JP3533087B2 - 重ね合わせ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法 - Google Patents
重ね合わせ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法Info
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Description
造のためのフォトリソグラフィー工程で露光の際に利用
する下層との重ね合わせ精度測定用マーク及びそれを用
いた測定方法の技術に関し、特に、組として用いる基準
マーク及びレジストパターンマーク間に高低差がある場
合に有効な技術に関するものである。
のフォトリソグラフィー工程における重ね合わせ精度測
定に用いるマークの概略平面図、断面図及び波形信号の
説明図をそれぞれ示す。
ク、102は二酸化珪素からなる層間膜、103はレジ
ストパターンマーク、104は基準マークのエッジ認識
範囲、105はレジストパターンマークのエッジ認識範
囲、106は基準マークの波形信号、107はレジスト
パターンマークの波形信号、108は基準マークのエッ
ジ位置、109はレジストパターンマークのエッジ位置
をそれぞれ示す。
へのレジストの塗布、露光、現像の過程を経て回路のパ
ターニングを行う。露光の際には、基準マーク形成時の
回路のパターンである下層と精度良く重ね合わせること
が必要である。
光を行うことで下層との合わせずれの測定を行い、その
測定で得られた補正値を用いて露光を行うことが不可欠
である。この下層とのずれを測定する方法として、下層
にマークを形成し、現工程で形成したマークとのずれを
測定する方法が知られている。
で形成した基準マークと現工程で形成したレジストパタ
ーンマークとの相対位置のずれにより求める。基準マー
クとレジストパターンマークとの組合せを、以下では重
ね合わせ精度測定用マークと記す。
ロゲンランプからウエハ上の重ね合わせ精度測定用マー
クに照射された光を明暗の強度の波形信号に処理し、各
マークエッジを認識させる。
ジストパターンマーク103のそれぞれについて測定に
用いるエッジの範囲の指定を行う。基準マーク101の
エッジの範囲104、レジストパターンマーク103の
エッジの範囲105から、それぞれのマークは明暗強度
の波形信号に処理され、基準マークの波形信号106、
レジストパターンマークの波形信号107となる。これ
らの波形のエッジの位置を指定することで、X方向及び
Y方向のエッジの位置を求めることができる。
ク103とのエッジ位置のずれからX、Y方向の相対位
置のずれが求まる。
想的にはウエハを基準となる0°で測定した値と、ウエ
ハの周方向に相対的に180°回転して測定した値とで
はその絶対値が等しいことが望まれる。しかし、以下に
述べるような要因から異なる場合がある。この0°で測
定した値と、180°回転して測定した場合の異なる値
を装置起因誤差(Tool Induced Shift)と呼ぶ。
方法について述べる。図2(a)〜(d)に基準マーク
の断面模式図4例を示す。(a)は、10〜20μm×
10〜20μmの正方形ポジ型パターン201である。
(b)は、10〜20μm×10〜20μmの正方形ネ
ガ型パターン202である。(c)は、0.7〜1.3
μmライン型パターン203である。(d)は、0.7
〜1.3μmのスリット型パターン204である。
ークの断面模式図2例を示す。(a)は、5.0〜6.
0μmのライン型パターン301である。(b)は、
5.0〜6.0μmのスリット型パターン302であ
る。
ンと、図3(b)のスリット型パターンとを組合せた重
ね合わせ精度測定用マークの平面図を示す。同図におい
て401が基準マーク、402がレジストパターンマー
クである。
い酸化膜が形成され、かつ基準マークとレジストパター
ンマークとの高低差の大きいリソグラフィー工程で、基
準マークに図2(a)のパターンを、レジストパターン
マークに図3(b)のパターンをそれぞれ用いた場合を
例とする。
ンマークに図3(b)のパターンをそれぞれ用いた場合
の重ね合わせ精度測定用マークの形成工程について、図
5(a)〜(d)を参照して順次説明する。
基準マークを形成する材料を成膜する。ここでは、ポリ
シリコン501を成膜する。次に、図5(b)に示すよ
うに、レジスト塗布、露光、現像により、レジストによ
る基準マークのパターン形成を行い、エッチングにより
基準マーク502を形成する。
クとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を成
膜する。例えば二酸化珪素503を成膜する。その後、
図5(d)に示すように、レジスト塗布、露光、現像を
行い、レジストによるパターン(レジストパターンマー
ク)504の形成を行う。
パターンマークの組合せについて、鋭意調査したとこ
ろ、次のことが分かった。その結果を表1に示し、基準
マーク、レジストパターンマークそれぞれの組合せにつ
いて特徴を述べる。
ーンで、レジストパターンマークがスリットパターンの
場合、及び基準マークがラインパターンの場合にはTI
Sの値のXとYの差が大きくなる。 ’基準マークが正方形ポジパターンで、レジストパタ
ーンマークがスリットパターン又はラインパターンの場
合には、TISの値のXとYの差が小さくなる。 基準マークが正方形ネガパターン又はスリットパタ
ーンで、レジストパターンマークがラインパターンの場
合には、TISの値のXとYの差が小さくなる。 基準マークがスリット又はラインにかかわらず、
0.5μmの溝幅又はライン幅の場合には、測定再現性
が悪化する。 マーク構造によりTISの値は1.0nm〜12.
0nmに変化する。このことは、マーク構造により、ウ
エハを0°で測定した値と、180°回転して測定した
値とではその絶対値が1.0nm〜12.0nm異なる
ことを意味する。DRAMを例にとると、256Mb−
DRAM(Dynamic Randam Access Memory)(0.20μm
〜0.25μデザインルール)の場合には、下地との重ね合
わせずれ許容値は、+−0.06μmと試算され、マー
ク構造によっては約20%が測定エラーに取られること
になる。半導体素子の集積度が増すにしたがって、下地
との重ね合わせ許容値は小さくなるため、測定エラーを
低減することが必要不可欠である。
て、エッジ誤認識によるもの、TISによるものに分け
て述べる。
マークとレジストパターンマークにマークの高低差(図
1(b)のd)が生じ、同フォーカスでエッジの認識を
させた場合、どちらかのエッジがデフォーカスでの測定
となるため、エッジの誤認識が生じる。
クとレジストパターンとの間には、例えば二酸化珪素等
からなる層間絶縁膜102のような膜が積層されてい
る。そのため、基準マークとレジストパターンマークに
は、本質的にマーク高低差が生じ得る。また、基準マー
ク上に厚い酸化膜等の透明膜が成膜されている場合で
も、光の屈折の影響によりエッジの誤認識が生じる。
のレンズ光軸が傾いている場合に、0°と180°の測
定で片側のみにオフセットが加算され、0°と180°
の測定値の差として表れる。
Sが生じると考えるのが妥当である。このTISは、重
ね合わせ精度測定用マークの構造の改良及び組み合わせ
によりある程度低減することが可能である。
膜厚依存を調査したところ、図18、図19に示すよう
に、レジストパターンマークの膜厚によりTISが変化
すること、及びレジストパターンマークの構造によりT
ISの変化の傾向が異なることが分かった。この特徴
は、直径200mmを超える大口径ウエハでは、レジス
ト塗布膜厚のばらつきは特に大きいことが容易に推測さ
れ、ウエハ面内のTISのばらつきも大きくなるものと
予想されるため、TISの小さくなるマーク構造が必要
である。
マーク自体の構造や膜厚、組み合わせ及び測定方法等に
工夫を凝らすことで、高精度の測定を可能にし、これに
より生産性の向上、高集積化等を図ることができる重ね
合わせ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法の技
術を提供することを課題とする。
め、本発明では、半導体集積回路製造のためのフォトリ
ソグラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合
わせ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マ
ークと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレ
ジストパターンマークとを含み、レジストパターンマー
クをラインパターンとした。
型パターン、ネガ型パターン及びスリットパターンの何
れかである構成とすることもできる。
インパターンとすることもできる。その場合、複数のラ
インパターンのそれぞれの膜厚を異ならせた構成とする
こともできる。また、ラインパターンを形成する下地基
板の表面に段差を設けることによって各ラインパターン
の膜厚を異ならせることもできる。
り、その表面に段差がある構成とすることもできる。そ
の場合、基準マークを平面正方形のポジ型パターンと
し、その一辺を10〜20μmの範囲とするのが好適で
ある。
し、その溝幅を0.6μm以上とすることもできる。
幅については、5.0〜6.0μmの範囲とするのが好
適である。
ためのフォトリソグラフィー工程で下層に形成した基準
マークと、その基準マークよりも上層の領域に形成した
複数のラインパターンからなるレジストパターンマーク
とを用いて露光の際の重ね合わせ精度を測定するに際
し、複数のラインパターンのそれぞれのエッジ位置を測
定し、各測定値に含まれる測定誤差の平均値を補正値と
してレジストパターンマークのエッジ位置を求め、重ね
合わせ精度の測定値を算出する方法とした。
れのエッジ位置を測定し、各測定値に含まれる測定誤差
が最も小さくなるラインパターンを選択してレジストパ
ターンマークのエッジ位置とし、そのエッジ位置を用い
て重ね合わせ精度の測定値を算出することもできる。
ークの組合せから成る重ね合わせ精度測定用マークを、
下地基板であるウエハ上に複数設けておき、ウエハ面内
の複数の測定点おいて重ね合わせ精度測定用マークを用
いてそれぞれ測定した測定値に含まれる測定誤差が最も
小さい重ね合わせ精度測定用マークを選択して測定値を
算出することもできる。
ークはそれぞれ複数のエッジを含み、それら基準マーク
の各エッジ及びレジストパターンマークの各エッジつい
て、測定誤差が最も小さくなるエッジをそれぞれ選択し
て基準マークのエッジ及びレジストパターンマークのエ
ッジとし、重ね合わせ精度の測定値を算出することもで
きる。
ためのフォトリソグラフィー工程で露光の際に利用する
下層との重ね合わせ精度測定用マークであって、下層に
形成した基準マークと、その基準マークよりも上層の領
域に形成したレジストパターンマークとを含み、基準マ
ークを平面正方形のポジ型パターンとし、レジストパタ
ーンマークをスリットパターンとした。
スリットパターンとすることもできる。この複数のスリ
ットパターンについては、それぞれの溝の深さが異なる
構成とするのが好適である。
10〜20μmの範囲とするのが好適である。また、基
準マークの表面に段差がある構成とすることもできる。
また、本発明では、半導体集積回路製造のためのフォト
リソグラフィー工程で下層に形成した平面正方形のポジ
型パターンからなる基準マークと、その基準マークより
も上層の領域に形成したスリットパターンからなるレジ
ストパターンマークとを用いて露光の際の重ね合わせ精
度を測定するに際し、複数のスリットパターンのそれぞ
れのエッジ位置を測定し、各測定値に含まれる測定誤差
の平均値を補正値としてレジストパターンマークのエッ
ジ位置を求め、重ね合わせ精度の測定値を算出する方法
とした。
ぞれのエッジ位置を測定し、各測定値に含まれる測定誤
差が最も小さくなるスリットパターンを選択してレジス
トパターンマークのエッジ位置とし、そのエッジ位置を
用いて重ね合わせ精度の測定値を算出することもでき
る。
クの組合せから成る重ね合わせ精度測定用マークを、下
地基板であるウエハ上に複数設けておき、ウエハ面内の
複数の測定点おいて重ね合わせ精度測定用マークを用い
てそれぞれ測定した測定値に含まれる測定誤差が最も小
さい重ね合わせ精度測定用マークを選択して測定値を算
出することもできる。
マークはそれぞれ複数のエッジを含み、それら基準マー
クの各エッジ及びレジストパターンマークの各エッジに
ついて、測定誤差が最も小さくなるエッジをそれぞれ選
択して基準マークのエッジ及びレジストパターンマーク
のエッジとし、重ね合わせ精度の測定値を算出すること
もできる。
実施の形態を説明する。
定用マークの平面図を、図7(a)〜(d)にその重ね
合わせ精度測定用マーク形成のための工程断面図をそれ
ぞれ示す。
基板上に基準マークを形成する材料を成膜する。ここで
は、ポリシリコン701を成膜する。次に、同図(b)
に示すように、レジスト塗布、露光、現像により、0.
7〜1.3μmスリットパターンのレジストによるパタ
ーン形成を行い、エッチングにより基準マーク702を
形成する。
クとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を成
膜する。ここでは、二酸化珪素703を成膜する。その
後、同図(d)に示すように、レジスト塗布、露光、現
像によりレジストによるパターンマーク(レジストパタ
ーンマーク)704の形成を行う。
ーク702を0.7〜1.3μmのスリットとし、レジ
ストパターンマークを5.0〜6.0μmのラインとし
た重ね合わせ精度測定用マーク構造を用いた場合に、T
ISの絶対値が小さくかつX、Yの差が小さい重ね合わ
せ精度測定用マークとなり、測定再現性も向上する。こ
の組み合わせは、先の「課題」の欄で述べたの組み合
わせに対応する。
702の溝幅を0.7〜1.3μmの範囲とした理由
は、0.5μmだと測定再現性が悪化するので0.6μ
m以上、好ましくは0.7μm以上必要であること。ま
た、1.3μm以内とすることで、基準マーク702と
レジストパターンマーク704とが接するのを避け、測
定機による明暗強度の波形信号(図1で示す波形信号1
06、107参照)を明確に分離できるからである。
ーンマーク704を5.0〜6.0μmのライン幅とし
た理由は、5.0μm以上あれば、エッジ認識範囲(図
1で示すエッジ認識範囲105参照)を指定したとき
に、レジストパターンマークの片方のエッジが指定で
き、明暗強度の波形信号の誤認識を避けることができる
からである。6.0μm以上とすることもできるが、あ
まりに大きくすると基準マークと接する恐れがあるので
好ましくない。
定用マークの平面図を、図9(a)〜(d)にその重ね
合わせ精度測定用マーク形成のための工程断面図を示
す。
基板上に基準マークを形成する材料を成膜する。ここで
は、ポリシリコン901を成膜する。次に、同図(b)
に示すように、レジスト塗布、露光、現像により、正方
形のポジ型パターン(図2(a)に対応)のレジストに
よるパターン形成を行い、エッチングにより基準マーク
902を形成する。
クとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を成
膜する。ここでは、二酸化珪素903を成膜する。その
後、同図(d)に示すように、レジスト塗布、露光、現
像によりレジストによるパターンマーク(レジストパタ
ーンマーク)904の形成を行う。
02を10〜20μm×10〜20μmのポジ型とし、
レジストパターンマークを5.0〜6.0μmのスリッ
トとした重ね合わせ精度測定用マーク構造を用いた場合
に、TISの絶対値が小さくかつX、Yの差が小さい重
ね合わせ精度測定用マークとなり、測定再現性も向上す
る。この組み合わせは、先の「課題」の欄で述べた’
の組み合わせに対応する。
クの一辺を10.0〜20.0μmの範囲とした理由
は、基準マークのエッジ範囲を4箇所指定(参照)で
き、この範囲が狭いと測定精度が悪くなるからである。
しかし、必要以上に大きくするとレジストパターンマー
クと接する恐れがあるので、20.0ミクロン以内が好
ましい。これにより、測定機による明暗強度の波形信号
(図1で示す波形信号106、107参照)を明確に分
離できる。
ターンマーク904を5.0〜6.0μmの溝幅とした
理由は、5.0μm以上あれば、エッジ認識範囲(図1
で示すエッジ認識範囲105参照)を指定したときに、
レジストパターンマークの片方のエッジが指定でき、明
暗強度の波形信号の誤認識を避けることができるからで
ある。6.0μm以上とすることもできるが、あまりに
大きくすると基準マークと接する恐れがあるので好まし
くない。
測定マークの平面図を、図11(a)〜(d)にその重
ね合わせ精度測定用マーク形成のための工程断面図を示
す。
ン基板上に基準マークを形成する材料を成膜する。ここ
では、ポリシリコン1101を成膜する。次に、同図
(b)に示すように、レジスト塗布、露光、現像によ
り、10〜20μm×10〜20μmの正方形ポジ型パ
ターン(図2(a)に対応)のレジストによるパターン
形成を行い、エッチングにより基準マーク1102を形
成する。
クとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を成
膜する。ここでは、二酸化珪素1103を成膜する。そ
の後、同図(d)に示すように、レジスト塗布、露光、
現像によりレジストによるパターンマーク(複数のスリ
ット1105を有するレジストパターンマーク)110
4の形成を行う。
う。 (1)レジストパターンマークのエッジ認識に複数のエ
ッジの平均値を用いる方法。
ついて、複数のエッジ認識範囲を指定する(図10の1
001、1002)。測定時には、エッジ認識範囲から
それぞれエッジ位置が求められる。これらのエッジ位置
の平均位置を求めてレジストパターンマークのエッジと
し、測定値を算出する場合に用いる。 (2)複数のエッジからTISの小さくなるエッジを選
択する方法。
囲1003に対して、レジストパターンマークのエッジ
認識範囲1001、1002を用いて、0°と180°
の測定を予め行う。その結果からTISの最も小さくな
るレジストパターンマークのエッジを求め、そのエッジ
を用いて測定を行う。 (3)ウエハ内の複数の測定点について、各々独立して
TISの小さくなる最適エッジを選択して、エッジ位置
を求める方法。
測定を行う場合に、ウエハ面内でそれぞれTISの小さ
くなる重ね合わせ精度測定用マークを用いて測定を行
う。基準マークのエッジ認識範囲1003に対して、レ
ジストパターンマークのエッジ認識範囲1001、10
02を用いて0°と180°の測定を予め行う。その結
果からTISの最も小さいエッジをウエハ面内それぞれ
で求め測定を行う。
の欄で述べたように、レジストパターンマークの膜厚に
よりTISは変化する。そこで、レジストパターンマー
クの膜厚のばらつきによるTISの変化を低減するため
に、膜厚の異なる複数のスリットを組み合わせたレジス
トパターンマークを用いている。それぞれの測定方法に
ついてその効果を述べる。
パターンマークの複数のエッジ位置の平均化効果により
レジスト膜厚の変化(ばらつき)の影響を低減した測定
値が得られる効果がある。即ち、エッジ位置の平均化効
果とは、各エッジについて求めたそれぞれのTISの値
を用いて平均したものをレジストパターンマークのTI
Sの値とすることで、一つのエッジを用いるよりも複数
のエッジを用いた方が、膜厚変化の影響を低減した測定
値が得られることを意味する。これにより測定精度の向
上を図ることができる。
パターンマークのエッジの選択で、TISの小さくなる
エッジを用いることで、TISを低減した測定値が得ら
れる効果がある。即ち、この方法によれば、TISの小
さいエッジは必然的に膜厚依存性も小さいことを意味す
るので、その分、膜厚変化の影響を低減して測定精度の
向上を図ることができる。
してTISの小さくなる最適エッジを選択できるように
することで、レジスト膜厚のウエハ面内のばらつきの影
響を低減し、TISを低減した測定値が得られる効果が
ある。即ち、ウエハ面内の複数箇所に各々独立して設け
た多数の重ね合わせ精度測定用マークのうち、TISの
最も小さいものを選択することで、測定精度向上のため
に必要な測定対象マークの選択をウエハ面内全域に広げ
て行うことができる。これにより、レジスト膜厚のウエ
ハ面内のばらつきの影響を低減して、測定精度の向上を
図ることができる。この組み合わせは、先の「課題」の
欄で述べた’の組み合わせに対応している。
測定用マークの平面図を、図13(a)〜(d)及び図
14(a)〜(d)にその重ね合わせ精度測定用マーク
形成のための工程断面図を示す。
ン基板上に基準マークを形成する材料を成膜する。ここ
では、ポリシリコン1301を成膜する。次に、同図
(b)に示すように、レジスト塗布、露光、現像によ
り、0.7〜1.3μmのスリットパターン(図2
(d)に対応)のレジストによるパターン形成を行い、
エッチングにより基準マーク1302を形成する。
クとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を成
膜する。ここでは、二酸化珪素1303を成膜する。次
に、同図(d)に示すように、基準マークとレジストパ
ターンマークとの高低差に水準を設けるために、レジス
ト塗布、露光、現像により8.0〜10.0μmのスリ
ットパターン1304aを含むレジストによるパターン
1304の形成を行い、しかる後、図14(a)に示す
ように、層間膜1303をエッチング(エッチング1)
して第1凹所1305の形成を行う。
レジスト塗布、露光、現像により8.0〜10.0μm
のスリットパターン1306aを含むレジストによるパ
ターン1306の形成を行い、しかる後、同図(c)に
示すように、層間膜1303をエッチング(エッチング
2)して第2凹所1307の形成を行う。ここで、エッ
チング1とエッチング2とでは、エッチング時間が異な
り層間膜1303の表面から第1凹所1305の底面ま
での高さ、及び第2凹所1307の底面までの高さに高
低差が生じるようにする。
ト塗布、露光、現像によりレジストによるパターンマー
ク(複数のラインを形成するレジストパターンマーク)
1308、1309、1310の形成を行う。
で述べたように以下の方法で測定を行う。 (1) レジストパターンマークのエッジ認識に複数の
エッジの平均値を用いる方法。 (2) 複数のエッジからTISの小さくなるエッジを
選択する方法。 (3) ウエハ内の複数の測定点について、各々独立し
てTISの小さくなる最適エッジを選択して、エッジ位
置を求める方法。
題」の欄で述べたように、レジストパターンマークの膜
厚によりTISは変化する。そのため、TISの小さく
なるレジストパターンマークで測定を行うために、下地
に段差を設けることで、レジスト膜厚を変化させる。そ
れぞれの測定方法についてその効果を述べる。まず、
(1)の方法においては、レジストパターンマークのエ
ッジ位置の平均化効果によりレジストパターンマークの
膜厚変化の影響を低減した測定値が得られる効果があ
る。
パターンマークのエッジの選択で、TISの小さくなる
エッジを用いることで、TISを低減した測定値が得ら
れる効果がある。
してTISの小さくなる最適エッジを選択できるように
することで、レジスト膜厚のウエハ面内のばらつきの影
響を低減し、TISを低減した測定値が得られる効果が
ある。
を積極的に変化させることが可能となる。したがって、
上記(1)、(2)、(3)の何れの方法においても膜
厚変化の範囲を広げることができる。これにより、広い
範囲で変化した膜厚影響に基づく測定が可能となるの
で、その分、より小さなTISの値を積極的に求めるこ
とができる効果がある。この組み合わせは、先の「課
題」の欄で述べた’の組み合わせに対応している。
測定用マークの平面図を、図16(a)〜(d)及び図
17(a)〜(c)にその重ね合わせ精度測定用マーク
形成のための工程断面図を示す。
ン基板上に基準マークを形成する材料を成膜する。ここ
では、ポリシリコン1501を成膜する。次に、同図
(b)に示すように、レジスト塗布、露光、現像によ
り、8.0〜10.0μmのスリットパターンのレジス
トによるパターン形成を行い、エッチングにより平面正
方形のポジ型基準マーク1503、その周囲のポリシリ
コン層1504との間に形成したスリット1502を形
成する。
ク及びレジストパターンマークに高さ方向の高低差を設
けるために、レジスト塗布、露光、現像により基準マー
ク1503上に3.0〜7.0μmのスリットαを、ポ
リシリコン層1504上に7.0〜10.0μmのスリ
ットβを形成するためのレジストによるパターン150
5を同時に形成する。しかる後、同図(d)に示すよう
に、基準マーク1503、ポリシリコン層1504をエ
ッチングして、第1凹所1506、第2凹所1507の
形成を行い、表面部1512部分を残す。
ークとレジストパターンマーク間の層間膜となる材料を
成膜する。ここでは、二酸化珪素1508を成膜する。
その後、同図(b)に示すように、レジスト1509の
塗布、露光、現像により、同図(c)に示すように、レ
ジストによるパターン形成を行い、ライン型レジストパ
ターン1510、1511を形成する。
で述べたように以下の方法で測定を行う。 (1) 基準マークのエッジ認識に複数のエッジの平均
値を用いる方法。 (2) 基準マークの複数のエッジからTISの小さく
なるエッジ(図15の1401または1402)を選択
する方法。 (3) ウエハ内の複数の測定点について、各々独立し
てTISの小さくなる最適エッジを選択して、エッジ位
置を求める方法。 (4) 基準マークとレジストパターンマークの組合せ
についてTISの小さくなるエッジの組合せを選択しエ
ッジ位置を求める方法。この方法では、基準マークのエ
ッジ認識範囲1401、1402それぞれについて、レ
ジストパターンマークのエッジ認識範囲1403、14
04についてTISの最小となる基準マークのエッジ、
レジストパターンマークのエッジの組合せの選択を行
い、その重ね合わせ精度測定用マークを用いて測定を行
う。
題」の欄で述べたように、レジストパターンマークの膜
厚によりTISは変化する。そのため、TISの小さく
なるレジスト膜厚で測定を行うために、下地に段差を設
けることで、レジストパターンマークの膜厚を変化させ
る方法に加え、基準マークにも高低差を設ける。そうす
ることで、基準マークに対するレジストパターンマーク
の高さは相対的に変化する。
べる。
クのエッジ位置の平均化効果によりレジスト膜厚の変化
(ばらつき)の影響を低減した測定値が得られる効果が
ある。
クのエッジの選択で、TISの小さくなるエッジを用い
ることで、TISを低減した測定値が得られる効果があ
る。
パターンマークのエッジの選択で、各々独立してTIS
の小さくなる最適エッジを選択できるようにすること
で、レジスト膜厚のウエハ面内のばらつきの影響を低減
し、TISを低減した測定値が得られる効果がある。
ターンマークの膜厚を積極的に変化させることが可能と
なるのに加え、基準マークに対するレジストパターンマ
ークの高低差をも積極的に変化させることができるの
で、レジストパターンマークの見かけの膜厚変化の範囲
をさらに大きくすることができる。これにより、広い範
囲で変化した膜厚の影響に基づく測定が可能となり、そ
の分、さらに小さなTISの値を積極的に求めることが
できる効果がある。加えて、基準マークにも段差を設け
て、いわゆるエッジが複数ある形態としているので、基
準マークの複数のエッジのうちの最適なものと、レジス
トパターンマークの複数のエッジのうちの最適なものと
の組み合わせができ、その分、測定精度の向上を図るこ
とができる。この組み合わせは、先の「課題」の欄で述
べた’の組み合わせに対応している。
マークの構造や膜厚、組み合わせ及び測定方法等に工夫
を凝らすことで、高精度の測定を可能にし、これにより
生産性の向上、高集積化等を図ることができる重ね合わ
せ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法の技術を
提供することができる。
ィー工程での重ね合わせ精度測定技術に用いる基準マー
クとレジストパターンマークの組み合わせからなる平面
図、断面図及び波形信号の説明図である。
準マークを示す断面模式図である。
ジストパターンマークを示す断面模式図である。
パターンマークとの組み合わせからなる重ね合わせ精度
測定用マークの平面図である。
す工程断面図である。
定用マークの平面図である。
定用マークの形成方法例を示す工程断面図である。
定用マークの平面図である。
定用マークの形成方法例を示す工程断面図である。
測定用マークの平面図である。
測定用マークの形成方法例を示す工程断面図である。
測定用マークの平面図である。
測定用マークの形成方法例を示す工程断面図である。
測定用マークの形成方法例を示す、図14に続く工程断
面図である。
測定用マークの平面図である。
測定用マークの形成方法例を示す工程断面図である。
測定用マークの形成方法例を示す、図16に続く工程断
面図である。
パターンマークがラインパターンのときのレジストパタ
ーンマークの膜厚とTISとの関係を示すグラフであ
る。
パターンマークがラインパターンのときのレジストパタ
ーンマークの膜厚とTISとの関係を示すグラフであ
る。
シリコン 702、902、1102、1302、1503 基準
マーク 703、903、1103、1303、1508 二酸
化珪素 704、904、1104 レジストパターン 1304 レジストパターン 1308、1309、1310、1510、1511
レジストパターン 1003、1401、1402 基準マークのエッジ認
識範囲 1001、1002 レジストパターンマークのエッジ
認識範囲 1403、1404 レジストパターンマークのエッジ
認識範囲 1105、1304a レジストパターンマークのスリ
ット 1306 レジストによるパターン 1306a レジストによるパターンのスリット 1502 スリット 1504 ポリシリコン層 1505 レジストによるパターン 1305、1506 第1凹所 1307、1507 第2凹所 1509 レジスト 1512 表面部 α、β スリット
Claims (18)
- 【請求項1】 半導体集積回路製造のためのフォトリソ
グラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合わ
せ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マー
クと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレジ
ストパターンマークとを含み、前記レジストパターンマ
ークをラインパターンとし、前記基準マークがポジ型パ
ターンであり、その表面に段差があることを特徴とす
る、重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項2】 半導体集積回路製造のためのフォトリソ
グラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合わ
せ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マー
クと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレジ
ストパターンマークとを含み、前記レジストパターンマ
ークを複数のラインパターンとし、前記複数のラインパ
ターンのそれぞれの膜厚が異なることを特徴とする、重
ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項3】 半導体集積回路製造のためのフォトリソ
グラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合わ
せ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マー
クと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレジ
ストパターンマークとを含み、前記レジストパターンマ
ークをラインパターンとし、前記基準マークがスリット
パターンであり、その溝幅が0.6μm以上である、重
ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項4】 前記レジストパターンマークを複数のラ
インパターンとしたことを特徴とする、請求項1又は3
に記載の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項5】 前記複数のラインパターンのそれぞれの
膜厚が異なることを特徴とする、請求項2又は4に記載
の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項6】 前記ラインパターンを形成する下地基板
の表面に段差を設けることによって各ラインパターンの
膜厚を異ならせていることを特徴とする、請求項5に記
載の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項7】 前記基準マークが平面正方形のポジ型パ
ターンであり、その一辺が10〜20μmの範囲である
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れかに記載の重ね
合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項8】 前記レジストパターンマークのライン幅
が5.0〜6.0μmの範囲であることを特徴とする、
請求項1〜7の何れかに記載の重ね合わせ精度測定用マ
ーク。 - 【請求項9】 半導体集積回路製造のためのフォトリソ
グラフィー工程で下層に形成した基準マークと、その基
準マークよりも上層の領域に形成した複数のラインパタ
ーンからなるレジストパターンマークとを用いて露光の
際の重ね合わせ精度を測定する方法であって、複数のラ
インパターンのそれぞれのエッジ位置を測定し、各測定
値に含まれる測定誤差の平均値を補正値としてレジスト
パターンマークのエッジ位置を求め、重ね合わせ精度の
測定値を算出することを特徴とする、重ね合わせ精度測
定方法。 - 【請求項10】 前記複数のラインパターンのそれぞれ
のエッジ位置を測定し、各測定値に含まれる測定誤差が
最も小さくなるラインパターンを選択してレジストパタ
ーンマークのエッジ位置とし、そのエッジ位置を用いて
重ね合わせ精度の測定値を算出することを特徴とする、
請求項9に記載の重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項11】 前記基準マーク及びレジストパターン
マークの組合せから成る重ね合わせ精度測定用マーク
を、下地基板であるウエハ上に複数設けておき、ウエハ
面内の複数の測定点おいて前記重ね合わせ精度測定用マ
ークを用いてそれぞれ測定した測定値に含まれる測定誤
差が最も小さい重ね合わせ精度測定用マークを選択して
測定値を算出することを特徴とする、請求項9に記載の
重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項12】 前記基準マーク及びレジストパターン
マークはそれぞれ複数のエッジを含み、それら基準マー
クの各エッジ及びレジストパターンマークの各エッジに
ついて、測定誤差が最も小さくなるエッジをそれぞれ選
択して基準マークのエッジ及びレジストパターンマーク
のエッジとし、重ね合わせ精度の測定値を算出すること
を特徴とする、請求項9に記載の重ね合わせ精度測定方
法。 - 【請求項13】 半導体集積回路製造のためのフォトリ
ソグラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合
わせ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マ
ークと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレ
ジストパターンマークとを含み、前記基準マークを平面
正方形のポジ型パターンとし、前記レジストパターンマ
ークをスリットパターンとし、前記基準マークの表面に
段差があることを特徴とする、重ね合わせ精度測定用マ
ーク。 - 【請求項14】 半導体集積回路製造のためのフォトリ
ソグラフィー工程で露光の際に利用する下層との重ね合
わせ精度測定用マークであって、下層に形成した基準マ
ークと、その基準マークよりも上層の領域に形成したレ
ジストパターンマークとを含み、前記基準マークを平面
正方形のポジ型パターンとし、前記レジストパターンマ
ークを複数のスリットパターンとし、前記複数のスリッ
トパターンのそれぞれの溝の深さが異なることを特徴と
する、重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項15】 前記レジストパターンマークを複数の
スリットパターンとしたことを特徴とする、請求項13
に記載の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項16】 前記複数のスリットパターンのそれぞ
れの溝の深さが異なることを特徴とする、請求項15に
記載の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項17】 前記基準マークの一辺が10〜20μ
mの範囲であることを特徴とする、請求項13〜16の
何れかに記載の重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項18】 半導体集積回路製造のためのフォトリ
ソグラフィー工程で下層に形成した平面正方形のポジ型
パターンからなる基準マークと、その基準マークよりも
上層の領域に形成したスリットパターンからなるレジス
トパターンマークとを用いて露光の際の重ね合わせ精度
を測定する方法であって、前記基準マーク及びレジスト
パターンマークはそれぞれ複数のエッジを含み、それら
基準マークの各エッジ及びレジストパターンマークの各
エッジについて、測定誤差が最も小さくなるエッジをそ
れぞれ選択して基準マークのエッジ及びレジストパター
ンマークのエッジとし、重ね合わせ精度の測定値を算出
する、ことを特徴とする、重ね合わせ精度測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12340198A JP3533087B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 重ね合わせ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP12340198A JP3533087B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 重ね合わせ精度測定用マーク及びそれを用いた測定方法 |
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JPH11317340A JPH11317340A (ja) | 1999-11-16 |
JP3533087B2 true JP3533087B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (4)
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JP4011353B2 (ja) * | 2002-01-31 | 2007-11-21 | 沖電気工業株式会社 | 合わせ測定用のレジストパターン |
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-
1998
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