JP2001267224A - 半導体装置の製造方法、及びこれを用いて製造された半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、及びこれを用いて製造された半導体装置Info
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- JP2001267224A JP2001267224A JP2000076583A JP2000076583A JP2001267224A JP 2001267224 A JP2001267224 A JP 2001267224A JP 2000076583 A JP2000076583 A JP 2000076583A JP 2000076583 A JP2000076583 A JP 2000076583A JP 2001267224 A JP2001267224 A JP 2001267224A
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- G—PHYSICS
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 合わせ位置測定用マーク部分を金属膜で埋め
込むようなプロセスを用いた場合にもマーク位置を正し
く測定することができ、金属膜上でその下層との位置合
わせを確実に行うことができる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】 位置測定用マークがある下地層を形成す
る第１の工程と、前記下地層の上面に金属膜を成膜する
第２の工程と、前記位置測定用マークを用いて前記金属
膜をパターニングする第３の工程とを備えた半導体装置
の製造方法において、前記第３の工程は、前記金属膜を
透過する波を用いて前記金属膜の下地層にある位置測定
用マークの位置を特定し、この位置測定用マークを用い
て前記金属膜のパターニングを行う。
込むようなプロセスを用いた場合にもマーク位置を正し
く測定することができ、金属膜上でその下層との位置合
わせを確実に行うことができる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】 位置測定用マークがある下地層を形成す
る第１の工程と、前記下地層の上面に金属膜を成膜する
第２の工程と、前記位置測定用マークを用いて前記金属
膜をパターニングする第３の工程とを備えた半導体装置
の製造方法において、前記第３の工程は、前記金属膜を
透過する波を用いて前記金属膜の下地層にある位置測定
用マークの位置を特定し、この位置測定用マークを用い
て前記金属膜のパターニングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下地層にある位置
合わせ用マークを利用して、下地層とその上層である金
属層との位置合わせを行う半導体装置の製造方法に関す
る。
合わせ用マークを利用して、下地層とその上層である金
属層との位置合わせを行う半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高密度化・微細化に伴い、
上下層の位置ずれの許容範囲も小さくなってきている。
また、微細化に伴い配線層の抵抗値を低減して半導体装
置の動作速度を改善していくために、配線に用いる金属
膜の成膜方法や、材質、不純物の添加、結晶性の制御、
配線の形成方法の工夫等を行っている。
上下層の位置ずれの許容範囲も小さくなってきている。
また、微細化に伴い配線層の抵抗値を低減して半導体装
置の動作速度を改善していくために、配線に用いる金属
膜の成膜方法や、材質、不純物の添加、結晶性の制御、
配線の形成方法の工夫等を行っている。
【０００３】図９（ａ）〜（ｄ）及び図１０（ｅ）〜
（ｇ）は、Ａｌリフロー・スパッタ技術及び金属膜上位
置測定技術、露光技術、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）技術を用いた従来の配線形成方法を示す断面工程図
である。
（ｇ）は、Ａｌリフロー・スパッタ技術及び金属膜上位
置測定技術、露光技術、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）技術を用いた従来の配線形成方法を示す断面工程図
である。
【０００４】まず、シリコン酸化膜１１１を堆積させ、
その上にＴｉ膜１１２とＡ１−Ｃｕ合金膜１１３とＴｉ
膜１１４を順次成膜する（図９（ａ））。次に、通常の
フォトリソグラフィ法及びエッチング法により配線層１
２１を形成し（図９（ｂ））、さらに層間絶縁膜１３１
を堆積させ、必要な平坦化を行う（図９（ｃ））。
その上にＴｉ膜１１２とＡ１−Ｃｕ合金膜１１３とＴｉ
膜１１４を順次成膜する（図９（ａ））。次に、通常の
フォトリソグラフィ法及びエッチング法により配線層１
２１を形成し（図９（ｂ））、さらに層間絶縁膜１３１
を堆積させ、必要な平坦化を行う（図９（ｃ））。
【０００５】そして、下層配線と上層配線を接続するた
めに、ビアホール１４２を通常のフォトリソグラフィ法
及びエッチング法により形成する（図９（ｄ））。この
際、上層配線と下層配線の位置を合わせるためのマーク
部分１４１も同時に形成する。
めに、ビアホール１４２を通常のフォトリソグラフィ法
及びエッチング法により形成する（図９（ｄ））。この
際、上層配線と下層配線の位置を合わせるためのマーク
部分１４１も同時に形成する。
【０００６】続いて、リフロー・スパッタ法により、Ａ
ｌ−Ｃｕ膜１５１を形成してビアホール１４２を完全に
Ａｌ−Ｃｕで充填してしまう（図１０（ｅ））。この
時、マーク部分１４１は、リフロー・スパッタ法の充填
性が開口径の大きな場合には低下することを利用して、
完全には充填しないでマーク部分１４１上のＡｌ−Ｃｕ
膜表面に窪み１５２を残す。
ｌ−Ｃｕ膜１５１を形成してビアホール１４２を完全に
Ａｌ−Ｃｕで充填してしまう（図１０（ｅ））。この
時、マーク部分１４１は、リフロー・スパッタ法の充填
性が開口径の大きな場合には低下することを利用して、
完全には充填しないでマーク部分１４１上のＡｌ−Ｃｕ
膜表面に窪み１５２を残す。
【０００７】そして、レジストを塗った後に上部から白
色光（図中のＬ１）を照射するとマーク部分１４１のＡ
ｌ−Ｃｕ膜の窪み１５２で光が乱反射すること（図中の
Ｌ２）を利用して、反射波の強度の強弱からマーク部分
１４１を検出して、下層配線１２とビアホール１４２と
上層配線１７１の位置を合わせ、露光を行う（図１０
（ｆ））。
色光（図中のＬ１）を照射するとマーク部分１４１のＡ
ｌ−Ｃｕ膜の窪み１５２で光が乱反射すること（図中の
Ｌ２）を利用して、反射波の強度の強弱からマーク部分
１４１を検出して、下層配線１２とビアホール１４２と
上層配線１７１の位置を合わせ、露光を行う（図１０
（ｆ））。
【０００８】その後、通常の反応性イオンエッチング法
によりエッチングすれば、下層配線１２１に対して位置
関係のあったビアホール１４２と上層配線１７１とが同
時に埋め込まれた配線層の形成が完了する（図１０
（ｇ））。
によりエッチングすれば、下層配線１２１に対して位置
関係のあったビアホール１４２と上層配線１７１とが同
時に埋め込まれた配線層の形成が完了する（図１０
（ｇ））。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
配線形成方法では、次のような問題点があった。
配線形成方法では、次のような問題点があった。
【００１０】リフロー・スパッタ法によりＡｌ−Ｃｕ膜
１５１を形成する場合に、マーク部分１４１上の表面状
態を制御するのが非常に難しく、マーク部分１４１の大
きな窪み１５２を充填してしまう恐れがある。特に、ビ
アホールの形状がより微細化した時には、充填度も上げ
なければならないので、マーク部分だけ充填しないよう
にするのは不可能になってくる。このような特徴を持つ
Ａｌリフロー・プロセスの場合では、Ａｌ上の表面状態
を目印にして位置を特定することが困難になってくる。
１５１を形成する場合に、マーク部分１４１上の表面状
態を制御するのが非常に難しく、マーク部分１４１の大
きな窪み１５２を充填してしまう恐れがある。特に、ビ
アホールの形状がより微細化した時には、充填度も上げ
なければならないので、マーク部分だけ充填しないよう
にするのは不可能になってくる。このような特徴を持つ
Ａｌリフロー・プロセスの場合では、Ａｌ上の表面状態
を目印にして位置を特定することが困難になってくる。
【００１１】そこで、可視光、赤外線、紫外線は、金属
膜中を透過することができず反射してしまうが、波長の
長い音波、波長の短いＸ線は金属膜中を透過することを
利用して、合わせ位置測定用マークの位置を特定するこ
とが考えられる。例えば、特表平１１−５０８６９４号
公報には、インパルスビームをウェーハ表面に向けて照
射して、ウェーハ内に弾性波を発生させ、該弾性波に応
答して生じたウェーハ表面の変位を検出し、検出された
変位から、ウェーハ内の弾性波の時間変動特性を離散ウ
ェーブレッド変換で解析し、試料の厚さを推定する技術
が開示されている。
膜中を透過することができず反射してしまうが、波長の
長い音波、波長の短いＸ線は金属膜中を透過することを
利用して、合わせ位置測定用マークの位置を特定するこ
とが考えられる。例えば、特表平１１−５０８６９４号
公報には、インパルスビームをウェーハ表面に向けて照
射して、ウェーハ内に弾性波を発生させ、該弾性波に応
答して生じたウェーハ表面の変位を検出し、検出された
変位から、ウェーハ内の弾性波の時間変動特性を離散ウ
ェーブレッド変換で解析し、試料の厚さを推定する技術
が開示されている。
【００１２】しかし、この公報には、金属膜上でその下
層との位置合わせを的確に行う位置合わせ技術について
は全く開示されておらず、金属膜の形成表面状態に全く
関係しない方法で金属膜上での位置合わせを確実に行う
ことができる半導体装置の製造方法については、従来で
は存在していなかった。
層との位置合わせを的確に行う位置合わせ技術について
は全く開示されておらず、金属膜の形成表面状態に全く
関係しない方法で金属膜上での位置合わせを確実に行う
ことができる半導体装置の製造方法については、従来で
は存在していなかった。
【００１３】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、合わせ位置測
定用マーク部分を金属膜で埋め込むようなプロセスを用
いた場合にもマーク位置を正しく測定することができ、
金属膜上でその下層との位置合わせを確実に行うことが
できる半導体装置の製造方法を提供することである。
するためになされたもので、その目的は、合わせ位置測
定用マーク部分を金属膜で埋め込むようなプロセスを用
いた場合にもマーク位置を正しく測定することができ、
金属膜上でその下層との位置合わせを確実に行うことが
できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る半導体装置の製造方法で
は、位置測定用マークがある下地層を形成する第１の工
程と、前記下地層の上面に金属膜を成膜する第２の工程
と、前記位置測定用マークを用いて前記金属膜をパター
ニングする第３の工程とを備えた半導体装置の製造方法
において、前記第３の工程は、前記金属膜を透過する波
を用いて前記金属膜の下地層にある位置測定用マークの
位置を特定し、この位置測定用マークを用いて前記金属
膜のパターニングを行うことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明に係る半導体装置の製造方法で
は、位置測定用マークがある下地層を形成する第１の工
程と、前記下地層の上面に金属膜を成膜する第２の工程
と、前記位置測定用マークを用いて前記金属膜をパター
ニングする第３の工程とを備えた半導体装置の製造方法
において、前記第３の工程は、前記金属膜を透過する波
を用いて前記金属膜の下地層にある位置測定用マークの
位置を特定し、この位置測定用マークを用いて前記金属
膜のパターニングを行うことを特徴とする。
【００１５】請求項２記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記第２の工程で成膜された前記金属膜は、その
表面で、前記下地層の位置測定用マークの形状を維持し
ていないような構造であることを特徴とする。
造方法では、請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記第２の工程で成膜された前記金属膜は、その
表面で、前記下地層の位置測定用マークの形状を維持し
ていないような構造であることを特徴とする。
【００１６】請求項３記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１または請求項２記載の半導体装置
の製造方法において、前記第２の工程で成膜された前前
記金属膜は、光を反射し、音波及びＸ線を透過させる材
質で構成されていることを特徴とする。
造方法では、請求項１または請求項２記載の半導体装置
の製造方法において、前記第２の工程で成膜された前前
記金属膜は、光を反射し、音波及びＸ線を透過させる材
質で構成されていることを特徴とする。
【００１７】請求項４記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１または請求項２記載の半導体装置
の製造方法において、前記金属膜を透過する波は、音波
またはＸ線であることを特徴とする。
造方法では、請求項１または請求項２記載の半導体装置
の製造方法において、前記金属膜を透過する波は、音波
またはＸ線であることを特徴とする。
【００１８】請求項５記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１乃至請求項４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３の工程は、前
記金属膜を透過する波の反射波を複数の点で測定して前
記位置測定用マークの位置を特定し、この位置測定用マ
ークを用いて前記金属膜のパターニングを行うことを特
徴とする。
造方法では、請求項１乃至請求項４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３の工程は、前
記金属膜を透過する波の反射波を複数の点で測定して前
記位置測定用マークの位置を特定し、この位置測定用マ
ークを用いて前記金属膜のパターニングを行うことを特
徴とする。
【００１９】請求項６記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、前記金属膜を透過する
波は、前記金属膜にパルスレーザを照射し、そのパルス
レーザによる金属の熱膨張により発生した波であること
を特徴とする。
造方法では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、前記金属膜を透過する
波は、前記金属膜にパルスレーザを照射し、そのパルス
レーザによる金属の熱膨張により発生した波であること
を特徴とする。
【００２０】請求項７記載の発明に係る半導体装置の製
造方法では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、前記金属膜を透過する
波は、探針状の形状を持つ針で機械的に前記金属膜の表
面を叩くことで発生した波であることを特徴とする。
造方法では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、前記金属膜を透過する
波は、探針状の形状を持つ針で機械的に前記金属膜の表
面を叩くことで発生した波であることを特徴とする。
【００２１】請求項８記載の発明に係る半導体装置で
は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法で製造されたことを特徴とする。
は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２３】［第１実施形態］図１（ａ）〜（ｄ）及び
図２（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の第１実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示す工程図である。
図２（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の第１実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示す工程図である。
【００２４】図１（ａ）〜（ｄ）に示す工程は、前述し
た従来の図９（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同様である。
すなわち、まず、図１（ａ）に示す工程では、シリコン
酸化膜１１を堆積させ、その上に配線層２１を構成する
ためＴｉ膜１２とＡ１−Ｃｕ合金膜１３とＴｉ膜１４を
順次成膜する。次に、図１（ｂ）に示すように通常のフ
ォトリソグラフィ法及びエッチング法により配線層２１
を形成する。
た従来の図９（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同様である。
すなわち、まず、図１（ａ）に示す工程では、シリコン
酸化膜１１を堆積させ、その上に配線層２１を構成する
ためＴｉ膜１２とＡ１−Ｃｕ合金膜１３とＴｉ膜１４を
順次成膜する。次に、図１（ｂ）に示すように通常のフ
ォトリソグラフィ法及びエッチング法により配線層２１
を形成する。
【００２５】この状態のウェーハ上に、図１（ｃ）に示
すように層間絶縁膜３１を堆積させ、必要な平坦化を行
う。さらに、図１（ｄ）に示す工程では、下層配線と上
層配線を接続するために、ビアホール４２を通常のフォ
トリソグラフィ法及びエッチング法により形成する。こ
の際、上層配線と下層配線の位置を合わせるためのマー
ク部分４１も同時に形成する。
すように層間絶縁膜３１を堆積させ、必要な平坦化を行
う。さらに、図１（ｄ）に示す工程では、下層配線と上
層配線を接続するために、ビアホール４２を通常のフォ
トリソグラフィ法及びエッチング法により形成する。こ
の際、上層配線と下層配線の位置を合わせるためのマー
ク部分４１も同時に形成する。
【００２６】次に、図２（ｅ）に示すようにリフロー・
スパッタ法により、Ａｌ−Ｃｕ膜５１を形成してビアホ
ール４２を完全にＡｌ−Ｃｕで充填してしまう。この
時、マーク部分４１も完全に充填するため、従来のよう
なＡｌ−Ｃｕ膜５１表面の窪み（図１０（ｅ）参照）は
形成されない。
スパッタ法により、Ａｌ−Ｃｕ膜５１を形成してビアホ
ール４２を完全にＡｌ−Ｃｕで充填してしまう。この
時、マーク部分４１も完全に充填するため、従来のよう
なＡｌ−Ｃｕ膜５１表面の窪み（図１０（ｅ）参照）は
形成されない。
【００２７】そして、下層配線２１とビアホール４２と
上層配線７１の位置を合わせ、露光を行うべく、まず、
図２（ｆ）に示す工程で、完全にＡｌ−Ｃｕ膜５１が埋
め込まれたマーク部分４１を測定するために、図３に示
す本実施形態のマーク位置検出装置を用いてパルスレー
ザ光Ｒ１をマーク４１付近に照射する。
上層配線７１の位置を合わせ、露光を行うべく、まず、
図２（ｆ）に示す工程で、完全にＡｌ−Ｃｕ膜５１が埋
め込まれたマーク部分４１を測定するために、図３に示
す本実施形態のマーク位置検出装置を用いてパルスレー
ザ光Ｒ１をマーク４１付近に照射する。
【００２８】このマーク位置検出装置は、図３に示すよ
うに、試料となる本実施形態のウェーハ２を搭載するＸ
Ｙステージ１を有し、さらに、ウェーハ２に対してパル
スレーザ光Ｒ１を照射するパルスレーザ装置３と、ウェ
ーハ２表面上の変位を検出するために対物レンズ５を通
してウェーハ２表面にレーザ光Ｒ２を照射する検出用レ
ーザ装置４とを備えている。
うに、試料となる本実施形態のウェーハ２を搭載するＸ
Ｙステージ１を有し、さらに、ウェーハ２に対してパル
スレーザ光Ｒ１を照射するパルスレーザ装置３と、ウェ
ーハ２表面上の変位を検出するために対物レンズ５を通
してウェーハ２表面にレーザ光Ｒ２を照射する検出用レ
ーザ装置４とを備えている。
【００２９】そして、コントローラ６は、これらパルス
レーザ装置３と検出用レーザ装置４の駆動を制御し、こ
のコントローラ６には、マーク位置検出動作全体を制御
するコンピュータ７が接続されている。ユーザーは、コ
ンピュータ７のディスプレイ８でマーク位置検出状態を
確認しつつ、入力装置９で所定の操作を行うことができ
るようになっている。
レーザ装置３と検出用レーザ装置４の駆動を制御し、こ
のコントローラ６には、マーク位置検出動作全体を制御
するコンピュータ７が接続されている。ユーザーは、コ
ンピュータ７のディスプレイ８でマーク位置検出状態を
確認しつつ、入力装置９で所定の操作を行うことができ
るようになっている。
【００３０】かかるマーク位置検出装置を用いてパルス
レーザ光Ｒ１をウェーハ２に照射すると、図４（ａ）に
示すように、パルスレーザ光Ｒ１のエネルギーによりＡ
ｌ−Ｃｕ膜５１が一瞬体積膨張（熱膨張変位５０ａ）す
ることで、音波（熱弾性波）Ｓ１が発生する。発生した
音波Ｓ１は、Ａｌ−Ｃｕ膜５１中を伝播して層間絶縁膜
３１との界面で反射する。再びＡｌ−Ｃｕ膜５１の表面
まで音波Ｓ１が達するとＡｌ−Ｃｕ膜５１の表面が体積
膨張するので、その変位（図４（ｂ）の５０ｂ）を、検
出用レーザ装置４から照射された別のレーザ光Ｒ２で観
測する。そして、最初の音波発生から反射波の測定まで
の時間を測定することで、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の深さを推
定する。
レーザ光Ｒ１をウェーハ２に照射すると、図４（ａ）に
示すように、パルスレーザ光Ｒ１のエネルギーによりＡ
ｌ−Ｃｕ膜５１が一瞬体積膨張（熱膨張変位５０ａ）す
ることで、音波（熱弾性波）Ｓ１が発生する。発生した
音波Ｓ１は、Ａｌ−Ｃｕ膜５１中を伝播して層間絶縁膜
３１との界面で反射する。再びＡｌ−Ｃｕ膜５１の表面
まで音波Ｓ１が達するとＡｌ−Ｃｕ膜５１の表面が体積
膨張するので、その変位（図４（ｂ）の５０ｂ）を、検
出用レーザ装置４から照射された別のレーザ光Ｒ２で観
測する。そして、最初の音波発生から反射波の測定まで
の時間を測定することで、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の深さを推
定する。
【００３１】同様の測定を少しずつ場所を移動してマー
ク部分４１周辺で行う。これによって、マーク部分４１
でない位置は、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の膜厚が薄いので反射
波が帰ってくるまでの時間は短くなり、マーク部分４１
では時間が長くなることを利用してマーク部分４１の位
置を特定する。
ク部分４１周辺で行う。これによって、マーク部分４１
でない位置は、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の膜厚が薄いので反射
波が帰ってくるまでの時間は短くなり、マーク部分４１
では時間が長くなることを利用してマーク部分４１の位
置を特定する。
【００３２】特定したマーク位置情報を基に、最上層の
Ａｌ−Ｃｕ膜５１を通常のフォトリソグラフィ法及びエ
ッチング法により加工することで、下層配線２１とビア
ホール４２と位置の合った構造の上層配線７１を形成す
ることができる。
Ａｌ−Ｃｕ膜５１を通常のフォトリソグラフィ法及びエ
ッチング法により加工することで、下層配線２１とビア
ホール４２と位置の合った構造の上層配線７１を形成す
ることができる。
【００３３】前述したように、従来の合わせマーク位置
測定技術では、下地に形成したマーク部分を金属膜上の
表面状態の変化として認識するために、マーク上の窪み
部分を埋め込むような金属膜の成膜を行うと、正確にマ
ーク位置が認識できなくなってしまうという問題があっ
た。
測定技術では、下地に形成したマーク部分を金属膜上の
表面状態の変化として認識するために、マーク上の窪み
部分を埋め込むような金属膜の成膜を行うと、正確にマ
ーク位置が認識できなくなってしまうという問題があっ
た。
【００３４】これに対して本実施形態では、従来技術の
ような、光の反射による金属膜の表面状態の変化ではな
く、金属中を透過する波を用いて金属膜の下の界面での
反射波を観測することで金属膜の厚さを測定することが
できるので、マーク部分が他の部分に比べて深くなって
いることからマーク位置の特定が可能になる。
ような、光の反射による金属膜の表面状態の変化ではな
く、金属中を透過する波を用いて金属膜の下の界面での
反射波を観測することで金属膜の厚さを測定することが
できるので、マーク部分が他の部分に比べて深くなって
いることからマーク位置の特定が可能になる。
【００３５】このように、本実施形態では、金属膜で反
射してしまう光ではなく、金属膜中を透過する波長の長
い音波を利用して、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の下にあるマーク
部分４１の位置を測定するようにしたので、リフロー・
Ａｌプロセスのようにビアホール４２、マーク部分４１
を金属膜で埋め込んでしまうようなプロセスを用いた場
合にも、合わせ位置測定用マーク４１の位置を正確に特
定することができ、合わせずれの精度を格段に向上させ
ることが可能である。
射してしまう光ではなく、金属膜中を透過する波長の長
い音波を利用して、Ａｌ−Ｃｕ膜５１の下にあるマーク
部分４１の位置を測定するようにしたので、リフロー・
Ａｌプロセスのようにビアホール４２、マーク部分４１
を金属膜で埋め込んでしまうようなプロセスを用いた場
合にも、合わせ位置測定用マーク４１の位置を正確に特
定することができ、合わせずれの精度を格段に向上させ
ることが可能である。
【００３６】［第２実施形態］図５（ａ），（ｂ）及び
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示す工程図であり、上記第１実施
形態の製造方法において、異なる部分のみ示されてい
る。
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示す工程図であり、上記第１実施
形態の製造方法において、異なる部分のみ示されてい
る。
【００３７】本実施形態の製造方法では、上記第１実施
形態の製造方法において、図１（ａ）〜（ｄ）に示す工
程は上記同様に行い、その後は、次のような工程を経る
ことになる。
形態の製造方法において、図１（ａ）〜（ｄ）に示す工
程は上記同様に行い、その後は、次のような工程を経る
ことになる。
【００３８】すなわち、図１（ｄ）に示す工程でビアホ
ール４２とマーク部分４１を同時に形成した後、図５
（ａ）に示す工程に移り、ウェーハ表面上にＷ（タング
ステン）膜７５を形成してビアホール４２とマーク部分
４１を完全にプラグ形成用のＷ膜で充填するように堆積
する。
ール４２とマーク部分４１を同時に形成した後、図５
（ａ）に示す工程に移り、ウェーハ表面上にＷ（タング
ステン）膜７５を形成してビアホール４２とマーク部分
４１を完全にプラグ形成用のＷ膜で充填するように堆積
する。
【００３９】続く図５（ｂ）に示す工程では、ＣＭＰ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）法あるいはＣＤＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄ
ｒｙＥｔｃｈｉｎｇ）法により、Ｗ膜７５を層間絶縁膜
３１の上面に達するまで平坦化する。
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）法あるいはＣＤＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄ
ｒｙＥｔｃｈｉｎｇ）法により、Ｗ膜７５を層間絶縁膜
３１の上面に達するまで平坦化する。
【００４０】その後、図６（ｃ）に示す工程では、Ａｌ
−Ｃｕ膜５１Ａ（膜厚：１ｕｍ以上）を堆積した後、合
わせ位置マーク４１を検出するために、図３のマーク位
置検出装置でパルスレーザ光Ｒ１をウェーハ表面に照射
する。但し、マーク部分４１及びビアホール４２をそれ
ぞれＷプラグ７５ａ，７５ｂで埋め込んだ場合は、マー
ク部分４１上を含みその他の部分でもＡｌ−Ｃｕ膜５１
Ａの膜厚に変化がなくなる。
−Ｃｕ膜５１Ａ（膜厚：１ｕｍ以上）を堆積した後、合
わせ位置マーク４１を検出するために、図３のマーク位
置検出装置でパルスレーザ光Ｒ１をウェーハ表面に照射
する。但し、マーク部分４１及びビアホール４２をそれ
ぞれＷプラグ７５ａ，７５ｂで埋め込んだ場合は、マー
ク部分４１上を含みその他の部分でもＡｌ−Ｃｕ膜５１
Ａの膜厚に変化がなくなる。
【００４１】音波が膜の密度に応じたスピードで進行す
る事で、Ａｌ中を進んできた音波がマーク部でない所で
はＳｉＯ２中を進行しＳｉ界面で反射され、マーク部分
ではＷ中を進行しＳｉＯ２界面で反射される。反射波が
Ａｌ表面まで戻って来るまでの時間に差が生じる事から
Ｗマーク部分を認識する事が出来る。
る事で、Ａｌ中を進んできた音波がマーク部でない所で
はＳｉＯ２中を進行しＳｉ界面で反射され、マーク部分
ではＷ中を進行しＳｉＯ２界面で反射される。反射波が
Ａｌ表面まで戻って来るまでの時間に差が生じる事から
Ｗマーク部分を認識する事が出来る。
【００４２】このように、複数の金属膜種で形成された
構造物でも、反射波をＷａｆｅｒ上の複数の点で測定す
る事で、反射波の戻ってくる時間の違いによってマーク
位置を特定する事が出来る。
構造物でも、反射波をＷａｆｅｒ上の複数の点で測定す
る事で、反射波の戻ってくる時間の違いによってマーク
位置を特定する事が出来る。
【００４３】［第３実施形態］図７（ａ），（ｂ）は、
本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法で実
施される合わせ位置測定マークの検出方法を示すイメー
ジ図である。図８は、本実施形態で用いられるマーク位
置検出装置の構成ブロック図である。
本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法で実
施される合わせ位置測定マークの検出方法を示すイメー
ジ図である。図８は、本実施形態で用いられるマーク位
置検出装置の構成ブロック図である。
【００４４】本実施形態では、上記第１及び第２実施形
態のように、音波の発信源として、レーザ光による金属
膜の熱膨張を利用するのでなく、図７（ａ）に示すよう
に、探針形状の微細な針８１を用いて、ウェーハ表面を
機械的に叩いて音波Ｓ２を発生させ、図７（ｂ）に示す
ように、その反射波によるＡｌ−Ｃｕ膜５１Ａの表面の
変位５０ｃをレーザＲ２で、上記第１及び第２実施形態
と同様に観測するようにして、合わせ位置測定用マーク
の位置の検出を行うものである。
態のように、音波の発信源として、レーザ光による金属
膜の熱膨張を利用するのでなく、図７（ａ）に示すよう
に、探針形状の微細な針８１を用いて、ウェーハ表面を
機械的に叩いて音波Ｓ２を発生させ、図７（ｂ）に示す
ように、その反射波によるＡｌ−Ｃｕ膜５１Ａの表面の
変位５０ｃをレーザＲ２で、上記第１及び第２実施形態
と同様に観測するようにして、合わせ位置測定用マーク
の位置の検出を行うものである。
【００４５】本実施形態に用いるマーク位置検出装置
は、図８に示すように、図３の構造において、パルスレ
ーザ装置３に置き換えた探針駆動装置８０を設けた構造
となっている。
は、図８に示すように、図３の構造において、パルスレ
ーザ装置３に置き換えた探針駆動装置８０を設けた構造
となっている。
【００４６】本実施形態のような構造であっても、上記
第１及び第２実施形態と同等の効果を奏する。
第１及び第２実施形態と同等の効果を奏する。
【００４７】なお、本発明は図示の上記各実施形態に限
定されることなく、種々の変形が可能である。例えば配
線層５１の金属膜は、Ａｌ−Ｃｕ膜に限らずＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｒｕ、その他の金属合金を用いて
も同様の効果を得ることができる。また、測定に用いる
波も、音波に限らず、Ｘ線等の金属膜を透過するもので
あれば同等の効果を得られる。
定されることなく、種々の変形が可能である。例えば配
線層５１の金属膜は、Ａｌ−Ｃｕ膜に限らずＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｒｕ、その他の金属合金を用いて
も同様の効果を得ることができる。また、測定に用いる
波も、音波に限らず、Ｘ線等の金属膜を透過するもので
あれば同等の効果を得られる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、従来技術のような、光の反射状態によって金属膜の
表面状態を観察するのではなく、金属中を透過する波を
用いて金属膜下の界面での反射波を観測することで金属
膜の厚さを測定することができるので、合わせ位置測定
用マークの部分の深さが他の部分に比べて異なっている
ことから位置測定用マークの位置特定が可能になる。
ば、従来技術のような、光の反射状態によって金属膜の
表面状態を観察するのではなく、金属中を透過する波を
用いて金属膜下の界面での反射波を観測することで金属
膜の厚さを測定することができるので、合わせ位置測定
用マークの部分の深さが他の部分に比べて異なっている
ことから位置測定用マークの位置特定が可能になる。
【００４９】従って、例えばリフロー・Ａｌプロセスの
ようにビアホールと位置測定用マークの部分を金属膜で
埋め込んでしまうようなプロセスを用いた場合にも、合
わせ位置測定用マークの位置を正確に特定することがで
き、下地層とその上層である金属膜の合わせずれの精度
を格段に向上させることが可能である。
ようにビアホールと位置測定用マークの部分を金属膜で
埋め込んでしまうようなプロセスを用いた場合にも、合
わせ位置測定用マークの位置を正確に特定することがで
き、下地層とその上層である金属膜の合わせずれの精度
を格段に向上させることが可能である。
【００５０】また、合わせ位置測定用マークの位置を示
す構造物として、強く音波を反射する性質のある物質を
用いた場合であっても、反射波を金属膜上の多点で測定
することにより位置測定用マークの位置を正確に特定す
ることが可能である。
す構造物として、強く音波を反射する性質のある物質を
用いた場合であっても、反射波を金属膜上の多点で測定
することにより位置測定用マークの位置を正確に特定す
ることが可能である。
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
【図２】図１の続きの工程図である。
【図３】第１実施形態に係るマーク位置検出装置の構成
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】第１実施形態に係るマーク位置検出動作を示す
イメージ図である。
イメージ図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
【図６】図５の続きの工程図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造
方法で実施される合わせ位置測定マークの検出方法を示
すイメージ図である。
方法で実施される合わせ位置測定マークの検出方法を示
すイメージ図である。
【図８】本実施形態で用いられるマーク位置検出装置の
構成ブロック図である。
構成ブロック図である。
【図９】従来の半導体装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１０】図９の続きの工程図である。
１１ シリコン酸化膜 １２ Ｔｉ膜 １３，５１ Ａ１−Ｃｕ合金膜 １４Ｔｉ膜 ２１ 下層配線 ３１ 層間絶縁膜 ４１ 位置測定用マーク ４２ ビアホール ７１ 上層配線 Ｒ１ パルスレーザ光 Ｒ２ 検出用レーザ光 Ｓ１ 音波（熱弾性波） Ｓ２ 弾性波
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH09 JJ01 JJ09 JJ19 KK09 KK18 PP18 QQ01 QQ11 QQ37 QQ48 XX00 5F046 EA12 EA18 EA19 EB01 EB05 FA05 FA08 FA20
Claims (8)
- 【請求項１】 位置測定用マークがある下地層を形成す
る第１の工程と、前記下地層の上面に金属膜を成膜する
第２の工程と、前記位置測定用マークを用いて前記金属
膜をパターニングする第３の工程とを備えた半導体装置
の製造方法において、 前記第３の工程は、前記金属膜を透過する波を用いて前
記金属膜の下地層にある位置測定用マークの位置を特定
し、この位置測定用マークを用いて前記金属膜のパター
ニングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第２の工程で成膜された前記金属膜
は、その表面で、前記下地層の位置測定用マークの形状
と異なる構造であることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２の工程で成膜された前記金属膜
は、光を反射し、音波及びＸ線を透過させる材質で構成
されていることを特徴とする請求項１または請求項２記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記金属膜を透過する波は、音波または
Ｘ線であることを特徴とする請求項１または請求項２記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記第３の工程は、前記金属膜を透過す
る波の反射波を複数の点で測定して前記位置測定用マー
クの位置を特定し、この位置測定用マークを用いて前記
金属膜のパターニングを行うことを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】 前記金属膜を透過する波は、前記金属膜
にパルスレーザを照射し、そのパルスレーザによる金属
の熱膨張により発生した波であることを特徴とする請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項７】 前記金属膜を透過する波は、探針状の形
状を持つ針で機械的に前記金属膜の表面を叩くことで発
生した波であることを特徴とする請求項１乃至請求項５
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法で製造されたことを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000076583A JP2001267224A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体装置の製造方法、及びこれを用いて製造された半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000076583A JP2001267224A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体装置の製造方法、及びこれを用いて製造された半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267224A true JP2001267224A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18594304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000076583A Pending JP2001267224A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体装置の製造方法、及びこれを用いて製造された半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267224A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1674939A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-28 | ASML Netherlands BV | Level sensor, lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7148494B2 (en) | 2004-12-29 | 2006-12-12 | Asml Netherlands B.V. | Level sensor, lithographic apparatus and device manufacturing method |
| JP2015188042A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社ディスコ | 積層デバイスの製造方法 |
| WO2018137925A1 (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | Stichting Vu | Method and apparatus for measuring a structure on a substrate |
| WO2019034318A1 (en) * | 2017-08-16 | 2019-02-21 | Asml Netherlands B.V. | ALIGNMENT MEASUREMENT SYSTEM |
| CN111226172A (zh) * | 2017-10-17 | 2020-06-02 | Asml荷兰有限公司 | 散射仪以及使用声学辐射的散射测量方法 |
| JP2021511485A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-05-06 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 基板上のターゲット構造の位置を決定するための装置及び方法 |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000076583A patent/JP2001267224A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1674939A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-28 | ASML Netherlands BV | Level sensor, lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7148494B2 (en) | 2004-12-29 | 2006-12-12 | Asml Netherlands B.V. | Level sensor, lithographic apparatus and device manufacturing method |
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| JP2020505638A (ja) * | 2017-01-25 | 2020-02-20 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 基板上の構造を測定するための方法及び装置 |
| CN110214261A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-09-06 | Asml荷兰有限公司 | 用于测量衬底上的结构的方法和设备 |
| WO2018137925A1 (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | Stichting Vu | Method and apparatus for measuring a structure on a substrate |
| US10788765B2 (en) | 2017-01-25 | 2020-09-29 | Asml Netherlands B.V. | Method and apparatus for measuring a structure on a substrate |
| WO2019034318A1 (en) * | 2017-08-16 | 2019-02-21 | Asml Netherlands B.V. | ALIGNMENT MEASUREMENT SYSTEM |
| JP2020531889A (ja) * | 2017-08-16 | 2020-11-05 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | アライメント測定システム |
| US10942461B2 (en) | 2017-08-16 | 2021-03-09 | Asml Netherlands B.V. | Alignment measurement system |
| CN111226172A (zh) * | 2017-10-17 | 2020-06-02 | Asml荷兰有限公司 | 散射仪以及使用声学辐射的散射测量方法 |
| CN111226172B (zh) * | 2017-10-17 | 2023-07-14 | Asml荷兰有限公司 | 散射仪以及使用声学辐射的散射测量方法 |
| JP2021511485A (ja) * | 2018-01-26 | 2021-05-06 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 基板上のターゲット構造の位置を決定するための装置及び方法 |
| JP7326292B2 (ja) | 2018-01-26 | 2023-08-15 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 基板上のターゲット構造の位置を決定するための装置及び方法 |
| US11927891B2 (en) | 2018-01-26 | 2024-03-12 | Asml Netherlands B.V. | Apparatus and methods for determining the position of a target structure on a substrate |
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