JPH09330965A - 半導体の検査装置 - Google Patents

半導体の検査装置

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JPH09330965A
JPH09330965A JP15052496A JP15052496A JPH09330965A JP H09330965 A JPH09330965 A JP H09330965A JP 15052496 A JP15052496 A JP 15052496A JP 15052496 A JP15052496 A JP 15052496A JP H09330965 A JPH09330965 A JP H09330965A
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JP
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JP15052496A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Ishimaru
敏之 石丸
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコン基板に形成される重ね合わせ精度測
定用パターンの計測結果のみから重ね合わせの良否を判
定するのではなく、実際に形成されているターゲットレ
イヤの線幅、重ね合わせレイヤの線幅を考慮して重ね合
わせの良否を判定し得る半導体の検査装置を提供するこ
と。 【解決手段】 電子顕微鏡で測定し転送されてきた各半
導体チップのAl線2の線幅W1 、コンタクトホール4
の線幅W2 を記憶し、重ね合わせ精度測定機で重ね合わ
せ精度測定用パターン7を計測した時の重ね合わせ精度
(P1 −P2 )から次式の余裕度αを求め、 α={(W1 /2)−(W2 /2)}−(P1 −P2 ) α≧0の場合は重ね合わせが良、α<0の場合は重ね合
わせ不良と判定し、露光1ショットの領域12毎の余裕
度αの大きさをCRTの画面上に四段の濃度の画像とし
て表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造過程に
おける、ターゲットレイヤ(第1プリント)と重ね合わ
せレイヤ(第2プリント)との重ね合わせの良否を判定
するための半導体の検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置(以降、半導体と略)は集積
度を向上させるために積層構造とされ、場合によっては
20層もの回路パターンが積層されており、更には回路
幅は1μm前後に狭くされている。従って、半導体の製
造に際しては、ターゲットレイヤ(第1プリント)と、
これに重ね合わせる重ね合わせレイヤ(第2プリント)
との重ね合わせ精度の維持が技術面での重要な課題とな
っている。
【0003】図1は最も単純な例を示し、シリコン基板
上に形成される酸化シリコン絶縁膜1中の回路としての
アルミニウム(Al)線2に対してコンタクトホールを
設ける場合の、フォトレジスト3にフォトリソグラフィ
技術で形成されたホール4(以降、コンタクトホール4
と称する)の位置関係を示す図であり、図1のAは断面
図、図1のBは平面図である。すなわち、図1はAl配
線パターンにコンタクトホールのフォトレジストパター
ンを重ね合わせて形成された回路パターン10の一部で
ある。Al線2の線幅、コンタクトホール4の線幅やそ
の重ね合わせに対し、設計段階では例えば次のような値
が設定される。 Al線2の線幅、W1 =1.2μm±0.1μm コンタクトホール4の線幅、W2 =0.7μm±0.1
μm 重ね合わせ精度、(P1 −P2 )=0.15μm なお、重ね合わせ精度(P1 −P2 )は後述する図4に
おいて、アルミニウムボックス8の内法の中点の座標の
1 と、フォトレジスト9の中点の座標P2 との位置ず
れである。
【0004】回路パターン10のAl線2やコンタクト
ホール4などは微細であり重ね合わせ精度を光学的に測
定できないので、光学的に測定可能な大きさの重ね合わ
せ精度測定用パターンが回路パターン10とは別に設け
られる。図2はフォトリソグラフィ技術で露光されたシ
リコン基板11を概念的に示す平面図であり、各格子窓
は露光の1ショットの領域12を示すが、そのなかの符
号Lを付した5個の1ショットの領域12には重ね合わ
せ精度測定用パターンが設けられており、重ね合わせ精
度が5点計測される。図3はそのなかの1ショットの領
域12の拡大平面図である。すなわち、コンタクトホー
ル4を設けるべき4個の半導体チップ5と、通常90〜
110μm幅を有するスクライブライン6と、その中に
形成される一辺の大きさ数10μmの重ね合わせ精度測
定用パターン7を示している。なお、半導体チップ5内
に回路パターン10の一部を示したがこれは理解を助け
るために極めて拡大されている。
【0005】図4は、その重ね合わせ精度測定用パター
ン7の拡大図であり、図4のAは断面図、図4のBは平
面図である。シリコン基板11上の酸化シリコン絶縁膜
1中のAlボックス8の中央部に位置して酸化シリコン
絶縁膜1上にフォトレジスト9がフォトレジスト3と同
時に重ね合わせて形成される。そして、Alボックス8
の内法の中点P1 の座標と、フォトレジスト9の外法の
中点P2 の座標との位置ずれが上記の5個のショットの
領域12について、例えばCCD(電荷結合素子)を用
いて光学的に計測され、次式によって重ね合わせ精度
(P1 −P2 )が求められている。 重ね合わせ精度=(5個の重ね合わせ精度の平均値の絶
対値)+3σ そして重ね合わせ精度が規格外のものはフォトレジスト
を剥離し、再生工程へ回されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体の製造に
おいては、重ね合わせ精度が規格外のシリコン基板はフ
ォトレジストを剥離し、再度フォトリソグラフィを行っ
ているが、その再生作業は全体の製造コストを増大させ
ている。
【0007】しかし、上述した設計値を援用して、例え
ばAl線2の仕上がり線幅W1 が許容範囲内で最大の
1.3μm、コンタクトホール4の仕上がり線幅W2
許容範囲内で最小の0.6μmに形成された場合には、
両者の差は0.7μmであるから、片側0.35μm=
{(1.3/2)−(0.7/2)}μmとなり、計測
された重ね合わせ精度(P1 −P2 )が仮に規格外の
0.16μmであったとしても、Al線2とコンタクト
ホール4とは充分に重なり合うことになる。また逆に、
1 が許容範囲内で最小の1.1μm、W2 が許容範囲
内で最大の0.8μmに形成された場合には、片側で
{(1.1/2)−(0.8/2)}μm=0.15μ
mとなるが、当然のことながら計測される重ね合わせ精
度(P1 −P2)が設計値通りの0.15μmである限
り、重ね合わせは十分に保証される。
【0008】従って、本発明は単に重ね合わせ精度測定
用パターンを計測して得られる重ね合わせ精度のみによ
って重ね合わせの良否を判定するのではなく、形成され
たAl線2の線幅W1 およびコンタクトホール4の線幅
2 を考慮して重ね合わせの良否の判定を行い得る半導
体の検査装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体の検査装
置は、重ね合わせ精度測定パターンを計測して重ね合わ
せ精度を求める精度測定手段と、あらかじめ測長された
ターゲットレイヤの線幅および重ね合わせレイヤの線幅
が入力されて記憶され、計測された重ね合わせ精度と、
記憶されたターゲットレイヤの線幅および重ね合わせレ
イヤの線幅とを総合して重ね合わせの良否の判定を行な
う精度判定手段とが設けられている。
【0010】このような半導体の検査装置を使用するこ
とにより、従来では重ね合わせ精度測定用パターンの計
測結果のみで重ね合わせ精度が規格外と判定される半導
体も実際の重ね合わせに即して重ね合わせの良否を判定
することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
半導体の検査装置について説明する。
【0012】本実施の形態による半導体の検査装置によ
る重ね合わせの検査は図1、図4を参照して、次のよう
に行われる。 (1)測長機能を備えた電子顕微鏡等によって先の工程
のエッチング後の仕上りのAl線2の線幅W1 がシリコ
ン基板11内の各半導体チップ5についてあらかじめ測
長され、これらが許容範囲内にある場合には、測長値は
LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)等によって
重ね合わせ精度測定機と一体的なコンピュータに転送さ
れ記憶される。更には、その後のフォトリソグラフィ技
術によって形成されるフォトレジスト3のコンタクトホ
ール4の線幅W2 が同じく電子顕微鏡を用い各露光1シ
ョット12内の半導体チップ5について測定されて、重
ね合わせ精度測定機と一体的なコンピュータへ転送され
記憶される。 (2)重ね合わせ測定機によって、重ね合わせ精度測定
用パターン7を計測し、Alボックス8の内法の中点P
1 の座標と、フォトレジスト9の外法の中点P2の座標
の位置ずれから、重ね合わせ精度(P1 −P2 )が求め
られる。この重ね合わせ精度は上記の5個の重ね合わせ
精度測定用パターンについて行われ、次式によって求め
られる。 重ね合わせ精度=(5個の重ね合わせ精度の平均値の絶
対値)+3σ (3)次いで、コンピュータによって重ね合わせの良否
の判定が行われる。すなわち、(W1 /2)−(W2
2)>(P1 −P2 )であれば重ね合わせに余裕があり
(W1 /2)−(W2 /2)=(P1 −P2 )であれば
重ね合わせに余裕がなく(W1 /2)−(W2 /2)<
(P1 −P2 )であれば重ね合わせは規格外となるが、
コンピュータはシリコン基板11内の各露光1ショット
の領域12について次式で示される余裕度αを求める。 α={(W1 /2)−(W2 /2)}−(P1 −P2 ) そして、α≧0の場合、重ね合わせは良と判定し、α<
0の場合、重ね合わせは不良と判定する。これらの結果
は例えばCRTに表示される。すなわちαの値が大きい
ほど重ね合わせは余裕度が大きいことになるが、露光1
ショットの領域12毎の余裕度が図5に示すようにCR
Tに白〜黒の4段階の濃度の画像として表示される。こ
れによって、規格外の露光1ショットの領域12があっ
たとしても、これがシリコン基板11のエッジにかかっ
ているものである場合と、エッジ内にあるものである場
合があり、重ね合わせ精度の相対的な比較も可能であ
る。 (4)また、Al線2の線幅W1 、コンタクトホール4
の線幅W2 の測長や、重ね合わせ精度(P1 −P2 )の
計測においては0.01μm〜0.02μm程度の測定
誤差を生ずるが、この測定誤差に起因する不良を防止す
るために、測定の再現性を考慮した補正項βを減じて、
(α−β)の正負を判定基準としてもよい。
【0013】このようにして重ね合わせの良否の判定を
行なうことにより、従来は実質的には十分な重ね合わせ
があっても重ね合わせ精度測定用パターンの計測値が規
格外であるためにフォトレジストを剥離し再生行程へ回
されていた半導体を救済できるので、生産効率を大幅に
向上させることができる。
【0014】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明
の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【0015】例えば、本実施の形態においては、判定結
果を余裕度αの大きさに応じてCRTに白〜黒の4段階
の濃度の画像として表示したが、必要な場合にはこれを
プリントアウトしてもよく、また、規格外の露光1ショ
ットの領域12を赤色、規格内の露光1ショット12を
青色とするようなカラー表示としてもよい。
【0016】また本実施の形態においては余裕度αを段
階的な濃度の画像として表示したが、余裕度αを数値表
示するようにしてもよい。
【0017】また本実施の形態に示したウエハー上での
40ショットの露光、露光1ショット12内の4個の半
導体チップ5、5箇所のショットの領域12に設けた重
ね合わせ精度測定用のパターン7等は何れも例示であっ
て、これらによって限定されるものではない。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次に記載するような効果を奏する。
【0019】すなわち、実際に形成されているターゲッ
トレイヤ(第1プリント)、例えば回路のAl線の線幅
と、重ね合わせレイヤ(第2プリント)、例えばフォト
レジストのコンタクトホールの線幅、および計測される
重ね合わせ精度から余裕度を求めて重ね合わせの良否を
判定しているので、重ね合わせは十分であるにも拘わら
ずに、重ね合わせ精度測定用パターンの計測値のみから
重ね合わせ精度が規格外と判定されてフォトレジスト剥
離の再生工程に回される半導体が救済され、生産性が大
幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al配線パターンにコンタクトホールのフォト
レジストパターンを重ね合わせた回路パターンを示す図
であり、Aは断面図、Bは平面図である。
【図2】露光されたシリコン基板を概念的に示す平面図
である。
【図3】露光1ショット分の領域の拡大断面図である。
【図4】シリコン基板上に形成される重ね合わせ精度測
定用パターンを示す図であり、Aは断面図、Bは平面図
である。
【図5】重ね合わせ測定機と一体的なコンピュータによ
って表示されるCRTの画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
1……酸化シリコン絶縁膜、2……アルミニウム線、3
……フォトレジスト、4……コンタクトホール、5……
半導体チップ、6……スクライブライン、7……重ね合
わせ精度測定用パターン、8……アルミニウムボック
ス、9……フォトレジスト、10……回路パターン、1
1……シリコン基板、12……露光1ショットの領域。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層構造の半導体の製造過程において、
    ターゲットレイヤ(第1プリント)と重ね合わせレイヤ
    (第2プリント)とを重ね合わせる場合の重ね合わせの
    検査装置が、 重ね合わせ精度測定用パターンを計測して重ね合わせ精
    度を求める重ね合わせ精度測定手段と、 あらかじめ測長された前記ターゲットレイヤの線幅およ
    び前記重ね合わせレイヤの線幅が入力されて記憶され、 計測された前記重ね合わせ精度と、記憶された前記ター
    ゲットレイヤの線幅及び前記重ね合わせレイヤの線幅と
    から重ね合わせの良否を判定する精度判定手段とからな
    ることを特徴とする半導体の検査装置。
  2. 【請求項2】 前記精度判定手段における重ね合わせの
    良否の判定が、 前記重ね合わせ精度、前記ターゲットレイヤの線幅、前
    記重ね合わせレイヤの線幅のほかに、 前記重ね合わせ精度の計測時や前記ターゲットレイヤの
    線幅および前記重ね合わせレイヤの線幅の測長時におけ
    る測定誤差を考慮して行われることを特徴とする請求項
    1に記載の半導体の検査装置。
  3. 【請求項3】 前記精度判定手段が判定結果を陰極線管
    (CRT)に画像として表示し、必要な場合にはプリン
    トアウトする機能を備えていることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の半導体の検査装置。
JP15052496A 1996-06-12 1996-06-12 半導体の検査装置 Pending JPH09330965A (ja)

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