JP2017021263A - Reticle and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトリソグラフィー技術によってパターンを被転写対象に転写するために
用いられるレチクル(フォトマスク)に関する。さらに、本発明は、半導体装置の製造方
法等に関する。
The present invention relates to a reticle (photomask) used for transferring a pattern to a transfer target by photolithography technology. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハー内にウェルや不純物領域が形成され
、半導体ウエハー上に、酸化絶縁膜、ポリシリコン膜、層間絶縁膜、及び、金属膜等が順
次形成される。例えば、ポリシリコン膜をパターニングしてゲート電極を形成する場合に
は、ポリシリコン膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、
レチクルに形成されたパターンをフォトレジストに転写することが行われている。
In the manufacturing process of a semiconductor device, a well and an impurity region are formed in a semiconductor wafer, and an oxide insulating film, a polysilicon film, an interlayer insulating film, a metal film, and the like are sequentially formed on the semiconductor wafer. For example, in the case of forming a gate electrode by patterning a polysilicon film, a photoresist is applied on the polysilicon film, and a photolithography technique is used.
A pattern formed on a reticle is transferred to a photoresist.
1つの半導体ウエハーの領域に同一パターンを並べて転写する場合には、レチクルに対
して半導体ウエハーを相対的に縦方向及び横方向に移動させながら、複数回の露光が行わ
れる。さらに、パターンが転写されたフォトレジストをマスクとしてポリシリコン膜をエ
ッチングすることにより、所望のパターンを有するゲート電極が形成される。
When transferring the same pattern side by side on the area of one semiconductor wafer, multiple exposures are performed while moving the semiconductor wafer in the vertical and horizontal directions relative to the reticle. Further, the polysilicon film is etched using the photoresist to which the pattern is transferred as a mask, thereby forming a gate electrode having a desired pattern.
また、それぞれの膜をパターニングするために用いられるレチクルの位置合わせを行う
ために、レチクルにアライメントマークパターンが設けられている。アライメントマーク
パターンは、フォトレジストに転写され、硬化したフォトレジストにアライメントマーク
が形成される。フォトレジストに形成されたアライメントマークは、半導体ウエハーに対
するそれぞれの膜のパターンの重ね合わせ検査を行うために用いられる。
An alignment mark pattern is provided on the reticle in order to align the reticle used for patterning each film. The alignment mark pattern is transferred to the photoresist, and an alignment mark is formed on the cured photoresist. The alignment mark formed on the photoresist is used for performing an overlay inspection of each film pattern on the semiconductor wafer.
従来は、回路素子が形成された半導体ウエハーを複数の半導体チップに分離する際の切
り代となるスクライブ領域に、TEG(テストエレメンタリーグループ)と呼ばれるウエ
ハー検査用の素子と共にアライメントマークが形成されていた。一方、近年においては、
1つの半導体ウエハーから製造可能な半導体チップの数を増やすために、スクライブ領域
の幅を小さくして、アライメントマークやTEGをダミーチップ内に形成することが行わ
れている。なお、本願において、ダミーチップとは、最終的に製品として利用できない半
導体チップのことをいう。
Conventionally, an alignment mark is formed together with a wafer inspection element called a TEG (test elementary group) in a scribe region which becomes a cutting allowance when a semiconductor wafer on which circuit elements are formed is separated into a plurality of semiconductor chips. It was. On the other hand, in recent years,
In order to increase the number of semiconductor chips that can be manufactured from one semiconductor wafer, the width of the scribe region is reduced and the alignment marks and TEG are formed in the dummy chip. In the present application, the dummy chip refers to a semiconductor chip that cannot be finally used as a product.
関連する技術として、特許文献1には、チップサイズの縮小を図ることができるフォト
マスクが開示されている。このフォトマスクは、ウエハー上に半導体チップパターンを転
写するための半導体チップパターン部が1つ以上配置されたチップパターン配置領域を備
え、チップパターン配置領域は、マーク類を上記ウエハー上に転写するためのマークパタ
ーンを含むマークパターン部を半導体チップパターン部に隣接して半導体チップパターン
部とは別個に有することを特徴とする。
As a related technique,
例えば、アライメントマークは100μm角以上の大きさのものもあるので、このアラ
イメントマークを半導体チップパターン部内に設ける場合には、チップサイズが相当増大
する。これに対し、特許文献1によれば、アライメントマーク等のマーク類を半導体チッ
プの外(ダミーチップ)に形成するので、チップサイズの増大を回避できる。
For example, since some alignment marks have a size of 100 μm square or more, when this alignment mark is provided in the semiconductor chip pattern portion, the chip size is considerably increased. On the other hand, according to
ところで、レチクルを用いて形成されるパターンの重ね合わせ検査の精度を向上させる
ためには、レチクルにおいて複数のアライメントマークパターンを離れた位置に配置する
ことが望ましい。例えば、特許文献1の段落0054−0055及び図3には、チップパ
ターン配置領域2の四隅にマークパターン部3A、3B、3C、3Dを配置し、チップパ
ターン配置領域2の中央にマークパターン部3Eを配置して、製造工程の管理性をより向
上させることが開示されている。しかしながら、その場合には、1回の露光においてチッ
プパターン配置領域が転写される半導体ウエハーの領域内において、5つのダミーチップ
が生じてしまう。
By the way, in order to improve the accuracy of overlay inspection of a pattern formed using a reticle, it is desirable to arrange a plurality of alignment mark patterns on the reticle at different positions. For example, in paragraphs 0054-0055 and FIG. 3 of
本発明の幾つかの態様は、レチクルを用いて形成されるパターンの重ね合わせ検査の精
度を向上させつつ、レチクルに対して半導体ウエハーを相対的に移動させながら複数回の
露光を行う場合に、アライメントマークが形成される半導体チップ(ダミーチップ)の数
を低減して、有効な半導体チップの数を増やすことができるレチクルを提供することに関
連している。
また、本発明の幾つかの態様は、アライメントマークが形成されるダミーチップの数を
低減して、有効な半導体チップの数を増やすことができる半導体装置の製造方法等を提供
することに関連している。
Some aspects of the present invention improve the accuracy of overlay inspection of a pattern formed using a reticle, and perform multiple exposures while moving the semiconductor wafer relative to the reticle. This is related to providing a reticle capable of reducing the number of semiconductor chips (dummy chips) on which alignment marks are formed and increasing the number of effective semiconductor chips.
In addition, some aspects of the present invention relate to providing a semiconductor device manufacturing method and the like that can reduce the number of dummy chips on which alignment marks are formed and increase the number of effective semiconductor chips. ing.
本発明の第1の態様に係るレチクルは、複数の矩形の半導体チップパターン部が該半導
体チップパターン部の短軸方向に並んで配置された矩形の転写パターン配置領域と、半導
体チップパターン部の長軸方向における転写パターン配置領域の第1の辺に隣り合って転
写パターン配置領域内に位置する第1のアライメントマークパターン及び第2のアライメ
ントマークパターンと、転写パターン配置領域の第1の辺に対向する第2の辺に隣り合っ
て転写パターン配置領域外に位置する第3のアライメントマークパターン及び第4のアラ
イメントマークパターンとを含む。
The reticle according to the first aspect of the present invention includes a rectangular transfer pattern arrangement region in which a plurality of rectangular semiconductor chip pattern portions are arranged in the short axis direction of the semiconductor chip pattern portion, and the length of the semiconductor chip pattern portion. A first alignment mark pattern and a second alignment mark pattern located in the transfer pattern arrangement area adjacent to the first side of the transfer pattern arrangement area in the axial direction, and opposed to the first side of the transfer pattern arrangement area A third alignment mark pattern and a fourth alignment mark pattern that are adjacent to the second side and positioned outside the transfer pattern arrangement region.
本発明の第1の態様によれば、レチクルにおいて第1及び第2のアライメントマークパ
ターンと第3及び第4のアライメントマークパターンとを離れた位置に配置することによ
り、レチクルを用いて形成されるパターンの重ね合わせ検査の精度を向上させることがで
きる。また、レチクルに対して半導体ウエハーを相対的に移動させながら複数回の露光を
行う場合に、第1〜第4のアライメントマークを同じ半導体チップに形成することにより
、アライメントマークが形成されるダミーチップの数を低減して、有効な半導体チップの
数を増やすことができる。特に、本発明の第1の態様に係るレチクルは、細長い半導体チ
ップを製造する場合に好適である。
According to the first aspect of the present invention, the reticle is formed using the reticle by disposing the first and second alignment mark patterns and the third and fourth alignment mark patterns at positions apart from each other. The accuracy of pattern overlay inspection can be improved. A dummy chip on which an alignment mark is formed by forming the first to fourth alignment marks on the same semiconductor chip when performing multiple exposures while moving the semiconductor wafer relative to the reticle. Thus, the number of effective semiconductor chips can be increased. In particular, the reticle according to the first aspect of the present invention is suitable for manufacturing an elongated semiconductor chip.
ここで、半導体チップパターン部の長軸方向における転写パターン配置領域の外側にア
ライメントマークパターンが設けられていないことが望ましい。その場合には、半導体チ
ップパターン部の長軸方向における転写パターン配置領域の外側にアライメントマークパ
ターンが設けられる場合と比較して、半導体ウエハーの面積を有効に活用することができ
る。
Here, it is desirable that no alignment mark pattern is provided outside the transfer pattern arrangement region in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion. In that case, the area of the semiconductor wafer can be effectively utilized as compared with the case where the alignment mark pattern is provided outside the transfer pattern arrangement region in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion.
以上において、半導体チップパターン部の長軸方向における第1のアライメントマーク
パターンの座標が、該方向における第3のアライメントマークパターンの座標と異なり、
半導体チップパターン部の長軸方向における第2のアライメントマークパターンの座標が
、該方向における第4のアライメントマークパターンの座標と異なるようにしても良い。
その場合には、短辺が短い半導体チップの長軸方向に第1〜第4のアライメントマークを
配列することができる。従って、アライメントマークが形成されるダミーチップの数を低
減して、有効な半導体チップの数を増やすことができる。
In the above, the coordinates of the first alignment mark pattern in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion are different from the coordinates of the third alignment mark pattern in the direction,
You may make it the coordinate of the 2nd alignment mark pattern in the major axis direction of a semiconductor chip pattern part differ from the coordinate of the 4th alignment mark pattern in this direction.
In that case, the first to fourth alignment marks can be arranged in the major axis direction of the semiconductor chip having a short short side. Therefore, the number of dummy chips on which alignment marks are formed can be reduced and the number of effective semiconductor chips can be increased.
あるいは、転写パターン配置領域の第1の辺から第1及び第2のアライメントマークパ
ターンまでの距離が、転写パターン配置領域の第2の辺から第3及び第4のアライメント
マークパターンまでの距離と異なるようにしても良い。その場合には、半導体チップの短
軸方向に複数のアライメントマークを配列して、複数層に形成されたパターンの重ね合わ
せ検査の精度をさらに向上させることができる。
Alternatively, the distance from the first side of the transfer pattern arrangement region to the first and second alignment mark patterns is different from the distance from the second side of the transfer pattern arrangement region to the third and fourth alignment mark patterns. You may do it. In that case, a plurality of alignment marks can be arranged in the minor axis direction of the semiconductor chip to further improve the accuracy of overlay inspection of patterns formed in a plurality of layers.
本発明の第2の態様に係る半導体装置の製造方法は、フォトレジストを基板上又は基板
に形成された膜上に形成する工程(a)と、フォトレジストの第1の領域を露光する工程
(b)と、フォトレジストの第2の領域を露光する工程(c)とを備え、第1の領域と第
2の領域とが、半導体チップパターンの短軸方向に隣り合うと共に一部が重なり、第1の
領域と第2の領域とが重なる領域に、第1の領域の露光によって形成される第1のアライ
メントマーク及び第2のアライメントマークと、第2の領域の露光によって形成される第
3のアライメントマーク及び第4のアライメントマークとが位置する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention includes a step (a) of forming a photoresist on a substrate or a film formed on the substrate, and a step of exposing a first region of the photoresist ( b) and a step (c) of exposing the second region of the photoresist, wherein the first region and the second region are adjacent to each other in the minor axis direction of the semiconductor chip pattern and partially overlap with each other, A first alignment mark and a second alignment mark formed by exposure of the first region and a third region formed by exposure of the second region in a region where the first region and the second region overlap. The alignment mark and the fourth alignment mark are located.
本発明の第2の態様によれば、第1の領域と第2の領域とが重なる領域に、第1の領域
の露光によって形成される第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマークと、
第2の領域の露光によって形成される第3のアライメントマーク及び第4のアライメント
マークとが位置するので、アライメントマークが形成されるダミーチップの数を低減して
、有効な半導体チップの数を増やすことができる。
According to the second aspect of the present invention, the first alignment mark and the second alignment mark formed by the exposure of the first region in the region where the first region and the second region overlap,
Since the third alignment mark and the fourth alignment mark formed by exposure of the second region are positioned, the number of dummy chips on which the alignment mark is formed is reduced and the number of effective semiconductor chips is increased. be able to.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の
構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
<レチクルの構成>
レチクルは、電子部品の製造工程で使用されるパターン原版をガラス又は石英等に形成
した透明な板であり、フォトリソグラフィーと呼ばれる転写技術によって電子部品の回路
パターン等を被転写対象に転写する際の原版となるものである。以下においては、半導体
装置の製造に用いられるレチクルについて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<Reticle composition>
A reticle is a transparent plate formed on glass or quartz or the like, which is a pattern original plate used in the manufacturing process of an electronic component. When transferring a circuit pattern of an electronic component to an object to be transferred by a transfer technique called photolithography. It will be the original edition. In the following, a reticle used for manufacturing a semiconductor device will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係るレチクルの構成例を示す平面図である。図1に示す
ように、レチクル1は、矩形の転写パターン配置領域10と、転写パターン配置領域10
の内側及び外側に位置する第1〜第5のアライメントマークパターン21〜25と、遮光
帯30とを含んでいる。転写パターン配置領域10には、スクライブ領域を表す線で囲ま
れた複数の矩形の半導体チップパターン部11〜13が、該半導体チップパターン部の短
軸方向(図中のY軸方向)に並んで配置されている。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a reticle according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
The first to fifth
第1及び第2のアライメントマークパターン21及び22は、半導体チップパターン部
の長軸方向(図中のX軸方向)における転写パターン配置領域10の第1の辺10aに隣
り合って転写パターン配置領域10内に位置している。例えば、第1及び第2のアライメ
ントマークパターン21及び22は、図1において最も下側に位置する半導体チップパタ
ーン部11内に位置している。
The first and second
第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24は、転写パターン配置領域1
0の第1の辺10aに対向する第2の辺10bに隣り合って転写パターン配置領域10外
に位置している。例えば、第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24は、
図1において最も上側に位置する半導体チップパターン部12の上側に隣り合う領域(半
導体チップパターン部と同じ大きさ及び形状の領域)内に位置している。
The third and fourth
It is adjacent to the
In FIG. 1, the semiconductor
第5のアライメントマークパターン25は、転写パターン配置領域10の略中央の半導
体チップパターン部13内に位置している。なお、ダミーチップの数を低減するために、
第5のアライメントマークパターン25を省略しても良い。その場合には、半導体チップ
パターン部13の替りに通常の半導体チップパターン部12が配置される。
The fifth
The fifth
半導体チップパターン部12は、半導体ウエハー内に形成される不純物領域や、半導体
ウエハー上に形成される酸化絶縁膜、ポリシリコン膜、層間絶縁膜、又は、金属膜等をパ
ターニングするための半導体チップパターンを含んでいる。従って、半導体チップパター
ン部12の大きさ及び形状は、製造される半導体チップの大きさ及び形状に対応して定め
られる。
The semiconductor
また、半導体チップパターン部11及び13の大きさ及び形状は、半導体チップパター
ン部12の大きさ及び形状と同一でも良い。半導体チップパターン部11及び13は、ア
ライメントマークパターンを含んでおり、さらに、TEG又はチップ識別用マーク等を被
転写対象に転写するためのパターンを含んでも良い。
The size and shape of the semiconductor
遮光帯30は、レチクル1における転写パターン配置領域10と第3及び第4のアライ
メントマークパターン23及び24以外の領域における光の透過を遮断して、フォトレジ
ストの所定の領域のみが露光されるようにする部材である。
The
図1に示すように、半導体チップパターン部11〜13の長軸方向(図中のX軸方向)
における転写パターン配置領域10の外側には、アライメントマークパターンが設けられ
ていない。従って、X軸方向における転写パターン配置領域10の外側にアライメントマ
ークパターンが設けられる場合と比較して、半導体ウエハーの面積を有効に活用すること
ができる。なお、半導体チップパターン部11〜13の長軸方向(図中のX軸方向)にお
ける転写パターン配置領域10の外側に、アライメントマークパターンが設けられていて
も良い。
As shown in FIG. 1, the major axis direction of the semiconductor
No alignment mark pattern is provided outside the transfer
レチクル1のパターンが転写されたフォトレジストをマスクとして半導体ウエハー内に
不純物イオンを注入することにより、半導体ウエハー内に不純物領域が形成される。また
、パターンが転写されたフォトレジストをマスクとして膜をエッチングすることにより、
所望のパターンを有する膜や開口が形成される。
Impurity regions are formed in the semiconductor wafer by implanting impurity ions into the semiconductor wafer using the photoresist to which the pattern of the
A film or opening having a desired pattern is formed.
<ショットイメージ>
図2は、図1に示すレチクルを用いて被転写対象の複数の領域を露光したときのショッ
トイメージの例を示す図である。図2においては、被転写対象における9つの領域A(1
、1)〜A(3、3)が示されている。領域A(1、1)〜A(3、3)の各々には、図
1に示すレチクル1の半導体チップパターン部11及び13が転写されたマークパターン
領域41及び43と、図1に示すレチクル1の半導体チップパターン部12が転写された
半導体チップパターン領域42とが存在する。
<Shot image>
FIG. 2 is a view showing an example of a shot image when a plurality of regions to be transferred are exposed using the reticle shown in FIG. In FIG. 2, nine areas A (1
1) to A (3, 3) are shown. In each of the areas A (1, 1) to A (3, 3),
半導体ウエハー上又は半導体ウエハーに形成された膜上に塗布されたフォトレジストの
露光は、図1に示すレチクルに対して半導体ウエハーを相対的に縦方向(図中のY軸方向
)及び横方向(図中のX軸方向)に移動させながら複数回行われる。
The exposure of the photoresist applied on the semiconductor wafer or the film formed on the semiconductor wafer is performed by moving the semiconductor wafer relative to the reticle shown in FIG. 1 in the vertical direction (Y-axis direction in the figure) and in the horizontal direction ( This is performed a plurality of times while moving in the X-axis direction in the figure.
例えば、図2に示す領域A(2、1)内の半導体チップパターン領域42に半導体チッ
プパターンを転写する際に、領域A(2、1)内のマークパターン領域41に第1及び第
2のアライメントマークパターン21及び22が転写される。それにより、領域A(2、
1)において、フォトレジストに第1及び第2のアライメントマーク51及び52が形成
される。
For example, when the semiconductor chip pattern is transferred to the semiconductor
In 1), first and second alignment marks 51 and 52 are formed in the photoresist.
次に、領域A(2、2)内の半導体チップパターン領域42に半導体チップパターンを
転写する際に、領域A(2、2)内のマークパターン領域41に第1及び第2のアライメ
ントマークパターン21及び22が転写され、領域A(2、2)内のマークパターン領域
43に第5のアライメントマークパターン25が転写される。その際に、領域A(2、1
)内のマークパターン領域41に第3及び第4のアライメントマークパターン23及び2
4が転写される。それにより、領域A(2、2)において、フォトレジストに第1、第2
、第5のアライメントマーク51、52、55が形成され、領域A(2、1)において、
フォトレジストに第3及び第4のアライメントマーク53及び54が形成される。
Next, when the semiconductor chip pattern is transferred to the semiconductor
) In the
4 is transferred. Thereby, in the region A (2, 2), the first and second photoresists are applied to the photoresist.
, Fifth alignment marks 51, 52, 55 are formed, and in region A (2, 1),
Third and fourth alignment marks 53 and 54 are formed in the photoresist.
次に、領域A(2、3)内の半導体チップパターン領域42に半導体チップパターンを
転写する際に、領域A(2、2)内のマークパターン領域41に第3及び第4のアライメ
ントマークパターン23及び24が転写される。それにより、領域A(2、2)において
、フォトレジストに第3及び第4のアライメントマーク53及び54が形成される。
Next, when the semiconductor chip pattern is transferred to the semiconductor
図2に示すように、領域A(2、2)において、第3のアライメントマーク53の位置
は第1のアライメントマーク51の位置と隣り合っているが、両者が重なることはない。
また、第4のアライメントマーク54の位置は第2のアライメントマーク52の位置と隣
り合っているが、両者が重なることはない。その結果、領域A(2、2)において、アラ
イメントマークが形成される半導体チップ(ダミーチップ)の数は「2」となり、さらに
、第5のアライメントマーク55を省略する場合には、アライメントマークが形成される
ダミーチップの数は「1」となる。
As shown in FIG. 2, in the region A (2, 2), the position of the
Further, the position of the
図3は、重ね合わせ検査において用いられるアライメントマークの例を示す図である。
例えば、半導体ウエハー内に形成された基準マークと、半導体ウエハー上にポリシリコン
膜を介して形成されたフォトレジストのパターンからなるアライメントマークとの重ね合
わせ検査においては、フォトレジストのパターンからなる第1〜第5のアライメントマー
ク51a〜55aが用いられる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of alignment marks used in overlay inspection.
For example, in overlay inspection of a reference mark formed in a semiconductor wafer and an alignment mark made of a photoresist pattern formed on a semiconductor wafer via a polysilicon film, a first made of a photoresist pattern is used. To fifth alignment marks 51a to 55a are used.
このように、本実施形態によれば、図1に示すレチクル1において第1〜第4のアライ
メントマークパターン21〜24を離れた位置に配置することにより、レチクル1を用い
て形成されるパターンの重ね合わせ検査の精度を向上させることができる。また、レチク
ル1に対して半導体ウエハーを相対的に移動させながら複数回の露光を行う場合に、第1
〜第4のアライメントマーク51〜54(図2)を同じ半導体チップに形成することによ
り、アライメントマークが形成されるダミーチップの数を低減して、有効な半導体チップ
の数を増やすことができる。特に、本実施形態に係るレチクル1は、半導体チップの長辺
の長さが半導体チップの短辺の長さの10倍以上である細長い半導体チップを製造する場
合に好適である。
As described above, according to the present embodiment, the first to fourth
By forming the fourth alignment marks 51 to 54 (FIG. 2) on the same semiconductor chip, it is possible to reduce the number of dummy chips on which the alignment marks are formed and increase the number of effective semiconductor chips. In particular, the
<アライメントマークの具体例>
図4は、アライメントマークの具体例を示す図である。図4(A)は、フォトレジスト
で構成されたアライメントマークを示す平面図であり、図4(B)は、半導体ウエハー上
にポリシリコン膜及びフォトレジストが形成された状態を示す断面図である。
<Specific examples of alignment marks>
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the alignment mark. FIG. 4A is a plan view showing an alignment mark made of a photoresist, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which a polysilicon film and a photoresist are formed on a semiconductor wafer. .
図4(B)に示すように、半導体ウエハー61内には、LOCOS(local oxidation
of silicon)法又はSTI(shallow trench isolation)法等によって基準マーク61a
が形成されている。この半導体ウエハー61上にポリシリコン膜62が形成され、さらに
、液状のフォトレジストが塗布されて、レチクルを用いた露光によって、硬化したフォト
レジスト63が形成される。
As shown in FIG. 4B, in the
of silicon) or STI (shallow trench isolation) method, etc.
Is formed. A
この例においては、図4(A)に示すように、基準マーク61aが、平面視で1辺の長
さが15μmの正方形の形状を有している。一方、硬化したフォトレジスト63は、平面
視で1辺の長さが25μmの正方形中に1辺の長さが15μmの正方形の開口を有する形
状を有し、アライメントマークとなっている。基準マーク61aと硬化したフォトレジス
ト63で構成されたアライメントマークを用いて、重ね合わせ検査が行われる。
In this example, as shown in FIG. 4A, the
図5〜図8は、アライメントマークの周辺を拡大して示す平面図である。図5及び図6
は、1つの層を形成する場合のアライメントマークの配列例を示しており、図7及び図8
は、3つの層を形成する場合のアライメントマークの配列例を示している。
5 to 8 are enlarged plan views showing the periphery of the alignment mark. 5 and 6
FIG. 7 and FIG. 8 show examples of arrangement of alignment marks when one layer is formed.
Shows an arrangement example of alignment marks when three layers are formed.
<アライメントマークの配列例1>
図5は、アライメントマークの第1の配列例を示す平面図である。半導体チップの短辺
が短い場合、例えば、短辺が約50μm以下の場合には、図5に示すように、マークパタ
ーン領域41において、第1及び第3のアライメントマーク51及び53を半導体チップ
の長軸方向に配列することが望ましい。また、第2及び第4のアライメントマーク52及
び54も、半導体チップの長軸方向に配列することが望ましい(図2参照)。
<Alignment mark alignment example 1>
FIG. 5 is a plan view showing a first arrangement example of alignment marks. When the short side of the semiconductor chip is short, for example, when the short side is about 50 μm or less, the first and third alignment marks 51 and 53 are placed in the
その場合には、図1に示すレチクル1において、半導体チップパターン部の長軸方向に
おける第1のアライメントマークパターン21の座標(X座標)が、第3のアライメント
マークパターン23のX座標と所定の値だけ異なるようにする。また、第2のアライメン
トマークパターン22のX座標が、第4のアライメントマークパターン24のX座標と所
定の値だけ異なるようにする。ここで、所定の値は、各々のアライメントマークパターン
のX軸方向における長さよりも大きいことが望ましい。
In that case, in the
それにより、短辺が短い半導体チップの長軸方向に第1〜第4のアライメントマーク5
1〜54(図2)を配列することができる。なお、転写パターン配置領域の第1の辺10
aから第1及び第2のアライメントマークパターン21及び22までの距離は、転写パタ
ーン配置領域の第2の辺10bから第3及び第4のアライメントマークパターン23及び
24までの距離と等しいことが望ましい。
Thereby, the first to fourth alignment marks 5 are arranged in the major axis direction of the semiconductor chip having a short short side.
1-54 (FIG. 2) can be arranged. The
The distance from a to the first and second
<アライメントマークの配列例2>
図6は、アライメントマークの第2の配列例を示す平面図である。半導体チップの短辺
が長い場合、例えば、短辺が約100μm以上の場合には、図6に示すように、マークパ
ターン領域41において、第1及び第3のアライメントマーク51及び53を半導体チッ
プの短軸方向に配列することが望ましい。また、図6には示されていないが、第2及び第
4のアライメントマークも、半導体チップの短軸方向に配列することが望ましい。
<Alignment mark alignment example 2>
FIG. 6 is a plan view showing a second arrangement example of the alignment marks. When the short side of the semiconductor chip is long, for example, when the short side is about 100 μm or more, the first and third alignment marks 51 and 53 are placed in the
その場合には、図1に示すレチクル1において、転写パターン配置領域の第1の辺10
aから第1及び第2のアライメントマークパターン21及び22までの距離が、転写パタ
ーン配置領域の第2の辺10bから第3及び第4のアライメントマークパターン23及び
24までの距離と所定の値だけ異なるようにする。ここで、所定の値は、各々のアライメ
ントマークパターンのY軸方向における長さよりも大きいことが望ましい。
In that case, in the
The distance from a to the first and second
それにより、半導体チップの短軸方向に複数のアライメントマークを配列して、複数層
に形成されたパターンの重ね合わせ検査の精度をさらに向上させることができる(図8参
照)。なお、第1及び第2のアライメントマークパターン21及び22のX座標は、第3
及び第4のアライメントマークパターン23及び24のX座標とそれぞれ等しいことが望
ましい。
Thereby, a plurality of alignment marks can be arranged in the minor axis direction of the semiconductor chip to further improve the accuracy of overlay inspection of patterns formed in a plurality of layers (see FIG. 8). The X coordinate of the first and second
It is desirable that the X coordinate of each of the fourth
<アライメントマークの配列例3>
図7は、アライメントマークの第3の配列例を示す平面図である。例えば、半導体ウエ
ハー上に設けられたポリシリコン膜を第1のレチクルを用いてパターニングする際に、ア
ライメントマーク51a〜55aが形成される。また、その上に設けられた層間絶縁膜の
コンタクトホールを第2のレチクルを用いてパターニングする際に、アライメントマーク
51b〜55bが形成される。さらに、その上に設けられた金属膜を第3のレチクルを用
いてパターニングする際に、アライメントマーク51c〜55cが形成される。
<Alignment mark arrangement example 3>
FIG. 7 is a plan view showing a third arrangement example of alignment marks. For example, alignment marks 51a to 55a are formed when a polysilicon film provided on a semiconductor wafer is patterned using a first reticle. In addition, when the contact hole of the interlayer insulating film provided thereon is patterned using the second reticle, alignment marks 51b to 55b are formed. Further, when the metal film provided thereon is patterned using the third reticle, alignment marks 51c to 55c are formed.
半導体チップの短辺が短い場合、例えば、短辺が約50μm以下の場合には、図7に示
すように、マークパターン領域41において、例えば、ポリシリコン膜をパターニングす
る際に形成されるアライメントマーク51a及び53aと、コンタクトホールをパターニ
ングする際に形成されるアライメントマーク51b及び53bと、金属膜をパターニング
する際に形成されるアライメントマーク51c及び53cとを、半導体チップの長軸方向
に配列することが望ましい。また、図7には示されていないが、ポリシリコン膜をパター
ニングする際に形成されるアライメントマーク52a及び54aと、コンタクトホールを
パターニングする際に形成されるアライメントマーク52b及び54bと、金属膜をパタ
ーニングする際に形成されるアライメントマーク52c及び54cとを、半導体チップの
長軸方向に配列することが望ましい。
When the short side of the semiconductor chip is short, for example, when the short side is about 50 μm or less, as shown in FIG. 7, in the
その場合には、図1に示す第1〜第4のアライメントマークパターン21〜24のX座
標が、各レチクルにおいて互いに異なり、さらに、第1〜第3のレチクルにおいて互いに
異なるようにする。それにより、短辺が短い半導体チップの長軸方向に3層のアライメン
トマークを配列することができる。なお、転写パターン配置領域の第1の辺10aから第
1及び第2のアライメントマークパターン21及び22までの距離、及び、転写パターン
配置領域の第2の辺10bから第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24
までの距離は、第1〜第3のレチクルにおいて互いに等しいことが望ましい。
In that case, the X coordinates of the first to fourth
Are preferably equal to each other in the first to third reticles.
<アライメントマークの配列例4>
図8は、アライメントマークの第4の配列例を示す平面図である。半導体チップの短辺
が長い場合、例えば、短辺が約100μm以上の場合には、図8に示すように、マークパ
ターン領域41において、ポリシリコン膜をパターニングする際に形成されて半導体チッ
プの短軸方向に配列されたアライメントマーク51a及び53aと、コンタクトホールを
パターニングする際に形成されて半導体チップの短軸方向に配列されたアライメントマー
ク51b及び53bと、金属膜をパターニングする際に形成されて半導体チップの短軸方
向に配列されたアライメントマーク51c及び53cとを、半導体チップの長軸方向に並
べて配列することが望ましい。また、図8には示されていないが、ポリシリコン膜をパタ
ーニングする際に形成されて半導体チップの短軸方向に配列されたアライメントマーク5
2a及び54aと、コンタクトホールをパターニングする際に形成されて半導体チップの
短軸方向に配列されたアライメントマーク52b及び54bと、金属膜をパターニングす
る際に形成されて半導体チップの短軸方向に配列されたアライメントマーク52c及び5
4cとを、半導体チップの長軸方向に並べて配列することが望ましい。
<Alignment mark alignment example 4>
FIG. 8 is a plan view showing a fourth arrangement example of alignment marks. When the short side of the semiconductor chip is long, for example, when the short side is about 100 μm or more, as shown in FIG. 8, the short side of the semiconductor chip is formed when patterning the polysilicon film in the
2a and 54a, alignment marks 52b and 54b formed when patterning the contact holes and arranged in the minor axis direction of the semiconductor chip, and formed in patterning the metal film and arranged in the minor axis direction of the semiconductor chip Alignment marks 52c and 5
4c are preferably arranged side by side in the major axis direction of the semiconductor chip.
その場合には、図1に示す転写パターン配置領域の第1の辺10aから第1及び第2の
アライメントマークパターン21及び22までの距離が、転写パターン配置領域の第2の
辺10bから第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24までの距離と異な
るようにする。また、図1に示す第1及び第3のアライメントマークパターン21及び2
3のX座標が、第1〜第3のレチクルにおいて互いに異なり、第2及び第4のアライメン
トマークパターン22及び24のX座標が、第1〜第3のレチクルにおいて互いに異なる
ようにする。それにより、半導体チップの短軸方向及び長軸方向に複数のアライメントマ
ークを配置して、複数層に形成されたパターンの重ね合わせ検査の精度をさらに向上させ
ることができる。なお、各レチクルにおいて、第1及び第2のアライメントマークパター
ン21及び22のX座標は、第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24の
X座標とそれぞれ等しいことが望ましい。
In this case, the distance from the
3 are different from each other in the first to third reticles, and the X coordinates of the second and fourth
<半導体装置の製造方法>
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。以下におい
ては、一例として、図1に示すレチクルを用いた場合について、図1〜図4を参照しなが
ら説明する。ただし、図1に示すアライメントマーク25は省略されているものとする。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. In the following, as an example, the case where the reticle shown in FIG. 1 is used will be described with reference to FIGS. However, the
半導体ウエハー(本実施形態においては、P型シリコン基板とする)内に、Nウェル及
びPウェルが形成される。図4に示すように、P型シリコン基板の一部の領域に、LOC
OS(local oxidation of silicon)又はSTI(shallow trench isolation)等によっ
て基準マーク61aが形成される。また、基板上にポリシリコン膜62が形成される。本
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、ポリシリコン膜62のパターニングに
適用することができる。
An N well and a P well are formed in a semiconductor wafer (in this embodiment, a P-type silicon substrate). As shown in FIG. 4, the LOC is formed in a part of the P-type silicon substrate.
The
工程(a)において、フォトレジストが基板上に形成される。工程(b)において、フ
ォトレジストの第1の領域が露光される。工程(c)において、フォトレジストの第2の
領域が露光される。ここで、第1の領域と第2の領域とは、半導体チップパターンの短軸
方向に隣り合うと共に、それらの一部が重なっている。この第1の領域と第2の領域とが
重なる領域に、第1の領域の露光によって形成される第1のアライメントマーク及び第2
のアライメントマークと、第2の領域の露光によって形成される第3のアライメントマー
ク及び第4のアライメントマークとが位置する。
In step (a), a photoresist is formed on the substrate. In step (b), the first region of the photoresist is exposed. In step (c), the second region of the photoresist is exposed. Here, the first region and the second region are adjacent to each other in the minor axis direction of the semiconductor chip pattern, and part of them overlaps. In the region where the first region and the second region overlap, the first alignment mark and the second formed by exposure of the first region
The third alignment mark and the fourth alignment mark formed by exposure of the second region are positioned.
例えば、図2において、領域A(2、1)内のマークパターン領域41と領域A(2、
2)の全体とが、第1の領域に相当する。また、領域A(2、2)内のマークパターン領
域41と領域A(2、3)の全体とが、第2の領域に相当する。従って、領域A(2、2
)内のマークパターン領域41は、第1の領域と第2の領域とが重なる領域に相当する。
For example, in FIG. 2, the
The whole of 2) corresponds to the first region. The
The
工程(b)において第1の領域を露光することにより、領域A(2、1)内のマークパ
ターン領域41に第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24(図1)が転
写される。また、領域A(2、2)内の半導体チップパターン領域42に半導体チップパ
ターンが転写され、領域A(2、2)内のマークパターン領域41に第1及び第2のアラ
イメントマークパターン21及び22(図1)が転写される。
By exposing the first area in the step (b), the third and fourth
次に、工程(c)において第2の領域を露光することにより、領域A(2、2)内のマ
ークパターン領域41に第3及び第4のアライメントマークパターン23及び24(図1
)が転写される。また、領域A(2、3)内の半導体チップパターン領域42に半導体チ
ップパターンが転写され、図2には示されていないが、領域A(2、3)内のマークパタ
ーン領域41に第1及び第2のアライメントマークパターン21及び22(図1)が転写
される。
Next, in the step (c), the second region is exposed to expose the third and fourth
) Is transcribed. Further, the semiconductor chip pattern is transferred to the semiconductor
従って、硬化していないフォトレジストを除去することにより、領域A(2、2)にお
いて、半導体チップパターン領域42には、半導体チップパターンが形成され、マークパ
ターン領域41には、第1及び第2のアライメントマーク51及び52と、第3及び第4
のアライメントマーク53及び54とが形成される。
Therefore, by removing the uncured photoresist, the semiconductor chip pattern is formed in the semiconductor
Alignment marks 53 and 54 are formed.
その結果、領域A(2、2)内のマークパターン領域41には、工程(b)における第
1の領域の露光によって形成される第1及び第2のアライメントマーク51及び52と、
工程(c)における第2の領域の露光によって形成される第3及び第4のアライメントマ
ーク53及び54とが位置することになる。
As a result, the
The third and fourth alignment marks 53 and 54 formed by the exposure of the second region in the step (c) are positioned.
次に、図4に示すポリシリコン膜62をエッチングすることにより、ゲート電極が形成
される。例えば、第1のゲート電極の両側のNウェル内にP型の不純物を拡散させること
により、PチャネルMOSトランジスターのソース・ドレインとなるP型不純物領域が形
成される。また、第2のゲート電極の両側のPウェル内にN型の不純物を拡散させること
により、NチャネルMOSトランジスターのソース・ドレインとなるN型不純物領域が形
成される。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、不純物領域の形成にも適用するこ
とができる。
Next, the
また、トランジスター等が形成された基板上に、BPSG(Boron Phosphorus Silicon
Glass)等の層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜がパターニングされてコンタクトホール
が形成される。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜のパターニングに
も適用することができる。
In addition, a BPSG (Boron Phosphorus Silicon) is formed on a substrate on which a transistor or the like is formed.
An interlayer insulating film such as glass) is formed, and the interlayer insulating film is patterned to form a contact hole. The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment can also be applied to patterning of an interlayer insulating film.
さらに、層間絶縁膜等が形成された基板上に、アルミニウム等の金属膜が形成され、金
属膜がパターニングされて配線が形成される。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は
、金属膜のパターニングにも適用することができる。配線層は、必要に応じて多層構造と
しても良い。
Further, a metal film such as aluminum is formed on the substrate on which the interlayer insulating film or the like is formed, and the metal film is patterned to form a wiring. The method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment can also be applied to patterning of a metal film. The wiring layer may have a multilayer structure as necessary.
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1の領域と第2の領域とが重なる
領域に、第1の領域の露光によって形成される第1のアライメントマーク及び第2のアラ
イメントマークと、第2の領域の露光によって形成される第3のアライメントマーク及び
第4のアライメントマークとが位置するので、アライメントマークが形成されるダミーチ
ップの数を低減して、有効な半導体チップの数を増やすことができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the first alignment mark and the second alignment mark formed by exposure of the first region in the region where the first region and the second region overlap. Since the third alignment mark and the fourth alignment mark formed by the exposure of the second region are positioned, the number of effective semiconductor chips can be reduced by reducing the number of dummy chips on which the alignment marks are formed. Can be increased.
上記の実施形態においては、アライメントマークとして箱状のマーク(BOXマーク)
を使用する場合について説明したが、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるもの
ではなく、平面視で十字型のマーク等をアライメントマークとして使用することも可能で
ある。このように、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術
的思想内で多くの変形が可能である。
In the above embodiment, a box-shaped mark (BOX mark) is used as the alignment mark.
However, the present invention is not limited to the embodiment described above, and it is also possible to use a cross-shaped mark or the like as an alignment mark in plan view. Thus, many modifications are possible within the technical idea of the present invention by those who have ordinary knowledge in the technical field.
1…レチクル、10…転写パターン配置領域、10a、10b…転写パターン配置領域
の辺、11〜13…半導体チップパターン部、21〜25…アライメントマークパターン
、30…遮光帯、41、43…マークパターン領域、42…半導体チップパターン領域、
51〜55…アライメントマーク、61…半導体ウエハー、61a…基準マーク、62…
ポリシリコン膜、63…フォトレジスト
DESCRIPTION OF
51-55 ... Alignment mark, 61 ... Semiconductor wafer, 61a ... Reference mark, 62 ...
Polysilicon film, 63 ... photoresist
Claims (5)
配置された矩形の転写パターン配置領域と、
前記半導体チップパターン部の長軸方向における前記転写パターン配置領域の第1の辺
に隣り合って前記転写パターン配置領域内に位置する第1のアライメントマークパターン
及び第2のアライメントマークパターンと、
前記転写パターン配置領域の第1の辺に対向する第2の辺に隣り合って前記転写パター
ン配置領域外に位置する第3のアライメントマークパターン及び第4のアライメントマー
クパターンと、
を備えるレチクル。 A rectangular transfer pattern arrangement region in which a plurality of rectangular semiconductor chip pattern portions are arranged side by side in the minor axis direction of the semiconductor chip pattern portion;
A first alignment mark pattern and a second alignment mark pattern located in the transfer pattern arrangement area adjacent to the first side of the transfer pattern arrangement area in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion;
A third alignment mark pattern and a fourth alignment mark pattern, which are located outside the transfer pattern arrangement region adjacent to the second side facing the first side of the transfer pattern arrangement region;
Reticle with
ライメントマークパターンが設けられていない、請求項1記載のレチクル。 The reticle according to claim 1, wherein an alignment mark pattern is not provided outside the transfer pattern arrangement region in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion.
ンの座標が、該方向における前記第3のアライメントマークパターンの座標と異なり、前
記半導体チップパターン部の長軸方向における前記第2のアライメントマークパターンの
座標が、該方向における前記第4のアライメントマークパターンの座標と異なる、請求項
1又は2記載のレチクル。 The coordinates of the first alignment mark pattern in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion are different from the coordinates of the third alignment mark pattern in the direction, and the second alignment mark in the major axis direction of the semiconductor chip pattern portion The reticle according to claim 1 or 2, wherein coordinates of the alignment mark pattern are different from coordinates of the fourth alignment mark pattern in the direction.
ーンまでの距離が、前記転写パターン配置領域の第2の辺から前記第3及び第4のアライ
メントマークパターンまでの距離と異なる、請求項1又は2記載のレチクル。 The distance from the first side of the transfer pattern arrangement region to the first and second alignment mark patterns is the distance from the second side of the transfer pattern arrangement region to the third and fourth alignment mark patterns. The reticle according to claim 1 or 2, which is different from the above.
前記フォトレジストの第1の領域を露光する工程(b)と、
前記フォトレジストの第2の領域を露光する工程(c)と、
を備え、前記第1の領域と前記第2の領域とが、半導体チップパターンの短軸方向に隣り
合うと共に一部が重なり、前記第1の領域と前記第2の領域とが重なる領域に、前記第1
の領域の露光によって形成される第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマー
クと、前記第2の領域の露光によって形成される第3のアライメントマーク及び第4のア
ライメントマークとが位置する、半導体装置の製造方法。 Forming a photoresist on a substrate or a film formed on the substrate (a);
Exposing a first region of the photoresist (b);
Exposing a second region of the photoresist (c);
The first region and the second region are adjacent to each other in the minor axis direction of the semiconductor chip pattern and partly overlap, and the first region and the second region overlap, The first
A semiconductor device in which a first alignment mark and a second alignment mark formed by exposure of the second region, and a third alignment mark and a fourth alignment mark formed by exposure of the second region are located Manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015140243A JP2017021263A (en) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Reticle and manufacturing method for semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108776406A (en) * | 2018-05-29 | 2018-11-09 | 武汉华星光电技术有限公司 | A kind of manufacturing method for preparing substrate and colored filter substrate of colored filter |
-
2015
- 2015-07-14 JP JP2015140243A patent/JP2017021263A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108776406A (en) * | 2018-05-29 | 2018-11-09 | 武汉华星光电技术有限公司 | A kind of manufacturing method for preparing substrate and colored filter substrate of colored filter |
CN108776406B (en) * | 2018-05-29 | 2021-06-01 | 武汉华星光电技术有限公司 | Preparation substrate of color filter and manufacturing method of color filter substrate |
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