JP2014229644A - 露光方法、露光装置、それらを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメントマークの形成条件が変化しても、そのマークの計測結果を利用した位置合わせ精度への影響を抑えるのに有利な露光方法を提供する。【解決手段】基板上のアライメントマークは、第１パターンを挟むように形成された第２パターンのうち第１パターンの壁部の一方に沿ったものをマスクとして形成された第３パターンを第３Ａパターンとし、第１パターンの壁部の他方に沿ったものをマスクとして形成された第３パターンを第３Ｂパターンとし、第３Ａパターンを除去することで第３Ｂパターンを形成し、第３Ｂパターンを除去することで第３Ａパターンを形成する工程により形成される。露光方法は、第３Ａパターンを含むアライメントマークを検出して得られた第１計測値（Ｓ１０１）と、第３Ｂパターンを含むアライメントマークを検出して得られた第２計測値（Ｓ１０２）とに重みを付けることで（Ｓ１０３）、基板上の露光対象領域の位置を求める工程を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、露光方法、露光装置、およびそれらを用いたデバイスの製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（レチクルなど）のパターンを基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）上に露光する装置である。従来、このような露光装置の構成を変えることなく、より高解像度のパターンを作成し得る技術として、ダブルパターニングが知られている（非特許文献１参照）。ダブルパターニングでは、例えば、露光装置を用いて形成された下地パターンに薄膜を形成した後、下地パターンの側壁部分の薄膜のみを残すようにエッチングを施すことで、薄膜の厚さ分の幅を持つパターンを作成する。一方、露光装置は、原版と基板との相対的な位置合わせを行うためのアライメント検出系を備える。アライメント検出系としては、例えば、原版のパターンを基板上に投影する投影光学系に隣設されているオフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）がある。ＯＡ検出系を用いることによって、投影光学系を介さずに基板上のアライメントマークを検出する。また、ＯＡ検出系は、投影光学系を介する検出系と比較して、投影光学系の色収差の影響を受けないという利点がある。ここで、ダブルパターニングにより、基板上、または基板上に形成されている層上にアライメントマークを形成する場合を考える。この場合、ダブルパターニングで形成される上記例示した薄膜の厚さは、通常数十ｎｍであるため、下地パターンの側壁部分に形成されたパターン１本（側壁パターン）は、ＯＡ検出系で解像されない。そこで、アライメントマークを形成する際には、複数の側壁パターンを密に配置することで、ＯＡ検出系は、複数の側壁パターンをまとめて、１本のパターン線（アライメントマークを構成する線）として観察する。このとき、ＯＡ検出系は、ダブルパターニングで形成した層に対する次の工程のためのアライメントの際には、同様にダブルパターニングで形成したアライメントマークを計測する。これにより、１本のパターン線としての最右側の側壁パターンと最左側の側壁パターンとの双方を基準とした高精度なアライメントが可能となる。

岡崎、「ハーフピッチ３２ｎｍ技術対応のリソグラフィー技術」、Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ、新技術コミュニケーションズ、平成１９年９月、第２９巻、第９号、ｐ.８９０−８９４

しかしながら、例えば、下地パターン形成時の露光条件やエッチング条件が変わったり、薄膜の厚さが変わったりすると、側壁パターンの距離が変わる。したがって、従来のダブルパターニングの方法により形成されたアライメントマークを検出する際には、複数の側壁パターンをまとめて一組（パターン線１本）とし、側壁パターンの組を検出することで位置合わせを行う。そのため、上記発生した左右の側壁パターン間の距離の変化分がアライメント誤差となる可能性がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、アライメントマークの形成条件が変化しても、そのアライメントマークの計測結果を利用した位置合わせ精度への影響を抑えるのに有利な露光方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板上のアライメントマークを検出する工程を含む露光方法であって、アライメントマークは、複数のパターンの組で構成されるパターン線を有し、基板上に配置された複数の第１パターン上に第１膜を形成する第１工程と、第１膜をエッチングして複数の第１パターンの壁部に沿って第１パターンのそれぞれを挟むように第２パターンを形成する第２工程と、第２パターンをマスクとして第３パターンを形成する第３工程と、第１パターンを挟むように形成された第２パターンのうち第１パターンの壁部の一方に沿った第２パターンをマスクとして形成された第３パターンを第３Ａパターンとし、第２パターンのうち第１パターンの壁部の他方に沿った第２パターンをマスクとして形成された第３パターンを第３Ｂパターンとしたとき、第３Ａパターンを除去することで第３Ｂパターンを形成し、第３Ｂパターンを除去することで第３Ａパターンを形成する第４工程と、を含む工程により形成され、第３Ａパターンを含むアライメントマークを検出して得られた第１計測値と、第３Ｂパターンを含むアライメントマークを検出して得られた第２計測値とに重みを付けることで、基板上の露光対象領域の位置を求める工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、アライメントマークの形成条件が変化しても、そのアライメントマークの計測結果を利用した位置合わせ精度への影響を抑えるのに有利な露光方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 ウエハ上に形成されているアライメントマークの一形状を示す図である。 第１実施形態におけるアライメントマークの形成工程を示す図などである。 第１実施形態でのアライメント計測の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態におけるアライメントマークの形状を示す図である。 従来のアライメントマークの形成工程を示す図などである。 従来のアライメント計測の流れを示すフローチャートである。 従来の計測位置のずれを説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光方法および露光装置について説明する。まず、本実施形態に係る露光装置１は、一例として、半導体デバイスの製造工程に使用され、ステップ・アンド・リピート方式にてレチクルＲに形成されているパターン（例えば回路パターン）をウエハＷ上（基板上）に転写する投影型露光装置とする。図１は、露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、照明系２と、レチクルステージ３と、投影光学系４と、ウエハステージ５と、位置検出系６と、制御部７とを備える。なお、図１、その他以下の各図では、投影光学系４の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のウエハＷの走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。

照明系２は、不図示の光源から照射された光を調整し、レチクルＲを照明する。レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターンが形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ３は、レチクルＲを保持しつつ、ＸＹの各軸方向に移動可能である。投影光学系４は、照明系２からの照射光で照明されたレチクルＲ上のパターンの像を所定の倍率（例えば１／２〜１／５）でウエハＷ上に投影する。ウエハＷは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ５は、ウエハＷを保持しつつ、ＸＹＺの各軸方向に移動可能である。位置検出系６は、アライメント処理時に、ウエハＷ上に形成されているアライメントマーク（以下、単に「マーク」という）ＷＭを検出する。なお、本実施形態にて適用し得るアライメントマークの形状およびその形成方法については、以下で詳説する。本実施形態では、位置検出系６として、投影光学系４を介さずに各マークＷＭを検出するオフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）を採用する。位置検出系６は、まず、マーク照明用の光源１０と、第１結像光学系１１とを含み、光源１０からの照射光は、第１結像光学系１１を介し、かつビームスプリッター１２を通過して、マークＷＭに照射される。さらに、位置検出系６は、観察用スコープ１３と、第２結像光学系１４とを含み、観察用スコープ１３は、第２結像光学系１４を介して導入されたマークＷＭでの反射光を撮像する。そして、観察用スコープ１３は、不図示の画像処理部に接続されており、画像処理部は、撮像したマーク画像からマークＷＭの位置を計測（特定）する。制御部７は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部７は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。なお、制御部７は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。また、上記の画像処理部についても、位置検出系６に含まれるものとする以外にも、制御部７と一体として構成してもよい。

図２は、マークＷＭの一形状を示す平面図である。マークＷＭは、ウエハＷ上に複数存在しており、１つのマークＷＭは、例えば、図２に示すように、図中上下左右の４本のパターン線の組で構成されている。図中左右のパターン線の組は、それぞれＸ軸方向用のマーク（Ｘ計測マークＷＭＸ）であり、図中上下のパターン線の組は、それぞれ、Ｘ計測マークＷＭＸと同形状で９０度回転した形で配置されるＹ軸方向用のマーク（Ｙ計測マークＷＭＹ）である。

次に、本実施形態に係る露光方法として、ウエハＷ上のショット（露光対象領域）に対する露光処理に先立ち、位置検出系６を用いてマークＷＭを検出し、その検出結果に基づいてショット配列を特定するアライメント計測について説明する。本実施形態におけるアライメント方式としては、ＡＧＡ(Advanced Global Alignment)を採用し得る。ＡＧＡでは、まず、ウエハＷ上の全ショットの中からいくつかのサンプルショットを選択し、それらのサンプルショットそれぞれについての設計位置からの位置ずれ量を計測する。そして、計測結果を統計処理することでウエハ上の全ショット配列（ショット位置）を特定するためのパラメータを得る。制御部７は、得られたパラメータを参照して、ウエハステージ５を駆動させることで、特定されたショット位置を露光位置に合わせる。以下、本実施形態に係るアライメント計測を説明するに先立ち、比較のために、まず、従来のマークの形状および形成方法ならびにそのマークを用いたアライメント計測について説明する。なお、本実施形態に係る露光方法は、マークＷＭを形成するに際し、すでにウエハＷ上のショットに形成されている層についても、これから形成されるマークＷＭと同様のダブルパターニング（同一工程）で形成されていることが望ましい。この理由については後述する。

図６は、ウエハＷ上にマーク（側壁残しマーク）ＷＭを形成する場合の従来のダブルパターニング工程を時系列で示す断面図などである。なお、図６は、Ｘ計測マークＷＭＸに関して例示する図としており、このような処理は、Ｙ計測マークＷＭＹについても同様に実施される。また、図６以下、従来の露光装置に係る構成要素においては、説明の簡単化のために、本実施形態に係る露光装置１の構成要素と同一または類似のものには同一の符号を付す。はじめに、図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照して従来のマークＷＭの形成方法について説明する。ここでは、一例として、ウエハＷ上に成膜したハードマスク２０に対してダブルパターニングを適用し、最終的に特定のピッチの側壁パターン（ハードマスクパターン）２０ａを形成する。まず、ハードマスク（第１層）２０上に下地層が成膜された後、露光装置１を用いて下地パターン（第１パターン）２１が形成される（図６（ａ））。次に、下地パターン２１上（第１パターン上）に薄膜（第１膜）２２が成膜される（第１工程：図６（ｂ））。次に、薄膜が基板上に積層された積層方向に１回目のエッチングを行う。下地パターン２１の側壁部分の薄膜（第２パターン）２２ａのみを残す（図６（ｃ））。次に、下地パターン２１の剥離（除去）を行う（第２工程：図６（ｄ））。そして、薄膜（第２パターン）２２ａをマスクとして２回目のエッチングを行うことにより、ウエハＷ上には側壁パターン（第３パターン）２０ａが形成される（第３工程（ハードマスクオープン）：図６（ｅ））。このような方法で形成された図中６本の側壁パターン２０ａの組は、図６（ｆ）に示すように、Ｘ計測マークＷＭＸの１本（図２における左右いずれかのＸ計測マークＷＭＸを構成する４本のパターン線のうちの１本）となる。位置検出系６は、複数の側壁パターン２０ａの組を１本のマークＷＭとして検出する。図６（ｇ）は、位置検出系６がＸ計測マークＷＭＸを検出し、画像処理部が観察用スコープ１３からの画像データをＡ／Ｄ変換した後に得られる１次元観察波形の一例を示すグラフである。画像処理部は、このような観察波形（マーク波形）に対してテンプレートマッチングを実行し、マークＷＭの位置を計測する。

図７は、従来のウエハＷ上のショット配列を求める際のアライメント計測（ファインアライメント）の流れを示すフローチャートである。制御部７は、まず、アライメント計測を開始すると、位置検出系６に対し、ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）個のサンプルショットについてマークＷＭ（ｎ）の位置計測を繰り返し実施させる（ステップＳ２０１）。そして、制御部７は、ステップＳ２０１にて得られた計測値Ｐ（１）〜Ｐ（ｎ）を統計処理し、最終的にショット配列を求める（ステップＳ２０２）。

しかしながら、従来の場合、下地パターン２１の作成時の露光条件や、各種エッチング条件が変わると、以下に例示するような影響を及ぼす可能性がある。図８は、従来の側壁パターンの形成位置の変化に起因する計測位置のずれを説明する断面図である。このうち、図８（ａ）は、ウエハＷ上の所望の位置に側壁パターン２０ａが形成されている状態の図である。これに対して、下地パターン２１の幅Ｌが図８（ｂ）に示すように変わると、左右の側壁パターン２０ａ間の距離も変わる。また、薄膜２２の厚さが図８（ｃ）に示すように変わることによっても、左右の側壁パターン２０ａ間の距離が変わる。したがって、従来のマークＷＭの形状と、そのマークＷＭの計測方法では、最も左側の側壁パターンと最も右側の側壁パターンとの位置の変化分がアライメント誤差を引き起こす可能性がある。図８に示す例では、図８（ａ）に示す場合の側壁パターン２０ａと比較して、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す場合では、アライメント誤差が発生し得る。図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す場合では、各下地パターン２１を挟むように形成された側壁パターンのうち、左側の側壁パターン２０ａに対してはＥｒｒＬ、右側の側壁パターン２０ａに対してはＥｒｒＲのアライメント誤差が発生し得る。そこで、本実施形態では、マークＷＭの形状と、そのマークＷＭの計測方法を以下のようにすることで、アライメント誤差の発生を抑える。

図３は、本実施形態におけるウエハＷ上にマークＷＭを形成する場合のダブルパターニング工程を時系列で示す断面図などである。ここで、図３(ａ）〜図３（ｅ）に示す各工程は、従来の図６（ａ）〜図６（ｅ）に示す工程と同一である。特に本実施形態では、その後の工程として、１つの下地パターン２１を挟むように形成された薄膜２２ａに対していずれか一方の側壁部分の薄膜（第２パターン）２２ａをマスクとして、側壁パターン２０ａを除去（トリミング）する（第４工程：図３（ｆ））。なお、図３（ｆ）に示す例では、それぞれ右側の側壁部分の薄膜（第２Ｂパターン）２２ａをマスクとして形成された右側の側壁パターン（第３Ｂパターン）２０ａを除去している。これにより、Ｘ計測マークＷＭＸは、図３（ｇ）に示すように、他方の左側の側壁部分の薄膜（第２Ａパターン）２２ａをマスクとして、左側の側壁パターン（第３Ａパターン）２０ａのみ残存した３本のパターンの組を含む左側壁マークＷＭＬとなる。ここでは３本の側壁パターン２０ａを一組として１本のパターン線が形成されており、図３（ｇ）のウエハマークＷＭＬは４本のパターン線からなる。そして、ここでは左側壁マークＷＭＬの形成について説明したが、これと同様に、左側の側壁パターン２０ａを除去した右側壁マークＷＭＲも形成する。図３（ｈ）は、位置検出系６が左側壁マークＷＭＬを検出し、画像処理部が観察用スコープ１３からの画像データをＡ／Ｄ変換した後に得られる１次元観察波形の一例を示すグラフである。このように、マークＷＭが右側または左側の側壁パターン２０ａを除去したものであっても、図６（ｇ）に示す従来の場合と同様の１次元観察波形が得られる。

図４は、本実施形態におけるウエハＷ上のショット配列を求める際のアライメント計測の流れを示すフローチャートである。制御部７は、アライメント計測を開始すると、ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）個のサンプルショットについて、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理を繰り返し実施させる。このうち、ステップＳ１０１では、制御部７は、位置検出系６に対し、マークＷＭのうち第１アライメントマークを構成する左側壁マークＷＭＬ（ｎ）の位置計測を実施させる。次に、ステップＳ１０２では、制御部７は、位置検出系６に対し、マークＷＭのうち第２アライメントマークを構成する右側壁マークＷＭＲ（ｎ）の位置計測を実施させる。次に、ステップＳ１０３では、制御部７は、ステップＳ１０１で得られた第１計測値ＰＬ（ｎ）とステップＳ１０２で得られた第２計測値ＰＲ（ｎ）に加え、それぞれの重みＷＬ、ＷＲを用いて重み付け平均処理を実行する。そして、そのときのｎ番号のサンプルショットの位置Ｐ（ｎ）を求める。サンプルショットの位置Ｐ（ｎ）は、例えば、以下の式（１）で表される。
Ｐ（ｎ）＝（ＷＬ×ＰＬ（ｎ）＋ＷＲ×ＰＲ（ｎ））／（ＷＬ＋ＷＲ） （１）
そして、制御部７は、ステップＳ１０３にて得られた位置Ｐ（１）〜Ｐ（ｎ）を統計処理し、最終的にショット配列を求める（ステップＳ１０４）。

ここで、上記のとおり、マークＷＭが形成される前にすでにウエハＷ上に形成されている層も、マークＷＭを形成する際と同様のダブルパターニングで形成されるものとする。この場合、層は、例えば、左側の側壁パターン２０ａに相当する第１実素子パターンと、右側の側壁パターン２０ａに相当する第２実素子パターンとを含む。そこで、式（１）に適用し得る重みＷＬ、ＷＲの決定に際しては、例えば、第１実素子パターンの方に対して位置合わせ精度が要求される場合には、重みＷＬの方を高くすればよい。また、重みＷＬ、ＷＲは、第１実素子パターンの総面積と第２実素子パターンの総面積との比から決定されるものとしてもよい。この場合、第１実素子パターンの総面積と第２実素子パターンの総面積とは、図３でいう下地パターン２１に相当する下地パターンを作成したレチクルＲの設計図面から予め求めることができる。

このように、本実施形態に係る露光方法（露光装置１）では、ダブルパターニングで形成されたマークＷＭで、左右いずれか一方の側壁パターン２０ａに重きを置いてアライメント計測を実施する。特に、マークＷＭが形成される前に、同様のダブルパターニングでウエハＷ上に形成された層の特性に基づいて、上記左右いずれの側壁パターン２０ａを含むマークＷＭに重きを置くかを決定し得る。したがって、マークＷＭの形成時に下地パターン２１の幅が変わってしまったり、薄膜２２の厚さが変わってしまったりしても、パターン線の最も左側と最も右側との両方の側壁で同時に誤差を発生させることがない。すなわち、位置検出系６は、マークＷＭに含まれる左右いずれか一方の側壁に計測位置の基準を合わせたアライメント計測を実施するので、高精度な計測結果が得られる。高精度なアライメント計測結果を得られることから、結果的に、この計測結果に基づいて求められたウエハＷ上のショット配列と、所定のパターンの像が投影される露光位置とを高精度に位置合わせできる。

以上のように、本実施形態によれば、アライメントマークの形成条件が変化しても、そのアライメントマークの計測結果を利用した位置合わせ精度への影響を抑えるのに有利な露光方法および露光装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光方法および露光装置について説明する。第１実施形態では、図４を用いて説明したとおり、左側壁マークＷＭＬと右側壁マークＷＭＲとは、ステップＳ１０１またはステップＳ１０２としてそれぞれ別々に計測している。そこで、マークＷＭの位置計測の際にウエハステージ５の移動や位置検出系６による位置計測回数が増えることに起因するスループットへの影響を考慮する場合には、マークＷＭの形成方法とそのマークＷＭの計測方法とを以下のようにすることが有効である。

図５は、本実施形態におけるマークＷＭ（ＷＭＸ）の形状を、従来および第１実施形態におけるマークＷＭと比較しつつ示す平面図である。まず、図５（ａ）は、比較対象として従来のマークＷＭを示す図である。図５（ｂ）は、第１実施形態における左側壁マークＷＭＬ（すべて左側の側壁パターン２０ａのみで構成されるマークＷＭ）を示す図である。さらに、図５（ｃ）は、第１実施形態における右側壁マークＷＭＲ（すべて右側の側壁パターン２０ａのみで構成されるマークＷＭ）を示す図である。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）では、便宜上、３本の側壁パターンで構成されるパターン線に、それぞれＷＭＬ１〜４、ＷＭＲ１〜４と付す。これに対して、図５（ｄ）は、本実施形態におけるマークＷＭを示す図である。本実施形態では、例えば、図２に示すマークＷＭのうちのＸ計測マークＷＭＸの左側の組を構成する複数のパターン線を、左側の側壁パターン２０ａと右側の側壁パターン２０ａとの双方で構成する。図５（ｄ）に示す例でいえば、４本の（４本とみなされる）パターン線のうち最も左側と最も右側のパターン線は、左側の側壁パターン（第１パターン線）ＷＭＬ１、ＷＭＬ４とする。そして、残りの２本のパターン線は、右側の側壁パターン（第２パターン線）ＷＭＲ２、ＷＭＲ３とする。なお、このようなマークＷＭの構成は、第１実施形態にて説明した図３（ｆ）に示すトリミング処理で調整されることになる。

そして、この場合、アライメント計測の流れは、第１実施形態にて説明した図４に示すアライメント計測と基本的に同様である。ただし、ステップＳ１０１では、第１計測値ＰＬ（ｎ）を以下の式（２）を用いて求め、一方、ステップＳ１０２では、第２計測値ＰＲ（ｎ）を以下の式（３）を用いて求める。
ＰＬ（ｎ）＝（第１パターン線の位置の合計）／（第１パターン線の総数） （２）
ＰＲ（ｎ）＝（第２パターン線の位置の合計）／（第２パターン線の総数） （３）
これら式（２）、（３）を上記の例に当てはめると、式（４）、（５）となる。
ＰＬ（ｎ）＝（ＷＭＬ１の位置＋ＷＭＬ４の位置）／２ （４）
ＰＲ（ｎ）＝（ＷＭＲ２の位置＋ＷＭＲ３の位置）／２ （５）

本実施形態によれば、１つのパターン線の組に、左側または右側のいずれか一方の側壁パターン２０ａで構成されるパターン線が混在するので、位置検出系６は、同時に２種の側壁パターン２０ａで構成される複数のパターン線を計測し得る。したがって、ある位置に対するアライメント計測時には、ウエハステージ５を移動させる必要がなく、すなわち計測回数も１回でよいので、第１実施形態と同様の効果に加え、スループットの低下を抑えることができる。

（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光方法または露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

２０ ハードマスク
２０ａ 側壁パターン
２１ 下地パターン
２２ 薄膜
Ｗ ウエハ
ＷＭ アライメントマーク

Claims (9)

1. 基板上のアライメントマークを検出する工程を含む露光方法であって、
   前記アライメントマークは、
   複数のパターンの組で構成されるパターン線を有し、
   前記基板上に配置された複数の第１パターン上に第１膜を形成する第１工程と、
   前記第１膜をエッチングして前記複数の第１パターンの壁部に沿って前記第１パターンのそれぞれを挟むように第２パターンを形成する第２工程と、
   前記第２パターンをマスクとして第３パターンを形成する第３工程と、
   前記第１パターンを挟むように形成された前記第２パターンのうち前記第１パターンの壁部の一方に沿った第２パターンをマスクとして形成された前記第３パターンを第３Ａパターンとし、前記第２パターンのうち前記第１パターンの壁部の他方に沿った第２パターンをマスクとして形成された前記第３パターンを第３Ｂパターンとしたとき、前記第３Ａパターンを除去することで前記第３Ｂパターンを形成し、前記第３Ｂパターンを除去することで前記第３Ａパターンを形成する第４工程と、を含む工程により形成され、
   前記第３Ａパターンを含む前記アライメントマークを検出して得られた第１計測値と、前記第３Ｂパターンを含む前記アライメントマークを検出して得られた第２計測値とに重みを付けることで、前記基板上の露光対象領域の位置を求める工程を含むことを特徴とする露光方法。
2. 前記アライメントマークとして、前記複数のパターンが前記第３Ａパターンである第１アライメントマークと、前記複数のパターンが前記第３Ｂパターンである第２アライメントマークとの複数が形成されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記露光対象領域の番号をｎ（ｎ＝１〜Ｎ）、前記第１計測値をＰＬ（ｎ）、前記第２計測値をＰＲ（ｎ）、前記第１アライメントマークに対する重みをＷＬ、前記第２アライメントマークに対する重みをＷＲとすると、
   前記露光対象領域の位置Ｐ（ｎ）は、
   Ｐ（ｎ）＝（ＷＬ×ＰＬ（ｎ）＋ＷＲ×ＰＲ（ｎ））／（ＷＬ＋ＷＲ）、
   の式から求められる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
4. 前記アライメントマークは、複数の前記パターン線の組を含み、
   前記複数のパターン線に、前記複数のパターンが前記第３Ａパターンである第１パターン線と、前記複数のパターンが前記第３Ｂパターンである第２パターン線とを混在させることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
5. 前記露光対象領域の番号をｎ（ｎ＝１〜Ｎ）、前記第１計測値をＰＬ（ｎ）、前記第２計測値をＰＲ（ｎ）、前記第１パターン線に対する重みをＷＬ、前記第２パターン線に対する重みをＷＲとすると、
   前記第１計測値と前記第２計測値とは、それぞれ、
   ＰＬ（ｎ）＝（第１パターン線の位置の合計）／（第１パターン線の総数）、
   ＰＲ（ｎ）＝（第２パターン線の位置の合計）／（第２パターン線の総数）、
   の式から求められ、
   前記露光対象領域の位置Ｐ（ｎ）は、
   Ｐ（ｎ）＝（ＷＬ×ＰＬ（ｎ）＋ＷＲ×ＰＲ（ｎ））／（ＷＬ＋ＷＲ）、
   の式から求められる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 前記第１工程から前記第４工程までの工程により前記アライメントマークを形成する前に、前記第１工程から前記第３工程までの各工程と同一工程により前記基板上に層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光方法。
7. 前記層は、前記第３Ａパターンに相当する第１実素子パターンと、前記第３Ｂパターンに相当する第２実素子パターンとを含み、
   前記重みは、前記第１実素子パターンの総面積と、前記第２実素子パターンの総面積との比から決定される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 基板上のアライメントマークを検出する検出系を有する露光装置であって、
   前記アライメントマークは、複数のパターンの組で構成される複数のパターン線を有し、
   前記基板上に配置された複数の第１パターン上に第１膜を形成し、該第１膜をエッチングして前記複数の第１パターンの壁部に沿って前記第１パターンのそれぞれを挟むように第２パターンを形成し、該第２パターンをマスクとして第３パターンを形成し、前記第１パターンを挟むように形成された前記第２パターンのうち前記第１パターンの壁部の一方に沿った第２パターンをマスクとして形成された前記第３パターンを第３Ａパターンとし、前記第２パターンのうち前記第１パターンの壁部の他方に沿った第２パターンをマスクとして形成された前記第３パターンを第３Ｂパターンとすると、前記パターンは、前記第３Ａパターンまたは前記第３Ｂパターンのいずれか一方であり、
   前記検出系により前記第３Ａパターンを含む前記アライメントマークを検出して得られた第１計測値と前記第３Ｂパターンを含む前記アライメントマークを検出して得られた第２計測値とに重みを付けることで、前記基板上の露光対象領域の位置を求める制御部を有する、
   ことを特徴とする露光装置。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光方法、または請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   その露光した基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
   

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