(57)【要約】【課題】イオン注入領域に対しても高精度のマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）を行うことを可能とすること。【解決手段】イオン注入後に、レジストからなるアライメントパターン１０６の硬化（紫外線あるいは熱による硬化）を実施し、その表面に硬化層１０７を形成する。次に、正規の素子領域におけるパターニングされたレジスト１０４を、新たなレジスト層１１０によって覆い、アライメントパターン（１０６，１０７）のみが露出するようにパターニングする。次に、アライメントパターン（１０６，１０７）をエッチングマスクとして用いて、下地部材をエッチングして微小な段差（Ｈ１，Ｈ２）を形成する。次に、レジストをすべて除去し、これによって、イオン注入領域に対する重ね合わせマークＭ２を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークであって、
イオン注入用レジストマスクをパターニングする際に同時に形成されるアライメントパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理することにより、前記アライメントパターンの下に位置する部材に形成された段差部を備える重ね合わせマーク。
【請求項２】
請求項１記載の重ね合わせマークであって、
前記アライメントパターンの下に位置する部材は、半導体基板上に形成された絶縁膜である重ね合わせマーク。
【請求項３】
請求項１記載の重ね合わせマークであって、
前記重ね合わせマークは、スクライブラインに対する重ね合わせマーク上に形成されている重ね合わせマーク。
【請求項４】
イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークの製造方法であって、
イオン注入用レジストマスクをパターニングする際に、アライメントパターンを同時に形成する第１の工程と、
パターニングされた、前記アライメントパターンを含む前記イオン注入用レジストマスクを用いてイオン注入を実施する第２の工程と、
前記アライメントパターンの少なくとも表面を、不溶化する第３の工程と、
前記アライメントパターンを含む前記イオン注入用レジストマスクを覆うように新たなレジスト層を形成し、そのレジスト層を、前記アライメントパターンが露出するようにパターニングする第４の工程と、
前記レジスト層ならびに前記アライメントパターンをエッチングマスクとして用いてエッチング処理を実施し、前記アライメントマークの下に位置する部材に段差部を形成する第５の工程と、
前記レジスト層、前記アライメントパターンならびに前記イオン注入用レジストマスクを除去し、これによって、前記第５の工程で形成された前記段差部を備える重ね合わせマークを得る第６の工程と、
を含むことを特徴とする、イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の重ね合わせマークの製造方法であって、
前記第３の工程は、熱処理により前記アライメントパターンを硬化する工程を含む重ね合わせマークの製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の重ね合わせマークの製造方法であって、
前記第３の工程は、光照射処理により前記アライメントパターンを硬化する工程を含む重ね合わせマークの製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の重ね合わせマークの製造方法であって、
前記第３の工程は、化学処理により前記アライメントパターンを不溶化する工程を含む重ね合わせマークの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わせマークおよびその製造方法に関し、特に、イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するためのフォトリソグラフィ工程においては、レチクル（露光マスク）を介して露光し、そのレチクルに形成されている回路パターンをウエハ上に転写する。このとき、露光に先立って、レチクル（露光マスク）とウエハとの相対的な位置合わせ（アライメント）を行う必要がある。
【０００３】
この位置合わせは、ウエハ上に設けられている重ね合わせマーク（アライメントマークとも呼ばれる）を目印にして行われる。
【０００４】
重ね合わせマークは、一つのフォトリソ工程が行われるとき、そのマスクパターンに、正規の素子形成のためのパターンとは別にアライメントパターンを含ませ、そのアライメントパターンを用いて、例えば、下地の酸化膜をエッチングして段差（例えば、十字溝）を残すことによって形成されることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１３６９２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、イオン注入工程ではエッチング処理などに比べ、処理後の表面はほとんど、目視できる程度の変化はない。このため、上記のエッチングによる段差を残すことによる重ね合わせマークの形成はできない。以下、具体的に説明する。
【０００６】
図５は、従来のイオン注入工程における主要な手順を示す図である。
【０００７】
図示されるように、半導体ウエハ上に塗布されたレジストをパターニングし（ステップＳ１０）、イオン注入を実施し（ステップＳ１１）、レジストを除去する（ステップＳ１２）。
【０００８】
図４（ａ），（ｂ）は、従来のイオン注入工程において、重ね合わせマークを形成することができない理由を説明するための、イオン注入工程におけるデバイスの断面図である。
【０００９】
図４（ａ）に示すように、半導体基板２００の表面の一部には、エッチングにより形成された段差（Ａ１，Ａ２）が設けられ、これが、スクライブライン形成工程におけるマスク位置を示す、重ね合わせマークＭ１を構成している。
【００１０】
半導体基板２００（重ね合わせマークＭ１を含む）上には酸化膜２０２が形成されている。そして、その酸化膜２０２上に、正規の素子を形成するための、パターニングされたイオン注入マスク２０４が設けられる。図４（ａ）では、イオン注入マスク２０４のパターニングの際、重ね合わせマークＭ１上にも、孤立したアライメントパターンとしてのレジスト２０６を同時に形成している。
【００１１】
しかし、孤立したアライメントパターンとしてのレジスト２０６を形成しても、図４（ｂ）に示すように、イオン注入後、レジスト２０４，２０６は除去されてしまうため、アライメントパターン２０６の痕跡を、酸化膜２０２の加工（エッチング）を利用して残すことができない。
【００１２】
したがって、その後の工程では、スクライブライン形成工程における重ね合わせマークＭ１を目印としてマスク合わせをする（あるいは、位置ずれの評価を行う）ことはできるが、イオン注入工程の重ね合わせマークは残っていないため、図４（ａ）の工程にて形成された、イオン注入領域に対するマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）はできない。
【００１３】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、イオン注入工程などの表面レベルの変化しない工程に対しても高精度のマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）を行うことを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の重ね合わせマークは、イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークであって、イオン注入用レジストマスクをパターニングする際に同時に形成されるアライメントパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理した結果として、前記アライメントパターンの下に位置する部材に設けられた段差部を備える。
【００１５】
イオン注入工程におけるパターニングによって形成されたアライメントパターンの痕跡を、下地部材の加工（エッチングによる段差部の形成）によって残し、これを、重ね合わせマークとするものである。この重ね合わせマークを目印にすることによって、イオン注入領域に対するマスク合わせが可能となる。また、以降の工程においても、イオン注入領域間のアライメント精度を確認することが可能となる。例えば、ＣＣＤを用いたイメージセンサでは、イオン注入工程が複数回連続して行われて不純物領域が形成され、その上に転送電極が形成される場合があり、転送電極の狭ピッチ化に伴い、イオン注入領域同士ならびにイオン注入領域と転送電極との位置合わせが高精度に求められる。このような場合でも、本発明の重ね合わせマークを、イオン注入工程毎に残していくことによって、高精度のマスク合わせができ、また、後に、正確な位置ずれの評価も行うことができる。
【００１６】
また、本発明の重ね合わせマークの一態様では、前記アライメントパターンの下に位置する部材は、半導体基板上の絶縁膜である。
【００１７】
この構成によれば、下地の絶縁膜を加工することによって、無理なく重ね合わせマークを形成することができる。
【００１８】
また、本発明の重ね合わせマークの他の態様では、前記重ね合わせマークは、スクライブラインに対する重ね合わせマーク上に形成されている。
【００１９】
シリコン基板をエッチングしてスクライブラインを形成する工程で残された重ね合わせマーク（例えば、シリコン基板に設けられた所定形状の溝）上に、さらに、本発明のイオン注入工程における重ね合わせマークを形成したものである。このように、重ね合わせマークを積み重ねていくことによって、目印となる複数の重ね合わせマークを一目で視認できるようになり、マスク合わせが容易となり、また、異なる工程間の位置合わせずれの高精度の評価も行うことができる。
【００２０】
また、本発明の重ね合わせマークの製造方法は、イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークの製造方法であって、イオン注入用レジストマスクをパターニングする際に、アライメントパターンを同時に形成する第１の工程と、パターニングされた、前記アライメントパターンを含む前記イオン注入用レジストマスクを用いてイオン注入を実施する第２の工程と、前記アライメントパターンの少なくとも表面を、紫外線あるいは熱によって硬化させる第３の工程と、前記アライメントパターンを含む前記イオン注入用レジストマスクを覆うようにレジスト層を形成し、そのレジスト層を、前記アライメントパターンのみが露出するようにパターニングする第４の工程と、前記レジスト層ならびに前記アライメントパターンをエッチングマスクとして用いてエッチング処理を実施し、前記アライメントマークの下に位置する部材に段差部を形成する第５の工程と、前記レジスト層、前記アライメントパターンならびに前記イオン注入用レジストマスクを除去し、これによって、前記第５の工程で形成された前記段差部を備える重ね合わせマークを得る第６の工程と、を含む。
【００２１】
イオン注入工程におけるパターニングによって形成されたアライメントパターンの痕跡を、下地部材の加工（エッチングによる段差部の形成）によって残すために、まず、イオン注入後に、レジストからなるアライメントパターンの硬化（紫外線あるいは熱による硬化）を実施する。このアライメントパターンの硬化は、次の工程における新たなレジスト層のパターニングの際に、そのアライメントパターンが除去されないようにするためである。次に、半導体基板の全面を新たなレジスト層によって覆い、そして、アライメントパターンのみが露出するようにパターニングする。新たなレジスト層を形成するのは、下地部材をエッチングしてアライメントパターンの痕跡を残すときに、正規の素子形成領域でもエッチングがなされるのを防止するためである。また、アライメントパターンのみを露出させるのは、アライメントパターンをエッチングマスクとして用いて、下地部材をエッチングすることを可能とするためである。また、新たなレジスト層のパターニングの精度は、例えば、スクライブラインのみを開口するような粗い合わせ精度で十分であり、パターニングに伴う負担が少ない。次に、アライメントパターンをエッチングマスクとして用いて、下地部材をエッチングする。下地部材のエッチングは、微小な段差が形成される程度で十分である。そして、レジスト（新たなレジスト層、アライメントパターン、正規の素子領域上のパターニングされたレジストマスク）をすべて除去することによって、イオン注入領域に対する重ね合わせマークが形成される。
従来のイオン注入工程ではエッチング処理は実施されないため、重ね合わせマークの形成ができなかったが、本発明によれば、若干の工程を追加するだけで、エッチングによる重ね合わせマークを容易に形成することが可能となる。
【００２２】
また本発明は、上記重ね合わせマークの製造方法において、前記第３の工程は、熱処理により前記アライメントパターンを硬化する工程を含む。
【００２３】
また本発明は、上記重ね合わせマークの製造方法において、前記第３の工程は、光照射処理により前記アライメントパターンを硬化する工程を含む。
【００２４】
また本発明は、上記重ね合わせマークの製造方法において、前記第３の工程は、化学処理により前記アライメントパターンを不溶化する工程を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の重ね合わせマークを利用することによって、イオン注入領域に対しても高精度のマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）を行うことが可能となる。
【００２６】
例えば、ＣＣＤを用いたイメージセンサでは、イオン注入工程が複数回連続して行われて不純物領域が形成され、その上に転送電極が形成される場合があり、転送電極の狭ピッチ化に伴い、イオン注入領域同士ならびにイオン注入領域と転送電極との位置合わせが高精度に求められる。このような場合でも、本発明の重ね合わせマークを、イオン注入工程毎に残していくことによって、高精度のマスク合わせができ、また、後に、正確な位置ずれの評価も行うことができる。
【００２７】
また、アライメントパターンの下に位置する絶縁膜を加工することによって、無理なく重ね合わせマークを形成することができる。
【００２８】
また、シリコン基板をエッチングしてスクライブラインを形成する工程で残された重ね合わせマーク（例えば、シリコン基板に設けられた所定形状の溝）上に、さらに、本発明のイオン注入工程における重ね合わせマークを形成し、重ね合わせマークを積み重ねていくことによって、目印となる複数の重ね合わせマークを一目で視認できるようになり、マスク合わせが容易となり、また、異なる工程間の位置合わせずれの高精度の評価も行うことができる。
【００２９】
また、本発明の重ね合わせマークの製造方法によれば、若干の工程を追加するだけで、エッチングによる重ね合わせマークを容易に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
（実施の形態）
本発明では、イオン注入工程におけるパターニングによって形成されたアライメントパターンの痕跡を、下地部材の加工（エッチングによる段差部の形成）によって残し、これを、重ね合わせマークとする。
【００３２】
この重ね合わせマークを目印にすることによって、イオン注入領域に対するマスク合わせが可能となる。また、以降の工程においても、イオン注入領域間のアライメント精度を確認することが可能となる。
【００３３】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の、イオン注入領域に対する重ね合わせマークを製造するための主要な工程を示す、工程毎の断面図である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、半導体基板１００の表面の一部には、凹部が形成されている。この凹部は、スクライブライン形成工程におけるマスク位置を示す、重ね合わせマークＭ１を構成している。
【００３５】
半導体基板１００（重ね合わせマークＭ１を含む）上には、酸化膜１０２が形成されている。そして、その酸化膜１０２上には、正規の素子を形成するための、パターニングされたイオン注入マスク１０４が設けられる。また、重ね合わせマークＭ１上にも、孤立したアライメントパターンとしてのレジスト１０６が形成されている。この状態で、イオン注入を実施する。
【００３６】
次に、図１（ｂ）に示すように、まず、レジストからなるアライメントパターン１０６の硬化（紫外線あるいは熱による硬化）を実施する。このアライメントパターン１０６の硬化は、次の工程において、新たなに形成されるレジスト層１１０のパターニングの際に、そのアライメントパターンが除去されないようにするためである。図１（ｂ）に示されるように、紫外線あるいは熱による硬化処理によって、アライメントパターン１０６の表面には、硬化層１０７が形成される。
【００３７】
次に、新たなレジスト層１１０を半導体基板１００の全面に塗布し、パターニングする。このパターニングの際、正規の素子領域におけるパターニングされたレジスト１０４の表面ならびに側面は、新たなレジスト層１１０によって覆われるようにし、アライメントパターン（１０６，１０７）のみが露出するようにする。
【００３８】
新たなレジスト層１１０を形成するのは、下地部材をエッチングしてアライメントパターンの痕跡を残すときに、正規の素子形成領域でもエッチングがなされるのを防止するためである。また、アライメントパターン（１０６，１０７）のみを露出させるのは、アライメントパターン（１０６，１０７）をエッチングマスクとして用いて下地部材（酸化膜１０２）をエッチングすることを可能とするためである。新たなレジスト層１１０のパターニングの精度は、例えば、スクライブラインのみを開口するような粗い合わせ精度で十分であり、よって、パターニングに伴う負担が少ない。
【００３９】
次に、図１（ｃ）に示すように、エッチング処理を実施し、下地の酸化膜１０２に段差部（Ｈ１，Ｈ２）を形成する。下地の酸化膜１０２のエッチングは、光学的に識別可能な程度の微小な段差が形成される程度で十分である。したがって、容易に段差部（Ｈ１，Ｈ２）を形成することができる。
【００４０】
そして、図１（ｄ）に示すように、レジスト（新たなレジスト層１１０、アライメントパターン１０６、正規の素子領域上のパターニングされたレジストマスク１０４）をすべて除去することによって、イオン注入領域に対する重ね合わせマークＭ２が形成される。
【００４１】
図２は、図１（ｄ）の工程が終了した時点における重ね合わせマークの平面図である。
図示されるように、スクライブラインを形成する工程で残された重ね合わせマークＭ１（正方形の溝）上に、さらに、本発明のイオン注入工程における重ね合わせマークＭ２が形成されている。このように、重ね合わせマークを積み重ねていくことによって、目印となる複数の重ね合わせマークを一目で視認できるようになり、マスク合わせが容易となり、また、異なる工程間の位置合わせずれの高精度の評価も行うことが可能となる。
【００４２】
また、図１（ａ）乃至（ｄ）に記載される重ね合わせマークの製造方法では、従来の工程に、若干の工程を追加するだけで、エッチングによって、イオン注入領域に対する重ね合わせマークを容易に形成することができる。
【００４３】
以上説明した、本発明の重ね合わせマークの製造工程をまとめると、図３に示すようになる。図３は、本発明の重ね合わせマークの製造方法における主要な手順を示す図である。
【００４４】
すなわち、まず、半導体基板１００上に設けられたレジスト１０４をパターニング（第１回目のパターニング）し、このとき、孤立したアライメントパターン１０６も同時に形成する（ステップＳ１）。
【００４５】
次に、イオン注入を実施する（ステップＳ２）。続いて、アライメントパターン１０６を構成するレジスト１０６を、紫外線あるいは熱により硬化させる（ステップＳ３）。
【００４６】
次に、新たなレジスト層１１０を形成し、アライメントパターン（１０６，１０７）のみを露出するようにパターニングする（第２回目のパターニング：ステップＳ４）。
【００４７】
次に、アライメントパターン（１０６，１０７）をエッチングマスクとして用いて、下地の酸化膜１０２をエッチングして、微小な段差（Ｈ１，Ｈ２）を形成する（ステップＳ５）。
【００４８】
次に、すべてのレジスト（１１０，１０４，１０６，１０７）を除去し、イオン注入領域に対する重ね合わせマークＭ２を得る（ステップＳ６）。
【００４９】
本発明の重ね合わせマークを利用することによって、イオン注入領域に対しても高精度のマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）を行うことが可能となる。
【００５０】
例えば、ＣＣＤを用いたイメージセンサでは、イオン注入工程が複数回連続して行われて不純物領域が形成され、その上に転送電極が形成される場合があり、転送電極の狭ピッチ化に伴い、イオン注入領域同士ならびにイオン注入領域と転送電極との位置合わせが高精度に求められる。このような場合でも、本発明の重ね合わせマークを、イオン注入工程毎に残していくことによって、高精度のマスク合わせができ、また、後に、正確な位置ずれの評価も行うことができる。
【００５１】
また、アライメントパターンの下に位置する絶縁膜を加工することによって、無理なく重ね合わせマークを形成することができる。
【００５２】
また、シリコン基板をエッチングしてスクライブラインを形成する工程で残された重ね合わせマーク（例えば、シリコン基板に設けられた所定形状の溝）上に、さらに、本発明のイオン注入工程における重ね合わせマークを形成し、重ね合わせマークを積み重ねていくことによって、目印となる複数の重ね合わせマークを一目で視認できるようになり、マスク合わせが容易となり、また、異なる工程間の位置合わせずれの高精度の評価も行うことができる。
【００５３】
また、本発明の重ね合わせマークの製造方法によれば、若干の工程を追加するだけで、エッチングによる重ね合わせマークを容易に形成することが可能となる。
なお前記実施の形態では、アライメントパターンを硬化する工程は熱または光により実行したが、化学処理により前記アライメントパターンを不溶化するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、イオン注入領域に対しても高精度のマスク合わせ（あるいは、位置ずれの評価）を行うことを可能とするという効果を奏し、したがって、イオン注入領域に対するマスク合わせを可能とするための重ね合わせマークおよびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の、イオン注入領域に対する重ね合わせマークを製造するための主要な工程を示す工程毎の断面図
【図２】図１（ｄ）の工程が終了した時点における重ね合わせマークの平面図
【図３】本発明の重ね合わせマークの製造方法における主要な手順を示す図
【図４】（ａ），（ｂ）は、従来のイオン注入工程において、重ね合わせマークを形成することができない理由を説明するための、イオン注入工程におけるデバイスの断面図
【図５】従来例の重ね合わせマークの製造方法における主要な手順を示す図
【符号の説明】
【００５６】
１００  半導体基板
１０２  酸化膜（アライメントパターン直下の部材）
１０４  正規の素子形成領域におけるパターニングされたレジストマスク
１０６  アライメントパターン
１０７  アライメントパターンを構成するレジスト表面の硬化した層
１１０  新たなレジスト層
Ｈ１，Ｈ２  段差部
Ｍ１  スクライブライン形成工程において形成された重ね合わせマーク
Ｍ２  イオン注入領域に対する重ね合わせマーク
【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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