(57)【要約】　　　（修正有）【課題】より確実にアライメントを行うことが可能となる半導体露光装置のアライメント方法を提供する。【解決手段】ウエハ２４上にアライメント用のマーク２６をホールで形成する場合、その側壁がオーバーハング形状をなす凹状に形成する。形成される凹部の開口寸法が、その内部における両側壁の間隔以下となるために、金属膜がマーク内部の側壁に付着し難くなり、マークが形成されている部分と形成されていない部分との境界である開口部のエッジ形状が明確になる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にマークを形成し、そのマークを用いて前記半導体基板とフォトリソグラフィーに用いられるフォトマスクとのアライメントを光学的に行なう半導体露光装置のアライメント方法において、
前記マークを側壁がオーバーハング形状をなす凹状に形成して、アライメントを行なうことを特徴とする半導体露光装置のアライメント方法。
【請求項２】
半導体基板上にマークを形成し、そのマークを用いて前記半導体基板とフォトリソグラフィーに用いられるフォトマスクとのアライメントを光学的に行なう半導体露光装置のアライメント方法において、
前記マークを側壁がオーバーハング形状をなす凸状に形成して、アライメントを行なうことを特徴とする半導体露光装置のアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上にマークを形成し、そのマークを用いて前記半導体基板とフォトリソグラフィーに用いられるフォトマスクとのアライメントを光学的に行なう半導体露光装置のアライメント方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路を形成する場合は、設計された回路に基づいてフォトマスク（レチクル，或いはマスク）を作成し、半導体基板たるウエハＷに対してフォトリソグラフィーを行なうことにより回路や配線を形成する。そのフォトリソグラフィーを行なうのに先立って、ウエハＷとフォトマスクとの位置合わせ、所謂アライメントを行う必要がある。
【０００３】
アライメントを行なうためには、例えば、図５に示すように、ウエハＷ上に予め十字形状のマーク１を凹状若しくは凸状に形成しておく。また、必要に応じてその十字の外周を矩形状に囲むように形成する。このマーク１は、ウエハＷのスクライブ領域２における二辺のエッジ部分に２箇所形成される（図６参照，楕円で囲んだ部分）。尚、図７には、図６においてマーク１が形成される部分を拡大して示す。
【０００４】
そして、露光装置のステージ上にウエハＷを載置すると、マーク１を例えば図８に示すようなアライメント用のスコープ光学系３を用いて撮像し、画像処理（パターン認識）することでアライメントを行なう。スコープ光学系３は、図示しない光源からの光を光ファイバ４により導出し、レンズ前群５，絞り６，レンズ後群７，プリズム８，対物レンズ９を介してウエハＷに照射する。ウエハＷの表面で反射した光は、対物レンズ９，プリズム８，リレーレンズ１０，エレクタ１１を介してＣＣＤカメラ１２により受光される。ＣＣＤカメラ１２が出力する受光信号は、図示しない画像処理装置に送られて画像処理され、マーク１とフォトマスク上に形成されているマーク（図示せず）とのアライメントが行なわれる。
【０００５】
この場合、ウエハＷ上にマーク１が形成されているとその部分における光の反射状態が変化することから、撮像された画像を処理することでマーク１が形成されている位置の認識が可能となる。画像処理は、例えば、入力される濃淡画像データについて特徴データを作成し、予め登録されている基準パターン（テンプレート）と照合する特徴点マッチングを行なってマーク１の大まかな位置を検出する（粗検出）。その後、粗検出の結果得られた大まかな位置を元に、濃淡画像の重心計算を行なってマーク１の位置を決定する（精密検出）。マーク１の中心位置は、露光装置におけるステージ上の座標データとして出力される。
【０００６】
ところで、フォトマスクを介して露光を行う前に、露光対象の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなど）をウエハＷ上に形成する必要がある。そして、従来のマーク１は、例えば凹状に形成される場合、図９に示すように、その断面形状の底部が狭く開口部が広くなるような形状に形成されている。
【０００７】
そのため、例えば、スパッタリングにより金属膜１３を配置してから（図９（ａ）参照）リフローを施すと（図９（ｂ）参照）、金属膜１３がマーク１にも充填され易い状態にある。従って、場合によってはマーク１の段差がほとんどなくなってしまい光の反射率変化が小さくなることから、読取り感度が低下してマーク１が認識できなくなり、アライメントが不能になるという問題があった。その場合、以降のプロセスも実施できなくなるためそのウエハＷは破棄せざるを得ず、歩留まりを低下させる一因となっていた。
【０００８】
また、金属膜の膜厚を比較的厚くすることに対応してマークを凸状に形成する場合でも、その断面形状の基部側が広く、頂部側が狭くなる先細（テーパ状）に形成していたため、テーパをなす側壁部分に金属膜が堆積して段差が認識し難くなる場合が同様にあった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より確実にアライメントを行うことが可能となる半導体露光装置のアライメント方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体露光装置のアライメント方法によれば、半導体基板上にアライメント用のマークを凹状に形成する場合、その側壁がオーバーハング形状をなすようにして形成する。即ち、マークとして形成される凹部の開口寸法が、その内部における両側壁の間隔以下となるため、金属膜を配置形成する際に、その金属膜がマーク内部の側壁部分に付着し難くなる。従って、マークが形成されている部分と形成されていない部分との境界であり、光の反射率を変化させる段差（開口部のエッジ）の形状が常に明確となるのでマークの認識が容易となり、アライメントを確実に行うことができ、ウエハの歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の半導体露光装置のアライメント方法によれば、半導体基板上にアライメント用のマークを凸状に形成する場合、その側壁がオーバーハング形状をなすように形成する。即ち、マークとして形成される凸部の天面幅寸法が、その天面から基部にかけての幅寸法以上となるため、金属膜を配置形成する際に、金属膜はマークの天面部分に堆積し易くなる。しかし、そこから基部にかけての側壁に対しては付着し難くなるので、光の反射率を変化させるための段差、即ちマークが凸状に立ち上がっている境界の形状は常に明確となる。従って、金属膜の膜厚を比較的厚くすることに対応してマークを凸状に形成する場合でもアライメントを確実に行うことができるようになり、ウエハの歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。図１は、本実施例におけるアライメント用のマークを半導体基板上にホール（凹状）で形成する場合の工程を模式的な断面図によって示すものである。尚、平面的には、図５と同様の形状とする。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、シリコン酸化膜２１の上層に金属（例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜２２を配置し、更にその上層にシリコン酸化膜２３を配置してなるウエハ（半導体基板）２４にマークを形成するものとする。尚、金属膜２２は、必要に応じて配線用のビアとして利用するために配置したものであり、不要であれば配置せずとも良い。
【００１４】
このウエハ２４のシリコン酸化膜２３に対してレジスト２５を塗布した後（図１（ｂ）参照）、パターニングを行なう（図１（ｃ）参照）。この時、図示しないスクライブ領域内が後工程の影響を受けることがないように、レジスト２５を残しておくようにする。
【００１５】
次に、パターニングした部分に対して等方性エッチングを施す。エッチングには、例えば、平行平板型マグネトロンＲＩＥ装置を使用する。装置の制御パラメータは、一例として以下のように設定する。
ＣＨＦ３：４０ｓｃｃｍ，Ａｒ：６０ｓｃｃｍ，ＣＦ４　　：６０ｓｃｃｍ，
真空度：６０ｍＴｏｒｒ，パワー：４００Ｗ，磁場：５０Ｇａｕｓｓ
斯様な条件で等方性エッチングを行なうことで、図１（ｄ）に示すように、開口部２６ａの幅寸法が、内部の幅寸法（両側壁の間隔）以下となるようなオーバーハング形状をなすマーク２６を形成することができる。具体数値の一例としては、開口部２６ａの幅寸法が６μｍ，内部の最大幅寸法が８〜９μｍ，マーク２６の深さ寸法が８００ｎｍ程度である。
【００１６】
それから、レジスト２５を剥離して（図１（ｅ）参照）、配線用の金属膜（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）２７をスパッタリングにより成膜する。すると、図１（ｆ）に示すように、金属膜２７はマーク２６内の底部に堆積するが、側壁部分には付着し難くなる。その結果、マーク２６が形成されている部分と形成されていない部分との境界である段差（開口部のエッジ）が金属膜２７によって被覆される可能性は極めて小さくなる。
【００１７】
そして、マーク２６を斯様な形状に形成した上で、図８に示した光学系３を用いてアライメントを行えば、マーク２６の段差部分において投光された光の反射率は大きく変化するようになるので、露光装置に付随するアライメント用の光学系によってマーク２６を容易に認識することができる。
【００１８】
以上のように本実施例によれば、ウエハ２４上にアライメント用のマーク２６をホールで形成する場合、その側壁がオーバーハング形状をなす凹状に形成してアライメントを行なうので、金属膜２７を配置形成する際に、その金属膜２７がマーク２６内部の側壁に付着し難くなる。従って、光の反射率を変化させるための段差形状が常に明確となるのでマーク２６の認識が容易となり、アライメントを確実に行うことができ、ウエハ２４の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１９】
（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例を示すものであり、アライメント用のマーク２８をウエハ（半導体基板）２９上にライン（凸状）で形成した場合の断面形状を、金属膜３０が堆積した状態で示すものである。金属膜３０の厚さを比較的厚めに設定する場合は、このようにマーク２８をラインで形成することが多い。そして、マーク２８は、側壁がオーバーハング形状をなすように、即ち、天面部２８ａの幅寸法が、そこから基部２８ｂにかけての側壁部分の幅寸法以上となるように形成されている。
【００２０】
斯様な形状のマーク２８は、対応するレジストパターンを作成し、第１実施例と同様にマグネトロンＲＩＥ装置を用いてエッチングすることで形成が可能である。尚、マーク２８のライン高は１μｍ程度である。
【００２１】
そして、斯様な形状のマーク２８を形成した後に金属膜３０をスパッタリングすると、金属膜３０はマーク２８の天面部２８ａに堆積し易くなるが、その幅寸法以下に形成されている側壁には付着し難くなる。その結果、光の反射率を変化させるための段差形状は常に明確となり、マーク２８の段差部分において投光された光の反射率は大きく変化するので、露光装置に付随するアライメント用の光学系によってマーク２８を容易に認識することができる。
【００２２】
以上のように第２実施例によれば、ウエハ２９上にアライメント用のマーク２８をラインで形成する際に、その基部２８ｂの幅寸法よりも天面部２８ａの面積が大きくなるように形成した。従って、マーク２８の天面部２８ａから基部２８ｂにかけての側壁には金属膜３０が付着し難くなるので、光の反射率を変化させるための段差形状は常に明確となってアライメントを確実に行うことができ、ウエハ２９の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００２３】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
マークの形状は、第１，第２実施例に示したものに限ることなく、例えば、エッチングを直線的に行なうことが可能であれば、第１実施例のようにマーク３１を凹状に形成する場合は、図３に示すように開口部の幅寸法が最小で、底部の幅寸法が最大となるような形状にしても良い。
また、第２実施例のようにマーク３２を凸状に形成する場合は、図４に示すように先太となるような形状（逆テーパ形状）にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であり、アライメント用のマークを半導体基板上にホールで形成する場合の工程を示す模式的な断面図
【図２】本発明の第２実施例であり、アライメント用のマークを半導体基板上にラインで形成して金属膜を堆積させた状態を示す模式的な断面図
【図３】変形例を示す図２相当図（その１）
【図４】変形例を示す図２相当図（その２）
【図５】従来のアライメント用のマークを示す平面図
【図６】ウエハにおけるスクライブ領域に対してマークが形成される位置を示す図
【図７】図６においてマークが形成される位置を拡大して示す図
【図８】露光装置に付随して設けられるアライメント用のスコープ光学系を概略的に示す図
【図９】図２相当図であり、（ａ）は金属膜をスパッタリングした状態、（ｂ）はリフローを施した状態を示す図
【符号の説明】
２４はウエハ（半導体基板）、２６はマーク、２８はマーク、２９はウエハ（半導体基板）、３１，３２はマークを示す。
【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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【図８】
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【図９】
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