JPH08274001A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、一度使用したウエハのキーパター
ンを再利用することができるパターニング工程を有する
半導体装置の製造方法を提供するものである。 【構成】 本発明の半導体装置の製造方法は、素子形成
用のパターンが形成されたマスク２とレジスト５が塗布
されたウエハ１を、マスク２に設けられたキーパターン
４とウエハ１に設けられたキーパターン３を基準に位置
合わせする工程と、マスク２を介して紫外線をウエハ１
上のレジスト５に照射する工程と、ウエハ１を現像して
レジスト５をパターニングする工程とを有する半導体装
置の製造方法において、マスク２に設けられたキーパタ
ーン４の幅を、紫外線の照射時にマスク２に設けられた
キーパターン５がウエハ１上のレジスト５にパターニン
グされない程度に細くしたことを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にレジストのパターニングン方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩの製造工程の一つにレジス
トへのパターン形成工程がある。パターン形成工程は、
図２に示すように、レジストを塗布したウエハ１にガラ
ス板に所定のパターンを施したマスク２を、マスク２に
設けられたキーパターン４とウエハに設けられたキーパ
ターン３を基準に位置合わせ（アライメント）し、マス
ク２を通してウエハ１上のレジストに紫外線を照射す
る。その後、ウエハ１に現像処理を施すことでレジスト
の一部を除去し、マスク２のパターンをウエハ１上に転
写している。

【０００３】上述のパターン形成工程における、ウエハ
１とマスク２のアライメントは、図３に示すように、一
般にウエハ上の所定位置にキーパターン３を設けるとと
もに、マスク上の所定位置にもキーパターン４を設け
て、キーパターン３，４を合わせて両者の距離Ｌ₁，
Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄を測定することで正確に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、ＩＣや
ＬＳＩの構造の複雑化にともないアライメントの回数
も、数回から十数回にも達するようになり、キーパター
ンに関して次のような問題が生じるようになった。パタ
ーン形成工程を詳述に説明すれば、図４に示す方法で行
われている。図４は図３における、Ｉ−Ｉ線に沿うマス
クとウエハの断面図で、アライメントが終了した後の状
態を示している。まず、図４（ａ）に示すように、マス
ク２に図示しない素子形成用のパターン及びキーパター
ン４及びを形成するとともに、ウエハ１にエッチングに
より溝を設けることでキーパターン３を形成する。キー
パターン３を有するウエハ１にレジスト５を塗布した
後、キーパターン３及び４の距離Ｌを測定し正確なアラ
イメントを行う。ウエハ１上に塗布されるレジスト５は
透明であるので、キーパターン３の検出は容易に行うこ
とができる。

【０００５】次に、図４（ｂ）に示すように、マスク２
を通してウエハ１上のレジスト５に紫外線を照射し、マ
スクパターンの影になる部分以外、すなわち紫外線の照
射部分のレジスト５を硬化させる。次に、図４（ｃ）に
示すように、現像処理工程で紫外線の照射されない部分
を除去してレジスト５をパターニングする。この現像処
理工程では、マスク２のキーパターン４の影となる部分
も紫外線が照射されていないのでレジスト５がパターニ
ングされてしまう。

【０００６】最後に、図４（ｄ）に示すように、現像処
理工程が終了したウエハ１をエッチング処理してレジス
ト５で覆われていない領域に開口部を形成し、不純物拡
散等の素子形成に必要な処理を行う。エッチング処理に
よりキーパターン４に対応する部分もレジスト５で覆わ
れていないのでウエハ１に開口部６が形成される。そし
て、ウエハ１上に塗布されたレジスト５を除去して、必
要な回数分だけ同様のアライメント処理が行われる。

【０００７】ところで、上述の工程では図４（ｄ）に示
すように、ウエハ１のキーパターン３の付近に、マスク
２のキーパターン４に対応した開口部６が形成されるた
め、一度使用したキーパターン３は次のアライメントに
は使用することができず、アライメントの回数に応じて
もキーパターン３が必要であった。特に、アライメント
回数が十数回にも達する近年では、ウエハ１に占めるキ
ーパターン３の面積も大きくなり、キーパターン３の形
成できる数も限界に達するようになってきた。

【０００８】本発明は、上述した問題点に鑑み、一度使
用したウエハのキーパターンを再利用することができる
パターニング工程を有する半導体装置の製造方法を提供
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のような構成をとる。すなわち、本発
明の半導体装置の製造方法は、素子形成用のパターンが
形成されたマスクとレジストが塗布されたウエハを、マ
スクに設けられたキーパターンとウエハに設けられたキ
ーパターンを基準に位置合わせする工程と、前記マスク
を介して紫外線をウエハ上のレジストに照射する工程
と、前記ウエハを現像してレジストをパターニングする
工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記マ
スクに設けられたキーパターンの幅を、紫外線の照射時
にマスクに設けられたキーパターンがウエハ上のレジス
トにパターニングされない程度に細くしたことを特徴と
するものである。

【００１０】

【作用】本発明者は、一度使用したウエハのキーパター
ンを再利用することができるパターニング方法について
検討を加えた結果、マスクに設けられた位置合わせ用の
キーパターンの幅を一定の太さより細くすると紫外線の
定在波効果や回折の影響が大きくなり、マスクにキーパ
ターンが存在するにもかかわらず、レジスト全体を照射
したのと同様の効果、つまり照射部分と非照射部分の差
がなくなることを見いだした。これにより、レジストは
全体が硬化し、現像処理工程においてもマスクのキーパ
ターンに対応する部分のレジストが除去されない。

【００１１】さらに、本発明者は、マスクのキーパター
ンの線幅を２μｍ以下にすれば、マスクのキーパターン
がウエハに全く転写されないことを見いだした。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１を参照しつつ
説明する。尚、従来と同一部分や相当部分には同一の符
号を付している。図１に示すように、まず、図１（ａ）
に示すように、高品質ガラス板からなるマスク２上にク
ロム等を蒸着することでウエハ１に転写したい素子形成
用のパターン及び位置合わせ用のキーパターン４を形成
する。このとき形成されるキーパターン４の線幅は、露
光工程での紫外線照射の際の定在波の影響を受けるよう
に２μｍ程度以下になるように形成されている。次に、
Ｓｉからなるウエハ１をエッチングすることで、位置合
わせ用のキーパターン３となる溝部を形成する。キーパ
ターン３が形成されたウエハ１に感光性のレジスト５を
適下した後、ウエハ１を数千ｒｐｍで回転させて塗布
し、レジスト５の粘土及び回転数を制御して膜厚を１μ
ｍ程度に調整する。レジスト５は、例えば、イソプレン
ゴムを原料とした環化ゴムとジアジドの化合物からなる
ネガ型のものを使用する。ネガ型のレジストは、もとも
と現像液に可溶であるが、紫外線を照射することで不溶
性に変化する。従ってマスク１に形成されたマスクパタ
ーンにより紫外線からさえぎられていた部分のレジスト
５は可溶となり、それ以外の部分は硬化し不溶性となる
ので、マスクパターンがレジスト５に転写されることに
なる。

【００１３】次に、ウエハ１に形成されたキーパターン
３とマスク２に形成されたキーパターン４を投影光学系
を通して検出して距離Ｌを測定し、ウエハ１とマスク２
とを直接位置合わせするＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈ
ｅ Ｌｅｎｓ）方式により正確なアライメントが行われ
る。尚、ウエハ１上に塗布されるネガ型のレジスト５は
透明であるので、キーパターン３の検出は容易に行うこ
とができる。

【００１４】次に、図１（ｂ）に示すように、所定のマ
スクパターンが形成されたマスク２を通してウエハ１上
のレジスト５に波長が３００〜４５０ｎｍの紫外線を照
射する。マスク１に形成されたマスクパターンにより紫
外線からさえぎられていた部分以外のレジスト５が硬化
し不溶性となる。しかし、キーパターン４に対応する部
分のレジスト５は、照射された紫外線が下地のウエハ１
で反射して入射する紫外線と干渉を起こす定在波効果や
回折効果により、キーパターン４が形成されているにも
かかわらず、紫外線が照射されと同様の硬化状態とな
る。

【００１５】次に、図１（ｃ）に示すように、現像処理
工程では、キシレンを現像液として紫外線の照射されな
い部分、すなわちマスクパターンにより紫外線からさえ
ぎられていた部分を溶解除去してレジスト５をパターニ
ングする。この現像処理工程では、マスク２に設けられ
たキーパターン４の影となる部分のレジストは、定在波
効果により紫外線が照射されたと同様に硬化状態となっ
ているのでレジスト５がパターニングされてしまうこと
はない。

【００１６】最後に、図１（ｄ）に示すように、現像処
理工程が終了したウエハ１をエッチング処理してレジス
ト５で覆われていない領域に開口部を形成し、不純物拡
散等の素子形成に必要な処理を行う。エッチング処理で
は、キーパターン４に対応する部分もレジスト５で覆わ
れているのでウエハ１に開口部が形成されることはな
い。そして、ウエハ１上に塗布されたレジスト５を除去
して、必要な回数分だけ同様のアライメント処理が行わ
れる。

【００１７】上述の本発明を利用した半導体装置の製造
方法では、図１（ｄ）に示すように、ウエハ１のキーパ
ターン３の付近に、マスク２のキーパターン４に対応し
た開口部が形成されることはないので、一度使用したキ
ーパターン３は次のアライメントで再利用することがで
きる。従って、アライメント回数が数十回にも達する近
年においても、ウエハ１に占めるキーパターン３の面積
も大きくすることなく、アライメントを繰り返し行うこ
とができる。

【００１８】なお、本実施例では紫外線について述べた
が電子線やＸ線やdeepＵＶ等を照射する場合でも利用す
ることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置の製造方法は、マスクに設けられた位置合わせ用のキ
ーパターンの幅を一定の太さより細くすると紫外線の定
在波効果や回折の影響が大きくなり、マスクにキーパタ
ーンが存在するにもかかわらず、レジスト全体を照射し
たのと同様の効果、つまり照射部分と非照射部分の差が
なくなるという現象を利用したものである。これを利用
することで、レジストは全体が硬化し、現像処理工程に
おいてもマスクのキーパターンに対する部分のレジスト
が除去されないので、エッチング工程を終了してもウエ
ハのキーパターンの付近に、マスクのキーパターンに対
応した開口部が形成されることはない。

【００２０】従って、一度使用したキーパターンを次の
アライメントで再利用することができ、アライメント回
数が数十回にも達する近年においてもウエハに占めるキ
ーパターンの面積も大きくすることなくアライメントを
繰り返し行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法を示す説明図。

【図２】アライメントの概要を示す説明図。

【図３】アライメントの方法を示す説明図。

【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ マスク ３，４ キーパターン ５ レジスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンが形成されたマスクとレジスト
   が塗布されたウエハを、マスクに設けられたキーパター
   ンとウエハに設けられたキーパターンを基準に位置合わ
   せする工程と、前記マスクを介して紫外線をウエハ上の
   レジストに照射する工程と、前記ウエハを現像してレジ
   ストをパターニングする工程とを有する半導体装置の製
   造方法において、前記マスクに設けられたキーパターン
   の幅を、紫外線の照射時にマスクに設けられたキーパタ
   ーンがウエハ上のレジストにパターニングされない程度
   に細くしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、前記マスクに設けられたキーパターンの幅が２
   μｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。