JPH0815854A

JPH0815854A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0815854A
Application number: JP15013094A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanaka; 裕之田中; Kenji Nakagawa; 健二中川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-19
Also published as: US6093511A; KR0180266B1

Abstract

(57)【要約】【目的】露光マスクを使用してレジストを露光する工程
を含む半導体装置の製造方法に関し、レベリング合わせ
を容易にするとともに、レベリング合わせの際の最適フ
ォーカスの判断をより客観的に行うこと。【構成】半導体集積回路領域の周囲のダイシングライン
領域に形成され、かつ焦点ズレの大きさによって転写形
状が変化する大きさを有する検査パターンを備えたレチ
クルを使用してレジストを露光する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、より詳しくは、露光マスクを使用してレジスト
を露光する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路（ＬＳＩ）の製造にはフ
ォトリソグラフィーによる膜のパターニング工程が必要
となる。フォトリソグラフィーにおいては、ＬＳＩの微
細化のために縮小投影露光法が使用される。その解像度
を向上する手段として、ｉ線（３６５nm）などを使用す
る露光波長の短波長化や投影レンズの高開口数化が採用
されている。

【０００３】その露光は、図１７(a) に示すようにＬＳ
Ｉパターン領域101 とその周囲のダイシングライン領域
102 を有するレチクルを使用して、図１７(b) に示すよ
うなウェハ103 上に複数のＬＳＩパターン104 を露光す
る。露光装置の焦点深度は、開口数（ＮＡ）を高くし、
さらに、波長を短くすることによって小さくなるといっ
た関係があるために、被露光体であるウェハ上のレジス
トと光の結像点とを高精度に合わせる必要がある。

【０００４】焦点は、１つのＬＳＩの回路パターンの全
域（以下に露光領域とも呼ぶ）で合わせる必要がある。
このような位置合わせ作業はレベリング合わせと呼ばれ
る。レベリング合わせは、ＬＳＩパターンの１回目の露
光の前になされる作業であって、１度なされると、それ
以降に行われないのが一般的である。レベリング合わせ
は次のような(1) 〜(4) の手順による。

【０００５】(1)ウェハを載せるステージの傾斜量を変
え、その傾斜量を異ならせた複数のＬＳＩパターンをウ
ェハ上のレジストに露光する。その傾斜量を変えること
によりパターンのフォーカスが異なるので、露光にはジ
ャストフォーカス、デフォーカスが生じる。 (2)レジストを現像し、各露光領域内の四隅にあるパタ
ーンの形状を見てフォーカスの変化量を知り、これによ
り最適フォーカス値を決定する。

【０００６】(3)複数点の最適フォーカス値に基づいて
結像面とウェハ表面の相対的な傾斜量を求める。 (4)求めた傾斜量を露光装置に入力してステージの傾斜
量を調整し、これにより通常の露光可能な状態にする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したレベ
リング合わせを行った後に、長期に渡って露光装置を使
用すると、ステージの状態が徐々に又は急激に変化し
て、その傾斜量がズレることがある。そこで、現像後に
露光領域内の四隅のパターン形状の良し悪しをみて傾斜
が適当であるかどうかを判断している。

【０００８】ところが、ＬＳＩの回路パターンは、露光
領域の四隅で同じパターンであるとは限らないので、相
対的にどのパターンの形状が良いかどうかは判別しにく
く、しかも、露光領域の四隅のパターンはその位置的関
係から比較し難い。したがって、四隅のパターンの相対
的な判断は、測長によることになる。従って、レベリン
グ合わせの作業は煩雑となり、長い時間を要するといっ
た問題がある。

【０００９】また、レベリング合わせの際に最適フォー
カスかどうかを判断することは作業者の経験に依存す
る。従って、作業者の技量の相違によっては、ステージ
の傾斜量が最適でなくてもその状態を見逃すこともあ
り、そのまま次の工程に入り、最後のＬＳＩ回路試験の
際に不良が発見されてしまう。これにより歩留りが低下
するといった問題がある。

【００１０】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、レベリング合わせを容易にするととも
に、レベリング合わせの際の最適フォーカスの判断をよ
り客観的に行うことができる露光工程を含む半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、半導体集積回路領域の周囲のダイシン
グライン領域に複数形成され、かつ焦点ズレの大きさに
よって転写形状が変化する大きさを有する検査パターン
を備えたレチクルを使用してレジストを露光する工程を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
解決する。

【００１２】前記レチクルの前記検査パターンは、ステ
ップアンドリピートによってウェハのダイシングライン
の交差部分又はその近傍に多重に露光されて重ならない
位置に形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法によって形成する。図１３に例示するように、前
記ダイシングラインの交差部分に多重に露光されて形成
される複数の前記検査パターンは、前記レチクルでの配
置関係に対応して配置されていることを特徴とする半導
体装置の製造方法によって解決する。

【００１３】図３、図１６に例示するように、前記検査
パターンは、前記ウェハ上で縦横方向又は並列に配置さ
れることを特徴とする半導体装置の製造方法によって解
決する。図１０に例示するように、前記レチクルでの前
記検査パターンは菱形となっていることを特徴とする半
導体装置の製造方法によって解決する。

【００１４】図６、図７に例示するように、前記レチク
ルでの前記検査パターンは、前記半導体集積回路領域に
おけるパターンの一部と同じ形状を有していることを特
徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。図３
に例示するように、前記レチクルでの前記検査パターン
の周囲には、遮光材料よりなるマスキングパターンが形
成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって解決する。

【００１５】図８に例示するように、前記レチクルの検
査パターンの位置はレチクル毎に相違することを特徴と
する半導体装置の製造方法によって解決する。図１１に
例示するように、前記レチクルの前記検査パターンの近
傍には、パターン形状の変化量の目安となってパターン
形状の変化によっても尺度が変わらない複数の付属パタ
ーンが形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法によって解決する。

【００１６】図１２に例示するように、前記レチクルの
前記検査パターンの近傍には、前記検査パターンの位置
によって形状の異なる識別用のパターンが形成されてい
ることを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決
する。図１４、図１５に例示するように、前記レチクル
の前記検査パターンは、間隔を有する複数のパターンの
組み合わせから構成されていることを特徴とする半導体
装置の製造方法によって解決する。

【００１７】

【作用】本発明によれば、ダイシングライン領域に複
数形成され、かつ焦点ズレの大きさによって転写形状が
変化する大きさを有する検査パターンを備えたレチクル
を使用している。このため、１枚のレチクル（マスク）
を使用して１枚のウェハ上のレジストに半導体集積回路
パターンを繰り返し露光する場合に、ウェハ上のダイシ
ングラインには、露光を繰り返す毎にダイシングライン
の上には検査パターンが間隔をおいて追加されて転写さ
れることになり、ダイシングライン上での複数の検査パ
ターンの形状や大きさを比較すれば、焦点のズレが視覚
的に認識される。これにより、ウェハの傾斜量が許容で
きない範囲にあるかどうかの判断が容易になり、レベリ
ング合わせが簡単に行える。しかも、複数の検査パター
ンの形状や大きさの比較により最適フォーカスかどうか
の判断が容易に、かつ客観的になされる。

【００１８】レチクルでの検査パターンは、ウェハ上の
ダイシングライン上、好ましくはダイシングラインの交
差部分かその周辺に重ならないように転写されるように
配置される。これにより、顕微鏡の狭い視野内で、複数
の検査パターンは一目で比較される。ウェハ上のダイシ
ングの交差部分に形成される複数の検査パターンの配置
をレチクルでの検査パターンと同じような配置関係にす
る。これにより、レチクルと対応関係がつきやすくな
り、焦点のズレの方向の判断が容易になる。

【００１９】ウェハ上での複数の検査パターンは、マト
リクス状又は並列に配置することによって比較し易くな
る。ところで、レチクルでの検査パターンに次のような
特徴を与えることにより、焦点のズレの有無の判断が容
易になる。第１に、レチクルでの検査パターンを菱形に
すると、ウェハ上での転写後の形状の変化程度の判断が
容易になる。

【００２０】第２に、レチクルでの検査パターンを半導
体集積回路のパターンの一部と同じ形状にすると、半導
体集積回路での形状の変化も合わせて推定することが可
能になる。第３に、レチクルでの検査パターンの周囲に
遮光材料よりなるマスキングパターンを形成すると、ウ
ェハ上のレジストに既に露光された検査パターンが再度
露光されたり、或いはこれから露光しようとする検査パ
ターンの領域に光を当てることが防止される。

【００２１】第４に、レチクルの検査パターンの位置は
レチクル毎に相違させると、層数毎の焦点のズレの判断
がし易くなり、ウェハの傾斜量の急激な増加の発生を容
易に認識できる。第５に、レチクルの検査パターンの近
傍には、パターン形状の変化量の目安となってパターン
形状の変化によっても尺度が変わらない複数の付属パタ
ーンを形成する。これにより、検査パターンの形状の変
化が容易に認識できる。

【００２２】第６に、レチクルの検査パターンの近傍
に、検査パターンの位置によって形状の異なる識別用の
パターンを形成する。これにより、レチクルの検査パタ
ーンとウェハ上の検査パターンとの対応が付けやすくな
る。第７に、レチクルの検査パターンを、間隔を有する
複数のパターンの組み合わせから構成する。これによ
り、パターンの繋がり状態によって焦点のズレが判断さ
れる。

【００２３】なお、以上の説明のレチクルの他に、若干
の機能的相違によって「マスク」と呼ばれる場合もある
が、この場合も本発明ではレチクルに含めることにす
る。このようなマスクによっても同様な構成によって同
様な作用効果が得られる。

【００２４】

【実施例】図１、図２(a),(b) は、本発明の原理的な実
施例を示す構成図である。図１において、Ｘ方向及びＹ
方向に移動可能なステージ１の上にはシリコン、ガリウ
ム砒素等よりなるウェハ２が載置され、そのウェハ２に
は、レジスト３が塗布されている。また、その上方には
光学系機器４を介してレチクル（機能的相違によって露
光マスクと呼ばれる場合もある）５が載置される。

【００２５】そのレチクル５は、図１及び図２(a) に示
すように、透明基板６の上に形成されたＬＳＩパターン
領域７とその周囲のダイシングライン領域８とを有し、
そのダイシングライン領域８内には、それぞれフォーカ
ス状態を検査するための検査パターン９が形成されてい
る。レチクル５での検査パターン９の形状は全て同じで
あり、レジスト３に転写された状態でフォーカスのズレ
やその大きさに依存するようになっている。なお、検査
パターン９の形成位置は特に限定されないが、検査のし
易さを考慮するとＬＳＩパターン領域７の四つの角に近
い部分にあるのが好ましい。

【００２６】なお、レチクル５のダイシングライン領域
８には、位置合わせのためのアライメントマークが形成
されることがあるが、そのアライメントマークのパター
ン幅は数十μｍと大きく、転写後のパターン形状にフォ
ーカス依存性はない。ウェハ２に塗布されたレジスト３
がポジ型の場合には、ダイシングライン領域８は光を透
過する領域であり、その中の検査パターン９は遮光材料
から形成されている。レジスト３がネガ型の場合には、
その反対に、ダイシングライン領域８には遮光材料膜が
形成され、そこには開口された検査パターン９が存在す
る。

【００２７】なお、透明基板の材料は例えば石英であ
り、その遮光材料は例えばクロムである。このような装
置を使用することにより、１枚のレチクル５を使用して
１枚のウェハ２上のレジスト３に半導体集積回路パター
ンを繰り返し露光する場合には、ステージ１をステップ
移動させながらその露光を繰り返す。そのような露光を
終えた後に、レジスト３を現像すると、図１(b) に例示
するようなレジスト３からなるＬＳＩパターン１１が複
数形成される。そのレジスト３のＬＳＩパターン１１
は、レチクル５のＬＳＩパターン７を縮小して転写した
ものである。そして、ＬＳＩパターン１１及びその周囲
の検査パターン１２をマスクにしてウェハ２上の膜（不
図示）をパターニングすることになる。その膜は、導
体、半導体、絶縁体の何れかから構成される。

【００２８】ところで、本発明では、図２(a) に示すよ
うにレチクル５のＬＳＩパターン７の四つの角の近傍に
はそれぞれ同一形状の検査パターン９が形成されてい
る。このため、レジスト３からなるＬＳＩパターン１１
の四つの角の近傍のダイシングライン１３には、露光を
繰り返す毎に追加されて転写された検査パターン１２が
間隔をおいて複数存在することになり、ダイシングライ
ン１３上での複数の検査パターン１２の形状や大きさを
比較すれば、焦点のズレが視覚的に認識される。

【００２９】その検査用パターン１２は、図２(b) に示
すように、露光を繰り返す毎に追加された複数の検査パ
ターン１２が、ダイシングライン１３上で集まって存在
することになる。ダイシングライン１３上で検査パター
ン１２が集まる領域は特に限定されないが、ダイシング
ライン１３の交差領域又はその近傍が望ましい。従っ
て、電子顕微鏡のように視野の狭い観察装置を用いて検
査する場合でも、多重露光によって形成された複数の検
査パターン１２が客観的に一目で観察される。

【００３０】また、スクライブライン１３上に、好まし
くはスクライブライン１３の交差領域又はその近傍に存
在する４つの検査パターン１２は同じ形状であるので、
各検査パターン１２の相対的な形状の差が一目で判別し
易くなり、焦点ズレによる検査パターン１２の形状の変
化が容易に判別できる。従って、複数の検査パターン１
２の長さを個々に図って差を求めるといった手間が不必
要になり、検査の能率、ひいてはレベリング合わせの効
率が良くなる。

【００３１】レチクル５での検査パターン９の位置は、
ウェハ２のスクライブライン１３上に転写される検査パ
ターン１２の間の距離が約数十μｍとなるように設計す
る必要がある。この程度の距離があれば、ウェハ２の傾
斜に依存する焦点の違いが検査パターン１２の形状の差
となって現れる。そして、４つの検査パターン１２のう
ち幾つかが崩れている場合に、その崩れた検査パターン
１２の存在位置や方向によって、ウェハ２の傾斜方向が
わかり、その検査パターン１２の崩れの程度によってウ
ェハ傾斜の程度が推測される。

【００３２】以上の原理に従ってレチクルの検査用パタ
ーンとレジストに転写される検査パターンの具体的な例
を以下に説明する。（第１例）図３(a) は、本発明に使用されるレチクルの
第１例を示す平面図、図３(b) は、そのレチクルを用い
てウェハ上に形成されたレジストのパターンを示す平面
図である。

【００３３】図３(a) に示すレチクル１５は、ＬＳＩパ
ターン１６の周囲のダイシングライン領域１７に形成さ
れる４つの検査パターン１８ａ〜１８ｄは、ＬＳＩパタ
ーン１６の両側であって四つの角の近傍に存在する。そ
れらの検査パターン１８ａ〜１８ｄは、フォーカス依存
性のある大きさ、形状を有している。この実施例では、
図３(b) に示すようにジャストフォーカスの状態（焦点
ズレの無い状態）でレジストに形成される検査パターン
２１の幅が０．５μｍ、長さが１０μｍの直線状になる
ように形成される。

【００３４】１枚のレチクル１５を使用してステージを
Ｘ方向、Ｙ方向に段階的に移動させて繰り返し露光する
場合に、ダイシングライン領域１７が重ねてレジストに
露光される。このために、検査パターン１８ａ〜１８ｄ
のさらに外側方には、遮光膜よりなるマスキングパター
ン１９が必要となる。このマスキングパターン１９によ
り、レジスト３に既に露光された検査パターンが露光に
よって消滅することが防止され、或いはこれから検査パ
ターンを形成しようとする領域への露光が防止される。

【００３５】マスキングパターン１９の大きさは、ＬＳ
Ｉパターン１６を露光する際にスクライブライン領域内
に形成される他の検査パターンを完全に覆う大きさ、例
えば２μｍ×１２μｍの長方形とする。なお、ダイシン
グライン領域１７の周囲にはダイシングライン領域１７
から外側に光が漏れないようにするための枠状のマスキ
ング２０が形成されている。

【００３６】このようなレチクル１５を使用してウェハ
上のレジストを露光、現像したところ、図３(b) に示す
ように、ＬＳＩパターン２２を囲むダイシングライン領
域２３の交差部分の近傍には４つの検査パターン２１ａ
〜２１ｄが存在した。その検査パターン２１ａ〜２１ｄ
はレジストからなるパターンである（次の第２例も同
じ）。なお、図３(b) において、一点鎖線はダイシング
ライン領域２３上でのマスキングパターン１９に対応す
る位置を示している。

【００３７】各検査パターン２１ａ〜２１ｄの形状に違
いは、顕微鏡の視野領域で一度に観察できる。そして、
それらの検査パターン２１ａ〜２１ｄの形状に違いがあ
り、形状が崩れている検査パターン２１ａ〜２１ｄが存
在する場合には、ウェハ２には傾斜が存在してレベリン
グ合わせが適正になされていないと判断する。その傾斜
方向の決定は、ＬＳＩパターン２２を中心にして決め
る。例えば、図３(b) において、検査パターン２１ａ〜
２１ｄのうちいくつかの形状が崩れている場合には、こ
れをレチクル１５の検査パターン１８の位置に対応させ
てウェハの傾斜方向を決定する。

【００３８】なお、この例に示したレチクル１５上での
４つの検査パターン１８ａ〜１８ｄは、ＬＳＩパターン
１６の角の近傍でなくてもよい。近傍でない場合には、
ＬＳＩパターン１６の側方に形成される２つの検査パタ
ーンの間隔は、転写後に顕微鏡の視野の中に入る大きさ
に形成される。（第２例）第２例のレチクルでの検査パターンの配置領
域は第１例と異なってＬＳＩパターンの斜め方向に存在
する。

【００３９】図４(a) はレチクル２５でのパターンの平
面的な配置を示し、検査パターン２６ａ〜２６ｄとマス
キングパターン２８ａ〜２８ｄ以外の構成は第１例と同
じである。図３と同じ符号は同じ要素を示している。図
４(a) において、ダイシングライン領域１７において、
四角いＬＳＩパターン１６の４つの角のほぼ斜め方向に
はそれぞれ検査パターン形成領域２７があり、それらの
検査パターン形成領域２７はダイシング方向に４つに区
画され、そのうちＬＳＩパターン１６に最も近い部分に
はそれぞれ検査パターン２６ａ〜２６ｄが形成されてい
る。検査パターン２６ａ〜２６ｄは同じ形状を有し、第
１例と同様にフォーカス依存性のある大きさ、形状を有
している。

【００４０】また、４つに区画された検査パターン形成
領域２７のうちの検査パターン２６ａ〜２６ｄのない部
分には、Ｌ字状のマスキングパターン２８ａ〜２８ｄが
形成されている。そのマスキングパターン２８ａ〜２８
ｄにより、既にレジストに露光された検査パターンの消
滅が防止され、或いは検査パターンを形成しようとする
領域への不要な露光が防止される。

【００４１】検査パターン形成領域２７はダイシングラ
イン領域１７の幅よりも狭い面積に形成され、レジスト
に転写された状態で少なくとも１辺が１００μｍの四角
形内に収まるようにする。このようなレチクル２５を使
用してウェハ２上のレジスト３を露光、現像したとこ
ろ、図４(b) に示すように、レジスト３にはＬＳＩパタ
ーン３０が形成されるとともに、ダイシングライン領域
２９の交差部分には４つの検査パターン３１ａ〜３１ｄ
が存在した。なお、一点鎖線はダイシングライン領域２
９でのマスキングパターン２８ａ〜２８ｄの配置部分を
示している。

【００４２】ウェハ２上のダイシングライン領域２９の
交差部分に形成された４つの検査パターン３１ａ〜３１
ｄは顕微鏡の視野領域内に存在し、それらの相違は一度
に観察できる。そして、検査パターン３１ａ〜３１ｄの
形状に違いがある場合には、そのウェハが傾斜してレベ
リング合わせが適正になされていないことになる。（第３例）第３例のレチクルでの検査パターンは光透過
部分となっている。

【００４３】図５(a) はレチクル３５でのパターン形状
を示し、検査パターン３６ａ〜３６ｄとマスキングパタ
ーン３７ａ〜３７ｄ以外の構成は第１例及び第２例と同
じである。図３と同じ符号は同じ要素を示している。図
５(a) において、ダイシングライン領域１７において、
四角いＬＳＩパターンのほぼ斜め方向にはそれぞれ検査
パターン形成領域があり、その検査パターン形成領域は
マスキングパターン３７ａ〜３７ｄによって覆われてい
る。

【００４４】マスキングパターン３７ａ〜３７ｄを仮想
線によってダイシング方向に４つに区画し、そのうちＬ
ＳＩパターン１６に最も近い部分にはそれぞれ検査パタ
ーン３６ａ〜３６ｄが開口されている。それらの検査パ
ターン３６ａ〜３６ｄは同じ形状を有し、フォーカス依
存性のある大きさと形状を有している。そのマスキング
パターン３７ａ〜３７ｄにより、既に露光された検査パ
ターンが２度目の露光によって消滅することが防止さ
れ、或いは検査パターンをこれから形成しようとする領
域への余分な光照射が防止される。

【００４５】このようなレチクル３５を使用してウェハ
２上のレジスト３を露光、現像したところ、図５(b) に
示すように、ＬＳＩパターン４０がダイシングライン領
域３９を挟んでマトリクス状に形成された。また、ダイ
シングライン領域３９の交差部分の中央には四角形にレ
ジスト３が残り、その中には開口された４つの検査パタ
ーン４０ａ〜４０ｄが形成された。

【００４６】ダイシングライン領域３９の交差部分にあ
る４つの検査パターン４０ａ〜４０ｄの形状の相対的な
違いは顕微鏡の視野内で一度に観察できる。そして、そ
れぞれの検査パターンの形状に違いがある場合には、ウ
ェハ２が傾斜してレベリング合わせが適正でないことが
わかる。また、この例によれば、ウェハ２上のダイシン
グライン領域３９の交差領域に形成されたレジスト３の
パターンは例えば１辺が１００μｍの四角であって、微
細な検査パターン４０ａ〜４０ｄは開口パターンであ
る。従って、それらの検査パターン４０ａ〜４０ｄは、
後の工程でエッチングされて無くなったり、剥離するこ
とは殆どない。

【００４７】これに対して、第１例、第２例に示した検
査パターン２１ａ〜２１ｄ、３１ａ〜３１ｄは、それ自
体でレジスト３から形成されて微細なので、剥がれる危
険性があり、剥がれた検査パターン２１ａ〜２１ｄ、３
１ａ〜３１ｄがＬＳＩパターン２２，３０の上に付着す
るとその後に形成されるパターンに欠陥が生じることに
なり、歩留り低下の原因になる。（第４例）上記した３つの例を示す図では、線状の検査
パターンを示している。その他の検査パターンの形状と
しては、図６に示すような波形であったり、図７に示す
ような略凸状であってもよく、特に形状は限定されな
い。

【００４８】図６の検査パターン４１は、ＬＳＩ内でフ
ィールド酸化膜によって素子分離される活性領域に使用
されるパターン形状である。また、図７の検査パターン
４２は、トランジスタのゲート電極のパターン形状であ
る。ＬＳＩの製造工程においてはこのように各種のパタ
ーンが形成されるので、ダイシングライン領域の交差部
分には露光工程に合った形状の検査パターンを形成する
方が良い。

【００４９】そして、レチクルの検査パターンの形状と
配置を、例えば図８(a) 〜図８(d)のようにレチクル毎
に異ならせて配置する。それらの図において、４つのレ
チクル４３ａ〜４３ｄにおけるＬＳＩパターン４４ａ〜
４４ｄの四つの角の近傍には、それぞれ同じ位置に検査
パターン形成領域４５〜４８が確保されている。それら
の検査パターン形成領域４５〜４８はダイシング方向に
４つに区分される。

【００５０】図８(a) に示す第１のレチクル４３ａの検
査パターン４９は、半導体集積回路内の活性領域と同じ
波形状に形成されている。また、その検査パターン４９
は検査パターン形成領域４５のうち図中左斜め上にある
区分内に存在し、かつその区分内のうち最もＬＳＩパタ
ーン４４ａに近い部分に形成され、その区分の残りの部
分にはマスキングパターン５０が形成されている。

【００５１】図８(b) に示す第２のレチクル４３ｂの検
査パターン５１は、トランジスタのゲート電極と同じ形
状に形成され、しかも、検査パターン形成領域４６のう
ち図中左斜め下にある区分内に形成されている。また、
その検査パターン５１は、その区分内の最もＬＳＩパタ
ーン４４ｂに近い部分に形成され、その区分の残りの部
分にはマスキングパターン５２が形成されている。

【００５２】図８(c) に示す第３のレチクル４３ｃの検
査パターン５３は、半導体集積回路内のビアホールと同
じ形状に形成され、しかも、検査パターン形成領域４７
の図中右上の区画を覆うマスキングパターン５４のうち
最もＬＳＩパターン４４ｃに近い部分に開口されてい
る。図８(d) に示す第４のレチクル４３ｄの検査パター
ン５５は、半導体集積回路の配線の一部と同じ形状に形
成され、しかも、検査パターン形成領域４８のうち図中
右斜め下にある区分内に形成されている。また、その検
査パターン５５は、その区分内で最もＬＳＩパターン４
４ｄに近い部分に形成され、その区分内の残りの部分に
はマスキングパターン５６が形成されている。

【００５３】上記した４つのレチクル４３ａ〜４３ｄを
使用してウェハ２表面のレジスト３を露光、現像し、さ
らに下地膜のエッチングし、レジストを除去し、導体、
半導体、絶縁体いずれかの膜の形成といった工程を繰り
返して通常のＬＳＩ製造プロセスを経る。これにより、
図９に示すようなウェハ２上のダイシングライン領域５
７の交差部分には、導体、絶縁体などの膜又はレジスト
からなる４種類の検査パターン４９ａ、５１ａ、５３
ａ、５５ａが種類毎に４個ずつ区分されて形成される。

【００５４】以上のように、複数の工程において異なる
形状の検査パターン４９ａ、５１ａ、５３ａ、５５ａを
ダイシングライン領域に区画して複数個形成している。
これにより、同じ種類の検査パターン同士を比較してそ
の形状の相違から焦点のズレの存在を調べ、さらに種類
の異なる検査パターンの焦点ズレの変化を調べることが
可能になる。

【００５５】従って、検査パターン４９ａ、５１ａ、５
３ａ、５５ａによって許容できないステージの傾斜量き
が存在するかどうかを判別するばかりでなく、半導体装
置の製造工程が進むにつれてウェハ２が傾斜してレベリ
ング合わせが適正でなくなるような場合でも、どの工程
でその傾斜が生じたかを短時間で判別可能である。この
場合、４種類の検査パターン４９ａ、５１ａ、５３ａ、
５５ａの焦点ズレの違いは、ダイシングライン領域５７
の交差部分で顕微鏡の視野内で一度に観察できる。ウェ
ハ２において同種類の検査パターンが集合する領域は、
ダイシングラインの幅を考慮して例えば１辺が３３μｍ
の四角状の領域とする。（第５例）上記した例では、検査パターンの形状を、Ｉ
字形、波形などに形成している。検査パターンのうちフ
ォーカス依存性の大きい形状は菱形である。

【００５６】図１０(a) は、レチクルでの検査パターン
の形状を菱形にし、これをウェハ表面のレジストに露
光、現像した場合の焦点ずれの程度を示している。即
ち、図１０(a) の中央に示すように菱形の形状が崩れて
いないレジストパターン５８が形成される場合には焦点
が合っている。また、焦点が＋方向又は−方向にずれた
場合には、ウェハ上でのレジストパターン５９ａ〜５９
ｄはいずれの場合でもズレが大きくなるにつれて菱形の
角が取れ、次第にパターンが小さくなっている。

【００５７】これによりフォーカスの程度が判断し易く
なる。例えば、図１０(b) に示すように、ダイシングラ
イン領域６０の交差部分で、一方の対角線方向の検査パ
ターン５８ａ，５８ｄは菱形を保持しているが、残りの
対角線方向の検査パターン５８ｂ，５８ｃは楕円に近い
形となって、形が崩れている。形の崩れた検査パターン
５８ｂ，５８ｃの延長方向にウェハが傾斜していること
がわかる。

【００５８】また、図１１(a) に示すように、レチクル
に形成した菱形の検査パターン６１の側方に２つの矩形
状の付属パターン６２を形成し、これらの付属パターン
６２を検査パターン６１の長手方向の長さの尺度として
もよい。このレチクルを使用してレジストを露光した場
合に、図１１(b) に示すように、露光の際に焦点ズレが
あってレジストに形成された付属パターン６３が変形し
たとしても、レジストでの２つの付属パターン６４の中
心間の距離Ｌが変わることはない。これに対して、レジ
ストに形成された菱形の検査パターン６３の長径方向の
長さは、焦点ズレが大きくなるにつれて短くなる。

【００５９】従って、２つの付属パターン６４を絶対的
な尺度として菱形の検査パターン６４の劣化の程度が容
易に知り得る。（第６例）本例では、図１２(a) に示すように、第２例
で例示したレチクルの検査パターン２８ａ〜２８ｄのそ
れぞれの近傍に形状の異なるＴＬ，ＴＲ，ＤＬ，ＤＲと
いう識別記号のパターンを形成している。

【００６０】この結果、図１２(b) に示すようにウェハ
上に形成された検査パターン３１ａ〜３１ｄの近くには
１対１でＴＬ，ＴＲ，ＤＬ，ＤＲという識別記号が付さ
れることになり、ウェハ上の検査パターン３１ａ〜３１
ｄとレチクルの検査パターン２８ａ〜２８ｄとの対応関
係が容易に判断できる。なお、図１２(a),(b) におい
て、図４(a),(b) と同一符号は同一要素を示している。（第７例）上記した第１〜３例では、レチクルでのＬＳ
Ｉパターンの周囲の検査パターンと、ウェハ上のダイシ
ングライン領域の交差部分での検査パターンとの配置関
係の対応をつけにくい。

【００６１】そこで、図１３(a) に示すように、レチク
ル６５での検査パターン６６ａ〜６６ｄとマスキングパ
ターン６７ａ〜６７ｄの配置を第２例と相違させて、検
査パターン形成領域のうちＬＳＩパターン６８に近い部
分にマスキングパターン６７ａ〜６７ｄを形成し、その
反対側に検査パターン６６ａ〜６６ｄを配置する。これ
により、図１３(b) に示すように、ウェハ上の検査パタ
ーン６９ａ〜６９ｄとレチクル６５での検査パターン６
６ａ〜６６ｄ（ＬＳＩパターン６８の角の位置）との配
置関係が相似となるので、識別が容易になり、第６例で
示した識別記号を形成する必要がなくなる。（第８例）上記した例では、検査パターンを一体的な１
つのパターンで構成している。その他に、僅かに隙間を
有する２以上のパターンで形成してもよい。

【００６２】例えば、Ｉ字形のパターンを間隔をおいて
２本並べたり、複数本のライン＆スペースのパターンと
したり、矩形状のパターンを間隔をおいて縦横に並べた
りしてもよい。Ｉ字形のパターンを間隔をおいて２本並
べてこれをレチクルの１つの検査パターンとすると、図
１４に示すように、ウェハ上で焦点が合っている場合に
はウェハのダイシングライン領域７１の交差部分ではII
形のパターン７２が形成される。これに対し、焦点が合
っていない場合にはＨ字のパターン７３になる。これに
より、レベリング合わせが適正かどうかを判断し易くな
る。

【００６３】また、矩形状のパターンを間隔をおいてマ
トリクス状に並べてこれをレチクルでの１つの検査パタ
ーンとすると、図１５に示すように、ウェハ上で焦点が
合っている場合にはウェハのダイシングライン領域７４
の交差部分では検査パターン７５内の矩形状パターンが
互いに離れる。これに対し、焦点がずれている場合には
１つの検査パターン７３内の矩形状パターンが互いに繋
がっているので、検査パターンの形状不良が容易に判別
できる。なお、矩形状のパターンは、例えばＤＲＡＭで
使用されているキャパシタ用の電極の形状である。

【００６４】なお、図１４、１５中符号８０は、ＬＳＩ
パターンを示している。（第９例）上記した例では、ダイシングライン領域の交
差部分で複数の検査パターンが縦横方向にマトリクス状
に並べられている。しかし、図１６に示すようにダイシ
ングライン領域７７の交差部分で４つの検査パターン７
８ａ〜７８ｄを並列に配置していもよい。これによれ
ば、長さや幅等の相対的な差が判別し易くなる。

【００６５】なお、図１６において符号８１は、ＬＳＩ
パターンを示している。

【００６６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ダイ
シングライン領域に複数形成され、かつ焦点ズレの大き
さによって転写形状が変化する大きさを有する検査パタ
ーンを備えたレチクルを使用している。このため、ウェ
ハ上のダイシングラインでは、その検査パターンが複数
転写されることになり、ダイシングライン上での複数の
検査パターンの形状や大きさを比較すれば、焦点のズレ
が視覚的に認識できる。これにより、ウェハの傾斜量が
許容できない範囲にあるかどうかの判断が容易になり、
レベリング合わせが簡単に行える。しかも、複数の検査
パターンの形状や大きさの比較により最適フォーカスか
どうかを容易に、かつ客観的に判断できる。

【００６７】レチクルでの検査パターンは、ウェハ上の
ダイシングラインの交差部分かその周辺に重ならないよ
うに転写されるように配置される。これにより、顕微鏡
の狭い視野内で、複数の検査パターンを一目で比較でき
る。ウェハ上のダイシングの交差部分に形成される複数
の検査パターンの配置をレチクルでの検査パターンの配
置と同じようにする。これにより、レチクルと対応関係
がつきやすくなり、焦点のズレの方向の判断が容易にな
る。

【００６８】ウェハ上での複数の検査パターンは、マト
リクス状又は並列に配置することによって比較し易くで
きる。ところで、レチクルでの検査パターンを次のよう
な特徴を与えることにより、焦点のズレの有無の判断が
し易くなる。第１に、レチクルでの検査パターンを菱形
にすると、ウェハ上での転写後の形状の変化程度を容易
に判断できる。

【００６９】第２に、レチクルでの検査パターンを半導
体集積回路のパターンの一部と同じ形状にすると、半導
体集積回路での形状の変化も合わせて推定することが可
能になる。第３に、レチクルでの検査パターンの周囲に
遮光材料よりなるマスキングパターンを形成することに
より、ウェハ上のレジストに既に露光された検査パター
ンが再度露光されたり、或いはこれから露光しようとす
る検査パターンの領域に光を当てることを防止できる。

【００７０】第４に、レチクルの検査パターンの位置は
レチクル毎に相違させることにより、層数毎の焦点のズ
レの判断がし易くなり、ウェハの傾斜量の急激な増加の
発生を容易に認識できる。第５に、レチクルの検査パタ
ーンの近傍には、パターン形状の変化量の目安となって
パターン形状の変化によっても尺度が変わらない複数の
付属パターンを形成する。これにより、検査パターンの
形状の変化が容易に認識できる。第６に、レチクルの検
査パターンの近傍に、検査パターンの位置によって形状
の異なる識別用のパターンを形成する。これにより、レ
チクルの検査パターンとウェハ上の検査パターンとの対
応が付け易くなる。

【００７１】第７に、レチクルの検査パターンを、間隔
を有する複数のパターンの組み合わせから構成する。こ
れにより、パターンの繋がり状態によって焦点のズレを
判断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかる露光状態を示
す斜視図である。

【図２】図２(a) は、本発明の実施例に使用されるレチ
クルの平面図、図２(b) は、そのレチクルを使用してウ
ェハ上のレジストを露光、現像した後の状態を示す平面
図である。

【図３】図３(a) は、本発明に使用される第１のレチク
ルを示す平面図、図３(b) はその転写状態を示す拡大平
面図である。

【図４】図４(a) は、本発明に使用される第２のレチク
ルを示す平面図、図４(b) はその転写状態を示す拡大平
面図である。

【図５】図５(a) は、本発明に使用される第３のレチク
ルを示す平面図、図５(b) はその転写状態を示す拡大平
面図である。

【図６】図６は、本発明に使用される第４のレチクルの
検査パターンの転写後の第１の例を示す拡大平面図であ
る。

【図７】図７は、本発明に使用される第４のレチクルの
検査パターンの転写後の第２の例を示す拡大平面図であ
る。

【図８】図８(a) 〜図８(d) は、本発明の実施例に使用
される４枚のレチクルを示す平面図である。

【図９】図９は、図８(a) 〜図８(d) のレチクルの検査
パターンの転写状態を示す拡大平面図である。

【図１０】図１０(a) は、本発明の実施例のレチクルの
検査パターンを菱形とした場合の転写状態を示す平面
図、図１０(b)は、その菱形の検査パターンの転写状態を
示す拡大平面図である。

【図１１】図１１(a) は、本発明の実施例のレチクルの
検査パターンと検尺度の基本となる付属パターンを示す
平面図、図１１(b) は、その検査パターンと付属パター
ンの転写後の状態を示す平面図である。

【図１２】図１２(a) は、本発明に使用される第６のレ
チクルを示す平面図、図１２(b)はその転写状態を示す
拡大平面図である。

【図１３】図１３(a) は、本発明に使用される第７のレ
チクルを示す平面図、図１３(b)はその転写状態を示す
拡大平面図である。

【図１４】図１４は、本発明に使用されるレチクルの検
査パターンが２以上のパターンから構成される場合の第
１の転写後の状態を示す平面図である。

【図１５】図１５は、本発明に使用されるレチクルの検
査パターンが２以上のパターンから構成される場合の第
２の転写後の状態を示す平面図である。

【図１６】図１６は、本発明に使用されるレチクルの検
査パターンを並行に配置する場合の転写後の状態を示す
平面図である。

【図１７】図１７(a) は、従来使用されているレチクル
の平面図、図１７(b) は、そのレチクルを使用してレジ
ストを露光、現像した後の状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１ステージ２ウェハ３レジスト４光学系機器５レチクル６透明基板７半導体集積回路領域８ダイシングライン領域９検査パターン１１ＬＳＩパターン１２検査パターン１３ダイシングライン領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体集積回路領域の周囲のダイシングラ
イン領域内に複数形成され、かつ焦点ズレの大きさによ
って転写形状が変化する大きさを有する検査パターンを
備えたレチクルを使用してレジストを露光する工程を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記レチクルの前記検査パターンは、ステ
ップアンドリピートによってウェハのダイシングライン
の交差部分又はその近傍に多重に露光されて重ならない
位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記ダイシングラインの交差部分に多重に
露光されて形成される複数の前記検査パターンは、前記
レチクルでの配置関係に対応して配置されていることを
特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記検査パターンは、前記ウェハ上で縦横
方向又は並列に配置されることを特徴とする請求項２記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記レチクルでの前記検査パターンは菱形
となっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項６】前記レチクルでの前記検査パターンは、前
記半導体集積回路領域におけるパターンの一部と同じ形
状を有していることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項７】前記レチクルでの前記検査パターンの周囲
には、遮光材料よりなるマスキングパターンが形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項８】前記レチクルの検査パターンの位置はレチ
クル毎に相違することを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項９】前記レチクルの前記検査パターンの近傍に
は、パターン形状の変化量の目安となってパターン形状
の変化によっても尺度が変わらない複数の付属パターン
が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項１０】前記レチクルの前記検査パターンの近傍
には、前記検査パターンの位置によって形状の異なる識
別用のパターンが形成されていることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】前記レチクルの前記検査パターンは、間
隔を有する複数のパターンの組み合わせから構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造
方法。