JPH03270122A - ウェーハアライメント方法 - Google Patents
ウェーハアライメント方法Info
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- JPH03270122A JPH03270122A JP2070681A JP7068190A JPH03270122A JP H03270122 A JPH03270122 A JP H03270122A JP 2070681 A JP2070681 A JP 2070681A JP 7068190 A JP7068190 A JP 7068190A JP H03270122 A JPH03270122 A JP H03270122A
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- JP
- Japan
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- film
- light
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- intensity
- projection part
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔概要ｌ
半導体製造の縮小投影露光装置におけるウェーハアライ
メントに関し、 膜の片利きに関わらず正確に位置合わせするアライメン
トアルゴリズムを提供することを目的とし、 ウェーハの下地基板部の特定位置に形成された第１の凸
部からなるアラメントマーク上およびその周辺の下地基
板に半導体素子の構成要素になる膜を一体に被着する際
に、該アライメントマーク上で該膜が第２の凸部を形成
するように膜の被着を行い、第２の凸部に光りを当て、
第２の凸部の位置を光学的に検出し、該検出位置に対し
て前記膜のパターニングのためのアライメントを縮小投
影露光装置で行うウェーハアライメント方法において、 第１の凸部の中心軸に対して非対称に付着している前記
膜の第２の凸部に当てられた光の反射光の強度変化率ｙ
（膜の任意の単位長さΔｄに対する光強度変化率ｙ＝Δ
Ｉ／Δｄ）を求め、一定強度変化率ｙ、レベルに対応す
る膜の長さｄｋを少なくとも１対の対象位置のエツジに
ついてｄ ｌ＋ｌ＋ ｃｌ、＝、 ｄｍａ、 、 、
＋ 、 ｄｍｌｌとして求め、前記ｄｍ＋＋ ｄｍ＊
＋ ｄｍｌｌ 、 、 、 、 ｄｍｌｌから膜の非対
称付着によるずれ量Ｒを解析し、このずれ量Ｒにより前
記検出位置の補正を行うように構成する。
メントに関し、 膜の片利きに関わらず正確に位置合わせするアライメン
トアルゴリズムを提供することを目的とし、 ウェーハの下地基板部の特定位置に形成された第１の凸
部からなるアラメントマーク上およびその周辺の下地基
板に半導体素子の構成要素になる膜を一体に被着する際
に、該アライメントマーク上で該膜が第２の凸部を形成
するように膜の被着を行い、第２の凸部に光りを当て、
第２の凸部の位置を光学的に検出し、該検出位置に対し
て前記膜のパターニングのためのアライメントを縮小投
影露光装置で行うウェーハアライメント方法において、 第１の凸部の中心軸に対して非対称に付着している前記
膜の第２の凸部に当てられた光の反射光の強度変化率ｙ
（膜の任意の単位長さΔｄに対する光強度変化率ｙ＝Δ
Ｉ／Δｄ）を求め、一定強度変化率ｙ、レベルに対応す
る膜の長さｄｋを少なくとも１対の対象位置のエツジに
ついてｄ ｌ＋ｌ＋ ｃｌ、＝、 ｄｍａ、 、 、
＋ 、 ｄｍｌｌとして求め、前記ｄｍ＋＋ ｄｍ＊
＋ ｄｍｌｌ 、 、 、 、 ｄｍｌｌから膜の非対
称付着によるずれ量Ｒを解析し、このずれ量Ｒにより前
記検出位置の補正を行うように構成する。
本発明は、半導体製造の縮小投影露光装置におけるウェ
ーハアライメントに関する。 【従来の技術】 半導体装置の製造プロセスでは、配線、眉間絶縁膜など
を膜付けした後のレジストを膜上に塗布し、レジストを
基板の特定位置に合わせてバターニングする工程が多数
回行われるが、膜下部のパターンとレジストパターンの
相対位置が正確に合わせられている必要がある。 第２図は、突起１ａをアライメントマークとした下地基
板部１上に形成された膜２の表面輪郭を示している。膜
２の成長方向は下地基板部に対して直交方向のみではな
く斜め方向に６成長するような成長の方向性があるので
、膜２は不均一に付けられている。このように不均一膜
付は後のレジストバターニングであって６膜の付き方に
依存せず、膜下部のパターンとレジストパターンとの位
置関係が正確であることが要求されている。 従来の膜付は後のウェーハアライメントにおいては第２
図のような膜下部のパターン（１ａ）に対して不均一に
膜付けされた膜２のパターンをそのままアライメントマ
ークに使用し、ビームスキャンや画像処理で位置合わせ
を行っていた。 すなわち、従来のウェーハアライメントにおいては、第
２図の様にパターン上に光を当て、そのパターンエツジ
から反射する光から得られるアライメント信号（波形）
ＡとＢより中心を求めていた。ところが、膜２の付き方
如何では、膜下部のパターンに対し膜の中心線がいずれ
かに偏ること（本願では「片利き」と称する）が発生し
ていることがあるので、これにともなって膜下部のパタ
ーンとレジストパターンとの位置関係が不正確になる。 したがって、本発明は、膜の片利きに関わらず正確に位
置合わせするアライメントアルゴリズムを提供すること
を目的とする。
ーハアライメントに関する。 【従来の技術】 半導体装置の製造プロセスでは、配線、眉間絶縁膜など
を膜付けした後のレジストを膜上に塗布し、レジストを
基板の特定位置に合わせてバターニングする工程が多数
回行われるが、膜下部のパターンとレジストパターンの
相対位置が正確に合わせられている必要がある。 第２図は、突起１ａをアライメントマークとした下地基
板部１上に形成された膜２の表面輪郭を示している。膜
２の成長方向は下地基板部に対して直交方向のみではな
く斜め方向に６成長するような成長の方向性があるので
、膜２は不均一に付けられている。このように不均一膜
付は後のレジストバターニングであって６膜の付き方に
依存せず、膜下部のパターンとレジストパターンとの位
置関係が正確であることが要求されている。 従来の膜付は後のウェーハアライメントにおいては第２
図のような膜下部のパターン（１ａ）に対して不均一に
膜付けされた膜２のパターンをそのままアライメントマ
ークに使用し、ビームスキャンや画像処理で位置合わせ
を行っていた。 すなわち、従来のウェーハアライメントにおいては、第
２図の様にパターン上に光を当て、そのパターンエツジ
から反射する光から得られるアライメント信号（波形）
ＡとＢより中心を求めていた。ところが、膜２の付き方
如何では、膜下部のパターンに対し膜の中心線がいずれ
かに偏ること（本願では「片利き」と称する）が発生し
ていることがあるので、これにともなって膜下部のパタ
ーンとレジストパターンとの位置関係が不正確になる。 したがって、本発明は、膜の片利きに関わらず正確に位
置合わせするアライメントアルゴリズムを提供すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段１
本発明は、下地のパターン上に膜付けされたそのパター
ンの形状から膜の付き方（片利きの量）を解析した上で
、ウェーハアライメントにおける各位置ずれパラメータ
（特にスケーリング）の補正量を決定することを要旨と
する。 本発明は、具体的には、ウェーハの下地基板部の特定位
置に形成された第１の凸部からなるアラインドマーク上
およびその周辺の下地基板に半導体素子の構成要素にな
る膜を一体に被着する際に、該アライメントマーク上で
該膜が第２の凸部を形成するように膜の被着を行い、第
２の凸部に光りを当て、第２の凸部の位置を光学的に検
出し、該検出位置に対して前記膜のバターニングのため
のアライメントを縮小投影露光装置で行うウェーハアラ
イメント方法に適用される。 かかる方法において、本発明は、第１の凸部の中心軸に
対して非対称に付着している前記膜の第２の凸部に当て
られた光の反射光の強度変化率ｙ（膜の任意の単位長さ
Δｄに対する光強度変化率ｙ＝ΔＩ／Δｄ）を求め、一
定強度変化率ｙｋレベルにに対応する膜の長さｄｋを少
なくとも１対の対象位置のエツジについてｄ ｍ＋、
ｄ ｋｌ＋ｄ ｋｌ、 、 、 、 、 ｄｍａとして
求め、前記ｄ ｍ ｌｙｄ ｋｌｌ ｄｌｌ！＋ −
、、−ｄｋｎから膜の非対称付着によるずれ量Ｒを解析
し、このずれ量Ｒにより前記検出位置の補正を行うこと
を特徴とする。 以下、本発明の詳細な説明する。 下地基板部とはシリコン基板のみならず、シリコン基板
の表面酸化膜、眉間絶縁膜、配線等の任意のｎ層目の層
が形成された多層基板も意味する。第１の凸部は下地基
板の特定位置を示すことによってレジストパターンの位
置合わせに使用される情報であって、通常は露光ショッ
ト毎に１枚のウェーハに多数形成される。第２の凸部は
第１の凸部と同じ場所に形成され、実際のアライメント
に使用されるように光学的に検出可能な大きさに形成さ
れる。 第２の凸部に光を当てると、光源からの距離に反比例し
た強度の光信号が得られる。以下、本発明が特徴とする
光信号処理のアルゴリズムを第１．２図を参照として説
明する。 ［作用］ 第２図中、ｌは下地基板、１ａは突起または第１の凸部
、２は膜、３はアライメント信号、４は第１の凸部、５
は第２の凸部である。光信号の強度は光源から膜２まで
の距離に反比例し、光信号の変化量は膜２の平坦部では
ゼロになり（３ｆ参照）、膜の輪郭が大きく変化してい
るところでは大きく変化する。ここで光信号の変化量と
は第２の凸部５に当てられた光の反射光の強度変化率ｙ
（膜の任意の単位長さΔｄに対する光り強度変化率ｙ＝
ΔＩ／Δｄ）であり、光源からのビームを膜２上を走査
しながら、光信号の強度と走査距離を時々刻々演算処理
することにより得られる。かかる光強度変化率をアライ
メント信号３として使用する。 ところで、第２図においては膜２が右側にずれているの
で、第２凸部５の左側のエツジ５ａは右側エツジ５ｂよ
りも幅が狭く、急峻になっており、−万有側のエツジ５
ｂは幅が広くなだらかになっている。かかる片利きの結
果光強度変化率ｙ＝ΔＩ／Δｄは５ａ上では幅が狭く、
５ｂ上では幅が広くなっている。 このような光強度変化率をアライメント信号３として使
用し、一定強度変化率ｙｍ （第１図）レベルに対応
する膜の長さｄｋを第２の凸部の対象位置のエツジ４ａ
、４ｂについて求めると、ｂ’＝ｄｋ、、・） ＜
ｃ ’ ＝ ｄ ｍ ｔａｂ＋ となり・エツジ４ｂ
の方向に膜２がずれていることが分かる。 したがって、本発明では第２図のアライメント信号を基
に膜付きの片利き量を解析し、膜下部のアライメント信
号ＡおよびＢを適正なスライスレベル技術（一定強度変
化率ｙｋでアライメントマークを切断する信号処理技術
）を用いて片利きを補正することができる。 補正の方法を以下第１図を参照として説明する。 パターンエツジの中心ともう片側のパターンエツジの中
心の距離を求め、又その各々のアライメント信号から各
々のパターンエツジの幅の比を求める。ａは、膜下部の
パターンの出来上がり幅である。 Ｓ＝ａ十ｂ／２＋ｃ／２ −−−■ ｃ／ｂ ＝ｃ’ ／ｂ’ −−−■従って
、パターン片利きによる補正量Ｒは、■■を用いると、 Ｒ＝ （ａ＋ｂ／２＋ｃ／２）／２ （ａ／２＋ｂ／
２） 一ｃ ／ ４− ｂ ／ ４ となり、アライメント信号ＡおよびＢより求めたＸ方向
の中心から、補正量Ｒを引いた値をそのパターンの位置
とする。 同様にウェーハ内の各位置の計測値ｄ□。 ｄｋ□、ｄｋ、、、、、ｄｋ、、に対しても以上の計算
を行い、位置ずれの各パラメータの補正値を決定する。 【実施例】 断面で見て高さがｌＬＬｍ、幅が４μｍの突起（第１の
凸部）上に厚みが１μｍのアルミニウムをスパッタリン
グにより膜付けした。 縮小投形炉呼応装置において、アルミスパッタしたウェ
ーハ内４点のＸＹをそれぞれ通常のアライメントアルゴ
リズムにより計測し、得られたアライメント信号を本発
明のアライメントアルゴリズムに代入し、アライメント
マーク上に付着している膜の非対称性の算出およびウェ
ーハのスケーリング補正値の決定を上記■、■式により
行った。なお、Ｓ＝５．２μｍ、ａ＝４μｍ。 ｂ’ ：ｃ’ ＝１ ： １．４ であった。 補正値Ｒを縮小投影露光装置のステージ制御のパラメー
タに加え、露光を行う。 効果としては、通常のアライメントアルゴリズムのみの
場合、膜下部のパターンとレジストパターンとの間に約
０．１５μｍ〜０．２μｍの位置ずれが生じているのに
対し、上記方法を用いＲ＝Ｏ，Ｉｕｍの補正を行うと、
ずれ量は０゜０５μｍ以下に抑えられた。 〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によれば膜の付き方に依存せ
ず膜下部のパターンと膜上部のレジストパターンとの位
置関係が正確に合わせることが可能となるので、半導体
製造の信頼性向上に寄与するとことが大きい。
ンの形状から膜の付き方（片利きの量）を解析した上で
、ウェーハアライメントにおける各位置ずれパラメータ
（特にスケーリング）の補正量を決定することを要旨と
する。 本発明は、具体的には、ウェーハの下地基板部の特定位
置に形成された第１の凸部からなるアラインドマーク上
およびその周辺の下地基板に半導体素子の構成要素にな
る膜を一体に被着する際に、該アライメントマーク上で
該膜が第２の凸部を形成するように膜の被着を行い、第
２の凸部に光りを当て、第２の凸部の位置を光学的に検
出し、該検出位置に対して前記膜のバターニングのため
のアライメントを縮小投影露光装置で行うウェーハアラ
イメント方法に適用される。 かかる方法において、本発明は、第１の凸部の中心軸に
対して非対称に付着している前記膜の第２の凸部に当て
られた光の反射光の強度変化率ｙ（膜の任意の単位長さ
Δｄに対する光強度変化率ｙ＝ΔＩ／Δｄ）を求め、一
定強度変化率ｙｋレベルにに対応する膜の長さｄｋを少
なくとも１対の対象位置のエツジについてｄ ｍ＋、
ｄ ｋｌ＋ｄ ｋｌ、 、 、 、 、 ｄｍａとして
求め、前記ｄ ｍ ｌｙｄ ｋｌｌ ｄｌｌ！＋ −
、、−ｄｋｎから膜の非対称付着によるずれ量Ｒを解析
し、このずれ量Ｒにより前記検出位置の補正を行うこと
を特徴とする。 以下、本発明の詳細な説明する。 下地基板部とはシリコン基板のみならず、シリコン基板
の表面酸化膜、眉間絶縁膜、配線等の任意のｎ層目の層
が形成された多層基板も意味する。第１の凸部は下地基
板の特定位置を示すことによってレジストパターンの位
置合わせに使用される情報であって、通常は露光ショッ
ト毎に１枚のウェーハに多数形成される。第２の凸部は
第１の凸部と同じ場所に形成され、実際のアライメント
に使用されるように光学的に検出可能な大きさに形成さ
れる。 第２の凸部に光を当てると、光源からの距離に反比例し
た強度の光信号が得られる。以下、本発明が特徴とする
光信号処理のアルゴリズムを第１．２図を参照として説
明する。 ［作用］ 第２図中、ｌは下地基板、１ａは突起または第１の凸部
、２は膜、３はアライメント信号、４は第１の凸部、５
は第２の凸部である。光信号の強度は光源から膜２まで
の距離に反比例し、光信号の変化量は膜２の平坦部では
ゼロになり（３ｆ参照）、膜の輪郭が大きく変化してい
るところでは大きく変化する。ここで光信号の変化量と
は第２の凸部５に当てられた光の反射光の強度変化率ｙ
（膜の任意の単位長さΔｄに対する光り強度変化率ｙ＝
ΔＩ／Δｄ）であり、光源からのビームを膜２上を走査
しながら、光信号の強度と走査距離を時々刻々演算処理
することにより得られる。かかる光強度変化率をアライ
メント信号３として使用する。 ところで、第２図においては膜２が右側にずれているの
で、第２凸部５の左側のエツジ５ａは右側エツジ５ｂよ
りも幅が狭く、急峻になっており、−万有側のエツジ５
ｂは幅が広くなだらかになっている。かかる片利きの結
果光強度変化率ｙ＝ΔＩ／Δｄは５ａ上では幅が狭く、
５ｂ上では幅が広くなっている。 このような光強度変化率をアライメント信号３として使
用し、一定強度変化率ｙｍ （第１図）レベルに対応
する膜の長さｄｋを第２の凸部の対象位置のエツジ４ａ
、４ｂについて求めると、ｂ’＝ｄｋ、、・） ＜
ｃ ’ ＝ ｄ ｍ ｔａｂ＋ となり・エツジ４ｂ
の方向に膜２がずれていることが分かる。 したがって、本発明では第２図のアライメント信号を基
に膜付きの片利き量を解析し、膜下部のアライメント信
号ＡおよびＢを適正なスライスレベル技術（一定強度変
化率ｙｋでアライメントマークを切断する信号処理技術
）を用いて片利きを補正することができる。 補正の方法を以下第１図を参照として説明する。 パターンエツジの中心ともう片側のパターンエツジの中
心の距離を求め、又その各々のアライメント信号から各
々のパターンエツジの幅の比を求める。ａは、膜下部の
パターンの出来上がり幅である。 Ｓ＝ａ十ｂ／２＋ｃ／２ −−−■ ｃ／ｂ ＝ｃ’ ／ｂ’ −−−■従って
、パターン片利きによる補正量Ｒは、■■を用いると、 Ｒ＝ （ａ＋ｂ／２＋ｃ／２）／２ （ａ／２＋ｂ／
２） 一ｃ ／ ４− ｂ ／ ４ となり、アライメント信号ＡおよびＢより求めたＸ方向
の中心から、補正量Ｒを引いた値をそのパターンの位置
とする。 同様にウェーハ内の各位置の計測値ｄ□。 ｄｋ□、ｄｋ、、、、、ｄｋ、、に対しても以上の計算
を行い、位置ずれの各パラメータの補正値を決定する。 【実施例】 断面で見て高さがｌＬＬｍ、幅が４μｍの突起（第１の
凸部）上に厚みが１μｍのアルミニウムをスパッタリン
グにより膜付けした。 縮小投形炉呼応装置において、アルミスパッタしたウェ
ーハ内４点のＸＹをそれぞれ通常のアライメントアルゴ
リズムにより計測し、得られたアライメント信号を本発
明のアライメントアルゴリズムに代入し、アライメント
マーク上に付着している膜の非対称性の算出およびウェ
ーハのスケーリング補正値の決定を上記■、■式により
行った。なお、Ｓ＝５．２μｍ、ａ＝４μｍ。 ｂ’ ：ｃ’ ＝１ ： １．４ であった。 補正値Ｒを縮小投影露光装置のステージ制御のパラメー
タに加え、露光を行う。 効果としては、通常のアライメントアルゴリズムのみの
場合、膜下部のパターンとレジストパターンとの間に約
０．１５μｍ〜０．２μｍの位置ずれが生じているのに
対し、上記方法を用いＲ＝Ｏ，Ｉｕｍの補正を行うと、
ずれ量は０゜０５μｍ以下に抑えられた。 〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によれば膜の付き方に依存せ
ず膜下部のパターンと膜上部のレジストパターンとの位
置関係が正確に合わせることが可能となるので、半導体
製造の信頼性向上に寄与するとことが大きい。
第１図は本発明方法の説明図、
第２図は片利きが生じた膜と、アライメンと信号の説明
図である。 ｌ−下地基板、ｌａ−第１の凸部、２−膜、３−アライ
メント信号、４−第１の凸部、５−第２の凸部
図である。 ｌ−下地基板、ｌａ−第１の凸部、２−膜、３−アライ
メント信号、４−第１の凸部、５−第２の凸部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ウェーハの下地基板部の特定位置に形成された第１
の凸部からなるアラメントマーク上およびその周辺の下
地基板に半導体素子の構成要素になる膜を一体に被着す
る際に、該アライメントマーク上で該膜が第２の凸部を
形成するように膜の被着を行い、第２の凸部に光りを当
て、第２の凸部の位置を光学的に検出し、該検出位置に
対して前記膜のパターニングのためのアライメントを縮
小投影露光装置で行うウェーハアライメント方法におい
て、 第１の凸部の中心軸に対して非対称に付着している前記
膜の第２の凸部に当てられた光の反射光の強度変化率ｙ
（膜の任意の単位長さΔｄに対する光強度変化率ｙ＝Δ
Ｉ／Δｄ）を求め、一定強度変化率ｙ＿ｋレベルにに対
応する膜の長さｄ＿ｋを少なくとも１対の対象位置のエ
ッジについてｄ＿ｋ＿１、ｄ＿ｋ＿２、ｄ＿ｋ＿３、．
．．．ｄ＿ｋ＿ｍとして求め、前記ｄ＿ｋ＿１、ｄ＿ｋ
＿２、ｄ＿ｋ＿３、．．．．ｄ＿ｋ＿ｍから膜の非対称
付着によるずれ量Ｒを解析し、このずれ量Ｒにより前記
検出位置の補正を行うことを特徴とするウェーハアライ
メント方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070681A JPH03270122A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ウェーハアライメント方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2070681A JPH03270122A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ウェーハアライメント方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270122A true JPH03270122A (ja) | 1991-12-02 |
Family
ID=13438635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2070681A Pending JPH03270122A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | ウェーハアライメント方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03270122A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228356A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-08-15 | Canon Inc | 位置検出方法、位置合わせ方法及び露光装置 |
| WO2000057126A1 (en) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Nikon Corporation | Position determining device, position determining method and exposure device, exposure method and alignment determining device, and alignment determining method |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2070681A patent/JPH03270122A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228356A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-08-15 | Canon Inc | 位置検出方法、位置合わせ方法及び露光装置 |
| EP1006413A3 (en) * | 1998-12-01 | 2005-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Alignment method and exposure apparatus using the same |
| WO2000057126A1 (en) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Nikon Corporation | Position determining device, position determining method and exposure device, exposure method and alignment determining device, and alignment determining method |
| US7106444B2 (en) | 1999-03-24 | 2006-09-12 | Nikon Corporation | Position measuring device, position measurement method, exposure apparatus, exposure method, and superposition measuring device and superposition measurement method |
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