JP3722330B2

JP3722330B2 - 露光装置およびデバイス製造方法

Info

Publication number: JP3722330B2
Application number: JP32062497A
Authority: JP
Inventors: 正泰濱田; 幸久江越
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11143086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等を製造するために用いられる露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原板や基板上に形成された位置合せマークを観察光学系により検出し、その結果に基づいて原板や基板を位置合せし、原板の像を投影光学系を介して基板上に露光する場合、位置合せマークの検出位置への観察光学系の移動は、パルスモータ等への指令パルス量による駆動量のみで行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年は液晶パネルの大型化により、基準原板のサイズは徐々に大型化してきている。これに伴い、位置合せマーク間の間隔が広くなったことにより、観察光学系内に設置された位置合せマーク検出用カメラを駆動する機構の精度に起因する駆動位置誤差が問題となってきている。すなわち観察光学系が位置合せマークを検出する際の指定移動位置と実際の移動後の位置とのズレ量が大きくなって、位置合せマークが検出不可能になり、原板や基板と露光装置との位置合せができないことが多くなってきている。
【０００４】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、露光装置およびこれを用い得るデバイス製造方法において、基板や原板の位置合せマークの検出を確実に行えるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明では、原板や基板の位置合せを行うために原板や基板上の各位置合せマークを、それぞれの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出する検出手段を有し、位置合せされた原板や基板により、原板の像を投影光学系を介して基板上に露光する露光装置において、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行う制御手段を具備し、この制御手段は、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して前記補正値を得るものであることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のデバイス製造方法では、原板や基板の位置合せを行うために原板上の各位置合せマークを、検出手段により、この検出手段を各位置合せマークの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出し、この検出結果に基づいて位置合せされた原板や基板を用い、原板の像を投影光学系を介して基板上に露光することによりデバイスを製造するデバイス製造方法において、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行うことを特徴とする。さらに、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して前記補正値を得ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態においては、図１に示すように、検出手段として観察光学系５０２を用い、この観察光学系を移動させるために位置指定手段１００を用いて移動位置を指定し、観察光学系５０２の駆動軸１０４を移動させ、観察光学系５０２のＣＣＤカメラ１０５を介して、原板上に描画されている位置合せマーク１０６を撮像する。それと同時にＣＣＤカメラ１０５の画像から画像処理回路１０１を用いて指定位置と実際に移動した位置とのズレ量を計算する。そこで計算されたズレ量は記憶装置１０２に保存され、駆動軸補正手段１０３により保存されたズレ量を基に適正位置に駆動軸１０４を移動させるための補正量が計算される。次回に、位置指定手段１００を用いて駆動軸１０４を移動させる際には、計算された補正量が加算された移動位置を指定する。これによりズレ量の補正を自動的に行うことができ、観察光学系の移動位置は原板（以降、マスクと呼ぶ）上に描画された位置合せマークと一致することになる。
以下、実施例を通じて本発明の実施形態をより具体的に説明する。
【０００９】
【実施例】
図５は本発明の一実施例に係る露光装置を示す概略図である。同図において、５０７は基板、５０３は基板５０７に転写する液晶パネル画素パターンが形成されているマスク、５０４はマスク５０３を搭載し、ＸＹθ方向に移動可能で、Ｙ方向には走査露光を行うための移動機能を有するマスクステージである。基板５０７は液晶表示板を製造するためのトランジスタなどのパターンが通常のフォトリソグラフィの手段で形成されるガラス基板である。５０８は基板５０７を保持してＸＹθ方向に移動可能な基板ステージであり、Ｙ方向には走査露光を行うための移動機能を有している。５０６は凸面鏡および凹面鏡を組み合わせて構成される周知のミラー投影光学系であり、マスクステージ５０４によって所定位置に位置決めされたマスク５０３のパターン像を基板５０７上に等倍投影する。５０１は特定の波長の光で露光位置にあるマスク５０３を照明する照明光学系であり、マスク５０３上のパターンを基板５０７上の感光層に露光することによって、マスク５０３上の液晶パネル画素パターンを基板５０７に転写可能とするためのものである。
【００１０】
５０５は基板ステージ５０８とマスクステージ５０４を搭載している本体構造体である。５１１及び５１２はそれぞれ各ステージ５０４、５０８をＹ方向に移動させるためのモータである。５０９、５１０は各ステージ５０４、５０８、すなわちマスク５０３および基板５０７の位置をモニタするための計測機例えばレーザ干渉計である。５１３は、走査露光時にレーザ干渉計５０９、５１０からのステージ位置情報を基にモータ５１１、５１２への駆動量を制御することにより、ステージ５０４、５０８をお互いに同期させて移動させる制御回路である。この制御の方式としては、例えばモータ５１１を一定電圧で駆動してマスクステージ５０４を定速走行させ、レーザ干渉計５０９、５１０で計測される各ステージ５０４、５０８の位置に応じた駆動量をモータ５１２に供給して基板ステージ５０８を移動させる方式が用いられる。５０２は図１を用いて上述した観察光学系であり、５１４は図１を用いて上述した観察光学系の処理装置である。
【００１１】
図２はこの露光装置におけるマスクの位置合せ時の動作を示すフローチャートである。位置合せ時には、このフローチャートに示すように、ステップＳ１で指定された移動間隔と検出位置つまり各指定位置で検出を繰り返しながら、図４に示される各位置でのマスク上の基準マーク４０２に対する観察光学系の移動位置のズレ量を計算し（ステップＳ２〜Ｓ５）、そして補正用のデータを自動的に作成し、処理装置５１４の記憶装置１０２に記憶させる（ステップＳ６）。これにより、次回の観察光学系の駆動のズレ量が補正されることになる。
【００１２】
より具体的には、図３に示すように、基準マスク３０１上に等間隔αで形成された各基準マーク４０２に対して観察光学系５０２を各指定位置ｄi （ｄ0,ｄ1，ｄ2・・・）に順次移動するが（ステップＳ２）、実際に移動する位置は、指定位置からずれている。そこで、実際に移動した各移動位置において、観察光学系５０２のＣＣＤカメラ１０５により基準マーク４０２を撮像し（ステップＳ３）、この撮像データに基づいて処理装置５１４の画像処理回路１０１は観察光学系５０２固有のマーク４０１と基準マーク４０２との移動方向へのズレ量ｅi （ｅ0,ｅ1，ｅ2・・・）を指定位置に対する実際の移動位置のズレ量として検出し、指定位置ｄi とともに記憶する（ステップＳ４）。このようにして各移動位置での検出および記憶を終えた後、記憶してある指定位置ｄiおよびズレ量ｅiに基づいて、指定位置に実際の移動位置を一致させることができる補正された指定位置を得るためのデータを作成し、処理装置５１４の記憶装置１０２に記憶する（ステップ１０２）。この補正された指定位置を用いて観察光学系５０２を駆動することにより、観察光学系５０２の駆動誤差が補正され、観察光学系５０２を指定位置に実際に移動させることができる。
【００１３】
補正された指定位置を得るためのデータは次のようにして作成される。図６はこの原理を説明するための図である。図中の理想直線６は指定位置と実際に移動する位置とが一致する理想的な状態での両者の関係を示している。ｇ（ｘ）は任意の指定位置Ｘを与えたときに実際に移動する位置Ｐを表す。f（ｘ）はｇ（ｘ）の逆変換であり、目標位置Ｄへ移動するのに必要な指定位置はｇ（Ｘ’）＝Ｄを満足するＸ’として表される。このＸ’はｇ^-1( Ｄ）として算出される。（ｘ）の定義からＸ’＝ｇ^-1 (Ｄ）＝ｆ（Ｄ）となる。したがって、マスク上の基準マーク４０２の間隔をα、観察光学系５０２の指定位置をｄi｛ｄ０＝０，ｄi＝ｄi-1+α｝、各指定位置におけるズレ量の計測値をｅiとし、ｇ（ｘ）をｇ（ｄi ）＝ｄi ｅiを満足する適当な補間関数とすると、観察光学系５０２の目標位置Ｄに対する適切な駆動量ｆ（Ｄ）は、ｆ（Ｄ）＝ｇ^-1( Ｄ）と表される。ただし、ｇ^-1(d）は、ｇ（ｄ）の逆変換を表す。したがって、指定位置ｄiおよびズレ量計測値ｅi に基づいて、例えば、ｇ（ｘ）あるいはｆ（ｘ）を表すデータを得、これを補正された指定位置を得るためのデータとすることができる。
【００１４】
なお、本発明は上述実施例に限定されることなく適宜変形して実施することができる。例えば、上述実施例ではミラー投影光学系を用いているが、この代わりにレンズ投影光学系を用いてもよい。また、上述実施例では、単一駆動軸に対する移動誤差の補正を示しているが、ｘ，ｙ平面上の送り誤差をｘ，ｙの複数の軸に分割し、ｘ，ｙ軸について同時に駆動、計測を行うことにより同様の補正処理が可能である。また、上述実施例では、原板であるマスクにある位置合せマークの検出に対する指定位置の補正手段について述べているが、上述実施例で述べた補正手段と同様の補正手段により、露光されるプレートにある位置合せマークの検出についても同様の補正処理が可能である。
【００１５】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に、上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
図７は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００１６】
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶緑膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００１７】
本実施例の方法を用いれば、従来は製造が難しかった大型のデバイスを低コストで製造することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、検出手段により位置合せマークを検出する際の、検出手段に対する指定移動位置と検出手段の実際の移動後の位置とのズレ量が補正されるため、位置合せマークを確実に検出することができる。また、より精度の高い位置合せが可能となる。
その結果、液晶パネル等のデバイスの生産歩留りが向上し、デバイスの生産コストを削減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図５の露光装置における動作を示すフローチャートである。
【図３】図５の露光装置における補正用基準マスクを示す図である。
【図４】図５の露光装置における各計測点での計測例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る露光装置の概略図である。
【図６】図５の露光装置における各計測点での駆動誤差補正原理を示す説明図である。
【図７】本発明に係る露光装置を利用したデバイス製造例を示すフローチャートである。
【図８】図７におけるウエハプロセスの詳細なフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００：位置指定手段、１０１：画像処理回路、１０２：記憶装置、１０３：駆動軸補正手段、１０４：駆動軸、１０５：ＣＣＤカメラ、１０６：位置合せマーク、３０１：基準マスク、α：マスク上の基準マークの間隔、ｄ0〜ｄ i：観察光学系の目標位置、ｅ0〜ｅ i：各目標位置におけるズレ量の計測値、４０１：観察光学系固有マーク、４０２：各位置でのマスク上の基準マーク、５０１：照明光学系、５０２：観察光学系、５０３：マスク、５０４：マスクステージ、５０５：本体構造体、５０６：ミラー投影光学系、５０７：基板、５０８：基板ステージ、５０９：レーザ干渉系、５１０：レーザ干渉系、５１１：モータ、５１２：モータ、５１３：制御回路、５１４：画像処理装置。

Claims

原板の位置合せを行うために前記原板上の各位置合せマークを、それぞれの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出する検出手段を有し、位置合せされた前記原板の像を投影光学系を介して露光する露光装置において、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行う制御手段を具備し、該制御手段は、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して前記補正値を得るものであることを特徴とする露光装置。
基板の位置合せを行うために前記基板上の各位置合せマークを、それぞれの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出する検出手段を有し、位置合せされた前記基板に対して所定の像を投影光学系を介して露光する露光装置において、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行う制御手段を具備し、該制御手段は、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して前記補正値を得るものであることを特徴とする露光装置。
原板の位置合せを行うために前記原板上の各位置合せマークを、検出手段により、この検出手段を各位置合せマークの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出し、この検出結果に基づいて位置合せされた前記原板の像を投影光学系を介して露光することによりデバイスを製造する際、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行うデバイス製造方法であって、
前記補正値を、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して得ることを特徴とするデバイス製造方法。
基板の位置合せを行うために前記基板上の各位置合せマークを、検出手段により、この検出手段を各位置合せマークの検出位置に、指定された移動位置に従って移動して検出し、この検出結果に基づいて位置合せされた前記基板に対して所定の像を投影光学系を介して露光することによりデバイスを製造する際、各位置合せマークを前記検出手段で検出することにより、指定された移動位置と位置合せマークとのズレ量を得て記憶し、この記憶したデータに基づいて、次回の前記検出手段による位置合せマークの検出に際しては、指定される移動位置を補正し、この補正値に従って前記検出手段の移動を行うデバイス製造方法であって、
前記補正値を、各指定された移動位置について前記検出手段が実際に移動する位置を与える関数ｇ（ｘ）を逆変換した関数ｆ（ｘ）に各指定された移動位置を代入することによりその補正値を得るという方法を利用して得ることを特徴とするデバイス製造方法。