专利名称：曝光方法及曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种在半导体元件或液晶元件的工艺中于基底上曝光出罩幕图案的曝光方法及曝光装置，且特别是有关于一种由使复数个分隔图案的相同部分相互接合于基板上以曝光出大面积的图案，即适合用于进行画面合并时的曝光方法及曝光装置。
在进行上述画面合并时，最需要注意的重点是必须极力的缩小画面合并部分的图案间偏移，以确保画面接合的准确度。此画面合并部分的图案间偏移是由光栅的制造误差或投影光学系统的透镜像差、决定感旋光性基板等材料位置的承载台的位置决定准确度·滑动准确度等所造成。即，在上述的画面合并中，相邻两个图案间的相对位置偏差会造成图案的接头部分产生落差，而损害所制造元件的特性。而且，在半导体元件与液晶显示元件的制造中，由于使画面合并的单层图案重叠成复数层(通常在液晶面板的制造中为5至8层)，因此各层中单位曝光区域的重叠误差会使得图案的接头部分产生不连续变化。在此种情况下，特别是对于主动式矩阵(Active Matrix)液晶元件而言，图案接头部分的对比(Contrast)不连续变化会降低元件的质量。
一般，就第二层以后曝光层的画面接合准确度而言，由于知道曝光照射区域与曝光照射区域的重叠准确度差是很重要的，因此可以先测量形成于第一层的对准标记(Alignment Mark)，再从其测量结果求出第二层以后的层的光栅及感旋光性基板的偏差(Offset)以进行补正。即，对第二层(例如是源极·漏极层)进行接合曝光时，由于形成于为前一层的第一层(例如是栅极层)中的对准标记存在有标准，因此以轴外(Offaxis)等检测器(Sensor)测量此对准标记，可以使所接合的源极·漏极层图案与各自对应的栅极层图案增进至高准确度重叠，结果可以使第二层的图案达到高准确度接合。
然而，第二层以后的图案接合准确度受第一层中图案的接合准确度影响。在一般的曝光处理中，在第一层中进行画面接合时，由于基底并没有基准，使得曝光步骤会受到机械准确度或图案的制造准确度影响，因此要使接合准确度增进至高准确度是很困难的。有鉴于此，公知是由例如下述的两种方法以确保第一层中的接合准确度。
(1)工艺中就光栅的制造误差或投影光学系统的透镜像差而言，如
图10所示，在接合图案A至图案D各自两边以画面合并成所希望的画板(Panel)图案的情况下，如图11所示，具体而言，在光栅内的图案A附近的复数个特殊图案为沿着接合边配置的复数个二维标记，于是从搭载被曝光物(感旋光性基板)的承载台附近测定上述标记的位置，并统计处理各个标记的设计位置与测定结果的位置的偏离误差，可以求出能够使光栅上的图案于承载台上曝光出较理想的格子形状的补正参数(偏移(Shift)、旋转、倍率等)。此外，就从承载台附近测量标记位置的方法而言，可以利用所谓影像孔隙传感器(Image Slit Sensor，ISS)测量等方法，此方法于承载台上设置具有孔隙标记(Slit Mark)的基准标记构件，然后从基准标记构件下方照射与曝光波长同一波长的检测光，并一边扫描移动承载台，一边监视通过孔隙标记、投影光学系统、光栅上的标记而入射至光量检测器的检测光，以对应承载台坐标系统计算标记的位置。
而且，就图案B至D而言，也可以和图案A一样沿着接合边配置标记，再利用测量标记的位置而求出能够使图案B至D曝光出较理想的格子形状的补正参数。此外，就决定感旋光性基板位置的承载台的位置决定准确度或滑动准确度而言，在调整时能够尽量缩小误差以维持画面接合准确度。
(2)测试曝光在实施工艺曝光前，先实施以图案A至D画面合并成所希望图案的接合曝光，并以测定器测量其接合部分以求出如图12所示的位置偏移量Z，以此位置偏移量Z作为来自设计值的偏差，而作为一种在工艺曝光中于曝光控制资料的光栅部分输入偏差的方法。
然而，上述公知的曝光方法及曝光装置存在有下述问题。
在上述(1)的技术中，由于实际上是无法测定转移后的图案A至D、无法测量曝光后的图案、以及利用ISS测量等的光学原理测量等原因，即使根据补正参数进行曝光，实际上经曝光后图案也会产生来自设计值的偏差。其中，有几个考虑的原因例如是在测量原理中的基本误差或再现性的极限、在工艺条件中感旋光性基板变形所造成的影响、实际图案与测量用标记的制造误差等。
而且，在上述(2)的技术中，于上述第一层中进行画面合并的情况下，由于基底中并没有基准而难以加强接合准确度，因此即使采用例如在第一层另外设置一传感器以检测曝光图案的一个位置，然后根据测量的图案位置以曝光出其它图案的方法，由于通常图案的形状在每一层中大都会往例如X方向或Y方向的单一方向延伸，因此要从X、Y两方向测量上述图案的一个位置是很困难的。于是，对于无法测量的方向(X方向或Y方向)而言，是无法充分的增进接合准确度。
根据上述的理由，上述(1)、(2)的技术也无法充分的作为接合准确度的增进方法。
为了达成上述目的，本发明的实施例采用安装有对应图1至图12的结构。
本发明的曝光方法，适用于在基板(P)上接合图案(A～D)以曝光出所希望图案，其特征在于此方法包括进行一预备曝光工艺以于基板上曝光出与图案(A～D)不同的第一标记(MK)和接合图案(A～D)、以及进行一设定工艺，此设定工艺是根据基板上所曝光的第一标记(MK)与图案(A～D)之间的相对位置关系，设定曝光接合图案(A～D)时的补正量。
本发明的曝光装置，适用于在基板(P)上接合图案(A～D)以曝光出所希望图案，其特征在于此装置包括一存储装置(33)与一补正装置(23)。存储装置(33)可根据基板上所曝光的与图案(A～D)不同的第一标记(MK)和图案(A～D)之间的相对位置关系，存储曝光接合图案(A～D)时的补正量。补正装置(23)可根据存储于存储装置(33)内的补正量于基板(P)上接合图案。
因此，在本发明的曝光方法及曝光装置中，举例来说，以往X方向及Y方向延伸的二维标记作为第一标记(MK)，同时使图案(A～D)曝光于基板(P)上，由测量曝光后图案(A～D)与第一标记(MK)可以求出作为二维补正量的图案(A～D)接合偏差。于是，实际曝光时，在利用此补正量补正的状态下接合图案，可以充分地增进接合准确度。而且，由于本发明在求出补正量时是使用实际的转移图案，因此可以在实际曝光时直接求出必要的补正量。
图2A为本发明的曝光方法所使用的具有标记的光栅平面图。
图2B为标记的详细图。
图3为于基底上曝光出复数个图案与标记的平面图。
图4A为栅极图案的部分放大图。
图4B为栅极图案与标记的重叠部分放大图。
图5为隔着分割线曝光的栅极图案与标记的部分放大图。
图6为理想格子与图案的相对位置关系的示意图。
图7为呈现其它形状的标记与栅极图案的重叠部分放大图。
图8为另一种标记的曝光方法说明图。
图9为液晶显示(半导体)元件工艺的一实例的流程图。
图10为接合复数个图案的示意图。
图11为形成于光栅上的图案与二维标记的平面图。
图12为在接合图案中产生的偏差示意图。
附图标记说明9曝光装置10光源11照明光学系统12投影光学系统13光栅承载台14基板承载台15瞬间开关16、17反射镜18波长选择滤光片19光学积算器20可变场光圈21聚光器光学系统22瞬间开关装置驱动部23控制装置24光束分裂器25光栅承载台驱动系统26a、26b光栅对准系统27承载台驱动装置28移动镜29激光干涉计30a、30b自动聚焦系统32标准标记构件
33存储装置34镜子35聚光透镜36光纤37光量传感器38扫描线图案39栅极电极图案40区域201、202、203、204、205、206步骤A、B、C、D图案DLX、DLY分割线K理想格子LX、LY、PX、PY间距MK标记OVLx、OVLy、OVRx、OVRy、OVUx、OVUy、OVDx、OVDy重叠偏差量P基板R、RT光栅XMX标记YMY标记Z偏移量在此，由步进方式的曝光装置，在液晶显示元件制造用的玻璃基板(感旋光性基板)上(以下称为基板)利用直立等倍以画面合并复数个光栅图案的情况下为实例作说明。在此图1至图9中的构件与公知的图10至图12相同者给予相同的符号，并省略其说明。
图1为用于制造液晶显示元件的曝光装置9的概略结构图。此曝光装置9为对涂布感光剂(光阻)的基板(基底)P投影曝光出形成于光栅(罩幕)R内的液晶显示元件图案的装置，此装置概略的是由光源10、照明光学系统11、投影光学系统12、光栅承载台(罩幕承载台)13以及基板承载台(基底承载台)14所构成。其中，各自设定与投影光学系统12的光轴平行者为Z轴，在光轴的垂直面中与图1的纸面平行者为X轴，在光轴的垂直面中与图1的纸面垂直者为Y轴。
光源10为产生作为曝光光线的光束B的装置，此装置是由超高压水银灯等构成。从光源10发射出的光束B会射入照明光学系统11。
照明光学系统11是由可开关光束B的光线路径的瞬间开关(Shutter)15、反射镜16、17、波长选择滤光片18、使光束B均一化的光学积算器19(Optical Integrator)(蝇眼透镜(Fly-Eye Lens))、可变场光圈20、聚光器(Condenser)光学系统21等所构成。由通过瞬间开关装置驱动部22的控制装置23(补正装置)控制瞬间开关装置15，以驱动瞬间开关装置15开关光束B的光线路径。然后，入射至照明光学系统11的光束B会对应瞬间开关装置15的开启动作，在波长选择滤光片18中选择曝光所需要的波长(g线或h线、I线)，并以光学积算器19使其亮度均一化。亮度经过均一化的光束B透过光束分裂器(BeamSplitter)24后，经聚光器光学系统21聚光，并通过可变场光圈20的开口而重叠的照明于所规定光栅R上的照明区域。可变场光圈20开口的位置及大小可利用通过遮蔽(Blind)驱动部(未图标)的控制装置23来控制的。
光栅承载台13为保持光栅R的装置，其可以利用光栅承载台驱动系统25驱动，而能够在XY坐标系统上二维的移动。而且，在光栅承载台13的上方配置有作为光栅对准系统26a、26b的光电传感器。光栅对准系统26a、26b为可照射与光源10发射的光束B具有相同波长的对准光线，且其反射光可于CCD照相机进行受光画像处理的装置。然后，本曝光装置可以检测出由铬等以直线形状所形成的光栅R上对准标记，再根据此检测结果利用光栅承载台驱动系统25驱动光栅承载台13，使光栅R对准(对照位置)XY坐标系统所设定的位置。
投影光学系统12使存在于光栅R的照明区域中图案的像在基板P上成像。然后，涂布于基板P上的感光剂经过感光后，使图案的像转移至基板上。此投影光学系统12的成像特性(倍率等)可以由控制装置23的控制而调整。
基板承载台14为保持基板P的装置，其可以利用承载台驱动系统27驱动，而能够在XY坐标系统上二维的移动。由于此基板承载台14上配置有移动镜28，从激光干涉计29发射的激光可经过移动镜28反射而射回激光干涉计29，因此根据激光的反射光与入射光的干涉可以正确的测量基板承载台14的位置(基板P的位置)，且此激光干涉计29的测量结果会输出至控制装置23中。此外，为了简便说明本实施例，在图1中只绘示出为了测量基板承载台14在X方向的位置的移动镜28与激光干涉计29，当然也具备一组为了测量Y方向的位置的移动镜与激光干涉计。
在投影光学系统12与基板承载台14之间设置有斜向射入型自动聚焦系统30a、30b，此斜向射入型自动聚焦系统30a、30b可在基板P的表面决定一般投影光学系统12的光轴方向所设定的位置。即，在Z方向驱动基板承载台14，以使基板P的被曝光面与投影光学系统12的焦点面一致。
而且，在基板承载台14上，投影光学系统12的光轴方向与相对的基板P被曝光面略一致的位置上设置有圆盘状的标准标记构件32。在此标准标记构件32内设置有为矩型形状开口的孔隙标记(未图标)。然后，在基板承载台14中的标准标记构件32下方装设镜子34以及聚光透镜35，由光纤36所传送的作为检测光的光束B(曝光光线)会从下方通过聚光透镜35以及镜子34而照明标准标记构件32。
经过照明的标准标记构件32上的孔隙标记的像通过投影光学系统12而逆投影于光栅R上。然后，透过光栅R的光束B通过聚光器光学系统21、反射镜18后射入光束分裂器24。射入光束分裂器24的光束B，在光束分裂器24内反射后，射入作为光量传感器37的光电传感器。光量传感器37对应所射入的光束B强度而输出电讯号至控制装置23。而且，光量传感器37配置于与光栅R结合的面。
控制装置23利用从光量传感器37输出的讯号与从激光干涉器29等输出的讯号以检测出光栅上标记的位置，同时使用检测出的标记位置与设计位置的偏差量进行设定的运算处理(最小二乘法)，以算出光栅R的旋转补正量、XY偏移补正量、XY倍率偏差量等的补正参数。然后，控制装置23根据所算出的补正量，透过光栅承载台驱动系统25判断光栅R的位置，并调整投影光学系统的成像特性。
而且，控制装置23可以总括控制上述投影光学系统12、瞬间开关装置驱动部22、遮蔽驱动部、光栅承载台驱动系统25、承载台驱动装置27；检测基板承载台14的位置；以及由透过基板承载台14而二维的移动基板P，以在基板P上曝光形成由接合光栅R图案所得到的设定图案。此外，在控制装置23中设置有可记录程序(Sequence)参数等的各种曝光资料(处方)或补正参数的存储装置33。
接着，说明在进行工艺处理前所进行的处理(预备曝光工艺)。此预备曝光工艺一般可分为在工艺处理中使欲曝光的栅极图案曝光于基板P上的图案曝光工艺，以及使标记MK曝光于已曝光出栅极图案的基板P上的标记曝光工艺。此外，如图10所示，在基板P的第一层中，图案A～D所接合成的栅极层(栅极图案)是利用画面合并而形成的图案。
如图12所示，各个图案A～D具有往X方向延伸的扫描线图案(单位图案)38、沿着扫描线图案38并以固定间距LX(例如是100μm间距)排列的复数个栅极电极图案(单位图案)与在Y方向以固定间距LY排列的同一栅极图案，通常接合图案A～D的分割线是设定成与扫描线图案交叉。而且，此栅极图案在经曝光的基板P上显影后，具有上述栅极图案的光阻会残留于基板上，即在光栅R中形成正片图案。
另一方面，图2A为用于测试曝光的光栅RT。
如图2A所示，在光栅RT的中央附近形成作为第一标记的标记MK。此标记MK不同于在工艺处理中形成于基板P上的上述栅极图案或其它图案(源极·漏极图案)。如图2B所示，各个标记MK是由X标记XM与Y标记YM所构成。X标记XM往Y方向延伸，用于测量X方向位置。Y标记YM往X方向延伸，用于测量Y方向位置。
X标记XM的排列间距PX是设定成栅极电极图案39的排列间距LX的1/n(n为自然数)，在此PX＝LX(也即n＝1)。Y标记YM的排列间距PY是设定成扫描线图案38的排列间距LY的1/m(m为自然数)，在此PY＝LY(也即m＝1)。而且，此种标记MK在已经曝光的基板P上显影后，可以从基板P上移除具有该标记MK形状的光阻，也即在光栅R中形成负片图案。
于是，在最初图案曝光工艺中，使用具有栅极图案的光栅R，以于基板P上的第一层中曝光出栅极图案。此时，如图3所示，一边更换各自具有图案A～D的4片光栅，一边以往Y方向延伸的分割线DLY以及往X方向延伸的分割线DLX依序接合曝光出的图案A～D，而于基板P上画面合并出窗格图案。
而且，使用各自具有图案A～D的复数个光栅构成窗格图案时，也可以利用栅极图案或源极·漏极图案以一定间距重复配置的形状特性，调整可变场光圈20，以一片光栅上的照明区域作为依序变更的每个图案。在此情况下，可以减少光栅的片数，同时降低光栅交换时间，进而提升生产效率。
接着，于光栅承载台13设置测试曝光用光栅RT，依序移动基板承载台14，并沿着基板P的中心以及分割线DLY、DLX每次四个标记MK曝光复数次(图3为9次)。使用此测试曝光用光栅RT曝光出标记MK时，较佳是可对基板P进行对准，并且可在栅极图案曝光后连续的实施。因此，就可以防止测试曝光结果包含有伴随基板对准所产生的误差、接合准确度以外的误差因素。
在此标记曝光工艺中，标记MK是于每一次的曝光中分别曝光在跨过分割线DLY(及/或DLX)的两个图案中。即，利用一次的照射可以使标记MK同时曝光在基板上相邻接合两个图案上。而且，各个标记MK可对应图4A所示的在图案曝光工艺中形成的栅极图案。如图4B所示，X标记XM与栅极图案中栅极电极图案39的X方向的中心位置重叠，Y标记YM与栅极图案中扫描线图案38的Y方向的中心位置重叠。
而且，在光栅R中，由于标记MK是配置在光栅中央附近，即投影光学系统12的光轴附近，因此可以缩小起因于通过投影光学系统12投影时的倍率或旋转(Rotation)所造成光栅成分的误差。
然后，经过预备曝光工艺在基板P上曝光出栅极图案以及标记MK后，对基板P施行显影处理。在此，由于栅极图案为正片图案，由透过光栅R上栅极图案以外区域的光束B，如图4B所示，使得基板P上的光阻对应栅极图案以外的区域40成为曝光区域，而对应栅极图案的区域(图案38、39)成为未曝光区域。此外，由于标记MK为负片图案，如图4B所示，标记MK是曝光形成于作为未曝光区域的图案38、39上。因此，即使对预备曝光工艺后的基板P实施显影处理，也可以在栅极图案内形成标记MK(但是，在图4B中，从栅极图案突出的X标记XM的两端是经过显影处理而移除)。而且，如果能够进行潜像测量的话，就不需要使基板P显影，而能够直接进行预备曝光工艺后的下述测量步骤。
在预备曝光工艺后，转移至基板P上的栅极图案与标记MK的相对位置关系可使用例如重叠测定器以测量的。具体而言，如图5所示，例如可在图案A、B侧的双方各自测量出隔着分割线DLY在X方向接合的栅极图案与标记MK的相对位置关系。
如图5所示，在一个窗格(Window)中装入图案A、B两者以检测边缘(Edge)的情况下，栅极电极图案39的排列间距LX(如图12所示)，由于画素间距为300μm程度、RGB分割为100μm程度，因此必须迫使测定器中的对物透镜的检测倍率大幅下降。然而，检测倍率降低，也会使检测分解能力降低，结果会造成检测准确度降低。因此，在本实施例中，由测定图案A、B的每个栅极图案与标记MK的相对位置关系，可以充分的检测出全部数十μm程度区域，在提高对物透镜检测倍率的状态下，可以进行一个窗格内的边缘检测。
以下，接着说明相对位置测量。
举例来说，在图5中，左侧的照射区域(图案A)中栅极图案与标记MK的重叠偏差量，在X方向中栅极电极图案39与X标记XM的重叠偏差量为OVLx，在Y方向中扫描线图案38与Y标记YM的重叠偏差量为OVLy。同样的，右侧的照射区域(图案B)中栅极图案与标记MK的重叠偏差量，在X方向中栅极电极图案39与X标记XM的重叠偏差量为OVRx，在Y方向中扫描线图案38与Y标记YM的重叠偏差量为OVRy。
在此，标记MK是形成于一片光栅上，由于可以预先测量标记位置与标记间的距离，且此标记MK的可靠度较位于基板P上的栅极图案高。因此，上述的重叠偏差量，可利用标记MK的位置为基准，而可以发现对应此标记MK的栅极图案的重叠偏差以及接合偏差(接合误差)。
因此，图案A与图案B间的接合准确度，可以使用上述重叠偏差量，而以下式表示的。
X方向|OVLx-OVRx|Y方向|OVLy-OVRy| (1)因此，公知很难求出X方向及Y方向两者接合准确度的问题，在此可以利用另一种容易的方法而容易的求出。
此外，除了上述图案A、B间的接合准确度外，举例来说，求出在Y方向的图案A、C间的接合准确度(未图标)，以上述相同的顺序在图案A、C双方各自测量出隔着分割线DLX在Y方向接合的栅极图案与标记MK的相对位置关系。因此，在上侧的照射区域(图案A)中求出栅极图案与标记MK在X方向的重叠偏差量OVUx与在Y方向的重叠偏差量为OVUy，同时在下侧的照射区域(图案C)中求出栅极图案与标记MK在X方向的重叠偏差量为OVDx与Y方向的重叠偏差量为OVDy。以式(1)为基准的下式，求出图案A与图案C间的接合准确度。
X方向|OVUx-OVDx|Y方向|OVUy-OVDy|而且，利用与上述相同的顺序对其他区域各自测量栅极图案与标记MK的重叠偏差量。于是，如图6所示，举例来说，曝光图案A时的补正量，即，使用具有图案A的光栅R在曝光时的补正参数(偏移X、Y、旋转、倍率等)是在复数的标记中，使用最小二乘法经过统计演算处理沿着图案A接合边所形成的复数个标记与栅极图案的重叠偏差量与设计值而求得的。同样的，图案B～D在曝光时的补正参数是使用沿着各个图案接合边所形成的复数个标记与栅极图案的重叠偏差量而求得。
上述的补正参数能对包含光栅R的图案误差与投影光学系统的失真、以及使用实际于基板P上曝光的栅极图案所算出的误差进行补正。因此，在测量步骤中所求得的各个图案的每个补正参数可记录于存储装置33中。
在预备曝光工艺以及测量工艺结束后，进行曝光工艺。在预备曝光工艺所使用的例如具有图案A的光栅，以未图标的光学搬送系统搬送至光栅承载台13上，然后控制装置23先以光栅对准系统26a、26b测量形成于光栅R上的照明区域外的光栅标记(未图标)，并透过光栅承载台驱动系统进行光栅R本身的对准。
接着，控制装置23利用自动聚焦系统30a、30b，使基准标记构件32与基板P在光学投影系统12的光轴方向中位于与光栅R相对应位置。
接着，控制装置23在设定工艺中，从存储装置33读取预先求得的光栅R的旋转补正量、XY位移补正量、XY倍率偏差量，再根据此补正参数透过光栅承载台13决定光栅R的位置，同时调整投影光学系统12的成像特性。因此，如图6所示，相对于理想格子K中所产生的偏差，可补正光栅R的图案A。
对应光栅R而进行对准后，可在曝光出图案A的基板P上的区域决定出曝光照射区域，然后透过承载台驱动装置27驱动基板承载台14，并利用光束B照明光栅R，以于基板P的第一层上曝光出作为部分栅极图案的图案A。然后，进行与图案A相同的程序对应各自具有图案B～D的光栅，使用从存储装置33读取的补正参数对准，同时经过决定基板P上的位置后曝光出各图案B～D，以于基板P上接合图案A～D并画面合并成画板图案。
利用此画面合并，每一个图案A～D全都正好与基板P上第零层所形成的标记MK高准确度的重叠，由进行高准确度的重叠各图案A～D的每一个与第零层，结果可以提升图案A～D的接合准确度。
然后，基板P上第二层以后所曝光出的图案(源极·漏极图案等)，在交换具有该图案的光栅时，使用第一层的栅极图案在曝光时所形成的基板对准标记，以进行此光栅的对准以及投影光学系统12的成像特性调整，而高准确度的重叠于栅极图案上。此外，为了使第二层以后高准确度的重叠于第一层上，对于使用基板对准标记的其它方法而言，可对第二层以后的曝光图案实施上述测试曝光，而可以采用预先接合该图案而求出曝光时的补正参数的方法。
如上述的本发明实施例的曝光方法及曝光装置中，由于在预备曝光工艺中，先以程序在基板P上曝光出转移的栅极图案与标记MK，再根据此重叠偏差量预先求出在曝光出栅极图案时的补正参数，因此在曝光出基板P上存在于第零层并重叠在第零层的栅极图案的情况下，可以进行同样准确度的曝光，结果在基板P上的第零层上接合复数个图案时，也能够出充分的增进接合准确度。
而且，在本实施例中，以二维标记作为标记MK，由曝光出接合图案的每个标记MK，可以检测出在X方向以及Y方向双方的接合误差。因此，在预备曝光工艺中不只是求出图案的每个补正参数，还可以求出接合图案间的相对接合准确度。因此，在本实施例中，使用补正参数不但追求各个图案A～D的每个对准精确度，结果还可以提升接合准确度，举例来说以图案A为基准，使用对应图案A的相对接合准确度补正图案B～D的补正参数以进行接合。
但是，本实施例中，由于栅极图案为正片图案，标记MK为负片图案，同时以扫描线图案38、栅极电极图案39的排列间距对应标记MK的排列间距重叠曝光，因此测量重叠偏差量时的范围可以缩小至数十μm的程度。于是，在测定器中提高测倍率的情况下，就可以进行边缘检测，且不会影响起因于对物透镜倍率所造成测量准确度的恶化，而能够进行高准确度的检测，同时可以使用公知所使用的重叠测定器等而不需要另外供应新的测定器，可以有助于高准确度与低成本化。此外，在本实施例中，由于光栅RT上的标记MK是配置在光栅中央附近，使得起因于投影时的倍率或旋转所造成的光栅成分的误差达到最小，而可以实现较高准确度的接合。
而且，在上述实施例中作为第一标记的标记MK是形成在与具有栅极图案的光栅R不同的光栅RT上，当然此并非用以限定本发明，举例来说也可以直接在具有栅极图案的光栅R上形成第一标记。在此情况下，第一标记是配置在从图案A离开一段距离的角落部，利用能够移动的光栅承载台13使第1标记位于光学投影系统12的光轴附近的状态下进行测试曝光，使得起因于投影时的倍率或旋转所造成的光栅成分的误差达到最小。
此外，上述实施例中，栅极图案是由正片图案构成，作为第一标记的标记MK是由负片图案所构成，相反的当然栅极图案也可以是由负片图案所构成，作为第一标记的标记MK也可以是由正片图案所构成。而且，第一标记的图案并不限于上述的形状，其也可以是如图7所示，能够同时检测X方向与Y方向的边缘呈现L字形状的标记MK。
另外，在上述实施例中，预备曝光工艺在一次曝光中可在基板P上曝光形成4个标记MK，当然也可以如图8所示，例如控制可变场光圈20的驱动，使其横跨接合图案，而个别曝光形成2个标记MK。而且，在上述实施例中，接合的图案A～D是以具有同一栅极图案的图案作说明，当然本发明并不限于此，也能够适用于接合相互不同的图案的情况。
此外，本实施例的基板并不只限于液晶显示元件用的玻璃板，也可以适用于半导体元件用的半导体晶圆、薄膜磁头用的陶瓷晶圆、或用于曝光装置的罩幕或光栅的原板(合成石英、硅晶圆)。
就曝光装置9而言，可以使用当光栅R与基板P处于静止状态下曝光出光栅R的图案，而依序步进移动基板P的步进重复(Step AndRepeat)方式的曝光装置(步进机Stepper)或者也可以适用其它由同时移动光栅R与基板P以扫描曝光光栅R图案的步进扫描(Step AndScan)方式的扫描型曝光装置(扫描式步进机，Scanning Stepper；USP5,473,410)。
就曝光装置9的种类而言，并不限于在基板P上曝光出液晶显示元件图案的液晶显示元件制造用的曝光装置，当然也可以广泛的适用于在晶圆上曝光出半导体元件图案的半导体元件制造用的曝光装置、或用于制造薄膜磁头、摄像元件(CCD)、光栅等的曝光装置。
而且，就光束B的光源而言，不只是可以使用从超高压水银灯产生的射线(g线(436nm)、h线(404.7nm)、i线(365nm)、氟化氪(KrF)准分子激光线(Excimer Laser)、(436nm)、氟化氩(ArF)准分子激光线(436nm)、氟(F2)准分子激光线(436nm))，也可以使用X射线或电子射线等带电粒子线。举例来说，在使用电子射线的情况下，可以利用热电子放电型的六棚化镧(LaB6)、钽(Ta)作为电子枪。另外，在使用电子射线的情况下，可以使用光栅R的图案，当然也可以使用光栅R直接在玻璃基板上形成的图案。另外，也可以使用YAG激光或半导体激光等高周波射线等。
投影光学系统12的倍率并不限于等倍率系统，当然也可以是缩小系统或放大系统的其中之一。就光学投影系统而言，在使用准分子激光线等远紫外线的情况下，可以使用作为硝材的石英或莹石等的远紫外线穿透材料；在使用氟激光线或X射线的情况下，可以使用反射折射系统或折射系统的光学系统(光栅R也可以使用反射型形式的光栅)；或者在使用电子射线的情况下，可以使用由作为光学系统的电子透镜及偏向器所组成的电子光学系统。而且，电子射线通过的光学路径不用说当然是处于真空状态。此外，当然也可适用于不使用投影光学系统12，而密接光栅R与基板P以曝光出光栅R的图案的近接(Proximity)曝光装置。另外，在上述实施例中，投影光学系统以单一透镜表示，当然也可以配置复数个投影透镜使投影区域相互重复，也即复数透镜方式的投影光学系统。
在基板承载台14或光栅承载台13中是使用线性马达(LinearMotor)(请参照USP5,623,853或USP5,528,118)的情况，当然也可以使用利用空气轴承(Air Bearing)的空气浮上型以及使用洛伦兹力(LorentzForce)或电抗(Reactance)力的磁力浮上型。而且，各承载台13、14可以是沿着导引轨的形式，或者也可以是不设置导引轨的导引透镜形式(Guide Lens Type)。
就各承载台13、14的驱动机构而言，可以使用由使在二维配置磁石的磁石单元(Unit)(永久磁石)与在二维配置线圈(Coil)的电机子单元相对的电磁力驱动各承载台13、14的平面马达。在此情况下，磁石单元与电机子单元的任一方接触承载台13、14，而磁石单元与电机子单元的另一方设置于承载台13、14的移动面侧(基座)。
由基板承载台14的移动而产生的反作用力并没有传入光学投影系统12，如日本专利特开平8-166475号案(USP5,528,118)所说明，其使用图框(Frame)构件而机械的释放至床(基底)中。因此本发明可以适用于具备有此种结构的曝光装置。
由光栅承载台13的移动而产生的反作用力并没有传入光学投影系统12，如日本专利特开平8-330224号案(US S/N 08/416,558)所说明，其使用图框(Frame)构件而机械式的释放至床(基底)中。因此本发明可以适用于具备有此种结构的曝光装置。
如上述，本实施例的作为基板处理装置的曝光装置9是由本发明的申请专利范围中列举可确保设定的机械准确度、电准确度、光学准确度等，且包括各个构成要素的各种次系统(Sub system)所组装制造的。为了确保上述的各种准确度，在组装前后，需进行使各光学系统达成光学准确度的调整、使各机械系统达成机械准确度的调整、使各电系统达成电准确度的调整。将各种次系统组装成曝光装置的步骤包括各种次系统彼此间的机械连接、电路的导线连接、气压电路的导管连接等。在将各种次系统组装成曝光装置前，不用说也包括各次系统的个别组装步骤。在将各种次系统组装成曝光装置后，需进行统合调整，以确保整个曝光装置的各种准确度。此外，曝光装置的制造较佳是在可管理温度与清洁度的清洁室中进行。
如图9所示，液晶显示元件或半导体元件包括进行液晶显示元件等的机能·性能设计的步骤201、根据此设计步骤制作光栅R(罩幕)的步骤202、制作由石英等组成的玻璃板P或由硅材料组成的晶圆的步骤203、利用上述实施例的曝光装置9于玻璃板P(或晶圆)上曝光出光栅R图案的步骤204、组装液晶显示元件等的步骤205(在晶圆的情况下包括切割(Dicing)工艺、焊接(Bonding)工艺、封装(Package)工艺等)以及检查步骤206等。
如上述的说明，关于本发明的曝光方法中，在基板上曝光出接合图案与第一标记后，根据第一标记与图案间的相对位置关系，依序设定曝光接合图案时的补正量。
因此，在本曝光方法中，即使在基板上接合复数个图案时，也可以达到所谓充分的增进接合准确度的效果。
关于本发明的曝光方法，其中包括依序于每个接合图案上曝光出第一标记。
因此，在本曝光方法中，由于不只有求出每个图案的补正参数，还可以求出接合图案间的相对接合准确度，因此，也能够达到所谓对于作为基准的图案使用相对的接合准确度以补正接合其它图案的补正参数。
关于本发明的曝光方法，其中包括使第一标记对应单位图案的排列间距而排列。
因此，在本曝光方法中，可以使测量第一标记与单位图案的重叠偏差量时的范围缩小至数十μm的程度，而在测定器中提高检测倍率的情况下可以进行边缘检测，且不会影响起因于对物透镜倍率所造成测量准确度的恶化，而可以达到所谓能够进行高准确度检测的效果。
关于本发明的曝光方法，其中包括依序重叠曝光第一标记与图案。
因此，在本曝光方法中，可以使测量第一标记与单位图案的重叠偏差量时的范围缩小至数十μm的程度，而在测定器中提高检测倍率的情况下可以进行边缘检测，且不会影响起因于对物透镜倍率所造成测量准确度的恶化，而能够达到所谓能够进行高准确度检测的效果。
关于本发明的曝光方法，其中图案为负片图案或正片图案的其中一种，第一标记为负片图案或正片图案的其中另一种。
因此，在本曝光方法中，可以使测量第一标记与单位图案的重叠偏差量时的范围缩小至数十μm的程度，而在测定器中提高检测倍率的情况下可以进行边缘检测，且不会影响起因于对物透镜倍率所造成测量准确度的恶化，而能够达到所谓能够进行高准确度检测的效果。
关于本发明的曝光方法，其中图案依序形成于基板的第一层。
因此，在本曝光方法中，即使在基板上并未形成作为基准的图案的情况下，也可以达到所谓充分的增进接合准确度的效果。
关于本发明的曝光方法，其中第一标记形成于罩幕的中央图案。
因此，在本曝光方法中，可以使得起因于投影时的倍率或旋转所造成的光栅成分的误差达到最小，并达到所谓能够以较高准确度接合的效果。
关于本发明的曝光方法，其中接合图案是由相同的图案所构成。
因此，在本曝光方法中，即使在基板上接合复数个图案时，也可以达到所谓充分的增进接合准确度的效果。
关于本发明的曝光装置中，包括可根据第一标记与图案的相对位置关系，存储曝光接合图案时的补正量，以及可根据存储的补正量于基板上接合图案的装置。
因此，在本曝光装置中，即使在基板上接合复数个图案时，也可以达到所谓充分的增进接合准确度的效果。
权利要求
1.一种曝光方法，适用于在一基板上接合一图案并曝光出所希望图案，其特征为该方法包括进行一预备曝光工艺以于该基板上曝光出与该图案不同的一第一标记与一接合图案；以及进行一设定工艺，该设定工艺根据曝光于该基板上的该第一标记与该图案间的相对位置关系，设定曝光该接合图案时的补正量。
2.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中包括于每个该接合图案上曝光出该第一标记。
3.如权利要求2所述的曝光方法，其特征为其中该图案具有以一设定间距排列的一单位图案；以及该第一标记对应该设定间距而排列。
4.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中包括重叠曝光该第一标记与该图案。
5.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中该图案为一负片图案则该第一标记为一正片图案；该第一标记为该负片图案则该图案为该正片图案。
6.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中该基板上形成有复数层的图案，且该图案为形成于第一层的图案。
7.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中该第一标记形成于罩幕的中央。
8.如权利要求1所述的曝光方法，其特征为其中该接合图案是由相同图案所构成。
9.一种曝光装置，适用于在一基板上接合一图案以曝光出所希望图案，其特征为该装置包括一存储装置，该存储装置可根据该基板上所曝光的与该图案不同的一第一标记与一接合图案之间的相对位置关系，存储曝光该接合图案时的补正量；以及一补正装置，该补正装置可根据存储于该存储装置内的补正量于该基板上接合该图案。
全文摘要
一种曝光方法,适用于在基板(P)上接合图案(A、B)以曝光出所希望的图案,此方法是进行一预备曝光工艺以于基板上曝光出与图案(A、B)不同的第一标记(MK)以及接合图案(A、B)。然后,进行一设定工艺,此设定工艺根据基板上所曝光的第一标记(MK)与图案(A、B)之间的相对位置关系,以设定曝光接合图案(A、B)时的补正量。
文档编号G03F1/42GK1374561SQ02106809
公开日2002年10月16日 申请日期2002年3月5日 优先权日2001年3月7日
发明者堀和彦 申请人:尼康株式会社