JP2663623B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体素子製造過程のホトリソグラフィ工
程において形成されるレジストパターンの形成方法、特
にマスク合わせ及びマスク合わせ後の重ね合わせ精度検
査を含むレジストパターンの形成方法に関する。

従来の技術 一般に、半導体素子の製造過程において、複数層から
なる複雑な回路パターンの形成工程には、複数回のホト
リソグラフィ工程が含まれている。すなわち、この種半
導体素子の製造においては、ウエハ上に形成されたパタ
ーンと次工程で形成される別のパターンとの位置制御を
行ないながらレジストパターンを形成し、その後所定の
エッチングを行ない、回路パターンを形成してゆく。

前記位置制御を行なう方法としては主にマスク合わせ
による位置合わせと、マスク合わせ後に行なわれる重ね
合わせ精度検査とがある。

マスク合わせとは、既にウエハ上に形成されている被
位置合わせ用パターンと、次工程に使用されるマスクに
形成された位置合わせ用マークとを相対的に合わせた
後、露光を施す工程をいい、露光後に現像を行なうこと
によってウエハ上には所定形状のレジストパターンが形
成される。

このマスク合わせは、従来、後述の検査工程で主に使
用されるバーニヤ法を流用したり、あるいはアライメン
トマーク法等により行なわれていた。

前記バーニヤ法とは、第９図に示すように、主尺51と
副尺52とで構成されるバーニヤセットと呼ばれるものを
使用してマスク合わせを行なうものである。すなわち、
このバーニヤ法によるマスク合わせにおいては、まず主
尺51が形成された第１のマスクを被位置合わせ用マーク
としてウエハ上に転写しパターンを形成する。この主尺
51は一定のピッチT₁を有する櫛刃状に形成され、長手方
向（矢印ｄで示す）には目盛りが打たれている。

次いで、櫛刃状の副尺52が形成されたマスクを前記パ
ターン上の主尺51と咬合するように配置する。この副尺
52は、主尺51とは異なる一定のピッチT₂を有しており、
主尺51と同様、長手方向（矢印ｄ方向）に目盛りが打た
れている。そして、副尺52を矢印ｄ方向に移動させて、
主尺51の目盛りと副尺52の目盛りの一致している箇所を
探す。例えば、この第９図においては主尺51の目盛りと
副尺52の目盛りは目盛り「０」で一致している。この
後、主尺51と副尺52の左右の間隙t₁、t₂を測定する。

そして、t₁＝t₂の時は、パターンのズレが「０」とい
うこととなり、露光・現像を施して所定のパターンを形
成する。また、t₁≠t₂の時であっても、その「ズレ」が
設計値に対し許容範囲内であれば、露光・現像を施して
所定のパターンを形成する。一方、t₁≠t₂で、その「ズ
レ」が設計値に対し許容範囲外の時は、副尺52を矢印ｄ
方向に移動させて、その「ズレ」を許容範囲内とした
後、露光・現像を施して所定のパターンを形成する。

また、アライメントマーク法とは、例えば略十字形状
を有する複数個の被位置合わせ用パターンをウエハ表面
に形成した後、該被位置合わせ用パターンと同一形状の
位置合わせ用マークが形成されたマスクを、前記被位置
合わせパターンと前記位置合わせ用マークとが重なるよ
うに配置してマスク合わせを行なうものである。

最近においては、上述のようなコンタクト露光方式に
代えて、縮小投影露光方式といわれるものが開発されて
きている。該縮小投影露光方式は、ウエハ上の１チップ
毎に縮小投影を施しながら露光してゆくものであり、高
い解像度が得られる。

しかして、マスク合わせを行なって露光・現像してパ
ターンを形成した後、マスク合わせの精度を検査する重
ね合わせ精度検査が一般に行なわれる。すなわち、第１
のマスク及び第２のマスクによって形成されたレジスト
パターンにおいて、パターン同士の重ね合わせによるズ
レ量を検査するのである。

コンタクト露光方式の場合、パターンが形成されたウ
エハとマスクとを密着させて露光を行なっている。従来
のアライメントマークを用いてマスク合わせを行なった
場合、バーニヤ法を用いてマスク合わせを行なった場合
に比べて精度の点で劣る傾向があり、マスク合わせ後に
重ね合わせ精度検査を行ないレジストパターンの合否を
決定する必要がある。

また、縮小投影露光方式においては、１チップ毎に露
光してゆくため、マスク合わせ後の重ね合わせ精度検査
は重要な検査項目の一つとなっている。

このように、重ね合わせ精度検査は、線幅制御と共に
その結果が半導体素子の設計に大きく影響するものであ
り、デバイス設計上のデザインルールに組み込まれてい
るものである。

従来、この種の検査方法としては、前述したバーニヤ
法により検査を行なう方法や実デバイス上でパターン検
査を行なう方法等が知られている。

バーニヤ法で検査を行なう方法において、コンタクト
露光方式の場合、バーニヤを用いたマスク合わせが上述
の方法でなされる。

縮小投影露光方式の場合、アライメントマークが各々
の装置において規定されているため、バーニヤでマスク
合わせを行なうことはできず、特有のアライメントマー
クでマスク合わせを行なった後、露光・現像されてでき
たパターン（バーニヤ）で検査を行なう。すなわち、既
にウエハ上に被位置合わせ用パターン及び位置合わせ用
パターンが形成されている場合においては、目盛りの重
ね合わせの「ズレ」量が設計値に対して許容範囲内であ
れば検査合格となり、設計値に対して許容範囲外の時は
検査不合格となる。そして検査不合格の時は、パターニ
ングされたレジストを硫酸ボイル等で剥離し、再びレジ
ストを塗布してマスク合わせを行ない、露光・現像を施
してレジストパターンを形成し、再度重ね合わせの「ズ
レ」量を検査しレジストパターンの合否を決定する。そ
して、「ズレ」量が許容範囲内に入いるまでこの工程を
繰り返し、所望のレジストパターンを形成していく。

また、コンタクト露光方式で、従来のアライメントマ
ークを用いてマスク合わせを行なう場合においても、同
様にバーニヤ法により重ね合わせ精度検査を行なうこと
ができる。すなわち、ウエハ上に主尺51及び副尺52から
なるバーニヤパターンをウエハ上に形成した後、上述と
同様の検査を行なう。

また、実デバイス上でのパターン検査とは、実デバイ
ス上で厳しい重ね合わせ精度が必要な箇所を目視等で判
別して重ね合わさったパターンが設計的に合格か否かを
判断するものである。

このほか、重ね合わせ精度を検査する別の手段とし
て、平行な線分とその線分に対して傾斜角を持つ斜めの
線分を組み合わせる方法も提案されている（特開昭60−
30135号公報）。

発明が解決しようとする課題 上記従来のマスク合わせ方法には以下のような問題点
がある。

バーニヤ法を使用したマスク合わせにおいては、バー
ニヤセットの占める面積が大きいため、製造される半導
体素子のウエハ内での乗り数を上げるためには前記バー
ニヤセットを所謂TEGエリア（TestElement Group Are
a）に配置するか、スクラブラインに配置しなければな
らない。

しかし、前記バーニヤセットをTEGエリアに配置する
場合においても、占有面積を大きく採るため、全ての重
ね合わせパターンをTEGエリアに配置することができる
とは限らない。また、ウエハ上にTEGチップを配置する
場合、配置できるその個数に制限があるため、ウエハの
隅々まで位置合わせを完璧に行なうことは困難である。

さらに、スクラブラインにバーニヤセットを配置した
場合は、製造過程においてバーニヤセットがウエハから
剥離する可能性（特にドライエッチング時）があり、ダ
ストを発生させる原因となり、半導体素子製造の歩留ま
り低下を招来する虞がある。

また、マスク合わせはＸ軸方向とＹ軸方向の両方向に
ついて行なう必要があるが、バーニヤ法では、Ｘ軸方向
とＹ軸方向とを別々に行なっているため、スループット
（処理能力）が悪い。

コンタクト露光方式において、アライメントマークを
用いてマスク合わせを行なう場合、「位置合わせ」のた
めのマークが一般に単純であるため、一回のマスク合わ
せで所望のレジストパターンを形成することは困難であ
り、検査工程において不合格となりやすく、マスク合わ
せのやり直しを招来することが多い。

そこで、本発明はこれら問題点に鑑み、簡易かつ安価
な方法でもって、迅速かつ高精度なマスク合わせが可能
なマスク合わせ工程を含むレジストパターンの形成方法
を提供することを第１の目的とする。

さらに、従来の重ね合わせ精度検査においては、以下
のような問題点がある。

バーニヤ法で検査を行なった場合は、前述のマスク合
わせと同様の問題点が生じる。

また、重ね合わせ精度検査においても、Ｘ軸方向とＹ
軸方向の両方向について検査する必要があり、Ｘ軸方向
とＹ軸方向とを別々に検査を行なうバーニヤ法において
は、検査に時間がかかりすぎ、スループットが悪い。

実デバイス上でパターン検査を行なう方法において
は、既に形成されたパターン同士の重ね合わせ精度を検
査しているため、その検査には高度の熟練を必要とし、
非能率的で生産効率が低下する。

上記した特開昭60−30135号公報に開示された方法で
は、レジストの膜厚が変わる場合や被位置合わせ用マー
クの段差が変わった場合には線幅に変化を生じ、重ね合
わせの正確な判断が難しい。また、Ｘ−Ｙ軸に対し斜め
の線を形成する作業は、通常用いられる電子ビームの移
動方向制御（Ｘ−Ｙ制御）を考慮すると実用性に疑問が
ある。しかもこの斜めの線は、エッジが階段状に表わさ
れるためシャープさに欠ける。

このように、この公報に開示された方法によっても、
重ね合わせ精度を正確に検査することは難しく、より迅
速にして正確な重ね合わせ精度の検査方法が望まれると
ころである。

そこで、本発明はこれら問題点に鑑み、正確かつ容易
な方法でもって重ね合わせ検査を行ないながら、ウエハ
上に設計通りのレジストパターンを形成することができ
るレジストパターンの形成方法を提供することを第２の
目的とする。

課題を解決するための手段 上記第１の目的を達成するために本発明に係るレジス
トパターンの形成方法は、被位置合わせ用マークが形成
された第１のマスクと位置合わせ用マークが形成された
第２のマスクを用いて、マスク合わせを行ないながら繰
り返しウエハ上にパターンを形成してゆくレジストパタ
ーンの形成方法であって、前記被位置合わせ用マークと
前記位置合わせ用マークとは、共に正方形形状に形成さ
れた外枠と、該外枠の相対する１組の辺に平行な中央線
とからなり、かつ前記被位置合わせ用マークの中央線と
前記位置合わせ用マークの中央線とが互いに直交するよ
うにそれぞれの前記マークを前記第１及び第２のマスク
に形成し、前記第１のマスクを使用してウエハ上にパタ
ーンを形成した後、該パターン上にレジストを塗布し、
この後前記第２のマスクを使用して前記被位置合わせ用
マークに基づいて形成された被位置合わせ用パターンに
対する位置合わせを行ないながらレジストパターンを形
成してゆくことを特徴としている。

また、上記形成方法において、正方形形状の外枠の一
部が欠如している被位置合わせ用マーク及び位置合わせ
用マークを第１及び第２のマスクに形成し、これら第１
及び第２のマスクを使用して位置合わせを行なってもよ
い。

さらに、上記第２の目的を達成するために本発明に係
るレジストパターンの形成方法は、上記した第１及び第
２のマスクを使用してレジストパターン精度を検査しな
がらレジストパターンを形成してゆくレジストパターン
の形成方法であって、前記第１のマスクを使用してウエ
ハ上にパターンを形成した後、該パターン上にレジスト
を塗布し、この後前記第２のマスクを使用して前記レジ
スト上にパターンを形成し、その後前記第１のマスクの
被位置合わせ用マークに基づいて形成された被位置合わ
せ用パターンと前記第２のマスクの位置合わせ用マーク
に基づいて形成された位置合わせ用パターンとの重ね合
わせ精度を検査してレジストパターンの合否を決定して
ゆくことを特徴としている。

また、上記形成方法において、正方形形状の外枠の一
部が欠如している被位置合わせ用マーク及び位置合わせ
用マークを第１及び第２のマスクに形成し、これら第１
及び第２のマスクを使用してレジストパターンの合否を
決定してもよい。

尚、本発明においては、マスクに形成されているいわ
ゆるマスクパターンをマーク…すなわち、被位置合わせ
用マーク、位置合わせ用マーク…と呼称し、これらマー
クをウエハ上に転写して形成されたものをパターン…す
なわち、被位置合わせ用パターン、位置合わせ用パター
ン…と呼称する。また、この被位置合わせ用パターン及
び位置合わせ用パターンは、回路パターンを意味するも
のでないことはいうまでもない。

作用 上記第１の目的に係るレジストパターンの形成方法に
よれば、被位置合わせ用マークと位置合わせ用マークと
は共に、正方形形状に形成された外枠と、該外枠の相対
する１組の辺に平行な中央線とからなり、かつ前記被位
置合わせ用マークの中央線と前記位置合わせ用マークの
中央線とが互いに直交するように前記マークを第１及び
第２のマスクの各々に形成したので、前記被位置合わせ
用マークに基づいて形成された被位置合わせ用パターン
の中央線と前記位置合わせ用マークの中央線とが互いに
直交するような形態で、前記第２のマスクを配置する
と、被位置合わせ用パターンと位置合わせ用マークとの
相関関係が平面視略格子状となる。

したがって、外枠と中央線との間隔を測定することに
より、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量を同時に測定する
ことが可能となる。そして、前記第２のマスクを移動さ
せて重ね合わせによるズレ量を設計値に対して許容範囲
内とした後、露光・現像を施すことにより所望のレジス
トパターンが形成される。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置
合わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成されてい
る第１及び第２のマスクを使用した場合、ウエハ上に転
写された被位置合わせ用パターンと位置合わせ用マーク
とが互いに直交するように、第２のマスクを被位置合わ
せ用パターンの上に配置すると、被位置合わせ用パター
ンと位置合わせ用マークの相関関係は平面視略卍状とな
る。この場合も上述と同様、外枠と中央線との間隙を測
定することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量が同
時に判る。しかも、被位置合わせ用パターンの外枠と位
置合わせ用マークの外枠との重なり合いを防止すること
ができるため、これら外枠の線幅同士の干渉による「ズ
レ」が生じることもない。

上記第２の目的に係るレジストパターンの形成方法に
よれば、前記マスク合わせに使用した第１及び第２のマ
スクの被位置合わせ用マーク及び位置合わせ用マークに
基づくこれらのパターンがウエハ上に形成されているの
で、重ね合わせ精度の検査においては、外枠と中央線と
の間隔を測定することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の
ズレ量が同時に判明し、検査の合否が決定される。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置
合わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成された第
１及び第２のマスクを使用した場合においても、上述し
たマスク合わせの場合と同様に配置して露光・現像する
と、被位置合わせ用パターンと位置合わせ用パターンと
の相関関係は平面視略卍状となる。この場合においても
外枠と中央線との間隔を測定することにより、Ｘ軸方向
及びＹ軸方向のズレ量が同時に判明し、検査の合否が決
定される。また、この場合においても上記マスク合わせ
の時と同様、被位置合わせ用パターンの外枠と位置合わ
せ用パターンの外枠との重なり合いを防止することがで
き、これら外枠の線幅同士の干渉による「ズレ」が生じ
ることがない。

実施例 以下、本発明に係る実施例を図面に基づき詳説する。

第２図において、1aは第１のマスクに形成される被位
置合わせ用マークの一例を示したものであって、該被位
置合わせ用マーク1aは、正方形形状に形成された外枠2a
と、該外枠2aの相対する１組の辺3a、3aに平行な中央線
4aとから構成されている。

また、第３図において、5aは第２のマスクに形成され
る位置合わせ用マークの一例を示したものであって、こ
の位置合わせ用マーク5aも前記被位置合わせ用マーク1a
と同様、正方形形状に形成された外枠6aと、該外枠6aの
相対する１組の辺7a、7aに平行な中央線8aとから構成さ
れている。さらに、この中央線8aは、前記被位置合わせ
用マーク1aの中央線4aと直交するような形態で第２のマ
スクに形成されている。

次に、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを使用
してマスク合わせを行ない、ウエハ上にレジストパター
ンを形成してゆく方法について説明する。

まず、レジストが塗布されたウエハ上に前記第１のマ
スクを被せて露光・現像を施し、パターンを形成する。

次いで、前記パターン上にレジストを塗布した後、第
１図に示すように、被位置合わせ用マーク1aをウエハ上
に転写して形成された被位置合わせ用パターン1bの中央
線4bと、第２のマスクに形成されている位置合わせ用マ
ーク5aの中央線8aとが互いに直交するように前記第２の
マスクを配置する。すなわち、前記レジスト上に浮かび
上がっている被位置合わせ用パターン1bと位置合わせ用
マーク5aとを重ね合わせた場合、位置合わせ用マーク5a
と被位置合わせ用パターン1bとの相関関係が平面視略格
子状となるように前記第２のマスクを配置する。尚、こ
の場合、第２のマスクとウエハとは互いに平行に数十μ
ｍ程度離間させておく。

次に、被位置合わせ用パターン1bと位置合わせ用マー
ク5aとの重なり具合を顕微鏡でもって拡大し、４箇所あ
る外枠2b、6aと中央線4b、8aとの間隔a₁、a₂、a₃、a₄を
測定する。すなわち、前記間隔a₁〜a₄を測定することに
よって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の重ね合わせによる設計
値からのズレ量がＸ軸方向及びＹ軸方向同時に判明する
こととなる。

このズレ量が設計値に対して許容範囲内の時は、その
後第２のマスクとウエハとを密着させて、露光・現像を
施し、ウエハ上にレジストパターンを形成する。また、
このズレ量が設計値に対して許容範囲外の時は、第２の
マスクをＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動させて前記
間隔a₁〜a₄を設計値に対して許容範囲内とした後、第２
のマスクとウエハとを密着させ、露光・現像を施してウ
エハ上に所定のレジストパターンを形成する。すなわ
ち、位置合わせ用マーク5aをウエハに転写して位置合わ
せ用パターン5bを形成すると共に、ウエハ上には所定の
レジストパターンを形成してゆく。

このように本実施例に係るレジストパターンの形成方
法は、被位置合わせ用パターン1bと位置合わせ用マーク
5aとが平面視略格子状となるように第２のマスクを配置
してマスク合わせを行なっているので、従来のアライメ
ントマークによる方法に比べて格段に精度が向上し、さ
らにバーニヤ法（第９図参照）に比べてマスク合わせの
ためのパターンが小形化すると共に、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向のマスク合わせを同時に行なうことができ、マスク
合わせに要する時間の短縮化を図ることができる。

第４図〜第６図は第２の実施例を示したマスク合わせ
方法であって、前述の第１の実施例における正方形形状
に形成された外枠2a、6aの一部が欠如した形となってい
る。

すなわち、第４図は第１のマスクに形成される被位置
合わせ用マーク10aを、また第５図は第２のマスクに形
成される位置合わせ用マーク11aをそれぞれ示してお
り、この被位置合わせ用マーク10a及び位置合わせ用マ
ーク11aは共に、略椅子形形状に形成されている。

このような被位置合わせ用マーク10a及び位置合わせ
用マーク11aが形成された第１及び第２のマスクを使用
してマスク合わせを行なう場合においては、第６図に示
すように、まず、被位置合わせ用マーク10aをウエハ上
に転写して被位置合わせ用パターン10bを形成し、その
上にレジストを塗布した後、前記第１の実施例と同様、
被位置合わせ用パターン10bと中央線4bと位置合わせ用
マーク11aの中央線8aとが直交するように第２のマスク
を配置して平面視略卍状とした後、外枠2b、6aと中央線
4b、8aとの間隔b₁〜b₄を測定して、前記第１の実施例と
同様、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の重ね合わせによるズレ量
を制御し、この後露光・現像を施して所定のレジストパ
ターンを形成してゆくのである。

第７図は重ね合わすパターンが設計値に対しＸ軸方向
にズレた場合、第８図は重ね合わすパターンが設計値に
対しＹ軸方向にズレた場合の被位置合わせ用パターン10
bと位置合わせマーク用11aとの相関関係を示した具体例
である。上述の如く、前記間隔b₁〜b₄が設計値に対し許
容範囲内にあるか否かを判断し、前記間隔b₁〜b₄が設計
値に対し許容範囲内であれば検査合格とし、露光・現像
を施してレジストパターンを形成する。また、前記間隔
b₁〜b₄が設計値に対し許容範囲外であれば、第２のマス
クを移動させて重ね合わせ精度を設計値に対して許容範
囲内とした後、露光・現像を施し、レジストパターンを
形成するのである。

この第２の実施例では、被位置合わせ用マーク10a及
び位置合わせ用マーク11aの外枠2a、6aが正方形の一部
が欠けた形状とされているので（第４図及び第５図参
照）、被位置合わせ用パターン10bの外枠2bと位置合わ
せ用マーク11aの外枠6aとが重なり合うこともない。し
たがって、これら外枠2b、6a同士の干渉による外枠の線
幅のズレが生じることもなく、より精度の向上したマス
ク合わせを行なうことが可能となる。

しかして、上記レジストパターンの形成工程において
は、上述の如くにマスク合わせによる位置制御を行なっ
た後、重ね合わせ精度検査を行なう。この重ね合わせ精
度検査は、ウエハに前記第２のマスクを密着させる場
合、このウエハが動くことがあるため、所望のレジスト
パターンが形成されていない虞があるからである。

以下、重ね合わせ精度検査について詳述する。

この重ね合わせ精度検査は、前記マスク合わせに使用
した第１のマスク及び第２のマスクを使用して行なう。

すなわち、上記第１の実施例に示した第１及び第２の
マスクを使用してマスク合わせを行なった場合、露光・
現像後において、第１図に示すような被位置合わせ用パ
ターン1b及び位置合わせ用パターン5bがウエハ上に形成
される。そこで、再び間隔a₁〜a₄を測定し、重ね合わせ
による設計値からのズレ量をＸ軸方向及びＹ軸方向同時
に検査するのである。そして、このズレ量が設計値に対
して許容範囲外の時は、パターニングされたウエハのレ
ジストを硫酸ボイル等で剥離して、再びレジストを塗布
してズレ量に相当するオフセット量を入力し、再びマス
ク合わせを行なった後、露光・現像を施してウエハ上に
レジストパターンを形成し、この後再び間隔a₁〜a₄を測
定する。そしてこれらの間隔a₁〜a₄が設計値に対して許
容範囲内になるまで繰り返し行ない、重ね合わせ精度の
合否を決定してゆくのである。

また、上記第２の実施例に示した第１及び第２のマス
クを使用してマスク合わせを行なった場合、露光・現像
後において、第６図に示すような被位置合わせ用パター
ン10b及び位置合わせ用パターン11bがウエハ上に形成さ
れる。この場合においても、上述と同様、間隔b₁〜b₄を
測定することによって、重ね合わせによる設計値からの
ズレ量をＸ軸方向及びＹ軸方向同時に検査することがで
きる。

そして、重ね合わせパターンが設計値に対し第７図に
示すようにＸ軸方向にズレた場合や第８図に示すように
Ｙ軸方向にズレた場合、すなわち間隔b₁〜b₄が設計値に
対して許容範囲外である場合は、パターニングされたウ
エハのレジストを硫酸ボイル等で剥離し、ズレ量に相当
するオフセットを入力して再びレジストを塗布して露光
・現像し、レジストパターンを形成する。そして、間隔
b₁〜b₄が設計値に対して許容範囲内に入るまで繰り返
し、所望のレジストパターンを形成してゆくのである。
この実施例では、正方形の一部が欠けた形状の外枠2a、
6aを有する第１及び第２のマスクを使用してパターンを
形成しているので、マスク合わせの時と同様、外枠2a、
6a同士の干渉による外枠の線幅のズレが生じることもな
く、好都合である。

このようにマスク合わせによる位置合わせを行なった
後、このマスク合わせにより形成されたパターンに基づ
いて重ね合わせ精度検査を行なうことにより、所望のレ
ジストパターンを効率よく形成することができる。しか
もマスク合わせの精度が良好であるため、検査段階でレ
ジストパターンの形成をやり直す手間の省略を期待する
ことができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されることはなく、要
旨を逸脱しない範囲において変更可能なことはいうまで
もない。例えば、重ね合わせ精度検査において、アライ
メントマークを用いてマスク合わせ（位置合わせ）を行
なった後、本発明に係る重ね合わせ精度検査によりレジ
ストパターンの合否を決定してもよく、縮小投影露光方
式によりウエハ上にパターンを形成した後、本発明に係
る重ね合わせ精度検査によりレジストパターンの合否を
決定することもできる。また、高解像度のパターン形成
においては、縮小投影露光方式により露光・現像を施し
た後、本発明に係る重ね合わせ精度検査により検査を行
なうのが最も合理的である。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、被位置合わせ用マーク
と位置合わせ用マークとが共に、正方形形状に形成され
た外枠と、該外枠の相対する１組の辺に平行な中央線と
からなり、かつ前記被位置合わせ用マークの中央線と前
記位置合わせ用マークの中央線とが互いに直交するよう
にそれぞれのマークを第１及び第２のマスクに形成した
ので、前記被位置合わせ用マークに基づいて形成された
被位置合わせ用パターンの中央線と前記位置合わせ用マ
ークの中央線とが互いに直交するような形態で、第２の
マスクを配置することにより、被位置合わせ用パターン
と位置合わせ用マークとの相関関係が平面視略格子状と
なる。

したがって、外枠と中央線との間隔を測定することに
より、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量を同時に測定する
ことが可能となる。そして、第２のマスクを移動させ、
重ね合わせによるズレ量を設計値に対して許容範囲内と
した後、露光・現像を施すことにより、高精度のマスク
合わせを容易に行なうことができる。しかも、従来のバ
ーニヤ法に比べて被位置合わせマーク及び位置合わせマ
ークが小形化され、TEGエリアやスクラブラインに配置
する必要もなく、ウエハ上の占有面積も少なくて済む。
すなわち、レジストパターンの形成に関し、従来に比べ
より一層の効率の向上を図ることができる。

さらに、このマスク合わせ方法においては、ウエハ上
に形成されているレジストの膜厚が変化してもその影響
を受けることがなく、実用的にも優れている。

また、これらのマークは上述の如く占有面積も小さい
のでLSIを構成するチップ内に設置することも可能であ
る。

さらに、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位
置合わせ用マーク及び位置合わせ用マークをそれぞれの
マスクに形成し、これらマスクを使用した場合は、前記
被位置合わせ用マークと前記位置合わせ用マークとの相
関関係は平面視略卍状を形成し、上述と同様、外枠と中
央線との間隔を測定することにより、マスク合わせを容
易に行なうことができる。したがって上述と同様の効果
を奏するのはいうまでもない。しかし、この場合は前記
被位置合わせ用パターンの外枠と前記位置合わせ用マー
クの外枠とが互いに重なり合うことがないので、これら
外枠同士の干渉による外枠の線幅の「ズレ」が生じるこ
ともなく、より一層精密なマスク合わせを行なうことが
できる。

さらに、本発明に係るレジストパターンの形成方法
は、その重ね合わせ精度検査において、前記マスク合わ
せに使用した第１及び第２のマスクの被位置合わせ用マ
ーク及び位置合わせ用マークに基づくこれらのパターン
をウエハ上に形成して行なうので、外枠と中央線との間
隔を測定することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ
量が同時に判明し、検査の合否を決定することができ
る。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置
合わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成されてい
る第１及び第２のマスクを使用して重ね合わせ精度検査
を行なう場合においては、上述したマスク合わせの場合
と同様、被位置合わせ用パターンと位置合わせ用パター
ンとの相関関係は平面視略卍状となる。この場合におい
ても外枠と中央線との間隔を測定することにより、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向のズレ量が同時に判明し、検査の合否
を決定することができる。

すなわち、マスク合わせをアライメントマークを用い
たり縮小投影露光方式でもってマスク合わせを行なった
場合においても、上述の重ね合わせ精度検査方法を適用
することにより、極めて高精度の検査を効率よく行なう
ことができる。

このように本発明に係るレジストパターンの形成方法
によれば、デバイス設計に合致した所望のレジストパタ
ーンを容易に形成することができ、より一層品質の優れ
た半導体素子の製造が可能になる。

また、検査時間等の短縮化が可能となるので、ボトリ
ソグラフィ工程、延ては半導体素子の製造工程の全体時
間の短縮化が可能となり、半導体素子の生産性向上を図
ることができるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレジストパターンの形成方法に使
用される被位置合わせ用マーク（被位置合わせ用パター
ン）と位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン）と
の相関関係の一例を示す平面図、第２図は第１図におけ
る被位置合わせ用マークの平面図、第３図は第１図にお
ける位置合わせ用マークの平面図、第４図は被位置合わ
せ用マークの第２の実施例を示す平面図、第５図は位置
合わせ用マークの第２の実施例を示す平面図、第６図は
第２の実施例における被位置合わせ用マーク（被位置合
わせ用パターン）と位置合わせ用マーク（位置合わせ用
パターン）との相関関係を示す平面図、第７図は第２の
実施例において位置合わせ用マーク（位置合わせ用パタ
ーン）がＸ軸方向にズレた場合における被位置合わせ用
パターンと位置合わせ用マーク（位置合わせ用パター
ン）との相関関係を示した平面図、第８図は第２の実施
例において位置合わせ用マーク（位置合わせ用パター
ン）がＹ軸方向にズレた場合における被位置合わせ用パ
ターンと位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン）
の相関関係を示した平面図、第９図は従来例であるバー
ニヤ法の原理を説明するための図である。 1a,10a……被位置合わせ用マーク、1b,10b……被位置合
わせ用パターン、2a,2b,6a,6b……外枠、3a、7a……
辺、4a,4b,8a,8b……中央線、5a,11a……位置合わせ用
マーク、5b,11b……位置合わせ用パターン。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被位置合わせ用マークが形成された第１の
   マスクと位置合わせ用マークが形成された第２のマスク
   を用いて、マスク合わせを行ないながら繰り返しウエハ
   上にパターンを形成してゆくレジストパターンの形成方
   法であって、 前記被位置合わせ用マークと前記位置合わせ用マークと
   は、共に正方形形状に形成された外枠と、該外枠の相対
   する１組の辺に平行な中央線とからなり、 かつ、前記被位置合わせ用マークの中央線と前記位置合
   わせ用マークの中央線とが互いに直交するようにそれぞ
   れの前記マークを前記第１及び第２のマスクに形成し、 前記第１のマスクを使用してウエハ上にパターンを形成
   した後、該パターン上にレジストを塗布し、この後前記
   第２のマスクを使用して前記第１のマスクの前記被位置
   合わせ用マークに基づいて形成された被位置合わせ用パ
   ターンに対する位置合わせを行ないながらレジストパタ
   ーンを形成してゆくことを特徴とするレジストパターン
   の形成方法。
2. 【請求項２】正方形形状の外枠の一部が欠如している被
   位置合わせ用マーク及び位置合わせ用マークを第１及び
   第２のマスクに形成し、これら第１及び第２のマスクを
   使用して位置合わせを行なうことを特徴とする請求項
   （１）記載のレジストパターンの形成方法。
3. 【請求項３】請求項（１）記載の第１及び第２のマスク
   を使用してレジストパターン精度を検査しながらレジス
   トパターンを形成してゆくレジストパターンの形成方法
   であって、 前記第１のマスクを使用してウエハ上にパターンを形成
   した後、該パターン上にレジストを塗布し、この後前記
   第２のマスクを使用して前記レジスト上にパターンを形
   成し、その後前記第１のマスクの被位置合わせ用マーク
   に基づいて形成された被位置合わせ用パターンと前記第
   ２のマスクの位置合わせ用マークに基づいて形成された
   位置合わせ用パターンとの重ね合わせ精度を検査してレ
   ジストパターンの合否を決定してゆくことを特徴とする
   レジストパターンの形成方法。
4. 【請求項４】請求項（２）記載の第１及び第２のマスク
   を使用してレジストパターンの合否を決定してゆくこと
   を特徴とする請求項（３）記載のレジストパターンの形
   成方法。