JPH07169813A - Step measuring method for wafer surface - Google Patents

Step measuring method for wafer surface

Info

Publication number
JPH07169813A
JPH07169813A JP5343016A JP34301693A JPH07169813A JP H07169813 A JPH07169813 A JP H07169813A JP 5343016 A JP5343016 A JP 5343016A JP 34301693 A JP34301693 A JP 34301693A JP H07169813 A JPH07169813 A JP H07169813A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
pattern
resist
inspection
patterns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5343016A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Sawai
和夫 沢井
Akihiro Sonoda
明弘 園田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP5343016A priority Critical patent/JPH07169813A/en
Publication of JPH07169813A publication Critical patent/JPH07169813A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the method for measuring the step difference at the surface of a wafer without damaging the wafer and to improve the reduction of the inspecting cost, productivity and yield in the manufacturing process of a semiconductor device. CONSTITUTION:In the first step, resist 10 is applied under the state, wherein the surface is flat, on the upper surface of a wafer 1. In the second step, lithography using sepcified exposing energy is performed on the resist 10, a plurality of patterns 11-15, whose pattern widths w11-w15 are changed, are formed at the positions, where the resist 10 is applied at a constant thickness (t), on the wafer 1, and the inspection patterns 11-15 having the different resolutions in correspondence with the pattern widths w11-w15 are arranged on the wafer 1. In the third step, the inspection patterns 11 and 12, where the pattern defects occur, are detected among the inspection patterns 11-15, and a step difference T of the wafer 1 is obtained on the basis of the pattern widths w11 and w12. Therefore, the step difference T of the surface of the wafer 1 is obtained without damaging the wafer 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ表面の段差測定
方法に関し、特には半導体装置の製造工程においてウエ
ハ表面に形成される段差を測定する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a level difference on a wafer surface, and more particularly to a method for measuring a level difference formed on a wafer surface in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化,高機能化
に伴い、デバイス構造の多層化が進展している。そし
て、多層化が進展するにつれて、例えば配線の形成によ
ってウエハ表面に形成される段差が拡大化する傾向にあ
る。例えば、図4に示すウエハ4は、基板401上にフ
ィールド402が形成され、このフィールド402上に
ゲート403が形成されている。そして、ゲート403
とフィールド402を覆う状態で基板401の上面に第
1の層間絶縁膜404が形成されている。そして、ゲー
ト403の上部に当たる第1の層間絶縁膜404の上面
には、下層配線405が形成されている。下層配線40
5を覆う状態で第1の層間絶縁404上に第2の層間絶
縁膜406が形成されている。さらに、第2の層間絶縁
膜406の上面には、上層配線を形成するための配線形
成層407が成膜されている。上記ウエハ4の表面に
は、フィールド402,ゲート403及び下層配線40
6の積層によって段差Tが形成される。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become highly integrated and highly functional, the number of device structures has increased. As the number of layers increases, the steps formed on the wafer surface, for example, due to the formation of wiring, tend to increase. For example, in the wafer 4 shown in FIG. 4, the field 402 is formed on the substrate 401, and the gate 403 is formed on the field 402. And the gate 403
A first interlayer insulating film 404 is formed on the upper surface of the substrate 401 so as to cover the field 402. Then, a lower layer wiring 405 is formed on the upper surface of the first interlayer insulating film 404 corresponding to the upper portion of the gate 403. Lower layer wiring 40
A second interlayer insulating film 406 is formed on the first interlayer insulating 404 so as to cover the first interlayer insulating film 404. Further, a wiring forming layer 407 for forming an upper wiring is formed on the upper surface of the second interlayer insulating film 406. A field 402, a gate 403, and a lower layer wiring 40 are formed on the surface of the wafer 4.
A step T is formed by stacking 6 layers.

【0003】上記のような構造のウエハ4において、配
線形成層407を加工して上層配線を形成する場合に
は、先ず、配線形成層407の上面に表面が平坦になる
ようにレジスト40を塗布する。次に、このレジスト4
0をリソグラフィーによってパターン化して配線パター
ン(図示せず)を形成する。そして、この配線パターン
をマスクにして配線形成層407をエッチングし、ウエ
ハ4の表面に配線形成槽407からなる上層配線を形成
する。
In the wafer 4 having the above structure, when the wiring forming layer 407 is processed to form the upper wiring, first, the resist 40 is applied to the upper surface of the wiring forming layer 407 so that the surface becomes flat. To do. Next, this resist 4
0 is patterned by lithography to form a wiring pattern (not shown). Then, the wiring forming layer 407 is etched by using this wiring pattern as a mask to form an upper layer wiring composed of the wiring forming tank 407 on the surface of the wafer 4.

【0004】上記リソグラフィーでは、レジスト40か
らなる配線パターンをリソグラフィーによって形成する
際に、露光エネルギーの過不足によって欠陥が発生しな
いように、ウエハ4上に塗布されるレジスト40の膜厚
tによって露光エネルギーを最適化する必要がある。例
えば、レジスト40がポジ型である場合には、露光エネ
ルギーが不足することによって、レジスト40が最も厚
く塗布されている部分にレジスト残りが生じる。そし
て、図4(2)の平面図で示すように、このレジスト残
りによってレジスト40からなる配線パターン501が
各下層配線405間でショートした状態になる。
In the above-mentioned lithography, when the wiring pattern made of the resist 40 is formed by the lithography, the exposure energy depends on the film thickness t of the resist 40 applied on the wafer 4 so that no defect is caused by the excess or deficiency of the exposure energy. Need to be optimized. For example, when the resist 40 is of a positive type, the exposure energy is insufficient, so that a resist residue occurs in a portion where the resist 40 is applied most thickly. Then, as shown in the plan view of FIG. 4B, the wiring pattern 501 made of the resist 40 is short-circuited between the lower layer wirings 405 due to the remaining resist.

【0005】しかし、図4(1)で示したレジスト40
の膜厚tは、ウエハ4表面の段差Tによって変化する値
である。例えば、ウエハ4表面の段差Tが大きくなる
と、この段差Tを補償して表面を平坦にするためのレジ
スト40の膜厚tは厚くなる。したがって、上記のよう
に表面に段差Tが形成されたウエハ4の上面に、リソグ
ラフィーによってレジストパターンを形成する際には、
ウエハ4表面の段差Tを予め測定する。そして、測定し
た段差Tの値からレジスト40の膜厚tを求め、その膜
厚tに適した露光エネルギーの値を決定する。
However, the resist 40 shown in FIG.
The film thickness t of is a value that changes depending on the step T on the surface of the wafer 4. For example, when the step T on the surface of the wafer 4 increases, the film thickness t of the resist 40 for compensating for the step T and flattening the surface increases. Therefore, when a resist pattern is formed by lithography on the upper surface of the wafer 4 having the step T formed on the surface as described above,
The step T on the surface of the wafer 4 is measured in advance. Then, the film thickness t of the resist 40 is obtained from the measured value of the step T, and the value of the exposure energy suitable for the film thickness t is determined.

【0006】上記段差Tを測定する方法としては、ウエ
ハ4を下層配線405に対して垂直な方向に割ってウエ
ハ4の断面試料を作成し、この断面試料を電子顕微鏡で
観察することによって行う。
The step T is measured by dividing the wafer 4 in a direction perpendicular to the lower layer wiring 405 to prepare a cross-section sample of the wafer 4 and observing the cross-section sample with an electron microscope.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の段差測
定方法には、以下のような課題があった。すなわち、ウ
エハ表面の段差は、上層に形成される層間絶縁膜のフロ
ー温度や膜中の不純物拡散の濃度の変化に左右される。
例えば、同様のデバイス設計のもとに形成されたウエハ
であっても、何らかの原因で層間絶縁膜のフロー温度が
基準値よりも低く設定されたロットのウエハではその表
面の段差は大きくなる。したがって、ロットが異なるウ
エハでは、その表面に形成される段差の大きさに違いが
でる。このため、ウエハ表面の段差の変化に起因した露
光エネルギーの過不足によるレジストパターンの欠陥を
防止するためには、ロット毎に抜き出したウエハに対し
て上記の方法によって表面の段差を測定する必要があ
る。しかし、これは手間が掛かるばかりではなく、段差
の測定を行ったウエハは製品化できなくなるという問題
があった。
However, the above step measuring method has the following problems. That is, the level difference on the wafer surface depends on changes in the flow temperature of the interlayer insulating film formed above and the concentration of impurity diffusion in the film.
For example, even a wafer formed under the same device design has a large step difference on the surface of a wafer of a lot in which the flow temperature of the interlayer insulating film is set lower than the reference value for some reason. Therefore, the size of the step formed on the surface of the wafers of different lots is different. Therefore, in order to prevent the defect of the resist pattern due to the excess or deficiency of the exposure energy due to the change in the step on the wafer surface, it is necessary to measure the step on the wafer extracted for each lot by the above method. is there. However, this is not only time-consuming, but there is a problem in that the wafer for which the step is measured cannot be commercialized.

【0008】したがって、上記のように表面に段差が形
成されたウエハでは、先ず、ウエハの設計値に基づく露
光エネルギーによるリソグラフィーで、ウエハ上にレジ
ストパターンを形成する。そして、上記ウエハ表面の段
差に変化に起因するレジストパターンの形成不良を発見
するために、レジストパターンの検査を行う。
Therefore, in the wafer having the step formed on the surface as described above, first, a resist pattern is formed on the wafer by lithography using exposure energy based on the design value of the wafer. Then, in order to find a defective formation of the resist pattern due to the change in the step on the wafer surface, the resist pattern is inspected.

【0009】上記検査でレジストパターンの欠陥が発見
された場合には、ウエハ上のレジストパターンを除去
し、露光エネルギーを変えたリソグラフィーによって再
びレジストパターンを形成する。しかし、この場合の露
光エネルギーは、基準となる露光エネルギーに対して大
きいか小さいかの判断だけの不確かなものである。この
ため、露光エネルギーを変えて形成されたレジストパタ
ーンにも欠陥が発生している可能性がある。したがっ
て、検査によってレジストパターンの欠陥が発見されな
くなるまで、露光エネルギーを変えたレジストパターン
の形成とその検査とを繰り返す必要があり、非常に手間
が掛かる。さらに、上記検査によってレジストパターン
の欠陥を見逃した場合には、欠陥のあるレジストパター
ンをマスクにした加工を行うことになる。そして、例え
ば、このレジストパターンをマスクにして形成された配
線には、短絡や断線が発生して不良品になる。
If a defect in the resist pattern is found in the above inspection, the resist pattern on the wafer is removed, and the resist pattern is formed again by lithography with different exposure energy. However, the exposure energy in this case is uncertain only by determining whether it is larger or smaller than the reference exposure energy. Therefore, there is a possibility that the resist pattern formed by changing the exposure energy may have a defect. Therefore, it is necessary to repeat the formation of the resist pattern with different exposure energy and the inspection until the defect of the resist pattern is not found by the inspection, which is very troublesome. Furthermore, if a defect in the resist pattern is missed by the above inspection, processing is performed using the defective resist pattern as a mask. Then, for example, the wiring formed by using this resist pattern as a mask is short-circuited or broken, resulting in a defective product.

【0010】そこで、本発明は、上記の課題を解決する
段差測定用パターン及びそれを用いた段差測定方法を提
供することによって、半導体装置の製造工程において検
査コストの低減と生産性及び歩留りの向上を図ることを
目的とする。
Therefore, the present invention provides a step measuring pattern and a step measuring method using the same for solving the above problems, thereby reducing inspection cost and improving productivity and yield in a semiconductor device manufacturing process. The purpose is to

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1のウエハ表面の段差測定方法は以下のように行
う。先ず、第1の工程では、ウエハの上面に表面が平坦
な状態でレジストを塗布する。次に、第2の工程では、
上記レジストに所定の露光エネルギーを用いたリソグラ
フィーを行い、上記ウエハ上において上記レジストが一
定の膜厚で塗布される位置にパターン幅を変化させた複
数の検査パターンを形成する。そして、第3の工程で、
上記検査パターンの中からパターン欠陥が発生している
検査パターンを検出し、その検査パターンのパターン幅
から上記ウエハの段差を求める。
A first method for measuring a step on the surface of a wafer for achieving the above object is performed as follows. First, in the first step, a resist is applied to the upper surface of the wafer with the surface being flat. Next, in the second step,
Lithography using predetermined exposure energy is performed on the resist to form a plurality of inspection patterns with varying pattern widths on the wafer at positions where the resist is applied with a constant film thickness. And in the third step,
An inspection pattern having a pattern defect is detected from the inspection patterns, and the step difference of the wafer is obtained from the pattern width of the inspection pattern.

【0012】また、第2のウエハ表面の段差測定方法は
以下のように行う。先ず、第1の工程では、ウエハの上
面に表面が平坦な状態でレジストを塗布する。次に、第
2の工程では、上記レジストに所定の露光エネルギーを
用いたリソグラフィーを行い、上記ウエハ上において上
記レジストの膜厚がそれぞれ異なる位置に所定のパター
ン幅を有する複数の検査パターンを形成する。そして、
第3の工程で上記検査パターンの中からパターン欠陥が
発生している検査パターンを検出し、その検査パターン
の形成位置から上記ウエハの段差を求める。
Further, the method of measuring the step difference on the surface of the second wafer is performed as follows. First, in the first step, a resist is applied to the upper surface of the wafer with the surface being flat. Next, in a second step, lithography using a predetermined exposure energy is performed on the resist to form a plurality of inspection patterns having a predetermined pattern width on the wafer at positions where the resist film thicknesses are different from each other. . And
In the third step, an inspection pattern in which a pattern defect has occurred is detected from the inspection patterns, and the step of the wafer is obtained from the formation position of the inspection pattern.

【0013】[0013]

【作用】上記第1のウエハ表面の段差測定方法では、所
定の露光エネルギーを用いたリソグラフィーによってパ
ターン幅を変化させた複数の検査パターンをレジストの
膜厚が一定の厚さで塗布される位置に形成する。このた
め、ウエハ上にはパターン幅に応じた異なる解像度の検
査パターンが配置され、各検査パターンを形成する際に
は、ウエハ表面の段差がそれぞれの解像度に応じた大き
さで影響する。したがって、上記複数の検査パターンに
おいて、パターン欠陥が発生している検査パターンを検
出することによって、そのパターン幅からウエハ表面の
段差が求められる。したがって、ウエハ上に形成した検
査パターンを観察することによって、ウエハを破損する
ことなくその表面の段差が求められる。
In the first wafer surface level difference measuring method described above, a plurality of inspection patterns whose pattern widths are changed by lithography using a predetermined exposure energy are applied at positions where the resist film thickness is constant. Form. Therefore, inspection patterns having different resolutions are arranged on the wafer according to the pattern width, and when each inspection pattern is formed, the level difference on the wafer surface affects the size depending on the resolution. Therefore, by detecting an inspection pattern having a pattern defect in the plurality of inspection patterns, the step difference on the wafer surface can be obtained from the pattern width. Therefore, by observing the inspection pattern formed on the wafer, the level difference on the surface can be obtained without damaging the wafer.

【0014】また、第2のウエハ表面の段差測定方法で
は、所定の露光エネルギーを用いたリソグラフィーによ
って所定のパターン幅を有する複数の検査パターンをレ
ジストの膜厚が異なる位置に形成する。このため、ウエ
ハ上にはレジスト膜厚に応じた異なる解像度の検査パタ
ーンが配置され、各検査パターンを形成する際には、ウ
エハ表面の段差がそれぞれの解像度に応じた大きさで影
響する。したがって、上記第1の方法と同様にして、ウ
エハを破損することなくウエハ表面の段差が求められ
る。
Further, in the second wafer surface level difference measuring method, a plurality of inspection patterns having a predetermined pattern width are formed at positions having different resist film thicknesses by lithography using a predetermined exposure energy. Therefore, inspection patterns with different resolutions are arranged on the wafer according to the resist film thickness, and when forming each inspection pattern, the step difference on the wafer surface affects the size according to each resolution. Therefore, similar to the first method described above, the step difference on the wafer surface can be obtained without damaging the wafer.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1に基づい
て説明する。図1(1)に示すように、表面の段差を測
定するウエハ1は、基板101上にフィールド102が
形成され、このフィールド102上にゲート103が形
成されている。そして、ゲート103とフィールド10
2とを覆う状態で基板101の上面に第1の層間絶縁膜
104が形成されている。そして、ゲート103上に対
応する第1の層間絶縁膜104上には、下層配線105
が形成されている。この下層配線105を覆う状態で第
1の層間絶縁104上に第2の層間絶縁膜106が形成
されている。さらに、第2の層間絶縁膜106の上面に
は、上層配線を形成するための配線形成層107が成膜
されている。上記のように、フィールド102,ゲート
103及び下層配線105が積層されらウエハ1の表面
には、段差Tが形成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, in a wafer 1 whose surface level difference is measured, a field 102 is formed on a substrate 101, and a gate 103 is formed on the field 102. Then, the gate 103 and the field 10
The first interlayer insulating film 104 is formed on the upper surface of the substrate 101 so as to cover the first and second insulating films. Then, the lower layer wiring 105 is formed on the first interlayer insulating film 104 corresponding to the gate 103.
Are formed. A second interlayer insulating film 106 is formed on the first interlayer insulating 104 so as to cover the lower layer wiring 105. Further, a wiring forming layer 107 for forming an upper wiring is formed on the upper surface of the second interlayer insulating film 106. As described above, the step T is formed on the surface of the wafer 1 by stacking the field 102, the gate 103, and the lower layer wiring 105.

【0016】そして、上記ウエハ1表面の段差Tを測定
する場合には以下のように行う。先ず、第1の工程とし
て、ウエハ1の上面に表面が平坦な状態でレジスト10
を塗布する。ここでは、例えばポジ型のレジストを用い
ることとする。
Then, the step T on the surface of the wafer 1 is measured as follows. First, as a first step, the resist 10 is formed on the upper surface of the wafer 1 while the surface is flat.
Apply. Here, for example, a positive resist is used.

【0017】次に、第2の工程として、リソグラフィー
によって、ウエハ1のレジスト10に段差Tを測定する
ための検査パターン11〜15を形成する。これらの検
査パターン11〜15は、リソグラフィーによって実デ
バイスを形成するためのレジストパターン(図示せず)
をウエハ1上に形成する際に、ウエハ1上において上記
実デバイスの形成に影響のない位置でかつ実デバイスを
形成する位置のウエハ構造と同じ構造上に形成する。そ
して、その際の露光エネルギーは、ウエハ1の設計に基
づいた所定の値に設定する。さらに、これらの検査パタ
ーン11〜15は、ライン状のスリットパターンである
と共に、レジスト10が最も厚い膜厚tで塗布されてい
る位置に各検査パターン11〜15が配置されるように
少なくとも二本の下層配線105と交差する状態でレジ
スト10に形成される。そして、図1(2)の平面図に
示すように、各検査パターン11〜15は、例えばw11
から順に0.5μm,0.6μm,0.7μm,0.8
μm,0.9μmと段階的に変化させたパターン幅w11
〜w15を有している。また、例えば、各検査パターン1
1〜15の間隔は1.0μmとする。
Next, as a second step, the inspection patterns 11 to 15 for measuring the step T are formed on the resist 10 of the wafer 1 by lithography. These inspection patterns 11 to 15 are resist patterns (not shown) for forming an actual device by lithography.
Is formed on the wafer 1, it is formed on the wafer 1 at a position that does not affect the formation of the actual device and on the same structure as the wafer structure where the actual device is formed. Then, the exposure energy at that time is set to a predetermined value based on the design of the wafer 1. Further, these inspection patterns 11 to 15 are line-shaped slit patterns, and at least two inspection patterns 11 to 15 are arranged so that the inspection patterns 11 to 15 are arranged at positions where the resist 10 is applied with the thickest film thickness t. It is formed on the resist 10 so as to intersect with the lower layer wiring 105. Then, as shown in the plan view of FIG. 1B, each of the inspection patterns 11 to 15 has, for example, w 11
From 0.5μm, 0.6μm, 0.7μm, 0.8
Pattern width w 11 changed in steps of μm and 0.9 μm
˜w 15 . Also, for example, each inspection pattern 1
The interval of 1 to 15 is 1.0 μm.

【0018】その後、第3の工程として、上記のように
してウエハ1上に形成した検査パターン11〜15を電
子顕微鏡で観察し、パターン欠陥が発生している検査パ
ターン11,12を検出する。そして検出した検査パタ
ーン11,12のパターン幅から段差Tを求める。この
場合、例えば、あらかじめ表面の段差Tをファクターと
して、上記と同様の露光エネルギーで露光を行った場合
に、パターン欠陥の発生するパターン幅を確認してお
く。そして、その結果に基づいてウエハ1表面の段差T
を求める。
After that, as a third step, the inspection patterns 11 to 15 formed on the wafer 1 as described above are observed with an electron microscope to detect the inspection patterns 11 and 12 in which the pattern defects occur. Then, the step T is obtained from the detected pattern widths of the inspection patterns 11 and 12. In this case, for example, using the step T on the surface as a factor, the pattern width in which a pattern defect occurs when the exposure is performed with the same exposure energy as above is confirmed. Then, based on the result, the step T on the surface of the wafer 1
Ask for.

【0019】例えば、ウエハ1の段差Tが設計値通りの
場合、上記リソグラフィーでは、露光光の解像力とレジ
ストの組合せから例えば、検査パターン11でパターン
欠陥が発生し、検査パターン12,13,14,15で
はパターン欠陥が発生しないこととする。ここで、ウエ
ハ1表面の段差Tが設計値よりも拡大した場合、レジス
ト10の膜厚tが厚くなる。このため、検査パターン1
1〜15を形成する場合には、露光エネルギーが不足す
る。したがって、図に示したように、検査パターン11
よりもパターン幅が広く解像度が高い検査パターン12
にパターン欠陥が発生する。そして、段差Tの拡大量が
大きいほどパターン幅がより広い検査パターン13〜1
5にまでパターン欠陥が及ぶ。また、上記の場合実デバ
イスを形成するためのレジストパターンにも、上記段差
Tの拡大に起因するパターン不良が発生していることが
予測される。
For example, when the step T of the wafer 1 is equal to the design value, a pattern defect occurs in the inspection pattern 11 due to the combination of the resolution of the exposure light and the resist, and the inspection patterns 12, 13, 14, In No. 15, no pattern defect occurs. Here, when the step T on the surface of the wafer 1 becomes larger than the design value, the film thickness t of the resist 10 becomes thick. Therefore, the inspection pattern 1
When forming 1 to 15, the exposure energy is insufficient. Therefore, as shown in FIG.
Inspection pattern 12 with wider pattern width and higher resolution than
A pattern defect occurs in the. The inspection patterns 13 to 1 having a wider pattern width as the amount of expansion of the step T is larger.
Pattern defects extend to 5. Further, in the above case, it is predicted that the resist pattern for forming the actual device also has a pattern defect due to the expansion of the step T.

【0020】また、ウエハ1表面の段差Tが縮小されて
レジスト膜厚が薄くなった場合には、露光エネルギーが
過剰となり、上記のようにして形成した検査パターン1
1には欠陥が発生しない。そして、実デバイスを形成す
るためのレジストパターンにも、上記段差Tの縮小に起
因するパターン不良が発生していることが予測される。
さらに、ウエハ1表面の段差が設計通りである場合に
は、検査パターン11にのみパターン欠陥が発生する。
そして、この場合実デバイスを形成するためのレジスト
パターンには、段差Tの拡大及び縮小に起因するパター
ン不良は発生しないことが予測される。
When the step T on the surface of the wafer 1 is reduced and the resist film thickness is reduced, the exposure energy becomes excessive and the inspection pattern 1 formed as described above.
1 has no defect. Then, it is predicted that the resist pattern for forming the actual device also has a pattern defect due to the reduction in the step T.
Further, if the step on the surface of the wafer 1 is as designed, a pattern defect occurs only in the inspection pattern 11.
In this case, it is predicted that the resist pattern for forming the actual device will not have a pattern defect due to the expansion and contraction of the step T.

【0021】上記の段差測定方法では、所定の露光エネ
ルギーを用いたリソグラフィーによってウエハ1上に形
成した検査パターン11〜15を観察することで、ウエ
ハ1表面の段差Tを求めている。したがって、ウエハ1
を破損することなくウエハ1表面の段差が求められる。
In the above step measuring method, the step T on the surface of the wafer 1 is obtained by observing the inspection patterns 11 to 15 formed on the wafer 1 by lithography using a predetermined exposure energy. Therefore, the wafer 1
A step on the surface of the wafer 1 can be obtained without damaging the wafer.

【0022】また、上記の実施例では、実デバイスを形
成するためのレジストパターンと、上記の検査パターン
11〜15とを同一の構造上に形成している。このた
め、実デバイスのレジストパターンにおいて、ウエハ表
面の段差の変化に起因するパターン欠陥の発生を、段差
測定用検査パターンを観察することに簡便に検査するこ
とができる。また、求めた段差Tから露光エネルギーの
適正値を求めることができるため、上記のようにしてウ
エハ1の段差を求めた後、ウエハ1上のレジスト10を
除去し、改めてウエハ1上に塗布したレジストに対し
て、上記の最適な露光エネルギーによるリソグラフィー
を行い、実デバイス用のレジストパターンを形成する。
これによって、露光エネルギーの過不足のないレジスト
パターンがウエハ上に形成される。
In the above embodiment, the resist pattern for forming the actual device and the inspection patterns 11 to 15 are formed on the same structure. Therefore, in the resist pattern of the actual device, it is possible to easily inspect the occurrence of the pattern defect due to the change in the level difference on the wafer surface by observing the level difference measuring inspection pattern. Further, since the appropriate value of the exposure energy can be obtained from the obtained step T, after the step of the wafer 1 is obtained as described above, the resist 10 on the wafer 1 is removed and the wafer 1 is coated again. Lithography is performed on the resist by the above-mentioned optimum exposure energy to form a resist pattern for an actual device.
As a result, a resist pattern having sufficient exposure energy is formed on the wafer.

【0023】上記第1の実施例では、ポジ型のレジスト
を用いた場合を説明した。しかし、ネガ型のレジストに
よっても同様にウエハ表面の段差を測定することが可能
である。この場合、各検査パターンは、例えばライン状
のレジストパターンからなるパターン群で構成されるこ
ととする。
In the first embodiment, the case where the positive type resist is used has been described. However, it is also possible to measure the level difference on the wafer surface by using a negative resist. In this case, each inspection pattern is composed of a pattern group composed of, for example, a linear resist pattern.

【0024】次に、本発明の第2の実施例を図2に基づ
いて説明する。第2の実施例で段差を測定するウエハ2
は、例えば、上記第1の実施例で示したウエハにおいて
上層の配線形成層をエッチングすることによって、下層
配線105と直交する状態で上層配線108を形成して
なるものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Wafer 2 for measuring step difference in the second embodiment
For example, the upper wiring 108 is formed in a state orthogonal to the lower wiring 105 by etching the upper wiring forming layer in the wafer shown in the first embodiment.

【0025】そして、上記ウエハ2表面の段差Tを測定
する場合には、先ず、上記第1の実施例と同様に、第1
の工程としてウエハ2の上面に表面が平坦な状態でレジ
スト20を塗布する。
When the step T on the surface of the wafer 2 is measured, first, as in the first embodiment, the first step is performed.
In this step, the resist 20 is applied on the upper surface of the wafer 2 with the surface being flat.

【0026】次に、第2の工程として、ウエハ2上のレ
ジスト20に、段差Tを測定するための検査パターン2
1〜23を形成する。これらの検査パターン21〜23
は、上記第1の実施例と同様に、実デバイスを形成する
ためのレジストパターン(図示せず)をウエハ2上に形
成する際に、ウエハ2上において上記実デバイスの形成
に影響のない位置でかつ実デバイスを形成する位置のウ
エハ2構造と同じ構造上に形成する。そして、その際の
露光エネルギーは、ウエハ2の設計に基づいた所定の値
に設定することとする。さらに、これらの検査パターン
21〜23は、例えば、レジスト20が最も厚い膜厚t
で塗布されている位置に配置されるホール状のパターン
である。そして、各検査パターン21〜23は、例えば
検査パターン21から順に広くなる方向に段階的に変化
させたパターン幅w21〜w23を有している。
Next, as a second step, the inspection pattern 2 for measuring the step T is formed on the resist 20 on the wafer 2.
1 to 23 are formed. These inspection patterns 21-23
As in the first embodiment, when forming a resist pattern (not shown) for forming an actual device on the wafer 2, a position that does not affect the formation of the actual device on the wafer 2. And is formed on the same structure as the wafer 2 structure at the position where the actual device is formed. Then, the exposure energy at that time is set to a predetermined value based on the design of the wafer 2. Further, in these inspection patterns 21 to 23, for example, the resist 20 has the thickest film thickness t.
It is a hole-shaped pattern that is arranged at the position where it is applied. Each of the inspection patterns 21 to 23 has pattern widths w 21 to w 23 that are changed stepwise in the direction in which the inspection patterns 21 become wider, for example.

【0027】そして、上記の検査パターン21〜23を
用いて、ウエハ2表面の段差を測定する場合は、上記第
1の実施例と同様に行う。
Then, when the step difference on the surface of the wafer 2 is measured using the above inspection patterns 21 to 23, it is performed in the same manner as in the first embodiment.

【0028】上記のようにしてウエハ2表面の段差Tを
測定した場合には、実デバイスにコンタクトホールを形
成するための適正露光エネルギーを簡便に知ることがで
きる。
When the step T on the surface of the wafer 2 is measured as described above, the proper exposure energy for forming a contact hole in the actual device can be easily known.

【0029】次に、本発明の第3の実施例を図3に基づ
いて説明する。第3の実施例で表面の段差を測定するウ
エハ3は、例えば、上記第1の実施例で示したウエハと
同様に構成されたものであり、表面には段差Tが形成さ
れている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The wafer 3 whose surface level difference is to be measured in the third example is configured, for example, in the same manner as the wafer shown in the first example, and a level difference T is formed on the surface.

【0030】上記ウエハ3表面の段差Tを測定する場合
には、先ず、第1の工程として、記第1及び第2の実施
例と同様にウエハ3の上面に表面が平坦な状態でポジ型
のレジスト30を塗布する。
When measuring the step T on the surface of the wafer 3, first, as a first step, as in the case of the first and second embodiments, the surface of the upper surface of the wafer 3 is flat and the positive type is used. The resist 30 is applied.

【0031】次に、第2の工程として、ウエハ3上のレ
ジスト30に、段差Tを測定するための検査パターン3
1〜36を形成する。これらの検査パターン31〜36
は、上記第1及び第2の実施例と同様にリソグラフィー
によって実デバイスを形成するためのレジストパターン
(図示せず)をウエハ3上に形成する際に、ウエハ3上
において上記実デバイスの形成に影響のない位置でかつ
実デバイスを形成する位置のウエハ構造と同じ構造上に
形成する。そして、その際の露光エネルギーは、ウエハ
3の設計に基づいた所定の値に設定する。さらに、これ
らの検査パターン31〜36は所定のパターン幅wを有
するホール状のパターンであり、それぞれの検査パター
ン31〜36は、レジスト30の膜厚がそれぞれt31
36と異なる位置に配置されている。
Next, as a second step, the inspection pattern 3 for measuring the step T is formed on the resist 30 on the wafer 3.
1-36 are formed. These inspection patterns 31 to 36
When forming a resist pattern (not shown) for forming an actual device on the wafer 3 by lithography as in the first and second embodiments, the formation of the actual device on the wafer 3 is It is formed on the same structure as the wafer structure where there is no influence and where the actual device is formed. Then, the exposure energy at that time is set to a predetermined value based on the design of the wafer 3. Further, these inspection patterns 31 to 36 are hole-shaped patterns having a predetermined pattern width w, and the respective inspection patterns 31 to 36 have the film thickness of the resist 30 of t 31 to.
It is arranged at a position different from t 36 .

【0032】そして、第3の工程として、上記のように
してウエハ3上に形成した検査パターン31〜36を電
子顕微鏡で観察し、パターン欠陥が発生している検査パ
ターン32,35を検出する。そして、それぞれの検査
パターン32,35が形成されているウエハ3上の位置
から段差Tを求める。この場合、例えば、上記第1及び
第2の実施例と同様に、あらじめ表面の段差Tをファク
ターとして、上記と同様の露光エネルギーで露光を行っ
た場合に、パターン欠陥が発生するウエハ上の位置を確
認しておく。そして、その結果に基づいてウエハ3表面
の段差Tを求める。
Then, as a third step, the inspection patterns 31 to 36 formed on the wafer 3 as described above are observed with an electron microscope to detect the inspection patterns 32 and 35 in which pattern defects have occurred. Then, the step T is obtained from the position on the wafer 3 where the inspection patterns 32 and 35 are formed. In this case, for example, similar to the first and second embodiments, when the exposure is performed with the same exposure energy as described above using the step T of the rough surface as a factor, a pattern defect occurs on the wafer. Check the position of. Then, the step T on the surface of the wafer 3 is obtained based on the result.

【0033】例えば、ウエハ3の段差Tが設計値通りの
場合、上記リソグラフィーでは、露光エネルギーによる
解像力とレジストとの組合せから例えば、レジスト30
が最も厚い膜厚t35で塗布されている位置に形成される
検査パターン35でのみパターン欠陥が発生することと
する。ここで、ウエハ3表面の段差Tが設計値よりも拡
大した場合、レジスト30の膜厚t31〜t36は厚くな
る。このため、上記の様に検査パターン31〜36を形
成する場合には、露光エネルギーが不足する。したがっ
て、検査パターン35の形成位置よりもレジスト30が
薄い膜厚t32であるために解像度が高い検査パターン3
2にもパターン欠陥が発生する。そして、その段差Tの
拡大量は、上記第1及び第2の実施例と同様にして求め
られる。
For example, when the step T of the wafer 3 is equal to the design value, in the above-mentioned lithography, for example, the resist 30 is selected from the combination of the resolution by exposure energy and the resist.
It is assumed that a pattern defect occurs only in the inspection pattern 35 formed at the position where is coated with the thickest film thickness t 35 . Here, when the step T on the surface of the wafer 3 is larger than the designed value, the film thicknesses t 31 to t 36 of the resist 30 become thicker. Therefore, when the inspection patterns 31 to 36 are formed as described above, the exposure energy is insufficient. Therefore, since the resist 30 has a film thickness t 32 thinner than the formation position of the inspection pattern 35, the inspection pattern 3 having a high resolution is obtained.
2 also has pattern defects. Then, the expansion amount of the step T is obtained in the same manner as in the first and second embodiments.

【0034】また、ウエハ3表面の段差が縮小されてレ
ジスト膜厚が薄くなった場合には、露光エネルギーが過
剰となり、上記のようにして形成した検査パターン35
に欠陥が発生しない。さらに、ウエハ3表面の段差が設
計通りである場合には、検査パターン35にのみパター
ン欠陥が発生する。
When the step difference on the surface of the wafer 3 is reduced and the resist film thickness is reduced, the exposure energy becomes excessive and the inspection pattern 35 formed as described above.
Does not have any defects. Further, when the step on the surface of the wafer 3 is as designed, a pattern defect occurs only in the inspection pattern 35.

【0035】上記の段差測定方法では、ウエハ3上に上
記のようにして形成した検査パターン31〜36を観察
することによって、ウエハ3表面の段差Tを求めてい
る。したがって、上記第1及び第2の実施例と同様に、
ウエハ3を破損することなく表面の段差が求められる。
In the above step measuring method, the step T on the surface of the wafer 3 is obtained by observing the inspection patterns 31 to 36 formed on the wafer 3 as described above. Therefore, like the first and second embodiments,
A step difference on the surface is required without damaging the wafer 3.

【0036】また、上記の実施例では、上記第1の実施
例と同様に、実デバイスを形成するためのレジストパタ
ーンと、上記の検査パターン31〜36とを同一の構造
上に形成している。このため、実デバイスのレジストパ
ターンにおいて、ウエハ表面の段差の変化に起因するパ
ターン欠陥の発生を、検査パターン31〜36を観察す
ることによって検査することができる。また、求めた段
差Tから露光エネルギーの適正値を求め、露光エネルギ
ーの過不足のないレジストパターンをウエハ上に形成す
ることができる。
Further, in the above-described embodiment, similarly to the first embodiment, the resist pattern for forming the actual device and the inspection patterns 31 to 36 are formed on the same structure. . Therefore, in the resist pattern of the actual device, it is possible to inspect the occurrence of the pattern defect due to the change in the step on the wafer surface by observing the inspection patterns 31 to 36. Further, a proper value of the exposure energy can be obtained from the obtained step T to form a resist pattern having sufficient exposure energy on the wafer.

【0037】上記第3の実施例では、検査パターン31
〜36の形状をホール状にしたが、本発明はこれに限ら
ず、スリット状あるいはラインパターン状であっても良
い。
In the third embodiment, the inspection pattern 31
Although the shapes of to 36 are hole-shaped, the present invention is not limited to this and may be slit-shaped or line-patterned.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上、説明したように、第1のウエハ表
面の段差測定方法よれば、レジストの膜厚が一定の厚さ
で塗布される位置にパターン幅を変化させた複数の検査
パターンをリソグラフィーによって形成することで段差
を有するウエハ上に解像度の異なる複数の検査パターン
を形成し、当該検査パターンの欠陥を検出することによ
ってウエハ表面の段差を求めるようにした。このため、
ウエハを破損することなくウエハ表面の段差を求めるこ
とが可能になる。そして、求めた段差の値から、当該ウ
エハ上に形成するレジストパターンの適正露光エネルギ
ーを求めることが可能になる。さらに、上記検査パター
ンを、実デバイス用のレジストパターンと同一の工程で
形成することによって、実デバイス用のレジストパター
ンを検査することなくその形成不良の発生を予測するこ
とが可能になる。したがって、半導体装置の製造工程に
おいて検査コストの低減と、生産性及び歩留りの向上を
図ることが可能になる。また、第2のウエハ表面の段差
測定方法によれば、レジストの膜厚が異なる位置に所定
のパターン幅を有する複数の検査パターンをリソグラフ
ィーによって形成することで段差を有するウエハ上に解
像度の異なる複数の検査パターンを形成し、当該検査パ
ターンの欠陥を検出することによってウエハ表面の段差
を求めるようにした。したがって、上記第1の方法と同
様に、半導体装置の製造工程において検査コストの低減
と、生産性及び歩留りの向上を図ることが可能になる。
As described above, according to the first wafer surface level difference measuring method, a plurality of inspection patterns having different pattern widths are applied at positions where the resist film thickness is applied at a constant thickness. A plurality of inspection patterns with different resolutions are formed on a wafer having steps by being formed by lithography, and a step on the wafer surface is obtained by detecting defects in the inspection patterns. For this reason,
It is possible to obtain the step difference on the wafer surface without damaging the wafer. Then, it becomes possible to obtain the appropriate exposure energy of the resist pattern formed on the wafer from the obtained step difference value. Further, by forming the inspection pattern in the same step as the resist pattern for the actual device, it is possible to predict the occurrence of the formation defect without inspecting the resist pattern for the actual device. Therefore, it is possible to reduce the inspection cost and improve the productivity and the yield in the manufacturing process of the semiconductor device. Further, according to the second wafer surface level difference measuring method, a plurality of inspection patterns having a predetermined pattern width are formed by lithography at positions where the resist film thicknesses are different, and thus a plurality of level difference wafers having different resolutions are formed. The inspection pattern is formed, and a step on the wafer surface is obtained by detecting a defect in the inspection pattern. Therefore, like the first method, it is possible to reduce the inspection cost and improve the productivity and the yield in the manufacturing process of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment.

【図2】第2の実施例を説明する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a second embodiment.

【図3】第3の実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a third embodiment.

【図4】従来例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional example.

【符号の説明】 1,2,3 ウエハ 10,20,30 レジスト 11,12,13,14,15 検査パターン 21,22,23 検査パターン 31,32,33,34,35,36 検査パターン T 段差 t レジスト膜厚 t31,t32,t33,t34,t35,t36 レジスト膜厚 w11,w12,w13,w14,w15 パターン幅 w21,w22,w23 パターン幅 w 所定のパターン幅[Explanation of Codes] 1,2,3 Wafers 10, 20, 30 Resists 11, 12, 13, 14, 15 Inspection Patterns 21, 22, 23 Inspection Patterns 31, 32, 33, 34, 35, 36 Inspection Patterns T Steps t resist film thickness t 31 , t 32 , t 33 , t 34 , t 35 , t 36 resist film thickness w 11 , w 12 , w 13 , w 14 , w 15 pattern width w 21 , w 22 , w 23 pattern width w Specified pattern width

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウエハ表面の段差を測定する方法であっ
て、 前記ウエハの上面に表面が平坦な状態でレジストを塗布
する第1の工程と、 前記レジストに所定の露光エネルギーを用いたリソグラ
フィーを行い、前記ウエハ上において前記レジストが一
定の膜厚で塗布される位置にパターン幅を変化さた複数
の検査パターンを形成する第2の工程と、 前記検査パターンの中からパターン欠陥が発生している
検査パターンを検出し、その検査パターンのパターン幅
から前記ウエハの段差を求める第3の工程とを行うこと
を特徴とするウエハ表面の段差測定方法。
1. A method for measuring a level difference on a wafer surface, comprising a first step of applying a resist on the upper surface of the wafer in a flat surface state, and a lithography using a predetermined exposure energy for the resist. And a second step of forming a plurality of inspection patterns having different pattern widths on the wafer at a position where the resist is applied with a constant film thickness, and a pattern defect occurs in the inspection patterns. A third step of detecting an existing inspection pattern and obtaining the step of the wafer from the pattern width of the inspection pattern.
【請求項2】 ウエハ表面の段差を測定する方法であっ
て、 前記ウエハの上面に表面が平坦な状態でレジストを塗布
する第1の工程と、 前記レジストに所定の露光エネルギーを用いたリソグラ
フィーを行い、前記ウエハ上において前記レジストの膜
厚がそれぞれ異なる位置に所定のパターン幅を有する複
数の検査パターンを形成する第2の工程と、 前記検査パターンの中からパターン欠陥が発生している
検査パターンを検出し、その検査パターンの形成位置か
ら前記ウエハの段差を求める第3の工程とを行うことを
特徴とするウエハ表面の段差測定方法。
2. A method for measuring a level difference on a wafer surface, comprising: a first step of applying a resist on the upper surface of the wafer in a flat surface state; and a lithography using a predetermined exposure energy for the resist. A second step of forming a plurality of inspection patterns having a predetermined pattern width on the wafer at positions where the resist film thicknesses are different from each other; and an inspection pattern in which a pattern defect has occurred from the inspection patterns And a third step of obtaining the step of the wafer from the position where the inspection pattern is formed, and a third step of measuring the step of the wafer surface.
JP5343016A 1993-12-14 1993-12-14 Step measuring method for wafer surface Pending JPH07169813A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5343016A JPH07169813A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Step measuring method for wafer surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5343016A JPH07169813A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Step measuring method for wafer surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07169813A true JPH07169813A (en) 1995-07-04

Family

ID=18358292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5343016A Pending JPH07169813A (en) 1993-12-14 1993-12-14 Step measuring method for wafer surface

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07169813A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100268516B1 (en) * 1998-03-02 2000-11-01 김규현 Eguipment for fabricating of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100268516B1 (en) * 1998-03-02 2000-11-01 김규현 Eguipment for fabricating of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7282422B2 (en) Overlay key, method of manufacturing the same and method of measuring an overlay degree using the same
US4824254A (en) Alignment marks on semiconductor wafers and method of manufacturing the marks
US7933015B2 (en) Mark for alignment and overlay, mask having the same, and method of using the same
US20060105476A1 (en) Photoresist pattern, method of fabricating the same, and method of assuring the quality thereof
JP4567110B2 (en) Proximity effect measurement method and device by device capability measurement
JP2581902B2 (en) Manufacturing method of pattern overlay measurement mark
JPH07153673A (en) Manufacture of semiconductor device and measuring-mark pattern
US6596603B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof, and registration accuracy measurement enhancement method
JPH07169813A (en) Step measuring method for wafer surface
US7136520B2 (en) Method of checking alignment accuracy of patterns on stacked semiconductor layers
US20060109464A1 (en) Method for detecting alignment accuracy
US20220139778A1 (en) Manufacturing method of contact structure
KR970022533A (en) Process defect inspection method of semiconductor device
KR970010569B1 (en) Fabrication method of semiconductor device
KR0148617B1 (en) Photoresist check patterns in highly integrated circuits having multi-level interconnect layers
CN113539797B (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7387965B2 (en) Reference pattern for creating a defect recognition level, method of fabricating the same and method of inspecting defects using the same
KR100283483B1 (en) Method for manufacturing target for measuring overlapping
JP4080617B2 (en) Resist pattern inspection method and resist pattern inspection wafer
KR100197981B1 (en) Method of detecting mask alignment in semiconductor devices
KR0169227B1 (en) Forming method of focusing pattern in semiconductor device with multiple layer structure
KR100734079B1 (en) Method for measuring overlay in lithography process
US20080187211A1 (en) Global matching methods used to fabricate semiconductor devices
JPH03107845A (en) Method for inspecting resist pattern
JPH0799181A (en) Pattern for inspecting etching of semiconductor element and inspecting method for the etching