JP3539389B2 - 多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光位置合わせ用マーク（以後、アライメントマークと称す）形成方法について説明するに先立ち、まず、アライメントマークを計測し、露光装置と基板の位置合わせを行う方法について説明し、次に従来のアライメントマークの形成方法について説明する。
【０００３】
図８は基板の位置を計測し、露光装置と基板の位置合わせを行う光学系を示した図である。光学系は露光装置に固定されており光学系により基板の位置が計測されると、露光装置と基板の相対位置関係が計測されたことになる。Ｈｅ−Ｎｅレーザー３１から発したＨｅ−Ｎｅレーザビームは、ビーム分割光学系３３によって基板３０２上にあるＸ方向位置合わせ用アライメントマーク、Ｙ方向位置合わせ用アライメントマーク、θ方向位置合わせ用アライメントマークをそれぞれ照射するための３つの光に分岐される。３つに分岐されたビームは分岐されたビームそれぞれに独立して存在するｘ方向、ｙ方向検出切換３４、ビーム成形光学系３５、ビーム分離光学系３６、対物レンズ３７を通して基板３０２上に照射される。
【０００４】
あらかじめプレート上に形成された回折格子状に並んだアライメントマーク１４にレーザビームが照射されると、そのマーク段差で回折、散乱され再び同じ光路を通って戻される。戻されるレーザビームは途中のビーム分離光学系３６によって送光系と分離されて受光系３８へ導かれ、光電変換後信号処理系３９へ導かれた後、信号波形表示系３９２へ導かれ信号波形を表示する。ここでアライメントマーク１４はＸ方向用，Ｙ方向用，θ方向用独立に設けられ、上記アライメント検出もＸ方向用、Ｙ方向用、θ方向用別々に実行される。
【０００５】
図９は基板上のアライメントマーク１４とレーザビーム５１との関係を示した図である。
【０００６】
図９（ａ）はアライメントマーク１４とレーザビーム５１の位置関係を示した図であり矢印は走査される方向を示す。アライメントマーク１４の段差にレーザビーム５１が入射し、回折光が得られる。
【０００７】
図９（ｂ）は回折光から得られた信号波形を示す図である。基板３０２の移動に伴って、アライメントマークで発生する回折、散乱光は光電変換されて図９（ｂ）に示されるようなＤＣ信号波形が得られる。この信号は、基板３０２を固定しているステージに取りつけられたレーザ干渉計により発生位置がサンプリングされ、露光装置に対する正確なアライメントマークの位置が算出される。
【０００８】
図１０はセラミック基板４２上のアライメントマーク１４を示す図である。紙面上で上方向がＹ方向、右方向がＸ方向である。回折格子状に並んだアライメントマーク１４は図９（ａ）に示すように一列に配置されているが、図示の都合上図１０では長方形で図示する。アライメントマーク１４はＸ方向位置合わせ用，Ｙ方向位置合わせ用，θ位置合わせ用（本願発明の特徴と直接関係がないため詳述を避けるが、θはＸ−Ｙ平面上（紙面上）での回転角度を表し、ここでもＹ方向の位置合わせをすることにより、回転角度を所望の値に設定する。）とあり、それぞれについてアライメントマーク１４の位置が算出される。ここで実際には図９（ａ）に示すように各成分のアライメントマーク１４は回折格子状に並んでいる。その回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインの位置を各成分毎に算出することにより、基板３０２と露光装置の位置合わせがおこなわれる。
【０００９】
次に、従来のアライメントマークの形成方法について説明する。
【００１０】
図１１（ｇ）は従来のアライメントマークの形成方法により製造されたアライメントマークと、そのアライメントマークを用いて製造された多層配線基板を基板面に平行な方向から見た断面図の例を示している。セラミック基板１１上に絶縁層１２ａが形成され、その上に金配線層１３ａが形成されている。この金配線層１３ａは絶縁層１２ｂによって覆われており、絶縁層１２ｂ上には金配線層１３ｂが形成されている。以後同様に、絶縁層１２ｃ、金配線層１３ｃ、絶縁層１２ｄの順に積層されている。セラミック基板１１上の絶縁層１２ａとは別の場所にアライメントマーク１４ａが形成されている。
【００１１】
次に、図１１（ｇ）のアライメントマーク１４ａの製造方法および、そのアライメントマークを用いて製造された多層配線基板の製造方法について図９を参照して説明する。
【００１２】
図１１（ａ）に示す通り、基板としてセラミック基板１１を用いる。
【００１３】
次に、図１１（ｂ）に示す通り、セラミック基板１１上に絶縁層１２ａを形成する。絶縁層１２ａはスピンコーティングにより塗布し、レチクル（マスク）を介して露光し、その後現像することによりセラミック基板１１上の所望の箇所に形成される。
【００１４】
次に、図１１（ｃ）に示す通り、金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを同時に形成する。電解メッキの際の電極膜（図示せず）をスパッタにより形成した後、レジストを塗布する。塗布されたレジストをレチクルと露光装置を用いて露光し、その後現像を行い配線パターンを形成する。配線パターンを形成後電解メッキにより金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを形成する。
【００１５】
次に、図１１（ｄ）に示す通り、絶縁層１２ｂを絶縁層１２ａと同様に形成する。この時、アライメントマーク１４ａを使用して露光位置合わせを行う。
【００１６】
以後、図１１（ａ）〜（ｄ）までの工程を繰返すことで、所望の層数の多層配線を得る。露光を行う際には、全てアライメントマーク１４ａを使用して露光位置合わせを行う。
【００１７】
図１１（ｅ）には、２層目の金配線層１３ｂが形成されている様子が示され、図１１（ｆ）には、３層目の金配線層１３ｃが形成されている様子が示されている。
【００１８】
図１１（ｇ）には、最終的に３層の配線層が示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、アライメントマーク列のセンターラインを特定することができず、精度の高い露光位置合わせができないことである。
【００２０】
その第１の理由は、表面の粗い基板上にアライメントマークを形成するとアライメントマークの形状が乱れてしまうため、レーザーによる個々のアライメントマークの正確な位置が検出できなくなるためである。
【００２１】
図１２は、上の図から順に基板上にアライメントマーク１４形成時における露光工程を断面図で示した例、アライメントマーク１４形成後基板面に対して水平方向から見た断面図の例、基板面に対して垂直方向から見た例である。（ａ）（ｃ）（ｅ）は表面が粗い基板、（ｂ）（ｄ）（ｆ）は表面が平滑な基板の例を示している。
【００２２】
ここで、基板表面の粗さを示す指標となる算術平均粗さＲａを説明する。
【００２３】
【数１】
【００２４】
数１は、算術平均粗さを表す式を示している。算術平均粗さとは、「表面で測定される凹凸を測定曲線とし、また表面に基準となる原点を設け原点から表面に平行の方向の長さをｘとし、ある基準長さｌだけ抜き取り、抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差ｆ（ｘ）の絶対値を合計し、平均した値」である。
【００２５】
図１２（ｂ）は、表面が平滑な基板、例えば算術平均粗さＲａが３００Åの平滑な基板１７上に、アライメントマーク１４の形成時における露光の工程の例を示している。平滑な基板１７上に絶縁層１２ｆが形成され、絶縁層１２ｆはレチクル９６ｃを介して、紫外線９４に露光されている。絶縁層１２ｆに入射した紫外線は平滑な基板１７に反射される。このとき、基板の表面が平滑なため紫外線９４は面上では反射後も、秩序だった反射平行紫外線４１となる。
【００２６】
これに対し、図１２（ａ）は、算術平均粗さが７０００Åと粗いセラミック基板１１上に、アライメントマーク１４の形成時における露光の工程を示した例である。セラミック基板１１上に絶縁層１２ｆが形成され、絶縁層１２ｆはレチクル９６ｃを介して、紫外線９４に露光されている。絶縁層１２ｆに入射した紫外線はセラミック基板１１に反射されるが、セラミック基板１１の表面が粗いため面上で一様に反射されるのではなく無秩序に乱反射され、乱反射紫外線４０となる。
【００２７】
図１２（ｄ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して水平方向から見た例である。露光時に紫外線９４が面上では一様に１８０度、反射されたためアライメントマーク１４の側面の形状は整然とし、角形性を失っていない。また、平滑な基板１７の表面と同様にアライメントマーク１４の上面も平滑である。
【００２８】
これに対し、図１２（ｃ）は、セラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して水平方向から見た例である。露光時に無秩序に乱反射した乱反射紫外線４０のためアライメントマーク１４の側面の形状は乱れ、角形性を失っている。また、セラミック基板１１の表面粗さを引き継ぎアライメントマーク１４の上面の形状も乱れている。
【００２９】
図１２（ｆ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して垂直方向から見た例である。露光時に紫外線９４は平滑な基板１７上で反射されたため反射平行紫外線４１となったため、アライメントマーク１４の側面形状は整然とし、角形性を失っていない。
【００３０】
これに対し、図１２（ｅ）は、はセラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して垂直方向から見た例である。露光時に無秩序に乱反射した乱反射紫外線４０のためアライメントマーク１４の側面の形状は乱れている。
【００３１】
図１３（ｂ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４に基板上レーザビーム５１が入射し反射されている様子を示したものである。上面、側面ともに角形性を保っているためレーザビーム５１は面上では一様に反射される。このため基板面上で反射された反射平行レーザビーム５３は図８に示される受光系３８、信号処理系３９における処理後、図９（ｂ）に示すように整った信号波形を得る。
【００３２】
これに対し、図１３（ａ）は、表面の粗いセラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４にレーザビーム５１が入射し反射されている様子を示している。上面、側面ともに形状が乱れ、角形性を失っているため基板上レーザビーム５１は無秩序に散乱される。このため面上で回折された散乱レーザビーム５２から得られる信号波形は図８に示される受光系３８、信号処理系３９における処理後図９（ｂ）に示されるような整った信号波形に比べ波形の幅が広がり、また単一ではなく複数のピークを持つため、アライメントマーク１４のセンターラインの正確な位置を求めることができなくなる。
【００３３】
最終的に回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインを特定できず正確なマーク位置が計測できない。
【００３４】
第２の理由はアライメントマークが多層配線層形成工程において劣化損傷し、レーザーによる個々のアライメントマークの正確な位置が検出できなくなるためである。
【００３５】
図１４は、はアライメントマークが多層配線層形成工程において劣化損傷した例が示している。図１４（ａ）（ｂ）は、劣化損傷していない正常なアライメントマーク１４の例を示している。これらは劣化損傷していないためマークのエッジが明確である。図１４（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、劣化損傷したアライメントマーク１４の例を示している。（ｃ）はこすれることにより、（ｄ）は欠けることにより、（ｅ）はつぶれることによりアライメントマーク１４が劣化損傷している。
【００３６】
いずれのアライメントマークの変形が起きたとしても、レーザビームがアライメントマーク１４の表面で乱反射されるため信号波形が乱れアライメントマーク１４の位置を特定できない。最終的に回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインを特定できず正確なマーク位置が計測できない。
【００３７】
図１５には、図１４と同じく劣化損傷したアライメントマーク１４の例の中で、とくに剥離が起こった例が示されている。剥離したアライメントマーク１４の数に応じて精度が低下することになる。
【００３８】
これらの損傷は、スピンコーティング時のレジスト、絶縁層の塗布による物理的に加わる力、乾燥、焼成時の熱、現像液による化学的ダメージ等により生じる。
【００３９】
第２の問題点は、損傷剥離したアライメントマークが配線領域へ移動し、ゴミとなるなどの品質影響をもたらすことである。
【００４０】
本発明の目的は多層配線基板製造工程において常に高品質なアライメントマークを提供することにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載露光位置合わせ用マークの形成方法は、基板上に平滑層を形成し、前記平滑層上に露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする。
【００４２】
また、請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、基板上に配線パターンと露光位置合わせ用マークを同時に形成する配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と、感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターンの上に形成する絶縁層形成工程とを備え、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程の完了後に、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程を所望の層数の多層配線基板が形成されるまで繰返し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程は以前に形成した露光位置合わせ用マークと異なる位置に形成することを特徴とする。
【００４３】
また、請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記露光位置合わせ用マーク上に同時に形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４４】
また、請求項４記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４５】
また、請求項５記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４６】
また、請求項６記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４７】
また、請求項７記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４８】
また、請求項８記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項４記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４９】
また、請求項９記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項７記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
図３（ｄ）に、本発明の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を用いて形成したアライメントマークと、そのアライメントマークを使用して製造した多層配線基板の例が示されている。ここでは３層の配線基板の例を示す。セラミック基板１１上に絶縁層１２ａと絶縁層１５ａが形成され、絶縁層１２ａ上には金配線層１３ａが、絶縁層１５ａ上にはアライメントマーク１４ａが形成されている。金配線層１３ａは絶縁層１２ｂによって覆われている。絶縁層１２ｂ上には金配線層１３ｂが形成され、金配線層１３ｂは絶縁層１２ｃによって覆われており、この絶縁層１２ｃ上には金配線層１３ｃが形成され、金配線層１３ｃは絶縁層１２ｄによって覆われている。金配線層１３ａと金配線層１３ｂ、金配線層１３ｂと金配線層１３ｃはビアホールの位置においてつながっており電気的に接続されている。
【００５２】
次に、このアライメントマークの形成方法を、このマークを使用して製造する多層配線基板の製造方法と共に図面を用いて詳細に説明する。
【００５３】
まず、図１（ａ）に示す通り、多層配線基盤用の基板としてセラミック基板１１を用いる。後の工程の液状材料の塗布性を改善することを目的として純水高圧洗浄、プラズマ処理を行う。
【００５４】
この時セラミック基板１１の算術平均粗さＲａは７０００Åであり、セラミック基板１１の表面は粗い。
【００５５】
次に、図１（ｂ）に示す通り、感光性絶縁材料９５をセラミック基板１１に塗布する。セラミック基板１１をスピンコーターのステージに乗せ、感光性液状絶縁材料９５（フォトニース（商品名）；東レ（株）製）を基板の中央に滴下する。最初、１０００回転／分の速度で３０分回転し、次に２０００回転／分に回転数を上げ３秒回転する。最初の回転は求める膜厚を均一に得るためであり、最後の回転は基板端部の盛り上がりを振り切るための回転として有効である。塗布された膜を乾燥させるため、７５℃のオーブンに１時間投入する。
【００５６】
次に、図１（ｃ）に示す通り、室温に戻った基板を露光装置とレチクル９６ａを用いて感光性絶縁材料９５を紫外線９４に露光し、多層配線層の下地とアライメントマークの下地のパターンを形成する。
【００５７】
次に、図１（ｄ）に示す通り、感光性絶縁材料９５の感光していない箇所を溶解させる。現像液（ＤＶ５０５（商品名）；東レ（株）製）に露光後の基板を現像液に浸漬し、ビアホールの中を効率よく溶解させ解像するために超音波をかけながら揺動する。ビアホールを解像したら、層間絶縁膜として完成させるため、酸素濃度１％未満の窒素雰囲気焼成装置で、温度２００℃２０分、３８５℃２０分の硬化を行う。その結果、絶縁層１２ａが形成される。ちなみに、この時感光性絶縁材料９５の表面の算術表面粗さＲａは３００Åであり、セラミック基板１１の算術表面粗さＲａ＝７０００Åと比較して１桁以上平滑である。
【００５８】
次に、図１（ｅ）に示す通り、硬化した絶縁層９２ａ表面に電解メッキの電極膜として機能するスパッタ膜９７を形成する。クロムを５００Å成膜した後パラジウムを１５００Å成膜する。
【００５９】
次に、図１（ｆ）に示す通り、感光性レジスト９８を塗布する。セラミック基板１１をスピンコーターのステージに乗せ、スパッタ膜上に感光性レジスト９８（ＰＬＰ３０（製品名）；クライアントジャパン製）を基板の中央に滴下する。最初、５００回転／分の速度で１０分回転し、次に回転数を上げ１５００回転／分で１０秒回転する。そして１００℃４５分で乾燥させる。
【００６０】
次に、図２（ａ）に示す通り、乾燥後室温に戻った基板上の感光性レジストをレチクル９６ｂを用いて紫外線９４に露光し、配線パターン及び、アライメントマークパターンを形成する。
【００６１】
そして、図２（ｂ）に示す通り、現像液（ＤＶ５０５（商品名）；東レ（株）製）に浸漬、揺動し、配線パターン部及びアライメントマークパターン部を溶解して解像する。
【００６２】
次に、図２（ｃ）に示す通り、電解メッキにより金メッキ膜９９を形成する。膜厚は１１．５μｍである。
【００６３】
そして、図２（ｄ）に示す通り、電解メッキ後、有機溶剤（ブタノン）を用いて感光性レジストを溶解除去する。
【００６４】
次に、図２（ｅ）に示す通り、イオンビームミリングによってスパッタ膜の配線パターン部とアライメントマーク部以外を除去する。以後、金メッキ膜９９とスパッタ膜９７からなる配線パターン部を金配線層１３ａと称し、アライメントマークをアライメントマーク１４ａと称す。ここまでの工程で、１層目の金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａの形成が完了する。以後２層目以後の金配線層とアライメントマークの形成方法を示す。
【００６５】
次に、図３（ａ）に示す通り、感光性絶縁材料９５を塗布し絶縁層１２ｂを第１層目の絶縁層１２ａと同様の工程で形成する。この時、アライメントマーク１４ａによって第１層目の配線層との位置合わせを行う。図３（ａ）においてはアライメントマーク１４ａは感光性絶縁材料９５に被覆され位置合わせを行うことができないように見えるが、実際にはレーザーは乾燥、硬化前の感光性絶縁材料９５を透過するので、位置合わせを行うことができる。
【００６６】
次に、図３（ｂ）に示す通り、第２層目の金配線層１３ｂを第１層目と同様に形成する。この時、アライメントマーク１４ａによって第１層目の配線層との位置合わせを行う。
【００６７】
次に、図３（ｃ）に示す通り、絶縁層１３ｃを第１層目の絶縁層１３ａと第２層目の絶縁層１３ｂ絶縁層と同様の工程で形成する。この時も、アライメントマーク１４ａによって第２層目の配線層と位置合わせを行う。
【００６８】
以降、これらの工程を繰返し所望の多層配線層を所望の層数まで積層する。アライメントマークは多層配線基板の製造方法を利用して形成されるため、新たな製造工程は必要としていない。本実施例の中では３層の配線層の例を示している。
【００６９】
本発明の実施の形態では、平滑層を形成するために感光性絶縁材料９５を塗布する例を示したが、平滑層を形成する方法はこの方法のみに限定されるものではない。通常の多層配線基板製造工程とは別に平滑層を形成する工程を設けることになるが、例えばポリイミドシート、或いはエポキシ樹脂シート貼付することにより平滑層を形成することによっても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
本発明の実施の形態では、多層配線基板製造時におけるアライメントマーク形成方法について説明したが、多層配線製造に用いるアライメントマークに限定されるものではない。同様の方法をアライメントマークを必要とする物を製造する場合に適用することも可能である。
【００７１】
このように、本発明の実施の形態においては絶縁層上にアライメントマークを形成する。そのため、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となる。
【００７２】
次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７３】
図４（ａ）を参照すると、セラミック基板１１上にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃという３つのアライメントマークが設けられている。アライメントマークが多層配線基板製造工程の途中において劣化損傷するため、配線層を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成するためである。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を説明する。
【００７５】
多層配線層を本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。配線パターンを露光する時に用いるレチクルに金配線層１３ａのパターンとともにアライメントマーク１４ａのパターンを形成することにより、金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを同時に形成する。
【００７６】
次に、金配線層１３ｂを形成する時にも同様にアライメントマーク１４ｂを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【００７７】
次に、金配線層１３ｃを形成する時にも同様にアライメントマーク１４ｃを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。
【００７８】
このように、本発明の第２の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができる。
【００７９】
次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８０】
図４（ｂ）を参照すると、セラミック基板１１上の３つのアライメントマークがそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し、品質に悪影響を与えることを防止するためである。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を説明する。
【００８２】
多層配線層を本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。金配線層１３ａを形成する時にアライメントマーク１４ａを同時に形成する。
【００８３】
次に、金配線層１３ｂを形成する時にアライメントマーク１４ｂを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【００８４】
次に、金配線層１３ｃを形成する時にアライメントマーク１４ｃを形成する。また、絶縁層１２ｄを形成する時に絶縁層１６ａを形成し、アライメントマーク１４ａを被覆する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。以後所望の層数になるまで同様の工程を用いて積層する。本実施例では３層の例を示している。最上層の感光性絶縁層を形成する時には、全てのアライメントマークを被覆する。
【００８５】
このように、本発明の第３の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎に新たにアライメントマークを形成する。また、使用終了したアライメントマークは絶縁層で被覆する。このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【００８６】
次に、本発明の第４の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を図面を参照して詳細に説明する。
【００８７】
図４（ａ）を参照すると、第２の実施の形態と同様にセラミック基板１１上にアライメントマークが３つ設けられている。アライメントマークが多層配線基板製造工程の途中において劣化損傷するため、配線層を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成するためである。
【００８８】
図６を参照すると、本発明第４の実施の形態における、セラミック基板１１上にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する場所と形状の例が示されている。
【００８９】
図６（ａ）を参照すると、製造工程順にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃがＸ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用としてそれぞれに形成されている。Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ａの相対位置関係、Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ｂの相対位置関係、Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ｃの相対位置関係は等しい。すなわち、全ての成分のアライメントマークはその相対的位置関係を維持したまま製造工程順に平行移動させた位置に形成されている。またどの方向においても平行移動させた結果アライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃが重なることがないように、平行移動する距離は図６（ｂ）に示される、回折格子上に並んでいるアライメントマーク（図６（ａ）では長方形で図示）の長さ１４ｆ（図６（ｂ）では最も左にあるアライメントマーク１４の左端から最も右にあるアライメントマーク１４の右端まで）よりも長く設定している。このような構成にする理由は以下の通りである。
【００９０】
図７を参照すると、アライメントマークとレーザビームの走査の関係が示されている。
【００９１】
図７（ａ）（ｂ）を参照すると、相対的位置関係を維持したまま、製造工程順に平行移動させた位置にアライメントマークを順番に形成した例が示されている。
【００９２】
図７（ａ）を参照すると、露光位置合わせ開始時点において３方向のレーザビームはそれぞれアライメントマーク１４ａ付近に照射されている。ここで、３方向のレーザビームの光学系は固定されており、３方向のレーザビームの相対位置関係も変化しないため１方向のレーザビームを移動させると３方向全てのレーザビームが相対位置関係を保持したまま平行移動する。
【００９３】
つぎに、Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１がアライメントマーク１４ａ上を走査するように、また同時にθ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１２がアライメントマーク１４ａ上を走査するように基板３０２を移動させアライメントマーク１４ａの位置を計測する。Ｙ方向、θ方向が終わると、Ｘ方向も同様に露光位置合わせを行う。
【００９４】
図７（ｂ）を参照すると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対的位置関係を維持したまま、平行移動させた位置に３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂが形成されている。Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１をＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されるように基板３０２を移動させると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持しているので、レーザビーム５１２はθ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射され、レーザビーム５１３はＸ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されることになる。
【００９５】
次に、アライメントマーク１４ａを走査した時と同様にＹ方向とθ方向を同時に、その次にＸ方向のアライメントマーク１４ｂ上をレーザビームでそれぞれ走査し、それぞれの方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測する。
【００９６】
これに対し、図７（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）を参照すると、相対的位置関係を維持せず、新たなアライメントマークを形成した例が示されている。
【００９７】
図７（ｃ）を参照すると、図７（ａ）と同様に露光位置合わせ開始時点において３方向のレーザビームはそれぞれアライメントマーク１４ａ付近に照射されている。そして、図７（ａ）の場合と同様に、Ｙ方向、θ方向、Ｘ方向のアライメントマーク１４ａをそれぞれ走査し、それぞれの方向のアライメントマーク１４ａの位置を計測する。
【００９８】
図７（ｄ）を参照すると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対的位置関係を維持せずに、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂが形成されている。Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１をＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されるように基板３０２を移動させると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないので、レーザビーム５１２はθ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂから離れた位置に照射され、レーザビーム５１３もＸ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂから離れた位置に照射される。
【００９９】
この後、レーザビーム５１１でＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂを走査し、位置を計測する。
【０１００】
図７（ｅ）を参照すると、Ｙ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測の後、θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測を行うために、レーザビーム５１２をθ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂ付近に照射されるように、基板３０２を移動させた例が示されている。このように、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないため、図７（ｂ）の例とは異なりＹ方向とθ方向のアライメントマーク１４ｂを同時に走査することができない。そのため、θ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂを走査するために基板３０２の移動が必要となる。
【０１０１】
図７（ｆ）を参照すると、θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測の後、Ｘ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測を行うために、レーザビーム５１３をＸ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂ付近に照射されるように、基板３０２を移動させた例が示されている。このように、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないので、レーザビーム５１２の位置を走査前の位置に戻すだけではレーザビーム５１３はＸ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されず、基板３０２の更なる移動が必要となる。
【０１０２】
図７（ａ）（ｂ）に示したように、全ての成分のアライメントマークをその相対的位置関係を維持したまま製造工程順に平行移動させた位置に形成することにより、図７（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示した例と異なり、アライメントマーク１４をレーザビームで走査し位置を計測する精度が向上する。
【０１０３】
その第１の理由は、Ｙ方向とθ方向のアライメントマーク１４の位置を同時に計測することができるためである。基板３０２の移動は精度の低下につながるため、基板３０２の露光位置合わせは全て、或いは複数の方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４を同時に計測して行うのが望ましい。本実施の形態においては、Ｙ方向とθ方向のアライメントマーク１４を同時に計測することが可能であるため、アライメントマーク１４をレーザビームで走査し位置を計測する精度が向上する。
【０１０４】
第２の理由は、Ｙ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測後θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測するために移動する距離、またθ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測後Ｘ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測するために移動する距離が減少するためである。
【０１０５】
本発明の実施の形態では１工程で３箇所のアライメントマークを使用する例を示したが、使用するアライメントマークの数はこれに限定されるものではない。また、アライメントマークの数が増加すればするほど本発明の実施の形態による効果は大きくなる。
【０１０６】
また、３つ全てのアライメントマークを前工程での位置から平行移動した位置に形成せず、２つ以上のアライメントマークを前工程のアライメントマークの位置から平行移動した位置に形成するだけでも効果は減少するが同様の効果が得られる。
【０１０７】
このように、本発明の第４の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができ、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１０８】
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０９】
図４（ｃ）を参照すると、第２の実施の形態と同様にセラミック基板１１上に３つのアライメントマークが設けられており、また、第１の実施例と同様にアライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。平滑な面上にアライメントマークを形成することにより、精度の高い露光位置合わせを行うためである。
【０１１０】
次に、本発明の第５の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を図面を参照して説明する。
【０１１１】
多層配線層を図１に示された本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。感光性絶縁材料９５を露光するときに用いるレチクル９６ａに絶縁層１２ａのパターンとともに絶縁層１５ａのパターンを形成することにより、絶縁層１２ａと絶縁層１５ａを同時に形成し、また金配線層１３ａを形成する時にアライメントマーク１４ａを絶縁層１５ａ上に形成する（図１（ｄ）に相当）。
【０１１２】
次に、図４（ｃ）における絶縁層１２ｂを形成するときにも同様に絶縁層１５ｂを形成する。また金配線層１３ｂを形成する時にアライメントマーク１４ｂを絶縁層１５ａ上に形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【０１１３】
次に、絶縁層１２ｃを形成するときにも同様に絶縁層１５ｃを形成する。また金配線層１３ｃを形成する時にアライメントマーク１４ｃを絶縁層１５ａ上に形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。以後所望の層数まで上記の工程を繰返す。
【０１１４】
このように、本発明の第５の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎に新たに絶縁層を形成し絶縁層上にアライメントマークを新たに形成する。従って、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となる。
【０１１５】
次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１６】
図４（ｂ）を参照すると、第３の実施の形態と同様に、セラミック基板１１上の３つのアライメントマークがそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。
【０１１７】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第６の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１１８】
このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１１９】
次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２０】
図５を参照すると、第３の実施の形態と同様に、３つのアライメントマークが形成されており、それぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。また、第１の実施例と同様に、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。
【０１２１】
このように、本発明の第７の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となり、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【０１２２】
次に、本発明の第８の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２３】
図４（ｃ）を参照すると、第４の実施の形態と同様に、３つのアライメントマークが設けられており、また、第１の実施の形態と同様に、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。
【０１２４】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第８の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保持したまま平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１２５】
このように、本発明の第８の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成でき、また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１２６】
次に、本発明の第９の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２７】
図５を参照すると、第７の実施の形態と同様に３つのアライメントマークが形成されており、また、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。またそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。
【０１２８】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第９の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４、第８の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１２９】
このように、本発明の第９の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となり、かつ使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１３０】
次に、本発明第１から第９の実施の形態に用いられるアライメントマークの寸法と形状について説明する。
【０１３１】
図６（ｂ）はアライメントマークの寸法と形状を示したものである。アライメントマーク１４は縦横それぞれ１０μｍ、中心間の距離は２０μｍである。
【０１３２】
本発明の実施の形態ではアライメントマークの寸法について図６（ｂ）に示す例を示したが、寸法はこれに限定されるものではない。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の第１の効果は、従来より精度の高い露光位置合わせができることである。
【０１３４】
その第１の理由は、表面の粗い基板上に平滑層を形成しその平滑層上にアライメントマークを形成したためである。
【０１３５】
第２の理由は、多層配線基板製造工程において１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるためである。
【０１３６】
第３の理由は、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合において、その相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置にアライメントマークを形成するため、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近に照射させるように基板を移動させる距離を減少させることができるためである。
【０１３７】
第２の効果は、多層配線基板製造工程において新たなコストの増加を抑えながら配線領域での品質劣化を防止できることである。
【０１３８】
その理由は、更新されて未使用になった露光位置合わせマークを封鎖することにより、剥離或いは欠けた露光位置合わせマークが配線領域へ移動しゴミとなることを防止できるためである。
【０１３９】
本願発明の効果を実現する上記の方法は、いずれも通常の多層配線基板製造工程を変更することなく実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図４】本発明の第２，３，４，５，６，８の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図５】本発明の第７，９の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図６】本発明の第４，６，８，９の実施の形態の露光位置合わせ用マークの形成場所、寸法形状を示す図である。
【図７】多層配線基板製造工程中のアライメントマークの位置とレーザビームの走査の関係が示されている。
【図８】露光装置と基板の位置合わせを行う光学系を示した図である。
【図９】基板上におけるアライメントマークとレーザビームの関係と、計測される信号波形を示した図である。
【図１０】基板上のアライメントマークの位置を示した図である。
【図１１】従来の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図１２】表面の粗い基板上と表面の平滑な基板上で形成されるアライメントマークの違いを示した図である。
【図１３】表面の粗い基板上と表面の平滑な基板上でのレーザビームの反射のされ方の違いを示した図である。
【図１４】多層配線基板形成工程においてアライメントマークが劣化損傷した例を示している。
【図１５】多層配線基板形成工程においてアライメントマークが剥離した例を示している。
【符号の説明】
１１ セラミック基板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 絶縁層
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 金配線層
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ アライメントマーク
１４ｆ アライメントマークの長さ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 絶縁層
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 絶縁層
１７ 平滑な基板
３０２ 基板
３１ Ｈｅ−Ｎｅレーザー
３３ ビーム分割光学系
３４ ｘ方向、ｙ方向検出切換
３５ ビーム成形光学系
３６ ビーム分離光学系
３７ 対物レンズ
３８ 受光系
３９ 信号処理系
３９２ 信号波形表示系
４０ 反射紫外線
４１ 反射平行紫外線
５１，５１１，５１２，５１３ レーザビーム
５２ 反射レーザビーム
５３ 反射レーザビーム
９４ 紫外線
９５ 感光性絶縁材料
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ レチクル
９７ スパッタ膜
９８ 感光性レジスト
９９ 金メッキ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光位置合わせ用マーク（以後、アライメントマークと称す）形成方法について説明するに先立ち、まず、アライメントマークを計測し、露光装置と基板の位置合わせを行う方法について説明し、次に従来のアライメントマークの形成方法について説明する。
【０００３】
図８は基板の位置を計測し、露光装置と基板の位置合わせを行う光学系を示した図である。光学系は露光装置に固定されており光学系により基板の位置が計測されると、露光装置と基板の相対位置関係が計測されたことになる。Ｈｅ−Ｎｅレーザー３１から発したＨｅ−Ｎｅレーザビームは、ビーム分割光学系３３によって基板３０２上にあるＸ方向位置合わせ用アライメントマーク、Ｙ方向位置合わせ用アライメントマーク、θ方向位置合わせ用アライメントマークをそれぞれ照射するための３つの光に分岐される。３つに分岐されたビームは分岐されたビームそれぞれに独立して存在するｘ方向、ｙ方向検出切換３４、ビーム成形光学系３５、ビーム分離光学系３６、対物レンズ３７を通して基板３０２上に照射される。
【０００４】
あらかじめプレート上に形成された回折格子状に並んだアライメントマーク１４にレーザビームが照射されると、そのマーク段差で回折、散乱され再び同じ光路を通って戻される。戻されるレーザビームは途中のビーム分離光学系３６によって送光系と分離されて受光系３８へ導かれ、光電変換後信号処理系３９へ導かれた後、信号波形表示系３９２へ導かれ信号波形を表示する。ここでアライメントマーク１４はＸ方向用，Ｙ方向用，θ方向用独立に設けられ、上記アライメント検出もＸ方向用、Ｙ方向用、θ方向用別々に実行される。
【０００５】
図９は基板上のアライメントマーク１４とレーザビーム５１との関係を示した図である。
【０００６】
図９（ａ）はアライメントマーク１４とレーザビーム５１の位置関係を示した図であり矢印は走査される方向を示す。アライメントマーク１４の段差にレーザビーム５１が入射し、回折光が得られる。
【０００７】
図９（ｂ）は回折光から得られた信号波形を示す図である。基板３０２の移動に伴って、アライメントマークで発生する回折、散乱光は光電変換されて図９（ｂ）に示されるようなＤＣ信号波形が得られる。この信号は、基板３０２を固定しているステージに取りつけられたレーザ干渉計により発生位置がサンプリングされ、露光装置に対する正確なアライメントマークの位置が算出される。
【０００８】
図１０はセラミック基板４２上のアライメントマーク１４を示す図である。紙面上で上方向がＹ方向、右方向がＸ方向である。回折格子状に並んだアライメントマーク１４は図９（ａ）に示すように一列に配置されているが、図示の都合上図１０では長方形で図示する。アライメントマーク１４はＸ方向位置合わせ用，Ｙ方向位置合わせ用，θ位置合わせ用（本願発明の特徴と直接関係がないため詳述を避けるが、θはＸ−Ｙ平面上（紙面上）での回転角度を表し、ここでもＹ方向の位置合わせをすることにより、回転角度を所望の値に設定する。）とあり、それぞれについてアライメントマーク１４の位置が算出される。ここで実際には図９（ａ）に示すように各成分のアライメントマーク１４は回折格子状に並んでいる。その回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインの位置を各成分毎に算出することにより、基板３０２と露光装置の位置合わせがおこなわれる。
【０００９】
次に、従来のアライメントマークの形成方法について説明する。
【００１０】
図１１（ｇ）は従来のアライメントマークの形成方法により製造されたアライメントマークと、そのアライメントマークを用いて製造された多層配線基板を基板面に平行な方向から見た断面図の例を示している。セラミック基板１１上に絶縁層１２ａが形成され、その上に金配線層１３ａが形成されている。この金配線層１３ａは絶縁層１２ｂによって覆われており、絶縁層１２ｂ上には金配線層１３ｂが形成されている。以後同様に、絶縁層１２ｃ、金配線層１３ｃ、絶縁層１２ｄの順に積層されている。セラミック基板１１上の絶縁層１２ａとは別の場所にアライメントマーク１４ａが形成されている。
【００１１】
次に、図１１（ｇ）のアライメントマーク１４ａの製造方法および、そのアライメントマークを用いて製造された多層配線基板の製造方法について図９を参照して説明する。
【００１２】
図１１（ａ）に示す通り、基板としてセラミック基板１１を用いる。
【００１３】
次に、図１１（ｂ）に示す通り、セラミック基板１１上に絶縁層１２ａを形成する。絶縁層１２ａはスピンコーティングにより塗布し、レチクル（マスク）を介して露光し、その後現像することによりセラミック基板１１上の所望の箇所に形成される。
【００１４】
次に、図１１（ｃ）に示す通り、金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを同時に形成する。電解メッキの際の電極膜（図示せず）をスパッタにより形成した後、レジストを塗布する。塗布されたレジストをレチクルと露光装置を用いて露光し、その後現像を行い配線パターンを形成する。配線パターンを形成後電解メッキにより金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを形成する。
【００１５】
次に、図１１（ｄ）に示す通り、絶縁層１２ｂを絶縁層１２ａと同様に形成する。この時、アライメントマーク１４ａを使用して露光位置合わせを行う。
【００１６】
以後、図１１（ａ）〜（ｄ）までの工程を繰返すことで、所望の層数の多層配線を得る。露光を行う際には、全てアライメントマーク１４ａを使用して露光位置合わせを行う。
【００１７】
図１１（ｅ）には、２層目の金配線層１３ｂが形成されている様子が示され、図１１（ｆ）には、３層目の金配線層１３ｃが形成されている様子が示されている。
【００１８】
図１１（ｇ）には、最終的に３層の配線層が示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題点は、アライメントマーク列のセンターラインを特定することができず、精度の高い露光位置合わせができないことである。
【００２０】
その第１の理由は、表面の粗い基板上にアライメントマークを形成するとアライメントマークの形状が乱れてしまうため、レーザーによる個々のアライメントマークの正確な位置が検出できなくなるためである。
【００２１】
図１２は、上の図から順に基板上にアライメントマーク１４形成時における露光工程を断面図で示した例、アライメントマーク１４形成後基板面に対して水平方向から見た断面図の例、基板面に対して垂直方向から見た例である。（ａ）（ｃ）（ｅ）は表面が粗い基板、（ｂ）（ｄ）（ｆ）は表面が平滑な基板の例を示している。
【００２２】
ここで、基板表面の粗さを示す指標となる算術平均粗さＲａを説明する。
【００２３】
【数１】
数１は、算術平均粗さを表す式を示している。算術平均粗さとは、「表面で測定される凹凸を測定曲線とし、また表面に基準となる原点を設け原点から表面に平行の方向の長さをｘとし、ある基準長さｌだけ抜き取り、抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差ｆ（ｘ）の絶対値を合計し、平均した値」である。
【００２５】
図１２（ｂ）は、表面が平滑な基板、例えば算術平均粗さＲａが３００Åの平滑な基板１７上に、アライメントマーク１４の形成時における露光の工程の例を示している。平滑な基板１７上に絶縁層１２ｆが形成され、絶縁層１２ｆはレチクル９６ｃを介して、紫外線９４に露光されている。絶縁層１２ｆに入射した紫外線は平滑な基板１７に反射される。このとき、基板の表面が平滑なため紫外線９４は面上では反射後も、秩序だった反射平行紫外線４１となる。
【００２６】
これに対し、図１２（ａ）は、算術平均粗さが７０００Åと粗いセラミック基板１１上に、アライメントマーク１４の形成時における露光の工程を示した例である。セラミック基板１１上に絶縁層１２ｆが形成され、絶縁層１２ｆはレチクル９６ｃを介して、紫外線９４に露光されている。絶縁層１２ｆに入射した紫外線はセラミック基板１１に反射されるが、セラミック基板１１の表面が粗いため面上で一様に反射されるのではなく無秩序に乱反射され、乱反射紫外線４０となる。
【００２７】
図１２（ｄ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して水平方向から見た例である。露光時に紫外線９４が面上では一様に１８０度、反射されたためアライメントマーク１４の側面の形状は整然とし、角形性を失っていない。また、平滑な基板１７の表面と同様にアライメントマーク１４の上面も平滑である。
【００２８】
これに対し、図１２（ｃ）は、セラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して水平方向から見た例である。露光時に無秩序に乱反射した乱反射紫外線４０のためアライメントマーク１４の側面の形状は乱れ、角形性を失っている。また、セラミック基板１１の表面粗さを引き継ぎアライメントマーク１４の上面の形状も乱れている。
【００２９】
図１２（ｆ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して垂直方向から見た例である。露光時に紫外線９４は平滑な基板１７上で反射されたため反射平行紫外線４１となったため、アライメントマーク１４の側面形状は整然とし、角形性を失っていない。
【００３０】
これに対し、図１２（ｅ）は、はセラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４を基板面に対して垂直方向から見た例である。露光時に無秩序に乱反射した乱反射紫外線４０のためアライメントマーク１４の側面の形状は乱れている。
【００３１】
図１３（ｂ）は、平滑な基板１７上に形成されたアライメントマーク１４に基板上レーザビーム５１が入射し反射されている様子を示したものである。上面、側面ともに角形性を保っているためレーザビーム５１は面上では一様に反射される。このため基板面上で反射された反射平行レーザビーム５３は図８に示される受光系３８、信号処理系３９における処理後、図９（ｂ）に示すように整った信号波形を得る。
【００３２】
これに対し、図１３（ａ）は、表面の粗いセラミック基板１１上に形成されたアライメントマーク１４にレーザビーム５１が入射し反射されている様子を示している。上面、側面ともに形状が乱れ、角形性を失っているため基板上レーザビーム５１は無秩序に散乱される。このため面上で回折された散乱レーザビーム５２から得られる信号波形は図８に示される受光系３８、信号処理系３９における処理後図９（ｂ）に示されるような整った信号波形に比べ波形の幅が広がり、また単一ではなく複数のピークを持つため、アライメントマーク１４のセンターラインの正確な位置を求めることができなくなる。
【００３３】
最終的に回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインを特定できず正確なマーク位置が計測できない。
【００３４】
第２の理由はアライメントマークが多層配線層形成工程において劣化損傷し、レーザーによる個々のアライメントマークの正確な位置が検出できなくなるためである。
【００３５】
図１４は、はアライメントマークが多層配線層形成工程において劣化損傷した例が示している。図１４（ａ）（ｂ）は、劣化損傷していない正常なアライメントマーク１４の例を示している。これらは劣化損傷していないためマークのエッジが明確である。図１４（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、劣化損傷したアライメントマーク１４の例を示している。（ｃ）はこすれることにより、（ｄ）は欠けることにより、（ｅ）はつぶれることによりアライメントマーク１４が劣化損傷している。
【００３６】
いずれのアライメントマークの変形が起きたとしても、レーザビームがアライメントマーク１４の表面で乱反射されるため信号波形が乱れアライメントマーク１４の位置を特定できない。最終的に回折格子状に並んだアライメントマーク１４のセンターラインを特定できず正確なマーク位置が計測できない。
【００３７】
図１５には、図１４と同じく劣化損傷したアライメントマーク１４の例の中で、とくに剥離が起こった例が示されている。剥離したアライメントマーク１４の数に応じて精度が低下することになる。
【００３８】
これらの損傷は、スピンコーティング時のレジスト、絶縁層の塗布による物理的に加わる力、乾燥、焼成時の熱、現像液による化学的ダメージ等により生じる。
【００３９】
第２の問題点は、損傷剥離したアライメントマークが配線領域へ移動し、ゴミとなるなどの品質影響をもたらすことである。
【００４０】
本発明の目的は多層配線基板製造工程において常に高品質なアライメントマークを提供することにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載露光位置合わせ用マークの形成方法は、基板上に平滑層を形成し、前記平滑層上に露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする。
【００４２】
また、請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、基板上に配線パターンと露光位置合わせ用マークを同時に形成する配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と、感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターンの上に形成する絶縁層形成工程とを備え、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程の完了後に、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程を所望の層数の多層配線基板が形成されるまで繰返し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程は以前に形成した露光位置合わせ用マークと異なる位置に形成することを特徴とする。
【００４３】
また、請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記露光位置合わせ用マーク上に同時に形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４４】
また、請求項４記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４５】
また、請求項５記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４６】
また、請求項６記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４７】
また、請求項７記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４８】
また、請求項８記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項４記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００４９】
また、請求項９記載の露光位置合わせ用マークの形成方法は、２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項７記載の露光位置合わせ用マークの形成方法である。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
図３（ｄ）に、本発明の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を用いて形成したアライメントマークと、そのアライメントマークを使用して製造した多層配線基板の例が示されている。ここでは３層の配線基板の例を示す。セラミック基板１１上に絶縁層１２ａと絶縁層１５ａが形成され、絶縁層１２ａ上には金配線層１３ａが、絶縁層１５ａ上にはアライメントマーク１４ａが形成されている。金配線層１３ａは絶縁層１２ｂによって覆われている。絶縁層１２ｂ上には金配線層１３ｂが形成され、金配線層１３ｂは絶縁層１２ｃによって覆われており、この絶縁層１２ｃ上には金配線層１３ｃが形成され、金配線層１３ｃは絶縁層１２ｄによって覆われている。金配線層１３ａと金配線層１３ｂ、金配線層１３ｂと金配線層１３ｃはビアホールの位置においてつながっており電気的に接続されている。
【００５２】
次に、このアライメントマークの形成方法を、このマークを使用して製造する多層配線基板の製造方法と共に図面を用いて詳細に説明する。
【００５３】
まず、図１（ａ）に示す通り、多層配線基盤用の基板としてセラミック基板１１を用いる。後の工程の液状材料の塗布性を改善することを目的として純水高圧洗浄、プラズマ処理を行う。
【００５４】
この時セラミック基板１１の算術平均粗さＲａは７０００Åであり、セラミック基板１１の表面は粗い。
【００５５】
次に、図１（ｂ）に示す通り、感光性絶縁材料９５をセラミック基板１１に塗布する。セラミック基板１１をスピンコーターのステージに乗せ、感光性液状絶縁材料９５（フォトニース（商品名）；東レ（株）製）を基板の中央に滴下する。最初、１０００回転／分の速度で３０分回転し、次に２０００回転／分に回転数を上げ３秒回転する。最初の回転は求める膜厚を均一に得るためであり、最後の回転は基板端部の盛り上がりを振り切るための回転として有効である。塗布された膜を乾燥させるため、７５℃のオーブンに１時間投入する。
【００５６】
次に、図１（ｃ）に示す通り、室温に戻った基板を露光装置とレチクル９６ａを用いて感光性絶縁材料９５を紫外線９４に露光し、多層配線層の下地とアライメントマークの下地のパターンを形成する。
【００５７】
次に、図１（ｄ）に示す通り、感光性絶縁材料９５の感光していない箇所を溶解させる。現像液（ＤＶ５０５（商品名）；東レ（株）製）に露光後の基板を現像液に浸漬し、ビアホールの中を効率よく溶解させ解像するために超音波をかけながら揺動する。ビアホールを解像したら、層間絶縁膜として完成させるため、酸素濃度１％未満の窒素雰囲気焼成装置で、温度２００℃２０分、３８５℃２０分の硬化を行う。その結果、絶縁層１２ａが形成される。ちなみに、この時感光性絶縁材料９５の表面の算術表面粗さＲａは３００Åであり、セラミック基板１１の算術表面粗さＲａ＝７０００Åと比較して１桁以上平滑である。
【００５８】
次に、図１（ｅ）に示す通り、硬化した絶縁層９２ａ表面に電解メッキの電極膜として機能するスパッタ膜９７を形成する。クロムを５００Å成膜した後パラジウムを１５００Å成膜する。
【００５９】
次に、図１（ｆ）に示す通り、感光性レジスト９８を塗布する。セラミック基板１１をスピンコーターのステージに乗せ、スパッタ膜上に感光性レジスト９８（ＰＬＰ３０（製品名）；クライアントジャパン製）を基板の中央に滴下する。最初、５００回転／分の速度で１０分回転し、次に回転数を上げ１５００回転／分で１０秒回転する。そして１００℃４５分で乾燥させる。
【００６０】
次に、図２（ａ）に示す通り、乾燥後室温に戻った基板上の感光性レジストをレチクル９６ｂを用いて紫外線９４に露光し、配線パターン及び、アライメントマークパターンを形成する。
【００６１】
そして、図２（ｂ）に示す通り、現像液（ＤＶ５０５（商品名）；東レ（株）製）に浸漬、揺動し、配線パターン部及びアライメントマークパターン部を溶解して解像する。
【００６２】
次に、図２（ｃ）に示す通り、電解メッキにより金メッキ膜９９を形成する。膜厚は１１．５μｍである。
【００６３】
そして、図２（ｄ）に示す通り、電解メッキ後、有機溶剤（ブタノン）を用いて感光性レジストを溶解除去する。
【００６４】
次に、図２（ｅ）に示す通り、イオンビームミリングによってスパッタ膜の配線パターン部とアライメントマーク部以外を除去する。以後、金メッキ膜９９とスパッタ膜９７からなる配線パターン部を金配線層１３ａと称し、アライメントマークをアライメントマーク１４ａと称す。ここまでの工程で、１層目の金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａの形成が完了する。以後２層目以後の金配線層とアライメントマークの形成方法を示す。
【００６５】
次に、図３（ａ）に示す通り、感光性絶縁材料９５を塗布し絶縁層１２ｂを第１層目の絶縁層１２ａと同様の工程で形成する。この時、アライメントマーク１４ａによって第１層目の配線層との位置合わせを行う。図３（ａ）においてはアライメントマーク１４ａは感光性絶縁材料９５に被覆され位置合わせを行うことができないように見えるが、実際にはレーザーは乾燥、硬化前の感光性絶縁材料９５を透過するので、位置合わせを行うことができる。
【００６６】
次に、図３（ｂ）に示す通り、第２層目の金配線層１３ｂを第１層目と同様に形成する。この時、アライメントマーク１４ａによって第１層目の配線層との位置合わせを行う。
【００６７】
次に、図３（ｃ）に示す通り、絶縁層１３ｃを第１層目の絶縁層１３ａと第２層目の絶縁層１３ｂ絶縁層と同様の工程で形成する。この時も、アライメントマーク１４ａによって第２層目の配線層と位置合わせを行う。
【００６８】
以降、これらの工程を繰返し所望の多層配線層を所望の層数まで積層する。アライメントマークは多層配線基板の製造方法を利用して形成されるため、新たな製造工程は必要としていない。本実施例の中では３層の配線層の例を示している。
【００６９】
本発明の実施の形態では、平滑層を形成するために感光性絶縁材料９５を塗布する例を示したが、平滑層を形成する方法はこの方法のみに限定されるものではない。通常の多層配線基板製造工程とは別に平滑層を形成する工程を設けることになるが、例えばポリイミドシート、或いはエポキシ樹脂シート貼付することにより平滑層を形成することによっても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
本発明の実施の形態では、多層配線基板製造時におけるアライメントマーク形成方法について説明したが、多層配線製造に用いるアライメントマークに限定されるものではない。同様の方法をアライメントマークを必要とする物を製造する場合に適用することも可能である。
【００７１】
このように、本発明の実施の形態においては絶縁層上にアライメントマークを形成する。そのため、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となる。
【００７２】
次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７３】
図４（ａ）を参照すると、セラミック基板１１上にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃという３つのアライメントマークが設けられている。アライメントマークが多層配線基板製造工程の途中において劣化損傷するため、配線層を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成するためである。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を説明する。
【００７５】
多層配線層を本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。配線パターンを露光する時に用いるレチクルに金配線層１３ａのパターンとともにアライメントマーク１４ａのパターンを形成することにより、金配線層１３ａとアライメントマーク１４ａを同時に形成する。
【００７６】
次に、金配線層１３ｂを形成する時にも同様にアライメントマーク１４ｂを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【００７７】
次に、金配線層１３ｃを形成する時にも同様にアライメントマーク１４ｃを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。
【００７８】
このように、本発明の第２の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができる。
【００７９】
次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８０】
図４（ｂ）を参照すると、セラミック基板１１上の３つのアライメントマークがそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し、品質に悪影響を与えることを防止するためである。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を説明する。
【００８２】
多層配線層を本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。金配線層１３ａを形成する時にアライメントマーク１４ａを同時に形成する。
【００８３】
次に、金配線層１３ｂを形成する時にアライメントマーク１４ｂを形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【００８４】
次に、金配線層１３ｃを形成する時にアライメントマーク１４ｃを形成する。また、絶縁層１２ｄを形成する時に絶縁層１６ａを形成し、アライメントマーク１４ａを被覆する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。以後所望の層数になるまで同様の工程を用いて積層する。本実施例では３層の例を示している。最上層の感光性絶縁層を形成する時には、全てのアライメントマークを被覆する。
【００８５】
このように、本発明の第３の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎に新たにアライメントマークを形成する。また、使用終了したアライメントマークは絶縁層で被覆する。このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【００８６】
次に、本発明の第４の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を図面を参照して詳細に説明する。
【００８７】
図４（ａ）を参照すると、第２の実施の形態と同様にセラミック基板１１上にアライメントマークが３つ設けられている。アライメントマークが多層配線基板製造工程の途中において劣化損傷するため、配線層を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成するためである。
【００８８】
図６を参照すると、本発明第４の実施の形態における、セラミック基板１１上にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する場所と形状の例が示されている。
【００８９】
図６（ａ）を参照すると、製造工程順にアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃがＸ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用としてそれぞれに形成されている。Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ａの相対位置関係、Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ｂの相対位置関係、Ｘ方向露光位置合わせ用、Ｙ方向露光位置合わせ用、θ方向露光位置合わせ用として３つ形成されているアライメントマーク１４ｃの相対位置関係は等しい。すなわち、全ての成分のアライメントマークはその相対的位置関係を維持したまま製造工程順に平行移動させた位置に形成されている。またどの方向においても平行移動させた結果アライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃが重なることがないように、平行移動する距離は図６（ｂ）に示される、回折格子上に並んでいるアライメントマーク（図６（ａ）では長方形で図示）の長さ１４ｆ（図６（ｂ）では最も左にあるアライメントマーク１４の左端から最も右にあるアライメントマーク１４の右端まで）よりも長く設定している。このような構成にする理由は以下の通りである。
【００９０】
図７を参照すると、アライメントマークとレーザビームの走査の関係が示されている。
【００９１】
図７（ａ）（ｂ）を参照すると、相対的位置関係を維持したまま、製造工程順に平行移動させた位置にアライメントマークを順番に形成した例が示されている。
【００９２】
図７（ａ）を参照すると、露光位置合わせ開始時点において３方向のレーザビームはそれぞれアライメントマーク１４ａ付近に照射されている。ここで、３方向のレーザビームの光学系は固定されており、３方向のレーザビームの相対位置関係も変化しないため１方向のレーザビームを移動させると３方向全てのレーザビームが相対位置関係を保持したまま平行移動する。
【００９３】
つぎに、Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１がアライメントマーク１４ａ上を走査するように、また同時にθ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１２がアライメントマーク１４ａ上を走査するように基板３０２を移動させアライメントマーク１４ａの位置を計測する。Ｙ方向、θ方向が終わると、Ｘ方向も同様に露光位置合わせを行う。
【００９４】
図７（ｂ）を参照すると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対的位置関係を維持したまま、平行移動させた位置に３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂが形成されている。Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１をＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されるように基板３０２を移動させると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持しているので、レーザビーム５１２はθ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射され、レーザビーム５１３はＸ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されることになる。
【００９５】
次に、アライメントマーク１４ａを走査した時と同様にＹ方向とθ方向を同時に、その次にＸ方向のアライメントマーク１４ｂ上をレーザビームでそれぞれ走査し、それぞれの方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測する。
【００９６】
これに対し、図７（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）を参照すると、相対的位置関係を維持せず、新たなアライメントマークを形成した例が示されている。
【００９７】
図７（ｃ）を参照すると、図７（ａ）と同様に露光位置合わせ開始時点において３方向のレーザビームはそれぞれアライメントマーク１４ａ付近に照射されている。そして、図７（ａ）の場合と同様に、Ｙ方向、θ方向、Ｘ方向のアライメントマーク１４ａをそれぞれ走査し、それぞれの方向のアライメントマーク１４ａの位置を計測する。
【００９８】
図７（ｄ）を参照すると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対的位置関係を維持せずに、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂが形成されている。Ｙ方向露光位置合わせ用のレーザビーム５１１をＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されるように基板３０２を移動させると、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないので、レーザビーム５１２はθ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂから離れた位置に照射され、レーザビーム５１３もＸ方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂから離れた位置に照射される。
【００９９】
この後、レーザビーム５１１でＹ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂを走査し、位置を計測する。
【０１００】
図７（ｅ）を参照すると、Ｙ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測の後、θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測を行うために、レーザビーム５１２をθ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂ付近に照射されるように、基板３０２を移動させた例が示されている。このように、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないため、図７（ｂ）の例とは異なりＹ方向とθ方向のアライメントマーク１４ｂを同時に走査することができない。そのため、θ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂを走査するために基板３０２の移動が必要となる。
【０１０１】
図７（ｆ）を参照すると、θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測の後、Ｘ方向のアライメントマーク１４ｂの位置の計測を行うために、レーザビーム５１３をＸ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂ付近に照射されるように、基板３０２を移動させた例が示されている。このように、３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂは３方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４ａの相対位置関係を維持していないので、レーザビーム５１２の位置を走査前の位置に戻すだけではレーザビーム５１３はＸ方向露光位置合わせ用アライメントマーク１４ｂの付近に照射されず、基板３０２の更なる移動が必要となる。
【０１０２】
図７（ａ）（ｂ）に示したように、全ての成分のアライメントマークをその相対的位置関係を維持したまま製造工程順に平行移動させた位置に形成することにより、図７（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示した例と異なり、アライメントマーク１４をレーザビームで走査し位置を計測する精度が向上する。
【０１０３】
その第１の理由は、Ｙ方向とθ方向のアライメントマーク１４の位置を同時に計測することができるためである。基板３０２の移動は精度の低下につながるため、基板３０２の露光位置合わせは全て、或いは複数の方向の露光位置合わせ用アライメントマーク１４を同時に計測して行うのが望ましい。本実施の形態においては、Ｙ方向とθ方向のアライメントマーク１４を同時に計測することが可能であるため、アライメントマーク１４をレーザビームで走査し位置を計測する精度が向上する。
【０１０４】
第２の理由は、Ｙ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測後θ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測するために移動する距離、またθ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測後Ｘ方向のアライメントマーク１４ｂの位置を計測するために移動する距離が減少するためである。
【０１０５】
本発明の実施の形態では１工程で３箇所のアライメントマークを使用する例を示したが、使用するアライメントマークの数はこれに限定されるものではない。また、アライメントマークの数が増加すればするほど本発明の実施の形態による効果は大きくなる。
【０１０６】
また、３つ全てのアライメントマークを前工程での位置から平行移動した位置に形成せず、２つ以上のアライメントマークを前工程のアライメントマークの位置から平行移動した位置に形成するだけでも効果は減少するが同様の効果が得られる。
【０１０７】
このように、本発明の第４の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができ、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１０８】
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０９】
図４（ｃ）を参照すると、第２の実施の形態と同様にセラミック基板１１上に３つのアライメントマークが設けられており、また、第１の実施例と同様にアライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。平滑な面上にアライメントマークを形成することにより、精度の高い露光位置合わせを行うためである。
【０１１０】
次に、本発明の第５の実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を図面を参照して説明する。
【０１１１】
多層配線層を図１に示された本発明の第１の実施の形態と同様に形成する。感光性絶縁材料９５を露光するときに用いるレチクル９６ａに絶縁層１２ａのパターンとともに絶縁層１５ａのパターンを形成することにより、絶縁層１２ａと絶縁層１５ａを同時に形成し、また金配線層１３ａを形成する時にアライメントマーク１４ａを絶縁層１５ａ上に形成する（図１（ｄ）に相当）。
【０１１２】
次に、図４（ｃ）における絶縁層１２ｂを形成するときにも同様に絶縁層１５ｂを形成する。また金配線層１３ｂを形成する時にアライメントマーク１４ｂを絶縁層１５ａ上に形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ａを用いる。
【０１１３】
次に、絶縁層１２ｃを形成するときにも同様に絶縁層１５ｃを形成する。また金配線層１３ｃを形成する時にアライメントマーク１４ｃを絶縁層１５ａ上に形成する。このとき露光位置合わせにはアライメントマーク１４ｂを用いる。以後所望の層数まで上記の工程を繰返す。
【０１１４】
このように、本発明の第５の実施の形態においては多層配線基板を１層積層する毎に新たに絶縁層を形成し絶縁層上にアライメントマークを新たに形成する。従って、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となる。
【０１１５】
次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１６】
図４（ｂ）を参照すると、第３の実施の形態と同様に、セラミック基板１１上の３つのアライメントマークがそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。
【０１１７】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第６の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１１８】
このため、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１１９】
次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２０】
図５を参照すると、第３の実施の形態と同様に、３つのアライメントマークが形成されており、それぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。また、第１の実施例と同様に、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。
【０１２１】
このように、本発明の第７の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となり、使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【０１２２】
次に、本発明の第８の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２３】
図４（ｃ）を参照すると、第４の実施の形態と同様に、３つのアライメントマークが設けられており、また、第１の実施の形態と同様に、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。
【０１２４】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第８の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保持したまま平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１２５】
このように、本発明の第８の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成でき、また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１２６】
次に、本発明の第９の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２７】
図５を参照すると、第７の実施の形態と同様に３つのアライメントマークが形成されており、また、アライメントマークは全て絶縁層上に形成されている。またそれぞれ絶縁層に被覆、封鎖されている。
【０１２８】
また、図６（ａ）を参照すると、本発明第９の実施の形態におけるセラミック基板１１上のアライメントマークを形成する場所の例が示されている。第４、第８の実施の形態と同様に、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合はその相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、アライメントマークを形成している。
【０１２９】
このように、本発明の第９の実施の形態においては、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるとともに、平滑な面上にアライメントマークを形成できるため、精度の高い露光位置合わせが可能となり、かつ使用終了後剥離或いは欠けたアライメントマークが配線領域へ移動し品質に悪影響を与えることを防止することができる。また、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近の位置に来るように基板を移動させる距離を減少させることができるため、露光位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【０１３０】
次に、本発明第１から第９の実施の形態に用いられるアライメントマークの寸法と形状について説明する。
【０１３１】
図６（ｂ）はアライメントマークの寸法と形状を示したものである。アライメントマーク１４は縦横それぞれ１０μｍ、中心間の距離は２０μｍである。
【０１３２】
本発明の実施の形態ではアライメントマークの寸法について図６（ｂ）に示す例を示したが、寸法はこれに限定されるものではない。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の第１の効果は、従来より精度の高い露光位置合わせができることである。
【０１３４】
その第１の理由は、表面の粗い基板上に平滑層を形成しその平滑層上にアライメントマークを形成したためである。
【０１３５】
第２の理由は、多層配線基板製造工程において１層積層する毎にアライメントマークを新たに形成し、常に劣化損傷のないアライメントマークを用いて位置合わせを行うことができるためである。
【０１３６】
第３の理由は、一工程前に形成したアライメントマークが複数存在する場合において、その相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置にアライメントマークを形成するため、複数のアライメントマークの位置を同時に計測することができ、レーザビームをアライメントマーク付近に照射させるように基板を移動させる距離を減少させることができるためである。
【０１３７】
第２の効果は、多層配線基板製造工程において新たなコストの増加を抑えながら配線領域での品質劣化を防止できることである。
【０１３８】
その理由は、更新されて未使用になった露光位置合わせマークを封鎖することにより、剥離或いは欠けた露光位置合わせマークが配線領域へ移動しゴミとなることを防止できるためである。
【０１３９】
本願発明の効果を実現する上記の方法は、いずれも通常の多層配線基板製造工程を変更することなく実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図４】本発明の第２，３，４，５，６，８の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図５】本発明の第７，９の実施の形態の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図６】本発明の第４，６，８，９の実施の形態の露光位置合わせ用マークの形成場所、寸法形状を示す図である。
【図７】多層配線基板製造工程中のアライメントマークの位置とレーザビームの走査の関係が示されている。
【図８】露光装置と基板の位置合わせを行う光学系を示した図である。
【図９】基板上におけるアライメントマークとレーザビームの関係と、計測される信号波形を示した図である。
【図１０】基板上のアライメントマークの位置を示した図である。
【図１１】従来の多層配線基板における露光位置合わせ用マークの形成方法を示す図である。
【図１２】表面の粗い基板上と表面の平滑な基板上で形成されるアライメントマークの違いを示した図である。
【図１３】表面の粗い基板上と表面の平滑な基板上でのレーザビームの反射のされ方の違いを示した図である。
【図１４】多層配線基板形成工程においてアライメントマークが劣化損傷した例を示している。
【図１５】多層配線基板形成工程においてアライメントマークが剥離した例を示している。
【符号の説明】
１１ セラミック基板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 絶縁層
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 金配線層
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ アライメントマーク
１４ｆ アライメントマークの長さ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 絶縁層
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 絶縁層
１７ 平滑な基板
３０２ 基板
３１ Ｈｅ−Ｎｅレーザー
３３ ビーム分割光学系
３４ ｘ方向、ｙ方向検出切換
３５ ビーム成形光学系
３６ ビーム分離光学系
３７ 対物レンズ
３８ 受光系
３９ 信号処理系
３９２ 信号波形表示系
４０ 反射紫外線
４１ 反射平行紫外線
５１，５１１，５１２，５１３ レーザビーム
５２ 反射レーザビーム
５３ 反射レーザビーム
９４ 紫外線
９５ 感光性絶縁材料
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ レチクル
９７ スパッタ膜
９８ 感光性レジスト
９９ 金メッキ膜
Claims (8)
- 基板上に配線パターンと該配線パターン近傍に露光位置合わせ用マークを同時に形成する配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と、感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターンの上に形成する絶縁層形成工程とを備え、
前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程の完了後に、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程と前記絶縁層形成工程を所望の層数の多層配線基板が形成されるまで繰返し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程は、前記基板上の以前に形成した露光位置合わせ用マークとは異なる位置に新たな露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする露光位置合わせ用マークの形成方法。 - ２回目以降の前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記露光位置合わせ用マーク上に同時に形成することを特徴とする請求項１記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- ２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項１記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- 前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項１記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- ２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- 前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項２記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- 前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程の前に前記基板上に感光性樹脂からなる絶縁層を形成する平滑層形成工程をさらに有し、前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において前記平滑層の上に前記配線パターンと前記露光位置合わせ用マークを形成し、前記絶縁層形成工程において前記感光性樹脂からなる絶縁層を前記配線パターン上と前記基板上の以前に形成した前記平滑層の位置と異なる位置に同時に形成することを特徴とする請求項３記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
- ２回目以降の前記配線パターン形成／露光位置合わせ用マーク形成工程において、一工程前に形成した前記露光位置合わせ用マークが複数存在する場合は複数のマークを相対位置関係を保ちつつ平行移動させた位置に、前記露光位置合わせ用マークを形成することを特徴とする請求項６記載の露光位置合わせ用マークの形成方法。
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