JP4779630B2 - アライメント方法、アライメント装置、露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置等に関する。

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を用い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。
しかしながら、歪みシリコン技術が適用された基板をアライメントする方法等については、具体的な提案はされていないのが現状である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、歪みシリコン技術が適用された基板を高精度にアライメントする方法等を提案することを目的とする。

本発明に係るアライメント方法、アライメント装置、露光装置では、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。

本発明は、局所的に特定領域（Ｃ，Ｅ）を歪ませながら、その上にデバイスパターンが形成される基板（Ｐ）の、所定処理位置に対するアライメント方法であって、前記デバイスパターンの設計情報に基づいて、前記特定領域に関する情報を取得する第一工程と、前記取得された情報に基づいて、前記アライメントを行う際に使用され且つ前記基板上の変形を表す、前記基板上の場所に応じた互いに異なるモデル式を特定する第二工程と、を有するようにした。
この発明によれば、アライメント処理におけるアライメント条件の最適化（例えば、サンプルショット領域の最適化）や、使用するＥＧＡ演算モデル式の最適化が行われるので、いわゆる歪みシリコン技術を適用した基板であっても、その基板を高精度にアライメント処理することが可能となる。

本発明は、局所的に特定領域（Ｃ，Ｅ）を歪ませながら、その上にデバイスパターン（ＰＡ）が形成される基板（Ｐ）を、所定の処理位置に対してアライメントするアライメント装置（５０）であって、前記デバイスパターンの設計情報に基づいて、前記特定領域に関する情報を取得する取得装置（１２）と、前記取得された情報に基づいて、前記アライメントを行う際に使用され且つ前記基板上の変形を表す、前記基板上の場所に応じた互いに異なるモデル式を特定する特定装置（１３）と、を有するようにした。
この発明によれば、アライメント処理におけるアライメント条件の最適化（例えば、サンプルショット領域の最適化）や、使用するＥＧＡ演算モデル式の最適化が行われるので、いわゆる歪みシリコン技術を適用した基板であっても、その基板を高精度にアライメント処理することが可能となる。

本発明は、露光装置（ＥＸ）が、上記発明に係るアライメント装置（５０）を備え、該アライメント装置により前記所定の処理位置に位置決めされた基板（Ｐ）上に、デバイスパターン（ＰＡ）を露光するようにした。
この発明によれば、いわゆる歪みシリコン技術を適用した基板であっても、基板のアライメント処置が高精度に行われるので、微細なデバイスパターンを基板上に露光することができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
いわゆる歪みシリコン技術を適用した基板において、アライメントマークが位置ずれした場合であっても、基板上の歪み分布に基づいてアライメント処理におけるアライメント条件の最適化が行われるので、その基板を高精度にアライメント処理することが可能となる。
また、いわゆる歪みシリコン技術を適用した基板にアライメントマーク等を形成する場合に、基板上の歪み分布に応じてマークの最適な配置位置を決定するので、そのマークを用いた各種計測を高精度に行うことが可能となる。

以下、本発明のアライメント方法、マスクパターンの設計方法、マスク、デバイス製造方法、アライメント装置、露光装置の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、露光システム１０の全体構成の一例を示す模式図である。
露光システム１０は、半導体素子製造用であり、複数台の露光装置ＥＸ１，ＥＸ２，…ＥＸｎを有している。各露光装置ＥＸｎは、通信機能を備えた本体制御用の制御系を含み、ＬＡＮ等の通信ネットワーク１１に接続されている。
通信ネットワーク１１には、上記複数台の露光装置ＥＸｎの他に、設計情報処理装置１２及びシミュレータ１３が接続されている。

設計情報処理装置１２は、各露光装置ＥＸｎにおいて感光基板Ｐ上に露光されるデバイスパターンの設計情報を管理及び処理する装置であって、デバイスパターンの設計情報等を入力する入力部、入力されたデバイスパターンの設計情報等に基づいていわゆるレシピデータを生成する演算部、デバイスパターンの設計情報やレシピデータ等を記録保存するメモリ部、これらの情報等を表示する表示部及び、これらの情報等を出力する出力部等を備えている。
なお、図１においては、設計情報処理装置１２を露光装置ＥＸｎと別体として描いているが、設計情報処理装置１２の設置場所は、露光装置ＥＸｎ内でもよく外部でもよい。

シミュレータ１３は、設計情報処理装置１２に入力されたデバイスパターンの設計情報に基づいて後述するシミュレーション処理を行う装置であって、演算部、メモリ部、入出力部等を備えている。
なお、図１においては、シミュレータ１３を露光装置ＥＸｎと別体として描いているが、シミュレータ１３の設置場所は、露光装置ＥＸｎ内でもよく外部でもよい。また、シミュレータ１３は、後述するアライメント装置５０を構成するものである。

図２は、本発明の実施形態に係る露光装置ＥＸｎの概略構成図である。
露光装置ＥＸｎ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ＥＸｎ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２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ＥＸｎ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光学系５２を備えている。アライメント光学系５２は、矩形状の計測領域を備えており、例えばハロゲンランプから射出される波長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（例えば十字形のマーク、図３参照）に照射し、計測領域内にあるアライメントマークの像を撮像素子（ＣＣＤ）で検出する。
制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光学系５２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３は、歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐ上に形成された複数のショット領域の配列、及び感光基板Ｐ上の任意のショット領域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３（ａ）に示すように、複数のショット領域ＳＨが形成されている。
そして、図３（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する歪み（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した場合には、ショット領域ＳＨ内に形成されるアライメントマークＡＬの位置も、本来在るべき位置から微小に位置ずれしてしまう。この結果、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。

更に、ショット領域ＳＨ内の歪みは、隣接する他のショット領域ＳＨにも影響を与えてしまう。
例えば、感光基板Ｐの中心領域に存在するショット領域ＳＨでは、隣接する八方の他のショット領域ＳＨとの間で、それぞれの歪みの影響を受け合う。しかし、各ショット領域ＳＨにおける伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置条件等は略同一であるため、隣接する八方の他のショット領域ＳＨから受ける歪みが互いに相殺されるため、隣接する他のショット領域ＳＨから受ける歪みの影響は小さくなっている。
一方、感光基板Ｐの外周側に存在するショット領域ＳＨでは、隣接する他のショット領域ＳＨが、中心領域に存在するショット領域ＳＨのように八方に存在しない場合があるので、隣接する他のショット領域ＳＨから受ける歪みが相殺されない。このため、隣接する他のショット領域ＳＨから受ける歪みの影響は大きい。
このように、感光基板Ｐ上におけるショット領域ＳＨの位置により、隣接する他のショット領域ＳＨから受ける歪みの影響の大きさが異なる。そして、感光基板Ｐの中心領域に存在するショット領域ＳＨでは、ショット領域ＳＨの歪みが比較的小さく、一方、感光基板Ｐの外周領域に存在するショット領域ＳＨでは、ショット領域ＳＨの歪みが比較的大きくなっている。
したがって、アライメントマークＡＬの位置ずれ量も、感光基板Ｐの外周に近いショット領域ＳＨである程、大きくなってしまう。

ところで、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置、数、面積等は、ショット領域ＳＨに形成されるデバイスパターンに応じて規定される。このため、デバイスパターンの設計情報に基づいて、ショット領域ＳＨ内における伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置、数、面積等の情報を予め得ることができる。
そこで、デバイスパターンの設計情報に基づいて、ショット領域ＳＨ内における伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置等の情報を求め、それに基づいて演算（シミュレーション）上で、ショット領域ＳＨ内で生じる歪みの方向及び歪み量を各場所毎に求め、その求めたシミュレーション結果に基づいて、ショット領域ＳＨ内でのアライメントマークＡＬの配置位置を決定する。更に、この配置位置に基づいて、マスクＭのパターンＰＡを設計する（図５のステップ２０１，２０２参照）。
具体的には、設計情報処理装置１２の演算部において、設計情報処理装置１２に入力されたデバイスパターンの設計情報に基づいて、ショット領域ＳＨ内における伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置等の情報を求める。求められた情報はシミュレータ１３に送られる。
そして、シミュレータ１３は、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置等の情報に基づいて、ショット領域ＳＨのどの位置に、どの方向に向かうどの程度の歪みが存在するかを、有限要素法を用いて求める。更に、シミュレータ１３は、求めたシミュレーション結果に基づいて、アライメントマークＡＬの配置位置を決定する。
これによって決定されるアライメントマークＡＬの配置位置は、Ｘ，Ｙ方向のいずれにも位置ずれしていない場所である。なぜなら、このような場所がアライメントという用途に用いられるアライメントマークＡＬの配置位置として最適だからである。なお、Ｘ，Ｙ方向のいずれにも位置ずれ（歪み発生）していない場所が複数箇所にある場合には、そのうちから任意の場所を、アライメントマークＡＬを配置する場所として決定する。

アライメントマークＡＬを配置する場所に関する情報は、設計情報処理装置１２を介して、外部に出力される。そこで、アライメントマークＡＬを配置する場所に関する情報に基づいて、マスクＭに形成されるパターンＰＡを設計する。
このような工程を経て設計されたパターンＰＡを有するマスクＭを用いることで、感光基板Ｐ上において、Ｘ，Ｙ方向のいずれにも位置ずれしていない場所にアライメントマークＡＬを形成することが可能となる（図５のステップ２０４参照）。そして、このようなアライメントマークＡＬが形成された感光基板Ｐでは、ショット領域ＳＨ内に複数の伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃを形成した場合であっても、アライメントマークＡＬの位置ずれが殆ど発生しないので、後工程において、この感光基板Ｐ上に形成されたアライメントマークＡＬを用いた感光基板Ｐのアライメント処理を高精度に行うことが可能となる。

なお、ショット領域ＳＨの歪みの分布を求めたとしても、Ｘ，Ｙ方向のいずれにも位置ずれがない（歪みがない）場所が殆ど存在しないような場合もある。このような場合には、図３（ｂ）に示すように、アライメントマークＡＬとして、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘと、Ｙ方向測定用アライメントマークＡＬｙとを用いる。
Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘは、例えば、Ｙ方向に延びる線状のマークである。このような形状のマークであれば、歪みによってＹ方向に位置ずれしたとしても、Ｘ方向に位置ずれしなければ、Ｘ方向の位置を計測するアライメントマークとして利用可能である。したがって、歪みによるＹ方向への位置ずれが存在するがＸ方向への位置ずれが存在しない場所であれば、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘを配置することができる。
同様に、Ｙ方向測定用アライメントマークＡＬｙは、例えば、Ｘ方向に延びる線状のマークである。このような形状のマークであれば、歪みによってＸ方向に位置ずれしたとしても、Ｙ方向に位置ずれしなければ、Ｙ方向の位置を計測するアライメントマークとして利用可能である。したがって、歪みによるＸ方向への位置ずれが存在するがＹ方向への位置ずれが存在しない場所であれば、Ｙ方向測定用アライメントマークＡＬｙを配置することができる。
このように、アライメントマークＡＬを、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘとＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙとに分けることで、マークの配置位置として好適な位置を増やすことができる。これにより、マスクＭのパターンＰＡの設計の自由度が高くなる。

更に、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘやＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙを配置するのに好適な場所は存在するが、その位置にはデバイスパターンが配置されるため、実際にはＸ方向測定用アライメントマークＡＬｘやＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙを配置することができない場合もある。
このような場合には、アライメントマークＡＬｘ，ＡＬｙを配置するのに好適な場所に存在するデバイスパターン（回路パターン）の一部を、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘ又はＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙとして機能させてもよい。つまり、Ｘ方向への位置ずれが存在するがＹ方向への位置ずれが存在しない場所に、Ｘ方向に一直線に延びるデバイスパターンが存在する場合には、そのデバイスパターンの一部（Ｘ方向に一直線に延びるパターンの一部）をＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙとして用いる。
同様に、Ｙ方向への位置ずれが存在するがＸ方向への位置ずれが存在しない場所に、Ｙ方向に一直線に延びるデバイスパターンが存在する場合には、そのデバイスパターンの一部（Ｙ方向に一直線に延びるパターンの一部）をＸ方向測定用アライメントマークＡＬｘとして用いる。
これにより、Ｘ方向測定用アライメントマークＡＬｘやＹ方向測定用アライメントマークＡＬｙを用いることが不可能な場合であっても、感光基板Ｐのアライメント処理が可能となる。

以上、説明したように、マスクＭのパターンＰＡを設計し、このマスクＭを用いて、歪みシリコン技術が適用された感光基板Ｐの各ショット領域ＳＨに対してアライメントマークＡＬを形成する場合には、まず、ショット領域ＳＨに形成されるデバイスパターンの設計情報に基づいてショット領域ＳＨの歪みの分布を求め、次いで、この歪みの分布からアライメントマークＡＬの最適な配置場所を選択決定する。
そして、選択決定された場所にアライメントマークＡＬを配置するように、マスクＭのパターンＰＡを設計する。
これにより、このマスクＭを用いて感光基板Ｐ上にアライメントマークＡＬを形成することで、ショット領域ＳＨ内に伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが存在する場合であっても、アライメントマークＡＬを用いた感光基板Ｐのアライメント処理を高精度に行うことが可能となる。

なお、上述した実施形態では、アライメントマークＡＬを歪みの少ない場所に配置する場合について説明したが、他のマーク用途に使用される種々のマークを配置する場合にも、本発明は適用可能である。
例えば、感光基板Ｐ上に積層される複数のレイヤー間の相対的な位置ずれ量（Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ量）、すなわち重ね合わせ誤差を計測するために用いられる、重ね合わせ誤差計測用マークの場合には、アライメントマークＡＬの場合と同様、感光基板Ｐ上の（ショット領域ＳＨ内の）歪みの少ない場所、歪みの影響の少ない場所（歪みの影響が所定量未満或いは所定方向に限定される場所）に配置することが好ましい。このため、上述した工程と同様な工程を経ることで、重ね合わせ誤差計測用マークの配置位置として最適な場所を選択決定する。
また、例えば、ショット領域ＳＨ内に形成された回路パターンＰＡの線幅を計測する用途のためのマークである線幅計測用マークの他、ショット領域ＳＨ内の歪み量を測定するための用途であるマーク（歪み量測定用マーク）をショット領域ＳＨ内に配置する場合には、それらマークの用途上、歪みの影響を十分に反映する場所に配置されることが好ましい。このため、線幅計測用マーク或いは歪み量測定用マークを感光基板Ｐ上に形成する場合には、ショット領域ＳＨに形成されるデバイスパターンの設計情報に基づいてショット領域ＳＨの歪みの分布を求め、この歪みの分布から歪み量測定用マークの配置位置として最適な場所（すなわち、歪みが所定量以上或いは歪み方向が所定方向に限定されない場所）を選択決定する。
このように、感光基板Ｐ上に形成するマークの機能、用途に応じて、ショット領域ＳＨの歪みの分布から、各種マークの配置位置として最適な位置を選択決定すればよい。

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について説明する。なお、以下の説明では、ショット領域ＳＨに形成されたアライメントマークＡＬが、その後、伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが形成されることにより、本来在るべき位置から微小に位置ずれした場合を含むことを前提とする。

図４は、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。
上述したように、ショット領域ＳＨに形成される伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置、数、面積等は、同一のショット領域ＳＨに形成されるデバイスパターンに応じて、規定されている。このため、ショット領域ＳＨのどの位置にどの程度の歪みが存在するか、すなわち、ショット領域ＳＨの歪みの分布をシミュレーションにより求めることができる。また、ショット領域ＳＨでの歪みの分布にもでなく、シミュレーションにより感光基板Ｐ上の各位置での歪みを求めることもできる。
このため、任意の場所に配置されたアライメントマークＡＬが、本来の位置からどの程度位置ずれしているかを、求めることも可能である。
そこで、アライメントマークＡＬを計測したアライメント処理を実行するに先立って、各アライメントマークＡＬがどの程度位置ずれしているかを求める。これにより、後工程において、実際に計測したアライメントマークＡＬの位置を補正することが可能となる。

具体的には、まず、設計情報処理装置１２により、デバイスパターンの設計情報に基づいて、ショット領域ＳＨに形成される伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃの配置、数、面積等の情報を取得する。更に、シミュレータ１３により、感光基板Ｐの各ショット領域ＳＨにおける歪みの分布及び感光基板Ｐ上における歪みの分布をシミュレーションにより求める（ステップＳ１）。
次に、そのシミュレーション結果を表現する数式モデルを特定する（ステップＳ２）。
数式モデルとしては、例えば、一次元のモデル式（Δｘ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ、Δｙ＝ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ、ａ〜ｆは任意の定数）、二次元のモデル式（Δｘ＝ｇｘ２＋ｈｘｙ＋ｉｙ２＋ｊ、Δｙ＝ｋｘ２＋ｌｘｙ＋ｍｙ２＋ｎ、ｇ〜ｎは任意の定数）を用いることができる。なお、このモデルとしては、更に高次元のモデル式を適用できるようにしてもよい。ここで、（ｘ，ｙ）はアライメントＡＬの座標、ΔｘはアライメントマークＡＬのｘ方向の位置ずれ、ΔｙはアライメントマークＡＬのｙ方向の位置ずれを示す。
また、上述したように、感光基板Ｐの外周領域は、中心領域に比べて歪み量が大きい。そこで、感光基板Ｐの外周領域に適用する数式モデルと、中心領域に適用する数式モデルとを、異ならせてもよい。つまり、感光基板Ｐの中心領域のショット領域ＳＨに対しては、例えば一次元のモデル式を用いる一方、感光基板Ｐの外周領域のショット領域ＳＨに対しては、それよりも高元のモデル式を用いるようにしてもよい。
このようにして、感光基板Ｐにおける歪みの分布を正確に表現する数式モデルを特定する。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント動作、露光動作の開始を指令する。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Ｓ３）。
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
所定倍率よりも低い計測倍率に設定されたアライメント装置５０を介して計測し、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の移動目標位置となる各サンプルショットＳＨの目標位置を演算上で補正する処理である。

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Ｓ４）。
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から選択される少なくとも３つのショット領域（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、上述した所定倍率よりも高倍に設定されたアライメント光学系５２により検出する。

サンプルショット領域におけるアライメントマークＡＬとしては、歪みの影響が少ない位置に配置されたマークを選択することが好ましいとも限らない。歪みの影響が少ない位置に配置されたマークばかりを選択すると、歪みの影響が大きいショット領域の存在がファインアライメント処理に反映されないので、却って全てのショット領域のアライメントを高精度に行うことが困難となる場合がある。一方、歪みの影響が大きい位置に配置されたマークばかりを選択すると、歪みの影響が小さいショット領域の存在がファインアライメント処理に反映されないので、同様に、全てのショット領域のアライメントを高精度に行うことが困難となる場合がある。
そこで、歪みの影響が少ない位置に配置されたアライメントマークと、歪みの影響が大きい位置に配置されたアライメントマークとを、適度に選択決定する。
具体的には、感光基板Ｐの各ショット領域ＳＨにおける歪みの分布のシミュレーション結果に基づいて、サンプルショット領域ＳＨ（場所や数等）を選定決定する。例えば、感光基板Ｐの外周領域に存在する２つのショット領域ＳＨ（歪みの影響が大きい位置に配置されたアライメントマークＡＬ）と、中心領域に存在する２つのショット領域ＳＨ（歪みの影響が小さい位置に配置されたアライメントマークＡＬ）と、それぞれ任意に選択し、これらをサンプルショット領域として決定する。

また、上述したように、感光基板Ｐの外周領域に適用する数式モデルと中心領域に適用する数式モデルとを異ならせた場合のように、感光基板Ｐの各ショット領域ＳＨにおける歪みの分布を表現する数式モデルが複数存在する場合には、各数式モデルが適用されるショット領域ＳＨ毎に、サンプルショット領域を選定決定するようにしてもよい。つまり、感光基板Ｐの外周領域に存在するショット領域ＳＨのためのサンプルショット領域と、中心領域に存在するショット領域ＳＨのためのサンプルショット領域と、をそれぞれ選択決定する。
この場合においても、歪みの影響が大きい位置に配置されたアライメントマークＡＬと歪みの影響が小さい位置に配置されたアライメントマークＡＬとを、それぞれ任意に選択することが望ましい。
なお、説明の都合上、ステップＳ４において説明したが、感光基板Ｐの各ショット領域ＳＨにおける歪みの分布のシミュレーション結果に基づいてサンプルショット領域を選定決定する工程は、上述したステップ２において予め求めておくものとする。これにより、サンプルショット領域のファインアライメント計測を効率的に行うことが可能となる。

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Ｓ５）。
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Ｓ４の検出結果に基づいて、ショット領域の実際の位置と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の位置を統計的に算出するものである。
ここで、ショット領域の補正位置として、上述した数式モデルを用いる。上述した数式モデルは、感光基板Ｐにおける歪みの分布を表現するものであるため、この数式モデルを用いることにより、位置ずれしたアライメントマークＡＬの位置を正確に補正することができる。したがって、感光基板Ｐ上の各ショット領域の位置を正確に算出することが可能となる。

次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ＥＧＡ演算で求められた感光基板Ｐ上の各ショット領域とマスクＭとを順次位置合わせする。そして、位置合わせしつつ、マスクＭのパターンを感光基板Ｐの全ショット領域のそれぞれに対して順次露光する（ステップＳ６）。

そして、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Ｓ７）。
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出（アンロード）し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ７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Ｓ８）。

以上、説明したように、ショット領域ＳＨに形成されたアライメントマークＡＬが、その後に伸張領域Ｅ及び圧縮領域Ｃが形成されることにより、本来在るべき位置から微小に位置ずれした場合であっても、ショット領域ＳＨ内の歪み分布をシミュレーションにより求めることによりアライメントマークＡＬの位置ずれ量を求める。そして、感光基板Ｐのアライメント処理の際に、アライメントマークＡＬの位置計測結果を、求めた位置ずれ量に基づいて補正することで、感光基板Ｐの正確なアライメントを実現することが可能となる。

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ＥＸｎ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ＥＸｎ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ＥＸｎ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等にも広く適用できる。

本実施形態の露光装置ＥＸｎ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５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。

露光システム１０の全体構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る露光装置ＥＸｎ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上に形成された複数のショット領域の配列、及び感光基板Ｐ上の任意のショット領域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。 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

１０…露光システム
１２…設計情報処理装置（取得装置）
１３…シミュレータ（特定装置）
５０…アライメント装置
ＡＬ（ＡＬｘ，ＡＬｙ）…アライメントマーク
ＥＸｎ…露光装置
ＣＯＮＴ…制御装置
Ｍ…マスク
ＰＡ…パターン
Ｐ…感光基板
ＳＨ…ショット領域
Ｃ…圧縮領域
Ｅ…伸張領域

Claims (6)

1. 局所的に特定領域を歪ませながら、その上にデバイスパターンが形成される基板の、所定処理位置に対するアライメント方法であって、
   前記デバイスパターンの設計情報に基づいて、前記特定領域に関する情報を取得する第一工程と、
   前記取得された情報に基づいて、前記アライメントを行う際に使用され且つ前記基板上の変形を表す、前記基板上の場所に応じた互いに異なるモデル式を特定する第二工程と、
   を有することを特徴とするアライメント方法。
2. 前記第二工程では、前記アライメントを行うのに先立って、前記基板上に形成されている複数のマークのなかから、前記モデル式を使用するのに最適である、位置計測すべきマークを選択決定することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
3. 前記第一工程では、前記特定領域の位置に関する情報と、その位置及びその位置周辺における歪み量に関する情報とを取得することを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント方法。
4. 局所的に特定領域を歪ませながら、その上にデバイスパターンが形成される基板を、所定の処理位置に対してアライメントするアライメント装置であって、
   前記デバイスパターンの設計情報に基づいて、前記特定領域に関する情報を取得する取得装置と、
   前記取得された情報に基づいて、前記アライメントを行う際に使用され且つ前記基板上の変形を表す、前記基板上の場所に応じた互いに異なるモデル式を特定する特定装置と、
   を有することを特徴とするアライメント装置。
5. 前記特定装置は、前記アライメントを行うのに先立って、前記基板上に形成されている複数のマークのなかから、前記モデル式を使用するのに最適である、位置計測すべきマークを選択決定することを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載のアライメント装置を備え、
   該アライメント装置により前記所定の処理位置に位置決めされた基板上に、デバイスパターンを露光することを特徴とする露光装置。

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