JP3516546B2 - 重ね合せ誤差の低減方法 - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、重ね合せ誤差の
低減方法に関し、より特定的には、半導体装置の製造工
程中の露光工程における重ね合せ誤差の低減方法に関す
る。
低減方法に関し、より特定的には、半導体装置の製造工
程中の露光工程における重ね合せ誤差の低減方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体パターンの微細化に伴ってフォト
リソグラフィー工程における重ね合せ精度への要求は益
々厳しくなってきている。たとえば、６４ＭＤＲＡＭ
（Dynamic Random Access Memory）の設計上の最小寸法
を意味するデザインルールは０．３０〜０．３５μｍ程
度である。このデザインルールに要求される重ね合せ精
度は０．０８μｍ以下である。
リソグラフィー工程における重ね合せ精度への要求は益
々厳しくなってきている。たとえば、６４ＭＤＲＡＭ
（Dynamic Random Access Memory）の設計上の最小寸法
を意味するデザインルールは０．３０〜０．３５μｍ程
度である。このデザインルールに要求される重ね合せ精
度は０．０８μｍ以下である。
【０００３】図３は、従来の露光装置を示した斜視図で
ある。図３を参照して、従来の露光装置では、Ｘ−Ｙ方
向に移動可能なウェハステージ１００上にウェハ１０１
が配置されている。また、ウェハ１０１の上方には縮小
投影レンズ１０３が設けられており、縮小投影レンズ１
０３の上方にはパターン層が形成されたレチクル１０４
が設置されている。このような構成を有する露光装置を
用いてレチクル１０４のパターン像に対応するパターン
をウェハ１０１の表面に形成する。１回の露光によって
ウェハ１０１上にはレチクル１０４のパターン像に対応
する１つのパターンを有する１つのショット１０２が形
成され、露光を繰返すことによってウェハ１０１上に複
数のショット１０２が形成される。
ある。図３を参照して、従来の露光装置では、Ｘ−Ｙ方
向に移動可能なウェハステージ１００上にウェハ１０１
が配置されている。また、ウェハ１０１の上方には縮小
投影レンズ１０３が設けられており、縮小投影レンズ１
０３の上方にはパターン層が形成されたレチクル１０４
が設置されている。このような構成を有する露光装置を
用いてレチクル１０４のパターン像に対応するパターン
をウェハ１０１の表面に形成する。１回の露光によって
ウェハ１０１上にはレチクル１０４のパターン像に対応
する１つのパターンを有する１つのショット１０２が形
成され、露光を繰返すことによってウェハ１０１上に複
数のショット１０２が形成される。
【０００４】従来の露光装置における露光時の位置合せ
は、ウェハ１０１上に前工程で形成された層パターン
（図示せず）のショット１０２の配列に従ってウェハス
テージ１００を移動することにより行なう。このショッ
ト１０２の配列の認識方法として従来一般的に用いられ
ている方法にＥＧＡ（Enhanced Global Alignment ）方
式がある。このＥＧＡ方式では、ウェハ１０１のショッ
ト１０２のうち、いくつかのショット１０２の配置状態
をそのショット１０２内に設けられた位置合せ用マーク
（アライメントマーク）を測定して求める。これによ
り、その他のすべてのショット１０２の配列状態を調べ
る。そしてこれに基づき重ね合せ露光を行なう。
は、ウェハ１０１上に前工程で形成された層パターン
（図示せず）のショット１０２の配列に従ってウェハス
テージ１００を移動することにより行なう。このショッ
ト１０２の配列の認識方法として従来一般的に用いられ
ている方法にＥＧＡ（Enhanced Global Alignment ）方
式がある。このＥＧＡ方式では、ウェハ１０１のショッ
ト１０２のうち、いくつかのショット１０２の配置状態
をそのショット１０２内に設けられた位置合せ用マーク
（アライメントマーク）を測定して求める。これによ
り、その他のすべてのショット１０２の配列状態を調べ
る。そしてこれに基づき重ね合せ露光を行なう。
【０００５】従来、ＥＧＡ方式を用いて露光を行なった
後、ショット１０２のずれ量を重ね合せ検査装置を用い
て計測していた。このずれ量は、図４に示すようなＸ，
Ｙ方向のシフト量（オフセット量）を意味する。このず
れ量の測定では、まず予めショット１０２内の４隅に重
ね合せずれ検査用マーク（図示せず）を配置しておく。
そして、前工程で形成された第１層パターンの第１の重
ね合せずれ検査マークと、その上の第２層上に形成され
た第２レジストパターンの第２の重ね合せずれ検査マー
クとの相対的なずれ量をＣＣＤカメラを用いて画像処理
する。これによってずれ量を求める。ショット１０２の
ずれ量として、従来ではショット１０２の４隅のずれ量
の平均値を用いていた。
後、ショット１０２のずれ量を重ね合せ検査装置を用い
て計測していた。このずれ量は、図４に示すようなＸ，
Ｙ方向のシフト量（オフセット量）を意味する。このず
れ量の測定では、まず予めショット１０２内の４隅に重
ね合せずれ検査用マーク（図示せず）を配置しておく。
そして、前工程で形成された第１層パターンの第１の重
ね合せずれ検査マークと、その上の第２層上に形成され
た第２レジストパターンの第２の重ね合せずれ検査マー
クとの相対的なずれ量をＣＣＤカメラを用いて画像処理
する。これによってずれ量を求める。ショット１０２の
ずれ量として、従来ではショット１０２の４隅のずれ量
の平均値を用いていた。
【０００６】従来の重ね合せ検査装置による上記のよう
な検査の結果、すべてのショット１０２が一様に同一方
向へずれている場合には、露光時のＥＧＡの際に予めオ
フセット量の補正を行なう必要があったことがわかる。
このように、ＥＧＡ方式では、位置合せ用マーク（アラ
イメントマーク）の位置やレチクルの製造誤差によっ
て、ＥＧＡ方式による測定結果に対して補正が必要であ
る。この補正値を露光装置内露光条件設定ファイル内に
フィードバックしておけば、次回これと同一工程の露光
時にはオフセット誤差を０にすることが可能となる。
な検査の結果、すべてのショット１０２が一様に同一方
向へずれている場合には、露光時のＥＧＡの際に予めオ
フセット量の補正を行なう必要があったことがわかる。
このように、ＥＧＡ方式では、位置合せ用マーク（アラ
イメントマーク）の位置やレチクルの製造誤差によっ
て、ＥＧＡ方式による測定結果に対して補正が必要であ
る。この補正値を露光装置内露光条件設定ファイル内に
フィードバックしておけば、次回これと同一工程の露光
時にはオフセット誤差を０にすることが可能となる。
【０００７】次に、図５を用いて従来の補正値の算出お
よびフィードバック方法について説明する。
よびフィードバック方法について説明する。
【０００８】図５を参照して、まず、Ｓ１（ステップ
１）において半導体基板（図示せず）上に第１層を形成
する。次にＳ２において第１層上に第１レジストを塗布
する。さらにＳ３において塗布した第１レジストを第１
露光装置を用いて露光する。Ｓ４においてその露光した
第１レジストを現像することにより第１レジストパター
ンを形成する。Ｓ５において、第１レジストパターンを
マスクとしてその下の第１層をエッチングすることによ
ってパターニングして第１層パターンを形成する。次に
Ｓ６において第１層パターン上に第２層を形成する。さ
らにＳ７において第２層上に第２レジストを塗布する。
Ｓ８において第２レジストを第２露光装置を用いて露光
する。Ｓ９において、露光した第２レジストを現像する
ことによって第２レジストパターンを形成する。
１）において半導体基板（図示せず）上に第１層を形成
する。次にＳ２において第１層上に第１レジストを塗布
する。さらにＳ３において塗布した第１レジストを第１
露光装置を用いて露光する。Ｓ４においてその露光した
第１レジストを現像することにより第１レジストパター
ンを形成する。Ｓ５において、第１レジストパターンを
マスクとしてその下の第１層をエッチングすることによ
ってパターニングして第１層パターンを形成する。次に
Ｓ６において第１層パターン上に第２層を形成する。さ
らにＳ７において第２層上に第２レジストを塗布する。
Ｓ８において第２レジストを第２露光装置を用いて露光
する。Ｓ９において、露光した第２レジストを現像する
ことによって第２レジストパターンを形成する。
【０００９】この後、Ｓ１０において、第１層パターン
と第２レジストパターンとの重ね合せずれ量を４点（シ
ョットの４隅）で測定する。Ｓ１１において、測定した
４点の各ずれ量の少なくともいずれかが所定の値以上で
あるかどうかを判定する。各ずれ量のいずれもが所定の
値以下の場合にはＳ１２に進み、第２レジストパターン
をマスクとして下層の第２層をエッチングすることによ
って第２層パターンを形成する。
と第２レジストパターンとの重ね合せずれ量を４点（シ
ョットの４隅）で測定する。Ｓ１１において、測定した
４点の各ずれ量の少なくともいずれかが所定の値以上で
あるかどうかを判定する。各ずれ量のいずれもが所定の
値以下の場合にはＳ１２に進み、第２レジストパターン
をマスクとして下層の第２層をエッチングすることによ
って第２層パターンを形成する。
【００１０】一方、Ｓ１１において各ずれ量の少なくと
もいずれかが所定の値以上と判断された場合には補正値
の算出と第２レジストの再形成を行なう。まず、補正値
の算出法としては、Ｓ１５に示すように、測定した４点
のずれ量の平均値を求める。そしてその求めた補正値を
Ｓ８における第２露光装置にフィードバックする。この
後、第２レジストの再形成を行なう。第２レジストの再
形成工程では、まずＳ１４において第２レジストパター
ンを除去した後、Ｓ７において再び新たな第２レジスト
の塗布を行なう。
もいずれかが所定の値以上と判断された場合には補正値
の算出と第２レジストの再形成を行なう。まず、補正値
の算出法としては、Ｓ１５に示すように、測定した４点
のずれ量の平均値を求める。そしてその求めた補正値を
Ｓ８における第２露光装置にフィードバックする。この
後、第２レジストの再形成を行なう。第２レジストの再
形成工程では、まずＳ１４において第２レジストパター
ンを除去した後、Ｓ７において再び新たな第２レジスト
の塗布を行なう。
【００１１】このようにして、従来では、第１層パター
ンと第２レジストパターンとの重ね合せずれ量が所定の
値より大きい場合に、補正値を算出して第２露光装置に
フィードバックするとともに、ＮＧとなったレジストパ
ターンを除去して新たな第２レジストを塗布して新たな
第２レジストパターンを形成していた。
ンと第２レジストパターンとの重ね合せずれ量が所定の
値より大きい場合に、補正値を算出して第２露光装置に
フィードバックするとともに、ＮＧとなったレジストパ
ターンを除去して新たな第２レジストを塗布して新たな
第２レジストパターンを形成していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の複数
の層を露光する方法では、前工程のパターン形成時（第
１レジストパターン形成時）に用いる露光装置（第１露
光装置）と、次工程のパターン形成時（第２レジストパ
ターン形成時）の露光時に用いる露光装置（第２露光装
置）とで異なる場合がある。
の層を露光する方法では、前工程のパターン形成時（第
１レジストパターン形成時）に用いる露光装置（第１露
光装置）と、次工程のパターン形成時（第２レジストパ
ターン形成時）の露光時に用いる露光装置（第２露光装
置）とで異なる場合がある。
【００１３】このように複数の異なる露光装置（ステッ
パー）を相互に用いる状況下では、各露光装置のレンズ
歪などの違いによりそれぞれの露光装置によるショット
の形状が異なる場合がある。図６は、第１層と第２層と
で異なる露光装置を用いた場合のショット形状の一例を
示した概略図である。図６を参照して、第１層パターン
１のショット形状はほぼ長方形形状を有しているのに対
して、第２レジストパターン２のショット形状は台形形
状を有している。このため、ショットの４隅の４つの測
定点３において、図５のＳ１０に示した工程において第
１層パターン１と第２レジストパターン２との重ね合せ
ずれ量を４点で測定すると、ショット右上隅の測定点で
のみＸ方向にａずれ量が測定される。このような現象
は、単一の露光装置を用いた場合でも露光照明条件を変
えることによって発生する。
パー）を相互に用いる状況下では、各露光装置のレンズ
歪などの違いによりそれぞれの露光装置によるショット
の形状が異なる場合がある。図６は、第１層と第２層と
で異なる露光装置を用いた場合のショット形状の一例を
示した概略図である。図６を参照して、第１層パターン
１のショット形状はほぼ長方形形状を有しているのに対
して、第２レジストパターン２のショット形状は台形形
状を有している。このため、ショットの４隅の４つの測
定点３において、図５のＳ１０に示した工程において第
１層パターン１と第２レジストパターン２との重ね合せ
ずれ量を４点で測定すると、ショット右上隅の測定点で
のみＸ方向にａずれ量が測定される。このような現象
は、単一の露光装置を用いた場合でも露光照明条件を変
えることによって発生する。
【００１４】この場合、図５のＳ１５に示した従来の補
正値の算出方法では、ショット４隅のずれ量の平均値
（０＋０＋０＋ａ）×１／４＝ａ／４が補正値として算
出される。そしてその補正値が次回の露光時のオフセッ
ト補正値として第２露光装置にフィードバックされる。
この場合、その補正値がフィードバックされた第２露光
装置を用いて露光した後の重ね合せ検査結果は図７に示
すようになる。すなわち、ショット４隅のずれ量の平均
値は（−ａ／４−ａ／４−ａ／４＋３ａ／４）×１／４
＝０となる。しかし、ショット内各測定点のずれ量は各
々、−ａ／４，−ａ／４，−ａ／４，＋３ａ／４であ
り、ずれ量の絶対値としては最大で３ａ／４のずれ量が
残っている箇所があることになる。このように１点でも
大きいずれ量が残っている場合には、たとえばコンタク
トホールのパターンがずれた場合に電気的ショートが生
じるおそれが大きくなるなどの種々の問題点が発生す
る。このような問題点は近年の半導体パターンの微細化
に伴って著しくなる傾向にある。
正値の算出方法では、ショット４隅のずれ量の平均値
（０＋０＋０＋ａ）×１／４＝ａ／４が補正値として算
出される。そしてその補正値が次回の露光時のオフセッ
ト補正値として第２露光装置にフィードバックされる。
この場合、その補正値がフィードバックされた第２露光
装置を用いて露光した後の重ね合せ検査結果は図７に示
すようになる。すなわち、ショット４隅のずれ量の平均
値は（−ａ／４−ａ／４−ａ／４＋３ａ／４）×１／４
＝０となる。しかし、ショット内各測定点のずれ量は各
々、−ａ／４，−ａ／４，−ａ／４，＋３ａ／４であ
り、ずれ量の絶対値としては最大で３ａ／４のずれ量が
残っている箇所があることになる。このように１点でも
大きいずれ量が残っている場合には、たとえばコンタク
トホールのパターンがずれた場合に電気的ショートが生
じるおそれが大きくなるなどの種々の問題点が発生す
る。このような問題点は近年の半導体パターンの微細化
に伴って著しくなる傾向にある。
【００１５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、請求項１に記載の発明の目
的は、厳しい重ね合せ精度にも対応することが可能な重
ね合せ誤差の低減方法を提供することである。
ためになされたものであり、請求項１に記載の発明の目
的は、厳しい重ね合せ精度にも対応することが可能な重
ね合せ誤差の低減方法を提供することである。
【００１６】この発明のもう１つの目的は、ショット内
の複数の測定点のうちの１箇所で大きなずれ量が発生し
た場合でも重ね合せ誤差の低減を図ることが可能な重ね
合せ誤差の低減方法を提供することである。
の複数の測定点のうちの１箇所で大きなずれ量が発生し
た場合でも重ね合せ誤差の低減を図ることが可能な重ね
合せ誤差の低減方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１における重ね合
せ誤差の低減方法は、半導体装置の製造工程中の露光工
程における重ね合せ誤差の低減方法である。この方法で
は、重ね合せずれ量を複数の測定点で測定した後、その
測定したずれ量の最大値と最小値との和の１／２を算出
して補正値を求める。そして、その補正値を前記露光工
程に用いる露光装置の補正値として用いる。これによ
り、この方法では、複数の測定点のうち１つの測定点の
ずれ量が他の測定点よりも突出して大きい場合にも、そ
の大きなずれ量がショット全体に振分けられるので、重
ね合せ誤差を有効に低減することができる。
せ誤差の低減方法は、半導体装置の製造工程中の露光工
程における重ね合せ誤差の低減方法である。この方法で
は、重ね合せずれ量を複数の測定点で測定した後、その
測定したずれ量の最大値と最小値との和の１／２を算出
して補正値を求める。そして、その補正値を前記露光工
程に用いる露光装置の補正値として用いる。これによ
り、この方法では、複数の測定点のうち１つの測定点の
ずれ量が他の測定点よりも突出して大きい場合にも、そ
の大きなずれ量がショット全体に振分けられるので、重
ね合せ誤差を有効に低減することができる。
【００１８】請求項２における重ね合せ誤差の低減方法
では、第１の半導体基板上に第１の層を形成する。第１
の層上に第１のレジストを形成する。第１のレジストの
所定領域を第１の露光装置を用いて露光することにより
複数の第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１のレ
ジストパターンを形成する。第１のレジストパターンを
マスクとして第１の層をパターニングすることにより上
記第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１の層パタ
ーンを形成する。第１の層パターン上に第２の層を形成
する。第２の層上に第２のレジストを形成する。第２の
レジストの所定領域を第２の露光装置を用いて露光する
ことにより複数の第１の重ね合せずれ検査マークに対応
する複数の第２の重ね合せずれ検査マークを有する第２
のレジストパターンを形成する。第１の層パターンの第
１の重ね合せずれ検査マークと第２のレジストパターン
の第２の重ね合せずれ検査マークとの間のずれ量を複数
の測定点で測定する。その複数の測定点でのずれ量の最
大値と最小値との和の１／２を算出することにより補正
値を求める。そしてその補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックする。この方法では、上記のように、複数の
測定点でのずれ量の最大値と最小値との和の１／２を算
出することにより求めた補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックするので、複数の測定点でのずれ量の平均値
を補正値として用いる場合に比べて、測定点のうち１点
のみが突出してずれ量が大きい場合により有効にずれ量
を全体に分散することができる。これにより、重ね合せ
誤差を有効に低減することができる。
では、第１の半導体基板上に第１の層を形成する。第１
の層上に第１のレジストを形成する。第１のレジストの
所定領域を第１の露光装置を用いて露光することにより
複数の第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１のレ
ジストパターンを形成する。第１のレジストパターンを
マスクとして第１の層をパターニングすることにより上
記第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１の層パタ
ーンを形成する。第１の層パターン上に第２の層を形成
する。第２の層上に第２のレジストを形成する。第２の
レジストの所定領域を第２の露光装置を用いて露光する
ことにより複数の第１の重ね合せずれ検査マークに対応
する複数の第２の重ね合せずれ検査マークを有する第２
のレジストパターンを形成する。第１の層パターンの第
１の重ね合せずれ検査マークと第２のレジストパターン
の第２の重ね合せずれ検査マークとの間のずれ量を複数
の測定点で測定する。その複数の測定点でのずれ量の最
大値と最小値との和の１／２を算出することにより補正
値を求める。そしてその補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックする。この方法では、上記のように、複数の
測定点でのずれ量の最大値と最小値との和の１／２を算
出することにより求めた補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックするので、複数の測定点でのずれ量の平均値
を補正値として用いる場合に比べて、測定点のうち１点
のみが突出してずれ量が大きい場合により有効にずれ量
を全体に分散することができる。これにより、重ね合せ
誤差を有効に低減することができる。
【００１９】請求項３における方法では、請求項２の方
法の工程に加えて、さらに、第２の半導体基板上に第１
の層パターン、第２のレジストを順次形成する工程と、
第２のレジストを補正値がフィードバックされた第２の
露光装置を用いて露光することにより第２のレジストパ
ターンを形成する工程とを備える。
法の工程に加えて、さらに、第２の半導体基板上に第１
の層パターン、第２のレジストを順次形成する工程と、
第２のレジストを補正値がフィードバックされた第２の
露光装置を用いて露光することにより第２のレジストパ
ターンを形成する工程とを備える。
【００２０】請求項４における重ね合せ誤差の低減方法
では、第１の半導体基板上に第１の層を形成する。第１
の層上に第１のレジストを形成する。第１のレジストの
所定領域を第１の露光装置を用いて露光することにより
複数の第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１のレ
ジストパターンを形成する。第１のレジストパターンを
マスクとして第１の層をパターニングすることにより第
１の重ね合せずれ検査マークを有する第１の層パターン
を形成する。第１の層パターン上に第２の層を形成し、
その第２の層上に第２のレジストを形成する。第２のレ
ジストの所定領域を第２の露光装置を用いて露光するこ
とにより複数の第１の重ね合せずれ検査マークに対応す
る複数の第２の重ね合せずれ検査マークを有する第２の
レジストパターンを形成する。第１の層パターンの第１
の重ね合せずれ検査マークと第２のレジストパターンの
第２の重ね合せずれ検査マークとの間のずれ量を複数の
測定点で測定する。その複数の測定点での測定値の絶対
値の少なくとも１つが所定の値以上であるか否かを判断
する。その測定値が所定の値以上と判断された場合に測
定値の最大値と最小値との和の１／２を算出することに
より補正値を求め、その補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックする。このように請求項４に記載の方法で
は、複数の測定点でのずれ量の測定値の絶対値の少なく
とも１つが所定の値以下であるか否かを判断し、所定の
値以上と判断された場合に測定値の最大値と最小値との
和の１／２を補正値として第２露光装置にフィードバッ
クするので、複数の測定点の１箇所で大きなずれ量が発
生した場合にもそのずれ量を全体に分散するような補正
値の算出が可能となる。これにより、重ね合せずれ量を
より有効に低減することができる。
では、第１の半導体基板上に第１の層を形成する。第１
の層上に第１のレジストを形成する。第１のレジストの
所定領域を第１の露光装置を用いて露光することにより
複数の第１の重ね合せずれ検査マークを有する第１のレ
ジストパターンを形成する。第１のレジストパターンを
マスクとして第１の層をパターニングすることにより第
１の重ね合せずれ検査マークを有する第１の層パターン
を形成する。第１の層パターン上に第２の層を形成し、
その第２の層上に第２のレジストを形成する。第２のレ
ジストの所定領域を第２の露光装置を用いて露光するこ
とにより複数の第１の重ね合せずれ検査マークに対応す
る複数の第２の重ね合せずれ検査マークを有する第２の
レジストパターンを形成する。第１の層パターンの第１
の重ね合せずれ検査マークと第２のレジストパターンの
第２の重ね合せずれ検査マークとの間のずれ量を複数の
測定点で測定する。その複数の測定点での測定値の絶対
値の少なくとも１つが所定の値以上であるか否かを判断
する。その測定値が所定の値以上と判断された場合に測
定値の最大値と最小値との和の１／２を算出することに
より補正値を求め、その補正値を第２の露光装置にフィ
ードバックする。このように請求項４に記載の方法で
は、複数の測定点でのずれ量の測定値の絶対値の少なく
とも１つが所定の値以下であるか否かを判断し、所定の
値以上と判断された場合に測定値の最大値と最小値との
和の１／２を補正値として第２露光装置にフィードバッ
クするので、複数の測定点の１箇所で大きなずれ量が発
生した場合にもそのずれ量を全体に分散するような補正
値の算出が可能となる。これにより、重ね合せずれ量を
より有効に低減することができる。
【００２１】請求項５に記載の方法では、上記した請求
項４に記載の方法の工程に加えて、さらに、第２の半導
体基板上に第１の層パターン、第２のレジストを順次形
成する工程と、第２のレジストを補正値がフィードバッ
クされた第２の露光装置を用いて露光することにより第
２のレジストパターンを形成する工程とを備える。
項４に記載の方法の工程に加えて、さらに、第２の半導
体基板上に第１の層パターン、第２のレジストを順次形
成する工程と、第２のレジストを補正値がフィードバッ
クされた第２の露光装置を用いて露光することにより第
２のレジストパターンを形成する工程とを備える。
【００２２】請求項６における方法では、請求項４に記
載の方法の工程に加えて、さらに、測定値が所定の値以
上と判断された場合に第２のレジストパターンを除去し
て第１の半導体基板上の第１の層パターン上に再度新た
な第２のレジストを形成する。そしてその新たな第２の
レジストを補正値がフィードバックされた第２の露光装
置を用いて露光することにより新たな第２のレジストパ
ターンを形成する。これにより、ＮＧと判断された第２
のレジストパターンが形成された半導体ウェハを再度利
用して半導体デバイスを形成することができる。
載の方法の工程に加えて、さらに、測定値が所定の値以
上と判断された場合に第２のレジストパターンを除去し
て第１の半導体基板上の第１の層パターン上に再度新た
な第２のレジストを形成する。そしてその新たな第２の
レジストを補正値がフィードバックされた第２の露光装
置を用いて露光することにより新たな第２のレジストパ
ターンを形成する。これにより、ＮＧと判断された第２
のレジストパターンが形成された半導体ウェハを再度利
用して半導体デバイスを形成することができる。
【００２３】請求項７に記載の方法では、上記した請求
項２または４の方法において、第１の露光装置と第２の
露光装置とは同一の露光装置である。
項２または４の方法において、第１の露光装置と第２の
露光装置とは同一の露光装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の重
ね合せ誤差の低減方法を説明するためのフローチャート
図である。図２は図１に示したような補正値がフィード
バックされた第２の露光装置を用いて露光を行なった場
合の重ね合せずれの状態を示した概略図である。まず、
図１を参照して、本実施形態の重ね合せ誤差の低減方法
について説明する。ここで、図１に示した本実施形態の
重ね合せ誤差の低減方法では、図５に示した従来の重ね
合せ誤差の低減方法と異なるのは、補正値の算出方法で
ある。
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の重
ね合せ誤差の低減方法を説明するためのフローチャート
図である。図２は図１に示したような補正値がフィード
バックされた第２の露光装置を用いて露光を行なった場
合の重ね合せずれの状態を示した概略図である。まず、
図１を参照して、本実施形態の重ね合せ誤差の低減方法
について説明する。ここで、図１に示した本実施形態の
重ね合せ誤差の低減方法では、図５に示した従来の重ね
合せ誤差の低減方法と異なるのは、補正値の算出方法で
ある。
【００２５】具体的には、図１に示すように、本実施形
態では、Ｓ１３において４点のずれ量の最大値と最小値
との和の１／２を補正値として算出するのが特徴点であ
る。以下、図１を用いて本実施形態の重ね合せ誤差の低
減方法を説明する。
態では、Ｓ１３において４点のずれ量の最大値と最小値
との和の１／２を補正値として算出するのが特徴点であ
る。以下、図１を用いて本実施形態の重ね合せ誤差の低
減方法を説明する。
【００２６】まず、Ｓ１において半導体基板（図示せ
ず）上に第１層を形成する。その後Ｓ２において第１層
上に第１レジストを塗布する。Ｓ３において第１露光装
置を用いて第１レジストを露光することによって、Ｓ４
におけるような第１レジストパターンを形成する。この
第１レジストパターンは、複数の第１の重ね合せずれ検
査マークを有するように形成される。
ず）上に第１層を形成する。その後Ｓ２において第１層
上に第１レジストを塗布する。Ｓ３において第１露光装
置を用いて第１レジストを露光することによって、Ｓ４
におけるような第１レジストパターンを形成する。この
第１レジストパターンは、複数の第１の重ね合せずれ検
査マークを有するように形成される。
【００２７】その第１レジストパターンをマスクとして
下層の第１層をエッチングなどによってパターニングす
ることによってＳ５における第１層パターンを形成す
る。この第１層パターンにも上記した第１レジストパタ
ーンの有する第１の重ね合せずれ検査マークが転写され
る。第１層パターンを形成した後第１レジストパターン
は除去される。その後、Ｓ６において第１層パターン上
に第２層が形成される。続いてＳ７において第２層上に
第２レジストが塗布される。Ｓ８においてその第２レジ
ストを第２露光装置を用いて露光することによって、Ｓ
９における第２レジストパターンを形成する。第２レジ
ストパターンは、上記した複数の第１の重ね合せずれ検
査マークに対応する複数の第２の重ね合せずれ検査マー
クを有するように形成される。
下層の第１層をエッチングなどによってパターニングす
ることによってＳ５における第１層パターンを形成す
る。この第１層パターンにも上記した第１レジストパタ
ーンの有する第１の重ね合せずれ検査マークが転写され
る。第１層パターンを形成した後第１レジストパターン
は除去される。その後、Ｓ６において第１層パターン上
に第２層が形成される。続いてＳ７において第２層上に
第２レジストが塗布される。Ｓ８においてその第２レジ
ストを第２露光装置を用いて露光することによって、Ｓ
９における第２レジストパターンを形成する。第２レジ
ストパターンは、上記した複数の第１の重ね合せずれ検
査マークに対応する複数の第２の重ね合せずれ検査マー
クを有するように形成される。
【００２８】この後、Ｓ１０において、第１層パターン
と第２レジストパターンとの重ね合せずれ量を、上記し
た第１の重ね合せずれ検査マークと第２の重ね合せずれ
検査マークとを用いて４点で測定する。そしてＳ１１に
おいて各ずれ量の少なくともいずれかが所定の値以上で
あるか否かが判断される。所定の値より小さい場合には
露光装置の補正を行なう必要がないと判断され、第２レ
ジストパターンをマスクとして第２層をエッチングなど
によってパターニングすることによりＳ１２における第
２層パターンを形成する。その一方、各ずれ量の絶対値
の少なくともいずれかが所定の値以上であるとＳ１１に
おいて判断された場合には、Ｓ１３において補正値の算
出が行なわれるとともにＳ１４においてレジストが除去
され、第２レジストの再形成が行なわれる。
と第２レジストパターンとの重ね合せずれ量を、上記し
た第１の重ね合せずれ検査マークと第２の重ね合せずれ
検査マークとを用いて４点で測定する。そしてＳ１１に
おいて各ずれ量の少なくともいずれかが所定の値以上で
あるか否かが判断される。所定の値より小さい場合には
露光装置の補正を行なう必要がないと判断され、第２レ
ジストパターンをマスクとして第２層をエッチングなど
によってパターニングすることによりＳ１２における第
２層パターンを形成する。その一方、各ずれ量の絶対値
の少なくともいずれかが所定の値以上であるとＳ１１に
おいて判断された場合には、Ｓ１３において補正値の算
出が行なわれるとともにＳ１４においてレジストが除去
され、第２レジストの再形成が行なわれる。
【００２９】まず、Ｓ１３における補正値の算出方法と
しては、本実施形態では、４点でのずれ量の最大値と最
小値との和の１／２を補正値として算出する。そしてそ
の算出した補正値をＳ８における第２露光装置にフィー
ドバックする。また、Ｓ１４において第２レジストパタ
ーンを除去した後、Ｓ７において新たな第２レジストを
塗布する。
しては、本実施形態では、４点でのずれ量の最大値と最
小値との和の１／２を補正値として算出する。そしてそ
の算出した補正値をＳ８における第２露光装置にフィー
ドバックする。また、Ｓ１４において第２レジストパタ
ーンを除去した後、Ｓ７において新たな第２レジストを
塗布する。
【００３０】上記のような補正値の算出方法を用いて、
図６に示した第１層パターン１と第２レジストパターン
２との重ね合せずれ結果に対する補正値を算出すると以
下のようになる。すなわち、図６に示したショットのず
れ量としてショット内４隅の測定値の最大値と最小値と
の和の２分の１を用いれば、ショットのずれ量は（ａ＋
０）×１／２＝ａ／２となる。したがって、補正値はａ
／２となり、この補正値をフィードバックした第２露光
装置を用いて露光した結果が図２に示される。
図６に示した第１層パターン１と第２レジストパターン
２との重ね合せずれ結果に対する補正値を算出すると以
下のようになる。すなわち、図６に示したショットのず
れ量としてショット内４隅の測定値の最大値と最小値と
の和の２分の１を用いれば、ショットのずれ量は（ａ＋
０）×１／２＝ａ／２となる。したがって、補正値はａ
／２となり、この補正値をフィードバックした第２露光
装置を用いて露光した結果が図２に示される。
【００３１】図２を参照して、ショットのずれ量すなわ
ちショット内４隅の測定値の最大値と最小値の和の２分
の１は（ａ／２−ａ／２）×１／２＝０となる。さら
に、ショット内各測定点３のずれ量は各々、−ａ／２，
−ａ／２，−ａ／２，＋ａ／２であり、ずれ量の絶対値
の最大値をみると図５に示した従来の方法では３ａ／４
のずれが残っている箇所があったのに対して本実施の形
態に示したものではａ／２に低減することができる。ま
た、４つの測定点３のずれ量が均等になっていることも
わかる。なお、Ｙ方向ずれについても同様の補正で行な
う。このように本実施形態の方法ではずれ量をショット
全体に振分けることによって、ショット内の１箇所で大
きなずれ量が発生するのを有効に防止することができ
る。その結果、ショット内のたとえば１箇所で大きなず
れ量が発生した場合に従来使用していたコンタクトホー
ルのパターンがずれて電気的ショートが発生する等の不
都合を有効に防止することができる。
ちショット内４隅の測定値の最大値と最小値の和の２分
の１は（ａ／２−ａ／２）×１／２＝０となる。さら
に、ショット内各測定点３のずれ量は各々、−ａ／２，
−ａ／２，−ａ／２，＋ａ／２であり、ずれ量の絶対値
の最大値をみると図５に示した従来の方法では３ａ／４
のずれが残っている箇所があったのに対して本実施の形
態に示したものではａ／２に低減することができる。ま
た、４つの測定点３のずれ量が均等になっていることも
わかる。なお、Ｙ方向ずれについても同様の補正で行な
う。このように本実施形態の方法ではずれ量をショット
全体に振分けることによって、ショット内の１箇所で大
きなずれ量が発生するのを有効に防止することができ
る。その結果、ショット内のたとえば１箇所で大きなず
れ量が発生した場合に従来使用していたコンタクトホー
ルのパターンがずれて電気的ショートが発生する等の不
都合を有効に防止することができる。
【００３２】なお、図１に示したフローチャートでは、
Ｓ１１において各ずれ量の絶対値の少なくともいずれか
が所定の値以上と判断された場合にＳ１４において第２
レジストパターンを除去してＳ７において第２レジスト
を再形成するフローを示したが、これは補正値がフィー
ドバックされる前の第２露光装置を用いた場合のフロー
である。補正値がフィードバックされた後の第２露光装
置を用いて露光すれば、ずれ量がショット全体に振分け
られているのでＳ１１において各ずれ量のいずれかが所
定の値以上と判断される可能性は少なく、Ｓ１２におい
てそのまま第２層パターン形成が行なわれる。この場合
にはＳ１３の補正値算出およびＳ１４の第２レジストパ
ターン除去は行なわれない。
Ｓ１１において各ずれ量の絶対値の少なくともいずれか
が所定の値以上と判断された場合にＳ１４において第２
レジストパターンを除去してＳ７において第２レジスト
を再形成するフローを示したが、これは補正値がフィー
ドバックされる前の第２露光装置を用いた場合のフロー
である。補正値がフィードバックされた後の第２露光装
置を用いて露光すれば、ずれ量がショット全体に振分け
られているのでＳ１１において各ずれ量のいずれかが所
定の値以上と判断される可能性は少なく、Ｓ１２におい
てそのまま第２層パターン形成が行なわれる。この場合
にはＳ１３の補正値算出およびＳ１４の第２レジストパ
ターン除去は行なわれない。
【００３３】また、本実施形態では、重ね合せずれ量を
４点で測定したが、本発明はこれに限らず、３点以上で
あれば同様の効果を得ることができる。また、図１に示
した実施形態ではＳ３における露光を第１露光装置を用
いて行ないＳ８における露光を第２露光装置を用いて行
なったが、Ｓ３とＳ８の露光を同一の露光装置を用いて
行なってもよい。なお、本発明の範囲は上記した実施形
態ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれる。
４点で測定したが、本発明はこれに限らず、３点以上で
あれば同様の効果を得ることができる。また、図１に示
した実施形態ではＳ３における露光を第１露光装置を用
いて行ないＳ８における露光を第２露光装置を用いて行
なったが、Ｓ３とＳ８の露光を同一の露光装置を用いて
行なってもよい。なお、本発明の範囲は上記した実施形
態ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれる。
【図１】 本発明の一実施形態による重ね合せ誤差の低
減方法を説明するためのフローチャート図である。
減方法を説明するためのフローチャート図である。
【図２】 図１に示した重ね合せ誤差の低減方法を用い
て実際に補正値をフィードバックした露光装置を用いて
露光を行なった結果を示した概略図である。
て実際に補正値をフィードバックした露光装置を用いて
露光を行なった結果を示した概略図である。
【図３】 従来の一般的な露光装置を示した斜視図であ
る。
る。
【図４】 重ね合せずれ量（オフセット量）の計測結果
を説明するための概略図である。
を説明するための概略図である。
【図５】 従来の重ね合せ誤差の低減方法を説明するた
めのフローチャート図である。
めのフローチャート図である。
【図６】 従来の異なる露光装置を用いて露光を行なっ
た場合の重ね合せずれの状態を示した概略図である。
た場合の重ね合せずれの状態を示した概略図である。
【図７】 図６に示した重ね合せずれの状態を従来の重
ね合せずれの低減方法により補正した露光装置を用いて
行なった露光結果を示した概略図である。
ね合せずれの低減方法により補正した露光装置を用いて
行なった露光結果を示した概略図である。
１ 第１層パターン、２ 第２レジストパターン、３
測定点。
測定点。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体装置の製造工程中の露光工程にお
ける重ね合せ誤差の低減方法であって、 重ね合せずれ量を複数の測定点で測定した後、前記測定
したずれ量の最大値と最小値との和の１／２を算出して
補正値を求める工程と、 前記補正値を前記露光工程に用いる露光装置内露光条件
設定ファイルの補正値として用いる工程とを備えた、重
ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項２】 半導体装置の製造工程中の露光工程にお
ける重ね合せ誤差の低減方法であって、 第１の半導体基板上に第１の層を形成する工程と、 前記第１の層上に第１のレジストを形成する工程と、 前記第１のレジストの所定領域を第１の露光装置を用い
て露光することにより、複数の第１の重ね合せずれ検査
マークを有する第１のレジストパターンを形成する工程
と、 前記第１のレジストパターンをマスクとして前記第１の
層をパターニングすることにより、前記第１の重ね合せ
ずれ検査マークを有する第１の層パターンを形成する工
程と、 前記第１の層パターン上に第２の層を形成する工程と、 前記第２の層上に第２のレジストを形成する工程と、 前記第２のレジストの所定領域を第２の露光装置を用い
て露光することにより、前記複数の第１の重ね合せずれ
検査マークに対応する複数の第２の重ね合せずれ検査マ
ークを有する第２のレジストパターンを形成する工程
と、 前記第１の層パターンの第１の重ね合せずれ検査マーク
と前記第２のレジストパターンの第２の重ね合せずれ検
査マークとの間のずれ量を複数の測定点で測定する工程
と、 前記複数の測定点でのずれ量の最大値と最小値との和の
１／２を算出することにより補正値を求める工程と、 前記補正値を前記第２の露光装置にフィードバックする
工程とを備えた、重ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項３】 さらに、 第２の半導体基板上に前記第１の層パターン、前記第２
のレジストを順次形成する工程と、 前記第２のレジストを、前記補正値がフィードバックさ
れた第２の露光装置を用いて露光することにより第２の
レジストパターンを形成する工程とを備えた、請求項２
に記載の重ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項４】 半導体装置の製造工程中の露光工程にお
ける重ね合せ誤差の低減方法であって、 第１の半導体基板上に第１の層を形成する工程と、 前記第１の層上に第１のレジストを形成する工程と、 前記第１のレジストの所定領域を第１の露光装置を用い
て露光することにより、複数の第１の重ね合せずれ検査
マークを有する第１のレジストパターンを形成する工程
と、 前記第１のレジストパターンをマスクとして前記第１の
層をパターニングすることにより、前記第１の重ね合せ
ずれ検査マークを有する第１の層パターンを形成する工
程と、 前記第１の層パターン上に第２の層を形成する工程と、 前記第２の層上に第２のレジストを形成する工程と、 前記第２のレジストの所定領域を第２の露光装置を用い
て露光することにより、前記複数の第１の重ね合せずれ
検査マークに対応する複数の第２の重ね合せずれ検査マ
ークを有する第２のレジストパターンを形成する工程
と、 前記第１の層パターンの第１の重ね合せずれ検査マーク
と前記第２のレジストパターンの第２の重ね合せずれ検
査マークとの間のずれ量を複数の測定点で測定する工程
と、 前記複数の測定点での測定値の絶対値の少なくとも１つ
が所定の値以上であるか否かを判断する工程と、 前記測定値が所定の値以上と判断された場合に、前記測
定値の最大値と最小値との和の１／２を算出することに
より補正値を求める工程と、 前記補正値を前記第２の露光装置にフィードバックする
工程とを備えた、重ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項５】 さらに、 第２の半導体基板上に前記第１の層パターン、前記第２
のレジストを順次形成する工程と、 前記第２のレジストを、前記補正値がフィードバックさ
れた第２の露光装置を用いて露光することにより第２の
レジストパターンを形成する工程とを備えた、請求項４
に記載の重ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項６】 さらに、 前記測定値が所定の値以上と判断された場合に、前記第
２のレジストパターンを除去して前記第１の半導体基板
上の前記第１の層パターン上に再度新たな第２のレジス
トを形成する工程と、 前記新たな第２のレジストを、前記補正値がフィードバ
ックされた第２の露光装置を用いて露光することにより
新たな第２のレジストパターンを形成する工程とを備え
た、請求項４に記載の重ね合せ誤差の低減方法。 - 【請求項７】 前記第１の露光装置と前記第２の露光装
置とは同一の露光装置である、請求項２または４に記載
の重ね合せ誤差の低減方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33479495A JP3516546B2 (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | 重ね合せ誤差の低減方法 |
| US08/653,146 US5731113A (en) | 1995-12-22 | 1996-05-24 | Method of reducing registration error in exposure step of semiconductor device |
| US09/007,362 US5879843A (en) | 1995-12-22 | 1998-01-15 | Method of reducing registration error in exposure step of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33479495A JP3516546B2 (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | 重ね合せ誤差の低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09180983A JPH09180983A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3516546B2 true JP3516546B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18281308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33479495A Expired - Fee Related JP3516546B2 (ja) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | 重ね合せ誤差の低減方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5731113A (ja) |
| JP (1) | JP3516546B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3466852B2 (ja) * | 1997-02-18 | 2003-11-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3245556B2 (ja) * | 1997-11-18 | 2002-01-15 | 日本電気株式会社 | ミックスアンドマッチ露光方法 |
| US5998071A (en) * | 1998-03-26 | 1999-12-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method to monitor lens heating effects |
| US6529262B1 (en) * | 1999-04-14 | 2003-03-04 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for performing lithography on a substrate |
| JP3371852B2 (ja) * | 1999-07-09 | 2003-01-27 | 日本電気株式会社 | レチクル |
| US6251745B1 (en) | 1999-08-18 | 2001-06-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Two-dimensional scaling method for determining the overlay error and overlay process window for integrated circuits |
| US6342323B1 (en) | 2000-03-13 | 2002-01-29 | International Business Machines Corp. | Alignment methodology for lithography |
| US6433917B1 (en) | 2000-11-22 | 2002-08-13 | Ball Semiconductor, Inc. | Light modulation device and system |
| JP4022374B2 (ja) * | 2001-01-26 | 2007-12-19 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体デバイスの製造方法およびそのシステム |
| KR100391158B1 (ko) * | 2001-07-18 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 오버레이 측정기능을 갖는 인라인 시스템 및 오버레이측정방법 |
| US20030025979A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-06 | Ball Semiconductor, Inc. | Surface distortion compensated photolithography |
| KR100439472B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2004-07-09 | 삼성전자주식회사 | 공정 에러 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 오버레이측정 방법 및 장치 |
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