JPH08321534A - 重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マーク - Google Patents
重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マークInfo
- Publication number
- JPH08321534A JPH08321534A JP12677695A JP12677695A JPH08321534A JP H08321534 A JPH08321534 A JP H08321534A JP 12677695 A JP12677695 A JP 12677695A JP 12677695 A JP12677695 A JP 12677695A JP H08321534 A JPH08321534 A JP H08321534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- comb
- measuring
- overlay accuracy
- wafer
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 下層パターンと新たに形成した上層のパター
ンとの重ね合わせ精度を高精度に、かつ、効率的に測定
することが可能なマークと、また３個以上のパターンの
重ね合わせであっても、１回の測定で重ね合わせ精度を
測定することが可能な重ね合わせ精度測定方法の提供。 【構成】 半導体装置の製造工程において、複数回の焼
き付け露光により形成されるパターンのうち、必要とさ
れる任意の数種類のパターンの組合せの重ね合わせ精度
を測定する方法であって、外周に櫛形の形状を有するマ
ークを、ウエハーのＩＣチップ上に形成し、該マークを
用いて重ね合わせ精度を測定する重ね合わせ精度測定方
法、および外周の形状が櫛形に形成されている重ね合わ
せ精度測定用マーク。
ンとの重ね合わせ精度を高精度に、かつ、効率的に測定
することが可能なマークと、また３個以上のパターンの
重ね合わせであっても、１回の測定で重ね合わせ精度を
測定することが可能な重ね合わせ精度測定方法の提供。 【構成】 半導体装置の製造工程において、複数回の焼
き付け露光により形成されるパターンのうち、必要とさ
れる任意の数種類のパターンの組合せの重ね合わせ精度
を測定する方法であって、外周に櫛形の形状を有するマ
ークを、ウエハーのＩＣチップ上に形成し、該マークを
用いて重ね合わせ精度を測定する重ね合わせ精度測定方
法、および外周の形状が櫛形に形成されている重ね合わ
せ精度測定用マーク。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
のリソグラフィー工程における、形成パターンの重ね合
わせ精度測定に用いるマークおよびそれを用いた重ね合
わせ精度測定方法に関するものである。
のリソグラフィー工程における、形成パターンの重ね合
わせ精度測定に用いるマークおよびそれを用いた重ね合
わせ精度測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程のリソグラフィー
工程においては、レジストパターンを形成する際に、ス
テッパー（縮小投影露光装置）等によるレチクルに形成
されたパターンを転写する焼付け露光位置とウエハーの
位置合わせ精度は極めて重要な因子となっている。
工程においては、レジストパターンを形成する際に、ス
テッパー（縮小投影露光装置）等によるレチクルに形成
されたパターンを転写する焼付け露光位置とウエハーの
位置合わせ精度は極めて重要な因子となっている。
【０００３】これは、一品種の半導体装置を製造するた
めには、約１５〜２０枚の組合わせよりなるレチクルの
原図パターンを用いて、各種パターンを重ね合わせ、焼
き付けを行うため、重ね合わせ精度が不良であると個々
の半導体素子が形成されなかったり、また配線パターン
の場合は導通不良等の問題が生じるためである。すなわ
ち、リソグラフィー工程における露光時は、例えばステ
ッパーを用いた場合は、２次元に移動可能な台（Ｘ−Ｙ
ステージ）を使用し、ウエハーをＸ，Ｙ方向に一定間隔
のピッチ送りを行い、ウエハーの各ＩＣチップ毎に複数
枚のレチクルを用いて焼き付け露光を繰り返して、各パ
ターンを形成する。
めには、約１５〜２０枚の組合わせよりなるレチクルの
原図パターンを用いて、各種パターンを重ね合わせ、焼
き付けを行うため、重ね合わせ精度が不良であると個々
の半導体素子が形成されなかったり、また配線パターン
の場合は導通不良等の問題が生じるためである。すなわ
ち、リソグラフィー工程における露光時は、例えばステ
ッパーを用いた場合は、２次元に移動可能な台（Ｘ−Ｙ
ステージ）を使用し、ウエハーをＸ，Ｙ方向に一定間隔
のピッチ送りを行い、ウエハーの各ＩＣチップ毎に複数
枚のレチクルを用いて焼き付け露光を繰り返して、各パ
ターンを形成する。
【０００４】このため、ＩＣチップには主として、Ｘ−
Ｙステージの移動精度（位置の再現性）に起因するＸ方
向、Ｙ方向の重ね合わせのずれ、およびウエハーのＸ−
Ｙステージへのセット時に生じるローテーション（回転
方向のずれ）に起因する重ね合わせの位置ずれが生じ
る。従来、これらのパターン、即ち、コンタクトホー
ル、配線等を露光、焼き付けした後、正確な位置に焼き
付けられたか否かを調べるために、コンタクトホール等
のパターンの形成されない部分に重ね合わせ精度測定用
マークを設け、そのマークのずれ量を測定し、露光、パ
ターニングする毎に露光位置ずれのチェックを行ってい
た。
Ｙステージの移動精度（位置の再現性）に起因するＸ方
向、Ｙ方向の重ね合わせのずれ、およびウエハーのＸ−
Ｙステージへのセット時に生じるローテーション（回転
方向のずれ）に起因する重ね合わせの位置ずれが生じ
る。従来、これらのパターン、即ち、コンタクトホー
ル、配線等を露光、焼き付けした後、正確な位置に焼き
付けられたか否かを調べるために、コンタクトホール等
のパターンの形成されない部分に重ね合わせ精度測定用
マークを設け、そのマークのずれ量を測定し、露光、パ
ターニングする毎に露光位置ずれのチェックを行ってい
た。
【０００５】また、従来は、複数のレチクルを使用して
焼き付け露光を行ったとき、それぞれの重ね合わせ精度
測定用マークは異なった位置に設けられるため、重ね合
わせるごとに重ね合わせ精度を測定する必要があり、複
数の露光をおこなった場合に、一度に測定することはで
きなかった。さらに、従来の重ね合わせ精度測定用マー
クとしては、上層のマークおよび下層のマークとして、
例えば、図９に示す正方形の重ね合わせ精度測定用マー
ク２１、２２が用いられており、測長機等により重ね合
わせ精度を測定していた。
焼き付け露光を行ったとき、それぞれの重ね合わせ精度
測定用マークは異なった位置に設けられるため、重ね合
わせるごとに重ね合わせ精度を測定する必要があり、複
数の露光をおこなった場合に、一度に測定することはで
きなかった。さらに、従来の重ね合わせ精度測定用マー
クとしては、上層のマークおよび下層のマークとして、
例えば、図９に示す正方形の重ね合わせ精度測定用マー
ク２１、２２が用いられており、測長機等により重ね合
わせ精度を測定していた。
【０００６】しかし、図９に示すような従来の正方形の
重ね合わせ精度測定用マークの場合、Ｘ方向、Ｙ方向の
重ね合わせのずれを測定するために、Ａ−Ｂの量からＸ
方向のずれの量を、Ｃ−Ｄの量からＹ方向のずれの量を
求め、またローテーションに起因する重ね合わせのずれ
を測定するため、図１０に示す間隔Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1、
Ｂ2 、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｄ1 、Ｄ2 を測定する必要があっ
た。
重ね合わせ精度測定用マークの場合、Ｘ方向、Ｙ方向の
重ね合わせのずれを測定するために、Ａ−Ｂの量からＸ
方向のずれの量を、Ｃ−Ｄの量からＹ方向のずれの量を
求め、またローテーションに起因する重ね合わせのずれ
を測定するため、図１０に示す間隔Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1、
Ｂ2 、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｄ1 、Ｄ2 を測定する必要があっ
た。
【０００７】また、各パターンを焼き付け露光を行う毎
に、１回づつ測定しなければならず製造工程の生産効率
の面から問題があった。
に、１回づつ測定しなければならず製造工程の生産効率
の面から問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決し、下層パターンと新たに形成した上層のパター
ンとの重ね合わせ精度を高精度に、かつ、効率的に測定
することが可能なマークと、また３個以上のパターンの
重ね合わせであっても、１回の測定で重ね合わせ精度を
測定することが可能な重ね合わせ精度測定方法を提供す
ることを目的とする。
を解決し、下層パターンと新たに形成した上層のパター
ンとの重ね合わせ精度を高精度に、かつ、効率的に測定
することが可能なマークと、また３個以上のパターンの
重ね合わせであっても、１回の測定で重ね合わせ精度を
測定することが可能な重ね合わせ精度測定方法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハー上に
ステッパー等を使用して、複数回の焼き付け露光により
形成されるパターンの重ね合わせ精度を測定する際に、
その外周が櫛形の形状を有する重ね合わせ精度測定用マ
ークを用いて行うものである。また、前記重ね合わせ精
度測定用マークは、より効率的に測定を行うために、そ
の外形が矩形であり、かつその外周の櫛形の形状の歯の
先端部の形状が矩形であるマークを用いることが好まし
い。
ステッパー等を使用して、複数回の焼き付け露光により
形成されるパターンの重ね合わせ精度を測定する際に、
その外周が櫛形の形状を有する重ね合わせ精度測定用マ
ークを用いて行うものである。また、前記重ね合わせ精
度測定用マークは、より効率的に測定を行うために、そ
の外形が矩形であり、かつその外周の櫛形の形状の歯の
先端部の形状が矩形であるマークを用いることが好まし
い。
【００１０】また、本発明は、特に相対的重ね合わせの
精度を必要とされる数種類の任意のパターンの組合わせ
のものについては、前記マークにより１回で測定可能な
重ね合わせ精度測定方法を提供するものである。すなわ
ち、本発明の第１の発明は、半導体装置の製造工程にお
いて、複数回の焼き付け露光により形成されるパターン
のうち、必要とされる任意の数種類のパターンの組合せ
の重ね合わせ精度を測定する方法であって、外周に櫛形
の形状を有するマークを、ウエハーのＩＣチップ上に形
成し、該マークを用いて重ね合わせ精度を測定すること
を特徴とする重ね合わせ精度測定方法であり、また本発
明は、前記櫛形の形状の歯の先端部の形状が矩形であ
り、かつ前記櫛形の形状の歯の最先端部を結んで形成さ
れる仮想外縁形状が矩形であるマークを用いることが好
ましい。
精度を必要とされる数種類の任意のパターンの組合わせ
のものについては、前記マークにより１回で測定可能な
重ね合わせ精度測定方法を提供するものである。すなわ
ち、本発明の第１の発明は、半導体装置の製造工程にお
いて、複数回の焼き付け露光により形成されるパターン
のうち、必要とされる任意の数種類のパターンの組合せ
の重ね合わせ精度を測定する方法であって、外周に櫛形
の形状を有するマークを、ウエハーのＩＣチップ上に形
成し、該マークを用いて重ね合わせ精度を測定すること
を特徴とする重ね合わせ精度測定方法であり、また本発
明は、前記櫛形の形状の歯の先端部の形状が矩形であ
り、かつ前記櫛形の形状の歯の最先端部を結んで形成さ
れる仮想外縁形状が矩形であるマークを用いることが好
ましい。
【００１１】また、本発明の第２の発明は、ウエハーの
ＩＣチップ上に形成された数種類のパターンの組合せの
重ね合わせ精度を測定する際に用いる重ね合わせ精度測
定用マークであって、該マークの外周の形状が櫛形に形
成されていることを特徴とする重ね合わせ精度測定用マ
ークであり、また本発明は、前記櫛形の形状の歯の先端
部の形状が矩形であり、かつ前記櫛形の形状の歯の最先
端部を結んで形成される仮想外縁形状が矩形であること
が好ましい。
ＩＣチップ上に形成された数種類のパターンの組合せの
重ね合わせ精度を測定する際に用いる重ね合わせ精度測
定用マークであって、該マークの外周の形状が櫛形に形
成されていることを特徴とする重ね合わせ精度測定用マ
ークであり、また本発明は、前記櫛形の形状の歯の先端
部の形状が矩形であり、かつ前記櫛形の形状の歯の最先
端部を結んで形成される仮想外縁形状が矩形であること
が好ましい。
【００１２】なお、本発明において矩形とは、正方形ま
たは長方形を示す。
たは長方形を示す。
【００１３】
【作 用】本発明の第１の発明の重ね合わせ精度測定用
マークとしては、櫛形のパターンを有するものであれ
ば、同一の形状、寸法のマークを用いてもよいし、異な
った形状、寸法のマークを用いてもよいが、好ましく
は、櫛形の歯の部分の寸法が異なる２種以上の重ね合わ
せ精度測定用マークを用いることが好ましい。
マークとしては、櫛形のパターンを有するものであれ
ば、同一の形状、寸法のマークを用いてもよいし、異な
った形状、寸法のマークを用いてもよいが、好ましく
は、櫛形の歯の部分の寸法が異なる２種以上の重ね合わ
せ精度測定用マークを用いることが好ましい。
【００１４】櫛形部の歯の個数は、各１辺当たり２個以
上、より好ましくは５個以上、さらに好ましくは１０個
以上であることが、僅かな重ね合わせのずれも正確に、
信頼性高く検知する面から好ましい。櫛形の歯の部分の
寸法が異なる２種以上の重ね合わせ精度測定用マークを
用いる場合の、本発明の重ね合わせ精度測定用マークの
好ましい一例を、図１(a) 、(b) に示す。
上、より好ましくは５個以上、さらに好ましくは１０個
以上であることが、僅かな重ね合わせのずれも正確に、
信頼性高く検知する面から好ましい。櫛形の歯の部分の
寸法が異なる２種以上の重ね合わせ精度測定用マークを
用いる場合の、本発明の重ね合わせ精度測定用マークの
好ましい一例を、図１(a) 、(b) に示す。
【００１５】図１において、１は本発明の櫛形のパター
ンの矩形の歯を示し、ｌ10、ｌ20、……ｌi0、ｌ11、ｌ
21、……ｌi1は櫛形の歯幅、ｋi0、ｋi1は櫛形の歯の間
隔、ｍ1 、ｍ0 は櫛形の歯の長さ、ｘ1 、ｘ0 、ｙ1 、
ｙ0 は櫛形のパターンの外形寸法を示す。なお、矩形の
歯とは、歯の先端部が２個の実質的に直角な部分から形
成されているものをいう。
ンの矩形の歯を示し、ｌ10、ｌ20、……ｌi0、ｌ11、ｌ
21、……ｌi1は櫛形の歯幅、ｋi0、ｋi1は櫛形の歯の間
隔、ｍ1 、ｍ0 は櫛形の歯の長さ、ｘ1 、ｘ0 、ｙ1 、
ｙ0 は櫛形のパターンの外形寸法を示す。なお、矩形の
歯とは、歯の先端部が２個の実質的に直角な部分から形
成されているものをいう。
【００１６】本発明においては、前記各寸法が各マーク
の識別の容易性および測定精度の面から下記式(1) 、
(2) 、(3) を満足することが好ましい。 (1) ｋ10、……ｋi0＞ｌ10、ｌ20、……ｌi0 (2) ｋ11、……ｋi1＞ｌ11、ｌ21、……ｌi1 (3) ｘ1 ＝ｘ0 ＝ｙ1 ＝ｙ0 この他に、本発明のマークを重ね合わせた時の下層およ
び上層のマークの櫛形部分の相互の間隔を示す図６にお
いて、Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3 ……は判別しうる限り、できるだけ
小さい方が好ましい。
の識別の容易性および測定精度の面から下記式(1) 、
(2) 、(3) を満足することが好ましい。 (1) ｋ10、……ｋi0＞ｌ10、ｌ20、……ｌi0 (2) ｋ11、……ｋi1＞ｌ11、ｌ21、……ｌi1 (3) ｘ1 ＝ｘ0 ＝ｙ1 ＝ｙ0 この他に、本発明のマークを重ね合わせた時の下層およ
び上層のマークの櫛形部分の相互の間隔を示す図６にお
いて、Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3 ……は判別しうる限り、できるだけ
小さい方が好ましい。
【００１７】図２に、ＩＣチップ内への本発明の重ね合
わせ精度測定用マークの適用例（平面図）を示す。図２
において、２はＩＣチップ、３はＩＣ回路等のパター
ン、４は本発明のＩＣチップ内の重ね合わせ精度測定用
マーク、５はスクライブラインを示す。図２に示すよう
に、本発明の重ね合わせ精度測定用マークは、ＩＣチッ
プ２内のスクライブライン５の隣接部、またはチップ内
の任意の余白箇所に形成することができる。
わせ精度測定用マークの適用例（平面図）を示す。図２
において、２はＩＣチップ、３はＩＣ回路等のパター
ン、４は本発明のＩＣチップ内の重ね合わせ精度測定用
マーク、５はスクライブラインを示す。図２に示すよう
に、本発明の重ね合わせ精度測定用マークは、ＩＣチッ
プ２内のスクライブライン５の隣接部、またはチップ内
の任意の余白箇所に形成することができる。
【００１８】本発明においては、ＩＣ回路等のパターン
および本発明の重ね合わせ精度測定用マークの両者を有
するレチクル等の原図パターンを用いて、ステッパー等
を使用し、ウエハーの各ＩＣチップ上の余白箇所に前記
マークを形成する。ＩＣチップ上にＩＣ回路等のパター
ンが精度よく重ね合わせされた時の、本発明の重ね合わ
せ精度測定用マークの重ね合わせの状態を図３に示す。
および本発明の重ね合わせ精度測定用マークの両者を有
するレチクル等の原図パターンを用いて、ステッパー等
を使用し、ウエハーの各ＩＣチップ上の余白箇所に前記
マークを形成する。ＩＣチップ上にＩＣ回路等のパター
ンが精度よく重ね合わせされた時の、本発明の重ね合わ
せ精度測定用マークの重ね合わせの状態を図３に示す。
【００１９】図３において、６の破線および実線で示さ
れるマーク、および７の実線で示されるマークは、本発
明の櫛形の重ね合わせ精度測定用マークであり、６のマ
ークは下層に形成した本発明のマーク（以下、下層のマ
ークと記す）を、７のマークは上層に新たに形成した本
発明のマーク（以下、上層のマークと記す）を示す。次
に、〔１〕Ｙ軸方向において、正確にアライメントがで
きた場合の下層および上層の櫛形部分の位置関係を図４
に、〔２〕Ｙ軸方向の重ね合わせのずれが生じた場合の
下層および上層の櫛形部分の位置関係を図５に示す。
れるマーク、および７の実線で示されるマークは、本発
明の櫛形の重ね合わせ精度測定用マークであり、６のマ
ークは下層に形成した本発明のマーク（以下、下層のマ
ークと記す）を、７のマークは上層に新たに形成した本
発明のマーク（以下、上層のマークと記す）を示す。次
に、〔１〕Ｙ軸方向において、正確にアライメントがで
きた場合の下層および上層の櫛形部分の位置関係を図４
に、〔２〕Ｙ軸方向の重ね合わせのずれが生じた場合の
下層および上層の櫛形部分の位置関係を図５に示す。
【００２０】図４、図５において(a) は、図３のＡ部の
拡大図であり、(b) は、図３のＢ部の拡大図、(c) は、
Ｂ部の下層および上層のマークの櫛形歯先端の直線部分
の位置関係を示す。また、図４および図５において、
８、１０は下層のマークの櫛形部分、９、１１は上層の
マークの櫛形部分を示す。
拡大図であり、(b) は、図３のＢ部の拡大図、(c) は、
Ｂ部の下層および上層のマークの櫛形歯先端の直線部分
の位置関係を示す。また、図４および図５において、
８、１０は下層のマークの櫛形部分、９、１１は上層の
マークの櫛形部分を示す。
【００２１】図４(c) および図５(c) に示される通り、
Ｙ軸方向において、正確にアライメントができた場合
は、櫛形歯先端の直線部分ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 はほ
ぼ一直線上に並び、Ｙ軸方向において、正確にアライメ
ントができなかった場合は、前記のｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、
ｌ4 の位置関係は凹凸状を示す。Ｘ軸方向において、正
確にアライメントができたか否かを調べるためには、前
記と同様に、Ａ部の櫛形歯先端の直線部分の位置関係を
調べればよい。
Ｙ軸方向において、正確にアライメントができた場合
は、櫛形歯先端の直線部分ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 はほ
ぼ一直線上に並び、Ｙ軸方向において、正確にアライメ
ントができなかった場合は、前記のｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、
ｌ4 の位置関係は凹凸状を示す。Ｘ軸方向において、正
確にアライメントができたか否かを調べるためには、前
記と同様に、Ａ部の櫛形歯先端の直線部分の位置関係を
調べればよい。
【００２２】本発明方法によれば、相互に隣接する下層
および上層のマークの櫛形部分の位置関係を測定するた
めに、重ね合わせのずれの有無が、正確に極く短時間で
分かる。重ね合わせのずれの有無の測定は、抜き取った
ウエハーのサンプルについて、測長機によって行うか、
後記の画像処理で行えばよく、その方法は特には制限さ
れるものではない。なお、測長機としてはヘリウム・ネ
オン式測長機等のレーザ式測長機が例示される。
および上層のマークの櫛形部分の位置関係を測定するた
めに、重ね合わせのずれの有無が、正確に極く短時間で
分かる。重ね合わせのずれの有無の測定は、抜き取った
ウエハーのサンプルについて、測長機によって行うか、
後記の画像処理で行えばよく、その方法は特には制限さ
れるものではない。なお、測長機としてはヘリウム・ネ
オン式測長機等のレーザ式測長機が例示される。
【００２３】次に、〔１〕ローテーションが生ぜず、正
確にアライメントができた場合の下層および上層の櫛形
部分のＹ軸方向の位置関係を、図６に、〔２〕ローテー
ションに起因する重ね合わせのずれが生じた場合の下層
および上層の櫛形部分のＹ軸方向の位置関係を、図７に
示す。本発明において、ローテーションに起因する重ね
合わせのずれの具体的測定方法は、特には制限されるも
のではないが、好ましい方法としては下記の方法が例示
される。
確にアライメントができた場合の下層および上層の櫛形
部分のＹ軸方向の位置関係を、図６に、〔２〕ローテー
ションに起因する重ね合わせのずれが生じた場合の下層
および上層の櫛形部分のＹ軸方向の位置関係を、図７に
示す。本発明において、ローテーションに起因する重ね
合わせのずれの具体的測定方法は、特には制限されるも
のではないが、好ましい方法としては下記の方法が例示
される。
【００２４】図６(a) 、図７(a) は、図３のＡ部の拡大
図であり、図６(b) 、図７(b) のＬ 1 、Ｌ2 、Ｌ3 は、
図６(a) 、図７(a) の相互に隣接する下層および上層の
マークの櫛形部分８、９の、仮想線Ｌ−Ｌ上における相
互の間隔を示す。なお、本発明において、仮想線Ｌ−Ｌ
は適宜任意に設定すればよい。図６(b) 、図７(b) か
ら、ローテーションが生じない場合は、Ｌ1 ＝Ｌ2 ＝Ｌ
3 となり、ローテーションが生じた場合は、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 の大きさが変化し、かつそれらの大きさが拡
大されて現れることが分かる。
図であり、図６(b) 、図７(b) のＬ 1 、Ｌ2 、Ｌ3 は、
図６(a) 、図７(a) の相互に隣接する下層および上層の
マークの櫛形部分８、９の、仮想線Ｌ−Ｌ上における相
互の間隔を示す。なお、本発明において、仮想線Ｌ−Ｌ
は適宜任意に設定すればよい。図６(b) 、図７(b) か
ら、ローテーションが生じない場合は、Ｌ1 ＝Ｌ2 ＝Ｌ
3 となり、ローテーションが生じた場合は、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 の大きさが変化し、かつそれらの大きさが拡
大されて現れることが分かる。
【００２５】ローテーションに起因する重ね合わせのず
れの有無の測定は、仮想線Ｌ−Ｌを適宜設定し、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 を、前記と同様に測長機によって行うか、後
記の画像処理で行えばよく、その方法は特に制限される
ものではない。また、焼き付け露光を繰り返して行う際
に、相対的な重ね合わせのずれが特に問題とされる工程
が複数回（特に３回以上）ある場合、１回で同時に重ね
合わせのずれを測定できた方が効率的で、かつ、測定精
度の面から有効である場合がある。例えば、バイポーラ
トランジスタのＰＮ接合部分の重ね合わせ、コンタクト
孔と配線の位置合わせなどである。
れの有無の測定は、仮想線Ｌ−Ｌを適宜設定し、Ｌ1 、
Ｌ2 、Ｌ3 を、前記と同様に測長機によって行うか、後
記の画像処理で行えばよく、その方法は特に制限される
ものではない。また、焼き付け露光を繰り返して行う際
に、相対的な重ね合わせのずれが特に問題とされる工程
が複数回（特に３回以上）ある場合、１回で同時に重ね
合わせのずれを測定できた方が効率的で、かつ、測定精
度の面から有効である場合がある。例えば、バイポーラ
トランジスタのＰＮ接合部分の重ね合わせ、コンタクト
孔と配線の位置合わせなどである。
【００２６】この場合、相対的な重ね合わせのずれが特
に問題とされる複数のパターンに対応するパターンと同
数の本発明による重ね合わせ測定用マークをそれぞれの
レチクルに設ける。ウエハー上に形成されたこのマーク
の膜厚の差により、光干渉による色の違いとなって現れ
るため、各マークの識別は容易に行えるため、数種類の
パターンの同時測定も可能となる。
に問題とされる複数のパターンに対応するパターンと同
数の本発明による重ね合わせ測定用マークをそれぞれの
レチクルに設ける。ウエハー上に形成されたこのマーク
の膜厚の差により、光干渉による色の違いとなって現れ
るため、各マークの識別は容易に行えるため、数種類の
パターンの同時測定も可能となる。
【００２７】
【実施例】レジストを塗布したウエハー上に、図１(b)
に示す櫛形の重ね合わせ精度測定用マークを有するレチ
クルを用い、縮小投影露光装置を用いて、紫外線を照射
し、例えばａｃｔｉｖｅ領域に形成されるパターンおよ
び図１(b) に示す櫛形の重ね合わせ精度測定用マークの
両者を同時に基板上に焼付ける。
に示す櫛形の重ね合わせ精度測定用マークを有するレチ
クルを用い、縮小投影露光装置を用いて、紫外線を照射
し、例えばａｃｔｉｖｅ領域に形成されるパターンおよ
び図１(b) に示す櫛形の重ね合わせ精度測定用マークの
両者を同時に基板上に焼付ける。
【００２８】焼付け、現像、エッチング等を終了したウ
エハーは、再度前記と同様にして、例えばゲート電極が
形成されるパターンおよび図１(a) に示す櫛形の重ね合
わせ精度測定用マークの両者を同時に基板上に焼付け、
その後現像等を行う。なお、櫛形の重ね合わせマークの
寸法は、特には限定されないが、例えば、ｘ 1 ＝ｘ0 ＝
ｙ1 ＝ｙ0 ＝４０〜５０μm 、櫛形部相互の間隔（ｋi1
＋ｌi1、ｋi0＋ｌi0）は１μm が例示される。
エハーは、再度前記と同様にして、例えばゲート電極が
形成されるパターンおよび図１(a) に示す櫛形の重ね合
わせ精度測定用マークの両者を同時に基板上に焼付け、
その後現像等を行う。なお、櫛形の重ね合わせマークの
寸法は、特には限定されないが、例えば、ｘ 1 ＝ｘ0 ＝
ｙ1 ＝ｙ0 ＝４０〜５０μm 、櫛形部相互の間隔（ｋi1
＋ｌi1、ｋi0＋ｌi0）は１μm が例示される。
【００２９】櫛形部の個数は、各マークの１辺当たり２
個以上、より好ましくは５個以上、さらに好ましくは１
０個以上であることが、僅かな重ね合わせのずれも正確
に、信頼性高く検知する面から好ましい。また、櫛形の
重ね合わせ精度測定用マークは、基板のスクライブライ
ン、またはチップ内の任意の余白箇所に形成することが
できる。
個以上、より好ましくは５個以上、さらに好ましくは１
０個以上であることが、僅かな重ね合わせのずれも正確
に、信頼性高く検知する面から好ましい。また、櫛形の
重ね合わせ精度測定用マークは、基板のスクライブライ
ン、またはチップ内の任意の余白箇所に形成することが
できる。
【００３０】前記の２個のパターン形成終了後の基板上
の余白部には、図３で示すように下層および上層の重ね
合わせ精度測定用マーク６、７が重なった状態でパター
ン化される。重ね合わせ精度測定は、測長機または後記
の画像処理により行うことができる。
の余白部には、図３で示すように下層および上層の重ね
合わせ精度測定用マーク６、７が重なった状態でパター
ン化される。重ね合わせ精度測定は、測長機または後記
の画像処理により行うことができる。
【００３１】まず、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の重ね合わせ精
度を調べるために、図３のＢ部を対象とし、図４(b) 、
(c) に示すｌ1 〜ｌ4 部の位置関係から、Ｙ軸方向の重
ね合わせ精度を観察、または検出・記録する。次に、図
３のＡ部についても同様の操作を行い、Ｘ軸方向の重ね
合わせ精度を観察、または検出・記録する。次に、ロー
テーションに起因する重ね合わせ精度を調べるために、
図３のＡ部を対象とし、図６に示す相互に隣接する下層
および上層のマークの櫛形部分８、９の仮想線Ｌ−Ｌ上
の間隔Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 の大きさを、観察、または検出
・記録する。なお、仮想線Ｌ−Ｌは適宜設定することが
できる。
度を調べるために、図３のＢ部を対象とし、図４(b) 、
(c) に示すｌ1 〜ｌ4 部の位置関係から、Ｙ軸方向の重
ね合わせ精度を観察、または検出・記録する。次に、図
３のＡ部についても同様の操作を行い、Ｘ軸方向の重ね
合わせ精度を観察、または検出・記録する。次に、ロー
テーションに起因する重ね合わせ精度を調べるために、
図３のＡ部を対象とし、図６に示す相互に隣接する下層
および上層のマークの櫛形部分８、９の仮想線Ｌ−Ｌ上
の間隔Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 の大きさを、観察、または検出
・記録する。なお、仮想線Ｌ−Ｌは適宜設定することが
できる。
【００３２】以上で得られた測定結果から、Ｘ軸方向、
Ｙ軸方向の各々についてのｌ1 〜ｌ 4 部の位置関係、す
なわちｌ1 〜ｌ4 部が同一直線上に配置されているか否
かによりＸ軸方向、Ｙ軸方向の重ね合わせ精度を判定す
る。また、Ｙ軸方向のＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3 の大きさが均等
であるか否かにより、ローテーションに起因する重ね合
わせ精度を判定する。
Ｙ軸方向の各々についてのｌ1 〜ｌ 4 部の位置関係、す
なわちｌ1 〜ｌ4 部が同一直線上に配置されているか否
かによりＸ軸方向、Ｙ軸方向の重ね合わせ精度を判定す
る。また、Ｙ軸方向のＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3 の大きさが均等
であるか否かにより、ローテーションに起因する重ね合
わせ精度を判定する。
【００３３】以上の結果に基づき、重ね合わせ精度に異
常が見られた場合は、不良品を廃棄し、ステッパー等の
焼き付け露光装置の調整を行う。次に、重ね合わせのず
れの有無を示す前記ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 および
Ｌ1、Ｌ2 、Ｌ3 を画像処理で検出する方法について述
べる。図８は、本発明において好ましく用いることがで
きるミラーを用いた画像処理装置の断面図を示す。
常が見られた場合は、不良品を廃棄し、ステッパー等の
焼き付け露光装置の調整を行う。次に、重ね合わせのず
れの有無を示す前記ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 および
Ｌ1、Ｌ2 、Ｌ3 を画像処理で検出する方法について述
べる。図８は、本発明において好ましく用いることがで
きるミラーを用いた画像処理装置の断面図を示す。
【００３４】図８において、１３は断面が正多角形で、
複数枚のミラー１２からなる回転体、１４は光源、１５
は受光器、１６は新たに形成した上層の重ね合わせ精度
測定用マークの櫛形の歯の先端部、１７は下層の重ね合
わせ精度測定用マークの櫛形の歯の先端部、１９および
２０は光源からの光の反射光、１８は基板、ｌi は図
４、図５のｌ1 〜ｌ4 部を示す。
複数枚のミラー１２からなる回転体、１４は光源、１５
は受光器、１６は新たに形成した上層の重ね合わせ精度
測定用マークの櫛形の歯の先端部、１７は下層の重ね合
わせ精度測定用マークの櫛形の歯の先端部、１９および
２０は光源からの光の反射光、１８は基板、ｌi は図
４、図５のｌ1 〜ｌ4 部を示す。
【００３５】画像処理時は、例えば、図４、図５のｌ1
〜ｌ4 部を検出する場合は、ウエハーの移動またはミラ
ー１２、光源１４、受光器１５を含めた光学系の移動に
より、ウエハーをＹ軸方向にスキャニングし個々の櫛形
の歯の先端部ｌi を検出・記録した後、ウエハーをＸ軸
方向にスキャニングし対象とする任意の個数の櫛形の歯
の先端部、例えば、ｌ1 〜ｌ4 部を検出・記録する。こ
の場合、光の反射面の相違により、重ね合わせ精度測定
マークの位置を検出できる。
〜ｌ4 部を検出する場合は、ウエハーの移動またはミラ
ー１２、光源１４、受光器１５を含めた光学系の移動に
より、ウエハーをＹ軸方向にスキャニングし個々の櫛形
の歯の先端部ｌi を検出・記録した後、ウエハーをＸ軸
方向にスキャニングし対象とする任意の個数の櫛形の歯
の先端部、例えば、ｌ1 〜ｌ4 部を検出・記録する。こ
の場合、光の反射面の相違により、重ね合わせ精度測定
マークの位置を検出できる。
【００３６】ローテーションに起因する重ね合わせのず
れの有無の測定は、例えば、図６および図７の仮想線Ｌ
−Ｌに沿って前記と同様にスキャニングを行い、Ｌ1 、
Ｌ2、Ｌ3 を検出・記録することにより行う。
れの有無の測定は、例えば、図６および図７の仮想線Ｌ
−Ｌに沿って前記と同様にスキャニングを行い、Ｌ1 、
Ｌ2、Ｌ3 を検出・記録することにより行う。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、重ね合わせ精度測定用マーク
として複数の櫛形の歯から構成されるパターンを用いる
ようにしたため、僅かな重ね合わせのずれも正確に、高
精度に検知することが可能となり、半導体装置の製造工
程において極めて重要な因子となっている、リソグラフ
ィー工程におけるレチクル上の転写パターンとウエハー
の重ね合わせ精度が効率的に、かつ正確に測定可能とな
った。
として複数の櫛形の歯から構成されるパターンを用いる
ようにしたため、僅かな重ね合わせのずれも正確に、高
精度に検知することが可能となり、半導体装置の製造工
程において極めて重要な因子となっている、リソグラフ
ィー工程におけるレチクル上の転写パターンとウエハー
の重ね合わせ精度が効率的に、かつ正確に測定可能とな
った。
【００３８】また、ウエハー上に形成されたＩＣチップ
内の重ね合わせ精度測定用マークの膜厚差により、その
光干渉による色違いにより個々のマークが識別できるた
め、重ね合わせの相対的ずれの測定を、特に必要とされ
る任意の数種類の重ね合わせ精度を１回の測定により行
うことができるようになった。
内の重ね合わせ精度測定用マークの膜厚差により、その
光干渉による色違いにより個々のマークが識別できるた
め、重ね合わせの相対的ずれの測定を、特に必要とされ
る任意の数種類の重ね合わせ精度を１回の測定により行
うことができるようになった。
【図１】図１(a) 、(b) は、本発明の重ね合わせ精度測
定用マークを示す平面図である。
定用マークを示す平面図である。
【図２】ＩＣチップ内への本発明の重ね合わせ精度測定
用マークの適用例を示す平面図である。
用マークの適用例を示す平面図である。
【図３】本発明の重ね合わせ精度測定用マークの重ね合
わせの状態を示す平面図である。
わせの状態を示す平面図である。
【図４】(a) は図３のＡ部の部分拡大図、(b) は図３の
Ｂ部の部分拡大図、(c) は図３のＢ部の下層および上層
のマークの櫛形先端の直線部分の位置関係を示すグラフ
である。
Ｂ部の部分拡大図、(c) は図３のＢ部の下層および上層
のマークの櫛形先端の直線部分の位置関係を示すグラフ
である。
【図５】(a) は図３のＡ部の部分拡大図、(b) は図３の
Ｂ部の部分拡大図、(c) は図３のＢ部の下層および上層
のマークの櫛形先端の直線部分の位置関係を示すグラフ
である。
Ｂ部の部分拡大図、(c) は図３のＢ部の下層および上層
のマークの櫛形先端の直線部分の位置関係を示すグラフ
である。
【図６】(a) は、図３のＡ部の部分拡大図、(b) は、
(a) の相互に隣接する下層および上層のマークの櫛形部
分の相互の間隔を示すグラフである。
(a) の相互に隣接する下層および上層のマークの櫛形部
分の相互の間隔を示すグラフである。
【図７】(a) は、図３のＡ部の部分拡大図、(b) は、
(a) の相互に隣接する下層および上層のマークの櫛形部
分の相互の間隔を示すグラフである。
(a) の相互に隣接する下層および上層のマークの櫛形部
分の相互の間隔を示すグラフである。
【図８】ミラーを用いた画像処理装置の断面図である。
【図９】従来の重ね合わせ精度測定用マークを示す(a)
は平面図、(b) は断面図である。
は平面図、(b) は断面図である。
【図１０】従来の重ね合わせ精度測定用マークを示す平
面図である。
面図である。
１ 本発明の重ね合わせ精度測定用マークの櫛形のパ
ターンの櫛形の歯 ２ ＩＣチップ ３ ＩＣ回路等のパターン ４ ＩＣチップ内の重ね合わせ精度測定用マーク ６ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測定用マ
ーク ７ 上層に新たに形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マーク ８、１０ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マークの櫛形部分 ９、１１ 上層に形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マークの櫛形部分 １３ 複数枚のミラーからなる回転体 １４ 光源 １５ 受光器 １６ 上層に新たに形成した本発明の重ね合わせ精度
測定用マークの櫛形の歯の先端部 １７ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測定用
マークの櫛形の歯の先端部 １８ 基板 １９ 光源からの光の受光器への反射光 ２１、２２ 従来の重ね合わせ精度測定用マーク ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 櫛形先端の直線部分 Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 相互に隣接する下層および上層の
マークの櫛形部分の相互の間隔
ターンの櫛形の歯 ２ ＩＣチップ ３ ＩＣ回路等のパターン ４ ＩＣチップ内の重ね合わせ精度測定用マーク ６ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測定用マ
ーク ７ 上層に新たに形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マーク ８、１０ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マークの櫛形部分 ９、１１ 上層に形成した本発明の重ね合わせ精度測
定用マークの櫛形部分 １３ 複数枚のミラーからなる回転体 １４ 光源 １５ 受光器 １６ 上層に新たに形成した本発明の重ね合わせ精度
測定用マークの櫛形の歯の先端部 １７ 下層に形成した本発明の重ね合わせ精度測定用
マークの櫛形の歯の先端部 １８ 基板 １９ 光源からの光の受光器への反射光 ２１、２２ 従来の重ね合わせ精度測定用マーク ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 櫛形先端の直線部分 Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 相互に隣接する下層および上層の
マークの櫛形部分の相互の間隔
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体装置の製造工程において、複数回
の焼き付け露光により形成されるパターンのうち、必要
とされる任意の数種類のパターンの組合せの重ね合わせ
精度を測定する方法であって、外周に櫛形の形状を有す
るマークを、ウエハーのＩＣチップ上に形成し、該マー
クを用いて重ね合わせ精度を測定することを特徴とする
重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項２】 櫛形の形状の歯の先端部の形状が矩形で
あり、かつ歯の最先端部を結んで形成される仮想外縁形
状が矩形であるマークを用いる請求項１記載の重ね合わ
せ精度測定方法。 - 【請求項３】 ウエハーのＩＣチップ上に形成された数
種類のパターンの組合せの重ね合わせ精度を測定する際
に用いる重ね合わせ精度測定用マークであって、該マー
クの外周の形状が櫛形に形成されていることを特徴とす
る重ね合わせ精度測定用マーク。 - 【請求項４】 櫛形の形状の歯の先端部の形状が矩形で
あり、かつ歯の最先端部を結んで形成される仮想外縁形
状が矩形である請求項３記載の重ね合わせ精度測定用マ
ーク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12677695A JP3719737B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マーク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12677695A JP3719737B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マーク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321534A true JPH08321534A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3719737B2 JP3719737B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=14943656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12677695A Expired - Fee Related JP3719737B2 (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マーク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3719737B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053716A (ja) * | 2008-11-07 | 2009-03-12 | Renesas Technology Corp | レチクル、露光方法および半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP12677695A patent/JP3719737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053716A (ja) * | 2008-11-07 | 2009-03-12 | Renesas Technology Corp | レチクル、露光方法および半導体装置の製造方法 |
| JP4529099B2 (ja) * | 2008-11-07 | 2010-08-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | レチクル、露光方法および半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3719737B2 (ja) | 2005-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0061536B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device having improved alignment marks and alignment marks for said method | |
| JP4594280B2 (ja) | 偏向リソグラフィーのためのアライメントマークおよびその検出方法 | |
| JP2988393B2 (ja) | 露光方法 | |
| JP3048517B2 (ja) | 半導体装置製造用のレチクル | |
| JP3630269B2 (ja) | 重ね合わせマ−クおよびこの重ね合わせマークを使用した半導体装置の製造方法 | |
| JP2004507901A (ja) | 改善された重ね合わせアライメント測定マーク | |
| JP2870461B2 (ja) | フォトマスクの目合わせマーク及び半導体装置 | |
| JP2616676B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| EP0997782A1 (en) | Reticle having mark for detecting alignment and method for detected alignment | |
| US6357131B1 (en) | Overlay reliability monitor | |
| US20080153012A1 (en) | Method of measuring the overlay accuracy of a multi-exposure process | |
| KR100392744B1 (ko) | 반도체 장치, 그 제조에 이용하는 포토마스크, 및 그 중첩정밀도 향상 방법 | |
| JP3719737B2 (ja) | 重ね合わせ精度測定方法およびそれに用いる重ね合わせ精度測定用マーク | |
| JP2663623B2 (ja) | レジストパターンの形成方法 | |
| JPH11132716A (ja) | フォトリソグラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法、及びフォトリソグラフィ工程における重ね合わせ精度測定マーク | |
| JP3658091B2 (ja) | 走査型露光方法および該方法を用いたデバイス製造方法 | |
| JP2001093818A (ja) | 露光方法及びレチクル | |
| JPH0672766B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JPH04209518A (ja) | 位置ずれ計測方法、及び露光装置の精度確認方法 | |
| US6579650B2 (en) | Method and apparatus for determining photoresist pattern linearity | |
| JPH1174189A (ja) | マスクの位置ずれ検出用マーク | |
| JP2513540Y2 (ja) | アライメント測定装置 | |
| JPH08321533A (ja) | 合わせマークの位置ずれ検査方法 | |
| JP2004031542A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR100197981B1 (ko) | 반도체소자의 마스크 정렬 측정방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050906 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050906 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080916 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090916 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100916 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110916 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |