(57)【要約】【課題】レベリングの正確性をより向上させたレベリング工程を有する露光方法及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る露光方法は、ウエハ１０表面の露光領域１１に露光光を照射する前に、前記露光領域にレベリング用光１５を入射し、その入射光１５が前記露光領域で反射する反射光１６を検出し、その検出した反射光１６から得られるレベリングデータに基づいて前記露光領域のレベリング位置を調整するレベリング工程を有する露光方法において、前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、前記露光領域における前記無効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用しないことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ表面の露光領域に露光光を照射する前に、前記露光領域にレベリング用光を入射し、その入射光が前記露光領域で反射する反射光を検出し、その検出した反射光から得られるレベリングデータに基づいて前記露光領域のレベリング位置を調整するレベリング工程を有する露光方法において、
前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記無効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用しないことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
請求項１において、前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを有効にすべき有効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記有効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用することを特徴とする露光方法。
【請求項３】
ウエハ表面上にフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記ウエハ表面の露光領域にレベリング用光を入射し、その入射光が前記露光領域で反射する反射光を検出し、その検出した反射光から得られるレベリングデータに基づいて前記露光領域のレベリング位置を調整するレベリング工程と、
前記ウエハ表面の前記露光領域の前記フォトレジスト膜に露光光を照射する工程と、
を具備し、
前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記無効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記パターン密度差は、疎パターン領域と密パターン領域とのパターン密度差であり、前記無効領域は、前記疎パターン領域又は前記密パターン領域であることを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項４において、前記疎パターン領域は、パターン密度が１０％未満の領域であり、前記密パターン領域は、パターン密度が５０％以上の領域であることを特徴とする露光方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記無効領域は、前記フォトレジスト膜の下に孔が形成された密パターン領域であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５において、前記無効領域は、前記フォトレジスト膜の下に配線パターンが形成された疎パターン領域であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベリングの正確性をより向上させたレベリング工程を有する露光方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の露光方法について説明する。
ウエハ上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光装置によって露光する。この露光装置はレベリングセンサーを有している。本明細書でいうレベリングとは、露光光の光源からの光によりレチクルマスクのパターンをウエハ表面に結像する際に、ベストフォーカス位置と結像面を一致させる動作をいう。
【０００３】
詳細には、ウエハ表面に露光に寄与しない光、即ちレベリング用光を入射し、その入射光がウエハ表面で反射する反射光を受光センサーで受光し、この受光した反射光から得られるレベリングデータに基づいてウエハ表面のレベリング位置を調整する。前記レベリングデータとは、前記反射光の強度及び角度を計測することにより、ウエハ表面の位置及び角度（ウエハ表面の傾き等）が検出され、この検出された位置及び角度が露光時のベストなパターン結像面の位置及び角度からずれているずれ量を検出し、その検出したずれ量のデータをいう。また、前記ウエハ表面のレベリング位置の調整とは、前記レベリングデータに基づいてウエハ表面の位置及び角度を調整することである。このようにして露光時のベストフォーカス位置と結像面を一致させる。
【０００４】
ところで、ウエハ表面が水平面又は水平面に近い平面である場合は上述したレベリングセンサーでウエハ表面の位置及び角度を調整してベストフォーカス位置と結像面を正確に一致させることができる。しかし、レベリングを行うウエハ表面が大きな高低差を有する場合は、上述したレベリングを行ってもベストフォーカス位置と結像面を正確に一致させることができない。そこで、ウエハ表面が大きな高低差を有する場合は、従来、次のような方法でレベリングを行っている。
【０００５】
レベリングセンサーで感知されるレベリングデータを有効とすべき領域、所謂「ワーク」領域と、レベリングデータを無視すべき領域、所謂「孔」領域との高低差を検知し、その高低差からレベリングデータを無効とする「孔」領域を検出する。そして、その無効とする「孔」領域でレベリングの際の入射光が反射した反射光を受光した受光センサーの信号を無視してレベリングを行う。これにより、ウエハ表面が大きな高低差を有していても、「ワーク」領域において正確にレベリングを行うことができる（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような方法でレベリングを行うと、レベリングデータを無効とすべき高低差の大きい領域だけではなく、本来ならレベリングデータを有効とすべき「ワーク」領域においても高低差が大きい領域のレベリングデータが無効となってしまうことがある。このような場合は、露光及び現像後のレジストパターンの寸法が変動したり、エッチング後のパターン飛びやパターンつぶれ等の欠陥が発生することがある。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、レベリングの正確性をより向上させたレベリング工程を有する露光方法及び半導体装置の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】
上記課題を解決するため、本発明に係る露光方法は、ウエハ表面の露光領域に露光光を照射する前に、前記露光領域にレベリング用光を入射し、その入射光が前記露光領域で反射する反射光を検出し、その検出した反射光から得られるレベリングデータに基づいて前記露光領域のレベリング位置を調整するレベリング工程を有する露光方法において、
前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記無効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用しないことを特徴とする。
【００１０】
上記本発明に係る露光方法によれば、設計データに基づきレベリングデータを無効とする領域を指定するため、半導体ウエハの表面形状から無効とすべきレベリングデータを決定する従来技術に比べて、無効とすべきでないレベリングデータを誤って無効とすることを防止でき、その結果、解像不良が発生することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明に係る露光方法において、前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを有効にすべき有効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記有効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用することも可能である。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウエハ表面上にフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記ウエハ表面の露光領域にレベリング用光を入射し、その入射光が前記露光領域で反射する反射光を検出し、その検出した反射光から得られるレベリングデータに基づいて前記露光領域のレベリング位置を調整するレベリング工程と、
前記ウエハ表面の前記露光領域の前記フォトレジスト膜に露光光を照射する工程と、
を具備し、
前記露光領域における設計データ上のパターン密度差に基づいて前記レベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから予め座標を用いて指定しておき、
前記露光領域における前記無効領域で反射した反射光から得られるレベリングデータを前記レベリング工程で利用しないことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記パターン密度差は、疎パターン領域と密パターン領域とのパターン密度差であり、前記無効領域は、前記疎パターン領域又は前記密パターン領域であることが好ましい。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記疎パターン領域は、パターン密度が１０％未満の領域であり、前記密パターン領域は、パターン密度が５０％以上の領域であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記無効領域は、前記フォトレジスト膜の下に孔が形成された密パターン領域であることも可能である。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記無効領域は、前記フォトレジスト膜の下に配線パターンが形成された疎パターン領域であることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１による露光方法を用いて露光される半導体ウエハを示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す半導体ウエハの露光領域（１ショット領域）を示す拡大平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示す１Ｃ−１Ｃ線に沿った断面図である。
【００１６】
図１（Ａ）に示すように、半導体ウエハ１０には複数のＬＳＩチップ領域１１が形成されており、一つのＬＳＩチップ領域１１が露光領域となる。この露光領域は、１回の露光光を照射する領域、即ち１回の露光ショットを打つ領域である。本実施の形態では、レベリング位置を調整するレベリング工程を一つのＬＳＩチップ領域１１に行い、その後、そのＬＳＩチップ領域１１に露光光を照射し、次に、その露光光を照射したＬＳＩチップ領域１１の隣のＬＳＩチップ領域１１にレベリング工程を行い、その後、そのレベリング工程を行ったＬＳＩチップ領域１１に露光光を照射することを繰り返すことにより、半導体ウエハ１０の全てのＬＳＩチップ領域１１を露光する方法を採用する。
【００１７】
以下にレベリング工程及び露光工程について説明する。
まず、図１（Ａ）に示す露光する半導体ウエハ１０を用意する。この半導体ウエハ１０のＬＳＩチップ領域１１は、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、その中央に大きな孔１３を有し、その孔１３はＭＥＭＳ素子（図示せず）を載せるためのものである。また、ＬＳＩチップ領域１１は、孔１３の周囲に形成された周辺回路形成領域１４を有している。この周辺回路形成領域に主にトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が作りこまれる。また、ＬＳＩチップ領域１１の表面にはフォトレジスト膜（図示せず）が塗布されている。このフォトレジスト膜は、孔１３上及び周辺経路形成領域１４上に塗布されている。
【００１８】
次に、半導体ウエハ１０を、レベリングセンサーを有する露光装置に投入する。この露光装置には、露光条件として予め次のデータが入力されている。つまり、露光領域であるＬＳＩチップ領域１１における設計データ上のパターン密度差に基づいてレベリングデータを無効にすべき無効領域を前記設計データから座標を用いて指定しておき、その無効領域の座標データが露光装置に予め入力されている。この無効領域は、図１（Ｂ）に示す孔１３が形成される領域である。ここでいう設計上のパターン密度差とは、疎パターン領域と密パターン領域とのパターン密度差をいい、疎パターン領域とは、孔のパターン密度が１０％未満である領域をいい、密パターン領域とは、孔のパターン密度が５０％以上である領域をいう。無効領域を露光装置に認識させておく理由は、ＬＳＩチップ領域１１の全領域のレベリングデータを有効にしておくと、孔１３と周辺回路形成領域１４との高低差によって周辺回路領域１４で大きなデフォーカスが生じ、解像不良などが発生するからである。また、長辺が５００μｍ以上の大きな孔は、孔のパターン密度が１００％の密パターン領域として無効領域に指定すべきである。
【００１９】
前記露光条件を露光装置に入力する方法としては、設計者が無効領域の座標データを予め指定し、その座標データをオペレータが露光装置に入力する方法、又は、設計データ（ＣＡＤデータ）内に無効領域を定める枠をデータとして持たせ、そのデータをオペレータが露光装置に入力する方法が挙げられる。このような方法を用いて露光装置に無効領域を認識させる。
【００２０】
なお、上記のように孔１３が形成される領域を無効領域とすると、周辺回路が形成される領域１４が有効領域となる。
【００２１】
この後、半導体ウエハ１０にレベリング工程を行う。
詳細には、図１（Ｃ）に示すように、半導体ウエハ１０の露光領域である一つのＬＳＩチップ領域１１に露光に寄与しない光、即ちレベリング用光１５を入射し、その入射光１５がＬＳＩチップ領域１１で反射した反射光１６を受光センサー（図示せず）で受光する。レベリング用光１５は露光領域全体をスキャンするように照射され、露光領域全体からの反射光１６を受光センサーで受光する。
【００２２】
そして、受光した反射光１６からレベリングデータを得る。つまり、反射光１６の強度及び角度を計測することにより、露光領域のレベリング位置（露光領域表面の位置及び角度、露光領域表面の傾き等）を検出し、この検出したレベリング位置が露光時のベストなパターン結像面の位置及び角度からずれているずれ量をレベリングデータとして検出する。これにより、露光領域全域からのレベリングデータが得られる。
【００２３】
次いで、上述したように孔１３が形成されている領域を無効領域として指定しているため、前記露光領域全域から得られたレベリングデータのうち、孔１３が形成された領域（無効領域）から得られたレベリングデータ以外のレベリングデータ（即ち、周辺回路が形成される有効領域１４から得られたレベリングデータ）に基づいて露光領域表面のレベリング位置（露光領域表面の位置及び角度）を調整する。このように無効領域から得られたレベリングデータをレベリング調整に利用しないため、この後の露光工程において大きなデフォーカスの発生や解像不良などの発生を抑制することができる。
【００２４】
この後、上記のレベリング工程を行った露光領域（ＬＳＩチップ領域１１）のフォトレジスト膜に露光光を照射する。
【００２５】
上記実施の形態１によれば、設計データに基づきレベリングデータを有効、無効とする領域を指定するため、半導体ウエハの表面形状から無効とすべきレベリングデータを決定する従来技術に比べて、無効とすべきでないレベリングデータを誤って無効とすることを防止でき、その結果、解像不良が発生することを抑制できる。
【００２６】
また、従来技術では、レベリング工程においてレベリングデータを有効／無効にする計算が必要となるが、本実施の形態では、そのような計算が不要となるため、露光処理速度の低下を抑制できる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２（Ａ）は、本発明の実施の形態２による露光方法を用いて露光される半導体ウエハの露光領域（１ショット領域）を示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す露光領域の疎パターン領域と密パターン領域との境界領域を示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、露光領域であるＬＳＩチップ領域１１は疎パターン領域１７及び密パターン領域１８を有している。密パターン領域１８はＡｌ合金配線１９が密集した領域であり、疎パターン領域１７は密パターン領域１８とは逆にＡｌ合金配線１９が密集していない領域である。疎パターン領域１７とは、Ａｌ合金配線１９のパターン密度が１０％未満の領域をいう。密パターン領域１８とは、Ａｌ合金配線１９のパターン密度が５０％以上の領域をいう。
【００２９】
Ａｌ合金配線１９の下には第１の層間絶縁膜１２が形成されており、Ａｌ合金配線１９及び第１の層間絶縁膜１９の上には第２の層間絶縁膜２０が形成されている。第２の層間絶縁膜２０の上には図示せぬフォトレジスト膜が形成されている。
【００３０】
露光領域であるＬＳＩチップ領域１１における設計データ上のパターン密度差に基づいてレベリングデータを無効にすべき無効領域は、図２（Ａ）に示す疎パターン領域１７である。
【００３１】
上記実施の形態２においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、第２の層間絶縁膜の表面をＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)によって平坦化したとしても、Ａｌ合金配線１９のパターンの疎密によって完全な平面にすることはできないので、疎パターン領域１７に窪みができる。しかし、疎パターン領域１７を無効領域として指定しておくことにより、疎パターン領域１７と密パターン領域１８との高低差によって大きなデフォーカスが生じることを抑制し、解像不良などの発生を抑制できる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１による露光方法を用いて露光される半導体ウエハを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す半導体ウエハの露光領域（１ショット領域）を示す拡大平面図、（Ｃ）は（Ｂ）に示す１Ｃ−１Ｃ線に沿った断面図。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態２による露光方法を用いて露光される半導体ウエハの露光領域（１ショット領域）を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す露光領域の疎パターン領域と密パターン領域との境界領域を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１０…半導体ウエハ、１１…ＬＳＩチップ領域、１２…第１の層間絶縁膜、１３…孔、１４…周辺回路形成領域、１５…レベリング用光（入射光）、１６…反射光、１７…疎パターン領域、１８…密パターン領域、１９…Ａｌ合金配線、２０…第２の層間絶縁膜
【図１】
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【図２】
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