JPH04330710A - レーザトリミング用位置合わせマーク、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程中
に用いられる位置合わせマーク、レーザトリミング装置
及び半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】一般に、半導体装置の製造工程における縮
小投影露光時のウェーハとマスクパターンの位置合わせ
や、レーザトリミング装置を用いて素子パターン上のレ
ーザフューズを切断する場合の位置合わせ等は、高精度
が要求される。

【０００３】

【従来の技術】例えば、レーザトリミング装置を用いて
素子パターン上のレーザフューズを切断する場合、ウェ
ハをトリミング装置上でアライメントする必要があり、
また製造段階で生じた素子パターンの伸縮により素子パ
ターンの座標系が変動し、レーザトリミング装置の有す
る座標系と一致しない場合が生じる。ウェーハ上の素子
パターンの設計データの座標系と、レーザトリミング装
置の座標系を一致させないと、設計データから求めたフ
ューズ切断位置の座標が変動しているため正確な位置に
レーザ光を照射することができず、レーザフューズの切
断不良を発生させる原因となる。

【０００４】そこで、レーザトリミング装置の有する座
標系を正確に素子パターンの座標系と一致させるために
、各素子パターン内の数箇所に位置合わせマークが形成
されている。従来の位置合わせマークは反射率の高いＡ
ｌ層で形成され、通常Ｌ字型又はＩ字型の凸型平面形状
をしている。各位置合わせマークの周囲のバックグラン
ドは、何も他の不透明層がないフィールド領域である。

【０００５】レーザ光を素子パターンのＸ方向またはＹ
方向に走査させ、位置合わせマークと周囲のバックグラ
ンドとの垂直反射光強度の変化から位置合わせマークを
検出する。位置合わせマークの座標から素子パターンの
Ｘ，Ｙ，θ方向の位置決め補正を行い、レーザトリミン
グ装置の座標系と素子パターンの座標系とを一致させて
から、レーザフューズの正確な切断位置の座標を決定す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常、位置合わせマー
クのＡｌ層上やフィールド領域上には、ＰＳＧ或いはプ
ラズマ窒化膜等のカバー膜が形成されている。Ａｌ層上
やフィールド酸化膜上にカバー膜が形成されていると、
カバー膜上でもレーザ光の垂直反射が起こる。すると、
コヒーレント光であるレーザ光はＡｌ層上での垂直反射
とカバー膜上での垂直反射及びフィールド酸化膜上での
垂直反射とカバー膜上での垂直反射によりそれぞれ干渉
する。従って、Ａｌ層上の垂直反射率及びフィールド酸
化膜上の垂直反射率は、レーザ光を垂直反射するカバー
膜の膜厚に依存することになる。カバー膜の膜厚によっ
てはＡｌ層上の垂直反射率とフィールド酸化膜上の垂直
反射率が同程度になり、位置合わせマークとその周囲の
バックグランドとのコントラストが悪化し、位置合わせ
が不可能となる場合もある。

【０００７】このためＡｌ層上のカバー膜をエッチング
で取り去る方法も用いられているが、その場合素子パタ
ーン内の任意の位置へ位置合わせマークを配置できない
という制約がある。

【０００８】本発明は、レーザ等の光学系を用いた位置
合わせにおいて、位置合わせマークとその周囲のバック
グランドの垂直反射光強度を変化させコントラスト差を
大きくし、ＳＮ比を改善して正確な位置合わせのできる
位置合わせマーク、該位置合わせマークを用いたレーザ
トリミング装置及び半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、位置検出光
を垂直反射させる反射領域と、前記位置検出光を散乱し
垂直反射を減少させる垂直反射率減少領域と、を有する
ことを特徴とする位置合わせマークによって、また位置
検出光を散乱し垂直反射を減少させる凹凸部よりなる垂
直反射率減少領域と、前記位置検出光を垂直反射させる
平面部を有する反射領域とを有することを特徴とする位
置合わせマークによって達成される。

【００１０】また、上記目的は、光反射膜をパターニン
グして形成した位置合わせマークを有する半導体装置で
あって、該位置合わせマークは位置検出光を反射するタ
ーゲットパターンと、該ターゲットパターンよりも小さ
い複数のパターンを有し、前記光反射膜はカバー膜で覆
われており、前記複数のパターン部分では垂直入射光が
散乱することを特徴とする半導体装置によって達成され
る。

【００１１】さらに上記目的は、位置検出光を垂直反射
させる反射領域と、該反射領域の近傍に形成され前記位
置検出光を散乱し垂直反射を減少させる垂直反射率減少
領域と、を有する位置合わせマークを備えるとともに、
ステージ上に載置された半導体装置に位置検出光を照射
する光照射手段と、前記位置合わせマークで反射される
垂直反射光の強度を測定する測定手段と、前記半導体装
置に関するテストデータおよび設計データを記憶する記
憶手段と、前記垂直反射光の強度と、前記テストデータ
及び設計データとから前記半導体装置のトリミング位置
を装置上座標で求める演算処理手段と、前記ステージを
駆動するステージ駆動手段と、を有することを特徴とす
るレーザトリミング装置によって、また、レーザ光を散
乱し垂直反射を減少させる垂直反射率減少領域と、該垂
直反射率減少領域の近傍に形成され前記レーザ光を垂直
反射させる垂直反射領域と、を有する位置合わせマーク
を備えるとともに、ステージ上に載置された半導体装置
に前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記位
置合わせマークで反射される垂直反射光の強度を測定す
る測定手段と、前記半導体装置に関するテストデータ及
び設計データを記憶する記憶手段と、前記垂直反射光の
強度と、テストデータ及び設定データとから前記半導体
装置のトリミング位置を装置上座標で求めるとともに、
装置全体を制御する演算処理手段と、前記ステージを駆
動するステージ駆動手段と、を有し、前記レーザトリミ
ング位置の検出後レーザ光強度を上昇させてレーザトリ
ミングを行うことを特徴とするレーザトリミング装置に
よって達成される。

【００１２】その上、上記目的は、半導体基板上にフュ
ーズ部分を形成する工程と、前記フューズ部分以外の領
域に光反射膜を形成する工程と、該光反射膜をパターニ
ングして位置検出光を垂直反射させる反射領域と、該反
射領域よりも小さい複数のパターンよりなり前記位置検
出光を散乱し垂直反射を減少させる垂直反射率減少領域
と、を形成する工程と、前記反射領域及び前記垂直反射
率減少領域上にカバー膜を形成する工程と、前記反射領
域及び前記垂直反射率減少領域に位置検出光を略垂直に
照射して、その垂直反射光強度から求められる基準点に
基づきフューズの位置を算出する工程と、該フューズに
レーザ光を照射して切断する工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法によって、また、半導体
基板上にフューズ部分を形成する工程と、前記フューズ
部分以外の領域に位置検出光を散乱し垂直反射を減少さ
せる凹凸部よりなる垂直反射率減少領域と、前記位置検
出光を垂直反射させる平面部を有する垂直反射領域と、
を有する位置合わせマークを形成する工程と、前記位置
合わせマーク上にカバー膜を形成する工程と、前記位置
合わせマークが形成された半導体装置にレーザ光を略垂
直に照射し、前記位置合わせマークで反射される垂直反
射光の反射強度からフューズの装置上座標での位置を算
出する工程と、前記フューズにレーザ光を照射して切断
する工程と、を有するこを特徴とする半導体装置の製造
方法によって達成される。

【００１３】

【作用】本発明の位置合わせマークにおいては、位置合
わせマークの位置検出用ターゲットとその周囲のバック
グランドとの垂直反射光強度を変化させ反射率のコント
ラスト差を大きくする。

【００１４】また、本発明の位置合わせマークを用いた
レーザトリミング装置及び半導体装置の製造方法におい
ては、位置合わせマークで反射されるレーザ光の反射率
の変化から位置合わせマークの座標を装置上座標で求め
るとともに、装置上座標と設計上座標の変換係数を算出
し、該変換係数を用いて高精度にトリミング位置を求め
て正確にレーザ光を出射する。そのため，トリミングの
不良ひいては半導体装置の製造不良を発生させない。

【００１５】

【実施例】本発明の位置合わせマークの第１の実施例を
図１を用いて説明する。同図（ａ）は本実施例による位
置合わせマーク１の平面図、同図（ｂ）　は本実施例に
よる位置合わせマーク１のＡ−Ａ断面図である。

【００１６】半導体基板１２上にフィールド酸化膜１０
が形成され、フィールド酸化膜１０上部にＰＳＧ層８が
形成されている。ＰＳＧ層８上部に位置検出用ターゲッ
ト２と垂直反射率減少領域３が形成されている。位置検
出用ターゲット２のレーザ光走査方向の幅は、レーザ光
のスポット径の約２倍程度とする。垂直反射率減少領域
３は、レーザ光走査方向に対して垂直方向に伸びたＡｌ
層４のストライプ構造で形成されている。ストライプ構
造のＡｌ層４の幅はレーザスポット径の１／３以下また
は２μｍ以下、Ａｌ層４間のギャップの幅はレーザスポ
ット径の１／２以下または３μｍ以下とする。

【００１７】位置検出用ターゲット２と垂直反射率減少
領域３の上部に、例えばＰＳＧ或いはプラズマ窒化膜等
のカバー膜６が形成されている。ストライプ構造のＡｌ
層４により垂直反射率減少領域３のカバー膜６は凹凸形
状になっている。カバー膜６の厚さは、Ａｌ層４間のギ
ャップの幅との関係では、カバー膜厚はギャップ幅の１
／２倍程度が最良であるが、同程度でもよい。

【００１８】本実施例では位置検出用のレーザ光源は、
波長１０３０〜１０６０ｎｍ、スポット径６μｍφの赤
外線レーザ（図示せず）を用いている。従って、本実施
例においては、位置検出用ターゲット２のレーザ光走査
方向の幅１２μｍ、ストライプ構造のＡｌ層４の幅はレ
ーザスポット径の１／６の１μｍ、Ａｌ層４間のギャッ
プの幅はレーザスポット径の約１／４の１．４　μｍ、
カバー膜厚はギャップ幅の１／２の０．７μｍとしてい
る。

【００１９】次に動作を説明する。走査された位置検出
用のレーザ光が垂直反射率減少領域３に到達すると、レ
ーザ光はカバー膜６及びストライプ構造のＡｌ層４で反
射する。垂直反射率減少領域３のカバー膜６の表面は、
ストライプ構造のＡｌ層４により凹凸形状になっている
。従って、カバー膜６の凹凸形状の表面及びＡｌ層４の
エッジ部分でレーザ光は散乱され、垂直に反射する部分
が著しく減少する。また、Ａｌ層４はレーザ光のスポッ
ト径に比して十分細いストライプであるので、Ａｌ層４
の平坦部分よりエッジ部分での散乱の割合が大きく、垂
直反射率は下がる。

【００２０】レーザ光が位置検出用ターゲット２に到達
すると、位置検出用ターゲット２面はレーザビーム径に
対し広い面積を有し、かつレーザ光に垂直であるので垂
直反射率は高い。位置検出用ターゲット２のカバー膜６
表面での反射により、カバー膜６の膜厚に応じた垂直反
射率の変動はあるが、位置検出用ターゲット２の垂直反
射光の方が垂直反射率減少領域３で垂直に反射されてく
る光強度により非常に大きいものとなる。このようにし
て、位置検出用ターゲット２と垂直反射率減少領域３の
垂直反射率の差が大きくなるため常にコントラストの良
い反射率波形を得ることができる。

【００２１】また、本実施例は、凹凸（段差）を有する
カバー膜６の形成に、あえて反射率の高いＡｌ層４を用
いたことも特徴としている。位置検出用ターゲット２の
Ａｌと同じ層に形成することにより、位置検出用ターゲ
ット２の製造工程で同時に垂直反射率減少領域３のＡｌ
層４を形成できるから、製造プロセス上に誤差要因を無
くすことができる。

【００２２】さらに、Ａｌ層は他の材料に比して厚く形
成することができるので、カバー膜６の凹凸の湾曲を大
きくすることができる。多結晶シリコンなどは、０．５
　μｍ程度の厚さまでしか形成できないが、Ａｌを用い
ると１μｍ程度まで厚く形成できる。このためカバー膜
６表面でレーザ光を散乱させる効果が大きくなる。従っ
て、反射率の高いＡｌを用いても問題はなく、むしろ都
合がよい。

【００２３】本発明の位置合わせマークの第２の実施例
を図２を用いて説明する。同図（ａ）は本実施例による
位置合わせマーク１１の平面図、同図（ｂ）　は本実施
例による位置合わせマーク１１のＢ−Ｂ断面図である。

【００２４】本実施例は、垂直反射率減少領域３のＡｌ
層４をドット形状に形成したことを特徴とする。Ａｌ層
４をドット形状にすることにより、第１の実施例のスト
ライプ形状のＡｌ層４よりＡｌ層４の平坦部の面積が減
少し、エッジ部分が増加し、さらに上部のカバー膜６の
凹凸をより多くすることができる。従って、第１の実施
例のストライプ形状のＡｌ層４よりさらに優れた垂直反
射率減少効果が生じる。

【００２５】ドット構造のＡｌ層４の幅はレーザスポッ
ト径の１／３以下または２μｍ以下、Ａｌ層４間のギャ
ップの幅はレーザスポット径の１／２以下又は３μｍ以
下とする等の条件は第１の実施例と同様である。

【００２６】本発明の位置合わせマークの第３の実施例
を図３を用いて説明する。本実施例による位置合わせマ
ーク２１は、垂直反射率減少領域３のＡｌ層４を市松形
状に形成したことを特徴とする。市松形状に形成するこ
とにより第２の実施例と同様な垂直反射率減少効果が得
られる。

【００２７】図３において、市松模様の黒い部分はＡｌ
層４であり、白い部分はギャップ部分である。本発明の
位置合わせマークの第４の実施例を図４を用いて説明す
る。同図（ａ）は本実施例による位置合わせマーク２２
の平面図、同図（ｂ）　は本実施例による位置合わせマ
ーク２２のＣ−Ｃ断面図である。

【００２８】ＰＳＧ層８上部に段差形成用のＡｌ層１４
が形成され、ＰＳＧ層１６を介して位置検出用ターゲッ
ト２が形成され、位置検出用ターゲット２と同層でＡｌ
層１４上部にＰＳＧ層１６を介してストライプ構造のＡ
ｌ層４が形成されている。Ａｌ層１４が段差となり、Ｐ
ＳＧ層１６上のＡｌ層４は傾斜している。

【００２９】位置検出用ターゲット２とＡｌ層４の上部
に、カバー膜６が形成されている。ストライプ構造で傾
斜しているＡｌ層４により垂直反射率減少領域３のカバ
ー膜６は傾斜面を有し、Ａｌ層４間のギャップにより凹
部形状を有する。

【００３０】本実施例は、Ａｌ層４及びその上部のカバ
ー膜６において、水平面を極力減らすことにより垂直反
射率を減らすことを特徴としている。本発明の位置合わ
せマークの第５の実施例を図５を用いて説明する。同図
（ａ）は本実施例による位置合わせマーク２３の平面図
、同図（ｂ）　は本実施例による位置合わせマーク２３
のＤ−Ｄ断面図である。

【００３１】ＰＳＧ層８上部に段差形成用のＡｌ層１４
が形成され、Ａｌ層１４上部のＰＳＧ層１６にコンタク
トホールが形成されている。ＰＳＧ層１６を介して位置
検出用ターゲット２が形成され、位置検出用ターゲット
２と同層でＡｌ層１４上部に、ＰＳＧ層１６のコンタク
トホールを介してＡｌ層４がコンタクトしている。Ａｌ
層４はコンタクトホールのため中央部で凹部を形成して
いる。Ａｌ層１４中央部の凹部と周辺部のエッジ部及び
Ａｌ層４間のギャップにより、垂直反射率減少領域３の
カバー膜６は凹凸部を形成する。

【００３２】本実施例は、第４の実施例と同様にＡｌ層
４及びその上部のカバー膜６において、水平面を極力減
らすことにより垂直反射率を減らすことを特徴としてい
る。なお、Ａｌ層４は、その材質をＡｌでなくポリシリ
コン、ＰＳＧ等で形成してもある程度の効果を得られる
。

【００３３】図６に、上述した本発明の位置合わせマー
クの位置検出用ターゲット２の形状の例を示す。尚、同
図（ａ）　乃至（ｄ）　の何れも垂直反射率減少領域３
のＡｌ層をドット形状としたもので、上記本発明の位置
合わせマークの第２の実施例に該当する。同図（ａ）　
はＬ字ターゲットパターン、同図（ｂ）　はＩ字ターゲ
ットパターン、同図（ｃ）　はＩＩ字ターゲットパター
ン、同図（ｄ）　は＋字ターゲットパターンを示す。

【００３４】図７に、本発明の位置合わせマークを用い
た反射率測定データを示す。同図で、（ａ）　，（ｂ）
　，（ｃ）　は何れも本発明の散乱パターンが形成され
た位置合わせマークの反射率曲線であり、（ａ′）　，
（ｂ′）　，（ｃ′）　は従来の散乱パターンの無い位
置合わせマークの反射率曲線である。また、（ａ）　，
（ａ′）　はカバー膜が標準の厚さのものであり、（ｂ
）　，（ｂ′）　は標準に対し−０．１　μｍのもの、
（ｃ）　，（ｃ′）　は標準に対し＋０．１　μｍのも
のである。

【００３５】同図（ａ）　，（ｂ）　，（ｃ）　から明
らかなように、本発明の散乱パターンが形成されている
位置合わせマークは、反射率がカバー膜厚に影響されず
、カバー膜厚が標準よりも薄くても厚くてもターゲット
パターン領域と散乱パターン領域とでコントラスト差が
大きい。

【００３６】これに対し、同図（ａ′）　，（ｂ′）　
，（ｃ′）　から明らかなように、従来の散乱パターン
が無い位置合わせマークは、カバー膜厚が標準よりも薄
くても厚くても反射率が変化してしまい、ターゲットパ
ターン領域とフィールド領域とでコントラスト差が小さ
い。

【００３７】本発明の位置合わせマークの第６の実施例
を図８を用いて説明する。同図（ａ）は本実施例による
位置合わせマーク２４の平面図、同図（ｂ）　は本実施
例による位置合わせマーク２４のＥ−Ｅ断面図である。

【００３８】フィールド酸化膜１０上部にＰＳＧ層８が
形成されている。ＰＳＧ層８上部に位置検出用ターゲッ
ト２と垂直反射領域１８が形成されている。位置検出用
ターゲット２は、レーザ光走査方向に対して垂直方向に
伸びたＡｌ層２０のストライプ構造で形成されている。 垂直反射領域１８のレーザ光走査方向の幅は、レーザ光
のスポット径の約２倍程度である。位置検出用ターゲッ
ト２と垂直反射領域１８の上部に、ＰＳＧのカバー膜６
が形成されている。ストライプ構造のＡｌ層２０により
位置検出用ターゲット２のカバー膜６は凹凸形状になっ
ている。

【００３９】次に動作を説明する。走査されたレーザ光
が垂直反射領域１８に到達すると、垂直反射領域１８は
レーザビーム径に対し広い面積を有し、かつ水平である
ので垂直反射率は高い。

【００４０】位置検出用のレーザ光が位置検出用ターゲ
ット２に到達すると、レーザ光はカバー膜６及びストラ
イプ構造のＡｌ層２０で反射する。位置検出用ターゲッ
ト２のカバー膜６の表面は、ストライプ構造のＡｌ層２
０により凹凸形状になっている。従って、カバー膜６の
凹凸形状の表面及びＡｌ層２０のエッジ部分でレーザ光
は散乱され、垂直に反射する成分が著しく減少する。ま
た、Ａｌ層２０はレーザ光のスポット径に比して十分細
いストライプであるので、Ａｌ層２０の平坦部分よりエ
ッジ部分での散乱の割合が大きく、垂直反射率は下がる
。位置検出用ターゲット２の垂直反射光の方が垂直反射
領域１８で垂直に反射されてくる光強度よりも著しく弱
い。従って、位置検出用ターゲット２と垂直反射領域１
８の垂直反射率の差が大きくなるため常にコントラスト
の良い反射率波形を得ることができる。

【００４１】本実施例の位置合わせマーク２４は、凹凸
部を有する位置検出用ターゲットで位置検出光を散乱し
垂直反射を減少させ、凸平面部を有する垂直反射領域で
位置検出光を垂直反射させることを特徴としている。す
なわち、凸平面部と凹凸部の役割が第１の実施例と逆の
関係になっている。従って、垂直反射を減少させる位置
検出用ターゲットの凹凸部は、ストライプ形状以外に、
第２乃至第５の実施例で用いたドットや市松形状等で形
成してもよい。

【００４２】このように、本実施例によれば、カバー膜
厚のロット間のばらつきに関係なくコントラストの高い
位置合わせパターンの反射波形が得られ、これによりレ
ーザトリマ等の位置合わせ精度の向上が図られる。また
、従来カバー膜の膜厚の差で多重反射が起こりコントラ
ストが悪化するため、Ａｌの位置合わせパターン上のカ
バー膜をエッチングしていたが、この工程も不要となる
。また、垂直反射率減少領域とした位置検出用ターゲッ
ト２の部分は、Ｌ字パターン、Ｉ字パターン、ＩＩ字パ
ターン、＋字パターン等に形成できる。

【００４３】本発明の位置合わせマークは上記実施例に
限らず種々の変形が可能である。例えば、垂直反射率減
少領域３のパターン形成用材質はＡｌ以外でも、散乱効
果を大きく取れれば他の材料を用いてもよい。

【００４４】また、第２の実施例のドット形状は他の形
状、例えば正方形又はそれに近い円或いは長方形等でも
よい。次に、位置合わせマークを用いるレーザトリミン
グ装置をＩＣチップの冗長用ビットのフューズを切断す
る場合を例として説明する。

【００４５】図９に、冗長用ビット２６の極めて簡単な
回路を例示する。同図に示すように、ａ点と接地したｃ
点間にフューズ２７と抵抗２８を直列接続し、中間のｂ
点から分岐してインバータ２９を接続する。フューズ２
７の抵抗値をＲ、抵抗２８の抵抗値を２Ｒとしてａ点の
電圧をＶｃｃとすれば、ｂ点の電位はフューズ２７の切
断前は２／３Ｖｃｃ、切断後は０となる。これを「１」
と「０」に対応させることができ、フューズ２７の切断
加工をアドレス記憶ＲＯＭの形成過程に用いることがで
きる。

【００４６】図１０に位置合わせマークと冗長用ビット
が形成された半導体装置の、冗長用ビットのフューズ部
分で切断された極めて模式的な断面図を示す。半導体基
板１２上にフィールド酸化膜１０が形成され、次にフィ
ールド酸化膜１０上にＰＳＧ層８が形成される。そして
、ＰＳＧ層８上に冗長用ビット２６のポリシリコン等を
用いたフューズ２７部分が設けられ、後ＰＳＧ層８′が
積層される。次に、冗長用ビット２６形成領域外のＰＳ
Ｇ層８′上部には、本発明の位置合わせマークの第１の
実施例と全く同じＡｌ層４の平坦部分に形成された位置
検出用ターゲット２とＡｌ層４のストライプ構造で形成
された垂直反射率減少領域３が形成され、その上部には
例えばＰＳＧ或いはプラズマ窒化膜等のカバー膜６が形
成される。

【００４７】図１１には、冗長用ビット２６が形成され
ているＩＣチップ３０内に、位置合わせマーク３１が配
置される例を示す。同図には冗長用ビット２６のフュー
ズ２７部分を模式的に例示してある。この例では、位置
合わせマーク３１の位置検出用ターゲット２のターゲッ
トパターンはＩ字パターンであり、ＩＣチップ３０内の
四隅にＸ軸用ターゲット３２ａとＹ軸用ターゲット３２
ｂの対が４個設けられている。

【００４８】図１３は、位置合わせマークを用いるレー
ザトリミング装置３４の一実施例の構成図であり、同図
を参照して以下説明する。クリプトンアークランプ等の
励起用光源３５ａ、Ｈｄ：ＹＡＧ結晶等の活性媒質であ
るレーザロッド３５ｂ、共振器を形成する反射鏡３５ｃ
等から成るレーザ光源３６からは、コヒーレントな平行
光が出射される。Ｑスイッチ３７は冗長用ビット２６の
フューズ２７を切断する際、スイッチがＯＮされて時間
幅が狭く尖頭出力の大きい単一パルス（ジャイアントパ
ルス）を発振させる。減衰器３８はレーザ光の強度を必
要に応じ（例えば位置合わせ時）減衰させ、ビームエク
スパンダ３９は細い平行光線束を太い平行光線束に変換
させる。

【００４９】第１のハーフミラー４０は、レーザ光源３
６からＱスイッチ３７、減衰器３８、ビームエクスパン
ダ３９を経て入射してくるレーザ光を一部透過して入射
光パワーメータ４１に入射させ、反射光をフォーカスコ
ントロールを行う対物レンズ４２に向かわせる。

【００５０】フォーカスコントロールされた入射光は、
ＸＹステージ４３上に載置された冗長用ビット２６及び
位置合わせマーク３１が配置されているＩＣチップ３０
が形成されているウェハ４４上に照射される。上記Ｑス
イッチ３７、減衰器３８、ビームエクスパンダ３９、第
１のハーフミラー４０及び対物レンズ４２は、レーザ光
照射手段３６′を構成する。

【００５１】第２のハーフミラー４５は、入射光路を戻
り対物レンズ４２を通過して進むウェハ４４からの反射
光の一部を反射させてモニタＴＶカメラ４６に入射させ
、透過光を反射光パワーメータ４７に入射させる。モニ
タＴＶカメラ４６により位置合わせを含むトリミング時
のウェハ４４上の状況が把握される。

【００５２】入射光パワーメータ４１、反射光パワーメ
ータ４７は、各々入射光、垂直反射光の強度を検出し、
その検出強度を反射率算出回路４８に出力する。反射率
算出回路４８では、垂直反射光強度／入射光強度＝反射
率を算出し、反射率データを装置全体を統括制御する演
算処理手段４９に出力する。

【００５３】演算処理手段４９に接続される記憶手段５
０のうちの第１記憶部５０ａは冗長用チップ，アドレス
データ等のプライマリーテストデータを格納し、第２記
憶部５０ｂは、位置合わせマークの位置検出用ターゲッ
トの座標、冗長用ビット２６のフューズ座標等の設計パ
ターンデータを格納し、ＲＯＭ５０ｃは演算処理手段４
９が装置に対して各種制御を行うときのシステムプログ
ラムを格納する。

【００５４】演算処理手段４９は、反射率算出回路４８
で算出された反射率からＸ軸用ターゲット３２ａ、Ｙ軸
用ターゲット３２ｂの中心の座標を装置上座標で求め、
記憶手段５０に格納されている各種データを適宜読み出
し、反射率から求めた位置合わせマーク３１の装置上座
標での座標と予め記憶されている設計上座標での座標と
の比較から装置上座標と設計上座標との変換係数を求め
、該変換係数と予め記憶されている冗長用ビット２６の
切断するフューズ２７の設計上座標での座標から切断す
るフューズ２７の位置を装置上座標で求め、これらのデ
ータに基づきレーザ光を照射してフューズ２７を切断す
る他、装置全体を統括制御する。

【００５５】記憶手段５０内に設けられているＲＡＭ５
０ｄは、演算処理回路４９で算出される変換係数、切断
するフューズの装置上座標での位置等のデータを一旦格
納し、必要に応じ演算処理回路４９からの読み出しに応
ずる。

【００５６】ステージ駆動手段５１は、演算処理手段４
９の指示によりＸＹステージ４３をＸ方向、Ｙ方向に移
動させ、ステージ上に載置されるウェハ４４の冗長用ビ
ット２６の切断するフューズ２７の位置を光学系のレー
ザ光照射位置に一致させる。

【００５７】光源駆動手段５２は、演算処理手段４９の
指示により、レーザパルスの出射時或いは位置合わせ時
に応じて、Ｑスイッチ３７、減衰器３８をＯＮ，ＯＦＦ
させ、レーザ光の光強度の調節を行う。

【００５８】以下、図１４に示す処理手順を参照して、
レーザトリミング装置３４の動作を説明する。先ず、位
置合わせを行う、位置合わせはウエハ４４に形成されて
いるチップ３０上に配置された位置合わせマーク３１の
ポイントを装置上座標で検出することにより行われる。 ここで、図１２に一例を示すようにポイント３３とはＸ
軸用ターゲット３２ａの中心とＹ軸用ターゲット３２ｂ
の位置検出用ターゲット２の中心を延長した線のクロス
する点をいうものとする。チップ３０の四隅に位置合わ
せマーク３１が配設されていれば、４個のポイントがあ
ることになる。尚、少なくとも２個検出すれば良く、そ
れ以上検出すれば位置合わせの精度が増す。各ポイント
の検出は、各々のＸ軸用ターゲットの検出とＹ軸用ター
ゲットの検出により行われる。

【００５９】ステップ（以下、ＳＴとする）１は第１ポ
イントの検出であり、ステップＳＴ１ｘのＸ軸用ターゲ
ット検出と、ステップＳＴ１ｙのＹ軸用ターゲット検出
とよりなる。

【００６０】図１５にステップＳＴ１ｘのＸ軸用ターゲ
ット検出の処理手順を示す。ステップＳＴ１ｘ１では、
反射率算出回路４８により反射率の測定とターゲットの
中心を装置上座標で求めることが行われる。即ち、ステ
ージ駆動手段５１を作動させＸＹステージ４３をＸ方向
に動かし、光源駆動手段５２を作動させターゲットの予
想位置の前後±２０乃至８０μｍの区間を線状にレーザ
光の走査をしながらウェハ４４上にレーザ光を照射し、
該区間を一回走査する間に垂直反射光強度／入射光強度
で求める反射率のディジタル情報を約１０２４個取り込
む。このとき、位置合わせマーク３１の散乱パターンと
ターゲットパターンの反射率の差から装置上座標のター
ゲット幅が求まる。この装置上座標で求めたターゲット
幅は、位置合わせマーク３０の位置検出用ターゲット２
のエッジ部分の散乱から厳密には設計上ターゲット幅と
一致していない。反射率を測定して求めたターゲット幅
と設計上ターゲット幅と比較して略一致していればその
ターゲットの中心の座標を装置上座標で求める。

【００６１】ステップＳＴ１ｘ２では、ステージ駆動手
段５１を作動させＸＹステージ４３をＹ方向に約５〜７
μｍ動かして前走査位置とは別の位置でステップＳＴ１
ｘ１と同様な処理を行いターゲットの中心の座標を装置
上座標で求める。

【００６２】ステップＳＴ１ｘ３では、上記で求めた２
つのターゲットの中心の座標の差を求め、その差が設定
誤差（例えば０．３　μｍ）内にあるかどうか判定が行
われる。その差が誤差内になければ設定誤差内になるま
で、ＸＹステージ４３をＹ方向に約５〜７μｍ動かして
上記ステップを繰り返す。設定誤差内になれば次のステ
ップＳＴ１Ｘ４に進む。

【００６３】ステップＳＴ１Ｘ４では、上記ステップで
求めたターゲットの中心位置の座標のうち、誤差が最小
となる２測定位置の座標の平均を算出し、その値をＸ軸
用ターゲット３２ａの即ち測定ポイントの装置上座標の
Ｘ座標とする。

【００６４】上記ステップＳＴ１Ｘ１乃至ステップＳＴ
１Ｘ４のステップにより第１ポイントの装置上座標での
Ｘ座標が求まる。また、Ｙ軸用ターゲット検出のステッ
プＳＴ１ｙでも、上記Ｘ軸用ターゲット３２ａ検出のス
テップＳＴ１ｘの操作でＸ軸とＹ軸を入れ換えるだけの
同様な操作が行われてＹ軸用ターゲット３２ｂの装置上
座標でのＹ座標が検出され、結局、ステップＳＴ１で第
１ポイントの装置上座標でのＸ．Ｙ座標が求まる。

【００６５】ステップＳＴ２，ステップＳＴ３，ステッ
プＳＴ４で行われる操作はステップＳＴ１と略同様であ
るのでその説明を省略する。少なくともステップＳＴ１
及びステップＳＴ２、或いは必要に応じてステップＳＴ
３，ステップＳＴ４の操作を加えることで、ＸＹステー
ジ４３に載置されているウェハ４４内のチップ３０の第
１ポイント及び第２ポイントの装置上座標での各Ｘ，Ｙ
座標が求まり、さらにそれに加えて第３ポイント、第４
ポイントの装置上座標での各Ｘ，Ｙ座標が求まる。

【００６６】次に、ステップＳＴ５では、装置上座標と
設計上座標との変換係数が算出される。これは、上記し
たステップＳＴ１及びステップＳＴ２の少なくとも２つ
のステップから得られた装置上座標での各ポイントの座
標と、予め記憶されている設計上座標での各ポイントの
座標とを比較することにより行われる。例えば、第１ポ
イントと第２ポイントとの装置上座標での座標間の距離
及び方向と、予め記憶されている設計上座標での第１ポ
イントと第２ポイントとの座標間の距離及び方向とを比
較すれば、製造段階で生じた半導体装置の素子パターン
の伸縮，拡張の程度が把握できるとともに、装置上座標
と設計上座標の変換係数が算出できる。

【００６７】次に、ステップＳＴ６では、予め第１記憶
部５０ａに記憶されているプライマリーテストの冗長用
チップ，アドレスデータ及び予め第２記憶部５０ｂに記
憶されている設計上フューズ座標データから、切断する
フューズ２７の設計上座標での座標を読み出す。

【００６８】次に、ステップＳＴ７では、ステップＳＴ
５で算出された装置上座標と設計上座標の変換係数と、
ステップＳＴ６で読み出された切断するフューズ２７の
設計上座標での座標から、切断するフューズ２７の位置
を装置上座標での座標で求める。そして、求めたデータ
をステップＳＴ８で一旦ＲＡＭ５０ｄのファイルに収納
する。

【００６９】次に、ステップＳＴ８でファイルされたデ
ータに従い、ステップＳＴ９でステージ駆動手段５１に
よりＸＹステージ４３のコントロールを行いウェハ４４
上の冗長チップ２６の切断するヒューズ２７の位置にレ
ーザ光の照射位置を合わせ、レーザパルスを出射する。 そして、ファイルに従いＸＹステージコントロール及び
レーザパルス出射を繰り返す。

【００７０】このように、本実施例では、位置合わせマ
ークで反射されるレーザ光の反射率を測定して、該反射
率の変化から位置合わせマークのポイントの座標を少な
くとも２個装置上座標で求めるとともに、該ポイントの
反射率測定で求められた装置上座標と予め記憶されてい
る設計上座標での座標を比較して装置上座標と設計上座
標との変換係数を算出し、該変換係数と予め記憶されて
いるプライマリーテストの冗長チップ，アドレスデータ
及び設計上フューズの設計上座標での座標データから、
切断するフューズの位置を装置上座標で高精度に求めて
正確にレーザ光を出射する。そのため、冗長用ビットの
フューズ切断不良を発生させない。

【００７１】尚、上記実施例では、位置合わせマーク及
びトリミング装置を、冗長用ビットのフューズ切断用の
位置合わせマーク及びそのトリミング装置として説明し
たが、本発明の位置合わせマークは半導体装置のトリミ
ング工程用に限られることはなく、さらに本発明のトリ
ミング装置は冗長用ビットのフューズ切断にのみ用いら
れるものではない。

【００７２】

【発明の効果】以上の通り、本発明の位置合わせマーク
によれば、レーザ等の光学系を用いた位置合わせにおい
て、位置合わせマークの位置検出用ターゲットとその周
囲のバックグランドの垂直反射光強度を変化させ反射率
のコントラスト差を大きくできるので、ＳＮ比が改善さ
れ正確な位置合わせができるようになる。

【００７３】また、本発明のレーザトリミング装置及び
半導体装置の製造方法においては、高精度にトリミング
位置を求めて正確にレーザ光を出射するので、トリミン
グの不良ひいては半導体装置の製造不良を発生させない
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置合わせマークの第１の実施例を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明の位置合わせマークの第２の実施例を示
す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は断面図である。

【図３】本発明の位置合わせマークの第３の実施例を示
す平面図である。

【図４】本発明の位置合わせマークの第４の実施例を示
す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は断面図である。

【図５】本発明の位置合わせマークの第５の実施例を示
す図であり、（ａ）は平面図．（ｂ）は断面図である。

【図６】本発明の位置合わせマークのターゲットパター
ンの例を示す図であり、（ａ）はＬ字ターゲットパター
ン、（ｂ）はＩ字ターゲットパターン、（ｃ）はＩＩ字
ターゲットパターン、（ｄ）は十字ターゲットパターン
である。

【図７】本発明と従来例の位置合わせマークの反射率測
定データを示す図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）は本
発明の位置合わせマークで散乱パターンが有り、（ａ′
），（ｂ′），（ｃ′）　　は従来例の位置合わせマー
クで散乱パターンが無く、（ａ），（ａ′）はカバー膜
厚が標準のもの、（ｂ），（ｂ′）は標準より−０．１
　μｍのもの、（ｃ），（ｃ′），は標準より＋０．１
　μｍのものである。

【図８】本発明の位置合わせマークの第６の実施例を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図９】冗長用ビットの極めて簡単な回路例を示す図で
ある。

【図１０】冗長用ビットのフューズと位置合わせマーク
が形成されている半導体装置の断面図である。

【図１１】チップ内のターゲット配列例を示す図である
。

【図１２】ポイントの説明図である。

【図１３】本発明のレーザトリミング装置の一実施例の
構成例を示す図である。

【図１４】位置合わせからレーザ光出射までの処理手順
を示す図である。

【図１５】Ｘ軸用ターゲット検出の処理手順を示す図で
ある。

【符号の説明】

１，１１，２１，２２，２３，２４，３１　　　　　　
位置合わせマーク ２　　　　　　位置検出用ターゲット ３　　　　　　垂直反射率減少領域 ４　　　　　　Ａｌ層 ６　　　　　　カバー膜 ８　　　　　　第１のＰＳＧ層 ８′　　　　第２のＰＳＧ層 １０　　　　フィールド酸化膜 １２　　　　基板 １４　　　　Ａｌ層 １６　　　　ＰＳＧ層 １８　　　　垂直反射領域 ２０　　　　Ａｌ層 ２６　　　　穴長用ビット ２７　　　　フューズ ３０　　　　チップ ３１　　　　位置合わせマーク ３４　　　　レーザトリミング装置 ３６　　　　レーザ光源 ３６′　　レーザ光照射手段 ４３　　　　ＸＹステージ ４８　　　　反射率算出回路 ４９　　　　演算処理手段 ５０　　　　記憶手段 ５１　　　　光源駆動手段 ５２　　　　ステージ駆動手段

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　位置検出光を垂直反射させる反射領域
   と、前記位置検出光を散乱し垂直反射を減少させる垂直
   反射率減少領域と、を有することを特徴とする位置合わ
   せマーク。
2. 【請求項２】　　位置検出光を散乱し垂直反射を減少さ
   せる凹凸部よりなる垂直反射率減少領域と、前記位置検
   出光を垂直反射させる平面部を有する反射領域と、を有
   することを特徴とする位置合わせマーク。
3. 【請求項３】　　前記垂直反射率減少領域は、位置検出
   光走査方向に対して垂直方向に伸びたストライプ状の反
   射膜で形成されていることを特徴とする請求項１または
   ２記載の位置合わせマーク。
4. 【請求項４】　　前記垂直反射率減少領域は、ドットパ
   ターンに形成されている反射膜であることを特徴とする
   請求項１または２記載の位置合わせマーク。
5. 【請求項５】　　前記垂直反射率減少領域は、市松形状
   パターンに形成されている反射膜であることを特徴とす
   る請求項１または２記載の位置合わせマーク。
6. 【請求項６】　　前記垂直反射率減少領域は、段差形成
   用の膜がストライプ構造に形成され、その上部にストラ
   イプ構造の反射膜が傾斜して形成されていることを特徴
   とする請求項１または２記載の位置合わせマーク。
7. 【請求項７】　　前記垂直反射率減少領域は、段差形成
   用の膜がドット構造に形成され、その上部に中央部で凹
   部を有する反射膜がコンタクトしていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の位置合わせマーク。
8. 【請求項８】　　光反射膜をパターニングして形成した
   位置合わせマークを有する半導体装置であって、該位置
   合わせマークは位置検出光を反射するターゲットパター
   ンと、該ターゲットパターンよりも小さい複数のパター
   ンを有し、前記光反射膜はカバー膜で覆われており、前
   記複数のパターン部分では垂直入射光が散乱することを
   特徴とする半導体装置。
9. 【請求項９】　　位置検出光を垂直反射させる反射領域
   と、該反射領域の近傍に形成され前記位置検出光を散乱
   し垂直反射を減少させる垂直反射率減少領域と、を有す
   る位置合わせマークを備えるとともに、ステージ上に載
   置された半導体装置に位置検出光を照射する光照射手段
   と、前記位置合わせマークで反射される垂直反射光の強
   度を測定する測定手段と、前記半導体装置に関するテス
   トデータおよび設計データを記憶する記憶手段と、前記
   垂直反射光の強度と、前記テストデータ及び設計データ
   とから前記半導体装置のトリミング位置を装置上座標で
   求める演算処理手段と、前記ステージを駆動するステー
   ジ駆動手段と、を有することを特徴とするレーザトリミ
   ング装置。
10. 【請求項１０】　　レーザ光を散乱し垂直反射を減少さ
    せる垂直反射率減少領域と、該垂直反射率減少領域の近
    傍に形成され前記レーザ光を垂直反射させる垂直反射領
    域と、を有する位置合わせマークを備えるとともに、ス
    テージ上に載置された半導体装置に前記レーザ光を照射
    するレーザ光照射手段と、前記位置合わせマークで反射
    される垂直反射光の強度を測定する測定手段と、前記半
    導体装置に関するテストデータ及び設計データを記憶す
    る記憶手段と、前記垂直反射光の強度と、テストデータ
    及び設定データとから前記半導体装置のトリミング位置
    を装置上座標で求めるとともに、装置全体を制御する演
    算処理手段と、前記ステージを駆動するステージ駆動手
    段と、を有し、前記レーザトリミング位置の検出後レー
    ザ光強度を上昇させてレーザトリミングを行うことを特
    徴とするレーザトリミング装置。
11. 【請求項１１】　　半導体基板上にフューズ部分を形成
    する工程と、前記フューズ部分以外の領域に光反射膜を
    形成する工程と、該光反射膜をパターニングして位置検
    出光を垂直反射させる反射領域と、該反射領域よりも小
    さい複数のパターンよりなり前記位置検出光を散乱し垂
    直反射を減少させる垂直反射率減少領域と、を形成する
    工程と、前記反射領域及び前記垂直反射率減少領域上に
    カバー膜を形成する工程と、前記反射領域及び前記垂直
    反射率減少領域に位置検出光を略垂直に照射して、その
    垂直反射光強度から求められる基準点に基づきフューズ
    の位置を算出する工程と、該フューズにレーザ光を照射
    して切断する工程と、を有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
12. 【請求項１２】　　半導体基板上にフューズ部分を形成
    する工程と、前記フューズ部分以外の領域に位置検出光
    を散乱し垂直反射を減少させる凹凸部よりなる垂直反射
    率減少領域と、前記位置検出光を垂直反射させる平面部
    を有する垂直反射領域と、を有する位置合わせマークを
    形成する工程と、前記位置合わせマーク上にカバー膜を
    形成する工程と、前記位置合わせマークが形成された半
    導体装置にレーザ光を略垂直に照射し、前記位置合わせ
    マークで反射される垂直反射光の反射強度からフューズ
    の装置上座標での位置を算出する工程と、前記フューズ
    にレーザ光を照射して切断する工程と、を有するこを特
    徴とする半導体装置の製造方法。