JPS6118128A - パタ−ンの重ね合せ誤差測定方法 - Google Patents

パタ−ンの重ね合せ誤差測定方法

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JPS6118128A
JPS6118128A JP13870684A JP13870684A JPS6118128A JP S6118128 A JPS6118128 A JP S6118128A JP 13870684 A JP13870684 A JP 13870684A JP 13870684 A JP13870684 A JP 13870684A JP S6118128 A JPS6118128 A JP S6118128A
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JP
Japan
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mark
pattern
group
marks
epsilon
Prior art date
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Pending
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JP13870684A
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English (en)
Inventor
Yasuo Takahashi
保夫 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はパターンの重ね合せ誤差測定方法、特に半導体
装置のウェハ表面のりソゲラフイエ程におけるパターン
の重ね合せ誤差測定方法に開する。
〔発明の技術的背景〕
半導体装置の製造工程において、ウェハ表面上に形成さ
れた第1のパターンに、以後の工程で用いる第2のパタ
ーンを重ね合せることが必要になることがある。この場
合、通常ウェハ表面上に試験的に第2のパタ−ンを感光
等の方法により形成させ、両パターンの重ね合せ誤差を
測定し、この誤差を補正するように第2のパターンの位
置を調整しなおすという方法がとられる。
パターンの重ね合せ誤差の測定は、通常バーニアと呼ば
れる位置合せ専用のパターンを両パターンの一部分に設
け、このバーニアのずれを測定することによって行なわ
れる。このバーニアを用いた従来の測定方法の一例を第
4図を用いて説明する。第1のパターン上に設けられた
バーニアとしてのマーク群WはマークAを複数個特定方
向に一定のピッチPAで配列したものである。マークA
は一定の間隔DAだけ離れた一対の指標aおよびa′か
ら成る。一方第2のパターン上に設【ノられたバーニア
としてのマーク群BはマークBを複数個特定方向に一定
のピッチPBで配列したものである。マーク8は一定の
間隔DBだけ離れた一対の指exbおよびb′から成る
。マークへの中にマークBが含まれるようにDA>DB
とし、対応するマークAとマークBとの位置関係が順次
ずれてゆくようにPA+PBとする。また、マーク群W
のうちの1つのマークを第1の基準マークA。として識
別可能にし、マーク群■のうちの1つのマークを第2の
基準マークB。とじて識別可能にする。いま、第2の基
準マークB。が第1の基準マークAQのちょうど中央位
置にきたときに、第1のパターンと第2のパターンとが
誤差なく重なり合うように各パターン及びバーニアが形
成されているものとする。この場合第2の基準マークB
が第1の基準マークAQの中央位置からどれ程ずれてい
るかを測定すれば、その測定値が両パターンの重ね合せ
誤差となる。このずれの値を求めるためにマーク群にと
それに対応するマーク群百とを肉眼により観察し、マー
クBが、対応するマークAのちょうど中央位置にあるよ
うなマークAおよびBのペアを検索する。第4図の例で
はマーク八 とマークB3とのペアがこのペアに相当す
る(拡大図参照)。この検索されたペアの基準マークか
らの隔たりによって第1の基準マークA。と第2の基準
マークBQとの偏差が求められる。この原理はノギスの
副尺の読み等にも利用されているもので、第4図の場合
、PB−PA=0.1μmとした場合、マークA3は第
1の基準マークAoから数えて3番目であるから、求め
る偏差は0、lX3=0.3μmとなる。
従来の別な重ね合せ誤差測定方法を第5図を用いて説明
する。この方法では、第1のパターン上にマークA1第
2のパターン上にマークBを設けるが、各マークはそれ
ぞれ1つずつでよい。第5(a)図に示す方法は、X方
向に関してマークAに属する指標aおよびa′、並びに
マークBに属する指標をおよびb′の位置を微小線幅測
定機等を用いて測定し、同様にy方向に関してマークA
に属する指標a″およびa′′、並びにマークBに属す
る指標b ”およびb の位置を測定する。これら測定
位置により重ね合せ誤差を求めることができる。即ち、
X方向に関してはδ=a−b。
δ′−a′−b′として算出し、重ね合せ誤差X方向に
関してはδ″=a″−b″、 6///  = a//
/、/f  として算出し、重ね合せ誤差δ9は各指標
位置の実際の測定は、光または電子ビームを用いてマー
クAおよびマークBを走査することによって行なわれる
。例えばX方向に関して光で走査した場合、第5(a)
図のように受光器で検出された反射光強度グラフC(反
射光強度の小さいもの程高い値を示す。)が得られる。
このピーク位置を読むことにより各指標位置が決定され
る。
第5図(b)図に示す方法は前述の方法とほぼ同様であ
るが、各指標位置は基準線dxおよびdyからの距離と
して測定される。
〔背景技術の問題点〕
前述した2つのマーク群からなるバーニアを肉眼により
読む方法(第4図)では、測定者による個人的誤差、読
取り誤差が生じ、また、一般に顕微鏡によって黙視する
ため測定者の疲労が大きく、測定にも時間がかかるとい
う欠点がある。
一方微小線幅測定機等により指標位置を電気信号として
読取る方法(第5図)では、測定者が肉眼で読取ること
に起因する欠点はないが、指標位置を一度電気信号に変
換し、これから重ね合せ誤差の絶対値を算出するため、
誤差の入りこむ要素が多く、精度のよい測定値が得られ
ないという欠点がある。特に基板表面に凹凸があるよう
な場合にこの誤差は著しくなる。
〔発明の目的〕
゛そこで本発明は、測定者の肉眼測定によることなく自
動的に測定が行なわれ、かつ、測定精度の良いパターン
の重ね合せ誤差測定方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、第1のパターンと第2のパターンとの
特定方向における重ね合せ誤差の測定において、それぞ
れのパターンにバーニアとしてそれぞれマーク群を設け
、両マーク群を構成する各マークの位置を肉眼ではなく
電気信号として読取り、この読取ったデータの絶対値か
ら直接重ね合せ誤差を算出するのではなく、この読取っ
たデータから両マーク群の相対的位置関係を求め、この
位置関係から間接的に重ね合せ誤差を算出するようにし
、精度良い測定を自動的に行なえるようにした点にある
〔発明の実施例〕
以下本発明を図示する一実施例に基づいて説明する。第
1図は第4図に示したバーニアとほぼ同じ構成のバーニ
アを示す。即ち、第1のパターン上に設けられたマーク
群AはマークA (AQ 。
AI 、A2・・・)を複数個特定方向に一定のピッチ
PAで配列したものであり、マークAは一定間隔DAだ
け離れた一対の指標aおよびa′から成る。
一方第2のパターン上に設けられたマーク群■はマーク
B (Bo、、B1.B2・・・)を複数個特定方向に
一定のピッチPBで配列したものであり、マークBは一
定間隔DBだけ離れた一対の指標をおよびb′から成る
。マークAの中にマークBが含まれるようにDA>DB
となっており、また、PA≠PBであるため対応するマ
ークAとマークBとの位置関係は順次ずれてゆく。従来
はこのように重ねられた2つのマーク群を肉眼により観
察し、マークBが対応するマークAのちょうど中央位置
にあるようなマークAおよびBのペアを検索したが、本
発明ではこれを自動的に行なう。即ち、第1図に示すバ
ーニアをマークの配列方向に光あるいは電子ビーム等に
より走査し、その反射光を受光器等で受けて電気信号に
変換する。この変換された電気信号の値を示すグラフ群
σ(Co〜c6 >を第2図に示す。各グラフCでは反
射光強度の小さいもの程高い値を示し、Co−C6はそ
れぞれ第1図のA 〜A  (B  −86)に対応す
る。第1図における各マークの各指標a、a’ 。
b、およびb′の位置は、グラフCではそれぞれピーク
位置として現われる。従って指標aとをとの距離δはピ
ーク間距離εに相当し、また、指標a′とb′との距離
δ′はピーク間距離ε′に相当する。いま、AQを第1
の基準Y−り、Boを第2の基準マークとして他のマー
クA、マークBに対して識別可能にしたとする。これは
例えばAQ 、 B、Qを構成する指標a、a’ 、b
、b’を若干長くする等の方法によればよい。そして、
BoがAQのちょうど中央位置にきたときに、第1のパ
ターンと第2のパターンとが誤差なく重なり合うように
各パターン及びバーニアが形成されているものとすると
、求める重ね合せ誤差の真の機等を用いる従来の方法で
は、第2図のグラフcoに示すピーク位置からεおよび
ε′を求め、誤差の測定値としたわけであるが、前述の
ようにεとε′の値はそれぞれδとδ′の値に一致せず
、精度よい測定値が得られなかったわけである。本発明
ではεおよびε′の絶対値は何ら意味をもたず、εおよ
びε′の相対値に着目すれば足りる。
即ち、Co−C6のそれぞれについてεおよびε′を比
較し、εとε′との差が最も小さくなるグラフを見つけ
出せばよい。第2図の例ではC3がこのグラフに相当す
る。これは第1図でマークB がマークA3の中央位置
にあることを意味する。マークA とマークB3とのペ
アは基準マーりA から3番目のペアであるから、例え
ばPB−PA=’0.1μmとした場合、求める重ね合
せ誤差δ8は0.1x3=0.3μmとして与えられる
このようにδとεとの間の偏差、δ′とε′との間の偏
差が生じていても、本発明による方法ではεおよびε′
の絶対値を用いないので、微小線幅測定機を用いたこと
による精度低下は生じない。
第3図は本発明の別な実施例を示す図で、マーり群へと
マーク群■とは互いに配列領域が重なっていない。従っ
て第1図に示す実施例では走査は領域Sの間で行なえば
よかったが、本実施例では領域SAおよびSBの両方に
ついて別々に行なう必要がある。しかしこのように領域
を分けることにより測定精度を更に向上させることがで
きる。
即ち、第1図に示す実施例では、走査結果のグラフCは
4つのピークをもつが、ピーク間の間隔が狭くなると互
いに干渉しあいピーク位置を精度よく求めることができ
なくなる場合がある。本実施例ではマークAとマークB
との走査を別々に行なうため、このような干渉を避ける
ことができる。
また、更に別な実施例として、第2図で、グラフC3に
おいてεとε′との差が最小となるが、厳密にはε≠ε
′であるので、これを補間して更に精度を向上させるこ
ともできる。即ち、この場合グラフC3の両隣りである
グラフC2およびC4のそれぞれのεおよびε′の値に
着目すると、C2→C3→C4の順にεの値は減少し、
ε′の値は増加する。従って第1図においてマークBが
マークAの中央位置にくるようなペアの基準マークから
の隔りを、前述の実施例では整数単位でしか求められな
かったが、本実施例によれば小数の単位まで求めること
ができ、測定精度は更に向上する。
〔発明の効果〕
以上のとおり本発明によれば、バーニアを用いるパター
ンの重ね合せ誤差測定方法において、バーニアを構成す
る各マークの位置を電気信号として読取り、各マークの
位置関係から間接的に重ね合せ誤差を算出するようにし
たため、測定者の肉眼測定によることなく自動的に測定
ができ、かつ、精度よい測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係るパターンの重ね合せ
誤差測定方法の一実施例の説明図、第3図は本発明の別
な一実施例の説明図、第4図および第5図は従来のパタ
ーンの重ね合せ誤差測定方法の一例を示す説明図である
。 A  −A  ・・・第1のマーク、B 〜B6・・・
第2のマーク、co−06・・・走査結果のグラフ。 出願人代即人  猪  股     清第1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1のパターンと第2のパターンとの特定方向にお
    ける重ね合せ誤差を測定する方法であって、前記第1の
    パターン上に、一定の間隔D_Aだけ離れた一対の指標
    aおよびa′、から成るマークAを複数個一定のピッチ
    P_Aで前記特定方向に配列してマーク群@A@とし、
    前記第2のパターン上に、一定の間隔D_Bだけ離れた
    一対の指標をおよびをb′、から成るマークBを複数個
    一定のピッチP_B(P_B≠P_A)で前記特定方向
    に配列してマーク群Bとし、前記マーク群@A@のうち
    の1つのマークAを第1の基準マークとして他のマーク
    Aに対して識別可能にし、前記マーク群@B@のうちの
    1つのマークBを第2の基準マークとして他のマークB
    に対して識別可能にし、2、前記マーク群@A@および
    前記マーク群@B@を前記特定方向に走査して前記各指
    標a、a′、b、およびb′の前記特定方向における位
    置を電気信号に変換し、これをデータとして記憶し、前
    記マーク群@A@のうちの1つのマークAに属する指標
    aとa′との間に、前記マーク群@B@のうちの1つの
    マークBに属する指標をおよびb′が位置し、かつ、前
    記指標aとをとの間隔と、前記指標a′とb′との間隔
    と、の差が最小となる、という条件を満足するマークA
    とマークBとのペアを前記データを用いて検索し、前記
    第1の基準マークと、前記検索されたペアとの隔りから
    、前記第1の基準マークと前記第2の基準マークとの前
    記特定方向における位置偏差を算出し、前記位置偏差を
    前記特定方向における前記第1のパターンと前記第2の
    パターンとの重ね合せ誤差とすることを特徴とするパタ
    ーンの重ね合せ誤差測定方法。 2、マーク群@A@が配列された領域と、マーク群@B
    @が配列された領域とが、重ならないことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のパターンの重ね合せ誤差測
    定方法。 3、第1の基準マークと第2の基準マークとの特定方向
    における位置偏差を算出するのに、検索されたペアの両
    隣りのペアに属する各指標a、a′、bおよびb′の位
    置を更に用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    又は第2項記載のパターンの重ね合せ誤差測定方法。
JP13870684A 1984-07-04 1984-07-04 パタ−ンの重ね合せ誤差測定方法 Pending JPS6118128A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05503171A (ja) * 1990-02-14 1993-05-27 イーストマン・コダック・カンパニー ウェブの位置の決定

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05503171A (ja) * 1990-02-14 1993-05-27 イーストマン・コダック・カンパニー ウェブの位置の決定

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