JPH0223609A - デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、デバイスの製造、特にリソグラフィパターン
の位置合せを必要とするデバイスの製造に関する。

［従来技術］ 集積回路のようなデバイスの製造においては、リソグラ
フィープロセスによりデバイス基板上に塗布されている
放射線感応性材料にパターンが形成される。ここで基板
とは、例えば半導体デバイスのような１個または複数の
デバイスへ加工される本体、例えば半導体本体のような
ものをいう。

さらに、この本体は半導体材料またはオプトエレクトロ
ニック材料のみでなく、有機材料、金属及び／または誘
電体の範囲をも含む。

リソグラフィープロセスは一般に、例えばレジストのよ
うな放射線感応性材料上に、マスクまたはレチクルを通
して投影され適切なレンズ系を用いて感光材料上に焦点
が結ばれる光により希望の反覆パターンを形成する一連
の露光工程を含む。

しかしながら、各露光の前の基板は、投影される画像と
ウェーハ上のデバイスパターンとの間に適切な空間アラ
イメントが得られるように、投影パターンに対して（一
般的には、移動ステージを用いて干渉計のような位置測
定装置により制御されながら）位置決めされなければな
らない。

アライメントの１つの方法は全体的（グローバル）なも
のである。システムを較正するためのこの方法において
は、放射線感応性層の下に適切に位置決めされたアライ
メントマークを有するサンプルウェーハが露光レンズ系
の外部の顕微鏡３１（第１図）の視野内へ較正のために
移動される。

基板アライメントマークは顕微鏡の基準マークと位置合
わせされる。次に基板は干渉計による制御のもとに露光
位置へ移動される。移動距離は、顕微鏡基準の既知の位
置と露光の希望位置とから計算される。

次に基板は、デバイス製造に使用されるレチクルを用い
て露光される。レクチルパターンは放射線感応性材料上
へ投影されるアライメントマーク（一般的にはバーニヤ
シリーズのマーク）を含む。

放射線感応性材料が現像され、投影されたアライメント
マークのウェーハアライメントマークに対する空間的隔
離すなわち空間的誤差が光学的検査により求められる。

較正後、デバイス製造のために、加工されるデバイス基
板はまず顕微鏡基準マークを用いて位置合わせされる。

次に基板は、グローバル較正により事前に決定された位
置の適切な修正を行う例えば干渉計測法により、露光の
ための位置決めがなされる。以後、基板上で１つの露光
位置から次の露光位置へとデッドレコニング（ｄｅａｄ
　ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ　：推定法）でアライメントがな
される。

グローバルアライメント技法に伴う比較的大きな推定法
による移動は付随誤差を招く。サイドバイサイト（ｓｉ
ｔｅ−ｂｙ−ｓｉｔｅウェーハ分割区分割区画法といわ
れる第２の方法においては、製造中ウェーハ上の各露光
のために別々のアライメント測定が行なわれ、従って代
表例では導入される誤差は少ない。この技法においては
、ウェーハ上に各製造露光を行なうためのアライメント
マーク（１つまたは複数）が存在する。各製造露光の前
に対応のアライメントマークにおいてアライメントが行
なわれ、次にアライメント位置から製造露光位置へ既知
の比較的短い距離だけ移動が行なわれる。

サイドバイサイト・アライメント法のさらに好ましい方
法は、マスクまたはレチクル上に基準を画像化レンズを
通して投影するのに露光波長を使用することであり、こ
れにより、この投影マークと基板上の対応マークとの間
のアライメントはアライメント露光と製造露光との間の
基板の移動を必要とすることなく行なわれる。この方法
によれば、（１）ウェーハ移動に伴う誤差と、（２）距
離の間接測定及び異なるレンズ系の異なる波長に相当す
るものの双方に基づく推定に伴う誤差と、を排除するこ
とが可能になろう。実際にはこの好ましい方法を用いる
ことは難しい。基板上の放射線感応性材料は一般にアラ
イメントマーク（基準）の領域においては不可逆的に変
化されるので、アライメントに対して露光波長を使用す
ることは通常好ましくない。次のデバイス層における次
のアライメントに必要なアライメントマークはしばしば
消去されてしまうので、この事前露光は好ましくない。

さらに、深紫外光はしばしば感光材料によりかなり吸収
され、従ってウェーハ上のマークを照明しない。

一般にアライメントに対して露光波長の光を使用するこ
とは好ましくないので、露光レンズ系の使用もまたしば
しば排除され、露光レンズを通してアライメントを行な
う系においてさえもアライメントは露光位置から外れた
場所で行なわれる。

（この制約は特に深紫外線露光系すなわち波長範囲が３
５０ないし１８０ｎｆｆｌの光を用いる系には特にシビ
アである。）露光レンズ系は露光用光の波長に対して設
計されているので、異なる波長で使用するときは光学的
歪みを発生する。アライメント用光と露光用光との間の
波長差が大きければ大きいほど歪みは大きくなる。レジ
スト材料の露光を避けるために、アライメントには一般
により長い波長の光（波長範囲が５．０００ないし１１
，０００オンゲストロームの光）が使用される。例えば
ＨｅＮｅレーザからの赤色光のような光はスペクトルの
中の深紫外線領域からかなり遠くかけはなれているので
、アライメントのために露光レンズ系が使用されると著
しい歪みが発生するであろう。さらに、露光レンズ上の
反射防止被膜はしばしば露光波長以外の波長においては
大きな反射を発生する。サイドバイサイト法のあるもの
は、露光レンズ内に特定の小さな光学的要素を置くこと
によりこれらの効果の補償を行なっている。これらの要
素は通常は正常操作に妨害しないような露光領域の周縁
に配置されている。しかしながら、安定化のためにこれ
らの要素は位置が固定され、アライメントのためにはウ
ェーハ上のアライメントマークは露光位置から離れてこ
れらの要素の下へ移動されなければならない。

これらの理由から、サイトバイサイト・アライメントは
一般に、アライメント用光を歪みなく導入するために、
第１図の６０で仮想的に示すようにレンズバレルの外側
か又は露光領域のごく周縁において、デバイス基板をレ
ンズ系の周縁上で位置決めして行なわれる。反射は例え
ばテレビカメラか又は顕微鏡などのモニタを用いて観察
される。

光学軸すなわち顕微鏡の他の既知の基準位置は基準点に
対して較正される。レチクル・基準は同一基準点に対し
て較正される。次にステージは、２つの較正測定と光学
的アライメント測定とを基礎にした計算距離だけ干渉計
測法を用いてアライメントの位置に移動される。計算、
測定及び移動の間に多くの誤差が出る可能性があること
は明らかである。従って、各種アライメント技法は現在
使用されている波長（青及び近紫外波長）に対し及び／
または０．９μｍ以上の設計ルールに対しては満足であ
ったが、確かに改良の可能性がある。さらに、深紫外線
リソグラフィ系に対しては重大な困難性及び未解決の障
害が提示されている。

［発明の概要］ 深紫外線露光系のような露光系のための本発明による方
法は、較正及びアライメントに露光波長を使用すること
を可能にし、アライメントは露光位置で行なわれる。こ
のアライメントは、まず露光用光を用いて露光レンズ系
により初期較正を行ない、次に直接光学的アライメント
を用いて行なわれるので好ましい。従って、この特定の
ステップ分割により全ての望ましい方法が使用され、極
めて高いアライメント精度を提供する。

較正は、レチクルまたはマスク上の基準を通して、ホト
クロミック材料のような較正材料で被覆された基板上に
投影することにより行なわれ、ここで基板は基板ホルダ
すなわち移動ステージ上で位置ぎめされる。（ホトクロ
ミック材料は、ホトクロミック材料の許容できない機械
的劣化を導入しないような光強度を持つ較正用光に露光
されたとき、少なくとも５％の吸収度の変化または（１
，０１の屈折率の変化を受ける物質である。）マスクま
たはレチクル内の基準は、十分な回折を誘導可能なパタ
ーンを較正材料内に形成するように設計されている。本
質的に同一の位相を有し、かつ本質的に同一の偏光を有
する２本の光ビームが投影基準の上方においての斜向角
で交差される。（斜向角は一般にレンズ系との干渉を回
避する。）交差するビームの相対位相及び／または径路
長さは、回折格子上方に干渉パターンを形成するように
、かつ、この干渉パターンを回折格子と相互に作用する
用に調節して、これが結果として得られた回折光のビー
ム内に検出電子装置により定量可能な回折光強度例えば
観測可能な極値を形成させる。

この基準回折光強度を与える較正回折格子の位置は、加
工される基板上の相当回折格子基準に対して望ましい位
置に対応する。

較正後、その上に被覆されたそれの感光材料とそれの回
折格子基準とを有した加工すべき基板を露光ツールの移
動ステージ上に置くことによりアライメントが行なわれ
る。基板位置は例えば露光装置のグローバルアライメン
トツールのような通常の手段を用いて決定される。次に
ステージが露光用に近似的に位置決めされる。次に（レ
チクルまたはマスク上の基準に対応する）基板上の基準
が事前に調節された交差ビームとフィデューシャル回折
パターンとの間の相互作用により誘導された回折光強度
の強度挙動（ｂｅｈａｖｉｏｒ）をステージ位置の関数
として観測することにより位置合わせされるが、望まし
いアライメント位置は基準回折光強度を与える位置に対
応する。このようにアライメントは、露光レンズ系を通
して露光レンズ系を通して露光波長を用いて行なう初期
較正と次に露光位置における最終アライメントの間に行
なう光学的観測とによって行なわれる。これにより正確
な位置合せのための望ましい基準が得られ、かつ、優れ
た信頼性が得られる。さらに、較正技法を使用しなくて
も、交差ビーム方法を用いることにより多くのアライメ
ントシステムよりも改良された成果が得られる。

［実施例コ 説明上の理由で、本発明は深紫外線露光系により説明す
るが、本発明はこの特定のスペクトル範囲に限定されな
い。実際に本発明は、Ｘ線、イオン及び電子の露光放射
線を用いた露光系を含む任意の露光系に適している。

Ａ、初期較正 較正は、例えば格子パターンのような回折パターンすな
わちレチクルまたはマスク上の基準を用いて行なわれる
。（一般に、Ｘ方向位置決めのための基準及びｙ方向位
置決めのための別個の基準は共に各々に対し別個のアラ
イメントシステムが使用されるが、必ずしもその通りで
ある必要はない。しかしながら、格子の線はこれらの方
向に平行である必要はない。）この基準は、交差ビーム
により発生されるフリンジ（縞）の周期に等しいかまた
はそれの正数倍に等しい周期を有する回折格子を形成す
るパターンでなければならない。正数倍の値から僅かに
ずれることは許容可能であり実質的な誤差を発生しない
。一般に、格子内のフリンジの数が多くなればなるほど
、同じ誤差レベルを維持するのに許容されるずれは小さ
くなる。

もしフリンジの数が同一であれば、大きい格子はど小さ
いずれを必要とする。しかしながら、フリンジの数は格
子サイズに対してより実誤差に対し実質的により大きい
効果を有する。代表例では１／２Ｎより小さい分数ずれ
を有することが望ましく、ここでＮはフリンジの数であ
る。（レチクルが最終的に投影される画像より比例的に
より大きいようなレチクルが使用された場合、レチクル
上のマークの周期は、投影された画像が望ましい回折格
子間隔を有するようなものであるべきである）較正をす
るために使用される露光材料は、投影画像に対応し、か
つ格子の周期の少なくとも半分の解像度を有する回折パ
ターンが露光により形成され、かつ現像のためにウェー
ハを移動ステージから移動することを必要としないとい
う条件においてはそれほど厳密さを必要としない。ポリ
（メチル・メタクリレート）のような重合体の中に２０
ないし８０％の範囲の濃度で混合された１、３，３　ｔ
ｒｉｍｅｔｈｙｌｌｎｄｏｉｎｏ−６’−Ｎｉｔｒｏｂ
ｅｎｚｏｐｙｒｙｌｏスピラン（スピロ化合物）のよう
なホトクロミック材料が適していることがわかった。露
光放射線は、較正材料内の線間及び空間の間の屈折率の
少なくとも０．０１％の差及・び／または少なくとも５
％の吸収度の変化を発生しなければならない。例えばホ
トクロミック材料のような較正材料は、レチクル（また
はマスク）及びリソグラフィプロセス内で最終的に使用
されるレンズ画像化系とを通して露光波長に露光される
。（この光学的変化を用いた較正の前に較正材料を移動
ステージから取外すことなしに識別可能な光学的変化を
受ける材料を使用するこの較正技法は、以下に説明する
交差ビーム較正及びアライメント技法を使用しないアラ
イメント方式において使用しても有利である。例えば較
正バーニヤが較正材料上に投影される。次にバーニヤが
グローバルアライメント顕微鏡レディキュールの下に移
動され、移動された距離とグローバルアライメントレデ
ィキュールの既知の位置とから較正修正が決定される。

） ２本のビームが較正材料内に形成された較正回折パター
ンの上方で交差するように導入される。

（較正材料が永久的または一時的な屈折率または吸収度
の変化を受けるならば、−旦格子が形成されたら露光放
射線は、保持される必要はない。）入射ビームを第２図
におけるｙ方向（すなわち垂直方向）に沿って移動する
ような通常の技術により及び／またはプリズム１３をＸ
方向（すなわち水平方向）に移動することにより交差の
位置を制御すること（すなわちアライメント用光をマー
クに移動することであって大抵のサイドバイサイト・ア
ライメント装置におけるようにマークをアライメント用
光に移動することではない）が可能である。交差ビーム
は第３図において４０で示す鋭角で導入される。斜向角
を使用することにより、光を較正材料上に入射させて画
像化系のレンズ７０との干渉を避けることが可能である
。従って基板に対する角度は一般に、ビームがレンズ系
に実質的に影響を与えないように十分小さくなければな
らない。しかしながら角度が約５度より小さいと較正面
における反射を実質的に増加させるので、必ずしも避け
る必要はないが有利ではない。一般には５ないし２５度
の入射角が使用される。（あるレンズ系では光をレンズ
系の下側に導入することは不可能である。しかしながら
、前述のサイトパイサイト技法において交差ビームを用
いてレンズ系の外側で較正して位置合わせすることによ
り有利性がなお得られる可能性がある。この種類のアラ
イメントを露光位置において行なうことさえも可能であ
る。例えば、基板上のアライメントマークは露光される
べき対応部分から空間的に十分離れているので、それら
は露光レンズ系の位置が露光位置にあるときアライメン
トマークは露光レンズの外にある。）さらに、もし電子
ビーム露光におけるように露光レンズが使用されないな
らば、またはもしアライメントがレンズの外側で行われ
るならば、９０度までの角度が許容可能である。この種
類のアライメントを露光位置において行なうことさえも
可能である。

一般に交差光が５００ないし１１００ｎｍの波長範囲に
あることが望ましい。例えば、ＨｅＮｅレーザからの６
３２８オングストローム線が使用される。５０００オン
グストロ一ム未満では次のアライメントステップにおい
て使用されるレジスト材料は代表例では放射線により露
光されるので、−船釣にはこの範囲（５０口ないし１１
１００ｎｍの光が使用される。−般に、交差ビームはア
ライメント表面において少なくとも１マイクロワツトの
出力を有しなければならない。１マイクロワツトより小
さい出力ではノイズが大きくなりすぎる。安定化のため
に、２つの交差ビームの径路長さは一般に比較的近接し
ているべきであり、例えばＨｅＮｅ光に対しては５ｃＩ
Ｉ１以内とすべきである。しかしながら系の熱安定化の
ために、径路長さはできるだけ接近させることが有利で
ある。これは例えば、偏゛光ビームスプリッタ、誘電ビ
ームスプリッタまたはメタライズビームスプリッタのよ
うな通常の光学装置により分割して単一レーザービーム
から２つのビームを得ることにより有利に達成される。

さらに、２つのビームの相対角度５０（第３図）は５な
いし３０度、好ましくはＩＯないし１５度の範囲とすべ
きである。角度を大きくすると下にある較正パターンか
らの高次の回折がロスされ、従って検出が可能な範囲が
制限される。角度を小さくすると大きなフリンジ周期□
を形成し、精度を低下させる。従って、この理由から必
ずしもそうであってはならないというわけではないが、
角度は小さくなるほど望ましくはない。適切な条件の代
表例は、３μｍの周期及びＮｅＨｅレーザ光に対して、
ビーム間の角度は１３４６度及びビームと基板との間の
角度は２０度である。

較正表面の上方の交差ビームは明線と暗線とを含むフリ
ンジ（縞）と呼ばれる干渉パターンを形成する。このパ
ターンのサイズ及び周期は２つのビーム間の角度を変化
することにより調節される。

パターンのサイズ及び周期は、精度を維持するために格
子内に１０本を超える線を形成するように選択されるべ
きである。ウェーハ上のパターンのサイズは代表例では
５０ないし２００μｍの範囲である。

２００μｍより大きいパターンは過大なウェーハ空間を
占有する。周期は代表例では２ないし８μｍの範囲であ
る。干渉パターンは較正材料内に形成された回折格子と
相互作用をする。結果として得られた干渉パターンが格
子の一部分を充填するだけでもよいが、全回折格子を充
填するようにビームを調節することが一般的には望まし
い。干渉パターンが格子と相互作用をなすと、第２図に
示すような一連の回折次数を形成する。一般に、（１１
）すなわち−次の回折はモニタされる。これは、対称形
であって唯−無二のホトダイオードを使用すればよいこ
とから信号処理が付随的に簡単になるからである。しか
しながら、観測可能な回折次数の任意の対をモニタする
ことにより正確な結果を得ることが可能である。交差ビ
ームの相対位相は、ガラス板の角度を変化すること、及
び／または、ミラーまたは電気光学的結晶を、モニタさ
れるべき回折次数内に基準強度例えば極値が観測される
まで移動することなどの方法により調節される。この基
準強度は、基板上の任意の基準のレチクルまたはマスク
の対応基準に対する位置決めが適切であることを示す。

Ｂ、アライメント 較正基板が取外され、加工されるべき基板が移動ステー
ジ基板ホルダ上に置かれる。基板は近似アライメントへ
移動される。この近似アライメントは、干渉測定法を用
いた通常のグローバルアライメントによりウェーハホル
ダの位置を決定し、かつ、例えば干渉測定法により基板
ホルダステージを近似アライメント位置へ移動すること
により達成される。レチクルまたはマスクの基準に対応
する基板内の回折格子は、較正手順において調節された
のと同じ交差ビームに露光される。（もし回折格子較正
が行なわれなければ、較正に使用した前述のパラメータ
はアライメントに使用される。

）これらの交差ビームは基板内の回折格子基準と相互作
用をなして較正手順の間に得られたものに類似の回折次
数を形成する。次に基板の位置が基板回折強度を再び得
るように調節され、このようにして基板の基準をマスク
またはレチクルのフィデューシャルと正確に位置合わせ
するように調節される。もし複数の露光が行なわれる場
合には、各アライメントマークに対してアライメント手
順を繰返すことが可能である。

好ましい方法においては、シリコンホトダイオードのよ
うな光検出器及びボックスカー積分器、位相感知検出器
及び同調増幅器のようなエラー信号を検出する電子装置
を含む。（光検出器信号と基準信号との間の差は、エラ
ー信号を最小にするように基板を移動する露光ツールに
フィードバックされる。）光学的フリンジを近似アライ
メント位置の周りで往復動パターンに移動することが便
利であることもわかった。結果として得られた回折次数
は強度の変化を与える。この往復運動と、ボックスカー
積分器、位相感知検出器及び同調増幅器のような電子装
置とを用いることにより、平均化によりエラーは減少さ
れる。それにも拘らず、このような往復運動は必要では
ない。

以下の実施例は本発明の方法に使用される条件の例示で
ある。

（実施例１） Ｇ　ＣＡ　　Ｄ　Ｓ　Ｗ　−Ｗａｆ’ｅｒ　５ｔｅｐｐ
ｅｒ　４８００ステツパのグローバルアライメント構造
にこのアライメントシステムが物理的に装着された。露
光位置にある基板に交差ビームを導入する光学装置を第
２図に示す。ＨｅＮｅレーザ（６８３ｎｍ）１５は約２
ｆｆ１ｗの出力を有した。その長手方向に沿った軸線の
周りのレーザ位置は、放射光が基板の主要面に対し約４
５度である偏光面を有するように調節された。ビームは
石英複屈折結晶を通過して照射された。複屈折結晶はＸ
カットであり、結晶の小さな回転がレーザ光の水平及び
垂直成分間の位相差内に対応の小さな発振を形成するよ
うに配置された。系はまた、（１）光の水平偏光成分を
反射する偏光ビームスプリッタ１４と、（２）ミラー１
１を有する４分の１波長板１２と、をも含んだ。４分の
１波長板及びミラーは、４分の１波長板へ入る水平光が
ミラーから反射されて再び４分の１波長板を横断して垂
直偏光として励起されるように選択された。約７０ｍｍ
の焦点距離を有する２つのレンズ９は、ビーム１５及び
１Ｂを約１ｍｍの直径から基板における約０．２＋ｕｎ
の直径を減少するように配置された。レンズは、２つの
ビーム間の角度θが約６３０５度となるように配置され
た。さらに、第１図及び第２図で破線で示したミラー２
０は、ビームが基板の方向に反射されて基板に対し約２
０度の角度を形成するように挿入された。基板の較正及
びアライメントの間に発生される回折光の種々の次数を
検出するために約３ｍｍ直径の感光領域を有する７台の
シリコンホトダイオードが配置された。これらの配置は
基準サンプルを用いて行なわれた。

制御電子装置は、複屈折結晶を発振させるのに使用され
た方形波信号をアライメントに使用される次数のホトダ
イオードからの信号の交流成分と比較するボックスカー
積分器を含んだ。この積分器の出力は交流成分内のエラ
ーに比例する直流エラー信号であった。このエラー信号
をステッパの位置決め電子装置へフィードバックするた
めの電子装置がさらに設けられた。ステッパの移動ステ
ージはこのフィードバックの影響を受けてホトダイオー
ド出力の交流成分が最小となるように移動された。電子
装置はまた、エラー信号の振幅により測定されたアライ
メントが０．１μｍよりよくなったときにステッパによ
る露光が自動的にトリガされるようにも設けられた。

装置の較正 １．３．３　ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｌｎｄｉｎｏ−６′−
ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｏｐｙｒｙｌＯスピランの８０％と
ポリ（メチル・メタクリレ−ト）の２０％とからなる溶
液の２．３滴をかけて基準ウェーハが製作され、基準ウ
ェーハは次に１：１０の比の溶剤内で溶解された。１μ
ｍの最終ホトクロミック層厚を形成するためにウェーハ
は３０００ｒｐｍの速度で回転された。ウェーハはホト
クロミック層を露光側にしてステッパのサンプルホルダ
上に取付けられた。ウェーハはステッパの自動ハンドリ
ング系により位置決めされた。厚さ約０．０４０インチ
の６インチ（５：　１）石英レチクルが装置のレチクル
ホルダ内に位置決めされた。このレチクルは、「ＶＬＳ
Ｉエレクトロニクス（ＶＳＬＩ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ）　Ｊ　、エヌ争アインシュプルフ（Ｎ、Ｅｉｎｓｐ
ｒｕｃｈ編集、３２０ページ、アカデミツク・プレス（
Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）出版、（１９８７年）
に記載されたものに類似の一連の電気的に検証可能なテ
ストパターン、一連の空間分布光学的バーニヤ、及び１
．５ｍｍ平方の大きさでかつ約３０μｍの周期を有する
アライメントマークを含んだ。レチクルは、光学顕微鏡
をのぞきながら位置決め用のアライメントマークを利用
してホルダ上に位置決めされた。

ホトクロミック面が露光位置に来るようにサンプルが移
動された。次にホトクロミック材料が水銀放電露光ラン
プ（４０５ｎｍ）を用いてレチクルを通して露光された
。露光は数百ｍＷ／ｃ＋ｌｔの強度で約５秒間保持され
た。露光後、サンプル内の得られた回折格子で交差する
ように第２図に示す装置を用いてアライメント光学用交
差ビームが径路８０に沿って投影された。（ビームの交
差点はアライメントマーク用の露出点に位置決めされる
ように予め調節された。）ボックスカー積分器からステ
ッパ電子装置へ行くフィードバック電子装置が遮断され
た。複屈折結晶への直流バイアスは中央の回折次数をモ
ニタするホトダイオードの交流出力が最小になるように
調節された。次にホトクロミックサンプルウェーハが取
除かれた。

次にアライメント系をテストするために４インチウェー
ハが使用された。このウェーハは、全長面を被覆する３
５００オングストローム厚さの二酸化ケイ素被覆層と、
（１）電気的に検証可能なテストパターンの第１のレベ
ルのパターン、（２）対応光学バーニヤマーク及び（３
）回折格子アライメントマークを有する２５００オング
ストローム厚さのケイ化タンタルの被覆層とを含んだ。

（ケイ化タンタルが選択されたのはそれが電気的検証テ
ストのための有利な電気性質を有したことによ る。）ケイ化タンタル層の上に３レベルレジストが使用
された。このレジストは１．１μｍ厚さのノボラックの
層を含み、その上に０．１２μｍ厚さの二酸化ケイ素の
層で被覆され、それはさらに、０．６μｍ厚さの５ｈｉ
ｐ１ｅｙ　＃１８２２型ポジティブホトレジストの層で
被覆された。

サンプルウェーハは自動ウェーハハンドリング装置を用
いてステッパの移動ステージ上に位置決めされた。グロ
ーバルアライメントはＧＣＡステッパで供給されるグロ
ーバルアライメント光学装置３１で行なわれた。グロー
バルアライメントの後に最初の露光のためにウェーハは
近似位置に移動された。ボックスカー積分器とステッパ
との間にフィードバックループが接続された。電子装置
を用いて交流信号が最小になるようにウェーハの７ライ
メントを行ない、適切なアライメントが得られたときに
最初の露光が行なわれた。露光が終るまでアライメント
系はそのままに保持された。次にアライメント用電子装
置が遮断され、ステッパによりウェーハは次の露光のた
め近似位置決めがなされた。次にアライメント手順と露
光とが反復された。同一ウェーハ上の一連の露光もまた
グローバルアライメントを用いて行なわれたが、交差ビ
ームアライメント技法は用いなかった。次にサンプルが
ステッパから取外され、現像され、かつ通常の方法によ
り加工された。

種々の露光に対するミスアライメントは上記のアインシ
ュプルフ（Ｅｉｎｓｐｒ＋ｊｃｈ）の著書に記載したよ
うに測定された。サイトバイサイト技法に対する最善の
結果は、首尾一貫して約０．３μｍ付近のエラーの標準
偏差を示したが、これはｏ、ｏｏａμｍという良好なエ
ラーを示した。グローバルにアライメントを示した。グ
ローバルにアライメントされたサンプルは時々は同等の
エラーを示したが、極めて大きな標準偏差を有してもこ
れは首尾一貫して起こるものではなかった。

あるサンプルを所定のレチクルに露光したとき一定のエ
ラーが得られることがわかった。較正後のエラーを修正
するために、複屈折結晶の直流バイアスが調節された。

機械が完全に型の形成を変えたときすなわち露光条件に
おいて同じ変化を与えるときは一般に、このように−口
調節しなおすことが必要であることがわかった。

（実施例２） サンプルの露光の間アライメント電子装置のスイッチが
切られて移動ステージ上に一定信号が保持されたこと以
外は実施例１の手順が行なわれた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に含まれる装置を示す図；
及び、 第３図は、本装置に含まれる光学的配置を示す図である
。 ９・・・レンズ　　　　　１１・・・ミラー１２・・・
４分の１波長板　１３・・・プリズム１４・・・偏光ビ
ームスプリッタ １５・・・レーザ　　　　　１５，１Ｂ・・・ビーム１
７・・・複屈折結晶　　　２０・・・ミラー４０・・・
ビームと基板とのなす角度 ５０・・・２つのビームの相対角度

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）リソグラフィー露光のために前記アライメントマ
   ークを利用することにより前記基板を位置決めするステ
   ップと；前記放射線感応性材料内にパターンを描画する
   ためにマスクまたはレチクルを通して前記基板を前記放
   射線に露光させるステップと；前記描画パターンを利用
   することにより前記デバイスを完成させるステップと；
   を有する、アライメントマーク及び放射線感応性材料を
   含むところのデバイス基板から形成されるデバイスの製
   造方法において、 前記アライメントマークは光を回折可能であり、（Ａ）
   少なくとも２つの光束を前記マークにおいて交差させ、
   該交差光束と前記アライメントマークによって前記マー
   クから回折干渉パターンを形成し； （Ｂ）前記回折光の光学的特性に基づいて前記基板を位
   置決めする； ことにより前記アライメントを達成することを特徴とす
   るデバイス製造方法。
2. （２）前記基板は半導体基板を含むことを特徴とする請
   求項１記載のデバイス製造方法。
3. （３）前記放射線は深紫外線を含むことを特徴とする請
   求項１記載のデバイス製造方法。
4. （４）アライメント後に前記基板を動かすことなく露光
   が行なわれることを特徴とする請求項３記載のデバイス
   製造方法。
5. （５）前記光は５００ないし１１００ｎｍのスペクトル
   範囲の放射線を含むことを特徴とする請求項４記載のデ
   バイス製造方法。
6. （６）前記光学的特性は前記回折光の強度を含むことを
   特徴とする請求項４記載のデバイス製造方法。
7. （７）アライメント後に前記基板を動かすことなく露光
   が実行されることを特徴とする請求項１記載のデバイス
   製造方法。
8. （８）前記光は５００ないし１１００ｎｍのスペクトル
   範囲の放射線を含むことを特徴とする請求項７記載のデ
   バイス製造方法。
9. （９）前記光は５００ないし１１００ｎｍのスペクトル
   範囲の放射線を含むことを特徴とする請求項１記載のデ
   バイス製造方法。
10. （１０）前記光学的特性は前記回折光の強度を含むこと
    を特徴とする請求項１記載のデバイス製造方法。
11. （１１）（Ａ）前記基板内に含まれる前記マークに対応
    する前記レチクルまたはマスクから投影される回折格子
    を含むパターンを形成するために、較正材料上へ前記露
    光を行なうことにより前記アライメント較正するステッ
    プと； （Ｂ）前記回折光の基準光学的特性を得るために前記光
    の性質を調節するステップと； （Ｃ）前記基準光学的特性を再生することにより前記ア
    ライメントのための前記位置決めを行なうステップと； を含むことを特徴とする請求項１記載のデバイス製造方
    法。
12. （１２）前記放射線が深紫外線を含むことを特徴とする
    請求項１１記載のデバイス製造方法。
13. （１３）アライメントの後に前記基板を動かすことなく
    露光が行われる請求項１２記載のデバイス製造方法。
14. （１４）アライメントの後に前記基位置を動かすことな
    く露光が行なわれることを特徴とする請求項１１記載の
    デバイス製造方法。
15. （１５）前記光が５００ないし１１００ｎｍのスペクト
    ル範囲の放射線を含むことを特徴とする請求項１３記載
    のデバイス製造方法。
16. （１６）前記光学的特性が前記回折光の強度を含むこと
    を特徴とする請求項１１記載のデバイス製造方法。
17. （１７）リソグラフィー露光のために前記アライメント
    マークを利用することにより前記基板を位置決めするス
    テップと；前記放射線感応性材料内にパターンを描画す
    るためにマスクまたはレチクルを通して前記基板を前記
    放射線に露光させるステップと；前記描画パターンを利
    用することにより前記デバイスを完成させるステップと
    ；を有する、アライメントマーク及び放射線感応性材料
    を含むところのデバイス基板から形成されるデバイスの
    製造方法において、 前記位置決めのために使用される前記較正露光の手段か
    ら基板を動かすことを必要とする手順を用いることなく
    観察可能な光学的変化を受ける較正材料上に較正露光を
    行なうことにより前記アライメントが較正されることを
    特徴とするデバイスの製造方法。
18. （１８）前記較正材料がホトクロミック材料を含むこと
    を特徴とする請求項１７記載のデバイスの製造方法。
19. （１９）前記光学的変化が回折格子を形成することを特
    徴とする請求項１７記載のデバイス製造方法。
20. （２０）前記回折格子は光を交差ビームから回折するこ
    とを特徴とする請求項１９記載のデバイス製造方法。