(57)【要約】【課題】重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を修正したより正確な重ね合わせ補正を可能として、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い電子デバイスを実現する。【解決手段】回転シフトの補正時に微小な並進シフトが生じることを見出し、この並進シフト成分を加味して回転シフトの補正を行う。即ち、縮小投影露光法を用いて半導体基板２１上の転写パターンへレチクル２０上のマスクパターンの投影像を重ね合わせる際に、半導体基板上の転写パターンにおける露光ショット領域の並進シフトの測定値に応じて、露光ショット領域の回転シフトを補正する。【選択図】図１
2010177579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光方法であって、
回転シフト及び並進シフトを補正するに際して、前記並進シフトを前記回転シフトに応じて修正することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記並進シフトを、前記回転シフトの回転中心位置に対応して生じる前記並進シフトの変位を加味して修正することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記回転シフトと前記並進シフトとの相関直線を求め、
前記並進シフトを、前記相関直線に基づいて修正することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光装置であって、
回転シフト及び並進シフトを補正する補正部と、
前記回転シフト及び前記並進シフトの各補正値を算出する補正値算出部と
を含み、
前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を前記回転シフトに応じて修正することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を、前記回転シフトの回転中心位置に対応して生じる前記並進シフトの変位を加味して修正することを特徴とする請求項４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、半導体装置及び液晶装置等の電子デバイスの製造プロセスで用いられる露光方法及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、露光装置を用いて、原版のマスクパターンを基板上へ露光転写して転写パターンを形成する際に、基板上における転写パターンの重ね合わせ精度の向上が重要視されている。転写パターンの重ね合わせ精度を向上させる補正手法には、例えば以下のものが多用されている。この補正手法では、基板ステージ又は原版ステージに回転機構を設け、基板上の転写パターンの回転を原版上のマスクパターンの回転に合わせ、両者の重ね合わせ誤差が最小となるように調節する（特許文献１等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−１６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請が高まっている。例えば、いわゆる４５ｎｍテクノロジーでは、数ｎｍオーダーの重ね合わせ精度が求められている。このような高精度の重ね合わせを実現するには、上記のような、基板上の転写パターンの回転を原版上のマスクパターンの回転に合わせる補正手法では不十分である。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を修正したより正確な重ね合わせ補正を可能として、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い電子デバイスを実現する露光装置及び露光方法、並びにプログラム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】
【０００６】
露光方法の一態様は、原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光方法であって、回転シフト及び並進シフトを補正するに際して、前記並進シフトを前記回転シフトに応じて修正する。
【０００７】
露光装置の一態様は、原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光装置であって、回転シフト及び並進シフトを補正する補正部と、前記回転シフト及び前記並進シフトの各補正値を算出する補正値算出部とを含み、前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を前記回転シフトに応じて修正する。
【０００８】
プログラムの一態様は、原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光方法における補正工程をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記補正工程は、回転シフト及び並進シフトを補正するに際して、前記並進シフトを前記回転シフトに応じて修正する工程である。
【発明の効果】
【０００９】
上記した各態様によれば、重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を修正したより正確な重ね合わせ補正を可能として、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い電子デバイスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】露光ショット領域に回転シフトが生じた場合の様子を示す模式図である。
【図３】図２の中央部分を拡大した模式図である。
【図４】実際に変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)が算出される様子を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態による露光方法をステップ順に示すフロー図である。
【図６】ショット回転と並進シフトのロット間での推移の一例を示す特性図である。
【図７】第１の実施形態による位置ずれ補正値の修正前後における並進シフトの推移の一例を示す特性図である。
【図８】第１の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示すフロー図である。
【図９】第２の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】露光ショット領域の回転シフトと並進シフトとの関係の一例を示す特性図である。
【図１１】第２の実施形態による露光方法をステップ順に示すフロー図である。
【図１２】パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
―本実施形態の基本骨子―
基板上の転写パターンに原版上のマスクパターンを重ね合わせ露光する際の重ね合わせ精度を向上させるべく、露光ショット領域の回転シフト及び並進シフトをそれぞれ補正する。本実施形態では、回転シフトの補正を行うことによって並進シフトに微小な誤差が生じることを見出した。この並進シフトの誤差を明確化して修正すべく、当該誤差を加味して並進シフトの補正を行う。即ち、縮小投影露光法を用いて半導体基板上の転写パターンへ原版上のマスクパターンの投影像を重ね合わせる際に、半導体基板上の転写パターンにおける露光ショット領域の回転シフトの測定値に対応した並進シフトの誤差を算出し、算出された誤差を反映させて並進シフトを補正する。以下、詳細について説明する。
【００１２】
露光ショット領域の回転シフトを補正するには、基板ステージ又は原版ステージを回転調節することにより行う。回転シフトの補正を行ったことにより、並進シフトに誤差が生じる。
露光ショット領域の回転シフトは、露光ショット領域の近傍に配置される位置ずれ測定用マーク（アライメントマーク）の測定値により求められる。一方、回転シフトは、露光ショット領域が中心座標を中心に回転して生じる。従って、アライメントマークが露光ショット領域の四隅に配置されていれば、回転シフトの値は、露光ショット領域の中心位置における回転シフトの値と差異は生じない。しかしながら実際には、アライメントマークは各層毎に複数存在するため、常に露光ショット領域の四隅に配置されているとは限らない。
【００１３】
アライメントマークが、例えばＹ方向に一律のオフセットを持つ配置を考える。
この場合、アライメントマークがショット四隅に配置されている場合に比べて、特にＸ方向の並進シフトに計算上の変位を生じる。露光時には、この変位が露光オフセットとして加算されることになる。露光ショット領域の回転シフトの中心位置は、回転シフトの測定位置によらず、露光装置の回転位置で一定である。そのため、並進シフトの変位は、実際には不必要な露光オフセット、即ち計算上の見かけの結果と考えられる。従って、露光ショット領域の重ね合わせ補正時に計算上生じる誤差を修正するには、アライメントマークの位置に応じて並進シフトの変位を求め、本来の露光オフセットから当該変位を差し引けば良い。
このように、露光ショット領域の回転シフトの測定位置及び実際の回転シフトの中心位置を考慮して、露光ショット領域の並進シフトを補正することにより、重ね合わせ誤差を最小とすることができる。
【００１４】
また、露光装置の組み立て誤差等により、露光装置のステージ回転中心位置が装置毎に異なることがある。このとき、露光装置毎に回転シフトの中心位置が異なると考えられる。従ってこの場合には、回転シフトの中心位置を露光装置毎に考慮して、並進シフトを補正すればよい。
【００１５】
また、本実施形態では、回転シフトの測定時における座標の回転中心位置に応じて露光ショット領域の並進シフトを補正する代わりに、回転シフトと並進シフトとの相関直線を求め、この相関直線を用いて並進シフトを補正しても良い。この手法により、露光装置毎に、その固有の製造誤差を修正することができる。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態では、縮小投影露光法を用いて半導体基板の転写パターンへ原版上のマスクパターンの投影像を重ね合わせる際に、半導体基板上の転写パターンにおける露光ショット領域の回転シフトの測定値に応じて、露光ショット領域の並進シフトを補正する構成を採る。この構成により、露光ショット領域の回転シフトの回転中心位置が異なる場合があっても、回転中心位置のずれによって生じる並進シフトの変位を高精度に補正することができる。
【００１７】
―具体的な諸実施形態―
以下、具体的な諸実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
（露光装置の概略構成）
図１は、第１の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。
この露光装置は、いわゆる縮小投影露光を行うものである。１は露光光を照射する照明光源、２は照射された露光光をフォトマスクの所望部位へ集光する集光光学系、３は集光光学系２を通過した露光光を制御して、レチクル２０に照射させる照明制御機構である。４はレチクル２０が載置固定されるレチクルステージ、５はレチクルステージ４に載置固定されたレチクル２０の設置位置を微調整するレチクル調整機構である。６はレチクル１０のマスクパターンを通過した露光光を被転写体の所望部位へ投影する投影光学系、７は半導体基板２１が載置固定される基板ステージ、８は基板ステージ７に載置固定された半導体基板２１の設置位置を微調整する基板調整機構である。９は半導体基板２１における転写パターンの重ね合わせを行うためのアライメント測定機構、１０はアライメント測定機構９による測定結果を用いて重ね合わせの補正値を算出する補正値算出機構である。
【００１９】
照明光源１は、例えばＡｒＦエキシマレーザであり、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を露光光として照射する。集光光学系２は、露光光を集光する各種のレンズと、露光光の照度を均一化するフライアイレンズとを備えて構成されている。
レチクルステージ４は、レチクル２０の載置面内でレチクル２０を微小な並進移動及び微小な回転移動を自在に行うことができる。基板ステージ７は、半導体基板２１の載置面内で半導体基板２１を微小な並進移動及び微小な回転移動を自在に行うとともに、半導体基板２１の載置面に垂直な方向に半導体基板２１を上下移動させることができる。
【００２０】
レチクル調整機構５は、補正値算出機構１０の算出結果に従ってレチクルステージ４上におけるレチクル２０の設置位置を微調整するためにレチクルステージ４を駆動する。調整機構８は、補正値算出機構１０の算出結果に従って基板ステージ７上における半導体基板２１の設置位置を微調整するために基板ステージ７を駆動する。レチクル調整機構５及び調整機構８は、補正値算出機構１０の算出結果に従ってレチクル２０の設置位置と半導体基板２１の設置位置とを相対的に調節する。
【００２１】
アライメント測定機構９は、半導体基板２１に形成されたアライメントマークの近傍に照明光を照射し、その反射光を集光して結像し、この結像に基づいてアライメントマークの位置座標を測定する。
補正値算出機構１０は、アライメント測定機構９による測定結果を用いて露光ショット領域の計算上の配列座標値を算出するアライメント算出部１１と、算出された計算上の配列座標値に生じる誤差を修正する誤差修正部１２と、誤差修正部１２による修正が反映された露光ショット領域の位置ずれ補正値を算出する補正値算出部１３とを備えている。
【００２２】
アライメント算出部１１は、以下のように露光ショット領域の位置決めを行って重ね合わせ補正する。
露光ショット領域の位置決めを行う際には、（１）半導体基板の残存回転誤差である回転シフトの回転角θ、(２)ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差Ｗ、(３)半導体基板の線形伸縮（Ｒx，Ｒy）、(４)半導体基板（中心位置）のオフセットである並進シフト（Ｍx，Ｍy）の４個の誤差量が考慮される。これら４個の誤差量は６個のパラメータで表すことができるので、そのうちの４個のパラメータで表される要素からなる２行×２列の変換行列Ａと、並進シフト（Ｍx，Ｍy）を要素とする２行×１列の変換行列Ｍとを考える。そして、半導体基板の各露光ショット領域の設計上の配列座標値（Ｄxn，Ｄyn）（ｎ＝０，１，２，‥‥）と、ステップ・アンド・リピート方式で位置合わせすべき実際の配列座標値（Ｆxn，Ｆyn）とが、これら変換行列Ａ，Ｍを用いて次のように表されるものとする。
【００２３】
【数１】
2010177579.tif 000003
【００２４】
アライメント算出部１１は、半導体基板２１上から選択された複数の露光ショット領域について、アライメント測定機構９を用いてアライメントマークを実測して得られた配列座標値（ＦＭxn，ＦＭyn）と、対応するショット領域について、（１）式に基づいて求めた計算上の配列座標値（Ｆxn，Ｆyn）との平均的な偏差が最小になるように、最小自乗法を用いてそれら変換行列Ａ，Ｍを決定する。そして、アライメント算出部１１は、決定された変換行列Ａ，Ｍと設計上の配列座標値（Ｄxn，Ｄyn）とに基づいて、上記の（数１）から実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆxn，Ｆyn）を算出する。
【００２５】
誤差修正部１２は、以下のように、アライメント算出部１１において重ね合わせ補正時に計算上生じる誤差を修正する。
図２は、露光ショット領域に回転シフトが生じた場合の様子を示す模式図である。図３は図２の中央部分を拡大した模式図である。
図２及び図３において、Ａ１は回転シフトのない理想的な露光ショット領域（理想格子）を、Ａ２は露光ショット領域Ａ１の中心でθ回転した場合の露光ショット領域を、Ａ３は露光ショット領域Ａ１の中心から（Ｍx，Ｍy)の位置でθ回転した場合の露光ショット領域を、それぞれ示す。なお、Ｍyに較べてＭxは極めて小値であるため、図２及び図３では理解の容易のためにＭx≒０として示す。
【００２６】
図３に示すように、露光ショット領域Ａ２から露光ショット領域Ａ３への変位をΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)とする。露光ショット領域の回転シフト角θは、実際には１ｐｐｍ（１μrad）オーダーであって極めて小値である。従って、変位ΔＳのｙ成分であるΔＳyは、変位ΔＳのｘ成分であるΔＳxに較べて無視できる程度の値である。ΔＳxは以下により求められる。
ΔＳx＝Ｍy・ｔａｎθ−ΔＳy・ｔａｎθ
≒Ｍy・ｔａｎθ                    ・・・（２）
【００２７】
図４は、誤差修正部１２によって実際に変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)が算出される様子を示す模式図である。
誤差修正部１２による並進シフト（Ｍx，Ｍy)の算出手法は、アライメント算出部１１による並進シフト（Ｍx，Ｍy)の算出手法とは異なる。本実施形態では、露光ショット領域に設けられた４個のアライメントマーク（１）〜（４）の位置座標の平均値を求め、当該平均値に基づいて並進シフト（Ｍx，Ｍy)を算出する。誤差修正部１２による並進シフト（Ｍx，Ｍy)の算出手法としては、上記のように平均値を求める代わりに、アライメントマークのｘ座標及びｙ座標からΔＳxとΔＳyを独立に算出するようにしても良い。
【００２８】
図４では、回転角θ＝１ｐｐｍの場合を例示している。並進シフトはＭx＝２０μｍ、Ｍy＝１２２９μｍとなり、並進シフトの修正値である変位ΔＳはΔＳx＝０．００１２μｍ、ΔＳy＝０．００００μｍとなった。
誤差修正部１２は、アライメント算出部１１で算出された並進シフト（Ｍx，Ｍy）を（Ｍx−ΔＳx，Ｍy）に修正し、並進シフトの修正値である変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)を算出する。
補正値算出部１３は、アライメント算出部１１で算出された諸結果と、誤差修正部１２で算出された修正値とに基づいて、露光ショット領域の位置ずれ補正値を算出する。
【００２９】
（露光方法）
以下、図１の露光装置を用いた露光方法について説明する。
図５は、第１の実施形態による露光方法をステップ順に示すフロー図である。
【００３０】
先ず、基板ステージ７に半導体基板２１を載置固定し、レチクルステージ４にレチクル２０を載置固定する（ステップＳ１）。
続いて、アライメント測定機構９により半導体基板２１のアライメントマークの位置座標を測定し（ステップＳ２）、アライメント算出部１１により実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆxn，Ｆyn）を算出する（ステップＳ３）。
【００３１】
続いて、誤差修正部１２により、露光ショット領域に設けられたアライメントマークの位置座標の平均値を求め、当該平均値に基づいて並進シフト（Ｍx，Ｍy)を算出する（ステップＳ４）。
続いて、誤差修正部１２により、並進シフトの修正値である変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)を算出する（ステップＳ５）。
【００３２】
続いて、補正値算出部１３により、アライメント算出部１１で算出された諸結果と、誤差修正部１２で算出された修正値とに基づいて、露光ショット領域の位置ずれ補正値を算出する（ステップＳ６）。図５には、算出される位置ずれ補正値をＳ（Ｓx＋ΔＳx，Ｓy＋ΔＳy）と記す。
続いて、レチクル調整機構５及び調整機構８は、補正値算出部１３で算出された位置ずれ補正値に基づいて、レチクルステージ４上のレチクル２０の設置位置と基板ステージ７上の半導体基板２１の設置位置とを相対的に調節する（ステップＳ７）。
【００３３】
続いて、露光装置は、照明光源１より露光光を照射し、レチクル２０のマスクパターンを半導体基板２１上に設けられたレジストに露光転写する（ステップＳ８）。
そして、露光が終了（ステップＳ９）した後、基板ステージ７から半導体基板２１を、レチクルステージ４からレチクル２０をそれぞれ搬出する（ステップＳ１０）。
【００３４】
図６は、ショット回転と並進シフトのロット間での推移の一例を示す特性図である。露光ショット領域の並進シフトはロット間で変化しており、回転シフトとは逆の動きを示すことが判る。
図７は、第１の実施形態による位置ずれ補正値の修正前後における並進シフトの推移の一例を示す特性図である。露光ショット領域の回転シフトを並進シフトに加味することにより、並進シフトのロット間における変化が小さくなることが判る。ロット間変化の標準偏差は、以下のようになった。
位置ずれ補正値の修正前：０．０１４８μｍ
位置ずれ補正値の修正後：０．００７３μｍ
【００３５】
なお、本実施形態では、露光ショット領域の回転シフトをＸ軸の回転とＹ軸の回転との平均値としているが、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの回転量からΔＳｘとΔＳｙとを独立に算出しても良い。このように構成することで、回転シフトに直行誤差、いわゆるスキュー成分の誤差が含まれている場合にも正確な補正値を算出することができる。従って、露光装置のタイプによらず、一括露光装置、スキャナー露光装置それぞれの露光方式に対応して、より正確な補正値を算出することができる。
【００３６】
（本実施形態による露光装置及び露光方法を用いた半導体装置の製造方法）
以下、本実施形態による露光装置及び露光方法を用いた半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、半導体基板上に機能素子としてＭＯＳトランジスタを含む複数の半導体素子を形成する場合を例示する。このＭＯＳトランジスタは、半導体基板の各半導体素子に適宜集積されるものである。ここで、ＭＯＳトランジスタの代わりに、ＭＯＳトランジスタ以外の各種のトランジスタ又は半導体メモリ等を形成するようにしても良い。
【００３７】
図８は、第１の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示すフロー図である。
先ず、レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、素子間分離の層に対応したレチクルＡ１を用いる。レチクルＡ１には、半導体素子の素子分離領域に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
【００３８】
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＡ１を用いたリソグラフィーにより、半導体基板の素子分離領域に素子分離用のレジストマスクＡ２を形成する。レジストマスクＡ２には、半導体素子の素子分離領域を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＡ２を用いて半導体基板をドライエッチングして、素子分離溝を形成する。その後、ステップＳ１０においてレチクルＡ１を搬出する。レジストマスクＡ２を灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００３９】
続いて、ＣＶＤ法等により、素子分離溝を埋め込む絶縁膜（例えばシリコン酸化膜等）を堆積し、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法等により平坦化して、素子分離溝内を絶縁物で充填するＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）素子分離構造を形成する（ステップＳ１１）。
【００４０】
続いて、熱酸化法等により、シリコン基板上に薄い絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を形成した後、ＣＶＤ法等により多結晶シリコン膜を堆積する。
レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、ゲート電極の層に対応したレチクルＢ１を用いる。レチクルＢ１には、半導体素子のゲート電極に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
【００４１】
レチクルＢ１を用い、半導体基板に形成されたアライメントマークを利用して、上記したステップＳ１（半導体基板の設置工程を除く。）〜Ｓ７を順次実行する。
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＢ１を用いたリソグラフィーにより、多結晶シリコン膜上にゲート電極用のレジストマスクＢ２を形成する。レジストマスクＢ２には、半導体素子のゲート電極を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＢ２を用いて多結晶シリコン膜及び絶縁膜をドライエッチングして、半導体基板上にゲート絶縁膜を介したゲート電極をパターン形成する（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ１０においてレチクルＢ１を搬出する。レジストマスクＢ２は灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００４２】
続いて、ゲート電極をマスクとして、半導体基板の表層に不純物（不純物がＰ型であればホウ素（Ｂ+）等、Ｎ型であればリン（Ｐ+）又は砒素（Ａｓ+）等）を所定のドーズ量及び加速エネルギーでイオン注入する。このイオン注入により、ゲート電極の両側にエクステンション領域が形成される（ステップＳ１３）。
【００４３】
続いて、ＣＶＤ法等により、ゲート電極を含む半導体基板の全面に絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を堆積する。絶縁膜の全面を異方性ドライエッチング（エッチバック）し、絶縁物をゲート電極及びゲート絶縁膜の両側面のみに残し、サイドウォール絶縁膜を形成する（ステップＳ１４）。
【００４４】
続いて、ゲート電極及びサイドウォール絶縁膜をマスクとして、半導体基板の表層に不純物（不純物がＰ型であればホウ素（Ｂ+）等、Ｎ型であればリン（Ｐ+）又は砒素（Ａｓ+）等）を所定のドーズ量及び加速エネルギーでイオン注入する。このイオン注入により、サイドウォール絶縁膜の両側にエクステンション領域と一部重畳されたソース／ドレイン領域が形成される（ステップＳ１５）。
【００４５】
なお、ＭＯＳトランジスタとして、ＰＭＯＳトランジスタとＮＯＳトランジスタとが結線されたＣＭＯＳトランジスタを作製する場合には、ステップＳ１３及びステップＳ１５において、レジストマスクを形成することを要する。
例えば、ＰＭＯＳトランジスタ及びＮＭＯＳトランジスタのうち、先ずＰＭＯＳトランジスタを形成するには、ＮＭＯＳトランジスタの形成領域を覆い、ＰＭＯＳトランジスタの形成領域を露出させるレジストパターンを形成し、所定のＰ型不純物をイオン注入する。このレジストパターンを有するレジストマスクを形成する際に、当該レジストパターンに対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されたレチクルを用いる。このレチクルを用いたリソグラフィーにより、半導体基板上には、素子領域パターン及びアライメントマークが形成される。
そして、レジストマスクを用いたＰ型不純物のイオン注入、レチクルの搬出及びレジストマスクの除去を行う。
【００４６】
続いて、ＮＭＯＳトランジスタを形成するには、ＰＭＯＳトランジスタの形成領域を覆い、ＮＭＯＳトランジスタの形成領域を露出させるレジストパターンを形成し、所定のＮ型不純物をイオン注入する。このレジストパターンを有するレジストマスクを形成する際に、当該レジストパターンに対応したレチクルを用いてリソグラフィーを行う。半導体基板上には、素子領域パターンとアライメントマークを有するレジストマスクが形成される。
そして、レジストマスクを用いたＮ型不純物のイオン注入、レチクルの搬出及びレジストマスクの除去を行う。
【００４７】
続いて、ＣＶＤ法等により、ゲート電極を埋め込む膜厚となるように、半導体基板の全面に絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を堆積し、第１層間絶縁膜を形成する（ステップＳ１６）。
【００４８】
レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、コンタクト孔の層に対応したフォトマスクＣ１を用いる。レチクルＣ１には、半導体素子のコンタクト孔に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
レチクルＣ１を用い、半導体基板に形成されたアライメントマークを利用して、上記したステップＳ１（半導体基板の設置工程を除く。）〜Ｓ７を順次実行する。
【００４９】
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＣ１を用いたリソグラフィーにより、第１層間絶縁膜上にコンタクト孔用のレジストマスクＣ２を形成する。レジストマスクＣ２には、半導体素子のコンタクト孔を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＣ２を用いて第１層間絶縁膜をドライエッチングして、ソース／ドレイン領域の表面の一部を露出させるコンタクト孔を形成する（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１０においてレチクルＣ１を搬出する。レジストマスクＣ２は灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００５０】
続いて、所定のグルー膜等を介してコンタクト孔を埋め込むように導電材料（例えばタングステン（Ｗ））をＣＶＤ法等により第１層間絶縁膜上に堆積し、ＣＭＰ法等により平坦化する。この平坦化処理により、コンタクト孔内を導電材料で充填するコンタクトプラグが形成される（ステップＳ１８）。
【００５１】
続いて、第１層間絶縁膜上に配線材料を堆積する。配線材料としては、例えばＡｌ合金が用いられる。Ａｌ合金を堆積するには、例えばスパッタ法等を用いる。
レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、１層目の配線の層に対応したレチクルＤ１を用いる。レチクルＤ１には、半導体素子の１層目の配線に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
【００５２】
レチクルＤ１を用い、半導体基板に形成されたアライメントマークを利用して、上記したステップＳ１（半導体基板の設置工程を除く。）〜Ｓ７を順次実行する。
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＤ１を用いたリソグラフィーにより、配線材料上に１層目の配線用のレジストマスクＤ２を形成する。レジストマスクＤ２には、半導体素子の１層目の配線を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＤ２を用いて配線材料をドライエッチングして、コンタクトプラグと接続される第１配線を形成する（ステップＳ１９）。その後、ステップＳ１０においてレチクルＤ１を搬出する。レジストマスクＤ２は灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００５３】
続いて、ＣＶＤ法等により、第１配線を埋め込む膜厚となるように、第１層間絶縁膜の全面に絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を堆積し、第２層間絶縁膜を形成する（ステップＳ２０）。
【００５４】
続いて、レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、ビア孔の層に対応したレチクルＥ１を用いる。レチクルＥ１には、半導体素子のビア孔に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
レチクルＢ１を用い、半導体基板に形成されたアライメントマークを利用して、上記したステップＳ１（半導体基板の設置工程を除く。）〜Ｓ７を順次実行する。
【００５５】
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＥ１を用いたリソグラフィーにより、第２層間絶縁膜上にコンタクト孔用のレジストマスクＥ２を形成する。レジストマスクＥ２には、半導体素子のビア孔を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＥ２を用いて第２層間絶縁膜をドライエッチングして、第１配線の表面の一部を露出させるビア孔を形成する（ステップＳ２１）。その後、ステップＳ１０においてレチクルＥ１を搬出する。レジストマスクＥ２は灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００５６】
続いて、所定のグルー膜等を介してビア孔を埋め込むように導電材料（例えばタングステン（Ｗ））をＣＶＤ法等により第２層間絶縁膜上に堆積し、ＣＭＰ法等により平坦化する。この平坦化により、ビア孔内をＷで充填するビアプラグが形成される（ステップＳ２２）。
【００５７】
続いて、第２層間絶縁膜上に配線材料を堆積する。配線材料としては、例えばＡｌ合金が用いられる。Ａｌ合金を堆積するには、例えばスパッタ法等を用いる。
レチクルＡ１〜Ｆ１のうち、２層目の配線の層に対応したレチクルＦ１を用いる。レチクルＦ１には、半導体素子の２層目の配線に対応した素子領域パターンと、重ね合わせ露光を行う際に用いるアライメントマークとが形成されている。
【００５８】
レチクルＦ１を用い、半導体基板に形成されたアライメントマークを利用して、上記したステップＳ１（半導体基板の設置工程を除く。）〜Ｓ７を順次実行する。
続いて、ステップＳ８を実行する。即ち、レチクルＦ１を用いたリソグラフィーにより、配線材料上に２層目の配線用のレジストマスクＦ２を形成する。レジストマスクＦ２には、半導体素子の２層目の配線を形成するためのレジストパターンを有する素子領域パターン及びアライメントマークのパターンが形成されている。
そして、レジストマスクＦ２を用いて配線材料をドライエッチングして、ビアプラグと接続される第２配線を形成する（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ１０においてレチクルＦ１を搬出する。レジストマスクＦ２は灰化処理又は所定の薬液を用いた処理等により除去する。
【００５９】
続いて、ＣＶＤ法等により、第２配線を埋め込む膜厚となるように、第２層間絶縁膜の全面に絶縁膜、ここではシリコン酸化膜を堆積し、第３層間絶縁膜を形成する（ステップＳ２４）。
しかる後、更なる上層配線及び層間絶縁膜を形成し、ＭＯＳトランジスタを形成する。
【００６０】
なお、第１配線は、上記のようにＡｌ合金等を材料として形成する代わりに、いわゆるダマシン法により形成するようにしても良い。この場合、第２層間絶縁膜内に形成した配線溝内をＴｉＮ等の下地導電膜を介して埋め込むように、第２層間絶縁膜上にＣｕ又はその合金等の導電材料をメッキ法で堆積する。そして、ＣＭＰ法等により、第２層間絶縁膜上の導電材料及び下地導電膜を平坦化して除去し、配線溝内を下地導電膜を介して導電材料で充填された第１配線を形成する。
第２配線についても同様に、ダマシン法により形成するようにしても良い。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を修正したより正確な重ね合わせ補正が可能となる。この構成により、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【００６２】
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態と同様の構成の露光装置を開示し、同様に露光方法を実効するが、誤差修正の手法が第１の実施形態と異なる。
【００６３】
（露光装置の概略構成）
図９は、第２の実施形態による露光装置の概略構成を示す模式図である。
この露光装置は、第１の実施形態と同様の構成を有するが、補正値算出機構１０の誤差修正部１２の代わりに誤差修正部１４を備えている。
誤差修正部１４は、以下のように、アライメント算出部１１において重ね合わせ補正時に計算上生じる誤差を修正する。
【００６４】
図１０は、露光ショット領域の回転シフトと並進シフトとの関係の一例を示す特性図であり、（ａ）が回転シフトと並進シフトのＸ成分との相関を、（ｂ）が回転シフトと並進シフトのＹ成分との相関をそれぞれ示している。
並進シフトのＸ成分は、回転シフトと相関係数０．７５の強い相関を示している。一方、並進シフトのＹ成分と回転シフトとの相関は弱い。このことは、回転シフトの中心位置がＹ方向に一律シフトしていることを表している。
【００６５】
本実施形態では、上記の回転シフトと並進シフトとの相関を利用して、重ね合わせ補正時に計算上生じる誤差を修正する。
誤差修正部１４は、回転シフトと並進シフトとの相関直線（例えば図１０）に基づいて、回転シフトに対応した並進シフトを算出する。相関直線は、予め当該露光装置について測定されている。相関直線に基づいて算出された並進シフトは、アライメント算出部１１において算出される並進シフト（Ｍx，Ｍy）に対応しており、この並進シフト（Ｍx，Ｍy）の補正された値として用いられる。誤差修正部１４は、相関直線に基づいて算出された並進シフトを用いて、並進シフトの修正値である変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)を算出する。
そして、補正値算出部１３は、アライメント算出部１１で算出された諸結果と、誤差修正部１４で算出された修正値とに基づいて、露光ショット領域の位置ずれ補正値を算出する。
【００６６】
（露光方法）
以下、図９の露光装置を用いた露光方法について説明する。
図１１は、第２の実施形態による露光方法をステップ順に示すフロー図である。
先ず、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１〜Ｓ３を順次実行する。
続いて、誤差修正部１４により、回転シフトと並進シフトとの相関直線（例えば図１０）に基づいて、回転シフトに対応した並進シフトを算出する（ステップＳ３１）。
続いて、誤差修正部１４により、並進シフトの修正値である変位ΔＳ(ΔＳx，ΔＳy)を算出する（ステップＳ３２）。
【００６７】
続いて、ステップＳ６において、補正値算出部１３により、アライメント算出部１１で算出された諸結果と、誤差修正部１４で算出された修正値とに基づいて、露光ショット領域の位置ずれ補正値を算出する。
そして、第１の実施形態と同様に、ステップＳ７〜Ｓ１０を順次実行する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態によれば、重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を、露光装置の製造誤差及び測定系の誤差等を含めて精緻に修正する。この構成により、極めて正確な重ね合わせ補正が可能となり、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【００６９】
なお、上記した第１及び第２の実施形態では、主に半導体装置の製造を例に採って説明したが、半導体装置以外の電子デバイス、例えばガラス基板を用いた液晶表示装置、及び磁気ヘッド等にも適用可能である。
【００７０】
（他の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態による露光装置を構成する各構成要素（図１のアライメント算出部１１、誤差修正部１２及び補正値算出部１３、図９のアライメント算出部１１、誤差修正部１４及び補正値算出部１３）等の機能は、コンピュータのＲＡＭ又はＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、露光方法の各ステップ（図５のステップＳ３〜Ｓ７、図１１のステップＳ３，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ６，Ｓ７等）は、コンピュータのＲＡＭ又はＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本件の態様に含まれる。
【００７１】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００７２】
また、本件の態様に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本件の態様に含まれる。
【００７３】
例えば、図１２は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図１２において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００７４】
ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、図５のステップＳ３〜Ｓ７、図１１のステップＳ３，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ６，Ｓ７の手順等が実現される。
【００７５】
１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
【００７６】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム、即ちパソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラムである。
【００７７】
１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
【００７８】
以下、本件の諸態様について、付記としてまとめて記載する。
【００７９】
（付記１）原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光方法であって、
回転シフト及び並進シフトを補正するに際して、前記並進シフトを前記回転シフトに応じて修正することを特徴とする露光方法。
【００８０】
（付記２）前記並進シフトを、前記回転シフトの回転中心位置に対応して生じる前記並進シフトの変位を加味して修正することを特徴とする付記１に記載の露光方法。
【００８１】
（付記３）前記回転シフトと前記並進シフトとの相関直線を求め、
前記並進シフトを、前記相関直線に基づいて修正することを特徴とする付記１に記載の露光方法。
【００８２】
（付記４）原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光装置であって、
回転シフト及び並進シフトを補正する補正部と、
前記回転シフト及び前記並進シフトの各補正値を算出する補正値算出部と
を含み、
前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を前記回転シフトに応じて修正することを特徴とする露光装置。
【００８３】
（付記５）前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を、前記回転シフトの回転中心位置に対応して生じる前記並進シフトの変位を加味して修正することを特徴とする付記４に記載の露光装置。
【００８４】
（付記６）前記補正値算出部は、前記並進シフトの補正値を、前記回転シフトと前記並進シフトとの相関直線に基づいて修正することを特徴とする付記４に記載の露光装置。
【００８５】
（付記７）原版のマスクパターンを基板上へ露光転写する露光方法における補正工程をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記補正工程は、回転シフト及び並進シフトを補正するに際して、前記並進シフトを前記回転シフトに応じて修正する工程であることを特徴とするプログラム。
【００８６】
（付記８）前記並進シフトを、前記回転シフトの回転中心位置に対応して生じる前記並進シフトの変位を加味して修正することを特徴とする付記７に記載のプログラム。
【００８７】
（付記９）前記回転シフトと前記並進シフトとの相関直線を求め、
前記並進シフトを、前記相関直線に基づいて修正することを特徴とする付記７に記載のプログラム。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本件によれば、重ね合わせ補正時に生じる極めて微小な誤差を明確化し、この誤差を修正したより正確な重ね合わせ補正を可能として、半導体装置に対する更なる微細化及び高集積化の要請に十分に応え、信頼性の高い電子デバイスを実現することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１  照明光源
２  集光光学系
３  照明制御機構
４  レチクルステージ
５  レチクル調整機構
６  投影光学系
７  基板ステージ
８  基板調整機構
９  アライメント測定機構
１０  補正値算出機構
１１  アライメント算出部
１２，１４  誤差修正部
１３  補正値算出部
２０  レチクル
２１  半導体基板
【図１】
2010177579.tif 000004
【図２】
2010177579.tif 000005
【図３】
2010177579.tif 000006
【図４】
2010177579.tif 000007
【図５】
2010177579.tif 000008
【図６】
2010177579.tif 000009
【図７】
2010177579.tif 000010
【図８】
2010177579.tif 000011
【図９】
2010177579.tif 000012
【図１０】
2010177579.tif 000013
【図１１】
2010177579.tif 000014
【図１２】
2010177579.tif 000015