(57)【要約】【課題】基板の表裏に露光を行いパターンを重ね合わせるにあたり、露光歪みによるパターンの位置ずれを抑制すること。【解決手段】本発明は、基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法であり、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、基板の表面への露光を行った後、基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で裏面への露光を行う方法である。【選択図】図３
2005311143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、
前記露光歪みが前記基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、前記基板の表面への露光を行った後、前記基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で前記裏面への露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記基板の表面および裏面への露光を行う際には前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項３】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記基板の表面への露光では、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、
前記基板の裏面への露光では、前記基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項４】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う工程を含む半導体装置の製造方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、
前記露光歪みが前記基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、前記基板の表面への露光を行った後、前記基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で前記裏面への露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う工程を含む半導体装置の製造方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記基板の表面および裏面への露光を行う際には前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、前記基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う工程を含む半導体装置の製造方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記基板の表面への露光では、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、
前記基板の裏面への露光では、前記基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、
前記露光歪みが前記基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、前記一の基板に対する露光では基板の基準位置に合わせた露光を行い、前記他の基板に対する露光では基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記一の基板および前記他の基板への露光を行う際には前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項９】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記一の基板への露光では、基板の基準位置に合わせた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、
前記他の基板への露光では、基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、
前記露光歪みが前記基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、前記一の基板に対する露光では基板の基準位置に合わせた露光を行い、前記他の基板に対する露光では基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で露光を行い、
その後、前記一の基板と前記他の基板とを各々の基準位置を合わせた状態で貼り合わせる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記一の基板および前記他の基板への露光を行う際には前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い
その後、前記一の基板と前記他の基板とを貼り合わせる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に前記一の基板および前記他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、
予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、前記露光歪みに対応する級数モデルを設定し、
前記一の基板への露光では、基板の基準位置に合わせた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、
前記他の基板への露光では、基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で、前記級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い
その後、前記一の基板と前記他の基板とを各々の基準位置を合わせた状態で貼り合わせる
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、半導体基板等の基板の表面および裏面に露光を行い、基板表裏に露光パターンを形成するための露光方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板技術の発展に伴い、基板の表面だけでなく裏面にも回路パターンを形成する手法(Double Side Processing)が提案され、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)やMST(Micro System Technology)など、幅広い分野へ応用されている。しかしながら、この技術は歴史的に浅く、表面と裏面とのオーバーレイを可能にした露光装置をASML社が提唱してはいるものの、現状ではデザインルールにして０．５μｍ程度が限界であり、今後、更なる微細化の要求が強くなる技術のひとつである。
【０００３】
これに先立ち、デバイスメーカー各社は露光装置の機能に頼らず独自の技術を考案し、貼り合わせと研磨を駆使した方法(例えば、特許文献１)を提案・実現している。しかし、その応用の多くは高精度な重ね合わせ技術を必要としないものに特化しており、今後の微細化プロセスが進行した場合を見据えた技術に関しては未開発な部分が多い。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、同一露光装置による表面のみの工程において、装置固有の歪曲収差(ディストーション)は照明条件(投影レンズ開口数NAとコヒーレンスファクタ・の組み合わせ)が同じであれば完全に一致する。しかし、裏面照射を必要とする工程では、その形状がX軸、またはY軸に関して線対称の形となる。したがって、これら表面と裏面とのパターン形状をどのように重ね合わせても一致しない。表面と裏面との重ね合わせに限らず、このようなミスマッチングにより、製品不良の原因になることが問題となっている。
【０００６】
一般に、歪曲収差は画角の３乗に比例するため、露光領域が広ければ広いほど顕著に現れる。この現象は一括露光方式(ステッパ)、スキャン方式(スキャナ)のいずれの場合にも共通である。したがって、表面と裏面とのパターンの重ね合わせ誤差の問題は露光装置全般で起こる問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法であり、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、基板の表面への露光を行った後、基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で裏面への露光を行う方法およびこの露光工程を含む半導体装置の製造方法である。
【０００８】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、基板表裏の露光で基板面に沿って１８０°回転させて露光していることから、基板表裏の露光で発生する歪みが同じ方向となり、表裏のパターンで露光歪みの影響を抑制できることになる。
【０００９】
また、本発明は、基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法であり、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みに対応する級数モデルを設定し、基板の表面および裏面への露光を行う際には級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う方法およびこの露光工程を含む半導体装置の製造方法である。
【００１０】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みからその露光歪みに対応した級数モデルを設定し、この級数モデルの係数に基づく補正を施して基板表裏に露光を行うため、基板表裏の露光で各々露光歪みを補正した露光によって表裏のパターンで露光歪みの影響を抑制できるようになる。
【００１１】
また、本発明は、基板の表面および裏面に各々露光パターンを形成するにあたり、基板の表面および裏面に各々の露光パターンに対応した露光を行う露光方法であり、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みに対応する級数モデルを設定し、基板の表面への露光では、級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、基板の裏面への露光では、基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で、級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う方法およびこの露光工程を含む半導体装置の製造方法である。
【００１２】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みからその露光歪みに対応した級数モデルを設定し、この級数モデルの係数に基づく補正を施して基板表裏に露光を行うとともに、基板表裏の露光で基板面に沿って１８０°回転させて露光していることから、表裏のパターンで発生する露光歪みの方向性や露光歪み自体の影響を抑制できることになる。
【００１３】
また、本発明は、表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に一の基板および他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、一の基板に対する露光では基板の基準位置に合わせた露光を行い、他の基板に対する露光では基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で露光を行う方法およびこの露光後に一の基板と他の基板とを各々の基準位置を合わせた状態で貼り合わせる半導体装置の製造方法である。
【００１４】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合、一の基板に対する露光と他の基板に対する露光とで基板の基準位置から基板面に沿って１８０°ずれた状態で露光していることから、一の基板と他の基板とを基準位置に合わせて貼り合わせた際に露光で発生する歪みが表裏で同じ方向となり、表裏のパターンで露光歪みの影響を抑制できることになる。
【００１５】
また、本発明は、表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に一の基板および他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、露光歪みに対応する級数モデルを設定し、一の基板および他の基板への露光を行う際には級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う方法およびこの露光後に一の基板と他の基板とを貼り合わせる半導体装置の製造方法である。
【００１６】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みからその露光歪みに対応した級数モデルを設定し、この級数モデルの係数に基づく補正を施して一の基板および他の基板に各々露光を行うため、一の基板と他の基板とを貼り合わせた際には各々露光歪みを補正した露光パターンが位置合わせされ、表裏のパターンでの露光歪みの影響を抑制できるようになる。
【００１７】
また、本発明は、表面となる一の基板および裏面となる他の基板に各々露光パターンを形成し、後に一の基板および他の基板を貼り合わせて半導体装置を製造する際の露光方法において、予め、基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、露光歪みに対応する級数モデルを設定し、一の基板への露光では、基板の基準位置に合わせた状態で、級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行い、他の基板への露光では、基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で、級数モデルの係数に基づく補正を施した露光パターンでの露光を行う方法およびこの露光後に一の基板と他の基板とを各々の基準位置を合わせた状態で貼り合わせる半導体装置の製造方法である。
【００１８】
このような本発明では、基準となるパターンに対する露光歪みからその露光歪みに対応した級数モデルを設定し、この級数モデルの係数に基づく補正を施して一の基板および他の基板に各々露光を行うとともに、一の基板と他の基板とで基板の基準位置から基板面に沿って１８０°ずれた状態で露光していることから、一の基板と他の基板とを貼り合わせた際には表裏のパターンで発生する露光歪みの方向性や露光歪み自体の影響を抑制できることになる。
【発明の効果】
【００１９】
したがって、本発明によれば、高度に微細集積化が進行したDouble Side Processingを用いるデバイスにおいて、基板を表裏を反転して露光することで発生するショット形状の差による位置ずれを抑制することが可能となる。これにより、基板表裏のパターンでの位置ずれを最小化でき、製品の歩留まり改善、ひいては半導体装置の品質の向上に貢献することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。先ず、本実施形態に係る露光方法を説明するに先立ち、露光における歪みの類型を図１に基づき説明する。なお、図１における破線は基準となるパターンを示し、実線は露光により形成されるパターンを示している。
【００２１】
一般に、歪曲収差は図１（ａ）に示すような樽型と、図１（ｂ）に示すような糸巻型に大別され、また、図１（ｃ）に示す偏芯型、図１（ｄ）に示す台形など、いくつかの成分に分類できる。このほかにも例えば、ある一部分のみに歪みが生じる場合(図１（ｅ）参照)であったり、ある１辺のみが樽型(図１（ｆ）参照)、もしくは、糸巻型であったり、周辺部よりも中心部で一方向に倍率が発生している場合(図１（ｇ）参照)などが見られる。
【００２２】
このような露光歪みのうち、パターンの中心線（図中一点鎖線）に対する対称性が高ければ、基板表面への露光に対して基板裏面への露光を行う際に基板を基板面に沿って１８０°回転させることで表裏の歪みを合致させることができる。図１（ｆ）に示す１辺のみが樽型の歪みを例にとると、裏面照射時に基板を１８０°回転させれば表面に合致することになる。つまり、図２（ａ）に示す基板表面の露光では、図中左側に樽型の歪みが発生し（図中実線参照）、このまま基板裏面への露光を行うと、図２（ｂ）に示すように基板裏面では基板表面側から見て図中右側に樽型の歪みが発生してしまう（図中太破線参照）。そこで、基板裏面の露光では基板面に沿って１８０°回転して露光を行えば、図２（ｃ）に示すように基板裏面の樽型の歪みが図中左側に発生し（図中太破線参照）、図２（ａ）に示す基板表面と同じ方向となる。
【００２３】
本実施形態では、予め基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合（例えば、図１（ｃ）、図１（ｅ）、図１（ｆ）に示すような歪み）、基板の表面への露光を行った後、基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で基板裏面への露光を行うようにしている。これにより、基板表裏での露光パターンの歪みの発生方向が合致し、表裏でパターンの位置ずれを抑制できることになる。
【００２４】
また、一般的な露光装置の歪曲収差は上記の各成分の複合系により対称性の低い形状をしていることが多い。したがって、任意の歪曲収差を表現するには、ある程度次数の高い成分を含んだ級数で記述する必要がある。ここでは簡単のため１次元モデルを用いると、基準格子からのずれをdxと定義すれば以下のような級数に展開することができる。
【００２５】
dx = c0 + d1x + d3x3 + d5x5 + …
【００２６】
ここで、パターンの対称性より奇数項のみが残り、第１項のc0はシフト成分、第２項は倍率を表す。第１項のシフト成分に関しては、歪曲収差とは別の補正方法で調節することができるため、考えないものとすると、以下のような級数展開となる。
【００２７】
dx = d1x + d3x3 + d5x5 + …
【００２８】
樽型や糸巻型を含め、任意の曲線を持つ形状を補正するには少なくとも第３項以降の成分を使う必要がある。本実施形態では、露光装置の収差補正系が全ての高次成分に対応していないことを考慮し、最も次数の低い３次成分を使って補正することを考える。そこで上の式を３次までの級数に書き換えると、以下のような級数展開となる。
【００２９】
d0x = d1'x + d3'x3
【００３０】
これは高次成分を含んだ任意の歪曲収差を３次式でフィッティングしたことを意味する。すなわち、d0x ≒ dx が成り立つ。同一露光装置による表面と裏面の重ね合わせを考える場合、右辺第１項は１次倍率を表しており、任意の曲線形状を変化させることができないため、上の３次係数d3'に着目し、これを使って補正することを提案する。なお、以降、３次係数d3'を最小自乗３次倍率D3と呼ぶことにする。
【００３１】
Double Side Processingにおいて、表面と裏面の重ね合わせを最適化するには、露光装置がどのような歪曲形状を持っているかによって異なる。そこで、本実施形態では、上記説明した表裏での基板の回転を含め、有効性があると考えられるいくつかの手法について示す。
【００３２】
（１）回転による補正
予め基準となるパターンに対する露光歪みを求めておき、この露光歪みが基準となるパターンの中心線に対して一方側に偏って発生している場合（例えば、図１（ｃ）、図１（ｅ）、図１（ｆ）に示すような歪み）、基板の表面への露光を行った後、基板を基板面に沿って１８０°回転させた状態で基板裏面への露光を行うようにする。これにより、基板表裏での露光パターンの歪みが合致し、パターンの位置ずれを抑制できることになる。
【００３３】
図３は、基板の回転による補正を従来例と比較して説明する模式図である。従来法および回転による改善法とも基板の表面に対する露光については同じ露光歪みが生じる。図３では、基準となるパターンの中心線に対して左側に樽型の歪みが発生している。このような歪みが生じる露光装置において、基板の裏面に対する露光では、本実施形態のように基板面に沿って１８０°回転させることで樽型の歪みが発生する方向を基板表面と合わせることができる。したがって、従来法の表裏パターンの最大位置ずれａに対し、回転による改善法の表裏パターンの最大位置ずれｂを非常に小さくすることができる。
【００３４】
なお、この基板の回転による補正は、歪曲収差に対称性がある場合に特に有効であるが、対称性の如何に関わらず裏面照射時に１８０°回転することによって歪曲収差を最小化できる場合も少なくない。
【００３５】
（２）３次成分による補正
上記（１）では改善効果が見込まれない場合、表面を照射する時、事前に最小自乗３次倍率D3の１／２を減じた補正を行い露光し、裏面照射時も同様に最小自乗３次倍率D3の１／２を減じた補正を行い露光する。これにより、基準となるパターンと合致していた部分も基準格子から外れてしまうことになるが、裏面とのマッチングは向上することになる。
【００３６】
図４は、３次成分による補正を従来例を比較して説明する模式図である。従来法では、基板の表面と裏面とのパターンを重ね合わせた際の位置ずれａは、基準となるパターンと露光パターンとのずれに等しくなる。また、この歪みは露光パターンの左右に発生することになる。一方、３次成分による補正を行う改善法では、パターン形状（外周）の全体について３次成分の１／２を減じた補正を行うため、全体に渡って基準となるパターンとの位置ずれは生じるものの、裏面についても同じ３次成分の１／２を減じた補正を行うことから、表裏のパターンの位置ずれｂは、ａ＞ｂということになる。
【００３７】
ここで、１次倍率を補正対象としていないのは、表面に対する裏面のマッチングを補正することに主眼を置いているためで、D3を変化させれば厳密には１次倍率も変化する。つまり、これは露光倍率が表面と裏面の両方に発生することを意味する。したがって、表面照射の際には下層との倍率が発生しないように予め倍率オフセットを求め、補正しておく必要がある。
【００３８】
（３）回転補正と３次補正の組み合わせによる補正
上記（１）または（２）の方法で効果が十分得られない形状をしている場合は、それらを組み合わせると改善できる場合もある。どのような複雑な形状をしていても、次数の低いフィッティングをかけると、多くの場合は向かい合う２組の辺が両方とも樽型(または両方とも糸巻型である場合（図５参照）と、向かい合う２組の一方が樽型で他方が糸巻型である場合（図６参照）とに分けることができる。このような場合、上記（１）に示す基板の１８０°の回転補正に加えて、上記（２）に示す最小自乗３次倍率D3による３次補正を組み合わせると最小化することができる。
【００３９】
図５、図６は、回転および３次補正の組み合わせによる改善法を従来例を比較して説明する模式図である。このうち図５は向かい合う２組の辺が両方とも樽型の場合、図６は向かい合う２組の一方が樽型で他方が糸巻型の場合である。いずれも例でも、改善法では基板の１８０°回転のみ（３次補正なし）の場合と、３次補正のみ（回転なし）の場合と、１８０°回転および３次補正の両方を施した場合とを示している。
【００４０】
図５に示すように、向かい合う２組の辺が両方とも樽型の歪みを持っている場合、従来法では表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中左右に発生し、位置ずれ量はａとなる。一方、３次補正無し（回転のみ）の改善法では、表裏の重ね合わせ後の位置ずれとして基準となるパターンの図中左側の歪みは抑制されるものの、基板を１８０°回転したことによって図中上下側に歪みが発生し、その位置ずれ量はｂとなる。
【００４１】
また、３次補正ありで回転なしの補正では、表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中上下では抑制されるものの、図中左右側で発生しており、この位置ずれ量はｃとなる。また、３次補正ありで回転補正ありの場合は、表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中上下、左右で抑制されることになり、この位置ずれ量はｄとなる。したがって、これらの位置ずれ量を比較すると、ａ≧ｃ＞ｂ≧ｄとなり、３次補正および回転補正の両方を行う場合が最も重ね合わせ後の歪みを抑制できることになる。
【００４２】
図６に示すように、向かい合う２組の辺の一方が樽型、他方が糸巻型の歪みを持っている場合、従来法では表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中左右に発生し、位置ずれ量はａとなる。一方、３次補正無し（回転のみ）の改善法では、表裏の重ね合わせ後の位置ずれとして基準となるパターンの図中左側の歪みは抑制されるものの、基板を１８０°回転したことによって図中上下側に歪みが発生し、その位置ずれ量はｂとなる。
【００４３】
また、３次補正ありで回転なしの補正では、表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中上下では抑制されるものの、図中左右側で発生しており、この位置ずれ量はｃとなる。また、３次補正ありで回転補正ありの場合は、表裏の重ね合わせ後の位置ずれが図中上下、左右で抑制されることになり、この位置ずれ量はｄとなる。したがって、これらの位置ずれ量を比較すると、ａ≧ｃ＞ｂ≧ｄとなり、３次補正および回転補正の両方を行う場合が最も重ね合わせ後の歪みを抑制できることになる。
【００４４】
上記のような基板の１８０°回転による補正および３次補正を施した露光によって基板の表裏に露光パターンを形成して半導体装置を製造することにより、基板表裏のパターンの位置ずれが抑制され、基板表裏のパターンのスルーホール等による接続が確実に行われ、信頼性の高い半導体装置を提供できるようになる。
【００４５】
図７は、本実施形態の露光方法を適用する露光装置の一例を示す模式図である。この図に示す露光装置２０は、低加速電子露光（ＬＥＥＰＬ：Low energy E-beam Proximity Projection Lithography）用の露光装置であり、露光マスク１０に形成されたパターンが、基板Ｗ上の露光領域面Ａに対して等倍で露光される。
【００４６】
この図に示す露光装置２０は、露光光として電子ビームｅ（荷電粒子線）を発生させる電子銃２１（照射部）を備えている。そして、この電子銃２１から放出された電子ビームｅの経路上に、電子ビームｅの経路（露光光軸）を法線とする状態で露光マスク１０を保持するためのマスク保持部２３が設けられ、さらに、露光マスク１０との間に間隔ｄを保って基板Ｗを保持するステージ２５が配置されている。
【００４７】
また、電子銃２１とマスク保持部２３との間には、電子ビームｅの経路を囲む状態で、コンデンサレンズ２７ａ、電子ビームｅを制限するアパーチャー２７ｂ、電子ビームｅの照射位置を制御するためのデフレクター２７ｃ〜２７ｆからなる露光光（電子ビームｅ）を制御するための露光光学系２７が配置されている。
【００４８】
また、必要に応じてステージ２５は基板Ｗを載置した状態で基板面に沿って回転可能な構成となっている。このような構成の露光装置２０では、露光光学系２７における各構成の配置を微調整できるようになっており、図示しない制御装置（コンピュータ等）からパラメータを設定することで、各構成の配置を調整可能範囲で任意に決定できる。
【００４９】
本実施形態の露光方法では、先に説明した露光歪みの３次補正を露光装置２０に反映させるため、露光装置に接続された制御装置から３次補正に対応したパラメータを設定し、露光光学系２７の各構成の配置を微調整する。これにより、露光歪みに対応した３次補正を実現できるようになる。また、基板の回転による補正では、ステージ２５に載置する基板Ｗの表裏を反転させる際に回転を行うようにする。この際、ステージ２５に回転機構が設けられている場合にはステージ２５を回転させることでステージ２５上の基板Ｗを回転させるようにすればよい。
【００５０】
なお、上記説明した本実施形態では、基板の表側および裏側の各々に露光を行う際の表裏パターンの位置ずれを抑制する例を示したが、２枚の基板に各々露光を行い、この２枚を重ね合わせて一方の基板の露光面を表側、他方の基板の露光面を裏側とした貼り合わせ基板の場合であっても適用可能である。この場合、上記１８０°回転による補正を行うには、一方の基板に対する露光で基板の基準位置に合わせた露光を行い、他方の基板に対する露光では基板の基準位置から基板面に沿って１８０°回転させた状態で露光を行うようにする。これにより、各々の基板を貼り合わせた際の露光パターンの位置ずれを抑制できるようになる。
【００５１】
また、上記１８０°回転や３次補正による露光を貼り合わせ基板を用いた半導体装置の製造に適用するには、各々露光補正によってパターンを形成した一方の基板と他方の基板とを各々の基準位置を合わせた状態で貼り合わせ、必要に応じて表裏のパターンをスルーホール等で接続し、表裏で回路を構成し、必要に応じてチップに分割すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】露光歪みについて説明する模式図である。
【図２】基板の回転による歪みの発生方向を説明する模式図である。
【図３】基板の回転による補正を従来例と比較して説明する模式図である。
【図４】３次成分による補正を従来例を比較して説明する模式図である。
【図５】回転および３次補正の組み合わせによる改善法を従来例を比較して説明する模式図（その１）である。
【図６】回転および３次補正の組み合わせによる改善法を従来例を比較して説明する模式図（その２）である。
【図７】本実施形態の露光方法を適用する露光装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…露光マスク、２０…露光装置、２１…電子銃、２３…マスク保持部、２５…ステージ、２７…露光光学系、２７ａ…コンデンサレンズ、２７ｂ…アパーチャー、２７ｃ〜２７ｆ…デフレクター、Ｗ…基板
【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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