JP2009053716A

JP2009053716A - レチクル、露光方法および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2009053716A
Application number: JP2008286909A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Narimatsu; 孝一郎成松
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP4529099B2

Abstract

【課題】ダイシング領域の面積を大きくすることなく、ショットローテーションやショット倍率の誤差による重ね合せ精度の劣化を防止できるレチクルおよびそれを用いた露光装置ならびに露光方法を提供する。
【解決手段】素子形成領域１Ａ、１Ｂとその間に挟まれるダイシング領域３Ｂとから構成される四角形の所定領域２の外形の対辺の一方に配置されるダイシング領域の凹凸は対辺の他方に配置されるダイシング領域の凹凸に嵌まり合うような形状を有している。またダイシング領域３Ａの凸部には、所定領域２の４つの角部のすべてに対応してモニタマーク領域５、７が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステップアンドリピートの露光に用いられるレチクルおよびそれを用いた露光装置ならびに露光方法に関するものである。

レチクルに描画されたパターンをレジストに転写する投影露光装置の１つに縮小投影露光装置がある。この縮小投影露光装置では、ステップアンドリピート方式が採用され、この方式を実現できる機構が備えられている。

ステップアンドリピート方式とは、レチクルのパターンをレジストに転写する場合、２次元に移動できるＸ−Ｙステージ上のウェハを定寸送りするたびごとに露光する方法である。以下、この縮小投影露光装置における露光方法について説明する。

図１４は、一般的な縮小投影露光装置の露光の様子を示す図である。図１４を参照して、光源５１から水銀ランプの光（ｇ線またはｉ線）がコンデンサレンズ５０を介してガラスマスク（レチクル）２１０に照射される。このレチクル２１０を通過した光は、縮小投影レンズ４０を通じてウェハ２０上のフォトレジストに写される。

このような縮小投影露光装置では、１回（１ショット）で露光できる領域がたとえば２０ｍｍ×２０ｍｍ前後である。このため、ウェハ２０の位置がＸ−Ｙステージ５２によりＸ、Ｙ方向に順次自動的に移動されて、１ショットごとにウェハ２０が露光される。

なお、ウェハ２０は、Ｘ−Ｙステージ５２上に真空固定されている。
次に、この縮小投影露光装置に用いられる従来のレチクルの構成について説明する。

図１５は、従来のレチクルの構成を示す概略平面図である。また図１６と図１７とは、図１５の領域Ｐ５と領域Ｐ６とを拡大して示す部分平面図である。

図１５を参照して、このレチクル２１０では、１ショット内に、２チップ分の回路パターンが形成された構成を示している。つまり素子形成領域１Ａと１Ｂとの各１つが１チップ分の回路パターンに対応している。また各素子形成領域１Ａと１Ｂとの間にはダイシング領域３Ｂが配置されており、素子形成領域１Ａ、１Ｂとダイシング領域３Ｂとにより四角形の平面形状を有する所定領域２が構成されている。

図１５と図１６とを参照して、この所定領域２の外形の図中左辺と下辺とに接するように比較的広いダイシング領域２０３Ａが配置されている。この広いダイシング領域２０３Ａ内には、所定領域２の図中左上角部、左下角部および右下角部の各々に対応してアライメントマーク領域５および重ね合せ検査マーク領域７のモニタマーク領域が配置されている。またダイシング領域３Ｂ内にもモニタマーク領域５、７が配置されている。

図１５と図１７とを参照して、所定領域２の外側の図中右辺と上辺とには、比較的細いダイシング領域２０３Ｃが配置されている。

図１５〜図１７を参照して、比較的広いダイシング領域２０３Ａと狭いダイシング領域２０３Ｃとの各々に接し、それらの外周を囲むようにオーバーラップ領域（スリット領域）２０４が配置されている。このオーバーラップ領域２０４は、ステップアンドリピートによる露光の際に生ずるステップズレを考慮したものである。ダイシング領域２０３Ａ、２０３Ｃとオーバーラップ領域２０４との外周領域には遮光領域９が配置されている。

次に、この従来のレチクルを図１６のＡ３−Ａ３線に沿う断面で見てみると、たとえば図１８（ａ）のようになっている。図１８（ａ）を参照して、レチクル２１０は、透明基板１１と、その透明基板１１上に形成された遮光膜１３、１５とから構成されている。素子形成領域１Ａ，１Ｂ内には、図示は省略してあるが、所定の回路パターンが遮光膜によって形成されている。またアライメントマーク領域５内には、遮光膜よりなる複数のアライメントマークパターン１３が配置されている。また最外周の遮光領域９の全面には遮光膜１５が形成されている。

次に、この従来のレチクルを用いてウェハの被エッチング膜をパターニングするまでの工程について説明する。

図１５に示すレチクル２１０を透過した露光光は、ウェハに塗布されたフォトレジストに照射されて１ショット分の露光が完了する。その後、図１４に示すようにウェハ２０を載置したステージ５２が移動して次のショットの露光が行なわれる。この際、既に露光されたショットのオーバーラップ領域２０４（図１６、図１７）と新たに露光されるショットのオーバーラップ領域２０４とが互いに重なり合うように露光される。これは、ステップアンドリピートによる露光の際に生ずるステップズレによって隣り合うショット間に未露光領域が生じるのを防止するためである。

このようにして図１９に示すようにフォトレジストに複数のショット２６０が露光される。このショット２６０には、図１５に示すレチクル２１０に対応して素子形成領域６１Ａ、６１Ｂと、比較的広いダイシング領域２６３Ａ、２６３Ｂと、比較的狭いダイシング領域２６３ｃ（図示省略）と、アライメントマーク領域６５と、重ね合わせ検査マーク領域６７とが含まれている。なお、図１９は４つのショットが露光された状態を示している。図１９に示すように各ショット２６０のフォトレジストへの露光が完了した後に、フォトレジストが現像され、レジストパターンが形成される。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のレチクルに対応したウェハの図１９のＢ３−Ｂ３線に沿う断面に対応する図である。図１８（ｂ）を参照して、フォトレジスト２７がポジ型の場合、フォトレジスト２７の未露光領域のみを現像により残存する。そして、このレジストパターン２７をマスクとして下層の被エッチング膜２３をエッチングすることで、被エッチング膜２３が所定の形状にパターニングされる。この後、レジストパターン２７が除去される。なお、ここでは、アライメントマーク領域６５内の半導体基板２１上に凸型のアライメントマーク２３が形成される場合を示している。

また図１８（ｂ）においてウェハ上の遮光領域９に対応する領域にフォトレジスト２７が残存していないのは、この領域には隣のショットの素子形成領域６１Ｂとダイシング領域の一部が位置することになるからである。

通常、露光前には、レチクルのパターンとウェハのパターンとの位置を高い精度で重ね合せるために、レチクルの位置をウェハの位置に合わせるアライメントが行なわれている。このアライメントは、たとえば回折光を用いてウェハ上のアライメントマークの位置を認識し、この認識に基づいてショットローテーションや縮小倍率などを定めるとともに、ウェハのアライメントマークの位置にレチクルのアライメントマークの位置を合わせることで行なわれる。

ところが、従来のレチクルでは、図１５中の所定領域２の右上部の角部近傍にはアライメントマーク５を配置することができない。このため、この角部の位置ずれ情報が欠落することになり、フォトレジストに転写されるショットの右上部の角部に位置ずれ（すなわちショット倍率の誤差やショットローテーションの誤差など）が生じやすいという問題点があった。

また露光・現像後には、通常、ウェハの回路パターンとレジストパターンとの重ね合せ誤差の測定が行なわれる。その重ね合せ誤差の測定は、たとえば公知のbox-in-boxなどの手法により行なわれる。つまり、ウェハ上の回路パターンと同一の層より形成された重ね合せマークと、レジストパターンに形成された重ね合せマークとの相対位置から両パターンが精度よく重ね合せられているか否かが判定される。そして、重ね合せ誤差が許容値以内であれば、そのレジストパターンをマスクとして被エッチング膜にエッチングが施される。また重ね合せ誤差が許容値を超えると、再度フォトレジストの塗布・露光・現像が行なわれる。

しかし、従来のレチクルでは、図１５中の右上部の角部近傍には重ね合せマーク７を配置することができない。このため、アライメントマークの場合と同様、この角部の位置ずれ情報が欠落することになり、ショット倍率の誤差やショットローテーションの誤差などにより重ね合せ精度が劣化するという問題点があった。

また、重ね合せ検査結果より解析を行なって、アライメントに補正を行なって露光するにしても、ショットの右上部のアライメントの補正値を算出できないので、重ね合せ精度が劣化するという問題点もあった。

また、この重ね合せ精度の劣化を防止するために、レチクルの構成を図２０のようにすることも考えられる。

図２０を参照して、この構成では、四角形の所定領域３０２の外形の四辺全部に比較的太いダイシング領域３０３Ａが配置されている。なお、所定領域３０２は、上述と同様、素子形成領域１Ａ、１Ｂと、それらの間に挟まれるダイシング領域３０３Ｂとにより構成されている。

このように四辺全体に比較的太いダイシング領域３０３Ａを配置することで、アライメントマーク領域５、重ね合せ検査マーク領域７などのモニタマーク領域を所定領域３０２の４つの角部すべての近傍に配置することが可能となる。これにより、所定領域３０２のいずれか１つの角部のモニタマーク５、７が欠落することによる重ね合せ精度の劣化は防止され得る。

しかし、この場合には、図２１に示すようにショット間のダイシング領域３６３Ａの幅Ｗ₀が太くなり、その面積が大きくなる。このため、ウェハ上での素子形成領域６１Ａ、６１Ｂの平面占有率が減少し、半導体チップの取れ率が減少するという問題点があった。

それゆえ、本発明の目的は、ダイシング領域の面積を大きくすることなく、ショットローテーションやショット倍率の誤差による重ね合せ精度の劣化を防止できるレチクルおよびそれを用いた露光装置ならびに露光方法を提供することである。

本発明のレチクルは、所定領域と、第１および第２の外周部ダイシング領域と、モニタマーク領域とを備えている。所定領域は、単一の素子形成領域から構成される、または複数の素子形成領域と素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の領域である。第１の外周部ダイシング領域は、所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状を有している。第２の外周部ダイシング領域は、対辺をなす他辺に接して配置され、かつ第１の外周部ダイシング領域の凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状を有している。モニタマーク領域は、所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して第１および第２の外周部ダイシング領域の凸部内に配置されている。

本発明のレチクルによれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、角部の１つの位置ずれ情報が欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差などによる重ね合せ精度の劣化を防止することができる。

また第１および第２の外周部ダイシング領域は互いに嵌まり合う凹部と凸部とを有する形状となっている。このため、ショットが連続的に転写された場合、隣り合うショットのうち一方のショットの第１の外周部ダイシング領域の凹部には他方のショットの第２の外周部ダイシング領域の凸部が嵌まり、他方のショットの第２の外周部ダイシング領域の凹部には一方のショットの第１の外周部ダイシング領域の凸部が嵌まる。よって、第１および第２の外周部ダイシング領域の幅をアライメントマークなどを配置できるくらいに均一に太くした従来例よりも、第１および第２の外周部ダイシング領域の幅の和を小さくすることができる。

上記のレチクルにおいて好ましくは、透明基板と透明基板の表面上に形成された遮光膜とがさらに備えられ、所定領域の外周に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域の外周には遮光膜が形成されている。

このようにレチクルの外周に遮光膜が設けられているため、隣り合うショットの境界部付近において二重露光の生じることが防止され得る。

上記のレチクルにおいて好ましくは、第１および第２の外周部ダイシング領域の少なくともいずれかは凸部または凹部を２以上有している。

これにより、第１および第２の外周部ダイシング領域の凸部の数を適宜設定することが可能となる。

上記のレチクルにおいて好ましくは、２以上の凸部は、互いに幅の異なる凸部を有している。

これにより、凸部の形状および配置の自由度を拡大することができる。
上記のレチクルにおいて好ましくは、第１の外周部ダイシング領域は、一辺の一方端から一辺上の第１の点までの第１の長さを有する第１の部分と、第１の点から一辺の他方端までの第２の長さを有する第２の部分とを有している。第２の外周部ダイシング領域は、一辺の一方端と同方向に位置する他辺の一方端から第２の点までの第２の長さを有する第１の部分と、第２の点から他辺の他方端までの第１の長さを有する第２の部分とを有している。第１の外周部ダイシング領域の第１の部分の凸部および凹部は、第２の外周部ダイシング領域の第２の部分の凹部および凸部に嵌まり合うような形状を有し、第１の外周部ダイシング領域の第２の部分の凸部および凹部は、第２の外周部ダイシング領域の第１の部分の凹部および凸部に嵌まり合うような形状を有している。

これにより、１のショットに対し、そのショットと隣接する他のショットをたとえば１／２ショット分だけずらして配置したとしても、第１および第２の外周部ダイシング領域の互いに凸部と凹部とが嵌まり合う。このため、１のショットの第１の外周部ダイシング領域の幅と他のショットの第２の外周部ダイシング領域の幅との和を小さくすることができる。

本発明のレチクルを用いた露光装置は、露光光を発する光源と、光源からの露光光を照射するレチクルと、ステージとを備え、レチクルを透過した露光光をステージ側へ照射する露光装置であって、それに用いられるレチクルは以下の構成を有している。レチクルは、所定領域と、第１および第２の外周部ダイシング領域と、モニタマーク領域とを有している。所定領域は、単一の素子形成領域から構成される、または複数の素子形成領域と素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の領域である。第１の外周部ダイシング領域は、所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状を有している。第２の外周部ダイシング領域は、対辺をなす他辺に接して配置され、かつ第１の外周部ダイシング領域の凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状を有している。モニタマーク領域は、所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して第１および第２の外周部ダイシング領域の凸部内に配置されている。

本発明の半導体装置製造用レチクルを用いた露光装置によれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、いずれの角部の位置ズレ情報も欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差による重ね合わせ精度の劣化を防止することができる。

本発明の露光方法は、ステップアンドリピートによりレチクルのパターンを縮小投影レンズを通してウェハ表面にショットとして連続的に並べて転写する露光方法であって、以下の工程を備えている。

まず光源から露光光が発せられる。そして露光光がレチクルに照射される。そしてレチクルを透過した露光光が半導体基板上のフォトレジストに投射される。そしてそのレチクルは、所定領域と、第１および第２の外周部ダイシング領域と、モニタマーク領域とを有している。所定領域は、単一の素子形成領域から構成される、または複数の素子形成領域と素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の領域である。第１の外周部ダイシング領域は、所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状を有している。第２の外周部ダイシング領域は、対辺をなす他辺に接して配置され、かつ第１の外周部ダイシング領域の凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状を有している。モニタマーク領域は、所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して第１および第２の外周部ダイシング領域の凸部内に配置されている。そして隣り合う一方および他方のショットのうち一方のショットの第１の外周部ダイシング領域の凸部が他方のショットの第２の外周部ダイシング領域の凹部に嵌まり込み、他方のショットの第２の外周部ダイシング領域の凸部が一方のショットの第１の外周部ダイシング領域の凹部に嵌まり込むように各ショットは露光される。

本発明の露光方法によれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、いずれの角部の位置ズレ情報も欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差などによる重ね合わせ精度の劣化を防止することができる。

上記の露光方法において好ましくは、レチクルは、第１および第２の外周部ダイシング領域に接してその外周部全体に配置されたオーバーラップ領域をさらに備えている。一方のショットの第１の外周部ダイシング領域に接するオーバーラップ領域と他方のショットの第２の外周部ダイシング領域に接するオーバーラップ領域とが互いに重なるように露光される。

これにより、ショットの露光時にステップズレが生じてもショット間に未露光領域の生じることが防止され得る。

本発明のレチクルによれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、角部の位置ずれ情報が欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差などによる重ね合せ精度の劣化を防止することができる。

これにより、１のショットの対し、そのショットと隣接する他のショットをたとえば１／２ショット分だけずらして配置したとしても、第１および第２の外周部ダイシング領域の互いに凸部と凹部とが嵌まり合う。このため、１のショットの第１の外周部ダイシング領域の幅と他のショットの第２の外周部ダイシング領域の幅との和を小さくすることができる。

本発明のレチクルを用いた露光装置によれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、角部の位置ズレ情報が欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率などの誤差による重ね合わせ精度の劣化を防止することができる。

本発明の露光方法によれば、互いに対辺に配置された第１および第２の外周部ダイシング領域が凸部と凹部とを有しているため、四角形の所定領域の４つの角部すべての近傍に凸部を設け、その凸部にモニタマーク領域を配置することができる。よって、角部の位置ズレ情報が欠落することなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差による重ね合わせ精度の劣化を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１におけるレチクルの構成を概略的に示す平面図である。また図２と図３とは、図１の領域Ｐ１と領域Ｐ２とを拡大して示す部分平面図である。

図１を参照して、この構成は、１ショット内に２チップ分の回路パターンが形成された構成を示している。つまり素子形成領域１Ａと１Ｂとの各１つが１チップ分の回路パターンに対応している。この素子形成領域１Ａ、１Ｂとこれらの間に挟まれるダイシング領域３Ｂとは、平面形状が四角形の所定領域２を構成している。この所定領域２の外形の各辺に接するように外周領域にダイシング領域３Ａ、３Ｃが配置されている。

図１〜図３を参照して、ダイシング領域３Ａ、３Ｃは、辺方向に沿って幅（たとえばＷ₁₁〜Ｗ₁₄）が変動する形状を有し、幅の大きい凸部３Ａ（たとえば幅Ｗ₁₁、Ｗ₁₄の部分）と幅の小さい凹部３Ｃ（たとえば幅Ｗ₁₂、Ｗ₁₃の部分）とを有している。

またこのダイシング領域３Ａ、３Ｃは具体的には以下の凹凸の平面形状を有している。
所定領域２の外形の対辺をなす一辺（たとえば図中左辺）に配置された左側ダイシング領域部の凸部３Ａが、対辺をなす他辺（たとえば図中右辺）に配置された右側ダイシング領域部の凹部３Ｃに、また右側ダイシング領域部の凸部３Ａは左側ダイシング領域部の凹部３Ｃに各々嵌り合うような形状を有している。

より具体的には、所定領域２の中心を通る仮想線Ｃ−Ｃに対して対称位置にある左側ダイシング領域部の幅と右側ダイシング領域部の幅との和（Ｗ₁₁＋Ｗ₁₂、Ｗ₁₃＋Ｗ₁₄）は図中上下方向に沿って一定である。つまり、Ｗ₁₁＋Ｗ₁₂＝Ｗ₁₃＋Ｗ₁₄の関係が成り立つ。またこの関係は、所定領域２の図中上辺および下辺に接して配置された上側ダイシング領域部と下側ダイシング領域部とについても同様にいえる。

そして、この凸部にアライメントマーク領域５や重ね合せ検査マーク領域７などのモニタマーク領域が、所定領域２の４つの角部のすべてに対応して配置されている。

またダイシング領域３Ａに接し、その外周を囲むようにオーバーラップ領域４が配置されていることが好ましい。このオーバーラップ領域４は、ステップアンドリピートによる露光の際に生ずるステップズレを考慮したものである。ダイシング領域３Ａとオーバーラップ領域４との外周領域には遮光領域９が配置されている。

なお、オーバーラップ領域４は、露光の際に生ずるステップズレが許容範囲内であれば、特に設ける必要はない。このため、図２〜４にはオーバーラップ領域を有する構成について示しているが、このオーバーラップ領域４がない構成もあり得る。

また図１において外周部ダイシング領域３Ａ、３Ｃの上側ダイシング領域の図中右側に位置する長さＬ１を有する部分の凹凸形状は、下側ダイシング領域部の図中左側の長さＬ１を有する部分の凹凸形状に嵌まり合うような形状を有し、かつ上側ダイシング領域部の図中左側の長さＬ２を有する領域の凹凸形状は下側ダイシング領域部の図中右側の長さＬ２を有する領域の凹凸形状に嵌まり合うような形状を有していることが好ましい。これにより、後述するように各ショットを１／２ショット分だけずらしても良好に露光することができるからである。

次に、本実施の形態のレチクルを図２のＡ１−Ａ１線に沿う断面で見てみると、たとえば図４（ａ）に示すようになっている。図４（ａ）を参照して、レチクル１０は、たとえば石英よりなる透明基板１１と、たとえばクロムよりなる遮光膜１３、１５とを有している。素子形成領域１Ａ、１Ｂ内には、図示は省略してあるが所定の回路パターンが遮光膜によって形成されている。また、アライメントマーク領域５内には、遮光膜よりなる複数のアライメントマークパターン１３が配置されている。またダイシング領域３Ａとオーバーラップ領域４との外周の遮光領域９の全面には遮光膜１５が形成されている。

次に、このようなレチクルを備えた露光装置の構成について説明する。
図５は、露光装置の主要部の構成を示す概略図である。図５を参照して、この露光装置は、レチクル上のパターンを縮小して、ウェハに塗布されたフォトレジストに投射するものである。また露光装置は、レチクル１０と、光源からレチクル１０のパターンまでの照明光学系３０と、レチクル１０のパターンからウェハ２０までの投射光学系４０とを有している。

照明光学系３０は、光源である水銀ランプ３１と、反射鏡３２と、フライアイレンズ３３と、絞り３４と、集光レンズ３５、３７、３９と、ブラインド絞り３６と、反射鏡３８とを有している。また投射光学系４０は、投影レンズ４１、４３と、鏡面絞り４２とを有している。

その露光動作においては、まず水銀ランプ３１から発せられた光は反射鏡３２により、たとえばｇ線（波長・４３６ｎｍ）のみが反射されて、単一波長の光となる。次に、光は、フライアイレンズ３３の各フライアイ構成レンズの各々に入射し、その後、絞り３４を通過する。

絞り３４を通過した光は、集光レンズ３５、ブラインド絞り３６および集光レンズ３７を通過して反射鏡３８により所定角度で反射される。反射鏡３８により反射された光は、集光レンズ３９を透過した後、所定のパターンが形成されたレチクル１０（図１）の全面を均一に照射する。この後、光は投影レンズ４１、４３により所定の倍率に縮小され、ウェハ２０のフォトレジストを露光する。

なお、この露光装置は、ｇ線以外にｉ線（波長・３６５ｎｍ）、エキシマレーザ光（ｋｒＦエキシマレーザ光（波長・２８４ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長・１９３ｎｍ））にも用いられる。

次に、本実施の形態のレチクルを用いてウェハの被エッチング膜をパターニングするまでの工程について説明する。

図１に示すレチクル１０を透過した露光光が、ウェハに塗布されたフォトレジストに照射されて、１ショット分の露光が完了する。その後、図１４に示すようにウェハを載置するステージ５２が移動して次のショットの露光が行なわれる。このようにして図６に示すようにフォトレジストに複数のショット６０が露光される。

図６を参照して、この露光の際、隣り合うショット間においては、一方のショットのダイシング領域の凸部が他方のショットのダイシング領域の凹部に、かつ一方のショットのダイシング領域の凹部に他方のショットのダイシング領域の凸部が各々嵌まり合うように露光が行なわれる。またダイシング領域６３Ａの幅の広い凸部には各角部に対応してアライメントマーク６５と重ね合せ検査マーク６７とのパターンが各々露光される。

また、既に露光されたショットのオーバーラップ領域４（図２、図３）と新たに露光されるショットのオーバーラップ領域４とが互いに重なり合うように露光される。これは、ステップアンドリピートによる露光の際に生ずるステップズレによって隣り合うショット間に未露光領域が生じるのを防止するためである。

なお、このショット６０には、レチクル１０に対応して素子形成領域６１Ａ、６１Ｂと、比較的広いダイシング領域６３Ａ、６３Ｂと、比較的狭いダイシング領域６３Ｃ（図示省略）と、アライメントマーク領域６５と、重ね合わせ検査マーク領域６７とが含まれている。なお、図６は４つのショットが露光された状態を示している。

各ショット６０の露光が完了した後に、フォトレジストが現像され、レジストパターンが形成される。図４（ｂ）は、図４（ａ）のレチクルに対応したウェハの図６のＢ１−Ｂ１線に沿う断面に対応する図である。図４（ｂ）を参照して、フォトレジスト２７がポジ型の場合、現像によりフォトレジスト２７の未露光領域のみが残存される。そして、このレジストパターン２７をマスクとして下層の被エッチング膜２３をエッチングすることで、被エッチング膜２３が所定の形状にパターニングされる。この後、レジストパターニング２７が除去される。なお、ここでは、アライメントマーク領域６５内の半導体基板２１上に凸型のアライメントマーク２３を形成する場合を示している。

また図４（ｂ）においてウェハの遮光領域にフォトレジスト２７が残存していないのは、この領域には隣のショットの素子形成領域６１Ｂとダイシング領域の一部が位置することになるからである。

なお、凹型のアライメントマークを形成する場合には、図２のＡ１−Ａ１線に沿う断面において図７（ａ）の構成を有するレチクル１０が用いられればよい。図７（ａ）、（ｂ）を参照して、ポジ型のフォトレジスト２７を用いる場合、アライメントマークを形成する領域のみ遮光膜１３が除去される。

そしてこの図７（ａ）のレチクル１０を用いて図７（ｂ）のウェハに塗布されたフォトレジスト２７に露光および現像が行なわれる。この時、フォトレジスト２７がポジ型であるため、フォトレジスト２７の露光領域のみが除去されレジストパターン２７が形成される。このため、このレジストパターン２７では、アライメントマーク形成部上にのみフォトレジストが存在しない。このレジストパターン２７をマスクとして下層の被エッチング膜２３にエッチングが施されることで、この被エッチング膜２３に凹型のアライメントマークが形成されることになる。この後、レジストパターン２７が除去される。

本実施の形態では、ダイシング領域３Ａ、３Ｃは、所定領域２の外形の対辺に配置された一方のダイシング領域の凸部３Ａが他方のダイシング領域の凹部３Ｃに嵌まり込むような形状を有している。このため、図６に示すようにショットを並べて転写したときに、隣り合うショット６０の間に位置するダイシング領域６３Ａ、６３Ｃの幅Ｗ₁を図２１に示す従来例の幅Ｗ₀よりも細くすることができる。よって、図２０に示す従来例のレチクルを用いた場合よりもウェハ上における半導体チップの取れ率が増加する。

また、図１に示すように外周に配置されるダイシング領域３Ａ、３Ｃは、その幅Ｗ₁₁、Ｗ₁₂が変動し、幅の大きい凸部３Ａと幅の小さい凹部３Ｃとを有している。このため、このダイシング領域の幅の大きい凸部３Ａにモニタマーク領域５、７を配置することで、所定領域２の４つの角部のすべてに対応してモニタマーク領域５、７を配置することが可能となる。よって、所定領域２の角部の位置ずれ情報が欠落することはなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差などによる重ね合せ精度の劣化を防止することができる。

なお、図１に示すようにレチクル１０の最外周には遮光膜９が形成されている。これは、図６に示すようにショット同士が隣り合って転写される場合に隣のショットと二重露光になることを避けるためである。

また図２および図３に示すようにダイシング領域３Ａには、いわゆるオーバーラップ領域４が所定の幅Ｗ４で設けられている。このオーバーラップ領域４は、隣り合うショット間で互いにオーバーラップさせる領域である。このようにオーバーラップ領域をオーバーラップさせることにより、ステップアンドリピートによる露光の際にステップずれが生じた場合でも、隣り合うショット間のダイシング領域間に未露光領域の生ずることが防止され得る。

またダイシング領域３Ａは、２以上の凸部３Ａまたは凹部３Ｃを有していてもよい。所定領域２の４つの角部のすべてに対応してモニタマーク領域５、７を配置でき、かつ所定領域２の対辺に配置される一方のダイシング領域の凸部３Ａが他方のダイシング領域の凹部３Ｃに嵌まり込むような構成を有している限り、ダイシング領域３Ａは任意に設計され得る。

なお、図８に示すように上方のショットに対して下方のショットを１／２ショット分だけずらして露光が行なわれる場合がある。この場合にも、上側のショットと下側のショットとの間の一方のダイシング領域の凸部６３Ａが他方のダイシング領域の凹部６３Ｃにうまく嵌まり込むような上述の構成とすることが好ましい。

実施の形態２
図９は、本発明の実施の形態２におけるレチクルの構成を概略的に示す平面図である。図９を参照して、本実施の形態では、所定領域２の外周に配置されるダイシング領域１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｄが凹凸形状を有している点、およびその凸部にモニタマーク領域５、７が所定領域２の４つの角部のすべてに対応して配置される点において実施の形態１と同じである。

異なる点は、重ね合せ検査マーク領域７が配置されるダイシング領域１０３Ｄの幅Ｗ₂₃、Ｗ₂₄である。この幅Ｗ₂₃、Ｗ₂₄は、アライメントマーク領域５が配置される部分１０３Ａのダイシング領域の幅Ｗ₂₁より狭く、かつマーク類が配置されない部分１０３Ｃの幅Ｗ₂₂よりも大きくなっている。つまり、本実施の形態では、ダイシング領域１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｄの幅が３段階に変化している。

なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明を省略する。

また図９に示すレチクルを用いて、本実施の形態１と同様にして図１２に示すようにステップアンドリピートにより複数のショット１６０が露光される。これにより、フォトレジストには、図９のレチクルに対応して素子形成領域６１Ａ、６１Ｂと、ダイシング領域１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃ、１６３Ｄと、アライメントマーク領域６５と、重ね合わせ検査マーク領域６７とが露光される。

また図１０および図１１に示すようにダイシング領域１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｄの最外周領域には、実施の形態１と同様、オーバーラップ領域４が設けられてもよい。これにより、ステップアンドリピートによる露光の際にステップずれが生じても、隣り合うショット間のダイシング領域間に未露光領域が生じることが防止される。

またダイシング領域１０３Ａの外周領域には遮光膜９が設けられているため、実施の形態１と同様、隣り合うショット間で二重露光が生ずることは防止される。

また本実施の形態では、ダイシング領域１０３Ａ、１０３Ｃ、１０３Ｄの幅が３段階に変化する場合について説明したが、３段階に限定されるものではなく４段階以上に変化していてもよく、また連続的に変化していてもよい。

また、本実施の形態においても、図１３に示すように１／２ショット分だけずらして転写した場合でも、一方のショットのダイシング領域の凸部および凹部が他方のショットのダイシング領域の凹部および凸部に嵌まり込むように、ダイシング領域１０３Ａが形成されていることが好ましい。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様、フォトレジストに転写されるショット間のダイシング領域が互いに凹部と凸部とが嵌まり合うことにより、これらダイシング領域の幅Ｗ₂は、図２１に示す従来例の幅Ｗ₀よりも小さくすることができる。このため、半導体チップの取れ率を向上させることができる。

また、図９に示すように凸部１０３Ａ、１０３Ｄにモニタマーク領域５、７を所定領域２の４つの角部のすべてに対応して配置することができる。このため、角部の位置ずれ情報が欠落することはなく、ゆえにショットローテーション、ショット倍率の誤差などによる重ね合せ精度の劣化を防止することができる。

なお、実施の形態１および２では、素子形成領域が２つ配置された構成について説明したが、所定領域２は、単一の素子形成領域から構成されていてもよく、また３以上の素子形成領域を有していてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１におけるレチクルの構成を概略的に示す平面図である。図１の領域Ｐ１を拡大して示す部分平面図である。図１の領域Ｐ２を拡大して示す部分平面図である。図１のレチクルの部分断面図（ａ）およびそのレチクルのパターンが転写されたウェハの概略断面図（ｂ）である。本実施の形態１のレチクルを備えた露光装置を概略的に示す図である。図１に示すレチクルをステップアンドリピートでウェハのフォトレジストに露光した様子を示す平面図である。図１のレチクルの部分断面図（ａ）およびそのレチクルのパターンが転写されたウェハの概略断面図（ｂ）である。上のショットと下のショットとを１／２ショット分だけずらして露光した様子を示す平面図である。本発明の実施の形態２におけるレチクルの構成を概略的に示す平面図である。図９の領域Ｐ３を拡大して示す部分平面図である。図９の領域Ｐ４を拡大して示す部分平面図である。図９に示すレチクルをウェハのフォトレジストにステップアンドリピートで露光した様子を示す平面図である。上側のショットに対して下側のショットを１／２ショット分だけずらして露光した様子を示す概略平面図である。ステップアンドリピートによる縮小投影露光装置における露光の原理を説明するための図である。従来のレチクルの第１の例を示す概略平面図である。図１５の領域Ｐ５を拡大して示す部分平面図である。図１５の領域Ｐ６を拡大して示す部分平面図である。図１５に示すレチクルの断面を部分的に示す図（ａ）およびそのレチクルのパターンが転写されたウェハの断面図（ｂ）である。図１５に示すレチクルをウェハのフォトレジストにステップアンドリピートで露光した様子を示す平面図である。従来のレチクルの第２の例を示す概略平面図である。図２０に示すレチクルをウェハのフォトレジストにステップアンドリピートで露光した様子を示す平面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ素子形成領域、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄダイシング領域、５アライメントマーク領域、７重ね合せ検査マーク領域、９遮光領域。

Claims

単一の素子形成領域から構成される、または複数の前記素子形成領域と前記素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の所定領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状の第１の外周部ダイシング領域と、
前記対辺をなす他辺に接して配置され、かつ前記第１の外周部ダイシング領域の前記凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状の第２の外周部ダイシング領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して前記第１および第２の外周部ダイシング領域の前記凸部内に配置されたモニタマーク領域とを備えた、レチクル。
透明基板と前記透明基板の表面上に形成された遮光膜とを有し、
前記所定領域の外周に配置された前記第１および第２の外周部ダイシング領域の前記凹部の外周には、前記遮光膜が形成されている、請求項１に記載のレチクル。
前記第１および第２の外周部ダイシング領域の少なくともいずれかは、前記凸部または凹部を２以上有している、請求項１に記載のレチクル。
２以上の前記凸部は、互いに幅の異なる凸部を有する、請求項３に記載のレチクル。
前記第１の外周部ダイシング領域は、前記一辺の一方端から前記一辺上の第１の点までの第１の長さを有する第１の部分と、前記第１の点から前記一辺の他方端までの第２の長さを有する第２の部分とを有し、
前記第２の外周部ダイシング領域は、前記一辺の前記一方端と同じ方向に位置する前記他辺の一方端から第２の点までの前記第２の長さを有する第１の部分と、前記第２の点から前記他辺の他方端までの前記第１の長さを有する第２の部分とを有し、
前記第１の外周部ダイシング領域の前記第１の部分の前記凸部および前記凹部は、前記第２の外周部ダイシング領域の前記第２の部分の前記凹部および前記凸部に嵌まり合うような形状を有し、
前記第１の外周部ダイシング領域の前記第２の部分の前記凸部および前記凹部は、前記第２の外周部ダイシング領域の前記第１の部分の前記凹部および前記凸部に嵌まり合うような形状を有している、請求項１に記載のレチクル。
露光光を発する光源と、前記光源からの露光光を照射するレチクルと、ステージとを備え、前記レチクルを透過した露光光を前記ステージ側へ照射する露光装置であって、
前記レチクルは、
単一の素子形成領域から構成される、または複数の前記素子形成領域と前記素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の所定領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状の第１の外周部ダイシング領域と、
前記対辺をなす他辺に接して配置され、かつ前記第１の外周部ダイシング領域の前記凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状の第２の外周部ダイシング領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して前記第１および第２の外周部ダイシング領域の前記凸部内に配置されたモニタマーク領域とを備えた、露光装置。
ステップアンドリピートによりレチクルのパターンを縮小投影レンズを通してウェハ表面にショットとして連続的に並べて転写する露光方法であって、
光源から露光光を発する工程と、
前記露光光を前記レチクルに照射する工程と、
前記レチクルを透過した露光光を半導体基板上のフォトレジストに投射する工程とを備え、
前記レチクルは、
単一の素子形成領域から構成される、または複数の前記素子形成領域と前記素子形成領域間に挟まれる中間部ダイシング領域とから構成される、平面形状が四角形の所定領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の対辺をなす一辺に接し、かつ幅の広い凸部および幅の狭い凹部を有する平面形状の第１の外周部ダイシング領域と、
前記対辺をなす他辺に接して配置され、かつ前記第１の外周部ダイシング領域の前記凸部および凹部に嵌まり込むような凹部および凸部を有する平面形状の第２の外周部ダイシング領域と、
前記所定領域の四角形の平面形状の４つの角部のすべてに対応して前記第１および第２の外周部ダイシング領域の前記凸部内に配置されたモニタマーク領域とを備え、
前記露光光を前記フォトレジストに投射する工程は、隣り合う一方および他方のショットのうち前記一方のショットの前記第１の外周部ダイシング領域の前記凸部が前記他方のショットの前記第２の外周部ダイシング領域の前記凹部に嵌まり込み、前記他方のショットの前記第２の外周部ダイシング領域の前記凸部が前記一方のショットの前記第１の外周部ダイシング領域の前記凹部に嵌まり込むように各前記ショットを露光する工程を有する、露光方法。
前記レチクルは、前記第１および第２の外周部ダイシング領域に接してその外周全体に配置されたオーバーラップ領域をさらに備え、
前記一方のショットの前記第１の外周部ダイシング領域に接する前記オーバーラップ領域と前記他方のショットの前記第２の外周部ダイシング領域に接する前記オーバーラップ領域とが互いに重なり合うように露光される、請求項７に記載の露光方法。