JPH038318A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

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】 １鼠よ二且里立■ 本発明は、半導体素子製造過程のホトリソグラフィ工程
において形成されるレジストパターンの形成方法、特に
マスク合わせ及びマスク合わせ後の重ね合わせ精度検査
を含むレジストパターンの形成方法に関する。

藍未生弦ｌ 一般に、半導体素子の製造過程において、複数層からな
る複雑な回路パターンの形成工程には、複数回のホトリ
ソグラフィ工程が含まれている。

すなわち、この種半導体素子の製造においては、ウェハ
上に形成されたパターンと次工程で形成される別のパタ
ーンとの位置制御を行ないながらレジストパターンを形
成し、その後所定のエツチングを行ない、回路パターン
を形成してゆく。

前記位置制御を行なう方法としては主にマスク合わせに
よる位置合わせと、マスク合わせ後に行なわれる重ね合
わせ精度検査とがある。

マスク合わせとは、既にウェハ上に形成されている被位
置合わせ用パターンと、次工程に使用されるマスクに形
成された位置合わせ用マークとを相対的に合わせた後、
露光を施す工程をいい、露光後に現像を行なうことによ
ってウェハ上には所定形状のレジストパターンが形成さ
れる。

このマスク合わせは、従来、後述の検査工程で主に使用
されるバーニヤ法を流用したり、あるいはアライメント
マーク法等により行なわれていた。

前記バーニヤ法とは、第９図に示すように、主尺５１と
副尺５２とで構成されるバーニヤセットと呼ばれるもの
を使用してマスク合わせな行なうものである。すなわち
、このバーニヤ法によるマスク合わせにおいては、ます
主尺５１が形成された第１のマスクを被位置合わせ用マ
ークとしてウェハ上に転写しパターンを形成する。この
主尺５１は一定のピッチＴ１を有する櫛刃状に形成され
、長手方向（矢印ｄで示す）には目盛りが打たれている
。

次いで、櫛刃状の副尺５２が形成されたマスクを前記パ
ターン上の主尺５１と咬合するように配置する。この副
尺５２は、主尺５１とは異なる一定のピッチＴ、を有し
ており、主尺５１と同様、長手方向（矢印ｄ方向）に目
盛りが打たれている。そして、副尺５２を矢印ｄ方向に
移動させて、主尺５１の目盛りと副尺５２の目盛りの一
致している箇所を探す０例えば、この第９図においては
主尺５１の目盛りと副尺５２の目盛りは目盛りｒＯＪで
一致している。この後、主尺５１と副尺５２の左右の間
隙１＋、１ｇを測定する。

そして、１．＝１．の時は、パターンのズレが「Ｏ」と
いうこととなり、露光・現像を施して所定のパターンを
形成する。また、ｔ、≠ｔ２の時であっても、その「ズ
レ」が設計値に対し許容範囲内であれば、露光・現像を
施して所定のパターンを形成する。一方、ｔ、≠ｔ２で
、その「ズレ」が設計値に対し許容範囲外の時は、副尺
５２を矢印ｄ方向に移動させて、その「ズレ」を許容範
囲内とした後、露光・現像を施して所定のパターンを形
成する。

また、アライメントマーク法とは、例えば略十字形状を
有する複数個の被位置合わせ用パターンをウェハ表面に
形成した後、該被位置合わせ用パターンと同一形状の位
置合わせ用マークが形成されたマスクを、前記被位置合
わせパターンと前記位置合わせ用マークとが重なるよう
に配置してマスク合わせを行なうものである。

最近においては、上述のようなコンタクト露光方式に代
えて、縮小投影露光方式といわれるものが開発されてき
ている。該縮小投影露光方式は、ウェハ上の１チツプ毎
に縮小投影を施しながら露光してゆくものであり、高い
解像度が得られる。

しかして、マスク合わせを行なって露光・現像してパタ
ーンを形成した後、マスク合わせの精度を検査する重ね
合わせ精度検査が一般に行なわれる。すなわち、第１の
マスク及び第２のマスクによって形成されたレジストパ
ターンにおいて、パターン同士の重ね合わせによるズレ
量を検査するのである。

コンタクト露光方式の場合、パターンが形成されたウェ
ハとマスクとを密着させて露光を行なっている。従来の
アライメントマークを用いてマスク合わせを行なった場
合、バーニヤ法を用いてマスク合わせを行なった場合に
比べて精度の点で劣る傾向があり、マスク合わせ後に重
ね合わせ精度検査を行ないレジストパターンの合否を決
定する必要がある。

また、縮小投影露光方式においては、ｌチップ毎に露光
してゆくため、マスク合わせ後の重ね合わせ精度検査は
重要な検査項目の一つとなっている。

このように、重ね合わせ精度検査は、線幅制御と共にそ
の結果が半導体素子の設計に大きく影響するものであり
、デバイス設計上のデザインルールに組み込まれている
ものである。

従来、この種の検査方法としては、前述したバニャ法に
より検査を行なう方法や実デバイス上でパターン検査を
行なう方法等が知られている。

バーニヤ法で検査を行なう方法において、コンタクト露
光方式の場合、バーニヤを用いたマスク合わせが上述の
方法でなされる。

縮小投影露光方式の場合、アライメントマークが各々の
装置において規定されているため、バーニヤでマスク合
わせを行なうことはできず、特有のアライメントマーク
でマスク合わせを行なった後、露光・現像されてできた
パターン（バーニヤ）で検査を行なう、すなわち、既に
ウェハ上に被位置合わせ用パターン及び位置合わせ用パ
ターンが形成されている場合においては、目盛りの重ね
合わせの「ズレ」量が設計値に対して許容範囲内であれ
ば検査合格となり、設計値に対して許容範囲外の時は検
査不合格となる。そして検査不合格の時は、バターニン
グされたレジストを硫酸ボイル等で剥離し、再びレジス
トを塗布してマスク合わせを行ない、露光・現像を施し
てレジストパターンを形成し、再度重ね合わせの「ズレ
」量を検査しレジストパターンの合否を決定する。そし
て、「ズレ」量が許容範囲内に入いるまでこの工程を繰
り返し、所望のレジストパターンを形成してゆく。

また、コンタクト露光方式で、従来のアライメントマー
クを用いてマスク合わせを行なう場合においても、同様
にバーニヤ法により重ね合わせ精度検査を行なうことが
できる。すなわち、ウェハ上に主尺５１及び副尺５２か
らなるバーニヤパターンをウェハ上に形成した後、上述
と同様の検査を行なう。

また、実デバイス上でのパターン検査とは、実デバイス
上で厳しい重ね合わせ精度が必要な箇所を目視等で判別
して重ね合わさったパターンが設計的に合格か否かを判
断するものである。

このほか、重ね合わせ精度を検査する別の手段として、
平行な線分とその線分に対して傾斜角を持つ斜めの線分
を組み合わせる方法も提案されている（特開昭６０−３
０１３５号公報）。

が　′しよ　と　る 上記従来のマスク合わせ方法には以下のような問題点が
ある。

■バーニヤ法を使用したマスク合わせにおいては、バー
ニヤセットの占める面積が大きいため、製造される半導
体素子のウェハ内での乗り数を上げるためには前記バー
ニヤセットを所謂ＴＥＧエリア（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎ
ｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ａｒｅａ）に配置するか、スクラブラ
インに配置しなければならない。

しかし、前記バーニヤセットをＴＥＧエリアに配置する
場合においても、占有面積を大きく採るため、全ての重
ね合わせパターンをＴＥＧエリアに配置することができ
るとは限らない、また、ウェハ上にＴＥＧチップを配置
する場合、配置できるその個数に制限があるため、ウェ
ハの隅々まで位置合わせを完璧に行なうことは困難であ
る。

さらに、スクラブラインにバーニヤセットを配置した場
合は、製造過程においてバーニヤセットがウェハから剥
離する可能性（特にドライエツチング時）があり、ダス
トを発生させる原因となり、半導体素子製造の歩留まり
低下を招来する虞がある。

また、マスク合わせはＸ軸方向とＹ軸方向の両方向につ
いて行なう必要があるが、バーニヤ法では、Ｘ軸方向と
Ｙ軸方向とを別々に行なっているため、スルーブツト（
処理能力）が悪い。

■コンタクト露光方式において、アライメントマークを
用いてマスク合わせを行なう場合、「位置合わせ」のた
めのマークが一般に単純であるため、−回のマスク合わ
せて所望のレジストパターンを形成することは困難であ
り、検査工程において不合格となりやすく、マスク合わ
せのやり直しを招来することが多い。

そこで、本発明はこれら問題点に鑑み、簡易かつ安価な
方法でもって、迅速かつ高精度なマスク合わせが可能な
マスク合わせ工程を含むレジストパターンの形成方法を
提供することを第１の目的とする。

さらに、従来の重ね合わせ精度検査においては、以下の
ような問題点がある。

■バーニヤ法で検査を行なった場合は、前述のマスク合
わせと同様の問題点が生じる。

また、重ね合わせ精度検査においても、Ｘ軸方向とＹ軸
方向の両方向について検査する必要があり、Ｘ軸方向と
Ｙ軸方向とを別々に検査を行なうバーニヤ法においては
、検査に時間がかかりすぎ、スループットが悪い。

■実デバイス上でパターン検査を行なう方法においては
、既に形成されたパターン同士の重ね合わせ精度を検査
しているため、その検査には高度の熟練を必要とし、非
能率的で生産効率が低下する。

■上記した特開昭６０−３０１３５号公報に開示された
方法では、レジストの膜厚が変わる場合や被位置合わせ
用マークの段差が変わった場合には線幅に変化を生じ、
重ね合わせの正確な判断が龍しい、また、Ｘ−Ｙ軸に対
し斜めの線を形成する作業は、通常用いられる電子ビー
ムの移動方向制御（Ｘ−Ｙ制御）を考慮すると実用性に
疑問がある。しかもこの斜めの線は、エツジが階段状に
表わされるためシャープさに欠ける。

このように、この公報に開示された方法によっても、重
ね合わせ精度を正確に検査することは難しく、より迅速
にして正確な重ね合わせ精度の検査方法が望まれるとこ
ろである。

そこで、本発明はこれら問題点に鑑み、正確かつ容易な
方法でもって重ね合わせ検査を行ないながら、ウェハ上
に設計通りのレジストパターンを形成することができる
レジストパターンの形成方法を提供することを第２の目
的とする。

゛　るための 上記第１の目的を達成するために本発明に係るレジスト
パターンの形成方法は、被位置合わせ用マークが形成さ
れた第１のマスクと位置合わせ用マークが形成された第
２のマスクを用いて、マスク合わせな行ないながら繰り
返しウェハ上にパターンを形成してゆくレジストパター
ンの形成方法であって、前記被位置合わせ用マークと前
記位置合わせ用マークとは、共に正方形形状に形成され
た外枠と、該外枠の相対する１組の辺に平行な中央線と
からなり、かつ前記被位置合わせ用マークの中央線と前
記位置合わせ用マークの中央線とが互いに直交するよう
にそれぞれの前記マークを前記第１及び第２のマスクに
形成し、前記第１のマスクを使用してウェハ上にパター
ンを形成した後、該パターン上にレジストを塗布し、こ
の後前記第２のマスクを使用して前記被位置合わせ用マ
ークに基づいて形成された被位置合わせ用パターンに対
する位置合わせを行ないながらレジストパターンを形成
してゆくことを特徴としている。

また、上記形成方法において、正方形形状の外枠の一部
が欠如している被位置合わせ用マーク及び位置合わせ用
マークを第１及び第２のマスクに形成し、これら第１及
び第２のマスクを使用して位置合わせな行なってもよい
。

さらに、上記第２の目的を達成するために本発明に係る
レジストパターンの形成方法は、上記した第１及び第２
のマスクを使用してレジストパターンの重ね合わせ精度
を検査しながらレジストパターンを形成してゆくレジス
トパターンの形成方法であって、前記第１のマスクを使
用してウェハ上にパターンを形成した後、該パターン上
にレジストを塗布し、この後前記第２のマスクを使用し
て前記レジスト上にパターンを形成し、その後前記第１
のマスクの被位置合わせ用マークに基づいて形成された
被位置合わせ用パターンと前記第２のマスクの位置合わ
せ用マークに基づいて形成された位置合わせ用パターン
との重ね合わせ精度を検査してレジストパターンの合否
を決定してゆ（ことを特徴としている。

また、上記形成方法において、正方形形状の外枠の一部
が欠如している被位置合わせ用マーク及び位置合わせ用
マークを第１及び第２のマスクに形成し、これら第１及
び第２のマスクを使用してレジストパターンの合否を決
定してもよい。

尚、本発明においては、マスクに形成されているいわゆ
るマスクパターンをマーク・・すなわち、被位置合わせ
用マーク、位置合わせ用マーク・・と呼称し、これらマ
ークなウェハ上に転写して形成されたものをパターン・
・すなわち、被位置合わせ用パターン、位置合わせ用パ
ターン・・と呼称する。また、この被位置合わせ用パタ
ーン及び位置合わせ用パターンは、回路パターンを意味
するものでないことはいうまでもない。

■ 上記第１の目的に係るレジストパターンの形成方法によ
れば、被位置合わせ用マークと位置合わせ用マークとは
共に、正方形形状に形成された外枠と、該外枠の相対す
る１組の辺に平行な中央線とからなり、かつ前記被位置
合わせ用マークの中央線と前記位置合わせ用マークの中
央線とが互いに直交するように前記マークを第１及び第
２のマスクの各々に形成したので、前記被位置合わせ用
マークに基づいて形成された被位置合わせ用パターンの
中央線と前記位置合わせ用マークの中央線とが互いに直
交するような形態で、前記第２のマスクを配置すると、
被位置合わせ用パターンと位置合わせ用マークとの相関
関係が平面視略格子状となる。

したがって、外枠と中央線との間隔を測定することによ
り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量を同時に測定するこ
とが可能となる。そして、前記第２のマスクを移動させ
て重ね合わせによるズレ量を設計値に対して許容範囲内
とした後、露光・現像を施すことにより所望のレジスト
パターンが形成される。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置合
わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成されている
第１及び第２のマスクを使用した場合、ウェハ上に転写
された被位置合わせ用パターンと位置合わせ用マークと
が互いに直交するように、第２のマスクを被位置合わせ
用パターンの上に配置すると５被位置合わせ用パターン
と位置合わせ用マークの相関関係は平面視格上状となる
。この場合も上述と同様、外枠と中央線との間隙を測定
することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量が同時
に判る。しかも、被位置合わせ用パターンの外枠と位置
合わせ用マークの外枠との重なり合いを防止することが
できるため、これら外枠の線幅同士の干渉による「ズレ
」が生じることもない。

上記第２の目的に係るレジストパターンの形成方法によ
れば、前記マスク合わせに使用した第１及び第２のマス
クの被位置合わせ用マーク及び位置合わせ用マークに基
づくこれらのパターンがウェハ上に形成されているので
、重ね合わせ精度の検査においては、外枠と中央線との
間隔を測定することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズ
レ量が同時に判明し、検査の合否が決定される。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置合
わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成された第１
及び第２のマスクを使用した場合においても、上述した
マスク合わせの場合と同様に配置して露光・現像すると
、被位置合わせ用パターンと位置合わせ用パターンとの
相関関係は平面視格上状となる。この場合においても外
枠と中火線との間隔を測定することにより、Ｘ軸方向及
びＹ軸方向のズレ量が同時に判明し、検査の合否が決定
される。また、この場合においても上記マスク合わせの
時と同様、被位置合わせ用パターンの外枠と位置合わせ
用パターンの外枠との重なり合いを防止することができ
、これら外枠の線幅同士の干渉による「ズレ」が生じる
ことがない。

１里］ 以下、本発明に係る実施例を図面に基づき詳説する。

第２図において、１ａは第１のマスクに形成される被位
置合わせ用マークの一例を示したものであって、該被位
置合わせ用マークｌａは、正方形形状に形成された外枠
２ａと、該外枠２ａの相対する１組の辺３ａ、３ａに平
行な中央線４ａとから構成されている。

また、第３図において、５ａは第２のマスクに形成され
る位置合わせ用マークの一例を示したものであって、こ
の位置合わせ用マーク５ａも前記被位置合わせ用マーク
１ａと同様、正方形形状に形成された外枠６ａと、該外
枠６ａの相対する１組の辺７ａ、７ａに平行な中央線８
ａとから構成されている。さらに、この中央線８ａは、
前記被位置合わせ用マークｌａの中央線４ａと直交する
ような形態で第２のマスクに形成されている。

次に、前記第１のマスク及び前記第２のマスクを使用し
てマスク合わせを行ない、ウェハ上にレジストパターン
を形成してゆく方法について説明する。

まず、レジストが塗布されたウェハ上に前記第１のマス
クを被せて露光・現像を施し、パターンを形成する。

次いで、前記パターン上にレジストを塗布した後、第１
図に示すように、被位置合わせ用マーク１ａをウェハ上
に転写して形成された被位置合わせ用パターンｌｂの中
央線４ｂと、第２のマスクに形成されている位置合わせ
用マーク５ａの中央線８ａとが互いに直交するように前
記第２のマスクを配置する。すなわち、前記レジスト上
に浮かび上がっている被位置合わせ用パターンｌｂと位
置合わせ用マーク５ａとを重ね合わせた場合、位置合わ
せ用マーク５ａと被位置合わせ用パターンｌｂとの相関
関係が平面視略格子状となるように前記第２のマスクを
配置する。尚、この場合、第２のマスクとウェハとは互
いに平行に数十μｍ程度離間させておく。

次に、被位置合わせ用パターン１ｂと位置合わせ用マー
ク５ａとの重なり具合を顕微鏡でもって拡大し、４箇所
ある外枠２ｂ、６ａと中央線４ｂ、８ａとの間隔ａ１、
ａ、、ａｌ、ａ４を測定する。すなわち、前記間隔ａ、
〜ａ４を測定することによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
の重ね合わせによる設計値からのズレ量がＸ軸方向及び
Ｙ軸方向同時に判明することとなる。

このズレ量が設計値に対して許容範囲内の時は、その後
書２のマスクとウェハとを密着させて、露光・現像を施
し、ウェハ上にレジストパターンを形成する。また、こ
のズレ量が設計値に対して許容範囲外の時は、第２のマ
スクをＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動させて前記間
隔ａ、〜ａ４を設計値に対して許容範囲内とした後、第
２のマスクとウェハとを密着させ、露光・現像を施して
ウェハ上に所定のレジストパターンを形成する。すなわ
ち、位置合わせ用マーク５ａをウェハに転写して位置合
わせ用パターン５ｂを形成すると共に、ウェハ上には所
定のレジストパターンを形成してゆく。

このように本実施例に係るレジストパターンの形成方法
は、被位置合わせ用パターンｌｂと位置合わせ用マーク
５ａとが平面視略格子状となるように第２のマスクを配
置してマスク合わせな行なっているので、従来のアライ
メントマークによる方法に比べて格段に精度が向上し、
さらにバーニヤ法（第９図参照）に比べてマスク合わせ
のためのパターンが小形化すると共に、Ｘ軸方向及びＹ
軸方向のマスク合わせを同時に行なうことができ、マス
ク合わせに要する時間の短縮化を図ることができる。

第４図〜第６図は第２の実施例を示したマスク合わせ方
法であって、前述の第１の実施例における正方形形状に
形成された外枠２ａ、６ａの一部が欠如した形となって
いる。

すなわち、第４図は第１のマスクに形成される被位置合
わせ用マーク１０ａを、また第５図は第２のマスクに形
成される位置合わせ用マーク１１ａをそれぞれ示してお
り、この被位置合わせ用マーク１０ａ及び位置合わせ用
マークｌｌａは共に、略椅子形形状に形成されている。

このような被位置合わせ用マークｌｏａ及び位置合わせ
用マークｌｌａが形成された第１及び第２のマスクを使
用してマスク合わせを行なう場合においては、第６図に
示すように、まず、被位置合わせ用マークｌｏａをウェ
ハ上に転写して被位置合わせ用パターン１０ｂを形成し
、その上にレジストを塗布した後、前記第１の実施例と
同様、被位置合わせ用パターンｌＯｂの中央線４ｂと位
置合わせ用マークｌｌａの中央線８ａとが直交するよう
に第２のマスクを配置して平面視路上状とした後、外枠
２ｂ％６ａと中央線４ｂ、８ａとの間隔ｂ１〜ｂ、を測
定して、前記第１の実施例と同様、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向の重ね合わせによるズレ量を制御し、この後露光・現
像を施して所定のレジストパターンを形成してゆくので
ある。

第７図は重ね合わすパターンが設計値に対しＸ軸方向に
ズした場合、第８図は重ね合わすパターンが設計値に対
しＹ軸方向にズした場合の被位置合わせ用パターン１０
ｂと位置合わせマーク用１１ａとの相関関係を示した具
体例である。上述の如く、前記間隔ｂ１〜ｂ４が設計値
に対し許容範囲内にあるか否かを判断し、前記間隔ｂｌ
〜ｂ４が設計値に対し許容範囲内であれば検査合格とし
、露光・現像を施してレジストパターンを形成する。ま
た、前記間隔す、〜ｂ４が設計値に対し許容範囲外であ
れば、第２のマスクを移動させて重ね合わせ精度を設計
値に対して許容範囲内とした後、露光・現像を施し、レ
ジストパターンを形成するのである。

この第２の実施例では、被位置合わせ用マーク１０ａ及
び位置合わせ用マークｌｌａの外枠２ａ、６ａが正方形
の一部が欠けた形状とされているので（第４図及び第５
図参照）、被位置合わ１せ用パターン１０ｂの外枠２ｂ
と位置合わせ用マークｌｌａの外枠６ａとが重なり合う
こともない、したがって、これら外枠２ｂ、６ａ同士の
干渉による外枠の線幅のズレが生じることもな（、より
精度の向上したマスク合わせを行なうことが可能となる
。

しかして、上記レジストパターンの形成工程においては
、上述の如くにマスク合わせによる位置制御を行なった
後、重ね合わせ精度検査を行なう、この重ね合わせ精度
検査は、ウェハに前記第２のマスクを密着させる場合、
このウェハが動くことがあるため、所望のレジストパタ
ーンが形成されていない虞があるからである。

以下、重ね合わせ精度検査について詳述する。

この重ね合わせ精度検査は、前記マスク合わせに使用し
た第１のマスク及び第２のマスクを使用して行なう。

すなわち、上記第１の実施例に示した第１及び第２のマ
スクを使用してマスク合わせを行なった場合、露光・現
像後において、第１図に示すような被位置合わせ用パタ
ーン１ｂ及び位置合わせ用パターン５ｂがウェハ上に形
成される。そこで、再び間隔ａ、〜ａ４を測定し、重ね
合わせによる設計値からのズレ量をＸ軸方向及びＹ軸方
向同時に検査するのである。そして、このズレ量が設計
値に対して許容範囲外の時は、バターニングされたウェ
ハのレジストを硫酸ボイル等で剥離して、再びレジスト
を塗布してズレ量に相当するオフセット量を入力し、再
びマスク合わせな行なった後、露光・現像を施してウェ
ハ上にレジストパターンを形成し、この後再び間隔８１
〜ａ４を測定する。そしてこれらの間隔ａ　１−８４が
設計値に対して許容範囲内になるまで繰り返し行ない、
重ね合わせ精度の７合否を決定してゆ（のである。

また、上記第２の実施例に示した第１及び第２のマスク
を使用してマスク合わせな行なった場合、露光・現像後
において、第６図に示すような被位置合わせ用パターン
１０ｂ及び位置合わせ用パターンｌｌｂがウェハ上に形
成される。この場合においても、上述と同様１間隔す、
〜ｂ４を測定することによって、重ね合わせによる設計
値からのズレ量をＸ軸方向及びＹ軸方向同時に検査する
ことができる。

そして、重ね合わせパターンが設計値に対し第７図に示
すようにＸ軸方向にズした場合や第８図に示すようにＹ
軸方向にズした場合、すなわち間隔す、〜ｂ、が設計値
に対して許容範囲外である場合は、バターニングされた
ウェハのレジストを硫酸ボイル等で剥離し、ズレ量に相
当するオフセットを入力して再びレジストを塗布して露
光・現像し、レジストパターンを形成する。そして、間
隔す、−ｂ、が設計値に対して許容範囲内に入るまで繰
り返し、所望のレジストパターンを形成してゆくのであ
る。この実施例では、正方形の一部が欠けた形状の外枠
２ａ、６ａを有する第１及び第２のマスクを使用してパ
ターンを形成しているので、マスク合わせの時と同様、
外枠２ａ、６ａ同士の干渉による外枠の線幅のズレが生
じることもな（、好都合である。

このようにマスク合わせによる位置合わせを行なった後
、このマスク合わせにより形成されたパターンに基づい
て重ね合わせ精度検査を行なうことにより、所望のレジ
ストパターンを効率よく形成することができる。しかも
マスク合わせの精度が良好であるため、検査段階でレジ
ストパターンの形成をやり直す手間の省略を期待するこ
とができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されることはなく、要旨
を逸鋭しない範囲において変更可能なことはいうまでも
ない０例えば、重ね合わせ精度検査において、アライメ
ントマークを用いてマスク合わせ（位置合わせ）を行な
った後、本発明に係る重ね合わせ精度検査によりレジス
トパターンの合否を決定してもよく、縮小投影露光方式
によりウェハ上にパターンを形成した後、本発明に係る
重ね合わせ精度検査によりレジストパターンの合否を決
定することもできる。また、高解像度のパターン形成に
おいては、縮小投影露光方式により露光・現像を施した
後、本発明に係る重ね合わせ精度検査により検査を行な
うのが最も合理的である。

光！■と迩果 以上詳述したように本発明は、被位置合わせ用マークと
位置合わせ用マークとが共に、正方形形状に形成された
外枠と、該外枠の相対する１組の辺に平行な中央線とか
らなり、かつ前記被位置合わせ用マークの中央線と前記
位置合わせ用マークの中央線とが互いに直交するように
それぞれのマークを第１及び第２のマスクに形成したの
で、前記被位置合わせ用マークに基づいて形成された被
位置合わせ用パターンの中央線と前記位置合わせ用マー
クの中央線とが互いに直交するような形態で、第２のマ
スクを配置することにより、被位置合わせ用パターンと
位置合わせ用マークとの相関関係が平面視略格子状とな
る。

したがって、外枠と中央線との間隔を測定することによ
り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量を同時に測定するこ
とが可能となる。そして、第２のマスクを移動させ、重
ね合わせによるズレ量を設計値に対して許容範囲内とし
た後、露光・現像を施すことにより、高精度のマスク合
わせな容易に行なうことができる。しかも、従来のバー
ニヤ法に比べて被位置合わせマーク及び位置合わせマー
クが小形化され、ＴＥＧエリアやスクラブラインに配置
する必要もな（、ウェハ上の占有面積も少なくて済む、
すなわち、レジストパターンの形成に関し、従来に比べ
より一層の効率の向上を図ることができる。

さらに、このマスク合わせ方法においては、ウェハ上に
形成されているレジストの膜厚が変化してもその影響を
受けることがなく、実用的にも優れている。

また、これらのマークは上述の如く占有面積も小さいの
でＬＳＩを構成するチップ内に設置することも可能であ
る。

さらに、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置
合わせ用マーク及び位置合わせ用マークをそれぞれのマ
スクに形成し、これらマスクを使用した場合は、前記被
位置合わせ用マークと前記位置合わせ用マークとの相関
関係は平面視格上状を形成し、上述と同様、外枠と中央
線との間隔を測定することにより、マスク合わせを容易
に行なうことができる。したがって上述と同様の効果を
奏するのはいうまでもない、しかも、この場合は前記被
位置合わせ用パターンの外枠と前記位置合わせ用マーク
の外枠とが互いに重なり合うことがないので、これら外
枠同士の干渉による外枠の線幅の「ズレ」が生じること
もなく、より一層精密なマスク合わせを行なうことがで
きる。

さらに、本発明に係るレジストパターンの形成方法は、
その重ね合わせ精度検査において、前記マスク合わせに
使用した第１及び第２のマスクの被位置合わせ用マーク
及び位置合わせ用マークに基づくこれらのパターンをウ
ェハ上に形成して行なうので、外枠と中央線との間隔を
測定することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のズレ量が
同時に判明し、検査の合否を決定することができる。

また、正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置合
わせ用マーク及び位置合わせ用マークが形成されている
第１及び第２のマスクを使用して重ね合わせ精度検査を
行なう場合においては、上述したマスク合わせの場合と
同様、被位置合わせ用パターンと位置合わせ用パターン
との相関関係は平面視格上状となる。この場合において
も外枠と中央線との間隔を測定することにより、Ｘ軸方
向及びＹ軸方向のズレ量が同時に判明し、検査の合否を
決定することができる。

すなわち、マスク合わせをアライメントマークを用いた
り縮小投影露光方式でもってマスク合わせを行なった場
合においても、上述の重ね合わせ精度検査方法を適用す
ることにより、極めて高精度の検査を効率よく行なうこ
とができる。

このように本発明に係るレジストパターンの形成方法に
よれば、デバイス設計に合致した所望のレジストパター
ンを容易に形成することができ、より一層品質の優れた
半導体素子の製造が可能になる。

また、検査時間等の短縮化が可能となるので、ホトリソ
グラフィ工程、延では半導体素子の製造工程の全体時間
の短縮化が可能となり、半導体素子の生産性向上を図る
ことができるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレジストパターンの形成方法に使
用される被位置合わせ用マーク（被位置合わせ用パター
ン）と位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン）と
の相関関係の一例を示す平面図、第２図は第１図におけ
る被位置合わせ用マークの平面図、第３図は第１図にお
ける位置合わせ用マークの平面図、第４図は被位置合わ
せ用マークの第２の実施例を示す平面図、第５図は位置
合わせ用マークの第２の実施例を示す平面図、第６図は
第２の実施例における被位置合わせ用マーク（被位置合
わせ用パターン）と位置合わせ用マーク（位置合わせ用
パターン）との相関関係を示す平面図、第７図は第２の
実施例において位置合わせ用マーク（位置合わせ用パタ
ーン）がＸ軸方向にズレな場合における被位置合わせ用
パターンと位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン
）との相関関係を示した平面図、第８図は第２の実施例
において位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン）
がＹ軸方向にズした場合における被位置合わせ用パター
ンと位置合わせ用マーク（位置合わせ用パターン）の相
関関係を示した平面図、第９図は従来例であるバーニヤ
法の原理を説明するための図である。 ｌａ、ｌｏａ・・・被位置合わせ用マーク、ｌｂ。 ｆｏｂ・・・被位置合わせ用パターン、２ａ、２ｂ。 ６ａ、６ｂ・・・外枠、３ａ、７　ａ−・・辺、４ａ。 ４　ｂ　、　８　ａ　、　８　ｂ−中央線、５ａ、１ｌ
ａ−・・位置合わせ用マーク、５ｂ、ｌｌｂ・・・位置
合わせ用パターン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被位置合わせ用マークが形成された第１のマスク
   と位置合わせ用マークが形成された第２のマスクを用い
   て、マスク合わせを行ないながら繰り返しウェハ上にパ
   ターンを形成してゆくレジストパターンの形成方法であ
   って、 前記被位置合わせ用マークと前記位置合わせ用マークと
   は、共に正方形形状に形成された外枠と、該外枠の相対
   する１組の辺に平行な中央線とからなり、 かつ、前記被位置合わせ用マークの中央線と前記位置合
   わせ用マークの中央線とが互いに直交するようにそれぞ
   れの前記マークを前記第１及び第２のマスクに形成し、 前記第１のマスクを使用してウェハ上にパターンを形成
   した後、該パターン上にレジストを塗布し、この後前記
   第２のマスクを使用して前記第１のマスクの前記被位置
   合わせ用マークに基づいて形成された被位置合わせ用パ
   ターンに対する位置合わせを行ないながらレジストパタ
   ーンを形成してゆくことを特徴とするレジストパターン
   の形成方法。
2. （２）正方形形状の外枠の一部が欠如している被位置合
   わせ用マーク及び位置合わせ用マークを第１及び第２の
   マスクに形成し、これら第１及び第２のマスクを使用し
   て位置合わせを行なうことを特徴とする請求項（１）記
   載のレジストパターンの形成方法。
3. （３）請求項（１）記載の第１及び第２のマスクを使用
   してレジストパターンの重ね合わせ精度を検査しながら
   レジストパターンを形成してゆくレジストパターンの形
   成方法であって、 前記第１のマスクを使用してウェハ上にパターンを形成
   した後、該パターン上にレジストを塗布し、この後前記
   第２のマスクを使用して前記レジスト上にパターンを形
   成し、その後前記第１のマスクの被位置合わせ用マーク
   に基づいて形成された被位置合わせ用パターンと前記第
   ２のマスクの位置合わせ用マークに基づいて形成された
   位置合わせ用パターンとの重ね合わせ精度を検査してレ
   ジストパターンの合否を決定してゆくことを特徴とする
   レジストパターンの形成方法。
4. （４）請求項（２）記載の第１及び第２のマスクを使用
   してレジストパターンの合否を決定してゆくことを特徴
   とする請求項（３）記載のレジストパターンの形成方法
   。