JPH0795515B2

JPH0795515B2 - ウエハアライメント装置及びそれに用いるアライメントマ−ク

Info

Publication number: JPH0795515B2
Application number: JP62183551A
Authority: JP
Inventors: 秀博東野; 明渡辺
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1987-07-24
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS6428915A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、半導体製造工程におけるホトリソグラフィプ
ロセスで使用される露光装置、特に、ステッパにおける
ウエハの位置合わせ（アライメント）を行う装置に関す
るものである。

（従来の技術）従来、このような分野の技術としては、例えば、第11図
に示すようなものがあった。

図中、１はアライメントマーク検出光学系、２はアライ
メント光、３はベース、４はステージ、５はウエハチャ
ック、６はウエハ、７はアライメントマーク、８はレジ
スト、９はステージ駆動系である。

第11図に示されるように、ウエハチャック５上に固定さ
れたウエハ６を、ウエハ表面（デバイス形成面）上部に
設けられたアライメントマーク検出光学系１を用いて、
ウエハ表面に形成されたアライメントマーク７を検出す
ることにより、アライメントが行われていた。アライメ
ント終了後、このアライメント位置に対してデバイスパ
ターンをウエハに露光する。

通常、アライメントはアライメントマークに次層のデバ
イスパターンを形成するための膜構成と、これをエッチ
ングしてパターン化するために使用されるレジストパタ
ーンを形成するためのレジスト膜が形成された上から、
例えば、光学系によりこれらの膜構成とレジスト膜を通
してアライメントマーク７が検出されて実行される。

アライメントはアライメントマーク検出により、予め設
定されているアライメントマーク位置と、デバイスパタ
ーン形成のための露光位置とのずれ量を検出した後、そ
のずれを補正するように露光すべきウエハの位置にステ
ージ４が移動した後、露光が実行される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記のアライメント装置では、アライメ
ントマークの上層にSiO₂、Al等の被膜やレジスト膜によ
り影響を受け、アライメントできない場合が生じたり、
検出精度が悪化するといった問題があった。

本発明は、上記問題点を除去し、ウエハ裏面のアライメ
ントマーク位置を検出することにより、高精度でアライ
メントが実行できるアライメント装置及びそれに用いる
アライメントマークを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、ウエハアライ
メント装置において、凹部にアライメント検出部を有す
るステージと、このステージ上に配置されるとともに、
前記アライメント検出部の上部に開口部を有するウエハ
チャックと、このウエハチャック上にセットされるとと
もに、裏面にエッチングにより形成される溝を有するア
ライメントマークを具えたウエハとを設けるようにした
ものである。

また、アライメントマークはウエハのデバイス領域の裏
面に異方性ドライチッチング、異方性ウェットエッチン
グ又は機械的エッチングにより形成される溝を有する。

更に、その溝の内側に凹又は凸を形成するようにしたも
のである。

（作用）本発明によれば、上記のように、ウエハのデバイス領域
の裏面に異方性ドライチッチング、異方性ウェットエッ
チング又は機械的エッチングにより形成される溝を有す
るアライメントマークを形成し、そのウエハ裏面側から
ステージの凹部に設けられるアライメント検出部はウエ
ハチャックの開口部を介して、そのウエハのアライメン
トマークを検出するようにしたので、レジスト膜などの
影響がない状態でアライメントを行うことができ、ウエ
ハチャックによるウエハの確実なセットとあいまって、
高精度のアライメントを行うことができる。

また、従来、表面に設けていたウエハアライメントマー
ク領域をデバイス領域とすることができ、一枚のウエハ
から、より多くのデバイスを得ることができるととも
に、ウエハアライメントマーク位置が、デバイス領域に
設けられるために制限されていたものが裏面に形成され
ることになり、その制限を解除することができる。

更に、ウエハアライメントマークはウエハのデバイス領
域の裏面にエッチングによって形成される溝からなるた
め、ウエハチャックの上面との接触があったとしても、
損傷することはなく、確実なアライメントを行うことが
できる。また、ウエハアライメントマークの作成は容易
であり、更に、搬送系による破壊を防ぐ等信頼性の高い
ウエハアライメントマークを得ることができる。

（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。

本発明の実施例を示すウエハアライメント装置について
説明する。

第１図は本発明の実施例を示すウエハアライメント装置
の断面図、第２図は第１図のＡ部拡大図である。

図中、21はベース、22はステージ、23はウエハチャッ
ク、24はウエハ、25はアライメントマーク、26はアライ
メント光学系、27はアライメント検出系、28はアライメ
ント光、29はウエハチャック開口部、30はウエハアライ
メント駆動系、31はステージ駆動系である。

第１図及び第２図に示すように、ウエハ24はウエハチャ
ック23上に真空吸着により固定される。ウエハアライメ
ントマーク25の位置検出は、ウエハチャック開口部29を
通して、アライメント光学系26、アライメント検出系27
により行われる。検出されたアライメントエラーはウエ
ハアライメント駆動系30により、ウエハチャック23を移
動させることにより補正される。補正後、ウエハチャッ
ク23はステージ22に真空吸着などにより固定される。

これにより、ウエハ24はステージ22に対してアライメン
トされ、固定されることになる。ウエハアライメントマ
ーク25、アライメント光学系26、アライメント検出系27
はウエハ面内のアライメントマークに対応して高精度に
複数個配置されており、ウエハアライメントマーク25と
アライメント光学系26、アライメント検出系27は１対１
対応となっている。ウエハアライメント終了後、ステー
ジ駆動系31によりデバイスサイズのステッピングが行わ
れ、露光が行われる。

ウエハアライメントマークはウエハ裏面に第１層形成前
にホトリソグラフィー工程によって形成する。例えば、
第３図（ａ）に示すように、第１層目のデバイスパター
ンを形成する前に予め、ウエハ41の裏面（図では下面）
に通常のホトリソエッチングプロセス若しくは別の方法
によってアライメントマーク42を形成する。

この後、第３図（ｂ）に示すように、このアライメント
マーク42を使用して第１層目よりアライメントを行った
後、デバイスパターン43をウエハ表面に形成する。第１
層目より全工程同一のアライメントマークを使用してア
ライメントすることができる。

次に、ウエハアライメントマークの形成方法について順
次説明する。

（１）トレンチ型のアライメントマークを形成するに
は、第４図（ａ）に示すように、ウエハ51の裏面のアラ
イメントマーク形成以外の場所にレジスト52等のマスク
を形成し、Cl₂,CCl₄,BCl₃ガスを用い、第４図（ｂ）に
示すように、ドライエッチングを行い、トレンチ型のア
ライメントマーク53を形成する。

（２）第２の実施例として、第５図に示すようにＶ溝型
のアライメントマークを形成するには、ウェット型異方
性エッチングを行う。この時、KOHなどを用いるとシリ
コン基板の（111）面の影響による結晶方位依存性が現
れ、SiO（100）では直線的な断面形状のＶ字溝54を形成
できる。

（３）第３の実施例として、機械的エッチングとしての
ポイント研磨を用いる方法について説明すると、この方
法によると、第６図に示すように、アライメントマーク
部55にかなりの精度の平面56が得られ、良好なアライメ
ントマークを得ることができる。

（４）次に、第４の実施例について説明する。

この実施例では、ステップ１において、第７図（ａ）の
ように、まず、ウエハ60の裏面に100〜150μｍの圧さの
溝61を形成し、次に、ステップ２において、第７図
（ｂ）のように、更に、その溝61内の一部をエッチング
除去し、その溝61の中央に突出したアライメントマーク
62を形成する。

このアライメントマーク62の厚さは数μｍあればよい。
このように形成すると、ウエハ裏面が搬送系等に接触し
ても100〜150μｍのマージンがあるため、アライメント
マーク62が破壊されることはない。正確なウエハアライ
メントを行うことができる。

（５）次に、第５実施例について説明する。

第８図に示すように、前記第４実施例に示されるステッ
プ２において行ったエッチングを逆にする。つまり、溝
61内の中央部を更に深くエッチングして、第２の溝を有
するアライメントマーク63を形成する。

なお、第９図に示すように、ウエハ70の厚みａは600μ
ｍであり、また、一方、デバイス形成領域17の厚みｂは
200〜250μｍと、半分以下であり、アライメントマーク
形成領域72はせいぜい100〜160μｍである。従って、本
発明のアライメントマークの形成は、半導体素子の形成
には何等差し支えない。

また、ウエハアライメントマークを設ける位置はダイバ
イダイの場合、チップに対応する位置に配置し、一括の
場合は、例えば、２箇所に設けるようにすることができ
る。

なお、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いて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、レジス
ト膜などの影響がない状態でアライメントを行うことが
でき、ウエハチャックによるウエハの確実なセットとあ
いまって、高精度のアライメントを行うことができる。
また、従来、表面に設けていたウエハアライメントマー
ク領域をデバイス領域とすることができ、一枚のウエハ
からより多くのデバイスを得ることができるとともに、
ウエハアライメントマーク位置がデバイス領域に設けら
れるために制限されていたものが裏面に形成されること
になり、その制限を解除することができる。

また、ウエハアライメントマークはウエハのデバイス領
域の裏面にエッチングによって形成される溝からなるた
め、ウエハの表面に形成されるパターン等に比してウエ
ハチャックの上面との接触があったとしても、損傷する
度合いは低くなり、確実なアライメントを行うことがで
きる。また、ウエハアライメントマークの作成は容易で
あり、更に、搬送系による破壊を防ぐ等信頼性の高いウ
エハアライメントマークを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すウエハアライメント装置
の断面図、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は本発
明のウエハアライメントを用いた半導体素子の形成を説
明する図、第４図はウエハアライメントマークの形成方
法の第１実施例を示す工程断面図、第５図はウエハアラ
イメントマークの形成方法の第２実施例を示す工程断面
図、第６図はウエハアライメントマークの形成方法の第
３実施例を示す工程断面図、第７図はウエハアライメン
トマークの形成方法の第４実施例を示す工程断面図、第
８図はウエハアライメントマークの形成方法の第５実施
例を示す工程断面図、第９図は本発明のウエハの概略断
面図、第10図は従来のウエハアライメント装置の断面図
である。 21……ベース、22……ステージ、23……ウエハチャッ
ク、24,41,51,60,70……ウエハ、52……レジスト、25,4
2,53,62,63……ウエハアライメントマーク、28……アラ
イメント光、31……ステージ駆動系、26……アライメン
ト光学系、27……アライメント検出系、29……ウエハチ
ャック開口部、30……ウエハアライメント駆動系、43…
…デバイスパターン、54……Ｖ字溝、55……アライメン
トマーク部、56……平面、61……溝、71……デバイス形
成領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）凹部にアライメント検出部を有する
ステージと、（ｂ）該ステージ上に配置されるとともに、前記アライ
メント検出部の上部に開口部を有するウエハチャック
と、（ｃ）該ウエハチャック上にセットされるとともに、裏
面にエッチングにより形成される溝を有するアライメン
トマークを具えたウエハとを設けることを特徴とするウ
エハアライメント装置。
【請求項２】ウエハのデバイス領域の裏面に異方性ドラ
イチッチング、異方性ウェットエッチング又は機械的エ
ッチングにより形成される溝を有することを特徴とする
アライメントマーク。
【請求項３】前記溝の内側に凹又は凸を形成してなる特
許請求の範囲第２項記載のアライメントマーク。