JP2003234272A - Semiconductor apparatus and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor apparatus and its manufacturing method

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JP2003234272A
JP2003234272A JP2002030389A JP2002030389A JP2003234272A JP 2003234272 A JP2003234272 A JP 2003234272A JP 2002030389 A JP2002030389 A JP 2002030389A JP 2002030389 A JP2002030389 A JP 2002030389A JP 2003234272 A JP2003234272 A JP 2003234272A
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film
groove
semiconductor device
position detection
pattern
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JP2002030389A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Morigami
光章 森上
Tatsu Shimizu
竜 清水
Satoshi Shimada
聡 嶋田
Hiroomi Toyoba
弘臣 豊場
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor apparatus being position detecting channels by which an alignment mark can more easily and precisely recognized, and a manufacturing method for the semiconductor apparatus for overlaying patterns, using the position detecting channels. <P>SOLUTION: This semiconductor board includes an underlayer wire 13 on a base film 11, and a position detecting channels 15 indicating a reference position of the processing pattern as well as a contact hole 14 is pattern-formed on an interlayer insulation film 12 formed on the upper surface. This position detecting channel 15 is constructed such that a set of a plurality of bar type channels each with a different opening aperture width is provided with four sets along four sides of a square SQ. Then each of sets comprises three kinds of channels each with a different opening aperture, and these constructs the position detecting channel 15, being provided in turn from a wider one in a opening width, radially to each direction of four sides from a center of the square SQ. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法にかかり、詳しくは半導体基板上に複数の
パターンを重ね合わせるための位置検出溝を有する半導
体装置、およびこの位置検出溝を用いて半導体装置を製
造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a position detecting groove for superposing a plurality of patterns on a semiconductor substrate, and using this position detecting groove. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化にともな
い、その微細加工技術はますます重要になってきてい
る。そして、この微細化をさらにすすめるためには、半
導体装置の各製造工程において、半導体基板全体を平坦
化する技術がいっそう重要となる。この平坦化を的確に
行う技術として、化学機械研磨(CMP)法が注目され
ている。CMP法は、エッチング手法と機械的な研磨手
法とを組み合わせた技術であり、これを用いることで半
導体基板をグローバルに平坦化することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration of semiconductor devices, their fine processing technology has become more and more important. In order to further promote the miniaturization, a technique for flattening the entire semiconductor substrate becomes more important in each manufacturing process of the semiconductor device. A chemical mechanical polishing (CMP) method has been attracting attention as a technique for accurately performing this flattening. The CMP method is a technology in which an etching method and a mechanical polishing method are combined, and by using this, the semiconductor substrate can be globally planarized.

【0003】一方、上記半導体装置の微細化をすすめる
ために、フォトリソグラフィ工程においては、半導体基
板上に形成されたパターンとその上層に形成するパター
ンのフォトマスクとを重ね合わせ、その重ね合わせ誤差
を精度よく測定することがますます重要になってきてい
る。このようなフォトマスクの重ね合わせ誤差の測定
は、基板上に形成されたアライメントマークを検出する
ことにより行われる。
On the other hand, in order to promote miniaturization of the above semiconductor device, in a photolithography process, a pattern formed on a semiconductor substrate and a photomask of a pattern formed on the semiconductor substrate are overlapped with each other, and the overlay error is eliminated. Accurate measurement is becoming more and more important. Such an overlay error of the photomask is measured by detecting an alignment mark formed on the substrate.

【0004】ここで、上記アライメントマークとして
は、基板上に形成される各種パターンを用いることもで
きる。ただし、たとえば配線を形成する工程において基
板全面に一様に半透明または不透明な配線材料を成膜す
る際には、成膜された配線材料の下層に形成されている
パターンを検出することができない。このため、そのパ
ターンをアライメントマークとして用いることはできな
い。そこで従来より、同配線材料を堆積する膜にあらか
じめ位置検出溝を形成し、これをアライメントマークと
して利用してきた。こうした位置検出溝を形成しておく
ことで、その上方に不透明な配線材料が成膜される場合
であっても、同位置検出溝内に段差(窪み)を生じさせ
ることができ、ひいてはこの段差に基づいてパターンの
重ね合わせ誤差の測定が可能になる。
Here, various patterns formed on the substrate can be used as the alignment mark. However, for example, when a semitransparent or opaque wiring material is uniformly formed on the entire surface of the substrate in the step of forming the wiring, the pattern formed in the lower layer of the formed wiring material cannot be detected. . Therefore, the pattern cannot be used as an alignment mark. Therefore, conventionally, a position detection groove is formed in advance in a film on which the same wiring material is deposited, and this is used as an alignment mark. By forming such a position detection groove, even when an opaque wiring material is formed above the position detection groove, a step (a dent) can be generated in the position detection groove, and this step difference is formed. It becomes possible to measure the overlay error of the pattern based on.

【0005】以下、こうした位置検出溝によるアライメ
ントマークの一般的な用法の例として、上層配線パター
ン(重ね合わせパターン)を、下層配線パターンとこれ
に対応してコンタクトホール等が形成された絶縁膜の加
工パターン(基準パターン)に重ね合わせる場合につい
て説明する。
Hereinafter, as an example of a general usage of the alignment mark formed by the position detecting groove, an upper layer wiring pattern (superposition pattern) and an insulating film in which contact holes and the like are formed corresponding to the lower layer wiring pattern are formed. A case of superimposing it on the processing pattern (reference pattern) will be described.

【0006】図11は、パターンの重ね合わせが行われ
る上記半導体装置のアライメントマーク部を拡大して示
す部分断面図である。この重ね合わせに際してはまず、
図11(a)に示されるように、半導体基板上方の下地
膜101上に図示しない下層配線をパターン形成したの
ち、その上に表面を平坦化する層間絶縁膜102を成膜
する。そして、その上面にフォトレジスト103を塗布
したのちこれを露光、現像によりパターン加工する。こ
れにより、重ね合わせの基準となる基準パターンと位置
検出溝とを形成するためのマスクが層間絶縁膜102上
に焼き付けられる。
FIG. 11 is an enlarged partial sectional view of an alignment mark portion of the above-mentioned semiconductor device in which patterns are superposed. In this superposition, first
As shown in FIG. 11A, a lower layer wiring (not shown) is patterned on a base film 101 above a semiconductor substrate, and then an interlayer insulating film 102 for flattening the surface is formed thereon. Then, a photoresist 103 is applied on the upper surface of the photoresist 103, and the photoresist 103 is exposed and developed to form a pattern. As a result, a mask for forming the reference pattern and the position detection groove, which serves as a reference for superposition, is printed on the interlayer insulating film 102.

【0007】続いて、図11(b)に示されるように、
層間絶縁膜102を異方性エッチングすることによっ
て、基準パターン(図示略)をおよび位置検出溝104
を形成する。この場合、位置検出溝104の形状は、1
辺「20μm」程度の正方形の抜きパターン(ボックス
パターン)であり、これを基準パターンの基準位置を示
すターゲットパターン105とする。
Then, as shown in FIG. 11 (b),
By anisotropically etching the interlayer insulating film 102, a reference pattern (not shown) and a position detection groove 104 are formed.
To form. In this case, the shape of the position detection groove 104 is 1
It is a square punching pattern (box pattern) having a side of “20 μm”, and this is a target pattern 105 indicating the reference position of the reference pattern.

【0008】続いて、図11(c)に示されるように、
その表面に不透明な導電膜106を形成したのち、その
上に再度フォトレジスト(図示略)を塗布し、これを露
光、現像によりパターニングして上層回路パターンを形
成するためのマスクを焼き付ける(図示略)。この際同
時に、ターゲットパターン105の内部に「10μm」
の位置精度パターン107を、同ターゲットパターン1
05の中心の部分を狙って焼き付ける。
Subsequently, as shown in FIG. 11 (c),
After forming an opaque conductive film 106 on the surface, a photoresist (not shown) is applied again on the surface, and this is patterned by exposure and development to bake a mask for forming an upper circuit pattern (not shown). ). At the same time, “10 μm” is formed inside the target pattern 105.
Position accuracy pattern 107 of the target pattern 1
Bake aiming at the central part of 05.

【0009】そして、その位置測定に際しては、上記タ
ーゲットパターン105に対する位置精度パターン10
7のずれ量を重ね合わせ誤差として光学的に測定し、そ
れに基づいて重ね合わせ精度を評価する。さらに必要に
応じて、この重ね合わせ誤差を上層配線パターンのマス
クを焼き付けるための上記露光時における位置制御パラ
メータとしてフィードバックする。これにより、重ね合
わせ不良に起因する製造不良を未然に防止することがで
きるとともに、以降の同工程における重ね合わせ精度を
向上させることができるようになる。
When measuring the position, the position accuracy pattern 10 with respect to the target pattern 105 is used.
The deviation amount of 7 is optically measured as a superposition error, and the superposition accuracy is evaluated based on the optical deviation. Further, if necessary, this overlay error is fed back as a position control parameter at the time of exposure for printing the mask of the upper layer wiring pattern. This makes it possible to prevent manufacturing defects due to overlay defects, and improve overlay accuracy in the subsequent steps.

【0010】ところで、半導体装置の製造過程におい
て、上述したCMP法などのように基板全面を平坦化す
る工程が設けられる場合には、上記ターゲットパターン
を用いた重ね合わせ時のずれ量の測定が困難になる場合
がある。
By the way, in the process of manufacturing a semiconductor device, when a step of flattening the entire surface of the substrate is provided as in the CMP method described above, it is difficult to measure the amount of deviation at the time of overlaying using the target pattern. May be.

【0011】たとえば、上層配線パターンを層間絶縁膜
に形成したコンタクトホールを介して下層配線パターン
に電気的に接続する際に、そのコンタクトホールへのプ
ラグ配線の形成を行いつつ、上層配線の配線層としての
優れた導電性を確保することが必要になる場合がある。
そして、この場合は通常、プラグ配線と上層配線の配線
層とに対して異なった導電材料が用いられることが多い
ため、コンタクトホールにその導電材料を埋め込んだの
ちに基板全面を層間絶縁膜が露出するまで研磨して平坦
化する工程が設けられることになる。ところがこの際、
半透明または不透明な導電膜によって基板全面が略一様
に平坦化されるようになるために、上記ターゲットパタ
ーンの位置を精度よく認識することが困難となる。そし
て結局は、上述したパターンの重ね合わせ誤差の測定を
正確に行うことも困難になる。
For example, when electrically connecting the upper layer wiring pattern to the lower layer wiring pattern through the contact hole formed in the interlayer insulating film, while forming the plug wiring in the contact hole, the wiring layer of the upper layer wiring is formed. In some cases, it may be necessary to secure excellent electrical conductivity.
In this case, usually, different conductive materials are used for the plug wiring and the wiring layer of the upper wiring, so that after filling the contact holes with the conductive material, the interlayer insulating film is exposed on the entire surface of the substrate. Until then, a step of polishing and flattening is provided. However, at this time,
Since the entire surface of the substrate is planarized substantially uniformly by the semitransparent or opaque conductive film, it becomes difficult to accurately recognize the position of the target pattern. After all, it becomes difficult to accurately measure the above-mentioned pattern overlay error.

【0012】ただしこの場合であれ、上記ターゲットパ
ターンとして、図12(a)に平面形状を示すような広
い開口を有するボックス状のターゲットパターン108
を用いる場合には、上記CMP法による平坦化を行った
としても、図12(b)にその断面形状を示すように、
ターゲットパターン108の開口にディッシングといわ
れる窪み109を生じるようになる。こうして窪み10
9が生じれば、これに基づいて上層配線パターンと基準
パターンとの重ね合わせ誤差を測定することが可能とな
る。
However, even in this case, as the target pattern, a box-shaped target pattern 108 having a wide opening whose planar shape is shown in FIG.
In the case of using, as shown in the cross-sectional shape of FIG. 12B, even if the flattening by the CMP method is performed,
A depression 109 called dishing is formed in the opening of the target pattern 108. Thus the depression 10
If 9 occurs, the overlay error between the upper layer wiring pattern and the reference pattern can be measured based on this.

【0013】もっともこの場合、ターゲットパターン1
08が大面積の凹パターンであるというその構造上、上
記重ね合わせ誤差の測定に際して、基板面内に不均一な
誤差を生じることがある。すなわち、図12(a)に示
したターゲットパターン108を用いた場合、CMP法
による平坦化を行ったのちに生じる窪み109は、図1
2(b)に示されるように、ターゲットパターン108
に対して非対称な断面形状となることが多い。そしてこ
のような場合には、画像認識処理を行ったときにターゲ
ットパターン108の縁部(アウターパターン)に対応
して得られる信号のピーク検出位置も、理想とされる位
置から非対称にずれてしまう。しかも、このピーク検出
位置が理想位置からずれる傾向は基板面内において不均
一であるため、ターゲットパターンに対する位置精度パ
ターンのずれ量を測定してこれを評価する際には、この
基板面内での不均一な誤差も含まれることになる。そし
て、こうした不均一な誤差の発生が、半導体装置の微細
化をすすめるうえでの大きな障害となっている。
In this case, however, the target pattern 1
Due to the structure that 08 is a large area concave pattern, a non-uniform error may occur in the plane of the substrate when measuring the overlay error. That is, when the target pattern 108 shown in FIG. 12A is used, the dent 109 generated after the flattening by the CMP method is shown in FIG.
2 (b), the target pattern 108
The cross-sectional shape is often asymmetric with respect to. In such a case, the peak detection position of the signal obtained corresponding to the edge portion (outer pattern) of the target pattern 108 when the image recognition process is performed also shifts asymmetrically from the ideal position. . Moreover, the tendency that the peak detection position deviates from the ideal position is non-uniform in the substrate surface. Therefore, when measuring the displacement amount of the position accuracy pattern with respect to the target pattern and evaluating it, Non-uniform error will also be included. The occurrence of such a non-uniform error is a major obstacle to the miniaturization of semiconductor devices.

【0014】そこで従来は、上記基板面内での不均一な
誤差を低減するために、上記ボックス状のターゲットパ
ターン108に代えて、細長い矩形の溝を組み合わせて
四角形の4辺を構成した、いわゆるバー状のターゲット
パターンを用いる試みもなされている(たとえば、『S
PIE Vol.3677 pp.107−115(1
999)』等を参照)。
Therefore, conventionally, in order to reduce the non-uniform error in the plane of the substrate, instead of the box-shaped target pattern 108, elongated rectangular grooves are combined to form four sides of a quadrangle. Attempts have also been made to use bar-shaped target patterns (for example, "S
PIE Vol. 3677 pp. 107-115 (1
999) "and the like).

【0015】図13(a)および図13(b)は、それ
ぞれ上記バー状のターゲットパターンの形状を例示する
平面図および断面図である。図13に示されるように、
このバー状のターゲットパターン110を、たとえば開
口幅を「1μm」程度の溝により構成する。そして、こ
のターゲットパターン110に導電膜を埋め込んで、そ
の表面をCMP法により平坦化したときに形成されるそ
れら溝の位置に対応した窪みを基準として位置精度パタ
ーンのずれ量を測定するようにする。これにより、上述
した基板面内での不均一な測定誤差を低減することがで
きるようになる。
13A and 13B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, illustrating the shape of the bar-shaped target pattern. As shown in FIG.
The bar-shaped target pattern 110 is formed of, for example, a groove having an opening width of about “1 μm”. Then, a conductive film is embedded in the target pattern 110, and the displacement amount of the position accuracy pattern is measured with reference to the depressions corresponding to the positions of the grooves formed when the surface is planarized by the CMP method. . As a result, it becomes possible to reduce the above-mentioned non-uniform measurement error in the substrate surface.

【0016】ところが、上記バー状のターゲットパター
ン110の場合、CMP法等により平坦化された基板表
面にそれら溝の位置に対応した窪みを形成することので
きる最適な溝幅の選択が難しくなる。
However, in the case of the bar-shaped target pattern 110, it is difficult to select the optimum groove width capable of forming the depressions corresponding to the positions of the grooves on the substrate surface flattened by the CMP method or the like.

【0017】たとえば、バーの開口幅が小さすぎる場合
には、上記プラグ配線を形成する導電膜をCMP法によ
り研磨した際に、基板表面が完全に平坦化されてしまう
可能性が高い。このような場合は、重ね合わせ誤差を測
定する基準位置となる窪みが形成されず、重ね合わせ誤
差の測定をすることができなくなる。
For example, if the opening width of the bar is too small, there is a high possibility that the surface of the substrate will be completely flattened when the conductive film forming the plug wiring is polished by the CMP method. In such a case, the depression serving as the reference position for measuring the overlay error is not formed, and the overlay error cannot be measured.

【0018】図14は、こうして重ね合わせ誤差が測定
できなくなる場合の、半導体基板の製造過程における断
面構造について、アライメントマーク付近を拡大して示
す図である。
FIG. 14 is an enlarged view showing the vicinity of the alignment mark in the sectional structure in the manufacturing process of the semiconductor substrate when the overlay error cannot be measured in this way.

【0019】すなわちまず、図14(a)に示されるよ
うに、下地膜111上に下層配線パターン112を形成
し、その上に層間絶縁膜113を形成する。そして、そ
の上面から下層配線パターン112に接続をとるべく、
層間絶縁膜113にコンタクトホール114を形成する
とともに、上記バー状のターゲットパターン120を形
成する。このコンタクトホール114の加工パターン
が、重ね合わせパターンに対する基準パターンとなる。
続いて、図14(b)に示されるように、基板の全面に
コンタクトホール114への充填金属膜115を堆積す
る。そののち、図14(c)に示されるように、その基
板表面全面をCMP法により研磨して平坦化する。この
とき、ターゲットパターン120の溝幅が小さいため、
その表面には同ターゲットパターン120の位置に対応
した窪みが形成されない。このため、図14(d)に示
されるように、上層配線パターンを形成するための導電
膜116が堆積されてもターゲットパターン120の位
置に対応した窪みが形成されない。したがって、この導
電膜116をパターニングするレジストを表面に焼き付
けてもターゲットパターン120の位置を認識すること
ができず、その重ね合わせ誤差を測定することはできな
くなってしまう。
That is, first, as shown in FIG. 14A, a lower layer wiring pattern 112 is formed on a base film 111, and an interlayer insulating film 113 is formed thereon. Then, in order to make a connection from the upper surface to the lower layer wiring pattern 112,
A contact hole 114 is formed in the interlayer insulating film 113, and the bar-shaped target pattern 120 is formed. The processing pattern of the contact hole 114 serves as a reference pattern for the overlay pattern.
Subsequently, as shown in FIG. 14B, a filling metal film 115 for depositing the contact holes 114 is deposited on the entire surface of the substrate. After that, as shown in FIG. 14C, the entire surface of the substrate is polished and flattened by the CMP method. At this time, since the groove width of the target pattern 120 is small,
No depression corresponding to the position of the target pattern 120 is formed on the surface. Therefore, as shown in FIG. 14D, even when the conductive film 116 for forming the upper layer wiring pattern is deposited, the depression corresponding to the position of the target pattern 120 is not formed. Therefore, even if a resist for patterning the conductive film 116 is printed on the surface, the position of the target pattern 120 cannot be recognized, and the overlay error cannot be measured.

【0020】また一方、上記バーの開口幅が大きすぎる
場合には、上記図14(c)に対応する工程におけるタ
ーゲットパターンの拡大断面は、図15(a)に示され
るような形状となる。すなわちこの場合、ターゲットパ
ターン121を構成する溝の位置に対応した窪み122
は確かに形成される。ただし、図15(b)に示すよう
に、この窪み122を画像認識処理して得られる信号の
ピーク130は、なだらかで非対称な波形となり、これ
を用いた重ね合わせ誤差の測定精度も自ずと制限されて
しまう。
On the other hand, when the opening width of the bar is too large, the enlarged cross section of the target pattern in the step corresponding to FIG. 14C has a shape as shown in FIG. 15A. That is, in this case, the depression 122 corresponding to the position of the groove forming the target pattern 121.
Is certainly formed. However, as shown in FIG. 15B, a peak 130 of a signal obtained by performing image recognition processing on the depression 122 has a gentle and asymmetric waveform, and the accuracy of overlay error measurement using this is naturally limited. Will end up.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、アライ
メントマークを生成するための位置検出溝には、上記ボ
ックス状のものであれ、あるいは上記バー状のものであ
れ、それぞれ一長一短がある。したがって、位置検出溝
を用いてアライメントマークを生成する場合には、それ
らボックス状のターゲットパターンおよびバー状のター
ゲットパターンそれぞれの特徴が生かされるように、対
象となるパターンの重ね合わせの条件に合わせてそれら
パターンを適宜使い分けることが望ましい。しかしなが
ら、それらターゲットパターンの最適形状の決定は、半
導体装置の製造に関する専門的な知識や経験が必要とな
るほか、場合によっては試行錯誤により最適条件を求め
ることなども必要となり、容易ではない。そして、こう
したパターンの重ね合わせが高精度にできない限り、半
導体装置の微細加工のさらなる高度化も望めない。
As described above, the position detection groove for generating the alignment mark has its advantages and disadvantages, whether it is the box shape or the bar shape. Therefore, when the alignment mark is generated using the position detection groove, the characteristics of each of the box-shaped target pattern and the bar-shaped target pattern are utilized so as to match the overlapping condition of the target patterns. It is desirable to properly use those patterns. However, the determination of the optimum shape of these target patterns is not easy because it requires specialized knowledge and experience in manufacturing a semiconductor device and, in some cases, it is also necessary to obtain the optimum conditions by trial and error. Further, unless such superposition of patterns can be performed with high accuracy, further advancement of fine processing of semiconductor devices cannot be expected.

【0022】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、アライメントマークとしての
認識をより容易かつ高精度ならしめる位置検出溝を備え
る半導体装置、およびその位置検出溝を利用してパター
ンの重ね合わせを行う半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to utilize a semiconductor device having a position detection groove that makes recognition as an alignment mark easier and more accurate, and the position detection groove. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which patterns are superposed.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段およびその作用効果について記載する。請
求項1に記載の発明は、半導体基板上方の下地膜に、重
ね合わせの際のアライメントマークを形成するための位
置検出溝が設けられてなる半導体装置として、前記位置
検出溝が、それぞれ開口幅の異なる複数の溝の組み合わ
せからなることをその要旨とする。
[Means for Solving the Problems] Means for attaining the above-mentioned objects and their effects will be described below. The invention according to claim 1 is a semiconductor device in which a position detection groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in a base film above a semiconductor substrate, and each of the position detection grooves has an opening width. The gist is that it consists of a combination of a plurality of different grooves.

【0024】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の半導体装置において、前記位置検出溝は、前記
開口幅の異なる複数の溝を1組として、該組が矩形の4
辺に沿って4組配設されてなることをその要旨とする。
The invention described in claim 2 is the same as claim 1
In the semiconductor device described in the paragraph 1, the position detection groove has a plurality of grooves having different opening widths as one set, and the set has a rectangular shape.
The gist is that four sets are arranged along the sides.

【0025】また、請求項3に記載の発明は、請求項2
に記載の半導体装置において、前記開口幅の異なる複数
の溝の組は、前記矩形を挟んで互いに対向して配設され
る各同一の開口幅を有する2つの溝同士が、前記矩形の
中心からそれぞれ等しく離間して配設されてなることを
その要旨とする。
The invention described in claim 3 is the same as that of claim 2
2. In the semiconductor device according to [1], in the set of the plurality of grooves having different opening widths, two grooves having the same opening width arranged to face each other with the rectangle sandwiched are arranged from the center of the rectangle. The gist is that they are equally spaced from each other.

【0026】また、請求項4に記載の発明は、半導体基
板上方の下地膜に、重ね合わせの際のアライメントマー
クを形成するための位置検出溝が設けられてなる半導体
装置として、前記位置検出溝は、所定の開口幅を有する
溝状に形成されてなるとともに、同溝には、その各端部
において前記所定の開口幅を拡大する拡幅部が設けられ
てなることをその要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the position detection groove is provided as a semiconductor device in which a position detection groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in the base film above the semiconductor substrate. The gist of the present invention is that it is formed in a groove shape having a predetermined opening width, and that the groove is provided with a widened portion for enlarging the predetermined opening width at each end thereof.

【0027】また、請求項5に記載の発明は、請求項4
に記載の半導体装置において、前記拡幅部が、前記溝の
各端部を同一方向に屈折せしめる態様で設けられてなる
ことをその要旨とする。
The invention described in claim 5 is the same as claim 4
The gist of the semiconductor device described in (1) is that the widened portion is provided in such a manner that each end of the groove is bent in the same direction.

【0028】また、請求項6に記載の発明は、請求項5
に記載の半導体装置において、前記位置検出溝は、矩形
の4辺にそれぞれ沿う4つの溝として配設されるととも
に、それら各溝における前記拡幅部は、その屈折方向が
すべて前記矩形を向く方向に設定されてなることをその
要旨とする。
The invention described in claim 6 is the same as claim 5
In the semiconductor device according to the item (1), the position detection groove is arranged as four grooves along four sides of a rectangle, and the widening portion in each groove has a refraction direction in a direction toward the rectangle. What is set is the gist.

【0029】また、請求項7に記載の発明は、半導体基
板上方の下地膜に、重ね合わせの際のアライメントマー
クを形成するための位置検出溝が設けられてなる半導体
装置として、前記位置検出溝は、矩形の平面形状を有し
て形成されるとともに、該溝内の底部に、その高さが溝
の深さに満たない任意形状の突起パターンが形成されて
なることをその要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, the position detecting groove is provided as a semiconductor device in which a position detecting groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in a base film above the semiconductor substrate. The gist of the present invention is that it is formed to have a rectangular planar shape, and a projection pattern of an arbitrary shape whose height is less than the depth of the groove is formed at the bottom of the groove.

【0030】また、請求項8に記載の発明は、請求項7
に記載の半導体装置において、前記突起パターンが複数
の突条パターンからなることをその要旨とする。また、
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の半導体装置
において、前記突条パターンが、前記矩形状の溝の縁部
に沿って順に入れ子となる態様で形成された複数の矩形
枠パターンからなることをその要旨とする。
The invention described in claim 8 is the same as claim 7
The gist of the semiconductor device according to the item (1) is that the protrusion pattern includes a plurality of protrusion patterns. Also,
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the eighth aspect, the plurality of rectangular frame patterns are formed in such a manner that the ridge pattern is sequentially nested along an edge portion of the rectangular groove. The main point is to consist of.

【0031】また、請求項10に記載の発明は、請求項
7に記載の半導体装置において、前記突起パターンが、
前記矩形状の溝内において互いに離間して点在する複数
の多角形パターンからなることをその要旨とする。
According to a tenth aspect of the invention, in the semiconductor device according to the seventh aspect, the protrusion pattern is
The gist of the invention is that the rectangular groove is composed of a plurality of polygonal patterns that are spaced apart from each other.

【0032】また、請求項11に記載の発明は、請求項
7〜10のいずれかに記載の半導体装置において、前記
突起パターンと前記矩形状の溝の縁部との離間距離、お
よび互いに隣接する突起パターン同士の離間距離が、
0.4μm以下であることをその要旨とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the seventh to tenth aspects, a distance between the protrusion pattern and an edge of the rectangular groove is adjacent to each other. The distance between the protrusion patterns is
The gist is that the thickness is 0.4 μm or less.

【0033】一方、請求項12に記載の発明は、半導体
装置の製造方法として、半導体基板上方の下地膜に位置
検出溝としてそれぞれ開口幅の異なる複数の溝の組み合
わせからなる溝列を形成する工程と、その上面に第1の
膜を成膜する工程と、前記下地膜をストッパ膜として前
記第1の膜を平坦化する工程と、この平坦化された第1
の膜上に第2の膜を成膜する工程とを備え、前記第2の
膜表面の前記位置検出溝として形成した溝列に対応して
生成される窪みをアライメントマークとして用いること
をその要旨とする。
On the other hand, according to the twelfth aspect of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a groove array composed of a combination of a plurality of grooves each having a different opening width as a position detection groove in a base film above a semiconductor substrate A step of forming a first film on the upper surface thereof, a step of flattening the first film using the base film as a stopper film, and a step of flattening the first film.
And a step of forming a second film on the second film, wherein the depression formed corresponding to the groove row formed as the position detection groove on the surface of the second film is used as an alignment mark. And

【0034】また、請求項13に記載の発明は、請求項
12に記載の半導体装置の製造方法において、前記位置
検出溝は、前記開口幅の異なる複数の溝を1組として、
該組が矩形の4辺に沿って4組形成されることをその要
旨とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the twelfth aspect, the position detection groove includes a plurality of grooves having different opening widths as one set.
The gist is that four sets are formed along the four sides of the rectangle.

【0035】また、請求項14に記載の発明は、請求項
13に記載の半導体装置の製造方法において、前記開口
幅の異なる複数の溝の組は、前記矩形を挟んで互いに対
向する各同一の開口幅を有する2つの溝同士が、前記矩
形の中心からそれぞれ等しく離間して形成されることを
その要旨とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirteenth aspect, a set of a plurality of grooves having different opening widths are the same and face each other across the rectangle. The gist is that two grooves having an opening width are formed so as to be equally spaced from the center of the rectangle.

【0036】また、請求項15に記載の発明は、請求項
12〜14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記位置検出溝として形成された溝列に対応し
て生成される窪みのうちのもっとも高い認識精度を得る
ことのできるものを選択的に用いて位置測定を行うこと
をその要旨とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the twelfth to fourteenth aspects, the recesses formed corresponding to the groove rows formed as the position detecting grooves are formed. The gist is to perform position measurement selectively using the one that can obtain the highest recognition accuracy.

【0037】また、請求項16に記載の発明は、請求項
12〜15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記下地膜として前記位置検出溝に併せてコン
タクトホールが形成された絶縁膜を用い、前記第1の膜
として前記絶縁膜のコンタクトホールに埋め込まれる導
電膜を用い、前記第2の膜として前記絶縁膜の上面に配
線層として形成される導電膜を用いることをその要旨と
する。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the twelfth to fifteenth aspects, the insulating film in which a contact hole is formed together with the position detection groove as the base film. A film is used, a conductive film embedded in a contact hole of the insulating film is used as the first film, and a conductive film formed as a wiring layer on the upper surface of the insulating film is used as the second film. And

【0038】また、請求項17に記載の発明は、請求項
12〜16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第1の膜の平坦化に、化学機械研磨法を用
いることをその要旨とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any of the twelfth to sixteenth aspects, a chemical mechanical polishing method is used for flattening the first film. The summary will be given.

【0039】また、請求項18に記載の発明は、半導体
装置の製造方法として、半導体基板上方の下地膜に、位
置検出溝として、所定の開口幅を有するとともにその各
端部に該所定の開口幅を拡大する拡幅部を備えた溝を形
成する工程と、その上面に第1の膜を成膜する工程と、
前記下地膜をストッパ膜として前記第1の膜を平坦化す
る工程と、この平坦化された第1の膜上に第2の膜を成
膜する工程とを備え、前記第2の膜表面の前記位置検出
溝として形成した溝に対応して生成される窪みをアライ
メントマークとして用いることをその要旨とする。
According to the eighteenth aspect of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device, the base film above the semiconductor substrate has a predetermined opening width as a position detection groove and the predetermined opening at each end thereof. A step of forming a groove having a widened portion for widening the width, and a step of forming a first film on the upper surface thereof,
The method includes a step of flattening the first film using the base film as a stopper film, and a step of forming a second film on the flattened first film. The gist of the invention is to use, as an alignment mark, a recess formed corresponding to the groove formed as the position detection groove.

【0040】また、請求項19に記載の発明は、請求項
18に記載の半導体装置の製造方法において、前記拡幅
部を、前記溝の各端部が同一方向に屈折せしめられる態
様に形成することをその要旨とする。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighteenth aspect, the widened portion is formed so that each end of the groove is bent in the same direction. Is the gist.

【0041】また、請求項20に記載の発明は、請求項
19に記載の半導体装置の製造方法において、前記位置
検出溝として、矩形の4辺にそれぞれ沿う溝を4つ形成
するとともに、それら各溝における前記拡幅部を、その
屈折方向がすべて前記矩形を向く方向に設定することを
その要旨とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the nineteenth aspect, four grooves are formed along each of four sides of the rectangle as the position detection grooves, and each of them is formed. The gist of the invention is to set the widened portion of the groove so that all the refraction directions thereof face the rectangle.

【0042】また、請求項21に記載の発明は、請求項
18〜20のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記下地膜として前記位置検出溝に併せてコン
タクトホールが形成された絶縁膜を用い、前記第1の膜
として前記絶縁膜のコンタクトホールに埋め込まれる導
電膜を用い、前記第2の膜として前記絶縁膜の上面に配
線層として形成される導電膜を用いることをその要旨と
する。
The invention according to claim 21 is the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 18 to 20, wherein an insulating film in which a contact hole is formed along with the position detection groove as the base film is provided. A film is used, a conductive film embedded in a contact hole of the insulating film is used as the first film, and a conductive film formed as a wiring layer on the upper surface of the insulating film is used as the second film. And

【0043】また、請求項22に記載の発明は、請求項
18〜21のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第1の膜の平坦化に、化学機械研磨法を用
いることをその要旨とする。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any of the eighteenth to twenty-first aspects, a chemical mechanical polishing method is used for flattening the first film. The summary will be given.

【0044】また、請求項23に記載の発明は、半導体
装置の製造方法として、半導体基板上方の下地膜に、位
置検出溝として、矩形の平面形状を有した溝をその内底
部に該溝の深さに満たない高さの任意形状の突起パター
ンを設けた態様にて形成する工程と、その上面に第1の
膜を成膜する工程と、前記下地膜をストッパ膜として前
記第1の膜を平坦化する工程と、この平坦化された第1
の膜上に第2の膜を成膜する工程とを備え、前記第2の
膜表面の前記位置検出溝として形成した溝に対応して生
成される窪みをアライメントマークとして用いることを
その要旨とする。
According to a twenty-third aspect of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device, a groove having a rectangular plane shape is formed as a position detection groove in an underlying film above a semiconductor substrate at an inner bottom portion thereof. A step of forming a projection pattern of an arbitrary shape having a height less than the depth, a step of forming a first film on the upper surface thereof, and a step of forming the first film using the base film as a stopper film. And the step of flattening the first
And a step of forming a second film on the second film, wherein the pit formed corresponding to the groove formed as the position detection groove on the surface of the second film is used as an alignment mark. To do.

【0045】また、請求項24に記載の発明は、請求項
23に記載の半導体装置の製造方法において、前記突起
パターンとして、複数の突条パターンを用いることをそ
の要旨とする。
A twenty-fourth aspect of the present invention is summarized in the method of manufacturing a semiconductor device according to the twenty-third aspect, wherein a plurality of ridge patterns are used as the protrusion patterns.

【0046】また、請求項25に記載の発明は、請求項
24に記載の半導体装置の製造方法において、前記突条
パターンとして、前記矩形状の溝の縁に沿って順に入れ
子となる態様の複数の矩形枠パターンを用いることをそ
の要旨とする。
The invention according to claim 25 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the protrusion patterns are nested in order along the edges of the rectangular grooves. It is the gist to use the rectangular frame pattern.

【0047】そして、請求項26に記載の発明は、請求
項25に記載の半導体装置の製造方法において、前記突
起パターンとして、前記矩形状の溝内において互いに離
間して点在する複数の多角形パターンを用いることをそ
の要旨とする。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the twenty-fifth aspect, a plurality of polygons which are spaced apart from each other in the rectangular groove are provided as the protrusion patterns. The point is to use patterns.

【0048】上記請求項1に記載の構造では、複数のパ
ターンを重ね合わせる際のアライメントマークを形成す
るための位置検出溝が、それぞれ開口幅の異なる複数の
溝の組み合わせからなるようにしている。このため、た
とえその上面に上記第2の膜として不透明な膜が堆積さ
れてこれがCMP法等により平坦化される場合にあって
も、それら溝の開口幅とその際に堆積する膜の材料や成
膜方法等の条件とに対応して、上記開口幅の異なる複数
の溝の開口部には各々異なる形状の窪みを生じる。これ
により、上記第1および第2の膜の材料や成膜方法等の
幅広い条件に対応して、上記窪みをアライメントマーク
としてその認識を容易かつ高精度に行うことができるよ
うになる。なお、こうした位置検出溝を備える半導体装
置は、上記請求項12に記載の方法を用いることによっ
て、これを好適に製造することができるようになる。
In the structure according to the first aspect, the position detection groove for forming the alignment mark when the plurality of patterns are superposed is formed by a combination of a plurality of grooves each having a different opening width. Therefore, even if an opaque film is deposited as the second film on the upper surface and the film is flattened by the CMP method or the like, the opening widths of those grooves and the material of the film deposited at that time are Corresponding to conditions such as a film forming method, depressions having different shapes are formed in the openings of the plurality of grooves having different opening widths. Accordingly, it is possible to easily and highly accurately recognize the depression as an alignment mark in accordance with a wide range of conditions such as the materials of the first and second films and the film forming method. A semiconductor device having such a position detection groove can be suitably manufactured by using the method described in claim 12.

【0049】また、上記請求項2に記載の構造では、上
記開口幅の異なる複数の溝の組み合わせを1組として、
該組が矩形の4辺に沿って4組配設されるようにしてい
る。このため、これら開口幅の異なる複数の溝に対応し
て生じる窪みが上記矩形の4辺に沿って形成されるよう
になり、直交する2軸上の位置検出によってその認識も
より容易に行えるようになる。さらに、それら各溝を、
上記請求項3に記載の構造のように、矩形を挟んで互い
に対向して配設される各同一の開口幅を有する2つの溝
同士を、上記矩形の中心からそれぞれ等しく離間して配
設することにより、それに対応して生じる窪みの認識を
よりいっそう容易なものとすることができる。そして、
これら請求項2および請求項3に記載の上記位置検出溝
を備える半導体装置は、上記請求項13および請求項1
4に記載の方法を用いることによって、それら各々を好
適に製造することができるようになる。
In the structure described in claim 2, the combination of the plurality of grooves having different opening widths is set as one set,
Four sets are arranged along the four sides of the rectangle. Therefore, the depressions corresponding to the plurality of grooves having different opening widths are formed along the four sides of the rectangle, and the recognition can be performed more easily by the position detection on the two axes orthogonal to each other. become. In addition, each of those grooves,
As in the structure according to claim 3, two grooves having the same opening width and arranged so as to face each other across the rectangle are arranged at equal intervals from the center of the rectangle. By doing so, it is possible to make the recognition of the depression corresponding to it easier. And
A semiconductor device having the position detection groove according to claim 2 or claim 3 is the semiconductor device according to claim 13 or 1 above.
By using the method described in No. 4, it becomes possible to suitably manufacture each of them.

【0050】さらに、上記請求項12〜14のいずれか
に記載の方法を、上記請求項15に記載の方法のよう
に、もっとも高い認識精度を得ることができる窪みを選
択的に用いて位置測定が行われるようにする場合には、
上記第1および第2の膜の材料や成膜方法等の幅広い条
件において、高い認識精度がより確実に確保されるよう
になる。
Further, in the method according to any one of claims 12 to 14, like the method according to claim 15, the position measurement is performed by selectively using the depression that can obtain the highest recognition accuracy. If you want to
Under a wide range of conditions such as the materials of the first and second films and the film forming method, high recognition accuracy can be ensured more reliably.

【0051】ここで、上記請求項12〜15のいずれか
に記載の方法を、上記請求項16に記載の各膜を対応さ
せて用いる場合には、上記下地膜のパターンに重ね合わ
されてコンタクトホールが形成された絶縁膜の上面に的
確に重ね合わされた配線層を形成することができるよう
になる。さらに、これら請求項12〜16のいずれかに
記載の方法として、上記請求項17に記載の方法のよう
に、化学機械研磨により基板全面が平坦化される場合に
は、上記各溝に対応して窪みを好適に生じさせることが
できるようになる。
Here, when the method according to any one of claims 12 to 15 is used in correspondence with each film according to claim 16, the contact holes are superposed on the pattern of the underlying film. It is possible to form a wiring layer that is accurately overlapped on the upper surface of the insulating film on which is formed. Further, as the method according to any one of claims 12 to 16, when the entire surface of the substrate is flattened by chemical mechanical polishing as in the method according to claim 17, the method corresponds to each groove. Thus, it becomes possible to appropriately form the depression.

【0052】一方、上記請求項4に記載の構造では、複
数のパターンを重ね合わせる際のアライメントマークを
形成するための位置検出溝が、所定の開口幅を有する溝
状に形成されてなるとともに、同溝には、その各端部に
おいてその所定の開口幅を拡大する拡幅部が設けられる
ようにしている。このため、それら溝の中央上部にはそ
れに対応する窪みがより確実に形成されるようになる。
これにより、同溝に対応して形成される窪みをアライメ
ントマークとしてその認識をより容易かつ高精度に行う
ことができるようになる。なお、こうした位置検出溝を
備える半導体装置は、上記請求項18に記載の方法を用
いることによって、これを好適に製造することができる
ようになる。
On the other hand, in the structure described in claim 4, the position detecting groove for forming the alignment mark when the plurality of patterns are superposed is formed in a groove shape having a predetermined opening width, and The groove is provided with a widened portion for enlarging the predetermined opening width at each end thereof. For this reason, the recess corresponding to it can be more reliably formed in the upper center part of these grooves.
As a result, it becomes possible to more easily and highly accurately recognize the depressions formed corresponding to the grooves as alignment marks. A semiconductor device having such a position detection groove can be manufactured preferably by using the method described in claim 18.

【0053】また、上記請求項5に記載の構造では、上
記拡幅部が、上記溝の各端部を同一方向に屈折せしめる
態様で設けられる。これにより上記請求項4に記載の構
造により得られる効果をより確かなものとすることがで
きるようになる。さらに、それら各溝を、上記請求項6
に記載の構造のように、上記拡幅部がすべて矩形を向く
方向に設定される場合には、その効果がもっとも確実に
得られるようになる。そして、これら請求項5および請
求項6に記載の上記位置検出溝を備える半導体装置は、
上記請求項19および請求項20に記載の方法をそれぞ
れ用いることによって、それら各々を好適に製造するこ
とができるようになる。
Further, in the structure according to the fifth aspect, the widened portion is provided in such a manner that each end of the groove is bent in the same direction. As a result, the effect obtained by the structure described in claim 4 can be made more reliable. Further, each of the grooves is defined by the above-mentioned item 6.
As in the structure described in (3), when all the widened portions are set in the direction facing the rectangle, the effect is most surely obtained. Then, a semiconductor device including the position detection groove according to claim 5 and claim 6,
By using the methods described in claims 19 and 20, respectively, each of them can be suitably manufactured.

【0054】ここで、上記請求項18〜20のいずれか
に記載の方法を、上記請求項21に記載の各膜を対応さ
せて用いる場合には、上記下地膜のパターンに重ね合わ
されてコンタクトホールが形成された絶縁膜の上面に的
確に重ね合わされた配線層を形成することができるよう
になる。またたとえば、これら請求項18〜21のいず
れかに記載の方法として、上記請求項22に記載の方法
のように、化学機械研磨によって基板全面が平坦化され
る場合にあっても、上記各溝に対応して窪みを好適に生
じさせることができるようになる。
Here, when the method according to any one of claims 18 to 20 is used in correspondence with each film according to claim 21, the contact holes are superposed on the pattern of the underlying film. It is possible to form a wiring layer that is accurately overlapped on the upper surface of the insulating film on which is formed. Further, for example, as the method according to any one of claims 18 to 21, even when the entire surface of the substrate is planarized by chemical mechanical polishing, as in the method according to claim 22, Accordingly, it becomes possible to suitably form the depression.

【0055】また一方、上記請求項7に記載の構造で
は、複数のパターンを重ね合わせる際のアライメントマ
ークを形成するための位置検出溝が、矩形の平面形状を
有して形成されるとともに、該溝内の底部に、その高さ
が溝の深さに満たない任意形状の突起パターンが形成さ
れるようにしている。このため、位置検出溝の内底部に
大面積の部分が存在しないようになり、同溝の形成時に
おける上記下地膜の損傷が回避されるようになる。そし
てひいては、アライメントマークとしての認識がより容
易かつ高精度なものとなる。なお、こうした位置検出溝
を備える半導体装置は、上記請求項23に記載の方法を
用いることによって、これを好適に製造することができ
るようになる。
On the other hand, in the structure described in claim 7, the position detection groove for forming the alignment mark when the plurality of patterns are superposed has a rectangular planar shape and A protrusion pattern having an arbitrary shape whose height is less than the depth of the groove is formed on the bottom of the groove. For this reason, a large area portion does not exist in the inner bottom portion of the position detection groove, and damage to the base film at the time of forming the groove can be avoided. As a result, recognition as an alignment mark becomes easier and more accurate. A semiconductor device having such a position detection groove can be suitably manufactured by using the method described in claim 23.

【0056】また、上記請求項8に記載の構造では、上
記突起パターンが複数の突条パターンからなるため、上
記請求項7に記載の構造を確実に具現することができ
る。さらに、上記請求項9に記載の構造では、それら各
突条パターンが、上記矩形状の溝の縁部に沿って順に入
れ子となる態様で形成された複数の矩形枠パターンから
なる。このため、上記請求項8に記載の構造のより確実
な具現が図られる。他方、上記請求項10に記載の構造
では、上記突起パターンが、上記矩形状の溝内において
互いに離間して点在する複数の多角形パターンからな
る。この構造によっても、上記請求項7に記載の構造を
確実に具現することができる。そして、これら請求項7
〜10に記載の構造を、上記請求項11に記載のよう
に、突起パターンと矩形状の溝の縁部との離間距離、お
よび互いに隣接する突起パターン同士の離間距離が、
0.4μm以下とされる場合には、位置検出溝の形成時
における下地膜の損傷がより確実に回避されるようにな
る。なお、これら請求項8、請求項9、および請求項1
0に記載の上記位置検出溝を備える半導体装置は、上記
請求項24、請求項25、および請求項26に記載の方
法をそれぞれ用いることによって、それら各々を好適に
製造することができるようになる。
Further, in the structure described in claim 8, since the projection pattern is composed of a plurality of ridge patterns, the structure described in claim 7 can be reliably realized. Further, in the structure according to the ninth aspect, each of the ridge patterns is composed of a plurality of rectangular frame patterns formed in a nested manner in order along the edge of the rectangular groove. Therefore, a more reliable implementation of the structure described in claim 8 is achieved. On the other hand, in the structure according to the tenth aspect, the protrusion pattern is composed of a plurality of polygonal patterns which are spaced apart from each other in the rectangular groove. With this structure as well, the structure described in claim 7 can be reliably realized. And these claim 7
As described in claim 11, the distance between the protrusion pattern and the edge of the rectangular groove, and the distance between the protrusion patterns adjacent to each other are
When the thickness is 0.4 μm or less, damage to the underlying film during formation of the position detection groove can be more reliably avoided. In addition, these claim 8, claim 9, and claim 1
The semiconductor device having the position detection groove described in 0 can be suitably manufactured by using the methods described in claim 24, claim 25, and claim 26, respectively. .

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明にかかる半導体装置およびその製造方法の第1の実施
の形態について図1〜図3を使って説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0058】本実施の形態の半導体装置においては、そ
の配線が多層構造をなして形成されており、それら各層
の配線は層間絶縁膜に埋め込まれたプラグ配線を介して
順次それらの層の上層配線に接続されている。そして、
その上層配線のパターンを層間絶縁膜の下に埋め込まれ
た下層配線のパターンに重ね合わせる際には、その重ね
合わせ誤差を測定するために、上記層間絶縁膜に下層配
線および同層間絶縁膜のパターンの基準位置を示す位置
検出溝が設けられる。
In the semiconductor device of the present embodiment, the wiring is formed in a multi-layered structure, and the wiring of each layer is sequentially connected to the upper wiring of those layers via the plug wiring embedded in the interlayer insulating film. It is connected to the. And
When the pattern of the upper layer wiring is superimposed on the pattern of the lower layer wiring buried under the interlayer insulating film, the pattern of the lower layer wiring and the pattern of the same interlayer insulating film is formed on the interlayer insulating film in order to measure the overlay error. A position detection groove indicating the reference position of is provided.

【0059】図1は、こうした位置検出溝の断面形状お
よび平面形状を示す図である。断面図には、その左部に
下層配線の一部を併せて図示している。図1(a)の断
面図に例示されるように、この半導体基板は、下地膜1
1上に下層配線13がパターン形成され、その上に該下
層配線13による表面の凹凸を埋め込んで平坦化する層
間絶縁膜12が成膜されている。そして、この層間絶縁
膜12には、その上面から下層配線13への接続を確保
するためのコンタクトホール14がパターン形成され、
そのコンタクトホール14には図示しないプラグ配線が
充填されて、同じく図示しない上層への接続がなされて
いる。そして、そのコンタクトホール14と併せて、こ
の層間絶縁膜12には下層配線13および層間絶縁膜1
2の形成パターンの基準位置を示す位置検出溝15が設
けられている。なお、図1(a)において、基板断面の
左側の領域R1が下層配線13等の形成される配線形成
領域であり、同じく右側の領域R2が該配線形成領域R
1のパターンの基準位置を示す位置検出溝形成領域であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the cross-sectional shape and the planar shape of such a position detecting groove. In the cross-sectional view, a part of the lower layer wiring is also shown on the left side thereof. As illustrated in the cross-sectional view of FIG. 1A, this semiconductor substrate has a base film 1
A lower layer wiring 13 is patterned on the first layer 1, and an interlayer insulating film 12 is formed on the lower layer wiring 13 to flatten the surface irregularities formed by the lower layer wiring 13. Then, a contact hole 14 for ensuring the connection from the upper surface to the lower layer wiring 13 is patterned in the interlayer insulating film 12,
The contact hole 14 is filled with a plug wiring (not shown), and is similarly connected to an upper layer (not shown). Then, together with the contact hole 14, the lower layer wiring 13 and the interlayer insulating film 1 are formed in the interlayer insulating film 12.
A position detection groove 15 indicating the reference position of the formation pattern 2 is provided. In FIG. 1A, a region R1 on the left side of the substrate cross section is a wiring formation region in which the lower layer wiring 13 and the like are formed, and a region R2 on the right side is the wiring formation region R.
It is a position detection groove formation region indicating the reference position of the pattern 1.

【0060】上記位置検出溝15は、それぞれ開口幅の
異なる複数の溝を1組として、該組が複数設けられて構
成されている。それら各溝の組は、細長い矩形の平面形
状を有する、いわゆるバー状の溝の組み合わせからな
る。そして、図1(b)の平面図に示されるように、こ
れらバー状の溝の組G1〜G4が、正方形SQの4辺S
Q1〜SQ4に沿って配設されて上記位置検出溝15を
構成している。なお、図1(b)において斜線を施した
部分が基板面内の凹部、すなわち溝となっている部分で
ある。また、図1(a)に示した位置検出溝形成領域R
2の断面図は、図1(b)に示したA−A線に沿った断
面に対応して示したものである。
The position detecting groove 15 is constructed by providing a plurality of grooves each having a different opening width as one group. Each of the groove sets is a combination of so-called bar-shaped grooves having an elongated rectangular planar shape. Then, as shown in the plan view of FIG. 1B, the bar-shaped groove sets G1 to G4 are formed on the four sides S of the square SQ.
The position detection groove 15 is arranged along Q1 to SQ4. The shaded portion in FIG. 1B is a concave portion, that is, a groove in the surface of the substrate. Further, the position detection groove forming region R shown in FIG.
The cross-sectional view of FIG. 2 corresponds to the cross section taken along the line AA shown in FIG.

【0061】ところで、上記位置検出溝15を構成する
4つの溝の組G1〜G4の各々は複数のバー状の溝から
なるが、本実施の形態においてこれら複数のバー状の溝
は、異なる開口幅W1、W2、およびW3を有する3種
の溝により構成されている。すなわち、これらは図1
(b)に示される開口幅W1の溝15a1〜15a4、
開口幅W2の溝15b1〜15b4、および開口幅W3
の溝15c1〜15c4である。そして、これらの溝
は、正方形SQを挟んで互いに対向して配設されている
各同一の開口幅を有する2つの溝同士が、同正方形SQ
の中心からそれぞれ等しく配設されている。たとえば、
溝15a1は溝15a3と、また溝15b2は溝15b
4と、正方形SQの中心からそれぞれ等しく離間して配
設されている。
By the way, each of the four groove sets G1 to G4 constituting the position detecting groove 15 is composed of a plurality of bar-shaped grooves. In the present embodiment, the plurality of bar-shaped grooves have different openings. It is composed of three types of grooves having widths W1, W2, and W3. That is, these are
Grooves 15a1 to 15a4 having an opening width W1 shown in (b),
Grooves 15b1 to 15b4 having an opening width W2 and an opening width W3
15c1 to 15c4. Further, in these grooves, two grooves having the same opening width and arranged to face each other across the square SQ are the same square SQ.
Are equally arranged from the center of each. For example,
The groove 15a1 is the groove 15a3, and the groove 15b2 is the groove 15b.
4 and the square SQ are equally spaced from the center of the square SQ.

【0062】ここで、上記各溝の開口幅は「W1 >
W2 > W3」の関係を有しており、本実施の形態に
おいては、開口幅W1、W2、およびW3はそれぞれ
「1.5μm」、「1.0μm」、および「0.5μ
m」に設定している。なお、これら位置検出溝15を構
成する各溝の開口幅は「500nm〜2000nm」の
範囲に設定することが好ましい。
Here, the opening width of each groove is "W1>
W2> W3 ”, and in the present embodiment, the opening widths W1, W2, and W3 are“ 1.5 μm ”,“ 1.0 μm ”, and“ 0.5 μm ”, respectively.
m ". The opening width of each groove forming the position detecting groove 15 is preferably set in the range of “500 nm to 2000 nm”.

【0063】上記3種の開口幅をもつ溝のうち、もっと
も広い開口幅W1をもつ溝15a1〜15a4はそれら
の長辺の一方により上記正方形SQを構成している。そ
して、それら溝15a1〜15a4の外側には、正方形
SQの中心から4辺の各方向に向けた放射状に順次、狭
い開口幅W2およびW3をそれぞれもつ溝15b1〜1
5b4および溝15c1〜15c4が各々等間隔の離間
距離Dを有して配設され、上記位置検出溝15を構成し
ている。
Among the grooves having the above three kinds of opening widths, the grooves 15a1 to 15a4 having the widest opening width W1 form the square SQ by one of their long sides. Then, outside the grooves 15a1 to 15a4, the grooves 15b1 to 1 having the narrow opening widths W2 and W3 are sequentially formed in a radial direction from the center of the square SQ toward each of the four sides.
5b4 and the grooves 15c1 to 15c4 are arranged at equal intervals D, and form the position detection groove 15.

【0064】続いて、上記位置検出溝15を有して構成
される半導体装置について、その製造方法を図2および
図3を使って説明する。まず、図2(a)に示すよう
に、半導体基板上方の下地膜11上に下層配線13をパ
ターン形成したのち、その上に該下層配線13による表
面の凹凸を埋め込んで平坦化する層間絶縁膜12を成膜
する。本実施の形態においては、層間絶縁膜12として
シリコン酸化膜を用いる。ひきつづき、その上面にフォ
トレジスト16を塗布して、下層配線13との接続を確
保するためのコンタクトホールおよび同コンタクトホー
ルの形成パターンの基準位置を示す位置検出溝を含むフ
ォトマスクを用いてこれを露光、現像する。次に、図2
(b)に示すように、この現像によってパターン加工さ
れたフォトレジスト16をマスクとして層間絶縁膜12
をエッチングし、コンタクトホール14および位置検出
溝15を形成する。そしてそののち、フォトレジスト1
6を除去する。さらに、図2(c)に示すように、これ
らコンタクトホール14および位置検出溝15を形成し
た表面に、コンタクトホール14にプラグ配線を充填す
るための導電膜17を堆積する。本実施の形態において
は、導電膜17として、タングステン(W)を「400
nm」、たとえば化学気相成長(CVD)法や物理気相
成長(PVD)法を用いて堆積する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device having the position detecting groove 15 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film is formed by patterning a lower layer wiring 13 on a base film 11 above a semiconductor substrate and then filling the surface irregularities of the lower layer wiring 13 thereon to planarize it. 12 is formed into a film. In this embodiment, a silicon oxide film is used as the interlayer insulating film 12. Subsequently, a photoresist 16 is applied on the upper surface thereof, and a photomask including a contact hole for ensuring the connection with the lower layer wiring 13 and a position detection groove indicating the reference position of the formation pattern of the contact hole is used to form a photoresist. Expose and develop. Next, FIG.
As shown in (b), the interlayer insulating film 12 is formed using the photoresist 16 patterned by this development as a mask.
Are etched to form the contact hole 14 and the position detection groove 15. And after that, photoresist 1
Remove 6. Further, as shown in FIG. 2C, a conductive film 17 for filling the contact hole 14 with the plug wiring is deposited on the surface where the contact hole 14 and the position detection groove 15 are formed. In the present embodiment, as the conductive film 17, tungsten (W) of “400 is used.
nm ”, for example, using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.

【0065】ちなみにこの場合、導電膜17として、W
に代えてアルミニウム(Al)等を単層にて用いてもよ
いが、層間絶縁膜12に対する密着性やエレクトロマイ
グレーション(EM)耐性およびストレスマイグレーシ
ョン(SM)耐性を向上させる目的で、チタン/窒化チ
タン(Ti/TiN)合金等の膜を同時に形成して多層
化してもよい。また、この多層化する導電膜17は、層
間絶縁膜12に対して十分なバリア性が得られる場合に
は、低抵抗でストレス耐性の高い銅(Cu)やTi、鉄
(Fe)等を用いてもよい。さらに、EM耐性およびS
M耐性を向上させる場合には、上記WやTiNを単層に
て用いてもよい。
By the way, in this case, as the conductive film 17, W
Alternatively, aluminum (Al) or the like may be used in a single layer, but titanium / titanium nitride is used for the purpose of improving adhesion to the interlayer insulating film 12, resistance to electromigration (EM) and resistance to stress migration (SM). A film such as a (Ti / TiN) alloy may be simultaneously formed to form a multi-layer. The conductive film 17 to be multi-layered is made of copper (Cu), Ti, iron (Fe) or the like having low resistance and high stress resistance when sufficient barrier properties can be obtained for the interlayer insulating film 12. May be. Furthermore, EM resistance and S
When improving the M resistance, the above W or TiN may be used in a single layer.

【0066】そして、図3(a)に示すように、この表
面を化学機械研磨(CMP)法により研磨して平坦化す
る。このとき、層間絶縁膜12の大面積部分が露出する
時点をこの研磨処理の終点とする。これにより、それぞ
れ異なる開口幅を有した位置検出溝15は、その開口部
における各溝の開口幅に応じて、位置検出溝15に埋め
込まれた導電膜17の窪みを生じる。この場合、もっと
も広い開口幅W1(「1.5μm」)をもつ溝15a1
〜15a4の開口部に、比較的なだらかな曲面の断面形
状をもつ窪み18a1〜18a4を生じる(図3(a)
に窪み18a1および18a3にて図示)。また、2番
目に広い開口幅W2(「1.0μm」)をもつ溝15b
1〜15b4の開口部には、上記溝15a1〜15a4
に対応して生じた窪み18a1〜18a4よりも幅の狭
い断面形状をもつ窪み18b1〜18b4を生じる(図
3(a)に窪み18b1および18b3にて図示)。そ
して、これら2種の溝15a1〜15a4および溝15
b1〜15b4より幅の狭い開口幅W3(「0.5μ
m」)をもつ溝15c1〜15c4とコンタクトホール
14とは、その開口部に窪みを生じない。
Then, as shown in FIG. 3A, this surface is polished by chemical mechanical polishing (CMP) to be planarized. At this time, a point of time when a large area of the interlayer insulating film 12 is exposed is an end point of this polishing process. As a result, the position detection groove 15 having different opening widths has a recess of the conductive film 17 embedded in the position detection groove 15 according to the opening width of each groove in the opening. In this case, the groove 15a1 having the widest opening width W1 (“1.5 μm”)
The recesses 18a1 to 18a4 having a comparatively gentle curved cross-sectional shape are formed in the openings of the holes 15a4 to 15a4 (FIG. 3A).
(Indicated by depressions 18a1 and 18a3). Further, the groove 15b having the second widest opening width W2 (“1.0 μm”)
The grooves 15a1 to 15a4 are provided in the openings of 1 to 15b4.
The recesses 18b1 to 18b4 having a narrower cross-sectional shape than the recesses 18a1 to 18a4 generated corresponding to are generated (illustrated by the recesses 18b1 and 18b3 in FIG. 3A). Then, these two types of grooves 15a1 to 15a4 and the groove 15
Opening width W3 (“0.5 μ
The grooves 15c1 to 15c4 having m ") and the contact hole 14 do not have a depression at the opening.

【0067】さらに、図3(b)に示すように、上記窪
み18a1〜18a4および窪み18b1〜18b4を
含む表面に、Al、シリコン(Si)、およびCuから
なる導電膜19を上層配線の形成膜として堆積する。こ
のとき、導電膜19を堆積した表面には、窪み18a1
〜18a4および窪み18b1〜18b4に対応して、
窪み20a1〜20a4および窪み20b1〜20b4
が生じる。
Further, as shown in FIG. 3B, a conductive film 19 made of Al, silicon (Si), and Cu is formed on the surface including the depressions 18a1 to 18a4 and the depressions 18b1 to 18b4 to form the upper wiring. To be deposited as. At this time, the depression 18a1 is formed on the surface on which the conductive film 19 is deposited.
~ 18a4 and depressions 18b1-18b4,
Recesses 20a1 to 20a4 and Recesses 20b1 to 20b4
Occurs.

【0068】そして、上層配線をパターン形成するため
に、これら窪み20a1〜20a4および窪み20b1
〜20b4を含む導電膜19の表面にフォトレジストを
塗布し、これをフォトリソグラフィ技術を用いて露光、
現像する。これにより、上層配線のパターンを形成する
ためのマスク21とともに、下層配線に対する上層配線
の重ね合わせ誤差を測定するための位置精度パターン2
2が形成される。そののち、この位置検出溝15の位置
に対応して生じた窪みに対する位置精度パターン22の
相対的な位置を測定する。こうして、位置精度パターン
22の理想位置からのずれ量に基づいて、下層配線13
のパターンに対する上層配線のパターンの重ね合わせ誤
差を測定する。
Then, in order to pattern the upper layer wiring, these depressions 20a1 to 20a4 and depressions 20b1 are formed.
A photoresist is applied to the surface of the conductive film 19 containing 20 to 20b4, and the photoresist is exposed using a photolithography technique.
develop. Thereby, together with the mask 21 for forming the pattern of the upper layer wiring, the position accuracy pattern 2 for measuring the overlay error of the upper layer wiring with respect to the lower layer wiring.
2 is formed. After that, the relative position of the position accuracy pattern 22 is measured with respect to the depression formed corresponding to the position of the position detection groove 15. Thus, based on the amount of deviation of the position accuracy pattern 22 from the ideal position, the lower layer wiring 13
The overlay error of the pattern of the upper layer wiring with respect to the pattern of is measured.

【0069】こうして測定した重ね合わせ誤差が所定の
範囲内である場合には、それに続いて、現像したフォト
レジストをマスクとして導電膜19をエッチングし、上
層配線をパターン形成する(図示略)。また、同重ね合
わせ誤差が所定値を超えている場合には、上記フォトレ
ジストを全面除去し、そののち、新たにフォトレジスト
を塗布して再度、露光と現像とを行ってマスクを形成し
なおす。そして、測定した重ね合わせ誤差が所定の範囲
内となったら、そのマスクを用いて導電膜19をエッチ
ングする。
When the overlay error measured in this way is within a predetermined range, the conductive film 19 is subsequently etched by using the developed photoresist as a mask to pattern the upper wiring (not shown). If the overlay error exceeds a predetermined value, the entire surface of the photoresist is removed, a new photoresist is applied, and then exposure and development are performed again to re-form the mask. . Then, when the measured overlay error is within a predetermined range, the conductive film 19 is etched using the mask.

【0070】さらに、こうして得られた重ね合わせ誤差
の情報は、以降に行われる半導体基板に対する上記上層
配線の露光時の位置制御パラメータとしてフィードバッ
クする。これにより、それら半導体基板においては、下
層配線のパターンに対する上層配線のパターンの重ね合
わせ誤差を低減することができる。
Further, the information of the overlay error obtained in this way is fed back as a position control parameter at the time of exposure of the upper layer wiring with respect to the semiconductor substrate which will be performed thereafter. As a result, in those semiconductor substrates, it is possible to reduce the overlay error of the pattern of the upper layer wiring with respect to the pattern of the lower layer wiring.

【0071】ところで、本実施の形態においては、上層
配線を形成するための導電膜19を堆積する際に、位置
検出溝15を構成している開口幅の異なる複数の溝に対
応して、幅の異なる複数の窪み20a1〜20a4およ
び窪み20b1〜20b4が生じる場合について例示し
ている。そして、下層配線13のパターンに対する上層
配線のパターンの重ね合わせ誤差を測定する際には、図
示しない画像認識装置によりもっとも高い認識精度を得
ることのできるものを選択的に用いる。本実施の形態に
おいては、導電膜19の表面に形成された窪みのうち、
より幅の狭い窪み20b1〜20b4を用いて、上記重
ね合わせ誤差を測定する。これにより、より広い幅をも
ちなだらかな窪み20a1〜20a4を用いて測定する
場合に比較して、より正確な測定ができるようになる。
換言すれば、下層配線13のパターンと上層配線のパタ
ーンとのより高精度な重ね合わせを実現することができ
るようになる。
By the way, in the present embodiment, when the conductive film 19 for forming the upper layer wiring is deposited, the widths corresponding to the plurality of grooves forming the position detection groove 15 having different opening widths are formed. The case where a plurality of depressions 20a1 to 20a4 and depressions 20b1 to 20b4 are different is illustrated. Then, when measuring the overlay error of the pattern of the upper layer wiring with respect to the pattern of the lower layer wiring 13, one that can obtain the highest recognition accuracy by an image recognition device (not shown) is selectively used. In the present embodiment, among the depressions formed on the surface of the conductive film 19,
The above-mentioned overlay error is measured using the narrower recesses 20b1 to 20b4. As a result, more accurate measurement can be performed as compared with the case of using the gentle depressions 20a1 to 20a4 having a wider width.
In other words, it is possible to realize a more accurate overlay of the pattern of the lower layer wiring 13 and the pattern of the upper layer wiring.

【0072】以上説明したように、この第1の実施の形
態にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、以
下のような効果を得ることができるようになる。 (1)位置検出溝15として、それぞれ開口幅の異なる
溝を1組としてその溝の組G1〜G4を組み合わせて構
成している。このため、上層配線を形成するための導電
膜19を堆積した際に、容易にかつ確実に位置検出溝1
5の位置に対応した窪みを得ることができるようにな
る。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the first embodiment, the following effects can be obtained. (1) As the position detection groove 15, a groove having different opening widths is set as one set, and the groove sets G1 to G4 are combined. Therefore, when the conductive film 19 for forming the upper layer wiring is deposited, the position detection groove 1 can be easily and surely formed.
The depression corresponding to the position of 5 can be obtained.

【0073】(2)また、上記溝の組G1〜G4を組み
合わせて位置検出溝15を構成するようにしているた
め、上記位置検出溝15の位置に対応した窪みをより確
実に得るための同位置検出溝15が基板面に占める面積
を最小限とすることができるようになる。
(2) Further, since the position detection groove 15 is formed by combining the groove groups G1 to G4, the same is used to more surely obtain a recess corresponding to the position of the position detection groove 15. The area occupied by the position detection groove 15 on the substrate surface can be minimized.

【0074】(3)そして、位置検出溝15の位置に対
応した窪みとして幅の異なるものが複数得られた場合に
は、そのなかから位置検出溝15を反映して生じた窪み
のうちその位置をもっとも高い精度で認識することので
きるものを選択して、これを下層配線13のパターンの
基準位置として用いることができるようになる。これに
より、下層配線13のパターンの基準位置を、より精度
よく認識することができるようになる。本実施の形態に
て示した例においては、幅の異なる2種の窪み20a1
〜20a4と窪み20b1〜20b4とのうち、より幅
の狭い窪み20b1〜20b4を下層配線13のパター
ンの基準位置として用いることで、これに対する上層配
線のパターンの重ね合わせ誤差をより精度よく測定する
ことができるようになる。
(3) When a plurality of recesses having different widths are obtained corresponding to the position of the position detection groove 15, the position among the recesses reflecting the position detection groove 15 is obtained. It is possible to select one that can recognize the highest accuracy and use it as the reference position of the pattern of the lower layer wiring 13. Thereby, the reference position of the pattern of the lower layer wiring 13 can be recognized more accurately. In the example shown in the present embodiment, two types of depressions 20a1 having different widths are provided.
20a4 and 20b1 to 20b4 of narrower width are used as the reference position of the pattern of the lower layer wiring 13 to measure the overlay error of the pattern of the upper layer wiring with respect to it more accurately. Will be able to.

【0075】(4)上記4つの溝の組G1〜G4を、正
方形SQの4辺に沿って配設するようにしている。その
ため、これら開口幅の異なる複数の溝に対応して生じる
窪みが上記正方形SQの4辺に沿って形成されるように
なり、直交する2軸上の位置検出によってその認識も容
易に行えるようになる。また、それら各組の溝は、正方
形SQを挟んで互いに対向して配設されている各同一の
開口幅を有する2つの溝同士が、同正方形SQの中心か
らそれぞれ等しく離間して配設されている。そして、各
バー状の溝がそれぞれ等間隔の離間距離Dだけ隔てて、
正方形SQの中心から4辺の各方向に向けた放射状に開
口幅の広い溝から開口幅の狭い溝へと順次配設されてい
る。このため、位置検出溝15に対応して生じる窪みの
認識をよりいっそう容易なものとすることができる。
(4) The four groove groups G1 to G4 are arranged along the four sides of the square SQ. Therefore, the depressions corresponding to the plurality of grooves having different opening widths are formed along the four sides of the square SQ, and the recognition can be easily performed by the position detection on the two axes orthogonal to each other. Become. Further, in each of the grooves of each set, two grooves having the same opening width, which are arranged to face each other across the square SQ, are arranged at equal intervals from the center of the same square SQ. ing. Then, each bar-shaped groove is separated by an equal distance D,
The squares SQ are sequentially arranged from the center of the square SQ in a radial direction toward the four sides in a direction from a groove having a wide opening width to a groove having a narrow opening width. For this reason, it is possible to make the recognition of the depression that occurs corresponding to the position detection groove 15 even easier.

【0076】(第2の実施の形態)次に、本発明にかか
る半導体装置およびその製造方法の第2の実施の形態に
ついて、先の第1の実施の形態と相違する点を中心に図
4〜図7を使って説明する。
(Second Embodiment) Next, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 focusing on the points different from the first embodiment. ~ It demonstrates using FIG.

【0077】この第2の実施の形態の半導体装置におい
ても、その配線は多層構造をなして形成されており、そ
れら各層の配線は層間絶縁膜に埋め込まれたプラグ配線
を介して順次それらの層の上層配線に接続されている。
そして、その上層配線のパターンを層間絶縁膜の下に埋
め込まれた下層配線のパターンに重ね合わせる際には、
その重ね合わせ誤差を測定するために、上記層間絶縁膜
に下層配線および同層間絶縁膜のパターンの基準位置を
示す位置検出溝が設けられる。
Also in the semiconductor device of the second embodiment, the wiring is formed in a multi-layer structure, and the wiring of each layer is sequentially formed through the plug wiring embedded in the interlayer insulating film. Is connected to the upper wiring.
And when superimposing the pattern of the upper layer wiring on the pattern of the lower layer wiring buried under the interlayer insulating film,
In order to measure the overlay error, the interlayer insulating film is provided with a position detection groove that indicates the reference position of the lower wiring and the pattern of the interlayer insulating film.

【0078】図4は、こうした位置検出溝の平面形状を
示す図である。この図4においても、斜線を施した領域
が溝となっている部分である。なお、本実施の形態に例
示する半導体装置においては、上記層間絶縁膜を挟む上
層配線および下層配線とによる積層断面構造は、先の第
1の実施の形態にて説明した半導体装置と基本的に同じ
である。
FIG. 4 is a diagram showing a planar shape of such a position detecting groove. In FIG. 4 as well, the hatched area is the groove. In the semiconductor device illustrated in the present embodiment, the laminated cross-sectional structure of the upper layer wiring and the lower layer wiring sandwiching the interlayer insulating film is basically the same as that of the semiconductor device described in the first embodiment. Is the same.

【0079】図4に示されるように、この半導体装置が
備える位置検出溝25は、開口幅W(「1.0μm」)
の同形の溝25a〜25dが正方形の4辺に沿って4つ
配設されている。そして、これらの溝25a〜25d
は、互いに対向して配設された各々2つの溝がその対向
中心について対称な平面形状をなしている。
As shown in FIG. 4, the position detecting groove 25 provided in this semiconductor device has an opening width W (“1.0 μm”).
4 of the same shape are arranged along the four sides of the square. And these grooves 25a-25d
Each have two grooves arranged so as to be opposed to each other in a planar shape symmetrical with respect to the opposed center.

【0080】そして、本実施の形態においては、溝25
aと溝25c、および溝25bと溝25dの離間距離L
1は各溝の軸線間で「20μm」に設定している。な
お、これら溝の開口幅Wは「0.5μm〜2.0μm」
の範囲に設定することが好ましい。
In the present embodiment, the groove 25
The distance L between a and the groove 25c and between the groove 25b and the groove 25d
1 is set to “20 μm” between the axes of the grooves. The opening width W of these grooves is “0.5 μm to 2.0 μm”.
It is preferable to set in the range of.

【0081】ところで、本実施の形態の半導体装置に設
けられたこの位置検出溝25を構成する各溝25a〜2
5dは、それぞれ各端部が上記正方形を向く方向に直角
に屈折した平面形状の「かぎ」部を設けている。そし
て、こうした「かぎ」部を設けた溝にあっては、該溝に
導電膜が埋め込まれてこれがCMP法等により研磨、平
坦化されたときに、該溝の開口の中央部付近に窪みが形
成されやすいことが発明者らの実験によって確認されて
いる。
By the way, each of the grooves 25a to 25a forming the position detecting groove 25 provided in the semiconductor device of the present embodiment.
5d is provided with a planar "key" portion in which each end portion is bent at a right angle in the direction toward the square. In a groove provided with such a "key" portion, when a conductive film is embedded in the groove and the conductive film is polished and flattened by a CMP method or the like, a dent is formed in the vicinity of the central portion of the opening of the groove. It has been confirmed by experiments by the inventors that they are easily formed.

【0082】本実施の形態においては、上記「かぎ」部
の長さL2は「1μm」に設定している。なお、この
「かぎ」部の長さL2は「0.5μm〜3.0μm」の
範囲に設定することが好ましい。また、この導電膜が平
坦化される際に位置検出溝25に対応した窪みが生じや
すい傾向は、それら各溝25a〜25dに設けられた
「かぎ」を正方形を向く方向に屈折して設けた場合の方
が顕著となることも、発明者らの実験によって確認され
ている。
In the present embodiment, the length L2 of the "key" portion is set to "1 μm". The length L2 of the “key” portion is preferably set in the range of “0.5 μm to 3.0 μm”. Further, when the conductive film is flattened, a depression corresponding to the position detection groove 25 is likely to be formed by bending the “key” provided in each of the grooves 25a to 25d in a direction facing a square. It was also confirmed by experiments by the inventors that the case becomes more remarkable.

【0083】図5は、こうした傾向を説明するために、
上記各溝25a〜25dの平面形状とそれに対応して生
じる窪み38a〜38dの形状との関係を概念的に示す
図である。図5に示されるように、溝に設けた「かぎ」
が正方形を向く方向に設けられている場合には窪み38
a〜38dが良好に形成される(図5(c))。また、
同外側に向けて設けられている場合にはその形成される
窪み38a〜38dの曲面形状がよりなだらかなものに
なる(図5(b))。一方、「かぎ」が設けられていな
い場合には窪み38a〜38dは形成されない(図5
(a))。すなわち、図5(c)に示されるように、バ
ー状の溝に対して「かぎ」部が正方形を向く方向に設け
られる場合に、それに対応して形成される窪みをより確
実にかつ精度よく認識できるようになる。
FIG. 5 is a graph for explaining such a tendency.
It is a figure which shows notionally the relationship between the planar shape of each said groove | channel 25a-25d, and the shape of depression 38a-38d produced corresponding to it. As shown in Figure 5, the "key" provided in the groove
Is provided in a direction facing the square, the depression 38
Good formation of a to 38d (FIG. 5C). Also,
In the case where the recesses 38a to 38d are provided outward, the curved shapes of the recesses 38a to 38d are gentler (FIG. 5B). On the other hand, when the “key” is not provided, the depressions 38a to 38d are not formed (FIG. 5).
(A)). That is, as shown in FIG. 5C, when the “key” portion is provided in the direction of the square with respect to the bar-shaped groove, the depression formed corresponding to the “key” portion can be more reliably and accurately formed. You will be able to recognize.

【0084】続いて、上記位置検出溝25を有して構成
される半導体装置の製造方法を、図4のB−B線に沿っ
た断面に対応して各工程の断面構造を示す図6および図
7を使って説明する。この第2の実施の形態の半導体装
置の製造方法も、基本的に先の第1の実施の形態にて説
明したものと同様である。したがって、本実施の形態に
おいて例示する各膜の材料やその成膜方法については、
先の第1の実施の形態における例示を用いることができ
るため、その説明を割愛している。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device having the position detecting groove 25 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B showing the sectional structure of each step corresponding to the section taken along the line BB in FIG. This will be described with reference to FIG. The method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment is also basically the same as that described in the first embodiment. Therefore, regarding the material of each film and the film forming method thereof exemplified in the present embodiment,
Since the example in the first embodiment can be used, the description thereof is omitted.

【0085】すなわちまず、図6(a)に示すように、
半導体基板上方の下地膜31上に下層配線33をパター
ン形成したのち、その上に該下層配線33による表面の
凹凸を埋め込んで平坦化する層間絶縁膜32を成膜す
る。ひきつづき、その上面にフォトレジスト36を塗布
して、下層配線33との接続を確保するためのコンタク
トホールおよび同コンタクトホールの形成パターンの基
準位置を示す位置検出溝を含むフォトマスクを用いてこ
れを露光、現像する。次に、図6(b)に示すように、
この現像によってパターン加工されたフォトレジスト3
6をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングし、コン
タクトホール34および位置検出溝25を形成する。そ
してそののち、フォトレジスト36を除去する。さら
に、図6(c)に示すように、これらコンタクトホール
34および位置検出溝25を形成した表面に、コンタク
トホール34にプラグ配線を充填するための導電膜37
を堆積する。
That is, first, as shown in FIG.
After the lower layer wiring 33 is patterned on the base film 31 above the semiconductor substrate, an interlayer insulating film 32 is formed on the lower layer wiring 33 for filling the surface irregularities of the lower layer wiring 33 and flattening the surface. Subsequently, a photoresist 36 is applied on the upper surface thereof, and a photomask including a contact hole for securing the connection with the lower layer wiring 33 and a position detection groove indicating the reference position of the formation pattern of the contact hole is used to form a photoresist. Expose and develop. Next, as shown in FIG.
Photoresist 3 patterned by this development
The interlayer insulating film 32 is etched by using 6 as a mask to form the contact hole 34 and the position detection groove 25. After that, the photoresist 36 is removed. Further, as shown in FIG. 6C, a conductive film 37 for filling the contact hole 34 with the plug wiring is formed on the surface where the contact hole 34 and the position detection groove 25 are formed.
Deposit.

【0086】そして、図7(a)に示すように、この表
面を化学機械研磨(CMP)法を用いて研磨し、平坦化
する。このとき、位置検出溝25は、これを構成する溝
の各端部が正方形を向く方向に「かぎ型」に屈折された
平面形状を有しているため、位置検出溝25に埋め込ま
れた導電膜37はその開口の中央部において窪み38a
〜38dを生じる。なおこのとき、コンタクトホール3
4に埋め込まれた導電膜37は、その開口部において窪
みを生じない。
Then, as shown in FIG. 7A, this surface is polished and planarized by the chemical mechanical polishing (CMP) method. At this time, since the position detection groove 25 has a planar shape in which each end of the groove that constitutes the position detection groove 25 is bent in a “key” shape in the direction toward the square, the conductivity embedded in the position detection groove 25. The membrane 37 has a depression 38a at the center of its opening.
Yields ~ 38d. At this time, the contact hole 3
The conductive film 37 embedded in 4 does not have a depression in its opening.

【0087】さらに、図7(b)に示すように、上記窪
み38a〜38dを含む表面に、上層配線を形成するた
めの導電膜39を堆積する。このとき、導電膜39を堆
積した表面には、窪み38a〜38dに対応して、窪み
40a〜40dが生じる。
Further, as shown in FIG. 7B, a conductive film 39 for forming an upper layer wiring is deposited on the surface including the depressions 38a to 38d. At this time, depressions 40a to 40d are formed on the surface on which the conductive film 39 is deposited, corresponding to the depressions 38a to 38d.

【0088】そして、上層配線をパターン形成するため
に、これら窪み40a〜40dを含む導電膜39の表面
にフォトレジストを塗布し、これをフォトリソグラフィ
技術を用いて露光、現像する。これにより、上層配線の
パターンを形成するためのマスク41とともに、下層配
線に対する上層配線の重ね合わせ誤差を測定するための
位置精度パターン42が形成される。そののち、この位
置検出溝35の位置に対応して生じた窪みに対する位置
精度パターン42の相対的な位置を測定する。こうし
て、位置精度パターン42の理想位置からのずれ量に基
づいて、下層配線33のパターンに対する上層配線のパ
ターンの重ね合わせ誤差を測定する。
Then, in order to pattern the upper wiring, a photoresist is applied to the surface of the conductive film 39 including the depressions 40a to 40d, and this is exposed and developed by using a photolithography technique. As a result, the position accuracy pattern 42 for measuring the overlay error of the upper layer wiring with respect to the lower layer wiring is formed together with the mask 41 for forming the pattern of the upper layer wiring. After that, the relative position of the position accuracy pattern 42 is measured with respect to the recess formed corresponding to the position of the position detection groove 35. In this way, the overlay error of the pattern of the upper layer wiring with respect to the pattern of the lower layer wiring 33 is measured based on the amount of deviation of the position accuracy pattern 42 from the ideal position.

【0089】そして、先の第1の実施の形態と同様、本
実施の形態においても重ね合わせ誤差が所定の範囲内で
ある場合には、それに続いて、現像したフォトレジスト
をマスクとして導電膜39をエッチングして上層配線を
パターン形成し(図示略)、またこれが所定値を超えて
いる場合に再度マスクを形成しなおす。
Then, similarly to the first embodiment, if the overlay error is within a predetermined range in the present embodiment, subsequently, the conductive film 39 is formed using the developed photoresist as a mask. Is etched to form a pattern of the upper layer wiring (not shown), and when it exceeds a predetermined value, the mask is formed again.

【0090】また、こうして得られた重ね合わせ誤差の
情報は、以降に行われる半導体基板に対する上記上層配
線の露光時の位置制御パラメータとしてフィードバック
することも、先の第1の実施の形態の場合と同様であ
る。
Further, the information of the overlay error obtained in this way can be fed back as a position control parameter at the time of exposure of the upper layer wiring with respect to the semiconductor substrate, which is performed later, as in the case of the first embodiment. It is the same.

【0091】このように、導電膜39の表面に位置検出
溝25の位置に対応した窪みをより確実に生ぜしめるこ
とにより、位置精度パターン42の理想位置からのずれ
量の測定がより正確なものとなり、したがって下層配線
13のパターンと上層配線のパターンとのより高精度な
重ね合わせを実現することができる。
As described above, by forming the depression corresponding to the position of the position detection groove 25 on the surface of the conductive film 39 more reliably, the amount of deviation of the position accuracy pattern 42 from the ideal position can be measured more accurately. Therefore, the pattern of the lower layer wiring 13 and the pattern of the upper layer wiring can be more accurately superimposed.

【0092】以上説明したように、この第2の実施の形
態にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、先
に説明した第1の実施の形態にて得られる(1)〜
(4)の効果に準じた以下のような効果を得ることがで
きるようになる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the second embodiment, (1) to (1) obtained in the first embodiment described above can be obtained.
The following effects based on the effect of (4) can be obtained.

【0093】(1’)位置検出溝25は、これを構成す
る各溝25a〜25dがそれら各端部において上記正方
形を向く方向に直角に屈折した平面形状の「かぎ型」部
分を有している。このため、コンタクトホール34等に
導電膜37が埋め込まれてこれが平坦化されたときに、
溝25a〜25dの開口の中央付近に窪み38a〜38
dが形成されやすくなる。したがって、上記平坦化され
て露出した層間絶縁膜32の表面にさらに上層配線を形
成するための導電膜39を堆積しても、その表面に位置
検出溝25の位置に対応した窪み40a〜40dがより
確実に形成されて、同位置検出溝25の位置をより容易
に、かつ高精度に認識することができるようになる。
(1 ') The position detecting groove 25 has a planar "key-shaped" portion in which each of the grooves 25a to 25d constituting the position detecting groove is bent at a right angle in the direction toward the square. There is. Therefore, when the conductive film 37 is buried in the contact hole 34 and the like and is planarized,
Depressions 38a to 38 near the center of the openings of the grooves 25a to 25d
d is easily formed. Therefore, even if the conductive film 39 for forming the upper wiring is further deposited on the surface of the flattened and exposed interlayer insulating film 32, the depressions 40a to 40d corresponding to the positions of the position detection grooves 25 are formed on the surface. Since it is formed more reliably, the position of the same position detection groove 25 can be recognized more easily and with high accuracy.

【0094】(4’)位置検出溝25として、所定の開
口幅Wの同じ形状をもつ溝25a〜25dが正方形の4
辺に沿って4つ配設されている。これら各溝25a〜2
5dは、互いに対向して配設された各々2つの溝がその
対向中心について対称な平面形状を有している。このた
め、下層配線33および位置検出溝25に対する位置精
度パターン42の相対位置を測定する際の基準位置とな
る同位置検出溝25の位置に対応した窪み40a〜40
dも、位置検出溝25と同様に上記正方形に沿って形成
されるようになり、直交する2軸上の位置検出によって
その認識を容易に行うことができるようになる。
(4 ') As the position detecting groove 25, grooves 25a to 25d having the same shape and having a predetermined opening width W are square.
Four are arranged along the side. Each of these grooves 25a-2
The groove 5d has a planar shape in which two grooves arranged to face each other are symmetrical with respect to the center of the groove. Therefore, the depressions 40a to 40 corresponding to the position of the same position detection groove 25, which serves as a reference position when measuring the relative position of the position accuracy pattern 42 with respect to the lower layer wiring 33 and the position detection groove 25.
Similarly to the position detection groove 25, d is also formed along the square, and the recognition can be easily performed by the position detection on the two axes orthogonal to each other.

【0095】(第3の実施の形態)次に、本発明にかか
る半導体装置およびその製造方法の第3の実施の形態に
ついて、先の第1および第2の実施の形態と相違する点
を中心に図8〜図10、および図16ならびに図17を
使って説明する。
(Third Embodiment) Next, the third embodiment of the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention will be focused on the points different from the first and second embodiments. Will be described with reference to FIGS. 8 to 10, 16 and 17.

【0096】上述のように、半導体基板の基板面におい
てパターンの重ね合わせ誤差を測定する場合には、位置
合わせの基準となる基準層(下層)とそれに重ね合わせ
る加工層(上層)とに対してそれぞれ測定のための基準
位置を示すマークを設ける。そして、それらマークの相
対的位置を測定してこれを重ね合わせ精度の評価に用い
ることにより各層パターンの精密な位置精度を保ってい
る。この際、上記基準層に形成されるターゲットマーク
としては、1辺の長さが数十マイクロメートルの正方形
パターンが用いられることが多く、これに重ね合わせる
位置精度マークはそのほぼ半分の寸法の正方形が用いら
れることが多い。このターゲットマークに対する位置精
度マークの位置を光学的に測定して、これを以降の位置
合わせに際しての露光装置の位置制御パラメータとして
フィードバックする。
As described above, when the pattern overlay error is measured on the substrate surface of the semiconductor substrate, the reference layer (lower layer) that serves as a reference for alignment and the processed layer (upper layer) that is to be aligned with the reference layer are aligned. A mark indicating the reference position for each measurement is provided. Then, the relative position of these marks is measured and used to evaluate the overlay accuracy, so that the precise position accuracy of each layer pattern is maintained. At this time, as the target mark formed on the reference layer, a square pattern having a side length of several tens of micrometers is often used, and the position accuracy mark to be superposed on the square pattern has a square shape having a half size thereof. Is often used. The position of the position accuracy mark with respect to this target mark is optically measured, and this is fed back as a position control parameter of the exposure apparatus in the subsequent alignment.

【0097】上記ターゲットマークとして、ボックス状
パターンを用いる場合、その加工はきわめて大面積にわ
たるため、実際のデバイス内(図1(a)における領域
R1に相当)の加工パターンの寸法が「0.25μm」
(クオータミクロン)の領域に近づくにつれて、微細加
工上、次のような問題点があることがわかってきた。こ
れは、デバイス内の加工パターンとターゲットマークパ
ターンとの間にきわめて大きなエッチング速度差を生じ
るという、いわゆるマイクロローディング効果に起因し
て発生する。
When a box-shaped pattern is used as the target mark, the size of the processed pattern in the actual device (corresponding to the region R1 in FIG. 1A) is "0.25 μm because the processing is extremely large area. "
It has been found that the following problems are caused in microfabrication as the region approaches the (quarter micron) region. This occurs due to a so-called microloading effect that an extremely large etching rate difference occurs between the processing pattern in the device and the target mark pattern.

【0098】図16は、こうしたボックス状の正方形の
パターンをエッチング加工する場合の、1辺の長さ(横
軸)とそれに対応したエッチング深さ(縦軸)との関係
を示すグラフである。このグラフにおいて、縦軸のエッ
チング深さの値は規格化した数値にて示してある。図1
6のグラフに示されるように、たとえば1辺の長さが
「0.3μm」の正方形パターンでは、1辺の長さが十
分に大きい正方形パターンと比較して1割程度エッチン
グ深さが減少している。換言すれば、1辺の長さが
「0.3μm」のパターンを形成するのに適切なエッチ
ング条件を適用すると、同パターンと併せて形成される
上記ボックス状のターゲットパターンの部分が、被加工
膜のエッチングに換算して約1割余分に削られる。すな
わち、被加工膜の下地に損傷を与えてしまうことにな
る。そして、同じく図16に示されるように、このマイ
クロローディング効果に起因して発生するエッチング深
さの相異は、正方形パターンの1辺の長さが「0.4μ
m」程度となる付近から現れる傾向にあることがわか
る。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the length of one side (horizontal axis) and the corresponding etching depth (vertical axis) when etching such a box-shaped square pattern. In this graph, the value of the etching depth on the vertical axis is shown as a standardized numerical value. Figure 1
As shown in the graph of FIG. 6, for example, in a square pattern having a side length of “0.3 μm”, the etching depth is reduced by about 10% as compared with a square pattern having a sufficiently long side length. ing. In other words, when appropriate etching conditions are applied to form a pattern having a side length of “0.3 μm”, the box-shaped target pattern portion formed together with the pattern is processed. Approximately 10% of the film is etched in terms of film etching. That is, the base of the film to be processed is damaged. Further, as also shown in FIG. 16, the difference in etching depth caused by the microloading effect is that the length of one side of the square pattern is “0.4 μm”.
It can be seen that there is a tendency to appear from the vicinity of about "m".

【0099】図17はこの下地が損傷を受ける様子を基
板の部分断面により示す図である。図17(a)に示さ
れるように、半導体基板上方の下地膜141の上に被加
工膜143を堆積する。そして、その上面にこれをエッ
チング形成するフォトレジスト146を塗布し、これを
フォトリソグラフィ技術により露光、現像して、1辺の
長さの大きいボックス状のターゲットパターンを含むパ
ターンに加工する。続いて、このパターン加工されたレ
ジスト146をマスクとして、被加工膜143に異方性
エッチングを行ってコンタクトホール144とボックス
状のターゲットパターン(位置検出溝)145とを形成
する。このとき、デバイス内の加工パターンであるコン
タクトホール144が最適に形成される条件にてエッチ
ングを行うと、その加工寸法に比較して1辺が大きいタ
ーゲットパターン145の底面においては下地膜141
に損傷部分148を生じる。
FIG. 17 is a partial sectional view of the substrate showing how the base is damaged. As shown in FIG. 17A, a film to be processed 143 is deposited on the base film 141 above the semiconductor substrate. Then, a photoresist 146 for etching the same is applied on the upper surface thereof, and the photoresist 146 is exposed and developed by a photolithography technique to be processed into a pattern including a box-shaped target pattern having a long side. Then, using the patterned resist 146 as a mask, the film 143 to be processed is anisotropically etched to form a contact hole 144 and a box-shaped target pattern (position detection groove) 145. At this time, if etching is performed under the condition that the contact hole 144, which is the processing pattern in the device, is formed optimally, the base film 141 is formed on the bottom surface of the target pattern 145 having one side larger than the processing dimension.
A damaged portion 148 is generated at

【0100】この現象は、ひきつづき行われる膜形成の
際、上記損傷部分148における材料の不均一な剥がれ
を生じる原因となり、LSI等の集積回路装置としての
生産歩留まりを大きく落としてしまう。
This phenomenon causes non-uniform peeling of the material in the damaged portion 148 during the subsequent film formation, which greatly reduces the production yield as an integrated circuit device such as an LSI.

【0101】そこで、この第3の実施の形態では、上記
ボックス状のターゲットパターンを用いた微細パターン
の重ね合わせを行う場合にあっても、下地の損傷をとも
なうことなく上記基準層と加工層とのパターンの重ね合
わせ誤差を正確に測定し、ひいては両パターンの高精度
な重ね合わせを実現できるようにする。
Therefore, in the third embodiment, even when the fine patterns are superposed using the box-shaped target pattern, the reference layer and the processed layer can be formed without damaging the base. Accurately measure the overlay error of the patterns, and thus realize highly accurate overlay of both patterns.

【0102】そのために、本実施の形態の半導体装置
は、図8に示す断面形状および平面形状の位置検出溝5
5を有している。図8(a)の断面図は、図8(b)の
平面図におけるC−C線に沿った断面を示したものであ
る。すなわち、この半導体装置は、図8(a)に示され
るように、下地膜51上に図示しない下層配線が形成さ
れ、その上に該下層配線による表面の凹凸を埋め込んで
平坦化する層間絶縁膜52が成膜されている。そして、
この層間絶縁膜52には、その上面から下層配線への接
続を確保するためのコンタクトホール54がパターン形
成され、そのコンタクトホール54には図示しないプラ
グ配線が充填されて、同じく図示しない上層への接続が
なされている。そして、そのコンタクトホール54と併
せて、この層間絶縁膜52には下層配線53および層間
絶縁膜52の形成パターンの基準位置を示す位置検出溝
55が設けられている。
Therefore, the semiconductor device of the present embodiment has the position detection groove 5 having the sectional shape and the planar shape shown in FIG.
Have five. The cross-sectional view of FIG. 8A shows a cross section taken along the line CC in the plan view of FIG. That is, in this semiconductor device, as shown in FIG. 8A, a lower layer wiring (not shown) is formed on a base film 51, and an unevenness of the surface due to the lower layer wiring is buried on the lower layer wiring to flatten the interlayer insulating film. 52 is formed. And
A contact hole 54 for ensuring connection from the upper surface to the lower layer wiring is patterned in the interlayer insulating film 52, and the contact hole 54 is filled with a plug wiring (not shown) to similarly connect to an upper layer (not shown). The connection is made. Along with the contact hole 54, the interlayer insulating film 52 is provided with a position detection groove 55 that indicates the reference position of the formation pattern of the lower layer wiring 53 and the interlayer insulating film 52.

【0103】ここで、上記位置検出溝55は、図8
(b)に示されるように、その平面形状としてボックス
状のターゲットパターンを有している。そして、この位
置検出溝55の内部には、その高さが溝の深さに満たな
い突起パターン56として、正方形の枠状の枠パターン
が位置検出溝55の縁部(アウターボックスパターン)
55aに沿って順に入れ子状に凸設されている。これら
枠パターンは、外側から枠パターン56a、56b、お
よび56cの3つが、「0.3μm」の離間距離を有し
て配設されている。すなわち、これら枠パターン56a
〜56cは、位置検出溝55のアウターボックスパター
ン55aとともに、同位置検出溝55の底面58を断片
化してその面積を局在化させる、いわゆるラインアンド
スペース状グレーティングのレイアウトを構成してい
る。
Here, the position detection groove 55 is shown in FIG.
As shown in (b), it has a box-shaped target pattern as its planar shape. Then, inside the position detection groove 55, a square frame-shaped frame pattern is formed as an edge portion (outer box pattern) of the position detection groove 55 as a projection pattern 56 whose height is less than the depth of the groove.
The protrusions are formed in a nested manner in order along 55a. As for these frame patterns, three frame patterns 56a, 56b, and 56c are arranged from the outside with a separation distance of “0.3 μm”. That is, these frame patterns 56a
56c together with the outer box pattern 55a of the position detection groove 55 constitute a so-called line-and-space grating layout in which the bottom surface 58 of the position detection groove 55 is fragmented to localize its area.

【0104】なお、本実施の形態においては、アウター
ボックスパターン55aの1辺の長さが「20μm」、
枠パターンの幅が「0.3μm」であり、枠パターンの
数は実際には3つ以上であるが、図8にはこれを模式的
に示すためにその数を3つとして図示している。また、
デバイス内の加工パターンについては、コンタクトホー
ル54等の加工寸法を「0.3μm」としている。ま
た、このアウターボックスパターン55aの1辺の長さ
は、これを「18〜30μm」の範囲に設定することが
好ましい。
In the present embodiment, the length of one side of the outer box pattern 55a is “20 μm”,
The width of the frame pattern is “0.3 μm” and the number of frame patterns is actually three or more. However, in order to schematically show this in FIG. 8, the number is shown as three. . Also,
Regarding the processing pattern in the device, the processing dimension of the contact hole 54 and the like is “0.3 μm”. The length of one side of the outer box pattern 55a is preferably set in the range of "18 to 30 µm".

【0105】続いて、上記位置検出溝55を有して構成
される半導体装置について、その製造方法を図9を使っ
て説明する。まず、図9(a)に示すように、半導体基
板上方の下地膜51上に層間絶縁膜52を成膜する。本
実施の形態においても先の第1および第2の実施の形態
と同様に、この層間絶縁膜52としてシリコン酸化膜を
用い、その膜厚をたとえば「700nm」とする。ひき
つづき、その上面にフォトレジスト61をたとえば「5
50nm」の膜厚に塗布して、これを露光、現像する。
このとき、その露光に際してはたとえば、クリプトン−
フッ素(KrF)エキシマレーザステッパを用いて露光
量「42mJ/cm2 」にて行い、またその現像に際し
てはたとえば、「60秒」のディップ現像にて行う。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device having the position detecting groove 55 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 9A, an interlayer insulating film 52 is formed on a base film 51 above a semiconductor substrate. Also in the present embodiment, as in the first and second embodiments, a silicon oxide film is used as the interlayer insulating film 52, and the film thickness thereof is set to "700 nm", for example. Continuing, a photoresist 61, for example "5
It is applied to a film thickness of "50 nm", which is exposed and developed.
At this time, when the exposure is performed, for example, krypton-
The exposure amount is "42 mJ / cm @ 2" using a fluorine (KrF) excimer laser stepper, and the development is performed by, for example, a dip development of "60 seconds".

【0106】次に、フォトレジスト61をマスクとし
て、図9(b)に示すように、プラズマエッチング装置
を用いて異方性エッチングを行い、そののちフォトレジ
スト61を除去する。このときのエッチング条件を、1
辺の長さ「0.3μm」の正方形の平面形状を有したコ
ンタクトホール54が、膜厚「700nm」のシリコン
酸化膜からなる層間絶縁膜52に最適なかたちに形成さ
れるように設定する。
Next, using the photoresist 61 as a mask, anisotropic etching is performed using a plasma etching apparatus as shown in FIG. 9B, and then the photoresist 61 is removed. The etching condition at this time is 1
The contact hole 54 having a square planar shape with a side length of “0.3 μm” is set so as to be optimally formed in the interlayer insulating film 52 made of a silicon oxide film with a film thickness of “700 nm”.

【0107】ところで上述のように、本実施の形態の位
置検出溝55内の突起パターン56は、その開口幅が上
記コンタクトホール54の加工寸法と同じ「0.3μ
m」であるため、このエッチングによって位置検出溝5
5の底面がオーバエッチングされて損傷を受けることが
ない。またこの際、上記グレーティングを形成する枠パ
ターン56a〜56cは、プラズマエッチングの衝撃で
その上部(頭部)が削られて、層間絶縁膜52の膜厚の
約1/3程度の高さとなる。
By the way, as described above, the protrusion pattern 56 in the position detecting groove 55 of the present embodiment has the same opening width of “0.3 μm” as the processing dimension of the contact hole 54.
m ”, the position detection groove 5 is formed by this etching.
The bottom surface of 5 is not overetched and damaged. At this time, the frame patterns 56a to 56c forming the grating have their upper portions (head portions) cut by the impact of plasma etching, and have a height of about 1/3 of the film thickness of the interlayer insulating film 52.

【0108】そして、図9(c)に示すように、上記コ
ンタクトホール54にプラグ配線を充填するための導電
膜を堆積し、この表面をCMP法により研磨して平坦化
する。このとき、デバイス加工部分のコンタクトホール
54以外の領域において層間絶縁膜52の表面が露出す
る時点をこの研磨処理の終点とする。この際、大面積の
位置検出溝55内には高さ寸法の小さいグレーティン
グ、すなわち枠パターン56a〜56cが残っており、
研磨による平坦化ののちにはディッシングによる窪み6
2を生じる。
Then, as shown in FIG. 9C, a conductive film for filling the plug wiring is deposited in the contact hole 54, and the surface is polished and flattened by the CMP method. At this time, a point of time when the surface of the interlayer insulating film 52 is exposed in a region other than the contact hole 54 of the device processed portion is an end point of this polishing process. At this time, in the large-area position detection groove 55, the gratings having small height dimensions, that is, the frame patterns 56a to 56c, remain,
After flattening by polishing, depression 6 by dishing
Yields 2.

【0109】以後、先の第1および第2の実施の形態と
同様の工程により、上層配線を形成するための導電膜の
堆積を行い、さらに該導電膜をパターン加工するための
レジストの焼き付けを行う。このとき、この窪み62の
縁部に対応して上記導電膜にも窪みが生じる。このた
め、画像認識処理によりこの窪みの縁部に対応したピー
ク信号が得られる。これにより、位置検出溝55の位置
を正しく認識して上層配線のパターンとの重ね合わせ誤
差を精度よく測定することができるようになる。そし
て、ひいてはこれらパターンを高精度に重ね合わせるこ
とができるようになる。
Thereafter, the conductive film for forming the upper wiring is deposited by the same steps as those in the first and second embodiments, and the resist is baked for patterning the conductive film. To do. At this time, the conductive film also has a recess corresponding to the edge of the recess 62. Therefore, a peak signal corresponding to the edge of this depression is obtained by the image recognition processing. This makes it possible to correctly recognize the position of the position detection groove 55 and accurately measure the overlay error with the pattern of the upper layer wiring. Then, it becomes possible to superimpose these patterns with high accuracy.

【0110】以上説明したように、この第3の実施の形
態にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、以
下のような効果を得ることができるようになる。 (5)ボックス状のターゲットパターンである位置検出
溝55の内部に、その高さが同溝55の深さに満たない
突起パターン56として枠パターン56a〜56cを突
条に配設するようにしている。このため、その上面から
コンタクトホール54へのプラグ配線の充填をすべく、
導電膜を堆積してこれをCMP法により研磨、平坦化を
したのちに、位置検出溝55の開口部に窪み62を生じ
る。さらにその上面に、上層配線の導電膜を堆積したの
ちにもこの窪み62の位置を反映した窪みを生じ、その
加工パターンを重ね合わせた際の重ね合わせ誤差を精度
よく測定できるようになる。そしてひいては、これらパ
ターンを高精度に重ね合わせることができるようにな
る。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the third embodiment, the following effects can be obtained. (5) The frame patterns 56a to 56c are arranged as protrusions inside the position detection groove 55, which is a box-shaped target pattern, as protrusion patterns 56 whose height is less than the depth of the groove 55. There is. Therefore, in order to fill the plug wiring from the upper surface to the contact hole 54,
After depositing a conductive film and polishing and flattening it by the CMP method, a recess 62 is formed in the opening of the position detection groove 55. Further, even after depositing the conductive film of the upper layer wiring on the upper surface thereof, a dent reflecting the position of the dent 62 is formed, and the overlay error when the processing patterns are overlaid can be accurately measured. As a result, these patterns can be superposed with high accuracy.

【0111】(6)上記位置検出溝55の深さに満たな
い高さの突起パターン56は、同溝55を形成する過程
において、これら枠パターン56a〜56cの上部が異
方性エッチングにより削られるかたちで自動的に形成さ
れる。このため、位置検出溝55の底面がオーバエッチ
ングされて損傷を受けることを防止することができるよ
うになる。これにより、その後工程において、位置検出
溝55に導電膜等が埋め込まれる際に、その底面に生じ
る剥がれ等の現象を回避することができるようになると
ともに、上記導電膜の堆積時に位置検出溝55に対応し
た窪みを好適に生ぜしめることができるようになる。
(6) In the process of forming the groove 55, the protrusion patterns 56 having a height less than the depth of the position detecting groove 55 are removed by anisotropic etching from the upper portions of the frame patterns 56a to 56c. Formed automatically in the form. Therefore, it is possible to prevent the bottom surface of the position detection groove 55 from being over-etched and damaged. Thereby, in a subsequent process, when the conductive film or the like is embedded in the position detection groove 55, it is possible to avoid a phenomenon such as peeling occurring on the bottom surface thereof, and the position detection groove 55 is deposited at the time of depositing the conductive film. It becomes possible to suitably generate a depression corresponding to the above.

【0112】(その他の実施の形態)なお、上記各実施
の形態は以下のように変更して実施してもよい。 ・上記各実施の形態において例示した半導体装置を構成
する各膜の材料およびそれらの形成方法については、こ
れを適宜変更してよい。
(Other Embodiments) The above embodiments may be modified as follows. The material of each film forming the semiconductor device illustrated in each of the above-described embodiments and the forming method thereof may be appropriately changed.

【0113】・また、各実施の形態において例示した、
各種の溝その他の幅や距離、厚さあるいは深さ等の各値
については、これを適宜変更してよい。 ・上記各実施の形態において例示した半導体装置の断面
構造は、適宜変更してよい。下地膜上に下層配線、層間
絶縁膜、および上層配線を積層する構造に代えて、平坦
化工程を介してパターンの重ね合わせが行われる任意の
積層構造を有する半導体装置およびその製造方法につい
て、本発明を広く適用することができる。
Also, as exemplified in each of the embodiments,
The various grooves and other values such as width, distance, thickness and depth may be changed as appropriate. The cross-sectional structure of the semiconductor device illustrated in each of the above embodiments may be changed as appropriate. Regarding a semiconductor device having an arbitrary laminated structure in which patterns are superposed through a flattening step instead of a structure in which a lower layer wiring, an interlayer insulating film, and an upper layer wiring are laminated on a base film, and a manufacturing method thereof, The invention can be widely applied.

【0114】・上記各実施の形態において例示したプラ
グ配線形成の際の導電膜の研磨、平坦化については、こ
れを必ずしもCMP法を用いて行う必要はない。 ・上記各実施の形態において例示した位置検出溝として
の平面形状は、これを適宜変更してもよい。たとえば、
各実施の形態に対応して次のように変更することができ
る。
The polishing and flattening of the conductive film at the time of forming the plug wiring illustrated in each of the above-mentioned embodiments do not necessarily have to be performed by the CMP method. -The planar shape as the position detection groove illustrated in each of the above embodiments may be appropriately changed. For example,
The following modifications can be made according to each embodiment.

【0115】第1の実施の形態においては、位置検出溝
15を構成する溝の組G1〜G4をそれぞれ構成する溝
の数は3つではなく、2つでもよいし、4つ以上でもよ
い。また、それら相互の離間距離は等間隔でなくてもよ
い。さらに、正方形SQの中心から遠ざかる方向に順
次、開口幅の狭い溝を配設する必要もなく、この逆順に
配設してもよいし、またそれら開口幅についてランダム
に配設してもよい。そして、正方形SQを挟んで互いに
対向して配設される各同一の開口幅を有する2つの溝同
士を、正方形SQの中心からそれぞれ等しく離間して配
設する必要も必ずしもない。
In the first embodiment, the number of grooves forming each of the groove sets G1 to G4 forming the position detecting groove 15 is not limited to three, but may be two or four or more. Further, the distance between them may not be equal. Further, it is not necessary to sequentially provide the grooves having a narrow opening width in the direction away from the center of the square SQ, and the grooves may be arranged in the reverse order, or the opening widths may be randomly arranged. Further, it is not always necessary to dispose the two grooves having the same opening width and facing each other across the square SQ, equally spaced from the center of the square SQ.

【0116】次に、第2の実施の形態においては、位置
検出溝25を構成する溝がそれぞれ各端部にもつ「か
ぎ」部は、正方形を向く方向ではなくその逆、すなわち
正方形の外側に向けて屈折した形状であってもよい。ま
た、その屈折角度は直角でなくてもよい。さらに、各溝
の端部は溝が屈折した形状に代えて、開口幅に対する拡
幅部を設けた任意の形状としてよい。
Next, in the second embodiment, the "key" part of each of the grooves forming the position detecting groove 25 at each end is not in the direction facing the square but in the opposite direction, that is, outside the square. It may have a shape that is bent toward. Further, the refraction angle may not be a right angle. Furthermore, the end of each groove may have an arbitrary shape with a widened portion corresponding to the opening width, instead of the bent shape of the groove.

【0117】そして、第3の実施の形態においては、位
置検出溝55の突起パターン56を正方形の枠状とする
必要はない。たとえば、図10(a)に示されるよう
に、相似形の「L字」の突条の突起パターンを複数配設
した平面形状としてもよい。また、図10(b)に示さ
れるように、各々が正方形等の多角形(円形も含む)柱
状のパターンを、規則的にまたはランダムに配設した平
面形状としてもよい。要は、位置検出溝55の底面を断
片化してその面積をコンタクトホール等の加工寸法程度
に局在化させることができさえすればよい。
Further, in the third embodiment, it is not necessary that the projection pattern 56 of the position detection groove 55 has a square frame shape. For example, as shown in FIG. 10 (a), a planar shape may be adopted in which a plurality of projection patterns of similar “L-shaped” ridges are arranged. Further, as shown in FIG. 10B, a polygonal (including circular) columnar pattern such as a square may be regularly or randomly arranged to have a planar shape. In short, it is only necessary to fragment the bottom surface of the position detection groove 55 and localize the area thereof to the size of the processing size of the contact hole or the like.

【0118】・またたとえば、上記第1および第2の実
施の形態において、バー状の溝またはその組を正方形の
4辺に沿って配設する必要は必ずしもなく、長辺と短辺
とを有する矩形の4辺に沿ったかたちに配設してもよ
い。さらに、これら第1および第2の実施の形態におけ
る溝の配置について、これを矩形状の4辺に沿って配設
する必要もない。また、上記第3の実施の形態におい
て、位置検出溝55のアウターボックスパターン55a
を正方形とする必要は必ずしもなく、長辺と短辺とを有
する矩形であってもよい。要は、上記平坦化処理のあと
において、各位置検出溝に対応して、高精度な認識を行
うことができる窪みを生じさえすればよい。
Further, for example, in the above-mentioned first and second embodiments, it is not always necessary to dispose the bar-shaped groove or the set thereof along the four sides of the square, and it has the long side and the short side. They may be arranged along the four sides of the rectangle. Furthermore, regarding the arrangement of the grooves in the first and second embodiments, it is not necessary to arrange the grooves along the four sides of the rectangular shape. In addition, in the third embodiment, the outer box pattern 55a of the position detection groove 55.
Is not necessarily a square, and may be a rectangle having long sides and short sides. In short, after the above-mentioned flattening process, it is only necessary to form a recess corresponding to each position detection groove for highly accurate recognition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる半導体装置の第1の実施の形態
について、これに設けられた位置検出溝の断面形状およ
び平面形状を例示する図。
FIG. 1 is a view exemplifying a cross-sectional shape and a planar shape of a position detection groove provided in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施の形態の半導体装置について、
その製造過程における位置検出溝付近の部分的な断面形
状を拡大して例示する図。
FIG. 2 shows the semiconductor device of the first embodiment,
The figure which expands and illustrates the partial cross-sectional shape of the position detection groove vicinity in the manufacturing process.

【図3】上記半導体装置について、その製造過程におけ
る位置検出溝付近の部分的な断面形状を拡大して例示す
る図。
FIG. 3 is an enlarged view illustrating a partial cross-sectional shape of the semiconductor device in the vicinity of a position detection groove in the manufacturing process thereof.

【図4】本発明にかかる半導体装置の第2の実施の形態
について、これに設けられた位置検出溝の平面形状を例
示する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a planar shape of a position detection groove provided in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】上記位置検出溝の形状とそれに対応して生じる
窪みの断面形状との関係を説明する図。
5A and 5B are views for explaining the relationship between the shape of the position detection groove and the cross-sectional shape of the depression that occurs correspondingly.

【図6】上記第2の実施の形態の半導体装置について、
その製造過程における位置検出溝付近の部分的な断面形
状を拡大して例示する図。
FIG. 6 shows a semiconductor device according to the second embodiment,
The figure which expands and illustrates the partial cross-sectional shape of the position detection groove vicinity in the manufacturing process.

【図7】上記半導体装置について、その製造過程におけ
る位置検出溝付近の部分的な断面形状を拡大して例示す
る図。
FIG. 7 is an enlarged view illustrating a partial cross-sectional shape of the semiconductor device in the vicinity of the position detection groove in the manufacturing process thereof.

【図8】本発明にかかる半導体装置の第3の実施の形態
について、これに設けられた位置検出溝の断面形状およ
び平面形状を例示する図。
FIG. 8 is a view exemplifying a cross-sectional shape and a plane shape of a position detection groove provided in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】上記第3の実施の形態の半導体装置について、
その製造過程における位置検出溝付近の部分的な断面形
状を拡大して例示する図。
FIG. 9 shows a semiconductor device according to the third embodiment,
The figure which expands and illustrates the partial cross-sectional shape of the position detection groove vicinity in the manufacturing process.

【図10】上記第3の実施の形態の半導体装置の変形例
について、これに設けられる位置検出溝の平面形状を例
示する図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a planar shape of a position detection groove provided in a modification of the semiconductor device according to the third embodiment.

【図11】従来の半導体装置について、その製造過程に
おける位置検出溝の断面形状を例示する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a cross-sectional shape of a position detection groove in a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図12】従来の半導体装置について、これに設けられ
るボックス状の位置検出溝に対応して生じる平坦化後の
窪みの形状について説明する図。
FIG. 12 is a diagram for explaining the shape of a recess after flattening that occurs corresponding to a box-shaped position detection groove provided in the conventional semiconductor device.

【図13】従来の半導体装置について、これに設けられ
るバー状の位置検出溝の形状について説明する平面図お
よび断面図。
13A and 13B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a shape of a bar-shaped position detection groove provided in a conventional semiconductor device.

【図14】従来の半導体装置について、その製造過程に
おける位置検出溝付近の部分的な断面形状を拡大して例
示する図。
FIG. 14 is an enlarged view of a partial cross-sectional shape near a position detection groove in a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図15】上記位置検出溝の開口に生じる窪みの画像認
識信号について例示する図。
FIG. 15 is a diagram exemplifying an image recognition signal of a depression generated in the opening of the position detection groove.

【図16】マイクロローディング効果について説明する
図。
FIG. 16 is a diagram illustrating a microloading effect.

【図17】従来の半導体装置について、その製造過程に
おける位置検出溝付近の部分的な断面形状を拡大して例
示する図。
FIG. 17 is an enlarged view of a partial cross-sectional shape near a position detection groove in a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…下地膜、12…層間絶縁膜、13…下層配線、1
4…コンタクトホール、15…位置検出溝、15a1〜
15a4、15b1〜15b4、15c1〜15c4…
溝、16…フォトレジスト、17…導電膜、18a1〜
18a4、18b1〜18b4…窪み、19…導電膜、
20a1〜20a4、20b1〜20b4…窪み、21
…マスク、22…位置精度パターン、25…位置検出
溝、25a〜25d…溝、31…下地膜、32…層間絶
縁膜、33…下層配線、34…コンタクトホール、35
…位置検出溝、36…フォトレジスト、37…導電膜、
38a〜38d…窪み、39…導電膜、40a〜40d
…窪み、41…マスク、42…位置精度パターン、51
…下地膜、52…層間絶縁膜、53…下層配線、54…
コンタクトホール、55…位置検出溝、55a…アウタ
ーボックスパターン、56…突起パターン、56a〜5
6c…枠パターン、58…底面、61…フォトレジス
ト、62…窪み。
11 ... Base film, 12 ... Interlayer insulating film, 13 ... Lower layer wiring, 1
4 ... Contact hole, 15 ... Position detection groove, 15a1
15a4, 15b1 to 15b4, 15c1 to 15c4 ...
Grooves, 16 ... Photoresist, 17 ... Conductive film, 18a1
18a4, 18b1 to 18b4 ... hollow, 19 ... conductive film,
20a1 to 20a4, 20b1 to 20b4 ... hollow, 21
... Mask, 22 ... Position accuracy pattern, 25 ... Position detection groove, 25a to 25d ... Groove, 31 ... Underlayer film, 32 ... Interlayer insulating film, 33 ... Lower layer wiring, 34 ... Contact hole, 35
... Position detection groove, 36 ... Photoresist, 37 ... Conductive film,
38a to 38d ... Recess, 39 ... Conductive film, 40a to 40d
... depression, 41 ... mask, 42 ... position accuracy pattern, 51
... Base film, 52 ... Interlayer insulating film, 53 ... Lower layer wiring, 54 ...
Contact hole, 55 ... Position detection groove, 55a ... Outer box pattern, 56 ... Projection pattern, 56a-5
6c ... frame pattern, 58 ... bottom surface, 61 ... photoresist, 62 ... concave.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋田 聡 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 豊場 弘臣 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BE03 5F033 HH09 JJ07 JJ08 JJ11 JJ18 JJ19 JJ33 NN06 NN07 QQ01 QQ09 QQ37 QQ48 VV00 WW01 XX01 XX05 XX06 XX15 5F046 AA20 EA03 EA04 EA06 EA09 EA12 EA13 EA15 EA18 EA19 EA22 EB01 EB05 EC05 FA09 FC03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Satoshi Shimada             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hiroomi Toyoba             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. F-term (reference) 2H095 BE03                 5F033 HH09 JJ07 JJ08 JJ11 JJ18                       JJ19 JJ33 NN06 NN07 QQ01                       QQ09 QQ37 QQ48 VV00 WW01                       XX01 XX05 XX06 XX15                 5F046 AA20 EA03 EA04 EA06 EA09                       EA12 EA13 EA15 EA18 EA19                       EA22 EB01 EB05 EC05 FA09                       FC03

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上方の下地膜に、重ね合わせの
際のアライメントマークを形成するための位置検出溝が
設けられてなる半導体装置であって、 前記位置検出溝が、それぞれ開口幅の異なる複数の溝の
組み合わせからなることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which a position detection groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in a base film above a semiconductor substrate, wherein the position detection groove has a different opening width. A semiconductor device comprising a combination of a plurality of grooves.
【請求項2】前記位置検出溝は、前記開口幅の異なる複
数の溝を1組として、該組が矩形の4辺に沿って4組配
設されてなる請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the position detection groove includes a plurality of grooves having different opening widths as one group, and four groups are provided along four sides of a rectangle.
【請求項3】前記開口幅の異なる複数の溝の組は、前記
矩形を挟んで互いに対向して配設される各同一の開口幅
を有する2つの溝同士が、前記矩形の中心からそれぞれ
等しく離間して配設されてなる請求項2に記載の半導体
装置。
3. In the set of a plurality of grooves having different opening widths, two grooves having the same opening width and arranged to face each other across the rectangle are equal to each other from the center of the rectangle. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor devices are spaced apart from each other.
【請求項4】半導体基板上方の下地膜に、重ね合わせの
際のアライメントマークを形成するための位置検出溝が
設けられてなる半導体装置であって、 前記位置検出溝は、所定の開口幅を有する溝状に形成さ
れてなるとともに、同溝には、その各端部において前記
所定の開口幅を拡大する拡幅部が設けられてなることを
特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor device in which a position detection groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in a base film above a semiconductor substrate, wherein the position detection groove has a predetermined opening width. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed in a groove shape having, and the groove is provided with a widened portion for enlarging the predetermined opening width at each end portion thereof.
【請求項5】前記拡幅部が、前記溝の各端部を同一方向
に屈折せしめる態様で設けられてなる請求項4に記載の
半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the widened portion is provided in such a manner that each end of the groove is bent in the same direction.
【請求項6】前記位置検出溝は、矩形の4辺にそれぞれ
沿う4つの溝として配設されるとともに、それら各溝に
おける前記拡幅部は、その屈折方向がすべて前記矩形を
向く方向に設定されてなる請求項5に記載の半導体装
置。
6. The position detecting groove is arranged as four grooves along four sides of a rectangle, and the widening portion of each groove is set such that the refraction directions thereof are all directed to the rectangle. The semiconductor device according to claim 5, wherein
【請求項7】半導体基板上方の下地膜に、重ね合わせの
際のアライメントマークを形成するための位置検出溝が
設けられてなる半導体装置であって、 前記位置検出溝は、矩形の平面形状を有して形成される
とともに、該溝内の底部に、その高さが溝の深さに満た
ない任意形状の突起パターンが形成されてなることを特
徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device in which a position detection groove for forming an alignment mark at the time of superposition is provided in a base film above a semiconductor substrate, wherein the position detection groove has a rectangular planar shape. A semiconductor device having a projection pattern of an arbitrary shape, the height of which is less than the depth of the groove, and which is formed while being formed.
【請求項8】前記突起パターンが複数の突条パターンか
らなる請求項7に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the protrusion pattern comprises a plurality of protrusion patterns.
【請求項9】前記突条パターンが、前記矩形状の溝の縁
部に沿って順に入れ子となる態様で形成された複数の矩
形枠パターンからなる請求項8に記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the ridge pattern comprises a plurality of rectangular frame patterns formed in such a manner that they are sequentially nested along an edge of the rectangular groove.
【請求項10】前記突起パターンが、前記矩形状の溝内
において互いに離間して点在する複数の多角形パターン
からなる請求項7に記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 7, wherein the protrusion pattern is composed of a plurality of polygonal patterns which are spaced apart from each other in the rectangular groove.
【請求項11】前記突起パターンと前記矩形状の溝の縁
部との離間距離、および互いに隣接する突起パターン同
士の離間距離が、0.4μm以下である請求項7〜10
のいずれかに記載の半導体装置。
11. The separation distance between the projection pattern and the edge of the rectangular groove and the separation distance between adjacent projection patterns are 0.4 μm or less.
The semiconductor device according to any one of 1.
【請求項12】半導体基板上方の下地膜に位置検出溝と
してそれぞれ開口幅の異なる複数の溝の組み合わせから
なる溝列を形成する工程と、その上面に第1の膜を成膜
する工程と、前記下地膜をストッパ膜として前記第1の
膜を平坦化する工程と、この平坦化された第1の膜上に
第2の膜を成膜する工程とを備え、前記第2の膜表面の
前記位置検出溝として形成した溝列に対応して生成され
る窪みをアライメントマークとして用いる半導体装置の
製造方法。
12. A step of forming a row of grooves, which is a combination of a plurality of grooves each having a different opening width, as a position detection groove on a base film above a semiconductor substrate, and a step of forming a first film on the upper surface thereof. The method includes a step of flattening the first film using the base film as a stopper film, and a step of forming a second film on the flattened first film. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a recess formed corresponding to a groove array formed as the position detection groove is used as an alignment mark.
【請求項13】前記位置検出溝は、前記開口幅の異なる
複数の溝を1組として、該組が矩形の4辺に沿って4組
形成される請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the position detection groove has a plurality of grooves each having a different opening width as one group, and four groups are formed along four sides of a rectangle. .
【請求項14】前記開口幅の異なる複数の溝の組は、前
記矩形を挟んで互いに対向する各同一の開口幅を有する
2つの溝同士が、前記矩形の中心からそれぞれ等しく離
間して形成される請求項13に記載の半導体装置の製造
方法。
14. A set of a plurality of grooves having different opening widths is formed such that two grooves facing each other across the rectangle and having the same opening width are equally spaced from the center of the rectangle. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein
【請求項15】前記位置検出溝として形成された溝列に
対応して生成される窪みのうちのもっとも高い認識精度
を得ることのできるものを選択的に用いて位置測定を行
う請求項12〜14のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
15. The position measurement is performed by selectively using one of the depressions formed corresponding to the groove row formed as the position detection groove that can obtain the highest recognition accuracy. 15. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 14.
【請求項16】前記下地膜として前記位置検出溝に併せ
てコンタクトホールが形成された絶縁膜を用い、前記第
1の膜として前記絶縁膜のコンタクトホールに埋め込ま
れる導電膜を用い、前記第2の膜として前記絶縁膜の上
面に配線層として形成される導電膜を用いる請求項12
〜15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
16. An insulating film in which a contact hole is formed along with the position detection groove is used as the base film, and a conductive film embedded in a contact hole of the insulating film is used as the first film, and the second film is used. 13. A conductive film formed as a wiring layer on the upper surface of the insulating film is used as the film of claim 12.
16. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 15.
【請求項17】前記第1の膜の平坦化に、化学機械研磨
法を用いる請求項12〜16のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein a chemical mechanical polishing method is used for flattening the first film.
【請求項18】半導体基板上方の下地膜に、位置検出溝
として、所定の開口幅を有するとともにその各端部に該
所定の開口幅を拡大する拡幅部を備えた溝を形成する工
程と、その上面に第1の膜を成膜する工程と、前記下地
膜をストッパ膜として前記第1の膜を平坦化する工程
と、この平坦化された第1の膜上に第2の膜を成膜する
工程とを備え、前記第2の膜表面の前記位置検出溝とし
て形成した溝に対応して生成される窪みをアライメント
マークとして用いる半導体装置の製造方法。
18. A step of forming, as a position detection groove, a groove having a predetermined opening width and having a widened portion for enlarging the predetermined opening width at each end thereof in a base film above a semiconductor substrate. A step of forming a first film on the upper surface thereof, a step of planarizing the first film by using the base film as a stopper film, and a step of forming a second film on the planarized first film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a film, wherein a recess formed corresponding to the groove formed as the position detection groove on the surface of the second film is used as an alignment mark.
【請求項19】前記拡幅部を、前記溝の各端部が同一方
向に屈折せしめられる態様に形成する請求項18に記載
の半導体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the widened portion is formed such that each end of the groove is bent in the same direction.
【請求項20】前記位置検出溝として、矩形の4辺にそ
れぞれ沿う溝を4つ形成するとともに、それら各溝にお
ける前記拡幅部を、その屈折方向がすべて前記矩形を向
く方向に設定する請求項19に記載の半導体装置の製造
方法。
20. As the position detection groove, four grooves are formed along each of the four sides of the rectangle, and the widened portions of each of the grooves are set such that the refraction directions are all in the direction of the rectangle. 20. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 19.
【請求項21】前記下地膜として前記位置検出溝に併せ
てコンタクトホールが形成された絶縁膜を用い、前記第
1の膜として前記絶縁膜のコンタクトホールに埋め込ま
れる導電膜を用い、前記第2の膜として前記絶縁膜の上
面に配線層として形成される導電膜を用いる請求項18
〜20のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
21. An insulating film in which a contact hole is formed along with the position detection groove is used as the base film, and a conductive film embedded in a contact hole of the insulating film is used as the first film, and the second film is used. 19. A conductive film formed as a wiring layer on the upper surface of the insulating film is used as the film of claim 18.
21. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 20 to 20.
【請求項22】前記第1の膜の平坦化に、化学機械研磨
法を用いる請求項18〜21のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。
22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein a chemical mechanical polishing method is used for flattening the first film.
【請求項23】半導体基板上方の下地膜に、位置検出溝
として、矩形の平面形状を有した溝をその内底部に該溝
の深さに満たない高さの任意形状の突起パターンを設け
た態様にて形成する工程と、その上面に第1の膜を成膜
する工程と、前記下地膜をストッパ膜として前記第1の
膜を平坦化する工程と、この平坦化された第1の膜上に
第2の膜を成膜する工程とを備え、前記第2の膜表面の
前記位置検出溝として形成した溝に対応して生成される
窪みをアライメントマークとして用いる半導体装置の製
造方法。
23. An underlying film above a semiconductor substrate is provided with a groove having a rectangular planar shape as a position detecting groove, and a projection pattern of an arbitrary shape having a height less than the depth of the groove is provided on the inner bottom portion thereof. Mode, a step of forming a first film on the upper surface thereof, a step of planarizing the first film using the base film as a stopper film, and the planarized first film And a step of depositing a second film on the upper surface of the second film, wherein a depression formed corresponding to the groove formed as the position detection groove on the surface of the second film is used as an alignment mark.
【請求項24】前記突起パターンとして、複数の突条パ
ターンを用いる請求項23に記載の半導体装置の製造方
法。
24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein a plurality of protrusion patterns are used as the protrusion patterns.
【請求項25】前記突条パターンとして、前記矩形状の
溝の縁に沿って順に入れ子となる態様の複数の矩形枠パ
ターンを用いる請求項24に記載の半導体装置の製造方
法。
25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a plurality of rectangular frame patterns that are sequentially nested along the edges of the rectangular groove are used as the ridge patterns.
【請求項26】前記突起パターンとして、前記矩形状の
溝内において互いに離間して点在する複数の多角形パタ
ーンを用いる請求項25に記載の半導体装置の製造方
法。
26. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, wherein a plurality of polygonal patterns that are spaced apart from each other in the rectangular groove are used as the protrusion patterns.
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