(57)【要約】      （修正有）【課題】プレートのプロセスに対する有効な計測波長を提供でき、マスクとプレートの位置決め精度向上と生産性向上を行うことのできる露光装置を提供すること。【解決手段】露光用の投影光学系１０とは別に、投影光学系と同等か、それに相当する光学系を１つ以上有し、この光学系を計測専用光学系１００として、マスクマークを基準として、プレートマークの計測から位置検出を行うことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用の投影光学系とは別に、投影光学系と同等か、それに相当する光学系を１つ以上有し、この光学系を計測専用光学系として、マスクマークを基準として、プレートマークの計測から位置検出を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
波長帯域が異なる計測光源を２つ以上有し、プレート面の透過および反射条件によって最適な波長帯域を選択でき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】
計測系内の１つ以上の計測部が、露光用の投影光学系と計測専用光学系のどちらかでの計測を任意選択することができ、従来の計測方法、露光用の投影光学系を用いた計測による位置合わせ検出も行うことができることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
計測系内の１つ以上の計測部が、露光用の投影光学系と計測専用光学系のどちらかでの計測を任意選択することができ、露光用の投影光学系と位置合わせ検出用の計測光学系の差異を比較し、補正することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関し、特にＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の製造用露光装置におけるマスクとプレートの相対位置合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
《従来技術》
液晶表示素子、半導体素子は、マスク上に形成されたパターンをプレート上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程では、複数回パターンを転写する工程があり、最初の転写パターンの上に位置合わせを行った上で、その上に新たな転写を行う。この際に、最初の転写パターンにある重ね用マーク、すなわち、プレートマークがあり、さらに、新たに転写するためのマスクには、このマークを合わせるマスクマークがある。この２つのマークをＣＣＤカメラ等で明視野画像処理をＣＣＤカメラによって行い、位置計測を行い、マスクとプレートの相対位置合わせを行う。
【０００３】
従来技術では、マスク、投影光学系、プレート、プレートから反射する光を逆の順で、投影し計測を行い、マスクとプレートの位置を検出ししている（特許文献１、特許文献２参照）。計測するためには、計測光が必要である。計測光の波長帯域は、投影光学系が透過および反射する波長帯域かつプレート面で反射する波長帯域である必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６２４００号公報
【特許文献２】特開２００８−１７１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１が示すように照明系４１の光源からの露光光を用いてマスクステージ２０に搭載したマスクに形成されたパターンを、投影光学系１０を介し、プレートステージ３０に搭載されたプレートに露光する露光装置であって、マスクパターンとプレートの位置合わせを行う計測系を持つ露光装置において、ダイソン型投影光学系においては、像高によって色収差があり、計測波長の違いよる像面湾曲、非点収差等が発生する。これらは像高に依存して変化する。所定の像高において、収差を補正された計測光学系を用いて、計測を行い位置合わせを行っている。
【０００６】
オフナー型投影光学系においては、色収差が原理的に発生しないため、像高に依存して変化しない。位置合わせ計測を行う際に投影光学系を介して位置合わせする場合、計測系の計測光源波長帯域は、投影光学系の透過あるいは反射する波長帯域と、プレート面に透過あるいは反射する波長帯域が、一致することが少なく、投影光学系の透過あるいは反射する波長帯域が優先され、プレート面に透過あるいは反射に有利な波長帯域が、適切に選択できない場合がある。
【０００７】
この場合の計測波長帯域は、プレート面透過あるいは反射に対して、最適でない波長帯域で計測を行うので、プレート面からの透過および反射が十分に得られないため、誤計測を起し、位置合わせ精度を低下させている。また、オフアクシススコープに代表されるような、プレートマークの絶対位置を計測し、マスクマークとの相対位置を計測し、マスクマークとプレートマークの位置合わせを行う露光装置においては、ある一定の間隔で、絶対位置のキャリブレーションが必要になり、装置タクトを低下させる、ひとつの要因になっている。また、近年の高精細化に伴い、プロセス毎あるいはレイヤー毎にプレートの透過率および反射率が異なる。
【０００８】
これらの背景から、計測光源として、プロセスに最適な波長帯域を複数選択でき、プロセスに影響を受けにくい高精度のマスクマークとプレートマーク位置合わせが必要となる。アライメントのシステムとして、マスクマークを基準し、プレートマークを重ねて計測する計測システムは簡素で高精度の位置合わせが可能である。
【０００９】
従って、本発明は、アライメントスコープが投影光学系の透過および反射性能に、影響を受けずに、マスクマークを基準とし、プレートマークを観察でき、高精度のマスクマークとプレート位置合わせを可能とすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る露光装置は、
図３に示すようにマスク２３に形成されたパターン像を投影光学系を介して、プレート３６面上に投影露光する露光装置において、投影光学系１０に対して、相対的に移動可能なアライメントスコープ４０を有し、このアライメントスコープ４０はマスク２３に形成されたマスクマークとプレート３６に形成されたプレートマークに計測光を提供し、かつマスク２３に形成されたマスクマークおよびプレートに形成されたプレートマークの相対的な位置を計測する。前記のアライメントスコープ４０は、露光投影光学系１０とは別に専用の計測光学系１００で構成されており、この計測光学系１００自身の光学部品構成は、露光投影光学系１０と同一か相当する光学系あるいは、別の光学系であってもよい。しかし、前記の計測光学系１００はプレート３６に形成されたプレートマークに対して  最適な計測波長帯域を透過および反射する光学性能を有している。計測光学系１００は、投影光学系１０に対して露光装置の走査方向に対して、並んで配置されている。
【００１１】
前記のアライメントスコープ４０の計測光源は、露光投影光学系１０の透過および反射の波長帯域に影響を受けない、複数の波長帯域の計測光源を有している。
【００１２】
この計測光源の波長帯域は、Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ等の製造プロセスによって決定される場合が多く、一様ではない。図２に示すように、投影光学系の透過および反射の波長帯域は、４００ｎｍ〜６００ｎｍ近傍をである。ＦＰＤの製造プロセスの一例であるが、プレート３６面の透過あるいは反射波長帯域は８００ｎｍ〜９００ｎｍであり、計測波長帯域は、この波長帯域を使用する。この場合、投影光学系は、計測波長帯域を殆ど通さない。また、計測光学系１００は、投影光学系１０と同一あるいは相当でなくてもよいと述べたが、この場合において、計測光学系１００の計測領域は投影光学系１０の露光領域に対して、小さくてもよい。
【００１３】
この時、計測光学系１００の計測領域は投影光学系１０の露光領域を覆うようにすればよい。走査型露光装置の場合、走査方向と垂直な方向、すなわち、露光幅方向に投影光学系１０の露光幅方向内を覆うように計測光学系１００が駆動する構造になっている。さらに、マスク２３に形成されたマスクマークおよびプレート３６に形成されたプレートマークは一般的に露光幅方向に左右２個設けられており、アライメントスコープ４０は左右両方のマークを用いて、位置計測を行う。この時、計測光学系１００が、左右のマーク間隔よりも狭い計測領域を持つ光学系である場合、左右のマークの位置計測をするために露光幅方向に駆動するになっており、左右個々に位置合わせを行う。あるいは、左右それぞれに、アライメントスコープ４０を設け、計測光学系１００を設けることにより、左右のマークを個々に同時に計測することができる。
【００１４】
また、前記の露光装置では、露光投影光学系１０と計測光学系１００が分離されてしまうため、露光投影光学系自身の倍率誤差をアライメント光学系で計測することが困難になる。そこで、アライメント光学系の計測部は、走査方向と垂直な方向に可動することが可能で、露光投影光学系と計測光学系のどちらを介しても、マスクマークとプレートマークの計測が可能な構造になっている。この構造により、予め位置精度が判っている基準マスクのマスクマークと基準プレートのプレートマークをそれぞれ、マスクステージおよびプレートステージに乗せ、投影光学系を介し、投影光学系を透過および反射する計測波長帯域の照明光を選択したアライメントスコープで計測することによって、投影光学系自身の倍率誤差を計測することができ、その補正量をもとめることができる。これにより、実際に露光する露光光学系が計測光学系に対して、倍率誤差を持っていても補正することが可能になり、高精度の露光が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プレートのプロセス対する有効な計測波長を提供でき、マスクとプレートの位置決め精度向上と生産性向上を行うことのできる露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】露光装置の概念図
【図２】投影光学系透過率と波長の関係の一例の説明図
【図３】露光装置全体の説明図
【図４】本発明の実施例１の説明図
【図５】本発明の実施例２の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図３を用いて本発明が搭載される走査型露光装置の説明をする。
【００１９】
図３は走査型投影露光装置の全体構成を示す概念図である。
【００２０】
露光の基準である２３マスクに対して、被露光されるプレート３６があり、その間に投影光学系１０が設けられている。マスク２３とプレート３６の間に、投影光学系１０に加えて、本発明の特徴のひとつである計測光学系１００が設けられている。
【００２１】
図４の実施例１では、アライメントスコープ４０および投影光学系１０のそれぞれを、詳細に記載している。アライメントスコープ４０は、ＣＣＤカメラ１０１ａ／１０１ｂ  計測光源Ａ１０２ａ／１０２ｂ、計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂ、ダイクロミラー１０４ａ／１０４ｂ、分割プリズム１０５ａ／１０５ｂ、折り曲げミラー１０６ａ／１０６ｂ、倍率レンズ・リレーレンズ群１０７ａ／１０７ｂ、対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  対物レンズ１０９ａ／１０９ｂから構成されている。対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  と対物レンズ１０９ａ／１０９ｂは、露光装置走査方向と走査方向と垂直な方向に駆動可能な構造になっている。
【００２２】
さらに、一般的にはマスク２３に設けられたマスクマークは走査方向に対して、左マーク右マークが設けられており、アライメントスコープ４０は、ＣＣＤカメラ１０１ａ、計測光源Ａ１０２ａ、計測光源Ｂ１０３ｂ、ダイクロミラー１０４ａ、分割プリズム１０５ａ、折り曲げミラー１０６ａ、倍率レンズ・リレーレンズ群１０７ａ、対物折り曲げミラー１０８ａ、対物レンズ１０９ａで構成されている左視野部とＣＣＤカメラ１０１ｂ  計測光源Ａ１０２ｂ、計測光源Ｂ１０３ｂ、ダイクロミラー１０４ｂ、分割プリズム１０５ｂ  折り曲げミラー１０６ｂ、倍率レンズ・リレーレンズ群１０７ｂ、対物折り曲げミラー１０８ｂ、対物レンズ１０９ｂで構成されている右視野部で構成されている。
【００２３】
左マスクマークは左視野で、右マスクマークは右視野で計測され計測時間が短縮を図ることができる。これに加えて、本発明の特徴のひとつである、計測光学系１００は、左視野用の計測光学系１００をａと右視野用の計測光学系１００ｂが設けられている。左右の視野の対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  対物レンズ１０９ａ／１０９ｂは、投影光学系１０と計測光学系１００ａ／１００ｂへの移動が可能な構造になっている。
【００２４】
投影光学系１０および計測光学系１００の光学性能を事前に確認する。マスク２３とプレート３６には、それぞれ、位置合わせ用の計測マークが予め判っている基準マスクと基準プレートを乗せる。なお、基準マスクと基準プレートの透過および反射性能は、投影光学系１０を透過および反射する波長帯域と予め一致するように、つくられている。アライメントスコープ４０の対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  と対物レンズ１０９ａ／１０９ｂを投影光学系１０の上部に移動し、投影光学系１０を介して計測を行う。
【００２５】
この時の計測光源は計測光源Ａ１０２ａ／１０２ｂであり、投影光学系１０を透過および反射する波長帯域の光源が設定されている。この状態で計測されるマスク２３とプレート３６の位置誤差は投影光学系１０自身が持つ倍率誤差等の成分である。この位置誤差が、小さくなるように投影光学系１０内部に設けられた、補正機構を用いて、倍率誤差補正を行う。次にアライメントスコープ４０の対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  と対物レンズ１０９ａ／１０９ｂを計測光学系１００ａ／１００ｂの上部に移動して、計測光学系１００ａ／１００ｂを介して、基準マスクのマスクマークを基準に基準プレートのプレートマークの位置誤差を計測する。この誤差を持った位置を位置合わせの基準位置として扱う。なお、計測光源は計測光源Ａ１０２ａ／１０２ｂである。以上で事前準備が完了となる。
【００２６】
次に、マスク２３にはＦＰＤ生産用の生産マスクを乗せ、プレート３６には被露光される生産プレートを乗せる。この生産プレートはマスク２３内に設けられたマスクマークに対して、プレート３６内に設けられたプレートマークに位置を合わせる。このとき、プレート３６は、投影光学系１０を透過および反射する波長領域すなわち計測光源Ａ１０２ａ／１０２ｂでは、プレート３６に設けられたプレートマークを透過することができない。
【００２７】
そこで、アライメントスコープ４０の対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  と対物レンズ１０９ａ／１０９ｂを計測光学系１００ａ／１００ｂの上部へ移動し、計測光源を計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂに切り替える。計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂは、生産プレートの透過および反射波長帯域と一致するよう選定されている。計測光学系１００は、計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂの波長帯域を透過および反射させるような光学性能になっている。
【００２８】
すなわち、計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂから照射された計測光は、マスク２３を透過し計測光学系１００を介してプレート３６で正反射し、再び計測光学系１００を通り、分割プリズム１０５ａ／１０５ｂからＣＣＤカメラ１０１ａ／１０１ｂ  に当たる。ＣＣＤカメラ１０１ａ／１０１ｂ  では、マスク２３に設けられてマスクマークとプレート３６に設けられたプレートマークの画像が投影される。この画像からマスクマークを基準として、対するプレートマークの位置を画像処理によって算出する。これにより、マスクマークを基準とした、プレートマークの位置が検出できプレート３６の位置合わせを行うことができる。
【００２９】
図５の本実施例２は、本実施例１の構成に加えて、計測光源Ｂ１０３ａ／１０３ｂに、生産プレートのプロセスに合わせて複数の波長帯域を持つ光源を搭載してもよい。さらに、これらの光源が、切り替えられるような構造でもよい。この光源は、ＬＥＤや水銀ランプなど、所望の波長帯域を満足する光源であれば問わない。さらに、生産を行うＦＰＤのパネルサイズやプロセスによって、必ずしも常に、マスクマークがプロセス毎に走査方向および走査方向と垂直な方向の位置が、同じ位置とは限らない。
【００３０】
この場合は、走査方向に移動したマスクマークおよびプレートマーク位置は、マスクステージ２０とＹステージ３２を走査方向に動かすことによって、計測光学系１００ａ／１００ｂの光軸上に移動することができる、また、走査方向に移動したマスクマーク位置に対しては、計測光学系１００ａ／１００ｂが移動することにより、計測光学系１００ａ／１００ｂの光軸位置を動かしマスクマークおよびプレートマーク位置に移動する構造なっていてもよい。この時、対物折り曲げミラー１０８ａ／１０８ｂ  と対物レンズ１０９ａ／１０９ｂも、計測光学系１００ａ／１００ｂに追従する構造になっている。これらの構造により、より多くのＦＰＤプロセスに対応した、マスクマークを基準とした、プレートマークの位置が検出できプレート３６の位置合わせを行うことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  投影光学系、２０  マスクステージ、２３  マスク、３０  プレートステージ、
３２  Ｙステージ、３３  Ｘステージ、３４  θＺステージ、３５  チャック、
３６  プレート、４０  アライメントスコープ、４１  照明光学系、
１００  計測光学系、１０１  ＣＣＤカメラ、１０２  計測光源Ａ、
１０３  計測光源Ｂ、１０４  ダイクロミラー、１０５  分割プリズム、
１０６  折り曲げミラー、１０７  倍率レンズ・リレーレンズ群、
１０８  対物レンズ折り曲げミラー、１０９  対物レンズ
【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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