(57)【要約】【課題】低コストでかつ短時間の処理により、パーティクルを生じさせることなく、反射防止膜の選択除去と同等の効果を達成できる反射防止膜改質装置および反射防止膜改質方法を提供する。【解決手段】この装置は、露光波長域の光の反射を防止する反射防止膜Ｆが形成された基板Ｗに対して、アライメントマーク上の反射防止膜Ｆを選択的に改質して光学特性を変化させる。ステージ１上に保持された基板Ｗに対して改質光光源４からの改質光が、アパーチャ５および結像光学系３を介して照射される。積算光量計６によって測定される積算光量が所定光量となるまで改質光の照射を行うと、反射防止膜Ｆの光学特性が変化し、露光波長によるアライメントマークの観察が可能になる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長域の光の反射を防止する反射防止膜が形成された基板に対して、所定の処理対象領域における上記反射防止膜を選択的に改質し、当該処理対象領域における上記反射防止膜の光学特性を変化させる処理を行う反射防止膜改質装置であって、
処理対象の基板を保持する基板保持機構と、
上記反射防止膜を改質することができる改質光を、上記基板保持機構に保持された基板に向けて照射する改質光照射手段と、
この改質光照射手段による改質光の照射位置と上記基板保持機構に保持された基板との相対位置を変更することにより、上記改質光による基板上の処理位置を変更する処理位置変更機構とを含むことを特徴とする反射防止膜改質装置。
【請求項２】
処理対象の基板には、反射防止膜の下地層に、この反射防止膜上に形成される感光性膜を上記特定波長域の光によって所定パターンに露光するための露光マスクと当該基板とのアライメントのためのアライメントマークが形成されており、
上記処理位置変更機構を制御することにより、上記改質光照射手段からの改質光の照射位置を上記アライメントマークを内包する処理対象領域に整合させる改質位置制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の反射防止膜改質装置。
【請求項３】
上記特定波長域以外の波長域の光を用いて上記基板保持機構に保持された基板に形成されたアライメントマークの位置を測定するアライメントマーク位置測定手段をさらに含み、
上記改質位置制御手段は、上記アライメントマーク位置測定手段による測定結果に基づいて上記処理位置変更機構を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の反射防止膜改質装置。
【請求項４】
上記改質光照射手段から上記処理対象の基板に照射される改質光の積算光量を測定する積算光量測定手段と、
この積算光量測定手段によって測定される積算光量が、所定光量に達するまで、上記改質光照射手段から上記基板に向けて改質光を照射させる改質光照射制御手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の反射防止膜改質装置。
【請求項５】
改質光の照射域を上記特定波長域の光で観察するための観察光学系と、
この観察光学系を通して観察される画像を検出する撮像手段と、
この撮像手段の出力信号に基づいて、上記改質光照射手段による改質光の照射を制御する改質光照射制御手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の反射防止膜改質装置。
【請求項６】
上記撮像手段によって撮像される画像のコントラストを検出するコントラスト検出手段をさらに含み、
上記改質光照射制御手段は、上記コントラスト検出手段によって検出されるコントラストが極大値になるまで、または上記コントラスト検出手段によって検出されるコントラストが極大値になると予想される時間まで、上記改質光照射手段から上記基板に向けて改質光を照射させるものであることを特徴とする請求項５記載の反射防止膜改質装置。
【請求項７】
特定波長域の光の反射を防止する反射防止膜が形成された基板の所定の処理対象領域に対して、上記反射防止膜を改質することができる改質光を照射することにより、上記処理対象領域における上記反射防止膜の光学特性を選択的に変化させることを特徴とする反射防止膜改質方法。
【請求項８】
上記処理対象領域に対して照射される上記改質光の積算光量を測定し、この積算光量が所定光量に達するまで上記処理対象領域に対する上記改質光の照射を行うことを特徴とする請求項７記載の反射防止膜改質方法。
【請求項９】
上記特定波長の光で上記処理対象領域を観察する観察光学系を設け、この観察光学系を通して観察される画像を撮像手段によって検出するとともに、この撮像手段によって検出される画像のコントラストが極大値になるまで、または当該コントラストが極大値になると予想される時間まで、上記処理対象領域に対する上記改質光の照射を行うことを特徴とする請求項７記載の反射防止膜改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に形成された感光性膜の下の反射防止膜の所定領域を改質してその光学的特性を変化させるための反射防止膜改質装置および反射防止膜改質方法に関する。処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板などをはじめとして、主として、フォトリソグラフィ技術が適用される各種の基板が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）に対して、フォトリソグラフィ工程が繰り返し実行される。フォトリソグラフィ工程は、半導体基板表面にフォトレジスト膜を塗布形成する工程と、このフォトレジスト膜をレチクルと呼ばれるフォトマスクを介して所定のパターンに露光する工程と、露光後のフォトレジスト膜を現像することによって所望のパターンにパターニングする工程とを含む。半導体装置の製造工程では、微細加工が求められるから、ステッパと呼ばれる高解像度の露光機が用いられる。
【０００３】
半導体装置の製造工程では、何層ものパターンが重ね合わされて一つの回路が形成されていくため、ステッパには、露光対象の層と下地層との位置合わせ（アライメント）機能が備えられている。具体的には、半導体基板上に形成される各層のパターンには、その上層のパターンとのアライメントのためのアライメントマークが形成されている。ステッパには、このアライメントマークを観察するための光学系が備えられており、アライメントマークの位置を測定することによって、下地層の位置情報を得て、レチクルの位置合わせを行うようになっている。
【０００４】
形成パターンの微細化が進むにつれて、フォトレジスト膜中での干渉効果による線幅不安定性が問題となる。そこで、最近では、フォトレジスト膜の下に反射防止膜が塗布されるようになってきている。この反射防止膜は、露光工程で使用される波長（露光波長）の光を反射させないように設計されており、これにより、フォトレジスト膜中での干渉を防ぐようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１３７７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、反射防止膜が存在するために、露光波長の光では、その下の層のアライメントマークを観察することができなくなる。そのため、露光波長とは異なる波長の光を用いてアライメントを行わざるをえない。具体的には、露光光を基板上に結像するための結像レンズとは別の光学系を用いて、露光波長とは別の波長の光でアライメントマーク位置を測定し、ウエハとレチクルとの位置合わせを行うことになる。
【０００７】
しかし、露光のための光学系とは別の光学系でアライメントマーク位置を測定しているから、アライメントマーク位置の測定後に、ウエハを保持しているステージを、アライメントマークとレチクルとが整合する位置まで移動させなければならない。そのため、位置合わせの精度が必ずしもよくない。
一方、露光のための結像レンズを通して、露光光と同じ波長の光でウエハ上のアライメントマークを観察し、ぞのアライメントマークとレチクルとの位置合わせを行えば、ウエハとレチクルとが正確に整合した状態に容易に導くことができるから、高精度なアライメントが可能になり、高品質な微細加工が可能になる。したがって、アライメントマーク上の反射防止膜を除去し、露光波長の光を用いたアライメントを行うことが、高精度の微細加工には欠かすことができない。
【０００８】
アライメントマーク上の反射防止膜を選択的に除去する一つの方法は、フォトリソグラフィ工程であるが、プロセスコストが嵩むうえ、処理時間が長くなるという問題がある。
そこで、最近では、レーザアブレーション現象を用いて、アライメントマーク上の反射防止膜を選択的に除去する方法（特許文献１参照）が提案されている。しかし、レーザアブレーション現象によって反射防止膜の材料が爆発的に気化する際にパーティクルが発生するうえ、処理時に生じる熱がデバイスに悪影響を及ぼすという問題もある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、低コストでかつ短時間の処理により、パーティクルを生じさせることなく、反射防止膜の選択除去と同等の効果を達成できる反射防止膜改質装置および反射防止膜改質方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、特定波長域の光の反射を防止する反射防止膜（Ｆ）が形成された基板（Ｗ）に対して、所定の処理対象領域における上記反射防止膜を選択的に改質し、当該処理対象領域における上記反射防止膜の光学特性を変化させる処理を行う反射防止膜改質装置であって、処理対象の基板を保持する基板保持機構（１）と、上記反射防止膜を改質することができる改質光を、上記基板保持機構に保持された基板に向けて照射する改質光照射手段（４）と、この改質光照射手段による改質光の照射位置と上記基板保持機構に保持された基板との相対位置を変更することにより、上記改質光による基板上の処理位置を変更する処理位置変更機構（２）とを含むことを特徴とする反射防止膜改質装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１１】
この構成によれば、基板保持機構に処理対象の基板を保持させ、改質光照射手段からの改質光の照射位置と基板保持機構に保持された基板との相対位置を処理位置変更機構によって適切に定めたうえで、改質光照射手段から改質光を基板に向けて照射することにより、基板上に形成された反射防止膜の処理対象領域を改質して、その光学的特性を変化させることができる。これにより、当該処理対象領域においては、反射防止膜の光学的特性が変化し、特定波長域の光が反射されるようになる。その結果、当該特定波長域の光によって、反射防止膜の下に形成されたパターン（たとえば、アライメントマーク）を観察することができる。
【００１２】
こうして、フォトリソグラフィ工程に比較して、安価でかつ短時間の処理により、反射防止膜の選択除去と同等の効果を得ることができる。しかも、レーザアブレーション現象を用いて反射防止膜を選択除去する場合とは異なり、反射防止膜を部分的に改質させるだけであるから、パーティクルが発生することがない。
なお、上記基板保持機構は、基板がほぼ水平に載置されるステージを含んでいてもよく、この場合に、上記処理位置変更機構は、ステージを水平な２つの方向（好ましくは直交する２つの方向）に変位させるステージ移動機構であってもよい。
【００１３】
また、基板保持機構によって基板を静止状態で保持する一方で、改質光照射手段からの照射光をガルバノミラー等の二次元走査光学系を用いて走査する走査手段によって上記処理位置変更機構を構成してもよい。また、基板保持機構を移動させるとともに、改質光照射手段からの改質光の照射位置を変化させることによって、改質光の照射位置と基板との相対位置を変動させるようにしてもよい。
また、上記改質光照射手段の改質光は、赤外線、可視光および紫外線のうちのいずれか一つまたは二つ以上の波長域の光を含んでいてもよい。また、上記改質光には、露光波長域の光が含まれていてもよい。また、上記改質光は、上記反射防止膜で反射が防止される特定波長域の光だけであってもよいし、該特定波長域の光を含むような広い波長域の光であってもよい。このような改質光を発生させる光源として、放電ランプまたはレーザ装置が、上記改質光照射手段に備えられていてもよい。
【００１４】
また、上記改質光照射手段は、光源（４）と、開口部を有するアパーチャ（５）とを含み、光源光をアパーチャに照射し、アパーチャの開口部の像を光学系によって基板上に投影することにより、改質光の照射領域を限定する構成を有していてもよい。この場合に、上記アパーチャの開口部の大きさまたは形状が可変制御できるようになっていることが好ましい。さらに、上記光源は、アパーチャの開口内部でパワーが均一であるような光を発生するものであることが好ましい。これにより、基板上において改質光が照射される領域の反射防止膜を均一に改質することができる。
【００１５】
上記基板は、反射防止膜上に上記特定波長域の光に感光する感光性膜（たとえばフォトレジスト膜）が形成されたものであってもよいし、反射防止膜の選択的改質の後に、この反射防止膜上に感光性膜が形成されるべきものであってもよい。
また、この発明の反射防止膜改質装置は、反射防止膜塗布装置に組み込まれていてもよく、感光性膜塗布装置に組み込まれていてもよく、感光性膜を露光するための露光装置に組み込まれていてもよく、これらの装置とは別体の単独の装置として構成されていてもよい。
【００１６】
請求項２記載の発明は、処理対象の基板には、反射防止膜の下地層に、この反射防止膜上に形成される感光性膜を上記特定波長域の光によって所定パターンに露光するための露光マスクと当該基板とのアライメントのためのアライメントマーク（Ｍ）が形成されており、上記処理位置変更機構を制御することにより、上記改質光照射手段からの改質光の照射位置を上記アライメントマークを内包する処理対象領域に整合させる改質位置制御手段（１３）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の反射防止膜改質装置である。
【００１７】
この発明によれば、改質光照射手段からの改質光の照射位置がアライメントマークを内包する処理対象領域に整合させられるから、アライメントマーク上の反射防止膜を改質して、その光学的特性を変化させることができる。これにより、上記特定波長域の光で感光性膜を露光する際に、当該特定波長域の光によって、アライメントマークを観察し、このアライメントマークと露光マスク（レチクル）とを高精度に整合させることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、上記特定波長域以外の波長域の光を用いて上記基板保持機構に保持された基板に形成されたアライメントマークの位置を測定するアライメントマーク位置測定手段（７，８）をさらに含み、上記改質位置制御手段は、上記アライメントマーク位置測定手段による測定結果に基づいて上記処理位置変更機構を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の反射防止膜改質装置である。
【００１９】
この発明によれば、特定波長域以外の波長域の光でアライメントマークの位置が測定され、その測定結果に基づき、改質光の照射位置とアライメントマークとが整合させられる。反射防止膜を改質する以前には、上記特定波長域の光ではアライメントマークの観察が困難であるから、当該特定波長域以外の波長域の光を用いることで、アライメントマークの位置を正確に測定できる。これにより、アライメントマークの近傍の領域を処理対象領域として、この処理対象領域における反射防止膜の光学的特性を確実に変化させることができる。
【００２０】
また、アライメントマークの位置を測定する代わりに、アライメントマークの位置情報を予めメモリ（１３ａ）に登録できるようにしておき、このメモリに登録されたアライメントマークの位置情報に基づいて処理位置変更機構を制御するようにしてもよい。
請求項４記載の発明は、上記改質光照射手段から上記処理対象の基板に照射される改質光の積算光量を測定する積算光量測定手段（６）と、この積算光量測定手段によって測定される積算光量が、所定光量に達するまで、上記改質光照射手段から上記基板に向けて改質光を照射させる改質光照射制御手段（１１）とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の反射防止膜改質装置である。
【００２１】
この構成によれば、改質光照射手段から処理対象基板への改質光の照射が開始されてからの積算光量が所定光量に達すると、改質光照射手段から基板への改質光の照射が停止される。したがって、上記特定波長域の光で上記改質光の照射域を観察したときに、その観察される画像のコントラストが極大値をとるように上記所定光量の値を定めておけば、反射防止膜の改質を極めて効果的に行うことができる。
【００２２】
本願発明者の研究によれば、反射防止膜の改質の初期段階、つまり積算光量が改質の飽和する光量よりも十分小さい段階においては、上記コントラストは、積算光量の増加に伴って正弦波状の変化を示すことが判っているから、コントラストが極大となるような積算光量を予め実験により求めてメモリに記憶させておき、このメモリに記憶された所定光量に基づき、改質光照射手段からの改質光の照射停止を制御することにより、反射防止膜の効果的な改質が実現される。
【００２３】
たとえば、改質光照射手段に、光源と、光源から処理対象の基板に導かれる照射光の光路を遮るシャッタとを設けておき、積算光量測定手段によって測定される積算光量が所定光量に達した時点で、シャッタを閉成して改質光の照射を停止するようにしてもよい。
なお、改質光照射手段が単位時間当たりに一定光量の改質光を照射するものである場合には、上記積算光量測定手段は、処理対象基板への改質光の照射が開始されてからの時間を計測するものであってもよい。
【００２４】
請求項５記載の発明は、改質光の照射域を上記特定波長域の光で観察するための観察光学系（２１，２３，２４，２５）と、この観察光学系を通して観察される画像を検出する撮像手段（２２）と、この撮像手段の出力信号に基づいて、上記改質光照射手段による改質光の照射を制御する改質光照射制御手段（１１）とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の反射防止膜改質装置である。
【００２５】
上記撮像手段は、一次元画像センサを含むものであってもよいし、二次元画像センサを含むものであってもよい。
この発明によれば、改質光の照射域が上記特定波長の光で観察され、その観察結果が撮像手段から電気信号として出力されるから、改質光の照射停止タイミングを改質の進行状況に応じて適切に定めることができる。
より具体的には、請求項６に記載のように、上記撮像手段によって撮像される画像のコントラストを検出するコントラスト検出手段（１５）をさらに含み、上記改質光照射制御手段は、上記コントラスト検出手段によって検出されるコントラストが極大値になるまで、または上記コントラスト検出手段によって検出されるコントラストが極大値になると予想される時間まで、上記改質光照射手段から上記基板に向けて改質光を照射させるものであることが好ましい。これにより、特定波長域の光によって改質光の照射域をモニタしながら、観察される画像のコントラストが極大になるタイミングで改質光の照射を停止し、反射防止膜を効果的に改質することができる。
【００２６】
上記のとおり、改質光の積算光量の増大に伴い、コントラストが正弦波状に変化することが判っているから、コントラストの変化の様子から、当該コントラストが極大値となる時間を予測し、その予測により得られた時間で改質光の照射を停止することとしてもよい。
請求項７記載の発明は、特定波長域の光の反射を防止する反射防止膜（Ｆ）が形成された基板（Ｗ）の所定の処理対象領域に対して、上記反射防止膜を改質することができる改質光を照射することにより、上記処理対象領域における上記反射防止膜の光学特性を選択的に変化させることを特徴とする反射防止膜改質方法である。
【００２７】
これにより、請求項１の発明と同様な効果が得られる。
請求項８記載の発明は、上記処理対象領域に対して照射される上記改質光の積算光量を測定し、この積算光量が所定光量に達するまで上記処理対象領域に対する上記改質光の照射を行うことを特徴とする請求項７記載の反射防止膜改質方法である。
これにより、請求項４の発明と同様な効果が得られる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、上記特定波長の光で上記処理対象領域を観察する観察光学系（２１，２３，２４，２５）を設け、この観察光学系を通して観察される画像を撮像手段（２２）によって検出するとともに、この撮像手段によって検出される画像のコントラストが極大値になるまで、または当該コントラストが極大値になると予想される時間まで、上記処理対象領域に対する上記改質光の照射を行うことを特徴とする請求項７記載の反射防止膜改質方法である。
【００２９】
これにより、請求項６の発明と同様な効果が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る反射防止膜改質処理を説明するための図解図である。半導体ウエハなどの基板Ｗの表面には複数層のパターンが重ね合わせられて形成されており、各層のパターンにはアライメントマークＭが所定領域に形成されている。アライメントマークＭは、たとえば、各層に１０箇所以上形成されている。
【００３１】
各アライメントマークＭは、たとえば、複数本の平行な直線パターンからなっている。このアライメントマークＭが形成されたパターン上にさらに別のパターンを重ね合わせて形成するために、反射防止膜ＦがアライメントマークＭを覆うように形成され、さらにこの反射防止膜Ｆ上にフォトレジストの塗布膜（図示せず）が形成されることになる。
図１(a)の断面図に示すように、アライメントマークＭが形成された領域に選択的に改質光を照射すると、図１(b)の断面図および図１(c)の平面図に示すように、改質光が照射された領域において、反射防止膜Ｆが改質され、その光学的特性（光学定数。とくに屈折率）が変化する。すなわち、反射防止膜上に形成されるフォトレジストの露光のための露光波長域（たとえば、ＫｒＦステッパで露光する場合は２４８ｎｍ）の光により、改質された領域の下にあるアライメントマークＭを良好なコントラストで観察できるようになる。
【００３２】
上記改質光は、紫外領域の波長の光が好ましいが、可視光や赤外光であってもよい。また単一波長の光である必要もなく、赤外光、可視光および紫外光のうちの２つ以上が混合された光であってもよい。さらに、反射防止膜Ｆ上に形成されるフォトレジスト膜を露光するための露光波長域の光が含まれていてもよい。
アライメントマークＭ上の領域における反射防止膜Ｆの改質はフォトレジスト膜の形成の前に行われてもよいし、フォトレジスト膜の形成後に行われてもよい。アライメントマークＭは、基板Ｗ上に形成すべきパターンを回避した領域に形成されるから、フォトレジスト膜の塗布後に露光波長域の光がアライメントマークＭの近傍の領域に照射されても回路パターンの形成に影響はない。
【００３３】
図２には、露光波長域の光、すなわち改質前の反射防止膜Ｆによって反射されることのない波長域の光でアライメントマークＭの近傍の画像を撮像したときのコントラストと、反射防止膜Ｆに照射される改質光の積算光量との関係が示されている。この図２から理解されるように、積算光量が増加するに従い、コントラストが正弦波状に変化して、改質が十分に進んだ状態では、コントラストはほぼ一定の値で安定する。したがって、コントラストが正または負の極大値（絶対値が極大となる値）をとる積算光量を実験によって予め求めておき、そのような積算光量となるまで改質光を反射防止膜Ｆに照射することで、反射防止膜Ｆの光学的特性を露光波長域の光による観察に適した状態とすることができる。
【００３４】
図３は、この発明の第１の実施形態に係る反射防止膜改質装置の構成を示す概念図である。反射防止膜Ｆが表面に形成された処理対象の基板Ｗは、基板保持機構としてのステージ１の水平な上面に載置されて、たとえば吸着保持される。ステージ１は、ＸＹ駆動機構２によって、直交する２つの水平方向Ｘ，Ｙに沿って水平移動されるように構成されている。ステージ１上に保持される基板Ｗに対向するように、結像光学系（縮小光学系）３が設けられており、この結像光学系３には、たとえば、水銀ランプや重水素ランプなどの放電管からなる改質光光源４から発生して、アパーチャ５によって絞られた光が入射されるようになっている。したがって、アパーチャ５の開口部５ａの形状に相当する断面形状の光が、結像光学系３によって、基板Ｗの表面の反射防止膜Ｆに結像されることになる。
【００３５】
アパーチャ５は、その開口部５ａの大きさおよび形状を変化させることができるように構成されており、この開口部５ａの形状および大きさを変化させる駆動機構（図示せず）は、マイクロコンピュータ等を含む制御装置１０によって制御されるようになっている。
改質光光源４とアパーチャ５との間には、改質光光源４から発生した改質光の積算光量を計測する積算光量計６が配置されている。
【００３６】
一方、ステージ１上に保持された基板Ｗの表面に対向する位置には、反射防止膜Ｆの下のアライメントマークＭを観察するためのアライメント光学系７が設けられており、このアライメント光学系７を介して、ＣＣＤカメラ８により、基板Ｗ上の画像が撮像されるようになっている。ＣＣＤカメラ８の出力信号は、制御装置１０に入力されるようになっている。
制御装置１０は、積算光量計６が検出する積算光量に基づいて改質光光源４を制御する照射制御部１１と、アパーチャ５の開口部５ａの大きさおよび形状を制御するためのアパーチャ制御部１２と、ＣＣＤカメラ８からの信号に基づき、ＸＹ駆動機構２を制御する位置制御部１３とを備えている。
【００３７】
位置制御部１３は、ＣＣＤカメラ８からの信号に基づいて、反射防止膜Ｆの下に形成されたアライメントマークＭを検出する。アライメント光学系７は、反射防止膜の影響を受けない波長（たとえば可視光）の光源を用いて基板Ｗの表面の観察を行うように構成されているから、ＣＣＤカメラ８により、反射防止膜Ｆの下のアライメントマークＭを撮像することができる。
位置制御部１３は、ＸＹ駆動機構によってステージ１を移動させながら、ＣＣＤカメラ８の出力を監視することにより、基板Ｗ上に形成されたアライメントマークＭの位置を測定する。基板Ｗ上には、通常、複数のアライメントマークＭが形成されており、それらの複数のアライメントマークＭの位置がそれぞれ測定されて、それらの位置情報がメモリ１３ａに格納される。
【００３８】
必要なアライメントマークＭの全ての位置情報がメモリ１３ａに格納されると、位置制御部１３は、ＸＹ駆動機構２を制御することにより、ステージ１を水平移動させ、結像光学系３による結像位置、すなわち改質光の照射位置に、アライメントマークＭを順次導く。そして、各アライメントマークＭを内包する必要充分な大きさの処理対象領域が改質光の照射位置と整合する状態で、照射制御部１１の働きにより、改質光光源４からの発光が開始される。また、必要に応じてアパーチャ制御部１２の働きにより、アパーチャ５の開口部５ａの大きさおよび形状が変化させられる。
【００３９】
改質光光源４からの改質光の照射が開始されると、積算光量計６による光量積算が開始される。この積算された光量値は、照射制御部１１に取り込まれ、メモリ１１ａに予め格納されている所定光量値と比較される。この所定光量値は、反射防止膜Ｆ上に形成されるフォトレジスト膜を露光するときの露光波長域の光によりアライメントマークＭを観察したときに、コントラストが極大値をとるような改質状態に対応した積算光量値に等しく、予め実験により求めて、操作部１８の操作により、メモリ１１ａに予め格納されている。照射制御部１１は、積算光量計６が検出する積算光量が、メモリ１１ａに格納されている所定光量値に達すると、改質光光源４の発光を停止させる。このようにして、アライメントマークＭ上の反射防止膜Ｆが改質され、その光学的特性が変化させられる。
【００４０】
なお、アパーチャ５を、開口部５ａの閉塞が可能であるように構成して、シャッタとしての機能を有するようにしておけば、改質光光源４の発光を停止させる代わりに、開口部５ａを閉塞することにより、改質光の照射を停止することができる。
また、たとえば、改質光光源４として、紫外レーザなどのレーザ光源を用い、このレーザ光源からのレーザ光を、二次元ガルバノメータなどの偏光光学系を用いて基板Ｗ上に走査できるようにしておけば、ＸＹ駆動機構２を省くことができる。
【００４１】
図４は、この発明の第２の実施形態に係る反射防止膜改質装置の構成を説明するための概念図である。この図４において、上述の図３に示された各部に対応する部分には、図３の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、基板Ｗ上において改質光の照射域に露光波長域の光を照明するための露光波長光源２１と、基板Ｗから反射する露光波長域の光の画像を検出する一次元または二次元の撮像素子を含むカメラ２２とが設けられており、カメラ２２の出力信号が制御装置１０に入力されるようになっている。
【００４２】
より具体的に説明すると、改質光光源４とアパーチャ５との間にダイクロイックミラー２３が介装されていて、露光波長光源２１からの露光波長域の光が、アパーチャ５の光軸と直交する方向から、このダイクロイックミラー２３に入射するようになっている。これにより、露光波長光源２１からの光はダイクロイックミラー２３によって反射されて、アパーチャ５の開口部５ａを介し、結像光学系３に導かれて、基板Ｗ上の改質対象領域を照明することになる。
【００４３】
ダイクロイックミラー２３は、露光波長域の光のみを反射するように設計されており、改質光光源４からの改質光は、ダイクロイックミラー２３を透過し、アパーチャ５の開口部５ａを通過して、結像光学系３により、反射防止膜Ｆの改質対象領域に照射される。
さらに、アパーチャ５と結像光学系３との間にハーフミラー２４が介装されている。このハーフミラー２４は、アパーチャ５側からの任意の波長の光を結像光学系３へと通過させる一方で、結像光学系３から反射してくる光の一部を結像光学系３の光軸にほぼ直交する方向へと反射する。このハーフミラー２４によって反射された露光波長域の光が、カメラ２２に入射することになる。カメラ２２において露光波長域の光が形成する画像のみを検出するために、ハーフミラー２４とカメラ２２との間に、露光波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタ２５が介装されている。
【００４４】
制御装置１０には、上述の照射制御部１１、アパーチャ制御部１２および位置制御部１３の他に、露光波長光源制御部１４が設けられている。照射制御部１１によって改質光光源４から改質光が発生されるときに、露光波長光源制御部１４は、露光波長光源２１から露光波長の光を発生させる。
制御装置１０には、さらに、カメラ２２からの画像信号に基づき、画像中のコントラストを検出するコントラスト検出部１５が備えられている。照射制御部１１は、コントラスト検出部１５によって検出されるコントラストが極大値（正または負の極大値）となったことに応答して、改質光光源４からの改質光の発生を停止させる。その後、露光波長光源制御部１４により、露光波長光源２１からの光の発生が停止される。
【００４５】
改質光光源４として、たとえば大光量の紫外線光源を用いる場合には、反射防止膜Ｆの改質が速やかに進み、コントラスト検出部１５が検出するコントラストが極大値となってから改質光光源４による改質光の発生が停止されるまでの間に、さらに反射防止膜Ｆの改質が進み、露光波長域の光により検出される画像のコントラストが不十分になるおそれがある。このような場合には、コントラストが正弦波的な変化を示すことを利用し、コントラスト検出部１５の検出結果に基づき、照射制御部１１により、コントラストが極大となる時間を予測するとともに、当該予測された時間において、改質光光源４からの光の発生を停止させればよい。
【００４６】
このように、この実施形態によれば、改質対象領域を露光波長域の光で観察し、観察される画像のコントラストが検出されるとともに、このコントラストが極大値となるタイミングで反射防止膜Ｆの改質処理を終了させることができる。これによって、たとえば、反射防止膜Ｆの膜厚や改質光に対する特性が基板Ｗの各部で一様でない場合であっても、基板Ｗ上の各部に散在するアライメントマークＭ上の反射防止膜Ｆをいずれも良好に改質することができる。これにより、反射防止膜Ｆ上に形成されるフォトレジスト膜に対する露光処理を行う露光機において、露光波長域の光によって、アライメントマークＭを良好に観察することができる。
【００４７】
図５は、上記第１または第２の実施形態に係る反射防止膜改質装置の使用態様を説明するための図である。上記反射防止膜改質装置は、図５(a)に示すように、基板Ｗ上に反射防止膜Ｆを形成する反射防止膜形成工程と、反射防止膜Ｆ上にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程との間で、アライメントマークＭ上の反射防止膜Ｆを改質するために用いることができる。これにより、フォトレジスト塗布工程の後の露光工程において、アライメントマークＭとレチクルとのアライメントを高精度に行うことができる。
【００４８】
また、図５（b）に示すように、フォトレジスト塗布工程と露光工程との間で、上記の反射防止膜改質装置を用いて、アライメントマークＭ上の領域における反射防止膜Ｆの改質を行うようにしてもよい。
また、図５（c）に示すように、上記の反射防止膜改質装置は、反射防止膜塗布装置またはフォトレジスト塗布装置内に組み込まれていてもよい。
さらに、図５（d）に示すように、フォトレジスト塗布工程の後の露光工程において用いられる露光機（とくにステッパ）に上記の反射防止膜改質装置を組み込んでおくこともできる。
【００４９】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、基板Ｗ上に形成されたアライメントマークの位置を測定し、その測定結果をメモリ１３ａに書き込むようにしているが、基板Ｗ上のアライメントマークの位置情報を、操作部１８から、予めメモリ１３ａに登録しておくようにしてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る反射防止膜改質処理を説明するための図解図である。
【図２】露光波長域の光でアライメントマークの近傍の画像を撮像したときのコントラストと、反射防止膜に照射される改質光の積算光量との関係を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る反射防止膜改質装置の構成を示す概念図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る反射防止膜改質装置の構成を説明するための概念図である。
【図５】上記第１または第２の実施形態に係る反射防止膜改質装置の使用態様を説明するための図である。
【符号の説明】
１    ステージ
２    ＸＹ駆動機構
３    結像光学系
４    改質光光源
５    アパーチャ
５ａ  開口部
６    積算光量計
７    アライメント光学系
８    カメラ
１０    制御装置
１１    照射制御部
１１ａ  メモリ
１２    アパーチャ制御部
１３    位置制御部
１３ａ  メモリ
１４    露光波長光源制御部
１５    コントラスト検出部
１８    操作部
２１    露光波長光源
２２    カメラ
２３    ダイクロイックミラー
２４    ハーフミラー
２５    バンドパスフィルタ
Ｆ      反射防止膜
Ｍ      アライメントマーク
Ｗ      基板
【図１】
2004200495.tif 000003
【図２】
2004200495.tif 000004
【図３】
2004200495.tif 000005
【図４】
2004200495.tif 000006
【図５】
2004200495.tif 000007