JP2002329662A - オーバレイキー及びその製造方法とこれを利用したオーバレイ精度の測定方法 - Google Patents

オーバレイキー及びその製造方法とこれを利用したオーバレイ精度の測定方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い測定信頼度を有し、製造工程中にオーバ
レイ精度を測定できるオーバレイキーおよびその製造方
法とこれを利用したオーバレイ精度の測定方法を提供す
る。 【解決手段】 オーバレイキーは第１主オーバレイパタ
ーンと第１補助オーバレイパターンを備える第１オーバ
レイキー、及び第２主オーバレイパターンと第２補助オ
ーバレイパターンを備える第２オーバレイキーを有して
おり、第２補助オーバレイパターンは第１補助オーバレ
イパターンに対応する位置に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のオーバ
レイキー（ｏｖｅｒｌａｙ ｋｅｙ）及びこれを利用し
てオーバレイ精度を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置が高集積化されるのにともな
って、ウェーハ上に形成されるパターンが稠密になって
いる。特にセル領域では周辺領域に比べてパターン密度
が非常に高い。これらのセル領域や周辺領域に形成され
る素子は薄膜蒸着工程及び薄膜のパターニング工程を何
度も反復遂行して製造される。
【０００３】このようなパターン形成工程すなわち、フ
ォトエッチング工程で最も重要な要素の一つは、先行ス
テップでウェーハ上に既に形成された薄膜と現在のステ
ップで新しくパターニングされる薄膜との間のミスアラ
イメント精度（不整合の度合）、すなわちオーバレイ精
度である。このようなウェーハ上に既に形成された薄膜
と新しくパターニングされる薄膜との間のオーバレイ精
度を測定するためには、オーバレイキーが用いられる。
【０００４】図３３ないし図３５は、従来のオーバレイ
キーを図示したものである。オーバレイキー１００は第
１オーバレイキー１０と第２オーバレイキー１５とを有
する。そして、第１オーバレイキー１０と第２オーバレ
イキー１５との間の距離を測定することによって、先行
ステップでウェーハ上に既に形成された薄膜と現在のス
テップで形成される薄膜との間のオーバレイ精度を測定
することができる。
【０００５】従来の技術によれば、前記第２オーバレイ
キー１５と第１オーバレイキー１０との間の距離を測定
してオーバレイ精度を決定するために、オーバレイ測定
装置を利用した光学的な方法が用いられている。より具
体的には、先行ステップで形成された第１オーバレイキ
ーと現在のステップで形成された第２オーバレイキーと
の間の光学的コントラスト差を光学顕微鏡を通して測定
してオーバレイ精度を測定する。
【０００６】図３６ないし図３７を参照して、従来のオ
ーバレイキーを利用したオーバレイ測定方法を説明する
と次のようになる。
【０００７】図３６は、従来のオーバレイキー１００の
平面構造を図示したものであって、図３７は図３６の２
Ｂ−２Ｂ線に沿うオーバレイキーの断面構造を図示した
ものである。
【０００８】図３６において、参照番号５は、オーバレ
イ測定装置（図示せず）によって測定される範囲を示
す。このような測定されるべき範囲は、図３５を参照す
ると、最大でも、第２オーバレイキー１５の２本の平行
した外側ラインが外へ延長した仮想のラインによって定
義された領域内であって前記第２オーバレイキー１５の
各々の辺（図３５の１１参照）に対応した部分内に制限
される。
【０００９】図３７において、オーバレイキー１００上
に前記オーバレイ測定装置を位置させた後、前記オーバ
レイキー１００に光１０６が照射される。前記オーバレ
イキー１００に照射された光は第１オーバレイキー１０
と第２オーバレイキー１５から反射されて前記オーバレ
イ測定装置の光センサーに向かう。
【００１０】しかし、第１オーバレイキー１０と第２オ
ーバレイキー１５の夫々の両端部では入射された光は散
乱される。したがって、上記の両端部では少量の反射光
のみが前記光センサーに向かう。その結果、光センサー
によって検出された光は図３７に示されるような波形
（分布）Ｓを形成する。波形Ｓから分かるように、前記
第１オーバレイキー１０と第２オーバレイキー１５間の
距離ｄ１、ｄ２を測定することによって、ミスアライメ
ント精度、すなわちオーバレイ精度を測定できる。すな
わちオーバレイ精度は（ｄ１−ｄ２）／２となる。
【００１１】上述したような従来のオーバレイ測定方法
は、オーバレイ測定装置内の光学顕微鏡を通してオーバ
レイキーのオーバレイ精度を測定するものである。しか
しながら、このような従来のオーバレイ測定方法によれ
ば、第２オーバレイキーは常にフォトレジストで作られ
るために第２オーバレイキーからの反射光についてはコ
ントラストが高くなり計測信頼度が高い反面、第１オー
バレイキーに関しては、第１オーバレイキー形成後に多
段階の後続工程が進められるため、第１オーバレイキー
の上に薄膜が積層されて、第１オーバレイキーからの反
射光についてのコントラストが低くなるとともに、キー
の変形などが発生して計測信頼度が低下する。
【００１２】実際に、基板に金属膜を形成する工程の場
合には、金属グレーン（ｍｅｔａｌｇｒａｉｎ）の存在
によりオーバレイ測定の誤差が大きくなる。また、金属
蒸着装備によってオーバレイキー上に金属膜が非対称的
に蒸着される場合が発生するためにオーバレイ精度に対
する計測信頼度が低下する。また、ＣＭＰ工程（化学的
機械的研磨工程）進行後には、オーバレイキーの変形な
どが発生してオーバレイ測定誤差が大きくなるという問
題点がある。
【００１３】このようにオーバレイ計測信頼度が低下す
る場合には大きな計測誤差が発生するが、これを確認す
るためにはウェーハを垂直方向に切断してその断面をＳ
ＥＭで観察することによってオーバレイ精度を測定する
しかなく、更に垂直に切断されてしまったウェーハは捨
てるしかなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
測定信頼度を有するオーバレイキーを提供することにあ
る。
【００１５】本発明の他の目的は、製造工程中にオーバ
レイ精度を測定できるオーバレイキーを提供することに
ある。
【００１６】本発明のさらに他の目的は、高い測定信頼
度を有するオーバレイ精度を測定する方法を提供するこ
とにある。
【００１７】本発明の他の目的は、製造工程中にオーバ
レイ精度を測定する方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明のオーバレイキーは、第１主オーバレイパター
ン及び第１補助オーバレイパターンを備える第１オーバ
レイキーと、第２主オーバレイパターン及び第２補助オ
ーバレイパターンを備える第２オーバレイキーとを有し
ており、前記第２補助オーバレイパターンは前記第１補
助オーバレイパターンに対応する位置に形成されること
を特徴とする。
【００１９】本発明のオーバレイキーの製造方法は、第
１主オーバレイパターンと第１補助オーバレイパターン
とを備える第１オーバレイキーをウェーハ上に形成する
段階と、前記第１オーバレイキーが形成された前記ウェ
ーハ全面に中間層を形成する段階と、第２主オーバレイ
パターンと前記第１補助オーバレイパターンに対応する
位置に形成される第２補助オーバレイパターンとを備え
る第２オーバレイキーを前記中間層上に形成する段階
と、前記第２補助オーバレイパターンをマスクとして用
いて中間層をエッチングして前記第２補助オーバレイパ
ターンを中間層に転写する段階と、を含む。
【００２０】本発明のオーバレイ精度を測定する方法
は、第１主オーバレイパターン及び第１補助オーバレイ
パターンを備える第１オーバレイキーと、第２主オーバ
レイパターン及び前記第１補助オーバレイパターンに対
応する位置に形成された第２補助オーバレイパターンを
備える第２オーバレイキーを提供する段階と、前記第１
及び第２主オーバレイパターンを利用して第１オーバレ
イ精度を測定する段階と、前記第１及び第２補助オーバ
レイパターンを利用して第２オーバレイ精度を測定する
段階と、前記第１及び第２オーバレイ精度を相互に比較
する段階とを含むことを特徴とする。
【００２１】前記第１オーバレイ精度は、光学顕微鏡を
利用して測定され、前記第２オーバレイ精度はインライ
ンＳＥＭ（ｉｎ−ｌｉｎｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を利用して測定さ
れる。
【００２２】前記第１及び第２オーバレイキーは、枠形
状部分（フレーム状部分）を有する。前記第１補助オー
バレイパターンは前記第１オーバレイキーのコーナー部
に形成される。前記第１主オーバレイパターンの長さは
前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長さと
同一である。前記第１主オーバレイパターンは前記第２
主オーバレイパターンの平行した２本の外側ラインを延
長した仮想のラインにより定義される領域に位置する。
前記第１補助オーバレイパターンは相互に離隔された複
数の棒状のパターンを有していてもよい。前記第２補助
オーバレイパターンは相互に離隔された複数の穴状のパ
ターンを有していてもよい。隣接した２本の棒状のパタ
ーンの間隔は上記穴状のパターンの幅より狭い。前記第
２補助オーバレイパターンは、第１補助オーバレイパタ
ーンにおける前記棒状のパターンより狭い幅を有した複
数の第２の棒状のパターンを有している。また、他の例
として、前記第１補助オーバレイパターンは複数の穴状
のパターンを有しており、前記第２補助オーバレイパタ
ーンは複数の棒状のパターンを有しており、前記第１補
助オーバレイパターンの穴状のパターンの幅は前記第２
補助オーバレイパターンの棒状のパターンの幅より大き
い、という構成を採用することもできる。前記第１及び
第２オーバレイキーは実質的に矩形の形状を有していて
もよい。前記第１補助オーバレイパターンは前記第１オ
ーバレイキーのコーナー部に隣接した位置に形成され
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに具体的に説
明するために本発明による一実施例を添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。
【００２４】図１ないし図３は、本発明の第１実施例に
よるオーバレイキーの構造を図示する。本発明のオーバ
レイキー２００は第１及び第２オーバレイキー２０、２
５で構成される。前記第１及び第２オーバレイキー２
０、２５は少なくとも枠形状部分(フレーム形状部分)を
有する。しかし、前記第１及び第２オーバレイキー２
０、２５の形態は、後述するように、この場合に制限さ
れない。前記第１オーバレイキー２０は第１主オーバレ
イパターン３００と第１補助オーバレイパターン３１０
とを備えており、前記第２オーバレイキー２５は第２主
オーバレイパターン３２０と第２補助オーバレイパター
ン３３０とを備えている。
【００２５】前記第１主オーバレイパターン３００は、
前記第２オーバレイキー２５の２本の平行した外側ライ
ンを外へ延長した仮想のラインにより定義された第１オ
ーバレーキー上の領域に位置しており、第２オーバレイ
キー２５の各辺に対応して形成される。一方、前記第１
補助オーバレイパターン３１０は前記第１オーバレイキ
ー２０のコーナー部分に形成される。前記第１主オーバ
レイパターン３００の長さは、前記第２主オーバレイパ
ターン３２０の対応する側辺の長さと同一であることが
好ましい。しかしながら、前記第１主オーバレイパター
ン３００の長さは、前記第２主オーバレイパターン３２
０の対応する側辺の長さよりも長くてもかまわない。ま
た、前記第２補助オーバレイパターン３３０は前記第１
補助オーバレイパターン３１０と対応する位置に形成さ
れる。
【００２６】したがって、図３に示したように、前記第
１及び第２オーバレイキー２０、２５が相互にアライン
（整合）された際、前記第１主オーバレイパターン３０
０は前記第２主オーバレイパターン３２０に対応して、
前記第１補助オーバレイパターン３１０は前記第２補助
オーバレイパターン３３０に対応する。しかしながら、
第２補助オーバレイパターン３３０は第１補助オーバレ
イパターン３１０に対応する位置に形成される一方、前
記第２主オーバレイパターン３２０は前記第１主オーバ
レイパターン３００に対応しない位置に形成される。
【００２７】ここで、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン３００、３２０は、オーバレイ測定装置を利用し
て、前記第１及び第２オーバレイキー間のミスアライメ
ント精度、すなわち、先行して形成された層と現在形成
された層との間のオーバレイ精度を測定するために用い
られる。前記第１及び第２補助オーバレイパターン３１
０、３３０は、インラインＳＥＭを利用して、前記第１
及び第２オーバレイキー２０、２５間のオーバレイ精度
を測定するために用いられる。
【００２８】すなわち、オーバレイ精度を測定するため
に、本発明はオーバレイ測定装置の光学顕微鏡を用いる
光学的な方法のみならず、インラインＳＥＭを利用する
検査を利用する。前記光学的な方法によって測定された
オーバレイ精度とインラインＳＥＭを利用して測定され
たオーバレイ精度は相互に比較される。したがって、オ
ーバレイ精度を正確に測定することができて、高い測定
信頼度を提供することができる。
【００２９】図４ないし図６は、本発明による第１及び
第２補助オーバレイパターンを図示する。図４は第１補
助オーバレイパターン３１０を示した図面である。図４
に示したように、第１補助オーバレイパターン３１０は
規則的な間隔ｄ４１で相互に離隔された複数本の棒状パ
ターン（以下「バーパターン」という）３１１を含む。
【００３０】図５は、第２補助オーバレイパターンを示
した図面である。図５に示したように、前記第２補助オ
ーバレイパターンは規則的な間隔で相互に離隔された複
数個の穴状パターン（以下「ホールパターン」という）
３３１を含んでいる。望ましくは、前記第２補助オーバ
レイパターンにおける前記ホールパターン３３１の幅ｄ
４２は前記第１補助オーバレイパターン３１０における
隣接した２本のバーパターン３３１間の間隔ｄ４１より
大きい。
【００３１】図６に示したように、前記第１及び第２補
助オーバレイパターン３１０、３３０が相互にアライン
された際、オーバレイ精度すなわちオーバレイ精度を測
定するために、前記第２補助オーバレイパターン３３０
における前記ホールパターン３３１の両エッジから前記
第１補助オーバレイパターン３１０の前記バーパターン
３１１の両エッジまでの距離が各々測定される。
【００３２】図７ないし図１１は、図６のＶ−Ｖライン
に沿って切断された断面図であって、本発明のオーバレ
イキーを製造するための工程を図示する。
【００３３】図７に示したように、下部層２０２がウェ
ーハ２０１上に蒸着される。
【００３４】図８に示したように、前記第１オーバレイ
キー２０を形成するためのマスク（図示せず）を利用し
て、前記下部層２０２がパターニングされて第１主オー
バレイパターン３００（図示せず）と前記第１補助オー
バレイパターン３１０を有した第１オーバレイキー２０
を形成する。前記第１補助オーバレイパターン３１０は
前記複数のバーパターン３１１を含んでいる。
【００３５】その後、図９に示したように、層間絶縁膜
２０３が前記複数本のバーパターン３１１を覆いながら
前記ウェーハ２０１の全面上に蒸着される。ここでは、
前記絶縁層２０３のみが前記ウェーハ２０１上に蒸着さ
れているが、前記第２オーバレイキー２５が形成される
までに、他の多くの後続工程を遂行できる。たとえば、
絶縁層２０３以外の膜を積層することもでき、ＣＭＰな
どの処理がされてもよいその後、図１０に示したよう
に、フォトレジストが前記層間絶縁膜２０３の全面に塗
布される。第２オーバレイキー２５を形成するためのマ
スク（図示せず）を利用して、前記フォトレジストをパ
ターニングして第２主オーバレイパターン３２０（図示
せず）と第２補助オーバレイパターン３３０とを有する
第２オーバレイキー２５を形成する。前記第２補助オー
バレイパターン３３０は複数のホールパターン３３１を
有しており、前記第２補助オーバレイパターン３３０は
前記第１補助オーバレイパターン３１０に対応する位置
に形成される。
【００３６】最後に、図１１に示したように、前記第１
及び第２オーバレイキー２０、２５間のミスアライメン
トの精度をインラインＳＥＭを利用して測定するため
に、前記層間絶縁層２０３をエッチングする。すなわ
ち、前記第２補助オーバレイパターン３３０をマスクと
して用いて前記層間絶縁層２０３をエッチングする。そ
の結果、前記第２補助オーバレイパターン３３０が前記
層間絶縁層２０３に転写される。したがって、前記層間
絶縁層２０３は前記第２補助オーバレイパターン３３０
の前記ホールパターン３３１に対応するコンタクトホー
ルパターン２０４を有することとなる。
【００３７】本発明の実施例によってオーバレイ精度を
測定する方法は次のとおりである。まず、図３６及び図
３７に示したように、まずオーバレイ測定装置の光学顕
微鏡を利用して前記第１及び第２主オーバレイパターン
３００、３２０のオーバレイ精度を測定する。その後、
図１１に示したように前記コンタクトホールパターン２
０４を前記層間絶縁層２０３に形成した後、相互にアラ
インされた前記第１及び第２補助オーバレイパターン３
１０、３３０をインラインＳＥＭを利用して観察して図
１２のイメージを得る。前記第１補助オーバレイパター
ン３１０の前記バーパターン３１１と前記第２補助オー
バレイパターン３３０のホールパターン３３１との間の
距離ｄ５１、ｄ５２をインラインＳＥＭを利用して測定
することによって、前記第１及び第２補助オーバレイパ
ターン３１０、３３０間のオーバレイ精度を測定するこ
とができる。
【００３８】その後、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン３００、３２０間のミスアライメントの精度と前
記第１及び第２補助オーバレイパターン３１０、３３０
間のミスアライメントの精度とを比較する。
【００３９】上述したように、オーバレイ精度を測定す
るために、本発明の実施例は２種の測定法、すなわち光
学測定法とインラインＳＥＭ測定法を併用する。したが
って、先行して形成された層と現在形成される層との間
のオーバレイ精度を、製造工程中であっても測定するこ
とができて、オーバレイ精度を非常に正確に測定するこ
とができるようになる。
【００４０】図１３ないし図１５は、本発明の第１実施
例によるオーバレイキー２００において、補助オーバレ
イパターン４００の第２例を図示したものである。
【００４１】図１３は、第１補助オーバレイパターンを
示す平面図である。前記第１補助オーバレイパターン４
１０は規則的な間隔ｄ７２で相互に離隔された複数本の
第１バーパターン４１１を有している。前記第１バーパ
ターン４１１は幅ｄ７１を有しており、間隔ｄ７２と幅
ｄ７１の合計はｄ７３になる。
【００４２】図１４は、第２補助オーバレイパターンを
示す平面図である。前記第２補助オーバレイパターン４
３０は規則的な間隔ｄ７５で相互に離隔された複数本の
第２バーパターン４３１を有している。前記第２バーパ
ターン４３１は幅ｄ７４を有しており、間隔ｄ７５と幅
ｄ７４の合計はｄ７６になる。
【００４３】望ましくは、ｄ７３とｄ７６は同一な距離
であって、前記第１バーパターン４１１の幅ｄ７１は前
記第２バーパターン４３１の幅ｄ７４より大きく、間隔
ｄ７２が間隔ｄ７６より狭い。図１５に示したように、
前記第１及び第２バーパターン４１１、４３１は互いに
対応する位置に配設される。
【００４４】図１６は、図１５のＶＩＩ−ＶＩＩライン
を沿って切断された断面図であって、インラインＳＥＭ
を利用してオーバレイ精度を測定するために前記第２補
助オーバレイパターン４３０を前記層間絶縁層に転写し
た後完成された補助オーバレイパターンを示す。
【００４５】前記層間絶縁層のパターン２２２と前記第
２補助オーバレイパターン４３０のバーパターン４３１
は同一な形態と配置を有する。したがって、前記層間絶
縁層のパターン２２２の両エッジと前記第１補助オーバ
レイパターン４１０のバーパターン４１１の両エッジ間
の距離ｄ８１、ｄ８２を各々測定することによってオー
バレイ精度を測定することができる。
【００４６】図１７ないし図１９は、第１及び第２補助
オーバレイパターンの第３実施例を示す平面図である。
図１７は第１補助オーバレイパターンを示す。図１７に
示したように、第１補助オーバレイパターン５１０は複
数のホールパターン５１１を含んでいる。前記ホールパ
ターン５１１は幅ｄ９１を有する。図１８は第２補助オ
ーバレイパターン５３０を示す。図１８に示したよう
に、前記第２補助オーバレイパターン５３０は複数のバ
ーパターン５３１を含んでいる。前記バーパターン５３
１は幅ｄ９２を有する。
【００４７】図１９に示したように、前記第１補助オー
バレイパターン５１０のホールパターン５１１と前記第
２補助オーバレイパターン５３０のバーパターン５３１
は相互に対応する位置に配設される。望ましくは前記第
１補助オーバレイパターン５１０の前記ホールパターン
５１１の幅ｄ９１は前記第２補助オーバレイパターン５
３０のバーパターン５３１の幅ｄ９２より広い。
【００４８】図２０は、図１９のＸ−Ｘラインを沿って
切断された断面図であって、インラインＳＥＭを利用し
てオーバレイ精度を測定するために、前記第２補助オー
バレイパターン５３０が前記層間絶縁膜に転写された後
における完成された補助オーバレイパターンを示す。前
記層間絶縁層のパターン２３２と前記第２補助オーバレ
イパターン５３０のバーパターン５３１は同一な形態と
配置を有する。したがって、前記絶縁層の該パターン２
３２と前記第１補助オーバレイパターン５１０のホール
パターン５１１間の距離ｄ１１、ｄ１２を各々測定する
ことによってオーバレイ精度を測定することができる。
【００４９】図２１ないし図２３は、本発明の第２実施
例によるオーバレイキーの構造を図示したものである。
図２１及び図２２に示したように、前記オーバレイキー
６００は第１及び第２オーバレイキー３０、３５を有し
ている。前記第１及び第２オーバレイキー３０、３５は
矩形形状となっている。前記第１オーバレイキー３０は
第１主オーバレイパターン６４０及び第１補助オーバレ
イパターン６１０を有している。前記第２オーバレイキ
ー３５は第２主オーバレイパターン６２０及び第２補助
オーバレイパターン６３０を有している。前記第１補助
オーバレイパターン６１０は、前記第２オーバレイキー
３５の２本の平行した外側ラインを外へ延長した仮想の
ラインによって定義された領域内に位置せず、前記第２
オーバレイキー３５の各辺に対応しない第１オーバレイ
キー３０の一部分に形成される。換言すれば、前記第１
補助オーバレイパターン６１０は前記第１オーバレイキ
ー３０のコーナー部に形成される。前記第２オーバレイ
キー３５の前記第２補助オーバレイパターン６３０は前
記第１補助オーバレイパターン６１０に対応する位置に
形成される。また、前記第１主オーバレイパターン６４
０の長さは前記第２主オーバレイパターン６２０の対応
する辺の長さと同一である。しかしながら、前記第１主
オーバレイパターン６４０の長さは前記第２主オーバレ
イパターン６２０の対応する辺の長さよりも長くてもよ
い。
【００５０】したがって、図２３に示したように、前記
第１及び第２オーバレイキー３０、３５が相互にアライ
ンされる際、前記第１主オーバレイパターン６４０は前
記第２主オーバレイパターン６２０に対応して、前記第
１補助オーバレイパターン６１０は前記第２補助オーバ
レイパターン６３０に対応する。
【００５１】ここで、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン６４０、６２０は、オーバレイ測定装置を利用し
て、前記第１及び第２オーバレイキー間のミスアライメ
ントの精度、すなわち、先行して形成された層と現在形
成される層との間のオーバレイ精度を測定することに用
いられる。また、前記第１及び第２補助オーバレイパタ
ーン６１０、６３０は、インラインＳＥＭを利用して、
前記第１及び第２オーバレイキー３０、３５間のオーバ
レイ精度を測定することに用いられる。
【００５２】前記第１及び第２補助オーバレイパターン
６１０、６３０は、図４ないし図６、図１３ないし図１
５、及び図１７ないし図１９に示されたものと同様に、
多様な形態を有することができる。
【００５３】図２４ないし図２６は、本発明の第３実施
例によるオーバレイキーの構造を図示したものである。
図２４及び図２５に示したように、オーバレイキー７０
０は第１及び第２オーバレイキー４０、４５を含んでい
る。前記第１及び第２オーバレイキー４０、４５は実質
的に矩形形状を有する。前記第１オーバレイキー４０は
第１主オーバレイパターン７４０及び第１補助オーバレ
イパターン７１０を有している。前記第２オーバレイキ
ー４５は第２主オーバレイパターン７２０及び第２補助
オーバレイパターン７３０を有している。
【００５４】前記第１補助オーバレイパターン７１０
は、前記第２オーバレイキー４５の２本の平行した外側
ラインを外へ延長した仮想のラインによって定義される
領域に位置することなく、前記第２オーバレイキー４５
の各辺に対応しない第１オーバレイキー４０の外側領域
に形成される。より具体的には、前記第１補助オーバレ
イパターン７１０は前記第１オーバレイキー４０のコー
ナー部に隣接した第１主オーバレイパターン７４０の外
側に形成される。前記第２オーバレイキー４５の前記第
２補助オーバレイパターン７３０は前記第１補助オーバ
レイパターン７１０に対応する位置に形成される。ま
た、前記第１主オーバレイパターン７４０の長さは前記
第２主オーバレイパターン７２０の対応する辺の長さよ
り長いか又は同一である。
【００５５】したがって、図２６に示したように、前記
第１及び第２オーバレイキー４０、４５が相互にアライ
ンされる際、前記第１主オーバレイパターン７４０は前
記第２主オーバレイパターン７２０に対応して、前記第
１補助オーバレイパターン７１０は前記第２補助オーバ
レイパターン７３０に対応する。
【００５６】ここで、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン７４０、７２０は、オーバレイ測定装置を利用し
て、前記第１及び第２オーバレイキー間のミスアライメ
ントの精度、すなわち先行して形成された層と現在形成
される層との間のオーバレイ精度を測定することに用い
られる。また、前記第１及び第２補助オーバレイパター
ン７１０、７３０は、インラインＳＥＭを利用して、前
記第１及び第２オーバレイキー４０、４５間のオーバレ
イ精度を測定することに用いられる。
【００５７】前記第１及び第２補助オーバレイパターン
７１０、７３０は、図４ないし図６、図１３ないし図１
５、及び図１７ないし図１９に示したものと同様に、多
様な形態を有することができる。
【００５８】図２７ないし図２９は、本発明の第４実施
例によるオーバレイキーの構造を図示したものである。
図２７及び１３Ｂに示したように、オーバレイキー８０
０は第１及び第２オーバレイキー５０、５５を含んでい
る。前記第１及び第２オーバレイキー５０、５５は少な
くとも環状部分を有している。前記第１オーバレイキー
５０は第１主オーバレイパターン８４０及び第１補助オ
ーバレイパターン８１０を有している。前記第２オーバ
レイキー５５は第２主オーバレイパターン８２０及び第
２補助オーバレイパターン８３０を有している。
【００５９】前記第１補助オーバレイパターン８１０
は、前記第２オーバレイキー５５の２本の平行した外側
ラインを外へ延長した仮想のラインによって定義される
領域に位置することなく、前記第２オーバレイキー５５
の各辺に対応しない第１オーバレイキー５０の内側領域
に形成される。換言すれば、前記第１補助オーバレイパ
ターン８１０は、前記第１オーバレイキー５０のコーナ
ー部に隣接した第１主オーバレイパターン８４０の内側
に形成される。前記第２オーバレイキー５５の前記第２
補助オーバレイパターン８３０は前記第１補助オーバレ
イパターン８１０に対応する位置に形成される。
【００６０】したがって、図２９に示したように、前記
第１及び第２オーバレイキー５０、５５が相互にアライ
ンされる際、前記第１主オーバレイパターン８４０は前
記第２主オーバレイパターン８２０に対応して、前記第
１補助オーバレイパターン８１０は前記第２補助オーバ
レイパターン８３０に対応する。
【００６１】ここで、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン８４０、８２０は、オーバレイ測定装置を利用し
て、前記第１及び第２オーバレイキー間のミスアライメ
ントの精度、すなわち先行して形成された層と現在形成
される層との間のオーバレイ精度を測定することに用い
られる。また、前記第１及び第２補助オーバレイパター
ン８１０、８３０は、インラインＳＥＭを利用して、前
記第１及び第２オーバレイキー５０、５５間のオーバレ
イ精度を測定することに用いられる。
【００６２】前記第１及び第２補助オーバレイパターン
８１０、８３０は、図４ないし図６、図１３ないし図１
５、及び図１７ないし図１９に示されたものと同様に、
多様な形態を有することができる。
【００６３】図３０ないし図３２は、本発明の第５実施
例によるオーバレイキーの構造を図示したものである。
図３０及び１４Ｂに示したように、オーバレイキー９０
０は第１及び第２オーバレイキー６０、６５を含んでい
る。前記第１及び第２オーバレイキー６０、６５は少な
くとも枠形状部分を有している。前記第１オーバレイキ
ー６０は第１主オーバレイパターン９４０及び第１補助
オーバレイパターン９１０を有している。前記第２オー
バレイキー６５は第２主オーバレイパターン９２０及び
第２補助オーバレイパターン９３０を有している。
【００６４】前記第１補助オーバレイパターン９１０
は、前記第２オーバレイキー６５の２本の平行した外側
ラインを外へ延長した仮想のラインによって定義される
領域に位置することなく、前記第２オーバレイキー６５
の各辺に対応しない第１オーバレイキー６０の外側領域
に形成される。具体的には、前記第１補助オーバレイパ
ターン９１０は前記第１オーバレイキー６０のコーナー
部に隣接した第１主オーバレイパターン９４０の外側に
形成される。前記第２オーバレイキー６５の前記第２補
助オーバレイパターン９３０は前記第１補助オーバレイ
パターン９１０に対応する位置に形成される。
【００６５】したがって、図３２に示したように、前記
第１及び第２オーバレイキー６０、６５が相互にアライ
ンされる際、前記第１主オーバレイパターン９４０は前
記第２主オーバレイパターン９２０に対応して、前記第
１補助オーバレイパターン９１０は前記第２補助オーバ
レイパターン９３０に対応する。
【００６６】ここで、前記第１及び第２主オーバレイパ
ターン９４０、９２０は、オーバレイ測定装置を利用し
て、前記第１及び第２オーバレイキー間のミスアライメ
ントの精度、すなわち先行して形成された層と現在形成
される層との間のオーバレイ精度を測定することに用い
られる。また、前記第１及び第２補助オーバレイパター
ン９１０、９３０は、インラインＳＥＭを利用して、前
記第１及び第２オーバレイキー６０、６５間のオーバレ
イ精度を測定することに用いられる。
【００６７】前記第１及び第２補助オーバレイパターン
９１０、９３０は、図４ないし図６、図１３ないし７
Ｃ、及び図１７ないし９Ｃに示したものと同様に、多様
な形態を有することができる。
【００６８】以上のように、本発明の望ましい実施例を
参照して説明したが、該技術分野の熟練された当業者は
特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から
外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させるこ
とができるものと理解される。
【００６９】
【発明の効果】上述したような本発明のオーバレイキー
は、光学的な方法を利用してオーバレイ精度を測定する
ために用いられる主オーバレイパターンと、インライン
ＳＥＭを利用してオーバレイ精度を測定するために用い
られる補助オーバレイパターンを有しているので、オー
バレイ精度を正確に測定できて、また製造工程中におい
ても測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例による第１オーバレイキ
ーを示した図面である。
【図２】 本発明の第１実施例における第２オーバレイ
キーを示した図面である。
【図３】 本発明の第１実施例におけるオーバレイキー
の全体を示した図面である。
【図４】 第１補助オーバレイパターンの一例である。
【図５】 第２補助オーバレイパターンの一例である。
【図６】 第１及び第２補助オーバレイパターンが相互
にアラインされた状態の一例である。
【図７】 本発明の実施例によるオーバレイキーを製造
するための工程を示す工程図である。
【図８】 図７に後続する工程図である。
【図９】 図８に後続する工程図である。
【図１０】 図９に後続する工程図である。
【図１１】 図１０に後続する工程図である。
【図１２】 図６に示される補助オーバレイパターンの
インラインＳＥＭ上のイメージを示す図である。
【図１３】 第１補助オーバレイパターンの他の例であ
る。
【図１４】 第２補助オーバレイパターンの他の例であ
る。
【図１５】 第１及び第２補助オーバレイパターンが相
互にアラインされた状態の他の例である。
【図１６】 図１５のＶＩＩ−ＶＩＩラインに沿う断面
図である。
【図１７】 第１補助オーバレイパターンの他の例であ
る。
【図１８】 第２補助オーバレイパターンの他の例であ
る。
【図１９】 第１及び第２補助オーバレイパターンが相
互にアラインされた状態の他の例である。
【図２０】 図１９のＸ−Ｘラインに沿う断面図であ
る。
【図２１】 本発明の第２実施例による第１オーバレイ
キーを示した図面である。
【図２２】 本発明の第２実施例における第２オーバレ
イキーを示した図面である。
【図２３】 本発明の第２実施例におけるオーバレイキ
ーの全体を示した図面である。
【図２４】 本発明の第３実施例による第１オーバレイ
キーを示した図面である。
【図２５】 本発明の第３実施例における第２オーバレ
イキーを示した図面である。
【図２６】 本発明の第３実施例におけるオーバレイキ
ーの全体を示した図面である。
【図２７】 本発明の第４実施例による第１オーバレイ
キーを示した図面である。
【図２８】 本発明の第４実施例における第２オーバレ
イキーを示した図面である。
【図２９】 本発明の第４実施例におけるオーバレイキ
ーの全体を示した図面である。
【図３０】 本発明の第５実施例による第１オーバレイ
キーを示した図面である。
【図３１】 本発明の第５実施例における第２オーバレ
イキーを示した図面である。
【図３２】 本発明の第５実施例におけるオーバレイキ
ーの全体を示した図面である。
【図３３】 従来例における第１オーバレイキーを示し
た図面である。
【図３４】 従来例における第２オーバレイキーを示し
た図面である。
【図３５】 従来例におけるオーバレイキーの全体を示
した図面である。
【図３６】 図３３〜図３５に示される従来のオーバレ
イキーを利用してオーバレイ精度を測定する方法を説明
するための図である。
【図３７】 図３３〜図３５に示される従来のオーバレ
イキーを利用してオーバレイ精度を測定する方法を説明
するための図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H095 BA01 BC24 BE03 4M106 AA01 AD11 BA10 CA39 DB05 DB18 5F046 EA03 EA04 EA09 FA17 FC03 FC04 FC06

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１主オーバレイパターン及び第１補助
    オーバレイパターンを備える第１オーバレイキーと、 第２主オーバレイパターン及び第２補助オーバレイパタ
    ーンを備える第２オーバレイキーと、を有しており、 前記第２補助オーバレイパターンは前記第１補助オーバ
    レイパターンに対応する位置に形成されていることを特
    徴とするオーバレイキー。
  2. 【請求項２】 前記第１オーバレイキー及び第２オーバ
    レイキーは、少なくとも枠形状部分を含んでいることを
    特徴とする請求項１に記載のオーバレイキー。
  3. 【請求項３】 前記第１補助オーバレイパターンは、前
    記第１オーバレイキーのコーナー部に形成されているこ
    とを特徴とする請求項２に記載のオーバレイキー。
  4. 【請求項４】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項３に記載のオー
    バレイキー。
  5. 【請求項５】 前記第１主オーバレイパターンは、前記
    第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライン
    を延長した仮想のラインにより定義された領域に位置す
    ることを特徴とする請求項４に記載のオーバレイキー。
  6. 【請求項６】 前記第１補助オーバレイパターンは、相
    互に離隔された複数の棒状のパターンを有していること
    を特徴とする請求項１に記載のオーバレイキー。
  7. 【請求項７】 前記第２補助オーバレイパターンは、相
    互に離隔された複数の穴状のパターンを有していること
    を特徴とする請求項６に記載のオーバレイキー。
  8. 【請求項８】 隣接した２本の棒状のパターンの間隔
    は、前記穴状のパターンの幅より狭いことを特徴とする
    請求項７に記載のオーバレイキー。
  9. 【請求項９】 前記第２補助オーバレイパターンは、前
    記棒状のパターンより狭い幅を持つ複数の第２の棒状の
    パターンを有することを特徴とする請求項６に記載のオ
    ーバレイキー。
  10. 【請求項１０】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    複数の穴状のパターンを有することを特徴とする請求項
    １に記載のオーバレイキー。
  11. 【請求項１１】 前記第２補助オーバレイパターンは、
    複数の棒状のパターンを有することを特徴とする請求項
    １０に記載のオーバレイキー。
  12. 【請求項１２】 前記第１補助オーバレイパターンにお
    ける穴状のパターンの幅は、前記第２補助オーバレイパ
    ターンにおける棒状のパターンの幅より大きいことを特
    徴とする請求項１１に記載のオーバレイキー。
  13. 【請求項１３】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に隣接した位置に
    形成されることを特徴とする請求項２に記載のオーバレ
    イキー。
  14. 【請求項１４】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項１３に記載のオ
    ーバレイキー。
  15. 【請求項１５】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義された領域に位置
    することを特徴とする請求項１４に記載のオーバレイキ
    ー。
  16. 【請求項１６】 前記第１及び第２オーバレイキーは、
    実質的に矩形の形状を有していることを特徴とする請求
    項１に記載のオーバレイキー。
  17. 【請求項１７】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に形成されること
    を特徴とする請求項１６に記載のオーバレイキー。
  18. 【請求項１８】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項１７に記載のオ
    ーバレイキー。
  19. 【請求項１９】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義された領域に位置
    することを特徴とする請求項１８に記載のオーバレイキ
    ー。
  20. 【請求項２０】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に隣接した位置に
    形成されることを特徴とする請求項１６に記載のオーバ
    レイキー。
  21. 【請求項２１】 前記主オーバレイパターンの長さは、
    前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長さと
    同一であることを特徴とする請求項２０に記載のオーバ
    レイキー。
  22. 【請求項２２】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義される領域に位置
    することを特徴とする請求項２１に記載のオーバレイキ
    ー。
  23. 【請求項２３】 前記第１及び第２主オーバレイパター
    ンは、光学顕微鏡を用いてオーバレイ精度を測定するた
    めのものであって、前記第１及び第２補助オーバレイパ
    ターンはインラインＳＥＭを利用してオーバレイ精度を
    測定するためのものであることを特徴とする請求項１に
    記載のオーバレイキー。
  24. 【請求項２４】 第１主オーバレイパターン及び第１補
    助オーバレイパターンを備える第１オーバレイキーと、 第２主オーバレイパターン及び第２補助オーバレイパタ
    ーンを備える第２オーバレイキーと、を有しており、 前記第２主オーバレイパターンは前記第１主オーバレイ
    パターンに対応しない位置に形成されていることを特徴
    とするオーバレイキー。
  25. 【請求項２５】 第１主オーバレイパターンと第１補助
    オーバレイパターンとを備える第１オーバレイキーをウ
    ェーハ上に形成する段階と、 前記第１オーバレイキーが形成された前記ウェーハ全面
    に中間層を形成する段階と、 第２主オーバレイパターンと前記第１補助オーバレイパ
    ターンに対応する位置に形成される第２補助オーバレイ
    パターンとを備える第２オーバレイキーを前記中間層上
    に形成する段階と、 前記第２補助オーバレイパターンをマスクとして用いて
    中間層をエッチングして前記第２補助オーバレイパター
    ンを中間層に転写する段階と、を含むオーバレイキー製
    造方法。
  26. 【請求項２６】 光学顕微鏡を利用して前記第１及び第
    ２主オーバレイパターンからオーバレイ精度を測定する
    段階と、 インラインＳＥＭを利用して前記第１及び第２補助オー
    バレイパターンからオーバレイ精度を測定する段階と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載のオー
    バレイキー製造方法。
  27. 【請求項２７】 前記第１及び第２オーバレイキーは、
    枠形状部分を含んでいることを特徴とする請求項２５に
    記載のオーバレイキー製造方法。
  28. 【請求項２８】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に形成されている
    ことを特徴とする請求項２７に記載のオーバレイキー製
    造方法。
  29. 【請求項２９】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項２８に記載のオ
    ーバレイキー製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義された領域に位置
    することを特徴とする請求項２９に記載のオーバレイキ
    ー製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    相互に離隔された複数の棒状のパターンを有しているこ
    とを特徴とする請求項２５に記載のオーバレイキー製造
    方法。
  32. 【請求項３２】 前記第２補助オーバレイパターンは、
    相互に離隔された複数の穴状のパターンを有しているこ
    とを特徴とする請求項３１に記載のオーバレイキー製造
    方法。
  33. 【請求項３３】 隣接した２本の棒状のパターンの間隔
    は、前記穴状のパターンの幅より狭いことを特徴とする
    請求項３２に記載のオーバレイキー製造方法。
  34. 【請求項３４】 前記第２補助オーバレイパターンは、
    前記棒状のパターンより狭い幅を持つ複数の第２の棒法
    のパターンを有したことを特徴とする請求項３１に記載
    のオーバレイキー製造方法。
  35. 【請求項３５】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    複数の穴状のパターンを有したことを特徴とする請求項
    ２５に記載のオーバレイキー製造方法。
  36. 【請求項３６】 前記第２補助オーバレイパターンは、
    複数の棒状のパターンを有することを特徴とする請求項
    ３５に記載のオーバレイキー製造方法。
  37. 【請求項３７】 前記第１補助オーバレイパターンにお
    ける穴状のパターンの幅は、前記第２補助オーバレイパ
    ターンにおける棒状のパターンの幅より大きいことを特
    徴とする請求項３６に記載のオーバレイキー製造方法。
  38. 【請求項３８】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に隣接した位置に
    形成されることを特徴とする請求項２７に記載のオーバ
    レイキー製造方法。
  39. 【請求項３９】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項３８に記載のオ
    ーバレイキー製造方法。
  40. 【請求項４０】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義された領域に位置
    することを特徴とする請求項３９に記載のオーバレイキ
    ー製造方法。
  41. 【請求項４１】 前記第１及び第２オーバレイキーは、
    実質的に矩形の形状を有していることを特徴とする請求
    項２５に記載のオーバレイキー製造方法。
  42. 【請求項４２】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に形成されること
    を特徴とする請求項４１に記載のオーバレイキー製造方
    法。
  43. 【請求項４３】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長
    さと同一であることを特徴とする請求項４２に記載のオ
    ーバレイキー製造方法。
  44. 【請求項４４】 前記第１主オーバレイパターンは、前
    記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外側ライ
    ンを延長した仮想のラインにより定義された領域に位置
    することを特徴とする請求項４３に記載のオーバレイキ
    ー製造方法。
  45. 【請求項４５】 前記第１補助オーバレイパターンは、
    前記第１オーバレイキーのコーナー部に隣接した位置に
    形成されることを特徴とする請求項４１に記載のオーバ
    レイキー製造方法。
  46. 【請求項４６】 前記主オーバレイパターンの長さは、
    前記第２主オーバレイパターンの対応する側辺の長さと
    同一であることを特徴とする請求項４５に記載のオーバ
    レイキー製造方法。
  47. 【請求項４７】 前記第１主オーバレイパターンの長さ
    は、前記第２主オーバレイパターンの平行した２本の外
    側ラインを延長した仮想のラインにより定義される領域
    に位置することを特徴とする請求項４６に記載のオーバ
    レイキー製造方法。
  48. 【請求項４８】 前記第２主オーバレイパターンは前記
    第１主オーバレイパターンに対応しない位置に形成され
    ることを特徴とする請求項２５に記載のオーバレイキー
    製造方法。
  49. 【請求項４９】 第１主オーバレイパターン及び第１補
    助オーバレイパターンを備える第１オーバレイキーと、
    第２主オーバレイパターン及び前記第１補助オーバレイ
    パターンに対応する位置に形成された第２補助オーバレ
    イパターンを備える第２オーバレイキーとを提供する段
    階と、 前記第１及び第２主オーバレイパターンを利用して第１
    オーバレイ精度を測定する段階と、 前記第１及び第２補助オーバレイパターンを利用して第
    ２オーバレイ精度を測定する段階と、 前記第１及び第２オーバレイ精度を相互に比較する段階
    と、を含むことを特徴とするオーバレイ精度を測定する
    方法。
  50. 【請求項５０】 前記第１オーバレイ精度は、光学顕微
    鏡を利用して測定され、前記第２オーバレイ精度はイン
    ラインＳＥＭを利用して測定されることを特徴とする請
    求項４９に記載のオーバレイ精度を測定する方法。
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