JP7520785B2 - 露光装置、露光方法、及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、露光方法、及び物品の製造方法に関する。

液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体デバイス等の製造において、マスクなどの原版のパターンを、感光剤が塗布されたガラスプレートやウエハなどの基板に転写する露光装置が用いられる。このような露光装置では、基板上のパターン領域に、原版のパターンを高精度に位置合わせすることが求められている。一般的には、下層に位置合わせのためのアライメントマークを形成し、上層の露光の際に下層に形成されたアライメントマークを計測することで、下層に形成されたパターンに高精度に重ね合わせて上層にパターンを転写することができる。

また、露光装置による露光工程において、パネルレイアウトを最適化し、基板を無駄なく利用することで生産コストを低減することも求められる。パネルレイアウトの最適化をする上で、原版のサイズが制約となりうる。例えば、図９（ａ）に示すような原版３ａのパターン５１を、図９（ｂ）の基板６ａに転写する場合には、図９（ｂ）に示すようなパネルレイアウトとなる。図９（ｂ）では、領域５２においてパネルの生産ができない無駄なスペースが生じてしまう。

特許文献１には、上記のような場合に、パネルレイアウトを最適化するために、原版の全体の領域を転写する露光（第１露光と呼ぶ）と、原版の一部の領域を転写する露光（第２露光と呼ぶ）とを組み合わせる手法が開示されている。第１露光と第２露光とを組み合わせることで、図９（ｃ）に示すようなパネルレイアウトでパネルを生産することが可能となる。

特開２０１０－８５７９３号公報

特許文献１における第２露光は、原版の一部の領域を遮光して原版のパターンを転写する工程と、第１露光で形成されるパターンと第２露光で形成されるパターンとの位置ずれを求めるためのアライメントマークを転写する工程とに分けられる。特許文献１に記載の方法では、第２露光の際に、パターンの形成とアライメントマークの形成とでそれぞれ異なるタイミングで転写を行うため、生産性が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、生産性の低下を低減することができる露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、原版のパターン形成領域を透過した光によって形成された第１パターンを含む第１パターン領域と、前記原版のパターン形成領域の一部の領域を透過した光によって形成された第２パターンを含み、前記第１パターン領域より小さい第２パターン領域と、を含む第１層が形成された基板上に第２層のパターンを重ねて露光する露光装置であって、前記第１パターン領域には、前記第１層における前記第１パターン領域のパターンと前記第２層における前記第１パターン領域のパターンとの位置合わせのための第１アライメントマークと、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第２アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第３アライメントマークが形成されており、前記第２パターン領域には、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第４アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第５アライメントマークが形成されており、前記露光装置は、アライメントマークを検出する検出部と、前記原版と前記基板との位置合わせを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１アライメントマークを前記検出部で検出した結果と、前記第２アライメントマークと前記第４アライメントマークを同時に前記検出部で検出した結果と、前記第３アライメントマークと前記第５アライメントマークを前記検出部で検出した結果と、に基づいて、前記第２層におけるパターン形成のために前記原版と前記基板との位置合わせを制御することを特徴とする。

本発明によれば、生産性の低下を低減することができる露光装置を提供することができる。

露光装置の構成を示す概略図である。 比較例１における露光方法を説明するための図である。 比較例２における露光方法を説明するための図である。 比較例３における露光方法を説明するための図である。 第１実施形態における原版と遮光部の関係を示す図である。 上層と下層の露光工程の手順を示すフローチャートである。 露光された基板の状態を示す図である。 第２実施形態における原版と遮光部の関係を示す図である。 パネルレイアウトを説明するための図である。

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。尚、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
（露光装置の構成）
本実施形態における露光装置の構成について説明する。本実施形態における露光装置は、半導体デバイスや、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などのデバイスを製造する際のリソグラフィ工程に用いられる装置である。露光装置は、原版（マスク）のパターンをレジストが塗布された基板に転写することで、基板のパターン領域に潜像パターンを形成する。本実施形態における露光装置は、投影光学系を介して原版のパターンを基板における複数のパターン領域に転写する、いわゆる、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光装置である。

図１は、本実施形態における露光装置１００の構成を示す概略図である。本実施形態では、基板６ａが載置される面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向として座標系を定義する。露光装置１００は、照明光学系１と、アライメント計測部２ａと、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃと、原版ステージ３ｂと、遮光部４と、投影光学系５と、基板ステージ６ｂと、定盤７と、制御部８とを含みうる。

光源（不図示）から射出された光は、照明光学系１内の光学系を介して、原版３ａを照明する。照明光学系１は、原版３ａを照明する領域を規定する部材を有し、例えば、帯状または円弧状の光が原版３ａに照明される。

原版３ａおよび基板６ａ（例えば、ガラス基板）は、原版ステージ３ｂおよび基板ステージ６ｂによってそれぞれ保持されており、投影光学系５を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系５の物体面及び像面）に配置される。

投影光学系５は、例えば、複数のミラーによって構成されたミラープロジェクション方式の投影光学系であり、所定の投影倍率（例えば、等倍、１／２倍、２倍等）を有し、原版３ａに形成されたパターンを基板６ａに投影する。

原版ステージ３ｂおよび基板ステージ６ｂは、投影光学系５の光軸方向（Ｚ方向）に直交する方向（本実施形態ではＹ方向）に、互いに同期しながら、投影光学系５の投影倍率に応じた速度比で走査する。

遮光部４は、走査方向（本実施形態ではＹ方向）またはそれと直交する方向（本実施形態ではＸ方向）に駆動し、原版３ａの露光領域を調整することができる。これにより、原版３ａに形成されたパターンを、最適なパネルレイアウトで基板６ａ上におけるパターン領域に転写することができる。

露光装置１００は、基板ステージ６ｂをステップ移動させながら、基板６ａ上における複数のパターン領域のそれぞれについて順次繰り返すことにより、１枚の基板６ａにおける露光処理を完了することができる。このように基板６ａ上の各パターン領域に原版３ａのパターンを転写する際には、当該パターン領域と原版３ａとの位置合わせを行う場合がある。

露光装置１００は、照明光学系１と原版３ａとの間にアライメント計測部２ａ（第１検出部）を有しており、アライメント計測部２ａは、少なくとも１つのアライメントスコープを含む。本実施形態におけるアライメント計測部２ａは、Ｘ方向に所定の距離だけ離間して設けられた２つのアライメントスコープを有する。また、各アライメントスコープはＸＹ平面で駆動できるよう露光装置１００に構成されている。よって、アライメント計測部２ａは、基板６ａ上のパターン領域に形成された位置合わせマーク（アライメントマーク）のそれぞれと原版３ａに形成された位置合わせマークのそれぞれとを投影光学系５を介して観察することができる。

また、投影光学系５と基板６ａとの間にオフアクシス計測部２ｂ、２ｃ（第２検出部）を有しており、オフアクシス計測部２ｂおよび２ｃは少なくとも１つのオフアクシススコープを含む。本実施形態のオフアクシス計測部２ｂ及び２ｃのそれぞれは、Ｘ方向に所定の距離だけ離間して設けられた２つのオフアクシススコープを有する。また、各オフアクシススコープはＸＹ平面で駆動できるよう露光装置１００に構成されている。よって、オフアクシス計測部２ｂおよび２ｃは、基板６ａ上のパターン領域に形成された位置合わせマークのそれぞれを観察することができる。

露光装置１００は、アライメント計測部２ａ、オフアクシス計測部２ｂおよび２ｃの各々の位置を基板６ａ上に形成されている位置合わせマークに合わせることで、複数のマークを同時に計測することができる。

制御部８は、照明光学系１と、アライメント計測部２ａと、オフアクシス計測部２ｂと２ｃと、原版ステージ３ｂと、遮光部４と、基板ステージ６ｂと、のそれぞれの制御を行う。また、制御部８は、アライメント計測部２ａおよびオフアクシス計測部２ｂおよび２ｃにより計測されたパターン領域上の各位置合わせマークの位置に基づいてパターン領域の位置ずれや形状を取得することができる。制御部８は、原版３ａ上の位置合わせマークとパターン領域上の位置合わせマークとの相対位置に基づいて、原版ステージ３ｂや基板ステージ６ｂの移動速度や位置調整、投影光学系５の投影倍率などを制御しながら基板６ａの走査露光を行うことができる。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の露光工程、及び該露光工程の前後の工程では、まず、基板６ａに感光材を塗布し、該感光材の第１層（以下では、下層と呼ぶ）に原版３ａのパターンを転写（露光）し、その後の現像工程により現像パターンを形成する。その後再び、基板６ａに感光材を塗布し、該感光材の第２層（以下では、上層と呼ぶ）に原版３ａのパターンを転写（露光）し、その後の現像工程により現像パターンを形成する。この工程の繰り返しにより、複数の層を有する積層構造の基板を得ることができる。ＦＰＤ等の露光工程において、下層のパターンと上層のパターンとの位置合わせが極めて重要である。

下層と上層の位置合わせを行うために、一般的に、下層を露光する際に原版のパターンとともに位置合わせマークを形成しておき、上層を露光する際に、該位置合わせマークを検出することで、下層のパターンと上層のパターンとの位置合わせを行う。また、少ない位置合わせマークにより精度よくパターン領域の位置ずれや形状を検出するために、位置合わせマークは、パターン領域の端（本実施形態では、矩形のパターン領域の角付近の４点、及び長辺の中点付近の２点の計６箇所）に配置されることが好ましい。

本実施形態では、基板６ａにおけるパネルレイアウトを最適化するために、原版３ａの全体の領域を転写する露光（以下では、第１露光と呼ぶ）と、原版の一部の領域を転写する露光（以下では、第２露光と呼ぶ）とを組み合わせて、走査露光を実行する。尚、本実施形態における第２露光は、原版３ａの半分の領域を転写する、いわゆるハーフショット露光である。本実施形態における走査露光の手順を説明する前に、比較例１～３における走査露光の手順を説明する。

尚、位置合わせマークは、パターン領域に複数個形成されうるが、アライメント計測部２ａやオフアクシス計測部２ｂ、２ｃにおけるスコープの数や、必要な精度に応じて、形成される数が決定されれば良い。以下の比較例１～３及び本実施形態における説明において、１つのパターン領域の形状補正のために、６箇所に形成されている位置合わせマークをアライメント計測部２ａ又はオフアクシス計測部２ｂ、２ｃの６つのスコープで同時に計測することを想定する。

（比較例１）
比較例１では、アライメント計測部２ａの各アライメントスコープや、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃのそれぞれの各オフアクシススコープの間隔を第１露光と第２露光とで変更する（スコープを駆動させる）方法について説明する。図２は、比較例１における走査露光を説明するための図である。

図２（ａ）は、比較例１における原版３ａを示す図である。後述する上層における第２露光で６点の位置合わせマーク２１を計測することを目的として、位置合わせマーク２１が９点形成されている。第１露光では、図２（ａ）に示す全体の領域を基板６ａに転写する。このとき、位置合わせマークは図２（ｃ）で示すように、第１パターン領域２２に９点形成される。

図２（ｂ）は、第２露光における原版３ａの状態を示す図である。遮光部２４が原版３ａの一部の領域（例えば、原版３ａに形成されているパターンの半分を遮光する領域）を遮光する。第２露光では、図２（ｂ）に示すように遮光部２４で遮光されていない原版３ａの領域を基板６ａに転写する。このとき、位置合わせマークは図２（ｄ）で示すように、第２パターン領域２３に６点形成される。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、第１露光と第２露光とを組み合わせて基板６ａの全域を走査露光した結果を示す図である。図２（ｃ）では、第１パターン領域２２を太線で強調して図示している。第１パターン領域２２における走査露光を第１露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク２１ａ～２１ｆを計測することにより、第１パターン領域２２の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク２１ｂと２１ｅをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク２１ａと２１ｄをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク２１ｃと２１ｆをそれぞれ計測する。また、第１露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれもｄ１だけ離間した状態で計測される。

図２（ｄ）では、第２パターン領域２３を太線で強調して図示している。第２パターン領域２３における走査露光を第２露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク２１ｇ～２１ｌを計測することにより、第２パターン領域２３の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク２１ｈと２１ｋをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク２１ｇと２１ｊをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク２１ｉと２１ｌをそれぞれ計測する。また、第２露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれもｄ２だけ離間した状態で計測される。

上記で説明したように、第１露光におけるスコープの間隔と第２露光におけるスコープの間隔とが異なるため、アライメント計測部２ａ、及びオフアクシス計測部２ｂ、２ｃにおけるスコープを駆動させる必要がある。スコープは、露光装置１００の構造上の制限により、高いコストを掛けずに駆動の高速化を実現させることは難しい。また、スコープの駆動の誤差により計測性能に影響が出る可能性もある。また、スコープの数を増やすことも考えられるが、コストの面で不利である。

（比較例２）
比較例２では、アライメント計測部２ａの各アライメントスコープや、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃのそれぞれの各オフアクシススコープの間隔を第１露光と第２露光とで変更しない（スコープを駆動させない）方法について説明する。比較例２では、下層における第１露光の際に形成した位置合わせ用マークを上層における第２露光の際に計測することで、比較例１に比べて生産性を向上させることができる。図３は、比較例２における走査露光を説明するための図である。

図３（ａ）は、比較例２における原版３ａを示す図である。後述する上層における第２露光で６点の位置合わせマーク３１を計測することを目的として、位置合わせマーク３１が９点形成されている。第１露光では、図３（ａ）に示す全体の領域を基板に転写する。第１露光では、図３（ａ）に示す全体の領域を基板６ａに転写する。このとき、位置合わせマークは図３（ｃ）で示すように、第１パターン領域３２に９点形成される。

図３（ｂ）は、第２露光における原版３ａの状態を示す図である。遮光部３４が原版３ａの一部の領域（例えば、原版３ａに形成されているパターンの半分を遮光する領域）を遮光する。第２露光では、図３（ｂ）に示すように遮光部３４で遮光されていない原版３ａの領域を基板６ａに転写する。このとき、位置合わせマークは図３（ｄ）で示すように、第２パターン領域３３に３点形成される。

図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、第１露光と第２露光とを組み合わせて基板６ａの全域を走査露光した結果を示す図である。図３（ｃ）では、第１パターン領域３２を太線で強調して図示している。第１パターン領域３２における走査露光を第１露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク３１ａ～３１ｆを計測することにより、第１パターン領域３２の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク３１ｂと３１ｅをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク３１ａと３１ｄをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク３１ｃと３１ｆをそれぞれ計測する。また、第１露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれもｄ１だけ離間した状態で計測される。

図３（ｄ）では、第２パターン領域３３を太線で強調して図示している。第２パターン領域３３における走査露光を第２露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク３１ｇ～３１ｌを計測することにより、第２パターン領域３３の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク３１ｈと３１ｋをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク３１ｇと３１ｊをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク３１ｉと３１ｌをそれぞれ計測する。また、第２露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれも、第１露光と同様に、ｄ１だけ離間した状態で計測される。

上記で説明したように、比較例２では、上層における第２露光において、下層における第１露光で形成された位置合わせマーク３１ｇ、３１ｈ、３１ｉを用いている。これにより、第１露光と第２露光とで、共にスコープの間隔がｄ１となるように位置合わせマーク３１の位置を調整することで、スコープの駆動が不要となる。これにより、比較例１と比べて、露光処理の生産性を向上させることができる。

しかしながら、第２露光において、下層における第１露光で形成された位置合わせマーク３１ｇ、３１ｈ、３１ｉを用いることで、重ね合わせ精度の低下を招くおそれがある。図３（ｅ）は、第１露光における第１パターン領域３２に対して、第２露光における第２パターン領域３３の位置がずれてしまっている様子を示す図である。図３（ｅ）において点線で示されている目標領域３５は、第２露光における第２パターン領域３３の目標位置である。図３（ｅ）に示すように、下層の露光の際に第１パターン領域３２と第２パターン領域３３との相対位置関係に誤差がある場合、上層の第２露光の際に位置合わせマーク３１ｇ～３１ｌを計測しても正確に第２パターン領域３３の形状補正を行うことができない。すなわち、第２パターン領域３３において、上層と下層において精度よく重ね合わせることができない。これは、パターン領域の形状補正を下層における第１パターン領域３２と第２パターン領域３３とで相対位置ずれが無いものとして、位置合わせマークの検出結果に基づいてパターン領域の形状補正を行っているためである。下層における第１パターン領域３２と第２パターン領域３３とで相対位置ずれは、例えば、原版ステージ３ｂや基板ステージ６ｂの駆動誤差により生じうる。

比較例１と比較して、生産性の観点では向上する。しかし、比較例１と比較して、第２パターン領域３３の重ね合わせ精度の点で不利となるおそれがある。

（比較例３）
比較例３では、特許文献１で説明した手法について説明する。比較例３では、比較例２と同様に、アライメント計測部２ａの各アライメントスコープや、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃのそれぞれの各オフアクシススコープの間隔を第１露光と第２露光とで変更しない（スコープを駆動させない）方法について説明する。また、比較例３では、比較例２で説明した位置合わせマーク３１ｇ、３１ｈ、３１ｉの形成のタイミングを比較例２とは異なるタイミングで実施することで、下層における第１パターン領域と第２パターン領域との相対位置の誤差による悪影響を低減する。図４は、比較例３における走査露光を説明するための図である。

図４（ａ）は、第１露光における原版３ａの状態を示す図である。後述する上層における第２露光で６点の位置合わせマーク４１を計測することを目的として、位置合わせマーク４１が６点形成されている。第１露光では、図４（ａ）に示すように原版３ａ中央部のパターンが形成されていない矩形状の領域に遮光部４４を配置し、一部の光を遮光する。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す原版３ａの状態で、下層における第１露光を行った基板６ａの状態を示す図である。第１露光で露光される領域が、第１パターン領域４２である。上層において、第１パターン領域４２における走査露光を第１露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク４１ａ～４１ｆを計測することにより、第１パターン領域４２の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク４１ｂと４１ｅをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク４１ａと４１ｄをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク４１ｃと４１ｆをそれぞれ計測する。また、第１露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれもｄ１だけ離間した状態で計測される。

図４（ｃ）は、第２露光における原版３ａの状態を示す図である。遮光部４４を駆動させ、遮光部４４が原版３ａの一部の領域（例えば、原版３ａに形成されているパターンの半分を遮光する領域）を遮光する。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す原版３ａの状態で、下層における第２露光を行った基板６ａの状態を示す図である。第２露光で露光される領域が、第２パターン領域４３である。このとき、位置合わせマーク４１ｊ、４１ｋ、４１ｌも形成する。第２パターン領域４３にパターンを形成した後に、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを形成する工程を行う。

図４（ｅ）は、下層の第２露光によるパターン形成を行った後に、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを形成するための原版３ａの状態を示す図である。遮光部４４を駆動させ、遮光部４４が原版３ａの３つの位置合わせマークがある領域以外の領域を遮光する。

図４（ｆ）は、図４（ｅ）に示す原版３ａの状態で、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを形成する工程を行った基板６ａの状態を示す図である。位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉは、領域４６に形成される。第２パターン領域４３における走査露光を第２露光により行う際には、下層に形成された位置合わせマーク４１ｇ～４１ｌを計測することにより、第２パターン領域４３の形状を補正する。アライメント計測部２ａの各スコープは、位置合わせマーク４１ｈと４１ｋをそれぞれ計測する。また、オフアクシス計測部２ｂの各スコープは、位置合わせマーク４１ｇと４１ｊをそれぞれ計測し、オフアクシス計測部２ｃの各スコープは、位置合わせマーク４１ｉと４１ｌをそれぞれ計測する。また、第２露光において、アライメント計測部２ａの各スコープの間隔、オフアクシス計測部２ｂの各スコープの間隔、及びオフアクシス計測部２ｃの各スコープの間隔は、いずれも、第１露光と同様に、ｄ１だけ離間した状態で計測される。

上記で説明したように、比較例３では、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを第１露光で形成せずに、第２露光の後に形成することで、重ね合わせ精度を向上させることができる。図４（ｇ）は、第１露光における第１パターン領域４２に対して、第２露光における第２パターン領域４３の位置がずれてしまっている様子を示す図である。図４（ｇ）において点線で示されている目標領域４５は、第２露光におけるパターン領域の目標位置である。比較例３では、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを第２露光で第２パターン領域４３を形成した基板６ａの位置で、基板ステージ６ｂを駆動させずに形成するため、第１パターン領域４２と第２パターン領域４３との相対位置の誤差の影響を受けない。

しかしながら、比較例３では、下層の第２露光でパターンを露光した後に、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを形成するためだけの工程が別途必要になるため、生産性が低下する。また、下層の第２露光でパターンを露光する工程と、位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを形成する工程とで、基板ステージ６ｂを駆動させる必要がないものの、露光装置１００の投影光学系の状態が露光により生じる熱等により変化するおそれがある。これにより、第２パターン領域４３に対して位置合わせマーク４１ｇ、４１ｈ、４１ｉの形成位置に誤差が生じるおそれがあり、重ね合わせ精度の低下につながるおそれもある。

（本実施形態における露光処理）
本実施形態では、第１露光により露光される第１パターン領域と、第２露光により露光される第２パターン領域と、の相対位置ずれを計測することで、比較例２と比較して層の重ね合わせ精度を向上させることができる。

本実施形態における、原版３ａにおける位置合わせマークの配置について、図５を参照して説明する。図５では、本実施形態における露光処理を説明するために位置合わせマークのみ図示しているが、実際には基板６ａに転写するためのパターンが原版３ａのパターン形成領域に形成されている。図５の原版３ａにおける白で描画している箇所は、照射された光を透過或いは通過する箇所であり、原版３ａに形成されている位置合わせマークが基板６ａに転写される。

図５（ａ）は、本実施形態の第１露光における原版３ａ及び遮光部４の状態を示す図である。図５（ａ）に示すように、原版３ａのパターン形成領域には、位置合わせマークＰ１Ｌ、Ｐ１Ｒ、Ｐ２Ｌ、Ｐ２Ｒ、Ｐ３Ｌ、Ｐ３Ｒ、Ｐ１Ｍ、Ｐ２Ｍ、Ｐ３Ｍが形成されている。また、位置合わせマークＰ１ＭとＰ１Ｌの距離ｊ１とし、位置合わせマークＰ１ＭとＰ１Ｒの距離ｊ２としたとき、ｊ１＝ｊ２の関係性となる。

また、本実施形態では、位置合わせマークＱ１Ｓ、Ｑ３Ｓ、Ｑ１Ｆ、Ｑ３Ｆが更に形成されている。位置合わせマークＱ１Ｓは、図５に示すように、位置合わせマークＰ１Ｍの近傍に形成されており、同様に位置合わせマークＱ３Ｓ、Ｑ１Ｆ、Ｑ３Ｆは、それぞれ位置合わせマークＰ３Ｍ、Ｐ１Ｒ、Ｐ３Ｒの近傍に形成されている。

遮光部４は、原版３ａの直下に設けられており、例えば、Ｘ方向に駆動可能である。遮光部４の位置を制御部８で制御することにより、基板６ａに転写される原版３ａの領域を任意に定めることができる。本実施形態では、遮光部４が原版３ａに形成されているパターンを遮光しない（第１照明領域を照明する）第１露光と、遮光部４が原版３ａに形成されているパターンの半分を遮光する（第２照明領域を照明する）第２露光とを組み合わせて実行される。遮光部４は、照明光学系１、照明光学系１と原版３ａとの間、原版３ａと投影光学系５との間、投影光学系５、投影光学系５と基板６ａとの間の少なくとも１つに、１個或いは複数個設けられる。

図５（ｂ）は、本実施形態の第２露光における原版３ａ及び遮光部４の状態を示す図である。図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の状態から遮光部４をＸ方向に駆動することで、原版３ａ半分の領域と重複する状態となっている。これにより、第２露光では、原版３ａの半分の領域におけるパターンのみが基板６ａに転写される。

次に、本実施形態における下層の露光方法と、上層の位置合わせ方法を順に説明する。図６は、本実施形態における下層及び上層の露光工程の手順を示すフローチャートである。制御部８が露光装置１００の各部を制御することにより、本露光工程が実行される。

ステップＳ１０１では、図５（ａ）に示した原版３ａ及び遮光部４の状態で、下地の第１露光を行う（第１露光工程）。図７（ａ）は、ステップＳ１０１により第１パターン領域７３において第１露光が行われた後の基板６ａの状態を示す図である。第１パターン領域７３には、第１パターンと複数の位置合わせマークの潜像が形成される。図７（ａ）には、位置合わせマーク７１ａ～７１ｆ（第１アライメントマーク）、７１ｇ～７１ｉ（第２アライメントマーク）、７２ａ～７２ｂ（第３アライメントマーク）、及び７２ｃ～７２ｄが基板６ａに形成されている。

ステップＳ１０２では、図５（ｂ）に示した原版３ａ及び遮光部４の状態で、下地の第２露光を行う（第２露光工程）。制御部８は、遮光部４をＸ方向に駆動することで、原版３ａの一部を遮光する。第２パターン領域７６には、第２パターンと複数の位置合わせマークの潜像が形成される。図７（ｂ）は、ステップＳ１０２により第２パターン領域７６において第２露光が行われた後の基板６ａの状態を示す図である。第２パターン領域７６は、図７（ｂ）の太線で示す領域であり、第１パターン領域７３と一部が重複する領域である。第１パターン領域７３と第２パターン領域７６とが重複する領域を、以下では、重複領域７７と呼ぶ。図７（ｂ）には、位置合わせマーク７４ａ～７４ｃ（第４アライメントマーク）、７５ａ～７５ｂ、及び７５ｃ～７５ｄ（第５アライメントマーク）が基板６ａに形成されている。

ステップＳ１０３では、基板６ａは、露光装置１００から基板６ａの潜像を現像する装置へと搬送され、現像される（第１現像工程）。そして、現像された基板６ａは、露光装置１００へと搬送される。現像された基板６ａの位置合わせマークは、アライメント計測部２ａやオフアクシス計測部２ｂ、２ｃによって計測可能な状態となる。

ステップＳ１０４では、基板ステージ６ｂを駆動させ、アライメント計測部２ａと、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃとで、位置合わせマーク７１ａ～７１ｆ（第１アライメントマーク）を計測する。位置合わせマーク７１ａ～７１ｆの計測は、アライメント計測部２ａ及びオフアクシス計測部２ｂ、２ｃにおける複数のスコープで同時に行う。例えば、下層との重ね合わせ度合いを示す計測値（０に近い程、重ね合わせ精度が高いことを示す値）のすべてが０になるように、原版ステージ３ｂと、基板ステージ６ｂと、投影光学系５と、の制御情報を算出する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で算出された制御情報に基づいて上層における第１露光を実行する。これにより、第１パターン領域７３において下層の第１パターンに重なるように上層の第１パターンを露光することができる。制御部８は、原版３ａと基板６ａの相対位置を制御しながらパターンを転写する。

ステップＳ１０６では、基板ステージ６ｂを駆動させ、アライメント計測部２ａと、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃとで、位置合わせマーク７１ｇ～７１ｉと、位置合わせマーク７４ａ～７４ｃとを計測する。位置合わせマーク７１ｇ～７１ｉと、位置合わせマーク７４ａ～７４ｃの計測は、アライメント計測部２ａ及びオフアクシス計測部２ｂ、２ｃにおける複数のスコープで同時に行う。

ステップＳ１０７では、基板ステージ６ｂを駆動させ、オフアクシス計測部２ｂ、２ｃで、図７（ｂ）に示す重複領域７７に形成されている位置合わせマーク７２ａ、７２ｂと、位置合わせマーク７５ｃ、７５ｄと、を計測する。このとき、位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃは、オフアクシス計測部２ｂ又は２ｃのうちの１つの第１スコープの１つの視野内に収まっている。また、位置合わせマーク７２ｂと位置合わせマーク７５ｄは、オフアクシス計測部２ｂ又は２ｃのうちの１つの第２スコープの１つの視野内に収まっている。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で計測された第３アライメントマークと第５アライメントマークとに基づいて、下層に形成されている第１パターン領域７３と第２パターン領域７６との相対位置に関する配列情報を算出する。

図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、重複領域７７に形成されている第３アライメントマークと第５アライメントマークの一例を示す図である。図７（ｃ）では、位置合わせマーク７２ａの中心と位置合わせマーク７５ｃの中心とが一致するように形成されている。位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃは、例えば、互いのマークを区別できるように大きさが異なる。同様に、位置合わせマーク７２ｂの中心と位置合わせマーク７５ｄの中心とが一致するように形成されている。

図７（ｃ）に示す例では、位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃの中心位置、及び位置合わせマーク７２ｂと位置合わせマーク７５ｄの中心位置のずれを測定する。中心位置がずれている場合には、第１パターン領域７３と第２パターン領域７６との相対位置がずれていることが分かる。位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃの中心位置のずれ量と、位置合わせマーク７２ｂと位置合わせマーク７５ｄの中心位置のずれ量に基づいて、パターン領域の相対位置がＸ方向やＹ方向にシフトしてしまっていることが分かる。また、位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃの中心位置のずれ量と、位置合わせマーク７２ｂと位置合わせマーク７５ｄの中心位置のずれ量の差を求めることで、Ｚ軸回りの回転方向にパターン領域の相対位置がシフトしてしまっていることが分かる。或いは、位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃの中心位置、及び位置合わせマーク７２ｂと位置合わせマーク７５ｄの中心位置のずれの平均値を算出することにより、パターン領域間の相対位置ずれを算出しても良い。

図７（ｄ）では、図７（ｃ）とは異なる形状および配置の位置合わせマークを示す。図７（ｄ）に示す例では、位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃが隣り合う配置となるように重複領域７７に形成されている。位置合わせマーク７２ａと位置合わせマーク７５ｃとの距離を測定することで、パターン領域間の相対位置ずれを算出することができる。予め位置合わせマーク間の基準となる基準距離を設定しておき、基準距離からのずれ量に応じて、パターン領域間の相対位置を算出する。図７（ｄ）に示した例においても、図７（ｃ）の例と同様に、パターン領域間の相対位置を算出することができる。

また、図７（ｃ）、図７（ｄ）で示した例以外のマークの形状でも良い。また、位置合わせマーク７２ａや位置合わせマーク７５ｃが重複領域に形成される説明をしたが、１つのスコープで２つの位置合わせマークを検出することができれば良く、必ず重複領域が形成されるように第１露光と第２露光が行われなくとも良い。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７で第２アライメントマークと第４アライメントマークとが計測された計測情報と、ステップＳ１０８で算出された配列情報と、に基づいて、上層における第２露光を実行する（第３露光工程）。これにより、第２パターン領域７６において下層のパターンに重なるように上層のパターンを露光することができる。具体的には、ステップＳ１０７で第２アライメントマークと第４アライメントマークとが計測された計測情報から、ステップＳ１０８で算出されたパターン領域間の相対位置ずれの量を除去する。これにより、パターン領域間の相対位置ずれの影響を低減させることができ、より高精度に第２パターン領域７６における層の重ね合わせを実行することが可能となる。制御部８は、原版３ａと基板６ａの相対位置を制御しながらパターンを転写する。

本実施形態における第１アライメントマーク、第２アライメントマーク、第３アライメントマーク、第４アライメントマーク、及び第５アライメントマークを検出する複数の工程（ステップＳ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０７）をまとめて検出工程とも呼ぶ。また、ステップＳ１０５の第１露光は、ステップＳ１０６やステップＳ１０７における計測の後、或いはステップＳ１０８における相対位置誤差の算出の後に実施されても良い。また、図６のフローチャートでは、同一の露光装置のみで下層と上層を露光する例について説明したがこれに限らず。上層と下層とで異なる装置により露光が行われても良い。例えば、露光装置１００と同様な機能を有する別の露光装置でステップＳ１０１、Ｓ１０２を実行し、第１現像工程を実行し、露光装置１００によりステップＳ１０４～Ｓ１０９が実行されても良い。

以上より、本実施形態では、パターン領域間の相対位置誤差を算出し、第２露光の位置合わせに用いることで、比較例２に比べて層の重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。また、比較例３に比べて露光のステップを減少させることができるため、生産性を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、第２露光において、遮光部４で原版３ａの半分の領域を遮光する例について説明した。遮光部４で遮光する領域は、原版３ａのパターンが形成されているレイアウト、及び基板６ａにパターンを無駄なく形成するレイアウトによって決まれば良い。本実施形態では、遮光部４で原版３ａの１／３の領域を遮光する例について説明する。尚、～の構成については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、本実施形態で言及しない事項については、第１実施形態に従う。

本実施形態における、原版３ａにおける位置合わせマークの配置について図８を参照して説明する。図８では、本実施形態における露光処理を説明するために位置合わせマークのみ図示しているが、実際には基板６ａに転写するためのパターンが形成されている。図８で示す原版３ａ白の箇所は、照射された光を透過或いは通過する箇所であり、原版３ａに形成されている位置合わせマークが基板６ａに転写される。

図８（ａ）は、本実施形態の第１露光における原版３ａ及び遮光部４の状態を示す図である。第１実施形態との違いは、位置合わせマークＱ１Ｓ、及びＱ３Ｓの位置である。位置合わせマークＱ１Ｓは、位置合わせマークＰ１Ｌ、Ｐ１Ｍの間に配置され、位置合わせマークＱ３Ｓは、位置合わせマークＰ３Ｌ、Ｐ３Ｍの間に配置されている。これは、第２露光において遮光部４で遮光する原版３ａの領域が第１実施形態とは異なるために、変更されている。

図８（ｂ）は、本実施形態の第２露光における原版３ａ及び遮光部４の状態を示す図である。遮光部４が原版３ａの１／３の領域を遮光し、２／３の領域が基板６ａに転写される位置となっている。これにより、第１露光と第２露光で重複して露光される露光領域に、図７で示した状態と同じように位置合わせマークが形成される。

以上より、本実施形態では、パターン領域間の相対位置誤差を算出し、第２露光の位置合わせに用いることで、比較例２に比べて層の重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。また、比較例３に比べて露光のステップを減少させることができるため、生産性を向上させることができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上に塗布された感光剤に上記の露光装置による露光で潜像パターンを形成し、露光基板を得る工程と、かかる工程で潜像パターンが形成された露光基板を現像し、現像基板を得る工程（第２現像工程）とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２ａ アライメント計測部（第１検出部）
２ｂ、２ｃ オフアクシス計測部（第２検出部）
３ａ 原版
６ａ 基板
８ 制御部
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆ 位置合わせマーク（第１アライメントマーク）
７１ｇ、７１ｈ、７１ｉ 位置合わせマーク（第２アライメントマーク）
７２ａ、７２ｂ 位置合わせマーク（第３アライメントマーク）
７３ 第１パターン領域
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ 位置合わせマーク（第４アライメントマーク）
７５ｃ、７５ｄ 位置合わせマーク（第５アライメントマーク）
７６ 第２パターン領域
１００ 露光装置

Claims (12)

1. 原版のパターン形成領域を透過した光によって形成された第１パターンを含む第１パターン領域と、前記原版のパターン形成領域の一部の領域を透過した光によって形成された第２パターンを含み、前記第１パターン領域より小さい第２パターン領域と、を含む第１層が形成された基板上に第２層のパターンを重ねて露光する露光装置であって、
   前記第１パターン領域には、前記第１層における前記第１パターン領域のパターンと前記第２層における前記第１パターン領域のパターンとの位置合わせのための第１アライメントマークと、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第２アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第３アライメントマークが形成されており、
   前記第２パターン領域には、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第４アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第５アライメントマークが形成されており、
   前記露光装置は、
   アライメントマークを検出する検出部と、
   前記原版と前記基板との位置合わせを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１アライメントマークを前記検出部で検出した結果と、前記第２アライメントマークと前記第４アライメントマークを同時に前記検出部で検出した結果と、前記第３アライメントマークと前記第５アライメントマークを前記検出部で検出した結果と、に基づいて、前記第２層におけるパターン形成のために前記原版と前記基板との位置合わせを制御することを特徴とする露光装置。
2. 前記制御部は、前記検出部で検出された前記第３アライメントマーク、及び前記第５アライメントマークの検出結果に基づいて、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを示す配列情報を求め、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせに前記配列情報を用いることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第３アライメントマーク、及び前記第５アライメントマークは、複数のアライメントマークをそれぞれ含み、
   前記検出部は、複数のスコープを含み、
   前記複数のスコープのうち少なくとも１つのスコープは、前記第３アライメントマークのうち少なくとも１つのアライメントマークと、前記第５アライメントマークのうち少なくとも１つのアライメントマークを同時に検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
   前記検出部は、前記投影光学系を介さずに前記基板に形成されたアライメントマークを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記検出部は、第１検出部と第２検出部を含み、
   前記第１検出部は、前記投影光学系を介して前記第１アライメントマーク、前記第２アライメントマーク及び前記第４アライメントマークを検出し、
   前記第２検出部は、前記投影光学系を介さずに前記第１アライメントマーク、前記第２アライメントマーク、前記第３アライメントマーク、前記第４アライメントマーク、及び前記第５アライメントマークを検出することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記第１アライメントマーク、前記第２アライメントマーク、及び前記第４アライメントマークは、複数のアライメントマークをそれぞれ含み、
   前記第２検出部は、前記投影光学系を介さずに、前記第１アライメントマークのうち前記第１検出部で検出していないアライメントマークと、前記第２アライメントマークのうち前記第１検出部で検出していないアライメントマークと、前記第４アライメントマークのうち前記第１検出部で検出していないアライメントマークと、を検出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第２パターン領域は、前記第１パターン領域の一部と重複する重複領域を含み、
   前記第３アライメントマークのうち少なくとも１つのマークと、前記第５アライメントマークのうち少なくとも１つのマークは、前記重複領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記原版に照明される一部の照明光を遮光する遮光部を更に有し、
   前記第２パターン領域は、前記遮光部により一部の照明光を遮光して照明される領域であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記第２パターン領域は、前記第１パターン領域の半分の領域であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記制御部は、前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との相対位置ずれを除去して、前記第１層における前記第２パターンに前記第２層における前記第２パターンが重なるように、前記第２層におけるパターン形成のために前記原版と前記基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 原版のパターン形成領域を透過した光によって形成された第１パターンを含む第１パターン領域と、前記原版のパターン形成領域の一部の領域を透過した光によって形成された第２パターンを含み、前記第１パターン領域より小さい第２パターン領域と、を含む第１層が形成された基板上に第２層のパターンを重ねて露光する露光方法であって、
    前記第１パターン領域には、前記第１層における前記第１パターン領域のパターンと前記第２層における前記第１パターン領域のパターンとの位置合わせのための第１アライメントマークと、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第２アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第３アライメントマークが形成されており、
    前記第２パターン領域には、前記第１層における前記第２パターン領域のパターンと前記第２層における前記第２パターン領域のパターンとの位置合わせのための第４アライメントマークと、前記第１層における前記第１パターン領域と前記第２パターン領域との位置ずれを求めるための第５アライメントマークが形成されており、
    前記露光方法は、
    前記第１アライメントマークを検出する第１検出工程と、
    前記第２アライメントマークと前記第４アライメントマークを同時に検出する第２検出工程と、
    前記第３アライメントマークと前記第５アライメントマークを検出する第３検出工程と、
    前記原版と前記基板との位置合わせを制御して、露光する露光工程と、を含み、
    前記露光工程は、前記第１検出工程と、前記第２検出工程と、前記第３検出工程と、で検出された結果に基づいて、前記第２層におけるパターン形成のために前記原版と前記基板との位置合わせを制御することを特徴とする露光方法。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置により基板を露光する露光工程と、
    前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、を含み、
    前記現像工程で現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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