(57)【要約】【課題】高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことのできるアライメントマーク構造を提供する。【解決手段】第１の方向に延在する第１溝１ｃと、第１の方向と直交する方向に延在する第２溝１ｄとを備えた凹部１ａからなり、第１溝１ｃおよび第２溝１ｄの側壁の上端部１ｂが、研磨により除去されており、第１溝１ｃの延在方向および第２溝１ｄの延在方向と交差するデータ検出直線１３ａの延在方向における第１溝１ｃの側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標Ｘａ、Ｘｂと、データ検出直線１３ａの延在方向における第２溝１ｄの側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標Ｘｃ、Ｘｄとのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとの距離として検出されるものであるアライメントマーク構造１とする。【選択図】図１
2009302309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ検出直線と交わる第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、
前記データ検出直線および前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対と、
を備えることを特徴とするアライメントマーク構造。
【請求項２】
前記第１の側壁対および前記第２の側壁対における各々の側壁の間は凹部であることを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク構造。
【請求項３】
前記データ検出直線は、対向する半導体チップのエッジラインに対して平行もしくは垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメントマーク構造。
【請求項４】
前記第１の方向は、半導体チップのエッジラインに対して非平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項５】
前記第１の方向と、前記第２の方向は直角に交差することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項６】
前記第１の方向が、前記データ検出直線に対して交差する角度は２０°〜７０°の範囲であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項７】
前記第１の方向が、前記データ検出直線に対して交差する角度は４５°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項８】
前記第１側壁対と前記第２側壁対のいずれか一方または両方が複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項９】
前記第１側壁対の一対の側壁と前記第２側壁対の一対の側壁とで構成される、平面形状が矩形の凹部を備え、
前記データ検出直線が、前記第１側壁対の一方側の側壁および前記第２側壁対の一方側の側壁と交差する第１のデータ検出直線と、前記第１のデータ検出直線と平行に配置され、前記第１側壁対の他方側の側壁および前記第２側壁対の他方側の側壁と交差する第２のデータ検出直線と、を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアライメントマーク構造。
【請求項１０】
第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、前記第１の方向と直交する方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対とを備えた凹部からなり、前記第１側壁対および前記第２側壁対の側壁の上端部の少なくとも一部が、研磨されることにより除去されており、
前記第１側壁対の延在方向および前記第２側壁対の延在方向と交差するデータ検出直線の延在方向における前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記データ検出直線の延在方向における前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標とのそれぞれと、特定位置座標との前記データ検出直線の延在方向における距離の平均値が、前記データ検出直線の延在方向における前記特定位置座標と前記凹部との距離として検出されるものであることを特徴とするアライメントマーク構造。
【請求項１１】
前記第１の方向が、前記研磨の際の研磨パッドの回転方向の接線と非平行であることを特徴とする請求項１０に記載のアライメントマーク構造。
【請求項１２】
前記第１側壁対と前記第２側壁対のいずれか一方または両方が複数設けられていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のアライメントマーク構造。
【請求項１３】
前記第１側壁対の延在方向両端部が前記第２側壁対の側壁によって形成されるとともに、前記第２側壁対の延在方向両端部が前記第１側壁対の側壁によって形成され、前記凹部の平面形状が矩形とされており、
前記データ検出直線が、前記第１側壁対の一方側の側壁および前記第２側壁対の一方側の側壁と交差する第１のデータ検出直線と、前記第１のデータ検出直線と平行に配置され、前記第１側壁対の他方側の側壁および前記第２側壁対の他方側の側壁と交差する第２のデータ検出直線とからなることを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のアライメントマーク構造。
【請求項１４】
請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載のアライメントマーク構造を用いる位置合わせ方法であって、
前記第１側壁対の延在方向および前記第２側壁対の延在方向と交差するデータ検出直線の延在方向における前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記データ検出直線の延在方向における前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、特定位置座標の前記データ検出直線の延在方向における位置座標とをそれぞれ検出する位置座標検出工程と、
前記位置座標検出工程において検出した前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標とのそれぞれと、前記特定位置座標との前記データ検出直線の延在方向における距離の平均値を算出して前記データ検出直線の延在方向における前記特定位置座標と前記凹部との距離として検出させる工程と、
前記特定位置座標と前記凹部との距離を用いて位置合わせを行う工程とを備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメントマーク構造およびこれを用いた位置合わせ方法に関し、特に、高精度で位置合わせを行うことのできるアライメントマーク構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程におけるリソグラフィ工程では、合わせ検出パターン（アライメントマーク）を用いる位置合わせが行われている。通常、断面視矩形の段差部を有する合わせ検出パターンを用いて位置合わせを行う場合、断面視矩形の段差部に起因する光強度のピークを検出して位置合わせ座標を決定する。
【０００３】
ところで、半導体装置の製造工程においては、合わせ検出パターンが形成された後に、成膜工程や異方性ドライエッチング工程、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）工程などが行われる場合がある。合わせ検出パターンが形成された後に、成膜工程や異方性ドライエッチング工程など、合わせ検出パターンを構成する段差部の形状が均一に変化する工程を行う場合には、合わせ検出パターンの形状に与える影響が小さく、位置合わせ座標の精度に支障を来たしにくい。しかし、ＣＭＰプロセスは、合わせ検出パターンを構成する段差部の形状が不均一に変化する。このため、合わせ検出パターンが形成された後にＣＭＰプロセスを行うと、位置合わせ座標の精度が不十分となる場合があった。このことにより、従来の半導体装置の製造工程においては、工程間において合わせ検出パターンの位置合わせずれが発生する場合があった。
【０００４】
ここで、合わせ検出パターンが形成された後にＣＭＰプロセスを行った場合の合わせ検出パターンの変形について、例を挙げて説明する。
図６は、ＣＭＰプロセスを行う前の合わせ検出パターンの一例を示した断面図である。また、図７は、図６に示す合わせ検出パターン形成後にＣＭＰプロセスを行った後の状態を説明するための図であって、図７（ａ）は図６に対応する断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）に示す断面形状の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。なお、本明細書において光強度のピークは、光強度の測定装置を用いて、断面図に対応する切断線またはデータ検出直線に沿って光強度を測定（スキャン）することにより検出した。
また、図８は、図６に示す合わせ検出パターン形成後にＣＭＰプロセスを行っても肩削れが生じなかった理想的な状態を説明するための図であって、図８（ａ）は図６に対応する断面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）に示す断面形状の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
【０００５】
図６に示す合わせ検出パターン１０は、半導体装置となる半導体基板を構成する酸化膜１１上に設けられている。合わせ検出パターン１０は、タングステン（Ｗ）などの被研磨材料１２で形成されており、図６に示すように、ＣＭＰプロセスにより研磨される被研磨面１２ａ上に開口する凹部１０ａを備えている。凹部１０ａは、断面視矩形状であり、研磨により除去される表面の厚み寸法よりも深さが深いものとされている。
図６に示す合わせ検出パターン１０を形成した後に、ＣＭＰプロセスを行って、被研磨面１２ａ上の被研磨材料１２を除去し、基板表面に酸化膜１１を露出させると、図７（ａ）において符号１０ｂで示すように、合わせ検出パターン１０の凹部１０ａの側壁の上端部が研磨によって除去され、断面視矩形状の段差部の形状が変化して、合わせ検出パターン１０の肩削れが生じる。
【０００６】
これに対し、ＣＭＰプロセスを行っても肩削れが生じなかった図８（ａ）に示す理想的な状態では、図８（ａ）において符号１０ｃで示すように、合わせ検出パターン１０の凹部１０ａの側壁の上端部が直角となっており、合わせ検出パターン１０の肩削れが生じていない。
そして、図７（ｂ）と図８（ｂ）とを比較すると、図８（ｂ）では、合わせ検出パターン１０の凹部１０ａの側壁の上端部の形状に対応する鋭いピーク形状からなる検出データが得られている。しかし、図７（ｂ）では、合わせ検出パターン１０の肩削れ部分に対応する位置の検出データがブロード形状となり、肩削れした分だけ信号座標が本来の段差部の位置（図７（ｂ）において符号ｃで示す。）からずれた位置に、図７（ｂ）において符号ｓで示すシフト量で検出データがシフトするため、位置合わせ座標の精度が低下している。
【０００７】
このような合わせ検出パターン１０の肩削れの原因としては、ディッシングと呼ばれる現象や、エロージョンと呼ばれる現象が挙げられる。ここで、ディッシングおよびエロージョンについて、図面を用いて説明する。
図９は、ディッシングを説明するための図であり、図９（ａ）はＣＭＰプロセス前の状態を説明するための断面図であり、図９（ｂ）はＣＭＰプロセス後の状態を説明するための断面図である。図９において、符号１３はＳｉＯ２膜を示し、符号１４はＴｉＮ/Ｔｉ膜を示し、符号１５はＷ膜を示している。
ＣＭＰプロセスを行って、図９（ａ）に示す断面構造のＴｉＮ/Ｔｉ膜１４およびＷ膜１５を除去し、表面にＳｉＯ２膜１３を露出させると、図９（ｂ）に示すように、埋め込まれたＷ膜１５の表面に図９（ｂ）において符号Ａで示す深さの皿状の窪みが生じる。このような現象をディッシングという。
【０００８】
また、図１０は、エロージョンを説明するための図であり、図１０（ａ）はＣＭＰプロセス前の状態を説明するための断面図であり、図１０（ｂ）はＣＭＰプロセス後の状態を説明するための断面図である。図１０において、符号１６はＳｉＯ２膜などの絶縁膜を示し、符号１７はＴｉＮ/Ｔｉ膜を示し、符号１８はＷ膜を示している。図１０に示す例においては、基板（図示略）上にＴｉＮ/Ｔｉ膜１７およびＷ膜１８からなる複数のパターンが形成されている。
ＣＭＰプロセスを行って、図１０（ａ）に示す断面構造のＴｉＮ/Ｔｉ膜１７およびＷ膜１８を除去し、表面に絶縁膜１６を露出させると、図１０（ｂ）に示すように、複数のパターンが高密度で配置されている部分において、ＴｉＮ/Ｔｉ膜１７およびＷ膜１８とともに隣接するパターン間に配置された絶縁膜１６が除去され、表面に図１０（ｂ）において符号Ａ´で示す深さの皿状の窪みが複数のパターンの形成された領域に渡って生じる。このような現象をエロージョンという。エロージョンは、パターンの密度が低い疎パターン部では生じないものである。
【０００９】
このようなＣＭＰプロセスに起因する合わせ検出パターンの変形の問題を解決するために、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術が提案されている。特許文献１には、ディッシングが発生しない程度の密度で、複数個のメサまたはトレンチパターンを不連続的に配列する技術が提案されている。また、特許文献２には、ラインのそれぞれがドットパターンによって構成されたターゲットが使用されて位置合わせが実施される技術が提案されている。
【００１０】
また、従来から、アライメントマークと、アライメントマークの周辺に位置し、前記アライメントマークをＣＭＰから保護する保護ダミーパターンと、を含むアライメントマーク構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、分離溝の形成時、同時に十字状の開口部を有するマスクを用いて基準パターン用の溝を形成し、その後酸化膜および多結晶シリコンの形成を行った後研磨することにより、前記酸化膜で囲まれた多結晶シリコンからなる十字星状の基準パターンを基板研磨表面に露出させる技術（例えば、特許文献４参照）もある。
【特許文献１】特開２０００−２００７５１号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６８２２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０８３９２号公報
【特許文献４】特開平０５−１６６７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術においては、より一層位置合わせ精度を向上させることが要求されていた。
より詳細には、例えば、特許文献１には、複数個のメサまたはトレンチパターンが不連続的に配列された整列マークが記載されているが、この整列マークは、パターンが高密度で配置されたものであるので、ディッシングは発生しないもののエロージョンが発生する。このため、マーク形状が変形して、正確な信号座標を得ることが出来ない場合があった。さらに、特許文献１に開示されている技術では、ディッシングが発生しない程度の密度で、複数個のメサまたはトレンチパターンを不連続的に配列しているので、メサまたはトレンチパターンのコーナー近傍における不安定形状部の位置座標を使用せざるを得ない。そのため、位置合わせ座標の精度を十分に高めることができない場合があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ＣＭＰプロセスに起因する合わせ検出パターンの変形の問題を解決することができ、高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことのできるアライメントマーク構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明のアライメントマーク構造を用いて高精度で位置合わせを行うことのできる位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記問題を解決するために、肩削れとシフト量との関係について、以下に示すように鋭意検討し、本発明を完成した。
通常、ＣＭＰプロセスでは、研磨パッドおよび研磨ヘッドを一方向に回転させて研磨するため、肩削れによる検出データのシフト量は、ＣＭＰプロセスの際の研磨パッドの回転方向によって変化する。ここで、図１１に示す合わせ検出パターンを例に挙げて、研磨パッドの回転方向と検出データのシフト量との関係について説明する。
【００１４】
図１１（ａ）は、従来の合わせ検出パターンの一例を示した平面図である。また、図１１（ｂ）は、データ検出直線３３に沿って測定された図１１（ａ）に示す合わせ検出パターン３０の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
図１１（ａ）に示す合わせ検出パターン３０は、タングステン（Ｗ）などの被研磨材料３２で形成されており、平面視直線状で断面視矩形状の平行に配置された２つの凹部３０ａ、３０ｂを備えている。図１１（ａ）に示す合わせ検出パターン３０は、ＣＭＰプロセスを行うことにより、基板表面上の被研磨材料３２を除去して基板表面に酸化膜３１を露出させて形成されたものである。そして、合わせ検出パターン３０を構成する凹部３０ａ、３０ｂの側壁の上端部は、研磨によって除去されており、凹部３０ａ、３０ｂからなる断面視矩形状の段差部ａ１、ａ２、ａ３、ａ４には肩削れが生じている。
【００１５】
本発明者は、合わせ検出パターン３０の肩削れの状態について鋭意研究を重ね、２つの凹部３０ａ、３０ｂにおいて、図１１（ａ）における左側の段差部ａ１、ａ３は、ＣＭＰプロセスによって同様にブロードし、図１１（ｂ）に示すように、同様のシフト量で検出データがシフトしていることを確認した。また、２つの凹部３０ａ、３０ｂの図１１（ａ）における右側の段差部ａ２、ａ４においても、ＣＭＰプロセスによって同様にブロードし、図１１（ｂ）に示すように、同様のシフト量で検出データがシフトしていることを確認した。
【００１６】
そして、本発明者は、ＣＭＰプロセスにおいて研磨パッドの回転方向の下流側である凹部３０ａ、３０ｂの側壁に、凹部３０ａ、３０ｂによって撓んだ研磨パッドが接触して研磨されることにより、研磨パッドの回転方向の下流側に位置する凹部３０ａ、３０ｂの側壁からなる段差部でのシフト量が多くなることを見出した。
【００１７】
図１１（ａ）を用いて具体的に説明すると、合わせ検出パターン３０は、２つの凹部３０ａ、３０ｂが平面視平行に配置されているため、例えば、図１１（ａ）において研磨パッドの回転方向の接線が、データ検出直線３３上を左から右へ進行する方向である場合には、凹部３０ａ、３０ｂの研磨パッドの回転方向の下流側に位置する側壁が研磨されて肩削れし、右側の段差部ａ２、ａ４でのシフト量が多くなる。ＣＭＰプロセスでは、表面を研磨パッドに押し付けることにより研磨パッドの撓みが生じるため、このような合わせ検出パターンの肩削れは避けることのできない現象である。
【００１８】
さらに、本発明者は、研磨パッドの回転方向の接線と、研磨される凹部の側壁との関係について、検討を重ねた。その結果を、図１２を用いて説明する。
図１２において、符号３０ａは図１１（ａ）に示す凹部であり、符号ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤは凹部３０ａの４つの側壁を示している。図１２において、４つの側壁ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤは、平面視長方形に配置されている。
【００１９】
図１２（ａ）において、左から右へ向かう矢印の方向が研磨パッドの回転方向の接線と同じ方向である場合、研磨パッドの回転方向の接線と直交する方向に配置された側壁ＷＤに、凹部３０ａによって撓んだ研磨パッドが接触しやすくなるので、側壁ＷＤは、側壁ＷＡおよび側壁ＷＢと比較して研磨されやすい。このため、研磨パッドの回転方向の接線が合わせ検出パターンのデータ検出直線と平行であり かつ研磨パッドが凹部を通過した直後に側壁と接触する場合には、肩削れの影響が大きく、検出データのシフト量が大きくなる。
これに対し、図１２（ａ）において、左から右へ向かう矢印の方向が研磨パッドの回転方向の接線と同じ方向である場合、研磨パッドの回転方向の接線と平行に配置された側壁ＷＡと側壁ＷＢは研磨されにくい。したがって、研磨パッドの回転方向の接線が合わせ検出パターンのデータ検出直線と直交する場合には、肩削れの影響がほとんどなく、検出データのシフト量が小さくなる。
【００２０】
また、ＣＭＰプロセスにおいて、研磨ヘッドと共に半導体基板は回転している。このため、図１２（ｂ）に示すように、下から上へ向かう矢印の方向が研磨パッドの回転方向の接線と同じ方向となる場合には、図１２（ｂ）において左側に記載された凹部３０ａにおいて、研磨パッドの回転方向の接線と直交する方向に配置された側壁ＷＡで肩削れの影響が大きくなる。また、図１２（ｂ）において左側に記載された凹部３０ａを９０°回転させて配置した右側の凹部３０ａでは、下から上へ向かう矢印の方向が研磨パッドの回転方向の接線と同じ方向となる場合には、研磨パッドの回転方向の接線と直交する方向に配置された側壁ＷＣで肩削れの影響が大きくなる。
さらに、研磨パッドの回転方向の接線と側壁との配置関係が、直交または平行とされている場合以外においては、研磨パッドの回転方向の接線と交差する側壁において肩削れが生じる。このように研磨パッドの回転方向の接線に対する側壁の配置角度によって、肩削れの発生箇所および発生量は変化する。
【００２１】
本発明者は、上記のような知見に基づいて、アライメントマーク構造の形状と、アライメントマーク構造の位置座標を検出する測定位置を示すデータ検出直線の配置との関係に着目して検討を重ね、研磨パッドの回転方向の接線に対する側壁の配置角度によって変化する肩削れの影響を相殺可能なアライメントマーク構造および位置合わせ方法を想到した。即ち、本発明は以下に関する。
【００２２】
本発明のアライメントマーク構造は、データ検出直線と交わる第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、前記データ検出直線および前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対と、を備えることを特徴とする。
上記のアライメントマーク構造においては、前記第１の側壁対および前記第２の側壁対における各々の側壁の間は凹部であるものとすることができる。
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記データ検出直線は、対向する半導体チップのエッジラインに対して平行もしくは垂直であることを特徴とするものとすることができる。
【００２３】
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１の方向は、半導体チップのエッジラインに対して非平行であるものとすることができる。
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１の方向と、前記第２の方向は直角に交差するものとすることができる。
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１の方向が、前記データ検出直線に対して交差する角度は２０°〜７０°の範囲であることを特徴とするものとすることができる。
【００２４】
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１の方向が、前記データ検出直線に対して交差する角度は４５°であるものとすることができる。
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１側壁対と前記第２側壁対のいずれか一方または両方が複数設けられているものとすることができる。
また、上記のアライメントマーク構造においては、前記第１側壁対の一対の側壁と前記第２側壁対の一対の側壁とで構成される、平面形状が矩形の凹部を備え、前記データ検出直線が、前記第１側壁対の一方側の側壁および前記第２側壁対の一方側の側壁と交差する第１のデータ検出直線と、前記第１のデータ検出直線と平行に配置され、前記第１側壁対の他方側の側壁および前記第２側壁対の他方側の側壁と交差する第２のデータ検出直線と、を備えるものとすることができる。
【００２５】
本発明のアライメントマーク構造は、第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、前記第１の方向と直交する方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対とを備えた凹部からなり、前記第１側壁対および前記第２側壁対の側壁の上端部の少なくとも一部が、研磨されることにより除去されており、前記第１側壁対の延在方向および前記第２側壁対の延在方向と交差するデータ検出直線の延在方向における前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記データ検出直線の延在方向における前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標とのそれぞれと、特定位置座標との前記データ検出直線の延在方向における距離の平均値が、前記データ検出直線の延在方向における前記特定位置座標と前記凹部との距離として検出されるものであることを特徴とする。
【００２６】
上記の本発明のアライメントマーク構造では、前記第１の方向が、前記研磨の際の研磨パッドの回転方向の接線と非平行であるものとすることができる。
また、上記の本発明のアライメントマーク構造では、前記第１側壁対と前記第２側壁対のいずれか一方または両方が複数設けられているものとすることができる。
また、上記の本発明のアライメントマーク構造では、前記第１側壁対の延在方向両端部が前記第２側壁対の側壁によって形成されるとともに、前記第２側壁対の延在方向両端部が前記第１側壁対の側壁によって形成され、前記凹部の平面形状が矩形とされており、前記データ検出直線が、前記第１側壁対の一方側の側壁および前記第２側壁対の一方側の側壁と交差する第１のデータ検出直線と、前記第１のデータ検出直線と平行に配置され、前記第１側壁対の他方側の側壁および前記第２側壁対の他方側の側壁と交差する第２のデータ検出直線とからなるものとすることができる。
【００２７】
また、本発明の位置合わせ方法は、上記のいずれかに記載のアライメントマーク構造を用いる位置合わせ方法であって、前記第１側壁対の延在方向および前記第２側壁対の延在方向と交差するデータ検出直線の延在方向における前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記データ検出直線の延在方向における前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、特定位置座標の前記データ検出直線の延在方向における位置座標とをそれぞれ検出する位置座標検出工程と、前記位置座標検出工程において検出した前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標とのそれぞれと、前記特定位置座標との前記データ検出直線の延在方向における距離の平均値を算出して前記データ検出直線の延在方向における前記特定位置座標と前記凹部との距離として検出させる工程と、前記特定位置座標と前記凹部との距離を用いて位置合わせを行う工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のアライメントマーク構造は、データ検出直線と交わる第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、前記データ検出直線および前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対とを備えるので、研磨により側壁に肩削れが発生して、データ検出直線の延在方向における第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、データ検出直線の延在方向における第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標のそれぞれがシフトした場合であっても、これらのシフト量を相殺可能できるものとなる。その結果、本発明のアライメントマーク構造によれば、高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことができる。
【００２９】
また、本発明のアライメントマーク構造は、第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有する第１側壁対と、前記第１の方向と直交する方向に延在して対向する一対の側壁を有する第２側壁対とを備えた凹部からなり、前記第１側壁対および前記第２側壁対の側壁の上端部の少なくとも一部が、研磨されることにより除去されており、前記第１側壁対の延在方向および前記第２側壁対の延在方向と交差するデータ検出直線の延在方向における前記第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、前記データ検出直線の延在方向における前記第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標とのそれぞれと、特定位置座標との前記データ検出直線の延在方向における距離の平均値が、前記データ検出直線の延在方向における前記特定位置座標と前記凹部との距離として検出されるものであるので、研磨により凹部に肩削れが発生して、データ検出直線の延在方向における第１側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標と、データ検出直線の延在方向における第２側壁対の側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標のそれぞれがシフトした場合であっても、これらのシフト量が均等化されて相殺される。その結果、本発明のアライメントマーク構造によれば、高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態であるアライメントマーク構造の一例を説明するための図であって、図１（ａ）は平面図である。
図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１は、半導体装置となる半導体基板を構成する酸化膜１１上に設けられている。アライメントマーク構造１は、タングステン（Ｗ）などの被研磨材料１２で形成されており、断面視矩形状の凹部１ａを備えている。
【００３１】
アライメントマーク構造１を構成する凹部１ａは、図１（ａ）に示すように、第１溝１ｃ（第１側壁対）と、第２溝１ｄ（第２側壁対）とから形成されている。第１溝１ｃは、第１の方向に延在して対向する一対の側壁を有するものであり、第２溝１ｄは、第１の方向と直交する方向に延在して対向する一対の側壁を有するものである。
なお、本実施形態においては、第１溝１ｃよりも第２溝１ｄの長さが長く、第１溝１ｃと第２溝１ｄとが一体化されており、凹部１ａの平面形状がＬ字型とされているが、第１溝１ｃと第２溝１ｄとは個別に配置されていてもよいし、第１溝１ｃよりも第２溝１ｄの長さが短くてもよいし、第１溝１ｃと第２溝１ｄの長さが同じであってもよい。
【００３２】
また、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１を構成する凹部１ａの側壁の上端部１ｂは、研磨されることによって除去されており、凹部１ａからなる断面視矩形状の段差部には、肩削れが生じている。
【００３３】
また、図１（ａ）において、符号１３ａはデータ検出直線を示している。データ検出直線１３ａは、アライメントマーク構造１の位置座標を検出するために、凹部１ａからなる段差部の位置を測定装置に検出させる測定位置を示しており、第１溝１ｃの延在方向および第２溝１ｄの延在方向と交差している。
本実施形態においては、図１（ａ）において左から右へ向かう方向が研磨パッド２５の回転方向の接線とされており、研磨パッド２５の回転方向の接線がデータ検出直線１３ａと平行となっている。
【００３４】
また、本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、データ検出直線１３ａと第１溝１ｃとのなす角度Ａは６０°であり、データ検出直線１３ａと第２溝１ｄとのなす角度Ｂは３０°としている。なお、アライメントマーク構造１を用いる位置合わせの精度を向上させるためには、データ検出直線１３ａと第１溝１ｃが延在する第１の方向とのなす角度を４５°とすることが好ましいが、データ検出直線１３ａは第１溝１ｃが延在する第１の方向と２０°〜７０°の範囲で交差していれば問題はない。この角度範囲を超えるとマーク検出エラーが大きくなり高精度の位置合わせは困難となる。
【００３５】
また、図２（ａ）は、回転状態にある半導体基板２２のノッチ２２ａが下に位置した時の半導体チップ２２ｂと研磨パッド２５の位置関係を示している。半導体基板２２上には、スクライブライン２２ｃで相互に分離される複数の半導体チップ２２ｂが形成されている。半導体チップ２２ｂは矩形である。ノッチ２２ａが下に位置した状態（９０°、１８０°、２７０°回転した状態でも同じ）では、半導体チップ２２ｂの左右のエッジラインが研磨パッド２５の中心の通過する水平線６０に対して垂直となる。この時、水平線６０上における研磨パッド２５の回転方向２５ａの接線２５ｂと半導体チップ２２ｂの左右のエッジラインとは平行な位置となる。
【００３６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した一つの半導体チップ２２ｂの拡大図である。半導体チップ２２ｂは、周囲に位置するスクライブライン２２ｃで囲まれており、他の半導体チップと相互に分離されている。図２（ｂ）は、半導体チップ２２ｂの左のエッジライン２２ｄに対向するアライメントマーク６１と、右のエッジライン２２ｅに対向するアライメントマーク６２が設けられた状態を示している。アライメントマーク６１および６２は、図１（ａ）に示したアライメントマーク構造１を９０°回転した方向に配置されている。データ検出直線１３ａは、エッジライン２２ｄおよび２２ｅに対して平行な位置関係となる。また、図２（ａ）の状態では、図２（ｂ）に示したデータ検出直線１３ａと研磨パッド２５の回転方向２５ａの接線２５ｂは平行な位置関係にある。一方、第１の溝１ｃの延在方向と、データ検出直線１３ａとのなす角度Ａは６０°であり、非平行の状態にある。また、第１の溝１ｃの延在方向は、研磨パッド２５の回転方向２５ａの接線２５ｂに対しても非平行の状態にある。
【００３７】
図２（ｃ）は、半導体チップ２２ｂの上のエッジライン２２ｆに対向するアライメントマーク６３と、下のエッジライン２２ｇに対向するアライメントマーク６４が設けられた状態を示している。アライメントマーク６３および６４は、図１（ａ）に示したアライメントマーク構造１と同じ方向で配置されている。データ検出直線１３ａは、エッジライン２２ｆおよび２２ｇに対して平行な位置関係となる。また、図２（ｃ）の状態では、図２（ｃ）に示したデータ検出直線１３ａと研磨パッド２５の回転方向２５ａの接線２５ｂは垂直な位置関係にある。第１の溝１ｃの延在方向と、データ検出直線１３ａとのなす角度Ａは６０°であり、非平行の状態にある。また、第１の溝１ｃの延在方向は、研磨パッド２５の回転方向２５ａの接線２５ｂに対しても非平行の状態にある。
【００３８】
図２（ｂ）では、半導体チップ２２ｂに対して左右のエッジラインに対向する２つのアライメントマークを設けた例を示している。また、図２（ｃ）では、半導体チップ２２ｂに対して上下のエッジラインに対向する２つのアライメントマークを設けた例を示している。これらの例の他、上下左右のエッジラインに対向する４つのアライメントマークが設けられる場合がある。４つのアライメントマークを設ける場合は、いずれのアライメントマークも同じ方向で配置される。例えば、図２（ｂ）において、上下のエッジラインに対向するアライメントマークを付加した場合、このアライメントマークのデータ検出直線は、半導体チップの上下のエッジラインに対して垂直な位置関係となる。また、同様に図２（ｃ）において、４つのアライメントマークを配置した場合には、左右のエッジラインに対向するアライメントマークのデータ検出直線は、対向するエッジラインに対して垂直な位置関係となる。したがって、アライメントマークをどのように配置しても、データ検出直線は対向するエッジラインに水平、もしくは垂直な位置関係となる。
【００３９】
また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。なお、図１（ｂ）に示す光強度のピークは、光強度の測定装置を用いて、データ検出直線１３ａに沿って光強度を測定（スキャン）することにより検出して得られたものである。
図１（ａ）および図１（ｂ）において、符号Ｐ０は、任意の特定位置の座標である特定位置座標を示している。図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１は、図１（ｂ）に示すデータ検出直線１３ａ上における位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとの延在方向における距離として検出されるものである。
【００４０】
ここで、位置座標Ｘａは、データ検出直線１３ａの延在方向（図１（ａ）においてはデータ検出直線上）における第１溝１ｃの側壁の上端部の一方側（図１（ａ）においては左側）の位置Ｐ１の位置座標である。また、位置座標Ｘｂは、第１溝１ｃの側壁の上端部の一方側に対向する他方側（図１（ａ）においては右側）の位置Ｐ２の位置座標である。
また、位置座標Ｘｃは、データ検出直線１３ａの延在方向（図１（ａ）においてはデータ検出直線上）における第２溝１ｄの側壁の上端部の一方側（図１（ａ）においては左側）の位置Ｐ３の位置座標である。また、位置座標Ｘｄは、第２溝１ｄの側壁の上端部の一方側に対向する他方側（図１（ａ）においては右側）の位置Ｐ４の位置座標である。
【００４１】
研磨パッド２５の回転方向の接線に対する側壁の配置角度によって決定される肩削れの影響により、図１（ｂ）に示す位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのうち、位置座標Ｘａのシフト量と位置座標Ｘｃのシフト量との和は、位置座標Ｘｂのシフト量と位置座標Ｘｄのシフト量との和とほぼ同じとなる。
したがって、以下の式で示されるように、位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０との距離の平均値は、肩削れがない場合の第１溝１ｃにおける一方側の位置Ｐ１および他方側の位置Ｐ２、第２溝１ｄにおける一方側の位置Ｐ３および他方側の位置Ｐ４それぞれの理想的な位置座標Ｘａ´、Ｘｂ´、Ｘｃ´、Ｘｄ´のそれぞれと、特定位置座標Ｐ０との距離の平均値とみなすことができ、位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄにおいて発生したシフト量を相殺できる。
【００４２】
{（Ｘａ+Ｘｃ）／２+（Ｘｂ+Ｘｄ）／２}／２
＝（Ｘａ+Ｘｃ）／４+（Ｘｂ+Ｘｄ）／４
＝[（Ｘａ’-α）+｛Ｘｃ’-（Ａ-α）｝]／４+[（Ｘｂ’+β）+｛Ｘｄ’+（Ａ’-β）｝]／４
＝（Ｘａ’+Ｘｃ’-Ａ）／４＋（Ｘｂ’+Ｘｄ’+Ａ’）／４
＝（Ｘａ’+Ｘｂ’+Ｘｃ’+Ｘｄ’）／４
上記式において、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄは、測定座標（特定位置座標Ｐ０との距離）（シフト量含）を示し、Ｘａ’、Ｘｂ’、Ｘｃ’、Ｘｄ’は、肩削れがない場合の理想座標（特定位置座標Ｐ０との距離）を示し、αはＸａに含まれるシフト量を示し、βはＸｂに含まれるシフト量を示し、ＡはＸａとＸｃに含まれるシフト量の総和(≒Ａ’)を示し、Ａ’はＸｂとＸｄに含まれるシフト量の総和(≒Ａ)を示す。
【００４３】
図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１は、例えば、以下に示す方法などによって得られる。まず、半導体基板の表面を構成する酸化膜１１に、断面視矩形状で平面視Ｌ字型の凹部１ａとなる凹部を形成し、その後、酸化膜１１上にタングステン（Ｗ）などの被研磨材料１２からなる層を形成する。次いで、ＣＭＰプロセスなどの研磨工程を行うことにより、半導体基板の表面上の被研磨材料１２を除去して半導体基板の表面に酸化膜１１を露出させることにより、酸化膜１１に埋め込まれた被研磨材料１２からなるアライメントマーク構造１を形成する方法などにより得られる。
【００４４】
ここで用いられるＣＭＰプロセスとしては、例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すＣＭＰ装置を用いて行うことができる。図３（ａ）は、ＣＭＰ装置の一例を示した断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示したＣＭＰ装置の平面図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）おいて、符号２１は研磨ヘッドを示し、符号２２は半導体基板を示し、符号２３はリテーナリングを示し、符号２４はネオプレンゴムなどからなるメンブレンを示し、符号２５は研磨パッドを示し、符号２６は周辺加圧部を示し、符号２８はドレッサを示している。また、図３（ｂ）において、符号２７はスラリ供給口を示している。
【００４５】
図３（ａ）に示すＣＭＰ装置を用いて半導体基板２２を研磨するには、まず、半導体基板２２を研磨ヘッド２１におけるリテーナリング２３の内側にチャッキングさせる。次いで、スラリ供給口２７からのスラリの供給を開始し、研磨ヘッド２１を自転させて、自転している研磨パッド２５上に降下させ、リテーナリング２３を研磨パッド２５に接触させる。その後、研磨ヘッド２１内のメンブレン２４で隔てられた気室内を加圧する。このことにより、メンブレン２４が膨らんで、半導体基板２２の全面に荷重が負荷され、半導体基板２２の表面が研磨される。
【００４６】
図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１を用いて位置合わせをするには、まず、データ検出直線１３ａ上における第１溝１ｃの側壁の一方側の位置Ｐ１および他方側の位置Ｐ２と、データ検出直線１３ａ上における第２溝１ｄの側壁の一方側の位置Ｐ３および他方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄと、特定位置座標Ｐ０のデータ検出直線１３ａの延在方向における特定位置座標Ｐ０とをそれぞれ検出する（位置座標検出工程）。
次いで、位置座標検出工程において検出した位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０との距離の平均値を算出して、特定位置座標Ｐ０と、第１溝１ｃと第２溝１ｄとからなる凹部１ａとのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離として検出させる。
その後、このようにして得られた特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離を用いて位置合わせを行う。
【００４７】
図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１は、第１の方向に延在する第１溝１ｃと、第１の方向と直交する方向に延在する第２溝１ｄとを備えた凹部１ａからなり、第１溝１ｃおよび第２溝１ｄの側壁の上端部の少なくとも一部が、ＣＭＰプロセスでの研磨により除去されており、図１（ｂ）に示す位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄとのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとの距離として検出されるものであるので、研磨により凹部１ａにディッシングあるいはエロージョンによる肩削れが発生して、データ検出直線１３ａの延在方向における第１溝１ｃの側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標Ｘａ、Ｘｂと、データ検出直線１３ａの延在方向における第２溝１ｄの側壁の上端部の一方側および他方側の位置座標Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれがシフトした場合であっても、これらのシフト量が均等化されて相殺される。その結果、本実施形態のアライメントマーク構造１によれば、高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態のアライメントマーク構造１は、第１の方向に延在する第１溝１ｃと、第１の方向と直交する方向に延在する第２溝１ｄとを備えた凹部１ａからなるものであるので、微小なパターンが高密度で配置されたアライメントマーク構造と比較して、エロージョンによる肩削れがあっても高度な位置合わせ座標が得られる。
【００４９】
また、本実施形態のアライメントマーク構造１では、データ検出直線１３ａが、第１溝１ｃおよび第２溝１ｄの延在方向中央部と平面視で重なり合っているので、データ検出直線１３ａが第１溝１ｃおよび第２溝１ｄの端部近傍と重なり合っている場合と比較して、第１溝１ｃの側壁の一方側の位置Ｐ１および他方側の位置Ｐ２と、第２溝１ｄの側壁の一方側の位置Ｐ３および他方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄを高精度で検出できる。
また、本実施形態のアライメントマーク構造１では、第１溝１ｃと第２溝１ｄとを備えた凹部１ａからなるものであるので、高精度で形成することができ、また１本のデータ検出直線１３ａ上において、第１溝１ｃの側壁の一方側の位置Ｐ１および他方側の位置Ｐ２と、第２溝１ｄの側壁の一方側の位置Ｐ３および他方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄを検出しているので、データ検出直線１３ａに交差する方向のマーク形状に起因する誤差がなく、非常に高精度な位置合わせ座標が得られる。
【００５０】
また、本実施形態の位置合わせ方法は、本実施形態のアライメントマーク構造１を用いる位置合わせ方法であるので、図１（ｂ）に示す位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄとのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０とをそれぞれ検出する位置座標検出工程と、位置座標検出工程において検出した位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれと、特定位置座標Ｐ０とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離の平均値を算出して、データ検出直線１３ａの延在方向における特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとの距離として検出させる工程と、特定位置座標Ｐ０と凹部１ａとの距離を用いて位置合わせを行う工程とを行うことにより、高精度で位置合わせを行うことができる。
【００５１】
なお、本発明のアライメントマーク構造は、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、第１溝（第１側壁対）と第２溝（第２側壁対）のいずれか一方または両方が複数本設けられているものとすることができる。
【００５２】
図４は、本発明のアライメントマーク構造の他の例を示した平面図である。図４に示すアライメントマーク構造４０が図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１と異なるところは、第１溝４１と第２溝４２の数と形状のみであるので、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１と異なる部分のみ説明し、同一の部分についての説明を省略する。
図４に示すように、アライメントマーク構造４０は、３本の第１溝４１と、第１溝４１と同じ長さの３本の第２溝４２とを備えた凹部４３からなるものであり、第１溝４１と第２溝４２とが交互に連続して配置され、互いに端部で連結されて一体化されている。
【００５３】
また、図４においては、左から右へ向かう方向が研磨パッド２５の回転方向の接線とされており、研磨パッド２５の回転方向の接線がデータ検出直線１３ａと平行となっている。また、図４においても、データ検出直線１３ａ（研磨パッド２５の回転方向の接線）と第１溝４１および第２溝４２とのなす角度が４５°とされている。
図４に示すアライメントマーク構造４０においては、データ検出直線１３ａの延在方向における第１溝４１の側壁の上端部の一方側の位置Ｐ１の位置座標Ｘａおよび他方側の位置Ｐ２の位置座標Ｘｂと、データ検出直線１３ａの延在方向における第２溝４２の側壁の上端部の一方側の位置Ｐ３の位置座標Ｘｃおよび他方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘｄとのそれぞれと、特定位置座標（不図示）とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標と凹部４３とのデータ検出直線１３ａの延在方向における距離として検出されるものである。
【００５４】
図４に示すアライメントマーク構造４０は、３本の第１溝４１と３本の第２溝４２とを備えた凹部４３からなるものであるので、第１溝および第２溝がそれぞれ１本である場合と比較して、位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄの数が３倍となるので、より高精度な位置合わせ座標が得られ、より一層高精度で位置合わせを行うことができる。
【００５５】
また、図５は、本発明のアライメントマーク構造の他の例を示した平面図である。図５に示すアライメントマーク構造５０が図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１と異なるところは、第１溝５１（第１側壁対）と第２溝５２（第２側壁対）の形状と、データ検出直線２３ａ、２３ｂの配置および数のみであるので、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造１と異なる部分のみ説明し、同一の部分についての説明を省略する。
【００５６】
図５に示すように、アライメントマーク構造５０は、第１溝５１と、第１溝５１の幅と同じ長さの第２溝５２とを備えた凹部５３からなるものである。図５に示すアライメントマーク構造５０では、第１溝５１の延在方向両端部が第２溝５２の側壁によって形成されるとともに、第２溝５２の延在方向両端部が第１溝５１の側壁によって形成されていることにより、凹部５３の平面形状が第１溝５１と第２溝５２とからなる正方形とされている。
なお、図５に示すアライメントマーク構造５０では、第１溝５１の長さが第２溝５２の長さと同じになっているため、凹部５３の平面形状が正方形となっているが、第１溝５１の長さと第２溝５２の長さは異なっていてもよい。第１溝５１の長さと第２溝５２の長さとが異なっている場合、凹部５３の平面形状は長方形となる。
【００５７】
また、図５においては、第１溝５１の一方側（図５においては下側）の側壁および第２溝５２の一方側（図５においては下側）の側壁と交差する第１のデータ検出直線２３ａと、第１溝５１の他方側（図５においては上側）の側壁および第２溝５２の他方側（図５においては上側）の側壁と交差する第２のデータ検出直線２３ｂとからなる平行に配置された２本のデータ検出直線２３ａ、２３ｂが設けられている。
また、図５において、左から右へ向かう方向が研磨パッド２５の回転方向の接線とされており、研磨パッド２５の回転方向の接線がデータ検出直線２３ａ、２３ｂと平行となっている。また、図５においても、データ検出直線２３ａ、２３ｂ（研磨パッド２５の回転方向の接線）と第１溝５１および第２溝５２とのなす角度が４５°とされている。
【００５８】
図５に示すアライメントマーク構造５０は、データ検出直線２３ａの延在方向における第１溝５１の側壁の上端部の一方側の位置Ｐ１の位置座標Ｘａと、データ検出直線２３ａの延在方向における第２溝５２の側壁の上端部の一方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘｄと、データ検出直線２３ｂの延在方向における第１溝５１の側壁の上端部の他方側の位置Ｐ２の位置座標Ｘｂと、データ検出直線２３ｂの延在方向における第２溝５２の側壁の上端部の他方側の位置Ｐ３の位置座標Ｘｃとのそれぞれと、特定位置座標（不図示）とのデータ検出直線２３ａ、２３ｂの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標と凹部５３とのデータ検出直線２３ａ、２３ｂの延在方向における距離として検出されるものである。
【００５９】
図５に示すアライメントマーク構造５０は、第１の方向に延在する第１溝５１と、第１の方向と直交する方向に延在する第２溝５２とを備えた凹部５３からなり、図５に示す第１溝５１の一方側の位置Ｐ１および他方側の位置Ｐ２、第２溝５２の一方側の位置Ｐ３および他方側の位置Ｐ４の位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄとのそれぞれと、特定位置座標とのデータ検出直線２３ａ、２３ｂの延在方向における距離の平均値が、特定位置座標と凹部５３とのデータ検出直線２３ａ、２３ｂの延在方向における距離として検出されるものであるので、研磨により凹部５３にディッシングあるいはエロージョンによる肩削れが発生して、位置座標Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄのそれぞれがシフトした場合であっても、これらのシフト量が均等化されて相殺される。その結果、図５に示すアライメントマーク構造５０によれば、高精度な位置合わせ座標が得られ、高精度で位置合わせを行うことができる。
【００６０】
なお、図５に示すアライメントマーク構造５０においても、第１溝５１と第２溝５２のいずれか一方または両方が複数本設けられているものとすることができる。例えば、第１溝５１および第２溝５２が２本ずつ設けられてなる２つの凹部５３からなるアライメントマーク構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の実施形態であるアライメントマーク構造の一例を説明するための図であって、図１（ａ）は平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すアライメントマーク構造の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
【図２】図２は、アライメントマーク構造とデータ検出直線と半導体チップの位置関係を説明するための図である。
【図３】図３（ｂ）は図３（ａ）に示したＣＭＰ装置の平面図である。
【図４】図４は、本発明のアライメントマーク構造の他の例を示した平面図である。
【図５】図５は、本発明のアライメントマーク構造の他の例を示した平面図である。
【図６】図６は、ＣＭＰプロセスを行う前の合わせ検出パターンの一例を示した断面図である。
【図７】図７は、図６に示す合わせ検出パターン形成後にＣＭＰプロセスを行った後の状態を説明するための図であって、図７（ａ）は図６に対応する断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）の断面形状の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
【図８】図８は、図６に示す合わせ検出パターン形成後にＣＭＰプロセスを行っても肩削れが生じなかった理想的な状態を説明するための図であって、図８（ａ）は図６に対応する断面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）の断面形状の光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
【図９】図９は、ディッシングを説明するための図であり、図９（ａ）はＣＭＰプロセス前の状態を説明するための断面図であり、図９（ｂ）はＣＭＰプロセス後の状態を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、エロージョンを説明するための図であり、図１０（ａ）はＣＭＰプロセス前の状態を説明するための断面図であり、図１０（ｂ）はＣＭＰプロセス後の状態を説明するための断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、従来の合わせ検出パターンの一例を示した平面図である。また、図１１（ｂ）は、データ検出直線に沿って測定された図１１（ａ）に示す合わせ検出パターンの光強度のピークを検出した結果であり、信号強度と信号座標との関係を示したグラフである。
【図１２】図１２は、研磨パッドの回転方向の接線と、研磨される凹部の側壁との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、４０、５０…アライメントマーク構造、１ａ、１０ａ、３０ａ、３０ｂ…凹部、１ｂ…上端部、１ｃ、４１、５１…第１溝（第１側壁対）、１ｄ、４２、５２…第２溝（第２側壁対）、１０、３０…合わせ検出パターン、１１、３１…酸化膜、１２、３２…被研磨材料、１２ａ…被研磨面、１３…ＳｉＯ２膜、１４、１７…ＴｉＮ/Ｔｉ膜、１５、１８…Ｗ膜、１６…絶縁膜、１３ａ、３３…データ検出直線、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…段差部、ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ…側壁、２１…研磨ヘッド、２２…半導体基板、２３…リテーナリング、２４…メンブレン、２５…研磨パッド、２６…周辺加圧部、２７…スラリ供給口、２８…ドレッサ、Ｐ０…特定位置座標、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ…位置座標。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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