JP4001427B2 - 光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハ上に形成されているレジスト層にマスクパターンを転写するため、従来、光縮小投影露光装置が用いられている。この従来装置の原理的構成を図６に示す。また、図７及び図８は、従来方法の説明図である。
【０００３】
図６に示すように、従来の光縮小投影露光装置では、実寸の５倍ないし１０倍のパターンを有するガラスマスク９２に光源９０からコンデンサーレンズ９１を介して光が当てられ、ガラスマスク９２上に描かれているマスクパターン９３が投影レンズ９４で１／５倍ないし１／１０倍に縮小されて、ウェハ９６上のレジスト層に投影される。１ショットで露光できる領域が１５ｍｍ×１５ｍｍ前後であるため、ウェハ９６の位置がウェハステージ９５で順次水平方向に自動的に移動されて、レジスト層全体が露光される。
【０００４】
通常は、ウェハ９６には、所望の素子構成層とスクライブラインとが設けられているので、レジスト層の表面は凹凸面である。したがって、上述の露光工程に入る前に、１ショットで露光できる各領域で、光縮小投影露光装置の焦点合わせ作業を行う必要がある。図７及び８に示すように、ここで、ウェハ９６とは、基板１００と、この基板１００上に形成されている所望の素子構成層１０１とを有している。そして、素子構成層１０１が形成されている領域を素子領域１０６とし、周知の如く、素子領域１０６間にスクライブライン１０７が設けられており、このスクライブライン１０７が設けられている領域をスクライブライン領域１０５とする。
【０００５】
焦点合わせ作業とは、ウェハ９６上に設けられたレジスト層１０２の、素子領域１０６における第２レジスト層部分１０３にマスクパターン９３が鮮明に露光されるように、第２レジスト層部分１０３の表面に対して、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を合わせる作業である。焦点合わせ作業には、第１工程と、必要に応じてこの第１工程に続いて行われる第２工程とが含まれる。
【０００６】
第１工程は、フォーカスセンサ９７を使用して、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を、レジスト層１０２の表面上に設定する工程である。フォーカスセンサ９７は、発光器９８及び受光器９９を具える。発光器９８と受光器９９とは、光縮小投影露光装置に対して固定されている。まず、ウェハ９６をウェハステージ９５に搭載させて、鉛直方向に対して暫定的に固定する。続いて、発光器９８からレジスト層１０２の表面に向けて光を出射すると、レジスト層１０２の表面上の反射点ＰR で光が反射されて、この反射光は、受光器９９に入射される。そして、受光器９９でこの反射光の反射強度を測定する。受光器９９に入射された光の反射強度は、ウェハ９６を鉛直方向に移動させることにより漸次的に変化する。
【０００７】
図７に示すように、受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるとき、ウェハ９６を固定する。受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるときのレジスト層１０２の反射領域、すなわち光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点が合った平面的な領域が、フォーカシング領域１０８である。受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるとき、レジスト層１０２の、フォーカシング領域１０８における第２レジスト層部分１０３の表面は、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点に合っているか、または、この焦点を中心とした焦点深度ＦＤ内の空間領域に入る。
【０００８】
或いは、図８に示すように、受光器９９によって測定された、レジスト層１０２の、フォーカシング領域１０８における第１レジスト層部分１０４の表面からの反射光の反射強度が最大であるとすると、フォーカシング領域１０８は、スクライブライン領域１０５内にある。
【０００９】
図８に示す例では、続く第２工程は、第２レジスト層部分１０３の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域の外側に位置する場合、第２レジスト層部分１０３の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点に合うか、または、この焦点を中心とした焦点深度内の空間領域に入るように、ウェハ９６を鉛直方向に沿って移動させる工程である。
【００１０】
以上の第１工程と、必要に応じてこの第１工程及に続いて行われる第２工程を経て、焦点合わせ作業は完了する。焦点合わせ作業終了後、第２レジスト層部分１０３の表面は、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を中心とした焦点深度内の空間領域に位置するから、第２レジスト層部分１０３に対して、鮮明にマスクパターン９３を投影し、露光することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハが具える素子の種類によって、素子領域の大きさが変わるから、素子領域の配列位置が変わり、その結果、ウェハの種類に応じて、スクライブライン領域の配列位置も変わる。しかも、ウェハの種類に応じて、第１レジスト層部分と、第２レジスト層部分との高低差も異なる。したがって、縮小露光すべきウェハの種類に応じて、スクライブライン領域での焦点合わせを行い、しかも、ウェハの種類毎に、第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置に設定するための、ウェハを鉛直方向に沿って移動させる量が異なっていた。ウェハの種類毎に、ウェハを鉛直方向に沿って移動させる量が異なると、手間がかかるだけでなく、この移動に関する光縮小投影露光装置の設定ミスは増える。その結果、露光作業の効率が落ちて、ウェハの生産性は下がる。
【００１２】
そこで、ウェハの種類に依存せずに、光縮小投影露光装置の焦点合わせの決定をより簡単に行うことができる焦点合わせの方法の出現が望まれていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した点に鑑み、発明者は、種々の実験を行い、様々の検討を行った結果、ウェハの種類が異なっていても、それぞれのウェハ自体のスクライブライン領域内にフォーカシング領域がおさまるようにウェハにスクライブラインを設定し、しかも、第１レジスト層部分の表面の高さと第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、ウェハの種類によらず、同一（実質的に同一となる場合を含む）となるように、必要に応じてレジスト層を設けておけば、いずれの種類のウェハに対しても、上述の第１工程で第１レジスト層部分の表面で焦点合わせを行った後、必要に応じて同一量の高低差だけウェハを鉛直方向に移動させることにより、第２工程での焦点合わせを達成できるという結論に至った。
【００１４】
そこで、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法は、まず、表面でのフォーカシング領域が、ウェハの素子領域間のスクライブライン領域内に定まるように、ウェハの素子領域を予め配列させておき、さらに、スクライブライン領域上に設けられたレジスト層である第１レジスト層部分の表面の高さと素子領域上に設けられたレジスト層である第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差がウェハの種類によらずに同一となるように、スクライブライン領域上及び素子領域上に、レジスト層を予め設けておく。そして、レジスト層の、フォーカシング領域における第１レジスト層部分に対する焦点合わせを行う。
【００１５】
上述のこの発明の方法によれば、スクライブライン領域の第１レジスト層部分の表面で焦点合わせを行う。このスクライブライン領域には、素子領域とは異なり、素子構成のための所望の層等は形成されていない。そのため、第１レジスト層部分の表面は、スクライブライン領域と素子領域との境界の傾斜領域を除き、広範囲にわたり平坦となっている。したがって、第１レジスト層部分の平坦な表面では、乱反射は生じないと考えられるため、フォーカスセンサの光源からの光の反射光に対する反射強度の最大値は、より確実にかつ容易に測定でき、よって焦点合わせを確実に行える。
【００１６】
しかも、この発明の方法によれば、異なる種類のウェハ間においても、第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、同一（実質的に同一となる場合を含む）となる。そのため、第１レジスト層部分の表面で決定されたウェハ位置から、それぞれのウェハを上述の高低差分に対応する同一移動量（調節量）だけ一律に鉛直方向に移動させることによって、この移動後の第２レジスト層部分の表面の位置を焦点の合った位置であると決定できる。
【００１７】
上述した第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差を、同一または実質的に同一にするために、好ましくは、第１レジスト層部分を、ウェハ面上に直接設けても良いし、或いは、好ましくは、第１レジスト層部分を、ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けても良い。
【００１８】
上述のこれらの発明の方法によれば、続く工程で、第１レジスト層部分の表面は、第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内に位置決めするように、ウェハを移動させる際の基準面となる。
【００１９】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層の、素子領域における第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にあるのが良い。
【００２０】
上述のこの発明の方法によれば、第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にあるから、ウェハを改めて移動させることなく、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２１】
この発明の実施に当たり、好ましくは、第１レジスト層部分に対する焦点合わせ後に、レジスト層の、素子領域における第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域の外側に位置する場合、
第２レジスト層部分の表面が光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるように、ウェハを鉛直方向に沿って移動させ、この移動により第２レジスト層部分に対する焦点合わせを行うのが良い。
【００２２】
上述のこの発明の方法によれば、第２レジスト層部分の表面は光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるから、その結果、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２３】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層が塗布されている一枚のウェハには、第２レジスト層部分の表面の高さが異なる複数の素子領域があり、
異なる複数の各素子領域間の、第１レジスト層部分の表面に対する、各第２レジスト層部分の表面の高さの差が、焦点深度以内の値にそれぞれあれば良い。
【００２４】
上述のこの発明の方法によれば、必要に応じて鉛直方向にウェハを移動させて、第２レジスト層部分の各々の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にそれぞれ移動させることができる。したがって、第２レジスト層部分の各々に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２５】
この発明の実施に当たり、好ましくは、異なる種類の各ウェハ間の、第１レジスト層部分の表面に対する、各第２レジスト層部分の前記表面の高さの差が、焦点深度以内の値にそれぞれあれば良い。
【００２６】
上述のこの発明の方法によれば、ウェハの種類に関わらず、一定量だけ鉛直方向にウェハを移動させて、各種のウェハにおける第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内に位置決めすることができる。よって、ウェハの種類に依存せず、一律にウェハの移動量を設定できるから、各種のウェハ毎に、上述の移動量を変える必要はない。したがって、焦点合わせ作業の効率が上がり、ウェハの生産性は向上する。
【００２７】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層の全表面の高低差が焦点深度以内の値にあるように、必要に応じて、レジスト層の、スクライブライン領域におけるレジスト層部分を、ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けるのが良い。
【００２８】
上述のこの発明の方法によれば、レジスト層の全表面の高低差は焦点深度以内の値にあるから、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を、レジスト層の表面に任意に設定しても、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎず、したがって、この発明は、図示例に限定されるものではない。
【００３０】
「第１の実施の形態」
まず、図１を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第１の実施の形態につき説明する。
【００３１】
図１（Ａ）は、光縮小投影露光装置によっておおよそ１ショットで露光される範囲のウェハを上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の平面図をａ−ａ線で切った断面図を示す。図１（Ａ）では、ウェハ１０の表面全体上に、レジスト層１１が形成されている。実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図１（Ｂ）では、この凹凸形状を強調するために、この凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１の表面を示してある。
【００３２】
ここで、ウェハ１０は、基板１２と、基板１２上に形成された２個の素子構成層１３とを有する。また、素子構成層１３が形成されている領域を素子領域１７と称する。素子領域１７間のウェハ領域は、スクライブライン領域１８である。
【００３３】
ところで、光縮小投影露光装置のウェハステージにウェハ１０を搭載する位置は固定されてある。したがって、ウェハ１０の種類によって素子領域１７の配列が異なれば、光縮小投影露光装置の投影レンズに対するスクライブライン領域１８の相対位置も変わってくる。
【００３４】
そこで、第１の実施の形態を実施にするに当たり、まず、ウェハ１０をウェハステージに搭載させたとき、フォーカシング領域１９が、ウェハ１０の素子領域１７間のスクライブライン領域１８内に定まるように、全ての種類のウェハ１０の素子領域１７を予め配列させておく。図１（Ａ）に示す構成例では、フォーカシング領域１９を、おおよそ１ショットで露光される領域のウェハ１０のほぼ中央に位置させている。したがって、このウェハ１０の構成例では、上述の１ショットで露光される領域のウェハ１０のほぼ中央に、スクライブライン領域１８がくるように、素子領域１７を配置させている。
【００３５】
そして、この構成例では、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けている。このダミー膜１４は、スクライブライン領域１８の全域に設けても良く、或いは部分的に設けても良く、どちらにするかは設計上の問題である。しかし、好ましくは、ウェハ１０上の焦点が合わせられる領域に、部分的にダミー膜１４を設けるのが良い。
【００３６】
そして、ダミー膜１４が設けられたウェハ１０の全面に、レジスト層１１を設けてある。すなわち、第１レジスト層部分１５を、ウェハ１０面上にダミー膜１４を介在させて設けている。しかも、この構成例では、図１（Ｂ）に示すように、ダミー膜１４の厚さと、素子構成層１３の厚さをほぼ等しくしているので、ダミー膜１４上に形成されている第１レジスト層部分１５の表面の高さと、素子構成層１３上に形成されている第２レジスト層部分１６の表面の高さはほぼ等しい。
【００３７】
このように搭載してあるウェハ１０を、光縮小投影露光装置のウェハステージに搭載する。
【００３８】
そして、レジスト層１１の部分のうち、フォーカシング領域１９に設けられている第１レジスト層部分１５に対する焦点合わせを行う。ここでは、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５の表面に対し焦点合わせを行う。
【００３９】
上述の第１の実施の形態の焦点合わせの決定方法によれば、スクライブライン領域１８の第１レジスト層部分１５の表面で焦点合わせを行う。このスクライブライン領域１８には、素子領域１７とは異なり、素子構成のための所望の層等は形成されていない。そのため、第１レジスト層部分１５の表面は、スクライブライン領域１８と素子領域１７との境界の傾斜領域を除き、広範囲にわたり平坦となっている。また、ダミー膜１４を設けた場合でも、ダミー膜１４の上面は平坦面となる。したがって、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５の平坦な表面では、乱反射は生じないと考えられるため、フォーカスセンサの光源からの光の反射光に対する反射強度の最大値を、より確実にかつ容易に測定でき、よって焦点合わせを確実に行える。
【００４０】
上述した構成例では、レジスト層１１の部分のうち、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５と第２レジスト層部分１６の高さは、基板１２面からほぼ同一の高さとなっているので、第２レジスト層部分１６の表面が光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度ＦＤの空間領域（基板面に垂直な方向に沿った範囲の領域）内に既に位置している。したがって、ウェハ１０を改めて移動させることなく、第２レジスト層部分１６に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００４１】
「第２の実施の形態」
次に、図２及び図３を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第２の実施の形態につき説明する。
【００４２】
図２（Ａ）及び図３（Ａ）は、互いに異なるウェハ１０について、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲を上方から見たときの概略的平面図の一例をそれぞれ示し、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）を、それぞれｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線で切った断面図をそれぞれ示す。実際には、各レジスト層１１の表面は、それぞれ高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、これらの凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）のレジスト層１１の表面はそれぞれ描かれている。図２（Ａ）及び図３（Ａ）では、各ウェハ１０の表面全体上に、レジスト層１１がそれぞれ形成されている。
【００４３】
図２及び図３で説明する構成例において、図１で説明した構成例と共通する構成成分についての説明は、必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００４４】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）で示す構成例では、レジスト層１１をウェハ１０の上面に直接設けており、また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）で示す構成例では、レジスト層１１を、スクライブライン領域１８にはダミー膜１４を設けてから、ウェハ１０の上面に設けている。
【００４５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す構成例では、ウェハ１０を構成するそれぞれの素子構成層１３の基板１２の表面からの高さＨ1 が同一か実質的に同一である。そして、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けずに、ウェハ１０の全面に一様の膜厚でレジスト層１１を設けてある。したがって、第１レジスト層部分１５の表面と、第２レジスト層部分１６の表面との高低差ΔＨ1 も、同一ウェハ１０内では均一である。この場合には、第１レジスト層部分１５の表面で、まず光縮小投影露光装置の焦点合わせを行う。そして、この面での焦点合わせの済んだ後に、この光縮小投影露光装置の焦点合わせ位置はそのままにして、ウェハ１０を高低差ΔＨ1 に対応する移動量（調節量）ΔＺ（＝ΔＨ1 ）だけ、基板１２の表面に垂直な方向に沿って移動させて、第２レジスト層部分１６の表面を光縮小投影露光装置の焦点にもたらす。この図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の構成例では、ウェハ１０の上面に対して鉛直方向下方にウェハ１０を移動させれば良い。勿論、この移動は、高低差ΔＨ1 と全く等しい移動量だけウェハ１０を移動させるのが好ましいが、必ずしもその必要はなく、露光されるべき第２レジスト層部分１６が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるように、ウェハ１０を動かせば良い。
【００４６】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す構成例では、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したウェハ１０とは別の種類のウェハ１０を示している。図３に示すウェハ１０の場合には、基板１２の表面からのそれぞれの素子構成層１３の高さＨ2 が同一か実質的に同一であって、ウェハ１０内では均一である。そして、この高さＨ2 は、図２のウェハ１０の高さＨ1 よりも高い（Ｈ2 ＞Ｈ1 ）。したがって、同一の光縮小投影露光装置で図２のウェハ１０と図３のウェハ１０に対し、個別に上述したような露光処理を行う場合、既に説明したことからも理解できるように、第２レジスト層部分１６に対する焦点合わせのための、ウェハ１０の移動量が互いに異なってしまう。そのため、図３のウェハ１０の場合には、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けて、図２及び図３のウェハ１０に対して、同一または実質的に同一の移動量で済むようにしている。したがって、このダミー膜１４の膜厚Ｈ3 としては、好ましくは、Ｈ2 −ΔＨ1 ＝Ｈ3 となるように、設定するのが良い。このように、図３のウェハ１０には、素子領域１７とスクライブライン領域１８との間の、ウェハ１０の上面側の高さ調整を予め行った後に、ウェハ１０の上面側の全面に均一の膜厚でレジスト層１１を形成してある。このように、高さ調整用のダミー膜１４が形成されているウェハ１０に設けたレジスト層１１に生じた高低差をΔＨ2 とする。すなわち、第１レジスト層部分１５の表面と、第２レジスト層部分１６の表面との高低差がΔＨ2 である。
【００４７】
前述した通り、この高低差ΔＨ2 は、ΔＨ1 と等しいのが理想的であるが、この高低差間の差δは、すなわちδ＝| ΔＨ1 −ΔＨ2|は、光縮小投影露光装置の焦点深度以内の値であれば良い。このようにすれば、図３のウェハ１０に対してもその移動量（調節量）ΔＺをΔＨ1 とすれば良いので、図３の構成例の場合にも、第２レジスト層部分１６の表面を、光縮小投影露光装置の焦点に合わせるためには、ウェハ１０を基板１２面に対して、垂直方向下方にΔＺ（＝ΔＨ1 ）だけ移動させれば良い。この移動量は、図２のウェハ１０の移動量と同一または実質的に同一の移動量である。
【００４８】
このように、第１レジスト層部分１５の表面に対する焦点合わせを行った後、両ウェハ１０の種類に関わらず、一定量ΔＺだけ鉛直下方にウェハ１０を移動させて、両ウェハ１０における第２レジスト層部分１６の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度以内の空間領域にそれぞれ設定することができる。よって、両ウェハ１０の種類に依存せず、一律にウェハ１０の鉛直方向下方に対する移動量ΔＺを設定できるから、各種のウェハ１０毎に、鉛直方向に対する移動量を変える必要はない。したがって、焦点合わせ作業の効率が上がり、ウェハ１０の生産性は向上する。
【００４９】
「第３の実施の形態」
次に、図４を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第３の実施の形態につき説明する。
【００５０】
図４（Ａ）は、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲のウェハ１０を上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の平面図をｄ−ｄ線で切った断面図を示す。図４でも、実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図４（Ｂ）でも、この凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１を示してある。なお、図４中、図１〜図３で説明した構成例と共通する構成部分については、特に必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００５１】
この第３の実施の形態では、基板１２上に設けられている素子構成層１３に高低差がある場合の構成例につき説明する。図４に示す構成例では、スクライブライン領域１８の両側の素子構成層１３、１３の高さは、それぞれＨ4 及びＨ5 とある。そして、これら素子構成層１３、１３の表面の高低差Δｈ＝Ｈ5 −Ｈ4 （Ｈ5 ＞Ｈ4 とする）であるとする。この場合、この高低差Δｈは、光縮小投影露光装置の焦点深度以内の値である場合には、両素子構成層１３、１３上に設けられたレジスト層１１の第２レジスト層部分１６、１６の表面の高低差も、この焦点深度以内の値とすることができる。したがって、両第２レジスト層部分１６、１６に対して、一括露光処理で露光することができる。
【００５２】
そのために、まず、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設ける。この場合、ダミー膜１４の高さは、高低どちらの素子構成層１３、１３の高さＨ4 またはＨ5 に一致させても良い。しかし、好ましくは、低い方の素子構成層１３の表面の高さＨ4 と一致させておくのが良い。このように、ダミー膜１４を形成した後、ウェハ１０の上面側全面に膜厚均一のレジスト層１１を設ける。この場合、第１レジスト層部分１５と第２レジスト層部分１６の最大高低差ΔＨ3 はΔｈとなる。そして、第１レジスト層部分１５に対して焦点合わせを行う。この第１レジスト層部分１５の表面に焦点が合えば、その面よりも高い第２レジスト層部分１６の表面は、この焦点時の焦点深度内の高さにあるので、全ての第２レジスト層部分１６の領域に焦点が合っていることになる。この場合には、ウェハ１０を移動させないで、そのまま露光させればよい。
【００５３】
この素子構成層１３、１３の最大許容高低差Δｈmax は、焦点深度の値に対応する。その場合には、ダミー膜１４の高さは、最大焦点深度の１／２の値と設定すれば良い。なお、この第３の実施の形態では、ダミー膜１４を設けた例につき説明した。しかし、図２に示した構成例の場合と同様に構成して、ダミー膜１４を設けずに、ウェハ１０を移動させるように構成しても良い。
【００５４】
この第３の実施の形態の構成例では、第１レジスト層部分１５の表面に対する焦点合わせを行った時点で、第２レジスト層部分１６の各々の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度以内の空間領域にそれぞれ既に含まれる。したがって、第２レジスト層部分１６に上述の焦点を合わせるためにウェハ１０をあらためて移動させることなく、第２レジスト層部分１６の各々に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００５５】
「第４の実施の形態」
まず、図５を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第４の実施の形態につき説明する。
【００５６】
図５（Ａ）は、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲のウェハ１０を上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の平面図をｅ−ｅ線で切った断面図を示す。図５でも、実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図５（Ｂ）でも、この凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１を示してある。なお、図５中、図１〜図４で説明した構成例と共通する構成部分については、特に必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００５７】
ここで説明する構成例では、素子構成層１３のそれぞれの高さが同一とし、それぞれのスクライブライン領域１８に、ダミー膜１４を、このスクライブライン領域１８をほぼ埋め込むように、素子構成層１３からは一定の距離を離させて設けている。このダミー層１４の高さは、この構成例では、素子構成層１３の高さと一致させてある。そして、このダミー層１４を含むウェハ１０の上面全体に、膜厚が均一のレジスト層１１が設けられている。よって、この構成例では、第１レジスト層部分１５は、基板１２上にダミー膜１４を介して設けられている。そして、第１及び第２レジスト層部分１５及び１６の表面の高さは、同一または実質的に同一である。したがって、図５に示すように、レジスト層１１の全表面には、実質的に凹凸が存在しないか、或いは、凹凸が存在したとしても、その高低差が焦点深度以内の値にくるように、このレジスト層１１が形成されている。
【００５８】
この第４の構成例では、レジスト層１１の全表面の高低差が焦点深度以内にあるから、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を、レジスト層１１の表面に任意に設定しても、第１レジスト層部分１５の表面はもとより、レジスト層１１の表面の任意の箇所に設定しても、第２レジスト層部分１６に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法によれば、フォーカシング領域をスクライブライン領域内に設定することによって、スクライブライン領域における第１レジスト層部分の表面は、素子領域における第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の焦点を中心とする焦点深度の空間領域内の位置に設定する際の基準面となる。この発明の方法によれば、異なる種類のウェハ間においても、その第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、同一（実質的に同一となる場合を含む）となる。そのため、第１レジスト層部分の表面で決定されたウェハ位置から、それぞれのウェハを上述の高低差分に対応する同一移動量（調節量）だけ一律に鉛直方向に移動させることによって、この移動後の第２レジスト層部分の表面の位置を焦点の合った位置であると決定できる。したがって、焦点合わせの決定をより簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態で使用されるレジスト層を有するウェハの一例を示した図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図５】この発明の第４の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図６】光縮小投影露光装置の概略的構造を示した図である。
【図７】反射点ＰR が素子領域１０６内にあるウェハの一例を示した図である。
【図８】反射点ＰR がスクライブライン領域１０５内にあるウェハの一例を示した図である。
【符号の説明】
１０：ウェハ
１１：レジスト層
１２：基板
１３：素子構成層
１４：ダミー膜
１５：第１レジスト層部分
１６：第２レジスト層部分
１７：素子領域
１８：スクライブライン領域
１９：フォーカシング領域
９０：光源
９１：コンデンサーレンズ
９２：ガラスマスク
９３：マスクパターン
９４：投影レンズ
９５：ウェハステージ
９６：ウェハ
９７：フォーカスセンサ
９８：発光器
９９：受光器
１０７：スクライブライン
【発明の属する技術分野】
この発明は、光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハ上に形成されているレジスト層にマスクパターンを転写するため、従来、光縮小投影露光装置が用いられている。この従来装置の原理的構成を図６に示す。また、図７及び図８は、従来方法の説明図である。
【０００３】
図６に示すように、従来の光縮小投影露光装置では、実寸の５倍ないし１０倍のパターンを有するガラスマスク９２に光源９０からコンデンサーレンズ９１を介して光が当てられ、ガラスマスク９２上に描かれているマスクパターン９３が投影レンズ９４で１／５倍ないし１／１０倍に縮小されて、ウェハ９６上のレジスト層に投影される。１ショットで露光できる領域が１５ｍｍ×１５ｍｍ前後であるため、ウェハ９６の位置がウェハステージ９５で順次水平方向に自動的に移動されて、レジスト層全体が露光される。
【０００４】
通常は、ウェハ９６には、所望の素子構成層とスクライブラインとが設けられているので、レジスト層の表面は凹凸面である。したがって、上述の露光工程に入る前に、１ショットで露光できる各領域で、光縮小投影露光装置の焦点合わせ作業を行う必要がある。図７及び８に示すように、ここで、ウェハ９６とは、基板１００と、この基板１００上に形成されている所望の素子構成層１０１とを有している。そして、素子構成層１０１が形成されている領域を素子領域１０６とし、周知の如く、素子領域１０６間にスクライブライン１０７が設けられており、このスクライブライン１０７が設けられている領域をスクライブライン領域１０５とする。
【０００５】
焦点合わせ作業とは、ウェハ９６上に設けられたレジスト層１０２の、素子領域１０６における第２レジスト層部分１０３にマスクパターン９３が鮮明に露光されるように、第２レジスト層部分１０３の表面に対して、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を合わせる作業である。焦点合わせ作業には、第１工程と、必要に応じてこの第１工程に続いて行われる第２工程とが含まれる。
【０００６】
第１工程は、フォーカスセンサ９７を使用して、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を、レジスト層１０２の表面上に設定する工程である。フォーカスセンサ９７は、発光器９８及び受光器９９を具える。発光器９８と受光器９９とは、光縮小投影露光装置に対して固定されている。まず、ウェハ９６をウェハステージ９５に搭載させて、鉛直方向に対して暫定的に固定する。続いて、発光器９８からレジスト層１０２の表面に向けて光を出射すると、レジスト層１０２の表面上の反射点ＰR で光が反射されて、この反射光は、受光器９９に入射される。そして、受光器９９でこの反射光の反射強度を測定する。受光器９９に入射された光の反射強度は、ウェハ９６を鉛直方向に移動させることにより漸次的に変化する。
【０００７】
図７に示すように、受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるとき、ウェハ９６を固定する。受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるときのレジスト層１０２の反射領域、すなわち光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点が合った平面的な領域が、フォーカシング領域１０８である。受光器９９によって測定された第２レジスト層部分１０３からの反射光の反射強度が最大であるとき、レジスト層１０２の、フォーカシング領域１０８における第２レジスト層部分１０３の表面は、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点に合っているか、または、この焦点を中心とした焦点深度ＦＤ内の空間領域に入る。
【０００８】
或いは、図８に示すように、受光器９９によって測定された、レジスト層１０２の、フォーカシング領域１０８における第１レジスト層部分１０４の表面からの反射光の反射強度が最大であるとすると、フォーカシング領域１０８は、スクライブライン領域１０５内にある。
【０００９】
図８に示す例では、続く第２工程は、第２レジスト層部分１０３の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域の外側に位置する場合、第２レジスト層部分１０３の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点に合うか、または、この焦点を中心とした焦点深度内の空間領域に入るように、ウェハ９６を鉛直方向に沿って移動させる工程である。
【００１０】
以上の第１工程と、必要に応じてこの第１工程及に続いて行われる第２工程を経て、焦点合わせ作業は完了する。焦点合わせ作業終了後、第２レジスト層部分１０３の表面は、光縮小投影露光装置の投影レンズ９４の焦点を中心とした焦点深度内の空間領域に位置するから、第２レジスト層部分１０３に対して、鮮明にマスクパターン９３を投影し、露光することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハが具える素子の種類によって、素子領域の大きさが変わるから、素子領域の配列位置が変わり、その結果、ウェハの種類に応じて、スクライブライン領域の配列位置も変わる。しかも、ウェハの種類に応じて、第１レジスト層部分と、第２レジスト層部分との高低差も異なる。したがって、縮小露光すべきウェハの種類に応じて、スクライブライン領域での焦点合わせを行い、しかも、ウェハの種類毎に、第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置に設定するための、ウェハを鉛直方向に沿って移動させる量が異なっていた。ウェハの種類毎に、ウェハを鉛直方向に沿って移動させる量が異なると、手間がかかるだけでなく、この移動に関する光縮小投影露光装置の設定ミスは増える。その結果、露光作業の効率が落ちて、ウェハの生産性は下がる。
【００１２】
そこで、ウェハの種類に依存せずに、光縮小投影露光装置の焦点合わせの決定をより簡単に行うことができる焦点合わせの方法の出現が望まれていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した点に鑑み、発明者は、種々の実験を行い、様々の検討を行った結果、ウェハの種類が異なっていても、それぞれのウェハ自体のスクライブライン領域内にフォーカシング領域がおさまるようにウェハにスクライブラインを設定し、しかも、第１レジスト層部分の表面の高さと第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、ウェハの種類によらず、同一（実質的に同一となる場合を含む）となるように、必要に応じてレジスト層を設けておけば、いずれの種類のウェハに対しても、上述の第１工程で第１レジスト層部分の表面で焦点合わせを行った後、必要に応じて同一量の高低差だけウェハを鉛直方向に移動させることにより、第２工程での焦点合わせを達成できるという結論に至った。
【００１４】
そこで、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法は、まず、表面でのフォーカシング領域が、ウェハの素子領域間のスクライブライン領域内に定まるように、ウェハの素子領域を予め配列させておき、さらに、スクライブライン領域上に設けられたレジスト層である第１レジスト層部分の表面の高さと素子領域上に設けられたレジスト層である第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差がウェハの種類によらずに同一となるように、スクライブライン領域上及び素子領域上に、レジスト層を予め設けておく。そして、レジスト層の、フォーカシング領域における第１レジスト層部分に対する焦点合わせを行う。
【００１５】
上述のこの発明の方法によれば、スクライブライン領域の第１レジスト層部分の表面で焦点合わせを行う。このスクライブライン領域には、素子領域とは異なり、素子構成のための所望の層等は形成されていない。そのため、第１レジスト層部分の表面は、スクライブライン領域と素子領域との境界の傾斜領域を除き、広範囲にわたり平坦となっている。したがって、第１レジスト層部分の平坦な表面では、乱反射は生じないと考えられるため、フォーカスセンサの光源からの光の反射光に対する反射強度の最大値は、より確実にかつ容易に測定でき、よって焦点合わせを確実に行える。
【００１６】
しかも、この発明の方法によれば、異なる種類のウェハ間においても、第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、同一（実質的に同一となる場合を含む）となる。そのため、第１レジスト層部分の表面で決定されたウェハ位置から、それぞれのウェハを上述の高低差分に対応する同一移動量（調節量）だけ一律に鉛直方向に移動させることによって、この移動後の第２レジスト層部分の表面の位置を焦点の合った位置であると決定できる。
【００１７】
上述した第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差を、同一または実質的に同一にするために、好ましくは、第１レジスト層部分を、ウェハ面上に直接設けても良いし、或いは、好ましくは、第１レジスト層部分を、ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けても良い。
【００１８】
上述のこれらの発明の方法によれば、続く工程で、第１レジスト層部分の表面は、第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内に位置決めするように、ウェハを移動させる際の基準面となる。
【００１９】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層の、素子領域における第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にあるのが良い。
【００２０】
上述のこの発明の方法によれば、第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にあるから、ウェハを改めて移動させることなく、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２１】
この発明の実施に当たり、好ましくは、第１レジスト層部分に対する焦点合わせ後に、レジスト層の、素子領域における第２レジスト層部分の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域の外側に位置する場合、
第２レジスト層部分の表面が光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるように、ウェハを鉛直方向に沿って移動させ、この移動により第２レジスト層部分に対する焦点合わせを行うのが良い。
【００２２】
上述のこの発明の方法によれば、第２レジスト層部分の表面は光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるから、その結果、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２３】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層が塗布されている一枚のウェハには、第２レジスト層部分の表面の高さが異なる複数の素子領域があり、
異なる複数の各素子領域間の、第１レジスト層部分の表面に対する、各第２レジスト層部分の表面の高さの差が、焦点深度以内の値にそれぞれあれば良い。
【００２４】
上述のこの発明の方法によれば、必要に応じて鉛直方向にウェハを移動させて、第２レジスト層部分の各々の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にそれぞれ移動させることができる。したがって、第２レジスト層部分の各々に鮮明にマスクパターンを投影して、露光することができる。
【００２５】
この発明の実施に当たり、好ましくは、異なる種類の各ウェハ間の、第１レジスト層部分の表面に対する、各第２レジスト層部分の前記表面の高さの差が、焦点深度以内の値にそれぞれあれば良い。
【００２６】
上述のこの発明の方法によれば、ウェハの種類に関わらず、一定量だけ鉛直方向にウェハを移動させて、各種のウェハにおける第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内に位置決めすることができる。よって、ウェハの種類に依存せず、一律にウェハの移動量を設定できるから、各種のウェハ毎に、上述の移動量を変える必要はない。したがって、焦点合わせ作業の効率が上がり、ウェハの生産性は向上する。
【００２７】
この発明の実施に当たり、好ましくは、レジスト層の全表面の高低差が焦点深度以内の値にあるように、必要に応じて、レジスト層の、スクライブライン領域におけるレジスト層部分を、ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けるのが良い。
【００２８】
上述のこの発明の方法によれば、レジスト層の全表面の高低差は焦点深度以内の値にあるから、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を、レジスト層の表面に任意に設定しても、第２レジスト層部分に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎず、したがって、この発明は、図示例に限定されるものではない。
【００３０】
「第１の実施の形態」
まず、図１を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第１の実施の形態につき説明する。
【００３１】
図１（Ａ）は、光縮小投影露光装置によっておおよそ１ショットで露光される範囲のウェハを上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の平面図をａ−ａ線で切った断面図を示す。図１（Ａ）では、ウェハ１０の表面全体上に、レジスト層１１が形成されている。実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図１（Ｂ）では、この凹凸形状を強調するために、この凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１の表面を示してある。
【００３２】
ここで、ウェハ１０は、基板１２と、基板１２上に形成された２個の素子構成層１３とを有する。また、素子構成層１３が形成されている領域を素子領域１７と称する。素子領域１７間のウェハ領域は、スクライブライン領域１８である。
【００３３】
ところで、光縮小投影露光装置のウェハステージにウェハ１０を搭載する位置は固定されてある。したがって、ウェハ１０の種類によって素子領域１７の配列が異なれば、光縮小投影露光装置の投影レンズに対するスクライブライン領域１８の相対位置も変わってくる。
【００３４】
そこで、第１の実施の形態を実施にするに当たり、まず、ウェハ１０をウェハステージに搭載させたとき、フォーカシング領域１９が、ウェハ１０の素子領域１７間のスクライブライン領域１８内に定まるように、全ての種類のウェハ１０の素子領域１７を予め配列させておく。図１（Ａ）に示す構成例では、フォーカシング領域１９を、おおよそ１ショットで露光される領域のウェハ１０のほぼ中央に位置させている。したがって、このウェハ１０の構成例では、上述の１ショットで露光される領域のウェハ１０のほぼ中央に、スクライブライン領域１８がくるように、素子領域１７を配置させている。
【００３５】
そして、この構成例では、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けている。このダミー膜１４は、スクライブライン領域１８の全域に設けても良く、或いは部分的に設けても良く、どちらにするかは設計上の問題である。しかし、好ましくは、ウェハ１０上の焦点が合わせられる領域に、部分的にダミー膜１４を設けるのが良い。
【００３６】
そして、ダミー膜１４が設けられたウェハ１０の全面に、レジスト層１１を設けてある。すなわち、第１レジスト層部分１５を、ウェハ１０面上にダミー膜１４を介在させて設けている。しかも、この構成例では、図１（Ｂ）に示すように、ダミー膜１４の厚さと、素子構成層１３の厚さをほぼ等しくしているので、ダミー膜１４上に形成されている第１レジスト層部分１５の表面の高さと、素子構成層１３上に形成されている第２レジスト層部分１６の表面の高さはほぼ等しい。
【００３７】
このように搭載してあるウェハ１０を、光縮小投影露光装置のウェハステージに搭載する。
【００３８】
そして、レジスト層１１の部分のうち、フォーカシング領域１９に設けられている第１レジスト層部分１５に対する焦点合わせを行う。ここでは、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５の表面に対し焦点合わせを行う。
【００３９】
上述の第１の実施の形態の焦点合わせの決定方法によれば、スクライブライン領域１８の第１レジスト層部分１５の表面で焦点合わせを行う。このスクライブライン領域１８には、素子領域１７とは異なり、素子構成のための所望の層等は形成されていない。そのため、第１レジスト層部分１５の表面は、スクライブライン領域１８と素子領域１７との境界の傾斜領域を除き、広範囲にわたり平坦となっている。また、ダミー膜１４を設けた場合でも、ダミー膜１４の上面は平坦面となる。したがって、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５の平坦な表面では、乱反射は生じないと考えられるため、フォーカスセンサの光源からの光の反射光に対する反射強度の最大値を、より確実にかつ容易に測定でき、よって焦点合わせを確実に行える。
【００４０】
上述した構成例では、レジスト層１１の部分のうち、ダミー膜１４上の第１レジスト層部分１５と第２レジスト層部分１６の高さは、基板１２面からほぼ同一の高さとなっているので、第２レジスト層部分１６の表面が光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度ＦＤの空間領域（基板面に垂直な方向に沿った範囲の領域）内に既に位置している。したがって、ウェハ１０を改めて移動させることなく、第２レジスト層部分１６に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００４１】
「第２の実施の形態」
次に、図２及び図３を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第２の実施の形態につき説明する。
【００４２】
図２（Ａ）及び図３（Ａ）は、互いに異なるウェハ１０について、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲を上方から見たときの概略的平面図の一例をそれぞれ示し、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）を、それぞれｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線で切った断面図をそれぞれ示す。実際には、各レジスト層１１の表面は、それぞれ高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、これらの凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）のレジスト層１１の表面はそれぞれ描かれている。図２（Ａ）及び図３（Ａ）では、各ウェハ１０の表面全体上に、レジスト層１１がそれぞれ形成されている。
【００４３】
図２及び図３で説明する構成例において、図１で説明した構成例と共通する構成成分についての説明は、必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００４４】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）で示す構成例では、レジスト層１１をウェハ１０の上面に直接設けており、また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）で示す構成例では、レジスト層１１を、スクライブライン領域１８にはダミー膜１４を設けてから、ウェハ１０の上面に設けている。
【００４５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す構成例では、ウェハ１０を構成するそれぞれの素子構成層１３の基板１２の表面からの高さＨ1 が同一か実質的に同一である。そして、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けずに、ウェハ１０の全面に一様の膜厚でレジスト層１１を設けてある。したがって、第１レジスト層部分１５の表面と、第２レジスト層部分１６の表面との高低差ΔＨ1 も、同一ウェハ１０内では均一である。この場合には、第１レジスト層部分１５の表面で、まず光縮小投影露光装置の焦点合わせを行う。そして、この面での焦点合わせの済んだ後に、この光縮小投影露光装置の焦点合わせ位置はそのままにして、ウェハ１０を高低差ΔＨ1 に対応する移動量（調節量）ΔＺ（＝ΔＨ1 ）だけ、基板１２の表面に垂直な方向に沿って移動させて、第２レジスト層部分１６の表面を光縮小投影露光装置の焦点にもたらす。この図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の構成例では、ウェハ１０の上面に対して鉛直方向下方にウェハ１０を移動させれば良い。勿論、この移動は、高低差ΔＨ1 と全く等しい移動量だけウェハ１０を移動させるのが好ましいが、必ずしもその必要はなく、露光されるべき第２レジスト層部分１６が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にくるように、ウェハ１０を動かせば良い。
【００４６】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す構成例では、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したウェハ１０とは別の種類のウェハ１０を示している。図３に示すウェハ１０の場合には、基板１２の表面からのそれぞれの素子構成層１３の高さＨ2 が同一か実質的に同一であって、ウェハ１０内では均一である。そして、この高さＨ2 は、図２のウェハ１０の高さＨ1 よりも高い（Ｈ2 ＞Ｈ1 ）。したがって、同一の光縮小投影露光装置で図２のウェハ１０と図３のウェハ１０に対し、個別に上述したような露光処理を行う場合、既に説明したことからも理解できるように、第２レジスト層部分１６に対する焦点合わせのための、ウェハ１０の移動量が互いに異なってしまう。そのため、図３のウェハ１０の場合には、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設けて、図２及び図３のウェハ１０に対して、同一または実質的に同一の移動量で済むようにしている。したがって、このダミー膜１４の膜厚Ｈ3 としては、好ましくは、Ｈ2 −ΔＨ1 ＝Ｈ3 となるように、設定するのが良い。このように、図３のウェハ１０には、素子領域１７とスクライブライン領域１８との間の、ウェハ１０の上面側の高さ調整を予め行った後に、ウェハ１０の上面側の全面に均一の膜厚でレジスト層１１を形成してある。このように、高さ調整用のダミー膜１４が形成されているウェハ１０に設けたレジスト層１１に生じた高低差をΔＨ2 とする。すなわち、第１レジスト層部分１５の表面と、第２レジスト層部分１６の表面との高低差がΔＨ2 である。
【００４７】
前述した通り、この高低差ΔＨ2 は、ΔＨ1 と等しいのが理想的であるが、この高低差間の差δは、すなわちδ＝| ΔＨ1 −ΔＨ2|は、光縮小投影露光装置の焦点深度以内の値であれば良い。このようにすれば、図３のウェハ１０に対してもその移動量（調節量）ΔＺをΔＨ1 とすれば良いので、図３の構成例の場合にも、第２レジスト層部分１６の表面を、光縮小投影露光装置の焦点に合わせるためには、ウェハ１０を基板１２面に対して、垂直方向下方にΔＺ（＝ΔＨ1 ）だけ移動させれば良い。この移動量は、図２のウェハ１０の移動量と同一または実質的に同一の移動量である。
【００４８】
このように、第１レジスト層部分１５の表面に対する焦点合わせを行った後、両ウェハ１０の種類に関わらず、一定量ΔＺだけ鉛直下方にウェハ１０を移動させて、両ウェハ１０における第２レジスト層部分１６の表面を、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度以内の空間領域にそれぞれ設定することができる。よって、両ウェハ１０の種類に依存せず、一律にウェハ１０の鉛直方向下方に対する移動量ΔＺを設定できるから、各種のウェハ１０毎に、鉛直方向に対する移動量を変える必要はない。したがって、焦点合わせ作業の効率が上がり、ウェハ１０の生産性は向上する。
【００４９】
「第３の実施の形態」
次に、図４を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第３の実施の形態につき説明する。
【００５０】
図４（Ａ）は、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲のウェハ１０を上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の平面図をｄ−ｄ線で切った断面図を示す。図４でも、実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図４（Ｂ）でも、この凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１を示してある。なお、図４中、図１〜図３で説明した構成例と共通する構成部分については、特に必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００５１】
この第３の実施の形態では、基板１２上に設けられている素子構成層１３に高低差がある場合の構成例につき説明する。図４に示す構成例では、スクライブライン領域１８の両側の素子構成層１３、１３の高さは、それぞれＨ4 及びＨ5 とある。そして、これら素子構成層１３、１３の表面の高低差Δｈ＝Ｈ5 −Ｈ4 （Ｈ5 ＞Ｈ4 とする）であるとする。この場合、この高低差Δｈは、光縮小投影露光装置の焦点深度以内の値である場合には、両素子構成層１３、１３上に設けられたレジスト層１１の第２レジスト層部分１６、１６の表面の高低差も、この焦点深度以内の値とすることができる。したがって、両第２レジスト層部分１６、１６に対して、一括露光処理で露光することができる。
【００５２】
そのために、まず、スクライブライン領域１８にダミー膜１４を設ける。この場合、ダミー膜１４の高さは、高低どちらの素子構成層１３、１３の高さＨ4 またはＨ5 に一致させても良い。しかし、好ましくは、低い方の素子構成層１３の表面の高さＨ4 と一致させておくのが良い。このように、ダミー膜１４を形成した後、ウェハ１０の上面側全面に膜厚均一のレジスト層１１を設ける。この場合、第１レジスト層部分１５と第２レジスト層部分１６の最大高低差ΔＨ3 はΔｈとなる。そして、第１レジスト層部分１５に対して焦点合わせを行う。この第１レジスト層部分１５の表面に焦点が合えば、その面よりも高い第２レジスト層部分１６の表面は、この焦点時の焦点深度内の高さにあるので、全ての第２レジスト層部分１６の領域に焦点が合っていることになる。この場合には、ウェハ１０を移動させないで、そのまま露光させればよい。
【００５３】
この素子構成層１３、１３の最大許容高低差Δｈmax は、焦点深度の値に対応する。その場合には、ダミー膜１４の高さは、最大焦点深度の１／２の値と設定すれば良い。なお、この第３の実施の形態では、ダミー膜１４を設けた例につき説明した。しかし、図２に示した構成例の場合と同様に構成して、ダミー膜１４を設けずに、ウェハ１０を移動させるように構成しても良い。
【００５４】
この第３の実施の形態の構成例では、第１レジスト層部分１５の表面に対する焦点合わせを行った時点で、第２レジスト層部分１６の各々の表面が、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度以内の空間領域にそれぞれ既に含まれる。したがって、第２レジスト層部分１６に上述の焦点を合わせるためにウェハ１０をあらためて移動させることなく、第２レジスト層部分１６の各々に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００５５】
「第４の実施の形態」
まず、図５を参照して、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法の第４の実施の形態につき説明する。
【００５６】
図５（Ａ）は、光縮小投影露光装置によって１ショットで露光される範囲のウェハ１０を上方から見たときの概略的平面図の一例を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の平面図をｅ−ｅ線で切った断面図を示す。図５でも、実際には、レジスト層１１の表面は、高低差の小さななだらかな凹凸面であるが、図５（Ｂ）でも、この凹凸形状を強調するために、上述の凹凸形状の高低差をあえて大きくして、レジスト層１１を示してある。なお、図５中、図１〜図４で説明した構成例と共通する構成部分については、特に必要がある場合を除き、その重複説明を省略する。
【００５７】
ここで説明する構成例では、素子構成層１３のそれぞれの高さが同一とし、それぞれのスクライブライン領域１８に、ダミー膜１４を、このスクライブライン領域１８をほぼ埋め込むように、素子構成層１３からは一定の距離を離させて設けている。このダミー層１４の高さは、この構成例では、素子構成層１３の高さと一致させてある。そして、このダミー層１４を含むウェハ１０の上面全体に、膜厚が均一のレジスト層１１が設けられている。よって、この構成例では、第１レジスト層部分１５は、基板１２上にダミー膜１４を介して設けられている。そして、第１及び第２レジスト層部分１５及び１６の表面の高さは、同一または実質的に同一である。したがって、図５に示すように、レジスト層１１の全表面には、実質的に凹凸が存在しないか、或いは、凹凸が存在したとしても、その高低差が焦点深度以内の値にくるように、このレジスト層１１が形成されている。
【００５８】
この第４の構成例では、レジスト層１１の全表面の高低差が焦点深度以内にあるから、光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を、レジスト層１１の表面に任意に設定しても、第１レジスト層部分１５の表面はもとより、レジスト層１１の表面の任意の箇所に設定しても、第２レジスト層部分１６に鮮明にマスクパターンを投影し、露光することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、この発明の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法によれば、フォーカシング領域をスクライブライン領域内に設定することによって、スクライブライン領域における第１レジスト層部分の表面は、素子領域における第２レジスト層部分の表面を、光縮小投影露光装置の焦点を中心とする焦点深度の空間領域内の位置に設定する際の基準面となる。この発明の方法によれば、異なる種類のウェハ間においても、その第１レジスト層部分の表面の高さと、第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差が、同一（実質的に同一となる場合を含む）となる。そのため、第１レジスト層部分の表面で決定されたウェハ位置から、それぞれのウェハを上述の高低差分に対応する同一移動量（調節量）だけ一律に鉛直方向に移動させることによって、この移動後の第２レジスト層部分の表面の位置を焦点の合った位置であると決定できる。したがって、焦点合わせの決定をより簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態で使用されるレジスト層を有するウェハの一例を示した図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図５】この発明の第４の実施の形態で使用されるレジスト層及びダミー膜を有するウェハの一例を示した図である。
【図６】光縮小投影露光装置の概略的構造を示した図である。
【図７】反射点ＰR が素子領域１０６内にあるウェハの一例を示した図である。
【図８】反射点ＰR がスクライブライン領域１０５内にあるウェハの一例を示した図である。
【符号の説明】
１０：ウェハ
１１：レジスト層
１２：基板
１３：素子構成層
１４：ダミー膜
１５：第１レジスト層部分
１６：第２レジスト層部分
１７：素子領域
１８：スクライブライン領域
１９：フォーカシング領域
９０：光源
９１：コンデンサーレンズ
９２：ガラスマスク
９３：マスクパターン
９４：投影レンズ
９５：ウェハステージ
９６：ウェハ
９７：フォーカスセンサ
９８：発光器
９９：受光器
１０７：スクライブライン
Claims (8)
- 光縮小投影露光装置のフォーカスセンサの光源からの光をウェハ上のレジスト層の表面にフォーカスさせ、該表面からの反射光の強度の測定の結果に基づいて焦点合わせを決定するに当たり、
前記表面でのフォーカシング領域が、前記ウェハの素子領域間の、素子構成のための層が形成されていないスクライブライン領域内に定まるように、該ウェハの前記素子領域を予め配列させておき、
さらに、前記スクライブライン領域上に設けられた前記レジスト層である第１レジスト層部分の表面の高さと前記素子領域上に設けられた前記レジスト層である第２レジスト層部分の表面の高さとの高低差がウェハの種類によらずに同一となるように、前記スクライブライン領域上及び前記素子領域上に、前記レジスト層を予め設けておき、
前記レジスト層の、前記フォーカシング領域における前記第１レジスト層部分に対する焦点合わせを行うことを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項１に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記第１レジスト層部分を、前記ウェハ面上に直接設けることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項１に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記第１レジスト層部分を、前記ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項２または３に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記第１レジスト層部分に対する焦点合わせ後に、前記レジスト層の、前記素子領域における前記第２レジスト層部分の前記表面が、前記光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内の位置にあることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項２または３に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記第１レジスト層部分に対する焦点合わせ後に、前記レジスト層の、前記素子領域における前記第２レジスト層部分の前記表面が、前記光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域の外側に位置する場合、
前記第２レジスト層部分の前記表面を前記光縮小投影露光装置の投影レンズの焦点を中心とした焦点深度の空間領域内に位置決めするように、前記ウェハを移動させて、前記第２レジスト層部分に対する焦点合わせを行うことを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項４または５に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記レジスト層が塗布されている一枚の前記ウェハには、前記第２レジスト層部分の前記表面の高さが異なる複数の前記素子領域があり、
異なる複数の各前記素子領域間の、前記第１レジスト層部分の前記表面に対する、各前記第２レジスト層部分の前記表面の高さの差が、前記焦点深度以内の値にそれぞれあることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項５に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
異なる種類の各前記ウェハ間の、前記第１レジスト層部分の前記表面に対する、各前記第２レジスト層部分の前記表面の高さの差が、前記焦点深度以内の値にそれぞれあることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。 - 請求項１に記載の光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法において、
前記レジスト層の全表面の高低差が焦点深度以内の値にあるように、必要に応じて、前記スクライブライン領域における前記第１レジスト層部分を、前記ウェハ面上にダミー膜を介在させて設けることを特徴とする光縮小投影露光装置の焦点合わせ決定方法。
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