JP2975871B2 - 合わせマークの位置ずれ検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リソグラフィ技術にお
ける合わせマークの位置ずれ検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】此種の従来技術を半導体装置の製造工程
中の例えばシリコン基板にＬＯＣＯＳ酸化膜を形成した
後に、コンタクト孔を形成する工程における合わせマー
クの合わせ工程を示す図１４乃至図１８を基に説明す
る。図１４はＬＯＣＯＳ工程用の第１のレチクル５１の
一部分を示しており、透明なガラス面から成る外枠５２
とクローム面から成る合わせマーク５３が形成されてい
る。

【０００３】図１５に示す５４はシリコン基板で、Ｓｉ
Ｏ2 膜５５及びＳｉ3Ｎ4膜５６の上にレジスト膜５７が
形成されており、前記第１のレチクル５１を介して光が
照射され、現像されると図１５に示すようにガラス面を
介して光が照射された部分のレジスト膜５７が除去さ
れ、合わせマーク５３がシリコン基板５４上に転写され
る。

【０００４】次に、該レジスト膜５７をマスクにしてＳ
ｉ3Ｎ4膜５６及びＳｉＯ2 膜５５がエッチングされた後
にレジスト膜５７を除去し、図１６に示すように熱酸化
してＬＯＣＯＳ酸化膜５８を形成し、Ｓｉ3Ｎ4膜５６及
びＳｉＯ2 膜５５を除去し、ゲート酸化膜５９を形成す
る。図１７はコンタクト工程用の第２のレチクル６０の
一部分を示しており、透明のガラス面から成る外枠６１
とクローム面から成る合わせマーク６２が形成されてい
る。

【０００５】図１８は前記レチクル６０を基板５４の上
方に位置させた状態を示しており、作業者が基板５４上
方からＬＯＣＯＳ酸化膜５８の端と合わせマーク６２の
端間の隙間（Ｌ１）を目視検査することにより、前記Ｌ
ＯＣＯＳ酸化膜形成用に用いた第１のレチクル５１とコ
ンタクト孔形成用に用いる第２のレチクル６０との合わ
せマークの位置ずれの有無を確認していた。

【０００６】しかし、ウエハ・プロセス上の変換差によ
り前記第１のレチクル５１を使用して基板５４に形成し
たパターンから成る合わせマークと第２のレチクル６０
上の合わせマークとの隙間が狭くなると、目視や簡易な
顕微鏡を使用した検査ではこの合わせマークを使用して
製造工程を継続して良いか否か確認できない、または手
間がかかり、面倒であった。また逆に、隙間が広くなる
と合わせ精度が低下する。このため、最適な隙間を設定
するのが難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は合わ
せマーク同士の位置ずれの確認作業の簡易化をはかるこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、第１の
工程に対応した同一サイズの複数の矩形の合わせマーク
がガラス面に行列配置された第１のレチクルを使用して
シリコン基板に第１のパターンを形成した後に、第２の
工程に対応した前記合わせマークより小さいサイズの同
数の矩形の合わせマークが行列配置された前記合わせマ
ークの中心側に集まるようにガラス面に行列配置された
第２のレチクルの当該ガラス面を通して前記シリコン基
板に形成された第１のパターンの端から該第２のレチク
ルの合わせマークの外周部までの隙間を検査するように
したものである。

【０００９】また本発明は、第１の工程に対応した同一
サイズの複数の矩形の合わせマークがガラス面に行列配
置された第１のレチクルを使用してシリコン基板に第１
のパターンを形成した後に、第２の工程に対応した前記
合わせマークより小さいサイズの同数の矩形の合わせマ
ークが行列配置された前記合わせマークの中心側に集ま
るようにガラス面に行列配置された第２のレチクルを使
用して前記シリコン基板に第２のパターンを形成する。
そして、前記基板に形成された第１のパターンの端から
該第１のパターンの中心側に集まった状態で形成された
第２のパターンの外周部までの隙間を検査するようにし
たものである。

【００１０】

【作用】以上の構成から、第１のパターンが形成された
シリコン基板の上方に第２のレチクルが位置された際
に、第１のパターンの行列配置の中心側に集まった形で
第２のレチクル上の合わせマークが位置されるので、第
１のパターンの端から第２のレチクルの合わせマークの
外周部までの寸法が比較的広がるため、目視あるいは簡
易な顕微鏡による検査でもパターンとマークとの位置ず
れが容易に検査される。

【００１１】また、第１のパターンの行列配置の中心側
に集まった形で第２のパターンが形成されるので、第１
のパターンの端から第２のパターンの外周部までの寸法
が比較的広がるため、目視あるいは簡易な顕微鏡による
検査でもパターン同士の位置ずれが容易に検査される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を半導体装置の製造
工程中の例えばシリコン基板にＬＯＣＯＳ酸化膜を形成
した後に、コンタクト孔を形成する工程における合わせ
マークの合わせ工程を示す図１乃至図６を基に詳述す
る。図１はＬＯＣＯＳ工程用の第１のレチクル１の一部
分を示しており、ガラス面から成る外枠２及びクローム
面から成る比較的大きな同一サイズの４つの矩形の合わ
せマーク３が行列配置されている。

【００１３】図２に示す４はシリコン基板で、該基板４
上にはＳｉＯ2 膜５及びＳｉ3Ｎ4膜６が積層され、その
上にレジスト膜７が形成されている。そして、前記第１
のレチクル１を介して光を照射した後に現像することに
より、図２に示すように光を照射した部分のレジスト膜
７を除去する。これにより、合わせマーク３がシリコン
基板４上に転写される。

【００１４】次に、該レジスト膜７をマスクにしてＳｉ
3Ｎ4膜６及びＳｉＯ2 膜５をエッチングした後にレジス
ト膜７を除去し、図３に示すように熱酸化してＬＯＣＯ
Ｓ酸化膜８を形成し、Ｓｉ3Ｎ4膜６及びＳｉＯ2 膜５を
除去し、ゲート酸化膜９を形成する。図４はコンタクト
形成用の第２のレチクル１０の一部分を示しており、ガ
ラス面から成る外枠１１と、クローム面（前記第１のレ
チクル１の合わせマーク３より幾分小さく、後述するよ
うにその中心が合わせマーク３の中心から外れるような
同一サイズの４つの矩形状）から成る合わせマーク１２
とが形成されている。

【００１５】図５は前記基板４の上方に第２のレチクル
１０を位置させた状態図（平面図）で、作業者は該レチ
クル１０上方からＬＯＣＯＳ酸化膜８の端とレチクル１
０上の合わせマーク１２の外周部までの隙間を目視検査
することにより、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜形成用に用いた
第１のレチクル１を使用して形成された第１のパターン
とコンタクト孔形成用に用いる第２のレチクル１０上の
合わせマークの位置ずれの有無を確認する。

【００１６】このとき、前記第２のレチクル１０の行列
配置された合わせマーク１２の中心がその対応する前記
第１のレチクル１の行列配置された合わせマーク３の中
心に集まるように形成してあるため、第２のレチクルの
ガラス面を通して見た際のＬＯＣＯＳ酸化膜８の端と合
わせマーク１２の外周部までの隙間（Ｌ２）は図５に示
すように行列配置の中心側に比して外周側が広くなって
いる。そのため、作業者はその見易くなった隙間（Ｌ
２）がほぼ等間隔であるか否か目視検査あるいは簡易な
顕微鏡により検査するだけで、この合わせマークによる
位置ずれの有無を簡単に判断できる。尚、本実施例では
図５に示すように基板４上に形成したＬＯＣＯＳ酸化膜
８の端と第２のレチクル１０上の合わせマーク１２との
隙間（Ｌ２）がすべて等しくなるようであれば正常であ
り、異なるようであれば異常と判断する。異常と判断さ
れた場合には、合わせマークによる位置合わせをやり直
す。

【００１７】次に、他の実施例として半導体装置の製造
工程中の例えばシリコン基板にゲート電極を形成した後
に、コンタクト孔を形成する工程における合わせマーク
の合わせ工程を示す図６乃至図１０を基に説明する。図
６はゲート電極形成工程用の第１のレチクル２１の一部
分を示しており、ガラス面から成る外枠２２及びクロー
ム面から成る同一サイズの比較的大きな６つの矩形の合
わせマーク２３が行列配置されている。

【００１８】図７に示す２４はシリコン基板で、該基板
２４上にはＳｉＯ2 膜２５及びポリシリコン層が積層さ
れ、その上に不図示のレジスト膜が形成されている。そ
して、前記マスク２１を介して光を照射した後に現像す
ることにより、光を照射した部分のレジスト膜を除去す
る。これにより、合わせマーク２３がシリコン基板２４
上に転写される。

【００１９】次に、該レジスト膜をマスクにしてポリシ
リコン層をエッチングしてゲート電極２６を形成した後
にレジスト膜を除去する（図７参照）。図８は第２のレ
チクル２７の一部分を示しており、ガラス面から成る外
枠２８と、クローム面（前記第１のレチクル２１の合わ
せマーク２３より幾分小さく、後述するようにその中心
が合わせマーク２３の中心から外れるような同一サイズ
の６つの矩形状）から成る合わせマーク２９とが形成さ
れている。

【００２０】図９は第１のパターンが形成された基板２
４の上方に第２のレチクル２７を位置させた状態図（平
面図）を示しており、作業者は基板２４上方からゲート
電極２６と合わせマーク２９の外周部までの隙間を目視
検査あるいは簡易な顕微鏡により検査することにより、
前記ゲート電極形成用に用いた第１のレチクル２１によ
り形成された第１のパターンとコンタクト孔形成用に用
いる第２のレチクル２７上の合わせマーク２９の位置ず
れの有無を確認する。

【００２１】このとき、第１の実施例と同様に第２のレ
チクル２７の行列配置された合わせマーク２９の中心が
その対応する前記第１のレチクル２１の行列配置された
合わせマーク２３の中心に集まるように形成してあるた
め、ゲート電極２６の端と合わせマーク２９の外周部ま
での隙間（Ｌ３）は図９に示すように行列配置の中心側
に比して外周側が広くなっている。そのため、作業者は
その見易くなった隙間（Ｌ３）がほぼ等間隔であるか否
か目視検査あるいは簡易な顕微鏡により検査するだけ
で、この合わせマークによる位置ずれの有無を簡単に判
断できる。尚、本実施例では図９に示すように基板２４
上に形成したゲート電極２６の端と合わせマーク２９の
外周部までの隙間（Ｌ３）がすべて等しくなるようであ
れば正常であり、異なるようであれば異常と判断する。

【００２２】以上のように本発明では、例えばシリコン
基板１にＬＯＣＯＳ酸化膜８とコンタクト孔を形成する
際の合わせマーク３及び合わせマーク１２による合わせ
工程並びにシリコン基板２１にゲート電極２６とコンタ
クト孔を形成する際の合わせマーク２３及び合わせマー
ク２９による合わせ工程が正常に行われたか否かを検査
する場合に、第２のレチクル１０、２７の各合わせマー
ク１２、２９の行列配置がその対応する第１のレチクル
１、２１の合わせマーク３、２３の行列配置の中心に集
まるように形成してあるため、図５及び図９に示すよう
に中心側に比して広くなった外周部の隙間（Ｌ２、Ｌ
３）がほぼ等間隔であるか否か確認するだけで、これら
の合わせマークによる位置ずれの有無が簡単に判断でき
る。

【００２３】また、本発明は前述した合わせ工程以外に
も適用される。更に、本実施例ではシリコン基板に第１
のパターンを形成した後に、該パターンと第２のレチク
ル上の合わせマークとの隙間を検査することにより、位
置合わせ状態を確認しているが、例えば第２のレチクル
を使用して前記基板に第２のパターンを形成した後に、
同様にそれらパターン同士の隙間を検査するようにして
位置合わせ作業が良好に行われたか否か確認するように
しても良い。

【００２４】即ち、前記第１の実施例において基板４上
に層間絶縁膜１３及びレジスト膜１４を積層した後に、
不図示のレチクルを介して光を照射して所定のレジスト
膜１４を除去した後に、残ったレジスト膜１４をマスク
にして層間絶縁膜１３をエッチングしてコンタクト孔１
５を形成する（図１０参照）。そして、作業者は図１１
に示すように基板４上方からＬＯＣＯＳ酸化膜８の端と
コンタクト孔１５間の隙間（Ｌ２）を目視検査すること
により、ＬＯＣＯＳ酸化膜形成用の第１のレチクルとコ
ンタクト孔形成用の第２のレチクルを使用した合わせマ
ークの位置ずれの有無が確認できる。

【００２５】同じく第２の実施例においてゲート電極２
６を形成した後の基板２４上に層間絶縁膜３０及びレジ
スト膜３１を積層した後に、不図示のレチクルを介して
光を照射して所定のレジスト膜３１を除去した後に、残
ったレジスト膜３１をマスクにして層間絶縁膜３０をエ
ッチングしてコンタクト孔３２を形成する（図１２参
照）。

【００２６】そして、作業者は図１３に示すように基板
２４上方からゲート電極２６とコンタクト孔３２間の隙
間（Ｌ３）を目視検査することにより、ＬＯＣＯＳ酸化
膜形成用の第１のレチクルとコンタクト孔形成用の第２
のレチクルを使用した合わせマークの位置ずれの有無が
確認できる。

【００２７】

【発明の効果】以上、本発明によれば第１のレチクル上
の合わせマークの中心側に集まるように第２のレチクル
上の合わせマークを形成したので、第１のレチクルを使
用して第１のパターンを形成したシリコン基板上方に第
２のレチクルを位置させて第２のレチクルのガラス面を
通して前記第１のパターンを見ることにより、第１のパ
ターンの端から第２のレチクルの合わせマークの外周部
までの寸法が比較的広がるため、目視でも該パターンと
合わせマークとの位置ずれが容易に検査でき、合わせマ
ークによる高精度の合わせ作業が可能となる。

【００２８】また、第１の工程に対応した第１のレチク
ルを使用してシリコン基板に第１のパターンを形成した
後に第２の工程に対応した第２のレチクルに前記合わせ
マークの行列配置の中心側に集まるようにガラス面に行
列配置された該合わせマークより小さく、同数の矩形の
合わせマークを介して第２のパターンを形成するように
したため、該第２のパターンが前記第１のパターンの行
列配置の中心側に集まった形となり、第１のパターンの
端から第２のパターンの外周部までの寸法が比較的広が
るため、目視でもパターン同士の位置ずれが容易に検査
でき、合わせマークによる高精度の合わせ作業が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される第１のレチクルを示す図で
ある。

【図２】第１のレチクルを使用した半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図３】第１のレチクルを使用した半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図４】第２のレチクルを示す図である。

【図５】シリコン基板の上方に第２のレチクルを位置さ
せた際の状態図である。

【図６】他の実施例の第１のレチクルを示す図である。

【図７】他の実施例の第１のレチクルを使用した半導体
装置の製造工程を示す断面図である。

【図８】他の実施例の第２のレチクルを示す図である。

【図９】他の実施例のシリコン基板の上方に第２のレチ
クルを位置させた際の状態図である。

【図１０】ＬＯＣＯＳ酸化膜形成後にコンタクト孔を形
成する半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図１１】コンタクト孔が形成されたシリコン基板を示
す平面図である。

【図１２】ゲート電極形成後にコンタクト孔を形成する
半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図１３】コンタクト孔が形成されたシリコン基板を示
す平面図である。

【図１４】従来例の第１のレチクルを示す図である。

【図１５】従来例の第１のレチクルを使用した半導体装
置の製造工程を示す断面図である。

【図１６】従来例の第１のレチクルを使用した半導体装
置の製造工程を示す断面図である。

【図１７】従来例の第２のレチクルを示す図である。

【図１８】従来例のシリコン基板の上方に第２のレチク
ルを位置させた状態図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の工程に対応した同一サイズの複数
   の矩形の合わせマークがガラス面に行列配置された第１
   のレチクルを使用してシリコン基板に第１のパターンを
   形成する工程と、 第２の工程に対応した前記合わせマークより小さいサイ
   ズの同数の矩形の合わせマークが前記合わせマークの行
   列配置の中心側に集まるようにガラス面に行列配置され
   た第２のレチクルの当該ガラス面を通して前記シリコン
   基板に形成された第１のパターンの端から該第２のレチ
   クルの合わせマークの外周部までの隙間を検査する工程
   とを有することを特徴とする合わせマークの位置ずれ検
   査方法。
2. 【請求項２】 第１の工程に対応した同一サイズの複数
   の矩形の合わせマークが行列配置された第１のレチクル
   を使用してシリコン基板に第１のパターンを形成する工
   程と、 第２の工程に対応した前記合わせマークより小さいサイ
   ズの同数の矩形の合わせマークが前記合わせマークの行
   列配置の中心側に集まるように行列配置された第２のレ
   チクルを使用してシリコン基板に第２のパターンを形成
   する工程と、 前記シリコン基板に形成された第１のパターンの端から
   該第１のパターンの中心側に集まった状態で形成された
   第２のパターンの外周部までの隙間を検査する工程とを
   有することを特徴とする合わせマークの位置ずれ検査方
   法。