JP2000235947A - 重ね合わせ精度測定マークおよび重ね合わせ精度測定方法 - Google Patents
重ね合わせ精度測定マークおよび重ね合わせ精度測定方法Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, 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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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】第一の回路パターンの上部に第二の回路パター
ンを形成する際の重ね合わせ精度測定誤差を低減するこ
と。 【解決手段】下層パターン１および上層パターン２を、
それぞれ複数の幅の異なるパターン１ａ〜１ｃ、２ａ〜
２ｂにより構成する。複数のパターンの幅のうち最大幅
をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、Ｗ1≧２Ｗ2とする。
ンを形成する際の重ね合わせ精度測定誤差を低減するこ
と。 【解決手段】下層パターン１および上層パターン２を、
それぞれ複数の幅の異なるパターン１ａ〜１ｃ、２ａ〜
２ｂにより構成する。複数のパターンの幅のうち最大幅
をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、Ｗ1≧２Ｗ2とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
パネル製造時のリソグラフィ工程においてパターン形成
位置精度を測定するために使用される重ね合わせ精度測
定マークおよびこれを用いた重ね合わせ精度測定方法に
関するものである。
パネル製造時のリソグラフィ工程においてパターン形成
位置精度を測定するために使用される重ね合わせ精度測
定マークおよびこれを用いた重ね合わせ精度測定方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程や液晶パネル製造工程等
におけるリソグラフィー技術においては、微細パターン
を正確に形成すると同時にパターンを下地層に精度よく
重ね合わせることが重要な課題となる。このためこれら
の製造プロセスでは、第一の回路パターンの上部に第二
の回路パターンを形成する際に重ね合わせ精度を測定
し、重ね合わせ精度が不良のもの、すなわち、重ね合わ
せずれが一定値以上のものを除去することで良品率の向
上を図っている。
におけるリソグラフィー技術においては、微細パターン
を正確に形成すると同時にパターンを下地層に精度よく
重ね合わせることが重要な課題となる。このためこれら
の製造プロセスでは、第一の回路パターンの上部に第二
の回路パターンを形成する際に重ね合わせ精度を測定
し、重ね合わせ精度が不良のもの、すなわち、重ね合わ
せずれが一定値以上のものを除去することで良品率の向
上を図っている。
【０００３】この重ね合わせ精度を測定するため、従来
から種々の重ね合わせ精度測定パターンが利用されてき
た。代表例を図５〜７に示す。図５はボックスインボッ
クス型パターン、図６はフレームインフレーム型パター
ン、図７はバーインバー型パターンを示すものである。
これらのパターンはいずれも、下地層に下層パターン１
が形成され、下地層上に形成された上層膜上に上層パタ
ーン２が形成されている。
から種々の重ね合わせ精度測定パターンが利用されてき
た。代表例を図５〜７に示す。図５はボックスインボッ
クス型パターン、図６はフレームインフレーム型パター
ン、図７はバーインバー型パターンを示すものである。
これらのパターンはいずれも、下地層に下層パターン１
が形成され、下地層上に形成された上層膜上に上層パタ
ーン２が形成されている。
【０００４】ボックスインボックス型パターンは図５に
示す構造を有しており、上面が四角形状の下層パターン
１と、その内側に形成され下層パターン１よりも小さい
四角形状の上層パターン２とからなっている。また、フ
レームインフレーム型パターンは図６に示す構造を有し
ており、上面がフレーム形状の下層パターン１と、下層
パターン１の内側に設けられ下層パターン１よりも小さ
いフレーム形状の上層パターン２とからなっている。ま
た、バーインバー型パターンは図７に示す構造を有して
いる。下層パターン１は、上面が線状の形状を有するバ
ーが四角形の各辺に配置された構造を有しており、この
下層パターン１の内側に同様の構造の上層パターン２が
形成されている。なお図５〜７では各パターンの断面構
造は溝形状となっているが、凸形状であっても構わな
い。
示す構造を有しており、上面が四角形状の下層パターン
１と、その内側に形成され下層パターン１よりも小さい
四角形状の上層パターン２とからなっている。また、フ
レームインフレーム型パターンは図６に示す構造を有し
ており、上面がフレーム形状の下層パターン１と、下層
パターン１の内側に設けられ下層パターン１よりも小さ
いフレーム形状の上層パターン２とからなっている。ま
た、バーインバー型パターンは図７に示す構造を有して
いる。下層パターン１は、上面が線状の形状を有するバ
ーが四角形の各辺に配置された構造を有しており、この
下層パターン１の内側に同様の構造の上層パターン２が
形成されている。なお図５〜７では各パターンの断面構
造は溝形状となっているが、凸形状であっても構わな
い。
【０００５】このような重ね合わせ精度測定パターンを
用いて重ね合わせ精度を測定する場合、まず下地層上に
下層パターン１を形成し、下地層上に上層膜を形成した
後、上層パターン２を形成して、重ね合わせ精度を測定
する。重ね合わせ精度の測定は、通常、光学式画像処理
方式の重ね合わせ測定装置を用いて重ね合わせ精度測定
用パターンからの反射光の光強度プロファイルを測定す
ることにより行う。この光強度プロファイルから下層パ
ターンおよび上層パターンの中心位置をそれぞれ算出
し、これらの中心位置間のずれを重ね合わせ精度とす
る。
用いて重ね合わせ精度を測定する場合、まず下地層上に
下層パターン１を形成し、下地層上に上層膜を形成した
後、上層パターン２を形成して、重ね合わせ精度を測定
する。重ね合わせ精度の測定は、通常、光学式画像処理
方式の重ね合わせ測定装置を用いて重ね合わせ精度測定
用パターンからの反射光の光強度プロファイルを測定す
ることにより行う。この光強度プロファイルから下層パ
ターンおよび上層パターンの中心位置をそれぞれ算出
し、これらの中心位置間のずれを重ね合わせ精度とす
る。
【０００６】ところが、素子の微細化に伴い重ね合わせ
精度に対する要求水準が益々高まる中、上記した従来の
重ね合わせ精度測定用パターンでは充分に正確な測定を
行うことは困難となってきた。このため、近年、重ね合
わせ精度をより正確に行うための検討が種々行われてい
る。
精度に対する要求水準が益々高まる中、上記した従来の
重ね合わせ精度測定用パターンでは充分に正確な測定を
行うことは困難となってきた。このため、近年、重ね合
わせ精度をより正確に行うための検討が種々行われてい
る。
【０００７】特開平１０−５０５８３号公報には、重ね
合わせ測定マークを、実際の回路パターンの設計ルール
（最小加工寸法）と同じ寸法にすることにより、重ね合
わせ精度を正確に測定する技術が開示されている。図８
は、上記公報記載の重ね合わせ測定マークを示すもので
ある。この重ね合わせ測定マークは、下層パターン１
（第一の重ね合わせ測定マーク）と上層パターン２（第
二の重ね合わせ測定マーク）とからなっている。下層パ
ターン１は、複数本の線状パターンからなり、各線状パ
ターンの幅および隣接線状パターンの間隔は、いずれ
も、下層の回路パターンの設計ルールと同じ０．４μｍ
となっている。また上層パターン２も同様に、複数本の
線状パターンからなり、各線状パターンの幅および隣接
線状パターンの間隔は、いずれも、上層の回路パターン
の設計ルールと同じ０．４μｍとなっている。このよう
に実際の回路パターンの設計ルール（最小加工寸法）と
同じ寸法にすることにより、結像位置の差が生じ難くな
り、重ね合わせ精度を正確に測定することができるとさ
れている。
合わせ測定マークを、実際の回路パターンの設計ルール
（最小加工寸法）と同じ寸法にすることにより、重ね合
わせ精度を正確に測定する技術が開示されている。図８
は、上記公報記載の重ね合わせ測定マークを示すもので
ある。この重ね合わせ測定マークは、下層パターン１
（第一の重ね合わせ測定マーク）と上層パターン２（第
二の重ね合わせ測定マーク）とからなっている。下層パ
ターン１は、複数本の線状パターンからなり、各線状パ
ターンの幅および隣接線状パターンの間隔は、いずれ
も、下層の回路パターンの設計ルールと同じ０．４μｍ
となっている。また上層パターン２も同様に、複数本の
線状パターンからなり、各線状パターンの幅および隣接
線状パターンの間隔は、いずれも、上層の回路パターン
の設計ルールと同じ０．４μｍとなっている。このよう
に実際の回路パターンの設計ルール（最小加工寸法）と
同じ寸法にすることにより、結像位置の差が生じ難くな
り、重ね合わせ精度を正確に測定することができるとさ
れている。
【０００８】しかしながらこの技術によっても、微細化
したパターン、特に０．２５μｍ以下の設計ルールのパ
ターンを有する半導体装置の製造においては、必ずしも
充分な重ね合わせ精度の測定精度は得られない。
したパターン、特に０．２５μｍ以下の設計ルールのパ
ターンを有する半導体装置の製造においては、必ずしも
充分な重ね合わせ精度の測定精度は得られない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】重ね合わせ精度の測定
誤差は、以下のように表すことができる。 （重ね合わせ精度の測定誤差）＝ＴＩＳ＋ＷＩＳ＋ｆ
（ＴＩＳ） ＴＩＳ（Tool Induced Shift）：測定装置に由来する誤
差 ＷＩＳ（Wafer Induced Shift）：計測対象に由来する
誤差 ｆ（ＴＩＳ）：ＴＩＳとＷＩＳの相互作用による誤差 以下、上記式に含まれるＴＩＳ、ＷＩＳおよびｆ（ＴＩ
Ｓ）について説明する。
誤差は、以下のように表すことができる。 （重ね合わせ精度の測定誤差）＝ＴＩＳ＋ＷＩＳ＋ｆ
（ＴＩＳ） ＴＩＳ（Tool Induced Shift）：測定装置に由来する誤
差 ＷＩＳ（Wafer Induced Shift）：計測対象に由来する
誤差 ｆ（ＴＩＳ）：ＴＩＳとＷＩＳの相互作用による誤差 以下、上記式に含まれるＴＩＳ、ＷＩＳおよびｆ（ＴＩ
Ｓ）について説明する。
【００１０】ＴＩＳは、以下のようにして測定される。
まず第一の位置にウエハを配置し、下層パターンと上層
パターンの各中心位置のずれｘを測定する（図９
（ａ））。次いで基板を１８０゜回転させて第二の位置
にウエハを配置し、下層パターンと上層パターンの各中
心位置のずれｙを測定する（図９（ｂ））。測定系に由
来する誤差が無い場合はｘ＝ｙとなり、ＴＩＳは０とな
るはずであるが、実際には重ね合わせ精度測定装置の光
学系の不完全さ、特に照明光の光軸の垂直性の不十分さ
を反映して若干の絶対値を持つ値となるのが普通であ
る。ＴＩＳの絶対値が大きくなるほど重ね合わせ精度測
定装置の精度が低いことになる。
まず第一の位置にウエハを配置し、下層パターンと上層
パターンの各中心位置のずれｘを測定する（図９
（ａ））。次いで基板を１８０゜回転させて第二の位置
にウエハを配置し、下層パターンと上層パターンの各中
心位置のずれｙを測定する（図９（ｂ））。測定系に由
来する誤差が無い場合はｘ＝ｙとなり、ＴＩＳは０とな
るはずであるが、実際には重ね合わせ精度測定装置の光
学系の不完全さ、特に照明光の光軸の垂直性の不十分さ
を反映して若干の絶対値を持つ値となるのが普通であ
る。ＴＩＳの絶対値が大きくなるほど重ね合わせ精度測
定装置の精度が低いことになる。
【００１１】ＴＩＳ測定は、一般に次のような方法で行
われる。すなわち、重ね合わせ精度測定装置の照明系の
光軸をパターン中心に合致させた状態で該パターンに所
定の波長と強度を有する光を照射し、反射光をリニアＣ
ＣＤに取り込み、電気信号に変換して図４（ｂ）、
（ｄ）に示すような電気信号波形を得、この波形からた
とえば閾値法に基づいて上下パターンのエッジ間中点位
置をそれぞれ割り出し、両者を比較することでＴＩＳが
得られる。なお、実際にＴＩＳ測定を行うと、その測定
値には、後述するようにＴＩＳのみならずｆ（ＴＩＳ）
も含まれることとなる。
われる。すなわち、重ね合わせ精度測定装置の照明系の
光軸をパターン中心に合致させた状態で該パターンに所
定の波長と強度を有する光を照射し、反射光をリニアＣ
ＣＤに取り込み、電気信号に変換して図４（ｂ）、
（ｄ）に示すような電気信号波形を得、この波形からた
とえば閾値法に基づいて上下パターンのエッジ間中点位
置をそれぞれ割り出し、両者を比較することでＴＩＳが
得られる。なお、実際にＴＩＳ測定を行うと、その測定
値には、後述するようにＴＩＳのみならずｆ（ＴＩＳ）
も含まれることとなる。
【００１２】ＷＩＳは、計測対象の形状等に由来する誤
差である。計測対象となるウエハ表面には、下地膜が形
成され、この下地膜に重ね合わせ精度測定マークが設け
られる。この重ね合わせ精度測定マークの形状のばらつ
きに起因して、マークのエッジ位置における光強度プロ
ファイルが、例えば右のエッジと左のエッジとで非対称
となることがある。図４はこの様子を図示したものであ
る。図には、溝状パターンの断面構造（図４（ａ）、
（ｃ））と、このパターンに光を照射したときの反射光
の光強度プロファイル（図４（ｂ）、（ｄ））が示され
ている。図４（ａ）のように左右が対称な場合、図４
（ｂ）のように左右対称な光強度プロファイルが得られ
る。ところが、図４（ｃ）のように左右が非対称な場
合、図４（ｄ）のように左右非対称な光強度プロファイ
ルとなる。図中のｄ1とｄ2の中点である（ｄ1＋ｄ2）／
２がパターンの位置とされるので、マーク形状が左右非
対称であるとマークの位置が真の位置からずれることと
なり、誤差が生じる。このような誤差がＷＩＳである。
差である。計測対象となるウエハ表面には、下地膜が形
成され、この下地膜に重ね合わせ精度測定マークが設け
られる。この重ね合わせ精度測定マークの形状のばらつ
きに起因して、マークのエッジ位置における光強度プロ
ファイルが、例えば右のエッジと左のエッジとで非対称
となることがある。図４はこの様子を図示したものであ
る。図には、溝状パターンの断面構造（図４（ａ）、
（ｃ））と、このパターンに光を照射したときの反射光
の光強度プロファイル（図４（ｂ）、（ｄ））が示され
ている。図４（ａ）のように左右が対称な場合、図４
（ｂ）のように左右対称な光強度プロファイルが得られ
る。ところが、図４（ｃ）のように左右が非対称な場
合、図４（ｄ）のように左右非対称な光強度プロファイ
ルとなる。図中のｄ1とｄ2の中点である（ｄ1＋ｄ2）／
２がパターンの位置とされるので、マーク形状が左右非
対称であるとマークの位置が真の位置からずれることと
なり、誤差が生じる。このような誤差がＷＩＳである。
【００１３】ｆ（ＴＩＳ）は、ＴＩＳとＷＩＳの相互作
用による誤差である。ＴＩＳは前述のように測定装置に
由来するものである。しかし、重ね合わせ精度測定マー
クの形状が変わると反射光の経路が変わり、測定系の収
差の影響の受け方が変わってくる。さらに、マークの形
状によりマーク位置の検出精度が異なり、図４における
中心位置決定の際の精度が変動する。このように、測定
装置固有の誤差と測定対象の形状等による誤差とが複雑
に相互作用し、計算により補正することのできない誤差
が生じるのである。このような誤差がｆ（ＴＩＳ）であ
る。
用による誤差である。ＴＩＳは前述のように測定装置に
由来するものである。しかし、重ね合わせ精度測定マー
クの形状が変わると反射光の経路が変わり、測定系の収
差の影響の受け方が変わってくる。さらに、マークの形
状によりマーク位置の検出精度が異なり、図４における
中心位置決定の際の精度が変動する。このように、測定
装置固有の誤差と測定対象の形状等による誤差とが複雑
に相互作用し、計算により補正することのできない誤差
が生じるのである。このような誤差がｆ（ＴＩＳ）であ
る。
【００１４】以上、ＴＩＳ、ＷＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）
について説明したが、このうち重ね合わせ精度の誤差を
小さくする上で重要となるのは、ｆ（ＴＩＳ）の低減で
ある。ＴＩＳは計算により補正可能であるが、ｆ（ＴＩ
Ｓ）は計算による補正を行うことが困難だからである。
について説明したが、このうち重ね合わせ精度の誤差を
小さくする上で重要となるのは、ｆ（ＴＩＳ）の低減で
ある。ＴＩＳは計算により補正可能であるが、ｆ（ＴＩ
Ｓ）は計算による補正を行うことが困難だからである。
【００１５】従来技術においては、ＴＩＳやＷＩＳ低減
についての検討は種々なされてきたが、ｆ（ＴＩＳ）に
ついて着目し、これを低減する検討はほとんどなされて
いなかった。ところが、回路パターンの微細化に伴って
従来より一段高い水準の重ね合わせ精度が要求される現
在、ｆ（ＴＩＳ）の値を小さくすることがきわめて重要
である。
についての検討は種々なされてきたが、ｆ（ＴＩＳ）に
ついて着目し、これを低減する検討はほとんどなされて
いなかった。ところが、回路パターンの微細化に伴って
従来より一段高い水準の重ね合わせ精度が要求される現
在、ｆ（ＴＩＳ）の値を小さくすることがきわめて重要
である。
【００１６】上記事情に鑑み、本発明はｆ（ＴＩＳ）の
値を小さくし、高水準の重ね合わせ精度を実現すること
を目的とする。
値を小さくし、高水準の重ね合わせ精度を実現すること
を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、第一の回路パターンの上部に第二の回路パ
ターンを形成する際の重ね合わせ精度を測定するために
用いられる重ね合わせ精度測定マークであって、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成された線状また
はフレーム形状の下層パターンと、第二の回路パターン
と同じ層の所定箇所に形成された線状またはフレーム形
状の上層パターンとを備え、前記下層パターンが複数の
幅の異なるパターンからなることを特徴とする重ね合わ
せ精度測定マークが提供される。
明によれば、第一の回路パターンの上部に第二の回路パ
ターンを形成する際の重ね合わせ精度を測定するために
用いられる重ね合わせ精度測定マークであって、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成された線状また
はフレーム形状の下層パターンと、第二の回路パターン
と同じ層の所定箇所に形成された線状またはフレーム形
状の上層パターンとを備え、前記下層パターンが複数の
幅の異なるパターンからなることを特徴とする重ね合わ
せ精度測定マークが提供される。
【００１８】また本発明によれば、基板に設けられた第
一の回路パターンの上部に第二の回路パターンを形成す
る際の重ね合わせ精度を測定する方法であって、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成され幅の異なる
複数のパターンからなる線状またはフレーム形状の下層
パターンと、第二の回路パターンと同じ層の所定箇所に
形成された線状またはフレーム形状の上層パターンとを
備えた重ね合わせ精度測定マークを用い、前記下層パタ
ーンに含まれる一のパターンを第一のパターンとし、前
記上層パターンを第二のパターンとして、第一のパター
ンと第二のパターンのすべての組み合わせについて下記
ステップ（ａ）〜（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる組
み合わせを選択した後、該組み合わせを用いて前記重ね
合わせ精度を測定することを特徴とする重ね合わせ精度
測定方法、 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップが提供され
る。
一の回路パターンの上部に第二の回路パターンを形成す
る際の重ね合わせ精度を測定する方法であって、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成され幅の異なる
複数のパターンからなる線状またはフレーム形状の下層
パターンと、第二の回路パターンと同じ層の所定箇所に
形成された線状またはフレーム形状の上層パターンとを
備えた重ね合わせ精度測定マークを用い、前記下層パタ
ーンに含まれる一のパターンを第一のパターンとし、前
記上層パターンを第二のパターンとして、第一のパター
ンと第二のパターンのすべての組み合わせについて下記
ステップ（ａ）〜（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる組
み合わせを選択した後、該組み合わせを用いて前記重ね
合わせ精度を測定することを特徴とする重ね合わせ精度
測定方法、 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップが提供され
る。
【００１９】また本発明によれば、基板に設けられた第
一の回路パターンの上部に第二の回路パターンを形成す
る際の重ね合わせ精度を測定する方法において、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成され幅の異なる
複数のパターンからなる線状またはフレーム形状の下層
パターンと、第二の回路パターンと同じ層の所定箇所に
形成され幅の異なる複数のパターンからなる線状または
フレーム形状の上層パターンとを備えた重ね合わせ精度
測定マークを用い、前記下層パターンに含まれる一のパ
ターンを第一のパターンとし、前記上層パターンに含ま
れる一のパターンを第二のパターンとして、第一のパタ
ーンと第二のパターンのすべての組み合わせについて下
記ステップ（ａ）〜（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる
組み合わせを選択した後、該組み合わせを用いて前記重
ね合わせ精度を測定することを特徴とする重ね合わせ精
度測定方法、 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップが提供され
る。
一の回路パターンの上部に第二の回路パターンを形成す
る際の重ね合わせ精度を測定する方法において、第一の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成され幅の異なる
複数のパターンからなる線状またはフレーム形状の下層
パターンと、第二の回路パターンと同じ層の所定箇所に
形成され幅の異なる複数のパターンからなる線状または
フレーム形状の上層パターンとを備えた重ね合わせ精度
測定マークを用い、前記下層パターンに含まれる一のパ
ターンを第一のパターンとし、前記上層パターンに含ま
れる一のパターンを第二のパターンとして、第一のパタ
ーンと第二のパターンのすべての組み合わせについて下
記ステップ（ａ）〜（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる
組み合わせを選択した後、該組み合わせを用いて前記重
ね合わせ精度を測定することを特徴とする重ね合わせ精
度測定方法、 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップが提供され
る。
【００２０】本発明によれば、従来、低減することの困
難であったｆ（ＴＩＳ）の値を効果的に低減できる。前
述のようにｆ（ＴＩＳ）は、ＴＩＳとＷＩＳの相互作用
による誤差であるが、本発明者の検討によれば、この値
は重ね合わせ精度測定マークのパターン幅によって大き
く異なる値をとる。本発明はかかる知見に基づいてなさ
れたものである。
難であったｆ（ＴＩＳ）の値を効果的に低減できる。前
述のようにｆ（ＴＩＳ）は、ＴＩＳとＷＩＳの相互作用
による誤差であるが、本発明者の検討によれば、この値
は重ね合わせ精度測定マークのパターン幅によって大き
く異なる値をとる。本発明はかかる知見に基づいてなさ
れたものである。
【００２１】ｆ（ＴＩＳ）が重ね合わせ精度測定マーク
のパターン幅によって大きく異なる理由については必ず
しも明確ではないが、以下のようなことが考えられる。
すなわち、パターン幅が広いほど、埋め込み性の向上等
の理由により得られる信号が鮮明となるが、一方、マー
クの左右のエッジの非対称性の影響が顕著となる。信号
の鮮明さとエッジの非対称性はいずれもエッジ位置の検
出精度に大きく影響することから、パターン幅の広狭に
よってエッジ位置の検出精度が変わり、結果として異な
るｆ（ＴＩＳ）の値をとるものと考えられる。さらに、
パターン幅が異なると、反射光の経路が異なることから
測定系の収差の影響の受け方が変動する。すなわち、パ
ターン幅の広狭によって収差の影響が異なることとな
り、この点からもｆ（ＴＩＳ）の値が変動すると考えら
れる。
のパターン幅によって大きく異なる理由については必ず
しも明確ではないが、以下のようなことが考えられる。
すなわち、パターン幅が広いほど、埋め込み性の向上等
の理由により得られる信号が鮮明となるが、一方、マー
クの左右のエッジの非対称性の影響が顕著となる。信号
の鮮明さとエッジの非対称性はいずれもエッジ位置の検
出精度に大きく影響することから、パターン幅の広狭に
よってエッジ位置の検出精度が変わり、結果として異な
るｆ（ＴＩＳ）の値をとるものと考えられる。さらに、
パターン幅が異なると、反射光の経路が異なることから
測定系の収差の影響の受け方が変動する。すなわち、パ
ターン幅の広狭によって収差の影響が異なることとな
り、この点からもｆ（ＴＩＳ）の値が変動すると考えら
れる。
【００２２】実際には、これ以外の要因も複雑に絡み合
うことによって、ｆ（ＴＩＳ）の値がパターン幅により
変動するものと考えられる。本発明はこのようなパター
ン幅がｆ（ＴＩＳ）に及ぼす影響について着目し、ｆ
（ＴＩＳ）低減を図るものである。
うことによって、ｆ（ＴＩＳ）の値がパターン幅により
変動するものと考えられる。本発明はこのようなパター
ン幅がｆ（ＴＩＳ）に及ぼす影響について着目し、ｆ
（ＴＩＳ）低減を図るものである。
【００２３】本発明によれば、下層パターンが複数の幅
の異なるパターンからなるため、この中から選ばれる第
一のパターンと上層パターンを組み合わせ、すべての組
み合わせについてＴＩＳを測定する。このようにして得
られたＴＩＳ測定値は、ＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和
を含むものである。したがって、上記のようなＴＩＳ測
定を行うことによりＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和の最
も小さいパターン幅を知ることができる。このパターン
幅を選択して重ね合わせ精度を測定することで従来にな
い高精度の重ね合わせ精度の測定が可能となる。なお、
本発明の重ね合わせ精度測定方法において、ステップ
（ａ）〜（ｃ）がＴＩＳ測定に相当し、ｚの値がＴＩＳ
測定値に相当する。ｚの値は、ＴＩＳとｆ（ＴＩＳ）の
両方を含む値となっている。
の異なるパターンからなるため、この中から選ばれる第
一のパターンと上層パターンを組み合わせ、すべての組
み合わせについてＴＩＳを測定する。このようにして得
られたＴＩＳ測定値は、ＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和
を含むものである。したがって、上記のようなＴＩＳ測
定を行うことによりＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和の最
も小さいパターン幅を知ることができる。このパターン
幅を選択して重ね合わせ精度を測定することで従来にな
い高精度の重ね合わせ精度の測定が可能となる。なお、
本発明の重ね合わせ精度測定方法において、ステップ
（ａ）〜（ｃ）がＴＩＳ測定に相当し、ｚの値がＴＩＳ
測定値に相当する。ｚの値は、ＴＩＳとｆ（ＴＩＳ）の
両方を含む値となっている。
【００２４】本発明において、上層パターンが複数の幅
の異なるパターンからなるものとすることが好ましい。
このようにすれば、さらにｆ（ＴＩＳ）の値を低減で
き、一層高精度の重ね合わせ精度の測定が可能となる。
この点について以下、さらに説明する。
の異なるパターンからなるものとすることが好ましい。
このようにすれば、さらにｆ（ＴＩＳ）の値を低減で
き、一層高精度の重ね合わせ精度の測定が可能となる。
この点について以下、さらに説明する。
【００２５】良好な検出精度を得る上でのパターン幅の
最適値は、測定対象の形状因子や測定装置に関する因子
等、種々の因子によって変動し、測定場所や測定のタイ
ミングによって最適値が異なってくる。したがって、下
層パターンと上層パターンの両方を、複数の幅の異なる
パターンからなるものとすれば、最適パターン幅の組み
合わせ効果により、ｆ（ＴＩＳ）をさらに有効に低減で
きるのである。下層パターンのみを複数パターンとした
場合にも、ｆ（ＴＩＳ）低減の効果が得られる。ところ
が、上層パターンが最適なパターン幅と大きく離れた幅
であった場合には、たとえ下層パターンについて最適パ
ターン幅が選択されていても、充分なｆ（ＴＩＳ）低減
効果が得られないことがある。すなわち下層パターンと
上層パターンのいずれかが不適切なパターン幅になって
いると、不適切な方の影響をより強く受けてｆ（ＴＩ
Ｓ）の値が大きくなってしまうことがある。以上の理由
により、上層パターンをも複数パターンとすれば下層パ
ターンを複数パターンとしたこととの相乗効果が得ら
れ、ｆ（ＴＩＳ）の値を一層低減できるのである。
最適値は、測定対象の形状因子や測定装置に関する因子
等、種々の因子によって変動し、測定場所や測定のタイ
ミングによって最適値が異なってくる。したがって、下
層パターンと上層パターンの両方を、複数の幅の異なる
パターンからなるものとすれば、最適パターン幅の組み
合わせ効果により、ｆ（ＴＩＳ）をさらに有効に低減で
きるのである。下層パターンのみを複数パターンとした
場合にも、ｆ（ＴＩＳ）低減の効果が得られる。ところ
が、上層パターンが最適なパターン幅と大きく離れた幅
であった場合には、たとえ下層パターンについて最適パ
ターン幅が選択されていても、充分なｆ（ＴＩＳ）低減
効果が得られないことがある。すなわち下層パターンと
上層パターンのいずれかが不適切なパターン幅になって
いると、不適切な方の影響をより強く受けてｆ（ＴＩ
Ｓ）の値が大きくなってしまうことがある。以上の理由
により、上層パターンをも複数パターンとすれば下層パ
ターンを複数パターンとしたこととの相乗効果が得ら
れ、ｆ（ＴＩＳ）の値を一層低減できるのである。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の重ね合わせ精度測定マー
クは、下層パターンと上層パターンから構成され、これ
らはいずれも線状またはフレーム形状である。なお、こ
の形状はパターンを上面から見たときの形状をいう。こ
のような形状を有することから、本発明の重ね合わせ精
度測定マークは、フレームインフレーム型パターンまた
はバーインバー型パターン、またはフレーム型パターン
とバー型パターンを種々組み合わせた構造のいずれかに
該当する。なお、各パターンの断面構造は、溝状であっ
ても凸状であってもよい。
クは、下層パターンと上層パターンから構成され、これ
らはいずれも線状またはフレーム形状である。なお、こ
の形状はパターンを上面から見たときの形状をいう。こ
のような形状を有することから、本発明の重ね合わせ精
度測定マークは、フレームインフレーム型パターンまた
はバーインバー型パターン、またはフレーム型パターン
とバー型パターンを種々組み合わせた構造のいずれかに
該当する。なお、各パターンの断面構造は、溝状であっ
ても凸状であってもよい。
【００２７】本発明において、下層パターンは複数の幅
の異なるパターンからなり、好ましくは上層パターンも
複数の幅の異なるパターンからなる。ここで、「複数の
幅の異なるパターン」とは、第一および第二の回路パタ
ーンの製造条件に応じ、適宜に幅の範囲が設定される。
の異なるパターンからなり、好ましくは上層パターンも
複数の幅の異なるパターンからなる。ここで、「複数の
幅の異なるパターン」とは、第一および第二の回路パタ
ーンの製造条件に応じ、適宜に幅の範囲が設定される。
【００２８】本発明において、下層パターンに含まれる
複数のパターンの幅は、以下のようにすることが好まし
い。すなわち、下層パターンに含まれる複数のパターン
の幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、好ま
しくはＷ1≧２Ｗ2、さらに好ましくはＷ1≧３Ｗ2とす
る。また、Ｗ1とＷ2の差を、好ましくは０．５μｍ以
上、さらに好ましくは１μｍ以上とする。このようにす
ることによって、ｆ（ＴＩＳ）を低減するための最適な
パターン幅を複数のパターンの中から確実に見いだすこ
とができる。Ｗ1とＷ2の差が小さいとパターン幅による
ｆ（ＴＩＳ）の変動幅も小さく、最適なパターン幅を見
いだすことができない場合がある。なお、Ｗ 1とＷ2の差
は特に制限がないが、レイアウト効率を考慮すれば、５
μｍ以下とすることが好ましい。
複数のパターンの幅は、以下のようにすることが好まし
い。すなわち、下層パターンに含まれる複数のパターン
の幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、好ま
しくはＷ1≧２Ｗ2、さらに好ましくはＷ1≧３Ｗ2とす
る。また、Ｗ1とＷ2の差を、好ましくは０．５μｍ以
上、さらに好ましくは１μｍ以上とする。このようにす
ることによって、ｆ（ＴＩＳ）を低減するための最適な
パターン幅を複数のパターンの中から確実に見いだすこ
とができる。Ｗ1とＷ2の差が小さいとパターン幅による
ｆ（ＴＩＳ）の変動幅も小さく、最適なパターン幅を見
いだすことができない場合がある。なお、Ｗ 1とＷ2の差
は特に制限がないが、レイアウト効率を考慮すれば、５
μｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】また、本発明において、上層パターンに含
まれる複数のパターンの幅は、以下のようにすることが
好ましい。すなわち、上層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、好ましくはＷ1≧２Ｗ2、さらに好ましくはＷ1≧３
Ｗ2とする。また、Ｗ1とＷ2の差を、好ましくは０．５
μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上とする。このよ
うにすることによって、ｆ（ＴＩＳ）を低減するための
最適なパターン幅を複数のパターンの中から確実に見い
だすことができる。Ｗ1とＷ2の差が小さいとパターン幅
によるｆ（ＴＩＳ）の変動幅も小さく、最適なパターン
幅を見いだすことができない場合がある。なお、Ｗ1と
Ｗ2の差は特に制限がないが、レイアウト効率を考慮す
れば、５μｍ以下とすることが好ましい。
まれる複数のパターンの幅は、以下のようにすることが
好ましい。すなわち、上層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、好ましくはＷ1≧２Ｗ2、さらに好ましくはＷ1≧３
Ｗ2とする。また、Ｗ1とＷ2の差を、好ましくは０．５
μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上とする。このよ
うにすることによって、ｆ（ＴＩＳ）を低減するための
最適なパターン幅を複数のパターンの中から確実に見い
だすことができる。Ｗ1とＷ2の差が小さいとパターン幅
によるｆ（ＴＩＳ）の変動幅も小さく、最適なパターン
幅を見いだすことができない場合がある。なお、Ｗ1と
Ｗ2の差は特に制限がないが、レイアウト効率を考慮す
れば、５μｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】なお、本発明における下層パターン、上層
パターンに含まれるパターンの幅は以下のようにするこ
とが好ましい。すなわち、パターンの幅のうち最大幅を
Ｗ1、最小幅をＷ2としたとき、Ｗ1は、好ましくは０．
１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上とする。
このようにすることにより、通常のリソグラフィプロセ
スを用いて精度良くパターンを作製することができる。
一方Ｗ2は、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは
３μｍ以下とする。このようにすることによって基板上
のレイアウト効率の低下を避けることができる。
パターンに含まれるパターンの幅は以下のようにするこ
とが好ましい。すなわち、パターンの幅のうち最大幅を
Ｗ1、最小幅をＷ2としたとき、Ｗ1は、好ましくは０．
１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上とする。
このようにすることにより、通常のリソグラフィプロセ
スを用いて精度良くパターンを作製することができる。
一方Ｗ2は、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは
３μｍ以下とする。このようにすることによって基板上
のレイアウト効率の低下を避けることができる。
【００３１】本発明は、たとえば半導体装置の製造や液
晶パネルの製造等に適用することが好ましい。これらの
製造においては、高水準の重ね合わせ精度が要求される
ことから、本発明の効果がより顕著となるからである。
晶パネルの製造等に適用することが好ましい。これらの
製造においては、高水準の重ね合わせ精度が要求される
ことから、本発明の効果がより顕著となるからである。
【００３２】本発明を半導体装置の製造に適用する場
合、重ね合わせ精度測定マークは、たとえばスクライブ
領域に設けられることが好ましい。これによりウエハ上
のレイアウト効率の低下を避けることができる。特に多
層配線構造を作製する際に、かかる利点が顕著となる。
合、重ね合わせ精度測定マークは、たとえばスクライブ
領域に設けられることが好ましい。これによりウエハ上
のレイアウト効率の低下を避けることができる。特に多
層配線構造を作製する際に、かかる利点が顕著となる。
【００３３】
【実施例】実施例１ 本実施例は、バーインバー型パターンの重ね合わせ精度
測定マークに本発明を適用した例である。本実施例のマ
ークを図１に示す。下層パターン１は３本の異なる幅の
パターン１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一方、
上層パターン２は２本の異なる幅のパターン２ａ、２ｂ
から構成されている。各パターンの幅は表１に記載され
ているとおりである。
測定マークに本発明を適用した例である。本実施例のマ
ークを図１に示す。下層パターン１は３本の異なる幅の
パターン１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一方、
上層パターン２は２本の異なる幅のパターン２ａ、２ｂ
から構成されている。各パターンの幅は表１に記載され
ているとおりである。
【００３４】下層パターン１は、リソグラフィ工程を経
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定されることとなる。以下、こ
のマークを用いた重ね合わせ精度の測定方法を示す。
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定されることとなる。以下、こ
のマークを用いた重ね合わせ精度の測定方法を示す。
【００３５】重ね合わせ精度の測定に先がけて、まずＴ
ＩＳ測定を行った。すなわち、上記重ね合わせ精度測定
マークを用い、下層パターン１から選択される第一のパ
ターンと上層パターン２から選択される第二のパターン
とのすべての組み合わせについてＴＩＳ測定を行った。
ＴＩＳ測定は、光学式画像処理方式の測定装置を用いて
行った。
ＩＳ測定を行った。すなわち、上記重ね合わせ精度測定
マークを用い、下層パターン１から選択される第一のパ
ターンと上層パターン２から選択される第二のパターン
とのすべての組み合わせについてＴＩＳ測定を行った。
ＴＩＳ測定は、光学式画像処理方式の測定装置を用いて
行った。
【００３６】ＴＩＳ測定に際し、まず、第一のパターン
および第二のパターンの位置を測定する必要がある。本
実施例では、第一のパターンが四角形の各辺に四個のバ
ー状のパターンが配置された形状を有しており、各バー
状パターンについて以下のように位置決定した。すなわ
ち、光を照射し、得られた反射光の光強度プロファイル
から図２のように左右のエッジ位置ｄ1、ｄ2を検出し、
中心位置ｄを算出した。この中心位置ｄをそのバー状パ
ターンの位置とした。
および第二のパターンの位置を測定する必要がある。本
実施例では、第一のパターンが四角形の各辺に四個のバ
ー状のパターンが配置された形状を有しており、各バー
状パターンについて以下のように位置決定した。すなわ
ち、光を照射し、得られた反射光の光強度プロファイル
から図２のように左右のエッジ位置ｄ1、ｄ2を検出し、
中心位置ｄを算出した。この中心位置ｄをそのバー状パ
ターンの位置とした。
【００３７】以上のようにして四角形の各辺に配置され
た四個のバー状パターンの位置を測定した後、これらの
中心位置を算出した。第一のパターンおよび第二のパタ
ーンについてそれぞれ中心位置を算出した後、これらの
位置のずれｘを測定し、次いで基板を１８０゜回転さ
せ、上記と同様にして中心位置のずれｙを測定した（図
９）。つづいて、ｚ＝（ｘ＋ｙ）／２の値を算出し、こ
れをＴＩＳ測定値とした。
た四個のバー状パターンの位置を測定した後、これらの
中心位置を算出した。第一のパターンおよび第二のパタ
ーンについてそれぞれ中心位置を算出した後、これらの
位置のずれｘを測定し、次いで基板を１８０゜回転さ
せ、上記と同様にして中心位置のずれｙを測定した（図
９）。つづいて、ｚ＝（ｘ＋ｙ）／２の値を算出し、こ
れをＴＩＳ測定値とした。
【００３８】以上のようにして、第一のパターンおよび
第二のパターンのすべての組み合わせについてＴＩＳ測
定を行った。得られたＴＩＳ測定値は、ＴＩＳとｆ（Ｔ
ＩＳ）の両方の誤差を含む。結果を表１に示す。
第二のパターンのすべての組み合わせについてＴＩＳ測
定を行った。得られたＴＩＳ測定値は、ＴＩＳとｆ（Ｔ
ＩＳ）の両方の誤差を含む。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】 表に示された結果から、ＮＯ．３の組み合わせが最も小
さいＴＩＳ測定値を与えることがわかった。この組み合
わせを選択すれば、重ね合わせ精度の測定誤差を表す以
下の式におけるＴＩＳの項とｆ（ＴＩＳ）の項の和を最
小にすることができる。 （重ね合わせ精度の測定誤差）＝ＴＩＳ＋ＷＩＳ＋ｆ
（ＴＩＳ） この結果を踏まえ、上記の組み合わせを選択して実際の
重ね合わせ精度を測定することとした。この方法で重ね
合わせずれを測定した結果と、製造された装置について
電気的に回路間の重ね合わせ精度を測定して得られた結
果とは良好に一致した。これにより、本実施例の方法に
よれば高精度の重ね合わせずれ測定を実現できることが
確認された。
さいＴＩＳ測定値を与えることがわかった。この組み合
わせを選択すれば、重ね合わせ精度の測定誤差を表す以
下の式におけるＴＩＳの項とｆ（ＴＩＳ）の項の和を最
小にすることができる。 （重ね合わせ精度の測定誤差）＝ＴＩＳ＋ＷＩＳ＋ｆ
（ＴＩＳ） この結果を踏まえ、上記の組み合わせを選択して実際の
重ね合わせ精度を測定することとした。この方法で重ね
合わせずれを測定した結果と、製造された装置について
電気的に回路間の重ね合わせ精度を測定して得られた結
果とは良好に一致した。これにより、本実施例の方法に
よれば高精度の重ね合わせずれ測定を実現できることが
確認された。
【００４０】実施例２ 実施例１では、断面が溝形状のパターンからなる重ね合
わせ精度測定マークを用いたが、本実施例では、断面凸
形状のパターンからなる重ね合わせ精度測定マークを用
いた。パターン形状およびパターンの幅を変えたこと以
外は実施例１と同様にして重ね合わせ精度を測定した。
わせ精度測定マークを用いたが、本実施例では、断面凸
形状のパターンからなる重ね合わせ精度測定マークを用
いた。パターン形状およびパターンの幅を変えたこと以
外は実施例１と同様にして重ね合わせ精度を測定した。
【００４１】本実施例の重ね合わせ精度測定マークを図
３に示す。下層パターン１は３本の異なる幅のパターン
１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一方、上層パタ
ーン２は２本の異なる幅のパターン２ａ、２ｂから構成
されている。各パターンの幅は表２に記載されていると
おりである。
３に示す。下層パターン１は３本の異なる幅のパターン
１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一方、上層パタ
ーン２は２本の異なる幅のパターン２ａ、２ｂから構成
されている。各パターンの幅は表２に記載されていると
おりである。
【００４２】下層パターン１は、リソグラフィ工程を経
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定される。
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定される。
【００４３】重ね合わせ精度の測定に先がけて、実施例
１と同様にしてＴＩＳ測定を行った。第一のパターンお
よび第二のパターンのすべての組み合わせについてＴＩ
Ｓ測定を行った結果を表２に示す。
１と同様にしてＴＩＳ測定を行った。第一のパターンお
よび第二のパターンのすべての組み合わせについてＴＩ
Ｓ測定を行った結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】 表に示された結果から、ＮＯ．１０の組み合わせが最も
小さいＴＩＳ測定値を与えることがわかった。この結果
を踏まえ、上記の組み合わせを選択して実際の重ね合わ
せ精度を測定することとした。この方法で重ね合わせず
れを測定した結果と、製造された装置について電気的に
回路間の重ね合わせ精度を測定して得られた結果とは良
好に一致した。これにより、本実施例の方法によれば高
精度の重ね合わせずれ測定を実現できることが確認され
た。
小さいＴＩＳ測定値を与えることがわかった。この結果
を踏まえ、上記の組み合わせを選択して実際の重ね合わ
せ精度を測定することとした。この方法で重ね合わせず
れを測定した結果と、製造された装置について電気的に
回路間の重ね合わせ精度を測定して得られた結果とは良
好に一致した。これにより、本実施例の方法によれば高
精度の重ね合わせずれ測定を実現できることが確認され
た。
【００４５】実施例３ 本実施例では、図１０のように、下層パターンのみを複
数のパターンとした。下層パターン１は３本の異なる幅
のパターン１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一
方、上層パターン２は単一のパターンである。パターン
の幅は表３に記載したとおりである。
数のパターンとした。下層パターン１は３本の異なる幅
のパターン１ａ、１ｂ、１ｃから構成されている。一
方、上層パターン２は単一のパターンである。パターン
の幅は表３に記載したとおりである。
【００４６】下層パターン１は、リソグラフィ工程を経
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定される。実施例１と同様にし
て第一のパターンおよび第二のパターンのすべての組み
合わせについてＴＩＳ測定を行った。結果を表３に示
す。
て第一の層３中に形成されたものである。第一の層３の
別の箇所には第一の回路パターン（不図示）が形成され
ている。一方、上層パターン２はリソグラフィ工程を経
て第二の層４中に形成されたものである。第二の層４の
別の箇所には、第二の回路パターン（不図示）が形成さ
れている。下層パターン１と上層パターン２の位置のず
れを測定することにより、第一および第二の回路パター
ンの重ね合わせ精度が測定される。実施例１と同様にし
て第一のパターンおよび第二のパターンのすべての組み
合わせについてＴＩＳ測定を行った。結果を表３に示
す。
【００４７】
【表３】 表に示された結果から、第一のパターンとしてＮＯ．１
３を選択した組み合わせが最も小さいＴＩＳ測定値を与
えることがわかった。この結果を踏まえ、上記の組み合
わせを選択して実際の重ね合わせ精度を測定することと
した。この方法で重ね合わせずれを測定した結果と、製
造された装置について電気的に回路間の重ね合わせ精度
を測定して得られた結果とは良好に一致した。これによ
り、本実施例の方法によれば高精度の重ね合わせずれ測
定を実現できることが確認された。
３を選択した組み合わせが最も小さいＴＩＳ測定値を与
えることがわかった。この結果を踏まえ、上記の組み合
わせを選択して実際の重ね合わせ精度を測定することと
した。この方法で重ね合わせずれを測定した結果と、製
造された装置について電気的に回路間の重ね合わせ精度
を測定して得られた結果とは良好に一致した。これによ
り、本実施例の方法によれば高精度の重ね合わせずれ測
定を実現できることが確認された。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
層パターンが複数の幅の異なるパターンからなるため、
この中から選ばれる第一のパターンと上層パターンを組
み合わせ、すべての組み合わせについてＴＩＳを測定す
ることで、ＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和の最も小さい
パターン幅を知ることができる。このため、このパター
ン幅を選択して重ね合わせ精度を測定することで、従来
困難であったｆ（ＴＩＳ）低減が可能となり、高精度の
重ね合わせ精度の測定を実現することができる。また、
上層パターンも複数の幅の異なるパターンからなるもの
とすることにより、下層パターンを複数パターンとした
こととの相乗効果が得られ、ｆ（ＴＩＳ）の値をより低
減でき、重ね合わせ精度の測定精度が一層向上する。
層パターンが複数の幅の異なるパターンからなるため、
この中から選ばれる第一のパターンと上層パターンを組
み合わせ、すべての組み合わせについてＴＩＳを測定す
ることで、ＴＩＳおよびｆ（ＴＩＳ）の和の最も小さい
パターン幅を知ることができる。このため、このパター
ン幅を選択して重ね合わせ精度を測定することで、従来
困難であったｆ（ＴＩＳ）低減が可能となり、高精度の
重ね合わせ精度の測定を実現することができる。また、
上層パターンも複数の幅の異なるパターンからなるもの
とすることにより、下層パターンを複数パターンとした
こととの相乗効果が得られ、ｆ（ＴＩＳ）の値をより低
減でき、重ね合わせ精度の測定精度が一層向上する。
【図１】本発明の重ね合わせ精度測定用マークの構造を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明の重ね合わせ精度測定方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】本発明の重ね合わせ精度測定用マークの構造を
示す図である。
示す図である。
【図４】重ね合わせ精度の測定方法を説明するための図
である。
である。
【図５】重ね合わせ精度測定用マークの一例を示す図で
ある。
ある。
【図６】重ね合わせ精度測定用マークの一例を示す図で
ある。
ある。
【図７】重ね合わせ精度測定用マークの一例を示す図で
ある。
ある。
【図８】従来の重ね合わせ精度測定用マークの一例を示
す図である。
す図である。
【図９】ＴＩＳ測定方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の重ね合わせ精度測定用マークの構造
を示す図である。
を示す図である。
１ 下層パターン １ａ パターン １ｂ パターン １ｃ パターン ２ 上層パターン ２ａ パターン ２ｂ パターン ３ 第一の層 ４ 第二の層
Claims (17)
- 【請求項１】 第一の回路パターンの上部に第二の回路
パターンを形成する際の重ね合わせ精度を測定するため
に用いられる重ね合わせ精度測定マークであって、第一
の回路パターンと同じ層の所定箇所に形成された線状ま
たはフレーム形状の下層パターンと、第二の回路パター
ンと同じ層の所定箇所に形成された線状またはフレーム
形状の上層パターンとを備え、前記下層パターンが複数
の幅の異なるパターンからなることを特徴とする重ね合
わせ精度測定マーク。 - 【請求項２】 前記上層パターンが複数の幅の異なるパ
ターンからなることを特徴とする請求項１に記載の重ね
合わせ精度測定マーク。 - 【請求項３】 前記上層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1≧２Ｗ2であることを特徴とする請求項２に記載の重
ね合わせ精度測定マーク。 - 【請求項４】 前記上層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1とＷ2の差が０．５μｍ以上であることを特徴とする
請求項２または３に記載の重ね合わせ精度測定マーク。 - 【請求項５】 前記上層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1が５μｍ以下であってＷ2が０．１μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項２乃至４いずれかに記載の重ね合
わせ精度測定マーク。 - 【請求項６】 前記下層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1≧２Ｗ2であることを特徴とする請求項１乃至５いず
れかに記載の重ね合わせ精度測定マーク。 - 【請求項７】 前記下層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1とＷ2の差が０．５μｍ以上であることを特徴とする
請求項１乃至６いずれかに記載の重ね合わせ精度測定マ
ーク。 - 【請求項８】 前記下層パターンに含まれる複数のパタ
ーンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたとき、
Ｗ1が５μｍ以下であってＷ2が０．１μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の重ね合
わせ精度測定マーク。 - 【請求項９】 基板に設けられた第一の回路パターンの
上部に第二の回路パターンを形成する際の重ね合わせ精
度を測定する方法であって、第一の回路パターンと同じ
層の所定箇所に形成され幅の異なる複数のパターンから
なる線状またはフレーム形状の下層パターンと、第二の
回路パターンと同じ層の所定箇所に形成された線状また
はフレーム形状の上層パターンとを備えた重ね合わせ精
度測定マークを用い、前記下層パターンに含まれる一の
パターンを第一のパターンとし、前記上層パターンを第
二のパターンとして、第一のパターンと第二のパターン
のすべての組み合わせについて下記ステップ（ａ）〜
（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる組み合わせを選択し
た後、該組み合わせを用いて前記重ね合わせ精度を測定
することを特徴とする重ね合わせ精度測定方法。 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップ - 【請求項１０】 基板に設けられた第一の回路パターン
の上部に第二の回路パターンを形成する際の重ね合わせ
精度を測定する方法において、第一の回路パターンと同
じ層の所定箇所に形成され幅の異なる複数のパターンか
らなる線状またはフレーム形状の下層パターンと、第二
の回路パターンと同じ層の所定箇所に形成され幅の異な
る複数のパターンからなる線状またはフレーム形状の上
層パターンとを備えた重ね合わせ精度測定マークを用
い、前記下層パターンに含まれる一のパターンを第一の
パターンとし、前記上層パターンに含まれる一のパター
ンを第二のパターンとして、第一のパターンと第二のパ
ターンのすべての組み合わせについて下記ステップ
（ａ）〜（ｃ）を行い、ｚの値が最小となる組み合わせ
を選択した後、該組み合わせを用いて前記重ね合わせ精
度を測定することを特徴とする重ね合わせ精度測定方
法。 （ａ）前記基板を第一の位置に配置して第一のパターン
と第二のパターンの相対的な位置ずれｘを測定するステ
ップ （ｂ）第一の位置に対して前記基板の法線方向を中心に
して１８０度回転させた第二の位置に前記基板を配置
し、第一のパターンと第二のパターンの相対的な位置ず
れｙを測定するステップ （ｃ）ｘとｙの平均値ｚを算出するステップ - 【請求項１１】 前記上層パターンが複数の幅の異なる
パターンからなることを特徴とする請求項１０に記載の
重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項１２】 前記上層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1≧２Ｗ2であることを特徴とする請求項１０また
は１１に記載の重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項１３】 前記上層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1とＷ2の差が０．５μｍ以上であることを特徴と
する請求項１０乃至１２いずれかに記載の重ね合わせ精
度測定方法。 - 【請求項１４】 前記上層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1が５μｍ以下であってＷ2が０．１μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項１０乃至１３いずれかに記載
の重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項１５】 前記下層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1≧２Ｗ2であることを特徴とする請求項９乃至１
４いずれかに記載の重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項１６】 前記下層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1とＷ2の差が０．５μｍ以上であることを特徴と
する請求項９乃至１５いずれかに記載の重ね合わせ精度
測定方法。 - 【請求項１７】 前記下層パターンに含まれる複数のパ
ターンの幅のうち最大幅をＷ1、最小幅をＷ2としたと
き、Ｗ1が５μｍ以下であってＷ2が０．１μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項９乃至１６いずれかに記載の
重ね合わせ精度測定方法。
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|---|---|---|---|
| JP03753999A JP3248580B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 重ね合わせ精度測定マークおよび重ね合わせ精度測定方法 |
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| JP03753999A JP3248580B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 重ね合わせ精度測定マークおよび重ね合わせ精度測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005529488A (ja) * | 2002-06-05 | 2005-09-29 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 向上された自動プロセス制御のためのオーバレイ診断の利用 |
| KR100787941B1 (ko) | 2006-07-13 | 2007-12-24 | 삼성전자주식회사 | 중첩 마크를 갖는 포토 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| JP6014845B1 (ja) * | 2015-07-07 | 2016-10-26 | オーロステクノロジー， インク． | オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイの計測方法、および半導体デバイスの製造方法 |
| JP6063602B1 (ja) * | 2016-05-19 | 2017-01-18 | オーロステクノロジー， インク． | オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法及び半導体デバイスの製造方法 |
| EP1851507A4 (en) * | 2005-02-25 | 2017-05-10 | Nanometrics Incorporated | Methods and systems for determining overlay error based on target image symmetry |
| CN114518693A (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 中国科学院微电子研究所 | 套刻误差补偿方法及光刻曝光方法 |
-
1999
- 1999-02-16 JP JP03753999A patent/JP3248580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005529488A (ja) * | 2002-06-05 | 2005-09-29 | ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション | 向上された自動プロセス制御のためのオーバレイ診断の利用 |
| JP4677231B2 (ja) * | 2002-06-05 | 2011-04-27 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 向上された自動プロセス制御のためのオーバレイ診断の利用 |
| EP1851507A4 (en) * | 2005-02-25 | 2017-05-10 | Nanometrics Incorporated | Methods and systems for determining overlay error based on target image symmetry |
| KR100787941B1 (ko) | 2006-07-13 | 2007-12-24 | 삼성전자주식회사 | 중첩 마크를 갖는 포토 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| US7732105B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-06-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask with overlay mark and method of fabricating semiconductor device |
| JP6014845B1 (ja) * | 2015-07-07 | 2016-10-26 | オーロステクノロジー， インク． | オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイの計測方法、および半導体デバイスの製造方法 |
| JP6063602B1 (ja) * | 2016-05-19 | 2017-01-18 | オーロステクノロジー， インク． | オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法及び半導体デバイスの製造方法 |
| CN114518693A (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 中国科学院微电子研究所 | 套刻误差补偿方法及光刻曝光方法 |
| CN114518693B (zh) * | 2020-11-19 | 2024-05-17 | 中国科学院微电子研究所 | 套刻误差补偿方法及光刻曝光方法 |
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| JP3248580B2 (ja) | 2002-01-21 |
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