JPH04209518A - 位置ずれ計測方法、及び露光装置の精度確認方法 - Google Patents
位置ずれ計測方法、及び露光装置の精度確認方法Info
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- JPH04209518A JPH04209518A JP2400207A JP40020790A JPH04209518A JP H04209518 A JPH04209518 A JP H04209518A JP 2400207 A JP2400207 A JP 2400207A JP 40020790 A JP40020790 A JP 40020790A JP H04209518 A JPH04209518 A JP H04209518A
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- Japan
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- patterns
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、感光基板の感光層（レ
ジスト層）へパターンの焼き付けに使用する露光装置の
各種精度等を検査する方法に関し、特に半導体素子等を
製造する際のりソゲラフイエ程で必要とされる露光装置
（アライナ−、ステッパー等）の精度（位置ずれ）確認
の方法に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】半導体素子の製造のフォトリソグラフィ
工程においては、通常フォトマスクやレチクル（以下レ
チクルと総称する）と呼ばれる原版に形成された回路パ
ターン等を、半導体ウェハ上に塗布されたレジスト層に
焼き付け、しかる後現像処理により形成されたレジスト
パターンをマスクとしてフォトエツチングを行う。この
工程、特に露光装置において高解像力を有する投影光学
系をはさんでレチクルとレジストが塗布されたウェハを
セットし、レチクルとウェハを正確に位置合わせした後
、レチクルのパターンをウェハへ露光している。この種
の露光装置においては、ウェハ上に焼き付ける回路パタ
ーンの集積度が高まり、これに伴って転写すべきパター
ンの線幅もサブミクロンの領域になってきた。 ［０００３］このように、年々微細化されるリソグラフ
ィ工程に使用されるステッパー等の露光装置では、レチ
クルとウェハとの位置合わせを高精度に行う為、最小線
幅の数分の１ないし１／１０程度の総合位置合わせ精度
を有するアライメント系を備えている。このアライメン
ト系は、レチクルとウェハの位置合わせ（アライメント
）を検出するための各種アライメントセンサー系、ウェ
ハを正確にステッピングさせる為のウェハステージ系、
及びレチクルを正確にセットするためのレチクルステー
ジ系等を中心にして構成されている。 ［０００４］これらアライメントセンサー系、ウェハス
テージ系、レチクルステージ系を備えた露光装置の精度
（例えばウェハステージの位置決め精度、レチクルとウ
ェハとの重合わせ精度等）をチエツクする方法は以下の
ようなものがあった。■ 特別のバーニアパターンの入
ったテストレチクルを用意し、テストレチクル上のバー
ニアの主尺と副尺とが、ウェハ上で重なるようにウェハ
を一定量だけ移動させて二重露光を行う。そのウェハを
現像して得られるバーニアのレジスト像を顕？？ａｍで
観察する。 ［０００５］■ 特開昭６２−３２６１４号公報に開示
されているよう（二間隔をおいて２本の平行な直線状パ
ターン（回折格子型）をウェハ上に焼き付け、現像工程
を経た後、その２本の直線状パターンの間隔を露光装置
のアライメントセンサー系で自己計測する。■ 特開平
２−３１１４２号公報に開示されているように、平行に
複数本設けられた直線状パターン２組を所定の角度で重
合わせられるように二重露光して、くさび状の重なり部
分を形成し、その重なり部分の線幅から位置ずれ量を検
出する。 ［０００６］
ジスト層）へパターンの焼き付けに使用する露光装置の
各種精度等を検査する方法に関し、特に半導体素子等を
製造する際のりソゲラフイエ程で必要とされる露光装置
（アライナ−、ステッパー等）の精度（位置ずれ）確認
の方法に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】半導体素子の製造のフォトリソグラフィ
工程においては、通常フォトマスクやレチクル（以下レ
チクルと総称する）と呼ばれる原版に形成された回路パ
ターン等を、半導体ウェハ上に塗布されたレジスト層に
焼き付け、しかる後現像処理により形成されたレジスト
パターンをマスクとしてフォトエツチングを行う。この
工程、特に露光装置において高解像力を有する投影光学
系をはさんでレチクルとレジストが塗布されたウェハを
セットし、レチクルとウェハを正確に位置合わせした後
、レチクルのパターンをウェハへ露光している。この種
の露光装置においては、ウェハ上に焼き付ける回路パタ
ーンの集積度が高まり、これに伴って転写すべきパター
ンの線幅もサブミクロンの領域になってきた。 ［０００３］このように、年々微細化されるリソグラフ
ィ工程に使用されるステッパー等の露光装置では、レチ
クルとウェハとの位置合わせを高精度に行う為、最小線
幅の数分の１ないし１／１０程度の総合位置合わせ精度
を有するアライメント系を備えている。このアライメン
ト系は、レチクルとウェハの位置合わせ（アライメント
）を検出するための各種アライメントセンサー系、ウェ
ハを正確にステッピングさせる為のウェハステージ系、
及びレチクルを正確にセットするためのレチクルステー
ジ系等を中心にして構成されている。 ［０００４］これらアライメントセンサー系、ウェハス
テージ系、レチクルステージ系を備えた露光装置の精度
（例えばウェハステージの位置決め精度、レチクルとウ
ェハとの重合わせ精度等）をチエツクする方法は以下の
ようなものがあった。■ 特別のバーニアパターンの入
ったテストレチクルを用意し、テストレチクル上のバー
ニアの主尺と副尺とが、ウェハ上で重なるようにウェハ
を一定量だけ移動させて二重露光を行う。そのウェハを
現像して得られるバーニアのレジスト像を顕？？ａｍで
観察する。 ［０００５］■ 特開昭６２−３２６１４号公報に開示
されているよう（二間隔をおいて２本の平行な直線状パ
ターン（回折格子型）をウェハ上に焼き付け、現像工程
を経た後、その２本の直線状パターンの間隔を露光装置
のアライメントセンサー系で自己計測する。■ 特開平
２−３１１４２号公報に開示されているように、平行に
複数本設けられた直線状パターン２組を所定の角度で重
合わせられるように二重露光して、くさび状の重なり部
分を形成し、その重なり部分の線幅から位置ずれ量を検
出する。 ［０００６］
かかる問題点を解決するため本発明においては、所定の
第１方向に向かう直線に関してほぼ線対称に、かつ該第
１方向に向かう直線に対して所定の角度（９０’ −（
１）だけ傾けて配列した、少なくとも２つの直線状パタ
ーン（ＴＰＩ、ＴＰ２）からなる第１のマスクパターン
を、所定のエネルギー線の照射により感光基板上のレジ
スト層に露光する第１工程と；前記第１方向とほぼ垂直
な第２方向に延びた直線状パターンからなる第２のマス
クパターン（ＴＰ５）を、前記第１方向に所定量（Ｄｙ
）だけ移動させて、前記レジスト層に露光された前記第
１のマスクパターン像に重ね合わせ露光する第２工程と
；前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパター
ンとの重ね合わせ露光により形成された２つのくさび状
のレジスト像間の前記第２方向の間隔（Ｒ３）を計測す
る第３工程と：前記２工程の移動により重ね合わされる
前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターン
の２つの交点（ＩＲＩ、ＩＲ２）の前記第２方向の間隔
の設計値（Ｌｌ）と前記計測値との差分を求め、該差分
と前記第１のマスクパターンに対する前記第２のマスク
パターンの交差角（θ）とに基づいて前記第１方向にお
ける前記第１のマスクパターン（ＴＰＩ、ＴＰ２）と前
記第２のマスクパターン（ＴＰ５）との重合わせ時に生
ずる位置ずれ量（Δｙ）を算出する第４工程とから位置
ずれを計測する。 ［０００８］
第１方向に向かう直線に関してほぼ線対称に、かつ該第
１方向に向かう直線に対して所定の角度（９０’ −（
１）だけ傾けて配列した、少なくとも２つの直線状パタ
ーン（ＴＰＩ、ＴＰ２）からなる第１のマスクパターン
を、所定のエネルギー線の照射により感光基板上のレジ
スト層に露光する第１工程と；前記第１方向とほぼ垂直
な第２方向に延びた直線状パターンからなる第２のマス
クパターン（ＴＰ５）を、前記第１方向に所定量（Ｄｙ
）だけ移動させて、前記レジスト層に露光された前記第
１のマスクパターン像に重ね合わせ露光する第２工程と
；前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパター
ンとの重ね合わせ露光により形成された２つのくさび状
のレジスト像間の前記第２方向の間隔（Ｒ３）を計測す
る第３工程と：前記２工程の移動により重ね合わされる
前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターン
の２つの交点（ＩＲＩ、ＩＲ２）の前記第２方向の間隔
の設計値（Ｌｌ）と前記計測値との差分を求め、該差分
と前記第１のマスクパターンに対する前記第２のマスク
パターンの交差角（θ）とに基づいて前記第１方向にお
ける前記第１のマスクパターン（ＴＰＩ、ＴＰ２）と前
記第２のマスクパターン（ＴＰ５）との重合わせ時に生
ずる位置ずれ量（Δｙ）を算出する第４工程とから位置
ずれを計測する。 ［０００８］
【作 用】本発明によれば、第１パターンと第２パター
ンとの二重露光により少なくとも２つのくさび状のパタ
ーンを形成し、２つのくさび状パターンの位置ずれに応
じて変化する間隔を差分法を用いて求め、この間隔と２
つのパターンの交差角とから位置ずれ量を求めている。 このため、パターン形成上各種プロセスの影響が受けに
くく、高精度に位置ずれを計測することができる。又、
パターン間隔を自動計測により求めているため、高スル
ープツトの計測が可能となる。以上より、高精度、高ス
ループツトに露光装置の精度を検査することが可能とな
る。更に、位置ズレ量の検出は、２つのパターンの交差
角θの設定に依存して、検出感度をかえることができる
ため（計測誤差を小さくすることができるため）、容易
に高精度なものとなる。 ［０００９］
ンとの二重露光により少なくとも２つのくさび状のパタ
ーンを形成し、２つのくさび状パターンの位置ずれに応
じて変化する間隔を差分法を用いて求め、この間隔と２
つのパターンの交差角とから位置ずれ量を求めている。 このため、パターン形成上各種プロセスの影響が受けに
くく、高精度に位置ずれを計測することができる。又、
パターン間隔を自動計測により求めているため、高スル
ープツトの計測が可能となる。以上より、高精度、高ス
ループツトに露光装置の精度を検査することが可能とな
る。更に、位置ズレ量の検出は、２つのパターンの交差
角θの設定に依存して、検出感度をかえることができる
ため（計測誤差を小さくすることができるため）、容易
に高精度なものとなる。 ［０００９］
レチクルＲ上のパターンＰ１をウェハＷ上に転写し、パ
ターンＰ１のレジスト像（潜像）をウェハＷ上に形成す
る。 （ファーストプリント） 〔ステップ１０１〕 ステージＳＴをｍ−ＤｙだけＸ方向に移動する。 〔ステップ１Ｏ２〕 パターンＰ１のレジスト像（潜像）と重なるようにレチ
クルＲ上のパターンＰ２をウェハＷ上に転写する。 〔ステップ１０３〕 ウェハＷをコータ・デベロッパーに送る。 〔ステップ１０４〕 現像処理によってパターンＰ１とパターンＰ２の２つの
パターンのレジスト像の重なり部分（くさび状部）ＩＲ
１〜ＩＲ４のレジストが残る。 〔ステップ１０５〕 ウェハＷをステージＳＴ上に戻す。 〔ステップ１０６〕 ステージＳＴをＸ方向に移動させ、くさび状パターン■
Ｒ１，ＩＲ２とアライメント用のスポット光ＳＰｘを相
対走査し、エツジ散乱光を受光して、検出信号を得る。 〔ステップ１０７〕 ステップ１０６と同様にしてくさび状パターンＩＲＩ。 ＩＲ２からの検出信号を得る。 〔ステップ１０８〕 検出信号の中心間の距離Ｌ３．Ｌ４を算出する。 〔ステップ１０９〕 位置ずれ量Δｙを（５）式に基づいて算出する。 ［００２８］以上よりＸ方向の位置ずれ量を求めること
ができる。ここで、Ｘ方向の位置ずれについては、マー
ク領域Ｍ Ａ＋ 〜Ｎ・Ｉ −Ａ ９ のパターンをＸ
方向の位置ずれを求めるのに使ったパターンと９０’回
転したパターンに置き換えて、Ｘ方向のパターン間隔を
求める方法と同様にして、求めることができる。又、マ
ーク領域Ｍ−Ａ＋ 〜ＭＡ９ の内の適当な４つにＸ方
向計測用パターンを形成し、残り５つにＸ方向計測用パ
ターンを形成するようにしてもよい。 ［００２９１更に、上記では１つのマーク領域内に形成
されるパターンは、Ｘ或いはＸ方向のどちらか一方向の
みを計測するためのものであった。しかし、図７に示す
ように、ｘ、 ｙ両方向に計測方向を持つパターンＴ
Ｐ５’ 、ＴＰ６’を、１つのマーク領域内に形成して
もよい。こうすれば、レチクルＲ上でのパターンＰ１と
Ｒ２とが占めるスペースが少なくなり、計測点を増やす
ことが可能となる。 ［００３０１又、１つのマーク領域内に図８のように、
ｘ、 ｙ両方向のそれぞれを計測するために２組のパタ
ーンＰＬ、Ｐ２を形成するようにしてもよい。こうすれ
ば、２方向計測時のステージＳＴの移動距離を小さくす
ることが可能となる。従って、位置ずれ計測のスループ
ットが向上する。尚、本実施例では、図１（ａ）の上部
（パターンＴＰＩ、ＴＰ２．ＴＰ５）と下部（パターン
ＴＰ３．ＴＰ４．ＴＰ６）のそれぞれのＬ３．Ｌ４より
位置ずれ量を求めていたが、上部或いは下部だけより求
めてもよい。例えば、上部だけを使う場合位置ずれ量Δ
ｙは次式によって求めることができる。 ［００３１１ Δｙ＝ （Ｌ３−ＬＬ）ｔａｎθ／２ （６）尚、
この場合の感度は、パターンＴＰＩ〜ＴＰ６の全部を使
う場合に比べて半分になる。更に、図９に示すようなパ
ターンでｘ、 ｙ各方向について、斜線部に示す２つ
のくさび状パターンを使ってｘ、 ｙ両方向の計測を
行うことも可能である。 ［００３２］上記は、ステージＳＴのステッピング精度
を計測する場合の動作について述べているが、アライメ
ント精度を計測する場合は、アライメントマークとパタ
ーンＰ１が形成されているレチクルＲ１とパターンＰ１
に対して所定位置で重なるようにパターンＰ２が形成さ
れているレチクルＲ２とを使いステップ１００〜１Ｏ２
は以下のようにステップ１０〜ステツプ４０のようにな
る。 〔ステップ１０〕 レチクルＲ１上のパターンＰ１とアライメントマークを
ウェハＷ上に転写する（ファーストプリント）。 〔ステップ２０〕 ウェハＷをコータ・デベロッパーに送る。 〔ステップ３０） 現像処理を行って、パターンＰ１とアライメントマーク
のレジスト像を形成する。 〔ステップ４０〕 ウェハＷとレチクルＲ２とをアライメントし、パターン
Ｐ１とＰ２とを重合わせ、パターンＰ２をウニハルＶ上
に転写する。 ［００３３１以下前述のステップ１０３に続き、ステッ
ピング誤差を求める場合と同様にして、アライメント誤
差を求めることができる。尚この際、現像工程後でも光
を照射された部分が除去されるレジストを使用している
ものとする。次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。 ［００３４１図１０は、第２の実施例に好適なパターン
を示す平面図である。パターンＴＰ７．ＴＰ８．ＴＰ９
でパターンＰ１を構成し、パターンＴＰＩＯでパターン
Ｐ２を構成している。本実施例は、第１の実施例のくさ
び状、パターンＩＲ２とＩＲ３を共用とし、第１の実施
例と同様の感度を保ちながら計測点を３点とするパター
ン構成とするものである。 ［００３５］第１の実施例でのパターンＴＰ２．ＴＰ３
が、夫々本実施例のパターンＴＰ９．ＴＰ７に相当して
いる。又、第１の実施例でのパターンＴＰ １． ＴＰ
４が、本実施例のパターンＴＰ６に相当し、パターンＴ
Ｐ６でパターンＴＰＩとＴＰ４とを置き換えている。さ
らに、パターンＴＰＩＯで第１の実施例のパターンＴＰ
５とＴＰ６とを置き換えている。 ［００３６］従って、第１の実施例と同様にして二重露
光を行い、くさび状パターンＩＲ５とＩＲ６との間隔Ｌ
３及びパターンＩＲ６とＩＲ７との間隔Ｌ４の差分を求
め、それに基づいて（５）式より位置ずれ量を求める。 尚、位置ずれがなかった場合のパターンＩＲ５とＩＲ６
との間隔をＬＬ、パターンＩＲ６とＩＲ７との間隔をＬ
２として、ＬｌとＬ２は等しいものとする。点線は位置
ずれのなかった場合を示したものである。 ［００３７１次に、第３の実施例について図面を参照に
して説明する。図１１は第３の実施例に好適なパターン
を示す平面図である。第２の実施例でのパターンにおい
て、第２の実施例のパターンＰ１をＸ軸に関して線対称
となるように形成されたパターンでパターンＰ２を置き
換えたものとし、それと第２の実施例のパターンＰＬと
組み合わせて形成されたもので本実施例のパターンは形
、成されている。図に示すようにパターンＴＰ７．ＴＰ
８、ＴＰ９とパターンＴＰＴ’ 、ＴＰ８’ 、ＴＰ９
’とは夫々Ｘ軸に関して線対称な関係となっている。 ［００３８］そして、第１の実施例と同様にして二重露
光を行い、くさび状パターンＩＲ８とＩＲＱとの間隔Ｌ
３及びパターンＩＲＱとＩＲＩＯとの間隔Ｌ４の差分を
求めるものである。このようにパターンを形成すること
により、二重露光によって形成されるくさび状パターン
ＩＲ８，ＩＲ９，ＩＲＩＯの形状は夫々はぼ同一形状と
なり、現像等のプロセスの影響を同じ傾向で受けるため
、より精度の高い位置ずれ計測を行うことが可能となる
。この場合ｙ方向の位置ずれ量Δｙは次式によって求ま
る。 ［００３９］ Δｙ＝ （Ｌ３−Ｌ４）ｔａｎ （θ／２）／２
（７）ここで、位置ずれがなかった場合のパターンＩ
Ｒ８とＩＲＱとの間隔をＬｌ、パターンＩＲＱとＩＲＩ
Ｏとの間隔をＬ２として、ＬｌとＬ２は等しいものとす
る。点線は位置ずれのなかった場合を示したものである
。尚、この場合の感度も、図１（Ｃ）のようなパターン
を使った場合に比べて半分となる。 ［００４０１又、以上の実施例は本発明の一例を示すも
のであり、パターンの形状は間隔測定が上述の条件で行
われるものであれば、第２実施例のように連続したパタ
ーンでもよいし、第１実施例のようなハの字型パターン
でもよい。以上、第２．第３の実施例では、１計測方向
について１組のパターン部のみを述べてきたが、例えば
図１２（ａ）に示す如く、ｙ方向に複数組のパターンを
所定のピッチ幅Ｐで並べ、くさび部分が 図１２（ｂ）
に示すようにピッチＰの回折格子状となるようにし、こ
れらのパターンをスポット光ＳＰｘで相対走査するよう
にしてもよい。このようにすることによってパターンか
ら回折光が発生し、エツジ散乱光の場合に比べてより鮮
明な信号波形を得ることが可能となる。 ［００４１１更に以上の実施例では、くさび状パターン
位置の測定は、投影レンズを介して行うＴＴＬ方式を採
用しているが、投影レンズを介さないオフ・アクシス方
式であっても構わない。また、位置検出の為のセンサー
の種類はレーザスポット光を使うものに限定されるもの
ではなく画像処理を使って測定を行うようにしてもよい
。例えば、ブロードバンドの照明光を用いて計測用パタ
ーンを検出するオフ・アクシス方式の顕微鏡を用いても
よい。この場合、顕微鏡の内部に設けられた光学指標マ
ークとくさび状パターンとをＣＣＤカメラによって同時
に観察し、ＣＣＤカメラからのビデオ信号に基づいて、
２つのくさび状パターンの夫々のステージ上での位置デ
ータを求め、２つのデータの差の絶対値をとることによ
りパターン間隔を求めるものである。 ［００４２］
ターンＰ１のレジスト像（潜像）をウェハＷ上に形成す
る。 （ファーストプリント） 〔ステップ１０１〕 ステージＳＴをｍ−ＤｙだけＸ方向に移動する。 〔ステップ１Ｏ２〕 パターンＰ１のレジスト像（潜像）と重なるようにレチ
クルＲ上のパターンＰ２をウェハＷ上に転写する。 〔ステップ１０３〕 ウェハＷをコータ・デベロッパーに送る。 〔ステップ１０４〕 現像処理によってパターンＰ１とパターンＰ２の２つの
パターンのレジスト像の重なり部分（くさび状部）ＩＲ
１〜ＩＲ４のレジストが残る。 〔ステップ１０５〕 ウェハＷをステージＳＴ上に戻す。 〔ステップ１０６〕 ステージＳＴをＸ方向に移動させ、くさび状パターン■
Ｒ１，ＩＲ２とアライメント用のスポット光ＳＰｘを相
対走査し、エツジ散乱光を受光して、検出信号を得る。 〔ステップ１０７〕 ステップ１０６と同様にしてくさび状パターンＩＲＩ。 ＩＲ２からの検出信号を得る。 〔ステップ１０８〕 検出信号の中心間の距離Ｌ３．Ｌ４を算出する。 〔ステップ１０９〕 位置ずれ量Δｙを（５）式に基づいて算出する。 ［００２８］以上よりＸ方向の位置ずれ量を求めること
ができる。ここで、Ｘ方向の位置ずれについては、マー
ク領域Ｍ Ａ＋ 〜Ｎ・Ｉ −Ａ ９ のパターンをＸ
方向の位置ずれを求めるのに使ったパターンと９０’回
転したパターンに置き換えて、Ｘ方向のパターン間隔を
求める方法と同様にして、求めることができる。又、マ
ーク領域Ｍ−Ａ＋ 〜ＭＡ９ の内の適当な４つにＸ方
向計測用パターンを形成し、残り５つにＸ方向計測用パ
ターンを形成するようにしてもよい。 ［００２９１更に、上記では１つのマーク領域内に形成
されるパターンは、Ｘ或いはＸ方向のどちらか一方向の
みを計測するためのものであった。しかし、図７に示す
ように、ｘ、 ｙ両方向に計測方向を持つパターンＴ
Ｐ５’ 、ＴＰ６’を、１つのマーク領域内に形成して
もよい。こうすれば、レチクルＲ上でのパターンＰ１と
Ｒ２とが占めるスペースが少なくなり、計測点を増やす
ことが可能となる。 ［００３０１又、１つのマーク領域内に図８のように、
ｘ、 ｙ両方向のそれぞれを計測するために２組のパタ
ーンＰＬ、Ｐ２を形成するようにしてもよい。こうすれ
ば、２方向計測時のステージＳＴの移動距離を小さくす
ることが可能となる。従って、位置ずれ計測のスループ
ットが向上する。尚、本実施例では、図１（ａ）の上部
（パターンＴＰＩ、ＴＰ２．ＴＰ５）と下部（パターン
ＴＰ３．ＴＰ４．ＴＰ６）のそれぞれのＬ３．Ｌ４より
位置ずれ量を求めていたが、上部或いは下部だけより求
めてもよい。例えば、上部だけを使う場合位置ずれ量Δ
ｙは次式によって求めることができる。 ［００３１１ Δｙ＝ （Ｌ３−ＬＬ）ｔａｎθ／２ （６）尚、
この場合の感度は、パターンＴＰＩ〜ＴＰ６の全部を使
う場合に比べて半分になる。更に、図９に示すようなパ
ターンでｘ、 ｙ各方向について、斜線部に示す２つ
のくさび状パターンを使ってｘ、 ｙ両方向の計測を
行うことも可能である。 ［００３２］上記は、ステージＳＴのステッピング精度
を計測する場合の動作について述べているが、アライメ
ント精度を計測する場合は、アライメントマークとパタ
ーンＰ１が形成されているレチクルＲ１とパターンＰ１
に対して所定位置で重なるようにパターンＰ２が形成さ
れているレチクルＲ２とを使いステップ１００〜１Ｏ２
は以下のようにステップ１０〜ステツプ４０のようにな
る。 〔ステップ１０〕 レチクルＲ１上のパターンＰ１とアライメントマークを
ウェハＷ上に転写する（ファーストプリント）。 〔ステップ２０〕 ウェハＷをコータ・デベロッパーに送る。 〔ステップ３０） 現像処理を行って、パターンＰ１とアライメントマーク
のレジスト像を形成する。 〔ステップ４０〕 ウェハＷとレチクルＲ２とをアライメントし、パターン
Ｐ１とＰ２とを重合わせ、パターンＰ２をウニハルＶ上
に転写する。 ［００３３１以下前述のステップ１０３に続き、ステッ
ピング誤差を求める場合と同様にして、アライメント誤
差を求めることができる。尚この際、現像工程後でも光
を照射された部分が除去されるレジストを使用している
ものとする。次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。 ［００３４１図１０は、第２の実施例に好適なパターン
を示す平面図である。パターンＴＰ７．ＴＰ８．ＴＰ９
でパターンＰ１を構成し、パターンＴＰＩＯでパターン
Ｐ２を構成している。本実施例は、第１の実施例のくさ
び状、パターンＩＲ２とＩＲ３を共用とし、第１の実施
例と同様の感度を保ちながら計測点を３点とするパター
ン構成とするものである。 ［００３５］第１の実施例でのパターンＴＰ２．ＴＰ３
が、夫々本実施例のパターンＴＰ９．ＴＰ７に相当して
いる。又、第１の実施例でのパターンＴＰ １． ＴＰ
４が、本実施例のパターンＴＰ６に相当し、パターンＴ
Ｐ６でパターンＴＰＩとＴＰ４とを置き換えている。さ
らに、パターンＴＰＩＯで第１の実施例のパターンＴＰ
５とＴＰ６とを置き換えている。 ［００３６］従って、第１の実施例と同様にして二重露
光を行い、くさび状パターンＩＲ５とＩＲ６との間隔Ｌ
３及びパターンＩＲ６とＩＲ７との間隔Ｌ４の差分を求
め、それに基づいて（５）式より位置ずれ量を求める。 尚、位置ずれがなかった場合のパターンＩＲ５とＩＲ６
との間隔をＬＬ、パターンＩＲ６とＩＲ７との間隔をＬ
２として、ＬｌとＬ２は等しいものとする。点線は位置
ずれのなかった場合を示したものである。 ［００３７１次に、第３の実施例について図面を参照に
して説明する。図１１は第３の実施例に好適なパターン
を示す平面図である。第２の実施例でのパターンにおい
て、第２の実施例のパターンＰ１をＸ軸に関して線対称
となるように形成されたパターンでパターンＰ２を置き
換えたものとし、それと第２の実施例のパターンＰＬと
組み合わせて形成されたもので本実施例のパターンは形
、成されている。図に示すようにパターンＴＰ７．ＴＰ
８、ＴＰ９とパターンＴＰＴ’ 、ＴＰ８’ 、ＴＰ９
’とは夫々Ｘ軸に関して線対称な関係となっている。 ［００３８］そして、第１の実施例と同様にして二重露
光を行い、くさび状パターンＩＲ８とＩＲＱとの間隔Ｌ
３及びパターンＩＲＱとＩＲＩＯとの間隔Ｌ４の差分を
求めるものである。このようにパターンを形成すること
により、二重露光によって形成されるくさび状パターン
ＩＲ８，ＩＲ９，ＩＲＩＯの形状は夫々はぼ同一形状と
なり、現像等のプロセスの影響を同じ傾向で受けるため
、より精度の高い位置ずれ計測を行うことが可能となる
。この場合ｙ方向の位置ずれ量Δｙは次式によって求ま
る。 ［００３９］ Δｙ＝ （Ｌ３−Ｌ４）ｔａｎ （θ／２）／２
（７）ここで、位置ずれがなかった場合のパターンＩ
Ｒ８とＩＲＱとの間隔をＬｌ、パターンＩＲＱとＩＲＩ
Ｏとの間隔をＬ２として、ＬｌとＬ２は等しいものとす
る。点線は位置ずれのなかった場合を示したものである
。尚、この場合の感度も、図１（Ｃ）のようなパターン
を使った場合に比べて半分となる。 ［００４０１又、以上の実施例は本発明の一例を示すも
のであり、パターンの形状は間隔測定が上述の条件で行
われるものであれば、第２実施例のように連続したパタ
ーンでもよいし、第１実施例のようなハの字型パターン
でもよい。以上、第２．第３の実施例では、１計測方向
について１組のパターン部のみを述べてきたが、例えば
図１２（ａ）に示す如く、ｙ方向に複数組のパターンを
所定のピッチ幅Ｐで並べ、くさび部分が 図１２（ｂ）
に示すようにピッチＰの回折格子状となるようにし、こ
れらのパターンをスポット光ＳＰｘで相対走査するよう
にしてもよい。このようにすることによってパターンか
ら回折光が発生し、エツジ散乱光の場合に比べてより鮮
明な信号波形を得ることが可能となる。 ［００４１１更に以上の実施例では、くさび状パターン
位置の測定は、投影レンズを介して行うＴＴＬ方式を採
用しているが、投影レンズを介さないオフ・アクシス方
式であっても構わない。また、位置検出の為のセンサー
の種類はレーザスポット光を使うものに限定されるもの
ではなく画像処理を使って測定を行うようにしてもよい
。例えば、ブロードバンドの照明光を用いて計測用パタ
ーンを検出するオフ・アクシス方式の顕微鏡を用いても
よい。この場合、顕微鏡の内部に設けられた光学指標マ
ークとくさび状パターンとをＣＣＤカメラによって同時
に観察し、ＣＣＤカメラからのビデオ信号に基づいて、
２つのくさび状パターンの夫々のステージ上での位置デ
ータを求め、２つのデータの差の絶対値をとることによ
りパターン間隔を求めるものである。 ［００４２］
【発明の効果】以上のよ・うに本発明によれば、くさび
状パターンを２個以上使用して差分法を用いているため
、高感度に位置ずれ計測を行うことが可能となるととも
に、パターンの形成誤差等の影響を受けにくく高精度の
位置ずれ計測を実現し得る。又、位置ずれの計測が自動
で行える為、高スループツトの位置ずれ計測を実現し得
る。
状パターンを２個以上使用して差分法を用いているため
、高感度に位置ずれ計測を行うことが可能となるととも
に、パターンの形成誤差等の影響を受けにくく高精度の
位置ずれ計測を実現し得る。又、位置ずれの計測が自動
で行える為、高スループツトの位置ずれ計測を実現し得
る。
【図面の簡単な説明】
【図１１ （ａ）は本発明の第１の実施例による位置
ずれ計測用パターンが位置ずれを起こしている場合を示
す平面図である。 （ｂ）は本発明の第１の実施例による計測方向と位置ず
れ方向との関係を示す平面図である。 【図２】本発明の第１の実施例を実現するのに好適な装
置の概略を示す平面図である。
ずれ計測用パターンが位置ずれを起こしている場合を示
す平面図である。 （ｂ）は本発明の第１の実施例による計測方向と位置ず
れ方向との関係を示す平面図である。 【図２】本発明の第１の実施例を実現するのに好適な装
置の概略を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における位置ずれ計測用
パターンのレチクルＲ上での配置を示す平面図である。
パターンのレチクルＲ上での配置を示す平面図である。
【図４１ （ａ）は本発明の第１の実施例における位
置ずれ計測用パターンＰＬ、Ｐ２を示す平面図である。 （ｂ）は本発明の第１の実施例におけるパターンＰ１と
Ｐ２との重なりを示す平面図である。 【図５１ （ａ）はくさび状パターンとスポット光と
の相対走査を示す平面図である。 （ｂ）は（ａ）の相対走査により得られる信号波形を示
す平面図である。 【図６】本発明の第１の実施例の動作を示す流れ図であ
る。
置ずれ計測用パターンＰＬ、Ｐ２を示す平面図である。 （ｂ）は本発明の第１の実施例におけるパターンＰ１と
Ｐ２との重なりを示す平面図である。 【図５１ （ａ）はくさび状パターンとスポット光と
の相対走査を示す平面図である。 （ｂ）は（ａ）の相対走査により得られる信号波形を示
す平面図である。 【図６】本発明の第１の実施例の動作を示す流れ図であ
る。
【図７】本発明の第１の実施例の位置ずれ計測用パター
ンの変形例を示す平面図である。
ンの変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施例の位置ずれ計測用パター
ンの配置の変形例を示す平面図である。
ンの配置の変形例を示す平面図である。
【図９】本発明の第１の実施例の位置ずれ計測用パター
ンの変形例を示す平面図である。
ンの変形例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例による位置ずれ計測用
パターンを示す平面図である。
パターンを示す平面図である。
【図１１−】本発明の第３の実施例における位置ずれ計
測用パターンを示す平面図である。
測用パターンを示す平面図である。
【図１２１ （ａ）は第３の実施例のパターンを複数
配列した平面図である。 （ｂ）は（ａ）のパターンにより形成されるくさび状パ
ターンを示す平面図である。 【符号の説明】 ８・・・主制御系、１１・・・ウェハアライメント系、
ＳＴ・・・ウェハステージ、ＴＰＩ、ＴＰ２．ＴＰ３．
ＴＰ４．ＴＰ５、ＴＰ６・・・位置ずれ計測用パターン
、θ・・・交差角、Ｒ・・・レチクル、Ｗ・・・ウェハ
、ＩＲＩ、ＩＲ２，ＩＲ３，ＩＲ４・・・くさび状レジ
ストパターン （レジストｉ）、Ｌｌ、Ｌ２・・・設計
値、Ｌ３． Ｌ４・・・計測値
配列した平面図である。 （ｂ）は（ａ）のパターンにより形成されるくさび状パ
ターンを示す平面図である。 【符号の説明】 ８・・・主制御系、１１・・・ウェハアライメント系、
ＳＴ・・・ウェハステージ、ＴＰＩ、ＴＰ２．ＴＰ３．
ＴＰ４．ＴＰ５、ＴＰ６・・・位置ずれ計測用パターン
、θ・・・交差角、Ｒ・・・レチクル、Ｗ・・・ウェハ
、ＩＲＩ、ＩＲ２，ＩＲ３，ＩＲ４・・・くさび状レジ
ストパターン （レジストｉ）、Ｌｌ、Ｌ２・・・設計
値、Ｌ３． Ｌ４・・・計測値
【図３】
【図６】
【図１２】
Claims (1)
- 【請求項１】所定の第１方向に向かう直線に関してほぼ
線対称に、かつ該第１方向に向かう直線に対して所定の
角度だけ傾けて配列した少なくとも２つの直線状パター
ンからなる第１のマスクパターンを、所定のエネルギー
線の照射により感光基板上のレジスト層に露光する第１
工程と；前記第１方向とほぼ垂直な第２方向に延びた直
線状パターンからなる第２のマスクパターンを、前記第
１方向に所定量だけ相対移動させて、前記レジスト層に
露光された前記第１のマスクパターン像に重ね合わせ露
光する第２工程と；前記第１のマスクパターンと前記第
２のマスクパターンとの重ね合わせ露光により形成され
た２つのくさび状のレジスト像間の前記第２方向の間隔
を計測する第３工程と；前記２工程の移動により重ね合
わされる前記第１のマスクパターンと前記第２のマスク
パターンの２つの交点の前記第２方向の間隔の設計値と
前記計測値との差分を求め、該差分と前記第１のマスク
パターンに対する前記第２のマスクパターンの交差角と
に基づいて前記第１方向における前記第１のマスクパタ
ーンと前記第２のマスクパターンとの重合わせ時に生ず
る位置ずれ量を算出する第４工程とから成ることを特徴
とする位置ずれ計測方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40020790A JP3341774B2 (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 位置ずれ計測方泡及び露光装置の精度確認方法 |
| US08/562,784 US5666205A (en) | 1990-12-03 | 1995-11-27 | Measuring method and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40020790A JP3341774B2 (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 位置ずれ計測方泡及び露光装置の精度確認方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209518A true JPH04209518A (ja) | 1992-07-30 |
| JP3341774B2 JP3341774B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=18510122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40020790A Expired - Lifetime JP3341774B2 (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | 位置ずれ計測方泡及び露光装置の精度確認方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341774B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402224A (en) * | 1992-09-25 | 1995-03-28 | Nikon Corporation | Distortion inspecting method for projection optical system |
| US6094256A (en) * | 1998-09-29 | 2000-07-25 | Nikon Precision Inc. | Method for forming a critical dimension test structure and its use |
| US6956659B2 (en) | 2001-05-22 | 2005-10-18 | Nikon Precision Inc. | Measurement of critical dimensions of etched features |
| US6974653B2 (en) | 2002-04-19 | 2005-12-13 | Nikon Precision Inc. | Methods for critical dimension and focus mapping using critical dimension test marks |
-
1990
- 1990-12-03 JP JP40020790A patent/JP3341774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402224A (en) * | 1992-09-25 | 1995-03-28 | Nikon Corporation | Distortion inspecting method for projection optical system |
| US6094256A (en) * | 1998-09-29 | 2000-07-25 | Nikon Precision Inc. | Method for forming a critical dimension test structure and its use |
| US6750952B2 (en) | 1998-09-29 | 2004-06-15 | Nikon Precision, Inc. | Apparatus for preforming measurement of a dimension of a test mark for semiconductor processing |
| US6956659B2 (en) | 2001-05-22 | 2005-10-18 | Nikon Precision Inc. | Measurement of critical dimensions of etched features |
| US6974653B2 (en) | 2002-04-19 | 2005-12-13 | Nikon Precision Inc. | Methods for critical dimension and focus mapping using critical dimension test marks |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3341774B2 (ja) | 2002-11-05 |
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Legal Events
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