JP2003209037A - Alignment mark and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Alignment mark and manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に当たり、C及びHを含むSiO膜からなる低誘電率層
間絶縁膜を貫通するビアホールを形成する際、ビアホー
ルを開口する同じエッチング工程で形成するアライメン
トマーク、及び半導体装置の製造方法に関し、更に詳細
には、設計データに出来るだけ近い良好な形状でシャー
プに形成できるアライメントマーク、及びそのようなア
ライメントマークを形成できるようにした半導体装置の
製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of a semiconductor device, and when forming a via hole penetrating a low dielectric constant interlayer insulating film made of a SiO film containing C and H, the same etching step is performed to open the via hole. More specifically, the present invention relates to an alignment mark and a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, an alignment mark that can be sharply formed in a good shape as close as possible to design data, and a semiconductor device that can form such an alignment mark. It is about the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、DRAM、SRAM、及び、DR
AM等のメモリとロジック回路とを混載した混載ロジッ
クなどのシステムLSIを高速化するための研究が活発
化していて、高速化の一つのやり方として、層間絶縁膜
として低誘電率膜を使用して配線間容量を低減し、かつ
Cu埋め込み配線をダマシン法により形成して電気抵抗
を低減した多層配線構造が提案されている。低誘電率膜
として、SiLK、FLARE等の有機膜、SiOにF
(フッ素)を添加したSiOF、更に、SiOにC(炭
素)、H(水素)を添加したSiOCHなどが有望であ
り、誘電率は2.0〜3.0の範囲の材料が多い。多層
配線は、シングルダマシン法、又はデュアルダマシン法
によるCu埋め込み配線で形成される。2. Description of the Related Art Recently, DRAM, SRAM, and DR
Studies for speeding up system LSI such as mixed logic in which a memory such as AM and a logic circuit are mounted together have been active, and as one method of speeding up, a low dielectric constant film is used as an interlayer insulating film. A multilayer wiring structure has been proposed in which the capacitance between wirings is reduced and a Cu-embedded wiring is formed by a damascene method to reduce electric resistance. As a low dielectric constant film, an organic film such as SiLK or FLARE, or F to SiO
SiOF containing (fluorine) and SiOCH containing C (carbon) and H (hydrogen) added to SiO are promising, and many materials have a dielectric constant of 2.0 to 3.0. The multilayer wiring is formed by Cu embedded wiring by the single damascene method or the dual damascene method.
【0003】ところで、下層配線に接続する上層配線を
形成するために、ダマシン法によるCu配線用の配線溝
及びビアホールをエッチングにより形成する際には、次
の工程で必要になるアライメントマークも同時に加工、
形成することが多い。従来のアライメントマーク2は、
図7(a)に示すように、10.0μm幅の凸状線から
なる一辺の長さ50.0μmの正方形環状部4と、正方
形環状部4で囲まれた領域内に設けられ、同じく10.
0μm幅の凸状線で形成され、同じ長さ20.0μmの
2本の脚部からなるL字体部6とから構成されたパター
ンを有し、絶縁膜をエッチングして開口して、下層配線
と同時に形成されたダミー配線部を露出させることによ
り形成される。又は、アライメントマークとして、図7
(b)に示すように、10.0μm幅の凹状線(抜きパ
ターン)からなる一辺の長さ40.0μmの十字型から
構成されたパターンを有し、絶縁膜をエッチングして開
口して、下層配線と同時に形成されたダミー配線部を露
出させることにより形成される。By the way, when forming a wiring groove and a via hole for a Cu wiring by a damascene method to form an upper wiring connected to a lower wiring, an alignment mark required in the next step is also processed at the same time. ,
Often formed. The conventional alignment mark 2 is
As shown in FIG. 7 (a), a square annular portion 4 having a side length of 50.0 μm, which is composed of a convex line having a width of 10.0 μm, and provided in an area surrounded by the square annular portion 4, and the same 10 .
It has a pattern composed of a convex line having a width of 0 μm and an L-shaped portion 6 composed of two legs having the same length of 20.0 μm. It is formed by exposing the dummy wiring portion formed at the same time. Alternatively, as an alignment mark, FIG.
As shown in (b), it has a pattern composed of a cross shape having a side length of 40.0 μm, which is composed of a concave line (a blank pattern) having a width of 10.0 μm, and an opening is formed by etching the insulating film. It is formed by exposing the dummy wiring part formed at the same time as the lower layer wiring.
【0004】ここで、図8を参照して、ダマシン法によ
る配線形成に際し、アライメントマークとビアホールと
を同時に形成する従来の方法を説明する。ダマシン法に
より配線を形成する基板10は、図8(a)に示すよう
に、トランジスタ12等が形成されたSi基板14上
に、層間絶縁膜として設けられたBPSG膜16、BP
SG膜16上にCVD法により成膜された第1のSiC
膜22/第1のSiOCH膜24の積層膜、及び第1の
SiOCH膜24上にCVD法により成膜された第2の
SiC膜28/第2のSiOCH膜30の積層膜の積層
構造を備えている。また、基板10は、既知のシングル
ダマシン法及びCMP法を適用して第1のSiOCH膜
24に埋め込み配線として形成されたCu溝配線26と
Cuダミー配線部27とを備え、更に、第1のSiC膜
22及びBPSG膜16を貫通して、トランジスタ12
の能動層18にCu溝配線26を接続するW(タングス
テン)プラグ20とを備えている。第1のSiC膜22
は、Cu溝配線26及びダミー配線部27からCuが下
方に拡散するのを防止する拡散防止膜の役割を有する。
Wプラグ20は、下層配線であるCu溝配線26と能動
層18とを接続する第1のメタルコンタクトとして形成
されている。A conventional method for simultaneously forming an alignment mark and a via hole when forming a wiring by the damascene method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, the substrate 10 on which wiring is formed by the damascene method includes a BPSG film 16 and a BPSG film provided as interlayer insulating films on a Si substrate 14 on which transistors 12 and the like are formed.
First SiC formed on the SG film 16 by the CVD method
A laminated structure of a laminated film of film 22 / first SiOCH film 24 and a laminated film of second SiC film 28 / second SiOCH film 30 formed on the first SiOCH film 24 by the CVD method. ing. Further, the substrate 10 includes a Cu groove wiring 26 and a Cu dummy wiring portion 27 which are formed as embedded wiring in the first SiOCH film 24 by applying the known single damascene method and CMP method, and further, the first dummy wiring portion 27. The transistor 12 is penetrated through the SiC film 22 and the BPSG film 16.
The active layer 18 is provided with a W (tungsten) plug 20 for connecting the Cu groove wiring 26. First SiC film 22
Has a role of a diffusion preventing film that prevents Cu from diffusing downward from the Cu groove wiring 26 and the dummy wiring portion 27.
The W plug 20 is formed as a first metal contact that connects the Cu groove wiring 26, which is a lower layer wiring, and the active layer 18.
【0005】ダマシン法によるCu配線の形成技術は、
特開平11−17008号公報、特開平11−1356
30号公報、特開2000−124215号公報、特開
2000−124306号公報、特開2000−183
166号公報、特開平11−299318号公報などに
開示されている。The Cu wiring forming technique by the damascene method is as follows.
JP-A-11-17008, JP-A-11-1356
30, JP-A-2000-124215, JP-A-2000-124306, and JP-A-2000-183.
No. 166, JP-A No. 11-299318, and the like.
【0006】上述の配線構造を有する基板に上層配線を
形成する際には、第2のSiC膜28/第2のSiOC
H膜30の積層膜を貫通してCu溝配線26に連通する
ビアホール及びCu溝配線部上にアライメントマークを
形成する。先ず、第2のSiOCH膜30上に既知のリ
ソグラフィー法によりレジストマスク32を形成する。
レジストマスク32は、第2のメタルコンタクト形成用
のビアホール34のパターン開口34a、アライメント
マーク36形成用のパターン開口36a等のパターン開
口を備えている。ビアホール34の口径は、0.1μm
から0.2μmであり、アライメントマーク36を形成
するパターン開口36aは、図7に示したアライメント
マーク2と同じパターンである。レジストマスク32を
マスクとして、第2のSiOCH膜30/第2のSiC
28の積層膜に2周波励起平行平板型RIE(反応性イ
オンエッチング)装置により以下のエッチング条件でコ
ンタクトエッチングを施して、ビアホール34及びアラ
イメントマーク36を形成する。When the upper layer wiring is formed on the substrate having the above wiring structure, the second SiC film 28 / the second SiOC is formed.
An alignment mark is formed on the via hole and the Cu groove wiring portion which penetrate the laminated film of the H film 30 and communicate with the Cu groove wiring 26. First, a resist mask 32 is formed on the second SiOCH film 30 by a known lithography method.
The resist mask 32 has pattern openings such as a pattern opening a of the via hole for forming the second metal contact and a pattern opening a for forming the alignment mark. The diameter of the via hole 34 is 0.1 μm.
To 0.2 μm, and the pattern opening 36a forming the alignment mark 36 has the same pattern as the alignment mark 2 shown in FIG. Using the resist mask 32 as a mask, the second SiOCH film 30 / second SiC
The laminated film of 28 is subjected to contact etching by a dual frequency excitation parallel plate type RIE (reactive ion etching) device under the following etching conditions to form a via hole 34 and an alignment mark 36.
【0007】1.第2のSiOCH膜30のメインエッ
チング
ガス流量:CHF3 /N2 /Ar=20/30/100
0sccm、
圧力:50mTorr、
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W、
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃1. Main etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: CHF 3 / N 2 / Ar = 20/30/100
0 sccm, pressure: 50 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W, gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0008】2.第2のSiOCH膜30のオーバーエ
ッチング
ガス流量:C4 F6 /N2 /Ar=5/150/100
0sccm
圧力:75mTorr、
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃2. Over-etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: C 4 F 6 / N 2 / Ar = 5/150/100
0 sccm pressure: 75 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0009】3.インラインアッシング ガス流量:O2 =200sccm 圧力:50mTorr、 上部電極/下部電極パワー:1000/200W ギャップ:25mm、 上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃3. In-line ashing gas flow rate: O 2 = 200 sccm Pressure: 50 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1000/200 W Gap: 25 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0010】4.ボトムSiC層28のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃4. Etching gas flow rate of the bottom SiC layer 28: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0011】以上のエッチングを施すことにより、図8
(b)に示すように、第2のSiOCH膜30及び第2
のSiC膜28を貫通する第2のメタルコンタクト形成
用のビアホール34と、アライメントマーク36を形成
することができる。このエッチング工程では、ストッパ
ー層として機能する第2のSiC層28をエッチングす
る前にインラインアッシングを施して、レジストマスク
32を除去している。それは、第2のSiC膜28のエ
ッチングの後に、インラインアッシングを実施すると、
インラインアッシング時のOラジカル、O+ がビアホー
ル底に露出したCu溝配線26表面を酸化するからであ
る。By performing the above etching, FIG.
As shown in (b), the second SiOCH film 30 and the second SiOCH film 30
The via hole 34 for forming the second metal contact penetrating the SiC film 28 and the alignment mark 36 can be formed. In this etching step, in-line ashing is performed to remove the resist mask 32 before etching the second SiC layer 28 that functions as a stopper layer. When the in-line ashing is performed after the etching of the second SiC film 28,
This is because O radicals and O + at the time of in-line ashing oxidize the surface of the Cu groove wiring 26 exposed at the bottom of the via hole.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述の、第2のメタル
コンタクト形成用のビアホール36を開口するエッチン
グのエッチング条件は、ビアホール開口に適正なエッチ
ング条件に設定されているので、ビアホール36は、側
壁荒れ、ストライエーションの無いテーパ角88°程度
の良好な開口形状で形成される。Since the etching conditions for the above-described etching for opening the via hole 36 for forming the second metal contact are set to the appropriate etching conditions for opening the via hole, the via hole 36 is formed on the side wall. It is formed in a good opening shape with a taper angle of about 88 ° free from roughness and striation.
【0013】しかし、従来のビアホールのエッチング方
法では、第2のSiOCH膜30のエッチング残り38
が、図9に示すように、アライメントマーク36を開口
する第2のSiC膜28上に発生し、アライメントマー
ク36の形成が途中で停止して中途半端な形状のマーク
になり、上から見ると、例えばマーク底が2重に見えた
り、マークの輪郭のシャープさが無くなったりして、輪
郭が不明瞭で認識し難いマークになるという問題があっ
た。このような形状不良のアライメントマーク36をア
ライメントマークとして使って、第2のSiOCH膜3
0上に形成された図示しない第3のSiOCH/SiC
積層膜に形成される図示しないアライメントマークと、
リソグラフィー工程でアライメントを行った場合は、十
分なアライメント精度が得られず、合わせズレを起こし
てしまう。However, in the conventional via hole etching method, the etching residue 38 of the second SiOCH film 30 is left.
However, as shown in FIG. 9, it occurs on the second SiC film 28 that opens the alignment mark 36, the formation of the alignment mark 36 stops halfway, and the mark becomes a halfway shape. For example, there is a problem that the mark bottom is doubled or the mark contour is not sharp, so that the mark is unclear and difficult to recognize. By using the alignment mark 36 having such a defective shape as an alignment mark, the second SiOCH film 3
Not shown third SiOCH / SiC formed on
An alignment mark (not shown) formed on the laminated film,
When alignment is performed in the lithography process, sufficient alignment accuracy cannot be obtained, and misalignment occurs.
【0014】合わせズレの大きさが、設計寸法に対する
合わせズレ許容範囲40nm以上になると、多層配線の
回路に導通不良の箇所や短絡する箇所が発生して回路が
正常に動作しなかったり、デバイスの性能、品質が著し
く低下したりする。これでは、デバイスの品質がばらつ
き、デバイスの製品歩留りが低下する。If the amount of misalignment exceeds the allowable misalignment range of 40 nm with respect to the design dimension, the circuit of the multi-layer wiring may have a defective conduction part or a short circuited part, and the circuit may not operate normally, or the device may not operate normally. Performance and quality may be significantly reduced. In this case, the quality of the device varies, and the product yield of the device decreases.
【0015】そこで、本発明の目的は、ビアホールとア
ライメントマークとを同じエッチング工程で形成する
際、正確でシャープな輪郭で形成できるアライメントマ
ークを提供し、また、ビアホールのエッチング工程と同
じ工程で、正確なシャープな輪郭のアライメントマーク
を形成できる、半導体装置の製造方法を提供することで
ある。Therefore, an object of the present invention is to provide an alignment mark which can be formed with an accurate and sharp contour when forming a via hole and an alignment mark in the same etching step, and also, in the same step as the via hole etching step, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can form an alignment mark having an accurate sharp contour.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明者は、アライメン
トマーク36の形成に際し、SiOCH膜のエッチング
残りは、以下の原因で発生することに注目した。従来の
アライメントマーク36は、10.0μm幅のスリット
パターン状の正方形環状部パターン4で構成されている
ので、0.1μmから0.2μmの口径のビアホール3
4に比べて、レジストマスク32のスリットパターン開
口から被エッチング層への入射粒子の見込み角が広くな
っている。その結果、イオン、ラジカルが、比較的容易
にレジストマスク32のスリットパターン内奥深く進入
し、SiOCH膜と反応する結果、反応生成物の発生量
と再堆積物の堆積量が増え、エッチング残りが発生す
る。特に、CHF3 /N2 /Ar系によるSiOCH膜
のメインエッチング工程では、幅広のスリットパターン
からなる正方径環状部4での再堆積物の堆積が避けられ
ない。The inventor of the present invention has noticed that when the alignment mark 36 is formed, the etching residue of the SiOCH film occurs due to the following causes. Since the conventional alignment mark 36 is composed of the square annular portion pattern 4 having a slit pattern of 10.0 μm width, the via hole 3 having a diameter of 0.1 μm to 0.2 μm.
Compared with No. 4, the angle of view of incident particles from the slit pattern opening of the resist mask 32 to the layer to be etched is wider. As a result, ions and radicals relatively easily enter deep inside the slit pattern of the resist mask 32 and react with the SiOCH film. As a result, the amount of reaction products generated and the amount of redeposition deposited increase, and etching residue occurs. To do. In particular, in the main etching process of the SiOCH film by the CHF 3 / N 2 / Ar system, it is inevitable that redeposits are deposited on the square annular portion 4 having a wide slit pattern.
【0017】SiOCH膜をCHF3 /N2 /Ar系の
エッチングガスでエッチングする際、CFx+ 、N+ 等
のイオン衝突やCFX ラジカル、CHFX ラジカル等に
よる気相の化学反応により生じた反応生成物のうち、S
iF4 、CO、HCN、CH X 等は揮発性生成物として
除去されるものの、CHX FY はスリットパターン開口
内で重合してしまい、スリットパターン開口奥のSiO
CH膜表面にCX HYFZ 膜として堆積する。The SiOCH film is replaced with CHF3/ N2/ Ar type
CFx when etching with etching gas+, N+etc
Ion collision and CFXRadical, CHFXFor radicals, etc.
Among the reaction products generated by the chemical reaction in the gas phase,
iFFour, CO, HCN, CH XEtc. as volatile products
Although removed, CHXFYIs the slit pattern opening
It will be polymerized inside and the SiO behind the slit pattern opening
C on the surface of CH filmXHYFZDeposit as a film.
【0018】一方、ビアホールのビア底のように小さく
狭い領域では、母ガスからのラジカルが、レジストマス
ク32のパターン開口上部に付着し易く、過剰なラジカ
ル供給が抑制されるので、CX HY FZ の重合膜の生
成、堆積が少ない。従って、ビアホールは、エッチング
残りを発生させることなく良好な形状で開口する。On the other hand, in a small and narrow region such as a via bottom of a via hole, radicals from the mother gas are apt to adhere to the upper portion of the pattern opening of the resist mask 32 and an excessive radical supply is suppressed, so that C X H Y Little formation and deposition of F Z polymer film. Therefore, the via hole is opened in a good shape without generating an etching residue.
【0019】そこで、本発明者は、ビアホールのエッチ
ング条件で容易にアライメントマークを形成出来るよう
に、ビアホール径に近い微細な円形ないし矩形ドット、
又は帯状パターンを密配置したパターンで、アライメン
トマークのパターンを構成することを着想し、実験を重
ねて、本発明を発明するに到った。Therefore, the inventor of the present invention, in order to easily form the alignment mark under the etching condition of the via hole, a fine circular or rectangular dot close to the diameter of the via hole,
Alternatively, the inventor of the present invention has arrived at the present invention by repeating experiments, conceived of forming an alignment mark pattern with a pattern in which band-shaped patterns are densely arranged.
【0020】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係るアライメントは、半導体装置の
製造に当たり、C及びHを含むSiO膜からなる低誘電
率層間絶縁膜を貫通するビアホールを形成する際に、ビ
アホールを開口する同じエッチング工程で層間絶縁膜を
エッチングして形成するアライメントマークであって、
アライメントマークが、ビアホールの口径の1倍以上
2.5倍以下の寸法のドットパターンの集合体、又はビ
アホールの口径の1倍以上2.5倍以下の幅の帯状パタ
ーンを配列した集合体で形成されていることを特徴とし
ている。In order to achieve the above object, based on the above findings, the alignment according to the present invention, when manufacturing a semiconductor device, a via hole penetrating a low dielectric constant interlayer insulating film made of a SiO film containing C and H. An alignment mark formed by etching the interlayer insulating film in the same etching step that opens a via hole when forming
The alignment mark is formed of an aggregate of dot patterns having a size of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole or an array of strip-shaped patterns having a width of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole. It is characterized by being.
【0021】本発明の好適な態様では、層間絶縁膜は例
えばSiOCH膜であり、ビアホールが、水素含有フル
オロカーボンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2
ガスとから成る混合ガスでエッチングされ、層間絶縁膜
を貫通するシングルダマシン法又はデュアルダマシン法
による上下配線相互接続用の貫通孔であって、アライメ
ントマークが、0.10μm以上0.50μm以下の径
の円形ドットパターンの集合体、0.10μm以上0.
50μm以下の縦横幅の矩形ドットパターンの集合体、
及び0.10μm以上0.50μm以下の幅の帯状パタ
ーンの配列体のいずれかであって、かつ集合体又は配列
体の幅が10.0μm以下である。In a preferred embodiment of the present invention, the interlayer insulating film is, for example, a SiOCH film, and the via hole has a hydrogen-containing fluorocarbon gas, an inert gas, N 2 gas or O 2 gas.
A through hole for interconnecting upper and lower wirings by a single damascene method or a dual damascene method that penetrates an interlayer insulating film by etching with a mixed gas containing a gas and has an alignment mark with a diameter of 0.10 μm or more and 0.50 μm or less. Of circular dot patterns of 0.10 μm or more.
An assembly of rectangular dot patterns with a width of 50 μm or less,
And the width of the aggregate or the array is 10.0 μm or less, and the width is 0.10 μm or more and 0.50 μm or less.
【0022】本発明及び後述の発明方法で、水素含有フ
ルオロカーボンとは、構成元素として少なくともCとF
とHを含む物質であって、例えばCHF3 、CH2 F2
等を言う。更に、フルオロカーボンは、構成元素に少な
くともCとFを含む物質であって、例えば、C4 F6 、
C4 F8 、C5 F8 等を言う。不活性ガスとは、主とし
てArである。In the present invention and the method described below, the hydrogen-containing fluorocarbon means at least C and F as constituent elements.
And a substance containing H, such as CHF 3 , CH 2 F 2
Say etc. Further, fluorocarbon is a substance containing at least C and F as constituent elements, and for example, C 4 F 6 ,
It refers to a C 4 F 8, C 5 F 8 and the like. The inert gas is mainly Ar.
【0023】本発明では、アライメントマークのパター
ン開口がビアホールのパターン開口と同程度に狭いの
で、スリットパターンからなる従来のアライメントマー
クに比べて、エッチングマスクのパターン開口内に進入
するラジカル等の粒子量が減少する。また、エッチング
マスクのパターン開口或いはエッチングされた層間絶縁
膜のドット状孔入口でのCHX FY ラジカル、CFX ラ
ジカルの付着確率が高いので、ドット状孔奥の層間絶縁
膜への過剰なラジカル供給が抑制される。これにより、
ドット状のパターン開口奥の層間絶縁膜上に生成、堆積
するCXHY FZ の重合膜が減少する。一方、エッチン
グに必要な入射イオンの入射量は、ビアホールのパター
ン開口の口径、ドット状パターンの口径、及びエッチン
グ深さに依存せず、パターン開口の単位面積あたりのイ
オン電流密度にほぼ比例している。以上のことから、本
発明のアライメントマークを用いることにより、エッチ
ング残りを発生させることなく、所定の形状のビアホー
ル及びアライメントマークを形成することができる。In the present invention, since the pattern opening of the alignment mark is as narrow as the pattern opening of the via hole, the amount of particles such as radicals entering the pattern opening of the etching mask is larger than that of the conventional alignment mark having a slit pattern. Is reduced. In addition, since the adhesion probability of CH X F Y radicals and CF X radicals at the pattern opening of the etching mask or at the entrance of the dot-shaped hole of the etched interlayer insulating film is high, excess radicals to the interlayer insulating film at the back of the dot-shaped hole are high. Supply is suppressed. This allows
The polymerized film of C X H Y F Z generated and deposited on the interlayer insulating film at the back of the dot-shaped pattern opening is reduced. On the other hand, the incident amount of incident ions required for etching does not depend on the diameter of the pattern opening of the via hole, the diameter of the dot-shaped pattern, and the etching depth, but is almost proportional to the ion current density per unit area of the pattern opening. There is. From the above, by using the alignment mark of the present invention, a via hole and an alignment mark having a predetermined shape can be formed without causing an etching residue.
【0024】本発明に係る半導体装置の製造方法は、C
及びHを含むSiO膜からなる低誘電率層間絶縁膜を貫
通するビアホールを形成する際に、ビアホールを開口す
る同じエッチング工程で層間絶縁膜をエッチングしてア
ライメントマークを形成するようにした半導体装置の製
造方法において、エッチング工程では、ビアホールの口
径の1倍以上2.5倍以下の寸法のドットパターンの集
合体、又はビアホールの口径の1倍以上2.5倍以下の
幅の帯状パターンを配列した集合体で形成されているア
ライメントマークを形成することを特徴としている。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is provided with C
Of a semiconductor device in which an alignment mark is formed by etching the interlayer insulating film in the same etching step that opens the via hole when forming a via hole penetrating the low dielectric constant interlayer insulating film made of a SiO film containing H and H. In the manufacturing method, in the etching step, an aggregate of dot patterns having a size of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole, or a strip pattern having a width of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole is arranged. The feature is that the alignment mark formed by the aggregate is formed.
【0025】本発明方法の好適な実施態様では、層間絶
縁膜としてSiOCH膜を成膜し、次いでエッチング工
程では、水素含有フルオロカーボンガスと、不活性ガス
と、N2 ガス又はO2 ガスとから成る混合ガスで層間絶
縁膜をエッチングして、層間絶縁膜を貫通するシングル
ダマシン法又はデュアルダマシン法による上下配線相互
接続用のビアホールと、アライメントマークとを形成
し、アライメントマークの形成に際し、0.10μm以
上0.50μm以下の径の円形ドットパターンの集合
体、0.10μm以上0.50μm以下の縦横幅の矩形
ドットパターンの集合体、0.10μm以上0.50μ
m以下の幅の帯状パターンの配列体のいずれかで、か
つ、集合体又は配列体の幅が10.0μm以下のアライ
メントマークを形成する。In a preferred embodiment of the method of the present invention, a SiOCH film is formed as an interlayer insulating film, and then, in the etching step, a hydrogen-containing fluorocarbon gas, an inert gas, and an N 2 gas or an O 2 gas are used. The interlayer insulating film is etched with a mixed gas to form via holes for interconnecting the upper and lower wirings by the single damascene method or the dual damascene method penetrating the interlayer insulating film and an alignment mark, and when forming the alignment mark, 0.10 μm An aggregate of circular dot patterns with a diameter of 0.50 μm or more, an aggregate of rectangular dot patterns with a vertical and horizontal width of 0.10 μm or more and 0.50 μm or less, 0.10 μm or more and 0.50 μ
An alignment mark is formed in any one of the strip-shaped array bodies having a width of m or less and the aggregate or array body having a width of 10.0 μm or less.
【0026】本発明方法でシングルダマシン法を適用す
るときには、シングルダマシン法による配線相互接続ビ
アホールとアライメントマークとを形成するSiOCH
膜のエッチング工程が、メインエッチングステップと、
オーバーエッチングステップとから構成され、メインエ
ッチングステップでは、エッチングガスとして、CHF
3 及びCH2F2 のいずれかの水素含有フルオロカーボ
ンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はOガス2 とから
成る混合ガスを使用し、オーバーエッチングステップで
は、エッチングガスとして、C4 F6 、C4 F8 、及び
C5 F8 のいずれかのフルオロカーボンガスと、不活性
ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る混合ガスを使
用する。When the single damascene method is applied in the method of the present invention, SiOCH for forming wiring interconnection via holes and alignment marks by the single damascene method.
The film etching process includes a main etching step,
It consists of an over-etching step, and CHF is used as an etching gas in the main etching step.
3 and CH 2 F 2 , a hydrogen-containing fluorocarbon gas, an inert gas, and a mixed gas of N 2 gas or O gas 2 are used. In the overetching step, C 4 F 6 is used as an etching gas. , C 4 F 8 , and C 5 F 8 fluorocarbon gas, an inert gas, and a mixed gas of N 2 gas or O 2 gas are used.
【0027】また、本発明方法でデュアルダマシン法を
適用するときには、デュアルダマシン法による配線相互
接続ビアホールとアライメントマークとを形成する際、
上層SiOCH膜をエッチングして、上層SiOCH膜
に下層SiOCH膜に転写すべくコンタクト用ビアホー
ルのパターンを形成するエッチング工程、及び下層Si
OCH膜をエッチングして、上層配線と下層配線とを接
続するコンタクト用ビアホールを形成するエッチング工
程が、それぞれ、メインエッチングステップと、オーバ
ーエッチングステップとから構成され、各メインエッチ
ングステップでは、エッチングガスとして、CHF3 及
びCH 2 F2 のいずれかの水素含有フルオロカーボンガ
スと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る
混合ガスを使用し、各オーバーエッチングステップで
は、エッチングガスとして、C4 F6 、C4 F8 、及び
C5 F8 のいずれかのフルオロカーボンガスと、不活性
ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る混合ガスを使
用する。In the method of the present invention, the dual damascene method is used.
When applying, mutual wiring by dual damascene method
When forming connection via holes and alignment marks,
The upper SiOCH film is etched to form the upper SiOCH film.
Via for contact to transfer to the lower SiOCH film
Etching process for forming the pattern
Etching the OCH film to connect the upper and lower wiring
Etching to form continuous via holes for contacts
The main etching step and over
-Etching step and each main etch
In the etching step, CHF is used as an etching gas.3Over
And CH 2F2Any of the hydrogen-containing fluorocarbon gas
Gas, inert gas, N2Gas or O2Consisting of gas
Using a mixed gas, at each overetch step
Is C as an etching gas.FourF6, CFourF8,as well as
CFiveF8Inert with either fluorocarbon gas
Gas and N2Gas or O2A mixed gas consisting of
To use.
【0028】また、本発明でデュアルダマシンを適用す
るときは、デュアルダマシン法による後配線用の配線溝
とアライメントマークとを形成する際、上層SiOCH
膜をエッチングして上層配線となる配線溝を形成するエ
ッチング工程が、それぞれ、メインエッチングステップ
とオーバーエッチングステップとから構成され、メイン
エッチングステップ及びオーバーエッチングステップで
は、エッチングガスとして、C4 F6 、C4 F8 、及び
C5 F8 のいずれかのフルオロカーボンガスと、不活性
ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る混合ガスを使
用する。When the dual damascene is applied in the present invention, the upper layer SiOCH is formed when the wiring groove for the rear wiring and the alignment mark are formed by the dual damascene method.
An etching process for etching the film to form a wiring groove to be an upper wiring is composed of a main etching step and an overetching step, respectively. In the main etching step and the overetching step, C 4 F 6 , A mixed gas composed of a fluorocarbon gas of either C 4 F 8 or C 5 F 8 , an inert gas, and N 2 gas or O 2 gas is used.
【0029】更には、SiOCH膜の上にSiC膜又は
SiN膜がトップ層として設けられているとき、及び、
SiOCH膜の下にSiC膜又はSiN膜がエッチング
ストッパとして設けられているときには、水素含有フル
オロカーボンガスと、不活性ガスと、O2 ガスとから成
る混合ガスを使用して、SiC膜又はSiN膜をエッチ
ングする。Further, when a SiC film or a SiN film is provided as a top layer on the SiOCH film, and
When the SiC film or the SiN film is provided below the SiOCH film as an etching stopper, the SiC film or the SiN film is removed by using a mixed gas containing a hydrogen-containing fluorocarbon gas, an inert gas, and an O 2 gas. Etching.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。アライメントマークの実施形態例1
本実施形態例は、本発明に係るアライメントマークの実
施形態の一例であって、図1(a)は本実施形態例のア
ライメントマークの構成を示す上面図、及び図1(b)
は実施形態例1の変形例のアライメントマークの構成を
示す上面図である。本実施形態例のアライメントマーク
40は、下層配線に上層配線を接続するメタルコンタク
トを形成するビアホールを層間絶縁膜に開口する際に、
ビアホールを開口する同じエッチング工程で層間絶縁膜
に開口するアライメントマークである。アライメントマ
ーク40は、図1(a)に示すように、ドット42の千
鳥状3列縦隊以上の集合体によりそれぞれ形成された、
正方形環状部44と、正方形環状部44内に設けられた
L字体部46とから構成されていて、いずれも凹部溝か
らなる抜きパターンである。正方形環状部44の幅Wは
10.0μmである。ドット42は、円形であって、直
径がメタルコンタクト形成用ビアホールの0.10μm
以上0.20μm以下の口径とほぼ同じ寸法、例えば
0.10μm以上0.50μm以下である。または、ア
ライメントマークとして、図1(b)に示すように、ド
ットの千鳥状3列縦隊以上の集合体により、それぞれ形
成された幅10.0μm、一辺の長さ40.0μmの十
字型(抜きパターン)から構成されたパターンである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments. Embodiment Example 1 of Alignment Mark This embodiment example is an example of an embodiment of the alignment mark according to the present invention, and FIG. 1A is a top view showing the configuration of the alignment mark of the embodiment example, and FIG. 1 (b)
6A is a top view showing a configuration of an alignment mark of a modified example of Embodiment 1. FIG. The alignment mark 40 of the present embodiment example is used when a via hole for forming a metal contact for connecting an upper layer wiring to a lower layer wiring is opened in an interlayer insulating film.
This is an alignment mark that opens in the interlayer insulating film in the same etching step that opens a via hole. As shown in FIG. 1 (a), the alignment marks 40 are each formed by an aggregate of three or more staggered columns of dots 42,
The square annular portion 44 and the L-shaped portion 46 provided in the square annular portion 44 are formed, and each is a punched pattern formed of a concave groove. The width W of the square annular portion 44 is 10.0 μm. The dot 42 is circular and has a diameter of 0.10 μm of a metal contact forming via hole.
The size is substantially the same as the diameter of 0.20 μm or less, for example, 0.10 μm or more and 0.50 μm or less. Alternatively, as an alignment mark, as shown in FIG. 1B, a cross shape (width of 10.0 μm and side length of 40.0 μm) formed by an assembly of three or more staggered columns of dots is used. Pattern).
【0031】アライメントマークの実施形態例2
本実施形態例は、本発明に係るアライメントマークの実
施形態の別の例であって、図2(a)は本実施形態例の
アライメントマークの構成を示す上面図であり、図2
(b)は実施形態例2の変形例のアライメントマークの
構成を示す上面図である。本実施形態例のアライメント
マーク50は、下層配線に上層配線を接続するメタルコ
ンタクトを形成するビアホールを層間絶縁膜に開口する
際に、ビアホールを開口する同じエッチング工程で層間
絶縁膜に開口するアライメントマークである。アライメ
ントマーク50は、図2(a)に示すように、ドット5
2の2列縦隊以上の集合によりそれぞれ形成された、正
方形環状部54と、正方形環状部54内に設けられたL
字体部56とから構成されていて、いずれも抜きパター
ンである。ドット52は、正方形であって、一辺がメタ
ルコンタクト形成用ビアホールの0.10μm以上0.
20μm以下の口径とほぼ同じ寸法、例えば0.10μ
m以上0.50μm以下である。正方形環状部54の幅
Wは、10.0μmである。または、アライメントパタ
ーンとして、図2(b)に示すように、ドットの2列縦
隊以上の集合によりそれぞれ形成された幅10.0μ
m、一辺の長さ40.0μmの十字型(抜きパターン)
から構成されたパターンである。 Embodiment Example 2 of Alignment Mark This embodiment example is another example of the embodiment of the alignment mark according to the present invention, and FIG. 2A shows the configuration of the alignment mark of this embodiment example. 2 is a top view, FIG.
(B) is a top view showing a configuration of an alignment mark of a modified example of the second embodiment. The alignment mark 50 of the present embodiment is an alignment mark that is opened in the interlayer insulating film in the same etching process that opens the via hole when the via hole that forms the metal contact that connects the upper layer wiring to the lower layer wiring is opened in the interlayer insulating film. Is. As shown in FIG. 2A, the alignment mark 50 has dots 5
Square annular part 54 and L provided in the square annular part 54, each of which is formed by a set of two or more columns of two columns.
It is composed of a font portion 56, and both are blank patterns. The dots 52 are square and each side has a via hole for forming a metal contact of 0.10 μm or more.
Almost the same size as the diameter of 20μm or less, for example 0.10μ
m or more and 0.50 μm or less. The width W of the square annular portion 54 is 10.0 μm. Alternatively, as an alignment pattern, as shown in FIG. 2B, a width of 10.0 μ formed by a set of two or more columns of dots
m, cross shape with a side length of 40.0 μm (opening pattern)
It is a pattern composed of.
【0032】アライメントマークの実施形態例3
本実施形態例は本発明に係るアライメントマークの実施
形態の更に別の例であって、図3(a)は本実施形態例
のアライメントマークの構成を示す上面図であり、図3
(b)は実施形態例3の変形例のアライメントマークの
構成を示す上面図である。本実施形態例のアライメント
マーク60は、下層配線に上層配線を接続するメタルコ
ンタクトを形成するビアホールを層間絶縁膜に開口する
際に、ビアホールを開口する同じエッチング工程で層間
絶縁膜に開口するアライメントマークである。アライメ
ントマーク60は、帯状パターン62の3列縦隊以上の
集合により形成された正方形環状部64と、帯状パター
ン62の2列縦隊以上の集合により形成された正方形環
状部64内に設けられたL字体部66とから構成されて
いて、いずれも抜きパターンである。帯状パターン62
は、メタルコンタクト形成用ビアホールの0.10μm
以上0.20μm以下の口径とほぼ同じ寸法、例えば
0.10μm以上0.50μm以下の幅の帯状パターン
であって、正方形環状部64は、幅Wが10.0μmに
なるように、3本以上の帯状パターン62を離隔して配
置されている。また、L字体部66は、幅Wが10.0
μmになるように、2本以上の帯状パターン62を離隔
して配置されている。または、アライメントマークとし
て、図3(b)に示すように、帯状パターンの3列縦隊
以上の集合により、それぞれ形成された幅10.0μ
m、一辺の長さ40.0μmの十字型(抜きパターン)
から構成されたパターンである。尚、図3(b)では、
簡単に1列の帯状パターンのみで図示している。 Third Embodiment of Alignment Mark This embodiment is another example of the embodiment of the alignment mark according to the present invention, and FIG. 3A shows the configuration of the alignment mark of the present embodiment. 3 is a top view and FIG.
(B) is a top view showing a configuration of an alignment mark of a modified example of the third embodiment. The alignment mark 60 of this embodiment is an alignment mark that is opened in the interlayer insulating film in the same etching step that opens the via hole when the via hole that forms the metal contact that connects the upper layer wiring to the lower layer wiring is opened in the interlayer insulating film. Is. The alignment mark 60 includes a square annular portion 64 formed by a set of three or more columns of the strip pattern 62 and an L-shaped body provided in the square annular portion 64 formed by a set of two or more columns of the strip pattern 62. And a portion 66, both of which are blank patterns. Strip pattern 62
Is 0.10 μm of a via hole for forming a metal contact
The strip-shaped pattern has substantially the same dimension as the diameter of 0.20 μm or less, for example, a width of 0.10 μm or more and 0.50 μm or less, and the square annular portion 64 has three or more pieces so that the width W becomes 10.0 μm. The strip-shaped patterns 62 are separated from each other. The width W of the L-shaped body portion 66 is 10.0.
Two or more strip-shaped patterns 62 are arranged so as to be separated from each other so as to have a thickness of μm. Alternatively, as an alignment mark, as shown in FIG. 3 (b), a width of 10.0 μ formed by a group of three or more columns of strip-shaped patterns, respectively.
m, cross shape with a side length of 40.0 μm (opening pattern)
It is a pattern composed of. In addition, in FIG.
For simplicity, only one row of band-shaped patterns is shown.
【0033】実施形態例1から3のアライメントマーク
40、50、60では、各ドット状パターン又は帯状パ
ターンのパターン開口が、ビアホールのパターン開口と
ほぼ同じ程度に狭いため、スリットパターンからなる従
来のアライメントマーク2に比べて、パターン開口内に
進入するラジカル等の粒子量は少ない。また、エッチン
グマスクのパターン開口、或いはエッチングされた層間
絶縁膜のドット状開口入口でのCHX FY ラジカル、C
FX ラジカルの付着確率が高いので、パターン開口奥の
層間絶縁膜、例えばSiOCH膜への過剰なラジカル供
給が抑制される。これにより、エッチングマスクのドッ
ト状パターン開口奥又は帯状パターン開口奥の層間絶縁
膜上に、例えばSiOCH膜上でのCX HY FZ の重合
膜の生成、堆積が減少する。In the alignment marks 40, 50 and 60 of the first to third embodiments, since the pattern opening of each dot-shaped pattern or strip-shaped pattern is as narrow as the pattern opening of the via hole, the conventional alignment consisting of slit patterns is used. Compared to the mark 2, the amount of particles such as radicals entering the pattern opening is small. In addition, CH X F Y radicals, C at the opening of the pattern opening of the etching mask or the dot-shaped opening entrance of the etched interlayer insulating film
Since the adhesion probability of F X radicals is high, excessive radical supply to the interlayer insulating film at the back of the pattern opening, for example, the SiOCH film is suppressed. This reduces the generation and deposition of a polymerized film of C X H Y F Z on the interlayer insulating film inside the dot pattern opening or the band pattern opening of the etching mask, for example, on the SiOCH film.
【0034】一方、エッチングに必要な入射イオンの入
射量は、ビアホールのパターン開口の口径、ドット状又
は帯状パターンの開口寸法、及びエッチング深さに依存
せず、パターン開口の単位面積あたりのイオン電流密度
にほぼ比例している。尚、2周波励起平行平板RIE装
置の場合、下部電極パワーを調整することにより、所望
のイオン電流密度を得ることが出来る。以上のことか
ら、所定の形状のビアホールを形成できると共に、エッ
チング残りを発生させることなく、正確でシャープな輪
郭のアライメントマークを形成することができる。On the other hand, the incident amount of incident ions required for etching does not depend on the diameter of the pattern opening of the via hole, the opening dimension of the dot-shaped or strip-shaped pattern, and the etching depth, but the ion current per unit area of the pattern opening is increased. It is almost proportional to the density. In the case of the dual frequency excitation parallel plate RIE device, a desired ion current density can be obtained by adjusting the lower electrode power. From the above, a via hole having a predetermined shape can be formed, and an alignment mark having an accurate and sharp outline can be formed without causing an etching residue.
【0035】層間絶縁膜がSiOCH膜のときには、S
iOCH膜の組成は、Si−O−Si結合53.6%、
Si−C結合22.9%、Si−CH3 結合19.4
%、その他4.1%であって、通常の酸化膜成分のほか
に、20%程度のSi−CやSi−CH3 成分が含まれ
るので、SiOCH膜から生成するC含有の反応生成物
の量は無視できないものの、実施形態例1から3のアラ
イメントマークを使用することにより、SiOCH膜で
発生するCHX FY の量を抑制することができるので、
正確でシャープな輪郭のアライメントマーク40、5
0、60を形成することができる。When the interlayer insulating film is a SiOCH film, S
The composition of the iOCH film is Si-O-Si bond 53.6%,
Si-C bonds 22.9%, Si-CH 3 bonds 19.4
%, Other than 4.1%, which contains about 20% of Si—C and Si—CH 3 components in addition to the usual oxide film components, so that C-containing reaction products generated from the SiOCH film Although the amount cannot be ignored, the amount of CH X F Y generated in the SiOCH film can be suppressed by using the alignment marks of Embodiments 1 to 3,
Accurate and sharp contour alignment marks 40, 5
0, 60 can be formed.
【0036】半導体装置の製造方法の実施形態例1
本実施形態例は、本発明に係る半導体装置の製造方法の
実施形態の一例であって、図4(a)及び(b)は、そ
れぞれ、本実施形態例の方法により半導体装置を製造す
る際の工程毎の基板断面図である。本実施形態例方法で
は、前述した従来の方法を適用した基板10(図8
(a)参照)に、ビアホール34と、実施形態例1から
3のアライメントマーク40、50、60のうちのいず
れか、例えばアライメントマーク40とを同時に形成す
る。先ず、図4(a)に示すように、第2のSiOCH
膜30上に既知のリソグラフィー法によりレジストマス
ク70を形成する。このレジストマスク70は、第2の
メタルコンタクト形成用のビアホール34のパターン開
口34a、アライメントマーク40形成用のパターン開
口40a等のパターン開口を備えている。レジストマス
ク70をマスクとし、エッチング装置として2周波励起
平行平板型RIE装置を使い、従来と同じ以下のエッチ
ング条件で第2のSiOCH膜30/第2のSiC膜2
8の積層膜にコンタクトエッチングを施して、ビアホー
ル34及びアライメントマーク40を形成する。 Embodiment 1 of Method for Manufacturing Semiconductor Device This embodiment is an example of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 4 (a) and 4 (b) respectively show FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate for each step in manufacturing a semiconductor device by the method of the present embodiment example. In the method of this embodiment, the substrate 10 (FIG.
In (a), the via hole 34 and any one of the alignment marks 40, 50, 60 of the first to third embodiments, for example, the alignment mark 40 are formed at the same time. First, as shown in FIG. 4A, the second SiOCH
A resist mask 70 is formed on the film 30 by a known lithography method. The resist mask 70 has pattern openings 34a for the via holes 34 for forming the second metal contact, pattern openings 40a for forming the alignment mark 40, and the like. Using the resist mask 70 as a mask and a dual-frequency excitation parallel plate type RIE device as an etching device, the second SiOCH film 30 / second SiC film 2 is etched under the same etching conditions as the conventional one.
Contact etching is performed on the laminated film of No. 8 to form the via hole 34 and the alignment mark 40.
【0037】1.第2のSiOCH膜30のメインエッ
チング
ガス流量:CHF3 /N2 /Ar=20/30/100
0sccm
圧力:50mTorr
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃1. Main etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: CHF 3 / N 2 / Ar = 20/30/100
0 sccm Pressure: 50 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0038】2.第2のSiOCH膜30のオーバーエ
ッチング
ガス流量:C4 F6 /N2 /Ar=5/150/100
0sccm
圧力:75mTorr
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃2. Over-etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: C 4 F 6 / N 2 / Ar = 5/150/100
0 sccm Pressure: 75 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0039】3.インラインアッシング ガス流量:O2 =200sccm 圧力:50mTorr、 上部電極/下部電極パワー:1000/200W ギャップ:25mm、 上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃3. In-line ashing gas flow rate: O 2 = 200 sccm Pressure: 50 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1000/200 W Gap: 25 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0040】4.ボトムSiC膜28のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部電極/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃4. Etching gas flow rate of the bottom SiC film 28: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0041】上述のエッチングにより、図4(b)に示
すように、第2のSiOCH膜30/第2のSiC膜2
8の積層膜に、Cu溝配線26に連通する第2のメタル
コンタクト形成用ビアホール34を、Cuダミー配線部
27上にアライメントマーク40を形成することができ
る。By the above-mentioned etching, as shown in FIG. 4B, the second SiOCH film 30 / the second SiC film 2 is formed.
The second metal contact forming via hole 34 communicating with the Cu groove wiring 26 can be formed in the laminated film of No. 8, and the alignment mark 40 can be formed on the Cu dummy wiring portion 27.
【0042】エッチング条件をビアホール34の開口に
適正化しているので、側壁荒れ、ストライエーションの
無いテーパ角88°程度の良好なビアホール34が開口
することができる。一方、アライメントマーク40の形
成では、レジストマスク70に設けたドット状パターン
開口40aはビアホール34のパターン開口34aと同
じ程度に狭いので、従来のアライメントマークのスリッ
トパターンに比べて、ラジカル等の粒子がパターン開口
40a奥に進入し難く、また、ドット状パターン開口3
4aの開口入口付近でのCHX FY ラジカル、CFX ラ
ジカルの付着確率が高いので、パターン開口34a奥の
SiOCH膜30への過剰なラジカル供給が抑制され、
従来に比べて、SiOCH膜30でのCX HY FZ の重
合膜の生成、堆積が著しく少ない。Since the etching conditions are optimized for the opening of the via hole 34, it is possible to open a good via hole 34 having a taper angle of about 88 ° without side wall roughness and striation. On the other hand, in the formation of the alignment mark 40, since the dot-shaped pattern opening 40a provided in the resist mask 70 is as narrow as the pattern opening 34a of the via hole 34, particles of radicals or the like are generated as compared with the slit pattern of the conventional alignment mark. It is difficult to enter the back of the pattern opening 40a, and the dot-shaped pattern opening 3
Since the attachment probability of CH X F Y radicals and CF X radicals near the opening entrance of 4a is high, excessive radical supply to the SiOCH film 30 at the back of the pattern opening 34a is suppressed,
The formation and deposition of a polymerized film of C X H Y F Z on the SiOCH film 30 is significantly smaller than that of the conventional case.
【0043】また、エッチングに必要な入射イオンは、
ビアホール34のビアホール径、ドット42のドット径
や、ビアホール深さに依存することなく、エッチングマ
スク70のパターン開口から入射するので、パターン開
口奥のSiOCH膜30の単位面積あたりのイオン電流
密度はほぼ同じになり、同じエッチング速度でエッチン
グされる。尚、2周波励起平行平板RIE装置の場合、
下部電極パワーを調整することにより、所望のイオン電
流密度を得ることが出来る。Incident ions required for etching are
Since the light enters from the pattern opening of the etching mask 70 without depending on the via hole diameter of the via hole 34, the dot diameter of the dot 42, and the via hole depth, the ion current density per unit area of the SiOCH film 30 inside the pattern opening is almost the same. It becomes the same and is etched at the same etching rate. In the case of a dual-frequency excitation parallel plate RIE device,
A desired ion current density can be obtained by adjusting the lower electrode power.
【0044】SiOCH膜の組成は、Si−O−Si結
合53.6%、Si−C結合22.9%、Si−CH3
結合19.4%、その他4.1%である。通常の酸化膜
成分のほかに、20%程度のSi−CやSi−CH3 成
分が含まれるので、SiOCH膜から生成するC含有の
反応生成物の量は無視できないものの、ドット状パター
ン42の集合体からなるパターン開口40aを有するレ
ジストマスク70を用いることにより、ドット状パター
ン開口40aの奥のSiOCH膜30で発生するCHX
FY の量を抑制することができる。The composition of the SiOCH film is as follows: Si-O-Si bond 53.6%, Si-C bond 22.9%, Si-CH 3
Bonding is 19.4%, and other is 4.1%. In addition to the usual oxide film components, about 20% of Si-C and Si-CH 3 components are contained, so the amount of C-containing reaction products generated from the SiOCH film cannot be ignored, but the dot pattern 42 By using the resist mask 70 having the pattern openings 40a composed of aggregates, CH X generated in the SiOCH film 30 at the back of the dot-shaped pattern openings 40a
The amount of F Y can be suppressed.
【0045】以上のように、SiOCH膜/SiC膜の
エッチングに必要なイオン電流密度(イオン流束)やラ
ジカルを確保しつつ、SiOCH膜/SiC膜からのC
を含む反応生成物の生成、堆積を抑制することができる
ので、アライメントマークの形成に際し、従来のように
エッチング残りが生じない。よって、設計通りの正確さ
でシャープな輪郭のアライメントマーク40を形成する
ことができる。設計通りの正確さでシャープな輪郭のア
ライメントマーク40を使い、図示しない第3のSiO
CH/SiC積層膜に形成される、図示しないアライメ
ントマークとリソグラフィー工程でのアライメントを行
うので、アライメント精度が高く、合わせズレは設計寸
法に対する許容範囲40nm以下になる。従って、導通
不良箇所や短絡箇所が多層配線の回路で発生せず、回路
が正常に動作する。よって、多層ダマシン配線の歩留り
が向上して、デバイスの性能、品質も良くなる。尚、本
実施形態例では、CVD法によりSiOCH膜を成膜し
ているが、スピン塗布とキュア法によるSOGタイプの
SiOCH膜の成膜でも良い。As described above, while securing the ion current density (ion flux) and radicals necessary for etching the SiOCH film / SiC film, the C from the SiOCH film / SiC film is secured.
Since it is possible to suppress the generation and deposition of the reaction product containing, there is no etching residue when forming the alignment mark unlike the conventional case. Therefore, it is possible to form the alignment mark 40 having a sharp contour with the accuracy as designed. Using the alignment mark 40 with a sharpness and accuracy as designed, a third SiO 2 (not shown) is used.
Since alignment is performed in a lithography process with an alignment mark (not shown) formed on the CH / SiC laminated film, the alignment accuracy is high and the misalignment is within the allowable range of 40 nm with respect to the design dimension. Therefore, a defective conduction portion or a short-circuited portion does not occur in the multilayer wiring circuit, and the circuit operates normally. Therefore, the yield of the multilayer damascene wiring is improved, and the device performance and quality are improved. Although the SiOCH film is formed by the CVD method in the present embodiment, the SOG type SiOCH film may be formed by spin coating and curing.
【0046】半導体装置の製造方法の実施形態例2
本実施形態例は、本発明に係る半導体装置の製造方法の
実施形態の別の例であって、図5(a)と(b)及び図
6(c)と(d)は、それぞれ、本実施形態例の方法に
より半導体装置を製造する際の工程毎の基板断面図であ
る。本実施形態例は、デュアルダマシン法により配線構
造を形成する際、実施形態例1から3のアライメントマ
ーク40、50、60のうちのいずれか、例えばアライ
メントマーク40を同時に形成する。本実施形態例を適
用する基板72は、図5(a)に示すように、上述の基
板10の積層構造上に、第3のSiC膜74、第3のS
iOCH膜76、及び第4のSiC膜78がCVD法で
それぞれ積層されている。 Embodiment 2 of Method for Manufacturing Semiconductor Device This embodiment is another example of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and includes FIGS. 5 (a) and 5 (b) and FIG. 6C and 6D are cross-sectional views of a substrate for each step when manufacturing a semiconductor device by the method of this embodiment. In this embodiment, when the wiring structure is formed by the dual damascene method, any one of the alignment marks 40, 50 and 60 of the first to third embodiments, for example, the alignment mark 40 is formed at the same time. As shown in FIG. 5A, the substrate 72 to which the example of the present embodiment is applied has a third SiC film 74 and a third S film on the laminated structure of the substrate 10 described above.
The iOCH film 76 and the fourth SiC film 78 are stacked by the CVD method.
【0047】本実施形態例では、先ず、第4のSiC膜
78上に既知のリソグラフィー法によりレジストマスク
80を形成する。このレジストマスク80は、第2のメ
タルコンタクト形成用のビアホール82のパターン開口
82a、アライメントマーク40形成用のパターン開口
40a等のパターン開口を備えている。レジストマスク
80をマスクとし、エッチング装置として2周波励起平
行平板型RIE装置を使い、同じ以下のエッチング条件
で第4のSiC膜78/第3のSiOCH膜76/第3
のSiC膜74/第2のSiOCH膜30の積層膜にコ
ンタクトエッチングを施して、第2のメタルコンタクト
形成用のビアホール82及びアライメントマーク40を
形成する。In this embodiment, first, a resist mask 80 is formed on the fourth SiC film 78 by a known lithography method. The resist mask 80 has pattern openings such as a pattern opening 82a for a via hole 82 for forming a second metal contact and a pattern opening 40a for forming an alignment mark 40. Using the resist mask 80 as a mask, a dual frequency excitation parallel plate type RIE device is used as an etching device, and the fourth SiC film 78 / third SiOCH film 76 / third film is etched under the same etching conditions as described below.
Contact etching is performed on the laminated film of the SiC film 74 / the second SiOCH film 30 to form the via hole 82 and the alignment mark 40 for forming the second metal contact.
【0048】1.トップSiC膜78のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部電極/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃1. Etching gas flow rate of top SiC film 78: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0049】2.第3のSiOCH膜76のメインエッ
チング
ガス流量:CHF3 /N2 /Ar=20/30/100
0sccm
圧力:50mTorr、
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃2. Main etching gas flow rate of the third SiOCH film 76: CHF 3 / N 2 / Ar = 20/30/100
0 sccm pressure: 50 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0050】3.第3のSiOCH膜76のオーバーエ
ッチング
ガス流量:C4 F6 /N2 /Ar=5/150/100
0sccm
圧力:75mTorr
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃3. Over-etching gas flow rate of the third SiOCH film 76: C 4 F 6 / N 2 / Ar = 5/150/100
0 sccm Pressure: 75 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0051】4.中間SiC層74のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部電極/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃4. Etching gas flow rate of the intermediate SiC layer 74: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0052】5.第2のSiOCH膜30のメインエッ
チング
ガス流量:CHF3 /N2 /Ar=20/30/100
0sccm
圧力:50mTorr、
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃5. Main etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: CHF 3 / N 2 / Ar = 20/30/100
0 sccm pressure: 50 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0053】6.第2のSiOCH膜30のオーバーエ
ッチング
ガス流量:C4 F6 /N2 /Ar=5/150/100
0sccm
圧力:75mTorr、
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃6. Over-etching gas flow rate of the second SiOCH film 30: C 4 F 6 / N 2 / Ar = 5/150/100
0 sccm pressure: 75 mTorr, upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W gap: 30 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0054】7.インラインアッシング ガス流量:O2 =200sccm 圧力:50mTorr 上部電極/下部電極パワー:1000/200W ギャップ:25mm、 上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃7. In-line ashing gas flow rate: O 2 = 200 sccm Pressure: 50 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/200 W Gap: 25 mm, upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0055】上述のエッチングにより、図5(b)に示
すように、第4のSiC膜78、第3のSiOCH膜7
6、第3のSiC膜74、及び第2のSiOCH膜30
を貫通し、第2のSiC膜28を露出させる、デュアル
ダマシン法の先ビアに当る第2のメタルコンタクト形成
用ビアホール82と、アライメントマーク40とを形成
することができる。本エッチングでは、実施形態例1と
同じメカニズムにより、加工精度良くビアホール82及
びアライメントマーク40を形成することができる。By the above etching, as shown in FIG. 5B, the fourth SiC film 78 and the third SiOCH film 7 are formed.
6, the third SiC film 74, and the second SiOCH film 30
It is possible to form the second metal contact forming via hole 82 corresponding to the first via of the dual damascene method and the alignment mark 40, which penetrates through and exposes the second SiC film 28. In this etching, the via hole 82 and the alignment mark 40 can be formed with high processing accuracy by the same mechanism as the first embodiment.
【0056】次に、既知のリソグラフィー法により第4
のSiC膜78上にデュアルダマシン法の後配線用の配
線溝84のパターンを有するレジストマスク(図示せ
ず)を形成し、続いて、エッチング装置として2周波励
起平行平板型RIE装置を使い、同じ以下のエッチング
条件でエッチングを行い、第4のSiC膜78、第3の
SiOCH膜76、及び第3のSiC膜74にデュアル
ダマシン法の後配線用の配線溝84を形成する。Next, the fourth step is performed by a known lithography method.
A resist mask (not shown) having a pattern of a wiring groove 84 for a post wiring of a dual damascene method is formed on the SiC film 78 of the above, and then a two-frequency excitation parallel plate type RIE apparatus is used as an etching apparatus and the same. Etching is performed under the following etching conditions to form the wiring groove 84 for the post wiring of the dual damascene method in the fourth SiC film 78, the third SiOCH film 76, and the third SiC film 74.
【0057】1.トップSiC層78のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部電極/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃1. Etching gas flow rate of top SiC layer 78: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0058】2.第3のSiOCH膜76のメインエッ
チング
ガス流量:C4 F8 /N2 /Ar=5/300/100
0sccm
圧力:75mTorr
上部電極/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃2. Main etching gas flow rate of the third SiOCH film 76: C 4 F 8 / N 2 / Ar = 5/300/100
0 sccm Pressure: 75 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1200/1700 W Gap: 30 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0059】3.第3のSiOCH膜76のオーバーエ
ッチング
ガス流量:C4 F8 /N2 /Ar=5/200/100
0sccm
圧力:75mTorr
上部/下部電極パワー:1200/1700W
ギャップ:30mm、
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃3. Over-etching gas flow rate of the third SiOCH film 76: C 4 F 8 / N 2 / Ar = 5/200/100
0 sccm Pressure: 75 mTorr Upper / lower electrode power: 1200/1700 W Gap: 30 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0060】4.インラインアッシング ガス流量:O2 =200sccm 圧力:50mTorr 上部電極/下部電極パワー:1000/200W ギャップ:25mm 上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃4. In-line ashing gas flow rate: O 2 = 200 sccm Pressure: 50 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/200 W Gap: 25 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0061】上述のエッチングにより、図6(c)に示
すように、上述の実施形態例1のメカニズムにより、加
工精度良くデュアルダマシン法の後配線用配線溝84を
形成することができる。By the above etching, as shown in FIG. 6C, by the mechanism of the first embodiment described above, the wiring groove 84 for the post wiring of the dual damascene method can be formed with high processing accuracy.
【0062】次いで、エッチング装置として2周波励起
平行平板型RIE装置を使い、レジストマスクがない状
態で、第3のSiC膜74をマスクにして以下の条件で
ボトムSiC膜28をエッチングして、ビアホール82
及びアライメントマーク40をそれぞれ完成する。
5.ボトムSiC層のエッチング
ガス流量:CH2 F2 /O2 /Ar=20/20/20
0sccm
圧力:20mTorr
上部電極/下部電極パワー:1000/100W
ギャップ:30mm
上部電極/壁/下部電極温度:30/50/30℃Then, using a dual-frequency excitation parallel plate type RIE device as an etching device, the bottom SiC film 28 is etched under the following conditions using the third SiC film 74 as a mask without a resist mask, and a via hole is formed. 82
And the alignment mark 40 are completed. 5. Etching gas flow rate of the bottom SiC layer: CH 2 F 2 / O 2 / Ar = 20/20/20
0 sccm Pressure: 20 mTorr Upper electrode / lower electrode power: 1000/100 W Gap: 30 mm Upper electrode / wall / lower electrode temperature: 30/50/30 ° C.
【0063】デュアルダマシン法による以上の2回のエ
ッチングにより、ビアホール82と上層配線用の配線溝
84とを形成することができる。また、同時に正確でシ
ャープな輪郭のアライメントマーク40を形成すること
ができる。本実施形態例によれば、デュアルダマシン法
の上層配線用配線溝84とアライメントマーク40を精
度良く加工出来るので、上層配線とのアライメント精度
を良好に維持出来き、層間絶縁膜としてSiOCH膜を
用いる半導体装置のデュアルダマシン法による配線形成
に本実施形態例を適用した際は、配線歩留りやデバイス
の性能、品質を向上できる利益がある。The via hole 82 and the wiring groove 84 for the upper layer wiring can be formed by the above two etchings by the dual damascene method. At the same time, the alignment mark 40 having an accurate and sharp contour can be formed. According to the present embodiment, since the upper damascene wiring groove 84 for the dual damascene method and the alignment mark 40 can be processed with high accuracy, the alignment accuracy with the upper wire can be maintained well, and the SiOCH film is used as the interlayer insulating film. When this embodiment is applied to the wiring formation of the semiconductor device by the dual damascene method, there is an advantage that the wiring yield, the device performance, and the quality can be improved.
【0064】半導体装置の製造方法の実施形態例1及び
2では、実施形態例1のアライメントマーク40を例に
挙げて説明したが、アライメントマーク40に代えて、
実施形態例2及び3のアライメントマーク50及び60
を使っても良い。In the first and second embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device, the alignment mark 40 of the first embodiment has been described as an example, but instead of the alignment mark 40,
Alignment marks 50 and 60 of Embodiments 2 and 3
May be used.
【0065】[0065]
【発明の効果】本発明によれば、ビアホールの口径の1
倍以上2.5倍以下の寸法のドットパターンの集合体、
又はビアホールの口径の1倍以上2.5倍以下の幅の帯
状パターンを配列した集合体でアライメントマークを構
成することより、埋め込み配線形成に際してビアホール
の開口と同時に、正確でシャープな輪郭のアライメント
マークを形成することができる。本発明に係るアライメ
ントマークを適用して、下層埋め込み配線と上層埋め込
み配線とのアライメント精度を高めることにより、製品
歩留りやデバイスの性能、品質を向上できる効果があ
る。本発明方法は、本発明に係るアライメントマークを
好適に形成できる半導体装置の製造方法を実現してい
る。According to the present invention, the via hole diameter is 1
An assembly of dot patterns with a size between 2 times and 2.5 times,
Alternatively, by forming the alignment mark with an assembly of strip-shaped patterns having a width of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole, the alignment mark with an accurate and sharp contour can be formed at the same time as the opening of the via hole when forming the embedded wiring. Can be formed. By applying the alignment mark according to the present invention to improve the alignment accuracy of the lower layer embedded wiring and the upper layer embedded wiring, there is an effect that the product yield, device performance, and quality can be improved. The method of the present invention realizes a method of manufacturing a semiconductor device capable of suitably forming the alignment mark according to the present invention.
【図1】図1(a)は実施形態例1のアライメントマー
クの構成を示す上面図、及び図1(b)は実施形態例1
の変形例のアライメントマークの構成を示す上面図であ
る。FIG. 1A is a top view showing a configuration of an alignment mark according to a first embodiment, and FIG. 1B is a first embodiment.
It is a top view which shows the structure of the alignment mark of the modification of FIG.
【図2】図2(a)は実施形態例2のアライメントマー
クの構成を示す上面図であり、図2(b)は実施形態例
2の変形例のアライメントマークの構成を示す上面図で
ある。FIG. 2A is a top view showing a configuration of an alignment mark according to a second embodiment, and FIG. 2B is a top view showing a configuration of an alignment mark according to a modification of the second embodiment. .
【図3】図3(a)は実施形態例3のアライメントマー
クの構成を示す上面図であり、図3(b)は実施形態例
3の変形例のアライメントマークの構成を示す上面図で
ある。3A is a top view showing a configuration of an alignment mark according to a third embodiment, and FIG. 3B is a top view showing a configuration of an alignment mark according to a modification of the third embodiment. .
【図4】図4(a)及び(b)は、それぞれ、実施形態
例1の方法により半導体装置を製造する際の工程毎の基
板断面図である。4A and 4B are cross-sectional views of a substrate for each step in manufacturing a semiconductor device by the method of the first embodiment.
【図5】図5(a)と(b)は、それぞれ、実施形態例
2の方法により半導体装置を製造する際の工程毎の基板
断面図である。5A and 5B are cross-sectional views of a substrate for each step of manufacturing a semiconductor device by the method of the second embodiment.
【図6】図6(c)と(d)は、それぞれ、図5(b)
に続いて、実施形態例2の方法により半導体装置を製造
する際の工程毎の基板断面図である。6 (c) and 6 (d) are respectively FIG. 5 (b).
6A to 6C are cross-sectional views of the substrate in each step of manufacturing a semiconductor device by the method of the second embodiment.
【図7】図7(a)及び(b)は、それぞれ、従来のア
ライメントマークの構成を示す上面図である。FIG. 7A and FIG. 7B are top views showing a configuration of a conventional alignment mark.
【図8】図8(a)及び(b)は、それぞれ、従来の方
法によりビアホールとアライメントマークとを形成する
際の工程毎の基板断面図である。FIG. 8A and FIG. 8B are cross-sectional views of a substrate for each step of forming a via hole and an alignment mark by a conventional method.
【図9】従来の方法によりビアホールとアライメントマ
ークとを形成する際の問題を説明する基板断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a problem in forming a via hole and an alignment mark by a conventional method.
2……従来のアライメントマーク、4……正方形環状
部、6……L字体部、10……基板、12……トランジ
スタ、14……Si基板、16……BPSG膜、18…
…能動層、20……Wプラグ、22……第1のSiC
膜、24……第1のSiOCH膜、26……Cu溝配
線、27……Cuダミー配線部、28……第2のSiC
膜、30……第2のSiOCH膜、32……レジストマ
スク、34……ビアホール、34a……ビアホールのパ
ターン開口、36……アライメントマーク、36a……
アライメントマークのパターン開口、40……実施形態
例1のアライメントマーク、42……ドット、44……
正方形環状部46……L字体部、50……実施形態例2
のアライメントマーク、52……ドット、54……正方
形環状部、56……L字体部、60……実施形態例3の
アライメントマーク、62……帯状パターン、64……
正方形環状部、66……L字体部、70……レジストマ
スク、72……基板、74……第3のSiC膜、76…
…第3のSiOCH膜、78……第4のSiC膜、80
……レジストマスク、82……ビアホール、82a……
ビアホールのパターン開口、84……配線溝。2 ... Conventional alignment mark, 4 ... Square annular part, 6 ... L-shaped part, 10 ... Substrate, 12 ... Transistor, 14 ... Si substrate, 16 ... BPSG film, 18 ...
... Active layer, 20 ... W plug, 22 ... First SiC
Film, 24 ... First SiOCH film, 26 ... Cu groove wiring, 27 ... Cu dummy wiring portion, 28 ... Second SiC
Film, 30 ... Second SiOCH film, 32 ... Resist mask, 34 ... Via hole, 34a ... Pattern opening of via hole, 36 ... Alignment mark, 36a.
Alignment mark pattern opening, 40 ... Alignment mark of the first embodiment, 42 ... Dots, 44 ...
Square annular part 46 ... L-shaped part, 50 ... Embodiment 2
Alignment mark, 52 ... Dot, 54 ... Square annular part, 56 ... L-shaped part, 60 ... Alignment mark of the third embodiment, 62 ... Strip pattern, 64 ...
Square annular part, 66 ... L-shaped part, 70 ... Resist mask, 72 ... Substrate, 74 ... Third SiC film, 76 ...
... third SiOCH film, 78 ... fourth SiC film, 80
...... Resist mask, 82 …… Beer hole, 82a ……
Via hole pattern opening, 84 ... Wiring groove.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/82 H01L 21/90 K 21/82 D Fターム(参考) 4M104 BB04 CC01 DD07 DD08 DD12 DD15 DD17 DD19 DD75 EE08 EE12 EE14 EE15 EE17 HH12 HH14 HH20 5F004 BA04 CA01 DA00 DA15 DA16 DA25 DA26 DB00 EA28 EA40 EB01 EB03 5F033 HH11 JJ01 JJ11 KK11 MM01 MM02 QQ09 QQ10 QQ13 QQ15 QQ21 QQ25 QQ28 QQ34 QQ37 QQ48 QQ92 QQ93 RR01 RR06 RR09 SS11 SS21 TT02 VV01 WW01 XX00 XX01 XX03 XX15 XX21 XX31 5F046 EA02 EA03 EA04 EA06 EA09 EA12 EA15 EA19 EA23 EB01 5F064 DD47 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/82 H01L 21/90 K 21/82 DF term (reference) 4M104 BB04 CC01 DD07 DD08 DD12 DD15 DD17 DD19 DD75 EE08 EE12 EE14 EE15 EE17 HH12 HH14 HH20 5F004 BA04 CA01 DA00 DA15 DA16 DA25 DA26 DB00 EA28 EA40 EB01 EB03 5F033 HH11 JJ01 JJ11 KK11 MM01 MM02 QQ09 QQ10 QQ13 QQ15 QQ21 QQ25 QQ28 QQ34 QQ37 QQ48 QQ92 QQ93 RR01 RR06 RR09 SS11 SS21 TT02 VV01 WW01 XX00 XX01 XX03 XX15 XX21 XX31 5F046 EA02 EA03 EA04 EA06 EA09 EA12 EA15 EA19 EA23 EB01 5F064 DD47
Claims (8)
含むSiO膜からなる低誘電率層間絶縁膜を貫通するビ
アホールを形成する際に、前記ビアホールを開口する同
じエッチング工程で前記層間絶縁膜をエッチングして形
成するアライメントマークであって、 前記アライメントマークが、前記ビアホールの口径の1
倍以上2.5倍以下の寸法のドットパターンの集合体、
又は前記ビアホールの口径の1倍以上2.5倍以下の幅
の帯状パターンを配列した集合体で形成されていること
を特徴とするアライメントマーク。1. When manufacturing a semiconductor device, when forming a via hole penetrating a low dielectric constant interlayer insulating film made of a SiO film containing C and H, the interlayer insulating film is formed in the same etching step for opening the via hole. An alignment mark formed by etching, wherein the alignment mark has a diameter of 1 of the via hole.
An assembly of dot patterns with a size between 2 times and 2.5 times,
Alternatively, the alignment mark is formed by an aggregate in which band-shaped patterns having a width of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole are arranged.
スと、N2 ガス又はO 2 ガスとから成る混合ガスでエッ
チングされ、前記層間絶縁膜を貫通するシングルダマシ
ン法又はデュアルダマシン法による上下配線相互接続用
の貫通孔であって、 前記アライメントマークが、0.10μm以上0.50
μm以下の径の円形ドットパターンの集合体、0.10
μm以上0.50μm以下の縦横幅の矩形ドットパター
ンの集合体、及び0.10μm以上0.50μm以下の
幅の帯状パターンの配列体のいずれかであって、かつ、
前記集合体又は前記配列体の幅が10.0μm以下であ
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。2. The interlayer insulating film is a SiOCH film, The via hole is filled with fluorocarbon gas and an inert gas.
S and N2Gas or O 2Mixed gas consisting of gas and
Single damascene that is penetrated through the interlayer insulating film
For interconnection of upper and lower wirings by means of the wiring method or dual damascene method
Through holes, The alignment mark is 0.10 μm or more and 0.50
An assembly of circular dot patterns having a diameter of less than or equal to μm, 0.10
Rectangular dot pattern with a width of more than 0.5m and less than 0.50m
Aggregates of 0.10 μm or more and 0.50 μm or less
Which is one of an array of width strip patterns, and
The width of the aggregate or the array is 10.0 μm or less
The alignment mer according to claim 1, wherein
Ku.
率層間絶縁膜を貫通するビアホールを形成する際に、前
記ビアホールを開口する同じエッチング工程で前記層間
絶縁膜をエッチングしてアライメントマークを形成する
ようにした半導体装置の製造方法において、 前記エッチング工程では、前記ビアホールの口径の1倍
以上2.5倍以下の寸法のドットパターンの集合体、又
は前記ビアホールの口径の1倍以上2.5倍以下の幅の
帯状パターンを配列した集合体で形成されているアライ
メントマークを形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。3. When forming a via hole penetrating a low dielectric constant interlayer insulating film made of a SiO film containing C and H, the interlayer insulating film is etched in the same etching step for opening the via hole to form an alignment mark. In the method of manufacturing a semiconductor device, the assembly of dot patterns having a size of 1 to 2.5 times the diameter of the via hole, or 1 to 2 times the diameter of the via hole in the etching step. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming an alignment mark formed of an assembly in which strip-shaped patterns having a width of 5 times or less are arranged.
膜し、次いで前記エッチング工程では、フルオロカーボ
ンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2ガスとから
成る混合ガスで層間絶縁膜をエッチングして、前記層間
絶縁膜を貫通するシングルダマシン法又はデュアルダマ
シン法による上下配線相互接続用のビアホールと、アラ
イメントマークとを形成し、 前記アライメントマークの形成に際し、0.10μm以
上0.50μm以下の径の円形ドットパターンの集合
体、0.10μm以上0.50μm以下の縦横幅の矩形
ドットパターンの集合体、0.10μm以上0.50μ
m以下の幅の帯状パターンの配列体のいずれかで、か
つ、前記集合体又は前記配列体の幅が10.0μm以下
のアライメントマークを形成することを特徴とする請求
項3に記載の半導体装置の製造方法。4. A SiOCH film is formed as the interlayer insulating film, and in the etching step, the interlayer insulating film is etched with a mixed gas of fluorocarbon gas, inert gas, and N 2 gas or O 2 gas. Then, a via hole for interconnecting the upper and lower wirings is formed by a single damascene method or a dual damascene method that penetrates the interlayer insulating film, and an alignment mark is formed. When forming the alignment mark, a via hole of 0.10 μm or more and 0.50 μm or less is formed. Diameter circular dot pattern aggregate, 0.10 μm or more and 0.50 μm or less rectangular dot pattern aggregate, 0.10 μm or more and 0.50 μm
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein an alignment mark having a width of 10.0 μm or less is formed in any one of the strip-shaped arrayed bodies having a width of m or less, and the aggregate or the arrayed body has a width of 10.0 μm or less. Manufacturing method.
接続ビアホールと前記アライメントマークとを形成する
SiOCH膜の前記エッチング工程が、メインエッチン
グステップと、オーバーエッチングステップとから構成
され、 前記メインエッチングステップでは、エッチングガスと
して、CHF3 及びCH2 F2 のいずれかの水素含有フ
ルオロカーボンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はO
ガス2 とから成る混合ガスを使用し、前記オーバーエッ
チングステップでは、エッチングガスとして、C
4 F6 、C4 F8 、及びC5 F8 のいずれかのフルオロ
カーボンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2 ガス
とから成る混合ガスを使用することを特徴とする請求項
4に記載の半導体装置の製造方法。5. The etching process of the SiOCH film for forming the wiring interconnection via hole and the alignment mark by a single damascene method comprises a main etching step and an overetching step, and the main etching step includes etching. As a gas, a hydrogen-containing fluorocarbon gas of CHF 3 or CH 2 F 2 , an inert gas, N 2 gas or O
A gas mixture of gas 2 is used, and in the overetching step, C is used as an etching gas.
5. A mixed gas comprising a fluorocarbon gas selected from 4 F 6 , C 4 F 8 and C 5 F 8 , an inert gas, and N 2 gas or O 2 gas is used. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
接続ビアホールと前記アライメントマークとを形成する
際、上層SiOCH膜をエッチングして、上層SiOC
H膜に下層SiOCH膜に転写すべくコンタクト用ビア
ホールパターンを形成するエッチング工程、及び下層S
iOCH膜をエッチングして、上層配線と下層配線とを
接続するコンタクト用ビアホールを形成するエッチング
工程が、それぞれ、メインエッチングステップと、オー
バーエッチングステップとから構成され、 各メインエッチングステップでは、エッチングガスとし
て、CHF3 及びCH 2 F2 のいずれかの水素含有フル
オロカーボンガスと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2
ガスとから成る混合ガスを使用し、各オーバーエッチン
グステップでは、エッチングガスとして、C4 F6 、C
4 F8 、及びC5 F8 のいずれかのフルオロカーボンガ
スと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る
混合ガスを使用することを特徴とする請求項4に記載の
半導体装置の製造方法。6. The mutual wiring according to the dual damascene method
Form a connection via hole and the alignment mark
At this time, the upper SiOCH film is etched to form the upper SiOC film.
Via for contact to transfer to the lower layer SiOCH film on H film
Etching process for forming a hole pattern and lower layer S
The iOCH film is etched to connect the upper layer wiring and the lower layer wiring.
Etching to form via holes for connecting contacts
The process consists of a main etching step and an
It consists of a bar etching step and Each main etching step uses an etching gas.
CHF3And CH 2F2Any of hydrogen-containing full
Orocarbon gas, inert gas, N2Gas or O2
Using a mixed gas consisting of gas and each overetch
In the step, C is used as an etching gas.FourF6, C
FourF8, And CFiveF8One of the fluorocarbon moths
Gas, inert gas, N2Gas or O2Consisting of gas
The mixed gas is used according to claim 4,
Manufacturing method of semiconductor device.
線溝とアライメントマークとを形成する際、上層SiO
CH膜をエッチングして上層配線となる配線溝を形成す
るエッチング工程が、それぞれ、メインエッチングステ
ップとオーバーエッチングステップとから構成され、 メインエッチングステップ及びオーバーエッチングステ
ップでは、エッチングガスとして、C4 F6 、C
4 F8 、及びC5 F8 のいずれかのフルオロカーボンガ
スと、不活性ガスと、N2 ガス又はO2 ガスとから成る
混合ガスを使用することを特徴とする半導体装置の製造
方法。7. When forming a wiring groove for a rear wiring and an alignment mark by a dual damascene method, an upper layer SiO 2 is formed.
An etching process of etching the CH film to form a wiring groove to be an upper wiring is composed of a main etching step and an over-etching step, respectively. In the main etching step and the over-etching step, C 4 F 6 is used as an etching gas. , C
A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises using a mixed gas containing a fluorocarbon gas of 4 F 8 or C 5 F 8 , an inert gas, and an N 2 gas or an O 2 gas.
iN膜がトップ層として設けられているとき、及び、前
記SiOCH膜の下にSiC膜又はSiN膜がエッチン
グストッパ層として設けられているときには、CHF3
及びCH2 F 2 のいずれかの水素含有フルオロカーボン
ガスと、不活性ガスと、O2 ガスとから成る混合ガスを
使用して、SiC膜又はSiN膜をエッチングすること
を特徴とする請求項5から7のうちのいずれか1項に記
載の半導体装置の製造方法。8. A SiC film or S on the SiOCH film.
When the iN film is provided as the top layer, and before
The SiC film or SiN film is etched under the SiOCH film.
CHF when provided as a stopper layer3
And CH2F 2Any of the hydrogen-containing fluorocarbons
Gas, inert gas, O2Mixed gas consisting of gas and
Using to etch SiC film or SiN film
The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that
Method for manufacturing mounted semiconductor device.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007505492A (en) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Pattern formation technology of the modeling part in semiconductor devices |
JP2008004724A (en) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
US7465670B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-12-16 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching method, plasma etching apparatus, control program and computer storage medium with enhanced selectivity |
JP2009124157A (en) * | 2008-12-19 | 2009-06-04 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing wiring structure |
JP2009182362A (en) * | 2009-05-21 | 2009-08-13 | Casio Comput Co Ltd | Method of manufacturing solder layer of semiconductor device, method of producing mark of semiconductor device and method of dicing semiconductor device |
JP2009238801A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Consortium For Advanced Semiconductor Materials & Related Technologies | Process for fabricating semiconductor device, and patterning structure for alignment used at the time of fabricating semiconductor device |
JP2009295920A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor substrate, and manufacturing method thereof |
US8497997B2 (en) | 2009-06-23 | 2013-07-30 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2013168472A (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | River Eletec Kk | Alignment mark |
JP2014033209A (en) * | 2013-09-05 | 2014-02-20 | Lapis Semiconductor Co Ltd | Semiconductor substrate |
JP2014228708A (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | キヤノン株式会社 | Electronic device and production method of the same, as well as camera |
US10811360B2 (en) | 2015-09-01 | 2020-10-20 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device and alignment mark |
-
2002
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007505492A (en) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Pattern formation technology of the modeling part in semiconductor devices |
JP4755592B2 (en) * | 2003-09-12 | 2011-08-24 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Method for patterning a shaped part |
US7465670B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-12-16 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching method, plasma etching apparatus, control program and computer storage medium with enhanced selectivity |
JP2008004724A (en) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2009238801A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Consortium For Advanced Semiconductor Materials & Related Technologies | Process for fabricating semiconductor device, and patterning structure for alignment used at the time of fabricating semiconductor device |
JP2009295920A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor substrate, and manufacturing method thereof |
JP2009124157A (en) * | 2008-12-19 | 2009-06-04 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing wiring structure |
JP2009182362A (en) * | 2009-05-21 | 2009-08-13 | Casio Comput Co Ltd | Method of manufacturing solder layer of semiconductor device, method of producing mark of semiconductor device and method of dicing semiconductor device |
US8497997B2 (en) | 2009-06-23 | 2013-07-30 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2013168472A (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | River Eletec Kk | Alignment mark |
JP2014228708A (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | キヤノン株式会社 | Electronic device and production method of the same, as well as camera |
JP2014033209A (en) * | 2013-09-05 | 2014-02-20 | Lapis Semiconductor Co Ltd | Semiconductor substrate |
US10811360B2 (en) | 2015-09-01 | 2020-10-20 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device and alignment mark |
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