(57)【要約】【課題】露光装置、露光方法、及び半導体装置の製造方法において、歩留まりを向上させること。【解決手段】ウエハWの傾きを調節可能なウエハ載置台２３と、露光マスク１４を保持するマスクステージ１２と、ウエハW上に露光マスク１４のマスクパターンを所定の倍率で投影する投影光学系３５と、ウエハWの上面の傾斜角を計測する計測部３０と、傾斜角に基づいてウエハ載置台２３の傾きを調節することにより、投影光学系３５の焦点面にウエハWの上面を合わせる制御部２８とを有し、制御部２８は、傾斜角に応じた補正量で倍率を補正する露光装置による。【選択図】図４
2010056144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの傾きを調節可能なウエハ載置台と、
露光マスクを保持するマスクステージと、
前記ウエハ上に前記露光マスクのマスクパターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、
前記ウエハの上面の傾斜角を計測する計測手段と、
前記傾斜角に基づいて前記ウエハ載置台の傾きを調節することにより、前記投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせる制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記傾斜角に応じた補正量で前記倍率を補正することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ウエハの上面上でのショット領域を水平面に射影した幅が、前記傾斜角がない場合の前記ショット領域の幅に一致するような前記倍率の補正量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】
前記制御手段は、前記傾斜角がθ、補正前の前記倍率がβ0であるときに、βc＝β0・sec θにより補正後の倍率βcを算出す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】
前記制御手段は、前記マスクステージと前記ウエハ載置台とを相対移動させ、前記ウエハ上で露光フィールドをスキャンすることにより露光を行うと共に、前記マスクステージと前記ウエハ載置台との相対速度を調節することにより前記倍率の補正を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記倍率の補正は、前記制御手段が前記投影光学系の倍率を調節して行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
ウエハの上面の傾斜角を計測するステップと、
前記計測された傾斜角に基づいて前記ウエハの傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせるステップと、
前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、
前記補正された倍率により、前記投影光学系で露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップと、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項７】
半導体基板の上に膜を形成する工程と、
前記膜の上にフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングする工程とを有し、
前記フォトレジストを露光する工程は、
前記膜の上面の傾斜角を計測するステップと、
前記計測された傾斜角に基づいて前記半導体基板の傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記膜の上面を合わせるステップと、
前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、
前記補正された倍率により前記露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップとを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LSI等の半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィとエッチングにより膜をパターニングし、配線等のデバイスパターンを形成する。
【０００３】
フォトリソグラフィではステッパやスキャナ等の露光装置が使用されるが、デバイスパターンの微細化が進むにつれて、高解像度を実現すべく開口数（NA）の大きな投影レンズが露光装置に使用されつつある。
【０００４】
しかしながら、開口数の大きな投影レンズでは焦点深度が減少するため、基板上での焦点合わせがシビアになる。
【０００５】
更に、そのようなデバイスパターンの微細化により、上下のデバイスパターン同士を高精度に重ね合わせることも求められるようになる。
【０００６】
そして、このような焦点合わせやデバイスパターンの重ね合わせを精度よくできないと、上下のデバイスパターンの間に接続不良等が発生し、半導体装置の歩留まり低下を招くこととなる。
【特許文献１】特開２０００−３１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
露光装置、露光方法、及び半導体装置の製造方法において、歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点によれば、ウエハの傾きを調節可能なウエハ載置台と、露光マスクを保持するマスクステージと、前記ウエハ上に前記露光マスクのマスクパターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、前記ウエハの上面の傾斜角を計測する計測手段と、前記傾斜角に基づいて前記ウエハ載置台の傾きを調節することにより、前記投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせる制御手段とを有し、前記制御手段は、前記傾斜角に応じた補正量で前記倍率を補正する露光装置が提供される。
【０００９】
また、その開示の別の観点によれば、ウエハの上面の傾斜角を計測するステップと、前記計測された傾斜角に基づいて前記ウエハの傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせるステップと、前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、前記補正された倍率により、前記投影光学系で露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップとを有する露光方法が提供される。
【００１０】
更に、その開示の他の観点によれば、半導体基板の上に膜を形成する工程と、前記膜の上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを露光する工程と、前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングする工程とを有し、前記フォトレジストを露光する工程は、前記膜の上面の傾斜角を計測するステップと、前記計測された傾斜角に基づいて前記半導体基板の傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記膜の上面を合わせるステップと、前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、前記補正された倍率により前記露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップとを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の露光装置と露光方法によれば、ウエハの傾きを調節してウエハの上面を投影光学系の焦点面に合わせるので、ウエハ上でのフォーカスずれが防止される。
【００１２】
しかも、このようにウエハの傾きを調節しても、ウエハの上面の傾斜角に応じて倍率を補正するため、下層と上層のそれぞれのショット領域が位置ずれするのを防止でき、これらのショット領域同士を設計通りに重ね合わせることが可能となる。
【００１３】
更に、このような露光方法を半導体装置の製造方法に適用することで、下層と上層のショット領域の位置ずれを原因とする不良が低減される。そのため、本方法を用いない場合には不良となっていたチップを良品チップとして取り出すことができ、半導体装置の生産効率を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（１）予備的事項
実施形態の説明に先立ち、予備的事項について説明する。
【００１５】
図１及び図２は、予備的事項に係る露光方法について説明するための断面図である。
【００１６】
この例では、図１に示されるように、シリコン基板１の中心領域Iと周辺領域IIの各々に、配線群のような第１のデバイスパターン群２ａを備えたデバイス層２が形成される。
【００１７】
そして、このデバイス層２の上に、層間絶縁膜３として酸化シリコン膜が形成され、更にその上にフォトレジスト４が塗布される。そのフォトレジストは、以下のようにして露光された後、現像することにより層間絶縁膜３に対するエッチングのマスクとなる。そして、そのようなエッチングにより、層間絶縁膜３にはホール群のような第２のデバイスパターン群３ａが形成されることになる。
【００１８】
上記のフォトレジスト４を露光するには、一つのショット領域を一括露光するステッパや、スリット状の露光フィールドをスキャンしてショット領域を順次露光するスキャナ等の露光装置が使用される。
【００１９】
このとき、層間絶縁膜３は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によりその上面が平坦化されているが、中心領域Iと周辺領域IIとでは研磨速度が異なり、図示のように周辺領域IIでは層間絶縁膜３の上面がシリコン基板１の上面に対して傾斜する場合がある。
【００２０】
中心領域Iではそのような傾斜は現れていないので、露光光ELの焦点面Fはフォトレジスト４の上面に一致し、ショット領域SRにおいてフォーカスずれが顕著に発生することはない。
【００２１】
これに対し、周辺領域IIでは、上記のような傾斜によって焦点面Fはフォトレジスト４の上面と非平行になるので、ショット領域SRにおいてフォーカスずれが発生する部分が生じる。そのようなフォーカスずれは、露光装置の投影レンズの開口数が大きくなり、それにより焦点深度が浅くなるほど顕著に発生する。
【００２２】
このようなフォーカスずれを低減するために、図２のように、周辺領域IIを露光するときにシリコン基板１を傾ける方法がある。なお、同図では周辺領域IIの露光光ELが中心領域Iにおけるよりも傾いているが、実際に傾けているのはシリコン基板１の方である。
【００２３】
このようにすると、周辺領域IIにおいて層間絶縁膜４の上面と焦点面Fとが一致するので、フォーカスずれについての問題は解消される。
【００２４】
ここで、ショット領域SRの幅がA1の場合、中心領域Iではその幅A1と同一の幅を持ったホール群等の第２のデバイスパターン群３ａが形成される。
【００２５】
ショット領域SRの幅A1は各領域I、IIで同一であるが、周辺領域IIでは、シリコン基板１を傾けたことにより、そのショット領域SRをシリコン基板１上に射影した幅A2が幅A1よりも狭くなる。
【００２６】
その結果、周辺領域IIでは、第１のデバイスパターン群２ａと第２のデバイスパターン群３ａとがΔA＝A2−A1の幅だけ位置ずれをすることになる。
【００２７】
図３は、このような位置ずれが発生した場合の平面図である。
【００２８】
これに示されるように、中心領域Iでは各デバイスパターン群２ａ、３ａの位置が一致しているが、周辺領域IIではこれらのデバイスパターン群２ａ、３ａがずれている。これでは、周辺領域IIの層間絶縁膜３に形成されるホール等がデバイス層２の配線等からずれてしまい、ホールと配線との重ね合わせ精度が低下する。このような位置ずれは、デバイスの微細化が進むにつれより顕著に発生すると考えられる。
【００２９】
本願発明者はこのような知見に基づき、以下に説明するような実施形態に想到した。
【００３０】
（２）第１実施形態
図４は、本実施形態に係る露光装置の構成図である。
【００３１】
この露光装置１０は、不図示の光源から出た露光光ELによりウエハWに露光を行うスキャン式の露光装置であって、レチクル支持台１１を有する。
【００３２】
そのレチクル支持台１１上には、Y駆動ステージ１２ａと、レチクル１４を保持する微小駆動ステージ１２ｂとを備えたマスクステージ１２が設けられる。このうち、Y駆動ステージ１２ａは、スキャン方向であるY方向にレチクル１４を移動させる。そして、微小駆動ステージ１２ｂは、Y方向とそれに垂直なX方向とにレチクル１４を微小に移動させる機能を有する。
【００３３】
レチクル１４のY方向の位置は、レチクル側レーザ干渉計１６が、レチクル支持台１１上のミラー１５にレーザ光を照射し、その反射光に基づいて測定される。その測定値は、レチクル位置信号Ｓ1としてレチクル側レーザ干渉計１６から出力される。
【００３４】
レチクル１４には、配線等のデバイスパターンに対応するマスクパターンが形成される。レチクル１４は、クロム膜等の遮光性のマスクパターンを備えたバイナリーマスクでもよし、ハーフトーンマスクやレベンゾンマスクであってもよい。
【００３５】
露光光ELはスリット状に整形された状態でレチクル１４を透過した後、例えば倍率が１／４倍の投影光学系３５に入る。
【００３６】
投影光学系３５は複数枚のレンズよりなり、そのうちの一部のレンズ群は空気室３６を形成する。その空気室３６内の圧力を調節することにより、投影光学系３５の倍率補正が可能となる。
【００３７】
ウエハWは、XYステージ２３ａとZレベリングステージ２３ｂとを備えたウエハ載置台２３の上に載置される。
【００３８】
このうち、XYステージ２３ａは、ステッピングモータ等の駆動部２７によって、水平面内であるXY平面内を移動する。
【００３９】
また、Zレベリングステージ２３ｂは、不図示の複数のアクチュエータによってウエハWを鉛直方向であるZ方向に昇降させる。各アクチュエータが独立して駆動することで、その昇降運動の際にウエハWの上面を水平面から傾けることが可能である。このような動作により、Zレベリングステージ２３ｂは、ウエハWの露光面のフォーカス位置（光軸AXに平行な方向の位置）と、その露光面の傾斜角とを指定された状態に設定する。
【００４０】
Zレベリングステージ２３ｂにはミラー２５が設けられており、ウエハ側レーザ干渉計２２から出たレーザ光がミラー２５に照射される。ウエハ側レーザ干渉計２２は、ミラー２５で反射したレーザ光に基づいて、XYステージ２３ａのX方向とY方向のそれぞれの位置を測定する。その測定値は、ウエハ位置信号Ｓ2としてウエハ側レーザ干渉計２２から出力される。
【００４１】
露光に際しては、レチクル１４をY方向に速度Vで走査するのに同期して、ウエハWをY方向にV／βの速度で走査することにより、スリット状の露光フィールドがウエハW上にスキャンされる。これにより、レチクル１４のマスクパターンが、投影光学系３５の縮小倍率βでウエハW上に投影されることになる。
【００４２】
ここで、露光のときにウエハWの上面に水平面から傾いている部分があると、その部分で図１に示したようなフォーカスずれが発生する。
【００４３】
そのようなフォーカスずれを防ぐために、ウエハWの斜め上方には、ウエハWの上面の傾き測定用の投影パターンを投影するためのパターン投影部２０が設けられる。
【００４４】
その投影パターンは受光部２１により受光され、その受光信号SIが後段の制御系３７に入力される。
【００４５】
制御系３７は傾斜角計測部３０を有しており、上記の受光信号SIに基づいて傾斜角計測部３０がウエハWの上面の傾斜角を算出し、その算出結果が傾斜角信号Ｓθとして傾斜角計測部３０から出力される。
【００４６】
演算器２９は、その傾斜角信号Ｓθから後述のように倍率の補正値を算出し、それを主制御部２８に出力する。これを受けた主制御部２８は、圧力制御装置３１に対して圧力調整信号Ｓpを出力する。これにより、投影光学系３５の空気室３６内の圧力が圧力制御装置３１により調節され、投影光学系３５の倍率が調節されることになる。
【００４７】
また、主制御部２８は、駆動部２７を介してZレベリングステージ２３ｂの傾きを調節する。このとき、上記の傾斜角信号Ｓθに基づいて、ウエハWの上面が水平面に平行になるようにZレベリングステージ２３ｂが制御される。
【００４８】
更に、主制御部２８は、既述のレチクル位置信号Ｓ1とウエハ位置信号Ｓ2とによりレチクル１４とウエハWの位置をモニターしながら、ウエハ載置台２３とマスクステージ１２とを相対移動させ、スキャン方式での露光を実行する。
【００４９】
次に、傾斜角計測部３０によるウエハWの上面の傾斜角の計測方法について説明する。傾斜角の計測は、特許第３３１６８３３号に開示されているような公知の技術を用いて以下のように行われる。
【００５０】
図５は、パターン投影部２０によりウエハWに投影された投影パターン５０の一例を示す平面図である。
【００５１】
図示のように、その投影パターン５０は、露光フィールド５３のスキャン方向（Y方向）と非スキャン方向（X方向）に沿って、光ドット５１をマトリクス状に配列してなる。
【００５２】
また、光ドット５１の波長は非感光領域にあるため、光ドット５１を照射したことによりウエハW上のフォトレジストが感光するおそれはない。
【００５３】
図６は、投影パターン５０を用いたウエハWの傾きの検出方法について説明するための図である。
【００５４】
図６では、光ドット５１の非スキャン方向（X方向）の位置座標をXm、スキャン方向（Y方向）の位置座標をYnで表し、光ドット５１のそれぞれのフォーカス位置をAF(Xm, Yn)で示している。これらの位置座標（Xm、Yn）とフォーカス位置AF（Xm、Yn）は、既述の傾斜角計測部３０により計測される。
【００５５】
その傾斜角計測部３０は、非スキャン方向（X方向）の光ドット５１の行の総数をM、スキャン方向（Y方向）の列の総数をNとして、次の演算を行う。
【００５６】
【数１】
2010056144.tif 000003
そして、式（１）〜（８）を用いて、次の演算を行う。
【００５７】
【数２】
2010056144.tif 000004
次に、各Anを最小自乗近似することによりスキャン方向のn番目の光ドット５１における非スキャン方向（X方向）の傾斜角AL(Yn)を求める。同様に、各Amを最小自乗近似することにより非スキャン方向のm番目の光ドット５１におけるスキャン方向（Y方向）の傾斜角AL(Xm)を求める。
【００５８】
続いて、次のような平均化処理により非スキャン方向の傾斜角θX、及びスキャン方向の傾斜角θYを求める。
【００５９】
【数３】
2010056144.tif 000005
以上により、傾斜角θX、θYの算出を終了する。その後は、その傾斜角θX、θYが傾斜角信号Ｓθとして傾斜角計測部３０から出力される。
【００６０】
このような傾斜角θX、θYの算出は、各ショット領域に露光フィールド５３をスキャンしながら、露光フィールド５３に先行するスキャン予定領域５４（図５参照）における投影パターン５０に基づいて行う「先読み方式」で行うのが好ましい。
【００６１】
「先読み方式」を採用する場合は、露光フィールド５３に露光光ELをスキャンするのと同時に、傾斜角θX、θYに応じて逐次的にZレベリングステージ２３ｂの傾きを制御し、露光フィールド５３におけるウエハWの上面が水平面に平行になるようにする。
【００６２】
これにより、投影光学系３５の焦点面と露光フィールド５３におけるウエハWの上面とが一致するので、当該露光フィールドにおけるフォーカスずれは解消される。
【００６３】
但し、このようにウエハWの傾きを単に調節しただけでは、図２で説明したように、ショット領域が下層のデバイスパターンと位置ずれを起こしてしまう。
【００６４】
そのような位置ずれを解消するには、ウエハWの傾きの調整と共に、以下のようにして露光装置１０の倍率を補正すればよい。
【００６５】
図７は、露光装置１０の倍率の補正量について説明するための模式図である。
【００６６】
図７では、露光対象のウエハWの上面Lが、下層のデバイスパターンの上面Qから傾斜角θで傾斜している。
【００６７】
この場合、下層のデバイスパターンのショット領域SR1の幅A1と、上面Lのショット領域SR2の幅A1とは同一である。
【００６８】
しかし、水平面に平行な上面Qにショット領域SR2を射影して得られる幅A2はA1よりも狭くなるので、ショット領域SR1、SR2はΔA=A1−A2だけ互いに位置ずれを起こすことになる。
【００６９】
ここで、幅A1、A2は、幾何学的に次の関係にある：
【００７０】
【数４】
2010056144.tif 000006
これによれば、幅A2は幅A1のcos θ倍である。したがって、ショット領域SR2を露光するときの倍率βcを、ショット領域SR1を露光したときの倍率β0の1／cos θ倍（＝sec θ倍）にすれば、幅A2が幅A1に一致するようになり、位置ずれが解消されることになる。このようにして補正された倍率βcは、補正前の倍率β0と次の関係にある：
【００７１】
【数５】
2010056144.tif 000007
なお、図７の例では、傾斜角θがスキャン方向と非スキャン方向のどちらの場合であるかについて特定していないが、実際には既述のように各方向の傾斜角θX、θYが計測される。そのため、非スキャン方向（X方向）とスキャン方向（Y方向）のそれぞれの倍率βcX、βcYを次式に基づいて算出するのが好ましい。
【００７２】
【数６】
2010056144.tif 000008
このうち、非スキャン方向の倍率βcXについては、空気室３６内の圧力を調節することにより得られる。主制御部２８は、空気室３６内の圧力と投影光学系３５の倍率との関係を示すテーブルを有しており、そのテーブルに基づいて補正後の倍率βcを得るのに必要な圧力値を算出する。そして、主制御部２８の制御下において、圧力制御器３１により空気室３６内の圧力が調節され、非スキャン方向の倍率が補正されることになる。
【００７３】
一方、スキャン方向の倍率βcYについては、ウエハWとレチクル１４との相対速度を調節することにより得られる。
【００７４】
また、上記のように傾斜角θX、θYは露光光のスキャンと同時に行う「先読み方式」で行われるので、これらの傾斜角θX、θYに基づいて算出される倍率βcx、βcYもスキャンをしながら算出され、これらの倍率も逐次的に調節される。
【００７５】
以下に、このような倍率補正を利用した露光方法について説明する。
【００７６】
図８は、その露光方法のフローチャートである。
【００７７】
最初のステップＰ１では、主制御部２８の制御下においてXYステージ２３ａを駆動することにより、一つのショット領域内の露光開始位置に露光フィールドを合わせる。露光開始位置は、例えば、矩形状のショット領域の一辺である。
【００７８】
次いで、ステップＰ２に移り、上記の「先読み方式」により、傾斜角測定部３０がウエハWの上面の傾斜角の計測を開始する。
【００７９】
そして、ステップＰ３に移り、既述の式（１）〜（１２）に基づいて、傾斜角計測部３０が傾斜角θX、θYを算出する。
【００８０】
次に、ステップＰ４に移り、既述の式（１５）、（１６）に基づいて、主制御部２８が、傾斜角θX、θYが算出されたスキャン予定領域の補正後の倍率βcX、βcYを算出する。
【００８１】
その後に、ステップＰ５に移り、主制御部２８の制御下において、傾斜角θX、θYに応じてZレベリングステージ２３ｂの傾きを調節し、スキャン予定領域におけるウエハWの上面が水平面に平行になるようにする。
【００８２】
これと共に、圧力制御器３１により空気室３６内の圧力を調節して投影光学系３５の倍率を上記の値βcXに合わせる。また、スキャン方向の倍率については、ウエハWとレチクル１４との相対速度を調節することにより、上記の値βcYに合わせる。
【００８３】
次いで、ステップＰ６に移り、主制御部２８の制御下において、上記のようにして倍率の補正値βcX、βcYが算出されたスキャン予定領域にスリット状の露光光ELをスキャンする。これにより、スキャンされた部分のウエハWに、レチクル１４のマスクパターンが投影されることになる。
【００８４】
その後、ステップＰ７に移り、ショット領域の全領域のスキャンが完了したかどうかを主制御部２８が判断する。
【００８５】
そして、終了していない（NO）と判断された場合には、ショット領域内に未露光の領域があるので、再びステップＰ２に戻り、未露光の領域に対して上記と同様の仕方で露光光ELをスキャンする。
【００８６】
一方、終了した（YES）と判断された場合には、ステップＰ８に移る。
【００８７】
そのステップＰ８では、ウエハW内の全てのショット領域の露光が終了したかどうかを主制御部２８が判断する。
【００８８】
このとき、終了していない（NO）と判断した場合にはステップＰ１に戻り、上記とは別のショット領域の露光を行う。
【００８９】
一方、終了した（YES）と判断した場合には、このウエハWに対する露光を終了する。
【００９０】
以上により、この露光方法の主要ステップが終了する。
【００９１】
このような露光方法によれば、図７を参照して説明したように、ウエハWの上面Lの傾斜角θに応じて倍率を補正するので、下層と上層のそれぞれのショット領域SR1、SR2が位置ずれするのを防止でき、これらのショット領域SR1、SR2を設計通りに重ね合わせることが可能となる。
【００９２】
これにより、投影光学系３５の開口数が大きくその焦点深度が浅い場合でも、下層と上層とを精度良く重ね合わせることができ、デバイスの微細化に伴う不良数を低減でき、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００９３】
なお、本実施形態は上記構成に限定されない。
【００９４】
例えば、上記では、スキャン予定領域の上面の傾きを「先読み方式」により計測しながら、傾きの計測と倍率補正とをスキャンと同時に行ったが、これらをスキャン前に予め行うようにしてもよい。
【００９５】
更に、スキャン式の露光装置に代えて、一つのショット領域に対して一括露光を行うステッパを使用してもよい。
【００９６】
（３）第２実施形態
本実施形態では、第１実施形態で説明した露光方法を半導体装置の製造工程に適用する。
【００９７】
図９〜図１５は、本実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図である。これらの図では、シリコン基板１００の中心領域Iと周辺領域IIとが併せて示されている。
【００９８】
最初に、図９に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００９９】
まず、シリコン基板１００にSTI(Shallow Trench Isolation)用の素子分離絶縁膜１０１を形成し、その素子分離絶縁膜１０１で画定されるシリコン基板１００の活性領域にpウェル１０２を形成する。
【０１００】
次いで、pウェル１０２の上に、ゲート絶縁膜１０３、ゲート電極１０４、及びn型ソース／ドレイン領域１０５を備えたMOSトランジスタTRを形成する。このうち、n型ソース／ドレイン領域１０５は、表面に形成されたコバルトシリサイド層等の高融点金属シリサイド層１０７によって低抵抗化が図られる。
【０１０１】
次に、図１０に示すように、シリコン基板１００の上側全面に第１の層間絶縁膜１１０としてCVD法により酸化シリコン膜を形成する。
【０１０２】
そして、フォトリソグラフィとエッチングによりn型ソース／ドレイン領域１０５の上の第１の層間絶縁膜１１０にコンタクトホール１１０ａを形成した後、そのコンタクトホール１１０ａ内に第１の導電性プラグ１１２を形成する。
【０１０３】
第１の導電性プラグ１１２の形成にあたっては、コンタクトホール１１０ａの内面と第１の層間絶縁膜１１０の上面にスパッタ法によりグルー膜としてチタン膜と窒化チタン膜とをこの順に形成する。
【０１０４】
その後、グルー膜の上にCVD法によりタングステン膜を形成し、第１の層間絶縁膜１１０の上の余分なグルー膜とタングステン膜とをCMP法により研磨して除去する。これにより、グルー膜とタングステン膜とを有する第１の導電性プラグ１１２がコンタクトホール１１０ａ内に形成されることになる。
【０１０５】
次いで、図１１に示すように、第１の層間絶縁膜１１０の上にアルミニウム合金膜を含む金属積層膜を形成し、それをパターニングして金属配線１１４を形成する。
【０１０６】
続いて、図１２に示すように、第１の層間絶縁膜１１０と金属配線１１４のそれぞれの上に、第２の層間絶縁膜１１７としてCVD法により酸化シリコン膜を形成する。
【０１０７】
そして、金属配線１１４を反映して第２の層間絶縁膜１１７の上面に形成された凹凸を平坦化するため、CMP法により第２の層間絶縁膜１１７を研磨する。
【０１０８】
このとき、周辺領域IIでは、中心領域Iと比較して研磨速度が速いので、図示のように第２の層間絶縁膜１１７の上面は水平面から傾斜する。
【０１０９】
続いて、図１３に示すように、スピンコートにより第２の層間絶縁膜１１７の上にフォトレジスト１２０を塗布する。
【０１１０】
そして、シリコン基板１００を図４の露光装置１０に搬送し、露光光ELでフォトレジスト１２０を露光し、フォトレジスト１２０にホール形状の潜像１２０ａを形成する。
【０１１１】
その露光は、既述の図８のフローチャートに従い、第２の層間絶縁膜１１７の上面の傾斜角θに応じてシリコン基板１００の傾きを調節しながら、傾斜角θに応じて倍率を補正して行われる。
【０１１２】
これにより、周辺領域IIにおいて第２の層間絶縁膜１１７の上面が傾斜していても、該上面と露光光ELの焦点面とが一致してフォーカスずれを防止できる。更に、第１実施形態で説明したように、傾斜角θに応じた倍率に設定することで上層と下層のデバイスパターン同士の位置ずれが防止され、潜像１２０ａが金属配線１１４の上に設計通りに位置するようになる。
【０１１３】
次いで、図１４に示すように、フォトレジスト１２０を現像することにより、ホール形状の窓１２１ａを備えたレジストパターン１２１を形成する。
【０１１４】
そして、窓１２１ａを通じて第２の層間絶縁膜１１７をドライエッチングし、金属配線１１４の上にホール１１７ａを形成する。
【０１１５】
上記のように潜像１２０ａが金属配線１１４との位置合わせが良好に行われているので、このホール１１７ａは、金属配線１１４から脱落することなく、金属配線１１４上に位置することになる。
【０１１６】
この後に、レジストパターン１２１は除去される。
【０１１７】
次に、図１５に示すように、第１の導電性プラグ１１２の形成方法と同じ方法を用いて、ホール１１７ａ内に第２の導電性プラグ１２３を形成する。
【０１１８】
以上により、この半導体装置の基本構造が完成した。
【０１１９】
上記した半導体装置の製造方法によれば、フォトレジスト１２０を露光する際（図１３）、第１実施形態で説明した露光方法を用いる。そのため、レジストパターン１２１をマスクにするエッチングで形成されたホール１１７ａと、その下の金属配線１１４とを良好に位置合わせすることができる。これにより、第２の導電性プラグ１２３が金属配線１１４から脱落してコンタクト不良が発生するのを防止でき、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【０１２０】
特に、第２の層間絶縁膜１１７の上面に傾斜が発生し易い周辺領域IIにおける位置合わせが良好となるので、本方法を用いない場合には不良となっていたチップを良品チップとして取り出すことができ、半導体装置の生産効率を高めることが可能となる。
【０１２１】
そのため、直径が３００mmの大口径のシリコン基板１００を採用する場合でも、周辺領域IIから取得される良品チップの数が多くなり、大口径の基板を採用したことの実益を得ることが可能となる。
【０１２２】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２３】
（付記１）  ウエハの傾きを調節可能なウエハ載置台と、
露光マスクを保持するマスクステージと、
前記ウエハ上に前記露光マスクのマスクパターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、
前記ウエハの上面の傾斜角を計測する計測手段と、
前記傾斜角に基づいて前記ウエハ載置台の傾きを調節することにより、前記投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせる制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記傾斜角に応じた補正量で前記倍率を補正することを特徴とする露光装置。
【０１２４】
（付記２）  前記制御手段は、前記ウエハの上面上でのショット領域を水平面に射影した幅が、前記傾斜角がない場合の前記ショット領域の幅に一致するような前記倍率の補正量を求めることを特徴とする付記１に記載の露光装置。
【０１２５】
（付記３）  前記制御手段は、前記傾斜角がθ、補正前の前記倍率がβ0であるときに、βc＝β0・sec θにより補正後の倍率βcを算出することを特徴とする付記２に記載の露光装置。
【０１２６】
（付記４）  前記制御手段は、前記マスクステージと前記ウエハ載置台とを相対移動させ、前記ウエハ上で露光フィールドをスキャンすることにより露光を行うと共に、前記マスクステージと前記ウエハ載置台との相対速度を調節することにより前記倍率の補正を行うことを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【０１２７】
（付記５）  前記計測手段は、前記ウエハ上のスキャン予定領域における前記ウエハの上面の傾斜角を予め計測し、
前記制御手段は、前記露光フィールドに露光光をスキャンしながら、前記スキャン予定領域における前記傾斜角に基づいて、前記ウエハ載置台の傾きの調節と前記倍率の補正とを逐次的に行うことを特徴とする付記４に記載の露光装置。
【０１２８】
（付記６）  前記倍率の補正は、前記制御手段が前記投影光学系の倍率を調節して行われることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【０１２９】
（付記７）  ウエハの上面の傾斜角を計測するステップと、
前記計測された傾斜角に基づいて前記ウエハの傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記ウエハの上面を合わせるステップと、
前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、
前記補正された倍率により、前記投影光学系で露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップと、
を有することを特徴とする露光方法。
【０１３０】
（付記８）  前記倍率を補正するステップにおいて、前記ウエハの上面上でのショット領域を水平面に射影した幅が、前記傾斜角がない場合の前記ショット領域の幅に一致するような前記倍率の補正量を求めることを特徴とする付記７に記載の露光方法。
【０１３１】
（付記９）  前記マスクパターンを投影するステップは、前記ウエハと前記露光マスクとを相対移動させることにより行われ、
前記倍率を補正するステップは、前記ウエハと前記露光マスクとの相対速度を調節することにより行われることを特徴とする付記７又は付記８に記載の露光方法。
【０１３２】
（付記１０）  前記倍率を補正するステップは、前記投影光学系の倍率を調節して行われることを特徴とする付記７又は付記８に記載の露光方法
（付記１１）  半導体基板の上に膜を形成する工程と、
前記膜の上にフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングする工程とを有し、
前記フォトレジストを露光する工程は、
前記膜の上面の傾斜角を計測するステップと、
前記計測された傾斜角に基づいて前記半導体基板の傾きを調節することにより、投影光学系の焦点面に前記膜の上面を合わせるステップと、
前記計測された傾斜角に応じた補正量で前記投影光学系の倍率を補正するステップと、
前記補正された倍率により前記露光マスクのマスクパターンを前記膜の上に投影するステップとを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１３３】
（付記１２）  前記倍率を補正するステップにおいて、前記膜の上面上でのショット領域を水平面に射影した幅が、前記傾斜角がない場合の前記ショット領域の幅に一致するような前記倍率の補正量を求めることを特徴とする付記１１に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１は、予備的事項に係る露光方法について説明するための断面図（その１）である。
【図２】図２は、予備的事項に係る露光方法について説明するための断面図（その２）である。
【図３】図３は、上下のデバイスパターン群に位置ずれが発生した場合の平面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る露光装置の構成図である。
【図５】図５は、パターン投影部によりウエハに投影された投影パターンの一例を示す平面図である。
【図６】図６は、投影パターンを用いたウエハの傾きの検出方法について説明するための図である。
【図７】図７は、露光装置の倍率の補正量について説明するための模式図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る露光方法のフローチャートである。
【図９】図９は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その１）である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その２）である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その３）である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その４）である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その５）である。
【図１４】図１４は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その６）である。
【図１５】図１５は、第２実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その７）である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…シリコン基板、２…デバイス層、２ａ…第１のデバイスパターン群、３…層間絶縁膜、３ａ…第２のデバイスパターン群、４…フォトレジスト、１０…露光装置、１１…レチクル支持台、１２…マスクステージ、１２ａ…Y駆動ステージ、１２ｂ…微小駆動ステージ、１４…レチクル、１５…ミラー、１６…レチクル側レーザ干渉計、２０…パターン投影部、２１…受光部、２２…ウエハ側レーザ干渉計、２３…ウエハ載置台、２３ａ…XYステージ、２３ｂ…Zレベリングステージ、２５…ミラー、２７…駆動部、２８…主制御部、２９…演算器、３０…傾斜角計測部、３１…圧力制御装置、５０…投影パターン、５１…光ドット、５３…露光フィールド、５４…スキャン予定領域、１００…シリコン基板、１０１…素子分離絶縁膜、１０２…pウェル、１０３…ゲート絶縁膜、１０４…ゲート電極、１０５…n型ソース／ドレイン領域、１０７…高融点金属シリサイド層、１１０…第１の層間絶縁膜、１１０ａ…コンタクトホール、１１２…第１の導電性プラグ、１１４…金属配線、１１７…第２の層間絶縁膜、１１７ａ…ホール、１２０…フォトレジスト、１２０ａ…潜像、１２１…レジストパターン、１２１ａ…窓、１２３…第２の導電性プラグ、SR、SR1、SR2…ショット領域、EL…露光光、F…焦点面、AX…光軸、Q…デバイスパターンの上面、L…ウエハの上面、W…ウエハ、TR…MOSトランジスタ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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