JPH06132202A - 電子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法 - Google Patents
電子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法Info
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- JPH06132202A JPH06132202A JP28117792A JP28117792A JPH06132202A JP H06132202 A JPH06132202 A JP H06132202A JP 28117792 A JP28117792 A JP 28117792A JP 28117792 A JP28117792 A JP 28117792A JP H06132202 A JPH06132202 A JP H06132202A
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- alignment mark
- film
- insulating film
- mark
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子ビームによる直接描画露光に際しての電
子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法に関
し、高精度アライメントを目的とする。 【構成】 基板若しくは薄膜からなる導電性基体１と、
該導電性基体上に形成された絶縁膜２と、該絶縁膜にほ
ぼ垂直な側壁面を有して形成され、底部に該導電性基体
面が露出する方形の開孔３と、該開孔底部の該導電性基
体の露出面に選択的に堆積された高質量元素膜４とを有
し、且つ該高質量元素膜４の表面と該開孔３周辺部の該
絶縁膜２の表面とが等しい高さに平坦化されてなり、該
絶縁膜２と該高質量元素膜４との境界を用い、該境界の
延在方向に対し直角に交叉する方向の電子ビームの偏向
により位置の検出を行うように構成する。
子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法に関
し、高精度アライメントを目的とする。 【構成】 基板若しくは薄膜からなる導電性基体１と、
該導電性基体上に形成された絶縁膜２と、該絶縁膜にほ
ぼ垂直な側壁面を有して形成され、底部に該導電性基体
面が露出する方形の開孔３と、該開孔底部の該導電性基
体の露出面に選択的に堆積された高質量元素膜４とを有
し、且つ該高質量元素膜４の表面と該開孔３周辺部の該
絶縁膜２の表面とが等しい高さに平坦化されてなり、該
絶縁膜２と該高質量元素膜４との境界を用い、該境界の
延在方向に対し直角に交叉する方向の電子ビームの偏向
により位置の検出を行うように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム露光用位置合
わせマーク及びその検出方法、特に電子ビームによる直
接描画露光に際しての電子ビーム露光用位置合わせマー
ク及びその検出方法に関する。
わせマーク及びその検出方法、特に電子ビームによる直
接描画露光に際しての電子ビーム露光用位置合わせマー
ク及びその検出方法に関する。
【０００２】近年、半導体分野におけるＬＳＩの大規模
化に伴い各種パターンの微細化が進むとともに、パター
ンの位置合わせ余裕も少なくなってきており、より正確
な位置合わせが要求されている。一方、デバイスの性能
や信頼性維持の要求から、高質量元素を含む導電膜を使
用するプロセスが増えており、高質量元素膜が使用され
た際にも高精度の位置合わせが可能な電子ビーム露光用
位置合わせマークとその検出方法が望まれている。
化に伴い各種パターンの微細化が進むとともに、パター
ンの位置合わせ余裕も少なくなってきており、より正確
な位置合わせが要求されている。一方、デバイスの性能
や信頼性維持の要求から、高質量元素を含む導電膜を使
用するプロセスが増えており、高質量元素膜が使用され
た際にも高精度の位置合わせが可能な電子ビーム露光用
位置合わせマークとその検出方法が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】従来、高集積化される半導体装置であっ
て、配線の信頼性を確保するためにコンタクトホール内
に例えばタングステン(W) 等の高質量元素の埋込みがな
される半導体装置の製造工程において、半導体基板とマ
スクとのアライメントを行うための位置合わせマーク55
は図７の模式断面図に示すよに、位置合わせ用の開孔53
内に段差を上部に残して高質量元素54が埋め込まれた構
造を有していた。このような構造になるのは、位置合わ
せを行おうとする主要層の例えばコンタクトホールが形
成される層間絶縁膜52に、例えば下部の半導体基板51面
を表出するコンタクトホールを形成する際同時に位置合
わせ用の開孔53を形成し、次いでコンタクトホール内に
選択成長手段で中間の深さまで段差軽減用に高質量元素
54を埋込む際、同時に位置合わせ用開孔53内にも選択成
長により同様の厚さに高質量元素54が埋め込まれること
による。
て、配線の信頼性を確保するためにコンタクトホール内
に例えばタングステン(W) 等の高質量元素の埋込みがな
される半導体装置の製造工程において、半導体基板とマ
スクとのアライメントを行うための位置合わせマーク55
は図７の模式断面図に示すよに、位置合わせ用の開孔53
内に段差を上部に残して高質量元素54が埋め込まれた構
造を有していた。このような構造になるのは、位置合わ
せを行おうとする主要層の例えばコンタクトホールが形
成される層間絶縁膜52に、例えば下部の半導体基板51面
を表出するコンタクトホールを形成する際同時に位置合
わせ用の開孔53を形成し、次いでコンタクトホール内に
選択成長手段で中間の深さまで段差軽減用に高質量元素
54を埋込む際、同時に位置合わせ用開孔53内にも選択成
長により同様の厚さに高質量元素54が埋め込まれること
による。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アライメント工程にお
いては、図７の模式断面図に示すように、上記位置合わ
せマーク55を有する基板上に上層パターンを形成しよう
とする例えばアルミニウム(Al)等の上層薄膜56及びレジ
スト膜57を形成した後、これらの膜57、56を通して位置
合わせマーク55上を電子ビーム(EB)で走査し、マーク位
置の検出がなされる。
いては、図７の模式断面図に示すように、上記位置合わ
せマーク55を有する基板上に上層パターンを形成しよう
とする例えばアルミニウム(Al)等の上層薄膜56及びレジ
スト膜57を形成した後、これらの膜57、56を通して位置
合わせマーク55上を電子ビーム(EB)で走査し、マーク位
置の検出がなされる。
【０００５】この際、電子ビームをEB1 に示すように垂
直な向き即ち基板面に対して直角の向きからのみ走査
し、反射電子の強度により位置合わせマーク56の検出解
析を行うと、図８の従来の位置合わせマーク検出の際の
微分波形図の第１の微分波形図(a) に示すように、開孔
54の段差に起因するピークA1とA2及び反射材質の違い
（高質量元素の反射率は絶縁膜に大幅に高い）によるピ
ークB1とB2がシャープなピーク信号として検知され、そ
れぞれのピーク波形間の中心位置を求めることによって
正確なマーク位置の検出がなされる。
直な向き即ち基板面に対して直角の向きからのみ走査
し、反射電子の強度により位置合わせマーク56の検出解
析を行うと、図８の従来の位置合わせマーク検出の際の
微分波形図の第１の微分波形図(a) に示すように、開孔
54の段差に起因するピークA1とA2及び反射材質の違い
（高質量元素の反射率は絶縁膜に大幅に高い）によるピ
ークB1とB2がシャープなピーク信号として検知され、そ
れぞれのピーク波形間の中心位置を求めることによって
正確なマーク位置の検出がなされる。
【０００６】しかし、実際には電子ビームをデフレクタ
によって偏向しビームを円弧状に振る状態で走査して位
置合わせマークの検出がなされるので、図７のEB2 及び
EB3に示すように斜めの向きから位置合わせマーク56上
への走査がなされる。
によって偏向しビームを円弧状に振る状態で走査して位
置合わせマークの検出がなされるので、図７のEB2 及び
EB3に示すように斜めの向きから位置合わせマーク56上
への走査がなされる。
【０００７】そのため、EB2 の向きから走査がなされた
際には、図８の第２の微分波形図(b) に示すように、手
前方向（図７の左側）の段差部 SA においては、段差の
影の部分が生ずることによる所謂シャドウ効果によって
微分波形の生ずるその部分の信号が、緩やかなカーブを
有し且つやや後方にずれた幅広いピークABからなる騙し
分を含んだ信号となって不正確な位置が検出され、後方
向（図７の右側）の段差部 SB は、上記シャドウ効果を
生ぜずにシャープなピークB2、A2の信号により正確な位
置が検出される。また、EB3 の向きから走査がなされた
際にも、前記の場合と同様、図８の第３の微分波形図
(c) に示すように、手前方向（図７の右側）の段差部 S
B は実際位置からやや後方（図７の左方向）にずれた幅
広い信号のピークABとして不正確な位置が検出され、後
方向（図７の左側）の段差部 SA はシャドウ効果を生ぜ
ずに正規シャープなピークB1、A1を有する正確な位置信
号として検出される。
際には、図８の第２の微分波形図(b) に示すように、手
前方向（図７の左側）の段差部 SA においては、段差の
影の部分が生ずることによる所謂シャドウ効果によって
微分波形の生ずるその部分の信号が、緩やかなカーブを
有し且つやや後方にずれた幅広いピークABからなる騙し
分を含んだ信号となって不正確な位置が検出され、後方
向（図７の右側）の段差部 SB は、上記シャドウ効果を
生ぜずにシャープなピークB2、A2の信号により正確な位
置が検出される。また、EB3 の向きから走査がなされた
際にも、前記の場合と同様、図８の第３の微分波形図
(c) に示すように、手前方向（図７の右側）の段差部 S
B は実際位置からやや後方（図７の左方向）にずれた幅
広い信号のピークABとして不正確な位置が検出され、後
方向（図７の左側）の段差部 SA はシャドウ効果を生ぜ
ずに正規シャープなピークB1、A1を有する正確な位置信
号として検出される。
【０００８】そのために、実際に行われる上記EB2 方向
からの走査及びEB3 方向からの偏向走査によって得られ
た不正確な位置信号を含む微分波形の信号から位置合わ
せマークの中心位置を高精度に解析検出することは極め
て困難であった。
からの走査及びEB3 方向からの偏向走査によって得られ
た不正確な位置信号を含む微分波形の信号から位置合わ
せマークの中心位置を高精度に解析検出することは極め
て困難であった。
【０００９】そしてこのことが、従来、高集積度を有
し、且つ高質量元素のコンタクトホール内への埋込みが
なされる半導体装置の性能や歩留りを低下させる原因に
なっていた。
し、且つ高質量元素のコンタクトホール内への埋込みが
なされる半導体装置の性能や歩留りを低下させる原因に
なっていた。
【００１０】そこで本発明は、マーク上を電子ビームの
偏向によって走査した際にも、高位置精度で検出するこ
とが可能な高質量元素を用いた電子ビーム露光用位置合
わせマーク及びその検出方法を提供することを目的とす
る。
偏向によって走査した際にも、高位置精度で検出するこ
とが可能な高質量元素を用いた電子ビーム露光用位置合
わせマーク及びその検出方法を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、基板
若しくは薄膜からなる導電性基体と、該導電性基体上に
形成された絶縁膜と、該絶縁膜にほぼ垂直な側壁面を有
して形成され、底部に該導電性基体面が露出する方形の
開孔と、該開孔底部の該導電性基体の露出面に選択的に
堆積された高質量元素膜とを有し、且つ該高質量元素膜
の表面と該開孔周辺部の該絶縁膜の表面とが等しい高さ
に平坦化されてなり、該絶縁膜と該高質量元素膜との境
界を用い、該境界の延在方向に対し直角に交叉する方向
の電子ビームの偏向により位置の検出を行う本発明によ
る電子ビーム露光用位置合わせマーク、若しくは、絶縁
性若しくは導電性の基体と、該基体上に形成された絶縁
膜と、該絶縁膜にほぼ垂直な側壁面を有して形成され、
底部に該基体面が露出する方形の開孔と、該開孔の底
面、側壁面及び周辺部にわたって延在し、半導体若しく
は金属からなるバッファ層と、該バッファ層上に選択的
に堆積された高質量元素膜とを有してなり、該開孔の段
差部若しくは該開孔の段差部に沿って形成される該高質
量元素膜の段差部を用い、該段差部の延在方向に対して
直角に交叉する方向の電子ビームの偏向により位置の検
出を行う本発明による電子ビーム露光用位置合わせマー
ク、若しくは、絶縁膜の凹部内に段差を残して高質量元
素が埋め込まれてなる方形のマークを少なくとも一方向
に２個平行に並べて配置してなり、該２個のマーク上を
該マークの配列方向に沿って偏向する電子ビームで走査
し、該２個のマークの該電子ビームの走査方向に対向す
る２つの辺部により位置検出を行う本発明による電子ビ
ーム露光用位置合わせマーク、若しくは、辺部に段差が
形成された方形の位置合わせマーク上を、該マークを有
する基板面に対して垂直に放射され、且つ該位置合わせ
マークの辺を直角に横切る方向に移動する電子ビームで
走査することによって該位置合わせマークの位置を検出
する本発明による電子ビーム露光用位置合わせマークの
検出方法によって達成される。
若しくは薄膜からなる導電性基体と、該導電性基体上に
形成された絶縁膜と、該絶縁膜にほぼ垂直な側壁面を有
して形成され、底部に該導電性基体面が露出する方形の
開孔と、該開孔底部の該導電性基体の露出面に選択的に
堆積された高質量元素膜とを有し、且つ該高質量元素膜
の表面と該開孔周辺部の該絶縁膜の表面とが等しい高さ
に平坦化されてなり、該絶縁膜と該高質量元素膜との境
界を用い、該境界の延在方向に対し直角に交叉する方向
の電子ビームの偏向により位置の検出を行う本発明によ
る電子ビーム露光用位置合わせマーク、若しくは、絶縁
性若しくは導電性の基体と、該基体上に形成された絶縁
膜と、該絶縁膜にほぼ垂直な側壁面を有して形成され、
底部に該基体面が露出する方形の開孔と、該開孔の底
面、側壁面及び周辺部にわたって延在し、半導体若しく
は金属からなるバッファ層と、該バッファ層上に選択的
に堆積された高質量元素膜とを有してなり、該開孔の段
差部若しくは該開孔の段差部に沿って形成される該高質
量元素膜の段差部を用い、該段差部の延在方向に対して
直角に交叉する方向の電子ビームの偏向により位置の検
出を行う本発明による電子ビーム露光用位置合わせマー
ク、若しくは、絶縁膜の凹部内に段差を残して高質量元
素が埋め込まれてなる方形のマークを少なくとも一方向
に２個平行に並べて配置してなり、該２個のマーク上を
該マークの配列方向に沿って偏向する電子ビームで走査
し、該２個のマークの該電子ビームの走査方向に対向す
る２つの辺部により位置検出を行う本発明による電子ビ
ーム露光用位置合わせマーク、若しくは、辺部に段差が
形成された方形の位置合わせマーク上を、該マークを有
する基板面に対して垂直に放射され、且つ該位置合わせ
マークの辺を直角に横切る方向に移動する電子ビームで
走査することによって該位置合わせマークの位置を検出
する本発明による電子ビーム露光用位置合わせマークの
検出方法によって達成される。
【００１２】
【作用】図１は本発明に係る第１の位置合わせマークの
原理説明図で、(a) は構造図、(b) は微分波形図、図２
は本発明に係る第２の位置合わせマークの原理説明図
で、(a) は構造図、(b) は微分波形図、図３は本発明に
係る第３の位置合わせマークの原理説明図で、(a) は構
造図、(b) は微分波形図である。なお、図中のEB1は矢
印の方向に偏向する電子ビームを示す。
原理説明図で、(a) は構造図、(b) は微分波形図、図２
は本発明に係る第２の位置合わせマークの原理説明図
で、(a) は構造図、(b) は微分波形図、図３は本発明に
係る第３の位置合わせマークの原理説明図で、(a) は構
造図、(b) は微分波形図である。なお、図中のEB1は矢
印の方向に偏向する電子ビームを示す。
【００１３】本発明に係る第１の位置合わせマークは、
図１(a) に示すように、例えば半導体基板１上の絶縁膜
２に形成した方形（矩形及び正方形を含む）の位置合わ
せ用開孔３内に、上面が前記絶縁膜２の上面と平坦にな
る厚さに例えばタングステン(W) 等の高質量元素膜４が
埋め込まれた構造を有する。この構造においては、マー
クの辺部3P1 、3P2 等に段差が存在しないので、マーク
上を例えば矢印の方向に偏向される電子ビームEB1 で走
査した際に、図１(b) に示すように、その反射電子の微
分波形に段差に起因するピークは発生せず、且つ段差に
よるシャドウ効果も発生せずに、マークの両側の辺部3P
1 、3P2 に高質量物質４と絶縁膜２との反射率の違いに
よるシャープなピーク波形R1とR2のみが発生し、このR1
とR2により位置合わせマーク辺部3P1 及び3P2 の位置が
正確に検出され、上記辺部位置からマーク中心の位置が
高精度で検出される。
図１(a) に示すように、例えば半導体基板１上の絶縁膜
２に形成した方形（矩形及び正方形を含む）の位置合わ
せ用開孔３内に、上面が前記絶縁膜２の上面と平坦にな
る厚さに例えばタングステン(W) 等の高質量元素膜４が
埋め込まれた構造を有する。この構造においては、マー
クの辺部3P1 、3P2 等に段差が存在しないので、マーク
上を例えば矢印の方向に偏向される電子ビームEB1 で走
査した際に、図１(b) に示すように、その反射電子の微
分波形に段差に起因するピークは発生せず、且つ段差に
よるシャドウ効果も発生せずに、マークの両側の辺部3P
1 、3P2 に高質量物質４と絶縁膜２との反射率の違いに
よるシャープなピーク波形R1とR2のみが発生し、このR1
とR2により位置合わせマーク辺部3P1 及び3P2 の位置が
正確に検出され、上記辺部位置からマーク中心の位置が
高精度で検出される。
【００１４】また、本発明に係る第２の位置合わせマー
クは、図２(a) に示すように、位置合わせ用開孔３の内
部から周囲の絶縁膜２上に延在する高質量元素膜４が、
バッファ層５を介して設けられた構造を有する。この構
造においては、前記開孔３端部の段差部3S1 、3S2 及び
それに沿って形成される高質量元素膜４の段差部4S1、4
S2 は表面が高質量元素膜４で覆われていることによ
り、マーク上を例えば矢印の方向に偏向される電子ビー
ムEB1 で走査した際に、図２(b) に示すように上記段差
部3S1 、3S2 及び4S1 、4S2 には材質の違いによる反射
率の相違に起因する微分波形のピークあるいはシャドウ
効果は発生せず、4S1 、4S2 に起因するシャープな微分
波形のピーク波形S1、S2のみが発生し、開孔３の段差に
対して高質量元素膜４の膜厚の分だけ内側に形成される
高質量元素膜４の段差4S1 、4S2 の位置が正確に検出さ
れ、それら段差部の位置からマーク中心の位置が高精度
に検出される。
クは、図２(a) に示すように、位置合わせ用開孔３の内
部から周囲の絶縁膜２上に延在する高質量元素膜４が、
バッファ層５を介して設けられた構造を有する。この構
造においては、前記開孔３端部の段差部3S1 、3S2 及び
それに沿って形成される高質量元素膜４の段差部4S1、4
S2 は表面が高質量元素膜４で覆われていることによ
り、マーク上を例えば矢印の方向に偏向される電子ビー
ムEB1 で走査した際に、図２(b) に示すように上記段差
部3S1 、3S2 及び4S1 、4S2 には材質の違いによる反射
率の相違に起因する微分波形のピークあるいはシャドウ
効果は発生せず、4S1 、4S2 に起因するシャープな微分
波形のピーク波形S1、S2のみが発生し、開孔３の段差に
対して高質量元素膜４の膜厚の分だけ内側に形成される
高質量元素膜４の段差4S1 、4S2 の位置が正確に検出さ
れ、それら段差部の位置からマーク中心の位置が高精度
に検出される。
【００１５】更にまた、本発明に係る第３の位置合わせ
マークは、図３(a) に示すように、開孔3A及び3Bよりな
る方形のマークM1とM2とが一辺を平行させて一方向に所
定の距離隔てて２個並んで形成されるので、マークM1及
びとM2が、図示のように方形の開孔3A及び3B内に高質量
物質４が段差Ｓ′を残して埋め込まれた構造であって
も、２個の位置合わせマークM1及びM2の辺部3S1 、3S2
及び3S11、3S12の中の、例えば矢印の方向に偏向される
電子ビームEB1 によって、図３(b) の微分波形図におい
てシャドウ効果を生じない側の辺部3S2 及び3S12の位置
をピーク波形 S2、S12 により検出することにより位置
合わせマークの基準位置が高精度に検出される。
マークは、図３(a) に示すように、開孔3A及び3Bよりな
る方形のマークM1とM2とが一辺を平行させて一方向に所
定の距離隔てて２個並んで形成されるので、マークM1及
びとM2が、図示のように方形の開孔3A及び3B内に高質量
物質４が段差Ｓ′を残して埋め込まれた構造であって
も、２個の位置合わせマークM1及びM2の辺部3S1 、3S2
及び3S11、3S12の中の、例えば矢印の方向に偏向される
電子ビームEB1 によって、図３(b) の微分波形図におい
てシャドウ効果を生じない側の辺部3S2 及び3S12の位置
をピーク波形 S2、S12 により検出することにより位置
合わせマークの基準位置が高精度に検出される。
【００１６】また、本発明の位置合わせマークの検出方
法においては、位置合わせマーク上をマーク面に対して
垂直な電子ビームで走査してマークの辺部の位置を検出
する。従って、マークの辺部に段差が形成されていて
も、この段差によりシャドウ効果を生ぜずに辺部の位置
を正確に検出でき、マーク位置の検出を高精度に行うこ
とができる。
法においては、位置合わせマーク上をマーク面に対して
垂直な電子ビームで走査してマークの辺部の位置を検出
する。従って、マークの辺部に段差が形成されていて
も、この段差によりシャドウ効果を生ぜずに辺部の位置
を正確に検出でき、マーク位置の検出を高精度に行うこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図４は本発明に係る電子ビーム露光用位置合わ
せマークの第１の実施例の形成工程断面図、図５は同第
２の実施例の形成工程断面図、図６は同第３の実施例の
形成工程断面図である。全図を通じ同一対象物は同一符
合で示す。
明する。図４は本発明に係る電子ビーム露光用位置合わ
せマークの第１の実施例の形成工程断面図、図５は同第
２の実施例の形成工程断面図、図６は同第３の実施例の
形成工程断面図である。全図を通じ同一対象物は同一符
合で示す。
【００１８】本発明に係る第１の電子ビーム露光用位置
合わせマークは、例えば図４(a) に示すように、半導体
基板11上に形成した厚さ 0.6〜１μｍ程度の絶縁膜12
に、通常通り、第１のレジストマスク（図示せず）を介
しリアクティブイオンエッチング（RIE ）処理により半
導体基板11面の機能領域（図示せず）を表出するコンタ
クトホール113 を形成する際、同時に同一マスクを介し
基板11上の所定の領域（通常チップ領域の４隅の近傍部
分）にほぼ垂直の側壁面を有する例えば一辺が４〜５μ
ｍ程度の位置合わせ用開孔13を形成し、次いでコンタク
トホール113 内に表出する半導体基板11上に選択成長手
段により段差軽減用の高質量元素膜例えばW膜14を厚さ
O.5μｍ程度成長させる際、同時に位置合わせ用開孔13
の底部に表出する半導体基板11上に同様の厚さに W層14
を成長させ、次いで図示しない第２のレジストマスクの
開孔を介し、絶縁膜12に対して優勢な選択エッチング性
を有する弗素系のガスによるドライエッチング手段によ
り、位置合わせ用開孔13周辺部を例えば４〜５μｍ程度
の幅で位置合わせ用開孔13内の W層14の上面と平坦にな
るようにエッチングする。15はこのエッチングで形成さ
れた凹部を示す。
合わせマークは、例えば図４(a) に示すように、半導体
基板11上に形成した厚さ 0.6〜１μｍ程度の絶縁膜12
に、通常通り、第１のレジストマスク（図示せず）を介
しリアクティブイオンエッチング（RIE ）処理により半
導体基板11面の機能領域（図示せず）を表出するコンタ
クトホール113 を形成する際、同時に同一マスクを介し
基板11上の所定の領域（通常チップ領域の４隅の近傍部
分）にほぼ垂直の側壁面を有する例えば一辺が４〜５μ
ｍ程度の位置合わせ用開孔13を形成し、次いでコンタク
トホール113 内に表出する半導体基板11上に選択成長手
段により段差軽減用の高質量元素膜例えばW膜14を厚さ
O.5μｍ程度成長させる際、同時に位置合わせ用開孔13
の底部に表出する半導体基板11上に同様の厚さに W層14
を成長させ、次いで図示しない第２のレジストマスクの
開孔を介し、絶縁膜12に対して優勢な選択エッチング性
を有する弗素系のガスによるドライエッチング手段によ
り、位置合わせ用開孔13周辺部を例えば４〜５μｍ程度
の幅で位置合わせ用開孔13内の W層14の上面と平坦にな
るようにエッチングする。15はこのエッチングで形成さ
れた凹部を示す。
【００１９】このようにして形成される本発明に係る第
１の位置合わせマークは、マークを形成する位置合わせ
用開孔13の辺部にシャドウ効果を生ずるような段差がな
いので、電子ビームの偏向によりこの位置合わせマーク
上を走査した際の反射電子の波形を解析することによ
り、マークの辺部即ち位置合わせ用開孔13の辺部におい
て絶縁膜12と W膜14との反射率の差に起因する反射電子
量の相違によるシャープなピーク波形が検知され、これ
によってマーク位置が正確に検出される。
１の位置合わせマークは、マークを形成する位置合わせ
用開孔13の辺部にシャドウ効果を生ずるような段差がな
いので、電子ビームの偏向によりこの位置合わせマーク
上を走査した際の反射電子の波形を解析することによ
り、マークの辺部即ち位置合わせ用開孔13の辺部におい
て絶縁膜12と W膜14との反射率の差に起因する反射電子
量の相違によるシャープなピーク波形が検知され、これ
によってマーク位置が正確に検出される。
【００２０】また、本発明に係る第２の電子ビーム露光
用位置合わせマークは、例えば図５(a) に示すように、
前記実施例同様、半導体基板11上に形成した絶縁膜12に
コンタクトホール113 と同時に位置合わせ用開孔13を形
成した後、この基板上に位置合わせ用開孔13及びその周
囲を例えば４〜５μｍ程度の幅で表出する開孔を有する
レジストマスク（図示せず）を形成し、その基板上にCV
D 法により選択成長基体となる厚さ 0.1μｍ程度のポリ
シリコン膜15を形成し、レジストマスク除去と同時にレ
ジストマスク上のポリシリコン層15をリフトオフする方
法等により、図５(b) に示すように位置合わせ用開口13
の内面から位置合わせ用開口13周辺の絶縁膜12上に例え
ば４〜５μｍ程度の幅で延在するポリシリコン膜16をバ
ッファ層として残留させ、次いで図５(c) に示すように
コンタクトホール113 内に W膜14を選択成長させる際同
時に、前記位置合わせ用開口13内から前記所定の幅で絶
縁膜12上に延在するポリシリコン膜16上にも同様な厚さ
に W膜14を選択成長させる。このようにして形成される
本発明にかかる第２の位置合わせマークは、マーク位置
を規定する位置合わせ用開孔13の辺部は、開孔13の内面
から絶縁膜12上に延在する W膜14におおわれているの
で、電子ビームの偏向によりこの位置合わせマーク上を
走査した際の反射電子の波形を微分して解析する際に、
材質の変化に起因する波形の変化は現れず、位置合わせ
用開孔13の辺部においてこの開孔13の段差によるシャー
プなピーク波形のみが精度良く現れ、また前記開孔の段
差に沿って形成されるW 膜14の段差部にも、この段差の
みによる微分波形のシャープなピーク波形のみが精度よ
く現れる。従って、これら段差部からマーク中心の位置
が高精度に検出できる。
用位置合わせマークは、例えば図５(a) に示すように、
前記実施例同様、半導体基板11上に形成した絶縁膜12に
コンタクトホール113 と同時に位置合わせ用開孔13を形
成した後、この基板上に位置合わせ用開孔13及びその周
囲を例えば４〜５μｍ程度の幅で表出する開孔を有する
レジストマスク（図示せず）を形成し、その基板上にCV
D 法により選択成長基体となる厚さ 0.1μｍ程度のポリ
シリコン膜15を形成し、レジストマスク除去と同時にレ
ジストマスク上のポリシリコン層15をリフトオフする方
法等により、図５(b) に示すように位置合わせ用開口13
の内面から位置合わせ用開口13周辺の絶縁膜12上に例え
ば４〜５μｍ程度の幅で延在するポリシリコン膜16をバ
ッファ層として残留させ、次いで図５(c) に示すように
コンタクトホール113 内に W膜14を選択成長させる際同
時に、前記位置合わせ用開口13内から前記所定の幅で絶
縁膜12上に延在するポリシリコン膜16上にも同様な厚さ
に W膜14を選択成長させる。このようにして形成される
本発明にかかる第２の位置合わせマークは、マーク位置
を規定する位置合わせ用開孔13の辺部は、開孔13の内面
から絶縁膜12上に延在する W膜14におおわれているの
で、電子ビームの偏向によりこの位置合わせマーク上を
走査した際の反射電子の波形を微分して解析する際に、
材質の変化に起因する波形の変化は現れず、位置合わせ
用開孔13の辺部においてこの開孔13の段差によるシャー
プなピーク波形のみが精度良く現れ、また前記開孔の段
差に沿って形成されるW 膜14の段差部にも、この段差の
みによる微分波形のシャープなピーク波形のみが精度よ
く現れる。従って、これら段差部からマーク中心の位置
が高精度に検出できる。
【００２１】また、本発明に係る第３の電子ビーム露光
用位置合わせマークは、少なくとも一方向に２個の方形
のマークが所定のピッチで平行に並べて設けられる。こ
の個々のマークは前記実施例に示した構造を有するマー
クであってもよいが、また以下に示す方法で形成された
従来の位置合わせマークと同様のマークであってもよ
く、例えば以下に示す方法により形成される。
用位置合わせマークは、少なくとも一方向に２個の方形
のマークが所定のピッチで平行に並べて設けられる。こ
の個々のマークは前記実施例に示した構造を有するマー
クであってもよいが、また以下に示す方法で形成された
従来の位置合わせマークと同様のマークであってもよ
く、例えば以下に示す方法により形成される。
【００２２】即ち、例えば図６(a) に示すように、半導
体基板11上に形成した例えば厚さ１μｍ程度の絶縁膜12
の所定の領域（例えばチップ領域の４隅の近傍領域）に
方形を有する２個の位置合わせ用開孔13A と13B とを例
えば10μｍ程度の所定のピッチ(P) で平行に並べて形成
する。（この開孔13A 、13B の形成は前記実施例同様、
通常のフォトリソグラフィ手段を用いて図示しないコン
タクトホールの形成と同時に行う。
体基板11上に形成した例えば厚さ１μｍ程度の絶縁膜12
の所定の領域（例えばチップ領域の４隅の近傍領域）に
方形を有する２個の位置合わせ用開孔13A と13B とを例
えば10μｍ程度の所定のピッチ(P) で平行に並べて形成
する。（この開孔13A 、13B の形成は前記実施例同様、
通常のフォトリソグラフィ手段を用いて図示しないコン
タクトホールの形成と同時に行う。
【００２３】次いで、図６(b) に示すように、通常の選
択成長手段で図示しないコンタクトホール内に高質量元
素の例えば W膜14を段差軽減のために 0.5μｍ程度の厚
さに成長させる際に、同時に、前記位置合わせ用開孔13
A と13B 内にも同様の厚さにW層14が形成される。
択成長手段で図示しないコンタクトホール内に高質量元
素の例えば W膜14を段差軽減のために 0.5μｍ程度の厚
さに成長させる際に、同時に、前記位置合わせ用開孔13
A と13B 内にも同様の厚さにW層14が形成される。
【００２４】このようにして形成される、本発明に係る
第３の位置合わせマークは、位置合わせ用開孔13A 、13
B が W層14が上面まで埋め込まれず、上部に段差(S′）
を残している。しかし、この構造においては開孔13A 、
13B により構成される２個のマークが所定のピッチ(P)
で平行に並んで設けられるので、この２個のマーク上を
マークの配列に沿う方向に偏向する電子ビームで走査し
た際、２個のマークの走査方向に対向する辺部ではシャ
ドウ効果等の影響を受けずにその位置の検出が精度よく
なされる。従って２個のマークの精度よく検出される側
の辺部の位置から基準となる例えばマーク配設ピッチ
(P) のセンター位置を求めることにより高精度の位置合
わせが可能になる。
第３の位置合わせマークは、位置合わせ用開孔13A 、13
B が W層14が上面まで埋め込まれず、上部に段差(S′）
を残している。しかし、この構造においては開孔13A 、
13B により構成される２個のマークが所定のピッチ(P)
で平行に並んで設けられるので、この２個のマーク上を
マークの配列に沿う方向に偏向する電子ビームで走査し
た際、２個のマークの走査方向に対向する辺部ではシャ
ドウ効果等の影響を受けずにその位置の検出が精度よく
なされる。従って２個のマークの精度よく検出される側
の辺部の位置から基準となる例えばマーク配設ピッチ
(P) のセンター位置を求めることにより高精度の位置合
わせが可能になる。
【００２５】更にまた、位置合わせマークの位置を高精
度に検出する方法として、本発明では、位置合わせマー
クが形成された基板面に対し垂直に照射する電子ビーム
を用い、位置合わせマークが形成された基板を保持した
ステージを水平移動することにより位置合わせマーク上
を上記垂直な電子ビームで走査し、反射電子の微分波形
の解析を行う。この方法によると、従来のように上部に
段差部を残して位置合わせ用開孔内が高質量元素膜で埋
められた位置合わせマークであっても、電子ビームが垂
直にあたることによってシャドウ効果等の影響を受けず
正確にマーク位置の検出が可能になる。
度に検出する方法として、本発明では、位置合わせマー
クが形成された基板面に対し垂直に照射する電子ビーム
を用い、位置合わせマークが形成された基板を保持した
ステージを水平移動することにより位置合わせマーク上
を上記垂直な電子ビームで走査し、反射電子の微分波形
の解析を行う。この方法によると、従来のように上部に
段差部を残して位置合わせ用開孔内が高質量元素膜で埋
められた位置合わせマークであっても、電子ビームが垂
直にあたることによってシャドウ効果等の影響を受けず
正確にマーク位置の検出が可能になる。
【００２６】なお、高質量元素膜には、上記実施例に用
いた W膜以外の高融点金属膜が用いられてもよい。
いた W膜以外の高融点金属膜が用いられてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンタクトホールの埋込み等に用いられる高質量元素の膜
を含んで形成される位置合わせマークの位置検出が正確
になされ、上記位置合わせマークを用いたアライメント
を高精度に行うことが可能になる。従って本発明は、コ
ンタクトホールの段差を高質量元素の埋込みにより軽減
して配線の信頼性向上が図られる高集積度の半導体装置
の性能や歩留りの向上に寄与するところが大きい。
ンタクトホールの埋込み等に用いられる高質量元素の膜
を含んで形成される位置合わせマークの位置検出が正確
になされ、上記位置合わせマークを用いたアライメント
を高精度に行うことが可能になる。従って本発明は、コ
ンタクトホールの段差を高質量元素の埋込みにより軽減
して配線の信頼性向上が図られる高集積度の半導体装置
の性能や歩留りの向上に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明に係る第１の位置合わせマークの原理
説明図
説明図
【図２】 本発明に係る第２の位置合わせマークの原理
説明図
説明図
【図３】 本発明に係る第３の位置合わせマークの原理
説明図
説明図
【図４】 本発明に係る位置合わせマークの第１の実施
例の形成工程断面図
例の形成工程断面図
【図５】 本発明に係る位置合わせマークの第２の実施
例の形成工程断面図
例の形成工程断面図
【図６】 本発明に係る位置合わせマークの第３の実施
例の形成工程断面図
例の形成工程断面図
【図７】 従来の位置合わせマークの模式断面図
【図８】 従来の位置合わせマーク検出の際の微分波形
図
図
１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ 位置合わせ用開孔 3P1 、3P2 位置合わせ用開孔の辺部 3S1 、3S2 位置合わせ用開孔の段差部 ４ 高質量元素膜 4S1 、4S2 高質量元素膜の段差部 EB1 電子ビーム R1、R2 ピーク波形
Claims (4)
- 【請求項１】 基板若しくは薄膜からなる導電性基体
と、該導電性基体上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜に
ほぼ垂直な側壁面を有して形成され、底部に該導電性基
体面が露出する方形の開孔と、該開孔底部の該導電性基
体の露出面に選択的に堆積された高質量元素膜とを有
し、且つ該高質量元素膜の表面と該開孔周辺部の該絶縁
膜の表面とが等しい高さに平坦化されてなり、該絶縁膜
と該高質量元素膜との境界を用い、該境界の延在方向に
対し直角に交叉する方向の電子ビームの偏向により位置
の検出を行うことを特徴とする電子ビーム露光用位置合
わせマーク。 - 【請求項２】 絶縁性若しくは導電性の基体と、該基体
上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜にほぼ垂直な側壁面
を有して形成され、底部に該基体面が露出する方形の開
孔と、該開孔の底面、側壁面及び周辺部にわたって延在
し、半導体若しくは金属からなるバッファ層と、該バッ
ファ層上に選択的に堆積された高質量元素膜とを有して
なり、該開孔の段差部若しくは該開孔の段差部に沿って
形成される該高質量元素膜の段差部を用い、該段差部の
延在方向に対して直角に交叉する方向の電子ビームの偏
向により位置の検出を行うことを特徴とする電子ビーム
露光用位置合わせマーク。 - 【請求項３】 絶縁膜の凹部内に段差を残して高質量元
素が埋め込まれてなる方形のマークを少なくとも一方向
に２個平行に並べて配置してなり、該２個のマーク上を
該マークの配列方向に沿って偏向する電子ビームで走査
し、該２個のマークの該電子ビームの走査方向に対向す
る２つの辺部により位置検出を行うことを特徴とする電
子ビーム露光用位置合わせマーク。 - 【請求項４】 辺部に段差が形成された方形の位置合わ
せマーク上を、該マークを有する基板面に対して垂直に
放射され、且つ該位置合わせマークの辺を直角に横切る
方向に移動する電子ビームで走査することによって該位
置合わせマークの位置を検出することを特徴とする電子
ビーム露光用位置合わせマークの検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28117792A JPH06132202A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 電子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28117792A JPH06132202A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 電子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132202A true JPH06132202A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17635426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28117792A Withdrawn JPH06132202A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 電子ビーム露光用位置合わせマーク及びその検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132202A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001217187A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-08-10 | Lucent Technol Inc | 多層半導体構造内または多層半導体構造上にアラインメントフィーチャーを形成する方法 |
| US9018073B2 (en) | 2012-04-18 | 2015-04-28 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of manufacturing a semiconductor device including alignment mark |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP28117792A patent/JPH06132202A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001217187A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-08-10 | Lucent Technol Inc | 多層半導体構造内または多層半導体構造上にアラインメントフィーチャーを形成する方法 |
| JP2001358065A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-12-26 | Lucent Technol Inc | 多層半導体構造内または多層半導体構造上にアラインメントフィーチャーを形成する方法 |
| US9018073B2 (en) | 2012-04-18 | 2015-04-28 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of manufacturing a semiconductor device including alignment mark |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |