JP2003151873A - 位置合わせマークの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置合わせマークの形成を、手間をかけず
に、位置ずれを起こすことなく、正確に行える位置合わ
せマークの形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板２１の上部層２２上に成膜し
た第１のフォトレジスト膜２３をパターニングして主尺
形成部２４を有する第１のレジストパターン２６を形成
した後、第１のレジストパターン２６を用いて上部層２
２を蝕刻し、主尺形成部２４によって正方形状の主尺２
７を形成し、さらにその後、第１のレジストパターン２
６を除去した後、主尺２７の上方に該主尺２７と異なる
大きさの正方形状の副尺３５を、主尺２７の対向する辺
との離間距離が対辺同士で等しくなる位置に形成する方
法で、第１のレジストパターン２６を形成する際、第１
のレジストパターンに主尺形成部２４の四周を所定間隔
を設けて囲う副尺３５より大形状の溝２５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に好適する位置合わせマークの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術を、半導体基板による半導体装
置の製造過程で行なわれる位置合わせマークの形成工程
により、図７乃至図１２を参照して説明する。図７乃至
図１２はそれぞれ位置合わせマークを形成する各形成工
程を示す図で、図７は第１の工程の断面図であり、図８
は第２の工程を示す図で、図８（ａ）は断面図、図８
（ｂ）は平面図であり、図９は第３の工程の断面図であ
り、図１０は第４の工程の断面図であり、図１１は第５
の工程の断面図であり、図１２は第６の工程を示す図
で、図１２（ａ）は断面図、図１２（ｂ）は平面図であ
る。

【０００３】先ず、図７に示す第１の工程において、半
導体基板１の上面に二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等によ
る上部層２を形成し、さらに上部層２上にフォトレジス
トを塗布して第１のフォトレジスト膜３を形成する。続
いて、図８に示す第２の工程において、図示しないマス
クを用いて写真蝕刻技術によりフォトレジスト膜３をパ
ターニングし、正方形開孔の主尺形成部４が形成された
第１のレジストパターン５を形成する。さらに続いて、
図９に示す第３の工程において、前工程で形成された第
１のレジストパターン５を用いて上部層２のエッチング
を行い、上部層２に主尺形成部４に対応する正方形の第
１の位置合わせマークである主尺６を形成する。

【０００４】次に、図１０に示す第４の工程において、
主尺６が形成された上部層２の上に、主尺６を埋め込む
ようにしてアルミニウム（Ａｌ）等によるメタル層７
を、直下の主尺６が確認可能な所定厚に積層する。さら
にメタル層７の上にフォトレジストを塗布して第２のフ
ォトレジスト膜８を形成する。

【０００５】続いて、図１１に示す第５の工程におい
て、メタル層７、第２のフォトレジスト膜８を介して主
尺６の対辺９ａ，９ｂの位置確認を行い、確認された対
辺９ａ，９ｂの位置を基準にして主尺６の位置を見出
し、さらに見出された主尺６の位置をもとにし、同様に
図示しないマスクの位置合わせを行い、写真蝕刻技術に
より第２のフォトレジスト膜８をパターニングし、主尺
６よりも大きい形状の正方形の副尺形成部１０が形成さ
れた第２のレジストパターン１１を形成する。

【０００６】なお、主尺６に対し副尺形成部１０を形成
するためのマスクの位置合わせは、主尺６の位置を対辺
９ａ，９ｂ間の中央位置が主尺６の中心位置Ｐ_０である
とし、これをもとに、主尺６の一方の辺９ａとこの辺９
ａに対向する副尺形成部１０の同じ側の辺部分１２ａと
の水平距離Ｘａと、主尺６の他方の辺９ｂとこの辺９ｂ
に対向する副尺形成部１０の同じ側の辺部分１２ｂとの
水平距離Ｘｂとが等しくなるようにマスク位置を設定す
る。

【０００７】次に、図１２に示す第６の工程において、
前工程で形成された第２のレジストパターン１１を用い
てメタル層７のエッチングを行い、メタル層７に副尺形
成部１０に対応する正方形の第２の位置合わせマークで
ある副尺１３を形成する。なお、この後、図示しないが
副尺１３を覆うようにしてメタル層７上に、絶縁層、メ
タル層を積層し、上記と同様に、写真蝕刻技術等を用い
て主尺６、副尺１３を基準に、次の位置合わせマークを
形成し、形成した位置合わせマークを基準に多層構造の
半導体装置が形成される。

【０００８】しかしながら上記の従来技術においては、
主尺６の位置を、その対辺９ａ，９ｂの位置確認を行
い、確認された対辺９ａ，９ｂの位置を基準にして算出
しているため、主尺６の精度が非常に重要なものとなっ
ている。そして、半導体装置の微細化、構造の多層化に
伴う位置合わせ精度の重要度が増すにしたがって、主尺
６の高精度化が必要なものとなっている。

【０００９】しかし、写真蝕刻技術により第１のフォト
レジスト膜３をパターニングして主尺形成部４を形成す
る時、形成するパターンが、主尺６における対辺９ａ，
９ｂのうち、一方の辺９ａ側のフォトレジストパターン
部分が他方の辺９ｂ側よりも大きいパターンの場合に
は、パターニングの際にフォトレジストの引き攣れ現象
が、フォトレジストパターン部分が大きい一方の辺９ａ
側に、小さい他方の辺９ｂ側より大きく生じる。このた
め、形成された第１のレジストパターン５は、例えば図
８に示すように主尺形成部４の一方の辺９ａ側の縁部１
４ａが、他方の辺９ｂ側の縁部１４ｂよりも大きく減肉
された非対称の形状になる。

【００１０】そして、主尺形成部４の縁部１４ａ，１４
ｂの形状が非対称形状となっている第１のレジストパタ
ーン５を用いて上部層２のエッチングを行うと、上部層
２に形成される主尺６も、一方の辺９ａの縁部１５ａが
他方の辺９ｂの縁部１５ｂよりも大きく減肉されて非対
称の形状になる。この結果、非対称となっている主尺６
の両縁部１５ａ，１５ｂ間の中央位置Ｐは、主尺６の真
の中心位置Ｐ_０から離間距離ｄだけずれた位置となる。

【００１１】このため、副尺形成部１０を形成するため
のマスクの位置合わせを、上記のように、主尺６の一方
の辺９ａとこの辺９ａに対向する副尺形成部１０の同じ
側の辺部分１２ａとの水平距離Ｘａと、主尺６の他方の
辺９ｂとこの辺９ｂに対向する副尺形成部１０の同じ側
の辺部分１２ｂとの水平距離Ｘｂとが等しくなるように
行うと、マスクは主尺６に対しずれた位置にセットされ
ることになり、これによって形成された副尺１３も、主
尺６に対し位置がずれたものとなって、正確な位置合わ
せを行うことができない。また、ずれた位置のままで、
次の位置合わせマークを次々と形成すると、そのずれは
累積されて大きなものとなってしまい、正確な位置合わ
せを行おうとするには、ずれ量を推定する等して見積も
り、ずれの補正を常に行わなければならず、非常に手間
がかかるものとなっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
位置合わせマークを手間がかからずに、位置ずれを起こ
す虞もなく、正確に形成することができる位置合わせマ
ークの形成方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の位置合わせマー
クの形成方法は、基板の上部層上に成膜したレジスト膜
をパターニングして主尺形成部を有するレジストパター
ンを形成した後、前記レジストパターンを用いて前記上
部層を蝕刻し前記主尺形成部によって方形状の主尺を形
成するようにした位置合わせマークの形成方法におい
て、前記レジストパターンを形成する際、該レジストパ
ターンに前記主尺形成部の四周を所定間隔を設けて囲う
溝部を形成したことを特徴とする方法であり、また、基
板の上部層上に成膜したレジスト膜をパターニングして
主尺形成部を有するレジストパターンを形成した後、前
記レジストパターンを用いて前記上部層を蝕刻し前記主
尺形成部によって方形状の主尺を形成し、さらに前記レ
ジストパターンを除去した後、前記主尺の上方に該主尺
と異なる大きさの方形状の副尺を、前記主尺の対向する
辺との離間距離が対辺同士で等しくなる位置に形成する
ようにした位置合わせマークの形成方法において、前記
レジストパターンを形成する際、該レジストパターンに
前記主尺形成部の四周を所定間隔を設けて囲う前記副尺
より大形状の溝部を形成したことを特徴とする方法であ
り、さらに、主尺形成部の対辺同士で、溝部との間隔が
等しくなっていることを特徴とする方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を、半導
体基板による半導体装置の製造過程で行なわれる位置合
わせマークの形成工程により、図１乃至図６を参照して
説明する。図１乃至図６はそれぞれ位置合わせマークを
形成する各形成工程を示す図で、図１は第１の工程の断
面図であり、図２は第２の工程を示す図で、図２（ａ）
は断面図、図２（ｂ）は平面図であり、図３は第３の工
程の断面図であり、図４は第４の工程の断面図であり、
図５は第５の工程の断面図であり、図６は第６の工程を
示す図で、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は平面図で
ある。

【００１５】先ず、図１に示す第１の工程において、シ
リコンウェハ等で形成された半導体基板２１の上面に、
二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等による上部層２２を、Ｃ
ＶＤ法を用いるなどして形成し、さらに上部層２２上に
フォトレジストを所定厚となるよう均一に塗布して第１
のフォトレジスト膜２３を形成する。

【００１６】続いて、図２に示す第２の工程において、
図示しないマスクを用いて写真蝕刻技術によりフォトレ
ジスト膜２３をパターニングし、上部層２２の上面が底
部に露出する正方形開孔の主尺形成部２４と、主尺形成
部２４の四周を囲むと共に、同じく上部層２２の上面が
底部に露出する溝２５とが形成された第１のレジストパ
ターン２６を形成する。溝２５は、主尺形成部２４の各
辺と溝２５との間のフォトレジストが略等しくなるよ
う、特に対辺間において等しくなるように形成されたも
ので、例えば主尺形成部２４に対応して正方形の角環状
をなし、主尺形成部２４の４辺からの距離が略等しい所
定距離だけ離れた位置に形成されている。

【００１７】さらに続いて、図３に示す第３の工程にお
いて、前工程で形成された第１のレジストパターン２６
を用いて上部層２２のエッチングを所定深さまで行い、
上部層２２に主尺形成部２４に対応する正方形の第１の
位置合わせマークである主尺２７を形成する。同時に主
尺２７を囲うように、溝２５による凹所２８が形成され
る。

【００１８】次に、図４に示す第４の工程において、主
尺２７が形成された上部層２２の上に、主尺２７及び凹
所２８を埋め込むようにしてアルミニウム（Ａｌ）等に
よるメタル層２９を積層する。なお、メタル層２９は、
下層の上部層２２に形成された主尺２７が、例えば透視
等によって確認可能な所定厚に積層する。さらにメタル
層２９の上にフォトレジストを所定厚となるよう均一に
塗布して第２のフォトレジスト膜３０を形成する。

【００１９】続いて、図５に示す第５の工程において、
メタル層２９、第２のフォトレジスト膜３０を介して主
尺２７の対辺３１ａ，３１ｂの位置確認を行い、確認さ
れた対辺３１ａ，３１ｂの位置を基準にして主尺２７の
位置、すなわち中心位置Ｑ_０を見出し、さらに見出され
た主尺２７の位置をもとにし、同様に図示しないマスク
の位置合わせを行う。

【００２０】そして、写真蝕刻技術により第２のフォト
レジスト膜３０をパターニングし、主尺２６より大きい
形状であって、凹所２８よりも小さい形状の正方形の副
尺形成部３２が形成された第２のレジストパターン３３
を形成する。ここでのマスクの位置合わせは、主尺２７
の一方の辺３１ａと辺３１ａに対向する副尺形成部３２
の同じ側の辺部分３４ａとの水平距離Ｙａと、主尺２７
の他方の辺３１ｂと辺３１ｂに対向する副尺形成部３２
の同じ側の辺部分３４ｂとの水平距離Ｙｂとが等しくな
るようにマスク位置を設定する。

【００２１】次に、図６に示す第６の工程において、前
工程で形成された第２のレジストパターン３３を用いて
メタル層２９のエッチングを行い、メタル層２９に副尺
形成部３２に対応する正方形の第２の位置合わせマーク
である副尺３５を形成する。なお、この後、図示しない
が副尺３５を覆うようにしてメタル層２９上に、絶縁
層、メタル層を積層し、上記と同様に、写真蝕刻技術等
を用いて主尺２７、副尺３５を基準に、次の位置合わせ
マークを形成する。そして、形成した位置合わせマーク
を基準に次々に積層することで多層構造の半導体装置が
形成される。

【００２２】以上の通り構成することで、写真蝕刻技術
により第１のフォトレジスト膜２３をパターニングして
主尺形成部２４を形成した時、形成したパターンが、溝
２５により主尺形成部２４を囲うものであるから、主尺
２７における一方の辺３１ａ側と、これに対向する他方
の辺３１ｂ側のフォトレジストパターン部分が略等しい
ものとなり、パターニングの際に生じるフォトレジスト
の引き攣れ現象が、一方の辺３１ａ側と他方の辺３１ｂ
側とで略等しくなる。このため、主尺形成部２４の一方
の辺３１ａ側の縁部３６ａが、他方の辺３１ｂ側の縁部
３６ｂと略対称形状となる。

【００２３】そして、主尺形成部２４の縁部３６ａ，３
６ｂの形状が略対称形状となっている第１のレジストパ
ターン２６を用いて上部層２２のエッチングを行ので、
上部層２２に形成される主尺２７も、一方の辺３１ａの
縁部３７ａと他方の辺３１ｂの縁部３７ｂとが略対称の
形状になる。この結果、略対称となっている主尺２７の
両縁部３７ａ，３７ｂ間の中央位置Ｑは、主尺２７の中
心位置Ｑ_０と同じ位置となる。

【００２４】このため、副尺形成部３２を形成するため
のマスクの位置合わせを、上記のように、主尺２７の一
方の辺３１ａとこの辺３１ａに対向する副尺形成部３２
の同じ側の辺部分３４ａとの水平距離Ｙａと、主尺２７
の他方の辺３１ｂとこの辺３１ｂに対向する副尺形成部
３２の同じ側の辺部分３４ｂとの水平距離Ｙｂとが等し
くなるように行うことで、マスクは主尺２７に対し、ず
れた位置にセットされることなく、容易に正しい位置に
セットされる。そして、これによって形成された副尺３
５も、主尺２７に対し位置ずれを起こすことなく、正確
に位置合わせすることができる。

【００２５】また、正しい位置にセットできることか
ら、次の位置合わせマークを同様にして順次形成して行
ったとしても、累積されるずれ量は非常に微小なもの
で、多層構造のものでも、正確な位置合わせを行うこと
ができる。このため、位置合わせ精度が重要となってい
る半導体装置の微細化、構造の多層化を進めることがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、位置合わせマークの形成が、位置ずれを起こ
す虞もなく、また手間を掛けることなく、正確に行うこ
とができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における第１の工程を示す
断面図である。

【図２】本発明の一実施形態における第２の工程を示す
図で、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態における第３の工程を示す
断面図である。

【図４】本発明の一実施形態における第４の工程を示す
断面図である。

【図５】本発明の一実施形態における第５の工程を示す
断面図である。

【図６】本発明の一実施形態における第６の工程を示す
図で、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は平面図であ
る。

【図７】従来例における第１の工程を示す断面図であ
る。

【図８】従来例における第２の工程を示す図で、図８
（ａ）は断面図、図８（ｂ）は平面図である。

【図９】従来例における第３の工程を示す断面図であ
る。

【図１０】従来例における第４の工程を示す断面図であ
る。

【図１１】従来例における第５の工程を示す断面図であ
る。

【図１２】従来例における第６の工程を示す図で、図１
２（ａ）は断面図、図１２（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

２１…半導体基板 ２２…上部層 ２３…第１のフォトレジスト膜 ２４…主尺形成部 ２５…溝 ２６…第１のレジストパターン ２７…主尺 ３５…副尺

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の上部層上に成膜したレジスト膜を
   パターニングして主尺形成部を有するレジストパターン
   を形成した後、前記レジストパターンを用いて前記上部
   層を蝕刻し前記主尺形成部によって方形状の主尺を形成
   するようにした位置合わせマークの形成方法において、
   前記レジストパターンを形成する際、該レジストパター
   ンに前記主尺形成部の四周を所定間隔を設けて囲う溝部
   を形成したことを特徴とする位置合わせマークの形成方
   法。
2. 【請求項２】 基板の上部層上に成膜したレジスト膜を
   パターニングして主尺形成部を有するレジストパターン
   を形成した後、前記レジストパターンを用いて前記上部
   層を蝕刻し前記主尺形成部によって方形状の主尺を形成
   し、さらに前記レジストパターンを除去した後、前記主
   尺の上方に該主尺と異なる大きさの方形状の副尺を、前
   記主尺の対向する辺との離間距離が対辺同士で等しくな
   る位置に形成するようにした位置合わせマークの形成方
   法において、前記レジストパターンを形成する際、該レ
   ジストパターンに前記主尺形成部の四周を所定間隔を設
   けて囲う前記副尺より大形状の溝部を形成したことを特
   徴とする位置合わせマークの形成方法。
3. 【請求項３】 主尺形成部の対辺同士で、溝部との間隔
   が等しくなっていることを特徴とする請求項1又は請求
   項2記載の位置合わせマークの形成方法。