JP2000077302A - 位置ずれ検査方法 - Google Patents

位置ずれ検査方法

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JP2000077302A
JP2000077302A JP10245237A JP24523798A JP2000077302A JP 2000077302 A JP2000077302 A JP 2000077302A JP 10245237 A JP10245237 A JP 10245237A JP 24523798 A JP24523798 A JP 24523798A JP 2000077302 A JP2000077302 A JP 2000077302A
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thin
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JP10245237A
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Yasuhiro Miura
恭裕 三浦
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NEC Kyushu Ltd
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NEC Kyushu Ltd
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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトリソグラフィ工程における位置ずれを
正確に検査するための位置ずれ検査パターンを提供す
る。 【解決手段】 位置ずれパターンは、ウエハーの露光領
域の端部に配置されており、下地に形成される主尺パタ
ーン10a、10b、10cと、被加工膜32の上部に
形成されるレジストパターンから成る副尺パターン10
a、10b、10cとによって構成される。主尺パター
ン10及び副尺パターン20は、何れも、等幅で等間隔
に配置される3本以上の細線で構成される。主尺パター
ン10と副尺パターン20の間の距離d1、d2の計測
には、対物レンズの収差の影響が最も低い、良好な形状
の中央の細線10b、20bが利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置ずれ検査パタ
ーン及び検査装置に関し、更に詳しくは、ICや液晶の
製造中に、フォトリソグラフィ工程におけるレジストパ
ターンと下地パターンとの重ね合わせ精度を測定するた
めの位置ずれ検査パターン及びこれを用いる検査方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造の際に行われるフォトリソグ
ラフィ工程では、加工されるパターンとその下地パター
ンとの位置合わせ精度を確認するために、位置ずれ検査
パターンが利用される。位置ずれ検査パターンは、一般
に露光の1ショット毎に、数μm程度のサイズを有す
る、光学的に孤立のパターンとして、露光領域の端部位
置に設けられる。図8に従来の位置ずれ検査パターンの
平面図を示す。検査パターンは、主尺パターン30及び
副尺パターン40の1組として構成され、主尺パターン
30は下地のパターンとして、副尺パターン40はその
上に形成された被加工膜をパターニングするためのレジ
ストパターンとして形成される。同図の例では、副尺パ
ターン40は、長方形状に形成され、主尺パターン30
は、副尺パターン40を囲む枠状に形成される。
【0003】図9は、図8の位置ずれ検査パターンのB
−B断面を示す。主尺パターン30は、半導体基板31
上に、例えばポリシリコンの下地パターンとして形成さ
れ、副尺パターン40は、この下地パターン30を覆う
層間絶縁膜を成す被加工膜32上に、レジストパターン
として形成される。検査装置は、主尺パターン30の一
方のラインの内側縁部30aと副尺パターン40の対向
する縁部40aとの間の距離と、主尺パターン30の他
方のラインの内側縁部30bと副尺パターン40の対向
する縁部30bとの間の距離を比較し、その距離の差を
位置ずれ量として認識する。
【0004】双方の距離の間に所定以上の差が検出され
ると、検査パターン30、40と夫々同層に形成された
半導体チップ内の下地パターンとレジストパターンとの
間に位置ずれが生じたものと判定される。この場合、そ
のレジストパターンは除去され、新たなレジストパター
ンが再び塗布及び露光によって被加工膜の上に形成され
る。逆に、双方の距離の間に所定以上の差がなく、良好
なレジストパターンと判定されると、被加工膜32はそ
のレジストパターンによって加工される。上記位置ずれ
検査パターンは、例えば、特開平7−142543号公
報に記載されている。
【0005】特開平7−142543号公報には、更に
主尺パターン及び副尺パターンが交互に形成された位置
ずれ検査パターンを提案している。提案された位置ずれ
検査パターンは、図10に示すように、副尺13a、1
3c、13e及び主尺11b、11d、11fが夫々複
数のパターンとして形成され、これらが検査パターンの
内側から交互に凹部及び凸部として配列されている。こ
の位置ずれ検査パターンでは、位置ずれ検査パターン構
造の段差を小さくし、測定誤差を抑制している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置ずれ検
査パターンでは、露光装置の対物レンズの光学収差の影
響によって、図9に示すような非対称な形状のレジスト
パターン40が発生する場合がある。かかる非対称のレ
ジストパターンは、位置ずれ検査パターンの計測におい
て誤差を生じ、検査の信頼性を損なうという問題があ
る。
【0007】本発明は、上記に鑑み、検査結果がレンズ
の光学収差等によって影響を受け難い位置ずれ検査パタ
ーンを提供し、もって、ICや液晶の製造工程中におけ
る、フォトリソグラフィー工程の位置ずれ検査におい
て、検査の信頼性を高めることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位置ずれ検査パターンは、フォトリソグラ
フィ工程に際して下地パターンとレジストパターンとの
位置ずれの有無を検査するための位置ずれ検査パターン
において、下地パターンを構成する主尺パターン及び該
主尺パターンの上層に形成される副尺パターンの少なく
とも一方を、所定の間隔を隔てて順次に配置される3又
はそれ以上のラインパターンによって構成したことを特
徴とする。
【0009】また、本発明の位置ずれ検査方法は、上記
本発明の位置ずれ検査パターンに基づいて検査を行う位
置ずれ検査方法であって、前記ラインパターンの両側の
ラインパターンを除く1のラインパターンの位置に基づ
いて位置ずれの有無を検査することを特徴とする。
【0010】本発明の位置ずれ検査パターン及び検査方
法によれば、順次に配設された3又はそれ以上のライン
パターンの内で両側のラインパターンを除いた中央部の
ラインパターンは、露光及び現像の際に良好な形状を有
して形成されるので、この中央部のラインパターンを用
いて寸法測定を行うことによって、精度の高い位置ずれ
検査が可能となり、位置ずれ検査の信頼性が向上する。
【0011】3又はそれ以上のラインパターンは、主尺
及び副尺の何れか一方又は双方に設けることが出来る。
主尺及び副尺の配置の如何を問わない。例えば、副尺が
主尺を囲む形状でも良く、或いは、双方が離れて配置さ
れても良い。
【0012】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施形態
例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は、本
発明の一実施形態例の位置ずれ検査パターンの平面図で
ある。本実施形態例の検査パターンは、3本の細線(ラ
インパターン)10a、10b、10cが所定の間隔を
隔てて配置された枠状の主尺パターン10と、この主尺
パターン10の内側に配置され、同様に3本の細線20
a、20b、20cが所定の間隔を隔てて配置された枠
状の副尺パターン20とによって構成される。主尺パタ
ーン10と副尺パターン20との間の距離は、何れの位
置においても一定である。
【0013】図2は、上記実施形態例の位置ずれ検査パ
ターンのA−A断面を示す。主尺パターン10は、半導
体基板31上に形成されたポリシリコンパターンとして
形成され、そのポリシリコンパターン10上には被加工
膜を成す層間絶縁膜32が形成されている。被加工膜3
2上にはレジストパターンを成す副尺パターン20が形
成されている。主尺パターン10及び副尺パターン20
は、何れも各細線が、露光及び現像後に0.1〜3.0
μm程度の幅及びスペースを有するように、各露光マス
クが設計されている。
【0014】主尺パターン10の、図面上で左側の3本
の細線10a、10b、10cの内の中央の細線10b
と、副尺パターン20の、図面上で3本の細線20a、
20b、20cの内の中央の細線20bとの間の距離d
1が測定され、また、主尺パターン10の右側の3本の
細線10a、10b、10cの内の中央の細線10b
と、副尺パターン20の右側の3本の細線20a、20
b、20cの内の中央の細線20bとの間の距離d2が
測定される。この距離d1、d2の差が、レジストパタ
ーンの位置ずれ量として測定され、所定以上のずれ量が
存在すると位置ずれが有ったものと判定される。ここ
で、中央の細線10b、20bのみを利用して位置ずれ
計測を行うのは、狭い間隔で配列された各3本の細線で
は、露光の際に中央の細線が最も光学的な歪みを受け難
いからである。以下、副尺パターン20を例にとって更
に詳細に説明する。
【0015】図3は、図2の副尺パターンの一方の枠部
分を示す詳細断面図である。同図に示すように、露光及
び現像によって加工した後のレジストパターンの形状
は、露光装置の対物レンズの収差の影響を受け、3本の
細線20a、20b、20cの内で中央の細線20bの
みが良好な形状を有し、左右の細線20a、20cは、
中央の細線20bに比して夫々に細りが発生し、中央細
線20bに関して非対称に形成され(L1≠L2)、上
端が細い台形状を成している。ここで、左右の細線20
a、20cの各上端では、正規のパターン形状の両縁部
から内側に夫々えぐれが生じており、例えば、細線の正
規の幅(L)及びスペース(S)が0.50(m程度の
場合には、そのえぐれ(a)及び(b)は夫々、0.0
1〜0.10(m程度である(a≠b)。しかし、前記
の通り、中央の細線20bは、ほぼマスク通りの正規形
状を実現している。
【0016】主尺パターン10及び副尺パターン20の
双方の中央の細線間10b、20bの距離d1、d2を
測定するには、例えば、図4に示す重ね合わせ精度測定
装置を用いる。該装置では、照明光源1から射出した光
はフィルター群2、照明絞り3、ハーフミラー4、及
び、対物レンズ5を通して被測定基板6を照射する。基
板6で反射した光は、対物レンズ5、ハーフミラー4、
結像系絞り7、ハーフミラー4を経由して、X方向CC
Dカメラ8及びY方向CCDカメラ9に取り込まれ、画
像処理によって検査パターンのエッジの検出が行われ
る。
【0017】図2の位置ずれ検査パターンでは、重ね合
わせ精度測定装置によって、まず、主尺パターン10及
び副尺パターン20の夫々の中央細線10b、20bが
検出され、図面上で左側の細線10bと細線20bの中
心間の間隔d1、図面上で右側の細線10bと細線20
bの中心間の間隔d2が、夫々、主尺パターン10と副
尺パターン20の間の距離として計測される。双方の距
離d1、d2の長さの差を算出して位置ずれ量とする。
つまり、本実施形態例の場合には、位置ずれ検査パター
ンの内で、左右及び上下の枠部分の非対称な形状を有す
る両端のラインを除外した中央のラインパターンのみ
で、X方向及びY方向の距離を測定することによって正
確な位置ずれ量を計測する。
【0018】一般に、上記非対称なパターンは以下のよ
うにして生ずる。露光装置の投影レンズ(対物レンズ)
には、パターンの種類、サイズ及び配置に依存して発生
する光学収差として、コマ収差及び球面収差が知られて
いる。これらの収差は、原理的に、細線(L)/スペー
ス(S)の繰返しラインパターンに対して、両側(両
端)の細線に寸法差を発生させること、及び、中央細線
に比して両側細線(孤立細線)を細らせることが知られ
ている。
【0019】まず、コマ収差は露光軸に垂直な方向に焦
点ボケの方向性を有するもので、図5に例示するよう
に、レジストの上部が片減りすると共に、光軸に対して
コマ収差が生じた方向に存在する細線21cが他方の細
線21aに比して細ることで、中央の細線20cに関し
て非対称な細線20a、20cを生じる。また、光学像
の空間周波数を考えると、コマ収差の影響は、空間周波
数の高周波成分(高NA成分)により強く働く。この場
合、図6に示すように、繰返し性の強い中央細線20b
は位置ずれ(像流れ)を起こそうとするが、細線/スペ
ース全体としては位置ずれを起こしにくいため、コマ収
差発生方向の細線21cが細り、反対側の細線21aは
逆に太る。更に、球面収差は、高周波成分(高NA成
分)と低周波成分(低NA成分)の結像点が異なるもの
で、図7に示すように、中央細線20bに比べて両側の
細線20a、20cが焦点ボケの影響で細るものであ
る。
【0020】上記レンズの収差による影響は、細線/ス
ペースが3本以上配列された場合に、両端の細線20
a、20cでより多く顕在化し、中央部の細線20bに
は現れないため、本実施形態例のように、3又はそれ以
上の細線/スペースの群として検査パターンを設けるこ
とにより、主尺及び副尺の各中央細線は、良好な対称形
状を保持できる。
【0021】なお、細線は3本以上、任意の本数を並べ
ることが出来る。細線の数が多いほど各検査パターンは
平坦化され、その上に形成されるパターンも平坦化され
るという利点がある。
【0022】なお、前記特開平7−142543号公報
では、主尺パターンと副尺パターンとを交互に複数なら
べているが、このような構成では、本発明のような対称
な位置ずれ検査パターンは得られない。つまり、本発明
に従って、光学的な繰返し性を有するパターン群であっ
て、3本以上の細線を有するパターン構造を形成し、そ
の両端の細線を除外した1の細線に基づいて検査パター
ンの距離を計測することによって、良好な位置ずれ検査
が実現する。
【0023】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明は上記実施形態例の構成にの
み限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から
種々の修正及び変更を施したものも本発明の範囲に含ま
れる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置ずれ
検査パターンによれば、3又はそれ以上の細線を所定の
間隔で配設し、その両側の細線を除く1の中央部の細線
によって位置ずれ検査パターンの位置ずれ量を計測する
ことにより、正確な位置ずれ量の検出が可能となり、半
導体装置のフォトリソグラフィ工程において信頼性が高
い位置ずれ検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の位置ずれ検査パターン
の平面図。
【図2】図1の位置ずれ検査パターンのA−A断面図。
【図3】図2のレジストパターンの詳細断面図。
【図4】本発明の位置ずれ検査方法を実施する検査装置
の一例を示す模式的断面図。
【図5】コマ収差による非対称性の発生を説明するため
の模式図。
【図6】コマ収差による影響の大小を説明する模式図。
【図7】球面収差による非対称性の発生を説明するため
の模式図。
【図8】従来の位置ずれ検査パターンの平面図。
【図9】図8の位置ずれ検査パターンのB−B断面図。
【図10】提案された位置ずれパターンの平面図。
【符号の説明】
10 主尺パターン、 10a、10b、10c 主尺細線 20 副尺パターン、 20a、20b、20c 副尺細線 d1、d2 主尺と副尺の間の距離 31 半導体基板 32 被加工膜 1 照明光源 2 フィルタ群 3 照明系絞り 4 ハーフミラー 5 対物レンズ 6 半導体ウエハー 7 結像系絞り 8 X方向CCDカメラ 9 Y方向CCDカメラ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年8月31日(1999.8.3
1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 位置ずれ検査方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置ずれ検査方法
に関し、更に詳しくは、ICや液晶の製造中に、フォト
リソグラフィ工程におけるレジストパターンと下地パタ
ーンとの重ね合わせ精度を測定するための位置ずれ検査
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造の際に行われるフォトリソグ
ラフィ工程では、加工されるパターンとその下地パター
ンとの位置合わせ精度を確認するために、位置ずれ検査
パターンが利用される。位置ずれ検査パターンは、一般
に露光の1ショット毎に、数μm程度のサイズを有す
る、光学的に孤立のパターンとして、露光領域の端部位
置に設けられる。図8に従来の位置ずれ検査パターンの
平面図を示す。検査パターンは、主尺パターン30及び
副尺パターン40の1組として構成され、主尺パターン
30は下地のパターンとして、副尺パターン40はその
上に形成された被加工膜をパターニングするためのレジ
ストパターンとして形成される。同図の例では、副尺パ
ターン40は、長方形状に形成され、主尺パターン30
は、副尺パターン40を囲む枠状に形成される。
【0003】図9は、図8の位置ずれ検査パターンのB
−B断面を示す。主尺パターン30は、半導体基板31
上に、例えばポリシリコンの下地パターンとして形成さ
れ、副尺パターン40は、この下地パターン30を覆う
層間絶縁膜を成す被加工膜32上に、レジストパターン
として形成される。検査装置は、主尺パターン30の一
方のラインの内側縁部30aと副尺パターン40の対向
する縁部40aとの間の距離と、主尺パターン30の他
方のラインの内側縁部30bと副尺パターン40の対向
する縁部30bとの間の距離を比較し、その距離の差を
位置ずれ量として認識する。
【0004】双方の距離の間に所定以上の差が検出され
ると、検査パターン30、40と夫々同層に形成された
半導体チップ内の下地パターンとレジストパターンとの
間に位置ずれが生じたものと判定される。この場合、そ
のレジストパターンは除去され、新たなレジストパター
ンが再び塗布及び露光によって被加工膜の上に形成され
る。逆に、双方の距離の間に所定以上の差がなく、良好
なレジストパターンと判定されると、被加工膜32はそ
のレジストパターンによって加工される。上記位置ずれ
検査パターンは、例えば、特開平7−142543号公
報に記載されている。
【0005】特開平7−142543号公報には、更に
主尺パターン及び副尺パターンが交互に形成された位置
ずれ検査パターンを提案している。提案された位置ずれ
検査パターンは、図10に示すように、副尺13a、1
3c、13e及び主尺11b、11d、11fが夫々複
数のパターンとして形成され、これらが検査パターンの
内側から交互に凹部及び凸部として配列されている。こ
の位置ずれ検査パターンでは、位置ずれ検査パターン構
造の段差を小さくし、測定誤差を抑制している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置ずれ検
査パターンでは、露光装置の対物レンズの光学収差の影
響によって、図9に示すような非対称な形状のレジスト
パターン40が発生する場合がある。かかる非対称のレ
ジストパターンは、位置ずれ検査パターンの計測におい
て誤差を生じ、検査の信頼性を損なうという問題があ
る。
【0007】本発明は、上記に鑑み、検査結果がレンズ
の光学収差等によって影響を受け難い位置ずれ検査方法
を提供し、もって、ICや液晶の製造工程中における、
フォトリソグラフィー工程の位置ずれ検査において、検
査の信頼性を高めることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位置ずれ検査パターンは、フォトリソグラ
フィ工程に際して下地パターンとレジストパターンとの
位置ずれの有無を検査するための位置ずれ検査方法にお
いて、下地パターンを構成する主尺パターン及び該主尺
パターンの上層に形成される副尺パターンの少なくとも
一方を、所定の間隔を隔てて順次に配置される3又はそ
れ以上のラインパターンによって構成し、前記ラインパ
ターンの両側のラインパターンを除く一つのラインパタ
ーンの位置に基づいて位置ずれの有無を検査することを
特徴とする。
【0009】本発明の位置ずれ検査パターン及び検査方
法によれば、順次に配設された3又はそれ以上のライン
パターンの内で両側のラインパターンを除いた中央部の
ラインパターンは、露光及び現像の際に良好な形状を有
して形成されるので、この中央部のラインパターンを用
いて寸法測定を行うことによって、精度の高い位置ずれ
検査が可能となり、位置ずれ検査の信頼性が向上する。
【0010】3又はそれ以上のラインパターンは、主尺
及び副尺の何れか一方又は双方に設けることが出来る。
主尺及び副尺の配置の如何を問わない。例えば、副尺が
主尺を囲む形状でも良く、或いは、双方が離れて配置さ
れても良い。
【0011】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施形態
例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は、本
発明の一実施形態例の位置ずれ検査パターンの平面図で
ある。本実施形態例の検査パターンは、3本の細線(ラ
インパターン)10a、10b、10cが所定の間隔を
隔てて配置された枠状の主尺パターン10と、この主尺
パターン10の内側に配置され、同様に3本の細線20
a、20b、20cが所定の間隔を隔てて配置された枠
状の副尺パターン20とによって構成される。主尺パタ
ーン10と副尺パターン20との間の距離は、何れの位
置においても一定である。
【0012】図2は、上記実施形態例の位置ずれ検査パ
ターンのA−A断面を示す。主尺パターン10は、半導
体基板31上に形成されたポリシリコンパターンとして
形成され、そのポリシリコンパターン10上には被加工
膜を成す層間絶縁膜32が形成されている。被加工膜3
2上にはレジストパターンを成す副尺パターン20が形
成されている。主尺パターン10及び副尺パターン20
は、何れも各細線が、露光及び現像後に0.1〜3.0
μm程度の幅及びスペースを有するように、各露光マス
クが設計されている。
【0013】主尺パターン10の、図面上で左側の3本
の細線10a、10b、10cの内の中央の細線10b
と、副尺パターン20の、図面上で3本の細線20a、
20b、20cの内の中央の細線20bとの間の距離d
1が測定され、また、主尺パターン10の右側の3本の
細線10a、10b、10cの内の中央の細線10b
と、副尺パターン20の右側の3本の細線20a、20
b、20cの内の中央の細線20bとの間の距離d2が
測定される。この距離d1、d2の差が、レジストパタ
ーンの位置ずれ量として測定され、所定以上のずれ量が
存在すると位置ずれが有ったものと判定される。ここ
で、中央の細線10b、20bのみを利用して位置ずれ
計測を行うのは、狭い間隔で配列された各3本の細線で
は、露光の際に中央の細線が最も光学的な歪みを受け難
いからである。以下、副尺パターン20を例にとって更
に詳細に説明する。
【0014】図3は、図2の副尺パターンの一方の枠部
分を示す詳細断面図である。同図に示すように、露光及
び現像によって加工した後のレジストパターンの形状
は、露光装置の対物レンズの収差の影響を受け、3本の
細線20a、20b、20cの内で中央の細線20bの
みが良好な形状を有し、左右の細線20a、20cは、
中央の細線20bに比して夫々に細りが発生し、中央細
線20bに関して非対称に形成され(L1≠L2)、上
端が細い台形状を成している。ここで、左右の細線20
a、20cの各上端では、正規のパターン形状の両縁部
から内側に夫々えぐれが生じており、例えば、細線の正
規の幅(L)及びスペース(S)が0.50μm程度の
場合には、そのえぐれ(a)及び(b)は夫々、0.0
1〜0.10μm程度である(a≠b)。しかし、前記
の通り、中央の細線20bは、ほぼマスク通りの正規形
状を実現している。
【0015】主尺パターン10及び副尺パターン20の
双方の中央の細線間10b、20bの距離d1、d2を
測定するには、例えば、図4に示す重ね合わせ精度測定
装置を用いる。該装置では、照明光源1から射出した光
はフィルター群2、照明絞り3、ハーフミラー4、及
び、対物レンズ5を通して被測定基板6を照射する。基
板6で反射した光は、対物レンズ5、ハーフミラー4、
結像系絞り7、ハーフミラー4を経由して、X方向CC
Dカメラ8及びY方向CCDカメラ9に取り込まれ、画
像処理によって検査パターンのエッジの検出が行われ
る。
【0016】図2の位置ずれ検査パターンでは、重ね合
わせ精度測定装置によって、まず、主尺パターン10及
び副尺パターン20の夫々の中央細線10b、20bが
検出され、図面上で左側の細線10bと細線20bの中
心間の間隔d1、図面上で右側の細線10bと細線20
bの中心間の間隔d2が、夫々、主尺パターン10と副
尺パターン20の間の距離として計測される。双方の距
離d1、d2の長さの差を算出して位置ずれ量とする。
つまり、本実施形態例の場合には、位置ずれ検査パター
ンの内で、左右及び上下の枠部分の非対称な形状を有す
る両端のラインを除外した中央のラインパターンのみ
で、X方向及びY方向の距離を測定することによって正
確な位置ずれ量を計測する。
【0017】一般に、上記非対称なパターンは以下のよ
うにして生ずる。露光装置の投影レンズ(対物レンズ)
には、パターンの種類、サイズ及び配置に依存して発生
する光学収差として、コマ収差及び球面収差がが知られ
ている。これらの収差は、原理的に、細線(L)/スペ
ース(S)の繰返しラインパターンに対して、両側(両
端)の細線に寸法差を発生させること、及び、中央細線
に比して両側細線(孤立細線)を細らせることが知られ
ている。
【0018】まず、コマ収差は露光軸に垂直な方向に焦
点ボケの方向性を有するもので、図5に例示するよう
に、レジストの上部が片減りすると共に、光軸に対して
コマ収差が生じた方向に存在する細線21cが他方の細
線21aに比して細ることで、中央の細線20cに関し
て非対称な細線20a、20cを生じる。また、光学像
の空間周波数を考えると、コマ収差の影響は、空間周波
数の高周波成分(高NA成分)により強く働く。この場
合、図6に示すように、繰返し性の強い中央細線20b
は位置ずれ(像流れ)を起こそうとするが、細線/スペ
ース全体としては位置ずれを起こしにくいため、コマ収
差発生方向の細線21cが細り、反対側の細線21aは
逆に太る。更に、球面収差は、高周波成分(高NA成
分)と低周波成分(低NA成分)の結像点が異なるもの
で、図7に示すように、中央細線20bに比べて両側の
細線20a、20cが焦点ボケの影響で細るものであ
る。
【0019】上記レンズの収差による影響は、細線/ス
ペースが3本以上配列された場合に、両端の細線20
a、20cでより多く顕在化し、中央部の細線20bに
は現れないため、本実施形態例のように、3又はそれ以
上の細線/スペースの群として検査パターンを設けるこ
とにより、主尺及び副尺の各中央細線は、良好な対称形
状を保持できる。
【0020】なお、細線は3本以上、任意の本数を並べ
ることが出来る。細線の数が多いほど各検査パターンは
平坦化され、その上に形成されるパターンも平坦化され
るという利点がある。
【0021】なお、前記特開平7−142543号公報
では、主尺パターンと副尺パターンとを交互に複数なら
べているが、このような構成では、本発明のような対称
な位置ずれ検査パターンは得られない。つまり、本発明
に従って、光学的な繰返し性を有するパターン群であっ
て、3本以上の細線を有するパターン構造を形成し、そ
の両端の細線を除外した1の細線に基づいて検査パター
ンの距離を計測することによって、良好な位置ずれ検査
が実現する。
【0022】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明は上記実施形態例の構成にの
み限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から
種々の修正及び変更を施したものも本発明の範囲に含ま
れる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置ずれ
検査方法によれば、3又はそれ以上の細線を所定の間隔
で配設し、その両側の細線を除く1の中央部の細線によ
って位置ずれ検査パターンの位置ずれ量を計測すること
により、正確な位置ずれ量の検出が可能となり、半導体
装置のフォトリソグラフィ工程において信頼性が高い位
置ずれ検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の位置ずれ検査方法で用
いる位置ずれ検査パターンの平面図。
【図2】図1の位置ずれ検査パターンのA−A断面図。
【図3】図2のレジストパターンの詳細断面図。
【図4】本発明の位置ずれ検査方法を実施する検査装置
の一例を示す模式的断面図。
【図5】コマ収差による非対称性の発生を説明するため
の模式図。
【図6】コマ収差による影響の大小を説明する模式図。
【図7】球面収差による非対称性の発生を説明するため
の模式図。
【図8】従来の位置ずれ検査パターンの平面図。
【図9】図8の位置ずれ検査パターンのB−B断面図。
【図10】提案された位置ずれパターンの平面図。
【符号の説明】 10 主尺パターン、 10a、10b、10c 主尺細線 20 副尺パターン、 20a、20b、20c 副尺細線 d1、d2 主尺と副尺の間の距離 31 半導体基板 32 被加工膜 1 照明光源 2 フィルタ群 3 照明系絞り 4 ハーフミラー 5 対物レンズ 6 半導体ウエハー 7 結像系絞り 8 X方向CCDカメラ 9 Y方向CCDカメラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトリソグラフィ工程に際して下地パ
    ターンとレジストパターンとの位置ずれの有無を検査す
    るための位置ずれ検査パターンにおいて、 下地パターンを構成する主尺パターン及び該主尺パター
    ンの上層に形成される副尺パターンの少なくとも一方
    を、所定の間隔を隔てて順次に配置される3又はそれ以
    上のラインパターンによって構成したことを特徴とする
    位置ずれ検査パターン。
  2. 【請求項2】 前記主尺パターンが前記副尺パターンを
    囲む枠状に形成される、請求項1に記載の位置ずれ検査
    パターン。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の位置ずれ検査パ
    ターンに基づいて検査を行う位置ずれ検査方法であっ
    て、前記ラインパターンの両側のラインパターンを除く
    1のラインパターンの位置に基づいて位置ずれの有無を
    検査することを特徴とする位置ずれ検査方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019307A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Sharp Corp 半導体ウエーハのおける位置精度検証用マークの形成方法、及びアライメント用マークの形成方法
JP2007035768A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Toshiba Corp 合わせずれ検査用マークの形成方法及び半導体装置の製造方法

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