JP2008205312A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置のステージ移動軸の直交度を露光処理中に正確に検出することが可能な露光方法を低コストに提供する。
【解決手段】半導体ウェハWFにおいて、各セルCLａ，CLｃはステージ移動軸のＸ軸方向に隣接し、セルCLａには描画パターン形成領域１５および検査用パターン１６が形成され、セルCLｃには描画パターン形成領域１５および検査用パターン１７が形成されている。各検査用パターン１６，１７は、各セルCLａ，CLｃの間に設けられたスクライブ領域SLに形成され、検査用パターン１６がノギスの主尺を構成し、検査用パターン１７がノギスの副尺を構成する。そのため、バーニアの原理に基づいて、各検査用パターン１６，１７の直線棒状のパターンを目盛りとし、各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視計測でき、それに基づいて各セルCLａ，CLｃの配列のズレを検出できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は露光方法に係り、詳しくは、ショット露光を繰り返しながら基板全面を走査してフォトマスクの描画パターンを基板上に転写する露光方法に関するものである。

半導体デバイスの製造には、フォトマスク上に形成された描画パターンを半導体ウェハ（半導体基板）上に転写するフォトリソグラフィ技術が使用されている。
フォトリソグラフィ技術で使用される露光装置（ステッパ）は、表面にフォトレジスト（感光性樹脂）が塗布された半導体ウェハを載置して２次元移動する基板ステージと、フォトマスクを載置して２次元移動するマスクステージと、フォトマスクを露光光で照明する照明光学系ユニットと、露光光で照明されたフォトマスクの描画パターンの像を半導体ウェハの表面に投影する投影光学系ユニットとを備えている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３ー３４７１８４号公報（第２〜１８頁、図１〜図２４）

１枚の半導体ウェハから同一の半導体デバイスを複数個作成するには、まず、半導体デバイスを構成する矩形状のセルを半導体ウェハの平面上の縦横方向に碁盤目状に並べて配置形成し、次に、スクライブ法またはダイシング法を用いて半導体ウェハを各セルに分割することにより、各セルから形成された半導体チップを得る。
つまり、半導体ウェハは互いに直交する縦横方向に格子状に配置されたスクライブ領域（ダイシング領域）によって升目状に分けられ、その半導体ウェハの矩形状の升目の１つずつがセルとなり、半導体ウェハから分割された各セルがそれぞれ半導体チップとなり、各半導体チップがそれぞれ半導体デバイスとなる。

ここで、半導体ウェハ上に各セルを碁盤目状に並べて配置形成するには、表面にフォトレジスタが塗布された半導体ウェハを用意して、その半導体ウェハを露光装置の基板ステージ上に載置固定する。
また、描画パターンが形成された１枚のフォトマスクを用意して、そのフォトマスクを露光装置のマスクステージに取付固定する。
そして、露光装置を用い、フォトマスクの描画パターンを半導体ウェハ上に投影してショット露光させることにより１個のセルに転写する、という操作を繰り返しながら半導体ウェハの全面を走査する。

すなわち、フォトマスクの描画パターンを半導体ウェハ上に投影し、ショット露光させて１個のセルに転写したら、基板ステージまたはマスクステージを半導体ウェハ上の第１方向（Ｘ軸方向）に１個のセル分だけ移動させ、同じフォトマスクの描画パターンを前記セルの隣のセルに転写する、という操作を繰り返すことにより、第１方向に配列された一列分の各セルに対して、同一のフォトマスクの描画パターンを転写する。
続いて、基板ステージまたはマスクステージを、半導体ウェハ上の第１方向に直交する第２方向（Ｙ軸方向）に１個のセル分だけ移動させ、前記と同様に、第１方向に配列された一列分の各セルに対して同一のフォトマスクの描画パターンを転写する、という操作を繰り返す。

尚、フォトマスクの描画パターンの転写工程は、半導体デバイスの回路構成部材を作成するために何回か繰り返し、その転写工程の度にフォトマスクを交換する。
また、現在、主流のフォトマスクは描画パターンの４〜５倍の大きさに描かれた拡大マスクになっており、この拡大マスクはレチクルと呼ばれる。

ところで、露光装置の部品等のトラブルにより、マスクステージまたは基板ステージの移動軸（以下、「ステージ移動軸」と呼ぶ）の直交度にズレが生じると、半導体ウェハ上に形成された各セルの配列にもズレが生じ、各セルの配列精度が低下することになる。

図１３は、ステージ移動軸の直交度にズレ（Ｘ軸に対してθｘ゜、Ｙ軸に対してθｙ゜）が生じた場合に、半導体ウェハWFに形成された各セルCLの配列にもズレが生じることを示す模式図である。
基板ステージPST上に載置固定された半導体ウェハWF上には、矩形状のセルCLが縦横方向に複数個配置されている。各セルCLの間には、スクライブ領域（ダイシング領域）SLが設けられている。

図１３に示すように、各セルCLの配列精度が低下すると、半導体ウェハWF上の縦横方向に格子状に配置された各スクライブ領域（スクライブライン）SLがそれぞれ一直線でなくなり、各スクライブ領域SLが互いに直交しなくなる。
そのため、スクライブ法（ダイシング法）を用いて半導体ウェハWFを各セルCLに分割する際に、半導体ウェハWFから各セルCLを正確に分割することができなくなる。

そこで、従来の露光方法では、ステージ移動軸の直交度を検査するための専用のパターンが形成された検査用ウェハと、その検査用ウェハのパターンを検出するための専用の測定機とを用意する。
そして、検査用ウェハを露光装置の基板ステージ上に載置固定し、検査用ウェハのパターンを測定機を用いて検出し、その検出結果に基づいてステージ移動軸の直交度を検査し、その検査結果に基づいて露光装置を保守点検して設備管理を行っていた。

しかし、このような従来の検査方法は、製品となる半導体ウェハの露光処理中にオンラインで行うことができないため、半導体ウェハの製造の合間を見つけてオフラインで定期的に行うしかなかった。
そのため、露光装置の部品等のトラブルが突発的に起こり、製品となる半導体ウェハの露光処理中にステージ移動軸の直交度にズレが生じた場合には、そのズレを製品処理の最中に把握することができず、各セルの配列精度が低下した不良な半導体ウェハが完成品として製造されてしまうという問題があった。

加えて、従来の検査方法では、検査用ウェハおよび専用の測定機を検査用設備として用意した上で、半導体ウェハの製造の合間を見つけてオフラインで定期的な検査を行う必要があるため、その検査用設備および定期検査に要する手間の分だけ、半導体ウェハの製造コストが増大するという問題もあった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、露光装置のステージ移動軸の直交度を露光処理中に正確に検出することが可能な露光方法を低コストに提供することにある。

［課題を解決するための手段］および［発明の効果］に記載する（ ）内の符号等は、［発明を実施するための最良の形態］に記載する構成部材・構成要素の符号等に対応したものである。

請求項１に記載の発明は、
ショット露光を繰り返しながら基板全面を走査してフォトマスクの描画パターンを基板上に転写する露光方法において、
第１フォトマスク（１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ）から基板（WF）上に転写形成された第１セル（CLａ）には、描画パターンが形成された描画パターン形成領域（１５）に加えて、第１検査用パターン（１６）が設けられ、
第２フォトマスク（１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ）から基板上に転写形成された第２セル（CLｂ，CLｃ）および第３セル（CLｄ，CLｅ）には、第１セル（CLａ）と同一の描画パターンが形成された描画パターン形成領域（１５）に加えて、第２検査用パターン（１７）が設けられ、
第１セル（CLａ）の中心は、露光装置のステージ移動軸のＸ軸とＹ軸が直交するＸＹ軸の中心点（０）と合致し、
第２セル（CLｂ，CLｃ）は第１セル（CLａ）に対してＸ軸方向に配置され、
第３セル（CLｄ，CLｅ）は第１セル（CLａ）に対してＹ軸方向に配置され、
第１検査用パターン（１６）を主尺とし第２検査用パターン（１７）を副尺とするバーニアの原理に基づいて、第１セル（CLａ）の第１検査用パターン（１６）と第２セル（CLｂ，CLｃ）の第２検査用パターン（１７）の位置ズレから、Ｘ軸に対する第１セル（CLａ）と第２セル（CLｂ，CLｃ）の配列のズレを検出し、
前記バーニアの原理に基づいて、第１セル（CLａ）の第１検査用パターン（１６）と第３セル（CLｄ，CLｅ）の第２検査用パターン（１７）の位置ズレから、Ｙ軸に対する第１セル（CLａ）と第３セル（CLｄ，CLｅ）の配列のズレを検出し、
第１セル（CLａ）と第２セル（CLｂ，CLｃ）および第３セル（CLｄ，CLｅ）との配列のズレに基づいて、ステージ移動軸の直交度を検出することを技術的特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光方法において、
前記第２セル（CLｂ，CLｃ）は、前記第１セル（CLａ）に対してＸ軸方向のマイナス側に配置されたセル（CLｂ）と、前記第１セル（CLａ）に対してＸ軸方向のプラス側（CLｃ）に配置されたセル（CLｃ）とから構成され、
前記第３セル（CLｄ，CLｅ）は、前記第１セル（CLａ）に対してＹ軸方向のマイナス側に配置されたセル（CLｄ）と、前記第１セル（CLａ）に対してＹ軸方向のプラス側（CLｅ）に配置されたセル（CLｃ）とから構成されることを技術的特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の露光方法において、
前記第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）は、前記各セル（CLａ〜CLｅ）の間に設けられたスクライブ領域（SL）に配置されていることを技術的特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の露光方法において、
前記各セル（CLａ〜CLｅ）の前記描画パターン形成領域（１５）は矩形状を成し、
前記第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）は、前記描画パターン形成領域（１５）の各辺の両端部分に配置されていることを技術的特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の露光方法において、
前記各セル（CLａ〜CLｅ）の前記描画パターン形成領域（１５）は矩形状を成し、
前記第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）は、前記描画パターン形成領域（１５）の各辺の適宜な１箇所に配置されていることを技術的特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の露光方法において、
前記第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）は、前記各セル（CLａ〜CLｅ）の前記描画パターン形成領域（１５）内に配置されていることを技術的特徴とする。

＜請求項１＞
請求項１では、第１検査用パターン（１６）を主尺とし第２検査用パターン（１７）を副尺とするバーニアの原理に基づいて、第１セル（CLａ）の第１検査用パターン（１６）と第２セル（CLｂ，CLｃ）の第２検査用パターン（１７）の位置ズレから、Ｘ軸に対する第１セル（CLａ）と第２セル（CLｂ，CLｃ）の配列のズレを検出する。
また、前記バーニアの原理に基づいて、第１セル（CLａ）の第１検査用パターン（１６）と第３セル（CLｄ，CLｅ）の第２検査用パターン（１７）の位置ズレから、Ｙ軸に対する第１セル（CLａ）と第３セル（CLｄ，CLｅ）の配列のズレを検出する。
その結果、Ｘ軸に対する第１セル（CLａ）と第２セル（CLｂ，CLｃ）の配列のズレと、Ｙ軸に対する第１セル（CLａ）と第３セル（CLｄ，CLｅ）の配列のズレとに基づいて、ステージ移動軸の直交度を検出できる。

そして、ステージ移動軸の直交度にズレが生じていることが検出された場合には、第１〜第３セル（CLａ〜CLｅ）の転写を終えた状態で基板（WF）の露光処理を中止し、その基板を不良品として廃棄すると共に、露光装置の部品等のトラブルを調べるために点検整備し、ステージ移動軸の直交度のズレを解消した後に、新たな基板の露光処理を再開させる。
また、ステージ移動軸の直交度にズレが生じていないことが検出された場合には、第１〜第３セル（CLａ〜CLｅ）以外のセルについても第２フォトマスク（１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ）を用いて、基板（WF）の露光処理を通常通りに続行させる。

このように、請求項１による検査方法は、製品となる基板の露光処理中にオンラインで実行できるため、露光装置の部品等のトラブルが突発的に起こり、製品となる基板の露光処理中にステージ移動軸の直交度にズレが生じた場合でも、そのズレを製品処理の最中に把握することが可能であり、従来技術のように各セルの配列精度が低下した不良な基板が完成品として製造されることがない。

加えて、請求項１では、従来の検査方法のように検査用基板（検査用ウェハ）および専用の測定機を検査用設備として用意した上で定期的に検査する必要がないため、その検査用設備および定期検査に要する手間の分だけ、従来の検査方法に比べて基板の製造コストを削減できる。
従って、請求項１によれば、露光装置のステージ移動軸の直交度を露光処理中に正確に検出することが可能な露光方法を低コストに提供できる。

＜請求項２＞
第１セル（CLａ）に対してＸ軸方向のプラス側またはマイナス側の１つのセルだけを第２セル（CLｂ，CLｃ）として設け、そのセルと第１セル（CLａ）の配列のズレを検出した場合でも、ステージ移動軸のＸ軸に対する第１セルと第２セルの配列のズレを検出することができるが、各セルの転写精度によっては当該配列のズレの検出値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、請求項２のように、ＸＹ軸の中心に配置された第１セル（CLａ）に対して、Ｘ軸方向プラス側に配置された第２セル（CLｃ）の配列のズレの値と、Ｘ軸方向マイナス側に配列された第２セル（CLｂ）の配列のズレの値とを求め、各ズレの値の平均値をとるようにすれば、各セル（CLａ〜CLｃ）の転写精度による誤差を補正することが可能になるため、ステージ移動軸のＸ軸に対する第１セルと第２セルの配列のズレを正確に求めることができる。

同様に、第１セル（CLａ）に対してＹ軸方向のプラス側またはマイナス側の１つのセルだけを第３セル（CLｄ，CLｅ）として設け、そのセルと第１セル（CLａ）の配列のズレを検出した場合でも、ステージ移動軸のＹ軸に対する第１セルと第３セルの配列のズレを検出することができるが、各セルの転写精度によっては当該配列のズレの検出値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、請求項２のように、ＸＹ軸の中心に配置された第１セル（CLａ）に対して、Ｙ軸方向プラス側に配置された第３セル（CLｅ）の配列のズレの値と、Ｘ軸方向マイナス側に配列された第２セル（CLｄ）の配列のズレの値とを求め、各ズレの値の平均値をとるようにすれば、各セル（CLａ，CLｄ，CLｅ）の転写精度による誤差を補正することが可能になるため、ステージ移動軸のＹ軸に対する第１セルと第３セルの配列のズレを正確に求めることができる。

＜請求項３：第１〜第３実施形態に該当＞
請求項３では、第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）が、各セル（CLａ〜CLｅ）の間に設けられたスクライブ領域（SL）に配置されている。そのため、各セル（CLａ〜CLｅ）の描画パターン形成領域（１５）に形成される描画パターンが、各検査用パターン（１６，１７）によって制約を受けることがない。

＜請求項４：第１実施形態に該当＞
請求項４では、各セル（CLａ〜CLｅ）の描画パターン形成領域（１５）が矩形状を成し、第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）が描画パターン形成領域（１５）の各辺の両端部分に配置されている。

ここで、描画パターン形成領域（１５）の各辺の両端部分（α，γ）について検出した各セルの配列のズレの値は等しくなるはずであるが、各検査用パターン（１６，１７）の転写精度によっては当該ズレの値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、描画パターン形成領域（１５）の各辺の両端部分について検出した各セルの配列のズレの値の平均値をとるようにすれば、各検査用パターンの転写精度による誤差を補正することが可能になるため、各セルの配列のズレを正確に求めることができる。

＜請求項５：第２実施形態に該当＞
請求項５では、各セル（CLａ〜CLｅ）の描画パターン形成領域（１５）が矩形状を成し、第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）が描画パターン形成領域（１５）の各辺の適宜な１箇所に配置されている。
従って、請求項５によれば、スクライブ領域（SL）において各検査用パターン（１６，１７）が設けられていない部分の面積が、請求項４に比べて広くなるため、その部分に各種テスト用パターンなどを形成して有効利用できるという利点がある。

＜請求項６：第４実施形態に該当＞
請求項６では、第１検査用パターン（１６）および第２検査用パターン（１７）が、各セル（CLａ〜CLｅ）の描画パターン形成領域（１５）内に配置されている。
そのため、請求項６では、各検査用パターン（１６，１７）がスクライブ領域（SL）に形成されている請求項３に対して、スクライブ領域に各種テスト用パターンなどを形成して有効利用できるという利点がある。

ところで、請求項６では、各検査用パターンが描画パターン形成領域内に形成されており、各検査用パターン（１６，１７）が離れているため、各検査用パターンが隣接している場合のように、各検査用パターンの位置ズレを金属顕微鏡を用いて直接には目視計測できない。
そこで、請求項６では、金属顕微鏡のファインダー内に目盛り線（Ｄ）を設けておき、その目盛り線の一端を第１検査用パターン（１６）と合致させ、第１検査用パターンの延長上に位置する目盛り線の他端と第２検査用パターン（１７）との位置ズレを目視計測することにより、目盛り線を介して間接的に各検査用パターン（１６，１７）の位置ズレを目視計測すればよい。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、図１３に示した従来技術と同一の構成部材および構成要素については符号を等しくして説明を省略してある。また、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態で用いられるフォトマスク１１ａ，１１ｂの要部構成を示す平面図である。
第１実施形態では、２枚のフォトマスク１１ａ，１１ｂを用いる。
各フォトマスク１１ａ，１１ｂ上には、半導体デバイスの回路構成部材を作成するための同一の描画パターン（図示略）が形成された矩形状の描画パターン形成領域１２が設けられている。

フォトマスク１１ａにおいて、描画パターン形成領域１２の四辺の外側における四隅近傍には同一の検査用パターン１３が合計８個形成されている。すなわち、描画パターン形成領域１２の各辺の両端部分における外側に同一の検査用パターン１３が形成されている。
ステージ移動軸の直交度を検査するための検査用パターン１３は、同一の太さの７本の直線棒状のパターンが一定間隔（ピッチ）Ｔａで配置されることにより構成されている。

フォトマスク１１ｂにおいて、描画パターン形成領域１２の四辺の外側における四隅近傍には同一の検査用パターン１４が合計８個形成されている。すなわち、描画パターン形成領域１２の各辺の両端部分における外側に同一の検査用パターン１４が形成されている。
ステージ移動軸の直交度を検査するための検査用パターン１４は、同一の太さの８本の直線棒状のパターンが一定間隔Ｔｂを開けて配置されることにより構成されている。

つまり、各フォトマスク１１ａ，１１ｂの違いは、描画パターン形成領域１２の周縁部に設けられた各検査用パターン１３，１４だけである。
そして、各検査用パターン１３，１４の違いは、直線棒状のパターンの間隔Ｔａ，Ｔｂだけである。
尚、各検査用パターン１３，１４を構成する直線棒状のパターンはそれぞれ、描画パターン形成領域１２の各辺に対して垂直に配置されている。
ところで、各フォトマスク１１ａ，１１ｂは、描画パターンの４〜５倍の大きさに描かれた拡大マスク（レチクル）でもよく、描画パターンの等倍の大きさに描かれた等倍マスクでもよい。

図２は、第１実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハ（基板）WFの要部構成を示す平面図である。
第１実施形態の露光方法では、まず、表面にフォトレジスタが塗布された半導体ウェハWFを用意して、その半導体ウェハWFを露光装置（図示略）の基板ステージ（図示略）上に載置固定する。
また、フォトマスク１１ａを露光装置のマスクステージ（図示略）に取付固定する。

そして、露光装置を用い、フォトマスク１１ａの描画パターン形成領域１２に形成されている描画パターンおよび各検査用パターン１３を、半導体ウェハWF上に投影してショット露光させることにより、描画パターンおよび各検査用パターン１３を１個のセルCLａに転写する。

その結果、半導体ウェハWF上のセルCLａには、描画パターン形成領域１２が転写された描画パターン形成領域１５が形成されると共に、各検査用パターン１３が転写された各検査用パターン１６が形成される
このとき、ステージ移動軸のＸ軸とＹ軸が直交するＸＹ軸の中心点（原点）０と、セルCLａの中心とが合致するように位置合わせをしておく。

次に、露光装置のマスクステージからフォトマスク１１ａを取り外し、フォトマスク１１ｂをマスクステージに取付固定する。
そして、露光装置を用い、フォトマスク１１ｂの描画パターン形成領域１２に形成されている描画パターンおよび各検査用パターン１４を、半導体ウェハWF上に投影してショット露光させることにより、描画パターンおよび各検査用パターン１４を４個のセルCLｂ〜CLｅに転写する。

その結果、半導体ウェハWF上のセルCLｂ〜CLｅには、描画パターン形成領域１２が転写された描画パターン形成領域１５が形成されると共に、各検査用パターン１４が転写された各検査用パターン１７が形成される
ここで、各検査用パターン１６，１７は、各セルCLｂ〜CLｅの間に設けられたスクライブ領域SLに形成される。

このとき、セルCLａに対して、セルCLｂはＸ軸方向のマイナス側に隣接して配置形成され、セルCLｃはＸ軸方向（第１方向）のプラス側（セルCLｂの反対側）に隣接して配置形成され、セルCLｄはＹ軸方向（第２方向）のマイナス側に隣接して配置形成され、セルCLｅはＹ軸方向のプラス側（セルCLｃの反対側）に隣接して配置形成されるように、各セルCLａ〜CLｅの位置合わせをしておく。

すなわち、フォトマスク１１ａからセルCLａに転写した状態から、基板ステージまたはマスクステージをＸ軸方向のマイナス側に１個のセル分だけ移動させ、フォトマスク１１ｂの描画パターンおよび各検査用パターン１４を、セルCLａの図示左隣のセルCLｂに転写する。
次に、フォトマスク１１ａからセルCLａに転写した状態から、基板ステージまたはマスクステージをＸ軸方向のプラス側に１個のセル分だけ移動させ、フォトマスク１１ｂの描画パターンおよび各検査用パターン１４を、セルCLａの図示右隣のセルCLｃに転写する。

続いて、フォトマスク１１ａからセルCLａに転写した状態から、基板ステージまたはマスクステージをＹ軸方向のマイナス側に１個のセル分だけ移動させ、フォトマスク１１ｂの描画パターンおよび各検査用パターン１４を、セルCLａの図示下隣のセルCLｄに転写する。
次に、フォトマスク１１ａからセルCLａに転写した状態から、基板ステージまたはマスクステージをＹ軸方向のプラス側に１個のセル分だけ移動させ、フォトマスク１１ｂの描画パターンおよび各検査用パターン１４を、セルCLａの図示上隣のセルCLｅに転写する。

図３（Ａ）および図４（Ａ）は、第１実施形態において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図であり、図２に示す部分αの拡大図である。

ステージ移動軸の直交度を検査するための検査用パターン１６は、フォトマスク１１ａの検査用パターン１３が転写されたものである。そのため、検査用パターン１６は、同一の太さの７本の直線棒状のパターンが一定間隔Ｐａで配置されることにより構成されている。尚、検査用パターン１６を構成する直線棒状のパターンのうち、中央の１本のパターン１６ａの長さだけが他のものより大きく設定されている。
ここで、検査用パターン１６の間隔Ｐａは、検査用パターン１３の間隔Ｔａに対応する。例えば、フォトマスク１１ａが４倍拡大マスクの場合には間隔Ｐａは間隔Ｔａの４倍となり（Ｐａ＝４×Ｔａ）、フォトマスク１１ａが等倍マスクの場合には間隔Ｐａは間隔Ｔａと等倍になる（Ｐａ＝Ｔａ）。

ステージ移動軸の直交度を検査するための検査用パターン１７は、フォトマスク１１ｂの検査用パターン１４が転写されたものである。そのため、検査用パターン１７は、同一の太さの８本の直線棒状のパターンが一定間隔Ｐｂで配置されることにより構成されている。
ここで、検査用パターン１７の間隔Ｐｂは、検査用パターン１４の間隔Ｔｂに対応する。例えば、フォトマスク１１ｂが４倍拡大マスクの場合には間隔Ｐｂは間隔Ｔｂの４倍となり（Ｐｂ＝４×Ｔｂ）、フォトマスク１１ｂが等倍マスクの場合には間隔Ｐｂは間隔Ｔｂと等倍になる（Ｐｂ＝Ｔｂ）。

そして、各検査用パターン１６，１７は描画パターン形成領域１５の各辺の両端部分に配置形成され、各検査用パターン１６，１７を構成する直線棒状のパターンはそれぞれ、描画パターン形成領域１５の各辺に対して垂直に配置されている。
また、フォトマスク１１ｂからセルCLｃに転写する際には、セルCLｃのＸ軸方向マイナス側に設けられた検査用パターン１７の端部と、セルCLａのＸ軸方向プラス側に設けられた検査用パターン１６の端部とが、Ｙ軸と平行な直線ｗ上に並んで隣接するように、各セルCLａ，CLｃのＸ軸方向の位置合わせをしておく。

ここで、各検査用パターン１６，１７の配置および間隔Ｐａ，Ｐｂは、検査用パターン１６がノギスの主尺（本尺）を構成すると共に、検査用パターン１７がノギスの副尺（バーニア）を構成するように、適宜設定すればよい。
図３および図４に示す例では、間隔Ｐａを１０μｍ、間隔Ｐｂを９．９μｍに設定することにより、バーニアの原理に基づいて、各検査用パターン１６，１７の直線棒状のパターンを目盛りとし、０．０５μｍの精度で各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視計測できる。
そして、各セルCLａ，CLｃの隣接部分に形成された各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視計測することにより、その各検査用パターン１６，１７の位置ズレから、ステージ移動軸のＸ軸に対する各セルCLａ，CLｃの配列のズレを検出できる。

そこで、図２に示す部分αについて、各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７を、金属顕微鏡を用いた目視によって観察することにより、各セルCLａ，CLｃの配列のズレを検出する。

図３は各セルCLａ，CLｃの配列にズレがない場合を示し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す部分β近傍の拡大図である。
図３（Ｂ）に示すように、検査用パターン１６の中央のパターン１６ａの中心線ｎと、それに対向する２本の検査用パターン１７の中心線ｒとが合致する場合には、各セルCLａ，CLｃの配列にズレがないことが分かる。
逆に言えば、各セルCLａ，CLｃの配列にズレがない場合には各中心線ｎ，ｒが合致するように、各検査用パターン１６，１７の配置および間隔Ｐａ，Ｐｂを設定しておく。

図４は各セルCLａ，CLｃの配列にズレがある場合を示し、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す部分β近傍の拡大図である。
図３（Ｂ）に示すように、検査用パターン１６の中央のパターン１６ａとその図示上隣のパターンとの中心線ｓと、それに対向する検査用パターン１７の中心線ｕとが合致する場合には、セルCLａに対してセルCLｃが０．０５μｍだけＹ軸方向プラス側にズレていることが分かる。
このとき、検査用パターン１６の中央のパターン１６ａの長さだけが他のものより大きいため、各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視によって観察しやすい。

同様にして、図２に示す部分γについても、各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向マイナス側における各検査用パターン１６，１７を、金属顕微鏡を用いた目視によって観察することにより、各セルCLａ，CLｃの配列のズレを検出する。
ここで、各部分α，γについて検出した各セルCLａ，CLｃの配列のズレの値は等しくなるはずであるが、各検査用パターン１６，１７の転写精度によっては当該ズレの値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、各部分α，γについて検出した各セルCLａ，CLｃの配列のズレの値の平均値をとるようにすれば、各検査用パターン１６，１７の転写精度による誤差を補正することが可能になるため、各セルCLａ，CLｃの配列のズレを正確に求めることができる。

次に、各セルCLａ，CLｃと同様にして、各セルCLａ，CLｂの配列のズレを検出する。
そして、各セルCLａ，CLｃの配列のズレと各セルCLａ，CLｂの配列のズレとに基づいて、ステージ移動軸のＸ軸に対する各セルCLａ〜CLｃの配列のズレの角度（図１３に示すθｘ゜参照）を検出する。

ここで、各セルCLａ，CLｃの配列のズレまたは各セルCLａ，CLｂの配列のズレの一方だけでも、ステージ移動軸のＸ軸に対する各セルCLａ〜CLｃの配列のズレの角度を検出することができるが、各セルCLａ〜CLｃの転写精度によっては当該ズレの角度の検出値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、ＸＹ軸の中心に配置されたセルCLａに対して、Ｘ軸方向プラス側に配置されたセルCLｃの配列のズレの値と、Ｘ軸方向マイナス側に配列されたセルCLｂの配列のズレの値とを求め、各ズレの値の平均値をとるようにすれば、各セルCLａ〜CLｃの転写精度による誤差を補正することが可能になるため、ステージ移動軸のＸ軸に対する各セルCLａ〜CLｃの配列のズレの角度を正確に求めることができる。

続いて、各セルCLａ，CLｃと同様にして、各セルCLａ，CLｄの配列のズレと、各セルCLａ，CLｅの配列のズレとを検出する。
そして、各セルCLａ，CLｄの配列のズレと各セルCLａ，CLｅの配列のズレとに基づいて、ステージ移動軸のＹ軸に対する各セルCLａ，CLｄ，CLｅの配列のズレの角度（図１３に示すθｙ゜参照）を検出する。

ここで、各セルCLａ，CLｄの配列のズレまたは各セルCLａ，CLｅの配列のズレの一方だけでも、ステージ移動軸のＹ軸に対する各セルCLａ，CLｄ，CLｅの配列のズレの角度を検出することができるが、各セルCLａ，CLｄ，CLｅの転写精度によっては当該ズレの角度の検出値に誤差が生じるおそれがある。
そこで、ＸＹ軸の中心に配置されたセルCLａに対して、Ｙ軸方向プラス側に配置されたセルCLｅの配列のズレの値と、Ｙ軸方向マイナス側に配列されたセルCLｄの配列のズレの値とを求め、各ズレの値の平均値をとるようにすれば、各セルCLａ，CLｄ，CLｅの転写精度による誤差を補正することが可能になるため、ステージ移動軸のＹ軸に対する各セルCLａ，CLｄ，CLｅの配列のズレの角度を正確に求めることができる。

以上詳述したように、第１実施形態では、半導体ウェハWFに転写形成された各セルCLａ〜CLｅについて、各セルCLａ〜CLｅに設けられた各検査用パターン１６，１７から各セルCLａ〜CLｅの配列のズレを検出し、その配列のズレに基づいてステージ移動軸のＸＹ軸に対する各セルCLａ〜CLｅの配列のズレの角度を求め、それに基づいてステージ移動軸の直交度のズレを検出する。

そして、ステージ移動軸の直交度にズレが生じていることが検出された場合には、各セルCLａ〜CLｅの転写を終えた状態で半導体ウェハWFの露光処理を中止し、その半導体ウェハWFを不良品として廃棄すると共に、露光装置の部品等のトラブルを調べるために点検整備し、ステージ移動軸の直交度のズレを解消した後に、新たな半導体ウェハWFの露光処理を再開させる。
また、ステージ移動軸の直交度にズレが生じていないことが検出された場合には、各セルCLａ〜CLｅ以外のセルについてもフォトマスク１１ｂを用いて、半導体ウェハWFの露光処理を通常通りに続行させる。

このように、第１実施形態の検査方法は、製品となる半導体ウェハの露光処理中にオンラインで実行できるため、露光装置の部品等のトラブルが突発的に起こり、製品となる半導体ウェハの露光処理中にステージ移動軸の直交度にズレが生じた場合でも、そのズレを製品処理の最中に把握することが可能であり、従来技術のように各セルの配列精度が低下した不良な半導体ウェハが完成品として製造されることがない。

加えて、第１実施形態では、従来の検査方法のように検査用ウェハおよび専用の測定機を検査用設備として用意した上で定期的に検査する必要がないため、その検査用設備および定期検査に要する手間の分だけ、従来の検査方法に比べて半導体ウェハの製造コストを削減できる。
従って、第１実施形態によれば、露光装置のステージ移動軸の直交度を露光処理中に正確に検出することが可能な露光方法を低コストに提供できる。

また、第１実施形態では、各検査用パターン１６，１７がスクライブ領域SLに配置形成されているため、各セルCLａ〜CLｅの描画パターン形成領域１５に形成される描画パターンが、各検査用パターン１６，１７によって制約を受けることがない。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態で用いられるフォトマスク２１ａ，２１ｂの要部構成を示す平面図である。
各フォトマスク２１ａ，２１ｂにおいて、第１実施形態のフォトマスク１１ａ，１１ｂと異なるのは、各検査用パターン１３，１４が描画パターン形成領域１２の各辺の適宜な１箇所だけに形成されている点だけである。

図６は、第２実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図である。
第２実施形態では、各セルCLａ〜CLｅにおいて、各検査用パターン１６，１７が描画パターン形成領域１５の各辺の適宜な１箇所だけに形成されている。

そのため、第２実施形態では、描画パターン形成領域１５の各辺の両端部分に各検査用パターン１６，１７が形成されている第１実施形態に比べ、各検査用パターン１６，１７の転写精度の影響により、各セルCLａ〜CLｅの配列のズレの検出精度が低下するおそれがあるものの、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
そして、第２実施形態によれば、スクライブ領域SLにおいて各検査用パターン１６，１７が設けられていない部分の面積が、第１実施形態に比べて広くなるため、その部分に各種テスト用パターンなどを形成して有効利用できるという利点がある。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態で用いられるフォトマスク３１ａ，３１ｂの要部構成を示す平面図である。
各フォトマスク３１ａ，３１ｂにおいて、第１実施形態のフォトマスク１１ａ，１１ｂと異なるのは、各検査用パターン１３，１４が描画パターン形成領域１２の各辺の全周に渡って形成されている点だけである。

図８は、第３実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図である。
第３実施形態では、各セルCLａ〜CLｅにおいて、各検査用パターン１６，１７が描画パターン形成領域１５の各辺の全周に渡って形成されている。
そのため、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第４実施形態＞
図９は、第４実施形態で用いられるフォトマスク４１ａ，４１ｂの要部構成を示す平面図である。
各フォトマスク４１ａ，４１ｂにおいて、第１実施形態のフォトマスク１１ａ，１１ｂと異なるのは、各検査用パターン１３，１４が描画パターン形成領域１２内の適宜な箇所に形成されている点だけである。

図１０は、第４実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図である。
第４実施形態では、各セルCLａ〜CLｅにおいて、各検査用パターン１６，１７が描画パターン形成領域１５内の適宜な箇所に形成されている。
そのため、第４実施形態では、各検査用パターン１６，１７がスクライブ領域SLに形成されている第１実施形態に対して、スクライブ領域SLに各種テスト用パターンなどを形成して有効利用できるという利点がある。

図１１は、第４実施形態において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図である。
第４実施形態では、各検査用パターン１６，１７が描画パターン形成領域１５内に形成されており、各検査用パターン１６，１７が離れているため、各検査用パターン１６，１７が隣接している第１実施形態のように、各検査用パターン１６，１７の位置ズレを直接には目視計測できない。

そこで、第４実施形態では、金属顕微鏡のファインダー内に目盛り線Ｄを設けておき、その目盛り線Ｄの一端を各検査用パターン１６と合致させ、各検査用パターン１６の延長上に位置する目盛り線Ｄの他端と検査用パターン１７との位置ズレを目視計測することにより、目盛り線Ｄを介して間接的に各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視計測する。

＜別の実施形態＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［１］第１実施形態では、図３および図４に示すように、各検査用パターン１６，１７の端部がＹ軸と平行な直線ｗ上に並んで隣接している。
しかし、図１２に示すように、各検査用パターン１６，１７の端部が直線ｗを挟んで離間するように各検査用パターン１６，１７を配置してもよい。
この場合には、第４実施形態と同様に、金属顕微鏡のファインダー内に検査用パターン１６と合致する目盛り線Ｄを設けておき、目盛り線Ｄを介して間接的に各検査用パターン１６，１７の位置ズレを目視計測すればよい。

［２］第４実施形態では、セルCLａと各セルCLｂ，CLｃとが隣接すると共に、セルCLａと各セルCLｄ，CLｅとが隣接している。
しかし、セルCLａに対して、セルCLｂがＸ軸方向のマイナス側に離間して配置形成されると共に、セルCLｃがＸ軸方向のプラス側に離間して配置形成されるようにしてもよい。
また、セルCLａに対して、セルCLｄがＹ軸方向のマイナス側に離間して配置形成されると共に、セルCLｅがＹ軸方向のプラス側に離間して配置形成されるようにしてもよい。

［３］上記各実施形態は、半導体ウェハWF上に各セルを転写形成させる技術に適用したものである。しかし、本発明は、基板上に複数個の同一の描画パターンを転写形成させる技術であれば、半導体ウェハに限らずどのような材質の基板に適用してもよく、半導体デバイスのセルに限らずどのような描画パターンに適用してもよい。

本発明を具体化した第１実施形態で用いられるフォトマスク１１ａ，１１ｂの要部構成を示す平面図。 第１実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図。 図３（Ａ）は、第１実施形態において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図であり、図２に示す部分αの拡大図。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す部分β近傍の拡大図。 図４（Ａ）は、第１実施形態において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図であり、図２に示す部分αの拡大図。図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す部分β近傍の拡大図。 本発明を具体化した第２実施形態で用いられるフォトマスク２１ａ，２１ｂの要部構成を示す平面図。 第２実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図。 本発明を具体化した第３実施形態で用いられるフォトマスク３１ａ，３１ｂの要部構成を示す平面図。 第３実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図。 本発明を具体化した第４実施形態で用いられるフォトマスク４１ａ，４１ｂの要部構成を示す平面図。 第４実施形態にて各セルCLａ〜CLｅが形成された半導体ウェハWFの要部構成を示す平面図。 第４実施形態において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図。 第１実施形態の別例において各セルCLａ，CLｃのＹ軸方向プラス側における各検査用パターン１６，１７の隣接部分近傍を示す平面図。 ステージ移動軸の直交度にズレ（Ｘ軸に対してθｘ゜、Ｙ軸に対してθｙ゜）が生じた場合に、半導体ウェハWFに形成された各セルCLの配列にもズレが生じることを示す模式図。

符号の説明

１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…第１フォトマスク
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ…第２フォトマスク
１２，１５ｃ…描画パターン形成領域
１３，１６…第１検査用パターン
１４，１７…第２検査用パターン
CLａ…第１セル
CLｂ，CLｃ…第２セル
CLｄ，CLｅ…第３セル
Ｔａ，Ｔｂ，Ｐａ，Ｐｂ…間隔
WF…半導体ウェハ（基板）
SL…スクライブ領域
Ｄ…目盛り線

Claims (6)

1. ショット露光を繰り返しながら基板全面を走査してフォトマスクの描画パターンを基板上に転写する露光方法において、
   第１フォトマスクから基板上に転写形成された第１セルには、描画パターンが形成された描画パターン形成領域に加えて、第１検査用パターンが設けられ、
   第２フォトマスクから基板上に転写形成された第２セルおよび第３セルには、第１セルと同一の描画パターンが形成された描画パターン形成領域に加えて、第２検査用パターンが設けられ、
   第１セルの中心は、露光装置のステージ移動軸のＸ軸とＹ軸が直交するＸＹ軸の中心点と合致し、
   第２セルは第１セルに対してＸ軸方向に配置され、
   第３セルは第１セルに対してＹ軸方向に配置され、
   第１検査用パターンを主尺とし第２検査用パターンを副尺とするバーニアの原理に基づいて、第１セルの第１検査用パターンと第２セルの第２検査用パターンの位置ズレから、Ｘ軸に対する第１セルと第２セルの配列のズレを検出し、
   前記バーニアの原理に基づいて、第１セルの第１検査用パターンと第３セルの第２検査用パターンの位置ズレから、Ｙ軸に対する第１セルと第３セルの配列のズレを検出し、
   第１セルと第２セルおよび第３セルとの配列のズレに基づいて、ステージ移動軸の直交度を検出することを特徴とする露光方法。
2. 請求項１に記載の露光方法において、
   前記第２セルは、前記第１セルに対してＸ軸方向のマイナス側に配置されたセルと、前記第１セルに対してＸ軸方向のプラス側に配置されたセルとから構成され、
   前記第３セルは、前記第１セルに対してＹ軸方向のマイナス側に配置されたセルと、前記第１セルに対してＹ軸方向のプラス側に配置されたセルとから構成されることを特徴とする露光方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の露光方法において、
   前記第１検査用パターンおよび第２検査用パターンは、前記各セルの間に設けられたスクライブ領域に配置されていることを特徴とする露光方法。
4. 請求項３に記載の露光方法において、
   前記各セルの前記描画パターン形成領域は矩形状を成し、
   前記第１検査用パターンおよび第２検査用パターンは、前記描画パターン形成領域の各辺の両端部分に配置されていることを特徴とする露光方法。
5. 請求項３に記載の露光方法において、
   前記各セルの前記描画パターン形成領域は矩形状を成し、
   前記第１検査用パターンおよび第２検査用パターンは、前記描画パターン形成領域の各辺の適宜な１箇所に配置されていることを特徴とする露光方法。
6. 請求項１または請求項２に記載の露光方法において、
   前記第１検査用パターンおよび第２検査用パターンは、前記各セルの前記描画パターン形成領域内に配置されていることを特徴とする露光方法。

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