(57)【要約】【課題】アライメントマークを用いずに位置合わせを行なう基板露光装置における位置合わせ方法及びこの方法を用いたマスクの製作方法を提供する。【解決手段】  本発明による方法は、露光装置に基板を取り付け後、基板の外周上の点を測定することで基板の位置と傾きを計算し露光パターン及びマスクの位置と傾きを修正し、基板上の任意の位置に露光する。上記の方法を用いて、基板上に事前に露光されたパターンの位置に合わせて、重ね合わせ露光するパターン及びマスクの位置と傾きを修正し、重ね合わせ露光する。さらに、重ね合わせ露光において、基板両面で重ね合わせ露光を行う。【選択図】                                                図１
2006229119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板テーブルに設置した基板の外周上の複数の点の位置を計測し、基板の中心と基板テーブル上のＸＹ座標における傾きを算出するステップと；
算出した基板の中心及び傾きと、マスク又は描画装置のパターンの中心及び傾きとのずれ量を算出するステップと；
算出したずれ量を予め設定した許容値と比較するステップと；
算出したずれ量が予め設定した許容値以上の場合に、比較結果に基き算出したずれ量が許容値内になるように、基板、マスク及び描画装置の少なくともいずれかを移動するステップと；
を含むことを特徴とする露光装置における位置合わせ方法。
【請求項２】
基板がウエハであり、それの外周形状が円弧状の円周部と弦状のオリエンテーションフラット部とを有し、
基板の外周上の複数の点が、円周部上の少なくとも３点とオリエンテーションフラット部上の少なくとも２点を含み、
円周部上の少なくとも３点から、基板の中心を算出し、オリエンテーションフラット部上の少なくとも２点から基板の傾きを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項３】
基板の外周外形が矩形であり、
基板の外周上の複数の点が、四辺の各々上の１点と、四辺のうちの任意の二辺上の１点とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項４】
基板の外周上の複数の点が、投影された基板の画像データの輪郭線上から抽出される請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項５】
基板の両面にパターンを形成する露光装置に設置した基板の位置と、マスク又は描画装置のパターンの位置とを相対的に位置合わせする方法であって、
基板の第１面に形成したパターンの位置と、基板の中心及びＸＹ座標における傾きとを関連付けた第１面パターン位置情報を記憶するステップと；
基板テーブルに第２面を表にして設置した基板の外周上の複数の点を計測し、基板の中心及び基板テーブル上のＸＹ座標における傾きを算出するステップと；
第１面パターン位置情報と算出した基板の中心及び基板テーブル上のＸＹ座標における傾きとに基き、マスク又は描画装置のパターンと基板の第１面のパターンとのずれ量を算出するステップと；
算出したずれ量を予め設定した許容値と比較するステップと；
算出したずれ量が予め設定した許容値以上の場合に、比較結果に基き算出したずれ量が許容値内になるように、基板、マスク及び描画装置の少なくともいずれかを移動するステップと；
を含むことを特徴とする露光装置における位置合わせ方法。
【請求項６】
基板がウエハであり、それの外周形状が円弧状の円周部と弦状のオリエンテーションフラット部とを有し、
基板の外周上の複数の点が、円周部上の少なくとも３点とオリエンテーションフラット部上の少なくとも２点を含み、
円周部上の少なくとも３点から、基板の中心を算出し、オリエンテーションフラット部上の少なくとも２点から基板の傾きを算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項７】
基板の外周外形が矩形であり、
基板の外周上の複数の点が、四辺の各々上の１点と、四辺のうちの任意の二辺上の１点とを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項８】
基板の外周上の複数の点が、投影された基板の画像データの輪郭線上から抽出される請求項５〜７のいずれか一項に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【請求項９】
さらに、複数の形状データと形状データに対応した測定点データとを含む測定装置を記憶し、投影した基板の画像データから読取られた基板の輪郭から、記憶した形状データを選択し、形状データに対応した測定点データにより、基板の外周上の複数の点が決定されることを特徴とする請求項８に記載の露光装置における位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体及びその他のリソグラフィー分野での露光装置における位置合わせ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、基板とマスクとを位置合わせした後、基板の合わせマークの中心座標とマスクの合わせマークの中心座標を計測し、両中心座標の間のＸ、Ｙ座標の差分を計算し、これらの差分を判定式に当てはめて位置合わせを判定することから成る基板とマスクとを位置合わせ方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、基板の端部位置を検出し、この検出結果に基き基板の形状を判別し、基板の形状の判別結果に応じた算出手順により基板の中心位置を検出する位置検出方法も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２００３−１０７７５６公報
【特許文献２】特開平２００１−２６４０１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の位置合わせ方法では基板又はワークとそれに露光されるパターン及びマスクの位置関係は位置決めピンヘの押し当て等の機械的に位置決めされる範囲での位置合わせであった。そのため、従来技術を用いて作製されたマスク及び基板を用いて重ね合わせ露光をする際にアライメントマークを探すに時間がかかるという問題があった。
【０００５】
また従来提案されてきた方法では、重ね合わせ露光をする際、位置決めを行うためのマスク側及び基板側の両方にアライメントマークを設ける必要があった。別の露光装置を用いて予め両面アライメントマークを設けることなしには両面での重ね合わせ露光が不可能であった電子線描画またはレーザー描面でもアライメントマークなしに両面での重ね合わせ露光が可能になり、工程を短縮出来る。
【０００６】
従来、基板の両面での重ね合わせ露光をする際には、基板の裏面にあるアライメントマークとマスクのアライメントマークの両方を同時に位置確認できるようにするため複雑な機構が必要であった。
【０００７】
さらには、電子線描画又はレーザー描画などの直接描画を行う装置については、基板の裏面にあるアライメントマークを確認できる機構を有していないため、両面への重ね合わせ露光はできなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術に伴う上記の問題点を解消して、アライメントマークを用いずに位置合わせを行なう基板露光装置における位置合わせ方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明による基板露光装置における位置合わせ方法は、
基板テーブルに設置した基板の外周上の複数の点の位置を計測し、基板の中心と基板テーブル上のＸＹ座標における傾きを算出するステップと；
算出した基板の中心及び傾きと、マスク又は描画装置のパターンの中心及び傾きとのずれ量を算出するステップと；
算出したずれ量を予め設定した許容値と比較するステップと；
算出したずれ量が予め設定した許容値以上の場合に、比較結果に基き算出したずれ量が許容値内になるように、基板、マスク及び描画装置の少なくともいずれかを移動するステップと；
を含むことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の第２の発明は、基板の両面にパターンを形成する露光装置に設置した基板の位置と、マスク又は描画装置のパターンの位置とを相対的に位置合わせする方法であって、
基板の第１面に形成したパターンの位置と、基板の中心及びＸＹ座標における傾きとを関連付けた第１面パターン位置情報を記憶するステップと；
基板テーブルに第２面を表にして設置した基板の外周上の複数の点を計測し、基板の中心及び基板テーブル上のＸＹ座標における傾きを算出するステップと；
第１面パターン位置情報と算出した基板の中心及び基板テーブル上のＸＹ座標における傾きとに基き、マスク又は描画装置のパターンと基板の第１面のパターンとのずれ量を算出するステップと；
算出したずれ量を予め設定した許容値と比較するステップと；
算出したずれ量が予め設定した許容値以上の場合に、比較結果に基き算出したずれ量が許容値内になるように、基板、マスク及び描画装置の少なくともいずれかを移動するステップと；
を含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明の第１、第２の各発明において、基板はウエハであることができ、その場合、それの外周形状は円弧状の円周部と弦状のオリエンテーションフラット部とを有し、基板の外周上の複数の点は、円周部上の少なくとも３点とオリエンテーションフラット部上の少なくとも２点を含み、円周部上の少なくとも３点から、基板の中心を算出し、オリエンテーションフラット部上の少なくとも２点から基板の傾きを算出することができる。
【００１２】
また、基板の外周外形は矩形であることができ、その場合、基板の外周上の複数の点は、四辺の各々上の１点と、四辺のうちの任意の二辺上の１点とを含み得る。
【００１３】
さらに、基板の外周上の複数の点は、投影された基板の画像データの輪郭線上から抽出され得る。
【００１４】
また、本発明の第２の各発明においては、複数の形状データと形状データに対応した測定点データとを含む測定装置を記憶し、投影した基板の画像データから読取られた基板の輪郭から、記憶した形状データを選択し、形状データに対応した測定点データにより、基板の外周上の複数の点が決定され得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の発明によれば、アライメントが付けられていない基板の位置合わせを行なうことができる。
【００１６】
本発明の第２の発明によれば、特殊な機構を用いずに基板の両面での重ね合わせ露光が可能になり、露光装置を安価にすることができる。また、従来別の露光装置を用いて予め両面アライメントマークを設けることなしには両面での重ね合わせ露光が不可能であった電子線描画またはレーザー描面でもアライメントマークなしに両面での重ね合わせ露光が可能になり、工程を短縮できるようになる。
【００１７】
さらに、本発明により、アライメントマークのない基板に対してパターンを概ね同じ位置に露光することができる。このため、アライメントマークを付ける場合にも、基板に対して同じ位置にアライメントマークを付けることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の方法により作製されたマスク及び基板を用いて、他の露光装置で重ね合わせ露光を行う際に事前に正確な位置情報があるため、位置を計測する時間が短縮され、生産性を向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の方法を実施するのに使用する位置計測機構の一つの実施形態を概略的線図で示し、ウエハ基板に直接描画するのに用いられ得る。
【００２０】
図１において、１は基板テーブルで、その上には処理すべきウエハ２が装着される。ウエハ２の外周形状は円弧状の円周部と弦状のオリエンテーションフラット部とを備えている。基板テーブル１には、Ｘ方向駆動部３及びＹ方向駆動部４が設けられている。５はカメラ、６は測定部であり、カメラ５で撮影した画像に基きウエハ２のそれぞれの計測点の位置を測定する。７は演算部であり、測定部６で測定した点の位置データに基き、ウエハ２の中心位置及びＸＹ座標における傾きを算出する。また、８はパターンデータ補正部であり、演算部７で算出したウエハ２の中心位置及びＸＹ座標における傾きに対して露光するパターンの中心と傾きを一致させるように補正するように機能する。
【００２１】
図２には、マスクを用いた露光プロセスに用いられ得る別の実施形態による位置計測機構を概略的線図で示している。図２において、１１は基板テーブルで、その上には処理すべきウエハ１２が装着される。基板テーブル１１には、Ｘ方向駆動部１３及びＹ方向駆動部１４が設けられている。１５はカメラであり、また１６は測定部であり、カメラ１５で撮影した画像に基きウエハ２のそれぞれの計測点の位置を測定する。１７は演算部であり、測定部１６で測定した点の位置データに基き、ウエハ１２の中心位置及びＸＹ座標における傾きを算出する。また、１８は制御部であり、処理すべきウエハ（基板）１２の上部に設置されるマスクテーブル１９に装着されるマスク２０における露光パターンの中心と傾きを、演算部１７で算出したウエハ１２の中心位置及びＸＹ座標における傾きに応じて補正するようにＸ方向駆動部２１及びＹ方向駆動部２２の動作を制御する。マスクテープル１９と基板テープル１１は、上下に重ねられて配置され、マスク２０を通してウエハ１２の露光が行なわれる。
【００２２】
上記で説明した位置計測機構を用いた露光方法の一実施例について図３及び図４を参照して説明する。
【００２３】
図３には、本発明の方法における位置合わせの工程をフローチャートで示している。まず、最初の工程ではＣＣＤカメラ５又は１５又はＳＥＭからの画像により基板外周上の測定点の座標を検出する。すなわち具体的には、画像に基き基板形状を特定し、特定した基板形状から必要な測定点をテーブル（図示していない）との比較により決定する。そして画像中の基板形状上に設定した測定点を割り振る。こうして測定点の座標データが検出される。
【００２４】
次に、このようにして得られた座標データに基き、基板の位置及び回転角θが演算部７又は１７で演算される。  
【００２５】
その後、基板に直接パターンを描写する場合には、パターンデータ補正部８において露光パターンデータに基板の位置及び回転角に合わせて補正を加える。そして露光装置で露光して基板に直接パターンを描画する。
【００２６】
一方、マスクを用いて露光住め場合には、図２の機構におけるマスクテーブル１９をＸ方向駆動部２１及びＹ方向駆動部２２により基板の位置及び回転角に合わせて移動して調整する。そして露光装置で露光が行なわれる。
【実施例１】
【００２７】
図４には、ウエハの中心かつオリフラと平行にパターンを露光する場合の実施例を示す。露光装置における図１に示すような基板テーブルにウエハ２を取り付けた後、ウエハ２をカメラ５で撮影する。測定部６はその画像データからウエハ２の円周上の任意の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設定する。演算部７は各点を結ぶ線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、とそれらの線の垂線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の交点から、ウエハ２の中心を演算する。この計算結果に基いてパターンデータ補正部８において露光するパターンの中心とウエハ基板の中心とを一致させるように補正を行う。
【００２８】
なお、ウエハ２の中心を演算するのに、上記では、画像データからウエハ２の円周上の任意の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設定しているが、最低３点あれば足りるが、点を増やすことによりウエハ２の中心を演算する上での精度を高めることができる。
【００２９】
同様に、測定部６はその画像データからウエハ２のウエハ上の任意の２点Ｐ４、Ｐ５を設定する。演算部７で演算することにより、ウエハ２のＸＹ座標における傾きすなわち回転角θを計算する。こうして求めたウエハ２の傾きと一致させるようにパターンを傾けるように補正する。これらの補正を行った後、露光装置において露光することによりウエハ２の中心ヘオリフラと平行にパターンを露光、描画することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に、予め片面にパターンニングされたウエハにおいてその両面で重ね合わせ露光する場合の実施例について説明する。
【００３１】
まず、ウエハ１２の第１面に形成したパターンの位置と、ウエハ１２の中心及びＸＹ座標における傾きとを関連付けた第１面パターン位置情報が記憶される。
【００３２】
次に、ウエハ１２を基板テーブルに第２面を表にして取り付けた後、ウエハ１２をカメラ１５で撮影する。測定部１６はその画像データからウエハ１２の円周上の任意の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設定する。演算部１７は各点を結ぶ線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、とそれらの線の垂線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の交点から、ウエハ１２の中心を演算する。この計算結果に基いてパターンデータ補正部１８において露光するパターンの中心とウエハ１２の中心とを一致させるように補正を行う。
【００３３】
同様に、測定部１６はその画像データからウエハ１２上の任意の２点Ｐ４、Ｐ５を設定する。演算部１７で演算することにより、ウエハ２のＸＹ座標における傾きすなわち回転角θを計算する。こうして求めたウエハ１２の傾きと一致させるようにパターンを傾けるように補正する。
【００３４】
ウエハ１２の中心及び傾きの補正においては、第１面パターン位置情報と算出したウエハ１２の中心及び基板テーブル上のＸＹ座標における傾きとに基き、マスク又は描画装置のパターンとウエハ２の第１面のパターンとのずれ量を算出し、算出したずれ量を予め設定した許容値と比較して、算出したずれ量が予め設定した許容値以上の場合に、比較結果に基き算出したずれ量が許容値内になるように、マスクテーブル１９に装着されるマスク２０における露光パターンの中心と傾きを、演算部１７で算出したウエハ１２の中心位置及びＸＹ座標における傾きに応じて補正するようにＸ方向駆動部２１及びＹ方向駆動部２２の動作を制御することによって補正が行なわれる。  これらの補正を行った後、露光することで両面での重ね合わせ露光を行うことができる。
【００３５】
ところで、図示実施形態では、処理すべき基板としてウエハについて説明してきたが、当然本発明は他の形状の基板、例えば矩形の基板にも同様に適用できる。処理すべき基板が矩形である場合には、測定点としてそれの外周上上下左右各辺上の一点と任意の辺上の二点が選択され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法を実施するのに使用する位置計測機構の一つの実施形態を示す概略的線図。
【図２】本発明の方法を実施するのに使用する別の実施形態による位置計測機構を示す概略的線図。
【図３】本発明の方法における位置合わせの工程を示すフローチャート。
【図４】ウエハ基板における基板の位置情報測定及びそれに基くパターンの補正方法を示する概略線図。
【符号の説明】
【００３７】
１：基板テーブル
２：処理すべきウエハ
３：Ｘ方向駆動部
４：Ｙ方向駆動部
５：カメラ
６：測定部
７：演算部
８：パターンデータ補正部
１１：基板テーブル
１２：処理すべきウエハ（基板）
１３：Ｘ方向駆動部
１４：Ｙ方向駆動部
１５：ＣＣＤカメラ
１６：測定部
１７：演算部
１８：制御部
１９：マスクテーブル
２０：マスク
２１：Ｘ方向駆動部
２２：Ｙ方向駆動部
Ｐ１〜Ｐ３：ウエハ２の円周上の点
Ｐ４、Ｐ５：ウエハ２オリフラ上の点
θ：ウエハ２のＸＹ座標における傾きすなわち回転角
【図１】
2006229119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006229119.tif 000006