JP4752491B2 - デバイス製造方法、マスク、デバイス - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等のデバイスを製造する方法、及びその際に用いられる露光方法に関する。

半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンを形成するフォトリソグラフィ工程では、レチクルやフォトマスク等のマスクのパターンをウエハやガラスプレート等の基板上に転写する走査露光方式等の露光装置が知られている。このような露光装置においては、基板上に複数層にわたって相互に所定の位置関係を保ってパターンを露光する必要があるため、基板上の２層目以降の層にパターンを転写する際には、その下の層に形成されているパターンとこれから転写するパターンとの位置合わせ（アライメント）が高精度に行なわれる。
このため、露光装置には、基板上の各ショット領域に形成した位置検出用（アライメント用）のマークを検出するアライメントセンサが設けられ、このアライメントセンサの検出結果に基づいて基板上の各ショット領域に形成された既存パターンの正確な位置を計測し、アライメント（位置合わせ）している。

ところで、近年、歪みシリコンが注目されている。歪みシリコンは、Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩが形成されるウエハ表面部分で、半導体の結晶構造が意図的な歪み（伸縮）を持ったものである。例えば、シリコンウエハの表面に、シリコン結晶よりも格子定数の大きなシリコン・ゲルマニウム結晶を薄膜として形成し、その上に再度シリコン結晶を薄膜として形成した場合、最上層の（表面の）シリコン層は、下層のシリコン・ゲルマニウム結晶の格子定数の影響を受けて引っ張られ、その結晶格子が伸縮され歪む。その結果、この最上層の（表面の）シリコン層での電子又はホールの移動度が上昇し、すなわちトランジスタの動作速度を向上することができる。歪みシリコンについては、例えば、特許文献１等に記載されている。
特許第３３７６２０８号公報

上述した歪みシリコン技術が適用された基板に対して露光処理を行う場合には、基板表面が局所的に歪ませてあることから、基板表面に形成したアライメントマークが本来の位置からずれてしまい、ひいてはアライメント精度の悪化が懸念されている。
このため、基板に、歪みシリコン技術を適用した際に、歪みシリコン技術が適用された領域とは異なる領域に、歪みの影響が伝わらないようにする技術が求められている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、基板に歪みシリコン技術を適用した際に、その歪みの影響が他の領域に伝わらないようにすることが可能なデバイス製造方法等を提案することを目的とする。

本発明に係るデバイス製造方法、マスク、デバイスでは、上記課題を解決するために、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

第一の発明は、基板（Ｐ）上に複数のレイヤーを積層しつつ、所定レイヤー内の特定領域（Ｃ，Ｅ）を局所的に歪ませながらデバイスパターンを形成する露光方法であって、前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域（Ｂ）を形成する工程を含むようにした。
この発明によれば、局所的に歪んだ領域があったとしても、その領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域が形成されているので、歪みの伝播が抑えられる。

第二の発明は、基板（Ｐ）上に複数のレイヤーを積層しつつ、所定レイヤー内の特定領域（Ｃ，Ｅ）を局所的に歪ませながらデバイスパターンを形成するリソグラフィー工程において使用されるマスク（Ｍ）であって、前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域（Ｂ）を形成するためのパターン（ＰＡ）を有するようにした。
この発明によれば、基板内に局所的に歪んだ領域を形成する場合であっても、その領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域を基板上の適正な位置に形成することができる。

第三の発明は、基板（Ｐ）上に積層された複数のレイヤーと、該複数のレイヤーのうちの所定レイヤー内において局所的に歪まされた特定領域（Ｃ，Ｅ）と、を有するデバイスであって、前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域（Ｂ）を有するようにした。
この発明によれば、基板上に局所的に歪まされた特定領域を有するデバイスであっても、その領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域が設けられているので、回路パターンが高精度に重ねあわされる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
基板上に局所的に歪んだ領域を設ける場合であっても、その領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域を設けているので、歪みの伝播が抑えられ、これにより、例えば、アライメントマークの位置ずれを防止することができる。したがって、基板を高精度にアライメントすることが可能となり、高性能なデバイスが得られる。

以下、本発明のデバイス製造方法、マスク、デバイスの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成図である。
露光装置ＥＸは、ステップ・アンド・スキャン方式により、マスクのパターンを感光基板に露光する、所謂スキャニングステッパである。なお、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
なお、以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと感光基板Ｐとの同期移動方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。

照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、光源、光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、ベース２３に対して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動及び微小回転可能となっている。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等の駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。なお、駆動装置ＭＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

投影光学系ＰＬは、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、投影倍率が、例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、光学特性の補正を行う不図示の結像特性制御装置を有している。この結像特性制御装置は、例えば投影光学系ＰＬを構成する一部のレンズ群の間隔調整や、一部のレンズ群のレンズ室内の気体圧力調整を行うことにより、投影光学系ＰＬの投影倍率、歪曲収差等の光学特性の補正を行う。なお、結像特性制御装置は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

基板ステージＰＳＴは、感光基板Ｐを支持するものであって、ベース４５上を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で感光基板Ｐを２次元的に位置決めするＸＹステージと、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向、すなわちＺ軸方向に感光基板Ｐを位置決めするＺステージと、及び感光基板Ｐを微小回転するθステージとを備えている。

基板ステージＰＳＴ上には移動鏡４６が設けられている。また、移動鏡４６に対向する位置にはレーザ干渉計４７が設けられている。移動鏡４６は、Ｘ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡（不図示）により構成されている。レーザ干渉計４７は、Ｘ軸に沿って移動鏡４６にレーザビームを照射するＸ軸用レーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡にレーザビーム照射するＹ軸用レーザ干渉計（不図示）により構成され、これらＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計４７により基板ステージＰＳＴのＸ方向及びＹ方向における位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が計測される。また、Ｘ軸用及びＹ軸用の一方について２個のレーザ干渉計４７を並列配置することにより、２つの計測値の差から基板ステージＰＳＴの回転角が計測される。
これらレーザ干渉計４７による基板ステージＰＳＴのＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報の計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力され、制御装置ＣＯＮＴは位置情報をモニタしつつリニアモータ等の駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置決め動作を制御する。
なお、図１には示していないが、マスクステージＭＳＴにも同様に複数のレーザ干渉計を有するシステムを備えており、マスクステージＭＳＴ（マスクＭ）のＸ座標、Ｙ座標及び回転角等の位置情報が計測され、これら計測結果は制御装置ＣＯＮＴへ出力される。

露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬとは別に設置されるオフ・アクシス（Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ）方式のアライメント装置５０を備えている。アライメント装置５０は、所定の計測視野を備えた顕微鏡５２を備えており、波長５５０〜７５０ｎｍ程度の広帯域光を、感光基板Ｐ上に設けられているアライメントマークＡＬ（例えば十字形或いは四角形のマーク、図２参照）に照射し、感光基板Ｐの表面と共役な面に配置される指標マークの像と、計測領域内にあるアライメントマークの像とを撮像素子（ＣＣＤ）で検出する。
なお、この指標マークを検出せずに、感光基板Ｐ上のマークのみを撮像する方式を採用してもよい。
制御装置ＣＯＮＴは、アライメント装置５０での計測結果を用いて、マスクＭのパターン像と感光基板Ｐのショット領域とをアライメントしてから、マスクステージＭＳＴを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に走査するとともに、これに同期して例えば逆方向（−Ｘ方向）に基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの投影倍率と同じ速度比で走査し、マスクＭのパターン像を感光基板Ｐ上の各ショット領域に逐次転写（露光）する。

次に、歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐについて説明する。
図２は、歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐに形成された複数のショット領域の配列、及び任意のショット領域、感光基板Ｐに所定のパターンを形成するためのマスクを示す模式図である。
感光基板Ｐは、歪みシリコン技術が適用されたシリコン基板であり、図２（ａ）に示すように、表面に複数のショット領域ＳＨが形成されている。
そして、図２（ｂ）に示すように、感光基板Ｐの表面に形成される複数のショット領域ＳＨには、歪みシリコン技術を用いて形成された複数の伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが配置されている。伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃは、特定レイヤー内の特定領域を意図的に伸張或いは圧縮した領域であり、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃとがそれぞれ一対となって、ショット領域ＳＨ内に配置されている。

ショット領域ＳＨの四隅には、アライメント処理の際に、ショット領域ＳＨの位置を計測するために用いられるアライメントマークＡＬが形成されている。アライメントマークＡＬとしては、例えば、二次元方向を同時に計測可能ならしめる十字形或いは四角形のマークが用いられる。
また、ショット領域ＳＨには、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃが形成された領域と、アライメントマークＡＬが形成された外周領域とを区画するように、緩衝領域Ｂが形成されている。緩衝領域Ｂは、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃの存在に起因する歪みの影響がアライメントマークＡＬに伝わらないようにするために設けられたものである。

ショット領域ＳＨ内に複数の伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃを配置した場合、これらの領域で発生される歪み（伸張及び圧縮）の影響が、他の領域にも及んでしまう虞がある。これによって、ショット領域ＳＨ内の略全域に微小な歪みが存在する虞がある。
したがって、もし、このような歪みが存在する場合に緩衝領域Ｂが存在しなければ、アライメントマークＡＬは、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃに起因する歪みの影響を受け、位置ずれを起こす。そして、アライメントマークＡＬの位置が本来在るべき位置から位置ずれしている結果、アライメントマークＡＬを用いた感光基板Ｐ（ショット領域ＳＨ）の高精度な位置決めが困難となってしまう。
そこで、上述したように、本実施形態では、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃの存在に起因する歪みの影響がアライメントマークＡＬに伝わらないように、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃが形成された領域（デバイス用の回路パターンが形成される領域）と、アライメントマークＡＬが形成された外周領域とを区画するように、緩衝領域Ｂを形成するようにした。
緩衝領域Ｂは、例えば、図２（ｃ）に示すように、複数の溝（掘り込み）からなる。伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃは、ショット領域ＳＨ（感光基板Ｐ）の表面に形成されるため、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃに起因する歪みは、ショット領域ＳＨの表層を伝わってその周辺に拡がっている。したがって、ショット領域ＳＨの表面に掘り込みを設けることで、歪みの伝播を抑えることができる。
なお、この複数の溝からなる緩衝領域Ｂは、回路パターンを形成するリソグラフィー工程においてショット領域ＳＨ上に容易に形成できるので、コスト上昇を伴わないという利点がある。例えば、図２（ｄ）に示すようなマスクＭを用いて露光工程を行うことによって、感光基板Ｐ上に、図２（ｂ），（ｃ）に示すようなショットパターンを転写形成することができる。このマスクＭは、マスクアライメント用のアライメントマークが描画されていると共に、パターン形成領域ＭＲ内には、感光基板Ｐ上に転写されるべきパターンが描画されている。この転写用パターンとして、転写された後は感光基板Ｐ上でアライメントマークＡＬとなるアライメント用パターンと、転写された後は感光基板Ｐ上で緩衝領域Ｂとなる緩衝用パターンと、転写された後はデバイス用の回路パターンの一部（Ｃ，Ｅ）や後述する歪み計測マークＤＭとなる回路用パターンＰＡ等が、マスクＭ上には描画されている。なお、これらの転写用パターンを共用することが困難な場合には、アライメントマーク用パターンと緩衝用パターンとを別々の工程（異なるマスク、異なるリソグラフィー工程）により形成する。

なお、緩衝領域Ｂとしては、少なくとも１つの溝（掘り込み）が形成されていればよい。また、ショット領域ＳＨの表面に溝（掘り込み）を形成した場合に、感光基板Ｐの剛性が低下するので、例えばデバイスパターンの形成に支障が生じる場合がある。このような場合には、緩衝領域Ｂの溝を埋めるように、ヤング率の低い物質（樹脂等）を充填してもよい。感光基板Ｐの材料よりもヤング率の低い物質（樹脂等）であれば、歪みの伝播を抑えることが可能だからである。
また、緩衝領域Ｂは、アライメントマークＡＬが形成されたレイヤーと同一のレイヤーに形成されることが好ましい。緩衝領域ＢをアライメントマークＡＬとを同一のレイヤーに形成することで、確実にアライメントマークＡＬの位置ずれを防止することが可能となる。
なお、図２（ｂ）に示すようなパターン配置においては、アライメントマークＡＬを別に構成するのではなく、緩衝領域Ｂの一部をアライメントマークＡＬの代用としてアライメント用に用いるようにしてもよい。例えば、図２（ｂ）では、３重の溝を緩衝領域Ｂとして形成しているが、そのうちの例えば外側の溝１本（若しくは２本）をアライメントマークとして兼用するようにしてもよい。図２（ｂ）の例では、最外周の溝１本を用いた場合に、ショット領域ＳＨ全体としては、左右１本ずつ計２本をアライメントマークとして代用することにする。この場合に、ショット領域ＳＨ内で生じている歪みの程度（緩衝領域Ｂで吸収できる歪みの程度）に応じて、何本の溝をアライメントマークと兼用するかを決定すればよい。

また、ショット領域ＳＨ内には、歪み計測マークＤＭ（ディストーションマーク）が形成されている。歪み計測マークＤＭは、アライメントマークＡＬと同様に、十字形或いは四角形のマークからなる。歪み計測マークＤＭは、複数のレイヤーを積層させる際に、各レイヤー間の重ね合わせ誤差を計測するものである。このため、各レイヤーに歪み計測マークＤＭが形成される。
歪み計測マークＤＭは、その性格（機能）上、緩衝領域Ｂにより囲まれた領域内に形成される。これにより、ショット領域ＳＨ内の歪みを高精度に計測することが可能となる。特に、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃが形成されたレイヤーは大きく歪むので、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃが形成されたレイヤーに歪み計測マークＤＭを形成することが好ましい。

図３は、緩衝領域Ｂの変形例を示す模式図である。
緩衝領域Ｂは、ショット領域ＳＨの略全体を取り囲むように形成する場合に限られない。例えば、ショット領域ＳＨ内に多数の伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが形成される場合には、図３（ａ）に示すように、緩衝領域Ｂにより伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃを複数の領域に区分するようにしてもよい。このように、ショット領域ＳＨ内を複数の領域に区分することで、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃに起因する歪みの伝播をより狭い範囲内に封じ込めることができる。また、また、複数の伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが互いに歪みの影響を受けあって、複雑に歪むことを抑制できる。
また、図３（ｂ）に示すように、アライメントマークＡＬを取り囲むように緩衝領域Ｂを形成してもよい。これによっても、伸張領域Ｅと圧縮領域Ｃに起因する歪みの影響がアライメントマークＡＬに伝わらなくなる。
また、緩衝領域Ｂは必ずしも環状に形成する必要はない。図３（ｃ）に示すように、複数の緩衝領域Ｂを組み合わせることで、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃに起因する歪みがアライメントマークＡＬまで伝わらない（或いは伝わりづらくなる）ようにしてもよい。
なお、図３（ｂ）において、アライメントマークＡＬとは別に、マークＡＬ´を緩衝領域Ｂの外部に（ショット領域ＳＨ内において）形成しておくことで、アライメントマークＡＬの位置情報（アライメントマークＡＬの設計値と実測値との差）を基準としてマークＡＬ´の位置情報（マークＡＬ´の設計値と実測値との差）を求め、かつ両差を比較する（両差の差を求める）ことで、ショット領域ＳＨ内の歪みを計測することができる。

なお、上述した緩衝領域Ｂ、アライメントマークＡＬ及び歪み計測マークＤＭの配置、形状は、マスクＭのパターンＰＡを設計する工程において決定される。つまり、マスクＭのパターンＰＡに、緩衝領域Ｂ、アライメントマークＡＬ及び歪み計測マークＤＭが形成される。（図６のステップ２０１，２０２参照）
そして、このマスクＭを用いて感光基板Ｐを露光することで、感光基板Ｐ上の各ショット領域ＳＨに、緩衝領域Ｂ、アライメントマークＡＬ及び歪み計測マークＤＭが形成される。（図５のステップ２０４参照）

次に、歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐのアライメント方法及び露光方法について説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るアライメント処理及び露光処理を示すフローチャート図である。
まず、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理の開始を指令する。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴに対して感光基板Ｐを基板搬送系を用いて搬送し、この基板ステージＰＳＴに搬送された感光基板Ｐに対してサーチアライメント処理を実行する（ステップＳ１）。
ここで、サーチアライメント処理とは、感光基板Ｐを基板ステージＰＳＴで支持した状態で、感光基板Ｐに設けられている２つあるいは３つのサーチマークをアライメント装置５０を所定倍率よりも低い計測倍率に設定した上で計測し、その計測結果に基づいて、後述するファインアライメント計測を行う際のステージ移動目標位置となる各サンプルショットの目標座標位置を演算上で補正する。

次いで、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐ上のサンプルショット領域をファインアライメント計測する（ステップＳ２）。
ここで、ファインアライメント処理とは、感光基板Ｐ上の複数のショット領域ＳＨから選択される少なくとも３つのショット領域ＳＨ（サンプルショット領域）にそれぞれ付随したアライメントマークＡＬの位置を、所定倍率よりも高倍率に設定されたアライメント装置５０を介してそれぞれ検出する。また、ステップＳ２において、上述のサンプルショット領域内の歪み計測マークＤＭの位置計測をアライメント装置５０を介して計測しておく。

次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ファインアライメント計測結果に基づいてＥＧＡ処理する（ステップＳ３）。
ＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）処理は、ステップＳ２の検出結果に基づいて、ショット領域ＳＨの実際の位置と設計位置（またはその補正位置）とを用いた近似演算処理によって、感光基板Ｐ上の各ショット領域ＳＨの位置を統計的に算出するものである。

次いで、上述のステップＳ２で計測された歪み計測マークＤＭの計測結果を統計的に処理して、ショット領域ＳＨの形状（変形）を求める。そして、得られた情報に基づいて投影光学系ＰＬによるディストーション補正を行う（ステップＳ４）。これにより、重ね合わせ精度の向上を図る。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、ＥＧＡ演算で求められた感光基板Ｐ上のショット領域ＳＨとマスクＭとを位置合わせする（ステップＳ５）。
そして、マスクＭのパターンＰＡをショット領域ＳＨに対して露光する（ステップＳ６）。
次に、未露光ショット領域があるか否かを判別し（ステップＳ７）、あればステップＳ５に戻り次の未露光ショット領域を露光位置に位置決めし（ステップＳ５）、上述した処理を繰り返す。一方、未露光ショット領域がない場合には、ステップＳ８に進む。
なお、上述したステップＳ４におけるディストーション補正は、各感光基板Ｐ毎に一度（先頭ショットの露光前）に行うようになっているが、本発明はこれに限らず、例えば、ステップＳ２において全ショット領域ＳＨ内の歪み計測マークＤＭを計測してあるような場合には、全ショット領域ＳＨ毎に行ってもよいし、或いはショット領域ＳＨの配列毎（例えば、感光基板Ｐの中心近傍のショット領域と感光基板Ｐの周辺部のショット領域という区分け）に行うようにしてもよい。

次いで、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理されていない未露光の感光基板Ｐがあるかどうかを判別する（ステップＳ８）。
ステップＳ７において、未露光の感光基板Ｐは無いと判断したら、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上の露光処理済みの感光基板Ｐを基板搬送系を用いて搬送（アンロード）し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ８において、未露光の感光基板Ｐがあると判断したら、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上の露光処理済みの感光基板Ｐを基板搬送系を用いて搬出（アンロード）するとともに、未露光の感光基板Ｐを基板ステージＰＳＴに搬入（ロード）する（ステップＳ９）。

以上のようにして、アライメント処理及び露光処理が行われる。
この際、各ショット領域ＳＨに伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが存在する場合であっても、緩衝領域Ｂを設けることで、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃに起因する歪みがアライメントマークＡＬに伝播していないようになっている。したがって、各ショット領域ＳＨを高精度に計測することができ、延いては高精度に位置決めすることが可能となっている。
なお、上述した実施形態では、ステップＳ２において、歪み計測マークＤＭを検出して、露光対象のショット領域ＳＨの形状（変形）を求める場合について説明したが、これに限らない。例えば、パイロットウエハに対してディストーション補正を行わずに露光処理を行うことで、予め重ね合わせ誤差を計測しておく。そして、ステップＳ２において、この計測結果に基づくディストーション補正のみを行うようにしてもよい。或いは、ステップＳ２における歪み計測マークＤＭの検出は、最初の一枚或いは所定枚数毎の感光基板Ｐでのみ行うようにしてもよい。

なお、以下の手法によってショット領域ＳＨ内の歪み計測及びアライメント計測を行うようにしてもよい。
図５（ａ）は、あるショット領域ＳＨの平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の断面図である。
歪みレイヤーＬ１は、通常の（歪みレイヤーでない）レイヤー上に積層された状態となっている。ショット領域ＳＨ内には、歪みレイヤーＬ１上に形成されたアライメントマークＡＬ１，ＡＬ２とは別に、別レイヤー（下層）に形成されているアライメントマークＡＬＤ１，ＡＬＤ２も、アライメント計測系で計測可能に配置されている。
このような状態において、ショット領域ＳＨのアライメント計測は、下層のマークＡＬＤ１，ＡＬＤ２を計測することで行える。そして、歪みレイヤーＬ１上におけるショット領域ＳＨ内の歪みの計測は、下層であるマークＡＬＤ１，ＡＬＤ２を基準として上層（歪みレイヤーＬ１）に形成されているアライメントマークＡＬ１，ＡＬ２の位置を計測すること、つまりマークＡＬＤ１，ＡＬＤ２の計測値と実測値との差を基準として、マークＡＬ１，ＡＬ２の設計値と実測値との差を求め、両差を比較する（具体的には、両差の差分を得る）ことで、歪み量を求めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

上記実施形態の露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置にも適用することができるし、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。
また、露光装置ＥＸとしては、投影光学系ＰＬと感光基板Ｐとの間に液体を配置しつつ、この液体を介して感光基板Ｐの露光を行う液浸型露光装置であってもよい。

露光装置ＥＸの用途としては、半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。

本実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。
なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

そして、半導体デバイスは、図６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成図である。 歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐのショット領域ＳＨ、及び感光基板Ｐに所定のパターンを形成するためのマスクＭを示す模式図である。 緩衝領域Ｂの変形例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るアライメント処理を示すフローチャート図である。 歪み計測の別手法を説明するための感光基板の模式図である。 本発明に係るマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ｐ…感光基板
ＳＨ…ショット領域
Ｂ…緩衝領域
Ｃ…圧縮領域
Ｅ…伸張領域
ＡＬ…アライメントマーク
ＤＭ…歪み計測マーク
Ｍ…マスク
ＰＡ…パターン
ＥＸ…露光装置
ＣＯＮＴ…制御装置
５０…アライメント装置

Claims (10)

1. 基板上に複数のレイヤーを積層しつつ、所定レイヤー内の特定領域を局所的に歪ませながらデバイスパターンを形成するデバイス製造方法であって、
   前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域を形成する工程を
   含むことを特徴とするデバイス製造方法。
2. 前記緩衝領域は、前記特定領域を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造方法。
3. 前記緩衝領域は、前記特定領域を複数の領域に区分しつつ取り囲むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデバイス製造方法。
4. 前記緩衝領域は、前記所定マークを取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造方法。
5. 前記所定マークは、前記基板のアライメントを行う際に使用されるアライメントマークであり、
   前記緩衝領域を、前記所定マークが形成されたレイヤーと同一のレイヤーに形成することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のデバイス製造方法。
6. 前記所定マークは、前記デバイスパターンにおける前記特定領域の歪みの程度を計測するための歪み計測マークであり、
   前記所定マークを、前記積層方向と直交する方向において、前記緩衝領域よりも前記特定領域側に形成することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のデバイス製造方法。
7. 前記所定マークを、前記特定領域が形成されているレイヤーと同一のレイヤーに形成することを特徴とする請求項６に記載のデバイス製造方法。
8. 前記緩衝領域は、少なくとも一つの堀り込みパターンを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
9. 基板上に複数のレイヤーを積層しつつ、所定レイヤー内の特定領域を局所的に歪ませながらデバイスパターンを形成するリソグラフィー工程において使用されるマスクであって、
   前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域を形成するためのパターンを有することを特徴とするマスク。
10. 基板上に積層された複数のレイヤーと、該複数のレイヤーのうちの所定レイヤー内において局所的に歪まされた特定領域と、を有するデバイスであって、
    前記積層する方向と直交する方向において、前記特定領域とは異なる領域であり、前記基板上に形成された所定マークと前記特定領域との間に、前記特定領域に起因する歪みを緩和する緩衝領域を有することを特徴とするデバイス。

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