JP3378677B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP3378677B2 JP29002394A JP29002394A JP3378677B2 JP 3378677 B2 JP3378677 B2 JP 3378677B2 JP 29002394 A JP29002394 A JP 29002394A JP 29002394 A JP29002394 A JP 29002394A JP 3378677 B2 JP3378677 B2 JP 3378677B2
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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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、更に詳しく言えば、位置合せ用のアラインメント
マークの形成方法の改善を目的とする。 【0002】 【従来の技術】以下で従来例に係るアラインメントマー
クの形成方法と、それを用いた露光装置との位置合せ方
法について図面を参照しながら説明する。まず図8に示
すように、半導体基板(1)上に層間絶縁膜となるBP
SG(Boro- Phoso Silicate Glass)膜(2)を形成
し、その上にレジスト膜(3)を形成し、露光・現像し
てスクライブライン上にアラインメントマークに対応す
る開口(3A)を形成する。 【0003】次に、レジスト膜(3)をマスクにして不
図示のコンタクトホールをBPSG膜(2)に形成する
エッチング工程で同時に、図9に示すように開口(3
A)が形成された領域のBPSG膜(2)を選択的にエ
ッチング・除去して、スクライブラインの領域にアライ
ンメントマーク(am)を形成する。次いで、図10に
示すように全面にアルミをスパッタして配線層(4)を
形成し、図11に示すようにその上にレジスト膜(5)
を形成したのちに、上記の工程を経た半導体基板(1)
を不図示のステッパ内に搬入し、アラインメントマーク
(am)を用いて露光用フォトマスクの位置合せをし
て、レジスト膜(5)を露光する。 【0004】この位置合せの際には、図7に示すよう
に、アラインメントマーク(am)の上からHe−Ne
(波長633nm)レーザを照射し、その回折光を検出器
(DT)で検出し、その検出信号の強度を検出すること
によってアラインメントマーク(am)の中心位置を求
め、その検出結果に基づいて半導体基板(1)と露光用
フォトマスクとの位置合せを行っていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法で形成されたアラインメントマークを用いて位
置合せすると、露光装置と半導体基板との位置合せ時に
以下に示すような問題が生じる。すなわち、半導体基板
(1)の端部付近に形成されるアラインメントマーク
(am)については、配線層(4)形成の際のスパッタ
工程で、図9に示すようにアルミ原子が斜め上方からス
パッタされることになるので、アラインメントマーク
(am)の角部(2A)が影になり、アラインメントマ
ーク(am)の側壁にアルミが付着しにくくなり、図1
0に示すようにアラインメントマーク(am)内で配線
層(4)が非対称に形成されてしまう。 【0006】そのため、図11に示すように、実際のア
ラインメントマ−ク(am)の中心と、検出器(DT)
で検出される検出信号の中心とにずれが生じてしまい、
これが原因でスケーリングエラーが発生し、配線用レジ
ストパターンが所定の位置からずれ、このためエッチン
グ後の配線パターンもずれてしまうという問題が生じて
いた。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、半導体基板上に絶縁膜を形成
し、全面にレジスト膜を形成する工程と、のちにアライ
ンメントマークを形成する領域上のみの前記レジスト膜
を透過マスクにより選択的に露光した後に、LSI形成
領域を含む全領域に対してコンタクトホール形成用マス
クを用いて露光して、アライメントマークを形成する領
域については、なだらかな傾斜を有する開口を前記レジ
スト膜に形成する工程と、前記レジスト膜をマスクにし
て前記絶縁膜をエッチング・除去し、なだらかな傾斜を
有する開口を前記絶縁膜に形成する工程とを有し、半導
体基板と露光装置との位置合せをする際に、実際のアラ
インメントマ−クの中心と、露光装置の検出器で検出さ
れる検出位置の中心とがずれてしまい、これが原因でス
ケーリングエラーが発生し、マスクのずれが生じてしま
うということを極力抑止することが可能になる半導体装
置の製造方法を提供するものである。 【0008】 【作 用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板上に絶縁膜を形成し、全面にレジスト膜
を形成し、のちにアラインメントマークを形成する領域
上のみの前記レジスト膜を透過マスクにより選択的に露
光した後に、LSI形成領域を含む全領域に対してコン
タクトホール形成用マスクを用いて露光して、アライメ
ントマークを形成する領域については、なだらかな傾斜
を有する開口を前記レジスト膜に形成し、そのレジスト
膜をマスクにして前記絶縁膜をエッチング・除去し、な
だらかな傾斜を有する開口を前記絶縁膜に形成し、この
開口をアライメントマークとして用いている。 【0009】このため、半導体基板の端部近くの領域で
配線層を形成する工程で、配線層を構成する金属原子が
斜め上方からスパッタされても、本発明に係るアライン
メントマークはなだらかな傾斜を有し、従来のように角
部が存在しないので、この角部が影になって側壁にアル
ミが堆積しにくくなることがなく、配線層はこのアライ
ンメントマークの内部ではほぼ対称に形成される。 【0010】従って、このようにアラインメントマーク
内の対称に形成された配線層を用いて位置合せすると、
位置合せ時に、実際のアラインメントマ−クの中心と、
検出器で検出される検出信号との中心とはほぼ一致する
ので、従来のようにこれらの中心のずれが原因でスケー
リングエラーが発生し、位置合せ時に露光されたレジス
トパターンにずれが生じてしまうという事態を極力抑止
することが可能になる。 【0011】なお、LSI形成領域については、コンタ
クトホール形成用マスクを用いた通常のマスク露光がな
されているので、従来と同様の形状のコンタクトホール
が形成される。 【0012】 【実施例】以下で、本発明の実施例に係るアラインメン
トマークの形成方法と、それを用いた位置合せ方法につ
いて図面を参照しながら説明する。まず、図1に示すよ
うに、半導体基板(11)上に膜厚8000〜1000
0Å程度のBPSG膜(12)、膜厚1μm程度のレジ
スト膜(13)を順次形成し、スクライブラインの領域
であって、のちにアラインメントマークを形成する領域
上のみのレジスト膜(13)を、透過マスクにより通常
の露光量の50%程度の光量で選択的に露光する。透過
マスクは、アライメントマークを形成領域のみ光を透過
させ、他の領域は遮光している。 【0013】次に、コンタクトホールを形成する際のマ
スクを形成するためのレジスト膜(13)の露光をLS
I形成領域を含む全領域について行い、現像することに
より、図2に示すようななだらかな傾斜を有する開口
(13A)をアライメントマークを形成する領域のレジ
スト膜(13)に形成する。なお、LSI形成領域につ
いては、通常の露光となるので、特に図示しないがコン
タクトホールに対応する急峻な傾斜の開口が形成され
る。 【0014】次いで、BPSG膜(12)を常法のドラ
イエッチングで選択的にエッチングして不図示のコンタ
クトホールを形成する工程で、同時になだらかな傾斜を
有する開口(13A)が形成されたレジスト膜(13)
をマスクにしてBPSG膜(12)を垂直エッチング・
除去し、図3に示すように、なだらかな傾斜を有するア
ラインメントマーク(AM)を形成する。 【0015】次に、その上からアルミをスパッタして図
4に示すようにアルミからなる膜厚3000Å程度の配
線層(14)を形成する。その後、図5に示すようにレ
ジストを回転塗布して1μm程度のレジスト膜(15)
を上面に形成した後に、上記の工程を経た半導体基板
(11)を不図示のステッパ内に搬入し、アラインメン
トマーク(AM)を用いて露光用フォトマスクの位置合
せをして、レジスト膜(15)を露光する。 【0016】この位置合せの際には、図7に示すよう
に、アラインメントマーク(AM)の上からHe−Ne
(波長633nm)レーザを照射し、その回折光を検出器
(DT)で検出し、その検出信号の強度を検出すること
によってアラインメントマーク(AM)の中心位置を検
出し、その検出結果に基づいて半導体基板(11)を所
定の位置に位置合せする。 【0017】以上説明したように本実施例に係る半導体
装置の製造方法によれば、上述のように、アライメント
マークを形成する領域上のみのレジスト膜(13)を透
過マスクで選択的に露光したのちに、全領域を通常のコ
ンタクトホールマスクで露光することで(以下この露光
を二重露光と称する)、アライメントマークを形成する
領域については、なだらかな傾斜を有する開口(13
A)をレジスト膜(13)に形成し、これをマスクにし
てBPSG膜(12)をエッチング・除去することでな
だらかな傾斜を有するアラインメントマーク(AM)を
BPSG膜(12)に形成している。 なお、LSI形
成領域については、コンタクトホール形成用マスクを用
いた通常のマスク露光がなされているので、従来と同様
の形状のコンタクトホールが形成される。 【0018】このため、半導体基板(11)の端部近く
の領域で配線層(14)を形成する工程で、配線層(1
4)を構成するアルミ原子が図3に示すように斜め上方
からスパッタされても、アラインメントマーク(AM)
はなだらかな傾斜を有し、従来のように角部が存在しな
いので、この角部が影になって角部が形成された側の側
壁にアルミが堆積しにくくなることがなく、図4に示す
ように配線層(14)はアラインメントマーク(AM)
の内部でほぼ対称に形成される。 【0019】従って、これを図7に示すような方法で位
置合せする際にも、半導体基板内の位置によらずどこで
も、アラインメントマーク(AM)の内部で配線層(1
4)がほぼ対称に形成されているので、図6に示すよう
に、検出器(DT)が検出する検出中心と、実際のアラ
インメントマーク(AM)の中心とはほぼ一致すること
になる。 【0020】これにより、ステッパと半導体基板の位置
合せ時に、実際のアラインメントマ−ク(AM)の中心
と、検出器(DT)で検出される検出信号によって求ま
る中心位置とがずれてしまい、これが原因でスケーリン
グエラーが発生し、露光用マスクが所定の位置からずれ
てしまうという事態を極力抑止することが可能になる。 【0021】なお、本実施例に係るアラインメントマー
クの製造工程で、レジスト膜(13)に二重露光を施す
と、図2に示すようななだらかな傾斜を有する開口(1
3A)がレジスト膜(13)に形成することができると
いう現象については、「1992年春季日本応用物理学
会講演予稿集P.516 29p−NA−11」に記載
されている。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、半導体基板上に絶縁膜を形成
し、全面にレジスト膜を形成し、アライメントマークを
形成する領域上のみのレジスト膜を透過マスクを用いて
選択的に露光した後に、全領域を通常のコンタクトホー
ル形成用マスクを用いて露光することで、アライメント
マスクを形成する領域については、なだらかな傾斜を有
する開口を形成し、レジスト膜をマスクにして絶縁膜を
エッチング・除去し、なだらかな傾斜を有する開口を絶
縁膜に形成し、この開口をアラインメントマークとして
用いている。 【0023】このため、その後形成される配線層はこの
アラインメントマークの内部ではほぼ対称に形成される
ので、アラインメントマーク内の対称に形成された配線
層を用いて位置合せすることで、ステッパの位置合せ時
に、実際のマ−クの中心と、検出器で検出される検出中
心がずれてしまい、これが原因でスケーリングエラーが
発生し、マスクのずれが生じてしまうということを極力
抑止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第1の断面図である。 【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第2の断面図である。 【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第3の断面図である。 【図4】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第4の断面図である。 【図5】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第5の断面図である。 【図6】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の
作用効果を説明する図である。 【図7】アラインメントマークを用いた半導体基板と露
光装置との位置合せ方法を説明する図である。 【図8】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
第1の断面図である。 【図9】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
第2の断面図である。 【図10】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第3の断面図である。 【図11】従来の問題点を説明する図である。 【符号の説明】 (11) 半導体基板 (12) BPSG膜(絶縁膜) (13) レジスト膜 (13A)開口 (14) 配線層 (15) レジスト膜 (AM) アラインメントマーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成し、全面に
    レジスト膜を形成する工程と、 のちにアラインメントマークを形成する領域上のみの前
    記レジスト膜を透過マスクにより選択的に露光した後
    に、LSI形成領域を含む全領域に対してコンタクトホ
    ール形成用マスクを用いて露光して、アライメントマー
    クを形成する領域については、なだらかな傾斜を有する
    開口を前記レジスト膜に形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクにして前記絶縁膜をエッチング
    ・除去し、なだらかな傾斜を有する開口を前記絶縁膜に
    形成する工程とを有し、前記開口をアラインメントマー
    クとして用いることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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JP5382096B2 (ja) * 2011-11-28 2014-01-08 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR20210078337A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 캐논 톡키 가부시키가이샤 얼라인먼트 시스템, 성막장치, 얼라인먼트 방법, 성막방법, 전자 디바이스의 제조방법 및 컴퓨터 프로그램 기록매체

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