JPH11218902A - フォトマスク、露光方法、及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】露光に際し露光装置のステッピング誤差だけを
含んだ露光パターンを形成することができ、さらに重ね
合わせ露光時においても素子配列の各行又は各列毎に高
精度な位置合わせが可能な露光方法を提供する。 【解決手段】複数の素子パターンが長手方向に多数並べ
られ短手方向に一又は少数並べられたレチクルパターン
を投影原版上に配置し、感光性基板上に短手方向に向か
ってレチクルパターンを互いに重複しない間隔で複数回
ステッピング露光することにより、複数の露光ショット
から構成される露光パターンを形成する露光方法、及び
かかる露光方法により形成した第１層露光パターンの２
以上の露光ショットの座標値を計測し、配列誤差パラメ
ータを計算し、第１層露光パターン内のすべての露光シ
ョットの配列座標値を決定して、第２レチクルパターン
を前記第１層露光パターン上に重ね合わせ露光する露光
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドな
どのマイクロデバイスを製造する方法に関するものであ
り、さらに薄膜磁気ヘッドなどの素子パターン（デバイ
スパターン）を感光性基板上に露光する露光方法、及び
そのデバイスパターンが形成されるフォトマスクに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の露光方法では、マスク（レ
チクルを含む）等の投影原版（以下、本明細書において
レチクルと総称する）上に多数の素子パターンがほぼマ
トリクス状に配列されたレチクルパターンを描画し、そ
れをレジスト等の感光剤を塗布したウエハやガラスプレ
ート等の感光性基板（以下、本明細書においてウエハと
総称する）上に露光している。

【０００３】また、ウエハ上に露光された第１のレチク
ルパターンに第２のレチクルパターンを重ね合わせ露光
する際には、第１のレチクルパターンの全面に亘って任
意又はすべてのショットの配列座標値を計測し、その計
測値に基づいて第２のレチクルパターンの重ね合わせ位
置を計算して露光を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素子パ
ターンがほぼ正方形状に配列されたレチクルを用いて露
光を行う場合には、投影光学系のディストーション、シ
ョットローテーション、レチクル製造誤差、及びショッ
ト倍率変動等が要因となって、ウエハ上に形成された露
光パターン内での素子パターンの配列は真直性が大きく
ずれ、これを補正することは困難であった。

【０００５】また重ね合わせ露光時においても、素子パ
ターンの配列を各行、又は各列毎に見ると、重ね合わさ
れた露光パターンは必ずしも正確な位置に露光されてい
るとはいえなかった。本発明は、上記課題に鑑みてなさ
れたものであり、感光性基板上に多数の素子パターンを
精度良く配列することができる、換言すれば露光装置の
ステッピング誤差のみを含み得る露光パターンを形成す
ることが可能な露光方法を提供することを目的としてい
る。さらに、重ね合わせ露光時においても素子配列の各
行、又は各列毎に高精度な位置合わせが可能な露光方法
を提供することを目的とする。また、露光装置で用いら
れ、感光性基板上に多数の素子パターンを精度良く配列
するのに好適なフォトマスクを提供することを目的とす
る。さらに、感光性基板上に多数の素子パターンを形成
するフォトリソグラフィ工程によって精度良くマイクロ
デバイスを製造する方法を提供することも目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のために
本発明は、複数の素子パターンが長手方向に複数並べら
れ、かつその素子列が短手方向に一又は少数並べられた
マスクパターンを投影原版上に配置し、感光性基板上に
短手方向に向かってマスクパターンを互いに重複しない
間隔で複数回ステッピング露光することにより、複数の
露光ショットから構成される露光パターンを形成する露
光方法である。これにより、マスクパターンの描画誤差
やショットローテーションなどによる素子パターンの配
列精度の低下を防止することができる。なお、１つの素
子列に並ぶ複数の素子パターンはそれぞれ同一であって
もよいし、あるいは異なっていてもよい。また、短手方
向に複数の素子列が形成されるとき、素子列毎に素子パ
ターンが同一であってもよいし、あるいは異なっていて
もよい。

【０００７】本発明はまた、複数の素子パターンが長手
方向に複数並べられ、かつその素子列が短手方向に一又
は少数並べられた第１マスクパターンを投影原版上に配
置し、感光性基板上に短手方向に向かって第１マスクパ
ターンを互いに重複しない間隔で複数回ステッピング露
光することにより、複数の露光ショットから構成される
第１露光パターンを形成する第１露光工程と、第１露光
パターンを構成する少なくとも２つの露光ショットの座
標値を計測する計測工程と、少なくとも２つの露光ショ
ットにおける計測値と設計上の配列座標値とに基づいて
配列誤差パラメータを計算し、配列誤差パラメータと設
計上の配列座標値とに基づいて第１露光パターン内の露
光ショットの配列座標値を決定する配列座標値決定工程
と、この決定された配列座標値に基づいて、複数の素子
パターンが長手方向に複数並べられ、かつその素子列が
短手方向に一又は少数並べられた第２マスクパターンを
第１露光パターン上に重ね合わせ露光する第２露光工程
とを含む露光方法である。これにより、第１マスクパタ
ーンの描画誤差などに起因して生じる素子パターンの配
列誤差を大幅に低減できるとともに、第１露光パターン
内の露光ショット毎に第２マスクパターンを正確に重ね
合わせて転写することが可能となる。なお、第１及び第
２レチクルパターンのいずれでも、１つの素子列に並ぶ
複数の素子パターンはそれぞれ同一であってもよいし、
あるいは異なっていてもよい。また、短手方向に複数の
素子列が形成されるとき、素子列毎に素子パターンが同
一であってもよいし、あるいは異なっていてもよい。

【０００８】さらに本発明は、基板上にデバイスパター
ンを転写するのに用いられ、デバイスパターンがその長
手方向に沿って少なくとも２つ並んで配置されるパター
ン列を有するフォトマスクである。なお、１つのパター
ン列に並ぶ少なくとも２つのデバイスパターンはそれぞ
れ同一であってもよいし、あるいは異なっていてもよ
い。従って、マスクパターンの描画誤差やショットロー
テーションなどに起因して生じる素子パターンの配列誤
差を大幅に低減することができる。このとき、デバイス
パターンが磁気ヘッド用パターンであると、基板上に形
成される多数のデバイスパターンを、その短手方向に沿
って列毎に切り出して、その短手方向に延びる端面を研
磨（研削）しても、列毎にデバイスパターンの配列精度
が良好であるため、研削後に１つずつ切り出されるデバ
イスパターン（磁気ヘッド）が不良となることがなくな
る。なお、長手方向に関してパターン列と並んで形成さ
れる特定パターンをフォトマスクに設けてもよく、この
特定パターンはパターン列を挟んでその両端にそれぞれ
配置されるアライメントマークを含んでもよい。また、
このパターン列と平行に並んで配置されるもう１つのパ
ターン列をフォトマスクに形成してもよく、このフォト
マスクを用いる場合には、フォトマスクのパターン描画
誤差などに起因して生じるデバイスパターンの配列誤差
を低減しつつ、基板の露光処理時間（パターン転写時
間）を短縮することが可能となる。なお、パターン列毎
にデバイスパターンが同一であってもよいし、あるいは
異なっていてもよい。

【０００９】また、本発明は複数のデバイスパターンが
その長手方向に沿って配置されるパターン列を、基板上
に長手方向と直交する短手方向に沿って複数転写する露
光方法である。なお、１つのパターン列に並ぶ複数のデ
バイスパターンはそれぞれ同一であってもよいし、ある
いは異なっていてもよい。従って、フォトマスクのパタ
ーン描画誤差や転写時におけるパターン列のローテーシ
ョンなどに起因して生じるデバイスパターンの配列誤差
を大幅に低減することができる。また、基板上の複数の
領域にそれぞれ短手方向に沿って並ぶ複数のパターン列
を転写してもよい。このとき、複数の領域の１つに転写
された複数のパターン列にそれぞれ別のパターン列を重
ね合わせて転写するために、１つの領域に形成される複
数のマークを検出して得られる位置情報に基づいて、別
のパターン列と基板とを相対移動してもよい。特にスル
ープットを向上させるためには、この位置情報に基づい
て複数のパターン列の配列を表す関数のパラメータを算
出し、パラメータを用いて複数のパターン列の配列位置
情報を決定することが好ましい。なお、複数の領域でそ
れぞれ複数のマークを検出した後に、その領域毎に複数
のパターン列にそれぞれ別のパターン列を重ね合わせて
転写するようにしてもよいし、あるいは１つの領域にお
ける複数のマークの検出に続けて、その１つの領域に転
写された複数のパターン列にそれぞれ別のパターン列を
重ね合わせて転写するようにしてもよい。また、特にデ
バイスパターンは磁気ヘッド用パターンであることが好
ましく、基板上に形成される多数のデバイスパターンの
配列精度が良好なので、基板から切り出されるデバイス
パターン（磁気ヘッド）が不良となることがほとんどな
くなる。さらに、前述のパターン列と平行にもう１つの
パターン列をフォトマスクに形成してもよく、パターン
列毎にそれぞれデバイスパターンが同一であってもよい
し、あるいは異なっていてもよい。

【００１０】さらに本発明は、複数のデバイスパターン
がその長手方向に沿って配置されるパターン列を、基板
上に長手方向と直交する短手方向に沿って複数転写する
とともに、この転写された複数のデバイスパターンを短
手方向に沿って列毎に切り出すマイクロデバイスの製造
方法である。なお、１つのパターン列に並ぶ複数のデバ
イスパターンはそれぞれ同一であってもよいし、あるい
は異なっていてもよい。従って、基板上に転写される複
数のデバイスパターンの配列精度が高いので、複数のデ
バイスパターンを短手方向に沿った列毎に切り出すこと
ができる。このため、露光処理後の各種処理をその列単
位で行うことができ、処理時間の短縮を図ることが可能
となる。例えば、列毎に切り出された基板片はその短手
方向に延びる端面が研磨（研削）される。また、端面が
研磨された基板片からデバイスパターンが１つずつ切り
出される。なお、特にデバイスパターンは磁気ヘッド用
パターンであり、マイクロデバイスとして磁気ヘッドを
製造することが好ましく、研削後にその基板片から切り
出されるデバイスパターン（磁気ヘッド）が不良となる
可能性を極めて小さくすることが可能となる。なお、前
述のパターン列と平行にもう１つのパターン列をフォト
マスクに形成してもよく、パターン列毎にそれぞれデバ
イスパターンが同一であってもよいし、あるいは異なっ
ていてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る露光方法の実施例に
ついて説明する。図１（ａ）に示すように、レチクルＲ
上にはレチクルパターン１と、その延設方向（長手方
向）に関してレチクルパターン１と並んで配置される位
置合わせマーク２とが形成され、レチクルパターン１は
長手方向に同一、又は異なった複数（図１（ａ）では７
個）の素子パターン３が配置されている。そして、レチ
クルＲをウエハＷ上に互いに重複しない間隔を置いて連
続的に露光する、いわゆるステッピング露光を行うこと
により、図１（ｂ）に示すような露光パターンが形成さ
れる。なお、ステッピング方向は素子パターン３の短手
方向（図中ｙ方向）である。また、本例ではレチクルパ
ターン１をウエハＷ上に転写するために、レチクルＲと
ウエハＷとをほぼ静止させた状態でそのレチクルパター
ン１の全体に露光用照明光を照射し、レチクルＲを介し
てその照明光でウエハＷを露光する、いわゆる一括露光
方式（静止露光方式）の露光装置（ステッパー）が用い
られ、ステップ・アンド・リピート方式でウエハＷのほ
ぼ全面にレチクルパターン１が転写される。

【００１２】ここで、図１（ａ）では長手方向に沿って
複数の素子パターン３が配列される１つのパターン列
（素子列）のみが示されているが、素子パターン３の短
手方向に複数のパターン列を互いに平行となるように形
成してもよい。このとき、パターン列毎にそれぞれ素子
パターンが同一であってもよいし、あるいは異なってい
てもよい。但し、短手方向に配置されるパターン列の数
が多くなると、そのパターン描画誤差などに起因してウ
エハＷ上での素子パターンの配列精度が低下し得る。こ
のため、パターン列の数はウエハＷの露光処理時間（露
光装置のスループット）と素子パターンの配列精度との
両方を考慮して決定される。例えば、素子パターンの配
列誤差を低減しつつスループットの低下を抑えるため
に、図１（ａ）に示されたパターン列と平行にもう１つ
のパターン列を形成してもよい。なお、スループットの
低下が許容されるのであれば、パターン列の数は１つで
あることが最も望ましい。

【００１３】また、図１（ａ）では位置合わせマーク２
が複数の素子パターン３（レチクルパターン１）を挟ん
でその両端にそれぞれ形成されているが、一端のみに形
成するだけでもよい。さらに、素子パターン３の短手方
向に関してレチクルパターン１を挟んでその両端にそれ
ぞれ位置合わせマークを形成してもよいし、あるいはそ
の一端のみに位置合わせマークを形成してもよい。な
お、この位置合わせマークは図１（ａ）中の位置合わせ
マーク２とともにレチクルＲに形成してもよいし、ある
いはその位置合わせマーク２の代わりにレチクルＲに形
成してもよい。但し、ウエハＷ上に転写されたレチクル
パターン１の回転誤差などを検出する上で、図１（ａ）
に示したように長手方向に関してレチクルパターン１の
両端にそれぞれ位置合わせマーク２を形成しておくこと
が最も望ましい。

【００１４】さて、ステッピング露光はウエハＷ上で分
割された複数の領域毎に行われ、本実施例では、直径３
インチのウエハＷ上を２×２の領域に分割して、その領
域毎に露光パターン４を形成している。さらに、ウエハ
Ｗ上に形成された露光パターン４は、図１（ｃ）に示す
ように、各領域毎にウエハＷのステッピング方向（素子
パターン３の短手方向）に沿って１列毎のブロックが切
り出される。そして、この切り出された素子ブロック
（基板片）６毎に、素子パターン３の短手方向に沿って
延びる端面が研磨（研削）された後、素子ブロック６か
ら素子７が１つずつ切り分けられる。

【００１５】本実施例の露光方法では、同一のレチクル
パターン１がウエハＷ上で平行移動しながら１ショット
Ｓずつ露光されていくので、ステッピング方向にはレチ
クルパターン１上の同一位置に形成されている素子パタ
ーン３が並ぶ。そのため、ステッピング方向に沿って切
り出された素子ブロック６に含まれるすべての素子パタ
ーンは物理的に同一であり、しかも切り出された方向に
並んだ素子７の真直性は露光装置のステッピング精度
（配列精度）だけで決定されるため、列毎の素子の真直
性を極めて向上させることができる。従って、カッティ
ング面と素子との寸法が素子性能のばらつき要因となる
磁気ヘッド等の製造に最適である。なお、薄膜磁気ヘッ
ドの製造ではセラミックウエハが用いられる。

【００１６】さらに本実施例の露光方法では、レチクル
パターン１の描画エリアを小さく構成することができる
ので、レチクル製造の低コスト化と共に次のような効果
が得られる。ここで、図２を参照して本発明の露光方法
により得られる効果を説明するが、図中左側が従来の露
光方法の場合を示し、図中右側が本実施例の露光方法の
場合を示している。

【００１７】まず第１に、図２（ａ）に示したように、
投影レンズ８の円形投影視野（即ちレンズ径など）を小
さく設定することができる。これによって、レンズディ
ストーションを小さく抑えることができ、さらには投影
レンズの小型化による露光装置全体の小型化、及び製造
コストの低減化が可能となる。第２に、図２（ｂ）に示
したように、レチクル製造誤差（パターン描画誤差）を
小さくすることができる。即ち、レチクルの製造には一
般的に電子ビームが用いられるが、電子ビームによる描
画中の熱の影響によりレチクル基板が伸張する。従っ
て、描画エリアが小さければ、電子ビームの放射時間も
短く、発生する熱も少ないため、レチクル基板の伸張に
よる製造誤差も小さく抑えることができる。

【００１８】第３に、図２（ｃ）に示したように、１シ
ョットＳ毎の露光パターンエリアが小さいので、ショッ
トローテーションによる誤差が小さい。なお、レチクル
Ｒ上で短手方向に配列する素子の数は必ずしも１つでな
くてもよいが、数を増加させればスループットは向上す
るが、レチクル製造精度は低下することを考慮して、適
宜決定するのが好ましい。

【００１９】次に、本発明に係る重ね合わせ露光につい
て説明する。本発明の重ね合わせ露光に用いるシーケン
スの第１の実施例を図３（ａ）に示す。まず、ステップ
１００においてウエハＷの交換を行う。前述した露光方
法によって第１露光パターンが既に形成されているウエ
ハＷは、その後の加工工程（現像処理など）を終え、再
び露光装置に搬入される。その際、図４に示したよう
に、ウエハＷの直線的な切欠き（オリエンテーションフ
ラット）５がＸ−Ｙステージ１０のｘ軸とほぼ平行とな
るようにウエハホルダー１１上に載置される。ウエハホ
ルダー１１はウエハＷを真空吸着すると共に、ｘ方向と
ｙ方向に２次元移動するＸ−Ｙステージ１０に対して微
小回転可能に設けられている。

【００２０】ステップ１０１では、Ｘ−Ｙステージ１０
に対してウエハＷを位置合わせするサーチアライメント
を行う。第１露光パターン１２は、ウエハＷ上の第１象
限から第４象限に分割された４個の領域にそれぞれ形成
されている。ウエハＷ上に直交する配列座標系ξ−ηを
想定すると、第１露光パターン１２を構成する各露光シ
ョットＳは、配列座標系ξ−ηに沿って各領域毎に１次
元的に配列されている。ここで、配列座標系ξ−ηのξ
軸は、オリエンテーションフラット５と平行に設定す
る。

【００２１】いま例えば第２象限に配置した第１露光パ
ターン１２を用いてサーチアライメントを行うとする。
第１露光パターン１２を構成する露光ショットＳ１〜Ｓ
７には、それぞれ位置合わせ用のマークＭ１〜Ｍ７が付
随して設けられている。露光ショットＳ１〜Ｓ７の両端
に配置される露光ショットＳ１、Ｓ７についてマークＭ
１、Ｍ７の座標値を不図示のアライメント検出系によっ
て計測する。その計測値に基づいてＸ−Ｙステージ１０
が移動する座標系ｘ−ｙに対する配列座標系ξ−ηの回
転ずれ量を算出し、ウエハホルダー１１を回転させて配
列座標系ξ−ηを座標系ｘ−ｙとほぼ一致させる。

【００２２】しかしながら、アライメント検出系の精
度、加工プロセス中に生じる露光ショット配列位置のず
れ等によって第１露光パターン１２内の露光ショットＳ
の配列位置と設計上の配列座標値との間に誤差を生じ、
重ね合わせ露光に際して素子パターン７を設計上の配列
座標値（座標系ｘ−ｙ上での位置）に従って第１露光パ
ターン１２に精密に位置合わせすることができるとは限
らない。即ち、ウエハＷの回転、配列座標系ξ−ηの直
交度、ウエハＷのｘ方向とｙ方向の伸縮、及びウエハＷ
のｘ方向とｙ方向のオフセットが要因となって、第１露
光パターン１２の配列位置と設計上の配列座標値との間
で誤差が生じる場合がある。

【００２３】ここで、ウエハＷの回転とは、図５（ａ）
に示したように、ウエハホルダー１１を回転させて配列
座標系ξ−ηを座標系ｘ−ｙと一致させる際に、アライ
メント検出系による計測誤差などに起因して生じるもの
であり、座標系ｘ−ｙに対する配列座標系ξ−ηの残存
回転ずれ量θで表される。また座標系ｘ−ｙの直交度と
は、図５（ｂ）に示したように、Ｘ−Ｙステージ１０の
送り方向が正確に直交していないこと、及びＸ−Ｙステ
ージ１０に設けられる干渉計のビームを反射するミラー
の取り付け誤差（傾き）などに起因して生じるものであ
り、直交度誤差量ｗで表される。

【００２４】またウエハＷのξ（ｘ）方向とη（ｙ）方
向の伸縮とは、図５（ｃ）に示したように、加工プロセ
スにおいてウエハＷが熱等の影響を受けて全体的に伸縮
することにより生じ、特にウエハＷの周辺部で顕著に現
れるものであり、ξ（ｘ）方向とη（ｙ）方向について
それぞれＲｘ、Ｒｙで表される。但し、ＲｘはウエハＷ
上のξ（ｘ）方向の２点間の距離の実測値と設計値の
比、ＲｙはウエハＷ上のη（ｙ）方向の２点間の距離の
実測値と設計値の比で表すものとする。

【００２５】またｘ方向とｙ方向のオフセットとは、図
５（ｄ）に示したように、アライメント検出系の検出精
度、ウエハホルダーの位置決め精度等に起因して、ウエ
ハＷが全体的にｘ方向とｙ方向にずれることによって生
じるものであり、ｘ方向とｙ方向についてそれぞれＯ
ｘ、Ｏｙで表される。そこで、各露光ショットＳ毎に実
際に位置決めすべき配列座標値を求める、いわゆるエン
ハーンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）を行
う必要がある。ＥＧＡは、例えば特開昭６１−４４４２
９号公報（及びこれに対応する米国特許第４，７８０，
６１７号）に開示されているので、ここでは簡単に説明
する。本実施例においては、第１露光パターン１２が形
成された各領域毎にＥＧＡを行う。即ち、ステップ１０
２〜１０３において各領域毎に第１露光パターン１２内
の複数の露光ショットＳの配列座標値を計測して、当該
露光ショットＳの設計上の配列座標値との誤差を計算す
る。

【００２６】まず、各領域毎に露光ショットＳ１〜Ｓ７
の少なくとも２つ、例えば両端に配置された露光ショッ
トＳ１、Ｓ７を含む少なくとも２つの露光ショットの座
標Ｆ＊ｎ（Ｆ＊ｘｎ、Ｆ＊ｙｎ）を計測する。本実施例
では、各領域毎に露光ショットＳ１、Ｓ７のショット座
標Ｆ＊１（Ｆ＊ｘ１、Ｆ＊ｙ１）、Ｆ＊７（Ｆ＊ｘ７、
Ｆ＊ｙ７）を計測する。

【００２７】一方、第１露光パターン１２内の各露光シ
ョットＳの設計上の位置座標をＤｎ（Ｄｘｎ、Ｄｙｎ）
とし、重ね合わせ露光の際に前述した誤差要因を考慮し
て実際に位置決めすべきショット座標をＦｎ（Ｆｘｎ、
Ｆｙｎ）とすると、ショット座標Ｆｎ（Ｆｘｎ、Ｆｙ
ｎ）は設計上の位置座標Ｄｎ（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を用い
て次のように表される。

【００２８】 Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ (1) 但し、

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、ＡはウエハＷの回転、配列座標系
ξ−ηの直交度、ウエハＷのｘ方向とｙ方向の伸縮に関
する誤差パラメータであり、Ｏはｘ方向とｙ方向のオフ
セットに関する誤差パラメータである。そこで、実測さ
れたショット座標Ｆ＊ｎ（Ｆ＊ｘｎ、Ｆ＊ｙｎ）と位置
決めすべきショット座標Ｆｎ（Ｆｘｎ、Ｆｙｎ）との位
置ずれ、すなわちアドレス誤差Ｅｎ（＝Ｆ＊ｎ−Ｆｎ）
を計算する。得られたアドレス誤差Ｅｎについて、最小
二乗法を用いてアドレス誤差Ｅｎを最小とするように誤
差パラメータＡ、Ｏを決定する。

【００３１】このようにして決定された誤差パラメータ
Ａ、Ｏを用いて、（１）式より１つの領域（露光パター
ン１２）内に含まれる全ての露光ショットＳ１〜Ｓ７に
ついてショット座標Ｆｎ（Ｆｘｎ、Ｆｙｎ）を計算し、
当該領域に配置されている露光ショットＳ１〜Ｓ７の配
列座標値を決定する。しかる後、この決定された配列座
標値に従ってＸ−Ｙステージ１０を移動して、露光ショ
ット毎に第２レチクルパターンを重ね合わせて転写す
る。なお、第２レチクルパターンは、図１（ａ）に示し
たレチクルパターン１と全く同一構成で、レチクル１と
は別のレチクルに形成されており、第２レチクルパター
ンの素子パターンがレチクルパターン１の素子パターン
３と異なっているだけである。

【００３２】従来の重ね合わせ露光では、図３（ｃ）に
示したシーケンスによって、図６（ａ）に示したように
露光ショットＳが配列されたウエハＷ全体の領域（本図
中破線で示した領域）においてＥＧＡを行っていたのに
対し、本発明の露光方法では、図６（ｂ）に示したよう
に各露光ショットＳの配列が露光装置のステッピング精
度だけで決定される領域（本図中破線で示した領域）内
においてＥＧＡを行う。そのため、ＥＧＡを行う各領域
内ではアドレス誤差には線形誤差のみが含まれることと
なるから、アドレス誤差をより正確に計算することがで
き、しかもその領域毎に前述した重ね合わせ露光を行う
ことによって、極めて高精度な位置合わせを行うことが
可能である。

【００３３】本発明の重ね合わせ露光に用いるシーケン
スの第２の実施例を図３（ｂ）に示す。前述した第１の
実施例に係るシーケンスでは、ＥＧＡに際し、１つの領
域内で少なくとも２つの露光ショットの座標値を計測
し、その計測結果に基づいてその１つの領域内の全露光
ショットＳ１〜Ｓ７の配列座標値をそれぞれ計算し、計
算された座標値に基づいてレチクルＲとウエハＷとを相
対移動して、露光ショット毎に第２レチクルパターンを
重ね合わせて転写する一連の工程を、Ｎ個（図４では４
個）の領域分について繰り返す露光方法である。これに
対して、第２の実施例に係るシーケンスでは、ステップ
１０２〜１０３においてＮ個の領域の全てでそれぞれ少
なくとも２つの露光ショットの座標値を計測した後、ス
テップ１０４〜１０６において各領域毎にその計測され
たショット座標値に基づいて露光ショットＳ１〜Ｓ７の
座標値を計算するとともに、第２レチクルパターンを用
いて露光ショットＳ１〜Ｓ７をそれぞれ重ね合わせ露光
する工程を順次繰り返す露光方法である。

【００３４】本実施例のシーケンスでは、一旦すべての
領域についてショット座標値を計測する工程と、ショッ
ト座標値を計算して重ね合わせ露光を行う工程とを別工
程で行うことによって、全体の露光時間を短縮すること
が可能である。なお、ＥＧＡにおいて図７（ａ）に示す
１つの露光ショットＳにつき１つの位置合わせマークを
計測する他に、図７（ｂ）に示すように、１つの露光シ
ョットＳに複数の位置合わせマークを形成しておき、Ｅ
ＧＡでは１つの露光ショットＳの座標値を、少なくとも
２つの位置合わせマークの計測値から決定する、いわゆ
る多点計測を行うようにしてもよい。このとき、少なく
とも２つの位置合わせマークの計測値を平均化してその
平均値を用いてもよいし、あるいは少なくとも２つの計
測値にそれぞれ重みを与えて平均化してその平均値を用
いてもよい。この多点計測を用いる場合には、計測値の
平均化効果により誤差の低減を図ることができ、重ね合
わせ精度を向上させる上で有効である。本実施例では、
１つの露光ショットＳに２つの位置合わせマークを形成
した場合を示している。

【００３５】また、ステップ・アンド・リピート方式の
露光装置を用いる代わりに、例えば特開平４−１９６５
１３号公報、特開平４−２７７６１２号公報などに開示
されているステップ・アンド・スキャン方式の走査露光
装置を用いてもよい。走査露光装置では、露光用照明光
に対するレチクルの相対移動方向を、例えば図１（ａ）
中に示したレチクルパターン１の延設方向（素子パター
ン３の長手方向）と直交する方向（素子パターン３の短
手方向）と一致させることが望ましい。但し、レチクル
上で短手方向に配置されるパターン列の数が少ないとき
は、特に走査露光装置を用いなくてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、露光に際
して露光装置のステッピング誤差だけを含んだ露光パタ
ーンの作成を行うことができる。また、重ね合わせ露光
を行うに際しても、露光ショットの配列が露光装置のス
テッピング精度だけで決定される１つの領域内で少なく
とも２つの露光ショットの座標値を計測する。そして、
この座標値が計測された露光ショットでそれぞれアドレ
ス誤差を求めることで、その１つの領域内の全露光ショ
ットの座標値を決定する。このため、各行、又は各列に
おいて露光ショットの重ね合わせ露光位置を極めて精度
良く決定することができ、この露光ショットとマスクパ
ターンとを高精度に重ね合わせることが可能となる。こ
れによって、素子配列の真直性を高くでき、素子配列の
ばらつきによる不良率の低減化を図ることができるの
で、特に磁気ヘッドの露光に適している。

【００３７】さらに、投影光学系の投影視野（即ち光学
素子）を小さくすることが可能であるので、露光装置の
小型化、及び低コスト化を図ることが可能となる。ま
た、レチクルの描画エリアを小さくすることができるこ
とから、レチクル製造の低コスト化も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は本発明に係る露光方法に用いる
レチクルの平面図、図１（ｂ）はウエハ上に形成された
露光パターンを示す平面図、図１（ｃ）はウエハから切
り出される素子ブロックを示す平面図。

【図２】 図２（ａ）は投影光学系のレンズ径の小径化
による誤差の低減化を説明する図、図２（ｂ）はレチク
ル製造誤差の低減化を説明する図、図２（ｃ）はショッ
トローテーションによる誤差の低減化を説明する図。

【図３】 図３（ａ）は本発明の重ね合わせ露光に用い
る第１の実施例によるシーケンスを説明するフローチャ
ート、図３（ｂ）は第２の実施例によるシーケンスを説
明するフローチャート、図３（ｃ）は従来の重ね合わせ
露光に用いるシーケンスを説明するフローチャート。

【図４】 ウエハを載置したウエハホルダー及びＸ−Ｙ
ステージを示す平面図。

【図５】 図５（ａ）はウエハの回転誤差を説明する
図、図５（ｂ）は配列座標系ξ−ηの直交度を説明する
図、図５（ｃ）はウエハのｘ方向とｙ方向の伸縮を説明
する図、図５（ｄ）はウエハのｘ方向とｙ方向のオフセ
ットを説明する図。

【図６】 図６（ａ）は従来の重ね合わせ露光を説明す
る図、図６（ｂ）は本発明の重ね合わせ露光において座
標計測を説明する図。

【図７】 図７（ａ）、及び図７（ｂ）は露光ショット
の位置合わせマークを示す図。

【符号の説明】

Ｒ…レチクル Ｗ…ウエハ １…レチクルパターン ２、Ｍ１〜Ｍ７…位置合わせマーク ３…素子パターン ４…露光パターン ６…素子ブロック ７…素子 １２…第１露光パターン Ｓ、Ｓ１〜Ｓ７…露光ショット 114

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の素子パターンが長手方向に複数並
   べられ、かつその素子列が短手方向に一又は少数並べら
   れたマスクパターンを投影原版上に配置し、感光性基板
   上に該短手方向に向かって前記マスクパターンを互いに
   重複しない間隔で複数回ステッピング露光することによ
   り、複数の露光ショットから構成される露光パターンを
   形成する露光方法。
2. 【請求項２】 前記露光パターンを、前記感光性基板上
   の互いに重複しない複数の領域に分割して形成すること
   を特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 【請求項３】 複数の素子パターンが長手方向に複数並
   べられ、かつその素子列が短手方向に一又は少数並べら
   れた第１マスクパターンを投影原版上に配置し、感光性
   基板上に該短手方向に向かって前記第１マスクパターン
   を互いに重複しない間隔で複数回ステッピング露光する
   ことにより、複数の露光ショットから構成される第１露
   光パターンを形成する第１露光工程と、 前記第１露光パターンを構成する少なくとも２つの露光
   ショットの座標値を計測する計測工程と、 前記少なくとも２つの露光ショットの前記計測値と設計
   上の配列座標値とに基づいて配列誤差パラメータを計算
   し、該配列誤差パラメータと前記設計上の配列座標値と
   に基づいて前記第１露光パターン内の露光ショットの配
   列座標値を決定する配列座標値決定工程と、 前記決定された配列座標値に基づいて、複数の素子パタ
   ーンが長手方向に複数並べられ、かつその素子列が短手
   方向に一又は少数並べられた第２マスクパターンを前記
   第１露光パターン上に重ね合わせ露光する第２露光工程
   とを含むことを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 前記第１露光パターンを前記感光性基板
   上の互いに重複しない複数の領域に分割して形成し、 前記計測工程、前記配列座標値決定工程、及び前記第２
   露光工程を前記複数の領域でそれぞれ繰り返すことを特
   徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 【請求項５】 前記第１露光パターンを前記感光性基板
   上の互いに重複しない複数の領域に分割して形成し、 前記複数の領域の全てで前記計測工程を行い、 しかる後に前記配列座標値決定工程、及び前記第２露光
   工程を前記複数の領域でそれぞれ繰り返すことを特徴と
   する請求項３に記載の露光方法。
6. 【請求項６】 基板上にデバイスパターンを転写するの
   に用いられるフォトマスクであって、 前記デバイスパターンがその長手方向に沿って少なくと
   も２つ並んで配置されるパターン列を有することを特徴
   とするフォトマスク。
7. 【請求項７】 前記デバイスパターンは磁気ヘッド用パ
   ターンであることを特徴とする請求項６に記載のフォト
   マスク。
8. 【請求項８】 前記長手方向に関して前記パターン列と
   並んで形成される特定パターンを有することを特徴とす
   る請求項６又は７に記載のフォトマスク。
9. 【請求項９】 前記特定パターンは、前記パターン列を
   挟んでその両端にそれぞれ配置されるアライメントマー
   クを含むことを特徴とする請求項８に記載のフォトマス
   ク。
10. 【請求項１０】 前記パターン列と平行に並んで配置さ
    れるもう１つのパターン列を有することを特徴とする請
    求項６〜９のいずれか一項に記載のフォトマスク。
11. 【請求項１１】 複数のデバイスパターンがその長手方
    向に沿って配置されるパターン列を、基板上に前記長手
    方向と直交する短手方向に沿って複数転写することを特
    徴とする露光方法。
12. 【請求項１２】 前記基板上の複数の領域にそれぞれ前
    記短手方向に沿って並ぶ前記複数のパターン列を転写す
    ることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
13. 【請求項１３】 前記複数の領域の１つに転写された前
    記複数のパターン列にそれぞれ別のパターン列を重ね合
    わせて転写するために、前記１つの領域に形成される複
    数のマークを検出して得られる位置情報に基づいて、前
    記別のパターン列と前記基板とを相対移動することを特
    徴とする請求項１２に記載の露光方法。
14. 【請求項１４】 前記得られた位置情報に基づいて、前
    記複数のパターン列の配列を表す関数のパラメータを算
    出し、該パラメータを用いて前記複数のパターン列の配
    列位置情報を決定することを特徴とする請求項１３に記
    載の露光方法。
15. 【請求項１５】 前記複数の領域でそれぞれ前記複数の
    マークを検出した後、前記領域毎に前記複数のパターン
    列にそれぞれ前記別のパターン列を重ね合わせて転写す
    ることを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
16. 【請求項１６】 前記１つの領域における前記複数のマ
    ークの検出に続けて、前記１つの領域に転写された前記
    複数のパターン列にそれぞれ前記別のパターン列を重ね
    合わせて転写することを特徴とする請求項１３に記載の
    露光方法。
17. 【請求項１７】 前記デバイスパターンは磁気ヘッド用
    パターンであることを特徴とする請求項１１〜１６のい
    ずれか一項に記載の露光方法。
18. 【請求項１８】 複数のデバイスパターンがその長手方
    向に沿って配置されるパターン列を、基板上に前記長手
    方向と直交する短手方向に沿って複数転写し、該転写さ
    れた複数のデバイスパターンを前記短手方向に沿って列
    毎に切り出すことを特徴とするマイクロデバイスの製造
    方法。
19. 【請求項１９】 前記切り出された基板片の前記短手方
    向に延びる端面を研磨することを特徴とする請求項１８
    に記載のマイクロデバイスの製造方法。
20. 【請求項２０】 前記端面が研磨された前記基板片から
    前記デバイスパターンを１つずつ切り出すことを特徴と
    する請求項１９に記載のマイクロデバイスの製造方法。
21. 【請求項２１】 前記デバイスパターンは磁気ヘッド用
    パターンであり、前記マイクロデバイスとして磁気ヘッ
    ドが製造されることを特徴とする請求項１８〜２０のい
    ずれか一項に記載のマイクロデバイスの製造方法。