JP2004516661A - ステッパアライメントのための自己補正マークの配置 - Google Patents
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Abstract
【課題】集積回路製造プロセスにおいて回転エラーを正確に補正する。
【解決手段】ウェーハアライメントシステムは、ステッパショット４１０ごとに４つのアライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂを用いる。これらの４つのアライメントターゲットは、四辺のステッパショットの各側部上のスクライブ線４０４内に配置されている。ステッパショットの対向する側部上のターゲットは、鏡像位置に配置されている。これにより回転誤差の補正が可能になる。
【選択図】図４Ｂ
【解決手段】ウェーハアライメントシステムは、ステッパショット４１０ごとに４つのアライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂを用いる。これらの４つのアライメントターゲットは、四辺のステッパショットの各側部上のスクライブ線４０４内に配置されている。ステッパショットの対向する側部上のターゲットは、鏡像位置に配置されている。これにより回転誤差の補正が可能になる。
【選択図】図４Ｂ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパ内での集積回路のウェーハ上への作製に関する。特に、本発明は、ステッパショットとウェーハとを位置合わせするために用いる微細アライメントターゲットの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路ダイは、フォトリソグラフィ等の公知の技術を用いて、シリコンウェーハ上にひとまとめに作製される。これらの技術を用いて、素子のサイズ及び形状を画定し、かつ集積回路ダイの層の範囲内で相互に接続するパターンがウェーハに施される。ウェーハに施される該パターンは、レチクルイメージから成るアレイ状、またはマトリクス状に配置される。ウェーハステッパは、該パターンをウェーハ上に保持し、レチクルのパターンイメージを、レンズを介してウェーハ上に投影する。該イメージが投影されるウェーハ上の領域は、ステッパショットとして定義される。
【０００３】
従来技術の図１を参照すると、ステッパ１００の側面図が示されている。ステッパ１００は、光源１２２と、マスキングブレード１２４と、レチクル１２６と、レンズ１２８と、ステージ１１２とを有する。光源１２２は、マスキングブレード１２４の開口１２６ａ、レチクル１２６上のパターン１２６ａの透明部分及びレンズ１２８を介して光を、ステージ１１２上に配置されたウェーハ１３３上に投影する。こうすることにより、レチクル１２６のパターン１２６ａは、一般に５：１の縮小率でウェーハ１３３上に再生される。レチクル１２６の内部又は中心部に配置されたパターンは、レンズ１２８の中心部１２８ａを通過する。同様に、レチクル１２６の外部又は周辺部に配置されたパターン１２６ｂは、レンズ１２８の外部１２８ｂを通過する。
【０００４】
集積回路は、ウェーハ１３３上に多数の相互配線層を積層することによって本質的に作られる。多数の層が相互配線されるので、ウェーハ１３３上のパターンを厳密に配置及び形成することを確実にする要求が起きる。従来の方法は、集積回路を正確に製造するために、ウェーハ１３３、ステージ１１２、レンズ１２８及びレチクル１２６の正確なアライメントをあてにしている。
【０００５】
フォトリソグラフィを用いたウェーハ上へのイメージの正確な形成は、いくつかの誤差を引き起こす変動によって影響を受ける。これらの変動には、回転アライメント誤差、移動アライメント誤差及びレンズ歪み誤差などがある。これらの誤差を引き起こす変動の各々は、ステッパの別の部分で補正することができる。誤差測定が混乱しないように、および各変動に対する補正が矛盾及び逆効果にならないように、誤差のタイプを分離し、それらを個別に測定することが望ましい。
【０００６】
レチクル１２６のウェーハ１３３に対する回転運動（逆もまた同じ）によって引き起こされる回転アライメント誤差は、本願明細書での議論に関して特に重要である。上述したように、真の回転誤差の測定値を補正するために、回転誤差を他の誤差を引き起こす変動から分離することが望ましい。
【０００７】
従来技術の図２Ａを参照すると、ウェーハ１３３の平面図とステッパショットとが示されており、装置の前面及び背面が、それぞれ矢印３０、３２で示されている。アライメントターゲット１４、１６は、ウェーハ１３３及びレチクル１２６（図１）の最終アライメントが、集積回路が形成される前に間違いがないことを確実にするために、ウェーハ１３３上に配置される。アライメントターゲット１４、１６は、ステッパショット１２のスクライブ線領域の範囲内に配置される。ステッパショット１２は、多数の集積回路ダイ又は単一のダイで構成することができる。多数のステッパショットは、全体のウェーハ１３３が露光されるまで実行される。
【０００８】
従来技術の図２Ａは、２つのみのアライメントターゲット１４、１６を用いた配置を示している。アライメントターゲット１４は、ｙ方向のオフセットを捕捉するために用いられ、アライメントターゲット１６は、ｘ方向のオフセットを捕捉するために用いられる。従来技術において、アライメントターゲット１４、１６の（制御ソフトウェアで規定される）予想位置又は予想方向からのずれは、誤差が実際に回転誤差又はレンズの歪み誤差である場合に、移動誤差であると判断される。
【０００９】
従来技術において回転誤差の測定を実行するためには、従来技術の図２Ｂに示すように、追加のアライメントターゲット１８を要する。従来技術の設計ガイドには、アライメントターゲット１８は、ｙ座標上のｙ方向測定マーク（例えばアライメントターゲット１４）を妨げない位置に配置しなければならないと記載されている。従って、アライメントターゲット１４及びアライメントターゲット１８は、互いに一直線上に並んでおらず、オフセット２０だけｙ方向に離れている。オフセット２０の量は、回転誤差の量を決定するように調整される。即ち、例えばオフセット２０の量は、回転誤差がない場合は知られている。ステッパショット１２が時計方向に回転する場合、オフセット２０の量はこの量に対して増加し、該増加の量は、回転誤差の測定値に変換することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来技術において回転誤差の量を決定するためには、３つ全てのアライメントターゲット１４、１６、１８が捕捉される必要があり、かつそれらの予想される位置の値からのずれが測定される。いくつかのステッパの実装においては、アライメントターゲットは、回転誤差を決定するために必要な測定値を得るために、多数のショットに対して捕捉される。従って、アライメントターゲット１４、１６、１８は、ウェーハごとに多数回捕捉及び測定される必要がある。アライメントターゲットを捕捉し、測定して回転誤差を計算するために要する時間及び処理操作は、ステッパのスループットを制限する。
【００１１】
さらに、アライメントターゲット１４、１６、１８を捕捉するために用いるアライメントスコープの正確な焦点合わせは、回転誤差を計算するために必要な精度を有するアライメントターゲットを捕捉するために要求される。この焦点合わせは、各ウェーハに対して、またはある頻度で（例えばその他全てのウェーハごと、５枚のウェーハごと）行なわれる。いずれの頻度においても、焦点合わせのタスクを完了するために要する時間は、ステッパのスループットを更に制限する。
【００１２】
従って、必要なものは、集積回路製造プロセスにおいて回転エラーを正確に補正することができる方法および／または装置である。また必要なものは、上述の要求を満たすことができ、かつ測定及び処理時間を減らすことができ、それによりステッパのスループットが向上する方法および／または装置である。
【００１３】
本発明の目的は、上述の要求に対する新しい解決法、及び集積回路製造プロセスにおいて回転エラーを正確に補正することができる方法及び装置を提供することである。本発明はまた、上述の要求を満たすことができ、かつ測定及び処理時間を減らすことができ、それによりステッパのスループットが向上する方法および／または装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の側面によれば、本発明は、ステッパショットごとに４つの微細アライメントターゲットを用いて集積回路を製造するための方法及び装置に関する。第２の側面によれば、本発明は、ステッパショットごとに４つの微細アライメントターゲットを有するウェーハを提供する。他の側面によれば、本発明は、４つのアライメントターゲットをウェーハ上に形成するために用いるレチクルに関する。
【００１５】
上記４つのアライメントターゲットは、四辺ステッパショットの各辺上のスクライブ線内に形成される。本発明によれば、ステッパショットの対向する辺上のアライメントターゲットは、鏡像位置に配置されている。一実施形態においては、正方形又は長方形のステッパショットの場合、アライメントターゲットは、ステッパショットの各辺の中間地点に配置されている。別の実施形態においては、アライメントターゲットは、ステッパショットの各角部に配置されている。
【００１６】
一実施態様においては、アライメントターゲットは、それぞれ、規定の寸法（例えば長さ及び幅）を有する複数の長方形を含む。一実施態様においては、アライメントターゲットは、ポジ型レジストプロセスを用いて形成され、そのため透明領域における固形状の（例えばクロム）長方形から成る。別の実施形態においては、アライメントターゲットは、ネガ型レジストプロセスを用いて形成され、そのため暗領域内に形成された長方形の窓部（例えば非クロム領域）を有する暗領域（例えばクロム）の背景から成る。
【００１７】
ステッパショットに隣接するスクライブ線は重なっているので、一つのショット内に形成された第２のアライメントターゲットは、先のショット内に形成された第１のアライメントターゲットと重なることになる（例えば、第１のステッパショット内の図の右側のターゲットには、隣接するステッパショット内の左側のターゲットが重なる）。回転エラーを伴わずに（ウェーハに対するステッパショットの回転を伴わずに）、第１及び第２のターゲットは位置合わせされ、アライメントターゲットを構成する長方形は規定寸法を維持する。
【００１８】
他方、ステッパショットがウェーハに対して回転している場合、隣接するステッパショットにおける第１及び第２のアライメントターゲットは位置合わせされず、ターゲットを構成する長方形の寸法は、回転の量に相当する量によって変化する。即ち、固形状の長方形が透明領域内にある場合、該長方形の幅は、回転エラーの量に相当する長さによって減る。暗領域内に明るい長方形がある場合には、該長方形の幅は、回転エラーに相当する量だけ増加する。
【００１９】
しかしながら、本発明によれば、ステッパショットが、その中心周りにウェーハに対して回転している場合（逆もまた同じ）、長方形の中心線、ひいてはアライメントターゲットは回転があっても変化せず、それにより測定を要することなく、回転エラーを補正する。従って、回転エラーの影響は、本質的に、本発明にかかる４つのアライメントターゲットの配置によって相殺される。
【００２０】
ステッパショットが、その辺のうちの一つの中心周りに（例えば、外ショットの左側の中心周りに）回転している場合、回転エラーは半分に減る。従って、本発明によれば、この場合の回転エラーは最少化され、そのため重なり要求は少量で済む。
【００２１】
従って、本発明によれば、隣接するステッパショットにおけるアライメントターゲットの重なりから生じるアライメントターゲットは、ステッパショットの中心周りの回転を補正する。その結果、回転エラーを計算するためにアライメントターゲットを捕捉する必要はなく、時間を減らし、処理を減らし、それによりステッパのスループットを増加させる。さらに、本発明のアライメントアプローチは、ステッパショットごとに４つのアライメントターゲットを用いるので、製造プロセスの精度を従来のアプローチに比べて増すことができる。
【００２２】
本発明のこれら及び他の目的及び効果は、いくつかの図面に示した好適な実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者には明らかになるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明し、添付図面に実施例を示す。本発明は、好適な実施形態に関して説明するが、それらは本発明をそれらの実施形態に限定しようとするものではないことを理解されたい。本発明は逆に、冒頭の特許請求の範囲によって規定された本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない代替形態、変更形態、同等形態を包含しようとするものである。また、本発明の以下の詳細な説明においては、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの特定の詳細について記載している。しかし、当業者には、本発明が、それらの特定の詳細がなくても実施することができることは明らかである。さらに、公知の方法、手順、構成要素及び回路は、本発明の側面を不必要に分かりにくくしないように詳細には記載していない。
【００２４】
以下の詳細な説明の一部は、集積回路をウェーハ上に作るための手順、論理ブロック、処理及びその他の象徴的な説明に関して記載されている。これらの記述及び説明は、当業者が他の当業者に、製作物の内容を最も有効に知らせるために用いられる手段である。本出願において、手順、論理ブロック、プロセス等は、自己矛盾のないステップの順序、または所望の結果に至る説明であると考えられる。該ステップは、物理量の物理的処理を要するものである。これらの物理量は、集積回路を製造するために、一般に、コンピュータシステムで記憶、転送、結合、比較及び別な方法で処理することが可能な電気的又は磁気的信号の形をとる。
【００２５】
しかし、これら全ての及び同様の用語は、適切な物理量と関連し、かつそれらの物理量に適用される便利な標識に過ぎないことに留意されたい。以下の説明から明らかなように、特に断らない限り、本発明の全体を通して、「収容」、「実行」、「形成」、「重なり」等の用語を用いた議論は、集積回路製造の行為及びプロセス（例えば図７のプロセス７００）に関連していることを認識されたい。
【００２６】
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係るステッパ２０２のブロック図が示されている。ステッパ２０２は、ステージ移動装置２１０と、プロセッサ２１２と、信号トランシーバ２０４と、メモリ２１４とを有する。ウェーハ２０６は、ステッパ２０２内で処理するためにステージ２０８上に置かれている。
【００２７】
メモリ２１４は、プロセッサ２１２を介して実施されるプログラム命令を含む。メモリ２１４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の永続的なメモリか、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）等の一時的メモリのどちらでも良い。またメモリ２１４は、プログラム命令を含むことが可能な、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはフラッシュメモリ等のその他のメモリでも良い。プロセッサ２１２は、現存するシステムプロセッサ又はマイクロプロセッサ、専用のディジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサユニット、または専用のコントローラ又はマイクロコントローラであっても良い。代替的に、プログラム命令は、状態機械の実装を用いて実装することができる。
【００２８】
信号トランシーバ２０４はプロセッサ２１２に接続されている。信号トランシーバ２０４は、レーザ等の電磁ビームの放射源である。さらに、信号トランシーバ２０４は、ウェーハ２０６から反射する戻ってくるビームのような電磁信号のためのレシーバである。
【００２９】
図４Ａは、ウェーハ（例えば図３のウェーハ２０６）上の単一の集積回路ダイ素子４００の一般的なレイアウトを示す。ダイ素子４００は四角形状に描かれているが、ダイ素子４００は、長方形状でも良いことを認識されたい。ダイ素子４００は、入／出力（Ｉ／Ｏ）パッド領域４０２、ガードリング４０３及びスクライブ線４０４によって囲まれている集積回路ダイ４０１を含む。スクライブ線４０４は、ウェーハから集積回路ダイを製造する間に用いられるインサート及び生産マーク（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントマーク）を含む。ダイ素子４００が製造中にウェーハ２０６の全面に形成されると、スクライブ線４０４は端から端まで及び頂部から底部まで覆う。即ち、一つのステッパショットにおけるスクライブ線の一部は、隣接するステッパショットのスクライブ線の一部によって覆われる。例えば、最初のステッパショットのスクライブ線の右側部分は、隣接するステッパショットのスクライブ線の左側部分によって覆われる。
【００３０】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る、ウェーハ２０６上のステッパショット４１０におけるアライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂの配置を示す。ステッパショット４１０は四角形状に描かれているが、ステッパショット４１０は長方形状でも良いことを認識されたい。アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂは、ステッパショット４１０のスクライブ線（例えば図４Ａのスクライブ線４０４）の範囲内に配置されている。当業者は、図４Ｂで描かれたアライメントターゲットの配置も、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂをステッパショット４１０内のウェーハ２０６上に形成するために用いられるレチクル上のターゲットパターンに一致することを理解するであろう。
【００３１】
図４Ｂを参照すると、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部にあり、鏡像位置に配置されている。本実施形態においては、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部の中間点に配置されている。本実施形態においては、アライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部の中間点に配置されている。本実施形態では、アライメントターゲット４３０ａ及び４３０ｂは、ステッパショット４１０の側部の中間点に配置されている。他の実施形態においては、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂは、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂを対向する側部上に鏡像位置に配置し、かつアライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂを他の２つの対向する側部上に鏡像位置に配置する限り、ステッパショット４１０の側部の中間点以外に配置することができる。
【００３２】
図４Ｃは、本発明の他の実施形態に係るアライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄの配置を示す。この実施形態においては、アライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄは、ステッパショット４１０の角部に配置されている。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｃを参照して、ダイ素子４００がウェーハ２０６の全面に形成されると、各ステッパショット４１０のためのスクライブ線４０４は、上述したように、隣接するステッパショットによって覆われる。従って、スクライブ線４０４内のアライメントターゲットは、隣接するステッパショットのアライメントターゲットによって覆われることになる。例えば、最初のステッパショット内のアライメントターゲット４３０ｂは、最初のステッパショットに隣接する次に続くステッパショット内のアライメントターゲット４３０ａによって最初のステッパショットの右側に覆われる。
【００３４】
図を見て分かるように、４つのアライメントターゲットを用い、ステッパショットのスクライブ線に鏡像位置に配置すると、回転エラー（図６Ａ〜６Ｃ参照）を分離して補正する有効かつ精密な方法及びシステムが得られる。さらに、ステッパショットごとに４つのアライメントターゲットを用いると、アライメントプロセスの精度が向上する。さらに、上述したように４つのアライメントターゲットを配置すると、レンズの歪み誤差を平均化又は低減することができる。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）におけるターゲットパターン５００ａ、５００ｂを示す。ターゲットパターン５００ａは、透明フィールド５１２内の複数の固形状（通常クロム）長方形５１０から成る。ターゲットパターン５００ｂは、固形状（通常クロム）の背景部５２２内の複数の透明な長方形５２０から成る。ターゲットパターン５００ａ、５００ｂは、公知のポジ型又はネガ型フォトレジストプロセスを用いて形成される。
【００３６】
各ターゲットパターン５００ａ、５００ｂ内には６つの長方形が描かれているが、本発明に従って、いくつのこのような長方形でも用いることができることを理解されたい。さらに、本発明に従って、他のタイプのターゲットパターン及びデザインを用いることができ、このような一つのデザインは、ピー・レロークス（Ｐ．Ｌｅｒｏｕｘ）による米国特許第５，３１６，９８４号に記載され、かつ、本発明の譲受人に譲渡されている。また、図５のターゲットパターンは、ターゲットパターン５００ａ、５００ｂをステッパショット４１０（図４Ｂ、４Ｃ）内のウェーハ２０６上に形成するために用いられるレチクル上のターゲットパターンと一致することを理解されたい。
【００３７】
引き続き図５を参照すると、長方形５１０、５２０の寸法は正確に特定されている。通常、長方形５１０、５２０は、４ミクロンの幅と３０ミクロンの長さを有している。しかし、これらの寸法は、本発明に対して重要ではなく、種々の寸法を用いることができる。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、図６Ａは、回転誤差がない場合の、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）のアライメントを示す。本発明によれば、一つのステッパショットのアライメントターゲットは、次に続く、隣接するステッパショットのアライメントターゲットによって覆われる。例えば、最初のステッパショット内のアライメントターゲット４３０ｂは、最初のステッパショットに隣接する次に続くステッパショット内のアライメントターゲット４３０ａによって覆われる。本願明細書での議論のために、アライメントターゲットの重なりの結果として形成されたアライメントターゲットを、「オーバーレイターゲット」又は「合成ターゲット」と呼ぶ。
【００３９】
回転誤差がない場合、（第２のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ａのターゲットマーク（例えば長方形５１０）と、（最初のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ｂのターゲットマークとは、正確に位置合わせされる。その結果、オーバーレイターゲット内の各長方形５１０の指定された寸法の変化はない（例えば、各長方形５１０は、幅４ミクロンで長さ３０ミクロンのままである）。従って、オーバーレイターゲット内の各長方形５１０の中心（重心）は変化せず、オーバーレイターゲットの重心も変化していない。
【００４０】
従って、本発明によれば、オーバーレイターゲット内の長方形５１０の寸法が変化しない場合、このことは、回転エラーがないという指摘をもたらす。従って、（最初のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ｂと（第２のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ａとが位置合わせされたとき、このことも、回転エラーがないという指摘をもたらす。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。
【００４１】
図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る、各ステッパショットの中心について時計回りの回転がある場合のアライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）を示す。また図６Ｂは、最初のステッパショットが正しく位置合わせされ（回転誤差なし）、第２の隣接するステッパショットがその中心回りに回転している場合も描いている。その結果、どちらの場合も、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、最初のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂと正確に位置合わせされない。従って、（第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａの（左側の）ターゲットマーク（例えば長方形６３０）は、（最初のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂの（右側の）ターゲットマーク（例えば長方形６３２）と位置合わせされない。
【００４２】
ポジ型フォトレジストプロセスに従って、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた斜線の長方形５１０が形成される。従って、オーバーレイターゲットの長方形５１０は、寸法が小さくなる（即ち、その幅が、回転の量によって４ミクロンより小さくなる）。しかし、ステッパショットの中心回りに回転が生じた場合、長方形５１０の中心（重心）は変わらず、そのためオーバーレイターゲットの中心も変化しない。ネガ型レジストプロセスの場合、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた長方形５１０は、寸法が大きくなる（即ち、その幅は、回転の量によって４ミクロンよりも大きくなる）ことに注意すべきである。
【００４３】
従って、本発明によれば、ステッパショットの中心回りに回転がある場合、該回転の影響は、オーバーレイターゲットの中心は変化しないので、相殺される。即ち、オーバーレイターゲット内の各合成長方形５１０の重心、即ち、オーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と一致したままである。従って、ステッパショットの回転は、回転がないかのように、オーバーレイターゲットの重心を探すことによって補正することができる。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。
【００４４】
図６Ｃは、本発明の一実施形態に係る、各ステッパショットの一方の側部の中心回りに時計回りの回転がある場合のアライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）を示す。また図６Ｃは、例えば、最初のステッパショットが正しく位置合わせされ（回転誤差なし）、第２の隣接するステッパショットがその左側の中心回りに回転している場合も描いている。その結果、どちらの場合も、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、最初のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂと正確に位置合わせされない。従って、（第２のステッパショットの）（左側の）アライメントターゲット４３０ａのターゲットマーク（例えば長方形６４０）は、（最初のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂのターゲットマーク（例えば長方形６４２）と位置合わせされない。
【００４５】
ポジ型フォトレジストプロセスに従って、長方形６４０、６４２の重なりの結果生じた斜線の長方形５１０が形成される。従って、オーバーレイターゲットの長方形５１０は、寸法が小さくなる（即ち、その幅が、回転の量によって４ミクロンより小さくなる）。ネガ型レジストプロセスの場合、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた長方形５１０は、寸法が大きくなる（即ち、その幅は、回転の量によって４ミクロンよりも大きくなる）ことに注意すべきである。
【００４６】
この場合、ステッパショットが、その側部のうちの一つの中心回りに回転した場合、オーバーレイターゲット内の各合成長方形５１０の重心は、ステッパショットの中心と異なる。即ち、オーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と異なる。その結果、このタイプの回転のために回転誤差を測定及び補正する必要が生じる。しかし、一般に、ステッパショットの一側部の中心回りの回転は、ステッパショットの中心回りの回転ほどしばしば起きるものではない。また、本発明によれば、回転誤差の大きさは半分に減る。従って、このタイプの回転誤差は、オーバーレイ量の重要な部分を消滅させない。従来技術に関する非常に多くの実例においては、それなりに回転誤差を無視することはできたが、その結果、ステッパの性能は、悪影響を受けることなく、向上することができる。
【００４７】
従って、本発明によれば、ステッパショットの中心回りに回転がある場合、該回転の影響は、オーバーレイターゲットの重心が変化しないので、相殺される。即ち、各合成長方形５１０の重心、即ちオーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と一致したままである。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。他の場合、ステッパショットの一方の側部の中心回りに回転が生じた場合、回転誤差の大きさは減るためオーバーレイ量の要求の重要な部分とはならない。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）をウェーハ２０６（図４Ｂ、４Ｃ）上に形成するためのプロセス７００におけるステップのフローチャートである。プロセス７００の各ステップのほとんどの命令、および該ステップからのデータの入出力はメモリを用い、かつ図３のコントローラのハードウェアを用いる。例えば、ウェーハ２０６、ステージ２０８及び信号トランシーバ２０４は、プロセス７００の所望のステップを実行するメモリ２１４及びプロセッサ２１２によって制御することができる。図３の代替の実施形態は、プロセス７００のステップの実施に対して等しく適用可能である。さらに、本実施形態においては、プロセス７００はステッパマシンに用いられるが、本発明は、ウェーハアライメントを要する他の装置にも適用できる。本実施形態においては、メモリ２１４内のソフトウェアは、プロセス７００のために変更する必要はない。
【００４９】
本実施形態のプロセス７００は、特定の順序及びステップの量を示しているが、本発明は、代替の実施形態にも適合できる。例えば、本発明は、プロセス７００よりも多い又は少ないステップを有する実施形態にも適用できる。同様に、各ステップの順序は、用途によって変更することができる。さらに、プロセス７００は単一のひとつづきのプロセスとして示されているが、連続する又は並行なプロセスとしても実施できる。
【００５０】
図７のステップ７１０において、ウェーハ２０６はステッパ２０２（図３）に収容される。
【００５１】
図７のステップ７２０において、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃも参照すると、第１のステッパショット４１０が行なわれる。本発明によれば、４つのアライメントターゲットがステッパショット４１０のスクライブ線４０４内に形成される。一実施形態においては、４つのアライメントターゲットは、図４Ｂに示すように配置される。即ち、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂがステッパショット４１０の対向する側部上に鏡像位置に配置され、アライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂが同様に配置される。他の実施形態においては、４つのアライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂは、図４Ｃに示すように配置される。
【００５２】
図７のステップ７３０において、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃも参照すると、４つのアライメントターゲットを有する第２のステッパショット４１０が行なわれる。第２のステッパショットのスクライブ線４０４の一部は、第２のステッパショットのアライメントターゲットが第１のステッパショットのアライメントターゲットに重なるように、第１のステッパショットのスクライブ線４０４の一部に重なる。例えば、第２のステッパショットのスクライブ線４０４の左側の部分は、第１のステッパショットのスクライブ線４０４の右側の一部に重なり、この場合、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、第１のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂに重なる。
【００５３】
本発明によれば、ステッパショットの回転がない場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは正確に（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと位置合わせされる。
【００５４】
一つ又は両ステッパショットの中心回りに回転がある場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは、（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと正確に位置合わせされない。しかし、重なりの結果として形成されたオーバーレイターゲットの重心は、該ショットの中心をなお示している。従って、回転誤差の大きさを測定又は計算する必要はなく、第２のステッパショットの回転は、オーバーレイターゲットの重心を見つけることによって補正することができる。
【００５５】
一つ又は両ステッパショットの一つの側部の中心回りに回転がある場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは、（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと正確に位置合わせされない。この場合、重なりの結果として形成されたオーバーレイターゲットの重心は、回転誤差によって該ショットの中心と異なるが、回転誤差の大きさは、従来の方法と比較して半分に減る。
【００５６】
図８は、本発明の一実施形態に係る、多数のアライメントターゲット８３６を有するウェーハ８３０の平面図である。ウェーハ８３０は、ショット８４０によって典型的に示された多数のショットに区分けされている。図８においては、図示のため、ショット８５０、８５２、８６０、８６２、８７０、８７２、８８０、８８２は、上述の図４Ｂに関して説明したように、各側部の中間に配置された４つのアライメントターゲット８３６を有する。しかし、各ショット８４０は、本発明に従って４つのアライメントターゲット８３６を有することができることを認識されたい。
【００５７】
図８を参照して、例として隣接するショット８５０、８５２のみを考えると、アライメントターゲット８３６は、ショット８５０の右側及びショット８５２の左側に配置されている。上述したように、アライメントターゲット８３６は、ショット８５２の左側のターゲットとショット８５０の右側のターゲットを重ねることによって形成される。従ってアライメントターゲット８３６は、まさに２つの異なるショット内に形成されたターゲットの合成物である。
【００５８】
一般に、ステッパとウェーハとが位置合わせされると、一定数のショットがアライメントのために選択される。通常、８つのショットがアライメントのために選択される。しかし、本発明によれば、隣接するショットは、上述したように、アライメントターゲットを共有する。それに応じて、アライメントターゲット８３６のようなターゲットは、実質的に２つのショット（例えばショット８５０、８５２）に描かれる。本発明によれば、アライメントのために選択されたショットの数は半分になるが、現在のレベルの精度は維持される。一方、該精度は、アライメントのために選択されたショットの数が減らない場合、２倍に増加する。従って、本発明の他の効果は、精度を落とすことなく、スループットを有利に向上でき、またはスループットを落とすことなく精度を向上できるということである。
【００５９】
従って、本発明は、集積回路の製造プロセスにおいて、回転誤差を正確に補正することができる方法及びシステムを実現できる。また本発明は、測定及び処理時間を減らしてステッパのスループットを向上させることができる方法及びシステムを実現できる。
【００６０】
このように、本発明の好適な実施形態である、ステッパのアライメントのための自己補正マークデザインが説明された。本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明をそのような実施形態によって限定して解釈すべきでなく、冒頭の特許請求の範囲に従って解釈すべきであることを認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を実施することができるステッパの一つの実施形態の側面図である。
【図２Ａ】
従来技術に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図２Ｂ】
従来技術に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図３】
本発明に係るステッパの一つの実施形態のブロック図である。
【図４Ａ】
本発明の一実施形態に係る集積回路ダイの一般的な配置を示す図である。
【図４Ｂ】
本発明の一実施形態に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図４Ｃ】
本発明の別の実施形態に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図５】
本発明の一実施形態に係るアライメントターゲットにおけるターゲットパターンを示す図である。
【図６Ａ】
本発明の一実施形態に係る、回転エラーを伴わないアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図６Ｂ】
本発明の一実施形態に係る、ステッパショットの中心周りの時計回りの回転エラーを伴うアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図６Ｃ】
本発明の一実施形態に係る、ステッパショットの左の中心周りの時計回りの回転エラーを伴うアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図７】
本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲットをウェーハ上に形成するプロセスおけるステップのフローチャートである。
【図８】
本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲットを有するウェーハの平面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパ内での集積回路のウェーハ上への作製に関する。特に、本発明は、ステッパショットとウェーハとを位置合わせするために用いる微細アライメントターゲットの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路ダイは、フォトリソグラフィ等の公知の技術を用いて、シリコンウェーハ上にひとまとめに作製される。これらの技術を用いて、素子のサイズ及び形状を画定し、かつ集積回路ダイの層の範囲内で相互に接続するパターンがウェーハに施される。ウェーハに施される該パターンは、レチクルイメージから成るアレイ状、またはマトリクス状に配置される。ウェーハステッパは、該パターンをウェーハ上に保持し、レチクルのパターンイメージを、レンズを介してウェーハ上に投影する。該イメージが投影されるウェーハ上の領域は、ステッパショットとして定義される。
【０００３】
従来技術の図１を参照すると、ステッパ１００の側面図が示されている。ステッパ１００は、光源１２２と、マスキングブレード１２４と、レチクル１２６と、レンズ１２８と、ステージ１１２とを有する。光源１２２は、マスキングブレード１２４の開口１２６ａ、レチクル１２６上のパターン１２６ａの透明部分及びレンズ１２８を介して光を、ステージ１１２上に配置されたウェーハ１３３上に投影する。こうすることにより、レチクル１２６のパターン１２６ａは、一般に５：１の縮小率でウェーハ１３３上に再生される。レチクル１２６の内部又は中心部に配置されたパターンは、レンズ１２８の中心部１２８ａを通過する。同様に、レチクル１２６の外部又は周辺部に配置されたパターン１２６ｂは、レンズ１２８の外部１２８ｂを通過する。
【０００４】
集積回路は、ウェーハ１３３上に多数の相互配線層を積層することによって本質的に作られる。多数の層が相互配線されるので、ウェーハ１３３上のパターンを厳密に配置及び形成することを確実にする要求が起きる。従来の方法は、集積回路を正確に製造するために、ウェーハ１３３、ステージ１１２、レンズ１２８及びレチクル１２６の正確なアライメントをあてにしている。
【０００５】
フォトリソグラフィを用いたウェーハ上へのイメージの正確な形成は、いくつかの誤差を引き起こす変動によって影響を受ける。これらの変動には、回転アライメント誤差、移動アライメント誤差及びレンズ歪み誤差などがある。これらの誤差を引き起こす変動の各々は、ステッパの別の部分で補正することができる。誤差測定が混乱しないように、および各変動に対する補正が矛盾及び逆効果にならないように、誤差のタイプを分離し、それらを個別に測定することが望ましい。
【０００６】
レチクル１２６のウェーハ１３３に対する回転運動（逆もまた同じ）によって引き起こされる回転アライメント誤差は、本願明細書での議論に関して特に重要である。上述したように、真の回転誤差の測定値を補正するために、回転誤差を他の誤差を引き起こす変動から分離することが望ましい。
【０００７】
従来技術の図２Ａを参照すると、ウェーハ１３３の平面図とステッパショットとが示されており、装置の前面及び背面が、それぞれ矢印３０、３２で示されている。アライメントターゲット１４、１６は、ウェーハ１３３及びレチクル１２６（図１）の最終アライメントが、集積回路が形成される前に間違いがないことを確実にするために、ウェーハ１３３上に配置される。アライメントターゲット１４、１６は、ステッパショット１２のスクライブ線領域の範囲内に配置される。ステッパショット１２は、多数の集積回路ダイ又は単一のダイで構成することができる。多数のステッパショットは、全体のウェーハ１３３が露光されるまで実行される。
【０００８】
従来技術の図２Ａは、２つのみのアライメントターゲット１４、１６を用いた配置を示している。アライメントターゲット１４は、ｙ方向のオフセットを捕捉するために用いられ、アライメントターゲット１６は、ｘ方向のオフセットを捕捉するために用いられる。従来技術において、アライメントターゲット１４、１６の（制御ソフトウェアで規定される）予想位置又は予想方向からのずれは、誤差が実際に回転誤差又はレンズの歪み誤差である場合に、移動誤差であると判断される。
【０００９】
従来技術において回転誤差の測定を実行するためには、従来技術の図２Ｂに示すように、追加のアライメントターゲット１８を要する。従来技術の設計ガイドには、アライメントターゲット１８は、ｙ座標上のｙ方向測定マーク（例えばアライメントターゲット１４）を妨げない位置に配置しなければならないと記載されている。従って、アライメントターゲット１４及びアライメントターゲット１８は、互いに一直線上に並んでおらず、オフセット２０だけｙ方向に離れている。オフセット２０の量は、回転誤差の量を決定するように調整される。即ち、例えばオフセット２０の量は、回転誤差がない場合は知られている。ステッパショット１２が時計方向に回転する場合、オフセット２０の量はこの量に対して増加し、該増加の量は、回転誤差の測定値に変換することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来技術において回転誤差の量を決定するためには、３つ全てのアライメントターゲット１４、１６、１８が捕捉される必要があり、かつそれらの予想される位置の値からのずれが測定される。いくつかのステッパの実装においては、アライメントターゲットは、回転誤差を決定するために必要な測定値を得るために、多数のショットに対して捕捉される。従って、アライメントターゲット１４、１６、１８は、ウェーハごとに多数回捕捉及び測定される必要がある。アライメントターゲットを捕捉し、測定して回転誤差を計算するために要する時間及び処理操作は、ステッパのスループットを制限する。
【００１１】
さらに、アライメントターゲット１４、１６、１８を捕捉するために用いるアライメントスコープの正確な焦点合わせは、回転誤差を計算するために必要な精度を有するアライメントターゲットを捕捉するために要求される。この焦点合わせは、各ウェーハに対して、またはある頻度で（例えばその他全てのウェーハごと、５枚のウェーハごと）行なわれる。いずれの頻度においても、焦点合わせのタスクを完了するために要する時間は、ステッパのスループットを更に制限する。
【００１２】
従って、必要なものは、集積回路製造プロセスにおいて回転エラーを正確に補正することができる方法および／または装置である。また必要なものは、上述の要求を満たすことができ、かつ測定及び処理時間を減らすことができ、それによりステッパのスループットが向上する方法および／または装置である。
【００１３】
本発明の目的は、上述の要求に対する新しい解決法、及び集積回路製造プロセスにおいて回転エラーを正確に補正することができる方法及び装置を提供することである。本発明はまた、上述の要求を満たすことができ、かつ測定及び処理時間を減らすことができ、それによりステッパのスループットが向上する方法および／または装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の側面によれば、本発明は、ステッパショットごとに４つの微細アライメントターゲットを用いて集積回路を製造するための方法及び装置に関する。第２の側面によれば、本発明は、ステッパショットごとに４つの微細アライメントターゲットを有するウェーハを提供する。他の側面によれば、本発明は、４つのアライメントターゲットをウェーハ上に形成するために用いるレチクルに関する。
【００１５】
上記４つのアライメントターゲットは、四辺ステッパショットの各辺上のスクライブ線内に形成される。本発明によれば、ステッパショットの対向する辺上のアライメントターゲットは、鏡像位置に配置されている。一実施形態においては、正方形又は長方形のステッパショットの場合、アライメントターゲットは、ステッパショットの各辺の中間地点に配置されている。別の実施形態においては、アライメントターゲットは、ステッパショットの各角部に配置されている。
【００１６】
一実施態様においては、アライメントターゲットは、それぞれ、規定の寸法（例えば長さ及び幅）を有する複数の長方形を含む。一実施態様においては、アライメントターゲットは、ポジ型レジストプロセスを用いて形成され、そのため透明領域における固形状の（例えばクロム）長方形から成る。別の実施形態においては、アライメントターゲットは、ネガ型レジストプロセスを用いて形成され、そのため暗領域内に形成された長方形の窓部（例えば非クロム領域）を有する暗領域（例えばクロム）の背景から成る。
【００１７】
ステッパショットに隣接するスクライブ線は重なっているので、一つのショット内に形成された第２のアライメントターゲットは、先のショット内に形成された第１のアライメントターゲットと重なることになる（例えば、第１のステッパショット内の図の右側のターゲットには、隣接するステッパショット内の左側のターゲットが重なる）。回転エラーを伴わずに（ウェーハに対するステッパショットの回転を伴わずに）、第１及び第２のターゲットは位置合わせされ、アライメントターゲットを構成する長方形は規定寸法を維持する。
【００１８】
他方、ステッパショットがウェーハに対して回転している場合、隣接するステッパショットにおける第１及び第２のアライメントターゲットは位置合わせされず、ターゲットを構成する長方形の寸法は、回転の量に相当する量によって変化する。即ち、固形状の長方形が透明領域内にある場合、該長方形の幅は、回転エラーの量に相当する長さによって減る。暗領域内に明るい長方形がある場合には、該長方形の幅は、回転エラーに相当する量だけ増加する。
【００１９】
しかしながら、本発明によれば、ステッパショットが、その中心周りにウェーハに対して回転している場合（逆もまた同じ）、長方形の中心線、ひいてはアライメントターゲットは回転があっても変化せず、それにより測定を要することなく、回転エラーを補正する。従って、回転エラーの影響は、本質的に、本発明にかかる４つのアライメントターゲットの配置によって相殺される。
【００２０】
ステッパショットが、その辺のうちの一つの中心周りに（例えば、外ショットの左側の中心周りに）回転している場合、回転エラーは半分に減る。従って、本発明によれば、この場合の回転エラーは最少化され、そのため重なり要求は少量で済む。
【００２１】
従って、本発明によれば、隣接するステッパショットにおけるアライメントターゲットの重なりから生じるアライメントターゲットは、ステッパショットの中心周りの回転を補正する。その結果、回転エラーを計算するためにアライメントターゲットを捕捉する必要はなく、時間を減らし、処理を減らし、それによりステッパのスループットを増加させる。さらに、本発明のアライメントアプローチは、ステッパショットごとに４つのアライメントターゲットを用いるので、製造プロセスの精度を従来のアプローチに比べて増すことができる。
【００２２】
本発明のこれら及び他の目的及び効果は、いくつかの図面に示した好適な実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者には明らかになるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明し、添付図面に実施例を示す。本発明は、好適な実施形態に関して説明するが、それらは本発明をそれらの実施形態に限定しようとするものではないことを理解されたい。本発明は逆に、冒頭の特許請求の範囲によって規定された本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない代替形態、変更形態、同等形態を包含しようとするものである。また、本発明の以下の詳細な説明においては、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの特定の詳細について記載している。しかし、当業者には、本発明が、それらの特定の詳細がなくても実施することができることは明らかである。さらに、公知の方法、手順、構成要素及び回路は、本発明の側面を不必要に分かりにくくしないように詳細には記載していない。
【００２４】
以下の詳細な説明の一部は、集積回路をウェーハ上に作るための手順、論理ブロック、処理及びその他の象徴的な説明に関して記載されている。これらの記述及び説明は、当業者が他の当業者に、製作物の内容を最も有効に知らせるために用いられる手段である。本出願において、手順、論理ブロック、プロセス等は、自己矛盾のないステップの順序、または所望の結果に至る説明であると考えられる。該ステップは、物理量の物理的処理を要するものである。これらの物理量は、集積回路を製造するために、一般に、コンピュータシステムで記憶、転送、結合、比較及び別な方法で処理することが可能な電気的又は磁気的信号の形をとる。
【００２５】
しかし、これら全ての及び同様の用語は、適切な物理量と関連し、かつそれらの物理量に適用される便利な標識に過ぎないことに留意されたい。以下の説明から明らかなように、特に断らない限り、本発明の全体を通して、「収容」、「実行」、「形成」、「重なり」等の用語を用いた議論は、集積回路製造の行為及びプロセス（例えば図７のプロセス７００）に関連していることを認識されたい。
【００２６】
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係るステッパ２０２のブロック図が示されている。ステッパ２０２は、ステージ移動装置２１０と、プロセッサ２１２と、信号トランシーバ２０４と、メモリ２１４とを有する。ウェーハ２０６は、ステッパ２０２内で処理するためにステージ２０８上に置かれている。
【００２７】
メモリ２１４は、プロセッサ２１２を介して実施されるプログラム命令を含む。メモリ２１４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の永続的なメモリか、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）等の一時的メモリのどちらでも良い。またメモリ２１４は、プログラム命令を含むことが可能な、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはフラッシュメモリ等のその他のメモリでも良い。プロセッサ２１２は、現存するシステムプロセッサ又はマイクロプロセッサ、専用のディジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサユニット、または専用のコントローラ又はマイクロコントローラであっても良い。代替的に、プログラム命令は、状態機械の実装を用いて実装することができる。
【００２８】
信号トランシーバ２０４はプロセッサ２１２に接続されている。信号トランシーバ２０４は、レーザ等の電磁ビームの放射源である。さらに、信号トランシーバ２０４は、ウェーハ２０６から反射する戻ってくるビームのような電磁信号のためのレシーバである。
【００２９】
図４Ａは、ウェーハ（例えば図３のウェーハ２０６）上の単一の集積回路ダイ素子４００の一般的なレイアウトを示す。ダイ素子４００は四角形状に描かれているが、ダイ素子４００は、長方形状でも良いことを認識されたい。ダイ素子４００は、入／出力（Ｉ／Ｏ）パッド領域４０２、ガードリング４０３及びスクライブ線４０４によって囲まれている集積回路ダイ４０１を含む。スクライブ線４０４は、ウェーハから集積回路ダイを製造する間に用いられるインサート及び生産マーク（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントマーク）を含む。ダイ素子４００が製造中にウェーハ２０６の全面に形成されると、スクライブ線４０４は端から端まで及び頂部から底部まで覆う。即ち、一つのステッパショットにおけるスクライブ線の一部は、隣接するステッパショットのスクライブ線の一部によって覆われる。例えば、最初のステッパショットのスクライブ線の右側部分は、隣接するステッパショットのスクライブ線の左側部分によって覆われる。
【００３０】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る、ウェーハ２０６上のステッパショット４１０におけるアライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂの配置を示す。ステッパショット４１０は四角形状に描かれているが、ステッパショット４１０は長方形状でも良いことを認識されたい。アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂは、ステッパショット４１０のスクライブ線（例えば図４Ａのスクライブ線４０４）の範囲内に配置されている。当業者は、図４Ｂで描かれたアライメントターゲットの配置も、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂをステッパショット４１０内のウェーハ２０６上に形成するために用いられるレチクル上のターゲットパターンに一致することを理解するであろう。
【００３１】
図４Ｂを参照すると、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部にあり、鏡像位置に配置されている。本実施形態においては、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部の中間点に配置されている。本実施形態においては、アライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂは、ステッパショット４１０の対向する側部の中間点に配置されている。本実施形態では、アライメントターゲット４３０ａ及び４３０ｂは、ステッパショット４１０の側部の中間点に配置されている。他の実施形態においては、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂ、４３０ａ、４３０ｂは、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂを対向する側部上に鏡像位置に配置し、かつアライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂを他の２つの対向する側部上に鏡像位置に配置する限り、ステッパショット４１０の側部の中間点以外に配置することができる。
【００３２】
図４Ｃは、本発明の他の実施形態に係るアライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄの配置を示す。この実施形態においては、アライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄは、ステッパショット４１０の角部に配置されている。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｃを参照して、ダイ素子４００がウェーハ２０６の全面に形成されると、各ステッパショット４１０のためのスクライブ線４０４は、上述したように、隣接するステッパショットによって覆われる。従って、スクライブ線４０４内のアライメントターゲットは、隣接するステッパショットのアライメントターゲットによって覆われることになる。例えば、最初のステッパショット内のアライメントターゲット４３０ｂは、最初のステッパショットに隣接する次に続くステッパショット内のアライメントターゲット４３０ａによって最初のステッパショットの右側に覆われる。
【００３４】
図を見て分かるように、４つのアライメントターゲットを用い、ステッパショットのスクライブ線に鏡像位置に配置すると、回転エラー（図６Ａ〜６Ｃ参照）を分離して補正する有効かつ精密な方法及びシステムが得られる。さらに、ステッパショットごとに４つのアライメントターゲットを用いると、アライメントプロセスの精度が向上する。さらに、上述したように４つのアライメントターゲットを配置すると、レンズの歪み誤差を平均化又は低減することができる。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）におけるターゲットパターン５００ａ、５００ｂを示す。ターゲットパターン５００ａは、透明フィールド５１２内の複数の固形状（通常クロム）長方形５１０から成る。ターゲットパターン５００ｂは、固形状（通常クロム）の背景部５２２内の複数の透明な長方形５２０から成る。ターゲットパターン５００ａ、５００ｂは、公知のポジ型又はネガ型フォトレジストプロセスを用いて形成される。
【００３６】
各ターゲットパターン５００ａ、５００ｂ内には６つの長方形が描かれているが、本発明に従って、いくつのこのような長方形でも用いることができることを理解されたい。さらに、本発明に従って、他のタイプのターゲットパターン及びデザインを用いることができ、このような一つのデザインは、ピー・レロークス（Ｐ．Ｌｅｒｏｕｘ）による米国特許第５，３１６，９８４号に記載され、かつ、本発明の譲受人に譲渡されている。また、図５のターゲットパターンは、ターゲットパターン５００ａ、５００ｂをステッパショット４１０（図４Ｂ、４Ｃ）内のウェーハ２０６上に形成するために用いられるレチクル上のターゲットパターンと一致することを理解されたい。
【００３７】
引き続き図５を参照すると、長方形５１０、５２０の寸法は正確に特定されている。通常、長方形５１０、５２０は、４ミクロンの幅と３０ミクロンの長さを有している。しかし、これらの寸法は、本発明に対して重要ではなく、種々の寸法を用いることができる。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、図６Ａは、回転誤差がない場合の、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）のアライメントを示す。本発明によれば、一つのステッパショットのアライメントターゲットは、次に続く、隣接するステッパショットのアライメントターゲットによって覆われる。例えば、最初のステッパショット内のアライメントターゲット４３０ｂは、最初のステッパショットに隣接する次に続くステッパショット内のアライメントターゲット４３０ａによって覆われる。本願明細書での議論のために、アライメントターゲットの重なりの結果として形成されたアライメントターゲットを、「オーバーレイターゲット」又は「合成ターゲット」と呼ぶ。
【００３９】
回転誤差がない場合、（第２のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ａのターゲットマーク（例えば長方形５１０）と、（最初のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ｂのターゲットマークとは、正確に位置合わせされる。その結果、オーバーレイターゲット内の各長方形５１０の指定された寸法の変化はない（例えば、各長方形５１０は、幅４ミクロンで長さ３０ミクロンのままである）。従って、オーバーレイターゲット内の各長方形５１０の中心（重心）は変化せず、オーバーレイターゲットの重心も変化していない。
【００４０】
従って、本発明によれば、オーバーレイターゲット内の長方形５１０の寸法が変化しない場合、このことは、回転エラーがないという指摘をもたらす。従って、（最初のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ｂと（第２のステッパショットからの）アライメントターゲット４３０ａとが位置合わせされたとき、このことも、回転エラーがないという指摘をもたらす。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。
【００４１】
図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る、各ステッパショットの中心について時計回りの回転がある場合のアライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）を示す。また図６Ｂは、最初のステッパショットが正しく位置合わせされ（回転誤差なし）、第２の隣接するステッパショットがその中心回りに回転している場合も描いている。その結果、どちらの場合も、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、最初のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂと正確に位置合わせされない。従って、（第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａの（左側の）ターゲットマーク（例えば長方形６３０）は、（最初のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂの（右側の）ターゲットマーク（例えば長方形６３２）と位置合わせされない。
【００４２】
ポジ型フォトレジストプロセスに従って、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた斜線の長方形５１０が形成される。従って、オーバーレイターゲットの長方形５１０は、寸法が小さくなる（即ち、その幅が、回転の量によって４ミクロンより小さくなる）。しかし、ステッパショットの中心回りに回転が生じた場合、長方形５１０の中心（重心）は変わらず、そのためオーバーレイターゲットの中心も変化しない。ネガ型レジストプロセスの場合、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた長方形５１０は、寸法が大きくなる（即ち、その幅は、回転の量によって４ミクロンよりも大きくなる）ことに注意すべきである。
【００４３】
従って、本発明によれば、ステッパショットの中心回りに回転がある場合、該回転の影響は、オーバーレイターゲットの中心は変化しないので、相殺される。即ち、オーバーレイターゲット内の各合成長方形５１０の重心、即ち、オーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と一致したままである。従って、ステッパショットの回転は、回転がないかのように、オーバーレイターゲットの重心を探すことによって補正することができる。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。
【００４４】
図６Ｃは、本発明の一実施形態に係る、各ステッパショットの一方の側部の中心回りに時計回りの回転がある場合のアライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）内のターゲットマーク（例えば長方形５１０）を示す。また図６Ｃは、例えば、最初のステッパショットが正しく位置合わせされ（回転誤差なし）、第２の隣接するステッパショットがその左側の中心回りに回転している場合も描いている。その結果、どちらの場合も、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、最初のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂと正確に位置合わせされない。従って、（第２のステッパショットの）（左側の）アライメントターゲット４３０ａのターゲットマーク（例えば長方形６４０）は、（最初のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂのターゲットマーク（例えば長方形６４２）と位置合わせされない。
【００４５】
ポジ型フォトレジストプロセスに従って、長方形６４０、６４２の重なりの結果生じた斜線の長方形５１０が形成される。従って、オーバーレイターゲットの長方形５１０は、寸法が小さくなる（即ち、その幅が、回転の量によって４ミクロンより小さくなる）。ネガ型レジストプロセスの場合、長方形６３０、６３２の重なりの結果生じた長方形５１０は、寸法が大きくなる（即ち、その幅は、回転の量によって４ミクロンよりも大きくなる）ことに注意すべきである。
【００４６】
この場合、ステッパショットが、その側部のうちの一つの中心回りに回転した場合、オーバーレイターゲット内の各合成長方形５１０の重心は、ステッパショットの中心と異なる。即ち、オーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と異なる。その結果、このタイプの回転のために回転誤差を測定及び補正する必要が生じる。しかし、一般に、ステッパショットの一側部の中心回りの回転は、ステッパショットの中心回りの回転ほどしばしば起きるものではない。また、本発明によれば、回転誤差の大きさは半分に減る。従って、このタイプの回転誤差は、オーバーレイ量の重要な部分を消滅させない。従来技術に関する非常に多くの実例においては、それなりに回転誤差を無視することはできたが、その結果、ステッパの性能は、悪影響を受けることなく、向上することができる。
【００４７】
従って、本発明によれば、ステッパショットの中心回りに回転がある場合、該回転の影響は、オーバーレイターゲットの重心が変化しないので、相殺される。即ち、各合成長方形５１０の重心、即ちオーバーレイターゲットの重心は、ステッパショットの中心と一致したままである。従って、回転誤差を決定するために必要な測定及び計算は必ずしも必須でなく、製造時間及び処理時間が減り、ステッパのスループットが向上する。他の場合、ステッパショットの一方の側部の中心回りに回転が生じた場合、回転誤差の大きさは減るためオーバーレイ量の要求の重要な部分とはならない。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲット（例えば図４Ｂ、４Ｃのアライメントターゲット）をウェーハ２０６（図４Ｂ、４Ｃ）上に形成するためのプロセス７００におけるステップのフローチャートである。プロセス７００の各ステップのほとんどの命令、および該ステップからのデータの入出力はメモリを用い、かつ図３のコントローラのハードウェアを用いる。例えば、ウェーハ２０６、ステージ２０８及び信号トランシーバ２０４は、プロセス７００の所望のステップを実行するメモリ２１４及びプロセッサ２１２によって制御することができる。図３の代替の実施形態は、プロセス７００のステップの実施に対して等しく適用可能である。さらに、本実施形態においては、プロセス７００はステッパマシンに用いられるが、本発明は、ウェーハアライメントを要する他の装置にも適用できる。本実施形態においては、メモリ２１４内のソフトウェアは、プロセス７００のために変更する必要はない。
【００４９】
本実施形態のプロセス７００は、特定の順序及びステップの量を示しているが、本発明は、代替の実施形態にも適合できる。例えば、本発明は、プロセス７００よりも多い又は少ないステップを有する実施形態にも適用できる。同様に、各ステップの順序は、用途によって変更することができる。さらに、プロセス７００は単一のひとつづきのプロセスとして示されているが、連続する又は並行なプロセスとしても実施できる。
【００５０】
図７のステップ７１０において、ウェーハ２０６はステッパ２０２（図３）に収容される。
【００５１】
図７のステップ７２０において、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃも参照すると、第１のステッパショット４１０が行なわれる。本発明によれば、４つのアライメントターゲットがステッパショット４１０のスクライブ線４０４内に形成される。一実施形態においては、４つのアライメントターゲットは、図４Ｂに示すように配置される。即ち、アライメントターゲット４２０ａ、４２０ｂがステッパショット４１０の対向する側部上に鏡像位置に配置され、アライメントターゲット４３０ａ、４３０ｂが同様に配置される。他の実施形態においては、４つのアライメントターゲット４４０ａ、４４０ｂは、図４Ｃに示すように配置される。
【００５２】
図７のステップ７３０において、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃも参照すると、４つのアライメントターゲットを有する第２のステッパショット４１０が行なわれる。第２のステッパショットのスクライブ線４０４の一部は、第２のステッパショットのアライメントターゲットが第１のステッパショットのアライメントターゲットに重なるように、第１のステッパショットのスクライブ線４０４の一部に重なる。例えば、第２のステッパショットのスクライブ線４０４の左側の部分は、第１のステッパショットのスクライブ線４０４の右側の一部に重なり、この場合、第２のステッパショットのアライメントターゲット４３０ａは、第１のステッパショットのアライメントターゲット４３０ｂに重なる。
【００５３】
本発明によれば、ステッパショットの回転がない場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは正確に（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと位置合わせされる。
【００５４】
一つ又は両ステッパショットの中心回りに回転がある場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは、（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと正確に位置合わせされない。しかし、重なりの結果として形成されたオーバーレイターゲットの重心は、該ショットの中心をなお示している。従って、回転誤差の大きさを測定又は計算する必要はなく、第２のステッパショットの回転は、オーバーレイターゲットの重心を見つけることによって補正することができる。
【００５５】
一つ又は両ステッパショットの一つの側部の中心回りに回転がある場合、第２のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ｂは、（第１のステッパショットの）アライメントターゲット４３０ａと正確に位置合わせされない。この場合、重なりの結果として形成されたオーバーレイターゲットの重心は、回転誤差によって該ショットの中心と異なるが、回転誤差の大きさは、従来の方法と比較して半分に減る。
【００５６】
図８は、本発明の一実施形態に係る、多数のアライメントターゲット８３６を有するウェーハ８３０の平面図である。ウェーハ８３０は、ショット８４０によって典型的に示された多数のショットに区分けされている。図８においては、図示のため、ショット８５０、８５２、８６０、８６２、８７０、８７２、８８０、８８２は、上述の図４Ｂに関して説明したように、各側部の中間に配置された４つのアライメントターゲット８３６を有する。しかし、各ショット８４０は、本発明に従って４つのアライメントターゲット８３６を有することができることを認識されたい。
【００５７】
図８を参照して、例として隣接するショット８５０、８５２のみを考えると、アライメントターゲット８３６は、ショット８５０の右側及びショット８５２の左側に配置されている。上述したように、アライメントターゲット８３６は、ショット８５２の左側のターゲットとショット８５０の右側のターゲットを重ねることによって形成される。従ってアライメントターゲット８３６は、まさに２つの異なるショット内に形成されたターゲットの合成物である。
【００５８】
一般に、ステッパとウェーハとが位置合わせされると、一定数のショットがアライメントのために選択される。通常、８つのショットがアライメントのために選択される。しかし、本発明によれば、隣接するショットは、上述したように、アライメントターゲットを共有する。それに応じて、アライメントターゲット８３６のようなターゲットは、実質的に２つのショット（例えばショット８５０、８５２）に描かれる。本発明によれば、アライメントのために選択されたショットの数は半分になるが、現在のレベルの精度は維持される。一方、該精度は、アライメントのために選択されたショットの数が減らない場合、２倍に増加する。従って、本発明の他の効果は、精度を落とすことなく、スループットを有利に向上でき、またはスループットを落とすことなく精度を向上できるということである。
【００５９】
従って、本発明は、集積回路の製造プロセスにおいて、回転誤差を正確に補正することができる方法及びシステムを実現できる。また本発明は、測定及び処理時間を減らしてステッパのスループットを向上させることができる方法及びシステムを実現できる。
【００６０】
このように、本発明の好適な実施形態である、ステッパのアライメントのための自己補正マークデザインが説明された。本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明をそのような実施形態によって限定して解釈すべきでなく、冒頭の特許請求の範囲に従って解釈すべきであることを認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を実施することができるステッパの一つの実施形態の側面図である。
【図２Ａ】
従来技術に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図２Ｂ】
従来技術に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図３】
本発明に係るステッパの一つの実施形態のブロック図である。
【図４Ａ】
本発明の一実施形態に係る集積回路ダイの一般的な配置を示す図である。
【図４Ｂ】
本発明の一実施形態に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図４Ｃ】
本発明の別の実施形態に係るアライメントターゲットの配置を示す図である。
【図５】
本発明の一実施形態に係るアライメントターゲットにおけるターゲットパターンを示す図である。
【図６Ａ】
本発明の一実施形態に係る、回転エラーを伴わないアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図６Ｂ】
本発明の一実施形態に係る、ステッパショットの中心周りの時計回りの回転エラーを伴うアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図６Ｃ】
本発明の一実施形態に係る、ステッパショットの左の中心周りの時計回りの回転エラーを伴うアライメントターゲットにおけるターゲットマークを示す図である。
【図７】
本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲットをウェーハ上に形成するプロセスおけるステップのフローチャートである。
【図８】
本発明の一実施形態に係る、アライメントターゲットを有するウェーハの平面図である。
Claims (12)
- ステッパを用いて集積回路を作るためのウェーハであって、
その周辺に沿ってスクライブ線を有している四辺のステッパショットを受取る第１の領域と、
前記スクライブ線内に配置され、前記ステッパショットと前記第１の領域とを位置合わせするための４つのアライメントターゲットとを備え、
一つのアライメントターゲットは、前記ステッパショットの各辺上に配置されており、
前記ステッパショットの第１の辺上のアライメントターゲットと、前記第１の辺と対向する前記ステッパショットの第２の辺上のアライメントターゲットとは、鏡像位置に配置されているウェーハ。 - 前記ステッパショットの対向する辺は、その長さが等しく、
アライメントターゲットは、前記ステッパショットの一つの辺の各中間点に配置されている請求項１に記載のウェーハ。 - アライメントターゲットは、前記ステッパショットの各角部に配置されている請求項１に記載のウェーハ。
- 前記アライメントターゲットは、ポジ型レジストプロセスによって形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載のウェーハ。
- 前記アライメントターゲットは、ネガ型レジストプロセスによって形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載のウェーハ。
- 前記第１の領域に隣接し、その周辺に沿ってスクライブ線を有する第２のステッパショットを受取る第２の領域をさらに備え、
前記第２のステッパショットのアライメントターゲットが前記第１のステッパショットのアライメントターゲットと重なるように、前記第２のステッパショットの前記スクライブ線の一部分は、前記第１のステッパショットの前記スクライブ線の一部と重なっている請求項１〜５の何れか１項に記載のウェーハ。 - 前記アライメントターゲットの各々が、複数の矩形を含む請求項１に記載のウェーハ。
- ウェーハ上にアライメントターゲットを形成するために用いるレチクルであって、
集積回路を前記ウェーハ上に形成するための第１のパターンを含み、その周辺に沿ってスクライブ線を有する四辺領域と、
前記スクライブ線内に配置され、４つのアライメントターゲットをステッパショット内の前記ウェーハ上に形成するための４つのアライメントターゲットパターンを有する第２のパターンとを備え、
１つのアライメントターゲットパターンは、前記領域の各辺上に配置され、
前記領域の第１の辺上のアライメントターゲットパターンと、前記第１の辺と対向する前記領域の第２の辺上のアライメントターゲットパターンとは、鏡像位置に配置されているレチクル。 - 前記領域の対向する辺は、その長さが等しく、
前記アライメントターゲットパターンの各々は、前記領域の一つの辺の中間点に配置されている請求項８に記載のレチクル。 - 前記４つのアライメントターゲットパターンの各々は、前記領域の角部に配置されている請求項８に記載のレチクル。
- 前記アライメントターゲットパターンは、複数の矩形状マスクを含む請求項８〜１０の何れか１項に記載のレチクル。
- ステッパ内でウェーハ上にアライメントターゲットを形成する方法であって、
ａ）前記ウェーハを受取るステップと、
ｂ）その周辺に沿ってスクライブ線を有する四辺領域を覆うパターンマスクに従って第１のステッパショットを実行するステップと、
ｃ）前記第１のステッパショットの前記スクライブ線内に４つのアライメントターゲットを形成するステップであって、一つのアライメントターゲットが前記第１のステッパショットの各辺上に配置され、前記第１のステッパショットの第１の辺上のアライメントターゲットと、前記第１の辺に対向する第２の辺上のアライメントターゲットとが鏡像位置に配置されているステップと、
ｄ）ステップｂ）の前記パターンマスクを用いて、前記第１のステッパショットに隣接する第２のステッパショットを実行するステップであって、前記第２のステッパショットの前記スクライブ線の一部分が前記第１のステッパショットの前記スクライブ線の一部分と重なっているステップと、
ｅ）前記第２のステッパショットのアライメントターゲットが前記第１のステッパショットのアライメントターゲットと重なるように、前記第２のステッパショットの前記スクライブ線内に４つのアライメントターゲットを形成するステップとを備える方法。
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