JPS63237413A - レジスト除去方法 - 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製造に使われるウェハ等の露光基板
上に形成されたアライメント用のマークパターン部の感
光層を除去する方法に関する。

（従来の技術） 従来、リソグラフィ工程では、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からの光情報を
光電検出することによって、重ね合わせ露光すべきレチ
クルやマスクとウェハとをアライメントしている６通常
フォトリングラフイエ程におけるウェハは、その表面に
レジスト層（感光層）が形成され、このレジスト層を介
してウェハ上のマークを光学的に検出する。このため、
レジストＩ！（１〜２μ霧の厚さ）の光学的な特性のた
め検出すべき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。

そこでアライメント動作に先って化学的な処理でマーク
部分のみのレジスト層を除去することが考えられている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのように化学的な処理によってレジスト
層を除去する場合は、除去する部分がきれいで比較的正
確な除去が可能であるが、マーク部分のみを除去するた
めの特別な処理を必要とし、プロセス（工程）が複雑に
なるといった問題がある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明ではマークパターンをスクライブ領域（又はスト
リート線領域）内に設けるとともに、そのマークパター
ン上の感光層部分を高エネルギーのビームを照射するこ
とによって除去するようにし、この際、除去される感光
層部分の大きさがスクライブ領域の幅よりも小さく、か
つマークパターンの専有面積（例えばマーク以外のパタ
ーンを設けてはならない最小の領域）よりは大きくなる
ようにマークパターンとビームの大きさを定めるように
した。

（作用） この種のビームによってレジスト層を除去すると、ビー
ムのエネルギーによってはビーム径よりも大きな部分が
除去されることもある。また除去された部分と残存した
部分との境界がかならずきれいなエツジになるといった
保証もない、このため、マークパターンをショット領域
に近接、もしくは内部に設けると、レジスト層の除去時
にショット領域内の回路パターン部分のレジストも除去
、又は損傷させてしまい、そのまま露光（重ね合わせ露
光）してしまうと、そのショット領域内のチップが不良
品になってしまう、しかし本発明では、マークパターン
をスクライブ領域内に限定して設けてマークパターンの
大きさがスクライブ領域の幅よりも十分小さくなるよう
にしておくため、上記不都合は全く生じない。

（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
なシステムを表わす図であり、本実施例のシステムには
レジスト除去装置Ａと露光装置ｆｆ１Ｂとが設けられる
。まず露光装置Ｂについて説明するが、これは従来の装
置でもそのまま利用できる。

露光用照明系ｌからの露光光はメインコンデンサーレン
ズ２で均一な照度分布にされ、グイクロイックミラー３
で垂直に反射されてレチクルＲを照明する。レチクルＲ
のパターンは投影レンズ４によってウェハＷ上に投影露
光される。ウェハＷの表面にはレジスト層（単層レジス
ト、多層レジスト、又は色素入りレジスト等）が形成さ
れている。このウェハＷはステップアンドリピート方式
で移動するステージ５に載置されている。レチクルＲと
ウェハＷとのアライメントはグイクロイックミラー３の
上方に設けられたアライメント系の対物レンズ６を用い
て実行される。対物レンズ６には不図示の照明系からア
ライメント用の照明光が入射し、この照明光はレチクル
ＲのアライメントマークＲＭを照射するとともに投影レ
ンズ４を介してウェハＷ上のアライメントマークＷＭを
照射する。そしてマークＲＭ、ＷＭの夫々からの反射光
は対物レンズ６を介してアライメント系に入射し、マー
クＲＭとＷＭとのずれが観察される。

一方、レジスト除去装置Ａには、レジスト除去用のエキ
シマレーザ光源ＩＯとアライメント用の照明系１２とが
設けられ、エキシマレーザ光はレンズ系１３、ビームス
プリッタ１４及びレンズ系１５を介して可変開口絞り（
可変アパーチャ）１６を均一に照射する。可変アパーチ
ャ１６の開口像は加工用対物レンズ１７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２０に載置される
。また照明系１２からのアライメント照明光はビームス
プリッタ２２で反射されて、アライメント用対物レンズ
２３に入射し、ウェハＷの表面を均一に照明する。ウェ
ハＷ上のパターン（又はマーク）からの反射光は対物レ
ンズ２３、ビームスプリッタ２２を介してリレー系２４
を通って観察系に導かれる。この対物レンズ２３、ビー
ムスプリッタ２２、リレー系２４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１７を介して加工点（レジスト除去部）
を直接観察するために、対物レンズ１７と可変アパーチ
ャ１６の間の光路中に進退可能なビームスプリッタ２６
が配置される。このビームスプリッタ２６が光路中にあ
るとき、照明系１２からの照明光は対物レンズ１７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１７、ビーム
スプリッタ２６及び可変アパーチャ１６を通り、さらに
レンズ系１５、ビームスプリッタ１４を介してリレー系
２８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１６とは共役なので、レリー系２８を介し
て可変アパーチャ１６の開口像と、ウェハＷ上の加工部
とが同時観察される。すなわち可変アパーチャ１６の間
口内にマークＷＭが位置するようにステージ２０を位置
決めした後、ビームスプリッタ２６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、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１７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１７とウェハＷとの間に石英の透過板３０を配置し、
ウェハＷと石英板３０との間の空間を排気系３１により
減圧するようにして、気化した物質を排気系３１によっ
てただ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１４はグ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１２からの照明光の波長は
可視域にすることが望ましい。

さて、レジスト除去装置Ａで加工されたウェハＷば搬送
装置Ｃによって露光装置已に搬送される。

第２図（Ａ）はウェハＷ上のショット領域とマークＷＭ
との配置を示す平面図であり、各ショット領域ＳＡ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
よって区画されており、各ショット領域ＳＡ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
マークＷＭは１つのショット領域ＳＡに付随した２ケ所
にＸ方向用とｙ方向用とで別けて設けられ、Ｘ方向用の
マークはＷＭｘ、ｙ方向用のマークはＷＭ３１である。

第２Ｂ　（Ｂ）は１つのショット領域ＳＡに付随　′し
たマークＷＭｘの拡大配置を示す図であり、マークＷＭ
ｘは全体にスリット状の形状で、ｙ方向に細長く伸びて
いる。このマークＷＭｘは第２図（Ｂ）中の上方のショ
ット領域ＳＡに付随して形成されたもので、マークＷＭ
ｘのｙ方向の寸法はスクライブ領域ＣＬのｙ方向の幅り
よりも十分小さくなるように定められている０通常、幅
りは３０〜５０μ−程度に定められるので、マークＷＭ
ｘの長さは２０〜４０μ潮程度になる。さて、マークＷ
Ｍｘの周辺の破線で示した矩形領域ＡＡはマーク形成領
域とも呼ばれるもので、この領域ＡＡ内にはいかなるパ
ターンの形成も禁止される。

それはこの領域ＡＡが露光装置Ｂの対物レンズ６によっ
てレチクルＲのマークＲＭとともに観察される部分とな
り、この領域ＡＡ内に他のパターンが存在すると、光電
検出系を用いたオートアライメントが不可能になるから
である０Ｍ域ＡＡの大きさもスクライブ領域ＣＬの幅り
より小さく定められ、領域ＡＡの境界はショット？ｉｌ
域ＳＡから間隔Ｅだけ離れるように定められる。そして
領域ＡＡよりも大きく輻りよりも小さな領域ＰＡがレジ
スト除去装置Ａによって除去されるレジスト層部分であ
る。ここで間隔Ｅはレジストの除去領域ＰＡのウェハＷ
上での設定精度（アライメント精度）、及び除去した部
分と残存した部分との境界部の広がり具合によって決定
される。また領域ＰＡは可変アパーチャ１６の開口形状
の投影像と考えてよい。

次に本実施例の動作を説明する。レジスト層が全面に形
成されたウェハＷはレジスト除去装置Ａのステージ２０
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２３、リレー系２４等）によ°ってウ
ェハＷ上の特定位置のマークが検出される。そのマーク
像は観察系内部の指標マークと合致するように、ステー
ジ２０の位置決めが行なわれ、その位置がステージ２０
の基準位置として規定される。そしてステージ２０は、
その基準位置、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１７による可変アパーチャ１６の像
の中心位置との機械的な間隔距離（ベースライン）、及
びウェハＷ上のマークＷＭの配列（位置）情報等に基づ
いて、除去すべきマークＷＭを含む領域ＰＡを順次対物
レンズ１７の下に位置決めする。このとき、可変アパー
チャ１６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２６を光路中に入れて、リレ
ー系２８を介して観察する。このとき可変アパーチャ１
６とマークＷＭとにずれがあれば、そのずれ量を計測し
てステージ２０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
マークＷＭに対して行なえばよい、そしてビームスプリ
ッタ２６を退避させて、順次位置決めを行なってはエキ
シマレーザ光を照射して、マークＷＭ上のレジスト層を
除去していく、第３図はマークＷＭｘ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Ｌ、Ｂをレジスト１！ＰＲ
に照射する様子を示し、第３図（Ｂ）はレジス）ＩＩＰ
ＲのマークＷＭを含む領域ＰＡ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、ｌ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（なる、従って１ケ所
のレジスト層除去にあたっては複数パルスを与えた方が
よい。

以上のようにして、ウェハＷ上のマーク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Ｂのステージ５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）とレチクルＲとの相対的な位置ずれ
が１μ園以下の精度で補正される。その後、対物レンズ
６を介してアライメント系でマークＲＭとマークＷＭと
を同時観察して、さらに精密のアライメントを行なった
後、レチクルＲの回路パターンをウェハＷ上のシタッＨ
１ｌ域ＳＡに重ね合わせ露光する。これを各ショット領
域ＳＡについてステップアンドリピート方式で行なうこ
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。

以上、本発明の詳細な説明したが、可変アパーチヤ１６
はその開口寸法、形状が任意に変えられるので、マーク
ＷＭを含むマーク形成領域ＡＡの形状、寸法に適宜合致
させることができる。

また可変アパーチャ１６自体をｘｙ平面内で微動させる
ようにすれば、マークＷＭと可変アパーチャ１６とのア
ライメント動作が高速にできる。

さらに本実施例のレジスト除去装置Ａの対物レンズ１７
、レリー系２８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の除去領域、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マ
ークＷＭの領域ＰＡよりも小さな領域を除去するように
可変アパーチャ１６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
ーチヤ１６の開口を少し大きくし、ビームスプリッタ２
６を光路中に入れて、除去部分を観察する。

このとき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１６の開口エツジ
部（明暗部）とのずれを光電検出すれば、広げた開口の
寸法から容易に除去部分の大きさが測定できる。さらに
そのとき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
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）を加工時にくらべてかなり小さ
くして除去部分に照射すればよい０以上の計測によって
、除去すべき領域ＰＡを正確に定めるための最適な開口
寸法が決定でき、かつエキシマレーザ光の加工時の最適
なエネルギーｆｉｔ（１パルスのエネルギーとパルス数
）が決定できる。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、アライメント用のマークパター
ンはスクライブ領域上に設けられ、かつマークパターン
部分のみのレジスト層が正確に除去されるので、ショッ
トｅＭ域上のレジスト層が除′去されることがないとい
った効果がある。またスクライプ領域にマークを設けた
ため、レジスト層を除去する領域がアライメント精度の
悪化により多少ずれてしまっても、ショット領域に大き
なダメージ（レジスト除去）を与えないといった利点も
ある。さらに実施例によれば、対物レンズ１７にエキシ
マレーザの波長と観察系の波長の両波長に対して色収差
がない２色色消しレンズを使用し、ビームスプリッタ２
６をグイクロイックミラーとして固定すれば、対物レン
ズ２３、ビームスブリック２２、リレー系２４、観察系
を除くことが可能となり、１つのアライメントセンサー
で済み、装置の低価格化が望める。

【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実施するのに好適
なシステムの構成を示す図、第２図（Ａ）はウェハ上の
ショット領域とマークとの配列を示す平面図、第２図Ｃ
Ｂ）はショット領域とマークとの配置関係を拡大して示
す平面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）はレジストの除去の様
子を示すウェハの断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のショット領域が細いスクライブ領域を挟んで規則
   的に形成され、その表面に感光層が形成された基板をア
   ライメントするに先立って、該ショット領域の夫々に附
   随して設けられたアライメント用のマークパターンの感
   光層部分を除去する方法において、 前記マークパターンを前記スクライブ領域内に設けると
   ともに、該マークパターン上の感光層部分を、高エネル
   ギーのビームを照射することによって除去するようにし
   、この際前記ビームの照射によって除去される感光層部
   分の大きさが前記スクライブ領域の幅よりも小さく、か
   つ前記マークパターンの所定の専有面積よりは大きくな
   るように前記マークパターンと前記ビームの大きさを定
   めたことを特徴とするレジスト除去方法。