(57)【要約】【課題】半導体デバイス内の各層を他の全てあるいは任意の層と整合する。【解決手段】本発明は半導体ウエハ上に半導体デバイスを形成する方法に関連し、その上に設けられた参照マークをそれぞれ有する複数のデバイスの層を形成し、整合される層上に設けられる各参照マークから１つ又はそれ以上の特性を有する混成参照マークを形成し、整合が成されるとき識別するため、参照マークを整合される層上又は各層上に設けられるマークの特性と比較し、２つ又はそれ以上の前記複数のデバイスの層と整合される次のデバイスの層を形成する工程を含む方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に半導体デバイスを形成する方法であって、
上記半導体ウエハ上に、第１の参照マークを含む第１のデバイスの層を形成し、
上記半導体ウエハ上に、第２の参照マークを含む第２のデバイスの層を形成し、上記第１及び第２の参照マークは、上記第１の参照マークからの１つ又はそれ以上の特性と上記第２の参照マークからの１つ又はそれ以上の特性とを含む混成マークを形成するように配置されており、
上記混成マークを識別し、そして上記混成マークを所定の混成参照マークと比較、整合することにより、上記第１及び第２のデバイスの層に整合された第３のデバイスの層を形成する、
ことを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
メモリに所定の混成参照マークを蓄積し、
観察手段を用いて、第１及び第２のデバイスの層上にそれぞれ設けられた上記第１及び第２の参照マークの特性を含む混成マークを識別し、そして識別された混成マークを蓄積された所定の混成参照マークと比較、整合し、
第３の層と半導体デバイスの上記第１及び第２の層との整合のために要求される位置で次の処理段階が行なわれるように、上記識別、比較、整合の段階に従って処理マシンの位置を調整する、
ことを更に含む方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、
重ね合わせマシンを用いて上記第１のデバイスの層上の参照マークと上記第２のデバイスの層上の参照マークとを組み合わせマークと比較する段階を更に含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
次の層と２つの上記第１及び第２のデバイスの層よりも多い層との間の整合を有効にするために、混成マークの位置を識別する、
ことを更に含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
ウエハの表面上の複数の半導体デバイス各々に対し次の層と上記第１及び第２のデバイスの層との間の整合を有効にするように、上記ウエハ上に上記複数の半導体デバイスを形成し、そして上記デバイスの各々に対応する混成マークの位置を識別する、
ことを更に含む方法。
【請求項６】
請求項１又は５に記載の方法であって、
混成マークと所定の混成参照マークとの比較の段階がステッパマシンにより行なわれる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理方法又はそれに関する改善に関し、更に詳細には多層デバイスの整合方法又はそれに関連する改善に関連する。
【背景技術】
【０００２】
典型的に、半導体デバイスは、光リソグラフィ等の処理方法を用いて、導体、半導体、及び絶縁体材料のいくつかの層を積み重ねることによってつくられる。半導体デバイスを形成するために、通常、各層は他の層と整合される必要がある。層が誤って整合されるとデバイスが機能しない場合があるため、層を整合する要求は非常に重要である。
現在のシステムでは、整合は、１つの層と次の層との間で起こる。第１の層の処理ステージ中にマークが設けられ、それは次の層を整合するために用いられる。その次の層の整合が必要とされる場合は、新しい参照マークが設けられ、それでその次の層を整合することが必要となる。
【０００３】
更に、多くの半導体デバイスの製造において、通常、任意の単一ウエハ上に多数のデバイスがある。任意のウエハ上の全てのデバイスは同一であるため、デバイスの所定の層のマスクは１つのデバイス用にプログラムされ、それにより、ステッパ・マシンを用いてウエハ全体に亘りマスクが露光される。ステッパ・マシンにより、単一デバイスのマスクがウエハの全表面に亘りリプロデュースされ得る。そのステッパ装置は第１のデバイスの位置でフォトレジストを露光し、次のデバイス上に「ステップ」して、それを露光する。この処理がウエハの全表面に広げられる。ステッパ装置は、ステッパ・マーク又は参照マークを識別することによって、それが次のデバイスを露光する正しい位置にいるとき検知することができる。ステッパ・マークは、現在実行されているものに先立つマスキング段階において露光されるマークである。
現在のシステムでは、１つの層を１つ以上の他の層と整合させることが、特にその層が隣接していない場合、非常に困難である。実際、後者の場合、工程の失敗率は典型的に高く、更に／あるいは、処理工程が複雑で面倒である。更に、ステッパ装置が、１つのデバイスから次のデバイスへステップするとき、同様の問題にぶつかる。典型的な半導体デバイスの製造において、層の整合操作と、１つのデバイスから次のデバイスへのステッピング操作との組合せは、特に互いに整合される必要のある層が２層以上ある場合、このように幾つかの問題を有している。
【発明の開示】
【課題を達成するための手段】
【０００４】
本発明の１つの目的は、先行技術の欠点の少なくとも幾つかを克服する方法および装置を提供することである。
記載されている本発明の１つの面に従った半導体ウエハ上に半導体デバイスを形成する方法は、
その上に参照マークをそれぞれ含む複数のデバイスの層を形成し、
整合される層の各マークから１つ又はそれ以上の特性を含む混成参照マークを形成し、
整合が成されるとき識別するために、参照マークを整合される層上又は各層の上のマーク特性と比較し、
２つ又はそれ以上の前記複数のデバイスの層と整合される次のデバイスの層を形成することを含む。
【０００５】
この方法は、半導体デバイス内の各層を他の全てあるいは任意の層と整合することができるという利点を有する。用いられる参照マークはハイブリッド型であり、各層は、少なくともそのハイブリッド参照マークの一部を含む整合を必要とする。
この方法は、整合される各層の上に混成マークの部分を形成することを更に含むことが好ましい。
【０００６】
更にこの方法は、
メモリに混成参照マークを蓄積し、
観察手段によって整合される層上の参照マークを識別し、
次の層を他の層又は他の任意の１つの層との整合のために必要とされる位置で次の処理段階が実行され得るように、前記識別に従って処理機械の位置を調整することを含むことが好ましい。
【実施例】
【０００７】
本発明の例示用の好ましい実施例に従って、説明を添付図面に対して成す。
図１はいくつかの層で構成されるメモリ・デバイスの整合のツリーを示す。図において、層はそれぞれいくつかの文字で表されており、
ＭＲ２は接合層を表し、
ＶＩＡは次の層に形成されるバイアを表し、
ＭＲ１は接合層を表し、
ＣＴはコンタクト層を表し、
ＢＬはビット・ライン層を表し、
ＢＬＣＴはビット・ライン・コンタクトを表し、
ＧＡＴＥはゲート層を表し、
Ｆ／Ｐはフィールド・プレート層を表し、
ＴＲＣＨはキャパシタのトレンチ層を表し、
ＭＯＡＴはアクティブ領域又はモート層を表す。
【０００８】
更に、図１では点線もいくつか示しており、これらの点線は、互いに整合される層を表す。例えば、コンタクト層（ＣＴ）はゲート層及びモート層の両方と整合される必要があり、ビット・ライン・コンタクト（ＢＬＣＴ）層はゲート層及びフィールド・プレート（Ｆ／Ｐ）層と整合される必要があることがわかる。当業者には明らかなように、デバイスの種類により、整合される必要のある層は異なることがある。
【０００９】
図２ａ−図２ｃの一般的な工程段階では、３つのレベル１、２、３におけるトレンチ（ＴＲＣＨ）、フィールド・プレート（Ｆ／Ｐ）、及びゲート（ＧＡＴＥ）の位置を示す。更に、図２ｄでは、これらの各要素の相対位置が互いに重ねられて示されている。レベル（又は層）は、図２ｄに示されているように層が整合されるように、配置されることが重要である。
【００１０】
図３において、トレンチ層がつくられるとき、この層に２つの参照マークが設けられることがわかる。１つのマークはステッパ・マーク３０で、もう１つは整合マーク３２である。ステッパ・マークは、互いに所定の距離だけ離れ、かつ互いに関し既知の方向に配置される、いくつかのストロークを有する。整合マークは既知の位置及び大きさを有する立方形である。２つの参照マークは、その層上の任意の適当な位置に設けられ得る。これらは典型的に、デバイスの構成部品のいずれも覆わないように、層の端近くに位置している。
このマークは、図示されたものに限定されるものではなく、所定の層として既知である限り、別の形や向きであってよい。
【００１１】
図４においてフィールド・プレート処理工程が示されている。上述のトレンチ処理工程と同様の方法で、２つの参照マークがフィールド・プレート層の製造中に設けられる。１つはステッパ参照マーク４０、もう１つは整合参照マーク４２である。ステッパ・マークは、トレンチ・ステッパ参照マーク３０に関して異なる位置に配置されるいくつかのストロークを含むが、これは第３の層とトレンチ層及びフィールド・プレート層の両方との整合を可能にするために、参照マーク３０と結合され得る。１つ以上の層の参照マークは結合され、混成又はハイブリッド・ステッパ・マークをつくる。そのため、各層に２セットのステッパ・マークが設けられることが可能となる。１つのセットは単一層との整合用であり、もう１つのセットは混成又はハイブリッド・ステッパ・マークが用いられる複数層との整合用である。
【００１２】
各層の製造工程において、現在設けられているものの下の層上又は各層の上の参照マークを識別することができる、ステッパ・マシン（図示せず）が用いられる。１つ又は複数の参照マークを識別することによって、１つ又はそれ以上の他の層に関して、正確に現在の層を配置することができる。１つの層が他の層と整合されるとき、ステッパ参照マークは、ステッパ・マシンによって識別され、蓄積された参照マークと比較され、その層が正しくかつ正確に整合されることを確実にする。１つ以上の層との整合操作の場合は、各層のステッパ参照マークの特性を有する混成参照マークがある。下にある関連する全ての層の特性と混成参照マークが整合されることを確実にすることによって、整合が有効となる。
【００１３】
図５において、ゲート層工程が示されている。再び、ステッパ参照マーク５０及び整合参照マーク５２が設けられる。ステッパ処理マシンによって識別され得るマークは、トレンチ層及びフィールド・プレート層の双方のステッパ・マークから抽出された特性を有する混成マークである。
図６において、各工程段階のステッパ参照マーク及びプリントされたマークが示されている。ゲート層を含む工程段階である第３ステップが実行されるとき、ステッパ参照マークは、トレンチ層及びフィールド・プレート層それぞれの上のマークの特性で構成される混成マークであることが分かる。所定の層を、いくつかの異なる層の参照マークから得られた混成ステッパ・マークと整合させるために、この技術を用いることによって、回路を製造する方法を改善することができる。
【００１４】
前述のように、ステッパ・マークとして同様に用いることができ、異なる層を互いに整合することを助けることのできる整合マークを、各層が付加的に有していてもよい。典型的に、整合マークは、層の正しい整合を確実にするため、重ね合せマシン（図示せず）と共に用いられる。
【００１５】
図７は、トレンチ層、フィールド・プレート層及びゲート層のそれぞれの整合マーク、及び全ての層が正確に重ね合せられたとき生成される組み合わせマークを示す。
【００１６】
図８において、ステッピング及び整合又は重ね合せ工程の参照マークのセット全て（full set）が示される。更に、トレンチ層８０、フィールド・プレート層８２、及びゲート層８４の最終位置が示されている。
【００１７】
図示した例において、ステッパ参照マークは、異なる位置及び長さを有する何本かのストライプで示されているが、図示されているものとは異なる種類のマークも用いられ得ることを理解されたい。主な要件は、設けられた通りに整合マーク及びステッパ・マークを認識することができるように、ステッパ・マシンが適当な参照マークを用いることが可能なことである。それぞれ異なる層上で異なるマークが典型的に用いられ、個々の層のマークに従って混成マーク又はハイブリッド・マークが生成されることが望ましい。２つ以上の層が整合される必要がある場合、ステッパ・マシンは、整合が必要とされるこれら全ての層との整合を可能にするための混成マークを識別する手段を有する。混成マーク又はハイブリッド・マークは、整合される必要のある層に従って、下にある任意の数の層から抽出される特性を有し得る。
【００１８】
本発明は例示用の実施例を参照して説明されたが、本説明が限定的な意味に解釈されることを意図しているのではない。これら例示用の実施例の種々の変形及び組合せばかりでなく本発明の他の実施例も、本説明を参照すればこの技術の分野の習熟者にとって明白である。したがって、添付の特許請求の範囲はあらゆるこれらの変形及び組合せを包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半導体デバイスを構成する層を示す概略図。
【図２】本発明に従って半導体デバイスを製造する工程を示す略図。
【図３】工程の段階の１つを示す略図。
【図４】工程の第２段階を示す略図。
【図５】工程の第３段階を示す略図。
【図６】ステッパ・マシンの操作のために、デバイスの種々の層の上につくられたステップ毎の（stepping）参照マークを示す略図。
【図７】種々の層の上の整合マークを示す略図。
【図８】デバイスの製造工程中に生成された全ての参照マークを示す略図。
【符号の説明】
【００２０】
３０，４０，５０  ステッパ・マーク
３２，４２，５２  整合マーク
８０  トレンチ層
８２  フィールド・プレート層
８４  ゲート層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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