JP2007123781A - アライメントマーク付き半導体基板及びアライメントマークの製造方法 - Google Patents
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Abstract
置情報の検出を実現することのできるアライメントマークを設けたアライメントマーク付
き半導体基板及びアライメントマークの製造方法を得る。
【解決手段】 彫りこみ形のアライメントマーク4及び5を構成するそれぞれの彫りこみ
6を、第一段目の彫りこみの底面61にさらに第二段目の彫りこみ62を設けた、二段の
階段状に形成し、アライメント光源等を照射したときに散乱による反射を起こしやすくし
て、透明な半導体基板に対しても十分な安定した反射光を得る。
【選択図】 図2
Description
り、特に透明な半導体基板上に加工時の位置検出に用いるアライメントマークを設けたア
ライメントマーク付き半導体基板及びアライメントマークの製造方法に関する。
術により、フォトレジスト等が塗布された半導体基板上に、露光装置を用いてフォトマス
ク等に形成されたパターンを転写してレジストパターンを形成し、このレジストパターン
をマスクとしてドライエッチング等による加工がくり返し行なわれる。
能を有する半導体素子や半導体集積回路等を製造する際には、加工の位置あわせの精度向
上が要求されている。
形成しておき、露光装置がこのアライメントマークを検出することによって半導体基板の
位置を特定する。そして、その検出結果に基づいて加工工程に必要な所定の位置制御を行
なう手法が多用される。
形状の一例を示す。この図5に示した事例は、いわゆる彫りこみマーカと呼ばれる形状の
ものであり、ベースとなる半導体基板51上に、凹状の彫りこみ52が所定の方向に複数
個配列された構成としている。そして、半導体素子を製造する一連の工程中の比較的初期
段階において、例えば、素子形成のためのエッチング等による加工とあわせてあらかじめ
形成される。
度で半導体基板の位置あわせが行なわれる。基板位置を特定するための手法は種々案出さ
れているが、アライメントマーカ付き半導体基板の場合には、例えば、以下に述べるよう
に、アライメントマーカからの反射光を用いる手法がある。
からの照射光を、レンズやビームスプリッタ等を介して半導体基板上に設けられたアライ
メントマークに照射し、その表面からの反射光を、同様にレンズやビームスプリッタ等を
介してアライメント検出器で受光し、アライメントマークの位置を検出する。そして、そ
の検出結果に基づいて、半導体基板が載置されているステージをX、Y、Z、及びθ方向
にそれぞれ移動制御して位置調整を行なう。
文献1に開示されている。
、炭化シリコン等の透明な基板が用いられる。また、特に高周波用の素子を形成する場合
には、この透明な基板上に窒化ガリウムや窒化アルミニウムガリウムといった、同じく透
明な薄膜が積層される。そして、このような積層された薄膜層も含めて透明な半導体基板
上に、図5のようなアライメントマーク52を形成し、このアライメントマーク52の位
置を特定しながら、フォトリソグラフィ技術による製造工程を進行させ、所望する半導体
素子を形成する。
示したような、凹状の彫りこみ52を所定の方向に配列した従来の彫りこみ形のアライメ
ントマークでは、アライメント光源から照射されたレーザ光は基板表面での散乱によりわ
ずかに反射するのみで、そのほとんどが半導体基板を透過してしまう。このため、アライ
メント検出器側で十分な反射光を得ることができず、半導体基板の位置、及び基板上の所
定位置を安定に検出し特定することができないという課題があった。
で形成した、いわゆるメタルマーカを用いる手法もある。しかし、このためには、金属蒸
着によりメタルマーカを形成するための独自の工程を必要とするため、製造工程数が増加
し複雑化する要因となっていた。
ける位置決めの際に、透明な基板に対しても良好な位置検出を実現するアライメントマー
クを設けたアライメントマーク付き半導体基板及びアライメントマークの製造方法を提供
することを目的とする。
定の位置に彫りこみ形のアライメントマークを有するアライメントマーク付き半導体基板
であって、前記アライメントマークは、凹状に彫りこまれた第一段目の彫りこみの底面に
さらに第二段目の凹状の彫りこみを設けたことを特徴とする。
ークを有するアライメントマーク付き半導体基板のアライメントマークの製造方法であっ
て、半導体基板上に第1のフォトレジストを塗布して第1のフォトレジスト層を形成し、
この第1のフォトレジストよりはく離剤に対する溶解速度の遅い第2のフォトレジストを
前記第1のフォトレジスト層の上に塗布して第2のフォトレジスト層を形成し、これら第
1及び第2のフォトレジスト層を形成した半導体基板に前記アライメントマークのマスク
パターンを露光し、前記マスクパターンを現像処理して前記アライメントマーク形成部位
以外にレジスト膜を形成し、前記アライメントマーク形成部位の前記第1及び第2のフォ
トレジスト層を前記はく離剤により除去し、前記第1のフォトレジスト層の開口が前記第
2のフォトレジスト層の開口よりも大きい形状の開口部を形成し、ECRエッチングによ
り前記開口部から前記半導体基板をエッチングして第1の凹状の彫りこみを形成するとと
もに、このエッチングの進行とともに前記凹状の彫りこみの周縁を覆うように前記開口部
周縁の前記第2のフォトレジスト層のレジスト膜を変形させることによって前記開口部の
開口を狭め、この狭められた開口部に対しさらに所定の深さまでECRエッチングを継続
して第2の凹状の彫りこみを形成し、前記ECRエッチング終了後に前記レジスト膜をは
く離することを特徴とする。
良好な位置情報の検出を実現することのできるアライメントマークを設けたアライメント
マーク付き半導体基板及びアライメントマークの製造方法を得ることができる。
造方法を実施するための最良の形態について、図1乃至図4を参照して説明する。
る。この図1に示した事例では、このアライメントマーク付き半導体基板1上に複数の半
導体素子を形成する場合をモデル化して示している。
なる半導体基板2上には、半導体素子を形成するための素子形成領域3が複数設けられて
いる。これら素子形成領域3のそれぞれには、図1(b)に示すように、X方向の位置情
報を検出するためのアライメントマーク4、及びY方向の位置情報を検出するためのアラ
イメントマーク5が形成されている。これらアライメントマーク4、及び5は、いずれも
彫りこみ形に形成されており、方形の彫りこみ6がそれぞれX方向及びY方向に所定の間隔
で複数個配列されている。
ある図1(b)におけるアライメントマーク4のA−A面に沿った断面をモデル化して示
す断面図である。なお、Y方向のアライメントマーク5も同様の断面を有する。
りこんで形成した5個の彫りこみ6が所定の間隔で配列されている。これらの彫りこみ6
のそれぞれは、凹状に彫りこまれた第一段目の彫りこみの底面61に、さらに凹状の彫り
こみ62が設けられており、その断面形状は、二段の階段状をなしている。ここに、第一
段目の彫りこみの底面61までの深さは、1μm程度としている。
は、あらかじめ次のような値の範囲となるように設定している。すなわち、このアライメ
ントマーク付き半導体基板1上に半導体素子を形成する工程中において、その表面に塗布
される感光材料の屈折率をn、照射する露光用光源の波長をλとしたときに、dはλ/2
n以上としている。
1の加工工程中において、例えば、アライメントマーク4に対してアライメント光源から
の照射光を照射し、その反射光によってその位置情報を検出する場合について説明する。
なお、アライメント光源用からの照射光としては、例えば波長633nmのレーザ光が用
いられる。
ように二段の階段状に形成されている。このため、図5に例示したような従来のアライメ
ントマークの場合に比較して、アライメント光源を照射したときに散乱による反射を起こ
しやすい。従って、ベースとなる半導体基板2が不透明な場合はもちろん、透明な場合に
おいても従来よりも十分な安定した反射光を得ることができ、良好な位置情報の検出を行
なうことができる。
工程中においてフォトエッチング等を行なう際は、これらアライメントマークを含む基板
表面に屈折率nの感光材料が塗布された上で波長λの照射光が露光用光源から照射される
。この場合には、第一段目の彫りこみの底面61から第二段目の彫りこみ62の底面まで
の距離dは、λ/2n以上に設定しているので、第一段目の彫りこみの底面61からの反
射光と第二段目の彫りこみ62の底面からの反射光との感光材料内での光路差が、照射光
の1波長以上になる。従って、ベースとなる半導体基板2が透明な場合においても、この
光路差により反射光の強度の高まった距離で十分な安定した反射光を検出することができ
、良好な位置情報の検出を行なうことができる。
方法について、図2乃至図4を参照して説明する。このアライメントマークは、図2の断
面図に例示したように、ベースとなる半導体基板2を彫りこんで二段の階段状に形成した
5個の彫りこみ6が所定の間隔で配列されている。以下の説明では、これら彫りこみ6の
ひとつを取りあげ、その製造方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、ベースとなる半導体基板2上に第1のフォトレジストを
塗布し、第1のフォトレジスト層7を形成する。さらにその上層に、第1のフォトレジス
トよりはく離剤に対する溶解速度の遅い第2のフォトレジストを塗布し、第2のフォトレ
ジスト層8を形成する。
体基板の上面に、アライメントマークのマスクパターンを露光後、これを現像処理する。
そして、図3(b)に示すように、アライメントマーク形成部位9以外にレジスト膜10
を形成する。
剤により除去する。このときに除去を開始した直後は、図3(c)に示すように、第1の
フォトレジスト層7及び第2のフォトレジスト層8は、どちらも同じようにはく離される
。ここで、さらにはく離を継続すると、時間経過とともに、2層のフォトレジストの剥離
剤に対する溶解速度の差によって第1のフォトレジスト層7のはく離が進行し、図3(d
)に示すように、第1のフォトレジスト層7の開口が第2のフォトレジスト層8の開口よ
りも大きな形状の開口部11が形成される。
ッチングし、図4(a)に示すように彫りこみ12を形成する。ここで形成された彫りこ
み12は第一段目の彫りこみとなり、その底面61までの深さは、例えば1μm程度とし
ている。
第2のフォトレジスト層8によるレジスト膜をECRエッチングの進行とともに次第に垂
下させ、図4(b)に示すように、彫りこみ12の周縁を覆うように変形させて、ECR
エッチングの対象となる開口部を狭める。
までECRエッチングを継続し、図4(c)に示すように、第二段目の彫りこみ62を形
成する。このときの第二段目の彫りこみ62の底面までの深さdは、例えばこのアライメ
ントマーク付き半導体基板1上に半導体素子を形成する工程中において、その表面に塗布
される感光材料の屈折率をn、照射する露光用光源の波長をλとしたときに、λ/2n以
上の値としている。
、所望の彫りこみ6を得る。
は、彫りこみ形のアライメントマーク4及び5を構成するそれぞれの彫りこみ6は、第一
段目の彫りこみの底面61にさらに第二段目の彫りこみ62を設けた、二段の階段状に形
成されている。これにより、アライメント光源等を照射したときに散乱による反射を発生
しやすく、十分な安定した反射光を得ることができるので、透明な基板に対しても良好な
位置情報の検出を実現することができる。
上に半導体素子等を形成する工程中においてフォトエッチング等を行なう際に使用される
露光用光源及び感光材料の特性値に基づいて、あらかじめλ/2n以上としている。これ
により、露光用光源に対する第一段目の彫りこみの底面からの反射光と第二段目の彫りこ
みの底面からの反射光との光路差を、露光用光源の1波長以上とし、強度の高まった距離
において十分な安定した反射光を得ることができるので、透明な半導体基板に対しても良
好な位置情報の検出を実現することができる。
2 ベースとなる半導体基板
3 素子形成領域
4、5 アライメントマーク
6、12、62 彫りこみ
7 第1のフォトレジスト層
8 第2のフォトレジスト層
9 アライメントマークの形成部位
10 レジスト膜
11、13 開口部
61 第一段目の彫りこみの底面
Claims (4)
- 表面の所定の位置に彫りこみ形のアライメントマークを有するアライメントマーク付き
半導体基板であって、
前記アライメントマークは、凹状に彫りこまれた第一段目の彫りこみの底面にさらに第二
段目の凹状の彫りこみを設けたことを特徴とするアライメントマーク付き半導体基板。 - 前記アライメントマークの第一段目の彫りこみの底面から第二段目の彫りこみの底面ま
での距離は、前記アライメントマークを有する前記アライメントマーク付き半導体基板の
表面に屈折率nの感光材料を塗布し波長λの露光用光源を照射して露光するにあたって、
あらかじめλ/2n以上としたことを特徴とする請求項1に記載のアライメントマーク付
き半導体基板。 - 表面に彫りこみ形のアライメントマークを有するアライメントマーク付き半導体基板の
アライメントマークの製造方法であって、
半導体基板上に第1のフォトレジストを塗布して第1のフォトレジスト層を形成し、
この第1のフォトレジストよりはく離剤に対する溶解速度の遅い第2のフォトレジストを
前記第1のフォトレジスト層の上に塗布して第2のフォトレジスト層を形成し、
これら第1及び第2のフォトレジスト層を形成した半導体基板に前記アライメントマーク
のマスクパターンを露光し、
前記マスクパターンを現像処理して前記アライメントマーク形成部位以外にレジスト膜を
形成し、
前記アライメントマーク形成部位の前記第1及び第2のフォトレジスト層を前記はく離剤
により除去し、前記第1のフォトレジスト層の開口が前記第2のフォトレジスト層の開口
よりも大きい形状の開口部を形成し、
ECRエッチングにより前記開口部から前記半導体基板をエッチングして第1の凹状の彫
りこみを形成するとともに、このエッチングの進行とともに前記凹状の彫りこみの周縁を
覆うように前記開口部周縁の前記第2のフォトレジスト層のレジスト膜を変形させること
によって前記開口部の開口を狭め、
この狭められた開口部に対しさらに所定の深さまでECRエッチングを継続して第2の凹
状の彫りこみを形成し、
前記ECRエッチング終了後に前記レジスト膜をはく離する
ことを特徴とするアライメントマークの製造方法。 - 前記狭められた開口部に対するECRエッチングの深さは、前記アライメントマークを
有するアライメントマーク付き半導体基板の表面に屈折率nの感光材料を塗布し波長λの
露光用光源を照射して露光するにあたって、あらかじめλ/2n以上としたことを特徴と
する請求項3に記載のアライメントマークの製造方法。
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