JPH06244078A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、露光装置において、デバイスに応じ
た露光原板の設計に要する時間を従来に比して一段と短
縮する。 【構成】位置決め手段１５Ａ〜１５Ｄ内に新たに位置合
わせマークの露光用光学系１６Ａ〜１６Ｄを設け、当該
露光用光学系１６Ａ〜１６Ｄにより位置合わせマークを
被露光基板１３上に露光すると共に、位置合わせ光学系
１７Ａ〜１７Ｄによつて位置合わせマークを検出し、第
１のパターンと第２のパターンを位置合わせするように
する。これによりユーザは露光原板の設計の際、位置合
わせマークの配置位置を考慮することなく本来の露光対
象である第２のパターンの設計に専念でき、露光原板の
設計に要していた手間を従来に比して格段的に軽減する
ことができる。

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 発明が解決しようとする課題（図９〜図１２） 課題を解決するための手段（図１、図２、図４） 作用（図３、図５〜図８） 実施例（図１〜図８） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は露光装置に関し、例えば
液晶デイスプレイの製造に用いられる露光装置に適用し
て好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、半導体基板やガラス基板上に設計
パターンを順次露光し、各種のデバイスを製造するこの
種の露光装置においては、基板上に既存するパターンと
次工程の設計パターンとの位置合わせに用いられるマー
ク（すなわちアライメントマーク）を設計パターンと同
じ光学系を用いて基板上に露光するようになされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのアライメ
ントマークは位置合わせ精度を向上させるためにも設計
パターンにできるだけ近い位置、可能であれば設計パタ
ーン内に形成されることが望ましいのであるが、液晶デ
イスプレイのように設計パターン（すなわち画素部）内
にアライメントマークを形成することができない場合に
は、基板のうち設計パターンの周辺領域にアライメント
マークを配置しなければならない。

【０００５】しかしアライメントマークを形成すること
ができる位置は、設計パターンの大きさやレイアウト、
また基板の大きさによつてそれぞれ異なり（例えば図９
において斜線で示す領域や図１０において十字マークで
示す位置）、デバイスの変更の度にアライメントマーク
の配置位置を考慮して露光原板のパターンを設計しなけ
ればならなかつた。

【０００６】またアライメントマークの配置位置が決定
しても一枚の基板上に複数のデバイスパターンＡ１〜Ａ
４を隣接するように配置する場合には、レチクル１上に
形成された設計パターンＡの上下位置に形成された一対
のアライメントマーク２及び３を一度に露光すると、ア
ライメントマーク２及び３の一方が他のデバイスパター
ンＡ１、Ａ２及びＡ３、Ａ４のパターン中に形成される
ため、露光位置に応じてアライメントマーク１又は２の
いずれかを選択的に露光しなければならない（図１
１）。

【０００７】しかしこの場合には、レチクル上で異なる
位置に配置されたアライメントマーク２及び３を用いる
ことになるためレンズデイストーシヨンの影響によつて
アライメント精度の低下を回避することができなかつ
た。そこで基板を保持するステージを移動させながら、
レチクル上の同じ位置に形成されたアライメントマーク
３を逐次露光することによつてレンズデイストーシヨン
の影響をなくすことが考えられるが（図１２）、この場
合には基板のサイズが大きくなるに伴つてアライメント
マークの露光に必要なステージの移動距離が長くなるた
め１枚の基板を露光するのに必要な時間が長くなる問題
があつた。

【０００８】またこの場合には、基板のサイズが同じで
も高い位置合わせ精度を得るために使用するアライメン
トマークの数を多くすると、その分１枚の基板を露光す
るのに必要な時間が長くなる問題があつた。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、デバイスの設計に要する時間を短縮することがで
き、また位置合わせマークの露光に要する時間を従来に
比して一段と短縮することができる露光装置を提案しよ
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、被露光基板１３上に形成された第
１のパターンと露光原板１１上に形成された第２のパタ
ーンとを位置決めする複数の位置決め手段１５Ａ〜１５
Ｄと、当該第２のパターンを第１のパターン上に重ねて
露光する投影光学系１２とを備えた露光装置において、
位置決め手段１５Ａ〜１５Ｄはそれぞれ、投影光学系１
２とは別の光学系でなり、位置決めの基準となる位置合
わせマーク３０Ａ〜３０Ｄを被露光基板１３上に露光す
る露光用光学系１６Ａ〜１６Ｄと、少なくとも露光用光
学系１６Ａ〜１６Ｄ内の、被露光基板１３に対する対物
光学系の光軸と光軸を同じくし、位置合わせマーク３０
Ａ〜３０Ｄを検出することによつて第１のパターンと第
２のパターンとを位置合わせする位置合わせ用光学系１
７Ａ〜１７Ｄとを設けるようにする。

【００１１】また本発明においては、位置決め手段１５
Ａ〜１５Ｄの位置はそれぞれ、位置合わせマーク３０Ａ
〜３０Ｄの位置に応じ、投影光学系１２に対して任意の
位置に移動する移動手段を設けるようにする。

【００１２】

【作用】位置決め手段１５Ａ〜１５Ｄ内に新たに設けら
れた露光用光学系１６Ａ〜１６Ｄにより位置合わせマー
ク３０Ａ〜３０Ｄを被露光基板１３上に露光し、次に位
置合わせ光学系１７Ａ〜１７Ｄによつて位置合わせマー
ク３０Ａ〜３０Ｄを検出し、第１のパターンと第２のパ
ターンを位置合わせする。これによりユーザは露光原板
の設計の際、位置合わせマーク３０Ａ〜３０Ｄの配置位
置を考慮することなく本来の露光対象である第２のパタ
ーンの設計に専念でき、露光原板の設計に要していた手
間を従来に比して格段的に軽減することができる。

【００１３】またこのとき位置決め手段１５Ａ〜１５Ｄ
内の露光用光学系１６Ａ〜１６Ｄと位置合わせ用光学系
１７Ａ〜１７Ｄの光軸は互いに同じであるため、被露光
基板１３上に形成された位置合わせマーク３０Ａ〜３０
Ｄと置合わせ用光学系１７Ａ〜１７Ｄの相対位置は一致
する。従つて複数の位置合わせマーク３０Ａ〜３０Ｄに
ついて一度に位置合わせでき、従来に比して位置合わせ
に要する時間を一段と短縮することができる。

【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】図１において、１０は全体として投影露光
装置を示し、レチクル１１上に形成された設計パターン
１１Ａを投影レンズ１２を介して基板１３上に投影する
ようになされている。また投影露光装置１０は、投影レ
ンズ１２を取り囲む位置に固定された複数組（本図では
４組）の位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄを有し（図
２）、これら４組の位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄ
を基板１３上へのアライメント用レチクルパターンの露
光と、基板１３の位置合わせに共用するようになされて
いる。

【００１６】ここで位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄ
は、それぞれ対物光学系の光軸を同一とする光学系によ
つて構成される露光部１６Ａ〜１６Ｄと位置合わせ部１
７Ａ〜１７Ｄによつてなり、ビームスプリツタ１８Ａ〜
１８Ｄを介してレチクルパターンを露光し、又は基板１
３上の既存するデバイスパターンと次層の設計パターン
が所定の位置関係になるように位置合わせするようにな
されている。この露光部１６Ａ〜１６Ｄと位置合わせ部
１７Ａ〜１７Ｄは、それぞれ次のように構成されてい
る。

【００１７】すなわち露光部１６Ａ〜１６Ｄは、露光用
の光源１９Ａ〜１９Ｄとシヤツタ２０Ａ〜２０Ｄ、さら
にレチクル２１Ａ〜２１Ｄによつて構成されている。こ
こでシヤツタ２０Ａ〜２０Ｄは露光動作と位置合わせ動
作の切換用のシヤツタであり、露光時に開き、位置合わ
せ時に閉じるようになされている。またレチクル２１Ａ
〜２１Ｄ上にはアライメントマークの原画パターンが形
成されており、露光時にこのパターンが基板１３上に一
度に露光されるようになされている。

【００１８】一方、位置合わせ部１７Ａ〜１７Ｄは、レ
ーザ光を用いた位置合わせ方式とテレビジヨンカメラを
用いた位置合わせ方式のいずれにも適用し得るように受
光素子２２Ａ〜２２ＤとＣＣＤカメラ２３Ａ〜２３Ｄを
有し、レーザ光源２４Ａ〜２４Ｄより基板１３に照射さ
れたレーザ光の反射光を指標２５Ａ〜２５Ｄ、レーザビ
ームスプリツタ２６Ａ〜２６Ｄ、２７Ａ〜２７Ｄを介し
て受光し、基板１３上に形成されたアライメントマーク
３０Ａ〜３０Ｄと指標２５Ａ〜２５Ｄの位置が一致する
ようにステージ１４を駆動して基板１３を所定の位置に
移動させるようになされている。

【００１９】因にレーザ光源２４Ａ〜２４Ｄは、露光部
１６Ａ〜１６Ｄによるアライメントマーク３０Ａ〜３０
Ｄの露光の終了後、露光用の光源１９Ａ〜１９Ｄに代わ
つて基板１３を照射し、位置合わせ処理に移行するよう
になされている。またこの位置合わせ部１７Ａ〜１７Ｄ
により位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄは、図２にお
いて十文字によつて示す方向、すなわちＸ軸方向及びＹ
軸方向の両方向に対して位置合わせできるようになされ
ている。

【００２０】以上の構成において、投影露光装置１０に
よるアライメントマークの露光とこれを用いた位置合わ
せ動作を、まず６個のデバイスパターンもしくは相当す
る大きさのデバイス３１と４個のアライメントマーク３
０Ａ〜３０Ｄを図３に示す位置関係に配置する場合を例
にとつて説明する。この場合、６個のデバイスパターン
もしくは相当する大きさのデバイス３１と４個のアライ
メントマーク３０Ａ〜３０Ｄはそれぞれ投影光学系１２
と露光部１６Ａ〜１６Ｄにより基板１３上に露光され、
特に４個のアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄは一度に
露光される。

【００２１】このようにアライメントマーク３０Ａ〜３
０Ｄを一度に露光することができる結果、従来方式のよ
うにステージを移動させてアライメントマークを１つづ
つ順に露光する場合に比して格段的に短時間で全てのア
ライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの露光を完了すること
ができる。またこのとき基板１３上に露光される４個の
アライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの露光位置と６個の
デバイスパターンもしくは相当する大きさのデバイス３
１の露光位置は独立の関係にあるため、ユーザは各デバ
イスパターンもしくは相当する大きさのデバイス３１に
対応する設計パターン１１Ａの設計に専念することがで
き、アライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの配置のために
費やされていた時間を節約することもできる。

【００２２】このようにレチクルパターンの設計に要す
る時間の短縮に加え、露光時間の短縮も実現できる投影
露光装置１０であるが、位置合わせに要する時間も短縮
することができる。すなわち露光処理による露光処理が
終了し、投影露光装置１０が次の層の露光処理に移る
と、位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄは露光部１６Ａ
〜１６Ｄのシヤツタ２０Ａ〜２０Ｄを閉じ、露光用の光
源１９Ａ〜１９Ｄに代えてレーザ光源２４Ａ〜２４Ｄよ
り射出されるレーザ光を基板１３上に照射する。

【００２３】このときレーザ光によつて照射される４個
のアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの相対位置と位置
合わせ部１７Ａ〜１７Ｄの相対位置は、位置合わせ部１
７Ａ〜１７Ｄの光軸と露光部１６Ａ〜１６Ｄの光軸が互
いに一致するため一致しており、従来のようにアライメ
ントマークを露光するための露光光学系とそのマークを
アライメントするアライメント光学系が独立の関係には
ない。

【００２４】従つて指標２５Ａ〜２５Ｄの相対位置とア
ライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの相対位置とは同一で
あり、熱プロセス等による基板１３の変形によるアライ
メントマーク３０Ａ〜３０Ｄの設計値からのずれ量を見
込んだアライメント範囲をもつように位置合わせ用光学
系１５Ａ〜１５Ｄを設計することにより、４組の位置合
わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄによる全ての位置合わせ動
作を同時に完了することができる。

【００２５】以上の構成によれば、位置合わせ用光学系
１５Ａ〜１５Ｄに露光機能を付加したことにより、設計
パターンを含む原画パターンの設計に要する時間や、ア
ライメントマークの露光に要する時間および基板上に形
成されたデバイスパターンを次工程の設計パターンの位
置合わせに要する時間のそれぞれについて従来に比して
一段と短縮することができる。

【００２６】なお上述の実施例においては、４組の位置
合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄの取付け位置を投影レン
ズ１２を取り囲む位置に固定する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、取付け位置を任意の方向に
可変できるようにしても良い（図４において矢印で示
す）。

【００２７】例えば図５に示すように、１枚の基板１３
に２×４個のデバイスパターン３１もしくは相当する大
きさのデバイスを露光するためにデバイスサイズの変更
があり、そのため基板のサイズが大きくなる場合には、
位置合わせ用光学系１５Ａと１５Ｃ、また位置合わせ用
光学系１５Ｂと１５Ｄの間の距離を広く配置するだけ
で、基板サイズの変更にも対処することができる。

【００２８】また例えば図６に示すように、基板サイズ
は一定のまま、１枚の基板に３×３個のデバイスもしく
は相当する大きさのデバイスを露光しなければならない
ためアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの露光位置を変
更しなければならない場合や、例えば図７に示すよう
に、デバイスが変更され、基板上の露光領域のレイアウ
トが変更されてアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄの露
光位置を変更しなければならない場合にも容易に対処す
ることができ、アライメントマークの配置位置の設計に
要する時間を短縮することができる。

【００２９】これらの場合、デバイスを露光するのに必
要なパラメータを管理する露光データ内のデータとし
て、アライメントマークの座標データを用意したり、各
デバイスに対応した複数のアライメントマークの座標デ
ータ群のうちデバイスに応じていずれの座標データ群を
使用するかといつた情報を用意すれば、投影露光装置１
０は位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄの位置を自動的
に位置合わせすることができる。

【００３０】さらに上述の実施例においては、基板１３
の四隅に４個のアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄを一
度に露光する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、位置合わせの精度を向上させるため４個以上のア
ライメントマークを同一基板上に露光するようにしても
良い。例えば８個のアライメントマークを同一基板上に
露光する場合、８組の位置合わせ用光学系を用意し、８
個のアライメントマークを一度に露光しても良く、また
図８に示すように４組の位置合わせ用光学系の取り付け
位置を可変し、４個ずつ２回に分けて露光しても良い。

【００３１】後者の場合、４組の位置合わせ用光学系を
用いてまず４個のアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄに
ついて位置合わせ用の計測を実行し、次に４組の位置合
わせ光学系を移動させて残る４個のアライメントマーク
３２Ａ〜３２Ｄについて同様の計測を実行した後、全て
の計測データについて種々の統計処理を実行することに
より、位置合わせに必要な制御用のパラメータを算出す
るようにすれば良い。この結果、位置合わせの精度を向
上するため多数のアライメントマークを基板上に形成し
なければならない場合にも、アライメントマークの配置
位置を含めた設計等に要する時間及び位置合わせに要す
る時間を格段に短縮することができる。

【００３２】さらに上述の実施例においては、位置合わ
せ用光学系１５Ａ〜１５Ｄを投影レンズ１２の周囲に４
組配置する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、２組以上配置する場合にも広く適用し得る。さらに
上述の実施例においては、基板上に露光されるデバイス
の形状やレイアウト、また基板の形状がそれぞれ図３、
図５〜図８である場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、デバイスの形状やレイアウト、また基板の形
状は他の形状でも良く、種々の組み合わせが考えられ
る。

【００３３】さらに上述の実施例においては、レーザ光
を用いた位置合わせ方式とテレビジヨンカメラを用いた
位置合わせ方式のいずれにも適用し得るように受光素子
２２Ａ〜２２ＤとＣＣＤカメラ２３Ａ〜２３Ｄを位置合
わせ部１７Ａ〜１７Ｄ内に設ける場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、いずれか一方の方式にのみ
適用し得るように構成しても良い。

【００３４】さらに上述の実施例においては、露光機能
を有する位置合わせ用光学系１５Ａ〜１５Ｄを投影露光
装置１０に適用する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、他の光露光装置や液晶デイスプレイ用の露
光装置などいわゆるフオトリソグラフイ技術によつて基
板上のレジストに次工程の設計パターンを露光する露光
装置に広く適用し得る。

【００３５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、位置決め
手段内に位置合わせマークの露光用光学系を新たに設け
たことにより、ユーザは露光原板の設計の際、位置合わ
せマークの配置位置を考慮することなく本来の露光対象
である第２のパターンの設計に専念できる。これにより
露光原板の設計に要していた手間を従来に比して格段的
に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例を示す略線的
構成図である。

【図２】投影レンズと位置合わせ光学系の配置例の説明
に供する平面図である。

【図３】基板上のデバイスとアライメントマークの配置
例を示す平面図である。

【図４】投影レンズと位置合わせ光学系の他の配置例の
説明に供する平面図である。

【図５】基板上のデバイスとアライメントマークの他の
配置例を示す平面図である。

【図６】基板上のデバイスとアライメントマークの他の
配置例を示す平面図である。

【図７】基板上のデバイスとアライメントマークの他の
配置例を示す平面図である。

【図８】基板上のデバイスとアライメントマークの他の
配置例を示す平面図である。

【図９】従来技術における課題の説明に供する平面図で
ある。

【図１０】従来技術における課題の説明に供する平面図
である。

【図１１】従来技術における課題の説明に供する平面図
である。

【図１２】従来技術における課題の説明に供する平面図
である。

【符号の説明】

１、１１、２１Ａ〜２１Ｄ……レチクル、２、３、３０
Ａ〜３０Ｄ、３１Ａ〜３１Ｄ、３２Ａ〜３２Ｄ……アラ
イメントマーク、１０……投影露光装置、１２……投影
レンズ、１３……基板、１４……ステージ、１５Ａ〜１
５Ｄ……位置合わせ用光学系、１６Ａ〜１６Ｄ……露光
部、１７Ａ〜１７Ｄ……位置合わせ部、１８Ａ〜１８
Ｄ、２６Ａ〜２６Ｄ、２７Ａ〜２７Ｄ……ビームスプリ
ツタ、１９Ａ〜１９Ｄ……露光用光源、２０Ａ〜２０Ｄ
……シヤツタ、２２Ａ〜２２Ｄ……受光素子、２３Ａ〜
２３Ｄ……ＣＣＤカメラ、２４Ａ〜２４Ｄ……レーザ光
源、２５Ａ〜２５Ｄ……指標。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被露光基板上に形成された第１のパターン
   と露光原板上に形成された第２のパターンとを位置決め
   する複数の位置決め手段と、当該第２のパターンを前記
   第１のパターン上に重ねて露光する投影光学系とを備え
   た露光装置において、 前記位置決め手段はそれぞれ、 前記投影光学系とは別の光学系でなり、前記位置決めの
   基準となる位置合わせマークを前記被露光基板上に露光
   する露光用光学系と、 少なくとも前記露光用光学系内の、前記被露光基板に対
   する対物光学系の光軸と光軸を同じくし、前記位置合わ
   せマークを検出することによつて前記第１のパターンと
   前記第２のパターンとを位置合わせする位置合わせ用光
   学系とを具えることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】前記位置決め手段の位置はそれぞれ、 前記位置合わせマークの位置に応じ、前記投影光学系に
   対して任意の位置に移動する移動手段を具えることを特
   徴とする請求項１に記載の露光装置。