JPH05217845A - アライメント測定用パターン - Google Patents

アライメント測定用パターン

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JPH05217845A
JPH05217845A JP4015893A JP1589392A JPH05217845A JP H05217845 A JPH05217845 A JP H05217845A JP 4015893 A JP4015893 A JP 4015893A JP 1589392 A JP1589392 A JP 1589392A JP H05217845 A JPH05217845 A JP H05217845A
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JP
Japan
Prior art keywords
shot
alignment measurement
alignment
measurement pattern
exposure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4015893A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Yamauchi
孝裕 山内
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショット内の1箇所のみでショットの位置を
計測する場合に問題となるウエハやマスクの伸び縮みに
よるアライメント精度の低下を防止し、大きいショット
に対しても高精度のアライメントを達成する。 【構成】 ステップ・アンド・リピード動作により、露
光を行なう露光方法によるアライメント測定用パターン
において、同一ショット内に複数個の同一のアライメン
ト測定用パターン領域13A,13Bを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置であるI
C、LSIの製造方法において、パターン形成を行なう
リソグラフィー工程に関するものであり、その中でも特
に縮小投影露光装置を用いた露光方法に使用されるアラ
イメント測定用パターンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】IC、LSIの製造方法におけるリソグ
ラフィー工程には、従来から等倍投影露光装置や縮小投
影露光装置などが用いられているが、微細パターン形成
が必要な高集積度のIC、LSIの製造には、高解像力
で、高精度のアライメント能力を持つ縮小投影露光装置
が一般に使用されている。
【0003】縮小投影露光装置は、15mm□の露光領
域を有する5:1の縮小率のものが多く製造に使用され
ており、この装置ではその露光領域が通常用いられるウ
エハサイズ(4インチ〜6インチ)よりも小さいため
に、高速でステップ・アンド・リピート動作を行なって
露光を繰り返すことにより、ウエハ全面にIC、LSI
のチップを形成している。このような動作をすることに
より、ウエハの全面に数十〜数百個のIC、LSIのチ
ップが短時間で形成可能となっている。
【0004】このような縮小投影露光装置においては、
次のようなアライメント方法が通常採用されている。す
なわち、図3に示すように、一回のステップ・アンド・
リピート動作で露光される領域、つまり斜線部(以下、
ショットと称する)ごとに、X方向用アライメントマー
ク4、Y方向用アライメントマーク5を各1個ずつ設け
ておき、それを各ショット毎に、あるいは1枚のウエハ
のうちから数ショット〜十数ショットを選び、それらの
各ショット毎にアライメント信号を収集し、それによ
り、各ショットの位置を確定して露光を行なう方法が採
用されている。なお、図3において、1はスクライブラ
イン、2はデバイス領域、3はアライメント測定用パタ
ーン領域である。
【0005】ここで、アライメント測定用パターン領域
3は、図5に示すに、X方向のバーニヤ6、Y方向のバ
ーニヤ7、X,Y方向のバーニヤ用の合わせズレマーク
8を有し、露光後の補正を行なうようにしている。ま
た、X方向用アライメントマーク4およびY方向用アラ
イメントマーク5は図6に示すように、ライン・アンド
・スペースからなり、露光を行なう前、アライメント信
号を収集し、各ショットの位置を確定する。
【0006】この場合、アライメント信号の収集により
求められたショットの位置と、実際のショットの位置と
の間には、さまざまな理由からオフセットが存在してお
り、このオフセットの経時変動等の影響を避けるため、
実際のIC、LSIの製造の際には、オフセット量の補
正のために、通常次のような方法が採られている。すな
わち、各ショットに1個ずつアライメント測定用パター
ン領域を配置しておき、各製造ロット毎、あるいは数ロ
ット毎、あるいは一定期間毎に、1枚〜数枚のウエハに
ついて、アライメント測定用パターンを用いたオフセッ
ト量の測定、すなわち露光処理を終了したウエハについ
て、アライメントマーク信号の計測により求められたシ
ョットの位置(露光処理により形成されたパターン)と
実際のショットの位置(アライメント計測を行なった下
地パターン)との差の測定を行ない、その結果をオフセ
ット量として、装置に対して補正を行なうことにより、
実際のIC、LSIの製造に対してオフセットの影響が
少なくなるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、IC、
LSIの高集積化に伴い、上記のアライメント測定方法
では次のような不具合点が出てきた。すなわち、高集積
化に伴ってパターンの微細化が進み、アライメント精度
についての要求が厳しくなってきたこと、及びDRAM
等のメモリデバイスに代表されるように、高集積化に伴
ってデバイスサイズが拡大されてきており、それに伴っ
て1ショットの大きさも拡大してきたことにより、ウエ
ハやマスクの伸び縮みによるショット内のアライメント
精度が無視し得ない大きさになってきた。このためショ
ット内の1箇所のみでショットの位置を計測したり、オ
フセットの補正量を測定した結果が、必ずしもショット
全体の位置を反映していないと考えられるようになって
きた。
【0008】本発明は、以上述べたようなショット内の
1箇所のみでショットの位置を計測する場合に問題とな
る、ウエハやマスクの伸び縮みによるアライメント精度
の低下を防止し、大きいショットに対しても高精度のア
ライメントを達成することができるアライメント測定用
パターン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】本発明は、上記目的を達
成するために、ステップ・アンド・リピード動作によ
り、露光を行なう露光方法によるアライメント測定用パ
ターンにおいて、同一ショット内にアライメント測定用
パターン領域を複数個配置するようにしたものである。
【0010】また、前記アライメント測定用パターン領
域は、ショットの周辺に近い部位、または周辺のスクラ
イブライン上に形成するとともに、対角線上にまたは対
角線に近接する位置に対を成して配置するようにしたも
のである。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記のように、ステップ・ア
ンド・リピート動作を行なう縮小投影露光装置を用いた
露光にあたり、同一のショット内にアライメント測定用
パターンを複数個配置することにより、それによりショ
ットの位置の計測と共に、ショットのマスクに対する伸
縮量も計測することができる。更に、その結果をもと
に、露光位置の補正あるいはショットの伸縮量の補正を
行なった後に、露光を行なう。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示すシ
ョット内のアライメント測定用パターンの平面図、図2
は本発明のアライメント測定用パターンを用いて露光を
行なった結果を示す平面図である。
【0013】図1に示すように、アライメント測定用パ
ターン領域13A,13Bは同一のショット内に複数個
配設する。例えば、右下隅にアライメント測定用パター
ン領域13A、左上隅にアライメント測定用パターン領
域13Bとそれぞれ配置する。このようなアライメント
測定用パターン領域の配置は、図に示すように、スクラ
イブライン11の領域内に、お互いに干渉させることな
く行なうことが可能であり、パターン形成を行なう複数
の工程に対応して並べて配置することも可能である。
【0014】上記したように、アライメント測定用パタ
ーン領域13A,13Bは互いに二重露光されない位置
に設けるようにする。つまり、有効なデバイス領域12
を広くとるために、スクライブライン11は隣の露光領
域と共有するようにしているため、アライメント測定用
パターン領域が二重露光されると消えてしまうことにな
る。例えば、図1の斜線部以外のスクライブライン11
の箇所に設けられると問題である。
【0015】上記したように、このようなアライメント
測定用パターン領域の配置は、図に示すように、スクラ
イブライン11の領域内に、お互いに干渉させることな
く行なうことが可能であり、パターン形成を行なう複数
の工程に対応して並べて配置することも可能である。な
お、図1において、11はスクライブライン、12はデ
バイス領域、14はX方向用アライメントマーク、15
はY方向用アライメントマークであり、図3における従
来と同様のものである。
【0016】上記のようなアライメント測定用パターン
を使用して行なう本発明による露光方法を以下に説明す
る。まず、X方向用アライメントマーク14とY方向用
アライメントマーク15の計測により求めたショットの
位置と、実際のショット位置との間のオフセット量の測
定のため、各製造ロット毎、あるいは数ロット毎に1枚
〜数枚のウエハについて、露光・現象処理によるパター
ニングを行ない、オフセット量(合わせズレのこと)の
測定を行なう。この際、図1に示すように、1ショット
内の複数個のアライメント測定用パターン領域13A,
13Bを使用し、X方向、Y方向のオフセット量の測定
を1ショット内の複数点について、1ウエハ内で数ショ
ット〜十数ショットについて行なう。
【0017】次に、以上によって計測された各々の点に
おけるオフセット量の値を基に、露光処理を行なう製造
ロットのウエハの縮小率を求める。まず、測定を行なっ
たショット内複数個のアライメント測定用パターン領域
から、X方向に離れた位置にあるもの、あるいはY方向
に離れた位置にあるものを対になるように1組、あるい
は複数組選び、それぞれの対の間でオフセット量の差分
を求める。この際、アライメント測定の正負の方向に対
して、正の方向にあるパターンの測定値から負の方向に
あるパターンの測定値の差をとるようにする。次に、求
められた差分を、測定を行なった全ショットについて平
均する。この値を、アライメント測定用パターン領域間
の距離で割り、1を加えることによりショットの伸縮量
が割合として求まる。
【0018】次に、製造ロットを処理する際に必要なオ
フセット量を求める。アライメント測定用パターン領域
の配置が、図1のような場合、すなわちパターンがショ
ット周辺に近いスクライブライン上にあり、かつ対角線
上の反対側にお互いが位置している場合には、上記オフ
セット量の算出はショット内の複数位置の測定結果を平
均したもの、図1の配置の場合には、アライメント測定
用パターン領域13Aの測定結果とアライメント測定用
パターン領域13Bの測定結果を平均すれば良い。
【0019】このような算出方法により、ショット中心
におけるオフセット量を求めることができる。この場
合、ショット内のデバイスの配置により、ショット中心
にアライメント測定用パターン領域が配置可能な場合に
は、その位置における測定結果をもって製造ロットのオ
フセット量としても良い。以上により求めたショットの
伸縮量及びオフセット量を使用して縮小光学系の縮小率
及びオフセット量の補正を行なった後、製造ロットの露
光処理を行なう。この時、縮小率の補正はマスクと縮小
投影露光光学系において、光学系とマスクとの距離を微
小量動かすことにより(光学系のマスク側が非テレセン
トリックの場合)、あるいは光学系まわりの気圧を気圧
補正機構により変化させることにより行なうことができ
る。ただし、この際補正機構の補正量に対する縮小率の
変化量は予め調べておく必要がある。
【0020】以上述べた2つの方法のどちらかにより、
前記の手順により求めたショットの伸縮量の割合に対応
した縮小率の補正を行なう。オフセット量については、
装置の持っているベースライン補正量に前記手順により
求めたオフセット量を加えることにより補正を行なう。
以上述べた製造ロットの処理時における補正は、以下に
述べる理由によりショット内複数点の測定結果により求
めたショット中心におけるオフセット量のみの補正でも
良い。また上記実施例のようにオフセット量の補正とシ
ョットの伸縮量の補正の両方を行なっても良い。と言う
のは、図4に示した従来方法のようにショット内1箇所
に対してオフセット量の測定を行ない、補正した後、露
光処理を行なった場合、図4においては、アライメント
測定用パターン領域13Bの位置のアライメント測定用
パターンを使用した時の結果を示してあるが、用いたア
ライメント測定用パターン領域13Bのショット内の反
対側で、ウエハあるいはマスクの伸縮の影響が顕著に表
れる。これに対し、ショット中心におけるオフセット量
を、図1におけるアライメント測定用パターン領域13
A、13Bのアライメント測定用パターンを用いて求
め、その値により補正を行なうことにより、図4のよう
な結果に比べて、アライメント測定用パターン領域13
Aの位置、すなわちアライメント測定用パターン領域1
3Bの位置の反対側での合わせずれの量を半分に低減で
きる。つまりショットの伸縮の影響がショット全体に分
散するため、見かけ上少なくなる。もちろん、縮小率補
正を行なうことにより、ずれ量をなくした方が良いこと
は言うまでもないが、従来の方法に比べてずれ量が、1
/2にできることは、それだけでも効果は大きい。
【0021】なお、図2及び図4において、実線は実際
のショットの外形、破線は露光処理により形成されたシ
ョットの外形を示している。また、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々
の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、1ショット内に複数のアライメント測定用パタ
ーン領域を配置し、ショット中心のオフセット量及びシ
ョットの伸縮量の割合を算出可能としたので、ショット
の伸び縮みに対して効果的に補正を行なうことができ、
ショットの全面にわたって高精度のアライメント結果を
得ることができる。これは前述したように、IC、LS
Iの高集積化により拡大したチップサイズのものを製造
する際に、より効果が大きい。すなわちウエハの伸び縮
みの量が同じ場合、ショットの大きさが大きい程、ショ
ットの伸び縮みによる合わせズレ量は大きくなる。
【0023】従って、特に高集積のIC、LSIの製造
の際にアライメント精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すショット内のアライメン
ト測定用パターンの平面図である。
【図2】本発明のアライメント測定用パターンによる露
光結果を示す平面図である。
【図3】従来のショット内のアライメント測定用パター
ンの平面図である。
【図4】従来のアライメント測定用パターンによる露光
結果を示す平面図である。
【図5】従来のアライメント測定用パターン領域の構成
図である。
【図6】従来のアライメントマークの構成図である。
【符号の説明】
11 スクライブライン 12 デバイス領域 13A,13B アライメント測定用パターン領域 14 X方向用アライメントマーク 15 Y方向用アライメントマーク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステップ・アンド・リピード動作によ
    り、露光を行なう露光方法によるアライメント測定用パ
    ターンにおいて、 同一ショット内にアライメント測定用パターン領域を複
    数個配置することを特徴とするアライメント測定用パタ
    ーン。
  2. 【請求項2】 前記アライメント測定用パターン領域
    は、ショットの周辺に近い部位または周辺のスクライブ
    ライン上に形成するとともに、対角線上にまたは対角線
    に近接する位置に対を成して配置することを特徴とする
    請求項1記載のアライメント測定用パターン。
JP4015893A 1992-01-31 1992-01-31 アライメント測定用パターン Withdrawn JPH05217845A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19990408