(57)【要約】【課題】  ウエハの第１回目の露光の際のフォトマスクとウエハとの位置合わせを容易に行って量産性に優れた半導体製造方法を提供する。【解決手段】  アライメントマークを入れたセンター位置決定用ウエハを用意し、アライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台にセンター位置決定用ウエハを載置するとともに、センター位置決定用ウエハとガラスマスクのセンター位置を合わせる。前記アライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台に製造するウエハを載置してガラスマスクを用いてウエハを露光する。【選択図】      図１
2005183731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造するウエハに対する第１回目の露光に先立ち、フォトマスク（１０）とセンター位置合わせを行うためのアライメントマーク（３ａ，３ｂ）を入れたセンター位置決定用ウエハ（１）を用意しておき、
アライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台（５）に前記センター位置決定用ウエハ（１）を載置するとともに、前記アライメントマーク（３ａ，３ｂ）を用いて前記センター位置決定用ウエハ（１）とフォトマスク（１０）のセンター位置を合わせる第１工程と、
前記アライナーを用いて、前記センター位置決定用ウエハ（１）に代わり、前記露光用光学系におけるウエハ載置台（５）に、フォトレジストを塗布した製造するウエハ（２０）を載置して、前記フォトマスク（１０）を用いて前記製造するウエハ（２０）を露光する第２工程と、
を有することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前記アライナーは、ミラープロジェクションアライナーであることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】
第１工程に先立つ前記センター位置決定用ウエハ（１）を得るべく、
アライメントマーク（３２ａ，３２ｂ）およびスケール（３３ａ〜３３ｊ）を入れたスケール付きフォトマスク（３０）における前記スケール（３３ａ〜３３ｊ）を用いて、レジスト（４）を塗布したウエハ（２）と前記スケール付きフォトマスク（３０）のセンター位置を合わせて、前記スケール付きフォトマスク（３０）におけるアライメントマーク（３２ａ，３２ｂ）を前記レジスト（４）を塗布したウエハ（２）に転写したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造方法。
【請求項４】
前記レジスト（４）を塗布したウエハ（２）と前記スケール付きフォトマスク（３０）とのセンター位置合わせを、アライナーを用いて行うようにしたことを特徴とする請求項３に記載の半導体製造方法。
【請求項５】
第１工程に先立つ前記センター位置決定用ウエハ（１）を得るべく、
エッチングする際のマスク膜を付けたウエハ（２）にレジスト（４）を塗布する工程と、
プロキシミティアライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台（４０）に前記レジスト（４）を塗布したウエハ（２）を載置し、アライメントマーク（３２ａ，３２ｂ）およびスケール（３３ａ〜３３ｊ）を入れたスケール付きフォトマスク（３０）と、前記レジスト（４）を塗布したウエハ（２）とを重ねた状態で、前記スケール（３３ａ〜３３ｊ）を用いて前記レジスト（４）を塗布したウエハ（２）とスケール付きフォトマスク（３０）のセンター位置を合わせる工程と、
露光・現像・マスク膜エッチングをする工程と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造方法に係り、特に、製造するウエハに対する第１回目の露光のためのマスクとウエハとのアライメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、ファーストマスクとウエハをアライメントする際、アライナーのウエハ挿入搬送に関しては、一般的に機械精度が高く位置再現性が良いとされている。しかし、マスクのチャック位置にバラツキが生じ、ウエハ中心とマスク中心の位置ずれが生じてしまう。
【０００３】
位置ずれを起こすと、アライメントに手間取りスループットの低下や、有効径を最大限に使用できなくなるため有効チップ数減といった不具合を招く。また、センサ等の裏面加工を伴う工程では、位置ずれの影響で裏面加工が出来ないことがある。このため、最大有効径から位置ずれ分だけ小さくする必要があった。
【０００４】
一方、特許文献１においては次のことが提案されている。第１回目のフォト（ファーストフォト）において、露光にてウエハ上のレジストに所定のパターンを形成する際、エッチングパターンの外側領域にスケール（バーニア）パターンをマスクに形成し、このマスクとウエハを向かい合わせ近接させ、マスクを透してウエハ中心を位置合せするように調整する。
【特許文献１】特開平８−１８１０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アライナーとしてＰＬＡ（プロキシミティアライナー）を使用して、前記スケールを用いてマスクとウエハの位置合わせを行う場合はよいが、ＭＰＡ（ミラープロジェクションアライナー）を使用した場合にはマスクを透してウエハの位置を確認（目視）することができず、次のような不具合が発生する。
【０００６】
図１７にはＭＰＡ（ミラープロジェクションアライナー）を用いた場合のウエハ工程フローを示す。図１７において、図１８のごとくファーストマスク５２をセットし、レジスト付きウエハ５１をウエハ載置台（ステージ）５０に載せ、図１９に示すようにファーストマスク５２を用いて露光し、その後、製品ウエハ５１をウエハ載置台（ステージ）５０から外す。
【０００７】
その処理の後において製品ウエハ５１に対し外観検査を行い、ウエハ中心とマスク中心の位置ずれをチェック（検査）してずれが所定値よりも大きいか否か判定し、図２０に示すようにずれが所定値よりも大きいとレジストを剥離した後にレジストを塗布して前述のようにファーストマスク５２のセット処理を実行する。
【０００８】
このようにして、微調整（トライアンドエラー）を繰り返しながら、即ち、手直しを何度も繰り返しながらセンターを合わせる必要があった。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、ウエハの第１回目の露光の際のフォトマスクとウエハとの位置合わせを容易に行って量産性に優れた半導体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、製造するウエハに対する第１回目の露光に先立ち、フォトマスクとセンター位置合わせを行うためのアライメントマークを入れたセンター位置決定用ウエハを用意しておく。そして、アライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台に前記センター位置決定用ウエハを載置するとともに、前記アライメントマークを用いて前記センター位置決定用ウエハとフォトマスクのセンター位置を合わせる（第１工程）。さらに、前記アライナーを用いて、前記センター位置決定用ウエハに代わり、前記露光用光学系におけるウエハ載置台に、フォトレジストを塗布した製造するウエハを載置して、前記フォトマスクを用いて前記製造するウエハを露光する（第２工程）。
【００１０】
このように、アライナーの機械精度（ウエハ挿入搬送位置再現性）が高いことを利用するとともにアライメントマークを入れたセンター位置決定用ウエハをマスターウエハとして用いてウエハの第１回目の露光の際のフォトマスクとウエハとの位置合わせを容易に行うことができ、以後、製造するウエハを量産ウエハとして順に露光すればよいことになる。
【００１１】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の半導体製造方法においてアライナーとしてミラープロジェクションアライナーを用いることができる。
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の半導体製造方法において、第１工程に先立つ前記センター位置決定用ウエハを得るべく、アライメントマークおよびスケールを入れたスケール付きフォトマスクにおける前記スケールを用いて、レジストを塗布したウエハと前記スケール付きフォトマスクのセンター位置を合わせて、前記スケール付きフォトマスクにおけるアライメントマークを前記レジストを塗布したウエハに転写すると、容易にセンター位置決定用ウエハを得ることができる。
【００１２】
ここで、請求項４に記載のように、請求項３に記載の半導体製造方法において、前記レジストを塗布したウエハと前記スケール付きフォトマスクとのセンター位置合わせを、アライナーを用いて行うようにするとよい。
【００１３】
より具体的には、請求項５に記載のように、請求項１または２に記載の半導体製造方法において、第１工程に先立つ前記センター位置決定用ウエハを得るべく、エッチングする際のマスク膜を付けたウエハにレジストを塗布する工程と、プロキシミティアライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台に前記レジストを塗布したウエハを載置し、アライメントマークおよびスケールを入れたスケール付きフォトマスクと、前記レジストを塗布したウエハとを重ねた状態で、前記スケールを用いて前記レジストを塗布したウエハとスケール付きフォトマスクのセンター位置を合わせる工程と、露光・現像・マスク膜エッチングをする工程と、を有するものであると、更に容易にセンター位置決定用ウエハを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１にウエハ工程フローを示す。図１において符号１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００で示す各工程を順に行う。このとき、符号１００の工程の詳細を図２に示す。
【００１５】
図１の符号１００の工程では、図３に示すように、センター位置合わせ用のアライメントマーク３ａ，３ｂを入れたウエハ（センター位置決定用ウエハ）１を用意する。詳しくは、ウエハ（センター位置決定用ウエハ）１は、シリコンウエハ２の一方の面において左右にＶ字状のアライメントマーク３ａ，３ｂが描画されている。
【００１６】
図１の符号２００の工程では、図４に示すように、ミラープロジェクションアライナー（ＭＰＡ）を用いて露光用光学系におけるウエハ載置台（ステージ）５に前述のウエハ（センター位置決定用ウエハ）１を載置する。
【００１７】
図１の符号３００の工程では、図５に示すように、アライメントマーク３ａ，３ｂを用いて前述のウエハ（センター位置決定用ウエハ）１とファーストガラスマスク１０のセンター位置を合わせる（微調整する）。詳しくは、フォトマスクとしてのファーストガラスマスク１０は、図６に示すように、透明ガラス板１１の一方の面において左右にアライメントマーク１２ａ，１２ｂがクロム等により描画されており、各アライメントマーク１２ａ，１２ｂは、離間して配置された一対のＶ字マークよりなる。そして、図５に示すように、ウエハ載置台（ステージ）５をＸ，Ｙ方向に移動させてウエハ（センター位置決定用ウエハ）１とファーストガラスマスク１０のセンター位置を合わせる。詳しくは、ＭＰＡのカメラ機能を用いてファーストガラスマスク１０のアライメントマーク（一対のＶ字）１２ａ，１２ｂとセンター位置決定用ウエハ１のアライメントマーク（Ｖ字）３ａ，３ｂとが一致、より詳しくは、アライメントマーク１２ａ，１２ｂにおける一対のＶ字の間にアライメントマーク（Ｖ字）３ａ，３ｂが位置するようにする。即ち、スケールを用いた場合には目視によるアライメントになるが、ここではアライメントマークを用いたカメラ機能を使ってのアライメントを行う。
【００１８】
図１の符号４００の工程では、図６に示すように、前述のウエハ（センター位置決定用ウエハ）１をウエハ載置台５から外す。
そして、図１の符号５００，６００，７００の工程で、量産での枚葉処理を行う。詳しくは、図１の符号５００の工程では、図７に示すように、前述のミラープロジェクションアライナー（ＭＰＡ）を用いて、センター位置決定用ウエハ１に代わり、露光用光学系におけるウエハ載置台（ステージ）５に製品用ウエハ２０を載置する。このウエハ２０にはフォトレジストが塗布されている。図１の符号６００の工程では、図８に示すように、ファーストガラスマスク１０を用いて製品用ウエハ２０を露光する。図１の符号７００の工程では、図９に示すように、製品用ウエハ２０をウエハ載置台５から外す。このとき、製品用ウエハ２０には、ファーストガラスマスク１０のアライメントマーク（一対のＶ字）１２ａ，１２ｂに対応するアライメントマーク（一対のＶ字）２１ａ，２１ｂが描画、即ち、転写される。このアライメントマーク（一対のＶ字）２１ａ，２１ｂが次工程以降において位置合わせに用いられる。
【００１９】
次に、図１の符号１００の工程における詳細を、図２を用いて説明する。
図２において符号１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６で示す各工程を順に行う。
【００２０】
図２の工程フローの実行に先立ち図１０に示すスケール付きガラスマスク３０を用意しておく。スケール付きフォトマスクとしてのスケール付きガラスマスク３０において、透明ガラス板３１の一方の面には左右にアライメントマーク３２ａ，３２ｂが形成されている。また、透明ガラス板３１の一方の面には、ウエハの輪郭（外周部）となる箇所に十個のスケール３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈ，３３ｉ，３３ｊが形成されている。スケール３３ａ〜３３ｊのうちのスケール３３ｈ，３３ｉ，３３ｊは、ウエハのオリエンテーションフラット部に対応する部位に形成されている。
【００２１】
図１０における両アライメントマーク３２ａ，３２ｂは、図１１に示すように、透明ガラス板３１の下面（後記する図１５においてウエハと対向することになる面）にクロム等によりＶ字を描画したものである。また、図１０における各スケール３３ａ〜３３ｊは、図１２に示すように、透明ガラス板３１の下面（同じく図１５においてウエハと対向することになる面）にクロム等により棒状の目盛りを一定間隔で描画したものである。つまり、スケール３３ａ〜３３ｊはバーニア（寸法測定用目印）である。
【００２２】
そして、図２の符号１０１の工程では、図１３に示すように、上面にシリコン酸化膜３を形成したウエハ２を用意する。このシリコン酸化膜３はエッチングする際のマスク膜として機能し、当該工程は広義には酸化膜等のエッチングする際のマスク膜を付けたウエハを用意する。図２の符号１０２の工程では、図１４に示すように、酸化膜を付けたウエハ２（シリコン酸化膜３上）にレジスト４を塗布する。広義には、エッチングする際のマスク膜を付けたウエハ２にレジスト４を塗布する。
【００２３】
図２の符号１０３の工程では、図１５に示すように、プロキシミティアライナー（ＰＬＡ）を用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台（ステージ）４０に、レジスト４を塗布したウエハ２を載置する。そして、図２の符号１０４の工程では、アライメントマーク３２ａ，３２ｂおよびスケール３３ａ〜３３ｊ（図１０参照）を入れたスケール付きガラスマスク３０と、レジスト４を塗布したウエハ２とを重ねた状態で、例えば、ＰＬＡを使用し装置のアライメント機能または目視によりスケール３３ａ〜３３ｊを用いてレジスト４を塗布したウエハ２とスケール付きガラスマスク３０のセンター位置を合わせる。即ち、スケール３３ａ〜３３ｊ（図１０参照）を用いてセンターが合うようにウエハ２の位置を微調整する（ウエハ載置台４０をＸ，Ｙ方向に移動させる）。
【００２４】
続いて、図２の符号１０５，１０６の工程では、図１６に示すように、露光・現像・酸化膜エッチングを行うとともにレジスト４を剥離する。広義には、露光・現像・マスク膜エッチングをする。
【００２５】
このようにして、センター位置決定用ウエハ１が容易に得られる。
このように、スケール付きフォトマスクとしてのスケール付きガラスマスク３０にはアライメントマーク３２ａ，３２ｂおよびスケール３３ａ〜３３ｊが入れられている。そして、スケール３３ａ〜３３ｊを用いてレジスト４を塗布したウエハ２とスケール付きガラスマスク３０のセンター位置を合わせて、スケール付きガラスマスク３０におけるアライメントマーク３２ａ，３２ｂをレジスト４を塗布したウエハ２に転写する。よって、センター位置決定用ウエハ１を容易に得ることができる。
【００２６】
図１７〜２０を用いて説明した手法に比べ、図１の本実施形態では、アライメントマーク３ａ，３ｂを入れたウエハ１を予め作製しておき、当該ウエハ１とファーストガラスマスク１０をアライメントすることで、ガラスマスク１０とウエハ１の相対位置が一定に決まり、位置ずれが低減し、ウエハ有効エリアを最大まで使用可能となる。特に、ＭＰＡを用いた場合においても、従来必要であった「レジスト付きのウエハにマスクで露光しウエハ中心とガラスマスク中心の位置ずれを検査してトライアンドエラーを繰り返しながらセンターを合わせる」といったことが必要無くなる。
【００２７】
なお、図１，２の本実施形態では、図１７の場合と比較して、マスターウエハを作製するために、マスクが１枚多く必要となる。しかし、一度、マスターウエハを作製してしまえば、ロット毎の工数低減が図れるため量産品には有効な方法である。
【００２８】
また、図１の工程フローにおいてＭＰＡではなくＰＬＡ（プロキシミティアライナー）を使用してもよい。
以上のように、半導体製造方法として、図１に示すように、製造するウエハ（露光対象ウエハ）に対する第１回目の露光に先立ち、ファーストガラスマスク（フォトマスク）１０とセンター位置合わせを行うためのアライメントマーク３ａ，３ｂを入れたセンター位置決定用ウエハ１を用意しておく。そして、アライナーを用いて、露光用光学系におけるウエハ載置台５にセンター位置決定用ウエハ１を載置するとともに、アライメントマーク３ａ，３ｂを用いてセンター位置決定用ウエハ１とファーストガラスマスク（フォトマスク）１０のセンター位置を合わせる（第１工程）。さらに、前記アライナーを用いて、センター位置決定用ウエハ１に代わり、露光用光学系におけるウエハ載置台５に、フォトレジストを塗布した製造するウエハ（露光対象ウエハ）２０を載置して、ファーストガラスマスク（フォトマスク）１０を用いて製造するウエハ（露光対象ウエハ）２０を露光する（第２工程）。
【００２９】
このように、アライナーの機械精度（ウエハ挿入搬送位置再現性）が高いことを利用するとともにアライメントマーク３ａ，３ｂを入れたセンター位置決定用ウエハ１をマスターウエハとして用いてウエハの第１回目の露光の際のガラスマスク（フォトマスク）１０とウエハとの位置合わせを容易に行うことができ、以後、製造するウエハ（露光対象ウエハ）２０を量産ウエハとして順に露光すればよいことになる。即ち、アライナーのアライメント機能を用いてセンター位置決定用ウエハ１でのアライメントマーク３ａ，３ｂを光学的に読み取ってガラスマスク（フォトマスク）１０とウエハの位置を合わせる。その結果、ウエハの第１回目の露光の際のガラスマスク（フォトマスク）１０とウエハとの位置合わせを容易に行って量産性に優れたものとなる。
【００３０】
より詳しくは、前記特許文献１に対して、本実施形態ではセンター位置決定用ウエハを作製して用いることにより、即ち、ＰＬＡを用いても装置のアライメント機能を使用することにより本実施形態の方が精度が向上する。
【００３１】
この半導体製造方法は、ウエハを用いて作製する半導体製品一般、特に裏面加工を伴うセンサ類（例えば、圧力センサ）に好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態におけるウエハ工程フロー図。
【図２】センター位置決定用ウエハの製造工程フロー図。
【図３】ウエハ工程フローを説明するためのウエハの平面および正面図。
【図４】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハの平面および正面図。
【図５】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの平面および正面図。
【図６】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのマスクの平面および正面図。
【図７】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの平面および正面図。
【図８】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの平面および正面図。
【図９】ウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの平面および正面図。
【図１０】ガラスマスクの平面および正面図。
【図１１】アライメントマークの平面および断面図。
【図１２】スケールの平面および断面図。
【図１３】センター位置決定用ウエハの製造工程フローを説明するためのウエハの平面および正面図。
【図１４】センター位置決定用ウエハの製造工程フローを説明するためのウエハの平面および正面図。
【図１５】センター位置決定用ウエハの製造工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの平面および正面図。
【図１６】センター位置決定用ウエハの製造工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハの平面および正面図。
【図１７】ＭＰＡを用いた場合のウエハ工程フロー図。
【図１８】ＭＰＡを用いた場合のウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの正面図。
【図１９】ＭＰＡを用いた場合のウエハ工程フローを説明するための露光用光学系でのウエハとマスクの正面図。
【図２０】ＭＰＡを用いた場合のウエハ工程フローを説明するためのウエハの平面図。
【符号の説明】
【００３３】
１…センター位置決定用ウエハ、２…ウエハ、３ａ，３ｂ…アライメントマーク、４…レジスト、５…ウエハ載置台、１０…フォトマスク、２０…製造するウエハ、３０…スケール付きガラスマスク、３２ａ，３２ｂ…アライメントマーク、３３ａ〜３３ｊ…スケール、４０…ウエハ載置台。
【図１】
2005183731.tif 000003
【図２】
2005183731.tif 000004
【図３】
2005183731.tif 000005
【図４】
2005183731.tif 000006
【図５】
2005183731.tif 000007
【図６】
2005183731.tif 000008
【図７】
2005183731.tif 000009
【図８】
2005183731.tif 000010
【図９】
2005183731.tif 000011
【図１０】
2005183731.tif 000012
【図１１】
2005183731.tif 000013
【図１２】
2005183731.tif 000014
【図１３】
2005183731.tif 000015
【図１４】
2005183731.tif 000016
【図１５】
2005183731.tif 000017
【図１６】
2005183731.tif 000018
【図１７】
2005183731.tif 000019
【図１８】
2005183731.tif 000020
【図１９】
2005183731.tif 000021
【図２０】
2005183731.tif 000022