JPH05323575A - 露光用マスクとこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハのオリフラと正確な位置合わせが正確
に行える露光用マスクとこれを用いた半導体装置の製造
方法を提供する。 【構成】 露光用マスク１のマスクブランク２にオリエ
ンテーションフラット１１とパターン３との位置合わせ
を行うための合わせマーク４を設ける。合わせマーク４
として直線状パターンや点状パターンを形成し、複数の
合わせマーク４の間に一定間隔のスケールパターン４１
ａ、４１ｂを設ける。また、露光工程において、この露
光用マスク１の合わせマーク４とウエハ１０のオリエン
テーションフラット１１との位置合わせを行う半導体装
置の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハに所定のパター
ンを転写するための露光用マスクと、この露光用マスク
を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、露光工程は
必要不可欠なものであり、特に高精度が要求される工程
の一つである。この露光工程では、露光装置に取り付け
た露光用マスクに紫外線等の光を照射し、その透過光を
ウエハに照射している。

【０００３】この露光用マスクとこれを用いた半導体装
置の製造方法について、図に基づいて説明する。図６
は、従来の露光用マスクを説明する概略平面図である。
この露光用マスク１は、透明なガラス基板等から成るマ
スクブランク２と、このマスクブランク２に形成された
金属性のパターン３とから構成されたもので、このパタ
ーン３がウエハ１０上に転写するのに必要な個数に応じ
て複数配列されたものである。

【０００４】この露光用マスク１を用いて半導体装置を
製造するには、先ず露光装置にこの露光用マスク１を取
り付ける。そして、レジスト等の感光材が塗布されたウ
エハ１０を露光装置のステージ上に吸着等により保持す
るとともに、ウエハ１０のオリエンテーションフラット
１１（以下、単にオリフラと称す）とステージとを位置
合わせする。この位置合わせとして、例えばステージ上
に設けられた突起状のピンにオリフラ１１を合わせた
り、光学センサ等によりオリフラ１１の位置を検出して
所定の位置に合わせたりすることで行う。そして、ウエ
ハ１０が保持されたステージを移動して、このウエハ１
０を露光用マスク１からの透過光が照射される位置に配
置する。

【０００５】この状態で、露光装置の光源から紫外線等
の光を発光して、露光用マスク１に照射する。露光用マ
スク１全体に照射した光のうち、この露光用マスク１に
形成されたパターン３以外を透過した光のみがウエハ１
０上に照射される。この光により、ウエハ１０上のレジ
ストが反応を起こす。すなわち、露光用マスク１のパタ
ーン３の形状に応じたレジストの反応が起こる。

【０００６】そして、この露光工程の後、現像工程等を
行いウエハ１０上に露光用マスク１のパターン３に対応
した凹凸を形成する。ウエハ１に最初のパターン３を転
写した後は、このパターン３の位置を基準にして次のパ
ターンを積み重ね、所定の半導体装置を製造する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな露光用マスクとこれを用いた半導体装置の製造方法
には次のような問題がある。すなわち、この露光用マス
クを用いてウエハ上に初めてパターンを露光する場合、
ウエハに基準となるマークが形成されていないため、露
光用マスクとウエハとの位置合わせを直接行うことがで
きない。そのため、この露光用マスクを用いた半導体装
置の製造方法においては、ウエハを露光装置のステージ
上に搭載した際にオリフラの位置合わせを行うだけで、
そのままステージを移動してウエハを光の照射位置に配
置している。したがって、このオリフラの位置合わせ精
度と、ウエハ移動を行うステージの位置決め精度とがウ
エハと露光用マスクとの位置合わせ精度に直接影響を及
ぼしている。

【０００８】このオリフラは、ウエハの結晶方位を表す
もので、半導体装置を製造する場合には、この結晶方位
に合わせてパターンを形成する必要がある。図６に示す
ように、最初に行う露光工程でオリフラ１１と露光用マ
スク１の基準線との回転ズレ角度θあったとすると、オ
リフラ１１、すなわち結晶方位に対してパターン３がこ
の回転ズレ角度θだけずれてしまう。最初の露光工程で
この位置ズレが生じると、その後の全ての工程において
位置ズレが生じたままパターンが形成されてしまう。特
に、シリコン基板を用いた半導体圧力センサにおいて
は、その結晶特有の圧電効果を利用するため、結晶方位
とパターンとの位置ズレがその特性を左右する大きな原
因となってしまう。よって、本発明は、ウエハのオリフ
ラとの位置合わせが正確に行える露光用マスクとこれを
用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された露光用マスクとこれを用い
た半導体装置の製造方法である。すなわち、この露光用
マスクは、マスクブランクに形成されたパターンを、ウ
エハのオリフラに合わせて転写するためのもので、この
マスクブランクにオリフラとパターンとの位置合わせを
行うための合わせマークを設けたものである。この合わ
せマークとして、直線パターンから成るものや、少なく
とも２つ以上の点状パターンから成るものを設ける。さ
らに、複数の合わせマークを一定の間隔で設け、各合わ
せマークの間にその間隔をほぼ等しく分割するスケール
パターンを設ける。

【００１０】また、この露光用マスクを用いた半導体装
置の製造方法は、露光装置の所定位置に露光用マスクを
取り付けた後、この露光装置のステージ上にウエハを搭
載し、露光用マスクに形成されたパターンをこのウエハ
上に転写するもので、ウエハのオリフラを基準にしてス
テージ上に搭載し、次いで、このオリフラと露光用マス
クに形成された合わせマークとの位置合わせを行うもの
である。

【００１１】

【作用】露光用マスクのマスクブランクに、パターンの
位置を基準にした合わせマークが設けられているため、
ウエハのオリフラをこの合わせマークの位置を合わせれ
ば、パターンとオリフラとの位置合わせを行うことがで
きる。この合わせマークとして直線状パターンや少なく
とも２つ以上の点状パターンが設けられており、オリフ
ラと合わせマークとを平行にすることで位置合わせを行
う。また、複数の合わせマークの間に、この間隔をほぼ
等しく分割するスケールパターンが設けられているた
め、さらに細かいオリフラの位置合わせを行うことがき
る。

【００１２】この露光用マスクを露光装置に取り付け
て、ウエハのオリフラ露光用マスクに形成された合わせ
マークとの位置合わせを行えば、露光用マスクのパター
ンとウエハの結晶方位との位置合わせが正確に行える。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の露光用マスクとこれを用い
た半導体装置の製造方法を図に基づいて説明する。先
ず、露光用マスクの構成について説明する。図１は本発
明の露光用マスクを説明する模式図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は部分拡大図である。図１（ａ）に示すよう
に、この露光用マスク１は、例えば透明なガラス基板か
ら成るマスクブランク２に金属等から成る所定のパター
ン３が複数配列した状態で形成されており、マスクブラ
ンク２上のパターン３が形成されていない部分に、合わ
せマーク４が形成されたものである。この露光用マスク
１をウエハ１０上に配置し、そのオリフラ１１と合わせ
マーク４との位置合わせする。

【００１４】図１（ｂ）に示すように、合わせマーク４
は例えば直線状パターンから成るもので、オリフラ１１
の長さよりも長く設けられている。しかも、合わせマー
ク４は、一定の間隔で複数本設けられており、ウエハ１
０を移動して露光用マスク１との位置を合わせる場合、
ある程度の位置ズレであっても、オリフラ１１の近傍に
いずれかの合わせマーク４が配置されるようになってい
る。

【００１５】例えば、合わせマーク４の幅が約１０μ
ｍ、各合わせマーク４の間隔ｄが約１０μｍであり、こ
の合わせマーク４が５本設けられている場合、合計約９
０μｍの幅の領域内に５本の合わせマーク４が配置され
ることになる。このため、この幅内の位置ズレであれ
ば、オリフラ１１といずれかの合わせマーク４との位置
合わせを必ず行うことができる。

【００１６】さらに、各合わせマーク４の間には、その
間隔ｄをほぼ等しく分割するように、スケールパターン
４１ａ、４１ｂが設けられている。例えば、右側のスケ
ールパターン４１ａと左側のスケールパターン４１ｂと
を結ぶ線が合わせマーク４と略平行に設けられており、
しかも、ほぼ等しいピッチｔで複数本配置されている。
このスケールパターン４１ａ、４１ｂとオリフラ１１と
が略平行になるようにウエハ１０を配置すれば、さらに
精度よく位置合わせすることができる。

【００１７】次に、この露光用マスク１を用いた半導体
装置の製造方法について説明する。図２は本発明の露光
用マスクを用いた半導体装置の製造方法を工程順に説明
する模式図であ、（ａ）はウエハ吸着、（ｂ）はウエハ
移動、（ｃ）は位置合わせを示している。先ず、図２
（ａ）に示すように、ウエハ１０のオリフラ１１を露光
装置のステージ（図示せず）に設けられたピン１２に当
接し位置決めを行い、真空吸着等を用いて固定する。

【００１８】次いで、図２（ｂ）に示すように、予め露
光装置に取り付けられた露光用マスク１の位置にウエハ
１０を移動する。この際、ウエハ１０が吸着されたステ
ージごと移動するが、このステージの停止位置のばらつ
きや、先に述べたオリフラ１１とピン１２との位置合わ
せのばらつき等により、オリフラ１１と露光用マスク１
との位置ズレが発生している。この位置ズレは、露光用
マスク１に形成された合わせマーク４とオリフラ１１と
の平行がずれていることで確認できる。

【００１９】そして、図２（ｃ）に示すように、ウエハ
１０の位置を修正して、オリフラ１１と合わせマーク４
とが略平行となるような位置合わせを行う。この位置合
わせでは、オリフラ１１の直線部分と合わせマーク４と
の隙間が一定幅となるようにすれば容易に行うことがで
きる。しかも、各合わせマーク４の間に設けられたスケ
ールパターン４１ａ、４１ｂ（図１参照）を用いれば、
さらに精度よく位置合わせすることがきる。そして、こ
のウエハ１０と露光用マスク１との位置合わせの後、露
光用マスク１に紫外線等の光を照射して、ウエハ１０上
に所定のパターン３を転写する。

【００２０】例えば、シリコン基板から成るウエハ１０
を用いて半導体圧力センサを製造する場合において、ウ
エハ１０の所定位置に不純物を拡散して形成したピエゾ
抵抗と、これと対応する位置のウエハ１０を異方性エッ
チングしてダイアフラムを形成している。この異方性エ
ッチングでは、ウエハ１０の結晶方位がそのエッチング
速度に影響を及ぼしている。本発明の露光用マスク１を
用いた製造方法では、露光用マスク１とウエハ１０のオ
リフラ１１とを正確に位置合わせできるため、ウエハ１
０の結晶方位と露光用マスク１のパターン３とを正確に
合わせることができる。このため、ピエゾ抵抗と対応す
る位置にダイアフラムを正確に形成できるため、その圧
電効果を効果的に利用できる半導体圧力センサとなる。

【００２１】次に、この露光用マスク１を用いた場合に
おける、ウエハ１０と露光用マスク１との位置ズレを図
３の模式図に基づいて説明する。ウエハ１０と露光用マ
スク１との位置合わせを行う場合における、ウエハ１０
の回転ズレ角度θの最大値を求める。すなわち、スケー
ルパターン４１ａ、４１ｂとオリフラ１１とを略平行に
合わせた際の最大誤差は、右側のスケールパターン４１
ａと左側のスケールパターン４１ｂとの位置が一つ分ず
れた場合である。この状態は、例えばオリフラ１１の右
端１１ａを右側のスケールパターン４１ａの上から２番
目に合わせ、オリフラ１１の左端１１ｂを左側のスケー
ルパターン４１ｂの上から３番目に合わせた場合であ
る。

【００２２】この際、オリフラの左端１１ｂから右端１
１ａまでの間にスケールパターン４１ａ、４１ｂのピッ
チｔだけ位置ズレしたことになる。例えばオリフラ１１
の長さを３３ｍｍ、ピッチｔを１μｍとすると、ウエハ
１０の基準線に対する回転ズレ角度θは、ｔａｎθ＝１
μｍ／３３ｍｍとなり、θ＝０．００１７°となる。こ
のように回転ズレ角度θはほとんど０に等しくなり、ウ
エハ１０と露光用マスク１とを正確に位置合わせするこ
とができる。

【００２３】図４に他のスケールパターンを説明する模
式拡大図を示す。このスケールパターン４１ａ、４１ｂ
は、その配置された位置に合わせて各スケールパターン
４１ａ、４１ｂの長さが異なるものである。例えば、上
の合わせマーク４に近い方が長く、下の合わせマーク４
に近い方が短く形成されている。これにより、オリフラ
１１の右端１１ａと左端１１ｂとをスケールパターン４
１ａ、４１ｂに合わせる場合に、どのスケールパターン
４１ａ、４１ｂに合わせているかを容易に確認できる。
なお、このように各スケールパターン４１ａ、４１ｂの
長さを変えたものの他に、各スケールパターン４１ａ、
４１ｂの配置順番が識別できる印、例えばその順番に応
じた数字やマーク等がスケールパターン４１ａ、４１ｂ
の横等に設けられたものでもよい。

【００２４】また、図５の模式断面図に示すように、他
の合わせマーク４として、少なくとも２つの点状マーク
を用いたものがある。これは、第１合わせマーク４ａと
第２合わせマーク４ｂとから成り、これらを結ぶ想像線
とウエハ１０のオリフラ１１とを位置合わせするもので
ある。このような第１合わせマーク４ａおよび第２合わ
せマーク４ｂとが複数個設けられており、これらの間に
スケールパターン４１ａ、４１ｂが形成されている。こ
れにより、合わせマーク４の大きさやスケールパターン
４１ａ、４１ｂのピッチｔ等が小さくなった場合におい
ても、容易に形成することができる。

【００２５】なお、本実施例で示した合わせマーク４の
形状や幅、間隔ｄやスケールパターン４１ａ、４１ｂの
長さおよびピッチｔ等は一例であり、本発明はこれに限
定されるものではない。また、半導体装置の製造方法と
して、半導体圧力センサの製造方法を例に説明したが、
他の集積回路等の半導体装置を製造する方法においても
同様である。すなわち、露光工程におけるウエハ１０と
露光用マスク１との位置合わせを行うものであれば本発
明を適応することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光用マ
スクとこれを用いた半導体装置の製造方法によれば、次
のような効果がある。すなわち、この露光用マスクを用
いれば、予めマスクブランクに形成された合わせマーク
とウエハのオリフラとを位置合わせすることができるた
め、最初にウエハと露光用マスクとの位置合わせを行う
場合であっても、大きな回転ズレを生じることなく合わ
せることができる。しかも、各合わせマークの間に設け
られたスケールパターンにより、さらに高精度な位置合
わせを行うことが可能となる。

【００２７】また、この露光用マスクを用いた半導体装
置の製造方法によれば、露光用マスクとオリフラとの回
転ズレを起こすことなく位置合わせすることができるた
め、露光用マスクに形成されたパターンとウエハの結晶
方位とを正確に合わせることができる。このため、半導
体装置の特性を向上することが可能となる。これは、半
導体圧力センサ等、結晶方位によりその特性が左右され
るものにおいて特に有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光用マスクを説明する模式図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は部分拡大図である。

【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
図で、（ａ）はウエハ吸着、（ｂ）はウエハ移動、
（ｃ）は位置合わせをそれぞれ示すものである。

【図３】ウエハの位置ズレについて説明する模式拡大図
である。

【図４】他のスケールパターンを説明する模式拡大図で
ある。

【図５】他の合わせマークを説明する模式拡大図であ
る。

【図６】従来の露光用マスクを説明する模式平面図であ
る。

【符号の説明】 １ 露光用マスク ２ マスクブランク ３ パターン ４ 合わせマーク １０ ウエハ １１ オリエンテーションフラット ４１ａ、４１ｂ スケールパターン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクブランクに形成されたパターン
   を、ウエハのオリエンテーションフラットに合わせて転
   写するための露光用マスクにおいて、 前記マスクブランクには、前記オリエンテーションフラ
   ットと前記パターンとの位置合わせを行うための合わせ
   マークが設けられていることを特徴とする露光用マス
   ク。
2. 【請求項２】 前記合わせマークは、直線状パターンか
   ら成ることを特徴とする請求項１記載の露光用マスク。
3. 【請求項３】 前記合わせマークは、少なくとも２つ以
   上の点状パターンから成ることを特徴とする請求項１記
   載の露光用マスク。
4. 【請求項４】 前記マスクブランクには、複数の前記合
   わせマークが一定の間隔で設けられており、各合わせマ
   ークの間には、その間隔をほぼ等しく分割する位置にス
   ケールパターンが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の露光用マスク。
5. 【請求項５】 露光装置の所定位置に露光用マスクを取
   り付けた後、前記露光装置のステージ上にウエハを搭載
   し、前記露光用マスクに形成されたパターンを前記ウエ
   ハ上に転写して成る露光用マスクを用いた半導体装置の
   製造方法において、 前記ウエハのオリエンテーションフラットを基準にし
   て、前記ウエハを前記ステージ上に搭載し、 次いで、前記オリエンテーションフラットと前記露光用
   マスクに形成された合わせマークとの位置合わせを行う
   ことを特徴とする露光用マスクを用いた半導体装置の製
   造方法。