在半导体衬底（晶片）固定在载物台上的状态下的这个半导体衬底主面上，对于光平板印刷线的曝光光线的假设焦点平面不产生偏差。将晶片（１０）固定在销夹头（ｐｉｎ ｃｈｕｃｋ）（２０）上，接下来，向固定地晶片（１０）上用通过具有设计图案的掩膜的曝光光线曝光，在晶片（１０）的主面上复印设计图案。晶片（１０）的背面（１０ｂ）具有剖面凸凹形状周期在３００μｍ以上的弯曲和开口直径在１００μｍ以下的凹陷部分（１０ｃ），形成为弯曲的深度和凹陷部分的深度的算数平均值在２００ｎｍ以下的样子。还有，曝光光线的焦点位置和固定在销夹头（２０）上的晶片（１０）的主面之间的距离差设定在设计标准的５０％以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术，是涉及由透过具有设计图案的掩膜的曝光光线向半导体衬底的主面复印设计图案的。
技术介绍
近年，伴随着MOS(金属-氧化膜-半导体)型半导体装置的精细化，对减小线幅(配线宽度)的精细加工提出了更强的要求。另一方面，光平板印刷技术的精细蚀刻图案的形成技术对精细加工来讲最为重要。精细图案的形成，由曝光光线的波长短波化和曝光头的多开口化(多NA化)谋求解像度的提高是一般地做法。然而，曝光光线的波长短波化和曝光头的多开口化尽管对精细图案的形成有利，但是因为曝光光线的焦点深度变浅，就变得无法保证充分的焦点深度。为此，被曝光面的半导体衬底(晶片＝wafer)和曝光头的距离，在晶片上的各处都等距离是精细加工的重要因素之一。曝光光线的焦点位置，由对逐次移动曝光装置载物台(Stepper Stage)根据焦点距离提供倾斜(Tilt)等的机械性距离补正是可能调节的。然而，这个焦点距离的补正机构也只是在曝光中每一次照射加以补正，因为一次照射内的补正是不可能的，这样，一次照射内的焦点距离的均一性就变得极其重要。在此，通常的一次照射的曝光区域(＝site位置)，逐次移动曝光装置为25mm×25mm的四方形，扫描逐次移动曝光装置为26mm×8mm的长方形。可是，决定焦点精度的要因依赖于曝光头或者是载物台(stage)驱动机构等，还依赖于要曝光的晶片主面上已经形成的图案的高低影响。因此，对于晶片的主面，要求其为假想平面(理想的曝光面)的小偏差，也就是对于焦点位置偏差小，即平坦的晶片。为此，以前，通过使用将晶片的平整度提高到几乎与设计标准相同水准的晶片，以这种做法应付焦点深度变浅的情况。这样，以前的平整晶片，是基本厚度的偏差小的晶片，只要将基本厚度的偏差小的晶片置于逐次移动曝光装置载物台上，与焦点面的偏差变小，高精度的图案的形成就是可能的了。(非专利文献1)Tadahito Fujisawa et al.，″Analysis of Wafer Flatness for CD Control inPhotolithography″，Optical Microlithography XV， Proceedings of SPIE Vol.4691(2002)(专利技术所要解决的课题)然而，本专利申请的专利技术者，结合了种种研究的结果，晶片主面和焦点面的偏差，实际上不只取决于晶片的厚度的均匀性，还取决于晶片固定在逐次移动曝光装置载物台上的状态下晶片主面在逐次移动曝光装置中相对光学系统处于什么样的位置，彻底查明了实际曝光时不只是晶片的厚度的均匀性的提高决定精细加工这一事实。以下，基于图面说明以前的晶片和固定它的载物台的问题点。图14(a)～图14(c)是模式表示以前的将厚度偏差控制在最小的具有高平整度的晶片固定在载物台上的情况。如图14(a)所示那样，晶片100只要是膜厚均匀且表面和背面完全没有弯曲的理想晶片，不会产生任何问题。还有，如果载物台200也具有理想的平整度的话，即使晶片100上多少有一点弯曲，通过将晶片100压紧在载物台200上，(晶片的)弯曲也能够得到矫正，其结果，晶片100的主面和假设焦点平面50之间的偏差A、B、C、D值就变得全部相等。然而，被称作以前的具有高平整度的晶片100，实际上如图14(b)所示那样，晶片100上各点测定的厚度E、F、G、H即便是相等，也会产生一些弯曲。也就是，生成了弯曲的晶片100，一般称为瑕疵(snake)晶片。还有，以前的载物台200也没有理想的平整度，吸着性亦不完全。图14(c)是表示以前的具有弯曲的晶片100固定在逐次移动曝光装置载物台210的销夹头(pin chuck)上的样子。正如这样，在销夹头的上面通过真空吸着压紧固定，由于晶片100的背面的平整状况，进一步使偏差增大。从这儿也可知道光平面印刷工程中最重要的，不是由决定晶片100的平整度的厚度的均匀性来判定，而是由固定在逐次移动曝光装置载物台210的销夹头上的状态下，自假设焦点平面50的偏差值决定。这个偏差值即依赖于晶片100的背面状态及形状，也相当大程度依赖于处在逐次移动曝光装置载物台210上的(固定)方式和形状。也就是，晶片100即便不是厚度不均匀，而由晶片100的背面形状、在逐次移动曝光装置载物台210及销211的上端面的状态，还有与密封部分212的相互作用，出现与晶片100的背面不接触的销211，这样，晶片表面与假设焦点平面50的偏差A、B、C、D的值就会变得不一样，就不能再称处于固定在逐次移动曝光装置载物台210上的状态下的晶片100的主面是绝对平整的了。还有，以前是着眼于厚度的均匀性(厚度的不均匀)判定晶片100的平整度的，这个平整度，是晶片100不固定到载物台而处于自由状态，由使用静电电容的电学方法或者是使用斐索干涉计的光学方法测定其厚度进行评价。还有，晶片100的背面即便是由理想平整面的夹头(载物台)完全平整地吸着矫正，算出晶片100主面的平整度。这样的测定方法，对于测定晶片100的厚度不均匀程度并不为过，但是从这个晶片100的厚度不均匀程度算出的平整度不保证实际的逐次移动曝光装置的曝光情况时的焦点深度。从以上的叙述中，在以前的晶片载物台210上固定的晶片100，形成精细的且高精度的平版印刷图案是困难的。也就是，如以前那样，由单纯的将晶片100的厚度均匀性改读成为这个晶片100的平整度的评价方法，要高精度地制造设计标准为0.15μm以下的一代半导体装置是极其困难的。
技术实现思路
本专利技术，鉴于上述以前的问题而进行的，其目的在于半导体衬底(晶片)处于固定在载物台上的状态下的这个半导体衬底的主面对于光平版印刷中的曝光光线的假设焦点平面不产生偏差。(解决课题的方法)为达到上述目的，本专利技术，在设定使用在半导体装置中的半导体衬底背面出现的弯曲的周期最小值，比这个弯曲小的凹陷部分的深度最小值，及两者之间的算数平均值的最小值的同时，使衬底载物台上的半导体衬底的主面的平整度成为100nm以下的构成。具体地讲，本专利技术所涉及的半导体装置的制造方法，包括将半导体衬底固定在衬底载物台上的第1工序、通过由透过固定在半导体衬底的主面上的有设计图案的掩膜的曝光光线曝光，向半导体衬底的主面上投影设计图案的第2工序、位于半导体衬底的主面的另一侧面的背面，形成有断面凸凹状的周期为300μm以上的弯曲和开口部分口径在100μm以下的凹陷部分，形成为弯曲的深度和凹陷部分的深度的算数平均值在200nm以下，第2工序中，设定曝光光线的焦点位置和固定在衬底载物台上的半导体衬底的主面的距离差(偏差)在设计标准的50％以下。根据本专利技术的半导体装置的制造方法，位于半导体衬底的主面的另一侧面的背面，形成有断面凸凹状的周期为300μm以上的弯曲和开口部分口径在100μm以下的凹陷部分，形成为弯曲的深度和凹陷部分的深度的算数平均值在200nm以下，还有，设定曝光光线的焦点位置和固定在衬底载物台上的半导体衬底的主面的距离差(偏差)在设计标准的50％以下，这个半导体衬底的主面与曝光光线(光学系)的假设焦点平面的偏差变小，所以即便是设计标准为0.15μm以下的精细图案，也可以增大焦点位置的余量(margin)。本专利技术的半导体装置的制造方法中，半导体衬底的主面被分割成平面正本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，包括：将半导体衬底固定在衬底载物台上的第１工序，以及通过由透过固定在上述半导体衬底主面上的有设计图案的掩膜的曝光光线曝光、向上述半导体衬底的主面上复印上述设计图案的第２工序，其特征为： 位于上述半导体衬底主面的另一侧面的背面，形成有剖面为凸凹状的周期为３００μｍ以上的弯曲和开口部分口径为１００μｍ以下的凹陷部分，且上述弯曲的深度和上述凹陷部分的深度的算数平均值为２００ｎｍ以下； 上述第２工序中，设定上述曝光光线的 焦点位置和固定在上述衬底载物台上的上述半导体衬底的主面的距离差在设计标准的５０％以下。
【技术特征摘要】
JP 2003-7-18 2003-2770361.一种半导体装置的制造方法，包括将半导体衬底固定在衬底载物台上的第1工序，以及通过由透过固定在上述半导体衬底主面上的有设计图案的掩膜的曝光光线曝光、向上述半导体衬底的主面上复印上述设计图案的第2工序，其特征为位于上述半导体衬底主面的另一侧面的背面，形成有剖面为凸凹状的周期为300μm以上的弯曲和开口部分口径为100μm以下的凹陷部分，且上述弯曲的深度和上述凹陷部分的深度的算数平均值为200nm以下；上述第2工序中，设定上述曝光光线的焦点位置和固定在上述衬底载物台上的上述半导体衬底的主面的距离差在设计标准的50％以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征为上述半导体衬底的主面被分割成平面正方形的复数个位置，上述第2工序，包含由上述曝光光线依次曝光分割了的各个位置的工序，上述复数个位置中的，中心位置包含在上述半导体衬底的主面上的位置中，上述曝光光线的假设焦点平面和固定在上述衬底载物台上的上述半导体衬底主面之间的距离差，在由位置平整度面标准最小2次方范围(SFQR)法表示的情况下，为决定上述设计图案的设计标准的120％以下。3.根据权利要求1或者是2所述的半导体装置的制造方法，其特征为在上述第2工序中，上述衬...
【专利技术属性】
技术研发人员：米田健司，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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