JPS6229138A - マ−ク合わせ方法およびそれに用いるアライメントマ−ク - 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、半導体装置（ＬＳＩ）の量産において、縮
小投影露光装置（以下、ステッパという）を用い、ホト
リソグラフィ工程で半導体ウェハと遮光マスク（以下、
レチクルという）の重ね合わせ（以下、アライメントと
いう）を行うマスク合わせ方法およびそれに用いるアラ
イメントマークに関する。

（従来の技術） 従来、ステッパを用いて、高い精度を保障するアライメ
ント方法として、特開昭５９−１６８６３８号公報、特
開昭５９−１６５４２０号公報などが知られている。

この高い精度を保障するアライメント方法として、ステ
ップごとにウェハ上チップ内に形成されているアライメ
ントマークを検出し、レチクル上にあるアライメントマ
ークを重ね合わせていく、ダイバイダイアライメントが
ある。

第７図に従来のダイバイダイアライメント方法の例を示
して説明する。この第７図において、１１はスフライプ
ルライン、１２はＬＳＩのチップ、１３は１ステツプで
露光されるショットの領域である。

また、１４は露光の前に行われるアライメントで用いる
ショット１３のほぼ中央に配置されたアライメントマー
クである。このアライメントマーク１４は以前の工程で
作られ、１回のアライメントに１個のアライメントマー
クを必要とする。

第８図は従来のアライメントマークの例を示す図である
。この第８図において、３１は十字形のアライメントマ
ークであり、１回の工程で形成される。そして、走査＄
３２を走らせ、各アライメントマーク３１のエツジを認
識し、アライメントマーク３１の位置を検出するように
している。

（発明が解決しようとする問題点） この場合、アライメントマーク３１をアクティブ工程か
ゲート工程のどちらか一方で作られている場合、アクテ
ィブ工程でアライメントマーク３１が形成されていると
すると、アクティブパターンに対してのアライメントは
正確であっても、ゲートパターンに対してのアライメン
トはアクティブ工程で作られたパターンを介して間接的
なアライメントとなり、ゲートパターンに対するアライ
メント精度は低下してしまう結果になる。

逆に、コンタクト工程で、ゲート工程において作られた
アライメントマークにアライメントを行なおうとしても
、ゲートパターンに対するアライメントは正確であって
も、アクティブパターンに対しては間接的なアライメン
トになり、アライメント精度は低下する。

上記からも明らかなように、第７図の例においても、工
程が進むにつれ、回路パターンはアライメントマーク１
４を形成する工程以外のパターンに対しても行われる必
要があり、第７図に示すように、１回のアライメントに
１工程のみで作られたアライメントマーク１４を用いる
と、以前の工程でのアライメントの誤差の影響を受け、
アライメントマーク１４を形成する工程のパターンに対
してのアライメント；ｍ度は良好であっても、他の工程
で作られたパターンに対しては間接的なアライメントと
なり、アライメントが困難になる問題点があった。

たとえば、第９図に示すような現象が生じることがある
。第９図（ａ）は正確な位置にポリシリコンゲート電極
１と拡散層２を形成し、上面に被エツチング層として、
層間絶縁膜３を形成した状態を示す。

また、第９図缶）は通常のマスク合ゎせを行った状態で
マスクずれかわずかに生じており、正確な位置にポリシ
リコンゲート電極１、拡散層２が形成されていない。

第９図（Ｃ）においては、ポリシリコンゲート電極１の
ウェハアライメントマークでマスク合ゎせを行い、たと
えば、コンタクトホールを形成すると、ポリシリコンゲ
ート電極１とのコンタクトは良好に行われるが、拡散層
２とコンタクトホール４は第９図（ｃ）に示すように大
きくずれた位置に形成されてしまい、不都合である。

同様に、第９図（ｄ）に示すように、拡散層工程で用い
たウェハアライメントマークを用いると１ポリシリコン
ゲート電極１には、良好なコンタクトができなくなる。

このような弊害は微細化が進むにつれて大きくなる。

この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
正確なアライメントが困難になる点について解決したマ
スク合わせ方法およびそれに用いるアライメントマーク
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明はマスク合わせ方法において、複数の異なる工
程でアライメントマークを形成されたアライメントマー
クでアライメントを行う工程を導入したものである。

また、この発明のアライメントマークは、異なる工程で
作られた２種類のアライメントマークをアライメントマ
ークとするようにしたものである。

（作　用） この発明によれば、マスク合わせ方法に以上のような工
程を導入しかつアライメ・ントマークを以上のように構
成したので、２種類のアライメントでマスク合わせを行
うことができ、したがって前記問題点を除去できる。

（実施例） 以下、この発明のマスク合わせ方法およびそれに用いる
アライメントマークの実施例について図面に基づき説明
する。第１図はその一実施例の平面図であり、この第１
図における２１はスクライブライン、２２はＬＳＩチッ
プ、２３は１回のショットで露光される領域、２４はア
ライメントマークである。このアライメントマーク２４
は異なる工程で作られるアライメントマーク２４’、２
４’の部分を有している。

このアライメントマーク２４け第２図（ａ）、第２図（
ｂ）に詳しく示されている。この第２図（ａ）、第２図
（ｂ）では、二つのアライメントマーク２４’、２４’
の部分を符号４１．４２で示されている。

まず、第２図（ａ）に示すように、アライメントマーク
４１の部分を形成し、さらに、その後の工程で第２図（
ｂ）に示すように他のアライメントマーク４２の部分を
形成し、走査線４３を走らせ、各アライメントマーク４
１，４２のエツジをＤｉする。

このように、アライメントマーク４１．４２をそれぞれ
異なる工程で作ることにより、従来のアライメント方法
と同様にアライメント操作を行うことにより、アライメ
ントマーク４１．４２の部分を形成する工程に対して、
直接アライメントを施すことになり、アライメントマー
ク＝１１　、４２の部分を形成する工程間に生ずるアラ
イメント誤差をも考慮したアライメントを実行すること
が可能となる。

このように、この発明では、第２図（ａ）、第２図（ｂ
）に示すように、異なる工程で形成したアライメントマ
ーク４１．４２を用いて、第９図で示した通常のアライ
メントマーク３１と同様にアライメントを行うので、ア
ライメントマーク４２を形成する工程で生ずるアライメ
ントマーク４１を形成するパターンに対する合わせ誤差
、つまり前工程で生じてしまっている合わせ誤差に対し
、そのそれぞれに対して誤差を均一にふり分けて、最小
になるようにアライメントを行うことができる。

たとえば、第２図（ａ）、第２図（ｂ）のアライメント
マーク４１がアクティブ工程、アライメントマーク４２
がゲート工程で作られ、コンタクト工程でアクティブ領
域およびゲート領域ともにアライメントを必要となる場
合、コンタクトパターンはその両方のパターンに対して
それぞれの誤差が最小になるように位置重ね合わせを行
うことが可能になる。

ここで、第２図（ａ）、第２図（ｂ）で示したアライメ
ントマーク４１．４２についてさらに詳述する。

第３図は第２図ら）のアライメントマーク４１．４２に
マスクのアライメントマーク４４（右傾斜の斜線部分）
を重ねた図である。

また、第４図は第３図のａｌ−ａ２線の断面図である。

この第３図および第４図の両図において、矢印は走査線
で、走査路を示すものである。この第３図および第４図
ににすように、マスクのアライメントマーク４４は中央
部に四角の窓４４＆が形成されている。

この第３図および第４図において、Ｘおよびｙ方向の走
査線上に必ずアクティブ工程のアライメントマーク４１
とゲート工程のアライメントマーク４２があるように構
成する必要がある。そして、マスク合わせは、ｘｌ＝ｘ
２およびｙ１＝７２となるようにマスク合わせを行えば
よい。

なお、第４図より明らかなように、アライメントマーク
４１．４２の断面形状は、アクティブ工程のアライメン
トマーク４１はフィールド酸化層で形成し、ゲート工程
のアライメントマーク４２けゲート電極となるポリシリ
コン層により形成する３、 第５図はこの発咀の第２の実施例を説明するための図で
ある。この第５図において、右傾斜線で示す部分はマス
クのアライメントマーク４４である。このマスクのアラ
イメントマーク４４は４５゜に傾斜した四角の窓４４ａ
が二つ形成されている。

また、上方の逆三角形状のアライメントマーク４１けア
クティブ工程のアライメントマークであり、下方の「ト
」の形状のアライメントマーク４２はゲート工程のアラ
イメントマークである。

この実施例のアライメントマークは、上記実施例のアラ
イメントマークに比較して、１本の走査線のみで縦横両
方向のマスク合わせを行うことができる。この場合はＺ
ｌ＝　ｚ２　＝　Ｚｓ　＝　Ｚａとなるようにマスク合
わせを行う。

第６図はこの発明の第３の実施例を示す図である。この
第６図の場合は、アライメント装置に演算機能があるよ
うな場合に有効な例を示すものであり、この場合、３種
類の層を考慮したマスク合わせの場合を例示している。

４１．４２はアライメントマークである。

マスク合わせの方法としては、走査＋１３　ＳＸＩ　＊
　Ｓｘ２゜Ｓｘ３およびＳｙｌ　ｔ　Ｓｙ２　＋　Ｓｙ
ａのそれぞれの位置を検出し、その平均の位置を算出す
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したようにこの発明によれば、複数の工
程でアライメントマークを形成しているので、アライメ
ントマークを形成するのに用いた工程に対し、直接アラ
イメントを行い、各工程での平均でアライメントを終了
するので、各工程間のアライメント誤差を分散して最小
にしていくことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のマスク合わせ方法およびそれに用い
るアライメントマークの一実施例を説明するための図、
ｔＪ２図＜ａ＞は同上マスク合わせ方法およびそれに用
いろアライメントマークに使用すれるアライメントマー
クを示す図、第２図（ｂ）は同上マスク合わせ方法を説
明するための図、第３図は同上マスク合わせ方法および
それに用（ハろアライメントマークの詳細を説明するた
めの図、第４図は第３図のａｌ−ａ２ｆｉの断面図、第
５図および第６図はそれぞれこの発明のマスク合わせ方
法およびそれに用いるアライメントマークの他の実施例
を説明するための図、第７図およびｆ４８図はそれぞれ
従来のアライメントマーク方法を説明するための図、第
９図は従来のアライメントマーク方法による不都合を説
明するための図である。 ２１・・・スクライブライン、２２・・・ＬＳＩチップ
、２３・・・１回のショットで露光される領域、２４゜
２４’、２４’、４１．４２．４４・・・アライメント
マーク、４３　、　Ｓｘ１〜Ｓｘａ　、　Ｓ７ｔ　〜５
ｙ３０９．走査線。 二の≧ａｌｌのマス１９ｈ七ＬムあＪひイ冶１；用・・
ろ′）−λイメントマ、−７−３梵ｅ月図第１図 二のｉをｇ月の１ライメントイ−’７ｔ−ｆ［り第２図 ｙ 二の４１日月−アライメントマー７１１番乎、ｆ四τＫ
ｇ目１ろＬＩシ３図第３図 才３図のｏｒ−ａｚ４陳のｔ面図 第４図 ニの４Ｅ川１の７ライメントマー７ｎ→？ｚのズオそイ
ダリの名１目［コ第　　５　図 ニジｉ廂ト日巳のアライメ〉ト・マ・−７のうＦ３ｅ実
鳴癩巳イダ１の８児日目図第６図 イ足禾９″７ライメ〉トマー７方ヲ云のＳ児ａ目図第７
図 イ足禾のアライメントマー７方）ｔの８兇日日図第８図 ４モ釆のアライメ〉ト・τ−７方法のじｆ零下、インＵ
児日目する図第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）半導体装置製造過程でのホトリソグラフィ
   工程におけるウェハとレチクルの位置重ね合わせに用い
   るアライメントマークの形成時に複数の工程に分割して
   ２種類のアライメントマークを形成する工程と、 （ｂ）この２種類のアライメントマークのそれぞれの形
   成時に走査線を走らせて各アライメントマークごとに位
   置合わせを行う工程と、 よりなるマスク合わせ方法。
2. （２）半導体装置製造過程でのホトリソグラフィ工程に
   おけるウェハとレチクルの位置合わせに用いるアライメ
   ントマークを２種類で構成することを特徴とするアライ
   メントマーク。