JP2010067743A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置(または半導体集積回路装置)の製造方法における露光技術に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique effective when applied to an exposure technique in a method of manufacturing a semiconductor device (or a semiconductor integrated circuit device).
日本特開平6−120312号公報(特許文献1)には、露光におけるアライメント・パターンのサーチ・エリアを縮小することにより、サーチ時間を短縮する技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-120312 (Patent Document 1) discloses a technique for shortening a search time by reducing a search area of an alignment pattern in exposure.
パワーMOSFET等の露光に多用されている等倍投影露光におけるアライメント(マスクとウェハの位置合わせ)方法には、マニュアル・アライメントとオート・アライメントがある。マニュアル・アライメントは、オペレータが観察光学系にて、マスク上のアライメント・マークとウェハ上のアライメント・マークをウェハ・ステージを移動させることで合わせを行う。一方、オート・アライメントは、オペレータが前述のマニュアル・アライメント後に、マスク上のオート・アライメント・マークとウェハ上のオート・アライメント・マークを使い装置側が自動で合わせを行う。オート・アライメントの方式は斜め45°のオート・アライメント・マークにレーザ(He−Ne)をあて、その散乱光よりアライメント信号をつくりだす。マスクのオート・アライメント信号(4本)の中心にウェハのオート・アライメント信号が来るようにウェハ・ステージを移動させる。マスク信号内にウェハ信号が無い場合はウェハ・ステージを、決められたシーケンスで移動させ、ウェハ信号を探す。マスク信号の中心にウェハ信号があることを確認すると露光を開始する。 There are manual alignment and auto alignment as alignment (mask and wafer alignment) methods in the same magnification projection exposure that are frequently used for exposure of power MOSFETs and the like. In manual alignment, the operator aligns the alignment mark on the mask and the alignment mark on the wafer by moving the wafer stage with an observation optical system. On the other hand, in the automatic alignment, after the above-described manual alignment, the apparatus automatically performs alignment using the auto alignment mark on the mask and the auto alignment mark on the wafer. In the auto alignment method, a laser (He—Ne) is applied to an auto alignment mark at an angle of 45 °, and an alignment signal is generated from the scattered light. The wafer stage is moved so that the wafer auto-alignment signal comes to the center of the mask auto-alignment signals (four). If there is no wafer signal in the mask signal, the wafer stage is moved in a predetermined sequence to search for the wafer signal. When it is confirmed that there is a wafer signal at the center of the mask signal, exposure is started.
アライメント時においてマスク設計等に制約があり、アライメント・マークが隣接して配置されている場合、本来合せるべきアライメント・マークと間違えて、違うマークをアライメントしてしまうことがある。マニュアル・アライメントの場合は、アライメント終了後に製品パターン等を確認することにより、間違ったアライメント・マークでアライメントしていないかの判断は出来るが、オート・アライメントの場合は装置側での判断ができず、間違ったアライメント・マークのままアライメント終了し、露光される。現像後、合わせ検査を全数について行えば次工程に進むことなく検出されるが、ロットから数枚程度の抜き取り検査では検出されず次工程に進み製品不良となる。 When there is a restriction on the mask design or the like during alignment, if the alignment marks are arranged adjacent to each other, the mark may be mistaken for the alignment mark to be originally aligned and a different mark may be aligned. In the case of manual alignment, it is possible to determine whether the alignment is incorrect with the alignment mark by checking the product pattern etc. after the alignment is completed, but in the case of auto alignment, the device side cannot determine Alignment ends with the wrong alignment mark and exposure is performed. After development, if all the alignment inspections are performed, they are detected without proceeding to the next process, but they are not detected by sampling inspection of several sheets from the lot, but proceed to the next process, resulting in a defective product.
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。 The present invention has been made to solve these problems.
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a manufacturing process of a highly reliable semiconductor device.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
すなわち、本願発明は半導体装置等の露光における位置あわせにおいて、ターゲットのサーチ範囲を隣接するターゲットを含まないように限定することで、不所望なターゲットをサーチ対象ターゲットと誤認しないようにしたものである。 In other words, the present invention limits the search range of a target so as not to include an adjacent target in alignment in exposure of a semiconductor device or the like so that an undesired target is not misidentified as a search target. .
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、半導体装置等の露光における位置あわせにおいて、ターゲットのサーチ範囲を隣接するターゲットを含まないように限定することで、不所望なターゲットをサーチ対象ターゲットと誤認しないようにすることにより、合わせが大幅にずれた状態で露光する等の不良の発生を低減することができる。 In other words, in aligning the exposure of a semiconductor device or the like, the target search range is limited so as not to include adjacent targets, thereby avoiding misidentification of an undesired target as a search target. It is possible to reduce the occurrence of defects such as exposure in a state of being shifted.
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
[Outline of Embodiment]
First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described.
1.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)等倍投影露光装置内に設けられたウエハ・ステージ上に、ウエハをその第1の主面が外向きになるように、セットする工程;
(b)前記工程(a)の後、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上の自動位置合わせ用ターゲット・パターンを自動的にサーチする工程;
(c)前記工程(b)の後、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上の前記自動位置合わせ用ターゲット・パターンを用いて、自動位置合わせを実行する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記等倍投影露光装置内にセットされたマスク上のデバイス・パターンを、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上のレジスト膜に、光学的に投影する工程、
ここで、前記工程(b)における前記自動位置合わせ用ターゲット・パターンの自動サーチは、前記等倍投影露光装置の自動位置合わせにおいて可能な最大模索範囲よりも狭い第1の模索範囲で行われる。
1. A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) a step of setting the wafer on a wafer stage provided in the 1 × projection exposure apparatus so that the first main surface thereof faces outward;
(B) after the step (a), automatically searching for a target pattern for automatic alignment on the first main surface of the wafer on the wafer stage;
(C) after the step (b), performing automatic alignment using the automatic alignment target pattern on the first main surface of the wafer on the wafer stage;
(D) After the step (c), the device pattern on the mask set in the equal magnification projection exposure apparatus is applied to the resist film on the first main surface of the wafer on the wafer stage. Optically projecting,
Here, the automatic search of the target pattern for automatic alignment in the step (b) is performed in the first search range narrower than the maximum search range possible in the automatic alignment of the equal magnification projection exposure apparatus.
2.前記1項の半導体装置の製造方法において、前記第1の模索範囲は、θ、X,およびY軸方向の全てにおいて、前記最大模索範囲よりも狭い。
2. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the
3.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記等倍投影露光装置は、反射型投影露光装置である。
3. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the
4.前記1から3項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b)における前記自動サーチ範囲の制限は、θ、X,およびY軸方向の位置をセンサで検出することによって行われる。
4). In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
5.前記1から3項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b)における前記自動サーチ範囲の制限は、θ、X,およびY軸方向の位置をそれらの位置制御系からのデータを監視することによって行われる。
5. 4. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
[Description format, basic terms, usage in this application]
1. In the present application, the description of the embodiment may be divided into a plurality of sections for convenience, if necessary, but these are not independent from each other unless otherwise specified. Each part of a single example, one part is the other part of the details, or part or all of the modifications. Moreover, as a general rule, the same part is not repeated. In addition, each component in the embodiment is not indispensable unless specifically stated otherwise, unless it is theoretically limited to the number, and obviously not in context.
2.同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG(Fluorosilicate Glass)、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ(Nano-Clustering Silica:NSC)等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜(ポーラス系絶縁膜)、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。 2. Similarly, in the description of the embodiment, etc., regarding the material, composition, etc., “X consisting of A” etc. is an element other than A unless specifically stated otherwise and clearly not in context. It is not excluded that one of the main components. For example, as for the component, it means “X containing A as a main component”. For example, “silicon member” is not limited to pure silicon, but also includes SiGe alloys, other multi-component alloys containing silicon as a main component, and members containing other additives. Needless to say. Similarly, the term “silicon oxide film” refers not only to relatively pure undoped silicon oxide, but also to FSG (Fluorosilicate Glass), TEOS-based silicon oxide, and SiOC ( Silicon Oxicarbide) or Carbon-doped Silicon oxide (OSG) (Organosilicate glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), BPSG (Borophosphosilicate Glass) and other thermal oxide films, CVD oxide films, SOG (Spin ON Glass) , Nano-clustering silica (NSC), etc., coated silicon oxide, silica-based low-k insulating film (porous insulating film) in which pores are introduced in similar members, and these are the main Needless to say, it includes a composite film with another silicon-based insulating film as an essential component.
また、「金メッキ層」等といっても、高純度のものだけでなく、金を主要な成分として、種々の添加物を含有するもの(金系メタル)も含まれることは言うまでもない。また、種々の下地層、中間層を許容する。同様に、「アルミニウム電極」等といっても、高純度のものだけでなく、アルミニウムを主要な成分として、種々の添加物を含有するもの(アルミニウム系メタル)も含まれることは言うまでもない。また、「アルミニウム系メタル電極」はアルミニウム系メタル層のみからなるものに限定されず、アルミニウム系メタル層を主要な構成要素とするものも含まれることは言うまでもない。 Needless to say, “gold-plated layer” includes not only high-purity layers but also gold-containing main components (gold-based metal). Various underlayers and intermediate layers are allowed. Similarly, “aluminum electrode” and the like include not only high-purity ones but also those containing various additives (aluminum metal) containing aluminum as a main component. Further, the “aluminum-based metal electrode” is not limited to an aluminum-based metal layer alone, and needless to say, includes an aluminum-based metal layer as a main component.
3.同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。 3. Similarly, suitable examples of graphics, positions, attributes, and the like are given, but it is needless to say that the present invention is not strictly limited to those cases unless explicitly stated otherwise, and unless otherwise apparent from the context.
4.さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。 4). In addition, when a specific number or quantity is mentioned, a numerical value exceeding that specific number will be used unless specifically stated otherwise, unless theoretically limited to that number, or unless otherwise clearly indicated by the context. There may be a numerical value less than the specific numerical value.
5.「ウエハ」というときは、通常は半導体装置(半導体集積回路装置、電子装置も同じ)をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、SOI基板、LCDガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。 5. “Wafer” usually refers to a single crystal silicon wafer on which a semiconductor device (same as a semiconductor integrated circuit device and an electronic device) is formed, but an insulating substrate such as an epitaxial wafer, an SOI substrate, an LCD glass substrate, and the like. Needless to say, a composite wafer such as a semiconductor layer is also included.
6.”MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)”は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を含み、ゲート絶縁膜が酸化物以外のものも含む広い概念である。 6). “MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)” includes a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and a gate insulating film other than an oxide.
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
[Details of the embodiment]
The embodiment will be further described in detail. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols or reference numerals, and description thereof will not be repeated in principle.
1.本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する反射型等倍投影露光装置の投影光学系の概要の説明(主に図1)
図1は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する反射型等倍投影露光装置の投影光学系の概要を示す斜視図である。これに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する反射型等倍投影露光装置の投影光学系の概要を説明する。
1. Description of an outline of a projection optical system of a reflection-type equal-magnification projection exposure apparatus used in a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application (mainly FIG. 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a projection optical system of a reflection type equal magnification projection exposure apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application. Based on this, the outline of the projection optical system of the reflection type equal magnification projection exposure apparatus used in the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application will be described.
図1に示すように、反射型等倍投影露光装置3(たとえばキャノン社製MPA−600FA)の投影光学系は、円弧スリット状照明光束4をその中心点に対する方線方向9にスキャンする(実際にはマスク2とウエハ1の方を移動させる)ことにより、ウエハ1全体を一括して露光するので、フル・スキャン型に属する。照明光束4を円弧状にすることによって、色収差や各種の収差を抑制することができる。露光光(照明光)は、たとえば紫外域から可視域の紫外域端部に及ぶ広帯域光(たとえば高圧水銀ランプのg,h,i線を含む帯域)を用いるので、スループットが高いため、ボンディング・パッド、電極パッド等の比較的大きいパターンのパターニングに広く用いられている。円弧スリット状照明光束4はマスク2を透過した後、光軸8に沿って、台形ミラー5によって反射され、凹面鏡6および凸面鏡7を経由して、再び台形ミラー5で反射され、ウエハ1の第1の主面1aに至り、その上のレジスト膜を感光させる。
As shown in FIG. 1, the projection optical system of the reflection type equal size projection exposure apparatus 3 (for example, MPA-600FA manufactured by Canon Inc.) scans the arc slit
2.本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における位置合わせ等の説明(主に図2から図4)
図2は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・ロットに対する露光処理の流れを示すブロック・フロー図である。図3は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理におけるウエハ、マスク等の上面図(図3(a))、手動位置合わせ用ターゲット・パターンの平面図(図3(b))およびウエハ・ステージ、XYテーブル等の動作を説明するための装置斜視図(図3(c))である。図4は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理におけるウエハ、マスク等の上面図(図3(a))、自動位置合わせ用ターゲット・パターンの平面図(図3(b))および自動位置合わせ用ターゲット・パターンをレーザ・ビームでスキャンした際の検出波形図(図3(c))である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における位置合わせ等を説明する。
2. Description of alignment and the like in exposure processing, which is the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application (mainly FIGS. 2 to 4)
FIG. 2 is a block flow diagram showing the flow of exposure processing for wafer lots in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present application. FIG. 3 is a top view (FIG. 3A) of a wafer, a mask, etc. in an exposure process, which is the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application, and a plan view of a target pattern for manual alignment (FIG. 3). 3 (b)) and a perspective view of the apparatus (FIG. 3 (c)) for explaining the operation of the wafer stage, the XY table, and the like. FIG. 4 is a top view (FIG. 3A) of a wafer, a mask, etc., in an exposure process, which is a main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application, and a plan view of a target pattern for automatic alignment (FIG. 3 (b)) and a detection waveform diagram when the automatic alignment target pattern is scanned with a laser beam (FIG. 3C). Based on these, alignment and the like in the exposure process, which is a main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application, will be described.
以下、25枚程度の200φウエハ(通常同一の製品を搭載)を単位ロットとするロット処理を例にとり(必要であれば300ファイでも450ファイでもよい)、露光の流れを説明する。図2に示すように、1枚目のウエハ1に対して、手動位置合わせ101を実行する。まず、図3(c)に示すように、ウエハ・ステージ54の上面54aに1枚目のウエハ1をそのデバイス面1a(第1の主面)を上向きにして(実際は装置設計により、重力と反対方向と異なることがある)真空吸着する。ウエハ・ステージ54はθ回転可能であり、Xテーブル51およびYテーブル52からなるXYテーブル53上に設置されている。ここで、ウエハ1のデバイス面1aは、光軸8に沿って、マスク2のパターン面2aと光学的に対向している。
In the following, the flow of exposure will be described using an example of lot processing with about 25 200φ wafers (usually loaded with the same product) as a unit lot (300 phi or 450 phi if necessary). As shown in FIG. 2,
図3(a)に示すように、マスク2のデバイス・パターン面2aには、デバイス・パターン領域33があり、その中の複数個所に、マスク上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域31a,31bが設けられている(複数個所も受けるのはθすなわち回転方向合わせのためである)。ウエハ1のデバイス面1aにも、同様にデバイス・パターン領域34があり、その中の複数個所に、マスク上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域31a,31bに対応して、ウエハ上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域32a,32bが設けられている。
As shown in FIG. 3A, there are
図3(b)に示すように、マスク上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域31bおよびウエハ上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域32b(他方も同じである)には、それぞれ、マスク上の手動位置合わせ用ターゲット・パターン35およびウエハ上の手動位置合わせ用ターゲット・パターン36が、設けられている。手動位置合わせは、中間の図のように、これらのターゲット・パターン35,36を光学的に又は画像上で重ね合わせることによって実行される。手動位置合わせは、ここでは、自動位置合わせの前のラフ・アライメントと見ることもできる。
As shown in FIG. 3B, the alignment target
手動位置合わせ101の後、図2に示すように、1枚目のウエハ1に対して、自動位置合わせ102を実行する。図4(a)および(b)に示すように、手動位置合わせ用ターゲット・パターン35,36と同様に、自動位置合わせ用ターゲット・パターン37,38も、それぞれマスク上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域31a,31bおよびウエハ上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域32a,32bに設けられている。図4(b)に示すように、自動位置合わせは、たとえば、マスク上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン37および当該工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン38をそれぞれレーザ・ビーム(たとえば可視域レーザ)でスキャンすることによって、それぞれのターゲット・パターン37,38から散乱される光学信号を検出することによって実行される。具体的には図4(b)の中間の図のように、これらのターゲット・パターン37,38を光学的に又は画像上で重ね合わせることによって実行される。電気信号としてみるときは、図4(c)の中間の図に示すように、マスク上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン37に対応するピークMP1とMP2およびMP3とMP4のそれぞれの中間に当該工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターンに対応するピークMW1およびMW2が来るように、XYテーブル53の位置およびウエハ・ステージ54のθ配向を変更する。以上により、図4(a)に示すマスク上のデバイス・パターン領域33とウエハ上のデバイス・パターン領域34の間の位置関係はほぼ完全に整合したことになる。
After
1枚目のウエハ1に対する自動位置合わせ102の後、図2に示すように、1枚目のウエハ1に対する露光103を実行する。1枚目のウエハ1に対する露光103が完了すると、1枚目のウエハ1は、ウエハ・ステージ54の外部へ移送され、その代わりに、先と同様に2枚目のウエハ1がウエハ・ステージ54にセットされる。2枚目のウエハ1がウエハ・ステージ54にセットされると、先と同様に2枚目のウエハ1に対する自動位置合わせ104が実行される。今回は、先の手動位置合わせの位置(初期位置)が登録されているので、自動位置合わせ104の開始時、2枚目のウエハ1は、すでに初期位置に移動しているので、再度の手動位置合わせは不要である。2枚目のウエハ1に対する自動位置合わせ104が完了すると、2枚目のウエハ1に対する露光105を実行する。2枚目のウエハ1に対する露光105が完了すると、2枚目のウエハ1は、ウエハ・ステージ54の外部へ移送される。このようなサイクルを繰り返して、最後のウエハ1に対する自動位置合わせ106および露光107が完了すると、ロットに対する露光処理が完了する。
After the
3.本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における位置合わせにおける自動サーチ範囲限定手法等の説明(主に図5から図7)
図5は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における自動位置合わせの模索範囲の限定手法を説明する原理説明図(図5(a)はXY平面内、図5(b)は回転方向、すなわちθ変位)である。図6は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における自動位置合わせの模索範囲の限定手法の第1の具体例(センサによる位置取得)を説明する装置構成図である。図7は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における自動位置合わせの模索範囲の限定手法の第1の具体例(ステージ位置表示データの利用)を説明する装置構成図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部である露光処理における位置合わせにおける自動サーチ範囲限定手法等を説明する。
3. Description of automatic search range limiting method and the like in alignment in exposure processing, which is the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application (mainly FIGS. 5 to 7)
FIG. 5 is a principle explanatory view for explaining a method for limiting the search range for automatic alignment in the exposure process, which is the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application (FIG. 5 (b) is the rotational direction, ie, θ displacement. FIG. 6 is an apparatus configuration diagram illustrating a first specific example (position acquisition by a sensor) of a method for limiting a search range for automatic alignment in exposure processing, which is a main part of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application. It is. FIG. 7 is an apparatus for explaining a first specific example (use of stage position display data) of a method for limiting a search range for automatic alignment in exposure processing, which is a main part of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application. It is a block diagram. Based on these, an automatic search range limiting method and the like in alignment in exposure processing, which is a main part of the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application, will be described.
セクション1に説明したフル・スキャン型の反射型等倍投影露光装置は、図5に示すように、高い自動運転性を確保するために、比較的広い自動模索能力可能範囲(最大模索範囲;たとえば、X方向2mm、Y方向1mm、θ方位はすでにプリ・アライメント及び手動位置合わせで相当程度整合しているので、残る模索は微小な範囲に留まる。また、θ方位は独立した次元ではない)、すなわち、自動位置合わせの模索範囲(装置の最大サーチ範囲)41を有する。しかし、このような広い自動模索能力可能範囲41の中には、往々にして、次工程のターゲット・パターン等の他の工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン39が配置されていることがある。従って、このままの状態では、ロットの2枚目以降の自動位置合わせの際に、自動位置合わせの開始点43から自動位置合わせを開始したときに、当該工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン38ではなく、他の工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン39を模索し、その誤ったターゲット・パターンに対して自動位置合わせを実行するエラーが発生する可能性がある。このような誤動作を防止するために、図5に示すように、そのような他の工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン39は模索範囲に入らず、当該工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン38は、確実に模索範囲に入るように、制限された模索範囲42(第1の模索範囲)とする。たとえば、X方向1.3mm、Y方向0.36mmとし、θ方位の範囲は、たとえば最大模索範囲のθ方位の範囲より若干小さめに設定する。
As shown in FIG. 5, the full-scan reflection-type equal-magnification projection exposure apparatus described in
この制限された模索範囲42のX,Y,θの各範囲は、最大模索範囲41のX,Y,θの各範囲に内包される関係にある。すなわち、3次元空間(X,Y,θ)において、制限された模索範囲42は最大模索範囲41に内包される狭い範囲を構成する。
The X, Y, and θ ranges of the
図6は、このような模索範囲の制限手法の一例を示す。図6に示すように、XYテーブル53およびウエハ・ステージ54の駆動系を含むウエハ駆動系は、ステージ位置制御系58によって制御されている。ここで、ステージ位置監視部59は、XYテーブル53に取り付けられたθ方位センサ55、X位置センサ56、およびY位置センサ57から、それぞれθ方位情報、X方向位置情報、およびY方向位置情報を取得する。そして、この取得されたデータをあらかじめ登録された制限された模索範囲42と比較して、同領域の外部へ出ると、自動的に停止信号をステージ位置制御系58に向けて送付して、ウエハ駆動系を停止するとともに、アラームを表示し、装置を停止させる。なお、アラームを表示するかわりに、自動的に他の方向又は方位を模索するように、制御してもよい。
FIG. 6 shows an example of such a search range limiting method. As shown in FIG. 6, the wafer drive system including the drive system for the XY table 53 and the
図7は、このような模索範囲の制限手法の他の例を示す。ここでは、位置センサによりデータを取得する代わりに、ステージ位置制御系58のステージ位置表示部60の内部で発生されるステージ位置信号を利用して、ステージ位置の監視を実行している。
FIG. 7 shows another example of such a search range limiting method. Here, the stage position is monitored using a stage position signal generated inside the stage
4.本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法および、それにより製造されたパワーMISFETの説明(主に図8から図15)
図8は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造されたパワーMISFETのチップ領域の上面図である。図9は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するための(図8のX−X’断面に対応しているが、上層部以外は微細なデバイス構造の繰り返し部分がほとんどのため、その単位部分のみを示す。以下同じ)デバイス断面フロー図(アルミニウム系電極パターニング完了時点)である。図10は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(ファイナル・パッシベーション塗布)である。図11は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(パッド開口用レジスト塗布)である。図12は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(パッド開口用レジスト膜パターニング)である。図13は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(ファイナル・パッシベーション膜エッチング)である。図14は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(パッド開口用レジスト膜除去)である。図15は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスを説明するためのデバイス断面フロー図(裏面金属電極メッキ)である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法および、それにより製造されたパワーMISFET(パワーMOSFETを含む)を説明する。
4). Description of a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present application and a power MISFET manufactured thereby (mainly FIGS. 8 to 15)
FIG. 8 is a top view of the chip region of the power MISFET manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application. FIG. 9 is a diagram for explaining a main process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present application (corresponding to the XX ′ cross section of FIG. FIG. 2 is a device cross-sectional flow diagram (when aluminum-based electrode patterning is completed). FIG. 10 is a device cross-sectional flow diagram (final passivation application) for explaining a main process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present application. FIG. 11 is a device cross-sectional flow diagram (pad opening resist application) for explaining a main process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present application. FIG. 12 is a device cross-sectional flow diagram (pad opening resist film patterning) for explaining a main process of the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application. FIG. 13 is a device cross-sectional flow diagram (final passivation film etching) for explaining a main process of the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application. FIG. 14 is a device cross-sectional flow diagram (removal of resist film for pad opening) for explaining the main process of the manufacturing method of the semiconductor device according to one embodiment of the present application. FIG. 15 is a device cross-sectional flow diagram (rear surface metal electrode plating) for explaining a main process of the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present application. Based on these, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present application and a power MISFET (including a power MOSFET) manufactured thereby will be described.
まず、デバイスの上面構造を説明する。図8に示すように、ウエハ・プロセスがほぼ完了した段階では、チップ領域10のほとんどは、ポリイミド膜等のファイナル・パッシベーション膜19に覆われている。チップ領域10の中央部には、ソース電極開口20が設けられている。また、チップ領域10の端部にはゲート電極開口23が設けられている。
First, the upper surface structure of the device will be described. As shown in FIG. 8, when the wafer process is almost completed, most of the
次に、デバイスの断面構造を説明する。図9に示すように、ドレイン領域であるn+型単結晶シリコン基板1上に、ドリフト領域であるn−型エピタキシャル層11が形成されている。n−型エピタキシャル層11のデバイス表面領域には、P型ボディ領域12が形成されており、その表面領域の中にN型ソース領域15およびP型ボディ・コンタクト領域14が形成されている。n−型エピタキシャル層11の表面上には、ゲート絶縁膜22を介して、ポリシリコン・ゲート電極16が形成されており、このポリシリコン・ゲート電極16の上方及び側方はCVD酸化シリコン膜等の層間絶縁膜17で被覆されている。この層間絶縁膜17およびn−型エピタキシャル層11の表面上には、アルミニウム系の金属電極膜等(同一層でゲート・メタル外部電極を構成している)からなるソース電極18が形成されている。
Next, the cross-sectional structure of the device will be described. As shown in FIG. 9, an n −
以下、製造プロセスの要部(パッド開口を中心に)を順次説明する。図10に示すように、金属電極膜18上に、ファイナル・パッシベーション膜であるポリイミド膜19を塗布する。次に、図11に示すように、ポリイミド膜19の上に、フォトレジスト膜21を塗布する。このフォトレジスト膜21を先行するセクションに説明したように露光し、現像することで、図12に示すような、レジスト膜パターン21を得る。次に図13に示すように、レジスト膜パターン21をエッチングマスクとして、ポリイミド膜19をエッチングして、ソース電極開口20を形成する。その後、図14に示すように、不要なレジスト膜21を除去する。最後に、ウエハ1の裏面に金等の電極金属13をメッキする。
Hereinafter, the main part of the manufacturing process (centering on the pad opening) will be sequentially described. As shown in FIG. 10, a
5.サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
5). Summary The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、前記実施の形態では、パワーMISFETのパッド開口工程に適用した場合を具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、パワーMISFETのその他の工程(たとえば、アルミニウム系電極パターニング)、その他の単体および半導体集積回路装置の同様な工程およびその他の工程にも適用できることは言うまでもない。 For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the pad opening process of the power MISFET has been specifically described. However, the present invention is not limited thereto, and other processes of the power MISFET (for example, aluminum-based electrode patterning). Needless to say, the present invention can be applied to other similar processes and other processes of a single unit and a semiconductor integrated circuit device.
1 ウエハ(またはN型半導体基板)
1a ウエハの第1の主面(半導体基板のデバイス面または積層構造を含むウエハの最上面)
2 マスク
2a マスクのパターン面
3 反射型等倍投影露光装置
4 円弧スリット状照明光束
5 台形ミラー
6 凹面鏡
7 凸面鏡
8 光軸(理想化した光軸を含む)
9 マスク及びウエハのスキャン方向
10 半導体チップまたはチップ領域
11 N型エピタキシャル層(N型ドリフト領域)
12 チャネル領域(または、その一部がチャネル領域を構成するチャネルP型不純物領域またはP型ボディ領域)
13 ドレイン電極(ドレイン電極金属膜)
14 P型ボディ・コンタクト領域
15 N型ソース領域
16 ゲート電極
17 層間絶縁膜
18 ソース電極
19 ファイナル・パッシベーション膜
20 ソース電極開口(またはソース・パッド)
21 レジスト膜
22 ゲート絶縁膜
23 ゲート電極開口(またはゲート・パッド)
31a,31b マスク上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域
32a,32b ウエハ上の位置合わせ用ターゲット・パターン配置領域
33 マスク上のデバイス・パターン領域
34 ウエハ上のデバイス・パターン領域
35 マスク上の手動位置合わせ用ターゲット・パターン
36 ウエハ上の手動位置合わせ用ターゲット・パターン
37 マスク上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン
38 当該工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン
39 他の工程のウエハ上の自動位置合わせ用ターゲット・パターン
40 レーザ・ビーム・スキャン経路(またはレーザ・ビーム)
41 自動位置合わせの模索範囲(装置の最大サーチ範囲)
42 制限された模索範囲(第1の模索範囲)
43 自動位置合わせの開始点
51 Xテーブル
52 Yテーブル
53 XYテーブル
54 ウエハ・ステージ
54a ウエハ・ステージの主面
55 θ位置センサ
56 X位置センサ
57 Y位置センサ
58 ステージ位置制御部
59 ステージ位置監視部
60 ステージ位置表示部
101 1枚目のウエハに対する手動位置合わせ
102 1枚目のウエハに対する自動位置合わせ
103 1枚目のウエハに対する露光
104 2枚目のウエハに対する自動位置合わせ
105 2枚目のウエハに対する露光
106 ロットの最終ウエハに対する自動位置合わせ
107 ロットの最終ウエハに対する露光
MP1,MP2,MP3,MP4 マスク上の自動位置合わせターゲット・パターンによる検出信号のピーク
MW1,MW2 ウエハ上の自動位置合わせターゲット・パターンによる検出信号のピーク
θ 水平面内の回転
X X軸方向の移動
Y Y軸方向の移動
1 Wafer (or N-type semiconductor substrate)
1a First main surface of wafer (device surface of semiconductor substrate or uppermost surface of wafer including laminated structure)
2
9 Scan direction of mask and
12 channel region (or channel P-type impurity region or P-type body region, part of which constitutes the channel region)
13 Drain electrode (drain electrode metal film)
14 P-type body contact region 15 N-
21 resist
31a, 31b Target pattern arrangement area for alignment on
41 Search range for automatic alignment (maximum search range of the device)
42 Limited search range (first search range)
43 Automatic Positioning Start Point 51 X Table 52 Y Table 53 XY Table 54
Claims (5)
(a)等倍投影露光装置内に設けられたウエハ・ステージ上に、ウエハをその第1の主面が外向きになるように、セットする工程;
(b)前記工程(a)の後、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上の自動位置合わせ用ターゲット・パターンを自動的にサーチする工程;
(c)前記工程(b)の後、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上の前記自動位置合わせ用ターゲット・パターンを用いて、自動位置合わせを実行する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記等倍投影露光装置内にセットされたマスク上のデバイス・パターンを、前記ウエハ・ステージ上の前記ウエハの前記第1の主面上のレジスト膜に、光学的に投影する工程、
ここで、前記工程(b)における前記自動位置合わせ用ターゲット・パターンの自動サーチは、前記等倍投影露光装置の自動位置合わせにおいて可能な最大模索範囲よりも狭い第1の模索範囲で行われる。 A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) a step of setting the wafer on a wafer stage provided in the 1 × projection exposure apparatus so that the first main surface thereof faces outward;
(B) after the step (a), automatically searching for a target pattern for automatic alignment on the first main surface of the wafer on the wafer stage;
(C) after the step (b), performing automatic alignment using the automatic alignment target pattern on the first main surface of the wafer on the wafer stage;
(D) After the step (c), the device pattern on the mask set in the equal magnification projection exposure apparatus is applied to the resist film on the first main surface of the wafer on the wafer stage. Optically projecting,
Here, the automatic search of the target pattern for automatic alignment in the step (b) is performed in the first search range narrower than the maximum search range possible in the automatic alignment of the equal magnification projection exposure apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008231893A JP2010067743A (en) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JP2012013841A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Toppan Printing Co Ltd | Exposure device |
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