JPH01272116A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ０従来技術［第６図、第７図］ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 ［第８図乃至第１０図］ Ｅ０問題点を解決するための手段 Ｆ０作用［第４図、第５図］ Ｇ、実施例［第１図乃至第３図］ Ｈ０発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は半導体装置、特に基板の表面に凸部あるいは凹
部からなる平面形状が矩形（正方形も含む）状のマスク
アライメント用のあるいはアライメントＭ度測定用の矩
形状マークを形成した半導体装置に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の半導体装置において、基板表面上に回
転塗布法により形成されるレジスト膜のマーク上にあけ
るステップカバレッジが回転中心側のステップに対して
とその反対側のステップに対してとで非対称になること
を防止するため、 矩形状マークの四辺に対向して凸部又は凹部を設けたも
のである。

（Ｃ，従来技術）［第６図、第７図］ 近年、半導体集積回路の積積化が著しく、それにつれて
形成するパターンがますます微細化し、それに伴ってマ
スクの位置合せ（マスクアライメント）の精度の向上を
図る必要性が高くなる一方である。

ところで、マスクアライメントは第６図（Ａ）、（Ｂ）
に示すように半導体基板ａの表面に例えば凸部からなる
平面形状が矩形状のマークｂを形成しておき、該マーク
ｂとマスクのマークとを合せることにより行っていた。

また、マスクアライメント精度の向上が要求されるに従
ってマスクアライメント後にアライメント誤差がどの程
度で済んでいるかを、即ち、マスクアライメント精度を
測定する必要性が生じている。この測定は当初はバーニ
アにより行われていたが、読取り単位が０．０５μｍと
大き過ぎるので、第７図（Ａ）、（Ｂ）に示すように半
導体基板ａの表面に例えば凸部からなる平面形状が矩形
状のマークＣを形成しておき、更にレジスト膜の露光、
現像後にマークＣ上にそれと相似形で稍小さなレジスト
ＩＩＱ　ｅがその中心とマークＣの中心とが一致する位
置に残存するようにマスクのパターンを形成しておき、
露光、現象後にマークＣのエツジとレジスト１ｌｉｅの
エツジとの間の間隔の大きさｘ、とｘ２を電子顕微鏡（
ＳＥＭ）により見て測定することにより行う方法が採ら
れるようになってきている。この場合マスクアライメン
ト精度はＸ、とｘ２の差が０に近い程高いことになる。

しかして、半導体基板ａにはマスクアライメント用の矩
形状マークｂとマスクアライメント粒度測定用のマーク
Ｃの両方が各チップの適宜な場所に形成されるようにな
っている。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）［第８図乃至第
１０図］ ところで、フォトリソグラフィにより微細なパターン形
成を行う場合、７オトレジスト膜は半導体ウェハを回転
させながら塗布する回転塗布法（スピンコーティング法
）により形成されるが、その結果、下記のような不都合
が生じる。第８図及び第９図はそのような不都合を説明
するためのものであり、第８図はマークｂが凸部からな
る場合について示し、同図（Ａ）は回転中心に近い部分
におけるステップカバレッジを示す断面図、同図（Ｂ）
は回転中心から遠い（半導体ウェハの周辺に近い）部分
におけるステップカバレッジを示す断面図である。第８
図（Ａ）から明らかなように、回転中心に近い部分では
マークｂ（又はＣ）の回転中心側のステップに対しても
その反対側のステップに対してもフォトレジスト膜ｄの
ステップカバレッジに変りがなくステップカバレッジは
対称性を有している。しかし、同図（Ｂ）に示すように
半導体ウェハの周辺に近くなると７オトレジスト膜ｄの
ステップカバレッジは回転中心側のステップでは良いが
その反対側のステップでは悪くなるという非対称性が生
じてくる。これはマークｂ（あるいはＣ）が凸部からな
る場合に限らず第９図に示すように凹部ｅかうなる場合
でも同じように生じるのである。

そして、このようなステップカバレッジの非対称性は半
導体ウェハの大口径化に伴って著しくなっている。若し
、このようにステップカバレッジに非対称性が生じると
、チップ上のアライメントマークをレーザ光でスキャン
してマーク上に乱反射した回折光の一次光を検出すると
いう一般的なマスクアライメント方法でマスクアライメ
ントした場合、ステップカバレッジに非対称が生じたマ
ークからの回折光の一次光が光屈折により曲ってしまい
、正確なマスクアライメントができないという問題をも
たらす。

また、マークでマスクアライメント精度を測定する場合
には第１０図（Ａ）、（Ｂ）に示すように露光、現像後
にマークＣ上に形成されるレジスト膜ｄのエツジには回
転中心から離れる程非対称性ができてしまい、正確なマ
スクアライメント精度測定ができなくなる。というのは
、半導体装置への回転中心から比較的近い部分では同図
（Ａ）に示すようにフォトレジスト膜ｄのエツジは回転
中心側のエツジであってもそれと反対側のエツジであっ
ても基板ａの表面に対して直角になるが、回転中心から
離れる程同図ＣＢ）に示すように回転中心側の側のエツ
ジが傾斜し、上から見てエツジの位置の検出が出来にく
くなる。従って、そのエツジとマークＣのエツジとの距
離Ｘ１　（第７図参照）の測定がしにくくなり、測定精
度が悪くなるからである。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、基板表面上に回転塗布法により形成されるレジス
ト膜のマーク上におけるステップカバレッジが回転中心
側のステップに対してとその反対側のステップとで非対
称になることを防止することを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明半導体装置は上記問題点を解決するため、矩形状
マークの四辺に対向して凸部又は凹部を設けたことを特
徴とする。

（Ｆ、作用）［第４図、第５図］ 本発明半導体装置によれば、マークの四辺に対向して凸
部を設けた場合にはその凸部がマークによるレジストの
流れの乱れを緩和し防波堤としての役割を果す。また、
マークの四辺に対向して凹部を設けた場合には凹部の幅
を狭くすることによりレジスト膜の表面を平坦化するこ
とができる。

従って、マークの回転中心側のステップに対してとその
反対側のステップの対してとてレジスト膜のステップカ
バレッジが非対称になることを防止することができる。

この点について先ず第４図（Ａ）、（Ｂ）に従ってマー
クの四辺に凸部を設けた場合について詳しく説明する。

同図（Ａ）、（Ｂ）は凸部が複数個レジストの流れ方向
に沿って稍離間して配置されている場合のステップカバ
レッジを示し、同図（Ａ）は半導体ウェハの回転中心に
近い部分における場合を、同図（Ｂ）は回転中心と遠い
部分における場合を示している。ところで、第８図に示
すように凸部が単独で存在する場合には、前述のとおり
回転中心から離れる程レジスト膜のステップカバレッジ
の回転中心側とそれの反対側との非対称性が激しくなる
が、第４図のようにレジストの流れ方向に凸部が複数個
適宜離間して配置されている場合には、レジストの流れ
の最も上手側の凸部で若干非対称性が現れるが、次の凸
部からは非対称性がほとんどなくなる。これは最も上手
側の凸部でレジストの流れが緩和され、内部応力によっ
て変化する粘性が均一化されるためであると考えられる
。従って、マークの四方に凸部を設けることによってレ
ジストの流れを緩和でき、延いてはレジストのマーク上
におけるステップカバレッジの非対称性の発生を防止す
ることができるのである。また、第５図に示すように基
板ａに幅の狭い凹部ｅが形成されている場合には凹部ｅ
はレジスト膜ｄの表面には小さな起伏しか生ぜしめない
。従って、マークの四方に凹部ｅを設けることによって
レジスト膜ｄの表面の不均一性を小さくし、延いてはス
テップカバレッジの非対称性をなくすことができる。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第３図］ 以下、本発明半導体装置を図示実施例に従って詳細に説
明する。

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の一つの実施
例の要部を示すのもで、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ
）は断面図である。

図面において、１は半導体基板、２は各チップの適宜な
箇所に設けられた凸部からなる平面形状矩形状のマーク
、３．３．３．３は該矩形状マーク２の四辺に対向する
ように配置された凸部で、本実施例では互いに繋げられ
て四角いリング状になフているが、互いに分離して形成
するようにしても良い。このマークはマスクアライメン
ト用の指標として用いるようにしても良いし、マスクア
ライメント精度測定用の指標として用いるようにしても
良い。尚、マスクアライメント用の指標とする場合にお
いてはマーク２を複数配列したちのが２組方いに直角方
向に延びるように形成するようにしてもよい。

この四辺に凸部３．３．３．３が形成されたマーク２は
半導体ウェハの全チップにそれぞれ設けられている。

このような半導体装置によれば、チップが回転中心に対
してどの位置にあってもマーク２の四辺に対向して存在
している４つの凸部３．３．３．３のいずれかがスピン
コーティング時にレジストの流れを緩和する防波堤とし
ての役割を果すので、回転中心から離れていてもマーク
２上におけるステップカバレッジの対称性を維持するこ
とができる。

第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の第２の実施
例を示すのもで、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断
面図である。

図面において、４は基板１の表面に凹部によって形成さ
れた平面形状が矩形状のマークで、０゜６μｍの深さで
例えば２０μｍの大きさを有している。５．５．５．５
は該マーク４の四辺に対向して設けられた凹部である。

本実施例においては凹部からなるマーク４と凹部５．５
．５．５との間に形成される凸部６．６．６．６が防波
堤としての役割を果す。従って、やはりレジスト膜のス
テップカバレッジに非対称性が生じるのを防止すること
ができる。尚、この場合、４つの凹部５．５．５．５が
連通していることは必ずしも必要ではない。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の第３の実施
例を示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断
面図である。

図面において、７．７，７．７は凸部からなるところの
矩形状マーク２の四辺に対向して形成された凹部である
。このように凹部７．７．７．７を設けることによりマ
ーク２を形成した場合も、凹部７．７．７．７の幅が例
えば２μｍというように狭ければ第５図で説明したよう
に基板表面に形成されるレジスト膜表面に及ぼす影響が
ほとんどなくなり、従ってステップカバレッジの非対称
性をほとんどなくすことが可能となるのである。

（Ｈ１発明の効果） 以上に述べたように、本発明半導体装置は、基板の表面
に凸部あるいは凹部からなる平面形状が矩形状のマーク
が形成された半導体装置において、上記基板にマークの
四辺に対向して凸部あるいは凹部を形成したことを特徴
とするものである。

従って、本発明半導体装置によれば、マークの四辺に対
向して凸部を設けた場合にはその凸部がマークによるレ
ジストの流れの乱れを緩和し防波堤としての役割を果す
。また、マークの四辺に対向して凹部を設けた場合には
凹部の幅を狭くすることによりレジスト膜の表面を平坦
化することができる。従って、マークの回転中心側のス
テップに対してとその反対側のステップの対してとてレ
ジスト膜のステップカバレッジが非対称になることを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の第１の実施
例の要部を示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ
）は断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置
の第２の実施例の要部を示すもので、同図（Ａ）は平面
図、同図（Ｂ）は断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発
明半導体装置の第３の実施例の要部を示すもので、同図
（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断面図、第４図（Ａ）、
ＣＢ）は作用説明のための断面図で、同図（Ａ）は回転
中心に近いところにあるものを示し、同図（Ｂ）は回転
中心から遠いところにあるものを示し、第５図は作用説
明のための断面図、第６図（Ａ）、（Ｂ）はマスクアラ
イメント用マークの従来例を示すもので、同図（Ａ）は
平面図、同図（Ｂ）は断面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は
マスクアライメント精度測定用マークの従来例を示すも
ので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断面図、第８
図（Ａ）、（Ｂ）はステップカバレッジの非対称性を説
明するための断面図で、同図（Ａ）は回転中心に近いと
ころにあるものを示し、同図（Ｂ）は回転中心から遠い
ところにあるものを示し、第９図は凹部からなるマーク
に対するステップカバレッジの非対称性を示す断面図、
第１０図（Ａ）、（Ｂ）はマスクアライメント積度測定
用マーク上のレジスト膜を示す断面図である。 符号の説明 １・・・基板、 ２・・・凸部からなるマーク、 ３．３．３．３・・・マークの四辺に対向する凸部、 ４・・・凹部からなるマーク、 ６．６．６．６・・・マークの四辺に対向する凹部、 ７．７．７．７・・・マークの四辺に対向する凹部。 第１図 （Ａ）　　　　　第２ｄ施例 −一ゆレジストの７鼠、ｉｏ’ｆｆ向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の表面に凸部あるいは凹部からなる平面形状
   が矩形状のマークが形成された半導体装置において、上
   記基板にマークの四辺に対向して凸部あるいは凹部を形
   成したことを特徴とする半導体装置