JP3952248B2 - 露光方法およびそれに用いられるマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、具体的には、写真工程における露光方法およびそれに用いられるマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造技術の発展に伴い、半導体装置の高集積化には目を見張るものがある。半導体装置の高集積化は、基板の単位面積当り集積される半導体素子の数、つまり半導体素子の密度が増大することを意味する。すなわち、半導体素子同士の間隔が狭まるのである。
【０００３】
一般に、半導体素子は、写真工程及びエッチング工程により基板上に形成される。前記写真工程とは、基板上に形成しようとするパターンを転写する工程をいう。この写真工程は、概して基板上に感光膜を塗布する段階と、前記塗布された感光膜に対して露光装置を整列し且つ露光する整列露光段階と、前記露光された感光膜を現像する段階とを含む。前記現像段階まで終わると、マスクパターンが形成される。さらに、前記エッチング工程とは、前記マスクパターンをエッチングマスクとして用い、基板上に形成された物質膜をパターニングする工程をいう。こうして、前記基板上に具現されたパターンが基板上にそのまま転写される。
【０００４】
かかる過程から明らかなように、前記基板上に形成されるパターンの特性、例えばパターンの線幅やパターン同士の間隔は、前記マスクパターンの形成中に決定される。これは、前記エッチング工程が、形成済みの前記マスクパターンをエッチングマスクとして用い、前記マスクパターンに刻みつけられたパターンを基板上に形成された物質膜にそのまま転写することに過ぎないからである。
【０００５】
そこで、半導体装置の高集積化とは、前記マスクパターンの形成中にマスクパターンに形成されるパターンの線幅やパターン同士の間隔などをさらに狭めることを意味する。
【０００６】
かかるマスクパターンの特性は、前記整列露光段階において決定される。前記マスクパターンの特性は、感光膜の材料や周りの雰囲気等に影響される場合もあるが、整列露光に際して使用される整列露光装置による影響が大である。また、同一の整列露光装置が使用されるとしても、整列露光方式により整列精度や解像度が変わるので、整列露光方式にも大いに影響されるといえる。
【０００７】
整列露光に代表される方法としては、概してコンタクト方式、プロキシマティ方式、反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式などが挙げられる。この内、コンタクト方式やプロキシマティ方式は、マスクパターンと感光膜との接触による問題や、回折現象による解像度の低下の問題から、整列マージンにある程度ゆとりがある工程に限って使用されている。
【０００８】
さらに、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式は、スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式である。この両方式は、前記コンタクト方式やプロキシマティ方式と比較して整列精度及び解像度が高いことから、広く使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体装置の高集積化が進むにつれ、デザインルールから要求される解像度及び整列精度は、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置の解像度及び整列精度を超えている。この理由から、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置より高い解像度及び高い整列精度をもつ整列露光装置が望まれる。これは、製造コストの増大をきたし、しかも、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置の有効性を低下させる原因となる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の整列露光装置を効率良く使用することにより、高集積半導体装置のコストの下げが図れるような露光方法およびそれに用いられるマスクの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に所望の形態の物質層パターンを形成するため、前記基板上に物質層を形成した後に、前記物質層上に感光膜を塗布し前記物質層の決まった領域を限定する形態に前記感光膜をパターニングする写真工程を含む多数の物質層を有する半導体装置を製造するための露光方法において、前記多数の物質層をパターニングするために用いられる感光膜パターンは、パターニングされる物質層に対する所定の条件を満足するように選択された整列露光装置を用いて形成し、前記整列露光装置のそれぞれは、異種の露光特性を有することを特徴とする露光方法とする。
【００１２】
本発明による半導体装置の製造過程において、前記物質層パターンは、コンタクトホールを含む層間絶縁膜、或いは前記層間絶縁膜上に形成された前記コンタクトホールを通って前記基板と接続されるパッド層である。
本発明の具体例によると、前記層間絶縁膜上に前記コンタクトホールを限定するように形成される前記感光膜パターンは、ステッパ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
また、前記パッド層を限定するように形成される感光膜パターンは、スキャナ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
このとき、前記ステッパ型整列露光装置は、前記前記スキャナ型整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて前記コンタクトホールを限定する感光膜パターンを形成することが好ましい。
すなわち、ステッパ型整列露光装置のマスクのフィールド領域に前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキーなどを刻みつける。
前記スキャナ型整列露光装置は、異種の整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて前記パッド層を限定する感光膜パターンを形成する。
【００１３】
本発明の具体例によると、前記異種の整列露光装置として、縮小投影比の異なるステッパ型整列露光装置を用いる。例えば、異種の整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１であるステッパ型整列露光装置よりなる群から少なくとも選ばれた２種である。
本発明の他の具体例によると、前記異種の整列露光装置として、ステッパ型整列露光装置とスキャナ型整列露光装置を用いる。
このとき、前記ステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から選択された何れか１種を用いる。
【００１４】
本発明の具体例によると、前記写真工程に使用される前記異種の露光装置は、以下の過程を経て選択されることが好ましい。
すなわち、（ａ）前記写真工程に用いる異種の整列露光装置別に能力を評価する。（ｂ）写真工程及びエッチング工程により形成しようとする半導体装置の多数の層のデザインルール及びオーバラップマージンを調べ且つ評価する。（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）の結果に基づき、前記形成しようとする層に当てはまる整列露光装置を選択する。
次に、選択された整列露光装置を用いた写真工程に使用されるマスク（或いはラチクル）を製作する。製作されたマスクには、異種の整列露光装置に必要とされるアラインメントキーが含まれることが好ましい。
前記のようなマスクは、前記アラインメントキーを含むほか、異種の整列露光装置間のイメージ合わせ可能に製作される必要があり、スクライブラインは異種の整列露光装置のうち大きく構成された方に従わせ、ウェハアレは異種の整列露光装置間に整列可能に選択することが好ましい。
【００１５】
本発明は、写真工程に露光能力の相異なる異種の整列露光装置を用いる。このとき、露光に用いられるマスクを異種の整列露光装置同士に互換可能に製作することにより、形成しようとする層別に適合な整列露光装置を選択することができる。こうして、解像度や整列精度が良好な露光装置だけでなく、これに比して相対的に露光特性の低い整列露光装置を併用することが可能となる。したがって、露光特性に優れている整列露光装置を追加で導入することが不要になり、コスト下げに寄与できる。さらに、整列露光装置の有効性及び生産性の極大化が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面に基づき本発明の露光方法の実施の形態を詳細に説明する。
半導体装置を構成する各種の半導体素子は、物質層の積層及びパターニングの繰り返しにより形成される。物質層のパターニングは、写真工程及びエッチング工程により行われる。ところが、パターニングされた物質層は、単に写真工程において形成される感光膜パターンが基板上にそのまま転写されたものに過ぎない。そこで、物質層のパターニングを制限するデザインルールや整列マージンなどの工程特性は写真工程中に決定される。
【００１７】
半導体装置の製造工程において、パターニングしようとする物質層のデザインルールや整列精度などの工程特性は物質層により変わる。その結果、半導体装置の高集積化が進むにつれて、一層高い解像度及び整列精度を有する露光装置が望まれている。ところが、相対的に低い解像度及び低い整列精度を有する露光装置も物質層によっては使用可能である。
【００１８】
この事実から以下の本発明の実施の形態は、異種の整列露光装置として、整列特性及び露光特性が低い露光装置と前記特性が高い露光装置とを共に使用可能な露光方法について説明される。これに対する理解を助けるため、以下の実施の形態は、半導体装置のキャパシタ製造工程に本発明の露光方法を適用した場合を例に取る。
【００１９】
図１を参照すると、基板４０上に第１層間絶縁膜４２を形成する。図示してはいないが、前記基板４０と前記第１層間絶縁膜４２との間にトランジスタなどの半導体素子が先に形成されても良い。次に、前記第１層間絶縁膜４２上に第１感光膜４４を塗布する。次に、前記第１感光膜４４上に第１整列露光装置Ｓ１を整列させた後、この第１整列露光装置Ｓ１により、前記第１感光膜４４の内前記第１層間絶縁膜４２のコンタクトホールの形成領域に限定された部分を覆っている領域を露光する。第１感光膜４４における斜線部分は露光された部分である。次に、前記第１感光膜４４を現像して前記露光された部分を除去する。
【００２０】
その結果、図２に示されるように、前記第１層間絶縁膜４２上に該第１層間絶縁膜４２のコンタクトホールの形成領域を露出させる第１感光膜パターン４４ａが形成される。第１層間絶縁膜４２の点線はコンタクトホールが形成される領域を表す。
【００２１】
半導体装置が次第に高集積化することを考慮に入れると、前記第１層間絶縁膜４２に形成しようとするコンタクトホールは、できる限り的確な位置に形成することが好ましい。従って、前記第１感光膜パターン４４ａは、前記第１層間絶縁膜４２の内コンタクトホール形成領域として予定された部分を正確に露出させるように形成しなければならない。これは、前記第１感光膜パターン４４ａを形成する工程の整列マージンが低いことを意味する。従って、前記第１感光膜パターン４４ａを形成するための写真工程に使用される前記第１整列露光装置Ｓ１としては、高い解像度及び高い整列精度をもつステッパ型整列露光装置を使用することが好ましい。例えば、投影比が１：１、２．５：１及び５：１であるステッパ型整列露光装置よりなる群から選ばれた何れか１種を用いることが好ましい。
【００２２】
図３を参照すると、前記第１感光膜パターン４４ａをエッチングマスクとして用いて、前記第１層間絶縁膜４２の露出された部分をエッチング、例えばドライエッチングする。このとき、エッチングは、前記基板４０が露出されるまで施し続ける。次に、前記第１感光膜パターン４４ａを除去する。その結果、前記第１層間絶縁膜４２に前記基板４０を露出させる第１コンタクトホール４６が形成される。
【００２３】
図４を参照すると、前記第１コンタクトホール４６を含む前記第１層間絶縁膜４２上に前記第１コンタクトホール４６を埋め込む第１導電層４８を形成する。この第１導電層４８はパッド層として使用されるはずなので、接触抵抗の低い導電性物質層、例えばアルミニウム層またはシリサイド層から形成することが好ましい。次に、前記第１導電層４８上に第２感光膜５０を塗布する。次に、前記第２感光膜５０上に第２整列露光装置Ｓ２を整列させ、この第２整列露光装置Ｓ２で第２感光膜５０を露光する。ここで、第２感光膜５０の内、前記第２整列露光装置Ｓ２により露光される部分（斜線部分）は、前記第１導電層４８のパッド層が形成される領域を除いた残りの部分を覆っている部分である。その後、前記第２感光膜５０を現像して、前記第２整列露光装置Ｓ２により露光された部分を除去する。
【００２４】
図５を参照すると、前記現像により、前記第１導電層４８上に該第１導電層４８のパッド層形成領域を覆う第２感光膜パターン５０ａが形成される。この第２感光膜パターン５０ａにより覆われる領域は、前記第１導電層４８のうち前記第１コンタクトホール４６部分の領域及びその周りの前記第１層間絶縁膜４２の一部を覆う領域である。パッド層として使用される領域は、隣り合う他のパッド層と接触しない範囲内でできる限り広く形成することが好ましいので、前記第２感光膜パターン５０ａを形成する写真工程は前記第１感光膜パターン４４ａを形成する写真工程と比較して整列マージンが大である。従って、前記第２整列露光装置Ｓ２としては、前記第１整列露光装置Ｓ１より解像度及び整列精度が多少低い整列露光装置が使用可能である。この理由から、前記第２感光膜パターン５０ａは、ステッパ型整列露光装置より解像度及び整列精度が低いスキャナ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
【００２５】
引き続き、前記第２感光膜パターン５０ａをエッチングマスクとして用いて、前記第１導電層４８の露出した部分を前記第１層間絶縁膜４２が露出するまで異方性エッチングする。次に、前記第２感光膜パターン５０ａを除去する。その結果、図６に示されるように、前記基板４０と接続されるパッド層５２が形成される。このパッド層５２は、前記第１導電層４８のパターンである。
【００２６】
ところで、前記スキャナ型整列露光装置のシステム及びアラインメントキーの体系は、ステッパ型整列露光装置のそれとは異なる。それにも拘わらず、前記第１及び第２感光膜パターン４４ａ、５０ａを形成するのに異種の整列露光装置が使用可能なのは、前記第１及び第２感光膜パターン４４ａ、５０ａを形成する前に前記異種の整列露光装置を用いた写真工程に当てはまるマスクが形成されるからである。
【００２７】
図７を参照すると、前記パッド層５２が形成された前記第１層間絶縁膜４２上の全面に第２層間絶縁膜５４を形成する。次に、前記第２層間絶縁膜５４を平坦化した後、その全面に第３感光膜５６を塗布する。次に、前記第３感光膜５６をべークした後、その上に第３整列露光装置Ｓ３を整列させる。次に、前記第３整列露光装置Ｓ３を用いて、前記第３感光膜５６の所定領域を露光する。ここで、第３感光膜５６の内、前記第３整列露光装置Ｓ３により露光された部分（斜線部分）は、前記パッド層５２上に形成された前記第２層間絶縁膜５４の一部領域に対応する部分である。その後、前記第３感光膜５６の内、前記第３整列露光装置Ｓ３により露光された部分を現像して除去する。
【００２８】
その結果、図８に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４の前記パッド層５２上に形成された部分を露出させる第３感光膜パターン５６ａが形成される。この第３感光膜パターン５６ａは、前記第２層間絶縁膜５４に前記パッド層５２を露出させるコンタクトホールを形成する過程でエッチングマスクとして使用される。したがって、この第３感光膜パターン５６ａを形成する前記写真工程は解像度及び整列精度が高い。すなわち、前記写真工程の整列マージンは小さいのである。この理由から、前記第３整列露光装置Ｓ３としては、前記スキャナ型整列露光装置と比較して解像度及び整列精度が高い異種の整列露光装置、例えばステッパ型整列露光装置を使用することが好ましい。ステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１のものを使用することが最も好ましいが、２．５：１或いは５：１程度の投影比をもつステッパ型整列露光装置を使用しても構わない。
【００２９】
前記第３感光膜パターン５６ａをエッチングマスクとして用いて、前記第２層間絶縁膜５４の露出した部分を異方性エッチングする。この異方性エッチングは、前記パッド層５２が露出するまで施し続ける。次に、前記第３感光膜パターン５６ａを除去する。その結果、図９に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４に前記パッド層５２を露出させる第２コンタクトホール５８が形成される。
【００３０】
図１０を参照すると、前記第２層間絶縁膜５４上に前記第２コンタクトホール５８を埋め込む第２導電層６０を形成する。次に、前記第２導電層６０上に第４感光膜６２を塗布する。次に、前記第４感光膜６２をべークした後、その上に第４整列露光装置Ｓ４を整列させる。次に、前記第４整列露光装置Ｓ４を用いて、前記第４感光膜６２の所定部分を露光する。ここで、第４感光膜６２の露光された部分（斜線部分）は、前記第２コンタクトホール５８およびその周囲の前記第２導電層６０の一部領域に対応する部分を除く部分である。その後、前記第４感光膜６２を現像して前記露光された部分を除去すると、図１１に示されるように、前記第２コンタクトホール５８及びその周囲の前記第２導電層６０の一部領域を覆う第４感光膜パターン６２ａが形成される。この第４感光膜パターン６２ａは、前記第２導電層６０をパターニングするためのエッチングマスクとして使用される。すなわち、導電層ラインを形成するためのエッチングマスクとして使用される。
【００３１】
半導体装置の製造工程の内金属ラインを形成する工程は、他の工程に比べて整列マージンが大きい。そのため、前記第４感光膜パターン６２ａを形成するための写真工程時には、コンタクトホール形成用感光膜パターンを形成する時よりも相対的に解像度や整列精度が低い整列露光装置が使用可能である。この理由から、前記第４整列露光装置Ｓ４としては、ステッパ型整列露光装置と比較して解像度や整列精度が低い異種の整列露光装置、例えばスキャナ型整列露光装置を使用することが好ましい。このため、前記第３整列露光装置Ｓ３のマスクを製作する時に、前記第４整列露光装置Ｓ４のマスクを整列させるのに必要とされる情報を前述の手順に従って刻みつけておく。かかる情報に前記第４整列露光装置Ｓ４のアラインメントキー或いはウェハアレイなどが含まれているので、前記情報に基づき、前記第４整列露光装置Ｓ４を用いて前記第４感光膜パターン６２ａが形成可能である。
【００３２】
図１１を参照すると、前記第４感光膜パターン６２ａをエッチングマスクとして用いて、前記第２導電層６０の露出した部分を異方性エッチングする。次に、前記第４感光膜パターン６２ａを除去すると、図１２に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４上に前記第２コンタクトホール５８を介して前記パッド層５２と接続される第２導電層パターン６０ａが形成される。この第２導電層パターン６０ａはビットライン或いはインタコネクションラインなどになりうるが、ここではキャパシタの下部電極とみなされる。
【００３３】
次に、図１３に示されるように、前記第２導電層パターン６０ａ上に誘電体膜６４及び上部導電層６６を形成してキャパシタを完成させる。
【００３４】
図１４は、上記のような露光方法に用いられるマスクの製造方法の実施の形態を段階別に示すフローチャートである。図１４を参照すると、先ず、異種の整列露光装置を用いた写真工程に使用すべき相異なる整列露光装置の整列特性及び露光特性、例えば解像度や整列精度などを調べて評価を施す（８０）。
ここで、前記異種の整列露光装置としては、相異なる投影比をもつステッパ型整列露光装置を使用する。例えば、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から選ばれた２台のステッパ型整列露光装置を使用する。また、前記異種の整列露光装置としては、前記群から選ばれた何れか１台（例えば、投影比が１：１のステッパ型整列露光装置）とスキャナ型整列露光装置を使用することもできる。
【００３５】
次に、形成しようとする多数の物質層パターンで構成された製品を選択する（８２）。取り敢えず、形成しようとする製品が選択されると、前記製品を完成するのに必要とされる、すなわち前記多数の物質層パターンを形成するのに必要とされるマスク（またはレチクル）の枚数や、各マスクに対するデザインルール及び整列マージンなどを調べ且つ評価する。
次に、前記８０及び８２における評価結果に基づき、前記マスク別に好適な整列露光装置を選択する。
具体的に、前記マスクがコンタクトホール形成用感光膜パターンを形成するためのマスクであるか、それともコンタクトホール形成工程よりデザインルールや整列マージンが大きいパターン形成、例えばパッド層形成用感光膜パターンを形成するためのマスクであるかにより、相異なる整列露光特性を持つ整列露光装置を選択する。
【００３６】
次に、異種の整列露光装置に用いられるマスクを分析する（８６）。
具体的には、マスク別に好適な整列露光装置が決定されると、前後工程で用いられる整列露光装置を考慮に入れてマスクを製作する必要がある。このため、前記前後工程で使用される整列露光装置のマスク特性、例えばマスクのフィールド領域やマスクに刻み付けられるべきアラインメントキーの位置、又は形状を分析する。例えば、ステッパ型整列露光装置用マスクの特性及びスキャナ型整列露光装置用マスクの特性を分析する。異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクは、両装置のマスク特性をいずれも含むべきであり、よって、かかる装置別のマスク特性を分析することは必ず必要である。
【００３７】
次に、異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクを製作する（８８）。
具体的には、異種の整列露光装置のマスク特性に対する分析結果に基づき、前記異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクを製作する。前記マスクを製作するに際し、異種の整列露光装置、例えばステッパ型及びスキャナ型露光装置、両者のイメージ合わせ、アラインメントキー、スクライブ線、ウェハアレイ等を考慮に入れる方が良い。前記マスクは、かかる全ての事項が含まれるように製作されることが好ましい。そのため、製作しようとするマスクにおいて、イメージは、段階的に繰り返されるフィールドを基本単位とすることが好ましく、前記アラインメントキーは、異種の各整列露光装置が必要とするアラインメントキーを所望の位置に全て形成することが好ましい。そして前記マスクに前記異種の整列露光装置のスクライブ線のうち最大の幅を持つスクライブ線を設定することが好ましく、前記ウェハアレイは、異種の整列露光装置の全てに対して整列可能な形態を取らせることが好ましい。
【００３８】
前述のように、第１感光膜パターン４４ａ及び第２感光膜パターン５０ａは、前記のような過程を経て製作されるマスク及び異種の整列露光装置を用いて、第１及び第２感光膜４４、５０を露光且つ現像することにより、順次形成されたものである。従って、前記第１感光膜パターン４４ａの形成に使用されるステッパ型露光装置のマスクは、前記第２感光膜パターン５０ａの形成に使用されるスキャナ型整列露光装置のマスク特性、例えばスキャナが必要とするアラインメントキーやスクライブ線、ウェハアレイなどが含まれるように形成する。これにより、前記第１感光膜パターン４４ａを形成するための写真工程に使用される前記ステッパ型露光装置のマスクは、前記スキャナ型整列露光装置のマスクに含まれたスクライブ線に合わせて変更されたスクライブ線を含み、前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキーを含む。また、フィールドのＨＡＭＳ（Ｈｏｒｉｚｏｎ Ａｌｉｇｎ Ｍａｒｋｓ）が再構成される。前記ＨＡＭＳの再構成は、ＨＡＭＳのうち活用度の高いゾーンを優先的にフィールドの左右に、左右のＨＡＭＳと対称する位置に配する。このとき、フィールドに配された横のチップ数は偶数にする。また、前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキは、ウェハのレイアウトの変更に伴いウェハ中心における距離が非対称となることが補完可能に、マルチゾーンの形態に配することが好ましい。
【００３９】
同じく、前記第２感光膜パターン５０ａを形成するための写真工程に使用するスキャナー型整列露光装置のマスクは、後続工程がステッパ型露光装置を使用する工程の場合、前述の手順に従ってステッパ型整列露光装置のマスク特性をいずれも含ませて形成することが好ましい。このとき、スキャナ型整列露光装置のマスクのＰＧ（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）の基本セルは、前記後続のステッパ型整列露光装置のマスクのフィールド全体に選定することが好ましい。
【００４０】
一方、異種の整列露光装置の機械的なシステムの違いから、ウェハ接近方式が変わる。したがって、例えば、ウェハの中心を認識する上で差がでる。この違いが原因となって、異種の整列露光装置同士にアレイずれが起こるが、これを調整して、前記異種の整列露光装置にウェハの同じ地点を中心に認識させる。この過程を経て異種の整列露光装置を用いたウェハ加工が施される。
【００４１】
以上述べたように、本発明は、写真工程時に露光能力が相異なる異種の整列露光装置を使用する。このとき、露光に使用されるマスクを異種の整列露光装置同士で互換可能に製作したため、形成しようとする層別に当てはまる整列露光装置を選択することができる。これにより、解像度及び整列精度に優れている露光装置を、相対的に露光特性に劣る整列露光装置と共に使用することができる。その結果、露光特性に優れている整列露光装置を余計に導入しなくても良いので、高コストの生産構造を低コストの生産構造に変えることが可能になる。さらには、今持っている整列露光装置の有効性及び生産性を極大化できる。
【００４２】
以上の説明においては、多くの事項が具体的に記載されているが、これらは本発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として理解されるべきである。例えば、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者なら、前記した異種の整列露光装置を用いた露光方法は、前述した半導体装置のキャパシタ製造工程に限らず、他の工程、例えば、高電圧用トランジスタ形成工程や多層ボンディングパッドの形成工程などにも適用可能である。さらに、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者なら、前述した異種の整列露光装置を用いた露光方法の説明において、スキャナ型整列露光装置と１：１の投影比をもつステッパ型整列露光装置との互換性について触れているが、途中で触れたように、他の整列露光装置を使用した露光もやはり前述のマスクの構造方法及び整列露光装置のシステム調整により実施可能なことはいうまでもない。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態によってではなく、特許請求の範囲に記載された技術的な思想によって定まるべきである。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、写真工程時に露光能力が相異なる異種の整列露光装置を使用できるから、コストの削減を図ることができるとともに、現在の整列露光装置の有効性および生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図２】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図３】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図４】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図５】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図６】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図７】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図８】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図９】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１０】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１１】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１２】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１３】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１４】本発明のマスクの製造方法の実施の形態を段階別に示すフローチャート。
【符号の説明】
４０ 基板
４２，５４ 層間絶縁膜
４４，５０，５６、６２ 感光膜
４４ａ，５０ａ，５６ａ、６２ａ 感光膜パターン
４６，５８ コンタクトホール
４８，６０ 導電層
５２ パッド層
６０ａ 導電層パターン
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４ 整列露光装置
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、具体的には、写真工程における露光方法およびそれに用いられるマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造技術の発展に伴い、半導体装置の高集積化には目を見張るものがある。半導体装置の高集積化は、基板の単位面積当り集積される半導体素子の数、つまり半導体素子の密度が増大することを意味する。すなわち、半導体素子同士の間隔が狭まるのである。
【０００３】
一般に、半導体素子は、写真工程及びエッチング工程により基板上に形成される。前記写真工程とは、基板上に形成しようとするパターンを転写する工程をいう。この写真工程は、概して基板上に感光膜を塗布する段階と、前記塗布された感光膜に対して露光装置を整列し且つ露光する整列露光段階と、前記露光された感光膜を現像する段階とを含む。前記現像段階まで終わると、マスクパターンが形成される。さらに、前記エッチング工程とは、前記マスクパターンをエッチングマスクとして用い、基板上に形成された物質膜をパターニングする工程をいう。こうして、前記基板上に具現されたパターンが基板上にそのまま転写される。
【０００４】
かかる過程から明らかなように、前記基板上に形成されるパターンの特性、例えばパターンの線幅やパターン同士の間隔は、前記マスクパターンの形成中に決定される。これは、前記エッチング工程が、形成済みの前記マスクパターンをエッチングマスクとして用い、前記マスクパターンに刻みつけられたパターンを基板上に形成された物質膜にそのまま転写することに過ぎないからである。
【０００５】
そこで、半導体装置の高集積化とは、前記マスクパターンの形成中にマスクパターンに形成されるパターンの線幅やパターン同士の間隔などをさらに狭めることを意味する。
【０００６】
かかるマスクパターンの特性は、前記整列露光段階において決定される。前記マスクパターンの特性は、感光膜の材料や周りの雰囲気等に影響される場合もあるが、整列露光に際して使用される整列露光装置による影響が大である。また、同一の整列露光装置が使用されるとしても、整列露光方式により整列精度や解像度が変わるので、整列露光方式にも大いに影響されるといえる。
【０００７】
整列露光に代表される方法としては、概してコンタクト方式、プロキシマティ方式、反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式などが挙げられる。この内、コンタクト方式やプロキシマティ方式は、マスクパターンと感光膜との接触による問題や、回折現象による解像度の低下の問題から、整列マージンにある程度ゆとりがある工程に限って使用されている。
【０００８】
さらに、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式は、スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式である。この両方式は、前記コンタクト方式やプロキシマティ方式と比較して整列精度及び解像度が高いことから、広く使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体装置の高集積化が進むにつれ、デザインルールから要求される解像度及び整列精度は、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置の解像度及び整列精度を超えている。この理由から、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置より高い解像度及び高い整列精度をもつ整列露光装置が望まれる。これは、製造コストの増大をきたし、しかも、前記反射型投影方式及び縮小投影レンズ方式に使用される整列露光装置の有効性を低下させる原因となる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の整列露光装置を効率良く使用することにより、高集積半導体装置のコストの下げが図れるような露光方法およびそれに用いられるマスクの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に所望の形態の物質層パターンを形成するため、前記基板上に物質層を形成した後に、前記物質層上に感光膜を塗布し前記物質層の決まった領域を限定する形態に前記感光膜をパターニングする写真工程を含む多数の物質層を有する半導体装置を製造するための露光方法において、前記多数の物質層をパターニングするために用いられる感光膜パターンは、パターニングされる物質層に対する所定の条件を満足するように選択された整列露光装置を用いて形成し、前記整列露光装置のそれぞれは、異種の露光特性を有することを特徴とする露光方法とする。
【００１２】
本発明による半導体装置の製造過程において、前記物質層パターンは、コンタクトホールを含む層間絶縁膜、或いは前記層間絶縁膜上に形成された前記コンタクトホールを通って前記基板と接続されるパッド層である。
本発明の具体例によると、前記層間絶縁膜上に前記コンタクトホールを限定するように形成される前記感光膜パターンは、ステッパ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
また、前記パッド層を限定するように形成される感光膜パターンは、スキャナ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
このとき、前記ステッパ型整列露光装置は、前記前記スキャナ型整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて前記コンタクトホールを限定する感光膜パターンを形成することが好ましい。
すなわち、ステッパ型整列露光装置のマスクのフィールド領域に前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキーなどを刻みつける。
前記スキャナ型整列露光装置は、異種の整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて前記パッド層を限定する感光膜パターンを形成する。
【００１３】
本発明の具体例によると、前記異種の整列露光装置として、縮小投影比の異なるステッパ型整列露光装置を用いる。例えば、異種の整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１であるステッパ型整列露光装置よりなる群から少なくとも選ばれた２種である。
本発明の他の具体例によると、前記異種の整列露光装置として、ステッパ型整列露光装置とスキャナ型整列露光装置を用いる。
このとき、前記ステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から選択された何れか１種を用いる。
【００１４】
本発明の具体例によると、前記写真工程に使用される前記異種の露光装置は、以下の過程を経て選択されることが好ましい。
すなわち、（ａ）前記写真工程に用いる異種の整列露光装置別に能力を評価する。（ｂ）写真工程及びエッチング工程により形成しようとする半導体装置の多数の層のデザインルール及びオーバラップマージンを調べ且つ評価する。（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）の結果に基づき、前記形成しようとする層に当てはまる整列露光装置を選択する。
次に、選択された整列露光装置を用いた写真工程に使用されるマスク（或いはラチクル）を製作する。製作されたマスクには、異種の整列露光装置に必要とされるアラインメントキーが含まれることが好ましい。
前記のようなマスクは、前記アラインメントキーを含むほか、異種の整列露光装置間のイメージ合わせ可能に製作される必要があり、スクライブラインは異種の整列露光装置のうち大きく構成された方に従わせ、ウェハアレは異種の整列露光装置間に整列可能に選択することが好ましい。
【００１５】
本発明は、写真工程に露光能力の相異なる異種の整列露光装置を用いる。このとき、露光に用いられるマスクを異種の整列露光装置同士に互換可能に製作することにより、形成しようとする層別に適合な整列露光装置を選択することができる。こうして、解像度や整列精度が良好な露光装置だけでなく、これに比して相対的に露光特性の低い整列露光装置を併用することが可能となる。したがって、露光特性に優れている整列露光装置を追加で導入することが不要になり、コスト下げに寄与できる。さらに、整列露光装置の有効性及び生産性の極大化が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面に基づき本発明の露光方法の実施の形態を詳細に説明する。
半導体装置を構成する各種の半導体素子は、物質層の積層及びパターニングの繰り返しにより形成される。物質層のパターニングは、写真工程及びエッチング工程により行われる。ところが、パターニングされた物質層は、単に写真工程において形成される感光膜パターンが基板上にそのまま転写されたものに過ぎない。そこで、物質層のパターニングを制限するデザインルールや整列マージンなどの工程特性は写真工程中に決定される。
【００１７】
半導体装置の製造工程において、パターニングしようとする物質層のデザインルールや整列精度などの工程特性は物質層により変わる。その結果、半導体装置の高集積化が進むにつれて、一層高い解像度及び整列精度を有する露光装置が望まれている。ところが、相対的に低い解像度及び低い整列精度を有する露光装置も物質層によっては使用可能である。
【００１８】
この事実から以下の本発明の実施の形態は、異種の整列露光装置として、整列特性及び露光特性が低い露光装置と前記特性が高い露光装置とを共に使用可能な露光方法について説明される。これに対する理解を助けるため、以下の実施の形態は、半導体装置のキャパシタ製造工程に本発明の露光方法を適用した場合を例に取る。
【００１９】
図１を参照すると、基板４０上に第１層間絶縁膜４２を形成する。図示してはいないが、前記基板４０と前記第１層間絶縁膜４２との間にトランジスタなどの半導体素子が先に形成されても良い。次に、前記第１層間絶縁膜４２上に第１感光膜４４を塗布する。次に、前記第１感光膜４４上に第１整列露光装置Ｓ１を整列させた後、この第１整列露光装置Ｓ１により、前記第１感光膜４４の内前記第１層間絶縁膜４２のコンタクトホールの形成領域に限定された部分を覆っている領域を露光する。第１感光膜４４における斜線部分は露光された部分である。次に、前記第１感光膜４４を現像して前記露光された部分を除去する。
【００２０】
その結果、図２に示されるように、前記第１層間絶縁膜４２上に該第１層間絶縁膜４２のコンタクトホールの形成領域を露出させる第１感光膜パターン４４ａが形成される。第１層間絶縁膜４２の点線はコンタクトホールが形成される領域を表す。
【００２１】
半導体装置が次第に高集積化することを考慮に入れると、前記第１層間絶縁膜４２に形成しようとするコンタクトホールは、できる限り的確な位置に形成することが好ましい。従って、前記第１感光膜パターン４４ａは、前記第１層間絶縁膜４２の内コンタクトホール形成領域として予定された部分を正確に露出させるように形成しなければならない。これは、前記第１感光膜パターン４４ａを形成する工程の整列マージンが低いことを意味する。従って、前記第１感光膜パターン４４ａを形成するための写真工程に使用される前記第１整列露光装置Ｓ１としては、高い解像度及び高い整列精度をもつステッパ型整列露光装置を使用することが好ましい。例えば、投影比が１：１、２．５：１及び５：１であるステッパ型整列露光装置よりなる群から選ばれた何れか１種を用いることが好ましい。
【００２２】
図３を参照すると、前記第１感光膜パターン４４ａをエッチングマスクとして用いて、前記第１層間絶縁膜４２の露出された部分をエッチング、例えばドライエッチングする。このとき、エッチングは、前記基板４０が露出されるまで施し続ける。次に、前記第１感光膜パターン４４ａを除去する。その結果、前記第１層間絶縁膜４２に前記基板４０を露出させる第１コンタクトホール４６が形成される。
【００２３】
図４を参照すると、前記第１コンタクトホール４６を含む前記第１層間絶縁膜４２上に前記第１コンタクトホール４６を埋め込む第１導電層４８を形成する。この第１導電層４８はパッド層として使用されるはずなので、接触抵抗の低い導電性物質層、例えばアルミニウム層またはシリサイド層から形成することが好ましい。次に、前記第１導電層４８上に第２感光膜５０を塗布する。次に、前記第２感光膜５０上に第２整列露光装置Ｓ２を整列させ、この第２整列露光装置Ｓ２で第２感光膜５０を露光する。ここで、第２感光膜５０の内、前記第２整列露光装置Ｓ２により露光される部分（斜線部分）は、前記第１導電層４８のパッド層が形成される領域を除いた残りの部分を覆っている部分である。その後、前記第２感光膜５０を現像して、前記第２整列露光装置Ｓ２により露光された部分を除去する。
【００２４】
図５を参照すると、前記現像により、前記第１導電層４８上に該第１導電層４８のパッド層形成領域を覆う第２感光膜パターン５０ａが形成される。この第２感光膜パターン５０ａにより覆われる領域は、前記第１導電層４８のうち前記第１コンタクトホール４６部分の領域及びその周りの前記第１層間絶縁膜４２の一部を覆う領域である。パッド層として使用される領域は、隣り合う他のパッド層と接触しない範囲内でできる限り広く形成することが好ましいので、前記第２感光膜パターン５０ａを形成する写真工程は前記第１感光膜パターン４４ａを形成する写真工程と比較して整列マージンが大である。従って、前記第２整列露光装置Ｓ２としては、前記第１整列露光装置Ｓ１より解像度及び整列精度が多少低い整列露光装置が使用可能である。この理由から、前記第２感光膜パターン５０ａは、ステッパ型整列露光装置より解像度及び整列精度が低いスキャナ型整列露光装置を用いて形成することが好ましい。
【００２５】
引き続き、前記第２感光膜パターン５０ａをエッチングマスクとして用いて、前記第１導電層４８の露出した部分を前記第１層間絶縁膜４２が露出するまで異方性エッチングする。次に、前記第２感光膜パターン５０ａを除去する。その結果、図６に示されるように、前記基板４０と接続されるパッド層５２が形成される。このパッド層５２は、前記第１導電層４８のパターンである。
【００２６】
ところで、前記スキャナ型整列露光装置のシステム及びアラインメントキーの体系は、ステッパ型整列露光装置のそれとは異なる。それにも拘わらず、前記第１及び第２感光膜パターン４４ａ、５０ａを形成するのに異種の整列露光装置が使用可能なのは、前記第１及び第２感光膜パターン４４ａ、５０ａを形成する前に前記異種の整列露光装置を用いた写真工程に当てはまるマスクが形成されるからである。
【００２７】
図７を参照すると、前記パッド層５２が形成された前記第１層間絶縁膜４２上の全面に第２層間絶縁膜５４を形成する。次に、前記第２層間絶縁膜５４を平坦化した後、その全面に第３感光膜５６を塗布する。次に、前記第３感光膜５６をべークした後、その上に第３整列露光装置Ｓ３を整列させる。次に、前記第３整列露光装置Ｓ３を用いて、前記第３感光膜５６の所定領域を露光する。ここで、第３感光膜５６の内、前記第３整列露光装置Ｓ３により露光された部分（斜線部分）は、前記パッド層５２上に形成された前記第２層間絶縁膜５４の一部領域に対応する部分である。その後、前記第３感光膜５６の内、前記第３整列露光装置Ｓ３により露光された部分を現像して除去する。
【００２８】
その結果、図８に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４の前記パッド層５２上に形成された部分を露出させる第３感光膜パターン５６ａが形成される。この第３感光膜パターン５６ａは、前記第２層間絶縁膜５４に前記パッド層５２を露出させるコンタクトホールを形成する過程でエッチングマスクとして使用される。したがって、この第３感光膜パターン５６ａを形成する前記写真工程は解像度及び整列精度が高い。すなわち、前記写真工程の整列マージンは小さいのである。この理由から、前記第３整列露光装置Ｓ３としては、前記スキャナ型整列露光装置と比較して解像度及び整列精度が高い異種の整列露光装置、例えばステッパ型整列露光装置を使用することが好ましい。ステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１のものを使用することが最も好ましいが、２．５：１或いは５：１程度の投影比をもつステッパ型整列露光装置を使用しても構わない。
【００２９】
前記第３感光膜パターン５６ａをエッチングマスクとして用いて、前記第２層間絶縁膜５４の露出した部分を異方性エッチングする。この異方性エッチングは、前記パッド層５２が露出するまで施し続ける。次に、前記第３感光膜パターン５６ａを除去する。その結果、図９に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４に前記パッド層５２を露出させる第２コンタクトホール５８が形成される。
【００３０】
図１０を参照すると、前記第２層間絶縁膜５４上に前記第２コンタクトホール５８を埋め込む第２導電層６０を形成する。次に、前記第２導電層６０上に第４感光膜６２を塗布する。次に、前記第４感光膜６２をべークした後、その上に第４整列露光装置Ｓ４を整列させる。次に、前記第４整列露光装置Ｓ４を用いて、前記第４感光膜６２の所定部分を露光する。ここで、第４感光膜６２の露光された部分（斜線部分）は、前記第２コンタクトホール５８およびその周囲の前記第２導電層６０の一部領域に対応する部分を除く部分である。その後、前記第４感光膜６２を現像して前記露光された部分を除去すると、図１１に示されるように、前記第２コンタクトホール５８及びその周囲の前記第２導電層６０の一部領域を覆う第４感光膜パターン６２ａが形成される。この第４感光膜パターン６２ａは、前記第２導電層６０をパターニングするためのエッチングマスクとして使用される。すなわち、導電層ラインを形成するためのエッチングマスクとして使用される。
【００３１】
半導体装置の製造工程の内金属ラインを形成する工程は、他の工程に比べて整列マージンが大きい。そのため、前記第４感光膜パターン６２ａを形成するための写真工程時には、コンタクトホール形成用感光膜パターンを形成する時よりも相対的に解像度や整列精度が低い整列露光装置が使用可能である。この理由から、前記第４整列露光装置Ｓ４としては、ステッパ型整列露光装置と比較して解像度や整列精度が低い異種の整列露光装置、例えばスキャナ型整列露光装置を使用することが好ましい。このため、前記第３整列露光装置Ｓ３のマスクを製作する時に、前記第４整列露光装置Ｓ４のマスクを整列させるのに必要とされる情報を前述の手順に従って刻みつけておく。かかる情報に前記第４整列露光装置Ｓ４のアラインメントキー或いはウェハアレイなどが含まれているので、前記情報に基づき、前記第４整列露光装置Ｓ４を用いて前記第４感光膜パターン６２ａが形成可能である。
【００３２】
図１１を参照すると、前記第４感光膜パターン６２ａをエッチングマスクとして用いて、前記第２導電層６０の露出した部分を異方性エッチングする。次に、前記第４感光膜パターン６２ａを除去すると、図１２に示されるように、前記第２層間絶縁膜５４上に前記第２コンタクトホール５８を介して前記パッド層５２と接続される第２導電層パターン６０ａが形成される。この第２導電層パターン６０ａはビットライン或いはインタコネクションラインなどになりうるが、ここではキャパシタの下部電極とみなされる。
【００３３】
次に、図１３に示されるように、前記第２導電層パターン６０ａ上に誘電体膜６４及び上部導電層６６を形成してキャパシタを完成させる。
【００３４】
図１４は、上記のような露光方法に用いられるマスクの製造方法の実施の形態を段階別に示すフローチャートである。図１４を参照すると、先ず、異種の整列露光装置を用いた写真工程に使用すべき相異なる整列露光装置の整列特性及び露光特性、例えば解像度や整列精度などを調べて評価を施す（８０）。
ここで、前記異種の整列露光装置としては、相異なる投影比をもつステッパ型整列露光装置を使用する。例えば、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から選ばれた２台のステッパ型整列露光装置を使用する。また、前記異種の整列露光装置としては、前記群から選ばれた何れか１台（例えば、投影比が１：１のステッパ型整列露光装置）とスキャナ型整列露光装置を使用することもできる。
【００３５】
次に、形成しようとする多数の物質層パターンで構成された製品を選択する（８２）。取り敢えず、形成しようとする製品が選択されると、前記製品を完成するのに必要とされる、すなわち前記多数の物質層パターンを形成するのに必要とされるマスク（またはレチクル）の枚数や、各マスクに対するデザインルール及び整列マージンなどを調べ且つ評価する。
次に、前記８０及び８２における評価結果に基づき、前記マスク別に好適な整列露光装置を選択する。
具体的に、前記マスクがコンタクトホール形成用感光膜パターンを形成するためのマスクであるか、それともコンタクトホール形成工程よりデザインルールや整列マージンが大きいパターン形成、例えばパッド層形成用感光膜パターンを形成するためのマスクであるかにより、相異なる整列露光特性を持つ整列露光装置を選択する。
【００３６】
次に、異種の整列露光装置に用いられるマスクを分析する（８６）。
具体的には、マスク別に好適な整列露光装置が決定されると、前後工程で用いられる整列露光装置を考慮に入れてマスクを製作する必要がある。このため、前記前後工程で使用される整列露光装置のマスク特性、例えばマスクのフィールド領域やマスクに刻み付けられるべきアラインメントキーの位置、又は形状を分析する。例えば、ステッパ型整列露光装置用マスクの特性及びスキャナ型整列露光装置用マスクの特性を分析する。異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクは、両装置のマスク特性をいずれも含むべきであり、よって、かかる装置別のマスク特性を分析することは必ず必要である。
【００３７】
次に、異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクを製作する（８８）。
具体的には、異種の整列露光装置のマスク特性に対する分析結果に基づき、前記異種の整列露光装置が使用される写真工程に使用されるマスクを製作する。前記マスクを製作するに際し、異種の整列露光装置、例えばステッパ型及びスキャナ型露光装置、両者のイメージ合わせ、アラインメントキー、スクライブ線、ウェハアレイ等を考慮に入れる方が良い。前記マスクは、かかる全ての事項が含まれるように製作されることが好ましい。そのため、製作しようとするマスクにおいて、イメージは、段階的に繰り返されるフィールドを基本単位とすることが好ましく、前記アラインメントキーは、異種の各整列露光装置が必要とするアラインメントキーを所望の位置に全て形成することが好ましい。そして前記マスクに前記異種の整列露光装置のスクライブ線のうち最大の幅を持つスクライブ線を設定することが好ましく、前記ウェハアレイは、異種の整列露光装置の全てに対して整列可能な形態を取らせることが好ましい。
【００３８】
前述のように、第１感光膜パターン４４ａ及び第２感光膜パターン５０ａは、前記のような過程を経て製作されるマスク及び異種の整列露光装置を用いて、第１及び第２感光膜４４、５０を露光且つ現像することにより、順次形成されたものである。従って、前記第１感光膜パターン４４ａの形成に使用されるステッパ型露光装置のマスクは、前記第２感光膜パターン５０ａの形成に使用されるスキャナ型整列露光装置のマスク特性、例えばスキャナが必要とするアラインメントキーやスクライブ線、ウェハアレイなどが含まれるように形成する。これにより、前記第１感光膜パターン４４ａを形成するための写真工程に使用される前記ステッパ型露光装置のマスクは、前記スキャナ型整列露光装置のマスクに含まれたスクライブ線に合わせて変更されたスクライブ線を含み、前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキーを含む。また、フィールドのＨＡＭＳ（Ｈｏｒｉｚｏｎ Ａｌｉｇｎ Ｍａｒｋｓ）が再構成される。前記ＨＡＭＳの再構成は、ＨＡＭＳのうち活用度の高いゾーンを優先的にフィールドの左右に、左右のＨＡＭＳと対称する位置に配する。このとき、フィールドに配された横のチップ数は偶数にする。また、前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキは、ウェハのレイアウトの変更に伴いウェハ中心における距離が非対称となることが補完可能に、マルチゾーンの形態に配することが好ましい。
【００３９】
同じく、前記第２感光膜パターン５０ａを形成するための写真工程に使用するスキャナー型整列露光装置のマスクは、後続工程がステッパ型露光装置を使用する工程の場合、前述の手順に従ってステッパ型整列露光装置のマスク特性をいずれも含ませて形成することが好ましい。このとき、スキャナ型整列露光装置のマスクのＰＧ（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）の基本セルは、前記後続のステッパ型整列露光装置のマスクのフィールド全体に選定することが好ましい。
【００４０】
一方、異種の整列露光装置の機械的なシステムの違いから、ウェハ接近方式が変わる。したがって、例えば、ウェハの中心を認識する上で差がでる。この違いが原因となって、異種の整列露光装置同士にアレイずれが起こるが、これを調整して、前記異種の整列露光装置にウェハの同じ地点を中心に認識させる。この過程を経て異種の整列露光装置を用いたウェハ加工が施される。
【００４１】
以上述べたように、本発明は、写真工程時に露光能力が相異なる異種の整列露光装置を使用する。このとき、露光に使用されるマスクを異種の整列露光装置同士で互換可能に製作したため、形成しようとする層別に当てはまる整列露光装置を選択することができる。これにより、解像度及び整列精度に優れている露光装置を、相対的に露光特性に劣る整列露光装置と共に使用することができる。その結果、露光特性に優れている整列露光装置を余計に導入しなくても良いので、高コストの生産構造を低コストの生産構造に変えることが可能になる。さらには、今持っている整列露光装置の有効性及び生産性を極大化できる。
【００４２】
以上の説明においては、多くの事項が具体的に記載されているが、これらは本発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として理解されるべきである。例えば、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者なら、前記した異種の整列露光装置を用いた露光方法は、前述した半導体装置のキャパシタ製造工程に限らず、他の工程、例えば、高電圧用トランジスタ形成工程や多層ボンディングパッドの形成工程などにも適用可能である。さらに、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者なら、前述した異種の整列露光装置を用いた露光方法の説明において、スキャナ型整列露光装置と１：１の投影比をもつステッパ型整列露光装置との互換性について触れているが、途中で触れたように、他の整列露光装置を使用した露光もやはり前述のマスクの構造方法及び整列露光装置のシステム調整により実施可能なことはいうまでもない。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態によってではなく、特許請求の範囲に記載された技術的な思想によって定まるべきである。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、写真工程時に露光能力が相異なる異種の整列露光装置を使用できるから、コストの削減を図ることができるとともに、現在の整列露光装置の有効性および生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図２】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図３】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図４】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図５】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図６】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図７】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図８】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図９】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１０】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１１】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１２】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１３】本発明の露光方法の実施の形態を説明するために半導体装置のキャパシタ製造方法を段階別に示す断面図。
【図１４】本発明のマスクの製造方法の実施の形態を段階別に示すフローチャート。
【符号の説明】
４０ 基板
４２，５４ 層間絶縁膜
４４，５０，５６、６２ 感光膜
４４ａ，５０ａ，５６ａ、６２ａ 感光膜パターン
４６，５８ コンタクトホール
４８，６０ 導電層
５２ パッド層
６０ａ 導電層パターン
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、Ｓ４ 整列露光装置
Claims (14)
- 基板上に所望の形態の物質層パターンを形成するため、前記基板上に物質層を形成した後に、前記物質層上に感光膜を塗布し前記物質層の決まった領域を限定する形態に前記感光膜をパターニングする写真工程を含む多数の物質層を有する半導体装置を製造するための露光方法において、
前記多数の物質層をパターニングするために用いられる感光膜パターンは、パターニングされる物質層に対する所定の条件を満足するように選択された整列露光装置を用いて形成し、前記整列露光装置のそれぞれは異種の露光特性を有し、
前記整列露光装置の露光特性およびアラインメントキーが前後の工程で異なるときに、前工程の整列露光装置のマスクのフィールド領域に後工程の整列露光装置のアラインメントキーを形成することを特徴とする露光方法。 - 前記物質層パターンは、コンタクトホールを含む層間絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
- 前記層間絶縁膜上に前記コンタクトホールを限定するように形成される前記感光膜パターンは、ステッパ型整列露光装置を用いて形成することを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
- 前記物質層パターンは、前記層間絶縁膜上に形成された前記コンタクトホールを介して前記基板と接続されるパッド層であることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
- 前記パッド層を形成するために用いられる感光膜パターンは、スキャナ型整列露光装置を用いて形成することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
- 前記コンタクトホールを限定する感光膜パターンは、前記スキャナ型整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて形成することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
- 前記パッド層を限定する感光膜パターンは、異種の整列露光装置の整列特性を含むマスクを用いて形成することを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
- 前記ステッパ型整列露光装置のマスクのフィールド領域に前記スキャナ型整列露光装置のアラインメントキーを刻みつけることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
- 前記異種の整列露光装置から選ばれたいずれか１種として、縮小投影比の異なるステッパ型整列露光装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
- 前記縮小投影比の異なるステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から少なくとも選ばれた２種であることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
- 前記異種の整列露光装置として、ステッパ型整列露光装置とスキャナ型整列露光装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
- 前記ステッパ型整列露光装置は、投影比が１：１、２．５：１及び５：１のステッパ型整列露光装置よりなる群から選択された何れか１種を用いることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
- 異種の整列露光装置の露光特性を評価する段階と、
形成しようとする半導体装置の多数の物質層に対する的確な条件を評価する段階と、
前記異種の整列露光装置から、前記多数の物質層のそれぞれに対する条件を満足する整列露光装置を選択する段階と、
前記選択された各整列露光装置を用いるのに必要なマスク特性を分析する段階と、
前記異種の整列露光装置のそれぞれに使用可能に、前記選択された各整列露光装置に要求されるマスク特性を備えたマスクを製造する段階とを含み、
前記整列露光装置の露光特性およびアラインメントキーが前後の工程で異なるときに、前工程の整列露光装置のマスクのフィールド領域に後工程の整列露光装置のアラインメントキーを形成することを特徴とする半導体装置の多数の物質層を形成するための露光方法に用いられるマスクの製造方法。 - 前記異種の整列露光装置から選ばれた整列露光装置は、スキャナ型整列露光装置またはステッパ型整列露光装置であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の多数の物質層を形成するための露光方法に用いられるマスクの製造方法。
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