(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ表面の所定領域に金属が埋め込まれてなるアライメントマークに対し、前記ウェハ表面をチャージアップさせ、前記アライメントマークに帯電している電荷量と前記アライメントマーク近傍の電荷量との差を検出することにより前記アライメントマークの位置を認識し、前記アライメントマークの位置に従って前記ウェハ位置を調整することを特徴としたウェハのアライメント方法。
【請求項２】
ウェハ表面の所定領域に金属が埋め込まれ平坦化されたアライメントマークに対し、前記ウェハ表面をチャージアップさせ、前記ウェハ表面をコンデンサでスキャンすることにより前記アライメントマークに帯電している電荷量と前記アライメントマーク近傍の電荷量との差を検出して前記アライメントマークの位置を認識し、前記アライメントマークの位置に従って前記ウェハ位置を調整することを特徴としたウェハのアライメント方法。
【請求項３】
前記ウェハ表面をチャージアップさせるのに、静電チャックを用いることを特徴とする請求項１または２記載のウェハのアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は特に多層配線構造パターンが要求される半導体装置の製造時のウェハのアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の微細化に伴い、フォトリソグラフィ工程が増え、多層配線構造となるために平坦化技術を用いるようになる。これに伴い、ウェハのアライメント技術も高精度化が要求される。
【０００３】
ウェハのアライメントマークは通常、ウェハ表面の１ショット毎に対し、デバイスとして機能しない空き領域に形成されている。アライメントマークはウェハのフォトリソグラフィ工程の初期段階に、ウェハ表面に形成されるエッチング部分である。
【０００４】
このエッチング部分は複数あり、ウェハの位置を確認する座標を求められるように設けられる。このエッチング部分に対し、例えばステッパにおいて、非露光波長の光源を用いてスキャンし、検出される波形のピークから、ステージにおいてアライメントずれが高精度に修正される。
【０００５】
最近では、多層配線構造に不可欠な平坦化技術を用いるようになってきているため、最下層のアライメントマークの検出が困難になる前に、この最下層のアライメントマークで位置決めし、新たなアライメントマークを形成し、この新たなアライメントマークを検出するような工程をとっている。
【０００６】
上記の新たなアライメントマークには積層の平坦化工程を経るために、例えば配線用の金属が埋め込まれ、他のデバイス領域と共に平坦化される。これにより、上述した光源を使ってのマーク検出が不可能になる。
【０００７】
そこで、従来では画像処理を用いたアライメントマーク検出を導入している。このＦＩＡ（ｆｉｅｌｄ  ｉｍａｇｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ）という方式は、例えばステッパにおいて、画像イメージを取り込む機構を有して、金属が埋め込まれたアライメントマークのイメージデータを取り込み位置を認識する。
【０００８】
しかしながら、画像処理のための最低限のコントラストを得ることが困難な膜種、あるいは、高温スパッタにより形成されたエッジ部分の粗な膜のアラメントには不向きである。例えば高温スパッタにより形成されたアルミニウム膜等のアライメントマークの検出は、イメージデータ取り込みの精度劣化が顕著に現れ、デバイスの信頼性、歩留まりを劣化させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述のような事情を考慮して、平坦化されたアライメントマークでも高精度に検出し、もってアライメントの精度を向上させるウェハのアライメント方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の、ウェハのアライメント方法は、ウェハ表面の所定領域に金属が埋め込まれてなるアライメントマークに対し、前記ウェハ表面をチャージアップさせ、前記アライメントマークに帯電している電荷量と前記アライメントマーク近傍の電荷量との差を検出することにより前記アライメントマークの位置を認識し、前記アライメントマークの位置に従って前記ウェハ位置を調整することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のウェハのアライメント方法に係る半導体装置の断面図である。配線工程中で層間の平坦化工程が行われると、アライメントマークとして、配線用の金属（例えばＣｕ）が埋め込まれたアライメントマークが構成される。図中、１１は例えばＳｉからなるウェハ、１２−１，１２−２は絶縁膜、１３は上記アライメントマークである。絶縁膜１２−１とウェハ１１の間には図示しない箇所で、集積回路を構成する素子が多数形成され、絶縁膜１２−１，１２−２との間には図示しない箇所で、集積回路を構成する配線パターンが構成されている。
【００１２】
この発明では、例えばＳｉウェハ１１を帯電させることにより、Ｓｉウェハ１１の表面をチャージアップさせる。これにより、アライメントマーク１３のＣｕに帯電している電子の量とその近傍の電子の量との検出の差を利用してアライメントマーク１３の位置を認識し、これに従ってその後の工程のウェハ位置を調整する。
【００１３】
図２は図１を利用した具体的なアライメントマーク１３の検出工程を示す。例えばＳｉウェハ１１を静電チャック１４により帯電させることにより、Ｓｉウェハ１１の表面をチャージアップさせる。その後、コンデンサ１５をアライメントマーク１３にかかるように右から左に走査する。この結果、図３（ａ）のようなコンデンサ位置に対する検出電子の信号強度の波形が得られる。このような信号を走査回数だけ足し合わせて平均をとり、さらに微分すると、図３（ｂ）のような波形が得られる。波形が頂点を通る点Ｘ１  ，Ｘ２  を求め、その平均値ＸｃをマークのＸ座標と定める。このようにして、アライメントマークの位置を認識し、このアライメントマークの位置に従ってその後の工程に関するウェハ位置を調整するようにする。
【００１４】
このような実施の形態によれば、金属が埋め込まれ平坦化されたアライメントマークでも、金属のマークとその近傍の絶縁体に帯電した電子量の差を検出することで、アライメントマーク位置が信号検出でき、ＦＩＡ方式に比べて高精度でしかも高速にアライメント処理ができる。
【００１５】
なお、平坦化されたアライメントマークにＣｕが用いられたが、Ａｌ，Ａｇ等、配線金属に用いられる帯電する金属なら何でもよい。また、アライメントマークの付いたウェハ表面を帯電させるのに、静電チャックを用いたがこれに限らず、上部から電子を放射する、摩擦により帯電させるといった方法を用いてもよい。また、コンデンサの他に、帯電している電子を検出できる種々の機器を使用することが考えられる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、平坦化されたアライメントマークでも信号検出でき、高速で高精度なアライメントマーク検出ができるウェハのアライメント方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のウェハのアライメント方法に係る半導体装置の断面図。
【図２】図１を利用した具体的なアライメントマークの検出工程を示す断面図。
【図３】図３（ａ）は、図２のマーク検出によるコンデンサ走査時の電子量検出信号を示す波形図、図３（ｂ）は、マーク検出による総走査回数の平均をとり、さらに微分した場合の波形図。
【符号の説明】
１１…ウェハ
１２−１，１２−２…絶縁膜
１３…アライメントマーク
１４…静電チャック
１５…コンデンサ
【図１】
0003625338.tif 000002
【図２】
0003625338.tif 000003
【図３】
0003625338.tif 000004