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JPH0544175B2 - - Google Patents
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JPH0544175B2 - - Google Patents

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JPH0544175B2
JPH0544175B2 JP58181157A JP18115783A JPH0544175B2 JP H0544175 B2 JPH0544175 B2 JP H0544175B2 JP 58181157 A JP58181157 A JP 58181157A JP 18115783 A JP18115783 A JP 18115783A JP H0544175 B2 JPH0544175 B2 JP H0544175B2
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
semiconductor device
manufacturing
film
alignment
Prior art date
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JP58181157A
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Japanese (ja)
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Inventor
Koichi Kobayashi
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法、特にシリコン
基板上に配設される位置合せマークが半導体装置
の製造工程中にその形状等を劣化することなく、
その精度が保存される半導体装置の製造方法に関
する。
[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular to a method for manufacturing a semiconductor device, in particular a method for manufacturing a semiconductor device. Without,
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device whose accuracy is preserved.

(b) 従来技術と問題点 半導体装置の製造工程においてはパターニング
が繰返して行なわれ、これらのパターン相互間の
位置を整合させるために半導体基板上に予め位置
合せマークを配設しておき、各パターニングに際
しては基板上の位置合せマークを基準としてパタ
ーン形成位置を制御することが行なわれている。
(b) Prior art and problems Patterning is performed repeatedly in the manufacturing process of semiconductor devices, and alignment marks are placed on the semiconductor substrate in advance to align the positions of these patterns. During patterning, the pattern formation position is controlled using alignment marks on the substrate as a reference.

この位置合せマークとしては従来例えば+,X
或いはL等の平面形状が用いられ、シリコン
(Si)基板或いは二酸化シリコン(SiO2)層等の
表面に凹部又は凸部を形成し、或いはチタン
(Ti)、白金(Pt)もしくはクロム(Cr)等の膜
をパターニングすること等の方法によつて位置合
せマークが形成されている。
Conventionally, for example, +,
Alternatively, a planar shape such as L is used, and concave or convex portions are formed on the surface of a silicon (Si) substrate or a silicon dioxide (SiO 2 ) layer, or titanium (Ti), platinum (Pt), or chromium (Cr) is used. The alignment marks are formed by a method such as patterning a film such as the above.

この様にして形成される位置合せマークはこれ
を必要とするパターニング等の工程が完了するま
で所要の検出精度が確保されなけれびならない。
しかるに従来の前記の如く構造の位置合せマーク
は、半導体装置製造のための加工処理によつてそ
の形状等が変化することが多い。その1例を第1
図a乃至cを参照して説明する。
The alignment marks formed in this way must maintain the required detection accuracy until the process such as patterning that requires them is completed.
However, the shape of the conventional alignment mark having the above-mentioned structure is often changed due to processing for manufacturing a semiconductor device. The first example is
This will be explained with reference to Figures a to c.

第1図aはSi基板1の表面近傍に凹部を形成す
る方法によつて設けられた位置合せマークの断面
を示す。このSi基板1に例えば熱酸化法によつて
SiO2膜を形成するならば、位置合せマークの断
面形状は第1図bに示す如くSiO2膜2によつて
凹部の断面形状が鈍化し縮少される。その後に
SiO2膜2をエツチング除去するならば第1図c
に示す如く凹部の断面形状は更に鈍化し寸法は拡
大される。
FIG. 1a shows a cross section of an alignment mark provided by a method of forming a recess near the surface of the Si substrate 1. As shown in FIG. This Si substrate 1 is coated with, for example, a thermal oxidation method.
If a SiO 2 film is formed, the cross-sectional shape of the alignment mark will be blunted and reduced by the SiO 2 film 2, as shown in FIG. 1b. after that
If the SiO 2 film 2 is removed by etching, Figure 1c
As shown in Fig. 2, the cross-sectional shape of the recess becomes further blunted and its dimensions are enlarged.

この様な位置合せマークの形状の変化は位置合
せ精度低下の要因となり、特に形状の鈍化或いは
非対称に現われる変形はその影響が大きい。
Such a change in the shape of the alignment mark causes a decrease in alignment accuracy, and in particular, a blunted shape or an asymmetrical deformation has a large effect.

さて半導体集積回路装置の動作速度の向上、集
積度の増大などを実現するためにそのパターンの
微細化が推進されており、パターニングの際の位
置合せ精度も例えば1μm以下の寸法の装置に於
いては±0.5μm以下が必要である。また光の波動
性によるパターン精度の限界を超えるために、半
導体基板上の描画を電子ビームによつて行なうい
わゆるEB直接露光法が導入されつつある。
Now, in order to improve the operating speed and increase the degree of integration of semiconductor integrated circuit devices, miniaturization of patterns is being promoted, and the alignment accuracy during patterning is also decreasing, for example, in devices with dimensions of 1 μm or less. must be within ±0.5 μm. Furthermore, in order to overcome the limits of pattern accuracy due to the wave nature of light, the so-called EB direct exposure method, in which drawing is performed on a semiconductor substrate using an electron beam, is being introduced.

EB直接露光法における位置合せマークの検出
は例えば下記の様に行なわれる。第2図aに示す
如く、電子ビーム露光装置のステージに装着され
たSi基板1に位置合せマークが凹部として形成さ
れている。このマークの近傍を電子ビームによつ
て走査すれば、反射電子乃至2次電子は第2図b
に示す如く凹部の端面においてその強度が大きく
なり2つのピーク値が現われる。この2つのピー
ク値の中央の位置を位置合せの基準線がよぎり、
位置合せマークの平面形状に即してX軸及びY軸
2方向に電子ビーム走査を行なうことによつて、
基準点を決定することができる。
Detection of alignment marks in the EB direct exposure method is performed, for example, as follows. As shown in FIG. 2a, alignment marks are formed as recesses on the Si substrate 1 mounted on the stage of an electron beam exposure apparatus. If the vicinity of this mark is scanned with an electron beam, reflected electrons or secondary electrons will be detected as shown in Figure 2b.
As shown in the figure, the intensity increases at the end face of the recess and two peak values appear. The alignment reference line crosses the center position of these two peak values,
By scanning the electron beam in the two directions of the X-axis and Y-axis according to the planar shape of the alignment mark,
A reference point can be determined.

以上説明した方法等によるEB直接露光法にお
ける位置合せマークの検出において、先に説明し
た如きマークの断面形状の鈍化などの変化がある
場合には所要の精度を確保することが困難であつ
て、半導体装置製造工程中のその形状変化を無視
することができる位置合せマークの形成方法が要
望されている。
In detecting alignment marks in the EB direct exposure method using the methods described above, it is difficult to ensure the required accuracy if there are changes such as blunting of the cross-sectional shape of the marks as described above. There is a need for a method for forming alignment marks that can ignore changes in their shape during the semiconductor device manufacturing process.

(c) 発明の目的 本発明は半導体基板、特にシリコン基板上に配
設され位置合せマークが半導体装置の製造工程中
においてその形状等を変化することなく、所要の
検出精度が保持される半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。
(c) Purpose of the Invention The present invention provides a semiconductor device in which alignment marks arranged on a semiconductor substrate, particularly a silicon substrate, do not change their shape or the like during the manufacturing process of the semiconductor device and maintain a required detection accuracy. The purpose is to provide a manufacturing method for.

(d) 発明の構成 本発明の前記目的は、半導体基板に凹部もしく
は凸部を配設し、該凹部もしくは凸部並びにその
近傍を金属の珪化窒化物よりなる皮膜で被覆し
て、該凹部もしくは凸部を位置合せマークとして
パターンの位置整合を行なう半導体装置の製造方
法により達成される。
(d) Structure of the Invention The object of the present invention is to provide a recess or a protrusion in a semiconductor substrate, coat the recess or protrusion and the vicinity thereof with a film made of metal siliconitride, This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device in which pattern alignment is performed using the convex portions as alignment marks.

なお前記金属は、タングステン、タンタル、モ
リブデン、チタン、白金及びロジウムの少なくと
も一つであることが望ましい。
Note that the metal is preferably at least one of tungsten, tantalum, molybdenum, titanium, platinum, and rhodium.

すなわち本発明においては、金属珪化窒化物例
えばWxSiy−Six′Ny′よりなる皮膜を位置合せマ
ーク及びその近傍に設けることによつて、半導体
装置製造工程中に基板に加えられる熱酸化及びウ
エツトエツチングもしくはドライエツチングに対
するマスクとして、位置合せマーク及びその近傍
の形状等の変化を防止し位置検出精度を保持する
ものである。なお前記金属はエツチング方法、特
にドライエツチングのエツチヤントガスに応じて
選択することが必要である。
That is, in the present invention, by providing a film made of metal silicide nitride, for example, WxSiy-Six'Ny', on the alignment mark and its vicinity, thermal oxidation and wet etching applied to the substrate during the semiconductor device manufacturing process can be avoided. Alternatively, it can be used as a mask against dry etching to prevent changes in the shape of the alignment mark and its vicinity, thereby maintaining position detection accuracy. Note that the metal needs to be selected depending on the etching method, particularly the etchant gas for dry etching.

(e) 発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
(e) Embodiments of the Invention The present invention will be specifically explained below using embodiments with reference to the drawings.

第3図a乃至eは本発明の実施例を示す断面図
である。
Figures 3a to 3e are cross-sectional views showing embodiments of the present invention.

第3図a参照 Si基板11の面上に位置合せマーク形成のため
のマスク12を形成する。マスク12を形成する
材料はレジストでもSiO2でもよい。
Refer to FIG. 3a. A mask 12 for forming alignment marks is formed on the surface of the Si substrate 11. The material forming the mask 12 may be resist or SiO 2 .

第3図b及びc参照 Si基板11を例えばエツチヤントガスにCF4
SF6,CCl4,BCl3,PCl3等を用いるドライエツチ
ング法によつてエツチングして、溝13による位
置合せマークを形成する。次いでマスク12を除
去する。
Refer to FIGS. 3b and 3c. The Si substrate 11 is exposed to etchant gas such as CF 4 ,
Etching is performed by a dry etching method using SF 6 , CCl 4 , BCl 3 , PCl 3 or the like to form alignment marks by grooves 13 . Mask 12 is then removed.

第3図d参照 Si基板11面上に金属の窒化物よりなる皮膜1
4を厚さ例えば50乃至300〔nm〕程度に被着する。
本実施例においては前記金属はタングステン
(W)とし、スパツタリング法によつてその窒化
膜を被着しているが、金属は後に説明する如く他
の金属を選択してもよく、皮膜形成方法としては
蒸着法、化学気相成長方法等を用いてもよい。
Refer to Figure 3 d. Film 1 made of metal nitride on the Si substrate 11 surface.
4 is deposited to a thickness of, for example, about 50 to 300 [nm].
In this example, the metal is tungsten (W), and the nitride film is deposited using the sputtering method, but other metals may be selected as described later, and the film forming method is Alternatively, a vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like may be used.

溝13及びその近傍に前記皮膜14を残置する
パターニングを行なう。
Patterning is performed to leave the film 14 in the groove 13 and its vicinity.

第3図e参照 加熱処理を施し金属窒化物よりなる皮膜14と
Si基板11との間に相互拡散を行なわせて、金属
珪化窒化物よりなる皮膜15を形成する。この加
熱処理は例えば窒素(N2)などの非酸化性雰囲
気或いは真空中で、温度800乃至1200〔℃〕、時間
15乃至30分間程度実施する。
Refer to Fig. 3 e. The film 14 made of metal nitride is heated and
Mutual diffusion with the Si substrate 11 is performed to form a film 15 made of metal silicide nitride. This heat treatment is carried out in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen (N 2 ) or in vacuum at a temperature of 800 to 1200 [°C] for a period of time.
This will last approximately 15 to 30 minutes.

以上説明した本実施例の皮膜15を形成する金
属珪化窒化物はWxSiy−Six′Ny′の組成を有し
て、これが被着されている位置合せマーク及びそ
の近傍のSi基板11の酸化に対するマスクの効果
と、各種のエツチヤントによるウエツトエツチン
グ及びCHF3系ガスを用いるドライエツチングに
対するマスクの効果とを兼ね備える。従つて例え
ばSi基板11の表面を酸化する工程においては第
4図aに示す如く、SiO2層16は皮膜15に被
覆された領域には形成されず、更に例えばSiO2
層16をエツチング除去する工程においては第4
図bに示す如く、皮膜15に被覆された領域は変
化しない。また例えば燐珪酸ガラス等を被着した
場合等においても皮膜15はそのエツチング停止
層となる。
The metal silicide nitride forming the coating 15 of the present embodiment described above has a composition of WxSiy-Six'Ny', and is a mask against oxidation of the alignment mark to which it is deposited and the Si substrate 11 in the vicinity thereof. It has both the effect of a mask against wet etching using various etchants and dry etching using CHF 3 gas. Therefore , in the step of oxidizing the surface of the Si substrate 11, for example, as shown in FIG.
In the step of etching away layer 16, the fourth
As shown in Figure b, the area covered by the coating 15 remains unchanged. Further, even when a phosphosilicate glass or the like is deposited, the film 15 serves as an etching stop layer.

先に説明した実施例においては金属としてタン
グステン(W)を用いているが、本発明における
前記のマスクの効果は他の高融点金属を用いても
同様に得ることができる。すなわちSi半導体装置
の製造工程において通常用いられるエツチヤント
によるウエツトエツチングが適用される場合には
例えばタンタル(Ta)、白金(Pt)及びロジウム
(Rh)等を用いることができる。なおCF4系ガス
を用いるドライエツチングが適用される場合には
白金(Pt)及びロジウム(Rh)が適しており、
CHF3系ガスを用いるドライエツチングが適用さ
れる場合には例えばモリブデン(Mo)、チタン
(Ti)、タンタル、白金及びロジウムが適してい
る。
Although tungsten (W) is used as the metal in the embodiment described above, the effect of the mask in the present invention can be similarly obtained using other high-melting point metals. That is, when wet etching using an etchant commonly used in the manufacturing process of Si semiconductor devices is applied, for example, tantalum (Ta), platinum (Pt), rhodium (Rh), etc. can be used. When dry etching using CF4 gas is applied, platinum (Pt) and rhodium (Rh) are suitable.
When dry etching using CHF 3 gas is applied, molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum, platinum and rhodium are suitable, for example.

(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明の製造方法によれば、
半導体装置の製造工程を通じて形状が劣化しない
位置合せマークによつて、微細なパターンについ
てもその位置整合を良好な精度で確実に行なうこ
とが可能となる。
(f) Effects of the invention As explained above, according to the manufacturing method of the present invention,
By using alignment marks whose shapes do not deteriorate throughout the manufacturing process of semiconductor devices, it is possible to reliably align the positions of even minute patterns with good accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a乃至cは従来の位置合せマークの工程
中の変形の例を示す断面図、第2図a及びbは電
子ビームによる位置合せマーク検出の例を示す
図、第3図a乃至eは本発明の実施例を示す断面
図、第4図a及びbは本発明の実施例の半導体装
置製造工程中の状態の例を示す断面図である。 図において、11はSi基板、13は溝、14は
金属の窒化物よりなる皮膜、15は金属珪化窒化
物よりなる皮膜、16はSiO2層を示す。
1A to 1C are cross-sectional views showing examples of deformation of conventional alignment marks during the process; FIGS. 2A and 2B are views showing examples of alignment mark detection using an electron beam; and FIGS. 3A to 3E 4 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are sectional views showing an example of the state during the manufacturing process of a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a Si substrate, 13 is a groove, 14 is a film made of metal nitride, 15 is a film made of metal silicide nitride, and 16 is a SiO 2 layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板に凹部もしくは凸部を配設し、該
凹部もしくは凸部並びにその近傍を金属の珪化窒
化物よりなる皮膜で被覆して、該凹部もしくは凸
部を位置合せマークとしてパターンの位置整合を
行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 前記金属が、タングステン、タンタル、モリ
ブデン、チタン、白金及びロジウムの少なくとも
一つであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A recess or a protrusion is provided on a semiconductor substrate, the recess or protrusion and the vicinity thereof are coated with a film made of metal silicide nitride, and the recess or protrusion is used as an alignment mark. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: performing positional alignment of patterns. 2. Claim 1, wherein the metal is at least one of tungsten, tantalum, molybdenum, titanium, platinum, and rhodium.
A method for manufacturing a semiconductor device according to section 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5856334A (en) * 1981-09-29 1983-04-04 Fujitsu Ltd Positioning mark
JPS58102523A (en) * 1981-12-15 1983-06-18 Toshiba Corp Position aligning marker

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JPS6074434A (en) 1985-04-26

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