JP2002258487A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光基板に形成されているパターンに位置合
わせして複数のパターンを継ぎ合わせて露光する際、各
パターン間の形状誤差を容易且つ精度良く補正しつつ感
光基板にパターンを露光することができる露光方法及び
露光装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 露光装置ＥＸは、感光基板Ｐに形成され
たマトリックス状のパターンの配列の直交度を計測する
計測装置Ｓと、計測されたパターンの配列の直交度と次
に露光されるパターン像の直交度との差が小さくなるよ
うにパターン像の直交度を補正する直交度補正部材Ｂと
を備えているので、各パターンの直交度誤差を容易且つ
精度良く補正してパターンを感光基板Ｐに露光すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターンを感光基
板に露光する露光方法及び露光装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやテレビ受像機
等の表示素子として多用されるようになってきた液晶デ
ィスプレイを製造する際に、マスクと感光剤を塗布され
たガラス基板とを静止した状態でマスクに露光光を照射
し、このマスクに形成されているパターンの像を投影光
学系を介してガラス基板（感光基板）上に転写し、この
感光基板を順次ステップ移動させてパターンを継ぎ合わ
せることにより大画面を形成するステップ・アンド・リ
ピート型の露光装置が用いられている。

【０００３】このような露光装置を用いて感光基板にパ
ターン形成する際の管理パラメータとしては、パターン
像の水平方向（Ｘ方向又はＹ方向）への位置誤差である
シフト、拡大又は縮小誤差であるスケーリング、回転誤
差（Ｚ軸まわり方向の誤差）であるローテーション、配
列の行と列とのなす角度の直角からのずれ量（Ｘ軸を基
準としたパターン像のＹ方向への倒れ量）である直交度
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶ディス
プレイは、複数のパターンを同一レイヤで継ぎ合わせつ
つ、このレイヤを複数重ね合わせることによって形成さ
れるが、マスクや感光基板を支持するステージの移動精
度やアライメント系の検出精度、異なるレイヤを複数の
露光装置でそれぞれ形成した際の装置間誤差、あるい
は、感光基板の加工プロセスによりアライメントマーク
の受けるダメージや感光基板自身の変形などに起因し
て、異なるレイヤで重ね合わせられるパターンどうし、
あるいは同一レイヤで継ぎ合わせられるパターンどうし
の間で直交度の差（直交度誤差）が生じる場合がある。

【０００５】例えば、図８に示す感光基板Ｐにおいて、
１ｓｔレイヤ（第１層パターン）Ｇの上に重ね合わせら
れるように２ｎｄレイヤ（第２層パターン）ＳＤが形成
されるが、第１層パターンＧは、本来ならば破線で示す
ような形状を有していなければならない。ところが、破
線で示した第１層パターンＧの目標形状に対して、Ｘ軸
を基準としてＹ方向に倒れたように実線で示すような実
際の第１層パターンＧが形成されると、感光基板Ｐに先
に形成された第１層パターンＧと、この第１層パターン
Ｇに重ね合わせられるように後から形成される第２層パ
ターンＳＤとの間で直交度の差（直交度誤差）が生じる
ことになる。第１層パターンＧと第２層パターンＳＤと
の間に直交度誤差が生じると、第１層パターンＧと第２
層パターンＳＤとの重ね合わせ量ｍが感光基板Ｐ上の各
位置において異なることになり、感光基板Ｐ上の各位置
でのトランジスタ性能が異なって、液晶ディスプレイは
輝度分布を生じることになる。

【０００６】また、同一レイヤで継ぎ合わせられる第１
層パターンＧとＧとの間（あるいは第２層パターンＳＤ
とＳＤとの間）で直交度誤差が生じた場合にも、継ぎ合
わせ部で重なり合ったり重なり合わなかったりする部分
が混在するなど継ぎ合わせ精度が低下する。このよう
に、各パターンの直交度の違いにより、性能の低い液晶
ディスプレイを製造してしまうことになる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、先に感光基板に形成されているパターンに位
置合わせして複数のパターンを継ぎ合わせて露光する
際、各パターン間の形状誤差を容易且つ精度良く補正し
つつ感光基板にパターンを露光することができる露光方
法及び露光装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図７に対応付けし
た以下の構成を採用している。本発明の露光方法は、マ
トリックス状にパターン（Ｇ）が形成された感光基板
（Ｐ）に、このパターン（Ｇ）に位置合わせして第１の
露光と第２の露光とによるマトリックス状のパターン
（ＳＤ）の像を継ぎ合わせて露光する露光方法におい
て、感光基板（Ｐ）に形成されたパターン（Ｇ）の配列
の直交度を計測し、このパターン（Ｇ）の配列の直交度
と第１の露光及び第２の露光におけるパターン像（Ｓ
Ｄ）の直交度との差が小さくなるように、パターン像
（ＳＤ）の直交度を補正することを特徴とする。

【０００９】本発明の露光装置は、マトリックス状にパ
ターン（Ｇ）が形成された感光基板（Ｐ）に、このパタ
ーン（Ｇ）に重ねるように第１の露光と第２の露光とに
よるマトリックス状のパターン（ＳＤ）の像を継ぎ合わ
せて露光する露光装置において、感光基板（Ｐ）に形成
されたパターン（Ｇ）の配列の直交度を計測する計測装
置（Ｓ）と、計測されたパターン（Ｇ）の配列の直交度
と第１の露光及び第２の露光におけるパターン像（Ｓ
Ｄ）の直交度との差が小さくなるように、パターン像
（ＳＤ）の直交度を補正する直交度補正部材（Ｂ）とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、先に感光基板（Ｐ）に形
成されているマトリックス状のパターン（Ｇ）に対し
て、このパターン（Ｇ）に位置合わせして第１及び第２
の露光によるマトリックス状のそれぞれのパターン（Ｓ
Ｄ）を継ぎ合わせる際、先に感光基板（Ｐ）に形成され
ているマトリックス状のパターン（Ｇ）の配列の直交度
を計測し、この計測結果と、次に形成するパターンであ
る第１及び第２の露光によるそれぞれのパターン（Ｓ
Ｄ）の直交度との差（直交度誤差）が小さくなるよう
に、次に重ね合わせるように形成するパターン（ＳＤ）
の直交度を補正するようにしたので、異なるレイヤ間で
のパターン間のずれ（重ね差）を防止することができ
る。すなわち、先に感光基板（Ｐ）に形成されているパ
ターン（Ｇ）の直交度に応じて次に重ね合わせるパター
ン（ＳＤ）の直交度を補正して露光することにより、第
１層パターンと第２層パターンの間の直交度誤差は低減
されるので、感光基板（Ｐ）の各位置におけるパターン
の形状・性能を精度良く均一にすることができ、高性能
なデバイスを製造することができる。

【００１１】本発明の露光方法は、感光基板（Ｐ）の所
定の領域に対して第１の露光し、この所定の領域に対し
て少なくとも一部が重なり合うように第２の露光し、連
続したマトリックス状のパターン（Ｇ、ＳＤ）を形成す
る露光方法において、一部が重なり合う部分に相当する
第１の露光によるパターン（Ｇ、ＳＤ）の配列の直交度
と第２の露光によるパターン（Ｇ、ＳＤ）の配列の直交
度との差が小さくなるように、第１及び第２のパターン
像（Ｇ、ＳＤ）の直交度を補正することを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、感光基板（Ｐ）の所定の
領域に対して第１の露光し、この所定の領域に対して少
なくとも一部が重なり合うように第２の露光し、連続し
たマトリックス状のパターン（Ｇ、ＳＤ）を形成する
際、一部が重なり合う部分に相当する第１の露光による
パターン（Ｇ、ＳＤ）の配列の直交度と第２の露光によ
るパターン（Ｇ、ＳＤ）の配列の直交度との差が小さく
なるように、第１及び第２のパターン像（Ｇ、ＳＤ）の
直交度を補正するようにしたので、第１及び第２の露光
による隣接するパターン像（Ｇ、ＳＤ）どうしを継ぎ合
わせる際、同一レイヤで継ぎ合わせられるパターン
（Ｇ、ＳＤ）どうしの直交度誤差を低減し、精度良くパ
ターンの継ぎ合わせを行うことができる。したがって、
高性能なデバイスを製造することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
露光方法及び露光装置について図面を参照しながら説明
する。図１は本発明の露光装置を示す概略構成図であ
る。

【００１４】図１に示すように、露光装置ＥＸは、光源
１からの光束をマスクステージＭＳＴに保持されたマス
クＭに照明する照明光学系ＩＬと、この照明光学系ＩＬ
内に配され露光光ＥＬを通過させる開口の面積を調整し
てこの露光光ＥＬによるマスクＭの照明範囲を規定する
ブラインド部４と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭの
パターンの像を基板ステージＰＳＴ上の感光基板Ｐに投
影する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐに形成されたパタ
ーンの配列の直交度に関する情報を計測する計測装置Ｓ
と、感光基板Ｐに投影されるパターンの像を変形可能な
光学部材（直交度補正部材）Ｂとを備えている。露光装
置ＥＸ全体の動作は制御装置ＣＯＮＴの指示に基づいて
行われる。

【００１５】マスクＭに形成されているパターンはマト
リックス状のパターンであって、例えば、液晶表示素子
におけるＸ電極、Ｙ電極、アクティブ素子を形成するた
めのパターンなど、ＸＹ方向に配列を有しているパター
ンである。

【００１６】光源１としては、水銀ランプが用いられ、
露光光ＥＬとしては、不図示の波長フィルタにより、露
光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０
５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。

【００１７】光源１から出射された露光光ＥＬは楕円鏡
２によって集光され、照明光学系ＩＬの折り返しミラー
３ａを反射して照明光学系ＩＬを構成する光学ユニット
ＩＵに入射する。光学ユニットＩＵは、リレーレンズ、
露光光ＥＬを均一化するためのオプティカルインテグレ
ータ、露光光ＥＬをオプティカルインテグレータに入射
させるインプットレンズ、オプティカルインテグレータ
から射出した露光光ＥＬをマスクＭ上に集光するための
リレーレンズ、コンデンサレンズ等の複数のレンズ（光
学素子）を有している。

【００１８】図１に示すように、マトリックス状のパタ
ーンをそれぞれ備えたマスクＭはマスクチェンジャ７に
搭載されている。マスクチェンジャ７はマスクステージ
ＭＳＴの上方に移動自在に配置されており、マスクステ
ージＭＳＴに対してマスクＭのそれぞれをロード・アン
ロードすることができるようになっている。

【００１９】マスクチェンジャ７に搭載されるべきマス
クＭはマスクライブラリ（不図示）に収容されている。
マスクライブラリ内のマスクＭをマスクチェンジャ７に
搭載するには、マスクライブラリから不図示のローダに
よりマスクＭをマスクステージＭＳＴにロードし、マス
クチェンジャ７がマスクステージＭＳＴ上のマスクＭを
受け取ることによって、マスクＭがマスクチェンジャ７
に搭載される。一方、マスクチェンジャ７に搭載されて
いるマスクＭをマスクライブラリ内に戻すには、マスク
チェンジャ７からマスクＭをマスクステージＭＳＴにロ
ードし、マスクステージＭＳＴ上のマスクＭを前記不図
示のローダによりマスクライブラリに戻す。

【００２０】光学ユニットＩＵから射出された露光光Ｅ
Ｌは、折り返しミラー３ｂで反射し、２次元方向（ＸＹ
方向）に移動可能なマスクステージＭＳＴ上のマスクＭ
に入射する。さらに、マスクＭを透過した露光光ＥＬは
投影光学系ＰＬに入射し、この投影光学系ＰＬを構成す
る複数のレンズ（光学素子）を透過して基板Ｐに入射
し、マスクＭのパターンの像を感光基板Ｐ表面に形成す
る。

【００２１】感光基板Ｐは、その表面に感光剤を塗布さ
れており、基板ホルダＰＨに保持されている。感光基板
Ｐを保持する基板ホルダＰＨは基板ステージＰＳＴ上に
設置されている。基板ステージＰＳＴは、ＸＹＺ方向に
移動可能に設けられているともに、Ｚ軸まわりに回転可
能に設けられている。さらに、露光光ＥＬの光軸ＡＸに
対して傾斜方向にも移動可能な機構を設けることによ
り、感光基板Ｐを支持した際、感光基板Ｐのレベリング
調整を行うようにしてもよい。

【００２２】基板ステージＰＳＴのＸＹ平面内での位置
は、レーザ干渉計５で検出されている。一方、基板ステ
ージＰＳＴのＺ方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）の位
置は投光系６ａと受光系６ｂとを備えたフォーカス位置
検出系６で検出される。これらレーザ干渉計５及びフォ
ーカス位置検出系６の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出
力され、基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴの指
示に基づいて駆動機構ＰＳＴＤを介して移動される。ま
た、フォーカス位置検出系６は基板ホルダＰＨに保持さ
れる感光基板Ｐの表面（露光処理面）の投影光学系ＰＬ
の光軸方向における位置（フォーカス位置）を検出し、
この位置に関する情報を制御装置ＣＯＮＴに出力するよ
うになっている。制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行う
に際し、フォーカス位置検出系６の検出結果に基づい
て、感光基板Ｐの表面位置が投影光学系ＰＬの結像位置
と合致するように、駆動機構ＰＳＴＤを介して基板ステ
ージＰＳＴを移動する。

【００２３】基板ステージＰＳＴ上には、その高さを感
光基板Ｐと同じ高さに設定されているフィデュシャルマ
ークＦＭが固定されている。また、投影光学系ＰＬ外側
の位置にはオフアクシス方式の基板アライメント顕微鏡
１１が設けられている。そして、不図示のＴＴＬアライ
メント系によって投影光学系ＰＬの投影領域の基準点に
フィデュシャルマークＦＭを位置合わせした際の基板ス
テージＰＳＴの位置と、基板アライメント顕微鏡１１に
よって基板アライメント顕微鏡１１の計測領域の基準点
にフィデュシャルマークＦＭを位置合わせした際の基板
ステージＰＳＴの位置との距離（ベースライン）をレー
ザ干渉計５で計測する。そして、感光基板Ｐに形成され
ているアライメントマークを基板アライメント顕微鏡１
１で検出して位置合わせを行った後、この感光基板Ｐを
ベースライン量だけ移動させて投影光学系ＰＬの直下に
送り込み、マスクＭのパターンを感光基板Ｐ上の任意の
位置に露光する。

【００２４】そして、本実施形態における露光装置ＥＸ
は、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭ
のパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動さ
せるステップ・アンド・リピート型の露光装置であっ
て、１つの感光基板Ｐ上に複数のパターンのそれぞれを
露光するものである。そして、それぞれのパターンは複
数のマスクＭのそれぞれに形成されており、露光装置Ｅ
Ｘは、これらのマスクＭを交換しながら、パターンを感
光基板Ｐの異なる領域にそれぞれ露光する。

【００２５】計測装置（ＬＳＡアライメント系）Ｓは、
感光基板Ｐ上に形成されているマークを計測することに
よって、感光基板Ｐに形成されたパターンの配列の直交
度に関する情報を計測するものである。この計測装置Ｓ
はレーザー光源１２を有しており、レーザー光源１２か
らのレーザー光束ＬＢは投影光学系ＰＬを介して感光基
板Ｐに形成されているマークを照射する。そして、この
マークに照射された光の反射光（回折光）の光情報を投
影光学系ＰＬを介して不図示のディテクタにより検出
し、この検出信号に基づいて感光基板Ｐに形成されてい
るマークの位置情報を検出する。

【００２６】ここで、マークは感光基板Ｐ上に設けられ
た代表的な数個（３〜９個）のパターン（ショット領
域）のそれぞれに付随して所定位置に形成されている。
計測装置Ｓは、これらのマークの位置情報を計測し、得
られた位置情報に対して統計演算（ＥＧＡ処理）を行っ
て感光基板Ｐ上に設定された全てのパターン（ショット
領域）の位置を求める。そして、求めた位置情報と理想
位置（理想格子）とに基づいてパターンの配列の直交度
を求める。このとき、直交度以外の各種パラメータ（シ
フト、スケーリング、ローテーション）も求めることが
できる。

【００２７】光学部材（直交度補正部材）Ｂは、マスク
Ｍに形成されたパターンの像の直交度を補正するもので
あって、露光光ＥＬの光路上におけるマスクＭと感光基
板Ｐとの間に配置されている。本実施形態においては、
光学部材ＢはマスクＭと投影光学系ＰＬとの間に設けら
れている。この光学部材Ｂは、例えば石英ガラスなどか
らなる平行平板ガラスによって構成されており、露光処
理に影響を及ぼさない程度の透過率を有して、屈曲可能
な程度の厚みをもって形成されている。

【００２８】図２に示すように、平面視長方形状に形成
された光学部材Ｂは、この光学部材Ｂを所定の形状に変
形可能な駆動装置ＢＫに支持されている。駆動装置ＢＫ
は、光学部材Ｂの縁部に取り付けられた枠状部材２０
と、上端（一端）を枠状部材２０を介して光学部材Ｂの
複数の所定位置にそれぞれ接続し、下端（他端）を支持
台２１に接続した複数の微小移動機構（ピエゾ素子）２
２とを備えている。支持台２１は、光学部材Ｂを透過し
た露光光ＥＬを遮蔽しないように中央部に開口を有して
いる。ピエゾ素子２２のそれぞれは制御装置ＣＯＮＴの
指示に基づいて駆動されるようになっている。そして、
これら複数のピエゾ素子２２のうち、任意のピエゾ素子
２２を所定量駆動して光学部材Ｂの縁部を変位させるこ
とにより光学部材Ｂは任意の形状に変形されるようにな
っている。そして、光学部材Ｂの形状に応じて、ショッ
ト領域（投影領域）の形状が設定されるようになってい
る。

【００２９】例えば、マスクＭに形成されているパター
ンが図３（ａ）に示すようにＸＹ方向に直角な配列を有
するマトリックス状である場合において、図３（ｂ）の
ように、露光光ＥＬの光路上に配置されている光学部材
Ｂを変形させない場合には、パターンの投影像はＸＹ方
向に直角な配列を有するマトリックス状になる。一方、
図３（ｃ）に示すように、光学部材Ｂを駆動装置ＢＫに
よってＸ軸まわりにねじるように変形させることによ
り、この光学部材Ｂを透過した露光光ＥＬの投影像は平
行四辺形（ひし形）状に歪むように変形する。この際、
光学部材ＢのＹ方向に平行な２辺のうち、＋Ｘ側の辺Ｈ
１を−θｘ方向に、−Ｘ側の辺Ｈ２を＋θｘ方向にねじ
るように回転させると、パターンのうちＹ方向に平行な
２辺は投影像において−Ｘ方向に倒れるように歪み、パ
ターンのうちＸ方向に平行な２辺は投影像においてもＸ
方向に平行となる。同様に、図示は省略するが、光学部
材ＢのＹ方向に平行な２辺のうち、＋Ｘ側の辺Ｈ１を＋
θｘ方向に、−Ｘ側の辺Ｈ２を−θｘ方向にねじるよう
に回転させると、パターンのうちＸ方向に平行な２辺は
投影像においてもＸ方向と平行で、パターンのうちＹ方
向に平行な２辺は投影像において＋Ｘ方向に倒れるよう
に歪む。

【００３０】また、図３（ｄ）に示すように、光学部材
ＢのＹ方向に平行な２辺のうち、＋Ｘ側の辺Ｈ１及び−
Ｘ側の辺Ｈ２を保持して中央部を上向き凸状に湾曲させ
ることにより、この光学部材Ｂを透過した露光光ＥＬの
投影像はＸ方向に縮小する。逆に、図３（ｅ）に示すよ
うに、光学部材Ｂの中央部を下向き凸状に湾曲させるこ
とにより、この光学部材Ｂを透過した露光光ＥＬの投影
像はＸ方向に拡大する。同様に、図示は省略するが、光
学部材ＢのＸ方向に平行な２辺のうち、＋Ｙ側の辺及び
−Ｙ側の辺を保持して中央部を上向き凸状に湾曲させる
ことにより、この光学部材Ｂを透過した露光光ＥＬの投
影像はＹ方向に縮小し、中央部を下向き凸状に湾曲させ
ることにより、この光学部材Ｂを透過した露光光ＥＬの
投影像はＹ方向に拡大する。

【００３１】以上説明したような構成を有する露光装置
ＥＸによって、マスクＭに形成されたパターンの像を感
光基板Ｐ上に露光する方法について説明する。ここで
は、感光基板Ｐに先に形成されている第１層パターンＧ
に位置合わせして、第２層パターンＳＤのそれぞれの分
割パターンＳＤ１〜ＳＤ６を継ぎ合わせて露光する工程
について説明する。なお、図４〜図６では、６つの分割
パターンの中の小さい区画はマトリックス状に配列され
た素子であり、液晶ディスプレイでは表示素子の画素に
相当するものとして示してある。

【００３２】まず、図４に示すように、感光基板Ｐに対
して第１層パターンＧを形成する。この第１層パターン
Ｇは複数の分割パターンＧ１〜Ｇ６を継ぎ合わせて形成
されたものである。第１層パターンＧの分割パターンＧ
１〜Ｇ６のそれぞれにはこの分割パターンＧ１〜Ｇ６に
付随して所定の位置関係にマーク（不図示）が形成され
ている。

【００３３】次いで、この感光基板Ｐに先に形成されて
いる第１層パターンＧ（Ｇ１〜Ｇ６）のマークを計測装
置Ｓによって計測する。計測装置Ｓの計測結果は制御装
置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、第１層パ
ターンＧ（分割パターンＧ１〜Ｇ６）の理想格子（図４
の破線参照）に対する配列の直交度を求める。つまり、
第１層パターンＧの直交度を計測装置ＳによりＥＧＡ処
理して求める。

【００３４】次に、第１層パターンＧの上に重ねるよう
に第２層パターンＳＤの露光をする。このとき、図５に
示すように、第１層パターンＧの直交度と、第２層パタ
ーンＳＤの直交度との差（直交度誤差）が小さくなるよ
うに、第２層パターンＳＤの像の直交度を補正して露光
する。このとき、第１層パターンＧの分割パターンＧ１
〜Ｇ６のそれぞれと第２層パターンＳＤの分割パターン
ＳＤ１〜ＳＤ６のそれぞれとの重ね合わせ量ｍが、感光
基板Ｐのどの位置においても同じになるように調整され
る。

【００３５】第２パターンＳＤ（分割パターンＳＤ１〜
ＳＤ６）の像の直交度の補正は、パターンの像を歪ませ
て制御する。このとき、第１層パターンＧの直交度に一
致するように、つまり、第１層パターンＧの直交度との
差が小さくなるように、第２層パターンＳＤの像の形状
を制御する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置
Ｓの計測結果（直交度）に基づいて、先に感光基板Ｐに
形成されているパターンＧの直交度と、次に露光される
パターンＳＤの像の直交度との差が小さくなるように、
光学部材Ｂを用いてパターンＳＤの像の形状を調整す
る。

【００３６】制御装置ＣＯＮＴは、第１層パターンＧの
直交度に応じて、図３（ｃ）で説明したように、露光光
ＥＬの光路上に配置されている光学部材（直交度補正部
材）Ｂを駆動装置ＢＫによってねじるように変形させ
る。第２層パターンＳＤの投影像は、光学部材Ｂの変形
量に応じてＸ方向に倒れるように変形され、第１層パタ
ーンＧの直交度に応じた直交度を生じる。

【００３７】以上のようにして、第１層パターンＧの配
列の直交度を計測し、この計測結果に応じて、光学部材
Ｂの形状を設定し、第１層パターンＧの直交度と第２層
パターンＳＤの直交度との差を小さくする。

【００３８】ここで、光学部材Ｂのねじり量（形状）
と、そのときのパターン像の形状（直交度）との関係
は、予め実験や計算（シミュレーション）などによって
求められており、制御装置ＣＯＮＴに入力されている。
制御装置ＣＯＮＴは、前記関係と計測装置Ｓによる第１
層パターンＧの直交度に関する計測結果とに基づいて、
光学部材Ｂのねじり量を決定し、駆動装置ＢＫに、前記
決定したねじり量を発生させるよう指示する。

【００３９】同一レイヤでパターンを形成するに際し、
複数の分割パターンＧ１〜Ｇ６（ＳＤ１〜ＳＤ６）を継
ぎ合わせることによって同一レイヤでのパターンＧ（Ｓ
Ｄ）が形成されるが、装置精度（ステージの移動精度な
ど）や加工プロセス精度（加工プロセスによる感光基板
Ｐの変形やマークのダメージなど）といった様々な原因
によって、継ぎ合わせられるべき隣接する分割パターン
Ｇ１〜Ｇ６（ＳＤ１〜ＳＤ６）どうしの直交度にも差が
生じる場合がある。この場合、感光基板Ｐの各位置にお
いて隣接するパターンどうしの継ぎ合わせ部分の重ね合
わせ量が異なったり、各継ぎ合わせ部において重ね合っ
たり重ね合わなかったりする部分が現れ、均一なパター
ンが形成されなくなる恐れがある。しかしながら、分割
パターンのそれぞれを露光する毎に、直交度の補正を異
ならせることによって、隣接するパターンどうしを精度
良く継ぎ合わせることができる。例えば、図６に示すよ
うに、分割パターンＳＤ３の露光（第１の露光）時には
直交度をθ１に設定し、分割パターンＳＤ５の露光（第
２の露光）時には直交度をθ２に設定する。このよう
に、分割パターンＧ１〜Ｇ６（ＳＤ１〜ＳＤ６）のそれ
ぞれで異なる直交度補正を行うことにより、同一レイヤ
において隣接するパターンどうしの継ぎ合わせを精度良
く行うことができる。また、異なるレイヤで重ね合わせ
られるパターンどうしの重ね合わせ精度も向上できる。

【００４０】直交度補正のみでなく、Ｘ方向のスケーリ
ング補正を行いたい場合には、図３（ｄ）、（ｅ）で説
明したように、光学部材Ｂの±Ｘ方向の２辺を保持して
この光学部材Ｂを湾曲させる。同様に、Ｙ方向のスケー
リング補正を行いたい場合には、光学部材Ｂの±Ｙ方向
の２辺を保持してこの光学部材Ｂを湾曲させる。

【００４１】以上説明したように、感光基板Ｐに先に形
成されている第１層パターンＧの配列の直交度を計測
し、この第１層パターンＧの直交度と次に感光基板Ｐに
露光する第２層パターンＳＤのそれぞれ継ぎ合わせられ
る分割パターンＳＤ１〜ＳＤ６の直交度との差が小さく
なるように、次に形成する第２層パターンＳＤ（分割パ
ターンＳＤ１〜ＳＤ６）の直交度を補正するようにした
ので、隣接するショット領域間や異なるレイヤ間でのパ
ターンのずれ（重ね差）を低減することができる。すな
わち、第１層パターンＧの直交度に応じて、次に重ね合
わせる第２層パターンＳＤの直交度を補正して露光する
ようにしたことにより、第１層パターンＧと第２層パタ
ーンＳＤとは直交度誤差を生じることなく感光基板Ｐの
各位置において重ね合わせられるので、感光基板Ｐの各
位置におけるパターンの形状・性能を精度良く均一にす
ることができる。

【００４２】直交度の補正は、マスクＭと感光基板Ｐと
の間に平行平板ガラスからなる光学部材Ｂを配置し、こ
の光学部材Ｂの形状を変化させることによってパターン
の像を歪ませることにより行われる。このように、光学
部材Ｂの形状をねじったり湾曲させたりして変化させる
だけで、投影像を容易に任意の形状に制御することがで
きる。

【００４３】直交度の補正は、同一レイヤにおいて継ぎ
合わせる分割パターンＧ１〜Ｇ６（ＳＤ１〜ＳＤ６）の
それぞれにおいて異なる補正をするようにしたので、隣
接するパターンどうしを継ぎ合わせながら露光するに際
し、それぞれの継ぎ合わせ部に差が生じなくなる。つま
り、継ぎ合わせ部において隣接するパターンどうしが重
ね合ったり重ね合わなかったりするような感光基板Ｐの
各位置での重ね合わせ状態の差が無くなり、継ぎ合わせ
部のパターン精度を向上することができる。

【００４４】光学部材Ｂを用いて、直交度補正やスケー
リング補正のみならず、シフト補正も行うことができ
る。シフト補正をしたい場合には、光学部材Ｂを投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定角度傾斜させる（チル
トさせる）。また、スケーリング補正を行う際、Ｘ方向
またはＹ方向のいずれか１方向のスケーリング補正をし
たい場合には、図３（ｄ）、（ｅ）に示したように、光
学部材Ｂを１方向に湾曲させる。Ｘ方向及びＹ方向の２
方向のスケーリング補正をしたい場合には、光学部材Ｂ
を投影光学系ＰＬの光軸方向に２枚設け、いずれか一方
の光学部材ＢをＸ方向に湾曲させ、他方の光学部材Ｂを
Ｙ方向に湾曲させればよい。さらに、複数枚の光学部材
Ｂを投影光学系ＰＬの光軸方向に沿って設け、１つの光
学部材Ｂで直交度補正を行い、他の光学部材Ｂでスケー
リング補正を行い、別の光学部材Ｂでシフト補正を行う
といったこともできる。ローテーション補正を行う際に
は、基板ステージＰＳＴをＺ軸まわりに回転させる。

【００４５】本実施形態において、光学部材Ｂの変形量
（ねじり量）は、予め実験やシミュレーションなどによ
って求めておいた光学部材Ｂのねじり量とそのときのパ
ターン像の形状（直交度）との関係に基づいて設定され
るが、前記関係を用いずに、光学部材Ｂを変形させつつ
そのときの投影像の形状（マーク位置）を計測装置によ
って計測し、この計測結果に基づいて、投影像が所望の
形状になるように光学部材Ｂの変形量を調整するといっ
たフィードバック制御によって行うこともできる。

【００４６】光学部材Ｂを高い精度で変形させるために
は、駆動装置ＢＫのピエゾ素子２２の設置箇所を多くす
ればよい。そして、これら複数のピエゾ素子２２のう
ち、任意のピエゾ素子２２を駆動することによって、光
学部材Ｂの隅部のみを湾曲させたり、それぞれの隅部の
湾曲方向を異ならせる（例えば、１つの隅部を上側に湾
曲させ他の隅部を下側に湾曲させる）など、光学部材Ｂ
を曲面形状（非線形形状）に変形させることも可能であ
る。こうすることにより、光学部材Ｂを透過した露光光
ＥＬによる投影像の辺を曲線状にするなど、所望の形状
を有する投影像を形成することができる。

【００４７】なお、本実施形態において、光学部材Ｂは
マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）と投影光学系ＰＬと
の間に配置されているが、露光光ＥＬの光路上における
マスクＭと感光基板Ｐとの間であればどの位置に配置し
てもよい。例えば、投影光学系ＰＬを構成する各光学素
子間の所定の位置や、投影光学系ＰＬと感光基板Ｐ（基
板ステージＰＳＴ）との間に配置することも可能であ
る。

【００４８】本実施形態において、駆動装置ＢＫのう
ち、光学部材Ｂを変形させるための微小移動機構として
ピエゾ素子２２を用いているが、所定の分解能、ストロ
ークのある移動機構であればなんでもよい。また、光学
部材Ｂの周囲に細かくほぼ等間隔にピエゾ素子２２を設
置し、対向するある２つのピエゾ素子を基準としてその
他を非線形に変位させることにより、直交度だけでな
く、非線形な像歪みも補正することができる。

【００４９】本実施形態において、投影像の直交度を補
正する際、露光光ＥＬの光路上に配置された平行平板ガ
ラスからなる光学部材Ｂをねじることによって投影像を
歪ませているが、例えば、それぞれ所定の形状を有する
光学部材（ガラス）をターレットに複数設けておき、計
測装置Ｓによるパターン像の直交度の計測結果に基づい
て、複数用意された光学部材のうち、所望の直交度補正
を実現することができる光学部材を選択し、この光学部
材を露光光ＥＬの光路上に配置させるようにターレット
を駆動する構成とすることも可能である。

【００５０】感光基板Ｐを光軸に対して傾斜させること
によっても、感光基板Ｐに対する投影像を変形させるこ
とができる。

【００５１】なお、本実施形態において、第１層パター
ンＧは複数の分割パターンＧ１〜Ｇ６を継ぎ合わせて形
成されているが、分割パターンＧ１〜Ｇ６を一回露光す
る一括露光やスキャン露光で形成された場合にも感光基
板Ｐの変形が予測されその第１層パターンＧに対して第
２層パターンＳＤを分割露光する際にも重ね合わせ及び
継ぎ合わせを精度良く行うことが可能である。

【００５２】本実施形態における露光装置ＥＸは、ステ
ップ・アンド・リピート方式で複数の分割パターンを継
ぎ合わせることによって所望のパターンを形成する構成
であるが、マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴ
と、感光基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとを、マ
スクＭに露光光ＥＬを照射しつつ同期移動させる、いわ
ゆる走査型（スキャン型）露光装置にも適用することが
できる。さらには、複数の投影光学系ＰＬを有し、それ
ぞれの投影光学系ＰＬのショット領域を継ぎ合わせつつ
スキャンさせるマルチスキャン型露光装置にも適用する
ことができる。マルチスキャン型露光装置の場合、１つ
の投影光学系ＰＬによる投影像の形状は台形である場合
が多いが、この台形形状のそれぞれを継ぎ合わせ部を所
定量重ね合わせるように光学部材Ｂを変形させる。

【００５３】露光装置ＥＸの用途としては、角型のガラ
スプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の
露光装置に限定されることなく、半導体製造用の露光装
置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置など、
マトリックス状のパターンを有するデバイスを製造する
ものに広く適当できる。

【００５４】本実施形態の露光装置ＥＸの光源１は、ｇ
線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５
ｎｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂ レー
ザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。

【００５５】投影光学系ＰＬの倍率は縮小系のみならず
等倍および拡大系のいずれでもよい。

【００５６】投影光学系ＰＬ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（マス
クＭも反射型タイプのものを用いる）を用いればいい。

【００５７】基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳ
Ｔにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、
ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいい
し、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。

【００５８】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【００５９】基板ステージＰＳＴの移動により発生する
反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されてい
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。

【００６０】マスクステージＭＳＴの移動により発生す
る反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されて
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。

【００６１】以上のように、本願実施形態の露光装置
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。

【００６２】半導体デバイスは、図７に示すように、デ
バイスの機能・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マスク（レチクル）を製作するス
テップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するス
テップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマス
クのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０
４、デバイス組み立てステップ（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。

【００６３】

【発明の効果】本発明の露光方法及び露光装置は以下の
ような効果を有する。請求項１に記載の露光方法及び請
求項７に記載の露光装置によれば、先に感光基板に形成
されているマトリックス状のパターンに対して、このパ
ターンに位置合わせして第１及び第２の露光によるマト
リックス状のそれぞれのパターンを継ぎ合わせる際、先
に感光基板に形成されているマトリックス状のパターン
の配列の直交度を計測し、この計測結果と、次に形成す
るパターンである第１及び第２の露光によるそれぞれの
パターンの直交度との差（直交度誤差）が小さくなるよ
うに、次に重ね合わせるように形成するパターンの直交
度を補正するようにしたので、異なるレイヤ間でのパタ
ーン間のずれ（重ね差）を防止することができる。した
がって、感光基板の各位置におけるパターンの形状・性
能を精度良く均一にすることができ、高性能なデバイス
を製造することができる。

【００６４】請求項２に記載の露光方法及び請求項８に
記載の露光装置によれば、直交度の補正は、マスクと感
光基板との間に配置されている直交度補正部材を用いて
パターン像を歪ませることにより行われ、パターン像を
容易に任意の形状に制御することができる。

【００６５】直交度の補正は、第１の露光と第２の露光
とで異なる補正を行うようにしたので、隣接するパター
ンどうしを継ぎ合わせながら露光するに際し、それぞれ
の継ぎ合わせ部に差が生じなくなる、つまり、感光基板
上の各継ぎ合わせ部での重ね合わせ状態の差が無くな
り、継ぎ合わせ部のパターン精度を向上することができ
る。

【００６６】請求項４に記載の露光方法によれば、第１
の露光におけるパターン像及び第２の露光におけるパタ
ーン像の直交度は、各パターン像に設けられた複数の所
定パターン像を計測して求めるので、直交度を精度良く
計測することができる。

【００６７】請求項５に記載の露光方法によれば、第１
の露光におけるパターン像及び第２の露光におけるパタ
ーン像は、シフト、スケーリング、ローテーションの少
なくとも１つを調整して、感光基板に形成されたパター
ン上に露光されるので、複数のパターンを継ぎ合わせあ
るいは重ね合わせて露光する際、精度良いパターン形成
を行うことができる。

【００６８】請求項６に記載の露光方法によれば、感光
基板の所定の領域に対して第１の露光し、この所定の領
域に対して少なくとも一部が重なり合うように第２の露
光し、連続したマトリックス状のパターンを形成する
際、一部が重なり合う部分に相当する第１の露光による
パターンの配列の直交度と第２の露光によるパターンの
配列の直交度との差が小さくなるように、第１及び第２
のパターン像の直交度を補正するようにしたので、第１
及び第２の露光による隣接するパターン像どうしを継ぎ
合わせる際、同一レイヤで継ぎ合わせられるパターンど
うしの直交度誤差を低減し、精度良くパターンの継ぎ合
わせを行うことができる。したがって、高性能なデバイ
スを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成
図である。

【図２】本発明の露光装置のうち直交度補正部材を説明
する図である。

【図３】直交度補正部材によりパターン像の直交度が変
化する様子を説明するための図である。

【図４】本発明の露光方法の一実施形態を説明する図で
ある。

【図５】本発明の露光方法の一実施形態を説明する図で
ある。

【図６】本発明の露光方法の一実施形態を説明する図で
ある。

【図７】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８】従来の露光方法の課題を説明する図である。

【符号の説明】

１ 光源 ４ ブラインド部 Ｂ 光学部材（直交度補正部材） ＢＫ 駆動装置 ＥＬ 露光光 ＥＸ 露光装置 ＩＬ 照明光学系 Ｍ マスク Ｐ 感光基板 ＰＬ 投影光学系 Ｓ 計測装置（アライメント系） Ｇ 第１層パターン（マトリックス状パターン） Ｇ１〜Ｇ６ 分割パターン ＳＤ 第２層パターン（マトリックス状パターン） ＳＤ１〜ＳＤ６ 分割パターン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリックス状にパターンが形成された
   感光基板に、該パターンに位置合わせして第１の露光と
   第２の露光とによるマトリックス状のパターンの像を継
   ぎ合わせて露光する露光方法において、 前記感光基板に形成されたパターンの配列の直交度を計
   測し、該パターンの配列の直交度と前記第１の露光及び
   前記第２の露光におけるパターン像の直交度との差が小
   さくなるように、前記パターン像の直交度を補正するこ
   とを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の露光方法において、 前記直交度の補正は、前記第１の露光及び前記第２の露
   光によるパターン像を歪ませて制御することを特徴とす
   る露光方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の露光方法におい
   て、 前記直交度の補正は、前記第１の露光及び前記第２の露
   光とで異なる補正を行うことを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光方
   法において、 前記第１の露光におけるパターン像及び前記第２の露光
   におけるパターン像の直交度は、前記各パターン像に設
   けられた複数の所定パターン像を計測して求めることを
   特徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の露光方
   法において、 前記第１の露光におけるパターン像及び前記第２の露光
   におけるパターン像は、シフト、スケーリング、ローテ
   ーションの少なくとも１つを調整して、前記感光基板に
   形成されたパターン上に露光されることを特徴とする露
   光方法。
6. 【請求項６】 感光基板の所定の領域に対して第１の露
   光し、該所定の領域に対して少なくとも一部が重なり合
   うように第２の露光し、連続したマトリックス状のパタ
   ーンを形成する露光方法において、 前記一部が重なり合う部分に相当する第１の露光による
   パターンの配列の直交度と前記第２の露光によるパター
   ンの配列の直交度との差が小さくなるように、前記第１
   及び第２のパターン像の直交度を補正することを特徴と
   する露光方法。
7. 【請求項７】 マトリックス状にパターンが形成された
   感光基板に、該パターンに重ねるように第１の露光と第
   ２の露光とによるマトリックス状のパターンの像を継ぎ
   合わせて露光する露光装置において、 前記感光基板に形成されたパターンの配列の直交度を計
   測する計測装置と、 前記計測されたパターンの配列の直交度と前記第１の露
   光及び前記第２の露光におけるパターン像の直交度との
   差が小さくなるように、前記パターン像の直交度を補正
   する直交度補正部材とを備えたことを特徴とする露光装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の露光装置において、 前記第１の露光及び前記第２の露光により露光されるパ
   ターン像は、同一もしくは異なるマスクに設けられたパ
   ターンを前記感光基板に投影することにより形成され、 前記直交度補正部材は、前記マスクと前記感光基板との
   間に配置されることを特徴とする露光装置。