JP2009038264A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ショットの配列精度を向上させる露光装置を提供する。
【解決手段】
マスク１を介して基板２を露光する露光装置であって、計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８を有するマスク１を介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光し、この露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測し、各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて該複数のショット(ｉ，ｊ) 、(ｉ，ｊ＋１) 、(ｉ＋１，ｊ)、それぞれの配列誤差を求める。
【選択図】図３

Description

本発明は、マスクを介して基板を露光する露光装置およびデバイス製造方法に関するものである。

液晶パネルを製造する際には、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせるが、基板上に露光されたショットの配列が整列されていないと、ショットが正確に貼りあわないために導光板からの光を通すことができなくなる。
そのため、調整作業時には、所定のショットに隣接する隣接ショットの一部領域を重畳露光し露光された計測マークを測定して、前記計測マークの計測値から作業者が経験的に配列を調整してきた。
また、基板ステージの位置誤差（直線性／回転性）を測定する場合、超寸法計測器を用いて複数の計測マークを計測することで、前記計測マークの計測値から作業者が経験的に基板ステージの位置誤差を調整してきた。
また、例えば、特公昭６３−３８６９７号公報（特許文献１）にて、主尺マークと副尺マークとを重ね合わせることを用いたディストーション計測方法が提案されている。
特公昭６３−３８６９７号公報

前述の従来例では、所定のショットに隣接する隣接ショットとの相対的な配列調整となるため、隣接ショットに依存した格子となる。
このため、図７に示すように最初のショット５０と最終のショット５１との配列を調整することが困難であり、配列を理想的な格子にすることができない。
さらに、隣接ショットとの相対的な配列調整となるため、ミラー光学系の歪みなどが原因で最初のショットに姿勢誤差や伸縮誤差が発生した場合、図８に示すように全体のショットが最初のショット５０の誤差に依存し、配列を理想的な格子にすることができない。
さらに、超寸法計測器を使用した場合には、超寸法計測器が有する基板ステージに不規則な位置誤差が発生した場合には、露光装置の有する基板ステージの位置誤差を調整することが困難である。
そこで、本発明は、ショットの配列精度を向上させることを例示的目的とする。

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、マスクを介して基板を露光する露光装置であって、計測マークを有するマスクを介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光し、該露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測し、各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて該複数のショットそれぞれの配列誤差を求める、ことを特徴とする。

さらに、本発明の露光装置は、基板を保持して移動する基板ステージを有し、マスクを介して該基板を露光する露光装置であって、計測マークを有するマスクを介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光し、該露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測し、各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて前記基板ステージの位置決め誤差を求める、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、ショットの配列精度を向上させることができる。

まず、図１を参照して、本発明の実施例の走査型露光装置の説明をする。
図１は、本発明の実施例の露光装置の概略図である。
本発明の実施例の露光装置は、マスク１、基板２、照明光学系および集光レンズ２１、観察光学系２２、マスクステージ２３、本体構造２４体、ミラー光学系２５、Ｘ方向倍率制御系２６および基板ステージ２８を有する。
さらに、マスクＹ軸制御レーザ干渉計２９、プレートY軸制御レーザ干渉計３０、マスクY軸駆動モータ３１、プレートＹ軸駆動モータ３２、制御回路３４、演算装置３５及び記憶装置及び画像処理装置、基板搬送ロボット４０を有する。
照明光学系２１から照射された露光光は、集光レンズ２１を介してマスク１上面に集光され、集光された露光光は投影ミラー光学系２５を介して基板２の上面に集光される。
マスク１は、マスクステージ２３上で吸着保持され、基板２はＸ，Ｙ方向に移動可能な基板ステージ２８上に吸着保持される。
マスクステージ２３と基板ステージ２８をスキャン方向に同期スキャン制御することにより、マスク１に描画されている回路パターンが基板２に露光される。
この同期スキャン制御による露光処理を、基板ステージ２８をステップ移動させながら繰り返し行なうことにより、基板２の全面に回路パターンが露光される。
観察光学系２２は、マスク１及び基板２のマークを撮像して、撮像された画像を画像処理装置３５で計測処理される。
演算装置３５で算出された補正量に従って制御回路３４が、モータ３１及びモータ３２を制御することでマスクステージ２３及び基板ステージ２８を駆動制御する。

次に、図２を参照して、本発明の実施例１を説明する。
本実施例１の露光装置は、計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８を有するマスク１を介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光する。
この露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測する。
さらに、各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて該複数のショット(ｉ，ｊ) 、(ｉ，ｊ＋１) 、(ｉ＋１，ｊ)、それぞれの配列誤差を求める。
図２は、本実施例１におけるマスク１のレイアウト図であり、計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８と、基板２上の計測マークを計測するためのマスク素通し部Ａを有する。
計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８とマスク素通し部Ａを用いて、所定のショットと隣接する隣接ショット間が重なりあうように設定された露光位置に基板ステージ２８を移動して、基板２上に露光する。

図３は、基板２上に露光された場合の図である。
所定のショット(ｉ，ｊ)に対してＸ方向に隣接する隣接ショット(ｉ，ｊ＋１)とＹ方向に隣接する隣接ショット(ｉ＋１，ｊ)とする。
隣接ショット(ｉ，ｊ＋１)にＹ方向で隣接しているショットを(ｉ＋１，ｊ＋１)とする。
次に、観察光学系２２を予め設定されたマスク素通し部Ａに移動し、且つ基板ステージ２８を予め設定された計測位置に移動して、計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８の計測を高精度に行なう。
ここで、図３に示されるようにショット(ｉ， ｊ)と、ショット(ｉ，ｊ＋１)との間で重なりあう計測マークをｐ１，ｐ２とする。
ショット(ｉ，ｊ)と、ショット(ｉ＋１，ｊ)との間で重なりあう計測マークをｐ３，ｐ４とする。
さらに、計測マークｐ１， ｐ２， ｐ３， ｐ４を、観察光学系２２を用いて計測したＸ方向、Ｙ方向の計測値を、それぞれ(ｘ１，ｙ１)， (ｘ２，ｙ２)， (ｘ３，ｙ３)， (ｘ４，ｙ４)とする。
このとき、ショット(ｉ，ｊ)，(ｉ＋１，ｊ)，(ｉ，ｊ＋１)の理想位置における姿勢誤差を、それぞれｄθ１，ｄθ２，ｄθ３とする。
Ｘ方向、Ｙ方向の伸縮誤差を、それぞれ(ｄｘ１，ｄｙ１)， (ｄｘ２，ｄｙ２)， (ｄｘ３，ｄｙ３)とする。
ミラー光学系２５の姿勢誤差や観察光学系２２の計測誤差によって発生する各ショットの一定の誤差をそれぞれΔｘ(ｉ，ｊ)，Δ ｙ(ｉ，ｊ)，Δｘ(ｉ，ｊ＋１)，Δ
ｙ(ｉ，ｊ＋１)，Δｘ(ｉ＋１，ｊ), Δｙ(ｉ＋１，ｊ) とする。
以上の条件で、各ショット間では式（１）〜（８）の関係が成立する。

（１）、（３）、（５）、（７）式は、Ｘ方向に重畳する毎に、また（２）、（４）、（６）、（８）式は、Ｙ方向に重畳する毎に成立する。
このため、Ｘ方向に重畳する計測点数をＭ、Ｙ方向に重畳する計測点数をＮとすると２Ｍ（Ｎ−１）+２Ｎ（Ｍ−１）個の連立方程式が成立する。
全ショットの姿勢誤差と伸縮誤差の平均値を一定に定めないと求解できないため、各ショットでの総和を０にする。

ここで、Ｎ_ｘはショット数を表す。
Ｘ方向、Ｙ方向の伸縮誤差を、それぞれ(ｄｘ１，ｄｙ１)， (ｄｘ２，ｄｙ２)， (ｄｘ３，ｄｙ３)とする。
ショット(ｉ，ｊ)，(ｉ＋１，ｊ)，(ｉ，ｊ＋１)の理想位置における姿勢誤差を、それぞれｄθ１，ｄθ２，ｄθ３とする。

以上のようにして構成された連立方程式を最小二乗法による数学手段を用いて、全ショットに対して誤差が最小となる最適な補正量を求める。
算出した前記補正量を記憶装置３５の磁気ディスクに保存しておき、以後、露光する際に前記補正量を反映させることでショット間の配列を補正することができる。
また、本実施例１は、Ｎ回目の配列補正量がＮ−１回目の配列補正量に依存しないことを特徴とする。
ミラー光学系２５の姿勢誤差などの要因により発生する不規則な計測誤差が発生した場合、再度前記第１の実施例の手順で配列調整を行なう。
配列調整の結果、算出された各ショットの配列補正量は、前記で補正した配列補正量に依存しないため、前記で補正した配列補正量に加算することで配列を補正することができる。

次に、図４を参照して、本発明の実施例２を説明する。
本実施例２の露光装置は、計測マークｍｐ１、ｍｐ２、ｍｐ３、ｍｐ４、ｍｐ５、ｍｐ６、ｍｐ７、ｍｐ８を有するマスクを介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光する。
この露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測する。
各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて図１に示される基板ステージ２８の位置決め誤差を求める。
図４は、本実施例２で使用するマスクレイアウトの図であり、マスキングライン４１の内側のみが転写されるように不図示の露光領域を制限する部材を用いて、マスキングして図１に示される基板２の全面に露光する。
本実施例２の露光装置を用いて得られたデータを使用して、各計測点での姿勢誤差から、実施例１の露光装置を用いて全ショットに対して誤差が最小となる最適な補正量を求める。
こうすることで、実施例１と同様に基板ステージ２８の位置誤差を補正することができる。

次に、図５及び図６を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図５は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウェ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）等の組み立て工程を含む。
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う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図６は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップ１４（イオン打込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
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うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明の実施例の露光装置の概略図である。 本発明の実施例１の露光装置で使用するマスクレイアウト図である。 本発明の実施例１の露光装置におけるガラス基板の露光状態の拡大図である。 本発明の実施例２の露光装置で使用するマスクのレイアウト図である。 本実施例の露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図５に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 従来例の説明図である。 他の従来例の説明図である。

符号の説明

１：マスク、２：基板、２１：照明光学系、
２２：観察光学系、２３：マスクステージ、２４：本体構造体、
２５：ミラー投影光学系、２６：X方向倍率制御系、２８：基板ステージ、
２９：マスクＹ軸制御レーザ干渉、３０；プレートＹ軸制御レーザ干渉計、
３１：マスクＹ軸駆動モータ、３２：プレートＹ軸駆動モータ、
３４：制御回路、３５：演算装置及び記憶装置及び画像処理装置、
４０：基板搬送ロボット、
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４：重畳露光で重なり合ったマーク、Ａ：マスク素通し部

Claims (3)

1. マスクを介して基板を露光する露光装置であって、
   計測マークを有するマスクを介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光し、
   該露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測し、
   各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて該複数のショットそれぞれの配列誤差を求める、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 基板を保持して移動する基板ステージを有し、マスクを介して該基板を露光する露光装置であって、
   計測マークを有するマスクを介して重畳領域を有する複数のショット領域をそれぞれ露光し、
   該露光により各重畳領域に形成された計測マーク対の間の位置ずれ量を計測し、
   各重畳領域に関して得られた該位置ずれのデータから、最小自乗法を用いて前記基板ステージの位置決め誤差を求める、
   ことを特徴とする露光装置。
3. 請求項１または２に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程において露光された基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
   

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