JP3552884B2 - 重ね合わせ精度測定用パターン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ精度を測定するために用いられる重ね合わせ精度測定用パターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、基板上に複数の回路パターンを積層することによって製造されているが、積層後の回路パターン間の重ね合わせ精度を測定するために、あるいは、回路パターンの形成に使用する製造装置の開発、調整を行うために、重ね合わせ精度を測定するための専用パターン（以下、重ね合わせ精度測定用パターン）を基板上に形成することが行われている。
【０００３】
以下、回路パターン間の重ね合わせ精度を測定する場合を例に、図５を用いて、従来の重ね合わせ精度測定用パターンの形状、使用方法を説明する。
図示したように、従来の重ね合わせ精度測定用パターンは、２つの測定パターン５１、５２からなる。測定パターン５１は、重ね合わせ精度を測定すべき２つの回路パターンの一方と同時に形成され、測定パターン５２は、他方の回路パターンと同時に形成される。すなわち、図示した重ね合わせ精度測定用パターンは、回路パターンと測定パターンとを形成できるホトマスク（例えば、レティクルマスク）を用いたパターン転写プロセスを含むパターン形成プロセスを繰り返すことによって形成される。また、各プロセスで使用されるホトマスクは、測定パターン５１として、１辺の長さが３０μｍ程度の正方形のパターンが形成され、測定パターン５２として、１辺の長さが、測定パターン５１よりも数μｍ小さい正方形のパターンが形成されるように、かつ、２つのパターン形成プロセスが理想的な状況で実行されたときに、測定パターン５２の中心が測定パターン５１の中心と一致するように、設計・製造される。
【０００４】
重ね合わせ精度を測定する際には、重ね合わせ精度を測定するための測定機を用いて、ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２の長さが測定される。そして、ＸＸ′方向の重ね合わせ精度（設計値からのずれ量）ΔＸが、△Ｘ＝（ｘ１−ｘ２）／２により求められ、ＹＹ′方向の重ね合わせ精度（ずれ量）ΔＹが、△Ｙ＝（ｙ１−ｙ２）／２により求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の重ね合わせ精度測定用パターンは、２つの層間の重ね合わせ精度しか測定できないものであった。このため、多層間の重ね合わせ精度を測定する場合には、基板上の互いに異なる位置に複数の重ね合わせ精度測定用パターンを形成しなければならなかった。測定機の仕様上、数十μｍ角の領域内に存在するパターン間の位置関係しか測定できないので、複数の重ね合わせ精度測定用パターンが異なる位置に形成されると重ね合わせ精度の測定に時間がかかることになる。また、基板上には、通常、重ね合わせ精度測定用パターン以外のパターン（例えば、回路パターン）も形成されるので、複数の重ね合わせ精度測定用パターンによって基板上の多くのスペースが消費されてしまうのは好ましくない。
【０００６】
また、２層間の重ね合わせ精度ではなく、第１層と第２層からなる部分と第３層との重ね合わせ精度（第１層の基準位置と第２層の基準位置の中心に対する第３層の基準位置のずれ量）がより重要である場合などもある。このような場合、従来は、第１層と第３層間の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定用パターンと、第２層と第３層間の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定用パターンとを基板上の異なる位置に形成しておき、それらの重ね合わせ精度測定用パターンを用いて第１層と第３層間の重ね合わせ精度並びに第２層と第３層間の重ね合わせ精度を求め、さらに、求めた重ね合わせ精度から目的とする重ね合わせ精度を算出するという煩雑な作業をしなければならなかった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、多層間の重ね合わせ精度を１度に測定できる重ね合わせ精度測定用パターンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、重ね合わせ精度測定用パターンとして、互いに異なるプロセスにおいて形成される基準測定パターンと複数の測定パターンとからなり、各測定パターンと基準測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向あるいはＸ軸と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な基準測定パターンと複数の測定パターンとからなるパターンを用いる。
【０００９】
より具体的には、重ね合わせ精度測定用パターンとして、位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、それぞれ、第１プロセスと第３プロセスにおいて形成される第１測定パターンと第３測定パターンを備えるとともに、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、第２プロセスにおいて形成される第２測定パターンを備えるパターンを用いる。なお、第１ないし第３プロセスの実行順はどのようなものであっても良い。
【００１０】
このような構成を有する重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第１測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第２測定パターンと第３測定パターンとの間のＹ軸方向の重ね合わせ精度が一度に測定できることになるので、重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００１１】
なお、重ね合わせ精度測定用パターンをこのような構成とする場合には、第１測定パターンを、Ｙ軸に平行な長辺を持つ長方形状を有する、Ｘ軸方向に第１所定距離離れた２つの長方形パターンからなるものとし、第２測定パターンを、Ｘ軸に平行な長辺を持つ長方形状を有する、Ｙ軸方向に第２所定距離離れた２つの長方形パターンからなるものとし、第３測定パターンを、Ｘ軸に平行な辺を持つ長方形状を有するものとするとともに、第１測定パターンないし第３測定パターンを、理想的な状況で第１ないし第３プロセスが実行された場合、第１ないし第３測定パターンの幾何学的な重心の位置が同じ位置となる位置関係を持つものとすることが望ましい。
【００１２】
また、重ね合わせ精度測定用パターンを、位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、それぞれ、第１プロセスと第３プロセスによって形成される第１測定パターンと第３測定パターンを備えるとともに、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、第２プロセスによって形成される第２パターン測定を備えるパターンとしても上記課題を解決することが出来る。
【００１３】
すなわち、この構成とした場合、第１測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第２測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第１測定パターンと第２測定パターンの中心に対する第３測定パターンのＸ軸方向の重ね合わせ精度が一度に測定できることになる。
【００１４】
また、この構成を採用する場合、第１測定パターンが、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有するようにしておくとともに、第２測定パターンが、第３パターン測定との位置関係を測定することによりＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有するようにしておくことが望ましい。
【００１５】
第１、第２測定パターンの形状をこのように定めておいた場合、第１測定パターンと第２測定パターンの中心に対する第３測定パターンのＹ軸方向の重ね合わせ精度もが測定できる重ね合わせ精度測定用パターンが得られることになる。
【００１６】
なお、そのような重ね合わせ精度測定用パターンは、例えば、第３測定パターンを、Ｘ軸に平行な辺を持つ長方形状のパターンとし、第１測定パターンと第２測定パターンを、それぞれ、Ｙ軸方向に延びた部分とＸ軸方向に延びた部分とを含むＬ字形状のパターンとすることによって実現することが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。
【００１８】
第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第３層間の所定方向の重ね合わせ精度と、第２層と第３層間の当該所定方向と直交する方向の重ね合わせ精度を測定するためのパターンである。なお、以下に説明を行う各実施形態では、“第１”、“第２”といった修飾語を、修飾される対象（層、測定パターン、膜形成用プロセス）が互いに異なるものであることを示す語として用いることにする（要するに、修飾語に含まれる数値が、膜、パターンの形成順、プロセスの実行順等を表さないものとする）。
【００１９】
図１に、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。
第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、それぞれ、第１〜第３層形成用プロセスの実行により形成される第１測定パターン１１と第２測定パターン１２と第３測定パターン１３とからなる。
【００２０】
図示してあるように、第１測定パターン１１は、重ね合わせ精度を測定する方向ＸＸ′に垂直な長辺を持つ２つの合同な長方形パターン１１ａ、１１ｂからなる。長方形パターン１１ａと長方形パターン１１ｂとは、一方の長方形パターンをその短辺の長さ方向（重ね合わせ精度を測定する方向）に平行移動すると他方の長方形パターンに重なる位置関係を有している。
【００２１】
第２測定パターン１２も、第１測定パターン１１と同様に、短辺の長さ方向に平行移動すると他方の長方形パターンに重なる位置関係を有した２つの合同な長方形パターン１２ａ、１２ｂからなっている。ただし、第２測定パターン１２は、ＹＹ′方向の重ね合わせ精度を測定するために用いられるパターンであるため、長方形パターン１２ａ、１２ｂとしては、ＹＹ′方向に垂直な長辺を有する長方形状のパターンが用いられている。そして、第３測定パターン１３としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００２２】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第３層形成用プロセスが設計通りに実行されたとき（すなわち、各プロセスが、第１層（第１測定パターン１１）と第３層（第３測定パターン１３）間のずれ量、第２層（第２測定パターン１２）と第３層（測定パターン１３）間のずれ量が、それぞれ、“０”となる状態で実行されたとき）に形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められる（設計される）。
【００２３】
すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１測定パターン１１の幾何学的重心（長方形パターン１１ａ、１１ｂの幾何学的重心間の中点）と、第２測定パターン１２の幾何学的重心と、第３測定パターン１３の幾何学的重心とが一致するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。なお、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が設けられるようにするのは、測定に用いられる部分が他のパターンの影響を受けずに形成されるようにするためである。
【００２４】
また、一般の重ね合わせ精度測定機では、重ね合わせ精度を測定するために、測定対象であるパターンが、測定方向に垂直な方向にある程度の長さを有する直線部分を持っていることが必要とされるので、測定パターン１３の一辺の長さ、各長方形パターンの長辺の長さは、その条件を満たすように決定される。
【００２５】
なお、上記のような条件を満足させるために、第１実施形態では、長方形パターン１１ａ、１１ｂとして、長辺の長さＬｙ１が２０μｍ、短辺の長さＬｘ１が５μｍのパターンを、長方形パターン１２ａ、１２ｂとして、長辺の長さＬｘ２が２０μｍ、短辺の長さＬｙ２が５μｍのパターンを、第３測定パターン１３として、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを用いている。
【００２６】
次に、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定手順を説明する。本重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、例えば、次のようにして行われる。
【００２７】
まず、重ね合わせ精度測定機に、重ね合わせ精度測定用パターンが形成された基板をセットし、重ね合わせ精度の測定対象となる部分が、測定パターン１３の中心を通る線分であって、長方形パターン１１ａ、１１ｂに対向する測定パターン１３の各辺と直交する線分に重なる部分と、測定パターン１３の中心を通る線分であって、長方形パターン１２ａ、１２ｂに対向する測定パターン１３の各辺と直交する線分に重なる部分とになるように測定機を調整する。すなわち、図中に、ＸＸ′、ＹＹ′と符号を付してある線分に重なっている部分が重ね合わせ精度の測定対象となるようにする。
【００２８】
次いで、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、長方形パターン１１ａの中心と測定パターン１３の中心との間の長さＸ１と、長方形パターン１１ｂの中心と測定パターン１３の中心間の長さＸ２を求める。そして、求めたＸ１、Ｘ２、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２を用いて、測定パターン１３と測定パターン１１との間のＸＸ′方向のずれ量ΔＸを求める。
【００２９】
なお、既に行った説明から明らかなように、測定パターン１１と測定パターン１３とがＸＸ′方向のずれ量“０”の状態で形成された場合、Ｘ１とＸ２は同じ値Ｘｓｔｄ（＝（Ｌｘ１＋Ｌｘ２）／２）を取り、測定パターン１１と測定パターン１３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘであった場合、Ｘ１＝Ｘｓｔｄ＋△Ｘ、Ｘ２＝Ｘｓｔｄ−△Ｘとなるため、測定パターン１３と測定パターン１１間のＸＸ′方向のずれ量ΔＸが、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２によって求められることになる。
【００３０】
ＹＹ′方向に対しても同様に、Ｙ１、Ｙ２の測定を行い、式ΔＹ＝（Ｙ１−Ｙ２）／２を用いて、測定パターン１３と測定パターン１２との間のＹＹ′方向のずれ量ΔＹを求める。
【００３１】
このように、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第１層と第３層間の所定方向の重ね合わせ精度並びに第２層と第３層の当該所定方向と直交する方向の重ね合わせ精度を一度に測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第２層の中心に対する第３層の重ね合わせ精度の測定に適したパターンであり、図２に示したような構成を有する。
【００３３】
すなわち、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１〜第３層形成用プロセスの実行により形成されるパターンである第１測定パターン２１と第２測定パターン２２と第３測定パターン２３とからなる。
【００３４】
図示してあるように、第１測定パターン２１としては、重ね合わせ精度を測定すべき方向ＸＸ′に垂直な３辺と、重ね合わせ精度を測定すべき方向であり方向ＸＸ′に垂直な方向ＹＹ′に垂直な３辺を有するＬ字形状のパターンが用いられている。第２測定パターン２２としても、同様の形状を有するパターンが用いられており、第３測定パターン２３としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００３５】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第３層形成用プロセスが設計通りに実行されたとき（すなわち、各プロセスが、第１層（第１測定パターン２１）と第３層（第３測定パターン２３）間のずれ量、第２層（第２測定パターン２２）と第３層（測定パターン２３）間のずれ量が、それぞれ、“０”となる状態で実行されたとき）に形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められる。
【００３６】
すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１測定パターン２１と第２測定パターン２２とが２頂点で接し、第１測定パターン２１と第２測定パターン２２とで囲まれた領域の中心に、第３測定パターン２３が位置するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。
【００３７】
本実施形態では、上記のような条件を満足させるために、Ｌｘ２、Ｌｙ２がそれぞれ２０μｍとなり、Ｌｘ１、Ｌｘ３、Ｌｙ１、Ｌｙ３がそれぞれ５μｍとなるパターンを、第１、第２測定パターンとして用い、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを、第３測定パターン２３として用いている。
【００３８】
この重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、例えば、次のようにして行われる。
まず、重ね合わせ精度測定機に、重ね合わせ精度測定用パターンが形成された基板をセットし、図中に、ＸＸ′、ＹＹ′と符号を付してある線分に重なっている部分が重ね合わせ精度の測定対象となるようにする。
【００３９】
次いで、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、測定パターン２１の幅Ｌｘ３を有する部分の中心と測定パターン２３の中心との間の長さＸ１と、測定パターン２２の幅Ｌｘ１を有する部分の中心と測定パターン２３の中心との間の長さＸ２を求める。そして、求めたＸ１、Ｘ２と、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２とを用いて、測定パターン２１と測定パターン２２との中心に対する測定パターン２３のＸＸ′方向のずれ量ΔＸを求める。
【００４０】
すなわち、既に行った説明から明らかなように、測定パターン２１ないし測定パターン２３がＸＸ′方向のずれ量“０”の状態で形成された場合、Ｘ１とＸ２は同じ値Ｘｓｔｄ（＝（Ｌｘ１＋Ｌｘ２）／２ ｏｒ （Ｌｘ２＋Ｌｘ３）／２）を取る。また、測定パターン２１と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘ１１であり、測定パターン２２と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘ１２であった場合、Ｘ１＝Ｘｓｔｄ＋△Ｘ１１、Ｘ２＝Ｘｓｔｄ−△Ｘ１２となる。従って、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２を用いることによって、（△Ｘ１１＋△Ｘ１２）／２、つまり、測定パターン２１と測定パターン２２との中心に対する測定パターン２３のＸＸ′方向のずれ量が求められることになる。
【００４１】
ＹＹ′方向に対しても同様に、図示してある長さＹ１、Ｙ２の測定を行い、式ΔＹ＝（Ｙ１−Ｙ２）／２を用いて、測定パターン２１と測定パターン２２の中心に対する測定パターン２３のＹＹ′方向のずれ量ΔＹを求める。
【００４２】
また、この重ね合わせ精度測定用パターンを用いる場合、２層間のずれ量は、測定値と設計値との差を算出することにより求められる。例えば、測定パターン２１と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量は、測定値Ｘ１と設計値Ｘｓｔｄの差を算出することによって求められ、測定パターン２１と測定パターン２２との間のＸＸ′方向のずれ量は、測定パターン２１の幅Ｌｘ３を有する部分の中心と測定パターン２２の幅Ｌｘ１を有する部分の中心との間の長さ（“Ｘ１＋Ｘ２”）と設計値（“Ｌｘ２＋（Ｌｘ１＋Ｌｘ３）／２”）の差を算出することによって求められる。
【００４３】
このように、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、各２層間の重ね合わせ精度、第１層と第２層の重ね合わせ中心に対する第３層の重ね合わせ精度を測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００４４】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第３層の中心に対する第５層の所定方向の重ね合わせ精度と、第２層と第４層の中心に対する第５層の当該所定方向とは直交する方向の重ね合わせ精度とが必要なときなどに使用するのに適したパターンである。
【００４５】
図３に、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。図示してあるように、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、それぞれ、第１〜第５層形成用プロセスの実行により形成されるパターンである第１ないし第５測定パターン３１〜３５からなる。
【００４６】
第１〜第４測定パターン３１〜３４としては、それぞれ、ＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な長辺を有する長方形状のパターンが用いられており、第５測定パターン３５としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００４７】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第５層形成用プロセスが設計通りに実行されたときに形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められている。すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１ないし第４測定パターン３１〜３４の４長辺で閉領域が形成され、当該閉領域の中心に、第５測定パターン３５が位置するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。
【００４８】
なお、本実施形態では、上記のような条件を満足させるために、第１〜第４測定パターン３１〜３４として、それぞれ、長辺の長さが２０μｍであり、短辺の長さが５μｍのパターンを用い、第３測定パターン１３として、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを用いている。
【００４９】
この重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンと同様の手順で行われる。
すなわち、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、測定パターン３３の中心と測定パターン３５の中心との間の長さと、測定パターン３１の中心と測定パターン３５の中心との間の長さを求め、求めた長さの差の１／２を、測定パターン３１と測定パターン３３の中心に対する測定パターン３５のＸＸ′方向のずれ量とする。また、２パターン間のずれ量が必要である場合には、測定値と設計値の差を算出し、算出結果をずれ量とする。例えば、測定パターン３３と測定パターン３５との間のずれ量が必要である場合には、測定パターン３３の中心と測定パターン３５の中心との間の長さと設計値との差を求め、求めた値をずれ量とする。
【００５０】
ＹＹ′方向に関しても同様の測定を行い、測定パターン３２と測定パターン３４の中心に対する測定パターン３５のずれ量等を求める。
【００５１】
このように、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、各２層間の重ね合わせ精度、第１層と第３層の重ね合わせ中心に対する第５層の所定方向の重ね合わせ精度、第２層と第４層の重ね合わせ中心に対する第５層の当該所定方向に直交する方向の重ね合わせ精度を測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間が重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００５２】
＜第４実施形態＞
図４に、本発明の第４実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。本重ね合わせ精度測定用パターンは、重ね合わせ精度測定機の測定エリアが比較的広い場合に用いられるパターンである。
【００５３】
図から明らかなように、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンに、さらに、それぞれ、第１ないし第４測定パターン４１〜４４あるいは第９測定パターン４９とは異なるプロセスで形成される４つの長方形状の測定パターンであって、長辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な測定パターン４５〜４８を加えたものとなっている。より具体的には、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの第５測定パターン４５と第７測定パターン４７は、各層形成用プロセスが設計どおりに実行された場合、第９測定パターン４９の中心から等距離に位置するように、その形状等が定められており、第６測定パターン４６と第８測定パターン４８も、各層形成用プロセスが設計どおりに実行された場合、第９測定パターン４９の中心から等距離に位置するように、その形状等が定められている。なお、本実施形態では、第５ないし第８測定パターン４５〜４８として、２０μｍ×５μｍのパターンを用いており、各プロセスが設計通りに実行された場合、第Ｎ測定パターンと第Ｎ＋４測定パターン（Ｎは〜４）との間に、５μｍの間隔が存在するようにしてある。
【００５４】
このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第３実施形態と同様の手順で、測定パターン４１と測定パターン４３の中心に対する測定パターン４９のＸＸ′方向のずれ量や、測定パターン４５と測定パターン４７の中心に対する測定パターン４９のＸＸ′方向のずれ量、２つの測定パターン間のずれ量を測定することが出来る。また、第９測定パターン４９の中心と、第１測定パターン４１、第３測定パターン４３、第５測定パターン４５、第７測定パターン４７の中心間の長さをそれぞれ求め、求めた長さと対応する設計値との差を算出し、算出した４つの差の平均を求めれば、第１測定パターン４１と第３測定パターン４３と第５測定パターン４５と第７測定パターン４７の中心に対する第９測定パターン４９のずれ量を求めることも出来ることになる。
【００５５】
ＹＹ′方向に関しても、同様に、各２層間のずれ量や、複数の層の中心に対するある層のずれ量を求めることが出来る。
このように、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、さまざまな重ね合わせ精度を一度に測定できるため、多層間の重ね合わせ精度の測定が必要な作業を従来に比して効率的に実行できることになる。
【００５６】
＜変形例＞
各実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは各種の変形が可能である。例えば、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、４つの長方形パターンで閉領域が形成されるものであったが、各長方形パターン間に間隙が存在するように重ね合わせ精度測定用パターンを設計しても良いことは当然である。また、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、Ｌ字形状の測定パターンを備えたものであったが、Ｌ字形状の測定パターンの代わりに、２個の長方形パターンからなる測定パターン（Ｌ字形状の角の部分を取り除いたパターン）を用いても良い。また、第４実施形態では、測定パターン４９の周りに、８個の測定パターンを配置しているが、測定機の測定エリアがより広い場合には、測定パターン４９の周囲に配置する測定パターンの数をさらに増やすことも出来る。
【００５７】
また、各実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いて重ね合わせ精度を測定する際に、各パターンの中心間の長さを測定する必要もなく、例えば、各パターン間の隔たり（辺間の長さ）を測定し、その測定値から重ね合わせ精度（ずれ量）を求めても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度を一度に測定できるため、多層間の重ね合わせ精度の測定が必要とされる作業を従来に比して効率的に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図５】従来の重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１ 第１測定パターン
１２、２２、３２、４２ 第２測定パターン
１３、２３、３３、４３ 第３測定パターン
３４、４４ 第４測定パターン
３５、４５ 第５測定パターン
４６ 第６測定パターン
４７ 第７測定パターン
４８ 第８測定パターン
４９ 第９測定パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせ精度を測定するために用いられる重ね合わせ精度測定用パターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、基板上に複数の回路パターンを積層することによって製造されているが、積層後の回路パターン間の重ね合わせ精度を測定するために、あるいは、回路パターンの形成に使用する製造装置の開発、調整を行うために、重ね合わせ精度を測定するための専用パターン（以下、重ね合わせ精度測定用パターン）を基板上に形成することが行われている。
【０００３】
以下、回路パターン間の重ね合わせ精度を測定する場合を例に、図５を用いて、従来の重ね合わせ精度測定用パターンの形状、使用方法を説明する。
図示したように、従来の重ね合わせ精度測定用パターンは、２つの測定パターン５１、５２からなる。測定パターン５１は、重ね合わせ精度を測定すべき２つの回路パターンの一方と同時に形成され、測定パターン５２は、他方の回路パターンと同時に形成される。すなわち、図示した重ね合わせ精度測定用パターンは、回路パターンと測定パターンとを形成できるホトマスク（例えば、レティクルマスク）を用いたパターン転写プロセスを含むパターン形成プロセスを繰り返すことによって形成される。また、各プロセスで使用されるホトマスクは、測定パターン５１として、１辺の長さが３０μｍ程度の正方形のパターンが形成され、測定パターン５２として、１辺の長さが、測定パターン５１よりも数μｍ小さい正方形のパターンが形成されるように、かつ、２つのパターン形成プロセスが理想的な状況で実行されたときに、測定パターン５２の中心が測定パターン５１の中心と一致するように、設計・製造される。
【０００４】
重ね合わせ精度を測定する際には、重ね合わせ精度を測定するための測定機を用いて、ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２の長さが測定される。そして、ＸＸ′方向の重ね合わせ精度（設計値からのずれ量）ΔＸが、△Ｘ＝（ｘ１−ｘ２）／２により求められ、ＹＹ′方向の重ね合わせ精度（ずれ量）ΔＹが、△Ｙ＝（ｙ１−ｙ２）／２により求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の重ね合わせ精度測定用パターンは、２つの層間の重ね合わせ精度しか測定できないものであった。このため、多層間の重ね合わせ精度を測定する場合には、基板上の互いに異なる位置に複数の重ね合わせ精度測定用パターンを形成しなければならなかった。測定機の仕様上、数十μｍ角の領域内に存在するパターン間の位置関係しか測定できないので、複数の重ね合わせ精度測定用パターンが異なる位置に形成されると重ね合わせ精度の測定に時間がかかることになる。また、基板上には、通常、重ね合わせ精度測定用パターン以外のパターン（例えば、回路パターン）も形成されるので、複数の重ね合わせ精度測定用パターンによって基板上の多くのスペースが消費されてしまうのは好ましくない。
【０００６】
また、２層間の重ね合わせ精度ではなく、第１層と第２層からなる部分と第３層との重ね合わせ精度（第１層の基準位置と第２層の基準位置の中心に対する第３層の基準位置のずれ量）がより重要である場合などもある。このような場合、従来は、第１層と第３層間の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定用パターンと、第２層と第３層間の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定用パターンとを基板上の異なる位置に形成しておき、それらの重ね合わせ精度測定用パターンを用いて第１層と第３層間の重ね合わせ精度並びに第２層と第３層間の重ね合わせ精度を求め、さらに、求めた重ね合わせ精度から目的とする重ね合わせ精度を算出するという煩雑な作業をしなければならなかった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、多層間の重ね合わせ精度を１度に測定できる重ね合わせ精度測定用パターンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、重ね合わせ精度測定用パターンとして、互いに異なるプロセスにおいて形成される基準測定パターンと複数の測定パターンとからなり、各測定パターンと基準測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向あるいはＸ軸と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な基準測定パターンと複数の測定パターンとからなるパターンを用いる。
【０００９】
より具体的には、重ね合わせ精度測定用パターンとして、位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、それぞれ、第１プロセスと第３プロセスにおいて形成される第１測定パターンと第３測定パターンを備えるとともに、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、第２プロセスにおいて形成される第２測定パターンを備えるパターンを用いる。なお、第１ないし第３プロセスの実行順はどのようなものであっても良い。
【００１０】
このような構成を有する重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第１測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第２測定パターンと第３測定パターンとの間のＹ軸方向の重ね合わせ精度が一度に測定できることになるので、重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００１１】
なお、重ね合わせ精度測定用パターンをこのような構成とする場合には、第１測定パターンを、Ｙ軸に平行な長辺を持つ長方形状を有する、Ｘ軸方向に第１所定距離離れた２つの長方形パターンからなるものとし、第２測定パターンを、Ｘ軸に平行な長辺を持つ長方形状を有する、Ｙ軸方向に第２所定距離離れた２つの長方形パターンからなるものとし、第３測定パターンを、Ｘ軸に平行な辺を持つ長方形状を有するものとするとともに、第１測定パターンないし第３測定パターンを、理想的な状況で第１ないし第３プロセスが実行された場合、第１ないし第３測定パターンの幾何学的な重心の位置が同じ位置となる位置関係を持つものとすることが望ましい。
【００１２】
また、重ね合わせ精度測定用パターンを、位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、それぞれ、第１プロセスと第３プロセスによって形成される第１測定パターンと第３測定パターンを備えるとともに、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、第２プロセスによって形成される第２パターン測定を備えるパターンとしても上記課題を解決することが出来る。
【００１３】
すなわち、この構成とした場合、第１測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第２測定パターンと第３測定パターンとの間のＸ軸方向の重ね合わせ精度、第１測定パターンと第２測定パターンの中心に対する第３測定パターンのＸ軸方向の重ね合わせ精度が一度に測定できることになる。
【００１４】
また、この構成を採用する場合、第１測定パターンが、第３測定パターンとの位置関係を測定することによりＸ軸方向と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有するようにしておくとともに、第２測定パターンが、第３パターン測定との位置関係を測定することによりＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有するようにしておくことが望ましい。
【００１５】
第１、第２測定パターンの形状をこのように定めておいた場合、第１測定パターンと第２測定パターンの中心に対する第３測定パターンのＹ軸方向の重ね合わせ精度もが測定できる重ね合わせ精度測定用パターンが得られることになる。
【００１６】
なお、そのような重ね合わせ精度測定用パターンは、例えば、第３測定パターンを、Ｘ軸に平行な辺を持つ長方形状のパターンとし、第１測定パターンと第２測定パターンを、それぞれ、Ｙ軸方向に延びた部分とＸ軸方向に延びた部分とを含むＬ字形状のパターンとすることによって実現することが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。
【００１８】
第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第３層間の所定方向の重ね合わせ精度と、第２層と第３層間の当該所定方向と直交する方向の重ね合わせ精度を測定するためのパターンである。なお、以下に説明を行う各実施形態では、“第１”、“第２”といった修飾語を、修飾される対象（層、測定パターン、膜形成用プロセス）が互いに異なるものであることを示す語として用いることにする（要するに、修飾語に含まれる数値が、膜、パターンの形成順、プロセスの実行順等を表さないものとする）。
【００１９】
図１に、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。
第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、それぞれ、第１〜第３層形成用プロセスの実行により形成される第１測定パターン１１と第２測定パターン１２と第３測定パターン１３とからなる。
【００２０】
図示してあるように、第１測定パターン１１は、重ね合わせ精度を測定する方向ＸＸ′に垂直な長辺を持つ２つの合同な長方形パターン１１ａ、１１ｂからなる。長方形パターン１１ａと長方形パターン１１ｂとは、一方の長方形パターンをその短辺の長さ方向（重ね合わせ精度を測定する方向）に平行移動すると他方の長方形パターンに重なる位置関係を有している。
【００２１】
第２測定パターン１２も、第１測定パターン１１と同様に、短辺の長さ方向に平行移動すると他方の長方形パターンに重なる位置関係を有した２つの合同な長方形パターン１２ａ、１２ｂからなっている。ただし、第２測定パターン１２は、ＹＹ′方向の重ね合わせ精度を測定するために用いられるパターンであるため、長方形パターン１２ａ、１２ｂとしては、ＹＹ′方向に垂直な長辺を有する長方形状のパターンが用いられている。そして、第３測定パターン１３としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００２２】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第３層形成用プロセスが設計通りに実行されたとき（すなわち、各プロセスが、第１層（第１測定パターン１１）と第３層（第３測定パターン１３）間のずれ量、第２層（第２測定パターン１２）と第３層（測定パターン１３）間のずれ量が、それぞれ、“０”となる状態で実行されたとき）に形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められる（設計される）。
【００２３】
すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１測定パターン１１の幾何学的重心（長方形パターン１１ａ、１１ｂの幾何学的重心間の中点）と、第２測定パターン１２の幾何学的重心と、第３測定パターン１３の幾何学的重心とが一致するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。なお、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が設けられるようにするのは、測定に用いられる部分が他のパターンの影響を受けずに形成されるようにするためである。
【００２４】
また、一般の重ね合わせ精度測定機では、重ね合わせ精度を測定するために、測定対象であるパターンが、測定方向に垂直な方向にある程度の長さを有する直線部分を持っていることが必要とされるので、測定パターン１３の一辺の長さ、各長方形パターンの長辺の長さは、その条件を満たすように決定される。
【００２５】
なお、上記のような条件を満足させるために、第１実施形態では、長方形パターン１１ａ、１１ｂとして、長辺の長さＬｙ１が２０μｍ、短辺の長さＬｘ１が５μｍのパターンを、長方形パターン１２ａ、１２ｂとして、長辺の長さＬｘ２が２０μｍ、短辺の長さＬｙ２が５μｍのパターンを、第３測定パターン１３として、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを用いている。
【００２６】
次に、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定手順を説明する。本重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、例えば、次のようにして行われる。
【００２７】
まず、重ね合わせ精度測定機に、重ね合わせ精度測定用パターンが形成された基板をセットし、重ね合わせ精度の測定対象となる部分が、測定パターン１３の中心を通る線分であって、長方形パターン１１ａ、１１ｂに対向する測定パターン１３の各辺と直交する線分に重なる部分と、測定パターン１３の中心を通る線分であって、長方形パターン１２ａ、１２ｂに対向する測定パターン１３の各辺と直交する線分に重なる部分とになるように測定機を調整する。すなわち、図中に、ＸＸ′、ＹＹ′と符号を付してある線分に重なっている部分が重ね合わせ精度の測定対象となるようにする。
【００２８】
次いで、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、長方形パターン１１ａの中心と測定パターン１３の中心との間の長さＸ１と、長方形パターン１１ｂの中心と測定パターン１３の中心間の長さＸ２を求める。そして、求めたＸ１、Ｘ２、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２を用いて、測定パターン１３と測定パターン１１との間のＸＸ′方向のずれ量ΔＸを求める。
【００２９】
なお、既に行った説明から明らかなように、測定パターン１１と測定パターン１３とがＸＸ′方向のずれ量“０”の状態で形成された場合、Ｘ１とＸ２は同じ値Ｘｓｔｄ（＝（Ｌｘ１＋Ｌｘ２）／２）を取り、測定パターン１１と測定パターン１３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘであった場合、Ｘ１＝Ｘｓｔｄ＋△Ｘ、Ｘ２＝Ｘｓｔｄ−△Ｘとなるため、測定パターン１３と測定パターン１１間のＸＸ′方向のずれ量ΔＸが、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２によって求められることになる。
【００３０】
ＹＹ′方向に対しても同様に、Ｙ１、Ｙ２の測定を行い、式ΔＹ＝（Ｙ１−Ｙ２）／２を用いて、測定パターン１３と測定パターン１２との間のＹＹ′方向のずれ量ΔＹを求める。
【００３１】
このように、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第１層と第３層間の所定方向の重ね合わせ精度並びに第２層と第３層の当該所定方向と直交する方向の重ね合わせ精度を一度に測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第２層の中心に対する第３層の重ね合わせ精度の測定に適したパターンであり、図２に示したような構成を有する。
【００３３】
すなわち、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１〜第３層形成用プロセスの実行により形成されるパターンである第１測定パターン２１と第２測定パターン２２と第３測定パターン２３とからなる。
【００３４】
図示してあるように、第１測定パターン２１としては、重ね合わせ精度を測定すべき方向ＸＸ′に垂直な３辺と、重ね合わせ精度を測定すべき方向であり方向ＸＸ′に垂直な方向ＹＹ′に垂直な３辺を有するＬ字形状のパターンが用いられている。第２測定パターン２２としても、同様の形状を有するパターンが用いられており、第３測定パターン２３としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００３５】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第３層形成用プロセスが設計通りに実行されたとき（すなわち、各プロセスが、第１層（第１測定パターン２１）と第３層（第３測定パターン２３）間のずれ量、第２層（第２測定パターン２２）と第３層（測定パターン２３）間のずれ量が、それぞれ、“０”となる状態で実行されたとき）に形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められる。
【００３６】
すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１測定パターン２１と第２測定パターン２２とが２頂点で接し、第１測定パターン２１と第２測定パターン２２とで囲まれた領域の中心に、第３測定パターン２３が位置するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。
【００３７】
本実施形態では、上記のような条件を満足させるために、Ｌｘ２、Ｌｙ２がそれぞれ２０μｍとなり、Ｌｘ１、Ｌｘ３、Ｌｙ１、Ｌｙ３がそれぞれ５μｍとなるパターンを、第１、第２測定パターンとして用い、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを、第３測定パターン２３として用いている。
【００３８】
この重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、例えば、次のようにして行われる。
まず、重ね合わせ精度測定機に、重ね合わせ精度測定用パターンが形成された基板をセットし、図中に、ＸＸ′、ＹＹ′と符号を付してある線分に重なっている部分が重ね合わせ精度の測定対象となるようにする。
【００３９】
次いで、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、測定パターン２１の幅Ｌｘ３を有する部分の中心と測定パターン２３の中心との間の長さＸ１と、測定パターン２２の幅Ｌｘ１を有する部分の中心と測定パターン２３の中心との間の長さＸ２を求める。そして、求めたＸ１、Ｘ２と、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２とを用いて、測定パターン２１と測定パターン２２との中心に対する測定パターン２３のＸＸ′方向のずれ量ΔＸを求める。
【００４０】
すなわち、既に行った説明から明らかなように、測定パターン２１ないし測定パターン２３がＸＸ′方向のずれ量“０”の状態で形成された場合、Ｘ１とＸ２は同じ値Ｘｓｔｄ（＝（Ｌｘ１＋Ｌｘ２）／２ ｏｒ （Ｌｘ２＋Ｌｘ３）／２）を取る。また、測定パターン２１と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘ１１であり、測定パターン２２と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量が△Ｘ１２であった場合、Ｘ１＝Ｘｓｔｄ＋△Ｘ１１、Ｘ２＝Ｘｓｔｄ−△Ｘ１２となる。従って、式ΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／２を用いることによって、（△Ｘ１１＋△Ｘ１２）／２、つまり、測定パターン２１と測定パターン２２との中心に対する測定パターン２３のＸＸ′方向のずれ量が求められることになる。
【００４１】
ＹＹ′方向に対しても同様に、図示してある長さＹ１、Ｙ２の測定を行い、式ΔＹ＝（Ｙ１−Ｙ２）／２を用いて、測定パターン２１と測定パターン２２の中心に対する測定パターン２３のＹＹ′方向のずれ量ΔＹを求める。
【００４２】
また、この重ね合わせ精度測定用パターンを用いる場合、２層間のずれ量は、測定値と設計値との差を算出することにより求められる。例えば、測定パターン２１と測定パターン２３との間のＸＸ′方向のずれ量は、測定値Ｘ１と設計値Ｘｓｔｄの差を算出することによって求められ、測定パターン２１と測定パターン２２との間のＸＸ′方向のずれ量は、測定パターン２１の幅Ｌｘ３を有する部分の中心と測定パターン２２の幅Ｌｘ１を有する部分の中心との間の長さ（“Ｘ１＋Ｘ２”）と設計値（“Ｌｘ２＋（Ｌｘ１＋Ｌｘ３）／２”）の差を算出することによって求められる。
【００４３】
このように、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、各２層間の重ね合わせ精度、第１層と第２層の重ね合わせ中心に対する第３層の重ね合わせ精度を測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００４４】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの構成、使用法を説明する。第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第１層と第３層の中心に対する第５層の所定方向の重ね合わせ精度と、第２層と第４層の中心に対する第５層の当該所定方向とは直交する方向の重ね合わせ精度とが必要なときなどに使用するのに適したパターンである。
【００４５】
図３に、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。図示してあるように、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、それぞれ、第１〜第５層形成用プロセスの実行により形成されるパターンである第１ないし第５測定パターン３１〜３５からなる。
【００４６】
第１〜第４測定パターン３１〜３４としては、それぞれ、ＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な長辺を有する長方形状のパターンが用いられており、第５測定パターン３５としては、各辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な正方形状のパターンが用いられている。
【００４７】
各測定パターンのサイズおよび他の測定パターンとの位置関係は、第１ないし第５層形成用プロセスが設計通りに実行されたときに形成される重ね合わせ精度測定用パターンが、図示したような構成を持つように定められている。すなわち、各測定パターンは、各プロセスが設計通りに実行されたときに、第１ないし第４測定パターン３１〜３４の４長辺で閉領域が形成され、当該閉領域の中心に、第５測定パターン３５が位置するように、かつ、各パターン間の測定に用いられる部分間に適当な間隔が存在するように、そのサイズ並びに他の測定パターンとの位置関係が定められる。
【００４８】
なお、本実施形態では、上記のような条件を満足させるために、第１〜第４測定パターン３１〜３４として、それぞれ、長辺の長さが２０μｍであり、短辺の長さが５μｍのパターンを用い、第３測定パターン１３として、各辺の長さが１０μｍの正方形パターンを用いている。
【００４９】
この重ね合わせ精度測定用パターンを用いた重ね合わせ精度の測定は、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンと同様の手順で行われる。
すなわち、線分ＸＸ′と各パターンの各辺とが交わる点の位置関係を測定することによって、測定パターン３３の中心と測定パターン３５の中心との間の長さと、測定パターン３１の中心と測定パターン３５の中心との間の長さを求め、求めた長さの差の１／２を、測定パターン３１と測定パターン３３の中心に対する測定パターン３５のＸＸ′方向のずれ量とする。また、２パターン間のずれ量が必要である場合には、測定値と設計値の差を算出し、算出結果をずれ量とする。例えば、測定パターン３３と測定パターン３５との間のずれ量が必要である場合には、測定パターン３３の中心と測定パターン３５の中心との間の長さと設計値との差を求め、求めた値をずれ量とする。
【００５０】
ＹＹ′方向に関しても同様の測定を行い、測定パターン３２と測定パターン３４の中心に対する測定パターン３５のずれ量等を求める。
【００５１】
このように、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、各２層間の重ね合わせ精度、第１層と第３層の重ね合わせ中心に対する第５層の所定方向の重ね合わせ精度、第２層と第４層の重ね合わせ中心に対する第５層の当該所定方向に直交する方向の重ね合わせ精度を測定できる。このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間が重ね合わせ精度の測定を必要とする作業を従来よりも効率的に行えることになる。
【００５２】
＜第４実施形態＞
図４に、本発明の第４実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの形状を示す。本重ね合わせ精度測定用パターンは、重ね合わせ精度測定機の測定エリアが比較的広い場合に用いられるパターンである。
【００５３】
図から明らかなように、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、第３実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンに、さらに、それぞれ、第１ないし第４測定パターン４１〜４４あるいは第９測定パターン４９とは異なるプロセスで形成される４つの長方形状の測定パターンであって、長辺がＸＸ′あるいはＹＹ′方向に垂直な測定パターン４５〜４８を加えたものとなっている。より具体的には、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンの第５測定パターン４５と第７測定パターン４７は、各層形成用プロセスが設計どおりに実行された場合、第９測定パターン４９の中心から等距離に位置するように、その形状等が定められており、第６測定パターン４６と第８測定パターン４８も、各層形成用プロセスが設計どおりに実行された場合、第９測定パターン４９の中心から等距離に位置するように、その形状等が定められている。なお、本実施形態では、第５ないし第８測定パターン４５〜４８として、２０μｍ×５μｍのパターンを用いており、各プロセスが設計通りに実行された場合、第Ｎ測定パターンと第Ｎ＋４測定パターン（Ｎは〜４）との間に、５μｍの間隔が存在するようにしてある。
【００５４】
このため、本重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、第３実施形態と同様の手順で、測定パターン４１と測定パターン４３の中心に対する測定パターン４９のＸＸ′方向のずれ量や、測定パターン４５と測定パターン４７の中心に対する測定パターン４９のＸＸ′方向のずれ量、２つの測定パターン間のずれ量を測定することが出来る。また、第９測定パターン４９の中心と、第１測定パターン４１、第３測定パターン４３、第５測定パターン４５、第７測定パターン４７の中心間の長さをそれぞれ求め、求めた長さと対応する設計値との差を算出し、算出した４つの差の平均を求めれば、第１測定パターン４１と第３測定パターン４３と第５測定パターン４５と第７測定パターン４７の中心に対する第９測定パターン４９のずれ量を求めることも出来ることになる。
【００５５】
ＹＹ′方向に関しても、同様に、各２層間のずれ量や、複数の層の中心に対するある層のずれ量を求めることが出来る。
このように、第４実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、さまざまな重ね合わせ精度を一度に測定できるため、多層間の重ね合わせ精度の測定が必要な作業を従来に比して効率的に実行できることになる。
【００５６】
＜変形例＞
各実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは各種の変形が可能である。例えば、第１実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、４つの長方形パターンで閉領域が形成されるものであったが、各長方形パターン間に間隙が存在するように重ね合わせ精度測定用パターンを設計しても良いことは当然である。また、第２実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンは、Ｌ字形状の測定パターンを備えたものであったが、Ｌ字形状の測定パターンの代わりに、２個の長方形パターンからなる測定パターン（Ｌ字形状の角の部分を取り除いたパターン）を用いても良い。また、第４実施形態では、測定パターン４９の周りに、８個の測定パターンを配置しているが、測定機の測定エリアがより広い場合には、測定パターン４９の周囲に配置する測定パターンの数をさらに増やすことも出来る。
【００５７】
また、各実施形態の重ね合わせ精度測定用パターンを用いて重ね合わせ精度を測定する際に、各パターンの中心間の長さを測定する必要もなく、例えば、各パターン間の隔たり（辺間の長さ）を測定し、その測定値から重ね合わせ精度（ずれ量）を求めても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の重ね合わせ精度測定用パターンを用いれば、多層間の重ね合わせ精度を一度に測定できるため、多層間の重ね合わせ精度の測定が必要とされる作業を従来に比して効率的に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【図５】従来の重ね合わせ精度測定用パターンの平面図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１ 第１測定パターン
１２、２２、３２、４２ 第２測定パターン
１３、２３、３３、４３ 第３測定パターン
３４、４４ 第４測定パターン
３５、４５ 第５測定パターン
４６ 第６測定パターン
４７ 第７測定パターン
４８ 第８測定パターン
４９ 第９測定パターン
Claims (3)
- 重ね合わせ精度を測定するために基板上に形成される重ね合わせ精度測定用パターンにおいて、
位置関係を測定することによりＸ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、それぞれ、第１プロセスと第３プロセスによって形成される第１測定パターンと第３測定パターンを備えるとともに、前記第３測定パターンとの位置関係を測定することにより前記Ｘ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な、第２プロセスによって形成される第２測定パターンを備えることを特徴とする重ね合わせ精度測定用パターン。 - 前記第１測定パターンが前記第３測定パターンとの位置関係を測定することにより前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有し、かつ、前記第２測定パターンが前記第３測定パターンとの位置関係を測定することにより前記Ｙ軸方向の重ね合わせ精度を測定することが可能な形状を有することを特徴とする請求項１記載の重ね合わせ精度測定用パターン。
- 前記第３測定パターンは、Ｘ軸に平行な辺を持つ長方形状のパターンであり、
前記第１測定パターンと第２測定パターンは、それぞれ、前記Ｙ軸方向に延びた部分と前記Ｘ軸方向に延びた部分とを含むＬ字形状のパターンであることを特徴とする請求項２記載の重ね合わせ精度測定用パターン。
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