JP2012164811A

JP2012164811A - 半導体装置の製造方法、露光マスクの出荷判定方法及び作製方法

Info

Publication number: JP2012164811A
Application number: JP2011023999A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishio; 宏之西尾; Satoshi Usui; 聡臼井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-30
Also published as: US20120202142A1

Abstract

【課題】露光マスクを用いて形成されるパタンと、合せ先の工程において形成されたパタンとの合せずれを低減し、歩留りの低下を抑えることが可能な半導体装置の製造方法、露光マスクの出荷判定方法及び作製方法を提供する。
【解決手段】露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む第１のパタンを有する第１のマスクを作製し、第１のパタンにおける、露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定した後、これらの位置ずれの差分である第１の差分を算出し、第１の差分を、第１のマスクを用いてウエハを露光処理する際の、合せパラメータに反映させる。
【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法、露光マスクの出荷判定方法及び作製方法に関する。

近年、半導体装置におけるさらなる集積回路パタンの微細化に伴い、例えば、ゲートと基板コンタクトのショートによる歩留りの大幅な低下が問題となっている。このような歩留りの低下は、露光マスクの合せずれに起因するものであることから、露光マスクの合せ精度の向上が要求されている。

通常、露光マスクは、描画プロセスにより形成された後、それぞれのマスクにおいて、基準位置からの位置ずれ量が算出され、算出された位置ずれ量に基づいて出荷判定が行われる。

特開２００９−１７５２７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、露光マスクを用いて形成されるパタンと、合せ先の工程において形成されたパタンとの合せずれを低減し、歩留りの低下を抑えることが可能な半導体装置の製造方法、露光マスクの出荷判定方法及び作製方法を提供することである。

本発明の実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法においては、露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む第１のパタンを有する第１のマスクを作製し、第１のパタンにおける、露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定した後、これらの位置ずれの差分である第１の差分を算出し、第１の差分を、前記第１のマスクを用いてウエハを露光処理する際の、合せパラメータに反映させる、ことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、露光マスクの出荷判定方法が提供される。この露光マスクの出荷判定方法においては、第１のパタンを形成するための第１のマスクを作製し、第１のパタンに合せて形成される第２のパタンを形成するための第２のマスクを作製し、第１のマスクのマスクパタンを基準とした、第２のマスクのマスクパタンの位置ずれ量を算出し、位置ずれ量に基づき、前記第２のマスクの出荷判定を行う、ことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、露光マスクの作製方法が提供される。この露光マスクの作製方法においては、第１のパタンを形成するための第１のマスクを作製し、第１のマスクのパタン位置ずれを測定し、位置ずれに基づき、第１のパタンに合せて形成される第２のパタンを形成するための第２のマスクを作製する描画条件を算出する、ことを特徴とする。

実施形態１に係る露光マスクの作製及び露光処理システムのブロック図。実施形態１に係る露光マスクの作製及び露光工程のフローチャート。実施形態１に係る露光マスクＡの基準位置と各マスクパタンとの位置ずれを示す図。実施形態１に係る露光マスクＢの基準位置と各マスクパタンとの位置ずれを示す図。実施形態１に係る露光マスクＡ、Ｂにおいて算出されたマスクパタンの位置ずれを示す図。実施形態２に係る露光マスクの作製及び露光処理システムのブロック図。実施形態２に係る露光マスクの作製及び露光工程のフローチャート。実施形態２に係る基準位置と各マスクパタンとの位置ずれを示す図。実施形態２に係る露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの一例を示す図。実施形態３に係る露光マスクの作製及び露光工程のフローチャート。実施形態３に係る合せ先の露光マスクＤの基準位置と各マスクパタンとの位置ずれを示す図。実施形態３に係る合せ先の露光マスクＤ、露光マスクＥの露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれ及び差分の一例を示す図。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１に、本実施形態の露光マスクの作製及び露光処理システムのブロック図を示す。露光マスクを描画プロセスにより作製する描画装置１１と、作製された露光マスクにおけるマスクパタンの位置及び基準位置との位置ずれを測定する位置測定装置１２と、測定された位置ずれの差分及び描画プロセス条件を算出する計算装置１３が設けられ、露光マスクの作製システムを構成している。さらに、得られた位置ずれの差分に基づいて露光条件を算出・制御する制御装置１４と、作製された露光マスクを用いて、得られた露光条件でウエハを露光処理する露光装置１５が設けられ、露光処理システムを構成している。

このような露光システムを用いて、以下のように露光マスクが作製され、ウエハが所定のパタンで露光される。図２に、露光マスクの作製及び露光工程のフローチャートを示す。先ず、例えば図３に示すように、描画装置１１において作製された先の工程で形成されたパタンの形成に用いられた露光マスクＡ（以下合せ先の露光マスクＡと記す）について、位置測定装置１２において、基準位置と、各マスクパタンとの位置ずれを測定する（Ａｃｔ１−１）。そして、この位置ずれに基づき、計算装置１３において、新たに形成される露光マスクＢの描画プロセス条件を算出する（Ａｃｔ１−２）。

次いで、算出された描画プロセス条件により、描画装置１１において新たに露光マスクＢを作製する（Ａｃｔ１−３）。そして、位置測定装置１２において、例えば図４に示すように、同様に、基準位置と、各マスクパタンとの位置ずれを測定する（Ａｃｔ１−４）。

図５に露光マスクＡ、Ｂにおいて算出されたマスクパタンの位置ずれの一例を示す。露光マスクＡのマスクパタンの位置ずれ（ベクトルａ）は左下方向であるのに対し、露光マスクＢのマスクパタンの位置ずれ（ベクトルｂ）は右上方向となっている。

通常、マスク出荷判定においては、基準となる位置からのずれ量（｜ベクトルｂ｜）が基準値を超えなければ良品と判断されて出荷される。しかしながら、実際に形成されるウエハ上に形成されるパタンは、露光マスクＡのマスクパタンを基準とした露光マスクＢのマスクパタンの位置ずれ（ベクトルｂ−ａ）分、ずれが生じることになり、これが、歩留り低下の要因となる。

そこで、計算装置１３において、露光マスクＡのマスクパタンを基準とした露光マスクＢのマスクパタンの位置ずれ、すなわち露光マスクＡのマスクパタンの位置ずれと、露光マスクＢのマスクパタンの位置ずれの差分（ベクトルｂ−ａ）を算出し（Ａｃｔ１−５）、この位置ずれ量を基準値と比較して、基準値以内のときは出荷ＯＫとし、これを超えるときは出荷ＮＧと判定する（Ａｃｔ１−６）。

そして、出荷ＯＫと判断された露光マスクＢについて、制御装置１４において、得られた位置ずれの差分に基づいて露光条件を算出し（Ａｃｔ１−７）、露光装置１５において、露光マスクＢを用いて、合せ先の露光マスクＡによりパタンが形成されたウエハを露光処理する（Ａｃｔ１−８）。

露光マスクＢが出荷ＮＧと判断された場合は、Ａｃｔ１−２のステップに戻り、得られた位置ずれの差分に基づいて、露光マスクＢの描画プロセス条件を算出し、再度露光マスクＢの作成を行う。具体的には、露光マスクＡのマスクパタン位置ずれ(ベクトルａ)に基づき、同じ位置ずれ(ベクトルａ)分ずれるように露光マスクＢの描画プロセス条件を算出し、マスク作成実施するも、露光マスクＢのマスクパタン位置ずれ(ベクトルｂ)がずれてしまった場合、得られた位置ずれの差分(ベクトルａ−ｂ)量を描画プロセス条件に適用し、再度露光マスクＢの作成を行う。

このように、本実施形態によれば、合せ先の露光マスクのマスクパタンの位置ずれに基づき、新たに形成される露光マスクの描画プロセス条件を算出することにより、先の工程で形成されたパタンとの合せずれを低減することができる。そして、露光マスクの出荷判定において、合せ先の露光マスクのマスクパタンを基準とした位置ずれ量により判断することにより、先の工程で形成されたパタンとの合せずれによる歩留りの低下を抑制することが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態においては、実施形態１と同様のシステム構成であるが、図６に示すように、描画装置２１において作製された露光マスクＣ内の露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンの位置ずれを位置測定装置２２において測定し、計算装置２３において、これらの位置ずれの差分を算出し、制御装置２４において、得られた位置ずれの差分を合せパラメータに反映させ、さらにウエハ位置測定装置２６が設けられている点で異なっている。

図７に、本実施形態の露光マスクの作製及び露光工程のフローチャートを示す。先ず、例えば図８に示すように、描画装置２１において、上下端に２カ所ずつの露光後合せずれ測定パタンと、マスク位置ずれ量測定パタンに囲まれた本体集積回路内のパタンとを含む露光マスクＣを描画プロセスにより作製する（Ａｃｔ２−１）。次いで、作製された露光マスクについて、位置測定装置２２において、露光後合せずれ測定パタン及び本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定する（Ａｃｔ２−２）。

図９に、露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの一例を示す。露光後合せずれ測定パタンの位置ずれ（ベクトルｃ_１）は左下方向であるのに対し、本体集積回路内のパタンの位置ずれ（ベクトルｃ_２）は右下方向と、異なる方向となっている。

このように、露光後合せずれ測定パタンと本体集積回路内のパタンの位置ずれが異なっていると、露光後に合せずれを測定した結果が本体集積回路内のパタンのずれを反映しないことになる。

そこで、計算装置２３において、図９に併せて示すように、これら露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの差分（ベクトルｃ_２−ｃ_１）を算出する（Ａｃｔ２−３）。そして、制御装置２４において、得られた差分のデータを合せパラメータに反映させ（Ａｃｔ２−４）、露光装置２５において、ウエハを露光処理する（Ａｃｔ２−５）。そして、ウエハ位置測定装置２６において、露光後合せずれ測定パタンにより、ウエハの合せずれを測定し、基準値以内のときは出荷ＯＫと判定して流品し、これを超えるときは出荷ＮＧと判定して（Ａｃｔ２−６）、再度露光処理が行われる。

このとき、再度露光処理を行うときは、露光後合わせずれ測定パタンにより測定したウエハの合わせずれ量から、基準値内に収まるよう、露光する際のＸ／Ｙ方向それぞれのシフト量を露光装置に適用し、露光処理を行う。

このように、本実施形態によれば、露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの差分を合せパラメータに反映させてウエハを露光処理することにより、本体集積回路内のパタンのずれを露光後に合せずれを測定した結果により正確に反映させることができ、高精度にウエハの合せずれを判断することができる。そして、合せずれによる歩留りの低下を抑制することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態においては、実施形態２と同様のシステム構成が用いられるが、実施形態１と同様に合せ先のマスクのマスクパタンの位置ずれを併せて測定している点で、実施形態２と異なっている。

図１０に、本実施形態の露光マスクの作製及び露光工程のフローチャートを示す。先ず、例えば図１１に示すように、実施形態２と同様に、描画装置２１において、露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む、合せ先の露光マスクＤを描画プロセスにより作製する（Ａｃｔ３−１−１）。次いで、得られた合せ先の露光マスクＤについて、位置測定装置２２において、露光後合せずれ測定パタン及び本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定する（Ａｃｔ３−２−１）。そして、実施形態２と同様に、計算装置２３において、これら露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの差分を算出する（Ａｃｔ３−３−１）。

図１２に、合せ先の露光マスクＤにおける露光後合せずれ測定パタンの位置ずれ（ベクトルｄ_１）と、本体集積回路内のパタンの位置ずれ（ベクトルｄ_２）、及びこれらの差分（ベクトルｄ_２−ｄ_１）の一例を示す。

同様に、描画装置２１において、露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む、新たな露光マスクＥを描画プロセスにより作製する（Ａｃｔ３−１−２）。このとき、先に得られた合せ先の露光マスクＤにおける位置ずれの差分に基づき、露光マスクＥの描画プロセス条件を算出してもよい。次いで、得られた露光マスクＥについて、位置測定装置２２において、露光後合せずれ測定パタン及び本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定する（Ａｃｔ３−２−２）。そして、実施形態２と同様に、計算装置２３において、これら露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの差分を算出する（Ａｃｔ３−３−２）。

図１２に、露光マスクＥにおける露光後合せずれ測定パタンの位置ずれ（ベクトルｅ_１）と、本体集積回路内のパタンの位置ずれ（ベクトルｅ_２）、及びこれらの差分（ベクトルｅ_２−ｅ_１）の一例を併せて示す。

そして、図１２に一例を併せて示すように、計算装置２３において、合せ先の露光マスクＤにおける露光後合せずれ測定パタンの位置ずれ（ベクトルｄ_１）と本体集積回路内のパタンの位置ずれ（ベクトルｄ_２）の差分（ベクトルｄ_２−ｄ_１）と、露光マスクＥにおける露光後合せずれ測定パタンの位置ずれ（ベクトルｅ_１）と本体集積回路内のパタンの位置ずれ（ベクトルｅ_２）の差分（ベクトルｅ_２−ｅ_１）との差分を算出する（Ａｃｔ３−４）。

そして、制御装置２４において、得られた差分のデータを合せパラメータに反映させ（Ａｃｔ３−５）、露光装置２５において、露光マスクＥを用いて、合せ先の露光マスクＤによりパタンが形成されたウエハを露光処理する（Ａｃｔ３−６）。そして、ウエハ位置測定装置２６において、露光後合せずれ測定パタンにより、ウエハの合せずれを測定し、基準値以内のときは出荷ＯＫと判定して流品し、これを超えるときは出荷ＮＧと判定して（Ａｃｔ３−７）、再度露光処理が行われる。このとき、再度露光処理を行うときは、露光後合わせずれ測定パタンにより測定したウエハの合わせずれ量から、基準値内に収まるよう、露光する際のＸ／Ｙ方向それぞれのシフト量を露光装置に適用し、露光処理を行う。

このように、本実施形態によれば、合せ先の露光マスクのマスクパタンの位置ずれに基づき、新たに形成される露光マスクの描画プロセス条件を算出することにより、先の工程で形成されたパタンとの合せずれを低減することができる。また、露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、本体集積回路内のパタンの位置ずれの差分を合せパラメータに反映させてウエハを露光処理することにより、本体集積回路内のパタンのずれを露光後に合せずれを測定した結果により正確に反映させることができ、高精度にウエハの合せずれを判断することができる。そして、合せずれによる歩留りの低下を抑制することが可能となる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の露光マスクの出荷判定方法及び作製方法、及び半導体装置の製造方法によれば、露光マスクを用いて形成されるパタンと、合せ先の工程において形成されたパタンとの合せずれを低減し、歩留りの低下を抑えることが可能となる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１、２１…描画装置、１２、２２…位置測定装置、１３、２３…計算装置、１４、２４…制御装置、１５、２５…露光装置、２６…ウエハ位置測定装置。

Claims

露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む第１のパタンを有する第１のマスクを作製し、
前記第１のパタンにおける、前記露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、前記本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定した後、これらの位置ずれの差分である第１の差分を算出し、
前記第１の差分を、前記第１のマスクを用いてウエハを露光処理する際の、合せパラメータに反映させる、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第１のパタンに合せて形成される露光後合せずれ測定パタンと、本体集積回路内のパタンとを含む第２のパタンを形成するための第２のマスクを作製し、
前記第２のパタンにおける、前記露光後合せずれ測定パタンの位置ずれと、前記本体集積回路内のパタンの位置ずれをそれぞれ測定した後、これらの位置ずれの差分である第２の差分を算出し、
前記第１の差分と、前記第２の差分との差分である第３の差分を算出し、
前記第３の差分を、前記第２のマスクを用いてウエハを露光処理する際の、合せパラメータに反映させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
第１のパタンを形成するための第１のマスクを作製し、
前記第１のパタンに合せて形成される第２のパタンを形成するための第２のマスクを作製し、
前記第１のマスクのマスクパタンを基準とした、前記第２のマスクのマスクパタンの位置ずれ量を算出し、
前記位置ずれ量に基づき、前記第２のマスクの出荷判定を行う、
ことを特徴とする露光マスクの出荷判定方法。
前記第１のパタン又は前記第２のパタンは、本体集積回路内のパタン、露光後合せずれ測定パタン、及び出荷判定用の位置ずれ測定パタンの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の露光マスクの出荷判定方法。
第１のパタンを形成するための第１のマスクを作製し、前記第１のマスクのパタン位置ずれを測定し、
前記位置ずれに基づき、前記第１のパタンに合せて形成される第２のパタンを形成するための第２のマスクを作製する描画条件を算出する、
ことを特徴とする露光マスクの作製方法。