JPH0979818A - Alignment dislocation measuring device and alignment dislocation measuring method - Google Patents
Alignment dislocation measuring device and alignment dislocation measuring methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におい
て、基板上に既に形成されたパターンと、リソグラフィ
により形成されたフォトレジスト等からなるパターンと
の間の相対的な合わせずれを測定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a relative misalignment between a pattern already formed on a substrate and a pattern formed by lithography such as photoresist in a semiconductor device. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、半
導体装置の製造にあたっては各要素間の位置ずれをなく
し、要素間の相対的なずれを最小限に抑えて半導体装置
としての特性を十分発揮できるようにしている。例えば
リソグラフィ工程においては、基板上に既に形成された
パターン（既形成実素子パターン）と、リソグラフィに
より形成されたフォトレジストパターン（重ねパター
ン）との重ね合わせずれを測定し、その測定結果に基づ
いてその後の工程管理を行うようにしている。2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration of semiconductor devices, in the manufacture of semiconductor devices, the positional deviation between the respective elements is eliminated, and the relative deviation between the elements is minimized to improve the characteristics of the semiconductor device. I am trying to demonstrate it enough. For example, in a lithographic process, a misalignment between a pattern already formed on a substrate (preformed real element pattern) and a photoresist pattern (overlap pattern) formed by lithography is measured, and based on the measurement result, The subsequent process control is performed.
【０００３】ところで、このような既形成実素子パター
ンと重ねパターン（フォトレジストパターン）との重ね
合わせずれを測定するには、従来、それぞれのパターン
に合わせずれ測定専用のパターンを設けておき、これら
測定専用パターン間のずれを図３に示す合わせずれ測定
装置で測定することにより、既形成実素子パターンと重
ねパターンとの相対的な合わせずれを間接的に測定する
といった方法が採られている。By the way, in order to measure the overlay deviation between the preformed real element pattern and the overlay pattern (photoresist pattern), conventionally, a pattern dedicated to the alignment error measurement is provided for each pattern, and A method of indirectly measuring the relative misalignment between the preformed real element pattern and the overlapping pattern by measuring the misalignment between the measurement-dedicated patterns with the misalignment measuring apparatus shown in FIG.
【０００４】ここで、図３に示す合わせずれ測定装置
は、照明光源１と、この照明光源１からフィルター群２
を通過した光を絞る照明系絞り３と、該照明系絞り３で
絞られた光を反射するハーフミラー４と、該ハーフミラ
ー４の反射面側に配設された対物レンズ５と、ハーフミ
ラー４の反射面と反対の側に配設された結像系絞り６
と、該結像系絞り６の後方に配置されたＣＣＤカメラ７
とからなる光学撮像系（光学認識手段）８が、画像処理
装置９に接続されて構成されたものである。Here, the misalignment measuring apparatus shown in FIG. 3 includes an illumination light source 1 and a filter group 2 from the illumination light source 1.
Illumination system diaphragm 3 that narrows the light that has passed through, a half mirror 4 that reflects the light that is condensed by the illumination system diaphragm 3, an objective lens 5 that is arranged on the reflecting surface side of the half mirror 4, and a half mirror. Imaging system diaphragm 6 arranged on the side opposite to the reflecting surface of 4
And a CCD camera 7 arranged behind the imaging system diaphragm 6.
An optical imaging system (optical recognition means) 8 composed of and is connected to an image processing device 9 and configured.
【０００５】また、このような測定装置によって測定さ
れる試料としては、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、基板１０上に既形成実素子パターン（図示略）の
合わせずれ測定専用パターン（以下、主尺と呼称する）
１１を形成し、この主尺１１上に被加工膜１２を介して
重ねパターン（図示略）の合わせずれ測定専用パターン
（以下、副尺と呼称する）１３を形成したウエハ１４が
用いられる。As a sample to be measured by such a measuring apparatus, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, a misalignment measurement of an actual element pattern (not shown) already formed on the substrate 10 is measured. Dedicated pattern (hereinafter referred to as main scale)
A wafer 14 in which 11 is formed, and a pattern (hereinafter, referred to as a sub-scale) 13 for exclusive use in alignment deviation measurement of an overlapping pattern (not shown) is formed on the main scale 11 via a film 12 to be processed is used.
【０００６】そして、このようなウエハ１４の合わせず
れを図３に示した測定装置で測定するには、まず、図３
に示すように測定装置における所定位置、すなわち対物
レンズ５の前にウエハ１４をセットする。次いで、照明
光源１を点灯して照明光をウエハ１４に照射する。その
後、この状態でウエハ１４の、前記主尺１１と副尺１３
とをＣＣＤカメラ７で撮像し、得られた電荷像を画像処
理装置９で図４（ｂ）で示したような状態に可視画像化
する。そして、このようにして得られた可視画像より、
例えば図４（ｂ）に示す例の場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等の
位置を検出することによって主尺１１と副尺１３との合
わせずれ量を検出測定する。To measure such misalignment of the wafer 14 with the measuring apparatus shown in FIG.
As shown in, the wafer 14 is set at a predetermined position in the measuring apparatus, that is, in front of the objective lens 5. Then, the illumination light source 1 is turned on to illuminate the wafer 14 with illumination light. Thereafter, in this state, the main scale 11 and the subscale 13 of the wafer 14 are
Are captured by the CCD camera 7, and the obtained charge image is visualized by the image processing device 9 in the state as shown in FIG. 4B. And from the visible image obtained in this way,
For example, in the case of the example shown in FIG. 4B, the misalignment amount between the main scale 11 and the sub-scale 13 is detected and measured by detecting the positions of A, B, C, D and the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
測定装置を用いた方法では、そもそも実際に形成した素
子パターンとは異なる位置に形成した、合わせずれ測定
のための専用パターンで主尺１１と副尺１３との間の合
わせずれを測定することから、測定結果が、実際に形成
した素子パターンと重ねパターン（フォトレジストパタ
ーン）との本来のずれ量と異なってしまうことがある。
また、ウエハ１４の各チップ領域内に、実際の素子パタ
ーン以外に主尺１１となるパターンを形成しなければな
らないため、チップの必要面積がその分大きくなってし
まい、これにより半導体装置の小型化、高集積化が損な
われてしまう。However, in the method using the measuring device shown in FIG. 3, the main pattern 11 is a dedicated pattern for measuring the misalignment, which is formed at a position different from the element pattern actually formed. Since the misalignment with the vernier scale 13 is measured, the measurement result may be different from the original misalignment amount between the actually formed element pattern and the overlay pattern (photoresist pattern).
In addition, in addition to the actual element pattern, a pattern serving as the main scale 11 has to be formed in each chip area of the wafer 14, so that the required area of the chip is increased correspondingly, which leads to miniaturization of the semiconductor device. However, high integration is impaired.
【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、より本来の合わせずれに
近い合わせずれ量を測定でき、しかもチップ内の無効領
域を少なくして半導体装置の小型化、高集積化を進める
ことができるようした、合わせずれ測定装置および合わ
せずれ測定方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to measure a misalignment amount that is closer to the original misalignment, and to reduce the ineffective area in a chip to reduce a semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a misalignment measuring device and a misalignment measuring method that can be downsized and highly integrated.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の合わせずれ測定装置では、既形成実素子パターン
および実パターンのそれぞれの位置を光学的に検出して
これら位置を認識する光学認識手段と、既形成実素子パ
ターンの設計位置と実パターンの設計位置との位置関係
を記憶した設計データ記憶手段と、前記設計データ記憶
手段から前記位置関係を取り出し、これを基に前記既形
成実素子パターンを基準にしたときの前記実パターンの
設計位置を読みだす設計位置読み出し手段と、前記光学
認識手段に認識された実パターンの位置と前記設計位置
読み出し手段によって読みだされた実パターンの設計位
置とを比較し、そのずれ量を検出する検出手段と、を備
えてなることを前記課題の解決手段とした。[Means for Solving the Problems] Claim 1 in the present invention
In the described misalignment measuring device, the optical recognition means for optically detecting the respective positions of the preformed real element pattern and the real pattern and recognizing these positions, the design position of the preformed real element pattern and the design of the real pattern Design data storage means that stores the positional relationship with the position, and the positional relationship is retrieved from the design data storage means, and based on this, the design position of the actual pattern when the already formed actual element pattern is used as a reference is read. A design position read-out means, a detection means for comparing the position of the real pattern recognized by the optical recognition means with the design position of the real pattern read by the design position reading means, and detecting the amount of deviation thereof. Is provided as a means for solving the above problems.
【００１０】請求項２記載の合わせずれ測定装置では、
請求項１記載の合わせずれ測定装置における、設計位置
読み出し手段と検出手段とに代えて、前記光学認識手段
によって認識された前記既形成実素子パターンおよび実
パターンの位置を可視画像として表示するとともに、前
記設計データ記憶手段から前記位置関係を取り出し、こ
れを基に前記既形成実素子パターンを基準にしたときの
前記実パターンの設計位置を表示する画像処理手段と、
前記画像処理手段で表示された実パターンの位置と実パ
ターンの設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する検
出手段と、を備えてなることを前記課題の解決手段とし
た。In the misalignment measuring device according to claim 2,
The position of the already formed real element pattern and the real pattern recognized by the optical recognizing means are displayed as a visible image in place of the design position reading means and the detecting means in the misalignment measuring device according to claim 1. An image processing unit that extracts the positional relationship from the design data storage unit and displays a design position of the actual pattern based on the positional relationship of the formed actual element pattern,
The means for solving the above-mentioned problems is provided with a detection means for comparing the position of the real pattern displayed by the image processing means with the design position of the real pattern and detecting the amount of deviation.
【００１１】請求項３記載の合わせずれ測定装置では、
既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれの位
置を光学的に検出してこれら位置を認識する工程と、既
形成実素子パターンの設計位置と実パターンの設計位置
との位置関係を記憶する工程と、先に記憶した前記既形
成実素子パターンの設計位置と前記実パターンの設計位
置との位置関係を取り出し、これを基に前記既形成実素
子パターンを基準にしたときの前記実パターンの設計位
置を読みだす工程と、先に認識した実パターンの位置と
先に読みだされた実パターンの設計位置とを比較し、そ
のずれ量を検出する工程と、を具備してなることを前記
課題の解決手段とした。In the misalignment measuring device according to claim 3,
A step of optically detecting the respective positions of the preformed real element pattern and the real pattern and recognizing these positions; and a step of storing the positional relationship between the design position of the preformed real element pattern and the design position of the real pattern. , The design position of the real pattern when the pre-stored real element pattern design position and the design position of the real pattern stored previously are taken out, and the preformed real element pattern is used as a reference based on this And a step of comparing the design position of the real pattern previously read with the position of the real pattern previously recognized, and detecting the amount of deviation thereof. It was taken as a solution.
【００１２】請求項４記載の合わせずれ測定装置では、
既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれの位
置を光学的に検出してこれら位置を認識する工程と、既
形成実素子パターンの設計位置と実パターンの設計位置
との位置関係を記憶する工程と、先に認識した前記既形
成実素子パターンおよび実パターンの位置を可視画像と
して表示するとともに、先に記憶した前記既形成実素子
パターンの設計位置と前記実パターンの設計位置との位
置関係を取り出し、これを基に前記既形成実素子パター
ンを基準にしたときの該実パターンの設計位置を表示す
る工程と、表示された実パターンの位置と実パターンの
設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する工程と、を
具備してなることを前記課題の解決手段とした。In the misalignment measuring device according to claim 4,
A step of optically detecting the respective positions of the preformed real element pattern and the real pattern and recognizing these positions; and a step of storing the positional relationship between the design position of the preformed real element pattern and the design position of the real pattern. , The previously recognized real element pattern and the position of the real pattern are displayed as a visible image, and the positional relationship between the previously stored design position of the real element pattern and the design position of the real pattern is extracted. , The step of displaying the design position of the actual pattern based on the preformed real element pattern based on this, and the position of the displayed real pattern and the design position of the real pattern are compared, and the deviation amount And a step of detecting the above.
【００１３】本発明によれば、従来のごとく既形成実素
子パターンとは別に、主尺となる合わせずれ測定専用の
パターンを形成する必要がなくなる。また、実パターン
の位置ずれ（合わせずれ）を、その設計位置との比較に
よって検出することから、従来のごとく、主尺、副尺と
もに実際の素子パターンとして形成したものでなく合わ
せずれ測定専用のパターンを用い、これらから間接的に
合わせずれを検出していたのに比べ、本来の合わせずれ
により近い合わせずれ量が得られる。According to the present invention, it is not necessary to form a pattern dedicated to the measurement of the misalignment, which is the main scale, separately from the previously formed actual element pattern as in the conventional case. Further, since the positional deviation (alignment deviation) of the actual pattern is detected by comparing it with the design position, both the main scale and the vernier scale are not formed as actual element patterns as in the conventional case, but are only used for measuring the alignment deviation. Compared with the case where the misalignment is detected indirectly from these using a pattern, a misalignment amount closer to the original misalignment can be obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
より詳しく説明する。図１は本発明における請求項２記
載の合わせずれ測定装置の一実施形態例を示す図であ
り、図１中符号２０は合わせずれ測定装置（以下、測定
装置と略称する）である。この測定装置２０が図３に示
した測定装置と異なるところは、主に、半導体装置にお
いてその基板上に形成される、各種のパターンについて
の設計位置を記憶し、かつ各種のパターン間、特にある
実素子パターンと、この実素子パターンの上に重ねられ
もしくはその近傍に形成された実パターンとの間の位置
関係を記憶する設計データ記憶部（設計データ記憶手
段）２１を備えた点にある。なお、ここで言うパターン
とは、下地に対し段差を有して形成されたものを指して
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to its embodiments. FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of a misalignment measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, in which reference numeral 20 is a misalignment measuring apparatus (hereinafter, abbreviated as a measuring apparatus). This measuring apparatus 20 is different from the measuring apparatus shown in FIG. 3 mainly in that design positions of various patterns formed on the substrate of a semiconductor device are stored and there are especially various patterns. The point is that a design data storage unit (design data storage means) 21 for storing the positional relationship between the actual element pattern and the actual pattern that is formed on the actual element pattern or formed in the vicinity thereof is provided. The pattern referred to here means a pattern formed with a step with respect to the base.
【００１５】図１に示した測定装置２０は、従来と同様
の光学撮像系（光学認識手段）８と、これに接続した画
像処理装置（画像処理手段）２２と、前記設計データ記
憶部２１とを備えて構成されたものであり、設計データ
記憶部２１は画像処理装置２２に接続されたものとなっ
ている。画像処理装置２２は、本実施形態例では後述す
るように光学撮像系８によって認識されたウエハ１４上
の既形成実素子パターンおよび実パターンの位置を可視
画像として表示するとともに、設計データ記憶部２１か
ら記憶されたパターン間の位置関係を取り出し、これを
基に既形成実素子パターンを基準にしたときの実パター
ンの設計位置を表示するものである。The measuring device 20 shown in FIG. 1 includes an optical imaging system (optical recognition means) 8 similar to the conventional one, an image processing device (image processing means) 22 connected to the optical imaging system 8, and the design data storage section 21. The design data storage unit 21 is connected to the image processing device 22. In the present embodiment, the image processing device 22 displays the formed real element patterns and the positions of the real patterns on the wafer 14 recognized by the optical imaging system 8 as a visible image, as will be described later, and at the same time, the design data storage unit 21. The positional relationship between the stored patterns is extracted from the table, and the design position of the actual pattern is displayed based on the positional relationship between the patterns.
【００１６】また、この画像処理装置２２には、該画像
処理手段２２で表示した実パターンの位置と実パターン
の設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する検出部
（検出手段）２３が設けられている。この検出部２３
は、例えば表示された実パターンの基準位置と実パター
ンの基準位置とのずれを演算等によって求め、これによ
りずれ量を検出するものである。Further, the image processing device 22 is provided with a detection section (detection means) 23 which compares the position of the actual pattern displayed by the image processing means 22 with the design position of the actual pattern and detects the deviation amount. It is provided. This detection unit 23
For example, the deviation between the reference position of the displayed actual pattern and the reference position of the actual pattern is calculated and the deviation amount is detected.
【００１７】次に、このような構成の測定装置２０によ
る合わせずれ測定方法を基に、本発明における請求項４
記載の測定方法の一実施形態例を説明する。まず、合わ
せずれを測定するための試料として、従来と異なり、合
わせずれ測定専用パターンを形成することなく、図２
（ａ）に示すように単に既形成実素子パターン２４を形
成し、さらにこれの上に一部を重ねた状態でフォトレジ
ストパターン等の実パターン２５を形成したウエハ２６
（図１参照）を用意する。なお、このようなウエハ２６
としては、例えば実際のフォトレジストパターン形成プ
ロセスにおいて、多数のウエハからなる１ロット分を処
理するに先立ち、テスト的に１枚のウエハのみにフォト
レジストパターンの形成を行ったものがそのまま用いら
れる。以下、ここでの測定に用いるウエハ２６について
は、１ロットの中でテスト的に先行して作製されたもの
とする。Next, based on the misalignment measuring method by the measuring device 20 having such a configuration, the fourth aspect of the present invention will be described.
An exemplary embodiment of the described measuring method will be described. First, as a sample for measuring the misalignment, unlike the conventional case, without forming a pattern for measuring misalignment,
As shown in (a), a wafer 26 in which an already-formed real element pattern 24 is simply formed, and a real pattern 25 such as a photoresist pattern is further formed on the formed real element pattern 24.
(See FIG. 1). Note that such a wafer 26
For example, in the actual photoresist pattern forming process, the one in which the photoresist pattern is formed on only one wafer as a test prior to processing one lot of many wafers is used as it is. Hereinafter, it is assumed that the wafer 26 used for the measurement here is manufactured in advance in a test manner in one lot.
【００１８】また、これとは別に、図２（ｂ）に示すよ
うな、ウエハ２６に形成した既形成実素子パターン２４
の設計位置２４ａ、および実パターン２５の設計位置２
５ａと、これらの間の位置関係についてのデータを設計
データ記憶部２１に入力し、記憶させておく。次に、従
来と同様にウエハ２６を測定装置２０の所定位置、すな
わち対物レンズ５の前にセットし、さらに照明光源１を
点灯して照明光をウエハ２６に照射する。そして、この
状態でウエハ２６の、前記既形成実素子パターン２４と
実パターン２５とをＣＣＤカメラ７で撮像することによ
り、得られた電荷像を画像処理装置２２で図２（ａ）で
示したとおりの可視画像として表示し、すなわち既形成
実素子パターン２４および実パターン２５のそれぞれの
位置を光学的に検出し、これら位置を認識する。Separately from this, as shown in FIG. 2B, the preformed real element pattern 24 formed on the wafer 26.
Design position 24a of 2 and design position 2 of actual pattern 25
5a and data regarding the positional relationship between them are input to the design data storage unit 21 and stored therein. Next, the wafer 26 is set at a predetermined position of the measuring device 20, that is, in front of the objective lens 5, and the illumination light source 1 is turned on to illuminate the wafer 26 with illumination light as in the conventional case. Then, in this state, the CCD camera 7 picks up the preformed real element patterns 24 and the real patterns 25 on the wafer 26, and the obtained charge image is shown by the image processing device 22 in FIG. That is, it is displayed as a visible image, that is, the positions of the formed real element pattern 24 and the real pattern 25 are optically detected and the positions are recognized.
【００１９】次いで、先に記憶した既形成実素子パター
ン２４の設計位置２４ａと実パターン２５の設計位置２
５ａとの位置関係データを取り出し、このデータを画像
処理装置２２に送り、図２（ｃ）に示すように該画像処
理装置２２上で先に表示し認識した既形成実素子パター
ン２４と実パターン２５との上に、これらの設計位置２
４ａ、２５ａを合成して表示する。ここで、設計位置２
４ａ、２５ａを表示するにあたっては、既形成実素子パ
ターン２４を基準とし、これに既形成実素子パターン２
４の設計位置２４ａを重ね合わせることによって合成す
る。なお、このように既形成実素子パターン２４の上に
その設計位置２４ａを重ね合わせることから、画像処理
装置２２には、図２（ｃ）に示したように既形成実素子
パターン２４（あるいはその設計位置２４ａ）のみしか
表示されなくなる。Next, the previously stored design position 24a of the formed real element pattern 24 and the design position 2 of the real pattern 25 are stored.
5a, the positional relationship data with respect to 5a is taken out, this data is sent to the image processing device 22, and as shown in FIG. 2C, the previously formed actual element pattern 24 and the actual pattern which have been previously displayed and recognized on the image processing device 22. 25 and above these design positions 2
4a and 25a are combined and displayed. Here, design position 2
In displaying 4a and 25a, the preformed real element pattern 24 is used as a reference, and the preformed real element pattern 2 is used as a reference.
The design positions 24a of 4 are combined by superimposing them. Since the design position 24a is superposed on the preformed real element pattern 24 in this manner, the preformed real element pattern 24 (or the design position 24a thereof is displayed in the image processing device 22 as shown in FIG. 2C). Only the design position 24a) is displayed.
【００２０】その後、画像処理装置２２で表示した実パ
ターン２５の位置と実パターン２５の設計位置２５ａと
を比較し、そのずれ量を検出部２３によって検出する。
すなわち、図２（ｃ）の例では、Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ
1 の位置を認識することで横方向の合わせずれ量を測定
することができ、Ａ2 、Ｂ2 、Ｃ2 、Ｄ2 の位置を認識
することで縦方向の合わせずれ量を測定することができ
るのである。After that, the position of the actual pattern 25 displayed by the image processing device 22 is compared with the design position 25a of the actual pattern 25, and the amount of deviation is detected by the detection unit 23.
That is, in the example of FIG. 2C, A 1 , B 1 , C 1 , D
The lateral misalignment amount can be measured by recognizing the position 1 , and the vertical misalignment amount can be measured by recognizing the positions A 2 , B 2 , C 2 , and D 2. You can do it.
【００２１】このような合わせずれ測定装置２０による
測定方法にあっては、従来のごとく既形成実素子パター
ンとは別に、主尺１１となる合わせずれ測定専用のパタ
ーンを形成する必要がないため、ウエハ２６の各チップ
領域において前記主尺１１の面積に相当する無効領域を
なくすことができ、したがって得られる半導体装置の小
型化、高集積化を進めることができる。また、従来のご
とく、主尺１１、副尺１３ともに実際の素子パターンと
して形成したものでなく合わせずれ測定専用のパターン
を用い、これらから間接的に合わせずれを検出していた
のに比べ、本測定方法では、実パターン２５の位置ずれ
（合わせずれ）を、その設計位置２５ａとの比較によっ
て検出することから、本来の合わせずれにより近い、す
なわち高精度の合わせずれ量を得ることができる。した
がって、本実施形態例のごとく、ウエハ２６が１ロット
の中でテスト的に先行して作製されたものである場合、
求められた合わせずれ量を基にして他のウエハに対して
の露光を補正調節することにより、得られる半導体装置
がパターンずれによって不良品となるのを防止すること
ができ、さらに、より高い精度でパターン形成が行える
ことから、半導体装置の特性を向上することもできる。
また、形成パターンがフォトレジストである場合、該フ
ォトレジストパターンを再生処理し、再生したフォトレ
ジストパターンを用いてパターン形成を行うことによ
り、形成パターンとしてフォトレジストパターンを形成
したウエハ２６自体が不良品となるのを防止することも
できる。なお、フォトレジストパターンの再生処理に
は、通常、硫酸過水やシンナーが用いられる。In the measuring method using the misalignment measuring apparatus 20 as described above, it is not necessary to form a pattern dedicated to the misalignment measurement, which is the main scale 11, separately from the already formed actual element pattern as in the conventional case. In each chip area of the wafer 26, an ineffective area corresponding to the area of the main scale 11 can be eliminated, so that the obtained semiconductor device can be downsized and highly integrated. Further, as in the conventional case, both the main scale 11 and the sub-scale 13 are not formed as actual element patterns, but patterns dedicated to measurement of misalignment are used, and misalignment is indirectly detected from these patterns. In the measuring method, the positional deviation (alignment deviation) of the actual pattern 25 is detected by comparison with the design position 25a, so that it is possible to obtain the amount of misalignment closer to the original misalignment, that is, with high accuracy. Therefore, as in this embodiment, when the wafer 26 is manufactured in advance in a test in one lot,
By correcting and adjusting the exposure to other wafers based on the obtained misalignment amount, it is possible to prevent the obtained semiconductor device from becoming a defective product due to the pattern misalignment, and further, it is possible to achieve higher accuracy. Since the pattern can be formed by, the characteristics of the semiconductor device can be improved.
When the formation pattern is a photoresist, the photoresist pattern is regenerated, and pattern formation is performed using the regenerated photoresist pattern, so that the wafer 26 itself on which the photoresist pattern is formed is a defective product. Can also be prevented. In addition, sulfuric acid / hydrogen peroxide and thinner are usually used for the reproduction processing of the photoresist pattern.
【００２２】なお、前記形態例では、本発明における光
学認識手段としてＣＣＤカメラ７を備えた光学撮像系８
を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、他に
例えば、レーザスキャンを用い、散乱光のパターンを光
の強弱で検出することによって各パターンの段差部とな
るエッジ部分を検出し、これにより既形成実素子パター
ン２４と実パターン２５との位置を認識するようにして
もよい。また、前記形態例では、画像処理装置２２を用
いてこれに各パターンを表示させ、また合成処理を行わ
せたが、本発明は必ずしも可視画像として表示させるこ
となく、コンピューター等による計算のみによって合わ
せずれ量を検出するようにしてもよい。さらに、本発明
では、設計データがあるものであればフォトレジストパ
ターン以外のパターンであってももちろんその位置合わ
せずれを測定することができ、また、実素子パターンが
既形成実素子パターンに重ねられるパターンでなくて
も、該既形成実素子パターンの近傍に形成されるもので
あればやはりその合わせずれを測定することができる。In the above embodiment, the optical image pickup system 8 including the CCD camera 7 as the optical recognition means in the present invention.
However, the present invention is not limited to this, for example, by using a laser scan, by detecting the pattern of the scattered light by the intensity of the light, to detect the edge portion to be the step portion of each pattern. In this way, the positions of the formed real element patterns 24 and the real patterns 25 may be recognized. Further, in the above-described embodiment, each pattern is displayed on the image processing device 22 using the image processing device 22 and the synthesizing process is performed. However, the present invention does not necessarily display it as a visible image, and the calculation is performed only by a computer or the like. The amount of deviation may be detected. Further, in the present invention, it is of course possible to measure the misalignment of a pattern other than the photoresist pattern as long as there is design data, and the actual element pattern is superimposed on the already formed actual element pattern. Even if it is not a pattern, if it is formed in the vicinity of the already formed actual element pattern, the misalignment thereof can be measured.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように本発明の合わせずれ
測定装置および測定方法は、既形成実素子パターンとは
別の、主尺となる合わせずれ測定専用パターンの形成を
不要にしたものであるから、基体上の各チップ領域にお
いて前記主尺の面積に相当する無効領域をなくすことが
でき、したがって得られる半導体装置の小型化、高集積
化を進めることができる。また、従来のごとく、主尺、
副尺ともに実際の素子パターンとして形成したものでな
く合わせずれ測定専用のパターンを用い、これらから間
接的に合わせずれを検出していたのに比べ、本発明で
は、実パターンの位置ずれ（合わせずれ）を、その設計
位置との比較によって検出することから、本来の合わせ
ずれにより近い、すなわち高精度の合わせずれ量を得る
ことができる。したがって、例えば測定試料が１ロット
の中でテスト的に先行して作製されたものである場合、
求められた合わせずれ量を基にして他の基板に対しての
実パターン形成を補正調節することにより、得られる半
導体装置がパターンずれによって不良品となるのを防止
することができ、さらに、より高い精度でパターン形成
が行えることから、半導体装置の特性を向上することも
できる。As described above, the misalignment measuring apparatus and measuring method of the present invention do not require the formation of a main misalignment measurement dedicated pattern, which is a main scale, different from the already formed actual element pattern. Therefore, it is possible to eliminate the ineffective region corresponding to the area of the main scale in each chip region on the substrate, and thus the miniaturization and high integration of the obtained semiconductor device can be promoted. Also, as before,
The vernier is not formed as an actual element pattern, but a pattern dedicated to measurement of misalignment is used, and misalignment is detected indirectly from these patterns. ) Is detected by comparison with the design position, it is possible to obtain an amount of misalignment that is closer to the original misalignment, that is, highly accurate. Therefore, for example, in the case where the measurement sample is one that was produced in advance in a test in one lot,
By correcting and adjusting the actual pattern formation on another substrate based on the obtained misalignment amount, it is possible to prevent the obtained semiconductor device from becoming a defective product due to the pattern misalignment. Since the pattern can be formed with high accuracy, the characteristics of the semiconductor device can be improved.
【図１】本発明の合わせずれ測定装置の概略構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a misalignment measuring apparatus of the present invention.
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の測定方法の原理を説
明するための平面図である。2A to 2C are plan views for explaining the principle of the measuring method of the present invention.
【図３】従来の合わせずれ測定装置の概略構成図であ
る。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional misalignment measuring device.
【図４】（ａ）は従来の測定方法において用いられる試
料の要部側断面図、（ｂ）は（ａ）に示した試料の平面
図である。FIG. 4A is a side sectional view of a main part of a sample used in a conventional measuring method, and FIG. 4B is a plan view of the sample shown in FIG.
８ 光学撮像系（光学認識手段） ２０ 合わせずれ測定装置 ２１ 設計データ記憶部（設計データ記憶手段） ２２ 画像処理装置（画像処理手段） ２３ 検出部（検出手段） ２４ 既形成素子パターン ２４ａ 既形成素子パターンの設計位置 ２５ 実パターン ２５ａ 実パターンの設計位置 8 Optical Imaging System (Optical Recognition Means) 20 Misalignment Measuring Device 21 Design Data Storage Unit (Design Data Storage Means) 22 Image Processing Device (Image Processing Means) 23 Detection Unit (Detection Means) 24 Preformed Element Pattern 24a Preformed Elements Design position of pattern 25 Actual pattern 25a Design position of actual pattern
Claims (4)
ンと、該既形成実素子パターンの上に重ねられもしくは
その近傍に形成された実パターンとの間の、合わせずれ
を測定するための合わせずれ測定装置であって、 前記既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれ
の位置を光学的に検出してこれら位置を認識する光学認
識手段と、 前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パターン
の設計位置との位置関係を記憶した設計データ記憶手段
と、 前記設計データ記憶手段から前記位置関係を取り出し、
これを基に前記既形成実素子パターンを基準にしたとき
の前記実パターンの設計位置を読みだす設計位置読み出
し手段と、 前記光学認識手段に認識された実パターンの位置と前記
設計位置読み出し手段によって読みだされた実パターン
の設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する検出手段
と、 を備えてなることを特徴とする合わせずれ測定装置。1. A method for measuring misalignment between a preformed real element pattern formed on a substrate and a real pattern formed on or overlaid on the preformed real element pattern. A misalignment measuring device, which is an optical recognition means for optically detecting the positions of the preformed real element pattern and the real pattern and recognizing these positions, a design position of the preformed real element pattern, and the actual position. Design data storage means for storing the positional relationship with the design position of the pattern, and taking out the positional relationship from the design data storage means,
Based on this, the design position reading means for reading the design position of the real pattern when the preformed real element pattern is used as a reference, the position of the real pattern recognized by the optical recognition means, and the design position reading means. A misalignment measuring device comprising: a detection unit that compares the read design position of the actual pattern and detects the misalignment amount.
ンと、該既形成実素子パターンの上に重ねられもしくは
その近傍に形成された実パターンとの間の、合わせずれ
を測定するための合わせずれ測定装置であって、 前記既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれ
の位置を光学的に検出してこれら位置を認識する光学認
識手段と、 前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パターン
の設計位置との位置関係を記憶した設計データ記憶手段
と、 前記光学認識手段によって認識された前記既形成実素子
パターンおよび実パターンの位置を可視画像として表示
するとともに、前記設計データ記憶手段から前記位置関
係を取り出し、これを基に前記既形成実素子パターンを
基準にしたときの前記実パターンの設計位置を表示する
画像処理手段と、 前記画像処理手段で表示された実パターンの位置と実パ
ターンの設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する検
出手段と、 を備えてなることを特徴とする合わせずれ測定装置。2. A method for measuring misalignment between a preformed real element pattern formed on a substrate and a real pattern formed on or overlaid on the preformed real element pattern. A misalignment measuring device, which is an optical recognition means for optically detecting the positions of the preformed real element pattern and the real pattern and recognizing these positions, a design position of the preformed real element pattern, and the actual position. Design data storage means for storing the positional relationship with the design position of the pattern, and displaying the position of the already formed real element pattern and the real pattern recognized by the optical recognition means as a visible image, and from the design data storage means Image processing for extracting the positional relationship and displaying the design position of the actual pattern based on the pre-formed actual element pattern based on the positional relationship A misalignment measuring device comprising: means for detecting the amount of deviation by comparing the actual pattern position displayed by the image processing means with the actual pattern design position.
ンと、該既形成実素子パターンの上に重ねられもしくは
その近傍に形成された実パターンとの間の、合わせずれ
を測定するための合わせずれ測定方法であって、 前記既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれ
の位置を光学的に検出してこれら位置を認識する工程
と、 前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パターン
の設計位置との位置関係を記憶する工程と、先に記憶し
た前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パター
ンの設計位 置との位置関係を取り出し、これを基に前記既形成実素
子パターンを基準にしたときの前記実パターンの設計位
置を読みだす工程と、 先に認識した実パターンの位置と先に読みだされた実パ
ターンの設計位置とを比較し、そのずれ量を検出する工
程と、 を具備してなることを特徴とする合わせずれ測定方法。3. A method for measuring misalignment between a preformed real element pattern formed on a substrate and a real pattern formed on or over the preformed real element pattern. A method of measuring misalignment, which is a step of optically detecting the positions of the preformed real element pattern and the real pattern to recognize these positions, and a design position of the preformed real element pattern and the real pattern. The step of storing the positional relationship with the design position and the previously stored positional relationship between the design position of the preformed real element pattern and the design position of the actual pattern are extracted, and based on this, the preformed real element pattern is stored. The step of reading out the design position of the actual pattern with reference to, the position of the previously recognized real pattern and the design position of the previously read real pattern are compared, and the deviation amount Misalignment measurement method, characterized by comprising comprises the steps of detecting, a.
ンと、該既形成実素子パターンの上に重ねられもしくは
その近傍に形成された実パターンとの間の、合わせずれ
を測定するための合わせずれ測定方法であって、 前記既形成実素子パターンおよび実パターンのそれぞれ
の位置を光学的に検出してこれら位置を認識する工程
と、 前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パターン
の設計位置との位置関係を記憶する工程と、 先に認識した前記既形成実素子パターンおよび実パター
ンの位置を可視画像として表示するとともに、先に記憶
した前記既形成実素子パターンの設計位置と前記実パタ
ーンの設計位置との位置関係を取り出し、これを基に前
記既形成実素子パターンを基準にしたときの該実パター
ンの設計位置を表示する工程と、 表示された実パターンの位置と実パターンの設計位置と
を比較し、そのずれ量を検出する工程と、 を具備してなることを特徴とする合わせずれ測定方法。4. A method for measuring misalignment between a preformed real element pattern formed on a substrate and a real pattern formed on or over the preformed real element pattern. A method of measuring misalignment, which is a step of optically detecting the positions of the preformed real element pattern and the real pattern to recognize these positions, and a design position of the preformed real element pattern and the real pattern. A step of storing a positional relationship with a design position, and displaying the previously recognized real element pattern and the position of the real pattern recognized as a visible image, and designing the previously stored real element pattern design position and the previously stored position. Extracting a positional relationship with the design position of the real pattern, and displaying the design position of the real pattern when the formed real element pattern is used as a reference based on this, A method for measuring misalignment, comprising: comparing the displayed position of the real pattern with the design position of the real pattern and detecting the amount of the misalignment.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23368095A JP3365166B2 (en) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | Misalignment measuring device and misalignment measuring method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979818A true JPH0979818A (en) | 1997-03-28 |
| JP3365166B2 JP3365166B2 (en) | 2003-01-08 |
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| JP (1) | JP3365166B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232464A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Omron Corp | Dimension measuring method and dimension measuring apparatus using the same |
| JP2007294521A (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | Pattern alignment deviation measurement method and program |
| JP2013211392A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device manufacturing method |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23368095A patent/JP3365166B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007294521A (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | Pattern alignment deviation measurement method and program |
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|---|---|
| JP3365166B2 (en) | 2003-01-08 |
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