JPH02298017A - アライメント方法 - 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〕 本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用さ
れる露光装置において、回路パターンが形成されたレチ
クル（マスクと同義）と、ウェハ等の基板とを相対的に
アライメントする方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体素子製造のりソゲラフイエ程では、レチク
ルパターンを高分解能でウェハ上に転写する装置として
、ステップ・アンド・リピート方式の樒小投影型露光装
置、所謂ステッパーが多用されるようになっている。こ
の種のステッパーでは、例えばレチクル上のアライメン
トマーク（レチクルマーク）と、ウェハのショット領域
に付随して設けられたアライメントマーク（ウェハマー
ク）とを、投影１ノンズを介して同時に重ね合わせて観
察するＴ　Ｔ　Ｒ（ＴｈｒｏｕｇｌＩＴｈｅ　Ｒｅｔｉ
ｃｌｅ）方式のＤＤＡ　（Ｄｉｅ　ｂｙ　Ｄｉｅ　Ａｌ
ｉｇｎｍｅｎｔ）系、或いは投影レンズを介してスポッ
ト光（シートビーム）をウェハマークに照射してマーク
からの回折光又は散乱光を光電検出するＴ　Ｔ　Ｌ　（
Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式のＬＳ　Ａ　
（Ｌａｓｅｒ　５ｔｅｐ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系等を
用いて、重ね合わせ露光すべき１ノチクルとウェハとの
相対的なアライメントを行っている。通常、フォトリソ
グラフィ工程におけるウェハは、その表面に１〜２μｍ
程度の厚さでレジスト層（感光層）が形成されているの
で、アライメント時にはレジスト層を介してウェハマー
クを光学的に検出しなければならない。従って、レジス
ト層の光学的な特性のため、検出すべきウェハマークか
らの光情報に不要なノイズ成分（スペックル、干渉縞等
）が混入し、アライメント精度を著しく低下させること
があった。そこで、マスクとウェハとのアライメント動
作に先立って、ウェハマーク上のレジスト層のみ露光（
ポジレジストの場合）する、或いは化学的な処理を施す
、若しくは高エネルギービームを照射することによって
、全てのウェハマーク上のレジスト層を除去していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の如き従来の技術においては、アラ
イメントに先立って全てのショット領域に対して、ウェ
ハマーク上のレジスト層の除去を行わなければならず、
アライメント時間及び除去時間が長くなってスループッ
トが低下するという問題点があった。また、レチクルと
ウェハとの重ね合わせ露光後の各種基板処理工程、特に
エツチング工程において、レジスｉ・層が除去されたウ
ェハマークは破壊され易い。このため、ステッパーでの
士数層に上る重ね合わせ露光において、各層（レチクル
）の露光毎にウェハマークの位置を移動させる、即ちウ
ェハマークを打ち替える必要があるという問題点もあっ
た。さらに、ウェハマーク上のレジスト層を除去しなく
ても、例えばＴＴＲ方式のＤＤＡ系を用いて重ね合わせ
露光を行う場合、重ね合わせ露光に伴ってウェハマーク
上のレジスト層まで感光し、上述、と同様に、エッチン
グ工程においてウェハマークが破壊されてしまうので、
レチクル毎にウェハマークを打ち替えなければならず、
ウェハ上のマーク形成領域が太き（なってしまうという
問題点もあった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、スループ
ットの低下を最小限に抑えることができ、高精度にマス
クとウェハとの重ね合わせが可能なアライメント方法を
得ることを目的としている。

〔課題を解決する為の手段〕

かかる問題点を解決する為本発明においては、規則的に
配列された複数のショット領域ＳＡの夫々に付随してウ
ェハマークＷＭが形成され、その表面にレジスト層が形
成されたウェハＷ〔基板〕に対し、回路パターンが形成
されたレチクルＲを順次重ね合わせ露光する際に、ウェ
ハＷとレチクルＲとを相対的にアライメントするに先立
って、ウェハマークＷＭ上のレジスト層を除去するよう
にし、この際レジスト層を除去すべき（即ち、アライメ
ントに使用する）ショット領域ＳＡの数を、ウェハＷ上
でウェハマークＷＭが欠けることなく存在しているショ
ット領域ＳＡの総数よりも少なくし、且つ互いに異なる
レチクル間で少なくとも一回はショット領域ＳＡが重複
しないように定め、このレジスト層を除去したウェハマ
ークＷＭのみを、ウェハＷとレチクルＲとのアライメン
トに適用することとした。また、１ノジスト層の除去を
行った後、レジスト層が除去されたウェハマークＷＭの
みの位置情報に基づいて、ウェハＷ上のショット領域Ｓ
Ａの配列座標値を算出することとした。

また、規則的に配列された複数のショット領域ＳＡの夫
々に付随してウェハマークＷＭが形成され、その表面に
レジスト層が形成されたウェハＷ〔基板〕に対し、ウェ
ハマークＷＭと整合し得るレチクルマークＲＭ［基準マ
ーク〕を有するレチクルＲを順次重ね合わせ露光するに
先立って、ウェハＷとレチクルＲとを相対的にアライメ
ントする際、ウェハＷ上でウェハマークＷＭが欠けるこ
となく存在しているショット領域ＳＡの総数よりも少な
くなるように、ウェハマークＷＭを検出すべき（即ち、
アライメントに使用する）ショット領域ＳＡを選択する
ようにし、この除電いに異なるレチクル間で少なくとも
一回はウェハマークＷＭを検出すべきショット領域ＳＡ
が重複しないように定め、選択したショット領域ＳＡに
付随したウェハマークＷＭのみを、ウェハＷとレチクル
Ｒとのアライメントに適用することとした。

〔作　用〕

本発明では、基板上でアライメントマークが欠けること
な（存在しているショット領域の総数よりも少なくなる
ように、アライメントに使用するショット領域を選択す
る。さらに、露光後の各種処理工程の種類（内容）に応
じて、前層の露光工程で用いたアライメントマークの重
複使用が可能か否かを決定しておき、少なくとも重複使
用が不可能な互いに異なる露光工程（重ね合わせ層、マ
スク）間では、アライメントに使用するショット領域が
重複しないよう定める。そして、このように選択したシ
ョット領域に付随したアライメントマークを、基板とマ
スクとのアライメントに適用することとした。このため
、感光層を除去したアライメントマークを用いてアライ
メントを行う場合には、上記選択したアライメントマー
クのみ感光層を除去するので、感光層の除去を要因とす
るスルーブツトの低下を最小限に抑えることができる。

また、レジスト除去の有無に関わらず、重ね合わせ露光
時には少なくともアライメントに使用したアライメント
マーク以外は遮光する（ポジレジスト使用の場合）こと
によって、露光後のエツチング工程における未使用のア
ライメントマークの破壊を避けることができる。このた
め、次の露光工程でのアライメントマークの打ち替えが
不要となって、基板に形成するアライメントマークのマ
ーク形成領域の面積を小さくすることができる。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明の実施例による方法を実施するのに好
適なシステムを表す図であり、本実施例のシステムには
レジスト除去装ｆｉｆＡと露光装置Ｂとが設けられる。

そこで、まず露光装置Ｂについて説明するが、露光装置
Ｂとして従来・の装置をそのまま利用できるので、本実
施例では特開昭６３−２８３１２９号公報に開示されて
いる露光装置を用いるものとする。

さて、超高圧水銀ランプ等の照明光源１はｇ線、ｉ線等
のレジスト層を感光するような波長（露光波長）の照明
光を発生し、この照明光はミラー２を介して可変ブライ
ンド３ａ、不図示のオプチカルインテグレータ（フライ
アイレンズ）等を含む照明光学系３に入射する。照明光
学系３で光束の一様化等が行われた照明光は、コンデン
サーレンズ４を通ってダイクロイックミラー５で垂直に
反射された後、レチクルＲのパターン領域ＦＡを均一な
照度で照明する。レチクルＲにはパターン領域ＰＡに付
随して、矩形の透明窓部と回折格子マークとから成るレ
チクルマークＲＭが形成されている。可変ブラインド３
ａの面はレチクルＲと結像関係にあるので、可変ブライ
ンド３ａを構成する可動ブレードを開閉させて開口位置
、形状を変えることにより、レチクルＲの観測、視野ぐ
露光時は照明視野）を任意に選択することができる。

レチクルＲのパターン領域ＰＡを透過した照明光は、両
側（若しくは片側）テレセントリックな投影レンズ６に
入射し、投影レンズ６は回路パターンやレチクルマーク
ＲＭの像をウェハＷ上に投影する。ウェハＷの表面には
レジスト層（単層ｌノジスト、多層レジスト、又は色素
入りレジスト等）が形成され、ウェハＷはステップ・ア
ンド・リピート方式で２次元移動するウェハステージ７
上に載置される。

また、露光装置Ｂには回折格子マークに対して２方向か
ら平行なレーザビームを同時に照射して１次元の干渉縞
を作り、この干渉縞を用いてアライメントを行うＴ　Ｔ
　Ｒ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｒｅｔｉｃｌｅ）方式
のアライメント系、特に２方向から照射されるレーザビ
ームに一定の周波数差を与えるヘテロダイン法を探用し
たアライメント系（以下、ＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｒｉｃ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；Ｌ　Ｉ　Ａ系と
呼ぶ）が設けられている。ＬＩＡ系は複屈折物質（水晶
、方解石等のレンズ）と、テレセントリックな対物レン
ズとを一体に組み合わせた２焦点光学系８を有し、ダイ
クロイックミラー５の上方に設けられたこの２焦点光学
系８には、照明系（不図示）から発振される直交直線偏
光の非露光波長の照明光（レーザビーム）が入射する。

２焦点光学系８を射出した一方の偏光（例えばＰ偏光）
成分から成る２光束は、レチクルＲ（レチクルマークＲ
Ｍの透明窓部）及び投影レンズ６を介してウェハマーク
ＷＭを照射し、他方の偏光（Ｓ偏光）成分から成る２光
束はレチクルマークＲＭ（回折格子マーク）を照射する
。この際、１次元の干渉縞はマークＲＭ、ＷＭ上で２光
束の周波数差に対応して移動する（流れる）ことになる
。この結果、マークＲＭＳＷＭからは夫々干渉縞の移動
によって明暗の変化を周期的に繰り返すビート波面にな
る±１次回折光（干渉光）が発生し、この干渉光を光電
変換することにより干渉縞の明暗変化の周期に応じた正
弦波状の交流信号（ビート周波数、以下、光ビート信号
と呼ぶ）を検出する。この時、参照用回折格子（不図示
）にも周波数が異なる２光束が照射され、参照用回折格
子から発生する干渉光の光電信号（正弦波状の交流信号
）が基準ビート信号として検出される。そして、基準ビ
ート信号を基準としたマークＲＭ、ＷＭからの光ビート
信号の波形上の位相差（±１８０°）を、レチクルＲと
ウェハＷとの位置ずれ量として求めるものである。尚、
検出された位相差は夫々マークＲＭ。

ＷＭの格子ピッチの１／２内の相対位置ずれ量に一義的
に対応している。

一方、レジスト除去装ｆｆ１Ａにはレジスト除去用のエ
キシマレーザ光源１０とアライメント用の照明系２０と
が設けられ、エキシマレーザ光は１ノンズ系１１．ビー
ムスプリッタ−１２及びレンズ系１３を介して、可変開
口絞り（可変アパーチャ）１４を均一に照射する。可変
アパーチャ１４の開口像は加工用対物レンズ１６により
ウェハＷの表面に縮小結像される。ウェハＷの表面には
、レジスト層がコーティングされ、このウェハＷは干渉
計等で位置計測されて２次元移動するステージ３０に載
置される。また、照明系２０からのアライメント照明光
はビームスプリッタ−２１で反射されて、アライメント
用対物レンズ２２に入射し、ウェハＷの表面を均一に照
明する。ウェハＷ上のマークＷＭからの反射光は対物レ
ンズ２２、ビームスプリッタ−２１を介してリレー系２
３を通って観察系に導かれる。この対物レンズ２２、ビ
ームスプリッタ−２１及びリレー系２３によって、オフ
・アクシス方式のウェハ・アライメント系が構成される
。また、加工用対物レンズ１６を介して加工点（レジス
ト除去部）を直接観察するため、対物レンズ１６と可変
アパーチャ１４との間の光路中に進退可能なビームスプ
リッタ−１５が配置される。このビームスプリッタ−１
５が光路中にある時、照明系２０からの照明光は対物レ
ンズ１６に導かれ、ウェハＷ上の加工部を均一に照射す
る。ウェハＷの表面からの反射光は対物レンズ１６、ビ
ームスプリッタ−１５及び可変アパーチャ１４を通り、
さらにレンズ系１３及びビームスプリッタ−１２を介し
てリレー系１７に入射し、観察系に導かれる。ここで、
ウェハＷと可変アパーチャ１４とは共役なので、リレー
系１７を介して可変アパーチャ１４の開口像と、ウェハ
Ｗ上の加工部とが同時観察される。即ち、可変アパーチ
ャ１４の開口内にマークＷＭが位置するようにステージ
３０を位置決めした後、ビームスプリッタ−１５を退避
させて、エキシマレーザ光源１０からエキシマレーザ光
（パルス光）を発振させれば、ウェハマークＷＭを含む
局所領域のみのレジスト層が気化して除去されることに
なる。また、レジスト層の気化した物質等は対物レンズ
１６に付着すると、レーザ光パワーの低下等の不都合が
生じる。そこで、対物レンズ１６とウェハＷとの間に石
英の透過板３１を配置し、ウェハＷと石英板３１との間
の空間を排気系３２により減圧するようにして、気化し
た物質を排気系３２によって直ちに取り除くようにした
。上記構成において、ビームスプリッタ−１２はダイク
ロイックミラーのような波長選択性のものにし、照明系
２０からの照明光の波長は可視域にすることが望ましい
。尚、レジスト除去装置Ａで加工されたウェハＷは搬送
装置Ｃによって露光装置Ｂに搬送される。

ところで、レチクルＲのパターン像とウェハＷ上のショ
ット領域とを正確にアライメントするため、例えば特開
昭６１−４４４２９号公報、又は特開昭６２−８４５１
６号公報に開示されているように、拡張されたウェハ・
グローバル・アライメント（以下、エンハンスト・グロ
ーバル・アライメント＝ＥＧＡと呼ぶ）方式を採用する
ことが有望視されている。ここで、ＥＧＡ方式とは１枚
のウェハＷを露光するのに、まず始めにウェハＷ上の複
数のショット領域に付随したマークの位置を計測（サン
プル・アライメント）した後、ウェハ中心位置のオフセ
ット（Ｘ、Ｙ方向）、ウェハＷの伸縮度（Ｘ、Ｙ方向）
、ウェハＷの残存回転量、及びウェハステージの直交度
（或いはショット領域の配列の直交度）の計６つのパラ
メータを、マークの設計位置とマークの計測位置との差
に基づいて統計的な手法で決定する。そして、決定され
たパラメータの値に基づいて、重ね合わせ露光すべきセ
カンド（２ｎｄ）ショットの位置を設計位置から補正し
て順次ウェハステージをステッピングさせていく方式で
ある。この方法の利点は、ウェハ露光に先立ってウェハ
Ｗ上の全ショツト数と比べてわずかな数（３〜１６シヨ
ツト程度）のマークの位置計測を実行した後は、最早マ
ークの検出及び位置計測を必要としないため、スループ
ットの向上が望めること、及び十分な数のマークをサン
プル・アライメントすると、個々のマーク検出誤差が統
計的な演算のもとて平均化されることになり、１シヨツ
ト毎のアライメント（ダイ・パイ・ダイ、又はサイト・
パイ・サイト方式）と同等、若しくはそれ以上のアライ
メント精度が、ウェハ全面の全てのショット領域に対し
て望めることである。そこで、本実施例ではＬＩＡ系を
用いてＥＧＡ方式のアライメントを行うものとし、サン
プル・アライメントを行うショット領域に付随したウェ
ハマークＷＭのみ、レジスト除去装置Ａを用いてレジス
ト層を除去する。このため、十分な精度でアライメント
が可能となると共に、レジスト層の除去を要因とするス
ルーブツトの低下を最小限に抑えることができる。

第２図は、ウェハＷ上のショット領域ＳＡとつエバマー
クＷＭとの配置を示す平面図であり、各ショット領域Ｓ
ＡはＸ方向、Ｙ方向に伸びた細い帯状のスクライブ領域
ＣＬによって区画されている。また、各ショット領域Ｓ
Ａは露光装置ＢにおいてレチクルＲの回路パターン領域
が１回で投影露光される大きさに対応している。本実施
例において、ウェハマークＷＭは１つのショット領域Ｓ
Ａに付随した２ケ所にＸ方向用とＹ方向用とで別に設け
られ、Ｘ方向用のマークはＷＭｘ１Ｙ方向用のマークは
ＷＭｙである。ウェハマークＷ　Ｍ　ｘ　ｓＷＭｙは、
複数本の長い格子エレメント（バーパターン）が、夫々
ＸＳＹ方向に配列された回折格子マーク（デユーティは
ｌ：１）である。本実施例では、第２層目のレチクルの
露光に先立ってＬＩＡ系によるＥＧＡ方式のアライメン
トを行う際、第２図中に示したショット領域ＳＡＩ〜５
ＡＩＯをサンプル・アライメントするため、このショッ
ト領域５ＡＩ−３ＡＩＯに夫々付随したウェハマークＷ
Ｍｘ、ＷＭｙを含む領域のみのレジスト層を除去してや
れば良いことになる。ここで、除去されるレジスト層の
大きさく除去領域ＤＡ）はスクライブ領域ＣＬの幅より
も小さく、且つウェハマークＷＭの専育面積、例えばウ
ェハマーク以外のパターンを設けてはならない最小の領
域（所謂、マーク形成領域）よりは大きくなるように定
められている。同様に、Ｉノジスト除去装！ｌＡでのエ
キシマレーザ光の照射領域（可変アパーチャ１４の開口
像）の大きさも一義的に定められる。尚、可変アパーチ
ャ１４は開口寸法、形状を任意に変えられるので、ウェ
ハマークＷＭを含むマーク形成領域（除去領域ＤＡ）の
形状、寸法に適宜合致させることができる。

次に、第３図を併用して本実施例によるアライメント動
作について説明する。第２図に示したように、ウェハＷ
上には第１層目のレチクルパターン（レチクルマークＲ
Ｍを含む）が形成され、その表面には所定膜厚のポジレ
ジストが形成されているものとする。さて、第２層目の
レチクルＲとウェハＷとの重ね合わせ露光に先立って、
まずＬＩＡ系によるＥＧＡ方式のアライメントに用いる
ショット領域ＳＡ、本実施例ではショット領域ＳＡ１〜
５ＡＩＯを決定する。この際、例えば第２図中に示した
ショット領域Ｓ　Ａ　ａ　ＳＳ　Ａ　ｂ　ｓ即ちウェハ
マークＷＭが欠けているショット領域ＳＡ（欠はショッ
ト）については、予めアライメントに使用可能なショッ
ト領域ＳＡ（総数）から外してお（。その後、ウェハＷ
はレジスト除去装置Ａのステージ３０上に載置され、オ
フ・アクシス方式のウェハ・アライメント系（対物レン
ズ２２、リレー系２３等）により、ショット領域ＳＡＩ
〜５ＡＩＯに付随したウェハマークＷＭのうちの特定位
置のマークＷＭが検出される。そして、このマーク像が
観察系内部の指標マークと合致するようにステージ３０
の位置決めが行われ、この位置がステージ３０の基準位
置として規定される。次に、ステージ３０はその基準位
置、即ちウェハ・アライメント系のマーク検出の中心位
置と、対物レンズ１６による可変アパーチャ１４の像の
中心位置との機械的な間隔距離（ベースライン）、ウェ
ハマークＷＭｘ、ＷＭｙの配列（位置）情報、及びＥＧ
Ａ方式のアライメントに用いるショット領域ＳＡの位置
情報等に基づいて、レジスト層を除去すべきウェハマー
クＷＭを含む除去領域ＤＡを順次対物レンズ１６の下に
位置決めする。この時、可変アパーチャ１４の中心にマ
ークＷＭが位置したか否かを確認するため、ビームスプ
リッタ−１５を光路中に入れてリレー系１７を介して観
察する。この時、可変アパーチャ１４とウェハマークＷ
Ｍとにずれがあれば、そのずれ量を計測してステージ３
０の移動量、又は先に求めた基準位置を補正する。この
チェックはウェハＷ上の離散的な数ケ所のウェハマーク
ＷＭに対して行えば良い。そして、ビームスプリッタ−
１５を退避させて、順次位置決めを行ってはエキシマレ
ーザ光を照射して、ＥＧＡ方式のアライメントに用いる
ショット領域ＳＡＩ〜５ＡＩＯに付随したウェハマーク
ＷＭ　（ＷＭ　ｘ　、　ＷＭ　ｙ　）上のレジスト層を
除去していく。第３図は、ウェハマークＷＭ上のレジス
ト層を除去する様子を示すウェハＷの部分断面図である
。第３図＜Ａ）はエキシマレーザ光ＬＢをレジスト層Ｐ
Ｒに照射する様子を示し、第３図（Ｂ）はレジスト層Ｐ
ＲのウェハマークＷＭを含む除去領域ＤＡが除去された
様子を示す。レジスト層の除去は、エキシマレーザ光Ｌ
Ｂの１パルスのエネルギーが強ければ１パルスでも可能
であるが、１パルスの発光時間程度で極めて急激にレジ
スト物質を気化させるために、除去部の境界が汚くなる
。従って、１ケ所のレジスト除去にあたっては複数パル
スを与えた方が良い。

以上のように、ウェハＷ上のＥＧＡ方式のアライメント
に用いるウェハマークＷＭ上のレジスト層が除去される
と、ウェハＷは搬送装置Ｃによって露光装置１Ｂのウェ
ハステージ７上に搬送される。

そして、不図示のウェハ・グローバル・アライメントセ
ンサーによってウェハＷ（ショット領域ＳＡ）とレチク
ルＲとの相対的な位置すれが１μｍ以下の精度で補正さ
れる。これより、設計上のショット領域ＳＡの配列座標
値に応じてウェハステージ７をステッピングさせれば、
ＬＩＡ系から照射される２光束に対してウェハマークＷ
Ｍが格子ピッチの±１／４内に位置決めされることにな
る。

次に、ＬＩＡ系（２焦点光学系８等）を用いてＥＧＡ方
式のアライメントを行う。まず、レジスト層が除去され
たウェハマークＷＭとレチクルマークＲＭとの位置ずれ
量（位相差）を検出し、この位置ずれ量とウェハステー
ジ７用のレーザ干渉計（不図示）からの位置信号とに基
づいてウェハマークＷＭの位置を求める。そして、この
レジスト層が除去されたウェハマークＷＭの位置情報（
計測位Ｉｔ）のみに基づいて、統計的な手法でショット
領域ＳＡの設計位置に補正を加えて配列座標値を決定す
る。次に、この配列座標値に基づいてレチクルパターン
をウェハＷ上のショット領域ＳＡにステップ・アンド・
リピート方式により順次重ね合わせ露光することによっ
て、ウェハＷ上の全面についての露光を完了する。

この際、ＥＧＡ方式のアライメント終了後に可変ブライ
ンド３ａが駆動され、重ね合わせ露光時にはレチクルマ
ークＲＭが遮光されて回路パターンのみが照明される。

このため、ウェハマークＷＭ上のレジスト層は感光せず
、レジスト層を除去しなかったウェハマークＷＭはエツ
チング工程でも破壊されることなく保護される。従って
、第３層目のレチクルＲを露光するに先立って、ＬＩＡ
系によるＥＧＡ方式のアライメントを行う際にも、第１
層目の露光で形成したウェハマークＷＭ（第２層目の露
光工程でレジスト層を除去したマークは除く）をそのま
ま使用することができる。当然のことながら、第３層目
の露光工程においてＥＧＡ方式のアライメントで使用す
るウェハマークＷＭ（ショット領域ＳＡ）は、前（第２
層目）の露光工程でレジスト層が除去されなかったショ
ット領域ＳＡの中から決定される。この結果、レチクル
毎にＥＧＡ方式のアライメントに用いるショット領域Ｓ
Ａを重複しないように決定し、上述と同様の動作（レジ
スト層除去から重ね合わせ露光まで）を繰り返し行うこ
とによって、レチクル毎にウェハマークＷＭを打ち替え
ることなく、高精度にレチクルＲとウェハＷとの重ね合
わせ露光を行うことができる。

ここで、本実施例では露光工程（レチクル）毎にアライ
メントに用いるショット領域ＳＡを重複しないように決
定していたが、露光工程後の処理工程によってはぐ例え
ば、エツチング工程等がなければ）、ウェハマークＷＭ
が破壊されず、次の露光工程までウェハマークＷＭがそ
のまま保存される場合がある。このような場合には、前
層（レチクル）の露光工程で使用したウェハマークＷＭ
を、次層以降の露光工程（ＥＧＡ方式のアライメント）
で重複使用しても良く、予め露光後の各種処理工程の種
類（内容）に応じて、前層の露光工程で用いたウェハマ
ークＷＭの重複使用が可能か否かを決定しておけば良い
。また、ＥＧＡ方式の　□アライメントにおいて、サン
プル・アライメントするショット領域ＳＡの数は１０個
に限られるものでなく、アライメント（配列座標値の決
定）精度、スルーブツト、及び重ね合わせ露光するレチ
クルＲの枚数とウニハＷ上のショット領域ＳＡの総数と
の関係を考慮して決定すれば良い。例えば、露光工程毎
にサンプル・アライメントするショット領域ＳＡの数を
変えて（例えば順次増やして）も良い。尚、ウェハＷ上
でウェハマークＷＭが欠けることなく存在しているショ
ット領域ＳＡの総数をＭ１ウェハマークＷＭを検出すべ
き重ね合わせ層の数をＡ１１番目の重ね合わせ層におい
て予め定められたウェハマークＷＭを検出すべきショッ
ト領域ＳＡの数をＮ（ｉ）（但し、Ｎ（ｔ）＝２．３゜
・・・）とした時、 ム を満たすと共に、互いに異なるＡ層の重ね合わせ眉間で
重複しないショット領域ＳＡに付随したウェハマークＷ
Ｍ上のレジスト層を除去するように定めることが望ま（
７い。但し、ｎ枚のレチクルＲを使って（ｎ−１）回だ
け重ね合わせ露光を行い、且つ露光工程後の処理工程に
おいてウェハマークＷＭが破壊されずに保存される重ね
合わせ層の数をｍとすると、ウェハマークＷＭを検出す
べき重ね合わせ層の数Ａは、Ａ層（ｎ−１）　−ｍと規
定されるものとする。

また、本実施例ではレジスト層を除去したウェハマーク
ＷＭをアライメントに適用していたが、本発明による方
法はレジスト除去を行わないアライメントにも適用可能
であって、ウェハＷ上のマーク形成領域の面積を小さく
できるといった効果を得ることができる。例えば、ＴＴ
Ｒ方式のアライメント系（ここでは、露光波長の照明光
を用いるものとする）によるＥＧＡ方式のアライメント
を行う場合、重ね合わせ露光に伴ってウェハマークＷＭ
上のレジスＩ・層まで感光するので、エツチング工程に
おいてアライメントに使用したウェハマークＷＭだけで
なく全てのウェハマークＷＭが破壊されることになり、
１ノチクル毎にウェハマークＷＭを打ち替えなければな
らない。そこで、本実施例と同様の動作でレチクル毎に
アライメントに使用するショット領域ＳＡを選び出し、
この選び出したショット領域ＳＡのみをアライメントに
適用するようにし、且つ重ね合わせ露光時にはレチクル
マークＲＭを遮光すれば良い。

以上、本発明の実施例について説明したが、可変アパー
チャ１４自体をＸＹ平面内で微動させるように構成すれ
ば、ウェハマークＷＭと可変アパーチャ１４とのアライ
メン］・動作を高速化できる。

また、本実施例のレジスト除去部ｆｆ１ｆＡの対物レン
ズ１６、リレー系１７を通した観察系を用いると、エキ
シマレーザ光によるレジスト層の除去領域ＤＡや除去状
態を確認して除去精度を高めることができる。それには
、除去すべきウェハマークＷＭの領域よりも小さな領域
を除去するように可変アパーチャ１４を設定し、所定の
エネルギー、パルス数でエキシマレーザ光を照射する。

そ、の後、可変アパーチャ１４の開口を少し大きくシ、
ビームスプリッタ−１５を光路中に入れて除去部分を観
察する。この際、レジスト層の除去部分で段差エツジが
できるため、この段差エツジと可変アパーチャ１４の開
口エツジ部（明暗部）とのずれを光電検出すれば、広げ
た関白の寸法から容易に除去部分の大きさが測定できる
。また、その時観察系の中にレジスト層からの螢光を検
出する系を付加しておけば、完全に除去されていないレ
ジスト層の存在も検出できる。これはレジスト層に与え
るエキシマレーザ光の総エネルギー量を推定するのに好
都合である。螢光を検出するためにはエキシマレーザ光
のパワー（ウェハＷ上での照度）を加工時に比べてかな
り小さくして除去部分に照射すれば良い。以上の計測に
よって、除去すべき領域を正確に定めるための最適な開
口寸法が決定でき、且つエキシマレーザ光の加工時の最
適なエネルギー量（１パルスのエネルギーとパルス数）
が決定できる。

また、本実施例では第２層目以降の露光工程で可変ブラ
インド３ａを用いてレチクルマークＲＭの遮光を行って
いたが、実際には可変ブラインド３ａの設定精度等のた
めにレチクルマークＲＭを正確に遮光することは難しい
。そこで、レチクルＲのパターン領域ＰＡの外側に一定
幅の遮光帯を設け、その遮光帯に付随してレチクルマー
クＲＭを形成すれば、可変ブラインド３ａの設定精度に
関係なくレチクルマークＲＭを完全に遮光できる。

尚、ＬＩＡ系はウェハマークＷＭを検出した後に一定量
だけウェハＷを移動してショット領域ＳＡを露光位置に
設定する、所謂サイト・パイ・サイト方式のアライメン
トを行うことになる。

さらに、本実施例で適用するのに好適なアライメントセ
ンサーはＴＴＲ方式のＬＩＡ系に限られるものでない。

例えば、ＴＴＬ方式のＬＳＡ系、白色光を光源としてＩ
ＴＶ、ＣＣＤカメラ等でウェハマークを観察する画像処
理法を用いたオフ・アクシス方式のフィールド・イメー
ジ・アライメント（ＦＩＡ）系、或いはガルバノミラ−
等の振動鏡を用いたスポットスキャン方式若しくはステ
ージスキャン方式による回折光（又は散乱光）検出法を
用いたオフ・アクシス方式のウェハ・アライメント系等
を用いても良い。特に、ＦＩＡ系によるＥＧＡ方式のア
ライメントを行った場合には、アライメント精度のより
一層の向上が期待できる。

また、本実施例ではｇ線、ｉ線等を露光用光源とするス
テッパーに適用していたが、ＤｅｅｐＵ　Ｖ光、例えば
波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を光源とする
ステッパーに適用しても、同様の効果を得ることができ
るのは明らかである。この種のステッパーでは、特にレ
ジスト除去装置Ａを別設する必要はなく、ステッパーそ
のもので代用する゛ことができる。例えば、ＬＳＡ系、
ＦＩＡ系等を用いてレジスト層を除去すべきショット領
域ＳＡを露光位置に設定した後、可変ブラインド３ａで
回路パターンのみを遮光し、露光用照明光（エキシマレ
ーザ光）をレチクルマークＲＭを介してウェハマークＷ
Ｍ上のレジスト層に照射してやれば良い。

さらに、本実施例ではレジスト除去装置への光源として
エキシマレ−ザ光を用いていたが、他の高エネルギービ
ームを光源として用いても構わない。また、高エネルギ
ービームをレジスト層に照射する代わりに、ウェハマー
クＷＭ部分のみの露光（ポジレジスト使用の場合）、或
いは化学的な処理によるレジスト除去方法を用いても良
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アライメントに使用する
アライメントマークのみの感光層を除去するので、感光
層除去を要因とするスルーブツトの低下を最小限に抑え
ることができるといった効果がある。また、感光層除去
を行わなかったアライメントマークは、その後のエツチ
ング工程等を経ても破壊されることがないので、次の露
光工程でもアライメントに利用することができる。つま
り、露光工程（マスク）毎にアライメントに使用（感光
層を除去）するアライメントマークを変えることによっ
て、第１層目のマスクの露光工程で形成されたアライメ
ントマークを、第２層目以降のマスクの露光工程でアラ
イメントを行う際にもそのまま利用できることになる。

この結果、マスク毎にアライメントマークの打ち替えを
行う必要がなく、且つ基板上のアライメントマーク形成
領域の面積を小さくでき、特にＬＩＡ系の如くマーク形
成領域の面積が大きいアライメント系に好適である上に
、十数種類のマスクと基板とのトータルの重ね合わせ（
アライメント）精度も向上させることができるといった
効果がある。さらに、本発明による方法は感光層除去を
行わないアライメントにも適用可能であって、この場合
にも基板上のマーク形成領域の面積を小さくできるとい
った効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による方法を適用するのに好適
なシステムの構成を示す平面図、第２図はウェハ上のシ
ョット領域とマークとの配列及びＥＧＡに利用するアラ
イメントマークを含むショット領域を示す平面図、第３
図（Ａ）、（Ｂ）はｌノジスト層の除去の様子を示すウ
ェハの断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ３ａ・・・可変ブラインド、６・・・投影レンズ、７・
・・ウェハステージ、８・・・２焦点光学系、１０・・
・エキシマレーザ光源、１４・・・可変アパーチャ、Ｒ
・・・レチクル、ＲＭ・・・１ノチクルマーク、Ｗ・・
・ウェハ、ＷＭ・・・ウェハマーク、ＳＡ・・・ショッ
ト領域。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）規則的に配列された複数のショット領域の夫々に
   付随して位置合わせ用のアライメントマークが形成され
   、その表面に感光層が形成された基板に対し、所定パタ
   ーンが形成されたマスクを順次重ね合わせ露光する際に
   、前記基板とマスクとを相対的にアライメントする方法
   において、前記基板とマスクとを相対的にアライメント
   するに先立って、前記アライメントマーク上の感光層を
   除去するようにし、この際前記感光層を除去すべきショ
   ット領域の数を、前記基板上で前記アライメントマーク
   が欠けることなく存在しているショット領域の総数より
   も少なくし、且つ互いに異なるマスク間で少なくとも一
   回は前記感光層を除去すべきショット領域が重複しない
   ように定め、前記感光層が除去されたアライメントマー
   クのみを、前記基板とマスクとのアライメントに適用す
   ることを特徴とするアライメント方法。
2. （２）規則的に配列された複数のショット領域の夫々に
   付随して位置合わせ用のアライメントマークが形成され
   、その表面に感光層が形成された基板に対し、所定パタ
   ーンが形成されたマスクを順次重ね合わせ露光するに先
   立って、前記基板とマスクとを相対的にアライメントす
   る方法において、前記基板上で前記アライメントマーク
   が欠けることなく存在しているショット領域の総数をＭ
   、前記アライメントマークを検出すべき重ね合わせ層の
   数をＡ、ｉ番目の重ね合わせ層において予め定められた
   前記アライメントマークを検出すべき前記ショット領域
   の数をＮ（ｉ）（但し、Ｎ（ｉ）＝２、３、・・・）と
   した時、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を満たすと共に、互いに異なる重ね合わせ層間で重複し
   ない前記ショット領域に付随したアライメントマーク上
   の感光層を除去するようにし、該感光層が除去されたア
   ライメントマークのみを、前記基板とマスクとのアライ
   メントに適用することを特徴とするアライメント方法。
3. （３）前記感光層の除去を行った後、前記感光層が除去
   されたアライメントマークのみの位置情報に基づいて、
   前記基板上のショット領域の配列座標値を算出すること
   を特徴とする請求項第１項又は第２項記載のアライメン
   ト方法。
4. （４）規則的に配列された複数のショット領域の夫々に
   付随して位置合わせ用のアライメントマークが形成され
   、その表面に感光層が形成された基板に対し、前記アラ
   イメントマークと整合し得る基準マークを有するマスク
   を順次重ね合わせ露光するに先立って、前記基板とマス
   クとを相対的にアライメントする方法において、 前記基板上で前記アライメントマークが欠けることなく
   存在しているシヨット領域の総数よりも少なくなるよう
   に、前記アライメントマークを検出すべきシヨット領域
   を選択するようにし、この際互いに異なるマスク間で少
   なくとも一回は前記アライメントマークを検出すべきシ
   ョット領域が重複しないように定め、前記選択したショ
   ット領域に付随したアライメントマークのみを、前記基
   板とマスクとのアライメントに適用することを特徴とす
   るアライメント方法。