JP3511552B2 - 重ね合わせ測定マークおよび測定方法 - Google Patents
重ね合わせ測定マークおよび測定方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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Description
晶パネル製造時に用いられる重ね合わせ測定マークおよ
び測定方法に関するものである。
現在0.3μm以下のデザインルールで256Mビット
のDRAMが開発されている。このような超微細半導体
デバイスのながでリソグラフィープロセスは最も重要な
ものである。リソグラフィープロセスでは、高い解像性
と高い重ね合わせ精度が求められている。解像性に関し
ては、ステッパの光源として365nmのi線から24
8nmのフッ化クリプトンのエキシマレーザーが用いら
れるようになってきた。また輪帯照明法に代表されるよ
うな変形照明法により高解像度を得る努力がなされてい
る。
題となっているのは、重ね合わせ精度の確保である。以
下図を用いてこの重ね合わせ精度について説明する。図
4は代表的なメモリ半導体のメモリセル部分の構造の模
式図である。ワード線21を形成した後ビット線22を
形成する。そしてワード線21とビット線22に囲まれ
た部分に容量蓄積電極の為のコンタクトホール23を形
成する。コンタクトホール23を形成する際にマスク合
わせずれによりワード線21あるいはビット線22と接
触するとその半導体は不良品となる。また半導体装置の
微細化によりコンタクトホール23とワード線21、ビ
ット線22との間隔(アライメントマージン)は0.1
μm程度となっている。このためリソグラフィー工程に
おいて、先行ウェハの処理を行い、マスクの重ね合わせ
ずれを測定し補正することが行われている。この重ね合
わせ測定のためのマークとして一般には図5の様なボッ
クスインボックスマークが用いられている。このマーク
は例えば外側のボックス24を被アライメント層である
下地で形成し、内側のボックス25をレジストで形成す
る。そして両者のずれを測定することでマスクの重ね合
わせずれを測定することができる。
合わせ測定マークの大きさは、外側のボックス24が2
0から30μmの方形で、内側のボックス25が10か
ら20μmの方形である。あるいは測定精度向上のため
図6に示すような棒状のパターンで囲んだマーク26が
用いられることもある。この場合棒状パターンの幅W
は、数μm以上である。
する工程の回路パターンの大きさは1μm以下であり、
現在では0.3μmから0.5μmが代表的な寸法とな
っている。発明者の実験によると、このようなサブミク
ロンのパターンと10μmを越えるパターンとの間に、
結像位置の差が存在することが確認された。またパター
ンのサイズ・ピッチによりこの結像位置が変化していく
ことや、変形照明法を用いたときに特に大きな差が認め
られた。これは露光に用いられるステッパの投影レンズ
の収差によるものであることを、シミュレーション等に
より確認した。すなわち現在、一般的に用いられている
ボックスパターンや、数μmの棒状パターンでは実際の
回路パターンの重ね合わせずれを正確に測定できていな
いことになる。実際にボックスパターンで重ね合わせず
れがほぼ0μmであると測定された回路間で、電気的に
回路間の重ね合わせを測定したところ約0.04μmの
ずれが確認された。
に鑑み、実際の回路パターンの重ね合わせずれを正確に
測定できる重ね合わせ測定用マークおよび測定方法を提
供することである。
せ測定マークは、半導体装置あるいは液晶パネルの製造
工程における第一の回路パターンと第二の回路パターン
の重ね合わせずれを測定する重ね合わせ測定マークであ
って、前記第一の回路パターンの設計ルールと同じ寸法
を有する線状、あるいは幅状のパターンを、複数本配置
した線/幅パターンによる第一の重ね合わせ測定マーク
と、前記第二の回路パターンの設計ルールと同じ寸法を
有する線状、あるいは幅状のパターンを、複数本配置し
た線/幅パターンによる第二の重ね合わせ測定マークと
を備え、前記第一の回路パターンと前記第一の重ね合わ
せ測定マークとが同じ層に形成されており、前記第二の
回路パターンと前記第二の重ね合わせ測定マークとが同
じ層に形成されており、前記第一および前記第二の重ね
合わせ測定マークの線/幅パターンは、これらの線/幅
パターンと同時に形成される前記第一および前記第二の
回路パターンのうちの主要なパターンのピッチと同じピ
ッチで、線/幅が配置されていることを特徴とするもの
である。
ークは、例えば光学式重ね合わせ装置を用いて第一の重
ね合わせ測定マークと第二の重ね合わせ測定マークとの
位置の差を検出することにより第一の回路パターンと第
二の回路パターンの位置ずれを検出することができる。
この場合、重ね合わせ測定マークが、実際の回路パター
ンの設計ルールと同じ寸法を有する線状、あるいは幅状
のパターンを複数本配置した線/幅パターンによるもの
であるので、露光の際に結像位置の差がさらに生じ難
く、実際の回路パターンの重ね合わせずれをさらに正確
に測定することができる。特に、第一および第二の重ね
合わせ測定マークの線/幅パターンは、第一および第二
の回路パターンのうちの主要なパターンのピッチと同じ
ピッチで、線/幅が配置されているので、主要なパター
ンの重ね合わせずれを正確に測定でき、測定精度が向上
する。
請求項1において、第一および第二の重ね合わせ測定マ
ークが、0.2μmから1.0μmの線状、あるいは幅
状のパターンを複数本配置した線/幅パターンにより構
成されている。このように、第一および第二の重ね合わ
せ測定マークを、0.2μmから1.0μmの線状、あ
るいは幅状のパターンにより構成することにより、一般
に重ね合わせ測定を必要とする1μm以下の大きさの回
路パターンに対応できる。
定マークおよび測定方法を図1に基づいて説明する。図
1はこの参考例の重ね合わせ測定マークを示す平面図で
ある。図中の1は第一の回路パターンを形成した層によ
る第一の重ね合わせ測定マークである。この第一の重ね
合わせ測定マーク1は、第一の回路パターンの設計ルー
ルと同じ0.5μmの線状パターンで形成してある。ま
た、2は第二の回路パターンを形成した層による第二の
重ね合わせ測定マークである。この第二の重ね合わせ測
定マーク2は、第二の回路パターンの設計ルールである
0.4μmの線状パターンで形成してある。これらのマ
ーク1,2を用いて、第一の重ね合わせ測定マーク1
と、第二の重ね合わせ測定マークとの位置の差を検出す
ることにより、第一の回路パターンと第二の回路パター
ンの位置ずれを検出する。
について説明する。第一のパターンとして例えば0.5
μmのデザインルールを持つ回路パターンをフォトリソ
グラフィーによりレジストパターンとして形成する。そ
の後、例えばフォトエッチングにより第一の回路パター
ンを形成後、例えば層間絶縁膜などを形成する。つぎ
に、第二のパターンとして例えば0.4μmのデザイン
ルールを持つ回路パターンをフォトリソグラフィーによ
りレジストパターンとして形成する。そして、これら第
一と第二の回路パターン間の重ね合わせを測定する。
て第一と第二の重ね合わせ測定マーク1,2の重ね合わ
せずれを測定したところ0.030μmであった。この
回路間のずれを電気的に測定したところ0.034μm
であり、非常によい一致を示した。また測定再現性は
0.003μmであり問題はなかった。一方、従来のボ
ックスマークでは0.068μmのずれであった。
定マーク1と第二の重ね合わせ測定マーク2との位置の
差を検出することにより第一の回路パターンと第二の回
路パターンの位置ずれを検出することができる。この場
合、重ね合わせ測定マーク1,2が、実際の回路パター
ンの設計ルールと同じ寸法を有する線状のパターンであ
るので、露光の際に結像位置の差が生じ難く、実際の回
路パターンの重ね合わせずれを正確に測定することがで
きる。
ーク1,2を、0.2μmから1.0μmの線状のパタ
ーンにより構成することにより、一般に重ね合わせ測定
を必要とする1μm以下の大きさの回路パターンに対応
できる。この発明の第1の実施の形態を図2に基づいて
説明する。図2はこの実施の形態の重ね合わせ測定マー
クを示す平面図である。図中の3は第一の回路パターン
を形成した層による重ね合わせ測定マークである。この
重ね合わせ測定マーク3は第一の回路パターンのルール
と同じ0.4μmの線状パターンを例えば3本の線パタ
ーンを0.4μm間隔で形成してある。4は第二の回路
パターンを形成した層による第二の重ね合わせ測定マー
クである。この第二の重ね合わせ測定マーク4は第二の
回路パターンのルールである0.4μmの線状パターン
を例えば3本の線パターンを0.4μm間隔で形成して
ある。また、第一および第二の重ね合わせ測定マーク
3,4の線パターンは、第一および第二の回路パターン
のうちの主要なパターンのピッチと同じピッチで、線を
配置する。これらのマーク3,4を用いて、参考例と同
様に第一回路パターンと第二の回路パターンの重ね合わ
せずれを測定する。
方法について説明する。第一のパターンとして例えば
0.4μmのデザインルールを持つメモリセルのパター
ンをフォトリソグラフィーによりレジストパターンとし
て形成する。このメモリーセルは0.8μmピッチの周
期パターンを有している。その後、例えばフォトエッチ
ングにより第一の回路パターンを形成後、例えば層間絶
縁膜などを形成する。そして、第二のパターンとして例
えば0.4μmのデザインルールを持つメモリーセルの
回路パターンをフォトリソグラフィーによりレジストパ
ターンとして形成する。このメモリーセルも第一のパタ
ーンと同様に0.8μmピッチの周期パターンを有して
いる。そして、これら第一と第二の回路パターン間の重
ね合わせを測定する。
て第一と第二の重ね合わせ測定マーク3,4の重ね合わ
せずれを測定した。この時3本の線パターンの内中央の
線パターンの位置を検出するように測定した結果0.0
32μmであった。この回路間のずれを電気的に測定し
たところ0.034μmであり、非常によい一致を示し
た。この実施の形態では、0.4μmのパターンを3本
用いたがこれは2本から7本程度で有れば何本でもかま
わない。
してもよい。すなわち、必要なパターンをレジストとし
て残したものを線、抜いたものを幅とし、幅パターンの
場合には線の間隔の重ね合わせずれを測定する。この実
施の形態によれば、第一の重ね合わせ測定マーク3と第
二の重ね合わせ測定マーク4との位置の差を検出するこ
とにより第一の回路パターンと第二の回路パターンの位
置ずれを検出することができる。この場合、重ね合わせ
測定マーク3,4が、実際の回路パターンの設計ルール
と同じ寸法を有する線状のパターンを複数本配置した線
パターンによるものであるので、露光の際に結像位置の
差がさらに生じ難く、実際の回路パターンの重ね合わせ
ずれをさらに正確に測定することができる。
ークの線パターンは、第一および第二の回路パターンの
うちの主要なパターンのピッチと同じピッチで、線を配
置することにより、主要なパターンの重ね合わせずれを
正確に測定でき、測定精度が向上する。なお、特許請求
の範囲に記載された発明は上記実施の形態に限られるも
のではない。例えば、第1の実施の形態では、図2に示
したように囲み状のパターンを用いたが、図3に示すよ
うに、棒状のパターン5であってもかまわない。また、
0.2μm以下のパターンを有する回路パターンを形成
する場合にはその寸法に応じた寸法のパターンを使用で
きることはいうまでもない。
定マークによれば、第一の重ね合わせ測定マークと第二
の重ね合わせ測定マークとの位置の差を検出することに
より第一の回路パターンと第二の回路パターンの位置ず
れを検出することができる。この場合、重ね合わせ測定
マークが、実際の回路パターンの設計ルールと同じ寸法
を有する線状、あるいは幅状のパターンを複数本配置し
た線/幅パターンによるものであるので、露光の際に結
像位置の差がさらに生じ難く、実際の回路パターンの重
ね合わせずれをさらに正確に測定することができる。特
に、第一および第二の重ね合わせ測定マークの線/幅パ
ターンは、第一および第二の回路パターンのうちの主要
なパターンのピッチと同じピッチで、線/幅が配置され
ているので、主要なパターンの重ね合わせずれを正確に
測定でき、測定精度が向上する。その結果、測定精度の
向上および製品歩留りの向上の効果がある。
せ測定マークを、0.2μmから1.0μmの線状、あ
るいは幅状のパターンにより構成することにより、一般
に重ね合わせ測定を必要とする1μm以下の大きさの回
路パターンに対応できる。
す平面図である。
マークを示す平面図である。
の変形例を示す平面図である。
である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体装置あるいは液晶パネルの製造工
程における第一の回路パターンと第二の回路パターンの
重ね合わせずれを測定する重ね合わせ測定マークであっ
て、 前記第一の回路パターンの設計ルールと同じ寸法を有す
る線状、あるいは幅状のパターンを、複数本配置した線
/幅パターンによる第一の重ね合わせ測定マークと、 前記第二の回路パターンの設計ルールと同じ寸法を有す
る線状、あるいは幅状のパターンを、複数本配置した線
/幅パターンによる第二の重ね合わせ測定マークとを備
え、 前記第一の回路パターンと前記第一の重ね合わせ測定マ
ークとが同じ層に形成されており、前記第二の回路パタ
ーンと前記第二の重ね合わせ測定マークとが同じ層に形
成されており、前記第一および前記第二の重ね合わせ測
定マークの線/幅パターンは、これらの線/幅パターン
と同時に形成される前記第一および前記第二の回路パタ
ーンのうちの主要なパターンのピッチと同じピッチで、
線/幅が配置されていることを特徴とする重ね合わせ測
定マーク。 - 【請求項2】 前記第一および前記第二の重ね合わせ測
定マークが、0.2μmから1.0μmの線状、あるい
は幅状のパターンを、複数本配置した線/幅パターンに
より構成されている請求項1記載の重ね合わせ測定マー
ク。
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JP20801796A JP3511552B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 重ね合わせ測定マークおよび測定方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20801796A JP3511552B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 重ね合わせ測定マークおよび測定方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1050583A JPH1050583A (ja) | 1998-02-20 |
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JP20801796A Expired - Fee Related JP3511552B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 重ね合わせ測定マークおよび測定方法 |
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