(57)【要約】 【課題】  走査露光によって発生するパターンのずれを迅速かつ高精度で計測する露光装置を提供する。【解決手段】  基板に走査露光を行う露光装置は、原板ステージに保持されたテスト原板に設けられた第１マークと、基板ステージに保持されたテスト基板に設けられた第２マークとの相対位置を計測する計測部と、スリット形状の光の走査方向の幅内における複数の計測位置で前記第１マークと前記第２マークとの相対位置を前記計測部に計測させ、前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記走査露光によって前記基板に形成されるパターンの目標パターンからのずれを求める制御部と、を備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット形状の光に対して原板ステージと基板ステージとを走査方向に同期して移動させながら前記原板ステージに保持された原板のパターンを前記基板ステージに保持された基板に投影光学系を介して投影して前記基板に走査露光を行う露光装置であって、
前記原板ステージに保持されたテスト原板に設けられた第１マークと、前記基板ステージに保持されたテスト基板に設けられた第２マークとの相対位置を計測する計測部と、
前記スリット形状の光の前記走査方向の幅内における複数の計測位置で前記第１マークと前記第２マークとの相対位置を前記計測部に計測させ、前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記走査露光によって前記基板に形成されるパターンの目標パターンからのずれを求める制御部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ量の平均値を用いて前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求めることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記相対位置の複数の計測結果と、前記テスト原板における前記第１マークの設置誤差及び前記テスト基板における前記第２マークの設置誤差とに基づいて前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記複数の計測位置は、前記走査方向に沿って等間隔をおいて離された位置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
スリット形状の光に対して原板ステージと基板ステージとを走査方向に同期して移動させながら前記原板ステージに保持された原板のパターンを前記基板ステージに保持された基板に投影光学系を介して投影して前記基板に走査露光を行うことによって前記基板に形成されるパターンの目標パターンからのずれを計測する計測方法であって、
第１マークが設けられたテスト原板を前記原板ステージに配置する工程と、
第２マークが設けられたテスト基板を前記基板ステージに配置する工程と、
前記スリット形状の光の前記走査方向の幅内における複数の計測位置で前記第１マークと前記第２マークとの相対位置を計測する工程と、
前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記走査露光によって前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求める工程と、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項６】
前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求める工程は、前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ量の平均値を用いて前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求める工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の計測方法。
【請求項７】
前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求める工程では、前記相対位置の複数の計測結果と、前記テスト原板における前記第１マークの設置誤差及び前記テスト基板における前記第２マークの設置誤差とに基づいて前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを求めることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の計測方法。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の計測方法を用いて求められた前記基板に形成されるパターンの前記目標パターンからのずれを低減するように、前記投影光学系を構成する光学部品、前記走査露光時の前記原板ステージの駆動量及び前記走査露光時の前記基板ステージの駆動量の少なくともいずれかを調整する工程を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項９】
請求項８に記載の調整方法を用いて調整された露光装置を用いて基板に走査露光を行う工程と、
前記走査露光が行われた基板を現像する工程と、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びその調整方法、パターンのずれの計測方法、並びに、デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査露光において基板面に形成されるパターンの目標パターンからのずれを計測する従来の方法として、以下の２つの計測方法が挙げられる。第１の計測方法では、パターンのずれを計測する対象となる露光装置で原板上に描画されたずれ計測用のマークの像を走査露光によって基板上に形成し、露光、現像されたマークの像を露光装置外の計測器で計測することによりパターンのずれを計測する。また、露光、現像されたマークの像を、露光装置外の計測器ではなく露光装置内の計測器で計測することによりパターンのずれを計測することが特許文献１に開示されている。
【０００３】
第２の計測方法では、原板を走査方向に駆動させて基板ステージ上に投影されたマークの像を基板ステージに配置された空間像計測器により計測する（特許文献２）。マークは原版のパターン領域の周辺に走査方向および走査方向と直交する方向に沿って配置されている。原板の走査方向に沿って配置されたマークは、原板ステージを駆動しながら計測され、原板の走査方向と直交する方向に沿って配置されたマークは、基板ステージを駆動しながら計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３４０８４７号公報
【特許文献２】国際公開２００６／００９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の計測方法では、レジストの塗布、露光、現像、計測という工程が必要となる。さらに、露光装置外の計測器を用いてマークの像を計測する場合には、露光装置外の計測器を使用するための順番待ちによりパターンのずれのデータが得られるまでの時間が一定でない。露光装置のパターンのずれの調整はずれのデータを基に行うため、ずれのデータを得るために長い時間を要する第１の計測方法では、効率が非常に低下する。露光装置外の計測器を用いる場合、熱処理による基板の歪みなど露光装置外の工程が要因となるずれも計測値に含まれるため、露光装置で発生するずれのみを計測することは困難である。
【０００６】
第２の計測方法では、露光する線幅に対して走査方向における露光スリットの幅が大きくなるほど、走査露光によって発生するパターンのずれに対する投影光学系の収差等の影響が大きくなる。そのため、第２の計測方法で得られるパターンのずれの計測値と実際に基板へ露光する際に発生するパターンのずれとでは差が生じる。また基板ステージ上に配置された空間像計測器の位置は基板に露光する際の基板ステージ位置と異なるため、基板ステージの位置精度や重量の偏りによる装置の歪みがパターンのずれに与える影響が含まれない。特に近年の液晶露光装置のように移動範囲が広く重量がある基板ステージの場合、前記基板ステージの位置精度や装置の歪みが走査露光におけるパターンのずれに対して大きな影響を与える。
【０００７】
そこで、本発明は、走査露光によって発生するパターンのずれを迅速かつ高精度で計測する露光装置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】
【０００８】
本発明の１側面は、スリット形状の光に対して原板ステージと基板ステージとを走査方向に同期して移動させながら前記原板ステージに保持された原板のパターンを前記基板ステージに保持された基板に投影光学系を介して投影して前記基板に走査露光を行う露光装置であって、前記原板ステージに保持されたテスト原板に設けられた第１マークと、前記基板ステージに保持されたテスト基板に設けられた第２マークとの相対位置を計測する計測部と、前記スリット形状の光の前記走査方向の幅内における複数の計測位置で前記第１マークと前記第２マークとの相対位置を前記計測部に計測させ、前記相対位置の複数の計測結果に基づいて前記走査露光によって前記基板に形成されるパターンの目標パターンからのずれを求める制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、走査露光によって発生するパターンのずれを迅速かつ高精度で計測する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】露光装置を示した図である。
【図２】テスト原板に設けられた第１マークを示した図である。
【図３】テスト基板に設けられた第２マークを示した図である。
【図４】露光スリット内の計測位置を示した図である。
【図５】計測方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。露光装置は、図１に示すように、スリット形状の光に対して同期して移動する原板ステージＭＳＴおよび基板ステージＰＳＴと、投影光学系ＵＭと、計測器１１とを備える。スリット形状の光は、露光スリットＳＬＴによって形成される。原板ステージＭＳＴは、原板Ｍ（マスク、レチクル）を保持して走査方向（Ｙ方向）に移動可能である。基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して走査方向及びその直交方向（ＸＹ方向）に移動可能である。
【００１２】
原板Ｍに形成されたパターンは、投影光学系ＵＭを介して基板Ｐの上に投影される。原板ステージＭＳＴの上方には、不図示の照明系が設置され、走査露光の動作時には照明系から露光光が原板ステージＭＳＴに向けて照射される。
【００１３】
原板ステージＭＳＴには、Ｘ方向の位置を計測する干渉計Ｍｘ１とその計測対象となるバーミラー１０ａ、Ｙ方向の位置を計測する干渉計Ｍｙ１、Ｍｙ２とその計測対象となるバーミラー１０ｂが設置される。駆動系ＭＳＹＴＤは、制御器３０からの指示により原板ステージＭＳＴを駆動する。
【００１４】
基板ステージＰＳＴには、Ｘ方向の位置を計測する干渉計Ｐｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３とその計測対象となるバーミラー２０ａ、Ｙ方向の位置を計測する干渉計Ｐｙ１、Ｐｙ２とその計測対象となるバーミラー２０ｂが設置される。駆動系ＰＳＸＴＤおよび駆動系ＰＳＹＴＤは、制御器３０からの指示により基板ステージＰＳＴをＸ方向およびＹ方向にそれぞれ駆動する。
【００１５】
原板ステージＭＳＴに配置される原板（テスト原板）Ｍには、図２に示すように、ｍｎ個の第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）が描画されている。基板ステージＰＳＴに配置される基板（テスト基板）Ｐには、図３に示すように、ｍｎ個の第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）の組が複数のショット領域のそれぞれに描画されている。原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）の位置は投影光学系ＵＭを介して基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）と対応する。また、ｍｘとｍｙ、ｐｘとｐｙはマークの任意の計測座標で、ｘは１〜ｍ（自然数）、ｙは１〜ｎ（自然数）の値をとる。原板Ｍにおける第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）の設置誤差と基板Ｐにおける第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）の設置誤差は、露光装置の像性能に対して小さく無視できる値であるか、又は、高精度な計測器により予め計測されて既知の値であるとする。
【００１６】
計測器１１は、図４に示す露光スリットＳＬＴにより形成されたスリット形状の光の走査方向の幅内の複数の計測位置ＳＬＴ（ｓｘ，ｓｙ）で第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）と第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）とを撮影する。複数の計測位置は、走査方向に沿って等間隔に離された位置である。画像処理部３２は、撮影された第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）と第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）との相対位置を算出する。ここで、ｓｘとｓｙは計測器１１の計測位置のＸ座標とＹ座標で、ｓｘはｓ１からｓｍ、ｓｙはｓ１からｓｏの値をとる。第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）と第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）との相対位置は、計測器１１による計測値として情報処理部３１に格納される。計測器１１と画像処理部３２とは、テスト原板に設けられた第１マークとテスト基板に設けられた第２マークとの相対位置を計測する計測部を構成している。
【００１７】
投影光学系ＵＭを通して基板Ｐ上に投影される第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）のＸ座標ｍｘと、基板Ｐ上の計測マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）のＸ座標ｐｘと、計測位置ＳＬＴ（ｓｘ，ｓｙ）のＸ座標ｓｘとは、互いに対応する関連した位置となる。計測に使用するマークの形状は、第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）と第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）との相対位置を計測器１１で計測できるものであればよい。
【００１８】
次に、図５を用いて走査露光によって基板Ｐに形成されるパターンの目標パターンからのずれを求める方法について説明する。Ｓ１で、制御器３０は、原板Ｍ上の第１マーク、基板Ｐ上の第２マーク、計測器１１の計測位置を初期計測位置に移動させる。具体的には、制御器３０は、原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍ１）と基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐ１）の位置が計測器１１の初期計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓ１）となるように、原板ステージＭＳＴ、基板ステージＰＳＴ、計測器１１に指令する。
【００１９】
Ｓ２からＳ４は、原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークとの１つの組の相対位置をＹ方向の複数の計測位置で計測するためのステップである。Ｓ２で、画像処理部３２は、計測器１１の第１の計測位置において第１マークと第２マークとの位置ずれを求める。画像処理部３２は、基板Ｐの第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍ１）と第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐ１）との相対位置を計測し、情報処理部３１に位置ずれの計測値ｍｅａｓｕｒｅ（ｍｘ，ｍｙ，ｓｙ）として格納する。ここで、ｍｘ＝ｍ１−ｐ１、ｍｙ＝ｍ１−ｐ１である。
【００２０】
Ｓ３で、制御器３０は、第１マークと第２マークと計測器１１の計測位置をＹ方向の次計測位置に移動させる。制御器３０は、原板ステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴと計測器１１の計測位置をそれぞれ同一の量だけＹ方向に移動させる。それによって、原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍ１）と基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐ１）とは、計測器１１の計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓ２）へ移動される。
【００２１】
Ｓ４で、制御器３０は、原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークを計測器１１のＹ方向の計測位置で複数計測するための判定を行う。Ｓ２とＳ３を繰り返すことで、計測器１１は、原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍ１）と基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐ１）を計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓｙ）のｓｙのｙが１からｏに至る複数の位置で計測する。制御器３０は、ｓｙが計測位置のＹ方向の終端であるｓｏに達した場合、Ｓ５へステップを進める。
【００２２】
Ｓ５からＳ６は、原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークとのＹ方向における複数の組を計測するためのステップである。Ｓ５で、制御器３０は、計測器１１の計測位置をＹ方向の初期計測位置へ戻す。すなわち、制御器３０は、Ｓ２からＳ３の繰り返しで計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓｏ）まで移動した計測器１１の計測位置を計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓ１）となるよう移動する。
【００２３】
Ｓ６で、制御器３０は、原板Ｍ上のＹ方向の次の第１マークと基板Ｐ上のＹ方向の次の第２計測マークをＳ５で指定した計測位置へ移動させる。すなわち、制御器３０は、原板Ｍ上の２番目の第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍ２）と基板Ｐ上の２番目の第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐ２）との位置が初期計測位置ＳＬＴ（ｓ１，ｓ１）となるように、原板ステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴに指令する。
【００２４】
Ｓ７で、制御器３０は、原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークとのＹ方向における複数の組を計測するための判定を行う。Ｓ２からＳ６を繰り返すことで、計測器１１は、原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍ１，ｍｙ）のｍｙがｍ１からｍｎ、基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐ１，ｐｙ）のｐｙがｐ１からｐｎとなるまで計測を行う。制御器３０は、ｍｙとｐｙが計測マークのＹ方向の終端であるｍｎとｐｎに達した場合、Ｓ１０へステップを進める。
【００２５】
Ｓ９からＳ１１は、原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークとのＹ方向における組をＸ方向に複数組計測するためのステップである。Ｓ８で、制御器３０は、計測器１１の計測位置をＸ方向の次位置へ移動させる。すなわち、制御器３０は、計測器１１の計測位置をＸ方向の２番目の計測位置ＳＬＴ（ｓ２，ｓ１）となるよう移動させる。
【００２６】
Ｓ９で、制御器３０は、Ｙ方向の終端まで移動した原板Ｍ上の第１マークと基板Ｐ上の第２マークをＸ方向の次位置、Ｙ方向の初期位置とし、計測器１１をＳ８で指定した計測位置へ移動させる。Ｓ９で、制御器３０は、Ｘ方向における２番目の第１マークＭＡＲＫ（ｍ２，ｍ１）とＸ方向における２番目の第２マークＭＡＲＫ（ｐ２，ｐ１）の位置が計測位置ＳＬＴ（ｓ２，ｓ１）となるよう、原板ステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴを移動させる。
【００２７】
Ｓ１０で、制御器３０は、第１マークと第２マークのＹ方向における組をＸ方向に複数組計測するための判定を行う。Ｓ２からＳ９を繰り返すことで、計測器１１は、原板Ｍ上の第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）のｍｘがｍ１からｍｍ、基板Ｐ上の第２マークＭＡＲＫ（ｐｘ，ｐｙ）のｐｘがｐ１からｐｍとなるまで計測を行う。制御器３０は、ｍｘとｐｘがＸ方向の終端であるｍｍとｐｍに達した場合、Ｓ１１へステップを進める。
【００２８】
Ｓ１１で、情報処理部３１は、ここまでのステップで得られた計測値から原板Ｍ上の各第１マークＭＡＲＫ（ｍｘ，ｍｙ）の位置で発生する走査露光におけるパターンのずれ量ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ｍｘ，ｍｙ）を算出する。走査露光におけるパターンのずれ量ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ｍｘ，ｍｙ）は、Ｓ２からＳ１０の繰り返しによって得られた計測結果ｍｅａｓｕｒｅ（ｍｘ，ｍｙ，ｓｙ）の平均値を用いて式１により算出される。情報処理部３１及び制御器３０は、第１マークと第２マークとの相対位置を計測器１１に計測させ、その計測結果に基づいてパターンのずれを求める制御部を構成している。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
算出されたずれ量は、投影光学系ＵＭを構成する光学部品、走査露光時の原板ステージＭＳＴや基板ステージＰＳＴの駆動量の調整することで低減することが可能である。
【００３１】
〔デバイス製造の実施形態〕
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。
【００３２】
半導体デバイスは、基板に集積回路を作る前工程と、前工程で作られた基板上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布された基板を走査露光する工程と、基板を現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。なお、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、デバイスの生産性および品質の少なくとも一方において従来よりも有利である。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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