JPH02112222A

JPH02112222A - 位置検出用マーク

Info

Publication number: JPH02112222A
Application number: JP63265347A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Aono; 光弘青野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-24

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体装置製造上程のりソグラフィ技術にお
いて、ウェハの位置検出に用いられる位置検出用マーク
に関する。

（従来の技術）半導体デバイス製造に関して、特にＭＯ３ＬＳｌ製造工
程においては、レジスト上に目的とするデバイスパター
ンを写すリソグラフィ技術とエツチング技術を組み合わ
せた加工技術を多数回繰返し使用することにより、トラ
ンジスタ部分、中間絶縁層のスルーホール及び電極配線
等が形成される。このような加工技術の精度は、デバイ
スの品質及び歩留りを大きく左右するものである。中で
も、リソグラフィ技術における露光工程においては、多
数のマスクを重ね合わせてパターンを形成していくパタ
ーン間アライメント精度が重要なものとなる。

上記の目的に用いられている従来のアライメントマーク
は、第４図のように配置形成されている。

即ち、第４図（ａ）に示す如くウニＩ＼４１の各チップ
４２間のダイシングライン４３上に、同図（ｂ）に示す
如く直線状のパターン４４を配置して形成される。そし
て、ウェハ４］上の各部に同形のパターン４４を配置し
、各チップ４２毎にアライメントを行う構成になってい
る。なお、アライメントマークを形成する箇所としては
、上記のダイシングライン４３以外に、デバイスパター
ンを形成しないパターンが疎の領域であってもよい。

ところで、アライメントマークを形成するには、レジス
トパターンをマスクとしてウェハ又は被加工膜をエツチ
ングする。近年、半導体デバイス形成におけるエツチン
グ技術は、ウェットエツチングからりアクティブイオン
エツチング（ＲＩ　Ｅ）と変４つってきている。ＲＩＥ
においては、ダイシングライン上やレジストパターンの
疎の箇所では、エツチング面積が変わることにより消費
されるエツチングガスが過不足になることによりエツチ
ング速度が変化する、所謂ローディング効果により、残
渣（エツチング膜の残り）が生じる。例えば、第５図に
示す如く、ウェハ５１上の被加工膜５２上にレジストパ
ターン５３を形成し、これをマスクにＲＩＥて被加工膜
５２を選択エツチングすると、エツチングされた被加工
膜５２の側面及びウェハ５１の表面に残渣５４が生じる
。

アライメントマークは先に述べたようにダイシングライ
ンやデバイスパターンが疎の領域に形成されるので、こ
のマーク周辺には残渣が発生し易い。アライメントマー
ク周辺に残清か発生すると、マーク検出の際に誤検知が
生じ、見掛は上のマク（マーク検出機構が見定める見掛
は上のマーク）位置が絶対的及び相対的にずれる。また
、残渣に限らずアライメントマークの周辺にゴミが（４
石している場合、このゴミが誤ってマークとして検１イ
１されると、同様に見掛は上のマーク位置かずれること
になる。

このようなずれは、ウェハのアライメントの際ウェハの
ショッ（・が全体的にンフトするのみならず、ウェハロ
ーテーション、ウェハランアラＩ・直交度のバラツキも
大きくなり、合イつせ精度の低下を招く。そして、多数
のマスクを重ね合わせてパターンを形成していくリソグ
ラフィにおいては、マスク・ウェハの合わせ精度の低下
により製造歩留りが低下するという問題があった。

（発明か解決しようとする課題）このように従来、ウェハ上に形成した位置検出用マーク
を用いた位置合わせ方法では、マークがチップのダイシ
ングライン或いはパターン密度が疎の領域に形成される
ため、ＲＩＥＯローディング効果により残渣等が発生す
る虞れがあり、マーク位置の誤検畠を招く問題があった
。また、ゴミ等が誤ってマークとして検出される問題も
あった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、そのに１
的とするところは、ＲＩ　Ｅのローディング効果に起因
する残渣の影響をなくすことができ、ウェハを高精度に
位置合イつせすることのできる位置検出用マークを提供
することある。

［発明の構成コ（課題を解決するための１段）本発明の骨子は、ＲＩＥのローディング効果により生じ
る残渣の発生を防止するため、複数のパターンでマーク
を形成することにある。

即ち本発明は、マスクのパターンをウェハ上に転写する
際に該ウェハを位置合わぜするために用いられる位置検
出用マークにおいて、前記ウェハ上に位置検出用パター
ンを設けると共に、このパターンの周辺にダミーパター
ンを設けるようにしたちのである。

（作　用）本発明によれば、位置検出用パターンの周辺にダミーパ
ターンを形成することにより、位置検出用パターンの周
辺におけるレジストパターンかが疎から密になる。これ
により、エツチング」−程（特にＲＩＥ）におけるエツ
チング面積が少なくなり、ローディング効果による残渣
の発生を防止することができる。従って、ウェハアライ
メント時の誤検知を防ぎ、余計なシフト量、ウェハロー
チージョン、ウェハランアウト及びウェハ直交度のバラ
ツキ等を防ぐことができ、高精度の位置合わせが可能と
なる。また、位置検出用パターン及びダミーパターンを
平行な複数本の直線とすることにより、マーク検出の際
にビームを走査して得られる信号が複数本のピークを持
つものとなる。

従って、ゴミ等による信号とマーク検出信号とを区別す
ることができ、誤検出を防１１．することが可能となる
。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる位置検出用マークを
示す平面図である。この実施例のマークは、アライメン
トパターン（位置検出用パターン）１１及び２本のダミ
ーパターン１２，１．３から形成されている。アライメ
ントパターン１１は、直線状のパターンを等間隔に分離
したものであり、ダミーパターン１２．１３は直線状の
パターンである。そして、ダミーパターン１２１３はア
ライメントパターン１１を挟み、該パターン］１と平行
に等間隔で配置されている。なお、各パタン１１，１２
．１３の幅は例えば１μｍであり、パターン間隔は例え
ば４μｍである。

このような構成であれば、アライメントパタン１１の左
右にダミーパターン１２．１３か存在することになるの
で、ＲＩＥによるローディング効果における残渣の発生
を防ぐことかできる。従って、残渣による誤認をなくし
、安定した高精度のアライメントを行うことが可能とな
る。

第２図は第１図に示す位置検出用パーンを用いてアライ
メントを行う際の装置構成を示す図である。マスク２１
のパターンは投影レンズ２２を介してウェハ２３上に投
影露光され、これによりマスク２１のパターンがウェハ
２３上のレジスト等に転写されるものとなっている。一
方、レーザ光源２４からの光ビームは光学系２５により
集束され、投影レンズ２２を通してウェハ２３上に照射
される。ウェハ２３からの反射光はレンズ２２及び光学
系２５を介してデテクタ２６で受光される。

ここで、ウェハ２３を載置したステージ（図示せず）の
走査によってレーザビームの位置がマク］０と一致する
と、反射光強度が変化し、デテクタ２６の出力が変化す
る。そして、この検出の信号の変化から、例えば検出信
号のピーク位置とステージ座標とを対応させて処理し、
信号ピーク位置の座標をマーク座標として検出しアライ
メントする。

第３図はマーク検出の原理を示す模式図である。

第３図（ａ）のようにマーク１０上でビーム３１を走査
（ステージの走査でもよい）するが、ビーム３１がマー
ク１０の各パターン１１，１２，１．３を横切るとき、
反射光が強くなり、検出信号は同図（ｂ）に示す如くな
る。この検出信号を所定のスレッショルドレベルで２値
化し、第３図（Ｃ）に示す如き３つのパルス信号を得る
。そして、３つのパルスの中央のパルスに対するビーム
座標（或いはステージ座標）をマーク座標として求める
。

なお、従来法の場合はパターン１１に相当する検出信号
からマーク位置を求めるが、本実施例ではこれに加えパ
ターン１２．１’づの検出（ｒＪ号を元に、該信号が本
来のマークイ；号かを判定する。即ち、予め中央のパル
ス（パターン１］からの反射信号に相当する）と隣接す
るパルス（パターン１２．１３からの反射信号に相当す
る）との間隔Ｔ、、Ｔ２の許容値を定めておき、パルス
を検出した際にパルス間隔が許容値以内か否かを判定す
る。ビーム３１がマーク１０上を横切った際には上記間
隔Ｔ、、Ｔ２は常に許容値以内となる。従来法ではゴミ
等によりパルスが検出されると、これをマークと誤認し
てしまうが、ゴミの場へは上記３つのパルスが等間隔で
得られることはまず有り得ない。従って本実施例では、
パルスが３つ等間隔で立ったときに始めてマーク検出と
判定することにより、ゴミ等の誤認を無くし確実なマー
ク位置検出を行うことができ、さらに高精度の位置合わ
せを行うことができる。

かくして本実施例によれば、アライメントパターン１１
の左右にダミーパターン１２．１３を設けることにより
、ＲＩＥによるローディング効果における残渣の発生を
防ぐことができ、安定した高粘度のアライメントを行う
ことができる。しかも、ゴミ等によるマーク検出の誤認
を無くし確実なマーク位置検出を行うことができる。こ
のため、半導体装置製造の際のパターン転写に用いれば
、素子製造歩留りの向上に寄与することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記位置検出用パターンの形状は分断され
たものではなく、直線状に連続したものであってもよい
。さらに、位置検出用パターンとして回折格子を用い、
この格子による反射又は透過回折光を検出して位置検出
を行うことも可能である。また、前記ダミーパターン必
ずしも直線である必要はなく、位置検出用パターンの周
辺に形成されたものであればよい。さらに、ダミーパタ
ーンの本数等は、仕様に応じて適宜変更可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。

１　］［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、位置検出用パター
ンの周辺にダミーパターンを設けているので、ＲＩＥの
ローディング効果に起因する残渣の影響をなくすことが
でき、ウェハを高精度に位置合わせすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる位置検出用マークを
示す平面図、第２図は上記マークを用いてアライメント
を行う際の装置構成例を示す図、第３図は上記マークを
用いた位置検…の原理を説明するための模式図、第４図
は従来の位置検出用マーク及びその配置部位を示す平面
図、第５図はＲＩＥのローディング効果によるエツチン
グ残渣を説明するための断面図である。１０・・・位置検出用マーク、１１・・・アライメント
パターン（位置検出用パターン）、１２．１３・・・ダ
ミーパターン、２１・・・マスク、２２・・・投影レン
ズ、２３・・・ウェハ、２４・・・レーザ光源、２５・
・・光学系、２６・・・デテクタ、３１・・・レーザビ
ーム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスクのパターンをウェハ上に転写する際に該ウ
ェハを位置合わせするために用いられる位置検出用マー
クにおいて、前記ウェハ上に形成された位置検出用パタ
ーンと、このパターンの周辺に形成されたダミーパター
ンとを具備してなることを特徴とする位置検出用マーク
。
（２）前記位置検出用パターン及びダミーパターンは共
に直線状のパターンであり、前記ダミーパターンは前記
位置検出用パターンを挟み該位置検出用パターンと平行
に複数本配置されていることを特徴とする請求項１記載
の位置検出用マーク。
（３）前記位置検出用パターン及びダミーパターンは、
レジストパターンをマスクにリアクティブイオンエッチ
ングにより凸型に形成されたものであることを特徴とす
る請求項１記載の位置検出用マーク。