JP3583044B2 - Semiconductor device and method of controlling misalignment - Google Patents
Semiconductor device and method of controlling misalignment Download PDFInfo
- Publication number
- JP3583044B2 JP3583044B2 JP35935099A JP35935099A JP3583044B2 JP 3583044 B2 JP3583044 B2 JP 3583044B2 JP 35935099 A JP35935099 A JP 35935099A JP 35935099 A JP35935099 A JP 35935099A JP 3583044 B2 JP3583044 B2 JP 3583044B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- metal wiring
- misalignment
- wiring layer
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びアライメントずれの制御方法に関し、より詳細には、フォトリソグラフィ工程でのアライメントずれを測定するためのアライメントずれ測定用マークが形成された多層配線構造の半導体装置及びアライメントずれの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
多層配線構造を有する半導体装置を製造する場合、図2(a)及び(b)に示したように、まず、下層金属配線層21b、21a及び層間絶縁膜22が順次形成された層間絶縁膜20上に配線層材料を堆積する。次いで、フォトリソグラフィ工程により、ステッパーを用いてアライメントを行い、露光、現像することによって、所定の形状のレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして用いて配線層材料をパターニングして上層金属配線層23aを形成するとともに、配線層材料によりアライメントずれ測定用マーク23bを形成する。その後、これらの上層に、層間絶縁膜24を形成し、この層間絶縁膜24にビアホールを形成する場合に、アライメントずれ測定用マーク23bを利用して、アライメントずれ検査装置によってアライメントずれの測定を行う。
【0003】
つまり、アライメントずれの測定は、アライメントずれ測定用マーク23bを主尺として用い、その上層に形成されたレジストパターン25のマーク26を副尺として用いて、主尺の中点と副尺の中点との座標差から求められる。この測定は、通常、画像認識において行われるので、アライメントずれ測定用マーク23bの近傍に他のパターンが存在すると、アライメントずれ検査装置が他のパターンをアライメントずれ測定用マークとして誤認識することがあるため、通常、アライメントずれ測定用マーク23bは、マーク以外の他のパターンが配置されない他パターン禁止領域IIIに形成され、その近傍には、他のパターンが配置されていない。
【0004】
しかし、配線層が全くない広い領域があると、その上に層間絶縁膜を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化を行う際、配線層が存在しない領域上の層間絶縁膜が、配線層が存在する領域上の層間膜よりも薄くなるディッシングが生じる。特に、多層配線を用いた半導体装置では、このディッシングの影響が累積され、配線層が存在する領域と存在しない領域との間において高低差が顕著になる。その結果、配線層が存在する領域に適した加工条件で加工する場合に、配線層が存在しない領域において、フォーカスずれによるパターンの形成不良が発生することとなる。
【0005】
そこで、このようなディッシングの影響を防止するために、図2(a)及び(b)に示すように、アライメントずれ測定用マーク23bよりも下層の金属配線層21bを、アライメントずれ測定用マーク23b近傍の他パターン禁止領域III下に配置する方法が提案されている。
【0006】
しかし、金属配線層で形成されたアライメントずれ測定用マーク23bを画像認識する際に、その背後に同じ材質で形成された金属配線層21bのパターンが存在すると、アライメントずれ測定用マーク23bの認識がしにくくなるという問題が生じる。
【0007】
また、ディッシングの影響を防止する別の方法として、図3(a)に示すように、アライメントずれ測定用マーク33bより下層の金属配線層31bを直方体形状で規則的に複数個配置する方法が提案されている(特開平5−94933号公報)。
【0008】
この方法によれば、層間絶縁膜の平坦性を維持でき、ディッシングを防止することができるとともに、アライメントずれ測定用マーク33bが下層の金属配線層31bと重なっていない箇所を用いることによりアライメントずれを目視で測定することができる。
【0009】
しかし、高精度のアライメントずれの測定を行うためには、目視で行うのは困難であり、アライメントずれ検査装置による自動測定が不可欠となる。よって、この方法では、測定精度に限界があるという問題がある。
【0010】
なお、目視での測定を自動測定に適用した場合には、図3(b)に示したように、下層に金属配線層31bがある箇所α及びない箇所βはいずれも同様に測定され、平均化されるため、下層の金属配線層31bの有無による凹凸に起因して、アライメントずれ測定用マーク33bの検出が正確に行われず(図3(b)中、X)、結果的に測定精度が低下するという課題がある。
【0011】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、アライメントずれ測定用マークの形成に起因する層間絶縁膜の薄膜化を防止するとともに、アライメントずれ測定用マークの認識精度を向上させることにより、金属配線パターンの形成不良の発生を阻止して、信頼性の高い半導体装置を提供すること及び高信頼性の半導体装置を製造するためのアライメントずれの制御方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体基板上に形成された複数の金属配線層と該金属配線層間に配置する層間絶縁膜からなる多層配線構造を有し、2層目又はそれより上層の金属配線層によって形成されたアライメントずれ測定用マークを有する半導体装置であって、前記アライメントずれ測定用マークがアライメントずれ測定用マーク以外のパターン禁止領域に形成されており、該パターン禁止領域内の下方において金属配線層が除去されてなり、前記アライメントずれ測定用マークを取り囲む、外周領域を含む前記アライメントずれ測定用マーク以外のパターン禁止領域以外の領域において、前記アライメントずれ測定用マークを形成した前記層間絶縁膜より下層の層間絶縁膜上に、金属配線層が配置されてなる半導体装置が提供される。
【0013】
また、本発明によれば、上記半導体装置におけるアライメントずれ測定用マークの位置を光学的信号出力によって認識し、該アライメントずれ測定用マークの位置を基準にしてフォトリソグラフィ工程でのアライメントずれを制御することからなるアライメントずれの制御方法が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された多層配線構造を有するものである。
【0015】
本発明における半導体基板は、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、GaAs、InGaAs、ZnSe等の化合物半導体、さらには、SOI基板又は多層SOI基板等が挙げられる。なかでもシリコン基板が好ましい。
【0016】
また、複数の金属配線層とは、トランジスタ、キャパシタ等の半導体素子等の電極として形成された層であってもよいし、これら素子間を接続するための配線層であってもよいし、通常の電極や配線として機能しない、いわゆるダミーで形成される配線層であってもよいし、さらには、コンタクトホールやビアホール等に埋設されたプラグ等であってもよい。金属配線層を構成する材料は、特に限定されるものではなく、通常電極や配線に使用されている材料、例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の金属;チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属;高融点金属とのシリサイド、ポリサイド等の単層膜又は積層膜により形成することができる。金属配線層の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、100〜10000Å程度が挙げられる。
【0017】
複数の金属配線層のうち、最下層の金属配線は、上述したような半導体基板の直上に形成されていてもよいし、層間絶縁膜を介して形成されていてもよい。なお、複数とは、2層以上を意味するが、本発明においては、3層目以降(2層目より上層)の配線層を形成するために、有効であるため、3層以上であることが好ましい。
【0018】
層間絶縁膜は、上記のような金属配線層の間において、金属配線層の絶縁性を確保するために設けられるものであり、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、SOG膜、ドープドシリコン酸化膜、HSQ、HOSP、FLARE等の単層膜又はこれらの2層以上の積層膜等が挙げられる。層間絶縁膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、5000〜10000Å程度が挙げられる。
【0019】
アライメントずれ測定用マークは、2層目又はそれより上層の金属配線層によって、電気的に独立に、つまり浮遊するように形成されている。このマークを構成する金属配線は、上述したような材料、膜厚で形成することができる。また、形状は、特に限定されるものではなく、円形;三角、四角等の多角形;多角形の角が丸みをおびた略多角形等が挙げられる。なかでも、正方形、長方形等の四角形形状が好ましい。大きさは、例えば、1〜160μm2程度の面積、特に四角形形状の場合には、5μm×5μm〜40μm×40μm程度が挙げられる。
【0020】
また、アライメントずれ測定用マークは、他パターン禁止領域に形成されている。ここで、他パターン禁止領域とは、このマーク以外の配線パターンが形成されていない領域を意味し、例えば、半導体基板上における回路領域と回路領域との間、回路領域とメモリ領域との間、半導体基板の端部、ダイシング・ライン上等に配置される領域が挙げられる。他パターン禁止領域は、一般に使用される、光学的信号出力(画像)によってこのマークを認識し得るアライメントずれ検査装置が、このマークの近傍に位置する配線パターンを、このマークと誤認識しない程度に、このマークをとり囲む大きさであることを要する。具体的には、このマークの大きさにもよるが、このマーク外周から10μm程度以上の幅でこのマークを取り囲む大きさ、あるいは、このマークの50%程度の大きさでこのマークを取り囲むように設定されていることが好ましい。
【0021】
他パターン禁止領域においては、その下方、つまり他パターン禁止領域の下方への投影領域内に、金属配線層が除去されて存在しない。具体的には、アライメントずれ測定用マークが2層目の金属配線層で形成されている場合には、1層目の金属配線層は他パターン禁止領域の下方への投影領域には全く存在せず、アライメントずれ測定用マークが3層目の金属配線層で形成されている場合には、1層目及び2層目の金属配線層は他パターン禁止領域の下方への投影領域には全く存在しない。これにより、アライメントずれ測定マークを、その上方からの光学的信号出力によって認識する場合に、アライメントずれ測定用マークの近傍に金属配線層が存在することによって生じる誤差を防止することができる。
【0022】
なお、他パターン禁止領域の外周領域の下方には、アライメントずれ測定用マークを構成する金属配線層よりも下層の金属配線層が配置されていることが好ましい。
【0023】
ここで、他パターン禁止領域の外周領域とは、他パターン禁止領域の大きさ及び形状にもよるが、例えば、他パターン禁止領域外周から1μm程度以上の幅でこの領域を取り囲む大きさ、あるいは、他パターン禁止領域の10%程度の大きさでこの領域を取り囲むように設定されていることが好ましい。
【0024】
他パターン禁止領域の外周領域の下方に配置される金属配線層は、アライメントずれ測定用マークを構成する金属配線層よりも下層、好ましくは、このマークを構成する金属配線層の直下層であることが好ましい。この金属配線層は、アライメントずれ測定用マークの下層において、回路において電極や配線層を構成する金属配線層でもよいし、いわゆるダミー配線層、浮遊の配線層であってもよい。他パターン禁止領域の外周領域の下方に配置される金属配線層は、他パターン禁止領域の外周領域下方において、規則的かつ島状に配置されることが好ましい。ここでの島の形状は特に限定されず、他パターン禁止領域の外周を一体的に取り囲むような形状でもよいし、アライメントずれ測定用マークの形状として例示したものと同様の形状でもよい。大きさは、例えば、1〜100μm2程度の面積、特に四角形形状の場合には、1μm×1μm〜10μm×10μm程度が好ましい。なお、島は、アライメントずれ測定用マークの外周領域に複数個配置されることが好ましい。
【0025】
また、規則的に配置されているとは、同じ形状、同じ大きさの島が、同じ間隔で配置されていることを意味する。具体的には、上記に例示したような形状、大きさの場合には、2〜20μm程度の間隔で島が規則的に配置されていることが好ましい。このように、島が、アライメントずれ測定用マークよりも小さく、他パターン禁止領域の外周を規則的に取り囲む場合には、一体的に取り囲むような形状に比べて、これらの金属配線層によって形成される寄生容量を低減することができるからである。
【0026】
本発明のアライメントずれの制御方法は、半導体装置の製造プロセスにおいて、アライメントずれ測定用マークを利用して、その上層にアライメントされる対象のずれを精度よく測定し、そのずれを制御する方法である。具体的には、半導体装置の製造プロセスにおいて、上記したようなアライメントずれ測定用マークが形成された半導体基板上に、フォトリソグラフィ工程で、レジスト層を形成し、所定形状のアライメントずれ検査用パターンを含む所望のマスク形状をそのレジスト層に露光、現像した後に、アライメントずれ測定用マークの位置を光学的信号出力によって認識する。これと同時に、レジスト層に形成されたアライメントずれ検査用パターンの位置をも同様に認識する。そして、両者の位置を比較、例えば、アライメントずれ測定用マーク及びアライメントずれ検査用マークの中点座標の差を検出して、このレジスト層へのマスク形状のアライメントにずれが生じていないか、どの程度のずれが生じているかを測定する。
【0027】
なお、アライメントずれが回路動作不良等をひきおこす程度に検出されれば、このレジスト層を除去し、再度レジスト層を形成し、検出されたアライメントずれ値を基に位置補正を行ってパターニングし、上記と同様にアライメントずれが生じていないか測定する。
これによって、このフォトリソグラフィー工程でのアライメントずれを最小限にとどめることができる。
【0028】
なお、本発明においては、アライメントずれ測定用マークは、アライメントずれ測定にのみ利用できるものではなく、このマークの上層におけるフォトリソグラフィ工程において、アライメント・マークとしても利用してもよいし、このマークを予め形成し、このマークを基準にして、同層における金属配線層のアライメントに利用してもよい。
【0029】
以下、本発明の半導体装置及びアライメントずれの制御方法を図面に基づいて説明する。
【0030】
この実施の形態の半導体装置は、図1(a)及び(b)に示したように、層間絶縁膜10上における回路領域Iに下層金属配線層11aが、他パターン禁止領域IIIと回路領域Iと以外の領域IIに下層金属配線層11bが形成されており、後にアライメントずれ測定用マークが形成される領域に対応する他パターン禁止領域III下方には、金属配線層は形成されていない。また、これら下層金属配線層11a、11b上には層間絶縁膜12を介して、回路領域Iに下層金属配線層13aが、他パターン禁止領域IIIにアライメントずれ測定用マーク13bが形成されている。
【0031】
なお、下層配線層11bは、島状に、規則的に、他パターン禁止領域IIIの外周領域に配置されている。
【0032】
上記のような半導体装置は、以下の方法により製造することができる。
【0033】
まず、層間絶縁膜10上に、スパッタ法により、膜厚5000Å程度の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング工程により、回路領域Iにおいて、金属膜を下層金属配線層11aにパターニングする。この際、回路領域I及び他パターン禁止領域III以外の領域IIにも、安定して加工可能な形状、例えば、L/W=4μm/4μm程度で下層金属配線層11bを形成する。なお、他パターン禁止領域IIIの下方には、金属配線層が形成されないようにする。
【0034】
次に、膜厚15000Å程度の層間絶縁膜12を堆積し、その後、CMP法により平坦化する。この際、他パターン禁止領域IIIの外周領域である領域IIにも、下層金属配線層11bが配置されているために、他パターン禁止領域III下方の領域に金属配線層がないことに起因するディッシングによる層間絶縁膜12の薄膜化が避けられる。
【0035】
さらに、層間絶縁膜12上に、スパッタ法により、膜厚5000Å程度の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング工程により、回路領域Iにおいて、金属膜を上層金属配線層13aにパターニングするとともに、他パターン禁止領域IIIにおいて、例えば、L/W=25μm/25μm程度の大きさのアライメントずれ測定用マーク13bを形成する。この際、他パターン禁止領域IIIに近い回路領域Iにおいても、層間絶縁膜12の膜厚が他の領域と均一に保たれているため、上層配線層13aの形成不良が生じない。
【0036】
続いて、膜厚15000Å程度の層間絶縁膜14を堆積し、層間絶縁膜14の表面をCMP法により平坦化する。
【0037】
次いで、層間絶縁膜14上にレジスト層15を形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング工程により、レジスト層15に、回路領域Iにおける層間絶縁膜14にビアホールを形成するための開口(図示せず)と、アライメントずれ測定用マーク13b上にアライメントずれ検査用のマーク16とを形成する。その後、アライメントずれ測定用マーク13bを主尺としてその中点の座標を、市販のアライメントずれ検査用の自動測定装置で検出し、さらに、レジスト層15のアライメントずれ検査用のマーク16を副尺としてその中点の座標を検出し、両者の座標の差からアライメントずれを求める。この際、アライメントずれ測定用マーク13bの背後(下方)に金属配線は全く形成されていないため、正確にアライメントずれ測定用マーク13bの位置を検出することができ、高精度でアライメントずれを測定することが可能となる。
【0038】
つまり、このアライメントずれの測定によって、アライメントずれが回路動作不良を引き起こす程度、例えば、0.05μm〜0.2μm以上で検出されれば、そのレジスト層15を除去し、再度レジスト層を形成し、検出されたアライメントずれ値を基に位置補正を行ってパターニングを行い、同様にアライメントずれ測定用マーク13bを主尺としてその中点の座標を検出し、さらに、レジスト層15のアライメントずれ検査用のマーク16を副尺としてその中点の座標を検出し、両者の座標の差からアライメントずれを求め、アライメントずれが許容される程度になるまでこれを繰り返して、ビアホール形成のためのフォトリソグラフィ工程のアライメントずれを小さくすることができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、2層目又はそれより上層の金属配線層のいずれかからなるアライメントずれ測定用マークが他パターン禁止領域に形成されており、他パターン禁止領域内の下方において金属配線層が除去されているため、アライメントずれ測定用マーク境界の検出が容易になり、高精度でフォトリソグラフィ工程のアライメントずれを測定することができる。
【0040】
特に、他パターン禁止領域の外周領域の下方に、アライメントずれ測定用マークを構成する金属配線層よりも下層の金属配線層が配置されていることにより、アライメントずれ測定用マークの上下に配置する層間絶縁膜のディッシングによる薄膜化を防止することができ、フォトリソグラフィにおける露光時のフォーカスずれを抑制し、回路内の金属配線層のパターンの形成不良を阻止することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の実施例を説明するための(a)要部の概略平面図及び(b)要部の概略断面図である。
【図2】従来の半導体装置の実施例を説明するための(a)要部の概略平面図及び(b)要部の概略断面図である。
【図3】従来の半導体装置の別の実施例を説明するための要部の概略平面図である。
【符号の説明】
10、13、14 層間絶縁膜
11a、11b 下層金属配線層
13a 上層金像配線層
13b アライメントずれ測定用マーク
15 レジスト層
16 アライメントずれ検査用のマーク
I 回路領域
II 回路領域及び他パターン禁止領域以外の領域
III他パターン禁止領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a method for controlling an alignment shift, and more particularly, to a semiconductor device having a multilayer wiring structure in which an alignment shift measuring mark for measuring an alignment shift in a photolithography process and an alignment shift control method. It relates to a control method.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
When manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, as shown in FIGS. 2A and 2B, first, an
[0003]
That is, the measurement of the alignment deviation is performed by using the alignment
[0004]
However, if there is a large area without any wiring layer, an interlayer insulating film is deposited thereon and when planarization is performed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, the interlayer insulating film on a region where no wiring layer is present is removed. A dishing occurs that is thinner than the interlayer film on the region where the wiring layer exists. In particular, in a semiconductor device using a multilayer wiring, the influence of the dishing is accumulated, and a height difference between a region where a wiring layer exists and a region where the wiring layer does not exist becomes remarkable. As a result, when processing is performed under processing conditions suitable for a region where a wiring layer exists, a pattern formation defect due to a focus shift occurs in a region where a wiring layer does not exist.
[0005]
Therefore, in order to prevent such an influence of dishing, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0006]
However, when the image of the
[0007]
As another method for preventing the influence of dishing, as shown in FIG. 3A, a method of regularly arranging a plurality of
[0008]
According to this method, the flatness of the interlayer insulating film can be maintained, dishing can be prevented, and the misalignment can be prevented by using a portion where the
[0009]
However, in order to measure the alignment deviation with high accuracy, it is difficult to perform the measurement visually, and automatic measurement by an alignment deviation inspection device is indispensable. Therefore, this method has a problem that measurement accuracy is limited.
[0010]
In addition, when the visual measurement is applied to the automatic measurement, as shown in FIG. 3B, the portion α where the
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent the interlayer insulating film from being thinned due to the formation of the alignment deviation measurement mark, and to improve the recognition accuracy of the alignment deviation measurement mark, thereby improving metal interconnection. It is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor device by preventing the occurrence of pattern formation failure, and to provide a method for controlling misalignment for manufacturing a highly reliable semiconductor device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a multilayer wiring structure including a plurality of metal wiring layers formed on a semiconductor substrate and an interlayer insulating film disposed between the metal wiring layers. A semiconductor device having a formed misalignment measurement mark, wherein the misalignment measurement mark is formed in a pattern prohibited area other than the misalignment measurement mark, and a metal wiring layer is formed below the pattern prohibited area. Ri but Na is removed, surrounding the misalignment measurement mark, from the alignment in the displacement region other than the pattern prohibition region other than the measurement marks, the interlayer insulating film formed a mark for the misalignment measurements including an outer peripheral region on the lower interlayer insulating film, a semiconductor device is provided a metal wiring layer ing arranged.
[0013]
Further, according to the present invention, the position of the alignment deviation measurement mark in the semiconductor device is recognized by an optical signal output, and the alignment deviation in the photolithography process is controlled based on the position of the alignment deviation measurement mark. And a method for controlling the misalignment.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The semiconductor device of the present invention has a multilayer wiring structure formed on a semiconductor substrate.
[0015]
The semiconductor substrate in the present invention includes, for example, elemental semiconductors such as silicon and germanium, compound semiconductors such as GaAs, InGaAs, and ZnSe, and further includes an SOI substrate or a multilayer SOI substrate. Among them, a silicon substrate is preferable.
[0016]
The plurality of metal wiring layers may be a layer formed as an electrode of a semiconductor element such as a transistor or a capacitor, or may be a wiring layer for connecting these elements, It may be a wiring layer formed of a so-called dummy that does not function as an electrode or a wiring of this type, or may be a plug or the like buried in a contact hole, a via hole, or the like. The material constituting the metal wiring layer is not particularly limited, and is a material usually used for electrodes and wirings, for example, metals such as gold, platinum, silver, copper, and aluminum; titanium, tantalum, tungsten, and the like. High melting point metal: It can be formed by a single layer film or a laminated film of a high melting point metal such as silicide and polycide. The thickness of the metal wiring layer is not particularly limited, and may be, for example, about 100 to 10000 °.
[0017]
Among the plurality of metal wiring layers, the lowermost metal wiring may be formed immediately above the semiconductor substrate as described above, or may be formed via an interlayer insulating film. The term “plurality” means two or more layers, but in the present invention, it is effective to form the third and subsequent wiring layers (upper layer than the second layer). Is preferred.
[0018]
The interlayer insulating film is provided between the metal wiring layers as described above in order to secure the insulating property of the metal wiring layer. For example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a SOG film, and a doped silicon oxide film are provided. A single-layer film such as a film, HSQ, HOSP, FLARE, or a laminated film of two or more of these. The thickness of the interlayer insulating film is not particularly limited, and may be, for example, about 5000-10000 °.
[0019]
The misalignment measurement mark is formed by the second or higher metal wiring layer so as to be electrically independent, that is, to float. The metal wiring constituting this mark can be formed with the above-mentioned material and film thickness. In addition, the shape is not particularly limited, and examples thereof include a circle; a polygon such as a triangle and a square; and a substantially polygon having rounded corners. Among them, a square shape such as a square or a rectangle is preferable. The size is, for example, an area of about 1 to 160 μm 2 , and particularly about 5 μm × 5 μm to 40 μm × 40 μm in the case of a square shape.
[0020]
Further, the alignment deviation measurement mark is formed in the other pattern prohibited area. Here, the other pattern prohibited area means an area where no wiring pattern other than the mark is formed, for example, between a circuit area and a circuit area on a semiconductor substrate, between a circuit area and a memory area, Examples include a region arranged on an edge of a semiconductor substrate, a dicing line, and the like. The other pattern prohibited area is set to such an extent that an alignment deviation inspection device that can recognize this mark by an optical signal output (image), which is generally used, does not erroneously recognize a wiring pattern located near this mark as this mark. Must be large enough to surround this mark. Specifically, depending on the size of the mark, the mark may be surrounded by a width of about 10 μm or more from the outer periphery of the mark, or may be surrounded by the mark at a size of about 50% of the mark. Preferably, it is set.
[0021]
In the other pattern prohibition region, the metal wiring layer is not present below the other pattern prohibition region, that is, in the projection region below the other pattern prohibition region. Specifically, when the alignment deviation measurement mark is formed by the second metal wiring layer, the first metal wiring layer does not exist at all in the projection area below the other pattern prohibited area. However, when the misalignment measurement mark is formed by the third metal wiring layer, the first and second metal wiring layers do not exist in the projection area below the other pattern prohibited area. do not do. Thus, when the alignment deviation measurement mark is recognized by an optical signal output from above, an error caused by the presence of the metal wiring layer near the alignment deviation measurement mark can be prevented.
[0022]
It is preferable that a metal wiring layer below the metal wiring layer constituting the misalignment measurement mark is disposed below the outer peripheral area of the other pattern prohibited area.
[0023]
Here, the outer peripheral region of the other pattern prohibition region depends on the size and shape of the other pattern prohibition region, but, for example, a size surrounding this region with a width of about 1 μm or more from the outer periphery of the other pattern prohibition region, or It is preferable that the area is set to be about 10% of the other pattern prohibited area so as to surround this area.
[0024]
The metal wiring layer disposed below the outer peripheral region of the other pattern prohibition region is a layer lower than the metal wiring layer forming the misalignment measurement mark, preferably a layer immediately below the metal wiring layer forming the mark. Is preferred. This metal wiring layer may be a metal wiring layer constituting an electrode or a wiring layer in a circuit below the alignment deviation measurement mark, a so-called dummy wiring layer, or a floating wiring layer. It is preferable that the metal wiring layers disposed below the outer peripheral region of the other pattern prohibited region are arranged regularly and in an island shape below the outer peripheral region of the other pattern prohibited region. The shape of the island here is not particularly limited, and may be a shape that integrally surrounds the outer periphery of the other pattern prohibition region, or may be the same shape as the shape of the alignment deviation measurement mark. The size is preferably, for example, about 1 to 100 μm 2 , particularly about 1 μm × 1 μm to 10 μm × 10 μm in the case of a square shape. It is preferable that a plurality of islands are arranged in the outer peripheral region of the alignment deviation measurement mark.
[0025]
To be regularly arranged means that islands having the same shape and the same size are arranged at the same interval. Specifically, in the case of the shape and size as exemplified above, it is preferable that the islands are regularly arranged at intervals of about 2 to 20 μm. As described above, when the island is smaller than the misalignment measurement mark and regularly surrounds the outer periphery of the other pattern prohibition region, the island is formed by these metal wiring layers as compared with the shape that surrounds integrally. This is because the parasitic capacitance can be reduced.
[0026]
The method for controlling alignment displacement according to the present invention is a method for accurately measuring a displacement of an object to be aligned on an upper layer thereof by using an alignment displacement measurement mark and controlling the displacement in a semiconductor device manufacturing process. . Specifically, in a semiconductor device manufacturing process, a resist layer is formed by a photolithography process on a semiconductor substrate on which the above-described misalignment measurement marks have been formed, and a misalignment inspection pattern having a predetermined shape is formed. After exposing and developing a desired mask shape including the resist pattern on the resist layer, the position of the alignment measurement mark is recognized by an optical signal output. At the same time, the position of the misalignment inspection pattern formed on the resist layer is similarly recognized. Then, the two positions are compared, for example, by detecting the difference between the center coordinates of the alignment deviation measurement mark and the alignment deviation inspection mark, and determining whether there is any deviation in the alignment of the mask shape with the resist layer. Measure for any deviation.
[0027]
If the misalignment is detected to cause circuit operation failure or the like, the resist layer is removed, a resist layer is formed again, pattern correction is performed based on the detected misalignment value, and patterning is performed. In the same manner as in the above, measurement is made to see if any misalignment has occurred.
Thus, the misalignment in the photolithography process can be minimized.
[0028]
In the present invention, the alignment deviation measurement mark can be used not only for alignment deviation measurement, but also as an alignment mark in a photolithography process on a layer above the mark. It may be formed in advance and used for alignment of a metal wiring layer in the same layer with reference to this mark.
[0029]
Hereinafter, a semiconductor device and a method for controlling an alignment shift according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
In the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the lower
[0031]
The
[0032]
The semiconductor device as described above can be manufactured by the following method.
[0033]
First, a metal film having a thickness of about 5000 ° is formed on the
[0034]
Next, an
[0035]
Further, a metal film having a thickness of about 5000 ° is formed on the
[0036]
Subsequently, an
[0037]
Next, a resist
[0038]
That is, if the measurement of the misalignment is such that the misalignment causes a circuit operation failure, for example, 0.05 μm to 0.2 μm or more, the resist
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, the misalignment measurement mark composed of either the second layer or the upper metal wiring layer is formed in the other pattern prohibited area, and the metal wiring layer is formed below the other pattern prohibited area. Since it has been removed, it is easy to detect the boundary of the alignment deviation measurement mark, and the alignment deviation in the photolithography process can be measured with high accuracy.
[0040]
In particular, since the metal wiring layer lower than the metal wiring layer forming the misalignment measurement mark is arranged below the outer peripheral area of the other pattern prohibition area, the interlayers arranged above and below the misalignment measurement mark are arranged. A highly reliable semiconductor device that can prevent thinning due to dishing of an insulating film, suppress a focus shift at the time of exposure in photolithography, and prevent a defective formation of a pattern of a metal wiring layer in a circuit. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a schematic plan view of a main part and a schematic cross-sectional view of a main part, for explaining an embodiment of a semiconductor device of the present invention.
2A and 2B are a schematic plan view of a main part and a schematic cross-sectional view of a main part, for explaining an example of a conventional semiconductor device.
FIG. 3 is a schematic plan view of a main part for describing another embodiment of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
10, 13, 14
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35935099A JP3583044B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Semiconductor device and method of controlling misalignment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35935099A JP3583044B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Semiconductor device and method of controlling misalignment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001176780A JP2001176780A (en) | 2001-06-29 |
JP3583044B2 true JP3583044B2 (en) | 2004-10-27 |
Family
ID=18464070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35935099A Expired - Fee Related JP3583044B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Semiconductor device and method of controlling misalignment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3583044B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9466324B2 (en) * | 2013-10-31 | 2016-10-11 | Seagate Technology Llc | Bit patterned media template including alignment mark and method of using same |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP35935099A patent/JP3583044B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001176780A (en) | 2001-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5919714A (en) | Segmented box-in-box for improving back end overlay measurement | |
JP5737922B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7534695B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
JP2001036036A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
US7952213B2 (en) | Overlay mark arrangement for reducing overlay shift | |
US8022560B2 (en) | Overlay mark | |
JP2001274063A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20150130031A1 (en) | Semiconductor Device With An Overlay Mark Including Segment Regions Surrounded By A Pool Region | |
US6562525B2 (en) | Photo mask to be used for photolithography, method of inspecting pattern defect, and method of manufacturing semiconductor device through use of the mask | |
JP3583044B2 (en) | Semiconductor device and method of controlling misalignment | |
KR100849358B1 (en) | Method for Menufaturing Align Key of Semiconductor Divice | |
KR101067860B1 (en) | Multi overlay mark and method for forming the same | |
US20130270677A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
WO1999008314A1 (en) | Semiconductor integrated circuit device and method of fabrication thereof | |
US6653238B2 (en) | Method for forming semiconductor device having high-density contacts | |
US20080242104A1 (en) | Semiconductor device, method of manufacturing thereof and mask for dividing exposure | |
JP2001201844A (en) | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device, and manufacturing method of photomask | |
US6787431B2 (en) | Method and semiconductor wafer configuration for producing an alignment mark for semiconductor wafers | |
JP2007184345A (en) | Semiconductor device, manufacturing method therefor, and alignment inspection mark | |
JP2004319637A (en) | Method of forming alignment mark and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
JP4847854B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN116884951A (en) | Semiconductor structure and forming method thereof | |
KR0172553B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR20040086857A (en) | A method for forming a overlay vernier of a semiconductor device | |
JP2006165222A (en) | Method for inspecting wiring formation process, process for fabricating semiconductor device, semiconductor substrate for evaluation, and semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040413 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040611 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040720 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040727 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070806 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |