JPH0334306A - 重ね合せ精度の測定方法 - Google Patents
重ね合せ精度の測定方法Info
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- JPH0334306A JPH0334306A JP1169463A JP16946389A JPH0334306A JP H0334306 A JPH0334306 A JP H0334306A JP 1169463 A JP1169463 A JP 1169463A JP 16946389 A JP16946389 A JP 16946389A JP H0334306 A JPH0334306 A JP H0334306A
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リソグラフィープロセスの重ね合せ精度測定
方法に関し、特に、光学的に重ね合せ精度を測定する重
ね合せ精度の測定方法に関する。
方法に関し、特に、光学的に重ね合せ精度を測定する重
ね合せ精度の測定方法に関する。
第３図（ａ）及び（ｂ）は従来の重ね合せ精度の測定方
法の一例を説明するためのレジスト膜パターンを示す断
面図及び正反射光強度を示す波形図である。まず、従来
の重ね合せ精度の測定方法を第３図（ａ）及び（ｂ）を
参照して説明する。
法の一例を説明するためのレジスト膜パターンを示す断
面図及び正反射光強度を示す波形図である。まず、従来
の重ね合せ精度の測定方法を第３図（ａ）及び（ｂ）を
参照して説明する。
ここで、説明し易いように、第３ｔ３（ａ＞に示すよう
に、半導体基板上にレジスト膜パターンが形成され、こ
のパターンにレーザ光を照射して測定する場合の測定方
法を説明する。
に、半導体基板上にレジスト膜パターンが形成され、こ
のパターンにレーザ光を照射して測定する場合の測定方
法を説明する。
このパターンでは、下層パターン１３、または、この上
にできた段差パターン１４と、レジストパターン１５と
の間隔を測定し、この測定値と、設計値の差により重ね
合せ精度を求める。通常の半導体プロセスでは、下層パ
ターン１３は、この上に上層パターンを形成する材料で
ある膜Ｂ１２で被覆され、この膜Ｂ１２の上に、レジス
トパターン１５が形成されている。光学的な測定では、
膜Ｂ１２の測定光の透過率が大きい場合、下層パターン
１３からの反射光と、このパターン上にできた膜Ｂ１２
の段差パターン１４の反射光との両方の波形信号が得ら
れる。ここで、膜Ｂ１２の透過率が大きく、段差パター
ン１４の段差が小さいときは、段差パターン１４の波形
信号は下層パターン１３の波形信号に比べ小さい。この
ような場合は、下層パターン１３のエツジａ。
にできた段差パターン１４と、レジストパターン１５と
の間隔を測定し、この測定値と、設計値の差により重ね
合せ精度を求める。通常の半導体プロセスでは、下層パ
ターン１３は、この上に上層パターンを形成する材料で
ある膜Ｂ１２で被覆され、この膜Ｂ１２の上に、レジス
トパターン１５が形成されている。光学的な測定では、
膜Ｂ１２の測定光の透過率が大きい場合、下層パターン
１３からの反射光と、このパターン上にできた膜Ｂ１２
の段差パターン１４の反射光との両方の波形信号が得ら
れる。ここで、膜Ｂ１２の透過率が大きく、段差パター
ン１４の段差が小さいときは、段差パターン１４の波形
信号は下層パターン１３の波形信号に比べ小さい。この
ような場合は、下層パターン１３のエツジａ。
ｂと、レジストパターン１５のエツジｃ、ｄの位置を測
定し、（ａ 十ｂ ） ／ ２−（ｃ ＋ ｄ ） ／
２−Ｘより、１３下層パターンと１５、レジストパタ
ーンの間隔Ｘを求めていた。また、下層パターン１３と
レジストパターン１５との設計間隔がＸ。
定し、（ａ 十ｂ ） ／ ２−（ｃ ＋ ｄ ） ／
２−Ｘより、１３下層パターンと１５、レジストパタ
ーンの間隔Ｘを求めていた。また、下層パターン１３と
レジストパターン１５との設計間隔がＸ。
であれば、Ｘ−ｘｏ−δＸにより重ね合せの精度δＸが
求めていた。
求めていた。
さらに、光学式の測定機により、測定パターンの各エツ
ジａ、ｂ、ｃ、ｄの位置を測定する方法として、例えば
、集光したレーザー光を測定パターン上に照射し、この
正反射光強度の変化により、エツジ位置を検出する方法
等がある。具体的には測定パターンからの正反射光強度
が第３図（ｂ）に示すように、正反射光強度がエツジ近
くで変化することを利用し、パターンがない部分の正反
射光強度から一定のスレッショールドレベルに達した位
置をエツジとして検出し、位置を測定していた。
ジａ、ｂ、ｃ、ｄの位置を測定する方法として、例えば
、集光したレーザー光を測定パターン上に照射し、この
正反射光強度の変化により、エツジ位置を検出する方法
等がある。具体的には測定パターンからの正反射光強度
が第３図（ｂ）に示すように、正反射光強度がエツジ近
くで変化することを利用し、パターンがない部分の正反
射光強度から一定のスレッショールドレベルに達した位
置をエツジとして検出し、位置を測定していた。
一方、エツジ部での正反射光強度の変化は、レーザー光
のフォーカス位置により影響を受け、各パターンには、
エツジ部の正反射光強度の変化量と傾き（以下エツジ正
反射光強度差と言う）が最大となる最適なフォーカス位
置が存在する。このエツジ正反射光強度差が大きい程、
エツジ位置の測定がスレッショールドレベル等の影響等
を受けにくくなり、位置測定の精度が向上する。
のフォーカス位置により影響を受け、各パターンには、
エツジ部の正反射光強度の変化量と傾き（以下エツジ正
反射光強度差と言う）が最大となる最適なフォーカス位
置が存在する。このエツジ正反射光強度差が大きい程、
エツジ位置の測定がスレッショールドレベル等の影響等
を受けにくくなり、位置測定の精度が向上する。
このように、従来の測定方法では、一つの測定パターン
に対して、最適なフォーカス位置を一個所に設定し、こ
の−個所のフォーカス位置で下層パターン１３及びレジ
ストパターン１５との相対位置を測定していた。
に対して、最適なフォーカス位置を一個所に設定し、こ
の−個所のフォーカス位置で下層パターン１３及びレジ
ストパターン１５との相対位置を測定していた。
上述した従来の測定方法は、下層パターンと上層パター
ン位置を同一フォーカス位置で測定するが、下層パター
ンと、上層パターンではパターンの高さが異なるため、
最適のフォーカス位置が異なる。このため、実際の測定
に際しては、それぞれのパターンの最適フォーカス位置
の中間で、両パターンの間隔の測定精度を測定していた
。つまり、両パターンとも最適フォーカス位置からずれ
た位置で測定することになり、各パターンの位置測定精
度が悪くなるという欠点を有する。
ン位置を同一フォーカス位置で測定するが、下層パター
ンと、上層パターンではパターンの高さが異なるため、
最適のフォーカス位置が異なる。このため、実際の測定
に際しては、それぞれのパターンの最適フォーカス位置
の中間で、両パターンの間隔の測定精度を測定していた
。つまり、両パターンとも最適フォーカス位置からずれ
た位置で測定することになり、各パターンの位置測定精
度が悪くなるという欠点を有する。
また、上層、下層の最適フォーカス位置の差が大きい試
料では、上層、下層の最適フォーカス位置と、測定時の
フォーカス位置の差が大きくなるため、エツジ正反射光
強度差が小さくなり過ぎてＳ／Ｎ比が悪化し、測定不能
となるという欠点もある。
料では、上層、下層の最適フォーカス位置と、測定時の
フォーカス位置の差が大きくなるため、エツジ正反射光
強度差が小さくなり過ぎてＳ／Ｎ比が悪化し、測定不能
となるという欠点もある。
本発明の目的は、かかる欠点を解消する重ね合せ精度の
測定方法を提供することにある。
測定方法を提供することにある。
本発明の重ね合せ精度の測定方法は、レジスト膜に段差
を設けて形成された複数のパターン層の間隔寸法精度を
測定する重ね合せ精度の測定方法において、前記複数の
パターン層の第１のパターン層面に光ビームを焦点を合
せる工程と、前記複数のパターン層の第２のパターン層
面に光ビームを焦を合せる工程と、前記それぞれの工程
により得られる前記第１及び第２のパターン層面より反
射するエツジ正反射光強度差を測定する工程とを含んで
構成される。
を設けて形成された複数のパターン層の間隔寸法精度を
測定する重ね合せ精度の測定方法において、前記複数の
パターン層の第１のパターン層面に光ビームを焦点を合
せる工程と、前記複数のパターン層の第２のパターン層
面に光ビームを焦を合せる工程と、前記それぞれの工程
により得られる前記第１及び第２のパターン層面より反
射するエツジ正反射光強度差を測定する工程とを含んで
構成される。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）及び（ｄ）は本発明の重
ね合せ精度の測定方法の一実施例を説明するーレジスト
膜パターンの例を示す断面図及び、正反射光強度を示す
波形図である。この第１図（ａ）に示すレジスト膜パタ
ーンは、膜Ａｌｌ上の１３下層パターンと、これを被覆
し、上層パターン材料となる膜Ｂ１２と、下層パターン
１３により１２１１ＩＢ １２にできた段差パターン１
４と、膜Ｂ１２上のレジストパターン１５とからなって
いる。
ね合せ精度の測定方法の一実施例を説明するーレジスト
膜パターンの例を示す断面図及び、正反射光強度を示す
波形図である。この第１図（ａ）に示すレジスト膜パタ
ーンは、膜Ａｌｌ上の１３下層パターンと、これを被覆
し、上層パターン材料となる膜Ｂ１２と、下層パターン
１３により１２１１ＩＢ １２にできた段差パターン１
４と、膜Ｂ１２上のレジストパターン１５とからなって
いる。
このレジスト膜パターンに、レーザー光を照射し、正反
射光を測定し、第１図（ｂ）’、（Ｃ）及び（ｄ）に示
すように、正反射光強度を表す。ここで、第１図（ｂ）
は、レジストパターン１５の最適フォーカス位置での正
反射光強度、また第１図（ｄ）は、下層パターン１３の
最適フォーカス位置での正反射光強度、第１図（Ｃ）は
、第１図（ｂ）、（ｄ）のフォーカス位置の中間のフォ
ーカス位置での正反射光強度である。まず、レジストパ
ターン１５にフォーカスを合せたときは、第１図（１）
）のよう（こ、レジストパターン１５のエツジｃ、ｄの
エツジ正反射光強度差が最大となるが、これに比し、下
層パターン１３のエツジ反射光強度差は小さくなる。こ
こで、第１図＜ｂ）の反射光強度から、スレッショール
ド法等によりレジストパターン１５のエツジ位置ｃ、ｄ
を求める。次に、フォーカスを試料の下の方に移動して
いくと、第１図（Ｃ）に示すように、レジストパターン
１５のエツジｃ、ｄのエツジ正反射光強度差は、小さく
なり、逆に、下層パターン１３のエツジａ、ｂでのエツ
ジ正反射光強度差は大きくなる。さらに、フォーカスが
下層パターン１３に合ったときに、第１図（ｄ）に示す
ように、下層パターン１３のエツジａ、ｂでのエツジ正
反射光強度差は最大となる。次に、第１図（ｄ）のエツ
ジ正反射光強度差により、第１図（ｂ）のときと同様に
して、下層パターン１３エツジａ、ｂの位置を求める。
射光を測定し、第１図（ｂ）’、（Ｃ）及び（ｄ）に示
すように、正反射光強度を表す。ここで、第１図（ｂ）
は、レジストパターン１５の最適フォーカス位置での正
反射光強度、また第１図（ｄ）は、下層パターン１３の
最適フォーカス位置での正反射光強度、第１図（Ｃ）は
、第１図（ｂ）、（ｄ）のフォーカス位置の中間のフォ
ーカス位置での正反射光強度である。まず、レジストパ
ターン１５にフォーカスを合せたときは、第１図（１）
）のよう（こ、レジストパターン１５のエツジｃ、ｄの
エツジ正反射光強度差が最大となるが、これに比し、下
層パターン１３のエツジ反射光強度差は小さくなる。こ
こで、第１図＜ｂ）の反射光強度から、スレッショール
ド法等によりレジストパターン１５のエツジ位置ｃ、ｄ
を求める。次に、フォーカスを試料の下の方に移動して
いくと、第１図（Ｃ）に示すように、レジストパターン
１５のエツジｃ、ｄのエツジ正反射光強度差は、小さく
なり、逆に、下層パターン１３のエツジａ、ｂでのエツ
ジ正反射光強度差は大きくなる。さらに、フォーカスが
下層パターン１３に合ったときに、第１図（ｄ）に示す
ように、下層パターン１３のエツジａ、ｂでのエツジ正
反射光強度差は最大となる。次に、第１図（ｄ）のエツ
ジ正反射光強度差により、第１図（ｂ）のときと同様に
して、下層パターン１３エツジａ、ｂの位置を求める。
この様にして得られた、エツジａ。
ｂ、ｃ、ｄの位置により、１３下層パターンと１５、レ
ジストパターンの間隔Ｘを求め、これより重ね合せ精度
δＸを求める。
ジストパターンの間隔Ｘを求め、これより重ね合せ精度
δＸを求める。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の
重わ合せ精度の測定方法の一実施例を説明するための他
のレジスト膜パターンを示す断面図及び、正反射光強度
を示す波形図である。この実施例１では、下層パターン
２１と、レジストパターン１５ａがともにライン状の残
した形状のレジスト膜パターンであり、この両パターン
の中心が設計間隔Ｘだけ離れているものである。また、
下層パターン２１が広い幅をもつ正方形の抜きパターン
であり、レジストパターン１５ａは、両方の下層パター
ン２１と設計上同一中心点の位置にあり、下層パターン
２１より幅が狭い正方形の残しパターンとなっている。
重わ合せ精度の測定方法の一実施例を説明するための他
のレジスト膜パターンを示す断面図及び、正反射光強度
を示す波形図である。この実施例１では、下層パターン
２１と、レジストパターン１５ａがともにライン状の残
した形状のレジスト膜パターンであり、この両パターン
の中心が設計間隔Ｘだけ離れているものである。また、
下層パターン２１が広い幅をもつ正方形の抜きパターン
であり、レジストパターン１５ａは、両方の下層パター
ン２１と設計上同一中心点の位置にあり、下層パターン
２１より幅が狭い正方形の残しパターンとなっている。
このパターンでは、下層パターン２１のエツジａ、ｂの
測定位置から下層パターン２１の中心点を求め、レジス
トパターン１５ａのエツジｃ、ｄの測定位置から１５レ
ジストパターン１５ａの中心点を求める０両中心点は設
計上、同一点であるから測定した各中心点の差（ａ ＋
ｂ ） ／ ２− （ｃ ＋ ｄ ） ／ ２−δＸ
により、重ね合せ精度δＸが求まる。
測定位置から下層パターン２１の中心点を求め、レジス
トパターン１５ａのエツジｃ、ｄの測定位置から１５レ
ジストパターン１５ａの中心点を求める０両中心点は設
計上、同一点であるから測定した各中心点の差（ａ ＋
ｂ ） ／ ２− （ｃ ＋ ｄ ） ／ ２−δＸ
により、重ね合せ精度δＸが求まる。
このパターンでの反射光強度は、第２図（ｂ）に示すよ
うに、前述の実施例のときと比較し、反射光強度波形は
異なる。しかし、エツジ正反射光強度差は、前述の実施
例と同様に、レジストパターン１５ａでの最適フォーカ
ス位置のとき、正反射光強度差は、レジストパターン１
５ａのエツジｃ、ｄのエツジ正反射光強度差は最大とな
り、また、下層パターン２１の最適フォーカス位置のと
き、正反射光強度差は、第２図（ｄ）に示すように、下
層パターン２１のエツジａ、ｂのエツジ正反射光強度差
は最大となる。
うに、前述の実施例のときと比較し、反射光強度波形は
異なる。しかし、エツジ正反射光強度差は、前述の実施
例と同様に、レジストパターン１５ａでの最適フォーカ
ス位置のとき、正反射光強度差は、レジストパターン１
５ａのエツジｃ、ｄのエツジ正反射光強度差は最大とな
り、また、下層パターン２１の最適フォーカス位置のと
き、正反射光強度差は、第２図（ｄ）に示すように、下
層パターン２１のエツジａ、ｂのエツジ正反射光強度差
は最大となる。
ここでは、明視野での正反射光強度差による測定で説明
したが、暗視野での回折光あるいは散乱光強度差による
同様の測定方法で測定すれば、同様な効果が得られる。
したが、暗視野での回折光あるいは散乱光強度差による
同様の測定方法で測定すれば、同様な効果が得られる。
以上説明したように、本発明は、下層パターン、及び上
層パターンを、それぞれの最適フォーカス位置で位置測
定することにより、各パターンのエツジ正反射光強度差
を最大にすることが出来る。このため、エツジ位置を最
もコｊｈラストの良い状態で検出することができるので
、高精度の重ね合せ精度を測定出来るという効果がある
。
層パターンを、それぞれの最適フォーカス位置で位置測
定することにより、各パターンのエツジ正反射光強度差
を最大にすることが出来る。このため、エツジ位置を最
もコｊｈラストの良い状態で検出することができるので
、高精度の重ね合せ精度を測定出来るという効果がある
。
第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は本発明の重
ね合せ精度の測定方法の一実施例を説明するための一レ
ジスト膜パターン例を示す断面図の重ね合せ精度の測定
方法の一実施例を説明するための他のレジスト膜パター
ン例を示す断面図及び反射光強度を示す波形図、第３図
＜ａ＞及び（ｂ）は従来の重ね合せ精度の測定方法の一
例を説明するためのレジスト膜パターンを示す断面図及
び正反射光強度を示す波形図である。 １１・・・膜Ａ、１２・・・膜Ｂ、１３．２１・・・下
層パターン、１４・・・段差パターン、Ｌ５．１．５ａ
・・レジストパターン、２２・・・段差パターン。
ね合せ精度の測定方法の一実施例を説明するための一レ
ジスト膜パターン例を示す断面図の重ね合せ精度の測定
方法の一実施例を説明するための他のレジスト膜パター
ン例を示す断面図及び反射光強度を示す波形図、第３図
＜ａ＞及び（ｂ）は従来の重ね合せ精度の測定方法の一
例を説明するためのレジスト膜パターンを示す断面図及
び正反射光強度を示す波形図である。 １１・・・膜Ａ、１２・・・膜Ｂ、１３．２１・・・下
層パターン、１４・・・段差パターン、Ｌ５．１．５ａ
・・レジストパターン、２２・・・段差パターン。
Claims (1)
- レジスト膜に段差を設けて形成された複数のパターン層
の間隔寸法精度を測定する重ね合せ精度の測定方法にお
いて、前記複数のパターン層の第１のパターン層面に光
ビームを焦点を合せる工程と、前記複数のパターン層の
第２のパターン層面に光ビームを焦点を合せる工程と、
前記それぞれの工程により得られる前記第１及び第２の
パターン層面より反射するエッジ正反射光強度差を測定
する工程とを含んでいることを特徴とする重ね合せ精度
の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1169463A JPH0334306A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 重ね合せ精度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1169463A JPH0334306A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 重ね合せ精度の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334306A true JPH0334306A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15887038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1169463A Pending JPH0334306A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 重ね合せ精度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334306A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805113A (en) * | 1995-01-31 | 1998-09-08 | Ogino; Toshikazu | Multiband antenna receiver system with, LNA, AMP, combiner, voltage regulator, splitter, noise filter and common single feeder |
| JP2012083350A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Mitsutoyo Corp | 精密ソルダレジストレジストレーション検査方法 |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP1169463A patent/JPH0334306A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805113A (en) * | 1995-01-31 | 1998-09-08 | Ogino; Toshikazu | Multiband antenna receiver system with, LNA, AMP, combiner, voltage regulator, splitter, noise filter and common single feeder |
| JP2012083350A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Mitsutoyo Corp | 精密ソルダレジストレジストレーション検査方法 |
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