(57)【要約】【課題】ウエハのアライメント精度を向上させ、半導体生産における歩留まりを向上させる。【解決手段】ウエハの位置を測定するためのアライメントマークＰＭＯＬ，ＰＭＯＲ，ＦＸＹ０１−ＦＸＹ０４を、レチクルを支持するレチクルステージＲＳＴＧ上に固定されたレチクル基準プレートＰＬに設けたアライメントマークパターンＰＭ，ＦＭを露光することによりウエハＷに形成する。【選択図】      図４
2004266053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版上のパターンを感光性基板に露光する半導体製造装置において、
前記感光性基板に当該基板の位置を測定するための基準マークを設け、
前記原版を支持する支持部材上に前記基準マークを形成するための基準マークパターンを設け、
前記基準マークは、前記支持部材に形成された基準マークパターンが前記感光性基板に露光されてなることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置においてウエハの位置合わせを行うためのアライメントマークの刻印技術やこのアライメントマークを用いた位置合わせ技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、半導体はメモリやＣＰＵだけでなく、ＣＣＤや液晶なども出現し、半導体露光装置もそれらの生産に使用されている。ＣＣＤ等の映像デバイスは、カラー化のため、カラーフィルタをチップ上で形成している。カラーフィルタの形成は、ウエハ全面にＲ，Ｇ，Ｂ用のそれぞれの色素を混ぜたフォトレジストを塗布し、フォトプロセスを利用してＣＣＤの画素セルにカラーフィルタを露光するのが一般的な方法である
代表的な半導体露光装置の構成及び動作を図７を参照して説明する。
【０００３】
露光対象のウエハＷは、不図示の搬送ロボットなどでレジスト塗布装置ＣＯＡＴに搭載される。レジスト塗布装置ＣＯＡＴは、ウエハＷを回転させながらウエハＷ上にノズルＣＮからレジストＲＥＧを薄膜状に塗布する。次に、ウエハＷの外周部に付着したレジストを剥離するために、ウエハＷはレジストリンス装置ＲＩＮＳに搬送される。レジストリンスの仕組みは、ノズルＲＮの先からレジスト剥離液ＲＩＮを散布することによって、外周部のレジストを剥離する。この工程はウエハＷの外周部裏面のレジストによる汚染やエッジ部に付着したレジストの剥がれからチップ部が汚染されることを防止するために実施される。
【０００４】
次に、ウエハＷは露光装置内の２次元に移動可能なウエハステージＳＴＧ上に備えられたウエハチャックＣＨ上に搬送される。この搬送時にウエハステージＳＴＧ上でのウエハ位置を正確に測定するためにアライメント計測を行う。アライメント計測は、ウエハＷ上の位置合わせ用（アライメント）マーク（図４のＰＭＲ，ＰＭＬ，ＦＸＹ１（ＦＸ１，ＦＹ１）〜ＦＸＹ４（ＦＸ４，ＦＹ４）等）をアライメントスコープＳＣ及び画像処理装置Ｐを用いて行う。
【０００５】
最初に粗検出（プリアライメント）を行うために、アライメントスコープＳＣの倍率を低くしてプリアライメントマークＰＭＲ及びＰＭＬの位置を計測する。粗検出はウエハチャックＣＨに搬送されたウエハＷをウエハチャックＣＨに載せたときに残っている誤差を計測し、高精度検出の補足範囲に追い込むことを目的としている。プリアライメントマークＰＭＲ，ＰＭＬへの移動はウエハステージＳＴＧを移動することによって行う。ウエハステージＳＴＧは、レーザ干渉計ＬＰで正確に位置を測定されながら、モータＭＳで制御装置ＭＣの指令に従って移動する。
【０００６】
アライメント照明装置ＬＩから照射された光は、ハーフミラーＭ１を介してプリアライメントマークＰＭＯＬ及びＰＭＯＲを照明する。プリアライメントマークＰＭＬ及びＰＭＲからの反射光はハーフミラーＭ１，Ｍ２を通ってＣＣＤカメラなどの光電変換素子Ｓ１に結像する。光電変換素子Ｓ１からのビデオ信号はアナログ／デジタル変換器ＡＤ１でデジタルデータに変換され、メモリＭＥＭ１に記憶され、画像処理部ＣＯＭ１で位置を計算する。そして、画像処理部ＣＯＭ１で計算されたマーク位置と、制御装置ＭＣが指定したステージ位置とからウエハＷの位置を決定する。
【０００７】
次に、精密なウエハ位置を測定するために（高精度アライメント）、アライメントスコープＳＣの倍率を高くして、高精度アライメントマークＦＸＹ１〜ＦＸＹ４の位置を求める。粗検出と同様にステージ位置を高精度アライメントマークＦＸＹ１などに移動させ、アライメント照明装置ＬＩからの光を高精度アライメントマークＦＸＹ１などに照射して反射光をセンサＳ２で受光する。センサＳ２もＣＣＤやＣＣＤカメラなどの光電変換素子を用いている。センサＳ２の電気信号は、アナログ／デジタル変換器ＡＤ２でデジタル信号に変換され、メモリＭＥＭ２に記憶し、画像処理部ＣＯＭ２でマーク位置を求める。同じ手順でＦＸＹＯ１〜ＦＸＹ４の全てのマーク位置が決定すると、極めて正確にステージＳＴＧ上のウエハ位置が計算される。
【０００８】
上記アライメントが終了すると、レチクルステージＲＳＴＧ上に搭載されているレチクルＲの回路パターンを、投影レンズＬＥＮＳを介してウエハＷ上のレジストに露光する。露光する際、レチクルＲ上の露光領域（図８のＰＡＴ）に合わせてマスキングブレードＭＳを設定する。露光照明装置ＩＬから照射された光はマスキングブレードＭＳ、レチクルＲ及び投影レンズＬＥＮＳを介してウエハＷ上に露光される。
【０００９】
ところで、ウエハＷがカラーのＣＣＤ素子などの生産に適用されると、レジスト塗布装置ＣＯＡＴで塗布されるレジストが、上述のＲ，Ｇ，Ｂ用の各色素が混じったレジストとなる場合がある。そうすると、アライメントスコープＳＣで使用している照明光の波長によっては照明光がレジストに吸収される場合があり、コントラストの高いアライメントマークの信号が得られなくなることがある。この問題の解決方法の一つとして、照明光で使用する光の波長を変えてレジストに吸収されない波長とする方法がある。
【００１０】
しかし、この方法ではアライメントスコープＳＣの色収差が問題となる。高精度な計測に使用するレンズではできるだけ収差を小さくするために使用できる光の波長幅を制限する必要がある。よって、波長をＲ，Ｇ，Ｂ用に大きく変更するのは困難である。もう一つの解決方法は、ウエハ上のアライメントマーク上に塗布された色素が混在しているレジストを剥離する方法である。
【００１１】
しかし、図４のＰＭＲの箇所、ＦＸＹ１の箇所だけレジストを剥離しようとすると、極めて狭い領域（１００ｕｍ角）に剥離液を塗布しなければならず、現実的ではない。そこで、ウエハＷの外周部にアライメントパターンを刻印し、上述のレジストリンス装置ＲＩＮＳを用いてレジストを剥離する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【００１２】
また、近年、少しでも回路パターンの面積を広くするために、完成したウエハ上のＩＣチップを切断するためのスクライブラインの幅はますます狭くなってきている。また、従来、スクライブライン等のＩＣチップにならない領域に刻印されていたアライメントマークの小型化の要望も強くなってきている。しかも、スクライブラインの段差形状によってはアライメントマークの信号による歪み検出が困難となるデメリットもあった。よって、スクライブライン以外の箇所にアライメントマークを刻印するという必要性も発生している。
【００１３】
さらに、スクライブラインにアライメントマークを露光するためレチクルの端部に露光用マークを入れると、ディストーションによってマークの変形が発生することが予想される。また、マーク変形により生ずる計測誤差が発生するために、正しくマーク位置すなわちウエハ位置を測定できないといった問題点が指摘されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平７−２７３０１８号公報
【特許文献２】
特開平９−２７５０８５号公報
【特許文献３】
特開平１０−２４２０４３号公報。
【００１５】
【発明が解決しようとしている課題】
ウエハの外周部にアライメントマークを刻印するため、上記特許文献２，３では、図８に示すレチクルＲ上に回路パターンＰＡＴとは別にアライメントマーク専用の露光用マークパターンＰＭ，ＦＭを準備する方法が提案されている。また、任意の箇所にアライメントマークを露光する場合も同様の方法が応用できる。
【００１６】
次に、上記提案の回路パターンの露光とアライメントマークの露光フローについて概略を説明する。
【００１７】
ステップ１：レチクル上の回路パターン露光用の露光制御プログラムを設定する。
【００１８】
ステップ２：マスキングブレードをレチクル上の回路パターン領域（ＰＡＴ）の大きさに制限する。
【００１９】
ステップ３：ウエハのアライメントマークを測定してウエハとレチクルのアライメントを行う。
【００２０】
ステップ４：レチクル上の回路パターンをウエハに露光する。
【００２１】
ステップ５：アライメントマークパターン露光用の露光制御プログラムに変更する。
【００２２】
ステップ６：マスキングブレードをレチクル上のマークパターン（ＰＭ又はＦＭ）の領域に制限する。
【００２３】
ステップ７：アライメントマークをウエハに露光する。
【００２４】
上記方法のデメリットは、以下の（ｉ），（ｉｉ）の通りである。即ち、
（ｉ）２種類の露光制御プログラムが必要であること。アライメントマークが２種類以上であれば３種類の露光制御プログラムが必要となる場合もある。
【００２５】
（ｉｉ）レチクル上に回路領域とアライメントマーク領域の２種類若しくは３種類の領域が必要であること。
【００２６】
上記のように、複数の露光制御プログラムを用いて露光装置を制御しなければならないので、プログラムの切り替えが必要となり露光装置の動作速度は低下する。また、プログラムを予め複数の装置上に転送しておくとすると、プログラムを記憶するための大きなメモリが必要となる。もちろん、半導体生産用露光制御プログラムの管理が増大してしまい、ディスクなどの記憶容量を多く必要とする。
【００２７】
更に、例えばレチクル上の固定された領域のパターンを露光するように組み込まれた場合、複数の露光制御プログラムは必要ないが、レチクル上の回路パターン面積に関する制約は大きくなってしまう。そのために、レチクルに回路パターンとアライメントマークパターンとを準備しておき、任意の箇所にアライメントマークを露光したとしても先述の問題点が発生する。
【００２８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、装置の使い勝手及び動作速度を向上させ、レチクルの面積を最大限利用でき、半導体製造時の歩留まりの向上をも達成できる半導体製造装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、原版上のパターンを感光性基板に露光する半導体製造装置は、前記感光性基板に当該基板の位置を測定するための基準マークを設け、前記原版を支持する支持部材上に前記基準マークを形成するための基準マークパターンを設け、前記基準マークは、前記支持部材に形成された基準マークパターンが前記感光性基板に露光されてなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る第１の実施形態の半導体製造装置の概略構成図である。図２は本発明に係る第１の実施形態のレチクル基準プレートの概略構成図である。図３は本発明に係る実施形態のレチクルステージとマスキングブレードとを模式的に示す図である。
【００３２】
図１乃至図３において、図１に示す半導体露光装置は、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴＧ上にレチクル基準プレートＰＬが設けられている。このレチクル基準プレートＰＬの役割は、２次元に移動可能なウエハステージＳＴＧ上に搭載されたステージ基準プレートＳＬ上のマークＳＬＭ（図５参照）との相対位置関係を測定することである。そうすることで、レチクルステージＲＳＴＧとウエハステージＳＴＧの相対位置関係が決定され、左記位置関係がゼロとなるように各ステージＲＳＴＧ，ＳＴＧを位置合わせした状態で投影レンズＬＥＮＳを介して、後述の方法でアライメントされたウエハＷ上にレチクルＲ上のパターンを正確に露光する。なお、この機能に関して特に本発明とは関係ないが、半導体製造装置においてはレチクル基準プレートＰＬに相当するものは搭載されている。
【００３３】
レチクル基準プレートＰＬは、図２に示されるプリアライメントマークＰＭと高精度アライメントマークＦＭを有している。図１を見てわかるように、照明光源ＩＬの光は、レチクル基準プレートＰＬ、投影レンズＬＥＮＳを介して、ウエハＷ上に照明光を露光することができる。よって、レチクル基準プレートＰＬ上にマークパターンを形成しておけば、ウエハＷ上に露光することが可能である。もちろん、レチクル基準プレートＰＬの結像面はレチクルＲと同じ面であるので、レチクル基準プレートＰＬの像は正確に投影レンズの結像面に像を結び、ウエハＷに合焦された状態で露光される。従って、レチクル基準プレートＰＬに露光用アライメントマークパターンを予め形成しておけば、ウエハＷにアライメントマークを露光可能である。レチクル基準プレートＰＬ上のパターンは、全面をクロムなどの膜で遮光し、マーク部分をエッチングしクロムを削除して形成される。
【００３４】
レチクル基準プレートＰＬ上には、図４のプリアライメントマークＰＭＯＬ，ＰＭＯＲを露光するためのマークＰＭと、高精度アライメントマークＦＸＹＯ１〜ＦＸＹＯ４を露光するためのマークＦＭが夫々形成されている。これらマークＰＭとマークＦＭをウエハＷの任意の箇所に露光するためには、同時にマークＰＭとＦＭを露光するわけにはいかないので、レチクル基準プレートＰＬのマークＰＭの領域又はＦＭの領域だけに露光光が照射されるように、マスキングブレードＭＳを駆動する。図３はレチクルステージＲＳＴＧを上方から見た図であり、マスキングブレードＭＳをマークＦＭの領域にだけ露光光が照射されるように設定した状態を示している。
【００３５】
以上のように、マスキングブレードＭＳを露光したいマークの領域に設定し、マークを露光したい位置にウエハステージＳＴＧを移動させれば、ウエハＷ上の指定された位置にマークＰＭ又はマークＦＭの露光ができる。そのようにして、図４のようにウエハＷの外周部ＲＥＧＲにマークＰＭＯＬ，ＰＭＯＲ、ＦＸＹＯ１〜ＦＸＹＯ４が露光される。
【００３６】
次に、図１〜図４を参照して、ウエハＷが露光装置に投入されてから排出されるまでの一連の露光フローについて説明する。なお、説明の便宜上、予めプリアライメントマークＰＭＬ，ＰＭＲがウエハＷの内周部ＲＥＧＣ（外周部ＲＥＧＲより内方の表面）に存在するものとする。
【００３７】
図１〜図４に示すように、ウエハＷはレジスト塗布装置ＣＯＡＴに入り、レジストＲＥＧが塗布された後、露光装置のステージＳＴＧに搭載されたウエハチャックＣＨ上に移載される。ウエハチャックＣＨ上のウエハＷは、アライメントスコープＳＣにより低倍系の計測方法でＰＭＬ，ＰＭＲの２つのマークを測定する。この測定によってステージＳＴＧ上でのウエハＷの位置Ｘ，Ｙ，θを計測し補正する。次に、アライメントスコープＳＣを高倍系の計測方法で高精度アライメントマークＦＸＹ１〜ＦＸＹ４を測定する。この測定によって、ウエハＷの位置がより正確に求められアライメントが終了する。
【００３８】
上記低倍系の計測では、アライメント照明装置ＬＩから照射された光を、ハーフミラーＭ１を介してプリアライメントマークＰＭＬ及びＰＭＲに照明し、ハーフミラーＭ１，Ｍ２を通ってマークからの反射光をＣＣＤカメラなどの光電変換素子Ｓ１に結像する。光電変換素子Ｓ１からのビデオ信号はアナログ／デジタル変換器ＡＤ１でデジタルデータに変換され、メモリＭＥＭ１に記憶し、画像処理部ＣＯＭ１で位置を計算する。画像処理部ＣＯＭ１で計算されたマーク位置と、制御装置ＭＣが指定したステージ位置からウエハＷの位置を決定する。
【００３９】
高倍系の計測では、アライメント照明装置ＬＩから照射された光を、高精度アライメントマークＦＸＹ１などに照射し、反射光をセンサＳ２で受光する。センサＳ２もＣＣＤやＣＣＤカメラなどの光電変換素子を用いている。センサＳ２の電気信号は、アナログ／デジタル変換器ＡＤ２でデジタル信号に変換され、メモリＭＥＭ２に記憶し、画像処理部ＣＯＭ２でマーク位置を求める。
【００４０】
次に、マスキングブレードＭＳをレチクルＲ上の回路パターン全面を露光するように設定する。そして、アライメントの計測結果に従ってレチクルＲ上のパターンをウエハＷ上にＳ１，Ｓ２，Ｓ３…と順番に露光していく。
【００４１】
次に、マスキングブレードＭＳをＰＭマークの領域に設定し（図２，３参照）、マスクステージＳＴＧを駆動しながらウエハＷの外周部（ＰＭＯＬとＰＭＯＲの位置）にＰＭのパターンを露光する。さらに、マスキングブレードＭＳをＦＭマークの領域に設定し、ウエハＷの外周部（ＦＸＹＯ１〜ＦＸＹＯ４の位置）にステージＳＴＧを駆動しながらＦＭのパターンを露光する。これで、ウエハの露光処理は完了する。
【００４２】
以上説明したように、レチクル基準プレートＰＬ上のアライメントマークパターンを用いてウエハＷの外周部にアライメントマークＰＭ，ＦＭを露光するので、従来のように露光制御プログラムの切り替えをする必要がなく、レチクルＲにアライメントマークを露光するためのパターンを準備しておく必要もない。全て、露光装置に既存の機能だけを用いてウエハＷにアライメントマークの露光を行うことができる。
【００４３】
このようにして作成されたウエハのレジストを現像し、エッチング処理などを経るとウエハ外周部にアライメントマークが刻印される。その後、エッジング工程などを経てレジスト剥離し洗浄されたウエハは、次の露光工程に移され、例えばカラーフィルタ用の色素を混入したレジストがウエハに塗布され、外周部だけをレジストリンス装置でレジストを剥離する。アライメントマークにはレジストが存在しないため、アライメントスコープで観察されるマークはレジストによる歪やコントラスト低下がない。よって最も精度の良いアライメントを実行することが可能となる。
【００４４】
次に、図５を参照して、レチクル基準プレートＰＬ上の露光用アライメントマーク、露光用アライメントマークパターン及びウエハアライメントの相互関係について説明する。
【００４５】
図５において、ＳＰＲはレチクル基準プレートＰＬ上のレチクルステージ基準マークＰＬＭとレチクル基準マークＲＳＭまでの距離である。この距離は予め計測が行われている。ＦＺはレチクル基準マークＲＳＭとレチクル上のマークＲＭとの相対ずれ量でレチクルアライメント時に測定されている。ＰＭＺはレチクル基準プレートＰＬ上のレチクルステージ基準マークＰＬＭとマークＰＭとの距離で、パターンデータ及びプレートＰＬへの描画時のデータが予め測定されている。同様にＦＭＺはＰＬ上のレチクルステージ基準マークＰＬＭとマークＦＭとの距離で、パターンデータ及びプレートＰＬへの描画時のデータが予め測定されている。
【００４６】
レンズ中心に対してレチクルＲの回路パターンを描画する場合、レチクルステージ基準マークＰＬＭをレチクルステージＲＳＴＧの基準とするならば、レチクルステージＲＳＴＧをＳＰＲ−ＦＺだけずらして露光を行う。また、マークＰＭ，ＦＭを露光する場合も夫々ＰＭＺ，ＦＭＺずらして露光してレンズ中心に対するずれ量を零にして露光される（図５（ａ））。
【００４７】
ウエハＷ側は、レチクルステージ基準マークＰＬＭを基準にしてステージ基準プレートＳＬ上のウエハステージ基準マークＳＬＭを測定し、次にアライメントスコープＳＣの下にステージ基準プレートＳＬを移動させて同じマークＳＬＭを測定する。この時に移動したステージの距離と、マークＰＬＭとＳＬＭのずれ量、アライメントスコープＳＣ上でのマークＳＬＭのずれ量から、レンズ中心とアライメントスコープＳＣの距離であるベースラインＢＬを求める（図５（ｂ））。
【００４８】
ウエハＷの位置合わせは、アライメントスコープＳＣを用いてウエハＷ上のアライメントマークＰＭＬ，ＰＭＲ及びＦＸＹ１〜ＦＸＹ４を測定し、ウエハステージＳＴＧにおけるウエハ中心を決定する。予めレンズ中心とスコープＳＣの距離（ベースラインＢＬ）は測定されているので、測定値からＢＬを差し引くとレンズ中心での計測に換算されたステージＳＴＧ上のウエハ中心が決定する。露光時は前記ウエハ中心を基準にして露光を行う（図５（ｃ））。
【００４９】
上述した説明は、図５において紙面水平方向（Ｙ方向）への移動に関して説明したが、紙面に向かって手前・奥方向（Ｘ方向）に関しても同様に議論できる。ウエハステージＳＴＧ上のウエハ位置に関しては、上記Ｘ，Ｙ方向の位置だけでなく、ウエハＷがステージＳＴＧに対して回転して搭載された量（ローテーション成分）とウエハの伸び・縮み量（スケーリング成分）も測定される。
【００５０】
ウエハＷ上の各露光ショットにレチクルＲのパターンを露光するには、予め決まっている露光ショットへの距離にローテーション成分とスケーリング成分を反映させ、前記計測されたウエハ中心位置基準にウエハステージＳＴＧを移動させ、レチクルステージＲＳＴＧはレチクルＲとのずれ量ＦＺを反映させた状態でウエハＷとレチクルＲがレンズＬＥＮＳ中心に対して一致した状態で露光を行う。露光は、一括露光でもスキャン露光でも構わない。
【００５１】
同様に、ＰＭ，ＦＭマークも予め露光することが決まっている位置への距離にローテーション成分及びスケーリング成分を反映させ、前記計測されたウエハ中心位置基準にウエハステージＳＴＧを移動させ、レチクルステージＲＳＴＧはＦＭＺあるいはＰＭＺの距離を反映させた状態でウエハＷと露光用マークがレンズＬＥＮＳ中心に対して一致した状態で露光を行う。露光は一括露光でもスキャン露光でも構わない。
【００５２】
こうすることで、ウエハＷ上のレイアウトに対してレチクルＲの露光パターンもレチクル基準プレートＰＬ上のアライメントマークパターンもウエハＷに対して位置決めされた状態で露光されており、次工程で露光されたアライメントマークを利用してアライメントしても、ウエハ上のレイアウトと対応しており正確に位置合わせすることが可能である。
【００５３】
本実施形態ではレチクルステージＲが可動する走査型露光装置を例示したが、一括露光方式のスキャナでもレチクルパターン領域外であっても投影レンズの範囲であれば、マスキングブレードの配置とステージの移動で本実施形態と同様のアライメントマーク露光が可能である。
【００５４】
また、電子線露光装置においても、ウエハステージを移動すると電子線によって任意の箇所にアライメントマークを露光することが可能である。
【００５５】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、レジストＲＥＧを剥離してアライメントマークを露出させるという方法を述べたが、レジストＲＥＧの透過率が低い場合、レジストＲＥＧを剥離する必要はない。アライメントマークの露光に関しては第１の実施形態と同じだが、第２の実施形態はレジストＲＥＧを剥離しないという点で異なる。この方式の特徴は、従来のスクライブラインに刻印していたアライメントマークを、ウエハ上の任意の箇所に露光できるという点である。例えば、ウエハ外周部のチップを形成することができない領域にアライメントマークを露光する。通常、半導体チップは矩形であるがウエハは円形である。そのためチップを形成できない扇型の領域が複数発生する。それら扇型の任意の箇所にアライメントマークを露光する。図６（ｂ），（ｃ）にレイアウト上、４隅にできた扇型の領域にアライメントマークを配置した例を示す。
【００５６】
本実施形態でもレチクルステージが可動する走査型露光装置を例示したが、一括露光方式のスキャナでもレチクルパターン領域外であっても投影レンズの範囲であれば、マスキングブレードの配置とステージの移動で本実施形態と同様のアライメントマーク露光が可能である。
【００５７】
また、電子線露光装置においても、ウエハステージを移動すると電子線によって任意の箇所にアライメントマークを露光することが可能である。
【００５８】
［第３の実施形態］
上記第３の実施形態では露光するアライメントマークをウエハ上の任意の箇所に形成した。ところでアライメントマークを近接して任意の箇所に露光し続けると、類似するアライメントマークが隣接してしまうため、アライメントマーク計測時にターゲットとは異なるマークを検出してしまう可能性がある。そうなると誤計測となり、正確なウエハ位置が求められない。そこで、任意の位置に露光されたアライメントマークを識別できるように、互いに形状の異なる補助パターンを付加する。図６（ａ）のように、ＰＭ及びＦＭマークとして様々な識別マークを持つマークを準備する。例えば、ＰＭ１の（縮小）サイズ変形例としてＰＭ２を配置し、ＦＭに異なる識別マークを付けたＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４，ＦＭ５を配置する。もちろん識別マークや、マーク変形例は図６（ａ）に示す種類に限定されず、マーク検出が可能であれば形状はこれに限られるものではない。
【００５９】
また、図６（ｂ）に示される扇型の領域に、４種類のアライメントマークＦＸＹ１１，ＦＸＹ２１，ＦＸＹ３１，ＦＸＹ４１が刻印された場合でも、予めそれぞれのマークは、ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４の４種類の異なる識別マークが付されたアライメントマークとして形成されている。例えば、ＦＭ１の形状がターゲットアライメントマークであれば、マークの左上に正方形の識別マークが付加されていることを画像処理で認識すればよい。
【００６０】
なお、露光制御では、次の設定を行う。
（１）露光制御プログラムの設定（アライメントマークの座標、識別マークの形状（マークの種類）レイアウトなど）。
（２）アライメントマーク刻印の制御情報（新たなアライメントマークを刻印する・しないの制御情報、新たに刻印するアライメントマークの形状（種類）、新たに刻印する座標など）。
【００６１】
上記設定によって指定されたウエハ上のアライメントマークを識別しつつ検出し、ウエハの位置を正しく計測し、レチクル上のパターンを露光する。その後、マスキングブレードを指定したアライメントマークに合わせ、指定された座標にアライメントマークを露光していく。もちろん、新たに刻印するアライメントマークは正しく位置計測されたウエハ上の指定された位置であるので、レイアウトに対して正確に位置合わせされている。
【００６２】
具体的な露光制御プログラムでは、例えば、識別マークの形状としてＰＭ１とＦＭ１を設定し、図６（ｂ）に示すように、ＰＭ１を用いてＰＭＯＬ，ＰＭＯＲのマーク位置を計測しラフなＸ，Ｙ，θを測定し、ＦＭ１を用いてＦＸＹ１１，ＦＸＹ１２，ＦＸＹ１３，ＦＸＹ１４を測定する。アライメントマークを刻印する制御情報は、新たなアライメントマークとしてＦＭ５をウエハ上の４箇所に刻印すると設定する。
【００６３】
補助パターンの識別に関しては、アライメントスコープの低倍側の検出系を利用して、マークのテンプレートマッチングの後、識別マークの有無を判別する。もし識別マークがなければ、誤ったマークがスコープの下に存在するので、正しいマークが視野内に存在しないか探すことを行う。もし、正しいマークが存在していれば、その位置にステージを動かして、高倍側の検出系を使用してマークの正確な位置を計算する。もちろん識別マークを別途判別しなくてもテンプレートに識別マークを持っていてもよいし、まったく形状が異なるマークを検出するテンプレートでもかまわない。
【００６４】
その際、隣接したマークの中からターゲットのマークが見つからなくても、ターゲットマークとの相対距離が既知であるので、ターゲットマークに移動することは可能である。具体的には低倍系の視野の中に図６（ｃ）に示される４つのマークが見えていないで、しかもターゲットマークであるＦＸＹ１１が視野から外れていても、ＦＸＹ４１だけが視野に存在し、検出ができればＦＸＹ１１とＦＸＹ４１の相対距離からＦＸＹ１１の位置を確認できる。もちろん、過去に刻印されたマークの位置と形状は露光制御プログラムに履歴として記憶されている。
【００６５】
また、ターゲットマークとの相対距離が既知であればターゲットマークに移動することもなく、検出できたマーク位置と前記既知の相対距離からターゲットマーク位置を計算することは可能である。
【００６６】
このようにして、逐次刻印されていくアライメントマークを狭い領域に刻印し続けたとしても誤ることなく、スクライブラインの制約を受けることがなくなる。
【００６７】
また、レチクル上に設けられた形状の異なる複数のアライメントマークパターンのうちから指定された少なくとも１つをウエハ上に露光するようにしてもよい。
【００６８】
本実施形態でもレチクルステージが可動する走査型露光装置を例示したが、一括露光方式のステッパでもレチクルパターン領域外であっても投影レンズの範囲であれば、マスキングブレードの配置とステージの移動で本実施形態と同様のアライメントマーク露光が可能であり、近接したマークの識別においても同様である。また、電子線露光装置においても、ウエハステージを移動すると電子線によって任意の箇所にアライメントマークを露光することが可能である。
【００６９】
以上説明した各実施形態によれば、ウエハの外周部に半導体製造装置に予め搭載された機能を用いてウエハ外周部にアライメントマークを刻印するため、露光装置を制御するプログラムはレチクルのパターンを露光することだけに特化できるようになる。そのため、露光装置の使い勝手が向上し、装置の動作速度も向上できる。
【００７０】
更に、レチクル上にアライメントマーク専用の領域を準備する必要がなくなり、レチクルの面積を最大限利用できる。なお、本方式によって簡単にウエハ外周部にアライメントマークが刻印でき、レジストリンス機能を利用してウエハ外周部のレジスト除去によるアライメントマークを露出するため、アライメントマークの計測においてレジストなどによる計測値のずれは軽減され半導体製造の歩留まりの向上に貢献する。
【００７１】
また、スクライブライン以外のウエハ上の空き領域にアライメントマークを刻印する方法では、スクライブラインの長さと幅といった有限な資源を利用するという制約から解かれるため、アライメントに有利なようにマークの種類や大きさ、近傍パターンからの距離をとるといったことが可能となる。この点も半導体製造の歩留まり向上に貢献する。
【００７２】
また、露光されるアライメントマークの位置を投影レンズの中心光軸に配置し、露光されるアライメントマークの像性能を最良とすることができる効果を生む。よって、ディストーションの影響が出ずマークの変形は生じないため、正確なマーク位置が算出され、ウエハステージ上のウエハ位置を正確に求めることが可能となり、アライメント性能が向上するために半導体製造の歩留まりに貢献する。
【００７３】
さらに、多数のアライメントマークを近傍領域に刻印していった場合の識別方法により、誤って他工程で刻印されたアライメントマークを検出することもなくなるばかりか、アライメントマークに必要な面積を縮小する効果がある。
【００７４】
［他の実施形態］
本発明は、前述した実施形態のパターン露光フローを実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００７５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００７６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００７８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００８２】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００８３】
［実施態様１］
原版上のパターンを感光性基板に露光する半導体製造装置において、前記感光性基板に当該基板の位置を測定するための基準マークを設け、前記原版を支持する支持部材上に前記基準マークを形成するための基準マークパターンを設け、前記基準マークは、前記支持部材に形成された基準マークパターンが前記感光性基板に露光されてなる。
【００８４】
［実施態様２］
感光性基板に設けられた基準マークにより原版と前記感光性基板との相対位置をアライメントし、前記原版を支持する支持部材上に設けられた基準マークパターンを前記感光性基板に露光し、前記露光された基準マークを用いて前記原版と前記感光性基板との相対位置をアライメントして前記原版上のパターンを前記感光性基板に露光する。
【００８５】
［実施態様３］
原版上のパターンを感光性基板に露光する際に、当該原版と当該感光性基板との相対位置をアライメントするための基準マークであって、前記原版を支持する支持部材上に設けられた基準マークパターンを前記感光性基板に露光して形成される。
【００８６】
［実施態様４］原版上のパターンを感光性基板に露光する際に、当該原版と当該感光性基板との相対位置をアライメントするための基準マークの形成方法であって、前記原版を支持する支持部材上に設けられた基準マークパターンを前記感光性基板に露光して形成する。
【００８７】
［実施態様５］前記実施態様１から４のいずれかにおいて、前記基準マークパターンは、前記感光性基板の位置を測定した後、その測定結果に基づいて予め指定された箇所に露光される。
【００８８】
［実施態様６］前記実施態様１から４のいずれかにおいて、前記感光性基板の位置を測定した後、その測定結果に基づいて前記原版上のパターンが前記感光性基板に露光され、前記基準マークパターンは前記測定結果に基づいて前記感光性基板の予め指定された箇所に露光される。
【００８９】
［実施態様７］前記実施態様１から６のいずれかにおいて、前記感光性基板には半導体チップが形成され、前記基準マークパターンは、前記感光性基板における前記半導体チップの形成されない任意の領域に露光される。
【００９０】
［実施態様８］前記実施態様７において、前記基準マークパターンは、前記感光性基板の外周部に露光される。
【００９１】
［実施態様９］前記実施態様１から８のいずれかにおいて、前記基準マークパターンが露光された前記感光性基板は感光性レジストが塗布された後、当該基準マークパターンが露光された領域のレジストを除去することにより形成され、前記基準マークを測定することにより前記感光性基板の位置を決定する。
【００９２】
［実施態様１０］前記実施態様１から９のいずれかにおいて、前記支持部材には形状の異なる基準マークパターンが設けられ、前記基準マークは、前記形状の異なる基準マークパターンから指定された少なくとも１つを前記感光性基板に露光して形成される。
【００９３】
［実施態様１１］前記実施態様１０において、前記形状の異なる基準マークパターンが露光された前記感光性基板の位置合わせは、前記指定された基準マークを検出することにより実行される。
【００９４】
［実施態様１２］前記実施態様１０又は１１において、前記形状の異なる基準マークパターンは、複数回の露光により形成される。
【００９５】
［実施態様１３］前記実施態様１２において、前記感光性基板の位置合わせ時に、前記指定された基準マークが検出されなかった場合、他の基準マークの位置に基づいて前記指定された基準マークの位置を決定する。
【００９６】
［実施態様１４］前記実施態様１２において、前記感光性基板の位置合わせ時に、前記指定された基準マークが検出されなかった場合、当該検出されなかった基準マークとの相対距離が既知の他の基準マークの位置を用いて位置合わせを実行する。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の使い勝手及び動作速度を向上させ、レチクルの面積を最大限利用でき、半導体製造時の歩留まりの向上をも達成できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の使い勝手及び動作速度を向上させ、レチクルの面積を最大限利用でき、半導体製造時の歩留まりの向上をも達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の半導体製造装置の概略図である。
【図２】本発明に係る実施形態のレチクル基準プレートの概略図である。
【図３】本発明に係る実施形態のレチクルステージとマスキングブレードの模式図である。
【図４】第１の実施形態を示すウエハの概略図である。
【図５】本発明に係る実施形態のアライメントマークと露光用マークの位置関係を示す図である。
【図６】第３の実施形態のレチクル基準プレートとウエハの概略図である。
【図７】従来の半導体製造装置の概略図である。
【図８】従来のレチクルを示す図である。
【符号の説明】
ＩＬ  照明装置
ＭＳ  マスキングブレード
ＰＬ  レチクル基準プレート
Ｒ  レチクル
ＲＳＴＧ  レチクルステージ
ＬＥＮＳ  投影レンズ
Ｗ  ウエハ
ＣＨ  ウエハチャック
ＳＴＧ  ウエハステージ
ＭＣ  制御装置
ＰＡＴ  レチクル露光パターン
ＰＭ，ＰＭ１，ＰＭ２  プリアライメントマーク
ＦＭ，ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３，ＦＭ４，ＦＭ５  高精度アライメントマーク
ＣＯＡＴ  レジスト塗布装置
ＲＩＮＳ  レジストリンス装置
ＳＣ  アライメントスコープ
Ｐ  画像処理装置
Ｓ１，Ｓ２  光電変換素子
ＰＭＬ，ＰＭＲ，ＰＭＯＬ，ＰＭＯＲ  プリアライメントマーク
ＦＸＹ１〜ＦＸＹ４，ＦＸＹＯ１〜ＦＸＹＯ４，ＦＸＹ１１〜ＦＸＹ４１  高精度アライメントマーク
【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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