JPH06120115A - 露光位置精度の検査方法 - Google Patents
露光位置精度の検査方法Info
- Publication number
- JPH06120115A JPH06120115A JP4289489A JP28948992A JPH06120115A JP H06120115 A JPH06120115 A JP H06120115A JP 4289489 A JP4289489 A JP 4289489A JP 28948992 A JP28948992 A JP 28948992A JP H06120115 A JPH06120115 A JP H06120115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- photosensitive substrate
- substrate
- marks
- photosensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 露光装置の露光位置精度を計測手段に変更を
加えることなく安定した精度で検査する。 【構成】 感光基板上の所定の位置に原画パターンの像
を露光して感光材からなる第１マークを形成し、次い
で、第１マークの感光基板上での被露光位置に対して予
め定められた量だけ原画パターン像と感光基板とを相対
的にずらして重ね合わせ露光し、感光基板上に感光材か
らなる第２マークを形成する。その後、第１マークと第
２マークとの間隔を露光装置のＬＳＡ系を用いて計測
し、計測された間隔と予め定められたずらし量との差を
露光位置精度として検出する。この際、第１及び第２マ
ークが形成される感光材層の膜厚をＬＳＡ系で用いる波
長でのマークによる回折効率が高くなるように設定す
る。
加えることなく安定した精度で検査する。 【構成】 感光基板上の所定の位置に原画パターンの像
を露光して感光材からなる第１マークを形成し、次い
で、第１マークの感光基板上での被露光位置に対して予
め定められた量だけ原画パターン像と感光基板とを相対
的にずらして重ね合わせ露光し、感光基板上に感光材か
らなる第２マークを形成する。その後、第１マークと第
２マークとの間隔を露光装置のＬＳＡ系を用いて計測
し、計測された間隔と予め定められたずらし量との差を
露光位置精度として検出する。この際、第１及び第２マ
ークが形成される感光材層の膜厚をＬＳＡ系で用いる波
長でのマークによる回折効率が高くなるように設定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子、液晶表示
装置等を製造する際にマスクパターンの像を感光基板上
に転写する工程で用いられる露光装置の露光位置精度の
検査方法に関するものである。
装置等を製造する際にマスクパターンの像を感光基板上
に転写する工程で用いられる露光装置の露光位置精度の
検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、液晶表示装置等は、いわゆ
るステッパーと呼ばれる露光装置を用い、レチクル（フ
ォトマスクともいう）のパターンの像を感光基板（ウエ
ハやガラス基板表面にフォトレジスト層を設けたもの）
上の所望の位置に順次位置決めして露光することにより
製造される。この際、パターンの像が定められた位置に
正しく転写されないと、基板上に複数の層を重ね合わせ
て形成することが困難となり、歩留低下の原因となる。
このため、露光装置の露光位置精度の管理は非常に重要
である。
るステッパーと呼ばれる露光装置を用い、レチクル（フ
ォトマスクともいう）のパターンの像を感光基板（ウエ
ハやガラス基板表面にフォトレジスト層を設けたもの）
上の所望の位置に順次位置決めして露光することにより
製造される。この際、パターンの像が定められた位置に
正しく転写されないと、基板上に複数の層を重ね合わせ
て形成することが困難となり、歩留低下の原因となる。
このため、露光装置の露光位置精度の管理は非常に重要
である。
【０００３】露光位置精度に関する要因としては、例え
ば、感光基板を載置するステージのステッピング誤差、
アライメント誤差、レチクル装着時の回転誤差、光学系
のディストーション（像歪み）などが挙げられ、従来か
らいくつかの検査方法が提案されている。
ば、感光基板を載置するステージのステッピング誤差、
アライメント誤差、レチクル装着時の回転誤差、光学系
のディストーション（像歪み）などが挙げられ、従来か
らいくつかの検査方法が提案されている。
【０００４】従来行われている露光位置精度の検査方法
としては、例えば特開昭６２−３２６１４号に開示され
ているような方法がある。この方法は、まず、感光基板
上の所定の位置に原画パターンの像を露光して感光材
（以下レジストという）からなる第１マークを形成し、
次いで、第１マークの感光基板上での被露光位置に対し
て予め定められた量だけ原画パターン像と感光基板とを
相対的にずらして重ね合わせ露光し、感光基板上にレジ
ストからなる第２マークを形成する。そして、上記のよ
うにして形成された第１マークと第２マークの間隔を露
光装置自体のアライメントセンサー（後述）を用いて計
測し、計測値と予め定めたずれ量との差を露光位置の誤
差として求める。
としては、例えば特開昭６２−３２６１４号に開示され
ているような方法がある。この方法は、まず、感光基板
上の所定の位置に原画パターンの像を露光して感光材
（以下レジストという）からなる第１マークを形成し、
次いで、第１マークの感光基板上での被露光位置に対し
て予め定められた量だけ原画パターン像と感光基板とを
相対的にずらして重ね合わせ露光し、感光基板上にレジ
ストからなる第２マークを形成する。そして、上記のよ
うにして形成された第１マークと第２マークの間隔を露
光装置自体のアライメントセンサー（後述）を用いて計
測し、計測値と予め定めたずれ量との差を露光位置の誤
差として求める。
【０００５】この計測で用いるアライメントセンサー
は、レーザステップアライメント系（以下ＬＳＡ系と略
記する）と呼ばれるもので、ＬＳＡ系自体は良く知られ
たものであるが、以下簡単に説明する。ＬＳＡ系によっ
てアライメントマークを検出するには、所定波長のスポ
ット光を基板上に照射し、ステージ（基板）とスポット
光を相対移動させることによってスポット光でマークを
走査する。そして、スポット光の照射によってマークか
ら発生される回折光を光電変換素子で検出して回折光の
強度分布波形を求め、この強度分布からマークの中心位
置を算出する。
は、レーザステップアライメント系（以下ＬＳＡ系と略
記する）と呼ばれるもので、ＬＳＡ系自体は良く知られ
たものであるが、以下簡単に説明する。ＬＳＡ系によっ
てアライメントマークを検出するには、所定波長のスポ
ット光を基板上に照射し、ステージ（基板）とスポット
光を相対移動させることによってスポット光でマークを
走査する。そして、スポット光の照射によってマークか
ら発生される回折光を光電変換素子で検出して回折光の
強度分布波形を求め、この強度分布からマークの中心位
置を算出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の露光位置精度の検査方法では、次のような問題が
あった。まず、ＬＳＡ系で第１マークと第２マークの間
隔を計測する際には、所定波長（例えば６３３μｍ）の
単色光を用いるため、レジスト／基板の境界面、空気／
基板の境界面でそれぞれ反射した光が互いに干渉しあ
い、この干渉のし方によって回折光の強度が変化する。
即ち、レジストの膜厚や屈折率によっては信号強度が非
常に低くなる場合があり、計測不能となったり、計測誤
差が増大することがあった。
従来の露光位置精度の検査方法では、次のような問題が
あった。まず、ＬＳＡ系で第１マークと第２マークの間
隔を計測する際には、所定波長（例えば６３３μｍ）の
単色光を用いるため、レジスト／基板の境界面、空気／
基板の境界面でそれぞれ反射した光が互いに干渉しあ
い、この干渉のし方によって回折光の強度が変化する。
即ち、レジストの膜厚や屈折率によっては信号強度が非
常に低くなる場合があり、計測不能となったり、計測誤
差が増大することがあった。
【０００７】また、レジスト層にマークを形成する場
合、レジストパターンのエッジが非対称となる場合があ
るが、信号強度が低い場合、非対称性の影響が大きくな
って正確なマーク位置の検出ができないという問題もあ
った。この点について、図９を参照して説明する。
合、レジストパターンのエッジが非対称となる場合があ
るが、信号強度が低い場合、非対称性の影響が大きくな
って正確なマーク位置の検出ができないという問題もあ
った。この点について、図９を参照して説明する。
【０００８】まず、図９（ａ）に示されるようにレジス
トエッジが非対称なマークが形成されていることを考え
る。この場合マークからの回折光の強度は、図９（ｂ）
に示されるようにエッジ部で回折光強度が高くなるが、
幅の広いエッジ部２ａの方が幅の狭いエッジ部２ｂに比
べてピークの幅が広くなる。このようなマークを図９
（ｃ）のようなガウス分布のスポット光で走査すると、
検出される回折光強度は（ｂ）と（ｃ）のコンボリョー
ジョン（合成積）となり、図９（ｄ）に示されるような
強度分布が得られる。即ち、回折光強度分布のピーク中
心位置は、実際のマーク中心（マーク幅Ｌの半分の位
置）よりも２ａの側にずれて（図中ずれ量をｄで示す）
検出されることになり、レジストのエッジ形状によって
計測結果が異なってしまう。
トエッジが非対称なマークが形成されていることを考え
る。この場合マークからの回折光の強度は、図９（ｂ）
に示されるようにエッジ部で回折光強度が高くなるが、
幅の広いエッジ部２ａの方が幅の狭いエッジ部２ｂに比
べてピークの幅が広くなる。このようなマークを図９
（ｃ）のようなガウス分布のスポット光で走査すると、
検出される回折光強度は（ｂ）と（ｃ）のコンボリョー
ジョン（合成積）となり、図９（ｄ）に示されるような
強度分布が得られる。即ち、回折光強度分布のピーク中
心位置は、実際のマーク中心（マーク幅Ｌの半分の位
置）よりも２ａの側にずれて（図中ずれ量をｄで示す）
検出されることになり、レジストのエッジ形状によって
計測結果が異なってしまう。
【０００９】また、上記においては、レジストマーク同
志の間隔の計測について説明したが、異なる露光装置の
露光位置精度や同じ露光装置の露光位置精度の経時変化
などをトータル・オーバーレイ（アライメント誤差、レ
チクル回転誤差、光学系のディストーションなどを含
む）として検査する場合、ウエハ（シリコン基板）の熱
酸化膜に基準となる計測用パターンを設けたものを使用
することが多い。
志の間隔の計測について説明したが、異なる露光装置の
露光位置精度や同じ露光装置の露光位置精度の経時変化
などをトータル・オーバーレイ（アライメント誤差、レ
チクル回転誤差、光学系のディストーションなどを含
む）として検査する場合、ウエハ（シリコン基板）の熱
酸化膜に基準となる計測用パターンを設けたものを使用
することが多い。
【００１０】この場合、まず、基準とする露光装置を用
いて計測用のパターン像を露光し、現像・エッチングを
行って熱酸化膜マーク（第１マーク）を形成しておき、
次いで、基板表面にフォトレジストを塗布して他の露光
装置を用いて重ね合わせ露光を行ってレジストマーク
（第２マーク）を形成する。そして、熱酸化膜マークと
レジストマークの間隔を計測することにより、露光装置
の同志の露光位置精度の比較（いわゆるマッチング検
査）を行う。
いて計測用のパターン像を露光し、現像・エッチングを
行って熱酸化膜マーク（第１マーク）を形成しておき、
次いで、基板表面にフォトレジストを塗布して他の露光
装置を用いて重ね合わせ露光を行ってレジストマーク
（第２マーク）を形成する。そして、熱酸化膜マークと
レジストマークの間隔を計測することにより、露光装置
の同志の露光位置精度の比較（いわゆるマッチング検
査）を行う。
【００１１】この際、熱酸化膜マークからの回折光強度
は熱酸化膜の膜厚と屈折率によって変化するが、ＬＳＡ
系による計測では、第１マーク（熱酸化膜マーク）と第
２マーク（レジストマーク）の両方を同時に走査して両
方のマークからの回折光を検出するため、第１マークと
第２マークからの回折光強度が極端に異なる場合には、
一方のマーク位置を正しく検出することができず、計測
不能となることがあった。
は熱酸化膜の膜厚と屈折率によって変化するが、ＬＳＡ
系による計測では、第１マーク（熱酸化膜マーク）と第
２マーク（レジストマーク）の両方を同時に走査して両
方のマークからの回折光を検出するため、第１マークと
第２マークからの回折光強度が極端に異なる場合には、
一方のマーク位置を正しく検出することができず、計測
不能となることがあった。
【００１２】本発明は、係る点に鑑みてなされたもので
あり、露光装置の露光位置精度を、計測手段に変更を加
えることなく、安定した精度で検査することが可能な検
査方法を提供することを目的とするものである。
あり、露光装置の露光位置精度を、計測手段に変更を加
えることなく、安定した精度で検査することが可能な検
査方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の検査方法は、
感光基板が載置される２次元移動可能なステージと、前
記感光基板上にアライメント用のマークを形成するため
の原画パターンを有するマスクを保持する保持手段と、
前記感光基板上に形成された前記マークを検出するため
の検出手段とを備え、前記マスクのパターン像を感光基
板上の所望の位置に順次位置決めして露光する装置の露
光位置精度を検査する方法において、上記の課題を達成
するために、前記感光基板上の所定の位置に前記原画パ
ターンの像を露光して感光材からなる第１マークを形成
する第１マーク形成工程と、前記第１マークの前記感光
基板上での被露光位置に対して予め定められた量だけ前
記マスクの原画パターン像と前記感光基板とを相対的に
ずらして重ね合わせ露光し、前記感光基板上に感光材か
らなる第２マークを形成する第２マーク形成工程と、前
記第１マークと第２マークとの間隔を、所定波長の光ビ
ームを前記第１及び第２マークに照射して該第１及び第
２マークからの回折光を検出することによって計測する
工程と、該計測工程で計測された前記間隔と前記予め定
められたずらし量との差を露光位置精度として検出する
工程とを含み、かつ、前記第１及び第２マークが形成さ
れる感光材層の膜厚を、前記光ビームの波長及び前記感
光材層の屈折率に基づいて設定するものである。
感光基板が載置される２次元移動可能なステージと、前
記感光基板上にアライメント用のマークを形成するため
の原画パターンを有するマスクを保持する保持手段と、
前記感光基板上に形成された前記マークを検出するため
の検出手段とを備え、前記マスクのパターン像を感光基
板上の所望の位置に順次位置決めして露光する装置の露
光位置精度を検査する方法において、上記の課題を達成
するために、前記感光基板上の所定の位置に前記原画パ
ターンの像を露光して感光材からなる第１マークを形成
する第１マーク形成工程と、前記第１マークの前記感光
基板上での被露光位置に対して予め定められた量だけ前
記マスクの原画パターン像と前記感光基板とを相対的に
ずらして重ね合わせ露光し、前記感光基板上に感光材か
らなる第２マークを形成する第２マーク形成工程と、前
記第１マークと第２マークとの間隔を、所定波長の光ビ
ームを前記第１及び第２マークに照射して該第１及び第
２マークからの回折光を検出することによって計測する
工程と、該計測工程で計測された前記間隔と前記予め定
められたずらし量との差を露光位置精度として検出する
工程とを含み、かつ、前記第１及び第２マークが形成さ
れる感光材層の膜厚を、前記光ビームの波長及び前記感
光材層の屈折率に基づいて設定するものである。
【００１４】請求項２の検査方法は、感光基板が載置さ
れる２次元移動可能なステージと、前記感光基板上にア
ライメント用のマークを形成するための原画パターンを
有するマスクを保持する保持手段と、前記感光基板上に
形成された前記マークを検出するための検出手段とを備
え、前記マスクのパターン像を感光基板上の所望の位置
に順次位置決めして露光する装置の露光位置精度を検査
する方法において、上記の課題を達成するために、前記
感光基板上の所定の位置に前記原画パターンの像を露光
して感光材のマークを形成し、その後エッチング処理を
行うことにより、前記感光基板表面の下地層に第１マー
クを形成する第１マーク形成工程と、前記第１マークが
形成された基板表面に感光材層を設け、前記第１マーク
の前記感光基板上での被露光位置に対して予め定められ
た量だけ前記マスクの原画パターン像と前記感光基板と
を相対的にずらして重ね合わせ露光し、前記感光基板上
に感光材からなる第２マークを形成する第２マーク形成
工程と、前記第１マークと第２マークとの間隔を、所定
波長の光ビームを前記第１及び第２マークに照射して該
第１及び第２マークからの回折光を検出することによっ
て計測する工程と、該計測工程で計測された前記間隔と
前記予め定められたずらし量との差を露光位置精度とし
て検出する工程とを含み、かつ、前記第１及び第２マー
クの各膜厚を、前記光ビームを照射した際の前記第１マ
ークからの回折光強度と前記第２マークからの回折光強
度とがほぼ等しくなるように設定するものである。
れる２次元移動可能なステージと、前記感光基板上にア
ライメント用のマークを形成するための原画パターンを
有するマスクを保持する保持手段と、前記感光基板上に
形成された前記マークを検出するための検出手段とを備
え、前記マスクのパターン像を感光基板上の所望の位置
に順次位置決めして露光する装置の露光位置精度を検査
する方法において、上記の課題を達成するために、前記
感光基板上の所定の位置に前記原画パターンの像を露光
して感光材のマークを形成し、その後エッチング処理を
行うことにより、前記感光基板表面の下地層に第１マー
クを形成する第１マーク形成工程と、前記第１マークが
形成された基板表面に感光材層を設け、前記第１マーク
の前記感光基板上での被露光位置に対して予め定められ
た量だけ前記マスクの原画パターン像と前記感光基板と
を相対的にずらして重ね合わせ露光し、前記感光基板上
に感光材からなる第２マークを形成する第２マーク形成
工程と、前記第１マークと第２マークとの間隔を、所定
波長の光ビームを前記第１及び第２マークに照射して該
第１及び第２マークからの回折光を検出することによっ
て計測する工程と、該計測工程で計測された前記間隔と
前記予め定められたずらし量との差を露光位置精度とし
て検出する工程とを含み、かつ、前記第１及び第２マー
クの各膜厚を、前記光ビームを照射した際の前記第１マ
ークからの回折光強度と前記第２マークからの回折光強
度とがほぼ等しくなるように設定するものである。
【００１５】請求項３の検査方法は、請求項２の方法に
おける前記第１及び第２マークの各膜厚を、前記光ビー
ムの波長、前記感光材層の屈折率、前記下地層の屈折
率、及び前記基板の屈折率に基づいて定めるものであ
る。
おける前記第１及び第２マークの各膜厚を、前記光ビー
ムの波長、前記感光材層の屈折率、前記下地層の屈折
率、及び前記基板の屈折率に基づいて定めるものであ
る。
【００１６】
【作用】半導体素子等を製造するにあたって、通常のＧ
線、ｉ線を光源とするリソグラフィ工程で用いられるレ
ジストは、一般にベースポリマーがノボラック系樹脂で
あり、波長６３３ｎｍでの屈折率はほぼ１．６〜１．７
程度である。本発明では、露光装置に具備されているＬ
ＳＡ系を用いて露光位置精度を検査するにあたって、計
測不能や計測誤差の増大を防いで安定した検査を行うた
めに、マークが形成されるレジスト層の膜厚と信号強度
の関係に着眼した。
線、ｉ線を光源とするリソグラフィ工程で用いられるレ
ジストは、一般にベースポリマーがノボラック系樹脂で
あり、波長６３３ｎｍでの屈折率はほぼ１．６〜１．７
程度である。本発明では、露光装置に具備されているＬ
ＳＡ系を用いて露光位置精度を検査するにあたって、計
測不能や計測誤差の増大を防いで安定した検査を行うた
めに、マークが形成されるレジスト層の膜厚と信号強度
の関係に着眼した。
【００１７】まず、レジスト膜厚とＬＳＡ信号強度（回
折光強度）の関係についてシュミレーションした結果に
ついて説明する。 ［シュミレーション条件］４μｍ角のマークを想定し、
レジストの側壁は基板に対して垂直であるとする。屈折
率は、ｎ＝１．６２〜１．７２まで０．０２ステップで
変化させ、レジスト膜厚は０〜０．５μｍまで変化さ
せ、各屈折率（光源はＨｅ−Ｎｅレーザとする）、各膜
厚における回折効率を求める。
折光強度）の関係についてシュミレーションした結果に
ついて説明する。 ［シュミレーション条件］４μｍ角のマークを想定し、
レジストの側壁は基板に対して垂直であるとする。屈折
率は、ｎ＝１．６２〜１．７２まで０．０２ステップで
変化させ、レジスト膜厚は０〜０．５μｍまで変化さ
せ、各屈折率（光源はＨｅ−Ｎｅレーザとする）、各膜
厚における回折効率を求める。
【００１８】［回折効率の算出方法］シリコン基板（ウ
エハ）上にレジストマークが形成されるものとし、空
気、レジスト、シリコン基板の各屈折率をｎ0 ，ｎ1 ，
ｎ2 とし、各境界面での反射率をｒ0 （空気／シリコン
基板），ｒ1 （空気／レジスト），ｒ2 （レジスト／シ
リコン基板）とする。レジストは光の吸収がないとみな
せるので、レジストを透過してシリコン基板で反射され
る光が存在する。この反射率をｒ3 とし、レジスト表面
の反射光の位相を基準として位相項ｅｘｐ（４πｉｎ1
ｄ／λ）を加味すると、式（１）となる。
エハ）上にレジストマークが形成されるものとし、空
気、レジスト、シリコン基板の各屈折率をｎ0 ，ｎ1 ，
ｎ2 とし、各境界面での反射率をｒ0 （空気／シリコン
基板），ｒ1 （空気／レジスト），ｒ2 （レジスト／シ
リコン基板）とする。レジストは光の吸収がないとみな
せるので、レジストを透過してシリコン基板で反射され
る光が存在する。この反射率をｒ3 とし、レジスト表面
の反射光の位相を基準として位相項ｅｘｐ（４πｉｎ1
ｄ／λ）を加味すると、式（１）となる。
【００１９】
【数１】
【００２０】ここで、レジスト部分からの反射光ΦR は
ｒ1 ，ｒ2 の和として表され、式（２）となる。
ｒ1 ，ｒ2 の和として表され、式（２）となる。
【００２１】
【数２】
【００２２】また、マークのシリコン露出部分からの反
射光ΦS は、式（３）となる。 ΦS ＝ｒ0 ・ｅｘｐ（４πｉｎ0 ｄ／λ）…（３） 式（３）において、ｅｘｐ（４πｉｎ0 ｄ／λ）はレジ
スト表面からの反射光の位相を基準とした位相項であ
る。ここで、レジスト部の幅をａ，シリコン露出部の幅
をｂとすると、レジスト部及びシリコン部からの回折光
はそれぞれ式（４）、式（５）で表される。
射光ΦS は、式（３）となる。 ΦS ＝ｒ0 ・ｅｘｐ（４πｉｎ0 ｄ／λ）…（３） 式（３）において、ｅｘｐ（４πｉｎ0 ｄ／λ）はレジ
スト表面からの反射光の位相を基準とした位相項であ
る。ここで、レジスト部の幅をａ，シリコン露出部の幅
をｂとすると、レジスト部及びシリコン部からの回折光
はそれぞれ式（４）、式（５）で表される。
【００２３】
【数３】
【００２４】ここで、ａ＋ｂ＝Ｐとし、式（４）＋式
（５）から、ｓｉｎθ＝ｍλ／Ｐ（θ：回折角、ｍ：回
折次数）が成立するので、各回折次数のθを求め、式
（６）から回折光量Ｑを算出する。
（５）から、ｓｉｎθ＝ｍλ／Ｐ（θ：回折角、ｍ：回
折次数）が成立するので、各回折次数のθを求め、式
（６）から回折光量Ｑを算出する。
【００２５】
【数４】
【００２６】また、回折効率を求めるために基準値とし
て、 ａ＝ｂ＝Ｐ／２ ｎ0 ＝１．０ ｎ1 ＝ｎ2 ＝∞ ｄ＝λ／４ のときの回折光量Ｑ’を式（７）から求める。計算され
た各屈折率ｎ1 、レジスト厚ｄでの回折光量の基準値に
対する比を回折効率とする。
て、 ａ＝ｂ＝Ｐ／２ ｎ0 ＝１．０ ｎ1 ＝ｎ2 ＝∞ ｄ＝λ／４ のときの回折光量Ｑ’を式（７）から求める。計算され
た各屈折率ｎ1 、レジスト厚ｄでの回折光量の基準値に
対する比を回折効率とする。
【００２７】
【数５】
【００２８】上記のようにしてシュミレーションしたレ
ジスト膜厚と回折効率（ＬＳＡ系での信号強度に対応）
の関係を図１に示す。なお、図１ではレジストの屈折率
が１．６２、１．６６、１．７０の場合を示している。
図からわかるように、レジスト厚１．４μｍを越える場
合には屈折率による回折効率の差が大きいが、１．４μ
ｍ以下の膜厚では回折効率変化は類似した傾向を示す。
また、膜厚が１．０μｍ以下と０．８５〜１．０５μｍ
では、屈折率によらず回折効率が極めて低くなってい
る。
ジスト膜厚と回折効率（ＬＳＡ系での信号強度に対応）
の関係を図１に示す。なお、図１ではレジストの屈折率
が１．６２、１．６６、１．７０の場合を示している。
図からわかるように、レジスト厚１．４μｍを越える場
合には屈折率による回折効率の差が大きいが、１．４μ
ｍ以下の膜厚では回折効率変化は類似した傾向を示す。
また、膜厚が１．０μｍ以下と０．８５〜１．０５μｍ
では、屈折率によらず回折効率が極めて低くなってい
る。
【００２９】そこで、本発明では、レジストマークを用
いて露光位置精度を計測するにあたって、高い回折効率
が得られるレジスト厚を選択することとした。具体的に
は、レジストの屈折率が比較的小さい（１．６０付近）
場合には膜厚１．２μｍ付近でより高い回折効率が得ら
れ、屈折率が比較的高い（１．７０付近）場合には膜厚
１．１μｍ程度でより高い回折効率が得られる。従っ
て、使用するレジストの屈折率に応じてレジスト膜厚を
設定しても良いし、実用的にはどのレジストでも膜厚を
１．１５μｍ付近に設定することとしても良い。
いて露光位置精度を計測するにあたって、高い回折効率
が得られるレジスト厚を選択することとした。具体的に
は、レジストの屈折率が比較的小さい（１．６０付近）
場合には膜厚１．２μｍ付近でより高い回折効率が得ら
れ、屈折率が比較的高い（１．７０付近）場合には膜厚
１．１μｍ程度でより高い回折効率が得られる。従っ
て、使用するレジストの屈折率に応じてレジスト膜厚を
設定しても良いし、実用的にはどのレジストでも膜厚を
１．１５μｍ付近に設定することとしても良い。
【００３０】さて次に、熱酸化膜マーク（下地マーク）
について、レジストマークと同様に膜厚と回折効率の関
係を調べた結果を図２に示す。なお、ウエハ上に設けら
れる熱酸化膜の波長６３３μｍにおける屈折率は１．４
６μｍである。図から、酸化膜の膜厚が０．２２μｍ、
０．４４μｍ、０．８３μｍ、１．０８μｍのときに回
折効率の極大値があることがわかる。また、膜厚が０．
１μｍ以下、０．５５〜０．７５μｍでは回折効率が極
めて低いことがわかる。
について、レジストマークと同様に膜厚と回折効率の関
係を調べた結果を図２に示す。なお、ウエハ上に設けら
れる熱酸化膜の波長６３３μｍにおける屈折率は１．４
６μｍである。図から、酸化膜の膜厚が０．２２μｍ、
０．４４μｍ、０．８３μｍ、１．０８μｍのときに回
折効率の極大値があることがわかる。また、膜厚が０．
１μｍ以下、０．５５〜０．７５μｍでは回折効率が極
めて低いことがわかる。
【００３１】そこで、本発明では異なる材質のマークを
用いて露光位置精度を計測する場合、具体的には、第１
マークを熱酸化膜マーク、第２マークをレジストマーク
とする場合に、図１、図２のシュミレーション結果に基
づいて熱酸化膜マークとレジストマークの両方で回折効
率が極端に低くなる膜厚を避け、かつ、熱酸化膜マーク
とレジストマークの回折効率がほぼ等しくなるように熱
酸化膜とレジストの膜厚を設定することとした。
用いて露光位置精度を計測する場合、具体的には、第１
マークを熱酸化膜マーク、第２マークをレジストマーク
とする場合に、図１、図２のシュミレーション結果に基
づいて熱酸化膜マークとレジストマークの両方で回折効
率が極端に低くなる膜厚を避け、かつ、熱酸化膜マーク
とレジストマークの回折効率がほぼ等しくなるように熱
酸化膜とレジストの膜厚を設定することとした。
【００３２】このようにして膜厚を設定し、第１マーク
と第２マークの寸法がほぼ等しくなるようにマークを形
成する際の露光量を制御すれば、ＬＳＡ系で材質の異な
る第１マークと第２マークの位置を検出する際の信号強
度をほぼ等しくすることができる。従って、本発明で
は、ＬＳＡ系を用いて露光位置精度を計測するにあたっ
て、第１マークと第２マークの信号強度の差による計測
不能や信号強度の不足による規則精度の低下という問題
が解消される。
と第２マークの寸法がほぼ等しくなるようにマークを形
成する際の露光量を制御すれば、ＬＳＡ系で材質の異な
る第１マークと第２マークの位置を検出する際の信号強
度をほぼ等しくすることができる。従って、本発明で
は、ＬＳＡ系を用いて露光位置精度を計測するにあたっ
て、第１マークと第２マークの信号強度の差による計測
不能や信号強度の不足による規則精度の低下という問題
が解消される。
【００３３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、実施例で検査対象とする露光装置について
説明するが、露光装置自体は一般的なステップアンドリ
ピート方式のものであるので説明は簡単に行う。図にお
いて、レチクルＲに形成された原画パターンの像は投影
レンズ１によってウエハＷＡ上に結像される。ウエハＷ
Ａはウエハステージ１２上に吸着されており、ウエハス
テージ１２はステージ１３に対して微小回転可能となっ
ている。ステージ１３はモータ１５，１６によってｘｙ
方向に移動可能である。ステージのｘｙ方向の位置は周
知のレーザ干渉計１７，２０及び１８，１９によって検
出されるようになっており、制御手段２６はこのレーザ
干渉計からの出力信号に基づいてモータ１５，１６を駆
動させ、ステージを所定量移動させる。
する。まず、実施例で検査対象とする露光装置について
説明するが、露光装置自体は一般的なステップアンドリ
ピート方式のものであるので説明は簡単に行う。図にお
いて、レチクルＲに形成された原画パターンの像は投影
レンズ１によってウエハＷＡ上に結像される。ウエハＷ
Ａはウエハステージ１２上に吸着されており、ウエハス
テージ１２はステージ１３に対して微小回転可能となっ
ている。ステージ１３はモータ１５，１６によってｘｙ
方向に移動可能である。ステージのｘｙ方向の位置は周
知のレーザ干渉計１７，２０及び１８，１９によって検
出されるようになっており、制御手段２６はこのレーザ
干渉計からの出力信号に基づいてモータ１５，１６を駆
動させ、ステージを所定量移動させる。
【００３４】また、図７の露光装置には、アライメント
マークの検出手段としてＬＳＡ系が設けられている。Ｌ
ＳＡ系は、同様の構成のものがｘｙ方向にそれぞれ設け
られているが、ここでは図中に符号を付したｙ−ＬＳＡ
系について説明する。レーザビームＬＢはビームスプリ
ッター２１で分割され、ビームスプリッター２１を透過
したレーザビームＬＢはミラーＭ1 で反射され、ビーム
スプリッター２２を通過してレンズ群２３により横断面
が帯状のスポット光になるように収束される。レーザビ
ームＬＢはミラーＭ2 ，Ｍ3 によって投影レンズ１の入
射瞳に向けて反射され、投影レンズ１によって収束され
てウエハＷＡ上にｘ方向に細長く伸びた帯状のスポット
光ＬＹＳとして結像される。スポット光ＬＹＳはウエハ
ＷＡ上でｘ方向に延びた回折格子マーク（後述）をｙ方
向に走査し、スポット光ＬＹＳの照射によってマークか
ら発生した回折光は、再び投影レンズ１、ミラーＭ3 、
Ｍ2 、レンズ群２３を通過してビームスプリッター２３
に戻り、ここで反射されて空間フィルタ２４、ミラーＭ
4 を経て光電変換素子２５で検出される。
マークの検出手段としてＬＳＡ系が設けられている。Ｌ
ＳＡ系は、同様の構成のものがｘｙ方向にそれぞれ設け
られているが、ここでは図中に符号を付したｙ−ＬＳＡ
系について説明する。レーザビームＬＢはビームスプリ
ッター２１で分割され、ビームスプリッター２１を透過
したレーザビームＬＢはミラーＭ1 で反射され、ビーム
スプリッター２２を通過してレンズ群２３により横断面
が帯状のスポット光になるように収束される。レーザビ
ームＬＢはミラーＭ2 ，Ｍ3 によって投影レンズ１の入
射瞳に向けて反射され、投影レンズ１によって収束され
てウエハＷＡ上にｘ方向に細長く伸びた帯状のスポット
光ＬＹＳとして結像される。スポット光ＬＹＳはウエハ
ＷＡ上でｘ方向に延びた回折格子マーク（後述）をｙ方
向に走査し、スポット光ＬＹＳの照射によってマークか
ら発生した回折光は、再び投影レンズ１、ミラーＭ3 、
Ｍ2 、レンズ群２３を通過してビームスプリッター２３
に戻り、ここで反射されて空間フィルタ２４、ミラーＭ
4 を経て光電変換素子２５で検出される。
【００３５】上記のＬＳＡ系によるマークの検出は例え
ば次のようにして行われる。光電変換素子２５からの回
折光強度に応じた信号をステージ１３の単位移動の度に
サンプリングし、サンプリング値をメモリに順次記憶す
る。そしてメモリに採り込まれた回折光強度分布波形の
データからマークの中心位置を検出する。このようなＬ
ＳＡ系ではスポット光ＬＹＳがマークと一致するように
ステージを位置決めする必要はなく、スポット光ＬＹＳ
（ＬＸＳ）でマークが走査されるようにステージ１３を
移動させるだけでマーク位置の検出が可能である。
ば次のようにして行われる。光電変換素子２５からの回
折光強度に応じた信号をステージ１３の単位移動の度に
サンプリングし、サンプリング値をメモリに順次記憶す
る。そしてメモリに採り込まれた回折光強度分布波形の
データからマークの中心位置を検出する。このようなＬ
ＳＡ系ではスポット光ＬＹＳがマークと一致するように
ステージを位置決めする必要はなく、スポット光ＬＹＳ
（ＬＸＳ）でマークが走査されるようにステージ１３を
移動させるだけでマーク位置の検出が可能である。
【００３６】［実施例１］本実施例では、レジストマー
ク同志の間隔の計測を行う場合について説明する。な
お、以下の実施例では第１、第２マークとして凹マーク
（ネガマーク）を形成するものとして説明する。まず図
３は、第１マーク及び第２マークを形成する際の原画パ
ターンについて説明するための模式的な平面図である。
図において、第１マークを形成するための原画パターン
Ｐｔ1 には目視計測用の主尺となるパターンＭＰ11と自
動計測（ＬＳＡ系による計測）用の主尺となる４μｍ角
の回折格子パターンＭＰ21が設けられ、第２マークを形
成するための原画パターンＰｔ2 には目視計測用の副尺
となるパターンＭＰ12と自動計測用の副尺となる４μｍ
角の回折格子パターンＭＰ22が設けられている。そし
て、原画パターンにおける回折格子パターンＭＰ21とＭ
Ｐ22の間隔は、Ｄ01となっている。
ク同志の間隔の計測を行う場合について説明する。な
お、以下の実施例では第１、第２マークとして凹マーク
（ネガマーク）を形成するものとして説明する。まず図
３は、第１マーク及び第２マークを形成する際の原画パ
ターンについて説明するための模式的な平面図である。
図において、第１マークを形成するための原画パターン
Ｐｔ1 には目視計測用の主尺となるパターンＭＰ11と自
動計測（ＬＳＡ系による計測）用の主尺となる４μｍ角
の回折格子パターンＭＰ21が設けられ、第２マークを形
成するための原画パターンＰｔ2 には目視計測用の副尺
となるパターンＭＰ12と自動計測用の副尺となる４μｍ
角の回折格子パターンＭＰ22が設けられている。そし
て、原画パターンにおける回折格子パターンＭＰ21とＭ
Ｐ22の間隔は、Ｄ01となっている。
【００３７】上記のような原画パターンを用いて、所定
膜厚のレジスト（後述）が塗布されたウエハ上に、まず
第１マーク用の原画パターンＰｔ1 の像を露光し、次い
で第２マーク用の原画パターンＰＴ2 を重ね合わせ露光
した。即ち、図４に示されるようにパターンＭＰ11とＭ
Ｐ12とが重なって目視用マークＡが、パターンＭＰ21と
ＭＰ22とが重なって自動計測用のマークＢが形成される
ように重ね合わせ露光を行った。
膜厚のレジスト（後述）が塗布されたウエハ上に、まず
第１マーク用の原画パターンＰｔ1 の像を露光し、次い
で第２マーク用の原画パターンＰＴ2 を重ね合わせ露光
した。即ち、図４に示されるようにパターンＭＰ11とＭ
Ｐ12とが重なって目視用マークＡが、パターンＭＰ21と
ＭＰ22とが重なって自動計測用のマークＢが形成される
ように重ね合わせ露光を行った。
【００３８】重ね合わせ露光を行った後、ＰＥＢ（post
exposure bake）・現像を行い、マークＡについては光
学顕微鏡を用いて第１マーク（パターンＭＰ11によって
形成されたマーク）と第２マーク（パターンＭＰ12によ
って形成されたマーク）の位置ずれ量（位置ずれがない
場合に図４に示されるようにマークＡは左右対称とな
る）を目視にて計測した。
exposure bake）・現像を行い、マークＡについては光
学顕微鏡を用いて第１マーク（パターンＭＰ11によって
形成されたマーク）と第２マーク（パターンＭＰ12によ
って形成されたマーク）の位置ずれ量（位置ずれがない
場合に図４に示されるようにマークＡは左右対称とな
る）を目視にて計測した。
【００３９】また、マークＢについては、図７で説明し
た露光装置のＬＳＡ系の１回の走査で第１マーク（パタ
ーンＭＰ21によって形成されたマーク）と第２マーク
（パターンＭＰ22によって形成されたマーク）の位置を
検出し、第１マークと第２マークの間隔Ｄm1（図４では
原画パターン上で示す）を測定した。そして、原画パタ
ーン上での所定のずれ量（設計値）Ｄ01と計測値Ｄm1の
差を露光位置精度として求めた。
た露光装置のＬＳＡ系の１回の走査で第１マーク（パタ
ーンＭＰ21によって形成されたマーク）と第２マーク
（パターンＭＰ22によって形成されたマーク）の位置を
検出し、第１マークと第２マークの間隔Ｄm1（図４では
原画パターン上で示す）を測定した。そして、原画パタ
ーン上での所定のずれ量（設計値）Ｄ01と計測値Ｄm1の
差を露光位置精度として求めた。
【００４０】さて、本発明で使用したレジストは、波長
６３３ｎｍでの屈折率が１．６６であるノボラック系の
レジストであり、露光前にはプリベークを９０℃にて６
０秒行なった。そして、第１のウエハＷＡ1 では露光・
ＰＥＢ・現像後の膜厚が１．２５μｍとなるようにレジ
スト膜厚を調整し、第２のウエハＷＡ2 では露光・ＰＥ
Ｂ・現像後の膜厚が１．００μｍとなるようにレジスト
膜厚を調整した。
６３３ｎｍでの屈折率が１．６６であるノボラック系の
レジストであり、露光前にはプリベークを９０℃にて６
０秒行なった。そして、第１のウエハＷＡ1 では露光・
ＰＥＢ・現像後の膜厚が１．２５μｍとなるようにレジ
スト膜厚を調整し、第２のウエハＷＡ2 では露光・ＰＥ
Ｂ・現像後の膜厚が１．００μｍとなるようにレジスト
膜厚を調整した。
【００４１】上記のような膜厚条件で計測を行った結果
は以下のようであった。まず、第１のウエハＷＡ1 では
目視によるマークＡの計測結果と自動計測によるマーク
Ｂの計測結果の平均値の差は０．０２μｍ以下であり、
また。マークＢをくり返し計測した結果のばらつきは３
σ＝０．０２μｍ以下であった。
は以下のようであった。まず、第１のウエハＷＡ1 では
目視によるマークＡの計測結果と自動計測によるマーク
Ｂの計測結果の平均値の差は０．０２μｍ以下であり、
また。マークＢをくり返し計測した結果のばらつきは３
σ＝０．０２μｍ以下であった。
【００４２】これに対し、第２のウエハＷＡ2 では目視
によるマークＡの計測結果と自動計測によるマークＢの
計測結果の平均値の差は０．０４μｍ程度ある場合があ
り、また、マークＢをくり返し計測した結果のばらつき
は３σ＝０．０５μｍと第１のウエハＷＡ1 （膜厚１．
１５μｍ）に比べて大きな値となった。
によるマークＡの計測結果と自動計測によるマークＢの
計測結果の平均値の差は０．０４μｍ程度ある場合があ
り、また、マークＢをくり返し計測した結果のばらつき
は３σ＝０．０５μｍと第１のウエハＷＡ1 （膜厚１．
１５μｍ）に比べて大きな値となった。
【００４３】以上のことから、ＬＳＡ系で露光位置精度
の計測を行う際に、レジスト膜厚をマークからの回折効
率が高くなるように設定することによって、他の計測方
法との計測値差も小さく、また計測の際限製も良好とな
ることが明らかである。
の計測を行う際に、レジスト膜厚をマークからの回折効
率が高くなるように設定することによって、他の計測方
法との計測値差も小さく、また計測の際限製も良好とな
ることが明らかである。
【００４４】なお、上記の実施例１では、レジストの現
像後に計測を行っているが、露光後、現像を行わないで
計測を行なうことも可能である。
像後に計測を行っているが、露光後、現像を行わないで
計測を行なうことも可能である。
【００４５】［実施例２］本実施例では、異なる材質の
マークの間隔を計測する場合について説明する。まず、
図５は第１マーク及び第２マークを形成する際の原画パ
ターンについて説明するための模式的な平面図である。
図において、第１マークの原画パターンＰｔ11の遮光部
３０ａには４μｍ角の回折格子パターンＭＰ1 （透明
部）が配列されており、遮光部３０ａに隣接する領域は
透明部３１ａとなっている。また、第２マークの原画パ
ターンＰｔ12は第１マークの原画パターンＰｔ11の遮光
部３０ａに対応する箇所が透明部３１ｂ、透明部３１ａ
に対応する箇所が遮光部３０ｂとなっており、遮光部３
０ｂには４μｍ角の回折格子パターンＭＰ2 が形成され
ている。そして、原画パターンにおける回折格子パター
ンＭＰ1 と回折格子パターンＭＰ2 の間隔はＤ02となっ
ている。
マークの間隔を計測する場合について説明する。まず、
図５は第１マーク及び第２マークを形成する際の原画パ
ターンについて説明するための模式的な平面図である。
図において、第１マークの原画パターンＰｔ11の遮光部
３０ａには４μｍ角の回折格子パターンＭＰ1 （透明
部）が配列されており、遮光部３０ａに隣接する領域は
透明部３１ａとなっている。また、第２マークの原画パ
ターンＰｔ12は第１マークの原画パターンＰｔ11の遮光
部３０ａに対応する箇所が透明部３１ｂ、透明部３１ａ
に対応する箇所が遮光部３０ｂとなっており、遮光部３
０ｂには４μｍ角の回折格子パターンＭＰ2 が形成され
ている。そして、原画パターンにおける回折格子パター
ンＭＰ1 と回折格子パターンＭＰ2 の間隔はＤ02となっ
ている。
【００４６】次に、本実施例における露光位置精度の検
査方法を図６を参照して説明する。図６（ａ）は第１及
び第２マークの模式的な平面図であり、図６（ｂ）は
（ａ）のマークのＣＣ断面図である。本実施例では、ま
ず原画パターンＰｔ11の像をレジストを塗布したウエハ
上に露光（第１露光）し、ＰＥＢ・現像後、エッチング
処理を行ってウエハＷＡの熱酸化膜層に第１マークＭ1
（図中ドットを付した部分が熱酸化膜１）形成する。こ
の際、熱酸化膜１の膜厚は０．４０μｍとした。
査方法を図６を参照して説明する。図６（ａ）は第１及
び第２マークの模式的な平面図であり、図６（ｂ）は
（ａ）のマークのＣＣ断面図である。本実施例では、ま
ず原画パターンＰｔ11の像をレジストを塗布したウエハ
上に露光（第１露光）し、ＰＥＢ・現像後、エッチング
処理を行ってウエハＷＡの熱酸化膜層に第１マークＭ1
（図中ドットを付した部分が熱酸化膜１）形成する。こ
の際、熱酸化膜１の膜厚は０．４０μｍとした。
【００４７】次いで、ウエハＷＡ上にレジストを塗布し
て、原画パターンＰｔ12の像を露光し（第２露光）、Ｐ
ＥＢ・現像を行って第２マークＭ2 （左上りのハッチン
グを付した部分がレジスト２）を形成した。この第２露
光の際のレジスト２（屈折率１．６６）膜厚は露光・Ｐ
ＥＢ・現像後に１．１７μｍとなるように調整した。
て、原画パターンＰｔ12の像を露光し（第２露光）、Ｐ
ＥＢ・現像を行って第２マークＭ2 （左上りのハッチン
グを付した部分がレジスト２）を形成した。この第２露
光の際のレジスト２（屈折率１．６６）膜厚は露光・Ｐ
ＥＢ・現像後に１．１７μｍとなるように調整した。
【００４８】なお、本実施例において、第１マーク用の
原画パターンＰｔ11では第２マーク用の回折格子パター
ンＰｔ12に対応する部分を透明部とし、第２マーク用の
原画パターンＰｔ12では第１マーク用の回折格子パター
ンＰｔ11に対応する部分を透明部としているのは、図６
（ｂ）に示されるように第１マーク、第２マークともシ
リコン表面に直接形成され、不要な膜が残存しないよう
にするためである。即ち、前述の図５において透明部３
１ａを設けないと、第１マークを形成する際に第２マー
クＭ2 の領域にも酸化膜が残ってしまい、また透明部３
１ｂを設けないと第２マークＭ2 を形成する際に第１マ
ークＭ1 上にレジストが残ることになるため、このよう
な不都合を避けるために図５に示したような原画パター
ンを用いているのである。
原画パターンＰｔ11では第２マーク用の回折格子パター
ンＰｔ12に対応する部分を透明部とし、第２マーク用の
原画パターンＰｔ12では第１マーク用の回折格子パター
ンＰｔ11に対応する部分を透明部としているのは、図６
（ｂ）に示されるように第１マーク、第２マークともシ
リコン表面に直接形成され、不要な膜が残存しないよう
にするためである。即ち、前述の図５において透明部３
１ａを設けないと、第１マークを形成する際に第２マー
クＭ2 の領域にも酸化膜が残ってしまい、また透明部３
１ｂを設けないと第２マークＭ2 を形成する際に第１マ
ークＭ1 上にレジストが残ることになるため、このよう
な不都合を避けるために図５に示したような原画パター
ンを用いているのである。
【００４９】上記のようにして、形成した第１マークと
第２マークについてＬＳＡ系を用いて間隔Ｄm2を測定
し、原画パターンにおける設計値Ｄ02との差を露光位置
精度として求めた。測定をくり返し行ったところ、再現
性３σ＝０．０１μｍで計測することができた。
第２マークについてＬＳＡ系を用いて間隔Ｄm2を測定
し、原画パターンにおける設計値Ｄ02との差を露光位置
精度として求めた。測定をくり返し行ったところ、再現
性３σ＝０．０１μｍで計測することができた。
【００５０】なお、上記の第２実施例では、基板をシリ
コン基板とし、第１マークを熱酸化膜層に形成したが、
基板はシリコン基板以外であっても良く、第１マークを
形成する層も熱酸化膜以外であっても良いことは言うま
でもない。
コン基板とし、第１マークを熱酸化膜層に形成したが、
基板はシリコン基板以外であっても良く、第１マークを
形成する層も熱酸化膜以外であっても良いことは言うま
でもない。
【００５１】［実施例３］上記の第１及び第２実施例で
は、予め設定する第１マークと第２マークのずれ量をＤ
0 ≠０として露光位置精度としているが、Ｄ0 ＝０とし
て露光位置精度を求めることもできる。この場合につい
て図８を参照して説明する。まず、第１工程で、第１マ
ークとしてＭ1aとＭ1b（熱酸化膜マークでもレジストマ
ークでも良い）を形成する。次いで、第１マークＭ1aと
Ｍ1bの中間に第２マークＭ2 を形成する。この際、原画
パターンでは、第１マークＭ1a、Ｍ1b（間隔Ｌ1 ）のち
ょうど中間（Ｌ1 ／２の位置）に第２マークＭ2 が設け
られており、第１露光と第２露光の露光位置誤差がない
場合には、第１マークＭ1a、Ｍ1bの座標位置の平均値と
第２マークの座標位置は一致することになる（即ち、ず
れ量Ｄ0 ＝０）。
は、予め設定する第１マークと第２マークのずれ量をＤ
0 ≠０として露光位置精度としているが、Ｄ0 ＝０とし
て露光位置精度を求めることもできる。この場合につい
て図８を参照して説明する。まず、第１工程で、第１マ
ークとしてＭ1aとＭ1b（熱酸化膜マークでもレジストマ
ークでも良い）を形成する。次いで、第１マークＭ1aと
Ｍ1bの中間に第２マークＭ2 を形成する。この際、原画
パターンでは、第１マークＭ1a、Ｍ1b（間隔Ｌ1 ）のち
ょうど中間（Ｌ1 ／２の位置）に第２マークＭ2 が設け
られており、第１露光と第２露光の露光位置誤差がない
場合には、第１マークＭ1a、Ｍ1bの座標位置の平均値と
第２マークの座標位置は一致することになる（即ち、ず
れ量Ｄ0 ＝０）。
【００５２】従って、本実施例では、ＬＳＡ系によって
マークＭ1a、Ｍ2 、Ｍ1bを走査して図８（ｂ）に示すよ
うな回折光強度分布を検出し、第１マークＭ1a、Ｍ1bの
座標位置の平均値と第２マークの座標位置の差Ｄm3を露
光位置精度として求めれば良い。
マークＭ1a、Ｍ2 、Ｍ1bを走査して図８（ｂ）に示すよ
うな回折光強度分布を検出し、第１マークＭ1a、Ｍ1bの
座標位置の平均値と第２マークの座標位置の差Ｄm3を露
光位置精度として求めれば良い。
【００５３】なお、上述した実施例では、第１マーク及
び第２マークを凹マークとして形成しているが、凸マー
ク（ポジマーク）であっても良いことは言うまでもな
い。また、計測専用のパターンを設けなくとも、回路パ
ターン内の適当なパターンを用いて露高精度を検査する
ようにしても良い。
び第２マークを凹マークとして形成しているが、凸マー
ク（ポジマーク）であっても良いことは言うまでもな
い。また、計測専用のパターンを設けなくとも、回路パ
ターン内の適当なパターンを用いて露高精度を検査する
ようにしても良い。
【００５４】また、上記の説明では、第１露光による第
１マークと第２露光による第２マークのずれ量を計測し
て露光位置精度を求める検査方法について述べたが、本
発明で提案したマーク膜厚の最適化は、所望のマークの
座標位置を計測して予め定められた設計値（座標位置）
と比較するような場合にも応用できることは言うまでも
ない。
１マークと第２露光による第２マークのずれ量を計測し
て露光位置精度を求める検査方法について述べたが、本
発明で提案したマーク膜厚の最適化は、所望のマークの
座標位置を計測して予め定められた設計値（座標位置）
と比較するような場合にも応用できることは言うまでも
ない。
【００５５】
【発明の効果】以上のように本発明では、マークの膜厚
を回折光強度が高く、かつ異なる材質のマークについて
は回折光強度がほぼ等しくなるように設定するので、新
たな計測手段を用いることなく、露光装置に具備されて
いるアライメントセンサーを用いて露光位置精度を正確
に安定して検査することができる。
を回折光強度が高く、かつ異なる材質のマークについて
は回折光強度がほぼ等しくなるように設定するので、新
たな計測手段を用いることなく、露光装置に具備されて
いるアライメントセンサーを用いて露光位置精度を正確
に安定して検査することができる。
【図１】レジスト膜厚と回折効率の関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図２】熱酸化膜の膜厚と回折効率の関係を示すグラフ
である。
である。
【図３】第１実施例における原画パターンを説明するた
めの模式的な平面図である。
めの模式的な平面図である。
【図４】図３の原画パターンを重ね合わせた状態を示す
模式的な平面図である。
模式的な平面図である。
【図５】第２実施例における原画パターンを説明するた
めの模式的な平面図である。
めの模式的な平面図である。
【図６】（ａ）は第２実施例において形成される第１及
び第２マークの模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）のマー
クのＣＣ断面図である。
び第２マークの模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）のマー
クのＣＣ断面図である。
【図７】実施例で使用した露光装置の概略構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図８】（ａ）は第３実施例で形成される第１及び第２
マークを示す模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
マークからの回折光強度分布を示す模式図である。
マークを示す模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
マークからの回折光強度分布を示す模式図である。
【図９】本発明の課題の一つを説明するための概念図で
あり、（ａ）はレジストマークの断面図、（ｂ）は
（ａ）のマークの回折光強度分布、（ｃ）は（ａ）のマ
ークを走査するスポット光の強度分布、（ｄ）は（ｂ）
と（ｃ）をコンボリュージョンした結果を示す。
あり、（ａ）はレジストマークの断面図、（ｂ）は
（ａ）のマークの回折光強度分布、（ｃ）は（ａ）のマ
ークを走査するスポット光の強度分布、（ｄ）は（ｂ）
と（ｃ）をコンボリュージョンした結果を示す。
１…熱酸化膜、２…レジスト、Ｍ1 …第１マーク、Ｍ2
…第２マーク、Ｐｔ1，Ｐｔ11…第１マーク用原画パタ
ーン、Ｐｔ2 ，Ｐｔ12…第２マーク用原画パターン、Ｗ
Ａ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＬＹＳ，ＬＸＳ…スポット
光、１１…投影レンズ、１２…ウエハステージ、１３…
ｘｙステージ、１５，１６…モータ、１７，２０、１
８，１９…レーザ干渉計、２１，２４…ビームスプリッ
ター、２３…レンズ群、２４…空間フィルター、２５…
光電変換素子、Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 …ミラー、２６
…制御手段。
…第２マーク、Ｐｔ1，Ｐｔ11…第１マーク用原画パタ
ーン、Ｐｔ2 ，Ｐｔ12…第２マーク用原画パターン、Ｗ
Ａ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＬＹＳ，ＬＸＳ…スポット
光、１１…投影レンズ、１２…ウエハステージ、１３…
ｘｙステージ、１５，１６…モータ、１７，２０、１
８，１９…レーザ干渉計、２１，２４…ビームスプリッ
ター、２３…レンズ群、２４…空間フィルター、２５…
光電変換素子、Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 …ミラー、２６
…制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｈ 9122−2Ｈ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ３１１ Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】 感光基板が載置される２次元移動可能な
ステージと、 前記感光基板上にアライメント用のマークを形成するた
めの原画パターンを有するマスクを保持する保持手段
と、 前記感光基板上に形成された前記マークを検出するため
の検出手段とを備え、 前記マスクのパターン像を感光基板上の所望の位置に順
次位置決めして露光する装置の露光位置精度を検査する
方法において、 前記感光基板上の所定の位置に前記原画パターンの像を
露光して感光材からなる第１マークを形成する第１マー
ク形成工程と、 前記第１マークの前記感光基板上での被露光位置に対し
て予め定められた量だけ前記マスクの原画パターン像と
前記感光基板とを相対的にずらして重ね合わせ露光し、
前記感光基板上に感光材からなる第２マークを形成する
第２マーク形成工程と、 前記第１マークと第２マークとの間隔を、所定波長の光
ビームを前記第１及び第２マークに照射して該第１及び
第２マークからの回折光を検出することによって計測す
る工程と、 該計測工程で計測された前記間隔と前記予め定められた
ずらし量との差を露光位置精度として検出する工程とを
含み、 かつ、前記第１及び第２マークが形成される感光材層の
膜厚を、前記光ビームの波長及び前記感光材層の屈折率
に基づいて設定することを特徴とする露光位置精度の検
査方法。 - 【請求項２】 感光基板が載置される２次元移動可能な
ステージと、 前記感光基板上にアライメント用のマークを形成するた
めの原画パターンを有するマスクを保持する保持手段
と、 前記感光基板上に形成された前記マークを検出するため
の検出手段とを備え、 前記マスクのパターン像を感光基板上の所望の位置に順
次位置決めして露光する装置の露光位置精度を検査する
方法において、 前記感光基板上の所定の位置に前記原画パターンの像を
露光して感光材のマークを形成し、その後エッチング処
理を行うことにより、前記感光基板表面の下地層に第１
マークを形成する第１マーク形成工程と、 前記第１マークが形成された基板表面に感光材層を設
け、前記第１マークの前記感光基板上での被露光位置に
対して予め定められた量だけ前記マスクの原画パターン
像と前記感光基板とを相対的にずらして重ね合わせ露光
し、前記感光基板上に感光材からなる第２マークを形成
する第２マーク形成工程と、 前記第１マークと第２マークとの間隔を、所定波長の光
ビームを前記第１及び第２マークに照射して該第１及び
第２マークからの回折光を検出することによって計測す
る工程と、 該計測工程で計測された前記間隔と前記予め定められた
ずらし量との差を露光位置精度として検出する工程とを
含み、 かつ、前記第１及び第２マークの各膜厚を、前記光ビー
ムを照射した際の前記第１マークからの回折光強度と前
記第２マークからの回折光強度とがほぼ等しくなるよう
に設定することを特徴とする露光位置精度の検査方法。 - 【請求項３】 前記第１及び第２マークの各膜厚を、前
記光ビームの波長、前記感光材層の屈折率、前記下地層
の屈折率、及び前記基板の屈折率に基づいて定めること
を特徴とする請求項２の露光位置精度の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289489A JPH06120115A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 露光位置精度の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289489A JPH06120115A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 露光位置精度の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120115A true JPH06120115A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17743943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4289489A Pending JPH06120115A (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | 露光位置精度の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06120115A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5807647A (en) * | 1996-07-03 | 1998-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for determining phase variance and shifter stability of phase shift masks |
| JP2009218588A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及び方法 |
| JP2012238912A (ja) * | 2006-02-17 | 2012-12-06 | Nikon Corp | 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体 |
-
1992
- 1992-10-01 JP JP4289489A patent/JPH06120115A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5807647A (en) * | 1996-07-03 | 1998-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for determining phase variance and shifter stability of phase shift masks |
| JP2012238912A (ja) * | 2006-02-17 | 2012-12-06 | Nikon Corp | 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体 |
| JP5223668B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2013-06-26 | 株式会社ニコン | 調整方法及び基板処理方法 |
| JP2009218588A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及び方法 |
| US8576374B2 (en) | 2008-03-12 | 2013-11-05 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and method |
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