JPH10135109A - 露光用マスク、露光装置、露光方法、前記露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法および該製造方法によって製造された半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハの表面に厚さむらがある場合でも、ウ
ェハとマスクとのギャップ調整を精度良く行う。 【解決手段】 ウェハ８に転写すべきパターンがメンブ
レン４上に設けられたマスク１はフレーム６に保持され
てウェハ８と対向配置される。フレーム６の、マスク１
を保持する領域内にはウェハ８との距離を計測するため
の測距センサ７が設けられる。測距センサ７はレーザ光
７ａをウェハ８に投射しその反射光もしくは散乱光を利
用してウェハ８との距離を計測する。マスク１のマスク
フレーム２には、測距センサ７の位置に対応して計測用
孔５が設けられ、測距センサ７からのレーザ光７ａを計
測用孔５を通過してウェハ８に照射させることで、マス
ク１とウェハ８とのギャップを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
の製造に用いられるリソグラフィー技術におけるＸ線露
光技術に関し、特に、Ｘ線に対して透過率の高い薄い膜
（メンブレン）上に回路パターンを描画したマスクを、
Ｘ線に感度を有する感光材を塗布したウェハに１０〜３
０μｍ程度の微小な間隔をおいて配置してＸ線を照射
し、転写を行うプロキシミティー露光技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置の解像性能の向上を目的
として、露光光源にシンクロトロン放射光を利用したプ
ロキシミティー露光方法が提案され、実用化されてい
る。

【０００３】Ｘ線露光装置は、半導体回路パターンを等
倍で描画したマスクを、ウェハから微小間隔を開けて保
持し、マスクを通して露光光であるＸ線を照射すること
によってマスクパターンをウェハに転写する。上記の微
小間隔（ギャップ）は、現状では、数十μｍ程度であ
る。転写の精度を高性能に保つために、ギャップの設定
には、高精度の位置決めが要求され、ギャップの計測の
精度もサブμｍ以上の精度が要求されている。

【０００４】また、マスクパターンの転写は、マスクと
ウェハの位置合せを行って、転写をし、次の露光位置へ
移動させるステップアンドリピート方式で行われる。

【０００５】図９は、従来の露光装置の構成を、主にウ
ェハの姿勢およびＺ方向の位置決めに関して示した図で
ある。また、図１０は、図９に示したマスクをステージ
に保持した状態でウェハ側から見た図である。

【０００６】図９において、マスク１０１は、マスクフ
レーム１０２と、メンブレン１０４が設けられてマスク
フレーム１０２に張り付けられたマスク基板１０３とで
構成され、フレーム１０６に設置されたマスクチャック
（不図示）に保持されている。ウェハ１０８は、ウェハ
チャック１０９に真空吸着されてマスク１０１と対向配
置され、チルトステージ１１０によって、Ｚ方向の位置
およびＸＹ平面に対する姿勢が制御される。また、ウェ
ハ１０８のＸＹ方向の位置決め制御は、ガイド１１２に
案内されつつＸＹ方向に駆動されるＸＹステージ１１１
によって行われる。

【０００７】マスク基板１０３の中央部の領域は図１０
に示すように矩形状に除去されており、露光光はこの部
分のメンブレン１０４を透過してウェハ１０８に照射さ
れる。この露光光が透過する領域を露光画角１０４ａと
いう。

【０００８】フレーム１０６の、マスク１０１の外側に
は、ウェハ１０８とメンブレン１０４との間隔を検出す
るための非接触型の測距センサ１０７が設けられてい
る。測距センサ１０７は、図１０に示すように、マスク
１０１の周囲に同心円状に等角度間隔で３つ配置されて
いる。

【０００９】次に、上記の露光装置による露光手順につ
いて説明する。

【００１０】まず、ウェハ１０８がウェハチャック１０
９に保持され、露光時のウェハ１０８とメンブレン１０
４との間隔（露光ギャップ）よりも大きな間隔をもって
露光位置に搬送される。これは、安全を確保する目的で
行っている。ウェハ１０８には厚さむらが存在し、ウェ
ハ１０８の裏面を平面度良く吸着し平面に矯正して保持
しても、ウェハ１０８の表面はウェハチャック１０９の
吸着面とは平行にならず、高さの偏差があるため、露光
ギャップである１０μｍ程度の間隔では、ウェハ１０８
を露光位置へ移動するとき、もしくはステップアンドリ
ピート露光で次のステップに移動する際にマスク１０１
と衝突するおそれがあるからである。

【００１１】次いで、上記の間隔を保ちつつ、露光位置
で、測距センサ１０７によってウェハ１０８とマスク１
０１との間の距離を計測する。各測距センサ１０７での
計測結果はステージ制御ユニット１１３に送られ、マス
ク１０１のメンブレン１０４に対するウェハ１０８の傾
きを演算し、ウェハ１０８の姿勢が補正される。この補
正は、ウェハ１０８の表面の３点について行われた計測
結果に基づいて、ステージ制御ユニット１１３が仮想的
な平面を演算し、その平面がメンブレン１０４と平行に
なるようにチルトステージ１１０を駆動することで行わ
れる。

【００１２】ウェハ１０８とマスク１０１とが平行にな
ったら、チルトステージ１１０がＺ方向に駆動され、露
光までウェハ１０８が移動され、露光が行われる。

【００１３】露光後、チルトステージ１１０を駆動して
ウェハ１０８を露光ギャップから退避させ、マスク１０
１とウェハ１０８との間隔を十分に保ってからＸＹステ
ージ１１１を駆動し、次の露光位置への移動を行う。そ
して、上述の手順を繰り返すことによって、ウェハ１０
８の全ての露光位置に対してマスクパターンを転写して
いく。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、測距センサがマスクフレームの外側に配置さ
れているため、マスクとウェハとの距離の計測は、転写
を行う位置（露光画角）から離れた位置で行うことにな
る。

【００１５】そのため、ウェハに厚さむらがある場合に
は、計測された結果が実際の露光ギャップと異なり、精
度の良い転写ができなくなってしまうという問題があっ
た。

【００１６】また、ウェハの端を露光する場合、マスク
フレームの端部がウェハの範囲から外れてしまい、３つ
の測距センサでの計測ができなくなってしまうことがあ
った。この様子を図１１に示す。同図では、露光画角１
０４ａを４０ｍｍ角に設定し、直径が８インチのウェハ
１０８を露光する場合のショット配置の例と、露光時の
マスク１０１とウェハ１０８との位置関係をマスク側か
ら見た図を示している。なお、位置関係を分かりやすく
するため、本来はマスク１０１に隠れて見えないウェハ
１０８の部分も示している。

【００１７】図１１に示すように、ウェハ１０８に４０
ｍｍ角の露光画角１０４ａのショットを１２ショット露
光した場合の隅のショット位置でウェハ１０８とマスク
１０１のギャップを計測し、マスク１０１に対するウェ
ハ１０８の表面を算出しようとしても、計測可能な測距
センサ１０７は、３つのうち２つ（斜線で示す）だけで
あり、これでは平面を規定することができない。そのた
め従来は、隣のショットの位置関係等を参照し、外挿す
ることによって、露光位置でのマスク１０１とウェハ１
０８のギャップ調整を行っている。その結果として、ウ
ェハ１０８に厚さむらがある場合には露光ギャップの設
定精度が低下し、ひいては転写性能が低下してしまう。

【００１８】そこで本発明は、ウェハの表面に厚さむら
がある場合でも、ウェハとのギャップ調整を精度良く行
える露光用マスクを提供することを目的とする。また本
発明は、高精度な転写を可能とする露光方法、露光装置
等を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の露光用マスクは、ウェハに転写すべきパターン
を有し、前記パターンが設けられていない部位に、ウェ
ハとの距離の計測のための計測用孔が設けられているこ
とを特徴とする。

【００２０】上記のとおり構成された本発明の露光用マ
スクでは、マスクに、ウェハとの距離の計測のための計
測用孔が設けられているので、マスクとウェハとの距離
の計測がマスクのパターンにより近い位置で行われ、マ
スクとウェハとの距離が精度良く設定可能となる。特
に、少なくとも３つ以上の計測用孔を設けることで、各
計測用孔毎にウェハとの距離を計測すれば、マスクに対
するウェハの傾きが求められる。さらに、マスクのパタ
ーンがウェハの端部でウェハと対向した状態でも少なく
とも３つ以上の計測用孔がウェハと対向するように配置
することで、ウェハのどの露光位置に対しても、マスク
とウェハとの傾きを含めた距離を精度良く設定可能であ
る。測距が、物体に光を投射しその反射光もしくは散乱
光を利用して距離を計測するものである場合、計測用孔
に代えて、その部分を測距手段からの光を透過する部材
で構成してもよい。

【００２１】本発明の露光装置は、ウェハに転写すべき
パターンが設けられたマスクを保持するマスク保持手段
と、前記マスクと対向する位置に前記ウェハを保持する
ウェハ保持手段と、前記マスクを介して前記ウェハに露
光光を照射する露光光源と、前記マスクと前記ウェハと
の距離を計測するための測距手段と、前記測距手段によ
り計測された距離に基づき、前記マスク保持手段に対す
る前記ウェハ保持手段の相対位置を制御する制御手段と
を有する露光装置において、前記測距手段は前記マスク
保持手段の前記マスクを保持する領域内に設けられ、前
記マスク保持手段には、前記測距手段による前記ウェハ
との距離の計測のための計測用孔が前記測距手段に対応
する位置に設けられたマスクが保持されるものである。
これにより、ウェハの露光位置により近い位置でマスク
とウェハとの距離が計測され、結果的に、マスクとウェ
ハとの距離の設定精度が向上する。

【００２２】本発明の露光方法は、転写すべきパターン
が設けられたマスクをウェハに対向配置し、前記マスク
と前記ウェハとの距離を計測する工程と、その計測結果
に基づき、前記ウェハと前記マスクとを予め定められた
距離に設定する工程と、前記マスクを通して露光光を前
記ウェハに照射し、前記パターンを前記ウェハに転写す
る工程とを有する露光方法において、前記ウェハと前記
マスクとの距離の計測を、前記ウェハと前記マスクとが
対向する領域内で行うことを特徴とするものである。こ
れにより、ウェハとマスクとの距離の計測が精度良く行
える。

【００２３】そして本発明の半導体デバイスの製造方法
は、ウェハにマスクの回路パターンを転写する工程を有
する半導体デバイスの製造方法において、上記本発明の
露光装置を用いて前記回路パターンを前記ウェハに転写
するものであり、本発明の半導体デバイスは、本発明の
半導体デバイスの製造方法を用いて製造された半導体デ
バイスである。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２５】（第１の実施形態）本実施形態のＸ線露光
装置は、ウェハ搬送手段、マスク搬送手段、両者の位置
合せを行うためのアライメント手段、および露光光であ
るＸ線を照射するＸ線照射手段等からなる。本発明は特
に、マスクとウェハとのギャップの設定に関するもので
あり、他の構成については従来のＸ線露光装置と同様で
ある。よって、ここではマスクとウェハとのギャップの
設定に関わる部分について説明し、その他の部分につい
ては説明を省略する。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施形態を説明す
るための、主にウェハの姿勢およびＺ方向の位置決めに
関して示した図である。図２は、図１に示したマスクを
フレームに接着した状態でウェハ側から見た図である。

【００２７】図１において、フレーム６はマスク１を保
持するもので、、装置全体を支持する部材の一部を構成
し、設置された床面等に対して十分な剛性をもって支持
されている。フレーム６にはマスクチャック（不図示）
が組み込まれており、このマスクチャックに、マスク１
が磁気吸着される。

【００２８】マスク１は、メンブレン４が設けられたマ
スク基板３が、マスク基板３の支持体であるマスクフレ
ーム２に接着されて一体となったものであり、マスク搬
送系により交換可能とされる。メンブレン４は、Ｘ線を
透過する材質からなる厚さ２μｍ程度の膜であり、メン
ブレン４上には、例えばタングステン等のＸ線を吸収す
る材質で、ウェハ８に転写すべき回路パターンが描画さ
れている。マスク基板３の中央部の領域は、図２に示す
ようにエッチングで矩形状に除去されており、この部分
が露光画角となる。露光光であるＸ線をマスク１を通し
てウェハ８に照射することで、メンブレン４上に描画さ
れた回路パターンをウェハ８に転写することができる。

【００２９】マスク１には、シリコン基板の表面にＸ線
に対して感度を有する感光材を薄く塗布したウェハ８が
対向配置される。ウェハ８は、ＸＹステージ１１と、Ｘ
Ｙステージ１１に搭載されたチルトステージ１０とを有
する移動ステージ機構に搭載されたウェハチャック９に
真空吸着されて保持される。チルトステージ１０は、チ
ルトおよびＺ方向に駆動が可能であり、吸着したウェハ
８の表面形状に合わせて姿勢制御、露光ギャップの制御
を行うことができる。ＸＹステージ１１は、ガイド１２
に沿ってＸＹ方向に可動である。フレーム６とガイド１
２とは十分な剛性を有する架台（不図示）に支持されて
おり、静的に一体である。

【００３０】フレーム６には、ウェハ８との距離を計測
するための非接触型の測距センサ７が埋設されている。
測距センサ７は、レーザ光７ａを投射し、被計測体であ
るウェハ８の表面からの反射光もしくは散乱光等を利用
して距離を計測するものであり、フレーム６にマスク１
を保持した状態でのマスクフレーム２の外径よりも小さ
い位置、つまりマスク１を保持する領域内に、同心円状
かつ等角度間隔で３つ（図１には２つのみ図示）配置さ
れている。各測距センサ７からのレーザ光７ａがウェハ
８の表面に到達できるようにするために、マスクフレー
ム２には、マスクフレーム２をフレーム６に保持したと
きの各測距センサ７に対応する位置に、それぞれ計測用
孔５が形成されている。つまり、図２に示すように、マ
スクフレーム２には、３つの計測用孔５が同心円状かつ
等角度間隔で形成されており、各計測用孔５からは、そ
れぞれ測距センサ７が見える。

【００３１】測距センサ７によるウェハ８との距離の計
測値の原点の設定は、例えば、マスク１のチャック面
（フレーム６に保持される面）に設定すれば、測距セン
サ７の出力からマスク１のチャック面とメンブレン４と
の距離すなわちマスク１の厚さを差し引いた値が、メン
ブレン４とウェハ８の表面との距離（ギャップ）とな
る。この演算は、後述するステージ制御ユニット１３で
行われる。マスク１の厚さは、マスクフレーム２やマス
ク基板３の加工精度、マスクフレーム２とマスク基板３
の張り付け精度等によりマスク毎にばらつきがある。本
実施形態では、マスク１を露光装置に設置する前にマス
ク単体で各マスク毎に別の計測手段でマスク１の厚さを
計測し、その計測結果をステージ制御ユニット１３に入
力して上記のばらつきを補正している。

【００３２】ステージ制御ユニット１３は、チルトステ
ージ１０およびＸＹステージ１１の駆動、位置決めの制
御を行うものである。さらに、ステージ制御ユニット１
３は、測距センサ５の計測結果を取り込み、チルトステ
ージ１０およびＸＹステージ１１に指令を出す。

【００３３】上記のように、３つの測距センサ５を配置
することによりウェハ８の表面の姿勢が計測可能とな
り、計測結果に基づいてチルトステージ１０を制御する
ことで、メンブレン４とウェハ８の表面とを平行に制御
可能となる。しかも、測距センサ５はマスクフレーム２
の外径よりも小さい位置に配置されるので、ウェハ８の
表面とメンブレン４との間隔の計測は、露光画角により
近い位置で行われる。これにより、ウェハ８の局所的な
厚さの偏差の影響を小さくすることができ、より精度の
高い露光ギャップの設定が可能となり、像性能の優れた
ものとなる。

【００３４】図３に、中央部がへこんだ形状のウェハ８
に対してギャップを計測したときのマスク１とウェハ８
の位置関係を示す。ここで、露光光が照射される露光画
角における実際のギャップをＧ0 としたとき、本実施形
態の測距センサ５で計測されたギャップをＧ1 、従来の
ようにマスクフレーム２の外側で計測したギャップをＧ
2 とする。図３に示すように、本実施形態では露光画角
により近い位置でギャップの計測を行うので、従来に比
べて実際のギャップＧ0 に対する誤差が小さく、精度良
く計測することができる。

【００３５】次に、上述した露光装置を使用してステッ
プアンドリピートで露光を行う場合の手順について説明
する。

【００３６】まず、マスク１を搬送してフレーム６に吸
着した後、露光ギャップに対して十分に大きなギャップ
をもってウェハ８を最初の露光位置へ搬送する。その位
置で、測距センサ５によってギャップを計測し、メンブ
レン４とウェハ８の表面とを平行とするようにチルトス
テージ１０を駆動する。その後、ウェハ８をマスク１に
接近させて露光ギャップとし、アライメント手段により
マスク１のパターンとウェハ８の位置合せを行う。

【００３７】その後、Ｘ線照射手段によりマスク１を通
してウェハ８にＸ線を照射し、露光を行う。露光が終了
したら、測距センサ５による計測を行いマスク１とウェ
ハ８とのギャップを保ちながら、ＸＹステージ１１を駆
動し、次の露光位置へウェハ８を移動させる。そして、
上述の手順を繰り返すことによって、ウェハ８の全ての
露光位置に対してマスク１のパターンを転写していく。

【００３８】露光の際には、上述したように、露光ギャ
ップを精度良く設定することができるため、結果的に、
マスク１のパターンをウェハ８に高精度に転写すること
ができる。また、マスク１とウェハ８とのギャップを精
度良く計測できることにより、ウェハ８を次の露光位置
に移動させる際には、上記のようにギャップを保ちなが
ら移動させることもできるので、効率的に露光を行うこ
とができる。

【００３９】本実施形態では、マスクフレーム２に計測
用孔５を形成することによって、測距センサ７からのレ
ーザ光７ａがウェハ８に照射されるようにしたが、計測
用孔５を形成する代りに、マスクフレーム２のレーザ光
７ａが通過する部分に、レーザ光７ａを透過する部材で
構成した窓を設けてもよい。また、これら測定用孔５も
しくは窓は必ずしもマスクフレーム２に設ける必要はな
く、マスク基板３やメンブレン４に設けてもよい。さら
に、測距センサ７は、ここでは光を利用したセンサを例
に挙げたが、これに限らず、静電容量や渦電流等を利用
した他の種類の測距センサを用いてもよい。

【００４０】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態を説明するための、マスクをフレームに吸着
した状態でウェハ側から見た図である。

【００４１】本実施形態でも、第１の実施形態と同様
に、マスク２１とウェハのギャップを計測するための測
距センサ２７が、マスクフレーム２２の外径よりも小さ
い位置に同心円状かつ等角度間隔でフレーム２６に配置
されているが、その数を８個とした点が第１の実施形態
と異なる。そして、各測距センサ２７の位置に対応し
て、マスクフレーム２２には、測距センサ２７からのレ
ーザ光を通過させるための計測用孔２５が形成されてお
り、計測用孔２５からは測距センサ２７が見える。その
他の構成については第１の実施形態と同様であるので、
その説明は省略する。

【００４２】次に、本実施形態での露光ギャップの設定
手順について説明する。

【００４３】ＸＹステージ１１（図１参照）でウェハを
露光位置に移動させ、その位置で各測距センサ２７によ
りギャップを計測する。ここで、図５に示すように、ウ
ェハ２８の中央部の露光位置に対して露光を行う場合に
は、全ての測距センサ２７がウェハ２８に対面してお
り、全ての測距センサ２７でギャップを計測することが
可能である。このときは、ステージ制御ユニット１３
（図１参照）が測距センサ２７の出力のうち３つ以上の
計測値から仮想平面を算出し、その平面がメンブレンと
平行になるようにチルトステージ１０（図１参照）を駆
動する指令を出す。

【００４４】一方、図６に示すように、ウェハ２８の端
部の露光位置に対して露光を行う場合には、一部の測距
センサ２７ｂはウェハ２８からから外れた位置となり、
これらの測距センサ２７ｂからは有効な出力が得られな
い。しかし、残りの４つの測距センサ２８ａ（斜線で示
す）はウェハ２８と対面しており、ギャップを計測する
ことが可能である。そこで、このときは、ステージ制御
ユニット１３は各測距センサ２７ａ，２７ｂの出力から
有効な出力（ウェハ２８に対面している測距センサ２７
ａの出力）を選択し、選択した計測値からウェハ２８と
マスク２１のギャップを算出し、姿勢制御を行う。ま
た、有効な測距センサ２７ａを予め選択しておき、有効
な測距センサ２７ａのみで計測を行ってもよい。

【００４５】上述のように８個の測距センサ２７を配置
することで、第１の実施形態の効果に加え、ウェハ２８
の端部の露光位置に対して露光を行う場合でも、少なく
とも３つの測距センサ２７でマスク２１とウェハ２８の
ギャップを計測することができる。その結果、マスク２
１に対するウェハ２８の表面の傾きを確実かつ精度良く
算出することができ、露光ギャップの設定精度が向上す
るので、より精度の高い露光が可能となる。

【００４６】本実施形態では、８個の測距センサ２７を
同心円状かつ等角度間隔で配置した例を示したが、ウェ
ハ２８の端部の露光位置にマスク２１を対向させた状態
で少なくとも３つの測距センサ２７がウェハ２８と対向
する配置であれば、上述の数および配置に限られるもの
ではない。

【００４７】（第３の実施形態）次に、前述したＸ線露
光装置を利用した半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造方
法について説明する。

【００４８】図７は、半導体デバイスの製造フローチャ
ートである。本実施形態において、ステップ１（回路設
計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ
２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成し
たマスクを製作する。この工程で製作されるのが、前述
した第１の実施形態または第２の実施形態と同様の構成
のマスクである。一方、ステップ３（ウェハ製造）で
は、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステ
ップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意
したマスクとウェハを用いてＸ線リソグラフィー技術に
よってウェハ上に実際の回路を形成する。

【００４９】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４で製作されたウェハを用いて半導体チッ
プ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、
ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等
の工程を含む。

【００５０】ステップ６（検査）では、ステップ５で製
作された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テス
ト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００５１】図８は、上記ステップ４のウェハプロセス
の詳細なフローチャートである。まず、ステップ１１
（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１
２（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜を形成する。

【００５２】ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。

【００５３】ステップ１６（露光）では、前述した露光
装置によってマスクの回路パターンをウェハに焼き付け
露光する。ウェハをローディングしてマスクと対向さ
せ、アライメントユニットで両者のずれを検出して、ウ
ェハステージを駆動して両者の位置合せを行う。両者が
合致したならば、露光を行う。露光終了後、ウェハは次
のショットへステップ移動し、アライメント以下の動作
を繰り返す。

【００５４】ステップ１７（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像
したレジスト以外の部分を削り取る。これらのステップ
を繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パ
ターンが形成される。

【００５５】本実施形態の製造方法を用いることによっ
て、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイス
の量産に対応することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光用マ
スクは、マスク自体に距離の計測のための計測用孔が設
けられていることで、マスクとウェハとの距離の計測が
マスクのパターンにより近い位置で行うことができ、マ
スクとウェハとの距離が精度良く設定することができる
ようになる。特に、少なくとも３つ以上の計測用孔を設
けることで、マスクに対するウェハの傾きおよび距離を
精度良く設定することができ、さらに、マスクのパター
ンがウェハの端部でウェハと対向した状態でも少なくと
も３つ以上の計測用孔がウェハと対向するように配置す
ることで、ウェハのどの露光位置に対しても、マスクに
対するウェハの傾きおよび距離を精度良く設定すること
ができる。

【００５７】本発明の露光装置は、測距手段をマスク保
持手段のマスクを保持する領域内に設けるとともに、マ
スク保持手段に、測距手段の位置に対応した計測用孔が
設けられたマスクが保持されることで、ウェハの露光位
置により近い位置でマスクとウェハとの距離が計測さ
れ、結果的に、マスクとウェハとの距離の設定精度を向
上させた、像性能の優れたものとすることができる。特
に、マスクのパターンがウェハの端部でウェハと対向し
た状態でも少なくとも３つ以上の測距手段がウェハと対
向する位置に測距手段を配置することで、ウェハの端部
の露光位置に対してマスクのパターンを転写する場合で
も、マスクに対するウェハの傾きおよび距離を精度良く
設定することができる。

【００５８】本発明の露光方法は、ウェハとマスクとの
距離の計測をウェハとマスクとが対向する領域内で行う
ので、ウェハとマスクとの距離の計測を精度良く行うこ
とができ、結果的にマスクのパターンをウェハに精度良
く転写することができる。

【００５９】さらに、本発明の半導体デバイスの製造方
法は、上記本発明の露光装置を用いてウェハに回路パタ
ーンを転写するので、より高集積度の半導体デバイスを
製造することができ、この方法によって製造された半導
体デバイスは、より高集積度のものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を説明するための、主
にウェハの姿勢およびＺ方向の位置決めに関して示した
図である。

【図２】図１に示したマスクをフレームに吸着した状態
でウェハ側から見た図である。

【図３】中央部がへこんだ形状のウェハに対してギャッ
プを計測したときのマスクとウェハの位置関係を示す図
である。

【図４】本発明の第２の実施形態を説明するための、マ
スクをフレームに吸着した状態でウェハ側から見た図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施形態での露光ギャップの設
定手順を説明するための、マスクとウェハとの位置関係
を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態での露光ギャップの設
定手順を説明するための、マスクとウェハとの位置関係
を示す図である。

【図７】本発明の露光装置を利用した半導体デバイスの
製造フローチャートである。

【図８】図７に示したフローチャートの、ウェハプロセ
スの詳細なフローチャートである。

【図９】従来の露光装置の構成を、主にウェハの姿勢お
よびＺ方向の位置決めに関して示した図である。

【図１０】図９に示したマスクをウェハ側から見た図で
ある。

【図１１】図９に示したマスクを用いてウェハの端を露
光したときの、マスクとウェハとの位置関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１，２１ マスク ２，２２ マスクフレーム ３ マスク基板 ４ メンブレン ５，２５ 計測用孔 ６ フレーム ７，２７ 測距センサ ８，２８ ウェハ ９ ウェハチャック １０ チルトステージ １１ ＸＹステージ １２ ガイド １３ ステージ制御ユニット

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハに転写すべきパターンを有し、 前記パターンが設けられていない部位に、ウェハとの距
   離の計測のための計測用孔が設けられていることを特徴
   とする露光用マスク。
2. 【請求項２】 前記計測用孔は、少なくとも３つ以上設
   けられている請求項１に記載の露光用マスク。
3. 【請求項３】 前記ウェハの表面の面内方向に相対的に
   移動可能であり、前記計測用孔は、前記パターンが前記
   ウェハの端部で前記ウェハと対向した状態でも少なくと
   も３つ以上が前記ウェハと対向する位置に配置されてい
   る請求項２に記載の露光用マスク。
4. 【請求項４】 前記測距は、物体に光を投射し、その光
   の反射光もしくは散乱光を利用して前記物体との距離を
   計測するものであり、 前記測定用孔に代えて、前記光を透過する部材で構成さ
   れた窓とした請求項１、２または３に記載の露光用マス
   ク。
5. 【請求項５】 前記パターンがＸ線を吸収する材質で形
   成された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の露光
   用マスク。
6. 【請求項６】 ウェハに転写すべきパターンが設けられ
   たマスクを保持するマスク保持手段と、前記マスクと対
   向する位置に前記ウェハを保持するウェハ保持手段と、
   前記マスクを介して前記ウェハに露光光を照射する露光
   光源と、前記マスクと前記ウェハとの距離を計測するた
   めの測距手段と、前記測距手段により計測された距離に
   基づき、前記マスク保持手段に対する前記ウェハ保持手
   段の相対位置を制御する制御手段とを有する露光装置に
   おいて、 前記測距手段は前記マスク保持手段の前記マスクを保持
   する領域内に設けられ、 前記マスク保持手段には、前記測距手段による前記ウェ
   ハとの距離の計測のための計測用孔が前記測距手段に対
   応する位置に設けられたマスクが保持されることを特徴
   とする露光装置。
7. 【請求項７】 前記ウェハ保持手段は前記マスク保持手
   段に保持されたマスクの表面に対して傾き可能に設けら
   れ、前記測距手段は、少なくとも３つ以上設けられてい
   る請求項６に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記ウェハ保持手段は前記マスク保持手
   段に保持されたマスクの表面の面内方向に移動可能に設
   けられ、前記測距手段は、前記マスクのパターンが前記
   ウェハの端部で前記ウェハと対向した状態でも少なくと
   も３つ以上が前記ウェハと対向する位置に配置されてい
   る請求項７に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 前記マスクのパターンが前記ウェハの端
   部で前記ウェハと対向し、前記各測距手段のうち一部の
   測距手段が前記ウェハと対向する位置から外れた場合に
   は、前記制御手段は、前記ウェハと対向する測距手段の
   みを選択し、選択された測距手段での計測結果に基づい
   て前記ウェハ保持手段の傾きを制御する請求項８に記載
   の露光装置。
10. 【請求項１０】 前記マスクはＸ線露光用マスクである
    請求項６ないし９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 転写すべきパターンが設けられたマス
    クをウェハに対向配置し、前記マスクと前記ウェハとの
    距離を計測する工程と、その計測結果に基づき、前記ウ
    ェハと前記マスクとを予め定められた距離に設定する工
    程と、前記マスクを通して露光光を前記ウェハに照射
    し、前記パターンを前記ウェハに転写する工程とを有す
    る露光方法において、 前記ウェハと前記マスクとの距離の計測を、前記ウェハ
    と前記マスクとが対向する領域内で行うことを特徴とす
    る露光方法。
12. 【請求項１２】 前記マスクを保持する領域内に前記距
    離を計測するための測距手段を有するウェハ保持手段
    に、前記測距手段と対応する位置に前記測距手段による
    前記距離の測定のための測定用孔が設けられたマスクを
    保持して前記マスクと前記ウェハとを対向配置する請求
    項１１に記載の露光方法。
13. 【請求項１３】 前記測距手段は少なくとも３つ以上設
    けられ、前記ウェハと前記マスクとの距離の計測をそれ
    ぞれの測距手段で行う請求項１２に記載の露光方法。
14. 【請求項１４】 前記ウェハは前記マスクの表面に対し
    て面内方向傾き方向に移動可能に設けられるとともに、
    前記測距手段は前記マスクのパターンが前記ウェハの端
    部で前記ウェハと対向した状態でも少なくとも３つ以上
    が前記ウェハと対向する位置に配置され、 前記ウェハを前記面内方向に移動して前記パターンを前
    記ウェハに転写していき、前記各測距手段のうち一部の
    測距手段が前記ウェハと対向する位置から外れた場合に
    は、前記ウェハと対向する測距手段のみを選択し、選択
    された測距手段の計測結果に基づいて前記ウェハと前記
    マスクとの距離を設定する請求項１３に記載の露光方
    法。
15. 【請求項１５】 前記マスクはＸ線露光用マスクである
    請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の露光方
    法。
16. 【請求項１６】 ウェハにマスクの回路パターンを転写
    する工程を有する半導体デバイスの製造方法において、 請求項６ないし９のいずれか１項に記載の露光装置を用
    いて前記回路パターンを前記ウェハに転写することを特
    徴とする半導体デバイスの製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の半導体デバイスの
    製造方法を用いて製造された半導体デバイス。