JPS62501390A - アライメントマ−クによるアライメント及び／又はアライメント評価 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌラー、イ２旨ン上Ｙニーｉ：ｊ−↓−る一アーラＩｔノーン上及−びノスノ販 文イ、ＶＺ上用東 光〜９．０）−背１ 本発明は、−以上の対のアライメントマークを用いて物品間のアライメントを行 い及び／又はその評価を行う方法に関する。

集積回路素子の典型的な製造過程では、１ノジストの塗布された半導体ウェハ上 に順次微細線形状が形成される。微細線素子によっては、約±０．１２５μｍ又 はそれ以」−のレベルからｌノヘルへのオーバー・レイ精度でもって、１ミクロ ン（μｍ）レベル以下の解像力が必要となる。従って製造過程の各工程には、周 知のよう乙こウェハに対してマスク又はレチクルを正確に位置決めする必要があ る。

典型的には、マスク又は１／チクル上のフィデューシャルマークとウェハ十のフ ィデューシャルマークを使用して両省間のアライメントを行っている。更に、実 際に行われたレベル対レベルアライメントを評価する為にいわゆる８１１尺バタ ー＝ンが一般に９１７１士に形成される。このパターンを調べることによって製 造過程中の特定レベル間での実際のアライメント精度を視認できる。

これまで集積回路素子の製造時のアラ・イメントには、種々のタイプのマークが 使用さ力、ている。しかしながら、これらの素子の寸法は小さくなりつつあるの で、操作者が標準的′アライメントマークの相対的配置を高精度かつ迅速に決定 することがまずまず［０難になっている。

そこで、集積回路素子に携る技術者は、アライメントマークを改良しよ・うとい ろいろ努力し、ている、このような努力によって・うまくいけば、操作者が微細 線素子の製造過程でレベル対レベルのアライメントを行い及び／又は評価するの Ｃ：要する時間を短目できるであろう。更にこれにより、コストが軽パされ、こ のようなマークを用いて作られた素子の品質を向上できるであろ−）。

λ漕迎芙力 請求の１・ｎ囲に記載しまたよ・うな方法において、ｍ点を含むマークは、平行 線を含むマークに対してアライメント（整列）される。

本＋ｃ、ｌｉの発明者はこのような配置のマークが操作者によって実際に高精度 かつ迅速にアライメントできることを見出した。特に二本の線の中間に頂点をア ライメントする人間の眼の能力は、著しく正確でありかなり容易にアライメント できることが分った。

本発明の実施例では、上述のアライメントマークは、マスク（又はレチクル）と 、これに関連するレジスト被覆ウェハとに夫々形成されている。マスクパターン をレジストコートにリソグラフィー手法によって転写する前に、上述のマークを 用いて、マスクとウェハとの間のアライメントが行われる。別の実施例では、上 述のマークは、ウェハに形成され、微細線素子の製造の際に実際に行われたレベ ル対レベルの位置合せを評価するのに使用される副尺を構成する。

図面の負セ１象部Ｕ男一 本発明に係る実施例を以下の添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明に従い製造過程を実行するのに使用される装置例を示した概略図 、 第２図は、本発明に係る方法に使用するのに適した特定のアライメントマーク例 を有する？−ｉ又はレチクルを示した図、第３図と第４図は、夫々第２図に示し た特別のマークと共に使用される特定のアライメントマークを夫々有するウェハ を示した図、 第５図は、第３図又は第４図のマークに対して重ね合され、アライメントされる 第２図のマークを示した図、第６図は本発明による力法乙二使用するのに適Ｕ７ たＸ方向副尺を示した図、 第７図と第８ド１（、Ｌ、人々木発明に係る方法Ｃごイ・マ・用づ゛るのに適１ −た複合アライメントマークを示した図である。

桑ニー印−欠１北ツｊ− 第１図は、バター叙／の付いた部材１０をレジス１の被覆されたウェハ１２に対 して７ライメンｌ　（整列）する従来の装置をに工略的に示したもので部材１０ は通常の保持台１４ｔこ保持され、この保持台１４は、図示のＺ方向に上記部材 を移動可能である。ウニ、ハ１２は通常のＸ−Ｙ可動テーブル１６上に取（＝Ｊ られている。

例えば、操作者は顕微鏡１８を使用して部ｔｔｌＯをウェハ１２に対して相対的 にアライメントする。この顕ｊｈ　＆ｆｆとしては、米国特許第３，９９０，７ ９８号に記載された二焦点型のものを使用すると便利である。このような顕微鏡 を使用した場合には、たとえＺ方向、の上記部材とウェハとの距離がこの顕微鏡 １８の焦点深度よりも大きいときにも、操作者はパターン付部材とウェハとに夫 々形成されたアライメントマークに同時に合焦させることが可能となる。

これまでは、種々の形状や形態のマークを使用してパターン付部材とウェハとの 間のアライメントを行い、この移に通常のパターン転写工程に移っていた。パタ ーンがウェハの全領域に一括転写される全フィールド式転写の場合には、」二対 部材は典型的にはマスクとして知られ”ζいる。このような転コスでは、マスク とウェハの各々に数個の対応するマークを設けることによｚ９両者間の位置合セ を行うことができる。

他方、通常のステップ・アンド・リピート方式でパターンをウェハに転写する場 合には、パターン付部材としてはＬノヂクルと称されるものが使用される。−例 としてレチクルは、ウェハ上の多数のチップ域の各々に転写されるパターンを５ 倍に拡大したようなパターンを有するマスク状構造体から構成されている。この ような転写の場合にはレチクル上の数個のマークが、各チップ域の夫々対応した 数個のマークと′アライメントされるようにｆｊ４成されている。

第１図の概略図では、部材１０のパターンをレジスト被覆ウェハ１２に転写する 前にそのパターンを縮小（ｒｅｄｕｃｅ）する手段は何ら明示されていない。し かしながらこの第１図の装置は集積回路素子製造用の全フィールド式又はステッ プ・アンド・リピート式転写装置を表わしている。従って部材１０はマスクとレ チクルのいずれかである。

第２図はマスク部材２０を示したもので、このマスク部材２０はアライメントマ ーク２２と２４とを有する。例えば、部１，１’　２０は通常のガラス板の表面 にパターン状のクロムフィルムが形成されたものである。（第２図では全マスク パターンのうちで、マーク２２と２４のみが示されている。）−例として、各マ ーク２２と２４は、この部材からクロムを選択的に除去することによって形成し た透明（ガラス）領域から構成される。この代りに各マークは、局部的透明領域 に形成された不透明（クロム）域から構成することもできる。

第２図に示した各マーク２２と２４は、頂点を作るノツチ又は切込みを有する。

こうしてマーク２２は頂点２６を、マーク２４は頂点２８を夫々有する。マーク ２２はＸ方向のアライメント用に使用され、他方マーク２４はＹ方向のアライメ ント用に使用される。

本発明の一実施例では、第２図に示したマスク部材２０の寸法ａとｂは夫々約１ ２４１と１００１である。またこの特別な実施例では、各マーク２２と２４の寸 法ｃ、ｄ、ｅは夫々約１０ＩＪｍ・４μｍ、５μｍである。

第３図は、ウェハ部材３０の一例を示したもので、このウェハ部材３０は第２図 のマスク部材２０に対してアライメントされ、これにより、部材３０の全フィー ルドのバターニングが行われる。

−例として、部材３０はシリコンのような半導体イ、（料の平板片から成り、こ の平板片は上表面の全体にレジストＨ層が被覆されている。上記ソリコン部材の 上表面とレジスト層との間には、二つのプライメン１−マークが介在している。

また部材３０の寸法ｆとｇは図示例では夫々約１２５ｍｍと１００１である。

第３図に示し７たアライメントマークの一方は平行線３２と３４とから成り、ま た他方のマークは平行線３６と３８とから構成される。線３２と３４は第２図の マーク２２とベアとなるように定められ、また線３６と３８は第２図の７．（久 ２４にベアとなるように定められている。例えば、これらの綿３２．３４．３６ ゜３８の各々は二酸化シリコンから成る公知のパターン化素子から成る。特定の 一実施例では、図示の各線はＺ方向の厚さが約１．０μｍ、幅が約１．５μｍ、 長さが１５μｍであり、また各マークの線間の距離りは約１．０μｍである。

第２図に示した部材２０は、通常のステップ・アンド・リピート式リソグラフィ ーに使用されるレチクルであると：８えることもできる。この場合には、このレ チクルに関連するウェハ上の各チップ域は、第２図のマーク２２と２４とベアと なるアライメントマークを有する。第４図にはこのようなチップ域が３ケ所だけ 、破線によって示されており、これらのチップ域には夫々アライメントマークが 形成されている。

更に詳述すると、第４図は、レジストの被覆されたウェハ４Ｇ上の三筒のチップ 域４０．４２．４４を示しており、各チップ域は平行線から成る前述のマークを ２個有している。レチクル２０（第２図）上のマーク２２と２４は、夫々通常の ステソブアンド・リピート式リソグラフィーの際にウェハ上のチンブ域４ｏ、４ ２．４４などの各チップ域内のそれぞねのマークと順次ペアとなるように定めら れている。

第５図は、第２図乃至第４図に示したタイプの１ライメントマークが互にベアと なった状態を示した平面図であり、−例としてマーク２２（第２図）が対応寥る ー・対の線３２と３４　（第３図）」二に重り合いそれら古アライメントされて おり、また、マーク２４　（第２図）も対応する一対の線３６と３８　（第３１ １）に重り合いそれらとアライメントされている。

マーク２２及びマーク３２．３４が夫々形成された二枚の関連部材間のＸ方向ア ライメントが第５図のマーク２２及び３２゜３４とによって、達成される。同様 にマーク２４及び３６．３８は、マスク（又はレチクル）と関連ウェハの如き二 個の部材のＹ方向アライメントを達成する。

本願の発明者は、以下のことを見い出し、た。即ち、操作者は、かなり高精度に 平行線３２と３４の間の中央にマーク２２　（第５回）の頂点を容易に位置付け ることが可能となる。この頂点が線３２と３４の間の中央位置にアライメントさ れた状態からＸ方向に変位すると容易に判別できる。同様に操作者は平行線３６ と３８の間の中央にマーク２４の頂点を高精度かつ容易に位置付けることが可能 であり、この頂点が線３６と３８の間の中央位置からＹ方向に変位すると、容易 に判別できる。

マスク又はレチクル部材とウェハ部材との間でのアライメントが行われた後に、 両部材間で実際になされたアライメント状態を表示するマークをウェハ上に設け ることが実際上重要であることが多い、このようなマークは、読み易い副尺（バ ーニア）を構成するものであり、以下に詳述するようにして作成される。

第６図は、Ｘ方向の副尺を示したもので、この副尺はウェハ上に形成された多数 のマークから構成されている。図示の副尺を構成−するマークは、マルチ・しベ ル禦ｊ′−のシ２！造］程のぞれぞれの段トシ１によ已＼て、ウェハー１−に形 成さｈる。従っで、イの工程の各レベルの位置合−ｌ（重ね台−１＋）は、事′ 尖士、対；、も１／ヘルのマークＬこよっ７ウエハｌ−に表わされる。

、二の、）、うに、例５ζば第６図に示した平行線対４０へ４９から横管される 社１数のマークは、つ１バー［（、こ作られた素子構造の特定１、・ベル（成る １ノベル阻１）に同時に形成されでいる。これらのマ＝りは、関連し、たマスク 又はし千りツ１月２の対応マ・−りから作られたもので、−ト記特定レベルでパ ターン化された成る９）定の冬、６ネ１から構成される。

その後の１−程仁゛おいてバタ　ンを別のレベル（レベル階２）に転写するこ、 ！二Ｃ；二よって、別の１１；状がマスク又はＬ−９−クルからウェハ）：に形 成される６ｔ−、ｔｌらの別の形状は、切欠マーク５２−５６（第６図）をイｊ する。これらのマ・−リ、５２へ５　（ｉは、そり、ぞ第１の平行線対４０〜４ ９Ｆに重ねられ、上述の両Ｌ・ヘル間において素子構造に実際に行われたアライ メント状態を表示ｔ７”でいる。操作者は、マーク４０−４９及びマーク５２〜 ５６を見ることによって、その相対的アライメントを容易に判別４″ることがで きる。

第６図に示した特別の副尺構成では、素子製造レベル隘２を表わす中央マーク５ ４はレベル階１を表わず関連マーク４４．４５に対して理想的にアライメントさ れたものとして示されている。

この場合、レベル隘２を表わすその他のマーク５２．５３．５５゜５６は、レベ ル隘１を表わす関連のマークに対して漸次オフセットされるように形成されてい る。更に詳述すると、マーク５５と５６は夫々のマークに対して、右側に漸次オ フセントしており、またマーク５３と５２はそれぞれのマークに対して左方に漸 次オフセットしている。

第６図に示されたレベル患１対レベルＩｌ＆Ｌ２の理想的なアライメント以外の 場合には、マーク５２〜５６は平行マーク４０〜４９に対して一層として変位す る。このような各変位に対してマーク５２〜５６の夫々の頂点位置が関連平行線 間の間隙内のどこに位置しているかは容易に分る。例えば、群全体のマーク５２ 〜５６が、夫々距離ｉだけ右方へ変位したとすると、マーク５２のみが、それの 関連マークに対して正確にアライメントされることになり、他のマーク５３〜５ ６の各々はその関連マークに対して右方にずれることになる。こうして、レベル 対レベルの誤アライメントが製造中に発生したことが、明白に表わされる。これ らのマークを用いることによって誤アライメントの方向と量が迅速に分るので、 製造過程で適当な調整を行うことによりその後のパターン転写工程において、レ ベル対レベルアライメントを、もっと充分に行うことができる。

第６図には、他のレベルの相対的アライメント状態を表わす別のマークも示され ている。例えばマーク５８〜６２は、製造過程のレベル階３から作られたもので 、予め描かれた、レベル隘１を表わすマーク４０〜４９の上に重ね合されている 。これらのマークを用いることによって素子製造中に実際に行われたレベル１と ３間の位置合せを評価することができる。

第６図に示したマーク５８〜６２の各々は頂点を有し、これらの頂点は、夫々の 平行線対４０〜４９に関連し、かつそれに対して容易に位置決めされるように構 成されている。更に、マーク５８〜６２の各々は一対の離間した脚部を有し、こ れらの脚部は、これまでのとは別のマークの頂点と関連する平行綿マークとして 働く。例えばマーク５８は一対の離間脚部６４と６６とを含み、これらの脚部は 、関連マーク６８用の参照マークとして働く。なおこの関連マーク６８はレベル 隘４から作られそれを表わすものである。従ってマーク６８と脚部６４と６６は 、製造中に実際に行われたレベル３と４間の位置合せを評価する為の一組のマー クの構成要素として働く。

第６図に示したマーク６８及び、その他の同様のマークは、各々矢じり形状を存 している。このような形状の頂点によっても関連平行線マークに対する位置を容 易に視認することができる。

第６図は、図が著しく複雑にならないように、Ｘ方向の副尺のみを示している。

典型的には、適当なＹ方向副尺も、製造過程中にウェハ上に形成される。例えば 、このようなＹ方向副尺は、第６図のものと同一であるが角度は９０度だけ回転 させて、ウェハ上に形成される。これらの二個の副尺は、典型的には多レベル製 造過程の連続工程の間に互に掻く隣接してウェハ上に一層ずつ作られる。全フィ ールド式リソグラフィーでは、アライメント評価の為に通常少なくとも２＆Ｉ］ の副尺がウェハ上に必要となる。なお、これらの組は夫々Ｘ方向副尺とＹ方向副 尺とを含んでいる。また、ステップ・アンド・リピート式リソグラフィーでは、 Ｘ方向副尺とＹ方向副尺とを有する少な（とも−組の副尺が、ウェハ上のチップ 域毎に必要である。

また、アライメントを行い及び／又はそれを評価するのに、複合マークを使用す ることも便利である。第７図と第８図はこのようなマークを夫々示すもので、第 ７図のマークを第８図のマーク上に重ね合わゼること？、ご、ｊ′、って、たっ た一対の小領域マーク内でＸとＹとの両方向のアライメント状態が表示される。

このように図示のマークは、マスク（又はレチクル）■−と関連ウェハｔの夫々 のマーク２Ｌ７て非常に適し、７いる。更に、Ｘ及びＹ方向評価用の小型副尺は 、第７図及び第８図に示した複合マークの対を組合せることによってウェハ上に 形成することができる。

最後に、上述の構造や技術は、単に本発明の実施例にすぎず・当業者は本発明の 範囲から逸脱することなく、種々の変形例や代替例を考え得るであろう。例えば 、本明細書では集積回路素子の製造を主に強調して説明したが、本発明は、関連 部材間のアライメントを行い及び／又は評価する他の種々の分野にも通用可能で ある。

ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４　ＦＩＧ、　５ ＦＩ６．７　ＦＩＧ、θ 国際調を報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．一対以上のアライメントマークを用いて物品（２０，３０）間のアライメン トを行い及び／又は評価する方法において、各対の一方のマーク（２２，２４） は頂点（２６，２８）を含み、各対の他方のマークは一対の平行線（３２と３４ ，３６と３８）を含むことを特徴とする方法。
2. ２．各対の一方のマークは第１物品（３０，４６）上にあり、上記他方のマーク は上記第１物品に対してアライメントされるべき別の物品（２０）上にあり、上 記複数の物品の相対的位置は夫々の対の平行線間のほぼ中間の点に各頂点を一致 させるように調整させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．上記複数のマーク（４０〜４９，５２〜５６，５８〜６２，６８）は、第１ 物品上に一以上の別の物品から順次転写され、上記第１物品と上記別の物品又は 各別の物品との間で行われたアライメント状態を表示することを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．夫々の対からの複数の第１マークは、組み合されて複合マーク（第７図、５ ８，６４，６６）を形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．上記対からの複数の第２マークは組み合されて第２の複合マーク（第８図） を形成することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。
6. ６．上記第１マークは、頂点を含むマーク（５８）と、一対の平行線（６４，６ ６）を含むマークとを有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。
7. ７．上記物品は、集積回路素子が形成される半導体ウエハと、一以上のマスク又 はレチクルとを含むことを特徴とする先行の請求の範囲のいずれかに記載の方法 。