JPH11132716A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH11132716A JPH11132716A JP9294143A JP29414397A JPH11132716A JP H11132716 A JPH11132716 A JP H11132716A JP 9294143 A JP9294143 A JP 9294143A JP 29414397 A JP29414397 A JP 29414397A JP H11132716 A JPH11132716 A JP H11132716A
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 重ね合わせ精度の測定精度自体の劣化をも測
定でき、精度測定用マークの最適化が図れ、プロセス条
件の最適化をも実現可能で、効果的な重ね合わせ精度の
補正ができ、被露光面全面にわたる高精度な重ね合わせ
精度測定ができて、これにより高精度な重ね合わせを達
成できる、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、及び重ね合わせ精度測定マークを提供す
る。 【解決手段】 重ね合わせ精度測定マーク１，２によ
り重ね合わせ精度を測定し該マークの変形を測定するこ
とにより重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化を測
定して精度測定自体の測定精度をも測定可能としたフォ
トリソグラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法。
重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測
定し、この重ね合わせ精度測定マークによって重ね合わ
せ精度測定自体の測定精度をも測定可能とした重ね合わ
せ精度測定マーク。
定でき、精度測定用マークの最適化が図れ、プロセス条
件の最適化をも実現可能で、効果的な重ね合わせ精度の
補正ができ、被露光面全面にわたる高精度な重ね合わせ
精度測定ができて、これにより高精度な重ね合わせを達
成できる、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、及び重ね合わせ精度測定マークを提供す
る。 【解決手段】 重ね合わせ精度測定マーク１，２によ
り重ね合わせ精度を測定し該マークの変形を測定するこ
とにより重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化を測
定して精度測定自体の測定精度をも測定可能としたフォ
トリソグラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法。
重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測
定し、この重ね合わせ精度測定マークによって重ね合わ
せ精度測定自体の測定精度をも測定可能とした重ね合わ
せ精度測定マーク。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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に関
する。特に、フォトリソグラフィ工程において、転写パ
ターンの重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精
度測定方法、及び重ね合わせ精度測定マークに関するも
のである。本発明は、半導体デバイス製造プロセス等に
おけるフォトリソグラフィ工程での、各種要因に起因す
る、重ね合わせ精度の測定精度自体の劣化を把握して、
これに基づき補正を行い得るようにした重ね合わせ精度
測定方法、及び重ね合わせ精度測定マークを提供するも
のである。
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に関
する。特に、フォトリソグラフィ工程において、転写パ
ターンの重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精
度測定方法、及び重ね合わせ精度測定マークに関するも
のである。本発明は、半導体デバイス製造プロセス等に
おけるフォトリソグラフィ工程での、各種要因に起因す
る、重ね合わせ精度の測定精度自体の劣化を把握して、
これに基づき補正を行い得るようにした重ね合わせ精度
測定方法、及び重ね合わせ精度測定マークを提供するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、フォトリソグラフィ技術によ
り、電子部品等、たとえば半導体装置などを形成するこ
とが行われている。この場合通常、被露光面である半導
体ウエーハ等に形成した各層について、転写すべきパタ
ーンを、パターンの重ね合わせを精密に行って、当該パ
ターン転写を行い、各層に必要なパターン、たとえば配
線パターンやホールパターン等を形成し、所望の構造を
得る。
り、電子部品等、たとえば半導体装置などを形成するこ
とが行われている。この場合通常、被露光面である半導
体ウエーハ等に形成した各層について、転写すべきパタ
ーンを、パターンの重ね合わせを精密に行って、当該パ
ターン転写を行い、各層に必要なパターン、たとえば配
線パターンやホールパターン等を形成し、所望の構造を
得る。
【０００３】この場合に、重ね合わせの精度を測定する
ことが行われている。重ね合わせ精度の測定は、重ね合
わせ精度の測定用パターン（精度測定マーク）を形成し
て、これを用いて行われる。従来、半導体集積回路製造
工程のフォトリソグラフィ工程においては、１０×１０
μｍ角〜２０×２０μｍ角程度の箱形パターンを重ね合
わせて形成し、両者の位置ずれを、顕微鏡画像を画像処
理したり、電子線走査信号波形より測定して、この位置
ずれを把握することにより重ね合わせ精度を測定してき
た。
ことが行われている。重ね合わせ精度の測定は、重ね合
わせ精度の測定用パターン（精度測定マーク）を形成し
て、これを用いて行われる。従来、半導体集積回路製造
工程のフォトリソグラフィ工程においては、１０×１０
μｍ角〜２０×２０μｍ角程度の箱形パターンを重ね合
わせて形成し、両者の位置ずれを、顕微鏡画像を画像処
理したり、電子線走査信号波形より測定して、この位置
ずれを把握することにより重ね合わせ精度を測定してき
た。
【０００４】しかし近年、半導体デバイスの微細化が急
速に進み、生産レベルでは０．２５μｍルール、研究開
発レベルでは０．１５μｍルールでかつ１Ｇｂｉｔ〜４
Ｇｂｉｔと言った大規模集積が達成されつつある。当然
のことながら、そこで要求される重ね合わせ精度はきわ
めて高度である。たとえば、チップ全体にわたり、８０
ｎｍ〜５０ｎｍの高精度が求められている。したがっ
て、重ね合わせにこのような高精度が求められている以
上、重ね合わせ精度の測定技術も、それに見合った高精
度でなければならない。
速に進み、生産レベルでは０．２５μｍルール、研究開
発レベルでは０．１５μｍルールでかつ１Ｇｂｉｔ〜４
Ｇｂｉｔと言った大規模集積が達成されつつある。当然
のことながら、そこで要求される重ね合わせ精度はきわ
めて高度である。たとえば、チップ全体にわたり、８０
ｎｍ〜５０ｎｍの高精度が求められている。したがっ
て、重ね合わせにこのような高精度が求められている以
上、重ね合わせ精度の測定技術も、それに見合った高精
度でなければならない。
【０００５】一方、半導体デバイス構造もより複雑化・
３次元化しており、このため、各種のプロセス技術が採
用されるようになっている。たとえば、特殊な成膜方法
や、研磨による平坦化プロセスが積極的に適用されて来
ている。ところが、このような成膜や研磨によって、重
ね合わせ精度の測定用パターン（精度測定マーク）の形
状劣化が発生することがある。このような精度測定用パ
ターンの形状劣化は、重ね合わせ精度測定自体の測定精
度を劣化させる。これは測定した精度自体の信頼性を低
下させるものであり、重ね合わせ精度測定において大き
な問題点となって来ている。
３次元化しており、このため、各種のプロセス技術が採
用されるようになっている。たとえば、特殊な成膜方法
や、研磨による平坦化プロセスが積極的に適用されて来
ている。ところが、このような成膜や研磨によって、重
ね合わせ精度の測定用パターン（精度測定マーク）の形
状劣化が発生することがある。このような精度測定用パ
ターンの形状劣化は、重ね合わせ精度測定自体の測定精
度を劣化させる。これは測定した精度自体の信頼性を低
下させるものであり、重ね合わせ精度測定において大き
な問題点となって来ている。
【０００６】通常、フォトリソグラフィ工程では、重ね
合わせ精度を、１ロット内で、まず１枚のウエーハで測
定し、ウエーハの伸縮、装置の経時変化に起因する系統
的な重ね合わせ誤差を測定し、補正量を計算し、残りの
ウエーハで、実際のパターン形成を行う。
合わせ精度を、１ロット内で、まず１枚のウエーハで測
定し、ウエーハの伸縮、装置の経時変化に起因する系統
的な重ね合わせ誤差を測定し、補正量を計算し、残りの
ウエーハで、実際のパターン形成を行う。
【０００７】したがって、正確な重ね合わせ精度が達成
できない場合には、適切な補正量を求めることができ
ず、結果として、高精度な重ね合わせが困難となる。
できない場合には、適切な補正量を求めることができ
ず、結果として、高精度な重ね合わせが困難となる。
【０００８】以下、従来の重ね合わせ精度の測定用パタ
ーン（測定マーク）を示す図７ないし図９を参照して、
従来技術に係る重ね合わせ精度測定について説明する。
いま、図７に示すｘ方向の重ね合わせ精度を測定するも
のとする。図７に示すように、重ね合わせ精度測定マー
クは、第１層形成パターン１と、第２層形成パターン
（レジスト）２とで構成されている。符号３で、微細な
実デバイスパターンを模式的に示す。上記第１層形成パ
ターン１と、第２層形成パターン（レジスト）２のエッ
ジ位置から、エッジ間距離ａ 0 ｘ，ｂ 0 ｘを測定
し、重ね合わせ精度Ａ 0 ｘを算出する。
ーン（測定マーク）を示す図７ないし図９を参照して、
従来技術に係る重ね合わせ精度測定について説明する。
いま、図７に示すｘ方向の重ね合わせ精度を測定するも
のとする。図７に示すように、重ね合わせ精度測定マー
クは、第１層形成パターン１と、第２層形成パターン
（レジスト）２とで構成されている。符号３で、微細な
実デバイスパターンを模式的に示す。上記第１層形成パ
ターン１と、第２層形成パターン（レジスト）２のエッ
ジ位置から、エッジ間距離ａ 0 ｘ，ｂ 0 ｘを測定
し、重ね合わせ精度Ａ 0 ｘを算出する。
【０００９】
【数１】Ａ 0 ｘ＝（ａ 0 ｘ−ｂ 0 ｘ）／２
【００１０】ｙ方向についても、同様に測定を行う。
【００１１】ところが、従来技術には、次の問題点があ
る。第１層形成パターン１における重ね合わせ精度測定
マークが、続く成膜工程のカバレッジの非対象性によっ
て変形している場合の例を、図８に示す。このとき、観
測されるアライメント精度Ａ 1 ｏｂｓ ｘは、次の式
で表される。
る。第１層形成パターン１における重ね合わせ精度測定
マークが、続く成膜工程のカバレッジの非対象性によっ
て変形している場合の例を、図８に示す。このとき、観
測されるアライメント精度Ａ 1 ｏｂｓ ｘは、次の式
で表される。
【００１２】
【数２】 Ａ 1 ｏｂｓ ｘ＝（ａ 1 ｘ−ｂ 1 ｘ）／２
【００１３】しかし、ここでは成膜による非対称性によ
る測定誤差Ａ 1 ｅｒｒ ｘを含んでいる。これは、次
式に示すようなものである。次式中、ａ 1 ｅｒｒ
ｘ，ｂ 1 ｅｒｒ ｘは、図８に示すように変形による
誤差である。
る測定誤差Ａ 1 ｅｒｒ ｘを含んでいる。これは、次
式に示すようなものである。次式中、ａ 1 ｅｒｒ
ｘ，ｂ 1 ｅｒｒ ｘは、図８に示すように変形による
誤差である。
【００１４】
【数３】Ａ 1 ｅｒｒ ｘ＝（ａ 1 ｅｒｒ ｘ−ｂ 1
ｅｒｒ ｘ）／２ ａ 1 ｅｒｒ ｘ≠ｂ 1 ｅｒｒ ｘ
ｅｒｒ ｘ）／２ ａ 1 ｅｒｒ ｘ≠ｂ 1 ｅｒｒ ｘ
【００１５】通常、Ａ 1 ｅｒｒ ｘ、ａ 1 ｅｒｒ
ｘ、ｂ 1 ｅｒｒ ｘは、測定することが不可能であ
る。このため、従来の手法では、重ね合わせ精度測定自
体の精度を知ることは、困難である。
ｘ、ｂ 1 ｅｒｒ ｘは、測定することが不可能であ
る。このため、従来の手法では、重ね合わせ精度測定自
体の精度を知ることは、困難である。
【００１６】また、第２層により形成されるパターン２
の変形（レジスト形状の非対称性）が発生した場合の、
重ね合わせ精度測定誤差の発生例を、図９に示す。観測
される重ね合わせ精度Ａ 2 ｏｂｓ ｘは、次式で与え
られる。
の変形（レジスト形状の非対称性）が発生した場合の、
重ね合わせ精度測定誤差の発生例を、図９に示す。観測
される重ね合わせ精度Ａ 2 ｏｂｓ ｘは、次式で与え
られる。
【００１７】
【数４】 Ａ 2 ｏｂｓ ｘ＝（ａ 2 ｘ−ｂ 2 ｘ）／２
【００１８】しかし、ここには、それぞれのエッジ位置
の変形に由来する誤差ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ、ａ 2
ｅｒｒ ｘ ｉｎ、ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ、ｂ 2 ｅ
ｒｒ ｘ ｏｕｔ（図８参照）による測定誤差Ａ 2 ｅ
ｒｒ ｘを含んでいる。これは、次式に示すようなもの
である。上記と同様に、Ａ 2 ｅｒｒ ｘを測定から知
ることは、困難である。
の変形に由来する誤差ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ、ａ 2
ｅｒｒ ｘ ｉｎ、ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ、ｂ 2 ｅ
ｒｒ ｘ ｏｕｔ（図８参照）による測定誤差Ａ 2 ｅ
ｒｒ ｘを含んでいる。これは、次式に示すようなもの
である。上記と同様に、Ａ 2 ｅｒｒ ｘを測定から知
ることは、困難である。
【００１９】
【数５】Ａ 2 ｅｒｒ ｘ＝（ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕ
ｔ＋ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ−ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ
＋ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２ ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ≠ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ≠ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ
ｔ＋ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ−ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ
＋ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２ ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ≠ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｉｎ ａ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ≠ｂ 2 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術にあっては、重ね合わせ精度測定用パターンである
重ね合わせ精度測定マークの各種要因による変形に基づ
く重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化について
は、これを考慮することはできなかった。その結果、高
精度な重ね合わせ精度測定が実現できず、また、精度測
定用マークの最適化や、これによるプロセス条件の最適
化を実現することはできなかった。
技術にあっては、重ね合わせ精度測定用パターンである
重ね合わせ精度測定マークの各種要因による変形に基づ
く重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化について
は、これを考慮することはできなかった。その結果、高
精度な重ね合わせ精度測定が実現できず、また、精度測
定用マークの最適化や、これによるプロセス条件の最適
化を実現することはできなかった。
【００２１】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、重ね合わせ精度の測定精度自体の劣化をも測定でき
るとともに、重ね合わせ精度測定用パターンである精度
測定用マークの最適化が図れ、またプロセス条件の最適
化をも実現可能であり、これによって効果的な重ね合わ
せ精度の補正が可能で、よって被露光面全面にわたる高
精度な重ね合わせ精度測定ができて、これにより高精度
な重ね合わせを達成できる、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を提供するこ
とを目的とする。
て、重ね合わせ精度の測定精度自体の劣化をも測定でき
るとともに、重ね合わせ精度測定用パターンである精度
測定用マークの最適化が図れ、またプロセス条件の最適
化をも実現可能であり、これによって効果的な重ね合わ
せ精度の補正が可能で、よって被露光面全面にわたる高
精度な重ね合わせ精度測定ができて、これにより高精度
な重ね合わせを達成できる、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を提供するこ
とを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るフォトリソ
グラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法は、重ね
合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測定する
とともに、この重ね合わせ精度測定マークの変形を測定
することにより、重ね合わせ精度測定自体の測定精度の
劣化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定自体
の測定精度をも測定可能としたことを特徴とするもので
ある。
グラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法は、重ね
合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測定する
とともに、この重ね合わせ精度測定マークの変形を測定
することにより、重ね合わせ精度測定自体の測定精度の
劣化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定自体
の測定精度をも測定可能としたことを特徴とするもので
ある。
【００２３】また、本発明に係るフォトリソグラフィ工
程における重ね合わせ精度測定に用いる重ね合わせ精度
測定マークは、該重ね合わせ精度測定マークにより重ね
合わせ精度を測定するとともに、この重ね合わせ精度測
定マークによって重ね合わせ精度測定自体の測定精度を
も測定可能としたことを特徴とするものである。
程における重ね合わせ精度測定に用いる重ね合わせ精度
測定マークは、該重ね合わせ精度測定マークにより重ね
合わせ精度を測定するとともに、この重ね合わせ精度測
定マークによって重ね合わせ精度測定自体の測定精度を
も測定可能としたことを特徴とするものである。
【００２４】本発明によれば、重ね合わせ精度測定マー
クの変形による重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣
化を測定でき、よって重ね合わせ精度測定自体の測定精
度の測定によって、適正かつ効率的な重ね合わせ精度測
定が実現できる。
クの変形による重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣
化を測定でき、よって重ね合わせ精度測定自体の測定精
度の測定によって、適正かつ効率的な重ね合わせ精度測
定が実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
さらに詳細に説明し、また、本発明の好ましい実施の形
態の具体例について、図面を参照して説明する。但し当
然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定
されるものではない。
さらに詳細に説明し、また、本発明の好ましい実施の形
態の具体例について、図面を参照して説明する。但し当
然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定
されるものではない。
【００２６】本発明のフォトリソグラフィ工程における
重ね合わせ精度の測定方法は、重ね合わせ精度測定マー
クにより重ね合わせ精度を測定するとともに、この重ね
合わせ精度測定マークの変形を測定することにより、重
ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化を測定して、こ
れによって重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも測定
可能とする。
重ね合わせ精度の測定方法は、重ね合わせ精度測定マー
クにより重ね合わせ精度を測定するとともに、この重ね
合わせ精度測定マークの変形を測定することにより、重
ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化を測定して、こ
れによって重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも測定
可能とする。
【００２７】この場合に、重ね合わせ精度測定マークに
より重ね合わせ精度を測定するとともに、この重ね合わ
せ精度測定マークを対称に形成し、該重ね合わせ精度測
定マークの非対称性を測定することにより、重ね合わせ
精度測定マークの変形による重ね合わせ精度測定自体の
測定精度の劣化を測定して、これによって重ね合わせ精
度測定自体の測定精度をも測定可能とするのは、好まし
い形態である。
より重ね合わせ精度を測定するとともに、この重ね合わ
せ精度測定マークを対称に形成し、該重ね合わせ精度測
定マークの非対称性を測定することにより、重ね合わせ
精度測定マークの変形による重ね合わせ精度測定自体の
測定精度の劣化を測定して、これによって重ね合わせ精
度測定自体の測定精度をも測定可能とするのは、好まし
い形態である。
【００２８】また、重ね合わせ精度の測定精度の劣化
を、重ね合わせ精度の測定と同時に把握して、これに基
づき補正を行って、重ね合わせ精度測定を行うのは、好
ましい形態である。
を、重ね合わせ精度の測定と同時に把握して、これに基
づき補正を行って、重ね合わせ精度測定を行うのは、好
ましい形態である。
【００２９】本発明のフォトリソグラフィ工程における
重ね合わせ精度測定に用いる重ね合わせ精度測定マーク
は、該重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度
を測定するとともに、この重ね合わせ精度測定マークに
よって重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも測定可能
としたものである。
重ね合わせ精度測定に用いる重ね合わせ精度測定マーク
は、該重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度
を測定するとともに、この重ね合わせ精度測定マークに
よって重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも測定可能
としたものである。
【００３０】この場合に、重ね合わせ精度測定マークを
対称に形成し、該重ね合わせ精度測定マークの非対称性
を測定可能とすることにより、重ね合わせ精度測定マー
クの変形による重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣
化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定自体の
測定精度をも測定可能とするのは、好ましい形態であ
る。
対称に形成し、該重ね合わせ精度測定マークの非対称性
を測定可能とすることにより、重ね合わせ精度測定マー
クの変形による重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣
化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定自体の
測定精度をも測定可能とするのは、好ましい形態であ
る。
【００３１】本発明は、フォトリソグラフィ工程が、半
導体装置製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程
である場合に、好ましく適用できる。
導体装置製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程
である場合に、好ましく適用できる。
【００３２】また、重ね合わせ精度の測定精度の劣化
が、パターン形成プロセス及び／または成膜プロセスに
起因するものである場合に、好ましく適用できる。
が、パターン形成プロセス及び／または成膜プロセスに
起因するものである場合に、好ましく適用できる。
【００３３】実施の形態例１ この実施の形態例は、本発明を、半導体集積回路製造プ
ロセスにおけるフォトリソグラフィ工程における重ね合
わせ精度の測定に具体化したものである。フォトリソグ
ラフィ工程の被露光面はシリコンウエーハ等の半導体ウ
エーハであり、該ウエーハ上の複数の層に、各種パター
ニング露光が行われる。
ロセスにおけるフォトリソグラフィ工程における重ね合
わせ精度の測定に具体化したものである。フォトリソグ
ラフィ工程の被露光面はシリコンウエーハ等の半導体ウ
エーハであり、該ウエーハ上の複数の層に、各種パター
ニング露光が行われる。
【００３４】本実施の形態例における、新規な重ね合わ
せ精度測定マークを、図１に示す。この例においては、
第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク（副
尺）は、それぞれ、一定の幅ｓ 3 ｘ，ｔ 3 ｘ，ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘを持ったパターンから構成されている。
すなわち基本的には、幅ｓ 3 ｘ（＝ｔ 3 ｘ）の正方
形周辺状パターンであるマーク１と、このマーク１に囲
まれたこれより小さい正方形周辺状パターンであるマー
ク２とからなる。このような重ね合わせ精度測定マーク
１，２が、第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マ
ーク（副尺）としてそれぞれ形成されている。マークが
設計どおり、正常に形成されている場合は、従来と同様
にエッジ間距離から、重ね合わせ精度Ａ 3 ｘを測定す
ることができる。すなわち、重ね合わせ精度Ａ 3 ｘ
は、次式で表される。
せ精度測定マークを、図１に示す。この例においては、
第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク（副
尺）は、それぞれ、一定の幅ｓ 3 ｘ，ｔ 3 ｘ，ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘを持ったパターンから構成されている。
すなわち基本的には、幅ｓ 3 ｘ（＝ｔ 3 ｘ）の正方
形周辺状パターンであるマーク１と、このマーク１に囲
まれたこれより小さい正方形周辺状パターンであるマー
ク２とからなる。このような重ね合わせ精度測定マーク
１，２が、第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マ
ーク（副尺）としてそれぞれ形成されている。マークが
設計どおり、正常に形成されている場合は、従来と同様
にエッジ間距離から、重ね合わせ精度Ａ 3 ｘを測定す
ることができる。すなわち、重ね合わせ精度Ａ 3 ｘ
は、次式で表される。
【００３５】
【数６】Ａ 3 ｘ＝（ａ 3 ｘ−ｂ 3 ｘ）／２
【００３６】この場合、図示の適正状態にあっては、重
ね合わせ精度測定マークは、設計どおり対称に形成され
ているので、ｓ 3 ｘ＝ｔ 3 ｘ、ｕ 3 ｘ＝ｖ 3 ｘ
となり、測定精度が正しいことを確認することができ
る。
ね合わせ精度測定マークは、設計どおり対称に形成され
ているので、ｓ 3 ｘ＝ｔ 3 ｘ、ｕ 3 ｘ＝ｖ 3 ｘ
となり、測定精度が正しいことを確認することができ
る。
【００３７】次に、本実施の形態例における重ね合わせ
精度測定の評価について説明する。本例では、本発明を
適用したことにより、重ね合わせ精度を測定し評価する
とともに、その重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも
測定し評価する。本例では、重ね合わせ精度の測定評価
と、重ね合わせ精度測定自体の測定精度の測定評価と
を、同時に、分離して（独立に）、測定可能とする。
精度測定の評価について説明する。本例では、本発明を
適用したことにより、重ね合わせ精度を測定し評価する
とともに、その重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも
測定し評価する。本例では、重ね合わせ精度の測定評価
と、重ね合わせ精度測定自体の測定精度の測定評価と
を、同時に、分離して（独立に）、測定可能とする。
【００３８】図２を参照する。各種のプロセス技術（た
とえば、特殊な成膜、研磨による平坦化プロセス等）に
より、マークが非対称になる変形が、第１層形成マーク
１に発生した場合について説明する。図２は、成膜プロ
セスにより、第１層形成マーク１に変形が生じ、第１層
形成マーク１の底部のエッジ幅が、ｓ 3 ｘからｓ ５ ｘ
に変化し、ｔ ３ ｘからｔ 5 ｘに変化して、ｓ 3
ｘ≠ｔ 3 ｘとなり、非対称になった場合を示す。この
第１層形成マーク１の変形に伴い、マーク１，２間の距
離も、ａ 3 ｘ，ｂ 3 ｘからａ 5 ｘ，ｂ 5 ｘに変
化している。この場合に、観測されるアライメント精度
Ａ 5 ｏｂｓ ｘは、次式で示される。
とえば、特殊な成膜、研磨による平坦化プロセス等）に
より、マークが非対称になる変形が、第１層形成マーク
１に発生した場合について説明する。図２は、成膜プロ
セスにより、第１層形成マーク１に変形が生じ、第１層
形成マーク１の底部のエッジ幅が、ｓ 3 ｘからｓ ５ ｘ
に変化し、ｔ ３ ｘからｔ 5 ｘに変化して、ｓ 3
ｘ≠ｔ 3 ｘとなり、非対称になった場合を示す。この
第１層形成マーク１の変形に伴い、マーク１，２間の距
離も、ａ 3 ｘ，ｂ 3 ｘからａ 5 ｘ，ｂ 5 ｘに変
化している。この場合に、観測されるアライメント精度
Ａ 5 ｏｂｓ ｘは、次式で示される。
【００３９】
【数７】 Ａ 5 ｏｂｓ ｘ＝（ａ 5 ｘ−ｂ 5 ｘ）／２
【００４０】しかし観測されたこのアライメント精度Ａ
5 ｏｂｓ ｘは、エッジ変形による測定誤差を含んで
いる。この測定誤差Ａ 5 ｅｒｒ ｘは、次式で表され
るものである。
5 ｏｂｓ ｘは、エッジ変形による測定誤差を含んで
いる。この測定誤差Ａ 5 ｅｒｒ ｘは、次式で表され
るものである。
【００４１】
【数８】Ａ 5 ｅｒｒ ｘ＝（ａ 5 ｅｒｒ ｘ ｏｕ
ｔ−ｂ 5 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２
ｔ−ｂ 5 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２
【００４２】非対称変形の発生は、測定可能なマーク幅
（変形した第１層形成マーク１の幅）ｓ 5 ｘ，ｔ 5
ｘより、知ることができる。すなわち、非対称変形Ａ 5
ｅｒｒ ｏｂｓ ｘは、次式で知ることができる。
（変形した第１層形成マーク１の幅）ｓ 5 ｘ，ｔ 5
ｘより、知ることができる。すなわち、非対称変形Ａ 5
ｅｒｒ ｏｂｓ ｘは、次式で知ることができる。
【００４３】
【数９】Ａ 5 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ＝（ｓ 5 ｘ−ｔ 5
ｘ）／２
ｘ）／２
【００４４】また、被露光面であるウエハー全面につい
て、その誤差の分布を統計的に解析することによって、
重ね合わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知るこ
とができる。これを、たとえば、成膜プロセスの成膜精
度と関連させることができる。上記誤差の分布の傾向
は、たとえば次式により解析できる。
て、その誤差の分布を統計的に解析することによって、
重ね合わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知るこ
とができる。これを、たとえば、成膜プロセスの成膜精
度と関連させることができる。上記誤差の分布の傾向
は、たとえば次式により解析できる。
【００４５】
【数１０】Σ（Ａ 5 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎ ａ 5 ｅｒｒ ｘ≠ｂ 5 ｅｒｒ ｘ
【００４６】観測されるアライメント精度Ａ 5 ｏｂｓ
ｘは測定することはできないので、定量的な較正は行
えない。複数のマークについて、同様に評価を行い、測
定誤差Σ（Ａ 5 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが極小に
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
ｘは測定することはできないので、定量的な較正は行
えない。複数のマークについて、同様に評価を行い、測
定誤差Σ（Ａ 5 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが極小に
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
【００４７】上述した本実施の形態例によれば、本例の
重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）を用
いることにより、重ね合わせ精度の測定精度の劣化を同
時に測定することが可能である。
重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）を用
いることにより、重ね合わせ精度の測定精度の劣化を同
時に測定することが可能である。
【００４８】また、本実施の形態例によれば、本例の重
ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）を用い
ることで、プロセス要因測定誤差（成膜プロセス等に基
づく測定誤差）を低減した、重ね合わせ精度測定パター
ン（精度測定用マーク）構造の最適化を効率的に行うこ
とが可能である。さらにこれにより、プロセス条件の最
適化（たとえば上記した成膜条件の最適化）を効率的に
行うことも可能になる。
ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）を用い
ることで、プロセス要因測定誤差（成膜プロセス等に基
づく測定誤差）を低減した、重ね合わせ精度測定パター
ン（精度測定用マーク）構造の最適化を効率的に行うこ
とが可能である。さらにこれにより、プロセス条件の最
適化（たとえば上記した成膜条件の最適化）を効率的に
行うことも可能になる。
【００４９】また、本実施の形態例によれば、効果的に
重ね合わせ精度の補正を行うことが可能である。よって
この補正により、被露光面（露光フィールド）全面にわ
たる高精度な重ね合わせ精度測定を達成できる。
重ね合わせ精度の補正を行うことが可能である。よって
この補正により、被露光面（露光フィールド）全面にわ
たる高精度な重ね合わせ精度測定を達成できる。
【００５０】実施の形態例２ この例は、実施の形態例１と同様なプロセスについて、
本発明を適用したものである。
本発明を適用したものである。
【００５１】図３に、本実施の形態例で用いた新規な重
ね合わせ精度測定マークを示す。実施の形態例１と同
様、第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク
（副尺）は、それぞれ、一定の幅ｓ 4 ｘ，ｔ 4 ｘ，
ｕ 4 ｘ，ｖ 4 ｘを持ったパターンから構成されお
り、すなわち、幅ｓ 4 ｘ（＝ｔ 4 ｘ）の正方形周辺
状パターンであるマーク１ａと、このマーク１ａに囲ま
れたこれより小さい正方形周辺状パターンであるマーク
２とからなる。
ね合わせ精度測定マークを示す。実施の形態例１と同
様、第１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク
（副尺）は、それぞれ、一定の幅ｓ 4 ｘ，ｔ 4 ｘ，
ｕ 4 ｘ，ｖ 4 ｘを持ったパターンから構成されお
り、すなわち、幅ｓ 4 ｘ（＝ｔ 4 ｘ）の正方形周辺
状パターンであるマーク１ａと、このマーク１ａに囲ま
れたこれより小さい正方形周辺状パターンであるマーク
２とからなる。
【００５２】本例においては、実施の形態例１と異な
り、マーク１ａは、凹状に形成されている。これは、構
造の異なるマークを共存させることにより、測定精度を
高めるためである。最も測定精度が高くなる重ね合わせ
精度測定マークを使用することが望ましい。たとえば成
膜プロセス等による重ね合わせ精度測定マークの変形
は、マークの寸法、凹凸と言った構造によって大きく影
響を受けるので、あらかじめ図３のように構造の異なる
マークを複数同居させ、最も測定精度が高い重ね合わせ
精度測定マークを使用するようにするのである。
り、マーク１ａは、凹状に形成されている。これは、構
造の異なるマークを共存させることにより、測定精度を
高めるためである。最も測定精度が高くなる重ね合わせ
精度測定マークを使用することが望ましい。たとえば成
膜プロセス等による重ね合わせ精度測定マークの変形
は、マークの寸法、凹凸と言った構造によって大きく影
響を受けるので、あらかじめ図３のように構造の異なる
マークを複数同居させ、最も測定精度が高い重ね合わせ
精度測定マークを使用するようにするのである。
【００５３】本例においても、このような重ね合わせ精
度測定マーク１ａ，２が、第１層形成マーク（主尺）及
び第２層形成マーク（副尺）としてそれぞれ形成されて
いる。マークが設計どおり、正常に形成されている場合
は、実施の形態例１で説明したのと同様に、エッジ間距
離から、重ね合わせ精度Ａ 4 ｘを測定することができ
る。すなわち、重ね合わせ精度Ａ 4 ｘは、次式で表さ
れる。
度測定マーク１ａ，２が、第１層形成マーク（主尺）及
び第２層形成マーク（副尺）としてそれぞれ形成されて
いる。マークが設計どおり、正常に形成されている場合
は、実施の形態例１で説明したのと同様に、エッジ間距
離から、重ね合わせ精度Ａ 4 ｘを測定することができ
る。すなわち、重ね合わせ精度Ａ 4 ｘは、次式で表さ
れる。
【００５４】
【数１１】Ａ 4 ｘ＝（ａ 4 ｘ−ｂ 4 ｘ）／２
【００５５】この場合、図示の適正状態にあっては、重
ね合わせ精度測定マークは、設計どおり対称に形成され
ているので、ｓ 4 ｘ＝ｔ 4 ｘ、ｕ 4 ｘ＝ｖ 4 ｘ
となり、測定精度が正しいことを確認することができ
る。
ね合わせ精度測定マークは、設計どおり対称に形成され
ているので、ｓ 4 ｘ＝ｔ 4 ｘ、ｕ 4 ｘ＝ｖ 4 ｘ
となり、測定精度が正しいことを確認することができ
る。
【００５６】図４を参照して、本実施の形態例における
重ね合わせ精度測定評価について説明する。ここでは、
凹状の第１層形成マーク１ａに、図４に示すような、開
口底部が狭まる変形が発生して、マーク１ａが非対称に
なった場合を示す。これは、各種のプロセス技術（たと
えば、特殊な成膜、研磨による平坦化プロセス等）によ
り、発生する可能性がある。図４は、成膜プロセスによ
り、第１層形成マーク１ａに変形が生じ、第１層形成マ
ーク１ａの開口底部エッジ幅が、ｓ 4 ｘからｓ 6 ｘ
に変化し、ｔ 4 ｘからｔ 6 ｘに変化して、ｓ 4 ｘ
≠ｔ 6 ｘとなり、非対称になった場合を示す。この第
１層形成マーク１ａの変形に伴い、マーク１ａ，２間の
距離も、ａ 4 ｘ，ｂ 4 ｘからａ 6 ｘ，ｂ 6 ｘに
変化している。この変形に基づく誤差を、ａ 6 ｅｒｒ
ｘ ｏｕｔ，ｂ 6 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔで示す。この場
合に、観測されるアライメント精度 Ａ 5 ｏｂｓ ｘ
は、次式で示される。
重ね合わせ精度測定評価について説明する。ここでは、
凹状の第１層形成マーク１ａに、図４に示すような、開
口底部が狭まる変形が発生して、マーク１ａが非対称に
なった場合を示す。これは、各種のプロセス技術（たと
えば、特殊な成膜、研磨による平坦化プロセス等）によ
り、発生する可能性がある。図４は、成膜プロセスによ
り、第１層形成マーク１ａに変形が生じ、第１層形成マ
ーク１ａの開口底部エッジ幅が、ｓ 4 ｘからｓ 6 ｘ
に変化し、ｔ 4 ｘからｔ 6 ｘに変化して、ｓ 4 ｘ
≠ｔ 6 ｘとなり、非対称になった場合を示す。この第
１層形成マーク１ａの変形に伴い、マーク１ａ，２間の
距離も、ａ 4 ｘ，ｂ 4 ｘからａ 6 ｘ，ｂ 6 ｘに
変化している。この変形に基づく誤差を、ａ 6 ｅｒｒ
ｘ ｏｕｔ，ｂ 6 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔで示す。この場
合に、観測されるアライメント精度 Ａ 5 ｏｂｓ ｘ
は、次式で示される。
【００５７】
【数１２】 Ａ 6 ｏｂｓ ｘ＝（ａ 6 ｘ−ｂ 6 ｘ）／２
【００５８】しかし観測されたこのアライメント精度Ａ
6 ｏｂｓ ｘは、上記エッジ変形による測定誤差を含
んでいる。この測定誤差Ａ 6 ｅｒｒ ｘは、次式で表
されるものである。
6 ｏｂｓ ｘは、上記エッジ変形による測定誤差を含
んでいる。この測定誤差Ａ 6 ｅｒｒ ｘは、次式で表
されるものである。
【００５９】
【数１３】Ａ 6 ｅｒｒ ｘ＝（ａ 6 ｅｒｒ ｘ ｏ
ｕｔ−ｂ 6 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２
ｕｔ−ｂ 6 ｅｒｒ ｘ ｏｕｔ）／２
【００６０】非対称変形の発生は、測定可能なマーク幅
（変形した第１層形成マーク１ａの幅）ｓ 6 ｘ，ｔ 6
ｘより、知ることができる。すなわち、非対称変形Ａ
6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘは、次式で知ることができる。
（変形した第１層形成マーク１ａの幅）ｓ 6 ｘ，ｔ 6
ｘより、知ることができる。すなわち、非対称変形Ａ
6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘは、次式で知ることができる。
【００６１】
【数１４】Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ＝（ｓ 6 ｘ−ｔ
6 ｘ）／２
6 ｘ）／２
【００６２】ここで、被露光面であるウエハー全面につ
いて、その誤差の分布を統計的に解析することによっ
て、重ね合わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知
ることができる。これを、たとえば、成膜プロセスの成
膜精度と関連させることができる。上記誤差の分布の傾
向は、たとえば次式により解析できる。
いて、その誤差の分布を統計的に解析することによっ
て、重ね合わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知
ることができる。これを、たとえば、成膜プロセスの成
膜精度と関連させることができる。上記誤差の分布の傾
向は、たとえば次式により解析できる。
【００６３】
【数１５】Σ（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎ ａ 6 ｅｒｒ ｘ≠ｂ 6 ｅｒｒ ｘ
【００６４】観測されるアライメント精度Ａ 5 ｏｂｓ
ｘは測定することはできないので、定量的な較正は行
えない。複数のマークについて、同様に評価を行い、測
定誤差Σ（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが極小に
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
ｘは測定することはできないので、定量的な較正は行
えない。複数のマークについて、同様に評価を行い、測
定誤差Σ（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが極小に
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
【００６５】ここで、本実施の形態例によれば、本例の
重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）で
は、パターンの凹凸構造の差によって、実施の形態例１
の場合と成膜による変形の度合いに差がある。実施の形
態例１の場合に比較して、測定されるマーク変形誤差Σ
（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎは、より小さいも
のとなる。複数の重ね合わせ精度測定マークについて評
価を行い、Σ（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが最
小になるマークを選択する。
重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マーク）で
は、パターンの凹凸構造の差によって、実施の形態例１
の場合と成膜による変形の度合いに差がある。実施の形
態例１の場合に比較して、測定されるマーク変形誤差Σ
（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎは、より小さいも
のとなる。複数の重ね合わせ精度測定マークについて評
価を行い、Σ（Ａ 6 ｅｒｒ ｏｂｓ ｘ）2 ／ｎが最
小になるマークを選択する。
【００６６】本例も、上記した重ね合わせ精度測定パタ
ーン（精度測定用マーク）を用いることにより、重ね合
わせ精度の測定精度の劣化を同時に測定することが可能
である。
ーン（精度測定用マーク）を用いることにより、重ね合
わせ精度の測定精度の劣化を同時に測定することが可能
である。
【００６７】また、本例も、上記の重ね合わせ精度測定
パターン（精度測定用マーク）を用いることで、プロセ
ス要因測定誤差（成膜プロセス等に基づく測定誤差）を
低減した、重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マ
ーク）構造の最適化を効率的に行うことが可能である。
さらにこれにより、プロセス条件の最適化（たとえば上
記した成膜条件の最適化）を効率的に行うことも可能に
なる。
パターン（精度測定用マーク）を用いることで、プロセ
ス要因測定誤差（成膜プロセス等に基づく測定誤差）を
低減した、重ね合わせ精度測定パターン（精度測定用マ
ーク）構造の最適化を効率的に行うことが可能である。
さらにこれにより、プロセス条件の最適化（たとえば上
記した成膜条件の最適化）を効率的に行うことも可能に
なる。
【００６８】また、本例も、効果的に重ね合わせ精度の
補正を行うことが可能である。よってこの補正により、
被露光面（露光フィールド）全面にわたる高精度な重ね
合わせ精度測定を達成できる。
補正を行うことが可能である。よってこの補正により、
被露光面（露光フィールド）全面にわたる高精度な重ね
合わせ精度測定を達成できる。
【００６９】実施の形態例３ この例は、実施の形態例１と同様なプロセスについて、
実施の形態例１と同様な重ね合わせ精度測定パターン
（精度測定用マーク）を用いる場合に、図５に示したよ
うに、第１層形成マーク１（主尺）にみならず、レジス
ト形成パターンである第２層形成マーク２（副尺）につ
いても、非対称変形が生じた場合への適用を示す。
実施の形態例１と同様な重ね合わせ精度測定パターン
（精度測定用マーク）を用いる場合に、図５に示したよ
うに、第１層形成マーク１（主尺）にみならず、レジス
ト形成パターンである第２層形成マーク２（副尺）につ
いても、非対称変形が生じた場合への適用を示す。
【００７０】用いる重ね合わせ精度測定マークは、図１
に示したもので、実施の形態例１で説明したように、第
１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク（副尺）
は、それぞれ、一定の幅ｓ 3 ｘ，ｔ 3 ｘ，ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘを持ったパターンから構成されている。こ
れが成膜プロセス等により、第１層形成マーク１に変形
が生じ、第１層形成マーク１のエッジ幅が、ｓ 3 ｘか
らｓ 7 ｘに変化し、ｔ 3 ｘからｔ 7 ｘに変化し
て、ｓ 7 ｘ≠ｔ 7 ｘとなり、非対称になるととも
に、さらに、第２層形成マーク２のエッジ幅が、ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘから、それぞれｕ 7 ｘ，ｖ 7 ｘに変化
して、ｕ 7 ｘ≠ｖ 7 ｘとなり、非対称になった場合
を示す。これら第１，２層形成マーク１，２の変形に伴
い、マーク１，２間の距離も、ａ 3 ｘ，ｂ 3 ｘから
ａ 7 ｘ，ｂ 7 ｘに変化している。この場合に、観測
されるアライメント精度 Ａ 5 ｏｂｓ ｘは、次式で
示される。
に示したもので、実施の形態例１で説明したように、第
１層形成マーク（主尺）及び第２層形成マーク（副尺）
は、それぞれ、一定の幅ｓ 3 ｘ，ｔ 3 ｘ，ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘを持ったパターンから構成されている。こ
れが成膜プロセス等により、第１層形成マーク１に変形
が生じ、第１層形成マーク１のエッジ幅が、ｓ 3 ｘか
らｓ 7 ｘに変化し、ｔ 3 ｘからｔ 7 ｘに変化し
て、ｓ 7 ｘ≠ｔ 7 ｘとなり、非対称になるととも
に、さらに、第２層形成マーク２のエッジ幅が、ｕ 3
ｘ，ｖ 3 ｘから、それぞれｕ 7 ｘ，ｖ 7 ｘに変化
して、ｕ 7 ｘ≠ｖ 7 ｘとなり、非対称になった場合
を示す。これら第１，２層形成マーク１，２の変形に伴
い、マーク１，２間の距離も、ａ 3 ｘ，ｂ 3 ｘから
ａ 7 ｘ，ｂ 7 ｘに変化している。この場合に、観測
されるアライメント精度 Ａ 5 ｏｂｓ ｘは、次式で
示される。
【００７１】
【数１６】 Ａ 7 ｏｂｓ ｘ＝（ａ 7 ｘ−ｂ 7 ｘ）／２
【００７２】観測されたこのアライメント精度Ａ 7 ｏ
ｂｓ ｘは、上記したエッジ変形による測定誤差を含ん
でいる。非対称変形は、実施の形態例１で示したのと同
じ手順で、次の式で表される。
ｂｓ ｘは、上記したエッジ変形による測定誤差を含ん
でいる。非対称変形は、実施の形態例１で示したのと同
じ手順で、次の式で表される。
【００７３】
【数１７】Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｏｕｔ ｘ＝（ｓ 7
ｘ−ｔ 7 ｘ）／２ Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｉｎ ｘ＝（ｕ 7 ｘ−ｖ 7
ｘ）／２
ｘ−ｔ 7 ｘ）／２ Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｉｎ ｘ＝（ｕ 7 ｘ−ｖ 7
ｘ）／２
【００７４】被露光面であるウエハー全面について、そ
の誤差の分布を統計的に解析することによって、重ね合
わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知ることがで
きる。これを、たとえば、成膜プロセスの成膜精度と関
連させることができる。上記誤差の分布の傾向は、上述
と同様、たとえば次式により解析できる。
の誤差の分布を統計的に解析することによって、重ね合
わせ精度測定用マークの測定精度の傾向を知ることがで
きる。これを、たとえば、成膜プロセスの成膜精度と関
連させることができる。上記誤差の分布の傾向は、上述
と同様、たとえば次式により解析できる。
【００７５】
【数１８】 Σ（Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｏｕｔ ｘ）2 ／ｎ Σ（Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｉｎ ｘ）2 ／ｎ
【００７６】本例においても、上記各測定誤差が極小に
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
なるようなマーク、もしくは、成膜条件を選択し、これ
により高精度な重ね合わせ精度測定を行うことができ
る。
【００７７】上記したように、本実施の形態例にあって
は、第１層形成マーク１の変形に由来する誤差Ａ 7 ｅ
ｒｒ ｏｂｓ ｏｕｔ ｘと、第１層形成マーク２の変
形に由来する誤差Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｉｎ ｘを独
立に測定することが可能である。よって、第１，２層形
成マーク１，２がともに変形した場合についても、本発
明の効果を得ることができる。
は、第１層形成マーク１の変形に由来する誤差Ａ 7 ｅ
ｒｒ ｏｂｓ ｏｕｔ ｘと、第１層形成マーク２の変
形に由来する誤差Ａ 7 ｅｒｒ ｏｂｓ ｉｎ ｘを独
立に測定することが可能である。よって、第１，２層形
成マーク１，２がともに変形した場合についても、本発
明の効果を得ることができる。
【００７８】また、本実施の形態例にあっては、測定精
度劣化原因を特定することも可能である。第１に、精度
劣化原因が、第１層形成マーク１に由来するか、第２層
形成マーク１に由来するか、どちらに由来するかを特定
することが可能である。これは、従来技術に係るマーク
では、困難なことであった。
度劣化原因を特定することも可能である。第１に、精度
劣化原因が、第１層形成マーク１に由来するか、第２層
形成マーク１に由来するか、どちらに由来するかを特定
することが可能である。これは、従来技術に係るマーク
では、困難なことであった。
【００７９】さらに、第１層形成マークが測定精度劣化
原因である場合、図６に示す、第１層形成マーク１′
（レジストである第１層フォトリソグラフィ形成用マー
ク）（図６（ａ））の形成、及びこれを用いたフォトリ
ソグラフィによるパターン転写及びエッチング（図６
（ｂ））、及び次の第２層４の成膜（図６（ｃ））の一
連の工程で形成されたものであり、フォトリソグラフィ
直後にマークの変形をあらかじめ測定しておけば、第１
層形成マーク１′によるリソグラフィパターン形成時に
精度劣化が起こったか、あるいはエッチング・成膜時に
マーク変形が起こったかを特定することができる。
原因である場合、図６に示す、第１層形成マーク１′
（レジストである第１層フォトリソグラフィ形成用マー
ク）（図６（ａ））の形成、及びこれを用いたフォトリ
ソグラフィによるパターン転写及びエッチング（図６
（ｂ））、及び次の第２層４の成膜（図６（ｃ））の一
連の工程で形成されたものであり、フォトリソグラフィ
直後にマークの変形をあらかじめ測定しておけば、第１
層形成マーク１′によるリソグラフィパターン形成時に
精度劣化が起こったか、あるいはエッチング・成膜時に
マーク変形が起こったかを特定することができる。
【００８０】また、図６（ｄ）に示す、第２層形成マー
ク２が測定精度劣化原因である場合は、純粋に第２層マ
ーク形成フォトリソグラフィでのマーク変形が原因であ
る旨、原因を特定することができる。
ク２が測定精度劣化原因である場合は、純粋に第２層マ
ーク形成フォトリソグラフィでのマーク変形が原因であ
る旨、原因を特定することができる。
【００８１】その他、この実施の形態例においては上記
各実施の形態例の効果と同様な効果を発揮でき、高精度
な重ね合わせ精度測定を行うことができ、重ね合わせ精
度の測定精度の劣化を同時に測定することが可能であ
り、プロセス要因測定誤差（成膜プロセス等に基づく測
定誤差）を低減した、重ね合わせ精度測定パターン（精
度測定用マーク）構造の最適化を効率的に行うことが可
能であり、プロセス条件の最適化（たとえば成膜条件の
最適化）を効率的に行うことも可能になる。
各実施の形態例の効果と同様な効果を発揮でき、高精度
な重ね合わせ精度測定を行うことができ、重ね合わせ精
度の測定精度の劣化を同時に測定することが可能であ
り、プロセス要因測定誤差（成膜プロセス等に基づく測
定誤差）を低減した、重ね合わせ精度測定パターン（精
度測定用マーク）構造の最適化を効率的に行うことが可
能であり、プロセス条件の最適化（たとえば成膜条件の
最適化）を効率的に行うことも可能になる。
【００８２】
【発明の効果】本発明に係る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によれば、重
ね合わせ精度の測定精度自体の劣化をも測定でき、重ね
合わせ精度測定用パターンである精度測定用マークの最
適化が図れ、またプロセス条件の最適化をも実現可能で
あり、これによって効果的な重ね合わせ精度の補正が可
能で、よって被露光面全面にわたる高精度な重ね合わせ
精度測定ができて、これにより高精度な重ね合わせを達
成できるという効果がもたらされる。
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によれば、重
ね合わせ精度の測定精度自体の劣化をも測定でき、重ね
合わせ精度測定用パターンである精度測定用マークの最
適化が図れ、またプロセス条件の最適化をも実現可能で
あり、これによって効果的な重ね合わせ精度の補正が可
能で、よって被露光面全面にわたる高精度な重ね合わせ
精度測定ができて、これにより高精度な重ね合わせを達
成できるという効果がもたらされる。
【図１】 本発明の実施の形態例１に係る重ね合わせ精
度測定マークの構成を示す図である。
度測定マークの構成を示す図である。
【図２】 実施の形態例１における重ね合わせ精度測定
の測定精度評価の説明図である。
の測定精度評価の説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態例２に係る重ね合わせ精
度測定マークの構成を示す図である。
度測定マークの構成を示す図である。
【図４】 実施の形態例２における重ね合わせ精度測定
の測定精度評価の説明図である。
の測定精度評価の説明図である。
【図５】 実施の形態例３における重ね合わせ精度測定
の測定精度評価の説明図である。
の測定精度評価の説明図である。
【図６】 実施の形態例３における重ね合わせ精度測定
の作用説明図である。
の作用説明図である。
【図７】 従来技術に係る重ね合わせ精度測定マーク、
及び重ね合わせ精度補正方法を示す図である。
及び重ね合わせ精度補正方法を示す図である。
【図８】 従来技術の問題点を示す図である（１）。
【図９】 従来技術の問題点を示す図である（２）。
１．１ａ・・・重ね合わせ精度測定マーク（第１層）、
２・・・重ね合わせ精度測定マーク（第２層）。
２・・・重ね合わせ精度測定マーク（第２層）。
Claims (8)
- 【請求項１】 フォトリソグラフィ工程における重ね合
わせ精度の測定方法であって、 重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測定
するとともに、この重ね合わせ精度測定マークの変形を
測定することにより、重ね合わせ精度測定自体の測定精
度の劣化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定
自体の測定精度をも測定可能としたことを特徴とする、
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。 - 【請求項２】 重ね合わせ精度測定マークにより重ね合
わせ精度を測定するとともに、この重ね合わせ精度測定
マークを対称に形成し、該重ね合わせ精度測定マークの
非対称性を測定することにより、重ね合わせ精度測定マ
ークの変形による重ね合わせ精度測定自体の測定精度の
劣化を測定して、これによって重ね合わせ精度測定自体
の測定精度をも測定可能としたことを特徴とする、請求
項１に記載の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。 - 【請求項３】 重ね合わせ精度の測定精度の劣化を、重
ね合わせ精度の測定と同時に把握して、これに基づき補
正を行って、重ね合わせ精度測定を行うことを特徴とす
る、請求項１に記載の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。 - 【請求項４】 上記フォトリソグラフィ工程が、半導体
装置製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程であ
ることを特徴とする、請求項１に記載のフォトリソグラ
フィ工程における重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項５】 上記重ね合わせ精度の測定精度の劣化
が、パターン形成プロセスまたは成膜プロセスに起因す
るものであることを特徴とする、請求項４に記載のフォ
トリソグラフィ工程における重ね合わせ精度測定方法。 - 【請求項６】 フォトリソグラフィ工程における重ね合
わせ精度測定に用いる重ね合わせ精度測定マークであっ
て、 該重ね合わせ精度測定マークにより重ね合わせ精度を測
定するとともに、この重ね合わせ精度測定マークによっ
て重ね合わせ精度測定自体の測定精度をも測定可能とし
たことを特徴とする、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。 - 【請求項７】 重ね合わせ精度測定マークを対称に形成
し、該重ね合わせ精度測定マークの非対称性を測定可能
とすることにより、重ね合わせ精度測定マークの変形に
よる重ね合わせ精度測定自体の測定精度の劣化を測定し
て、これによって重ね合わせ精度測定自体の測定精度を
も測定可能としたことを特徴とする、請求項６に記載の
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。 - 【請求項８】 上記フォトリソグラフィ工程が、半導体
装置製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程であ
ることを特徴とする、請求項６に記載のフォトリソグラ
フィ工程における重ね合わせ精度測定マーク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9294143A JPH11132716A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9294143A JPH11132716A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132716A true JPH11132716A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17803875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9294143A Pending JPH11132716A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11132716A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010088997A (ko) * | 2001-08-31 | 2001-09-29 | 윤종태 | 반도체 공정에서 중첩도 측정 방법 |
| JP2002025882A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | パターンの重ね合わせ誤差測定装置および方法 |
| JP2008539437A (ja) * | 2005-04-28 | 2008-11-13 | コーニング インコーポレイテッド | 透明基板の寸法変化を測定するための方法及び装置 |
| JP2009032748A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2009032750A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2012002664A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Mitsutoyo Corp | 画像機器の校正用パターン |
| JP2013051412A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Asml Netherlands Bv | オーバーレイエラーを判定するための方法及び装置 |
| JP2021032628A (ja) * | 2019-08-21 | 2021-03-01 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 顕微鏡画像測定装置及び顕微鏡画像測定方法 |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP9294143A patent/JPH11132716A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025882A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | パターンの重ね合わせ誤差測定装置および方法 |
| KR20010088997A (ko) * | 2001-08-31 | 2001-09-29 | 윤종태 | 반도체 공정에서 중첩도 측정 방법 |
| JP2008539437A (ja) * | 2005-04-28 | 2008-11-13 | コーニング インコーポレイテッド | 透明基板の寸法変化を測定するための方法及び装置 |
| KR101367485B1 (ko) * | 2005-04-28 | 2014-02-25 | 코닝 인코포레이티드 | 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치 |
| JP2009032748A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2009032750A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2012002664A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Mitsutoyo Corp | 画像機器の校正用パターン |
| JP2013051412A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Asml Netherlands Bv | オーバーレイエラーを判定するための方法及び装置 |
| US9704810B2 (en) | 2011-08-30 | 2017-07-11 | Asml Netherlands B.V. | Method and apparatus for determining an overlay error |
| JP2021032628A (ja) * | 2019-08-21 | 2021-03-01 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 顕微鏡画像測定装置及び顕微鏡画像測定方法 |
| US11935259B2 (en) | 2019-08-21 | 2024-03-19 | V Technology Co., Ltd. | Microscope image measuring device and microscope image measuring method |
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