JPS61163638A - Method for mask alignment - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To effect the mask alignment easily when a level difference on a sample is small by minutely adjusting with the sample put on a sample table after placing a mask and the table by the placing board having a large level difference. CONSTITUTION:A mark 6 having a level difference of about 10<3>Angstrom is formed in the center of a placing board 5. A glass mask 3 is set on a matching device and the board 5 is mounted on a sample table. The center pattern 4a of the mask is adjusted to the mark 6 of the board 5. Since a level difference of the mark 6 is large, matching is easily done by low magnification of a microscope. The sample 1 is put on the table and is transferred. In a case of the mask alignment after various processes, as a level difference is reduced, at first the glass mask 3 and the placing board 5 are mounted and matched by viewing with low magnification. Next, the sample 1 is mounted and viewing with high magnification is done to match a measurement pattern 2 of the sample 1 to a measurement pattern 4a of the mask 3. Thus the mask alignment can be easily by a narrow field of vision.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、半導体装置製造におけるホトリソグラフィ
工程におけるマスク合わせ方法に関するものであり、特
にマスクのウェハとの位置出しを容易に行えるようにし
た技術に関するものである。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a mask alignment method in a photolithography process in semiconductor device manufacturing, and in particular to a technique that facilitates the alignment of a mask with a wafer. It is related to.

〈従来の技術〉 第３図に示すように半導体ウェハｌ上への集積回路の形
成は、同一の回路パターンを多数配列したパターンをホ
トリ！・グラフィ技術により繰り返し転写・形成せしめ
て行われている。<Prior art> As shown in FIG. 3, integrated circuits are formed on a semiconductor wafer by photolithography of a pattern in which many identical circuit patterns are arranged.・It is performed by repeatedly transferring and forming it using graphic technology.

最近は、上記・母ターンに測定用・ぐターン２を−ない
し複数配置することが行われている（同図において他の
回路・ぐターンは省略しである。）。Recently, one or more measuring circuits 2 have been arranged in the main turn (other circuits and circuits are omitted in the figure).

しかして測定用・やターン２を含まないパターンを転写
するときは、該パターンは回路ノ９ターンのみ配列して
なる。それゆえマスク合わせにおいて、ガラスマスク上
のノやターンとウェハ上の／ぐターンとが全体として完
全一致せずに回路パターンの１〜２列程度上下左右にず
れていても、個々の回路・ぐターンが一致していれば大
部分のチップに対し回路・母ターンの転写が正常に行わ
れる。したがりてこのマスク合わせには、完全一致を常
に行う程の正確性は要求されてはいない。However, when transferring a pattern that does not include the measurement turn 2, the pattern consists of only the 9 circuit turns. Therefore, during mask alignment, even if the grooves and turns on the glass mask and the grooves on the wafer do not match perfectly as a whole and are shifted by one or two lines vertically or horizontally, the individual circuits or If the turns match, circuits and mother turns can be transferred normally to most chips. Therefore, this mask matching is not required to be accurate enough to always perform perfect matching.

ところが転写すべき・平ターンが測定用パターン２を含
むときは、ガラスマスク上のノ４ターンとウェハ上のパ
ターンとが回路パタ−７１〜２列程度でも上下左右にず
れていると、測定用・母ターン２は正常に転写され得な
い。正常に転写を行うためには、・ぐターン全体として
完全一致していなければならない。このためマスク合わ
せは回路・ぐターフ１列のずれのないように非常に正確
に行う必要がある。However, when the flat pattern to be transferred includes measurement pattern 2, if the pattern on the wafer and the pattern on the glass mask are shifted vertically or horizontally even by about 71 to 2 lines of circuit pattern, - Mother turn 2 cannot be transferred normally. For successful transcription, the entire pattern must match perfectly. For this reason, mask alignment must be performed very accurately to avoid misalignment of one row of circuits and surfaces.

このマスク合わせは、例えば第４図に示すプロジェクシ
ョンアライナ−により行われていた。同図に示すように
ウェハ１及びガラスマスク３をセットし、Ｒに設けられ
た接眼レンズにより、両者の像を重ね合わせて見る。そ
してまず倍率を小にして、ウェハ１上の測定用・ンター
ン２とガラスマスク３上の測定用・す―ン４との大体の
位置合わせを行う。次に倍率を大にして両者の精密な位
置合わせな行うものである。This mask alignment was performed using, for example, a projection aligner shown in FIG. As shown in the figure, a wafer 1 and a glass mask 3 are set, and the images of the two are superimposed and viewed through an eyepiece provided at R. First, the magnification is reduced to roughly align the measurement pattern 2 on the wafer 1 and the measurement pattern 4 on the glass mask 3. Next, the magnification is increased to precisely align the two.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上述のプロジェクションアライナーでは、
例えばバイポーラ型集積回路製造工程等でよく用いられ
るエピタキシャル層程のあとのマスク合わせのとき等、
ウエノ・１上の段差が小であるとき（酸化膜の段差は１
ｏｏｏ〜１００ＯＯＸ程度あるのに対し、エピタキシャ
ル層成長後の段差は３００〜８００Ｘ程度しかない。）
は、倍率小で見るとウェハ１上の・臂ターンがぼやけて
しまい、ｔｌとんど見ることができない。<Problems to be solved by the invention> However, with the above-mentioned projection aligner,
For example, when aligning masks after the epitaxial layer, which is often used in the bipolar integrated circuit manufacturing process, etc.
When the level difference on Ueno 1 is small (the level difference on the oxide film is 1
In contrast, the height difference after epitaxial layer growth is only about 300 to 800X. )
When viewed at a low magnification, the arm turn on the wafer 1 becomes blurred and cannot be seen at all.

したがって倍率小による大体の位置合わせを行うことな
く、倍率大によりウェハ１上の測定パターン２及びガラ
スマスク３上の測定・母ターン４の位置合わせを行うこ
ととなるが１倍率大では視野が狭いので、測定・母ター
ン２ないし４をさがし出すが難しくなり、その作業は困
難で時間のかかるものとなっていた。Therefore, without performing general alignment with a small magnification, the measurement pattern 2 on the wafer 1 and the measurement/mother turn 4 on the glass mask 3 are aligned with a high magnification, but with a high magnification the field of view is narrow. Therefore, it became difficult to measure and find the mother turn 2 or 4, making the work difficult and time consuming.

この発明はこの問題点に鑑み、プロジェクションアライ
ナーのように、マスクとウェハとを重ねて肉眼で目視で
きないアライナ−を用いて、ウェハ上の段差が小である
ときでも、マスクとウェハとの位置合わせが容易に行え
るマスク合わせ方法を提供することを目的とする。In view of this problem, the present invention uses an aligner such as a projection aligner that overlaps the mask and wafer so that they cannot be seen with the naked eye.Even when the level difference on the wafer is small, the mask and wafer can be aligned. The purpose of the present invention is to provide a mask matching method that can be easily performed.

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は上記目的を達成するため、測定用パターンを
含む所要パターンをウェハ上に形成するエツチング工程
のマスク合わせ方法において、ウェハ上への最初のエツ
チング工程のときには、測定用・母ターンを形成すべき
位置の少なくとも一つに大なる段差にて目印を形成した
位置出しウェハをウェハステーソに載置して、前記目印
と該目印に対応するマスク上の測定用／４’ターンとの
位置出しをすることによって、前記ウェハステー・ゾと
前記マスクとの相対位置を決定することによりマスク合
わせを行い、次に既にエツチング工程を行った被転写ウ
ェハへの再庁の工９チング工程のシ告には、上記の位置
出しウニ・・によるウエノ・ステージとマスクとの相対
位置の決定をして、さらに各々の被転写ウエノ・ごとに
マスクとの位置微調整を行うことによりマスク合わせを
行うものでおる。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides a mask alignment method for an etching process in which required patterns including measurement patterns are formed on a wafer. Sometimes, a positioning wafer with a mark formed with a large step at at least one of the positions where a measurement/mother turn is to be formed is placed on a wafer stethoscope, and the measurement wafer is placed on a wafer stethoscope. /4' turn to determine the relative position of the wafer stage and the mask, thereby performing mask alignment, and then re-adjusting the transferred wafer that has already undergone the etching process. 9. To inform the process of printing, the relative position between the wafer stage and the mask is determined using the above-mentioned positioning unit, and then the position with the mask is finely adjusted for each wafer to be transferred. This allows for mask matching.

く作用〉 この発明によれば、被転写ウニ・・上の段差が小で、ア
ライナ−による倍率小での目視が困難な場合でも、段差
の大きな位置出しウニ・・を用いてウェハステーノとマ
スクとの相対位置が容易に決定できる。そして被転写ウ
エノ・をウエノ・ステージに載置して、アライナ−によ
シ倍率大で目視すると、被転写ウェハとマスクとの位置
はほとんど同一位置であるので位置微調整するだけでよ
く、狭い視野でも容易にマスク合わせが行える。According to the present invention, even when the step on the transfer surface is small and it is difficult to visually inspect the aligner at low magnification, the wafer stethoscope and the mask can be connected using the positioning step with the large step. The relative positions of can be easily determined. Then, when the wafer to be transferred is placed on the wafer stage and visually inspected with high magnification by the aligner, the positions of the wafer to be transferred and the mask are almost the same, so only fine adjustment of the position is required. Mask alignment can be easily performed even in the field of view.

〈実施例〉 この発明の一実施例のマスク合わせ方法に用いる位置出
しウェハを第１図に示す。通常、ノターン内には測定ｉ
Ｊ？ターンは３ないし５個程度配置されているが、この
位置出しウェハ５には、その測定・ぐターンのうち中央
の１個に対応する位置に該測定パターンと同寸法の形状
の凹部を形成して目印６としている。この目印６の段差
は、プロジェクションアライナーの倍率小でも容易に目
視できる程度、例えば１００ＯＸ程度に形成されている
。<Example> FIG. 1 shows a positioning wafer used in a mask alignment method according to an example of the present invention. Usually, within the noturn there is a measurement i
J? Approximately 3 to 5 turns are arranged, and in this positioning wafer 5, a concave portion having the same size and shape as the measurement pattern is formed at a position corresponding to the central one of the measurement patterns. It is marked 6. The level difference of this mark 6 is formed to a level that can be easily seen even with a small magnification of the projection aligner, for example, about 100 OX.

一般に回路・やターンが変っても同じプロセスグループ
であれば同一の測定ツヤターンが用いられる〇たとえば
バイポーラデバイスの場合はＩ　Ｌ　、　ＥＣＬ及びＴ
ＴＬ等のグループごとに共通の測定用パターンが用いら
れている。したがって前記の位置出しウェハ５は、少な
くとも同一プロセスグループ間では汎用性を有する。ま
た上述の位置出しウェハ５のように専用のウェハを製作
しなくとも、例えば同一プロセスグループのウェハであ
って、酸化膜形成した後のものを用いることも考えられ
る。Generally, even if the circuit or turn changes, the same measurement gloss and turn are used if the same process group is used. For example, in the case of bipolar devices, I L , ECL, and T
A common measurement pattern is used for each group such as TL. Therefore, the positioning wafer 5 has versatility at least within the same process group. Furthermore, instead of manufacturing a dedicated wafer like the positioning wafer 5 described above, it is also possible to use, for example, a wafer from the same process group on which an oxide film has been formed.

ここでこの位置出しウェハ５を用いたマスク合わせを、
第２図を用いて説明する。Here, mask alignment using this positioning wafer 5 is performed.
This will be explained using FIG.

同図に示すように、製造工程中最初のマスク合わせ工程
において、まずガラスマスク３をセットした後、位置出
しウェハ５をウェハステージに装填する。次に位置出し
ウェハ５に形成された目印６とガラスマスク３上に形成
された中央の測定・ンターン４ａとが一致するようにガ
ラスマスク３を移動調節する（ガラスマスク３は縦横１
０ｍ程度移動可能）。位置出しウエノ・５の目印６の段
差は大きいので、顕微鏡の倍率が小でも両者の位置出し
は容易に短時間で正確に行われる。As shown in the figure, in the first mask alignment step in the manufacturing process, a glass mask 3 is first set, and then a positioning wafer 5 is loaded on a wafer stage. Next, the glass mask 3 is moved and adjusted so that the mark 6 formed on the positioning wafer 5 and the center measurement/turn 4a formed on the glass mask 3 match (the glass mask 3 is
(Can move approximately 0m). Since the step between the mark 6 of the positioning tool 5 is large, even if the magnification of the microscope is small, the positioning of both can be easily and accurately performed in a short time.

まだ通常、アライナ−のプリアライメント精度（２枚目
以後のウェハｌをガラスマスク３に対して同一位置に持
ってくる精度）は一般に５０μｍ以下と良好でおる。Still, the prealignment accuracy of the aligner (accuracy for bringing the second and subsequent wafers 1 to the same position with respect to the glass mask 3) is generally as good as 50 μm or less.

それゆえ前記の如くガラスマスク３と位置出しウェハ５
との位置出しの後、転写すべきウェハ１をウェハステー
ジに載置すると、上記の位置出しウェハ５の位置とほぼ
同一の位置にくる。そこでこの位置でウェハ１に焼き付
け（露光）を行いパターンを転写する。以後のウェハＩ
も同様に焼き付けを行う。Therefore, as mentioned above, the glass mask 3 and the positioning wafer 5
After positioning, when the wafer 1 to be transferred is placed on the wafer stage, it comes to almost the same position as the positioning wafer 5 described above. Therefore, printing (exposure) is performed on the wafer 1 at this position to transfer the pattern. Subsequent wafer I
Also perform baking in the same way.

この焼き付けが行われたウェハ１は種々の工程を経て再
びマスク合わせ工程に送られてくる。このと！　例えば
バイポーラプロセスのエピタキシャル成長工程直後であ
る場合等は、前述の如くウェハ１上に形成された段差は
小さく、アライナ−の顕微鏡の倍率小では目視が困難で
ある。The wafer 1 on which this baking has been performed is sent through various processes and then sent to the mask alignment process again. Konoto! For example, immediately after the epitaxial growth step of a bipolar process, the step formed on the wafer 1 is small, as described above, and difficult to see with the small magnification of the aligner's microscope.

そこで、まず所定の・母ターンが形成されたガラスマス
ク３をアライナ−にセットする。次に位置出シウエハ５
をウェハステージに装填する。そしてアライナ−の顕微
鏡の倍率小で目視しつつ、ガラスマスク３を移動・調節
して両者の位置出しを行う。位置出しウェハ５の目印６
は前述の通り段差を大きく形成しているので、上記の位
置出しは容易に行える。Therefore, first, the glass mask 3 on which a predetermined master turn has been formed is set in an aligner. Next, the positioning wafer 5
is loaded onto the wafer stage. Then, the glass mask 3 is moved and adjusted to position the two while visually observing the aligner using a microscope with low magnification. Mark 6 of positioning wafer 5
As described above, since the step is formed to be large, the above-mentioned positioning can be easily performed.

しかるのち転写すべきウェハ１（第２図、第３図参照）
をウェハステージに装填する。アライナ−のプリアライ
メント精度は前述の通り良好であるので、ウェハ１は前
記の位置出しウェハ５の位置とほぼ同一の位置にくる。Then, wafer 1 to be transferred (see Figures 2 and 3)
is loaded onto the wafer stage. Since the pre-alignment accuracy of the aligner is good as described above, the wafer 1 comes to approximately the same position as the positioning wafer 5 described above.

そしてアライナ−の顕微鏡の倍率大で目視しつつ、ウェ
ハ１を移動・微調整（ウェハｌは縦横１〜２ＩＩＩ＋程
度移動可能）して、ウェハ１上の測定用１ツヤターン２
とガラスマスク３上の測定パターン４とを一致せしめた
うえで、焼き付けを行う。Then, while visually observing with the high magnification of the aligner's microscope, move and finely adjust the wafer 1 (the wafer l can be moved about 1 to 2 III+ vertically and horizontally), and then
After matching the measurement pattern 4 on the glass mask 3, printing is performed.

２枚目以後のウエノＳ１は、同様の微調整を行うだけで
マスク合わせが完了する。For the second and subsequent ueno S1, mask alignment is completed by simply making the same fine adjustment.

〈発明の効果〉 以上説明したようにこの発明のマスク合わせ方法は、位
置出しウェハを用いてマスクとウェハステージとの位置
出しをあらかじめ行って、しかるのち被転写ウェハをウ
ェハステージに載置して微調整することによりマスク合
わせを行うので、マスクとウェハとを重ねて肉眼で目視
できないアライナ−を用いた場合で、かつ被転写ウェハ
上に形成される段差が小であるときでも、容易かつ短時
間でマスク合わせが行えるという効果がある。<Effects of the Invention> As explained above, the mask alignment method of the present invention uses a positioning wafer to position the mask and the wafer stage in advance, and then places the wafer to be transferred on the wafer stage. Mask alignment is performed by making fine adjustments, so even when using an aligner that overlaps the mask and wafer and is invisible to the naked eye, and when the step formed on the transferred wafer is small, it is easy and quick. This has the effect of making it possible to match the mask in a short amount of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の一実施例のマスク合わせ方法に用い
る位置出しウェハの平面図である。第２図は第１図の位
置出しウェハ及びガラスマスクをプロジェクションアラ
イナ−に装填した状態を示す斜視図である。第３図は転
写されるウェハの平面図である。第４図は、第３図のウ
ェハ及びｆうスマスクを第２図のプロノエクションアラ
イナーに装填した状態を示す斜視図である。 ｌ・・・ウェハ、２・・・ウェハ１　上Ｏ測定＝　ター
　ｙ、３・・・ガラスマスク、４・・・ガラスマスク３
上の測定用・やターン、５・・・位置出しウェハ、６・
・・位置出しウェハ５上の目印。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 第１図FIG. 1 is a plan view of a positioning wafer used in a mask alignment method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the positioning wafer and glass mask shown in FIG. 1 loaded into a projection aligner. FIG. 3 is a plan view of the wafer to be transferred. FIG. 4 is a perspective view showing the state in which the wafer and the mask shown in FIG. 3 are loaded into the pronoection aligner shown in FIG. 2. l...Wafer, 2...Wafer 1 Upper O measurement = tar y, 3...Glass mask, 4...Glass mask 3
Upper measurement/turn, 5... positioning wafer, 6.
...Mark on the positioning wafer 5. Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 測定用パターンを含む所要パターンをウェハ上に形成す
るエッチング工程のマスク合わせ方法において、 ウェハ上への最初のエッチング工程のときには、測定用
パターンを形成すべき位置の少なくとも一つに大なる段
差にて目印を形成した位置出しウェハをウェハステージ
に載置して、前記目印と該目印に対応するマスク上の測
定用パターンとの位置出しをすることによって、前記ウ
ェハステージと前記マスクとの相対位置を決定すること
によりマスク合わせを行い、 次に既にエッチング工程を行った被転写ウェハへの再度
のエッチング工程のときには、上記の位置出しウェハに
よるウェハステージとマスクとの相対位置の決定をして
、さらに各々の被転写ウェハごとにマスクとの位置微調
整を行うことによりマスク合わせを行うことを特徴とす
るマスク合わせ方法。[Claims] In a mask alignment method for an etching process in which a required pattern including a measurement pattern is formed on a wafer, during the first etching process on the wafer, at least one of the positions where the measurement pattern is to be formed is provided. A positioning wafer on which a mark is formed with a large step is placed on a wafer stage, and the mark and the measurement pattern on the mask corresponding to the mark are aligned. Mask alignment is performed by determining the relative position with respect to the mask. Next, when etching a transferred wafer that has already undergone an etching process, the relative position between the wafer stage and the mask is determined using the above positioning wafer. A mask alignment method characterized in that the mask alignment is carried out by making a determination and further finely adjusting the position of each transferred wafer with respect to the mask.