JPH0758682B2

JPH0758682B2 - 露光方法

Info

Publication number: JPH0758682B2
Application number: JP63328280A
Authority: JP
Inventors: 和也渡辺
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH02174110A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕半導体装置製造におけるホトリソグラフィの露光をステ
ッパで行う際の、回路形成用の露光に先立ってレチクル
のセットずれによるダイローテーションを０にするため
に行う該ダイローテーションの測定方法に関し、該測定の精度向上と自動化を可能にさせることを目的と
し、更に要すれば、該測定に投影レンズのディストーシ
ョンが影響しないようにすることをも含ませることを目
的とし、レチクル上の回路パターンの４隅近傍に、該回路パター
ンのＸまたはＹ方向の１方向にに平行な辺を有するマー
クパターンを設けて、該レチクルをステッパにセットし
ウェーハに対して、該ウェーハの移動をステッパのＸ及
びＹ方向に限定した状態の下で、相互に異なる上記辺を
該ウェーハ上で互いに近接して対向させた状態に転写す
る露光を行って、該ウェーハ上に、上記対向させた辺が
転写された対向２辺を有する合成パターンを、対向させ
る辺の組合せを異にして複数個形成し、上記合成パター
ンの上記対向２辺の間隔寸法を測定して、その測定値か
ら該レチクルのセットずれによるダイローテーションを
求めるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置製造におけるホトリソグラフィの
露光方法に係り、特に、露光をステッパで行う際の、回
路形成用の露光に先立ってレチクルのセットずれによる
ダイローテーションを０にするために行う該ダイローテ
ーションの測定方法に関する。

上記ステッパは、半導体装置の半導体チップ１個分の回
路パターンを設けたレチクルを露光用マスクとなし、被
露光体であるウェーハをXY方向にステップ移動させて各
ステップ毎に露光を繰り返すことにより、ウェーハに半
導体チップ複数個分の回路を露光するものである。

その露光では、レチクル上の回路パターンのXY方向がウ
ェーハ移動のXY方向即ちステッパのXY方向に合致するよ
うにレチクルをセットしておくことが重要であり、事前
に両者のずれ（ダイローテーションと称する）を測定し
て、ダイローテーションが０となるようにレチクルのセ
ットを調整する。

〔従来の技術〕

第４図（ａ）（ｂ）は上述したダイローテーションを測
定する方法の従来例を説明する平面図であり、（ａ）は
レチクルの要部平面図、（ｂ）は測定のために露光した
ウェーハの要部平面図、である。

第４図（ａ）において、レチクル１には、回路パターン
11の対向縁辺の外側（ウェーハ上でダイシングラインと
なる領域）の一方に主尺パターン12を、他方に副尺（バ
ーニヤ）パターン13を設けてある。副尺パターン13の位
置は、ウェーハを上記対向縁辺の対向方向に１ステップ
移動させる前後の露光を重ねた際に副尺パターン13の転
写パターンが主尺パターン12の転写パターンに沿うよう
に選ばれている。

このレチクル１をステッパにセットした際のダイローテ
ーションの測定は、次のようにして行う。

即ち、第４図（ｂ）において、ウェーハ２に対して第１
露光とそこから上記の１ステップ移動させた第２露光と
を行い、ウェーハ２上に、回路パターン11、主尺パター
ン12及び副尺パターン13が転写された２組の回路パター
ン21、主尺パターン22及び副尺パターン23を形成する。

そうすると、２個の回路パターン21の間では、副尺パタ
ーン23が主尺パターン22に沿うようになる。

そこで、この主尺パターン22と副尺パターン23の位置ず
れ状態を観察することにより所望のダイローテーション
を測定することができる。

そして、その測定結果に基づきダイローテーションが０
となるようにレチクルのセットを調整してから、回路形
成用の露光を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した測定方法は、主尺パターン22と副
尺パターン23の位置ずれ状態の観察が人による目標観察
となるため、個人差が生じて測定精度を充分に高めるこ
とが困難であり、然も、この個人差を除去するために観
察の自動化も目論んでもその自動化が困難である。

また、投影レンズにディストーションが存在する場合に
は、それが影響して測定誤差が増大する問題がある。

そこで本発明は、半導体装置製造におけるホトリソグラ
フィの露光をステッパで行う際の、回路形成用の露光に
先立ってレチクルのセットずれによるダイローテーショ
ンを０にするために行う該ダイローテーションの測定方
法において、該測定の精度向上と自動化を可能にさせる
ことを目的とし、更に要すれば、該測定に投影レンズの
ディストーションが影響しないようにすることも含ませ
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

実施例説明用の第１図（ａ）（ｂ）を参照して、上記目
的は、投影レンズのディストーションを考慮する場合に
は、レチクル３上の回路パターン31の隣接２隅近傍のそ
れぞれに位置して該回路パターン31のＸまたはＹ方向に
平行な１直線36に合致する第１辺32及び第２辺33と、該
回路パターン３の他の２隅近傍のそれぞれに位置して該
直線36に平行な１直線37に合致し第２辺側33が第３辺と
なる第３辺34及び第４辺35とを有するマークパターン32
A〜35Aを該レチクル上に設けて、該レチクル３をステッパにセットしウェーハ４に対し
て、第１露光と、該ウェーハ４を第１露光の位置からス
テッパのＸ及びＹ方向に移動した状態の下で、第３辺34
を第１露光における第１辺32に近接して対向させた第２
露光と、該ウェーハ４を第２露光の位置からステッパの
ＸまたはＹ方向の何れか１方向に移動した状態の下で、
第４辺35を第１露光における第２辺33に対向させた第３
露光と、該ウェーハ４を第１露光の位置からステッパの
Ｘ及びＹ方向の主として１方向に移動した状態の下で、
第１辺32及び第２辺33をそれぞれ第１露光における第４
辺35及び第３辺34に近接して対向させた第４露光とを行
い、該ウェーハ４上に、上記対向する第１辺32及び第３辺34
が転写された対向２辺42、44aを有する第１合成パター
ン48Aと、上記対向させた第２辺33及び第４辺35が転写
された対向２辺43、45aを有する第２合成パターン48B
と、上記対向させた第３辺34及び第２辺33が転写された
対向２辺44、43aを有する第３合成パターン48Cと、上記
対向させた第４辺35及び第１辺32が転写された対向２辺
45、42aを有する第４合成パターン48Dとを形成して、第１、第２、第３及び第４合成パターン48A〜48Dの上記
対向２辺の間隔寸法ａ、ｂ、ｃ及びｄを測定して、該レ
チクル３のセットずれによるダイローテーションを（ａ
−ｂ＋ｃ−ｄ）/2でもって求める本発明の測定方法によ
って解決され、また、投影レンズのディストーションを考慮しないで良
い場合には、上記第４露光を省略して、上記ダイローテ
ーションを（ａ−ｂ）/2でもって求める本発明の測定方
法によって解決される。

〔作用〕

上記寸法ａとｂとの差は、上記第１及び第２合成パター
ン48A、48Bの間隔における、レチクル３上の回路パター
ンのＸまたはＹ方向とステッパのＸまたはＹ方向とのず
れの大きさに、投影レンズのディストーションによって
上記ずれ方向と同方向に発生するずれの大きさが加わっ
た値を示し、上記寸法ｃとｄとの差は、上記第３及び第
４合成パターン48C、48Dの間隔における、投影レンズの
ディストーションによって上記ずれ方向と同方向に発生
するずれの大きさの値を示す。そして、第３及び第４合
成パターン48C、48Dの間隔は、第１及び第２合成パター
ン48A、48Bの間隔にほぼ等しい。

このことから、投影レンズにディストーションがない場
合のダイローテーションは（ａ−ｂ）/2で示され、投影
レンズにディストーションがある場合には、その影響を
補正した（ａ−ｂ＋ｃ−ｄ）/2によって正確なダイロー
テーションを示すことができる。

然も、寸法ａ〜ｄは、上記対向２辺の間隔寸法であるこ
とから、微細パターンの幅寸法の高精度測定に一般に用
いられているパターン幅寸法自動測定器によって高精度
に自動測定することが可能である。

このことから、投影レンズにディストーションがある場
合をも含めて、ダイローテーション測定の精度向上と自
動化が可能となる。そしてそれに伴って、ダイローテー
ションの調整も高精度に行い得るようになる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について第１図〜第３図を用いて説
明する。第１図（ａ）（ｂ）は第１実施例を説明する平
面図、第２図は第２実施例を説明する平面図、第３図
（ａ）（ｂ）は第３実施例を説明する平面図、である。

第１実施例は投影レンズのディストーションを考慮する
場合のものであり、それを説明する第１図の（ａ）はレ
チクルの要部平面図、（ｂ）はダイローテーション測定
のために露光したウェーハの要部平面図である。

第１図（ａ）において、レチクル３には、回路パターン
31の隣接２隅近傍のそれぞれに位置して回路パターン31
のＸまたはＹ方向（ここでは図面の上下方向であるＹ方
向）に平行な１直線36に合致する第１辺32及び第２辺33
と、回路パターン31の他の２隅近傍のそれぞれに位置し
て直線36に平行な１直線37に合致し第２辺33側が第３辺
となる第３辺34及び第４辺35とを有するように、第１辺
32を有する第１マークパターン32A、第２辺33を有する
第２マークパターン33A、第３辺34を有する第３マーク
パターン34A及び第４辺35を有する第４マークパターン3
5Aを設けてある。

これらのマークパターン32A〜35Aは、ウェーハ上でダイ
シングラインとなる領域に配置し、その領域をレジスト
抜き領域（ウェーハ上のレジストがポジ形の場合は透光
領域）としてあることからレジスト残し領域で形成して
ある。

そして、これらの辺32〜35は、後述のように、ダイロー
テーションの測定に用いられるものであり、その測定が
Ｙ方向のずれを測定するものであることから、Ｘ方向に
おいても同様な測定ができるように、個々のマークパタ
ーン32A〜35Aは、回路パターン31の隅を挟むようにした
鍵形（Ｌ字状形）にしてある。

このレチクル３をステッパにセットした際のダイローテ
ーションの測定は、次のようにして行う。

即ち、第１図（ｂ）において、ウェーハ４に対し、先ず
第１露光を行う。次いで、ウェーハ４を第１露光の位置
からステッパのＸ及びＹ方向に移動して、第３辺34を第
１露光における第１マークパターン32A上に移しその第
１辺32に近接して対向させた第２露光を行い、続いて、
ウェーハ４を第２露光の位置からステッパのＸまたはＹ
方向の何れか１方向（ここではＹ方向）に移動して、第
４辺35を第１露光における第２マークパターン33A上に
移しその第２辺33に対向させた第３露光を行い、更に、
ウェーハ４を第１露光の位置からステッパのＸ及びＹ方
向の主として１方向（ここではＸ方向）に移動した状態
に移動して、第１辺32及び第２辺33をそれぞれ第１露光
における第４マークパターン35D及び第３マークパター
ン34C上に移し、その第４辺35及び第３辺34に近接して
対向させた第４露光を行う。

ここで重要なのは、第２露光から第３露光に移る際にウ
ェーハ４をステッパのＸまたはＹ方向の何れか１方向に
正確に合わせて移動させた状態にすること、また、第１
露光における各辺32〜35に対向させる辺32〜35を第１露
光におけるマークパターン32A〜35A上に位置させるこ
と、である。従ってその状態が確保されるならば、ウェ
ーハ４の移動経路は適宜で良い。

そして、ウェーハ４上に、回路パターン31が転写された
回路パターン41と共に、上記対向させた第１辺32及び第
３辺34が転写された対向２辺42及び44aを有する第１合
成パターン48Aと、上記対向させた第２辺33及び第４辺3
5が転写された対向２辺43及び45aを有する第２合成パタ
ーン48Bと、上記対向させた第３辺34及び第２辺33が転
写された対向２辺44及び43aを有する第３合成パターン4
8Cと、上記対向させた第４辺35及び第１辺32が転写され
た対向２辺45及び42aを有する第４合成パターン48Dとを
形成する。

次いで、第１合成パターン48Aの対向２辺42及び44aの間
隔寸法ａと、第２合成パターン48Bの対向２辺43及び45a
の間隔寸法ｂと、第３合成パターン48Cの対向２辺44及
び43aの間隔寸法ｃと、第４合成パターン48Dの対向２辺
45及び42aの間隔寸法ｄとを測定する。この測定は、先
に述べたパターン幅寸法自動測定器によって自動で極め
て簡単に且つ高精度に行うことができる。

そして、所望のダイローテーションは（ａ−ｂ＋ｃ−
ｄ）/2で求められる。

なお、ここで求めた（ａ−ｂ＋ｃ−ｄ）はダイローテー
ションにおけるＹ方向のずれであるが、鍵形をなすマー
クパターン32A〜35AのＸ方向の辺を辺32〜35に見立てる
ことができれば、上述と同様にして、Ｘ方向のずれを求
めることによってダイローテーションを求めることがで
きる。そして、ダイローテーションの測定はＸまたはＹ
方向の何れで行っても良い。

この後は、上記の測定結果から（ａ−ｂ＋ｃ−ｄ）/2＝
０または（ａ−ｂ＋ｃ−ｄ）＝０となるようにレチクル
３のセットを調整してダイローテーションを０としてか
ら、回路形成用の露光を行う。

第２実施例は、投影レンズのディストーションが無視で
きる程度に少ない場合の方法で、第１実施例における投
影レンズのディストーションの考慮を省略したものであ
る。それを説明する第２図は、先の第１図（ｂ）に相当
させた平面図である。

投影レンズにディストーションがない場合には、第１実
施例における寸法ｃ及びｄの間にｃ＝ｄの関係が必然的
に成立する。

このことから、第２実施例では、第１実施例の第４露光
を省略して、ウェーハ４上に形成する合成パターンを、
第１合成パターン48A及び第２合成パターン48Bのみにし
てある。寸法測定は寸法ａ及びｂのみで良く、所望のダ
イローテーションは（ａ−ｂ）/2で求められる。

第３実施例は、第１実施例と同様に投影レンズのディス
トーションを考慮するが、第１実施例と異なってレチク
ルのウェーハ上でダイシングラインとなる領域をレジス
ト残し領域とする場合のものである。それを説明する第
３図の（ａ）及び（ｂ）は、先の第１図の（ａ）及び
（ｂ）に相当させた平面図であり、第１図と同一機能対
象物の符号は第１図と共通にしてある。

第３図（ａ）において、レチクル３には、第１実施例の
場合と同様に、第１辺32を有する第１マークパターン32
A、第２辺33を有する第２マークパターン33A、第３辺34
を有する第３マークパターン34A及び第４辺35を有する
第４マークパターン35Aを設けてあるが、ウェーハ上で
ダイシングラインとなる領域がレジスト残し領域となっ
ていることから、これらのマークパターン32A〜35Aはレ
ジスト抜き領域で形成してある。

このレチクル３をステッパにセットした際のダイローテ
ーションの測定は、寸法ａ〜ｄが測定できるようにする
ために次の点のみを異にして第１実施例と同じ方法で行
う。

その相違点は、第３図（ｂ）において、第２、第３及び
第４露光の際に、第１露光における各辺32〜35に対向さ
せる辺32〜35を第１露光におけるマークパターン32A〜3
5Aの外側で近接するようにして、第１、第２、第３及び
第４合成パターン48A〜48Dに所望の対向２辺（42及び44
a、43及び45a、44及び43a3、及び、45及び42a）が形成
されるようにしたことである。

なお、説明を省略するが、この第３実施例は、第１実施
例を応用して第２実施例にしたのと同様に応用すること
ができる。

また、本発明は、ウェーハ上に上述した所定の合成パタ
ーンを形成することが要点であり、その合成パターンを
形成することができるならば、レチクル上の上述したマ
ークパターンの形状が実施例に限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、半導体装置
製造におけるホトリソグラフィの露光をステッパで行う
際の、回路形成用の露光に先立ってレチクルのセットず
れによるダイローテーションを０にするために行う該ダ
イローテーションの測定方法において、該測定の精度向
上と自動化を可能にさせ、然も要すれば、該測定に投影
レンズのディストーションが影響しないようにすること
をも可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は第１実施例を説明する平面図、第２図は第２実施例を説明する平面図、第３図（ａ）（ｂ）は第３実施例を説明する平面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来例を説明する平面図、であ
る。図において、１、３はレチクル、11、31は回路パターン、32〜35は第
１〜第４辺、32A〜35Aはマークパターン、２、４はウェ
ーハ、21、41は転写された回路パターン、42〜45、42a
〜45aは転写された辺、48A〜48Dは第１〜第４合成パタ
ーン、ａ、ｂ、ｃ、ｄは間隔寸法、である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置製造におけるホトリソグラフィ
の露光をステッパで行うに際して、レチクル（３）上の回路パターン（31）の隣接２隅近傍
のそれぞれに位置して該回路パターン（31）のＸまたは
Ｙ方向に平行な１直線（36）に合致する第１辺（32）及
び第２辺（33）と、該回路パターン（31）の他の２隅近
傍のそれぞれに位置して該直線（36）に平行な１直線
（37）に合致し第２辺（33）側が第３辺となる第３辺
（34）及び第４辺（35）とを有するマークパターン（32
A〜35A）を該レチクル上に設けて、該レチクル（３）をステッパにセットしウェーハ（４）
に対して、第１露光と、該ウェーハ（４）を第１露光の
位置からステッパのＸ及びＹ方向に移動した状態の下
で、第３辺（34）を第１露光における第１辺（32）に近
接して対向させた第２露光と、該ウェーハ（４）を第２
露光の位置からステッパのＸまたはＹ方向の何れか１方
向に移動した状態の下で、第４辺（35）を第１露光にお
ける第２辺（33）に対向させた第３露光と、該ウェーハ
（４）を第１露光の位置からステッパのＸ及びＹ方向の
主として１方向に移動した状態の下で、第１辺（32）及
び第２辺（33）をそれぞれ第１露光における第４辺（3
5）及び第３辺（34）に近接して対向させた第４露光と
を行い、該ウェーハ（４）上に、上記対向させた第１辺（32）及
び第３辺（34）が転写された対向２辺（42、44a）を有
する第１合成パターン（48A）と、上記対向させた第２
辺（33）及び第４辺（35）が転写された対向２辺（43、
45a）を有する第２合成パターン（48B）と、上記対向さ
せた第３辺（34）及び第２辺（33）が転写された対向２
辺（44、43a）を有する第３合成パターン（48C）と、上
記対向する第４辺（35）及び第１辺（32）が転写された
対向２辺（45、42a）を有する第４合成パターン（48D）
とを形成して、第１、第２、第３及び第４合成パターン（48A〜48D）の
上記対向２辺の間隔寸法ａ、ｂ、ｃ及びｄを測定して、
該レチクル（３）のセットずれによるダイローテーショ
ンを（ａ−ｂ＋ｃ−ｄ）/2でもって求め、該ダイローテーションが０となるように該レチクル
（３）のセットを調整し、然る後、回路形成用の露光を
行うことを特徴とする露光方法。
【請求項２】請求項１記載の露光方法において、第４露
光を省略して、ダイローテーションを（ａ−ｂ）/2でも
って求めることを特徴とする露光方法。