JP2842360B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JP2842360B2
JP2842360B2 JP8041048A JP4104896A JP2842360B2 JP 2842360 B2 JP2842360 B2 JP 2842360B2 JP 8041048 A JP8041048 A JP 8041048A JP 4104896 A JP4104896 A JP 4104896A JP 2842360 B2 JP2842360 B2 JP 2842360B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
index
film
material film
caliper
mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP8041048A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09232221A (ja
Inventor
雅宏 小室
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP8041048A priority Critical patent/JP2842360B2/ja
Priority to US08/807,327 priority patent/US5949145A/en
Priority to KR1019970006665A priority patent/KR100248881B1/ko
Publication of JPH09232221A publication Critical patent/JPH09232221A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2842360B2 publication Critical patent/JP2842360B2/ja
Priority to US09/265,467 priority patent/US6316328B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54453Marks applied to semiconductor devices or parts for use prior to dicing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/975Substrate or mask aligning feature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に半導体装置を製造するフォト
リソグラフィ工程における位置合わせ、すなわち重ね合
わせ精度評価用のパターンに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の微細化及び高密度化は依然
として精力的に進められ、現在では0.25μmの寸法
基準で設計された256メガビットあるいはそれ以下の
設計基準で設計される1ギガビットDRAM(ダイナミ
ック・ランダム・アクセス・メモリー)等の超高集積の
半導体デバイスが開発試作されている。このような半導
体デバイスの高集積化に伴い、半導体素子構造の形成に
必須となっているフォトリソグラフィ工程でのマスク合
わせ精度の更なる向上が強く要求されるようになってい
る。
【0003】通常、半導体デバイスの製造では、半導体
基板上に金属膜、半導体膜、絶縁体膜等の各種材料で形
成されたパターンが順次積層され、微細構造の半導体素
子が形成される。この半導体素子用のパターンを積層す
る場合には、フォトリソグラフィ工程において、前工程
で形成した下層のパターンに重ね合わせし次の上層パタ
ーンを形成することが要求される。
【0004】このフォトリソグラフィ工程においては、
上層のフォトリソグラフィ工程を行う際、マスクパター
ンをその下層のパターンに所定の規格で重ね合わせしな
がらこれを行うことが必要となる。このパターンの重ね
合わせ精度に関する所定の規格は、半導体装置の微細化
につれて厳しくなっている。そこで、この重ね合わせ精
度を評価する技術が重要になってきている。
【0005】現在、2つのフォトリソグラフィ工程間の
重ね合わせ誤差を簡単に計測する方法としては、工程毎
に僅かずつ異なる一定のピッチの矩形パターンを半導体
チップ上に形成しパターンの重なり具合から位置誤差を
読みとる方法が用いられている。そして、この矩形パタ
ーンは一般にパターン合わせノギスまたはバーニヤと呼
ばれている。また一般的には、半導体チップの下層と上
層に1対のマークを形成して、これらのマークの重ね合
わせ程度を計測する方法が用いられる。
【0006】以下、従来のフォトリソグラフィ工程にお
けるマスクパターンと下地になる層との重ね合わせ測定
用ノギスについて、図5乃至図7に基づいて説明する。
ここで、図5と図6とはDRAM製造のある工程でノギ
スを形成する場合のその工程順の断面図である。
【0007】この工程断面図は、メモリセルのMOSト
ランジスタの形成された半導体基板にコンタクト孔が形
成され、このコンタクト孔にポリシリコン・プラグが充
填され、そしてDRAMの容量下部電極膜が堆積され、
コンタクト孔パターンに容量下部電極パターンが重ね合
わせされるフォトリソグラフィ工程までの工程を示して
いる。
【0008】図5(a)に示すように、シリコン基板1
01上に選択酸化法等によってフィールド酸化膜102
が形成される。そして、所定の工程を通してMOSトラ
ンジスタが形成されるのであるが、図5には、簡明にす
るためにMOSトランジスタのゲート電極103が示さ
れる。
【0009】次に、例えば800nm程度のシリコン酸
化膜が化学気相成長(CVD)法等によって堆積され
る。ここで、必要とあればこのシリコン酸化膜に対し
て、化学的機械研磨(CMP)が施され平坦化した層間
絶縁膜104が形成される。あるいは、この層間絶縁膜
104はリフローまたはエッチバックで平坦化されたB
PSG膜(ボロンガラスとリンガラスを含むシリコン酸
化膜)で形成される。
【0010】次に、図5(a)に示すようなレジストマ
スク105が形成される。ここで、このレジストマスク
105は、コンタクト孔部分および重ね合わせ測定用の
主尺ノギスを形成するために用いられる。すなわち、所
定パターン形状に形成されたレジストマスク105がエ
ッチングマスクにされ、異方性ドライエッチングによっ
て層間絶縁膜104の所定の領域が除去される。このよ
うにして、図5(b)に示すコンタクト孔106および
重ね合わせ用の主尺ノギスを構成する指標用開口が形成
される。ここでは、図5(b)に示すようにこの指標用
開口として、第1の指標用開口107、第2の指標用開
口108および第3の指標用開口109が形成されてい
る。
【0011】次に、図5(c)に示すように、コンタク
ト孔106を埋め込むための充填材料として、例えば、
ポリシリコン膜110が200nm程度の膜厚に堆積さ
れる。ここで、コンタクト孔の寸法は前述の指標用開口
の寸法より小さく形成されている。このため、図5
(c)に示すように、コンタクト孔106はポリシリコ
ン膜110で完全に埋設されるが、第1の指標用開口1
07、第2の指標用開口108および第3の指標用開口
109は埋設されない。
【0012】次に、このポリシリコン膜110は異方性
のドライエッチングでエッチバックされる。このようし
て、図6(a)に示すように、コンタクト孔106には
ポリシリコン・プラグ111が充填され、指標用開口の
側壁にはサイドウォール・ポリシリコン112が形成さ
れる。
【0013】次に、図6(b)に示すように、容量下部
電極膜113として、例えば、ポリシリコン薄膜が膜厚
800nm程度堆積される。そして、この容量下部電極
膜113に所定の容量下部電極パターンが形成されるフ
ォトリソグラフィ工程のために、容量下部電極膜113
の表面にフォトレジスト膜が均一に形成される。その
後、縮小投影露光およびフォトレジストの現像が行われ
る。
【0014】このようなフォトリソグラフィ工程で、図
6(c)に示すように、容量下部電極用レジストパター
ン114が形成される。また、この時、副尺ノギスとな
る第1の指標用レジストパターン115、第2の指標用
レジストパターン116および第3の指標用レジストパ
ターン117が形成される。そして、これらの副尺ノギ
スとなる指標用レジストパターンが、コンタクト孔10
6と容量下部電極用レジストパターン114との重ね合
わせ精度の測定に用いられる。すなわち、第1の指標用
レジストパターン115と第1の指標用開口107との
重なり具合い、第2の指標用レジストパターン116と
第2の指標用開口108との重なり具合い、第3の指標
用レジストパターン117と第3の指標用開口109の
重なり具合いが光学顕微鏡で読み取られる。
【0015】次に、このようなノギスによる、重ね合わ
せのズレ量の読み方を図7で説明する。図7は先述した
主尺ノギスと副尺ノギスを平面図である。
【0016】図7(a)に示すように、主尺ノギス指標
121の指標辺121aと副尺ノギス指標122の指標
辺122aとの距離X、主尺ノギス指標121の指標辺
121bと副尺ノギス指標122の指標辺122bとの
距離Yが光学顕微鏡で目視される。ここで、この主尺ノ
ギス指標121は、先述したように1つの溝すなわち1
つの指標用開口で形成されている。
【0017】図7(b)に示すように、上記のような主
尺ノギスを構成するノギス指標すなわち第1の指標12
3、第2の指標124、第3の指標125、第4の指標
126および第5の指標127が形成され、同様に副尺
ノギスを構成する第1の指標128、第2の指標12
9、第3の指標130、第4の指標131および第5の
指標132が形成されている。
【0018】ここで、主尺ノギス指標がピッチpで配列
されており、副尺ノギス指標がピッチqで配列されてい
るとする。そして、例えばq=p+0.025μmとす
ると、図7では主尺ノギスの第2の指標と副尺ノギスの
第2の指標の重なり具合いが最もよい。この場合には、
重ね合わせのズレ量は+0.025μmとなる。この方
法により下地とマスクパターンとの位置ズレ量を読みと
り容量下部電極パターン114露光時の位置ズレ補正パ
ラメータとして+0.025μmと露光装置に入力す
る。この補正により、下層のコンタクト孔106と容量
下部電極パターン114との重ね合わせ精度が向上する
ようになる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の技術の場合には、コンタクト106内を埋め込む
ポリシリコン膜110が堆積され、その後に、エッチバ
ックでコンタクト孔106内にポリシリコン・プラグ1
11が埋設される。このような工程において、コンタク
ト孔形成時に開口した重ね合わせ測定用主尺ノギスの指
標用開口の側壁にはサイドウォール・ポリシリコン11
2が形成されてしまう。その後、容量下部電極膜113
の堆積で重ね合わせ測定用主尺ノギスの指標用開口が埋
まる。
【0020】このように主尺ノギスの指標が形成される
と、先述した光学顕微鏡による重ね合わせ測定時に、主
尺ノギスの指標の指標辺が2重に見えてしまう。このた
めに、主尺ノギスの指標と副尺ノギスの指標の光学顕微
鏡による重ね合わせ読み取りが非常に困難になる。
【0021】また、この従来の技術では主尺ノギスのた
めの指標用開口部が凹状になるため段差が発生し、この
段差の中に形成されるようになる副尺ノギスの指標とな
るレジストパターンの形状が悪くなる。このことも、主
尺ノギスの指標と副尺ノギスの指標との重ね合わせ読み
取りを困難にする。
【0022】そして、このような重ね合わせ読み取り精
度の低下は、半導体素子の微細化に伴いますます顕著に
なってきている。
【0023】本発明の目的は、半導体装置製造の製造工
程において、フォトリソグラフィ工程時の下層パターン
と上層のパターンとの重ね合わせ精度を向上させること
にある。
【0024】
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置には、半導体装置の下層パターンと上層パターン
との重ね合わせ量を測定するための1対のマークを半導
体チップ上の前記下層と上層の所定の領域に有し、前記
1対のうち下層に形成される第1のマークが第1の材料
膜にスリット状に形成され第2の材料膜で埋設された2
つの溝で構成され、前記1対のうち上層に形成される第
2のマークが前記埋設された2つの溝を被覆する第3の
材料膜上に形成されている。
【0025】ここで、前記第1のマークが半導体チップ
上に形成されたノギスにおける主尺ノギスの指標であ
り、第2のマークが副尺ノギスの指標である。
【0026】そして、前記主尺ノギスの指標である前記
2つの溝の離間距離が、前記副尺ノギスの指標であるレ
ジストパターン幅より小さな値であるように設定され
る。
【0027】あるいは、前記第1のマークが半導体チッ
プ上に形成された自動重ね合わせ測定用の外側ボックス
マークであり、前記第2のマークが前記自動重ね合わせ
測定用の内側ボックスマークである。
【0028】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に層間絶縁膜を形成し前記層間絶縁膜の所定の領
域に2つのスリット状の開口溝を隣接して形成する工程
と、前記2つの開口溝に第1の導電体材料膜を埋設する
工程と、前記第1の導電体材料膜の埋設された前記2つ
の開口溝を被覆する第2の導電体材料膜を形成する工程
と、前記第2の導電体材料薄膜上にレジストパターンを
形成する工程とを含むようになる。
【0029】ここで、前記第1の導電体材料膜あるいは
第2の導電体材料膜としてポリシリコン膜が使用され
る。
【0030】または、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の所定の領域にスリット状の2つの隣接
するシリコン溝を形成する工程と、前記2つのシリコン
溝に絶縁体材料膜を埋設する工程と、前記絶縁体材料膜
の埋設された前記2つのシリコン溝を被覆する第3の導
電体材料膜を形成する工程と、前記第3の導電体材料薄
膜上にレジストパターンを形成する工程とを含む。
【0031】ここで、前記絶縁体材料膜としてシリコン
酸化膜が使用され、前記第3の導電体材料膜として高融
点金属のシリサイドを含む薄膜が使用される。
【0032】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1および図2に基づいて説明する。図1と図2は、
従来の技術で説明したのと同様に、DRAM製造のある
工程でノギスを形成する場合のその工程順の断面図であ
る。
【0033】図1(a)に示すように、シリコン基板1
上にフィールド酸化膜2が形成される。そして、所定の
工程を通してメモリセルのトランスファ・トランジスタ
であるMOSトランジスタが形成される。ここで図1に
は、簡明にするためにMOSトランジスタのゲート電極
3のみが示される。
【0034】次に、膜厚が800nm程度のシリコン酸
化膜が堆積され、CMP法で平坦化されて層間絶縁膜4
が形成される。そして、図1(a)に示すようなレジス
トマスク5が形成される。ここで、このレジストマスク
5は、コンタクト孔部分および第1のマークとなる主尺
ノギスを形成するために用いられる。この場合の主尺ノ
ギスの1つの指標は、後述するように2つのレジストパ
ターンで形成されることになる。そして、このようなパ
ターン形状に形成されたレジストマスク5がエッチング
マスクにされ、異方性ドライエッチングによって層間絶
縁膜4の所定の領域が除去される。このようにして、図
1(b)に示すコンタクト孔6および重ね合わせ用の主
尺ノギスを構成する指標用開口が形成される。ここで
は、図1(b)に示すように、第1の指標用開口7は互
いに隣接する細いスリット状の第1開口溝7aと第2開
口溝7bとで構成される。同様に、第2の指標用開口8
は第1開口溝8aと第2開口溝8bとで構成される。さ
らに、第3の指標用開口9も同様に第1開口溝9aと第
2開口溝9bとで構成される。
【0035】次に、図1(c)に示すように、コンタク
ト孔6と前述の指標用開口すなわち第1開口溝7a、8
aおよび9aと第2開口溝7b、8bおよび9bとを埋
め込むための充填材料として、例えば、ポリシリコン膜
10が700nm程度の膜厚に堆積される。ここで、コ
ンタクト孔の口径寸法と前述の各開口溝の口径寸法は同
一になるように形成されている。例えば、この寸法は
0.3μmに設定される。そして、このポリシリコン膜
10の膜厚は、これらのコンタクト孔および開口溝の寸
法の2倍以上になるように設定される。このようして、
図1(c)に示すように、コンタクト孔6はポリシリコ
ン膜10で完全に埋設される。そして、第1の指標用開
口7、第2の指標用開口8および第3の指標用開口9も
完全にこのポリシリコン膜10で埋設されるようにな
る。
【0036】次に、このポリシリコン膜10は異方性の
ドライエッチングでエッチバックされる。このようし
て、図2(a)に示すように、コンタクト孔6にはポリ
シリコン・プラグ11が充填され、指標を構成する各開
口溝には埋設ポリシリコン12が充填される。
【0037】次に、図2(b)に示すように、容量下部
電極膜13として、例えば、ポリシリコン薄膜が膜厚8
00nm程度堆積される。そして、フォトリソグラフィ
工程で、図2(c)に示すように、容量下部電極用レジ
ストパターン14が形成されると共に第2のマークすな
わち副尺ノギスとなる第1の指標用レジストパターン1
5、第2の指標用レジストパターン16および第3の指
標用レジストパターン17が形成される。
【0038】以上のようにして形成される主尺ノギスと
副尺ノギスが、コンタクト孔6と容量下部電極用レジス
トパターン14との重ね合わせ精度の測定に用いられる
ことになる。すなわち、第1の指標用レジストパターン
15と第1の指標用開口7との重なり具合い、第2の指
標用レジストパターン16と第2の指標用開口8との重
なり具合い、第3の指標用レジストパターン17と第3
の指標用開口9の重なり具合いが光学顕微鏡で読み取ら
れるようになる。
【0039】次に、上述した本発明の方法で形成された
ノギスによる重ね合わせ測定について図3で説明する。
図3は、主尺ノギスと副尺ノギスで最も重なりの良いノ
ギス指標の平面図である。
【0040】図3(a)に示すように、本発明の主尺ノ
ギス指標21は埋設ポリシリコンで充填された第1開口
溝22と第2開口溝23とで構成されている。そして、
第1開口溝22の指標辺22aと副尺ノギス指標24の
指標辺24aとの距離、第2開口溝23の指標辺23a
と副尺ノギス指標24の指標辺24bとの距離が光学顕
微鏡で目視され、ノギスの重ね合わせ読み取りがなされ
る。このように、本発明の重ね合わせの読み取りでは、
1対の指標辺を目視すればよいので、その作業は簡単に
なる。
【0041】これに対し先述した従来の技術を比較する
と、図3(b)に示すようになっている。すなわち、主
尺ノギス指標121は指標用開口、例えば図6で説明し
た第1の指標用開口107で形成され、この指標用開口
の側壁にはサイドウォール・ポリシリコン112が形成
されている。そして、この内部には、例えば先述した容
量下部電極膜113が堆積している。このような主尺ノ
ギス指標121と副尺ノギス指標122とで重ね合わせ
読み取りがなされる場合、主尺ノギス指標121の片方
の指標辺が指標辺121aと121a’の二重に形成さ
れる。同様に他方の指標辺も指標辺121bと121
b’の二重に形成される。このために、これらの指標辺
と副尺ノギス指標122の指標辺122aあるいは12
2bとの目視による重ね合わせ読み取りが非常に難しく
なっている。
【0042】また、本発明では、主尺ノギス指標を構成
する開口溝がポリシリコン等の埋込み材料で完全に埋設
され平坦化されているため、この平坦化された表面に形
成される副尺ノギス指標の寸法精度が非常に向上するよ
うになる。このことも、重ね合わせの読み取り精度を大
幅に向上させる。
【0043】次に、本発明の第2の実施の形態を図4に
基づいて説明する。図4は、先述したノギスと同様に半
導体チップ表面に形成される自動重ね合わせ測定用マー
クの断面図である。この自動重ね合わせ測定用マーク
は、ノギスの寸法より大きな形状に形成される。ここ
で、図4(a)に本発明の適用される場合が示され、図
4(b)に従来の技術の場合が比較のために示されてい
る。
【0044】図4(a)に示されるように、シリコン基
板1上に層間絶縁膜4が形成されている。ここで、この
層間絶縁膜4の膜厚は800nm程度である。そして、
この層間絶縁膜4の所定の領域にスリット状の第1外側
ボックスマーク溝31と第2外側ボックスマーク溝32
が設けられている。ここで、これらの外側ボックスマー
ク溝の開口寸法は0.5μm程度に設定されている。
【0045】そして、この第1外側ボックスマーク溝3
1と第2外側ボックスマーク溝32に埋設材料33およ
び34が充填されている。さらに、この層間絶縁膜4、
埋設材料33および34の表面を被覆する材料薄膜35
が堆積されている。
【0046】このような一対の外側ボックスマーク溝間
に位置する領域であり、上記の材料薄膜35上の所定の
領域に、内側ボックスマーク36が形成されるようにな
る。そして、このような外側ボックスマークと内側ボッ
クスマークの上部からレーザ光が走査され、これらのボ
ックスマーク間の位置関係が計測される。このレーザ光
の走査は自動的になされ、上層に形成されたパターンと
下層のパターン間の自動重ね合わせ測定がなされる。
【0047】これに対し従来の技術では、図4(b)に
示すようになっている。すなわち、シリコン基板101
上に層間絶縁膜104が形成され、この層間絶縁膜10
4の所定の領域に1つの外側ボックスマーク41が形成
されている。この口径寸法は3μm程度に設定される。
そして、この外側ボックスマーク41の側壁にサイドウ
ォール材料42および43が形成されている。さらに、
この層間絶縁膜104表面、シリコン基板101表面お
よびサイドウォール材料42および43表面を被覆する
材料薄膜44が堆積されている。ここで、内側ボックス
マーク45が、図4(b)に示すように、外側ボックス
マーク41の窪み内の材料薄膜44上に形成されるよう
になる。このために、この内側ボックスマーク45のパ
ターン精度が低下するようになる。
【0048】本発明の場合には、先述した2つの外側ボ
ックスマーク溝が埋設材料で充填され完全に平坦化され
ているため、この平坦化された表面に形成される内側ボ
ックスマークの寸法精度が非常に向上するようになる。
【0049】また、本発明では、自動重ね合わせ測定に
おいて、測定エラーの発生頻度が大幅に減少する。これ
は、先述したレーザ光照射で検知されるパターンの端部
すなわちパターンの辺部が減少するようになるからであ
る。
【0050】以上に説明した本発明の実施の形態では、
DRAMの製造工程で、下層になる容量用のコンタクト
孔と上層になる容量下部電極パターンの重ね合わせを想
定して説明されている。この重ね合わせ測定用マークの
形成では、例えばノギスのようなマークの形成におい
て、主尺ノギス指標が、DRAM容量用のコンタクト孔
の形成工程で、層間絶縁膜の所定の領域に形成され、副
尺ノギス指標が、DRAMの容量下部電極膜上に形成さ
れる場合について説明された。
【0051】しかし、本発明は、このような工程に限定
されることはない。この他に、下層にトレンチ型の素子
分離が形成され、上層にMOSトランジスタのゲート電
極が重ね合わせして形成される場合がある。本発明はこ
のような場合にも同様にして適用される。
【0052】すなわち、シリコン基板の表面に2つのス
リット状のシリコン溝が形成され、このシリコン溝はシ
リコン酸化膜の埋設材料で充填される。そして、このシ
リコン酸化膜で埋設され平坦化された2つのスリット状
のシリコン溝で主尺ノギス指標が構成される。さらに、
この平坦化されたシリコン溝上にゲート電極膜が堆積さ
れる。そして、フォトリソグラフィ工程でこのゲート電
極膜上にゲート電極用のレジストパターンが形成され
る。ここで、同時に副尺ノギス指標となるレジストパタ
ーンも形成されるようになる。
【0053】また、本発明の実施の形態で、層間絶縁膜
に形成される開口溝への埋設材料として、ポリシリコン
が使用される場合が説明されていた。この場合の埋設材
料としては、ポリシリコンの代りに高融点金属あるいは
高融点金属のシリサイドが用いられてもよいことに言及
しておく。
【0054】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の場合で
は、重ね合わせ測定用の主尺ノギス指標あるいは自動重
ね合わせ測定用外側ボックスマークが、半導体チップ上
の層間絶縁膜あるいはシリコン基板に、互いに隣接する
スリット状の2つの溝として形成される。そして、この
2つのスリット状の溝には別の材料膜が埋設され完全に
この溝部は平坦化される。
【0055】このために、この完全に平坦化された主尺
ノギスの指標上には、非常に高い寸法精度を有する副尺
ノギスの指標が容易に形成できるようになる。
【0056】そして、これらのために、主尺ノギスの指
標と副尺ノギスの指標の光学顕微鏡による重ね合わせ読
み取りが非常に簡単になり、その読み取り精度が大幅に
向上する。同様に、自動重ね合わせ測定の精度も大幅に
向上するようになる。
【0057】そして、このような重ね合わせ読み取り精
度の向上は、半導体素子の微細化および高密度化を促進
し、半導体デバイスの高集積化を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する製造工程
順の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明する製造工程
順の断面図である。
【図3】本発明のノギスを説明するためのノギス指標の
平面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を説明するボックス
マークの断面図である。
【図5】従来の技術を説明するための製造工程順の断面
図である。
【図6】従来の技術を説明するための製造工程順の断面
図である。
【図7】重ね合わせ測定を説明するためのノギスの平面
図である。
【符号の説明】
1,101 シリコン基板 2,102 フィールド酸化膜 3,103 ゲート電極 4,104 層間絶縁膜 5,105 レジストマスク 6,106 コンタクト孔 7,107 第1の指標用開口 7a,8a,9a,22 第1開口溝 7b,8b,9b,23 第2開口溝 8,108 第2の指標用開口 9,109 第3の指標用開口 10,110 ポリシリコン膜 11,111 ポリシリコン・プラグ 12 埋設ポリシリコン 13,113 容量下部電極膜 14,114 容量下部電極用レジストパターン 15,115 第1の指標用レジストパターン 16,116 第2の指標用レジストパターン 17,117 第3の指標用レジストパターン 21,121 主尺ノギス指標 22a,23a,24a,24b 指標辺 24,122 副尺ノギス指標 31 第1外側ボックスマーク溝 32 第2外側ボックスマーク溝 33,34 埋設材料 35,44 材料薄膜 36,45 内側ボックスマーク 41 外側ボックスマーク 42,43 サイドウォール材料 112 サイドウォール・ポリシリコン 121a,121a’,121b,121b’ 指標
辺 122a,122b 指標辺 123,128 第1の指標 124,129 第2の指標 125,130 第3の指標 126,131 第4の指標 127,132 第5の指標
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−216001(JP,A) 特開 平5−94933(JP,A) 特開 平4−163908(JP,A) 特開 平2−77111(JP,A) 特開 平2−1106(JP,A) 特開 平1−215022(JP,A) 特開 昭51−80777(JP,A) 特開 平9−74063(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 H01L 21/66

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の下層パターンと上層パター
    ンとの重ね合わせ量を測定するための1対のマークを半
    導体チップ上の前記下層と上層の所定の領域に有し、前
    記1対のうち下層に形成される第1のマークが第1の材
    料膜にスリット状に形成され第2の材料膜で埋設される
    2つの溝で構成され、前記1対のうち上層に形成される
    第2のマークが前記埋設された2つの溝を被覆する第3
    の材料膜上に形成されたレジストパターンで構成されて
    いることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のマークが半導体チップ上に形
    成されたノギスにおける主尺ノギスの指標であり、第2
    のマークが副尺ノギスの指標であることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記主尺ノギスの指標である前記2つの
    溝の離間距離が、前記副尺ノギスの指標であるレジスト
    パターン幅より小さな値であることを特徴とする請求項
    2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のマークが半導体チップ上に形
    成された自動重ね合わせ測定用の外側ボックスマークで
    あり、前記第2のマークが前記自動重ね合わせ測定用の
    内側ボックスマークであることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成し前記
    層間絶縁膜の所定の領域に2つのスリット状の開口溝を
    隣接して形成する工程と、前記2つの開口溝に第1の導
    電体材料膜を埋設する工程と、前記第1の導電体材料膜
    の埋設された前記2つの開口溝を被覆する第2の導電体
    材料膜を形成する工程と、前記第2の導電体材料薄膜上
    にレジストパターンを形成する工程と、を含むことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の導電体材料膜または前記第2
    の導電体材料膜がポリシリコン膜であることを特徴とす
    る請求項5記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板の所定の領域にスリット状の
    2つの隣接するシリコン溝を形成する工程と、前記2つ
    のシリコン溝に絶縁体材料膜を埋設する工程と、前記絶
    縁体材料膜の埋設された前記2つのシリコン溝を被覆す
    る第3の導電体材料膜を形成する工程と、前記第3の導
    電体材料薄膜上にレジストパターンを形成する工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記絶縁体材料膜がシリコン酸化膜であ
    り、前記第3の導電体材料膜が高融点金属のシリサイド
    を含む薄膜であることを特徴とする請求項7記載の半導
    体装置の製造方法。
JP8041048A 1996-02-28 1996-02-28 半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP2842360B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8041048A JP2842360B2 (ja) 1996-02-28 1996-02-28 半導体装置およびその製造方法
US08/807,327 US5949145A (en) 1996-02-28 1997-02-27 Semiconductor device including alignment marks
KR1019970006665A KR100248881B1 (ko) 1996-02-28 1997-02-28 반도체 장치 및 그 제조 방법
US09/265,467 US6316328B1 (en) 1996-02-28 1999-03-10 Fabrication method for semiconductor device utilizing parallel alignment slits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8041048A JP2842360B2 (ja) 1996-02-28 1996-02-28 半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09232221A JPH09232221A (ja) 1997-09-05
JP2842360B2 true JP2842360B2 (ja) 1999-01-06

Family

ID=12597531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8041048A Expired - Fee Related JP2842360B2 (ja) 1996-02-28 1996-02-28 半導体装置およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5949145A (ja)
JP (1) JP2842360B2 (ja)
KR (1) KR100248881B1 (ja)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076979A (en) * 1997-07-25 2000-06-20 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Method of and apparatus for supplying developing solution onto substrate
KR100268426B1 (ko) * 1998-05-07 2000-11-01 윤종용 반도체 장치의 제조 방법
JP2000012431A (ja) * 1998-06-22 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US6423627B1 (en) * 1998-09-28 2002-07-23 Texas Instruments Incorporated Method for forming memory array and periphery contacts using a same mask
JP3201362B2 (ja) 1998-10-27 2001-08-20 日本電気株式会社 半導体製造方法及び半導体装置
JP3348783B2 (ja) * 1999-07-28 2002-11-20 日本電気株式会社 重ね合わせ用マーク及び半導体装置
KR100318270B1 (ko) * 1999-12-16 2001-12-24 박종섭 반도체 소자의 오버레이 버어니어 형성방법
KR100567053B1 (ko) * 1999-12-16 2006-04-04 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 오버레이 측정패턴 형성방법
US7057299B2 (en) * 2000-02-03 2006-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Alignment mark configuration
US6603211B2 (en) * 2000-02-16 2003-08-05 Advanced Micro Devices, Inc. Method and system for providing a robust alignment mark at thin oxide layers
US6462818B1 (en) 2000-06-22 2002-10-08 Kla-Tencor Corporation Overlay alignment mark design
US7541201B2 (en) 2000-08-30 2009-06-02 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for determining overlay of structures having rotational or mirror symmetry
US7068833B1 (en) * 2000-08-30 2006-06-27 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US6486954B1 (en) 2000-09-01 2002-11-26 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay alignment measurement mark
US20030002043A1 (en) 2001-04-10 2003-01-02 Kla-Tencor Corporation Periodic patterns and technique to control misalignment
JP3970546B2 (ja) * 2001-04-13 2007-09-05 沖電気工業株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7804994B2 (en) * 2002-02-15 2010-09-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay metrology and control method
US6664121B2 (en) * 2002-05-20 2003-12-16 Nikon Precision, Inc. Method and apparatus for position measurement of a pattern formed by a lithographic exposure tool
JP3519721B2 (ja) * 2002-07-01 2004-04-19 沖電気工業株式会社 半導体装置の合わせマーク
US7075639B2 (en) * 2003-04-25 2006-07-11 Kla-Tencor Technologies Corporation Method and mark for metrology of phase errors on phase shift masks
US7346878B1 (en) 2003-07-02 2008-03-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for providing in-chip microtargets for metrology or inspection
US7608468B1 (en) 2003-07-02 2009-10-27 Kla-Tencor Technologies, Corp. Apparatus and methods for determining overlay and uses of same
US7001835B2 (en) * 2003-11-21 2006-02-21 International Business Machines Corporation Crystallographic modification of hard mask properties
US7557921B1 (en) 2005-01-14 2009-07-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for optically monitoring the fidelity of patterns produced by photolitographic tools
JP4680624B2 (ja) * 2005-02-15 2011-05-11 Okiセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法
JP4627448B2 (ja) * 2005-03-11 2011-02-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7598155B1 (en) * 2008-04-29 2009-10-06 Winbond Electronics Corp. Method of manufacturing an overlay mark
TWI470713B (zh) * 2010-07-08 2015-01-21 United Microelectronics Corp 半導體製程及其檢驗方法
US9927718B2 (en) 2010-08-03 2018-03-27 Kla-Tencor Corporation Multi-layer overlay metrology target and complimentary overlay metrology measurement systems
JP5737922B2 (ja) * 2010-12-14 2015-06-17 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. 半導体デバイスの製造方法
US8168474B1 (en) * 2011-01-10 2012-05-01 International Business Machines Corporation Self-dicing chips using through silicon vias
US10890436B2 (en) 2011-07-19 2021-01-12 Kla Corporation Overlay targets with orthogonal underlayer dummyfill
KR102029645B1 (ko) * 2013-01-14 2019-11-18 삼성전자 주식회사 맞춤형 마스크의 제조 방법 및 맞춤형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
US10451412B2 (en) 2016-04-22 2019-10-22 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
US11075169B2 (en) * 2018-12-19 2021-07-27 Micron Technology, Inc. Integrated-circuitry overlay alignment mark, a substrate comprising an overlay alignment mark, a method of forming an overlay alignment mark in the fabrication of integrated circuitry, and a method of determining overlay alignment in the fabrication of integrated circuitry

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0177148B1 (ko) * 1989-05-16 1999-04-15 고스기 노부미쓰 웨이퍼 얼라인먼트 마크 및 그 제조방법
JP3118899B2 (ja) * 1991-10-01 2000-12-18 日本電気株式会社 アライメントチェックパターン
JP2953942B2 (ja) * 1994-02-22 1999-09-27 山形日本電気株式会社 半導体装置
JPH07335721A (ja) * 1994-06-13 1995-12-22 Mitsubishi Electric Corp アライメントマークを有する半導体装置
US5756395A (en) * 1995-08-18 1998-05-26 Lsi Logic Corporation Process for forming metal interconnect structures for use with integrated circuit devices to form integrated circuit structures

Also Published As

Publication number Publication date
US5949145A (en) 1999-09-07
KR970063432A (ko) 1997-09-12
JPH09232221A (ja) 1997-09-05
KR100248881B1 (ko) 2000-03-15
US6316328B1 (en) 2001-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2842360B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7723181B2 (en) Overlay alignment mark and alignment method for the fabrication of trench-capacitor dram devices
TWI483288B (zh) 製造半導體元件的方法
US20080268381A1 (en) Pattern forming method performing multiple exposure so that total amount of exposure exceeds threshold
US6743693B2 (en) Method of manufacturing semiconductor memory
US7419882B2 (en) Alignment mark and alignment method for the fabrication of trench-capacitor dram devices
US20070194466A1 (en) Overlay measurement mark and pattern formation method for the same
JP3415551B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US9218984B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
US7459798B2 (en) Overlay mark
KR100427501B1 (ko) 반도체 제조방법
KR100568452B1 (ko) 얼라인먼트 키를 갖는 반도체 소자의 제조방법 및 그에의하여 제조된 반도체 소자.
US6448147B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR19990067745A (ko) 하부 층에 고정된 얼라인먼트 마크를 갖는 반도체 집적 회로 디바이스
JPH11329914A (ja) 半導体装置とその製造方法
JP3362717B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100330716B1 (ko) 도전층 패턴과 그 하부 콘택홀 간의 얼라인먼트 마진을개선할수 있는 반도체 장치의 패턴 레이아웃 구조
JPH1167620A (ja) アライメントマークを有する半導体装置
JPH11162981A (ja) 半導体装置
JP2000232153A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100424177B1 (ko) 스캐너 노광 장비용 정렬 마크의 형성방법
JPH07135162A (ja) 半導体装置の製造方法
TWI269387B (en) Method to define a transistor gate of a DRAM and the transistor gate using same
JP3659186B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10340951A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19980922

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees