(57)【要約】【課題】高精度なエラー検出が可能なアライメントエラー検出方法およびそれを用いた露光処理方法を提供する。【解決手段】複数個の計測点を計測し、これらの計測結果から、計測ズレ量を求める。そして、求められた計測ズレ量から、最小二乗法を用いて、基板の特性を表す特性パラメータを求める。そして、求められた計測ズレ量および求められた特性パラメータから、各計測点における計算上のズレ量である計算ズレ量を求める。求められた計測ズレ量と計算ズレ量との誤差に基づき、各計測点におけるアライメントエラーを検出する。具体的には、この誤差が、ＥＧＡ重ね合わせ精度に基づく所定の範囲内にない場合には、計測エラーが生じていると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の複数個の計測点において計測される計測ズレ量をそれぞれ求める計測ズレ量求め工程と、
前記計測ズレ量求め工程で求められた各前記計測ズレ量から最小二乗法を用いて前記基板の特性を表す特性パラメータを求める特性パラメータ求め工程と、
前記特性パラメータ求め工程で求められた前記特性パラメータに基く一次式を用いて各前記計測点における計算上のズレ量である計算ズレ量を求める計算ズレ量求め工程と、
前記計測ズレ量求め工程で求められた前記計測ズレ量と前記計算ズレ量求め工程で求められた計算ズレ量との誤差に基づき各前記計測点におけるアライメントエラーを検出するエラー検出工程と
を備えるアライメントエラー検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアライメントエラー検出方法であって、
前記エラー検出工程においては、前記誤差が、ＥＧＡ（Enhanced Global Arrayment）重ね合わせ精度に基づく所定の範囲内にない場合には、アライメントエラーとして検出される
アライメントエラー検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載のアライメントエラー検出方法であって、
前記基板はガラス基板であり、
前記ガラス基板を４００〜６００℃で処理する工程をさらに備え、
前記エラー検出工程においては、前記誤差が、ＥＧＡ重ね合わせ精度の１．８倍より大きい場合には、アライメントエラーとして検出される
アライメントエラー検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアライメントエラー検出方法を用いた露光処理方法であって、
前記複数個の計測点から前記エラー検出工程でアライメントエラーが検出された計測点を除いて統計処理を行う工程
を備える露光処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメントエラー検出方法およびそれを用いた露光処理方法に関し、特に、エラー検出精度を高めるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投影露光装置におけるアライメント方法は、例えば特許文献１等に開示されている。また、従来の露光装置としては、例えば株式会社ニコン等により、ステップ・アンド・リピート型露光装置（以下ではステッパーと呼ぶ）が製造販売されている。
【０００３】
ステッパーは、あらかじめガラス基板等の基板上に形成された任意個数のアライメントマーク中から複数の座標位置を正確に計測し、ステージ座標すなわち設計上の座標（ＸＤｉ，ＹＤｉ）とのズレ量を算出する。この計測結果を統計処理することで、Ｘ，Ｙ方向それぞれへのスケーリング（線形伸縮）Ｍｘ，Ｍｙ、Ｙ軸に沿ったズレを表す回転θｘ、Ｘ軸との回転θｙ、およびＸ，Ｙ方向それぞれへのオフセットΔＸ，ΔＹといった基板の特性パラメータを求めている。
【０００４】
すなわち、下記の一次式（行列式）で表される式（１）において、計算上のズレ（Ｘｉ，Ｙｉ）と計測値（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）との誤差の二乗和が最小になるように特性パラメータ（Ｍｘ，Ｍｙ，θｘ，θｙ，ΔＸ，ΔＹ）が求められる（最小二乗法）。算出された特性パラメータは、アライメント時の補正値（逆符号）として用いられ、露光が行われる。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
基板上に形成した複数のアライメントマークの中から、座標位置を正確に計測し設計上の座標（ステージ座標）とのズレ量を算出しなければならないが、この計測方法にはレーザー方式とＣＣＤカメラによる画像処理方式とがある。
【０００７】
いずれの方式を採用した場合においても、この計測においては、アライメントマークの誤認識が生じ得る（ここで言う誤認識とは、アライメントマークが崩れて全く認識できない場合は除いている）。このような誤認識が生じた場合には、正確な計測ができず誤ったズレ量（計測エラー）が算出される。その結果、誤った補正値によって露光が行われることになるので、露光のやり直しが必要となったり、あるいは製品不良を招くこととなる。
【０００８】
一般的なステッパーでは、各々の計測値（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）および求められた特性パラメータ（Ｍｘ，Ｍｙ，θｘ，θｙ，ΔＸ，ΔＹ）毎に、ユーザが許容値を設定しておくことが可能である。すなわち、あらかじめ設定された許容値を超えた場合には、エラーとして警告が行われる。以下では、計測値に設定される許容値を第一許容値、パラメータに設定される許容値を第二許容値と呼ぶ。
【０００９】
従来のアライメントエラー検出方法の例は、例えば、特許文献２〜５等に開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１９５５９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４４７８号公報
【特許文献３】特開２００１−２０３２４７号公報
【特許文献４】特開２００２−１１０５１８号公報
【特許文献５】特開２０００−１１４１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２〜４においては、上述したように、あらかじめ設定された第一許容値または第二許容値を用いて、アライメントエラーを検出している。しかるに、例えばスケーリングＭｘ，Ｍｙが大きい場合には、各々の計測値はバラバラな値となる。それゆえ、計測値において、任意の計測エラーを検出できるような適切な第一許容値を設けるのは困難である。
【００１２】
また、スケーリングＭｘ，Ｍｙ等のパラメータにおいては、第二許容値を設けることは可能であるが、スケーリングＭｘ，Ｍｙは、基板の伸縮や反りによる影響が大きく工程やプロセス条件違いなどによって変わるので、常に一定になることはない。従って、第二許容値についても、適切に設定するのは困難である。よって、エラー検出精度が低下してしまうという問題点があった。
【００１３】
また、特許文献５においては、各々の計測値と計算上の座標との誤差に対して許容値を設定することによりアライメントエラーを検出している。しかし、特許文献５に開示された方法では、ガラス基板を高温に曝すようなプロセスを使用する場合には、適切な検出が困難である。従って、このような場合には、エラー検出精度が低下してしまうという問題点があった。
【００１４】
この発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、高精度なエラー検出が可能なアライメントエラー検出方法およびそれを用いた露光処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るアライメントエラー検出方法は、基板上の複数個の計測点において計測される計測ズレ量をそれぞれ求める計測ズレ量求め工程と、計測ズレ量求め工程で求められた各計測ズレ量から最小二乗法を用いて基板の特性を表す特性パラメータを求める特性パラメータ求め工程と、特性パラメータ求め工程で求められた特性パラメータに基く一次式を用いて各計測点における計算上のズレ量である計算ズレ量を求める計算ズレ量求め工程と、計測ズレ量求め工程で求められた計測ズレ量と計算ズレ量求め工程で求められた計算ズレ量との誤差に基づき各計測点におけるアライメントエラーを検出するエラー検出工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るアライメントエラー検出方法は、基板上の複数個の計測点において計測される計測ズレ量をそれぞれ求める計測ズレ量求め工程と、計測ズレ量求め工程で求められた各計測ズレ量から最小二乗法を用いて基板の特性を表す特性パラメータを求める特性パラメータ求め工程と、特性パラメータ求め工程で求められた特性パラメータに基く一次式を用いて各計測点における計算上のズレ量である計算ズレ量を求める計算ズレ量求め工程と、計測ズレ量求め工程で求められた計測ズレ量と計算ズレ量求め工程で求められた計算ズレ量との誤差に基づき各計測点におけるアライメントエラーを検出するエラー検出工程とを備える。従って、高精度なエラー検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
以下では、液晶パネルの製造工程において、投影露光装置を用いてガラス基板上にＴＦＴなどのパターンを形成する工程に関して説明する。本発明は、特に、４００℃以上６００℃以下程度までの高温にガラス基板を曝すようなプロセスを使用する場合に有効である。なお、本発明は、ＴＦＴの形成工程自体には特徴は有さないので、当該工程に関する詳細な説明は、以下では省略する。
【００１８】
まず、ガラス基板上（あるいはガラス基板上に形成された絶縁膜上）に、ＴＦＴの第１層目パターンとなる例えばシリコンをＣＶＤなどによって成膜する。
【００１９】
次に、写真製版工程で、ステッパーを用いて、設計された配列になるようなマスク露光（以下では単に露光と呼ぶ）によって所望パターンを形成する。第１回目の露光では、アライメントは行っておらず、上記所望パターンとは別に、以降の工程で被合わせマークとなるアライメントマーク（以下では単にマークと呼ぶ）を同時に形成する。
【００２０】
ＴＦＴ形成のほとんどの場合には、ゲート電極、配線電極、およびこれらを絶縁する層間膜に、それぞれ、露光によってコンタクトを形成しなければならないが、この時に精度よく重ね合わせを行うことが必要である。例えば、第１層目となるパターンに精度よく重ね合わせを行いながらゲート電極を露光する場合、第１層目で形成しておいた複数のマークをＥＧＡ（Enhanced Global Arrayment）方式で計測し、統計処理からズレ量を算出した後に、ズレ量に基づく補正値を用いて、露光が行われる。以上の一連動作は、既存のステッパー内で行われる既存の演算処理であり、特に目新しいものではない。
【００２１】
コンタクトや配線電極を形成する場合も同じように露光を行う。また、特に別のパターンとの重ね合わせを重視したい場合は、そのパターンと同時に新たにマークを形成してこのマークでアライメントを行えばよい。
【００２２】
以上の通り、ＴＦＴ形成には幾度の露光の際にアライメントが行われている。また、ＴＦＴはゲート電極や配線電極などにメタル膜を加工しており、これらを絶縁するための層間絶縁膜なども必要である。
【００２３】
幾度の工程を経てきた基板には、例えばプロセス中に汚れやキズが発生する。これによりマークの一部が欠損した場合には、アライメント時にレーザやＣＣＤカメラでのマーク認識が正確に行われない場合が発生する。すなわち、全くマークが認識できない場合は、アライメントエラーとしてステッパーに認識されるので問題は生じないが、マークの一部が欠損した場合等には、ステッパーにはアライメントエラーとして認識されないにもかかわらず、誤認識（計測エラー）が発生するので、問題となる。この計測エラーは、Ｘ方向のみ、Ｙ方向のみ、あるいはＸ，Ｙ両方向のいずれの方向にも発生し得る。
【００２４】
上述したように、従来のアライメントエラー検出方法では、このような計測エラーについて、許容値（第一許容値）を設定し、この第一許容値を超えるものについては統計処理から排除させる等の手法を採っている。
【００２５】
しかるに、例えば酸化膜や窒化膜などの層間絶縁膜などは、膜形成などの熱履歴によって、膜応力が、互いに異なり且つ大きいので、基板が伸縮したり反りを生じる。
【００２６】
図１には、基板上の計測点１〜１３における計測値、特性パラメータに基づく計算上のズレ、および計測値と計算上のズレとの誤差が示されている。これは、あくまで一条件下でのものであり、膜材料や熱条件、これらを取り巻くプロセスによって変わってくる。
【００２７】
例えば図１の結果に対して、補正値を算出して露光した場合の最終重ねズレ量（以下では残留ズレ量と呼ぶ）は、平均値（Ａｖｅ）＋バラツキ（３σ）で表されることが多く、この場合、ｘ＝０．３２μｍ、ｙ＝０．１４μｍとなる。
【００２８】
この残留ズレ量は、ステッパーの装置固有の精度程度に収まる。装置固有の精度とは、ＥＧＡ重ね合わせ精度と呼ばれるもので、基板を保持しているステージの水平および垂直移動精度や停止位置精度、繰り返し精度、さらにはアライメントセンサ計測再現性などから求められる。通常装置メーカー側で保証されたものである。
【００２９】
一方、図２では、図１の計測点５が計測エラーである。しかし、計測値（Ｘｒｉ’，Ｙｒｉ’）だけでは、どこの計測点が計測エラーなのか判断することができない。
【００３０】
以上の理由により、上述したような特性を持つ基板のアライメントについて、複数個ある計測値から一点もしくは複数点の計測エラーを検出することは、従来の方法では困難である。本発明は、このような問題点を解決するためのアライメントエラー検出方法を提供するものである。
【００３１】
本発明においては、アライメント計測については、従来と同様に、複数個の計測点（マーク）を計測し、これらすべての計測結果から、計測ズレ量を求める。そして、求められた計測ズレ量から、最小二乗法を用いて、式（１）において基板の特性を表す特性パラメータ（Ｍｘ，Ｍｙ，θｘ，θｙ，ΔＸ，ΔＹ）を求める。そして、求められた計測ズレ量および求められた特性パラメータから、式（１）を用いて、各計測点における計算上のズレ量である計算ズレ量を求める。
【００３２】
計測エラーのない図１の場合は、計測値（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）と最小二乗法によって求めた計算上のズレ（Ｘｉ，Ｙｉ）との誤差はそれぞれ最小になっている。
【００３３】
しかるに、図２の計測点５（計測エラー）の誤差は明らかに大きくなっている。また、当然ながら、最小二乗法により求められる特性パラメータ（Ｍｘ’，Ｍｙ’，θｘ’，θｙ’，ΔＸ’，ΔＹ’）は、計測エラーを含まない場合とは異なるものとなるため、図２中の他の計測点でも誤差が大きくなってくる。
【００３４】
本発明に係るアライメントエラー検出方法では、求められた計測ズレ量と計算ズレ量との誤差に基づき、各計測点におけるアライメントエラーを検出する。具体的には、この誤差が、ＥＧＡ重ね合わせ精度（露光装置のステージ位置合わせ精度）に基づく所定の範囲内にない場合には、計測エラーが生じていると判定する。
【００３５】
本発明においては、この誤差範囲を、係数ｋを用いて、下記の式（２）〜（３）のように定めることで、エラーを検出する。
【００３６】
【数２】
2007024945.tif 000004
【００３７】
【数３】
2007024945.tif 000005
【００３８】
式（３）に示されるように、係数ｋについては、誤差の範囲がＥＧＡ重ね合わせ精度以下にはならないように、１以上の値に設定する必要がある。すなわち、係数ｋを１より小さくして誤差の範囲を狭めると装置の位置決め精度が追い付いてこないからである。また係数ｋが大きくなるにつれて計測エラー検出精度が落ち、その結果残留ズレ量が大きくなってくるので、係数ｋが１．８以下の範囲で製品規格や管理レベルに見合った設定を最初に見出すことが必要である。我々の製品の場合では、ｋ＝１．６が残留ズレ量の管理レベルの上限規格程度に相当している。よって、余裕を考えて、誤差の範囲をｋ＝１．４に設定した。
【００３９】
図３は、我々の生産ラインにおいて、ある工程（図３（ａ））と別の工程（図３（ｂ））とについて、アライメント統計処理された特性パラメータのうちスケーリングＭｘ，Ｍｙをそれぞれトレンドしたものである。なお、縦軸の単位はｐｐｍであり、横軸は基板毎の処理履歴を表している。
【００４０】
図３においては、点線の丸印で囲まれる部分に、明らかな異常点（計測エラー箇所がある）が存在しているが、これらは誤った補正値によって露光されているので、やり直しが必要となる。今回、ｋ＝１．４に設定し本発明を適用することにより、これら全ての異常点の原因である計測エラー箇所を検出することができる。
【００４１】
本発明に係るアライメントエラー検出方法を用いた露光処理方法において正確な統計処理を行うには、計測点が十分多ければ、計測エラーのみを排除した統計処理の再計算を行うようなアルゴリズムとする。
【００４２】
計測エラーの部分を排除せず、このままで補正値の算出を行い露光した場合の残留ズレ量は、ｘ＝０．７０μｍ、ｙ＝０．１４μｍとなり、製品トラブルになりうるズレ量になってしまう。計測エラーの部分を排除して残りの部分で補正値を算出した場合では、残留ズレ量は、ｘ＝０．３２μｍ、ｙ＝０．１５μｍとなり、計測エラーのない結果とほとんど変わらない結果となる。
【００４３】
また、計測点が少ない場合や計測エラーが多くなる場合については、計算に使われるデータが少なくなるほど統計処理自体の誤差が大きくなることから、アライメントの再計測を行い統計処理計算をし直すアルゴリズムにする。もしくは、アライメントエラーとして、装置側とオペレータ側とで認識できるようにする。このようなアルゴリズムを搭載した露光装置では、アライメント時に複数の計測点の中から計測エラーを抽出し、統計処理を正確に行うことが可能となる。これにより、正確な補正値での正確な重ね合わせ露光を行うことができる。
【００４４】
このように、本実施の形態に係るアライメントエラー検出方法およびそれを用いた露光処理方法では、計測ズレ量と計算ズレ量との誤差に基づき、各計測点におけるアライメントエラーを検出する。従って、高精度なエラー検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１に係る各計測点における、計測値、特性パラメータに基づく計算上のズレ、および計測値と計算上のズレとの誤差を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る各計測点における、計測エラーを含んだ図である。
【図３】実施の形態１に係るアライメント統計処理されたスケーリングＭｘ，Ｍｙをそれぞれトレンドしたグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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