JP2020112585A - Method for manufacturing semiconductor device and inspection method - Google Patents

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恭一 津幡
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恭一 津幡
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Abstract

To improve the accuracy of inspection and to improve the performance of a semiconductor device.SOLUTION: In an inspection for a positional deviation of a resist pattern RP1 by use of an inspection mark MK, deformation in an upper part of resist patterns RP1 to RP3 in the process of forming the resist patterns RP1 to RP3 by patterning a resist film RF may be erroneously determined as a positional deviation. In order to inspect the deformation, the resist patterns RP1 to RP3 are each individually contracted by subjecting the patterns to a heat treatment. After the heat treatment, a distance L5 between an end E1a of the resist pattern RP1 and an end E2a of the resist pattern RP2, and a distance L6 between an end E1c of the resist pattern RP1 and an end E3a of the resist pattern RP3 are measured. Thus, it can be determined that changes in the resist patterns RP1 to RP3 are caused by the contraction.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および検査方法に関し、例えば、レジストパターンの形成時に検査用マークを用いる場合に有効な技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and an inspection method, for example, a technology effective when an inspection mark is used when forming a resist pattern.

半導体装置の製造工程中において、各種のイオン注入またはエッチング加工などを行う場合には、レジストパターンが使用される。例えば、イオン注入によって不純物領域が形成される際には、不純物領域が所望の位置に形成されるように、マスクとなるレジストパターンが精度良く配置されることが求められる。このため、レジストパターンの位置ずれを確認するための検査が行われている。 A resist pattern is used when various ion implantations or etching processes are performed during the manufacturing process of a semiconductor device. For example, when an impurity region is formed by ion implantation, it is required that a resist pattern serving as a mask be accurately arranged so that the impurity region is formed at a desired position. Therefore, an inspection is performed to confirm the positional deviation of the resist pattern.

例えば、特許文献1には、レジストパターンとウェハとの絶対的な位置関係を確認するために、レジストマークと下地マークとの位置ずれの量を測定機によって測定する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique of measuring the amount of positional deviation between a resist mark and a base mark by a measuring machine in order to confirm the absolute positional relationship between the resist pattern and the wafer.

特開2002−252168号公報JP, 2002-252168, A

レジストパターンの位置がずれると、例えば、イオン注入により形成される不純物領域の位置がずれる、または、エッチング加工の対象となる被加工膜の位置がずれるため、レジストパターンを精度良く形成することが求められる。このとき、レジストパターンが所望の位置に形成されたか否かを判断するために、予め半導体基板に検査用マークを形成しておき、この検査用マークの位置と、レジストパターンの位置とを照合する技術がある。このような照合を含めた検査の精度を高めることで、レジストパターンの位置ずれを抑制し、半導体装置の性能を向上させることが求められる。 If the position of the resist pattern shifts, for example, the position of the impurity region formed by ion implantation shifts, or the position of the film to be processed that is the target of etching shifts, so it is necessary to accurately form the resist pattern. To be At this time, in order to determine whether or not the resist pattern is formed at a desired position, an inspection mark is formed in advance on the semiconductor substrate, and the position of this inspection mark is compared with the position of the resist pattern. There is technology. It is required to suppress the positional deviation of the resist pattern and improve the performance of the semiconductor device by increasing the accuracy of the inspection including such collation.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置の製造方法および検査方法は、(a)半導体基板に、検査用マークを形成する工程、(b)半導体基板上および検査用マーク上に、レジスト膜を形成する工程、(c)レジスト膜をパターニングすることで、検査用マーク上に位置する第1レジストパターンと、第1レジストパターンの両側に隣接する第2および第3レジストパターンとを形成する工程、を有する。また、半導体装置の製造方法および検査方法は、(d)第2レジストパターン側の第1レジストパターンの上面の第1端部と、第2レジストパターン側の検査用マークの上面の第2端部との間の第1距離を測定し、第3レジストパターン側の第1レジストパターンの上面の第3端部と、第3レジストパターン側の検査用マークの上面の第4端部との間の第2距離を測定する工程、を有する。また、(d)工程は、第1距離および第2距離の差分値の半分を算出する工程を有する。また、半導体装置の製造方法および検査方法は、(e)第1、第2および第3レジストパターンに対して、第1熱処理を施す工程、(f)第1端部と第5端部との間の第5距離を測定し、第3端部と第6端部との間の第6距離を測定し、第5距離および第6距離の差分値を算出する工程、を有する。 According to one embodiment, a semiconductor device manufacturing method and an inspection method are (a) a step of forming an inspection mark on a semiconductor substrate, and (b) a resist film formed on the semiconductor substrate and the inspection mark. And (c) patterning the resist film to form a first resist pattern located on the inspection mark and second and third resist patterns adjacent to both sides of the first resist pattern. Have. The semiconductor device manufacturing method and inspection method are (d) a first end portion on the upper surface of the first resist pattern on the second resist pattern side and a second end portion on the upper surface of the inspection mark on the second resist pattern side. Between the third end of the upper surface of the first resist pattern on the third resist pattern side and the fourth end of the upper surface of the inspection mark on the third resist pattern side. Measuring the second distance. Further, the step (d) has a step of calculating half of the difference value between the first distance and the second distance. The semiconductor device manufacturing method and the inspection method are (e) a step of subjecting the first, second and third resist patterns to a first heat treatment, and (f) a first end portion and a fifth end portion. Measuring a fifth distance between them, measuring a sixth distance between the third end and the sixth end, and calculating a difference value between the fifth distance and the sixth distance.

一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。また、検査の精度を向上させることができる。 According to one embodiment, the performance of the semiconductor device can be improved. In addition, the accuracy of inspection can be improved.

実施の形態1の半導体装置の製造工程を示すフローである。6 is a flow showing a manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment. 実施の形態1の半導体装置の要部平面図である。FIG. 4 is a main-portion plan view of the semiconductor device in Embodiment 1; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment. 図3に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 図4に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 図5に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 本願発明者による実験データを示すグラフである。It is a graph which shows the experimental data by this inventor. 図6に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 図8に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 本願発明者による測定データを示す表である。It is a table which shows the measurement data by this inventor. 図10の測定データから求めた検量線を示す表である。11 is a table showing a calibration curve obtained from the measurement data of FIG. 10. 実施の形態2の半導体装置の要部平面図である。FIG. 9 is a plan view of a main portion of the semiconductor device of Second Embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態3の半導体装置の製造工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the third embodiment. 図14に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 In the following embodiments, when there is a need for convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but unless otherwise specified, they are not unrelated to each other, and one is the other. There is a relation of some or all of modifications, details, supplementary explanations, and the like. In addition, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.) of the elements, when explicitly stated, and in principle, the number is clearly limited to a specific number, etc. However, the number is not limited to the specific number, and may be equal to or more than the specific number. Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential unless otherwise specified or in principle considered to be essential. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to shapes, positional relationships, etc. of constituent elements, etc., the shapes thereof are substantially the same unless explicitly stated otherwise or in principle not apparently. And the like, etc. are included. This also applies to the above numerical values and ranges.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are designated by the same reference numeral, and the repeated description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、図面を見易くするために、断面図であってもハッチングを省略する場合もあるし、平面図であってもハッチングを付す場合もある。 In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view or hatched in a plan view in order to make the drawings easy to see.

(実施の形態1)
以下に、図1〜図11を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法および検査方法について説明する。図1は、本実施の形態の各々の製造工程(ステップS1〜S16)を示すフロー図である。図2は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、図3〜図6、図8および図9は、図2に示されるA−A線に沿った断面図である。
(Embodiment 1)
The manufacturing method and the inspection method of the semiconductor device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart showing each manufacturing process (steps S1 to S16) of the present embodiment. 2 is a plan view of relevant parts of the semiconductor device of the present embodiment, and FIGS. 3 to 6, 8 and 9 are cross-sectional views taken along the line AA shown in FIG.

また、本実施の形態では、図1に示されるステップS1〜S13は、半導体装置の製造方法に含まれる複数の工程の一部として説明するが、ステップS1〜S13は、検査用マークMKを使用してレジストパターンRP1〜RP3の位置ずれを検査する検査方法でもある。 Further, in the present embodiment, steps S1 to S13 shown in FIG. 1 will be described as a part of a plurality of steps included in the method for manufacturing a semiconductor device, but steps S1 to S13 use the inspection mark MK. It is also an inspection method for inspecting the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3.

図2では、各々の構成の配置が判り易くなるように、便宜上、図6の製造工程が終了した時点における平面図が示されている。図2に示される領域は、半導体基板(ウェハ)SUBのスクライブ領域の一部を拡大したものであり、スクライブ領域は、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子が形成される素子形成領域を取り囲んでいる領域である。スクライブ領域には、レジストパターンの位置ずれを測定するために用いられる検査用マーク(マーク、基準用マーク)MKが形成されている。 In FIG. 2, a plan view is shown at the time when the manufacturing process of FIG. 6 is completed, for the sake of convenience, so that the arrangement of each configuration can be easily understood. The region shown in FIG. 2 is an enlarged view of a part of the scribe region of the semiconductor substrate (wafer) SUB. The area that surrounds the area. In the scribe region, an inspection mark (mark, reference mark) MK used to measure the positional deviation of the resist pattern is formed.

図3は、検査用マークMKおよびレジスト膜RFの形成工程を示し、図1のステップS1およびステップS2に対応している。 FIG. 3 shows a process of forming the inspection mark MK and the resist film RF, which corresponds to step S1 and step S2 of FIG.

まず、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング処理によって、半導体基板SUB内に溝を形成する。次に、上記溝内を含む半導体基板SUB上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、例えば酸化シリコン膜のような絶縁膜を形成する。次に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって、上記絶縁膜を研磨することで、上記溝外の半導体基板SUB上に形成されていた上記絶縁膜を除去し、上記溝内に上記絶縁膜を埋め込む。これにより、半導体基板SUBに素子分離部STIが形成され、スクライブ領域においては、素子分離部STIが検査用マークMKを構成している。また、図3では、検査用マークMKの上面の両端部を、端部Emaおよび端部Embとして示している。また、ここでは図示していないが、検査用マークMKを形成する工程と同じ工程によって、素子形成領域にも素子分離部STIが形成される。 First, a groove is formed in the semiconductor substrate SUB by the photolithography technique and the dry etching process. Next, an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate SUB including the inside of the groove by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Next, the insulating film formed on the semiconductor substrate SUB outside the groove is removed by polishing the insulating film by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and the insulating film is embedded in the groove. .. As a result, the element isolation portion STI is formed on the semiconductor substrate SUB, and the element isolation portion STI constitutes the inspection mark MK in the scribe region. Further, in FIG. 3, both end portions of the upper surface of the inspection mark MK are shown as an end portion Ema and an end portion Emb. Although not shown here, the element isolation part STI is also formed in the element formation region by the same step as the step of forming the inspection mark MK.

なお、図2に示されるように、平面視における検査用マークMKの形状(素子分離部STIの形状)は、実際には環状であるが、一般的にマークとして認識されるのは、環の内側の領域も含まれる。従って、本実施の形態の図3などの断面図では、素子分離部STIと、これらに囲まれた半導体基板SUB(破線の領域)とを合わせた領域を検査用マークMKとして扱う。 Note that, as shown in FIG. 2, the shape of the inspection mark MK in plan view (the shape of the element isolation portion STI) is actually an annular shape, but what is generally recognized as a mark is the annular shape. The inner area is also included. Therefore, in the cross-sectional views of this embodiment such as FIG. 3, a region obtained by combining the element isolation portion STI and the semiconductor substrate SUB (region of the broken line) surrounded by these is treated as the inspection mark MK.

次に、半導体基板SUB上および検査用マークMK上に、例えば塗布法によって、レジスト膜RFを形成する。なお、本実施の形態で使用するレジスト膜RFは、ポジ型のレジスト膜である。 Next, a resist film RF is formed on the semiconductor substrate SUB and the inspection mark MK by, for example, a coating method. The resist film RF used in this embodiment is a positive resist film.

以下に、図1のステップS3〜S5によって、レジスト膜RFをパターニングする工程を説明する。図4は、レジスト膜RFに対する露光処理を示し、図1のステップS3に対応している。 The process of patterning the resist film RF by steps S3 to S5 of FIG. 1 will be described below. FIG. 4 shows the exposure process for the resist film RF and corresponds to step S3 of FIG.

レジスト膜RFの一部に対して、選択的に露光処理を施す。これにより、露光されたレジスト膜RFがレジストパターンRP4となり、露光されなかったレジスト膜RFがレジストパターンRP1〜RP3となる。レジストパターンRP4は、後の現像処理後に溶けて除去されるパターンであり、レジストパターンRP1〜RP3は、後の現像処理後に残されるパターンである。レジストパターンRP4と、レジストパターンRP1〜RP3とは、架橋反応および酸発生反応などにより、各々の化学的な組成が異なっている。 A part of the resist film RF is selectively exposed. As a result, the exposed resist film RF becomes the resist pattern RP4, and the unexposed resist film RF becomes the resist patterns RP1 to RP3. The resist pattern RP4 is a pattern that is dissolved and removed after the subsequent development processing, and the resist patterns RP1 to RP3 are patterns that remain after the subsequent development processing. The resist pattern RP4 and the resist patterns RP1 to RP3 have different chemical compositions due to a crosslinking reaction, an acid generation reaction, and the like.

また、図2に示されるように、レジストパターンRP2およびレジストパターンRP3は、それぞれレジスト膜RFの一部であり、一体化しているが、本実施の形態では、X方向においてレジストパターンRP1に隣接するレジストパターンRP2およびレジストパターンRP3を、区別して説明する。また、図示はしていないが、レジストパターンRP2は、スクライブ領域および素子形成領域に亘って形成されている。 Further, as shown in FIG. 2, the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 are part of the resist film RF and are integrated, but in the present embodiment, they are adjacent to the resist pattern RP1 in the X direction. The resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 will be described separately. Although not shown, the resist pattern RP2 is formed over the scribe region and the element formation region.

図5は、レジストパターンRP1〜RP4に対する熱処理を示し、図1のステップS4に対応している。 FIG. 5 shows heat treatment for the resist patterns RP1 to RP4, which corresponds to step S4 of FIG.

レジストパターンRP1〜RP4に対して、例えばPEB(Post Exposure Bake)と呼ばれる熱処理を施す。上記熱処理は、例えば80〜180℃で行われる。ここで、露光されたレジストパターンRP4の収縮率は、レジストパターンRP1〜RP3の各々の収縮率と異なっているため、上記熱処理が施されると、これらの収縮率の違いにより、レジストパターンRP4の高さと、レジストパターンRP1〜RP3の各々の高さに差が生じる。一般的に、露光されていないレジストパターンRP1〜RP3の各々の収縮率は、露光されたレジストパターンRP4よりも高い。このため、レジストパターンRP1〜RP3の各々の高さは、レジストパターンRP4の高さよりも低くなる。言い換えれば、レジストパターンRP1〜RP3の各々の厚さは、レジストパターンRP4の厚さよりも小さくなる。 The resist patterns RP1 to RP4 are subjected to heat treatment called PEB (Post Exposure Bake), for example. The heat treatment is performed, for example, at 80 to 180°C. Here, since the shrinkage rate of the exposed resist pattern RP4 is different from the shrinkage rate of each of the resist patterns RP1 to RP3, when the heat treatment is performed, the shrinkage rate of the resist pattern RP4 becomes different due to the difference in these shrinkage rates. There is a difference between the height and the height of each of the resist patterns RP1 to RP3. Generally, the shrinkage rate of each of the unexposed resist patterns RP1 to RP3 is higher than that of the exposed resist pattern RP4. Therefore, the height of each of the resist patterns RP1 to RP3 is lower than the height of the resist pattern RP4. In other words, the thickness of each of the resist patterns RP1 to RP3 is smaller than the thickness of the resist pattern RP4.

また、このような収縮は、高さ方向(Z方向)だけでなく、横方向(X方向、Y方向)においても生じる。特に、図5に示されるように、レジストパターンRP1の周囲に存在しているレジストパターンRP2およびレジストパターンRP3の形状が非対称である場合には、X方向における一方の方向へ引張応力が発生する。このような引張応力は、X方向におけるレジストパターンRP2およびレジストパターンRP3の各々の長さおよび体積と関係がある。また、このような引張応力は、Y方向においても発生しているが、本実施の形態では、X方向の引張応力を代表例として説明する。 Further, such contraction occurs not only in the height direction (Z direction) but also in the lateral direction (X direction, Y direction). In particular, as shown in FIG. 5, when the shapes of the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 existing around the resist pattern RP1 are asymmetric, tensile stress is generated in one direction in the X direction. Such tensile stress is related to the length and volume of each of the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 in the X direction. Further, although such a tensile stress also occurs in the Y direction, in the present embodiment, the tensile stress in the X direction will be described as a typical example.

本実施の形態では、X方向において、レジストパターンRP2の長さが、レジストパターンRP1の長さおよびレジストパターンRP3の長さよりも長く、レジストパターンRP2の体積が、レジストパターンRP1の体積およびレジストパターンRP3の体積よりも大きい。従って、レジストパターンRP2全体の収縮量が、レジストパターンRP1全体およびレジストパターンRP3全体の収縮量よりも大きくなり、レジスト膜PR全体としては、レジストパターンRP3からレジストパターンRP2へ向かう方向へ引張応力が発生する。このため、図5に示されるように、レジストパターンRP1〜RP4が、紙面の左側へ引っ張られたような形状となる。 In the present embodiment, in the X direction, the length of resist pattern RP2 is longer than the length of resist pattern RP1 and the length of resist pattern RP3, and the volume of resist pattern RP2 is the volume of resist pattern RP1 and resist pattern RP3. Larger than the volume of. Therefore, the amount of shrinkage of the entire resist pattern RP2 becomes larger than the amount of shrinkage of the entire resist pattern RP1 and the entire resist pattern RP3, and tensile stress occurs in the direction from the resist pattern RP3 to the resist pattern RP2 in the entire resist film PR. To do. Therefore, as shown in FIG. 5, the resist patterns RP1 to RP4 are shaped so as to be pulled to the left side of the paper surface.

言い換えれば、Z方向において、レジストパターンRP1の上面の端部E1a、E1cの位置は、それぞれレジストパターンRP1の下面の端部E1b、E1dの位置とずれている。また、レジストパターンRP2の上面の端部E2aの位置は、レジストパターンRP2の下面の端部E2bの位置とずれており、レジストパターンRP3の上面の端部E3aの位置は、レジストパターンRP3の下面の端部E3bの位置とずれている。 In other words, the positions of the end portions E1a and E1c on the upper surface of the resist pattern RP1 are displaced from the positions of the end portions E1b and E1d on the lower surface of the resist pattern RP1 in the Z direction. Further, the position of the upper end E2a of the resist pattern RP2 is displaced from the position of the lower end E2b of the resist pattern RP2, and the position of the upper end E3a of the resist pattern RP3 is lower than that of the resist pattern RP3. It is displaced from the position of the end portion E3b.

図6は、レジストパターンRP1〜RP4に対する現像処理を示し、図1のステップS5に対応している。 FIG. 6 shows the developing process for the resist patterns RP1 to RP4, which corresponds to step S5 of FIG.

レジストパターンRP1〜RP4に対して現像処理を行うことで、レジストパターンRP4が除去され、レジストパターンRP1〜RP3が残される。断面視において、レジストパターンRP1〜RP3の各々は分離しており、レジストパターンRP1は検査用マークMK上に位置しており、レジストパターンRP2およびレジストパターンRP3はレジストパターンRP1の両側に隣接している。 By performing development processing on the resist patterns RP1 to RP4, the resist pattern RP4 is removed and the resist patterns RP1 to RP3 are left. In the cross-sectional view, each of the resist patterns RP1 to RP3 is separated, the resist pattern RP1 is located on the inspection mark MK, and the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 are adjacent to both sides of the resist pattern RP1. ..

また、上述のように、この現象処理後の平面図が図2にほぼ対応している。以下に、図2および図6に示される各構成のX方向における寸法の一例を記す。検査用マークMKの長さは、例えば5〜10μmであり、レジストパターンRP1の長さは、例えば12〜20μmである。レジストパターンRP1とレジストパターンRP2との間の距離、および、レジストパターンRP1とレジストパターンRP3との間の距離は、それぞれ例えば3〜10μmである。 Further, as described above, the plan view after the processing of this phenomenon substantially corresponds to FIG. Below, an example of the dimension in the X direction of each configuration shown in FIGS. 2 and 6 will be described. The length of the inspection mark MK is, for example, 5 to 10 μm, and the length of the resist pattern RP1 is, for example, 12 to 20 μm. The distance between the resist pattern RP1 and the resist pattern RP2 and the distance between the resist pattern RP1 and the resist pattern RP3 are, for example, 3 to 10 μm, respectively.

また、Y方向における各々の寸法もX方向の寸法と同様である。すなわち、Y方向において、検査用マークMKの長さは、例えば5〜10μmであり、レジストパターンRP1の長さは、例えば12〜20μmである。また、Y方向において、レジストパターンRP1と、レジストパターンRP1の両側に隣接するレジストパターン(レジスト膜RF)との距離は、それぞれ例えば3〜10μmである。言い換えれば、レジストパターンRP1を取り囲むレジストパターン(レジスト膜RF)までの距離は、X方向およびY方向において、それぞれ同じである。 Further, each dimension in the Y direction is the same as the dimension in the X direction. That is, in the Y direction, the length of the inspection mark MK is, for example, 5 to 10 μm, and the length of the resist pattern RP1 is, for example, 12 to 20 μm. In the Y direction, the distance between the resist pattern RP1 and the resist patterns (resist film RF) adjacent to both sides of the resist pattern RP1 is, for example, 3 to 10 μm. In other words, the distance to the resist pattern (resist film RF) surrounding the resist pattern RP1 is the same in the X direction and the Y direction.

次に、図1のステップS6に示される第1測定を行う。この第1測定では、検査用マークMKを用いて、レジストパターンRP1〜RP3の位置がずれているか否かの判定を行うための検査が行われる。まず、図6に示される距離L1および距離L2を測定し、距離L1および距離L2の差分値を求める。具体的には、距離L1は、検査用マークMKの端部EmaからレジストパターンRP1の端部E1aまでの距離であり、距離L2は、検査用マークMKの端部EmbからレジストパターンRP1の端部E1cまでの距離である。 Next, the first measurement shown in step S6 of FIG. 1 is performed. In this first measurement, an inspection is performed using the inspection mark MK to determine whether the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are misaligned. First, the distance L1 and the distance L2 shown in FIG. 6 are measured, and the difference value between the distance L1 and the distance L2 is obtained. Specifically, the distance L1 is a distance from the end Ema of the inspection mark MK to the end E1a of the resist pattern RP1, and the distance L2 is from the end Emb of the inspection mark MK to the end of the resist pattern RP1. It is the distance to E1c.

その後、通常であればステップS15に移行し、距離L1および距離L2の差分値の半分((L1−L2)/2の値)が、許容範囲内の値であるか否かの判定が行われる。すなわち、仮に、レジストパターンRP1〜RP3の位置がずれていたとしても、その位置ずれの値が、許容範囲内の値であるか否かの判定が行われる。 After that, normally, the process proceeds to step S15, and it is determined whether or not half of the difference value between the distance L1 and the distance L2 (the value of (L1-L2)/2) is within the allowable range. .. That is, even if the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are misaligned, it is determined whether or not the value of the misalignment is within the allowable range.

ここで、ステップS4の熱処理によって、レジストパターンRP1〜RP3の上部は変形するが、レジストパターンRP1〜RP3は半導体基板SUBに密着しているため、レジストパターンRP1〜RP3の下部はほとんど変形しない。すなわち、レジストパターンRP1の端部E1b、E1d、レジストパターンRP2の端部E2bおよびレジストパターンRP3の端部E3bの各々の位置は、ステップS4の熱処理の前後でほぼ変わらない。このため、本実施の形態では、レジストパターンRP1〜RP3の位置は、ほぼ設計値の通りであり、ずれていないことになる。または、レジストパターンRP1〜RP3の位置のずれは、許容範囲内であることになる。 Here, although the upper portions of the resist patterns RP1 to RP3 are deformed by the heat treatment in step S4, since the resist patterns RP1 to RP3 are in close contact with the semiconductor substrate SUB, the lower portions of the resist patterns RP1 to RP3 are hardly deformed. That is, the positions of the end portions E1b and E1d of the resist pattern RP1, the end portion E2b of the resist pattern RP2, and the end portion E3b of the resist pattern RP3 are almost the same before and after the heat treatment in step S4. Therefore, in the present embodiment, the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are almost the same as the design values and do not deviate. Alternatively, the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is within the allowable range.

しかしながら、上述のように、レジストパターンRP1の上部が変形しているため、レジストパターンRP1〜RP3の位置が許容できない程にずれていると判定(NO)される場合がある。以降では、レジストパターンRP1の上部の変形に起因する位置ずれの量を「騙され量」と称する場合もある。 However, since the upper portion of the resist pattern RP1 is deformed as described above, it may be determined (NO) that the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are unacceptably displaced. Hereinafter, the amount of positional deviation due to the deformation of the upper portion of the resist pattern RP1 may be referred to as a “deceived amount”.

また、本願発明者の検討によれば、レジスト膜RFが4μm以上のような厚さを有する場合、レジスト膜RFの体積が大きいことから、引張応力の値が大きくなるため、誤判定が起き易くなることが分かった。例えばレジストパターンRP1〜RP3(レジスト膜RF)の厚さが5μmの場合、X方向における騙され量は100nm以上となる。通常、半導体装置の製造工程における最小加工寸法が40〜350nmである場合、レジストパターンRP1〜RP3の位置のずれの許容範囲は10nm以上、100nm未満に設定されるため、100nm以上の騙され量は、許容できる値ではない。 Further, according to the study by the inventor of the present application, when the resist film RF has a thickness of 4 μm or more, since the volume of the resist film RF is large, the value of the tensile stress is large, so that an erroneous determination easily occurs. I found out. For example, when the thickness of the resist patterns RP1 to RP3 (resist film RF) is 5 μm, the amount of deception in the X direction is 100 nm or more. Usually, when the minimum processing dimension in the manufacturing process of a semiconductor device is 40 to 350 nm, the allowable range of positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is set to 10 nm or more and less than 100 nm, and thus the deception amount of 100 nm or more is , Not an acceptable value.

このため、実際にはレジストパターンRP1〜RP3の位置はずれていない、または、実際の位置ずれの値が許容範囲内の値であるにも関わらず、レジストパターンRP1〜RP3の位置がずれており、位置ずれの値が許容範囲外であると、誤判定される不具合が発生する。そして、このような騙され量による誤判定と、通常の位置ずれの判定とを区別することは難しいという問題がある。 For this reason, the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are not actually displaced, or the positions of the resist patterns RP1 to RP3 are displaced even though the actual displacement value is within the allowable range. If the value of the positional deviation is out of the allowable range, there is a problem that a misjudgment is made. Then, there is a problem that it is difficult to distinguish between the erroneous determination due to the amount of deception and the normal determination of the positional deviation.

また、引張応力による騙され量は、検査用マークMKからある程度離れた位置から影響を受けることが分かった。図7は、本願発明者が実験を行ったデータを示すグラフである。図7の横軸は、検査用マークMKから周囲のレジストパターン(レジストパターンRP2、RP3など)までの距離を示し、図7の縦軸は、レジストパターンの位置ずれの測定値を示している。また、グラフ中の●印は、X方向に対して測定したものであり、グラフ中の▲印は、Y方向に対して測定したものである。 Further, it was found that the amount of deception caused by the tensile stress was affected by a position apart from the inspection mark MK to some extent. FIG. 7 is a graph showing data that the inventor of the present application conducted an experiment. The horizontal axis of FIG. 7 represents the distance from the inspection mark MK to the surrounding resist patterns (resist patterns RP2, RP3, etc.), and the vertical axis of FIG. 7 represents the measured value of the positional deviation of the resist pattern. Further, the mark ● in the graph is measured in the X direction, and the mark ▲ in the graph is measured in the Y direction.

グラフに示されるように、横軸の距離を−60μmから180μmまで変化させると、−100nmから−50nmまで位置ずれの値が変化している。これにより、検査用マークMKから200μm程度離れたレジストパターンでも、位置ずれに影響を与えることが分かった。一般的に、スクライブ領域の幅は100μm程度であるので、素子形成領域に形成されているレジストパターンの形状が、位置ずれに影響を与えていることになる。例えば、本実施の形態では、スクライブ領域および素子形成領域に亘って形成されているレジストパターンRP2は、位置ずれに対して大きく影響している。 As shown in the graph, when the distance on the horizontal axis is changed from −60 μm to 180 μm, the value of the positional deviation is changed from −100 nm to −50 nm. As a result, it was found that even a resist pattern separated from the inspection mark MK by about 200 μm affected the positional deviation. Generally, since the width of the scribe region is about 100 μm, the shape of the resist pattern formed in the element formation region affects the positional deviation. For example, in the present embodiment, the resist pattern RP2 formed over the scribe region and the element formation region has a great influence on the positional deviation.

以上のような本願発明者による考察から、本実施の形態では、1回目の第1測定後においては、ステップS6からステップS15へ移行するのではなく、騙され量を検査するために、ステップS6からステップS7以降へ移行する。 From the consideration by the inventor of the present application as described above, in the present embodiment, after the first measurement for the first time, the process does not shift from step S6 to step S15, but step S6 To step S7 and subsequent steps.

以下に、レジストパターンRP1〜RP3の位置のずれが、騙され量に起因するものであるか否かを判定する方法と、騙され量の値を補正値としてステップS6の第1測定にフィードバックする方法とを説明する。 Below, a method of determining whether or not the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is caused by the deceived amount and a method of feeding back the value of the deceived amount as a correction value to the first measurement in step S6. The method will be described.

まず、図1のステップS7に示される第2測定を行う。なお、後でも説明するが、このステップS7の第2測定は、必ず実施されなくともよい。 First, the second measurement shown in step S7 of FIG. 1 is performed. As will be described later, the second measurement in step S7 does not necessarily have to be performed.

第2測定では、図8に示される距離L3および距離L4を測定する。なお、図7に示される状態は、距離L3および距離L4が記されている点を除き、図6に示される状態と同じである。距離L3は、レジストパターンRP1とレジストパターンRP2との間の距離に相当し、距離L4は、レジストパターンRP1とレジストパターンRP3との間の距離に相当する。すなわち、距離L3は、レジストパターンRP1の端部E1aからレジストパターンRP2の端部E2aまでの距離であり、距離L4は、レジストパターンRP1の端部E1cからレジストパターンRP3の端部E3aまでの距離である。 In the second measurement, the distance L3 and the distance L4 shown in FIG. 8 are measured. The state shown in FIG. 7 is the same as the state shown in FIG. 6 except that the distance L3 and the distance L4 are shown. The distance L3 corresponds to the distance between the resist pattern RP1 and the resist pattern RP2, and the distance L4 corresponds to the distance between the resist pattern RP1 and the resist pattern RP3. That is, the distance L3 is the distance from the end E1a of the resist pattern RP1 to the end E2a of the resist pattern RP2, and the distance L4 is the distance from the end E1c of the resist pattern RP1 to the end E3a of the resist pattern RP3. is there.

ここで、ステップS4の熱処理時には、レジストパターンRP1〜RP4が繋がっていたため、レジスト膜RF全体が同じ方向に収縮していた。従って、距離L3は距離L4と等しく、距離L3および距離L4の差分値はほぼゼロである。この以下の工程では、距離L3または距離L4を基準として、レジストパターンRP1〜RP3の各々の形状の変化を測定する。 Here, since the resist patterns RP1 to RP4 were connected during the heat treatment in step S4, the entire resist film RF contracted in the same direction. Therefore, the distance L3 is equal to the distance L4, and the difference value between the distance L3 and the distance L4 is almost zero. In the following steps, changes in the shapes of the resist patterns RP1 to RP3 are measured with the distance L3 or the distance L4 as a reference.

第2測定後、図1のステップS8に示される熱処理を行う。上記熱処理は、例えば80〜180℃で行われる。なお、上記熱処理の条件(温度および時間など)は、ステップS4の熱処理の条件と同じであることが好ましい。図9には、上記熱処理によってレジストパターンRP1〜RP3が収縮し、レジストパターンRP1〜RP3の各々の形状が変化した様子が示されている。ステップS8の熱処理時には、レジストパターンRP1〜RP3が互いに分離されているため、レジストパターンRP1〜RP3の各々が個別に収縮する。そして、図9に示されるように、体積の大きいレジストパターンRP2の収縮は大きいが、体積の小さいレジストパターンRP1およびレジストパターンRP3の収縮は小さい。 After the second measurement, the heat treatment shown in step S8 of FIG. 1 is performed. The heat treatment is performed, for example, at 80 to 180°C. The heat treatment conditions (temperature, time, etc.) are preferably the same as the heat treatment conditions of step S4. FIG. 9 shows a state in which the resist patterns RP1 to RP3 are contracted by the heat treatment and the shapes of the resist patterns RP1 to RP3 are changed. Since the resist patterns RP1 to RP3 are separated from each other during the heat treatment in step S8, each of the resist patterns RP1 to RP3 shrinks individually. Then, as shown in FIG. 9, the resist pattern RP2 having a large volume has a large shrinkage, but the resist patterns RP1 and RP3 having a small volume have a small shrinkage.

次に、図1のステップS9に示される第3測定を行う。第3測定では、図9に示される距離L5および距離L6を測定する。距離L5は、レジストパターンRP1の端部E1aからレジストパターンRP2の端部E2aまでの距離であり、距離L6は、レジストパターンRP1の端部E1cからレジストパターンRP3の端部E3aまでの距離である。 Next, the third measurement shown in step S9 of FIG. 1 is performed. In the third measurement, the distance L5 and the distance L6 shown in FIG. 9 are measured. The distance L5 is the distance from the end E1a of the resist pattern RP1 to the end E2a of the resist pattern RP2, and the distance L6 is the distance from the end E1c of the resist pattern RP1 to the end E3a of the resist pattern RP3.

次に、図1のステップS10に示されるような、騙され量の有無の判定処理を行う。距離L5が基準となる距離L3と異なり、且つ、距離L6が基準となる距離L4と異なっていた場合には、レジストパターンRP1〜RP3の各々の形状に変化があったと判断できる。次に、距離L5および距離L6が、それぞれ距離L3および距離L4と異なっていた場合、距離L5および距離L6の差分値を算出する。この結果、両者に差が発生していた場合、レジストパターンRP1〜RP3は引張応力の影響を受け、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれには、騙され量が含まれていることが分かる。 Next, as shown in step S10 of FIG. 1, a process of determining the presence or absence of the deceived amount is performed. When the distance L5 is different from the reference distance L3 and the distance L6 is different from the reference distance L4, it can be determined that the shape of each of the resist patterns RP1 to RP3 has changed. Next, when the distance L5 and the distance L6 are different from the distance L3 and the distance L4, respectively, the difference value of the distance L5 and the distance L6 is calculated. As a result, it can be seen that when there is a difference between the two, the resist patterns RP1 to RP3 are affected by the tensile stress, and the misalignment of the resist patterns RP1 to RP3 includes the amount of deception.

ここで、距離L5および距離L6の差分値がゼロであるか、許容できる程度に微小であれば、騙され量は「無し」と判定される。この場合、ステップS10からステップS14へ移行し、レジストパターンRP1〜RP3をアッシング処理によって除去し、ステップS2〜S5を経て再びレジストパターンRP1〜RP3を形成する。その後、ステップS6の第1測定が行われ、ステップS15で位置ずれの判定結果が良好であれば、ステップS16へ移行する。 Here, if the difference value between the distance L5 and the distance L6 is zero, or if the difference value is minute enough to be acceptable, the deceived amount is determined to be “none”. In this case, the process proceeds from step S10 to step S14, the resist patterns RP1 to RP3 are removed by an ashing process, and the resist patterns RP1 to RP3 are formed again through steps S2 to S5. After that, the first measurement in step S6 is performed, and if the result of the positional deviation determination is good in step S15, the process proceeds to step S16.

しかし、距離L5および距離L6に差が発生し、その差分値が許容できない程度であれば、騙され量は「有り」と判定される。この場合、ステップS10からステップS11へと移行し、騙され量の算出が行われる。 However, if a difference occurs between the distance L5 and the distance L6 and the difference value is in an unacceptable amount, the deceived amount is determined to be “present”. In this case, the process proceeds from step S10 to step S11, and the deceived amount is calculated.

ところで、本実施の形態では上述のように、ステップS7の第2測定において距離L3および距離L4を測定したが、ステップS7の第2測定を省略し、ステップS6の第1測定の後に、ステップS8の熱処理およびステップS9の第3測定を行ってもよい。この場合も、距離L5および距離L6を測定し、距離L5および距離L6の差分値を算出する。そして、距離L5および距離L6の差分値がほぼゼロであれば、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれには、引張応力に起因する騙され量が含まれていないと判断できる。また、両者に差が発生していた場合、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれには、騙され量が含まれていると判断できる。このように、ステップS8の熱処理によって変形したレジストパターンRP1〜RP3について、距離L5および距離L6の差分値を直接的に算出することでも、騙され量の有無を判定することができる。 By the way, in the present embodiment, as described above, the distance L3 and the distance L4 are measured in the second measurement of step S7, but the second measurement of step S7 is omitted, and after the first measurement of step S6, step S8 is performed. The heat treatment of and the third measurement of step S9 may be performed. Also in this case, the distance L5 and the distance L6 are measured, and the difference value between the distance L5 and the distance L6 is calculated. If the difference between the distance L5 and the distance L6 is almost zero, it can be determined that the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 does not include the amount of deception caused by the tensile stress. Further, if there is a difference between the two, it can be determined that the misregistration amount is included in the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3. As described above, by directly calculating the difference value between the distance L5 and the distance L6 for the resist patterns RP1 to RP3 deformed by the heat treatment in step S8, it is possible to determine the presence or absence of the deceived amount.

ステップS10において騙され量が「有り」と判定された場合、図1のステップS11に示される第4測定を行う。第4測定では、図9に示される距離L7および距離L8を測定する。距離L7は、検査用マークMKの端部EmaからレジストパターンRP1の端部E1aまでの距離であり、距離L8は、検査用マークMKの端部EmbからレジストパターンRP1の端部E1cまでの距離である。その後、距離L7および距離L8の差分値の半分((L7−L8)/2の値)を算出することで、騙され量が求められる。 When it is determined in step S10 that the deceived amount is “present”, the fourth measurement shown in step S11 of FIG. 1 is performed. In the fourth measurement, the distance L7 and the distance L8 shown in FIG. 9 are measured. The distance L7 is the distance from the end Ema of the inspection mark MK to the end E1a of the resist pattern RP1, and the distance L8 is the distance from the end Emb of the inspection mark MK to the end E1c of the resist pattern RP1. is there. After that, the deceived amount is obtained by calculating half of the difference value between the distance L7 and the distance L8 (value of (L7-L8)/2).

図10は、ステップS8の熱処理、ステップS9の第3測定、ステップS10の判定処理、および、ステップS11の第4測定を少なくとも2回以上行い、その結果である測定データを示す表である。また、図11は、図10の測定データから求めた検量線(破線で示されている線)を示す表であり、レジストパターンRP1〜RP3の変形と、騙され量との関係を示すグラフである。 FIG. 10 is a table showing the measurement data obtained as a result of performing the heat treatment of step S8, the third measurement of step S9, the determination process of step S10, and the fourth measurement of step S11 at least twice. Further, FIG. 11 is a table showing a calibration curve (a line shown by a broken line) obtained from the measurement data of FIG. 10, and is a graph showing the relationship between the deformation of the resist patterns RP1 to RP3 and the deceived amount. is there.

図11の検量線を用いて、図1のステップS12に示される照合処理を行う。すなわち作成された検量線に基づいて、(L5−L6)の値に対応する騙され量((L7−L8)/2の値)を算出することができる。例えば、(L5−L6)の値が292.4nmであった場合、騙され量が200nmであると算出することができる。また、1回目のステップS9の熱処理の条件が、ステップS4の熱処理の条件と同じであれば、1回目の(L5−L6)の値を検量線に照合することで、検量線に対応する騙され量((L7−L8)/2の値)を算出することができる。 Using the calibration curve of FIG. 11, the matching process shown in step S12 of FIG. 1 is performed. That is, it is possible to calculate the amount of deception (value of (L7-L8)/2) corresponding to the value of (L5-L6) based on the prepared calibration curve. For example, when the value of (L5-L6) is 292.4 nm, it can be calculated that the deceived amount is 200 nm. Further, if the condition of the heat treatment of the first step S9 is the same as the condition of the heat treatment of step S4, by collating the value of (L5-L6) of the first time with the calibration curve, the cheat corresponding to the calibration curve is obtained. The amount ((L7−L8)/2 value) can be calculated.

なお、ステップS8〜S11を2回以上行うことで作成される図11の検量線は、本実施の形態のように製造工程中に作成されてもよいし、同じ条件で行われる実験によって、予め作成されてもよい。 The calibration curve of FIG. 11 created by performing steps S8 to S11 twice or more may be created during the manufacturing process as in the present embodiment, or may be created in advance by an experiment performed under the same conditions. May be created.

次に、図1のステップS13に示されるように、検量線を用いて算出された騙され量は、ステップS6の第1測定へフィードバックされる。すなわち、距離L1および距離L2の差分値の半分((L1−L2)/2の値)から、補正値である距離L7および距離L8の差分値の半分((L7−L8)/2の値)が差し引かれるような補正が行われる。例えば、騙され量が200nmであった場合、ステップS6で測定される距離L1および距離L2の差分値の半分が、200nmずらされた値に補正される。すなわち、レジストパターンRP1と検査用マークMKとの位置ずれの検査に使用される補正値として、ステップS12で算出された騙され量が使用される。 Next, as shown in step S13 of FIG. 1, the deceived amount calculated using the calibration curve is fed back to the first measurement of step S6. That is, from the half of the difference value of the distance L1 and the distance L2 (the value of (L1-L2)/2) to the half of the difference value of the correction value of the distance L7 and the distance L8 (the value of (L7-L8)/2) Is corrected so that For example, when the deceived amount is 200 nm, half the difference value between the distance L1 and the distance L2 measured in step S6 is corrected to a value shifted by 200 nm. That is, the deceived amount calculated in step S12 is used as the correction value used for the inspection of the positional deviation between the resist pattern RP1 and the inspection mark MK.

また、本実施の形態では、X方向の位置ずれに対して説明したが、Y方向の位置ずれに対しても、同様の手順によって騙され量の算出が行われ、その結果がステップS6の第1測定へフィードバックされる。 Further, in the present embodiment, the positional deviation in the X direction has been described, but for the positional deviation in the Y direction, the deceived amount is calculated by a similar procedure, and the result is calculated in step S6. 1 Feedback to measurement.

次に、図1のステップS14に示されるように、アッシング処理によって、レジストパターンRP1〜RP3を除去する。その後、ステップS2〜S5と同様の処理を行うことで、レジストパターンRP1〜RP3を再び形成する。そして、2回目のステップS6の第1測定では、ステップS13によってフィードバックされた値を用いることで、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれの測定を行い、ステップS15の判定処理を行う。 Next, as shown in step S14 of FIG. 1, the resist patterns RP1 to RP3 are removed by an ashing process. Then, the resist patterns RP1 to RP3 are formed again by performing the same processing as steps S2 to S5. Then, in the second measurement of step S6, by using the value fed back in step S13, the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is measured, and the determination process of step S15 is performed.

ステップS15の判定結果が良好である場合(YES)、ステップS16に示されるように、イオン注入工程などのようなレジストパターンRP1〜RP3を用いた次の製造工程が行われる。ステップS15の判定結果が良好でない場合(NO)、それはレジストパターンRP1〜RP3の形成位置がずれていることを意味するので、一度レジストパターンRP1〜RP3を除去し、ステップS2で再びレジストパターンRP1〜RP3を作り直す。 If the determination result of step S15 is good (YES), as shown in step S16, the next manufacturing process using the resist patterns RP1 to RP3, such as an ion implantation process, is performed. If the determination result of step S15 is not good (NO), it means that the formation positions of the resist patterns RP1 to RP3 are deviated, so the resist patterns RP1 to RP3 are once removed, and the resist patterns RP1 to RP1 are again formed in step S2. Remake RP3.

また、同じ製品または同じマスクパターンを用いる製品であれば、フィードバックされた結果を用いればよいので、2回目以降のウェハ処理において、ステップS7〜S14の各工程を再び行い、再び騙され量を算出する必要はない。すなわち、本実施の形態の半導体基板SUBの後に処理される半導体基板では、ステップS1〜S6と同様の処理が行われた後、ステップS15の判定処理が行われる。ステップS15は、距離L1および距離L2の差分値の半分((L1−L2)/2の値)から、補正値である騙され量((L7−L8)/2の値)が差し引かれるように行われる。このため、ステップS6の位置ずれの測定値が、ステップS15にて許容範囲内であると判定された場合には、上記半導体基板は、ステップS16へ移行される。 If the same product or a product using the same mask pattern is used, the feedback result may be used. Therefore, in the second and subsequent wafer processing, the steps S7 to S14 are performed again and the deceived amount is calculated again. do not have to. That is, in the semiconductor substrate processed after the semiconductor substrate SUB of the present embodiment, the same processing as steps S1 to S6 is performed, and then the determination processing of step S15 is performed. In step S15, the deception amount (value of (L7-L8)/2) which is a correction value is subtracted from half of the difference value of the distance L1 and the distance L2 (value of (L1-L2)/2). Done. Therefore, when the measured value of the positional deviation in step S6 is determined to be within the allowable range in step S15, the semiconductor substrate is moved to step S16.

以上のように、本実施の形態によれば、検査用マークMKを用いたレジストパターンRP1〜RP3の位置ずれの検査において、騙され量による位置ずれの誤判定が含まれていたとしても、その位置ずれが騙され量によるものであるか否かを判定することができる。 As described above, according to the present embodiment, even if the misregistration of the misregistration due to the deceived amount is included in the inspection of the misregistration of the resist patterns RP1 to RP3 using the inspection mark MK, It can be determined whether the positional deviation is due to the deceived amount.

また、図11に示される検量線を用いた照合処理(ステップS12)により、騙され量を測定することができ、その結果をステップS6の第1測定にフィードバックすることができるので、騙され量が排除された位置ずれの測定を行うことができる。このため、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれの検査の精度が向上し、レジストパターンRP1〜RP3を用いて製造される半導体装置の性能を向上させることができる。 Further, by the collation process (step S12) using the calibration curve shown in FIG. 11, the deceived amount can be measured, and the result can be fed back to the first measurement in step S6. It is possible to perform the measurement of the positional deviation with the exclusion. Therefore, the accuracy of the inspection of the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is improved, and the performance of the semiconductor device manufactured using the resist patterns RP1 to RP3 can be improved.

また、本実施の形態では、検査用マークMKとして素子分離部STIを使用した場合を例示したが、検査用マークMKは、素子分離部STI以外の他の構造物であってもよい。例えば、検査用マークMKは、電界効果トランジスタのゲート電極と同層の導電性膜であってもよいし、アルミニウムまたは銅を主体とした配線と同層の金属膜であってもよい。 Further, although the case where the element isolation portion STI is used as the inspection mark MK is described in the present embodiment, the inspection mark MK may be a structure other than the element isolation portion STI. For example, the inspection mark MK may be a conductive film in the same layer as the gate electrode of the field effect transistor, or may be a metal film in the same layer as the wiring mainly composed of aluminum or copper.

(実施の形態2)
以下に、図12および図13を用いて、実施の形態2の半導体装置の製造方法および検査方法を説明する。なお、以下の説明では、実施の形態1との相違点を主に説明する。図12は、実施の形態2の半導体装置の要部平面図であり、図13は、図12に示されるA−A線に沿った断面図である。また、図13は、実施の形態1の図6の状態に対応しており、図12は、図13の製造工程中の平面図を示している。
(Embodiment 2)
The manufacturing method and the inspection method of the semiconductor device according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 12 and 13. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described. 12 is a plan view of relevant parts of the semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 13 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. Further, FIG. 13 corresponds to the state of FIG. 6 of the first embodiment, and FIG. 12 shows a plan view during the manufacturing process of FIG.

実施の形態1では、平面視において、レジストパターンRP1の面積は検査用マークMKの面積よりも大きく、検査用マークMK全体を覆うようにレジストパターンRP1が形成されていた。また、検査用マークMKおよびレジストパターンRP1の周囲に、レジストパターンRP2およびレジストパターンRP3が形成されていた。すなわち、平面視において、検査用マークMKに重ならないように、レジストパターンRP2およびレジストパターンRP3が形成されていた。 In the first embodiment, the area of resist pattern RP1 is larger than the area of inspection mark MK in plan view, and resist pattern RP1 is formed so as to cover the entire inspection mark MK. Further, the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 were formed around the inspection mark MK and the resist pattern RP1. That is, the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 are formed so as not to overlap the inspection mark MK in a plan view.

図12および図13に示されるように、実施の形態2では、平面視において、レジストパターンRP1の面積は検査用マークMKの面積よりも小さく、レジストパターンRP1は検査用マークMKに内包されている。また、検査用マークMK上には、レジストパターンRP2の一部およびレジストパターンRP3の一部も形成されている。X方向において、検査用マークMKの長さは12〜20μmであり、レジストパターンRP1の長さは4μm以下であり、レジストパターンRP2とレジストパターンRP3との間の距離は5〜10μmである。 As shown in FIGS. 12 and 13, in the second embodiment, the area of resist pattern RP1 is smaller than the area of inspection mark MK in plan view, and resist pattern RP1 is included in inspection mark MK. .. A part of the resist pattern RP2 and a part of the resist pattern RP3 are also formed on the inspection mark MK. In the X direction, the inspection mark MK has a length of 12 to 20 μm, the resist pattern RP1 has a length of 4 μm or less, and the distance between the resist pattern RP2 and the resist pattern RP3 is 5 to 10 μm.

実施の形態2においても、実施の形態1と同様の手法を用いて、レジストパターンRP1〜RP3の位置ずれが騙され量によるものであるか否かを判定することができ、図11に示される検量線を用いた照合処理(ステップS12)により、騙され量を測定することができ、その結果をステップS6の第1測定にフィードバックすることができる。 Also in the second embodiment, it is possible to determine whether or not the positional deviation of the resist patterns RP1 to RP3 is due to the deceived amount, by using the same method as in the first embodiment, as shown in FIG. By the collation process using the calibration curve (step S12), the deceived amount can be measured, and the result can be fed back to the first measurement in step S6.

(実施の形態3)
以下に、図14および図15を用いて、実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明する。実施の形態3では、図1のステップS15の具体例を説明する。すなわち、図14および図15は、素子形成領域のうち、領域1Aに形成される電界効果トランジスタ1Q、および、領域2Aに形成される電界効果トランジスタ2Qの製造方法を示している。
(Embodiment 3)
The method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment will be described below with reference to FIGS. 14 and 15. In the third embodiment, a specific example of step S15 of FIG. 1 will be described. That is, FIGS. 14 and 15 show a method of manufacturing the field effect transistor 1Q formed in the region 1A and the field effect transistor 2Q formed in the region 2A of the element formation region.

図14に示されるように、まず、p型の支持基板SSを準備する。次に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法によって、支持基板SSの表面にn型の不純物領域NBLを形成する。次に、支持基板SS上に、エピタキシャル成長法によって、4μm程度の厚さを有するp型のエピタキシャル層EPを形成する。これにより、不純物領域NBLを含む支持基板SSおよびエピタキシャル層EPからなる半導体基板SUBが形成される。次に、半導体基板SUBの表面付近に、素子分離部STIを形成する。素子分離部STIは、図1のステップS1において検査用マークMKを形成する工程と同じ工程によって形成される。 As shown in FIG. 14, first, a p-type support substrate SS is prepared. Next, the n-type impurity region NBL is formed on the surface of the support substrate SS by the photolithography technique and the ion implantation method. Next, the p-type epitaxial layer EP having a thickness of about 4 μm is formed on the support substrate SS by an epitaxial growth method. As a result, the semiconductor substrate SUB including the support substrate SS including the impurity region NBL and the epitaxial layer EP is formed. Next, the element isolation portion STI is formed near the surface of the semiconductor substrate SUB. The element isolation portion STI is formed by the same step as the step of forming the inspection mark MK in step S1 of FIG.

次に、半導体基板SUB上に、領域2Aを覆い、且つ、領域1Aを開口するパターンを有するレジストパターンRP5を形成する。実施の形態3の使用されるレジストパターンRP5は、実施の形態1または実施の形態2のレジストパターンRP1〜RP3と同様に、レジスト膜RFがパターニングされることで形成されている。すなわち、レジストパターンRP5は、検量線を用いて算出された騙され量が補正値としてステップS6の第1測定にフィードバックされた後に形成されたレジストパターンである。 Next, on the semiconductor substrate SUB, a resist pattern RP5 having a pattern covering the region 2A and opening the region 1A is formed. The resist pattern RP5 used in the third embodiment is formed by patterning the resist film RF similarly to the resist patterns RP1 to RP3 in the first embodiment or the second embodiment. That is, the resist pattern RP5 is a resist pattern formed after the deceived amount calculated using the calibration curve is fed back to the first measurement of step S6 as a correction value.

次に、レジストパターンRP5をマスクとしてイオン注入を行うことで、領域1Aの半導体基板SUBにp型の不純物領域PiSOを選択的に形成する。不純物領域PiSOは、半導体基板SUBのうちエピタキシャル層EPの深い位置に形成される。上述のように、エピタキシャル層EPの厚さは4μm程度であるため、このイオン注入においてレジストパターンRP5がマスクとして機能するためには、レジストパターンRP5の厚さは、例えば4μm以上であることが求められる。 Next, ion implantation is performed using the resist pattern RP5 as a mask to selectively form the p-type impurity region PiSO in the semiconductor substrate SUB in the region 1A. Impurity region PiSO is formed at a deep position of epitaxial layer EP in semiconductor substrate SUB. As described above, since the thickness of the epitaxial layer EP is about 4 μm, in order for the resist pattern RP5 to function as a mask in this ion implantation, the thickness of the resist pattern RP5 is required to be 4 μm or more, for example. To be

実施の形態1で説明したように、レジストパターン(レジスト膜RF)の厚さが非常に厚い場合、レジスト膜RFの収縮量が多くなり、大きな引張応力が発生しやすい。そして、それが原因となって、騙され量が大きくなり、レジストパターンが位置ずれを起こしていると誤判定される問題があった。ここで、レジストパターンRP5は、検量線を用いて算出された騙され量がステップS6の第1測定にフィードバックされた後に形成されているため、レジストパターンRP5の位置は、設計値の許容範囲内で形成されている。このため、不純物領域PiSOが精度良く形成されている。 As described in the first embodiment, when the resist pattern (resist film RF) is very thick, the amount of shrinkage of the resist film RF is large and a large tensile stress is likely to occur. Then, due to this, the amount of deception is increased, and there is a problem that it is erroneously determined that the resist pattern is displaced. Here, since the resist pattern RP5 is formed after the deceived amount calculated using the calibration curve is fed back to the first measurement in step S6, the position of the resist pattern RP5 is within the allowable range of design values. Is formed of. Therefore, the impurity region PiSO is accurately formed.

なお、このイオン注入は、レジストパターンRP1とレジストパターンRP2との間の半導体基板SUB、および、レジストパターンRP1とレジストパターンRP3との間の半導体基板SUBにも行われる。そのため、これらの半導体基板SUBにも、不純物領域PiSOと同様な不純物領域が形成されることになる。 The ion implantation is also performed on the semiconductor substrate SUB between the resist patterns RP1 and RP2 and the semiconductor substrate SUB between the resist patterns RP1 and RP3. Therefore, an impurity region similar to the impurity region PiSO is also formed in these semiconductor substrates SUB.

その後、図15に示されるように、各種の工程を経て、領域1Aに電界効果トランジスタ1Qが形成され、領域2Aに電界効果トランジスタ2Qが形成される。 After that, as shown in FIG. 15, through various steps, the field effect transistor 1Q is formed in the region 1A and the field effect transistor 2Q is formed in the region 2A.

まず、アッシング処理によって、レジストパターンRP5を除去する。次に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法によって、領域1Aの半導体基板SUBにn型のウェル領域NWを形成し、領域1Aおよび領域2Aの半導体基板SUBにp型のウェル領域PWをそれぞれ形成する。次に、領域1Aおよび領域2Aの半導体基板SUB上に、熱酸化法またはCVD法によって、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜GI1、GI2をそれぞれ形成する。次に、ゲート絶縁膜GI1、GI2上に、CVD法によって、例えば多結晶シリコン膜を形成し、その後、この多結晶シリコン膜をパターニングすることで、ゲート絶縁膜GI1、GI2上にゲート電極GE1、GE2をそれぞれ形成する。 First, the resist pattern RP5 is removed by an ashing process. Next, by photolithography and ion implantation, an n-type well region NW is formed in the semiconductor substrate SUB in the region 1A, and a p-type well region PW is formed in the semiconductor substrate SUB in the regions 1A and 2A. Next, on the semiconductor substrate SUB in the regions 1A and 2A, the gate insulating films GI1 and GI2 made of, for example, silicon oxide are formed by the thermal oxidation method or the CVD method. Next, for example, a polycrystalline silicon film is formed on the gate insulating films GI1 and GI2 by the CVD method, and then the polycrystalline silicon film is patterned to form the gate electrodes GE1 and GE1 on the gate insulating films GI1 and GI2. GE2 is formed respectively.

次に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法によって、領域2Aの半導体基板SUBにn型の不純物領域EXS、EXDを形成する。次に、半導体基板SUB上に、CVD法によって、例えば窒化シリコン膜を形成し、その後、この窒化シリコン膜に異方性エッチング処理を施すことで、ゲート電極GE1、GE2の各々の側面にサイドウォールスペーサSWを形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法によって、領域1Aのウェル領域NWおよびウェル領域PW、並びに、領域2Aのウェル領域PWに、n型の不純物領域NS、NDをそれぞれ形成する。 Next, the n-type impurity regions EXS and EXD are formed in the semiconductor substrate SUB in the region 2A by the photolithography technique and the ion implantation method. Next, a silicon nitride film, for example, is formed on the semiconductor substrate SUB by the CVD method, and then the silicon nitride film is subjected to anisotropic etching to form sidewalls on the side surfaces of the gate electrodes GE1 and GE2. The spacer SW is formed. Next, by photolithography and ion implantation, n-type impurity regions NS and ND are formed in the well region NW and the well region PW in the region 1A and the well region PW in the region 2A, respectively.

領域1Aにおいて、不純物領域NDおよびウェル領域NWは、電界効果トランジスタ1Qのドレイン領域を構成し、ウェル領域PW内に形成された不純物領域NSは、電界効果トランジスタ1Qのソース領域を構成する。また、領域2Aにおいて、不純物領域NDおよび不純物領域EXDは、電界効果トランジスタ2Qのドレイン領域を構成し、不純物領域NSおよび不純物領域EXSは、電界効果トランジスタ2Qのソース領域を構成する。 In region 1A, impurity region ND and well region NW form the drain region of field effect transistor 1Q, and impurity region NS formed in well region PW forms the source region of field effect transistor 1Q. In region 2A, impurity region ND and impurity region EXD form the drain region of field effect transistor 2Q, and impurity region NS and impurity region EXS form the source region of field effect transistor 2Q.

次に、電界効果トランジスタ1Q、2Qを覆うように、半導体基板SUB上に、CVD法によって、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜ILを形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング処理によって、層間絶縁膜ILにコンタクトホールを形成し、その後、上記コンタクトホール内を埋め込むように、CVD法によって、例えばタングステンを主体とする導電性膜を形成する。次に、CMP法またはエッチング処理によって、上記コンタクトホール外の上記導電性膜を除去することで、層間絶縁膜ILのコンタクトホール内に、上記導電性膜からなるプラグPGが形成される。 Next, the interlayer insulating film IL made of, for example, silicon oxide is formed on the semiconductor substrate SUB by the CVD method so as to cover the field effect transistors 1Q and 2Q. Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film IL by a photolithography technique and an etching process, and then a conductive film mainly containing, for example, tungsten is formed by a CVD method so as to fill the contact hole. Next, the conductive film outside the contact hole is removed by a CMP method or an etching process, so that the plug PG made of the conductive film is formed in the contact hole of the interlayer insulating film IL.

次に、層間絶縁膜IL上に、例えば窒化チタン膜、アルミニウム膜および窒化チタン膜の積層膜からなる配線M1を形成する。配線M1は、プラグPGを介して、不純物領域ND、NSに電気的に接続される。 Next, the wiring M1 made of, for example, a laminated film of a titanium nitride film, an aluminum film, and a titanium nitride film is formed on the interlayer insulating film IL. The wiring M1 is electrically connected to the impurity regions ND and NS via the plug PG.

その後、配線M1上および層間絶縁膜IL上に、多層の配線および層間絶縁膜が形成されるが、ここではそれらの説明は省略する。以上により、図15に示される半導体装置が製造される。 After that, a multilayer wiring and an interlayer insulating film are formed on the wiring M1 and the interlayer insulating film IL, but the description thereof is omitted here. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 15 is manufactured.

以上、本願発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 Although the invention made by the inventor of the present application has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is.

1A、2A 領域
1Q、2Q 電界効果トランジスタ
E1a〜E1d、E2a、E2b、E3a、E3b、Ema、Emb 端部
EP エピタキシャル層
EXD 不純物領域
EXS 不純物領域
GE1、GE2 ゲート電極
GI1、GI2 ゲート絶縁膜
IL 層間絶縁膜
M1 配線
MK 検査用マーク
NBL 不純物領域
ND 不純物領域
NS 不純物領域
NW ウェル領域
RF レジスト膜
PG プラグ
PiSO 不純物領域
PW ウェル領域
RP1〜RP5 レジストパターン
S1〜S16 ステップ
SS 支持基板
STI 素子分離部
SUB 半導体基板
SW サイドウォールスペーサ
1A, 2A Regions 1Q, 2Q Field effect transistors E1a to E1d, E2a, E2b, E3a, E3b, Ema, Emb Edge EP EP layer EXD Impurity region EXS Impurity region GE1, GE2 Gate electrode GI1, GI2 Gate insulating film IL Interlayer insulation Film M1 Wiring MK Inspection mark NBL Impurity region ND Impurity region NS Impurity region NW Well region RF Resist film PG plug PiSO Impurity region PW Well regions RP1 to RP5 Resist patterns S1 to S16 Step SS Support substrate STI Element isolation part SUB Semiconductor substrate SW Sidewall spacer

Claims (20)

(a)半導体基板に、検査用マークを形成する工程、
(b)前記半導体基板上および前記検査用マーク上に、レジスト膜を形成する工程、
(c)前記レジスト膜をパターニングすることで、前記検査用マーク上に位置する第1レジストパターンと、前記第1レジストパターンの両側に隣接し、且つ、断面視において前記第1レジストパターンから分離された第2レジストパターンおよび第3レジストパターンとを形成する工程、
(d)前記第2レジストパターン側の前記第1レジストパターンの上面の第1端部と、前記第2レジストパターン側の前記検査用マークの上面の第2端部との間の第1距離を測定し、前記第3レジストパターン側の前記第1レジストパターンの上面の第3端部と、前記第3レジストパターン側の前記検査用マークの上面の第4端部との間の第2距離を測定し、前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分を算出する工程、
(e)前記(d)工程後、前記第1、第2および第3レジストパターンに対して、第1熱処理を施す工程、
(f)前記(e)工程後、前記第1レジストパターン側の前記第2レジストパターンの上面の第5端部と前記第1端部との間の第5距離を測定し、前記第1レジストパターン側の前記第3レジストパターンの上面の第6端部と前記第3端部との間の第6距離を測定し、前記第5距離および前記第6距離の差分値を算出する工程、
を有する、検査方法。
(A) a step of forming an inspection mark on a semiconductor substrate,
(B) a step of forming a resist film on the semiconductor substrate and on the inspection mark,
(C) By patterning the resist film, the first resist pattern located on the inspection mark is adjacent to both sides of the first resist pattern, and is separated from the first resist pattern in a sectional view. Forming a second resist pattern and a third resist pattern,
(D) A first distance between the first end of the upper surface of the first resist pattern on the second resist pattern side and the second end of the upper surface of the inspection mark on the second resist pattern side is set. The second distance between the third end of the upper surface of the first resist pattern on the third resist pattern side and the fourth end of the upper surface of the inspection mark on the third resist pattern side is measured. Measuring and calculating half of a difference value between the first distance and the second distance,
(E) a step of performing a first heat treatment on the first, second and third resist patterns after the step (d),
(F) After the step (e), a fifth distance between the fifth end portion and the first end portion of the upper surface of the second resist pattern on the first resist pattern side is measured to obtain the first resist. Measuring a sixth distance between a sixth end of the upper surface of the third resist pattern on the pattern side and the third end, and calculating a difference value between the fifth distance and the sixth distance,
Having an inspection method.
請求項1に記載の検査方法において、
(g)前記(f)工程後、前記第1端部と前記第2端部との間の第7距離を測定し、前記第3端部と前記第4端部との間の第8距離を測定する工程、
(h)前記(e)工程〜前記(g)工程を少なくとも2回以上行うことで、前記第5距離および前記第6距離の差分値と、前記第7距離および前記第8距離の差分値の半分との関係を示す検量線を作成する工程、
(i)前記(h)工程後、1回目に測定された前記第5距離および前記第6距離の差分値を前記検量線に照合し、前記検量線に対応する前記第7距離および前記第8距離の差分値の半分を第1補正値として算出する工程、
(j)前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分から前記第1補正値が差し引かれるように、前記第1補正値を前記(d)工程にフィードバックする工程、
を更に有する、検査方法。
The inspection method according to claim 1,
(G) After the step (f), a seventh distance between the first end portion and the second end portion is measured, and an eighth distance between the third end portion and the fourth end portion is measured. Measuring step,
(H) By performing the steps (e) to (g) at least twice, the difference value between the fifth distance and the sixth distance and the difference value between the seventh distance and the eighth distance can be calculated. Creating a calibration curve showing the relationship with half,
(I) After the step (h), the difference value between the fifth distance and the sixth distance measured for the first time is collated with the calibration curve, and the seventh distance and the eighth distance corresponding to the calibration curve are compared. Calculating a half of the difference value of the distance as the first correction value,
(J) feeding back the first correction value to the step (d) so that the first correction value is subtracted from half of the difference value between the first distance and the second distance;
An inspection method further comprising:
請求項2に記載の検査方法において、
前記(c)工程は、
(c1)前記レジスト膜の一部に対して選択的に露光処理を行う工程、
(c2)前記(c1)工程後、前記レジスト膜に対して第2熱処理を施す工程、
(c3)前記(c2)工程後、前記レジスト膜に対して現像処理を行うことで、前記レジスト膜のうち、前記(c1)工程で露光された箇所を除去し、前記(c1)工程で露光されてない箇所を前記第1、第2および第3レジストパターンとして残す工程、
を有する、検査方法。
The inspection method according to claim 2,
In the step (c),
(C1) a step of selectively performing an exposure process on a part of the resist film,
(C2) a step of performing a second heat treatment on the resist film after the step (c1),
(C3) After the step (c2), a development process is performed on the resist film to remove a portion of the resist film exposed in the step (c1), and expose in the step (c1). A step of leaving a portion which has not been formed as the first, second and third resist patterns,
Having an inspection method.
請求項3に記載の検査方法において、
前記第1熱処理は、前記第2熱処理と同じ条件で行われる、検査方法。
The inspection method according to claim 3,
The first heat treatment is an inspection method performed under the same conditions as the second heat treatment.
請求項3に記載の検査方法において、
前記第2レジストパターンの体積は、前記第1レジストパターンの体積および前記第3レジストパターンの体積よりも大きい、検査方法。
The inspection method according to claim 3,
The inspection method, wherein the volume of the second resist pattern is larger than the volume of the first resist pattern and the volume of the third resist pattern.
請求項5に記載の検査方法において、
前記レジスト膜の厚さは、4μm以上である、検査方法。
The inspection method according to claim 5,
The inspection method, wherein the resist film has a thickness of 4 μm or more.
請求項1に記載の検査方法において、
前記(c)工程時に、前記第1レジストパターンから、前記第1レジストパターンを取り囲むレジストパターンまでの距離は、平面視における第1方向および前記第1方向と直交する第2方向において、それぞれ同じである、検査方法。
The inspection method according to claim 1,
In the step (c), the distance from the first resist pattern to the resist pattern surrounding the first resist pattern is the same in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction in plan view. There is an inspection method.
請求項7に記載の検査方法において、
前記(c)工程時に、前記第1レジストパターンから、前記第1レジストパターンを取り囲むレジストパターンまでの距離は、3〜10μmである、検査方法。
The inspection method according to claim 7,
The inspection method, wherein in the step (c), the distance from the first resist pattern to the resist pattern surrounding the first resist pattern is 3 to 10 μm.
請求項1に記載の検査方法において、
平面視において、前記第1レジストパターンの面積は、前記検査用マークの面積よりも大きく、
前記第2レジストパターンおよび前記第3レジストパターンは、前記検査用マークおよび前記第1レジストパターンの周囲に形成されている、検査方法。
The inspection method according to claim 1,
In plan view, the area of the first resist pattern is larger than the area of the inspection mark,
The inspection method, wherein the second resist pattern and the third resist pattern are formed around the inspection mark and the first resist pattern.
請求項1に記載の検査方法において、
平面視において、前記第1レジストパターンの面積は、前記検査用マークの面積よりも小さく、
前記検査用マーク上に、前記第2レジストパターンの一部および前記第3レジストパターンの一部が形成されている、検査方法。
The inspection method according to claim 1,
In plan view, the area of the first resist pattern is smaller than the area of the inspection mark,
An inspection method, wherein a part of the second resist pattern and a part of the third resist pattern are formed on the inspection mark.
素子形成領域および前記素子形成領域を取り囲むスクライブ領域を有する第1半導体基板を備える半導体装置の製造方法であって、
(a)前記スクライブ領域の前記第1半導体基板に、検査用マークを形成する工程、
(b)前記第1半導体基板上および前記検査用マーク上に、レジスト膜を形成する工程、
(c)前記レジスト膜をパターニングすることで、前記スクライブ領域に、前記検査用マーク上に位置する第1レジストパターンと、前記第1レジストパターンの両側に隣接し、且つ、断面視において前記第1レジストパターンから分離された第2レジストパターンおよび第3レジストパターンとを形成し、前記素子形成領域に第4レジストパターンを形成する工程、
(d)前記第2レジストパターン側の前記第1レジストパターンの上面の第1端部と、前記第2レジストパターン側の前記検査用マークの上面の第2端部との間の第1距離を測定し、前記第3レジストパターン側の前記第1レジストパターンの上面の第3端部と、前記第3レジストパターン側の前記検査用マークの上面の第4端部との間の第2距離を測定し、前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分を算出する工程、
(e)前記(d)工程後、前記第1、第2、第3および第4レジストパターンに対して、第1熱処理を施す工程、
(f)前記(e)工程後、前記第1レジストパターン側の前記第2レジストパターンの上面の第5端部と前記第1端部との間の第5距離を測定し、前記第1レジストパターン側の前記第3レジストパターンの上面の第6端部と前記第3端部との間の第6距離を測定し、前記第5距離および前記第6距離の差分値を算出する工程、
(g)前記(f)工程後、前記第1端部と前記第2端部との間の第7距離を測定し、前記第3端部と前記第4端部との間の第8距離を測定する工程、
(h)前記(e)工程〜前記(g)工程を少なくとも2回以上行うことで、前記第5距離および前記第6距離の差分値と、前記第7距離および前記第8距離の差分値の半分との関係を示す検量線を作成する工程、
(i)前記(h)工程後、1回目に測定された前記第5距離および前記第6距離の差分値を前記検量線に照合し、前記検量線に対応する前記第7距離および前記第8距離の差分値の半分を第1補正値として算出する工程、
(j)前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分から前記第1補正値が差し引かれるように、前記第1補正値を前記(d)工程にフィードバックする工程、
(k)前記(j)工程後、前記第1、第2、第3および第4レジストパターンを除去する工程、
(l)前記(k)工程後、前記(d)工程において前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分から前記第1補正値が差し引かれるように、再び前記(b)工程〜前記(d)工程を行う工程、
(m)前記(l)工程後、再び行われた前記(d)工程において、前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分から前記第1補正値が差し引かれた値が、許容範囲内であるか否であるかを判定する工程、
(n)前記(m)工程の判定結果が許容範囲内であるとされた場合、前記第4レジストパターンをマスクとしてイオン注入を行うことで、前記素子形成領域の前記第1半導体基板に第1不純物領域を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a first semiconductor substrate having an element formation region and a scribe region surrounding the element formation region,
(A) forming an inspection mark on the first semiconductor substrate in the scribe region,
(B) forming a resist film on the first semiconductor substrate and on the inspection mark,
(C) By patterning the resist film, in the scribe region, a first resist pattern located on the inspection mark and adjacent to both sides of the first resist pattern, and in cross section, the first resist pattern Forming a second resist pattern and a third resist pattern separated from the resist pattern, and forming a fourth resist pattern in the element forming region,
(D) A first distance between the first end of the upper surface of the first resist pattern on the second resist pattern side and the second end of the upper surface of the inspection mark on the second resist pattern side is set. The second distance between the third end of the upper surface of the first resist pattern on the third resist pattern side and the fourth end of the upper surface of the inspection mark on the third resist pattern side is measured. Measuring and calculating half of a difference value between the first distance and the second distance,
(E) a step of performing a first heat treatment on the first, second, third and fourth resist patterns after the step (d),
(F) After the step (e), a fifth distance between the fifth end portion and the first end portion of the upper surface of the second resist pattern on the first resist pattern side is measured to obtain the first resist. Measuring a sixth distance between a sixth end of the upper surface of the third resist pattern on the pattern side and the third end, and calculating a difference value between the fifth distance and the sixth distance,
(G) After the step (f), a seventh distance between the first end portion and the second end portion is measured, and an eighth distance between the third end portion and the fourth end portion is measured. Measuring step,
(H) By performing the steps (e) to (g) at least twice, the difference value between the fifth distance and the sixth distance and the difference value between the seventh distance and the eighth distance can be calculated. Creating a calibration curve showing the relationship with half,
(I) After the step (h), the difference value between the fifth distance and the sixth distance measured for the first time is collated with the calibration curve, and the seventh distance and the eighth distance corresponding to the calibration curve are compared. Calculating a half of the difference value of the distance as the first correction value,
(J) feeding back the first correction value to the step (d) so that the first correction value is subtracted from half of the difference value between the first distance and the second distance;
(K) a step of removing the first, second, third and fourth resist patterns after the step (j).
(L) After the step (k), in the step (d), the first correction value is subtracted from half of the difference value between the first distance and the second distance. (D) performing step,
(M) In the step (d) performed again after the step (l), a value obtained by subtracting the first correction value from half of the difference value between the first distance and the second distance is an allowable range. The step of determining whether or not
(N) When the determination result of the step (m) is within the allowable range, ion implantation is performed using the fourth resist pattern as a mask to make the first semiconductor substrate in the element formation region first in the first semiconductor substrate. Forming an impurity region,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
(o)前記(n)工程後、前記第1半導体基板とは別の第2半導体基板を準備する工程、
(p)前記第2半導体基板に対して、前記(a)工程〜前記(d)工程と同様の処理を行う工程、
を更に有し、
前記第2半導体基板に対して行われる前記(d)工程は、前記第1距離および前記第2距離の差分値の半分から前記第1補正値が差し引かれるように行われる、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
(O) a step of preparing a second semiconductor substrate different from the first semiconductor substrate after the step (n),
(P) a step of performing the same processing as the steps (a) to (d) on the second semiconductor substrate,
Further having
The method (d) performed on the second semiconductor substrate is performed such that the first correction value is subtracted from half the difference value between the first distance and the second distance. ..
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
(q)前記(p)工程後、前記第1不純物領域が形成されている前記第1半導体基板に電界効果トランジスタを形成する工程、
を更に有する、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
(Q) after the step (p), forming a field effect transistor on the first semiconductor substrate in which the first impurity region is formed,
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(n)工程時に、前記第1レジストパターンと前記第2レジストパターンとの間の前記第1半導体基板、および、前記第1レジストパターンと前記第3レジストパターンとの間の前記第1半導体基板にも、前記イオン注入が行われる、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
In the step (n), the first semiconductor substrate between the first resist pattern and the second resist pattern, and the first semiconductor substrate between the first resist pattern and the third resist pattern. Also, a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion implantation is performed.
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2レジストパターンは、前記スクライブ領域および前記素子形成領域に亘って形成されている、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second resist pattern is formed over the scribe region and the element formation region.
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程は、
(c1)前記レジスト膜の一部に対して選択的に露光処理を行う工程、
(c2)前記(c1)工程後、前記レジスト膜に対して第2熱処理を施す工程、
(c3)前記(c2)工程後、前記レジスト膜に対して現像処理を行うことで、前記レジスト膜のうち、前記(c1)工程で露光された箇所を除去し、前記(c1)工程で露光されてない箇所を前記第1、第2、第3および第4レジストパターンとして残す工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
In the step (c),
(C1) a step of selectively performing an exposure process on a part of the resist film,
(C2) a step of performing a second heat treatment on the resist film after the step (c1),
(C3) After the step (c2), a development process is performed on the resist film to remove a portion of the resist film exposed in the step (c1), and expose in the step (c1). A step of leaving the unremoved part as the first, second, third and fourth resist patterns,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項16に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1熱処理は、前記第2熱処理と同じ条件で行われる、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first heat treatment is performed under the same conditions as the second heat treatment.
請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2レジストパターンの体積は、前記第1レジストパターンの体積および前記第3レジストパターンの体積よりも大きい、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the volume of the second resist pattern is larger than the volume of the first resist pattern and the volume of the third resist pattern.
請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
前記レジスト膜の厚さは、4μm以上である、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the resist film has a thickness of 4 μm or more.
請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程時に、前記第1レジストパターンから、前記第1レジストパターンを取り囲むレジストパターンまでの距離は、平面視における第1方向および前記第1方向と直交する第2方向において、それぞれ同じである、半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11,
In the step (c), the distance from the first resist pattern to the resist pattern surrounding the first resist pattern is the same in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction in plan view. A method for manufacturing a semiconductor device.
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