JPS59101829A - アライメントマ−クの配置方法 - 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】 本発明は複数個の物体を位置合わせするためのアライメ
ントマークの配置方法に関し、特に半導体製造のための
ウニノ・あるいはマスクに設けるアライメントマークの
配置に適する。

複数個の物体を自動的に整合する装置の代表的な例とし
てＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の製造装置であるアライ
ナ−が挙げられる。ＩＣ，ＬＳＩは複雑な回路パターン
を何層にも重ね合わせることにより製作される。半導体
素子の高速化、高密度化に伴ない、回路パターンの線幅
は微細化の一途を辿り、それにつれて重ね合わせ精度も
サブミクロンオーダーの高度なものが要求されている。

この様な高精度化、微細化に対応するアライナ−として
、例えばステッパーと呼ばれるステップアンドリピート
方式の装置が挙げられる。ステッパーでは縮小又は等倍
でレチクル上にあるパターンをウェハ上に投影転写する
。この際、投影転写を行う光学系の制約から露光面積が
制限される。ウェハ全面を露光する為、焼き付けを行っ
てはステップしてウェハを動かし、又焼き付けを行うと
いう動作を繰り返すのである。ウェハの大型化が進んで
来るにつれ、必要とされるステップ数は増加し、処理時
間が増大する。一方、ステッパーで順次焼き付けが行な
われる為にはレチクルとウニノ１の相対的な位置合わせ
がなされていなければならない。その為どの様な方式で
位置合わせを行なうかが非常に重要なパラメーターとな
る。位置合わせの方式としてはまづ第２アクシス方式と
いって、焼き付けを行う位置から離れた所で予め位置決
めをし、その後はレーザー干渉計の精度を頼りにして焼
き付けを行っていくやり方がある。但し、この方式は、
高速である反面、焼き付けを行う位置で直接位置合わせ
状態を確認できない事、ウェハが工程を経て行くに従っ
て生ずる非線型な歪に対処できない事、ステージの動き
のモニターの精度が誤差要因になる事といった欠点があ
る。一方、これに対して実際に焼き付けを行なう位置、
又はその近傍で投影光学系を通してウェハを観察し、レ
チクルとアライメントを行なうＴＴＬ方式がおる。ＴＴ
Ｌ方式を用いると前述のウェハの歪みや、ステージ精度
の影響を免れる事ができるので、アライメント精度の向
上が期待できる。

ＴＴＬ方式に対してはレーザービームの走査を用いる方
法が従来公知技術として知られている。

本件出願人になる特開昭５４−５３５６２はその一例で
ある。この方式の簡単な実施例である第１図では一つの
レーザー光源１からの光を左右２本の対物レンズ１１に
対して分割し、２ケ所でレチクル１２とウェハ１３の位
置ずれを検出する。２ケ所でずれ量を検知する事により
平行移動と回転という２種類の自由度を完全に押える事
ができる。図中１はレーザー、２はレーザー系のピント
出しを行う集光レンズ、３は回転多面鏡、４はｆ−θレ
ンズ、５はビームスプリッタ−である。１のレーザーを
出た光が回転多面鏡３の回転に従って走査を行い、ビー
ムスプリンター５以下の光学系に入っていく。６はフィ
ールドレンズ、２５は視野分割プリズム、７は偏光ビー
ムスプリッタ−１８はリレーレンズ、９はビームスプリ
ッタ−で、これらの素子を反射又は通過し次光が対物レ
ンズ１１に入り物体面上で結像し、走査を行なう。瞳結
像レンズ１４からディテクター１８に至る系は光電検出
系である。１５は色フイルタ−，１６は空間周波数フィ
ルターで、正反射光をカットし、散乱光をとり出す役目
をする。１７はコンデンサーレンズである。光源１９、
コンデンサーレンズ２０、色フイルタ−２１が照明光学
系、エレクタ−２２、接眼レンズ２３が観察光学系であ
る。この光学系でここでは省略する。

この例では光量を有効に用いる為、走査レーザー光が、
レチクル及びウニノ１の共範面に置かれた視野分割プリ
ズム２５によって左右にわけられている。走査線は視野
分割プリズムの稜線と直交している。

アライメントを行なう為の顕微鏡系、即ちアライメント
スコープの光電検出以外のもう一つ重要な機能は観察機
能である。特にレチクルとウニノ１の合致状態のモニタ
ー、或いはレチクルの初期設定の確認等、観察機能はア
ライメントスコープに対して欠く事のできない要素であ
ると言える０観察光学系としてアライメントスコープが
望まれるのは観察できる像が自然に見易い形で見えると
いう事である。

第１図の様な実施形態をとった場合、観察される像視野
の関係を第２図に示す。図中３１が視野分割プリズム２
５の稜線、３２はレーザービームの走査線、３３は右側
の対物レンズに対応する視野、３４は左側の対物レンズ
に対応する視野である。実際に走査線は物体面上を横方
向に走査し、対応する位置にレチクル及びウニノ為のア
ライメント用マークが設置される。アライメントマーク
は半導体素子を製造する過程では役に立つが、半導体の
実素子として実際の回路機能を果すわけでは無い。ウニ
ノ・の処理が終った時点ではアライメントマークの部分
はプツトスペースになる０従ってアライメントマークの
占有エリアは実素子の収率を高める意味で成るべく小さ
い事が望ましいＯ第３図に示した様なマスク（又はレチ
クル）がある時、アライメントマークを各チップの間の
スクライブ線の中に収納すると、この問題は解決される
。

この場合、アライメントスコープによる走査が横方向な
ので、アライメントマークは横方向のスクライブ線の中
に収納される様にすれば良い。

しかし・ながら、特に縮小型のステッパーの様な場合、
レチクル全体が１個のチップに対応し、スクライブ線が
周辺部にしか存在しない場合が起こる。第４図にレチク
ル上に１チツプしか存在しない場合の例を示す。図中斜
線を引いて示したのがアライメントマークの部分である
。横方向に走査を行なうとアライメントマークの位置は
中心から大きく離れた位置に置かざるを得なくなる。こ
の結果としてアライメントマークのついていない辺の付
近ではマークのついている辺付近に比してアライメント
の精度が悪化する。すなわち、チップの中心から偏よっ
ているため、アライメントマークのついている辺とアラ
イメントマークのついていない辺でアライメント精度が
異なり好ましくない０ 本発明は前述の欠点、即ちアライメントマーク位置の問
題から来るアライメント精度の不均一性を除去する事を
目的とする。

更に本発明では年々幅の狭くなる傾向のおるスクライブ
線についても充分対処し得る様なアライメントマークの
構成を可能とする事を目的とする。

この目的を実現させる為、本発明ではアライメントマー
クの配置に特色を持っている。以下具体的な実施例をも
って本発明を説明する。

第５図は本発明を用いる整合装置の好ましい実施例の一
つである。第５図の系は第１図の系の変形であり、番号
はそれぞれ対応している。即ちレーザー１を出た光が回
転多面鏡３の回転に従い対物レンズ１１を通してマスク
面１２上を走査する事に何ら変化は無い。第５図の配置
が第１図と異っているのは、レーザーから光の出た順番
で追えば視野分割プリズム２５を経て光学系が左右に分
子： 割され７後からである。即ち、左右の光学系が非対称に
構成され、マスク１２上の観察位置が段違いになってい
る事である。即ち第５図の系で観察している位置は第６
図の２７と２８の位置に示される箇所である。またレー
ザー光で走査している領域は図中で斜線を施しである。

アライメントマークは斜線部に収納される。即ちスクラ
イブ線内にマー゛りを納める事ができる。この方式は観
察箇所のスパンが長いので回転成分の誤差を最も良く抑
える事ができるという特長がある。

第５図の光学系の段違い構成は従来の光学系を多少変形
する事で容易にこの様な効果を持たせる事のできる事を
示している。図中ダッシュをつけたのは左右光路の非対
称性の為に生ずる効果を示す為で部品の機能はダッシュ
の無いものと全く同一である。

第７図及び第８図はウニノ・上のスクライブ線にアライ
メント用のマークが配置されている例である。第７図、
８図ともレチクルが１チツプで構成され、それがステッ
プアンドリピート方式で焼き付けられている。アライメ
ントマークは個々の実素子の境界であるスクライプ線内
にあるが、配置の方式が第７図と第８図では異っている
。第６図の例から明らかな様に本実施例で用いているの
は右上と左下に配置されたアライメントマークである。

第７図では隣り合うチップ同志スクライブ線を共用して
いる。即ち３０というチップの周りの３ＯＡ、３０Ｂ、
３０Ｃ，３０Ｄ　　という４つのマークに着目した時、
チップ３０に対して使うマークは３０Ｂと３０Ｃである
。３０Ａは上方のチップ２９の為のマーク、３０Ｄは下
方の３１というチップの為のマークとなっている０ これに対し、第８図の方はスクライブ線の中を更に部分
し、アライメントマークはあく迄、個々のチップに隣接
させようという実施例である。この場合は第７図の場合
に比して、マークの収納個数が倍増するという利点があ
る。但し、第７図の方式の方がスクライブ線の幅が細く
て良いという利点がある事も事実である。近年スクライ
ブ線の幅はますます狭くなる傾向があり、その場合には
第７図の方式の方が有利であると言える。

さて、以上、アライメントマークが横力向Ｋ（申びてい
る場合を示したが、マークが縦方向に存在している場合
にもマークの段違い配置は効果を発揮する。第９図にそ
の例を示す。第９図（ａ）は第９図（ｂ）の様に４つの
チップＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ　が形成されているレチクルをス
テップアンドリピートで焼き付けた場合を示す。レチク
ルにはアライメントマークＰ、Ｑが形成されており、Ｐ
、Ｑは段違いとなっている。

レチクルのアライメントマークは第６図で説明した如く
、レチクルの左下部　Ｐ″及び右上部。′に設けても良
いが、ここではＰ、Ｑの位置に設ける場合を説明する。

レチクルのアライメントマークＰ、Ｑがステップアンド
リピートでウェハ上に焼き付けられた状態は第９図（ａ
）に示す通りである。またこの第９図（ａ）はウェハ上
のアライメントマークの位置を示している。すなわち、
ショク）４０においてチップ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ，
４０Ｄ　が焼キつけらレルとき、レチクルのアライメン
トマークＰ、Ｑに対応するウェハのアライメントマーク
は４０Ｐ、４０Ｑ　であり、次のショット４１における
レチクルのアライメントマークＰ、Ｑに対応するウニへ
のアライメントマークは４１Ｐ、４１Ｑとなる。仁とで
ウェハのアライメントマーク４０Ｐと４１Ｐは、同一位
置に無いため、あるショットでウニへのアライメントマ
ークがレチクルのアライメントマーク像と重なって、次
のショットでのアライメントｉ−りとして機能しえない
という事態を回避できる。なお第９図中で同一の番号は
同一のショレトで焼き付けたことを示している。第１０
図は縦方向にレーザー光を走査する光学系の実施例であ
る。こζで縦方向にレーザーを走査する様にミラー９と
９８の組合わせが用いられている。勿論左右の対物レン
ズ１１は第９図のアライメントマークの位置に対応して
段違いに設けられている。ステップアンドリピート方式
は各ショット毎に焼き付けを行って拡次のショットにス
テップする動作を繰り返すので、各ショット間のつなぎ
が大きな問題となる。特にスクライブ線はその境界領域
に位置する　−ので、その中に如何に情報をうまく入れ
込むかが問題となる。前述の如く第９図でＰとＱを段違
いにした事はステップして次のショットに行った時、Ｐ
とＱの焼き付は像が次のショットのウェハのアライメン
トマークに重ならない事を示しており、スクライブ線の
中に、効率的にアライメントマークを配置する事が可能
となる０逆疼効率的にマークを配置する為には第９図ｃ
＆）の様な状態を考えた時、ＰとＱの焼き付は像が次の
ショットのウェハのアライメントマークに重ならない様
に予め相互の位置関係を定めておく必要かあゑ〇 さて、上述のアライメントマークとしては、例えば従来
公知のマークすなわち第１１図に示す様な例があげられ
る。図中５１はレチクル上のマーク、点線で示した５２
はウェハ上のマークであり、５３は走査線である。ＴＴ
Ｌ方式なのでレチクルを通してレチクル上のマークとウ
ェハを同時に検知し、その信号に基づいて不図示の駆動
系で両者のアライメントを行っている。ところで第９図
のようにマークを配置した場合、ＰとＱが同一のマーク
であると回転の誤差によりずれが生じた時、ＰとＱを混
同する可能性も考えられる。その場合にはＰとＱを例え
ば逆向きのマークとすることにより混同を回避できる。

第１２図はその様な手法をレチクルだ応用した場合で、
ＰとＱは互いにマークの向きが逆転している。これに対
応するウェハ上のスクライブ線上の７ライメントマーク
は第１３図の様に構成される。すなわちＰとＱの向きが
異なるので、両者を混同する事はあり樽ない。

以上述べてきた様に本発明はアライメントマークの構成
を段違い忙する事により、マークの配置を合理的にした
。特にステッパーで問題となる各焼き付はショット間の
関係から来るマークの重なりの問題を解消した点で効果
が大きい。

又顕微鏡系も非対称な構成をとる事により容易にこれに
対処し得る点で構成上も殆ど問題がない。

この様に本発明は従来のマークの位置に工夫をこらす事
により直接ＴＴＬでレチクルとウェハを合わす事ができ
るという点で効果が絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアライメント光学系の説明図、第２図は
走査ビームと視野の関係を示す図、第３図はマスク又は
レチクルを示す図、第４図は従来の１チップルチクルの
場合のアライメントマークの配置を示す図、 第５図は本発明を用いた整合装置の実施例の光学系配置
図、 第６図は第５図の系でのアライメントマークの位置を示
す図、 第７図、第８図は第６図のレチクルを用いた場合のウェ
ハ上のアライメントマークを示す図、第９図は縦方向の
スクライプ領域に本発明を適用した場合の図で、第９図
（ａ）は、ウニノ〜、第９図（ｂ）はレチクルを示す図
、 第１０図は第９図のアライメントマークを用いた 北整合装置の実施例の光学系配置図、 第１１図はレチクル及びウェハのアライメントマークの
実施例で走査線との関係を示す図、第１２図はレチクル
上のアライメントマークの実施例の図、 第１３図はウェハのスクライプ線上のアライメントマー
クの実施例の図、 図中、 １はレーザー　　　　３は回転多面鏡 ４１ｄ、ｆ−θレンズ　　６はフィールドレンズ７は偏
光ビームスプリッタ−８はリレーレンズ１１は対物レン
ズ　　　１２はマスク １３はウェハ　　　　　エ４は瞳結像レンズ１６はスト
ッパー　　　１７は集光レンズ１８はフォトディテクタ
ー　１９は光源２２はエレクタ−２３は接眼ｖ　ｙ　ス
２５は視野分割プリズム　２６は投影光学系でおる。 出願人　　キャノン株式会社 １冴 （ａ） Ｃｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の物体を位置合わせするためのアライメン
   トマークであって、物体に少くとも２個設けるアライメ
   ントマークを、物体のアライメン）Ｋ供されない領域を
   挾んで配置することを特徴とするアライメントマークの
   配置方法。
2. （２）　　前記２個のアライメントマークは線対称にな
   らない位置に配置される特許請求の範囲第１項記載のア
   ライメントマークの配置方法。