JP2001102285A

JP2001102285A - 位置合わせマーク

Info

Publication number: JP2001102285A
Application number: JP27532899A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Kato; 善光加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】スキャン転写型光露光装置と電子ビーム露光装
置とを用いた露光方法に用いられる位置合わせマークに
おいて、その形成領域の増加を抑制する。【解決手段】２本の第１のラインパターン１０１が、そ
の長手方向に対して平行な方向に平行に並んで形成され
ている。第１のラインパターン１０１の幅方向を挟むよ
うに、第１のラインパターン１０１の両脇にそれぞれ、
第１のラインパターン１０１の長手方向に対して垂直な
方向に平行に並んだ６本の第２のラインパターン１０２
が形成されている。第１のラインパターン１０１の幅方
向を挟むように、第２のラインパターン１０２の両脇に
それぞれ、第１のラインパターン１０１の長手方向に対
して平行な方向に平行に並んだ３本の第３のラインパタ
ーン１０３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャン転写型光
露光装置と荷電ビーム露光装置とを用いてチップ上の同
一レジストにパターンの露光を行う際に用いられる位置
合わせマークに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩデバイスの集積化が進むにつれ
て、ＬＳＩの製造に用いられるリソグラフィ装置の精度
及びスループットに対する要求は、ますます厳しくなっ
てきている。光リソグラフィにおいては、高スループッ
トを生かし幅広くデバイス生産に使用されてきた。近年
では、パターンの微細化に対応するため、露光光源の短
波長化やスキャン転写露光方式の採用などが取り入れら
れてきている。しかし、これを実現するための課題も多
く技術が確立しているわけではない。一方、ＥＢリソグ
ラフィでは光リソグラフィと比べて、遥かに高い解像性
があるものの、一括露光（セルプロジェクション、キャ
ラクタープロジェクションなどと呼ばれる）方法を用い
たとしてもスループットでは勝ち目がない。

【０００３】そこで、ＥＢ直接露光技術の導入は、まず
は光リソグラフィとの用途に応じた使い分けを行うミッ
クスアンドマッチの採用が最も現実的であると思われ
る。特に同層ミックスアンドマッチを行う場合、同層間
の重ね合わせ露光精度が重要になってくる。ところが従
来、重ね合わせＥＢ露光を行う際には光ステッパーで使
用しているマークと別に図８に示すようなＥＢ固有例え
ば十字の重ね合わせマーク（ＥＢマーク）１００１が必
要になり、ＥＢマーク１００１を配置するスペースを新
たに確保しなければならない。

【０００４】これらの問題を解消するため、図９に示す
ような１次元の光マーク１１０１をＥＢマークとして使
う方法が試みられている。しかし、この方法では光マー
ク１１０１が従来のＥＢマークサイズに比べて大きいた
め、スキャン時間が長い、マーク部分以外にスキャンが
達するため不要な部分にレジストが残る等の問題があっ
た。

【０００５】一方で、光マークのマーク形状は１次元マ
ークから高精度なダイバイダイアライメントを目的とし
た図１０に示すような２次元マーク１２０１，１２０２
が主流になりつつある。ＥＢにとって２次元マークはマ
ーク検出しやすい形状である。しかしながら、１次元マ
ークを検出する際と同様な問題が２次元マークでも生じ
る。したがって、２次元マークにおいてもマーク検出時
間の短縮およびＥＢスキャンによって発生する不要なレ
ジスト残りをなくすには、光マーク領城内にＥＢで検出
しやすい様にマークを配置する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、比較的粗
いパターンを光で露光し、微細パターンを電子ビームで
露光するというように、スキャン転写型光露光装置と電
子ビーム露光装置を使い分けるミックスアンドマッチ露
光を行う場合、光マークと別にＥＢマークが必要にな
り、ＥＢマークを配置するスペースを新たに確保しなけ
ればならないという問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、スキャン転写型光露光
装置と電子ビーム露光装置とを用いた露光方法に用いら
れる位置合わせマークにおいて、その形成領域の増加を
抑制できる位置合わせマークを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。

【０００９】（１）本発明（請求項１）は、長手方向に
対して垂直な方向に平行に並んで配列された複数本の第
１のライン状パターンと、第１のライン状パターンの長
手方向に対して平行な方向に平行に並んで配列され、長
手方向が第１のライン状パターンの長手方向と直交する
複数本の第２のライン状パターンとを具備し、光露光の
位置合わせに用いられる第１のマークと、この第１のマ
ークの形成領域内に形成され、荷電ビーム露光の位置合
わせに用いる第２のマークとを具備してなることを特徴
とする。

【００１０】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記第１及び第２のマークは、半導体ウェハに配列形成
されたチップ領域の４隅に配置されていること。第２の
マークは、第１のライン状パターン或いは第２のライン
状パターンの形成領域内に形成され、形成された領域の
ライン状パターンの長手方向に対して垂直な方向に平行
に並んで形成され、長手方向が形成された領域のライン
状パターンの長手方向に対して直交する複数のライン状
パターンで構成されていること。第２のマークは、隣接
するライン状パターンをを接続するパターンと、第１の
ライン状パターンと第２のライン状パターンの一方の一
部とから構成されていること。

【００１１】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。

【００１２】本発明によれば、第１のマーク（光マー
ク）の形成領域内に、第２のマーク（荷電ビームマー
ク）が組み込まれているので、位置合わせマークの形成
領域の増加を抑制できる。

【００１３】さらに、光露光と荷電ビーム露光はそれぞ
れ専用の位置合わせマーク（第１、第２のマーク）を用
いて行われるので、光マークをＥＢマークに利用する従
来方法の場合とは異なり、重ね合わせ露光精度が低下す
るという問題は起こらない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。

【００１５】［第１実施形態］図１は、本発明の第１の
実施形態に係る位置合わせ用マークを示す図である。図
１（ａ）は位置合わせ用マークの構成を示す図、図１
（ｂ）は位置合わせ用マークのチップ内での配置を示す
図である。

【００１６】本実施形態の位置合わせマーク１００は、
光露光の際に用いる位置合わせマーク（以下、光マーク
という）と、この光マークの形成領域内に形成され、Ｅ
Ｂ露光の際に用いる位置合わせマーク（以下、ＥＢマー
クという）とから構成されている。

【００１７】図１（ａ）に示すように、２本の第１のラ
インパターン１０１（ＥＢマーク）が、その長手方向に
対して平行な方向に平行に並んで形成されている。この
第１のラインパターン１０１の長手方向の寸法は３０μ
ｍ、隣接する２本のラインパターンの間隔は６μｍであ
る。

【００１８】第１のラインパターン１０１の幅方向を挟
むように、一対の第１のラインパターン１０１の両脇に
それぞれ、第１のラインパターン１０１の長手方向に対
して平行な方向に平行に並んだ６本の第２のラインパタ
ーン（第１のライン状パターン）１０２が形成されてい
る。なお、第１のラインパターン１０１の長手方向と、
第２のラインパターン１０２の長手方向とは直交してい
る。のこの第２のラインパターン１０２の長手方向の寸
法は２１μｍ、隣接する２本の第２のラインパターン１
０２の間隔は６μｍである。また、隣接する第１のライ
ンパターン１０１と第２のラインパターン１０２との間
隔は３μｍである。

【００１９】第１のラインパターン１０１の幅方向を挟
むように、第２のラインパターン１０２の両脇にそれぞ
れ、第２のラインパターン１０２の長手方向に対して平
行な方向に平行に並んだ３本の第３のラインパターン
（第２のライン状パターン）１０３が形成されている。
なお、第２のラインパターン１０２の長手方向と、第３
のラインパターン１０３の長手方向とは直交している。
隣接する第２のラインパターン１０２と第３のラインパ
ターン１０３との間隔は６μｍである。

【００２０】この位置合わせマーク１００は、第２及び
第３のラインパターン１０２，１０３がダイバイダイア
ライメントを目的とする光マーク（第１のマーク）に使
用されと共に、２本の第１のラインパターン１０１がＥ
Ｂ露光用のＥＢマーク（第２のマーク）となる。この位
置合わせマーク１００は、図１（ａ）に示すように、チ
ップのデバイス領域２０１の外側のダイシングライン２
０２の４隅に配置されている。

【００２１】ＥＢ露光時の位置合わせについて図２を用
いて説明する。２本の第２のラインパターン１０２の間
のスペースを含むようにして、第１のラインパターン１
０１を横方向３０４に走査して横方向の座標を求める。
そして、２本の第１のラインパターン１０１及びその間
のスペースを縦方向３０５に走査して縦方向の座標を求
める。

【００２２】なお、縦方向の走査を行う場合には、１８
μｍ以上走査を行うことが好ましい。第１のラインパタ
ーン１０１を１８μｍ以上走査してもスペースは１カ所
のみであるが、間違って第２のラインパターン１０２を
走査すると２カ所以上のスペースを走査するので、走査
位置のズレを容易に判別することができる。

【００２３】また、横方向の走査を行う場合には、１２
μｍ以上走査することによって、ずれを容易に判別する
ことができる。

【００２４】なお、横方向のマーク検出精度が得られな
い場合では第３のラインパターンの数を増やす、縦方向
のマーク検出精度が得られなければ第２のラインパター
ンを用いる等の策ある。従来のマークを用いマーク中心
部で２次元の位置を求めるためには、全てのラインをス
キャンする必要があるが、上述したように２本の第１の
ラインパターンの一部を走査すれば２次元の位置を求め
ることができる。

【００２５】また、従来マークにラインを追加したこと
で、光ステッパでのマーク検出精度が得られなければ、
第２のラインパターンを長くすることで十分な検出精度
を得ることができる。さらにこのマークでは、マーク中
心部付近の第１のラインパターンで２次元の座標が求め
られるので、ＥＢスキャンによるレジスト残りをマーク
の範囲内に収めることができ他のパターンに影響しな
い。

【００２６】なお、マークを形成するラインおよびスペ
ースは６μｍに限定しない。同一幅でなくても良い。ま
た、９０度回転したマークでも良い。さらに、マークの
断面形状は検出信号のコントラストを得ることができれ
ば段差を利用したマークや材料の違いを利用したマーク
でも何でも良い。

【００２７】次に、位置合わせマーク１００の形成方法
について説明する。

【００２８】まず、チップの４個所に位置合わせマーク
１００を配置したパターンに対応したパターンを有する
マスクを、露光装置のマスクステージにセットし、ネガ
型レジストを塗布したウェハを光で露光する。

【００２９】次に上記ネガ型レジストを現像してレジス
トパターンを形成した後、このレジストパターンをマス
クに用いてウェハをＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法にてエッチングし、第１〜第３の
ラインパターン１０１，１０２，１０３としての溝を形
成する。この溝の深さは例えば０．３μｍである。

【００３０】最後に、Ｏ₂アッシャーにより上記レジス
トパターンを炭化して剥離して、位置合わせマーク１０
０が完成する。

【００３１】なお、この位置合わせマーク１００の他の
パターンの位置合わせマークを形成しても良いが、光マ
ークとなる第２及び第３のラインパターン１０２，１０
３及びＥＢマークとなる第１のラインパターン１０１の
中心座標が同一となり、かつ第２及び第３のラインパタ
ーン１０２，１０３および第１のラインパターン１０１
が中心座標から線対称的なパターンとなるパターンを形
成することが好ましい。

【００３２】このように構成された位置合わせマーク１
００によれば、光マークとなる第２及び台３のラインパ
ターン１０２，１０３の形成領域内に、ＥＢマークとな
る第１のラインパターン１０３が組み込まれているの
で、位置合わせマークの形成領域の増加を抑制できる。

【００３３】また、第２及び第３のラインパターン１０
２，１０３と第１のラインパターン１０１とは同じレジ
ストを用いた露光で形成できるので、重ね合わせ露光精
度の低下を抑制できる。

【００３４】さらに、光露光と荷電ビーム露光はそれぞ
れ専用の位置合わせマーク（光マーク１０２，１０３、
ＥＢマーク１０１）を用いて行われるので、光マークを
ＥＢマークに利用する従来方法の場合とは異なり、重ね
合わせ露光精度が低下するという問題は起こらない。

【００３５】ところで、光露光／電子ビーム露光を混用
する場合、特に電子ビーム用および光露光用の多数のマ
ークを配置しなければならない場合が考えられるが、本
実施形態では、合わせずれ評価用マークと位置合わせ用
マークを実質的に同一領域に形成することにより、マー
クのチップ内の占有面積を小さくすることができる。こ
の結果、多数のマークをチップ内に配置することが可能
となる。

【００３６】［第２実施形態］図３は、本発明の第２実
施形態に係わる位置合わせマークの構成を示す図であ
る。本実施形態に示す位置合わせマークと第１実施形態
との違いは、第１，第２及び第３ラインパターンの長手
方向のを取ったような形状で構成されていることであ
る。つまり、第１実施形態で示す幅６μｍの第１，第２
及び第３のラインパターンを２本の細いラインで構成し
ている。なお、ラインの幅は０．５μｍである。

【００３７】本実施形態によれば、ラインの幅を細くし
エッチング領域を少なくさせダストを低減することがで
きる。マークの座標を求める方法は第１実施形態と同様
に、横方向４０４と縦方向４０５を走査して行う。

【００３８】［第３実施形態］図４は、本発明の第２実
施形態に係わる位置合わせマークの構成を示す図であ
る。第１実施形態との違いは、図４に示すように、ライ
ンパターンが第１，第２及び第３のライン＆スペース５
０１，５０２，５０３で構成されていることである。第
１，第２及び第３のライン＆スペースパターン５０１，
５０２，５０３は、６本のラインで構成されている。な
お、第１，第２及び第３のライン＆スペースパターン５
０１，５０２，５０３を構成するラインの幅は０．５μ
ｍ、スペースの幅は０．６μｍである。

【００３９】本実施形態の位置合わせマークは、第２実
施形態と同様に、ラインの幅を細くしエッチング領域を
少なくさせダストを低減しているマークである。マーク
の座標を求める方法は第１実施形態と同様である。な
お、ラインおよびスペースの幅は上記に限定しない。

【００４０】［第４実施形態］図５は、本発明の第２実
施形態に係わる位置合わせマークの構成を示す図であ
る。第１実施形態との違いは、図５に示すように、ライ
ンパターンが第１，第２第３のドットパターン６０１，
６０２，６０３で構成されていることである。ドットの
大きさは横１．３μｍ縦６μｍ、ドットのピッチは横１
２μｍ縦８μｍである。

【００４１】本実施形態の位置合わせマークは、第２実
施形態と同様にラインの幅を細くしエッチング領域を少
なくさせダストを低減しているマークである。マークの
座標を求める方法は第１実施形態と同様である。なお、
ドットの大きさおよびピッチは上記に限定しない。

【００４２】［第５実施形態］図６，７は、本発明の第
５実施形態に係わる位置合わせマークを示す図である。
図６（ａ），図７（ａ）は位置合わせマークの構成を示
す図、図６（ｂ），図７（ｂ）はＥＢ露光時の位置合わ
せを説明する図である。

【００４３】第１実施形態との違いは図６（ａ），図７
（ａ）に示すように、従来の２次元マークを構成してい
る第２のラインパターン７０２，９０２と第３のライン
パターン７０３，９０３をつなげるパターン７０１，９
０１によって、ＥＢマークの一部を形成していることで
ある。そして、図６（ａ）に示す位置合わせマークで
は、パターン７０１に接続する部位の第２のラインパタ
ーン７０２がＥＢマークの一部となっている。また、図
７（ａ）に示す位置合わせマークでは、パターン９０１
に接続する第３のラインパターン９０３がＥＢマークの
一部となっている。

【００４４】ＥＢ露光の位置合わせを行う場合、図６
（ｂ），図７（ｂ）に示すように、横方向８０４，９０
４又は縦方向８０５，９０５を操作することにより行
う。

【００４５】従来の光マークを構成しているラインを少
なくとも１箇所つなぐことにより、ＥＢでスキャンさせ
やすいように容易にできる。また、第２〜第４実施形態
についても本実施例を適用することが可能である。

【００４６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１のマーク（光マーク）の形成領域内に、第２のマーク
（荷電ビームマーク）が組み込まれているので、位置合
わせマークの形成領域の増加を抑制できる。

【００４８】さらに、光露光と荷電ビーム露光はそれぞ
れ専用の位置合わせマーク（第１、第２のマーク）を用
いて行われるので、光マークをＥＢマークに利用する従
来方法の場合とは異なり、重ね合わせ露光精度が低下す
るという問題は起こらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係わる位置合わせマークを示す
図。

【図２】図１（ａ）に示す位置合わせマークを用いた位
置合わせを説明するための図。

【図３】第２実施形態に係わる位置合わせマークの構成
を示す平面図。

【図４】第３実施形態に係わる位置合わせマークの構成
を示す平面図。

【図５】第４実施形態に係わる位置合わせマークの構成
を示す平面図。

【図６】第５実施形態に係わる位置合わせマークを示す
図。

【図７】第５実施形態に係わる位置合わせマークを示す
図。

【図８】従来のＥＢマークを示す平面図

【図９】従来の光マークを示す平面図

【図１０】従来の光マークを示す平面図

【符号の説明】

１００…位置合わせマーク１０１…第１のラインパターン１０２…第２のラインパターン１０３…第３のラインパターン２０１…デバイス領域２０２…ダイシングライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に対して垂直な方向に平行に並ん
で配列された複数本の第１のライン状パターンと、第１
のライン状パターンの長手方向に対して平行な方向に平
行に並んで配列され、長手方向が第１のライン状パター
ンの長手方向と直交する複数本の第２のライン状パター
ンとを具備し、光露光の位置合わせに用いられる第１の
マークと、この第１のマークの形成領域内に形成され、荷電ビーム
露光の位置合わせに用いる第２のマークとを具備してな
ることを特徴とする位置合わせマーク。
【請求項２】前記第１及び第２のマークは、半導体ウェ
ハに配列形成されたチップ領域の４隅に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせマーク。
【請求項３】第２のマークは、第１のライン状パターン
或いは第２のライン状パターンの形成領域内に形成さ
れ、形成された領域のライン状パターンの長手方向に対して
垂直な方向に平行に並んで形成され、長手方向が形成さ
れた領域のライン状パターンの長手方向に対して直交す
る複数のライン状パターンで構成されていることを特徴
とする請求項１に記載の位置合わせマーク。
【請求項４】第２のマークは、隣接するライン状パターンを接続するパターンと、第１のライン状パターンと第２のライン状パターンの一
方の一部とから構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の位置合わせマーク。