JPH1079331A - 露光方法及びその適用ウエハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクルの焦点合わせ条件をできるだけ一定
にして焦点合わせ作業の能率を向上させるように工夫し
た露光方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る縮小投影露光方法は、露光
に当たり、ウエハの一の方向に延在する第１のスクライ
ブ領域６４と第１のスクライブ領域に直交する方向に延
在する第２のスクライブ領域６６とが交差してなる重複
領域６８の中心７０の層構造と同じ層構造を、予めダミ
ーとして、ウエハの各チップ領域６０のチップセンタ６
２に形成しておき、奇数個×奇数個行列のチップ領域配
列を有するレチクルを使用して露光する。別の方法は、
露光に当たり、チップ領域のチップセンタの層構造と同
じ層構造を、予めダミーとして、ウエハの一の方向に延
在する第１のスクライブ領域と第１のスクライブ領域に
直交する方向に延在する第２のスクライブ領域とが交差
してなる各重複領域の中心に形成しておき、偶数個×偶
数個行列のチップ領域配列を有するレチクルを使用して
露光する。

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
ィ法によるパターニングの際の露光方法に関し、更に詳
細には、焦点合わせ作業を容易にし、作業の能率を向上
させ、焦点ずれを防止するように工夫した露光方法及び
その方法を適用するウエハに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高集積化された半導体装置の製造に際
し、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成
する場合、縮小投影露光方式が多用されている。縮小投
影露光方式では、図３に示すように、レチクル１２と呼
ばれるホトマスクのパターンを光学装置１４でシリコン
ウエハＷ上に縮小投影する。各ショット毎にシリコンウ
エハ上を矢印方向に移動しながらステップ・アンド・リ
ピート方式で露光してゆく。図３に示すレチクルは、１
回のショットで２個×２個行列のチップ配列をカバーす
るように構成されている。

【０００３】上述のように、ウエハの２個×２個のチッ
プ配列を１回のショットで露光する場合、レチクル１２
は、図４に示すように、４つのチップ領域パターン１６
Ａ〜Ｄと、チップ領域パターン１６Ａ〜Ｄの周囲を取り
囲むスクライブ領域パターン１８とから構成されてい
る。スクライブ領域パターン１８は、集積回路の形成工
程を終了した後、ウエハを個々のダイに分割する際、ウ
エハの劈開性を利用してダイヤモンドカッタなどでウエ
ハの表面に引掻き傷を入れて分割する領域をウエハ上に
確保するためのパターンである。

【０００４】レチクルを使用してウエハに縮小投影露光
する際には、レチクルの中心に対応するウエハ上の位置
（以下、ショットセンタと言う）で焦点合わせを行う必
要がある。例えば、ショットセンタがウエハのスクライ
ブ領域にある場合には、ウエハのスクライブ領域上に形
成された、例えば図５（ａ）に示すような層構造のレジ
スト膜３８の表面で焦点合わせが行われる。一方、ショ
ットセンタがウエハのチップ領域にある場合には、例え
ば図５（ｂ）に示すような層構造のレジスト膜３８の表
面で焦点合わせを行う必要がある。なお、図５（ａ）に
示すスクライブ領域の層構造と図５（ｂ）に示すチップ
領域の層構造とは、一つのウエハ上に連続して形成され
ており、図５（ａ）及び（ｂ）で、２２はシリコン基
板、２４、２６はＳｉＯ₂ 膜、２８はポリシリコン層、
３０は層間絶縁膜、３２は第１Ａｌ配線層、３４は層間
絶縁膜、３６は第２Ａｌ配線層、３８はレジスト膜であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レジスト膜
３８の高さが、ウエハのスクライブ領域とチップ領域と
では異なるために、スクライブ領域上のレジスト膜３８
で焦点合わせすると、実際に焦点があっていることが必
要なチップ領域では、露光焦点が、ずれてしまうので、
露光装置の露光焦点距離を調整する必要がある。しか
し、図６（ａ）に示すように、偶数個×偶数個のチップ
配列のレチクル４０では、基本的に、ショットセンタ４
２がスクライブ領域４４の中心に位置し、一方、図６
（ｂ）に示すように、奇数個×奇数個のチップ配列のレ
チクル４６では、基本的に、ショットセンタ４８が中央
のチップ領域５０の中心（以下、チップセンタと言う）
に位置する。特に、図５で説明したような多層配線構造
を備えた半導体装置の製造過程では、その差が顕著にな
り、例えば、図７に示すように、スクライブ領域とチッ
プ領域との高低差Ｈが、２〜３μm になり、露光焦点距
離の調整等を含む焦点合わせ条件が一定しない。

【０００６】例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific
Integrated Circuit)などの同一プロセスによる多品種
生産の半導体デバイスのフォトリソグラフィ工程では、
種々のパターンのレチクルを使用しているので、焦点合
わせやチップレベリングの焦点となるショットセンタの
ウエハ上での位置が、偶数個×偶数個のチップ配列のレ
チクルを使用する場合と、奇数個×奇数個のチップ配列
のレチクルを使用する場合とで、異なり、その度に露光
焦点距離の調節等の焦点合わせ条件を調整せざるを得な
かった。

【０００７】焦点合わせ条件が一定しないと、焦点合わ
せ作業に長時間を要し、露光工程での生産性を向上させ
ることが難しい。また、焦点合わせ作業において、焦点
ずれが生じ、製品の歩留りの低下を招くこともあった。
そこで、本発明の目的は、レチクルの焦点合わせ条件を
できるだけ一定にして焦点合わせ作業の能率を向上させ
るように工夫した露光方法を提供し、更にはそのような
露光方法を可能とする層構造を備えたウエハを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、奇数個×奇
数個のチップ配列を有するレチクルを使用する場合と、
偶数個×偶数個のチップ配列を有するレチクルを使用す
る場合との間で、焦点合わせ条件を同じにするには、両
者の場合のショットセンタでの高さを同じにすることに
より解決できることに着眼し、本発明を完成するに到っ
た。よって、上記目的を達成するために、本発明に係る
露光方法は、ウエハ上に縮小投影露光する露光方法にお
いて、露光に当たり、ウエハの一の方向に延在する第１
のスクライブ領域と第１のスクライブ領域に直交する方
向に延在する第２のスクライブ領域とが交差してなる重
複領域の中心の層構造と同じ層構造を、予めダミーとし
て、ウエハの各チップ領域のチップセンタに形成してお
き、奇数個×奇数個行列のチップ領域配列を有するレチ
クルを使用して露光することを特徴としている。

【０００９】ここで、チップセンタと層構造をスクライ
ブ領域の重複領域の中心と同じ層構造にしているのは、
同じ高さにして、奇数個×奇数個行列のチップ領域配列
を有するレチクルと偶数個×偶数個行列のチップ領域配
列を有するレチクルの双方の焦点合わせ条件を同じにす
るためである。また、本発明の目的を達成するには、必
ずしも、全てのチップ領域のチップセンタの層構造をス
クライブ領域の重複領域の中心の層構造と同じにする必
要はなく、ショットセンタに相当するチップ領域のチッ
プセンタのみでも良い。しかし、本発明で、全てのチッ
プ領域のチップセンタとしているのは、ウエハ面内の層
構造を一様にして、層構造の形成過程での各工程の実
施、例えば成膜工程、加工工程などの実施を簡明で容易
にするためである。本発明方法を適用する際、ウエハ
は、一の方向に延在する第１のスクライブ領域と第１の
スクライブ領域に直交する方向に延在する第２のスクラ
イブ領域とが交差してなる重複領域の中心の層構造と同
じ層構造を、ダミーとして、各チップ領域のチップセン
タに備えている。ダミーの上面の面積は、焦点合わせが
できる面積で良く、またダミーの形成方法には制約はな
い。

【００１０】逆に、偶数個×偶数個行列のチップ領域配
列を有するレチクルを使用する場合には、本発明に係る
別の露光方法は、ウエハ上に縮小投影露光する露光方法
において、露光に当たり、チップ領域のチップセンタの
層構造と同じ層構造を、予めダミーとして、ウエハの一
の方向に延在する第１のスクライブ領域と第１のスクラ
イブ領域に直交する方向に延在する第２のスクライブ領
域とが交差してなる各重複領域の中心に形成しておき、
偶数個×偶数個行列のチップ領域配列を有するレチクル
を使用して露光することを特徴としている。

【００１１】ここで、スクライブ領域の重複領域の中心
の層構造をチップセンタと同じ層構造にしているのは、
同じ高さにして、偶数個×偶数個行列のチップ領域配列
を有するレチクルと奇数個×奇数個行列のチップ領域配
列を有するレチクルの双方の焦点合わせ条件を同じにす
るためである。また、本発明の目的を達成するには、必
ずしも、全ての重複領域の中心の層構造をチップセンタ
の層構造と同じにする必要はなく、ショットセンタに相
当する重複領域の中心のみでも良い。しかし、本発明
で、全ての重複領域の中心としているのは、ウエハ面内
の層構造を一様にして、層構造の形成過程での各工程の
実施、例えば成膜工程、加工工程などの実施を簡明で容
易にするためである。本発明方法を適用する際、ウエハ
は、一の方向に延在する第１のスクライブ領域と第１の
スクライブ領域に直交する方向に延在する第２のスクラ
イブ領域とが交差してなる各重複領域の中心に、チップ
領域のチップセンタの層構造と同じ層構造をダミーとし
て備えている。ダミーの上面の面積は、焦点合わせに必
要な面積で良く、またダミーの形成方法には制約はな
い。

【００１２】

【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詳細に説
明する。実施例１ 本実施例は、図５（ｂ）に示した第２のＡｌ配線層３６
のパターニングに、本発明方法を適用した実施例であっ
て、図６（ｂ）に示すような奇数個×奇数個行列のチッ
プ領域配列を有するレチクル４６を使用して、ウエハ上
に露光する。本実施例では、露光に当たり、図１に示す
ように、ウエハの各チップ領域６０のチップセンタ６２
に、ウエハの一の方向に延在する第１のスクライブ領域
６４と第１のスクライブ領域６４に直交する方向に延在
する第２のスクライブ領域６６とが交差してなる重複領
域６８の中心部７０の層構造と同じ層構造をダミーとし
て予め形成する。中心部７０の層構造は、例えば図５
（ａ）に示すような層構造である。これにより、ショッ
トセンタに相当するチップ領域６０のチップセンタ６２
が、図６（ａ）に示すような偶数個×偶数個行列のチッ
プ領域配列を有するレチクル４０を使用して通常方式で
焦点合わせする場合の高さと同じになるので、焦点合わ
せ条件が奇数個×奇数個行列のチップ領域配列を有する
レチクルの場合と同じになり、焦点合わせ作業が簡明で
容易になる。

【００１３】実施例２ 本実施例は、図５（ｂ）に示した第２のＡｌ配線層３６
のパターニングに、本発明方法を適用した実施例であっ
て、図６（ａ）に示すような偶数個×偶数個行列のチッ
プ領域配列を有するレチクル４０を使用して、ウエハ上
に露光する。本実施例では、露光に当たり、図２に示す
ように、ウエハの一の方向に延在する第１のスクライブ
領域６４と第１のスクライブ領域６４に直交する方向に
延在する第２のスクライブ領域６６とが交差してなる各
重複領域６８の中心部７０に、チップ領域６０のチップ
センタ６２の層構造と同じ層構造を予めダミーとして形
成する。チップ領域６０のチップセンタ６２の層構造
は、例えば図５（ｂ）に示すような層構造である。これ
により、ショットセンタに相当する重複領域６８の中心
部７０が、図６（ｂ）に示すような奇数個×奇数個行列
のチップ領域配列を有するレチクル４６を使用して通常
方式で焦点合わせする場合の高さと同じになるので、焦
点合わせ条件が奇数個×奇数個行列のチップ領域配列を
有するレチクルの場合と同じになり、焦点合わせ作業が
簡明で容易になる。

【００１４】

【発明の効果】本発明方法によれば、奇数個×奇数個行
列のチップ領域配列を有するレチクルを使用する場合
も、偶数個×偶数個行列のチップ領域配列を有するレチ
クルを使用する場合にも焦点合わせ条件が同じになるの
で、焦点合わせ作業が簡明で容易になる。本発明方法を
適用することにより、フォトリソグラフィ法の露光工程
でのフォーカスオフセット設定及びチップレベリング調
整が安定化し、チップ間のばらつきが無くなる。また、
焦点ずれが抑制されるので、コンタクトホールの開口不
良とか、デフォーカストラブルを防止できる。よって、
本発明方法を使用することにより、パターニング工程の
製品歩留りを向上させ、品質のばらつきを防止すること
ができ、またパターニング工程の生産性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパターニング方法を実施する際の
ウエハのパターン図である。

【図２】本発明に係る別のパターニング方法を実施する
際のウエハのパターン図である。

【図３】縮小投影露光方式を説明する模式図である。

【図４】２個×２個のチップ領域配列を有するレチクル
を説明する模式図である。

【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、スクライ
ブ領域及びチップ領域の層構造の例を示す基板断面図で
ある。

【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、偶数個×
偶数個行列のチップ領域配列を有するレチクル及び奇数
個×奇数個行列のチップ領域配列を有するレチクルの模
式的平面図である。

【図７】スクライブ領域とチップ領域との高低差を説明
する模式図である。

【符号の説明】

１２……レチクル、１４……光学装置、１６……チップ
領域パターン、１８……スクライブ領域パターン、２２
……シリコン基板、２４……ＳｉＯ₂ 膜、２６……Ｓｉ
Ｏ₂ 膜、２８……ポリシリコン層、３０……層間絶縁
膜、３２……第１Ａｌ配線層、３４……層間絶縁膜、３
６……第２Ａｌ配線層、３８……レジスト膜、４０……
偶数個×偶数個行列のチップ領域配列のレチクル、４２
……ショットセンタ、４４……スクライブ領域、４６…
…レチクル、４８……ショットセンタ、５０……チップ
領域、６０……ウエハの各チップ領域、６２……チップ
センタ、６４……第１のスクライブ領域、６６……第２
のスクライブ領域、６８……重複領域、７０……中心
部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ上に縮小投影露光する露光方法に
   おいて、 露光に当たり、ウエハの一の方向に延在する第１のスク
   ライブ領域と第１のスクライブ領域に直交する方向に延
   在する第２のスクライブ領域とが交差してなる重複領域
   の中心の層構造と同じ層構造を、予めダミーとして、ウ
   エハの各チップ領域のチップセンタに形成しておき、 奇数個×奇数個行列のチップ領域配列を有するレチクル
   を使用して露光することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 ウエハ上に縮小投影露光する露光方法に
   おいて、 露光に当たり、チップ領域のチップセンタの層構造と同
   じ層構造を、予めダミーとして、ウエハの一の方向に延
   在する第１のスクライブ領域と第１のスクライブ領域に
   直交する方向に延在する第２のスクライブ領域とが交差
   してなる各重複領域の中心に形成しておき、 偶数個×偶数個行列のチップ領域配列を有するレチクル
   を使用して露光することを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 一の方向に延在する第１のスクライブ領
   域と第１のスクライブ領域に直交する方向に延在する第
   ２のスクライブ領域とが交差してなる重複領域の中心の
   層構造と同じ層構造を、ダミーとして、各チップ領域の
   チップセンタに備えていることを特徴とするウエハ。
4. 【請求項４】 一の方向に延在する第１のスクライブ領
   域と第１のスクライブ領域に直交する方向に延在する第
   ２のスクライブ領域とが交差してなる各重複領域の中心
   に、チップ領域のチップセンタの層構造と同じ層構造を
   ダミーとして備えていることを特徴とするウエハ。