JPH09199414A - 半導体装置製造工程における合わせ誤差測定方法及び露光方法並びに重ね合わせ精度管理方法 - Google Patents
半導体装置製造工程における合わせ誤差測定方法及び露光方法並びに重ね合わせ精度管理方法Info
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- JPH09199414A JPH09199414A JP8256024A JP25602496A JPH09199414A JP H09199414 A JPH09199414 A JP H09199414A JP 8256024 A JP8256024 A JP 8256024A JP 25602496 A JP25602496 A JP 25602496A JP H09199414 A JPH09199414 A JP H09199414A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7046—Strategy, e.g. mark, sensor or wavelength selection
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工精度および管理精度を維持してスループ
ット向上が可能な、合わせ精度の測定方法および露光方
法と、合わせ精度管理方法を提供する。 【解決手段】 フィールド間合わせ誤差とフィールド内
合わせ誤差とは、理論上独立に取り扱うことができ、さ
らに倍率、回転といったフィールド内成分の誤差のバラ
ツキは通常は無視し得る程小さいので、従来のようにウ
エハＷからサンプリングされる露光フィールドＦのすべ
てに多点測定を行うことなく、少数の露光フィールドの
みに多点測定を行うだけで実用上充分な精度を実現す
る。１枚のウエハＷから９個の露光フィールドＦをサン
プリングし、そのうち中央の１個でフィールド内５点測
定、周辺の８個でフィールド内１点測定を行うことで、
測定地点Ｐの総数を１３個とし、従来の４５地点を大幅
に削減する。
ット向上が可能な、合わせ精度の測定方法および露光方
法と、合わせ精度管理方法を提供する。 【解決手段】 フィールド間合わせ誤差とフィールド内
合わせ誤差とは、理論上独立に取り扱うことができ、さ
らに倍率、回転といったフィールド内成分の誤差のバラ
ツキは通常は無視し得る程小さいので、従来のようにウ
エハＷからサンプリングされる露光フィールドＦのすべ
てに多点測定を行うことなく、少数の露光フィールドの
みに多点測定を行うだけで実用上充分な精度を実現す
る。１枚のウエハＷから９個の露光フィールドＦをサン
プリングし、そのうち中央の１個でフィールド内５点測
定、周辺の８個でフィールド内１点測定を行うことで、
測定地点Ｐの総数を１３個とし、従来の４５地点を大幅
に削減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィ技術
を利用して基板上に形成される半導体デバイスの製造工
程における基板とフォトマスクとの間の合わせ精度の測
定ならびに露光、あるいは上下パターン間の重ね合わせ
精度の管理において、スループットを改善するための技
術に関する。
を利用して基板上に形成される半導体デバイスの製造工
程における基板とフォトマスクとの間の合わせ精度の測
定ならびに露光、あるいは上下パターン間の重ね合わせ
精度の管理において、スループットを改善するための技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス製造などの微細加工に適
用されるリソグラフィは、縮小投影露光装置の投影レン
ズ（対物レンズ）の高ＮＡ化、高圧水銀ランプの輝線か
らエキシマ・レーザ光への移行にみられる露光波長の短
波長化、あるいは位相シフト法や変形照明法といった超
解像技術の採用により、その解像度を確実に向上させて
きた。
用されるリソグラフィは、縮小投影露光装置の投影レン
ズ（対物レンズ）の高ＮＡ化、高圧水銀ランプの輝線か
らエキシマ・レーザ光への移行にみられる露光波長の短
波長化、あるいは位相シフト法や変形照明法といった超
解像技術の採用により、その解像度を確実に向上させて
きた。
【０００３】一方、合わせ精度の技術においても、露光
ステージの制振や温調、あるいは投影光学系の収差の改
善といった、装置性能の改善による合わせ精度の向上が
なされてきた。合わせ精度としては、一般にデザイン・
ルール（最小加工寸法）の１／３〜１／４の値が要求さ
れ、例えば０．３μｍルールにおいては、０．１μｍ以
下の高い合わせ精度が管理目標値として要求されること
になる。そして、このような高精度の合わせ操作を可能
にする技術が、測定方法や露光におけるアライメント、
ならびに重ね合わせ精度の管理方法について要求される
に到っている。
ステージの制振や温調、あるいは投影光学系の収差の改
善といった、装置性能の改善による合わせ精度の向上が
なされてきた。合わせ精度としては、一般にデザイン・
ルール（最小加工寸法）の１／３〜１／４の値が要求さ
れ、例えば０．３μｍルールにおいては、０．１μｍ以
下の高い合わせ精度が管理目標値として要求されること
になる。そして、このような高精度の合わせ操作を可能
にする技術が、測定方法や露光におけるアライメント、
ならびに重ね合わせ精度の管理方法について要求される
に到っている。
【０００４】まず露光工程では、サンプリングショット
で測定されたステージ座標系と基板座標系とのズレの統
計処理に基づきアライメントがなされる。例えば１次式
による変換モデルを導入し、露光に先立って基板上の露
光対象となるフィールド（以下、これを便宜上、露光フ
ィールドあるいは単にフィールドと称する）について、
測定された座標と基準座標との差分の二乗の積算の和で
記述される誤差成分を１次変換モデルの各変換パラメー
タで偏微分して得られる連立方程式から、前記１次変換
モデルの各変換パラメータを定め、ついで定めた変換パ
ラメータを係数とした１次変換モデルに基づいてアライ
メント格子（予想格子）を作成し、このアライメント格
子が示す座標に基づいてアライメントを行った後に露光
がなされている。
で測定されたステージ座標系と基板座標系とのズレの統
計処理に基づきアライメントがなされる。例えば１次式
による変換モデルを導入し、露光に先立って基板上の露
光対象となるフィールド（以下、これを便宜上、露光フ
ィールドあるいは単にフィールドと称する）について、
測定された座標と基準座標との差分の二乗の積算の和で
記述される誤差成分を１次変換モデルの各変換パラメー
タで偏微分して得られる連立方程式から、前記１次変換
モデルの各変換パラメータを定め、ついで定めた変換パ
ラメータを係数とした１次変換モデルに基づいてアライ
メント格子（予想格子）を作成し、このアライメント格
子が示す座標に基づいてアライメントを行った後に露光
がなされている。
【０００５】また、一般的な重ね合わせ精度の管理ステ
ップは、以下の通りである。 （１）１ロットから所定枚数のウエハを抜き取り、各ウ
エハ内で幾つかの露光がなされたフィールド（以下、こ
の露光済みのフィールドも、便宜上、露光フィールドと
称する。なお前記露光対象となるフィールドとの区別が
必要な際にはその都度記述される）をサンプリングし、
サンプリングしたフィールドに発生している重ね合わせ
誤差をバーニアの目視観察、あるいは専用の測定装置を
用いた観測により測定し、（２）上記の重ね合わせ誤差
から、平均値ｘと標準偏差σを求め、（３）｜ｘ｜＋３
σと管理目標値（スペック）を比較し、（４）｜ｘ｜＋
３σ管理目標値であれば合格、｜ｘ｜＋３σ＞管理目標
値であれば不合格（スペックアウト）と判定する。この
ように、重ね合わせ精度の管理は一般的な品質管理手法
と同様、｜ｘ｜＋３σ（ｘは平均値、｜ｘ｜は平均値の
絶対値、σは標準偏差）の値を管理目標値と比較するこ
とにより行われる。
ップは、以下の通りである。 （１）１ロットから所定枚数のウエハを抜き取り、各ウ
エハ内で幾つかの露光がなされたフィールド（以下、こ
の露光済みのフィールドも、便宜上、露光フィールドと
称する。なお前記露光対象となるフィールドとの区別が
必要な際にはその都度記述される）をサンプリングし、
サンプリングしたフィールドに発生している重ね合わせ
誤差をバーニアの目視観察、あるいは専用の測定装置を
用いた観測により測定し、（２）上記の重ね合わせ誤差
から、平均値ｘと標準偏差σを求め、（３）｜ｘ｜＋３
σと管理目標値（スペック）を比較し、（４）｜ｘ｜＋
３σ管理目標値であれば合格、｜ｘ｜＋３σ＞管理目標
値であれば不合格（スペックアウト）と判定する。この
ように、重ね合わせ精度の管理は一般的な品質管理手法
と同様、｜ｘ｜＋３σ（ｘは平均値、｜ｘ｜は平均値の
絶対値、σは標準偏差）の値を管理目標値と比較するこ
とにより行われる。
【０００６】ここで、｜ｘ｜＋３σは、正規分布におい
て母集団の９９．７％を含む範囲である。｜ｘ｜＋３σ
が管理目標値以下である場合には、そのロットのウエハ
はすべて次工程へ送られるが、管理目標値を越えている
（スペックアウト）場合には、そのロットのウエハはす
べて再生工程へ回される。ここで再生工程とは、レジス
ト・パターンを一旦剥離し、再度リソグラフィを行って
レジスト・パターンを形成し直す一連の工程を指す。
て母集団の９９．７％を含む範囲である。｜ｘ｜＋３σ
が管理目標値以下である場合には、そのロットのウエハ
はすべて次工程へ送られるが、管理目標値を越えている
（スペックアウト）場合には、そのロットのウエハはす
べて再生工程へ回される。ここで再生工程とは、レジス
ト・パターンを一旦剥離し、再度リソグラフィを行って
レジスト・パターンを形成し直す一連の工程を指す。
【０００７】前記のような露光工程、および重ね合わせ
精度管理工程に共通して必要とされる技術は、合わせ誤
差の測定技術である。以下、露光工程の位置合わせに係
る誤差あるいは重ね合わせ精度管理工程における重ね合
わせ誤差は、特に明記する場合を除き、説明の便宜上纏
めて”合わせ誤差”と略記する。また”合わせ精度”に
ついても同様である。ところで従前では、このような合
わせ誤差として主としてフィールド間で発生する合わせ
誤差が対象とされてきた。例えば合わせ精度の管理に関
してはフィールド間誤差が対象になっていた。しかしな
がら近年は、半導体デバイスが高集積化され、また生産
性向上のために１ショットで複数個のチップが露光され
ることから、個々の露光フィールドのサイズが２０ｍｍ
角以上に大型化しており、この結果露光フィールド隅部
の合わせ誤差が、露光工程においても、また重ね合わせ
精度管理工程においても、いずれも無視できないレベル
に達している。
精度管理工程に共通して必要とされる技術は、合わせ誤
差の測定技術である。以下、露光工程の位置合わせに係
る誤差あるいは重ね合わせ精度管理工程における重ね合
わせ誤差は、特に明記する場合を除き、説明の便宜上纏
めて”合わせ誤差”と略記する。また”合わせ精度”に
ついても同様である。ところで従前では、このような合
わせ誤差として主としてフィールド間で発生する合わせ
誤差が対象とされてきた。例えば合わせ精度の管理に関
してはフィールド間誤差が対象になっていた。しかしな
がら近年は、半導体デバイスが高集積化され、また生産
性向上のために１ショットで複数個のチップが露光され
ることから、個々の露光フィールドのサイズが２０ｍｍ
角以上に大型化しており、この結果露光フィールド隅部
の合わせ誤差が、露光工程においても、また重ね合わせ
精度管理工程においても、いずれも無視できないレベル
に達している。
【０００８】このため、フィールド間合わせ精度に加え
て、フィールド内における合わせ精度にかかる技術が、
露光工程ならびに重ね合わせ精度管理工程において重要
になっている。すなわち、フィールド内外の合わせ精度
をまとめた総合的な合わせ精度を意味する、「トータル
・オーバーレイ精度」が必要とされるに至った。
て、フィールド内における合わせ精度にかかる技術が、
露光工程ならびに重ね合わせ精度管理工程において重要
になっている。すなわち、フィールド内外の合わせ精度
をまとめた総合的な合わせ精度を意味する、「トータル
・オーバーレイ精度」が必要とされるに至った。
【０００９】ところで、前記のようなフィールド間合わ
せ精度の測定は、通常、１個の露光フィールド内で１個
の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂フィールド
内１点測定により行われてきた。これに対し、フィール
ド内合わせ精度の測定は、通常、１個の露光フィールド
内で複数個の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂
フィールド内多点測定により行われている。
せ精度の測定は、通常、１個の露光フィールド内で１個
の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂フィールド
内１点測定により行われてきた。これに対し、フィール
ド内合わせ精度の測定は、通常、１個の露光フィールド
内で複数個の地点を選んで合わせ誤差を測定する、所謂
フィールド内多点測定により行われている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現状の露光
装置あるいは重ね合わせ精度測定機を用いて、前記のフ
ィールド内多点測定を行う場合には、フィールド間精度
の測定用にサンプリングされた露光フィールドの個々に
ついて、多点測定が行われている。この場合、露光装置
ではロットを構成している全ウエハが対象とされ、重ね
合わせ精度測定機ではロットからサンプリングされたウ
エハが対象とされる。例えば図５は、このような重ね合
わせ精度測定機による処理を示す。同図には、１ロット
からサンプリングされた例えば３枚のウエハＷの各々に
おいて、全２５個の露光フィールドＦの中からサンプリ
ングされた９個すべての露光フィールドＦの各々につい
て、それぞれ５個の測定地点Ｐで測定を行う様子が模式
的に示されている。
装置あるいは重ね合わせ精度測定機を用いて、前記のフ
ィールド内多点測定を行う場合には、フィールド間精度
の測定用にサンプリングされた露光フィールドの個々に
ついて、多点測定が行われている。この場合、露光装置
ではロットを構成している全ウエハが対象とされ、重ね
合わせ精度測定機ではロットからサンプリングされたウ
エハが対象とされる。例えば図５は、このような重ね合
わせ精度測定機による処理を示す。同図には、１ロット
からサンプリングされた例えば３枚のウエハＷの各々に
おいて、全２５個の露光フィールドＦの中からサンプリ
ングされた９個すべての露光フィールドＦの各々につい
て、それぞれ５個の測定地点Ｐで測定を行う様子が模式
的に示されている。
【００１１】即ち、測定地点の総数は１枚あたり、（５
ポイント）×（９フィールド）で４５となる。よって前
記のようにサンプリングされたすべての露光フィールド
Ｆについて５点測定を行ったとすると、１点測定により
フィールド間重ね合わせ誤差のみを測定していた場合に
比べて、測定の所要時間が５倍以上に増大してしまうと
いう問題があった。これは、測定そのものに要する時間
に加え、ウエハのハンドリングやアライメントに時間を
要することに因る。そして前記のような問題点は、露光
工程でのフィールド内成分アライメントの測定において
も同様に生じるものであった。
ポイント）×（９フィールド）で４５となる。よって前
記のようにサンプリングされたすべての露光フィールド
Ｆについて５点測定を行ったとすると、１点測定により
フィールド間重ね合わせ誤差のみを測定していた場合に
比べて、測定の所要時間が５倍以上に増大してしまうと
いう問題があった。これは、測定そのものに要する時間
に加え、ウエハのハンドリングやアライメントに時間を
要することに因る。そして前記のような問題点は、露光
工程でのフィールド内成分アライメントの測定において
も同様に生じるものであった。
【００１２】前記のように、従来の技術ではサンプリン
グポイントの増加によってリソグラフィのスループット
を大幅に低下させ、結果的に半導体デバイスのコストを
上昇させるという問題があった。そこで本発明は、従来
技術が有する前記のような問題を解決し、加工精度およ
び管理精度を維持しながらスループットを向上させるこ
とが可能な、合わせ精度の測定方法および露光方法と、
重ね合わせ精度管理方法を提供することを目的とする。
グポイントの増加によってリソグラフィのスループット
を大幅に低下させ、結果的に半導体デバイスのコストを
上昇させるという問題があった。そこで本発明は、従来
技術が有する前記のような問題を解決し、加工精度およ
び管理精度を維持しながらスループットを向上させるこ
とが可能な、合わせ精度の測定方法および露光方法と、
重ね合わせ精度管理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る合わせ精度
の測定方法は、上述の目的を達成するために提案される
ものであり、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てについて多点測定を行うという従来の考え方から脱
し、多点測定を行う露光フィールド（以下、多点測定フ
ィールドと称する）の数をサンプリングされた露光フィ
ールドの総数よりも少なくとも１以上減らし、残りの露
光フィールドについては１点測定を行うことを基本的な
考え方としている。これは、「フィールド内合わせ誤差
とフィールド間合わせ誤差とは、独立に扱うことができ
る」という理論的根拠および、本発明者がメカサンプル
を用いた実測に基づいて経験的に得た知見に依拠するも
のである。
の測定方法は、上述の目的を達成するために提案される
ものであり、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てについて多点測定を行うという従来の考え方から脱
し、多点測定を行う露光フィールド（以下、多点測定フ
ィールドと称する）の数をサンプリングされた露光フィ
ールドの総数よりも少なくとも１以上減らし、残りの露
光フィールドについては１点測定を行うことを基本的な
考え方としている。これは、「フィールド内合わせ誤差
とフィールド間合わせ誤差とは、独立に扱うことができ
る」という理論的根拠および、本発明者がメカサンプル
を用いた実測に基づいて経験的に得た知見に依拠するも
のである。
【００１４】まず、前記の理論的根拠に関し、重ね合わ
せ誤差を例に説明する。いま、露光フィールド内の重ね
合わせ誤差の測定を図１のように考える。この図は、測
定基準となる露光フィールドと重ね合わせ誤差を生じた
露光フィールドとの間の相対誤差を示すものであり、フ
ィールド内５点測定の例である。ここで、基準となるｉ
番目の露光フィールド内のｊ番目の測定地点の座標（ｘ
ｉｊ、ｙｉｊ）と、重ね合わせ誤差を生じたｉ番目の露
光フィールド内のｊ番目の測定地点の座標（ｘｉｊ′、
ｙｉｊ′）との間には、次の数１の関係が成り立つ。
せ誤差を例に説明する。いま、露光フィールド内の重ね
合わせ誤差の測定を図１のように考える。この図は、測
定基準となる露光フィールドと重ね合わせ誤差を生じた
露光フィールドとの間の相対誤差を示すものであり、フ
ィールド内５点測定の例である。ここで、基準となるｉ
番目の露光フィールド内のｊ番目の測定地点の座標（ｘ
ｉｊ、ｙｉｊ）と、重ね合わせ誤差を生じたｉ番目の露
光フィールド内のｊ番目の測定地点の座標（ｘｉｊ′、
ｙｉｊ′）との間には、次の数１の関係が成り立つ。
【００１５】
【数１】
【００１６】数１中、Ｔｘ、Ｔｙは平行移動、Ｍは倍
率、θは回転をそれぞれ表す。これらは、いずれも線形
誤差の成分である。線形誤差とは、ウエハＷ上にある一
定の傾向をもって現われる補正可能な１次の誤差であ
る。なお、フィールド間の重ね合わせ誤差を論ずる場合
には、倍率（フィールド間の倍率は「スケーリング」と
呼ばれる）と回転とはウエハＷの中心から半径方向に沿
って増大することを特色とするが、上記のようなフィー
ルド内の重ね合わせ誤差を論ずる場合には、ｘｙ方向で
独立に変化しない成分として取り扱われる。
率、θは回転をそれぞれ表す。これらは、いずれも線形
誤差の成分である。線形誤差とは、ウエハＷ上にある一
定の傾向をもって現われる補正可能な１次の誤差であ
る。なお、フィールド間の重ね合わせ誤差を論ずる場合
には、倍率（フィールド間の倍率は「スケーリング」と
呼ばれる）と回転とはウエハＷの中心から半径方向に沿
って増大することを特色とするが、上記のようなフィー
ルド内の重ね合わせ誤差を論ずる場合には、ｘｙ方向で
独立に変化しない成分として取り扱われる。
【００１７】数１から分散σ２（標準偏差σの２乗）を
計算すると、数２のようになる。
計算すると、数２のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】但し、ここまでの議論では、フィールド内
の非線形誤差が考慮されていない。非線形誤差とは、ウ
エハＷ上の２次以上の誤差であり、典型的には露光装置
の投影レンズの収差による誤差、ウエハＷの熱変形、重
ね合わせ誤差測定時の測定誤差が含まれる。かかる非線
形誤差は、各レイヤのデザイン・ルールに応じて解像度
の異なる複数の露光装置を使い分ける、いわゆるミック
ス＆マッチ露光を行う場合はもちろんのこと、すべての
レイヤに対して単独の露光装置を用いる、いわゆるシン
グル・マシン露光を行う場合にも少なからず発生する。
そこで、より現実的なトータル・オーバーレイの表現と
しては、数３が適当である。
の非線形誤差が考慮されていない。非線形誤差とは、ウ
エハＷ上の２次以上の誤差であり、典型的には露光装置
の投影レンズの収差による誤差、ウエハＷの熱変形、重
ね合わせ誤差測定時の測定誤差が含まれる。かかる非線
形誤差は、各レイヤのデザイン・ルールに応じて解像度
の異なる複数の露光装置を使い分ける、いわゆるミック
ス＆マッチ露光を行う場合はもちろんのこと、すべての
レイヤに対して単独の露光装置を用いる、いわゆるシン
グル・マシン露光を行う場合にも少なからず発生する。
そこで、より現実的なトータル・オーバーレイの表現と
しては、数３が適当である。
【００２０】
【数３】
【００２１】ここで、フィールド内重ね合わせに関する
項をまとめて次の数４
項をまとめて次の数４
【００２２】
【数４】
【００２３】のようにまとめると、数３は次の数５のよ
うに書き替えることができる。
うに書き替えることができる。
【００２４】
【数５】
【００２５】数５は、トータル・オーバーレイ分散σｔ
ｏｔａｌ２が、フィールド内重ね合わせ誤差の分散σｉ
ｎｔｒａ２とフィールド間重ね合わせ誤差の分散σｉｎ
ｔｅｒ２の和で表されていることを示している。即ち、
露光フィールド内外の重ね合わせ誤差は、理論上互いに
独立に取り扱えることがわかる。
ｏｔａｌ２が、フィールド内重ね合わせ誤差の分散σｉ
ｎｔｒａ２とフィールド間重ね合わせ誤差の分散σｉｎ
ｔｅｒ２の和で表されていることを示している。即ち、
露光フィールド内外の重ね合わせ誤差は、理論上互いに
独立に取り扱えることがわかる。
【００２６】次に、本発明者がメカサンプルの実測から
得た経験的知見について説明する。メカサンプルとは、
実際の半導体デバイスの製造プロセスに含まれる代表的
な工程をウエハ上に再現したものである。本発明者の検
討により、倍率、回転といったフィールド内誤差のバラ
つきは、無視しえる程度に小さいことが確認された。こ
の結果、数４中、分散に関する項は無視して良いことに
なり、また倍率と回転は、ｉ番目の露光フィールドにお
ける倍率と回転で代表させることが可能となる。以上の
知見に基づき、数４は次の数６のように書き替えること
ができる。
得た経験的知見について説明する。メカサンプルとは、
実際の半導体デバイスの製造プロセスに含まれる代表的
な工程をウエハ上に再現したものである。本発明者の検
討により、倍率、回転といったフィールド内誤差のバラ
つきは、無視しえる程度に小さいことが確認された。こ
の結果、数４中、分散に関する項は無視して良いことに
なり、また倍率と回転は、ｉ番目の露光フィールドにお
ける倍率と回転で代表させることが可能となる。以上の
知見に基づき、数４は次の数６のように書き替えること
ができる。
【００２７】
【数６】
【００２８】つまり、サンプリングされた露光フィール
ドのすべてにおいて多点測定を行う必要はなく、一部の
露光フィールドについてのみ多点測定を行い、残りの露
光フィールドについては１点測定を行うようにしても、
正しい評価が可能になることを示している。
ドのすべてにおいて多点測定を行う必要はなく、一部の
露光フィールドについてのみ多点測定を行い、残りの露
光フィールドについては１点測定を行うようにしても、
正しい評価が可能になることを示している。
【００２９】前記理論ならびに知見に基づき、かつ前記
目的を実現するため、本発明に係る合わせ誤差測定方法
は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグ
ラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される
露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の測定方法に
おいて、前記基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは
２以上の自然数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦
ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）についてはフィールド内多
点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）個についてはフィールド
内１点測定を行うことを特徴とする。また、とりわけ前
記ｍを１とすることを特徴とする。
目的を実現するため、本発明に係る合わせ誤差測定方法
は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグ
ラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される
露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の測定方法に
おいて、前記基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは
２以上の自然数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦
ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）についてはフィールド内多
点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）個についてはフィールド
内１点測定を行うことを特徴とする。また、とりわけ前
記ｍを１とすることを特徴とする。
【００３０】前記の本発明に係る合わせ誤差測定方法に
よれば、多点測定露光フィールド数が基板（ウエハ）単
位で減少する。
よれば、多点測定露光フィールド数が基板（ウエハ）単
位で減少する。
【００３１】また、本発明に係る露光方法は、前記合わ
せ誤差測定方法にそって構成される。すなわち、本発明
に係る露光方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り
返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に
複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づ
きアライメントがなされる露光方法において、前記基板
上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の自然数）
の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満た
す自然数）についてフィールド内多点測定を行い、残る
（ｎ−ｍ）個についてフィールド内１点測定を行い、か
つ前記ひとつのフィールド内多点測定結果に基づき少な
くとも１個の露光フィールドのフィールド内成分アライ
メントがなされる構成とされる。また、とりわけ前記ｍ
を１とする構成とされる。
せ誤差測定方法にそって構成される。すなわち、本発明
に係る露光方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り
返されるリソグラフィのショットに対応して該基板上に
複数形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づ
きアライメントがなされる露光方法において、前記基板
上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の自然数）
の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満た
す自然数）についてフィールド内多点測定を行い、残る
（ｎ−ｍ）個についてフィールド内１点測定を行い、か
つ前記ひとつのフィールド内多点測定結果に基づき少な
くとも１個の露光フィールドのフィールド内成分アライ
メントがなされる構成とされる。また、とりわけ前記ｍ
を１とする構成とされる。
【００３２】前記の本発明に係る露光方法によれば、同
一のウエハー内では１ショットあるいは数ショットのみ
のアライメント補正をするだけで、他の各露光フィール
ドについてもフィールド内線形誤差補正が同時になされ
ることで、多点測定露光フィールド数が基板（ウエハ）
単位で減少する。
一のウエハー内では１ショットあるいは数ショットのみ
のアライメント補正をするだけで、他の各露光フィール
ドについてもフィールド内線形誤差補正が同時になされ
ることで、多点測定露光フィールド数が基板（ウエハ）
単位で減少する。
【００３３】また、本発明者が別のメカサンプルの実測
から得た、別の経験的知見では、同一ロットに属するウ
エハー間でのフィールド内線形誤差の差は無視できる程
度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分であ
るフィールド倍率とフィールド回転は、実測値において
同一ロット内での変動量は無視できる程度に小さいこと
が確認された。したがって、この結果によると、同一ロ
ットに属する複数枚のウエハーについては、ウエハー１
枚のみ、あるい数枚おきにフィールド内成分の誤差測定
を行うと、い、この測定結果を、同一ロットに属する他
の各ウエハーについても適用し得ることが明らかとなっ
た。
から得た、別の経験的知見では、同一ロットに属するウ
エハー間でのフィールド内線形誤差の差は無視できる程
度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分であ
るフィールド倍率とフィールド回転は、実測値において
同一ロット内での変動量は無視できる程度に小さいこと
が確認された。したがって、この結果によると、同一ロ
ットに属する複数枚のウエハーについては、ウエハー１
枚のみ、あるい数枚おきにフィールド内成分の誤差測定
を行うと、い、この測定結果を、同一ロットに属する他
の各ウエハーについても適用し得ることが明らかとなっ
た。
【００３４】前記知見に基づき、本発明に係る合わせ誤
差測定方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、前記基板が属するロットを構成する
Ｎ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板中のＭ枚（Ｍは１≦
Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の基板に対しては前記各基
板上からサンプリングされる複数個の露光フィールドの
少なくとも１個についてフィールド内多点測定を行い、
残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対しては前記各基板上からサ
ンプリングされる複数個の露光フィールドについてフィ
ールド内１点測定を行うことを特徴とする。また、とり
わけ前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされる複数個の
露光フィールドすべてについてフィールド内多点測定を
行うことを特徴とする。
差測定方法は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、前記基板が属するロットを構成する
Ｎ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板中のＭ枚（Ｍは１≦
Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の基板に対しては前記各基
板上からサンプリングされる複数個の露光フィールドの
少なくとも１個についてフィールド内多点測定を行い、
残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対しては前記各基板上からサ
ンプリングされる複数個の露光フィールドについてフィ
ールド内１点測定を行うことを特徴とする。また、とり
わけ前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされる複数個の
露光フィールドすべてについてフィールド内多点測定を
行うことを特徴とする。
【００３５】前記の本発明に係る合わせ誤差測定方法に
よれば、多点測定露光フィールド数がロット単位で減少
する。
よれば、多点測定露光フィールド数がロット単位で減少
する。
【００３６】また、前記の合わせ誤差測定方法にそって
構成された本発明に係る露光方法は、半導体装置製造工
程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対
応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定
部分の測定に基づきアライメントがなされる露光方法に
おいて、前記基板が属するロットを構成する全Ｎ枚（Ｎ
は２以上の自然数）の基板中、該ロットの第１番目の基
板を含むＭ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の
基板に対して前記各基板上でサンプリングされる複数個
の露光フィールドの少なくとも１個についてフィールド
内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対して前
記各基板からサンプリングされる複数個の露光フィール
ドについてフィールド内１点測定を行い、前記Ｍ枚の基
板の前記フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の
露光フィールドに対してフィールド内成分アライメント
を行うとともに、前記Ｍ枚の基板になされた前記フィー
ルド内多点測定結果を他の（Ｎ−Ｍ）枚の基板にも適用
して露光フィールドのフィールド内成分アライメントを
することを特徴とする。また、とりわけ前記Ｍ枚の基板
につきサンプリングされる複数個の露光フィールドすべ
てについてフィールド内多点測定を行うことを特徴とす
る。
構成された本発明に係る露光方法は、半導体装置製造工
程で基板上に繰り返されるリソグラフィのショットに対
応して該基板上に複数形成される露光フィールドの所定
部分の測定に基づきアライメントがなされる露光方法に
おいて、前記基板が属するロットを構成する全Ｎ枚（Ｎ
は２以上の自然数）の基板中、該ロットの第１番目の基
板を含むＭ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の
基板に対して前記各基板上でサンプリングされる複数個
の露光フィールドの少なくとも１個についてフィールド
内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対して前
記各基板からサンプリングされる複数個の露光フィール
ドについてフィールド内１点測定を行い、前記Ｍ枚の基
板の前記フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の
露光フィールドに対してフィールド内成分アライメント
を行うとともに、前記Ｍ枚の基板になされた前記フィー
ルド内多点測定結果を他の（Ｎ−Ｍ）枚の基板にも適用
して露光フィールドのフィールド内成分アライメントを
することを特徴とする。また、とりわけ前記Ｍ枚の基板
につきサンプリングされる複数個の露光フィールドすべ
てについてフィールド内多点測定を行うことを特徴とす
る。
【００３７】前記の本発明に係る露光方法によれば、多
点測定する露光フィールド数がロット単位で減少する。
点測定する露光フィールド数がロット単位で減少する。
【００３８】前記のように本発明に係る露光方法では、
同一ロットに属する各基板に対する前記フィールド内成
分のアライメントは、前記ロットに属する少なくとも第
１番目の基板を含む任意の基板を用いて既になされたフ
ィールド内成分のアライメント補正量を、他の基板にも
適用することにより実行されるのであるが、この際にお
いてとりわけロットの第１番目の基板で得られたアライ
メント補正量が適用されることが好ましい。
同一ロットに属する各基板に対する前記フィールド内成
分のアライメントは、前記ロットに属する少なくとも第
１番目の基板を含む任意の基板を用いて既になされたフ
ィールド内成分のアライメント補正量を、他の基板にも
適用することにより実行されるのであるが、この際にお
いてとりわけロットの第１番目の基板で得られたアライ
メント補正量が適用されることが好ましい。
【００３９】ついで、本発明に係る重ね合わせ精度管理
方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショット
に対応して該基板上に複数形成される露光フィールドで
発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基づ
き重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね合
わせ誤差の測定では、前記基板上からサンプリングされ
るｎ個（ｎは２以上の自然数）の露光フィールド中、ｍ
個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）についてはフ
ィールド内多点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）個について
はフィールド内１点測定を行うことを特徴とする。ま
た、とりわけ前記ｍを１とすることを特徴とする。
方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショット
に対応して該基板上に複数形成される露光フィールドで
発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基づ
き重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね合
わせ誤差の測定では、前記基板上からサンプリングされ
るｎ個（ｎは２以上の自然数）の露光フィールド中、ｍ
個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）についてはフ
ィールド内多点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）個について
はフィールド内１点測定を行うことを特徴とする。ま
た、とりわけ前記ｍを１とすることを特徴とする。
【００４０】前記の本発明に係る重ね合わせ精度管理方
法によれば、多点測定する露光フィールド数が基板（ウ
エハ）単位で減少する。
法によれば、多点測定する露光フィールド数が基板（ウ
エハ）単位で減少する。
【００４１】あるいは、本発明に係る重ね合わせ精度管
理方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショッ
トに対応して該基板上に複数形成される露光フィールド
で発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基
づき重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね
合わせ誤差の測定では、前記基板が属するロットからサ
ンプリングされるＮ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板
中、Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ-１を満たす自然数）の基板
については前記各基板からさらにサンプリングされる複
数個の露光フィールドの少なくとも１個についてフィー
ルド内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板につい
ては前記各基板からさらにサンプリングされる複数個の
露光フィールドについてフィールド内１点測定を行うこ
とを特徴とする。また、とりわけ前記Ｍ枚の基板につき
サンプリングされる複数個の露光フィールドすべてにつ
いて多点測定を行うことを特徴とする。あるいは前記Ｍ
を１とすることを特徴とする。
理方法は、基板上で繰り返されるリソグラフィのショッ
トに対応して該基板上に複数形成される露光フィールド
で発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果に基
づき重ね合わせ精度を管理する方法において、前記重ね
合わせ誤差の測定では、前記基板が属するロットからサ
ンプリングされるＮ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板
中、Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ-１を満たす自然数）の基板
については前記各基板からさらにサンプリングされる複
数個の露光フィールドの少なくとも１個についてフィー
ルド内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板につい
ては前記各基板からさらにサンプリングされる複数個の
露光フィールドについてフィールド内１点測定を行うこ
とを特徴とする。また、とりわけ前記Ｍ枚の基板につき
サンプリングされる複数個の露光フィールドすべてにつ
いて多点測定を行うことを特徴とする。あるいは前記Ｍ
を１とすることを特徴とする。
【００４２】前記の本発明に係る重ね合わせ精度管理方
法によれば、多点測定する露光フィールド数がロット単
位で減少する。
法によれば、多点測定する露光フィールド数がロット単
位で減少する。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づいて説明する。 実施例１ 表１は、１枚のウエハー面上に十字方向に配列された露
光フィールドの各々におけるフィールド内成分（フィー
ルド倍率と、フィールド回転）の線形誤差の実測値であ
る。露光フィールドはショット番号４を中心に、ショッ
ト番号１の上端露光フィールドからショット番号７の下
端露光フィールドまでが面上を上下方向に配列され、ま
たショット番号４を中心に、ショット番号８の左端露光
フィールドからショット番号１３の右端露光フィールド
までが面上を左右方向に配列されていて、露光はフィー
ルド内成分のアライメント補正を、各フィールド毎に行
うことなしに実行した結果である。
施例に基づいて説明する。 実施例１ 表１は、１枚のウエハー面上に十字方向に配列された露
光フィールドの各々におけるフィールド内成分（フィー
ルド倍率と、フィールド回転）の線形誤差の実測値であ
る。露光フィールドはショット番号４を中心に、ショッ
ト番号１の上端露光フィールドからショット番号７の下
端露光フィールドまでが面上を上下方向に配列され、ま
たショット番号４を中心に、ショット番号８の左端露光
フィールドからショット番号１３の右端露光フィールド
までが面上を左右方向に配列されていて、露光はフィー
ルド内成分のアライメント補正を、各フィールド毎に行
うことなしに実行した結果である。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１のフィールド倍率とフィールド回転の
実測値が示すように、同一ウエハー内でのフィールド内
線形誤差の差は無視できる程度に小さい。この結果が示
すように、同一のウエハー内では１ショットあるいは数
ショットのみのアライメント補正をするだけで、他の各
露光フィールドについてもフィールド内線形誤差補正を
同時になすことが可能になる。
実測値が示すように、同一ウエハー内でのフィールド内
線形誤差の差は無視できる程度に小さい。この結果が示
すように、同一のウエハー内では１ショットあるいは数
ショットのみのアライメント補正をするだけで、他の各
露光フィールドについてもフィールド内線形誤差補正を
同時になすことが可能になる。
【００４６】実施例２ 表２は、同一のロットに属する４枚のウエハー（基板番
号１、１０、２０、３０）に対しｉ線ステッパでフィー
ルド内１ポイント計測によるアライメントを実行した後
に露光し、露光後の基板について誤差を測定したもので
ある。したがって、フィールド内線形誤差成分について
は、アライメント補正を一切行っていない場合の実測値
である。
号１、１０、２０、３０）に対しｉ線ステッパでフィー
ルド内１ポイント計測によるアライメントを実行した後
に露光し、露光後の基板について誤差を測定したもので
ある。したがって、フィールド内線形誤差成分について
は、アライメント補正を一切行っていない場合の実測値
である。
【００４７】
【表２】
【００４８】表２のフィールド倍率とフィールド回転の
実測値が示すように、同一ロットに属するウエハー間で
のフィールド内線形誤差の差（バラツキ）は無視できる
程度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分で
あるフィールド倍率とフィールド回転は、このように実
測値においても、また理論的にも同一ロット内で変動量
は無視できる程度に小さい。したがって、この結果に基
づいて、同一ロットに属する複数枚のウエハーについて
は、ウエハー１枚のみ、あるい数枚おきに露光フィール
ドのフィールド内成分アライメント補正を行い、ついで
この補正量を、同一ロットに属する他の各ウエハーの露
光フィールドのフィールド内成分アライメントについて
も適用することにより、他の各ウエハーのフィールド内
線形誤差補正が可能になる。
実測値が示すように、同一ロットに属するウエハー間で
のフィールド内線形誤差の差（バラツキ）は無視できる
程度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成分で
あるフィールド倍率とフィールド回転は、このように実
測値においても、また理論的にも同一ロット内で変動量
は無視できる程度に小さい。したがって、この結果に基
づいて、同一ロットに属する複数枚のウエハーについて
は、ウエハー１枚のみ、あるい数枚おきに露光フィール
ドのフィールド内成分アライメント補正を行い、ついで
この補正量を、同一ロットに属する他の各ウエハーの露
光フィールドのフィールド内成分アライメントについて
も適用することにより、他の各ウエハーのフィールド内
線形誤差補正が可能になる。
【００４９】実施例３ つぎに以下で、重ね合わせ精度管理にかかる実施例を順
に説明する。まず、本実施例３では、４種類のメカサン
プルＯＬ−１、ＯＬ−２、ＯＬ−３、ＯＬ−４を作成し
た。ＯＬ−１はｉ線リソグラフィとドライエッチングに
よる１層目Ａｌ配線膜のパターニングから、３回のＴＥ
ＯＳ−ＣＶＤ、レジスト・コーティング、ＳＯＧ塗布、
エッチバックを含む絶縁膜平坦化間でのプロセスを再現
したものであり、測定項目はＡｌ配線とコンタクト・ホ
ールとの間の重ね合わせ精度である。ＯＬ−２は、層間
絶縁膜の形成から上層配線の形成までのプロセスを再現
したものであり、測定項目はコンタクト・ホールとＡｌ
配線との間の重ね合わせ精度である。ＯＬ−３は、ポリ
シリコン・パッドＬＯＣＯＳ法によるフィールド酸化膜
の形成からゲート酸化を経て１層目Ｗ−ポリサイド膜を
形成するまでのプロセスを再現したものであり、測定項
目はフィールド酸化膜とゲート電極との間の重ね合わせ
精度である。さらにＯＬ−４は、ｉ線リソグラフィとド
ライエッチングによる１層目Ｗ−ポリサイド膜のパター
ニングからＬＤＤサイドウオールの形成までのプロセス
を再現したものであり、測定項目はゲート電極とノード
・コンタクトとの間の重ね合わせ精度である。いずれの
メカサンプルもフィールド・サイズは２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ、デザイン・ルールは０．５μｍである。
に説明する。まず、本実施例３では、４種類のメカサン
プルＯＬ−１、ＯＬ−２、ＯＬ−３、ＯＬ−４を作成し
た。ＯＬ−１はｉ線リソグラフィとドライエッチングに
よる１層目Ａｌ配線膜のパターニングから、３回のＴＥ
ＯＳ−ＣＶＤ、レジスト・コーティング、ＳＯＧ塗布、
エッチバックを含む絶縁膜平坦化間でのプロセスを再現
したものであり、測定項目はＡｌ配線とコンタクト・ホ
ールとの間の重ね合わせ精度である。ＯＬ−２は、層間
絶縁膜の形成から上層配線の形成までのプロセスを再現
したものであり、測定項目はコンタクト・ホールとＡｌ
配線との間の重ね合わせ精度である。ＯＬ−３は、ポリ
シリコン・パッドＬＯＣＯＳ法によるフィールド酸化膜
の形成からゲート酸化を経て１層目Ｗ−ポリサイド膜を
形成するまでのプロセスを再現したものであり、測定項
目はフィールド酸化膜とゲート電極との間の重ね合わせ
精度である。さらにＯＬ−４は、ｉ線リソグラフィとド
ライエッチングによる１層目Ｗ−ポリサイド膜のパター
ニングからＬＤＤサイドウオールの形成までのプロセス
を再現したものであり、測定項目はゲート電極とノード
・コンタクトとの間の重ね合わせ精度である。いずれの
メカサンプルもフィールド・サイズは２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ、デザイン・ルールは０．５μｍである。
【００５０】サンプリング方法は図２に示されるとおり
である。即ち、１ロットから３枚のウエハＷをサンプリ
ングし、各ウエハＷ上の５個×５個のマトリクス状に配
された露光フィールドＦの中から隅の４箇所、一辺の中
点の４箇所、およびウエハ中央の計９個の露光フィール
ドＦをサンプリングし、このうちウエハ中央部の１個の
露光フィールドＦにて５点測定を行い、残る周辺部の８
個の露光フィールドＦでは１点測定を行った。即ち、測
定地点の総数は、１３個である。各露光フィールドＦ内
の測定地点Ｐは黒点で示されており、１点測定の場合は
フィールド中央、５点測定の場合はこれにフィールド四
隅を加えた。
である。即ち、１ロットから３枚のウエハＷをサンプリ
ングし、各ウエハＷ上の５個×５個のマトリクス状に配
された露光フィールドＦの中から隅の４箇所、一辺の中
点の４箇所、およびウエハ中央の計９個の露光フィール
ドＦをサンプリングし、このうちウエハ中央部の１個の
露光フィールドＦにて５点測定を行い、残る周辺部の８
個の露光フィールドＦでは１点測定を行った。即ち、測
定地点の総数は、１３個である。各露光フィールドＦ内
の測定地点Ｐは黒点で示されており、１点測定の場合は
フィールド中央、５点測定の場合はこれにフィールド四
隅を加えた。
【００５１】各メカサンプルの測定結果を解析して３σ
を求め、表３にまとめた。なお比較のために、前出の図
５に示したごとく、サンプリングされた露光フィールド
のすべてでフィールド内５点測定を行う従来法（測定地
点の総数＝４５個）による３σの解析結果、および本発
明と従来法との差も併せて示す。
を求め、表３にまとめた。なお比較のために、前出の図
５に示したごとく、サンプリングされた露光フィールド
のすべてでフィールド内５点測定を行う従来法（測定地
点の総数＝４５個）による３σの解析結果、および本発
明と従来法との差も併せて示す。
【００５２】
【表３】
【００５３】この表３から、本発明と従来法による結果
は概ね一致していることが明らかであり、本発明の妥当
性が証明された。本発明では、５点測定フィールドの数
を各ウエハにつき１個としたことにより、測定の所要時
間が従来法に比べて約７０％も短縮された。
は概ね一致していることが明らかであり、本発明の妥当
性が証明された。本発明では、５点測定フィールドの数
を各ウエハにつき１個としたことにより、測定の所要時
間が従来法に比べて約７０％も短縮された。
【００５４】すなわち、実施例３は、多点測定露光フィ
ールド数を基板単位で削減する場合に相当し、１枚の基
板からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の自然数）
の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満た
す自然数）についてはフィールド内多点測定を行い、残
る（ｎ−ｍ）個についてはフィールド内１点測定を行う
ものである。このときの多点測定フィールド数は、本実
施例のように１個（ｍ＝１）であっても十分に実用に耐
える。
ールド数を基板単位で削減する場合に相当し、１枚の基
板からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の自然数）
の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満た
す自然数）についてはフィールド内多点測定を行い、残
る（ｎ−ｍ）個についてはフィールド内１点測定を行う
ものである。このときの多点測定フィールド数は、本実
施例のように１個（ｍ＝１）であっても十分に実用に耐
える。
【００５５】実施例４ 本発明では、図３に示したような変形例も可能である。
即ち、１ロットから例えば３枚のウエハＷをサンプリン
グした場合、１枚についてはサンプリングされた９個の
露光フィールドＦのすべてでフィールド内５点測定を行
い、残る２枚については９個の露光フィールドＦのすべ
てでフィールド内１点測定を行う。このようにロット単
位で多点測定フィールド数を減少させたことにより、従
来法に比べて測定の所要時間を約５０％短縮することが
できる。
即ち、１ロットから例えば３枚のウエハＷをサンプリン
グした場合、１枚についてはサンプリングされた９個の
露光フィールドＦのすべてでフィールド内５点測定を行
い、残る２枚については９個の露光フィールドＦのすべ
てでフィールド内１点測定を行う。このようにロット単
位で多点測定フィールド数を減少させたことにより、従
来法に比べて測定の所要時間を約５０％短縮することが
できる。
【００５６】すなわち、実施例４は、多点測定露光フィ
ールド数をロット単位で削減する場合に相当し、そのロ
ットからサンプリングされるＮ枚（Ｎは２以上の自然
数）の基板中、Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然
数）の基板についてはそこからさらにサンプリングされ
る複数個の露光フィールドについてフィールド内多点測
定を行い、残るＮ−Ｍ枚の基板についてはフィールド内
１点測定を行うものである。また、同一ロットに属する
各基板に対するフィールド内誤差測定をする際に、この
ロットに属する任意の基板によって既に得られているフ
ィールド内誤差測定結果を、他の基板にも流用するよう
にすれば、測定に要する時間をさらに短縮することがで
きる。
ールド数をロット単位で削減する場合に相当し、そのロ
ットからサンプリングされるＮ枚（Ｎは２以上の自然
数）の基板中、Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然
数）の基板についてはそこからさらにサンプリングされ
る複数個の露光フィールドについてフィールド内多点測
定を行い、残るＮ−Ｍ枚の基板についてはフィールド内
１点測定を行うものである。また、同一ロットに属する
各基板に対するフィールド内誤差測定をする際に、この
ロットに属する任意の基板によって既に得られているフ
ィールド内誤差測定結果を、他の基板にも流用するよう
にすれば、測定に要する時間をさらに短縮することがで
きる。
【００５７】実施例５ 本発明ではさらに、図４に示したような変形例も可能で
ある。即ち、１ロットから例えば３枚のウエハＷをサン
プリングした場合、１枚についてはサンプリングされた
９個の露光フィールドＦのうち中央の１個のみでフィー
ルド内５点測定、残る８個でフィールド内１点測定を行
い、残る２枚については９個の露光フィールドＦのすべ
てでフィールド内１点測定を行う。このようにロット単
位と基板単位の両方で多点測定フィールド数を減少させ
たことにより、従来法に比べて測定の所要時間を約８０
％短縮することができる。
ある。即ち、１ロットから例えば３枚のウエハＷをサン
プリングした場合、１枚についてはサンプリングされた
９個の露光フィールドＦのうち中央の１個のみでフィー
ルド内５点測定、残る８個でフィールド内１点測定を行
い、残る２枚については９個の露光フィールドＦのすべ
てでフィールド内１点測定を行う。このようにロット単
位と基板単位の両方で多点測定フィールド数を減少させ
たことにより、従来法に比べて測定の所要時間を約８０
％短縮することができる。
【００５８】すなわち、実施例５は、Ｍ枚の基板につい
て、サンプリングされた複数個の露光フィールドのうち
の一部のみを多点測定フィールドとして、多点測定フィ
ールド数をロット単位と基板単位の両方で削減する場合
に相当する。なお、このときの多点測定フィールドを含
む基板の枚数は、本実施例のように１枚（Ｍ＝１）であ
っても十分に実用に耐える。
て、サンプリングされた複数個の露光フィールドのうち
の一部のみを多点測定フィールドとして、多点測定フィ
ールド数をロット単位と基板単位の両方で削減する場合
に相当する。なお、このときの多点測定フィールドを含
む基板の枚数は、本実施例のように１枚（Ｍ＝１）であ
っても十分に実用に耐える。
【００５９】このように、本発明によれば多点測定露光
フィールド数を、基板（ウエハ）単位あるいはロット単
位の少なくとも一方で削減することを可能にする。
フィールド数を、基板（ウエハ）単位あるいはロット単
位の少なくとも一方で削減することを可能にする。
【００６０】なお、本発明では、多点測定フィールドは
基本的に基板上のどの位置から選択されても良いが、露
光フィールド毎のバラつきをなるべく抑えるため、ある
程度の対称性をもって選択されることが望ましい。特
に、多点測定を行う露光フィールド数を１個とする場合
には、この露光フィールドを基板中央から選択すること
が好ましく、これにより、ウエハーの熱変形等による影
響を最小限にとどめることができる。
基本的に基板上のどの位置から選択されても良いが、露
光フィールド毎のバラつきをなるべく抑えるため、ある
程度の対称性をもって選択されることが望ましい。特
に、多点測定を行う露光フィールド数を１個とする場合
には、この露光フィールドを基板中央から選択すること
が好ましく、これにより、ウエハーの熱変形等による影
響を最小限にとどめることができる。
【００６１】以上、本発明の具体的な実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるも
のではない。例えば、デザイン・ルール、ウエハ上の露
光フィールドのレイアウト、フィールド・サイズ、サン
プリング・レイアウト、フィールド内測定地点の数およ
びレイアウト等の細部については、適宜変更や選択が可
能であることは言うまでもない。
明したが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるも
のではない。例えば、デザイン・ルール、ウエハ上の露
光フィールドのレイアウト、フィールド・サイズ、サン
プリング・レイアウト、フィールド内測定地点の数およ
びレイアウト等の細部については、適宜変更や選択が可
能であることは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば多点測定フィールド数を削減しても、実用上
十分な精度のアライメントと、補正による露光と、露光
後の重ね合わせ精度の管理を行うことができる。したが
って、合わせ精度（補正精度）を損なうことなくサンプ
リング数を減少させることができ、ＴＡＴ向上とともに
リソグラフィにかかる総所要時間も短縮することができ
る。このように、本発明は半導体デバイス製造における
信頼性向上、コスト削減、スループット向上に大きく貢
献するものである。
明によれば多点測定フィールド数を削減しても、実用上
十分な精度のアライメントと、補正による露光と、露光
後の重ね合わせ精度の管理を行うことができる。したが
って、合わせ精度（補正精度）を損なうことなくサンプ
リング数を減少させることができ、ＴＡＴ向上とともに
リソグラフィにかかる総所要時間も短縮することができ
る。このように、本発明は半導体デバイス製造における
信頼性向上、コスト削減、スループット向上に大きく貢
献するものである。
【図１】露光フィールド内の重ね合わせ誤差の定義を説
明する模式図である。
明する模式図である。
【図２】本発明を適用し、多点測定フィールド数を基板
単位で減少させる例を示す模式図である。
単位で減少させる例を示す模式図である。
【図３】本発明を適用し、多点測定フィールド数をロッ
ト単位で減少させる例を示す模式図である。
ト単位で減少させる例を示す模式図である。
【図４】本発明を適用し、多点測定フィールド数を基板
単位とロット単位の両方で減少させる例を示す模式図で
ある。
単位とロット単位の両方で減少させる例を示す模式図で
ある。
【図５】１ロットからサンプリングされたウエハのすべ
てについて、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てでフィールド内５点測定を行う従来法を示す模式図で
ある。
てについて、サンプリングされた露光フィールドのすべ
てでフィールド内５点測定を行う従来法を示す模式図で
ある。
Ｗ……ウエハ、Ｆ……露光フィールド、Ｐ……測定地点
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、 前記基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の
自然数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−
１を満たす自然数）についてはフィールド内多点測定を
行い、残る（ｎ−ｍ）個についてはフィールド内１点測
定を行うことを特徴とする合わせ誤差測定方法。 - 【請求項２】 前記ｍを１とすることを特徴とする請求
項１記載の合わせ誤差測定方法。 - 【請求項３】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドにつき発生する合わせ誤差の
測定方法において、 前記基板が属するロットを構成するＮ枚（Ｎは２以上の
自然数）の基板中のＭ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす
自然数）の基板に対しては前記各基板上からサンプリン
グされる複数個の露光フィールドの少なくとも１個につ
いてフィールド内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の
基板に対しては前記各基板上からサンプリングされる複
数個の露光フィールドについてフィールド内１点測定を
行うことを特徴とする合わせ誤差測定方法。 - 【請求項４】 前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされ
る複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内
多点測定を行うことを特徴とする請求項３記載の合わせ
誤差測定方法。 - 【請求項５】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
ライメントがなされる露光方法において、 前記基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の
自然数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−
１を満たす自然数）についてフィールド内多点測定を行
い、残る（ｎ−ｍ）個についてフィールド内１点測定を
行い、かつ前記ひとつのフィールド内多点測定結果に基
づき少なくとも１個の露光フィールドのフィールド内成
分アライメントがなされることを特徴とする露光方法。 - 【請求項６】 前記ｍが１であることを特徴とする請求
項５記載の露光方法。 - 【請求項７】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
ライメントがなされる露光方法において、 前記基板が属するロットを構成する全Ｎ枚（Ｎは２以上
の自然数）の基板中、該ロットの第１番目の基板を含む
Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の基板に対
して前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フ
ィールドの少なくとも１個についてフィールド内多点測
定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対して前記各基板
からサンプリングされる複数個の露光フィールドについ
てフィールド内１点測定を行い、前記Ｍ枚の基板の前記
フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィ
ールドに対してフィールド内成分アライメントを行うと
ともに、前記Ｍ枚の基板になされた前記フィールド内多
点測定結果を他の（Ｎ−Ｍ）枚の基板に適用して露光フ
ィールドのフィールド内成分アライメントをすることを
特徴とする露光方法。 - 【請求項８】 前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされ
る複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内
多点測定を行うことを特徴とする請求項７記載の露光方
法。 - 【請求項９】 基板上で繰り返されるリソグラフィのシ
ョットに対応して該基板上に複数形成される露光フィー
ルドで発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結果
に基づき重ね合わせ精度を管理する方法において、 前記重ね合わせ誤差の測定では、前記基板上からサンプ
リングされるｎ個（ｎは２以上の自然数）の露光フィー
ルド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）に
ついてはフィールド内多点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）
個についてはフィールド内１点測定を行うことを特徴と
する重ね合わせ精度管理方法。 - 【請求項１０】 前記ｍを１とすることを特徴とする請
求項９記載の重ね合わせ精度管理方法。 - 【請求項１１】 基板上で繰り返されるリソグラフィの
ショットに対応して該基板上に複数形成される露光フィ
ールドで発生する重ね合わせ誤差を測定し、前記測定結
果に基づき重ね合わせ精度を管理する方法において、 前記重ね合わせ誤差の測定では、前記基板が属するロッ
トからサンプリングされるＮ枚（Ｎは２以上の自然数）
の基板中、Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）
の基板については前記各基板からさらにサンプリングさ
れる複数個の露光フィールドの少なくとも１個について
フィールド内多点測定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板
については前記各基板からさらにサンプリングされる複
数個の露光フィールドについてフィールド内１点測定を
行うことを特徴とする重ね合わせ精度管理方法。 - 【請求項１２】 前記Ｍ枚の基板につきサンプリングさ
れる複数個の露光フィールドすべてについて多点測定を
行うことを特徴とする請求項１１記載の重ね合わせ精度
管理方法。 - 【請求項１３】 前記Ｍを１とすることを特徴とする請
求項１１または１２記載の重ね合わせ精度管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25602496A JP3721655B2 (ja) | 1995-11-17 | 1996-09-27 | 半導体装置製造工程における合わせ誤差測定方法及び露光方法並びに重ね合わせ精度管理方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-299954 | 1995-11-17 | ||
| JP29995495 | 1995-11-17 | ||
| JP25602496A JP3721655B2 (ja) | 1995-11-17 | 1996-09-27 | 半導体装置製造工程における合わせ誤差測定方法及び露光方法並びに重ね合わせ精度管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199414A true JPH09199414A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3721655B2 JP3721655B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=26542531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25602496A Expired - Fee Related JP3721655B2 (ja) | 1995-11-17 | 1996-09-27 | 半導体装置製造工程における合わせ誤差測定方法及び露光方法並びに重ね合わせ精度管理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721655B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100342385B1 (ko) * | 1999-11-11 | 2002-07-04 | 황인길 | 반도체 소자 제조 공정에서의 웨이퍼 스케일 측정 방법 |
| JP2003037049A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Canon Inc | 露光装置の精度分析方法 |
| JP2007042701A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Nikon Corp | 情報表示システム |
| JP2007311580A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Nikon Corp | 露光方法、露光装置、計測方法及び計測装置 |
| JP2008211233A (ja) * | 2003-05-13 | 2008-09-11 | Asml Netherlands Bv | 処理工程の特性を明らかにする方法、及びデバイスを製造する方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284516A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置合わせ方法 |
| JPH05217845A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | アライメント測定用パターン |
| JPH06275496A (ja) * | 1993-01-21 | 1994-09-30 | Nikon Corp | 位置合わせ方法 |
| JPH06302496A (ja) * | 1993-04-13 | 1994-10-28 | Nikon Corp | 位置合わせ方法 |
| JPH08162392A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Nikon Corp | 位置合わせ方法 |
| JPH09283404A (ja) * | 1996-04-11 | 1997-10-31 | Nec Corp | 電子線露光方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP25602496A patent/JP3721655B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007311580A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Nikon Corp | 露光方法、露光装置、計測方法及び計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3721655B2 (ja) | 2005-11-30 |
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