(57)【要約】【課題】微細化の進んだ半導体装置であっても位置合わせを精度よく行う。【解決手段】半導体装置の製造方法は、アライメントマークを用いた位置合わせ工程を含み、上記アライメントマークは細長部を備えるパターンを、上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列した線状部を備えており、隣り合う上記パターンについて、上記細長部の幅よりも、上記細長部どうしの間隔の方が広い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
半導体ウェハの所定位置に設けられたアライメントマークを用いて、位置合わせを行う位置合わせ工程を含んでおり、
上記アライメントマークは、細長部を備えるパターンを、上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列した線状部を備えており、
隣り合う上記パターンについて、上記細長部の幅よりも、上記細長部どうしの間隔の方が広いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記パターンは、上記細長部の一端または両端に、該細長部よりも幅の広い幅広部を備えており、
隣り合う上記パターンについて、上記幅広部の幅よりも、上記幅広部どうしの間隔の方が広いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
上記アライメントマークは、上記半導体ウェハにおけるダイシングライン付近に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
上記細長部どうしの間隔は、上記細長部の幅の１．５倍〜２倍であることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
上記アライメントマークは、線状、十字状、Ｌ字状、およびＴ字状の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５までの何れ１項に記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものである。特に、本発明は、半導体ウェハの所定位置に設けられたアライメントマークを用いて、位置合わせを行うことに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、回路パターンは、露光とエッチングとを繰り返し、複数の層を重ね合わせることにより形成される。このため、各層を精度よく重ね合わせる必要があり、アライメントマークと呼ばれるパターンを半導体ウェハに形成し、各層の重合せの位置合せ（アライメント）に利用している。
【０００３】
また、アライメントマークは、所望の重合せおよびエッチング精度の検査を目的として利用されることもある。半導体装置の品質、信頼性の維持、および超微細化を推進するためにアライメント精度はきわめて重要である。
【０００４】
特許文献１・２に記載されているように、アライメントマークとして、半導体または金属から成る複数本のパターンを一定のスペースを有するように平行に並べ、上記パターンとスペースとの繰り返しにより構成されたものが使用されることがある。
【０００５】
アライメントマークは、大きく形成すると露光装置などに付属されているアライメント装置で読み取りやすくなるが、回路パターンを作成する面積が小さくなってしまう。
【０００６】
そこで、特許文献１には、アライメントマークの寸法を小さくしてもアライメント処理を可能とするアライメント方法が記載されている。具体的には、疎アライメントとして、対物レンズの倍率を下げスクラブライン（ダイシングライン）を検出することによりウェハの位置を合わせ、その後、対物レンズの倍率を上げてスクライブライン内のアライメントマークを検出して本来のアライメントを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２２８３０８号公報（１９９１年１０月９日公開）
【特許文献２】特開２０００−３０６８２２号公報（２０００年１１月２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、配線の微細化は益々進み、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のように個々の半導体チップが小さいものを１つの半導体ウェハで大量に作るニーズが強まってきており、半導体チップ間のダイシングラインも細くなってきている。そのため、上述のような従来技術である、ダイシングライン上にアライメントマークを設ける方法においても、アライメント装置でのアライメントマークの読み取りは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細化の進んだ半導体装置においても、位置合わせを精度よく行うことができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、半導体ウェハの所定位置に設けられたアライメントマークを用いて、位置合わせを行う位置合わせ工程を含んでおり、上記アライメントマークは、細長部を備えるパターンを、上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列した線状部を備えており、隣り合う上記パターンについて、上記細長部の幅よりも、上記細長部どうしの間隔の方が広いことを特徴としている。
【００１１】
上記構成のアライメントマークは、実験の結果、微細化の進んだ半導体装置においても、十分なコントラストが得られることが判明した。従って、上記構成のアライメントマークを用いることにより、位置合わせを精度よく行うことができる。
【００１２】
なお、上記アライメントマークの形状の例としては、線状、十字状、Ｌ字状、Ｔ字状などが挙げられる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記パターンは、上記細長部の一端または両端に、該細長部よりも幅の広い幅広部を備えており、隣り合う上記パターンについて、上記幅広部の幅よりも、上記幅広部どうしの間隔の方が広いことが好ましい。この場合、ダイシング工程などで静電気が上記パターンで発生しても、当該静電気が、半導体チップではなく、隣り合うパターンの幅広部に放電する可能性が高くなる。従って、上記放電による半導体チップの破損を防止することができる。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記アライメントマークは、上記半導体ウェハにおけるダイシングライン付近に設けられていてもよい。この場合、アライメントマークを設けるための領域を新たに確保する必要がない。
【００１５】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、上記細長部どうしの間隔は、上記細長部の幅の１．５倍〜２倍であることが好ましい。
【００１６】
なお、上記の方法で製造された半導体装置においても、上述と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係る半導体装置の製造方法では、位置合わせのためのアライメントマークは、細長部を備えるパターンを、上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列した線状部を備えており、隣り合う上記パターンについて、上記細長部の幅よりも、上記細長部どうしの間隔の方が広いことにより、微細化の進んだ半導体装置においても、十分なコントラストが得られるので、上記構成のアライメントマークを用いることにより、位置合わせを精度よく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体ウェハの概要を示す平面図である。
【図２】半導体ウェハに設けられる線状アライメントマークのパターンの実施例および比較例を示す平面図である。
【図３】上記線状アライメントマークのパターンの実施例を示す断面図である。
【図４】上記線状アライメントマークのパターンのコントラストを測定した結果を表形式で示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る線状アライメントマークのパターンを示す平面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る半導体ウェハの概要を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る線状アライメントマークのパターンの実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１・図２を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る半導体ウェハの概要を示す平面図である。図示のように、半導体ウェハ１には、複数の半導体チップ部２が縦横に配列されて設けられている。半導体チップ部２はダイシングによって半導体ウェハ１から分割されて、例えばＬＥＤなどの半導体チップ（半導体装置）となる。
【００２１】
また、半導体ウェハ１には、アライメント用の線状アライメントマーク３を備える。線状アライメントマーク３はダイシング箇所を示すダイシングライン内に配置されることが望ましい。
【００２２】
図２（ａ）は、本実施形態に係る線状アライメントマークのパターンの一例を示す平面図であり、図２（ｂ）および（ｃ）は、線状アライメントマークのパターンの比較例を示す平面図である。図示のように、本実施形態および比較例の線状アライメントマークは、半導体または金属からなる複数本の細長部であるパターンを上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列した構成である。
【００２３】
図２（ａ）に示す本実施形態の線状アライメントマーク３のパターン３０は、短手方向の長さである幅（パターン幅）Ｗｐが、隣り合うパターン３０どうしの間隔（スペース幅）Ｗｓよりも狭く、すなわちＷｐ＜Ｗｓとなっている。一方、図２（ｂ）に示す比較例の線状アライメントマーク１００のパターン１０１は、幅Ｗｐが間隔Ｗｓに等しく、すなわちＷｐ＝Ｗｓとなっている。他方、図２（ｃ）に示す比較例の線状アライメントマーク１１０のパターン１１１は、幅Ｗｐが間隔Ｗｓよりも広く、すなわちＷｐ＞Ｗｓとなっている。
【００２４】
図３は、図２の（ａ）に示す本実施形態の線状アライメントマーク３の断面図を示している。図３に示すように、アライメントマーク３は、半導体ウェハ１である半導体シリコン基板４０上に、ゲート絶縁膜４１およびゲート電極層４２を積層させた構造となっている。なお、図２の（ｂ）・（ｃ）に示す比較例の線状アライメントマーク１００・１１０も同様の構造である。
【００２５】
〔実施例１〕
図２（ａ）〜（ｃ）に示す３種類の線状アライメントマーク３・１００・１１０におけるパターン３０・１０１・１１１のそれぞれについて、パターンでの反射光とパターン間での反射光との反射コントラストをアライメント測定装置により測定した。
【００２６】
なお、各線状アライメントマークの長さを１ｍｍとし、各パターンの長手方向の長さＬを４８μｍとした。また、各線状アライメントマークのゲート電極層４２の厚さを３０００Å（オングストローム）とした。また、アライメント測定装置としてＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社製の型番ＫＬＡ−５３００を使用した。
【００２７】
図４は、測定結果を表形式で示す図である。同図の判定結果において、コントラストが８００以上の場合を○、コントラストが８００未満５００以上を△、コントラスト５００未満を×として表している。上記アライメント測定装置では、コントラストが８００以上であればアライメント精度が１００％であることが経験則で判明している。
【００２８】
図４に示すように、スペース幅Ｗｓがパターン幅Ｗｐよりも広い場合（図２（ａ）および図４のＮｏ．１〜２）、コントラストは８００以上であり、アライメント装置によるアライメントが実用的な時間内で可能であった。従って、アライメント不良率は０％であった。
【００２９】
一方、スペース幅Ｗｓとパターン幅Ｗｐとが等しい場合（図２（ｂ）および図４のＮｏ．３・４）、コントラストは５００以上８００未満であり、上記アライメントが可能な場合もあったが、上記アライメントが不能な場合もあり、アライメント不良率は５０％程度であった。
【００３０】
一方、スペース幅Ｗｓの方がパターン幅Ｗｐよりも狭い場合（図２（ｃ）および図４のＮｏ．５・６）、コントラストは５００未満であり、上記アライメントが不能な場合が多くなり、アライメント不良率は７０％程度であった。なお、パターン幅Ｗｐが２３μｍ以上になると感度が悪化し、パターンの識別ができなくなった。
【００３１】
また、図４を参照すると、ピッチ（スペース幅Ｗｓおよびパターン幅Ｗｐの和）が異なるパターンであっても、スペース幅Ｗｓおよびパターン幅Ｗｐの大小関係が同じであるパターンであれば、同じ判定結果が得られることが理解できる（図４のＮｏ．１・２：判定結果○、Ｎｏ．３・４：判定結果△、およびＮｏ．５・６：判定結果×）すなわち、判定結果にピッチは依存しないことが理解できる。また、図４のＮｏ．１〜３を参照すると、スペース幅Ｗｓが少なくともパターン幅Ｗｐの１．５倍〜２倍であれば、良好な判定結果（○）が得られることが理解できる。
【００３２】
なお、パターンの材料としては、ポリシリコン、メタル、などが挙げられ、これらの材料は、光の反射率が異なる。しかしながら、スペース幅Ｗｓがパターン幅Ｗｐよりも広ければ、上記材料の何れを利用しても、８００以上のコントラストを確保でき、アライメント不良率の低減が可能であった。
【００３３】
直感的には、パターン幅Ｗｐがスペース幅Ｗｓよりも広い場合において、アライメント測定装置はアライメントマーク３を検出しやすくなり、良好な結果が得られると考えられる。しかしながら、図４によると、スペース幅Ｗｓがパターン幅Ｗｐよりも広い場合において、良好な結果を得ることができた。
【００３４】
その理由として、パターン３０部分の反射光とパターンがなく半導体ウェハを構成するシリコンが露出している部分の反射光が干渉しあうことにより高いコントラストが得られ、アライメントマーク３が見やすくなったのではないかと予想される。
【００３５】
よって、複数のパターン３０と間隔とから構成される線状アライメントマーク３において、スペース幅Ｗｓをパターン幅Ｗｐよりも広くすることで、十分なコントラストが得られることにより、アライメント不良を減らすことができるという効果を奏する。
【００３６】
以上のように、本実施形態の半導体装置では、アライメントを容易に行うことができるようになり、半導体装置の品質、信頼性の維持および超微細化を推進することができる。
【００３７】
〔実施の形態２〕
本発明の別の実施形態について、図５を参照して説明する。本実施の形態では、図２に示すパターン３０とは異なるパターン３０の端部の構造を有している。なお、上記実施形態において定義した用語については、特に断らない限り本実施の形態においてもその定義に則って用いるものとし、その説明を省略する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る線状アライメントマークのパターンの一例を示す平面図である。図示のように、本実施形態では、パターン３０の端部に、パターン３０よりも幅の広い幅広部３１が設けられている。なお、図示のように、パターン３０と同様に、幅広部３１においても、幅広部３１の幅よりも、隣り合う幅広部３１どうしの間隔の方が広くなっている。
【００３９】
ところで、図２（ａ）に示すような線状アライメントマーク３において、パターン３０の幅が狭い場合、ダイシング工程などで静電気がパターン３０で発生すると、パターン３０の端部から半導体チップ部２のパターンに放電する虞がある。これに対し、本実施形態では、図５に示すようにパターン３０の端部に幅広部３１が設けられているので、アライメントマーク３で発生する静電気の放電から半導体チップ部２を保護することができる。
【００４０】
また、幅広部３１を設けることは、幅が狭いパターン３０と下地との密着性において、密着性を高め、パターン剥がれを防止することができる。さらに、アライメントマーク上における、光の乱反射率を向上させる効果も奏する。
【００４１】
なお、パターン３０の幅Ｗｐが特に３μｍ程度以下である場合に幅広部３１を設けるとよい。例えば、パターン３０の幅Ｗｐが３μｍである場合、幅広部３１の幅を５μｍとするとよい。
【００４２】
なお、幅広部３１の幅が、隣り合う幅広部３１どうしの間隔に比べて、同じまたは広くなっていてもよい。この場合でも、パターン３０の幅よりもパターン３０どうしの間隔が広くなっていれば、パターン３０とパターン３０どうしの間隔とで良好なコントラストを確保でき、アライメントを容易に行うことができる。
【００４３】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに別の実施形態について、図６を参照して説明する。本実施形態では、上記実施形態とは異なる形状のアライメントマークの例について説明する。なお、上記実施形態において定義した用語については、特に断らない限り本実施例においてもその定義に則って用いるものとし、その説明を省略する。
【００４４】
図６（ａ）は本実施形態に係る半導体ウェハの概要を示す平面図である。図示のように、半導体ウェハ１はアライメントマークとして、十字状マーク４、Ｌ字状マーク５、Ｔ字状マーク６を設けている。
【００４５】
図６（ｂ）はＬ字状マーク５の拡大図である。図示のように、本実施形態のアライメントマークは、半導体または金属からなる複数本の細長部であるパターン３０を上記細長部の長手方向に垂直な方向に複数個配列したグループを複数個さらに縦横に配列した構成である。本実施形態でも、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施形態の実施例としては、十字状マーク４の寸法は、６８μｍ×６８μｍ程度であり、Ｌ字状マーク５の寸法は、３９μｍ×３９μｍ程度であり、Ｔ字状マーク６の寸法は、３９μｍ×６８μｍ程度である。また、アライメントマークにおける交差部Ａは、図示のように、パターン３０を設けない構成でもよいし、種々のパターン３０を設けた構成でもよい。何れの構成であっても、アライメント不良率に及ぼす影響は少ないと考えられる。
【００４７】
このようにアライメントマークとしては種々の変更が可能である。
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施形態について、図７を参照して説明する。本実施の形態では、図３に示すアライメントマークとは異なるアライメントマークの構造を有している。なお、上記実施形態において定義した用語については、特に断らない限り本実施の形態においてもその定義に則って用いるものとし、その説明を省略する。
【００４８】
図７は、本実施形態の線状アライメントマークの断面図を示している。図７に示すように、アライメントマーク３ａのパターン３０ａは、半導体ウェハ１である半導体シリコン基板４０上に、ゲート絶縁膜４１、ゲート電極層４２、および塗布レジスト層４３を積層させた構造となっている。各線状アライメントマークのゲート電極層４２の厚さを３０００Åとし、塗布レジスト層４３の厚さを５０００Åとした。本実施形態でも、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、アライメントマークをダイシングライン内に設けているが、これに限定されるものではなく、例えばダイシングラインからはみ出して設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明は、複数のパターンから構成されるアライメントマークにおいて、隣り合うパターンの間隔をパターンの幅よりも広くすることにより、アライメントマークから十分なコントラストが得られ、位置合わせを精度よく行うことができるので、微細化の進んだ任意の半導体装置の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１    半導体ウェハ
２    半導体チップ部（半導体装置）
３    アライメントマーク
３０  パターン（細長部）
３１  幅広部
４    十字状マーク
５    Ｌ字状マーク
６    Ｔ字状マーク
Ｗｐ  パターン幅（細長部の幅）
Ｗｓ  スペース幅（細長部どうしの間隔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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