JP3677426B2 - 位置合わせ精度計測マーク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ工程における下地回路パタ−ンと上地回路パタ−ンとの重ね合せ精度を測定するための位置合わせ精度計測マ−クに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置における回路及び素子の形成の微細化に伴って、機能素子を形成する層や配線を形成する層あるいはコンタクトを形成する層などの複数の層を層間絶縁膜を介して積み重ねて集積回路が形成された半導体装置を製造していた。
【０００３】
これらの層に回路の機能素子や配線網を形成するには、リソグラフィ技術が用いられている。このリソグラフィ技術においては、如何に微細なパタ−ンを忠実に半導体ウェハに転写するかという課題の他に如何に下地のパタ−ンと上地のパタ−ンと正確に重ね合わせるかの課題があった。すなわち、リソグラフィ工程においては、下地回路パタ−ンにレジストで形成された上地回路パタ−ンを精度良く重ね合わせることが重要となっていた。
【０００４】
図４は重ね合わせ精度計測マ−クの一例を説明するための図である。通常、重ね合わせするのには、回路パタ−ンとは別に重ね合わせ精度計測マ−クを形成している。例えば、図４に示すように、下地回路パタ−ンと同時に形成された計測マ−ク１９と上層回路パタ−ンと上地回路パタ−ンと同時に形成されかつ計測マ−ク１９の中心と中心を合わせて形成される上地の計測マ−ク１８を有している。
【０００５】
そして、これら計測マ−ク１８および１９の中心位置を測定し、ｄ１とｄ２を求め、ｄ１とｄ２が等しければ、上層パタ−ンと下層パタ−ンと一致したものとして、次工程に進み多層構造の半導体集積回路を形成していた。
【０００６】
図５（ａ）および（ｂ）は半導体ウェハの一露光領域と半導体ウェハの面とに形成された位置合わせ精度計測マ−クの位置を示す図である。また、位置合わせ精度用の計測マ−ク１０，１１，１２，１３は、図５（ａ）に示すように、ワンショット露光される露光領域７のＸ軸１４上またはＹ軸１５上にあって、隣合う露光領域境界線７ａに寄せて形成されていた。
【０００７】
一方、半導体ウェハ面においては、図５（ｂ）に示すように、ワンショットで形成される露光領域７の計測マ−ク１０，１１，１２，１３が露光領域毎に同じ位置に形成されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図６は従来の精度計測マ−クの課題を説明するための一計測マ−クの断面図である。しかしながら、図６に示すように露光後の現像などにより計測マ−ク１８の輪郭を形成するレジスト層２０の角部が崩れて傾斜した状態になる。形成される計測マ−ク１８の辺の面において、外郭を示す上地の計測マ−ク１８の輪郭線は、正確に形成されず、下地の計測マ−ク１９の輪郭線から上地の計測マ−ク１８の輪郭線の距離ｄ１´あるいはｄ２´として測定され、距離ｄ１´と距離ｄ２´とが等しくなく、（距離ｄ１´−距離ｄ２´）／２の位置ずれ誤差が生じる。
【０００９】
また、下地の計測マ−ク１９にもエッチングやマ−ク形成後の熱処理などにより計測マ−クの変形が起きることもある。例えば、図５（ｂ）に示すように、境界線７ａに接近し隣合う計測マ−ク１６および１７において、計測マ−ク１０と１２および１１と１３における隣接する辺が露光後の現像などにより崩れ測定基準となるマ−クの輪郭線が曖昧になる。従って、計測される精度が不正確になり、次工程に進むことができないという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、マ−クの辺の輪郭線を崩すこと無く複数の計測マ−クを有しこれら計測マ−クの位置を正確に測定できる位置合わせ精度計測マ−クを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、半導体ウェハ上に縦横に並べ配置される複数の露光領域のそれぞれに下地回路パタ−ンと同時に形成され位置を計測すべく複数の下地の計測マ−クと、前記露光領域のそれぞれに重ねて露光し上記回路パタ−ンと同時に形成されるとともに前記下地の計測マ−クの中心と中心を合わせて形成されかつ前記下地の計測マ−クに相似でより小さい計測すべき複数の上地の計測パタ−ンとを有する位置合わせ精度計測マ−クにおいて、隣合う前記露光領域のそれぞれに有する前記位置合わせ精度計測マ−クが該マ−クの各辺の輪郭線が崩れる距離に位置しない位置合わせ精度計測マ−クである。
【００１２】
また、一前記露光領域に前記位置合わせ精度計測マ−クは、四個あることが望ましい。さらに、前記四個の位置合わせ精度計測マ−クは、前記隣合う露光領域の境界線に沿って配置されるか、あるいは、前記露光領域の中心部に寄せて配置されることが望ましい。そして、前記一露光領域の中心部に寄せて配置する場合は、前記位置合わせ精度計測マ−クは互いに所定の距離に離れた位置にあることが望ましい。より好ましくは、前記位置合わせ精度計測マ−クの形状は正方形にすことである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施の形態における位置合わせ精度計測マ−クを説明するための図である。この位置合わせ精度計測マ−クは、図１（ａ）に示すように、一露光領域７に複数の計測マ−ク１，２，３および４を互いに離れた位置に配置したことである。
【００１６】
例えば、計測マ−ク１および３を境界線７ａに近くＹ軸６に沿って配置し、計測マ−ク２，４を境界線７ａに近くＸ軸５に沿って配置すれば、図１（ｂ）に示すように、半導体ウェハにワンショットで形成される各露光領域７における位置合わせ精度計測用の計測マ−ク２と４は隣合わない計測マ−ク８となる。また、各露光領域７における計測マ−ク１と３も、隣り合わない計測マ−ク９となる。このように全ての露光領域７において、計測マ−ク１，２，３および４は互いに離れた位置に配置される。
【００１７】
このことにより、現像処理およびエッチング処理などによる計測マ−ク１．２，３，４の各辺の輪郭線の形崩れは無くなる。また、これら計測マ−ク１，２，３，４は、重ね合わせ精度測定器で測定し易いように、全て同一形状の正方形であることが望ましい。
【００１８】
図２は図１の位置合わせ精度計測マ−クの一変形例を説明するための図である。この位置合わせ精度計測マ−クは、図２（ａ）に示すように、一露光領域７の中心部に寄せて複数の位置合わせ精度計測用の計測マ−ク１，２，３および４を配置したことである。
【００１９】
また、この実施例では、例えば、図２（ｂ）に示すように、計測マ−ク１，３をＹ軸６上にあって露光領域７の中心部に寄せ配置されるともに半導体ウェハの隣接する露光領域２２においても所定の距離だけ互いに離れている。一方、これら計測マ−ク２，４は、Ｘ軸５上にあって露光領域７の中心部に寄せ配置されるともに半導体ウェハの隣接する露光領域２１においても所定の距離だけ互いに離れている。ここで、必要なことは、一露光領域内および隣接する各露光領域の計測マ−ク１，２，３，４の互いに離れる所定の距離は、少なくとも１００ミクロンメ−タあることが望ましい。
【００２０】
図３（ａ）および（ｂ）は本発明の他の実施の形態における位置合わせ精度計測マ−クを説明するための図である。通常、露光領域に形成されるパタ−ンは露光領域の中央部に集中する。従って、図３（ａ）に示すように、一露光領域７における計測マ−ク１，３はＹ軸６上にあって、かつ一露光領域７の境界線７ａに近づけて配置されている。また、計測マ−ク２，４は、Ｘ軸５上にあって、境界線７ａに近づけて配置される。
【００２１】
この隣合う計測マ−ク１７に配置された計測マ−ク１，３は、図３（ｂ）に示すように、従来技術で述べたように互いに一辺が隣接しＸ軸に平行の辺の計測マ−ク１と計測マ−ク３の辺が崩れる恐れがあるから、Ｙ軸６の方向の計測に使用しないことである。
【００２２】
また、隣合う計測マ−ク１６においては、互いに一辺が隣接しＹ軸に平行の辺の計測マ−ク２と計測マ−ク４の辺が崩れる恐れがあるから、Ｘ軸６方向の計測に使用しないことである。
【００２３】
そこで、位置合わせするには、計測マ−ク１、２、３および４のそれぞれの辺が隣接しない辺を使用して計測すれば、正確な重ね合わせ精度を求めることができる。例えば、図３（ｂ）に示す計測マ−ク１と３のＹ軸６に平行な辺をＸ軸５の方向の計測に、計測マ−ク２と４のＸ軸５に平行な辺をＹ軸６の方向の計測に適用すれば良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、一露光領域内の複数の位置合わせ精度計測マ−クを隣合う露光領域おいて、隣接させない位置に配置することにより、現像およびエッチングなどによる計測マ−クの外郭辺の崩れが無くなり、正確に計測精度が得られ、重ね合わせの歩留まりが向上するという効果がある。
【００２５】
また、隣接する計測マ−クが有っても、互いに隣接する辺の輪郭線が崩れる恐れがある辺があるので、計測の対象にしないで、計測マ−クが隣接しても離間した辺の輪郭線を計測の対象にすることによって、前述と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における位置合わせ精度計測マ−クを説明するための図である。
【図２】図１の位置合わせ精度計測マ−クの一変形例を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における位置合わせ精度計測マ−クを説明するための図である。
【図４】重ね合わせ精度計測マ−クの一例を説明するための図である。
【図５】半導体ウェハの一露光領域と半導体ウェハの面とに形成された位置合わせ精度計測マ−クの位置を示す図である。
【図６】従来の精度計測マ−クの課題を説明するための一計測マ−クの断面図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，１０，１１，１２，１３、１８、１９ 計測マ−ク
５，１４ Ｘ軸
６，１５ Ｙ軸
７ 露光領域
８，９ 隣合わない計測マ−ク
１６，１７ 隣合う計測マ−ク
２０ レジスト層
２１，２２ 隣接する露光領域

Claims (6)

1. 半導体ウェハ上に縦横に並べ配置される複数の露光領域のそれぞれに下地回路パタ−ンと同時に形成され位置を計測すべく複数の下地の計測マ−クと、前記露光領域のそれぞれに重ねて露光し上記回路パタ−ンと同時に形成されるとともに前記下地の計測マ−クの中心と中心を合わせて形成されかつ前記下地の計測マ−クに相似でより小さい計測すべき複数の上地の計測パタ−ンとを有する位置合わせ精度計測マ−クにおいて、隣合う前記露光領域のそれぞれに有する前記位置合わせ精度計測マ−クが該マ−クの各辺の輪郭線が崩れる距離に位置しないことを特徴とする位置合わせ精度計測マ−ク。
2. 一前記露光領域に前記位置合わせ精度計測マ−クは、四隅にあることを特徴とする請求項１記載の位置合わせ精度計測マ−ク。
3. 前記四個の位置合わせ精度計測マ−クは、前記隣合う露光領域の境界線に沿って配置されることを特徴とする請求項２記載の位置合わせ精度計測マ−ク。
4. 前記四個の位置合わせ精度計測マ−クは、前記露光領域の中心部に寄せて配置されることを特徴とする請求項２記載の位置合わせ精度計測マ−ク。
5. 前記四個の位置合わせ精度計測マ−クは、互いに所定の距離に離れた位置にあることを特徴とする請求項４記載の位置合わせ精度計測マ−ク。
6. 前記位置合わせ精度計測マ−クの形状は、正方形であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置合わせ精度計測マ−ク。

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