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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】検査装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 9/00 20060101AFI20240722BHJP
G01N 21/956 20060101ALI20240722BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20240722BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20240722BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240722BHJP
【ＦＩ】
G03F9/00 H
G01N21/956 A
G03F7/20 521
H01L21/66 J
H01L27/146 Z
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019238518
(22)【出願日】2019-12-27
(65)【公開番号】P2021107848
(43)【公開日】2021-07-29
【審査請求日】2022-12-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浅野 功輔
(72)【発明者】
【氏名】稲 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】中川 善之
(72)【発明者】
【氏名】玉木 順也
(72)【発明者】
【氏名】豊田 剛宏
(72)【発明者】
【氏名】手塚 智之
(72)【発明者】
【氏名】太田 靖
(72)【発明者】
【氏名】石岡 真男
(72)【発明者】
【氏名】松野 靖司
【審査官】植木 隆和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－３１７７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６７０１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２７７４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１８６９１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０３３８７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｇ０３Ｆ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記第１の露光ショットおよび前記第３の露光ショットでは、第１のレチクルを用い、
前記第２の露光ショットでは、第２のレチクルを用い、
前記導出手段は、前記レチクルに起因する誤差の線形成分として、前記第１のレチクルに起因する誤差の線形成分と、前記第２のレチクルに起因する誤差の線形成分とを導出する、
検査装置。
【請求項2】
前記第３の露光ショットは前記第１の露光ショットの後であり、前記第２の露光ショットは前記第３の露光ショットの後である、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項3】
前記導出手段は、最小二乗法を用いた回帰分析により、前記レチクルに起因する誤差の線形成分と、前記ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する、請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項4】
前記導出手段は、機械学習による学習済モデルを用いて、前記レチクルに起因する誤差の線形成分と、前記ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する、請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項5】
前記導出手段は、前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を暫定的に導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記暫定的に導出された線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分を導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記ウエハに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を導出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項6】
前記第１の露光ショットおよび前記第２の露光ショットは、前記ウエハの１層目の露光として行われる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項7】
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、
第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記導出手段は、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を暫定的に導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記暫定的に導出された線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分を導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記ウエハに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を導出する、
検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検査装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
チップサイズが大きく、かつ微細なパターンを有する半導体装置を製造する場合、各層のパターンを複数の部分パターンに分割し、この部分パターンを繋ぎ合わせて露光する分割露光が用いられている。分割露光を行う際には、部分パターンと下地との位置合わせや、部分パターン同士の繋ぎ合わせを精度良く行う必要がある。また、分割露光でパターンを形成した層の上に一括露光でパターンを形成する場合に下地との位置合わせを精度良く行う必要がある。特許文献１には、チップサイズが露光装置の露光範囲より大きい積層構造を有する半導体装置において、分割露光と一括露光を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－２１６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、分割露光を用いて半導体装置を製造する上で有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第一態様は、
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、
第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記第１の露光ショットおよび前記第３の露光ショットでは、第１のレチクルを用い、
前記第２の露光ショットでは、第２のレチクルを用い、
前記導出手段は、前記レチクルに起因する誤差の線形成分として、前記第１のレチクルに起因する誤差の線形成分と、前記第２のレチクルに起因する誤差の線形成分とを導出する、検査装置である。
本発明の他の態様は、
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、
第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記導出手段は、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を暫定的に導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記暫定的に導出された線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分を導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記ウエハに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を導出する、検査装置である。
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、
第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記第１の露光ショットおよび前記第３の露光ショットでは、第１のレチクルを用い、
前記第２の露光ショットでは、第２のレチクルを用い、
前記導出手段は、前記レチクルに起因する誤差の線形成分として、前記第１のレチクルに起因する誤差の線形成分と、前記第２のレチクルに起因する誤差の線形成分とを導出する、検査装置である。
本発明の他の態様は、
複数の露光ショットによって複数のパターンが形成されたウエハを検査する検査装置であって、
第１の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報と、前記第２の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークと第３の露光ショットによって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報と、を取得する取得手段と、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分と、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分とを導出する導出手段と、
を備え、
前記導出手段は、
前記第１情報と前記第２情報とに基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を暫定的に導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記暫定的に導出された線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分を導出し、
前記第１情報と前記第２情報に応じた値から、前記ウエハに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引いた値に基づいて、レチクルに起因する誤差の線形成分を導出する、検査装置である。
【0006】
本発明の第二態様は、
半導体装置の製造方法であって、
第１の部分パターンと第２の部分パターンを繋ぎ合わせて露光する繋ぎ露光処理によって第１のパターンを形成する第１の形成工程と、
一括露光処理によって第２のパターンを形成する第２の形成工程と、
前記第１のパターンと前記第２のパターンの位置関係を表す情報を取得する取得工程と、
を含み、
前記第１のパターンは、前記第１の部分パターンの露光によって形成された少なくとも３つの検査マークを含む第１の検査マーク群と、前記第２の部分パターンの露光によって形成された少なくとも３つの検査マークを含む第２の検査マーク群と、を有し、
第１の検査マーク群および第２の検査マーク群のそれぞれは、前記３つの検査マークのうちの第１の検査マークと第２の検査マークとを結ぶ直線と、前記３つの検査マークのう
ちの第３の検査マークと前記第１の検査マークとを結ぶ直線と、が交差するように配置され、
前記第１の検査マーク群の前記３つの検査マークおよび第２の検査マーク群の前記３つの検査マークと、前記第２のパターンに含まれる検査マークと、を用いて前記情報を取得する、
半導体装置の製造方法である。
半導体装置の製造方法であって、
第１の部分パターンと第２の部分パターンを繋ぎ合わせて露光する繋ぎ露光処理によって第１のパターンを形成する第１の形成工程と、
一括露光処理によって第２のパターンを形成する第２の形成工程と、
前記第１のパターンと前記第２のパターンの位置関係を表す情報を取得する取得工程と、
を含み、
前記第１のパターンは、前記第１の部分パターンの露光によって形成された少なくとも３つの検査マークを含む第１の検査マーク群と、前記第２の部分パターンの露光によって形成された少なくとも３つの検査マークを含む第２の検査マーク群と、を有し、
第１の検査マーク群および第２の検査マーク群のそれぞれは、前記３つの検査マークのうちの第１の検査マークと第２の検査マークとを結ぶ直線と、前記３つの検査マークのう
ちの第３の検査マークと前記第１の検査マークとを結ぶ直線と、が交差するように配置され、
前記第１の検査マーク群の前記３つの検査マークおよび第２の検査マーク群の前記３つの検査マークと、前記第２のパターンに含まれる検査マークと、を用いて前記情報を取得する、
半導体装置の製造方法である。
【0007】
本発明の第三態様は、
基板と、前記基板の上に配された絶縁体層と、を含むウエハを用意する工程と、
前記ウエハの上に、複数の部分パターンを繋ぎ合わせた繋ぎ露光処理により配線層を形成する工程と、
前記配線層の形成後に、一括露光処理により前記絶縁体層を加工する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法である。
基板と、前記基板の上に配された絶縁体層と、を含むウエハを用意する工程と、
前記ウエハの上に、複数の部分パターンを繋ぎ合わせた繋ぎ露光処理により配線層を形成する工程と、
前記配線層の形成後に、一括露光処理により前記絶縁体層を加工する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法である。
【0008】
本発明の第四態様は、
ウエハから複数のチップを製造する半導体装置の製造方法であって、
前記ウエハの上のフォトレジストを露光する露光工程と、
前記フォトレジストを現像する現像工程と、を備え、
前記露光工程は、
第１チップの第１の部分パターンと、第２チップの第２の部分パターンと、前記第１チップと前記第２チップの間のスクライブ領域パターンと、を前記フォトレジストに露光する第１の露光ショットと、
前記第２チップの第３の部分パターンを前記フォトレジストに露光する第２の露光ショットと、を含む
半導体装置の製造方法である。
ウエハから複数のチップを製造する半導体装置の製造方法であって、
前記ウエハの上のフォトレジストを露光する露光工程と、
前記フォトレジストを現像する現像工程と、を備え、
前記露光工程は、
第１チップの第１の部分パターンと、第２チップの第２の部分パターンと、前記第１チップと前記第２チップの間のスクライブ領域パターンと、を前記フォトレジストに露光する第１の露光ショットと、
前記第２チップの第３の部分パターンを前記フォトレジストに露光する第２の露光ショットと、を含む
半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、分割露光を用いて半導体装置を製造する上で有利な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係るリソグラフィシステムの全体構成図。
【図2】リソグラフィシステムに含まれる露光装置の構成図。
【図3】リソグラフィシステムに含まれる重ね合わせ検査装置の構成図。
【図4】第１実施形態における分割露光のショットを説明する図。
【図5】重ね合わせ検査マークの例を示す図。
【図6】ウエハに起因する重ね合わせ誤差の線形成分を説明する図。
【図7】ショットに起因する重ね合わせ誤差の線形成分を説明する。
【図8】第１実施形態における重ね合わせ検査の流れを示すフローチャート。
【図9】一括露光および分割露光のショットを説明する図。
【図10】第２実施形態におけるチップ配置および検査マークを示す図。
【図11】第２実施形態におけるチップ配置を説明する図。
【図12】第２実施形態における半導体装置の構成を示す図。
【図13】第２実施形態において形成される検査マークを説明する図。
【図14】第２実施形態において形成される検査マークを説明する図。
【図15】第２実施形態の効果を説明する図。
【図16】第２実施形態の効果を説明する図。
【図17】第２実施形態の変形例を示す図。
【図18】第２実施形態の他の適用例を示す図。
【図19】第３実施形態における第一種の露光工程の流れを示すフローチャート。
【図20】第３実施形態における第二種の露光工程の流れを示すフローチャート。
【図21】第３実施形態を半導体装置製造に適用した例を説明する図。
【図22】第３実施形態を半導体装置製造に適用した例を説明する図。
【図23】第３実施形態を半導体装置製造に適用した例を説明する図。
【図24-1】第４実施形態における半導体装置の構造および製造方法の説明図。
【図24-2】第４実施形態における半導体装置の構造および製造方法の説明図。
【図24-3】第４実施形態における半導体装置の構造および製造方法の説明図。
【図24-4】第４実施形態における半導体装置の構造および製造方法の説明図。
【図25】第４実施形態における露光処理を説明する図。
【図26-1】第５実施形態における課題を説明する図。
【図26-2】第５実施形態における課題を説明する図。
【図27】第６実施形態における露光ショットおよびレチクルパターンを示す図。
【図28】第６実施形態における露光ショットおよびレチクルパターンを示す図。
【図29】第６実施形態における露光ショットおよびレチクルパターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の記載は本発明の実施形態を例示的に説明することを目的としており、本発明の範囲を説明される実施形態のみに限定する趣旨ではない。また、以下の実施形態はそれぞれ組み合わせて実施してもよい。したがって、或る実施形態で説明した事項について、他の実施形態でも同様であってよい事項については、他の実施形態における説明を省略する。本発明は、明細書に記載した実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。なお、本明細書の開示内容は、本明細書に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「ＡはＢよりも大きい」旨の記載があれば、「ＡはＢよりも大きくない」旨の記載を省略しても、本明細書は「ＡはＢよりも大きくない」旨を開示していると云える。なぜなら、「ＡはＢよりも大きい」旨を記載している場合には、「ＡはＢよりも大きくない」場合を考慮していることが前提だからである。
【0012】
＜第１実施形態＞
チップサイズが大きく、かつ微細なパターンを有する半導体デバイスを製造するために、分割露光と呼ばれる手法が用いられている。分割露光は、各層の所望パターン（以下、元パターンと称す）を複数のパターン（以下、部分パターンあるいは分割パターンと称す）に分割し、この部分パターンを繋ぎ合わせて露光する処理である。分割露光は複数の部分パターンを繋ぎ合わせて露光することから、繋ぎ露光とも称することができる。分割露光により１つの層の元パターンを形成し、それらの工程を複数回繰り返すことにより複数層からなる半導体デバイスが製造される。これに対して、元パターンを分割せずに一括して露光する処理を、一括露光と称する。なお、繋ぎ露光あるいは分割露光において形成されるパターンにおいては、複数の部分パターンが繋ぎ領域で連続することが典型的である。しかし、繋ぎ露光あるいは分割露光において形成されるパターンにおいて、複数の部分パターンが繋ぎ露光で連続することは必須ではなく、複数の部分パターンが同一チップ内に互いに不連続であってもよい。半導体装置の製造においては、ウエハの上のフォトレジストを露光する露光工程と、フォトレジストを現像する現像工程と、を経て、フォトレジストからレジストパターンを形成する。このレジストパターンを用いてウエハの加工（ウエハの層に対するエッチングやイオン注入）などが行われる。露光工程では、レチクル（フォトマスク）に形成されたレチクルパターンに応じてフォトレジストが露光される。１つの露光ショットによって、１つのレチクルパターンがフォトレジストに露光される。露光ショットによってフォトレジストに形成された露光パターン（潜像）が、現像工程を経
て、レジストパターンとして形成される。レジストパターンを用いてウエハの加工がおこなわれ、加工の結果、ウエハを構成する層に加工パターンが形成される。以下の説明では、特に断りがない限りは、レチクルパターンとレジストパターンと加工パターンとを等価なものとして扱う。
チップサイズが大きく、かつ微細なパターンを有する半導体デバイスを製造するために、分割露光と呼ばれる手法が用いられている。分割露光は、各層の所望パターン（以下、元パターンと称す）を複数のパターン（以下、部分パターンあるいは分割パターンと称す）に分割し、この部分パターンを繋ぎ合わせて露光する処理である。分割露光は複数の部分パターンを繋ぎ合わせて露光することから、繋ぎ露光とも称することができる。分割露光により１つの層の元パターンを形成し、それらの工程を複数回繰り返すことにより複数層からなる半導体デバイスが製造される。これに対して、元パターンを分割せずに一括して露光する処理を、一括露光と称する。なお、繋ぎ露光あるいは分割露光において形成されるパターンにおいては、複数の部分パターンが繋ぎ領域で連続することが典型的である。しかし、繋ぎ露光あるいは分割露光において形成されるパターンにおいて、複数の部分パターンが繋ぎ露光で連続することは必須ではなく、複数の部分パターンが同一チップ内に互いに不連続であってもよい。半導体装置の製造においては、ウエハの上のフォトレジストを露光する露光工程と、フォトレジストを現像する現像工程と、を経て、フォトレジストからレジストパターンを形成する。このレジストパターンを用いてウエハの加工（ウエハの層に対するエッチングやイオン注入）などが行われる。露光工程では、レチクル（フォトマスク）に形成されたレチクルパターンに応じてフォトレジストが露光される。１つの露光ショットによって、１つのレチクルパターンがフォトレジストに露光される。露光ショットによってフォトレジストに形成された露光パターン（潜像）が、現像工程を経
て、レジストパターンとして形成される。レジストパターンを用いてウエハの加工がおこなわれ、加工の結果、ウエハを構成する層に加工パターンが形成される。以下の説明では、特に断りがない限りは、レチクルパターンとレジストパターンと加工パターンとを等価なものとして扱う。
【0013】
この分割露光による製造方法においては、各部分パターンはアライメントにより位置合わせされる。しかし、アライメントには、ある程度の誤差（以下、アライメント誤差と称す）が含まれている。部分パターンのアライメントは下地に対して行われるが、アライメント誤差などのため、必ずしも同一層の部分パターン同士の繋ぎ目が一致せず部分パターン間にずれが生じることがある。部分パターン間ずれを低減するために、少なくとも１つの層について分割露光において、いずれか１つの部分パターンのアライメントで得られたアライメント情報をレチクルの位置合わせに用いることが提案されている（特開２００４－１５３１１５号公報）。
【0014】
一方、露光装置のウエハステージのＸＹ方向の二次元の駆動により形成する格子位置の配置精度の管理は色々な方法で実施されている。例えば「基準ウエハ」と呼ばれる工具用のウエハを使用して「正しい格子位置」の情報を得ることで実際に使用する露光装置のウエハステージの配置精度が管理されている（特開昭６１－２１９１３４号公報）。
【0015】
また、１枚のレチクルをステップして露光する際に隣接したショット間で重なるように露光する「隣接ショット間重ね合わせ」と呼ばれる方法でも露光装置の格子位置の配置精度を管理している。この方法は工具の特定レチクルを使って行われている一般的だが、実素子用レチクルを使って管理する方法も提案されている（特開２００７－０６７０１８号
【0016】
しかしながら、各分割露光に使用するレチクルの描画誤差が異なる場合に関しての重ね合わせの管理方法に関して、これまで提案が行われていない。つまり、各部分パターンについて描画誤差の異なるレチクルを使用する露光においては、下地に対するアライメントをある程度の精度で行ったとしても、同一層の部分パターン間がずれるという問題が生じる。これは、描画誤差の異なるレチクルを使うことにより発生する誤差を考慮できていないため、重ね合わせ誤差が必然的に発生するからである。
【0017】
さらには、下地に対してアライメントせずに分割露光を行う場合、「隣接ショット間重ね合わせ」での露光装置の配置を管理することが考えられるが、複数レチクルを使用した場合に関しての検討は何も行われていないのが現状である。
【0018】
【0019】
図９（Ａ）は、図９（Ｂ）に示す１枚のレチクル１００１を用いた一括露光の場合の「チップ間重ね合わせ」を示す図である。原版のレチクル１００１に部分パターン１００５と共に検査マーク１０４０，１０４１，１０４２が形成される。このとき、検査マーク１０４０，１０４１，１０４２は、レチクル１００１の各辺の両端部に近い位置に所定の数だけ形成される。レチクル１００１を用いた露光により、ウエハ１００２上に部分パターン１００５と検査マーク１０４０，１０４１，１０４２とが同時に転写される。この露光動作を繰り返すことによりウエハ１００２全面にレチクル１００１の原版パターン（所望パターン）が順次転写される。この転写の際に、検査マーク１０４１，１０４２が形成されている露光ショット１００６の外縁部は、検査マーク１０４０が形成されている隣接ショット１００７、１００８の外縁部と重なるように転写される。
【0020】
重ね合わせ検査装置１１２０は、検査マーク１０４０と検査マーク１０４１との複合体
により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量を測定する。重ね合わせ検査装置１１２０は、測定されたずれ量に基づいて、露光ショット１００６と隣接ショット１００７との間の、平面視で上下ステップの隣接ショット間ずれを検出することができる。同様に、検査マーク１０４０と検査マーク１０４２との複合体により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量を測定することにより、露光ショット１００６とその隣接ショット１００８との間の、平面視で左右ステップの隣接ショット間ずれを検出できる。また、検査マークの数と配置位置から、ショット倍率成分、ショット回転成分およびショット直交度の線形成分を算出することができる。
により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量を測定する。重ね合わせ検査装置１１２０は、測定されたずれ量に基づいて、露光ショット１００６と隣接ショット１００７との間の、平面視で上下ステップの隣接ショット間ずれを検出することができる。同様に、検査マーク１０４０と検査マーク１０４２との複合体により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量を測定することにより、露光ショット１００６とその隣接ショット１００８との間の、平面視で左右ステップの隣接ショット間ずれを検出できる。また、検査マークの数と配置位置から、ショット倍率成分、ショット回転成分およびショット直交度の線形成分を算出することができる。
【0021】
図９（Ｃ）は、図９（Ｄ）に示す２枚のレチクル１００１ａ、１００１ｂを用いた分割露光の場合の「分割ショット間重ね合わせ」を示す図である。原版の各レチクル１００１ａ、１００１ｂに部分パターン１００５ａ、１００５ｂと共に検査マーク１０４０ａ、１０４１ａ、１０４２ａ、１０４０ｂ、１０４１ｂ、１０４２ｂが形成される。このとき、検査マークは、各レチクル１００１ａ、１００１ｂの各辺の端部に近い位置に所定の数だけ形成される。レチクル１００１ａ，１００１ｂを用いた露光により、ウエハ１００２上に部分パターン１００５ａ、１００５ｂと検査マーク１０４０ａ、１０４１ａ、１０４２ａ、１０４０ｂ、１０４１ｂ、１０４２ｂとが同時に転写される。この露光動作を繰り返すことによりウエハ１００２全面に各レチクル１００１ａ、１００１ｂの原版パターン（所望パターン）が順次転写される。この転写の際に、露光ショット１００６ａ、１００６ｂ（合わせて露光ショット１００６とする）の外縁部は、検査マーク１０４０ａ、１０４０ｂが形成されている隣接ショット１００７ａ、１００７ｂ、１００８ａ、１００８ｂの外縁部と重なるように転写する。
【0022】
重ね合わせ検査装置１１２０は、検査マーク１０４０ａと検査マーク１０４１ａとの複合体により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量を測定する。重ね合わせ検査装置１１２０は、計測されたずれ量に基づいて、露光ショット１００６ａとその隣接ショット１００７ａとの間の、平面視で上下ステップの隣接ショット間ずれを検出することができる。同様に、検査マーク１０４０ｂ、１０４１ｂの複合体により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量測定により、露光ショット１００６ｂとその隣接ショット１００７ｂとの間の、平面視で上下ステップの隣接ショット間ずれを検出できる。
【0023】
左右ステップに関しては、検査マーク１０４０ｂと検査マーク１０４２ａとの複合体により形成された重ね合わせ検査マークのずれ量に基づいて、隣接ショット間ずれが検出される。しかし、検査マークのずれ量が、レチクル１００１ａ、１００１ｂのショット倍率、ショット回転のショット誤差成分であるのか、レチクル１００１ａ、１００１ｂで露光された転写パターン間の配置位置オフセット誤差であるのかを区別できない。この区別ができないと、分割露光での繋ぎ合わせ補正を精度良く実行できない。ショット誤差はレチクルに起因する誤差である。また、配置位置オフセット誤差はウエハの位置に起因する誤差であり、ウエハに起因する誤差とステージに起因する誤差が含まれる。
【0024】
このような課題を鑑みて、本実施形態は、各部分パターンについて描画誤差の異なるレチクルを使用して分割露光を行っても、高精度な繋ぎ合わせを行うことができる重ね合わせ検査装置と半導体デバイスの製造方法を提供する。
【0025】
以下、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態における半導体デバイスはチップサイズが大きく、かつ微細なパターンを有しており、その一例として画像を撮影する撮像装置（撮像装置）である。
【0026】
［リソグラフィシステム］
図１は、実施形態に係るリソグラフィシステム１１１０の全体構成を概略的に示す。リ
ソグラフィシステム１１１０は、Ｎ台の露光装置１０００－１、１０００－２、……、１０００－Ｎ、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０、ターミナルサーバ１１４０、及びホストコンピュータ（ホスト）１１５０等を備えている。露光装置１０００－１～１０００－Ｎ、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０及びターミナルサーバ１１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１６０を介して相互に接続されている。また、ホストコンピュータ１１５０は、ターミナルサーバ１１４０を介してＬＡＮ１１６０に接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、露光装置１０００－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０、ターミナルサーバ１１４０、及びホストコンピュータ１１５０の相互間の通信経路が確保されている。
図１は、実施形態に係るリソグラフィシステム１１１０の全体構成を概略的に示す。リ
ソグラフィシステム１１１０は、Ｎ台の露光装置１０００－１、１０００－２、……、１０００－Ｎ、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０、ターミナルサーバ１１４０、及びホストコンピュータ（ホスト）１１５０等を備えている。露光装置１０００－１～１０００－Ｎ、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０及びターミナルサーバ１１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１６０を介して相互に接続されている。また、ホストコンピュータ１１５０は、ターミナルサーバ１１４０を介してＬＡＮ１１６０に接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、露光装置１０００－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）、重ね合わせ検査装置１１２０、情報サーバ１１３０、ターミナルサーバ１１４０、及びホストコンピュータ１１５０の相互間の通信経路が確保されている。
【0027】
（露光装置の構成）
露光装置１０００－１～１０００－Ｎのそれぞれは、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）であっても良いし、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）であっても良い。以下、露光装置１０００－１～１０００－Ｎを総称して、露光装置１０００と呼ぶ。露光装置１０００は、ショット間の非線形誤差の補正機能を有するスキャナであるものとする。グリッド補正機能とは、ウエハ上に既に形成された複数のショット相互間の位置誤差に含まれる非線形な平行移動成分を補正する機能を意味する。
露光装置１０００－１～１０００－Ｎのそれぞれは、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）であっても良いし、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）であっても良い。以下、露光装置１０００－１～１０００－Ｎを総称して、露光装置１０００と呼ぶ。露光装置１０００は、ショット間の非線形誤差の補正機能を有するスキャナであるものとする。グリッド補正機能とは、ウエハ上に既に形成された複数のショット相互間の位置誤差に含まれる非線形な平行移動成分を補正する機能を意味する。
【0028】
図２には、グリッド補正機能を有するスキャナ型の露光装置１０００－１の概略構成が示されている。露光装置１０００－１は、照明系１０１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳ、投影光学系ＵＬ、ウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳ、及び装置全体を統括制御する主制御系１０２０等を備えている。
【0029】
照明系１０１０は、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域部分を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。
【0030】
レチクルステージＲＳは、真空吸着または静電吸着により、レチクルＲを保持する。レチクルステージＲＳは、不図示のレチクルステージ駆動部によって、所定の走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能である。レチクルステージＲＳのステージ移動面内の位置は、バーミラー１０１５を介して、レチクル干渉計１０１６によって常時検出される。レチクル干渉計１０１６からのレチクルステージＲＳの位置情報はステージ制御系１０１９及びこれを介して主制御系１０２０に供給される。ステージ制御系１０１９は、主制御系１０２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳの位置情報に基づいてレチクルステージＲＳを駆動制御する。レチクルＲの上方には、一対のレチクルアライメント系１０２２が配置されており、レチクルアライメント結果は主制御系１０２０に供給される。
【0031】
投影光学系ＵＬの投影光学倍率は例えば１／２、１／３．１２５、１／４、１／５等である。このため、照明系１０１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬは、投影光学系ＵＬを介してウエハＷに照射される。照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像がウエハＷのレジスト上に形成される。
【0032】
ウエハステージＷＳには、ウエハチャック１０２５が載置されている。このウエハチャック１０２５上にウエハＷが例えば真空吸着によって固定される。ウエハステージＷＳは、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成される。露光装置１０００－１は、ウエハＷ上の各ショットを走査（
スキャン）露光する動作と、次のショットの露光のための加速開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。
スキャン）露光する動作と、次のショットの露光のための加速開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。
【0033】
ウエハステージＷＳのＸＹ平面内での位置は、バーミラー１０１７を介して、ウエハ干渉計１０１８によって、常時検出される。ここで、実際には、ウエハステージＷＳ上には、走査方向（Ｙ方向）に直交する反射面を有するＹ方向バーミラーと非走査向（Ｘ軸方向）に直交するＸ方向バーミラーとが設けられる。これに対応して、Ｙ方向バーミラーに垂直に干渉計ビームを照射するＹ方向ウエハ干渉計と、Ｘ方向バーミラーに垂直に干渉計ビームを照射するＸ方向ウエハ干渉計とが設けられている。
【0034】
ウエハステージＷＳのステージ座標系上における位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１０１９、及びこれを介して主制御系１０２０に供給される。ステージ制御系１０１９は、主制御系１０２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部１０２４を介してウエハステージＷＳを制御する。
【0035】
投影光学系ＵＬの側面には、オフアクシス方式のアライメント系ＯＡＳが設けられている。このアライメント系ＯＡＳは、ウエハ上のアライメントマークの像と、ウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標マークの像とを撮像する。撮像は、所定の波長幅を有する照明光（光源は例えば白色ＬＥＤ）をウエハに照射し、反射光を対物レンズ等によって撮像素子の受光面上に結像することにより行われる。アライメント系ＯＡＳはアライメントマークの撮像結果を、主制御系１０２０へ向けて出力する。
【0036】
主制御系１０２０は、ＣＰＵのようなプロセッサとメモリとを含んで構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行することにより、装置の構成各部を統括制御する。主制御系１０２０は、前述したＬＡＮ１１６０に接続されている。また、本実施形態では、主制御系１０２０を構成するハードディスク等の記憶装置、あるいはＲＡＭ等のメモリには、複数種類の補正マップなどがデータベースとして格納される。
【0037】
その他の露光装置１０００－２～１０００－Ｎも、主制御系１０２０のアルゴリズムの一部が異なる点を除き、露光装置１０００－１と同様に構成されている。露光装置１０００－１～１０００－Ｎの一部または全部は、グリッド補正機能を有していなくてもよい。
【0038】
（露光装置による露光処理）
次に、露光装置１０００－１の露光処理工程の動作について、簡単に説明する。
次に、露光装置１０００－１の露光処理工程の動作について、簡単に説明する。
【0039】
露光に先立って、主制御系１０２０により、準備作業が行われる。準備作業は、不図示のウエハ搬送系を用いたウエハチャック１０２５上へのウエハＷのロード、レチクルアライメント及びアライメント系ＯＡＳのベースライン計測、及びウエハライメントを含む。ウエハアライメントは、ショット内１マークについてのＡＧＡ（アドバンスト・グローバル・アライメント）計測、ショット内多点ＡＧＡ計測のいずれにより行われても良い。ここで、ショット内多点ＡＧＡとは、ショット内の複数のウエハライメントマーク（例えばショット内４隅）の位置検出データを用いたグローバル・アライメントである。グローバル・アライメントは、位置検出データに対して最小２乗法を利用した統計学的手法を用いて、ウエハＷ上の全てのショットの配列座標及び各ショットの倍率、回転、シフトを含む変形量を求める手法である。
【0040】
主制御系１０２０は、上記のレチクルアライメント及びベースライン計測の結果、並びにウエハライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上の全てのショットに、順次、走査露光によりレチクルＲのパターンを転写する。
【0041】
ウエハＷ上の各ショットに対するスキャン露光では、主制御系１０２０は、レチクル干渉計１０１６とウエハ干渉計１０１８からの位置情報をモニタしつつ、レチクルステージＲＳとウエハステージＷＳをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御系１０２０は、両ステージＲＳ，ＷＳをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳ，ＷＳがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【0042】
主制御系１０２０は、特に上記の走査露光時にレチクルステージＲＳとウエハステージＷＳのＹ軸方向の移動速度が投影光学系ＵＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳを同期制御する。このとき、主制御系１０２０は、両ステージＲＳ，ＷＳの同期駆動を調整し、あるいは投影光学系ＵＬの内部機構による結像特性補正により，レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪みを補正する。両ステージＲＳ，ＷＳの同期駆動の調整は、レチクルステージ駆動系１０２２とウエハステージ駆動部１０２４とを介して走査露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳ）との走査方向の速度比を調整することを含む。両ステージＲＳ，ＷＳの同期駆動の調整は、また、両ステージＲＳ，ＷＳの走査方向を僅かにずらすことを含む。速度比の調整によって、投影像の走査方向についての倍率を補正することができ、走査方向の調整によって、投影像を歪ませることができる。
【0043】
レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンが投影光学系ＵＬを介して第１ショットに縮小転写される。
【0044】
第１ショットに対する走査露光が終了すると、主制御系１０２０はウエハステージＷＳを、次の第２ショットに対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステッピング）させる。そして、先と同様に、第２ショットに対する走査露光を行う。以後、第３ショット以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット間のステッピング動作とショットに対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・キャン方式でウエハＷ上の全てのショットにレチクルＲのパターンが転写される。
【0045】
他の露光装置１０００－２～１０００－Ｎのうち、スキャナは、露光装置（スキャナ）１０００－１と同様に構成されている。また、ステッパは、基本的には、露光装置１０００－１と同様に構成される。但し、ステッパは、レチクルステージがＸＹ平面内でＸ、Ｙ及びθｚ方向に微少駆動のみ可能に構成されている。また、ステッパは、投影光学系ＵＬの円形視野内での照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域や露光領域に対応）が図２のスキャナに比べて大きく、例えばスキャナの走査露光範囲と同程度の大きさを持つ点が異なる。これは、ステッパは、ウエハステージ及びレチクルステージを共に静止させた状態で露光を行うためである。
【0046】
（重ね合わせ検査装置）
次に、重ね合わせ検査装置１１２０について、図３を参照して説明する。図３は、重ね合わせ検査装置１１２０の一例を示す概略図である。同図でウエハ１００２の上に重ね合わせ測定の対象となる重ね合わせ検査マーク１０４０ａ、１０４１ａが形成されている場合を示した。ハロゲンランプ１０２１から射出した光束１３２２はファイバ１３２３、照明光学系１３２４ａ、１３２４ｂ、偏光ビームスプリッタ１３２５、λ／４板１３２６を透過し、対物レンズ１３２７を介して検査マーク１０４０ａ、１０４０ｂを照明する。
次に、重ね合わせ検査装置１１２０について、図３を参照して説明する。図３は、重ね合わせ検査装置１１２０の一例を示す概略図である。同図でウエハ１００２の上に重ね合わせ測定の対象となる重ね合わせ検査マーク１０４０ａ、１０４１ａが形成されている場合を示した。ハロゲンランプ１０２１から射出した光束１３２２はファイバ１３２３、照明光学系１３２４ａ、１３２４ｂ、偏光ビームスプリッタ１３２５、λ／４板１３２６を透過し、対物レンズ１３２７を介して検査マーク１０４０ａ、１０４０ｂを照明する。
【0047】
２つのマーク１０４０ａ、１０４１ａからの反射光は、対物レンズ１３２７、λ／４板
１３２６を透過し、偏光ビームスプリッタ１３２５で反射する。偏光ビームスプリッタ１３２５で反射した光は、リレーレンズ１３２８、エレクターレンズ１３２９を通過してＣＣＤカメラ１３３０の撮像面上に像を形成する。形成された像はＣＣＤカメラ１３３０により光電変換され、回線を通じてコンピュータ（演算手段）１３３１に入力される。コンピュータ１３３１はＣＣＤカメラ１３３０からの画像信号を画像処理して２つのマーク１０４０ａ、１０４１ａの相対位置関係を検出することができる。例えば、コンピュータ１３３１は、供給された画像信号に対して平均化処理を行い、それにより得られた信号波形に基づいてマークのエッジを検出し、検出したエッジの位置から重ね合わせ誤差（ずれ量）を求めることができる。
１３２６を透過し、偏光ビームスプリッタ１３２５で反射する。偏光ビームスプリッタ１３２５で反射した光は、リレーレンズ１３２８、エレクターレンズ１３２９を通過してＣＣＤカメラ１３３０の撮像面上に像を形成する。形成された像はＣＣＤカメラ１３３０により光電変換され、回線を通じてコンピュータ（演算手段）１３３１に入力される。コンピュータ１３３１はＣＣＤカメラ１３３０からの画像信号を画像処理して２つのマーク１０４０ａ、１０４１ａの相対位置関係を検出することができる。例えば、コンピュータ１３３１は、供給された画像信号に対して平均化処理を行い、それにより得られた信号波形に基づいてマークのエッジを検出し、検出したエッジの位置から重ね合わせ誤差（ずれ量）を求めることができる。
【0048】
このように、重ね合わせ検査装置１１２０は、異なるレイヤに形成されたマーク間の位置ずれを、重ね合わせ誤差として算出する。結果は、所定の演算を行うなどして、ＬＡＮ１１６０及びターミナルサーバ１１４０を介して、ホストコンピュータ１１５０に供給される。
【0049】
（ターミナルサーバ）
ターミナルサーバ１１４０は、ＬＡＮ１１６０とホストコンピュータ１１５０との間の通信プロトコルの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。ターミナルサーバ１１４０の機能によって、ホストコンピュータ１１５０と、ＬＡＮ１１６０に接続された露光装置１０００－１～１０００－Ｎ及び重ね合わせ検査装置１１２０との間の通信が可能となる。露光装置１０００－１～１０００－Ｎのそれぞれが備える主制御系１０２０及び重ね合わせ検査装置１１２０は、ＬＡＮ１１６０に接続され、ＬＡＮ１１６０及びターミナルサーバ１１４０を介して、ホストコンピュータ１１５０と通信を行う。
ターミナルサーバ１１４０は、ＬＡＮ１１６０とホストコンピュータ１１５０との間の通信プロトコルの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。ターミナルサーバ１１４０の機能によって、ホストコンピュータ１１５０と、ＬＡＮ１１６０に接続された露光装置１０００－１～１０００－Ｎ及び重ね合わせ検査装置１１２０との間の通信が可能となる。露光装置１０００－１～１０００－Ｎのそれぞれが備える主制御系１０２０及び重ね合わせ検査装置１１２０は、ＬＡＮ１１６０に接続され、ＬＡＮ１１６０及びターミナルサーバ１１４０を介して、ホストコンピュータ１１５０と通信を行う。
【0050】
（情報サーバ）
情報サーバ１１３０は、大容量記憶装置とプロセッサとから構成される。情報サーバ１１３０は、リソグラフィシステム１１１０で用いられる各種の情報を記憶する。
情報サーバ１１３０は、大容量記憶装置とプロセッサとから構成される。情報サーバ１１３０は、リソグラフィシステム１１１０で用いられる各種の情報を記憶する。
【0051】
（ホストコンピュータ）
ホストコンピュータ１１５０は、リソグラフィシステム１１１０を統括的に管理する大型のコンピュータである。ホストコンピュータ１１５０は、各露光装置１０００－１～１０００－Ｎから送られてくる露光履歴（例えば、各露光装置により処理されたウエハのロット名、プロセスプログラム名、及び処理時刻等）などを、情報サーバ１１３０に記憶する。ホストコンピュータ１１５０は、露光履歴に基づいて、全てのウエハ（ロット）の露光工程（を含む全ての電子デバイス加工工程）における全露光装置の稼動をスケジューリングする。
ホストコンピュータ１１５０は、リソグラフィシステム１１１０を統括的に管理する大型のコンピュータである。ホストコンピュータ１１５０は、各露光装置１０００－１～１０００－Ｎから送られてくる露光履歴（例えば、各露光装置により処理されたウエハのロット名、プロセスプログラム名、及び処理時刻等）などを、情報サーバ１１３０に記憶する。ホストコンピュータ１１５０は、露光履歴に基づいて、全てのウエハ（ロット）の露光工程（を含む全ての電子デバイス加工工程）における全露光装置の稼動をスケジューリングする。
【0052】
また、ホストコンピュータ１１５０は、露光装置１０００－１～１０００－Ｎにおいてウエハアライメント（ＡＧＡ）の結果得られる重ね合わせ誤差の結果を用いて、露光の際に重ね合わせ誤差を解消するための補正情報を作成する。作成された補正情報は、情報サーバ１１３０に記憶される。ホストコンピュータ１１５０は、露光装置１０００－ｉに対してウエハの露光を指示する際には、情報サーバ１１３０から必要な補正情報を読み出し、露光装置１０００－ｉに送信する。
【0053】
［検査マーク］
以下、本実施形態において用いられる検査マークについて詳細に説明する。検査マークは、重ね合わせ検査装置１１２０で読み取られて、露光パターンのずれ量を測定するために用いられる。検査マークは、テストパターン、評価パターン、検査パターンなどとも称される。
以下、本実施形態において用いられる検査マークについて詳細に説明する。検査マークは、重ね合わせ検査装置１１２０で読み取られて、露光パターンのずれ量を測定するために用いられる。検査マークは、テストパターン、評価パターン、検査パターンなどとも称される。
【0054】
図４（Ａ）は、分割露光において、露光ショット内の検査マーク位置とその平面視で上下および左右の隣接ショットの検査マーク位置との関係と、露光ショットの部分パターン間の繋ぎずれの検査マーク位置を表す平面図である。図４（Ｂ）は、分割露光に用いるレチクルの層全体のパターンを示す。図４（Ｃ）は、層全体のパターンを分割した部分パターンを示す。図４（Ｄ）は、チップ間の重ね合わせの検査マークと、部分パターン間の繋ぎずれの検査マークの配置例を示す。
【0055】
図４（Ａ）は、露光ショットが矩形の場合のショットの一例１０９０を示す。露光ショット１００６ａ，１００６ｂは、ウエハ１００２上に転写された複数の露光領域（ショット）のうち、重ね合わせ評価の対象となる任意のショットである。図４（Ａ）には、露光ショット１００６ａ，１００６ｂによる検査マークと、その上下の隣接ショット１００７ａ，１００７ｂおよび左右の隣接ショット１００８ａ，１００８ｂの検査マークが示されている。
【0056】
図４（Ｂ）に示すように、回路パターン１００５が、レチクルの層全体のパターンである。回路パターン１００５が、１チップ全体の回路パターンである。本実施形態では、図４（Ｃ）に示すように、回路パターン１００５を２つに分割して、部分パターン１００５ａを有するレチクル１００１ａと部分パターン１００５ｂを有するレチクル１００１ｂを用いる。レチクル１００１ａの外周領域（評価領域）には、検査マーク１０４０ａ，１０４１ａ，１０４２ａが設けられる。レチクル１００１ｂの外周縁（評価領域）には、検査マーク１０４０ｂ、１０４１ｂ、１０４３ｂが設けられる。
【0057】
図４（Ａ）に示すように、露光ショット１００６ａ、１００６ｂの三辺の内側に、隣接ショット１００７ａ、１００７ｂ、１００８ａ，１００８ｂの検査マークの外周縁部がそれぞれ配置されている。即ち、露光ショット１００６ａ、１００６ｂの外周領域が隣接するチップのショット１００７ａ、１００７ｂ、１００８ａ、１００８ｂの外周領域と重なるように配置されている。例えば、図４（Ａ）に示す検査マーク１０６０は、露光ショット１００６ａの上端部領域に設けられた検査マーク１０４０ａと、上側に隣接する隣接ショット１００７ａの下端部領域に設けられた検査マーク１０４１ａとが重ね合わされて構成される。
【0058】
また、露光ショット１００６ａと１００６ｂとによって分割された一辺は、部分パターンの検査マークが重なるように配置されている。例えば、図４（Ａ）に示す検査マーク１０６１は、露光ショット１００６ａの右端部領域に設けられた検査マーク１０４０ａと、露光ショット１００６ｂの左端部領域に設けられた検査マーク１０４３ｂとが重ね合わされて構成される。
【0059】
レチクル１００１ａ、１００１ｂ（露光ショット１００６ａ、１００６ｂ）に設けられる検査マークのうち、回路パターン１００５を分割した領域に設けられる検査マークは、部分パターンのショット間の繋ぎずれ評価のために用いられる。図４（Ｃ）の例では、レチクル１００１ａの右端部領域に設けられる検査マーク１０４０ａと、レチクル１００１ｂの左端部領域に設けられる検査マーク１０４３ｂが、部分パターン間の繋ぎずれ評価のために用いられる。また、回路パターン１００５の周辺領域に設けられる検査マークは、チップ間のショットの重ね合わせ評価に用いられる。図４（Ｃ）の例では、レチクル１００１ａの上端部領域、左端部領域、下端部領域に設けられる検査マーク、およびレチクル１００１ｂの上端部領域、右端部領域、下端部領域に設けられる検査マークが、チップ間のショットの重ね合わせ評価に用いられる。
【0060】
図４（Ａ）は、検査マークの配置が理想的な状態を示す。図４（Ａ）では、上述のよう
に例えば、露光ショット１００６ａとその上側に隣接する隣接ショット１００７ａのあいだで、検査マーク１０４０ａと検査マーク１０４１ａが重なり合う。また、分割された露光ショット１００６ａと露光ショット１００６ｂの間で、検査マーク１０４０ａと検査マーク１０４３ｂが重なり合う。検査マークの理想的な配置とは、隣接ショットの互いに重なり合う検査マークが、ずれなく重なっている状態を指す。例えば、隣接ショットの外周領域（評価領域）内にある検査マークの白丸「〇」の中に、露光ショットの各辺の評価領域内にある検査マーク「×」印、「＋」印が互いにそれぞれずれていない状態が理想的な配置である。さらには、部分パターン間の検査マークの白丸「〇」と検査マーク「＊」印が互いにずれていない状態が理想的な配置である。
に例えば、露光ショット１００６ａとその上側に隣接する隣接ショット１００７ａのあいだで、検査マーク１０４０ａと検査マーク１０４１ａが重なり合う。また、分割された露光ショット１００６ａと露光ショット１００６ｂの間で、検査マーク１０４０ａと検査マーク１０４３ｂが重なり合う。検査マークの理想的な配置とは、隣接ショットの互いに重なり合う検査マークが、ずれなく重なっている状態を指す。例えば、隣接ショットの外周領域（評価領域）内にある検査マークの白丸「〇」の中に、露光ショットの各辺の評価領域内にある検査マーク「×」印、「＋」印が互いにそれぞれずれていない状態が理想的な配置である。さらには、部分パターン間の検査マークの白丸「〇」と検査マーク「＊」印が互いにずれていない状態が理想的な配置である。
【0061】
露光ショットの評価領域の内側には、図４（Ｃ）に示すように部分パターン１００５ａ，１００５ｂが設けられている。これによって、分割露光動作による露光位置を評価する評価工程と、半導体デバイスの製造工程とを同時に行うことができる。
【0062】
図５（Ａ）～図５（Ｄ）は、図４の各検査マークの一例を示す拡大図である。図５（Ａ）は、一例に係る検査マーク１０５０を示す。この検査マークは、チップ間の重ね合わせと分割ショット間の繋ぎずれのいずれの検査に用いられてもよい。検査マーク１０５０は２つの部分１０５０ａ，１０５０ｂを含み、互いに重なり合う隣接ショットの外周領域に設けられる。検査マーク１０５０のうち、外側の大きい矩形部分（網掛け部分）１０５０ａは、図４（Ａ）中では略記号として白丸「○」によって示されている。また、内側の小さい矩形部分（白抜き部分）１０５０ｂは、図４（Ａ）中では略記号として、「×」印、「＋」印、「＊」印を用いて示されている。重ね合わせ検査装置１１２０は、この露光ショットの白丸「〇」の中心座標と「×」印、「＋」印、「＊」印の中心座標とのそれぞれとのずれ量を検出する。
【0063】
図５（Ｂ）～図５（Ｄ）は、図５（Ａ）以外での検査マークのその他の一例を示している。図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は溝状の検査マーク１０５１，１０５２の例を示し、図５（Ｄ）は格子状の検査マーク１０５３の例を示す。それぞれの検査マークにおいて、網掛け部分１０５１ａ，１０５２ａ，１０５３ａと、白抜き部分１０５１ｂ，１０５２ｂ，１０５３ｂが隣接ショットの外周領域に設けられる。なお、これらの検査マークの大きさは、位置ずれの精度に関係あるが、重ね合わせ検査装置１１２０の検査マーク（検査マーク）に関する仕様書に規定されているため、ここではその詳細な説明は省略している。
【0064】
また、重ね合わせ検査装置１１２０は、例えば重ね合わせ検査マーク１０５０ａおよび１０５０ｂの重ね合わせずれ測定結果から、図６に示すような各種誤差の線形成分を一括して算出するソフトウェアプログラムを備える。重ね合わせ検査装置１１２０は、重ね合わせ検査マーク１０５０ａおよび１０５０ｂのズレ量を測定し、算出された線形成分のズレ量を露光装置１０１０にフィードバックする。即ち、一旦、露光工程完了後、重ね合わせ検査装置１１２０は、算出した結果を露光装置１０１０にフィードバックする。フィードバックは、自動的に行われてもよいし、管理者によって手動で行われてもよい。
【0065】
［重ね合わせ誤差の線形成分］
以下に上述した重ね合わせ誤差の線形成分について説明する。各種の線形成分として、以下のものがある。
以下に上述した重ね合わせ誤差の線形成分について説明する。各種の線形成分として、以下のものがある。
【0066】
【0067】
図６（Ｃ）はウエハ回転成分ＷＲＯＴを示し、図６（Ｄ）はウエハ直交度成分ＯＲＴＨを示す図である。ウエハ回転成分ＷＲＯＴは、図６（Ｅ）に示すウエハ回転Ｘ成分ＷＲＯ
ＴＸと、図６（Ｆ）に示すウエハ回転Ｙ成分ＷＲＯＴＹを有し、ＷＲＯＴ＝（ＷＲＯＴＸ＋ＷＲＯＴＹ）／２である。また、ＯＲＴＨ＝ＷＲＯＴＹ－ＷＲＯＴＸである。
ＴＸと、図６（Ｆ）に示すウエハ回転Ｙ成分ＷＲＯＴＹを有し、ＷＲＯＴ＝（ＷＲＯＴＸ＋ＷＲＯＴＹ）／２である。また、ＯＲＴＨ＝ＷＲＯＴＹ－ＷＲＯＴＸである。
【0068】
図７（Ａ）は、ショット倍率成分ＭＡＧを示す図である。また、Ｘ方向とＹ方向の倍率差ＤＩＦＦ（不図示）という成分もある。ショット倍率成分ＭＡＧは、図７（Ｂ）に示すショット倍率Ｘ成分ＭＡＧＸと、図７（Ｃ）に示すショット倍率Ｘ成分ＭＡＧＹとによって、ＭＡＧ＝（ＭＡＧＸ＋ＭＡＧＹ）／２と表される。また、倍率差ＤＩＦＦは、ＤＩＦＦ＝ＭＡＧＹ－ＭＡＧＸと表される。
【0069】
図７（Ｄ）はショット回転成分ＳＲＯＴを示す、図７（Ｅ）はショット直交度成分ＳＫＥＷを示す図である。ショット回転成分ＳＲＯＴは、図７（Ｆ）に示すショット回転Ｘ成分ＳＲＯＴＸと、図７（Ｇ）に示すショット回転Ｙ成分ＳＲＯＴＹ成分とによって、ＳＲＯＴ＝（ＳＲＯＴＸ＋ＳＲＯＴＹ）／２と表される。また、ショット直交度成分ＳＫＥＷは、ＳＫＥＷ＝ＳＲＯＴＹ－ＳＲＯＴＸと表される。
【0070】
図７（Ｈ）は、各レチクルで露光された転写パターン間の配置オフセット誤差を示す図である。配置オフセット誤差は、オフセット誤差Ｘ成分ＯＦＳＸ、配置オフセット誤差Ｙ成分ＯＦＳＹで表される。
【0071】
なお、上述のウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、ウエハ直交度成分は、ウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、ウエハ直交度成分とも称される。また、ショット倍率成分、ショット回転成分、ショット直交度成分、配置オフセット誤差は、チップ倍率成分、チップ回転成分、チップ直交度成分、チップシフト成分とも称される。
【0072】
前述した重ね合わせ誤差の線形成分のうち、図６（Ａ）～図６（Ｆ）に示す線形成分はウエハの位置に起因する重ね合わせ誤差の線形成分である。ウエハの位置に起因する重ね合わせ誤差は、ウエハ自体に起因する重ね合わせ誤差とステージに起因する重ね合わせ誤差を含む。また、図７（Ａ）～図７（Ｈ）に示す線形成分は、レチクル（ショット）に起因する重ね合わせ誤差の線形成分である。
【0073】
本実施形態では、露光ショットの外周縁部の三辺の所定の位置に、チップ間重ね合わせの検査マーク１０４０ａ，１０４１ａ，１０４２ａ，１０４０ｂ、１０４１ｂが配置される。また、露光ショットの分割された一辺の所定の位置に、部分パターン間の繋ぎずれ検出用の検査マーク１０４０ａ，１０４３ｂが配置される。重ね合わせ検査装置１１２０は、これらの検査マークを光学的に検出して、それらのズレ量から、上述の位置ズレの各種線形成分を算出する。線形成分はズレ量に対して回帰分析を施すことにより求められる。算出方法自体は公知であるため、ここでの説明は省略する。
【0074】
［重ね合わせ検査方法］
ここで、チップ間の重ね合わせ誤差と部分パターンの繋ぎ合わせの誤差から各線形成分を算出する手順について、図８を参照しながら説明する。以下の処理は、ホストコンピュータ１１５０からの指令によって、露光装置１０００または重ね合わせ装置によって行われる。一部の処理は、ホストコンピュータ１１５０あるいはその他のコンピュータによって行われてもよい。
ここで、チップ間の重ね合わせ誤差と部分パターンの繋ぎ合わせの誤差から各線形成分を算出する手順について、図８を参照しながら説明する。以下の処理は、ホストコンピュータ１１５０からの指令によって、露光装置１０００または重ね合わせ装置によって行われる。一部の処理は、ホストコンピュータ１１５０あるいはその他のコンピュータによって行われてもよい。
【0075】
Ｓ１１０１では、露光装置１０１０を用いてウエハ上のレジスト層にパターンを形成する露光・現像工程が行われる。Ｓ１１０１の露光・現像工程では、部分パターンごとに製作されたレチクルを用いて分割露光を行う。具体的には、まず、レチクル１００５ａを用いて部分パターン１００５ａの露光を行い、次に、レチクル１００５ｂを用いて部分パターン１００５ｂの露光を行う。各レチクルでのショット中心位置のオフセット量は、予め
レチクルパターン設計時に決定し、各々の部分パターン間の繋ぎずれを検査するための検査マークが重なるようにする。露光ステップ量は、予めレチクルパターン設計時に決定し、隣接ショット間重ね合わせ検査マークが重なるようにする。
レチクルパターン設計時に決定し、各々の部分パターン間の繋ぎずれを検査するための検査マークが重なるようにする。露光ステップ量は、予めレチクルパターン設計時に決定し、隣接ショット間重ね合わせ検査マークが重なるようにする。
【0076】
Ｓ１１０２では、重ね合わせ検査装置１１２０を用いて、ウエハ１００２に検査マークに基づいて、分割ショット間の繋ぎ合わせ誤差（第１情報）と、チップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）を計測する。分割ショット間の繋ぎ合わせ誤差は、露光ショット１００６ａおよび１００６ｂの重複領域に設けられた検査マーク１０４０ａと１０４３ｂの位置関係に基づいて求められる。チップ間の重ね合わせ誤差は、露光ショット１００６ａ、１００６ｂと隣接ショット１００７ａ，１００７ｂ，１００８ａ，１００８ｂの重複領域に設けられた検査マークの位置関係に基づいて求められる。
【0077】
ステップＳ１１０２では、露光ショットを複数設定して、それぞれの露光ショットについて繋ぎ合わせ誤差および重ね合わせ誤差を求めることが好ましい。さらには、露光ショットがウエハ面内に偏らないように露光ショットを選択することが好ましく、より好ましくは、全ショットを露光ショットとして選択するようにする。
【0078】
Ｓ１１０３では、Ｓ１１０２で測定した測定値（分割ショット間の繋ぎ合わせ誤差とチップ間の重ね合わせ誤差）に対して最小二乗法を用いた回帰分析を行うことにより、ショット線形成分を求める。なお、Ｓ１１０２で測定される誤差には、レチクルに起因する誤差（ショット成分）だけでなく、ウエハの位置に起因する誤差（ウエハ成分）も含まれる。したがって、Ｓ１１０３で求められるショット線形成分は正確ではなく、暫定的な値を有する。以下では、Ｓ１１０３で求められるショット線形成分のことを、暫定ショット線形成分とも称する。
【0079】
Ｓ１１０４では、Ｓ１１０２で測定した測定値に応じた値から、Ｓ１１０３で求めた暫定ショット線形成分に応じた値を差し引いた値を用いて、ウエハ線形成分を求める。
【0080】
Ｓ１１０５では、Ｓ１１０２で測定した測定値から、Ｓ１１０４で求めたウエハ線形成分に応じた値を差し引いた値を用いて、ショット線形成分を求める。このようにウエハ線形成分を除外することで、ショット線形成分を高精度に求められる。
【0081】
Ｓ１１０６では、Ｓ１１０２で測定した測定値、Ｓ１１０４で求めたウエハ線形成分、Ｓ１１０５で求めたショット線形成分が目標範囲内か否かが判断される。目標範囲は、例えば、目標値である「０」に許容誤差を加えた範囲である。目標範囲内であれば、工程終了となる。目標範囲にない場合は、Ｓ１１０７に進む。
【0082】
Ｓ１１０７では、ウエハ上のレジストをシンナーによるウェット処理やアッシング処理で剥離し、再度露光工程に戻せる状態にする。
【0083】
Ｓ１１０８では、Ｓ１１０４で求めたウエハ線形成分、Ｓ１１０５で求めたショット線形成分を補正するような露光動作オフセット量を設定し、再度露光工程Ｓ１１０１に進む。
【0084】
以上のフローを繰り返すことで、線形誤差成分を目標値である「０」に追い込むことができる。
【0085】
上記のフローを別の観点から説明する。Ｓ１１０１では、半導体装置のある１つの層について、該層の全体の回路パターン１００５を複数に部分パターン１００５ａ，１００５ｂに分割した分割露光によって回路パターンが形成される。部分パターン１００５ａを有
するレチクル１００１ａ（第１のレチクル）を用いた第１の露光ショットがウエハ全体に対して露光される。次に、部分パターン１００５ｂを有するレチクル１００１ｂ（第２のレチクル）を用いた第２の露光ショットがウエハ全体に対して露光される。
するレチクル１００１ａ（第１のレチクル）を用いた第１の露光ショットがウエハ全体に対して露光される。次に、部分パターン１００５ｂを有するレチクル１００１ｂ（第２のレチクル）を用いた第２の露光ショットがウエハ全体に対して露光される。
【0086】
露光ショット１００６ａの露光の後に、右隣の隣接ショット１００８ａが露光されると仮定すると、露光される順序は次のようになる。露光ショット１００６ａ（第１の露光ショット）の後に右隣の隣接ショット１００８ａ（第３の露光ショット）が露光され、隣接ショット１００８ａ（第３の露光ショット）の後に露光ショット１００６ｂ（第２の露光ショット）が露光される。
【0087】
Ｓ１１０２では、分割ショットにおいて重ね合わされる領域の検査マークの位置関係を表す情報（第１情報）が取得（計測）される。例えば、露光ショット１００６ａの右辺領域にある検査マーク１０４０ａと、露光ショット１００６ｂの左辺領域にある検査マーク１０４３ｂとの位置関係が、分割ショット間の繋ぎ合わせ誤差として計測される。この誤差が、露光ショット１００６ａ（第１の露光ショット）よって形成されたパターンに含まれる検査マークと、露光ショット１００６ｂ（第２の露光ショット）によって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第１情報に相当する。
【0088】
Ｓ１１０２では、また、チップ間のショットにおいて重ね合われる領域の検査マークの位置関係を表す情報（第２情報）が計測される。例えば、露光ショット１００６ｂの右辺領域にある検査マーク１０４０ｂと、露光ショット１００６ｂの右側に隣接する隣接ショット１００８ａの左辺領域にある検査マーク１０４２ａとの位置関係が、チップ間の重ね合わせ誤差として計測される。この誤差が、露光ショット１００６ｂ（第２の露光ショット）によって形成されたパターンに含まれる検査マークと、露光ショット１００８ａ（第３の露光ショット）によって形成されたパターンに含まれる検査マークの位置関係を表す第２情報に相当する。ここでは、露光ショット１００６ｂの右辺についてのみ説明したが、露光ショット１００６ｂの上辺と下辺、露光ショット１００６ａの上辺と左辺と下辺についても同様に検査マーク同士の位置関係を表す情報が計測される。
【0089】
Ｓ１１０２の計測は、重ね合わせ検査装置１１２０において行われる。具体的には、コンピュータ１３３１が、ＣＣＤカメラ１３３０からの画像信号を画像処理することにより、検査マークの位置関係を表す情報が計測される。
【0090】
Ｓ１１０３では、分割ショット間の重ね合わせ誤差（第１情報）とチップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）に回帰分析（最小二乗法）を適用して、レチクルに起因する誤差の線形成分が暫定的に導出される。Ｓ１１０４では、分割ショット間の重ね合わせ誤差とチップ間の重ね合わせ誤差に応じた値から、暫定的に導出されたレチクルに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引くことにより、ウエハの位置に起因する誤差の線形成分が導出される。Ｓ１１０５では、分割ショット間の重ね合わせ誤差（第１情報）とチップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）に応じた値から、ウエハに起因する誤差の線形成分に応じた値を差し引くことにより、レチクルに起因する誤差の線形成分が導出される。重ね合わせ誤差または線形成分に応じた値として、重ね合わせ誤差または線形成分そのものを用いてもよいし、重ね合わせ誤差または線形成分から求められる値を用いてもよい。
【0091】
Ｓ１１０３の導出は、重ね合わせ検査装置１１２０のコンピュータ１３３１によって行われてもよいし、ホストコンピュータ１１５０によって行われてもよい。ここでは、誤差の線形成分を、回帰分析法を用いて導出する例を示したが、これに限らず、機械学習された学習済みモデルを用いた処理を実行することにより導出してもよい。機械学習の学習済みモデルを構築する際には、分割ショット間の重ね合わせ誤差（第１情報）とチップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）を入力データとする。そして、ウエハに起因する誤差の線形
成分に関する既知の情報と、レチクルに起因する誤差の線形成分に関する既知の情報を教師データとする。複数の入力データと、複数の入力データの各々に対応する教師データとの相関関係を機械学習によって学習する。これにより学習済みモデルを構築することができる。学習済モデルに分割ショット間の重ね合わせ誤差（第１情報）とチップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）を入力すれば、ウエハに起因する誤差の線形成分に関する情報と、レチクルに起因する誤差の線形成分に関する情報とを出力データとして取得できる。
成分に関する既知の情報と、レチクルに起因する誤差の線形成分に関する既知の情報を教師データとする。複数の入力データと、複数の入力データの各々に対応する教師データとの相関関係を機械学習によって学習する。これにより学習済みモデルを構築することができる。学習済モデルに分割ショット間の重ね合わせ誤差（第１情報）とチップ間の重ね合わせ誤差（第２情報）を入力すれば、ウエハに起因する誤差の線形成分に関する情報と、レチクルに起因する誤差の線形成分に関する情報とを出力データとして取得できる。
【0092】
機械学習の具体的なアルゴリズムとしては、最近傍法、ナイーブベイズ法、決定木、サポートベクターマシンなどが挙げられる。また、ニューラルネットワークを利用して、学習するための特徴量、結合重み付け係数を自ら生成する深層学習（ディープラーニング）も挙げられる。適宜、上記アルゴリズムのうち利用できるものを用いて本実施形態に適用することができる。ＧＰＵはデータをより多く並列処理することで効率的な演算を行うことができるので、ディープラーニングのような学習モデルを用いて複数回に渡り学習を行う場合にはＧＰＵで処理を行うことが有効である。そこで、コンピュータ１３３１あるいはホストコンピュータ１１５０による処理にはＣＰＵに加えてＧＰＵを用いる。具体的には、学習モデルを含む学習プログラムを実行する場合に、ＣＰＵとＧＰＵが協働して演算を行うことで学習を行う。なお、コンピュータ１３３１あるいはホストコンピュータ１１５０による処理はＣＰＵまたはＧＰＵのみにより演算が行われても良い。
【0093】
また、機械学習に限らず、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）等のルールベースの処理により導出してもよい。その場合には、例えば、入力データと出力データとの関係をあらかじめＬＵＴとして作成する。そして、この作成したＬＵＴをコンピュータ１３３１またはホストコンピュータ１１５０のメモリに格納しておくとよい。導出の処理を行う場合には、この格納されたＬＵＴを参照して、出力データを取得することができる。つまりＬＵＴは、前記処理部と同等の処理をするためのプログラムとして、ＣＰＵあるいはＧＰＵなどと協働で動作することにより、前記処理部の処理を行う。
【0094】
上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。コンピュータは、１または複数のプロセッサーまたは回路を有し、コンピュータ実行可能命令を読み出し実行するために、分離した複数のコンピュータまたは分離した複数のプロセッサーまたは回路のネットワークを含みうる。プロセッサーまたは回路は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートウェイ（ＦＰＧＡ）を含みうる。また、プロセッサーまたは回路は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、データフロープロセッサ（ＤＦＰ）、またはニューラルプロセッシングユニット（ＮＰＵ）を含みうる。
【0095】
このように本実施形態によれば、１層目（ファーストレイヤ）の露光のように下地に対してアライメントせずに、複数のレチクルを用いた分割露光を行う場合に、ショットとウエハの位置に起因する重ね合わせ誤差それぞれの線形成分を求めることができる。そして、これらの誤差成分を「０」とすることで、ショット全体での部分パターン間およびチップ間の重ね合わせを精度良く行える。
【0096】
上記では考慮していないが、投影レンズのディストーション等により露光装置の非線形成分が生じることが考えられる。非線形成分は露光装置では補正することができず、線形誤差成分の目標値を零とすると、非線形誤差成分によって、局所的にチップ間重ね合わせや部分パターン間繋ぎずれが悪化することがある。したがって、非線形成分の誤差の影響が大きい場合は、線形成分誤差を零に追い込まなくてもよい。具体的には、Ｓ１１０６の
目標範囲を非零の目標値に許容誤差の範囲を加えた値にして、若干の線形成分が残るように補正を行う。このようにすることで、ショット全体でのチップ間重ね合わせや部分パターン間繋ぎずれが改善する場合がある。この場合は、上記のように、線形成分の補正目標値を設定し、管理、補正を行なうか、露光装置のメンテナンス管理の徹底や改造をするかを選択することとなる。
目標範囲を非零の目標値に許容誤差の範囲を加えた値にして、若干の線形成分が残るように補正を行う。このようにすることで、ショット全体でのチップ間重ね合わせや部分パターン間繋ぎずれが改善する場合がある。この場合は、上記のように、線形成分の補正目標値を設定し、管理、補正を行なうか、露光装置のメンテナンス管理の徹底や改造をするかを選択することとなる。
【0097】
＜第２実施形態＞
露光装置の描画可能な領域より広い範囲で半導体装置を製造する場合、繋ぎ露光によって所望のパターニングを行う方法がある。露光処理の際に、一般的には露光領域（ショット）の４隅に配置された検査マークを用いて、下地との位置合わせズレ量を計測する。そして、計測されたズレ量に基づくシフト成分、回転成分、倍率成分のフィードバックを行うことにより、次の露光時における下地との合わせ精度（アライメント精度）を向上させている。
露光装置の描画可能な領域より広い範囲で半導体装置を製造する場合、繋ぎ露光によって所望のパターニングを行う方法がある。露光処理の際に、一般的には露光領域（ショット）の４隅に配置された検査マークを用いて、下地との位置合わせズレ量を計測する。そして、計測されたズレ量に基づくシフト成分、回転成分、倍率成分のフィードバックを行うことにより、次の露光時における下地との合わせ精度（アライメント精度）を向上させている。
【0098】
繋ぎ露光後の一括露光時に、一括露光領域４隅に配された検査マークを計測し、フィードバックを行った場合、繋ぎ部近傍で、繋ぎ露光後の一括露光時に位置合わせ精度が悪化するという課題がある。
【0099】
本実施形態は、繋ぎ露光工程後の一括露光工程において、高精度な位置合わせが可能な半導体装置の製造方法を実現する。
【0100】
【0101】
［重ね合わせ誤差の測定］
図１０（Ａ）は、本実施形態にかかる半導体装置のチップ配置図を示している。ウエハウエハ２０００に複数のチップ２０１０が配列されて製造される。図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に記載のチップ２０１０を拡大した図である。チップ２０１０には、不図示の多数層の回路パターンが配されており、半導体装置としての所望の機能を有する。このチップ２０１０の回路パターンは、露光装置によってパターニングされる。レジスト付きのウエハに、露光装置による露光、現像を行なった後、イオン注入やエッチング及び埋め込みなどによって、所望の回路パターンを得ることができる。
図１０（Ａ）は、本実施形態にかかる半導体装置のチップ配置図を示している。ウエハウエハ２０００に複数のチップ２０１０が配列されて製造される。図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に記載のチップ２０１０を拡大した図である。チップ２０１０には、不図示の多数層の回路パターンが配されており、半導体装置としての所望の機能を有する。このチップ２０１０の回路パターンは、露光装置によってパターニングされる。レジスト付きのウエハに、露光装置による露光、現像を行なった後、イオン注入やエッチング及び埋め込みなどによって、所望の回路パターンを得ることができる。
【0102】
チップ２０１０は、繋ぎ露光によってパターニングされる層と、一括露光によってパターニングされる層とを有する。例えば、微細なパターンは高精細なパターニングが可能なステッパなどの露光装置によってパターニングされ、その際、チップ２０１０が例えば、露光装置の描画範囲より大きい場合は、繋ぎ露光によって露光される。つまり、露光領域２００１と露光領域２００２の２回の露光処理を行って、１つのチップ２０１０が製造される。今後、１チップの露光パターン全体を複数の領域に分割して、これら複数の部分パターンを繋ぎ合わせた複数回の露光処理で１チップ内の１つの層を形成することを繋ぎ露光と記載する。また、例えば、高精細なパターニングを必要としない場合には、例えば、より描画範囲の広い露光装置で、露光領域２００１と露光領域２００２の両領域を一括で露光処理を行うことができる。今後、１回の露光処理で１チップの１つの層のパターニングを行うことを一括露光と記載する。
【0103】
本実施形態では、露光領域２００１と露光領域２００２のそれぞれの外周領域内に配置されている検査マーク２０１１～検査マーク２０１８は、重ね合わせ用検査用の検査マークである。本実施形態では、特に、検査マーク２０１１～検査マーク２０１８は、露光領域２００１，２００２の４隅に配置される。なお、検査マーク２０１１，２０１３，２０
１６，２０１８は、露光領域２００１と露光領域２００２を合わせた領域、すなわち元パターン（所望パターン）の４隅である。これらの検査マークは、チップ２０１０を製造する際の下地との重ね合わせの検査に用いられる。例えば、繋ぎ露光処理を行った後に、一括露光処理を行う場合、先の繋ぎ露光処理で形成された回路パターンと、後の一括露光処理との合わせズレ（アライメントズレ）を計測するために検査マークが用いられる。
１６，２０１８は、露光領域２００１と露光領域２００２を合わせた領域、すなわち元パターン（所望パターン）の４隅である。これらの検査マークは、チップ２０１０を製造する際の下地との重ね合わせの検査に用いられる。例えば、繋ぎ露光処理を行った後に、一括露光処理を行う場合、先の繋ぎ露光処理で形成された回路パターンと、後の一括露光処理との合わせズレ（アライメントズレ）を計測するために検査マークが用いられる。
【0104】
検査マーク２０１１～検査マーク２０１４は露光領域２００１の四隅近傍に設けられ、検査マーク２０１５～検査マーク２０１８は露光領域２００２の四隅近傍に設けられている。なお、検査マークは露光領域の隅にある必要はなく、露光領域を上下左右均等に４分割したそれぞれの領域内にあればよい。検査マークは、露光領域２００１及び、露光領域２００２内であればよく、例えばスクライブラインに配置されていてもよいし、半導体装置内に配置されていてもよい。以下の説明では、検査マークとその位置に設けられる検査マークに同じ符号を付して説明することがある。例えば、検査マーク２０１１が設けられる位置を、マーク位置２０１１とも称する。検査マーク２０１１と同じ露光ショットで形成された複数の検査マークを検査マーク群として総称することができる。検査マーク２０１１を含む検査マーク群は、検査マーク２０１３、２０１４や、検査マーク２０１２、第１実施形態で説明した検査で用いられる検査マークなどを含む。同様に、検査マーク２０１５と同じ露光ショットで形成された複数の検査マークを検査マーク群として総称することができる。検査マーク２０１５を含む検査マーク群は、検査マーク２０１６、２０１７や、検査マーク２０１７、第１実施形態で説明した検査で用いられる検査マークなどを含む。
【0105】
一括露光の露光領域は、露光領域２００１と露光領域２００２を足し合わせた領域である。一括露光の露光パターンは、検査マーク２０１１～２０１８のそれぞれを有する。
【0106】
図１０（Ｃ）は、検査マーク２０１１～検査マーク２０１４の位置を、図１０（Ｄ）は検査マーク２０１５～検査マーク２０１８の位置をそれぞれ示している。マーク２０２１及びマーク２０２２は繋ぎ露光によってパターニングされるマークであり、露光、現像、エッチング処理を得て形成される。マーク２０２０は一括露光によってパターニングされるマークであり、検査マーク２０１１～検査マーク２０１８の全てでパターニングされる。マーク２０２０～２０２２は、それぞれ、上下左右対称に描写されている。マーク２０２０は、例えば、レジストのパターニングで形成される。
【0107】
レジストパターニング後に、マーク２０２１の重心とマーク２０２０の重心とのズレ、すなわち位置ズレ（アライメントズレ）を、重ね合わせ検査装置１１２０などを使用して計測する。重ね合わせ検査装置１１２０は、検査マーク２０１１～２０１８での位置ズレを、例えば、図１０（Ｅ）に記載したチップ２００２～チップ２００６で示した５チップについて計測する。位置ズレの計測は、他の組み合わせのチップに対して行われてもよいし、全チップに対して行われてもよい。チップ２００２～チップ２００６の５チップの検査マーク２０１１～２０１８の合計４０点の位置ズレから、既知の回帰分析を用いて、位置合わせ誤差の各種線形成分が求められる。位置合わせ誤差の線形成分は、図６および図７を参照して説明したので簡単に説明する。
【0108】
ウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、およびウエハシフト成分をより正確に算出するには、より外周のチップを含めてアライメントを計測するのが望ましい。例えば、図１０（Ｅ）に記載したように、上下左右の方向で最外周のチップを測定すること望ましい。
【0109】
また、図１１（Ａ）に示すように、１つの繋ぎ露光領域に対してマークを直線上に配置すると、この直線と垂直な方向についてチップ倍率成分を求めることができない。例えば、図１１（Ａ）に示す検査マーク２０１１，２０１３，２０２３，２０１６，２０１８，
２０２４のように、露光領域２００１および２００２のそれぞれで直線上に３箇所以上のマークを配置する場合を考える。この場合、マーク配置の直線方向、すなわち、ここではＹ方向のチップ倍率成分は、回帰分析で求めることができるが、マーク配置の垂直方向、すなわち、ここではＸ方向のチップ倍率成分は回帰分析による算出ができない。
２０２４のように、露光領域２００１および２００２のそれぞれで直線上に３箇所以上のマークを配置する場合を考える。この場合、マーク配置の直線方向、すなわち、ここではＹ方向のチップ倍率成分は、回帰分析で求めることができるが、マーク配置の垂直方向、すなわち、ここではＸ方向のチップ倍率成分は回帰分析による算出ができない。
【0110】
そのため、図１１（Ｂ）に示すように少なくとも、それぞれの露光領域２００１，２００２について、直線上に並ばない位置に３つ以上のマークを設ける必要がある。言い換えると、露光領域２００１，２００２のそれぞれは、少なくとも第１～第３の検査マークを有し、第１の検査マークと第２の検査マークとを結ぶ直線と、第２の検査マークと第３の検査マークとを結ぶ直線は交差する、すなわち平行ではない。例えば、露光領域２００１については、検査マーク２０１４，２０１３，２０１１がそれぞれ第１～第３の検査マークに相当し、露光領域２００２については、検査マーク２０１５，２０１６，２０１８がそれぞれ第１～第３の検査マークに相当する。この条件を満たせば、図１０（Ｂ）に示すように、各露光領域が４つ以上の検査マークを有してもよい。また、この条件を満たせば、１つの露光領域に、一直線上に並ぶ３つ以上の検査マークが配されても構わない。なお、一括露光の露光領域には、分割露光領域の各マークに対応する位置に検査マークが配されうる。すなわち、一括露光の露光領域には、３つの検査マーク２０１４，２０１３，２０１１のそれぞれに対応する３つの検査マークと、３つの検査マーク２０１５，２０１６，２０１８のそれぞれに対応する３つの検査マークと、の計６つの検査マークが配されうる。そして、対応する検査マーク同士で、位置ズレを算出するための位置関係を測定することができる。ただし、一括露光の露光領域で形成する検査マークを分割露光の露光領域よりも少なくしてもよい。例えば、一括露光の露光領域で形成する検査マークを１つのみとしてもよい。例えば、一括露光の露光領域で形成する１つのみの検査マークを原点として、分割露光で形成された、検査マーク２０１４，２０１３，２０１１および検査マーク２０１５，２０１６，２０１８の相対的な位置関係を測定することもできる。
【0111】
それぞれの露光領域に直線上に並ばない３つ以上のマークを配置することで、チップ倍率、チップ回転、チップシフトにおいて、Ｘ方向、Ｙ方向で正確に補正できる。また、より正確にチップ倍率成分やチップ回転成分のズレ量を求めるには、露光領域のなるべく最外周領域、例えば、四隅近傍に設けるのが好ましい。
【0112】
上述の検査マークを用いて測定される位置ズレ量が所望の位置合わせ精度よりも大きい場合には、パターニングされたレジストを除去し、再度、レジスト塗布、露光、現像を行う。その際には、露光装置は、先に計測した位置ズレの結果を元に、測定した各検査マークでの位置ズレの二乗平均平方根が最小となるよう露光時のパラメータを調整する。つまり、ステッパなどの露光装置は、倍率成分や回転成分、シフト成分を補正できる機構を有しており、先に求めた各種のズレ量だけ補正した座標系で露光処理を行う。
【0113】
また、位置ズレ量が所望の値よりも小さい場合でも、露光装置は、次に、処理される別のウエハに対して、先に求めた各種のズレ量だけ補正した座標系で露光処理を行う。そうすることで、露光装置の経時的変化によるアライメントのズレなどを適宜補正することができ、半導体装置の安定した生産が可能になる。
【0114】
［半導体装置の構造］
図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）は、本実施形態によって製造される半導体装置の断面を示した図である。半導体装置は、例えば、撮像装置でありうる。各構成要素の材質やその形成方法などは、公知の半導体装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）は、本実施形態によって製造される半導体装置の断面を示した図である。半導体装置は、例えば、撮像装置でありうる。各構成要素の材質やその形成方法などは、公知の半導体装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【0115】
図１２（Ａ）は図１０（Ｂ）のＡ－Ａ′の断面を、図１２（Ｂ）は図１０（Ｂ）のＢ－Ｂ′の断面を、図１２（Ｃ）は図１０（Ｂ）のＣ－Ｃ′の断面を、それぞれ示している。
この半導体装置は、例えば、シリコンからなる基板２０３０の上に、光電変換を行うフォトダイオード部２０３１と、絶縁体を埋め込んだ素子分離２０３２と、トランジスタゲート２０３３とが形成されて製造される。また、基板２０３０上の層間絶縁膜２０４３には、図１０（Ｂ）に示す露光領域２００１において繋ぎ露光によってパターニングされる、コンタクトビア２０３４、配線２０３５、スルーホールビア２０３６、配線２０３７が形成される。同様に、図１０（Ｂ）に示す露光領域２００２で繋ぎ露光によってパターニングされるコンタクトビア２０３８、配線２０３９、スルーホールビア２０４０、配線２０４１が形成される。また、半導体装置は、光を集光するためのインナーレンズ２０４５と集光された光の光漏れを防ぐためのライトガイド２０４４と、不図示のカラーフィルターや不図示のマイクロレンズを備える。コンタクトビア２０３４、配線２０３５、スルーホールビア２０３６、配線２０３７、コンタクトビア２０３８、配線２０３９、スルーホールビア２０４０、配線２０４１は、繋ぎ露光で露光されたパターンを元に形成される。これらと層間絶縁膜２０４３以外の図示した層は、一括露光によって露光されたパターンを元に形成される。カラーフィルターやマイクロレンズなどの光学部材は、一括露光によって形成されることが望ましい。
この半導体装置は、例えば、シリコンからなる基板２０３０の上に、光電変換を行うフォトダイオード部２０３１と、絶縁体を埋め込んだ素子分離２０３２と、トランジスタゲート２０３３とが形成されて製造される。また、基板２０３０上の層間絶縁膜２０４３には、図１０（Ｂ）に示す露光領域２００１において繋ぎ露光によってパターニングされる、コンタクトビア２０３４、配線２０３５、スルーホールビア２０３６、配線２０３７が形成される。同様に、図１０（Ｂ）に示す露光領域２００２で繋ぎ露光によってパターニングされるコンタクトビア２０３８、配線２０３９、スルーホールビア２０４０、配線２０４１が形成される。また、半導体装置は、光を集光するためのインナーレンズ２０４５と集光された光の光漏れを防ぐためのライトガイド２０４４と、不図示のカラーフィルターや不図示のマイクロレンズを備える。コンタクトビア２０３４、配線２０３５、スルーホールビア２０３６、配線２０３７、コンタクトビア２０３８、配線２０３９、スルーホールビア２０４０、配線２０４１は、繋ぎ露光で露光されたパターンを元に形成される。これらと層間絶縁膜２０４３以外の図示した層は、一括露光によって露光されたパターンを元に形成される。カラーフィルターやマイクロレンズなどの光学部材は、一括露光によって形成されることが望ましい。
【0116】
繋ぎ露光は、例えば、ＫｒＦエキシマレーザや、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした、露光装置によって行われる。一括露光は、繋ぎ露光用の露光装置よりも描画領域の大きいＫｒＦエキシマレーザや超高圧水銀ランプによるｉ線を光源として用いた露光装置によって行われる。
【0117】
［製造方法］
以下、図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）に示す半導体装置の製造例について、図１３および図１４を参照して説明する。ここでは、重ね合わせ精度の向上に関する点を説明する。以下の工程のうち、繋ぎ露光を用いてパターンを形成する工程が第１の形成工程に相当し、一括露光処理によってパターンを形成する工程が第２の形成工程に相当する。
以下、図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）に示す半導体装置の製造例について、図１３および図１４を参照して説明する。ここでは、重ね合わせ精度の向上に関する点を説明する。以下の工程のうち、繋ぎ露光を用いてパターンを形成する工程が第１の形成工程に相当し、一括露光処理によってパターンを形成する工程が第２の形成工程に相当する。
【0118】
（１．一括露光による素子分離形成）まず、基板２０３０上にレジストを塗布した後に、一括露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、絶縁物の埋め込みを行い、素子分離２０３２を形成する。その際、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれにとして、図１３（Ａ）に示す、マーク２１３０，２１３２が並べて同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示す、マーク２１３０，２１３２が並べて同時に形成される。
【0119】
（２．一括露光によるフォトダイオード部形成）次に、素子分離２０３２が形成された基板２０３０を含むウエハに、レジストを塗布し、一括露光で露光、現像、イオン注入を行い、フォトダイオード部２０３１を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す、検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２２３１が形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２２３１がそれぞれ同時に形成される。
【0120】
その後、重ね合わせ検査装置１１２０によって、マーク２１３０とマーク２２３１とのアライメントズレ（重ね合わせズレ）が計測される。各測定点でのマーク２１３０とマーク２２３１のアライメントズレが所望の値以下の場合には、続いてイオン注入を行う。また、同一工程を処理する次のウエハに対して、アライメントズレの測定結果を元に、先に説明した各種誤差成分のズレ量を補正し、補正後の座標系で露光処理を行う。一方、アライメントズレが所望の値以上の場合には、イオン注入を行わずに、レジストを一旦除去し、再度、レジスト塗布、露光、現像、アライメントズレの計測を行う。その露光時には、先に説明したように各種誤差成分のズレ量を補正した座標系で露光処理を行う。アライメントズレが所望の値以下になるまで、レジスト塗布、露光、現像、アライメント計測が繰
り返される。アライメントズレが所望の値以下になりイオン注入が終わった後は、レジスト除去を行うため、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）に示すマーク２３１も同時に除去される。
り返される。アライメントズレが所望の値以下になりイオン注入が終わった後は、レジスト除去を行うため、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）に示すマーク２３１も同時に除去される。
【0121】
（３．一括露光によるトランジスタゲート形成）次に、ゲート絶縁膜となりうる膜とゲート電極となりうる膜を成膜し、レジスト塗布、一括露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去を行い、トランジスタゲート２０３３を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１～２０１４のそれぞれとして図１３（Ａ）、図１４（Ａ）に示すマーク２１３３，２２３３がそれぞれ同時に形成される。また、検査マーク２０１６～２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）に示すマーク２１３３，２２３３それぞれ同時に形成される。
【0122】
その後、重ね合わせ検査装置１１２０によって、マーク２１３２とマーク２２３３とのアライメントズレが計測される。アライメントズレの計測後の処理は上記と同様である。アライメントズレが所望の値以下になり、エッチング処理が終わった後は、レジスト除去を行う。エッチング処理時に、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すマーク２１３３とマーク２２３３も同時にエッチング処理されるので、レジスト除去を行ってもマーク２１３３及び、マーク２２３３の形状は残る。
【0123】
（４．繋ぎ露光によるコンタクトビア形成）次に、層間絶縁膜２０４３を配線２０３５及び、配線２０３９の下面まで形成する。その後、レジスト塗布、繋ぎ露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、プラグ埋め込みを行い、コンタクトビア２０３４及び、コンタクトビア２０３８を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２１３４，２２３４が、検査マーク２０１２，２０１４のそれぞれとして図１４（Ａ）に示すマーク２１３４および２２３４が、同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２１３８，２２３８が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示すマーク２１３８，２２３８が同時に形成される。
【0124】
その後、重ね合わせ検査装置１１２０によって、マーク２１３３とマーク２２３４とのアライメントズレと、マーク２１３３とマーク２２３８とのアライメントズレが、それぞれ計測される。
【0125】
露光領域２００１、露光領域２００２の両方で、アライメントズレが所望の値以下の場合は、続いて、エッチング、プラグ埋め込みを行う。また、次に処理する別のウエハに対して、同一工程でのアライメントズレが小さくなるように露光位置を調整する補正処理を行う。具体的には、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）に示すマーク２１３３とマーク２２３４とのアライメントズレの計測結果を元に座標系を補正する。次のウエハに対しては補正後の座標系を用いて露光処理を行う。同様に、露光領域２００２の露光に対しては、図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）に示すマーク２１３３とマーク２２３８とのアライメントズレの計測結果を元に補正した座標系で露光処理を行う。
【0126】
一方、露光領域２００１、または、露光領域２００２のいずれか、または、両方のアライメントズレが所望の値以上の場合には、エッチング処理は行わずに、レジストを一旦除去し、再度、レジスト塗布、露光、現像、アライメントズレの計測を行う。再度の露光時には、上述のアライメントズレの計測結果を元に補正した座標系での露光処理を行う。露光領域２００１，２００２の両方でアライメントズレが所望の値以下になるまで、レジスト塗布、露光、現像、アライメント計測を繰り返し行う。
【0127】
エッチング処理が終わった後は、レジスト除去を行う。エッチング処理時に、マーク２
１３４，２２３４，２１３８，２２３８も同時にエッチング処理されるので、レジスト除去を行ってもこれらのマーク２１３４，２２３４，２１３８，２２３８の形状は残る。
１３４，２２３４，２１３８，２２３８も同時にエッチング処理されるので、レジスト除去を行ってもこれらのマーク２１３４，２２３４，２１３８，２２３８の形状は残る。
【0128】
（５．繋ぎ露光による配線形成）次に、層間絶縁膜２０４３を配線２０３５及び、配線２０３９の上面まで形成する。その後、レジスト塗布、繋ぎ露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、配線埋め込みを行い、配線２０３５及び配線２０３９を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２１３５，２２３５が、検査マーク２０１２，２０１４のそれぞれとして図１４（Ａ）に示すマーク２１３５，２２３５が、同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２１３９，２２３９が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示す、マーク２１３９，２２３９が、同時に形成される。
【0129】
その後、重ね合わせ検査装置１１２０によって、マーク２１３４とマーク２２３５とのアライメントズレと、マーク２１３８とマーク２２３９とのアライメントズレが、それぞれ計測される。アライメントズレの計測後の処理は上記と同様である。エッチング処理が終わった後は、レジスト除去を行う。エッチング処理時に、マーク２１３５，２２３５，２１３９，２２３９も同時にエッチング処理されるので、レジスト除去を行ってもこれらのマーク２１３５，２２３５，２１３９，２２３９の形状は残る。
【0130】
（６．繋ぎ露光によるスルーホールビア形成）次に、層間絶縁膜２０４３を配線２０３７及び、配線２０４１の下面まで形成する。その後、レジスト塗布、繋ぎ露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、プラグ埋め込みを行い、スルーホールビア２０３６及び、スルーホールビア２０４０を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２１３６，２２３６が、検査マーク２０１２，２０１４のそれぞれとして図１４（Ａ）に示すマーク２１３６，２２３６が同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２１４０，２２４０が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示すマーク２１４０，２２４０が同時に形成される。その後の処理については、先の配線パターン２０３５，２０３９を形成する際と同様なため、詳細を省略する。
【0131】
（７．繋ぎ露光による配線形成）次に、層間絶縁膜２０４３を配線２０３７及び、配線２０４１の上面まで形成する。その後、レジスト塗布、繋ぎ露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、配線埋め込みを行い、配線２０３７及び、配線２０４１を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２１３７，２２３７が、検査マーク２１２，２０１４のそれぞれとして図１４（Ａ）に示すマーク２１３７，２２３７が、同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２１４１，２２４１が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示すマーク２１４１，２２４１が、同時に形成される。その後の処理については、先の配線２０３５及び配線２０３９を形成する際と同様なため、詳細を省略する。
【0132】
（８．一括露光によるライトガイド形成）次に、層間絶縁膜２０４３をライトガイド（導波路）２０４４の上面まで形成する。その後、レジスト塗布、一括露光で露光、現像、エッチング、レジスト除去、ライトガイド埋め込みを行い、ライトガイド２０４４を形成する。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２１４４，２２４４が、検査マーク２０１２，２０１４のそれぞれとして図１４（Ａ）に示すマーク２１４４，２２４４が同時に形成される。また、検査マーク２０１６，２０１８のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２１４４，２２
４４が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示すマーク２１４４，２２４４が、それぞれ同時に形成される。
４４が、検査マーク２０１５，２０１７のそれぞれとして図１４（Ｂ）に示すマーク２１４４，２２４４が、それぞれ同時に形成される。
【0133】
その後、重ね合わせ検査装置１１２０によって、図１３（Ａ）、図１４（Ａ）に示すマーク２１３７とマーク２２４４と、図１３（Ｂ），図１４（Ｂ）に示すマーク２１４１とマーク２２４４とを用いて、チップ２０１０全体のアライメントズレが計測される。チップ全体のアライメントズレは、一括露光の露光領域におけるアライメントズレであり、繋ぎ露光により形成されるパターンと一括露光によって形成されるパターンの位置関係を表す情報に相当する。
【0134】
アライメントズレが所望の値以下の場合（第１の条件に該当する場合）には、続いて形成されたレジストパターンを用いたウエハのエッチング加工を行う。また、次に処理する別のウエハに対して、同一工程でのアライメントズレが小さくなるように露光位置を調整する補正処理を行う。具体的には、アライメントズレの計測結果を元に露光装置の座標系を補正し、補正後の座標系で露光処理を行う。
【0135】
一方、アライメントズレが所望の値以上の場合（第２の条件に該当する場合）には、形成されたレジストパターンを用いたウエハのエッチング加工は行わずに、レジストパターンを一旦除去し、再度、レジスト塗布、露光、現像、アライメントズレ計測を行う。その露光時には、先に説明した補正後の座標系で露光処理を行う。アライメントズレが所望の値以下になるまで、レジスト塗布、露光、現像、アライメント計測を繰り返し行う。
【0136】
エッチング処理が終わった後は、レジスト除去を行う。エッチング処理時に、マーク２１４４，２２４４も同時にエッチング処理されるので、レジスト除去を行ってもこれらのマーク２１４４，２２４４の形状は残る。
【0137】
（９．一括露光によるインナーレンズ形成）次に、層間絶縁膜２０４３をインナーレンズ２０４５の下面まで形成する。続いて、インナーレンズの材料となりうる膜を成膜する。その後、レジスト塗布、一括露光、現像、エッチング、レジスト除去、を行い、インナーレンズ２０４５を形成する。インナーレンズのような球面形状を得るためには、露光時に階調露光を行ってもよいし、現像後にリフローなどでパターニングされたレジストに曲率を設けてもよい。現像後には、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１，２０１３のそれぞれとして図１３（Ａ）に示すマーク２２４５が、検査マーク２０１２，２０１４のそれぞれとして図１３（Ｂ）に示すマーク２２４５が、それぞれ同時に形成される。その後の処理については、先のトランジスタゲート２０３３を形成する際と同様なため、詳細を省略する。
【0138】
最後に、カラーフィルターやマイクロレンズを形成することで、本実施形態の製造方法を利用した半導体装置を得ることができる。
【0139】
［本実施形態の効果］
図１５（Ａ），図１５（Ｂ）は、一括露光後に、繋ぎ露光を複数回繰り返し、再び一括露光を行った際の、アライメントズレを計測した結果を示すグラフある。例えば、図１２に記載の半導体装置を製造した際の配線２０３７及び配線２０４１を形成した後に、ライトガイド２０４４を形成する際の一括露光を行った際のアライメント計測結果を示す。図１５（Ａ）は、本実施形態に係る方法で一括露光した際のアライメントズレ計測結果を示す。すなわち、図１５（Ａ）は、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１～２０１８からアライメントズレを計測し、次に処理するウエハに対して、補正後の座標系で露光処理を行った場合の結果を示す。一方、図１５（Ｂ）は、参考例の方法で一括露光した場合の計測結果を示す。参考例では、露光領域の四隅近傍、図１０（Ｂ）の検査マーク２０１１，
２０１３，２０１６，２０１８のアライメントズレを計測し、次に処理するウエハに対して、補正を行い露光処理する。ただし、本実施形態の優位性を示すため、検査マーク２０１２，２０１４，２０１５，２０１７を配置し、これらのマークに対してアライメントズレの計測のみを行っている。
図１５（Ａ），図１５（Ｂ）は、一括露光後に、繋ぎ露光を複数回繰り返し、再び一括露光を行った際の、アライメントズレを計測した結果を示すグラフある。例えば、図１２に記載の半導体装置を製造した際の配線２０３７及び配線２０４１を形成した後に、ライトガイド２０４４を形成する際の一括露光を行った際のアライメント計測結果を示す。図１５（Ａ）は、本実施形態に係る方法で一括露光した際のアライメントズレ計測結果を示す。すなわち、図１５（Ａ）は、図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１～２０１８からアライメントズレを計測し、次に処理するウエハに対して、補正後の座標系で露光処理を行った場合の結果を示す。一方、図１５（Ｂ）は、参考例の方法で一括露光した場合の計測結果を示す。参考例では、露光領域の四隅近傍、図１０（Ｂ）の検査マーク２０１１，
２０１３，２０１６，２０１８のアライメントズレを計測し、次に処理するウエハに対して、補正を行い露光処理する。ただし、本実施形態の優位性を示すため、検査マーク２０１２，２０１４，２０１５，２０１７を配置し、これらのマークに対してアライメントズレの計測のみを行っている。
【0140】
図１５（Ａ）に示すように、本実施形態の手法によると、全体的にアライメントズレが平均化され、±０．０２マイクロメートル以内に収まっている。一方、図１５（Ｂ）に示すように、全体領域の四隅のみにマークを配置する手法によると、アライメントズレの最大値が大きくなる。具体的には、四隅近傍、すなわち、検査マーク２０１１，２０１３，２０１６，２０１８ではアライメントズレが小さくなっているが、繋ぎ部近傍、すなわち、検査マーク２０１２，２０１４，２０１５，２０１７では、アライメントズレが大きくなる。場所によっては、アライメントズレが０．０３マイクロメートル程度になっている。
【0141】
図１２に記載した半導体装置のように、繋ぎ露光が複数回続いた後に、一括露光した際には、図１０（Ｂ）に示す繋ぎ部１９でズレ量が大きくなる。これは、繋ぎ露光時に、露光装置自体が持つ装置固有の合わせ精度の誤差や、レチクルが持つ誤差、工程を経ることのウエハの反りなどに起因する。
【0142】
図１６（Ａ）は、繋ぎ露光が続いた場合のアライメントズレの様子の一例を示した図である。ショット２３００は一括露光で処理を行った領域であり、この一括露光の後に繋ぎ露光により露光領域２３０１，２３０２が処理される。その後、複数回の繋ぎ露光工程を経て、最後の繋ぎ工程において露光領域２３０３，２３０４のようにズレうる。そうした場合、次の一括露光時に、一括露光領域の４隅近傍（すなわち、検査マーク２０１１，２０１３，２０１６，２０１８）に配置したマークでアライメントズレの計測を行い、その結果を元に一括露光時補正を行うと、アライメントズレが大きくなる。具体的には、図１６（Ｂ）に示す露光領域３０５のように露光されてしまい、繋ぎ部２３０６の近傍でアライメントズレが大きくなっているのが分かる。例えば、図１２に示す半導体装置の場合は、図１２（Ｃ）に示す位置で、ライトガイド２０４４と配線２０３７及び、ライトガイド２０４４と配線２０４１の干渉が起こり、歩留り低下を招きうる。
【0143】
一方、検査マーク２０１１～２０１８でアライメントズレの計測を行い、その結果を元に一括露光時の補正を行うと、図１６（Ｃ）の露光領域２３０７のように露光されうる。結果、アライメントズレが平均化され、チップ全体としてアライメント精度の高い、半導体装置を製造できる。
【0144】
上記の説明では、連続する複数回の繋ぎ露光工程の最後の繋ぎ露光工程によって形成されるパターンと、その直後の一括露光工程によって形成されるパターンの間でのアライメントを精度良く行う例を説明した。しかしながら、連続する複数回の繋ぎ露光工程における最後以外の露光工程によって形成されるパターンと、一括露光工程によって形成されるパターンの間でアライメントを行ってもよい。例えば、図１２に示す配線２０３７，２０４１とライトガイド２０４４の間のアライメントよりも、配線２０３５，２０３９とライトガイド２０４４の間のアライメントの方が、より精度を要求される場合がある。このような場合、配線２０３５の層とライトガイド２０４４の層、および配線２０３９の層とライトガイド２０４４の層とのマークを図１０（Ｂ）に示す検査マーク２０１１～２０１８に設けて重ね合わせて露光する。そして重ね合わせ検査装置１１２０が、アライメントズレを計測する検出工程と、次に製造されるウエハに対して一括露光工程でのアライメントズレが小さくなるように一括露光工程での露光位置を調整する補正工程を行ってもよい。
【0145】
つまり、複数の連続する繋ぎ露光工程の直後に一括露光工程がある場合に、複数の繋ぎ
露光工程における任意の繋ぎ露光工程と一括露光工程の間のアライメントに上述の手法を利用することができる。なお、連続する繋ぎ露光工程とは、その間に一括露光工程を含まない繋ぎ露光工程を意味し、その間に露光工程以外の工程が含まれてもよい。また、特定の繋ぎ露光工程の直後の一括露光工程とは、特定の繋ぎ露光工程の後に行われる最初の一括露光工程を意味し、特定の繋ぎ露光工程と直後の一括露光工程の間に露光工程以外の工程が含まれてもよい。
露光工程における任意の繋ぎ露光工程と一括露光工程の間のアライメントに上述の手法を利用することができる。なお、連続する繋ぎ露光工程とは、その間に一括露光工程を含まない繋ぎ露光工程を意味し、その間に露光工程以外の工程が含まれてもよい。また、特定の繋ぎ露光工程の直後の一括露光工程とは、特定の繋ぎ露光工程の後に行われる最初の一括露光工程を意味し、特定の繋ぎ露光工程と直後の一括露光工程の間に露光工程以外の工程が含まれてもよい。
【0146】
また、図１７（Ａ）に示すように、１つのチップが２行２列の４つの露光領域２４０２～２４０５からなる半導体装置の製造方法にも利用できうる。４つの露光領域２４０２～２４０５に繋ぎ露光を行ってパターニングを行った後、露光領域２４００に一括露光を行う。露光領域２４０２～２４０５には、その後の一括露光工程でのアライメントズレを計測するための検査マーク２４１１～２４２２が配置されている。一括露光時には、検査マーク２４１１～２４２２を、重ね合わせ検査装置１１２０を使用して計測する。複数チップでマークを計測して、既知の回帰分析を用い各種の誤差成分を求め、同一工程での次の一括露光で露光を行うウエハに対して、誤差成分を元に補正を行い、一括露光で露光を行う。
【0147】
また、図１７（Ｂ）に示すように、１つのチップが１行３列の３つの露光領域２５０２～２５０４からなる半導体装置の製造方法にも利用できうる。３つの露光領域２５０２～２５０４に繋ぎ露光を行ってパターニングを行った後、露光領域２５００に一括露光を行う。露光領域２５０２～２５０４には、その後の一括露光工程でのアライメントズレを計測するための検査マーク２５１１～２５２２が配置されている。一括露光時には、検査マーク２５１１～２５２２を、重ね合わせ検査装置１１２０を使用して計測する。複数チップでアライメントマークを計測して、既知の回帰分析を用い各種の誤差成分を求め、同一工程での次の一括露光で露光を行うウエハに対して、誤差成分を元に補正を行い、一括露光を行う。
【0148】
また、繋ぎ露光の領域の形状は上述した例に限定されず、また、露光領域の数も２～４個には限定されず５個以上であってもよい。
【0149】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１実施形態と組み合わせて実施してもよい。すなわち、本実施形態は、第１層目（ファーストレイヤ）の分割露光において、第１実施形態で説明した手法によりレチクル起因誤差とウエハ起因誤差の線形成分を求めてもよい。そして、各線形成分が小さくなるように第１層目での露光位置を調整する補正工程を有してもよい。なお、第１層目の分割露光において、第１の検査マーク群のうちの１つの検査マークと、第２の検査マーク群のうちの１つの検査マークの位置関係を表す情報（重ね合わせズレ）から、レチクルに起因する誤差とウエハの位置に起因する誤差が導出される。
【0150】
［他の適用例］
図１８（Ａ）～図１８（Ｄ）を参照して、本実施形態の半導体装置製造方法の他の適用例について説明する。本適用例で製造される半導体装置は、２つのウエハを貼り合わせて製造される裏面照射型の撮像装置である。
図１８（Ａ）～図１８（Ｄ）を参照して、本実施形態の半導体装置製造方法の他の適用例について説明する。本適用例で製造される半導体装置は、２つのウエハを貼り合わせて製造される裏面照射型の撮像装置である。
【0151】
【0152】
図１８（Ｃ），図１８（Ｄ）は、チップ２６０１，２７０１の拡大図である。チップ２６０１は露光領域２６０１を含む一括露光処理によってパターンを形成されており、チッ
プ２７０１は露光領域２７０２と露光領域２７０３を含む繋ぎ露光処理によってパターンが形成されている。チップ２６０１は、例えば、画素回路が形成されたチップであり、チップ２７０１は、例えば、信号処理回路が形成されたチップでありうる。これらのチップを貼り合せて、ウエハを積層化する。積層後に所定の工程を経た後、ウエハをチップ単位でスクライブすることで、所望の半導体装置を得ることができる。
プ２７０１は露光領域２７０２と露光領域２７０３を含む繋ぎ露光処理によってパターンが形成されている。チップ２６０１は、例えば、画素回路が形成されたチップであり、チップ２７０１は、例えば、信号処理回路が形成されたチップでありうる。これらのチップを貼り合せて、ウエハを積層化する。積層後に所定の工程を経た後、ウエハをチップ単位でスクライブすることで、所望の半導体装置を得ることができる。
【0153】
チップ２６０１には、貼り合せ後のアライメントズレを計測するための検査マーク２６１１～２６１８が配置されている。チップ２７０１には、貼り合せ後のアライメントズレを計測するための検査マーク２７１１～２７１８が配置されている。
【0154】
ウエハ２６００および２７００を貼り合せる工程において、ウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、及び、ウエハシフト成分を補正できる貼り合せ装置を用いて貼り合せを行う。貼り合わせ後は、アライメント計測装置を用いて、対応する位置のマークを用いて貼り合わせ精度が検出される。検査マーク２６１１と２７１１、検査マーク２６１２と２７１２、検査マーク２６１３と２７１３、検査マーク２６１４と２７１４の間の位置ズレ量がそれぞれ検出される。また、検査マーク２６１５と２７１５、検査マーク２６１６と２７１６、検査マーク２６１７と２７１７、検査マーク２６１８と２７１８の間の位置ズレ量がそれぞれ検出される。複数のチップで各８ポイントずつ貼り合せ精度を検出し、回帰分析の手法を用いて、ウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、及び、ウエハシフト成分のズレ量を求めることができる。次に貼り合せるウエハに対して、ウエハ倍率成分、ウエハ回転成分、及び、ウエハシフト成分のズレ量分の補正を行うことで、繋ぎ部近傍にある検査マーク２６１３～２６１６および検査マーク２７１３～２７１６における貼り合せズレを低減できる。したがって、貼り合せ精度の高い半導体装置を製造できる。上記以外の各構成要素の材質やその形成方法などは、公知の半導体装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【0155】
＜第３実施形態＞
本実施形態は、露光工程における位置合わせ誤差の非線形補正を精度良くかつ効率的に実施可能な製造技術に関する。
本実施形態は、露光工程における位置合わせ誤差の非線形補正を精度良くかつ効率的に実施可能な製造技術に関する。
【0156】
［背景］
重ね合わせ誤差の要因であるウエハ上のショットの配列誤差が線型的な成分である場合には、グローバル・アライメントによりその誤差を除去可能である。その一法として、アドバンスト・グローバル・アライメント（ＡＧＡ）が知られている（特開２００４－２２８３２７号公報）。ＡＧＡでは、１枚のウエハにおいて予め選択された複数個のサンプルショットのアライメントマークの位置情報を検出し、これらの計測結果に統計演算処理（最小二乗法など）を行い、全ショットの配列を算出する。
重ね合わせ誤差の要因であるウエハ上のショットの配列誤差が線型的な成分である場合には、グローバル・アライメントによりその誤差を除去可能である。その一法として、アドバンスト・グローバル・アライメント（ＡＧＡ）が知られている（特開２００４－２２８３２７号公報）。ＡＧＡでは、１枚のウエハにおいて予め選択された複数個のサンプルショットのアライメントマークの位置情報を検出し、これらの計測結果に統計演算処理（最小二乗法など）を行い、全ショットの配列を算出する。
【0157】
しかし、ショットの配列誤差が非線形な成分を含む場合には、グローバル・アライメントではこれを除去することはできない。
【0158】
電子デバイス製造工程では連続的または断続的に行う露光工程において、異なる露光装置（号機）を用いることが一般的に行われる。これらの露光装置間にはステージグリッド誤差（各露光装置におけるウエハの移動位置を規定するステージ座標系相互間の誤差）が生じる。また、エッチング、ＣＶＤ（化学的気相成長）、ＣＭＰ（化学的機械研磨）、貼合せなどのウエハ加工を伴うプロセス工程ではウエハ面内に歪みが発生する。これらは、ショットの配列誤差の非線形成分と成り得る。更には、露光装置に搬送される間のウエハの温度変化、ウエハステージ上に配置するウエハチャックによるウエハ毎の吸着状態の違い、レチクルの熱膨張等により、露光処理中にショット配列誤差の非線形成分が変化することもある。
【0159】
重ね合わせ精度の向上を図るため、プロセス起因で生じるショット配列誤差の非線形成分を補正するグリッド補正機能と、ステージグリッド誤差（露光装置起因で生じるショット配列誤差。）の非線形成分をグリッド補正機能に着目した露光方法が知られている（特開２００７－１２９０５６号公報）。先ず露光装置間のステージグリッドの違いにより生じるウエハグリッドの非線形成分について、事前に基準ウエハを用いて計測し、全ショットに対する補正マップを作成する。そして、実際の露光処理においては、露光レシピに指定されたサンプルショットのアライメント検査マーク計測を行い、その計測結果に基づく補正量に対して、事前に作成した補正マップに基づく補正量を加算する。更にショット形状補正も行った後に、露光が行われる。
【0160】
上述の露光方法によると、全ショットに対する補正マップにより、ステージグリッド起因の非線形成分の補正が正確なものとなる。しかし、プロセス起因で生じるショット配列の非線形性は、あくまでもウエハ内の複数サンプルショットのアライメントマークを対象としたＡＧＡ計測結果が基本となる。プロセス起因によるウエハグリッド変形を適切に表現するサンプルショットが指定されなければ、プロセス起因の非線形成分の補正は不十分なものとなる。特にロットを構成するウエハ毎にショット配列誤差の非線形の傾向や程度が大きく異なる場合、露光レシピにおける適切なサンプルショットの指定は困難である。
【0161】
露光装置に要求される重ね合わせ精度は次第に厳しくなっており、ウエハのショット配列誤差の非線形性が、許容できないレベルになってきている。しかしながら、ショット配列誤差の非線形補正の精度を向上させるべく、多数のアライメントマークを配して、ショット内多点且つ全ショットアライメント計測することはスループット低下を招く。
【0162】
一旦、ある露光工程で上述のようなショット内多点且つ全ショットアライメント計測を行って非線形補正を伴う露光をすると、次の露光工程以降ではＡＧＡによる線型補正だけでは対応できなくなる。結局、非線形補正のためのショット内多点及び全ショットアライメント計測が必要となり、電子デバイス製造における露光処理のトータルでの処理時間は長大になる。
【0163】
［概要］
上記の課題を鑑み、本実施形態は、露光物体内のショット配列の非線形補正を高精度に行うと同時に、電子デバイス製造におけるトータルでの露光処理時間の短縮を可能とする露光方法及び露光システムを提供することを目的とする。
上記の課題を鑑み、本実施形態は、露光物体内のショット配列の非線形補正を高精度に行うと同時に、電子デバイス製造におけるトータルでの露光処理時間の短縮を可能とする露光方法及び露光システムを提供することを目的とする。
【0164】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、露光対象ウエハが有するショット配列誤差の非線形性に関して、ロット内のウエハ間バラつきが発生する程度に着目して、ウエハ間バラツキが大きい工程と小さい工程で異なる処理を実施する。以下では、ショット配列誤差の非線形性のウエハ間バラツキが相対的に大きい工程を第一種の露光工程と称し、相対的に小さい工程を第二種の露光工程と称する。
【0165】
より具体的には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第一種の露光工程においてはロット内のＮ（Ｎは２以上の自然数）枚のウエハについて全ショットアライメント計測による非線形性補正を伴う補正を行う。その結果、Ｎ枚のウエハ各々について非線形補正情報（第１補正情報）が得られる。Ｎはロット内の全てのウエハ枚数と等しくてもよいし、それより小さくてもよい。以下では、Ｎはロット内の全てのウエハ枚数と等しいものとして説明する。一方、第一種の露光工程の後の第二種の露光工程では、Ｍ（Ｍは１以上Ｎ－１以下）枚のウエハに対しては第一種の露光工程と同様に全ショットアライメント計測による非線形性補正を伴う補正を行う。その結果、Ｍ枚のウエハ各々について非線形補正情報（第２補正情報）が得られる。Ｍ枚以外の残りのウエハに対しては、第１補正情
報と第２補正情報を用いた演算処理による第３補正情報を生成し、当該第３補正情報を用いた非線形補正を伴う露光を行う。
報と第２補正情報を用いた演算処理による第３補正情報を生成し、当該第３補正情報を用いた非線形補正を伴う露光を行う。
【0166】
このように非線形誤差のウエハ間のバラつきに着目して露光処理を異ならせることで、精度のよいアライメントとスループット向上の両立が図れる。また、本実施形態では、非線形成分がプロセス起因によるものか、露光装置間のステージグリッド誤差に起因するものかを特に意識せずに補正が行える。例えば、ロット処理の合間に、露光装置の突発的なトラブルが発生してステージグリッドが変動した場合であっても、本実施形態に係る製造方法によれば露光処理を正しく続けることができる。
【0167】
［第一種の露光工程］
本実施形態では、電子デバイス製造プロセスにおけるロット（例えば１ロット２５ウエハ）の露光処理に関して、ショット配列誤差の非線形性のウエハ間バラツキが相対的に大きい露光工程を第一種の露光工程と称する。後述するが、例えば、ウエハ同士の貼り合わせ及び薄膜化の直後の露光工程では、ウエハ間のショット配列誤差の非線形性の傾向が、ウエハ毎に大きく異なることがある。また、バッチ式の高温炉における熱処理などを経た直後の露光工程でも、同様のケースが発生することがある。これは、高温炉内の均熱化を完全ならしめることは困難であり、石英ボート内のウエハ搭載位置によってウエハ毎に熱の掛かり方が異なってしまうからである。
本実施形態では、電子デバイス製造プロセスにおけるロット（例えば１ロット２５ウエハ）の露光処理に関して、ショット配列誤差の非線形性のウエハ間バラツキが相対的に大きい露光工程を第一種の露光工程と称する。後述するが、例えば、ウエハ同士の貼り合わせ及び薄膜化の直後の露光工程では、ウエハ間のショット配列誤差の非線形性の傾向が、ウエハ毎に大きく異なることがある。また、バッチ式の高温炉における熱処理などを経た直後の露光工程でも、同様のケースが発生することがある。これは、高温炉内の均熱化を完全ならしめることは困難であり、石英ボート内のウエハ搭載位置によってウエハ毎に熱の掛かり方が異なってしまうからである。
【0168】
［第二種の露光工程］
また、本実施形態では、電子デバイス製造プロセスにおけるロット（例えば１ロット２５ウエハ）の露光処理に関して、ショット配列誤差の非線形性のウエハ間バラツキが相対的に小さい露光工程を第二種の露光工程と称する。後述するが、例えば、ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜の枚葉処理（堆積）において、シリコン窒化膜の膜厚増加に伴い、膜ストレスが増加し、膜形成直後の露光工程におけるショット配列誤差の非線形性も増加することを発明者は見い出した。しかし、シリコン窒化膜を堆積させるＣＶＤ装置の処理室（チャンバー）が同じであれば、ウエハ間で、ショット配列誤差の非線形性の傾向が顕著に変化することはない。すなわち、シリコン窒化膜の堆積処理後の露光工程における非線形性のウエハ間バラツキの程度は、ウエハ同士の貼合せ及び薄膜化の直後の露光工程などと比較すると小さい。
また、本実施形態では、電子デバイス製造プロセスにおけるロット（例えば１ロット２５ウエハ）の露光処理に関して、ショット配列誤差の非線形性のウエハ間バラツキが相対的に小さい露光工程を第二種の露光工程と称する。後述するが、例えば、ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜の枚葉処理（堆積）において、シリコン窒化膜の膜厚増加に伴い、膜ストレスが増加し、膜形成直後の露光工程におけるショット配列誤差の非線形性も増加することを発明者は見い出した。しかし、シリコン窒化膜を堆積させるＣＶＤ装置の処理室（チャンバー）が同じであれば、ウエハ間で、ショット配列誤差の非線形性の傾向が顕著に変化することはない。すなわち、シリコン窒化膜の堆積処理後の露光工程における非線形性のウエハ間バラツキの程度は、ウエハ同士の貼合せ及び薄膜化の直後の露光工程などと比較すると小さい。
【0169】
［処理内容］
本実施形態に係る半導体装置製造方法のうち、露光処理について、図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る半導体装置（電子デバイス）製造方法は、図１に示したリソグラフィシステム１１１０を用いて行われる。
本実施形態に係る半導体装置製造方法のうち、露光処理について、図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る半導体装置（電子デバイス）製造方法は、図１に示したリソグラフィシステム１１１０を用いて行われる。
【0170】
図１９（Ａ）は、第一種の露光工程におけるスキャナの主制御系１０２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムが概略的に示されている。以下の説明において、動作主体が主制御系１０２０である場合には動作主体の明示を省略することがある。
【0171】
ここで説明される露光処理は、同一ロット内（Ｎ＝２５枚など）のウエハＷにおける第２層目以降の層（セカンドレイヤ）に対する処理である。また、前提として、ロット内の全てのウエハは同一条件、同一工程で各種処理が施されているものとする。また、以下の説明における各層の露光処理は、繋ぎ露光処理であっても一括露光処理であっても構わない。
【0172】
サブルーチンＳ３２０１において、主制御系１０２０は、所定の準備作業を行う。サブルーチンＳ３２０１の処理詳細は、図１９（Ｂ）に示される。ステップＳ３２１８において、ホストコンピュータ１１５０から露光指示とともに与えられた露光条件の設定指示情
報に対応するプロセスプログラムファイル（露光条件の設定ファイル）に従って露光条件が設定される。ステップＳ３２２０では、不図示のレチクルローダによってレチクルステージＲＳ上にレチクルＲがロードされる。ステップＳ３２２２では、レチクルアライメント及びアライメント系ＯＡＳのベースライン計測が行われる。レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測が終了すると、図１９（Ａ）のステップＳ３２０２にリターンする。
報に対応するプロセスプログラムファイル（露光条件の設定ファイル）に従って露光条件が設定される。ステップＳ３２２０では、不図示のレチクルローダによってレチクルステージＲＳ上にレチクルＲがロードされる。ステップＳ３２２２では、レチクルアライメント及びアライメント系ＯＡＳのベースライン計測が行われる。レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測が終了すると、図１９（Ａ）のステップＳ３２０２にリターンする。
【0173】
ステップＳ３２０２では、不図示のウエハローダによって図２のウエハチャック１０２５上の露光処理済みのウエハと未露光のウエハとが交換される。但し、ウエハチャック１０２５上に露光処理済みウエハがない場合は、未露光のウエハがウエハチャック１０２５上に単にロードされる。
【0174】
ステップＳ３２０４では、そのウエハチャック１０２５上にロードされたウエハＷのプリアライメントが行われる。具体的には、例えば、ウエハＷ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも２つのＴＶプリアライメントマークを、アライメント系ＯＡＳを用いて検出する。２つのマークの位置座標からウエハＷ残留回転誤差を算出し、この残留回転誤差がほぼ零となるようにウエハチャック１０２５を微小回転させる。これにより、ウエハＷのプリアライメントが終了する。
【0175】
ステップＳ３２０６では、ウエハ内の複数のサンプルショットに関してアライメントマークの位置座標計測が行われる。最小二乗法を用いた統計演算（ＡＧＡ演算）を行い、ウエハＷ上の各ショット配列に関する回転、倍率、直交度、シフトなどの誤差成分が算出される。この算出結果とショット設計上の位置座標とに基づいて、全ショットの位置座標（配列座標）が算出され、ウエハＷ上の全ショットの位置座標が内部メモリの所定領域に記憶される。
【0176】
ステップＳ３２０８では、ウエハＷ上の全てのショットのステージ座標系上における位置座標が計測される。具体的には、前述したプリアライメント時における各ＴＶプリマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハＷ上のウエハライメントマークのステージ座標系上における位置座標、すなわち、ショットの位置座標が求められる。なお、ウエハマークの検出は、アライメント系ＯＡＳの倍率を高倍率に設定して行われる。
【0177】
ステップＳ３２１０では、全てのショットについて、位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離する。具体的には、上記ステップＳ３２０６で算出した各ショットの位置座標とそれぞれの設計上の位置座標（基準位置）との差を、位置ずれ量の線形成分として算出する。また、ステップＳ３２０８で実際に計測した全てのショットの位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差から前記線形成分を差し引いた残差を、位置ずれ量の非線形成分として算出する。なお、位置ずれ量の非線形成分は、適切な補完関数を用いて算出しても良い。
【0178】
ステップＳ３２１２では、上記ステップＳ３２１０で算出した非線形成分を、各ショットの配列ずれ補正情報として補正マップを作成する。第一種の露光工程におけるこの補正マップを第１補正情報とし、当該露光工程で重ね合わせ露光を行う全てのウエハに関して第１補正情報が作成される。
【0179】
ステップＳ３２１４では、ＡＧＡ計測に基づく全ショットの配列座標（ステップＳ３２０６）と、全ショットについての位置ずれ量の非線形成分の補正マップ（第１補正情報）とに基づいて、重ね合わせ露光が行われる。より具体的には、ＡＧＡ計測に基づく配列座標と補正マップとから、全ショットについて位置ずれ量（線形成分及び非線形成分）が補正された重ね合わせ補正位置を算出する。また、算出された重ね合わせ補正位置のデータ
を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作が行われる。ステップ動作は、算出された補正位置と、予め計測したベースライン量とに基づいて、ウエハＷ上の各ショットに対する露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳ（ウエハＷ）を順次ステッピングさせる動作である。スキャン動作は、レチクルステージＲＳとウエハステージＷＳとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作である。これらの動作が繰り返されて、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作が行われる。ステップ動作は、算出された補正位置と、予め計測したベースライン量とに基づいて、ウエハＷ上の各ショットに対する露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳ（ウエハＷ）を順次ステッピングさせる動作である。スキャン動作は、レチクルステージＲＳとウエハステージＷＳとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作である。これらの動作が繰り返されて、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
【0180】
ステップＳ３２１６では、予定枚数のウエハに対する露光が終了したか否かが判定される。否定判定の場合には、処理はステップＳ３２０２に戻り、以後上記処理および判定が繰り返される。
【0181】
このようにして、Ｎ枚全てのウエハＷに対して露光が終了すると、ステップＳ３２１６における判断が肯定され、第一種の露光工程の露光処理を終了する。
【0182】
露光処理中に主制御系１０２０の内部メモリ内に記憶されていた第１補正情報は、そのまま主制御系１０２０を構成するハードディスク等の記憶装置に記憶、保存される。第１補正情報は、主制御系１０２０に接続続されているＬＡＮ１１６０を介して、情報サーバ１１３０に記憶されても良い。
【0183】
図２０は、第二種の露光工程におけるスキャナの主制御系１０２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムが概略的に示されている。図２０に示す処理が行われるのは、第一種の露光工程を行った直後の連続する露光工程であっても良いし、または数回程度の露光工程を隔てた後の露光工程であっても良い。ここでは、第一種の露光工程で処理した同一ロットＮ枚（例えば２５枚）全てのウエハについて、重ね合わせ露光を行うものとする。
【0184】
前提として、後述するロット内のウエハ番号（ｋ）を示す不図示のカウンタの値は「１」に初期設定されている（ｋ←１）ものとする。
【0185】
まず、準備作業であるサブルーチンＳ３２０１が実行される。サブルーチンＳ３２０１の詳細は、図１９（Ｂ）を参照して説明したので繰り返しの説明は省略する。
【0186】
ステップＳ３３０２では、第二種の露光工程を実施する露光装置の主制御系１０２０は、第二種の露光工程で処理する全てのウエハに関して、第一種の露光工程で取得した第１補正情報を読み出す。第１補正情報は、第一種の露光工程を実施した露光装置の主制御系１０２０または情報サーバ１１３０から読み出される。読み出された第１補正情報は、主制御系１０２０の内部メモリ内の所定領域に記憶される。
【0187】
なお、ステップＳ３３０２では、第一種の露光工程後または第一種の露光工程直後のエッチング加工を経た後に重ね合わせ検査装置１１２０で評価した重ね合わせ誤差情報を第１補正情報に加えて、第１補正情報をさらに補正しても良い。補正された場合には、以下では補正後の第１補正情報が、第１補正情報として用いられる。重ね合わせ検査装置１１２０による誤差情報は、ホストコンピュータ１１５０の指示のもと、情報サーバ１１３０からＬＡＮ１１６０を通じて第２露光を行う露光装置の主制御系１０２０に送られ、主制御系１０２０で第１補正情報との演算が行われる。また、情報サーバ１１３０内でホストコンピュータ１１５０の指示のもと、予め第１補正情報と重ね合わせ検査装置１１２０による誤差情報の演算が行われた状態で、ＬＡＮ１１６０を通じて露光装置の主制御系１０２０へ送られても良い。
【0188】
ステップＳ３３０２では、前述したカウンタのカウント値ｋが、所定の値（Ｍ＋１）以
上であるか否かが判断される。これにより、ウエハチャック１０２５上のウエハＷが、ロット内の第（Ｍ＋１）枚目以降のウエハであるか否かが分かる。ここでは、処理ロット内ウエハ数Ｎ＝２５枚とし、所定の値Ｍは１以上で２４以下の任意の整数に予め設定される。以下においては、説明の便宜上から、Ｍ＝１であるものとして説明を行う。この場合、ウエハＷはロット先頭（第１枚目）のウエハであるから、初期設定によりｋ＝１となっているので、ステップＳ３３０２の判断は否定され、処理は次のステップＳ３３０４に進む。
上であるか否かが判断される。これにより、ウエハチャック１０２５上のウエハＷが、ロット内の第（Ｍ＋１）枚目以降のウエハであるか否かが分かる。ここでは、処理ロット内ウエハ数Ｎ＝２５枚とし、所定の値Ｍは１以上で２４以下の任意の整数に予め設定される。以下においては、説明の便宜上から、Ｍ＝１であるものとして説明を行う。この場合、ウエハＷはロット先頭（第１枚目）のウエハであるから、初期設定によりｋ＝１となっているので、ステップＳ３３０２の判断は否定され、処理は次のステップＳ３３０４に進む。
【0189】
ステップＳ３３０４では、不図示のウエハローダによってウエハチャック１０２５上の露光処理済みのウエハと未露光のウエハとが交換される。但し、ｋ＝１の場合、ウエハチャック１０２５上にウエハが無いので、未露光のウエハＷがウエハチャック１０２５上に単にロードされる。
【0190】
ステップＳ３３０６からステップＳ３３１６までのシーケンスは、先に説明した第一種の露光工程におけるシーケンスＳ３２０４からＳ３２１４までと基本的に同じである。異なるのは、ステップＳ３３１４で作成される補正マップ（補正情報）を、第１補正マップ（第１補正情報）ではなく、第２補正マップ（第２補正情報）と称している点である。また、ステップＳ３３１６では、第１補正マップ（第１補正情報）ではなく第２補正マップ（第２補正情報）が重ね合わせ補正位置の算出に用いられる。
【0191】
次のステップＳ３３１８では、前述したカウンタのカウント値がインクリメントされる（ｋ←ｋ＋１）。ここでは、ｋ＝１であるからｋ＝２となる。その後、処理はステップＳ３３０３に戻って、Ｓ３３０３で肯定判定されるまで、ステップＳ３３０４～Ｓ３３１６の処理が繰り返される。
【0192】
ステップＳ３３０３で肯定判定されると処理はステップＳ３３２０に進み、否定判定されると処理はステップＳ３３０４に進む。ここでは、Ｍ＝１と仮定しているので、ｋ＝２のとき、すなわちロット内の第２枚目のウエハが露光対象であるときに肯定判定される。
【0193】
ステップＳ３３２０では、露光済みのＭ枚のウエハの第１補正マップ（第１補正情報）と第２補正マップ（第２補正情報）とに基づいて、第３補正マップ（第３補正情報）が作成される。第１補正マップは、ステップＳ３３０２で取得されて主制御系１０２０の内部メモリに記憶されている。また、第２補正マップはステップＳ３３１４で作成されて主制御系１０２０の内部メモリに記憶されている。
【0194】
第２補正情報と第１補正情報は、同じショットレイアウトに関する非線形補正マップである。したがって、Ｘ，Ｙ２次元座標系で表現されるショットの配列位置に関して、例えば、各ウエハに関して第２補正情報から第１補正情報を引き算した差分は、各ウエハに関する第１露光から第２露光までに生じた非線形成分の変分と見なすことが出来る。例えば、第１枚目から第Ｍ枚目までの各々のウエハについて第１補正情報に対する第２補正情報の変分を算出し、Ｍ枚についての差分の平均値に基づいて求めた補正マップが第３補正情報となる。第３補正情報は、露光装置の主制御系１０２０の内部メモリ内に記憶される。述のように第二種の露光工程はウエハ間の非線形の誤差成分のバラツキが相対的に小さい露光工程である。したがって、各ウエハで第３補正情報の変動（ばらつき）は少ない。
【0195】
第１補正情報と第２補正情報の演算処理方法によって第３補正情報は変わり得る。第１補正情報と第２補正情報の演算処理方法の例として、第２補正情報から第１補正情報の引き算とウエハ枚数分での平均化を挙げたが、他の演算方法も可能である。例えば、第２補正情報、第１補正情報の各々に一定の係数を乗じたものの間で引き算し、ウエハ枚数分の平均を取って第３補正情報を求めても良い。前記係数は、重ね合わせ検査装置１１２０で
の計測結果を反映した数値、例えば、露光とエッチングの間で重ね合わせ結果に一定の変化量が存在する場合にはその変化量を表現するような数値に決定すれば良い。
の計測結果を反映した数値、例えば、露光とエッチングの間で重ね合わせ結果に一定の変化量が存在する場合にはその変化量を表現するような数値に決定すれば良い。
【0196】
ステップＳ３３２２では、不図示のウエハローダによってウエハチャック１０２５上の露光処理済みのウエハと未露光のウエハとが交換される。
【0197】
ステップＳ３３２４では、ウエハチャック１０２５上にロードされたウエハＷのプリアライメントが行われる。
【0198】
ステップＳ３３２６では、ウエハ内の複数のサンプルショットに関してアライメントマークの位置座標計測が行われる。最小二乗法を用いた統計演算（ＡＧＡ演算）を行い、ウエハＷ上の各ショット配列に関する回転、倍率、直交度、シフトなどの誤差成分が算出される。この算出結果とショット設計上の位置座標とに基づいて、全ショットの位置座標（配列座標）が算出され、ウエハＷ上の全ショットの位置座標が内部メモリの所定領域に記憶される。
【0199】
ステップＳ３３２８では、ＡＧＡ計測に基づく全ショットの配列座標（ステップＳ３３２６）と、露光対象ウエハ（第ｋ枚目）の第１補正マップ、および第３補正マップ（ステップＳ３３２０）に基づいて、重ね合わせ露光が行われる。重ね合わせ露光では、これら３つのデータを用いて、各ショットについて位置ズレ量（線形成分および非線形成分）が補正された重ね合わせ補正位置が算出される。ＡＧＡ計測に基づく全ショットの配列座標によって線形成分が主に補正され、第１補正マップおよび第３補正マップによって非線形成分が主に補正される。そして、算出された重ね合わせ補正位置のデータを用いて、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作が行われる。これにより、ここではロット先頭から第２枚目（ｋ＝２）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
【0200】
ステップＳ３３３０では、予定枚数のウエハに対する露光が終了したか否かが判定される。否定判定の場合は、ステップＳ３３１１に進んで、カウンタｋがインクリメントされ、処理はステップＳ３３２２に戻る。
【0201】
ステップＳ３３２２に戻って以降、ロット内の全てのウエハの露光が終了するまで、上記ステップＳ３３２２～ステップＳ３３３０の処理および判定が繰り返し行われる。ロット内の全てのウエハの露光が終了し、ステップＳ３３３０の判断が肯定されると、一連の第二種の露光工程の処理を終了する。
【0202】
［適用例］
本実施形態に係る露光方法を電子デバイス（半導体装置）製造へ適用した例について説明する。ここでは、近年、精力的に開発・生産が進められているＣＭＯＳ型の裏面照射型の撮像装置の製造プロセスを例にして説明する。図２１（Ａ）～図２３（Ａ）は製造プロセスフロー概略を、図２３（Ｂ）は製造工程が終了した後の完成した裏面照射型の撮像装置３４００の概略断面図を示す。
本実施形態に係る露光方法を電子デバイス（半導体装置）製造へ適用した例について説明する。ここでは、近年、精力的に開発・生産が進められているＣＭＯＳ型の裏面照射型の撮像装置の製造プロセスを例にして説明する。図２１（Ａ）～図２３（Ａ）は製造プロセスフロー概略を、図２３（Ｂ）は製造工程が終了した後の完成した裏面照射型の撮像装置３４００の概略断面図を示す。
【0203】
裏面照射型の撮像装置３４００は、センサウエハ３４０１とウエハ３４０２が貼り合わせて製造され、センサウエハ３４０１の配線層が設けられる側と反対側の面（裏面）を受光面とする。センサウエハ３４０１は、シリコンからなる半導体層３４０３ａを有し、その半導体層３４０３ａ上に、複数の画素３４２３が例えば行列状に配置される画素領域３４２５を有する。この画素領域３４２５に配置される各画素３４２３は、光電変換機能を有する受光素子としてのフォトダイオード３４１０を有する。また、センサウエハ３４０１においては、半導体層の一方の主面側に、例えば複数の配線３４０６ａが層間絶縁膜３４０５ａを介して積層された配線層３４０８ａが設けられる。センサウエハ３４０１の半
導体層３４０３ａ内にエッチングとシリコン窒化膜埋め込みによりアライメントマーク３４１１が形成される。また、シリコンからなる半導体層３４０３ａには、配線層３４０８ａが設けられる側と反対側に、金属遮光部３４１４、層内レンズ３４１７、カラーフィルタ３４１９およびマイクロレンズ３４２１が形成される。その後、センサウエハ３４０１、３４０２はダイシングされてチップとなる。撮像装置４１００におけるセンサチップはセンサウエハ３４０１の一部であり、回路チップはウエハ３４０２の一部である。撮像装置４１００におけるセンサチップの半導体層はセンサウエハ３４０１の半導体層３４０３ａの一部であり、回路チップの半導体基板はウエハ３４０２の半導体基板３４０３ｂの一部である。
導体層３４０３ａ内にエッチングとシリコン窒化膜埋め込みによりアライメントマーク３４１１が形成される。また、シリコンからなる半導体層３４０３ａには、配線層３４０８ａが設けられる側と反対側に、金属遮光部３４１４、層内レンズ３４１７、カラーフィルタ３４１９およびマイクロレンズ３４２１が形成される。その後、センサウエハ３４０１、３４０２はダイシングされてチップとなる。撮像装置４１００におけるセンサチップはセンサウエハ３４０１の一部であり、回路チップはウエハ３４０２の一部である。撮像装置４１００におけるセンサチップの半導体層はセンサウエハ３４０１の半導体層３４０３ａの一部であり、回路チップの半導体基板はウエハ３４０２の半導体基板３４０３ｂの一部である。
【0204】
裏面照射型の撮像装置３４００においては、マイクロレンズ３４２１側から入射する光は、配線層を通過することなく、画素３４２３のフォトダイオード３４１０により受光される。このため、フォトダイオード３４１０の実質的な受光面積を広く確保することができ、感度を向上させることができるのである。
【0205】
このような裏面照射型の撮像装置３４００の製造過程は、以下の工程を含む。
【0206】
まず、画素が形成されたセンサウエハ３４０１（図２１（Ａ））と、これに貼り合わせるウエハ３４０２（図２１（Ｂ））を用意する。ウエハ３４０２は、例えば、センサウエハ３４０１の平坦性や機械強度を保つための支持基板としてのウエハであったり、センサウエハ３４０１に形成される撮像装置を制御する論理回路が形成された回路基板としてのウエハであったりする。ここではウエハ３４０２に論理回路が形成される例を取り上げている。図２１（Ｂ）に示す様に、ウエハ３４０２は、シリコンからなる半導体基板３４０３ｂと、その表面上に形成されるＭＯＳトランジスタ３４０４ｂと、層間絶縁膜３４０５ｂを介して設けられる配線層３４０８ｂを有する。配線層３４０８ｂは、層間絶縁膜３４０５ｂを介して積層される複数の配線３４０６ｂを有する。層間絶縁膜３４０５ｂは、例えば、シリコン酸化膜により構成される。複数の配線３４０６ｂは、例えば異なる金属により形成され、層間に形成されるプラグ等を介して互いに接続される。図面番号に関して、同じ番号数字は同じ構成要素であり、センサウエハ３４０１内にあるものは番号数字の後にａを、ウエハ４０２内にあるものはｂを付して表現している。例えば、符号３４０４ａ、３４０４ｂは共にＭＯＳトランジスタを示すが、前者はセンサウエハ３４０１に形成されたＭＯＳトランジスタを、後者はウエハ３４０２側に形成されたＭＯＳトランジスタを意味する。
【0207】
次に、センサウエハ３４０１とウエハ３４０２とを、センサウエハ３４０１の金属接合層３４０７ａとウエハ３４０２の金属接合層３４０７ｂとが金属結合を形成するように貼り合わせる（図２１（Ｃ））。貼り合わせには、接着剤を用いてもよいしプラズマを用いてもよい。ウエハ貼り合わせ工程においては、ウエハに対する加熱や加圧が行われる。
【0208】
貼り合わせ工程の後に、裏面側からの入射光を得るために、センサウエハ３４０１を薄くする薄膜化処理が行われる。具体的には、シリコンからなる半導体層３４０３ａを、バックグラインド研磨及びエッチングなどにより薄くする。
【0209】
ウエハの貼り合わせおよび薄膜化プロセスにおいて、ウエハに対する加熱や加圧、あるいはセンサウエハの薄膜化に際して生じる残留応力等により、通常、センサウエハ３４０１に大きな歪みが生じる。また、ロット内のウエハ間で歪の傾向や大きさが異なる場合が多い。貼り合せ、シリコンウエハの薄膜化に関する技術は昨今、急速に進歩しているが、ウエハ間で歪の傾向や大きさを略同一にすることは未だ困難である。貼り合せおよび薄膜化によるセンサウエハ３４０１の歪みは、それ以降に行われる、画素領域３４２５のフォトダイオード３４１０に効果的に入射光を取り込ませるための光学構造要素のパターン形
成に行う露光工程に影響を及ぼす。具体的には図２３（Ｂ）に示す金属遮光部３４１４、層内レンズ３４１７、カラーフィルタ３４１９、マイクロレンズ３４２１のパターン形成を行う露光工程において、特にアライメントへ大きな影響を及ぼす。
成に行う露光工程に影響を及ぼす。具体的には図２３（Ｂ）に示す金属遮光部３４１４、層内レンズ３４１７、カラーフィルタ３４１９、マイクロレンズ３４２１のパターン形成を行う露光工程において、特にアライメントへ大きな影響を及ぼす。
【0210】
センサウエハ３４０１の薄膜化の後に、図２２（Ａ）に示すように、電荷固定膜や反射防止膜や酸化シリコン膜などから構成される積層膜３４１２を形成し、金属遮光膜３４１３がＣＶＤ法やスパッタリング法により堆積される。図２２（Ｂ）に示すように、フォトダイオード上の金属遮光膜を除去するためには、露光による金属遮光部パターニングと、エッチングによる加工を行う必要がある。
【0211】
金属遮光膜上で金属遮光部パターニングを行う露光工程が、センサウエハ３４０１の貼り合せ及び薄膜化の後の最初の露光工程であるとすると、前述のようにセンサウエハ３４０１は歪を有しており、かつウエハ間でも歪の傾向や大きさが異なる。この歪はウエハ内のショット配列誤差における非線形成分として発現するため、金属遮光部パターニングは本実施形態の第一種の露光工程に該当する。したがって、ロット内の全ウエハに関して全ショットアライメント座標検出を行い、各ウエハに関するショット配列の非線形成分を表す補正マップを第１補正情報として露光装置の主制御系１０２０の内部メモリや、情報サーバ１１３０に記憶する。アライメント座標検出は、例えば、ショット内で４箇所以上のアライメントマーク（例えば、Ｘ方向及びＹ方向位置を同時に計測可能なアライメントマーク（ＸＹ８、ＸＹ４マークなど））を検出することにより行われる。金属遮光部パターニングのアライメント計測は、センサウエハ３４０１のシリコンからなる半導体層３４０３ａ内に形成されているアライメントマーク３４１１を用いて行う。
【0212】
図２２（Ｂ）に示すように金属遮光部３４１４が形成された後、酸化シリコン膜等の層間絶縁膜３４１５を堆積し、必要に応じてＣＭＰ等で平坦化を行う。その上に層内レンズ３４１７の母材となるシリコン窒化膜層３４１６を枚葉式のＣＶＤ装置により堆積させる。その後、公知のフォトリソ技術によって、フォトダイオード直上にそれをマスクする様にレジストパターンを形成し、リフロー等の熱処理により層内レンズを形作るレジストパターンを形成する。このレンズ形状をしたレジストパターンをマスクにしてエッチング加工により、層内レンズ３４１７をシリコン窒化膜層３４１６に形成する。
【0213】
本発明者の検討によると、一般的に、電子デバイス製造工程において堆積させるシリコン窒化膜の膜厚を増すと、当該シリコン窒化膜内のストレスが増加し、それに伴って当該シリコン窒化膜より下層に形成されたパターンとの重ね合わせ精度が悪化する。その主要因はショット配列誤差における非線形成分によるものである。しかし、シリコン窒化膜堆積に起因する非線形性は、貼り合せおよび薄膜化に起因する非線形性よりもそもそも相対的に小さく、且つロット内の各ウエハ間での非線形性の傾向や大きさのバラツキも相対的に小さいことが分かっている。そのため、この層内レンズパターン形成の露光工程は本実施形態の第二種の露光工程に該当する。
【0214】
したがって、例えば、Ｎ枚のウエハから成るロット内の先頭からＭ数分のウエハについては第一種の露光工程と同様に全ショットアライメント座標検出を行い、各ウエハに関するショット配列の非線形成分を表す補正マップを求める。求められた補正マップは、第２補正情報として当該第二種の露光工程の露光装置の主制御系１０２０の内部メモリ等に記憶する。そして、Ｍ枚分のウエハについて、装置の主制御系１０２０などで、第１補正情報に対する第２補正情報の差分等を演算し、Ｍ枚のウエハ間で平均化することで第３補正情報を作成する。第二種の露光工程におけるロット先頭からＭ枚のウエハに関して、第１補正情報に対する第２補正情報の差分に関するウエハ間ばらつきは、第一種の露光工程における対応するＭ枚のウエハに関する第１補正情報のウエハ間ばらつきよりも小さいものとなる。
【0215】
第二種の露光工程における残余のウエハ（Ｎ－Ｍ）枚については、各々のウエハに関する第１補正情報と、ロット先頭からＭ枚分のウエハから算出した前記第３補正情報からショット配列の非線形補正成分を算出し、露光に適用する。なお、第一種の露光工程である金属遮光部パターン露光と、第二種の露光工程である層内レンズパターン露光とで、同一のアライメントマーク３４１１を計測することが望ましい。すなわち、同一のアライメントマーク３４１１を計測して第１補正情報と第２補正情報を作成し、それらの引き算、平均化から第３補正情報を作成することが望ましい。
【0216】
［有利な効果］
本実施形態に係る露光方法によれば、複数の露光物体のそれぞれに連続的または断続的に露光を行う際に、露光物体内のショット配列の非線形補正を高精度に行うと同時に、電子デバイス製造におけるトータルでの露光処理時間を短縮可能である。
本実施形態に係る露光方法によれば、複数の露光物体のそれぞれに連続的または断続的に露光を行う際に、露光物体内のショット配列の非線形補正を高精度に行うと同時に、電子デバイス製造におけるトータルでの露光処理時間を短縮可能である。
【0217】
［変形例］
上記の説明において、第一種の露光工程では、ロット内の全てのウエハについてアライメント計測を行う例を説明したが、一部のウエハのみについてアライメント計測をしてもよい。すなわち、上記の自然数Ｎは、ロット内の全ウエハ枚数より小さくてもよい。この場合、第一種の露光工程における位置ズレ量の非線形成分は、適切な補間関数を用いて算出することが好ましい。
上記の説明において、第一種の露光工程では、ロット内の全てのウエハについてアライメント計測を行う例を説明したが、一部のウエハのみについてアライメント計測をしてもよい。すなわち、上記の自然数Ｎは、ロット内の全ウエハ枚数より小さくてもよい。この場合、第一種の露光工程における位置ズレ量の非線形成分は、適切な補間関数を用いて算出することが好ましい。
【0218】
上記の説明における露光処理は、一括露光処理であっても繋ぎ露光処理であってもよい。本実施形態における製造方法は、一括露光処理のみによって行われてもよいし、繋ぎ露光処理のみによって行われてもよいし、一括露光処理と繋ぎ露光処理を組み合わせて行われてもよい。一括露光処理と繋ぎ露光処理の組み合わせは第２実施形態において説明されている。第２実施形態において、各露光処理が第一種の露光処理であるか第二種の露光処理であるかに応じて、本実施形態のように位置ズレの非線形成分の補正方法を切り替えてもよい。
【0219】
＜第４実施形態＞
撮像装置において、受光領域より上方に回路配線を配置する場合、配線パターンはトップレンズから集光した入射光を妨げないように配置する必要がある。配線パターンをつなぎ露光を用いて形成した場合、複数回露光による配線パターンの合わせ精度の低下によって、配線パターンの一部が入射光を妨げる場合があり、その結果、つなぎ領域での感度ばらつきが大きくなる。前述の感度ばらつきは、より微細かつ多層配線を用いた画素で顕著となるため、つなぎ露光を用いた撮像装置は、微細化や高機能化が困難である。
撮像装置において、受光領域より上方に回路配線を配置する場合、配線パターンはトップレンズから集光した入射光を妨げないように配置する必要がある。配線パターンをつなぎ露光を用いて形成した場合、複数回露光による配線パターンの合わせ精度の低下によって、配線パターンの一部が入射光を妨げる場合があり、その結果、つなぎ領域での感度ばらつきが大きくなる。前述の感度ばらつきは、より微細かつ多層配線を用いた画素で顕著となるため、つなぎ露光を用いた撮像装置は、微細化や高機能化が困難である。
【0220】
本実施形態は、複数回露光による配線パターンの繋ぎ合わせ精度を向上させ、繋ぎ領域での感度バラツキを抑制可能な撮像装置の製造方法に関する。
【0221】
［製造方法の全体概要］
本実施形態の露光処理の詳細を説明する前に、まず、図２４（Ａ）～図２４（Ｈ）を参照して撮像装置の構造及び製造方法の全体概要について説明する。図２４（Ａ）～図２４（Ｈ）は製造工程を説明する図であり、図２４（Ｈ）が最終的な撮像装置の構造を示す。
本実施形態の露光処理の詳細を説明する前に、まず、図２４（Ａ）～図２４（Ｈ）を参照して撮像装置の構造及び製造方法の全体概要について説明する。図２４（Ａ）～図２４（Ｈ）は製造工程を説明する図であり、図２４（Ｈ）が最終的な撮像装置の構造を示す。
【0222】
撮像装置４１００は、基板４１０１を有する。基板４１０１は、撮像装置４１００を構成する部材のうち半導体材料の部分でありうる。例えば、基板４１０１は、半導体ウエハに対して、周知の半導体製造プロセスによってウェルなどの半導体領域が形成されたものを含む。半導体材料として、例えばシリコンやヒ化ガリウムなどが用いられうる。半導体材料と別の材料との界面が、基板４１０１の主面４１０２である。例えば、別の材料は、
基板４１０１の上に基板４１０１と接して配された酸化シリコンなどである。なお、製造工程中は基板４１０１はウエハの一部である。製造工程の後工程でウエハはダイシングされてチップとなる。撮像装置４１００における基板４１０１はチップの一部である。
基板４１０１の上に基板４１０１と接して配された酸化シリコンなどである。なお、製造工程中は基板４１０１はウエハの一部である。製造工程の後工程でウエハはダイシングされてチップとなる。撮像装置４１００における基板４１０１はチップの一部である。
【0223】
基板４１０１には周知の半導体基板を用いることができ、本実施形態において、シリコンを用いる。基板４１０１に、ｐ型半導体領域及びｎ型半導体領域が配される。本実施形態では、主面４１０２は、基板４１０１と基板４１０１の上に積層された酸化シリコン（不図示）との界面でありうる。基板４１０１は、複数の光電変換部４１０５が配された撮像領域４１０３と、複数の光電変換部４１０５から出力される信号を処理するための信号処理回路が配された周辺領域４１０４とを含む。撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４については後述する。本実施形態において、平面は主面４１０２と平行な面のことをいう。例えば、後述する光電変換部４１０５が配された領域における主面４１０２、あるいは、ＭＯＳトランジスタのチャネルにおける主面４１０２を基準としてもよい。また、断面は平面と交差する面のことをいう。
【0224】
図２４（Ａ）に示される工程において、基板４１０１内に各半導体領域、基板４１０１の上にゲート電極や、多層の配線パターン及び配線パターン間の層間絶縁膜を含む構造体４１２７などが形成される。基板４１０１の撮像領域４１０３には、光電変換部４１０５、フローティングディフュージョン（ＦＤ）部４１０６、画素トランジスタ用のウェル４１０７や、ウェル４１０７内にソース・ドレイン領域などが形成される。光電変換部４１０５は、例えば、フォトダイオードであってもよい。光電変換部４１０５は、例えば、基板４１０１のｐ型の半導体領域に配されたｎ型の半導体領域を含み、ｐｎ接合を構成する。入射した光に応じて光電変換によって発生した電荷は、光電変換部４１０５のｎ型の半導体領域に蓄積される。ＦＤ部４１０６は、基板４１０１のｐ型の半導体領域に配されたｎ型の半導体領域である。それぞれの半導体領域の導電型は、それぞれ逆の導電型であってもよい。光電変換部４１０５で発生した電荷は、ＦＤ部４１０６に転送され、電圧に変換される。ＦＤ部４１０６は、増幅部の入力ノードに電気的に接続されてもよい。また、ＦＤ部４１０６は、信号出力線に電気的に接続されてもよい。本実施形態において、ＦＤ部４１０６は、増幅部の増幅トランジスタのゲート電極４１１０ｂに、コンタクトプラグ４１１４を介して電気的に接続される。画素トランジスタ用のウェル４１０７には、信号を増幅する増幅トランジスタや、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするリセットトランジスタなどのソース・ドレイン領域が形成される。基板４１０１の周辺領域４１０４には、周辺回路用のトランジスタのウェル４１０８が形成される。ウェル４１０８には、光電変換部から出力される信号を処理するための信号処理回路を構成するトランジスタのソース・ドレイン領域が形成される。また、基板４１０１には、素子分離部４１０９が形成されてもよい。素子分離部４１０９は、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４において、それぞれの素子を電気的に分離する。素子分離部４１０９は、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）やＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの素子分離法を用いて形成される。図２４（Ａ）に示す工程において、基板４１０１の上に、転送ゲート電極４１１０ａ及び各トランジスタのゲート電極４１１０ｂが形成される。転送ゲート電極４１１０ａ及びゲート電極４１１０ｂは、基板４１０１の上にゲート絶縁膜（不図示）を介して配される。ゲート絶縁膜として、例えば、基板４１０１を熱酸化した酸化シリコンなどが用いられうる。転送ゲート電極４１１０ａは、光電変換部４１０５とＦＤ部４１０６との間の電荷の転送を制御する。ゲート電極４１１０ｂは、画素トランジスタや周辺回路用のトランジスタのチャネル領域を制御する。光電変換部４１０５が配された撮像領域４１０３と、光電変換部４１０５から出力される信号を処理するための周辺領域４１０４とが、上述のこれらの工程を含み形成される。転送ゲート電極４１１０ａ及びゲート電極４１１０ｂの形成後、基板４１０１の上に保護層としての絶縁体層４１１１を形成する。保護層としての絶縁体層４１１１として、例えば、窒化シリコンが用いられうる。また、保護層としての絶縁体層４１１１は
、窒化シリコンと酸化シリコンとを含む複数の層によって構成されてもよい。保護層としての絶縁体層４１１１は、後の工程で光電変換部４１０５に与えられるダメージを低減する機能を有していてもよい。また、保護層としての絶縁体層４１１１は、ゲート電極１１０ｂやソース・ドレイン領域との電気的な接続を行う電極などを形成するためのシリサイド工程において、金属の拡散を防止する機能を有していてもよい。保護層としての絶縁体層４１１１の形成後、光電変換部４１０５の上に配された保護層としての絶縁体層４１１１の上に、エッチストップ部４１１７を形成する。エッチストップ部４１１７は、基板４１０１の主面４１０２に対する正射影において、後の工程で光導波路を配するために形成される孔４１１６の底よりも大きく形成されうる。保護層としての絶縁体層４１１１及びエッチストップ部４１１７は、必ずしも形成される必要はない。
、窒化シリコンと酸化シリコンとを含む複数の層によって構成されてもよい。保護層としての絶縁体層４１１１は、後の工程で光電変換部４１０５に与えられるダメージを低減する機能を有していてもよい。また、保護層としての絶縁体層４１１１は、ゲート電極１１０ｂやソース・ドレイン領域との電気的な接続を行う電極などを形成するためのシリサイド工程において、金属の拡散を防止する機能を有していてもよい。保護層としての絶縁体層４１１１の形成後、光電変換部４１０５の上に配された保護層としての絶縁体層４１１１の上に、エッチストップ部４１１７を形成する。エッチストップ部４１１７は、基板４１０１の主面４１０２に対する正射影において、後の工程で光導波路を配するために形成される孔４１１６の底よりも大きく形成されうる。保護層としての絶縁体層４１１１及びエッチストップ部４１１７は、必ずしも形成される必要はない。
【0225】
次いで、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に構造体４１２７を形成する。構造体４１２７は、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅと、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの中に配された複数の配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂとを含む。また、構造体４１２７は、構成要素に上述の保護層としての絶縁体層４１１１及びエッチストップ部４１１７を含んでもよい。層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅは、基板４１０１に配された素子や配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂを電気的に絶縁する。本実施形態において、ダマシン法を用いて配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂが形成される。
【0226】
まず、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に、層間絶縁膜４１１３ａを形成する。必要に応じて、層間絶縁膜４１１３ａの上面に生じる段差を化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などを用いて平坦化してもよい。本実施形態において、上面とは、撮像装置４１００を構成する各部材の基板４１０１とは反対側の面のことを示す。層間絶縁膜４１１３ａには、スルーホールが形成される。スルーホールには、次に形成される配線パターン４１１２ａと基板４１０１に形成された半導体領域や転送ゲート電極４１１０ａ及びゲート電極４１１０ｂなどとを電気的に接続するためのコンタクトプラグ４１１４が配される。コンタクトプラグ４１１４は、導電性の材料によって形成され、例えばタングステンが用いられる。
【0227】
次いで、層間絶縁膜４１１３ａの上面に層間絶縁膜４１１３ｂを形成し、層間絶縁膜４１１３ｂのうち、配線パターン４１１２ａが配される領域に対応した部分をエッチングし除去する。その後、配線パターン４１１２ａの材料となる金属などの導電膜を撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成する。形成された導電膜を、ＣＭＰ法などを用いて研磨することによって、層間絶縁膜４１１３ｂの上面が露出するまで除去する。このような手順によって、配線パターン４１１２ａが所定のパターンに形成される。
【0228】
続いて、層間絶縁膜４１１３ｃ及び４１１３ｄを、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成する。形成された層間絶縁膜４１１３ｄのうち、配線パターン４１１２ｂが配される領域に対応した部分をエッチングし除去する。次に層間絶縁膜４１１３ｃのうち、配線パターン４１１２ａと、配線パターン４１１２ｂとを電気的に接続するためのコンタクトプラグが配される領域に対応した部分をエッチングし除去する。その後、配線パターン４１１２ｂ及びコンタクトプラグの材料となる金属などの導電膜を、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成する。形成された導電膜を、ＣＭＰ法などを用いて研磨することによって、層間絶縁膜４１１３ｄの上面が露出するまで導電膜を除去する。このような手順によって、配線パターン４１１２ｂ及びコンタクトプラグが所定のパターンに形成される。ここで、層間絶縁膜４１１３ｃ、４１１３ｄの形成後、まず、層間絶縁膜４１１３ｃ、４１１３ｄのうち、２つの配線パターン４１１２ａ、４１１２ｂを電気的に接続するためのコンタクトプラグが配される領域に対応した部分をエッチングし除去してもよい。この場合、次いで、層間絶縁膜４１１３ｄのうち、配線パターン４１１２ｂが配される領域に対応した部分をエッチングし除去する。
【0229】
次に、層間絶縁膜４１１３ｅを撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成する。必要に応じて、層間絶縁膜４１１３ｅの上面を、ＣＭＰ法などを用いて平坦化してもよい。配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂは、ダマシン法以外の手法を用いて形成されてもよい。ダマシン法以外の手法の一例を説明する。層間絶縁膜４１１３ａを形成した後、配線パターン４１１２ａの材料となる導電膜を撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成する。次いで、導電膜のうち、配線パターン４１１２ａが配される領域以外の部分をエッチングすることによって除去する。これによって、配線パターン４１１２ａが得られる。その後、層間絶縁膜４１１３ｂ及び４１１３ｃを形成し、配線パターン４１１２ａの形成と同様の手法を用いて配線パターン４１１２ｂを形成する。配線パターン４１１２ｂを形成した後、層間絶縁膜４１１３ｄ及び４１１３ｅを形成する。層間絶縁膜４１１３ｃ及び４１１３ｅの上面は、必要に応じて平坦化してもよい。配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂは、基板４１０１の主面４１０２を基準に、互いに異なる高さに配される。本実施形態において、配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂには、銅が用いられるが、導電部材は導電性の材料であれば銅以外の材料が用いられてもよい。コンタクトプラグによって電気的に接続される部分を除いて、配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂは、層間絶縁膜４１１３ｃによって互いに絶縁されている。本実施形態において、配線パターンは、２層の構成を示しているが、単層であってもよいし、３層以上であってもよい。また、それぞれの層間絶縁膜４１１３の間には、配線パターン４１１２を形成する際のエッチストップ膜、配線パターン４１１２の金属の拡散防止膜、または、エッチストップと金属の拡散防止との両方の機能を備える膜が配されてもよい。本実施形態では、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅを構成する材料として酸化シリコンを用いる。このため、本実施形態において、エッチストップ及び金属の拡散防止の機能を備える拡散防止膜４１１５が配される。拡散防止膜４１１５は、例えば窒化シリコンが用いられうる。上述の構造体４１２７には、この拡散防止膜４１１５が含まれてもよい。拡散防止膜４１１５は、構造体４１２７の配線層や絶縁膜の構成によって、必ずしも配されなくてもよい。以上の様にして、基板４１０１と、基板４１０１の上の構造体４１２７とを含むウエハを用意する。なお、配線層は、アルミニウムや銅などの導電材料からなる導電層であるため、各種の配線層を導電層と称することもできる。
【0230】
次いで、図２４（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの光電変換部４１０５の上の部分に孔４１１６を形成する。本実施形態のように拡散防止膜４１１５が配される場合、主面４１０２に対する正射影において、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅ及び拡散防止膜４１１５の光電変換部４１０５と重なる領域に孔４１１６を形成する。主面４１０２に対する正射影において、孔４１１６の少なくとも一部が、光電変換部４１０５と重なって配されればよい。
【0231】
孔４１１６の形成のはじめに、エッチング用のレジストマスク（不図示）を、層間絶縁膜４１１３ｅの上面に形成する。エッチング用のレジストマスクは、孔４１１６が配される領域に開口を有する。エッチング用のレジストマスクは、例えばフォトリソグラフィー法によってパターニングされたフォトレジストでありうる。続いて、エッチング用のレジストマスクをマスクとして、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅ及び拡散防止膜４１１５をエッチングする。これによって、孔４１１６が形成される。孔４１１６を形成するためのエッチングの工程は、１つの条件で連続的にエッチングを行ってもよいし、条件の異なる複数回のエッチングを行ってもよい。孔４１１６を形成した後、エッチング用のレジストマスクは除去されうる。
【0232】
図２４（Ａ），図２４（Ｂ）に示す工程によって、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に、構造体４１２７が形成される。構造体４１２７は、複数の光電変換部４１０５の上にそれぞれ配された複数の孔４１１６を有する層間絶縁膜４１１３と、層間絶縁膜
中に配された配線パターン４１１２を含む。
中に配された配線パターン４１１２を含む。
【0233】
図２４（Ｂ）に示す構成のようにエッチストップ部４１１７が配される場合、孔４１１６を形成するためのエッチングは、エッチストップ部４１１７が露出するまで行われてもよい。エッチストップ部４１１７は、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅをエッチングするエッチング条件において、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅよりもエッチングレートが小さい材料が用いられうる。層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅに酸化シリコンを用いる場合、エッチストップ部４１１７の材料として、窒化シリコンや酸窒化シリコンが用いられうる。孔４１１６を形成し、エッチストップ部４１１７を露出させるためのエッチングの工程は、１つの条件で連続的にエッチングを行ってもよいし、条件の異なる複数回のエッチングを行ってもよい。孔４１１６は、必ずしも層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの全てを貫通しなくてもよい。層間絶縁膜１１３ａ～１１３ｅが有する凹みが、孔１１６であってもよい。孔４１１６の平面形状は、孔４１１６の境界が円形や四角形などの閉じたループである。また、孔４１１６の平面形状は、複数の光電変換部４１０５に渡って延在する溝のような形状であってもよい。つまり、本実施形態において、ある平面において層間絶縁膜１１３ｅの配されていない領域が、層間絶縁膜４１１３ｅの配された領域に囲まれている、または、挟まれている場合、層間絶縁膜４１１３が、孔４１１６を有するといってもよい。本実施形態において、主面４１０２に対する正射影において、光電変換部４１０５と重なる位置に孔４１１６が形成され、周辺領域４１０４の上には、孔４１１６が形成されない。しかしながら、周辺領域４１０４に孔４１１６が形成されてもよい。この場合、撮像領域４１０３に形成される孔４１１６の密度が、周辺領域４１０４に形成される孔１１６の密度よりも高くてもよい。孔４１１６の密度は、単位面積あたりに配される孔４１１６の数によって決定することができる。また、孔４１１６の密度は、孔４１１６の占める面積の割合によっても決めることができる。
【0234】
次に、図２４（Ｃ）に示すように、複数の孔４１１６を充填しつつ撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に配されている構造体４１２７を覆うように、光導波路を構成する材料を用いた誘電体材料膜４１２９を形成する。誘電体材料膜４１２９は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、スパッタ法などを用いて成膜される。図２４（Ｃ）は、誘電体材料膜４１２９の平坦化処理後を示している。誘電体材料膜４１２９は、図２４（Ｃ）に示されるように、孔４１１６を埋め込み光導波路コア部として機能する部分と、孔以外の撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に配された部分とを有する。以下では、孔４１１６内の部分であり、光導波路コア部として機能する部分を誘電体部材４１１８とも称する。誘電体材料膜４１２９の形成は、１つの条件で連続的に形成してもよいし、条件の異なる複数の工程を用いて形成してもよい。例えば、最初の工程において、下地の層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの密着性が高くなる条件を用いて誘電体材料膜４１２９の一部を形成し、次の工程において、孔４１１６の埋め込み性が高くなる条件で残りの誘電体材料膜４１２９を形成してもよい。また、複数の異なる材料を順次形成することによって、誘電体材料膜４１２９を形成してもよい。図２４（Ｂ）の工程において、エッチストップ部４１１７が露出するように層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅがエッチングされた場合、誘電体材料膜４１２９のうち光導波路として機能する部分は、エッチストップ部４１１７と接するように配されうる。また、誘電体材料膜４１２９は、図２４（Ｃ）に示すように、孔４１１６を完全に充填していてもよい。また、誘電体材料膜４１２９は、一部に誘電体材料によって充填されない空間を有していてもよい。
【0235】
誘電体材料膜４１２９の材料には、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの屈折率よりも高い屈折率を有する材料が用いられうる。層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅが酸化シリコンの場合、誘電体材料膜４１２９の材料は、窒化シリコンであってもよい。屈折率が約１．４５の酸化シリコンに対して、窒化シリコンは、約２．００の屈折率を有する。この
ため、スネルの法則に基づいて、誘電体材料膜４１２９の孔４１１６に埋め込まれた部分によって構成される光導波路と層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの界面において、光が反射する。これによって、光電変換部４１０５の上に入射した光を、光導波路の内部に閉じ込めることができる。また、誘電体材料膜４１２９の材料に窒化シリコンを用いた場合、形成する際に窒化シリコンに含まれる水素の量を多くすることが可能であり、この水素によって、基板４１０１のダングリングボンドを効果的に終端することができる。これによって、白キズなどのノイズを低減することが可能となる。誘電体材料膜４１２９の材料は、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの屈折率差などの光学特性と、製造工程上の長所との兼ね合いとを考慮し、適宜選択することができる。
ため、スネルの法則に基づいて、誘電体材料膜４１２９の孔４１１６に埋め込まれた部分によって構成される光導波路と層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの界面において、光が反射する。これによって、光電変換部４１０５の上に入射した光を、光導波路の内部に閉じ込めることができる。また、誘電体材料膜４１２９の材料に窒化シリコンを用いた場合、形成する際に窒化シリコンに含まれる水素の量を多くすることが可能であり、この水素によって、基板４１０１のダングリングボンドを効果的に終端することができる。これによって、白キズなどのノイズを低減することが可能となる。誘電体材料膜４１２９の材料は、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの屈折率差などの光学特性と、製造工程上の長所との兼ね合いとを考慮し、適宜選択することができる。
【0236】
ここで、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅと、複数の孔４１１６に配された光導波路のコア部との位置関係について説明する。ある平面において、光導波路のコア部が配された領域が、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの配された領域に囲まれている、または、挟まれている。言い換えると、光電変換部４１０５と孔４１１６に配された光導波路コア部とが並ぶ方向と交差する方向に沿って、孔４１１６に配された光導波路のコア部が並んでいる。光電変換部４１０５と孔４１１６に配された光導波路のコア部とが並ぶ方向と交差する方向は、例えば基板４１０１の主面４１０２と平行な方向である。
【0237】
主面４１０２に対する正射影において、基板４１０１の光電変換部４１０５と重なる位置に、孔４１１６に配された光導波路のコア部が配される。本実施形態において、窒化シリコンを用いる光導波路のコア部を構成する誘電体材料膜４１２９の屈折率は、酸化シリコンを用いる層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの屈折率よりも高い。このような屈折率の関係によって、光電変換部４１０５の上の光導波路のコア部に入射した光のうち、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅに漏れ出す光の量を低減することができる。このため、孔４１１６に配される光導波路のコア部の少なくとも一部が、主面４１０２に対する正射影において、光電変換部４１０５と重なって配されれば、光電変換部４１０５に入射する光の量を増やすことが可能となる。
【0238】
光導波路を構成する誘電体材料膜４１２９の屈折率が、必ずしも層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの屈折率よりも高い必要はない。例えば、光導波路のコア部に入射した光が、周囲の層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅに漏れ出ない構成であれば、光導波路として機能する。例えば、孔４１１６の側壁に光を反射する金属などの反射部材が配され、孔４１１６の他の部分に、光導波路のコア部を構成する部材が埋め込まれていてもよい。また例えば、孔４１１６に配された光導波路のコア部と層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅとの間にエアギャップがあってもよい。エアギャップは、真空であってもよいし、気体が配されていてもよい。これらの場合、光導波路のコア部を構成する部材の材料と、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅの材料との屈折率は、どのような大小関係になっていてもよい。
【0239】
図２４（Ｃ）は、図２４（Ｂ）で示した孔４１１６に光導波路のコア部を形成するための材料として窒化シリコンを堆積し、誘電体材料膜４１２９を形成した状態を示す。光導波路のコア部を形成する際に孔４１１６の深さに応じて、形成される誘電体材料膜４１２９の膜厚が変化する。例えば、孔４１１６の深さが深くなると、形成する光導波路のコア部の高さが高くなり、より膜厚の厚い誘電体材料膜４１２９を形成する必要がある。ＣＶＤ法やスパッタ法などで成膜される膜は、厚くなるほど応力が高まることが知られている。このため、誘電体材料膜４１２９の成膜時に製造装置の処理室の内壁に付着した堆積物が、膜厚が厚くなるにしたがって壁部から剥がれ落ちやすくなりうる。誘電体材料膜４１２９の成膜中に、処理室の内壁から堆積物が剥がれ落ちた場合、剥がれた堆積物が、誘電体材料膜４１２９の膜中に異物４１３０として取り込まれてしまう可能性がある。
【0240】
誘電体材料膜４１２９の成膜時に発生する異物を除去するために、ついで洗浄処理を行う。誘電体材料膜４１２９の成膜は、複数回に分けて成膜してもよく、各成膜後に洗浄処理を行う。洗浄方法は、液体を用いた洗浄で、たとえばナノスプレーによる２流体洗浄が例としてあげられる
【0241】
次いで、誘電体材料膜４１２９の上面に生じる段差を解消するために、平坦化処理を行う。図２４（Ｃ）は、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に、平坦化された平坦面を含む上面を有する誘電体材料膜４１２９を形成する平坦化工程を示す。この平坦化は、ＣＭＰ法以外の周知の方法で行ってもよい。例えば、研磨などによって平坦化が行われてもよい。この平坦化工程において、誘電体材料膜４１２９の上面のうち平坦化された平坦面が、図２４（Ｃ）に示すように完全に平坦になる必要はない。平坦化を行う前の誘電体材料膜１２９の上面の段差が、平坦化工程によって低減されればよい。また、誘電体材料膜４１２９のうち孔４１１６以外に配された部分、換言すると構造体４１２７のうち最も上にある層間絶縁膜４１１３ｅの上面と接する部分の膜厚が、５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下程度の範囲であってもよい。
【0242】
本実施形態において、配線パターン４１１２ｂの上に配される層間絶縁膜４１１３ｅは、上述のように酸化シリコンによって形成される。しかしながら、層間絶縁膜４１１３ａ～４１１３ｅのうち孔４１１６以外の部分で誘電体材料膜４１２９と接する層間絶縁膜４１１３ｅの材料は酸化シリコンに限られるものではない。例えば、層間絶縁膜４１１３ｅとして炭化シリコンが用いられ、その上に誘電体部材４１１８（誘電体材料膜４１２９）として窒化シリコンが堆積されてもよい。層間絶縁膜４１１３ｅの材料は、配線パターン４１１２ｂの導電部材と比較して、抵抗率が高く絶縁体として機能する材料であればよい。炭化シリコンは、配線パターン４１１２ｂの導電部材よりも抵抗率が高く、絶縁体として機能しうる。
【0243】
次いで、誘電体材料膜４１２９を覆うように、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に低屈折率膜４１１９を形成する。低屈折率膜４１１９は、絶縁膜でありうる。低屈折率膜４１１９を形成した状態を図２４（Ｄ）に示す。低屈折率膜４１１９の屈折率は、低屈折率膜４１１９よりも基板４１０１の側に配され、かつ、低屈折率膜４１１９と接して配された部材の屈折率よりも低い。低屈折率膜４１１９よりも基板４１０１側に配され、かつ、低屈折率膜４１１９と接して配された部材は、低屈折率膜４１１９が形成される前の時点で、露出している部材である。本実施形態において、誘電体部材４１１８がこの部材に相当する。このため、本実施形態において、誘電体部材４１１８の屈折率よりも、低屈折率膜４１１９の屈折率の方が低い屈折率を有する。本実施形態において、低屈折率膜４１１９は酸窒化シリコンを用いて形成される。酸窒化シリコンの屈折率は約１．７２である。低屈折率膜４１１９は、必ずしも設けなくてもよい。低屈折率膜４１１９を設けない場合、図４（Ｄ）に示す工程は省略できる。
【0244】
次いで、図２４（Ｅ）に示すように、誘電体材料膜４１２９のうち周辺領域４１０４の上に形成された領域を除去する除去工程を行う。この除去工程において、周辺領域４１０４の上に配された誘電体材料膜４１２９のうち、配線パターン４１１２ｂの少なくとも一部の上に配された部分を、層間絶縁膜４１１３ｅが露出するように除去する。この部分には、後述する工程によって、配線パターン４１１２ｂと構造体４１２７の外部とを電気的に接続するためのコンタクトプラグが配される。図２４（Ｅ）に示すように、周辺領域４１０４の上に形成された誘電体材料膜４１２９を全て除去してもよい。また、図２４（Ｅ）に示す構成のように、誘電体材料膜４１２９の上に低屈折率膜４１１９が配されている場合、誘電体材料膜４１２９と同様の部分の低屈折率膜４１１９も除去する。除去の方法は、周知の方法を用いることができる。本実施形態において、エッチングすることによって、誘電体材料膜４１２９及び低屈折率膜４１１９のうち周辺領域４１０４の上に配され
た領域を除去する。また、この除去工程で、撮像領域４１０３に配された誘電体材料膜４１２９の一部が除去されてもよい。光導波路のコア部を構成するために成膜された誘電体材料膜４１２９のうち、少なくとも孔４１１６に配された部分が残存することによって、光電変換部４１０５に入射する光の量を増やすことができる。
た領域を除去する。また、この除去工程で、撮像領域４１０３に配された誘電体材料膜４１２９の一部が除去されてもよい。光導波路のコア部を構成するために成膜された誘電体材料膜４１２９のうち、少なくとも孔４１１６に配された部分が残存することによって、光電変換部４１０５に入射する光の量を増やすことができる。
【0245】
及び低屈折率膜４１１９の周辺領域４１０４の上に形成された部分をエッチングによって除去した後、残渣を除去するために剥離処理を行う。その後、図２４（Ｆ）に示すように、誘電体材料膜４１２９、低屈折率膜４１１９及び層間絶縁膜４１１３ｅを覆うように層間絶縁膜４１２０を形成する。層間絶縁膜４１２０は、撮像領域４１０３及び周辺領域４１０４の上に形成される。層間絶縁膜４１２０は、層間絶縁膜４１１３ｅと同じ材料で形成されてもよい。必要に応じて、層間絶縁膜４１２０の上面は平坦化されうる。
【0246】
層間絶縁膜４１２０の形成後、図２４（Ｆ）に示すように、層間絶縁膜４１２０の配線パターン４１１２ｂの所定の部分と重なる位置にスルーホール４１２１が形成される。スルーホール４１２１は、例えば、層間絶縁膜４１２０及び層間絶縁膜１１３ｅをエッチングすることによって形成される。
【0247】
次いで、図２４（Ｇ）に示される工程によって、配線パターン４１１２ｃ及び層内レンズ４１２３を形成する。まず、スルーホール４１２１にコンタクトプラグ４１２２を形成する。コンタクトプラグ４１２２は配線パターン４１１２ｂの所定の部分と、コンタクトプラグ４１２２の形成後に構造体４１２７の外部に配される配線パターン４１１２ｃの所定の部分とを電気的に接続する。コンタクトプラグ４１２２には、例えばタングステンが用いられる。コンタクトプラグ４１２２を構成する材料は、タングステンに限られることはなく、導電性の材料であればよい。
【0248】
次に、配線パターン４１１２ｃを形成する。本実施形態において、配線パターン４１１２ｃには、アルミニウムが用いられる。配線パターン４１１２ｃを形成する方法は、上述の配線パターン４１１２ａ及び４１１２ｂを形成する工程で説明した方法が適宜用いられる。配線パターン４１１２ｃは、アルミニウムに限られることはなく、導電性の材料であればよい。また、この工程において、複数の層内レンズ４１２３が形成される。層内レンズ４１２３のそれぞれは、複数の光電変換部４１０５のそれぞれに対応して配される。層内レンズ４１２３は、例えば、窒化シリコンによって形成される。層内レンズ４１２３を形成する方法は、周知の方法を用いることができる。
【0249】
図２４（Ｇ）に示される構成では、層内レンズ４１２３を形成する材料が周辺領域４１０４にも配される。しかしながら、層内レンズ４１２３を形成する材料は、撮像領域４１０３のみに配されてもよい。また、層内レンズ４１２３と層間絶縁膜４１２０との間に、両者の中間の屈折率を有する中間膜４１２８が配されてもよい。本実施形態において、酸窒化シリコンを用いた中間膜４１２８が、層内レンズ４１２３と層間絶縁膜４１２０との間に配さる。層内レンズ４１２３に用いられるシリコン窒化膜は約２．００、中間膜４１２８に用いられる酸窒化シリコンは約１．７２、層間絶縁膜４１２０に用いられる酸化シリコンは約１．４５の屈折率をそれぞれ有する。このような構成を有することによって、反射率を低減することが可能である。
【0250】
中間膜４１２８の効果について簡単に説明する。一般に、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質に光が進む場合、ｎ１とｎ２との差が大きいほど反射率が大きくなる。層内レンズ４１２３と層間絶縁膜４１２０との間に、両者の中間の屈折率を有する中間膜４１２８が配されることによって、界面での屈折率の差が小さくなる。結果として、層内レンズ４１２３と層間絶縁膜４１２０とが互いに接して配された場合に比べて、層内レンズ４１２３から層間絶縁膜４１２０へ光が入射する場合の反射率を小さくできる。同様に層間絶
縁膜４１２０と、誘電体部材４１１８との間に、両者の中間の屈折率を有する低屈折率膜４１１９が配されることによって、界面での屈折率の差が小さくなる。結果として、層間絶縁膜４１２０から誘電体部材４１１８によって構成される光導波路のコア部へ光が入射する場合の反射率を小さくすることができる。
縁膜４１２０と、誘電体部材４１１８との間に、両者の中間の屈折率を有する低屈折率膜４１１９が配されることによって、界面での屈折率の差が小さくなる。結果として、層間絶縁膜４１２０から誘電体部材４１１８によって構成される光導波路のコア部へ光が入射する場合の反射率を小さくすることができる。
【0251】
中間膜４１２８が配されたことによる反射率の低減の度合いは、中間膜４１２８の膜厚ｄ、屈折率Ｎ、及び、入射光の波長ｐの関係によって変化する。これは、複数の界面からの多重反射光が互いに打消しあうからである。理論的には、ｋが０以上の任意の整数である場合、式（１）の条件の場合、反射率が最も低減される。
【数1】
【0252】
すなわち、中間膜４１２８の膜厚が、ｐ／４Ｎの奇数倍の場合、理論的には最も反射率が低減される。したがって、上記の式（１）に基づいて、中間膜４１２８の膜厚を設定すればよい。特に、中間膜４１２８の膜厚は以下の式（２）を満足するとよい。さらに、式（２）においてｋ＝０であるとよい。
【数2】
【0253】
例えば、層間絶縁膜４１２０の屈折率が１．４５、中間膜４１２８の屈折率が１．７２、層内レンズ４１２３の屈折率が２．００、撮像装置４１００に入射する光の波長が５５０ｎｍの場合を考える。この場合、中間膜４１２８の膜厚を８０ｎｍとすると、層内レンズ４１２３から層間絶縁膜４１２０へ透過する光の透過率は約１．００である。これに対して、層内レンズ４１２３と層間絶縁膜４１２０とが互いに接して配された場合、透過率は約０．９７である。
【0254】
層内レンズ４１２３の形成後、図２４（Ｈ）に示される工程によって、カラーフィルター４１２５ａ、４１２５ｂ、マイクロレンズ４１２６が形成される。まず、層内レンズ４１２３の上に層間絶縁膜４１２４を形成する。層間絶縁膜４１２４は、例えば、有機材料によって形成された絶縁膜である。必要に応じて層間絶縁膜４１２４の上面は平坦化される。例えば、層間絶縁膜４１２４を構成する有機材料を塗布することによって、上面が平坦化された層間絶縁膜４１２４を形成することができる。
【0255】
次いで、カラーフィルター４１２５ａ、４１２５ｂを形成する。カラーフィルター４１２５ａ、４１２５ｂは、それぞれ光電変換部４１０５に対応して配される。カラーフィルター４１２５ａを透過する光の波長と、カラーフィルター４１２５ｂを透過する光の波長とが、互いに異なってもよい。続いて、カラーフィルター４１２５ａ、４１２５ｂの上にマイクロレンズ４１２６を形成する。マイクロレンズ４１２６を形成する方法は周知の方法を用いることができる。カラーフィルター４１２５ａ、４１２５ｂやマイクロレンズ４１２６などの光学部材は、一括露光によって形成されることが望ましい。
【0256】
上述した工程によって、撮像装置が製造される。
【0257】
［露光処理］
上記の製造工程における露光処理について説明する。
上記の製造工程における露光処理について説明する。
【0258】
図２５は、撮像装置の構造を簡略して示した図である。上記の説明と同一の部材には同一の符号を付している。基板４１０１に光電変換部（受光領域）４１０５が形成されてい
る。光電変換部４１０５の光入射側には絶縁体層４１１１が形成されている。絶縁体層４１１１の中に、配線パターン４２０１，４２０２、誘電体部材４１１８が形成されている。なお、ここでは、基板４１０１上の絶縁体層と配線層間の層間絶縁膜を区別せずに絶縁体層４１１１と称している。絶縁体層、配線パターン、導波路を含む構造体上に、マイクロレンズ４１２６が形成されている。
る。光電変換部４１０５の光入射側には絶縁体層４１１１が形成されている。絶縁体層４１１１の中に、配線パターン４２０１，４２０２、誘電体部材４１１８が形成されている。なお、ここでは、基板４１０１上の絶縁体層と配線層間の層間絶縁膜を区別せずに絶縁体層４１１１と称している。絶縁体層、配線パターン、導波路を含む構造体上に、マイクロレンズ４１２６が形成されている。
【0259】
本実施形態において、配線パターン４２０１は、基板４１０１の上に配された絶縁体層４１１１を含むウエハの上に、複数の部分パターンを繋ぎ合わせた複数回の露光（繋ぎ露光、分割露光）処理によって形成される。配線パターン４２０１は、図２５では一層として描いているが、図２４等に示すように複数層であってもよい。
【0260】
誘電体部材４１１８のパターニングは一括露光により形成される。すなわち、導波路用の孔の形成が、一括露光によって行われる。この孔の形成が、配線形成後の絶縁体層の加工に相当する。開口形成後に、孔に誘電体部材を充填（配置）することにより誘電体部材４１１８が形成される。
【0261】
なお、上述した製造工程における貫通電極用の開口形成も、配線形成後の絶縁体層の加工に相当する。これらのパターニングの一部または全部は一括露光によって行われてもよい。
【0262】
本実施形態では、誘電体部材４１１８の上層に、配線パターン４２０２が一括露光により形成されてもよい。配線パターン４２０２は誘電体部材４１１８に対応する開口を有する。配線パターン４２０２も複数層であってもよい。
【0263】
絶縁体層４１１１の上に、マイクロレンズ４１２６が一括露光により形成される。マイクロレンズ４１２６以外の光学部材が絶縁体層４１１１の上に一括露光により形成されてもよい。
【0264】
このように、本実施形態では、配線層４２０２とマイクロレンズ４１２６がともに一括露光により形成されるので、配線層４２０２のパターンが有する開口とマイクロレンズ４１２６のアライメントズレを最小限に抑えることができる。したがって、入射光の配線層４２０２によるケラレの影響を小さくできる。さらに、誘電体部材４１１８とマイクロレンズ４１２６がともに一括露光で形成されるので、これらの間のアライメント精度を十分に確保でき、入射光をより効率良く光電変換部４１０５へ導くことが可能となる。これらの要因により、本実施形態による製造方法によれば撮像装置の感度の向上が期待できる。
【0265】
ここでは、下層の配線層４２０１を繋ぎ露光で形成し、上層の配線層４２０２を一括露光で形成する例を示したが、両方を繋ぎ露光で形成してもよい。また、配線層が３層以上である場合も同様である。また、図２４で示したように、誘電体部材４１１８とマイクロレンズ４１２６の間に配線層が形成されなくてもよい。このような場合でも、誘電体部材４１１８とマイクロレンズ４１２６をともに一括露光により形成することで、アライメント精度の向上に伴うセンサ感度向上の効果が得られる。
【0266】
また、誘電体部材４１１８のパターニングを繋ぎ露光で行ってもよい。この場合、同じく複数回露光によってパターニングされる配線パターン４２０１とのアライメント精度を十分に確保できる。誘電体部材４１１８のパターニング時に金属配線と干渉することによって金属配線の断線のリスクが解消され、配線歩留まりの向上が期待できる。誘電体部材４１１８のパターニングを繋ぎ露光にて行う場合、配線歩留りの向上効果に関しては、誘電体部材４１１８に必ずしも絶縁体層よりも高い屈折率材料を埋め込む必要はない。
【0267】
＜第５実施形態＞
本実施形態は、半導体装置の製造プロセス時の異物混入に起因する金属配線の溶解を抑制する製造方法を提供する。
本実施形態は、半導体装置の製造プロセス時の異物混入に起因する金属配線の溶解を抑制する製造方法を提供する。
【0268】
本発明者は、撮像装置の光導波路形成のプロセスにおいて、次のような課題があることを見出した。すなわち、成膜中に取り込まれる異物が金属配線を露出させるクラックを生じさせ、後工程で金属配線の溶解が生じて品質不良が発生することを見いだした。より詳細には、次のような現象により品質不要が発生する。
【0269】
光導波路の材料を成膜する際、異物が発生し、材料膜の中に異物として取り込まれる場合がある。この影響で、たとえば、異物を起点とした、層間絶縁膜中に配置された金属配線に到達するようなクラックが生じ、層間絶縁膜中に配置された金属配線パターンが露出する場合がある。この金属配線が露出した状態で、薬液処理、たとえば成膜時に発生する異物を取り除くための洗浄処理やレジスト保剥離処理等を行った場合、発生したクラックから薬液が浸透して金属配線に到達し、金属配線が溶解し、品質不良になる可能性がある。上述した工程を経由した後には、デバイスを保護する膜を形成するため、クラックを含め欠陥は覆われる。したがって、品質不良に対する対応が必要な工程は光導波路形成後、保護膜で欠陥を被覆するまでの工程である。
【0270】
本実施形態は、光導波路を有する撮像装置において金属配線の溶解により発生する不良を抑制する技術を提供する。
【0271】
［概要］
本実施形態における撮像装置（半導体装置）の製造方法は、第４実施形態において図２４を参照して説明した製造方法と基本的に同様である。以下、本実施形態において特徴的な工程について説明する。また、図２６（Ａ）～図２６（Ｄ）は本実施形態によって抑制可能な不良を説明する図である。なお、図２６（Ａ）～図２６（Ｄ）においては、基板４１０１の記載は省略している。
本実施形態における撮像装置（半導体装置）の製造方法は、第４実施形態において図２４を参照して説明した製造方法と基本的に同様である。以下、本実施形態において特徴的な工程について説明する。また、図２６（Ａ）～図２６（Ｄ）は本実施形態によって抑制可能な不良を説明する図である。なお、図２６（Ａ）～図２６（Ｄ）においては、基板４１０１の記載は省略している。
【0272】
撮像装置の製造工程は第４の実施形態で説明したので、ここでは本実施形態に特に関連する工程を簡単に説明する。まず、絶縁体層を加工して孔４１１６を形成する工程（図２４Ｂ）、および、孔に誘電体部材４１１８を充填するための誘電体材料膜４１２９を成膜する工程（図２４Ｃ）、誘電体材料膜４１２９の洗浄工程および平坦化工程（図２４Ｄ）が、この順で行われる。その後、誘電体材料膜４１２９の一部を除去する工程、絶縁膜４１２０を形成する工程、配線層（導電層）が露出するように絶縁膜４１２０にスルーホール４１２１を形成する工程（図２４Ｆ）を含む。
【0273】
上述のように、誘電体部材（誘電体材料膜）の成膜中に生じた異物によって、金属配線が露出するクラックが生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、誘電体材料膜の成膜後（誘電体部材の孔への充填後）であって、貫通電極（ビア）用の孔形成のような金属配線が露出するように絶縁膜を加工する工程の前に、防腐剤（防蝕剤）を含有する液体（薬液）でウエハを処理する。例えば、防腐剤入りの薬液を誘電体部材に塗布したり、防腐剤入りの薬液でウエハを洗浄したり、防腐剤入りのスラリーを用いてウエハにＣＭＰ処理を行う。より詳細には、本実施形態では、導波路用の孔４１１６に誘電体部材４１１８を充填する工程の後に誘電体部材４１１８に対して配線の防腐剤を含む薬液を塗布する。誘電体部材４１１８に対して配線の防腐剤を含む薬液を塗布するのは、コンタクトプラグ４１２２用のスルーホール４１２１を形成して配線パターン４１１２を露出させる工程の前である。更に別の表現をすれば、本実施形態は、金属配線の露出を意図しないが、異物混入に伴うクラックによって金属配線が露出する可能性がある工程の後であり、金属配線の露出を意図する工程の前に、誘電体部材に対して防腐剤を含む薬液を塗布する工程を含む
。
。
【0274】
本実施形態によれば、このような塗布工程を含むことにより、金属配線を露出するようなクラックが生じていても、その後の工程における金属配線の溶解を抑制できる。この目的のために、本実施形態の防腐剤入りの薬液の塗布工程は、クラックが生じている可能性のある誘電体材料に対する、金属配線を溶解させる成分を含む薬液処理の前に行われる。
【0275】
本実施形態において用いる防腐剤は、気化性防腐剤を所定の濃度に調整した混合液である。気化性防腐剤の種類には、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、モノエタノールアミンベンゾエートなどがあげられる。調整は、水を溶媒として用い、濃度は０．０１ｗｔ％～２．０ｗｔ％の範囲で用いることができる。
【0276】
［実施例５－１］
本実施例に係る撮像装置（半導体装置）の製造方法について、第４実施形態における図２４を参照して説明した参考例に係る製造方法との相違点について主に説明する。
本実施例に係る撮像装置（半導体装置）の製造方法について、第４実施形態における図２４を参照して説明した参考例に係る製造方法との相違点について主に説明する。
【0277】
本実施例では、図２４（Ｃ）に示す誘電体材料膜４１２９の成膜後（孔への充填処理後）、誘電体材料膜４１２９の成膜中の異物を除去するための洗浄工程の前に、誘電体材料膜４１２９への防腐剤入りの薬液塗布を行う。誘電体材料膜４１２９の成膜を複数回に分けて行い、その都度洗浄処理を行う場合、すべての洗浄処理の前に行う。本実施例では、例えば、薬液として、水溶媒によって濃度０．０５ｗｔ％に調整したベンゾトリアゾールを用いる。
【0278】
前述したように、誘電体材料膜４１２９の成膜中に異物が取り込まれた場合、その取り込まれた異物の影響で応力が変化し、異物を起点としたクラックが形成されることがある。そして、場合によってはクラックが下層の配線に到達して、配線が露出してしまう可能性がある。図２６（Ａ）は、異物４１３０を含む誘電体材料膜４１２９を示す。異物４１３０を起点としてクラック４１３１が発生している。クラック４１３１によって配線パターン４１１２ｄが露出した場合、前述した洗浄処理時に、クラック４１３１から洗浄薬液が浸透し配線パターン４１１２ｄに到達する。そうすると、配線パターン４１１２ｄの溶解が発生し、導通不良や電流密度の増加が起きる可能性がある。図２６（Ｂ）は、洗浄処理によって配線パターン４１１２ｄの一部が消失した状態を示す。点線領域４１５０が、この洗浄処理によって消失した配線パターン４１１２ｄを示す。
【0279】
本実施例においては、クラックが発生した場合、クラックを介して配線の露出が発生する可能性があるが、その後に配線の防腐剤を塗布することで、露出した配線表面が保護される。したがって、洗浄処理においてクラックから洗浄薬液が浸透して配線まで到達した場合でも、配線の溶解を抑制することができる。
【0280】
［実施例５－２］
本実施例では、図２４（Ｃ）に示す誘電体材料膜４１２９の成膜処理および洗浄処理の後であって、誘電体材料膜４１２９の平坦化工程の前に、誘電体材料膜４１２９への防腐剤入りの薬液塗布を行う。使用する薬液は実施例５－１と同じである。
本実施例では、図２４（Ｃ）に示す誘電体材料膜４１２９の成膜処理および洗浄処理の後であって、誘電体材料膜４１２９の平坦化工程の前に、誘電体材料膜４１２９への防腐剤入りの薬液塗布を行う。使用する薬液は実施例５－１と同じである。
【0281】
前述したように、誘電体材料膜４１２９の成膜中の異物が誘電体材料膜４１２９の膜中に取り残される場合がある。この異物が、成膜後の洗浄工程において抜け落ちる際に、図２６（Ｂ）に示すように導波路側壁を破壊し、下層の金属配線が露出してしまう可能性がある。図２６（Ｃ）には、異物４１３０が抜け落ちる際に生じる空隙４１３３が示される。空隙４１３３は、異物４１３０が抜け落ちる際に導波路側壁を破壊した際に生じる破壊痕とも捉えられる。
【0282】
金属配線が露出した状態で、平坦化処理（たとえばＣＭＰ処理）を行った場合、その際に使用する薬液が露出した金属配線に到達し、金属配線の溶解が発生し、導通不良が起きる可能性がある。図２６（Ｃ）は、平坦化処理によって金属の配線パターン４１１２ｄの一部が消失した状態を示す。点線領域４１５１が、この平坦化処理により消失した配線パターン４１１２ｄを示す。
【0283】
本実施例においては、異物の抜け落ちにより金属配線の露出が発生する可能性があるが、その後に金属配線の防腐剤を塗布することで、露出した金属配線表面が保護される。したがって、平坦化処理において薬液が浸透して配線まで到達した場合でも、金属配線の溶解を抑制することができる。
【0284】
［実施例５－３］
本実施例では、図２４（Ｅ）に示す、誘電体部材４１１８のうち周辺領域４１０４の上に形成された領域を除去する除去処理の後、残渣を除去するための剥離処理の前に、誘電体材料膜４１２９への防腐剤入りの薬液塗布を行う。使用する薬液は実施例５－１と同じである。
本実施例では、図２４（Ｅ）に示す、誘電体部材４１１８のうち周辺領域４１０４の上に形成された領域を除去する除去処理の後、残渣を除去するための剥離処理の前に、誘電体材料膜４１２９への防腐剤入りの薬液塗布を行う。使用する薬液は実施例５－１と同じである。
【0285】
前述したように、誘電体材料膜４１２９の成膜中の異物が誘電体材料膜４１２９の膜中に取り残される場合がある。異物が取り残された状態で平坦化処理を行うと、異物が抜け落ち、平坦化後に凹状の欠陥が生じる。図２６（Ｃ）に示すように、周辺領域４１０４の誘電体材料膜４１２９に生じる凹状欠陥４１３４が示される。
【0286】
その後、誘電体材料膜４１２９の上に低屈折率膜４１１９を成膜し、周辺領域４１０４の上に形成された誘電体部材４１１８および低屈折率膜４１１９の除去が行われる。具体的には、ウエハ上の周辺領域４１０４以外の領域にレジストパターンを配置した後、エッチングにより誘電体部材４１１８および低屈折率膜４１１９を除去する。凹状欠陥４１３４によって誘電体材料膜４１２９の膜厚が実効的に薄くなる。したがって、この部分において、誘電体材料膜４１２９および低屈折率膜４１１９だけではなく、その下の層間絶縁膜４１１３ｅ、拡散防止膜４１１５までエッチングが進行し、下層の配線パターンが露出してしまう可能性がある。その後、レジストパターンの剥離（除去）処理の際の薬液により、配線パターンの溶解が発生し、導通不良が起きる可能性がある。図２６（Ｄ）は、洗浄処理によって金属（例えば銅）の配線パターン４１１２ｄの一部が消失した状態を示す。点線領域４１５２が、この洗浄処理により消失した配線パターン４１１２ｄを示す。
【0287】
本実施例においては、エッチングの進行により配線パターン（導電層）の露出が発生する可能性があるが、その後に金属配線に防腐剤を塗布することで、露出した金属配線表面が保護される。したがって、その後の剥離処理において、露出した金属配線表面に対して洗浄薬液が接触した場合でも、金属配線の溶解を抑制することができる。
【0288】
［効果］
上記実施例ごとの、配線の溶解欠陥個数をまとめたものを表１に記載する。金属配線の溶解欠陥個数は、ＫＬＡテンコール社製の明視野欠陥検査装置（ＫＬＡ２３６７）で検出した欠陥画像の中で、金属配線が溶解した欠陥を抽出して算出している。また、金属配線の溶解欠陥は、撮像領域４１０３で発生したもの、周辺領域４１０４で発生したもので、それぞれ別々に算出している。なお、参考例は、防腐剤塗布工程を有しない製造方法である。
上記実施例ごとの、配線の溶解欠陥個数をまとめたものを表１に記載する。金属配線の溶解欠陥個数は、ＫＬＡテンコール社製の明視野欠陥検査装置（ＫＬＡ２３６７）で検出した欠陥画像の中で、金属配線が溶解した欠陥を抽出して算出している。また、金属配線の溶解欠陥は、撮像領域４１０３で発生したもの、周辺領域４１０４で発生したもので、それぞれ別々に算出している。なお、参考例は、防腐剤塗布工程を有しない製造方法である。
【表1】
【0289】
明視野欠陥検査装置の測定は、ピクセルサイズ０．６２μｍとして、欠陥面積が１平方μｍ以上の比較的大きなサイズの欠陥のみ抽出するような測定条件において行った。表１により、実施例５－１，５－２の手法は撮像領域４１０３において金属配線の溶解欠陥抑制に効果的であり、実施例５－３は周辺領域４１０４において金属配線の溶解欠陥抑制に効果的であることが分かる。
【0290】
上述の実施例５－１，５－２，５－３は適宜組み合わせて実施してもよい。また、本実施形態は、第４実施形態の製造方法（図２４（Ａ）－図２４（Ｈ））とは異なる製造方法においても適用可能である。本実施形態とその他の実施形態と組み合わせて実施してもよい。なお、第４、５実施形態では、撮像装置を例にして孔に誘電体材料を埋め込んで、孔の中に誘電体部材を配置する形態を説明したが、孔に導電体材料を埋め込んで、孔の中に導電体部材を配置してもよい。特開２０１５－２１９３号公報には、孔に誘電体材料を埋め込む形態と、導電体材料を埋め込む形態の両方が開示されているので、これを参考にすることができる。
【0291】
＜第６実施形態＞
本実施形態は、半導体製造装置の製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィー工程における露光方法及びレチクルに関する。
本実施形態は、半導体製造装置の製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィー工程における露光方法及びレチクルに関する。
【0292】
半導体装置の製造工程には、ウエハ表面上にレジストをスピンコート等により塗布し、露光装置を用いて所望のパターンをレジストに転写するフォトリソグラフィー工程が含まれる。このフォトリソグラフィーに関する技術として、対象となる領域を複数に分割し、各領域に対応するパターンのレチクルを用いて露光する「繋ぎ露光」が用いられる。
【0293】
このような繋ぎ露光では、露光ショットを繋ぎ合わせる領域（繋ぎ合わせ領域）をチップ間のスクライブ領域とすることが一般的である。しかしながら、スクライブ領域を重ね合わせて繋ぎ露光することから、スクライブ領域へのアクセサリの配置に制限があるという課題がある。また、繋ぎ露光実施時にレチクル枚数と露光ショット数が増大するため、露光装置のスループットが低下するという課題がある。
【0294】
［概要］
本実施形態は、ウエハから複数のチップを製造する半導体装置の製造方法に関する。本実施形態に係る製造方法は、ウエハの上にフォトレジストを露光する露光工程と、フォトレジストを現像する現像工程を含む。露光工程の少なくとも一部では、繋ぎ露光が用いられる。
本実施形態は、ウエハから複数のチップを製造する半導体装置の製造方法に関する。本実施形態に係る製造方法は、ウエハの上にフォトレジストを露光する露光工程と、フォトレジストを現像する現像工程を含む。露光工程の少なくとも一部では、繋ぎ露光が用いられる。
【0295】
本実施形態では、繋ぎ露光で用いるレチクルパターンの少なくとも１つは、隣接する２つのチップの部分パターンと、チップ境界のスクライブ領域パターンとを含むパターンを有する。本実施形態では、このパターンを用いて２つのチップに対して同時に露光する。すなわち、第１チップの第１の部分パターンと、第２チップの第２の部分パターンと、両
チップの間のスクライブ領域パターンとが、１回の露光ショット（第１の露光ショット）によってフォトレジスト上に露光される。別の表現をすると、本実施形態では、少なくともいずれかの方向に平行なチップ境界（スクライブ領域）の少なくとも一部は、繋ぎ露光ではなく１回の露光によって形成される。また、チップの他の領域には、少なくとも１回の別の露光ショット（第２の露光ショット）によって第３の部分パターンがフォトレジスト上に露光される。
チップの間のスクライブ領域パターンとが、１回の露光ショット（第１の露光ショット）によってフォトレジスト上に露光される。別の表現をすると、本実施形態では、少なくともいずれかの方向に平行なチップ境界（スクライブ領域）の少なくとも一部は、繋ぎ露光ではなく１回の露光によって形成される。また、チップの他の領域には、少なくとも１回の別の露光ショット（第２の露光ショット）によって第３の部分パターンがフォトレジスト上に露光される。
【0296】
このようなレチクルパターンを用いてフォトレジスト上にパターンを露光する個ことで、レチクル枚数と露光ショット数の抑制が可能であり、露光装置のスループット向上が図れる。また、スクライブ領域へのアクセサリ配置の自由度が向上するという効果も得られる。
【0297】
［実施例６－１］
図２７（Ａ）に、本実施例において露光が行われるウエハおよびウエハ中央部の拡大図を示す。ウエハ６００７はシリコン等のウエハであり、ウエハ６００７に複数のチップ６００８が含まれる。各チップの最外周であるチップ境界６００４を含む領域がスクライブ領域６００２であり、ウエハを個々のチップにダイシングする際にブレードが当てられる。スクライブ領域６００２の内側が有効領域６００５にあたり、この部分に半導体装置を構成する素子、配線層等が作り込まれる。繋ぎ領域６００３は、隣接するショットが重複して露光される領域である。ショットの重複は、ショット端部においてアライメントずれ等に起因して露光出来ない領域が生じないようにするために行われる。アクセサリ６００６は、露光時の重ね合せ基準となるアライメントマークや、製造された半導体装置の出来栄えを工程管理するためのアライメントや線幅等の計測マークが該当する。ショット６００１は、露光装置の１回の露光によって露光される領域である。ショット６００１の内部にはスクライブ領域６００２が配置されており、ショット端はチップの有効領域６００５内にある。
図２７（Ａ）に、本実施例において露光が行われるウエハおよびウエハ中央部の拡大図を示す。ウエハ６００７はシリコン等のウエハであり、ウエハ６００７に複数のチップ６００８が含まれる。各チップの最外周であるチップ境界６００４を含む領域がスクライブ領域６００２であり、ウエハを個々のチップにダイシングする際にブレードが当てられる。スクライブ領域６００２の内側が有効領域６００５にあたり、この部分に半導体装置を構成する素子、配線層等が作り込まれる。繋ぎ領域６００３は、隣接するショットが重複して露光される領域である。ショットの重複は、ショット端部においてアライメントずれ等に起因して露光出来ない領域が生じないようにするために行われる。アクセサリ６００６は、露光時の重ね合せ基準となるアライメントマークや、製造された半導体装置の出来栄えを工程管理するためのアライメントや線幅等の計測マークが該当する。ショット６００１は、露光装置の１回の露光によって露光される領域である。ショット６００１の内部にはスクライブ領域６００２が配置されており、ショット端はチップの有効領域６００５内にある。
【0298】
図２７（Ｂ）は参考例の露光方法で用いられるレチクルパターンの一例を示し、図２７（Ｃ）は本実施例の露光方法で用いられるレチクルパターンの一例を示す。図２７（Ｂ）および図２７（Ｃ）において、上段には露光工程と現像工程を経てウエハ６００７上に形成されるレジストパターンのレイアウトを示し、下段にはこのウエハ６００７上のパターンを形成するために作成されたレチクルのレイアウトを示している。
【0299】
図２７（Ｂ）に示す参考例の露光方法では、１つのレチクルパターン６１０１が用いられる。レチクルパターン６１０１は、１つのチップの有効領域６００５全体の回路パターンと、その周囲のスクライブ領域６００２のパターンを含む。１つのチップの有効領域６００５の回路パターンは１回のショットにより露光され、ショットはチップ境界のスクライブ領域６００２で重ね合わされる。
【0300】
図２７（Ｃ）に示す本実施例の露光方法においても、１つのレチクルパターン６１０２が用いられる。参考例と異なる点は、レチクルパターン６１０２が、左側チップの右側領域６００５Ｒに対応する部分パターン６１０２Ｒと、右側チップの左側領域６００５Ｌに対応する部分パターン６１０２Ｌと、その間のスクライブ領域６００２を含む点である。すなわち、レチクルパターン６１０２は、左側チップ（第１チップ）の右側領域（第１領域）に含まれる部分パターン（第１の部分パターン）と、右側チップ（第２チップ）の左側領域（第２領域）に含まれる部分パターン（第２の部分パターン）を含む。レチクルパターン６１０２は、また、チップ境界のスクライブ領域パターンを含む。
【0301】
本実施例では、１回の露光ショット（第１の露光ショット）にて、スクライブ領域６００２を挟んで２つのチップの部分領域のフォトレジストに部分パターンが同時に露光され
る。すなわち、第１の露光ショットにより、第１チップの右側領域の部分パターン（第１の部分パターン）と、第２チップの左側領域の部分パターン（第２の部分パターン）と、その間のスクライブ領域パターンとが、フォトレジスト上に同時に露光される。第１の露光ショットの後、同じレチクルを用いて更に第２の露光ショットが行われる。ここでは、第２チップの右側領域に含まれる部分パターン（第３の部分パターン）、第３チップ（第２チップの更に右側のチップ）の左側領域に含まれる部分パターン（第４の部分パターン）、および両チップ間のスクライブ領域パターンが同時に露光される。このように、本実施例では、レチクルパターン６１０２を繋ぎ合わせた露光により、１つのチップに対するパターンが形成される。具体的には、繋ぎ合わせは有効領域６００５の中央で行われ、１つのチップの有効領域６００５全体の露光は２ショットで行われる。また、本実施例では、Ｘ方向に平行なスクライブ領域のパターンは繋ぎ露光により形成されるが、Ｙ方向に平行なスクライブ領域（チップの４隅部分を除く）のパターンは繋ぎ露光ではなく１回の露光によって形成される。
る。すなわち、第１の露光ショットにより、第１チップの右側領域の部分パターン（第１の部分パターン）と、第２チップの左側領域の部分パターン（第２の部分パターン）と、その間のスクライブ領域パターンとが、フォトレジスト上に同時に露光される。第１の露光ショットの後、同じレチクルを用いて更に第２の露光ショットが行われる。ここでは、第２チップの右側領域に含まれる部分パターン（第３の部分パターン）、第３チップ（第２チップの更に右側のチップ）の左側領域に含まれる部分パターン（第４の部分パターン）、および両チップ間のスクライブ領域パターンが同時に露光される。このように、本実施例では、レチクルパターン６１０２を繋ぎ合わせた露光により、１つのチップに対するパターンが形成される。具体的には、繋ぎ合わせは有効領域６００５の中央で行われ、１つのチップの有効領域６００５全体の露光は２ショットで行われる。また、本実施例では、Ｘ方向に平行なスクライブ領域のパターンは繋ぎ露光により形成されるが、Ｙ方向に平行なスクライブ領域（チップの４隅部分を除く）のパターンは繋ぎ露光ではなく１回の露光によって形成される。
【0302】
レチクルパターン内のアクセサリ６００６は、半導体装置本体としての性能に寄与しないことから、有効領域外であるスクライブ領域６００２に配置されることが一般的である。その際、参考例においては重複して露光されるレチクルパターンのうち片方にアクセサリが配置されていた場合、隣接するレチクルパターンの対応位置にアクセサリを配置できず、配置に制限が生じることとなる。対して本実施例においては配置に制限がなく、例えば大面積のパターンや、形状が複雑なパターンについて、制限が少なくアクセサリを配置することが可能となる。アクセサリそのものの形状の自由度も向上するため、より最適化されたアクセサリパターンを配置及び使用することが可能であり、半導体装置の製造に際して、適切にアライメントや計測等の工程管理を行うことが出来る。
【0303】
［実施例６－２］
実施例６－１では、チップ境界部をパターン内部に含むショットのみの露光としていたが、本実施形態はこれに限られるものではない。図２８（Ａ）に、チップ境界部をパターン内部に配置しない露光ショットを加えた方法を示す。図中横方向において、実施例６－１同様、ショット６００１の内部にはスクライブ領域６００２が配置され、ショット端はチップの有効領域６００５内にある。これに対し、チップ境界部をパターン内部に配置しないショット６０１０ではスクライブ領域はショット端部（上下端）に配置されているのみで、ショット内には配置されない。
実施例６－１では、チップ境界部をパターン内部に含むショットのみの露光としていたが、本実施形態はこれに限られるものではない。図２８（Ａ）に、チップ境界部をパターン内部に配置しない露光ショットを加えた方法を示す。図中横方向において、実施例６－１同様、ショット６００１の内部にはスクライブ領域６００２が配置され、ショット端はチップの有効領域６００５内にある。これに対し、チップ境界部をパターン内部に配置しないショット６０１０ではスクライブ領域はショット端部（上下端）に配置されているのみで、ショット内には配置されない。
【0304】
図２８（Ｂ）は参考例の露光方法におけるレチクルパターンの一例を示す。参考例では、チップの左端領域に対応するレチクルパターン６２０１Ｌ、チップの中央領域に対応するレチクルパターン６２０１Ｃ、チップの右端領域に対応するレチクルパターン６２０１Ｒからなる３つのパターンを有するレチクルが用いられる。両端に対するレチクルパターン６２０１Ｌ，６２０１Ｒにはスクライブ領域のパターンも含まれる。参考例では、これら３つのパターンを用いて、３回の露光により１つのチップのパターンが形成される。
【0305】
図２８（Ｂ）は本実施例の露光方法におけるレチクルパターンの一例を示す。本実施例では、の右端領域と左側領域とスクライブ領域に対応するパターン６２０２ＲＬと、チップの中央領域に対応するパターン６２０２Ｃからなる２つのレチクルパターンを有するレチクルが用いられる。パターン６２０２ＲＬにはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンが含まれるが、パターン６２０２ＣにはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンは含まれない。
【0306】
本実施例では、パターン６２０２ＲＬを用いた１回の露光ショット（第１の露光ショット）により、チップ境界を挟んで２つのチップの右端領域と左端領域のフォトレジストに部分パターンが同時に露光される。すなわち、第１の露光ショットにより、第１の露光シ
ョットにより、左側チップの右端領域の部分パターン（第１の部分パターン）と、右側チップの左端領域の部分パターン（第２の部分パターン）とが、フォトレジスト上に同時に露光される。また、その間のスクライブ領域パターンも第１の露光ショットにより同時に露光される。
ョットにより、左側チップの右端領域の部分パターン（第１の部分パターン）と、右側チップの左端領域の部分パターン（第２の部分パターン）とが、フォトレジスト上に同時に露光される。また、その間のスクライブ領域パターンも第１の露光ショットにより同時に露光される。
【0307】
パターン６２０２ＲＬを用いた第１の露光ショットの後に、異なるパターン６２０２Ｃを用いた別の露光ショット（第３の露光ショット）が行われる。第３の露光ショットでは、右側チップ（第２チップ）の中央領域に含まれる部分パターン（第５の部分パターン）がレジスト上に露光される。
【0308】
その後、第１の露光ショットと同じパターン６２０２ＲＬを用いた露光ショット（第２の露光ショット）が行われる。ここでは、右側チップの右端領域に含まれる部分パターン（第３の部分パターン）と、更に右側のチップ（第３チップ）の左端領域に含まれる部分パターン（第４の部分パターン）、および両チップ間のスクライブ領域パターンが同時に露光される。
【0309】
このように、パターン６２０２ＲＬを用いた露光ショットと、パターン６２０２Ｃを用いた露光ショットを繋ぎ合わせることで、ウエハ内の各チップに対するパターンの形成が行われる。
【0310】
参考例によれば１チップ当たりに３回の露光ショットが必要であるのに対し、本実施例では、平均して１チップ当たりに２回の露光ショットでよく、合計ショット数を削減させることができる。また、露光中の装置内におけるレチクル入れ替え時間が低減されることから露光装置のスループットを向上させることが出来る。
【0311】
本実施形態では、パターン６２０２Ｃを用いた第３の露光ショットは１つのチップに対して１回のみ行うものとして説明したが、部分パターンが繋ぎ合うように第３の露光ショットを複数回行ってもよい。
【0312】
［実施例６－３］
図２９は、本実施例における露光パターンを説明する図である。ウエハ６００７上のチップ６００８は、複数のショット６３０１，６３０２，６３０３，６３０４によって露光されてパターン形成される。ショット６３０１および６３０２はチップ６００８の上側Ｕを露光し、ショット６３０３および６３０４はチップ６００８の下側Ｌを露光する。実施例６－２と同様に、ショット６３０１および６３０３の内部にはスクライブ領域６００２が配置され、左右に隣接するチップの左端Ｌと右端Ｒを同時に露光する。また、ショット６３０２および６３０４は、チップ境界部をパターン内部（パターン周縁部以外）に含まない。ショット６３０２および６３０４のスクライブ領域はショット端部（露光ショットで形成されるパターン６１０２の上端および露光ショットで形成されるパターン６２０２の下端）に配置されているのみで、ショット内には配置されない。
図２９は、本実施例における露光パターンを説明する図である。ウエハ６００７上のチップ６００８は、複数のショット６３０１，６３０２，６３０３，６３０４によって露光されてパターン形成される。ショット６３０１および６３０２はチップ６００８の上側Ｕを露光し、ショット６３０３および６３０４はチップ６００８の下側Ｌを露光する。実施例６－２と同様に、ショット６３０１および６３０３の内部にはスクライブ領域６００２が配置され、左右に隣接するチップの左端Ｌと右端Ｒを同時に露光する。また、ショット６３０２および６３０４は、チップ境界部をパターン内部（パターン周縁部以外）に含まない。ショット６３０２および６３０４のスクライブ領域はショット端部（露光ショットで形成されるパターン６１０２の上端および露光ショットで形成されるパターン６２０２の下端）に配置されているのみで、ショット内には配置されない。
【0313】
チップの上側Ｕは、レチクル６３１０を用いて露光される。レチクル６３１０は、ショット６３０１に対応するレチクルパターン６３１１と、ショット６３０２に対応するレチクルパターン６３１２を有する。パターン６３１１は、チップ右端領域の回路パターン６３１１Ｒ、チップ左端領域の回路パターン６３１１Ｌ、およびこれらの間のスクライブ領域のパターンが含まれる。レチクルパターン６３１１の内部にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンが含まれるが、レチクルパターン６３１２にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンは含まれない。
【0314】
同様に、チップの下側Ｌは、レチクル６３２０を用いて露光される。レチクル６３２０
は、ショット６３０３に対応するレチクルパターン６３２１と、ショット６３０４に対応するレチクルパターン６３２２を有する。パターン６３２１は、チップ右端領域の回路パターン６３２１Ｒ、チップ左端領域の回路パターン６３２１Ｌ、およびこれらの間のスクライブ領域のパターンが含まれる。レチクルパターン６３２１の内部にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンが含まれるが、レチクルパターン６３２２にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンは含まれない。
は、ショット６３０３に対応するレチクルパターン６３２１と、ショット６３０４に対応するレチクルパターン６３２２を有する。パターン６３２１は、チップ右端領域の回路パターン６３２１Ｒ、チップ左端領域の回路パターン６３２１Ｌ、およびこれらの間のスクライブ領域のパターンが含まれる。レチクルパターン６３２１の内部にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンが含まれるが、レチクルパターン６３２２にはＹ方向に平行なスクライブ領域のパターンは含まれない。
【0315】
なお、本実施形態においては、Ｙ方向に平行なスクライブ領域のパターンは、露光ショット６３０１と６３０３が重ね合わされる部分では繋ぎ露光（複数回の露光）によって形成されるが、その他の部分では１回の露光によって形成される。
【0316】
チップの上側Ｕに着目すると、露光工程は、以下の３つの露光ショットを含む。第１の露光ショットは、レチクル６３１０のパターン６３１１を用いた、第１チップと第２チップの同時の露光である。第２の露光ショットは同じパターン６３１１を用いた、第２チップと第３チップの同時の露光である。第３の露光ショットは、レチクルパターン６３１２を用いた、第２チップの中央領域に含まれる部分パターン（第５の部分パターン）の露光である。第３の露光ショットは複数回、図２９の例では４回行われる。
【0317】
チップの下側Ｌについても同様に、露光工程は３つの露光ショットを含む。すなわち、レチクル５３２０のパターン６３２１を用いた第１チップと第２チップの露光ショットと、同じパターン６３２１を用いた第２チップと第３チップの露光ショットと、パターン６３２２を用いた第２チップの露光ショットである。これらの露光ショット（第４の露光ショット）において第２チップに露光される部分パターン（第６の部分パターン）は、チップ上側Ｕの部分パターンとＹ方向に並ぶ。例えば、レチクルパターン６３２１の回路パターン６３２１Ｌによって露光されるパターンは、レチクルパターン６３１１の回路パターン６３１１Ｌによって露光されるパターン（第２の部分パターン）とＹ方向に並ぶ。また、レチクルパターン６３２１の回路パターン６３２１Ｒによって露光されるパターンは、レチクルパターン６３１１の回路パターン６３１１Ｒによって露光されるパターン（第３の部分パターン）とＹ方向に並ぶ。また、レチクルパターン６３２２によって露光されるパターンは、レチクルパターン６３１２によって露光されるパターン（第５の部分パターン）とＹ方向に並ぶ。
【0318】
本実施例においても、合計ショット数の削減、およびレチクル入れ替え時間の低減に伴う露光装置のスループット向上の効果が得られる。
【0319】
［その他の実施例］
以上、３つの実施例を説明したが、レチクルパターンの配置はこれらに限定されるものではない。上記の実施例ではいずれも図中の横方向についてのみ、チップ領域境界がパターン内部に配置されている。しかしながら、縦横の両方向について、チップ領域境界がパターン内部に配置されてもよい。
以上、３つの実施例を説明したが、レチクルパターンの配置はこれらに限定されるものではない。上記の実施例ではいずれも図中の横方向についてのみ、チップ領域境界がパターン内部に配置されている。しかしながら、縦横の両方向について、チップ領域境界がパターン内部に配置されてもよい。
【0320】
チップ形状についても、上記の方法にて露光を実施するのであれば矩形に限定されるものではなく、例えば平行四辺形状であっても問題はない。また、実施例６－２，６－３において、チップ境界部をパターン内部に配置しないショットＣは唯一、かつ一括で露光するとは限定されず、複数のパターンを露光する形でも問題はない。
【0321】
＜その他の実施形態＞
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好
ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好
ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【0322】
上述した実施形態を適用可能な半導体装置は、光電変換装置や撮像装置に限らない。例えば、上述した実施形態を適用可能な半導体装置は、有機ＥＬ素子や液晶素子を有する表示装置、ＤＲＡＭセルやフラッシュメモリセルを有する記憶装置、ＣＰＵやＧＰＵなどの処理装置（演算装置）、ＡＳＩＣなどの制御装置である。また、上述した実施形態の半導体装置を適用可能な機器は、カメラ等の撮影機器に限らない。たとえば、半導体装置を適用可能な機器は、テレビ等の表示機器、モバイル端末等の電子機器、内視鏡やＣＴなどの医療機器、プリンタやスキャナ、複写機などの事務機器、ロボットや製造装置、検査装置等の産業機器、車両や船舶、飛行機などの輸送機器である。半導体装置を備えた機器は、半導体装置の他に、半導体装置に接続された周辺装置を含みうる。周辺装置は、光電変換装置や撮像装置、表示装置、記憶装置、処理装置（演算装置）、制御装置など様々である。
【0323】
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【0324】
１００５ａ，１００５ｂ：部分パターン
１００６ａ，１００６ｂ：露光ショット
１０４０ａ，１０４１ａ，１０４２ａ，１０４０ｂ，１０４１ｂ，１０４３ｂ：検査マーク
１１２０：重ね合わせ検査装置、１３３０：ＣＣＤカメラ、１３３１：コンピュータ
１００６ａ，１００６ｂ：露光ショット
１０４０ａ，１０４１ａ，１０４２ａ，１０４０ｂ，１０４１ｂ，１０４３ｂ：検査マーク
１１２０：重ね合わせ検査装置、１３３０：ＣＣＤカメラ、１３３１：コンピュータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24-1】
【図24-2】
【図24-3】
【図24-4】
【図25】
【図26-1】
【図26-2】
【図27】
【図28】
【図29】