JP2006086312A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカスを合わせたい領域のみでフォーカス補正をすることができる技術を提供する。
【解決手段】 ウエハ主面上の複数の点における高さを計測する工程と、前記複数の点の高さから前記ウエハ面内の段差の分布を求める工程と、抽出された前記段差の分布から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカス合わせたくない第２計測点を抽出する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に縮小投影露光装置を用いたフォーカス補正に適用して有効な技術に関するものである。

一般に、半導体装置の製造に用いられる露光装置は、照明系から照射された照射面上のレチクル（フォトマスク）のパターンを、直接または投影光学系を介してウエハ面の各露光領域（ショット領域）に露光転写している。

例えば、縮小投影露光装置においては、ウエハの各露光領域を投影光学系の結像面に合わせ込むためのフォーカス機構およびレベリング機構が設けられており、これらの機構によって、投影光学系の露光フィールド（ウエハの主面）内の、ある計測点でフォーカス位置を計測し、この計測結果に基づいてウエハのフォーカス位置が補正（フォーカス補正、線形補正、チルト補正）されてから、ウエハ面の各露光領域に露光転写されることとなる（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３７１５０号公報

上記縮小投影露光装置を用いた半導体プロセスにより形成された半導体装置において、例えば銅（Ｃｕ）からなる多層配線を形成する工程で、隣り合う配線間でＣｕによるショート（短絡）が生じる問題がある。なお、特にウエハの外周部に位置するチップの露光領域（ショット領域）において発生することが多いことを本発明者は実験等により見出している。

この問題に対して、本発明者は以下の原因を突き止めた。ウエハ外周部のチップに対して露光（ショット）をする場合、そのチップより更に外側のウエハ外周部の領域（チップを取得しない領域、非取得チップ領域）を遮光するが、この非取得チップ領域と露光される領域である取得チップ領域（チップを取得する領域）との間に、半導体装置のプロセス過程で段差が発生する。にもかかわらず、露光する前に行われる補正（フォーカス補正、線形補正、チルト補正）が、フォーカスを合わせたい取得チップ領域のフォーカス位置（計測点）とともに、フォーカスを合わせたくない非取得チップ領域のフォーカス位置（計測点）を含んで行われるため、実際の露光領域を結像面に合わせ込むことができないまま露光領域にレチクルのパターンを転写露光してしまう。したがって、その後形成された配線溝に、例えばＣｕからなる金属膜を埋め込む際に隣り合う配線同士でショートが生じてしまう原因を本発明者は突き止めた。

本発明の目的は、フォーカスを合わせたい領域のみでフォーカス補正することのできる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、半導体装置の製造歩留りおよび製造工程の作業効率を向上することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による半導体装置の製造方法は、フォーカスセンサを備えた露光装置を用いて、ウエハの露光領域に対してフォーカス補正を行った後、露光する工程を有し、（ａ）前記ウエハ主面上の複数の点における高さを計測する工程と、（ｂ）前記複数の点の高さから前記ウエハ面内の段差の分布を求める工程と、（ｃ）抽出された前記段差の分布から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカス合わせたくない第２計測点を抽出する工程とを有し、前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行うことを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

事前にウエハ面内の段差分布の情報を取得することで、フォーカスを合わせたい領域のみでフォーカス補正をすることができ、また、半導体装置の製造歩留りおよび製造工程の作業効率を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態で示す半導体装置の製造技術に用いられる露光装置として、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（以下、スキャナと称する）を用いた一例を図１〜図３により説明する。

図１は本実施の形態で示す半導体装置の製造技術に用いられる露光装置１の一例の説明図である。この露光装置１は、例えば縮小比４：１のスキャナであり、その露光条件は例えば次のとおりである。露光装置１の光源は、例えば波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを使用し、光学レンズのコヒーレントファクタ（σ値）は、例えば０．３を用いる。ウエハ（半導体ウエハ）１１上に形成されたレジスト膜（フォトレジスト膜、感光性樹脂膜）への露光量は、例えば３００Ｊ／ｍ²になるように調整される。

露光光源２から発する露光光ＥＸＬは、フライアイレンズ３、アパーチャ４、コンデンサレンズ５ａ、５ｂおよびミラー６を介してレチクル（フォトマスク）７を照明する。光学条件のうち、コヒーレントファクタはアパーチャ８の開口部の大きさを変化させることにより調整した。レチクル７上には異物付着によるパターン転写不良等を防止するためのペリクル９が設けられている。レチクル７上に描かれたパターン（レチクルパターン、マスクパターン）は、投影レンズ１０を介して試料基板であるウエハ１１の主面のレジスト膜に投影される。なお、レチクル７は、マスク位置制御手段１２およびミラー１３で制御されたステージ１４上に載置され、その中心と投影レンズ１０の光軸とは正確に位置合わせがなされている。

ウエハ１１は、試料台１５上に真空吸着（チャック）されている。試料台１５は、投影レンズ１０の光軸方向、すなわち、試料台１５のウエハ載置面に垂直な方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージ１６上に載置され、さらに試料台１５のウエハ載置面に平行な方向に移動可能なＸＹステージ１７上に搭載されている。Ｚステージ１６及びＸＹステージ１７は、主制御系１８からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段１９ａ、１９ｂによって駆動されるので、所望の露光位置に移動可能である。その位置はＺステージ１６に固定されたミラー２０の位置として、レーザ測長機２１で正確にモニタされている。

ここで、フォーカス機構は、ウエハ１１に光線を斜め照射させる光源２２と、ウエハ１１からの反射光を検出するフォーカスセンサ２３と、このフォーカスセンサ２３の出力に基づいて試料台１５を上下移動させる駆動手段１９ａ、１９ｂとから構成される。このフォーカス機構は、ウエハ１１を上下移動させたときにフォーカスセンサ２３に入る光量が変化することを利用するものであり、入射光強度の最も大きい位置を計測点（フォーカス点、フォーカス位置）とする制御を行うものである。

この計測結果に応じてウエハ面内でフォーカスを合わせたい領域（露光領域）、例えば取得チップ領域において、複数の計測点でフォーカスセンサをオン（ＯＮ、動作させること）してフォーカス補正を行い、Ｚステージ１６を駆動させることにより、ウエハ１１の主面は常に投影レンズ１０の結像面と一致させることができる。

レチクル７とウエハ１１とは、縮小比に応じて同期して駆動され、露光領域がレチクル７の主面を走査しながらレチクルパターンをウエハ１１の主面のレジスト膜に縮小転写する。このとき、ウエハ１１の主面位置も上述の手段によりウエハ１１の走査に対して動的に駆動制御される。主制御系１８は記憶装置などを有する（接続された）ネットワーク装置２４と電気的に接続されており、露光装置１の状態の遠隔監視等が可能となっている。

図２は露光装置１のスキャンニング露光動作を模式的に示した説明図を示し、図３は露光装置１の露光領域ＳＡ１を抜き出して模式的に示した説明図を示している。なお、図２および図３では図面を見易くするためハッチングを付している。

露光装置１を用いたスキャンニング露光処理では、レチクル７とウエハ１１とを各々の主面を平行に保ちながら相対的に逆方向に移動させる。すなわち、レチクル７と、ウエハ１１とは鏡面対称の関係になるので、露光処理に際し、レチクル７のスキャン（走査）方向Ａと、ウエハ１１のスキャン（走査）方向Ｂとは逆向きになる。駆動距離は、縮小比４：１の場合、レチクル７の移動量の４に対して、ウエハ１１の移動量は1になる。このとき、露光光ＥＸＬを、アパーチャ８の平面長方形状のスリット８ａを通じてレチクル７に照射する。すなわち、図３に示すように、投影レンズ１０の有効露光領域１０ａ内に含まれるスリット状の露光領域（露光帯）ＳＡ１を実効的な露光領域として用いる。なお、図３では、露光領域ＳＡ１内のチップ領域には、例えば３個の計測点Ｐが示されている。

そして、そのスリット状の露光領域ＳＡ１を、スリット８ａの幅（短）方向（すなわち、スリット８ａの長手方向に対して直交または斜めに交差する方向）に連続移動（走査）させ、さらに結像光学系（投影レンズ１０）を介してウエハ１１の主面に照射する。これにより、レチクル７のパターンをウエハ１１の複数のチップ領域（取得チップ領域）ＣＡに各々転写する。なお、ここでは、スキャナの機能を説明するために必要な部分のみを示したが、その他の通常のスキャナに必要な部分は通常の範囲で同様である。

次に、上述した露光装置１を用いたホトリソグラフィ工程において、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を適用し、図１〜図５により説明する。なお、図４は、ホトリソグラフィ工程の一例の工程図である。図５は、ウエハ表面とレチクルの位置関係の概略を示す断面図であり、図（ａ）は本発明を適用しない場合、図（ｂ）は本発明を適用した場合である。

図４に示すように、まず、レジストが塗布されたウエハ１１を露光装置１の試料台１５に載置（配置）する（ステップ１）。

次いで、ウエハ１１が載置された試料台１５を上下移動させる駆動手段１９ａ、１９ｂを動かさずに（ウエハ１１を固定した状態のまま）、フォーカス機構を駆動させて、ウエハ１１主面上に複数の点（計測点）を抽出（位置決め）する（ステップ２）。

次いで、駆動手段１９ａ、１９ｂにより試料台１５を走査駆動することにより、ウエハ１１表面全体を走査し、表面の高さ情報を取得する（ステップ３）。すなわち、ステップ２とステップ３により、ウエハ１１面内の固定の位置で高さが計測された点（計測点、フォーカス点）が抽出され、計測点の高さおよび位置がネットワーク装置２４に接続された記憶装置に記憶される。なお、図３において、露光領域ＳＡ１内のチップ領域には、例えば３個の計測点Ｐが示されており、後述するステップ６において、この３点の計測点でフォーカス補正が行われた後、露光されることとなる。

次いで、記憶装置に記憶された計測点の高さおよび位置から、ネットワーク装置２４に接続されている処理装置を用いて、ウエハ１１面内の段差の分布を求める（ステップ４）。

次いで、ステップ２で抽出された計測点およびステップ４で求められた段差分布から、フォーカスセンサをオン（動作させること）にしてフォーカスを合わせたい領域（露光領域）、すなわちフォーカス補正される領域の計測点（第１計測点）を抽出する（ステップ５）。また、フォーカスを合わせたい領域の計測点を抽出する一方で、フォーカスセンサをオフ（ＯＦＦ、駆動させないこと）にしてフォーカスを合わせたくない領域の計測点（第２計測点）も抽出する。すなわち、フォーカスを合わせたくない領域は、実際にチップ領域のフォーカスを合わせたい領域とは高さが異なっている領域である。これら抽出された第１計測点および第２計測点は、ネットワーク装置２４に接続されている記憶装置に記憶される。

次いで、ネットワーク装置２４（処理装置、記憶装置）からの指示により、ステップ５で抽出されたフォーカスを合わせたい領域の計測点（第１計測点）ではフォーカスセンサをオンにして、フォーカスを合わせたくない領域の計測点（第２計測点）ではフォーカスセンサをオフにして、第１計測点のみでフォーカス補正を行った後、例えばステップ・アンド・スキャン方式による露光（露光ジョブ）を行う（ステップ６）。すなわち、最適なフォーカス補正が行われることにより、ウエハ１１上の露光領域を投影レンズ１０の結像面に対して正確に合わせ込み、最適な露光を行うことができる。

例えば、図５に示すように、製造プロセスの過程において、ウエハ１１外周部のチップ１１ａより更に外側のウエハ１１外周部の領域（チップを取得しない領域、非取得チップ１１ｂの領域）を遮光して行う工程で、この非取得チップ１１ｂの領域と露光される領域である取得チップ１１ａの領域（チップを取得する領域）との間に、段差が発生することが考えられる。この段差がある状態に対して、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いない場合、ウエハ１１の取得チップ１１ａの領域と、非取得チップ１１ｂの領域との間に大きな段差があるにもかかわらず、取得チップ１１ａの領域の計測点Ｐ１及び非取得チップ１１ｂの領域の計測点Ｐ２ともにフォーカスセンサをオンにしてフォーカス補正が行われることにより、レチクル７に対して取得チップ１１ａの露光面（露光領域）が傾いた状態となり、取得チップ１１ａの露光領域を投影レンズ１０の結像面に対して正確に合わせ込むことができない。しかしながら、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いることにより、同図（ｂ）に示すように、非取得チップ１１ｂの領域の計測点Ｐ２においてフォーカスセンサをオフし、取得チップ１１ａの領域の計測点Ｐ１においてフォーカスセンサをオンにすることで、レチクル７に対して取得チップ１１ａの露光面（露光領域）が平行した状態となり、取得チップ１１ａの露光領域を投影レンズ１０の結像面に対して正確に合わせ込むことができる。

また、図５に示したような段差の大きいウエハ外周部等の特定の位置情報等が、予め分かっている場合、その位置情報等を入力しておくことにより、その特定の位置（領域）でのフォーカスセンサをオフにすることも可能であるが、位置情報の入力を必要とするために入力ミス、作業時間が必要という問題が発生することも考えられる。しかし、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術では、位置情報の入力等を必要とせず、自動的かつ事前に位置情報を取得し、フォーカスを合わせるべき領域の計測点を抽出するので、入力ミスをなくすことができ、入力のための作業時間を削減することができる。

また、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術は、図５に示したような段差が大きいウエハ外周部に適用されるだけでなく、ウエハの内部に生じている段差についても適用することができる。例えば、半導体素子形成の各工程により生じた段差や、チャックもしくはウエハ裏面（例えば、レジスト残屑のような異物）により生じた段差に対しても、計測値について自動的かつ事前に位置情報を取得し、フォーカスを合わせるべき領域の計測点を抽出した後のフォーカス補正により、最適な露光（精度の高い露光）を行うことができる。

また、本実施の形態では、露光装置１にスキャナを用いてフォーカス補正技術を適用した場合について説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（ステッパ）においても適用することができる。図６に、ステッパを用いた場合の露光領域ＳＡ２（図面を見易くするためハッチングを付す）を示す。ステッパでは、１ショット（１チップまたは複数チップ）の露光が終わるとステージを次のショット位置まで移動させ、同様の露光を繰り返すことでウエハの主面全面を露光するようになっている。ステッパの場合、投影レンズ１０の有効露光領域１０ａ内における平面正方形状の露光領域ＳＡ２を実効的な露光領域として用いる。この露光領域ＳＡ２は、その四隅が有効露光領域１０ａに内接されている。このような露光方法の違いがあったとしても、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術により、露光したい領域（フォーカスを合わせたい領域）の計測値について自動的かつ事前に位置情報を取得し、フォーカスを合わせるべき領域の計測点を抽出した後のフォーカス補正により、精度の高い露光を行うことができる。

次に、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を適用して形成される半導体装置の一例について、図７〜図８により説明する。図７は本実施の形態で示す半導体装置の製造工程図である。図８は半導体装置の製造工程中における配線が形成されたウエハ主面上の概略を示す平面図であり、同図（ａ）は本発明を適用しない場合、同図（ｂ）は本発明を適用した場合である。

図７に示すように、ステップ１では、例えばｐ型の単結晶シリコンのウエハ（半導体ウエハ、半導体基板）の主面上に、例えばＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）トランジスタなどの半導体素子を周知の方法で形成する。

次いで、ステップ２では、半導体ウエハの主面に形成された半導体素子などによる凹凸の段差を平坦化するために、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜を形成した後、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）技術を用いて層間絶縁膜を平坦化する。

次いで、ステップ３およびステップ４では、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術およびエッチング技術を用いて、ＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン上およびゲート電極上に接続孔（コンタクト孔、ビアホール）を開口後、例えばＣＶＤ法を用いて接続孔を金属膜で埋め込む。同様にして、配線溝を開口後、その配線溝に金属膜を埋め込んで、金属配線（金属配線層）を形成する。なお、ステップ３においては、図４を用いて説明した、レジストを塗布したウエハを配置するステップ、計測点を抽出するステップ、ウエハ表面高さを取得するステップ、ウエハ面内の段差を求めるステップ、フォーカスを合わせたい露光領域の計測点を抽出するステップおよびフォーカス補正後、露光するステップが含まれる。

半導体素子上の最も近くに形成された金属配線を第１金属配線層（下地層）とした場合、ステップ２〜ステップ４により、第１金属配線層上に層間絶縁膜を堆積・平坦化を行った後、第１金属配線との接続孔を開口して金属膜の埋め込みを行った後、第１金属配線層と同様にして第２の金属配線層を形成する。さらに、３層以上の金属配線を形成する場合にも、ステップ２〜ステップ４のサイクルを繰り返すことで金属配線を形成することができる。なお、層間絶縁膜の溝に金属薄膜を埋め込んでＣＭＰ技術を用いるダマシン法（埋設型配線形成技術）や、さらに配線だけでなく接続孔に対しても同時に金属膜を埋め込むデュアルダマシン法を用いることで、平坦化が可能となる。

ここで、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いない場合は、図８（ａ）に示すように、半導体ウエハの主面上に、例えばＣｕにより形成された金属配線Ｌが、隣接間でショート（短絡）してしまう問題が発生する。すなわち、露光領域内でフォーカスを合わせたい計測点のみでフォーカス補正が行われるべきであるところ、フォーカスを合わせたくない計測点をも含めてフォーカス補正が行われることにより、最適な露光（精度の高い露光）が行われずに形成された配線溝に、金属膜を埋め込んで金属配線Ｌが形成されるため、隣接する金属配線Ｌ間でショートが発生する。しかしながら、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いることにより、同図（ｂ）に示すように、隣接する金属配線Ｌ間でショートを発生することなく、金属配線Ｌを形成することができる。すなわち、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いることにより、より高精度の微細加工を行うことができる。

また、特定の位置（例えば、段差が大きいウエハ外周部）の位置情報入力によりフォーカスセンサをオフにすることも可能であるが、位置情報の入力を必要とするために入力ミス、作業時間が必要という問題が発生する。しかし、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術では、事前に位置情報を取得しておくので、ホトリソグラフィ工程の作業効率を向上することができる。さらに、半導体装置の製造工程においては、スループットを向上することができる。

次いで、ステップ５では、パッシベーション膜（チップ保護膜）を半導体ウエハ上に形成し、その後ダイシングによりチップを切断することにより半導体装置が完成する。

（実施の形態２）
本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を適用して形成される半導体装置の一例について、図９により説明する。図９は、本実施の形態で示す半導体装置の製造工程図である。なお、本実施の形態において、前記実施の形態１との共通する点についての詳説は省略する。また、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術においては、前記実施の形態１で示した露光装置１（図１参照）が用いられる。

ステップ１及びステップ２にて、ウエハの主面上に半導体素子が形成された後、半導体素子上に層間絶縁膜を形成する。

次いで、ステップ３では、レジストが塗布されたウエハを露光装置の試料台に載置（配置）する。

次いで、ステップ４では、ウエハの主面上に今までに形成された層の情報から、フォーカスセンサをオン（ＯＮ、動作させること）にしてフォーカスを合わせたい領域、すなわちフォーカス補正される領域の計測点（第１計測点）を抽出する。また、フォーカスを合わせたい領域の計測点を抽出する一方で、フォーカスセンサをオフ（ＯＦＦ、動作させないこと）にしてフォーカスを合わせたくない領域の計測点（第２計測点）も抽出する。ここでフォーカスを合わせたくない領域は、実際にチップ領域のフォーカスを合わせたい領域とは高さが異なっている領域である。これら抽出された第１計測点および第２計測点は、ネットワーク装置２４に接続されている記憶装置に記憶される。

次いで、ステップ５では、ネットワーク装置２４（処理装置、記憶装置）からの指示により、ステップ５で抽出されたフォーカスを合わせたい領域の計測点（第１計測点）ではフォーカスセンサをオンにして、フォーカスを合わせたくない領域の計測点（第２計測点）ではフォーカスセンサをオフにして、第１計測点のみでフォーカス補正を行った後、例えばステップ・アンド・スキャン方式による露光（露光ジョブ）を行う。すなわち、最適なフォーカス補正が行われることにより、ウエハ１１上の露光領域を投影レンズ１０の結像面に対して正確に合わせ込み、最適な露光を行うことができる。

次いで、ステップ６およびステップ７では、例えばＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン上およびゲート電極上に接続孔（コンタクト孔、ビアホール）を開口後、例えばＣＶＤ法を用いて接続孔を金属膜で埋め込む。同様にして、配線溝を開口後、その配線溝に金属膜を埋め込んで、金属配線（金属配線層）を形成する。

次いで、ステップ８では、ステップ６およびステップ７で形成された金属配線（金属配線層）を段差情報として、ネットワーク装置２４に接続された記憶装置に記憶する。

半導体素子上の最も近くに形成された金属配線を第１金属配線層（下地層）とした場合、さらに、ステップ２〜ステップ８により、第１金属配線層上に層間絶縁膜を堆積・平坦化を行った後、第１金属配線との接続孔を開口して金属膜の埋め込みを行った後、第１金属配線層と同様にして第２の金属配線層を形成し、形成された金属配線層を段差情報として記憶する。さらに、３層以上の金属配線を形成する場合にも、ステップ２〜ステップ８のサイクルを繰り返すことで金属配線を形成し、形成された金属配線層を層の形成情報（ショット情報、段差情報）として記憶することができる。

このため、前記実施の形態１において図８により説明したように、半導体ウエハの主面上に、例えばＣｕにより形成された金属配線Ｌが、隣接でショート（短絡）してしまう問題に対し（同図（ａ）参照）、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術を用いることにより、隣接する金属配線Ｌ間でショートを発生することなく、金属配線Ｌを形成することができる（同図（ｂ）参照）。

また、前記実施の形態１では、フォーカス補正を行う前に、ウエハ面内の段差分布を求めていたが、本実施の形態では、ウエハ面内の段差分布を求めなくとも、下地工程における層の形成情報（ショット情報、段差情報）を参照して、フォーカス補正を行った後、露光を行うことができるので、製造プロセスを簡略することができる。

次いで、ステップ９では、パッシベーション膜（チップ保護膜）を半導体ウエハ上に形成し、その後ダイシングによりチップを切断することにより半導体装置が完成する。

次に、図１０を参照して、より具体的に図９で示した製造工程を用いた半導体装置の製造方法について説明する。図１０は、図９で示した製造工程の具体例を示した説明図である。

本発明者が検討したように、ウエハ外周部のチップに対して露光（ショット）をする場合、そのチップより更に外側のウエハ外周部の領域（非取得チップ領域）を遮光するが、この非取得チップ領域と露光される領域である取得チップ領域との間に、製造プロセスの過程で段差が発生する。この製造プロセスの過程において、外周部の領域（非取得チップ領域）の遮光をし始める工程をＭ１とすると、Ｍ１工程の露光時は、下地工程（ＬＩ）の露光時に、外周ショットの遮光が無いため、段差が発生しないので、フォーカスセンサについて留意する必要がない。ＶＩＡ１工程の露光時は、下地工程（Ｍ１）の露光時に外周ショットの遮光があり、非取得チップ領域と取得チップ領域との間に段差が発生するので、非取得チップのフォーカスセンサをオフにする必要がある。すなわち、下地工程の露光ジョブで外周ショットの遮光有りの場合に、該当工程の露光ジョブで非取得チップのフォーカスセンサを自動的にオフにする。

また、あらかじめ非取得チップのフォーカスセンサを自動的にオフにする工程名を入力しておき、該当する工程は非取得チップのフォーカスセンサを自動的にＯＦＦにする。また、全製品で工程が同一（工程名が同一）であれば、汎用性を持たすこともできる。

このように、下地工程のショット情報（露光情報）を参照することで、自動的に露光領域だけのフォーカス補正を行うことができる。また、段差の大きいウエハ外周部等の特定の位置情報等が、予め分かっている場合、その位置情報等を入力しておくことにより、その特定の位置（領域）でのフォーカスセンサをオフにすることも可能であるが、位置情報の入力を必要とするために入力ミス、作業時間が必要という問題が発生することも考えられる。しかし、本実施の形態で示す半導体装置の製造技術では、上層、下層のアライメントツリー関係を、露光工程前の情報として入力しておくだけで、最適なフォーカス補正を行うことができ、さらに作業効率を向上することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、露光装置に縮小投影露光装置を用いた場合について説明したが、密着露光装置、近接露光装置、反射投影露光装置、電子ビーム露光装置、Ｘ線露光装置などにも適用することができる。

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用されるものである。

本発明の本実施の形態１で示す半導体装置の製造技術に用いられる露光装置の一例の説明図である。 図１で示した露光装置の露光動作を模式的に示した説明図である。 図１で示した露光装置の露光領域を抜き出して模式的に示した説明図である。 本実施の形態１で示す半導体装置の製造技術を示す工程図の一例である。 図４で示した半導体装置の製造工程中におけるウエハ表面とレチクルの位置関係の概略を示す断面図であり、図（ａ）は本発明を適応しない場合、図（ｂ）は本発明を適用した場合である。 ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置の露光領域を抜き出して模式的に示した説明図である。 本実施の形態１で示す半導体装置の製造工程図の一例である。 図７で示した半導体装置の製造工程中における金属配線が形成されたウエハ主面上の概略を示す平面図であり、同図（ａ）は本発明を適用しない場合、同図（ｂ）は本発明を適用した場合である。 本発明の実施の形態２で示す半導体装置の製造工程図である。 図９で示した製造工程の具体例を示した説明図である。

符号の説明

１ 露光装置
２ 露光光源
３ フライアイレンズ
４ アパーチャ
５ａ、５ｂ コンデンサレンズ
６ ミラー
７ レチクル
８ アパーチャ
８ａ スリット
９ ペリクル
１０ 投影レンズ
１０ａ 有効露光領域
１１ ウエハ
１１ａ 取得チップ
１１ｂ 非取得チップ
１２ マスク位置制御手段
１３ ミラー
１４ ステージ
１５ 試料台
１６ Ｚステージ
１７ ＸＹステージ
１８ 主制御系
１９ａ、１９ｂ 駆動手段
２０ ミラー
２１ レーザ測長機
２２ 光源
２３ フォーカスセンサ
２４ ネットワーク装置
ＥＸＬ 露光光
ＳＡ１、ＳＡ２ 露光領域
ＣＡ チップ領域
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 計測点
Ｌ 金属配線

Claims (5)

1. フォーカスセンサを備えた露光装置を用いて、フォーカス補正を行った後、露光領域を露光する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）ウエハ主面上の複数の点における高さを計測する工程と、
   （ｂ）前記複数の点の高さから前記ウエハ面内の段差の分布を求める工程と、
   （ｃ）前記段差の分布から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたくない第２計測点を抽出する工程と、
   （ｄ）前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行う工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 複数の層の形成により主面上に現れた段差を有するウエハに対して、フォーカスセンサを備えた露光装置を用いて、フォーカス補正を行った後、露光領域を露光する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）前記ウエハの主面上に形成された前記複数の層の形成情報を記憶する工程と、
   （ｂ）前記形成情報から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたくない第２計測点を抽出する工程と、
   （ｃ）前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行う工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. （ａ）その主面に半導体素子が形成されたウエハ上に層間絶縁膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記層間絶縁膜に配線溝または接続孔を形成する工程と、
   （ｃ）前記配線溝または前記接続孔に金属膜を埋め込む工程と、
   を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記（ｂ）工程は、フォーカスセンサを備えた露光装置を用いて、フォーカス補正を行った後、露光領域を露光する工程を含み、
   （ｂ１）前記ウエハ主面上の複数の点における高さを計測し、
   （ｂ２）前記複数の点の高さから前記ウエハ面内の段差の分布を抽出し、
   （ｂ３）前記段差の分布から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたくない第２計測点を抽出し、
   （ｂ４）前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （ａ）その主面に半導体素子が形成されたウエハ上に層間絶縁膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記層間絶縁膜に配線溝または接続孔を形成する工程と、
   （ｃ）前記配線溝または前記接続孔に金属膜を埋め込む工程と、
   を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記（ｂ）工程は、複数の層の形成により主面上に現れた段差を有する前記ウエハに対して、フォーカスセンサを備えた露光装置を用いて、フォーカス補正を行った後、露光領域を露光する工程を含み、
   （ｂ１）前記ウエハの主面上に形成されている前記複数の層の形成情報を記憶し、
   （ｂ２）前記形成情報から、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたい第１計測点と、前記ウエハ面内でフォーカスを合わせたくない第２計測点を抽出し、
   （ｂ３）前記第１計測点では前記フォーカスセンサをオンにし、前記第２計測点では前記フォーカスセンサをオフにして、フォーカス補正を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置またはステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。