JPH03183116A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH03183116A
JPH03183116A JP1322951A JP32295189A JPH03183116A JP H03183116 A JPH03183116 A JP H03183116A JP 1322951 A JP1322951 A JP 1322951A JP 32295189 A JP32295189 A JP 32295189A JP H03183116 A JPH03183116 A JP H03183116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
alignment
mark
pattern
marks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1322951A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Nakagami
中神 好正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1322951A priority Critical patent/JPH03183116A/en
Publication of JPH03183116A publication Critical patent/JPH03183116A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To produce a space for forming a mark on the surface side and to cope with a higher integration density and a multikind aligner by a method wherein one part of a mark for combination use is formed on the rear surface of a wafer. CONSTITUTION:Prior to a process to form an initial element formation region as a wafer process, a mirror-finished wafer 1 is turned over; a photolithographic process and an etching process are executed; only an alignment pattern 2 is formed on the rear 1b. Then, the wafer is turned over as a preparation to form an alignment pattern 3 other than usual patterns for an interconnection, a through hole and the like on the surface side 1a. Then, the alignment pattern 3 other than the usually formed patterns is formed on the surface side 1a. The wafer 1 is moved in the x-direction and the y-direction; the pattern 2 is combined by using a rearside alignment optical system 4; then, the pattern 3 is combined with a mark of a mask with submicron accuracy by using a rear surface-side alignment optical system 5.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【概要] 位置合わせ工程、特にウェハーの位置合わせ工程に関し
、 高精度の位置合わせ用パターンを多く形成できる方法を
提供することを目的とし、 両面に鏡面仕上された部分を有するウェハーの表面に、
露光装置内にてマスクを用いてパターンを形成する際に
、該マスクのマークと前記ウェハーの表面のマークを位
置合わせ工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記ウェハーの裏面の鏡面仕上された部分に形成された
マークを該裏面に面して前記露光装置内に配置された光
学検出系により検出して、前記ウェハーの前記露光装置
内の位置合わせを行ない、その後前記マスクのマークと
前記ウェハー表面のマークの位置合わせを行うように構
成する。 〔産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、詳
しく述べるならば位置合わせ工程、特にウェハーの位置
合わせ工程に関するものである。 半導体装置の製造工程においては、マスクのパターンを
ウェハーに転写するためにマスクのマークとウェハーの
マークを位置合わせすることが行なわれる。 〔従来の技術) 従来の位置合わせにおいてはマスクおよびウェハー表面
にマークを2つ以上つくり、これらを合わせるために、
それぞれの位置を光学的に検出する位置合わせが行なわ
れていた。この場合、一般に、粗い精度で位置合わせを
するマークと、最終的な精度で位置合わせをするマーク
がウェハー表面に作られていた。 従来、ウェハーの裏側(露光面とは反対側)にマークを
設け、ウェハーの裏側に対向して配置された顕微鏡など
によりマークを検出し、マスクのマークと合わせる方法
も公知である(特公昭55−46053号公報)。 近年、ICがますます多層化されるにつれて、フォトリ
ソグラフィー工程が増え、位置合わせ回数も増えている
。多層配線を作る場合には、各層の露光時に上下各層の
パターンの位置が正確に決められるようにマークをウェ
ハー上に作る必要がある。また、下層と上層を異なる露
光位置でハイブリッド露光する必要も生じる。したがっ
て、多層配線やハイブリッド露光などがひんばんに行な
われるにつれて、マークの数は増加する一方であり、ウ
ェハーの限られた面積上に多数のマークを形成すること
は困難になってきた。 〔発明が解決しようとする課題〕 このような困難性に対処するために、従来は■パターン
とパターンの間の間隔を詰めるか、■パターンそのもの
を縮小することにより、マークを形成できる面積を広く
する対策が行なわれてきたが、■はマークの誤検出を招
き、■は露光装置の規格上の制約から大幅な縮小が許さ
れないために、何れも根本的解決策とは言えなかった。 一方、ウェハーの裏面にはパターンが形成されないので
、裏面を利用すると多数のマークを形成できる面積的余
裕があるように思われる。しかしながら、特公昭55−
46053号が教示するように、裏側マークを用いた場
合には特別な前提を必要とする。すなわち、ウェハーの
裏側に面して充電顕微鏡(以下、第1顕微鏡という)を
設け、マスクパターンに面して光電顕微鏡(以下、第2
顕微鏡という)を設けた場合は、第1、第2顕微鏡は予
め一定位置関係にあることを前提としている。ところが
、このような位置関係は装置の使用中に次第にずれるこ
とがあり、よって単にウェハー裏面にマークを形成した
だけでは、ウェハーの裏面に設けられたマークではマス
クのマークと直接の位置合わせができない。したがって
、第1、第2顕微鏡が使用中に次第に位置ずれを起こし
、数μ園に達する位置ずれの修正がなされないままでマ
スクとウェハーの位置合わせが為され、バターニングの
精度の劣化を招くおそれが多い。 本発明は、高精度の位置合わせ用パターンを多く形成で
きる方法を提供し、上記の問題点を解決することを目的
とする。 【課題を解決するための手段】 本発明は、両面に鏡面仕上された部分を有するウェハー
の表面に、露光装置内にてマスクを用いてパターンを形
成する際に、該マスクのマークと前記ウェハーの表面の
マークを位置合わせする工程を有する半導体装置の製造
方法において、ウェハーの裏面の鏡面仕上された部分に
形成されたマークを該裏面に面して露光装置内に配置さ
れた光学検出系により検出して、ウェハーの露光装置内
の位置合わせを行ない、その後マスクのマークとウェハ
ー表面の位置合わせを行うことを特徴とする。 本発明の方法においては、ウェハーの表側に通常どおり
パターンを形成する前または後に裏面に位置合わせ用パ
ターンまたはマークを形成する;使用するウェハーは両
面鏡面仕上げである;露光装置には裏面マークに対応す
るアライメント光学系を設ける点で通常の位置合わせ方
法とは異なる。 本発明によると、ウェハー裏面をもマークまたはパター
ン形成場所として使用するため、位置合わせ用パターン
を形成し得る領域は飛躍的に増す、裏面も鏡面仕上げさ
れているから、周囲からの不要な散乱によって、裏面に
形成されたマークの誤検出を招くことはない。 本発明の方法は、ウェハーの裏面のマークはマスクのマ
ークとの位置合わせには使用せずに、専ら露光装置内で
のウェハーの位置を比較的粗い精度で合わせる粗合わせ
に使用する。ウェハー裏面のマークはウェハーのオリエ
ンテーションフラットからの距離、ウェハー中心からの
半径などにより位置が決められる。ここで、スパッタに
ウェハーをかける際の位置合わせのずれが主な原因とな
って、アライメント光学系の使用中における装置内にお
ける位置ずれが±30μm程度ありうるので、ウェハー
裏面のマークの位置は±30μm程度のずれが起こりつ
る。一方、裏面のマークと表面マークの相対的位置を定
める基準はやはりオリエンテーションフラットからの距
離、ウェハー中心からの半径などである。したがって、
表裏のマークは±40m程度の検出ずれが起こりつる。 換言すると、この程度の粗い位置合わせはウェハー裏面
マークだけで可能であり、位置合わせの都度表裏のマー
ク測定結果を対比しなくともよい、実際には、上記ずれ
に、ウェハー裏面にマークを形成するための誤差的1〜
2gmが加えられる。 従来はウェハー表面のマークで粗合わせも微細合わせも
行なっていたが、本発明では粗合わせ用マークをウェハ
ーの裏面に設けることによって、表面マーク数は従来と
同じであっても全体のマーク数は多くできる。従って、
位置合わせパターンの一部を裏面に形成することが可能
となり、表側にマスクとの位置合わせに必要なパターン
を多く配置することが容易となる。 また、異なる装置で露光を行なうときには、旦−つの装
置内で粗合わせを行なった後微細合わせを行なうプロセ
スを、別の装置でも繰り返すことにより、装置を変える
ことによるウェハー表面の位置合わせマークの増加を大
幅に簡略化できる。 裏面のマークは通常エツチングによりシャープな反射像
が得られるような凹凸形状とする0個々のマークの形状
は通常であり、またXY方向の成分を有するパターンと
してもよい、また、ウェハー裏面のマークは、表面パタ
ーンのエツチングの際にエツチング液が裏面に回り込む
などによりシャープさを失うので、位置合わせの都度作
成することが好ましい。 〔実施例1 ステッパーによる露光において粗合わせを行なうための
位置合わせパターンを形成し、使用する場合について述
べる。 ウニハーニ程の最初の素子形成領域を形成する工程に先
立ち、鏡面仕上されたウェハー1を裏返しにして、フォ
トリソ工程・エツチング工程を行ない6位置合わせパタ
ーン2のみを裏面1bに形成する1次に、表側1aに配
線、スルーホールなどの通常のパターン以外の位置合わ
せパターン3(第2図)を形成する準備としてウェハー
を裏返しにする。 次に、表側1aに通常形成するパターン以外の位置合わ
せパターン3(第3図)を形成するが、粗合わせ位置合
せパターンは不要である。 以降の一つの露光装置でフォトリソ工程を行うが、最初
に第1図に示すように、ウェハー1をXy方向に移動さ
せて、裏側アライメント光学系5によりパターン2の粗
合わせを行ない、次に表側のアライメント光学系5によ
りパターン3とマスク(図示せず)のマークとのサブミ
クロンの微合わせをサブミクロンの精度で行なう、この
工程でのパターン形成は表側のみであり、通常の配線等
のパターンを形成する。 多層配線の場合は上述の工程を繰り返して行う。
[Summary] The purpose of this method is to provide a method that can form a large number of highly accurate alignment patterns in the alignment process, especially in the wafer alignment process.
In a method for manufacturing a semiconductor device, the method includes a step of aligning marks on the mask and marks on the surface of the wafer when forming a pattern using a mask in an exposure apparatus,
A mark formed on a mirror-finished portion of the back surface of the wafer is detected by an optical detection system disposed in the exposure device facing the back surface, and the wafer is aligned in the exposure device. , and then the marks on the mask and the marks on the wafer surface are aligned. [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, to an alignment process, particularly a wafer alignment process. In the manufacturing process of semiconductor devices, marks on a mask and marks on a wafer are aligned in order to transfer a pattern on a mask onto a wafer. [Prior art] In conventional alignment, two or more marks are made on the mask and wafer surface, and in order to align them,
Alignment was performed by optically detecting each position. In this case, generally, marks for rough alignment and marks for final alignment are made on the wafer surface. Conventionally, a method is known in which a mark is placed on the back side of the wafer (the side opposite to the exposure surface), and the mark is detected using a microscope or the like placed opposite the back side of the wafer, and then matched with the mark on the mask (Japanese Patent Publication No. 55 -46053). In recent years, as ICs have become more and more multi-layered, the number of photolithography steps and the number of alignment operations has also increased. When making multilayer wiring, it is necessary to make marks on the wafer so that the positions of the patterns in the upper and lower layers can be accurately determined when each layer is exposed. Further, it becomes necessary to perform hybrid exposure of the lower layer and the upper layer at different exposure positions. Therefore, as multilayer wiring, hybrid exposure, etc. are frequently performed, the number of marks continues to increase, and it has become difficult to form a large number of marks on a limited area of a wafer. [Problem to be solved by the invention] In order to deal with such difficulties, conventional methods have been to widen the area in which marks can be formed by: ■ narrowing the spacing between patterns, or ■ reducing the patterns themselves. Countermeasures have been taken to address this problem, but none of them can be called a fundamental solution because (2) causes erroneous detection of marks, and (2) does not allow for significant reduction due to restrictions in the standards of exposure equipment. On the other hand, since no pattern is formed on the back side of the wafer, there seems to be enough area to form a large number of marks by using the back side. However,
As taught by No. 46053, special assumptions are required when using back side marks. That is, a charging microscope (hereinafter referred to as the first microscope) is provided facing the back side of the wafer, and a photoelectron microscope (hereinafter referred to as the second microscope) is provided facing the mask pattern.
When a microscope (referred to as a microscope) is provided, it is assumed that the first and second microscopes are in a fixed positional relationship in advance. However, this positional relationship may gradually shift during use of the equipment, so simply forming marks on the back side of the wafer will not allow direct alignment with the marks on the mask. . Therefore, the first and second microscopes gradually become misaligned during use, and the mask and wafer are aligned without being corrected for the misalignment, which reaches several micrometers, resulting in deterioration of patterning accuracy. There are many risks. The present invention aims to solve the above problems by providing a method that can form a large number of highly accurate alignment patterns. [Means for Solving the Problems] The present invention provides a method for forming a pattern on the surface of a wafer having mirror-finished portions on both sides using a mask in an exposure apparatus. In a semiconductor device manufacturing method that includes a step of aligning marks on the front surface of a wafer, a mark formed on a mirror-finished portion of the back surface of a wafer is detected by an optical detection system disposed in an exposure apparatus facing the back surface. It is characterized in that the wafer is detected and aligned within the exposure apparatus, and then the mark on the mask and the wafer surface are aligned. In the method of the present invention, an alignment pattern or mark is formed on the back side of the wafer before or after forming a pattern on the front side of the wafer as usual; the wafer used has a mirror finish on both sides; the exposure equipment is compatible with the back side mark. This method differs from normal positioning methods in that an alignment optical system is provided. According to the present invention, since the back side of the wafer is also used as a mark or pattern formation location, the area in which alignment patterns can be formed increases dramatically.Since the back side is also mirror-finished, unnecessary scattering from the surroundings is avoided. , there is no possibility of erroneous detection of marks formed on the back surface. In the method of the present invention, the marks on the back side of the wafer are not used for alignment with the marks on the mask, but are used exclusively for rough alignment of the wafer position within the exposure apparatus with relatively rough accuracy. The position of the mark on the backside of the wafer is determined by the distance from the wafer orientation flat, the radius from the wafer center, etc. Here, the position of the mark on the back side of the wafer is ±30 μm, which is mainly caused by misalignment when applying the wafer to sputtering, and the alignment optical system may be misaligned within the device by about ±30 μm during use. A deviation of about 30 μm may occur. On the other hand, the criteria for determining the relative positions of the backside mark and the frontside mark are the distance from the orientation flat, the radius from the wafer center, etc. therefore,
Detection deviation of about ±40 m occurs for front and back marks. In other words, this degree of rough alignment is possible only with marks on the back side of the wafer, and there is no need to compare the mark measurement results on the front and back sides each time alignment is performed.Actually, marks are formed on the back side of the wafer to compensate for the above misalignment. Error 1~
2gm is added. Conventionally, rough alignment and fine alignment were performed using marks on the wafer surface, but in the present invention, by providing rough alignment marks on the back side of the wafer, the total number of marks can be reduced even though the number of front surface marks is the same as before. I can do a lot. Therefore,
It becomes possible to form part of the alignment pattern on the back side, and it becomes easy to arrange many patterns necessary for alignment with the mask on the front side. Furthermore, when exposure is performed using different equipment, the process of performing coarse alignment and then fine alignment in one equipment can be repeated in another equipment, thereby increasing the number of alignment marks on the wafer surface by changing equipment. can be greatly simplified. The marks on the back side of the wafer are usually etched to have a concave and convex shape so that a sharp reflected image can be obtained.The shape of each mark is normal, and it may also be a pattern with components in the X and Y directions. When etching the front surface pattern, the etching liquid flows around to the back surface, resulting in loss of sharpness, so it is preferable to prepare the pattern each time alignment is performed. [Embodiment 1] A case will be described in which a positioning pattern is formed and used for rough alignment in exposure using a stepper. Prior to the process of forming the first element formation region of the size of a sea urchin, the mirror-finished wafer 1 is turned over and subjected to a photolithography process and an etching process to form only the six alignment patterns 2 on the back side 1b. In preparation for forming alignment patterns 3 (FIG. 2) other than normal patterns such as wiring and through holes on 1a, the wafer is turned over. Next, an alignment pattern 3 (FIG. 3) other than the pattern normally formed on the front side 1a is formed, but a rough alignment pattern is not necessary. The following photolithography process is performed using one exposure device. First, as shown in FIG. The alignment optical system 5 performs submicron fine alignment between the pattern 3 and the mark on the mask (not shown) with submicron precision.The pattern formation in this process is only on the front side, and is similar to normal wiring patterns. form. In the case of multilayer wiring, the above steps are repeated.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上説明したように、本発明では、粗合わせ用マークの
一部をウェハーの裏面に形成したことにより、表側にマ
ーク形成の余地が生じ、より高集積度化、多種類露光装
置への対応が可能になった。
As explained above, in the present invention, by forming part of the rough alignment marks on the back side of the wafer, there is room for marks to be formed on the front side, making it possible to achieve higher integration and support a wider variety of exposure equipment. It's now possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はウェハーの裏側マークによる位置合わせの説明
図、 第2図はウェハーの表側マークによる位置合わせの説明
図である。 1−ウェハー 2−裏側位置合わせのパターン、3−表
側位置合わせのパターン
FIG. 1 is an explanatory diagram of alignment using marks on the back side of the wafer, and FIG. 2 is an explanatory diagram of alignment using marks on the front side of the wafer. 1-Wafer 2-Back side alignment pattern, 3-Front side alignment pattern

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、両面に鏡面仕上された部分を有するウェハーの表面
に、露光装置内にてマスクを用いてパターンを形成する
際に、該マスクのマークと前記ウェハーの表面のマーク
を位置合わせする工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、 前記ウェハーの裏面の鏡面仕上された部分に形成された
マークを該裏面に面して前記露光装置内に配置された光
学検出系により検出して、前記ウェハーの前記露光装置
内の位置合わせを行ない、その後前記マスクのマークと
前記ウェハー表面のマークの位置合わせを行うことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. When forming a pattern on the surface of a wafer having mirror-finished portions on both sides using a mask in an exposure device, the mark on the mask and the mark on the surface of the wafer are A method for manufacturing a semiconductor device including an alignment step, wherein a mark formed on a mirror-finished portion of the back surface of the wafer is detected by an optical detection system disposed in the exposure apparatus facing the back surface. . A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the wafer is aligned in the exposure apparatus, and then the mark on the mask and the mark on the wafer surface are aligned.
JP1322951A 1989-12-12 1989-12-12 Manufacture of semiconductor device Pending JPH03183116A (en)

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JP1322951A JPH03183116A (en) 1989-12-12 1989-12-12 Manufacture of semiconductor device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933958B2 (en) * 2001-10-19 2005-08-23 Seiko Epson Corporation Member to be recognized for alignment; head unit and electronic device provided therewith; method of manufacturing lcd, organic el device, electron emission device, pdp device, electrophoretic display device, color filter, and organic el; method of forming spacer, metallic wire, lens, resist, and light diffusion member, each of said methods using said head unit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933958B2 (en) * 2001-10-19 2005-08-23 Seiko Epson Corporation Member to be recognized for alignment; head unit and electronic device provided therewith; method of manufacturing lcd, organic el device, electron emission device, pdp device, electrophoretic display device, color filter, and organic el; method of forming spacer, metallic wire, lens, resist, and light diffusion member, each of said methods using said head unit
US7116348B2 (en) 2001-10-19 2006-10-03 Seiko Epson Corporation Member to be recognized for alignment; head unit and electronic device provided therewith; method of manufacturing LCD, organic EL device, electron emission device, PDP device, electrophoretic display device, color filter, and organic EL; method of forming spacer, metallic wire, lens, resist, and light diffusion member, each of said methods using said head unit

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