(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、
前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、
前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域と、
前記パターン挿入領域に露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンと
を備えたことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記挿入用パターンは、前記スクライブ領域の周囲に形成された遮光帯に形成したことを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記パターン挿入領域は、前記スクライブ領域の隣り合う２辺にそれぞれ設け、前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ複数設けたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ２つずつ設けたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記挿入用パターンは、ステッパ装置の遮蔽ブレードの遮蔽精度を満たす間隔で形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域のプロセス状況をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項６記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域の電気的特性をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項６記載のフォトマスク。
【請求項９】
複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンの中からいずれかの挿入用パターンを前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
【請求項１０】
複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の遮光帯に形成された複数のモニターパターンの中からいずれかのモニターパターンを、ステッパ装置の遮蔽ブレードで選択して前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィを利用した露光工程で使用するフォトマスク及びそのフォトマスクを使用したウェハ基板の露光方法に関するものである。
【０００２】
フォトリソグラフィは、ウェハ基板上に種々の素子や配線等のパターンを微細加工する技術であり、あらかじめウェハ基板上にフォトレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光処理を行って、非加工領域のみフォトレジストを残し、このフォトレジストをフォトマスクとして加工領域をエッチングにより選択的に除去する技術である。このような製造プロセスにおいて、ウェハ基板上のスクライブ領域には種々のプロセスパターン及びモニターパターンが形成される。そして、このようなプロセスパターン及びモニターパターンの種類を増加させながら、製造コストの上昇を防止することが必要となっている。
【０００３】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおいて、ウェハ基板上に同一回路の多数の半導体チップを形成するには、フォトリソグラフィを利用して、ウェハ基板に対し回路パターンの転写、現像、エッチングが繰り返し行われる。
【０００４】
回路パターンの転写は、ステッパ装置を使用してフォトマスクに形成されているパターンをウェハに対し繰り返し縮小投影することが行われる。
このようにして、複数の半導体チップが形成されたウェハ基板は、各チップ間に形成されるスクライブ領域に沿ってダイシングされる。
【０００５】
このような半導体装置の製造プロセスにおいて、ウェハ基板のスクライブ領域にはプロセスパターン及びモニターパターンが形成される。
プロセスパターンは、ステッパ装置によりフォトマスクとウェハ基板との位置合わせを行うために形成される。フォトマスクに対しウェハ基板を１ショットずつ移動させるステッパ装置は、対応するプロセスパターンがそれぞれ異なる。このため、複数のステッパ装置に対応可能としたフォトマスクを形成するには、スクライブ領域に複数種類のプロセスパターンを形成する必要がある。
【０００６】
モニターパターンは、各プロセスにおいてチップ状態をモニタリングするため、あるいはチップ内に形成される回路を電気的にモニタリングするために形成される。
【０００７】
すなわち、各プロセスにおけるチップ状態は、各プロセス毎に形成されるモニターパターンに基づいて確認される。そして、そのモニターパターンは使用するプロセス手法毎に、例えばエッチング、ＣＭＰ等、異なるパターンが形成される。
【０００８】
また、チップ内の回路を電気的にモニタリングするためのモニターパターンは、ウェハプロセスの終了後にプローブをモニターパターンに当接させて、電気的な動作を確認するものである。
【０００９】
チップ内に形成された回路の動作を確認するためには、チップ内の回路動作の試験を行うことが望ましいが、その試験パターンが複雑で試験コストが上昇する。
【００１０】
そこで、モニターパターン内にチップ内の回路を簡略化した回路を形成し、その回路の動作試験を行うことにより、チップ内の回路の動作を類推している。そして、チップ内の回路動作を確実にモニタリングするためには、複数種類のモニターパターンをスクライブ領域に形成する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、プロセスパターン及びモニターパターンをスクライブ領域に多数設けることが望ましいが、多数のプロセスパターン及びモニターパターンをスクライブ領域に形成しようとすると、スクライブ領域が拡大して、ウェハから取得可能なチップ数が減少し、製造コストが上昇する。
【００１２】
一方、スクライブ領域の拡大を防止するために、スクライブ領域に形成するプロセスパターンの数を削減すると、そのようなプロセスパターンを形成したフォトマスクは、複数種類のステッパ装置に対応できなくなる。
【００１３】
また、モニターパターンの数を削減すると、十分なモニタリングができなくなり、結果的にウェハプロセス終了後、あるいはダイシング後の動作試験に要する時間が長くなり、試験コストが上昇するという問題点がある。
【００１４】
そこで、複数のモニターパターンを形成したフォトマスクを別途形成し、スクライブ領域にモニターパターンを露光する場合には、その別途形成したフォトマスクに形成されているモニターパターンの中から適宜に選択して露光する方法が提案されている。
【００１５】
しかし、このような露光方法では、デバイスパターン領域を露光し、さらにスクライブ領域にモニターパターンを露光するために異なるフォトマスクが必要となるため、フォトマスクの製造コストが上昇するという問題点がある。
【００１６】
また、特開平８−２２２５０９号公報には、スクライブ領域に複数のプロセスパターンが形成され、露光時にはそのプロセスパターンの中から不要なパターンをステッパ装置の遮蔽ブレードで遮蔽することにより、複数のプロセスパターンの中から所要のプロセスパターンを適宜に選択して露光する方法が開示されている。
【００１７】
ところが、このような露光方法ではフォトマスク上において遮光ブレードの遮蔽精度に対するマージンが１ｍｍ程度必要となり、このマージンをスクライブ領域に確保する必要がある。
【００１８】
従って、結果的にスクライブ領域の無用な拡大を招き、ウェハから取得可能なチップ数が減少し、製造コストが上昇する。
この発明の目的は、製造コストの上昇を防止しながら、スクライブ領域に形成するモニターパターンの種類を増大させ得るフォトマスクを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
図１に示すように、フォトマスク１ａには複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域２と、前記デバイスパターン領域２の周囲に形成されたスクライブ領域３と、前記スクライブ領域３に遮光帯で形成されたパターン挿入領域６ａ，６ｂと、前記パターン挿入領域６ａ，６ｂに露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域２及びスクライブ領域３以外の位置に形成された複数の挿入用パターン９ａ〜９ｄとが形成されている。そして、挿入用パターン９ａ〜９ｄのいずれかがパターン挿入領域６ａ，６ｂに露光される。
【００２０】
また、前記挿入用パターン９ａ〜９ｄは、スクライブ領域３の周囲に形成される遮光帯４に形成される。
また、前記挿入用パターン９ａ〜９ｄは、デバイスパターン領域２をモニタリングするパターンで構成した。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
図１は、この発明を具体化したフォトマスクの第一の実施の形態を示す。フォトマスク１ａはデバイスパターン領域２の周囲に４辺のスクライブ領域３が形成され、スクライブ領域３の周囲には遮光帯４が形成される。
【００２２】
前記スクライブ領域３の隣り合う２辺には、プロセスパターン５ａ，５ｂがそれぞれ形成され、そのプロセスパターン５ａ，５ｂに隣接して、モニターパターン挿入領域６ａ，６ｂがそれぞれ形成されている。
【００２３】
前記プロセスパターン５ａ，５ｂには、フォトマスクとウェハ基板との位置合わせを行うためのパターンが複数種類のステッパ装置に対応して複数形成される。
【００２４】
また、モニターパターン挿入領域６ａ，６ｂは、後記モニターパターンを露光するための領域であり、遮光領域として形成される。
前記スクライブ領域３の残る２辺には、前記プロセスパターン５ａ，５ｂに対応するプロセスパターンマージン７ａ，７ｂと、前記モニターパターン挿入領域６ａ,６ｂに対応するモニターパターン挿入領域マージン８ａ，８ｂがそれぞれ遮光領域で形成される。
【００２５】
すなわち、ステッパ装置によりフォトマスク１ａに対しウェハ基板を１ショットずつ順時相対移動させてマスクパターンをウェハ基板上に縮小露光する際、スクライブ領域３は隣り合うデバイスパターン領域２の露光時に順時重複して露光される。従って、スクライブ領域３の２辺には、プロセスパターンマージン７ａ，７ｂと、モニターパターン挿入領域マージン８ａ，８ｂがそれぞれ遮光領域で形成される。
【００２６】
前記スクライブ領域３の周囲において、前記遮光帯４には４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄが形成されている。このモニターパターン９ａ〜９ｄは、各プロセスにおいてチップ状態をモニタリングするため、あるいはチップ内に形成される回路を電気的にモニタリングするために形成される。
【００２７】
次に、上記のように構成されたフォトマスク１ａを使用した露光方法を説明する。
フォトマスク１ａによりデバイスパターン領域２及びスクライブ領域３をウェハ基板上に露光する場合には、図２に示すように、まずフォトマスク１ａの遮光帯４及び遮光帯４内に形成されたモニターパターン９ａ〜９ｄをステッパ装置の遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄで覆う。
【００２８】
この状態で露光を行うと、ウェハ基板上にはデバイスパターン領域２及びスクライブ領域３内のプロセスパターン５ａ，５ｂが露光される。
次いで、例えば図３に示すように、遮蔽ブレード１０ａ，１０ｂを移動させて、モニターパターン９ａのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン９ａと前記モニターパターン挿入領域６ａとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域６ａにはモニターパターン９ａが露光される。
【００２９】
次いで、例えば図４に示すように、遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄを移動させて、モニターパターン９ｄのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン９ｄと前記モニターパターン挿入領域６ｂとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域６ｂにはモニターパターン９ｄが露光される。
【００３０】
また、前記モニターパターン挿入領域６ａにモニターパターン９ｂを選択して露光する場合には、図５に示すように、遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄを移動させて、モニターパターン９ｂのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン９ｂと前記モニターパターン挿入領域６ａとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域６ａにはモニターパターン９ｂが露光される。
【００３１】
また、前記モニターパターン挿入領域６ｂにモニターパターン９ｃを選択して露光する場合には、図６に示すように、遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄを移動させて、モニターパターン９ｃのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン９ｃと前記モニターパターン挿入領域６ｂとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域６ｂにはモニターパターン９ｃが露光される。
【００３２】
このような露光操作を繰り返すことにより、図７に示すように、ウェハ基板１１上に多数のデバイスパターン領域２と、スクライブ領域３が露光される。そして、各デバイスパターン領域２の周囲に位置するスクライブ領域３には、上記のようにモニターパターン９ａ〜９ｄを選択して露光することにより、４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。
【００３３】
上記のようなフォトマスク１ａを使用した露光方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）各デバイスパターン領域２の周囲に形成されるスクライブ領域３の各辺には、それぞれ異なるモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。従って、デバイスパターン領域２の十分なモニタリングが可能となり、後工程での試験コストを低減することができる。
（２）スクライブ領域を拡大することなく、各デバイスパターン領域２に対し４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。
（３）１枚のフォトマスク１ａで、各デバイスパターン領域２に対し４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。
（４）モニターパターン９ａ〜９ｄを形成する領域を拡大することなく、スクライブ領域３に４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。従って、プロセスパターン５ａ，５ｂを形成する領域を縮小する必要はなく、各デバイスパターン領域２に対し複数種類のプロセスパターン５ａ，５ｂを形成することができる。
（５）各モニターパターン９ａ〜９ｄは、遮光帯４内に形成されているので、各モニターパターン９ａ〜９ｄをモニターパターン挿入領域６ａ，６ｂに露光する際、スクライブ領域３に遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄの遮蔽精度に対するマージンを確保する必要はない。従って、スクライブ領域３の拡大を防止することができる。
（第二の実施の形態）
図８は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態のフォトマスク１ｂは、前記第一の実施の形態のフォトマスク１ａのモニターパターン９ａ〜９ｄにそれぞれ隣接して、さらに４種類のモニターパターン９ｅ〜９ｈを形成したものである。
【００３４】
前記モニターパターン９ａ〜９ｄと、そのモニターパターン９ａ〜９ｄに隣接して形成されるモニターパターン９ｅ〜９ｈとの間隔は、遮蔽ブレードの遮蔽精度を補うように１ｍｍ以上の間隔が確保されている。その他の構成は、第一の実施の形態のフォトマスク１ａと同様である。
【００３５】
上記のように構成されたフォトマスク１ｂを使用した露光方法では、デバイスパターン領域２及びスクライブ領域３のウェハ基板上への露光は、第一の実施の形態と同様である。
【００３６】
次いで、例えば図９に示すように、遮蔽ブレード１０ａ，１０ｂを移動させて、モニターパターン９ｅのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン９ｅと前記モニターパターン挿入領域６ａとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域６ａにはモニターパターン９ｅが露光される。
【００３７】
このようにして、モニターパターン挿入領域６ａにはモニターパターン９ａ，９ｂ，９ｅ，９ｆのいずれかを選択して露光可能であり、モニターパターン挿入領域６ｂにはモニターパターン９ｃ，９ｄ，９ｇ，９ｈのいずれかを選択して露光可能である。
【００３８】
このような露光操作を繰り返すことにより、図１０に示すように、ウェハ基板１１上に多数のデバイスパターン領域２と、スクライブ領域３が露光される。そして、各デバイスパターン領域２の周囲に位置するスクライブ領域３には、上記のようにモニターパターン９ａ〜９ｈを選択して露光することにより、８種類のモニターパターン９ａ〜９ｈの中から選択された４種類のモニターパターンを形成することができる。
【００３９】
上記のようなフォトマスク１ｂを使用した露光方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）各デバイスパターン領域２の周囲に形成されるスクライブ領域３の各辺には、それぞれ異なるモニターパターン９ａ〜９ｈを形成することができる。従って、デバイスパターン領域２の十分なモニタリングが可能となり、後工程での試験コストを低減することができる。
（２）スクライブ領域を拡大することなく、各デバイスパターン領域２に対し８種類のモニターパターン９ａ〜９ｈの中から４種類を選択して形成することができる。
（３）１枚のフォトマスク１ｂで、デバイスパターン領域２及びスクライブ領域３を露光することができるとともに、各デバイスパターン領域２に対し４種類のモニターパターンをスクライブ領域３に露光することができるので、フォトマスクコストを低減することができる。
（４）モニターパターン９ａ〜９ｈを形成する領域を拡大することなく、スクライブ領域３に４種類のモニターパターン９ａ〜９ｄを形成することができる。従って、プロセスパターン５ａ，５ｂを形成する領域を縮小する必要はなく、各デバイスパターン領域２に対し複数種類のプロセスパターン５ａ，５ｂを形成することができる。
（５）各モニターパターン９ａ〜９ｈは、遮光帯４内に形成されているので、各モニターパターン９ａ〜９ｈをモニターパターン挿入領域６ａ，６ｂに露光する際、スクライブ領域３に遮蔽ブレード１０ａ〜１０ｄの遮蔽精度に対するマージンを確保する必要はない。従って、スクライブ領域３の拡大を防止することができる。
（６）各デバイスパターン領域２の周囲のスクライブ領域３に対し、８種類のモニターパターン９ａ〜９ｈの中から４種類を選択して露光することができるので、前記第一の実施の形態に比してモニターパターンの種類をさらに増大させることができる。
（第三の実施の形態）
図１１は、前記第二の実施の形態のフォトマスク１ｂを使用した露光方法の別の実施の形態を示す。
【００４０】
すなわち、この実施の形態では、モニタリングが必要なデバイスパターン領域の周囲のスクライブ領域３にのみ、前記モニターパターン９ａ〜９ｈの中から４種類のモニターパターンを選択して露光する。
【００４１】
このような露光方法により、第二の実施の形態で得られた作用効果に加えて、モニタリングが必要なデバイスパターン領域の周囲のスクライブ領域３に所要のモニターパターンを形成しながら、モニターパターンの露光に要する時間を短縮して、製造コストを低減することができる。
【００４２】
上記実施の形態は、次に示すように変更することもできる。
・遮光帯に形成するモニターパターンは、４種類及び８種類以外の任意の数としてもよい。
（付記１）複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域と、前記パターン挿入領域に露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンとを備えたことを特徴とするフォトマスク。
（付記２）前記挿入用パターンは、前記スクライブ領域の周囲に形成された遮光帯に形成したことを特徴とする付記１記載のフォトマスク。
（付記３）前記パターン挿入領域は、前記スクライブ領域の隣り合う２辺にそれぞれ設け、前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ複数設けたことを特徴とする付記１乃至２のいずれかに記載のフォトマスク。
（付記４）前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ２つずつ設けたことを特徴とする付記１乃至２のいずれかに記載のフォトマスク。
（付記５）前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ４つずつ設けたことを特徴とする付記１乃至２のいずれかに記載のフォトマスク。
（付記６）前記挿入用パターンは、ステッパ装置の遮蔽ブレードの遮蔽精度を満たす間隔で形成したことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載のフォトマスク。
（付記７）前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載のフォトマスク。
（付記８）前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域のプロセス状況をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記７記載のフォトマスク。
（付記９）前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域の電気的特性をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記７記載のフォトマスク。
（付記１０）複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンの中からいずれかの挿入用パターンを前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
（付記１１）複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の遮光帯に形成された複数のモニターパターンの中からいずれかのモニターパターンを、ステッパ装置の遮蔽ブレードで選択して前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は製造コストの上昇を防止しながら、スクライブ領域に形成するモニターパターンの種類を増大させ得るフォトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一の実施の形態のフォトマスクを示す正面図である。
【図２】  第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図３】  第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図４】  第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図５】  第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図６】  第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図７】  第一の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【図８】  第二の実施の形態のフォトマスクを示す正面図である。
【図９】  第二の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図１０】  第二の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【図１１】  第三の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ      フォトマスク
２        デバイスパターン領域
３        スクライブ領域
６ａ，６ｂ      パターン挿入領域
９ａ〜９ｈ      挿入用パターン（モニターパターン）
【図１】
0003955457.tif 000002
【図２】
0003955457.tif 000003
【図３】
0003955457.tif 000004
【図４】
0003955457.tif 000005
【図５】
0003955457.tif 000006
【図６】
0003955457.tif 000007
【図７】
0003955457.tif 000008
【図８】
0003955457.tif 000009
【図９】
0003955457.tif 000010
【図１０】
0003955457.tif 000011
【図１１】
0003955457.tif 000012