JPS6384134A - 半導体ウエハ− - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明はアライメント用の位置検出用パターンが設け
られた半導体ウェハーに関する。

（従来の技術） 半導体集積回路は、半導体ウェハー上にフォトレジスト
を塗布した後、各種パターンを露光して焼付け、この後
、現像処理を行なってマスクを形成し、次にこれらのマ
スクを用いて下地膜のエツチング、不純物の拡散などを
行なうことにより製造される。

そして、各種パターンの露光は１枚のウェハーに対して
通常何回も行われるので、各露光工程の最初にアライメ
ントと称される位置合せ工程が実施される。

第９図は上記位置合せ工程で使用される位置検出用パタ
ーンが形成された従来のウェハーの平面図である。図に
おいて、１１はウェハー本体、１２はオリエンテーショ
ン・フラットと称される切欠部、１１Ｒ％１３Ｌ、　１
３Ｕはそれぞれ右位置検出用、左位置検出用、上位置検
出用のパターン領域である。

上記各パターン領域１３には平行ないくつかの長方形パ
ターン１４が設けられており、それぞれの長方形パター
ン１４は単結晶シリコンからなるウェハー本体１１上に
シリコン酸化膜、多結晶シリコンもしくはアルミニュー
ムなどを選択的に残存させることにより形成されている
。このようなウェハーでは、右位置検出用パターン領域
１３Ｒと左位置検出用パターン領域１３Ｌとを用いてＹ
及びθ方向のアライメントを行ない、かつ上位置検出用
パターン領域１３Ｕを用いてＸ方向のアライメントを行
なう。

このウェハーに対してフォトレジスト塗布工程や金属膜
のスパッタリング工程などのように、ウェハー本体１１
の中心からの方位性を持った工程を実施すると、第１０
図の平面図に示すように、右位置検出用パターン領域１
３Ｒ内の長方形パターン１４Ｒと、左位置検出用パター
ン領域１３Ｌ内の長方形パターンＬ４Ｌそれぞれに対す
る被覆特性が異なるために、図中、破線で示すように見
掛は上のパターンに絶対的及び相対的な位置ずれが生じ
る。

なお、第１０図において、寸法ａは長方形パターン１４
Ｌの見掛は上の絶対的位置ずれ量であり、寸法すは長方
形パターン１４Ｒの見掛は上の絶対的位置ずれ量であり
、Ｃは両パターン１４ＬとＬ４Ｒとの間の距離であり、
さらにａ−ｂは両パターン１４Ｌ１１４Ｒ間の相対的な
位置ずれ量である。

このような位置ずれはウェハー本体１１のアライメント
の際にシフト（平行移動量）及びローテーション（回転
量）となって現われる。このため、ウェハー本体ｌｌ上
に形成される半導体チップの位置が全体的にシフトする
のみならず、ローテーションによりそのばらつきが大き
くなり、この結果、アライメント時に位置ずれが発生し
て良品チップの収率が低下するという欠点がある。例え
ば１０ｐｐｍのローテーションが発生すると、直径が５
インチのウェハーで中心でのシフトを０とすると、ウェ
ハー周辺でチップの位置ずれは０．５μｍも生じること
になる。このため、ウェハー本体１１の中心での収率が
上げられても、ウェハー本体１１の周辺で収率が低下す
ることは避けられない。

第１１図は上記とは異なる従来のウェハーを示す平面図
である。このウェハーでは、右位置検出用パターン領域
１３Ｒと左位置検出用パターン領域１３Ｌのみが設けら
れ、それぞれには十字状パターン１８Ｒ，Ｌ６Ｌが設け
られている。このウェハーに対してフォトレジスト塗布
工程や金属膜のスパッタリング工程などのように、ウェ
ハー本体の中心からの方位性を持った工程を実施した後
は、第１２図の平面図に示すように、右位置検出用パタ
ーン領域１３Ｒの十字状パターン１６Ｒと、左位置検出
用パターン領域１３Ｌの十字状パターンＩＢＬそれぞれ
のウェハー中心方向に対する被覆特性がそのパターン形
状故に強くなるため、図中の破線で示すような大きなパ
ターンの位置ずれが生じる。この位置ずれにより、ウェ
ハー本体１１のアライメントの際に特にシフトが強くな
って現われる。このため、ウェハー上に形成されるチッ
プの位置がシフトにより大きくずれることになる。

上記したパターンのプロセスによる位置ずれと同時に、
パターンの寸法も重要なアライメントの要因である。と
ころが、従来のウェハーに設けられているようなパター
ンでは、プロセスが代わると見掛は上のパターン幅が変
るため、最適なパターン仕上り幅を得るためのマスク寸
法が決定し難いという欠点も同時に持合せている。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来のウェハーでは、製造工程の途中で位置
検出用パターンに見掛は上の位置ずれが発生し易く、こ
れによりアライメント誤差が大きくなるという欠点があ
る。さらに、製造工程が異なると位置ずれ量も変り、こ
れにより最適なパターン仕上り幅を得るためのマスク寸
法が決定し難いという欠点がある。

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、位置検出用パターンに発生する見掛
は上の位置ずれを少なくでき、これによりアライメント
誤差を削減することができ、しかも製造工程が異なって
も位置ずれ量をほぼに一定でき、これにより最適なパタ
ーン仕上り幅を得るためのマスク寸法の決定が容易な半
導体ウェハーを提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明の半導体ウェハーは、複数箇所に位置検出用パ
ターン領域が設けられた半導体ウェハーにおいて、各パ
ターン領域には、それぞれウェハーの中心からの放射線
方向に沿って長辺を有し、該放射線方向の軸に対して左
右対称の形状にされ、かつ該放射線方向と垂直な方向で
の幅が長辺に対して充分に小さくなるようにされた少な
くとも１つの位置検出用パターンを設けるようにしてい
る。

（作用） この発明の半導体ウェハーでは、位置検出用パターンを
ウェハーの中心からの放射線方向に沿って長辺を有し、
該放射線方向の軸に対して左右対称の形状にすることに
より、ウェハーの中心からの方位性を持った工程を経た
後に各パターンに生じる見掛は上の位置ずれ量を等しく
し、かつ各パターンにおいてウェハーの中心からの放射
線方向と垂直な方向での幅を長辺に対して充分に小さく
することにより、ウェハーの中心からの方位性を持った
工程を経た後に各パターンに生じる見掛は上の位置ずれ
量をできるだけ少なくしている。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるウェハーの平面図で
ある。図において、１１は単結晶シリコンからなるウェ
ハー本体、１２はオリエンテーション赤フラットと称さ
れる切欠部、１７Ｒ，１７Ｌ、　１７Ｕはそれぞれ右位
置検出用、左位置検出用、上位置検出用のパターン領域
である。上記各パターン領域１７にはそれぞれ平行ない
くつかの長方形パターン１８が設けられている。それぞ
れの長方形パターン１８は、従来と同様にウェハー本体
１１上にシリコン酸化膜、多結晶シリコンもしくはアル
ミニュームなどを選択的に残存させることにより形成さ
れている。

この実施例のウェハーでは、右位置検出用パターン領域
１７Ｒ、左位置検出用パターン領域１７Ｌ及び右位置検
出用パターン領域Ｌ７Ｒ内の長方形パターン１８は全て
、ウェハー本体１１の中心からの放射線方向に沿って長
辺を有し、該放射線方向と垂直な方向での幅ｄが、アラ
イメント時のアライメント信号のゲインが低下しない程
度に、長辺の長さｌに対して充分に小さくなるようにさ
れている。

例えば、長方形パターンＩ８の最適なパターン寸法は、
レーザービーム幅を１０μｍとしたときにおおよそ、ｄ
が２．０μｍ、、ｅが６．０μｍとなるように形成され
る。

このような位置検出用パターンを有するウェハーに対し
て、フォトレジスト塗布工程や金属膜のスパッタリング
工程などのように、ウェハーの中心からの方位性を持っ
た被覆工程を経ると、第２図に示すように、右位置検出
用パターン領域１７Ｒの長方形パターン１８Ｒと、左位
置検出用パターン領域１７Ｌの長方形パターン１８Ｌそ
れぞれに対する被覆特性が等しいために、図中、破線で
示す見掛は上のパターン位置の絶対的及び相対的位置ず
れはほぼ等しく生じる。しかも、長方形パターン１８Ｒ
と１８Ｌの幅ｄが極力小さくされているので、ウェハー
の中心からの方位性を持った被覆工程時におけるパター
ン位置の絶対的及び相対的位置ずれ量は極めて小さくす
ることができる。この結果、位置検出用パターンに発生
する見掛は上の位置ずれを少なくでき、これによりＸ、
Ｙ方向のいずれかの方向でのアライメント誤差を削減す
ることができる。これは右位置検出用パターン領域１７
Ｒの長方形パターン１８Ｒと上位置検出用パターン領域
１７Ｕの長方形パターン１８Ｕを用いる時のアライメン
ト誤差についても同様に削減することができる。

しかもパターン位置の絶対的な位置ずれ量を極めて小さ
くすることができるので、製造工程が異なっても位置ず
れ量をほぼに一定にすることができ、これにより最適な
パターン仕上り幅を得るためのマスク寸法の決定が容易
に行なえるものである。

次に、上記のような位置検出用パターンが設けられたウ
ェハー本体のアライメントについて説明する。ウェハー
本体のアライメントをレーザービームを使用して行なう
場合には、第３図の斜視図に示すように、アライメント
を行なうべきウェハー本体１１の表面にレーザー光を照
射し、このとき前記右位置検出用、左位置検出用及び上
位置検出用の各パターン領域１７Ｒ，１７Ｌ、　１７Ｕ
それぞれにおける回折散乱光を検出器２ＯＲ，２ＱＬ、
　２０Ｕそれぞれで検出し、これらの検出信号からそれ
ぞれのパターン領域１７の中心を判定することにより行
われる。

第４図は上記検出器２ＯＲ，２０Ｌそれぞれの具体的構
成を示す側面図である。検出器２ＱＲ，２ＱＬそれぞれ
は、ウェハー本体１１の各位置検出用パターン領域に対
応した位置上に設置された対物レンズ２１、分光スリッ
ト２２、第５図の矢印で示すような位置に配置され、上
記分光スリット２２を通過した光を検出する一対のディ
テクタ２３とから構成されている。なお、ウェハー本体
１１は、Ｘ、Ｙ方向にウェハー本体１１を移動するウェ
ハーステージ２４上に載置されている。

第６図、第７図はそれぞれ前記第９図、第１１図の従来
ウェハーを使用して、第８図はこの発明のウェハーを使
用してアライメントを行なった際に発生するアライメン
ト誤差とその発生頻度を示した特性図である。

第９図の従来ウェハーを使用してウェハー本体１１の中
心位置の検出を行なう場合には、（ａ＋ｂ）／２のシフ
ト及び第９図中の点Ｐを中心として２（ａ−ｂ）／ｃ（
ラジアン）のローテーションが発生する。このようなウ
ェハーを使用してアライメントを行なうと、第６図の特
性図に示すようにシフトとばらつき量共に大きくなる。

また、第１１図の従来ウェハーを使用した場合にはロー
テーションは発生しないが、極端なシフトが発生する。

このため、第７図の特性図に示すようにシフトが大きく
なる。

これに対し、この発明のウェハーを使用した場合にはロ
ーテーション及びシフト共に低く押えられるため、第８
図の特性図に示すようにシフトとばらつき量共に小さく
なる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
、上記実施例では右位置検出用、左位置検出用及び上位
置検出用のパターン領域１７Ｒ，１７Ｌ、１７Ｕそれぞ
れでは、平行に配置された複数の長方形パターンを設け
る場合について説明したが、これはアライメントをレー
ザービームを使用した回折散乱光の検出により行なう場
合に適用されるものであり、その他の方法、例えば画像
処理によりアライメントを行なう場合には右位置検出用
、左位置検出用及び上位置検出用のパターン領域１７Ｒ
，，１７Ｌ、　１７Ｕそれぞれに一つの長方形パターン
のみを設けるようにすればよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、位置検出用パタ
ーンに発生する見掛は上の位置ずれを少なくでき、これ
によりアライメント誤差を削減することができ、しかも
製造工程が異なっても位置ずれ量をほぼに一定でき、こ
れにより最適なパターン仕上り幅を得るためのマスク寸
法の決定が容易な半導体ウェハーを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例よる半導体ウェハーの平面
図、第２図は上記実施例のウェハーを用いた際に発生す
る位置ずれを説明するための図、第３図ないし第５図は
それぞれこの発明のウェハーを用いたアライメントを説
明するためのものであり、第３図は斜視図、第４図は側
面図、第５図は平面図、第６図ないし第８図はそれぞれ
この発明を説明するための特性図、第９図は従来のウェ
ハーの平面図、第１０図は上記第９図の従来ウェハーを
用いた際に発生する位置ずれを説明するための図、第１
１図は上記とは異なる従来のウェハーの平面図、第１２
図は上記第１１図の従来ウェハーを用いた際に発生する
位置ずれを説明するための図である。 １１・・・ウェハー本体、１２・・・切欠部、１５・・
・中心点、１７・・・位置検出用パターン領域、１８・
・・長方形パターン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数箇所に位置検出用パターン領域が設けられた
   半導体ウェハーにおいて、各パターン領域には、それぞ
   れウェハーの中心からの放射線方向に沿って長辺を有し
   、該放射線方向の軸に対して左右対称の形状にされ、か
   つ該放射線方向と垂直な方向での幅が長辺に対して充分
   に小さくなるようにされた少なくとも１つの位置検出用
   パターンを設けたことを特徴とする半導体ウェハー。
2. （２）前記位置検出用パターン領域にはそれぞれ、平行
   に配置された複数の位置検出用パターンが設けられてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の半導体ウェハー。