JP2530950Y2 - 基板のアライメントパターン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えば、半導体を有する基板のアライメン
トパターンに係り、詳しくは、基板上のパターンとマス
クパターンあるいはマスクパターン同士の相対的な位置
を容易に測定することができる基板のアライメントパタ
ーンに関する。

［従来の技術］ 一般に、LSI等の半導体装置はフォトマスクを交換し
ながら数回のフォトリソグラフィ工程を繰り返して製造
される。このとき、各フォトマスクをシリコン基板に転
写、加工された基準パターン（通常は第１番目のフォト
マスクのパターン）に位置合わせしながら重ね合わせて
露光する。位置合わせマークのパターンは種々あるが、
精度が高く、かつ、判読しやすいパターンが用いられ
る。

ウェーハ上のパターンとマスクパターンを位置合わせ
する方法は、どの露光方式でも基本的には同じである。
例えば、密着露光では、ウェーハをマスクから数十μｍ
離し、それにより焦点深度の深い顕微鏡で両者のパター
ンを観察しながらステージを動かして位置合わせする。
この操作は離れた２ヵ所について同時に行ない、ウェー
ハマスク間のX,Y方向と回転のずれを補正する。そし
て、素子パターンとは別の合わせ専用パターン（合わせ
マーク）を設けることが一般的である。例えば、第３図
に示すように、ウェーハ（あるいは１層目のパターン）
上に前工程で正方形の合わせマークパターンＡを形成し
ておき、マスク（あるいは２層目のパターン）にはそれ
より少し小さい正方形の合わせマスクパターンＢをつけ
ておく。両マークが中心に重なるようにウェーハを動か
して位置合わせをし、位置ずれと回転ずれを両マークの
位置関係から判別する。実際には、ウェーハ（１層目パ
ターン）とマスク（２層目パターン）上の各チップごと
にマークをつけておき、両端近くの任意の２チップのマ
ークを使って位置合わせをする。位置合わせ誤差は、最
小パターン寸法の1/3〜1/4以下に抑える必要がある。例
えば、第３図に示すアライメント測定パターンを用いて
アライメント精度測定する場合、１層目パターンＡと２
層目パターンＢとの上下Ｙ軸方向の差を（ａ），
（ｂ）、左右Ｘ軸方向の差を（ｃ），（ｄ）とすると、
Ｙ軸方向のずれは（（ｂ）−（ａ））/2で示され、Ｘ軸
方向のずれは（（ｃ）−（ｄ））/2で示される。そし
て、かかるＹ軸方向およびＸ軸方向のずれを顕微鏡を用
いて眼で見て測定することとなる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のアライメント測定装
置にあっては、実際のパターンを顕微鏡を用いて眼で見
て測定していたため、測定誤差がかなり大きく（例え
ば、0.2μｍ〜0.3μｍ）、工程が多いほど各工程間の相
対的な位置ずれが把握しにくく、正確さに欠けるという
問題点があった。

本考案の目的は、各工程におけるアライメントずれを
正確かつ簡単に測定することのできるアライメント測定
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案によるアライメント測定装置は上記目的達成の
ため、各層のマスクに応じたアライメントパターンが３
層以上のマスクによりそれぞれ形成された基板のアライ
メントパターンにおいて、第ｍ層のマスク（ｍは自然
数）により形成された、前記第ｍ層以外の２層以上のマ
スクの被合わせパターンにそれぞれ対応するアライメン
ト測定用合わせパターンと、前記第ｍ層のマスクにより
形成された、前記第ｍ層以外の２層以上のマスクのアラ
イメント測定用合わせパターンにそれぞれ対応する被合
わせパターンと、が設けられている。

［作用］ 上記した手段によれば、各層のマスクにより形成され
たアライメント測定用合わせパターンとそれに対応する
測定したい層のマスクにより形成された被合わせパター
ンとにより、任意の層間のアライメントずれを測定する
ことができる。

［実施例］ 以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本考案に係るアライメント測定
装置の一実施例を示す図であり、本実施例は12層マスク
のアライメントを測定する例に適用したものである。

第１図に示すように３×４マスクパターン10を有する
大型基板11の数箇所に各層マスクに対応するアライメン
ト測定パターン20を設ける。このアライメント測定パタ
ーン20は、第２図に示すように各層のフォトマスクパタ
ーンに大小の正方形の合わせパターンと被合わせパター
ンを、各層の位置関係が分かるように格子状に並べて形
成する。具体的には、被合わせパターンとしての大きな
正方形の一辺の大きさを５μｍ、合わせパターンとして
の小さな正方形の一辺の大きさを３μｍとし、１層パタ
ーンの被合わせパターンおよび合わせパターンを第２図
中の細い実線（−）で示し、２層パターンの被合わせパ
ターンおよび合わせパターンを第２図中の細い線（…）
で示し、３層パターンの被合わせパターンおよび合わせ
パターンを第２図中の太い実線（―）で示し、４層パタ
ーンの被合わせパターンおよび合わせパターンを第２図
中の太い破線（…）でそれぞれ示すものとする。例え
ば、１層目の被合わせパターンを示す大きい正方形（同
図中細い実線参照）は縦１列目に全層マスク分に相当す
る12個形成され、また１層目の合わせパターンを示す小
さい正方形（同図中細い実線参照）は横１列目に全層マ
スク分に相当する12個形成される。同様に、２層目の被
合わせパターンを示す大きい正方形（同図中細い破線参
照）は縦２列目に全層マスク分に相当する12個形成さ
れ、また２層目の合わせパターンを示す小さい正方形
（同図中細い破線参照）は横２列目に全層マスク分に相
当する12個形成される。また、第２図では全12層のうち
４層目までのものしか表していないが、３層目以降のパ
ターンもまったく同様に形成される。このように、大型
基板11の全層（本実施例では12層）の合わせパターンお
よび被合わせパターンが形成されるように、各層のフォ
トマスクに大小の正方形のパターンが所定の配列で並べ
られることになる。

以上の構成において、第２図に示すように各層のフォ
トマスクパターンにアライメント測定パターン20として
大小の正方形の合わせパターン、被合わせパターンを形
成するためのパターンを入れておく。例えば、大きい正
方形は５μｍ、小さい正方形は３μｍとすると、１層目
では、細い実線の正方形、２層目では細い破線の正方
形、３層目では太い実線の正方形、４層では太い破線の
正方形……といった順序で露光される。

アライメントずれが発生していないときは、例えば１
層を基準とした場合、大きい正方形の中心に小さい正方
形が露光されるが中心から外れている場合には、そのず
れを測定することにより（第３図に示した従来の方法
で）アライメント精度が測定できる。

また、このパターンにより狭い面積で全工程のアライ
メントずれ例えば、２層と３層、２層と４層のアライメ
ントずれを測定することができる。

なお、本実施例ではアライメント測定用パターンとし
て正方形のものを同心上に２つ形成するようにした例で
あるが、これに限定されず、パターンが矩形であれば何
でもよく例えば長方形のものであってもよい。

また、アライメント測定用パターンは各層パターンに
対応して格子状に並べた例であるが、層間の位置関係が
わかる並べ方であればどのような配列にしてもよいこと
は勿論である。

また、本実施例は12層のマスクのアライメント測定に
適用した例であるが、12層に限らないことはいうまでも
なく、また、アライメントを行なうものであればマスク
同士だけでなくウェーハとマスクとのアライメントにも
適用できることは勿論である。

［考案の効果］ 本考案によれば、各層のマスクに全層の合わせパター
ンおよび被合わせパターンを所定の順序により並べて形
成するようにしているので、任意の層間のアライメント
ずれを測定でき、アライメント精度測定を正確かつ簡単
に効率よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係るアライメント測定装
置の一実施例を示す図であり、第１図はアライメント測
定パターンのマスクへの配置例を示す図、第２図はアラ
イメント測定パターンを示す図、第３図は従来の合わせ
マークパターンを示す図である。 10……マスクパターン、20……アライメント測定パター
ン。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】各層のマスクに応じたアライメントパター
   ンが３層以上のマスクによりそれぞれ形成された基板の
   アライメントパターンにおいて、 第ｍ層のマスク（ｍは自然数）により形成された、前記
   第ｍ層以外の２層以上のマスクの被合わせパターンにそ
   れぞれ対応するアライメント測定用合わせパターンと、 前記第ｍ層のマスクにより形成された、前記第ｍ層以外
   の２層以上のマスクのアライメント測定用合わせパター
   ンにそれぞれ対応する被合わせパターンと、 が設けられていることを特徴とする基板のアライメント
   パターン。