JPH06132189A - 重ね合わせ精度測定機の測定条件の最適化方法、並びにアラインメントマーク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク測定方式の最適化方法 - Google Patents
重ね合わせ精度測定機の測定条件の最適化方法、並びにアラインメントマーク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク測定方式の最適化方法Info
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- JPH06132189A JPH06132189A JP5025989A JP2598993A JPH06132189A JP H06132189 A JPH06132189 A JP H06132189A JP 5025989 A JP5025989 A JP 5025989A JP 2598993 A JP2598993 A JP 2598993A JP H06132189 A JPH06132189 A JP H06132189A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エッチングすることなく、重ね合わせ精度測定
機の測定条件を最適化する方法を提供する。 【構成】この方法は、第１の測定マークから成る第１の
重ね合わせずれ測定用パターン、及び第２の測定マーク
から成る第２の重ね合わせずれ測定用パターンを基板上
に形成し、重ね合わせ精度測定機によって、第１の測定
マークと第２の測定マークとの間の重ね合わせずれ量を
測定し、各重ね合わせずれ量から所定の重ね合わせずれ
量を減じて、重ね合わせずれ量差分を求め、重ね合わせ
ずれ量差分のばらつきが最小となるように、重ね合わせ
精度測定機の測定条件を調整する、各工程から成る。
機の測定条件を最適化する方法を提供する。 【構成】この方法は、第１の測定マークから成る第１の
重ね合わせずれ測定用パターン、及び第２の測定マーク
から成る第２の重ね合わせずれ測定用パターンを基板上
に形成し、重ね合わせ精度測定機によって、第１の測定
マークと第２の測定マークとの間の重ね合わせずれ量を
測定し、各重ね合わせずれ量から所定の重ね合わせずれ
量を減じて、重ね合わせずれ量差分を求め、重ね合わせ
ずれ量差分のばらつきが最小となるように、重ね合わせ
精度測定機の測定条件を調整する、各工程から成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、重ね合わせ精度測定機
の測定条件の最適化方法、並びにアラインメントマーク
形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク測
定方式の最適化方法に関する。
の測定条件の最適化方法、並びにアラインメントマーク
形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク測
定方式の最適化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】重ね合わせ精度測定機は、例えば、半導
体装置やＬＣＤの製造時、種々の工程で形成された半導
体素子やＬＣＤの構成要素相互の重ね合わせが適切か否
か、あるいは又、下地に合わせてパターンを形成した場
合の下地に対するパターンのずれ等を測定するために使
用される。重ね合わせ精度測定機には、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）方式と光学方式とがある。光学方式の重ね
合わせ精度測定機の概要を図２０に示す。
体装置やＬＣＤの製造時、種々の工程で形成された半導
体素子やＬＣＤの構成要素相互の重ね合わせが適切か否
か、あるいは又、下地に合わせてパターンを形成した場
合の下地に対するパターンのずれ等を測定するために使
用される。重ね合わせ精度測定機には、走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）方式と光学方式とがある。光学方式の重ね
合わせ精度測定機の概要を図２０に示す。
【０００３】従来の重ね合わせ精度測定機の精度の基準
は、測定再現性（３σ）とＴＩＳ（Tool-Induced-Shif
t）である。
は、測定再現性（３σ）とＴＩＳ（Tool-Induced-Shif
t）である。
【０００４】測定再現性（３σ）は、基板に形成された
複数の測定マークにおいて重ね合わせ精度を順次測定
し、この測定を繰り返し複数回行い、得られた同一測定
マークに対する重ね合わせ精度の測定値のばらつきを求
めることによって得ることができる。尚、σは得られた
同一測定マークに対する重ね合わせ精度の測定値のばら
つき（標準偏差）である。３σが大きいほど、同じ測定
マークを測定しても、得られる測定値がばらつく。即
ち、重ね合わせ精度測定機の精度が低いといえる。
複数の測定マークにおいて重ね合わせ精度を順次測定
し、この測定を繰り返し複数回行い、得られた同一測定
マークに対する重ね合わせ精度の測定値のばらつきを求
めることによって得ることができる。尚、σは得られた
同一測定マークに対する重ね合わせ精度の測定値のばら
つき（標準偏差）である。３σが大きいほど、同じ測定
マークを測定しても、得られる測定値がばらつく。即
ち、重ね合わせ精度測定機の精度が低いといえる。
【０００５】ＴＩＳは次のように定義される。即ち、基
板に形成された複数の測定マークの位置座標を順次測定
し、次に、基板を１８０度回転させ、再び基板に形成さ
れた複数の測定マークの位置座標を順次測定する。基板
を回転させる前の或る測定マークのＸ座標、Ｙ座標をＸ
0、Ｙ0、基板を１８０度回転させた後の当該測定マーク
のＸ座標、Ｙ座標をＸ180、Ｙ180とすれば、同一測定マ
ークにおいては、 Ｘ0＝−Ｘ180 Ｙ0＝−Ｙ180 となるはずである。実際には、上記は成立せず、 Ｘ0≠−Ｘ180 Ｙ0≠−Ｙ180 となる。Ｘ0とＸ180の平均値、及びＹ0とＹ180の平均値
をＴＩＳと呼ぶ。ＴＩＳは光学系の不十分さ、主に重ね
合わせ精度測定機の照明光の光軸の垂直性の不十分さの
指標であり、ＴＩＳが大きいほど、同じ測定マークを測
定しても、得られた重ね合わせ精度の測定値の誤差が大
きくなる。即ち、重ね合わせ精度測定機の精度が低いと
いえる。
板に形成された複数の測定マークの位置座標を順次測定
し、次に、基板を１８０度回転させ、再び基板に形成さ
れた複数の測定マークの位置座標を順次測定する。基板
を回転させる前の或る測定マークのＸ座標、Ｙ座標をＸ
0、Ｙ0、基板を１８０度回転させた後の当該測定マーク
のＸ座標、Ｙ座標をＸ180、Ｙ180とすれば、同一測定マ
ークにおいては、 Ｘ0＝−Ｘ180 Ｙ0＝−Ｙ180 となるはずである。実際には、上記は成立せず、 Ｘ0≠−Ｘ180 Ｙ0≠−Ｙ180 となる。Ｘ0とＸ180の平均値、及びＹ0とＹ180の平均値
をＴＩＳと呼ぶ。ＴＩＳは光学系の不十分さ、主に重ね
合わせ精度測定機の照明光の光軸の垂直性の不十分さの
指標であり、ＴＩＳが大きいほど、同じ測定マークを測
定しても、得られた重ね合わせ精度の測定値の誤差が大
きくなる。即ち、重ね合わせ精度測定機の精度が低いと
いえる。
【０００６】半導体素子やＬＣＤの構成要素を形成する
際、構成要素相互に重ね合わせずれが生じる場合があ
る。この原因は、例えば、（Ａ）露光装置の露光位置設
定に誤差がある、（Ｂ）複数のステッパを用いて複数の
工程にて構成要素を形成するときに、ステッパのレンズ
相互にレンズディストーション差がある、（Ｃ）半導体
基板に熱伸縮が生じる、（Ｄ）半導体基板が回転した状
態でパターンが転写される（所謂チップローテーション
が発生する）、等が挙げられる。
際、構成要素相互に重ね合わせずれが生じる場合があ
る。この原因は、例えば、（Ａ）露光装置の露光位置設
定に誤差がある、（Ｂ）複数のステッパを用いて複数の
工程にて構成要素を形成するときに、ステッパのレンズ
相互にレンズディストーション差がある、（Ｃ）半導体
基板に熱伸縮が生じる、（Ｄ）半導体基板が回転した状
態でパターンが転写される（所謂チップローテーション
が発生する）、等が挙げられる。
【０００７】更に、重ね合わせ精度測定機に起因した、
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、ＳＥＭ方式及び光学方式
においては、（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、
によって発生し、光学方式においては、更に、（ｂ）測
定マークを画像（例えば、明視野像、暗視野像、干渉
像、散乱像）として重ね合わせ精度測定機に取り込む場
合の画像取り込み方式、（ｃ）レンズの開口数、照明光
の波長帯域等の光学系の諸定数、（ｄ）光量の差、
（ｅ）照明光の光軸の歪み等によって発生する。このよ
うな要因によって、重ね合わせ精度測定機には測定誤差
が生じる。
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、ＳＥＭ方式及び光学方式
においては、（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、
によって発生し、光学方式においては、更に、（ｂ）測
定マークを画像（例えば、明視野像、暗視野像、干渉
像、散乱像）として重ね合わせ精度測定機に取り込む場
合の画像取り込み方式、（ｃ）レンズの開口数、照明光
の波長帯域等の光学系の諸定数、（ｄ）光量の差、
（ｅ）照明光の光軸の歪み等によって発生する。このよ
うな要因によって、重ね合わせ精度測定機には測定誤差
が生じる。
【０００８】また、重ね合わせ精度測定機の測定条件を
最適化すれば、重ね合わせ精度測定機によって得られた
重ね合わせずれ量の値は、真の重ね合わせずれ量の値に
近づくはずである。例えば、図２１に模式的な一部断面
図を示す半導体素子を例にとり、以下、真の重ね合わせ
ずれ量について説明する。図２１の（Ａ）に示すよう
に、半導体基板１００の上に例えばＣＶＤ法でＳｉＯ2
から成る層間絶縁層１０２を形成し、層間絶縁層に例え
ばリアクティブ・イオン・エッチング法で開口部１０４
を設ける。次に、アルミニウムから成る配線層を開口部
１０４の中央部分に形成するために、例えばスパッタリ
ング法でアルミニウム薄膜層１０６を全面に形成する
（図２１の（Ｂ）参照）。
最適化すれば、重ね合わせ精度測定機によって得られた
重ね合わせずれ量の値は、真の重ね合わせずれ量の値に
近づくはずである。例えば、図２１に模式的な一部断面
図を示す半導体素子を例にとり、以下、真の重ね合わせ
ずれ量について説明する。図２１の（Ａ）に示すよう
に、半導体基板１００の上に例えばＣＶＤ法でＳｉＯ2
から成る層間絶縁層１０２を形成し、層間絶縁層に例え
ばリアクティブ・イオン・エッチング法で開口部１０４
を設ける。次に、アルミニウムから成る配線層を開口部
１０４の中央部分に形成するために、例えばスパッタリ
ング法でアルミニウム薄膜層１０６を全面に形成する
（図２１の（Ｂ）参照）。
【０００９】次いで、その上に、フォトリソグラフィ法
でパターン化されたレジスト層１１０を形成する（図２
１の（Ｃ）参照）。このとき、層間絶縁層１０２の段差
部に形成されたアルミニウム薄膜層１０６は非対称なカ
バレッジとなる。尚、アルミニウム薄膜層１０６の段差
部１０８Ａ，１０８Ｂからレジスト層１１０までの距離
をＡ1及びＢ1とする。
でパターン化されたレジスト層１１０を形成する（図２
１の（Ｃ）参照）。このとき、層間絶縁層１０２の段差
部に形成されたアルミニウム薄膜層１０６は非対称なカ
バレッジとなる。尚、アルミニウム薄膜層１０６の段差
部１０８Ａ，１０８Ｂからレジスト層１１０までの距離
をＡ1及びＢ1とする。
【００１０】次いで、パターン化されたレジスト層１１
０をマスクとして、アルミニウム薄膜層１０６をエッチ
ングし、レジスト層１１０を除去する。こうして、図２
１の（Ｄ）に示す構造の半導体素子が得られる。層間絶
縁層１０２の段差部１０２Ａ，１０２Ｂからパターン化
されたアルミニウム薄膜層１０６Ａ（配線層）までの距
離は、Ａ2及びＢ2となる。この場合、層間絶縁層１０２
の段差部に起因したアルミニウム薄膜層１０６の非対称
性によって、（Ａ1−Ｂ1）／２の値と、（Ａ2−Ｂ2）／
２の値は異なる。即ち、 （Ａ1−Ｂ1）／２≠（Ａ2−Ｂ2）／２ となる。尚、（Ａ1−Ｂ1）／２の値や（Ａ2−Ｂ2）／２
の値を重ね合わせずれ量という。また、エッチング後の
（Ａ2−Ｂ2）／２の値を真の重ね合わせずれ量という。
０をマスクとして、アルミニウム薄膜層１０６をエッチ
ングし、レジスト層１１０を除去する。こうして、図２
１の（Ｄ）に示す構造の半導体素子が得られる。層間絶
縁層１０２の段差部１０２Ａ，１０２Ｂからパターン化
されたアルミニウム薄膜層１０６Ａ（配線層）までの距
離は、Ａ2及びＢ2となる。この場合、層間絶縁層１０２
の段差部に起因したアルミニウム薄膜層１０６の非対称
性によって、（Ａ1−Ｂ1）／２の値と、（Ａ2−Ｂ2）／
２の値は異なる。即ち、 （Ａ1−Ｂ1）／２≠（Ａ2−Ｂ2）／２ となる。尚、（Ａ1−Ｂ1）／２の値や（Ａ2−Ｂ2）／２
の値を重ね合わせずれ量という。また、エッチング後の
（Ａ2−Ｂ2）／２の値を真の重ね合わせずれ量という。
【００１１】層間絶縁層１０２の段差部に起因したアル
ミニウム薄膜層１０６の非対称性によって、 （Ａ1−Ｂ1）／２≠（Ａ2−Ｂ2）／２ となるが、他の原因として、アルミニウム薄膜層１０６
のエッチング時、イオンの入射角度が非対称であるこ
と、パターン化されたレジスト層１１０の側壁が非対称
であること等が挙げられる。
ミニウム薄膜層１０６の非対称性によって、 （Ａ1−Ｂ1）／２≠（Ａ2−Ｂ2）／２ となるが、他の原因として、アルミニウム薄膜層１０６
のエッチング時、イオンの入射角度が非対称であるこ
と、パターン化されたレジスト層１１０の側壁が非対称
であること等が挙げられる。
【００１２】エッチング後の半導体素子における半導体
素子構成要素（例えば、上述の例においては、層間絶縁
層１０２と配線層１０６Ａ）との間の真の重ね合わせず
れ量が、所定の値より大きい場合、半導体装置は不良と
なる。従って、エッチング前に、半導体素子構成要素相
互の重ね合わせずれが所定の値より大きいか否かを評価
する必要がある。
素子構成要素（例えば、上述の例においては、層間絶縁
層１０２と配線層１０６Ａ）との間の真の重ね合わせず
れ量が、所定の値より大きい場合、半導体装置は不良と
なる。従って、エッチング前に、半導体素子構成要素相
互の重ね合わせずれが所定の値より大きいか否かを評価
する必要がある。
【００１３】半導体装置やＬＣＤの製造工程において
は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置が用い
られている。ステップ・アンド・リピート方式の露光装
置の構成概要例を図２２に示す。露光ステージの位置は
レーザ干渉計で精密に制御される。露光装置によって基
板上に高精度のパターニングを行うためには、露光装置
における基板（あるいは基板ステージ）の位置を高精度
で制御する必要がある。そのために、通常、基板に複数
のアラインメントマークを形成しておき、露光装置に備
えられたアラインメントマーク測定方式によってアライ
ンメントマークを測定し、この測定結果を基に基板（あ
るいは基板ステージ）の位置を制御する。
は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置が用い
られている。ステップ・アンド・リピート方式の露光装
置の構成概要例を図２２に示す。露光ステージの位置は
レーザ干渉計で精密に制御される。露光装置によって基
板上に高精度のパターニングを行うためには、露光装置
における基板（あるいは基板ステージ）の位置を高精度
で制御する必要がある。そのために、通常、基板に複数
のアラインメントマークを形成しておき、露光装置に備
えられたアラインメントマーク測定方式によってアライ
ンメントマークを測定し、この測定結果を基に基板（あ
るいは基板ステージ）の位置を制御する。
【００１４】ステップ・アンド・リピート方式の露光装
置には、一般に、複数のアラインメントマーク測定方式
が備えられている。この複数のアラインメントマーク測
定方式は、複数種のハードウエアから構成されている場
合もあるし、１つのハードウエアに対して備えられた複
数種の解析アルゴリズム（ハードウエアからの出力信号
の処理解析アルゴリズム）から構成されている場合もあ
る。
置には、一般に、複数のアラインメントマーク測定方式
が備えられている。この複数のアラインメントマーク測
定方式は、複数種のハードウエアから構成されている場
合もあるし、１つのハードウエアに対して備えられた複
数種の解析アルゴリズム（ハードウエアからの出力信号
の処理解析アルゴリズム）から構成されている場合もあ
る。
【００１５】最適なアラインメントマーク測定方式を選
択するためには、即ち、露光装置に備えられたこれらの
アラインメントマーク測定方式を最適化するためには、
通常、各種のアラインメントマーク測定方式を用いてア
ラインメントマークを測定して基板の位置合わせを行
う。そして、基板に形成された感光性樹脂に対して実際
に重ね合わせ露光・現像を行いパターンを形成する。そ
の後、感光性樹脂を露光・現像したパターンの下地のパ
ターンに対する位置のずれをバーニア等を用いて目視に
て測定したり、重ね合わせ精度測定機によって測定する
必要がある。そして、かかるずれが最も小さくなるよう
なアラインメントマーク測定方式を選択する。
択するためには、即ち、露光装置に備えられたこれらの
アラインメントマーク測定方式を最適化するためには、
通常、各種のアラインメントマーク測定方式を用いてア
ラインメントマークを測定して基板の位置合わせを行
う。そして、基板に形成された感光性樹脂に対して実際
に重ね合わせ露光・現像を行いパターンを形成する。そ
の後、感光性樹脂を露光・現像したパターンの下地のパ
ターンに対する位置のずれをバーニア等を用いて目視に
て測定したり、重ね合わせ精度測定機によって測定する
必要がある。そして、かかるずれが最も小さくなるよう
なアラインメントマーク測定方式を選択する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】先に説明した、重ね合
わせ精度測定機の精度の基準である測定再現性（３σ）
及びＴＩＳは、表面荒れや段差等を有する実際の半導体
素子に重ね合わせ精度測定機を適用した場合の測定誤差
全てを包含しているわけではない。
わせ精度測定機の精度の基準である測定再現性（３σ）
及びＴＩＳは、表面荒れや段差等を有する実際の半導体
素子に重ね合わせ精度測定機を適用した場合の測定誤差
全てを包含しているわけではない。
【００１７】即ち、重ね合わせ精度測定機が包含する測
定誤差を最小にするために、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化する方法は知られていない。
定誤差を最小にするために、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化する方法は知られていない。
【００１８】また、エッチング後の半導体素子における
半導体素子構成要素相互の真の重ね合わせずれ量と、エ
ッチング前の半導体素子における半導体素子構成要素相
互の重ね合わせずれ量の相関がとれるように、重ね合わ
せ精度測定機の測定条件を最適化する方法も知られてい
ない。
半導体素子構成要素相互の真の重ね合わせずれ量と、エ
ッチング前の半導体素子における半導体素子構成要素相
互の重ね合わせずれ量の相関がとれるように、重ね合わ
せ精度測定機の測定条件を最適化する方法も知られてい
ない。
【００１９】特に、エッチング前の半導体素子における
半導体素子構成要素相互の重ね合わせずれ量の測定は、
重ね合わせ精度測定機によって得られる半導体素子構成
要素の像が一般に余り鮮明ではなく、誤差が生じ易い。
従って、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差を出
来る限り小さくすることは、従来、極めて困難であっ
た。
半導体素子構成要素相互の重ね合わせずれ量の測定は、
重ね合わせ精度測定機によって得られる半導体素子構成
要素の像が一般に余り鮮明ではなく、誤差が生じ易い。
従って、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差を出
来る限り小さくすることは、従来、極めて困難であっ
た。
【００２０】更に、図２１にて説明したように、例えば
アルミニウム薄膜層１０６のカバレッジの非対称性に起
因したエッチング前後で重ね合わせずれ量の値が異なる
ことを考慮した上で、重ね合わせ精度測定機の測定条件
を最適化する方法も知られていない。
アルミニウム薄膜層１０６のカバレッジの非対称性に起
因したエッチング前後で重ね合わせずれ量の値が異なる
ことを考慮した上で、重ね合わせ精度測定機の測定条件
を最適化する方法も知られていない。
【００２１】ステップ・アンド・リピート方式の露光装
置においては、複数のアラインメントマーク測定方式か
ら最適な測定方式を選択する、即ち、アラインメントマ
ーク測定方式を最適化する必要がある。アラインメント
マーク測定方式が複数種のハードウエアから構成されて
いる場合、各ハードウエア毎に、重ね合わせ露光を行っ
たアラインメント評価用基板を作製する必要がある。ま
た、アラインメントマーク測定方式が１つのハードウエ
アに対して備えられた複数種の解析アルゴリズムから構
成されている場合、更に、各解析アルゴリズム毎に、重
ね合わせ露光を行ったアラインメント評価用基板を作製
する必要がある。そして、かかるアラインメント評価用
基板における感光性樹脂を露光・現像したパターンの下
地のパターンに対する位置のずれの測定を行い、最もず
れの少ないアラインメントマーク測定方式を選択する。
置においては、複数のアラインメントマーク測定方式か
ら最適な測定方式を選択する、即ち、アラインメントマ
ーク測定方式を最適化する必要がある。アラインメント
マーク測定方式が複数種のハードウエアから構成されて
いる場合、各ハードウエア毎に、重ね合わせ露光を行っ
たアラインメント評価用基板を作製する必要がある。ま
た、アラインメントマーク測定方式が１つのハードウエ
アに対して備えられた複数種の解析アルゴリズムから構
成されている場合、更に、各解析アルゴリズム毎に、重
ね合わせ露光を行ったアラインメント評価用基板を作製
する必要がある。そして、かかるアラインメント評価用
基板における感光性樹脂を露光・現像したパターンの下
地のパターンに対する位置のずれの測定を行い、最もず
れの少ないアラインメントマーク測定方式を選択する。
【００２２】更に、或るアラインメントマーク測定方式
に最も適したアラインメントマークの形状はどのような
形状であるかを決定するために、種々の形状を有するア
ラインメントマークを基板上に作製する必要がある。
に最も適したアラインメントマークの形状はどのような
形状であるかを決定するために、種々の形状を有するア
ラインメントマークを基板上に作製する必要がある。
【００２３】従って、例えば、アラインメントマーク測
定方式が、複数種のハードウエアから構成され、更に、
１つのハードウエアに対して備えられた複数種の解析ア
ルゴリズムから構成されている場合、最適なアラインメ
ントマーク測定方式あるいはアラインメントマークの最
適形状を選択するために、多数の条件にて多数のアライ
ンメント評価用基板を作製しなければならないという問
題がある。
定方式が、複数種のハードウエアから構成され、更に、
１つのハードウエアに対して備えられた複数種の解析ア
ルゴリズムから構成されている場合、最適なアラインメ
ントマーク測定方式あるいはアラインメントマークの最
適形状を選択するために、多数の条件にて多数のアライ
ンメント評価用基板を作製しなければならないという問
題がある。
【００２４】また、先に説明したように、層間絶縁層の
段差部に起因したアルミニウム薄膜層の非対称性によっ
て、エッチング前後における重ね合わせずれ量の値が異
なる。デバイス設計上の観点からは、エッチング後の重
ね合わせずれ量の値が真の重ね合わせずれ量である。従
って、このようにエッチング前後における重ね合わせず
れ量の値が異なる場合、アラインメントマーク測定方式
が、複数種のハードウエアから構成され、更に、１つの
ハードウエアに対して備えられた複数種の解析アルゴリ
ズムから構成されている場合、多数のアラインメント評
価用基板を作製した後、アラインメント評価用基板上に
形成されたパターンのアラインメントマークに対するず
れの測定を行う。その後、エッチングを行い、その後、
アラインメント評価用サンプルの真の重ね合わせずれ量
を重ね合わせ精度測定機によって測定する必要がある。
段差部に起因したアルミニウム薄膜層の非対称性によっ
て、エッチング前後における重ね合わせずれ量の値が異
なる。デバイス設計上の観点からは、エッチング後の重
ね合わせずれ量の値が真の重ね合わせずれ量である。従
って、このようにエッチング前後における重ね合わせず
れ量の値が異なる場合、アラインメントマーク測定方式
が、複数種のハードウエアから構成され、更に、１つの
ハードウエアに対して備えられた複数種の解析アルゴリ
ズムから構成されている場合、多数のアラインメント評
価用基板を作製した後、アラインメント評価用基板上に
形成されたパターンのアラインメントマークに対するず
れの測定を行う。その後、エッチングを行い、その後、
アラインメント評価用サンプルの真の重ね合わせずれ量
を重ね合わせ精度測定機によって測定する必要がある。
【００２５】従って、多数の条件にて多数のアラインメ
ント評価用基板を作製し、エッチングした後、重ね合わ
せずれ量の測定を行わなければならず、多数の基板及び
工数を必要とするという問題がある。しかも、エッチン
グ後の重ね合わせずれ量の測定には、アラインメント測
定方式が最適化されていないことによって発生する測定
誤差及び重ね合わせ精度測定機に起因した測定誤差が含
まれ、これらを峻別することは極めて困難である。
ント評価用基板を作製し、エッチングした後、重ね合わ
せずれ量の測定を行わなければならず、多数の基板及び
工数を必要とするという問題がある。しかも、エッチン
グ後の重ね合わせずれ量の測定には、アラインメント測
定方式が最適化されていないことによって発生する測定
誤差及び重ね合わせ精度測定機に起因した測定誤差が含
まれ、これらを峻別することは極めて困難である。
【００２６】従って、本発明の第１の目的は、重ね合わ
せ精度測定機が包含する重ね合わせ測定誤差を最小にす
るために、真の重ね合わせずれ量を測定することなく
（即ち、エッチング前の測定のみで）、重ね合わせ精度
測定機の測定条件を最適化する方法を提供することにあ
る。
せ精度測定機が包含する重ね合わせ測定誤差を最小にす
るために、真の重ね合わせずれ量を測定することなく
（即ち、エッチング前の測定のみで）、重ね合わせ精度
測定機の測定条件を最適化する方法を提供することにあ
る。
【００２７】更に、本発明の第２の目的は、エッチング
後の半導体素子における半導体素子構成要素相互の真の
重ね合わせずれ量と、エッチング前の半導体素子におけ
る半導体素子構成要素相互の測定された重ね合わせずれ
量との相関がとれるように、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化する方法を提供することにある。
後の半導体素子における半導体素子構成要素相互の真の
重ね合わせずれ量と、エッチング前の半導体素子におけ
る半導体素子構成要素相互の測定された重ね合わせずれ
量との相関がとれるように、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化する方法を提供することにある。
【００２８】更に、本発明の第３の目的は、アラインメ
ントマーク測定方式の最適化に要する基板及び工数を少
なくすることができ、しかもエッチングすることなく、
アラインメントマーク形状あるいはアラインメントマー
ク測定方式を最適化し得る方法を提供することにある。
ントマーク測定方式の最適化に要する基板及び工数を少
なくすることができ、しかもエッチングすることなく、
アラインメントマーク形状あるいはアラインメントマー
ク測定方式を最適化し得る方法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】上記の第１の目的は、以
下の特徴を有する、基板上に形成された複数の第１の重
ね合わせずれ測定用パターンと第２の重ね合わせずれ測
定用パターンとの間の重ね合わせずれ量を重ね合わせ精
度測定機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測
定結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適
化する方法により達成され得る。即ち、本発明の重ね合
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第１の態様
は、（イ）第１の中央測定マークと、この第１の中央測
定マークの周辺に配置された複数の第１の周辺測定マー
クとから成る第１の重ね合わせずれ測定用パターンを基
板上に複数形成する工程と、（ロ）第２の中央測定マー
クと、該第２の中央測定マークの周辺に配置された複数
の第２の周辺測定マークとから成り、第１の中央測定マ
ークと第１の周辺測定マークとの相対的な位置関係が第
２の中央測定マークと第２の周辺測定マークとの相対的
な位置関係と設計上等しい、第２の重ね合わせずれ測定
用パターンを、第２の中央測定マークが前記第１の中央
測定マークの概ね中央部分に形成され、且つ、複数の第
２の周辺測定マークが前記複数の第１の周辺測定マーク
の概ね中央部分に形成されるように、基板上に複数形成
する工程と、（ハ）第１の重ね合わせずれ測定用パター
ン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パタ
ーンの各々において、重ね合わせ精度測定機によって、
第１の中央測定マークと第２の中央測定マークとの間の
中央測定マーク重ね合わせずれ量を測定し、第１の周辺
測定マークとこれに対応する第２の周辺測定マークとの
間の周辺測定マーク重ね合わせずれ量を測定する重ね合
わせずれ量測定工程と、（ニ）第１の重ね合わせずれ測
定用パターン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ
測定用パターンの各々において、各周辺測定マーク重ね
合わせずれ量から、中央測定マーク重ね合わせずれ量を
減じて、重ね合わせずれ量差分を求める工程、から成
り、重ね合わせずれ量差分のばらつきが最小となるよう
に、重ね合わせ精度測定機の測定条件を調整することを
特徴とする。
下の特徴を有する、基板上に形成された複数の第１の重
ね合わせずれ測定用パターンと第２の重ね合わせずれ測
定用パターンとの間の重ね合わせずれ量を重ね合わせ精
度測定機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測
定結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適
化する方法により達成され得る。即ち、本発明の重ね合
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第１の態様
は、（イ）第１の中央測定マークと、この第１の中央測
定マークの周辺に配置された複数の第１の周辺測定マー
クとから成る第１の重ね合わせずれ測定用パターンを基
板上に複数形成する工程と、（ロ）第２の中央測定マー
クと、該第２の中央測定マークの周辺に配置された複数
の第２の周辺測定マークとから成り、第１の中央測定マ
ークと第１の周辺測定マークとの相対的な位置関係が第
２の中央測定マークと第２の周辺測定マークとの相対的
な位置関係と設計上等しい、第２の重ね合わせずれ測定
用パターンを、第２の中央測定マークが前記第１の中央
測定マークの概ね中央部分に形成され、且つ、複数の第
２の周辺測定マークが前記複数の第１の周辺測定マーク
の概ね中央部分に形成されるように、基板上に複数形成
する工程と、（ハ）第１の重ね合わせずれ測定用パター
ン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パタ
ーンの各々において、重ね合わせ精度測定機によって、
第１の中央測定マークと第２の中央測定マークとの間の
中央測定マーク重ね合わせずれ量を測定し、第１の周辺
測定マークとこれに対応する第２の周辺測定マークとの
間の周辺測定マーク重ね合わせずれ量を測定する重ね合
わせずれ量測定工程と、（ニ）第１の重ね合わせずれ測
定用パターン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ
測定用パターンの各々において、各周辺測定マーク重ね
合わせずれ量から、中央測定マーク重ね合わせずれ量を
減じて、重ね合わせずれ量差分を求める工程、から成
り、重ね合わせずれ量差分のばらつきが最小となるよう
に、重ね合わせ精度測定機の測定条件を調整することを
特徴とする。
【００３０】本発明の重ね合わせ精度測定機の測定条件
の最適化方法の第１の態様においては、前記（イ）の第
１の重ね合わせずれ測定用パターンを基板上に複数形成
する工程は、半導体基板上にＣＶＤ法、酸化法、スパッ
タ法等によって形成されたＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリシリ
コン、ＷＳｉ、Ｗ、アルミニウム等から成る層の上にレ
ジスト層を形成し、リソグラフィ法及びエッチング法に
基づき該層に第１の重ね合わせずれ測定用パターンを複
数形成する工程から成り、前記（ロ）の第２の重ね合わ
せずれ測定用パターンを基板上に複数形成する工程は、
複数の第１の重ね合わせずれ測定用パターンが形成され
た半導体基板上にレジスト層を形成し、リソグラフィ法
によって該レジスト層に第２の重ね合わせずれ測定用パ
ターンを複数形成する工程から成ることが望ましい。
の最適化方法の第１の態様においては、前記（イ）の第
１の重ね合わせずれ測定用パターンを基板上に複数形成
する工程は、半導体基板上にＣＶＤ法、酸化法、スパッ
タ法等によって形成されたＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリシリ
コン、ＷＳｉ、Ｗ、アルミニウム等から成る層の上にレ
ジスト層を形成し、リソグラフィ法及びエッチング法に
基づき該層に第１の重ね合わせずれ測定用パターンを複
数形成する工程から成り、前記（ロ）の第２の重ね合わ
せずれ測定用パターンを基板上に複数形成する工程は、
複数の第１の重ね合わせずれ測定用パターンが形成され
た半導体基板上にレジスト層を形成し、リソグラフィ法
によって該レジスト層に第２の重ね合わせずれ測定用パ
ターンを複数形成する工程から成ることが望ましい。
【００３１】上記の第２の目的は、以下の特徴を有す
る、基板上に重ね合わせずれ測定用パターン領域を形成
し、この重ね合わせずれ測定用パターン領域に形成され
た測定マークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度測定
機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定結果
に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化する
方法により達成される。即ち、本発明の重ね合わせ精度
測定機の測定条件の最適化方法の第２の態様は、（イ）
基板上に複数の第１の測定マークを有する重ね合わせず
れ測定用パターン領域を形成する工程と、（ロ）重ね合
わせずれ測定用パターン領域上に薄膜層を形成する工程
と、（ハ）それぞれの第１の測定マークの上方の薄膜層
上に、レジスト材から成り、複数の第１の測定マーク間
の相対的な位置関係に設計上等しい、第２の測定マーク
を形成する工程と、（ニ）重ね合わせ精度測定機の各種
測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用パターン領域
の第１の測定マークの形状の影響を受けて形成された薄
膜層の形状と、該第１の測定マークに対応する第２の測
定マークとの間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る工程
と、（ホ）第２の測定マークをマスクとして用いて薄膜
層をエッチングし、薄膜層から第３の測定マークを形成
する工程と、（ヘ）第３の測定マークと、該第３の測定
マークに対応する第１の測定マークとの間の第２の重ね
合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によって測定す
る工程と、（ト）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件
に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の
重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差
分を求める工程、から成り、かかる重ね合わせずれ量差
分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定
条件を選択することを特徴とする。
る、基板上に重ね合わせずれ測定用パターン領域を形成
し、この重ね合わせずれ測定用パターン領域に形成され
た測定マークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度測定
機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定結果
に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化する
方法により達成される。即ち、本発明の重ね合わせ精度
測定機の測定条件の最適化方法の第２の態様は、（イ）
基板上に複数の第１の測定マークを有する重ね合わせず
れ測定用パターン領域を形成する工程と、（ロ）重ね合
わせずれ測定用パターン領域上に薄膜層を形成する工程
と、（ハ）それぞれの第１の測定マークの上方の薄膜層
上に、レジスト材から成り、複数の第１の測定マーク間
の相対的な位置関係に設計上等しい、第２の測定マーク
を形成する工程と、（ニ）重ね合わせ精度測定機の各種
測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用パターン領域
の第１の測定マークの形状の影響を受けて形成された薄
膜層の形状と、該第１の測定マークに対応する第２の測
定マークとの間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る工程
と、（ホ）第２の測定マークをマスクとして用いて薄膜
層をエッチングし、薄膜層から第３の測定マークを形成
する工程と、（ヘ）第３の測定マークと、該第３の測定
マークに対応する第１の測定マークとの間の第２の重ね
合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によって測定す
る工程と、（ト）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件
に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の
重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差
分を求める工程、から成り、かかる重ね合わせずれ量差
分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定
条件を選択することを特徴とする。
【００３２】あるいは又、上記の第２の目的は、以下の
特徴を有する、基板上に重ね合わせずれ測定用パターン
領域を形成し、かかるパターン領域に形成された測定マ
ークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度測定機によっ
て測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定結果に基づき
重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化する方法によ
り達成される。即ち、本発明の重ね合わせ精度測定機の
測定条件の最適化方法の第３の態様は、（イ）複数の第
１の測定マークと、各第１の測定マークに隣接した第２
の測定マークとを有する重ね合わせずれ測定用パターン
領域を基板上に複数形成する工程と、（ロ）重ね合わせ
ずれ測定用パターン領域上に薄膜層を形成する工程と、
（ハ）第１の測定マーク上の薄膜層を選択的に除去し、
第２の測定マーク上の薄膜層を残す工程と、（ニ）各第
１の測定マークに対して相対的な位置関係が設計上等し
い第３の測定マークを各第１の測定マークに対応して形
成し、且つ、各第２の測定マークに対して相対的な位置
関係が設計上等しい第４の測定マークを各第２の測定マ
ークの上方の薄膜層上に形成する工程と、（ホ）重ね合
わせ精度測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせず
れ測定用パターン領域の第２の測定マークの形状の影響
を受けて形成された薄膜層の形状と、第４の測定マーク
との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機に
よって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に
対応した第１の重ね合わせずれ量を得る工程と、併せ
て、重ね合わせ精度測定機の測定条件を一定として、重
ね合わせずれ測定用パターン領域の第１の測定マーク
と、第３の測定マークとの間の重ね合わせずれ量を、重
ね合わせ精度測定機によって測定し、重ね合わせ精度測
定機の一定の測定条件に対応した第２の重ね合わせずれ
量を得る工程と、（ヘ）重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する
第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせず
れ量差分を求める工程、から成り、かかる重ね合わせず
れ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機
の測定条件を選択することを特徴とする。
特徴を有する、基板上に重ね合わせずれ測定用パターン
領域を形成し、かかるパターン領域に形成された測定マ
ークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度測定機によっ
て測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定結果に基づき
重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化する方法によ
り達成される。即ち、本発明の重ね合わせ精度測定機の
測定条件の最適化方法の第３の態様は、（イ）複数の第
１の測定マークと、各第１の測定マークに隣接した第２
の測定マークとを有する重ね合わせずれ測定用パターン
領域を基板上に複数形成する工程と、（ロ）重ね合わせ
ずれ測定用パターン領域上に薄膜層を形成する工程と、
（ハ）第１の測定マーク上の薄膜層を選択的に除去し、
第２の測定マーク上の薄膜層を残す工程と、（ニ）各第
１の測定マークに対して相対的な位置関係が設計上等し
い第３の測定マークを各第１の測定マークに対応して形
成し、且つ、各第２の測定マークに対して相対的な位置
関係が設計上等しい第４の測定マークを各第２の測定マ
ークの上方の薄膜層上に形成する工程と、（ホ）重ね合
わせ精度測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせず
れ測定用パターン領域の第２の測定マークの形状の影響
を受けて形成された薄膜層の形状と、第４の測定マーク
との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機に
よって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に
対応した第１の重ね合わせずれ量を得る工程と、併せ
て、重ね合わせ精度測定機の測定条件を一定として、重
ね合わせずれ測定用パターン領域の第１の測定マーク
と、第３の測定マークとの間の重ね合わせずれ量を、重
ね合わせ精度測定機によって測定し、重ね合わせ精度測
定機の一定の測定条件に対応した第２の重ね合わせずれ
量を得る工程と、（ヘ）重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する
第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせず
れ量差分を求める工程、から成り、かかる重ね合わせず
れ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機
の測定条件を選択することを特徴とする。
【００３３】上記の第３の目的は、以下の特徴を有す
る、基板上に複数のアラインメントマークを有するダイ
を複数形成し、かかるダイに形成されたアラインメント
マークの位置座標を露光装置が備えているアラインメン
トマーク測定方式によって測定し、アラインメントマー
ク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク
測定方式を最適化する方法により達成される。即ち、本
発明のアラインメントマーク形状あるいは露光装置にお
けるアラインメントマーク測定方式を最適化する方法
は、（イ）各ダイにおけるアラインメントマークの各々
の設計上の相対的な位置関係を等しくして、基板上に複
数のアラインメントマークを有するダイを複数形成した
後、かかる基板表面に感光性樹脂を塗布する工程と、
（ロ）各アラインメントマークの位置を、露光装置が備
えているアラインメントマーク測定方式によって測定
し、位置座標（Ｘm，Ｙm）を求める工程と、（ハ）各ダ
イにおいて、複数のアラインメントマークの内の１つを
基準点とし、あるいは又、ダイ内の全てのアラインメン
トの位置座標の平均値を基準点として、かかる基準点の
位置座標（Ｘm-0，Ｙm-0）に対する他の各アラインメン
トマークの相対的な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-r）を、位置
座標（Ｘm，Ｙm）から求める工程と、（ニ）各ダイにお
いて、基準点に対する他の各アラインメントマークの設
計上の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を計算によっ
て求め、かかる位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）と、前記
（ハ）の工程で求めた各アラインメントマークの相対的
な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-r）との間の差である相対的な
位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）を求める工程、から成り、か
かる位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）の複数のダイの間でのば
らつきが最小となるアラインメントマークあるいはアラ
インメントマーク測定方式を選択することを特徴とす
る。
る、基板上に複数のアラインメントマークを有するダイ
を複数形成し、かかるダイに形成されたアラインメント
マークの位置座標を露光装置が備えているアラインメン
トマーク測定方式によって測定し、アラインメントマー
ク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマーク
測定方式を最適化する方法により達成される。即ち、本
発明のアラインメントマーク形状あるいは露光装置にお
けるアラインメントマーク測定方式を最適化する方法
は、（イ）各ダイにおけるアラインメントマークの各々
の設計上の相対的な位置関係を等しくして、基板上に複
数のアラインメントマークを有するダイを複数形成した
後、かかる基板表面に感光性樹脂を塗布する工程と、
（ロ）各アラインメントマークの位置を、露光装置が備
えているアラインメントマーク測定方式によって測定
し、位置座標（Ｘm，Ｙm）を求める工程と、（ハ）各ダ
イにおいて、複数のアラインメントマークの内の１つを
基準点とし、あるいは又、ダイ内の全てのアラインメン
トの位置座標の平均値を基準点として、かかる基準点の
位置座標（Ｘm-0，Ｙm-0）に対する他の各アラインメン
トマークの相対的な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-r）を、位置
座標（Ｘm，Ｙm）から求める工程と、（ニ）各ダイにお
いて、基準点に対する他の各アラインメントマークの設
計上の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を計算によっ
て求め、かかる位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）と、前記
（ハ）の工程で求めた各アラインメントマークの相対的
な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-r）との間の差である相対的な
位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）を求める工程、から成り、か
かる位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）の複数のダイの間でのば
らつきが最小となるアラインメントマークあるいはアラ
インメントマーク測定方式を選択することを特徴とす
る。
【００３４】
【作用】本発明の重ね合わせ精度測定機の測定条件の最
適化方法の第１の態様においては、周辺測定マークの各
々において、中央測定マークとの重ね合わせずれ量差分
を求める。第１の重ね合わせずれ測定用パターン及びそ
れに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パターン内に
おいては、それぞれの相対的な位置関係が等しくなるよ
うに測定マークの位置を設計してあるので、重ね合わせ
ずれ量差分は概ね一定であると考えられる。
適化方法の第１の態様においては、周辺測定マークの各
々において、中央測定マークとの重ね合わせずれ量差分
を求める。第１の重ね合わせずれ測定用パターン及びそ
れに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パターン内に
おいては、それぞれの相対的な位置関係が等しくなるよ
うに測定マークの位置を設計してあるので、重ね合わせ
ずれ量差分は概ね一定であると考えられる。
【００３５】従って、或る第１の重ね合わせずれ測定用
パターン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定
用パターンにおいて、周辺測定マークの各々の中央測定
マークに対する重ね合わせずれ量差分のばらつきを複数
の中央測定マークと複数の周辺測定マークの組み合わせ
から求めることによって、重ね合わせずれが生じる原因
の内、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以外の
原因を相殺することができる。こうして、重ね合わせず
れ量差分のばらつきは、重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差に対応する。それ故、重ね合わせずれ量差分
のばらつきが最小となるように、重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整すれば、真の重ね合わせずれ量を測定
することなく（即ち、エッチング前の測定のみで）、重
ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化することができ
る。
パターン及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定
用パターンにおいて、周辺測定マークの各々の中央測定
マークに対する重ね合わせずれ量差分のばらつきを複数
の中央測定マークと複数の周辺測定マークの組み合わせ
から求めることによって、重ね合わせずれが生じる原因
の内、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以外の
原因を相殺することができる。こうして、重ね合わせず
れ量差分のばらつきは、重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差に対応する。それ故、重ね合わせずれ量差分
のばらつきが最小となるように、重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整すれば、真の重ね合わせずれ量を測定
することなく（即ち、エッチング前の測定のみで）、重
ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化することができ
る。
【００３６】本発明の重ね合わせ精度測定機の測定条件
の最適化方法の第２の態様においては、エッチング前後
の重ね合わせずれ量の測定を行う。エッチング前の第１
の重ね合わせずれ量とエッチング後の第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する重ね
合わせ測定誤差に起因し、更には、重ね合わせずれ測定
用パターン領域の第１の測定マークの影響を受けて形成
された薄膜層の形状の非対称性等にも起因する。しかし
ながら、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以外
の要因は、１組の重ね合わせずれ測定用パターンが存在
する微小領域内においては、複数点測定した場合のエッ
チング前後の重ね合わせずれ量差分のばらつきに殆ど寄
与しない。また、第３の測定マークと第１の測定マーク
との間の第２の重ね合わせずれ量に対する重ね合わせ精
度測定機の重ね合わせ測定誤差は小さい。
の最適化方法の第２の態様においては、エッチング前後
の重ね合わせずれ量の測定を行う。エッチング前の第１
の重ね合わせずれ量とエッチング後の第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する重ね
合わせ測定誤差に起因し、更には、重ね合わせずれ測定
用パターン領域の第１の測定マークの影響を受けて形成
された薄膜層の形状の非対称性等にも起因する。しかし
ながら、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以外
の要因は、１組の重ね合わせずれ測定用パターンが存在
する微小領域内においては、複数点測定した場合のエッ
チング前後の重ね合わせずれ量差分のばらつきに殆ど寄
与しない。また、第３の測定マークと第１の測定マーク
との間の第２の重ね合わせずれ量に対する重ね合わせ精
度測定機の重ね合わせ測定誤差は小さい。
【００３７】従って、第１の重ね合わせずれ量と、対応
する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わ
せずれ量差分は、専ら、第１の重ね合わせずれ量の測定
時の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に起因す
る。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に対
応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の重ね
合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差分の
ばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
が、最適測定条件となる。
する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わ
せずれ量差分は、専ら、第１の重ね合わせずれ量の測定
時の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に起因す
る。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に対
応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の重ね
合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差分の
ばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
が、最適測定条件となる。
【００３８】本発明の重ね合わせ精度測定機の測定条件
の最適化方法の第３の態様においては、隣接した測定マ
ークから重ね合わせずれ量差分を求める。隣接した測定
マークの一方においては薄膜層が選択的に除去（即ち、
エッチング）されている。また、隣接した測定マークの
他方においては薄膜層は残されている。薄膜層のカバレ
ッジの非対称性の他にも、エッチング前後における重ね
合わせずれ量に相違を与える因子として、エッチングの
際のイオン入射角、レジスト層のテーパーの非対称性等
を挙げることができる。しかしながら、基板上の近接し
た領域間では、重ね合わせずれ量の相違に対するこれら
の因子の寄与は小さい。即ち、薄膜層が選択的に除去さ
れた重ね合わせずれ測定用パターン領域から得られた第
２の重ね合わせずれ量と、薄膜層が除去されていない重
ね合わせずれ測定用パターン領域においてもしも第４の
測定マークをエッチングレジストとして薄膜層をエッチ
ングしたとき得られるエッチング後の薄膜層と第２の測
定マークとの間の重ね合わせずれ量との間には、微小な
差異はあるものの、これらの２つの重ね合わせずれ量の
間には良い相関性があると考えてよい。
の最適化方法の第３の態様においては、隣接した測定マ
ークから重ね合わせずれ量差分を求める。隣接した測定
マークの一方においては薄膜層が選択的に除去（即ち、
エッチング）されている。また、隣接した測定マークの
他方においては薄膜層は残されている。薄膜層のカバレ
ッジの非対称性の他にも、エッチング前後における重ね
合わせずれ量に相違を与える因子として、エッチングの
際のイオン入射角、レジスト層のテーパーの非対称性等
を挙げることができる。しかしながら、基板上の近接し
た領域間では、重ね合わせずれ量の相違に対するこれら
の因子の寄与は小さい。即ち、薄膜層が選択的に除去さ
れた重ね合わせずれ測定用パターン領域から得られた第
２の重ね合わせずれ量と、薄膜層が除去されていない重
ね合わせずれ測定用パターン領域においてもしも第４の
測定マークをエッチングレジストとして薄膜層をエッチ
ングしたとき得られるエッチング後の薄膜層と第２の測
定マークとの間の重ね合わせずれ量との間には、微小な
差異はあるものの、これらの２つの重ね合わせずれ量の
間には良い相関性があると考えてよい。
【００３９】（ヘ）重ね合わせ精度測定機の各種測定条
件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２
の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量
差分を求める工程、従って、第１の重ね合わせずれ量
と、対応する第２の重ね合わせずれ量との間の差である
重ね合わせずれ量差分の殆どは、専ら、第１の重ね合わ
せずれ量の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に
起因すると考えられる。それ故、重ね合わせ精度測定機
の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、
対応する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね
合わせずれ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精
度測定機の測定条件が、最適測定条件となる。
件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２
の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせずれ量
差分を求める工程、従って、第１の重ね合わせずれ量
と、対応する第２の重ね合わせずれ量との間の差である
重ね合わせずれ量差分の殆どは、専ら、第１の重ね合わ
せずれ量の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に
起因すると考えられる。それ故、重ね合わせ精度測定機
の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、
対応する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね
合わせずれ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精
度測定機の測定条件が、最適測定条件となる。
【００４０】本発明の露光装置におけるアラインメント
マーク形状あるいはアラインメントマーク測定方式の最
適化方法においては、位置座標（Ｘm，Ｙm）から求めた
各アラインメントマークの基準点に対する相対的な位置
座標（Ｘm-r，Ｙm-r）と、基準点に対する各アラインメ
ントマークの設計上の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-
r）との間の差である相対的な位置座標差（ΔＸ，Δ
Ｙ）を求め、かかる位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）の複数ダ
イ間でのばらつきが最小となるアラインメントマークあ
るいはアラインメントマーク測定方式を選択する。
マーク形状あるいはアラインメントマーク測定方式の最
適化方法においては、位置座標（Ｘm，Ｙm）から求めた
各アラインメントマークの基準点に対する相対的な位置
座標（Ｘm-r，Ｙm-r）と、基準点に対する各アラインメ
ントマークの設計上の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-
r）との間の差である相対的な位置座標差（ΔＸ，Δ
Ｙ）を求め、かかる位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）の複数ダ
イ間でのばらつきが最小となるアラインメントマークあ
るいはアラインメントマーク測定方式を選択する。
【００４１】１つのダイ内において、（Ｘm-r，Ｙm-r）
と（Ｘd-r，Ｙd-r）が異なる（即ちΔＸ、ΔＹが０にな
らない）要因として、露光装置のディストーション及び
露光装置のアラインメントマーク座標の測定誤差が挙げ
られる。また、その他の要因として、基板の熱伸縮やチ
ップローテーションを挙げることができる。これらの要
因の内、露光装置のディストーション、基板の熱伸縮及
びチップローテーションの各々は、ダイ内の位置が同じ
であれば、異なるダイ間でもほぼ同程度の値となる。従
って、位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）のばらつきを求めるこ
とによって、露光装置のディストーション、基板の熱伸
縮及びチップローテーションが位置座標差（ΔＸ，Δ
Ｙ）のそれぞれに与える影響を相殺することができる。
と（Ｘd-r，Ｙd-r）が異なる（即ちΔＸ、ΔＹが０にな
らない）要因として、露光装置のディストーション及び
露光装置のアラインメントマーク座標の測定誤差が挙げ
られる。また、その他の要因として、基板の熱伸縮やチ
ップローテーションを挙げることができる。これらの要
因の内、露光装置のディストーション、基板の熱伸縮及
びチップローテーションの各々は、ダイ内の位置が同じ
であれば、異なるダイ間でもほぼ同程度の値となる。従
って、位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）のばらつきを求めるこ
とによって、露光装置のディストーション、基板の熱伸
縮及びチップローテーションが位置座標差（ΔＸ，Δ
Ｙ）のそれぞれに与える影響を相殺することができる。
【００４２】即ち、位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）のばらつ
きは、専ら、露光装置のアラインメントマーク座標の測
定誤差に起因することになる。それ故、かかる位置座標
差（ΔＸ，ΔＹ）のばらつきが最小となるアラインメン
トマークあるいはアラインメントマーク測定方式を選択
することによって、アラインメントマーク形状あるいは
露光装置におけるアラインメントマーク測定方式の最適
化を図ることができる。
きは、専ら、露光装置のアラインメントマーク座標の測
定誤差に起因することになる。それ故、かかる位置座標
差（ΔＸ，ΔＹ）のばらつきが最小となるアラインメン
トマークあるいはアラインメントマーク測定方式を選択
することによって、アラインメントマーク形状あるいは
露光装置におけるアラインメントマーク測定方式の最適
化を図ることができる。
【００４３】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
明を説明する。
【００４４】（実施例１）実施例１は、本発明の重ね合
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第１の態様に
関する。実施例１の方法は、基板上に形成された複数の
第１の重ね合わせずれ測定用パターンと第２の重ね合わ
せずれ測定用パターンとの間の重ね合わせずれ量を重ね
合わせ精度測定機によって測定し、かかる重ね合わせず
れ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条
件を最適化する方法である。
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第１の態様に
関する。実施例１の方法は、基板上に形成された複数の
第１の重ね合わせずれ測定用パターンと第２の重ね合わ
せずれ測定用パターンとの間の重ね合わせずれ量を重ね
合わせ精度測定機によって測定し、かかる重ね合わせず
れ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条
件を最適化する方法である。
【００４５】［工程−１００］実施例１の方法において
は、先ず、第１の中央測定マーク１２と、この第１の中
央測定マーク１２の周辺に配置された複数の第１の周辺
測定マーク１４とから成る第１の重ね合わせずれ測定用
パターン１０を基板上に複数形成する。
は、先ず、第１の中央測定マーク１２と、この第１の中
央測定マーク１２の周辺に配置された複数の第１の周辺
測定マーク１４とから成る第１の重ね合わせずれ測定用
パターン１０を基板上に複数形成する。
【００４６】即ち、図１に模式的な平面図を示すよう
に、基板１の上に、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリシリコン、
ＷＳｉ、Ｗ、アルミニウム等から成る層をＣＶＤ法、酸
化法、スパッタ法等の方法にて形成し、リソグラフィ法
及びエッチング法で第１の重ね合わせずれ測定用パター
ン１０を基板上に複数（実施例１においては、１４カ
所）形成する。第１の重ね合わせずれ測定用パターン１
０の各々は、第１の中央測定マーク１２と、この第１の
中央測定マークの周辺に配置された複数（実施例１にお
いては、８カ所）の第１の周辺測定マーク１４とから成
る。尚、図１において、第１の重ね合わせずれ測定用パ
ターン１０の占める領域を破線で示した。第１の中央測
定マーク１２の形状と第１の周辺測定マーク１４の形状
は同じとした。第１の中央測定マーク１２及び第１の周
辺測定マーク１４の拡大した一部断面図を図２の（Ａ）
に、拡大した一部平面図を図２の（Ｂ）に示す。第１の
中央測定マーク１２及び第１の周辺測定マーク１４の形
状は任意であるが、実施例１においては、一辺２０μｍ
の正方形の開口部とした。第１の中央測定マーク１２及
び第１の周辺測定マーク１４の外形形状は任意である
が、実施例１においては、図示していないが、正方形と
した。また、第１の周辺測定マーク間の距離を２．５ｍ
ｍとした。
に、基板１の上に、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリシリコン、
ＷＳｉ、Ｗ、アルミニウム等から成る層をＣＶＤ法、酸
化法、スパッタ法等の方法にて形成し、リソグラフィ法
及びエッチング法で第１の重ね合わせずれ測定用パター
ン１０を基板上に複数（実施例１においては、１４カ
所）形成する。第１の重ね合わせずれ測定用パターン１
０の各々は、第１の中央測定マーク１２と、この第１の
中央測定マークの周辺に配置された複数（実施例１にお
いては、８カ所）の第１の周辺測定マーク１４とから成
る。尚、図１において、第１の重ね合わせずれ測定用パ
ターン１０の占める領域を破線で示した。第１の中央測
定マーク１２の形状と第１の周辺測定マーク１４の形状
は同じとした。第１の中央測定マーク１２及び第１の周
辺測定マーク１４の拡大した一部断面図を図２の（Ａ）
に、拡大した一部平面図を図２の（Ｂ）に示す。第１の
中央測定マーク１２及び第１の周辺測定マーク１４の形
状は任意であるが、実施例１においては、一辺２０μｍ
の正方形の開口部とした。第１の中央測定マーク１２及
び第１の周辺測定マーク１４の外形形状は任意である
が、実施例１においては、図示していないが、正方形と
した。また、第１の周辺測定マーク間の距離を２．５ｍ
ｍとした。
【００４７】［工程−１１０］次に、第２の中央測定マ
ーク２２と、この第２の中央測定マーク２２の周辺に配
置された複数の第２の周辺測定マーク２４とから成る第
２の重ね合わせずれ測定用パターン２０を、第２の中央
測定マーク２２が第１の中央測定マーク１２の概ね中央
部分に形成され、且つ、複数の第２の周辺測定マーク２
４が複数の第１の周辺測定マーク１４の概ね中央部分に
形成されるように、基板上に複数形成する。
ーク２２と、この第２の中央測定マーク２２の周辺に配
置された複数の第２の周辺測定マーク２４とから成る第
２の重ね合わせずれ測定用パターン２０を、第２の中央
測定マーク２２が第１の中央測定マーク１２の概ね中央
部分に形成され、且つ、複数の第２の周辺測定マーク２
４が複数の第１の周辺測定マーク１４の概ね中央部分に
形成されるように、基板上に複数形成する。
【００４８】尚、第１の中央測定マークと第１の周辺測
定マークの相対的な位置関係と、第２の中央測定マーク
と第２の周辺測定マークの相対的な位置関係とを、設計
上等しくする。実施例１では、１つの第１の重ね合わせ
ずれ測定用パターン１０を、ステッパを用いて１回の露
光ショットにて形成した。
定マークの相対的な位置関係と、第２の中央測定マーク
と第２の周辺測定マークの相対的な位置関係とを、設計
上等しくする。実施例１では、１つの第１の重ね合わせ
ずれ測定用パターン１０を、ステッパを用いて１回の露
光ショットにて形成した。
【００４９】即ち、図３に模式的な平面図を示すよう
に、全面に、レジスト材料から成る層を形成し、リソグ
ラフィ法で第２の重ね合わせずれ測定用パターン２０を
基板上に複数（実施例１においては、１４カ所）形成す
る。第２の重ね合わせずれ測定用パターン２０の各々
は、第２の中央測定マーク２２と、この第２の中央測定
マークの周辺に配置された複数（実施例１においては、
８カ所）の第２の周辺測定マーク２４とから成る。第２
の中央測定マーク２２の形状と第２の周辺測定マーク２
４の形状は同じである。実施例１においては、第２の中
央測定マーク２２は第１の中央測定マーク１２の概ね中
央に形成され、且つ、第２の周辺測定マーク２４は第１
の周辺測定マーク１４の概ね中央に形成されている。第
１の中央測定マーク１２及び第１の周辺測定マーク１
４、並びに第２の中央測定マーク２２及び第２の周辺測
定マーク２４の拡大した一部断面図を図４の（Ａ）に、
拡大した一部平面図を図４の（Ｂ）に示す。第２の中央
測定マーク２２及び第２の周辺測定マーク２４の形状は
任意であるが、実施例１においては、一辺１０μｍの正
方形の凸部形状とした。
に、全面に、レジスト材料から成る層を形成し、リソグ
ラフィ法で第２の重ね合わせずれ測定用パターン２０を
基板上に複数（実施例１においては、１４カ所）形成す
る。第２の重ね合わせずれ測定用パターン２０の各々
は、第２の中央測定マーク２２と、この第２の中央測定
マークの周辺に配置された複数（実施例１においては、
８カ所）の第２の周辺測定マーク２４とから成る。第２
の中央測定マーク２２の形状と第２の周辺測定マーク２
４の形状は同じである。実施例１においては、第２の中
央測定マーク２２は第１の中央測定マーク１２の概ね中
央に形成され、且つ、第２の周辺測定マーク２４は第１
の周辺測定マーク１４の概ね中央に形成されている。第
１の中央測定マーク１２及び第１の周辺測定マーク１
４、並びに第２の中央測定マーク２２及び第２の周辺測
定マーク２４の拡大した一部断面図を図４の（Ａ）に、
拡大した一部平面図を図４の（Ｂ）に示す。第２の中央
測定マーク２２及び第２の周辺測定マーク２４の形状は
任意であるが、実施例１においては、一辺１０μｍの正
方形の凸部形状とした。
【００５０】［工程−１２０］次に、第１の重ね合わせ
ずれ測定用パターン１０及びそれに対応する第２の重ね
合わせずれ測定用パターン２０の各々において、重ね合
わせ精度測定機によって、第１の中央測定マーク１２と
第２の中央測定マーク２２との間の中央測定マーク重ね
合わせずれ量を測定し、第１の周辺測定マーク１４とこ
れに対応する第２の周辺測定マーク２４との間の周辺測
定マーク重ね合わせずれ量を測定する。
ずれ測定用パターン１０及びそれに対応する第２の重ね
合わせずれ測定用パターン２０の各々において、重ね合
わせ精度測定機によって、第１の中央測定マーク１２と
第２の中央測定マーク２２との間の中央測定マーク重ね
合わせずれ量を測定し、第１の周辺測定マーク１４とこ
れに対応する第２の周辺測定マーク２４との間の周辺測
定マーク重ね合わせずれ量を測定する。
【００５１】ここで、Ｘ方向及びＹ方向の重ね合わせず
れ量とは、図４の（Ｂ）に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値に
基づき、 ΔＸ＝（Ａ−Ｂ）／２ ΔＹ＝（Ｃ−Ｄ）／２ で計算することができる。
れ量とは、図４の（Ｂ）に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値に
基づき、 ΔＸ＝（Ａ−Ｂ）／２ ΔＹ＝（Ｃ−Ｄ）／２ で計算することができる。
【００５２】具体的には、基板１を重ね合わせ精度測定
機のウエハステージ上に載置し、ウエハステージをＸＹ
方向に移動させ、対物レンズの焦点位置に測定マークを
位置させる。ＣＣＤカメラによって像のコントラスト差
を識別し、コントラスト差が生じた（Ｘ，Ｙ）座標に基
づき、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値を求める。
機のウエハステージ上に載置し、ウエハステージをＸＹ
方向に移動させ、対物レンズの焦点位置に測定マークを
位置させる。ＣＣＤカメラによって像のコントラスト差
を識別し、コントラスト差が生じた（Ｘ，Ｙ）座標に基
づき、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値を求める。
【００５３】かかるＸ方向及びＹ方向の重ね合わせずれ
量をベクトル的に示した図を、図５に示す。
量をベクトル的に示した図を、図５に示す。
【００５４】［工程−１３０］各測定マークにおける重
ね合わせずれ量を求めた後、第１の重ね合わせずれ測定
用パターン１０及びそれに対応する第２の重ね合わせず
れ測定用パターン２０の各々において、周辺測定マーク
重ね合わせずれ量（ΔＸS及びΔＹS）から、中央測定マ
ーク重ね合わせずれ量（ΔＸC及びΔＹC）を減じて、重
ね合わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）を
求める。
ね合わせずれ量を求めた後、第１の重ね合わせずれ測定
用パターン１０及びそれに対応する第２の重ね合わせず
れ測定用パターン２０の各々において、周辺測定マーク
重ね合わせずれ量（ΔＸS及びΔＹS）から、中央測定マ
ーク重ね合わせずれ量（ΔＸC及びΔＹC）を減じて、重
ね合わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）を
求める。
【００５５】図６に、かかるＸ方向及びＹ方向の重ね合
わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）をベク
トル的に合成し、更に、１４カ所の重ね合わせずれ測定
用パターンにおける周辺測定マークの各々において得ら
れた重ね合わせずれ量差分を纏めて図示する。
わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）をベク
トル的に合成し、更に、１４カ所の重ね合わせずれ測定
用パターンにおける周辺測定マークの各々において得ら
れた重ね合わせずれ量差分を纏めて図示する。
【００５６】或る第１の重ね合わせずれ測定用パターン
１０及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パ
ターン２０において、上記の重ね合わせずれ量差分が０
にならない原因は、（Ｘ）第１の重ね合わせずれ測定用
パターン１０の形成に用いられたステッパと、第２の重
ね合わせずれ測定用パターン２０の形成に用いられたス
テッパとの間におけるレンズのディストーション差があ
る、（Ｙ）半導体基板に熱伸縮が生じる、（Ｚ）半導体
基板が回転した状態でパターンが転写される（所謂チッ
プローテーションが発生する）、等が挙げられる。
１０及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用パ
ターン２０において、上記の重ね合わせずれ量差分が０
にならない原因は、（Ｘ）第１の重ね合わせずれ測定用
パターン１０の形成に用いられたステッパと、第２の重
ね合わせずれ測定用パターン２０の形成に用いられたス
テッパとの間におけるレンズのディストーション差があ
る、（Ｙ）半導体基板に熱伸縮が生じる、（Ｚ）半導体
基板が回転した状態でパターンが転写される（所謂チッ
プローテーションが発生する）、等が挙げられる。
【００５７】更に、重ね合わせ精度測定機に起因した、
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、光学方式においては、
（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、（ｂ）測定マ
ークを画像（例えば、明視野像、暗視野像、干渉像、散
乱像）として重ね合わせ精度測定機に取り込む場合の画
像取り込み方式、（ｃ）レンズの開口数、照明光の波長
帯域等の光学系の諸定数、（ｄ）光量の差、（ｅ）照明
光の光軸の垂直性歪み等の最適化が不十分なことによっ
ても発生する。
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、光学方式においては、
（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、（ｂ）測定マ
ークを画像（例えば、明視野像、暗視野像、干渉像、散
乱像）として重ね合わせ精度測定機に取り込む場合の画
像取り込み方式、（ｃ）レンズの開口数、照明光の波長
帯域等の光学系の諸定数、（ｄ）光量の差、（ｅ）照明
光の光軸の垂直性歪み等の最適化が不十分なことによっ
ても発生する。
【００５８】１つの第１の重ね合わせずれ測定用パター
ン１０及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用
パターン２０内においては、上記（Ｘ）〜（Ｚ）の影響
は概ね一定であると考えられる。従って、重ね合わせず
れ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）のばらつきを
求めれば、上記（Ｘ）〜（Ｚ）の影響が相殺され、結
局、重ね合わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−Δ
ＹC）のばらつきは、重ね合わせ精度測定機が包含する
重ね合わせ測定誤差に対応する。
ン１０及びそれに対応する第２の重ね合わせずれ測定用
パターン２０内においては、上記（Ｘ）〜（Ｚ）の影響
は概ね一定であると考えられる。従って、重ね合わせず
れ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−ΔＹC）のばらつきを
求めれば、上記（Ｘ）〜（Ｚ）の影響が相殺され、結
局、重ね合わせずれ量差分（ΔＸS−ΔＸC，ΔＹS−Δ
ＹC）のばらつきは、重ね合わせ精度測定機が包含する
重ね合わせ測定誤差に対応する。
【００５９】［工程−１４０］次いで、重ね合わせずれ
量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小となるよう
に、上記（ａ）〜（ｅ）に述べた重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整する。重ね合わせずれ量差分のばらつ
き（３σXa，３σYa）は、周辺測定マーク（実施例１に
おいては、８カ所、データ数は１４点／１カ所）の各々
におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合わせずれ量差分のば
らつき（３σX，３σY）を求め、これらのＸ方向及びＹ
方向における８つの重ね合わせずれ量差分のばらつき
（３σX，３σY）の平均（３σXa，３σYa）を求めるこ
とによって、得ることができる。
量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小となるよう
に、上記（ａ）〜（ｅ）に述べた重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整する。重ね合わせずれ量差分のばらつ
き（３σXa，３σYa）は、周辺測定マーク（実施例１に
おいては、８カ所、データ数は１４点／１カ所）の各々
におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合わせずれ量差分のば
らつき（３σX，３σY）を求め、これらのＸ方向及びＹ
方向における８つの重ね合わせずれ量差分のばらつき
（３σX，３σY）の平均（３σXa，３σYa）を求めるこ
とによって、得ることができる。
【００６０】具体的には、重ね合わせ精度測定機の焦点
位置、画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及
び光量を変えた、ＲＵＮ−１〜ＲＵＮ−４の試験を［工
程−１００］〜［工程−１４０］に基づいて行った。試
験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１ ０．０５７ ０．０６０ ＲＵＮ−２ ０．０８５ ０．０７８ ＲＵＮ−３ ０．０２０ ０．０２２ ＲＵＮ−４ ０．０６３ ０．０６５
位置、画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及
び光量を変えた、ＲＵＮ−１〜ＲＵＮ−４の試験を［工
程−１００］〜［工程−１４０］に基づいて行った。試
験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１ ０．０５７ ０．０６０ ＲＵＮ−２ ０．０８５ ０．０７８ ＲＵＮ−３ ０．０２０ ０．０２２ ＲＵＮ−４ ０．０６３ ０．０６５
【００６１】上記の結果から、ＲＵＮ−３が、最も少な
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−３の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定条
件によって、重ね合わせ精度を測定すれば、重ね合わせ
精度測定機が包含する測定誤差が最も小さくなる。
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−３の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定条
件によって、重ね合わせ精度を測定すれば、重ね合わせ
精度測定機が包含する測定誤差が最も小さくなる。
【００６２】（実施例２）実施例２は、本発明の重ね合
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第２の態様に
関する。実施例２の方法は、基板上に重ね合わせずれ測
定用パターン領域を形成し、これらの重ね合わせ測定用
パターン領域に形成された測定マークの重ね合わせずれ
量を重ね合わせ精度測定機によって測定し、かかる重ね
合わせずれ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測定機
の測定条件を最適化する。
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第２の態様に
関する。実施例２の方法は、基板上に重ね合わせずれ測
定用パターン領域を形成し、これらの重ね合わせ測定用
パターン領域に形成された測定マークの重ね合わせずれ
量を重ね合わせ精度測定機によって測定し、かかる重ね
合わせずれ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測定機
の測定条件を最適化する。
【００６３】［工程−２００］実施例２の方法において
は、先ず、基板上に複数の第１の測定マークを有する重
ね合わせずれ測定用パターン領域を形成する。
は、先ず、基板上に複数の第１の測定マークを有する重
ね合わせずれ測定用パターン領域を形成する。
【００６４】即ち、図７に模式的な平面図を示すよう
に、基板１上に例えばＳｉＯ2から成る層３０Ａを例え
ばＣＶＤ法にて形成し、フォトリソグラフィ法で重ね合
わせずれ測定用パターン領域３０を層３０Ａに形成す
る。実施例２においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域３０を基板１の１４カ所に形成した。尚、図７に
おいて、重ね合わせずれ測定用パターン領域３０の占め
る領域を破線で示した。重ね合わせずれ測定用パターン
領域３０のそれぞれには、複数の第１の測定マーク３２
が形成されている。第１の測定マークは、実施例２にお
いては、例えば開口部から成り、１つの重ね合わせずれ
測定用パターン領域３０には９つの第１の測定マーク３
２が形成されている。重ね合わせずれ測定用パターン領
域３０に形成された第１の測定マーク３２の１つの部分
的な拡大断面図を図８の（Ａ）に、拡大平面図を図８の
（Ｂ）に示す。第１の測定マーク３２の形状は任意であ
るが、実施例２においては、一辺２０μｍの正方形とし
た。また、第１の測定マーク３２の外形形状は任意であ
るが、実施例２においては、図示していないが、正方形
とした。また、正方形の辺方向の第１の測定マーク間の
距離を２．５ｍｍとした。
に、基板１上に例えばＳｉＯ2から成る層３０Ａを例え
ばＣＶＤ法にて形成し、フォトリソグラフィ法で重ね合
わせずれ測定用パターン領域３０を層３０Ａに形成す
る。実施例２においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域３０を基板１の１４カ所に形成した。尚、図７に
おいて、重ね合わせずれ測定用パターン領域３０の占め
る領域を破線で示した。重ね合わせずれ測定用パターン
領域３０のそれぞれには、複数の第１の測定マーク３２
が形成されている。第１の測定マークは、実施例２にお
いては、例えば開口部から成り、１つの重ね合わせずれ
測定用パターン領域３０には９つの第１の測定マーク３
２が形成されている。重ね合わせずれ測定用パターン領
域３０に形成された第１の測定マーク３２の１つの部分
的な拡大断面図を図８の（Ａ）に、拡大平面図を図８の
（Ｂ）に示す。第１の測定マーク３２の形状は任意であ
るが、実施例２においては、一辺２０μｍの正方形とし
た。また、第１の測定マーク３２の外形形状は任意であ
るが、実施例２においては、図示していないが、正方形
とした。また、正方形の辺方向の第１の測定マーク間の
距離を２．５ｍｍとした。
【００６５】［工程−２１０］次に、重ね合わせずれ測
定用パターン領域３０上に薄膜層４０を形成する（図９
の（Ａ）参照）。薄膜層４０は、例えばスパッタリング
法にて形成されたアルミニウム薄膜層とすることができ
る。薄膜層４０は、重ね合わせずれ測定用パターン領域
３０の第１の測定マーク３２の影響を受けた形状を有す
る。即ち、薄膜層４０は、具体的には、開口部のエッジ
部の影響を受けた形状を有する。
定用パターン領域３０上に薄膜層４０を形成する（図９
の（Ａ）参照）。薄膜層４０は、例えばスパッタリング
法にて形成されたアルミニウム薄膜層とすることができ
る。薄膜層４０は、重ね合わせずれ測定用パターン領域
３０の第１の測定マーク３２の影響を受けた形状を有す
る。即ち、薄膜層４０は、具体的には、開口部のエッジ
部の影響を受けた形状を有する。
【００６６】［工程−２２０］次いで、それぞれの第１
の測定マーク３２の上方の薄膜層４０上に、レジスト材
から成る第２の測定マーク５０を形成する（図９の
（Ｂ）参照）。第２の測定マーク５０は、従来のフォト
リソグラフィ法にて形成することができる。
の測定マーク３２の上方の薄膜層４０上に、レジスト材
から成る第２の測定マーク５０を形成する（図９の
（Ｂ）参照）。第２の測定マーク５０は、従来のフォト
リソグラフィ法にて形成することができる。
【００６７】第２の測定マーク５０は、第１の測定マー
ク３２の概ね中央部分に形成した。第２の測定マークの
形状は任意であるが、実施例２においては、一辺１０μ
ｍの正方形とした。
ク３２の概ね中央部分に形成した。第２の測定マークの
形状は任意であるが、実施例２においては、一辺１０μ
ｍの正方形とした。
【００６８】尚、複数の第１の測定マーク間の相対的な
位置関係は、複数の第２の測定マーク間の相対的な位置
関係と、設計上等しくする。
位置関係は、複数の第２の測定マーク間の相対的な位置
関係と、設計上等しくする。
【００６９】［工程−２３０］その後、重ね合わせ精度
測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の形状の影響
を受けて形成された薄膜層４０の形状と、第２の測定マ
ーク５０との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る。
測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の形状の影響
を受けて形成された薄膜層４０の形状と、第２の測定マ
ーク５０との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る。
【００７０】即ち、第１の測定マーク３２の段差部の影
響を受けて形成された薄膜層４０の段差部と、第２の測
定マーク５０のエッジ部との間の重ね合わせずれ量を測
定する。
響を受けて形成された薄膜層４０の段差部と、第２の測
定マーク５０のエッジ部との間の重ね合わせずれ量を測
定する。
【００７１】重ね合わせ精度測定機による測定方法は、
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｅ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｅ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）、及び光量を例示することができる。
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｅ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｅ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）、及び光量を例示することができる。
【００７２】第１の重ね合わせずれ量は、図９の（Ｂ）
に示したＥ1及びＦ1の値を基に、ΔＸ1＝（Ｅ1−Ｆ1）
／２から求めることができる。図９の（Ｂ）の紙面と垂
直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ1＝（Ｇ1−
Ｈ1）／２も同様に求める。
に示したＥ1及びＦ1の値を基に、ΔＸ1＝（Ｅ1−Ｆ1）
／２から求めることができる。図９の（Ｂ）の紙面と垂
直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ1＝（Ｇ1−
Ｈ1）／２も同様に求める。
【００７３】特に、エッチング前の薄膜層４０の段差部
と、第２の測定マーク５０のエッジ部との間の重ね合わ
せずれ量の測定は、重ね合わせ精度測定機によって得ら
れるこれらの像が一般に余り鮮明ではなく、誤差が生じ
易い。従って、重ね合わせ精度測定機が包含する重ね合
わせ測定誤差は大きくなる。
と、第２の測定マーク５０のエッジ部との間の重ね合わ
せずれ量の測定は、重ね合わせ精度測定機によって得ら
れるこれらの像が一般に余り鮮明ではなく、誤差が生じ
易い。従って、重ね合わせ精度測定機が包含する重ね合
わせ測定誤差は大きくなる。
【００７４】［工程−２４０］次いで、第２の測定マー
ク５０をマスクとして用いて薄膜層４０をエッチング
し、薄膜層から第３の測定マーク４２を形成する（図９
の（Ｃ）参照）。エッチングは従来のリアクティブ・イ
オン・エッチング法で行えばよい。
ク５０をマスクとして用いて薄膜層４０をエッチング
し、薄膜層から第３の測定マーク４２を形成する（図９
の（Ｃ）参照）。エッチングは従来のリアクティブ・イ
オン・エッチング法で行えばよい。
【００７５】［工程−２５０］その後、第３の測定マー
ク４２と、第１の測定マーク３２との間の第２の重ね合
わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によって測定す
る。
ク４２と、第１の測定マーク３２との間の第２の重ね合
わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によって測定す
る。
【００７６】この測定においては、通常、第３の測定マ
ーク４２と第１の測定マーク３２は、重ね合わせ精度測
定機において極めてシャープな像として得られる。従っ
て、第３の測定マーク４２と、第１の測定マーク３２と
の間の第２の重ね合わせずれ量に対する、重ね合わせ精
度測定機の重ね合わせ測定誤差は小さい。
ーク４２と第１の測定マーク３２は、重ね合わせ精度測
定機において極めてシャープな像として得られる。従っ
て、第３の測定マーク４２と、第１の測定マーク３２と
の間の第２の重ね合わせずれ量に対する、重ね合わせ精
度測定機の重ね合わせ測定誤差は小さい。
【００７７】重ね合わせ精度測定機による測定方法は、
実施例１と同様の方法とすることができる。第２の重ね
合わせずれ量は、図９の（Ｃ）に示したＥ2及びＦ2の値
を基に、ΔＸ2＝（Ｅ2−Ｆ2）／２ から求めることが
できる。図９の（Ｃ）の紙面と垂直方向の第１の重ね合
わせずれ量 ΔＹ2＝（Ｇ2−Ｈ2）／２ も同様に求め
る。
実施例１と同様の方法とすることができる。第２の重ね
合わせずれ量は、図９の（Ｃ）に示したＥ2及びＦ2の値
を基に、ΔＸ2＝（Ｅ2−Ｆ2）／２ から求めることが
できる。図９の（Ｃ）の紙面と垂直方向の第１の重ね合
わせずれ量 ΔＹ2＝（Ｇ2−Ｈ2）／２ も同様に求め
る。
【００７８】［工程−２６０］次に、重ね合わせ精度測
定機の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量
の各々（ΔＸ1，ΔＹ1）から第２の重ね合わせずれ量
（ΔＸ2，ΔＹ2）を減じて得られる重ね合わせずれ量差
分のばらつきを求める。そして、かかる重ね合わせずれ
量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の
測定条件を選択する。
定機の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量
の各々（ΔＸ1，ΔＹ1）から第２の重ね合わせずれ量
（ΔＸ2，ΔＹ2）を減じて得られる重ね合わせずれ量差
分のばらつきを求める。そして、かかる重ね合わせずれ
量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の
測定条件を選択する。
【００７９】具体的には、重ね合わせ精度測定機の各種
測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量、（Ｅ1−
Ｆ1）／２ 及び （Ｇ1−Ｈ1）／２ と、対応する第
２の重ね合わせずれ量、（Ｅ2−Ｆ2）／２ 及び （Ｇ
2−Ｈ2）／２ から、重ね合わせずれ量差分、ΔＸ，Δ
Ｙを、 ΔＸ＝（Ｅ1−Ｆ1）／２−（Ｅ2−Ｆ2）／２ ΔＹ＝（Ｇ1−Ｈ1）／２−（Ｇ2−Ｈ2）／２ によって、重ね合わせずれ測定用パターン領域３０の測
定マークの各々に対して求める。実施例２においては、
重ね合わせずれ測定用パターン領域３０毎に９データで
ある。重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹをベクトル的に
表示した図を、図１０に示す。そして重ね合わせずれ測
定用パターン領域内のばらつき（３σX，３σY）を求め
る。実施例２においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域３０を基板に１４カ所設けたので、１４の（３σ
X，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３σ
Ya）を求める。
測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量、（Ｅ1−
Ｆ1）／２ 及び （Ｇ1−Ｈ1）／２ と、対応する第
２の重ね合わせずれ量、（Ｅ2−Ｆ2）／２ 及び （Ｇ
2−Ｈ2）／２ から、重ね合わせずれ量差分、ΔＸ，Δ
Ｙを、 ΔＸ＝（Ｅ1−Ｆ1）／２−（Ｅ2−Ｆ2）／２ ΔＹ＝（Ｇ1−Ｈ1）／２−（Ｇ2−Ｈ2）／２ によって、重ね合わせずれ測定用パターン領域３０の測
定マークの各々に対して求める。実施例２においては、
重ね合わせずれ測定用パターン領域３０毎に９データで
ある。重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹをベクトル的に
表示した図を、図１０に示す。そして重ね合わせずれ測
定用パターン領域内のばらつき（３σX，３σY）を求め
る。実施例２においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域３０を基板に１４カ所設けたので、１４の（３σ
X，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３σ
Ya）を求める。
【００８０】エッチング前後の重ね合わせずれ量の相
違、即ち、第１の重ね合わせずれ量と第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する測定
誤差に起因する。この測定誤差は、先に説明した（ａ）
〜（ｅ）に起因している。更に、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の影響を受け
て形成された薄膜層４０の形状の非対称性にも起因す
る。また、それ以外にも、エッチング時のイオンの入射
角度、第２の測定マークの側壁の非対称性に起因する。
違、即ち、第１の重ね合わせずれ量と第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する測定
誤差に起因する。この測定誤差は、先に説明した（ａ）
〜（ｅ）に起因している。更に、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の影響を受け
て形成された薄膜層４０の形状の非対称性にも起因す
る。また、それ以外にも、エッチング時のイオンの入射
角度、第２の測定マークの側壁の非対称性に起因する。
【００８１】しかしながら、重ね合わせ精度測定機が包
含する測定誤差以外のこれらの要因に起因した第１の重
ね合わせずれ量と第２の重ね合わせずれ量の相違は、１
つの重ね合わせずれ測定用パターン領域３０内において
は、概ね一定である。即ち、第１の重ね合わせずれ量と
これに対応した第２の重ね合わせずれ量を減じて得られ
る重ね合わせずれ差分のばらつきにおいては、重ね合わ
せ精度測定機が包含する測定誤差以外のこれらの要因を
相殺することができる。また、第３の測定マーク４２と
第１の測定マーク３２との間の第２の重ね合わせずれ量
に対する重ね合わせ精度測定機の測定誤差は小さい。
含する測定誤差以外のこれらの要因に起因した第１の重
ね合わせずれ量と第２の重ね合わせずれ量の相違は、１
つの重ね合わせずれ測定用パターン領域３０内において
は、概ね一定である。即ち、第１の重ね合わせずれ量と
これに対応した第２の重ね合わせずれ量を減じて得られ
る重ね合わせずれ差分のばらつきにおいては、重ね合わ
せ精度測定機が包含する測定誤差以外のこれらの要因を
相殺することができる。また、第３の測定マーク４２と
第１の測定マーク３２との間の第２の重ね合わせずれ量
に対する重ね合わせ精度測定機の測定誤差は小さい。
【００８２】従って、第１の重ね合わせずれ量からこれ
に対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる重
ね合わせずれ量差分は、専ら、第１の重ね合わせずれ量
の測定時の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に
起因する。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測定条
件に対応した第１の重ね合わせずれ量の各々から、対応
する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる重ね合わ
せずれ量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小とな
る重ね合わせ精度測定機の測定条件が、最適測定条件と
なる。
に対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる重
ね合わせずれ量差分は、専ら、第１の重ね合わせずれ量
の測定時の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に
起因する。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測定条
件に対応した第１の重ね合わせずれ量の各々から、対応
する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる重ね合わ
せずれ量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小とな
る重ね合わせ精度測定機の測定条件が、最適測定条件と
なる。
【００８３】具体的には、［工程−２３０］において、
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、
レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−
５〜ＲＵＮ−８の試験を、［工程−２００］〜［工程−
２６０］に基づいて行った。試験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−５ ０．０５５ ０．０５０ ＲＵＮ−６ ０．０８０ ０．０７０ ＲＵＮ−７ ０．０２５ ０．０２０ ＲＵＮ−８ ０．０５９ ０．０５３
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、
レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−
５〜ＲＵＮ−８の試験を、［工程−２００］〜［工程−
２６０］に基づいて行った。試験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−５ ０．０５５ ０．０５０ ＲＵＮ−６ ０．０８０ ０．０７０ ＲＵＮ−７ ０．０２５ ０．０２０ ＲＵＮ−８ ０．０５９ ０．０５３
【００８４】上記の結果から、ＲＵＮ−７が、最も少な
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−７の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定条
件によって、エッチング前の重ね合わせ精度を測定すれ
ば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が最も小
さくなる。
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−７の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定条
件によって、エッチング前の重ね合わせ精度を測定すれ
ば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が最も小
さくなる。
【００８５】（実施例３）実施例３は、本発明の重ね合
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第３の態様に
関する。実施例３の方法は、基板上に重ね合わせずれ測
定用パターン領域を形成し、これらの重ね合わせずれ測
定用パターン領域に形成された測定マークの重ね合わせ
ずれ量を重ね合わせ精度測定機によって測定し、かかる
重ね合わせずれ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測
定機の測定条件を最適化する。
わせ精度測定機の測定条件の最適化方法の第３の態様に
関する。実施例３の方法は、基板上に重ね合わせずれ測
定用パターン領域を形成し、これらの重ね合わせずれ測
定用パターン領域に形成された測定マークの重ね合わせ
ずれ量を重ね合わせ精度測定機によって測定し、かかる
重ね合わせずれ量の測定結果に基づき重ね合わせ精度測
定機の測定条件を最適化する。
【００８６】［工程−３００］実施例３の方法において
は、先ず、複数の第１の測定マークと、各第１の測定マ
ークに隣接した第２の測定マークとを有する重ね合わせ
ずれ測定用パターン領域を基板上に複数形成する。
は、先ず、複数の第１の測定マークと、各第１の測定マ
ークに隣接した第２の測定マークとを有する重ね合わせ
ずれ測定用パターン領域を基板上に複数形成する。
【００８７】即ち、図１１に模式的な平面図を示すよう
に、基板１上に例えばＳｉＯ2から成る層６０Ａを例え
ばＣＶＤ法にて形成し、フォトリソグラフィ法で重ね合
わせずれ測定用パターン領域６０を層６０Ａに形成す
る。実施例３においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０を基板１の１３カ所に形成した。尚、図１１
において、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の占
める領域を破線で示した。重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０のそれぞれは、複数の第１の測定マーク６
２、及び各第１の測定マーク６２に隣接した第２の測定
マーク６４とを有する。尚、第１の測定マーク６２と第
２の測定マーク６４とは、必ずしも接している必要はな
く、第１の測定マーク６２の近傍に第２の測定マーク６
４を配置してもよい。
に、基板１上に例えばＳｉＯ2から成る層６０Ａを例え
ばＣＶＤ法にて形成し、フォトリソグラフィ法で重ね合
わせずれ測定用パターン領域６０を層６０Ａに形成す
る。実施例３においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０を基板１の１３カ所に形成した。尚、図１１
において、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の占
める領域を破線で示した。重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０のそれぞれは、複数の第１の測定マーク６
２、及び各第１の測定マーク６２に隣接した第２の測定
マーク６４とを有する。尚、第１の測定マーク６２と第
２の測定マーク６４とは、必ずしも接している必要はな
く、第１の測定マーク６２の近傍に第２の測定マーク６
４を配置してもよい。
【００８８】第１及び第２の測定マーク６２，６４は、
実施例３においては、例えば開口部から成り、１つの重
ね合わせずれ測定用パターン領域６０には９つの第１及
び第２の測定マーク６２，６４が形成されている。重ね
合わせずれ測定用パターン領域６０に形成された第１及
び第２の測定マーク６２，６４の１つの部分的な拡大断
面図を図１２の（Ａ）に、拡大平面図を図１２の（Ｂ）
に示す。第１及び第２の測定マーク６２，６４の形状は
任意であるが、実施例３においては、一辺２０μｍの正
方形とした。また、第１及び第２の測定マーク６２，６
４の外形形状は任意であるが、実施例３においては、図
示していないが、正方形とした。また、正方形の辺方向
の第１の測定マーク間の距離を２．５ｍｍとした。
実施例３においては、例えば開口部から成り、１つの重
ね合わせずれ測定用パターン領域６０には９つの第１及
び第２の測定マーク６２，６４が形成されている。重ね
合わせずれ測定用パターン領域６０に形成された第１及
び第２の測定マーク６２，６４の１つの部分的な拡大断
面図を図１２の（Ａ）に、拡大平面図を図１２の（Ｂ）
に示す。第１及び第２の測定マーク６２，６４の形状は
任意であるが、実施例３においては、一辺２０μｍの正
方形とした。また、第１及び第２の測定マーク６２，６
４の外形形状は任意であるが、実施例３においては、図
示していないが、正方形とした。また、正方形の辺方向
の第１の測定マーク間の距離を２．５ｍｍとした。
【００８９】［工程−３１０］次に、重ね合わせずれ測
定用パターン領域６０上に薄膜層６６を形成する（図１
３の（Ａ）参照）。薄膜層６６は、スパッタリング法、
ＣＶＤ法、酸化法等にて形成されたエッチング可能な薄
膜層とすることができる。薄膜層６６は、重ね合わせず
れ測定用パターン領域６０の第１及び第２の測定マーク
６２，６４の影響を受けた形状を有する。即ち、薄膜層
６６は、具体的には、開口部のエッジ部の影響を受けた
形状を有する。
定用パターン領域６０上に薄膜層６６を形成する（図１
３の（Ａ）参照）。薄膜層６６は、スパッタリング法、
ＣＶＤ法、酸化法等にて形成されたエッチング可能な薄
膜層とすることができる。薄膜層６６は、重ね合わせず
れ測定用パターン領域６０の第１及び第２の測定マーク
６２，６４の影響を受けた形状を有する。即ち、薄膜層
６６は、具体的には、開口部のエッジ部の影響を受けた
形状を有する。
【００９０】［工程−３２０］次いで、各重ね合わせず
れ測定用パターン領域６０における各第１の測定マーク
６２の上方の薄膜層６６を選択的に除去する。即ち、フ
ォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、各
第１の測定マーク６２の上方の薄膜層６６をエッチング
する。エッチングは従来のリアクティブ・イオン・エッ
チング法で行えばよい。第２の測定マーク６４の上方の
薄膜層６６は残しておく（図１３の（Ｂ）及び（Ｃ）参
照）。
れ測定用パターン領域６０における各第１の測定マーク
６２の上方の薄膜層６６を選択的に除去する。即ち、フ
ォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、各
第１の測定マーク６２の上方の薄膜層６６をエッチング
する。エッチングは従来のリアクティブ・イオン・エッ
チング法で行えばよい。第２の測定マーク６４の上方の
薄膜層６６は残しておく（図１３の（Ｂ）及び（Ｃ）参
照）。
【００９１】［工程−３３０］次に、第３の測定マーク
７２を各第１の測定マーク６２に対して形成し、且つ、
第４の測定マーク７４を各第２の測定マーク６４の上方
の薄膜層６６上に形成する（図１４の（Ａ）及び（Ｂ）
参照）。各第１の測定マーク６２に対する各第３の測定
マーク７２の相対的な位置関係を、設計上等しくする。
各第２の測定マーク６４に対する各第４の測定マーク７
４の相対的な位置関係を、設計上等しくする。第３及び
第４の測定マーク７２，７４はレジスト材から構成され
ており、従来のフォトリソグラフィ法にて形成すること
ができる。
７２を各第１の測定マーク６２に対して形成し、且つ、
第４の測定マーク７４を各第２の測定マーク６４の上方
の薄膜層６６上に形成する（図１４の（Ａ）及び（Ｂ）
参照）。各第１の測定マーク６２に対する各第３の測定
マーク７２の相対的な位置関係を、設計上等しくする。
各第２の測定マーク６４に対する各第４の測定マーク７
４の相対的な位置関係を、設計上等しくする。第３及び
第４の測定マーク７２，７４はレジスト材から構成され
ており、従来のフォトリソグラフィ法にて形成すること
ができる。
【００９２】第３及び第４の測定マーク７２，７４は、
第１及び第２の測定マーク６２，６４の概ね中央部分に
形成した。第３及び第４の測定マーク７２，７４の形状
は任意であるが、実施例３においては、一辺１０μｍの
正方形とした。
第１及び第２の測定マーク６２，６４の概ね中央部分に
形成した。第３及び第４の測定マーク７２，７４の形状
は任意であるが、実施例３においては、一辺１０μｍの
正方形とした。
【００９３】［工程−３４０］その後、重ね合わせ精度
測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用
パターン領域６０の第２の測定マーク６４の形状の影響
を受けて形成された薄膜層６６の形状と、第４の測定マ
ーク７４との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る。即
ち、第２の測定マーク６４の段差部の影響を受けて形成
された薄膜層６６の段差部と、第４の測定マーク７４の
エッジ部との間の重ね合わせずれ量を測定する。
測定機の各種測定条件を変えて、重ね合わせずれ測定用
パターン領域６０の第２の測定マーク６４の形状の影響
を受けて形成された薄膜層６６の形状と、第４の測定マ
ーク７４との間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度
測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る。即
ち、第２の測定マーク６４の段差部の影響を受けて形成
された薄膜層６６の段差部と、第４の測定マーク７４の
エッジ部との間の重ね合わせずれ量を測定する。
【００９４】併せて、重ね合わせ精度測定機の測定条件
を一定として、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０
の第１の測定マーク６２と、第３の測定マーク７２との
間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によっ
て測定し、重ね合わせ精度測定機の一定の測定条件に対
応した第２の重ね合わせずれ量を得る。
を一定として、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０
の第１の測定マーク６２と、第３の測定マーク７２との
間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によっ
て測定し、重ね合わせ精度測定機の一定の測定条件に対
応した第２の重ね合わせずれ量を得る。
【００９５】重ね合わせ精度測定機による測定方法は、
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｅ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｅ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）、及び光量を例示することができる。
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｅ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｅ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口数
（ＮＡ）、及び光量を例示することができる。
【００９６】第１の重ね合わせずれ量は、図１４の
（Ａ）に示したＥ1及びＦ1の値を基に、ΔＸ1＝（Ｅ1−
Ｆ1）／２から求めることができる。図１４の（Ａ）の
紙面と垂直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ1＝
（Ｇ1−Ｈ1）／２も同様に求める。
（Ａ）に示したＥ1及びＦ1の値を基に、ΔＸ1＝（Ｅ1−
Ｆ1）／２から求めることができる。図１４の（Ａ）の
紙面と垂直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ1＝
（Ｇ1−Ｈ1）／２も同様に求める。
【００９７】特に、薄膜層６６の段差部と、第４の測定
マーク７４のエッジ部との間の第１の重ね合わせずれ量
（ΔＸ1，ΔＹ1）の測定は、重ね合わせ精度測定機によ
って得られるこれらの像が一般に余り鮮明ではなく、誤
差が生じ易い。従って、重ね合わせ精度測定機が包含す
る重ね合わせ測定誤差は大きくなる。
マーク７４のエッジ部との間の第１の重ね合わせずれ量
（ΔＸ1，ΔＹ1）の測定は、重ね合わせ精度測定機によ
って得られるこれらの像が一般に余り鮮明ではなく、誤
差が生じ易い。従って、重ね合わせ精度測定機が包含す
る重ね合わせ測定誤差は大きくなる。
【００９８】重ね合わせ精度測定機の一定の測定条件
を、例えば、重ね合わせ精度測定機における標準的な測
定条件として第２の重ね合わせずれ量を測定する。この
測定においては、通常、第３の測定マーク７２と第１の
測定マーク６２は、重ね合わせ精度測定機において極め
てシャープな像として得られる。従って、第３の測定マ
ーク７２と、第１の測定マーク６２との間の第２の重ね
合わせずれ量に対する、重ね合わせ精度測定機の重ね合
わせ測定誤差は小さい。
を、例えば、重ね合わせ精度測定機における標準的な測
定条件として第２の重ね合わせずれ量を測定する。この
測定においては、通常、第３の測定マーク７２と第１の
測定マーク６２は、重ね合わせ精度測定機において極め
てシャープな像として得られる。従って、第３の測定マ
ーク７２と、第１の測定マーク６２との間の第２の重ね
合わせずれ量に対する、重ね合わせ精度測定機の重ね合
わせ測定誤差は小さい。
【００９９】第２の重ね合わせずれ量は、図１４の
（Ｂ）に示したＥ2及びＦ2の値を基に、ΔＸ2＝（Ｅ2−
Ｆ2）／２ から求めることができる。図１４の（Ｂ）
の紙面と垂直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ2＝
（Ｇ2−Ｈ2）／２ も同様に求める。
（Ｂ）に示したＥ2及びＦ2の値を基に、ΔＸ2＝（Ｅ2−
Ｆ2）／２ から求めることができる。図１４の（Ｂ）
の紙面と垂直方向の第１の重ね合わせずれ量 ΔＹ2＝
（Ｇ2−Ｈ2）／２ も同様に求める。
【０１００】［工程−３５０］次に、重ね合わせ精度測
定機の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量
の各々（ΔＸ1，ΔＹ1）から、対応した第２の重ね合わ
せずれ量（ΔＸ2，ΔＹ2）を減じて得られる重ね合わせ
ずれ量差分を求め、更に、重ね合わせずれ量差分のばら
つきを求める。そして、かかる重ね合わせずれ量差分の
ばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
を選択する。
定機の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量
の各々（ΔＸ1，ΔＹ1）から、対応した第２の重ね合わ
せずれ量（ΔＸ2，ΔＹ2）を減じて得られる重ね合わせ
ずれ量差分を求め、更に、重ね合わせずれ量差分のばら
つきを求める。そして、かかる重ね合わせずれ量差分の
ばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
を選択する。
【０１０１】具体的には、重ね合わせ精度測定機の各種
測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量、（Ｅ1−
Ｆ1）／２ 及び （Ｇ1−Ｈ1）／２ と、第２の重ね
合わせずれ量、（Ｅ2−Ｆ2）／２ 及び （Ｇ2−Ｈ2）
／２ から、重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹを、 ΔＸ＝（Ｅ1−Ｆ1）／２−（Ｅ2−Ｆ2）／２ ΔＹ＝（Ｇ1−Ｈ1）／２−（Ｇ2−Ｈ2）／２ によって、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の測
定マークの各々に対して求める。実施例３においては、
重ね合わせずれ測定用パターン領域６０毎に９データで
ある。重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹをベクトル的に
表示した図を、図１５に示す。そして重ね合わせずれ測
定用パターン領域内のばらつき（３σX，３σY）を求め
る。実施例３においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０を基板に１３カ所設けたので、１３の（３σ
X，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３σ
Ya）を求める。
測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量、（Ｅ1−
Ｆ1）／２ 及び （Ｇ1−Ｈ1）／２ と、第２の重ね
合わせずれ量、（Ｅ2−Ｆ2）／２ 及び （Ｇ2−Ｈ2）
／２ から、重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹを、 ΔＸ＝（Ｅ1−Ｆ1）／２−（Ｅ2−Ｆ2）／２ ΔＹ＝（Ｇ1−Ｈ1）／２−（Ｇ2−Ｈ2）／２ によって、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の測
定マークの各々に対して求める。実施例３においては、
重ね合わせずれ測定用パターン領域６０毎に９データで
ある。重ね合わせずれ量差分ΔＸ，ΔＹをベクトル的に
表示した図を、図１５に示す。そして重ね合わせずれ測
定用パターン領域内のばらつき（３σX，３σY）を求め
る。実施例３においては、重ね合わせずれ測定用パター
ン領域６０を基板に１３カ所設けたので、１３の（３σ
X，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３σ
Ya）を求める。
【０１０２】重ね合わせずれ量差分は、重ね合わせ精度
測定機が包含する測定誤差に起因する。この測定誤差
は、先に説明した（ａ）〜（ｅ）に起因している。更
に、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の第２の測
定マーク６４の影響を受けて形成された薄膜層６６の形
状の非対称性にも起因する。
測定機が包含する測定誤差に起因する。この測定誤差
は、先に説明した（ａ）〜（ｅ）に起因している。更
に、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の第２の測
定マーク６４の影響を受けて形成された薄膜層６６の形
状の非対称性にも起因する。
【０１０３】しかしながら、基板上の近接した領域間に
おいては、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以
外の因子の重ね合わせずれ量差分に対する寄与は小さ
い。即ち、薄膜層が選択的に除去された重ね合わせずれ
測定用パターン領域６０から得られた第２の重ね合わせ
ずれ量と、薄膜層６６が除去されていない重ね合わせず
れ測定用パターン領域においてもしも第４の測定マーク
７４をエッチングレジストとして薄膜層６６をエッチン
グしたとき得られるエッチング後の薄膜層と第２の測定
マークとの間の重ね合わせずれ量との間には、微小な差
異はあるものの、これらの２つの重ね合わせずれ量の間
には良い相関性があると考えてよい。
おいては、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差以
外の因子の重ね合わせずれ量差分に対する寄与は小さ
い。即ち、薄膜層が選択的に除去された重ね合わせずれ
測定用パターン領域６０から得られた第２の重ね合わせ
ずれ量と、薄膜層６６が除去されていない重ね合わせず
れ測定用パターン領域においてもしも第４の測定マーク
７４をエッチングレジストとして薄膜層６６をエッチン
グしたとき得られるエッチング後の薄膜層と第２の測定
マークとの間の重ね合わせずれ量との間には、微小な差
異はあるものの、これらの２つの重ね合わせずれ量の間
には良い相関性があると考えてよい。
【０１０４】従って、第１の重ね合わせずれ量の各々か
ら、対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる
重ね合わせずれ量差分のばらつきは、専ら、第１の重ね
合わせずれ量の測定時の重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差に起因する。それ故、重ね合わせ精度測定機
の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量の各
々から、対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得ら
れる重ね合わせずれ量差分のばらつき（３σXa，３
σYa）が最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
が、最適測定条件となる。
ら、対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得られる
重ね合わせずれ量差分のばらつきは、専ら、第１の重ね
合わせずれ量の測定時の重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差に起因する。それ故、重ね合わせ精度測定機
の各種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量の各
々から、対応する第２の重ね合わせずれ量を減じて得ら
れる重ね合わせずれ量差分のばらつき（３σXa，３
σYa）が最小となる重ね合わせ精度測定機の測定条件
が、最適測定条件となる。
【０１０５】具体的には、［工程−３４０］において、
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、
レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−
９〜ＲＵＮ−１２の試験を、［工程−３００］〜［工程
−３５０］に基づいて行った。試験の結果を下表に示
す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−９ ０．０６２ ０．０５０ ＲＵＮ−１０ ０．０７０ ０．０７８ ＲＵＮ−１１ ０．０２０ ０．０２５ ＲＵＮ−１２ ０．０６０ ０．０６３
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、
レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−
９〜ＲＵＮ−１２の試験を、［工程−３００］〜［工程
−３５０］に基づいて行った。試験の結果を下表に示
す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−９ ０．０６２ ０．０５０ ＲＵＮ−１０ ０．０７０ ０．０７８ ＲＵＮ−１１ ０．０２０ ０．０２５ ＲＵＮ−１２ ０．０６０ ０．０６３
【０１０６】上記の結果から、ＲＵＮ−１１が、最も少
ない重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従
って、ＲＵＮ−１１の組み合わせに係る、重ね合わせ精
度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口
数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定
条件によって、重ね合わせ精度を測定すれば、重ね合わ
せ精度測定機が包含する測定誤差が最も小さくなる。
ない重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従
って、ＲＵＮ−１１の組み合わせに係る、重ね合わせ精
度測定機の焦点位置、画像取り込み方式、レンズの開口
数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ精度測定機の測定
条件によって、重ね合わせ精度を測定すれば、重ね合わ
せ精度測定機が包含する測定誤差が最も小さくなる。
【０１０７】（実施例４）実施例４は、アラインメント
マーク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマ
ーク測定方式を最適化する方法に関する。この方法は、
基板上に複数のアラインメントマークを有するダイを複
数形成し、かかるダイに形成されたアラインメントマー
クの位置座標を露光装置が備えているアラインメントマ
ーク測定方式によって測定する。以下、実施例４の方法
を説明する。
マーク形状あるいは露光装置におけるアラインメントマ
ーク測定方式を最適化する方法に関する。この方法は、
基板上に複数のアラインメントマークを有するダイを複
数形成し、かかるダイに形成されたアラインメントマー
クの位置座標を露光装置が備えているアラインメントマ
ーク測定方式によって測定する。以下、実施例４の方法
を説明する。
【０１０８】［工程−４００］先ず、基板１上に複数の
アラインメントマーク８２を有するダイ８０を複数形成
する。この場合、各ダイにおけるアラインメントマーク
の各々の設計上の相対的な位置関係を等しくする。ま
た、アラインメントマークは、ポジ（図１６の（Ａ）の
模式的な一部断面図を参照）及びネガ（図１６の（Ｂ）
の模式的な一部断面図を参照）のそれぞれに対して設計
寸法（図１６の（Ａ）及び（Ｂ）におけるａ，ｂの値）
を振ったもの（但しａ＋ｂ＝一定とする）を形成する。
これによって、最適なアラインメントマーク形状を選択
するためのアラインメントマークを形成することができ
る。実施例４においては、図１６の（Ｃ）に示すよう
に、１つのダイ８０内に９つのアラインメントマーク８
２を形成し、１枚の基板内に１４のダイ８０を形成し
た。尚、アラインメントマークは図１６の（Ｃ）に描い
た位置に限定されない。
アラインメントマーク８２を有するダイ８０を複数形成
する。この場合、各ダイにおけるアラインメントマーク
の各々の設計上の相対的な位置関係を等しくする。ま
た、アラインメントマークは、ポジ（図１６の（Ａ）の
模式的な一部断面図を参照）及びネガ（図１６の（Ｂ）
の模式的な一部断面図を参照）のそれぞれに対して設計
寸法（図１６の（Ａ）及び（Ｂ）におけるａ，ｂの値）
を振ったもの（但しａ＋ｂ＝一定とする）を形成する。
これによって、最適なアラインメントマーク形状を選択
するためのアラインメントマークを形成することができ
る。実施例４においては、図１６の（Ｃ）に示すよう
に、１つのダイ８０内に９つのアラインメントマーク８
２を形成し、１枚の基板内に１４のダイ８０を形成し
た。尚、アラインメントマークは図１６の（Ｃ）に描い
た位置に限定されない。
【０１０９】アラインメントマークは、以下の方法によ
り形成することができる。基板上にスパッタ法、ＣＶＤ
法、酸化法等によって、例えばＳｉＯ2から成る薄膜層
８４を形成し、かかる薄膜層８４をフォトリソグラフィ
技術及びエッチング技術によりパターニングする（図１
７の（Ａ）参照）。その後、ＣＶＤ法等によって、例え
ばタングステンから成る薄膜層８６を全面に形成する
（図１７の（Ｂ）参照）。かかる薄膜層８６は、実際の
半導体装置の製造における被エッチング層に相当する薄
膜層である。こうしてアラインメントマーク８０を形成
した後、基板表面に感光性樹脂層８８を形成する（図１
７の（Ｃ）参照）。こうして、薄膜層８４，８６及び感
光性樹脂層８８から成る複数（実施例４においては９
つ）のアラインメントマークを有する評価用のダイが形
成される。
り形成することができる。基板上にスパッタ法、ＣＶＤ
法、酸化法等によって、例えばＳｉＯ2から成る薄膜層
８４を形成し、かかる薄膜層８４をフォトリソグラフィ
技術及びエッチング技術によりパターニングする（図１
７の（Ａ）参照）。その後、ＣＶＤ法等によって、例え
ばタングステンから成る薄膜層８６を全面に形成する
（図１７の（Ｂ）参照）。かかる薄膜層８６は、実際の
半導体装置の製造における被エッチング層に相当する薄
膜層である。こうしてアラインメントマーク８０を形成
した後、基板表面に感光性樹脂層８８を形成する（図１
７の（Ｃ）参照）。こうして、薄膜層８４，８６及び感
光性樹脂層８８から成る複数（実施例４においては９
つ）のアラインメントマークを有する評価用のダイが形
成される。
【０１１０】［工程−４１０］次に、各アラインメント
マークの位置を、露光装置が備えている各種のアライン
メントマーク測定方式によって測定し、位置座標（Ｘ
m，Ｙm）を求める。
マークの位置を、露光装置が備えている各種のアライン
メントマーク測定方式によって測定し、位置座標（Ｘ
m，Ｙm）を求める。
【０１１１】例えば、或る形式の露光装置は、３種類の
ハードウエア（ＬＳＡ，ＦＩＡ，ＬＩＡ）から構成され
たアラインメントマーク測定方式を備えている。ここ
で、ＬＳＡとは "Laser Step Alignment" の略であり、
回折格子方式である。ＦＩＡとは "Field Image Alignm
ent" の略であり、連続波長の光を利用した画像処理方
式である。ＬＩＡとは "Laser Interferometric Alignm
ent" の略であり、２光束のヘテロダインを用いる格子
位置検出方式である。これらの３種類のハードウエアの
詳細については、例えば、"New Alignment Sensors For
Optical Lithography", N. Magome, et al, Proc. of
1990 Intern. MicroProcess Conference,pp. 32-38 等
を参照されたい。
ハードウエア（ＬＳＡ，ＦＩＡ，ＬＩＡ）から構成され
たアラインメントマーク測定方式を備えている。ここ
で、ＬＳＡとは "Laser Step Alignment" の略であり、
回折格子方式である。ＦＩＡとは "Field Image Alignm
ent" の略であり、連続波長の光を利用した画像処理方
式である。ＬＩＡとは "Laser Interferometric Alignm
ent" の略であり、２光束のヘテロダインを用いる格子
位置検出方式である。これらの３種類のハードウエアの
詳細については、例えば、"New Alignment Sensors For
Optical Lithography", N. Magome, et al, Proc. of
1990 Intern. MicroProcess Conference,pp. 32-38 等
を参照されたい。
【０１１２】また、ＦＩＡにおいては、複数種の解析ア
ルゴリズムが備えられている。即ち、アラインメントマ
ーク測定方式は、複数種の解析アルゴリズムからも構成
されている。ここで、解析アルゴリズムとは、ハードウ
エアから出力される信号を処理してアラインメントマー
ク等のエッジ部を認識するための信号解析アルゴリズム
を指す。
ルゴリズムが備えられている。即ち、アラインメントマ
ーク測定方式は、複数種の解析アルゴリズムからも構成
されている。ここで、解析アルゴリズムとは、ハードウ
エアから出力される信号を処理してアラインメントマー
ク等のエッジ部を認識するための信号解析アルゴリズム
を指す。
【０１１３】アラインメントマーク等のエッジ部を認識
するこの解析アルゴリズムには、図１８に示すように、
「ＳＩＮＧＬＥ」を用いる場合と、「ＤＯＵＢＬＥ」を
用いる場合がある。「ＳＩＮＧＬＥ」を用いる場合（図
１８の（Ｂ）参照）、信号のピークとボトムとの間の５
０％信号強度に対応する位置をエッジ部とする。「ＤＯ
ＵＢＬＥ」を用いる場合（図１８の（Ｃ）参照）、やは
り、信号のピークとボトムとの間の５０％信号強度に対
応する位置をエッジ部とするが、図１８の（Ｃ）の四角
印の側（外側）を取るか（ＯＵＴ）、丸印の側（内側）
を取るか（ＩＮ）、外側と内側の両方の平均値を取るか
（ＢＯＴＨ）という３種類の解析アルゴリズムがある。
尚、図１８の（Ａ）は、アラインメントマークが形成さ
れた基板の模式的な一部断面図である。
するこの解析アルゴリズムには、図１８に示すように、
「ＳＩＮＧＬＥ」を用いる場合と、「ＤＯＵＢＬＥ」を
用いる場合がある。「ＳＩＮＧＬＥ」を用いる場合（図
１８の（Ｂ）参照）、信号のピークとボトムとの間の５
０％信号強度に対応する位置をエッジ部とする。「ＤＯ
ＵＢＬＥ」を用いる場合（図１８の（Ｃ）参照）、やは
り、信号のピークとボトムとの間の５０％信号強度に対
応する位置をエッジ部とするが、図１８の（Ｃ）の四角
印の側（外側）を取るか（ＯＵＴ）、丸印の側（内側）
を取るか（ＩＮ）、外側と内側の両方の平均値を取るか
（ＢＯＴＨ）という３種類の解析アルゴリズムがある。
尚、図１８の（Ａ）は、アラインメントマークが形成さ
れた基板の模式的な一部断面図である。
【０１１４】また、例えば、別の形式の露光装置は、画
像処理方式として２種類のハードウエア（ＨＥＮＥ，Ｂ
Ｂ）から構成されたアラインメントマーク測定方式を備
えている。ここで、ＨＥＮＥとは、画像を取り込む際ア
ラインメントマークを照射する光源としてＨｅＮｅレー
ザ（単一波長）を用いる方式であり、ＢＢとは、連続波
長（Broad Band）を用いる方式である。
像処理方式として２種類のハードウエア（ＨＥＮＥ，Ｂ
Ｂ）から構成されたアラインメントマーク測定方式を備
えている。ここで、ＨＥＮＥとは、画像を取り込む際ア
ラインメントマークを照射する光源としてＨｅＮｅレー
ザ（単一波長）を用いる方式であり、ＢＢとは、連続波
長（Broad Band）を用いる方式である。
【０１１５】［工程−４２０］次いで、各ダイ８０にお
いて、複数のアラインメントマーク８２の内の１つ、例
えば中央に位置するアラインメントマークを基準点と
し、かかる基準点の位置座標（Ｘm-0，Ｙm-0）に対する
他の各アラインメントマークの相対的な位置座標（Ｘm-
r，Ｙm-r）を、位置座標（Ｘm，Ｙm）から求める。即
ち、 Ｘm-r＝Ｘm−Ｘm-0 Ｙm-r＝Ｙm−Ｙm-0 を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。尚、ダイの中央にアラインメントマークを配置でき
ない場合、ダイ内の全てのアラインメントの位置座標の
平均値を基準点とすることができる。
いて、複数のアラインメントマーク８２の内の１つ、例
えば中央に位置するアラインメントマークを基準点と
し、かかる基準点の位置座標（Ｘm-0，Ｙm-0）に対する
他の各アラインメントマークの相対的な位置座標（Ｘm-
r，Ｙm-r）を、位置座標（Ｘm，Ｙm）から求める。即
ち、 Ｘm-r＝Ｘm−Ｘm-0 Ｙm-r＝Ｙm−Ｙm-0 を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。尚、ダイの中央にアラインメントマークを配置でき
ない場合、ダイ内の全てのアラインメントの位置座標の
平均値を基準点とすることができる。
【０１１６】［工程−４３０］その後、各ダイにおい
て、基準点の設計上の位置座標（Ｘd-0，Ｙd-0）に対す
る他の各アラインメントマークの設計上の位置座標（Ｘ
d，Ｙd）の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を計算に
よって求める。即ち、 Ｘd-r＝Ｘd−Ｘd-0 Ｙd-r＝Ｙd−Ｙd-0 を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。そして、測定された位置座標（Ｘm，Ｙm）より求め
られた各アラインメントマークの相対的な位置座標（Ｘ
m-r，Ｙm-r）から計算によって求められた各アラインメ
ントマークの相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を減じ
て、相対的な位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）を求める。即
ち、 ΔＸ＝Ｘm-r−Ｘd-r ΔＹ＝Ｙm-r−Ｙd-r を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。１つのダイにおけるかかる相対的な位置座標差（Δ
Ｘ，ΔＹ）を、図１９にベクトル的に示した。
て、基準点の設計上の位置座標（Ｘd-0，Ｙd-0）に対す
る他の各アラインメントマークの設計上の位置座標（Ｘ
d，Ｙd）の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を計算に
よって求める。即ち、 Ｘd-r＝Ｘd−Ｘd-0 Ｙd-r＝Ｙd−Ｙd-0 を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。そして、測定された位置座標（Ｘm，Ｙm）より求め
られた各アラインメントマークの相対的な位置座標（Ｘ
m-r，Ｙm-r）から計算によって求められた各アラインメ
ントマークの相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）を減じ
て、相対的な位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）を求める。即
ち、 ΔＸ＝Ｘm-r−Ｘd-r ΔＹ＝Ｙm-r−Ｙd-r を、各ダイ内の各アラインメントマークについて求め
る。１つのダイにおけるかかる相対的な位置座標差（Δ
Ｘ，ΔＹ）を、図１９にベクトル的に示した。
【０１１７】ダイ内の相対的な位置座標差（ΔＸ，Δ
Ｙ）（実施例４においては８つの位置座標差）のばらつ
き（３σX，３σY）を求める。更に、実施例４において
は、ダイを基板に１４カ所設けたので、１４の（３
σX，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３
σYa）を求める。
Ｙ）（実施例４においては８つの位置座標差）のばらつ
き（３σX，３σY）を求める。更に、実施例４において
は、ダイを基板に１４カ所設けたので、１４の（３
σX，３σY）のデータからそれらの平均値（３σXa，３
σYa）を求める。
【０１１８】具体的には、ハードウエアとしてＦＩＡ及
びＬＩＡを用い、アラインメントマークはポジを用い、
アラインメントマークは片側０．３μｍアンダーサイズ
のものを使用した。即ち、図１６の（Ａ）における
｛（ａ＋ｂ）／２−ａ｝／２の値が０．３μｍのアライ
ンメントマークを使用した。得られた（３σXa，３
σYa）を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１３ FIA / DOUBLE / IN ０．１０５ ０．１１２ ＲＵＮ−１４ FIA / DOUBLE / OUT ０．０５９ ０．０５２ ＲＵＮ−１５ FIA / DOUBLE / BOTH ０．０８２ ０．０８４ ＲＵＮ−１６ LIA ０．０８５ ０．０７９
びＬＩＡを用い、アラインメントマークはポジを用い、
アラインメントマークは片側０．３μｍアンダーサイズ
のものを使用した。即ち、図１６の（Ａ）における
｛（ａ＋ｂ）／２−ａ｝／２の値が０．３μｍのアライ
ンメントマークを使用した。得られた（３σXa，３
σYa）を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１３ FIA / DOUBLE / IN ０．１０５ ０．１１２ ＲＵＮ−１４ FIA / DOUBLE / OUT ０．０５９ ０．０５２ ＲＵＮ−１５ FIA / DOUBLE / BOTH ０．０８２ ０．０８４ ＲＵＮ−１６ LIA ０．０８５ ０．０７９
【０１１９】上記の結果から、ＲＵＮ−１４が、最も小
さいばらつき（３σXa，３σYa）を示している。従っ
て、ＲＵＮ−１４の組み合わせに係るハードウエア（Ｆ
ＩＡ）及び解析アルゴリズム（ＤＯＵＢＬＥ／ＯＵＴ）
が最適なアラインメントマーク測定方式と結論付けるこ
とができる。
さいばらつき（３σXa，３σYa）を示している。従っ
て、ＲＵＮ−１４の組み合わせに係るハードウエア（Ｆ
ＩＡ）及び解析アルゴリズム（ＤＯＵＢＬＥ／ＯＵＴ）
が最適なアラインメントマーク測定方式と結論付けるこ
とができる。
【０１２０】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されない。第
１の中央及び周辺測定マーク並びに第２の中央並びに周
辺測定マークの形状、寸法、配置、配列等、重ね合わせ
ずれ測定用パターンあるいはダイやアラインメントマー
クの数は、適宜変更可能である。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されない。第
１の中央及び周辺測定マーク並びに第２の中央並びに周
辺測定マークの形状、寸法、配置、配列等、重ね合わせ
ずれ測定用パターンあるいはダイやアラインメントマー
クの数は、適宜変更可能である。
【０１２１】更に、重ね合わせずれ測定用パターン領域
の形状、個数、第１及び第２の測定マークやアラインメ
ントマークの形状、寸法、配置、配列等も、適宜変更可
能である。また、重ね合わせ精度測定機の測定条件も、
重ね合わせ精度測定機に依存して各種選択可能である。
の形状、個数、第１及び第２の測定マークやアラインメ
ントマークの形状、寸法、配置、配列等も、適宜変更可
能である。また、重ね合わせ精度測定機の測定条件も、
重ね合わせ精度測定機に依存して各種選択可能である。
【０１２２】
【発明の効果】本発明により、重ね合わせ精度測定機が
包含する測定誤差を最小にするために、真の重ね合わせ
ずれ量を測定することなく、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化することができる。エッチング前におい
ても最適化することができるので、重ね合わせ精度測定
機の測定条件の最適化を短時間で行うことができる。
包含する測定誤差を最小にするために、真の重ね合わせ
ずれ量を測定することなく、重ね合わせ精度測定機の測
定条件を最適化することができる。エッチング前におい
ても最適化することができるので、重ね合わせ精度測定
機の測定条件の最適化を短時間で行うことができる。
【０１２３】更に、本発明により、エッチング後の半導
体素子における半導体素子構成要素相互の真の重ね合わ
せずれ量と、エッチング前の半導体素子における半導体
素子構成要素相互の測定された重ね合わせずれ量との相
関がとれるように、重ね合わせ精度測定機の測定条件を
最適化することができる。
体素子における半導体素子構成要素相互の真の重ね合わ
せずれ量と、エッチング前の半導体素子における半導体
素子構成要素相互の測定された重ね合わせずれ量との相
関がとれるように、重ね合わせ精度測定機の測定条件を
最適化することができる。
【０１２４】更に、本発明により、アラインメントマー
ク測定方式の最適化に要する基板及び工数を少なくする
ことができ、しかもエッチングすることなく、アライン
メントマーク形状あるいはアラインメントマーク測定方
式を最適化することができる。
ク測定方式の最適化に要する基板及び工数を少なくする
ことができ、しかもエッチングすることなく、アライン
メントマーク形状あるいはアラインメントマーク測定方
式を最適化することができる。
【図１】基板上に形成された実施例１の第１の重ね合わ
せずれ測定用パターンを示す平面図である。
せずれ測定用パターンを示す平面図である。
【図２】基板上に形成された実施例１の第１の重ね合わ
せずれ測定用パターンの拡大された一部平面図及び一部
断面図である。
せずれ測定用パターンの拡大された一部平面図及び一部
断面図である。
【図３】基板上に形成された実施例１の第１及び第２の
重ね合わせずれ測定用パターンを示す平面図である。
重ね合わせずれ測定用パターンを示す平面図である。
【図４】基板上に形成された実施例１の第１及び第２の
重ね合わせずれ測定用パターンの拡大された一部平面図
及び一部断面図である。
重ね合わせずれ測定用パターンの拡大された一部平面図
及び一部断面図である。
【図５】実施例１におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合わ
せずれ量をベクトル的に示した図である。
せずれ量をベクトル的に示した図である。
【図６】実施例１における重ね合わせずれ量差分をベク
トル的に合成した図である。
トル的に合成した図である。
【図７】基板上に形成された実施例２の重ね合わせずれ
測定用パターン領域を示す平面図である。
測定用パターン領域を示す平面図である。
【図８】重ね合わせずれ測定用パターン領域に形成され
た実施例２の第１の測定マークを示す図である。
た実施例２の第１の測定マークを示す図である。
【図９】実施例２における重ね合わせずれ測定用パター
ン領域３０上に形成された薄膜層、薄膜層上に形成され
た第２の測定マーク、及び第３の測定マークを示す図で
ある。
ン領域３０上に形成された薄膜層、薄膜層上に形成され
た第２の測定マーク、及び第３の測定マークを示す図で
ある。
【図１０】実施例２における重ね合わせずれ量差分、Δ
Ｘ，ΔＹをベクトル的に表示した図である。
Ｘ，ΔＹをベクトル的に表示した図である。
【図１１】基板上に形成された実施例３の第１の重ね合
わせずれ測定用パターンを示す平面図である。
わせずれ測定用パターンを示す平面図である。
【図１２】基板上に形成された実施例３の重ね合わせず
れ測定用パターンの拡大された一部平面図及び一部断面
図である。
れ測定用パターンの拡大された一部平面図及び一部断面
図である。
【図１３】実施例３の重ね合わせずれ測定用パターンの
形成工程を示す図である。
形成工程を示す図である。
【図１４】図１３に引き続き、実施例３の重ね合わせず
れ測定用パターンの形成工程を示す図である。
れ測定用パターンの形成工程を示す図である。
【図１５】実施例３におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合
わせずれ量をベクトル的に示した図である。
わせずれ量をベクトル的に示した図である。
【図１６】基板上に形成されたアラインメントマークの
模式的な一部断面図、及び実施例４のダイを示す平面図
である。
模式的な一部断面図、及び実施例４のダイを示す平面図
である。
【図１７】実施例４におけるアラインメントマークの形
成方法を説明するための図である。
成方法を説明するための図である。
【図１８】露光装置に備えられた解析アルゴリズムを説
明するための図である。
明するための図である。
【図１９】実施例４における相対的な位置座標差をベク
トル的に表示した図である。
トル的に表示した図である。
【図２０】光学方式の重ね合わせ精度測定機の概要を示
す図である。
す図である。
【図２１】真の重ね合わせずれ量を説明するための図で
ある。
ある。
【図２２】ステップ・アンド・リピート方式の露光装置
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
１ 基板 １０ 第１の重ね合わせずれ測定用パターン １２ 第１の中央測定マーク １４ 第１の周辺測定マーク１４ ２０ 第２の重ね合わせずれ測定用パターン ２２ 第２の中央測定マーク ２４ 第２の周辺測定マーク ３０ 重ね合わせずれ測定用パターン領域 ３２ 第１の測定マーク ４０ 薄膜層 ４２ 第３の測定マーク ５０ 第２の測定マーク ６０Ａ ＳｉＯ2から成る層 ６０ 重ね合わせずれ測定用パターン領域 ６２ 第１の測定マーク ６４ 第２の測定マーク ６６ 薄膜層 ７２ 第３の測定マーク ７４ 第４の測定マーク ８０ ダイ ８２ アラインメントマーク ８４，８６ 薄膜層 ８８ 感光性樹脂層 １００ 半導体基板 １０２ 層間絶縁層 １０２Ａ，１０２Ｂ 層間絶縁層の段差部 １０４ 開口部 １０６ 薄膜層 １０６Ａ 配線層 １０８Ａ，１０８Ｂ 薄膜層の段差部 １１０ レジスト層
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】従って、第１の重ね合わせずれ量と、対応
する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わ
せずれ量差分の殆どは、専ら、第１の重ね合わせずれ量
の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に起因する
と考えられる。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する
第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせず
れ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機
の測定条件が、最適測定条件となる。 ─────────────────────────────────────────────────────
する第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わ
せずれ量差分の殆どは、専ら、第１の重ね合わせずれ量
の重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差に起因する
と考えられる。それ故、重ね合わせ精度測定機の各種測
定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量と、対応する
第２の重ね合わせずれ量との間の差である重ね合わせず
れ量差分のばらつきが最小となる重ね合わせ精度測定機
の測定条件が、最適測定条件となる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】更に、重ね合わせ精度測定機に起因した、
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、ＳＥＭ方式及び光学方式
においては、（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、
によって発生し、光学方式においては、更に、（ｂ）得
られた像を波形処理して重ね合わせずれ量を計算する際
の、波形処理演算方法、（ｃ）測定マークを画像（例え
ば、明視野像、暗視野像、干渉像、散乱像）として重ね
合わせ精度測定機に取り込む場合の画像取り込み方式、
（ｄ）レンズの開口数、照明光の波長帯域等の光学系の
諸定数、（ｅ）光量の差、（ｆ）照明光の光軸の歪み等
によって発生する。このような要因によって、重ね合わ
せ精度測定機には測定誤差が生じる。
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、ＳＥＭ方式及び光学方式
においては、（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、
によって発生し、光学方式においては、更に、（ｂ）得
られた像を波形処理して重ね合わせずれ量を計算する際
の、波形処理演算方法、（ｃ）測定マークを画像（例え
ば、明視野像、暗視野像、干渉像、散乱像）として重ね
合わせ精度測定機に取り込む場合の画像取り込み方式、
（ｄ）レンズの開口数、照明光の波長帯域等の光学系の
諸定数、（ｅ）光量の差、（ｆ）照明光の光軸の歪み等
によって発生する。このような要因によって、重ね合わ
せ精度測定機には測定誤差が生じる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】従って、多数の条件にて多数のアラインメ
ント評価用基板を作製し、エッチングした後、重ね合わ
せずれ量の測定を行わなければならず、多数の基板及び
工数を必要とするという問題がある。しかも、エッチン
グ後の重ね合わせずれ量の測定には、アラインメントマ
ーク測定方式が最適化されていないことによって発生す
る測定誤差及び重ね合わせ精度測定機に起因した測定誤
差が含まれ、これらを峻別することは極めて困難であ
る。
ント評価用基板を作製し、エッチングした後、重ね合わ
せずれ量の測定を行わなければならず、多数の基板及び
工数を必要とするという問題がある。しかも、エッチン
グ後の重ね合わせずれ量の測定には、アラインメントマ
ーク測定方式が最適化されていないことによって発生す
る測定誤差及び重ね合わせ精度測定機に起因した測定誤
差が含まれ、これらを峻別することは極めて困難であ
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】更に、重ね合わせ精度測定機に起因した、
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、光学方式においては、
（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、（ｂ）得られ
た像を波形処理して重ね合わせずれ量を計算する際の、
波形処理演算方法、（ｃ）測定マークを画像（例えば、
明視野像、暗視野像、干渉像、散乱像）として重ね合わ
せ精度測定機に取り込む場合の画像取り込み方式、
（ｄ）レンズの開口数、照明光の波長帯域等の光学系の
諸定数、（ｅ）光量の差、（ｆ）照明光の光軸の垂直性
歪み等の最適化が不十分なことによっても発生する。
見掛け上の構成要素相互の重ね合わせずれも存在する。
見掛け上の重ね合わせずれは、光学方式においては、
（ａ）重ね合わせ精度測定機の焦点位置、（ｂ）得られ
た像を波形処理して重ね合わせずれ量を計算する際の、
波形処理演算方法、（ｃ）測定マークを画像（例えば、
明視野像、暗視野像、干渉像、散乱像）として重ね合わ
せ精度測定機に取り込む場合の画像取り込み方式、
（ｄ）レンズの開口数、照明光の波長帯域等の光学系の
諸定数、（ｅ）光量の差、（ｆ）照明光の光軸の垂直性
歪み等の最適化が不十分なことによっても発生する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】［工程−１４０］次いで、重ね合わせずれ
量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小となるよう
に、上記（ａ）〜（ｆ）に述べた重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整する。重ね合わせずれ量差分のばらつ
き（３σXa，３σYa）は、周辺測定マーク（実施例１に
おいては、８カ所、データ数は１４点／１カ所）の各々
におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合わせずれ量差分のば
らつき（３σX，３σY）を求め、これらのＸ方向及びＹ
方向における８つの重ね合わせずれ量差分のばらつき
（３σX，３σY）の平均（３σXa，３σYa）を求めるこ
とによって、得ることができる。
量差分のばらつき（３σXa，３σYa）が最小となるよう
に、上記（ａ）〜（ｆ）に述べた重ね合わせ精度測定機
の測定条件を調整する。重ね合わせずれ量差分のばらつ
き（３σXa，３σYa）は、周辺測定マーク（実施例１に
おいては、８カ所、データ数は１４点／１カ所）の各々
におけるＸ方向及びＹ方向の重ね合わせずれ量差分のば
らつき（３σX，３σY）を求め、これらのＸ方向及びＹ
方向における８つの重ね合わせずれ量差分のばらつき
（３σX，３σY）の平均（３σXa，３σYa）を求めるこ
とによって、得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】具体的には、重ね合わせ精度測定機の焦点
位置、波形処理演算方法、画像取り込み方式、レンズの
開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−１〜ＲＵ
Ｎ−４の試験を［工程−１００］〜［工程−１４０］に
基づいて行った。試験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１ ０．０５７ ０．０６０ ＲＵＮ−２ ０．０８５ ０．０７８ ＲＵＮ−３ ０．０２０ ０．０２２ ＲＵＮ−４ ０．０６３ ０．０６５
位置、波形処理演算方法、画像取り込み方式、レンズの
開口数（ＮＡ）、及び光量を変えた、ＲＵＮ−１〜ＲＵ
Ｎ−４の試験を［工程−１００］〜［工程−１４０］に
基づいて行った。試験の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−１ ０．０５７ ０．０６０ ＲＵＮ−２ ０．０８５ ０．０７８ ＲＵＮ−３ ０．０２０ ０．０２２ ＲＵＮ−４ ０．０６３ ０．０６５
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】上記の結果から、ＲＵＮ−３が、最も少な
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−３の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ
精度測定機の測定条件によって、重ね合わせ精度を測定
すれば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が最
も小さくなる。
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−３の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ
精度測定機の測定条件によって、重ね合わせ精度を測定
すれば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が最
も小さくなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７１】重ね合わせ精度測定機による測定方法は、
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｆ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｆ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を例示すること
ができる。
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｆ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｆ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を例示すること
ができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８０】エッチング前後の重ね合わせずれ量の相
違、即ち、第１の重ね合わせずれ量と第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する測定
誤差に起因する。この測定誤差は、先に説明した（ａ）
〜（ｆ）に起因している。更に、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の影響を受け
て形成された薄膜層４０の形状の非対称性にも起因す
る。また、それ以外にも、エッチング時のイオンの入射
角度、第２の測定マークの側壁の非対称性に起因する。
違、即ち、第１の重ね合わせずれ量と第２の重ね合わせ
ずれ量の相違は、重ね合わせ精度測定機が包含する測定
誤差に起因する。この測定誤差は、先に説明した（ａ）
〜（ｆ）に起因している。更に、重ね合わせずれ測定用
パターン領域３０の第１の測定マーク３２の影響を受け
て形成された薄膜層４０の形状の非対称性にも起因す
る。また、それ以外にも、エッチング時のイオンの入射
角度、第２の測定マークの側壁の非対称性に起因する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８３】具体的には、［工程−２３０］において、
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、
画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量
を変えた、ＲＵＮ−５〜ＲＵＮ−８の試験を、［工程−
２００］〜［工程−２６０］に基づいて行った。試験の
結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−５ ０．０５５ ０．０５０ ＲＵＮ−６ ０．０８０ ０．０７０ ＲＵＮ−７ ０．０２５ ０．０２０ ＲＵＮ−８ ０．０５９ ０．０５３
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、
画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量
を変えた、ＲＵＮ−５〜ＲＵＮ−８の試験を、［工程−
２００］〜［工程−２６０］に基づいて行った。試験の
結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−５ ０．０５５ ０．０５０ ＲＵＮ−６ ０．０８０ ０．０７０ ＲＵＮ−７ ０．０２５ ０．０２０ ＲＵＮ−８ ０．０５９ ０．０５３
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】上記の結果から、ＲＵＮ−７が、最も少な
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−７の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ
精度測定機の測定条件によって、エッチング前の重ね合
わせ精度を測定すれば、重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差が最も小さくなる。
い重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従っ
て、ＲＵＮ−７の組み合わせに係る、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わせ
精度測定機の測定条件によって、エッチング前の重ね合
わせ精度を測定すれば、重ね合わせ精度測定機が包含す
る測定誤差が最も小さくなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９５】重ね合わせ精度測定機による測定方法は、
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｆ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｆ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を例示すること
ができる。
実施例１と同様の方法とすることができる。また、重ね
合わせ精度測定機の各種測定条件とは、先に説明した
（ａ）〜（ｆ）の各条件を指す。即ち、（ａ）〜（ｆ）
の条件を種々組み合わせた条件に重ね合わせ精度測定機
を設定し、第１の重ね合わせずれ量を測定する。重ね合
わせ精度測定機の測定条件としては、重ね合わせ精度測
定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み方
式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量を例示すること
ができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０２】重ね合わせずれ量差分は、重ね合わせ精度
測定機が包含する測定誤差に起因する。この測定誤差
は、先に説明した（ａ）〜（ｆ）に起因している。更
に、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の第２の測
定マーク６４の影響を受けて形成された薄膜層６６の形
状の非対称性にも起因する。
測定機が包含する測定誤差に起因する。この測定誤差
は、先に説明した（ａ）〜（ｆ）に起因している。更
に、重ね合わせずれ測定用パターン領域６０の第２の測
定マーク６４の影響を受けて形成された薄膜層６６の形
状の非対称性にも起因する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０５】具体的には、［工程−３４０］において、
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、
画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量
を変えた、ＲＵＮ−９〜ＲＵＮ−１２の試験を、［工程
−３００］〜［工程−３５０］に基づいて行った。試験
の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−９ ０．０６２ ０．０５０ ＲＵＮ−１０ ０．０７０ ０．０７８ ＲＵＮ−１１ ０．０２０ ０．０２５ ＲＵＮ−１２ ０．０６０ ０．０６３
重ね合わせ精度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、
画像取り込み方式、レンズの開口数（ＮＡ）、及び光量
を変えた、ＲＵＮ−９〜ＲＵＮ−１２の試験を、［工程
−３００］〜［工程−３５０］に基づいて行った。試験
の結果を下表に示す。 重ね合わせずれ量差分のばらつき（μｍ） ３σXa ３σYa ＲＵＮ−９ ０．０６２ ０．０５０ ＲＵＮ−１０ ０．０７０ ０．０７８ ＲＵＮ−１１ ０．０２０ ０．０２５ ＲＵＮ−１２ ０．０６０ ０．０６３
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０６】上記の結果から、ＲＵＮ−１１が、最も少
ない重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従
って、ＲＵＮ−１１の組み合わせに係る、重ね合わせ精
度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み
方式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わ
せ精度測定機の測定条件によって、重ね合わせ精度を測
定すれば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が
最も小さくなる。
ない重ね合わせずれ量差分のばらつきを示している。従
って、ＲＵＮ−１１の組み合わせに係る、重ね合わせ精
度測定機の焦点位置、波形処理演算方法、画像取り込み
方式、レンズの開口数（ＮＡ）及び光量という重ね合わ
せ精度測定機の測定条件によって、重ね合わせ精度を測
定すれば、重ね合わせ精度測定機が包含する測定誤差が
最も小さくなる。
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に形成された複数の第１の重ね合わ
せずれ測定用パターンと第２の重ね合わせずれ測定用パ
ターンとの間の重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度測定
機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定結果
に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化する
方法であって、 （イ）第１の中央測定マークと、該第１の中央測定マー
クの周辺に配置された複数の第１の周辺測定マークとか
ら成る第１の重ね合わせずれ測定用パターンを基板上に
複数形成する工程と、 （ロ）第２の中央測定マークと、該第２の中央測定マー
クの周辺に配置された複数の第２の周辺測定マークとか
ら成り、第１の中央測定マークと第１の周辺測定マーク
との相対的な位置関係が第２の中央測定マークと第２の
周辺測定マークとの相対的な位置関係と設計上等しい、
第２の重ね合わせずれ測定用パターンを、第２の中央測
定マークが前記第１の中央測定マークの概ね中央部分に
形成され、且つ、複数の第２の周辺測定マークが前記複
数の第１の周辺測定マークの概ね中央部分に形成される
ように、基板上に複数形成する工程と、 （ハ）第１の重ね合わせずれ測定用パターン及びそれに
対応する第２の重ね合わせずれ測定用パターンの各々に
おいて、重ね合わせ精度測定機によって、第１の中央測
定マークと第２の中央測定マークとの間の中央測定マー
ク重ね合わせずれ量を測定し、第１の周辺測定マークと
これに対応する第２の周辺測定マークとの間の周辺測定
マーク重ね合わせずれ量を測定する重ね合わせずれ量測
定工程と、 （ニ）第１の重ね合わせずれ測定用パターン及びそれに
対応する第２の重ね合わせずれ測定用パターンの各々に
おいて、各周辺測定マーク重ね合わせずれ量から、中央
測定マーク重ね合わせずれ量を減じて、重ね合わせずれ
量差分を求める工程、 から成り、重ね合わせずれ量差分のばらつきが最小とな
るように、重ね合わせ精度測定機の測定条件を調整する
ことを特徴とする重ね合わせ精度測定機の測定条件の最
適化方法。 - 【請求項２】前記（イ）の第１の重ね合わせずれ測定用
パターンを基板上に複数形成する工程は、半導体基板上
にＣＶＤ法、酸化法又はスパッタ法によって形成された
ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリシリコン、ＷＳｉ、Ｗ又はアル
ミニウムから成る層の上にレジスト層を形成し、リソグ
ラフィ法及びエッチング法に基づき該層に第１の重ね合
わせずれ測定用パターンを複数形成する工程から成り、 前記（ロ）の第２の重ね合わせずれ測定用パターンを基
板上に複数形成する工程は、複数の第１の重ね合わせず
れ測定用パターンが形成された半導体基板上にレジスト
層を形成し、リソグラフィ法によって該レジスト層に第
２の重ね合わせずれ測定用パターンを複数形成する工程
から成ることを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ
精度測定機の測定条件の最適化方法。 - 【請求項３】基板上に重ね合わせずれ測定用パターン領
域を形成し、該重ね合わせずれ測定用パターン領域に形
成された測定マークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精
度測定機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測
定結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適
化する方法であって、 （イ）基板上に複数の第１の測定マークを有する重ね合
わせずれ測定用パターン領域を形成する工程と、 （ロ）該重ね合わせずれ測定用パターン領域上に薄膜層
を形成する工程と、 （ハ）それぞれの第１の測定マークの上方の薄膜層上
に、レジスト材から成り、複数の第１の測定マーク間の
相対的な位置関係に設計上等しい、第２の測定マークを
形成する工程と、 （ニ）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件を変えて、
重ね合わせずれ測定用パターン領域の第１の測定マーク
の形状の影響を受けて形成された薄膜層の形状と、該第
１の測定マークに対応する第２の測定マークとの間の重
ね合わせずれ量を、重ね合わせ精度測定機によって測定
し、重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に対応した第
１の重ね合わせずれ量を得る工程と、 （ホ）第２の測定マークをマスクとして用いて薄膜層を
エッチングし、薄膜層から第３の測定マークを形成する
工程と、 （ヘ）第３の測定マークと、該第３の測定マークに対応
する第１の測定マークとの間の第２の重ね合わせずれ量
を、重ね合わせ精度測定機によって測定する工程と、 （ト）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に対応した
第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の重ね合わせ
ずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差分を求める
工程、 から成り、 かかる重ね合わせずれ量差分のばらつきが最小となる重
ね合わせ精度測定機の測定条件を選択することを特徴と
する重ね合わせ精度測定機の測定条件の最適化方法。 - 【請求項４】基板上に重ね合わせずれ測定用パターン領
域を形成し、重ね合わせずれ測定用パターン領域に形成
された測定マークの重ね合わせずれ量を重ね合わせ精度
測定機によって測定し、かかる重ね合わせずれ量の測定
結果に基づき重ね合わせ精度測定機の測定条件を最適化
する方法であって、 （イ）複数の第１の測定マークと、各第１の測定マーク
に隣接した第２の測定マークとを有する重ね合わせずれ
測定用パターン領域を基板上に複数形成する工程と、 （ロ）該重ね合わせずれ測定用パターン領域上に薄膜層
を形成する工程と、 （ハ）第１の測定マーク上の薄膜層を選択的に除去し、
第２の測定マーク上の薄膜層を残す工程と、 （ニ）各第１の測定マークに対して相対的な位置関係が
設計上等しい第３の測定マークを各第１の測定マークに
対応して形成し、且つ、各第２の測定マークに対して相
対的な位置関係が設計上等しい第４の測定マークを各第
２の測定マークの上方の薄膜層上に形成する工程と、 （ホ）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件を変えて、
重ね合わせずれ測定用パターン領域の第２の測定マーク
の形状の影響を受けて形成された薄膜層の形状と、第４
の測定マークとの間の重ね合わせずれ量を、重ね合わせ
精度測定機によって測定し、重ね合わせ精度測定機の各
種測定条件に対応した第１の重ね合わせずれ量を得る工
程と、併せて、重ね合わせ精度測定機の測定条件を一定
として、重ね合わせずれ測定用パターン領域の第１の測
定マークと、第３の測定マークとの間の重ね合わせずれ
量を、重ね合わせ精度測定機によって測定し、重ね合わ
せ精度測定機の一定の測定条件に対応した第２の重ね合
わせずれ量を得る工程と、 （ヘ）重ね合わせ精度測定機の各種測定条件に対応した
第１の重ね合わせずれ量と、対応する第２の重ね合わせ
ずれ量との間の差である重ね合わせずれ量差分を求める
工程、 から成り、 かかる重ね合わせずれ量差分のばらつきが最小となる重
ね合わせ精度測定機の測定条件を選択することを特徴と
する重ね合わせ精度測定機の測定条件の最適化方法。 - 【請求項５】基板上に複数のアラインメントマークを有
するダイを複数形成し、かかるダイに形成されたアライ
ンメントマークの位置座標を露光装置が備えているアラ
インメントマーク測定方式によって測定し、アラインメ
ントマーク形状あるいは露光装置におけるアラインメン
トマーク測定方式を最適化する方法であって、 （イ）各ダイにおけるアラインメントマークの各々の設
計上の相対的な位置関係を等しくして、基板上に複数の
アラインメントマークを有するダイを複数形成した後、
かかる基板表面に感光性樹脂を塗布する工程と、 （ロ）各アラインメントマークの位置を、露光装置が備
えているアラインメントマーク測定方式によって測定
し、位置座標（Ｘm，Ｙm）を求める工程と、 （ハ）各ダイにおいて、複数のアラインメントマークの
内の１つを基準点とし、あるいは又、ダイ内の全てのア
ラインメントの位置座標の平均値を基準点として、かか
る基準点の位置座標（Ｘm-0，Ｙm-0）に対する他の各ア
ラインメントマークの相対的な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-
r）を、位置座標（Ｘm，Ｙm）から求める工程と、 （ニ）各ダイにおいて、基準点に対する他の各アライン
メントマークの設計上の相対的な位置座標（Ｘd-r，Ｙd
-r）を計算によって求め、該位置座標（Ｘd-r，Ｙd-r）
と、前記（ハ）の工程で求めた各アラインメントマーク
の相対的な位置座標（Ｘm-r，Ｙm-r）との間の差である
相対的な位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）を求める工程、 から成り、 かかる位置座標差（ΔＸ，ΔＹ）の複数のダイの間での
ばらつきが最小となるアラインメントマークあるいはア
ラインメントマーク測定方式を選択することを特徴とす
るアラインメントマーク形状あるいは露光装置における
アラインメントマーク測定方式の最適化方法。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349014A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-15 | Nikon Corp | 重ね合わせ測定装置及び該装置を用いた半導体デバイス製造方法 |
| US6751361B1 (en) | 2000-12-22 | 2004-06-15 | Cognex Corporation | Method and apparatus for performing fixturing in a machine vision system |
| US6812933B1 (en) * | 1999-10-29 | 2004-11-02 | Cognex Technology And Investment | Method for rendering algebraically defined two-dimensional shapes by computing pixel intensity using an edge model and signed distance to the nearest boundary |
| JP2016026331A (ja) * | 2000-08-30 | 2016-02-12 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 重ね合わせマーク、重ね合わせマークの設計方法および重ね合わせ測定の方法 |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798195A (en) * | 1993-09-24 | 1998-08-25 | Nikon Corporation | Stepping accuracy measuring method |
| JP3402750B2 (ja) * | 1994-05-25 | 2003-05-06 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法及びそれを用いた素子の製造方法 |
| JP3303551B2 (ja) * | 1994-08-22 | 2002-07-22 | ソニー株式会社 | 半導体装置の露光方法におけるアライメント法 |
| US6238851B1 (en) | 1995-05-29 | 2001-05-29 | Nikon Corporation | Exposure method |
| KR100500199B1 (ko) | 1995-05-29 | 2005-11-01 | 가부시키가이샤 니콘 | 마스크패턴을겹쳐서노광하는노광방법 |
| JP3634068B2 (ja) | 1995-07-13 | 2005-03-30 | 株式会社ニコン | 露光方法及び装置 |
| US5747200A (en) * | 1995-08-23 | 1998-05-05 | Micrel, Incorporated | Mask structure having offset patterns for alignment |
| JP3516546B2 (ja) * | 1995-12-22 | 2004-04-05 | 株式会社ルネサステクノロジ | 重ね合せ誤差の低減方法 |
| JP2842362B2 (ja) * | 1996-02-29 | 1999-01-06 | 日本電気株式会社 | 重ね合わせ測定方法 |
| KR0172801B1 (ko) * | 1996-06-24 | 1999-03-20 | 김주용 | 공정 마진 테스트용 포토 마스크와 테스트 방법 |
| US6594012B2 (en) * | 1996-07-05 | 2003-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| US5962172A (en) * | 1996-11-12 | 1999-10-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for manufacturing photomask and method of manufacturing a semiconductor device |
| US5936311A (en) * | 1996-12-31 | 1999-08-10 | Intel Corporation | Integrated circuit alignment marks distributed throughout a surface metal line |
| JPH10199784A (ja) * | 1997-01-06 | 1998-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | アライメント補正方法及び半導体装置 |
| US5877861A (en) * | 1997-11-14 | 1999-03-02 | International Business Machines Corporation | Method for overlay control system |
| US6465322B2 (en) * | 1998-01-15 | 2002-10-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor processing methods and structures for determining alignment during semiconductor wafer processing |
| AU3778799A (en) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Paul Derek Coon | Alignment simulation |
| US5919714A (en) * | 1998-05-06 | 1999-07-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Segmented box-in-box for improving back end overlay measurement |
| DE19925831A1 (de) * | 1999-06-07 | 2000-12-14 | Inst Halbleiterphysik Gmbh | Verfahren zur Messung des Positionierungsfehlers von Strukturmustern |
| US20020192577A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-19 | Bernard Fay | Automated overlay metrology system |
| JP3626448B2 (ja) * | 2001-11-28 | 2005-03-09 | 株式会社東芝 | 露光方法 |
| US6694498B2 (en) | 2001-12-13 | 2004-02-17 | Internationl Business Machines Corporation | Feed-forward lithographic overlay offset method and system |
| AUPR958901A0 (en) * | 2001-12-18 | 2002-01-24 | Telstra New Wave Pty Ltd | Information resource taxonomy |
| US6772084B2 (en) * | 2002-01-31 | 2004-08-03 | Timbre Technologies, Inc. | Overlay measurements using periodic gratings |
| US6804005B2 (en) * | 2002-05-02 | 2004-10-12 | Timbre Technologies, Inc. | Overlay measurements using zero-order cross polarization measurements |
| US7525673B2 (en) * | 2006-07-10 | 2009-04-28 | Tokyo Electron Limited | Optimizing selected variables of an optical metrology system |
| US7526354B2 (en) * | 2006-07-10 | 2009-04-28 | Tokyo Electron Limited | Managing and using metrology data for process and equipment control |
| JP2008041940A (ja) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Hitachi High-Technologies Corp | Ｓｅｍ式レビュー装置並びにｓｅｍ式レビュー装置を用いた欠陥のレビュー方法及び欠陥検査方法 |
| US7417750B2 (en) * | 2006-11-07 | 2008-08-26 | Tokyo Electron Limited | Consecutive measurement of structures formed on a semiconductor wafer using an angle-resolved spectroscopic scatterometer |
| US8722179B2 (en) * | 2006-12-12 | 2014-05-13 | Asml Netherlands B.V. | Substrate comprising a mark |
| US8609441B2 (en) * | 2006-12-12 | 2013-12-17 | Asml Netherlands B.V. | Substrate comprising a mark |
| US7567353B2 (en) * | 2007-03-28 | 2009-07-28 | Tokyo Electron Limited | Automated process control using optical metrology and photoresist parameters |
| US7372583B1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-05-13 | Tokyo Electron Limited | Controlling a fabrication tool using support vector machine |
| US7761178B2 (en) * | 2008-06-18 | 2010-07-20 | Tokyo Electron Limited | Automated process control using an optical metrology system optimized with design goals |
| CN101900946B (zh) * | 2009-05-27 | 2012-05-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 零标记曝光的检测方法及系统 |
| WO2011040745A2 (ko) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 서울대학교 산학협력단 | 영상 처리 기반 리소그래피 시스템 및 표적물 코팅 방법 |
| CN103026299B (zh) * | 2010-02-26 | 2016-01-20 | 密克罗尼克麦达塔公司 | 用于执行图案对准的方法和装置 |
| US9164397B2 (en) * | 2010-08-03 | 2015-10-20 | Kla-Tencor Corporation | Optics symmetrization for metrology |
| CN102681370B (zh) * | 2012-05-09 | 2016-04-20 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 光刻套刻方法和提高ldmos器件击穿稳定性的方法 |
| JP6363854B2 (ja) * | 2014-03-11 | 2018-07-25 | キヤノン株式会社 | 形成方法、および物品の製造方法 |
| WO2017093256A1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | Asml Netherlands B.V. | Position measuring method of an alignment target |
| US9972547B2 (en) | 2016-03-10 | 2018-05-15 | Toshiba Memory Corporation | Measurement method, manufacturing method of device, and measurement system |
| WO2020027784A1 (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Kla-Tencor Corporation | Reducing device overlay errors |
| CN110244527B (zh) * | 2019-06-13 | 2020-05-19 | 华中科技大学 | 一种套刻标记形貌和测量条件优化方法 |
| US11183482B2 (en) * | 2019-09-17 | 2021-11-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Shift control method in manufacture of semiconductor device |
| CN114615812B (zh) * | 2022-02-16 | 2024-11-05 | 生益电子股份有限公司 | 一种pcb蚀刻图形精度的监控方法及pcb制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4985634A (en) * | 1988-06-02 | 1991-01-15 | Oesterreichische Investitionskredit Aktiengesellschaft And Ionen Mikrofabrications | Ion beam lithography |
| US5283141A (en) * | 1992-03-05 | 1994-02-01 | National Semiconductor | Photolithography control system and method using latent image measurements |
-
1993
- 1993-01-22 JP JP02598993A patent/JP3284641B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-02 KR KR1019930017466A patent/KR100255399B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-03 US US08/115,553 patent/US5468580A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349014A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-15 | Nikon Corp | 重ね合わせ測定装置及び該装置を用いた半導体デバイス製造方法 |
| US6812933B1 (en) * | 1999-10-29 | 2004-11-02 | Cognex Technology And Investment | Method for rendering algebraically defined two-dimensional shapes by computing pixel intensity using an edge model and signed distance to the nearest boundary |
| JP2016026331A (ja) * | 2000-08-30 | 2016-02-12 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 重ね合わせマーク、重ね合わせマークの設計方法および重ね合わせ測定の方法 |
| US6751361B1 (en) | 2000-12-22 | 2004-06-15 | Cognex Corporation | Method and apparatus for performing fixturing in a machine vision system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100255399B1 (ko) | 2000-06-01 |
| US5468580A (en) | 1995-11-21 |
| JP3284641B2 (ja) | 2002-05-20 |
| KR940007999A (ko) | 1994-04-28 |
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