JP2015184526A - Photomask and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトマスク及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask and a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造プロセスにおいて、ウエハ上に多数の半導体チップを形成するには、フォトリソグラフィを利用して、ウエハに対し回路パターンの転写、現像、エッチングが行われる。回路パターンの転写には、ステッパ装置などを使用してフォトマスクに形成されているパターンを、ウエハに縮小投影することが行われる。 In a semiconductor device manufacturing process, in order to form a large number of semiconductor chips on a wafer, a circuit pattern is transferred, developed, and etched on the wafer using photolithography. The circuit pattern is transferred by reducing and projecting the pattern formed on the photomask onto the wafer using a stepper device or the like.
このような半導体装置の製造プロセスにおいて、プロセス工程で必要になるパーツ(フォトマスクとウエハとの位置合わせなどを行うためのアライメントマークやTEG)などが配置されるが、かかるパーツの配置領域が増大するとウエハ上の有効チップ領域が減少し、製造コストの上昇につながることになる。 In such a semiconductor device manufacturing process, parts (alignment marks and TEGs for aligning the photomask and the wafer, etc.) necessary for the process steps are arranged, but the arrangement area of such parts is increased. This reduces the effective chip area on the wafer, leading to an increase in manufacturing cost.
またプロセス工程で必要になるパーツはフォトマスクに描画するので、マスクを含めたコストの低減化を図るためには、効率的なマスクパターンの設計が求められている。 In addition, since parts necessary for the process steps are drawn on a photomask, efficient mask pattern design is required to reduce the cost including the mask.
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、露光時に異なるマスクパターンの打ち分けが出来るフォトマスクを提供することができるので、マスク費用を増大化させることなくウエアの1枚当たりの有効チップ数最大化が実現できる。 The present invention has been made in view of the above technical problems. According to some aspects of the present invention, it is possible to provide a photomask that can discriminate between different mask patterns at the time of exposure, so that the number of effective chips per piece of wear can be maximized without increasing the mask cost. Can be realized.
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
[適用例1]
本適用例のフォトマスクは、チップパターンが配置されるチップ区画がn行×m列のマトリクス状に配置された1ショット分のマスクパターンである第1のマスクパターンと、前記第1のマスクパターンと同サイズであり、少なくとも1つの前記チップ区画にプロセス工程で使用するパーツパターン(アラインメントマークやTEG)が配置される1ショット分のマスクパターンである第2のマスクパターンとを含み、前記第1のマスクパターンと前記第2のマスクパターンは、(n−a)行×(m−b)列のチップ区画が重複するように、a行及びb列分だけチップ区画をずらして配置され、前記第2のマスクパターンは、前記第1のマスクパターンとの重複エリア以外の部分のチップ区画に前記パーツパターンが配置されている。
[Application Example 1]
The photomask of this application example includes a first mask pattern which is a one-shot mask pattern in which chip sections where chip patterns are arranged are arranged in a matrix of n rows × m columns, and the first mask pattern And a second mask pattern that is a one-shot mask pattern in which part patterns (alignment marks and TEG) used in a process step are arranged in at least one of the chip sections. The mask pattern and the second mask pattern are arranged by shifting the chip sections by a row and b columns so that the chip sections of (na) rows × (m−b) columns overlap. In the second mask pattern, the part pattern is arranged in a chip section in a portion other than the overlapping area with the first mask pattern.
本適用例によれば、露光時に第1のマスクパターンと第2のマスクパターンと打ち分けが出来るようなフォトマスクを提供することができるので、マスク費用を増大化させることなくウエアの1枚当たりの有効チップ数最大化が実現できる。 According to this application example, it is possible to provide a photomask that can be distinguished from the first mask pattern and the second mask pattern at the time of exposure, so it is possible to increase the cost per piece of wear without increasing the mask cost. The number of effective chips can be maximized.
[適用例2]
上記のフォトマスクにおいて、a=1、b=1としてもよい。
[Application Example 2]
In the above photomask, a = 1 and b = 1 may be used.
本適用例によれば、フォトマスクの領域を増大させることなく露光時に第1のマスクパターンと第2のマスクパターンと打ち分けが出来るようなフォトマスクを提供することができる
[適用例3]
上記のフォトマスクにおいて、前記第1のマスクパターンは、全チップ区画にチップパターンが配置されていてもよい。
According to this application example, it is possible to provide a photomask that can distinguish between the first mask pattern and the second mask pattern during exposure without increasing the area of the photomask [Application Example 3].
In the photomask described above, the first mask pattern may have a chip pattern arranged in all chip sections.
本適用例によれば、露光時に第1のマスクパターンと第2のマスクパターンと打ち分けが出来るようなフォトマスクにおいて第1のマスクパターンをショットした場合の有効チップ数を最大にすることができる。 According to this application example, it is possible to maximize the number of effective chips when the first mask pattern is shot in a photomask that can be divided into the first mask pattern and the second mask pattern at the time of exposure. .
[適用例4]
本適用例は、上記に記載のフォトマスクを用いて半導体装置を製造する方法であって、半導体装置のウエハに前記フォトマスクを露光する露光工程において、前記パーツパターンを露光しないショットについては、前記フォトマスクの前記第1のマスクパターンを露光し、前記パーツパターンを露光するショットについては、前記フォトマスクの前記第2のマスクパターンを露光する。
[Application Example 4]
This application example is a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described photomask, and in an exposure step of exposing the photomask to a wafer of the semiconductor device, for a shot that does not expose the part pattern, For the shot in which the first mask pattern of the photomask is exposed and the part pattern is exposed, the second mask pattern of the photomask is exposed.
本適用例によれば、露光時に第1のマスクパターンと第2のマスクパターンと打ち分けが出来るようなフォトマスクを用いて半導体装置を製造することができるので、マスク費用を増大化させることなくウエアの1枚当たりの有効チップ数最大化が実現できる。 According to this application example, a semiconductor device can be manufactured using a photomask that can be distinguished from the first mask pattern and the second mask pattern at the time of exposure without increasing the mask cost. The number of effective chips per piece of wear can be maximized.
[適用例5]
上記の半導体装置の製造方法において、前記露光工程では、前記フォトマスクを前記ウエハに縮小投影する投影部と、前記ウエハを載置してX/Y軸方向に移動自由な載置部を備えた露光装置(例えばステッパ装置)を用いて前記ウエハに前記フォトマスクを露光する際に、前記第2のマスクパターンを露光する場合には、前記第1のマスクパターンを露光する場合の前記載置部の位置に対して、前記第1のマスクパターンと前記第2のマスクパターンのずれに対応する前記ウエハ上の距離に応じてX軸方向及びY軸方向に、前記載置部を移動させて、前記載置部と前記投影部の位置合わせを行ってもよい。
[Application Example 5]
In the semiconductor device manufacturing method, the exposure step includes a projection unit that reduces and projects the photomask onto the wafer, and a mounting unit that mounts the wafer and freely moves in the X / Y-axis direction. In the case where the second mask pattern is exposed when the photomask is exposed to the wafer using an exposure apparatus (for example, a stepper apparatus), the mounting portion described above when the first mask pattern is exposed The position described above is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction according to the distance on the wafer corresponding to the shift of the first mask pattern and the second mask pattern with respect to the position of You may align the said mounting part and the said projection part.
本適用例によれば、載置部を移動させることで第1のマスクパターンと第2のマスクパターンと打ち分けにより必要な位置合わせを行うことができる。 According to this application example, it is possible to perform the necessary alignment by moving the placement portion to the first mask pattern and the second mask pattern.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1.本実施の形態のフォトマスクの設計手法
図1は、本実施形態に係るフォトマスクの一例を模式的に示す図である。
1. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a photomask according to the present embodiment.
フォトマスク100は、第1のマスクパターン110と、第2のマスクパターン120とを含む。第1のマスクパターン110は、半導体装置(デバイス)のチップパターン140が配置されるチップ区画130が5×5(n行×m列においてn=5、m=5の場合)のマトリクス状に配置された1ショット分のマスクパターンである。第1のマスクパターン110は、全チップ区画130にチップパターンを配置してもよい。チップ区画130に配置されるチップパターン140は、例えばIC回路パターンを形成するためのデバイスパターンである。このようにすると、第1のマスクパターン110に対応するウエハ上のショット領域は、すべて有効チップ領域となり潰しチップが出ない。
The
第2のマスクパターン120は、第1のマスクパターン110と同サイズの1ショット分のマスクパターンである。第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120は、4行×4列((n−a)行×(m−b)列において、n=5、m=5、a=1、b=1の場合)のチップ区画130が重複するように、a行及びb列分だけチップ区画130をずらして配置されている。図1では重複エリア160に配置されている16個のチップ区画130が第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120で共用されている。
The
第2のマスクパターン120では、少なくとも1つのチップ区画130にプロセス工程で使用するパーツのパターン(アラインメントマークやTEGのパターンで、以下「パーツパターン」という)150が配置されている。パーツパターン150は、第2のマスクパターン120と第1のマスクパターン110との重複エリア160以外の部分のチップ区画130に配置されている。
In the
プロセス工程で使用するパーツとは、アラインメントマークやTEG(test element group)や等である。アラインメントマークとは、位置合わせを容易にするために、基盤上に場所を特定して配置される様式化されたパターンである。ウエハ上に形成されたアライメントマークによって、例えば、露光工程において、フォトマスクウエハとの位置合わせを行うことができる。 The parts used in the process process are an alignment mark, a TEG (test element group), and the like. An alignment mark is a stylized pattern that is located at a specific location on the base to facilitate alignment. With the alignment mark formed on the wafer, for example, alignment with the photomask wafer can be performed in the exposure process.
またTEG(test element group)とは、LSIに発生する設計上や製造上の問題を見つけ出すための評価用素子であり、LSIのプロセス開発、設計、製造などの各種段階で発生する問題点の要因を究明するため、LSIを構成する素子や構造の一部を切り出したり、原因の究明に適した専用の回路を構成したりすることで、早期に原因を究明できるようにすることができる。 TEG (test element group) is an evaluation element for finding design and manufacturing problems that occur in LSI, and causes of problems that occur at various stages such as LSI process development, design, and manufacturing. In order to investigate the cause, it is possible to investigate the cause at an early stage by cutting out a part of an element or structure constituting the LSI or constructing a dedicated circuit suitable for investigating the cause.
パーツパターン150は、第2のマスクパターン120の重複エリア160以外に位置するチップ区画130(図1では9個のチップ区画が該当)に配置されるので、図1では最大9個のチップ区画130にパーツパターンを配置することができる。しかも9個のチップ区画には矩形である第2のマスクパターンの領域の4隅に位置する3つのチップ区画を含むので、パーツの配置に適している。なおパーツパターン150が配置されていないチップ区画130には、チップパターンが配置されている。
Since the
図1では、矩形である第2のマスクパターンの四隅のチップ区画うち重複エリア160に属さない3つのチップ区画130にパーツパターン150が配置されている様子を示している。
FIG. 1 shows a state in which the
第1のマスクパターンでは5×5のチップ区画130のすべてにチップパターンが配置されているため1ショットで25個の有効チップ領域(チップパターンが形成された領域)を形成することができる。
In the first mask pattern, since the chip pattern is arranged in all of the 5 × 5
第2のマスクパターンでは5×5のチップ区画130の3つのチップ区画にパーツパターンが配置され、それ以外の領域にチップパターンが配置されているため1ショットで22個の有効チップ領域(チップパターンが形成された領域)を形成することができる。
In the second mask pattern, part patterns are arranged in three chip sections of a 5 × 5
このように本実施の形態では、有効ショット領域(ショット領域に含まれるチップ領域がすべて有効チップ領域であるショット領域)となる第1のショット領域(ウエハ上の領域であって第1のマスクパターンに対応する領域)を露光するための第1のマスクパターン110を設計する。そしてこの第1のマスクパターン110をX・Y方向に1チップ区画分ずらした形で、第1のショット領域と同一サイズの第2のショット領域(ウエハ上の領域であって第2のマスクパターンに対応する領域)を露光するための第2のマスクパターン120を設計する。そしてこの第2のマスクパターン120の最外周のチップ区画の任意チップ区画(重複エリア160に属さないチップ区画)に、プロセスで必要なパーツのパーツパターンを配置する。
As described above, in the present embodiment, the first shot area (the area on the wafer and the first mask pattern) which becomes the effective shot area (the shot area in which all the chip areas included in the shot area are effective chip areas). A
1ショットあたりのパーツの個数は一定(例えば1〜3個)とすると、チップサイズが小さくなるほど、1ショットあたりの有効チップ数を増加させるのに有効なフォトマスクの設計手法となる。 If the number of parts per shot is constant (eg, 1 to 3), the photomask design technique is effective for increasing the number of effective chips per shot as the chip size decreases.
チップ区画130に配置されるチップパターン140は、例えばIC回路パターンを形成するためのデバイスパターンである。ウエハ上では、チップパターン140が形成されたチップ領域の外側の領域(隣り合うチップ領域の間の領域)がスクライブラインとなる。半導体装置の製造工程では、例えば、ダイシングによって、ウエハ(図示せず)上のチップ領域の外周であるスクライブ領域に沿ってウエハを切断し、チップ領域(デバイス)を切り分けることができる。本実施の形態のフォトマスクの設計手法は、スクライブライン上にパーツ類を配置できない狭スクライブ構造にも適用可能である。
The
図2は、フォトマスク100のウエハ200への露光イメージを模式的に示す図である。同図は、ウエハ200上に、12個のショット領域210(i、j)が3行×4列のマトリクス状に露光されている状態を示している。ショット領域210(2、2)、210(2、4)は、第2のマスクパターン120のショット領域であり、それ以外のショット領域210(i、j)は、第1のマスクパターン110のショット領域210(i、j)である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an exposure image of the
通常露光時には、フォトマスク100の第1のマスクパターン110をウエハに露光し、プロセスの流動上、必要なマークを露光する場合には、フォトマスク100の第2のマスクパターン120をウエハに露光する。
During normal exposure, the
第2のマスクパターンを露光したショット領域210(2、2)、210(2、4)では3チップ分の領域がマークに使用されるので1ショットあたりの有効チップ数が3個減少することになる。 In the shot areas 210 (2, 2) and 210 (2, 4) exposed to the second mask pattern, the area for three chips is used for the mark, so the number of effective chips per shot is reduced by three. Become.
図1、図2ではフォトマスクにおいて、第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120は、1行、1列分だけチップ区画130をずらして配置される場合を例にとり説明したがこれに限られない。
In FIGS. 1 and 2, the
図3(A)(B)は、本実施形態に係るフォトマスクの他の一例を模式的に示す図である。図3(A)に示すように、フォトマスク100に第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120を2行、2列分のチップ区画だけずらして配置してもよい。また図3(B)に示すように、フォトマスクに100に、第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120を2行、1列分のチップ区画だけずらして配置してもよい。なお上記以外でも任意の行及び列のチップ区画をずらして第2のマスクパターンを配置してもよい。
3A and 3B are views schematically showing another example of the photomask according to the present embodiment. As shown in FIG. 3A, the
2.比較例のフォトマスクの設計手法
図4は、比較例に係るフォトマスクの一例を模式的に示す図である。
2. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a photomask according to a comparative example.
比較例のフォトマスク300は、有効ショット領域に対応するマスクパターン310とパーツ配置領域に対応するマスクパターン320を含む。
The
有効ショット領域に対応するマスクパターン310は、チップパターン140が配置されたチップ区画130が5×5(n行×m列においてn=5、m=5の場合)のマトリクス状に配置された1ショット分のマスクパターンである。有効ショット領域に対応するマスクパターン310は、全チップ区画130にチップパターンが配置されている。このようにすると、図1の第1のマスクパターン110と同様に、有効ショット領域に対応するマスクパターン310に対応したウエハ上のショット領域は、すべて有効チップ領域となり潰しチップが出ない。
The
パーツ配置領域に対応するマスクパターン320とはプロセス工程で使用するパーツのパターン(アラインメントマークやTEG(test element group)等のパターンであり、以下「パーツパターン」という)を配置する領域に対応するマスクパターンである。パーツ配置領域に対応するマスクパターン320は、5個のチップ区画に相当する領域に配置される。このように比較例ではプロセス工程で必要になるパーツを有効チップリア(つぶしチップがないエリア)の外側に配置していた。
The
プロセス流動上必要なパーツを配置する場合には、有効ショット領域に対応するマスクパターン310とパーツ配置領域に対応するマスクパターン320と含む領域(以後、「有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン330」という)を1ショットの領域としてウエハに露光する。有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン330は、有効ショット領域に対応するマスクパターン310に比べて、チップ区画が1行分(チップ区画5個分)だけサイズが大きくなり、チップ区画1行分がつぶし領域となる。
When arranging parts necessary for process flow, an area including a
図5は、比較例のフォトマスクのウエハへの露光イメージを模式的に示す図である。図5は、ウエハ400に、12個のショット領域410(i、j)が露光されている状態を示している。ショット領域410(2、2)、410(2、4)は、有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン330のショット領域であり、それ以外のショット領域は、有効ショット領域に対応するマスクパターン310のショット領域である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an exposure image of the photomask of the comparative example onto the wafer. FIG. 5 shows a state where 12 shot areas 410 (i, j) are exposed on the
比較例では、通常露光時には、フォトマスクの有効ショット領域に対応するマスクパターン310を露光し、プロセスの流動上、必要なマークを露光する場合には、フォトマスク300の有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン330をウエハに露光する。
In the comparative example, during normal exposure, the
有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン340を露光したショット領域では5チップ分の領域がマークに使用されるので1ショットあたりの有効チップ数が5個減少することになる。 In the shot area where the mask pattern 340 including the effective shot area and the part arrangement area is exposed, the area for five chips is used for the mark, so the number of effective chips per shot is reduced by five.
3.本実施の形態の半導体装置の製造方法
本実施の形態では、縮小投影露光装置であるステッパ装置などで、露光用レチクル(フォトマスクの一例)を用いて半導体ウエハに露光して、複数の半導体装置を製造する。半導体集積回路や固体撮像素子などの半導体装置の製造に際して、製造するチップの大きさの5倍から10倍ほどの大きさのチップパターンを形成したレチクル(フォトマスク)を用い、このチップパターンが相互に隣接するように位置を変えながら繰り返してステッパ装置で縮小投影露光することによって、フォトレジスト膜が形成されたウエハ上に多数の集積回路パターンを精度よく露光する、所謂、ステッパ露光法が知られている。ステッパ露光法では、図1に示すような複数のチップパターン140を有する矩形のマスクパターン(第1のマスクパターン110や第2のマスクパターン120)が形成されたレチクル(フォトマスク)を用いてフォトレジスト膜が形成されたウエハの表面上に連続的に縮小投影露光を行う。
3. Manufacturing method of semiconductor device of this embodiment In this embodiment, a semiconductor wafer is exposed to light by using an exposure reticle (an example of a photomask) with a stepper device or the like which is a reduction projection exposure device, and a plurality of semiconductor devices Manufacturing. When manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit or a solid-state imaging device, a reticle (photomask) on which a chip pattern having a size of about 5 to 10 times the size of a chip to be manufactured is used. A so-called stepper exposure method is known in which a large number of integrated circuit patterns are accurately exposed on a wafer on which a photoresist film is formed by repeatedly performing reduced projection exposure with a stepper apparatus while changing the position so as to be adjacent to the wafer. ing. In the stepper exposure method, photolithography is performed using a reticle (photomask) on which a rectangular mask pattern (a
このように第1のマスクパターン110や第2のマスクパターン120を有するレチクル(フォトマスク100)を用いて、フォトレジスト膜が形成されたウエハ200上に連続的にマスクパターンを縮小投影露光することにより、図2に示すようなウエハへの露光イメージで露光することができる。
Using the reticle (photomask 100) having the
図6は、本実施の形態で半導体装置の製造方法に用いる露光装置(縮小投影露光装置であるステッパ装置)の構成について説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of an exposure apparatus (stepper apparatus that is a reduction projection exposure apparatus) used in the method of manufacturing a semiconductor device in the present embodiment.
露光装置10は、露光用の光を下方に照射する投光装置1と、投光装置1の下側に設けられ、縮小投影露光を行うための露光用原版(フォトマスク)である露光用レチクル2と、露光用レチクル2を通したマスクパターンを縮小投影する縮小投影装置3と、半導体基板としてのウエハ4を搭載してX・Y軸方向に移動自在なテーブル5とを備え、フォトレジスト膜が形成されたウエハ4上に、露光用レチクル2を通したマスクパターンを順次、テーブル5によりウエハ4を移動させて露光する。
The
露光の際には、フォトレジスト膜が形成されたウエハ4上に、マスクパターンを隣接して繰り返し縮小露光する。かかる露光時に、アライメントマーク(パーツの一例)を用いて位置決めを行う。従って通常露光時には第1のマスクパターンを用いて露光し、必要に応じて、アライメントマークを含む第2のマスクパターンを順次露光する。 At the time of exposure, a mask pattern is adjacently reduced and exposed repeatedly on the wafer 4 on which the photoresist film is formed. At the time of exposure, positioning is performed using alignment marks (an example of parts). Accordingly, during normal exposure, exposure is performed using the first mask pattern, and second mask patterns including alignment marks are sequentially exposed as necessary.
図1に示すフォトマスクを用いて第1のマスクパターンを露光する場合には、第1のマスクパターン以外の部分をマスクして露光を行い、第2のマスクパターンを露光する場合には、第2のマスクパターン以外の部分をマスクして露光を行う。
When the first mask pattern is exposed using the photomask shown in FIG. 1, exposure is performed by masking portions other than the first mask pattern, and when the second mask pattern is exposed, the first mask pattern is exposed. The exposure is performed by masking portions other than the
投光装置1と、露光用レチクル2と、縮小投影装置3は、投影部として機能し、テーブル5は載置部として機能する。本実施の形態では投影部を固定して載置部(テーブル5)をX軸Y軸方向に移動させてウエハ上のショット位置を決定する。
The
第1のマスクパターンを連続して使用する場合には、先のショット位置と同じ行で列を移動させる場合にはウエハのX座標値が1ショット領域分変位するようにウエハを搭載した載置部(テーブル5)の位置を移動させる。ところが第1のマスクパターンの後に第2のマスクパターンを露光する場合には、第1のマスクパターンを露光する場合の移動とは異なる移動が必要となる。 When the first mask pattern is continuously used, when the column is moved in the same row as the previous shot position, the wafer is mounted so that the X coordinate value of the wafer is displaced by one shot area. The position of the section (table 5) is moved. However, when the second mask pattern is exposed after the first mask pattern, a movement different from the movement for exposing the first mask pattern is required.
図7は、ウエハ200を固定して、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンを露光した場合の、第1のマスクパターンの露光領域212の一と第2のマスクパターンの露光領域222の位置の関係を示した図である。
FIG. 7 shows one of the
チップ領域の縦横のサイズw×lであるとすると、第1のマスクパターンの露光領域212と第2のマスクパターンの露光領域222は、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンのずれに対応して、ウエハ上でX軸方向にw、Y軸方向にlだけずれている。
Assuming that the vertical and horizontal sizes of the chip area are w × l, the
従って第1のマスクパターンを露光する場合と第2のマスクパターンを露光する場合では、露光位置が、X軸方向にw、Y軸方向にlだけずれてくるため、その分ウエハを移動させて位置合わせを行う。 Therefore, when the first mask pattern is exposed and when the second mask pattern is exposed, the exposure position is shifted by w in the X-axis direction and l in the Y-axis direction. Perform alignment.
図8は、本実施の形態の露光処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing a flow of exposure processing according to the present embodiment.
以下の露光処理は、例えば図2のウエハへの露光イメージに示すように、N×Mのショット領域が定義されたショットマップにしたがって行われるものとする。 Assume that the following exposure processing is performed according to a shot map in which N × M shot areas are defined, for example, as shown in the image of exposure to a wafer in FIG.
露光対象となるショット領域(i、j)のマトリクスの縦横を示す変数i、jを初期設定(i=1、j=1)する(ステップS10)。 Variables i and j indicating the vertical and horizontal dimensions of the matrix of the shot area (i, j) to be exposed are initially set (i = 1, j = 1) (step S10).
露光対象となるウエハ上のショット領域(i、j)が基準露光位置に来るようにテーブルの位置を移動制御する(ステップS20)。ここで基準露光位置は、ウエハ上の露光対象となるエリアが図6の露光領域20と重なる位置であるとする。なお第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120を打ち分ける場合には、図7に示すように第1のマスクパターン110の露光領域212と第2のマスクパターン120の露光領域222がずれるので、ここではウエハ上の第1のマスクパターン110の露光領域212となるエリアが図6の露光領域20と重なる位置であるとする。
The position of the table is controlled to move so that the shot area (i, j) on the wafer to be exposed comes to the reference exposure position (step S20). Here, it is assumed that the reference exposure position is a position where an exposure target area on the wafer overlaps with the exposure region 20 in FIG. When the
露光装置では、ウエハをショット領域単位で移動させて、マスクパターンを露光する処理を、すべてのショット領域について終了するまで繰り返して行う。ウエハ上のチップ領域の縦横のサイズw×lで、ショット領域がn×mのマトリクス状に配列されたチップ領域で構成される場合、ショット領域の縦横のサイズは横がnw+α、縦がml+βとなる。従って、1ショット分だけ行方向にずらす場合には、X軸正方向にnw+αだテーブルを移動させればよい。すなわちiが1つカウントアップすると、X軸正方向にnw+αだけテーブルを移動させればよい。またを1ショット分だけ列方向にずらす場合には、Y軸正方向にml+βだけテーブルを移動させればよい。すなわちjが1つカウントアップすると、Y軸正方向にml+βだけテーブルを移動させ、X軸方向にはi=1の位置まで移動させることになる。例えばX軸方向のショット領域の個数(列数)が4である場合には(4−1)×(ml+α)だけX軸負方向にテーブルを移動させることになる。 In the exposure apparatus, the process of exposing the mask pattern by moving the wafer in units of shot areas is repeated until completion for all shot areas. When the chip area on the wafer has a vertical and horizontal size w × l and the shot area is composed of chip areas arranged in an n × m matrix, the vertical and horizontal sizes of the shot area are nw + α in the horizontal direction and ml + β in the vertical direction. Become. Therefore, when shifting in the row direction by one shot, the table of nw + α should be moved in the positive direction of the X axis. That is, when i is incremented by 1, the table may be moved by nw + α in the positive direction of the X axis. When shifting one shot in the row direction, the table may be moved by ml + β in the positive Y-axis direction. That is, when j is incremented by 1, the table is moved by ml + β in the positive Y-axis direction and moved to the position of i = 1 in the X-axis direction. For example, when the number (number of columns) of shot areas in the X-axis direction is 4, the table is moved in the negative X-axis direction by (4-1) × (ml + α).
露光対象となるショット領域(i、j)に、パーツパターンを露光しない場合には(ステップS30でN)、第1のパターンを露光する(ステップS40)。 When the part pattern is not exposed to the shot area (i, j) to be exposed (N in step S30), the first pattern is exposed (step S40).
露光対象となるショット領域(i、j)に、パーツパターンを露光する場合には(ステップS30でY)、さらに第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120のずれに対応する分だけテーブルをX軸方向、Y軸方向に移動制御する(ステップS50)。第1のマスクパターン110と第2のマスクパターン120は、X軸方向に1チップ領域分(1チップ領域の横の長さw)、Y軸方向に1チップ領域分(1チップ領域の縦の長さl)だけずれているので、その分だけテーブルを移動させる。そして第2のパターンを露光する(ステップS60)。次に変数iをカウントアップ(i=i+1)し(ステップS70)、i>Nであれば(ステップS80でY)、変数iを初期設定(i=1)し、変数jをカウントアップ(j=j+1)する(ステップS90)。そして、j>Mでなければ(ステップS100でN)、ステップS20に戻ってステップS20〜S100の処理を繰り返す。
When the part pattern is exposed to the shot area (i, j) to be exposed (Y in step S30), a table corresponding to the deviation between the
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
1 投光装置1、2 露光用レチクル、3 縮小投影装置、4 ウエハ、5 テーブル、10 露光装置、100 フォトマスク、110 第1のマスクパターン、120 第2のマスクパターン、130 チップ区画、140 チップパターン、150 パーツパターン、200 ウエハ、210(i、j) ショット区画、300 比較例のフォトマスク、310 有効ショット領域に対応するマスクパターン、320 パーツ配置領域に対応するマスクパターン、330有効ショット領域とパーツ配置領域を含むマスクパターン330、400 比較例のウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1のマスクパターンと前記第2のマスクパターンは、(n−a)行×(m−b)列のチップ区画が重複するように、a行及びb列分だけチップ区画をずらして配置され、
前記第2のマスクパターンは、前記第1のマスクパターンとの重複エリア以外の部分のチップ区画に前記パーツパターンが配置されているフォトマスク。 A first mask pattern which is a mask pattern for one shot in which chip sections in which chip patterns are arranged are arranged in a matrix of n rows × m columns, and the same size as the first mask pattern, and at least 1 A second mask pattern that is a mask pattern for one shot in which a part pattern to be used in a process step is disposed in one of the chip sections,
The first mask pattern and the second mask pattern are arranged by shifting chip sections by a row and b columns so that chip sections of (na) rows × (m−b) columns overlap. And
The second mask pattern is a photomask in which the part pattern is arranged in a chip section in a portion other than an overlapping area with the first mask pattern.
a=1、b=1であるフォトマスク。 In claim 1,
A photomask in which a = 1 and b = 1.
前記第1のマスクパターンは、全チップ区画にチップパターンが配置されているフォトマスク。 In claim 1 or 2,
The first mask pattern is a photomask in which chip patterns are arranged in all chip sections.
半導体装置のウエハに前記フォトマスクを露光する露光工程において、
前記パーツパターンを露光しないショットについては、前記フォトマスクの前記第1のマスクパターンを露光し、
前記パーツパターンを露光するショットについては、前記フォトマスクの前記第2のマスクパターンを露光する半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device using the photomask according to any one of claims 1 to 3,
In an exposure process of exposing the photomask to a wafer of a semiconductor device,
For shots that do not expose the part pattern, expose the first mask pattern of the photomask,
For the shot for exposing the part pattern, a method for manufacturing a semiconductor device for exposing the second mask pattern of the photomask.
前記露光工程では、
前記フォトマスクを前記ウエハに縮小投影する投影部と、前記ウエハを載置してX/Y軸方向に移動自由な載置部を備えた露光装置を用いて前記ウエハに前記フォトマスクを露光する際に、
前記第2のマスクパターンを露光する場合には、前記第1のマスクパターンを露光する場合の前記載置部の位置に対して、前記第1のマスクパターンと前記第2のマスクパターンのずれに対応する前記ウエハ上の距離に応じてX軸方向及びY軸方向に、前記載置部を移動させて、前記載置部と前記投影部の位置合わせを行う半導体装置の製造方法。 In claim 4,
In the exposure step,
The photomask is exposed onto the wafer using an exposure apparatus that includes a projection unit that reduces and projects the photomask onto the wafer and a placement unit that places the wafer and is movable in the X / Y-axis direction. When
In the case of exposing the second mask pattern, the first mask pattern and the second mask pattern are shifted with respect to the position of the placement portion in the case of exposing the first mask pattern. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the mounting unit is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction according to the corresponding distance on the wafer, and the mounting unit and the projection unit are aligned.
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CN107799401A (en) * | 2017-10-20 | 2018-03-13 | 上海华力微电子有限公司 | A kind of method for increasing high-aspect-ratio level lithographic process window |
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2014
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