(57)【要約】【課題】ウェハ−露光マスク間のギャップの補正を含むアライメント精度の向上を図ることが可能なウェハおよび露光マスクを提供する。【解決手段】近接露光の際の位置合わせ用の検査光を散乱させるエッジを備えた位置合わせマーク（ウェハマーク）を露光面に設けてなるウェハ１１であって、ウェハマーク１３は、所定方向ｘにドットパターン１５を配列してなるドットパターン群１５ａを、ドットパターン１５の配置間隔ｐ１よりも広い配置間隔ｐ２で所定方向ｘに配列してなることを特徴としている。また、同様の近接露光に用いる露光マスクであり、ウェハマーク１３と同様の構成の位置合わせマークをマスクマークとして備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接露光の際の位置合わせ用の検査光を散乱させるエッジを備えた位置合わせマークを露光面に設けてなるウェハであって、
前記位置合わせマークは、所定方向にドットパターンを配列してなるドットパターン群を、当該ドットパターンの配置間隔よりも広い配置間隔で当該所定方向に配列してなる
ことを特徴とするウェハ。
【請求項２】
近接露光の際の位置合わせ用の検査光を散乱させるエッジを備えた位置合わせマークを表面に設けてなる露光マスクであって、
前記位置合わせマークは、所定方向にドットパターンを配列してなるドットパターン群を、当該ドットパターンの配置間隔よりも広い配置間隔で当該所定方向に配列してなる
ことを特徴とする露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接露光の際に用いる位置合わせマークを有するウェハおよび露光マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造におけるリソグラフィ工程は、現在は光リソグラフィが主流であり、最小加工線幅０．０９μｍ世代ではＡｒＦエキシマを用いた波長１９３ｎｍの露光装置が量産に適用されているが、その次の０．０６５μｍ世代においては２ｋＶの低加速電子線を用いて等倍近接露光を行うＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が有力候補の一つとなっている。
【０００３】
ところで、上述したＬＥＥＰＬのように、ウェハと露光マスクとを近接配置して行う近接露光においては、ウェハと露光マスクとの位置合わせ（いわゆるアライメント）に、ＳＬＡ（ｓｃａｔｔｅｒｄ−ｌｉｇｈｔ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式が採用されている。
【０００４】
ＳＬＡ方式においては、図３の要部拡大図に示すように、露光マスク１の表面１ａおよびウェハ３の露光面３ａに、ドットパターン５を所定方向（例えば図面上ｘ方向）に配列させた位置合わせマーク（マスクマーク７、ウェハマーク７’）をそれぞれ設けている。これらのマスクマーク７、ウェハマーク７’は、ウェハ３の露光面３ａ上に露光マスク１を所定状態で近接配置した場合に、ドットパターン５の配列方向が同一方向に揃えられた所定の配置状態となるように、露光マスク１の表面１ａおよびウェハ３の露光面３ａにそれぞれ設けられていることとする。ここでは、例えば、ｘ方向に４列にドットパターン５を配列してなる２つのウェハマーク７’の中央に、同様の配列状態のマスクマーク７が同一方向を向けて配置される構成とする。また、これらのマスクマーク７およびウェハマーク７’は、露光マスク１の表面１ａおよびウェハ３の露光面３ａの複数箇所にそれぞれの向きで配置されていることとする。
【０００５】
このＳＬＡ方式が採用される露光装置には、図４に示すように、光源２１、ハーフミラー２２、レンズ２３、像検出器２４からなる検査光学系が、マスクステージ（図示省略）の周囲の複数箇所に設けられている。そして、各検査光学系は、光源２１から照射された検査光ｈが、ハーフミラー２２およびレンズ２３を通過することでマスクステージ上の露光マスク１の表面１ａに斜め方向から入射され、さらに露光マスク１を透過してウェハ３の露光面３ａに入射されると共に、ウェハ３ウェハ１１および露光マスク１のドットパターン５のエッジでの散乱光が、像検出器２４で検出されるように構成されている。また、このような構成の検査光学系は、所定状態で配置された露光マスク１およびウェハ３におけるマスクマーク７およびウェハマーク７’の配置部に対応し、上述したドットパターン５の配列方向（図面上においてはｘ方向）に対して検査光ｈの入射面が平行となるように設けられている（以上、下記特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９５５６６８号公報
【０００７】
そして、アライメントを行う際には、各部に設けられた検査光学系で、マスクマーク７およびウェハマーク７’においての検査光ｈの散乱光を画像信号として検出する。ここで、図３を用いて説明したように、所定状態で配置された露光マスク１およびウェハ３においては、マスクマーク７の中央にウェハマーク７’が配置されるように設定されている。このため、図５（１）に示すように、ドットパターン５の配列方向と垂直な方向の画像信号の信号強度▲１▼には、マスクマーク７とウェハマーク７’の配置位置に対応して３つのピークが生じることになる。したがって、これらのピーク位置から、露光マスク１とウェハ３との間のｘ−ｙ成分、θ成分、および倍率成分のずれが検知される。
【０００８】
また、図４を用いて説明したように、検査光ｈの入射面が上述したドットパターン５の配列方向に平行となるように、露光マスク１およびウェハ３に対して検査光ｈが斜め方向から照射される。これにより、フォーカス面ｆｓが露光マスク１およびウェハ３を斜めに横切ることになり、画像信号には、露光マスク１とウェハ３とのギャップｇの大きさに対応したフォーカス位置（図３の２点鎖線で示す）のずれがドットパターン５の配列方向に生じることになる。このため、図５（２）に示すように、ドットパターン５の配列方向の信号強度を微分処理することで、ウェハマーク７’側のフォーカス位置ｆｐ１とマスクマーク７側のフォーカス位置ｆｐ２とが検出され、これらのフォーカス位置ｆｐ１、ｆｐ２から露光マスク１とウェハ間のギャップｇのずれが検知される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明したＳＬＡ方式では、露光マスクとウェハ側の位置合わせマーク（マスクマークとウェハマーク）の画像を同時に検出してオート・ゲインを掛けるため、両者の信号強度の差が大きいと演算に十分な強度が取れなくなり検出精度が劣化しまう。特に、ウエハ側の位置合わせマークはウエハプロセスに依存して信号強度が変わるため、露光マスク側の位置合わせマークの信号強度と同程度に強くすることが望まれている。しかも、近年においては、ウェハと露光マスクとの間のギャップが露光精度に大きな影響を与えるようになってきている。このため、ウェハ−露光マスク間のギャップ検出精度のさらなる向上も望まれている。
【００１０】
そこで本発明は、ウェハ−露光マスク間のギャップの補正を含むアライメント精度の向上を図ることが可能なウェハおよび露光マスクを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明は、近接露光の際の位置合わせ用の検査光を散乱させるエッジを備えた位置合わせマークを露光面に設けてなるウェハであり、特に位置合わせマークの構成に特徴を備えている。すなわち、位置合わせマークは、所定方向にドットパターンを配列してなるドットパターン群を、当該ドットパターンの配置間隔よりも広い配置間隔で当該所定方向に配列してなることを特徴としている。
【００１２】
このような構成のウェハにおいては、位置合わせの際の検査光を散乱させるエッジが、位置合わせマークを構成するドットパターンによって供給されることになる。ここで、露光面には、所定方向に沿ってドットパターンを配列してなるドットパターン群が、ドットパターンの配置間隔よりも広い間隔で当該所定方向に配置されている。このため、入射面がドットパターンの配列方向に平行な斜め上方から、露光面に対して検査光を入射させた場合、エッジが高密度に配置されることで検査光の散乱が多く信号強度が高い部分が、ドットパターンの配列方向に周期的に配置されることになる。したがって、この信号強度が高い部分においてウェハの位置合わせマークの検出強度が十分に高められる。しかも、検査光のフォーカス位置付近において、周期的に信号強度が変化するため、フォーカス位置付近においての信号強度の変化が大きくなり、フォーカス位置の検出精度が向上する。
【００１３】
また、本発明は、このような位置合わせマークを有する露光マスクでもある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１には、実施形態のウェハにおける位置合わせマーク部分の拡大平面図を示す。この図に示すウェハ１１は、従来の技術で説明したと同様に、近接露光を行う際にＳＬＡ方式でのアライメントが行われるものであり、その露光面１１ａには次のような構成の位置合わせマーク（以下、ウェハマークと記す）１３が設けられている。
【００１６】
すなわちウェハマーク１３は、所定方向に複数のドットパターン１５を配列してなるドットパターン群１５ａを、ドットパターン１５の配列方向と同一の所定方向に向かって複数列に配列された構成となっている。
【００１７】
各ドットパターン１５は、ドットパターン１５の配列方向（ここではｘ方向とする）に所定の長さＬを有し、それと垂直な方向に所定の幅Ｗを有する矩形の凸状パターン、または凹状パターンであることとする。そして、このようなドットパターン１５で構成される各ドットパターン群１５ａは、ドットパターン１５を、その配列方向ｘに所定の配置間隔ｐ１で配列してなる。ここでは例えば、長さＬ＝０．５μｍ×幅Ｗ＝２．０μｍのドットパターン１５を、配置間隔ｐ１＝０．２μｍで配列方向ｘ（長さＬ方向）に３個並べてドットパターン群１５ａが構成されていることとする。
【００１８】
そして、このようなドットパターン群１５ａで構成されるこのウェハマーク１３は、ドットパターン１５の配列方向ｘに沿って、ドットパターン群１５ａを所定の配置間隔ｐ２で配列してなる。この配置間隔ｐ２は、ドットパターン１５の配置間隔ｐ１およびドットパターン１５の長さＬよりも大きいことする。ここでは、例えば配置間隔ｐ２＝２μｍで構成されていることとする。また、ここでは、以上のような配置間隔ｐ２でｘ方向に配列されたドットパターン群１５ａの列が、ｙ方向に３列配置されていることとする。ドットパターン群１５ａのｙ方向の間隔は、例えば０．２μｍ程度であることとする。
【００１９】
尚、このような構成のウェハマーク１３は、従来のウェハマークにおける各ドットパターン内に、スリットｓを設けた構成であって良い。
【００２０】
そして、上述した構成のウェハマーク１３の露光面１１ａへの配置状態は、従来のウェハマークと同様であり、例えば、図３を用いて説明した構成における２つのウェハマーク７’を、それぞれ実施形態で説明した構成のウェハマーク１３に置き換えた構成であることとする。またさらに、これらのウェハマーク１３は、ウェハ１１の露光面１１ａの複数箇所にそれぞれの向き（ｘ方向、ｙ方向）で配置されていることとする。
【００２１】
そして、以上のようなウェハマーク１３を備えたウェハ１１に対して近接露光を行う場合には、従来と同様のＳＬＡ方式でのアライメントが行われる。すなわち、露光装置に配置したウェハ１１の露光面１１ａ上に、従来と同様のマスクマークを設けた露光マスクを所定状態で近接配置する。そして、露光マスクを囲む各部に設けられた検査光学系を用いて、マスクマークおよびウェハマーク１３においての検査光ｈの散乱光を画像信号として検出する。この際、検査光ｈを散乱させるエッジが、ウェハマーク１３を構成するドットパターン１５によって供給されることになる。
【００２２】
以上説明した構成のウェハマーク１３は、所定方向ｘに沿ってドットパターン１５を配列してなるドットパターン群１５ａが、ドットパターン１５の配置間隔ｐ１よりも広い間隔ｐ２で所定方向ｘに配置されている。このため、入射面がドットパターン１５の配列方向ｘに平行に保たれるような斜め上方から、露光面１１ａに対して検査光ｈが入射されると、エッジが高密度に配置されることで検査光ｈの散乱が多く信号強度が高い部分が、配列方向ｘに周期的に配置されることになる。
【００２３】
したがって、この信号強度が高い部分において、ウェハ１１の位置合わせマークの検出強度が十分に高められる。これにより、図５（２）に示すように、ドットパターン５の配列方向と垂直な方向における信号強度▲２▼を、ウェハマークと露光マスク側のマスクマークとで同程度にすることが可能になり、ウェハ−露光マスク間のｘ−ｙ成分、θ成分、および倍率成分のずれの検出精度の向上が図られる。
【００２４】
しかも、ウェハマーク１３のフォーカス位置付近においては、配列方向ｘの信号強度が周期的に変化する。このため、図５（２）に示すように、ドットパターン５の配列方向の信号強度の微分値▲２▼は、ウェハマークのフォーカス位置ｆｐ１付近においてのより狭い範囲で大きく変化するようになり、フォーカス位置ｆｐ１の検出精度が向上する。これにより、ウェハ−露光マスク間のギャップｇの検出の検出精度の向上が図られる。
【００２５】
以上の結果、ＳＬＡ方式のアライメントにおいて、ウェハ−露光マスク間のギャップの制御を含むアライメント精度の向上を図ることが可能になる。
【００２６】
以上説明した実施形態においては、１つのドットパターン群１５ａが３つのドットパターン１５で構成された場合を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、図２に示すように１つのドットパターン群１５ａが４つ以上のドットパターン１５からなる構成、さらには１つのドットパターン群１５ａが２つのドットパターン１５からなる構成であっても良い。この場合、ドットパターン１５の長さＬおよび配置間隔ｐ１を小さくすることで、信号強度を強めることができる。
【００２７】
また、ドットパターン群１５ａの配置方向ｘの長さおよび配置間隔ｐ２によって、上述した信号強度の周期が変化する。このため、露光マスク−ウェハ間のギャップの大きさによって、微分波形がよりシャープになるように（すなわちスポットとスポットの分離解像性が保てるように）配置間隔ｐ２を適宜設定することで、フォーカス位置の検出精度をより向上させることが可能である。
【００２８】
尚、上述した構成のウェハマーク１３は、そのまま露光マスク用の位置合わせマーク（マスクマーク）として露光マスクに設けても良い。この場合、図３を用いて説明した構成のマスクマーク７を、そのままウェハマーク（位置合わせマーク）１３に置き換えてこれをマスクマークとして良い。このようなマスクマークを露光マスクに設けることで、ＳＬＡ方式によるアライメントの際に、露光マスクにおける信号強度を強めることができる。これにより、ウェハの露光面が反射性の高い材料で構成されている場合に、マスクマークの信号強度をウェハマークと同程度にまで高めることができる。またマスクマークのフォーカス位置の検出精度を向上させることが可能になるため、ウェハマークと組み合わせて用いることで、ウェハ−露光マスク間のギャップｇの検出精度をさらに向上させることが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のウェハおよび露光マスクによれば、ＳＬＡ方式のアライメントを行う場合に、ｘ−ｙ成分、θ成分、および倍率成分のずれを検出するための信号強度を高めることができ、かつウェハ−露光マスク間のギャップを検出するためフォーカス位置の検出精度を高めることができる。したがって、ウェハ−露光マスク間のギャップの制御を含むアライメント精度の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のウェハに設けられる位置合わせマークの構成図である。
【図２】本発明のウェハに設けられる位置合わせマークの他の例を示す構成図である。
【図３】従来の技術を説明する図である。
【図４】ＳＬＡ方式を行う検査光学系を説明する図である。
【図５】ＳＬＡ方式における信号処理を説明するグラフである。
【符号の説明】
１１…ウェハ、１１ａ…露光面、１３，１３’…ウェハマーク（位置合わせマーク）、１５…ドットパターン、１５ａ…ドットパターン群、ｈ…検査光、ｐ１…配置間隔（ドットパターン間）、ｐ２…配置間隔（ドットパターン群間）
【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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