JPH0323618A - 基板と露光用マスクとの位置合わせ方法 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は、たとえば半導体装置の製造などにおいて好
適に実施される基板と露光用マスクとの位置合わせ方法
に関するものである． （従来の技術〕 たとえば半導体装置の製造などでは、トランジスタ素子
や配線などの形戒のためにホトリソグラフィ技術とエッ
チング技術を用いた酸化膜や金属膜などのパターン形戒
が行われる．ホトリソグラフィ技術とは、基板表面にホ
トレジストを塗布′し、このホトレジストを所定のパタ
ーンの露光用マスクを介して紫外線やＸ線などで選択的
に露光させ、さらに前記ホトレジストを現像して、露光
されなかった（または露光された）部分のホトレジスト
を除去して、前記基板表面にホトレジストをパターン形
威させて、前記露光用マスクのパターンを基板表面に転
写させる技術である．たとえば、金Ｘ！！ｉｗ１などが
形威された基板表面に前記露光用マスクのパターンを転
写して、エッチングを施すことにより配線などのパター
ン形威が行われることになる． たとえば集積回路などでは、トランジスタ素子や配線な
どの形威のためなどに、前述のようにしてパターン形威
した酸化膜や金属膜などが複数層積層されるのであるが
、各膜のパターン形威の際に、半導一体基板などの基板
表面にすでに形威した酸化膜などのパターンと、この酸
化膜などのパターン上に形威される別の膜のパターンと
の位置関係には一定の精度が保たれる必要があり、この
位置関係がずれると集積回路に致命的な不良が生じるこ
とになる．したがって、基板表面への前記露光用マスク
のパターンの転写には充分な注意が必要であり、このた
め基板と露光用マスクとの位置合わせが重要となる． 基板と露光用マスクとの位置合わせを行うための従来技
術は第３図に示されている．ホトレジストを塗布した半
導体基板などの基板１の表面には、前に形威した酸化膜
などの膜２のパターニングにより、マスク３と基板ｌと
の位置合わせを行う際の目印となる四角形の第１の位置
合わせマークＩ’ｌｌが形威されてい．る．この第１の
位置合わせマークＭｌとは、膜２の縁部であって、たと
えばこの第１の位置合わせマークＭ１の周囲の領域の基
板１上に膜２が形威されている．マスク３はたとえば透
明板に晴部３Ｄ（第３図では斜線を付して示す．）を選
択的に形威したもので、この暗部３Ｄを第１の位置合わ
せマークＭｌと相似形に形成してその周縁部をマスク３
側の第２の位置合わせマークＭ２とし、この第２の位置
合わせマークＭ２が前記第１の位置合わせマークＭｌに
囲まれた領域内に納まるようにマスク３と基板ｌとの位
置合わせを行うようにしている．位置合わせ余裕ｆｆｉ
ｌ，ｌ２および位置合わせ余裕ｆｆｉ３，　　ｆｆｉ４
がそれぞれ互いに等しくなるようにして、第１の位置合
わせマークＭｌ内の領域の中央に第２の位置合わせマー
クＭ２が位置するようにマスク３と基板１との位置合わ
せが行われるのが最良であるが、第２の位置合わせマー
クＭ２が第１の位置合わせマークＭ１に囲まれた頷域内
に納まっている状態であれば、集積回路などに致命的な
欠陥が生じることはない．〔発明が解決しようとする課
題〕 上述のように第１の位置合わ妊マークＭｌは、基板１表
面に先にパターン形威された膜２の周縁部であるが、こ
の第１の位置合わせマークＭｌはは主としてエッチング
精度の問題からその寸法に多少の誤差が生じることがあ
る．たとえば第４図に示すように第１の位置合わせマー
クＭｌが基板ｌ上に大きく転写された場合には、位置合
わせ余裕１１〜ｌ４が比較的大きくなり、したがって第
１の位置合わせマークＭｌ内の領域に第２の位置合わせ
マークＭ２を合わせ込んでも、基板ｌとマスク３との位
置合わせが所定の精度で行われなくなる恐れがある．こ
のような場合には、集積回路などにおいて致命的な不良
が生じることは前述のとおりである． このような問題は、たとえば第３図において暗部３Ｄが
マスク３の透明部であって、この領域の周囲の領域が晴
部であり、第１の位置合わせマークＭ１が第２の位置合
わせマークよりも小さくされている場合に、第ｌの位置
合わせマークＭｌが通常よりも小さく転写されたときに
も生じる．二の発明の目的は、上述の技術的！！題を解
決し、基板と露光用マスクとの位置合わせが格段に良好
に行われるようにした基板と露光用マスクとの位置合わ
せ方法を提供することである． 〔課題を解決するための手段〕 この発明の基板と露光用マスクとの位置合わせ方法は、
基板表面に設けた第１の位置合わせマークおよび露光用
マスクに設けた第２の位置合わせマークのいずれか一方
の各辺に、この位置合わせマークの内方側または外方側
に突出し、相互に略等しい複数の段差部を有し、隣接す
る前記段差部間を結ぶ線分が相互に略平行である凸部を
設け、各辺の凸部において対応する前記線分と前記第１
および第２の位置合わせマークの他方の各辺との各距離
が略均等になるようにすることを特徴とする． 〔作用〕 この発明の構戒によれば、基板側の第１の位置合わせマ
ークおよび露光用マスク側の第２の位置合わせマークの
いずれか一方の各辺に設けた凸部は、相互に略等しい複
数の段差部を有しており、隣接する段差部間を結ぶ線分
は相互に略平行であるので、このような凸部を設けた第
１および第２の位置合わせマークのいずれか一方は、凸
部が設けられない他方の位置合わせマークと略相似の形
状の複数の位置合わせマークと同等の働きを有すること
ができる．すなわち、各辺の凸部において対応する前記
線分により仮想的に構威される多角形は、凸部が設けら
れない前記他方の位置合わせマークと略相似な多角形と
なる． このように、凸部を設けた第１および第２の位置合わせ
マークのいずれか一方が、同時に複飲の相互に略相似な
関係の多角形の役割を果たすことができる結果、たとえ
基板側の第１の位置合わせマークが所定の寸法で基板表
面に転写されない場合にも、凸部を設けた位置合わせマ
ークの各辺の凸部において参照が可能な線分を見出し、
この線分に対応する各辺の線分と、凸部を設けない位置
合わせマークの各辺との各Ｉ！離を略均等にすることに
より、第１の位置合わせマークに第２の位置合わせマー
クを所定の精度で合わせ込むことができる．したがって
、第１の位置合わせマークの転写精度に依らずに、基板
と露光用マスクとの位置合わせを良好に、かつ一定の精
度を保って行うことができるようになる． 〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例の基板と露光用マスクとの
位置合わせ方法を示す説明図である．ホトレジストを塗
布した基［１１の表面に先に酸化膜などの膜ｌ２をパタ
ーン形威しておき、この膜１２の周縁部を第ｌの位置合
わせマークｍｌとする．そして、この第１の位置合わせ
マークｍｌに、露光用マスク１３（以下『マスク１３，
という．）に設けた第２の位置合ね廿マークｍ２を合わ
せ込む．マスクｌ３は透明板に暗部１３０（第１図では
斜線を付して示す．）を選択的に形威したもので、たと
えばこの暗部１３Ｄの周縁部が前記第２の位置合わせマ
ークｍ２とされる． この実施例では、第１の位置合わせマークｍ１は略四角
形とされ、その各辺には第１の位置合わせマークｍｌの
内方側に突出する凸部Ａ１〜Ａ４が形威されている．そ
して、第２の位置合わせマークｍ２は前記第１の位置合
わせマークｍ１に略相似形な四角形とされる． 第１の位置合わせマークｍｌの各辺に形威した凸部ＡＩ
−Ａ４は、それぞれ所定の位置合わせ余裕に略等しい複
数の段差部ｄ　１　１　−ｄ　１　４，　　ｄ２１〜ｄ
２４，ｄ３１〜ｄ３４，ｄ４１〜ｄ４４を有し、各辺に
おいて隣接する段差部間を結ぶ線分は相互に略平行にな
っている．すなわち、たとえば凸部ＡＩが形威された辺
において、段差部ｄｌｌ，ｄ１２を結ぶ線分ｗｌｌと、
段差部ｄｌ３．ｄｌＪ間を結ぶ線分Ｗ１３とは同一直線
上にあり、これらと段差部ｄｌ２，ｄｌａ間を結ぶ綿分
ｗｌ２とは相互に平行となっている．さらに、これらの
線分ｗｌｌ，ｗｌ２，ｗｌ３は凸部Ａ１が形威された辺
における基準辺ｗ１０（第１図では第２の位置合わせマ
ークｍ２と重なっている．）と相互に平行である．この
ような関係は、凸部Ａ２〜Ａ４が形威された各辺で同様
である． このような凸部ＡＩ−Ａ４を形威した第１の位置合わせ
マークｍｌでは、各辺においてそれぞれ対応する線分ｗ
ｌｌ　（ｗｌ３）．ｗ２１　（ｗ２３），ｗ３１　（ｗ
３３），ｗ４　１　（ｗ４３）；ｗｌ２，ｗ２２，ｗ３
２，ｗ４２および基準辺ｗｌｏ，Ｗ２０，Ｗ３０，Ｗ４
０によってそれぞれ仮想的に形成される四角形は相互に
略相似な形状を有し、このようにして第ｌの位置合わせ
マークｍｌは同時に複数の略相似な形状の位置合わせマ
ークとして機能する． 基板ｌとマスクｌ３との位置合わせに当たっては、第２
の位置合わせマークｍ２の各辺に近接した線分ｗｌｌ　
（ｗｌ３），ｗ２１　（ｗ２３），ｗ３１　（ｗ３３）
．ｗ４１　（ｗ４３）（すなわち凸部Ａｌ〜Ａ４におい
て対応する線分）を参照して行うことになる．この場合
操作者は、位置合わせ余裕ｊ！１１．４！１３および位
置合わせ余裕ｌ１２，／１４が相互に略等しくなるよう
に基板１１またはマスク１３を変位させて、位置合わせ
を行う．第１図に示された状態は、第１の位置合わせマ
一クｍ１が正確に転写された場合であるが、第１の位置
合わせマークｍｌが大きく転写された場合には第２図図
示の状態となる．すなわち、膜ｌ２がたとえばオーバー
エッチングされた場合には膜１２の縁部が後退し、結果
として基板１１の表面には第１の位置合わせマークｍｌ
が大きく転写されることになる．この場合において、た
とえば従来技術では、第１の位置合わせマークｍｌはマ
スクｌ３の暗部１３０の背後に隠れてしまい、基板１１
とマスクｌ３との位置合わせを行うことができなくなる
恐れがあるのに対し、この実施例では、第２図図示のよ
うに凸部Ａ１〜Ａ４においてそれぞれ段差部ｄｌ２．ｄ
ｌ３；ｄ２２，ｄ２３；ｄ３２，ｄ３３゛；ｄ４２，ｄ
４３よりも第１の位置合わせマークｍｌの内方側の部分
が第２の位置合わせマークｍ２の内方側に突出しており
、したがって線分ｗｌ２，ｗ２２，ｗ３２，ｗ４２を基
準とし、位置合わせ余裕ｆｆｉ２１〜ｆｆｉ２４を略均
等に調整して、基板ｌとマスクｌ３との位置合わせを良
好にしかも高い精度で行うことができる．逆に第ｌ図図
示の場合よりも第１の位置合わせマークｍｌが小さく転
写された場合には、第１の位置合わせマークｍｌの基準
辺ｗｌＯ，ｗ２０，ｗ３０，ｗ４０と第２の位置合わせ
マークｍ２の各辺との間の距離が均等になるようにして
、基板１１とマスク１３との位置合わせを行うことがで
きる． 以上のようにこの実施例によれば、第１の位置合わせマ
ークｍｌの大きさがエッチング精度の問題などから所定
の大きさから逸脱した場合にも、基板ｌとマスク１３と
の相互の位置合わせが良好にしかも正確に行われるよう
になる．この結果、たとえば集積回路などでは回路配線
などの形成を良好に行うことができるようになり、歩留
りが格段に向上される． 前述の実施例では、基板ｌｌ側に設けた第１の位置合わ
せマークｍ１の各辺に凸部ＡＩ−Ａ４を形威するように
したが、基板側に設ける第１の位置合わせマークを凸部
を設けない多角形として、露光用マスク側に設ける第２
の位置合わせマークの各辺に凸部Ａｔ−Ａ４と同様な凸
部を形威するようにしてもよい． また、前述の実施例では、第ｌの位置合わせマークｍ１
の各辺に形威される凸部Ａ１〜Ａ４はそれぞれ４つの段
差部を有するものとしたが、第１の位置合わせマークｍ
ｌの転写時の寸法誤差がさらに大きくなる可能性がある
場合には、各凸部の段差部をさらに多くすればよい． さらにまた、たとえば第１の位置合わせマークｍ１の各
辺に設けられる凸部は、この第１の位置合わせマークｍ
１の外方側に突出したものであってもよい． さらに第ｌ図に示された構威において、マスク１３の暗
部と透明部とが反転された構威に対してもこの発明は容
易に応用し得る． また、前述の実施例では、位置合わせマークｍｌ，ｍ２
の形状を略四角形であるようにしたが、この位置合わせ
マークの形状としては、任意の多角形が適用可能である
．このような場合には、多角形形状の第１または第２の
位置合わせマークの各辺に前述の凸部ＡＩ−Ａ４と同様
な凸部を設けるようにすればよい． 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明の基板と露光用マスクとの位置合
わせ方法によれば、基板側の第１の位置合わせマークが
所定の寸法で基板表面に転写されなくても、この第ｌの
位置合わせマークに対して露光用マスク側の第２の位置
合わせマークを一定の精度で合わせ込むことができるよ
うになり、したがって、第ｌの位置合わセマークの転写
精度に依らずに、基板と露光用マスクとの位置合わせを
良好に、かつ一定の梢度を保って行うことができるよう
になる． この結果、たとえば集積回路などにおいて、回路配線な
どのパターン形威を良好に行って、その歩留りを向上す
ることができるようになる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図はこの発明の一実施例の基板と露光用マスクとの
位置合わせ方法を示す説明図、第２図は基板１１に第１
の位置合わせマークｍｌが大きく転写された場合の様子
を示す説明図、第３図は従来技術を示す説明図、第４図
は基板ｌに第１の位置合わせマークＭｌが大きく転写さ
れた場合の様子を示す説明図である． １１・・・基板．１３・・・露光用マスク、１３Ｄ・・
・暗部、ｍｌ・・・第１の位置合わせマーク、ｍ２・・
・第２の位置合わセマーク、ＡＩ−Ａ４・・・凸部、ｄ
ｌｌ〜ｄｌ４，ｄ２１〜ｄ２４，ｄ３１〜ｄ３４，ｄ４
１−ｄ４４−・・段差部、Ｗ１１〜Ｗｌ４，ｗ２１〜ｗ
２４，ｗ３１〜ｗ３４，ｗ４１〜ｗ　４　４　・・・線
分、ｌ　ｌ　１　〜Ｎ　１　４，　　ｊ！２　１　〜ｊ
！２４・・・位置合わせ余裕 ０） 昧 寸 滅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板表面に設けた多角形形状の第１の位置合わせマーク
   に、露光用マスクに設けられ前記第１の位置合わせマー
   クと略相似な図形の第２の位置合わせマークを合わせ込
   んで、前記基板と前記露光用マスクとの位置合わせを行
   う方法において、前記第１および第２の位置合わせマー
   クのいずれか一方の各辺に、この位置合わせマークの内
   方側または外方側に突出し、相互に略等しい複数の段差
   部を有し、隣接する前記段差部間を結ぶ線分が相互に略
   平行である凸部を設け、各辺の凸部において対応する前
   記線分と前記第１および第２の位置合わせマークの他方
   の各辺との各距離が略均等になるようにすることを特徴
   とする基板と露光用マスクとの位置合わせ方法。