(57)【要約】【課題】アライメントマークが占有する領域の増加を抑えつつも、下層に形成されたアライメントマークが検出されることによる影響を小さくする。【解決手段】第一に溝３１を形成し、アライメントマークを構成する。第二に溝３２を形成し、溝３１、３２に金属を埋め込む。マークの位置の検出の際に、金属を埋め込まれた溝３２によって、溝３１の位置は検出されない。第三に溝３１と同じ形状の溝３３を形成する。第四に溝３４を形成し、溝３３、３４に金属を埋め込む。マークの検出の際に、金属を埋め込まれた溝３４によって、下層の溝３２の位置は検出されない。以下、積層数の増加に伴い、第三、第四の工程を繰り返す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）絶縁層中に第一アライメントマークを形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、第二アライメントマークを、前記絶縁層中に形成される第一配線と同じ材料で、並行して形成する工程とを備え、
前記第二アライメントマークは、前記第一アライメントマークを前記絶縁層中で覆って、前記第一アライメントマークの検出を防げる、アライメントマーク形成方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）は、
（ａ−１）第一の絶縁層中に前記第一アライメントマークを形成する工程と、
（ａ−２）前記工程（ａ−１）の後に前記第一の絶縁層及び前記第一アライメントマークを覆い、前記第一の絶縁層と共に前記絶縁層を構成する第二の絶縁層を形成する工程と
を有し、
前記工程（ｂ）においては、前記第二アライメントマークが前記第二の絶縁層中に形成される、請求項１記載のアライメントマークの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アライメントマークの形成方法に関し、例えば、リソグラフィ工程においてパターンを露光する際のアライメントに用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造に関し、リソグラフィ工程でのパターンの位置合わせのために、アライメントマークが形成されている。そして、アライメントマークが占有する領域の増加を抑えるために、アライメントマークの形成は、ターゲット上のすでに形成されているアライメントマークと一致するように行われていた。例えば、特許文献１を参照のこと。
【０００３】
また、レジストパターンのマークとして、下層よりも寸法が大きな形状を採用する技術が、特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５００８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、形状の同じアライメントマークを、完全に一致させることは精度的に困難であり、位置ずれが生じていた。そして、表面に露出しているアライメントマークの位置を検出する際に、絶縁層やレジストを介して、下層に形成されたアライメントマークの位置も併せて検出されていた。このため、表面に露出しているアライメントマークの位置を確定することが困難になっていた。
【０００６】
本発明では、上記の事情に鑑みてなされたものであり、アライメントマークが占有する領域の増加を抑えつつも、下層に形成されたアライメントマークの検出による影響を、小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るアライメントマークの形成方法は、（ａ）絶縁層中に第一アライメントマークを形成する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後に、第二アライメントマークを、前記絶縁層中に形成される第一配線と同じ材料で、並行して形成する工程とを備え、前記第二アライメントマークは、前記第一アライメントマークを前記絶縁層中で覆って、前記第一アライメントマークの検出を妨げる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るアライメントマークの形成方法によれば、アライメントマークを形成するための領域の増加を抑えつつも、第二のアライメントマークを検出する際に、第一のアライメントマークの影響を小さくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本実施の形態は、プラグと配線を形成する際に用いるダマシン法の内、デュアルダマシン法についてなされた、アライメントマークの形成方法である。ここでは、矩形のパターンを平行かつ等間隔に並べることにより構成されたアライメントマークを用いる。図１から図４は、配線の製造工程を順に示しており、各々が、形成されたアライメントマークを示す概念的な断面図（ａ）と上面図（ｂ）、及びアライメントマークの位置を画像処理により検出した際の、一次元の波形を示す概念的な図（ｃ）を含む。
【００１０】
第一の工程として、基板１００上に絶縁層１１を形成する。そして、リソグラフィ工程及びエッチング工程により、アライメントマークを形成する領域１１１へ、アライメントマークとして機能する溝３１を形成する。溝３１の形成は、溝５１の形成と並行して行われる。溝５１は、絶縁層１１中に形成されたビアホールであり、後述する第一の配線に接続された第一のプラグの形成に用いられる（図１（ａ））。
【００１１】
次に、溝３１の位置を画像処理装置により、基板１００とは反対側、すなわち絶縁層１１の表面１１ａ側から検出する。図１（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。波形のピーク位置９１ａ、９２ａは、溝３１が表面１１ａにおいて呈する矩形を構成し、走査線Ｌと交わる直線９１、９２の位置に対応する（図１（ｂ））。
【００１２】
第二の工程として、ピーク位置９１ａ、９２ａを基準とし、次のリソグラフィ工程で用いるマスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングを行うことにより、絶縁層１１中で表面１１ａ側に、アライメントマーク用の溝３２を形成する。直線９３、９４は、溝３２が表面１１ａにおいて呈する矩形を構成する。この際、走査線Ｌと交わる直線９３、９４の位置は、同じ溝３１を構成する直線９１、９２の間に位置せず、それらの直線に重らないように、設定される。溝３２の形成は、第一の配線の形成に用いられる溝５２の形成と並行して行われる（図２（ａ）、（ｂ））。後述の金属の埋め込みにより、直線９３、９４は、表面１１ａにおいてアライメントマーク２が呈する矩形を構成することとなる。
【００１３】
そして、第一のプラグと第一の配線を形成するために、溝５１、５２へ、金属１０２を埋め込む。これと並行して、溝３１、３２へも金属１０１が埋め込まれる。これにより、金属１０１で埋め込まれた溝３２が、アライメントマーク２となって表面１１ａに露出する。
【００１４】
次に、アライメントマーク２の位置を表面１１ａ側から検出する。図２（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。金属１０１の埋め込みにより、アライメントマーク２の位置を検出する際の溝３１の検出が、金属１０１を有するアライメントマーク２自身によって防がれる。すなわち、アライメントマーク２の位置だけが検出される。よって、直線９３、９４の位置だけが、波形のピーク位置９３ａ、９４ａとして検出される。
【００１５】
第三の工程として、絶縁層１１上に絶縁層１２を形成する。そして、ピーク位置９３ａ、９４ａを基準とし、次のリソグラフィ工程で用いるマスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングを行うことにより、絶縁層１２中でアライメントマーク２上の位置に、アライメントマークとして機能する溝３３を形成する。直線９５、９６は、溝３３が絶縁層１２の表面１２ａにおいて呈する矩形を構成する。この際、走査線Ｌと交わる直線９５、９６の位置は、同じ溝３２を構成する直線９３、９４の間に位置し、それらの直線に重ならないように、設定される。溝３３の寸法は、例えば溝３１のそれと同じでも良い。そして、溝３３の形成は、溝５３の形成と並行して行われる。溝５３は、絶縁層１２中に形成されたビアホールであり、後述する第二の配線と前述した第一の配線とを接続するプラグの形成に用いられる（図３（ａ）、（ｂ））。
【００１６】
次に、溝３３の位置を表面１２ａ側から検出する。この際、絶縁層１２を介して、下層に形成されたアライメントマーク２の位置も併せて検出される。図３（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。強度の大きいピーク位置９５ａ、９６ａは、走査線Ｌと交わる直線９５、９６の位置に対応する。また、強度の小さいピーク位置９３ａ、９４ａは、アライメントマーク２を構成する直線９３、９４に対応する。
【００１７】
第四の工程として、ピーク位置９５ａ、９６ａを基準として、次のリソグラフィ工程で利用するマスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングを行うことにより、絶縁層１２中で表面１２ａ側に、アライメントマーク用の溝３４を形成する。直線９７、９８は、溝３４が表面１２ａにおいて呈する矩形を構成する。この際、走査線Ｌと交わる直線９７、９８の位置は、同じ溝３２を構成する直線９３、９４の間に位置せず、それらの直線に重らないように、設定される。溝３４の形成は、第二の配線の形成に用いられる溝５４の形成と並行して行われる（図４（ａ）、（ｂ））。後述の金属の埋め込みにより、直線９７、９８は、表面１２ａにおいてアライメントマーク４が呈する矩形を構成することとなる。
【００１８】
そして、第二のプラグと第二の配線を形成するために、溝５３、５４へ金属１０４を埋め込む。これと並行して、溝３３、３４へも金属１０３が埋め込まれる。金属１０３で埋め込まれた溝３４が、アライメントマーク４となって、表面１２ａに露出する。
【００１９】
次に、アライメントマーク４の位置を表面１２ａ側から検出する。図４（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。金属１０３の埋め込みにより、アライメントマーク４の位置を検出する際のアライメントマーク２、溝３３の検出が、金属１０３を有するアライメントマーク４自身により防がれる。よって、直線９７、９８の位置だけが、波形のピーク位置９７ａ、９８ａとして検出される。
【００２０】
以下、第三、第四の工程を繰り返すことにより、プラグと配線の形成と並行して、アライメントマークを形成することができる。
【００２１】
上述したアライメントマークの形成方法により、絶縁層の積層数に依らず、アライメントマークが形成される領域を、ある特定の領域に限定することができる。また、配線の形成と並行して形成されるアライメントマークの位置を検出する際に、下層に形成されたアライメントマークの位置が検出されない。
【００２２】
なお、第三の工程で説明したような下層のアライメントの位置が検出される場合においても、下層のアライメントマークの位置と、検出しようとするアライメントマークの位置との関係を明確にしておくことにより、前者の影響を小さくすることができる。
【００２３】
本実施の発明は、シングルダマシン法においても適用することができる。すなわち、一層ごとに配線又はプラグを形成し、それと並行してアライメントマークを形成する。この際にも、図１（ｃ）、図２（ｃ）、図３（ｃ）、図４（ｃ）で示された波形が検出される。
【００２４】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１の第三（図３）、第四（図４）の工程において、実施の形態１と異なるアライメントマークの形成方法について説明する。図５、６は第二のプラグ及び第二の配線の製造工程を順に示しており、各々が、形成されたアライメントマークを示す概念的な断面図（ａ）と上面図（ｂ）、及びアライメントマークの位置を画像処理により検出した際の、一次元の波形を示す概念的な図（ｃ）を含む。
【００２５】
第三の工程として、絶縁層１１上に絶縁層１２を形成し、図２（ｃ）に示されるピーク位置９３ａ、９４ａを基準として、マスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングを行うことにより、絶縁層１２中でアライメントマーク２上の位置に、アライメントマークとして機能する溝３５を形成する。直線８１、８２は、溝３５が絶縁層１２の表面１２ａにおいて呈する矩形を構成する。この際、走査線Ｌと交わる直線８１、８２の位置は、同じ溝３２を構成する直線９３、９４の間に位置せず、それらの直線に重ならないように、設定される。そして、溝３５の形成は、溝５５の形成と並行して行われる。溝５５は、絶縁層１２中に形成されたビアホールであり、後述する第二の配線と溝５２で形成された第一の配線とを接続する第二のプラグの形成に用いられる（図５（ａ）、（ｂ））。
【００２６】
次に、溝３５の位置を表面１２ａ側から検出する。この際、溝３５の底面である表面１１ａにアライメントマーク２が露出しており、その位置も併せて検出される。図５（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。強度の大きいピーク位置８１ａ、８２ａは、走査線Ｌと交わる直線８１、８２の位置に対応する。また、強度の小さいピーク位置９３ａ、９４ａは、アライメントマーク２を構成する直線９３、９４の位置に対応する。
【００２７】
第四の工程として、ピーク位置８１ａ、８２ａを基準とし、マスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光およびエッチングを行うことにより、絶縁層１２中で表面１２ａ側に、アライメントマーク用の溝３６を形成する。直線８３、８４は、溝３６が表面１２ａにおいて呈する矩形を構成する。そして、走査線Ｌと交わる直線８３、８４の位置は、同じ溝３５を構成する直線８１、８２の間に位置せず、それらの直線に重ならないように、設定される。溝３６の形成は、第二の配線の形成に用いられる溝５６の形成と並行して行われる（図６（ａ）、（ｂ））。後述の金属の埋め込みにより、直線８３、８４は、表面１２ａにおいてアライメントマーク６が呈する矩形を構成することとなる。
【００２８】
そして、第二のプラグと第二の配線を形成するために、溝５５、５６へ金属１０６を埋め込む。これと並行して、溝３５、３６へも金属１０５が埋め込まれる。金属１０５で埋め込まれた溝３６が、アライメントマーク６となって、表面１２ａに露出する。
【００２９】
次に、アライメントマーク６の位置を表面１２ａ側から検出する。図６（ｃ）は、走査線Ｌで検出される波形を示す。金属１０５の埋め込みにより、アライメントマーク６の位置を検出する際のアライメントマーク２、溝３５の検出が、金属１０５を有するアライメントマーク６自身により防がれる。よって、直線８３、８４の位置だけが、波形のピーク位置８３ａ、８４ａとして検出される。
【００３０】
以下、プラグと配線の形成と並行して、本実施の形態に記載された第三、第四の工程を繰り返すことにより、アライメントマークを形成することができる。また、この方法はシングルダマシン法にも適用することができる。
【００３１】
本実施の形態で示したアライメントマークの形成方法により、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。このように実施の形態１、２においては、アライメントマークの構成に寄与する溝の寸法は、プラグ及びこれに対して基板と反対側から接する配線の対を形成する工程ごとに大小関係を設定すればよく、対が異なるプラグと配線を形成する工程について、アライメントマークの機構に寄与する寸法の大小関係は、不問である。
【００３２】
実施の形態３．
本実施の形態では、プラグ用のビアホールの形成と並行して、アライメントマークを形成するための領域と、配線用の溝の形成と並行して、アライメントマークを形成するための領域を、区分したアライメントマークの形成方法である。図７から図１０は、本実施の形態におけるアライメントマークの形成方法を示す概念的な図であり、各々において（ａ）は断面図を、（ｂ）は上面図を示す。
【００３３】
第一の工程として、基板１００上に絶縁層１１を形成する。リソグラフィ工程及びエッチング工程により、アライメントマークを形成する領域１１２へ、アライメントマークとして機能する溝３７を形成する。溝３７の形成は、溝５７の形成と並行して行われる。溝５７は、絶縁層１１中に形成されたビアホールであり、後述する第一の配線に接続された第一のプラグの形成に用いられる（図７（ａ））。そして、溝３７の位置は、表面１１ａ側から走査線Ｌに沿って検出される（図７（ｂ））。
【００３４】
第二の工程として、溝３７の位置を基準に、マスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングより、絶縁層１１のアライメントマーク用の領域１１３へ、アライメントマーク用の溝３８を形成する。領域１１３は、領域１１２と異なる領域である。溝３８の形成は、第一の配線の形成に用いられる溝５８の形成と並行して行われる（図８（ａ））。
【００３５】
そして、第一のプラグと第一の配線を形成するために、溝５７、５８へ、金属１０８を埋め込む。これと並行して、溝３７、３８へも金属１０７が埋め込まれる。これにより、金属１０７で埋め込まれた溝３８が、アライメントマーク８となって表面１１ａに露出する。アライメントマーク８の位置は、表面１１ａから走査線Ｌに沿って検出される（図８（ｂ））。
【００３６】
第三の工程として、絶縁層１１の上に絶縁層１２を形成する。そして、アライメントマーク８の位置を基準に、マスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングにより、絶縁層１２のアライメントマーク用の領域１１４へ、アライメントマークとして機能する溝３９を形成する。領域１１４は、領域１１２、１１３と異なる。溝３９の形成は、溝５９の形成と並行して行われる。溝５９は、絶縁層１２中に形成されたビアホールであり、後述する第二の配線と前述の第一の配線とを接続する第二のプラグの形成に用いられる（図９（ａ））。そして、溝３９の位置は、表面１２ａ側から走査線Ｌに沿って検出される（図９（ｂ））。
【００３７】
第四の工程として、溝３９の位置を基準に、マスクパターンの位置を設定する。その後、当該マスクパターンを用いた露光及びエッチングにより、アライメントマーク８上の絶縁層１２の領域１１３へ、アライメントマーク用の溝４０を形成する。直線８７、８８は、溝４０が表面１２ａにおいて呈する矩形を構成する。そして、走査線Ｌと交わる直線８７、８８の位置は、同じアライメントマーク８を形成する直線８５、８６（図９）の間に位置せず、これらの直線と重ならないように、設定される。溝４０の形成は、第二の配線の形成に用いられる溝６０の形成と並行して行われる（図１０（ａ））。
【００３８】
このように、アライメントマーク用の溝４０を形成する際に用いられるマスクパターンは、領域１１４にある溝３９の位置を基準にして位置合わせが行われる。溝３９の位置を検出する際に、溝３７の位置が検出されても、それは領域１１２において検出され、領域１１４には現れず、問題とはならない。
【００３９】
そして、第二のプラグと第二の配線を形成するために、溝５９、６０へ、金属１１０を埋め込む。これと並行して、溝３９、４０へも金属１０９が埋め込まれる。これにより、金属１０９で埋め込まれた溝４０が、アライメントマーク９となって表面１２ａに露出する。アライメントマーク９の位置は、表面１２ａから走査線Ｌに沿って検出される（図１０（ｂ））。
【００４０】
なお、絶縁層１１，１２の両者を纏めて一つの絶縁層１０として把握することができる。即ち、絶縁層１２は絶縁層１１及びアライメントマーク８を覆い、絶縁層１１と共に、絶縁層１０を構成するのであり、アライメントマーク８は絶縁層１０中に形成されると把握することができる。
【００４１】
上述したアライメントマークの形成方法により、配線を構成する溝の形成と並行して、アライメントマークの重なる領域を領域１１３に限定することができる。そして、領域１１３において、アライメントマーク９を表面１２ａ側から検出する際に、下層の絶縁層１１に形成されたアライメントマーク８の位置の検出を防ぐことができる。また、第一から第三の工程においても、下部のアライメントマークの位置が検出されることなく、表面において呈する矩形の位置だけを検出することができる。
【００４２】
さらに、アライメントマークの構成に寄与する溝の寸法は、領域１１３に形成されるアライメントマーク８、９についての大小関係だけを設定すればよく、領域１１２、１１４に形成される溝３７、３９との大小関係は不問である。また溝３７と溝３９についても、それらの形成される領域が異なるため、大小関係は不問である。
【００４３】
本実施の形態は、上記第一、第三の工程で溝３７、３９を同じ領域に形成する場合にも、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図２】実施の形態１を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図３】実施の形態１を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図４】実施の形態１を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図５】実施の形態２を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図６】実施の形態２を説明する、概念的な断面図、上面図及び波形の図である。
【図７】実施の形態３を説明する、概念的な断面図及び上面図である。
【図８】実施の形態３を説明する、概念的な断面図及び上面図である。
【図９】実施の形態３を説明する、概念的な断面図及び上面図である。
【図１０】実施の形態３を説明する、概念的な断面図及び上面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２，４  アライメントマーク、１１，１２  絶縁層、３１〜３４  溝。
【図１】
2005101150.tif 000003
【図２】
2005101150.tif 000004
【図３】
2005101150.tif 000005
【図４】
2005101150.tif 000006
【図５】
2005101150.tif 000007
【図６】
2005101150.tif 000008
【図７】
2005101150.tif 000009
【図８】
2005101150.tif 000010
【図９】
2005101150.tif 000011
【図１０】
2005101150.tif 000012