JP2005167030A - マスクおよび露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被露光体の全ての領域に、マスクの単位露光領域をダイバイダイアライメント方式でアライメントすることができ、高精度なアライメントおよびパターン転写を実現することができるマスクおよび露光方法を提供する。
【解決手段】ウエハＷの中央部を露光する場合には、単位露光領域１１〜１４を含む露光領域の全体のアライメントを実施し、露光領域の全体を露光する（図６（ａ）参照）。全ての単位露光領域１１〜１４に対応するチップＣｈが存在しないウエハＷの周辺部を露光する場合には、アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２，６ｙ１，６ｙ２を移動させ、単位露光領域１１〜１４毎のアライメントおよび露光を実施する（図６（ｂ）参照）。
【選択図】図６

Description

本発明は、マスクおよび露光方法に関し、特に、相補露光技術に使用されるマスクおよび露光方法に関する。

半導体素子製造のためのリソグラフィ工程では、各層の異なるパターン同士を正確に重ね合わせる必要があるため、光学的なアライメント計測技術が用いられている。

ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography)露光機におけるアライメント方式は、Ｘ線リソグラフィ用に開発されたアライメントカメラを斜めに傾けてマーク像を検出する斜方結像方式が採用され、マスクのマスクマークとウエハのウエハマークを同時に検出し、その相対位置およびマスクとウエハ間のギャップを計測することができる（特許文献１参照）。

斜方結像方式では、アライメントマークとして２次元配列パターンを用い、パターンエッジからの後方散乱光を光学的に拡大した像から、マスクマークとウエハマークの相対位置を計測する。エッジ散乱光の照明として白色光を用いることにより、薄膜の変化に対する高い適応性を実現することができるという優れた特徴をもつ。

例えば、ＬＥＥＰＬ技術では、ステンシルマスクを用いるため、ウエハに転写すべき回路パターンを分割して複数の単位露光領域に分割パターンを形成し、各単位露光領域をウエハの同一位置に重ね合わせて露光する相補露光により、ウエハに回路パターンを転写している（特許文献２参照）。

図１６は、従来の相補露光に使用されるマスクの概略構成を示す図である。
マスクＭの露光領域は、４つの単位露光領域１０１，１０２，１０３，１０４を含む。各単位露光領域１０１〜１０４には、ウエハに転写すべき回路パターンが分割して形成されている。露光領域の周囲には、ウエハとのアライメントを行うためのマスクマークＭＡが形成されている。
特許第３１０１５８２号 特開２００３−５９８１９号公報

しかしながら、上記のマスクＭを用いた露光では、図１７の×印で示すチップに対しては、ダイバイダイアライメント方式によるアライメントを行うことができず、周辺部のチップＣｈが未露光となり、チップＣｈの歩留りが低下するという問題がある。ダイバイダイアライメント方式とは、マスクＭのマスクマークとウエハＷのウエハマークとを観察して、アライメントを行うことを称する。

これは、図１７に示すように、ウエハＷの周辺部にマスクＭを位置合わせする場合には、いずれかの単位露光領域１０１〜１０４に対応するチップＣｈが存在しないことから、この結果ウエハマークが存在せず、ウエハマークを観察することができないからである。相補露光ではマスクＭの単位露光領域１０１〜１０４の全てを１つのチップＣｈに重ねて露光する必要があるため、１つの単位露光領域でも未露光のチップは、不良となる。

ここで、ウエハＷの周辺部のチップＣｈの露光に対しては、現在縮小投影露光装置で主流となっているグローバルアライメントを適用することも考えられる。すなわち、中央部のチップＣｈのウエハマークの位置に基づいて、周辺部のチップＣｈの位置を推定計算し、ウエハＷの周辺部にマスクをアライメントすることである。

しかしながら、グローバルアライメントでは、例えば露光に伴う熱膨張によるウエハ周辺部のチップＣｈのずれや、ステージ位置精度等によるアライメント誤差が発生してしまい、特に高精度のアライメントが要求される相補露光に適用することは困難である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被露光体の全ての領域に、マスクの単位露光領域をダイバイダイアライメント方式でアライメントすることができ、高精度なアライメントおよびパターン転写を実現することができるマスクおよび露光方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、複数の単位露光領域を含む露光領域を有し、前記単位露光領域を重ね合わせて被露光体に複数回露光することにより、前記被露光体に回路パターンを転写するマスクであって、前記露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のアライメントマークと、前記単位露光領域毎のアライメントを実施し得る第２のアライメントマークとを有する。

上記の本発明のマスクによれば、単位露光領域を重ね合わせて被露光体に複数回露光する際のアライメントにおいて、第１のアライメントマークを用いた露光領域の全体のアライメントと、第２のアライメントマークを用いた単位露光領域毎のアライメントを併用することができ、被露光体の全ての領域に対して、第１あるいは第２のアライメントマークを用いてアライメントが行われて、被露光体の露光に使用される。

上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、複数の単位露光領域を含む露光領域を備えたマスクを用い、前記被露光体に対して前記マスクの各単位露光領域を重ねて露光するように、前記被露光体に対する前記マスクの位置を変えて繰り返し露光する露光方法であって、前記マスクとして、前記露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のアライメントマークと、前記単位露光領域毎のアライメントを実施し得る第２のアライメントマークとを有する前記マスクを用い、前記第１のアライメントマークを用いて、前記被露光体に対し前記露光領域の全体をアライメントし、前記被露光体に対し前記露光領域の全体を露光する第１の露光工程と、一部の前記単位露光領域のみの露光が必要な前記被露光体の周辺部において、前記第２のアライメントマークを用いて前記被露光体に対し前記単位露光領域毎にアライメントし、前記被露光体に対し前記単位露光領域を露光する第２の露光工程とを有する。

上記の本発明の露光方法によれば、まず、第１のアライメントマークを用いて、被露光体に対し露光領域の全体をアライメントし、被露光体に対し露光領域の全体を露光する第１の露光工程が実施される。そして、一部の単位露光領域のみの露光が必要な被露光体の周辺部において、第２のアライメントマークを用いて被露光体に対し単位露光領域毎にアライメントし、被露光体に対し単位露光領域を露光する第２の露光工程が実施される。これにより、被露光体の全ての領域に対して、第１あるいは第２のアライメントマークを用いたアライメントが行われて、被露光体が相補露光される。なお、第１の露光工程と第２の露光工程の順序は、逆であってもよい。

本発明のマスクおよび露光方法によれば、被露光体の全ての領域に、マスクの単位露光領域をダイバイダイアライメント方式でアライメントすることができ、高精度なアライメントおよびパターン転写を実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、一例としてＬＥＥＰＬに使用されるマスクおよび露光方法について説明するが、これに限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
図１に示す露光装置は、露光光として電子ビームＥＢを出射する電子銃１を備えており、この電子銃１から出射された電子ビームＥＢの経路を法線とする状態で、マスクＭが配置され、このマスクＭとの間に間隔を保って、ｘｙ方向に移動可能なステージ１０にウエハ（被露光体）Ｗが配置されている。ウエハＷの表面とマスクＭの表面との間に約５０μｍの間隔が設けられるようにウエハＷが配置される。

電子銃１とマスクＭとの間には、電子ビームＥＢの経路を囲む状態で、電子銃１側から順に、電子ビームＥＢを制限するアパーチャ２と、電子ビームＥＢを平行化するコンデンサレンズ３と、電子ビームＥＢが平行なままでラスターまたはベクトル走査モードの何れかで且つマスクＭに垂直に入射するように偏向させる一対の主偏向器４ａ，４ｂと、電子ビームの照射位置の微調整を行うために電子ビームを偏向させる一対の副偏向器５ａ，５ｂとを有する。

マスクＭの斜め上方には、マスクＭのマスクマークおよびウエハＷのウエハマークを観察するためのアライメントカメラ６が設置されている。アライメントカメラ６は、アライメント光として白色光を用い、マークからの散乱光を検出し、マスクマークとウエハマークの相対位置を計測する。アライメントカメラ６は、後述するように、ｘ方向のアライメントおよびｙ方向のアライメントを精度良く行うため、４台設置されている。

制御部７は、アライメントカメラ６、主偏向器４ａ，４ｂ、副偏向器５ａ，５ｂ等に接続されており、露光装置の全体の動作を制御する。制御部７は、アライメントカメラ６からの観察画像に基づいてマスクＭとウエハＷの相対位置を計測し、マスクＭに対してウエハＷが適切な位置にくるようステージ駆動部８に制御信号を出力する。また、制御部７は、後述するように、アライメントカメラ６による観察対象となるマスクマークを変える場合に、カメラ駆動部９に制御信号を出力する。

ステージ駆動部８は、制御部７に接続されており、制御部７からの制御信号に基づいて、ステージ１０の位置を制御し、ウエハＷとマスクＭとの相対位置を調整する。また、カメラ駆動部９は、制御部７に接続されており、制御部７からの制御信号に基づいて、アライメントカメラ６の位置を制御し、マスクＭの観察位置を変える。

以上のような構成の露光装置を用いて露光を行う場合には、まず、ステージ上に、表面にレジストＲを塗布してなるウエハＷを載置する。次に、電子銃１から出射された電子ビームＥＢを、アパーチャ２、コンデンサレンズ３で成形しつつ、上述した偏向器４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂで電子ビームＥＢの照射位置を調整しつつ走査させながらマスクＭに照射する。そして、このマスクＭのパターンを通過した電子ビームが、ウエハＷ表面のレジストＲに照射されることにより、レジストＲに対してパターン露光が行われる。

図２（ａ）は、マスクＭの一例を示す平面図であり、図２（ｂ）は、マスクＭの要部断面図である。

本実施形態に係るマスクＭは、図中点線で区分けした右上の第１の単位露光領域１１と、図中点線で区分けした左上の第２の単位露光領域１２と、図中点線で区分けした左下の第３の単位露光領域１３と、図中点線で区分けした右下の第４の単位露光領域１４の４つの単位露光領域を有する。ウエハＷに転写すべき回路パターンは、各単位露光領域１１〜１４に分割して形成され、各単位露光領域１１〜１４をウエハＷの同じ位置に露光する（相補露光）ことにより、ウエハＷに回路パターンが転写される。本実施形態では、４つの単位露光領域１１〜１４の全体の領域を露光領域と称する。

各単位露光領域１１〜１４は、パターン形成膜２１と、パターン形成膜２１の強度を補強するための補強部２２とを有する。パターン形成膜２１は、３００ｎｍ〜２μｍ厚のＳｉ、ＳｉＣ、ダイアモンド等により形成される。図２（ｂ）の断面図に示すように、パターン形成膜２１には、パターン形成膜２１を貫通する開口２３によりマスクパターンが形成される。基板２０および補強部２２の厚さは、例えば７００μｍ程度である。

等倍近接露光では、ウエハＷに転写すべき回路パターンと等倍のマスクパターンが各単位露光領域１１〜１４のパターン形成膜２１に形成される。補強部２２の位置には、マスクパターンを配置できず、この結果、補強部２２に対応する位置には、ウエハＷにパターンを転写できない。従って、各単位露光領域１１〜１４を重ねた際に補強部２２の位置がずれるように、補強部２２が配置されている。

このように補強部２２を配置することにより、チップＣｈの全ての位置に、相補露光が可能なように構成される。相補露光とは、１つの層の回路パターンを複数の単位露光領域に分割し、単位露光領域を重ねて露光することにより、一つの回路パターンをウエハＷに転写することを称する。

図３は、４つの単位露光領域１１〜１４を含む露光領域に形成されたマスクマークについて説明するための平面図である。

図３（ａ）に示すように、露光領域には、単位露光領域１１〜１４を含む露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のマスクマーク（第１のアライメントマーク）ＭＡ１と、単位露光領域１１〜１４毎のアライメントを実施し得る第２のマスクマークＭＡ２（第２のアライメントマーク）が形成されている。

第２のマスクマークＭＡ２は、単位露光領域１１〜１４毎に少なくとも２つ形成されており、本実施形態では、各単位露光領域１１〜１４の４隅に１つずつ形成されている。第１のマスクマークＭＡ１は、複数の第２のマスクマークＭＡ２のうちから少なくとも２つ選択されて構成される。例えば、本実施形態では、第２の単位露光領域１２の外側の２つの第２のマスクマークＭＡ２と、第４の単位露光領域１４の外側の２つの第２のマスクマークＭＡ２を、露光領域の全体のアライメントのための第１のマスクマークＭＡ１として使用する。以下、第１のマスクマークＭＡ１と第２のマスクマークＭＡ２を区別する必要がない場合には、単にマスクマークＭＡ１，ＭＡ２と称する。

各単位露光領域の右上および左下に形成されたマスクマークＭＡ１，ＭＡ２は、ｘ方向のアライメントに使用される。各単位露光領域の左上および右下に形成されたマスクマークＭＡ１，ＭＡ２は、ｙ方向のアライメントに使用される。マスクマークＭＡ１，ＭＡ２は、図示の簡略化のため長方形状に描いているが、長方形状になるように微細なパターンが２次元に配列されて構成されたものである。

４つの単位露光領域を含む露光領域の全体のアライメントおよび単位露光領域１１〜１４毎のアライメントを実施するには、ｘ方向およびｙ方向のアライメントのため、少なくとも２つのマスクマークＭＡ１，ＭＡ２があればよい。本実施形態では、アライメントの精度を向上させるため、ｘ方向のアライメント用とｙ方向のアライメント用とで２つずつマスクマークＭＡ１，ＭＡ２を用意し、合計４つのマスクマークＭＡ１，ＭＡ２を使用する。

従来、４つの単位露光領域を含む露光領域に、４つのマスクマークのみ形成していたが、本実施形態では、単位露光領域１１〜１４毎のアライメントのため、各単位露光領域１１〜１４毎にその４隅に第２のマスクマークＭＡ２を形成している。マスクマークＭＡ１，ＭＡ２は、各単位露光領域１１〜１４を重ねた際に同じ位置に形成されていることが好ましい。上述したように、各単位露光領域１１〜１４の補強部２２の位置は、単位露光領域１１〜１４毎にずれて形成されているため、補強部２２の位置にマスクマークＭＡ１，ＭＡ２が形成される場合がある。このようなときは、図３（ｂ）に示すように、マスクマークＭＡ１，ＭＡ２が配置される位置に重なる補強部２２は除去し、マスクマークＭＡ１，ＭＡ２がパターン形成膜２１に形成されるようにする。マスクマークＭＡ１，ＭＡ２は、ウエハＷに転写するパターンと同様に、パターン形成膜２１に形成された開口により構成される。

図４は、アライメントカメラ６によるマスクＭとウエハＷのアライメントを説明するための図である。

図４に示すように、ｙ方向のアライメントのため、マスクＭの斜め上方からｘ方向にマスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡを観察するｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２が２台設置されている。ｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２は、互いに向き合うように設置される。

マスク面の法線から所定の角度だけ傾けてｘ方向からマスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡとを観察した場合と、マスク面の法線方向から観察した場合とでは、マスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡのｘ方向における相対位置が異なる。従って、マスクＭの斜め上方からｘ方向にマスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡを観察するｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２からの観察画像は、マスクＭとウエハＷのｙ方向のアライメントに使用される。

同様にして、ｘ方向のアライメントのため、マスクＭの斜め上方からｙ方向にマスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡを観察するｘ方向アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２が２台設置されている。ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２は、互いに向き合うように設置される。

ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２とｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２とを区別する必要がない場合には、単にアライメントカメラ６と称する。上記したように、本実施形態では、アライメントカメラ６により、マスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡとを斜め上方から観察する構成を採用する。マスク面の法線方向からマスクマークＭＡ１，ＭＡ２とウエハマークＷＡとを観察すると、アライメントカメラ６が露光領域に重なってしまい、アライメント後にアライメントカメラ６を移動させる工程が必要となり、露光のスループットが低下するためである。

図５は、本実施形態に係るアライメントカメラ６の動作を説明するための図である。
本実施形態で使用する露光装置は、カメラ駆動部９により、アライメントカメラ６の位置を調整可能なように構成されている。従って、図５（ａ）に示すように、単位露光領域１１〜１４を含む露光領域の全体を露光する場合には、ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２とｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２により、露光領域に配置された４つのマスクマークＭＡ１を観察するように構成される。

単位露光領域１１〜１４毎の露光を実施する場合には、ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１，６ｘ２とｙ方向アライメントカメラ６ｙ１，６ｙ２のいずれか２つ、あるいは全部を移動させる。図５（ｂ）に示すように、例えば、第４の単位露光領域１４の第２のマスクマークＭＡ２を観察する場合には、第４の単位露光領域１４の第２のマスクマークＭＡ２を観察するように、ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１とｙ方向アライメントカメラ６ｙ１を移動させる。

図６は、露光領域の全体の露光と、単位露光領域１１〜１４毎の露光を説明するための図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ウエハＷには、単位被露光領域となるチップＣｈが複数形成されている。例えば、１つの単位露光領域１１〜１４の寸法が、チップＣｈと等倍の場合について説明する。なお、１つの単位露光領域１１〜１４の寸法が、チップの整数倍であっても同様に適用される。

図６（ａ）に示すように、ウエハＷの中央部を露光する場合には、単位露光領域１１〜１４を含む露光領域全体のアライメントが可能である。これは、各単位露光領域１１〜１４に対応するチップＣｈが存在するため、例えば、第２の単位露光領域１２および第４の単位露光領域１４に形成された４つの第１のマスクマークＭＡ１とウエハＷのウエハマークＷＡとをペアで観察することが可能だからである。この場合には、露光のスループットを上げるため、露光領域の全体のアライメントを実施し、露光領域の全体を露光する。

図６（ｂ）に示すように、全ての単位露光領域１１〜１４に対応するチップＣｈが存在しないウエハＷの周辺部を露光する場合には、露光領域の全体のアライメントを行うことができない。図６（ｂ）に示す例では、第２の単位露光領域１２の外側に形成された２つの第１のマスクマークＭＡ１とウエハＷのウエハマークＷＡとをペアで観察することができないからである。図中、露光領域の全体のアライメントを行うことができないチップＣｈにドットを付して表している。従って、ウエハＷの周辺部の露光では、アライメントカメラ６を移動させ、単位露光領域１１〜１４毎のアライメントおよび露光を実施する。図６（ｂ）に示す例では、第４の単位露光領域１４のみのアライメントおよび露光を実施する。

次に、ウエハＷの各チップＣｈに、マスクＭの単位露光領域１１〜１４を相補露光する露光方法の一例について、図７〜図１４を参照して説明する。

まず、マスクＭの露光領域の全体のアライメントが可能なウエハＷのチップＣｈに対して、繰り返し露光領域の全体を露光する。例えば、図７（ａ）に示すように、ウエハＷの左下の４つのチップＣｈにマスクの露光領域が位置合わせされた状態を露光開始位置とする。露光領域の全体のアライメントの後に、露光領域の全体を露光する。

次に、図７（ｂ）に示すように、１つの単位露光領域１１〜１４分だけウエハＷに対しマスクＭが上方に位置するように、ウエハＷを移動させる。マスクＭとウエハＷの相対位置を移動させる際には、本実施形態ではウエハＷを移動させる。マスクＭの露光領域の全体のアライメントの後に、露光領域の全体を露光する。既に露光されたチップＣｈには、図７（ａ）に示す工程で露光された単位露光領域１１〜１４とは異なる単位露光領域１１〜１４が重ねて露光される。

次に、図７（ｃ）に示すように、１つの単位露光領域１１〜１４分だけウエハＷに対しマスクＭが上方に位置するように、ウエハＷを移動させる。マスクＭの露光領域の全体のアライメントの後に、露光領域の全体を露光する。

一列分のチップＣｈの露光が終了した後、図８（ａ）に示すように、ウエハＷに対しマスクＭが斜め上方に位置するように、ウエハＷを移動させる。マスクＭの露光領域の全体のアライメントの後に、露光領域の全体を露光する。

同様にして、図８（ｂ）の矢印に示すように、ウエハＷに対するマスクＭの位置を移動させ露光領域の全体を露光する工程を繰り返し、マスクＭの露光領域の全体のアライメントが可能なウエハＷのチップＣｈに対して、繰り返し露光領域の全体を露光していく。マスクＭの露光領域全体の露光が終了した後には、図８（ｂ）に示すウエハＷの右上にマスクＭが位置する。

図９は、ウエハＷに対しマスクＭの露光領域の全体をアライメントし、ウエハＷに対しマスクＭの露光領域の全体を露光する第１の露光工程が終了した後における、各チップＣｈの未露光の単位露光領域１１〜１４を示した図である。図中、第１の単位露光領域１１を１とし、第２の単位露光領域１２を２とし、第３の単位露光領域１３を３とし、第４の単位露光領域１４を４として表している。

図９に示すように、ウエハＷの周辺部のチップは、未露光の単位露光領域１１〜１４が存在するため、転写すべき回路パターンが完全に転写されていない状態にある。そのため、必要な単位露光領域１１〜１４の露光を、単位露光領域１１〜１４毎に行う。

単位露光領域１１〜１４毎の露光へ移行する際に、どの単位露光領域１１〜１４をはじめに露光するかは、図９に示すマスクＭの最終露光位置において、マスクＭの露光領域に含まれるチップＣｈを基準に選択する。できるだけ、ウエハＷに対するマスクＭの相対位置の移動を少なくし、露光のスループットを上げるためである。図９に示す例では、第１の単位露光領域１１は全て露光が済んでいるので、次の露光は単位露光領域１２，１３，１４のいずれかである。例えば、第４の単位露光領域１４を露光することとし、図１０に示すように、第４の単位露光領域１４の第２のマスクマークＭＡ２を観察するため、ｘ方向アライメントカメラ６ｘ１とｙ方向アライメントカメラ６ｙ１とを移動させる。

そして、第４の単位露光領域１４が未露光な全てのチップＣｈを繰り返し露光する。これは、アライメントカメラ６の移動回数を最小限にすることにより、露光のスループットの低下を抑えるためである。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、１つの単位露光領域分だけウエハＷに対しマスクＭが上方に位置するように、ウエハＷを移動させる。このときのアライメントは、図１１（ｂ）に示すように、第４の単位露光領域１４の４隅の第２のマスクマークＭＡ２を観察するように設置された４つのアライメントカメラ６により行う。アライメント後、第４の単位露光領域１４のみを露光する。

次に、第４の単位露光領域１４が未露光なチップのうち、最も近いチップＣｈに、マスクＭの第４の単位露光領域１４が位置合わせされるように、ウエハＷとマスクＭの相対位置を移動させる。本例では、図１２（ａ）に示すように、ウエハＷに対しマスクＭが左斜め上に位置するように、ウエハＷを移動させる。このときのアライメントも、図１２（ｂ）に示すように、第４の単位露光領域１４の４隅の第２のマスクマークＭＡ２を観察するように設置された４つのアライメントカメラ６により行う。アライメント後、第４の単位露光領域１４のみを露光する。

同様にして、図１３の矢印に示すように、ウエハＷとマスクＭの相対位置を移動させ、第４の単位露光領域１４が未露光のチップＣｈに対して、第４の単位露光領域１４のみ繰り返し露光する。図１３に示すように、マスクＭに対するウエハＷの位置を周回させて、次々と露光していく。全てのチップＣｈに第４の単位露光領域１４を終了した後には、図１３に示す位置にマスクＭが存在する。

図１４は、ウエハＷに対し第４の単位露光領域１４を露光する露光工程が終了した後における、各チップＣｈ毎の未露光の単位露光領域１１〜１４を示した図である。図中、第１の単位露光領域１１を１とし、第２の単位露光領域１２を２とし、第３の単位露光領域１３を３として表す。

先と同様に、ウエハＷに対するマスクＭの相対位置の移動を少なくし、露光のスループットを上げるため、図１４に示す例では、例えば第１の単位露光領域１１を露光する。このため、第１の単位露光領域１１の第２のマスクマークＭＡ２を観察するように、アライメントカメラ６を移動させる。

そして、先と同様にして、図１４の矢印に示すように、ウエハＷとマスクＭの相対位置を移動させ、第１の単位露光領域１１が未露光の全てのチップＣｈに対して、第１の単位露光領域１１のみ繰り返し露光する。図１４に示すように、マスクＭに対するウエハＷの位置を周回させて、次々と露光していく。全てのチップＣｈに第１の単位露光領域１１を終了した後には、図１４に示す位置にマスクＭが存在する。

ウエハＷに対し第１の単位露光領域１１を露光する露光工程が終了した後、同様にして、第３の単位露光領域１３のみの露光を繰り返し、その後、第２の単位露光領域１２のみの露光を繰り返すことにより、ウエハＷの全てのチップＣｈに対して全ての単位露光領域１１〜１４が重ね合わせて露光される。

以上説明したように、本実施形態に係るマスクによれば、単位露光領域１１〜１４を含む露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のマスクマークＭＡ１と、単位露光領域毎のアライメントを実施し得る第２のマスクマークＭＡ２とが形成されていることから、ウエハＷの全てのチップＣｈに、マスクＭの単位露光領域１１〜１４をダイバイダイアライメント方式でアライメントすることができ、全てのチップＣｈに対して高精度なアライメントを実現できる。

従って、本実施形態に係るマスクを用いた露光方法によれば、ウエハＷの全てのチップＣｈに対しダイバイダイアライメント方式でアライメントを行い、相補露光することができることから、全てのチップＣｈに対して、高精度な回路パターンを転写することができる。このように、周辺部のチップＣｈに対してもダイバイダイアライメント方式でアライメントを行い、相補露光することができることから、歩留りを向上させることができる。

さらに、ウエハＷの中央部では、第１のマスクマークＭＡ１を用いて、ウエハＷに対し露光領域の全体をアライメントし、ウエハＷに対しマスクＭの露光領域の全体を一括して露光していることから、露光のスループットを向上させることができる。

単位露光領域１１〜１４毎の露光においても、ウエハＷの周辺部の全ての未露光のチップＣｈに対し、同一の単位露光領域１１〜１４の露光を繰り返し行うことにより、アライメントカメラ６の移動回数を最小限にすることができ、露光のスループットの低下を抑えることができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。

例えば、マスクＭの補強部２２の配置は、図２に示す配置に限られず、図１５に示す配置を採用することもできる。図１５では、第１の単位露光領域１１および第３の単位露光領域１３中の補強部２２は、ｘ方向のみに延伸しており、第２の単位露光領域１２および第４の単位露光領域１４中の補強部２２は、ｙ方向のみに延伸している例である。

第１の単位露光領域１１および第３の単位露光領域１３中の補強部２２は、第１の単位露光領域１１と第３の単位露光領域１３とを重ねた際に、互いに重ならないようにずれて形成されている。同様に、第２の単位露光領域１２および第４の単位露光領域１４中の補強部２２は、第２の単位露光領域１２と第４の単位露光領域１４とを重ねた際に、互いに重ならないようにずれて形成されている。

このような補強部２２の配置のマスクＭであっても、単位露光領域毎に少なくとも２つの第２のマスクマークＭＡ２を形成し、複数の第２のマスクマークＭＡ２のうちから少なくとも２つ選択したものを第１のマスクマークＭＡ１として使用することができる。補強部２２の位置に、第２のマスクマークＭＡ２が重なる場合には、必要に応じて補強部２２を除去すればよい。

また、本実施形態では、露光領域の全体の露光を先に行い、その後に、単位露光領域１１〜１４毎の露光を行う例について説明したが、単位露光領域１１〜１４毎の露光を先に行い、露光領域の全体の露光を後に行うことも可能である。

さらに、本実施形態では、電子線転写型リソグラフィのＬＥＥＰＬ用の等倍転写型のマスクおよび露光方法について説明したが、相補露光が必要なものであれば、ＰＲＥＶＡＩＬ等の電子線転写技術や、Ｘリソグラフィ、光リソグラフィ、イオン収束ビームリソグライ等に適用することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 （ａ）はマスクの一例を示す平面図であり、（ｂ）はマスクの要部断面図である。 ４つの単位露光領域を含む露光領域に形成されたマスクマークについて説明するための図である。 アライメントカメラによるマスクとウエハのアライメントを説明するための図である。 本実施形態に係るアライメントカメラの動作を説明するための図である。 露光領域の全体の露光と、単位露光領域毎の露光を説明するための図である。 マスクの露光領域の全体のアライメントおよび露光を示す図である。 マスクの露光領域の全体のアライメントおよび露光を示す図である。 ウエハに対し露光領域の全体を露光した後における、各チップの未露光の単位露光領域を示した図である。 単位露光領域毎のアライメントおよび露光を行うためのアライメントカメラの動作を説明するための図である。 マスクの単位露光領域毎のアライメントおよび露光を示す図である。 マスクの単位露光領域毎のアライメントおよび露光を示す図である。 マスクの単位露光領域毎のアライメントおよび露光を示す図である。 マスクの単位露光領域毎のアライメントおよび露光を示す図である。 マスクの他の例を示す平面図である。 従来の相補露光に使用されるマスクの概略構成を示す図である。 従来の相補露光において、ダイバイダイアライメントが行えないチップを説明するための図である。

符号の説明

１…電子銃、２…アパーチャ、３…コンデンサレンズ、４ａ，４ｂ…主偏向器、５ａ，５ｂ…副偏向器、６…アライメントカメラ、６ｘ１，６ｘ２…ｘ方向アライメントカメラ、６ｙ１，６ｙ２…ｙ方向アライメントカメラ、７…制御部、８…ステージ駆動部、９…カメラ駆動部、１０…ステージ、１１…第１の単位露光領域、１２…第２の単位露光領域、１３…第３の単位露光領域、１４…第４の単位露光領域、２０…基板、２１…パターン形成膜、２２…補強部、２３…開口、Ｍ…マスク、ＭＡ１…第１のマスクマーク、ＭＡ２…第２のマスクマーク、Ｗ…ウエハ、ＷＡ…ウエハマーク、Ｃｈ…チップ

Claims (6)

1. 複数の単位露光領域を含む露光領域を有し、前記単位露光領域を重ね合わせて被露光体に複数回露光することにより、前記被露光体に回路パターンを転写するマスクであって、 前記露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のアライメントマークと、
   前記単位露光領域毎のアライメントを実施し得る第２のアライメントマークと
   を有するマスク。
2. 前記単位露光領域は、パターンの開口が形成されるパターン形成膜と、前記パターン形成膜の強度を補強する補強部とを有し、
   前記第１および第２のアライメントマークに重ならないように、前記補強部が形成された
   請求項１記載のマスク。
3. 前記第２のアライメントマークは前記単位露光領域毎に少なくとも２つ形成されており、前記第１のアライメントマークは複数の前記第２のアライメントマークのうちから少なくとも２つ選択されて構成される
   請求項１記載のマスク。
4. 複数の単位露光領域を含む露光領域を備えたマスクを用い、前記被露光体に対して前記マスクの各単位露光領域を重ねて露光するように、前記被露光体に対する前記マスクの位置を変えて繰り返し露光する露光方法であって、
   前記マスクとして、前記露光領域の全体のアライメントを実施し得る第１のアライメントマークと、前記単位露光領域毎のアライメントを実施し得る第２のアライメントマークとを有する前記マスクを用い、
   前記第１のアライメントマークを用いて、前記被露光体に対し前記露光領域の全体をアライメントし、前記被露光体に対し前記露光領域の全体を露光する第１の露光工程と、
   一部の前記単位露光領域のみの露光が必要な前記被露光体の周辺部において、前記第２のアライメントマークを用いて前記被露光体に対し前記単位露光領域毎にアライメントし、前記被露光体に対し前記単位露光領域を露光する第２の露光工程と
   を有する露光方法。
5. 前記第２の露光工程において、前記被露光体の周辺部の全ての未露光領域を露光するまで、同一の前記単位露光領域の露光を繰り返し行う
   請求項４記載の露光方法。
6. 前記第１の露光工程および前記第２の露光工程において、前記第１のアライメントマークおよび前記第２のアライメントマークを、前記マスクに対し斜め方向から観察して前記アライメントを行う
   請求項４記載の露光方法。
   
   

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