装置１０１を示す図である。ここでは第１実施形態との相違点のみを説明し、第１実施形態で説明した内容と重複する説明は省略する。第２の実施形態では第１ショット領域と第２ショット領域が走査方向に平行な方向に並ぶ場合について説明する。

第２実施形態では、照明光学系３の中に遮光機構９３を構成する。遮光機構９３は、遮光板（遮光部材）９３ａを含み、移動動作を制御部８で制御する。遮光板９３ａは、露光時のマスク１の位置と共役な位置に配置され、少なくとも、露光時のマスク１および基板５の走査方向、すなわちＹ軸方向の＋側および−側に移動することで照明光を遮蔽可能とする。遮光板９３ａの移動に伴い、照明光が通過する開口の大きさ（遮光板９３ａにより遮られる程度）が規定され、開口を通過した（遮光板９３ａに遮られなかった）照明光は、マスク１上に照射される。

次に、つなぎ露光を行うときの露光装置１０１の各構成要素の同期走査について説明する。図１３は、本実施形態におけるつなぎ露光時の遮光機構９３、マスクステージ２、および基板ステージ６の同期操作を説明する概略側面図である。また、図１４は、遮光板９３ａと照明光１０の位置関係を示す概略図である。図１３（ａ）は、基板５上の、パターン形成領域における第１ショット領域に対するつなぎ領域を露光する直前の状態を示す図である。また、図１４（ａ）はその時の遮光板と照明光１０の位置を示す。本実施形態におけるつなぎ露光では、第１ショット領域の露光終了直前に、遮光機構９３の遮光板９３ａはマスク１と基板５の＋Ｙ軸方向の移動（走査）に同期しつつ、−Ｙ軸方向に移動（走査）する。この同期操作により、照明光１０の光透過領域が徐々に遮蔽され、照明光１０の光量が徐々に減少する。このように光量が調整された照明光１０がマスク１のパターン領域の一部を照明することで、その像が、基板５上のパターン形成領域のつなぎ領域に露光量がほぼ直線的に小さくなるような露光量分布をもって転写される。

一方、図１３（ｂ）は、パターン形成領域における第２ショット領域に対するつなぎ領域を露光する直前の状態を示す図である。また、図１４（ｂ）はその時の遮光板と照明光１０の位置を示す。本実施形態におけるつなぎ露光では、第２ショット領域の露光開始時は照明光１０を遮光機構９３の遮光板９３ａが遮光している。遮光板９３ａは、マスク１と基板５の＋Ｙ軸方向の移動に同期しつつ、−Ｙ軸方向に移動する。この同期操作により、照明光１０の光透過領域が徐々に増加し、照明光１０の光量が徐々に増加する。このように光量が調整された照明光１０がマスク１のパターン領域の一部を照明することで、その像が、基板５上のパターン形成領域のつなぎ領域に、露光量がほぼ直線的に大きくなるような露光量分布をもって転写される。

まず、遮光機構９３を図１３（ａ）の状態に設定してマスク１の第１のショット領域を基板５上に露光する。次に、遮光機構９３を図１３（ｂ）の状態に設定してマスク１の第２のショット領域を基板５上につなぎ領域が重なるようにＹに基板ステージ６をステップさせて露光する。これにより、第１層の大面積のパターンを形成する。図１５にはこのように形成された大面積のパターンの模式図を示す。つなぎ領域の重ね合わせ情報を計測するためのマークの像は図１５の第１のショット領域１１０および第２のショット領域１１１のそれぞれのつなぎ領域１１２に形成される。マークは第１実施形態と同様のマークを用いることができ、マークの透過率は第１実施形態に示した方法と同じように決定することができる。つなぎ露光後には、つなぎ領域１１２に、第１のショット領域１１０の重ね合わせマーク２００と第２のショット領域１１１の重ね合わせマーク２０５を重ねて露光した、図７（ｃ）のマーク像３０５が形成される。図１５には例として露光量が最適露光量の５０％となる位置に重ね合わせマーク像を露光した場合に形成される重ね合わせマーク像３０５を示している。

なお、図１３ではマスク１と基板５のＹ軸方向の移動（走査）と遮光機構９３の遮光板９３ａのＹ軸方向の移動（走査）は逆符号である例を示したが、同符号とすることも可能である。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態で示した位置計測用マークを用いて、走査方向におけるつなぎ露光時にも、つなぎ領域における第１ショット領域の位置と第２ショット領域の位置とのずれを算出することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の露光装置１０２について、図１６を参照しながら説明する。図１６は第３実施形態の露光装置１０２を示す図である。ここでは第１実施形態と第２実施形態の相違点のみを説明する。第３実施形態では第１〜第４ショットが走査方向に垂直方向と平行方向との両方に並ぶ場合について説明する。露光装置１０２は遮光板９１、９２および遮光機構９３の両方を含む。

第３実施形態では図１７に示すように基板５につなぎ露光による大面積のパターン領域を形成する。この時、遮光板９１、９２および遮光機構９３の両方を用いて、第１ショット領域１１０、第２ショット領域１１１、第３ショット領域１１３、第４ショット領域１１４を順次露光する。つなぎ領域１１２ａは第１ショット領域１１０と第２ショット領域１１１間のつなぎ領域であり、つなぎ領域１１２ｂは第２ショット領域１１１と第３ショット領域１１３間のつなぎ領域である。また、つなぎ領域１１２ｃは第３ショット領域１１３と第４ショット領域１１４間のつなぎ領域であり、つなぎ領域１１２ｄは第４ショット領域１１４と第１ショット領域１１０間のつなぎ領域を示す。

この時のマスク１上の露光レイアウトを図１８に示す。例として４ショット領域のつなぎ露光による大面積パターン形成に用いるマスク１について説明する。マスク１は１枚のマスクであるが、図１８では、各領域を分かりやすく表示するために３つの図を並べて表示している。マスク１は、第１ショット領域用の第１領域１２０、第２ショット領域用の第２領域１２１、第３ショット領域用の第３領域１２２、第４ショット領域用の第４領域１２３の４つの領域に分けられる。また、各領域同士はマスク上で一部は同じ領域を用いる。基板上におけるつなぎ領域における各ショット領域の重ね合わせ位置ずれを計測するため、各領域１２０〜１２２にそれぞれ図７に示した重ね合わせマーク２００、２０５が形成されている。マークは第１実施形態と同様のマークを用いることができ、マークの透過率は第１実施形態に示した方法と同じように決定することができる。各マークの像は、図１７に示す露光後の基板５上のつなぎ領域１１２ａ〜１１２ｄ内に形成され、且つ、大面積のパターン領域の端にあたる部分に形成される。

大面積のパターン領域の中心付近（例えば、図１７のつなぎ領域１１２ａ〜ｄが重なる領域）に重ね合わせマークの像を形成する場合は、重ね合わせマークを充分に小さくすることで、液晶表示デバイスの品質を落とすことなく重ねずれを評価することができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態で示した位置計測用マークを用いて、走査方向及びそれに垂直な方向におけるつなぎ露光時にも、各つなぎ領域における２つショット領域間の位置のずれ（相対位置）を算出することができる。

＜第４実施形態＞
次に、前述の露光装置を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を他の周知の工程で処理することにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイス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及び変更が可能である。

Claims (9)

1. 基板上に露光される第１ショット領域の位置と、前記第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて露光される第２ショット領域の位置と、のずれを計測するための第１マーク及び第２マークを有するマスクであって、
   前記第１マークは、前記第１ショット領域内の前記つなぎ領域に露光されるマークであり、第１減光領域と、前記第１減光領域の光透過率より高い光透過率の第１領域と、前記第１減光領域の光透過率より低い光透過率の第１１領域と、を有し、
   前記第２マークは、前記第１マークとは異なり、前記第２ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークと重ね合わせて露光されるマークであり、第２減光領域と、前記第２減光領域の光透過率より高い光透過率の第２領域と、前記第２減光領域の光透過率より低い光透過率の第２２領域と、を有し、
   前記第１マークおよび第２マークを重ねた場合に、前記第１マークの第１領域と前記第１１領域の境界が前記第２マークの第２減光領域にあり、前記第２マークの第２領域と前記第２２領域の境界が前記第１マークの第１減光領域にあることを特徴とするマスク。
2. 前記第１減光領域又は前記第２減光領域は、入射光の光量を低下させて出射させる膜を有することを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 前記第１減光領域又は前記第２減光領域は、基板に露光されたときに解像しないパターンを有することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク。
4. 前記パターンは、ラインアンドスペースパターン又はドットパターンを含むことを特徴とする請求項３に記載のマスク。
5. 前記第１マーク及び前記第２マークは互いに垂直な２方向に沿った外形を有するボックス形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のマスク。
6. 前記第１マーク及び前記第２マークは互いに垂直な２方向に沿った外形を有するボックス形状であり、
   前記パターンは、前記２方向に対して斜めの方向に延びるラインを有するラインアンドスペースパターンを含むことを特徴とする請求項３に記載のマスク。
7. 基板上に露光される第１ショット領域の位置と、前記第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて露光される第２ショット領域の位置と、のずれを計測する計測方法であって、
   前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを計測するための第１減光領域と、前記第１減光領域の光透過率より高い光透過率の第１領域と、前記第１減光領域の光透過率より低い光透過率の第１１領域と、を含む第１マークを有するマスクを用いて、前記第１ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークの像を露光する工程と、
   前記第１マークとは異なり、前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを計測するための第２減光領域と、前記第２減光領域の光透過率より高い光透過率の第２領域と、前記第２減光領域の光透過率より低い光透過率の第２２領域と、を含む第２マークを有するマスクを用いて、前記第２ショット領域内の前記つなぎ領域に前記第１マークと重ね合わせて前記第２マークの像を露光する工程と、
   前記第１マークの像と前記第２マークの像とが重なって形成される像において、前記第１領域と前記第１１領域の境界に対応する第１エッジの位置と、前記第２領域と前記第２２領域の境界に対応する第２エッジの位置と、を計測する工程と、
   計測された前記第１エッジ及び前記第２エッジの位置に基づいて、前記つなぎ領域における前記第１ショット領域の位置と前記第２ショット領域の位置とのずれを算出する工程と、を有し、
   前記第１マークおよび第２マークを重ねた場合に、前記第１マークの第１領域と前記第１１領域の境界が前記第２マークの第２減光領域にあり、前記第２マークの第２領域と前記第２２領域の境界が前記第１マークの第１減光領域にあることを特徴とする計測方法。
8. 基板を露光する露光方法であって、
   請求項７に記載の計測方法を用いて、つなぎ領域を設けて露光される２つのショット領域の位置のずれを算出する工程と、
   基板上に第１ショット領域を露光した後、前記第１ショット領域の一部につなぎ領域を設けて第２ショット領域を露光する露光工程と、を有し、
   前記露光工程において、算出されたずれに基づいて、前記第１ショット領域又は前記第２ショット領域の形状を補正して、前記第１ショット領域及び前記第２ショット領域を露光する、ことを特徴とする露光方法。
9. 物品を製造する製造方法であって、
   請求項８に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
   露光された基板を現像する工程と、
   現像された基板を処理して物品を製造する工程と、を有することを特徴とする製造方法。

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