JPH10274855A - レチクルおよびそれによって転写されたパターンならびに補正方法 - Google Patents

レチクルおよびそれによって転写されたパターンならびに補正方法

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JPH10274855A
JPH10274855A JP8041197A JP8041197A JPH10274855A JP H10274855 A JPH10274855 A JP H10274855A JP 8041197 A JP8041197 A JP 8041197A JP 8041197 A JP8041197 A JP 8041197A JP H10274855 A JPH10274855 A JP H10274855A
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pattern
measurement
chip
axis direction
measurement pattern
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尚久 玉田
Toshihide Kawachi
敏秀 河内
Yuki Miyamoto
由紀 宮本
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地にパターンを設けずに露光および現像後
のウエハのみで露光領域の回転ズレおよび倍率ズレを計
測することが可能なレチクルおよびそれによって転写さ
れたパターンならびに補正方法を提供する。 【解決手段】 Ｘ軸方向のダイシングラインパターン３
に第１の計測パターン８および９を設けるとともに、そ
の第１の計測パターン８および９のＹ軸方向の延長線上
にチップ領域２を挟むように第２の計測パターン４およ
び５を形成する。同様に、Ｙ軸方向のダイシングライン
パターン３上に第３の計測パターン１０および１１を形
成するとともに、その第３の計測パターン１０および１
１に対応してそれぞれ第４の計測パターン７および６を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レチクルおよび
それによって転写されたパターンならびに補正方法に関
し、より特定的には、半導体ウエハの露光工程に用い
る、レチクルおよびそれによって転写されたパターンな
らびに補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣやＬＳＩの製造工程の１つと
して露光工程が知られている。この露光工程では、半導
体ウエハと露光装置（ステッパ）とに起因して、露光領
域の回転ズレ（チップローテーション）と露光領域の倍
率ズレ（チップ倍率）とが発生する。
【０００３】このようなチップローテーションおよびチ
ップ倍率を検出するためには、従来では、予め下地パタ
ーンを形成し、その後露光および現像を行なって、その
下地パターンの上方にさらに計測パターンを形成する。
そしてその計測パターンと下地パターンとの間のズレ量
を計測する。しかし、このような従来の方法ではウエハ
上に下地パターンが存在しない最初の露光工程（第１工
程）ではチップローテーションおよびチップ倍率を計測
するのが困難であった。そのため、従来では、チップロ
ーテーションおよびチップ倍率を、下地パターンを必要
とせずに露光および現像後のウエハのみで計測できる計
測パターンが望まれていた。
【０００４】さらに、近年では、重ね合わせ精度に対す
る要求が厳しくなってきている。このため、たとえば、
１ロット中の１つのウエハについてチップローテーショ
ンの変動およびチップ倍率の変動を計測した後露光条件
を補正して１ロット中の他のウエハについて第１工程の
露光条件の変動を抑制する必要がある。さらに、複数の
ステッパ間の第１工程の露光条件を揃える必要性が出て
きている。すなわち、複数のステッパを用いて第１工程
を行なった場合、第１工程以降の工程では複数のステッ
パで第１工程の露光を行なった半導体ウエハが混在す
る。このため、各工程間の重ね合わせ精度を向上させる
ためには、複数のステッパ間の第１工程の露光条件を揃
える必要がある。この要件を満たすためには、各ステッ
パ毎にチップローテーションの変動とチップ倍率の変動
とを分離して算出し、その算出結果に基づいて各ステッ
パの露光条件を補正する必要がある。
【０００５】図１２および図１３は従来の計測パターン
（位置合せ検出マーク）を示した平面図である。この位
置合せ検査マークは、特開平６−３２４４７５号公報に
開示されたものである。具体的には、図１２は、従来の
提案されたレチクルを示した平面図であり、図１３は図
１２のレチクルを用いてウエハ上に形成された位置合せ
検出マークを示した平面図である。
【０００６】図１２を参照して、この従来の提案された
レチクルでは、透明基板２２の所定領域に四角形状の回
路パターン部２５が形成されている。回路パターン部２
５の外周部近傍にはウエハアライメントマーク２６が形
成されている。また、回路パターン部２５の４つのコー
ナー部の外側には、それぞれ位置合せ検出マーク２７が
形成されている。また、その位置合せ検査マーク２７を
取囲むように帯状の遮光領域２４が形成されている。遮
光領域２４の外側には、４つのレチクルアライメントマ
ーク２３が形成されている。
【０００７】図１２に示したレチクルを用いてウエハ上
にそのレチクルのパターンを転写することによって、図
１３に示されるような位置合せ検出マークが得られる。
この図１３に示した位置合せ検出マークは、図１２に示
した位置合せ検出マーク２７の具体的な平面形状を示し
ている。図１３を参照して、ウエハ上に形成される位置
合せ検出マークは、第１の位置合せ検出マーク２８と、
第２の位置合せ検出マーク２９とを含んでいる。第１の
位置合せ検出マーク２８には突起部３０が設けられてお
り、第２の位置合せ検出マーク２９には突起部３１が設
けられている。突起部３０のピッチと、突起部３１のピ
ッチとは、予め少しずつずらして形成されている。
【０００８】動作としては、図１２に示した従来のレチ
クルを用いて露光した後現像することにより、ウエハ上
の隣接する露光領域上に、図１３に示すような第１の位
置合せ検出マーク２８と第２の位置合せ検出マーク２９
とを形成する。そして、第１の検出マーク２８の突起部
３０と、第２の検出マーク２９の突起部３１との間の間
隔ａとｂとの差を求めることによってズレ量を測定す
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
および図１３に示した従来の位置合せ検出マークでは、
ズレ量の具体的な検出方法と補正方法が示されていな
い。さらに、チップローテーションの変動とチップ倍率
の変動とを分離して算出し、それに基づいて補正する手
法が示されていない。したがって、図１２および図１３
に示した従来の方法は、ステッパの露光時のチップロー
テーションおよびチップ倍率の補正に使用するのは困難
である。
【００１０】また、図１３に示すような位置合せ検出マ
ークでは、収差が発生した場合、位置合せ検査マークの
変形が生じる可能性があり、その場合には正確な測定を
行なうのが困難である。また、図１３に示す第１の位置
合せ検出マーク２８と第２の位置合せ検出マーク２９で
は、回路パターン部のパターン種によっては、位置合せ
検出マークと回路パターン部とで収差から受ける影響が
異なる場合がある。この場合には、回路パターン部が受
ける収差の影響を緩和するための計測手段として図１３
に示す位置合せ検出マークを使用するのは困難である。
【００１１】また、図１３に示すような位置合せ検出マ
ークでは、第１の位置合せ検出マーク２８と第２の位置
合せ検出マーク２９とが完全に重なり合う形態ではない
ため、多くの設置面積を必要とする。このため、ステッ
パの露光領域を有効活用することが困難であるという問
題点もある。
【００１２】また、図１３に示した従来の位置合せ検出
マークでは、第１の位置合せ検出マーク２８を下地パタ
ーンとして形成した後、第２の位置合せ検出マーク２９
を上層に形成して、その第１の検出マーク２８と第２の
検出マーク２９とのズレを測定する。このため、第１工
程で露光を行なう場合には使用することが困難であると
いう問題点があった。
【００１３】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
下地パターンを必要とせずに露光および現像後のウエハ
のみで計測し得る計測パターンを含むレチクルおよびそ
れによって転写されたパターンを提供することである。
【００１４】この発明のもう１つの目的は、収差の影響
をチップ領域と位置合せ検出マーク領域とでほぼ同じに
することによってより高精度な補正を行なうことが可能
なレチクルおよびそれによって転写されたパターンを提
供することである。
【００１５】この発明のさらにもう１つの目的は、従来
に比べて設置面積を低減することが可能な計測パターン
を含むレチクルおよびそれによって転写されたパターン
を提供することである。
【００１６】この発明のもう１つの目的は、チップロー
テーションとチップ倍率およびチップ直交度とを分離し
て算出することが可能な重ね合わせズレの補正方法を提
供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１におけるレチク
ルは、半導体ウエハの露光工程に用いるレチクルであっ
て、主表面を有する透明基板と、チップパターンと、ダ
イシングラインパターンと、第１の計測パターンと、第
２の計測パターンと、第３の計測パターンと、第４の計
測パターンとを備えている。チップパターンは透明基板
の主表面上に形成されている。ダイシングラインパター
ンは、透明基板の主表面上に、チップパターンのＸ軸方
向の外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿って形成されてい
る。第１の計測パターンは、Ｘ軸方向のダイシングライ
ンパターン上に少なくとも１つ形成されている。第２の
計測パターンは、第１の計測パターンとともに上記チッ
プパターンを挟むように、第１の計測パターンのＹ軸方
向の延長線上に形成されている。第３の計測パターン
は、Ｙ軸方向のダイシングラインパターン上に少なくと
も１つ形成されている。第４の計測パターンは、第３の
計測パターンとともに上記チップパターンを挟むよう
に、第３の計測パターンのＸ軸方向の延長線上に形成さ
れている。Ｘ軸方向のダイシングラインパターンの外周
縁から第１の計測パターンの重心までのＹ軸方向の距離
と、チップパターンのＸ軸方向の外周縁から第２の計測
パターンの重心までのＹ軸方向の距離とはほぼ等しい。
また、Ｙ軸方向のダイシングラインパターンの外周縁か
ら第３の計測パターンの重心までのＸ軸方向の距離と、
チップパターンのＹ軸方向の外周縁から第４の計測パタ
ーンの重心までのＸ軸方向の距離とはほぼ等しい。
【００１８】上記のように、請求項１に記載のレチクル
では第１、第２、第３および第４の計測パターンを設け
ることによって、このレチクルを用いてウエハ上にパタ
ーンを転写した場合に、Ｘ軸方向のダイシングラインパ
ターン上には第１および第２の計測パターンが重なって
形成されるとともに、Ｙ軸方向のダイシングラインパタ
ーン上には第３および第４の計測パターンが形成され
る。これにより、その転写された第１の計測パターンと
転写された第２の計測パターンとの間のズレ量と、転写
された第３の計測パターンと転写された第４の計測パタ
ーンとの間のズレ量とを測定することによって、下地パ
ターンを設けることなく容易にチップ倍率ズレ量および
チップ回転ズレ量を算出することが可能となる。また、
請求項１の構成では、下地パターンを設けることなく露
光および現像後の１つのパターンのみで重ね合わせズレ
を検出することが可能であるので、最初の露光工程（第
１工程）にも適用することができる。これにより、複数
のステッパによって第１工程の露光を行なう場合に、複
数のステッパ間の第１工程の露光条件を揃えることが可
能になる。その結果、従来に比べて第１工程以降の工程
における重ね合わせ精度を向上させることができる。ま
た、請求項１に記載の発明では、第１〜第４の計測パタ
ーンを転写した場合に、第１と第２の計測パターンが完
全に重なり合うとともに、第３および第４の計測パター
ンも完全に重なり合う。このため、計測パターンの設置
面積を従来に比べて低減することが可能となり、その結
果、ステッパの露光領域を有効に活用することができ
る。
【００１９】請求項２は、上記請求項１の構成におい
て、第１、第２、第３および第４の計測パターンを、チ
ップパターンと同じ種類のパターンを含むように構成す
る。これにより、第１〜第４の計測パターンと、チップ
パターンとの露光および現像特性を近づけることが可能
となる。これにより、計測パターンが受ける収差の影響
をチップ領域が受ける収差の影響に近づけることがで
き、その結果より高精度な重ね合わせズレの計測が可能
となる。
【００２０】請求項３は、上記請求項１または２の構成
において、第１および第２の計測パターンをほぼ同一形
状を有するようにするとともに、第１および第２の計測
パターンのうちのいずれか一方は他方より大きくする。
また、第３および第４の計測パターンはほぼ同一形状を
有するようにするとともに、第３および第４の計測パタ
ーンのうちいずれか一方は他方より大きくなるように構
成する。これにより、このレチクルを用いてウエハ上に
計測パターンを転写した場合に、第１および第２の計測
パターンを完全に重ね合わせることができるとともに、
第３および第４の計測パターンも完全に重ね合わせるこ
とができる。その結果、従来に比べて位置合せ検出マー
クとしての第１〜第４の計測パターンの設置面積を小さ
くすることができ、それにより、ステッパの露光領域を
有効活用することが可能となる。
【００２１】請求項４におけるパターンは、レチクルを
用いて半導体ウエハに形成されるパターンであって、チ
ップパターンと、ダイシングラインパターンと、第１、
第２、第３、および第４の計測パターンとを備える。ダ
イシングラインパターンは、チップパターンのＸ軸方向
の外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿って形成されてい
る。第１の計測パターンは、Ｘ軸方向のダイシングライ
ンパターン上に少なくとも１つ形成されている。第２の
計測パターンは、第１の計測パターンと重なるように第
１の計測パターンの領域内に形成されており、第１の計
測パターンより小さい。第３の計測パターンは、Ｙ軸方
向のダイシングラインパターン上に少なくとも１つ形成
されている。第４の計測パターンは、第３の計測パター
ンと重なるように第３の計測パターンの領域内に形成さ
れており、第３の計測パターンより小さい。このよう
に、請求項４に記載のパターンでは、Ｘ軸方向のダイシ
ングラインパターン上に第１および第２の計測パターン
を形成するとともに、Ｙ軸方向のダイシングラインパタ
ーン上に第３および第４の計測パターンを形成する。こ
れにより、第１の計測パターンと第２の計測パターンと
のズレ量と、第３の計測パターンと第４の計測パターン
との間のズレ量とを計測することによって、容易にチッ
プ倍率ズレ量およびチップ回転ズレ量を算出することが
できる。その結果、それらのズレ量を補正値としてステ
ッパの露光条件を容易に補正することができる。また、
第１〜第４の計測パターンは、同一層で形成されるの
で、下地パターンを設けることなく重ね合わせズレを計
測することができる。これにより、最初の露光工程（第
１の露光工程）においても重ね合わせズレを計測するこ
とができ、その結果、複数のステッパを用いて第１の露
光工程を行なった場合にも、複数のステッパ間の露光条
件を均一にすることができる。それにより、第２の露光
工程以降の露光工程における重ね合わせ精度をより向上
させることができる。
【００２２】請求項５は、請求項４の構成において、第
１、第２、第３および第４の計測パターンをチップパタ
ーンと同じ種類のパターンを含むように構成する。これ
により、第１〜第４の計測パターンの露光および現像特
性を、チップ領域のチップパターンの露光および現像特
性に近づけることが可能となる。これにより、計測パタ
ーンが受ける収差の影響をチップ領域が受ける収差の影
響に近づけることが可能となり、その結果、より高精度
な重ね合わせズレの計測が可能となる。
【００２３】請求項６は、請求項５の構成において、第
１、第２、第３および第４の計測パターンを凹状に形成
する。また、請求項７は請求項５の構成において、第
１、第２、第３および第４の計測パターンを複数の開口
よって形成する。さらに、請求項８は請求項５の構成に
おいて、第１、第２、第３および第４の計測パターンを
凸状に形成する。
【００２４】請求項９におけるレチクルを用いた補正方
法では、チップパターンと、ダイシングラインパターン
と、第１、第２、第３および第４の計測パターンとを備
えるレチクルを用いる。チップパターンは透明基板の主
表面上に形成されており、ダイシングラインパターン
は、透明基板の主表面上にチップパターンのＸ軸方向の
外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿って形成されている。
第１の計測パターンは、Ｘ軸方向のダイシングラインパ
ターン上に少なくとも１つ形成されている。第２の計測
パターンは、第１の計測パターンとともに上記チップパ
ターンを挟むように第１の計測パターンのＹ軸方向の延
長線上に形成されている。第３の計測パターンは、Ｙ軸
方向のダイシングラインパターン上に少なくとも１つ形
成されている。第４の計測パターンは、第３の計測パタ
ーンとともにチップパターンを挟むように第３の計測パ
ターンのＸ軸方向の延長線上に形成されている。このよ
うな構成を有するレチクルを用いた補正方法では、その
レチクルを用いて露光および現像することによって半導
体ウエハ上にチップパターンと、ダイシングラインパタ
ーンと、第１、第２、第３および第４の計測パターンと
を転写する。そして、その転写された第１の計測パター
ンと第２の計測パターンとの間のズレ量と、第３の計測
パターンと第４の計測パターンとの間のズレ量とを重ね
合わせ検査装置を用いて計測する。その計測されたズレ
量に基づきチップ倍率ズレ量を算出する。そのチップ倍
率ズレ量をチップ倍率補正値として後の露光時に与え
る。このように、この補正方法では、下地パターンを設
けることなく第１〜第４の計測パターンによってチップ
倍率補正値を算出することが可能となる。これにより、
最初の露光工程にもこの補正方法を適用することができ
る。また、最初の露光工程を複数のステッパで行なう場
合にも、その複数のステッパ間のチップ倍率ズレ量を補
正することができ、これによって露光条件をより均一化
することができる。
【００２５】請求項１０におけるレチクルを用いた補正
方法では、チップパターンと、ダイシングラインパター
ンと、第１、第２、第３および第４の計測パターンとを
備えたレチクルを用いる。この補正方法では、上記レチ
クルを用いて露光および現像することにより、半導体ウ
エハ上にチップパターンと、ダイシングラインパターン
と、第１、第２、第３および第４の計測パターンとを転
写する。そしてその転写された第１の計測パターンと第
２の計測パターンとの間のズレ量と、第３の計測パター
ンと第４の計測パターンとの間のズレ量とを重ね合わせ
検査装置を用いて計測する。その計測されたズレ量に基
づきチップ回転ズレ量を算出する。そのチップ回転ズレ
量をチップ回転ズレ補正値として後の露光時に与える。
このように、請求項１０に記載の補正方法では、下地パ
ターンを設けることなく第１〜第４の計測パターンを用
いてチップ回転ズレ量を容易に計測することができ、そ
のチップ回転ズレ量をステッパに補正値としてフィード
バックすることにより、最初の露光工程においても適用
することができる。
【００２６】請求項１１は、請求項１０の構成におい
て、チップ回転ズレ量に基づきチップの直交度のズレ量
を算出し、さらに、そのチップの直交度のズレ量をチッ
プ直交度ズレ補正値として後の露光時に与える。このよ
うに構成すれば、チップ回転ズレ量およびチップ直交度
ズレ量を同時に補正値としてステッパにフィードバック
することができ、それによってより重ね合わせズレを低
減することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００２８】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１によるレチクルを示した平面図である。図１を参
照して、この実施の形態１によるレチクルでは、透明基
板１の主表面上の所定領域にチップ領域（チップパター
ン）２が形成されている。チップ領域２のＸ軸方向の外
周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿ってダイシングラインパ
ターン３が形成されている。そのダイシングラインパタ
ーン３のＸ軸方向に延びる部分上には所定の間隔を隔て
て第１の計測パターン８および９が形成されている。第
１の計測パターン８のＹ軸方向の延長線上には、第１の
計測パターン８とともにチップ領域２を挟むように第２
の計測パターン５が配置されている。同様に、第１の計
測パターン９に対応して第２の計測パターン４が形成さ
れている。
【００２９】また、ダイシングラインパターン３のＹ軸
方向に延びる部分上には、所定の間隔を隔てて第３の計
測パターン１０および１１が形成されている。第３の計
測パターン１０のＸ軸方向の延長線上には、チップ領域
２を挟むように第４の計測パターン７が形成されてい
る。同様に、第３の計測パターン１１に対応して第４の
計測パターン６が形成されている。
【００３０】ここで、第１の計測パターン８の重心から
ダイシングラインパターン３の外周縁までの距離Ｂと、
第２の計測パターン５の重心からチップ領域２の外周縁
までの距離Ｂとはほぼ等しくなるように配置されてい
る。同様に、第１の計測パターン９の重心からダイシン
グラインパターン３の外周縁までの距離Ａと、第２の計
測パターン４の重心からチップ領域２の外周縁までの距
離Ａとがほぼ等しくなるように形成されている。また、
第３の計測パターン１０の重心からダイシングラインパ
ターン３の外周縁までの距離Ｄと第４の計測パターン７
の重心からチップ領域２の外周縁までの距離Ｄとはほぼ
等しくなるように形成されている。同様に、第３の計測
パターン１１の距離Ｃも第４の計測パターン６の距離Ｃ
とほぼ等しくなるように形成されている。
【００３１】また、第１の計測パターン８および９と、
第２の計測パターン４および５とはほぼ同一形状で、か
つ、第１の計測パターン８および９の方が第２の計測パ
ターン４および５より大きくなるように形成されてい
る。この第１の計測パターン８および９と、第２の計測
パターン４および５との大小関係は逆であってもよい。
同様に、第３の計測パターン１０および１１と、第４の
計測パターン６および７とも同一形状を有しており、か
つ、第３の計測パターン１０および１１の方が第４の計
測パターン６および７よりも大きくなるように形成され
ている。この場合も大小関係が逆であってもよい。
【００３２】図１に示したレチクルを用いて露光および
現像したウエハが図２に示される。図２を参照して、ウ
エハ１２の主表面には、隣り合うショットの交差部分
（ダイシングラインパターン部分）に、計測パターン１
３、１４、１５および１６が形成されている。計測パタ
ーン１３は、図１に示した第１の計測パターン９と第２
の計測パターン４とが完全に重なり合って形成されてお
り、計測パターン１４は、第１の計測パターン８と第２
の計測パターン５とが完全に重なり合って形成されてい
る。また、図２の計測パターン１５は、図１に示した第
３の計測パターン１１と第４の計測パターン６とが完全
に重なり合って形成されており、計測パターン１６は、
図１に示した第３の計測パターン１０と第４の計測パタ
ーン７とが完全に重なり合って形成されている。
【００３３】このように、隣接するチップの計測パター
ンが完全に重なり合うため、計測パターンの設置面積を
節約することができ、それにより、チップ領域の面積を
広げることが可能となる。その結果、ステッパの露光領
域を有効に活用することができる。特に、計測パターン
１３、１４、１５および１６の大きさを小さくすること
により、ステッパの露光領域を最大限に広げることが可
能となる。
【００３４】また、図１に示したレチクルを用いて図２
に示したような計測パターンを形成した場合、従来のよ
うな下地パターンを必要とせずに露光および現像後のウ
エハ１２のみで露光領域の倍率ズレおよび回転ズレを計
測することが可能となる。これにより、最初の露光工程
（第１工程）においても露光領域の倍率ズレおよび回転
ズレなどを計測することができ、その結果、第１工程に
おける露光条件の変動を抑制することができる。さら
に、複数ステッパ間の第１工程の露光条件を揃えること
も可能である。これにより、第１工程以降の工程におけ
る重ね合わせ精度も向上させることができる。
【００３５】図３は、図２に示した計測パターン１３の
詳細を説明するための平面図である。図３を参照して、
計測パターン１３は、図１に示した第１の計測パターン
９と第２の計測パターン４とから構成されている。第１
の計測パターン９と第２の計測パターン４とは、溝状
（凹状）を有する抜きのラインで囲まれた四角形状を有
している。
【００３６】図３に示すような第１の計測パターン９の
重心点と第２の計測パターン４の重心点とのズレ量に基
づき、チップローテーションおよびチップ倍率を計測す
る。計測には、重ね合わせ検査装置、光学顕微鏡などの
適当な検査装置を使用する。特に重ね合わせ検査装置を
使用した場合、以下に示す計測と補正値の算出とを高精
度で行なうことが可能となり、自動化も可能である。チ
ップローテーションの変動およびチップ倍率の変動が発
生した場合の、パターンのズレが図４に示される。図４
を参照して、チップローテーションの変動またはチップ
倍率の変動が生じると、第１の計測パターン９に対する
第２の計測パターン４の位置ズレとして反映される。こ
の場合のパターンのズレ量は、第１の計測パターン９の
重心点１７を基準とした場合、第１の計測パターン９の
重心点１７から第２の計測パターン４の重心点１８への
距離ｄｘ1 およびｄｙ1 として定量的に測定できる。測
定には重ね合わせ検査装置を使用する。
【００３７】図５は、図２に示したウエハ１２において
伸びのチップ倍率の変動が生じた場合を示している。図
５を参照して、元のショット１８の大きさは伸びが生じ
たショット１９よりも小さいことがわかる。図２および
図５を参照して、変動量は、縦方向（Ｙ軸方向）のダイ
シングラインパターン上の計測パターン１５および１６
のＸ軸方向と、横方向（Ｘ軸方向）のダイシングライン
パターン上の計測パターン１３および１４のＹ軸方向と
のみに反映される。伸びが生じた場合、計測パターン１
５および１６のＸ軸方向のズレ量（ｄｘ1 ）はマイナス
となり、計測パターン１３および１４のＹ軸方向のズレ
量（ｄｙ1 ）もマイナスとなる。ズレ量ｄｘ1 とズレ量
ｄｙ1 とはそれぞれ以下の式（１）および（２）によっ
て定義される。
【００３８】
【数１】
【００３９】重ね合わせ検査装置の使用によって、上記
式（１）および式（２）中のｄｘ1、ｄｙ1 、Ｘ
1 （ｔ）およびＹ1 （ｔ）を計測することができる。こ
のため、チップ倍率ＰおよびＨは、次の式（３）および
式（４）によって算出可能である。
【００４０】
【数２】
【００４１】さらに、ウエハ上の複数ショットの同一箇
所の各パターンについてチップ倍率ＰおよびＨを算出し
て平均値をとることにより、より高精度のチップ倍率Ｐ
およびＨを求めることができる。
【００４２】図６は、図２に示したウエハにおいて左回
転のチップローテーションが生じた場合を示している。
図６を参照して、元のショット２０から所定の角度ずれ
て回転後のショット２１が位置していることがわかる。
図２および図６を参照して、回転に起因する位置変動量
は、横方向（Ｘ軸方向）のダイシングラインパターン上
の計測パターン１３および１４のＸ軸方向と、縦方向
（Ｙ軸方向）のダイシングラインパターン上の計測パタ
ーン１５および１６のＹ軸方向とのみに反映される。左
回転が生じた場合、計測パターン１３および１４のＸ軸
方向のズレ量ｄｘ 2 はプラスとなり、計測パターン１５
および１６のＹ軸方向のズレ量ｄｙ2 はマイナスとな
る。
【００４３】図７は図６に示した場合のＸ軸方向のズレ
量ｄｘ2 を示し、図８は図６に示した場合のＹ軸方向の
ズレ量ｄｙ2 を示している。ズレ量ｄｘ2 とｄｙ2 とは
次の式（５）および式（６）によって示される。
【００４４】
【数３】
【００４５】重ね合わせ検査装置の使用によって、上記
式（５）および（６）中のｄｘ2 、ｄｙ2 、Ｘ2 （ｔ）
およびＹ2 （ｔ）を計測することができる。このため、
チップローテーションＩおよびＱはそれぞれ次の式
（７）および（８）によって算出可能である。
【００４６】
【数４】
【００４７】さらに、ウエハ上の複数ショットの同一箇
所の各パターンについて、チップローテーションＩおよ
びＱを算出して平均値をとることによって、より高精度
のチップローテーションＩおよびＱを算出することがで
きる。
【００４８】また、式（５）および式（６）により算出
されたチップローテーションＩおよびＱの差分は、チッ
プの直交度のズレを示す。したがって、Ｘ軸方向（横方
向）のダイシングラインまたはＹ軸方向（縦方向）のダ
イシングラインを基準としてチップローテーションＩお
よびＱの差分を算出し、露光時にこの差分を直交度の補
正値として与えれば、チップの直交度の補正も可能であ
る。
【００４９】以上の計測を一定頻度で行なうとともに、
その計測値からチップローテーションＩおよびＱと、チ
ップ倍率ＨおよびＰとを分離して算出する。そして、そ
のチップローテーションＩおよびＱとチップ倍率Ｈおよ
びＰとを、後続するウエハまたは後続するロットの露光
時のチップローテーション補正値およびチップ倍率補正
値、さらにはチップ直交度補正値として使用する。これ
により、常に第１工程の露光条件を同一にすることがで
き、その結果、第１工程の露光条件の変動を抑制するこ
とができる。
【００５０】なお、図９は、図２に示した実施形態１に
よるレチクルを用いた補正方法のフローチャートであ
る。図９を参照して、補正方法について説明する。ま
ず、Ｓ１において、図２に示した本発明による検査マー
ク入りのレチクルを使用して露光および現像を行なう。
その後、Ｓ２において、重ね合せ検査装置を用いてマー
クの位置ズレの計測を行なう。次に、Ｓ３において、図
４に示した第１の計測パターン９と第２の計測パターン
４との間のズレ量が検出されるかどうかを判断する。ズ
レ量が検出されない場合には、Ｓ４によってチップロー
テーションまたはチップ倍率の変動がないと判断され、
補正値も不要と判断される。そのため、Ｓ１４の後続ロ
ットの露光に移る。
【００５１】一方、Ｓ３において、第１の計測パターン
９と第２の計測パターン４との間でズレが検出された場
合には、Ｓ５においてチップローテーションの変動また
はチップ倍率の変動が発生していると判断される。その
後、Ｓ６において、ズレが検出されたのは図２における
計測パターン１３および１４のＸ軸方向か、または、計
測パターン１５および１６のＸ軸方向かという判断が行
なわれる。
【００５２】ズレが検出されたのが計測パターン１３お
よび１４のＹ軸方向または計測パターン１５および１６
のＸ軸方向である場合には、Ｓ７において、チップ倍率
の変動が発生していると判断される。この場合、Ｓ８に
おいて、計測されたＸ軸方向のズレ量ｄｘ1 、Ｙ軸方向
のズレ量ｄｙ1 、計測パターンのＸ座標Ｘ1 （ｔ）およ
び計測パターンのＹ座標Ｙ1 （ｔ）を、上述した式
（３）および式（４）に与える。これにより、チップ倍
率ＰおよびＨを算出する。この後、Ｓ９のステップに移
る。
【００５３】Ｓ６において、計測パターン１３および１
４のＹ軸方向または計測パターン１５および１６のＸ方
向のズレではないと判断された場合には、そのままＳ９
に移る。Ｓ９では、計測パターン１３および１４のＹ軸
方向のズレ、または、計測パターン１５および１６のＸ
軸方向のズレが検出されたかどうかの判断が行なわれ
る。そのようなズレが検出されている場合には、Ｓ１０
によってチップローテーションの発生が確認される。そ
の後、Ｓ１１において計測された計測パターン１３およ
び１４のＸ軸方向のズレ量ｄｘ2 、計測パターン１５お
よび１６のＹ軸方向のズレ量ｄｙ2 、計測パターンのＸ
座標Ｘ2 （ｔ）および計測パターンのＹ座標Ｙ2 （ｔ）
を上述した式（７）および式（８）に与える。これによ
り、チップローテーションＩおよびＱを算出する。この
後Ｓ１０のステップに移る。
【００５４】また、Ｓ９において計測パターン１３およ
び１４のＹ軸方向または計測パターン１５および１６の
Ｘ軸方向のズレが検出されていないと判断された場合に
は、Ｓ１２のステップに移る。Ｓ１２では、算出された
チップ倍率ＰおよびＨとチップローテーションＩおよび
Ｑとを後続ロット露光時のチップ倍率補正値およびチッ
プローテーション補正値として与える。また、付加的
に、Ｓ１３において、チップローテーションＩおよびＱ
の差分に基づきチップ直交度を算出して補正値として露
光装置に与える。この後、Ｓ１４に移り、後続ロットの
露光が行なわれる。
【００５５】（実施の形態２）実施の形態２では、対象
とする工程のチップパターンに近い形状や形成方法で計
測パターンを形成する。具体的には、チップパターン
（チップ領域）２がホール（開口）を主体とする工程で
は、図１０に示すように複数の開口によって、第１の計
測パターン９および第２の計測パターン４を形成する。
また、チップパターン２が凸状のラインを主体とする工
程の場合は、図１１に示すように凸状の残しのラインに
よって第１の計測パターン９および第２の計測パターン
４を形成する。このような第１の計測パターン９および
第２の計測パターン４によって計測パターン１３を構成
する。図２に示した計測パターン１４、１５および１６
についても、上記した計測パターン１３と同様に形成す
る。このように対象とする工程のチップパターン２に近
い形状に計測パターン１３〜１６を形成することによっ
て、チップ領域２と計測パターン１３〜１６との露光お
よび現像特性を近づけることが可能となる。その結果、
計測パターン１３〜１６が受ける収差の影響をチップ領
域２の受ける収差の影響に近づけることができ、それに
より、より精度の高い重ね合わせズレの計測が可能とな
る。また、チップ領域２で多く使用されている開口径や
ライン幅で計測パターンを形成することによって、より
精度を向上させることも可能である。なお、計測方法は
上記した実施の形態１と同様である。
【００５６】（実施の形態３）上述した実施の形態１で
は、特に最初の露光工程（第１工程）の露光に適用した
例を示したが、この実施の形態３では、本発明による計
測パターンを第１工程以降の工程に適用する場合につい
て説明する。通常、第１工程以降の工程では予め先の工
程において下地パターンを形成した後、露光および現像
を行なって下地パターンの上方に計測パターンを形成す
る。その後、その計測パターンと下地パターンとの間の
ズレ量を計測する。この場合、ウエハに起因するチップ
ローテーション変動、チップ倍率変動およびチップ直交
度変動と、ステッパに起因するチップローテーション変
動、チップ倍率変動およびチップ直交度変動とを分離す
るのは困難である。
【００５７】そこで、この実施の形態３では、第１工程
以降の工程において本発明による計測パターンと、下地
パターンを使用する従来の計測パターンとを同時に使用
する。具体的には、下地パターンを使用する計測パター
ンによって通常の重ね合わせ検査を行ない、本発明によ
る計測パターンによって実施の形態１と同様の計測を行
なう。その結果、チップローテーション変動、チップ倍
率変動およびチップ直交度変動のうち、ステッパに起因
する成分を分離することが可能となる。これにより、従
来に比べてより高精度の重ね合わせズレの補正を行なう
ことができる。この場合、使用する計測パターンは実施
の形態２で説明したようにチップパターン２と同種のパ
ターンで形成するのが望ましい。
【００５８】なお、今回開示された実施の形態はすべて
の点で例示であって、制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態の説
明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれる。
【００５９】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜１１に記載の
発明によれば、下地にパターンを設けずに露光および現
像後のウエハのみで露光領域の回転ズレおよび倍率ズレ
を計測することができ、それにより、最初の露光工程に
おいても回転ズレおよび倍率ズレの補正を行なうことが
できる。その結果、最初の露光工程以降の工程における
各工程間の重ね合わせ精度を向上させることができる。
また、チップパターンと同種のパターンを用いて第１〜
第４の計測パターンを形成することによって、第１〜第
４の計測パターンの受ける収差の影響をチップパターン
の受ける収差の影響に近づけることができ、これによ
り、より高精度の重ね合わせズレの計測を行なうことが
できる。さらに、第１の計測パターンと第２の計測パタ
ーンとは完全に重なるとともに、第３の計測パターンと
第４の計測パターンとも完全に重なるように形成される
ので、従来に比べて計測パターンの設置面積を著しく小
さくすることができる。これにより、チップ領域を広げ
ることができ、その結果、ステッパの露光領域を有効に
活用することができる。また、第１工程以降の工程に対
しても、下地パターンを使用する従来の計測パターン
と、本発明による計測パターンとを同時に使用すること
によって、より重ね合わせ精度を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１によるレチクルを示し
た平面図である。
【図２】 図１に示したレチクルを用いてパターンを転
写した半導体ウエハを示す平面図である。
【図３】 図２に示した計測パターン１３の拡大図であ
る。
【図４】 図２に示した半導体ウエハにおいてチップロ
ーテーションの変動またはチップ倍率の変動が生じた場
合を示す平面図である。
【図５】 図２に示した半導体ウエハにおいて伸びのチ
ップ倍率の変動が生じた場合の平面図である。
【図６】 図２に示したウエハにおいて左回転のチップ
ローテーションの変動が生じた場合の平面図である。
【図７】 図６に示した場合におけるＸ軸方向の変動量
ｄｘ2 を説明するための概略図である。
【図８】 図６に示した場合におけるＹ軸方向の変動量
ｄｙ2 を説明するための概略図である。
【図９】 本発明による重ね合わせ誤差の補正方法を説
明するためのフローチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態２における計測パター
ンの一例を示した平面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態２による計測パターン
の他の例を示した平面図である。
【図１２】 従来のレチクルを示した平面図である。
【図１３】 図１２に示した従来のレチクルを用いて形
成した位置検出マーク（計測パターン）を示す平面図で
ある。
【符号の説明】
１ 透明基板、２ チップ領域（チップパターン）、３
ダイシングラインパターン、４，５ 第２の計測パタ
ーン、６，７ 第４の計測パターン、８，９第１の計測
パターン、１０，１１ 第３の計測パターン、１３〜１
６ 計測パターン。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハの露光工程に用いるレチク
    ルであって、 主表面を有する透明基板と、 前記透明基板の主表面上に形成されたチップパターン
    と、 前記透明基板の主表面上に、前記チップパターンのＸ軸
    方向の外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿って形成された
    ダイシングラインパターンと、 前記Ｘ軸方向のダイシングラインパターン上に少なくと
    も１つ形成された第１の計測パターンと、 前記第１の計測パターンとともに前記チップパターンを
    挟むように、前記第１の計測パターンのＹ軸方向の延長
    線上に形成された第２の計測パターンと、 前記Ｙ軸方向のダイシングラインパターン上に少なくと
    も１つ形成された第３の計測パターンと、 前記第３の計測パターンとともに前記チップパターンを
    挟むように、前記第３の計測パターンのＸ軸方向の延長
    線上に形成された第４の計測パターンとを備え、 前記Ｘ軸方向のダイシングラインパターンの外周縁から
    前記第１の計測パターンの重心までのＹ軸方向の距離
    と、前記チップパターンのＸ軸方向の外周縁から前記第
    ２の計測パターンの重心までの前記Ｙ軸方向の距離とは
    ほぼ等しく、 前記Ｙ軸方向のダイシングラインパターンの外周縁から
    前記第３の計測パターンの重心までのＸ軸方向の距離
    と、前記チップパターンのＹ軸方向の外周縁から前記第
    ４の計測パターンの重心までのＸ軸方向の距離とはほぼ
    等しい、レチクル。
  2. 【請求項２】 前記第１、第２、第３および第４の計測
    パターンは、前記チップパターンと同じ種類のパターン
    を含む、請求項１に記載のレチクル。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２の計測パターンはほ
    ぼ同一形状を有し、かつ、前記第１および第２の計測パ
    ターンのうちのいずれか一方は他方より大きく、 前記第３および第４の計測パターンはほぼ同一形状を有
    し、かつ、前記第３および第４の計測パターンのうちい
    ずれか一方は他方より大きい、請求項１または２に記載
    のレチクル。
  4. 【請求項４】 レチクルを用いて半導体ウエハに転写さ
    れるパターンであって、 前記半導体ウエハの主表面上に形成されたチップパター
    ンと、 前記チップパターンのＸ軸方向の外周縁とＹ軸方向の外
    周縁とに沿って形成されたダイシングラインパターン
    と、 前記Ｘ軸方向のダイシングラインパターン上に少なくと
    も１つ形成された第１の計測パターンと、 前記第１の計測パターンと重なるように前記第１の計測
    パターンの領域内に形成され、前記第１の計測パターン
    より小さい第２の計測パターンと、 前記Ｙ軸方向のダイシングラインパターン上に少なくと
    も１つ形成された第３の計測パターンと、 前記第３の計測パターンと重なるように前記第３の計測
    パターンの領域内に形成され、前記第３の計測パターン
    より小さい第４の計測パターンとを備えた、パターン。
  5. 【請求項５】 前記第１、第２、第３および第４の計測
    パターンは、前記チップパターンと同じ種類のパターン
    を含む、請求項４に記載のパターン。
  6. 【請求項６】 前記第１、第２、第３および第４の計測
    パターンは、凹状に形成されている、請求項５に記載の
    パターン。
  7. 【請求項７】 前記第１、第２、第３および第４の計測
    パターンは、複数の開口よって形成されている、請求項
    ５に記載のパターン。
  8. 【請求項８】 前記第１、第２、第３および第４の計測
    パターンは、凸状に形成されている、請求項５に記載の
    パターン。
  9. 【請求項９】 透明基板の主表面上に形成されたチップ
    パターンと、前記透明基板の主表面上に、前記チップパ
    ターンのＸ軸方向の外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿っ
    て形成されたダイシングラインパターンと、前記Ｘ軸方
    向のダイシングラインパターン上に少なくとも１つ形成
    された第１の計測パターンと、前記第１の計測パターン
    とともに前記チップパターンを挟むように、前記第１の
    計測パターンのＹ軸方向の延長線上に形成された第２の
    計測パターンと、前記Ｙ軸方向のダイシングラインパタ
    ーン上に少なくとも１つ形成された第３の計測パターン
    と、前記第３の計測パターンとともに前記チップパター
    ンを挟むように、前記第３の計測パターンのＸ軸方向の
    延長線上に形成された第４の計測パターンと、を備えた
    レチクルを用いた補正方法であって、 前記レチクルを用いて露光および現像することにより、
    半導体ウエハ上に前記チップパターンと、前記ダイシン
    グラインパターンと、前記第１、第２、第３および第４
    の計測パターンとを転写するステップと、 前記転写された第１の計測パターンと前記転写された第
    ２の計測パターンとの間のズレ量と、前記転写された第
    ３の計測パターンと前記転写された第４の計測パターン
    との間のズレ量とを、重ね合わせ検査装置を用いて計測
    するステップと、 前記計測されたズレ量に基づきチップ倍率ズレ量を算出
    するステップと、 前記チップ倍率ズレ量をチップ倍率補正値として後の露
    光時に与えるステップとを備えた、補正方法。
  10. 【請求項１０】 透明基板の主表面上に形成されたチッ
    プパターンと、前記透明基板の主表面上に、前記チップ
    パターンのＸ軸方向の外周縁とＹ軸方向の外周縁とに沿
    って形成されたダイシングラインパターンと、前記Ｘ軸
    方向のダイシングラインパターン上に少なくとも１つ形
    成された第１の計測パターンと、前記第１の計測パター
    ンとともに前記チップパターンを挟むように、前記第１
    の計測パターンのＹ軸方向の延長線上に形成された第２
    の計測パターンと、前記Ｙ軸方向のダイシングラインパ
    ターン上に少なくとも１つ形成された第３の計測パター
    ンと、前記第３の計測パターンとともに前記チップパタ
    ーンを挟むように、前記第３の計測パターンのＸ軸方向
    の延長線上に形成された第４の計測パターンと、を備え
    たレチクルを用いた補正方法であって、 前記レチクルを用いて露光および現像することにより、
    半導体ウエハ上に前記チップパターンと、前記第１、第
    ２、第３および第４の計測パターンとを転写するステッ
    プと、 前記転写された第１の計測パターンと前記転写された第
    ２の計測パターンとの間のズレ量と、前記転写された第
    ３の計測パターンと前記転写された第４の計測パターン
    との間のズレ量とを重ね合わせ検査装置を用いて計測す
    るステップと、 前記計測されたズレ量に基づきチップ回転ズレ量を算出
    するステップと、 前記チップ回転ズレ量をチップ回転ズレ補正値として後
    の露光時に与えるステップとを備えた、補正方法。
  11. 【請求項１１】 前記チップ回転ズレ量に基づきチップ
    の直交度のズレ量を算出するステップと、 前記チップの直交度のズレ量をチップ直交度ズレ補正値
    として後の露光時に与えるステップとをさらに備えた、
    請求項１０に記載の補正方法。
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