JP2003243297A - 重ね合わせ精度測定パターン及び重ね合わせ精度測定方法 - Google Patents
重ね合わせ精度測定パターン及び重ね合わせ精度測定方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトリソグラフィー工程でのマスクの重ね
合わせ精度を正確にかつ再現性よく測定する。 【解決手段】 重ね合わせ精度測定パターン１は枠状の
正方形からなる下地パターン３及び上層パターン５によ
り構成されている。上層パターン５はレジストからなる
が、その形状が枠状の正方形に形成されているので、レ
ジストの熱収縮に起因する上層パターン５の変形が抑制
される。長さａ，ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を
測定し、得られた測定値を用いて以下の式からＸ軸方向
のズレ量（Ｘreg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｘreg）を算
出する。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４， Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／
４ Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４， Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／
４ Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２
合わせ精度を正確にかつ再現性よく測定する。 【解決手段】 重ね合わせ精度測定パターン１は枠状の
正方形からなる下地パターン３及び上層パターン５によ
り構成されている。上層パターン５はレジストからなる
が、その形状が枠状の正方形に形成されているので、レ
ジストの熱収縮に起因する上層パターン５の変形が抑制
される。長さａ，ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を
測定し、得られた測定値を用いて以下の式からＸ軸方向
のズレ量（Ｘreg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｘreg）を算
出する。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４， Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／
４ Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４， Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／
４ Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
行われるフォトリソグラフィー工程でのマスクの重ね合
わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定パターン
及びその重ね合わせ精度測定パターンを用いた重ね合わ
せ精度測定方法に関するものである。
行われるフォトリソグラフィー工程でのマスクの重ね合
わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定パターン
及びその重ね合わせ精度測定パターンを用いた重ね合わ
せ精度測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、フォト
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度測
定は微細化によってますます重要な位置を占めるように
なりつつある。従来の重ね合わせ精度の測定は、通常、
下地に形成された重ね合わせ精度測定用パターンに対し
てレジストパターンを焼き付けて、それぞれの位置を光
学的位置測定器によって測定し、そのずれ量を計算によ
り導き出している（例えば特開平９−１６７７３０号公
報参照）。従来技術の一例として、重ね合わせ精度測定
に一般に広く用いられているボックスマークによる測定
方法を以下に記述する。
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度測
定は微細化によってますます重要な位置を占めるように
なりつつある。従来の重ね合わせ精度の測定は、通常、
下地に形成された重ね合わせ精度測定用パターンに対し
てレジストパターンを焼き付けて、それぞれの位置を光
学的位置測定器によって測定し、そのずれ量を計算によ
り導き出している（例えば特開平９−１６７７３０号公
報参照）。従来技術の一例として、重ね合わせ精度測定
に一般に広く用いられているボックスマークによる測定
方法を以下に記述する。
【０００３】図４は従来のボックスマークの一例を表す
図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ'
位置での断面図、（Ｃ）はその測定領域を破線で示した
平面図である。基板１１に正方形の凹部からなる測定用
下地ボックス１３が形成されており、その測定用下地ボ
ックス１３を覆って、基板１１上にシリコン酸化膜など
からなる下地膜１５が形成されている。下地ボックス１
３内部の下地膜１５上には下地ボックス１３の一辺より
短い辺をもつ正方形からなるレジストパターン（測定用
上層ボックス）１７が形成されている。このように、ボ
ックスマークは内側と外側のマークからなり、複数のボ
ックスマークが形成されており、各ボックスでの正方形
の一辺の長さは、内側のレジストパターン１７が１０〜
４０μｍ（マイクロメートル）程度、外側の下地ボック
ス１３が２０〜５０μｍ程度である。
図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ'
位置での断面図、（Ｃ）はその測定領域を破線で示した
平面図である。基板１１に正方形の凹部からなる測定用
下地ボックス１３が形成されており、その測定用下地ボ
ックス１３を覆って、基板１１上にシリコン酸化膜など
からなる下地膜１５が形成されている。下地ボックス１
３内部の下地膜１５上には下地ボックス１３の一辺より
短い辺をもつ正方形からなるレジストパターン（測定用
上層ボックス）１７が形成されている。このように、ボ
ックスマークは内側と外側のマークからなり、複数のボ
ックスマークが形成されており、各ボックスでの正方形
の一辺の長さは、内側のレジストパターン１７が１０〜
４０μｍ（マイクロメートル）程度、外側の下地ボック
ス１３が２０〜５０μｍ程度である。
【０００４】重ね合わせ精度測定では、まず、下地ボッ
クス１３及びレジストパターン１７のエッジ（辺）の位
置を光学式位置測定器（重ね合わせ検査装置）によって
測定する（（Ｃ）参照）。下地ボックス１３及びレジス
トパターン１７の各エッジを含む矩形領域１９を走査し
て画像として取り込み、その画像をピクセル毎に信号処
理することによってエッジの位置を検出する。この処理
を下地ボックス１３及びレジストパターン１７の各エッ
ジについて８ヶ所の矩形領域１９で行い、下地ボックス
１３及びレジストパターン１７の各エッジの位置を求め
る。その結果から下地ボックス１３及びレジストパター
ン１７の中心位置をそれぞれ算出し、両中心位置を比較
することによって、下地ボックス１３とレジストパター
ン１７のズレ量を計算する。
クス１３及びレジストパターン１７のエッジ（辺）の位
置を光学式位置測定器（重ね合わせ検査装置）によって
測定する（（Ｃ）参照）。下地ボックス１３及びレジス
トパターン１７の各エッジを含む矩形領域１９を走査し
て画像として取り込み、その画像をピクセル毎に信号処
理することによってエッジの位置を検出する。この処理
を下地ボックス１３及びレジストパターン１７の各エッ
ジについて８ヶ所の矩形領域１９で行い、下地ボックス
１３及びレジストパターン１７の各エッジの位置を求め
る。その結果から下地ボックス１３及びレジストパター
ン１７の中心位置をそれぞれ算出し、両中心位置を比較
することによって、下地ボックス１３とレジストパター
ン１７のズレ量を計算する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のプロセスルー
ル、一般的にはハーフミクロンレベルでは問題とならな
かった従来の重ね合わせ精度測定方法も、プロセスルー
ルが微細化となるにつれて様々な問題が発生している。
ル、一般的にはハーフミクロンレベルでは問題とならな
かった従来の重ね合わせ精度測定方法も、プロセスルー
ルが微細化となるにつれて様々な問題が発生している。
【０００６】下地ボックス１３と上層ボックス７のズレ
量を計算するためには最低８回のエッジ位置測定を行な
う必要があるので、測定時間が長くかかるという問題が
あった。また、図５（Ａ）に示すように、下地ボックス
１３ａが形成される下地基板上にメタルパターンが形成
されている場合など、下地ボックス１３ａの各エッジ上
の下地膜１５の厚みが不均一に形成されることがある。
その結果、画像として取り込まれた下地ボックス１３ａ
の対向するエッジにおいてそれぞれのエッジの幅を表す
ピクセル数が異なることがあり、下地ボックス１３ａの
中心位置の算出精度が低下する虞れがある。
量を計算するためには最低８回のエッジ位置測定を行な
う必要があるので、測定時間が長くかかるという問題が
あった。また、図５（Ａ）に示すように、下地ボックス
１３ａが形成される下地基板上にメタルパターンが形成
されている場合など、下地ボックス１３ａの各エッジ上
の下地膜１５の厚みが不均一に形成されることがある。
その結果、画像として取り込まれた下地ボックス１３ａ
の対向するエッジにおいてそれぞれのエッジの幅を表す
ピクセル数が異なることがあり、下地ボックス１３ａの
中心位置の算出精度が低下する虞れがある。
【０００７】さらに、図５（Ｂ）に示すように、光軸２
１が上層ボックス７の側壁に対して平行でない場合、下
地膜１５に影が生じる。その結果、光学式位置測定器
は、その影も画像に取り込んでしまい、その影を上層ボ
ックス７のエッジとして認識してしまうことがある。こ
のように、一般的に用いられている重ね合わせ検査装置
では、光軸のズレに起因するＴＩＳ（装置起因によるズ
レ）が発生することがある。下地ボックス１３のエッジ
と上層ボックス７のエッジの両方に焦点を合わせようと
するため、画像のコントラストが取り難く、測定の再現
性が低いという問題があり、また、ひどい場合には測定
ができないことがあった。
１が上層ボックス７の側壁に対して平行でない場合、下
地膜１５に影が生じる。その結果、光学式位置測定器
は、その影も画像に取り込んでしまい、その影を上層ボ
ックス７のエッジとして認識してしまうことがある。こ
のように、一般的に用いられている重ね合わせ検査装置
では、光軸のズレに起因するＴＩＳ（装置起因によるズ
レ）が発生することがある。下地ボックス１３のエッジ
と上層ボックス７のエッジの両方に焦点を合わせようと
するため、画像のコントラストが取り難く、測定の再現
性が低いという問題があり、また、ひどい場合には測定
ができないことがあった。
【０００８】また、十分広い面積をもつレジストパター
ン（一般的には、一辺が１０μｍ以上の矩形パターン）
では、熱処理によってレジストが収縮し、レジストパタ
ーンが変形することが知られている。そのため、より微
細化を求める場合には重ね合わせ精度の測定に影響を与
えるという問題があった。
ン（一般的には、一辺が１０μｍ以上の矩形パターン）
では、熱処理によってレジストが収縮し、レジストパタ
ーンが変形することが知られている。そのため、より微
細化を求める場合には重ね合わせ精度の測定に影響を与
えるという問題があった。
【０００９】これらの問題に対処するため、本発明者は
先に特開平１１−１２６７４６号公報において重ね合わ
せ精度測定パターン及び重ね合わせ精度測定方法を提案
している。この方法では、基板上に形成した正方形の測
定用下地パターンと、下地パターンが形成された基板上
にレジストにて形成される測定用上層パターンからなる
重ね合わせ精度測定パターンであって、上層パターンと
下層パターンは、形状が同一であり、それぞれの中心の
位置が等しく、互いに４５度回転した方位に配置されて
いるパターンを用いる。この重ね合わせ精度測定パター
ンを用いて、特開平１１−１２６７４６号公報に記載さ
れている方法で測定することにより、重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
先に特開平１１−１２６７４６号公報において重ね合わ
せ精度測定パターン及び重ね合わせ精度測定方法を提案
している。この方法では、基板上に形成した正方形の測
定用下地パターンと、下地パターンが形成された基板上
にレジストにて形成される測定用上層パターンからなる
重ね合わせ精度測定パターンであって、上層パターンと
下層パターンは、形状が同一であり、それぞれの中心の
位置が等しく、互いに４５度回転した方位に配置されて
いるパターンを用いる。この重ね合わせ精度測定パター
ンを用いて、特開平１１−１２６７４６号公報に記載さ
れている方法で測定することにより、重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
【００１０】そこで本発明は、特開平１１−１２６７４
６号公報に記載されている重ね合わせ精度測定パターン
とは異なるパターンを用いて、フォトフォトリソグラフ
ィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確に、か
つ再現性良く測定することができる重ね合わせ精度測定
パターン及びその重ね合わせ精度測定パターンを用いた
重ね合わせ精度測定方法を提供することを目的とするも
のである。
６号公報に記載されている重ね合わせ精度測定パターン
とは異なるパターンを用いて、フォトフォトリソグラフ
ィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確に、か
つ再現性良く測定することができる重ね合わせ精度測定
パターン及びその重ね合わせ精度測定パターンを用いた
重ね合わせ精度測定方法を提供することを目的とするも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる重ね合わ
せ精度測定パターンは、基板上に形成される測定用下地
パターンと、上記下地パターンが形成された上記基板上
にレジストにて形成される上層パターンからなる重ね合
わせ精度測定パターンであって、上記上層パターンと上
記下地パターンは同じ形状の枠状の矩形からなり、それ
ぞれの中心の位置が等しく、互いに４５°回転した方位
に配置されており、一方のパターンの内周辺内の領域も
しくは外周辺内の領域又はその両方の領域における他方
のパターンの内周辺の長さもしくは外周辺の長さ又はそ
の両方が測定されるものである。本明細書において、枠
状の矩形の上層パターン及び下地パターンについて、内
周辺とは内側の辺を意味し、外周辺とは外側の辺を意味
する。また、同じ形状とは合同又は相似の関係にあるも
のをいう。
せ精度測定パターンは、基板上に形成される測定用下地
パターンと、上記下地パターンが形成された上記基板上
にレジストにて形成される上層パターンからなる重ね合
わせ精度測定パターンであって、上記上層パターンと上
記下地パターンは同じ形状の枠状の矩形からなり、それ
ぞれの中心の位置が等しく、互いに４５°回転した方位
に配置されており、一方のパターンの内周辺内の領域も
しくは外周辺内の領域又はその両方の領域における他方
のパターンの内周辺の長さもしくは外周辺の長さ又はそ
の両方が測定されるものである。本明細書において、枠
状の矩形の上層パターン及び下地パターンについて、内
周辺とは内側の辺を意味し、外周辺とは外側の辺を意味
する。また、同じ形状とは合同又は相似の関係にあるも
のをいう。
【００１２】本発明にかかる重ね合わせ精度測定方法
は、本発明の重ね合せ精度測定パターンを用い、上記基
板の上面から見て、一方のパターンの内側の領域に他方
のパターンの辺が位置する４角領域において、一方のパ
ターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領域又はそ
の両方の領域における他方のパターンの内周辺の長さも
しくは外周辺の長さ又はその両方をそれぞれ測定し、Ｘ
軸方向で対向する上記辺の長さの差から、上記上層パタ
ーンの上記下地パターンに対するＸ軸方向のズレ量を算
出し、Ｙ軸方向で対向する上記辺の長さの差から、上記
上層パターンの上記下地パターンに対するＹ軸方向のズ
レ量を算出するものである。
は、本発明の重ね合せ精度測定パターンを用い、上記基
板の上面から見て、一方のパターンの内側の領域に他方
のパターンの辺が位置する４角領域において、一方のパ
ターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領域又はそ
の両方の領域における他方のパターンの内周辺の長さも
しくは外周辺の長さ又はその両方をそれぞれ測定し、Ｘ
軸方向で対向する上記辺の長さの差から、上記上層パタ
ーンの上記下地パターンに対するＸ軸方向のズレ量を算
出し、Ｙ軸方向で対向する上記辺の長さの差から、上記
上層パターンの上記下地パターンに対するＹ軸方向のズ
レ量を算出するものである。
【００１３】本明細書において、Ｘ軸方向とは、矩形の
重ね合わせ精度測定パターンである下地パターン又は上
層パターンのいずれか一方のパターンにおいて対向する
いずれか４辺に対して水平面内で直交する方向を意味す
る。また、Ｙ軸方向とは、下地パターン又は上層パター
ンのいずれか一方のパターンにおいてＸ軸方向と直交す
る対向する４辺とは異なる対向する４辺に対して水平面
内で直交する方向、すなわちＸ軸方向と水平面内で直交
する方向を意味する。
重ね合わせ精度測定パターンである下地パターン又は上
層パターンのいずれか一方のパターンにおいて対向する
いずれか４辺に対して水平面内で直交する方向を意味す
る。また、Ｙ軸方向とは、下地パターン又は上層パター
ンのいずれか一方のパターンにおいてＸ軸方向と直交す
る対向する４辺とは異なる対向する４辺に対して水平面
内で直交する方向、すなわちＸ軸方向と水平面内で直交
する方向を意味する。
【００１４】また、一方のパターンの内側の領域とは、
一方のパターンの内周辺内の領域又は外周辺内の領域を
いう。本発明の重ね合わせ精度測定パターンを構成する
下地パターン及び上層パターンは、そこが残された凸状
のパターンであってもよいし、そこが除去された凹状の
パターン又は開口パターンであってもよい。
一方のパターンの内周辺内の領域又は外周辺内の領域を
いう。本発明の重ね合わせ精度測定パターンを構成する
下地パターン及び上層パターンは、そこが残された凸状
のパターンであってもよいし、そこが除去された凹状の
パターン又は開口パターンであってもよい。
【００１５】光学系の測定装置を用いて、一方のパター
ンの内側の領域に他方のパターンの辺が位置する４角領
域を走査して画像として取り込む。その画像を信号処理
によって濃淡のピクセルに分解して各辺の測定値を得
る。それらの測定値から上層パターンの中心と下地パタ
ーンの中心のズレ量を算出する。
ンの内側の領域に他方のパターンの辺が位置する４角領
域を走査して画像として取り込む。その画像を信号処理
によって濃淡のピクセルに分解して各辺の測定値を得
る。それらの測定値から上層パターンの中心と下地パタ
ーンの中心のズレ量を算出する。
【００１６】測定する辺の組合せとしては、Ｘ軸方向及
びＹ軸方向のそれぞれにおいて、一方のパターンの内周
辺内の領域で対向する他方のパターンの内側の２辺の長
さもしくは外側の２辺の長さもしくはその両方、一方の
パターンの外周辺内の領域で対向する他方のパターンの
内側の２辺の長さもしくは外側の２辺の長さもしくはそ
の両方、又はこれらの組合せを挙げることができる。
びＹ軸方向のそれぞれにおいて、一方のパターンの内周
辺内の領域で対向する他方のパターンの内側の２辺の長
さもしくは外側の２辺の長さもしくはその両方、一方の
パターンの外周辺内の領域で対向する他方のパターンの
内側の２辺の長さもしくは外側の２辺の長さもしくはそ
の両方、又はこれらの組合せを挙げることができる。
【００１７】本発明の重ね合わせ精度測定パターンにお
いて、上層パターンはレジストにて形成されるが、その
形状は枠状の矩形に形成されているので、上層パターン
の熱収縮に起因する変形を抑制することができる。これ
により、本発明の重ね合わせ精度測定パターンを用いる
本発明の重ね合わせ精度測定パターンによれば、フォト
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
いて、上層パターンはレジストにて形成されるが、その
形状は枠状の矩形に形成されているので、上層パターン
の熱収縮に起因する変形を抑制することができる。これ
により、本発明の重ね合わせ精度測定パターンを用いる
本発明の重ね合わせ精度測定パターンによれば、フォト
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
【００１８】さらに、本発明の重ね合わせ精度測定パタ
ーンでは、一方のパターンの内側の領域に他方のパター
ンの辺が位置する４角領域において、計測エッジを２つ
（他方のパターンの外周辺の一部と内周辺の一部）とる
ことができるので、重ね合わせ精度測定パターンが配置
される検査エリアがウエハ上に占める面積を低減するこ
とができる。
ーンでは、一方のパターンの内側の領域に他方のパター
ンの辺が位置する４角領域において、計測エッジを２つ
（他方のパターンの外周辺の一部と内周辺の一部）とる
ことができるので、重ね合わせ精度測定パターンが配置
される検査エリアがウエハ上に占める面積を低減するこ
とができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の重ね合わせ精度測定パタ
ーンを構成する上記上層パターン及び上記下地パターン
の形状の一例として、枠状の正方形を挙げることができ
る。これにより、ズレ量を算出するための計算式を簡単
にすることができる。
ーンを構成する上記上層パターン及び上記下地パターン
の形状の一例として、枠状の正方形を挙げることができ
る。これにより、ズレ量を算出するための計算式を簡単
にすることができる。
【００２０】また、上記上層パターン及び上記下地パタ
ーンは同じ寸法、すなわち合同であることが好ましい。
その結果、上層パターン及び下地パターンの寸法が異な
る場合に比べて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにつ
いて測定できるズレ量を大きくすることができる。
ーンは同じ寸法、すなわち合同であることが好ましい。
その結果、上層パターン及び下地パターンの寸法が異な
る場合に比べて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにつ
いて測定できるズレ量を大きくすることができる。
【００２１】本発明の重ね合わせ精度測定方法の一例と
して、上記上層パターン及び上記下地パターンとしてそ
れらの形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸方
向で対向する２角領域における上記内周辺の長さをそれ
ぞれａ，ｂとし、上記外周辺の長さをそれぞれａ'，ｂ'
とし、Ｙ軸方向で対向する２角領域における上記内周辺
の長さをそれぞれｃ，ｄとし、上記外周辺の長さをそれ
ぞれｃ'，ｄ'としたとき、以下の式からＸ軸方向のズレ
量（Ｘreg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｙreg）を算出する
方法を挙げることができる。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４ Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／４ Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４ Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／４ Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２
して、上記上層パターン及び上記下地パターンとしてそ
れらの形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸方
向で対向する２角領域における上記内周辺の長さをそれ
ぞれａ，ｂとし、上記外周辺の長さをそれぞれａ'，ｂ'
とし、Ｙ軸方向で対向する２角領域における上記内周辺
の長さをそれぞれｃ，ｄとし、上記外周辺の長さをそれ
ぞれｃ'，ｄ'としたとき、以下の式からＸ軸方向のズレ
量（Ｘreg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｙreg）を算出する
方法を挙げることができる。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４ Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／４ Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４ Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／４ Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２
【００２２】この方法によれば、４角領域のそれぞれに
おいて２つの測定値を得て、Ｘ軸方向及びＹ軸方向につ
いてそれぞれ２つのズレ量を得てそれらの平均値により
ズレ量を算出しているので、平均化効果による算出精度
の向上、すなわち測定精度の向上を実現できる。
おいて２つの測定値を得て、Ｘ軸方向及びＹ軸方向につ
いてそれぞれ２つのズレ量を得てそれらの平均値により
ズレ量を算出しているので、平均化効果による算出精度
の向上、すなわち測定精度の向上を実現できる。
【００２３】本発明の重ね合わせ精度測定方法の他の例
として、上記上層パターン及び上記下地パターンとして
それらの形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸
方向で対向する２角領域における上記内周辺の長さ又は
上記外周辺の長さのいずれか一方をそれぞれＡ，Ｂと
し、Ｙ軸方向で対向する２角領域における上記内周辺の
長さ又は上記外周辺の長さのいずれか一方をそれぞれ
Ｃ，Ｄとしたとき、以下の式からＸ軸方向のズレ量（Ｘ
reg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｙreg）を算出する方法を
挙げることができる。 Ｘreg＝（Ｂ−Ａ）／４ Ｙreg＝（Ｄ−Ｃ）／４
として、上記上層パターン及び上記下地パターンとして
それらの形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸
方向で対向する２角領域における上記内周辺の長さ又は
上記外周辺の長さのいずれか一方をそれぞれＡ，Ｂと
し、Ｙ軸方向で対向する２角領域における上記内周辺の
長さ又は上記外周辺の長さのいずれか一方をそれぞれ
Ｃ，Ｄとしたとき、以下の式からＸ軸方向のズレ量（Ｘ
reg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｙreg）を算出する方法を
挙げることができる。 Ｘreg＝（Ｂ−Ａ）／４ Ｙreg＝（Ｄ−Ｃ）／４
【００２４】この例によれば、４ヶ所の辺の長さＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを測定することによりＸ軸方向及びＹ軸方向
のズレ量が得られるので、測定にかかる時間を少なくす
ることができる。
Ｂ，Ｃ，Ｄを測定することによりＸ軸方向及びＹ軸方向
のズレ量が得られるので、測定にかかる時間を少なくす
ることができる。
【００２５】
【実施例】図１は重ね合わせ精度測定パターンの一実施
例を示す上面図である。重ね合わせ精度測定パターン１
は、基板上に形成された測定用下地パターン３と、下地
パターン３上に下地膜、例えばアルミ合金膜を介して形
成された測定用上層パターン５から構成されている。下
地パターン３を覆う下地膜としてのアルミ合金膜には下
地パターン３に起因して段差が存在している。
例を示す上面図である。重ね合わせ精度測定パターン１
は、基板上に形成された測定用下地パターン３と、下地
パターン３上に下地膜、例えばアルミ合金膜を介して形
成された測定用上層パターン５から構成されている。下
地パターン３を覆う下地膜としてのアルミ合金膜には下
地パターン３に起因して段差が存在している。
【００２６】下地パターン３は、基板上に形成された例
えば幅が１μｍの凹パターンからなり、枠状の正方形に
形成されている。下地パターン３の外径（外周辺）の寸
法は１０μｍ×１０μｍ、内周辺の寸法は８μｍ×８μ
ｍである。
えば幅が１μｍの凹パターンからなり、枠状の正方形に
形成されている。下地パターン３の外径（外周辺）の寸
法は１０μｍ×１０μｍ、内周辺の寸法は８μｍ×８μ
ｍである。
【００２７】上層パターン５は、下地パターン３上に下
地膜を介してポジ型又はネガ型のレジストによって形成
された凸パターンからなり、枠状の正方形に形成されて
いる。上層パターン５の寸法は、下地パターン３と同じ
であり、例えば幅は１μｍ、外径（外周辺）の寸法は１
０μｍ×１０μｍ、内周辺の寸法は８μｍ×８μｍであ
る。上層パターン５は下地パターン３に対して水平面内
で４５度回転され、かつその中心点が下地パターン３の
中心点と一致するように配置されている。上層パターン
５はレジストからなる凸パターンにより形成されるが、
その形状が枠状の正方形に形成されているので、上層パ
ターン５の形成時におけるレジストの熱収縮に起因する
上層パターン５の変形を抑制することができる。
地膜を介してポジ型又はネガ型のレジストによって形成
された凸パターンからなり、枠状の正方形に形成されて
いる。上層パターン５の寸法は、下地パターン３と同じ
であり、例えば幅は１μｍ、外径（外周辺）の寸法は１
０μｍ×１０μｍ、内周辺の寸法は８μｍ×８μｍであ
る。上層パターン５は下地パターン３に対して水平面内
で４５度回転され、かつその中心点が下地パターン３の
中心点と一致するように配置されている。上層パターン
５はレジストからなる凸パターンにより形成されるが、
その形状が枠状の正方形に形成されているので、上層パ
ターン５の形成時におけるレジストの熱収縮に起因する
上層パターン５の変形を抑制することができる。
【００２８】下地パターンは凸パターンでも凹パターン
でもよく、例えば幅が０．５〜３μｍの枠状で、一辺の
長さが５〜５０μｍの正方形を挙げることができる。上
層パターンも凸パターンでも凹パターンでもよく、例え
ば幅が０．５〜３μｍの枠状で、一辺の長さが５〜５０
μｍの正方形を挙げることができる。
でもよく、例えば幅が０．５〜３μｍの枠状で、一辺の
長さが５〜５０μｍの正方形を挙げることができる。上
層パターンも凸パターンでも凹パターンでもよく、例え
ば幅が０．５〜３μｍの枠状で、一辺の長さが５〜５０
μｍの正方形を挙げることができる。
【００２９】また、下地パターン及び上層パターンは同
じ寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。
ただし、下地パターン及び上層パターンが異なる寸法の
場合は、少なくとも大きい方のパターンの内周辺と小さ
い方のパターンの外周辺が交差する寸法関係でなければ
ならない。ここで、ズレ量の測定範囲が最も広いのは、
下地パターン及び上層パターンが同じ寸法の場合であ
る。
じ寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。
ただし、下地パターン及び上層パターンが異なる寸法の
場合は、少なくとも大きい方のパターンの内周辺と小さ
い方のパターンの外周辺が交差する寸法関係でなければ
ならない。ここで、ズレ量の測定範囲が最も広いのは、
下地パターン及び上層パターンが同じ寸法の場合であ
る。
【００３０】図１を参照して、重ね合わせ精度測定方法
の一実施例を説明する。上層パターン５の４角領域にお
いて、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸
方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそれぞ
れａ，ｂとし、内周辺の長さをそれぞれａ'，ｂ'とす
る。また、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、
Ｙ軸方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそ
れぞれｃ，ｄとし、内周辺の長さをそれぞれｃ'，ｄ'と
する。
の一実施例を説明する。上層パターン５の４角領域にお
いて、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸
方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそれぞ
れａ，ｂとし、内周辺の長さをそれぞれａ'，ｂ'とす
る。また、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、
Ｙ軸方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそ
れぞれｃ，ｄとし、内周辺の長さをそれぞれｃ'，ｄ'と
する。
【００３１】上層パターン５の中心点が下地パターン３
の中心点に対して、Ｘが大きくなる方向（紙面右方向）
にずれた場合、長さａ，ａ'が小さくなり、長さｂ，ｂ'
が大きくなる。Ｘが小さくなる方向（紙面左方向）にず
れた場合は、その反対、すなわち長さａ，ａ'が大きく
なり、長さｂ，ｂ'が小さくなる。
の中心点に対して、Ｘが大きくなる方向（紙面右方向）
にずれた場合、長さａ，ａ'が小さくなり、長さｂ，ｂ'
が大きくなる。Ｘが小さくなる方向（紙面左方向）にず
れた場合は、その反対、すなわち長さａ，ａ'が大きく
なり、長さｂ，ｂ'が小さくなる。
【００３２】また、上層パターン５の中心点が下地パタ
ーン３の中心点に対して、Ｙが大きくなる方向（紙面上
方向）にずれた場合、長さｃ，ｃ'が小さくなり、長さ
ｄ，ｄ'が大きくなる。Ｙが小さくなる方向（紙面下方
向）にずれた場合は、その反対、すなわち長さｃ，ｃ'
が大きくなり、長さｄ，ｄ'が小さくなる。
ーン３の中心点に対して、Ｙが大きくなる方向（紙面上
方向）にずれた場合、長さｃ，ｃ'が小さくなり、長さ
ｄ，ｄ'が大きくなる。Ｙが小さくなる方向（紙面下方
向）にずれた場合は、その反対、すなわち長さｃ，ｃ'
が大きくなり、長さｄ，ｄ'が小さくなる。
【００３３】重ね合わせ精度を測定する際、図１に示し
た長さａ，ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を測定す
る。測定方法は、光学系の測定装置を用いて、長さａ，
ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を含む８ヶ所の領域
を走査して画像として取り込む。その画像を信号処理す
ることによって濃淡のピクセルに分解し、長さａ，ｂ，
ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を得る。ここでは下地パ
ターン３を覆う下地膜としてアルミ合金膜を用いている
ので、アルミ合金膜に形成された下地パターン３に起因
する段差パターンが測定される。この実施例では、その
段差パターンの寸法を下地パターン３の寸法とする。
た長さａ，ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を測定す
る。測定方法は、光学系の測定装置を用いて、長さａ，
ｂ，ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を含む８ヶ所の領域
を走査して画像として取り込む。その画像を信号処理す
ることによって濃淡のピクセルに分解し、長さａ，ｂ，
ｃ，ｄ及びａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を得る。ここでは下地パ
ターン３を覆う下地膜としてアルミ合金膜を用いている
ので、アルミ合金膜に形成された下地パターン３に起因
する段差パターンが測定される。この実施例では、その
段差パターンの寸法を下地パターン３の寸法とする。
【００３４】得られた各々の測定値ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び
ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を用いてズレ量を算出する。算出方
法は以下の式から求めることができる。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４ ・・・（１） Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／４ ・・・（２） Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ ・・・（３） Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４ ・・・（４） Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／４ ・・・（５） Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２ ・・・（６）
ａ'，ｂ'，ｃ'，ｄ'を用いてズレ量を算出する。算出方
法は以下の式から求めることができる。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４ ・・・（１） Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／４ ・・・（２） Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ ・・・（３） Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４ ・・・（４） Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／４ ・・・（５） Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２ ・・・（６）
【００３５】ここで、Ｘreg１は長さａ，ｂに基づくＸ
軸方向のズレ量、Ｘreg２は長さａ'，ｂ'に基づくＸ軸
方向のズレ量、Ｘregはズレ量Ｘreg１とＸreg２を平均
したＸ軸方向のズレ量である。Ｙreg１は長さｃ，ｄに
基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg２は長さｃ'，ｄ'に基
づくＹ軸方向のズレ量、Ｙregはズレ量Ｙreg１とＹreg
２を平均したＹ軸方向のズレ量である。これらのズレ量
は下地パターン３の中心点に対する上層パターン５の中
心点のズレ量である。
軸方向のズレ量、Ｘreg２は長さａ'，ｂ'に基づくＸ軸
方向のズレ量、Ｘregはズレ量Ｘreg１とＸreg２を平均
したＸ軸方向のズレ量である。Ｙreg１は長さｃ，ｄに
基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg２は長さｃ'，ｄ'に基
づくＹ軸方向のズレ量、Ｙregはズレ量Ｙreg１とＹreg
２を平均したＹ軸方向のズレ量である。これらのズレ量
は下地パターン３の中心点に対する上層パターン５の中
心点のズレ量である。
【００３６】この重ね合わせ精度測定方法の実施例によ
れば、上層パターン５の４角領域のそれぞれにおいて２
つの測定値を得て合計８つの測定値を得、それらの測定
値に基づいて、Ｘ軸方向について２つのＸreg１，Ｘreg
２を得てそれらの平均値によりズレ量Ｘregを得、Ｙ軸
方向について２つのズレ量Ｙreg１，Ｙreg２を得てそれ
らの平均値によりズレ量Ｙregを算出しているので、平
均化効果による算出精度の向上、すなわち測定精度の向
上を実現できる。
れば、上層パターン５の４角領域のそれぞれにおいて２
つの測定値を得て合計８つの測定値を得、それらの測定
値に基づいて、Ｘ軸方向について２つのＸreg１，Ｘreg
２を得てそれらの平均値によりズレ量Ｘregを得、Ｙ軸
方向について２つのズレ量Ｙreg１，Ｙreg２を得てそれ
らの平均値によりズレ量Ｙregを算出しているので、平
均化効果による算出精度の向上、すなわち測定精度の向
上を実現できる。
【００３７】この実施例では、測定値として、上層パタ
ーン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対向する
下地パターン３の外周辺の長さａ，ｂ及び内周辺の長さ
ａ'，ｂ'、ならびにＹ軸方向で対向する下地パターン３
の外周辺の長さｃ，ｄ及び内周辺の長さｃ'，ｄ'を用い
ているが、本発明の重ね合わせ精度測定方法はこれに限
定されるものではない。
ーン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対向する
下地パターン３の外周辺の長さａ，ｂ及び内周辺の長さ
ａ'，ｂ'、ならびにＹ軸方向で対向する下地パターン３
の外周辺の長さｃ，ｄ及び内周辺の長さｃ'，ｄ'を用い
ているが、本発明の重ね合わせ精度測定方法はこれに限
定されるものではない。
【００３８】図２を参照して重ね合わせ精度測定方法の
他の実施例を説明する。この実施例では、上層パターン
５の外周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対向する下地
パターン３の外周辺の長さｅ，ｆ及び内周辺の長さ
ｅ'，ｆ'、ならびにＹ軸方向で対向する下地パターン３
の外周辺の長さｇ，ｈ及び内周辺の長さｇ'，ｈ'を測定
し、それらの値を用いる。
他の実施例を説明する。この実施例では、上層パターン
５の外周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対向する下地
パターン３の外周辺の長さｅ，ｆ及び内周辺の長さ
ｅ'，ｆ'、ならびにＹ軸方向で対向する下地パターン３
の外周辺の長さｇ，ｈ及び内周辺の長さｇ'，ｈ'を測定
し、それらの値を用いる。
【００３９】この場合、下地パターン３の中心点に対す
る上層パターン５の中心点のズレ量Ｘreg５，Ｙreg５
は、例えば以下の式から求めることができる。 Ｘreg３＝（ｆ−ｅ）／４ ・・・（７） Ｘreg４＝（ｆ'−ｅ'）／４ ・・・（８） Ｘreg５＝（Ｘreg３＋Ｘreg４）／２ ・・・（９） Ｙreg３＝（ｈ−ｇ）／４ ・・・（１０） Ｙreg４＝（ｈ'−ｇ'）／４ ・・・（１１） Ｙreg５＝（Ｙreg３＋Ｙreg４）／２ ・・・（１２）
る上層パターン５の中心点のズレ量Ｘreg５，Ｙreg５
は、例えば以下の式から求めることができる。 Ｘreg３＝（ｆ−ｅ）／４ ・・・（７） Ｘreg４＝（ｆ'−ｅ'）／４ ・・・（８） Ｘreg５＝（Ｘreg３＋Ｘreg４）／２ ・・・（９） Ｙreg３＝（ｈ−ｇ）／４ ・・・（１０） Ｙreg４＝（ｈ'−ｇ'）／４ ・・・（１１） Ｙreg５＝（Ｙreg３＋Ｙreg４）／２ ・・・（１２）
【００４０】ここで、Ｘreg３は長さｅ，ｆに基づくＸ
軸方向のズレ量、Ｘreg４は長さｅ'，ｆ'に基づくＸ軸
方向のズレ量、Ｘreg５はズレ量Ｘreg３とＸreg４を平
均したＸ軸方向のズレ量である。Ｙreg３は長さｇ，ｈ
に基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg４は長さｇ'，ｈ'に
基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg５はズレ量Ｙreg３とＹ
reg４を平均したＹ軸方向のズレ量である。
軸方向のズレ量、Ｘreg４は長さｅ'，ｆ'に基づくＸ軸
方向のズレ量、Ｘreg５はズレ量Ｘreg３とＸreg４を平
均したＸ軸方向のズレ量である。Ｙreg３は長さｇ，ｈ
に基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg４は長さｇ'，ｈ'に
基づくＹ軸方向のズレ量、Ｙreg５はズレ量Ｙreg３とＹ
reg４を平均したＹ軸方向のズレ量である。
【００４１】この重ね合わせ精度測定方法でも、Ｘ軸方
向について２つのＸreg３，Ｘreg４を得てそれらの平均
値によりズレ量Ｘreg５を算出し、Ｙ軸方向について２
つのズレ量Ｙreg３，Ｙreg４を得てそれらの平均値によ
りズレ量Ｙreg５を算出しているので、平均化効果によ
る算出精度の向上、すなわち測定精度の向上を実現でき
る。
向について２つのＸreg３，Ｘreg４を得てそれらの平均
値によりズレ量Ｘreg５を算出し、Ｙ軸方向について２
つのズレ量Ｙreg３，Ｙreg４を得てそれらの平均値によ
りズレ量Ｙreg５を算出しているので、平均化効果によ
る算出精度の向上、すなわち測定精度の向上を実現でき
る。
【００４２】また、２つのズレ量を平均化するズレ量の
組合せは、Ｘreg１，Ｘreg２及びＹreg１，Ｙreg２の
組、並びにＸreg３，Ｘreg４及びＹreg３，Ｙreg４の組
に限定されるものではない。２つのズレ量を平均化する
他の組合せとして、Ｘreg１，Ｘreg３及びＹreg１，Ｙr
eg３の組、Ｘreg１，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg４の
組、Ｘreg２，Ｘreg３及びＹreg２，Ｙreg３の組、並び
にＸreg２，Ｘreg４及びＹreg２，Ｙreg４の組を挙げる
ことができる。
組合せは、Ｘreg１，Ｘreg２及びＹreg１，Ｙreg２の
組、並びにＸreg３，Ｘreg４及びＹreg３，Ｙreg４の組
に限定されるものではない。２つのズレ量を平均化する
他の組合せとして、Ｘreg１，Ｘreg３及びＹreg１，Ｙr
eg３の組、Ｘreg１，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg４の
組、Ｘreg２，Ｘreg３及びＹreg２，Ｙreg３の組、並び
にＸreg２，Ｘreg４及びＹreg２，Ｙreg４の組を挙げる
ことができる。
【００４３】２つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２及びＹ
regｍ１，Ｙregｍ２の組を平均化したズレ量ＸregＭ
２，ＹregＭ２は以下の式により算出することができ
る。 ＸregＭ２＝（Ｘregｍ１＋Ｘregｍ２）／２ ・・・（１３） ＹregＭ２＝（Ｙregｍ１＋Ｙregｍ２）／２ ・・・（１４） ここで２つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２及びＹregｍ
１，Ｙregｍ２の組は、上記の２つのズレ量を平均化す
る組合せのいずれかである。
regｍ１，Ｙregｍ２の組を平均化したズレ量ＸregＭ
２，ＹregＭ２は以下の式により算出することができ
る。 ＸregＭ２＝（Ｘregｍ１＋Ｘregｍ２）／２ ・・・（１３） ＹregＭ２＝（Ｙregｍ１＋Ｙregｍ２）／２ ・・・（１４） ここで２つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２及びＹregｍ
１，Ｙregｍ２の組は、上記の２つのズレ量を平均化す
る組合せのいずれかである。
【００４４】さらに、平均化するズレ量の個数は２つに
限定されず、３つ又は４つであってもよい。３つのズレ
量を平均化する組合せとして、Ｘreg１，Ｘreg２，Ｘre
g３及びＹreg１，Ｙreg２，Ｙreg３の組、Ｘreg１，Ｘr
eg２，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg２，Ｙreg４の組、Ｘ
reg１，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg３，Ｙreg
４の組、並びにＸreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組を挙げることができる。
限定されず、３つ又は４つであってもよい。３つのズレ
量を平均化する組合せとして、Ｘreg１，Ｘreg２，Ｘre
g３及びＹreg１，Ｙreg２，Ｙreg３の組、Ｘreg１，Ｘr
eg２，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg２，Ｙreg４の組、Ｘ
reg１，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg３，Ｙreg
４の組、並びにＸreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組を挙げることができる。
【００４５】３つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２，Ｘre
gｍ３及びＹregｍ１，Ｙregｍ２，Ｙregｍ３の組を平均
化したズレ量ＸregＭ３，ＹregＭ３は以下の式により算
出することができる。 ＸregＭ３＝（Ｘregｍ１＋Ｘregｍ２＋Ｘregｍ３）／３ ・・・（１５） ＹregＭ３＝（Ｙregｍ１＋Ｙregｍ２＋Ｙregｍ３）／３ ・・・（１６） ここで、３つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２，Ｘregｍ
３及びＹregｍ１，Ｙregｍ２，Ｙregｍ３の組は、上記
の３つのズレ量を平均化する組合せのいずれかである。
gｍ３及びＹregｍ１，Ｙregｍ２，Ｙregｍ３の組を平均
化したズレ量ＸregＭ３，ＹregＭ３は以下の式により算
出することができる。 ＸregＭ３＝（Ｘregｍ１＋Ｘregｍ２＋Ｘregｍ３）／３ ・・・（１５） ＹregＭ３＝（Ｙregｍ１＋Ｙregｍ２＋Ｙregｍ３）／３ ・・・（１６） ここで、３つのズレ量Ｘregｍ１，Ｘregｍ２，Ｘregｍ
３及びＹregｍ１，Ｙregｍ２，Ｙregｍ３の組は、上記
の３つのズレ量を平均化する組合せのいずれかである。
【００４６】４つのズレ量を平均化する組合せは、Ｘre
g１，Ｘreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組である。４つのズレ量Ｘreg
１，Ｘreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組を平均化したズレ量ＸregＭ
４，ＹregＭ４は以下の式により算出することができ
る。 ＸregＭ４＝（Ｘreg１＋Ｘreg２＋Ｘreg３＋Ｘreg４）／４ ・・・（１ ７） ＹregＭ４＝（Ｙreg１＋Ｙreg２＋Ｙreg３＋Ｙreg４）／４ ・・・（１ ８）
g１，Ｘreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組である。４つのズレ量Ｘreg
１，Ｘreg２，Ｘreg３，Ｘreg４及びＹreg１，Ｙreg
２，Ｙreg３，Ｙreg４の組を平均化したズレ量ＸregＭ
４，ＹregＭ４は以下の式により算出することができ
る。 ＸregＭ４＝（Ｘreg１＋Ｘreg２＋Ｘreg３＋Ｘreg４）／４ ・・・（１ ７） ＹregＭ４＝（Ｙreg１＋Ｙreg２＋Ｙreg３＋Ｙreg４）／４ ・・・（１ ８）
【００４７】ここでは、上層パターン５の内側の領域に
位置する下地パターン３の辺の長さに基づいて下地パタ
ーン３及び上層パターン５の中心点のズレ量を算出して
いるが、同様にして、下地パターンの内側の領域に位置
する上層パターンの辺の長さに基づいて下地パターン及
び上層パターンの中心点のズレ量を算出できることはい
うまでもない。
位置する下地パターン３の辺の長さに基づいて下地パタ
ーン３及び上層パターン５の中心点のズレ量を算出して
いるが、同様にして、下地パターンの内側の領域に位置
する上層パターンの辺の長さに基づいて下地パターン及
び上層パターンの中心点のズレ量を算出できることはい
うまでもない。
【００４８】図３は重ね合わせ精度測定パターンの実施
例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法のさら
に他の実施例を説明するための図である。図３におい
て、下地パターン３及び上層パターン５からなる重ね合
わせ精度測定パターン１は図１と同じ構成なのでそれら
の説明は省略する。
例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法のさら
に他の実施例を説明するための図である。図３におい
て、下地パターン３及び上層パターン５からなる重ね合
わせ精度測定パターン１は図１と同じ構成なのでそれら
の説明は省略する。
【００４９】図３を参照して、重ね合わせ精度測定方法
の他の実施例を説明する。上層パターン５の４角領域に
おいて、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ
軸方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそれ
ぞれＡ，Ｂとし、Ｙ軸方向で対向する下地パターン３の
外周辺の長さをそれぞれＣ，Ｄとする。
の他の実施例を説明する。上層パターン５の４角領域に
おいて、上層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ
軸方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さをそれ
ぞれＡ，Ｂとし、Ｙ軸方向で対向する下地パターン３の
外周辺の長さをそれぞれＣ，Ｄとする。
【００５０】重ね合わせ精度を測定する際、図３に示し
た長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定する。測定方法は、光学系
の測定装置を用いて、長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む４ヶ所
の領域を走査して画像として取り込む。その画像を信号
処理することによって濃淡のピクセルに分解し、長さ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを得る。
た長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定する。測定方法は、光学系
の測定装置を用いて、長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む４ヶ所
の領域を走査して画像として取り込む。その画像を信号
処理することによって濃淡のピクセルに分解し、長さ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを得る。
【００５１】得られた各々の測定値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用
いてズレ量を算出する。算出方法は以下の式から求める
ことができる。 Ｘreg６＝（Ｂ−Ａ）／４ ・・・（１９） Ｙreg６＝（Ｄ−Ｃ）／４ ・・・（２０）
いてズレ量を算出する。算出方法は以下の式から求める
ことができる。 Ｘreg６＝（Ｂ−Ａ）／４ ・・・（１９） Ｙreg６＝（Ｄ−Ｃ）／４ ・・・（２０）
【００５２】ここで、Ｘreg６は長さＡ，Ｂに基づくＸ
軸方向における下地パターン３の中心点に対する上層パ
ターン５の中心点のズレ量、Ｙreg６は長さＣ，Ｄに基
づくＹ軸方向における下地パターン３の中心点に対する
上層パターン５の中心点のズレ量である。
軸方向における下地パターン３の中心点に対する上層パ
ターン５の中心点のズレ量、Ｙreg６は長さＣ，Ｄに基
づくＹ軸方向における下地パターン３の中心点に対する
上層パターン５の中心点のズレ量である。
【００５３】この実施例では、重ね合わせ精度測定パタ
ーンとして、上層パターン５は枠状の矩形のレジストか
らなり熱収縮に起因する変形が抑制されている重ね合わ
せ精度測定パターン１を用いているので、フォトリソグ
ラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確
に、かつ再現性良く測定することができる。さらに、４
ヶ所の辺の長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定することによりＸ
軸方向のズレ量Ｘreg６及びＹ軸方向のズレ量Ｙreg６が
得られるので、測定にかかる時間を少なくすることがで
きる。
ーンとして、上層パターン５は枠状の矩形のレジストか
らなり熱収縮に起因する変形が抑制されている重ね合わ
せ精度測定パターン１を用いているので、フォトリソグ
ラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確
に、かつ再現性良く測定することができる。さらに、４
ヶ所の辺の長さＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定することによりＸ
軸方向のズレ量Ｘreg６及びＹ軸方向のズレ量Ｙreg６が
得られるので、測定にかかる時間を少なくすることがで
きる。
【００５４】また、この実施例では、測定値として、上
層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対
向する下地パターン３の外周辺の長さＡ，Ｂ、及びＹ軸
方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さＣ，Ｄを
用いているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。他の測定値としては、図１に示した長さａ'，ｂ'及
びｃ'，ｄ'の組、並びに図２に示した長さｅ，ｆ及び
ｇ，ｈの組、及び長さｅ'，ｆ'及びｇ'，ｈ'の組を挙げ
ることができる。
層パターン５の内周辺内の領域に位置し、Ｘ軸方向で対
向する下地パターン３の外周辺の長さＡ，Ｂ、及びＹ軸
方向で対向する下地パターン３の外周辺の長さＣ，Ｄを
用いているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。他の測定値としては、図１に示した長さａ'，ｂ'及
びｃ'，ｄ'の組、並びに図２に示した長さｅ，ｆ及び
ｇ，ｈの組、及び長さｅ'，ｆ'及びｇ'，ｈ'の組を挙げ
ることができる。
【００５５】また、上記の実施例では、下地パターン３
及び上層パターン５として枠状の正方形のものを用いて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、枠状
の矩形のものであればよい。なお、下地パターン及び上
層パターンが正方形でない場合は、ズレ量を算出するた
めの計算式を変形する必要がある。
及び上層パターン５として枠状の正方形のものを用いて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、枠状
の矩形のものであればよい。なお、下地パターン及び上
層パターンが正方形でない場合は、ズレ量を算出するた
めの計算式を変形する必要がある。
【００５６】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００５７】
【発明の効果】請求項１に記載された重ね合わせ精度測
定パターンでは、基板上に形成される測定用下地パター
ンと、下地パターンが形成された基板上にレジストにて
形成される上層パターンからなる重ね合わせ精度測定パ
ターンにおいて、上層パターンと下地パターンは同じ形
状の枠状の矩形からなり、それぞれの中心の位置が等し
く、互いに４５°回転した方位に配置されているように
したので、レジストからなる上層パターンの熱収縮に起
因する変形を抑制することができ、ひいてはフォトリソ
グラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確
に、かつ再現性良く測定することができる。さらに、一
方のパターンの内側の領域に他方のパターンの辺が位置
する４角領域において、計測エッジを２つ（他方のパタ
ーンの外周辺の一部と内周辺の一部）とることができる
ので、重ね合わせ精度測定パターンが配置される検査エ
リアがウエハ上に占める面積を低減することができる。
定パターンでは、基板上に形成される測定用下地パター
ンと、下地パターンが形成された基板上にレジストにて
形成される上層パターンからなる重ね合わせ精度測定パ
ターンにおいて、上層パターンと下地パターンは同じ形
状の枠状の矩形からなり、それぞれの中心の位置が等し
く、互いに４５°回転した方位に配置されているように
したので、レジストからなる上層パターンの熱収縮に起
因する変形を抑制することができ、ひいてはフォトリソ
グラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を正確
に、かつ再現性良く測定することができる。さらに、一
方のパターンの内側の領域に他方のパターンの辺が位置
する４角領域において、計測エッジを２つ（他方のパタ
ーンの外周辺の一部と内周辺の一部）とることができる
ので、重ね合わせ精度測定パターンが配置される検査エ
リアがウエハ上に占める面積を低減することができる。
【００５８】請求項２に記載された重ね合わせ精度測定
パターンでは、上層パターン及び下地パターンの形状は
枠状の正方形であるようにしているので、ズレ量を算出
するための計算式を簡単にすることができる。
パターンでは、上層パターン及び下地パターンの形状は
枠状の正方形であるようにしているので、ズレ量を算出
するための計算式を簡単にすることができる。
【００５９】請求項３に記載された重ね合わせ精度測定
パターンでは、上層パターン及び下地パターンは同じ寸
法であるようにしているので、上層パターン及び下地パ
ターンの寸法が異なる場合に比べて、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向のそれぞれについて測定できるズレ量を大きくする
ことができる。
パターンでは、上層パターン及び下地パターンは同じ寸
法であるようにしているので、上層パターン及び下地パ
ターンの寸法が異なる場合に比べて、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向のそれぞれについて測定できるズレ量を大きくする
ことができる。
【００６０】請求項４に記載された重ね合わせ精度測定
方法では、本発明の重ね合せ精度測定パターンを用い、
基板の上面から見て、一方のパターンの内側の領域に他
方のパターンの辺が位置する４角領域において、一方の
パターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領域又は
その両方の領域における他方のパターンの内周辺の長さ
もしくは外周辺の長さ又はその両方をそれぞれ測定し、
Ｘ軸方向で対向する辺の長さの差から、上層パターンの
下地パターンに対するＸ軸方向のズレ量を算出し、Ｙ軸
方向で対向する辺の長さの差から、上層パターンの下地
パターンに対するＹ軸方向のズレ量を算出するようにし
たので、レジストからなる上層パターンの熱収縮に起因
する変形による測定誤差を低減することができ、フォト
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
方法では、本発明の重ね合せ精度測定パターンを用い、
基板の上面から見て、一方のパターンの内側の領域に他
方のパターンの辺が位置する４角領域において、一方の
パターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領域又は
その両方の領域における他方のパターンの内周辺の長さ
もしくは外周辺の長さ又はその両方をそれぞれ測定し、
Ｘ軸方向で対向する辺の長さの差から、上層パターンの
下地パターンに対するＸ軸方向のズレ量を算出し、Ｙ軸
方向で対向する辺の長さの差から、上層パターンの下地
パターンに対するＹ軸方向のズレ量を算出するようにし
たので、レジストからなる上層パターンの熱収縮に起因
する変形による測定誤差を低減することができ、フォト
リソグラフィー工程におけるマスクの重ね合わせ精度を
正確に、かつ再現性良く測定することができる。
【００６１】請求項５に記載された重ね合わせ精度測定
方法では、上層パターン及び下地パターンとしてそれら
の形状が枠状の正方形からなるものを用い、４角領域の
それぞれにおいて２つの測定値を得て、Ｘ軸方向及びＹ
軸方向についてそれぞれ２つのズレ量を得てそれらの平
均値によりズレ量を算出しているので、平均化効果によ
る算出精度の向上、すなわち測定精度の向上を実現でき
る。
方法では、上層パターン及び下地パターンとしてそれら
の形状が枠状の正方形からなるものを用い、４角領域の
それぞれにおいて２つの測定値を得て、Ｘ軸方向及びＹ
軸方向についてそれぞれ２つのズレ量を得てそれらの平
均値によりズレ量を算出しているので、平均化効果によ
る算出精度の向上、すなわち測定精度の向上を実現でき
る。
【００６２】請求項６に記載された重ね合わせ精度測定
方法では、上層パターン及び下地パターンとしてそれら
の形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸方向で
対向する２角領域における内周辺の長さ又は外周辺の長
さのいずれか一方を測定してＸ軸方向のズレ量し、Ｙ軸
方向で対向する２角領域における内周辺の長さ又は外周
辺の長さのいずれか一方を測定してＹ軸方向のズレ量を
算出するようにしているので、４ヶ所の辺の長さを測定
することによりＸ軸方向及びＹ軸方向のズレ量が得られ
るので、測定にかかる時間を少なくすることができる。
方法では、上層パターン及び下地パターンとしてそれら
の形状が枠状の正方形からなるものを用い、Ｘ軸方向で
対向する２角領域における内周辺の長さ又は外周辺の長
さのいずれか一方を測定してＸ軸方向のズレ量し、Ｙ軸
方向で対向する２角領域における内周辺の長さ又は外周
辺の長さのいずれか一方を測定してＹ軸方向のズレ量を
算出するようにしているので、４ヶ所の辺の長さを測定
することによりＸ軸方向及びＹ軸方向のズレ量が得られ
るので、測定にかかる時間を少なくすることができる。
【図１】重ね合わせ精度測定パターンの一実施例を示す
上面図であり、重ね合わせ精度測定方法の一実施例を説
明するための図である。
上面図であり、重ね合わせ精度測定方法の一実施例を説
明するための図である。
【図２】図１と同じ重ね合わせ精度測定パターンの一実
施例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法の他
の実施例を説明するための図である。
施例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法の他
の実施例を説明するための図である。
【図３】図１と同じ重ね合わせ精度測定パターンの一実
施例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法のさ
らに他の実施例を説明するための図である。
施例を示す上面図であり、重ね合わせ精度測定方法のさ
らに他の実施例を説明するための図である。
【図４】従来のボックスマークの一例を表す図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ'位置での断
面図、（Ｃ）はその測定領域を破線で示した平面図であ
る。
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ'位置での断
面図、（Ｃ）はその測定領域を破線で示した平面図であ
る。
【図５】（Ａ）は測定用下地ボックスの各エッジ上の下
地膜の厚みが不均一に形成された従来例を示す断面図、
（Ｂ）は測定装置からの光軸が測定用上層ボックスの側
壁に対して平行でない従来例を示す断面図である。
地膜の厚みが不均一に形成された従来例を示す断面図、
（Ｂ）は測定装置からの光軸が測定用上層ボックスの側
壁に対して平行でない従来例を示す断面図である。
１ 重ね合わせ精度測定パターン
３ 測定用下地パターン
５ 測定用上層パターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F065 AA07 AA14 AA20 BB02 BB17
CC18 CC31 DD09 FF04 QQ24
QQ25 QQ31
4M106 AA01 BA10 CA39 CA70 DB18
5F046 EA04 EA12 EA13 EA14 EA18
EB01 EC05
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成される測定用下地パターン
と、前記下地パターンが形成された前記基板上にレジス
トにて形成される上層パターンからなる重ね合わせ精度
測定パターンにおいて、 前記上層パターンと前記下地パターンは同じ形状の枠状
の矩形からなり、それぞれの中心の位置が等しく、互い
に４５°回転した方位に配置されており、 一方のパターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領
域又はその両方の領域における他方のパターンの内周辺
の長さもしくは外周辺の長さ又はその両方が測定される
ことを特徴とする重ね合わせ精度測定パターン。 - 【請求項２】 前記上層パターン及び前記下地パターン
の形状は枠状の正方形からなる請求項１に記載の重ね合
わせ精度測定パターン。 - 【請求項３】 前記上層パターン及び前記下地パターン
は同じ寸法である請求項１又は２に記載の重ね合わせ精
度測定パターン。 - 【請求項４】 基板上に形成される測定用下地パターン
と、前記下地パターンが形成された前記基板上にレジス
トにて形成される上層パターンからなる重ね合わせ精度
測定パターンで、前記上層パターンと前記下地パターン
は同じ形状の枠状の矩形からなり、それぞれの中心の位
置が等しく、互いに４５°回転した方位に配置されてお
り、一方のパターンと重なり合った他方のパターンの辺
の長さが測定される重ね合わせ精度測定パターンを用
い、 前記基板の上面から見て、一方のパターンの内側の領域
に他方のパターンの辺が位置する４角領域において、一
方のパターンの内周辺内の領域もしくは外周辺内の領域
又はその両方の領域における他方のパターンの内周辺の
長さもしくは外周辺の長さ又はその両方をそれぞれ測定
し、 Ｘ軸方向で対向する前記辺の長さの差から、前記上層パ
ターンの前記下地パターンに対するＸ軸方向のズレ量を
算出し、 Ｙ軸方向で対向する前記辺の長さの差から、前記上層パ
ターンの前記下地パターンに対するＹ軸方向のズレ量を
算出することを特徴とする重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項５】 前記上層パターン及び前記下地パターン
としてそれらの形状が枠状の正方形からなるものを用
い、 Ｘ軸方向で対向する２角領域における前記内周辺の長さ
をそれぞれａ，ｂとし、前記外周辺の長さをそれぞれ
ａ'，ｂ'とし、 Ｙ軸方向で対向する２角領域における前記内周辺の長さ
をそれぞれｃ，ｄとし、前記外周辺の長さをそれぞれ
ｃ'，ｄ'としたとき、 以下の式からＸ軸方向のズレ量（Ｘreg）及びＹ軸方向
のズレ量（Ｙreg）を算出する請求項４に記載の重ね合
わせ精度測定方法。 Ｘreg１＝（ｂ−ａ）／４ Ｘreg２＝（ｂ'−ａ'）／４ Ｘreg ＝（Ｘreg１＋Ｘreg２）／２ Ｙreg１＝（ｄ−ｃ）／４ Ｙreg２＝（ｄ'−ｃ'）／４ Ｙreg ＝（Ｙreg１＋Ｙreg２）／２ - 【請求項６】 前記上層パターン及び前記下地パターン
としてそれらの形状が枠状の正方形からなるものを用
い、Ｘ軸方向で対向する２角領域における前記内周辺の
長さ又は前記外周辺の長さのいずれか一方をそれぞれ
Ａ，Ｂとし、Ｙ軸方向で対向する２角領域における前記
内周辺の長さ又は前記外周辺の長さのいずれか一方をそ
れぞれＣ，Ｄとしたとき、以下の式からＸ軸方向のズレ
量（Ｘreg）及びＹ軸方向のズレ量（Ｙreg）を算出する
請求項４に記載の重ね合わせ精度測定方法。 Ｘreg＝（Ｂ−Ａ）／４ Ｙreg＝（Ｄ−Ｃ）／４
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043877A JP3841697B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 重ね合わせ精度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043877A JP3841697B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 重ね合わせ精度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243297A true JP2003243297A (ja) | 2003-08-29 |
| JP3841697B2 JP3841697B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=27783491
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002043877A Expired - Fee Related JP3841697B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 重ね合わせ精度測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3841697B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005302970A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Nikon Corp | レシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置 |
| US7466412B2 (en) | 2006-06-30 | 2008-12-16 | Fujitsu Limited | Method of detecting displacement of exposure position marks |
| CN106019860A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种套刻精度的确定方法 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002043877A patent/JP3841697B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7466412B2 (en) | 2006-06-30 | 2008-12-16 | Fujitsu Limited | Method of detecting displacement of exposure position marks |
| CN106019860A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种套刻精度的确定方法 |
| CN106019860B (zh) * | 2016-07-27 | 2018-12-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种套刻精度的确定方法 |
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|---|---|
| JP3841697B2 (ja) | 2006-11-01 |
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