(57)【要約】【課題】露光（フォトリソグラフィ）工程における繋ぎ合わせズレの補正方法を提供する。【解決手段】フォトレチクルに繋ぎ合わせをするパターンを左右に配置し、左側のパターンの上部と右側のパターンの下部を繋ぐと仮定する。繋ぎ合わせズレ検査マークは左側パターンの上部がアウターを形成し、右側パターンの下部がインナーを形成する。反時計回りを正方向としたショットローテーションθ誤差とショット倍率Mag.の誤差を、Ｘ軸方向ステップピッチStep X及びＹ軸方向ステップピッチStep YとＸ軸方向繋ぎ合わせズレ及びＹ軸方向繋ぎ合わせズレから得る。【選択図】図１
2005317773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向の繋ぎ合わせズレをError X、Ｙ軸方向の繋ぎ合わせズレをError Y、Ｘ軸方向のステップピッチをStep X、Ｙ軸方向のステップピッチをStep Yとするとき、ショットローテーションθを式
【数１】
2005317773.tif 000009
で求め、ショット倍率Mag.を式
【数２】
2005317773.tif 000010
で求め、これらの値を用いて露光装置のショットローテーション補正およびショット倍率Mag.を行うことを特徴とする露光工程における補正方法。
【請求項２】
前記Ｘ軸方向の繋ぎ合わせズレError XおよびＹ軸方向の繋ぎ合わせズレError Yは、繋ぎ合わせを行うパターンの上下端部に設けられた位置合わせパターンを用いて検出することを特徴とする請求項１記載の露光工程における補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットを被処理基板上で繋ぎ合わせて大面積の半導体装置を形成する露光工程における補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術において、半導体ウェーハ上に塗布されたレジストを露光するには、露光装置が用いられる。露光装置は、紫外線源などから放射される光を、フォトレチクルを介して半導体基板上に照射する装置である。露光装置が光を照射することができる最大露光領域は、露光装置によって決まってくる。したがって、サイズの大きな半導体装置を形成する場合、フォトレチクルのサイズが最大露光領域のサイズを越える場合が生ずる。
【０００３】
このような場合、１つのフォトレチクルを複数に分割し、各ショット領域を繋ぎ合わせながら順次露光することにより所望の半導体装置を形成する繋ぎ露光が行われる。このような繋ぎ露光により半導体装置を製造する場合、それぞれの各ショット領域が相互に正確に繋ぎ合わされるようにする必要がある。しかしながら、実際には繋ぎ合わせる際に多少の誤差が生ずる。
【０００４】
従来、半導体装置の製造プロセスにおける露光工程の位置合わせ方法に関しては、誤差パラメータによっていくつかの補正方法が提案されている。例えば、直交ＸＹ座標系における軸方向へのズレ量をＸオフセット及びＹオフセットとし、軸方向へのズレ量をＸスケーリング及びＹスケーリングとし、さらに、軸の回転によるズレ量をＸローテーション及びＹローテーションとし、これらの配列誤差を用いて補正値を算出し位置合わせを行うものである。さらに精度を向上させるため、ショット内の誤差パラメータであるショット回転誤差及びショット倍率誤差を用いる方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、まずＸ及びＹ方向のデータを基準にショット誤差を算出して補正し、次いで位置合わせマークのＸ及びＹ方向のデータの少なくとも一方を基準に配列誤差を算出して補正することにより、位置合わせを行うものである。
【０００５】
従来の半導体製造工程中の露光工程における位置補正の多くは、上記したように重ね合わせのズレ補正に対処するものであった。すなわち、図２に示すような、黒丸で示すＡショットとＢショットを繋ぎ合わせる場合の補正は考慮されていなかった。繋ぎ合わせは、1つのフォトレチクル内に複数のブラインド領域を作成し、それらを隣接するように露光して正に繋ぎ合わせながら半導体チップを形成する概念である。また、繋ぎ合わせズレの補正理論も確立されていなかった為、繋ぎ合わせズレが発生した場合の対処が明確に出来なかった。そのため、繋ぎ合わせズレ起因のショット性不良を完全に防止することが出来なかった。
【特許文献１】特開平１０−７９３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、半導体装置の製造プロセス中、露光工程における繋ぎ合わせズレの補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、Ｘ軸方向の繋ぎ合わせズレをError X、Ｙ軸方向の繋ぎ合わせズレをError Y、Ｘ軸方向のステップピッチをStep X、Ｙ軸方向のステップピッチをStep Yとするとき、ショットローテーションθを式
【数３】
2005317773.tif 000003
【０００８】
で求め、ショット倍率Mag.を式
【数４】
2005317773.tif 000004
【０００９】
で求め、これらの値を用いて露光装置のショットローテーション補正およびショット倍率Mag.を行う露光工程における補正方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体装置の製造プロセス中、露光工程における繋ぎ合わせズレの補正方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明者は、半導体製造工程の中のフォトリソグラフィ工程において、繋ぎ合わせズレの補正方法について、鋭意検討を重ねた結果、好適な補正方法を見出したものである。すなわち、ステップアンドリピート方式の露光装置におけるショット成分の一般的な補正項目のうち、ショット倍率とショットローテーションを活用して繋ぎ合わせの際に生じるズレを補正するものである。ここで、ショット倍率とは、露光装置の各露光（ショット）毎に生じる倍率変化で、例えば、レンズ倍率の変化、ウェーハの伸縮、ウェーハ表面の凹凸等に起因する。また、ショットローテーションとは、フォトレチクルが回転して装着されたときに起きる、露光されたパターンに生じる回転量である。まず、被処理基板となるＳｉウェーハ上に、通常の半導体製造工程を経てパターンを形成する。例えば、スタック型のキャパシタを有するＤＲＡＭであれば、周知のプロセスにて、素子分離領域、ゲート、プラグ電極及びコンタクト等を順次形成する。これらのパターンの形成は、例えば所望のチップサイズを縮小投影型露光装置を用いて一括で露光する。
【００１２】
この際、図１に示すようにパターンＡとパターンＢを繋ぎ合わせ、この組み合わせをさらに繰り返して大面積のパターンを形成していく。
【００１３】
このとき、フォトレチクルとウェーハの位置関係は、図２に示すようになっている。すなわち、光源からの露光光はフォトレチクル１２に入射し、フォトレチクル１２に描かれている転写パターンは、フォトレチクルの下方に位置する投影レンズ１１により、所定の大きさに縮小され、ウェーハ１０に描画される。
【００１４】
今、フォトレチクルに繋ぎ合わせをするパターンＡ、パターンＢを図３に示すように、左右に配置し、左側のパターンＡの上部と右側のパターンＢの下部を繋ぐと仮定する。これは、パターンＡとパターンＢが直結したパターンをそのまま露光するとなるとサイズの大きなフォトレチクルが必要となり、生産効率が極めて低下するからである。この時、繋ぎ合わせを確実に行うため、図４に示すように、パターンＡの上部とパターンＢの下部には、それぞれ繋ぎ合わせズレ検査マーク１３，１４が形成されている。これら繋ぎ合わせズレ検査マーク１３，１４の位置関係は、図５に示すようになっている。すなわち、左側のパターンＡの繋ぎ合わせズレ検査マーク１３がアウターを形成し、右側のパターンＢの繋ぎ合わせズレ検査マーク１４がインナーを形成する。したがって、繋ぎ合わせズレ検査マーク１４が、繋ぎ合わせズレ検査マーク１３の真中心に位置するのであれば、ズレの量はゼロということになる。繋ぎ合わせズレ検査マーク１４の中心が、繋ぎ合わせズレ検査マーク１３の中心からＸ軸方向にズレている量を、図５に示すようにError Xとする。尚、図５において矢印の向きを正方向とする。同様に、繋ぎ合わせズレ検査マーク１４の中心が、繋ぎ合わせズレ検査マーク１３の中心からＹ軸方向にズレている量を、Error Ｙとする。また、Ｘ軸方向,Ｙ軸方向のステップピッチは、図６に示すように、それぞれ ”Step X” , ”Step Y”と表す。
【００１５】
Ｘ軸方向の露光装置のショット毎の誤差パラメータであるショット回転誤差、すなわちショットローテーションは、図７に示すものとなる。すなわち、図７において点線で示すパターンが補正前のものであり、実線で示すパターンが補正後のもので理想の状態である。したがって、反時計回りを正方向とした回転角”θ”と、ローテ−ションによる半径が(Step Y)/2であるから、ここでショットローテーションが起因となって必要となる補正量は、図７に示すものとなる。
【００１６】
さらに、Ｘ軸方向の露光装置のショット毎の誤差パラメータであるショット倍率誤差は、図８に示すものとなる。すなわち、ショット倍率を”Mag.” として表すと、図８において点線で示すパターンが補正前のものであり、実線で示すパターンがショット倍率Mag.によって補正した後の理想の状態である。Ｘ軸方向の実際のショット長Ｘrealと、Ｘ軸方向のステップピッチStep X から、ショット倍率Mag. が起因となって必要となる補正量は、図８に示すように、倍率による中心からの距離と倍率の積となる。
【００１７】
尚、Ｙ軸方向の露光装置のショット毎の誤差パラメータであるショット回転誤差、すなわちショットローテーションと、Ｙ軸方向の露光装置のショット毎の誤差パラメータであるショット倍率誤差についても同様に把握できることから、その詳細は省略する。
【００１８】
このとき、Ｘ軸方向の繋ぎ合わせズレを「Error X」とすると、その大きさは、次の（１）式で示されるものとなる。
【数５】
2005317773.tif 000005
【００１９】
同様に、Ｙ軸方向の繋ぎ合わせズレを「Error Y」とすると、その大きさは、次の（２）式で示されるものとなる。
【数６】
2005317773.tif 000006
【００２０】
そこで、（１）式及び（２）式を連立方程式として補正項目である”θ”と”Mag.”について解く事により、以下の補正式（３）式と（４）式が得られる。
【数７】
2005317773.tif 000007
【数８】
2005317773.tif 000008
【００２１】
一般的に、配列に伴う誤差の補正はＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ独立に実行することが可能であるが、ショット倍率誤差及びショットローテーション誤差の補正は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の誤差が互いに関連するため、独立に実行することは困難である。しかし、本発明によれば、繋ぎ合わせズレのＸ軸方向及びＹ軸方向成分から、ショット倍率誤差及びショットローテーション誤差が把握することができ、それらの極小化が容易となる。
【００２２】
すなわち、（３）式と（４）式に則ったショットローテーション補正、ショット倍率補正をすることにより、これまで不可能だった、繋ぎ合わせズレを補正する事が可能となる。また、ウェーハ製造のある工程で測定したデータに基づいて，前後のプロセスを制御する高度プロセス制御APC（Advanced Process Control）等のシステムに組み込む事で、補正値算出から次ロットへのフィードフォワードを自動化することも可能となる。
【００２３】
本発明は、例えば大面積のチップが必要となるスタック型のキャパシタを有するＤＲＡＭや、ＤＲＡＭ／ロジック混載デバイス等の製造の際に好適であるが、それらに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の補正方法による補正を適用した繋ぎ合わせを説明する説明図である。
【図２】フォトレチクルとウェーハの位置関係を示す説明図である。
【図３】フォトレチクルにおける繋ぎ合わせをするパターンの説明図である。
【図４】パターンにおける繋ぎ合わせ検査マークの説明図である。
【図５】繋ぎ合わせ検査マークのズレの説明図である。
【図６】ステップピッチの説明図である。
【図７】露光装置によるショットローテーション誤差の説明図である。
【図８】露光装置によるショット倍率誤差の説明図である。
【図９】従来の繋ぎ合わせに伴うズレの発生を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ、Ｂ・・・繋ぎ合わせるパターン
１０・・・ウェーハ
１１・・・投影レンズ
１２・・・フォトレチクル
１３，１４・・・繋ぎ合わせズレ検査マーク
【図１】
2005317773.tif 000011
【図２】
2005317773.tif 000012
【図３】
2005317773.tif 000013
【図４】
2005317773.tif 000014
【図５】
2005317773.tif 000015
【図６】
2005317773.tif 000016
【図７】
2005317773.tif 000017
【図８】
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【図９】
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