JP2007019307A - Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark - Google Patents
Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007019307A JP2007019307A JP2005200120A JP2005200120A JP2007019307A JP 2007019307 A JP2007019307 A JP 2007019307A JP 2005200120 A JP2005200120 A JP 2005200120A JP 2005200120 A JP2005200120 A JP 2005200120A JP 2007019307 A JP2007019307 A JP 2007019307A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- photomask
- mark
- layer
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ウエーハを基材として半導体装置を製造する際のフォトリソグラフィ(写真蝕刻)工程における露光にまつわる技術に関し、特に、互いに異なる層に形成された回路部同士の位置精度を検証するための位置精度検証用マークの形成方法、及び、ウエーハに対してフォトマスクをアライメント(位置決め)するためのアライメント用マークの形成方法に関する。 The present invention relates to a technique related to exposure in a photolithography (photoetching) process when manufacturing a semiconductor device using a wafer as a base material, and in particular, a position for verifying the positional accuracy of circuit portions formed in different layers. The present invention relates to an accuracy verification mark forming method and an alignment mark forming method for aligning (positioning) a photomask with respect to a wafer.
一般に、半導体装置は複数の層から成り、そのうちの所定の層にそれぞれ回路部が形成されている。その製造にあたっては、基材となるウエーハ上に複数の層を順に積層するわけであるが、その積層の各段階で適宜、フォトマスクによる写真蝕刻を施すことにより、所定の層ごとに回路部を多数形成する。回路部が形成されたウエーハは、スクライブラインに沿って個々の半導体装置として切り分けられる。 In general, a semiconductor device is composed of a plurality of layers, and circuit portions are formed in predetermined layers among them. In the production, a plurality of layers are sequentially laminated on a wafer as a base material, and a circuit portion is provided for each predetermined layer by appropriately performing photo-etching with a photomask at each stage of the lamination. Many are formed. The wafer on which the circuit portion is formed is cut into individual semiconductor devices along the scribe line.
ここで、半導体装置が設計通りに作製されているか否かを把握することが重要である。そこで通常は、ウエーハを切り分ける前段階で、互いに異なる層に形成された回路部同士の位置精度(重ね合わせ精度)を検証している。その検証にあたっては、ウエーハにおいて、最終的に切り分けられて廃棄される不要領域に、すなわち半導体装置となる領域(回路部形成領域)を外れた領域に、各層でのフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、それぞれ回路部形成領域への回路部の形成と同時に、それぞれダミーパターンとしてのマークを形成する。そして、各層のマークの互いのずれ量を測定することにより、このずれ量から回路部同士の位置精度を検証するようにしている。 Here, it is important to grasp whether or not the semiconductor device is manufactured as designed. Therefore, usually, the positional accuracy (overlay accuracy) between circuit portions formed in different layers is verified before the wafer is cut. In the verification, in the wafer, in the unnecessary area that is finally cut and discarded, that is, in the area outside the area that becomes the semiconductor device (circuit area forming area), through photo-etching with a photomask in each layer, respectively. Simultaneously with the formation of the circuit portion in the circuit portion formation region, a mark as a dummy pattern is formed. Then, the positional accuracy of the circuit units is verified from the amount of deviation by measuring the amount of deviation of the marks in each layer.
このような回路部同士の位置精度の検証手法について、その基本原理を図6を参照しながら説明する。図6は回路部同士の位置精度検証手法の基本原理を説明する図であって、(a)は回路部が形成されたウエーハの平面図、(b)は(a)のD−D断面図、(c)は(a)のD−D断面に従ってマークを測定したときの検出信号を示す図である。 The basic principle of such a method for verifying the positional accuracy between circuit units will be described with reference to FIG. 6A and 6B are diagrams for explaining the basic principle of a method for verifying the positional accuracy between circuit parts, in which FIG. 6A is a plan view of a wafer on which the circuit part is formed, and FIG. 6B is a sectional view taken along the line DD in FIG. (C) is a figure which shows a detection signal when a mark is measured according to the DD cross section of (a).
図6(a)、(b)に示すように、ウエーハ1上(実際には、不図示の酸化膜層や窒化膜層上)において、回路部形成領域1aには、L字形の二辺に沿ったライン状の第1の回路部31が形成され、不要領域1bには、その第1の回路部31を構成する二辺と平行な二辺を含む正方形の四辺に沿ったライン状の第1のマーク32が形成されている。これら第1の回路部31及び第1のマーク32は、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて同時に形成される。
As shown in FIGS. 6A and 6B, on the wafer 1 (actually, on an oxide film layer or a nitride film layer not shown), the circuit
更に、層間膜層2を介在して、第1の回路部31の上方には、第1の回路部31を構成する一辺と平行なライン状の第2の回路部41が形成され、第1のマーク32の上方には、その第2の回路部41と平行な一辺を含む正方形の四辺に沿ったライン状で、第1のマーク32の全形(正方形)のよりも小さい第2のマーク42が形成されている。これら第2の回路部41及び第2のマーク42は、第2のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて同時に形成される。
Further, a
但しここでは、第1のフォトマスクにおける、第1の回路部31を形成するためのパターンと第1のマーク32を形成するためのパターンとの位置関係と、第2のフォトマスクにおける、第2の回路部41を形成するためのパターンと第2のマーク42を形成するためのパターンとの位置関係とは、設計上、互いに一致するように設定されている。なお、図6中の二点鎖線で示す1cはスクライブラインである。
However, here, the positional relationship between the pattern for forming the
このようなウエーハ1の第1のマーク32、第2のマーク42に対し、上方より測定用の光を照射して、その反射光を測定機で検出する。検出された光の明暗の信号は、図6(c)に示すように、第1のマーク32が存在する点P32、P32と、第2のマーク42が存在する点P42、P42とで急激に暗くなる。そして、第1のマーク32が存在する点P32、P32同士の中心点PC32の位置と、第2のマーク42が存在する点P42、P42同士の中心点PC42の位置とを求める。
The
これらの中心点PC32と中心点PC42の位置が一致した場合は、第1のマーク32と第2のマーク42とのずれ量が“0”となり、逆に、中心点PC32と中心点PC42の位置に差が生じた場合は、その差が第1のマーク32と第2のマーク42とのずれ量となる。一方、第1のマーク32は第1の回路部31と同時に形成され、第2のマーク42は第2の回路部41と同時に形成されることから、第1のマーク32と第2のマーク42とのずれ量は、そのまま第1の回路部31と第2の回路部41とのずれ量に相当する。従って、測定された第1のマーク32と第2のマーク42とのずれ量から、第1の回路部31と第2の回路部41とのずれ量である位置精度を検証することができる。つまり、ここでは、第1のマーク32、第2のマーク42を位置精度検証用マークとして活用することになる。
When the positions of the center point PC 32 and the center point PC 42 coincide with each other, the shift amount between the
また、半導体装置の製造過程において写真蝕刻を行うにあたっては、都度、ウエーハに対してフォトマスクを正規の位置にアライメントすることが重要である。そこで通常は、先の写真蝕刻を通じて回路部の形成と同時に形成されたマークの位置を測定し、その位置を基準にして、次の写真蝕刻に用いるフォトマスクをウエーハの上にアライメントしている。 In addition, when performing photo-etching in the process of manufacturing a semiconductor device, it is important to align the photomask at a regular position with respect to the wafer each time. Therefore, usually, the position of the mark formed simultaneously with the formation of the circuit portion is measured through the previous photoetching, and the photomask used for the next photoetching is aligned on the wafer based on the position.
例えば、上記の図6を参照すれば、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を行った後であって、これから第2のフォトマスクによる写真蝕刻を行う際、上記した回路部同士の位置精度の検証のときと同様に、ウエーハ1の第1のマーク32に対し、上方より測定用の光を照射して、その反射光を測定機で検出する。検出された光の明暗の信号は、図6(c)に示すように、第1のマーク32が存在する点P32、P32で急激に暗くなる。そして、第1のマーク32が存在する点P32、P32同士の中心点PC32の位置を求め、その中心点PC32を基準にして、第2のフォトマスクを正規の位置にアライメントすることができる。つまり、ここでは、第1のマーク32をアライメント用マークとして活用することになる。
For example, referring to FIG. 6 above, after the photo-etching with the first photomask and when the photo-etching with the second photomask is performed from now on, verification of the positional accuracy between the circuit parts described above is performed. Similarly to the above, the
ところで、写真蝕刻での露光で用いられる光は、レンズ等の光学系を通じてフォトマスクに照射され、ウエーハに導かれる。そのため、露光時には収差、特にコマ収差の影響で以下に示す事態が生じる。この様子を図7を参照しながら説明する。図7はコマ収差の影響を説明する図であって、(a)はフォトマスクの断面図、(b)は(a)のフォトマスクを通じてウエーハに導かれた露光光の光強度を示す図、(c)は(a)のフォトマスクを通じた露光によるウエーハの断面図である。 By the way, light used for exposure in photolithography is irradiated onto a photomask through an optical system such as a lens and guided to a wafer. For this reason, during exposure, the following situations occur due to the influence of aberration, particularly coma. This will be described with reference to FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the influence of coma aberration, in which FIG. 7A is a cross-sectional view of a photomask, and FIG. 7B is a diagram showing the light intensity of exposure light guided to the wafer through the photomask of FIG. (C) is sectional drawing of the wafer by exposure through the photomask of (a).
ここでは、説明の便宜上、フォトマスクとして上記の第1のフォトマスクを考える。図7(a)に示すように、第1のフォトマスク10は、ガラス板等の透明基板10aと、その下面に積層された遮光膜10bとより成る。遮光膜10bには、第1の回路部に対応する第1の主パターン11と、第1のマークに対応する第1の副パターン12と、が共に遮光膜10bを貫通して開口形成されている。第1の主パターン11は、例えばホール状の抜きパターン(ホール径0.4μm)であり、第1の副パターン12は、第1の主パターン11のサイズよりもはるかに大きい、例えばホール状の抜きパターン(ホール径3.0μm)である。
Here, for convenience of explanation, the first photomask is considered as a photomask. As shown in FIG. 7A, the
このような第1のフォトマスク10に対し、上方から露光用の光を照射すると、その光は、第1の主パターン11、第1の副パターン12を通過し、ウエーハ1上のレジスト膜3へ導かれる(図7(c)参照)。その際、図7(b)に示すように、レジスト膜3上での光強度については、コマ収差がなければ、第1の主パターン11を通過した光の光強度は、実線S11で示すようになり、第1の副パターン12を通過した光の光強度は、実線S12で示すようになる。
When such
しかし実際には、コマ収差の影響により、第1の主パターン11を通過した光の光強度は、一方向(図7(b)では右方向)に膨らんで点線T11で示すようにずれ、第1の副パターン12を通過した光の光強度は、同じく一方向に膨らんで点線T12で示すようにずれてしまう。ここでの点線T11のずれ量LT11と点線T12のずれ量LT12は、第1のフォトマスク10の遮光膜10bにおけるパターンの開口面積、すなわち第1の主パターン11と第1の副パターン12の開口面積の大きさに依存するため、その大きさによって異なる。つまり、第1の副パターン12を通過した光における点線T12のずれ量LT12は、その第1の副パターン12よりもはるかにサイズが小さい第1の主パターン11を通過した光における点線T11のずれ量LT11より、はるかに大きくなる。
However, actually, due to the influence of coma aberration, the light intensity of the light that has passed through the first
その結果、図7(c)に示すように、レジスト膜3には、第1の主パターン11を通じた露光により、寸法LS11のパターンが形成されるべきところ、ずれ量LT11の分大きい寸法L11のホール状の抜きパターン71が形成され、第1の副パターン12を通じた露光により、寸法LS12のパターンが形成されるべきところ、ずれ量LT12の分大きい寸法L12のホール状の抜きパターン72が形成されることになる。従って、抜きパターン71を第1の回路部として形成し、抜きパターン72を第1のマークとして形成した場合、第1の回路部と第1のマークとの位置関係は、ずれ量LT11とずれ量LT12との差の分、設計値からずれてしまう。
As a result, as shown in FIG. 7C, the resist film 3 is to be formed with a pattern having a dimension L S11 by exposure through the first
このようなコマ収差に伴う事態は、第1のフォトマスク10による写真蝕刻のときのみならず、次の第2のフォトマスクを含めたあらゆるフォトマスクによる写真蝕刻のときにも生じる。
Such a situation associated with coma aberration occurs not only at the time of photolithography using the
そうすると、第1の回路部に対して位置関係がずれた第1のマーク、第2の回路部に対して位置関係がずれた第2のマークを位置精度検証用マークとして測定しても、その測定結果は、第1の回路部と第2の回路部との位置精度をそのまま反映したものとは言えなくなり、その位置精度の検証には不安が残る。また、第1の回路部に対して位置関係がずれた第1のマークをアライメント用マークとして測定しても、その測定結果は、第1の回路部との設計上の位置関係を反映したものとは言えなくなり、第2のフォトマスクのアライメントのための基準に用いるには不安が残る。 Then, even if the first mark whose positional relationship is shifted with respect to the first circuit unit and the second mark whose positional relationship is shifted with respect to the second circuit unit are measured as the position accuracy verification marks, The measurement result cannot be said to reflect the positional accuracy of the first circuit unit and the second circuit unit as it is, and there is anxiety in the verification of the positional accuracy. Even if the first mark whose positional relationship is shifted with respect to the first circuit unit is measured as an alignment mark, the measurement result reflects the design positional relationship with the first circuit unit. However, it remains uneasy to use the second photomask as a reference for alignment.
特に、近年では、ウエーハの大型化もさることながら、半導体装置を構成する素子(回路部)の微細化が進行しており、上記した露光時のコマ収差に伴う問題がより一層顕在化してきている。 In particular, in recent years, as the size of the wafer has been increased, the elements (circuit units) constituting the semiconductor device have been miniaturized, and the problems associated with the above-described coma aberration during exposure have become more apparent. Yes.
そこで、そのような問題を解消する手法が強く望まれており、例えば特許文献1に従来の解消手法が開示されている。この手法を図8を参照しながら説明する。図8はコマ収差の影響に対しての従来の解消手法を説明する図であって、(a)はフォトマスクの断面図、(b)は(a)のフォトマスクを通じてウエーハに導かれた露光光の光強度を示す図、(c)は(a)のフォトマスクを通じた露光によるウエーハの断面図である。
Therefore, a technique for solving such a problem is strongly desired. For example,
ここでは、図7と同様に、説明の便宜上、フォトマスクとして第1のフォトマスクを考える。なお、上記した図7での説明と重複する説明は適宜省略する。 Here, as in FIG. 7, the first photomask is considered as the photomask for convenience of explanation. In addition, the description which overlaps with the description in above-mentioned FIG. 7 is abbreviate | omitted suitably.
図8(a)に示すように、第1のフォトマスク10における遮光膜10bには、第1の回路部に対応する第1の主パターン11として、例えばホール状の抜きパターン(ホール径0.4μm)が開口形成されている。また、第1のマークに対応する第1の副パターン12として、第1の主パターン11のサイズと同程度の、例えばホール状の抜きパターン(ホール径0.4μm)が開口形成されている。具体的には、第1の副パターン12のサイズは、第1の主パターン11のサイズの1/2〜2倍が許容され、写真蝕刻での露光の際に第1の主パターン11が受けるコマ収差の影響と同じコマ収差の影響を受ける。
As shown in FIG. 8A, the
このような第1のフォトマスク10に対し、上方から露光用の光を照射すると、図8(b)に示すように、第1の副パターン12を通過した光のレジスト膜3上での光強度は、コマ収差がなければ、第1の主パターン11を通過した光の光強度(実線S11参照)と同程度の実線S12で示すようになる。しかし実際には、コマ収差の影響により、第1の主パターン11を通過した光の光強度(点線T11参照)と同程度に一方向に膨らんで点線T12で示すようにずれる。つまり、ここでの点線T11のずれ量LT11と点線T12のずれ量LT12は、同程度のものとなる。
When the
その結果、図8(c)に示すように、レジスト膜3には、第1の副パターン12を通じた露光により、第1の主パターン11を通じた露光による寸法LS11のパターンと同程度の寸法LS12のパターンが形成されるべきところ、コマ収差の影響により、第1の主パターン11を通じた露光によるずれ量LT11の分大きい寸法L11の抜きパターン71と同程度の、ずれ量LT12の分大きい寸法L12のホール状の抜きパターン72が形成されることになる。従って、抜きパターン71を第1の回路部として形成し、抜きパターン72を第1のマークとして形成した場合、第1の回路部と第1のマークとの位置関係は、ずれ量LT11とずれ量LT12が同程度であるため、設計値と相対的に一致する。
As a result, as shown in FIG. 8C, the resist film 3 is exposed to the
このような手法を、第1のフォトマスク10による写真蝕刻のときのみならず、次の第2のフォトマスクを含めたあらゆるフォトマスクによる写真蝕刻のときに適用する。
Such a method is applied not only at the time of photoetching by the
そうすると、第1の回路部と第1のマークとの位置関係、第2の回路部と第2のマークとの位置関係は、共に設計値と相対的に一致するため、これらの第1のマーク、第2のマークを位置精度検証用マークとして測定した測定結果は、第1の回路部と第2の回路部との位置精度をそのまま反映したものとなり、その位置精度の検証を高精度に行える。また、第1のマークをアライメント用マークとして測定した測定結果は、第1の回路部との設計上の位置関係を反映したものなり、第2のフォトマスクの高精度なアライメントの基準に用いることができる。
しかし、上記したコマ収差の影響に対しての従来の解消手法では、実際には、以下に示す場合に問題が生じる。 However, the conventional solution to the influence of the above-mentioned coma aberration actually causes problems in the following cases.
その状況について、図9及び図10を参照しながら説明する。図9はコマ収差の影響に対しての従来の解消手法によって生じる問題を説明する図であって、(a)は第1のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第1のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のE−E断面図である。図10はコマ収差の影響に対しての従来の解消手法によって生じる問題を説明する図9に続く図であって、(a)は第2のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第2のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のF−F断面図、(d)は(b)のF−F断面に従ってマークを測定したときの検出信号を示す図である。 The situation will be described with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a problem caused by a conventional solution to the influence of coma aberration, where (a) is a plan view of the first photomask, and (b) is a first view of (a). The top view of the wafer after photo-etching with a photomask, (c) is EE sectional drawing of (b). FIG. 10 is a continuation of FIG. 9 for explaining the problem caused by the conventional solution to the influence of coma aberration, where (a) is a plan view of the second photomask, and (b) is (a). FIG. 9C is a plan view of the wafer after photoetching using the second photomask, FIG. 10C is a sectional view taken along line FF in FIG. 5B, and FIG. It is a figure which shows a signal.
図9(a)に示すように、第1のフォトマスク10には、ウエーハ1の回路部形成領域1a(図9(b)参照)に対応する領域に、第1の回路部31(図9(b)、(c)参照)に対応する第1の主パターン11が開口形成されている。ここでの第1の主パターン11は、例えばホール状の抜きパターン(ホール径0.2μm)であり、X方向に最小ピッチ1μm、Y方向に最小ピッチ0.34μmで多数形成されている。
As shown in FIG. 9A, the
一方、ウエーハ1の不要領域1b(図9(b)参照)に対応する領域に、第1のマーク32(図9(b)、(c)参照)に対応する第1の副パターン12が開口形成されている。ここでの第1の副パターン12は、第1の主パターン11のサイズと同程度の、例えばホール状の抜きパターン(ホール径0.2μm)であり、XY方向に平行な正方形の四辺に沿って多数並べられて形成されている。各第1の副パターン12のサイズは、第1の主パターン11のサイズの1/2〜2倍が許容され、写真蝕刻での露光の際に第1の主パターン11が受けるコマ収差の影響と同じコマ収差の影響を受ける。
On the other hand, the first sub-pattern 12 corresponding to the first mark 32 (see FIGS. 9B and 9C) is opened in the area corresponding to the
このような第1のフォトマスク10をウエーハ1の上にアライメントし、上方から露光用の光を照射すると、その光は、各第1の主パターン11、各第1の副パターン12を通過し、ウエーハ1上に積層された層間膜層2上の不図示のレジスト膜(厚さ0.8μm程度)へ導かれる。この露光により、図9(b)に示すように、レジスト膜には、各第1の主パターン11に従った転写パターン51がそれぞれ形成され、各第1の副パターン12に従った転写パターン52がそれぞれ形成される。ここで、各第1の主パターン11に従った転写パターン51と、各第1の副パターン12に従った転写パターン52とは、露光の際に受けるコマ収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、コマ収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。
When such
続いて、その露光されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングを施し、これにより、下地である層間膜層2に、各第1の主パターン11に従った転写パターン51に準ずるホール状の抜きパターン71(ホール径0.8μm)が形成され、各第1の副パターン12に従った転写パターン52に準ずるホール状の抜きパターン72(ホール径0.8μm)が形成される。
Subsequently, dry etching is performed using the exposed resist film as a mask, and thereby, a hole-
次いで、各第1の主パターン11に従った抜きパターン71、及び各第1の副パターン12に従った抜きパターン72に、W(タングステン)等の金属膜を堆積(厚さ0.3μm程度)させた後、CMP(化学機械研磨)等を用いてその金属膜を研磨する。これにより、各第1の主パターン11に従った抜きパターン71と、各第1の副パターン12に従った抜きパターン72とにのみ金属膜が残存し、図9(c)に示すように、それぞれが、各第1の回路部31と、各第1のマーク32とに成る。
Next, a metal film such as W (tungsten) is deposited on the
その後、ウエーハ1の上全域にAl−Cu等の金属配線膜4を積層(厚さ0.3μm程度)させる。
Thereafter, a
引き続き、図10(a)に示すように、第2のフォトマスク20には、ウエーハ1の回路部形成領域1a(図10(b)参照)に対応する領域に、第2の回路部41(図10(b)、(c)参照)に対応する第2の主パターン21が残し形成されている。ここでの第2の主パターン21は、例えばY方向に沿ったライン状の残しパターン(幅0.2μm)であり、上記した第1のフォトマスク10における第1の主パターン11と同じピッチで多数形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 10A, the
一方、ウエーハ1の不要領域1b(図10(b)参照)に対応する領域に、第2のマーク42(図10(b)、(c)参照)に対応する第2の副パターン22が残し形成されている。ここでの第2の副パターン22は、第2の主パターン21のサイズと同程度の、例えばライン状の残しパターン(幅0.2μm)であり、上記した第1のフォトマスク10における第1の副パターン12の全形(正方形)よりも小さい、XY方向に平行な正方形の四辺に沿って形成されている。各第2の副パターン22のサイズは、第2の主パターン21のサイズの1/2〜2倍が許容され、写真蝕刻での露光の際に第2の主パターン21が受けるコマ収差の影響と同じコマ収差の影響を受ける。
On the other hand, the
また、第2のフォトマスク20における、第2の回路部41を形成するための第2の主パターン21と第2のマーク42を形成するための第2の副パターン22との位置関係は、第1のフォトマスク10における、第1の回路部31を形成するための第1の主パターン11と第1のマーク32を形成するための第1の副パターン12との位置関係と、設計上、互いに一致するように設定されている。
The positional relationship between the second
このような第2のフォトマスク20をウエーハ1の上にアライメントし、上方から露光用の光を照射すると、その光は、各第2の主パターン21及び各第2の副パターン22で遮断され、これ以外の領域を通過し、ウエーハ1の金属配線膜4上に積層された不図示のレジスト膜へ導かれる。この露光により、図10(b)に示すように、レジスト膜には、各第2の主パターン21に従ったライン状の転写パターン61がそれぞれ残し形成され、各第2の副パターン22に従ったライン状の転写パターン62がそれぞれ残し形成される。ここで、各第2の主パターン21に従った転写パターン61と、各第2の副パターン22に従った転写パターン62とは、抜きパターンのときと同様に、露光の際に受けるコマ収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、コマ収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。
When such
続いて、そのレジスト膜にドライエッチングを施し、これにより残った、各第2の主パターン21に従った転写パターン61と、各第2の副パターン22に従った転写パターン62とのそれぞれが、図10(c)に示すように、各第2の回路部41と、各第2のマーク42とに成る。
Subsequently, the resist film is dry-etched, and the remaining
そして、このようなウエーハ1の第1のマーク32、第2のマーク42に対し、上方より測定用の光を照射して、その反射光を測定機で検出する。検出された光の明暗の信号は、図10(d)に示すように、第2のマーク42が存在する点P42、P42では急激に暗くなって大きなピークが現れるが、第1のマーク32が存在する点P32、P32では、ほとんどピークが現れない。これは、第1のマーク32が微細であるため、この上に積層された金属配線膜4の層がほぼ平坦になっているからである。
Then, the
そのため、第1のマーク32、第2のマーク42それぞれは、第1の回路部31と第2の回路部41との位置精度の検証を高精度に行えるように、すなわち位置精度検証用マークとして十分に機能するように一応は形成されているものの、その検証にあたって、特に第1のマーク32の位置を測定(検出)できないという事態が生じてしまう。その結果、第1の回路部31と第2の回路部41との位置精度の検証自体が困難になる。
Therefore, each of the
また、第1のマーク32は、第2のフォトマスク20の高精度なアライメントの基準に用いられるように、すなわちアライメント用マークとして十分に機能するように一応は形成されているものの、第1のマーク32の位置を測定(検出)できないという事態が生じてしまう。特に、アライメントの際の測定に用いられる光は、レジスト膜を不用意に露光させない低エネルギの光であるため、第1のマーク32の位置の測定(検出)がよりでき難い。その結果、第2のフォトマスク20のアライメントに用いること自体が困難になる。
The
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、互いに異なる層に形成された回路部同士の位置精度を高精度で確実に検証できる位置精度検証用マークの形成方法を提供することをその目的とするものである。また本発明の目的は、ウエーハに対してフォトマスクのアライメントを高精度で確実に行えるアライメント用マークの形成方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method for forming a position accuracy verification mark capable of reliably verifying the position accuracy of circuit portions formed in different layers with high accuracy. Is the purpose. It is another object of the present invention to provide a method for forming an alignment mark that can accurately and accurately align a photomask with respect to a wafer.
上記目的を達成するため、本発明による位置精度検証用マークの形成方法は、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて多数の第1の回路部が形成される第1の層と、遮光膜層と、第2のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて多数の第2の回路部が形成される第2の層と、が順に積層される半導体ウエーハにおいて、第1の層に形成された各第1の回路部と、第2の層に形成された各第2の回路部と、の互いの位置精度を検証するための位置精度検証用マークの形成方法であって、次の点を特徴とする。第1のフォトマスクには、各第1の回路部にそれぞれ対応する第1の主パターンと、写真蝕刻での露光の際に各第1の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを各々が有しつつ、少なくとも幅方向に連なって配列された複数の補助パターンより成る第1の副パターンと、が形成されるとともに、補助パターンの配列ピッチが、配列方向での各補助パターンのサイズよりも大きくて、配列方向での第1の主パターンの配列ピッチよりも小さく形成されている。第2のフォトマスクには、各第2の回路部にそれぞれ対応する第2の主パターンと、写真蝕刻での露光の際に各第2の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを有する第2の副パターンと、が形成されている。そして、第1の層に対し、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第1の主パターンに従った第1の回路部を形成するとともに、第1の副パターンに従った第1の位置精度検証用マークを形成する工程と、第1の回路部及び第1の位置精度検証用マークが形成された第1の層の上に遮光膜層、第2の層を順に形成する工程と、遮光膜層の上に形成された第2の層に対し、第2のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第2の主パターンに従った第2の回路部を形成するとともに、第2の副パターンに従った第2の位置精度検証用マークを形成する工程と、を含む。 In order to achieve the above object, a method for forming a position accuracy verification mark according to the present invention includes a first layer in which a number of first circuit portions are formed through photolithography using a first photomask, a light shielding film layer, In each semiconductor wafer in which a plurality of second circuit parts are formed in sequence through photolithography using a second photomask, each first circuit part formed in the first layer And a method of forming a position accuracy verification mark for verifying the position accuracy of each of the second circuit portions formed in the second layer, and is characterized by the following points. The first photomask has a first main pattern corresponding to each first circuit portion and the same aberration effect as the aberration that each first main pattern receives during exposure by photolithography. A first sub-pattern composed of a plurality of auxiliary patterns arranged at least in the width direction, each having a size to be received, and an auxiliary pattern having an arrangement pitch of each auxiliary pattern in the arrangement direction. It is larger than the pattern size and smaller than the arrangement pitch of the first main patterns in the arrangement direction. The second photomask has a second main pattern corresponding to each second circuit portion and the same aberration effect as the aberration that each second main pattern receives during exposure by photolithography. And a second sub-pattern having a size to be received. Then, the first circuit portion according to the first main pattern is formed on the first layer through photolithography using the first photomask, and the first position accuracy according to the first sub pattern is formed. A step of forming a verification mark, a step of sequentially forming a light shielding film layer and a second layer on the first layer on which the first circuit portion and the first position accuracy verification mark are formed, A second circuit portion according to the second main pattern is formed on the second layer formed on the film layer through photolithography using a second photomask, and the second subpattern is followed. Forming a second position accuracy verification mark.
このようにすれば、第1のマークは、露光時のコマ収差の影響によって、互いに隣接する補助パターンが繋がった大きさで形成されて中央が凹んだものとなり、その上に積層された遮光膜層も凹んだものとなる。第2のマークは、その遮光膜層上に形成される。そうすると、光の照射によって、第1のマーク、第2のマークを共に検出でき、両者の位置を確実に測定できる。 In this way, the first mark is formed in a size in which auxiliary patterns adjacent to each other are connected due to the influence of coma aberration at the time of exposure, and the center is recessed, and the light shielding film laminated thereon The layer will also be recessed. The second mark is formed on the light shielding film layer. If it does so, both the 1st mark and the 2nd mark can be detected by irradiation of light, and both positions can be measured reliably.
しかも、第1の回路部と第1のマークとは、露光の際に受ける収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。また、第2の回路部と第2のマークとも、露光の際に受ける収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。従って、第1のマーク、第2のマークの測定結果から第1の回路部と第2の回路部との位置精度の検証を高精度に行える。 In addition, since the first circuit portion and the first mark are formed according to the same influences of aberrations upon exposure, the shift amounts due to the aberrations are approximately the same, and the mutual positions The relationship is relatively consistent with the design value. In addition, since both the second circuit portion and the second mark are formed according to the same influence of the aberration received during the exposure, the shift amounts due to the aberration are approximately the same, and the positional relationship with each other. Is relatively consistent with the design value. Therefore, the position accuracy of the first circuit portion and the second circuit portion can be verified with high accuracy from the measurement results of the first mark and the second mark.
また、上記目的を達成するための本発明によるアライメント用マークの形成方法は、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて多数の第1の回路部が形成される第1の層と、遮光膜層と、第2のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて多数の第2の回路部が形成される第2の層と、が順に積層される半導体ウエーハにおいて、第2の層に対して第2のフォトマスクをアライメントするためのアライメント用マークの形成方法であって、次の点を特徴とする。第1のフォトマスクには、各第1の回路部にそれぞれ対応する第1の主パターンと、写真蝕刻での露光の際に各第1の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを各々が有しつつ、少なくとも幅方向に連なって配列された複数の補助パターンより成る第1の副パターンと、が形成されるとともに、補助パターンの配列ピッチが、配列方向での各補助パターンのサイズよりも大きくて、配列方向での第1の主パターンの配列ピッチよりも小さく形成されている。そして、第1の層に対し、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第1の主パターンに従った第1の回路部を形成するとともに、第1の副パターンに従ったアライメント用マークを形成する工程と、第1の回路部及びアライメント用マークが形成された第1の層の上に遮光膜層、第2の層を順に形成する工程と、を含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for forming an alignment mark according to the present invention, comprising: a first layer on which a plurality of first circuit portions are formed through photolithography using a first photomask; a light shielding film layer; Alignment of the second photomask with respect to the second layer in a semiconductor wafer in which a plurality of second layers in which a plurality of second circuit portions are formed through photolithography using the second photomask is sequentially performed A method for forming an alignment mark for achieving the above-described features is as follows. The first photomask has a first main pattern corresponding to each first circuit portion and the same aberration effect as the aberration that each first main pattern receives during exposure by photolithography. A first sub-pattern composed of a plurality of auxiliary patterns arranged at least in the width direction, each having a size to be received, and an auxiliary pattern having an arrangement pitch of each auxiliary pattern in the arrangement direction. It is larger than the pattern size and smaller than the arrangement pitch of the first main patterns in the arrangement direction. Then, a first circuit portion according to the first main pattern is formed on the first layer through photolithography using a first photomask, and an alignment mark according to the first sub pattern is formed. And a step of sequentially forming a light shielding film layer and a second layer on the first layer on which the first circuit portion and the alignment mark are formed.
このようにすれば、第1のマークは、露光時のコマ収差の影響によって、互いに隣接する補助パターンが繋がった大きさで形成されて中央が凹んだものとなり、その上に積層された遮光膜層も凹んだものとなる。そうすると、光の照射によって、第1のマークを検出でき、両者の位置を確実に測定できる。 In this way, the first mark is formed in a size in which auxiliary patterns adjacent to each other are connected due to the influence of coma aberration at the time of exposure, and the center is recessed, and the light shielding film laminated thereon The layer will also be recessed. If it does so, a 1st mark can be detected by irradiation of light, and both positions can be measured reliably.
しかも、第1の回路部と第1のマークとは、露光の際に受ける収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。従って、第1のマークの測定結果から第2のフォトマスクのアライメントを高精度に行える。 In addition, since the first circuit portion and the first mark are formed according to the same influences of aberrations upon exposure, the shift amounts due to the aberrations are approximately the same, and the mutual positions The relationship is relatively consistent with the design value. Therefore, the alignment of the second photomask can be performed with high accuracy from the measurement result of the first mark.
本発明の位置精度検証用マークの形成方法によれば、互いに異なる層に形成された回路部同士の位置精度を高精度で確実に検証できる位置精度検証用マークを形成することができる。また、本発明のアライメント用マークの形成方法によれば、ウエーハに対してフォトマスクのアライメントを高精度で確実に行えるアライメント用マークを形成することができる。 According to the method for forming a position accuracy verification mark of the present invention, it is possible to form a position accuracy verification mark capable of reliably verifying the position accuracy of circuit portions formed in different layers with high accuracy. Further, according to the method for forming an alignment mark of the present invention, it is possible to form an alignment mark that can reliably and accurately align the photomask with respect to the wafer.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第1実施形態である位置精度検証用マーク、及びアライメント用マークの形成方法について説明する。図1は第1実施形態である位置精度検証用マーク、及びアライメント用マークの形成方法を説明する図であって、(a)は第1のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第1のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のA−A断面図である。図2は第1実施形態である位置精度検証用マーク、及びアライメント用マークの形成方法を説明する図1に続く図であって、(a)は第2のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第2のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のB−B断面図、(d)は(b)のB−B断面に従ってマークを測定したときの検出信号を示す図である。図3はコマ収差の影響に対しての本発明の解消手法の原理を説明する図であって、(a)は第1のフォトマスクの断面図、(b)は(a)の第1のフォトマスクを通じてウエーハに導かれた露光光の光強度を示す図、(c)は(a)の第1のフォトマスクを通じた露光によるウエーハの断面図である。なお、図1及び図2中の二点鎖線で示す1cはスクライブラインである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a method for forming a position accuracy verification mark and an alignment mark according to the first embodiment of the present invention will be described. 1A and 1B are diagrams for explaining a method for forming a position accuracy verification mark and an alignment mark according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view of a first photomask, and FIG. The top view of the wafer after photo-etching by the 1st photomask of this, (c) is AA sectional drawing of (b). FIG. 2 is a view subsequent to FIG. 1 for explaining the method of forming the position accuracy verification mark and the alignment mark according to the first embodiment, wherein (a) is a plan view of the second photomask, and (b). (A) is a plan view of a wafer after photo-etching using a second photomask, (c) is a cross-sectional view along BB in (b), and (d) is a mark measured according to the BB cross-section in (b) It is a figure which shows a detection signal when it does. 3A and 3B are diagrams for explaining the principle of the elimination method of the present invention with respect to the influence of coma aberration, wherein FIG. 3A is a sectional view of a first photomask, and FIG. 3B is a first view of FIG. The figure which shows the light intensity of the exposure light guide | induced to the wafer through the photomask, (c) is sectional drawing of the wafer by the exposure through the 1st photomask of (a). In addition, 1c shown with the dashed-two dotted line in FIG.1 and FIG.2 is a scribe line.
図1(a)に示すように、第1のフォトマスク10には、ウエーハ1の回路部形成領域1a(図1(b)参照)に対応する領域に、第1の回路部31(図1(b)、(c)参照)に対応する第1の主パターン11が開口形成されている。ここでの第1の主パターン11は、ホール状の抜きパターン(ホール径0.2μm)であり、X方向に最小ピッチ1μm、Y方向に最小ピッチ0.34μmで多数形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
一方、ウエーハ1の不要領域1b(図1(b)参照)に対応する領域に、第1のマーク32(図1(b)、(c)参照)に対応する第1の副パターン12が開口形成されている。ここでの第1の副パターン12は、複数の補助パターン13を一塊にした群より成る。各補助パターン13は、第1の主パターン11のサイズと同程度の、ホール状の抜きパターン(ホール径0.2μm)であり、その群は、XY方向に平行な正方形の四辺に沿って形成されている。また、一つの群の中で補助パターン13は、X方向にピッチ0.25μm、Y方向にピッチ0.25μmで連なって配列されている。
On the other hand, the
ここで特に、各補助パターン13のサイズは、第1の主パターン11のサイズの1/2〜2倍が許容され、写真蝕刻での露光の際に第1の主パターン11が受けるコマ収差の影響と同じコマ収差の影響を受ける。また、一つの群の中での補助パターン13の配列ピッチは、配列方向での各補助パターン13のサイズよりも大きくて、配列方向での第1の主パターン11の配列ピッチよりも小さい範囲で許容される。
Here, in particular, the size of each
このような第1のフォトマスク10をウエーハ1の上にアライメントし、上方から露光用の光を照射すると、その光は、各第1の主パターン11、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13の群を通過し、ウエーハ1上に積層された層間膜層2上の不図示のレジスト膜(厚さ0.8μm程度)へ導かれる。
When such a
なお、ここでの露光用の光としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)が用いられ、光学系としては、NAが0.64、σが0.6のレンズが適用される。また、第1の第1のフォトマスク10としては、透過率が6%のハーフトーンマスクが適用される。後述する第2のフォトマスク20、及びその露光条件も同様である。
Here, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is used as the exposure light, and a lens with NA of 0.64 and σ of 0.6 is applied as the optical system. Further, as the first
この露光により、図1(b)に示すように、レジスト膜には、各第1の主パターン11に従った転写パターン51がそれぞれ形成される。一方、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13の群に従って、その一群を一塊に繋がった矩形状の転写パターン52がそれぞれ形成される。その様子を図3を参照して説明する。
By this exposure, as shown in FIG. 1B, a
図3(a)、(b)に示すように、補助パターン13の群を通過した光のレジスト膜3上での光強度は、コマ収差がなければ、それぞれ、第1の主パターン11を通過した光の光強度(実線S11参照)と同程度の実線S13で示すようになる。しかし実際には、コマ収差の影響により、それぞれ、第1の主パターン11を通過した光の光強度(点線T11参照)と同程度に一方向に膨らんで点線T13で示すようにずれる。つまり、ここでの点線T11のずれ量LT11と点線T13のずれ量LT13は、同程度のものとなる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the light intensity on the resist film 3 of the light that has passed through the group of
その結果、図3(c)に示すように、レジスト膜3には、補助パターン13の群を通じた露光により、第1の主パターン11を通じた露光による寸法LS11のパターンと同程度の寸法のパターンが各補助パターン13に従ってそれぞれ形成されるべきところ、コマ収差の影響により、互いに隣接するパターンがずれ量LT13の分で繋がり、第1の主パターン11を通じた露光によるずれ量LT11と同程度のずれ量LT13の分更に大きい寸法L12の抜きパターン72(転写パターン52)が形成されることになる。こうして、第1の主パターン11を通じた露光によって形成された寸法L11の抜きパターン71(転写パターン51)よりも、はるかに大きい矩形状の抜きパターン72(転写パターン52)が形成される。
As a result, as shown in FIG. 3C, the resist film 3 is exposed to the pattern of the
そして、各第1の主パターン11に従った転写パターン51と、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13の群に従った転写パターン52とは、露光の際に受けるコマ収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、コマ収差によるずれ量LT11、LT13が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。
The
続いて、図1(b)に戻り、その露光されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングを施し、これにより、下地である層間膜層2に、各第1の主パターン11に従った転写パターン51に準ずるホール状の抜きパターン71(ホール径0.8μm)が形成され、各第1の副パターン12(補助パターン13の群)に従った転写パターン52に準ずる矩形状の抜きパターン72(幅6μm程度)が形成される。
Subsequently, returning to FIG. 1B, dry etching is performed using the exposed resist film as a mask, whereby the
次いで、各第1の主パターン11に従った抜きパターン71、及び各第1の副パターン12に従った抜きパターン72に、W(タングステン)等の金属膜を堆積(厚さ0.3μm程度)させた後、CMP(化学機械研磨)等を用いてその金属膜を研磨する。これにより、各第1の主パターン11に従った抜きパターン71と、各第1の副パターン12に従った矩形状の抜きパターン72とにのみ金属膜が残存し、図1(c)に示すように、それぞれが、各第1の回路部31と、各第1のマーク32とに成る。但し、各第1のマーク32は、矩形状に大きいが故、上記の研磨により中央部が削り取られて凹んだ状態になる。
Next, a metal film such as W (tungsten) is deposited on the
その後、ウエーハ1の上全域にAl−Cu等の金属配線膜4を積層(厚さ0.3μm程度)させる。ここで、各第1のマーク32上には、凹んだ面に沿って金属配線膜4が積層される。
Thereafter, a
引き続き、図2(a)に示すように、第2のフォトマスク20には、ウエーハ1の回路部形成領域1a(図2(b)参照)に対応する領域に、第2の回路部41(図2(b)、(c)参照)に対応する第2の主パターン21が残し形成されている。ここでの第2の主パターン21は、Y方向に沿ったライン状の残しパターン(幅0.2μm)であり、上記した第1のフォトマスク10における第1の主パターン11と同じピッチで多数形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, the
一方、ウエーハ1の不要領域1b(図2(b)参照)に対応する領域に、第2のマーク42(図2(b)、(c)参照)に対応する第2の副パターン22が残し形成されている。ここでの第2の副パターン22は、第2の主パターン21のサイズと同程度の、ライン状の残しパターン(幅0.2μm)であり、上記した第1のフォトマスク10における第1の副パターン12の全形(正方形)よりも小さい、XY方向に平行な正方形の四辺に沿って形成されている。各第2の副パターン22のサイズは、第2の主パターン21のサイズの1/2〜2倍が許容され、写真蝕刻での露光の際に第2の主パターン21が受けるコマ収差の影響と同じコマ収差の影響を受ける。
On the other hand, the
また、第2のフォトマスク20における、第2の回路部41を形成するための第2の主パターン21と第2のマーク42を形成するための第2の副パターン22との位置関係は、第1のフォトマスク10における、第1の回路部31を形成するための第1の主パターン11と第1のマーク32を形成するための第1の副パターン12との位置関係と、設計上、互いに一致するように設定されている。
The positional relationship between the second
このような第2のフォトマスク20をウエーハ1の上にアライメントし、上方から露光用の光を照射すると、その光は、各第2の主パターン21及び各第2の副パターン22で遮断され、これ以外の領域を通過し、ウエーハ1の金属配線膜4上に積層された不図示のレジスト膜へ導かれる。この露光により、図2(b)に示すように、レジスト膜には、各第2の主パターン21に従ったライン状の転写パターン61がそれぞれ残し形成され、各第2の副パターン22に従ったライン状の転写パターン62がそれぞれ残し形成される。ここで、各第2の主パターン21に従った転写パターン61と、各第2の副パターン22に従った転写パターン62とは、抜きパターンのときと同様に、露光の際に受けるコマ収差の影響が互いに同じものに従って形成されたものであるため、コマ収差によるずれ量が互いに同程度であり、互いの位置関係は設計値と相対的に一致する。
When such
続いて、そのレジスト膜にドライエッチングを施し、これにより残った、各第2の主パターン21に従った転写パターン61と、各第2の副パターン22に従った転写パターン62とのそれぞれが、図2(c)に示すように、各第2の回路部41と、各第2のマーク42とに成る。
Subsequently, the resist film is dry-etched, and the remaining
そして、このようなウエーハ1の第1のマーク32、第2のマーク42に対し、上方より測定用の光を照射して、その反射光を測定機で検出する。検出された光の明暗の信号は、図2(d)に示すように、第2のマーク42が存在する点P42、P42では急激に暗くなって大きなピークが現れることは勿論、第1のマーク32が存在する点P32、P32でも急激に暗くなって大きなピークが現れる。これは、第1のマーク32上に積層された金属配線膜4が第1のマーク32の凹みに沿って凹んでいるため、ここで光が乱反射するからである。
Then, the
従って、第1のマーク32、第2のマーク42それぞれは、第1の回路部31と第2の回路部41との位置精度の検証を高精度に行えるように、すなわち位置精度検証用マークとして十分に機能するように形成されているし、その検証にあたって十分にその位置を測定(検出)できる。よって、第1の回路部31と第2の回路部41との位置精度の検証を高精度で確実に行える。
Accordingly, each of the
また、第1のマーク32は、第2のフォトマスク20の高精度なアライメントの基準に用いられるように、すなわちアライメント用マークとして十分に機能するように形成されているし、十分にその位置を測定(検出)できる。よって、ウエーハ1に対して第2のフォトマスク20のアライメントを高精度で確実に行える。勿論、アライメントの際の測定に用いられる光が、低エネルギの光であっても支障はない。
Further, the
次に、本発明の第2実施形態について、図4を参照しながら説明する。図4は第2実施形態である位置精度検証用マーク、及びアライメント用マークの形成方法を説明する図であって、(a)は第1のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第1のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のA−A断面図である。なお、図中で図1〜図3と同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。後述する第3実施形態においても同様とする。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A and 4B are views for explaining a method for forming a position accuracy verification mark and an alignment mark according to the second embodiment, wherein FIG. 4A is a plan view of the first photomask, and FIG. The top view of the wafer after photo-etching by the 1st photomask of this, (c) is AA sectional drawing of (b). In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which performs the same function with the same name as FIGS. 1-3, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The same applies to a third embodiment to be described later.
本第2実施形態の特徴は、第1実施形態における第1のフォトマスク10に形成する第1の副パターン12を変形した点にある。つまり本実施形態では、図4(a)に示すように、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13が、一群の中で、幅方向でジグザグ状に連なって配列されている。その配列ピッチは、上記した第1実施形態と同様である。
The feature of the second embodiment is that the first sub-pattern 12 formed on the
このようにしても、上記の第1実施形態と同じく、図4(b)、(c)に示すように、露光により、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13の群に従って、その一群を一塊に繋がった矩形状の転写パターン52が形成される。従って、上記の第1実施形態と同様の効果が得られる。
Even in this case, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 4B and 4C, the exposure is performed according to the group of
次に、本発明の第3実施形態について、図5を参照しながら説明する。図5は第3実施形態である位置精度検証用マーク、及びアライメント用マークの形成方法を説明する図であって、(a)は第1のフォトマスクの平面図、(b)は(a)の第1のフォトマスクによる写真蝕刻後のウエーハの平面図、(c)は(b)のA−A断面図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining a method for forming a position accuracy verification mark and an alignment mark according to the third embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view of the first photomask, and FIG. The top view of the wafer after photo-etching by the 1st photomask of this, (c) is AA sectional drawing of (b).
本第3実施形態の特徴は、第1実施形態における第1のフォトマスク10に形成する第1の主パターン11、第1の副パターン12を変形した点にある。つまり本実施形態では、図5(a)に示すように、第1の主パターン11は、ライン状の抜きパターン(幅0.2μm)であり、X方向に最小ピッチ1μmで多数形成されている。
A feature of the third embodiment is that the first
また、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13は、第1の主パターン11のサイズと同程度の、ライン状の抜きパターン(幅0.2μm)であり、その群は、XY方向に平行な正方形の四辺に沿って形成されている。また、一つの群の中で補助パターン13は、幅方向にピッチ0.25μmで連なって配列されている。ここで特に、一つの群の中での補助パターン13の配列ピッチは、配列方向での各補助パターン13のサイズ(幅)よりも大きくて、配列方向での第1の主パターン11の配列ピッチよりも小さい範囲で許容される。
Further, the
このようにしても、上記の第1実施形態と同じく、図5(b)、(c)に示すように、露光により、各第1の主パターン11に従った転写パターン51がそれぞれ形成され、各第1の副パターン12を構成する補助パターン13の群に従って、その一群を一塊に繋がった矩形状の転写パターン52がそれぞれ形成される。従って、上記の第1実施形態と同様の効果が得られる。
Even in this case, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 5B and 5C, the
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、第1のフォトマスク10、第1のフォトマスク20として、位相シフトマスクや減衰型位相シフトマスク等を適用しても構わない。
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, a phase shift mask, an attenuated phase shift mask, or the like may be applied as the
また、第1のフォトマスク10に形成する第1の主パターン11や、第1の副パターン12を構成する補助パターン13の形状、サイズ、配列ピッチ等は、半導体装置の設計仕様に併せて適宜変更が可能である。同様に、第2のフォトマスク20に形成する第2の主パターン21や、第2の副パターン22の形状、サイズ、配列ピッチ等も、半導体装置の設計仕様に併せて適宜変更が可能である。更に、第2のフォトマスク20に形成する第2の主パターン21や、第2の副パターン22は、抜きパターンであってもよい。
In addition, the shape, size, arrangement pitch, and the like of the first
また、露光用の光として、ArFエキシマレーザ等の他の波長域のものであってもよいし、光学系としてのレンズにも限定はない。 Further, the exposure light may be in another wavelength range such as an ArF excimer laser, and the lens as an optical system is not limited.
本発明は、ウエーハを基材として半導体装置を製造する際のフォトリソグラフィ工程に有用である。 The present invention is useful for a photolithography process in manufacturing a semiconductor device using a wafer as a base material.
1 ウエーハ
2 層間膜層
3 レジスト膜
4 金属配線膜
10 第1のフォトマスク
11 第1の主パターン
12 第1の副パターン
13 補助パターン
20 第2のフォトマスク
21 第2の主パターン
22 第2の副パターン
31 第1の回路部
32 第1のマーク
41 第2の回路部
42 第2のマーク
51 転写パターン
52 転写パターン
61 転写パターン
62 転写パターン
71 抜きパターン
72 抜きパターン
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1のフォトマスクには、
各第1の回路部にそれぞれ対応する第1の主パターンと、
写真蝕刻での露光の際に各第1の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを各々が有しつつ、少なくとも幅方向に連なって配列された複数の補助パターンより成る第1の副パターンと、が形成されるとともに、
補助パターンの配列ピッチが、配列方向での各補助パターンのサイズよりも大きくて、配列方向での第1の主パターンの配列ピッチよりも小さく形成されており、
第2のフォトマスクには、
各第2の回路部にそれぞれ対応する第2の主パターンと、
写真蝕刻での露光の際に各第2の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを有する第2の副パターンと、が形成されており、
第1の層に対し、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第1の主パターンに従った第1の回路部を形成するとともに、第1の副パターンに従った第1の位置精度検証用マークを形成する工程と、
第1の回路部及び第1の位置精度検証用マークが形成された第1の層の上に遮光膜層、第2の層を順に形成する工程と、
遮光膜層の上に形成された第2の層に対し、第2のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第2の主パターンに従った第2の回路部を形成するとともに、第2の副パターンに従った第2の位置精度検証用マークを形成する工程と、を含むことを特徴とする位置精度検証用マークの形成方法。 A first layer in which a large number of first circuit portions are formed through photolithography using a first photomask, a light-shielding film layer, and a plurality of second circuit portions are formed through photolithography using a second photomask. Each of the first circuit units formed in the first layer and the second circuit units formed in the second layer are arranged in order. A method for forming a position accuracy verification mark for verifying the position accuracy of
For the first photomask,
A first main pattern corresponding to each first circuit portion;
A first pattern comprising a plurality of auxiliary patterns arranged at least in the width direction, each having a size that is affected by the same aberration as that of each first main pattern during exposure by photolithography. 1 sub-pattern is formed,
The arrangement pitch of the auxiliary pattern is larger than the size of each auxiliary pattern in the arrangement direction and smaller than the arrangement pitch of the first main pattern in the arrangement direction,
For the second photomask,
A second main pattern corresponding to each second circuit portion;
A second subpattern having a size that is affected by the same aberration as that of each of the second main patterns during exposure by photolithography is formed,
A first circuit portion according to the first main pattern is formed on the first layer through photolithography using a first photomask, and the first position accuracy is verified according to the first sub pattern. Forming a mark;
Forming a light shielding film layer and a second layer in order on the first layer on which the first circuit portion and the first position accuracy verification mark are formed;
A second circuit portion according to the second main pattern is formed on the second layer formed on the light-shielding film layer through photolithography using a second photomask, and the second subpattern is formed on the second subpattern. Forming a second position accuracy verification mark according to the method, and a method for forming the position accuracy verification mark.
第2のフォトマスクに形成された第2の副パターンのサイズが、第2のフォトマスクに形成された第2の主パターンのサイズの1/2〜2倍であることを特徴とする請求項1に記載の位置精度検証用マークの形成方法。 The size of each auxiliary pattern constituting the first sub-pattern formed on the first photomask is 1/2 to 2 times the size of the first main pattern formed on the first photomask;
The size of the second sub pattern formed on the second photomask is 1/2 to 2 times the size of the second main pattern formed on the second photomask. 2. A method for forming a position accuracy verification mark according to 1.
第1のフォトマスクに形成された第1の主パターン、及び第1の副パターンを構成する各補助パターンがホール状の抜きパターンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の位置精度検証用マークの形成方法。 The first circuit portion formed in the first layer is formed in a hole-shaped punch pattern,
3. The position accuracy according to claim 1, wherein each of the auxiliary patterns constituting the first main pattern and the first sub-pattern formed on the first photomask is a hole-shaped blank pattern. A method for forming a verification mark.
第1のフォトマスクに形成された第1の主パターン、及び第1の副パターンを構成する各補助パターンがライン状の抜きパターンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の位置精度検証用マークの形成方法。 The first circuit portion formed in the first layer is formed in a line-shaped punch pattern,
The position accuracy according to claim 1 or 2, wherein each auxiliary pattern constituting the first main pattern and the first sub pattern formed on the first photomask is a line-shaped blank pattern. A method for forming a verification mark.
第1のフォトマスクには、
各第1の回路部にそれぞれ対応する第1の主パターンと、
写真蝕刻での露光の際に各第1の主パターンが受ける収差の影響と同じ収差の影響を受けるサイズを各々が有しつつ、少なくとも幅方向に連なって配列された複数の補助パターンより成る第1の副パターンと、が形成されるとともに、
補助パターンの配列ピッチが、配列方向での各補助パターンのサイズよりも大きくて、配列方向での第1の主パターンの配列ピッチよりも小さく形成されており、
第1の層に対し、第1のフォトマスクによる写真蝕刻を通じて、第1の主パターンに従った第1の回路部を形成するとともに、第1の副パターンに従ったアライメント用マークを形成する工程と、
第1の回路部及びアライメント用マークが形成された第1の層の上に遮光膜層、第2の層を順に形成する工程と、を含むことを特徴とするアライメント用マークの形成方法。 A first layer in which a large number of first circuit portions are formed through photolithography using a first photomask, a light-shielding film layer, and a plurality of second circuit portions are formed through photolithography using a second photomask. A method of forming an alignment mark for aligning the second photomask with respect to the second layer in a semiconductor wafer in which the second layer is sequentially stacked,
For the first photomask,
A first main pattern corresponding to each first circuit portion;
A first pattern comprising a plurality of auxiliary patterns arranged at least in the width direction, each having a size that is affected by the same aberration as that of each first main pattern during exposure by photolithography. 1 sub-pattern is formed,
The arrangement pitch of the auxiliary pattern is larger than the size of each auxiliary pattern in the arrangement direction and smaller than the arrangement pitch of the first main pattern in the arrangement direction,
Forming a first circuit portion in accordance with the first main pattern and forming an alignment mark in accordance with the first sub-pattern on the first layer through photolithography using a first photomask; When,
Forming a light shielding film layer and a second layer on the first layer on which the first circuit portion and the alignment mark are formed, in order.
第1のフォトマスクに形成された第1の主パターン、及び第1の副パターンを構成する各補助パターンがホール状の抜きパターンであることを特徴とする請求項5又は6に記載のアライメント用マークの形成方法。 The first circuit portion formed in the first layer is formed in a hole-shaped punch pattern,
The alignment pattern according to claim 5 or 6, wherein each of the auxiliary patterns constituting the first main pattern and the first sub pattern formed on the first photomask is a hole-shaped extraction pattern. Mark formation method.
第1のフォトマスクに形成された第1の主パターン、及び第1の副パターンを構成する各補助パターンがライン状の抜きパターンであることを特徴とする請求項5又は6に記載のアライメント用マークの形成方法。 The first circuit portion formed in the first layer is formed in a line-shaped punch pattern,
The alignment pattern according to claim 5 or 6, wherein each auxiliary pattern constituting the first main pattern and the first sub-pattern formed on the first photomask is a line-shaped blank pattern. Mark formation method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005200120A JP2007019307A (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005200120A JP2007019307A (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007019307A true JP2007019307A (en) | 2007-01-25 |
Family
ID=37756183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005200120A Pending JP2007019307A (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007019307A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007207822A (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Nikon Corp | Measurement method, exposure method, device manufacturing method, measurement mark, and mask |
| KR100855851B1 (en) | 2007-01-26 | 2008-09-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| WO2016060545A1 (en) * | 2014-10-14 | 2016-04-21 | Mimos Berhad | Overlay feature design and method for application in wafer fabrication |
| JP2017503195A (en) * | 2013-12-30 | 2017-01-26 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Method and apparatus for the design of metrology targets |
| CN111443570A (en) * | 2020-04-14 | 2020-07-24 | 长江存储科技有限责任公司 | Photomask, semiconductor device and method for designing photomask |
| CN114779572A (en) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | Manufacturing method of alignment mark and wafer bonding method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0974063A (en) * | 1995-06-27 | 1997-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | Overlay accuracy measurement mark, method of correcting defect of the mark, photomask having the mark, method of manufacturing the photomask, and exposure method thereof |
| JPH1050583A (en) * | 1996-08-07 | 1998-02-20 | Matsushita Electron Corp | Superposition measuring mark and measuring method |
| JPH1167631A (en) * | 1997-08-18 | 1999-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | Overlay mark and method of manufacturing semiconductor device using this overlay mark |
| JP2000077302A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Nec Kyushu Ltd | Method for inspecting deviation in position |
| JP2003031484A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
| JP2006330760A (en) * | 1995-06-27 | 2006-12-07 | Renesas Technology Corp | Method for manufacturing photomask, exposure method, and method for manufacturing semiconductor device |
-
2005
- 2005-07-08 JP JP2005200120A patent/JP2007019307A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0974063A (en) * | 1995-06-27 | 1997-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | Overlay accuracy measurement mark, method of correcting defect of the mark, photomask having the mark, method of manufacturing the photomask, and exposure method thereof |
| JP2006330760A (en) * | 1995-06-27 | 2006-12-07 | Renesas Technology Corp | Method for manufacturing photomask, exposure method, and method for manufacturing semiconductor device |
| JPH1050583A (en) * | 1996-08-07 | 1998-02-20 | Matsushita Electron Corp | Superposition measuring mark and measuring method |
| JPH1167631A (en) * | 1997-08-18 | 1999-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | Overlay mark and method of manufacturing semiconductor device using this overlay mark |
| JP2000077302A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Nec Kyushu Ltd | Method for inspecting deviation in position |
| JP2003031484A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007207822A (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Nikon Corp | Measurement method, exposure method, device manufacturing method, measurement mark, and mask |
| KR100855851B1 (en) | 2007-01-26 | 2008-09-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2017503195A (en) * | 2013-12-30 | 2017-01-26 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Method and apparatus for the design of metrology targets |
| US9804504B2 (en) | 2013-12-30 | 2017-10-31 | Asml Netherlands B.V. | Method and apparatus for design of a metrology target |
| WO2016060545A1 (en) * | 2014-10-14 | 2016-04-21 | Mimos Berhad | Overlay feature design and method for application in wafer fabrication |
| CN111443570A (en) * | 2020-04-14 | 2020-07-24 | 长江存储科技有限责任公司 | Photomask, semiconductor device and method for designing photomask |
| CN111443570B (en) * | 2020-04-14 | 2023-09-29 | 长江存储科技有限责任公司 | Photomasks, semiconductor devices and photomask design methods |
| CN114779572A (en) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | Manufacturing method of alignment mark and wafer bonding method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8497997B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US7829168B2 (en) | Methods for inspecting and optionally reworking summed photolithography patterns resulting from plurally-overlaid patterning steps during mass production of semiconductor devices | |
| KR100519252B1 (en) | Overlay mark, method for forming overlay mark and mearsurement method for overlay | |
| CN101789386B (en) | Wafer Alignment Method | |
| US6498401B2 (en) | Alignment mark set and method of measuring alignment accuracy | |
| US7939224B2 (en) | Mask with registration marks and method of fabricating integrated circuits | |
| JP2007019307A (en) | Method for forming position accuracy verification mark on semiconductor wafer and method for forming alignment mark | |
| KR100787941B1 (en) | Manufacturing Method of Photomask and Semiconductor Device Having Overlap Mark | |
| TW201027283A (en) | Method for wafer alignment | |
| JP2001083688A (en) | Method for forming photomask and resist pattern, alignment precision measuring method, manufacture of semiconductor device | |
| KR100663347B1 (en) | Semiconductor device having overlapping measurement mark and method for forming same | |
| KR20110001804A (en) | How to measure change in bottom step using overlay vernier pattern | |
| US20030044057A1 (en) | Method of checking overlap accuracy of patterns on four stacked semiconductor layers | |
| KR101067860B1 (en) | Multi-overlay measuring mark and forming method | |
| JP5217527B2 (en) | Electronic devices | |
| US7999399B2 (en) | Overlay vernier key and method for fabricating the same | |
| US8031329B2 (en) | Overlay mark, and fabrication and application of the same | |
| TWI743792B (en) | Vernier mark for semiconductor manufacturing process and lithographic process inspection method using the same | |
| US6838217B1 (en) | Define overlay dummy pattern in mark shielding region to reduce wafer scale error caused by metal deposition | |
| KR20090076141A (en) | Alignment overlay integration mark | |
| US8057987B2 (en) | Patterning method of semiconductor device | |
| KR100572736B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor device having an overlap inspection process | |
| JP2009229957A (en) | Method of manufacturing photomask, photomask, method of correcting the same, and pattern transfer method using the photomask | |
| KR100197981B1 (en) | Mask alignment measurement method of semiconductor device | |
| KR920006747B1 (en) | Lithography process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070822 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20071025 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101019 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110301 |