JP2870461B2 - フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置 - Google Patents
フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置Info
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- JP2870461B2 JP2870461B2 JP32931195A JP32931195A JP2870461B2 JP 2870461 B2 JP2870461 B2 JP 2870461B2 JP 32931195 A JP32931195 A JP 32931195A JP 32931195 A JP32931195 A JP 32931195A JP 2870461 B2 JP2870461 B2 JP 2870461B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程の一つであるフォトリソグラフィ技術において用いら
れるフォトマスクの目合わせマーク技術に関する。
程の一つであるフォトリソグラフィ技術において用いら
れるフォトマスクの目合わせマーク技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、ウェ
ハ上への配線層、コンタクトホール、イオン注入領域
等、様々な個別要素の形成をそれぞれマスク、フォトレ
ジスト、及び縮小投影露光装置を用いたフォトマスク工
程によって行っている。このような製造工程では、先に
形成されたパターンと、後に形成されるパターンとの位
置合わせを高精度に行う必要があり、そのために先のパ
ターン形成と同時に目合わせマークをウェハに形成して
おき（被目合わせマーク）、後のパターン形成時には、
先に形成されている被目合わせマークを検出し、この被
目合わせマークに対して次に形成されるパターンのマー
ク（目合わせマーク）を利用した目合わせを行ってウェ
ハに対する位置ずれを補正しながら露光を行っている。
ハ上への配線層、コンタクトホール、イオン注入領域
等、様々な個別要素の形成をそれぞれマスク、フォトレ
ジスト、及び縮小投影露光装置を用いたフォトマスク工
程によって行っている。このような製造工程では、先に
形成されたパターンと、後に形成されるパターンとの位
置合わせを高精度に行う必要があり、そのために先のパ
ターン形成と同時に目合わせマークをウェハに形成して
おき（被目合わせマーク）、後のパターン形成時には、
先に形成されている被目合わせマークを検出し、この被
目合わせマークに対して次に形成されるパターンのマー
ク（目合わせマーク）を利用した目合わせを行ってウェ
ハに対する位置ずれを補正しながら露光を行っている。
【０００３】しかしながら、このように形成されるパタ
ーンといえども、繰り返し行われるショット投影露光で
は、ある確率で十分に位置合わせされていないものが発
生してしまう。これのずれの程度が許容範囲を超えたも
のであれば、完成される半導体チップは、例えば配線層
とコンタクトホールとの電気的ショートにより不良品と
なってしまう。そのため、現像後には目合わせずれの検
査を行い、その結果許容できない程度のずれが検出され
たウェハは、フォトレジストを除去し、再びフォトマス
ク工程を行うか、あるいは抜き取り排気を行う必要があ
る。
ーンといえども、繰り返し行われるショット投影露光で
は、ある確率で十分に位置合わせされていないものが発
生してしまう。これのずれの程度が許容範囲を超えたも
のであれば、完成される半導体チップは、例えば配線層
とコンタクトホールとの電気的ショートにより不良品と
なってしまう。そのため、現像後には目合わせずれの検
査を行い、その結果許容できない程度のずれが検出され
たウェハは、フォトレジストを除去し、再びフォトマス
ク工程を行うか、あるいは抜き取り排気を行う必要があ
る。
【０００４】このようなフォトマスク工程における目合
わせずれの検査を容易に光学顕微鏡での観察によって行
うために、目合わせマークとしてノギス目盛りを用いる
技術が提案されている。この種のノギス目盛りは図４の
ように、ウェハ平面上の一方向のノギス目盛り（Ｘノギ
ス目盛り、以下、Ｘノギス）１１と、それに直交する方
向の目盛り（Ｙノギス目盛り、以下、Ｙノギス）１２と
が一組みとされた構成となっている。これらＸノギス１
１とＹノギス１２のうち、１１Ａ，１２Ａは次の工程で
形成される被目合わせマークとしてのノギスであり、１
１Ｂ，１２Ｂは先の工程で形成されている目合わせマー
クとしてのノギスである。両ノギスはそのピッチが幾分
相違しており、通常では被目合わせノギスのピッチに対
して、目合わせノギスのピッチは幾分狭いピッチで構成
されている。
わせずれの検査を容易に光学顕微鏡での観察によって行
うために、目合わせマークとしてノギス目盛りを用いる
技術が提案されている。この種のノギス目盛りは図４の
ように、ウェハ平面上の一方向のノギス目盛り（Ｘノギ
ス目盛り、以下、Ｘノギス）１１と、それに直交する方
向の目盛り（Ｙノギス目盛り、以下、Ｙノギス）１２と
が一組みとされた構成となっている。これらＸノギス１
１とＹノギス１２のうち、１１Ａ，１２Ａは次の工程で
形成される被目合わせマークとしてのノギスであり、１
１Ｂ，１２Ｂは先の工程で形成されている目合わせマー
クとしてのノギスである。両ノギスはそのピッチが幾分
相違しており、通常では被目合わせノギスのピッチに対
して、目合わせノギスのピッチは幾分狭いピッチで構成
されている。
【０００５】なお、前記した被目合わせノギスは、マス
ク上の被目合わせノギスがウェハ上のフォトレジスト図
形として転写され、このフォトレジストを用いてエッチ
ング処理を行うことで、その後にフォトレジスト除去後
にもウェハ上に被目合わせノギスが残存される。そし
て、以降のフォトマスク工程において、マスク上の目合
わせノギスがウェハ上のフォトレジスト図形として転写
され、これが目合わせノギスとなり、被目合わせノギス
上に重ねられて目合わせが行われる。
ク上の被目合わせノギスがウェハ上のフォトレジスト図
形として転写され、このフォトレジストを用いてエッチ
ング処理を行うことで、その後にフォトレジスト除去後
にもウェハ上に被目合わせノギスが残存される。そし
て、以降のフォトマスク工程において、マスク上の目合
わせノギスがウェハ上のフォトレジスト図形として転写
され、これが目合わせノギスとなり、被目合わせノギス
上に重ねられて目合わせが行われる。
【０００６】ここで、同図では目合わせずれが全くない
状態を示しており、目合わせノギス１１Ｂ，１２Ｂの中
央の目盛りは被目合わせノギス１１Ａ，１２Ａの中央の
目盛りの略中央に位置された状態となる。また、目合わ
せずれがある場合には、目合わせノギスの中央以外の目
盛りが被目合わせノギスの中央以外の目盛りの略中央に
位置された状態となる。したがって、光学顕微鏡によっ
て目合わせノギスのいずれの目盛りが被目合わせノギス
のいずれの目盛りの中央に位置されているか、かつ各ノ
ギスのピッチ寸法を考慮することにより、目合わせずれ
量を測定することができる。
状態を示しており、目合わせノギス１１Ｂ，１２Ｂの中
央の目盛りは被目合わせノギス１１Ａ，１２Ａの中央の
目盛りの略中央に位置された状態となる。また、目合わ
せずれがある場合には、目合わせノギスの中央以外の目
盛りが被目合わせノギスの中央以外の目盛りの略中央に
位置された状態となる。したがって、光学顕微鏡によっ
て目合わせノギスのいずれの目盛りが被目合わせノギス
のいずれの目盛りの中央に位置されているか、かつ各ノ
ギスのピッチ寸法を考慮することにより、目合わせずれ
量を測定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＸノ
ギスとＹノギスを用いた目合わせでは、Ｘ方向とＹ方向
の各目合わせは可能ではあるが、Ｘ方向とＹ方向のいず
れにも所定の角度で傾斜した方向、ここではθ方向と称
する方向の目合わせを光学顕微鏡観察を用いて行い、そ
のずれ量を高精度に測定することは難しいという問題が
ある。例えば、図５（ａ）はθ方向の目合わせずれが厳
しく要求される半導体スタチックメモリ回路の例であ
り、ワード線ＷＬと、ビット信号取り出しのためのコン
タクトホールＣＨと、駆動トランジスタのゲート電極Ｇ
とが、それぞれ斜め方向にｄ１１，ｄ１２及びｄ１３の
間隔で配置され、ｄ１１とｄ１２は同じ長さに設計され
ている。ここで、これらワード線ＷＬ、ゲート電極Ｇ，
コンタクトホールＣＨとは異なるフォトマスク工程で形
成されるため、θ方向の目合わせずれが生じるとこれら
の間隔に誤差が生じ、ずれ量が大きくなると相互にショ
ートされてしまい、不良品となる。また、図５（ｂ）は
同様に半導体スタチックメモリ回路の電源配線ＢＬと、
記憶ノードのコンタクトホールＣＨ１，ＣＨ２の例であ
るが、θ方向の目合わせずれによって間隔ｄ２１，ｄ２
２にずれが生じると、相互間でのショートが生じる場合
がある。
ギスとＹノギスを用いた目合わせでは、Ｘ方向とＹ方向
の各目合わせは可能ではあるが、Ｘ方向とＹ方向のいず
れにも所定の角度で傾斜した方向、ここではθ方向と称
する方向の目合わせを光学顕微鏡観察を用いて行い、そ
のずれ量を高精度に測定することは難しいという問題が
ある。例えば、図５（ａ）はθ方向の目合わせずれが厳
しく要求される半導体スタチックメモリ回路の例であ
り、ワード線ＷＬと、ビット信号取り出しのためのコン
タクトホールＣＨと、駆動トランジスタのゲート電極Ｇ
とが、それぞれ斜め方向にｄ１１，ｄ１２及びｄ１３の
間隔で配置され、ｄ１１とｄ１２は同じ長さに設計され
ている。ここで、これらワード線ＷＬ、ゲート電極Ｇ，
コンタクトホールＣＨとは異なるフォトマスク工程で形
成されるため、θ方向の目合わせずれが生じるとこれら
の間隔に誤差が生じ、ずれ量が大きくなると相互にショ
ートされてしまい、不良品となる。また、図５（ｂ）は
同様に半導体スタチックメモリ回路の電源配線ＢＬと、
記憶ノードのコンタクトホールＣＨ１，ＣＨ２の例であ
るが、θ方向の目合わせずれによって間隔ｄ２１，ｄ２
２にずれが生じると、相互間でのショートが生じる場合
がある。
【０００８】このようなθ方向の目合わせずれの測定
は、図４に示したＸノギスとＹノギスを用いて行うこと
も不可能ではない。例えば、Ｘ方向及びＹ方向に対して
４５°方向の目合わせずれを測定する場合には、Ｘ方
向、Ｙ方向それぞれのずれ量、仮にそれぞれに０．１μ
ｍの目合わせずれが生じていたとすると、斜め４５°の
目合わせずれ量は０．１μｍ×√２≒０．１４μｍのず
れとなる。斜め４５°以外のθ方向のずれ量は、同様な
原理から、測定されたＸ方向とＹ方向の各ずれ量を平方
し、その和の平方根を計算すればずれ量の絶対値は測定
できる。
は、図４に示したＸノギスとＹノギスを用いて行うこと
も不可能ではない。例えば、Ｘ方向及びＹ方向に対して
４５°方向の目合わせずれを測定する場合には、Ｘ方
向、Ｙ方向それぞれのずれ量、仮にそれぞれに０．１μ
ｍの目合わせずれが生じていたとすると、斜め４５°の
目合わせずれ量は０．１μｍ×√２≒０．１４μｍのず
れとなる。斜め４５°以外のθ方向のずれ量は、同様な
原理から、測定されたＸ方向とＹ方向の各ずれ量を平方
し、その和の平方根を計算すればずれ量の絶対値は測定
できる。
【０００９】しかしながら、この方法では、Ｘ方向とＹ
方向のそれぞれの目合わせずれ量を測定し、かつこれら
を用いて前記した計算を行う必要があるために、目合わ
せずれ検査の時間の増大をまねき、半導体装置を量産す
る上では不都合となる。たとえば、前記した例におい
て、目合わせずれの限界を±０．１μｍとし、これに合
わせてＸノギスとＹノギスの管理限界をそれぞれ±０．
１μｍと設定した場合、Ｘ方向とＹ方向のずれ量をそれ
ぞれ個々に利用して目合わせずれを判断していたので
は、θ（４５°）方向のずれが０．１４μｍとなって±
０．１μｍ以内に収まらないことが生じた場合でも、顕
微鏡による目視では直ちに判断することができず、計算
を待たなければならず、検査時間が長いものとなる。
方向のそれぞれの目合わせずれ量を測定し、かつこれら
を用いて前記した計算を行う必要があるために、目合わ
せずれ検査の時間の増大をまねき、半導体装置を量産す
る上では不都合となる。たとえば、前記した例におい
て、目合わせずれの限界を±０．１μｍとし、これに合
わせてＸノギスとＹノギスの管理限界をそれぞれ±０．
１μｍと設定した場合、Ｘ方向とＹ方向のずれ量をそれ
ぞれ個々に利用して目合わせずれを判断していたので
は、θ（４５°）方向のずれが０．１４μｍとなって±
０．１μｍ以内に収まらないことが生じた場合でも、顕
微鏡による目視では直ちに判断することができず、計算
を待たなければならず、検査時間が長いものとなる。
【００１０】なお、特開平１−１９３７４３号公報で
は、Ｘ方向及びＹ方向以外の目合わせずれを測定する技
術が記載されているが、これはショット単位での回転ず
れを検査するための専用パターンを設けたものであり、
専用パターンをレチクル外周部に配置し、隣接ショット
との重なり具合で回転ずれを検査するようにしたもので
ある。したがって、前記したようなθ方向の目合わせず
れの問題を解消することはできない。
は、Ｘ方向及びＹ方向以外の目合わせずれを測定する技
術が記載されているが、これはショット単位での回転ず
れを検査するための専用パターンを設けたものであり、
専用パターンをレチクル外周部に配置し、隣接ショット
との重なり具合で回転ずれを検査するようにしたもので
ある。したがって、前記したようなθ方向の目合わせず
れの問題を解消することはできない。
【００１１】本発明の目的は、Ｘ方向及びＹ方向の目合
わせずれと共に、θ方向の位置ずれを高精度にかつ迅速
に測定することを可能にしたフォトマスクの目合わせマ
ークとこの目合わせマークを有する半導体装置を提供す
ることにある。
わせずれと共に、θ方向の位置ずれを高精度にかつ迅速
に測定することを可能にしたフォトマスクの目合わせマ
ークとこの目合わせマークを有する半導体装置を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の目合わせマーク
は、一のフォトマスクに形成された第１の目合わせマー
クと、これに目合わせされる他のフォトマスクに形成さ
れた第２の目合わせマークとはそれぞれＸ方向の目合わ
せを測定するＸノギスと、Ｙ方向の目合わせを測定する
Ｙノギスと、Ｘ方向とＹ方向の両方に対して傾斜された
θ方向の目合わせを測定するθノギスとで構成されてい
ることを特徴とする。
は、一のフォトマスクに形成された第１の目合わせマー
クと、これに目合わせされる他のフォトマスクに形成さ
れた第２の目合わせマークとはそれぞれＸ方向の目合わ
せを測定するＸノギスと、Ｙ方向の目合わせを測定する
Ｙノギスと、Ｘ方向とＹ方向の両方に対して傾斜された
θ方向の目合わせを測定するθノギスとで構成されてい
ることを特徴とする。
【００１３】例えば、θノギスはθ方向に配列された複
数本の目盛りで構成される。また、θノギスは、θ方向
に所定のピッチ間隔を有してＸ方向またはＹ方向に配列
された複数本の目盛りで構成されてもよい。さらに、θ
ノギスは、それぞれ異なる傾斜角のθ方向の目合わせを
測定する複数のθノギスで構成されてもよい。なお、Ｘ
ノギスはＸ方向に配列された複数本の目盛りで構成さ
れ、ＹノギスはＹ方向に配列された複数本の目盛りで構
成される。
数本の目盛りで構成される。また、θノギスは、θ方向
に所定のピッチ間隔を有してＸ方向またはＹ方向に配列
された複数本の目盛りで構成されてもよい。さらに、θ
ノギスは、それぞれ異なる傾斜角のθ方向の目合わせを
測定する複数のθノギスで構成されてもよい。なお、Ｘ
ノギスはＸ方向に配列された複数本の目盛りで構成さ
れ、ＹノギスはＹ方向に配列された複数本の目盛りで構
成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態にお
ける被目合わせマークと目合わせマークの各パターン構
成図であり、各マークはＸ方向に配列されたＸノギス１
と、これと直交するＹ方向に配列されたＹノギス２と、
Ｘ方向とＹ方向のいずれにも所定の角度、ここでは４５
°で傾斜されたθ１方向に配列されたθ１ノギス３とで
構成されている。そして、前記各ノギス１〜３を構成す
る被目合わせマーク１Ａ，２Ａ，３Ａは複数本の太幅の
目盛りで形成され、各目盛りは所定のピッチ間隔で形成
される。一方、各ノギス１，２，３を構成する目合わせ
マーク１Ｂ，２Ｂ，３Ｂは被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａと同数本の細幅の目盛りで形成され、各目盛り
は被目合わせマークの目盛りよりも若干小さいピッチ間
隔で形成される。例えば、被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａのピッチ間隔を１μｍとし、目合わせマーク１
Ｂ，２Ｂ，３Ｂのピッチ間隔を０．９５μｍとして形成
する。
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態にお
ける被目合わせマークと目合わせマークの各パターン構
成図であり、各マークはＸ方向に配列されたＸノギス１
と、これと直交するＹ方向に配列されたＹノギス２と、
Ｘ方向とＹ方向のいずれにも所定の角度、ここでは４５
°で傾斜されたθ１方向に配列されたθ１ノギス３とで
構成されている。そして、前記各ノギス１〜３を構成す
る被目合わせマーク１Ａ，２Ａ，３Ａは複数本の太幅の
目盛りで形成され、各目盛りは所定のピッチ間隔で形成
される。一方、各ノギス１，２，３を構成する目合わせ
マーク１Ｂ，２Ｂ，３Ｂは被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａと同数本の細幅の目盛りで形成され、各目盛り
は被目合わせマークの目盛りよりも若干小さいピッチ間
隔で形成される。例えば、被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａのピッチ間隔を１μｍとし、目合わせマーク１
Ｂ，２Ｂ，３Ｂのピッチ間隔を０．９５μｍとして形成
する。
【００１５】このような被目合わせマークと目合わせマ
ークは、これまでと同様に、被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａは先のフォトマスク工程でウェハに形成され、
目合わせマーク１Ｂ，２Ｂ，３Ｂは後のフォトマスク工
程でウェハに形成される。そして、光学顕微鏡によりこ
れらのマークを観察することで、目合わせが実行でき
る。例えば、同図では、目合わせマーク１Ｂ，２Ｂ，３
Ｂの中央の目盛りが被目合わせマーク１Ａ，２Ａ，３Ａ
の中央の目盛りの中央に位置しており、この状態では両
マーク間での目あわせずれが生じていないことを示して
いる。
ークは、これまでと同様に、被目合わせマーク１Ａ，２
Ａ，３Ａは先のフォトマスク工程でウェハに形成され、
目合わせマーク１Ｂ，２Ｂ，３Ｂは後のフォトマスク工
程でウェハに形成される。そして、光学顕微鏡によりこ
れらのマークを観察することで、目合わせが実行でき
る。例えば、同図では、目合わせマーク１Ｂ，２Ｂ，３
Ｂの中央の目盛りが被目合わせマーク１Ａ，２Ａ，３Ａ
の中央の目盛りの中央に位置しており、この状態では両
マーク間での目あわせずれが生じていないことを示して
いる。
【００１６】一方、図示は省略するが、目合わせマーク
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂの中央以外の目盛りが被目合わせマー
ク１Ａ，２Ａ，３Ａの中央以外の目盛りの中央に位置し
ている場合には、両マークに目合わせずれが生じている
ことになる。そして、この目合わせずれ量は、両マーク
のピッチ寸法の差、すなわちここでは１−０．９５＝
０．０５μｍ単位で測定することができる。したがっ
て、両マークを観察したときに、各マークの中央の目盛
りから何番目の目盛りにおいて両マークの中央が重ねら
れているかを確認し、その目盛りの番数と、前記測定単
位の０．０５μｍとからそのずれ量を測定することがで
きる。なお、この実施形態では、各マークがそれぞれ７
個の目盛りで構成されているため、±０．１５μｍの範
囲の目合わせずれが測定できる。
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂの中央以外の目盛りが被目合わせマー
ク１Ａ，２Ａ，３Ａの中央以外の目盛りの中央に位置し
ている場合には、両マークに目合わせずれが生じている
ことになる。そして、この目合わせずれ量は、両マーク
のピッチ寸法の差、すなわちここでは１−０．９５＝
０．０５μｍ単位で測定することができる。したがっ
て、両マークを観察したときに、各マークの中央の目盛
りから何番目の目盛りにおいて両マークの中央が重ねら
れているかを確認し、その目盛りの番数と、前記測定単
位の０．０５μｍとからそのずれ量を測定することがで
きる。なお、この実施形態では、各マークがそれぞれ７
個の目盛りで構成されているため、±０．１５μｍの範
囲の目合わせずれが測定できる。
【００１７】したがって、この実施形態では、Ｘノギス
１によって両マークのＸ方向の目合わせずれが、Ｙノギ
ス２によってＹ方向の目合わせずれがそれぞれ測定で
き、さらにθ１ノギス３によってθ１方向の目合わせず
れが測定できる。そして、各方向では、それぞれのノギ
スによって前記した０．０５μｍ単位でのずれが測定で
きるため、両マーク、すなわち先のフォトマスクと後の
フォトマスクの各パターンの目合わせずれをＸ方向、Ｙ
方向及びθ１方向にそれぞれ測定することができる。こ
れにより、θ１方向に目合わせ精度が厳しく要求される
半導体装置の製造においても、高精度の目合わせが実現
できる。したがって、θ方向におけるパターン設計のマ
ージンを小さくでき、半導体装置の高集積化を図る上で
有利となる。また、θ１方向の目合わせも光学顕微鏡の
観察により一目で確認できるため、迅速な目合わせが可
能となる。
１によって両マークのＸ方向の目合わせずれが、Ｙノギ
ス２によってＹ方向の目合わせずれがそれぞれ測定で
き、さらにθ１ノギス３によってθ１方向の目合わせず
れが測定できる。そして、各方向では、それぞれのノギ
スによって前記した０．０５μｍ単位でのずれが測定で
きるため、両マーク、すなわち先のフォトマスクと後の
フォトマスクの各パターンの目合わせずれをＸ方向、Ｙ
方向及びθ１方向にそれぞれ測定することができる。こ
れにより、θ１方向に目合わせ精度が厳しく要求される
半導体装置の製造においても、高精度の目合わせが実現
できる。したがって、θ方向におけるパターン設計のマ
ージンを小さくでき、半導体装置の高集積化を図る上で
有利となる。また、θ１方向の目合わせも光学顕微鏡の
観察により一目で確認できるため、迅速な目合わせが可
能となる。
【００１８】図２は本発明の第２の実施形態を示す図で
あり、図１と等価な部分には同一符号を付してある。こ
の実施形態ではＹ方向には同じでＸ方向には逆の方向に
傾斜したθ２方向に沿って被目合わせマーク４Ａと目合
わせマーク４Ｂで構成されるθ２ノギス４を配設した例
であり、このθ２方向が図１のθ１方向と異なるほかは
他の構成は同じであり、図１の実施形態と同様にθ２方
向の目合わせずれを微細な測定単位で迅速に測定するこ
とができ、迅速な目合わせが可能となる。
あり、図１と等価な部分には同一符号を付してある。こ
の実施形態ではＹ方向には同じでＸ方向には逆の方向に
傾斜したθ２方向に沿って被目合わせマーク４Ａと目合
わせマーク４Ｂで構成されるθ２ノギス４を配設した例
であり、このθ２方向が図１のθ１方向と異なるほかは
他の構成は同じであり、図１の実施形態と同様にθ２方
向の目合わせずれを微細な測定単位で迅速に測定するこ
とができ、迅速な目合わせが可能となる。
【００１９】また、図３は本発明の第３の実施形態を示
す図であり、Ｘノギス１及びＹノギス２と共にθ１ノギ
ス３とθ２ノギス４を併せて配設し、互いに直交するθ
１方向とθ２方向の目合わせをも同時に行うことができ
るように構成したものである。この実施形態では、θ１
ノギス３とθ２ノギス４の各目盛りは、それぞれ図１、
図２に示された各ノギスの目盛りをＹ方向に平行移動す
ることにより、θ１方向、θ２方向に所定のピッチ間隔
を有してＸ方向に配列されているが、その原理は前記各
実施形態と全く同じであり、θ１方向とθ２方向の目合
わせずれを同様にして測定することができる。したがっ
て、Ｘ方向、Ｙ方向、θ１方向、θ２方向の各目合わせ
ずれを迅速にかつ高精度で測定することができる。ま
た、このようにθ１ノギスとθ２ノギスの各目盛りをＸ
方向に配列することで、θ１及びθ２ノギスのＹ方向の
長さを短くでき、目合わせマーク全体が占める占有面積
を極力小さくでき、半導体装置の高集積化に対応でき
る。また、θ１ノギスとθ２ノギスを並べて配置してい
るため、θ１方向とθ２方向の目合わせずれを対比観察
することができ、観察作業効率を向上することも可能で
ある。
す図であり、Ｘノギス１及びＹノギス２と共にθ１ノギ
ス３とθ２ノギス４を併せて配設し、互いに直交するθ
１方向とθ２方向の目合わせをも同時に行うことができ
るように構成したものである。この実施形態では、θ１
ノギス３とθ２ノギス４の各目盛りは、それぞれ図１、
図２に示された各ノギスの目盛りをＹ方向に平行移動す
ることにより、θ１方向、θ２方向に所定のピッチ間隔
を有してＸ方向に配列されているが、その原理は前記各
実施形態と全く同じであり、θ１方向とθ２方向の目合
わせずれを同様にして測定することができる。したがっ
て、Ｘ方向、Ｙ方向、θ１方向、θ２方向の各目合わせ
ずれを迅速にかつ高精度で測定することができる。ま
た、このようにθ１ノギスとθ２ノギスの各目盛りをＸ
方向に配列することで、θ１及びθ２ノギスのＹ方向の
長さを短くでき、目合わせマーク全体が占める占有面積
を極力小さくでき、半導体装置の高集積化に対応でき
る。また、θ１ノギスとθ２ノギスを並べて配置してい
るため、θ１方向とθ２方向の目合わせずれを対比観察
することができ、観察作業効率を向上することも可能で
ある。
【００２０】ここで、前記各実施形態ではθ１方向、θ
２方向はＸ方向及びＹ方向に４５°で傾斜している例を
示しているが、これ以外の角度、例えばＸ方向に対して
３０°、６０°で傾斜される場合においても本発明を同
様に適用できる。また、各θノギスの目盛りはＹ方向に
並べて配置することも可能である。また、場合によって
は、Ｘノギスの目盛りをＹ方向に並べて配置し、Ｙノギ
スの目盛りをＸ方向に並べて配置するように構成しても
よく、ウェハにおけるスペースの大きさと形状に合わせ
て適宜に配列を変更することが可能である。また、各ノ
ギスの目盛りのピッチや本数は前記実施形態の値に限ら
れるものでないことは言うまでもない。
２方向はＸ方向及びＹ方向に４５°で傾斜している例を
示しているが、これ以外の角度、例えばＸ方向に対して
３０°、６０°で傾斜される場合においても本発明を同
様に適用できる。また、各θノギスの目盛りはＹ方向に
並べて配置することも可能である。また、場合によって
は、Ｘノギスの目盛りをＹ方向に並べて配置し、Ｙノギ
スの目盛りをＸ方向に並べて配置するように構成しても
よく、ウェハにおけるスペースの大きさと形状に合わせ
て適宜に配列を変更することが可能である。また、各ノ
ギスの目盛りのピッチや本数は前記実施形態の値に限ら
れるものでないことは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の目合わせマ
ークは、Ｘ方向の目合わせを測定するＸノギスと、Ｙ方
向の目合わせを測定するＹノギスと、Ｘ方向とＹ方向の
両方に対して傾斜されたθ方向の目合わせを測定するθ
ノギスとで構成され、前記θノギスはθ方向に配列され
た複数本の目盛りで構成され、あるいは、θ方向に所定
のピッチ間隔を有してＸ方向またはＹ方向に配列された
複数本の目盛りで構成されているので、Ｘ方向とＹ方向
の目合わせずれを光学顕微鏡等により観察して容易に測
定できることは勿論のこと、θノギスを同様に観察する
ことでθ方向の目合わせずれを迅速にしかも高精度で測
定することができる。これにより、θ方向の目合わせ精
度が厳しく要求される半導体装置での目合わせずれを高
精度に測定でき、θ方向の設計マージンクを小さくし、
半導体装置の高集積化を図ることができる。
ークは、Ｘ方向の目合わせを測定するＸノギスと、Ｙ方
向の目合わせを測定するＹノギスと、Ｘ方向とＹ方向の
両方に対して傾斜されたθ方向の目合わせを測定するθ
ノギスとで構成され、前記θノギスはθ方向に配列され
た複数本の目盛りで構成され、あるいは、θ方向に所定
のピッチ間隔を有してＸ方向またはＹ方向に配列された
複数本の目盛りで構成されているので、Ｘ方向とＹ方向
の目合わせずれを光学顕微鏡等により観察して容易に測
定できることは勿論のこと、θノギスを同様に観察する
ことでθ方向の目合わせずれを迅速にしかも高精度で測
定することができる。これにより、θ方向の目合わせ精
度が厳しく要求される半導体装置での目合わせずれを高
精度に測定でき、θ方向の設計マージンクを小さくし、
半導体装置の高集積化を図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の目合わせマークの構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の目合わせマークの構
成図である。
成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の目合わせマークの構
成図である。
成図である。
【図４】従来の目合わせマークの構成図である。
【図５】従来のθ方向に目合わせ精度が要求される半導
体装置のパターンの一例を示す図である。
体装置のパターンの一例を示す図である。
１ Ｘノギス ２ Ｙノギス ３ θ１ノギス ４ θ２ノギス １Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ 被目合わせマーク １Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ 目合わせマーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 1/08 - 1/16
Claims (7)
- 【請求項１】 一のフォトマスクに形成された第１の目
合わせマークと、他のフォトマスクに形成された第２の
目合わせマークとを相対比較して両フォトマスクの目合
わせを行うための目合わせマークにおいて、前記第１の
目合わせマークと第２の目合わせマークとはそれぞれＸ
方向の目合わせを測定するＸノギスと、Ｙ方向の目合わ
せを測定するＹノギスと、Ｘ方向とＹ方向の両方に対し
て傾斜されたθ方向の目合わせを測定するθノギスとで
構成され、前記θノギスは前記θ方向に配列された複数
本の目盛りで構成されていることを特徴とするフォトマ
スクの目合わせマーク。 - 【請求項２】 一のフォトマスクに形成された第１の目
合わせマークと、他のフォトマスクに形成された第２の
目合わせマークとを相対比較して両フォトマスクの目合
わせを行うための目合わせマークにおいて、前記第１の
目合わせマークと第２の目合わせマークとはそれぞれＸ
方向の目合わせを測定するＸノギスと、Ｙ方向の目合わ
せを測定するＹノギスと、Ｘ方向とＹ方向の両方に対し
て傾斜されたθ方向の目合わせを測定するθノギスとで
構成され、前記θノギスは前記θ方向に所定のピッチ間
隔を有して前記Ｘ方向またはＹ方向に配列された複数本
の目盛りで構成されていることを特徴とするフォトマス
クの目合わせマーク。 - 【請求項３】 前記ＸノギスはＸ方向に配列された複数
本の目盛りで構成され、前記ＹノギスはＹ方向に配列さ
れた複数本の目盛りで構成されている請求項１または２
に記載のフォトマスクの目合わせマーク。 - 【請求項４】 前記θノギスは、それぞれ異なる傾斜角
のθ方向の目合わせを測定する複数のθノギスで構成さ
れる請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトマスク
の目合わせマーク。 - 【請求項５】 前記第１の目合わせマークと、前記第２
の目合わせマークとは目盛りの幅寸法が相違され、両マ
ークの重なり位置が観察可能に構成されてなる請求項１
ないし４のいずれかに記載のフォトマスクの目合わせマ
ーク。 - 【請求項６】 前記第１の目合わせマークが先のフォト
マスク工程で用いられるフォトマスクに形成され、前記
第２の目合わせマークが後のフォトマスク工程で用いら
れるフォトマスクに形成されてなる請求項１ないし５の
いずれかに記 載のフォトマスクの目合わせマーク。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の目
合わせマークが設けられた半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32931195A JP2870461B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置 |
| TW085115508A TW410457B (en) | 1995-12-18 | 1996-12-16 | Misergistration detecting marks for pattern formed on semiconductor substrate |
| US08/767,846 US5721619A (en) | 1995-12-18 | 1996-12-17 | Misregistration detecting marks for pattern formed on semiconductor substrate |
| KR1019960067276A KR100242503B1 (ko) | 1995-12-18 | 1996-12-18 | 반도체 기판에 형성된 패턴의 오정렬 검출 마크 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32931195A JP2870461B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166866A JPH09166866A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2870461B2 true JP2870461B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=18220048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32931195A Expired - Lifetime JP2870461B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2870461B2 (ja) |
| KR (1) | KR100242503B1 (ja) |
| TW (1) | TW410457B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3169068B2 (ja) * | 1997-12-04 | 2001-05-21 | 日本電気株式会社 | 電子線露光方法及び半導体ウエハ |
| JP2000133576A (ja) * | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Nec Corp | 位置ずれ計測マーク及び位置ずれ計測方法 |
| US6833221B2 (en) * | 2001-01-05 | 2004-12-21 | Litel Instruments | Method and apparatus for proper ordering of registration data |
| US7001830B2 (en) * | 2003-09-02 | 2006-02-21 | Advanced Micro Devices, Inc | System and method of pattern recognition and metrology structure for an X-initiative layout design |
| JP4882354B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2012-02-22 | 株式会社ニコン | アライメント調整方法、アライメントマークの形成方法、基材、及び透過型光学素子の製造方法 |
| US7898662B2 (en) * | 2006-06-20 | 2011-03-01 | Asml Netherlands B.V. | Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization |
| NL1036476A1 (nl) * | 2008-02-01 | 2009-08-04 | Asml Netherlands Bv | Alignment mark and a method of aligning a substrate comprising such an alignment mark. |
| KR102052307B1 (ko) * | 2011-11-09 | 2019-12-04 | 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 | 전계 효과 트랜지스터 구조 및 관련된 무선-주파수 스위치 |
| CN102723294B (zh) * | 2012-06-20 | 2015-04-22 | 上海华力微电子有限公司 | 一种检测接触孔和多晶硅栅极对准度的方法 |
| US9257351B2 (en) | 2013-08-15 | 2016-02-09 | Globalfoundries Inc. | Metrology marks for bidirectional grating superposition patterning processes |
| US9059102B2 (en) | 2013-08-15 | 2015-06-16 | International Business Machines Corporation | Metrology marks for unidirectional grating superposition patterning processes |
| US9653404B1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-05-16 | United Microelectronics Corp. | Overlay target for optically measuring overlay alignment of layers formed on semiconductor wafer |
| JP2021511532A (ja) * | 2018-01-12 | 2021-05-06 | ケーエルエー コーポレイション | 傾斜周期構造を有する計測ターゲット及び方法 |
| US20210362509A1 (en) * | 2018-07-02 | 2021-11-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Alignment patterns |
| US11182892B2 (en) * | 2019-09-16 | 2021-11-23 | Kla Corporation | Periodic semiconductor device misregistration metrology system and method |
| CN112731778B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-08-02 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种半导体套刻精度的控制方法及叠层标记 |
| WO2021158255A1 (en) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | Kla Corporation | Non-orthogonal target and method for using the same in measuring misregistration of semiconductor devices |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7606548A (nl) * | 1976-06-17 | 1977-12-20 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het uitrichten van een i.c.-patroon ten opzichte van een halfgelei- dend substraat. |
| JPS57148347A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Jeol Ltd | Measurement of connection accuracy for electron beam exposure |
| US4669866A (en) * | 1985-01-28 | 1987-06-02 | Phillips Edward H | Step-and-repeat alignment and exposure system and method therefore |
| JPS6366846U (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-06 | ||
| JPH01193743A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-03 | Nec Kyushu Ltd | レチクルマスク |
| DE69120989D1 (de) * | 1990-03-12 | 1996-08-29 | Fujitsu Ltd | Ausrichtungsmarke, insbesondere für Halbleiter |
| US5407763A (en) * | 1992-05-28 | 1995-04-18 | Ceridian Corporation | Mask alignment mark system |
| US5596413A (en) * | 1995-08-17 | 1997-01-21 | Lucent Technologies Inc. | Sub-micron through-the-lens positioning utilizing out of phase segmented gratings |
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-
1995
- 1995-12-18 JP JP32931195A patent/JP2870461B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-12-16 TW TW085115508A patent/TW410457B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-12-17 US US08/767,846 patent/US5721619A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-18 KR KR1019960067276A patent/KR100242503B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| US5721619A (en) | 1998-02-24 |
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