JPH11260710A - Ｘ線露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成でアライメントマークを保護しか
つ更新マークの転写を可能とするＸ線露光装置を提供す
る。 【解決手段】 マスク１と基板３を微小間隔をもって配
置してＸ線Ｌを露光してマスク１上のマスクパターン１
ｐを基板３に転写するＸ線露光装置において、マスク１
と基板３にそれぞれ設けられたアライメントマーク１ｍ
と３ｍに対してアライメント光Ｌａを照射してアライメ
ント計測するアライメントスコープ７ａ〜７ｄの先端部
にマーク１ｍ、３ｍをＸ線Ｌから遮光するブレード１０
ａ〜１０ｄを取り付け、Ｘ線の露光時に、これらのブレ
ード１０によって、アライメントしているマーク１ｍと
３ｍをＸ線Ｌから遮断して、基板３上のマーク３ｍを保
護するとともに更新マークの転写を行なう。この保護さ
れたマーク３ｍは次の層のアライメントにも使用するこ
とができ、精度の良い位置合わせを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造に用いられるＸ線露光装置、特にマスクに描画され
たパターンをＸ線によりウエハ等の基板上に露光転写す
るＸ線露光装置およびデバイス製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化等に伴
なって半導体素子の微細化、高密度化が一層進み、線幅
においても微細な線幅が要求されている。マスクパター
ンをウエハ等の基板に転写し基板に極微細な線幅を有す
るＤＲＡＭ等の半導体素子を作製するとき、高集積度の
デバイスを作製するためにますます線幅は細くなり、２
５６ＭＤＲＡＭの半導体素子においては０．２５μｍ、
１ＧＤＲＡＭの半導体素子では０．１８μｍの線幅が要
求されており、また、焼き付けパターンの重ね合わせ精
度については、例えば、２５６ＭＤＲＡＭの半導体素子
の場合は８０ｎｍ、１ＧＤＲＡＭの半導体素子の場合で
は６０ｎｍである。

【０００３】このように、ウエハ等の基板にマスクに描
画されたパターンを露光転写する露光装置もますます高
精度でかつ線幅精度の良いものが要望されており、露光
装置の露光光としては、ｉ線やＫｒＦレーザ等が用いら
れているが、回折による解像度の劣化を避けるため、よ
り波長の短いＸ線を用いたステップアンドリピートによ
るプロキシミティ露光装置が提案されている。

【０００４】この種のプロキシミティ露光装置は、基板
ステージに保持されたウエハ等の基板をマスクステージ
に取り付けられているマスクに対して１０μｍ〜５０μ
ｍのような微小間隔をもって近接させた状態で露光を行
なう方式であり、基板ステージに保持された基板の各露
光画角を逐次マスクに対向する露光領域へステップ移動
させて、マスクと基板をアライメント光学系によりアラ
イメント計測して位置合わせを行ない、露光光であるＸ
線をマスクを介して照射し、マスクに描画されたマスク
パターンをＸ線によりウエハ等の基板上に転写してい
る。そして、露光画角を規制する方法としては、特開昭
６０−７４５１８号公報等に開示されているように、露
光画角を規制するための遮光体またはマスキングブレー
ド（以下、単にマスキングブレードという。）を設け
て、露光画角以外へのＸ線の入射を制限している。

【０００５】次に、この種の従来のマスキングブレード
機構を備えた露光装置について、図８および図９を参照
して説明する。マスクパターン１ｐが描画されたマスク
１はマスクステージ２に取り付けられ、ウエハ等の基板
３は、基板ステージ４上に保持され、マスク１に対して
微小間隔をもって近接して配置されており、図示しない
発光光源から放射された露光光としてのＸ線Ｌは、マス
ク１を照射し、マスク１に描画されたマスクパターン１
ｐを基板３上に露光転写するように構成されている。マ
スク１には、図４に図示するように、マスクパターン１
ｐとともにそのマスクパターンの周辺に沿って複数のマ
ーク１ｍ……、１ｎ……が描画されており、マーク１ｍ
は位置合わせ用のアライメントマークであり、マーク１
ｎは後のプロセスにおいて次の層以降のアライメントに
使用されるマークを転写するための更新用のマークであ
って、基板３には、図５に図示するように、マスク１の
アライメントマーク１ｍに対応するアライメントマーク
３ｍ……が各露光画角毎にそのスクライブライン上に設
けられている。

【０００６】マスクステージ２の上方に配設され、露光
領域を四方から囲んで矩形状の露光画角を規制する４個
のマスキングブレード５ａ〜５ｄは、それぞれブレード
ステージ６ａ〜６ｄに連結され、それぞれ個別に露光領
域に対して図９に示す矢印方向に進退可能に設けられ、
露光画角規制位置に移動設定できるように形成されてい
る。また、マスキングブレード５ａ〜５ｄの上方には、
マスク１と基板３のアライメント計測を行なう４個のア
ライメントスコープ７ａ〜７ｄがそれぞれ位置決めステ
ージ（図示しない）に載置されて設けられている。

【０００７】アライメントスコープ７ａ〜７ｄは、マス
ク１および基板３にそれぞれ形成されているアライメン
トマーク１ｍ、３ｍに向けてアライメント光Ｌａを照射
し、これらのアライメントマーク１ｍおよび３ｍから反
射される回折光を検出してアライメント計測し、マスク
ステージ２や基板ステージ４等を調整することにより、
マスク１と基板３の位置合わせを行なうように構成され
ている。

【０００８】マスク１のマスクパターン１ｐを基板３上
に露光転写するに先だって、アライメントスコープ７ａ
〜７ｄは、露光画角の各スクライブラインに沿ってそれ
ぞれ移動しながら、アライメント光Ｌａをマスク１のア
ライメントマーク１ｍおよび基板３のアライメントマー
ク３ｍに対して照射し、そして各アライメントマーク１
ｍ、３ｍにより反射される回折光あるいは散乱光を検出
してアライメント計測し、そのアライメント計測に応じ
て各ステージを調整してマスク１と基板３の位置合わせ
を行なう。なお、このとき、マスキングブレード５ａ〜
５ｄはアライメント光Ｌａを遮らない位置へ退避されて
いる。そして、マスク１と基板３の位置合わせが終了し
た後に、マスキングブレード５ａ〜５ｄをそれぞれのブ
レードステージ６ａ〜６ｄにより移動させて所望の矩形
状の露光画角を設定し、その後、露光光としてのＸ線Ｌ
を照射してマスク１のマスクパターン１ｐを基板３上に
塗布された感光剤に転写している。このように露光する
ことによって、マスク１の更新用のマーク１ｎが基板３
のスクライブライン上に転写され、アライメントマーク
の更新が行なわれている。

【０００９】また、マスクの上方に配置された移動可能
な小さいブレードおよびこのブレードを画角に平行な面
内で移動させる駆動装置を露光装置に付設して、このブ
レードによってアライメントマーク部分を選択的に遮光
して該マークを露光しないようにした方法は、特開昭６
１−１７２３２８号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８お
よび図９に図示するような従来の装置において、アライ
メントマークに関しては、スクライブラインの周囲を拡
大して図示する図３の（ｂ）のように、マスク１のマー
ク１ｎは基板３上に転写され、アライメントマークの更
新が行なわれるけれども、アライメント計測に用いたマ
スク１のアライメントマーク１ｍと基板３のアライメン
トマーク３ｍは上下に重なった状態でＸ線露光されるた
めに、基板３のアライメントマーク３ｍは潰れてしまい
以後の使用はできない状態となる。そこで、後のプロセ
スにおける次の層以降のアライメントにも使用しうるよ
うに基板３上のアライメントマーク３ｍを残したい場合
には、マスキングブレード５を残したいアライメントマ
ーク３ｍ上に進出させてそのアライメントマーク３ｍを
露光光から遮蔽するようにして露光している。しかし、
その場合には更新用のマーク１ｎが基板３上のスクライ
ブライン上に転写されないという問題点があった。

【００１１】また、移動可能な小さなブレードを用い
て、所望のアライメントマークを選択的に遮光して露光
しないようにする従来の装置では、所望のマークをブレ
ードにより遮光して露光することによりそのマークを残
すことができ、そして更新マークの転写も可能であると
はいえ、小さなブレードを移動させかつ位置決めするた
めの装置を限られた空間に設置することが必要となるけ
れども、このような装置を限られた空間に設置すること
は困難であり、また、コストも増大するという問題があ
った。

【００１２】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、簡易な
構成でアライメントマークを保護しかつ更新マークの転
写を可能とするＸ線露光装置および該Ｘ線露光装置を用
いたデバイス製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【００１３】

【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Ｘ線露光装置は、マスクと基板を微小間隔
をもって接近させて配置し、Ｘ線を露光して前記マスク
上に描画されたマスクパターンを前記基板上に転写する
Ｘ線露光装置において、前記マスクと前記基板をアライ
メントするためのアライメントスコープにアライメント
をとっているマークのみを遮光可能とするブレードを取
り付け、該ブレードによって露光時に前記マークへのＸ
線の入射を遮断するようにしたことを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明のＸ線露光装置において
は、露光画角を制限するためのマスキングブレードをマ
スクに隣接して配設することが好ましい。

【００１５】また、本発明のデバイス製造方法は、請求
項１または２記載のＸ線露光装置を用いてデバイスを製
造することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明のＸ線露光装置によれば、マスクと基板
にそれぞれ設けられたアライメントマークに対してアラ
イメント光を照射してアライメント計測するアライメン
トスコープの先端部にアライメントマークをＸ線から遮
光するブレードを取り付け、Ｘ線の露光時に、このブレ
ードによってアライメント光によりアライメントしてい
るアライメントマークをＸ線から遮断して、基板上のア
ライメントマークを保護するとともに更新マークの転写
を行なうことができ、この保護された基板のアライメン
トマークを次の層以降のアライメントにも使用すること
ができ、精度の良い位置合わせを可能にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１８】図１は、本発明のＸ線露光装置を概略的に
示す断面図であり、図２は、本発明のＸ線露光装置をそ
の一部を省略して概略的に示す平面図である。

【００１９】図１および図２において、マスクパターン
１ｐが描画されたマスク１はマスクステージ２に取り付
けられ、ウエハ等の基板３は、基板ステージ４上に保持
され、マスク１に対して微小間隔をもって近接して配置
されており、図示しない発光光源から放射された露光光
としてのＸ線Ｌは、マスク１を照射し、マスク１に描画
されたマスクパターン１ｐを基板３上に露光転写するよ
うに構成されている。ところで、マスク１には、図４に
示すように、マスクパターン１ｐとともに複数のマーク
１ｍ……、１ｎ……がそのマスクパターン１ｐの周辺に
沿って描画されており、マーク１ｍは位置合わせ用のア
ライメントマークであり、マーク１ｎは後のプロセスに
おいて次の層以降のアライメントに使用されるマークを
転写するための更新用のマークである。また、基板３に
は、図５に示すように、マスク１のアライメントマーク
１ｍに対応するアライメントマーク３ｍ……が各露光画
角毎にそのスクライブライン上に設けられている。

【００２０】矩形状の露光画角を規制するマスキングブ
レードは、マスキングブレードのエッジにより発生する
露光光の半影量を最小限にするためにマスク１にできる
限り接近させるように、マスクステージ２の上方に隣接
して配設され、四方から露光領域を囲むように４個のマ
スキングブレード５ａ〜５ｄで構成され、これらのマス
キングブレード５ａ〜５ｄは、それぞれ個別に露光領域
に対して図２の矢印Ａで示す方向に進退可能に設けら
れ、それぞれに連結されたブレードステージ６ａ〜６ｄ
によって露光画角規制位置に移動設定できるように形成
されている。

【００２１】マスキングブレード５ａ〜５ｄの上方に
は、マスク１と基板３のアライメント計測を行なう４個
のアライメントスコープ７ａ〜７ｄがそれぞれの位置決
めステージ（図示しない）に載置されて配設されてお
り、アライメントスコープ７ａ〜７ｄは、露光画角の各
周辺のスクライブラインに沿って図２に示す矢印Ｂ方向
にそれぞれ移動しうるように設けられ、マスク１と基板
３にそれぞれ設けられているアライメントマーク１ｍお
よび３ｍに向けてアライメント光Ｌａを照射し、そして
アライメントマーク１ｍ、３ｍから反射される回折光を
検出してアライメント計測し、そのアライメント計測に
応じて、マスクステージ２や基板ステージ４等を調整す
ることにより、マスク１と基板３の位置合わせを行なう
ように構成されている。なお、アライメントスコープ７
ａ〜７ｄから照射されるアライメント光Ｌａは、露光光
としてのＸ線Ｌとの干渉を避けるためにＸ線Ｌに対して
ある角度をもって斜めから照射されている。

【００２２】そして、アライメントスコープ７ａ〜７ｄ
の各先端部には、図１および図２に図示するように、ア
ライメントをとっているアライメントマーク１ｍ、３ｍ
へのＸ線Ｌの入射を遮るブレード１０ａ〜１０ｄがそれ
ぞれ固定されている。したがって、これらのブレード１
０ａ〜１０ｄは、アライメントスコープ７ａ〜７ｄによ
りアライメント計測する際に、アライメントスコープ７
ａ〜７ｄとともに移動し、そして、アライメント計測に
応じてマスク１と基板３の位置合わせを行なった時に、
図３の（ａ）に示すように、マスク１のアライメントマ
ーク１ｍと基板３のアライメントマーク３ｍは上下に重
なった状態にあり、さらに、ブレード１０ａ〜１０ｄも
それらのアライメントマーク１ｍおよび３ｍの上方に位
置することとなり、露光光としてのＸ線Ｌを露光した際
にアライメントマーク１ｍおよび３ｍへのＸ線Ｌの入射
を遮る。

【００２３】次に、以上のように構成された本発明のＸ
線露光装置の作動について説明する。

【００２４】マスク１のマスクパターン１ｐを基板３に
露光転写するに先だって、各アライメントスコープ７ａ
〜７ｄを露光画角のスクライブライン上に沿って移動さ
せながら、各アライメントスコープ７ａ〜７ｄからアラ
イメント光Ｌａをマスク１のアライメントマーク１ｍお
よび基板３のアライメントマーク３ｍに対して照射し、
そして、アライメントマーク１ｍおよび３ｍから反射さ
れる回折光を検出することにより、アライメント計測を
行なう。このアライメント計測に応じて、マスクステー
ジ２や基板ステージ４等を調整することにより、マスク
１および基板３の位置合わせを行なう。このとき、露光
画角を規制するマスキングブレード５ａ〜５ｄがアライ
メント光Ｌａを透過させない材料で作製されている場合
には、マスキングブレード５ａ〜５ｄはアライメント光
Ｌａを遮らない位置へ退避させておくことが必要であ
る。なお、アライメント光を透過させるガラス等のマス
キングブレードを用いる場合には、マスキングブレード
を予め露光画角規制位置に設定してアライメント計測を
行なうことができる。

【００２５】このマスク１と基板３のアライメントに際
して、アライメントスコープ７ａ〜７ｄのアライメント
光Ｌａをマスク１のアライメントマーク１ｍの位置へ移
動させたとき、アライメントスコープ７ａ〜７ｄの各先
端部に固定されているブレード１０ａ〜１０ｄはマスク
１のアライメントマーク１ｍ上に重なった状態となる。
そして、マスク１と基板３の位置合わせが終了したと
き、マスク１のアライメントマーク１ｍと基板３のアラ
イメントマーク３ｍは上下に重なった状態となり、さら
に、アライメントスコープ７のブレード１０もマスク１
のアライメントマーク１ｍと基板３のアライメントマー
ク３ｍの上方に重なった位置にある（図３の（ａ）参
照）。そして、その後に、マスキングブレード５ａ〜５
ｄをそれぞれのブレードステージ６ａ〜６ｄにより移動
させて所望の矩形状の露光画角に設定する。次いで、露
光光としてのＸ線Ｌの照射により、マスクパターン１ａ
を基板３上に転写を行なう。このＸ線Ｌの露光に際し
て、マスク１のアライメントマーク１ｍおよび基板３の
アライメントマーク３ｍは、アライメントスコープ７の
ブレード１０によってＸ線Ｌが遮光されて、これらのマ
ーク１ｍ、３ｍにはＸ線Ｌが届かないために、マスク１
のアライメントマーク１ｍは基板３に転写されることな
く、基板３上のアライメントマーク３ｍをそのまま残す
ことができる。一方、マスク１の更新用のマーク１ｎは
基板３のスクライブライン上に転写され、後のプロセス
における次の層以降のアライメントに使用することがで
きる。

【００２６】以上のように、本発明のＸ線露光装置によ
れば、アライメントスコープの先端部にアライメントマ
ークに対するＸ線の照射を遮光するブレードを取り付け
るという簡単な構成により、アライメントスコープによ
りアライメントしているマークをＸ線から遮断して、ア
ライメントマークを保護することができ、また同時にア
ライメントマークの更新も可能となる。このように保護
されたアライメントマークは、後のプロセスにおける次
の層以降のアライメントに再使用することができ、精度
の良い位置合わせを可能にする。

【００２７】次に、上述したＸ線露光装置を用いたデバ
イスの製造方法の実施形態を説明する。

【００２８】図６は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）
ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって
作製されたウエ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。ス
テップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行な
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。

【００２９】図７は、上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
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）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によっ
てマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域
に並べて焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光
したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）で
は現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ
１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要とな
ったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し
行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが
形成される。

【００３０】このようなデバイスの製造方法を用いれ
ば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コ
ストに製造することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線露光
装置によれば、極く簡単な構造で、アライメントマーク
を保護しながら更新用のマークの転写が可能となり、従
来のマスキングブレードではできなかったアライメント
マークの保護や更新を装置を複雑にすることなく行なう
ことができ、製造コストを増加させることがなく、そし
てスループットの低下を抑えることができる。さらに、
より自由度の高いバス製造が可能となり、半導体デバイ
スの精度をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線露光装置を概略的に示す断面図で
ある。

【図２】本発明のＸ線露光装置をその一部を省略して概
略的に示す平面図である。

【図３】（ａ）は本発明のＸ線露光装置においてマスク
と基板をアライメントした状態のスクライブラインの周
辺を拡大して示す模式図であり、（ｂ）は従来の露光装
置における同様の模式図である。

【図４】マスクの平面図である。

【図５】基板の一部を示す平面図である。

【図６】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図７】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【図８】従来のＸ線露光装置を概略的に示す断面図であ
る。

【図９】従来のＸ線露光装置を一部を省略して概略的に
示す平面図である。

【符号の説明】

１ マスク １ｐ マスクパターン １ｍ アライメントマーク １ｎ 更新用のマーク ２ マスクステージ ３ 基板（ウエハ） ３ｍ アライメントマーク ４ 基板ステージ ５（５ａ〜５ｄ） マスキングブレード ６（６ａ〜６ｄ） ブレードステージ ７（７ａ〜７ｄ） アライメントスコープ １０（１０ａ〜１０ｄ） ブレード Ｌ Ｘ線（露光光） Ｌａ アライメント光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクと基板を微小間隔をもって接近さ
   せて配置し、Ｘ線を露光して前記マスク上に描画された
   マスクパターンを前記基板上に転写するＸ線露光装置に
   おいて、前記マスクと前記基板をアライメントするため
   のアライメントスコープにアライメントをとっているマ
   ークのみを遮光可能とするブレードを取り付け、該ブレ
   ードによって露光時に前記マークへのＸ線の入射を遮断
   するようにしたことを特徴とするＸ線露光装置。
2. 【請求項２】 露光画角を制限するためのマスキングブ
   レードをマスクに隣接して配設したこと特徴とする請求
   項１記載のＸ線露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のＸ線露光装置を
   用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製
   造方法。