(57)【要約】【課題】    汚染の少ない位置合わせマークの形成方法を提供する。【解決手段】  本発明の位置合わせマークの形成方法によれば、シリコン基板上に成膜された金属膜にレーザ光を照射して金属シリサイドを形成し、これを位置合わせマークとする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上の位置マーク形成予定領域にレーザ光を照射することにより金属シリコン化合物層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする位置合わせマークの形成方法。
【請求項２】
前記シリコン層上の前記金属シリコン化合物層以外の金属層を除去する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の位置合わせマークの形成方法。
【請求項３】
回折格子を用いて前記レーザ光を干渉縞状に前記金属膜上に照射することを特徴とする請求項１または２に記載の位置合わせマークの形成方法。  
【請求項４】
前記金属膜の材料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及び白金（Ｐｔ）よりなる群から選択されたいずれかを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の位置合わせマークの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置合わせマークの形成方法に関し、特に、高精度かつ汚染の少ない位置合わせマークの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化にともない、リソグラフィ工程において要求される回路パターンの重ね合わせの精度もますます厳しくなってきている。  
従来より、リソグラフィ工程においては、ウェーハの露光領域を多数のショット領域に分割し、ステップ・アンド・リピート方式で各ショット領域にマスクとしてのレチクルのパターンを重ね合わせて露光する投影露光装置（ステッパー）が使用されていた。これに対して、最近は投影光学系を大口径化することなく、より広い面積のレチクルのパターンを露光するために、ステッピング方式でウェーハ上の各ショット領域を走査開始位置に位置決めした後、投影光学系に対してレチクル及びウェーハの各ショット領域を相対的に同期して走査しながら露光を行う、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置も現れている。  
かかる投影露光装置においては、ウェーハの各ショット領域に例えば凹凸のパターンとして設けられたアライメント用の位置合わせマークを光学的に検出し、ウェーハステージの位置制御を行う。
【０００３】
図５は、位置合わせマークの構造を表す模式図である。  
図５（ａ）は、シリコン基板５０１上に設けられた凹型の位置合わせマークである。マークは、シリコン基板５０１上に形成されたくぼみ５０２によって構成されている。この位置合わせマークは、シリコン基板上に露光によって所望のマーク形状のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして基板をエッチングすることで得られる。エッチングは、ＲＩＥ（平行平板型反応性イオンエッチング）法などのドライエッチングが採用される。
【０００４】
図５（ｂ）は、シリコン基板５０３上に設けられた凸型の位置合わせマークである。マークは、シリコン基板上５０３に被着させたタングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）などの重金属５０４によって構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＲＩＥなどのドライエッチング工程においては、シリコン基板上への異物の付着がしばしば問題となり、位置合わせマークの信頼性、さらには半導体装置自体の信頼性にも影響を与えることになりかねない。また、図５（ｂ）の位置合わせマークにおいては、重金属に含まれる不純物が飛散して、基板やプロセス装置が汚染されるという問題点もある。
【０００６】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、汚染の少ない位置合わせマークの形成方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の位置合わせマークの形成方法によれば、シリコン基板上に成膜された金属膜にレーザ光を照射して金属シリサイドを形成し、これを位置合わせマークとする。
【０００８】
すなわち、本発明の一態様によれば、
シリコン層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上の位置マーク形成予定領域にレーザ光を照射することにより金属シリコン化合物層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする位置合わせマークの形成方法が提供される。
【０００９】
ここで、前記シリコン層上の前記金属シリコン化合物層以外の金属層を除去する工程をさらに備えたものとすることができる。
【００１０】
また、回折格子を用いて前記レーザ光を干渉縞状に前記金属膜上に照射するものとすることができる。
【００１１】
また、前記金属膜の材料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及び白金（Ｐｔ）よりなる群から選択されたいずれかを用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の位置合わせマークの形成方法によれば、位置合わせマークの加工に際してドライエッチング工程を必要としないので、汚染の少ない位置合わせマークの形成方法を提供することができる。また、レーザ光の断面形状に応じて所望のマーク形状を得ることができるので、高精度な位置合わせマークを比較的容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる位置合わせマークの形成方法を表す工程図である。  
まず、図１（ａ）に表すように、シリコン基板１０１上に、スパッタ法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などにより、モリブデン（Ｍｏ）膜１０２を成膜する。  
次に、図１（ｂ）に表すように、位置合わせマーク形成予定領域１０３に、レーザ光１０４を照射する。  
図１（ｃ）に表すように、レーザ光を照射された領域は加熱され、モリブデン（Ｍｏ）とシリコンが化合して、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）１０５が形成される。  
以上の工程により、凹型の位置合わせマークが形成される。
【００１５】
図１（ｂ）の工程において、レーザ光のエネルギー密度、照射時間、スポット径、レーザ波長を調整することにより、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）の形成のされ方を制御することができる。すなわち、位置合わせマークの膜厚、線幅、基板へのへこみ量を任意に調整することが可能となる。  
また、位置合わせマークの加工工程においてドライエッチングは行われないので、基板への汚染は心配しなくてよい。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる位置合わせマークの形成方法を表す工程図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、先に説明した図１（ａ）〜（ｃ）と同じであり、新たな工程として図２（ｄ）が追加される。
【００１７】
図２（ｄ）の工程において、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硝酸（ＨＮＯ３）と水（Ｈ２Ｏ）を混合比１：１：３で混合したエッチング液を用いてエッチングを行う。これにより、選択的に金属モリブデン（Ｍｏ）のみを除去することができ、シリコン基板２０１上に、モリブデンシリサイド（ＭｏＸＳｉＹ）２０２のみが形成される。以上の工程により、凸型の位置合わせマークが形成される。このときのエッチングは、ウェットエッチングなので、ドライエッチングを用いたときのようなマーク形状の劣化は起こらない。
【００１８】
金属モリブデン（Ｍｏ）膜を除去する工程を追加することで、その後のプロセスにおける金属モリブデン（Ｍｏ）による汚染の影響を払拭することができる。また、図１（ｃ）に表す位置合わせマークに比べて、図２（ｄ）に表す位置合わせマークの方が、検出感度が向上する等の利点がある。
【００１９】
どちらの位置合わせマークを採用するかは、用途に応じて判断すればよい。たとえば、荷電粒子線露光用のマスクの位置合わせマークとして用いる場合などは、汚染の心配がないので、モリブデン膜は取り除かなくてもよい。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態にかかる位置合わせマークを形成するための露光装置における要素部分のみを表した、模式図である。  
レーザ光源３０１より放出されるレーザ光３０２は、照明光学系３０３、投影光学系３０４を経て、ステージ３０５上に固定されるウェーハＷに照射される。大きく分けると、レーザ光３０２は、照明光学系３０３において所望の形状に加工され、投影光学系３０４によって、ウェーハの所望の位置に露光される。すなわち、照明光学系３０３を操作することで、マーク形状を調整することが可能である。
【００２１】
例えば、回折格子を用いてレーザ光を干渉縞状に加工して露光することにより、より高精度な位置合わせマークを形成することができる。  
図４は、干渉縞状のレーザ光を用いて加工した位置合わせマークの形状を表す上面図である。位置合わせマークは、２次元の等間隔なパターン形状となり、これを用いた位置合わせの精度は向上する。２次元パターンの間隔ｘ、ｙは、回折格子のパラメータにより光学的に調整可能である。  
このように、回折格子を用いることで、高精度に等間隔位置へのレーザ照射が可能となる。このレーザ光を本発明の位置合わせマークの形成方法に適用することで、高価な位置決め機構を用いることなく、高精度な位置合わせマークを形成することが可能となる。
【００２２】
なお、本発明の位置合わせマークの形成方法は、これまで説明してきた実施の形態に限定されるものではない。例えば、金属シリサイドの材料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の金属シリサイドを用いることも可能である。  
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる位置合わせマークの形成方法を表す工程図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる位置合わせマークの形成方法を表す工程図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる位置合わせマークを形成するための露光装置における要素部分のみを表した、模式図である。
【図４】干渉縞状のレーザ光を用いて加工した位置合わせマークの形状を表す上面図である。
【図５】位置合わせマークの構造を表す模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０１、２０１、５０１、５０３    シリコン基板
１０２    モリブデン膜
１０３    マーク形成予定領域
１０４、３０２    レーザ光
１０５、２０２    モリブデンシリサイド
３０１    レーザ光源
３０３    照明光学系
３０４    投影光学系
３０５    ステージ
５０１    シリコン基板
５０２    くぼみ
５０４    重金属
Ｗ    ウェーハ
【図１】
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【図２】
2005340321.tif 000004
【図３】
2005340321.tif 000005
【図４】
2005340321.tif 000006
【図５】
2005340321.tif 000007