JP2748029B2 - 位置合わせマーク作成方法 - Google Patents

位置合わせマーク作成方法

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JP2748029B2
JP2748029B2 JP1244046A JP24404689A JP2748029B2 JP 2748029 B2 JP2748029 B2 JP 2748029B2 JP 1244046 A JP1244046 A JP 1244046A JP 24404689 A JP24404689 A JP 24404689A JP 2748029 B2 JP2748029 B2 JP 2748029B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 位置合わせマーク作成方法に関し、更に詳しく言え
ば、平坦化された絶縁膜又は導電膜を有する半導体装置
の位置合わせマーク作成方法に関し、 高精度な位置合わせを行うことができる位置合わせマ
ーク作成方法を提供することを目的とし、 第1の位置合わせマークを有するウエハ上の全面に絶
縁膜又は導電膜を形成する工程と、前記絶縁膜又は導電
膜を選択的にエッチングして前記第1の位置合わせマー
クを露出するとともに、前記絶縁膜又は導電膜からなる
第2の位置合わせマーク形成領域を形成する工程と、前
記第1の位置合わせマークと位置合わせして前記第2の
位置合わせマーク形成領域をパターニングし、第2の位
置合わせマークを形成する工程とを有することを含み構
成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、位置合わせマーク作成方法に関し、更に詳
しく言えば、平坦化された絶縁膜又は導電膜を有する半
導体装置の位置合わせマーク作成方法に関する。
〔従来の技術〕
第5図(a)〜(d)は、従来例の位置合わせマーク
作成方法を説明する断面図である。
ここに、左の図は第3図の加工されるウエハ1の素子
形成領域28の一部を示し、右の図は切り溝領域27の一部
を示す。
同図(a)は、ウエハ1上に上部配線となるAl膜の形
成される前の状態を示している。同図(a)において、
1はSi基板(ウエハ)、2は下部Al配線、3は下部Al配
線2を絶縁するSiO2膜で、下部Al配線2上部には上部配
線と接続させるための開口部が形成されている。また、
3a,3bはSiO2膜で第1の主尺アライメントマーク4を構
成している。
まず、ウエハ1全面に上部配線となるAl膜5を形成す
る。このとき、切り溝領域27上の主尺アライメントマー
ク4もAl溝5により被覆される(同図(b))。
次に、上部配線と次の工程の位置合わせマークとなる
第2の主尺アライメントマークとを形成するためAl膜5
をパターニングする。即ち、レジスト膜7を形成した
後、レジストパターンを形成するため、ステッパーを用
いてレチクル6上のマスクパターン6a,6b,6c,6dをレジ
スト膜7に転写する(同図(c))。このとき、第1の
主尺アライメントマーク4の凹凸を利用したレーザ光の
反射強度により位置の検出を行い、この第1の主尺アラ
イメントマーク4にレチクル6上の副尺パターンとして
のマスクパターン6bを位置合わせして所定の位置にマス
クパターン6a,6b,6c,6dを転写する。
次に、レジスト膜7を現象した後、このレジスト膜7
をマスクとしてドライエッチングによりAl膜5をエッチ
ングして、上部Al配線層5aを形成すると同時に、切り溝
領域27上に第2の主尺アライメントマーク8となるAl膜
5c,5dのパターンを形成する(同図(d))。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、近年、半導体装置の更なる高密度化の要求
により配線層の多層化が必要になっている。そして、こ
のような半導体装置の高信頼度化のため、配線層として
のAl膜を高温スパッタ法により形成したり、層間絶縁膜
をリフローにより形成したりしてAl膜や層間絶縁膜の平
坦化を図っている。
しかし、平坦化されたAl膜や層間絶縁膜をウエハ1上
に形成した場合、第3図(b)の第1の主尺アライメン
トマーク4上には平坦な膜が形成されることになり、第
1の主尺アライメントマーク4の凹凸を利用して行って
いる第3図(c)の位置検出ができなくなる。このた
め、レチクル6上の副尺パターンとしてのマスクパター
ン6bをウエハ1上の第1の主尺アライメントマーク4に
位置合わせ出来なくなるので、正確な位置に上部配線を
形成できなくなるという問題がある。
この問題を解決するため、切り溝領域27上のAl膜を全
て除去して第1の主尺アライメントマーク4を露出する
と位置合わせは可能となるが、次の工程の位置合わせの
ための第2の主尺アライメントマーク8の形成が不可能
になり、次の工程で精度のよい位置合わせが出来なくな
るという問題がある。
そこで本発明は、かかる従来例の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、高精度な位置合わせを行うことができ
る位置合わせマーク作成方法を提供することを目的とす
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、第1の位置合わせマークを有するウエハ
の全面に絶縁膜又は導電膜を形成する工程と、前記絶縁
膜又は導電膜を選択的にエッチングして前記第1の位置
合わせマークを露出するとともに、前記絶縁膜又は導電
膜からなる第2の位置合わせマーク形成領域を形成する
工程と、前記第1の位置合わせマークと位置合わせして
前記第2の位置合わせマーク形成領域をパターニング
し、第2の位置合わせマークを形成する工程とを有する
ことを特徴とする位置合わせマーク作成方法によって解
決される。
〔作 用〕
本発明の位置合わせマーク作成方法によれば、絶縁膜
又は導電膜で被覆されたウエハ上の第1の位置合わせマ
ークを露出しているので、絶縁膜又は導電膜を平坦化し
た場合でも、この第1の位置合わせマーク上の凹凸を利
用して第1の位置合わせマークに対してレチクル上のパ
ターンを位置合わせ可能である。
従って、第1の位置合わせマークを基準にして絶縁膜
又は導電膜上にレジストパターンを精度良く位置合わせ
して形成することができる。これにより、ウエハ上に形
成された絶縁膜又は導電膜のパターニングを精度良く行
うことができる。
また、全面に被覆された絶縁膜又は導電膜を選択的に
エッチングして第1の位置合わせマークを露出するとと
もに絶縁膜又は導電膜からなる第2の位置合わせマーク
形成層を形成した後、第1の位置合わせマークと位置合
わせして第2の位置合わせマーク形成領域をパターニン
グし、第2の位置合わせマークを形成している。
従って、第2の位置合わせマークを基準にして次の工
程の位置合わせも精度よく行うことができる。
〔実施例〕
次に、図を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
第1図(a)〜(g)は、本発明の位置合わせマーク
作成方法を、平坦化されたAl膜をパターニングして上部
配線層を形成する場合に適用した実施例について説明す
る断面図である。同図の左の図は第3図の加工ウエハ9
上の素子形成領域23の一部を示し、右の図はチップ化す
るとき切断する切り溝領域22の一部を示す。
第1図(a)は、上部配線となるA1膜が形成される前
のウエハの断面図で、図中符号9はSi基板(ウエハ)、
10は下部A1配線で、絶縁のため周囲にはSiO2膜11が形成
されており、下部A1配線上には上部配線と接続するため
の開口部が形成されている。また、12は前の工程で作成
されたSiO2膜11a,11bからなる第1の主尺アライメント
マーク(第1の位置合わせマーク)である。なお、同図
(a)の右の図は第2図(a)の平面図の一点鎖線で示
すA−A矢視断面図である。
まず、多層配線の信頼度を向上するため、バイアスス
パッタ法によりAl膜13をリフローしながら形成し、Al膜
13を平坦化する。このとき、切り溝領域22上の第1の主
尺アライメントマーク12は平坦化されたAl膜13によって
被覆される(同図(b))。
次に、全面にレジスト膜16を形成した後、コンタクト
アライナー、ミラープロジェクションアライナーを用い
た通常の露光法によりマスク上のマスクパターン15a,15
bをレジスト膜16に転写する(同図(c))。その後、
現像すると、第2の主尺アライメントマーク(第2の位
置合わせマーク)を形成する領域と素子形成領域23とに
レジスト膜16が残存する(同図(d))。
続いて、このレジスト膜16をマスクとして下地のAl膜
13をパターニングし、第1の主尺アライメントマーク12
を露出すると同時に、次の工程に用いる第2の主尺アラ
イメントマークを形成するためのAl膜の第2の位置合わ
せマーク形成領域13aを選択的に形成する。その後、レ
ジスト膜16を除去する(同図(e))。なお、同図
(e)の右の図は第2図(b)の平面図の一点鎖線で示
すB−B矢視断面図である。
次に、ウエハ9上に別のレジスト膜19を形成する。そ
して、露出した第1の主尺アライメントマーク12に対し
てレチクル18の副尺パターンとしてのマスクパターン18
bをステッパーにより位置合わせする。即ち、レチクル1
8を介してレーザ光を走査し、その反射強度を測定する
ことによりマスクパターン18bが第1の主尺アライメン
トマーク12のSiO2膜11a,11bの丁度真ん中に来るように
位置合わせする。その結果、配線パターン転写用のマス
クパターン18aは精度よく所定の位置に位置わせするこ
とができる。その後、露光してマスクパターン18a〜18d
をレジスト膜19に転写する(同図(f))。
続いて、レジスト膜19を現象して不図示のレジストパ
ターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマ
スクとして素子形成領域23のAl膜13をパターニングし、
上部Al配線13bを形成すると同時に、第2の位置合わせ
マーク形成領域13aのAl膜をパターニングし、Al膜13c,1
3dからなる第2の主尺アライメントマーク20を形成する
(同図(g))。なお、同図(g)は第2図(c)の平
面図の一点鎖線で示すC−C矢視断面図である。
以上のように、本発明の実施例によれば、Al膜を平坦
化した場合でも、従来の場合と異なり、第1の主尺アラ
イメントマーク12を基準として精度良く位置合わせし、
上部Al配線13bを素子形成領域23に形成することができ
る。
また、同時に第1の主尺アライメントマーク12を基準
として次の工程に用いる第2の主尺アライメントマーク
20も切り溝領域22に形成することができる。これによ
り、次の工程の位置合わせを精度よく行うことができ
る。
なお、本発明の実施例では、ステッパーを用いて自動
的にレジスト膜19のパターニングを行う場合に適用した
が、コンタクトアライナーやミラープロジェクションア
ライナーを用いて自動的に行うレジスト膜19のパターニ
ングにも適用できる。
また、アライメントマークの作成のみならず、位置合
わせの誤差を確認するためのマスクバーニアを作成する
場合にも本発明を適用できる。なお、マスクバーニアの
一例を第4図の平面図に示す。この例では5個のマスク
バーニアを一組として、既に形成されているマスクバー
ニア24a〜24e(実線)の中心(●印)と後に形成される
マスクバーニア25a〜25e(点線)の中心(×印)とのズ
レにより位置合わせの誤差を確認するものである。
更に、平坦化されたAl膜13の場合を説明したが、平坦
化されたPSG膜などの絶縁膜の場合にも本発明を適用で
きる。また、平坦化されていない導電膜や絶縁膜に適用
しても更に精度のよい位置合わせを行うことができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の位置合わせマーク作成方法に
よれば、絶縁膜や導電膜で被覆された第1の位置合わせ
マークを露出しているので、絶縁膜や導電膜を平坦化し
た場合でも、従来の場合と異なり、第1の位置合わせマ
ークを基準として素子形成領域の絶縁膜や導電膜のパタ
ーニングを精度良く行うことができる。
また、この素子形成領域の絶縁膜や導電膜のパターニ
ング工程と同じ工程において第1の位置合わせマークを
基準として第2の位置合わせマークも精度良く形成する
ことができる。従って、これを次の工程の主尺アライメ
ントマークとして用いることにより精度のよい位置合わ
せが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例の位置合わせマーク作成方法
を説明する断面図、 第2図は、本発明の実施例の位置合わせマーク作成方法
を説明する平面図、 第3図は、加工ウエハの平面図、 第4図は、マスクバーニアを示す平面図、 第5図は、従来例の位置合わせマーク作成方法を説明す
る断面図である。 〔符号の説明〕 1,9……Si基板(ウエハ)、 2,10……下部Al配線、 3,3a,3b,11,11a,11b……SiO2膜、 4……第1の主尺アライメントマーク、 5,13……Al膜、 6,18……レチクル、 6a,6b,6c,6d,15a,15b,18a,18b,18c,18d……マスクパタ
ーン、 7,16,19……レジスト膜、 8……第2の主尺アライメントマーク、 12……第1の主尺アライメントマーク(第1の位置合わ
せマーク)、 13a……第2の位置合わせマーク形成領域、 14……マスク、 20……第2の主尺アライメントマーク(第2の位置合わ
せマーク)、 22,27……切り溝領域、 23,28……素子形成領域、 24a,24b,24c,24d,24e,25a,25b,25c,25d,25e……マスク
バーニア。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の位置合わせマークを有するウエハ上
    の全面に絶縁膜又は導電膜を形成する工程と、 前記絶縁膜又は導電膜を選択的にエッチングして前記第
    1の位置合わせマークを露出するとともに、前記絶縁膜
    又は導電膜からなる第2の位置合わせマーク形成領域を
    形成する工程と、 前記第1の位置合わせマークと位置合わせして前記第2
    の位置合わせマーク形成領域をパターニングし、第2の
    位置合わせマークを形成する工程とを有することを特徴
    とする位置合わせマーク作成方法。
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