JP2015015424A

JP2015015424A - 位置合わせマーク、フォトマスク、および位置合わせマークの形成方法

Info

Publication number: JP2015015424A
Application number: JP2013142560A
Authority: JP
Inventors: 義知萩尾; Yoshitomo Hagio
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US20150008598A1; US9136224B2

Abstract

【課題】位置合わせ精度に悪影響を及ぼさない位置合わせマーク、フォトマスク、および位置合わせマーク形成方法を提供する。
【解決手段】実施形態の位置合わせマークは、下地層上に設けられた位置合わせマークであって、第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１ガイドパターンと、前記複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間に設けられた第１自己組織化膜であり、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並び、前記第２方向におけるピッチが前記複数の第１ガイドパターンの前記第２方向におけるピッチよりも狭い複数の第１ラインパターンと、前記複数の第１ラインパターンのそれぞれの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２ラインパターンと、を有する第１自己組織化膜と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、位置合わせマーク、フォトマスク、および位置合わせマークの形成方法に関する。

フォトリソグラフィ工程では、誘導自己組織化（Directed Self Assembly, DSA）技術（以下、ＤＳＡ技術）を用いたパターン形成方法が注目されている。この方法では、ガイドパターンに沿ってブロック共重合体をミクロ相分離させて微細パターンを形成する。このため、従来のフォトリソグラフィ技術の解像限界を超えたパターン形成が可能になる。

一方、ウェーハプロセスでの位置合わせに用いられる位置合わせマーク（アライメントマーク）の面積は、デバイスパターンの面積の１００倍〜１０００倍になっている。これにより、画像認識時における位置合わせマークの視認性が向上する。

しかし、誘導自己組織化技術を用いたパターン形成方法では、プロセス中に位置合わせマークの領域にもブロック共重合体が塗布される場合がある。このような場合、この領域においてブロック共重合体が不規則に相分離してしまうと、位置合わせマークがコントラストの明るい部分と暗い部分とを持つことになる。このような状態では、位置合わせマークの機能が損失する可能性がある。

米国特許第８０３９１９６号明細書

本発明が解決しようとする課題は、位置合わせ精度に悪影響を及ぼさない位置合わせマーク、フォトマスク、および位置合わせマークの形成方法を提供することである。

実施形態の位置合わせマークは、下地層上に設けられた位置合わせマークであって、第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１ガイドパターンと、前記複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間に設けられた第１自己組織化膜であり、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並び、前記第２方向におけるピッチが前記複数の第１ガイドパターンの前記第２方向におけるピッチよりも狭い複数の第１ラインパターンと、前記複数の第１ラインパターンのそれぞれの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２ラインパターンと、を有する第１自己組織化膜と、を備える。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る位置合わせマークが下地層上に設けられた状態を表す模式的平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の拡大図であって、第１実施形態に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の部分Ｘの拡大図である。図２（ａ）は、第１実施形態に係るフォトマスクを表す模式的平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ線に沿った位置での模式的断面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態の位置合わせマークを形成する製造過程を表す模式的断面図である。図４（ａ）および図４（ｄ）は、参考例に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の部分Ｘの拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）の部分Ｙの拡大図である。図５（ａ）は、第１実施形態に係る位置合わせマークの模式的平面図であり、図５（ｂ）は第１実施形態に係る位置合わせマークの画像認識手段による模式的観察像である。図６（ａ）は、第２実施形態に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の部分Ｘの拡大図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）の部分Ｚの拡大図である。図７（ａ）は、第２実施形態に係るフォトマスクを表す模式的平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ｂ線に沿った位置での模式的断面図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第２実施形態の位置合わせマークを形成する製造過程を表す模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る位置合わせマークが下地層上に設けられた状態を表す模式的平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の拡大図であって、第１実施形態に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の部分Ｘの拡大図である。

半導体素子をウェーハ基板上に形成するウェーハプロセスでは、フォトマスクとウェーハ基板との位置合わせが頻繁に行われる。この位置合わせを行うための基準となるマークとして位置合わせマーク１００Ａが用いられる。この位置合わせマーク１００Ａは、図１（ａ）に表すように、下地層１上のいずれかの位置に形成される。

位置合わせマーク１００Ａは、例えば、ウェーハプロセス中に形成される。下地層１は、シリコンウェーハ、もしくは、シリコンウェーハの上側に設けられた絶縁層、半導体層、金属層等のいずれかである。図１（ａ）には、下地層１の一例として、シリコンウェーハが例示されている。

位置合わせマークの平面構造を以下に説明する。
第１実施形態に係る位置合わせマーク１００Ａは、ガイドパターンの他に、ブロック共重合体を誘導自己組織化技術（以下、自己組織化技術）によってミクロ相分離させて形成させた層を含む。

例えば、図１（ｂ）に表すように、位置合わせマーク１００Ａは、複数のガイドパターン１１（第１ガイドパターン）と、ガイドパターン１２（第２ガイドパターン）と、自己組織化膜２１（第１自己組織化膜）と、を備える。図１（ｂ）中の長さｄ１は、例えば、２０μｍ以上であり、ｄ２は、１０μｍ程度である。

複数のガイドパターン１１のそれぞれは、Ｙ方向（第１方向）に延在している。複数のガイドパターン１１は、Ｙ方向に交差するＸ方向（第２方向）に並んでいる。ガイドパターン１１は、二次電子顕微鏡によって観察され、光学顕微鏡では観察できない程度の線幅を持っている。例えば、ガイドパターン１１のＸ方向における幅は、３０ｎｍ〜１００ｎｍである。ガイドパターン１１のＸ方向におけるピッチは、１００ｎｍ〜１μｍである。

複数のガイドパターン１１およびガイドパターン１２のそれぞれは、レジスト層等の有機層、酸化シリコン層、窒化シリコン層等である。本実施形態では、一例として、ガイドパターン１１としてレジスト層等の有機層を例示する。ガイドパターン１１は、酸化シリコン層、窒化シリコン層等であってもよい。

自己組織化膜２１は、複数のガイドパターン１１のそれぞれの間に設けられている（図１（ｂ））。自己組織化膜２１は、複数のラインパターン２１ａ（第１ラインパターン）と、複数のラインパターン２１ｂ（第２ラインパターン）と、を有している。ラインパターン２１ａは、例えば、ポリスチレン誘導体を含む層であり、ラインパターン２１ｂは、例えば、ポリメチルメタクリレート（アクリル）を含む層である。

複数のラインパターン２１ａのそれぞれはＹ方向に延在するとともに、Ｘ方向に並んでいる。Ｘ方向における複数のラインパターン２１ａのピッチは、Ｘ方向における複数のガイドパターン１１のピッチよりも狭い。複数のラインパターン２１ｂのそれぞれはＹ方向に延在している。ラインパターン２１ｂは、複数のラインパターン２１ａのそれぞれの間に設けられている。

自己組織化膜２１は、ブロック共重合体を加熱によってミクロ相分離させて形成した膜である。例えば、ブロック共重合体が２種のポリマーＡ、Ｂを含んでいるとする。ポリマーＡのガイドパターン１１に対する親和性がポリマーＢのガイドパターン１１に対する親和性よりも強い場合、ミクロ相分離後においてはポリマーＡがポリマーＢよりもガイドパターン１１の側壁に集まり易くなる。続いて、ガイドパターン１１の側壁に集まったポリマーＡの側壁にはポリマーＢが集まる。さらに、ポリマーＡの側壁に集まったポリマーＢの側壁にはポリマーＡが集まる。結局、隣り合うガイドパターン１１の間には、Ｘ方向においてＡＢＡＢ・・・・ＢＡＢＡの順にポリマーが規則正しく配列し、Ｙ方向にそれぞれのポリマーが延在する。

例えば、ブロック共重合体がポリスチレン（ＰＳ）−ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む場合、ポリマーＡはポリスチレン（ＰＳ）であり、ポリマーＢはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。

複数のガイドパターン１１および自己組織化膜２１は、ガイドパターン１２によって取り囲まれている（図１（ｂ））。また、本実施形態では、一例として、複数のガイドパターン１１および自己組織化膜２１によって十字形状が例示されているが、この形状に限らない。

位置合わせマーク１００Ａが形成される製造過程について説明する。
位置合わせマーク１００Ａが形成される製造過程では、位置合わせマーク１００Ａのパターン形状を下地層１上に転写するためのフォトマスクが使用される。

図２（ａ）は、第１実施形態に係るフォトマスクを表す模式的平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ線に沿った位置での模式的断面図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）には、フォトマスク２００Ａ中の一部が表示されている。

フォトマスク２００Ａは、透光性基材２０５と、遮光膜１１０、１２０と、を備える。フォトマスク２００Ａは、位置合わせマーク１００Ａのパターンを転写することが可能なパターン域２００ｐを有している。また、フォトマスク２００Ａには、該パターン域のほか、素子、配線等のパターンを転写することが可能なパターン域を備えている（図示しない）。

パターン域２００ｐは、パターン領域部２０１ｒ（第１パターン領域部）と、パターン領域部２０１ｒを取り囲むパターン領域部２０２ｒ（第２パターン領域部）と、を有している。パターン領域部２０１ｒには、複数の遮光膜１１０（第１遮光膜）が設けられている。複数の遮光膜１１０のそれぞれは、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並んでいる。パターン領域部２０１ｒの外側のパターン領域部２０２ｒには、遮光膜１２０が設けられている。透光性基材２０５は、石英板、ガラス板等である。遮光膜１１０、１２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）等を含む金属膜である。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態の位置合わせマークを形成する製造過程を表す模式的断面図である。

図３（ａ）に表すように、下地層１の上方に、フォトマスク２００Ａを設置する。下地層１にはレジスト１０１が予め塗布されている。続いて、光５００を、フォトマスク２００Ａを介してレジスト１０１に照射する。光５００は、例えば、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）レーザー光である。

ここで、レジスト１０１としては、ポジ型のレジストが選択される。ポジ型のレジスト１０１においては、露光された部分が現像液（例えば、アルカリ溶液）に対して、その溶解性が増大する。換言すれば、露光されない部分のレジスト１０１がガイドパターンとして残存する。

従って、露光および現像の後においては、遮光膜１１０、１２０によって光５００が遮られ、光５００が到達しなかった部分のレジスト１０１がガイドパターンになる。この状態を、図３（ｂ）に表す。

図３（ｂ）に表すように、下地層１の上に、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並んだ複数のガイドパターン１１が形成される。また、下地層１の上には、複数のガイドパターン１１を囲むガイドパターン１２が形成される。

なお、本実施形態では、ガイドパターンの材料としてレジスト等の有機層を例示しているが、下地層１の上に酸化シリコン層、窒化シリコン層等の絶縁層を予め形成し、レジストパターンによってこの絶縁層をパターニングした絶縁パターンをガイドパターンとすることもできる（不図示）。

次に、図３（ｃ）に表すように、複数のガイドパターン１１のそれぞれの間にブロック共重合体層１０２を形成する。ブロック共重合体層１０２は、例えば、ポリスチレン誘導体およびポリメチルメタクリレートと、これらの高分子材を溶解することが可能な有機溶媒を含んでいる。また、ブロック共重合体層１０２は、例えば、スピンコート法によって下地層１上に形成される。スピンコート法によってブロック共重合体層１０２を下地層１上に形成するため、ブロック共重合体層１０２は、下地層１の上面全面に濡れ拡がる。このため、ブロック共重合体層１０２は、ガイドパターン１２外の下地層１上にも形成される。

続いて、ブロック共重合体層１０２に加熱処理を施す。この加熱処理によって、ブロック共重合体層１０２から有機溶媒が蒸発するともに、ブロック共重合体層１０２がミクロ相分離をする。ここで、ポリスチレン誘導体のガイドパターン１１に対する親和性は、ポリメチルメタクリレートのガイドパターン１１に対する親和性よりも強い。

これにより、複数のガイドパターン１１のそれぞれの間に、ポリスチレン誘導体を含むラインパターン２１ａと、ポリメチルメタクリレートを含むラインパターン２１ｂとが交互に配列された構造が形成される。この配列構造については、上述した図１（ｂ）および図１（ｃ）に既に表されている。図１（ｂ）、（ｃ）に表したように、ラインパターン２１ａ、２１ｂのそれぞれは、ガイドパターン１１の側壁に沿って形成される。

第１実施形態の効果を説明する前に、参考例に係る位置合わせマークを説明する。
図４（ａ）および図４（ｄ）は、参考例に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の部分Ｙの拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）の部分Ｘの拡大図である。

参考例に係る位置合わせマークにおいては、ガイドパターン１２の内域にガイドパターン１１が設けられていない。この位置合わせマークにおいては、ガイドパターン１２の内域に自己組織化膜２１のみが形成されている。

この自己組織化膜２１においては、ガイドパターン１２に近い部分Ｙにおいては、ラインパターン２１ａとラインパターン２１ｂとが規則正しく交互に配列された構造が形成されている（図４（ｂ））。これは、部分Ｙの近傍にガイドパターン１２が存在しているためである。つまり、ガイドパターン１２の側壁にラインパターン２１ａが集中して、このラインパターン２１ａの側壁にラインパターン２１ｂが集中して、このラインパターン２１ｂの側壁にラインパターン２１ａが集中するという、連鎖的な秩序配列がおきるためである。

しかし、ガイドパターン１２から離れた部分Ｘにおいては、ラインパターン２１ａとラインパターン２１ｂとが規則正しく配列しない無秩序構造が形成されている（図４（ｃ））。これは、部分Ｘには、ガイドパターンがないためである。

ウェーハプロセスでは、位置合わせマークを画像によって認識しつつ、位置合わせマークの位置、形状を捉えながらプロセスを進行させる。しかし、参考例に係る位置合わせマークのように、無秩序状態のパターンと秩序状態のパターンとが混在した場合、位置合わせマークの位置、形状が画像認識手段（例えば、光学顕微鏡）によって高精度に捉えられなくなる。これは、自己組織化膜２１において無秩序状態のパターンと秩序状態のパターンとが混在した場合、自己組織化膜２１が著しいコントラスト斑を持つからである（図４（ｄ））。

これに対して、第１実施形態の効果を説明する。
図５（ａ）は、第１実施形態に係る位置合わせマークの模式的平面図であり、図５（ｂ）は第１実施形態に係る位置合わせマークの画像認識手段による模式的観察像である。
第１実施形態に係る位置合わせマーク１００Ａでは、ガイドパターン１２の他に、複数のガイドパターン１１を備える。そして、複数のガイドパターン１１のそれぞれの間に自己組織化膜２１が設けられ、自己組織化膜２１のそれぞれは、ラインパターン２１ａとラインパターン２１ｂとが交互に規則正しく配列された構造を有する（図５（ａ））。また、ラインパターン２１ａ、２１ｂのそれぞれは、Ｙ方向に規則正しく延在している。このため、自己組織化膜２１はコントラスト斑を持たず、均一なコントラストを有する。つまり、位置合わせマーク１００Ａは、画像認識手段によって均一な色、均一な明るさを備えた目印となって捉えられる（図５（ｂ））。

このように、第１実施形態によれば、ウェーハプロセス中に位置合わせマーク１００Ａの位置、形状が画像認識手段よって高精度に捉えることができる。つまり、位置合わせマーク１００Ａを用いることにより、ウェーハプロセスにおけるフォトマスク２００Ａと下地層１との位置ずれが参考例に比べて起き難くなる。

ところで、ガイドパターン１２の内域に自己組織化膜２１が形成しないように、プロセスを進行させる方法もある。この方法によれば、ガイドパターン１２の内域に自己組織化膜が形成されない。つまり、ガイドパターン１２の内域は、空隙（スペース）になるか、あるいは、単層の被膜が形成されるだけである。これにより、位置合わせマークのコントラストに斑が生じることはない。

しかし、この方法では、ブロック共重合体を下地層１上に塗布する際に、ブロック共重合体がガイドパターン１２の内域に塗布されないように、ガイドパターン１２の内域をマスク部材によって被覆する必要がある。従って、この方法では、ガイドパターン１２の内域上にマスク部材を設けるという製造工程が必要になる。このため、製造工程数が増えてしまう。第１実施形態によれば、このようなマスク部材を形成する工程は要さず、製造工程数が増えることがない。

（第２実施形態）
図６（ａ）は、第２実施形態に係る位置合わせマークを表す模式的平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の部分Ｘの拡大図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）の部分Ｚの拡大図である。

第２実施形態に係る位置合わせマーク１００Ｂは、下地層１上に、ガイドパターン１５と、複数のガイドパターン１５のそれぞれの間に設けられた自己組織化膜２２と、複数のガイドパターン１５および自己組織化膜２２を囲むパターン１７と、を備える。

複数のガイドパターン１５のそれぞれは、Ｙ方向に延在している。複数のガイドパターン１５は、Ｙ方向に交差するＸ方向に並んでいる。ガイドパターン１５は、二次電子顕微鏡によって観察され、光学顕微鏡では観察できない程度の線幅を持っている。

自己組織化膜２２は、複数のラインパターン２２ａと、複数のラインパターン２２ｂと、を有している。複数のラインパターン２２ａのそれぞれはＹ方向に延在するとともに、Ｘ方向に並んでいる。Ｘ方向における複数のラインパターン２２ａのピッチは、Ｘ方向における複数のガイドパターン１５のピッチよりも狭い。複数のラインパターン２２ｂのそれぞれはＹ方向に延在している。ラインパターン２２ｂは、複数のラインパターン２２ａのそれぞれの間に設けられている。

複数のガイドパターン１５および自己組織化膜２２を囲むパターン１７は、複数のガイドパターン１６（第３ガイドパターン）と、自己組織化膜２３（第２自己組織化膜）と、を備える。

複数のガイドパターン１６のそれぞれは、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並んでいる。Ｘ方向における複数のガイドパターン１６のピッチは、Ｘ方向における複数のガイドパターン１５のピッチと異なっている。例えば、Ｘ方向における複数のガイドパターン１６のピッチは、Ｘ方向における複数のガイドパターン１５のピッチより狭い。また、Ｘ方向におけるガイドパターン１６の幅は、Ｘ方向におけるガイドパターン１５の幅と異なっている。例えば、Ｘ方向におけるガイドパターン１６の幅は、Ｘ方向におけるガイドパターン１５の幅よりも狭い。

自己組織化膜２３は、複数のガイドパターン１６のそれぞれの間に設けられている。自己組織化膜２３は、複数のラインパターン２３ａと、複数のラインパターン２３ｂと、を有している。複数のラインパターン２３ａのそれぞれは、Ｙ方向に延在するとともにＸ方向に並んでいる。ラインパターン２３ｂは、複数のラインパターン２３ａのそれぞれの間に設けられている。ラインパターン２３ｂは、Ｙ方向に延在している。

ガイドパターン１５、１６は、レジスト層等の有機層、酸化シリコン層、窒化シリコン層等である。本実施形態では、一例として、ガイドパターン１５、１６としてレジスト層等の有機層を例示する。ガイドパターン１５、１６は、酸化シリコン層、窒化シリコン層等であってもよい。

ラインパターン２２ａ、２３ａは、例えば、ポリスチレン誘導体を含む層であり、ラインパターン２２ｂ、２３ｂは、例えば、ポリメチルメタクリレート（アクリル）を含む層である。

位置合わせマーク１００Ｂが形成される製造過程について説明する。
位置合わせマーク１００Ｂが形成される製造過程では、位置合わせマーク１００Ｂのパターン形状を下地層１上に転写するためのフォトマスクが使用される。

図７（ａ）は、第２実施形態に係るフォトマスクを表す模式的平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ｂ線に沿った位置での模式的断面図である。

図７（ａ）および図７（ｂ）には、フォトマスク２００Ｂ中の一部が表示されている。

フォトマスク２００Ｂは、透光性基材２０５と、遮光膜１５０、１６０と、を備える。フォトマスク２００Ｂは、位置合わせマーク１００Ｂのパターンを転写することが可能なパターン域２００ｐを有している。また、フォトマスク２００Ｂには、該パターン域のほか、素子、配線等のパターンを転写することが可能なパターン域を備えている（図示しない）。

パターン域２００ｐは、パターン領域部２０３ｒと、パターン領域部２０３ｒを取り囲むパターン領域部２０４ｒと、を有している。パターン領域部２０３ｒには、複数の遮光膜１５０が設けられている。複数の遮光膜１５０のそれぞれは、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並んでいる。

パターン領域部２０３ｒの外側のパターン領域部２０４ｒには、複数の遮光膜１６０（第２遮光膜）が設けられている。複数の遮光膜１６０は、Ｙ方向に延在するとともにＸ方向に並んでいる。また、Ｘ方向における複数の遮光膜１６０のピッチは、Ｘ方向における複数の遮光膜１５０のピッチと異なっている。遮光膜１５０、１６０は、例えば、クロム（Ｃｒ）等を含む金属膜である。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第２実施形態の位置合わせマークを形成する製造過程を表す模式的断面図である。

図８（ａ）に表すように、下地層１の上方に、フォトマスク２００Ｂを設置する。下地層１にはレジスト１０１が予め塗布されている。続いて、光５００を、フォトマスク２００Ｂを介してレジスト１０１に照射する。レジスト１０１は、ポジ型のレジストである。

露光および現像の後においては、遮光膜１５０、１６０によって光５００が遮られ、光５００が到達しなかった部分のレジスト１０１がガイドパターンになる。この状態を、図８（ｂ）に表す。

図８（ｂ）に表すように、下地層１の上に、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に並んだ複数のガイドパターン１５、１６が形成される。複数のガイドパターン１６は、上述したパターン１７の一部である。Ｘ方向における複数のガイドパターン１６のピッチは、Ｘ方向における複数のガイドパターン１５のピッチと異なっている。

本実施形態では、ガイドパターンの材料としてレジスト等の有機層を例示しているが、下地層１の上に酸化シリコン層、窒化シリコン層等の絶縁層を予め形成し、レジストパターンによってこの絶縁層をパターニングした絶縁パターンをガイドパターンとすることもできる（不図示）。

次に、図８（ｃ）に表すように、複数のガイドパターン１５、１６のそれぞれの間にブロック共重合体層１０２を形成する。ブロック共重合体層１０２は、例えば、スピンコート法によって下地層１上に形成される。

続いて、ブロック共重合体層１０２に加熱処理を施す。この加熱処理によって、ブロック共重合体層１０２から有機溶媒が蒸発するともに、ブロック共重合体層１０２がミクロ相分離をする。ミクロ相分離後の状態については、上述した図６（ａ）〜図６（ｃ）に既に表されている。

すなわち、複数のガイドパターン１５のそれぞれの間に、Ｙ方向に延在するとともにＸ方向に並ぶ複数のラインパターン２２ａが形成される。また、複数のラインパターン２２ａのそれぞれの間にＹ方向に延在するラインパターン２２ｂが形成される。

さらに、複数のガイドパターン１６のそれぞれの間に、Ｙ方向に延在するとともにＸ方向に並ぶ複数のラインパターン２３ａが形成される。また、複数のラインパターン２３ａのそれぞれの間にＹ方向に延在するラインパターン２３ｂが形成される。

位置合わせマーク１００Ｂでは、複数のガイドパターン１５のＸ方向におけるピッチが複数のガイドパターン１６のＸ方向におけるピッチと異なっている。従って、十字部分と十字部分外との明暗差が明確になる。仮に、複数のガイドパターン１５のＸ方向におけるピッチが複数のガイドパターン１６のＸ方向におけるピッチと同じになってしまうと、十字部分の層構造と十字部分外の層構造が同じになってしまい、十字部分と十字部分外との明暗差が明確にならない。

このように、第２実施形態によれば、ウェーハプロセス中に位置合わせマーク１００Ｂの位置、形状が画像認識手段よって高精度に捉えることができる。つまり、位置合わせマーク１００Ｂを用いることにより、ウェーハプロセスにおけるフォトマスク２００Ｂと下地層１との位置ずれが参考例に比べて起き難くなる。

また、位置合わせマークの近傍には、素子、配線等を形成する場合がある。この場合、素子、配線等を形成する領域の周辺に、ガイドパターン１２のような広い面積を持ったマスク層があると、素子、配線等を形成する領域をドライエッチングによって加工する際に、マイクロローディング効果が引き起こされる可能性がある。その結果、位置合わせマークの近傍には、素子、配線等を配置することができないという制約が生じる。

第２実施形態に係る位置合わせマーク１００Ｂでは、位置合わせマーク１００Ａのガイドパターン１２を、ガイドパターン１６（ラインアンドスペースパターン）に置き換えている。これにより、マイクロローディング効果が抑制され、上記制約が解消される。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１下地層、１１ガイドパターン（第１ガイドパターン）、１２ガイドパターン（第２ガイドパターン）、１５ガイドパターン、１６ガイドパターン（第３ガイドパターン）、１７パターン、２１自己組織化膜（第１自己組織化膜）、２１ａラインパターン（第１ラインパターン）、２１ｂラインパターン（第２ラインパターン）、２２自己組織化膜、２２ａ、２２ｂラインパターン、２３自己組織化膜（第２自己組織化膜）、２３ａラインパターン（第３ラインパターン）、２３ｂラインパターン（第４ラインパターン）、１００Ａ、１００Ｂ位置合わせマーク、１０１レジスト、１０２ブロック共重合体層、１１０遮光膜（第１遮光膜）、１２０遮光膜、１５０遮光膜、１６０遮光膜（第２遮光膜）、２００Ａ、２００Ｂフォトマスク、２００ｐパターン域、２０１ｒパターン領域部（第１パターン領域部）、２０２ｒパターン領域部（第２パターン領域部）、２０３ｒ、２０４ｒパターン領域部、２０５透光性基材、５００光

Claims

下地層上に設けられた位置合わせマークであって、
第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１ガイドパターンと、
前記複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間に設けられた第１自己組織化膜であり、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並び、前記第２方向におけるピッチが前記複数の第１ガイドパターンの前記第２方向におけるピッチよりも狭い複数の第１ラインパターンと、前記複数の第１ラインパターンのそれぞれの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２ラインパターンと、を有する第１自己組織化膜と、
前記複数の第１ガイドパターンおよび前記第１自己組織化膜を取り囲む第２ガイドパターンと、
を備えた位置合わせマーク。
下地層上に設けられた位置合わせマークであって、
第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１ガイドパターンと、
前記複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間に設けられた第１自己組織化膜であり、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並び、前記第２方向におけるピッチが前記複数の第１ガイドパターンの前記第２方向におけるピッチよりも狭い複数の第１ラインパターンと、前記複数の第１ラインパターンのそれぞれの間に設けられ、前記第１方向に延在する第２ラインパターンと、を有する第１自己組織化膜と、
を備えた位置合わせマーク。
前記下地層上に、前記複数の第１ガイドパターンおよび前記第１自己組織化膜を囲むパターンをさらに備え、
前記パターンは、
前記第１方向に延在し、前記第２方向に並んだ複数の第３ガイドパターンと、
前記複数の第３ガイドパターンのそれぞれの間に設けられた第２自己組織化膜であり、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並んだ複数の第３ラインパターンと、前記複数の第３ラインパターンのそれぞれの間に設けられ、前記第１方向に延在する第４ラインパターンと、を含む第２自己組織化膜と、
を有する請求項２に記載の位置合わせマーク。
前記第２方向における前記複数の第３ガイドパターンのピッチは、前記第２方向における前記複数の第１ガイドパターンのピッチと異なっている請求項３に記載の位置合わせマーク。
位置合わせマークのパターンを下地層上に転写することが可能なパターン域を備えたフォトマスクであって、
前記パターン域は、
第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１遮光膜を含む第１パターン領域部と、
前記第１パターン領域部を囲む第２パターン領域部と、
を有しているフォトマスク。
前記第２パターン領域部は、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並び、前記第２方向におけるピッチが前記複数の第１遮光膜の前記第２方向におけるピッチと異なる複数の第２遮光膜を含んでいる請求項５に記載のフォトマスク。
（ａ）下地層上に、第１方向に延在し、前記第１方向に交差する第２方向に並んだ複数の第１ガイドパターンを形成する工程と、
（ｂ）前記複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間にブロック共重合体層を形成する工程と、
（ｃ）前記ブロック共重合体層を相分離させて、複数の第１ガイドパターンのそれぞれの間に、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並ぶ複数の第１ラインパターンを形成し、前記複数の第１ラインパターンのそれぞれの間に前記第１方向に延在する第２ラインパターンを形成する工程と、
を備えた位置合わせマークの形成方法。
前記（ａ）工程において、前記下地層上に、前記複数の第１ガイドパターンを囲む第２ガイドパターンを形成する請求項７に記載の位置合わせマークの形成方法。
前記（ａ）工程において、前記下地層上に、前記複数の第１ガイドパターンを囲むパターンを形成し、前記パターンは、前記第１方向に延在し前記第２方向に並んだ複数の第３ガイドパターンを有し、前記第２方向における前記複数の第３ガイドパターンのピッチは、前記第２方向における前記複数の第１ガイドパターンのピッチと異なっている請求項８に記載の位置合わせマークの形成方法。
前記（ｂ）工程において、前記複数の第３ガイドパターンのそれぞれの間に前記ブロック共重合体層を形成し、
前記（ｃ）工程において、前記ブロック共重合体層を相分離させて、前記複数の第３ガイドパターンのそれぞれの間に、前記第１方向に延在するとともに前記第２方向に並ぶ複数の第３ラインパターンを形成し、前記複数の第３ラインパターンのそれぞれの間に前記第１方向に延在する第４ラインパターンを形成する請求項９に記載の位置合わせマークの形成方法。