JPH10213896A - レチクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合わせ精度測定用マークに必要なスクライブ
ライン領域を小さくするようにしたレチクルを提供す
る。 【解決手段】 ウエハの第２層をパターンニングする第
２レチクルのスクライブライン領域に、合わせ精度測定
用マークとして設けた第２正方形マーク３０は、その中
心位置が、ウエハのチップ領域に形成された基準位置に
対し、第１層のパターニングに使用した第１レチクルに
設けた第１正方形マーク２８の中心位置と同じである。
しかも、ウエハ上に今後形成する第３及び第４の層のパ
ターニングにそれぞれ使用する第３及び第４レチクルに
設けた第３及び第４正方形マーク３６及び３８の中心位
置と同じである。第１から第４正方形マークの形状は、
全て相似である。これにより、レチクルのスクライブラ
イン上の合わせ精度測定用マーク形成領域を、従来に比
べ、大幅に小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィによりウエハ上にパターンを転写する際に使用するレ
チクルに関し、更に詳しくは、レチクルのスクライブラ
イン領域上の合わせ精度測定用マークに必要な面積を小
さくするようにしたレチクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造過程でフォトリソグラ
フィによりパターニングする際には、数チップ分の回路
パターンをそれぞれ拡大寸法で形成したマスクパターン
を有するレチクルを介して縮小投影露光する装置（以
下、ステッパと言う）を使用した縮小投影露光法が、現
在、多用されている。ステッパによる縮小投影露光法で
は、レチクル上のマスクパターンの縮小像をウエハのホ
トレジスト膜上に投影結像するようにして露光する。感
光したホトレジスト膜を現像すると、レチクルのマスク
パターンを転写したレジストパターンをウエハ上に形成
することができる。レチクルには、例えばガラス基板に
クロム（Ｃｒ）膜を蒸着して回路パターンを形成したも
のなどが使用されていて、光は、クロム膜を蒸着した回
路パターンの領域（暗部）で遮光され、パターンの無い
領域で透過してホトレジスト膜を感光する。露光に際し
ては、１回の露光（ショット）により、レチクルに形成
された数チップ分の回路パターン（マスクパターン）を
ウエハ上に転写することができるので、ウエハ上を横列
及び縦列に沿って、順次、ステップアンドリピートして
露光を繰り返し、転写して行く。

【０００３】例えば、ウエハの絶縁膜上にコンタクトホ
ールを形成し、次いでコンタクトホールを介して下層の
配線と接続する配線を形成する場合を例にして、説明す
る。先ず、絶縁膜上にホトレジスト膜を成膜し、次い
で、設計したコンタクトホールの寸法及び配置に従った
マスクパターンを有するレチクルを使ってホトレジスト
膜を露光し、現像することにより、ホトレジストパター
ンを形成することができる。続いて、エッチング等の所
定の処理を施すことにより、所定のパターンで絶縁膜を
貫通したコンタクトホールをウエハ上に形成することが
できる。次いで、この上に配線層を成膜し、同様にフォ
トリソグラフィにより、設計した配線の寸法及び配置に
従ったマスクパターンを有するレチクルを使ってホトレ
ジスト膜を露光し、現像することにより、ホトレジスト
パターンを形成し、続いてエッチングにより配線層をパ
ターニングして所定の配線をウエハ上に形成することが
できる。

【０００４】ところで、配線層をフォトリソグラフィに
よりパターニングする際、ウエハ上の絶縁膜のチップ領
域に、位置ずれなくレチクルのマスクパターン（配線パ
ターン）を転写するためには、絶縁膜のパターニングの
際のウエハ上のショット位置と配線層のパターニングの
際のウエハ上のショット位置とを位置合わせする必要が
ある。そこで、このために、レチクルのスクライブライ
ン領域に、位置合わせにも用いられる合わせ精度測定用
マークが、設けられている。

【０００５】レチクル１０は、基本的には、図７に示す
ように、チップの回路パターンをそれぞれ形成したチッ
プ領域１２とチップ領域を取り囲むスクライブライン領
域１４とから構成されたマスクパターンを備えている。
尚、図７では、簡単に２個のチップ領域を示している
が、実際には、１回のショット（露光）でウエハ上に投
影するチップ数と同じ数のチップ領域を有する。例え
ば、上述の例では、絶縁膜のパターニング用レチクル、
即ち、第１層のパターニング用レチクル１０は、図７に
示すように、スクライブライン領域１４の所定の位置
に、例えばレチクルの４隅と中央に、合わせ精度測定用
マーク１６として、所定形状の図形マーク、例えば正方
形マークを備えている。また、上述の例の配線層のパタ
ーニング用レチクル、即ち第２層のフォトリソグラフィ
用のレチクル１８は、図８に示すように、レチクル１０
の合わせ精度測定用マーク１６と同じ位置に、レチクル
１０の合わせ精度測定用マーク１６より寸法の大きい正
方形の合わせ精度測定用マーク２０を備えている。

【０００６】レチクル１８を使用してショットする際、
ウエハ上のチップ領域とレチクル１８のマスクパターン
との位置合わせが出来た状態では、図９に示すように、
レチクル１８の合わせ精度測定用マーク２０は、レチク
ル１０の合わせ精度測定用マーク１６によりウエハ上に
形成されたマーク２２を取り囲んだ状態になる。そこ
で、合わせ精度測定用マーク２０とウエハ上のマーク２
２とをそれぞれ構成する４辺の辺同士の間隔を光学系測
定装置により測定することにより、ウエハ上のマーク２
２とレチクル１８の合わせ精度を測定することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体デバ
イスの製造に用いるレチクルのスクライブライン領域に
は、合わせ精度測定用マークの他に、図１０に示すよう
に、アライメントマークや線幅測定パターン等、数多く
のマークやパターンが形成されている。近年、半導体デ
バイスの高集積化、高機能化に伴い、製造プロセスフロ
ーは複雑になって、工程数が増え、従って、リソグラフ
ィの工程数も従来に比べて１．５倍程度に増えている。
この結果、１つの半導体デバイスの製造に必要なマスク
（レチクル）の数が増え、それにつれて、これらのマー
クやパターンの種類、数は益々増えてきている。一方、
回路パターンの微細化に合わせて、レチクルの位置合わ
せの程度を向上させるために、１個のレチクルに必要な
合わせ精度測定用マークの数は、図１０に示すように、
４点〜５点に増大している。このため、スクライブライ
ン領域内に必要なパターンを必要な数だけ配置すること
ができないという問題が生じている。この対策として、
パターンを削減することや、スクライブラインの幅を広
げることが検討されたが、パターンを削減することは現
実には困難であり、スクライブラインの幅を広げること
は、１枚のウエハから得られるチップ数が低下し、有効
チップ数（理論収率）が低下するという別の問題を生じ
させる。以上のような事情に照らして、本発明の目的
は、レチクルのスクライブライン領域上の合わせ精度測
定用マークに必要な面積を小さくするようにしたレチク
ルを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るレチクルは、フォトリソグラフィによ
りウエハ上の一の層をパターニングする際に使用するレ
チクルであって、スクライブライン領域に合わせ精度測
定用マークを有し、（１）レチクルの一のチップ領域の
中心と、一の層のパターニングの前に行った一の層の下
の層のパターニングに使用した別のレチクルの一のチッ
プ領域の中心とを合致させて、一の層用のレチクルと、
別のレチクルとを重ねた時、及び、（２）レチクルの一
のチップ領域の中心と、一の層の下の層の更に下に形成
した別の層のパターニングに使用した、更に別のレチク
ルの一のチップ領域の中心とを合致させて、一の層用の
レチクルと、更に別のレチクルとを重ねた時、及び／又
は、一の層の上に今後形成する別の層のパターニングに
使用する、更に別のレチクルの一のチップ領域の中心と
を合致させて、一の層用のレチクルと、更に別のレチク
ルとを重ねた時、一の層用のレチクルの合わせ精度測定
用マークの中心が、別のレチクル及び更に別のレチクル
の合わせ精度測定用マークの中心とそれぞれ一致し、か
つ、一の層用のレチクルの合わせ精度測定用マークの形
状が、別のレチクル及び更に別のレチクルの合わせ精度
測定用マークの形状とそれぞれ相似であることを特徴と
している。

【０００９】一の層のパターンニングに使用するレチク
ルの合わせ精度測定用マークの寸法形状は、その下の層
や上の層のパターンニングに使用したレチクルに設けら
れた合わせ精度測定用マークの寸法形状よりも、大きく
ても、小さくてもよい。合わせ精度測定用マークの１辺
の長さは、合わせ精度測定機の性能上、好適には、５μ
ｍ以上である。中心を合致させた合わせ精度測定用マー
クを有するレチクルの数は、光学的に位置合わせできる
限り、何個でもよい。尚、合わせ精度測定では、実際に
は、ウエハ上で、下層のパターンとレチクルによる転写
像パターンとの合わせ状態を測定している。本明細書
で、「レチクルとレチクルとを重ねた」と表現したの
は、説明の便宜上のためである。

【００１０】本発明に係るレチクルを用いることによ
り、ウエハのスクライブラインの同一領域に形成した互
いに相似な合わせ精度測定用マークにより３個以上のレ
チクルの位置合わせを行うことができる。これにより、
レチクルのスクライブライン上の合わせ精度測定用マー
ク形成領域を、従来に比べ、大幅に小さくすることがで
きる。好適な実施態様としては、合わせ精度測定用マー
クの形状は、箱型であるか、又は、枠型である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより詳細
に説明する。実施例 本実施例は、ウエハ上に形成された第１層、第２層、第
３層及び第４層からなる４層の各層をそれぞれパターン
ニングするのに用いるレチクルの例で、箱形形状の合わ
せ精度測定用マークを有する。図１から図４は、それぞ
れ、本実施例の第１から第４レチクルの平面図である。
第１層のフォトリソグラフィ用の第１レチクル２４は、
図１に示すように、２個のチップ領域２５と、チップ領
域２５を取り囲むスクライブライン領域２６とから構成
される。２個のチップ領域２５には、それぞれウエハ上
のチップ領域に所定のパターンを転写するための回路パ
ターンが形成されている。スクライブライン領域２６に
は、レチクルの４隅及び中央に相当する位置に、合わせ
精度測定用マークとして第１正方形マーク２８が設けら
れている。

【００１２】また、第２層のフォトリソグラフィ用の第
２レチクル２９は、図２に示すように、第１正方形マー
ク２８と同じ位置に、合わせ精度測定用マークとして第
２正方形マーク３０を備えている。第２正方形マーク３
０の寸法は、第１正方形マーク２８よりも小さい。第３
層及び第４層のフォトリソグラフィ用の第３レチクル３
２及び第４レチクル３４も、それぞれ、第１及び第２レ
チクル２４及び２６と同様に、第３正方形マーク３６及
び第４正方形マーク３８を同じ位置に備えている。第３
正方形マーク３６は第２正方形マーク３０よりも、第４
正方形マーク３８は第３正方形マークよりも、それぞれ
寸法が小さい。

【００１３】図５は、第１から第４レチクルを全てウエ
ハの一のチップ領域の中心に対して位置合わせし、かつ
各レチクルを重ね合わせたと仮想したときの、第１から
第４正方形マークが重なった状態を示す概念的な拡大平
面図である。図５に示すように、第１から第４正方形マ
ーク２８、３０、３６及び３８は、中心を同じくする多
重構造になっている。

【００１４】図５から判るように、本実施例では、ウエ
ハのスクライブライン上の１つの合わせ精度測定用マー
ク形成領域内に、４個のレチクルの合わせ精度測定用マ
ークを形成することができる。よって、必要となる合わ
せ精度測定用マークの形成領域を従来に比べて大幅に小
さくすることができる。

【００１５】実施例の改変例 本改変例は、レチクルに設けた合わせ精度測定用マーク
のパターンの変形例であって、第１から第４レチクルの
合わせ精度測定用マークが、何れも実施例の箱形に代え
て、枠形に形成されている例である。第１レチクルの合
わせ精度測定用マーク４０は、縦方向に延びる線状域
と、横方向に延びる線状域とを枠形に並べた形状に形成
されている。第２レチクルの合わせ精度測定用マーク４
２は、合わせ精度測定用マーク４０に比べて寸法のやや
小さい相似形状で、合わせ精度測定用マーク４０と同じ
中心位置に形成されている。第３レチクルの合わせ精度
測定用マーク４４は、合わせ精度測定用マーク４２に比
べて寸法のやや小さい相似形状で、合わせ精度測定用マ
ーク４０、４２と同じ中心位置に形成されている。第４
レチクルの合わせ精度測定用マーク４６は、合わせ精度
測定用マーク４４に比べて寸法のやや小さい相似形状
で、合わせ精度測定用マーク４０、４２、４４と同じ中
心位置に形成されている。

【００１６】図６は、本改変例の第１から第４レチクル
を全てウエハの一のチップ領域の中心に対して位置合わ
せし、かつ各レチクルを重ね合わせたと仮想したとき
の、合わせ精度測定用マーク４０、４２、４４、４６が
重なった状態を示す概念的な拡大平面図である。合わせ
精度測定用マーク４０、４２、４４及び４６は、中心を
同じくする多重構造になっている。本改変例では、実施
例と同様の効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の構成によれば、一の層用のレチ
クルの合わせ精度測定用マークの中心が、別のレチクル
及び更に別のレチクルの合わせ精度測定用マークの中心
とそれぞれ一致し、かつ、一の層用のレチクルの合わせ
精度測定用マークの形状が、別のレチクル及び更に別の
レチクルの合わせ精度測定用マークの形状とそれぞれ相
似である。これにより、ウエハのスクライブラインの同
一領域に形成した互いに相似な合わせ精度測定用マーク
により、３個以上のレチクルの位置合わせをすることが
できる。よって、レチクルのスクライブライン上の合わ
せ精度測定用マーク形成領域を、従来に比べ、大幅に小
さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の第１層のフォトリソグラフィ用のレチ
クルの平面図である。

【図２】実施例の第２層のフォトリソグラフィ用のレチ
クルの平面図である。

【図３】実施例の第３層のフォトリソグラフィ用のレチ
クルの平面図である。

【図４】実施例の第４層のフォトリソグラフィ用のレチ
クルの平面図である。

【図５】実施例で、レチクルを全てウエハの一のチップ
領域の中心に対して位置合わせし、かつ各レチクルを重
ね合わせたと仮想したときの、合わせ精度測定用マーク
の多重構造を示す概念的な拡大平面図である。

【図６】改変例で、レチクルを全てウエハの一のチップ
領域の中心に対して位置合わせし、かつ各レチクルを重
ね合わせたと仮想したときの、合わせ精度測定用マーク
の多重構造を示す概念的な拡大平面図である。

【図７】従来の第１層のフォトリソグラフィ用のレチク
ルの平面図である。

【図８】従来の第２層のフォトリソグラフィ用のレチク
ルの平面図である。

【図９】第２層のフォトリソグラフィ用のレチクルをウ
エハ上の合わせマークに合わせた時の状態の平面図であ
る。

【図１０】従来のレチクルの平面図である。

【符号の説明】

１０……レチクル、１２……チップ領域、１４……スク
ライブライン領域、１６……合わせ精度測定用マーク、
１８……レチクル、２０……合わせ精度測定用マーク、
２２……マーク、２４……第１レチクル、２５……チッ
プ領域、２６……スクライブライン領域、２８……第１
正方形マーク、２９……第２レチクル、３０……第２正
方形マーク、３２……第３レチクル、３４……第４レチ
クル、３６……第３正方形マーク、３８……第４正方形
マーク、４０、４２、４４、４６……合わせ精度測定用
マーク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトリソグラフィによりウエハ上の一
   の層をパターニングする際に使用するレチクルであっ
   て、スクライブライン領域に合わせ精度測定用マークを
   有し、（１）レチクルの一のチップ領域の中心と、一の
   層のパターニングの前に行った一の層の下の層のパター
   ニングに使用した別のレチクルの一のチップ領域の中心
   とを合致させて、一の層用のレチクルと、別のレチクル
   とを重ねた時、及び、（２）レチクルの一のチップ領域
   の中心と、一の層の下の層の更に下に形成した別の層の
   パターニングに使用した、更に別のレチクルの一のチッ
   プ領域の中心とを合致させて、一の層用のレチクルと、
   更に別のレチクルとを重ねた時、及び／又は、一の層の
   上に今後形成する別の層のパターニングに使用する、更
   に別のレチクルの一のチップ領域の中心とを合致させ
   て、一の層用のレチクルと、更に別のレチクルとを重ね
   た時、 一の層用のレチクルの合わせ精度測定用マークの中心
   が、別のレチクル及び更に別のレチクルの合わせ精度測
   定用マークの中心とそれぞれ一致し、 かつ、一の層用のレチクルの合わせ精度測定用マークの
   形状が、別のレチクル及び更に別のレチクルの合わせ精
   度測定用マークの形状とそれぞれ相似であることを特徴
   とするレチクル。
2. 【請求項２】 合わせ精度測定用マークの形状が箱型で
   あることを特徴とする請求項１に記載のレチクル。
3. 【請求項３】 合わせ精度測定用マークの形状が枠型で
   あることを特徴とする請求項１に記載のレチクル。