JP2006310446A - Manufacturing method of semiconductor device, and exposure device - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device capable of reducing the connection misalignment between divided pattern regions when a chip pattern is plurally divided and divided exposures are carried out. <P>SOLUTION: This manufacturing method comprises the steps of preparing a photomask set wherein at least one of a plurality of photomasks corresponding to a plurality of divided patterns obtained by plurally dividing the chip pattern respectively has an alignment mark, transferring a pattern including the alignment mark to a first photoresist applied on a substrate using the photomask having the alignment mark, forming the pattern including the alignment mark on the substrate by carrying out etching processing using the first photoresist as a mask, applying a second photoresist on the substrate having the pattern including the alignment mark formed thereon, and carrying out the alignment between a photomask for forming a pattern on the second photoresist and the substrate using the alignment mark. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、メモリおよびロジック等の半導体素子、液晶表示素子、ならびに撮像素子(CCDセンサ、CMOSセンサ)等の半導体装置の製造方法と、露光装置とに関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a semiconductor device such as a semiconductor element such as a memory and a logic, a liquid crystal display element, and an imaging element (CCD sensor, CMOS sensor), and an exposure apparatus.

従来より、液晶表示素子および撮像素子等の半導体装置を製造するに際して、投影露光装置を用いてフォトマスクに形成された所望のチップパターンを基板の上に塗布されたフォトレジストに露光し、得られたレジストパターンを用いて基板に対するエッチング処理や不純物イオン注入が行われている。投影露光装置にはステップ・アンド・リピート方式のステッパーや、ステップ・アンド・スキャン方式のスキャナーが多く用いられる。なお、一般的に投影露光装置に用いられるフォトマスクはレチクルと言われているため、以下では、投影露光装置に用いられるフォトマスクをレチクルと称する。また、投影露光装置を単に露光装置と称する。また、「基板」は、半導体基板そのものの場合に限らず、半導体基板上の製造途中の半導体装置も含むものとし、以下ではウェハと称する。   Conventionally, when manufacturing a semiconductor device such as a liquid crystal display element and an image sensor, a desired chip pattern formed on a photomask is exposed to a photoresist coated on a substrate using a projection exposure apparatus. Etching or impurity ion implantation is performed on the substrate using the resist pattern. A step-and-repeat stepper or a step-and-scan scanner is often used for the projection exposure apparatus. Note that a photomask used in a projection exposure apparatus is generally referred to as a reticle. Therefore, hereinafter, a photomask used in a projection exposure apparatus is referred to as a reticle. The projection exposure apparatus is simply referred to as an exposure apparatus. In addition, the “substrate” is not limited to the semiconductor substrate itself, but includes a semiconductor device being manufactured on the semiconductor substrate, and is hereinafter referred to as a wafer.

チップパターンによっては、そのサイズが露光装置の投影光学系性能によって決まる露光範囲よりも大きい場合がある。このような場合には、分割露光が用いられる。分割露光とは、所望のチップパターンを複数のパターンに分割し、分割されたパターン毎に露光処理を行う露光方法をいう。分割された全てのパターンを最終的に繋ぎ合わせて上記チップパターンを形成する。このような分割露光は、CCD(Charge Coupled Device)センサおよびCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の撮像素子の他、液晶表示素子の製造においても用いられることがある(特許文献1参照)。   Depending on the chip pattern, the size may be larger than the exposure range determined by the projection optical system performance of the exposure apparatus. In such a case, divided exposure is used. Divided exposure refers to an exposure method in which a desired chip pattern is divided into a plurality of patterns and an exposure process is performed for each divided pattern. All the divided patterns are finally connected to form the chip pattern. Such divided exposure may be used in the manufacture of liquid crystal display elements as well as imaging elements such as CCD (Charge Coupled Device) sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors (see Patent Document 1).

一般に、素子はウェハ上に多数層の回路パターンを積み重ねて形成されるため、製造された素子が設計上の仕様を満たすためには、互いに関連する回路パターン相互の重ね合わせ精度を所定の許容範囲内に収める必要がある。そのため、露光装置によってウェハ上のフォトレジストにレチクルのパターンを露光するに際して、そのウェハとレチクルとの位置合わせを行う。そのために、ウェハに形成されたアライメントマークが用いられている。アライメントマークは、例えば十字形、格子形、あるいは二重丸形など、所定のパターンとしてレチクル上に設けられている。これがウェハ上のフォトレジストに転写され、エッチング処理によりウェハ上に3次元的な段差として形成される。このアライメントマークを用いることで、以降の露光工程におけるウェハとレチクルとの位置合わせを行うことが可能となる。セラミック等の配線基板の上に有機絶縁膜と金属配線膜を積層した厚膜薄膜混成基板の製造工程における感光性レジスト等に対する分割露光方法に関して特許文献2に開示されている。   In general, since elements are formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer, in order for manufactured elements to meet the design specifications, the overlay accuracy of circuit patterns related to each other must be within a predetermined allowable range. It is necessary to fit in. Therefore, when the reticle pattern is exposed on the photoresist on the wafer by the exposure apparatus, the wafer and the reticle are aligned. For this purpose, alignment marks formed on the wafer are used. The alignment mark is provided on the reticle as a predetermined pattern such as a cross shape, a lattice shape, or a double round shape. This is transferred to the photoresist on the wafer and formed as a three-dimensional step on the wafer by etching. By using this alignment mark, it is possible to align the wafer and the reticle in the subsequent exposure process. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a divided exposure method for a photosensitive resist or the like in a manufacturing process of a thick thin film hybrid substrate in which an organic insulating film and a metal wiring film are laminated on a wiring substrate such as ceramic.

このような素子の製造工程における最初の露光工程にてステッパーを用いた分割露光によって所望のチップパターンを形成する方法について具体的に説明する。   A method for forming a desired chip pattern by divided exposure using a stepper in the first exposure process in the manufacturing process of such an element will be specifically described.

図11は、ウェハに形成するチップのサイズおよび配置の一例を示す外観模式図である。図11に示すように、素子2がウェハ1に図の上下方向(Y方向)に5個並べられている。そして、Y方向に5個並べられた列が図の左右方向(X方向)に2列設けられている。合計10個(=5個×2列)の素子2がウェハ1に配置されている。なお、素子2の回路パターンを図に示すことを省略している。   FIG. 11 is a schematic external view showing an example of the size and arrangement of chips formed on a wafer. As shown in FIG. 11, five elements 2 are arranged on the wafer 1 in the vertical direction (Y direction) in the figure. Two rows arranged in the Y direction are provided in the horizontal direction (X direction) in the figure. A total of 10 (= 5 × 2 columns) elements 2 are arranged on the wafer 1. Note that the circuit pattern of the element 2 is not shown in the figure.

図12はチップパターンおよび露光範囲の形状と大きさを示す図である。図12に示すように、露光範囲3がほぼ正方形状であるのに対し、図11に示した素子2のチップパターン20は長方形状である。また、チップパターン20の長辺に沿った方向がX方向であり、短辺に沿った方向がY方向である。チップパターン20はX方向の長さがステッパーの露光範囲3の一辺よりも大きい。このようにチップパターン20が露光範囲3からX方向にはみだしてしまう場合、チップパターン20を露光可能な大きさに分割する。   FIG. 12 shows the shape and size of the chip pattern and exposure range. As shown in FIG. 12, the exposure range 3 is substantially square, whereas the chip pattern 20 of the element 2 shown in FIG. 11 is rectangular. Further, the direction along the long side of the chip pattern 20 is the X direction, and the direction along the short side is the Y direction. The chip pattern 20 has a length in the X direction that is longer than one side of the exposure range 3 of the stepper. When the chip pattern 20 protrudes from the exposure range 3 in the X direction as described above, the chip pattern 20 is divided into sizes that can be exposed.

図13は図12に示したチップパターンを露光可能な大きさに分割した状態を示す図である。回路パターンを含むチップパターン20を露光可能な大きさに3つに分割する。以下では、チップパターン20を複数に分割したパターンの一つを分割パターンと称し、分割パターンの占める領域を分割パターン領域と称する。図13に示すように、チップパターン20が、そのX方向に3つに分けられ、分割パターン領域A、BおよびCに分割されている。そして、後述する方法で分割パターン領域A、B、C毎に露光処理を行う。図13に示す分割パターン領域の並びはウェハ上のフォトレジストに転写された場合の順序を示す。各分割パターン領域に対応するレチクルをRA、RB、RCとする。図11および図13により、素子2のチップのウェハ上の配置と分割パターン領域A、BおよびCのチップ内配置を含む情報であるチップ配置基準情報が特定される。以下に、パターン形成方法の手順を説明する。   FIG. 13 is a diagram showing a state where the chip pattern shown in FIG. 12 is divided into sizes that can be exposed. The chip pattern 20 including the circuit pattern is divided into three sizes that can be exposed. Hereinafter, one of the patterns obtained by dividing the chip pattern 20 into a plurality is referred to as a divided pattern, and an area occupied by the divided pattern is referred to as a divided pattern area. As shown in FIG. 13, the chip pattern 20 is divided into three in the X direction, and is divided into divided pattern areas A, B, and C. Then, an exposure process is performed for each of the divided pattern areas A, B, and C by a method described later. The arrangement of the divided pattern areas shown in FIG. 13 indicates the order when transferred to the photoresist on the wafer. The reticles corresponding to the divided pattern areas are RA, RB, and RC. 11 and 13 specify chip arrangement reference information that is information including the arrangement of the chip of the element 2 on the wafer and the arrangement of the divided pattern areas A, B, and C in the chip. The procedure of the pattern forming method will be described below.

図14は図13に示したチップパターンのパターン形成方法を示す図である。フォトレジストをスピンコート法で塗布したウェハを準備する。以下では、フォトレジストが塗布されたウェハをレジスト付ウェハと称する。操作者がレチクルRA、RBおよびRCを露光装置に予めセットしておく。   FIG. 14 is a diagram showing a pattern forming method of the chip pattern shown in FIG. A wafer coated with a photoresist by spin coating is prepared. Hereinafter, a wafer coated with a photoresist is referred to as a resist-coated wafer. An operator sets reticles RA, RB and RC in the exposure apparatus in advance.

露光装置は、レチクルを載せるためのレチクルステージにレチクルRAを搭載し、レチクルRAとレチクルステージの位置合わせを行う。そして、露光装置は、上記チップ配置基準情報を参照して露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させた後、図14(a)に示す位置50aでフォトレジストに分割パターン領域Aを露光する。続いて、チップ配置基準情報を参照して右上の位置50aから右下の位置50bまで下方向(−Y方向)にステップ・アンド・リピート方式でレジスト付ウェハ7を所定の距離だけ移動させる毎にレチクルRAに照明光を照射して、フォトレジストに分割パターン領域Aを露光する。ここでは、ステッピング動作で−Y方向に移動させる所定の距離は素子2のY方向の長さに等しい。   The exposure apparatus mounts a reticle RA on a reticle stage on which the reticle is placed, and aligns the reticle RA and the reticle stage. Then, the exposure apparatus refers to the chip arrangement reference information, moves the resist-attached wafer 7 to the exposure start position, and then exposes the divided pattern region A to the photoresist at a position 50a shown in FIG. Subsequently, each time the resist-attached wafer 7 is moved by a predetermined distance from the upper right position 50a to the lower right position 50b by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information (step S3). The reticle RA is irradiated with illumination light to expose the divided pattern region A on the photoresist. Here, the predetermined distance moved in the −Y direction by the stepping operation is equal to the length of the element 2 in the Y direction.

図14(a)の右下の位置50bまで露光処理を終えると、チップ配置基準情報を参照してレジスト付ウェハ7を所定の距離だけ−X方向に移動させて、フォトレジストに分割パターン領域Aを露光する。移動させた後の位置を符号50cで示す。ここでは、位置50bから位置50cまで−X方向に移動させる所定の距離は分割パターン領域BおよびCのX方向の長さの和に等しい。続いて、チップ配置基準情報を参照して図14(a)の上方向(Y方向)に一番上の位置50dまでステップ・アンド・リピート方式でレジスト付ウェハ7を所定の距離だけ移動させる毎にレチクルRAに照明光を照射して、フォトレジストに分割パターン領域Aを露光する。ここでは、ステッピング動作でY方向に移動させる所定の距離は素子2のY方向の長さに等しい。このようにして図14(a)に示すように、分割パターン領域AがY方向に5つ並べて露光された領域の列がフォトレジストに2列形成される。   When the exposure processing is completed to the lower right position 50b in FIG. 14A, the resist-attached wafer 7 is moved in the −X direction by a predetermined distance with reference to the chip arrangement reference information, and the divided pattern region A is formed on the photoresist. To expose. The position after the movement is indicated by reference numeral 50c. Here, the predetermined distance moved in the −X direction from the position 50b to the position 50c is equal to the sum of the lengths of the divided pattern regions B and C in the X direction. Subsequently, with reference to the chip arrangement reference information, every time the resist-coated wafer 7 is moved by a predetermined distance to the uppermost position 50d in the upward direction (Y direction) of FIG. 14A by the step-and-repeat method. Then, the reticle RA is irradiated with illumination light to expose the divided pattern region A on the photoresist. Here, the predetermined distance moved in the Y direction by the stepping operation is equal to the length of the element 2 in the Y direction. In this way, as shown in FIG. 14A, two rows of regions in which five divided pattern regions A are arranged and exposed in the Y direction are formed in the photoresist.

続いて、露光装置は、レチクルステージ上のレチクルRAをレチクルRBに交換し、レチクルRBとレチクルステージの位置合わせを行う。その後、分割パターン領域Aと同様にしてステップ・アンド・リピート方式でレジスト付ウェハ7を所定の距離だけ移動させる毎に分割パターン領域Bをフォトレジストに露光する。その際、図14(b)に示すように、分割パターン領域Bを露光する領域を、分割パターン領域Aが露光された領域よりも−X方向の隣接領域に位置させる。このようにして、分割パターン領域Aの各領域の隣りに分割パターン領域Bがフォトレジストに露光される。   Subsequently, the exposure apparatus replaces the reticle RA on the reticle stage with the reticle RB, and aligns the reticle RB with the reticle stage. Thereafter, the divided pattern region B is exposed to the photoresist each time the resist-coated wafer 7 is moved by a predetermined distance in the same manner as the divided pattern region A by the step-and-repeat method. At that time, as shown in FIG. 14B, the area where the divided pattern area B is exposed is positioned in the adjacent area in the −X direction with respect to the area where the divided pattern area A is exposed. In this way, the divided pattern area B is exposed to the photoresist adjacent to each area of the divided pattern area A.

さらに、露光装置は、レチクルステージ上のレチクルRBをレチクルRCに交換し、レチクルRCとレチクルステージの位置合わせを行う。そして、分割パターン領域Aと同様にしてステップ・アンド・リピート方式でレジスト付ウェハ7を所定の距離だけ移動させる毎に分割パターン領域Cをフォトレジストに露光する。その際、図14(c)に示すように、分割パターン領域Cを露光する領域を、分割パターン領域Bが露光された領域よりも−X方向の隣接領域に位置させる。このようにして、分割パターン領域Bの各領域の隣りに分割パターン領域Cがフォトレジストに露光される。   Furthermore, the exposure apparatus replaces reticle RB on the reticle stage with reticle RC, and aligns reticle RC with the reticle stage. Then, the divided pattern area C is exposed to the photoresist each time the resist-coated wafer 7 is moved by a predetermined distance in the same manner as the divided pattern area A by the step-and-repeat method. At this time, as shown in FIG. 14C, the region where the divided pattern region C is exposed is positioned in the adjacent region in the −X direction with respect to the region where the divided pattern region B is exposed. In this way, the divided pattern region C is exposed to the photoresist adjacent to each region of the divided pattern region B.

上述の方法により分割パターン領域A、BおよびCの露光処理を別々に行うことで、露光装置の能力限界の露光範囲よりもチップサイズが大きくても、所望のチップパターンをフォトレジストに露光できる。この後は、現像処理を行って所望のチップパターンのレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクにしてエッチング処理を行うと、所望のチップパターンがウェハに段差として形成される。図14(d)はレジストを除去した後のウェハの状態を示し、10個のチップパターン20がウェハに段差として形成されている。
特開昭61‐180275号公報 特開平09‐185176号公報
By separately performing the exposure processing of the divided pattern areas A, B, and C by the above-described method, a desired chip pattern can be exposed to the photoresist even if the chip size is larger than the exposure range at the capability limit of the exposure apparatus. Thereafter, development processing is performed to form a resist pattern having a desired chip pattern. Then, when an etching process is performed using the resist pattern as a mask, a desired chip pattern is formed as a step on the wafer. FIG. 14D shows the state of the wafer after the resist is removed, and ten chip patterns 20 are formed as steps on the wafer.
JP 61-180275 A Japanese Patent Laid-Open No. 09-185176

上述のパターン形成方法では、素子の製造工程における最初の露光工程にて分割露光を行う場合、露光装置はチップ配置基準情報に基づいてステッピング動作により分割パターン領域A、BおよびCの露光位置を決定している。この場合、分割パターン領域がウェハ上に露光される位置の精度は露光装置のステッピング動作の精度に大きく依存することになる。この際に問題になるのが、各分割パターン領域間の隣接繋ぎの精度である。   In the pattern forming method described above, when performing the divided exposure in the first exposure process in the element manufacturing process, the exposure apparatus determines the exposure positions of the divided pattern areas A, B, and C by the stepping operation based on the chip arrangement reference information. is doing. In this case, the accuracy of the position where the divided pattern region is exposed on the wafer greatly depends on the accuracy of the stepping operation of the exposure apparatus. The problem in this case is the accuracy of adjacent connection between the divided pattern areas.

所望のチップパターンにおける素子部の回路パターンが微細になるにつれて、各分割パターン領域の繋ぎ境界位置における回路パターンに対する影響は無視できなくなる。このことを、露光装置の解像限界度のパターン最小寸法を幅とする微細配線を有する回路パターンの場合で説明する。隣接する2つの分割パターン領域に跨る微細配線が回路設計上設けられていると、これら2つの分割パターン領域を繋ぎ合わせたとき、繋ぎずれの影響で領域間に跨る微細配線の接続位置が一致しないおそれがある。このとき、回路パターン内の微細配線の一部に段切れが生じることになり、作製された素子が機能しなくなってしまうことになる。   As the circuit pattern of the element portion in the desired chip pattern becomes finer, the influence on the circuit pattern at the connection boundary position of each divided pattern region cannot be ignored. This will be described in the case of a circuit pattern having a fine wiring having the width of the minimum pattern size of the resolution limit of the exposure apparatus. If fine wiring that spans two adjacent divided pattern areas is provided in the circuit design, when these two divided pattern areas are connected, the connection positions of the fine wiring that straddle between the areas do not match due to the effect of misalignment. There is a fear. At this time, a part of the fine wiring in the circuit pattern is disconnected, and the manufactured element does not function.

繋ぎずれによる上記問題の対策として、分割パターン領域間の繋ぎが発生する境界位置には微細配線を形成しないことにより繋ぎずれの影響を回避することも考えられる。しかし、大きな撮像面に所定のパターンが繰り返し配置されるような撮像素子の場合などには、繋ぎ位置が撮像面に掛かるため、このような回避処置を用いることが困難である。   As a countermeasure against the above-described problem due to the misalignment, it is also conceivable to avoid the influence of the misalignment by not forming the fine wiring at the boundary position where the connection between the divided pattern areas occurs. However, in the case of an imaging device in which a predetermined pattern is repeatedly arranged on a large imaging surface, it is difficult to use such an avoidance measure because the connecting position is applied to the imaging surface.

本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、チップパターンを複数に分割して分割露光を行う際の分割パターン領域間の繋ぎずれを低減させることが可能な半導体装置の製造方法、および露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional techniques as described above, and to reduce the misalignment between divided pattern areas when a chip pattern is divided into a plurality of pieces and divided exposure is performed. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of performing the above and an exposure apparatus.

上記目的を達成するための本発明の半導体装置の製造方法は、チップパターンを複数に分割した複数の分割パターンのそれぞれに対応する複数のフォトマスクの少なくとも一つが、アライメントマークを有するフォトマスクセットを準備する工程と、
前記アライメントマークを有するフォトマスクを用いて基板上に塗布された第1のフォトレジストに該アライメントマークを含むパターンを転写する工程と、
前記第1のフォトレジストをマスクにしてエッチング処理を行って前記アライメントマークを含むパターンを前記基板に形成する工程と、
前記アライメントマークを含むパターンが形成された基板上に第2のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第2のフォトレジストにパターンを形成するためのフォトマスクと前記基板との位置合わせを、該基板に形成されたアライメントマークを用いて行う工程と、
を有するものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a photomask set in which at least one of a plurality of photomasks corresponding to each of a plurality of divided patterns obtained by dividing a chip pattern into a plurality of divided patterns has an alignment mark. A preparation process;
Transferring a pattern including the alignment mark to a first photoresist applied on a substrate using a photomask having the alignment mark;
Forming a pattern including the alignment marks on the substrate by performing an etching process using the first photoresist as a mask;
Applying a second photoresist on a substrate on which a pattern including the alignment mark is formed;
Performing alignment between a photomask for forming a pattern on the second photoresist and the substrate using an alignment mark formed on the substrate;
It is what has.

本発明によれば、分割露光時のフォトマスクに対応するパターンの露光領域がより精度よく決定される。露光装置のステッピング動作精度にのみ依存して分割パターンを連続的に露光する場合よりも、分割パターン間の繋ぎずれが低減する。   According to the present invention, an exposure area of a pattern corresponding to a photomask at the time of divided exposure is determined with higher accuracy. Compared to the case where the divided patterns are continuously exposed depending only on the stepping operation accuracy of the exposure apparatus, the connection shift between the divided patterns is reduced.

本発明の半導体装置の製造方法は、チップパターンを分割露光する際、はじめの分割露光により少なくともアライメントマークのパターンを基板に形成し、その後の分割露光の際にアライメントマークを利用してフォトマスクと基板との位置合わせを行って露光することを特徴とする。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when a chip pattern is divided and exposed, at least an alignment mark pattern is formed on the substrate by the first divided exposure, and the alignment mark is used for the subsequent divided exposure and a photomask. Exposure is performed after alignment with the substrate.

本発明の半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下では半導体装置を素子と称する。   A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described. Hereinafter, the semiconductor device is referred to as an element.

ここで用いるチップパターンとその配置を図11に示した場合と同様とする。図11から図14に示した素子2のチップパターン20は、素子を構成する多数層の回路パターンのうちの少なくとも1層のパターンである。図11および図13により、従来と同様にチップ配置基準情報が特定される。また、露光装置は、図12に示したような露光範囲を有する露光装置を用いるものとする。さらに、図13に示した3つの分割パターン領域A、BおよびCに分けて露光する場合とする。そして、分割パターン領域A、BおよびCのそれぞれに対応するレチクルをそれぞれRA、RBおよびRCとする。   The chip pattern used here and its arrangement are the same as those shown in FIG. The chip pattern 20 of the element 2 shown in FIGS. 11 to 14 is a pattern of at least one of the multiple layers of circuit patterns constituting the element. 11 and 13, the chip arrangement reference information is specified as in the conventional case. The exposure apparatus uses an exposure apparatus having an exposure range as shown in FIG. Furthermore, it is assumed that the exposure is divided into the three divided pattern areas A, B and C shown in FIG. The reticles corresponding to the divided pattern areas A, B, and C are RA, RB, and RC, respectively.

3枚のレチクルRA、RBおよびRCのうち少なくとも1枚に他の2枚との位置合わせをするためのアライメントマークが設けられている。図1はレチクルRAにアライメントマークを配置した場合を示す図である。図1に示すように、レチクルRAには、他のレチクルRBおよびRCを分割パターン領域AとX方向およびY方向のそれぞれについて位置合わせするためのアライメントマーク10が形成されている。   At least one of the three reticles RA, RB and RC is provided with an alignment mark for alignment with the other two. FIG. 1 is a diagram showing a case where alignment marks are arranged on the reticle RA. As shown in FIG. 1, the reticle RA is formed with alignment marks 10 for aligning the other reticles RB and RC with the divided pattern region A in each of the X direction and the Y direction.

図13に示したチップパターンの本発明におけるパターン形成方法の手順を説明する。   The procedure of the pattern forming method of the present invention for the chip pattern shown in FIG. 13 will be described.

図2はパターンの形成方法を示す図である。ウェハにフォトレジストを塗布したレジスト付ウェハ7を準備する。レチクルRAを露光装置のレチクルステージに搭載すると、露光装置はレチクルRAとレチクルステージの位置合わせを行う。レジスト付ウェハ7を露光装置にセットすると、露光装置はウェハステージにレジスト付ウェハ7を搭載する。続いて、露光装置は、図2(a)に示すようにステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれにチップ配置基準情報から求まる所定の距離でレジスト付ウェハ7を移動させる。その移動毎に、レチクルRAに照明光を照射してフォトレジストに分割パターン領域Aを順次露光する。なお、図1に示したレチクルRAの像は、露光装置で縮小投影される際、レンズを通って上下および左右が反転してフォトレジストに露光される。   FIG. 2 is a diagram showing a pattern forming method. A resist-coated wafer 7 in which a photoresist is applied to the wafer is prepared. When the reticle RA is mounted on the reticle stage of the exposure apparatus, the exposure apparatus aligns the reticle RA and the reticle stage. When the resist-attached wafer 7 is set in the exposure apparatus, the exposure apparatus mounts the resist-attached wafer 7 on the wafer stage. Subsequently, as shown in FIG. 2A, the exposure apparatus moves the resist-coated wafer 7 at a predetermined distance obtained from the chip arrangement reference information in each of the X direction and the Y direction by the step-and-repeat method. For each movement, illumination light is irradiated onto the reticle RA to sequentially expose the divided pattern areas A on the photoresist. The image of reticle RA shown in FIG. 1 is exposed to the photoresist while being vertically and horizontally reversed through the lens when it is reduced and projected by the exposure apparatus.

続いて、露光装置からレジスト付ウェハ7を取り出した後、分割パターン領域Aが露光されたフォトレジストに現像処理を行うことで、分割パターン領域Aのレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンをマスクにしてエッチング処理を行って、分割パターン領域Aをウェハに段差(パターン)として作り込む。その際、当然ながら、レチクルRAに配置されていたアライメントマークもエッチング処理により、ウェハに段差として形成される。   Subsequently, after the resist-attached wafer 7 is taken out from the exposure apparatus, the resist in which the divided pattern region A is exposed is developed to form a resist pattern in the divided pattern region A. Then, an etching process is performed using the resist pattern as a mask, and the divided pattern area A is formed as a step (pattern) on the wafer. At that time, of course, the alignment mark arranged on the reticle RA is also formed as a step on the wafer by the etching process.

次に、エッチング処理したウェハ上にフォトレジストを再度塗布する。フォトレジストを再度塗布したウェハをレジスト付ウェハと称する。レチクルRBを露光装置のレチクルステージに搭載し、レチクルRBとレチクルステージの位置合わせを行う。続いて、レジスト付ウェハ7を露光装置にセットして、ウェハステージにレジスト付ウェハ7を搭載する。その後、分割パターン領域Aとともに形成されたアライメントマークの数ショット分を計測して分割パターン領域Aのウェハ上の座標位置を示す配列情報を調べる。そして、調べた配列情報から分割パターン領域AのX方向およびY方向のシフト、回転ずれ、ならびに倍率誤差などの成分を求める。さらに、これらの成分を考慮して元のチップ配置基準情報の座標系を補正する。以下では、補正した座標系を補正座標系と称する。   Next, a photoresist is applied again on the etched wafer. A wafer coated with a photoresist again is referred to as a resist-attached wafer. The reticle RB is mounted on the reticle stage of the exposure apparatus, and the alignment between the reticle RB and the reticle stage is performed. Subsequently, the resist-attached wafer 7 is set in an exposure apparatus, and the resist-attached wafer 7 is mounted on the wafer stage. Thereafter, several shots of alignment marks formed together with the divided pattern area A are measured, and the arrangement information indicating the coordinate position on the wafer of the divided pattern area A is examined. Then, components such as a shift in the X direction and a Y direction of the divided pattern region A, a rotational deviation, and a magnification error are obtained from the examined arrangement information. Further, the coordinate system of the original chip arrangement reference information is corrected in consideration of these components. Hereinafter, the corrected coordinate system is referred to as a corrected coordinate system.

続いて、補正座標系を基準にしてチップ配置基準情報の分割パターン領域Bの露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させ、レチクルRBに照明光を照射してフォトレジストに分割パターン領域Bを露光する。さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照してステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離でレジスト付ウェハ7を移動させる。そしてその移動毎に、図2(b)に示すように分割パターン領域Bの露光処理を順次行う。このとき、各分割パターン領域Bの露光領域は、分割パターン領域Aが形成された領域の−X方向に隣接した領域となる。   Subsequently, the resist-attached wafer 7 is moved to the exposure start position of the divided pattern region B of the chip arrangement reference information with reference to the correction coordinate system, and the reticle RB is irradiated with illumination light to expose the divided pattern region B on the photoresist. To do. Further, the resist-attached wafer 7 is moved by a predetermined distance in each of the X direction and the Y direction by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, for each movement, exposure processing of the divided pattern region B is sequentially performed as shown in FIG. At this time, the exposure area of each divided pattern area B is an area adjacent to the area where the divided pattern area A is formed in the −X direction.

続いて、レチクルステージ上のレチクルをRBからRCへ交換し、レチクルRCとレチクルステージの位置合わせを行う。そして、分割パターン領域Bの露光前に求めた補正座標系を基準にしてチップ配置基準情報の分割パターン領域Cの露光開始位置を求める。そして、求めた露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させ、レチクルRCに照明光を照射してフォトレジストに分割パターン領域Cを露光する。さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照してステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離でレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、図2(c)に示すように分割パターン領域Cの露光処理を順次行う。このとき、各分割パターン領域Cの露光領域は、分割パターン領域Bが露光された領域の−X方向に隣接した領域となる。   Subsequently, the reticle on the reticle stage is exchanged from RB to RC, and alignment between the reticle RC and the reticle stage is performed. Then, the exposure start position of the divided pattern area C of the chip arrangement reference information is obtained with reference to the correction coordinate system obtained before the exposure of the divided pattern area B. Then, the resist-coated wafer 7 is moved to the obtained exposure start position, and the reticle RC is irradiated with illumination light to expose the divided pattern region C on the photoresist. Further, the resist-attached wafer 7 is moved by a predetermined distance in each of the X direction and the Y direction by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, as shown in FIG. 2C, the exposure processing of the divided pattern region C is sequentially performed. At this time, the exposure area of each divided pattern area C is an area adjacent to the −X direction of the area where the divided pattern area B is exposed.

そして、露光装置からレジスト付ウェハ7を取り出した後、分割パターン領域BおよびCが露光されたフォトレジストに現像処理を行い、分割パターン領域BおよびCのレジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクにしてエッチング処理を行って、分割パターン領域BおよびCをウェハに段差として作り込む。なお、先にエッチング処理して形成された分割パターン領域Aの領域は、分割パターン領域BおよびCの露光の際には露光されないために、現像処理後もフォトレジストで覆われており、エッチング処理を受けない。このようにして、最初に分割パターン領域Aを露光してエッチング処理した後、分割パターン領域BおよびCを露光してエッチング処理することで、図2(d)に示すように、所望のチップパターンをウェハ1に形成できる。図2(d)では、素子の10個のチップパターン20がウェハ1に段差として形成されている。   Then, after the resist-attached wafer 7 is taken out from the exposure apparatus, the photoresist on which the divided pattern areas B and C are exposed is subjected to development processing to form resist patterns in the divided pattern areas B and C. Etching is performed using the resist pattern as a mask to form divided pattern regions B and C as steps on the wafer. The area of the divided pattern area A formed by the etching process is not exposed when the divided pattern areas B and C are exposed. Therefore, the area is still covered with the photoresist after the development process. Not receive. In this way, the divided pattern region A is first exposed and etched, and then the divided pattern regions B and C are exposed and etched to obtain a desired chip pattern as shown in FIG. Can be formed on the wafer 1. In FIG. 2D, ten chip patterns 20 of elements are formed as steps on the wafer 1.

上述したように、分割パターン領域Aのウェハ上の配列情報を計測し、この配列情報を基にして分割パターン領域BおよびCをウェハ上に露光する際の補正座標系を求め、補正座標系を基準にして露光装置のステッピング動作を行っている。ウェハに直接形成されたアライメントマークを用いてウェハとレチクルRBおよびRCとの位置合わせを行っているため、ウェハに形成された分割パターン領域Aの位置に対して分割パターン領域BおよびCの露光領域がより精度よく決定される。その結果、アライメントマークが全く形成されていないウェハ上に単に露光装置のステッピング動作精度にのみ依存してレチクルRA、RBおよびRCを連続的に露光する場合よりも、分割パターン領域間の繋ぎずれが低減する。   As described above, the arrangement information on the wafer of the divided pattern area A is measured, and based on this arrangement information, a correction coordinate system for exposing the division pattern areas B and C on the wafer is obtained. The stepping operation of the exposure apparatus is performed with reference. Since the alignment of the wafer and the reticles RB and RC is performed using alignment marks directly formed on the wafer, the exposure areas of the divided pattern areas B and C with respect to the position of the divided pattern area A formed on the wafer Is determined more accurately. As a result, the gap between the divided pattern regions is less than when the reticles RA, RB, and RC are continuously exposed on a wafer on which no alignment mark is formed, depending on only the stepping operation accuracy of the exposure apparatus. To reduce.

なお、本発明に用いられるアライメントマークは、素子の製造工程における、これ以後の露光工程におけるレチクルとウェハの位置合わせに用いられるアライメントマークであってもよい。   The alignment mark used in the present invention may be an alignment mark used for aligning the reticle and wafer in the subsequent exposure process in the device manufacturing process.

また、本発明における所望チップパターンの分割方法に関しては、上述の場合に限らず以下のような自由度を有する。例えば、上述の場合では1つのチップパターンの全体を複数の分割パターン領域に分割したときのいずれかの分割パターン領域に回路パターンの一部とともにアライメントマークを含むようにしたが、チップパターンからアライメントマークのみを抽出したパターンのレチクルを別に用意するようにしてもよい。
(第1の実施形態)
本実施形態の半導体装置の製造方法を実施する際に使用する露光装置としてステッパーの構成について簡単に説明する。
The desired chip pattern dividing method according to the present invention is not limited to the above-described case and has the following degrees of freedom. For example, in the above-described case, an alignment mark is included together with a part of the circuit pattern in one of the divided pattern areas when the entire chip pattern is divided into a plurality of divided pattern areas. Alternatively, a reticle having a pattern from which only the pattern is extracted may be prepared.
(First embodiment)
The structure of a stepper as an exposure apparatus used when the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is carried out will be briefly described.

図3はステッパーの構成を説明するための図である。ステッパーは、光源および照明光学系を含む照明系100と、レチクル102を搭載するためのレチクルステージ104と、レチクル像を縮小してウェハ108に投影する投影光学系106と、ウェハ108を搭載するためのウェハステージ110と、各部を制御する制御部112とを有する構成である。制御部112は、レチクルステージ104の駆動部となるレチクルアライメント系114、およびウェハステージ110の駆動部となるステージ駆動部116と通信可能に接続されている。制御部112は、プログラムにしたがって所定の処理を実行するCPUと、プログラムを格納するためのメモリとを備えている。なお、照明光としては、KrFおよびArFエキシマレーザ光等のエキシマレーザのいずれか、または、超高圧水銀ランプによるg線およびi線等のいずれかが主に用いられる。   FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the stepper. The stepper mounts an illumination system 100 including a light source and an illumination optical system, a reticle stage 104 for mounting the reticle 102, a projection optical system 106 that reduces the reticle image and projects it onto the wafer 108, and a wafer 108. The wafer stage 110 and a control unit 112 that controls each unit are configured. The control unit 112 is communicably connected to a reticle alignment system 114 serving as a drive unit for the reticle stage 104 and a stage drive unit 116 serving as a drive unit for the wafer stage 110. The control unit 112 includes a CPU that executes predetermined processing according to a program and a memory for storing the program. As the illumination light, one of excimer lasers such as KrF and ArF excimer laser light, or one of g-line and i-line by an ultra-high pressure mercury lamp is mainly used.

また、ステッパーには、ウェハに形成されたアライメントマークを検出するための検出部となるウェハアライメントスコープ(以下では、単にスコープと称する)118が設けられている。本実施形態におけるアライメントマーク検出方法は、投影光学系106とは別に設けた顕微鏡でアライメントマークを検出するオフ・アクシス方式である。なお、アライメントマーク検出方法は、オフ・アクシス方式に限らず、投影光学系106を通過したアライメントマークの像をTTL(Through The Lens)顕微鏡で検出するTTL方式であってもよい。   Further, the stepper is provided with a wafer alignment scope (hereinafter simply referred to as a scope) 118 serving as a detection unit for detecting alignment marks formed on the wafer. The alignment mark detection method in the present embodiment is an off-axis method in which the alignment mark is detected by a microscope provided separately from the projection optical system 106. The alignment mark detection method is not limited to the off-axis method, and may be a TTL method that detects an image of the alignment mark that has passed through the projection optical system 106 with a TTL (Through The Lens) microscope.

また、レチクル102をレチクルステージ104に搭載するレチクル搬送系(不図示)が設けられている。さらに、オリエンテーションフラットやノッチ等のウェハ基準位置を検出してウェハ全体の位置決め(以下では、この位置決めを「メカプリアライメント」と称する)を行うためのプリアライメントステージ(不図示)と、プリアライメントステージからウェハステージ110にウェハを移動させる送り込みハンド(不図示)とが設けられている。   A reticle transport system (not shown) for mounting the reticle 102 on the reticle stage 104 is also provided. Furthermore, a pre-alignment stage (not shown) for detecting a wafer reference position such as an orientation flat or notch and positioning the whole wafer (hereinafter, this positioning is referred to as “mechanical pre-alignment”), and a pre-alignment stage A feeding hand (not shown) for moving the wafer from the wafer stage 110 to the wafer stage 110 is provided.

各部の構成について、以下に詳細に説明する。   The configuration of each part will be described in detail below.

レチクルアライメント系114は、レチクル102とレチクルステージ104との位置合わせを行う。レチクルアライメント系114は、制御部112からの制御信号によりレチクルステ−ジ104を照明系100の下の所定位置に移動させる。照明系100で発生した照明光がレチクルステージ104に搭載されたレチクル102に照射すると、レチクル102を通過した照明光によりレチクルパターンが投影光学系106を通過し、レチクル102の縮小像がウェハ上に塗布されたフォトレジストに投影露光される。レチクル102の縮小像は、一般的にレチクルパターンの1/2倍、1/4倍、または1/5倍である。   The reticle alignment system 114 performs alignment between the reticle 102 and the reticle stage 104. The reticle alignment system 114 moves the reticle stage 104 to a predetermined position below the illumination system 100 according to a control signal from the control unit 112. When the illumination light generated by the illumination system 100 is irradiated onto the reticle 102 mounted on the reticle stage 104, the reticle pattern passes through the projection optical system 106 by the illumination light that has passed through the reticle 102, and a reduced image of the reticle 102 is formed on the wafer. Projection exposure is performed on the coated photoresist. The reduced image of the reticle 102 is generally 1/2 times, 1/4 times, or 1/5 times the reticle pattern.

ウェハステージ110は、チップ配置基準情報に基づいてチップパターンが形成される領域にレチクル102の縮小像が投影されるようにウェハ108を配置する。そのために、ホームポジションを原点とする任意の位置についての2次元座標が予め決められている。ステージ駆動部116には、ウェハステージ116のホームポジションからのX方向およびY方向の座標を計測するための座標センサが設けられている。ステージ駆動部116は、制御部112から受信するX方向およびY方向の距離のデータに基づいて、エアーベアリングとリニアモータによりXY2次元の所定の方向に直線的にウェハステージ110をステッピング移動させる。そして、ウェハステージ110の位置を制御部112に通知するために、座標センサから読み出したX方向およびY方向の座標を示す座標情報を制御部112に送出する。このようにして、ウェハを所定の位置に高速に移動させ、位置決めすることが可能となる。操作者がチップ配置基準情報を制御部112に予め入力することで、露光処理におけるウェハステージ110のX方向およびY方向のそれぞれについての移動距離が制御部112のプログラムに設定される。また、ステージ駆動部116は、ウェハ面の傾きや投影光学系の結像面との距離を調整するために、フォーカス方向(Z方向)およびチルト(Θ方向)の駆動を行う機構も有している。   Wafer stage 110 places wafer 108 such that a reduced image of reticle 102 is projected onto an area where a chip pattern is formed based on chip placement reference information. Therefore, two-dimensional coordinates for an arbitrary position with the home position as the origin are determined in advance. The stage drive unit 116 is provided with a coordinate sensor for measuring coordinates in the X direction and the Y direction from the home position of the wafer stage 116. Based on the X direction and Y direction distance data received from the control unit 112, the stage drive unit 116 linearly steps the wafer stage 110 in a predetermined XY two-dimensional direction using an air bearing and a linear motor. Then, in order to notify the control unit 112 of the position of the wafer stage 110, coordinate information indicating the X-direction and Y-direction coordinates read from the coordinate sensor is sent to the control unit 112. In this way, the wafer can be moved to a predetermined position at high speed and positioned. When the operator inputs the chip arrangement reference information to the control unit 112 in advance, the movement distances in the X direction and the Y direction of the wafer stage 110 in the exposure process are set in the program of the control unit 112. The stage drive unit 116 also has a mechanism for driving in the focus direction (Z direction) and tilt (Θ direction) in order to adjust the tilt of the wafer surface and the distance from the imaging plane of the projection optical system. Yes.

スコープ118は、CCDなどの撮像素子が設けられ、制御部112と通信配線で接続されている。スコープ118の撮像素子で撮影される画像は通信配線を介して制御部112に入力される。基準となるアライメントマークの画像および位置情報は予め制御部112に登録される。   The scope 118 is provided with an image sensor such as a CCD, and is connected to the control unit 112 through communication wiring. An image captured by the imaging element of the scope 118 is input to the control unit 112 via a communication wiring. The reference alignment mark image and position information are registered in the control unit 112 in advance.

制御部112はアライメントマークの検出を以下のようにして行う。制御部112は、位置情報を参照してスコープ118の下にアライメントマークが位置するようにステージ駆動部116を動作させる。続いて、スコープ118から受信する画像に予め登録されたアライメントマークの画像が含まれていると、その2つのアライメントマークの画像が重なるようにステージ駆動部116を微調整して動作させる。2つのアライメントマークの画像が重なると、そのときのウェハステージ110の座標情報をメモリに登録する。   The controller 112 detects the alignment mark as follows. The control unit 112 operates the stage driving unit 116 with reference to the position information so that the alignment mark is positioned under the scope 118. Subsequently, when an image of an alignment mark registered in advance is included in the image received from the scope 118, the stage driving unit 116 is finely adjusted and operated so that the images of the two alignment marks overlap. When the two alignment mark images overlap, the coordinate information of the wafer stage 110 at that time is registered in the memory.

また、制御部112は、次のようにしてチップ配置基準情報の座標系を補正する。制御部112は、チップ配置基準情報を参照してウェハに形成された複数のアライメントマークのうちウェハ中心付近にあるアライメントマークを上述した方法で検出する。この中心付近のアライメントマークの座標情報をメモリに登録する。同様にしてウェハ内周辺の数ショット分のアライメントマークを検出し、それらの座標情報をメモリに登録する。このようにしてアライメントマークを数ショット分計測した後、計測結果を統計計算してウェハ上のアライメントマークの配列情報を求める。なお、この配列情報は、アライメントマークとともに分割パターンがウェハに形成されていれば、分割パターンの配列情報に一致する。続いて、配列情報から求めた分割パターンのX方向およびY方向のシフト成分、回転成分、ならびに倍率成分を考慮してチップ配置基準情報の座標系を補正した補正座標系を求める。   The control unit 112 corrects the coordinate system of the chip placement reference information as follows. The control unit 112 detects the alignment mark near the center of the wafer among the plurality of alignment marks formed on the wafer with reference to the chip arrangement reference information by the method described above. The coordinate information of the alignment mark near the center is registered in the memory. Similarly, alignment marks for several shots around the wafer are detected and their coordinate information is registered in the memory. After measuring the alignment marks for several shots in this way, the measurement results are statistically calculated to obtain alignment information on the alignment marks on the wafer. It should be noted that this arrangement information matches the arrangement information of the division pattern if the division pattern is formed on the wafer together with the alignment mark. Subsequently, a corrected coordinate system in which the coordinate system of the chip arrangement reference information is corrected in consideration of the shift component, the rotation component, and the magnification component in the X direction and Y direction of the divided pattern obtained from the array information is obtained.

制御部112は、上述のようにして補正座標系を求めた後、分割露光における露光処理の際、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照してX方向およびY方向のそれぞれについてウェハの移動距離を算出し、求めたX方向およびY方向の移動距離のデータをステージ駆動部116に送信する。このようにして露光処理を行う位置を決めるための座標系を配列情報を用いて補正することで、ウェハとレチクルの位置合わせの精度がより向上する。   After obtaining the correction coordinate system as described above, the control unit 112 refers to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system during the exposure processing in the divided exposure, and performs wafers in each of the X direction and the Y direction. The movement distance is calculated, and the obtained movement distance data in the X direction and the Y direction are transmitted to the stage driving unit 116. In this way, by correcting the coordinate system for determining the position where the exposure processing is performed using the array information, the accuracy of alignment between the wafer and the reticle is further improved.

ここで、座標系を補正してウェハとレチクルを位置合わせする方法の具体例を説明する。ここでは、簡単に説明するために、ウェハに形成されたアライメントマークが+X方向にシフトしている場合とする。また、チップ配置基準情報のアライメントマークを基準マークと称し、ウェハに形成されたアライメントマークを実マークと称する。   Here, a specific example of a method for aligning the wafer and the reticle by correcting the coordinate system will be described. Here, for the sake of simple explanation, it is assumed that the alignment mark formed on the wafer is shifted in the + X direction. Further, the alignment mark of the chip arrangement reference information is referred to as a reference mark, and the alignment mark formed on the wafer is referred to as an actual mark.

ウェハ中心付近のショットで基準マークの座標に実マークを重ね合わせる。この位置を基準点とし、基準点から+X方向にチップ配置基準情報に対応して3ショット分移動した位置と5ショット分移動した位置で基準マークと実マークとの位置ずれを計測する。3ショット分移動した位置における位置ずれが0.02μmであり、5ショット分移動した位置における位置ずれが0.04μmあったものとする。これらの位置ずれによる配列情報を元にして+X方向に対する各ショットの位置ずれを予測することが可能となる。   The actual mark is superimposed on the coordinates of the reference mark in the shot near the wafer center. Using this position as a reference point, the positional deviation between the reference mark and the actual mark is measured at the position moved by three shots and the position moved by five shots in the + X direction from the reference point in accordance with the chip placement reference information. It is assumed that the positional deviation at the position moved by 3 shots is 0.02 μm and the positional deviation at the position moved by 5 shots is 0.04 μm. It is possible to predict the positional deviation of each shot with respect to the + X direction based on the arrangement information due to these positional deviations.

この具体例の場合では、ウェハ中心付近のショットを露光する際、アライメントマークが重なるようにウェハとレチクルを位置合わせして露光するが、中心付近から+X方向の各ショットに対しては予測した位置ずれを見込んでウェハとレチクルを位置合わせして露光する。   In this specific example, when exposing a shot near the center of the wafer, the wafer and the reticle are aligned so that the alignment marks overlap, and the exposure is performed for each shot in the + X direction from the vicinity of the center. Exposure is performed by aligning the wafer and reticle in anticipation of misalignment.

次に、上述の構成を有するステッパーを用いた、本発明の半導体装置の製造方法について図4から図7を参照して説明する。なお、図4から図7では、図の左右方向をX方向とし、図の上下方向をY方向とする。また、半導体装置を素子と称する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention using the stepper having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 4 to 7, the horizontal direction in the figure is the X direction, and the vertical direction in the figure is the Y direction. A semiconductor device is referred to as an element.

図4は素子のチップパターンの外観を示す平面図である。なお、チップ内の回路パターンを図に示すことを省略している。   FIG. 4 is a plan view showing the appearance of the chip pattern of the element. Note that illustration of circuit patterns in the chip is omitted.

図4に示すように、チップパターン11は、X方向の長さが48mmであり、Y方向の長さが22mmであり、X方向に細長い形状である。チップ内部の素子のパターン最小寸法が0.25μmである。0.25μmの回路パターンを露光可能なステッパーとしては、光源にKrFエキシマレーザやArFエキシマレーザを用いるステッパーがある。本実施形態では、KrFエキシマレーザを光源とするステッパーを用いるものとする。そして、このステッパーの露光範囲を22mm角とする。   As shown in FIG. 4, the chip pattern 11 has a length in the X direction of 48 mm, a length in the Y direction of 22 mm, and is elongated in the X direction. The minimum pattern size of the element inside the chip is 0.25 μm. As a stepper capable of exposing a circuit pattern of 0.25 μm, there is a stepper using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser as a light source. In this embodiment, a stepper using a KrF excimer laser as a light source is used. The exposure range of this stepper is 22 mm square.

図5は図4に示したチップを分割露光用に区分けした図である。   FIG. 5 shows the chip shown in FIG. 4 divided for divided exposure.

ステッパーの露光範囲が22mm角であることから、図5に示すように、チップの長手方向であるX方向に沿ってチップを3等分し、分割した領域となる分割パターン領域をA、BおよびCとしている。各分割パターン領域のX方向の長さは16mmである。そして、分割パターン領域A、BおよびCのそれぞれに対応するレチクルRA、RBおよびRCをそれぞれ準備する。レチクルRA、RBおよびRCを用いて、各々、X方向の長さ16mm、Y方向の長さ22mmの大きさを持つ分割パターン領域A、BおよびCをこの順にフォトレジストに露光する。図5に示す分割パターン領域の並びはフォトレジストに転写された場合の順序を示す。なお、図4および図5に示したチップのウェハ上の配置および各分割パターンのチップ内配置を含む情報がチップ配置基準情報となる。   Since the exposure area of the stepper is a 22 mm square, as shown in FIG. 5, the divided pattern areas A, B, and B are divided into three equal parts along the X direction which is the longitudinal direction of the chip. C. The length of each divided pattern region in the X direction is 16 mm. Then, reticles RA, RB, and RC corresponding to the divided pattern areas A, B, and C are prepared. Using the reticles RA, RB, and RC, the divided pattern regions A, B, and C having a length of 16 mm in the X direction and a length of 22 mm in the Y direction are exposed to the photoresist in this order. The arrangement of the divided pattern areas shown in FIG. 5 indicates the order when transferred to the photoresist. The information including the arrangement of the chip shown in FIGS. 4 and 5 on the wafer and the arrangement of each divided pattern in the chip is the chip arrangement reference information.

次に、本実施形態で用いるレチクルについて説明する。   Next, the reticle used in this embodiment will be described.

図6はレチクルRAを示す模式図である。図6に示すように、最初の露光処理に用いるレチクルRAには、スコープ118で計測可能なウェハアラメントマーク10がX方向とY方向のそれぞれに少なくとも1つ配置されている。また、ウェハアライメントマーク10による位置合わせ前にウェハステージ110でアライメントを行うためのプリアライメントマークを設けた方が望ましく、図6に示すレチクルRAではプリアライメントマーク15が設けられている。プリアライメントマーク15を設ける理由は、メカプリアライメント終了後、ウェハステージ110上に搬送されたウェハに対してウェハアライメントマーク10による位置合わせを行う前に、プリアライメントマーク15の計測を実施することで、ウェハアライメントマーク10をスコープ118の検出範囲に入るようにすることが可能となるからである。また、レチクルRAに対応する分割パターン領域Aには、プリアライメントマーク15およびウェハアライメントマーク10が含まれていることになる。   FIG. 6 is a schematic diagram showing reticle RA. As shown in FIG. 6, at least one wafer alignment mark 10 that can be measured by the scope 118 is arranged in each of the X direction and the Y direction on the reticle RA used for the first exposure process. Further, it is desirable to provide a pre-alignment mark for performing alignment on the wafer stage 110 before alignment by the wafer alignment mark 10, and the reticle RA shown in FIG. 6 is provided with the pre-alignment mark 15. The reason for providing the pre-alignment mark 15 is that measurement of the pre-alignment mark 15 is performed after the mechanical pre-alignment is completed and before the wafer alignment mark 10 is aligned with the wafer transferred onto the wafer stage 110. This is because it becomes possible to make the wafer alignment mark 10 fall within the detection range of the scope 118. In addition, the pre-alignment mark 15 and the wafer alignment mark 10 are included in the divided pattern area A corresponding to the reticle RA.

なお、最初に露光される分割パターン領域Aに対応したレチクルRAだけでなく、残りのレチクルRBおよびRCについても、レチクルRAと同様にウェハアライメントマークやプリアライメントマークが配置されていてもよい。   Note that wafer alignment marks and pre-alignment marks may be arranged not only on the reticle RA corresponding to the divided pattern region A to be exposed first but also on the remaining reticles RB and RC in the same manner as the reticle RA.

次に、上述のレチクルを用いたパターン形成方法の手順を説明する。   Next, the procedure of the pattern forming method using the above-described reticle will be described.

図7はパターン形成方法の手順を説明するための図である。ここでは、半導体装置の製造工程で、まだ最初の露光工程およびその後に続くエッチング工程を経ていないため、ウェハアライメントマークが形成されていないウェハにパターンを形成する場合とする。   FIG. 7 is a diagram for explaining the procedure of the pattern forming method. Here, it is assumed that a pattern is formed on a wafer on which a wafer alignment mark is not formed since the first exposure process and the subsequent etching process are not yet performed in the manufacturing process of the semiconductor device.

はじめに、以下の手順でウェハ上にフォトレジストを形成する。ウェハに対してレジスト塗布装置内でHMDS(ヘキサメチルジシラン)雰囲気下で加熱処理を行う。その後、フォトレジストを塗布し、続いて、適切な温度で加熱処理(プリベークまたはソフトベークと呼ばれる)を行う。なお、フォトレジストを塗布したウェハをレジスト付ウェハと称する。   First, a photoresist is formed on a wafer by the following procedure. The wafer is heat-treated in a resist coating apparatus in an HMDS (hexamethyldisilane) atmosphere. Thereafter, a photoresist is applied, followed by heat treatment (referred to as pre-baking or soft baking) at an appropriate temperature. A wafer coated with a photoresist is referred to as a resist-attached wafer.

レチクルRA、RBおよびRCを予めステッパーにセットした後、レチクル搬送系を動作してレチクルRAをレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行ってレチクルRAを位置決めする。   After the reticles RA, RB and RC are set in advance on the stepper, the reticle transport system is operated to mount the reticle RA on the reticle stage 104 and perform reticle alignment to position the reticle RA.

レジスト付ウェハ7をステッパーにセットすると、ステッパーは装置内でウェハにメカプリアライメントを行った後、送り込みハンドを経由してウェハステージ110へレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、レジスト付ウェハ7をステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれにチップ配置基準情報により設定された距離だけ移動させる。その移動毎に、照明光をレチクルRAに照射してフォトレジストに分割パターン領域Aを順次露光する。   When the resist-attached wafer 7 is set on the stepper, the stepper performs mechanical pre-alignment on the wafer in the apparatus, and then moves the resist-attached wafer 7 to the wafer stage 110 via the feeding hand. Then, the resist-attached wafer 7 is moved by the distance set by the chip arrangement reference information in the X direction and the Y direction by the step-and-repeat method. For each movement, illumination light is irradiated onto the reticle RA to sequentially expose the divided pattern areas A on the photoresist.

その後、分割パターン領域Aの露光処理が終了したレジスト付ウェハ7を以下の手順で現像する。レジスト現像装置内で、適切な温度で露光直後の過熱処理(ポスト・イクスポージャ・ベークまたはPEBと呼ばれる)をフォトレジストに行った後、現像液により現像処理を行う。続いて、水洗処理を施し、再度、適切な温度での加熱処理(ポストベークまたはハードベークと呼ばれる)および/またはUV光等による光照射処理を行う。そして、図7(a)に示すようにような分割パターン領域Aのレジストパターンをウェハ上に形成する。 このようにして分割パターン領域Aのパターンが形成されたフォトレジストをマスクにしてエッチング処理を行って、分割パターン領域Aをウェハにエッチング段差として作り込む。このエッチング処理により、レチクルRAに配置されていたウェハアライメントマーク10およびプリアライメントマーク15もウェハに段差パターンとして形成される。その後、アッシング処理してウェハ上に残存するフォトレジストを除去し、適切な剥離液を用いてフォトレジスト残渣も除去する。なお、アッシング処理によるレジスト除去、および/または剥離液によるレジスト残渣除去の処理は必須ではない。以下に述べるように、分割パターン領域BおよびCの露光処理のためにフォトレジストを塗布する際、塗布異常の発生を抑止するために実施することが望ましい。   Thereafter, the resist-coated wafer 7 for which the exposure processing of the divided pattern region A has been completed is developed in the following procedure. In the resist developing apparatus, after the overheat treatment (referred to as post-exposure baking or PEB) immediately after exposure is performed on the photoresist at an appropriate temperature, development processing is performed with a developer. Subsequently, a water washing treatment is performed, and a heat treatment at an appropriate temperature (referred to as post-baking or hard baking) and / or a light irradiation treatment with UV light or the like is performed again. Then, a resist pattern of the divided pattern region A as shown in FIG. 7A is formed on the wafer. Etching is performed using the photoresist in which the pattern of the divided pattern area A is formed in this manner as a mask, and the divided pattern area A is formed as an etching step on the wafer. By this etching process, the wafer alignment mark 10 and the pre-alignment mark 15 arranged on the reticle RA are also formed as a step pattern on the wafer. Thereafter, ashing is performed to remove the photoresist remaining on the wafer, and the photoresist residue is also removed using an appropriate stripping solution. Note that resist removal by ashing and / or resist residue removal by a stripping solution is not essential. As will be described below, it is desirable to carry out in order to suppress the occurrence of coating abnormality when a photoresist is applied for the exposure processing of the divided pattern regions B and C.

その後、分割パターン領域A形成の際のレジスト塗布方法と同様にして、再度フォトレジストをウェハ上に塗布する。フォトレジストを再度塗布したウェハをレジスト付ウェハと称する。   Thereafter, a photoresist is applied again on the wafer in the same manner as in the resist coating method in forming the divided pattern region A. A wafer coated with a photoresist again is referred to as a resist-attached wafer.

次に、分割パターン領域Bの露光処理をするためにレチクルRAをレチクルステージから取り出して、レチクルRBをレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行う。そして、レジスト付ウェハ7を装置内でメカプリアライメントし、送り込みハンドを経由してウェハステージ110へレジスト付ウェハ7を移動させる。   Next, in order to perform the exposure processing of the divided pattern region B, the reticle RA is taken out from the reticle stage, the reticle RB is mounted on the reticle stage 104, and reticle alignment is performed. Then, the pre-registration wafer 7 is mechanically pre-aligned in the apparatus, and the resist-added wafer 7 is moved to the wafer stage 110 via the feeding hand.

続いて、ステッパーの制御部112は、スコープ118にプリアライメントマーク15を検出させて、スコープ118の撮像範囲にアライメントマーク10が入るようにする。さらに、X方向およびY方向のアライメントマーク10について、ウェハ中の分割パターン領域Aの数ショット分に対応して上述した方法で計測する。制御部112は、ウェハアライメントマーク10の計測結果からウェハ上の分割パターン領域Aの配列情報を求める。   Subsequently, the control unit 112 of the stepper causes the scope 118 to detect the pre-alignment mark 15 so that the alignment mark 10 enters the imaging range of the scope 118. Further, the alignment marks 10 in the X direction and the Y direction are measured by the method described above corresponding to several shots of the divided pattern area A in the wafer. The control unit 112 obtains the arrangement information of the divided pattern area A on the wafer from the measurement result of the wafer alignment mark 10.

その後、この配列情報から求めた分割パターン領域AのX方向およびY方向のシフト成分、回転成分、ならびに倍率成分を考慮してチップ配置基準情報の座標系を補正した補正座標系を求める。続いて、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して分割パターン領域Bの露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、露光開始位置で照明光をレチクルRBに照射して分割パターン領域Bの露光処理を行う。   Thereafter, a correction coordinate system is obtained by correcting the coordinate system of the chip arrangement reference information in consideration of the shift component, the rotation component, and the magnification component in the X and Y directions of the divided pattern area A obtained from the arrangement information. Subsequently, the resist-attached wafer 7 is moved to the exposure start position of the divided pattern region B with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, the illumination light is irradiated onto the reticle RB at the exposure start position to perform exposure processing of the divided pattern region B.

さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して露光開始位置からステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離だけレジスト付ウェハ7を移動させる。そしてその移動毎に、図7(b)に示すように、照明光をレチクルRBに照射して分割パターン領域Bを順次露光する。本実施形態の場合、分割パターン領域Aが形成された領域の−X方向に隣接した領域に分割パターン領域Bが露光される。分割パターン領域Aが形成された領域の−X方向に隣接した領域とは、図7(b)に示すウェハ外観図において分割パターン領域Aに対して図の左方向に16mm離れた領域である。このようにして、図7(b)に示すように、分割パターン領域Bの露光された領域がウェハ上のフォトレジストに形成される。   Further, the resist-attached wafer 7 is moved from the exposure start position by a predetermined distance in the X and Y directions by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, for each movement, as shown in FIG. 7B, illumination light is irradiated onto the reticle RB to sequentially expose the divided pattern regions B. In the case of the present embodiment, the divided pattern region B is exposed to a region adjacent to the −X direction of the region where the divided pattern region A is formed. The area adjacent to the −X direction of the area where the divided pattern area A is formed is an area 16 mm away from the divided pattern area A in the left direction in the drawing in the wafer external view shown in FIG. In this way, as shown in FIG. 7B, the exposed area of the divided pattern area B is formed in the photoresist on the wafer.

次に、分割パターン領域Cの露光処理をするために、レチクルRBをレチクルステージから取り出して、レチクルRCをレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行う。一方、分割パターン領域Bが露光されたレジスト付ウェハ7はそのままウェハステージ110上に載せた状態にしておく。   Next, in order to perform the exposure processing of the divided pattern region C, the reticle RB is taken out from the reticle stage, the reticle RC is mounted on the reticle stage 104, and reticle alignment is performed. On the other hand, the resist-coated wafer 7 on which the divided pattern region B is exposed is left on the wafer stage 110 as it is.

レチクルRCのレチクルアライメントが終了した後、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して分割パターン領域Cの露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、露光開始位置で照明光をレチクルRCに照射して分割パターン領域Cの露光処理を行う。さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して露光開始位置からステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離だけウェハを移動させる。その移動毎に、図7(c)に示すように、照明光をレチクルRCに照射して分割パターン領域Cを順次露光する。   After the reticle alignment of the reticle RC is completed, the resist-attached wafer 7 is moved to the exposure start position of the divided pattern region C with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, the illumination light is irradiated onto the reticle RC at the exposure start position, and the divided pattern region C is exposed. Further, the wafer is moved by a predetermined distance in the X direction and the Y direction from the exposure start position by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. For each movement, as shown in FIG. 7C, illumination light is irradiated onto the reticle RC to sequentially expose the divided pattern regions C.

本実施形態の場合、分割パターン領域Bが形成された領域の−X方向に隣接した領域に分割パターン領域Cが露光される。分割パターン領域Bが形成された領域の−X方向に隣接した領域とは、図7(c)に示すウェハ外観図において分割パターン領域Bに対して図に向かって左側に16mm(分割パターン領域Aに対して左側に32mm)離れた領域である。このようにして、図7(c)に示すように、分割パターン領域Cの露光された領域がウェハ上のフォトレジストに形成される。   In the case of the present embodiment, the divided pattern region C is exposed to a region adjacent to the −X direction of the region where the divided pattern region B is formed. The region adjacent to the −X direction of the region in which the divided pattern region B is formed is 16 mm on the left side of the divided pattern region B in the wafer external view shown in FIG. The region is 32 mm away from the left side. In this way, as shown in FIG. 7C, the exposed area of the divided pattern area C is formed in the photoresist on the wafer.

なお、分割パターン領域Cの露光処理の際、上述の場合では分割パターン領域Bの露光前に求めた補正座標系を用いたが、ウェハアライメントマークを改めて計測し、補正座標系を求め直してもよい。   In the above-described case, the correction coordinate system obtained before the exposure of the divided pattern area B was used in the exposure process of the divided pattern area C. However, even if the wafer alignment mark is measured again and the correction coordinate system is obtained again. Good.

分割パターン領域BおよびCの露光処理が終了した後、分割パターン領域A形成の際の現像方法と同様にして、レジスト付ウェハ7に現像処理を行う。これにより、図7(d)に示すような分割パターン領域BおよびCのレジストパターンをウェハ上に形成する。   After the exposure processing of the divided pattern areas B and C is completed, the developing process is performed on the resist-coated wafer 7 in the same manner as the developing method for forming the divided pattern areas A. As a result, resist patterns in the divided pattern areas B and C as shown in FIG. 7D are formed on the wafer.

続いて、この分割パターン領域BおよびCのパターンが形成されたフォトレジストをマスクにしてエッチング処理を行って、分割パターン領域BおよびCをウェハにエッチング段差として作り込む。なお、先にエッチング処理して形成された分割パターン領域Aの領域は、分割パターン領域BおよびCの露光の際には露光されない。そのため、現像処理後もフォトレジストで覆われており、エッチング処理を受けない。その後、アッシング処理してウェハ上に残存するフォトレジストを除去し、適切な剥離液を用いてフォトレジスト残渣も除去する。   Subsequently, etching is performed using the photoresist on which the patterns of the divided pattern regions B and C are formed as a mask, so that the divided pattern regions B and C are formed as etching steps on the wafer. In addition, the area | region of the division | segmentation pattern area A formed by the etching process previously is not exposed at the time of the division | segmentation pattern area | regions B and C exposure. Therefore, it is covered with the photoresist even after the development process and is not subjected to the etching process. Thereafter, ashing is performed to remove the photoresist remaining on the wafer, and the photoresist residue is also removed using an appropriate stripping solution.

このようにして、最初に分割パターン領域Aを露光してエッチング処理した後、分割パターン領域BおよびCを露光してエッチング処理することで、図7(e)に示すように、所望のチップパターンがウェハ1に形成される。図7(e)では、10個のチップパターン11がウェハ1に段差として形成されている。   In this way, the divided pattern region A is first exposed and etched, and then the divided pattern regions B and C are exposed and etched to obtain a desired chip pattern as shown in FIG. Is formed on the wafer 1. In FIG. 7E, ten chip patterns 11 are formed on the wafer 1 as steps.

従来の技術で繋ぎ露光を行う場合には、最初に露光された分割パターン領域Aのウェハ上の配列情報を確認する手段がないため、分割パターン領域BおよびCがウェハ上に露光される位置の精度は露光装置のステッピング動作の精度にのみ依存していた。これに対して、本実施形態では、分割パターン領域Aで形成されたアライメントマークを計測して分割パターン領域Aの配列情報を求め、求めた配列情報を基にして残りの分割パターン領域BおよびCを露光する際の座標系を補正している。そのため、各分割パターン領域の配置は、露光装置のステッピング動作の精度にのみ依存することない。そして、ウェハに形成された分割パターン領域Aの位置に対応してその後に露光される分割パターン領域BおよびCの露光領域がより精度よく決定され、分割パターン領域間の繋ぎずれを低減できる。
(第2の実施形態)
本実施形態は、分割露光の際、露光範囲の異なる露光処理を組み合わせるものである。本実施形態の半導体装置の製造方法について図8から図10を参照して説明する。なお、図8から図10では、図の左右方向をX方向とし、図の上下方向をY方向とする。また、以下では半導体装置を素子と称する。
In the case of performing the continuous exposure with the conventional technique, since there is no means for confirming the arrangement information on the wafer of the divided pattern area A that has been exposed first, the position where the divided pattern areas B and C are exposed on the wafer. The accuracy depends only on the accuracy of the stepping operation of the exposure apparatus. On the other hand, in the present embodiment, the alignment marks formed in the divided pattern area A are measured to obtain the arrangement information of the divided pattern area A, and the remaining divided pattern areas B and C are obtained based on the obtained arrangement information. The coordinate system used for exposure is corrected. Therefore, the arrangement of the divided pattern areas does not depend only on the accuracy of the stepping operation of the exposure apparatus. Then, the exposure areas of the divided pattern areas B and C that are subsequently exposed corresponding to the position of the divided pattern area A formed on the wafer are determined with higher accuracy, and the shift between the divided pattern areas can be reduced.
(Second Embodiment)
In the present embodiment, exposure processing with different exposure ranges is combined in divided exposure. A method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10, the horizontal direction in the figure is the X direction, and the vertical direction in the figure is the Y direction. Hereinafter, the semiconductor device is referred to as an element.

図8は素子のチップパターンの外観を示す平面図である。図8(a)に示すように、チップパターン16は、X方向の長さが49mmであり、Y方向の長さが23mmであり、X方向に細長い形状である。このチップパターン16は、パターン最小寸法が0.25μmである素子部(X方向48mm、Y方向22mm)と、アライメントマークを有し、素子部の周りを取り囲むスクライブ部(X方向、Y方向とも各々幅0.5mm)とを有する。   FIG. 8 is a plan view showing the appearance of the chip pattern of the element. As shown in FIG. 8A, the chip pattern 16 has a length in the X direction of 49 mm, a length in the Y direction of 23 mm, and is elongated in the X direction. This chip pattern 16 has an element portion (X direction 48 mm, Y direction 22 mm) having a pattern minimum dimension of 0.25 μm, and an alignment mark, and a scribe portion (X and Y directions) surrounding the element portion. Width 0.5 mm).

図8(b)は図8(a)に示したチップパターンを分割露光用に区分けした図である。   FIG. 8B is a diagram in which the chip pattern shown in FIG. 8A is divided for divided exposure.

図8(b)に示すように、チップパターンが4つの領域に分割されている。4つの領域とは、スクライブ部に相当する分割パターン領域Aと、素子部の回路パターンをチップ長手方向のX方向に沿って3等分に分割した各領域に対応する分割パターン領域B1、B2およびB3とである。分割パターン領域Aは、X方向の長さ49mmを長辺とし、Y方向の長さ23mmを短辺とする長方形の各辺から内側0.5mmまでの領域であり、幅0.5mmの枠形状である。ただし、分割パターン領域Aの露光範囲としては、長辺の長さ49mm、短辺の長さ23mmの長方形の大きさを必要とする。   As shown in FIG. 8B, the chip pattern is divided into four regions. The four regions are a divided pattern region A corresponding to the scribe portion, a divided pattern region B1, B2 corresponding to each region obtained by dividing the circuit pattern of the element portion into three equal parts along the X direction in the chip longitudinal direction, and B3. The division pattern area A is an area from each side of a rectangle having a long side of 49 mm in the X direction and a short side of 23 mm in the Y direction to the inner side of 0.5 mm, and is a frame shape having a width of 0.5 mm. It is. However, the exposure range of the divided pattern area A requires a rectangular size having a long side length of 49 mm and a short side length of 23 mm.

また、分割パターン領域B1、B2およびB3は、各々、X方向の長さ16mmを短辺とし、Y方向の長さ22mmを長辺とする長方形の大きさを有する。そして、分割パターン領域A、B1、B2およびB3のそれぞれに対応するレチクルRA、RB1、RB2およびRB3をそれぞれ準備する。レチクルRA、RB1、RB2およびRB3を用いて、後述する方法で分割パターン領域A、B1、B2およびB3をこの順にフォトレジストに露光する。図8(b)に示す分割パターン領域B1、B2およびB3の並びはフォトレジストに転写された場合の順序を示す。なお、図8に示したチップのウェハ上の配置および各分割パターンのチップ内配置を含む情報がチップ配置基準情報となる。   Each of the divided pattern areas B1, B2, and B3 has a rectangular size having a length of 16 mm in the X direction as a short side and a length of 22 mm in the Y direction as a long side. Then, reticles RA, RB1, RB2, and RB3 corresponding to the divided pattern areas A, B1, B2, and B3 are prepared. Using the reticles RA, RB1, RB2, and RB3, the divided pattern areas A, B1, B2, and B3 are exposed to the photoresist in this order by the method described later. The arrangement of the divided pattern areas B1, B2, and B3 shown in FIG. 8B indicates the order when transferred to the photoresist. Note that information including the arrangement of the chips shown in FIG. 8 on the wafer and the arrangement of each divided pattern in the chip is the chip arrangement reference information.

次に、各分割パターン領域を露光するための露光装置について検討する。   Next, an exposure apparatus for exposing each divided pattern area will be considered.

分割パターン領域Aを露光するには、X方向の長さ49mmを長辺とし、Y方向の長さ23mmを短辺とする長方形以上の大きさの露光範囲が必要である。そのため、KrFエキシマレーザを光源とするステッパー(以下では、単に「KrFエキシマステッパー」と称する)では、露光範囲が22mm角であるため、分割パターン領域Aを一括露光することはできない。一方、分割パターン領域Aはアライメントマークを有するスクライブ部のみであり、一般に用いられるアライメントマークのサイズは小さいものでも1μm以上のパターン寸法を有することが多い。そのため、分割パターン領域Aの露光では、最小寸法が1μmのパターンが露光可能であればよい。   In order to expose the divided pattern region A, an exposure range having a size equal to or larger than a rectangle having a long side of 49 mm in the X direction and a short side of 23 mm in the Y direction is necessary. Therefore, in a stepper using a KrF excimer laser as a light source (hereinafter simply referred to as “KrF excimer stepper”), the exposure range is 22 mm square, so that the divided pattern region A cannot be exposed at once. On the other hand, the divided pattern region A is only a scribe portion having an alignment mark, and generally has a pattern dimension of 1 μm or more even if the size of the alignment mark generally used is small. Therefore, in the exposure of the divided pattern region A, it is only necessary that a pattern having a minimum dimension of 1 μm can be exposed.

光源に超高圧水銀ランプによるi線を用いる露光範囲の大きなステッパーは、限界解像度がKrFエキシマステッパーよりも低く、パターン最小寸法が0.8μm程度である。そのため、この様な露光範囲の大きなi線ステッパーは、分割パターン領域Aの露光最小寸法である1μmよりも小さい0.8μmの寸法まで露光可能である。また、このi線ステッパーでは50mm角の露光範囲を有している。したがって、このi線ステッパーであれば、分割パターン領域Aのパターン最小寸法と露光範囲の要求をどちらも満足し、分割パターン領域Aをフォトレジストに露光することが可能である。   A stepper with a large exposure range using i-line from an ultra-high pressure mercury lamp as a light source has a lower limit resolution than a KrF excimer stepper and a minimum pattern dimension of about 0.8 μm. Therefore, such an i-line stepper having a large exposure range can be exposed to a size of 0.8 μm which is smaller than 1 μm which is the minimum exposure size of the divided pattern region A. This i-line stepper has an exposure range of 50 mm square. Therefore, with this i-line stepper, it is possible to satisfy the requirements of the minimum pattern size and the exposure range of the divided pattern area A and to expose the divided pattern area A to the photoresist.

分割パターン領域B1、B2およびB3は、各々、X方向16mm、Y方向22mmの長方形の大きさの露光範囲を必要とし、パターン最小寸法が0.25μmであることを要求する。そのため、第1の実施形態で用いた、22mm角の露光範囲を有するKrFエキシマステッパーで、分割パターン領域B1、B2およびB3をフォトレジストに露光することが可能である。   Each of the divided pattern areas B1, B2, and B3 requires a rectangular exposure range of 16 mm in the X direction and 22 mm in the Y direction, and requires that the minimum pattern dimension is 0.25 μm. Therefore, the divided pattern regions B1, B2, and B3 can be exposed to the photoresist by the KrF excimer stepper having the exposure range of 22 mm square used in the first embodiment.

次に、本実施形態で用いるレチクルRAについて説明する。   Next, the reticle RA used in this embodiment will be described.

図9はレチクルRAを示す模式図である。図9に示すように、最初の露光処理に用いるレチクルRAには、i線ステッパーのスコープ118で計測可能なウェハアライメントマーク10がスクライブ部のX方向とY方向のそれぞれに少なくとも1つ配置されている。また、図9に示すレチクルRAにはプリアライメントマーク15が設けられている。分割パターン領域Aで囲まれた領域は、露光されないようにするため遮光面22となっている。   FIG. 9 is a schematic diagram showing reticle RA. As shown in FIG. 9, at least one wafer alignment mark 10 that can be measured by the scope 118 of the i-line stepper is arranged in each of the X direction and the Y direction of the scribe portion on the reticle RA used for the first exposure process. Yes. Further, a pre-alignment mark 15 is provided on the reticle RA shown in FIG. A region surrounded by the divided pattern region A is a light shielding surface 22 so as not to be exposed.

次に、上述のレチクルを用いたパターン形成方法の手順を説明する。なお、ステッパーは第1の実施形態で用いたKrFエキシマステッパーの他に、前記の露光範囲の大きなi線ステッパーを用いる。i線ステッパーとKrFエキシマステッパーとは光源が異なるが、他の構成については同様である。i線ステッパーにおいても図3に示す構成と同様の構成については同一の符号を使用し、その詳細な説明を省略する。   Next, the procedure of the pattern forming method using the above-described reticle will be described. As the stepper, an i-line stepper having a large exposure range is used in addition to the KrF excimer stepper used in the first embodiment. The i-line stepper and the KrF excimer stepper have different light sources, but the other configurations are the same. Also in the i-line stepper, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIG. 3, and the detailed description thereof is omitted.

図10はパターン形成方法の手順を説明するための図である。ここでは、素子の製造工程で、まだ最初の露光工程およびその後に続くエッチング工程を経ていないため、ウェハアライメントマークが形成されていないウェハにパターンを形成する場合とする。   FIG. 10 is a diagram for explaining the procedure of the pattern forming method. Here, it is assumed that a pattern is formed on a wafer on which a wafer alignment mark is not formed because an initial exposure process and a subsequent etching process are not yet performed in the element manufacturing process.

はじめに、第1の実施形態で説明したレジスト塗布方法と同様にして、i線用フォトレジストをウェハ上に塗布する。フォトレジストを塗布したウェハをレジスト付ウェハと称する。一方、予めレチクルRAをi線ステッパーにセットし、レチクルRB1、RB2およびRB3をKrFエキシマステッパーにセットしておく。そして、レチクルRAをレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行ってレチクルRAを位置決めする。   First, in the same manner as the resist coating method described in the first embodiment, an i-line photoresist is coated on a wafer. A wafer coated with a photoresist is referred to as a resist-attached wafer. On the other hand, reticle RA is set in advance on an i-line stepper, and reticles RB1, RB2, and RB3 are set in a KrF excimer stepper. Then, reticle RA is mounted on reticle stage 104, and reticle alignment is performed by performing reticle alignment.

レジスト付ウェハ7をi線ステッパーにセットすると、ウェハにメカプリアライメントを行った後、送り込みハンドを経由してウェハステージ110へレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、レジスト付ウェハ7をステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれにチップ配置基準情報により設定された距離だけ移動させる。その移動毎に、i線照明光をレチクルRAに照射してフォトレジストに分割パターン領域Aを順次露光する。   When the resist-attached wafer 7 is set on the i-line stepper, after mechanical pre-alignment is performed on the wafer, the resist-attached wafer 7 is moved to the wafer stage 110 via the feeding hand. Then, the resist-attached wafer 7 is moved by the distance set by the chip arrangement reference information in the X direction and the Y direction by the step-and-repeat method. For each movement, i-line illumination light is irradiated onto the reticle RA to sequentially expose the divided pattern areas A on the photoresist.

その後、第1の実施形態と同様にして、レジスト付ウェハ7に現像処理を行う。これにより、図10(a)に示すようにような分割パターン領域Aのレジストパターンをウェハ上に形成する。   Thereafter, development processing is performed on the resist-coated wafer 7 in the same manner as in the first embodiment. Thereby, a resist pattern of the divided pattern region A as shown in FIG. 10A is formed on the wafer.

レチクルRAに配置されていたウェハアライメントマーク10およびプリアライメントマークもウェハに段差パターンとして形成される。   The wafer alignment mark 10 and the pre-alignment mark arranged on the reticle RA are also formed on the wafer as a step pattern.

次に、KrF対応化学増幅型フォトレジスト(以下では、単に「KrFレジスト」と称する)を形成する。KrFレジストを塗布したウェハをレジスト付ウェハと称する。   Next, a chemically amplified photoresist corresponding to KrF (hereinafter simply referred to as “KrF resist”) is formed. A wafer coated with a KrF resist is referred to as a resist-attached wafer.

次に、分割パターン領域B1の露光処理を行うために、レチクル搬送系を動作させてレチクルRB1をレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行う。そして、レジスト付ウェハ7を装置内でメカプリアライメントし、送り込みハンドを経由してウェハステージ110へレジスト付ウェハ7を移動させる。   Next, in order to perform the exposure processing of the divided pattern region B1, the reticle transport system is operated to mount the reticle RB1 on the reticle stage 104, and reticle alignment is performed. Then, the pre-registration wafer 7 is mechanically pre-aligned in the apparatus, and the resist-added wafer 7 is moved to the wafer stage 110 via the feeding hand.

続いて、制御部112は、スコープ118にプリアライメントマーク15を検出させて、スコープ118の撮像範囲にアライメントマーク10が入るようにする。さらに、X方向およびY方向のアライメントマーク10について、ウェハ中の分割パターン領域Aの数ショット分に対応して第1の実施形態で説明した方法と同様にして計測する。制御部112は、ウェハアライメントマーク10の計測結果からウェハ上の分割パターン領域Aの配列情報を求める。   Subsequently, the control unit 112 causes the scope 118 to detect the pre-alignment mark 15 so that the alignment mark 10 enters the imaging range of the scope 118. Further, the alignment marks 10 in the X direction and the Y direction are measured in the same manner as described in the first embodiment, corresponding to several shots of the divided pattern area A in the wafer. The control unit 112 obtains the arrangement information of the divided pattern area A on the wafer from the measurement result of the wafer alignment mark 10.

その後、この配列情報から求めた分割パターン領域AのX方向およびY方向のシフト成分、回転成分、ならびに倍率成分を考慮してチップ配置基準情報の座標系を補正した補正座標系を求める。続いて、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して分割パターン領域B1の露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、露光開始位置で照明光をレチクルRB1に照射して分割パターン領域Bの露光処理を行う。   Thereafter, a correction coordinate system is obtained by correcting the coordinate system of the chip arrangement reference information in consideration of the shift component, the rotation component, and the magnification component in the X and Y directions of the divided pattern area A obtained from the arrangement information. Subsequently, the resist-attached wafer 7 is moved to the exposure start position of the divided pattern region B1 with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, illumination light is irradiated onto the reticle RB1 at the exposure start position to perform exposure processing of the divided pattern region B.

さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して露光開始位置からステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離だけレジスト付ウェハ7を移動させる。その移動毎に、図10(b)に示すように、照明光をレチクルRB1に照射して分割パターン領域B1を順次露光する。   Further, the resist-attached wafer 7 is moved from the exposure start position by a predetermined distance in the X and Y directions by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. For each movement, as shown in FIG. 10B, illumination light is irradiated onto the reticle RB1 to sequentially expose the divided pattern region B1.

本実施形態の場合、図9に示したレチクル像においては、分割パターン領域Aの内部左側でスクライブ部に隣接した領域に分割パターン領域B1が露光される。図10(b)では、分割パターン領域B1は分割パターン領域Aの内部右側に位置している。このようにして、図10(b)に示すように、分割パターン領域B1の露光された領域がウェハ上のKrFフォトレジストに形成される。   In the case of the present embodiment, in the reticle image shown in FIG. 9, the divided pattern region B1 is exposed in the region adjacent to the scribe portion on the left side inside the divided pattern region A. In FIG. 10B, the divided pattern region B1 is located on the right side inside the divided pattern region A. In this manner, as shown in FIG. 10B, the exposed area of the divided pattern area B1 is formed in the KrF photoresist on the wafer.

次に、分割パターン領域B2の露光処理をするために、レチクルRB1を取り出し、続いて、レチクルRB2をレチクルステージ104に搭載し、レチクルアライメントを行う。一方、分割パターン領域B1が露光されたレジスト付ウェハ7はそのままウェハステージ110上に載せた状態にしておく。   Next, in order to perform exposure processing of the divided pattern region B2, the reticle RB1 is taken out, and then the reticle RB2 is mounted on the reticle stage 104 to perform reticle alignment. On the other hand, the resist-coated wafer 7 on which the divided pattern region B1 is exposed is left on the wafer stage 110 as it is.

レチクルRB2のレチクルアライメントが終了した後、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報の分割パターン領域B2の露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、露光開始位置で照明光をレチクルRB2に照射して分割パターン領域RB2の露光処理を行う。さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して露光開始位置からステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離だけレジスト付ウェハ7を移動させる。その移動毎に、図10(c)に示すように、照明光をレチクルRB2に照射して分割パターン領域B2を順次露光する。   After the reticle alignment of the reticle RB2, the wafer with resist 7 is moved to the exposure start position of the divided pattern region B2 of the chip arrangement reference information with reference to the correction coordinate system. Then, the illumination light is irradiated onto the reticle RB2 at the exposure start position, and the divided pattern region RB2 is exposed. Further, the resist-attached wafer 7 is moved from the exposure start position by a predetermined distance in the X and Y directions by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. For each movement, as shown in FIG. 10C, illumination light is irradiated onto the reticle RB2 to sequentially expose the divided pattern region B2.

本実施形態の場合、図9に示したレチクル像においては、分割パターン領域Aの内部中央の領域に分割パターン領域B2が露光される。図10(c)では、分割パターン領域B2は分割パターン領域Aの内部中央の領域に位置している。分割パターン領域Aの内部中央の領域とは、図10(c)に示すウェハ外観図において分割パターン領域B1に対して図に向かって左側に16mm離れた領域である。このようにして、図10(c)に示すように、分割パターン領域B2の露光された領域がウェハ上のKrFレジストに形成される。   In the case of the present embodiment, in the reticle image shown in FIG. 9, the divided pattern region B2 is exposed in the central region inside the divided pattern region A. In FIG. 10C, the divided pattern area B2 is located in the center area inside the divided pattern area A. The central area in the divided pattern area A is an area 16 mm away from the divided pattern area B1 on the left side in the drawing in the wafer external view shown in FIG. In this manner, as shown in FIG. 10C, the exposed area of the divided pattern area B2 is formed in the KrF resist on the wafer.

次に、分割パターン領域B3の露光処理をするために、レチクルステージ104からレチクルRBを取り出し、レチクルステージ104にレチクルルRCを搭載し、レチクルアライメントを行う。一方、分割パターン領域B2が露光されたレジスト付ウェハ7はそのままウェハステージ110上に載せた状態にしておく。   Next, in order to perform the exposure processing of the divided pattern region B3, the reticle RB is taken out from the reticle stage 104, the reticle RC is mounted on the reticle stage 104, and reticle alignment is performed. On the other hand, the resist-coated wafer 7 on which the divided pattern region B2 is exposed is left on the wafer stage 110 as it is.

レチクルRB3のレチクルアライメントが終了した後、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して分割パターン領域B3の露光開始位置にレジスト付ウェハ7を移動させる。そして、露光開始位置で照明光をレチクルRB3に照射して分割パターン領域B3の露光処理を行う。さらに、補正座標系を基準にしたチップ配置基準情報を参照して露光開始位置からステップ・アンド・リピート方式でX方向およびY方向のそれぞれに所定の距離だけレジスト付ウェハ7を移動させる。その移動毎に、図10(d)に示すように、照明光をレチクルRB3に照射して分割パターン領域B3を順次露光する。   After the reticle alignment of the reticle RB3 is completed, the wafer 7 with resist is moved to the exposure start position of the divided pattern region B3 with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. Then, the illumination light is irradiated onto the reticle RB3 at the exposure start position to perform the exposure process for the divided pattern region B3. Further, the resist-attached wafer 7 is moved from the exposure start position by a predetermined distance in the X and Y directions by the step-and-repeat method with reference to the chip arrangement reference information based on the correction coordinate system. For each movement, as shown in FIG. 10D, illumination light is irradiated onto the reticle RB3 to sequentially expose the divided pattern region B3.

本実施形態の場合、図9に示したレチクル像においては、分割パターン領域Aの内部右側でスクライブ部に隣接した領域に分割パターン領域B3が露光される。図10(d)では、分割パターン領域B3は分割パターン領域Aの内部左側に位置する領域である。分割パターン領域Aの内部左側に位置する領域とは、図10(d)に示すウェハ外観図において分割パターン領域B2に対して図に向かって左側に16mm離れた領域である。このようにして、図10(d)に示すように、分割パターン領域B3の露光された領域がウェハ上のKrFフォトレジストに形成される。   In the case of the present embodiment, in the reticle image shown in FIG. 9, the divided pattern region B3 is exposed in a region adjacent to the scribe portion on the right side inside the divided pattern region A. In FIG. 10D, the divided pattern region B3 is a region located on the left side inside the divided pattern region A. The area located on the left side in the divided pattern area A is an area 16 mm away from the divided pattern area B2 on the left side in the drawing in the wafer external view shown in FIG. In this manner, as shown in FIG. 10D, the exposed area of the divided pattern area B3 is formed in the KrF photoresist on the wafer.

なお、分割パターン領域B2および分割パターン領域B3の露光処理の際、上述の場合では分割パターン領域B1の露光前に求めた補正座標系を用いたが、ウェハアライメントマークを改めて計測し、補正座標系を求め直してもよい。   In the exposure process of the divided pattern area B2 and the divided pattern area B3, the correction coordinate system obtained before the exposure of the divided pattern area B1 is used in the above-described case. However, the wafer alignment mark is measured again, and the corrected coordinate system is used. You may ask again.

その後、分割パターン領域B1、B2およびB3の露光処理が終了したレジスト付ウェハ7を以下の手順で現像する。レジスト現像装置内で、適切な温度で露光直後のPEB処理をKrFレジストに行った後、現像液により現像処理を行う。続いて、水洗処理を施し、再度、適切な温度でのポストベーク処理および/またはUV光等による光照射処理を行って、図10(e)に示すような分割パターン領域B1、B2およびB3のレジストパターンをウェハ上に形成する。   Thereafter, the resist-coated wafer 7 for which the exposure processing of the divided pattern areas B1, B2, and B3 has been completed is developed in the following procedure. In the resist development apparatus, the PEB process immediately after exposure is performed on the KrF resist at an appropriate temperature, and then the development process is performed with a developer. Subsequently, a water washing process is performed, and a post-baking process at an appropriate temperature and / or a light irradiation process using UV light or the like is performed again, so that the divided pattern regions B1, B2, and B3 as shown in FIG. A resist pattern is formed on the wafer.

続いて、この分割パターン領域B1、B2およびB3のパターンが形成されたKrFレジストをマスクにしてエッチング処理を行って、分割パターン領域B1、B2およびB3をウェハにエッチング段差として作り込む。なお、先にエッチング処理して形成された分割パターン領域Aの領域は、分割パターン領域B1、B2およびB3の露光の際には露光されない。その後、アッシング処理してウェハ上に残存するKrFレジストを除去し、適切な剥離液を用いてKrFレジスト残渣も除去する。   Subsequently, etching is performed using the KrF resist on which the patterns of the divided pattern regions B1, B2, and B3 are formed as a mask, and the divided pattern regions B1, B2, and B3 are formed as etching steps on the wafer. In addition, the area | region of the division | segmentation pattern area | region A formed by the etching process previously is not exposed at the time of exposure of division | segmentation pattern area | region B1, B2, and B3. Thereafter, the KrF resist remaining on the wafer is removed by ashing, and the KrF resist residue is also removed using an appropriate stripping solution.

このようにして、最初に分割パターン領域Aを露光してエッチング処理した後、分割パターン領域B1、B2およびB3を露光してエッチング処理することで、図10(f)に示すように、所望のチップパターンがウェハに形成される。   In this way, the divided pattern area A is first exposed and etched, and then the divided pattern areas B1, B2 and B3 are exposed and etched, as shown in FIG. 10 (f). A chip pattern is formed on the wafer.

上述したように、本実施形態では、分割パターン領域Aのアライメントマークをウェハに形成した後、アライメントマークを計測して分割パターン領域Aの配列情報を得ている。これによって、分割パターン領域B1、B2およびB3の露光処理の際の座標系を補正している。ウェハに直接形成されたアライメントマークを用いてウェハとレチクルとの位置合わせを行っているため、ウェハに形成されたアライメントマークの位置に対して分割パターン領域B1、B2およびB3の露光領域がより精度よく決定される。したがって、スクライブ部および素子部間の繋ぎずれと、分割パターン領域間の繋ぎずれを低減できる。   As described above, in this embodiment, after the alignment mark of the divided pattern region A is formed on the wafer, the alignment mark is measured to obtain the arrangement information of the divided pattern region A. As a result, the coordinate system for the exposure processing of the divided pattern areas B1, B2, and B3 is corrected. Since the alignment of the wafer and the reticle is performed using the alignment mark directly formed on the wafer, the exposure areas of the divided pattern areas B1, B2, and B3 are more accurate with respect to the position of the alignment mark formed on the wafer. Well decided. Accordingly, it is possible to reduce the connection shift between the scribe section and the element section and the connection shift between the divided pattern areas.

また、本実施形態では、アライメントマークをチップパターンの外周部のスクライブ部に設けているので、回路パターン領域をより広くとれる。   In this embodiment, since the alignment mark is provided in the scribe portion on the outer periphery of the chip pattern, the circuit pattern region can be made wider.

また、アライメントマークを含む分割パターン領域Aの露光処理にi線ステッパーを使用し、分割パターン領域B1、B2およびB3の露光処理にKrFエキシマステッパーを使用している。分割パターン領域Aの露光処理にi線ステッパーを用いることで、KrFエキシマステッパーの装置負荷が軽減される。   Further, an i-line stepper is used for the exposure process of the divided pattern area A including the alignment mark, and a KrF excimer stepper is used for the exposure process of the divided pattern areas B1, B2, and B3. By using an i-line stepper for the exposure processing of the divided pattern region A, the apparatus load of the KrF excimer stepper is reduced.

また、分割パターン領域Aを形成するためのフォトレジストと分割パターン領域B1、B2およびB3を形成するためのフォトレジストとが異なるため、分割パターン領域Aを形成するためのフォトレジストに耐エッチング性の高いものを使用できる。これによって、アライメントマークのパターンをより深く基板に刻むことも可能である。アライメントマークのパターンが深く刻まれると、その後の工程でシリコン酸化膜等の絶縁膜が複数積層されても、アライメントマークとして使用できる可能性が高くなる。   Further, since the photoresist for forming the divided pattern region A is different from the photoresist for forming the divided pattern regions B1, B2, and B3, the photoresist for forming the divided pattern region A has an etching resistance. Higher ones can be used. As a result, the alignment mark pattern can be further deeply cut into the substrate. When the pattern of the alignment mark is deeply carved, the possibility that it can be used as an alignment mark increases even if a plurality of insulating films such as silicon oxide films are stacked in the subsequent process.

なお、上記第1および第2の実施形態では、露光範囲をX方向にはみだすチップパターンについて述べた。しかし、露光範囲をY方向にはみだすチップパターンの他、XおよびYの両方向にはみだすチップパターンについても露光可能な大きさに分割すれば、本発明に適用することが可能である。チップパターンの分割領域の数、分割の方法は任意である。   In the first and second embodiments, the chip pattern that exposes the exposure range in the X direction has been described. However, in addition to the chip pattern that protrudes in the Y direction as well as the chip pattern that protrudes in both the X and Y directions, it can be applied to the present invention if it is divided to a size that allows exposure. The number of division areas of the chip pattern and the division method are arbitrary.

また、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置であるステッパーを用いて本発明の半導体装置の製造方法を実施する場合について説明したが、露光装置はステッパーに限らない。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるスキャナー、電子ビーム露光装置その他の露光装置等を用いて、本発明に半導体装置の製造方法を実施することは可能である。また、露光装置は、その露光範囲と解像能力(限界解像度、パターン最小寸法、および最小露光寸法等)と所望の半導体装置のデザイン寸法に照らして複数台用いてよい。   Further, although the case where the semiconductor device manufacturing method of the present invention is implemented using a stepper which is a step-and-repeat type exposure apparatus has been described, the exposure apparatus is not limited to a stepper. It is possible to implement the method of manufacturing a semiconductor device in the present invention using a scanner, an electron beam exposure apparatus, and other exposure apparatuses that are step-and-scan type exposure apparatuses. Further, a plurality of exposure apparatuses may be used in light of the exposure range and resolution (limit resolution, minimum pattern dimension, minimum exposure dimension, etc.) and desired semiconductor device design dimensions.

さらに、上記第1および第2の実施形態で説明したものは、一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。   Furthermore, what was demonstrated by the said 1st and 2nd embodiment is an example, Comprising: This invention is not limited to this.

本発明においてレチクルRAにアライメントマークを配置した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the alignment mark is arrange | positioned to the reticle RA in this invention. 本発明におけるパターン形成方法を示す図である。It is a figure which shows the pattern formation method in this invention. 第1の実施形態で使用されるステッパーの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the stepper used in 1st Embodiment. 第1の実施形態における素子のチップパターンの外観を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance of the chip pattern of the element in 1st Embodiment. 図4に示したチップを分割露光用に区分けした図である。It is the figure which divided the chip | tip shown in FIG. 4 for division | segmentation exposure. 第1の実施形態におけるレチクルRAを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows reticle RA in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるパターン形成方法の手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure of the pattern formation method in 1st Embodiment. 第2の実施形態における素子のチップパターンの外観を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance of the chip pattern of the element in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるレチクルRAを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows reticle RA in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるパターン形成方法の手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the procedure of the pattern formation method in 2nd Embodiment. ウェハに形成するチップのサイズおよび配置の一例を示す外観模式図である。It is an external appearance schematic diagram which shows an example of the size and arrangement | positioning of the chip | tip formed in a wafer. チップパターンおよび露光範囲の形状と大きさを示す図である。It is a figure which shows the shape and magnitude | size of a chip pattern and an exposure range. 図12に示したチップパターンを露光可能な大きさに分割した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which divided | segmented the chip | tip pattern shown in FIG. 12 into the size which can be exposed. 図13に示したチップパターンのパターン形成方法を示す図である。It is a figure which shows the pattern formation method of the chip pattern shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウェハ
2 素子
3 露光範囲
4、5、6 分割パターン領域
7 レジスト付ウェハ
10 アライメントマーク
11、16、20 チップパターン
15 プリアライメントマーク
22 遮光面
A、B、B1、B2、B3、C 分割パターン領域
RA、RB、RC レチクル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Element 3 Exposure range 4, 5, 6 Divided pattern area 7 Wafer with resist 10 Alignment mark 11, 16, 20 Chip pattern 15 Pre-alignment mark 22 Light-shielding surface A, B, B1, B2, B3, C Divided pattern area RA, RB, RC reticle

Claims (6)

チップパターンを複数に分割した複数の分割パターンのそれぞれに対応する複数のフォトマスクの少なくとも一つが、アライメントマークを有するフォトマスクセットを準備する工程と、
前記アライメントマークを有するフォトマスクを用いて基板上に塗布された第1のフォトレジストに該アライメントマークを含むパターンを転写する工程と、
前記第1のフォトレジストをマスクにしてエッチング処理を行って前記アライメントマークを含むパターンを前記基板に形成する工程と、
前記アライメントマークを含むパターンが形成された基板上に第2のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第2のフォトレジストにパターンを形成するためのフォトマスクと前記基板との位置合わせを、該基板に形成されたアライメントマークを用いて行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
A step of preparing a photomask set in which at least one of a plurality of photomasks corresponding to each of a plurality of divided patterns obtained by dividing the chip pattern into a plurality of alignment marks, and
Transferring a pattern including the alignment mark to a first photoresist applied on a substrate using a photomask having the alignment mark;
Forming a pattern including the alignment marks on the substrate by performing an etching process using the first photoresist as a mask;
Applying a second photoresist on a substrate on which a pattern including the alignment mark is formed;
Performing alignment between a photomask for forming a pattern on the second photoresist and the substrate using an alignment mark formed on the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記エッチング処理の後、前記第2のフォトレジストを塗布する工程の前に前記第1のフォトレジストを除去する工程を有する請求項1記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing the first photoresist after the etching process and before the step of applying the second photoresist. 前記アライメントマークを有するフォトマスクは、回路パターンの一部を有する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the photomask having the alignment mark has a part of a circuit pattern. 前記アライメントマークを有するフォトマスクは、スクライブ部のパターンを有する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the photomask having the alignment mark has a pattern of a scribe portion. 前記第1のフォトレジストに該アライメントマークを含むパターンを転写する工程は、該第1のフォトレジストに前記アライメントマークを含むパターンを露光するアライメントマーク露光処理を有し、
前記アライメントマーク露光処理の露光範囲が、前記第2のフォトレジストに残りのフォトマスクに対応するパターンを露光する工程の露光範囲よりも大きい請求項4記載の半導体装置の製造方法。
The step of transferring the pattern including the alignment mark to the first photoresist includes an alignment mark exposure process for exposing the pattern including the alignment mark to the first photoresist,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein an exposure range of the alignment mark exposure process is larger than an exposure range of a step of exposing the second photoresist to a pattern corresponding to the remaining photomask.
回路パターンを含むチップパターンを複数に分割したパターンである複数の分割パターンのそれぞれに対応する複数のフォトマスクのうち少なくともアライメントマークを有するフォトマスクを有する、該複数のフォトマスクを用いて分割露光するための露光装置であって、
基板が搭載されるステージの座標を示す座標情報を外部に送出可能とし、該ステージの所定の位置を露光位置に移動するためのステージ駆動部と、
前記基板に設けられるアライメントマークを検出するための検出部と、
前記ステージ駆動部および検出部と通信可能に接続され、前記アライメントマークの基準配置情報が予め登録された制御部とを有し、
前記制御部は、第1のフォトレジストが塗布された基板が導入されると、該第1のフォトレジストに対して前記アライメントマークを有するフォトマスクのパターンを露光し、その後、第2のフォトレジストが塗布され、該アライメントマークが形成された基板が導入されると、前記検出部に該アライメントマークを検出させ、検出された該アライメントマークの座標情報を前記ステージ駆動部から受信すると、該座標情報と該基準配置情報との差を求め、該差により該基準配置情報の座標系を補正し、補正した座標系の該基準配置情報に対応して残りのフォトマスク毎に該基板との位置合わせを行って該フォトマスクに対応するパターンを該第2のフォトレジストに露光する処理を行う、露光装置。
Divided exposure using a plurality of photomasks having a photomask having at least an alignment mark among a plurality of photomasks corresponding to each of a plurality of divided patterns which are patterns obtained by dividing a chip pattern including a circuit pattern into a plurality of patterns An exposure apparatus for
A stage driving unit for enabling coordinate information indicating the coordinates of a stage on which the substrate is mounted to be sent to the outside, and for moving a predetermined position of the stage to an exposure position;
A detection unit for detecting an alignment mark provided on the substrate;
A control unit that is communicably connected to the stage drive unit and the detection unit, and in which the reference arrangement information of the alignment mark is registered in advance;
When the substrate coated with the first photoresist is introduced, the control unit exposes the pattern of the photomask having the alignment mark to the first photoresist, and then the second photoresist. When the substrate on which the alignment mark is formed is introduced, the detection unit detects the alignment mark, and the coordinate information of the detected alignment mark is received from the stage driving unit. And the reference arrangement information is obtained, the coordinate system of the reference arrangement information is corrected based on the difference, and the alignment with the substrate is performed for each remaining photomask corresponding to the reference arrangement information of the corrected coordinate system. An exposure apparatus that performs a process of exposing the second photoresist to a pattern corresponding to the photomask.
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