(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハー基板上に複数のパターンを形成するための複数のフォトマスクの位置合わせ方法であって、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記複数のフォトマスクのそれぞれに露光装置読み取り用のマークが、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記フォトマスクのそれぞれに目合わせ用のマークが設けられ、前記露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔がフォトマスクごとに異なっており、前記基板上または堆積層上の露光装置読み取り用のマークとフォトマスク上の露光装置読み取り用のマークを目印にして機械的にフォトマスクの位置合わせを行った後、前記基板上または堆積層上の目合わせ用のマークとフォトマスク上の目合わせ用のマークを目印にしてフォトマスクの位置合わせを目視で確認することを特徴とするフォトマスクの位置合わせ方法。
【請求項２】
ウエハー基板上に複数のパターンを形成するための複数のフォトマスクの位置合わせ方法であって、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記複数のフォトマスクのそれぞれに露光装置読み取り用のマークが、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記フォトマスクのそれぞれに目合わせ用のマークが設けられ、前記目合わせ用のマークの図柄がフォトマスクごとに異なっており、前記基板上または堆積層上の露光装置読み取り用のマークとフォトマスク上の露光装置読み取り用のマークを目印にして機械的にフォトマスクの位置合わせを行った後、前記基板上または堆積層上の目合わせ用のマークとフォトマスク上の目合わせ用のマークを目印にしてフォトマスクの位置合わせを目視で確認することを特徴とするフォトマスクの位置合わせ方法。
【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ーにおけるマスク合わせのための目印のマークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路を製造する際、ウエハー基板上に微細なパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィーの技術が広く知られている。フォトレジスト膜上にフォトマスクを載せその上から紫外線等を照射してフォトレジストを感光させ現像する。このような重ね合わせて現像する工程を必要に応じて繰り返し行う必要があり、この工程をマスク合わせと呼ぶ。マスク合わせは、微細なパターンを幾層も重ねて形成する場合に、マスク合わせの精度が重要になる。すなわち、紫外線露光やＸ線露光で、すでに下地半導体基板上に形成されたパターンに新しく形成しようとするパターンを精度よく重ね合わせる必要がある。
【０００３】
このための方法としては、露光等の際に基板上に形成された目印となる基準マークにマスク上のマークを合わせる方法があり、露光装置による機械的な合わせと、目合わせによる人為的な視覚合わせを併用して、目合わせによる補正値を露光装置にオフセットとして入力することにより、マスク合わせの精度を向上させる場合が多い。
【０００４】
ところが、重ね合わせるパターンの層が多くなったり、ウエットエッチング等が繰り返されると、基板上に形成された基準マークが読み取りにくくなるため、基準マークにマスク上のマークを合わせるのが困難になる。そこで、基板上に重ねたパターンの層に改めて目印となる基準マークを新たにつけるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、基板上に最初に形成した目合わせ用の目印となる基準マークと、新たに付けられた目合わせ用の基準マークとの判別が明確にできない場合がある。かかる場合、作業者が目合わせマークを誤って別の基準マークに合わせて補正を行い、その補正値をオフセットとして入力すると、マスク合わせが正確に行われず合わせズレが生じてしまうという問題がある。本発明は以上の問題点を解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、マスク合わせが正確に行われてウエハー基板上に微細なパターンを精度よく重ね合わせることができることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウエハー基板上に複数のパターンを形成するための複数のフォトマスクの位置合わせ方法であって、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記複数のフォトマスクのそれぞれに露光装置読み取り用のマークが、前記基板上および／または堆積層上ならびに前記フォトマスクのそれぞれに目合わせ用のマークが設けられ、前記露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔がフォトマスクごとに異なっており、前記基板上または堆積層上の露光装置読み取り用のマークとフォトマスク上の露光装置読み取り用のマークを目印にして機械的にフォトマスクの位置合わせを行った後、前記基板上または堆積層上の目合わせ用のマークとフォトマスク上の目合わせ用のマークを目印にしてフォトマスクの位置合わせを目視で確認することを特徴とするフォトマスクの位置合わせ方法を提供する。
【０００７】
本発明においては、露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔が異なる代わりに、目合わせ用のマークの図柄がマスクの位置合わせを行うごとに異なるものとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における目合わせ用の基準マークを目印にしてマスク合わせを行う方法を、以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０００９】
図１（ａ）は基板１上に目合わせ用の基準マークを形成するための被エッチング層２を堆積した状態を示す。ここで基板の材質は、通常用いられるものでも特別の用途のための基板でもよく、特に限定されるものではない。また、被エッチング層も材質は何でもよく特に限定されるものではなく、例えば基板と同一材料でもよい。更に、被エッチング層の堆積方法も特に限定されずどんな方法によるものでもよい。
【００１０】
図１（ｂ）は、目合わせ用の目印となる第１の基準マークを基板上に形成した状態を示す。被エッチング層２にフォトレジスト膜（図示されてない）を付着させ、目合わせ用の目印となる第１の基準マーク３の模様のフォトマスク（図示されてない）を通して紫外線等によりフォトレジスト膜を感光させ現像を行う。次いで、このフォトレジストをマスクとしてエッチングを行ってから、フォトレジストを除去すると、目合わせ用の第１の基準マーク３の模様が基板上に形成される。
【００１１】
図１（ｃ）は、基板上に１枚目のフォトマスクを重ねて、目合わせをしてからマスクを通して露光する状態を示す。基板１および目合わせ用の第１の基準マーク３の上に、フォトレジスト４を均一に塗布する。基板とフォトマスク５を重ね合わせて露光装置読み取り用のマークによる機械的な合わせを行った後、第１の基準マーク３にフォトマスク上のマーク６を重ね合わせて、目で実際の位置のズレを確認し、そのズレの分だけオフセットとして入力する。ここで一般的に用いられるフォトレジストは、通常用いられている材質のものが用いられるが、それ以外のものでもよく、本発明においては特に限定されない。また、露光方法は一般に使用されている方法であれば特に限定されず、例えば、キヤノン製ＭＰＡ６００ＦＡの装置を用いて露光を行うことができる。
【００１２】
図１（ｄ）は、露光後、現像してフォトマスク上のマーク６を基板上に転写した状態を示す。かかる場合、現像は一般に使用されている方法で行われるが、本発明においては特に限定されるものではない。現像後、例えば、イオン注入またはエッチング等を行う。本発明においては、目合わせ用の基準マークが確実に判別できる範囲内であれば、第１の基準マーク３を目印にして更に何層かパターン層を重ね合わせてもよい。
【００１３】
図１（ｅ）は、上述の操作を繰り返して、目合わせ用の第２の基準マークを形成した状態を示す。すなわち、第１の基準マークを目印にフォトマスクを重ねてパターン合わせを行い、第１の堆積層７を形成し、その堆積層の上に、第２の基準マーク８を形成する。第２の基準マークは、第２の目合わせ用のマークが第１の目合わせ用のマークと異なるものとなるように形成しなければならないが、ここでいう「目合わせ用のマークが異なる」とは、目合わせ用のマークの形状模様等が異なる場合のみならず、基板上の配置や位置関係が異なる場合も含まれる。また、「目合わせ用のマーク」とは、基板上に設けられた目合わせ用の基準マークと、基板上にフォトマスクを重ね合わせたとき前記基準マークに目視により重ね合わされるフォトマスク上に設けられたマークのそれぞれを、「露光装置読み取り用のマーク」とは、基板上にフォトマスクを重ね合わせたとき露光装置が光学的に読み取り可能な基板上に設けられた基準マークとフォトマスク上に設けられたマークのそれぞれをいうものとする。具体的な例としては、図３において露光装置読み取り用のマーク１１、１２と第１の目合わせ用マーク１３、１４との間隔Ｌ１が、露光装置読み取り用のマーク１１、１２と第２の目合わせ用マーク１５、１６との間隔Ｌ２と異なる場合が挙げられる。これ以外でも、第１の目合わせ用のマークと第２の目合わせ用のマークとを区別できる限り、本発明に含まれる。従って、第２の基準マークを第１の基準マークの位置とは異なる所に形成すれば本発明の要件は満たされる。なお、堆積層７は、第１の基準マークを確認できて正確に目合わせができる限り、１層には限定されず何層重ねてもよい。また、堆積層が形成されない場合にも、本発明は有効に機能する。例えば、基板上に微細なパターンを形成する工程途中にウェットエッチング等が繰り返し行われて第１の基準マークの形状が変化してしまい、目合わせが困難になる場合もあるからである。本発明においては、堆積層の材質は堆積層として形成されるものなら何でもよく、特に限定はされない。
【００１４】
図１（ｆ）は、目合わせ用の第２の基準マークを目印にして堆積層の上に２枚目のフォトマスクを重ねて、マスクの上から露光し、フォトマスクのパターンを転写した状態を示す。堆積層７の上にフォトマスク９を重ね合わせて、露光装置読み取り用のマスクによる機械的な合わせを行った後、第２の基準マーク８とフォトマスク上のマーク１０を重ね合わせて目合わせを行い、実際のズレを確認した。ズレの補正値をオフセットとして入力してフォトマスク上のマーク１０を正確に堆積層７の上に重ねてから、露光、現像を行ってフォトマスク上のマーク１０を堆積層上に転写する。
【００１５】
この後、更に堆積層を重ねる場合には、必要に応じて第３の基準マークおよび第４の基準マークを同様に形成してもよい。
【００１６】
従来のフォトマスクの位置合わせ方法を図２に示す。図２（ａ）は露光装置読み取り用のマーク１１と１２を重ね合わせて機械的な合わせを行った後、基板１上の目合わせ用の第１の基準マーク１３を目印にフォトマスク上のマーク１４を重ね合わせて、１枚目のフォトマスク５のマスク合わせを行う状態を示し、図２（ｂ）は機械的な合わせを行った後、基板上に新たに形成された目合わせ用の第２の基準マーク１５を目印にフォトマスク上のマーク１６を重ね合わせて、２枚目のフォトマスク９のマスク合わせを行う状態を示し、図２（ｃ）は機械的な合わせを行った後、基板上に新たに形成された目合わせ用の第３の基準マーク１７を目印にフォトマスク上のマーク１８を重ね合わせて３枚目のフォトマスク１９のマスク合わせを行う状態を示す。これによれば、基準マーク（１３、１５、１７）とフォトマスク上のマーク（１４、１６、１８）をそれぞれ重ね合わせた目合わせ用のマークが全て同一なので、すなわち、露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔Ｌがすべてほとんど等しいので、目合わせ用の第１の基準マーク、第２の基準マークおよび第３の基準マークがわずかにズレている場合に誤って別の基準マークにフォトマスクのマークを合わせてしまうおそれがある。ここで露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔Ｌとは、露光装置読み取り用のマークの中心点から目合わせ用のマークの中心点までの距離をいう。なお、露光装置読み取り用のマークは線対象の線状模様が一般的である。
【００１７】
本発明のフォトマスクの位置合わせ方法を図３に示すが、これによれば、基板および堆積層の上に形成した目合わせ用の基準マーク１３、１５、１７の位置がそれぞれ異なり、従って基板上の露光装置読み取り用のマークと基板上の目合わせ用のマークとの間隔ＬがＬ１、Ｌ２、Ｌ３と異なるため、基板上または堆積層上にフォトマスクを重ね合わせるとき、見誤って別の基準マークにフォトマスクを合わせることがない。従って、マークの見誤りによる合わせズレを防止することができる。なお、フォトマスク上のマーク１４、１６、１８は目合わせ用の基準マーク１３、１５、１７とそれぞれ重なって目合わせ用のマークを構成するので、目合わせ用の基準マークの位置に対応して同様に異なっている。
【００１８】
但し、露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとが、目合わせ用のマークを顕微鏡で観察する際、その顕微鏡の同一視野内に入るように、間隔Ｌは４５０μｍから７００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
図４に、本発明の１実施態様を示す。図４（ａ）は露光装置読み取り用のマークと第１の目合わせ用のマークとの位置関係を、（ｂ）は露光装置読み取り用のマークと第２の目合わせ用のマークとの位置関係を、（ｃ）は露光装置読み取り用のマークと第３の目合わせ用のマークとの位置関係を示す。基板上に形成する第１の目合わせ用のマークと露光装置読み取り用のマークとの間隔Ｌ１が５５０μｍであり、第２の目合わせ用のマークと露光装置読み取り用のマークとの間隔Ｌ２が６００μｍであり、第３の目合わせ用のマークと露光装置読み取り用のマークとの間隔Ｌ３が６５０μｍである場合のフォトマスクの位置合わせ方法を示している。ここでは、目合わせ用の基板上の基準マークの大きさは一辺が６０μｍであり、フォトマスク上のマークの大きさは一辺が約４０μｍである。露光装置読み取り用のマークは図４（ａ）に示したように、基板上は２本の線状模様であり、フォトマスク上は４本の線状模様である。線状模様の線幅Ｗは、ウエハー上のパターンで２〜３μｍであることが好ましい。露光装置としては、キャノン製ＭＰＡ６００ＦＡを用いた。露光装置読み取り用のマーク合わせがズレたときには、目合わせ用のマークのズレで補正できる。一方、目合わせ用の基準マークの位置がフォトマスクの位置合わせごとに異なるため誤った基準マークに合わせることはほとんどないが、たとえ目合わせ用のマスク上のマークを誤った基準マークに合わせてしまった場合でも、露光装置読み取り用のマークがズレてしまうので、フォトマスクの合わせ間違いを防ぐことができる。また、この態様によれば、目合わせ用のマークの位置を移動させただけなので、露光装置による機械的な合わせの妨げになることがない。
【００２１】
（実施例２）
本発明の第２の実施態様を図５に示す。露光装置読み取り用のマークと目合わせ用のマークとの間隔Ｌはすべて５５０μｍであるが、目合わせ用のマークの図柄が第１の目合わせ用のマーク、第２の目合わせ用のマーク等でそれぞれ異なる。但し、この場合には、露光装置読み取りの妨げとならないように、露光装置読み取り用のパターンに通常用いられる線状のパターン以外のパターンであることが好ましい。なお、露光装置読み取り用のマスクは実施例１のものと同様のものを用いた。この場合にも、同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、フォトマスクを重ねるごとに異なった目合わせ用のマークを目印としてマスク合わせを行うことができるので、目合わせ補正時に作業者が見誤って間違ったマークを基準にしてマスクを合わせることを避けることができる。従って、マスク合わせを正確に行うことができ、合わせズレが生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】目合わせ用の基準マークを目印にしてマスク合わせを行う方法を示す、基板の模式的断面図である。
【図２】従来のフォトマスクの位置合わせ方法を示す基板の部分的概略図である。
【図３】本発明のフォトマスクの位置合わせ方法を示す基板の部分的概略図である。
【図４】本発明のフォトマスクの位置合わせ方法の一実施態様を示す基板の部分的概略図である。
【図５】本発明のフォトマスクの位置合わせ方法の他の実施態様を示す基板の部分的概略図である。
【符号の説明】
１  基板
２  被エッチング層
３  第１の基準マーク
４  フォトレジスト
５  １枚目のフォトマスク
６  フォトマスク上のマーク
７  堆積層
８  第２の基準マーク
９  ２枚目のフォトマスク
１０  フォトマスク上のマーク
１１  基板上の露光装置読み取り用のマーク
１２  フォトマスク上の露光装置読み取り用のマーク
１３  目合わせ用の第１の基準マーク
１４  １枚目のフォトマスク上のマーク
１５  目合わせ用の第２の基準マーク
１６  ２枚目のフォトマスク上のマーク
１７  目合わせ用の第３の基準マーク
１８  ３枚目のフォトマスク上のマーク
１９  ３枚目のフォトマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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