JPH10312958A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明形状変更に伴うコマ収差による合わせず
れの影響を回避する。 【解決手段】 マスク製作工程５１において通常照明用
合わせ検査マーク付きワード線用マスク６０、輪帯照明
用合わせ検査マーク付き開口部用マスク７０が製作さ
れ、露光工程５２でワード線用マスク６０のウエハ露光
時には通常照明が使用され、開口部用マスク７０のウエ
ハ露光時には輪帯照明が使用される。 【効果】 顕在化された通常照明用合わせ検査マークパ
ターンの合わせ検査に際し、通常照明用合わせ検査マー
クパターンと、先に顕在化された輪帯照明用合わせ検査
マークパターンとの間の位置ずれ量につき通常照明と変
形照明との相違に伴うコマ収差による位置ずれ量を考慮
外に置くことができるため、通常照明用合わせ検査マー
クパターンと輪帯照明用合わせ検査マークパターンの位
置ずれ量を測定することで、実用パターン同士の真の位
置ずれ量を測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術、特に、リソグラフィー工程における光露
光技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路装置（以下、Ｉ
Ｃという。）の製造方法は、レチクルと呼ばれるフォト
マスク（以下、マスクという。）に描画されたパターン
（以下、マスクパターンという。）が半導体ウエハ（以
下、ウエハという。）にリソグラフィーおよびエッチン
グによって転写されるプロセスの繰り返しである。この
リソグラフィーおよびエッチングプロセスにおいて、ウ
エハに先の工程で転写されたパターンと、後の工程で転
写されるパターンとは高精度に重ね合っている必要があ
る。そこで、ＩＣのリソグラフィープロセスにおける光
露光工程においては、高精度にパターン重ね合わせをす
るために、各マスクに重ね合わせのためのターゲットパ
ターン（以下、ターゲットという。）を予め描画してお
き、ウエハに複写されたターゲットと、マスク上のター
ゲットとの重なり具合を検査するとともに、合わせずれ
を修正している。

【０００３】ところで、今日の超微細化されたＩＣの製
造に使用される縮小投影露光装置（以下、ステッパとい
う。）において特に問題になるのは、アライメントオフ
セットとフォーカスの安定性である。ステッパは空気と
ガラスの屈折率の差を利用したレンズを使用している
が、その空気の屈折率は気温、気圧、湿度、二酸化炭素
濃度、酸素濃度等のあらゆる要因によって変動するた
め、焦点位置と投影倍率等の露光特性が変化する。ま
た、露光によるレンズの温度上昇もこれら変動の一因に
なる。その結果、ステッパも０．０１μｍの尺度でみる
と、露光特性が経時変化を生ずることになる。そこで、
ステッパで露光する際には、先の工程で焼き付けたター
ゲットを用いてフォーカスとアライメントのオフセッ
ト、倍率回転等の検査を実施し、これらの誤差を補正し
ている。

【０００４】しかし、この検査作業中はステッパでの製
造作業が停止するため、スループットが低下する。ま
た、この作業は手作業で実際にウエハを露光して行われ
るため、人為的誤差の発生が懸念される。そこで、これ
らの誤差をウエハを露光しないで自動的に計測し、自動
的に補正する技術が開発されている。すなわち、マスク
の予め定められた位置に形成された合わせ検査マーク
（通常の露光工程で使用されるターゲットとは異なる。
以下、マークという。）に露光光線が投影レンズを介し
て照射され、ＸＹテーブルに開設されたスリットに結像
される。ＸＹテーブル上のスリットの直下にはフォトセ
ンサがあり、スリット透過光の強度が検出される。マー
クの結像位置はＸＹテーブルを各方向に微小移動させ
て、検出光量の最大となる位置を求め、その時のＸＹテ
ーブルの位置を測定することによって求められる。この
自動補正方法においては露光光学系が使用されるため、
露光光学系のずれがパターンの結像位置のずれを発生す
る場合には自動補正技術によって必ず補正されることに
なる。

【０００５】なお、光露光装置を述べてある例として
は、株式会社工業調査会１９９６年１１月２２日発行
「電子材料１９９５年１１月号別冊」Ｐ５８〜Ｐ６２、
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＩＣの超微細化に伴っ
て、解像度を高めるために、ステッパの照明形状を変え
る、所謂変形照明方法が適用されるようになって来てい
る。ところが、この変形照明方法をステッパに適用した
場合には、マークによる位置合わせは適正であるのに、
実際の回路パターン（以下、実パターンという。）にお
いては位置合わせが不適正になる現象が発生するという
問題点のあることが本発明者によって明らかにされた。
この現象は、通常の円形の照明と変形照明とを混用する
と顕著になる。

【０００７】そこで、本発明者はこの現象をシミュレー
ションによって解析し、ステッパに変形照明方法が適用
された場合には照明の形状に依存してレンズのコマ収差
（ｃａｍａ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）の影響が従来の通
常照明に対して変動するため、位置ずれが発生するとい
う現象を究明した。

【０００８】本発明はこの究明に基づいてなされたもの
であり、その目的は通常照明と変形照明とを混用するプ
ロセスにおいてもコマ収差による合わせずれの影響を回
避することができる半導体集積回路装置の製造方法を提
供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、互いに関連する複数の実用マス
クパターンおよび合わせ検査マークがそれぞれ形成され
た複数枚のフォトマスクが製作されるフォトマスク製作
工程と、同一の半導体ウエハに前記各フォトマスクの各
実用マスクパターンおよび合わせ検査マークが重なり合
うように順次露光される露光工程と、前記半導体ウエハ
においてそれぞれ露光された前記各実用マスクパターン
および前記合わせ検査マークを顕在化させる顕在化工程
と、前記露光工程後に先に顕在化された合わせ検査マー
クパターンと後に顕在化される合わせ検査マークパター
ンとの位置ずれを検査する検査工程と、を備えている半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記フォトマス
ク製作工程において、前記各フォトマスクとして通常照
明用合わせ検査マークを有するフォトマスクと、変形照
明用合わせ検査マークを有するフォトマスクとがそれぞ
れ製作され、前記露光工程において、前記通常照明用合
わせ検査マークを有するフォトマスクが前記半導体ウエ
ハに露光される際には通常照明が使用され、前記変形照
明用合わせ検査マークを有するフォトマスクが前記半導
体ウエハに露光される際には変形照明が使用されること
を特徴とする。

【００１２】前記した手段によれば、通常照明と変形照
明との相違によって発生する位置ずれは、通常照明用合
わせ検査マークと変形照明用合わせ検査マークとによっ
て相殺させることができる。このため、例えば、通常照
明用合わせ検査マークが顕在化された通常照明用合わせ
検査マークパターンの合わせ検査に際して、その通常照
明用合わせ検査マークパターンと、合わせの対象になる
先に変形照明によって露光されて顕在化された変形照明
用合わせ検査マークパターンとの間における位置ずれ量
については、通常照明と変形照明との相違に伴う位置ず
れ量は考慮外に置くことができる。したがって、通常照
明用合わせ検査マークパターンと輪帯照明用合わせ検査
マークパターンの位置ずれ量を測定することにより、通
常照明用合わせ検査マークが付されたフォトマスクに形
成された実用マスクパターンによる顕在化実用パターン
と、変形照明用合わせ検査マークが付されたフォトマス
クに形成された実用マスクパターンによる顕在化実用パ
ターンとの真の位置ずれ量が測定されることになる。つ
まり、通常照明用合わせ検査マークパターンと、変形照
明用合わせ検査マークパターンとの位置ずれ量を改善す
る補正を実行することにより、顕在化される実用パター
ン同士の真の位置ずれ量を補正することができ、その結
果、半導体集積回路装置の製造方法の歩留りを高めるこ
とができる。このようにした上で、実用パターンのレン
ズ収差の影響による位置ずれの補正は別途、予め行うこ
とが望ましい。すなわち、それぞれの実用パターンの形
状に応じた位置補正をマスク上あるいはレンズの調整で
実施することが有効である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ＩＣの製造方法の主要工程を示す工程図である。図２は
本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法に使用される
ステッパを示す模式図である。図３以降はその作用を説
明するための各説明図である。

【００１４】本実施形態に係るＩＣの製造方法には、図
２に示されているステッパが使用される。まず、ステッ
パ１０について概要を説明する。光源１１から照射され
た光はフライアイレンズ１２、照明形状調整アパーチャ
１３、第１コンデンサレンズ１４、ミラー１５、第２コ
ンデンサレンズ１６を介してマスクテーブル１７に支持
されたマスク７０に照射される。マスク７０に描画され
たマスクパターンは投影レンズ１８を介して試料台１９
に真空吸着保持されたウエハ２８に投影される。試料台
１９はＺテーブル駆動装置２１によって投影レンズ１８
の光軸方向（以下、Ｚ方向とする。）に移動されるＺテ
ーブル２０の上に載置されている。Ｚテーブル２０はＸ
Ｙテーブル駆動装置２３によってＸＹ方向に移動される
ＸＹテーブル２２の上に搭載されている。Ｚテーブル駆
動装置２１およびＸＹテーブル駆動装置２３はコントロ
ーラ２４によって制御されるように構成されている。コ
ントローラ２４はＺテーブル２０に固定されたミラー２
５の位置をレーザ測長器２６によって測定することによ
り、試料台１９の位置をモニタリングするように構成さ
れている。また、コントローラ２４はマスクテーブル１
７を駆動するマスクテーブル駆動装置２７および光源１
１を制御するように構成されている。

【００１５】なお、試料台１９に保持されたウエハ２８
の表面の位置は、検出光発光部および受光部から構成さ
れる焦点位置検出装置（図示せず）によって検出される
ように構成されており、この検出によって焦点が自動的
に合わせられる。

【００１６】本実施形態においては、図３（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示されている３種類の照明形状調整ア
パーチャを用いて露光を行う。図３（ａ）に示されてい
るアパーチャＡは、透光部Ａａと遮光部Ａｂとが同心円
に配置された照明用（以下、通常照明という。）であ
る。通常照明Ａはコンタクトホールの解像に有効であ
り、遮光部Ａｂの外周の半径Ｒを「１」とした時の透光
部Ａａの外周の半径ｒの比率（コヒーレントファクタ）
σが０．３または０．４で使用することが好ましい。図
３（ｂ）に示されているアパーチャＢは、透光部Ｂａが
輪帯形状に配置された照明用（以下、輪帯照明とい
う。）である。輪帯照明Ｂは配線パターンを露光するの
に有効であり、透光部Ｂａの外径のσが０．７、内径の
σが０．４で使用するのが好ましい。図３（ｃ）に示さ
れているアパーチャＣは、透光部Ｃａが四分割された照
明用（以下、四分割照明という。）である。四分割照明
Ｃは配線パターンを解像するのに有効であり、外径のσ
が０．７の円形透光部Ｃａをσ０．３の幅の十字形帯の
遮光部Ｃｂで遮光することが好ましい。輪帯照明Ｂおよ
び四分割照明Ｃは、通常照明Ａに対する変形照明の一例
である。

【００１７】ここで、３種類の照明と位置ずれとの関係
を示す図４について説明する。図４（ａ）はマスクに形
成された合わせ検査マーク１を示しており、この合わせ
検査マーク１は遮光部２の中央部に透過部（以下、スペ
ースという。）３が１条だけ開設されて成るパターンに
よって構成されている。図４（ｂ）は図４（ａ）の合わ
せ検査マーク１が転写、加工された試料４を示してお
り、試料４にはスペース３による凹部５が形成されてい
る。図４（ｃ）は図４（ｂ）の試料４における凹部５に
対する位置検出の波形図を示しており、凹部５の幅６に
よって凹部５の中心位置が求められ、位置ずれ量が測定
されることになる。図４（ｄ）はスペース３の幅と凹部
５の位置ずれとの関係を示しており、横軸にスペースの
幅の値が取られ、縦軸に位置ずれ量が取られている。図
４（ｄ）において、曲線７は通常照明Ａを使用して露光
した場合、曲線８は輪帯照明Ｂを使用して露光した場
合、曲線９は四分割照明Ｃを使用して露光した場合を示
している。

【００１８】なお、図４（ｄ）の関係を求めた時のステ
ッパ１０の露光の条件は次の通りである。投影レンズ１
８のＮＡは０．６、露光波長λは３６５ｎｍ、投影レン
ズ１８のスペース３の解像位置におけるコマ収差は０．
４λである。通常照明Ａではσを０．３とした。輪帯照
明Ｂでは透光部Ｂａの外径のσを０．７、内径のσを
０．４とした。四分割照明Ｃでは外径のσが０．７の円
形透光部Ｃａをσが０．３の幅の十字形帯の遮光部Ｃｂ
で遮光した。なお、投影レンズのＮＡ、露光波長等はこ
れらの値に限定されるものではない。

【００１９】図４（ｄ）によれば、通常照明Ａによる曲
線７、輪帯照明Ｂによる曲線８および四分割照明Ｃによ
る曲線９における位置ずれの量が相違することが理解さ
れる。殊に、通常照明による曲線７と、輪帯照明による
曲線８および四分割照明による曲線９との間において相
違が顕著であり、輪帯照明による曲線８と四分割照明に
よる曲線９との間においては相違が小さい。これは、通
常照明は垂直入射照明であるのに対して輪帯照明と四分
割照明はいずれも斜光入射照明に属するためと、考察さ
れる。また、図４（ｄ）によれば、スペースが０．４μ
ｍにおいては、曲線７、曲線８および曲線９のいずれに
おいても位置ずれ量差が小さくなっていることが理解さ
れる。

【００２０】今、仮に、通常照明と四分割照明とを使用
して幅が０．８μｍのスペース３の位置ずれを観測する
と、図４（ｄ）の曲線７および曲線９によれば、通常照
明による位置ずれ量は０．０７μｍ、四分割照明による
位置ずれ量は０．１７μｍになり、位置ずれ量の差は
０．１μｍにもなる。ここで、通常照明と四分割照明と
の相違を除けば、両者の露光条件は同一であるので、こ
の位置ずれ量の差は通常照明と四分割照明との相違に起
因することになる。本発明者のシミュレーションによる
解析によれば、投影レンズのコマ収差が通常照明および
四分割照明に影響されて変動することによって位置ずれ
量に差が発生することが究明された。

【００２１】換言すれば、通常照明を四分割照明に変更
することにより、スペース３の位置がずれ、あたかも合
わせ検査マーク１がずれたように検出されることにな
る。例えば、０．８μｍのスペース３による合わせ検査
マーク１を使用すると、縮小倍率やウエハの伸縮が無い
のに、あたかも０．１μｍも縮小倍率等が変化したよう
に判定されてしまう。この値を用いて前記した補正が実
行されると、コマ収差の無い位置や逆のコマ収差の位置
では０．１μｍ以上の位置誤差が発生してしまう。本発
明はコマ収差の影響を受けにくい合わせ検査マークを使
用し、また、合わせ基準層と合わせ層においては、コマ
収差の影響が均等になるような合わせ検査マークを選定
することにより、この合わせ検査マークのずれたように
検出されることを未然に回避し、適正なアライメントを
確保するように工夫したものである。

【００２２】以下、本発明の一実施形態に係るＩＣの製
造方法をリソグラフィー工程を主体に説明する。説明を
理解し易くするため、ＤＲＡＭのメモリーセルを例にし
て具体的に説明する。

【００２３】図５（ａ）はＤＲＡＭのメモリーセル３０
の平面図、図５（ｂ）は要部断面図を示している。図５
（ａ）で多数本のワード線３１が紙面の上下方向（以
下、Ｙ方向とする。）に配線されており、多数本のデー
タ線３２が紙面の左右方向（以下、Ｘ方向という。）に
配線されている。キャパシタ３３はワード線３１および
データ線３２の上部に形成されている。隣合うワード線
３１、３１の隙間に形成された活性領域３４の上にはプ
ラグ電極３５が活性領域３４に接して、かつ、活性領域
３４以外の領域に延在するように細長く配設されてお
り、プラグ電極３５にはデータ線３２が一部で重なるよ
うに配線されている。活性領域３４の上には開口部３６
が開設されており、開口部３６に充填された導体層を介
してキャパシタ３３の下部電極３３ａが接続されてい
る。メモリーセルを構成するＭＩＳＦＥＴはゲート絶縁
膜３７、ゲート電極３８、ｎ型の高濃度不純物領域であ
るソース３９、ドレイン４０から構成されている。プラ
グ電極３５はソース３９の上のシリコン酸化膜４１を貫
いており、シリコン酸化膜４１の上にはデータ線３２が
敷設されている。データ線３２の上のシリコン酸化膜４
２の上にはキャパシタ３３の下部電極３３ａが形成され
ており、下部電極３３ａはドレイン４０に接続されてい
る。キャパシタ３３は下部電極３３ａ、誘電体膜３３ｂ
および上部電極３３ｃから構成されている。シリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜４３およびアルミニウムからな
る配線４４が最上層に敷設されている。

【００２４】以上の構成に係るＤＲＡＭのメモリーセル
の製造方法におけるリソグラフィー工程において、ステ
ッパ１０は次の露光条件によって使用される。露光光線
の波長は３６５ｎｍ、投影レンズ１８のＮＡは０．６０
である。活性領域３４、ワード線３１、データ線３２の
露光には図３（ｂ）の輪帯照明Ｂが使用される。開口部
３６、プラグ電極３５の露光には図３（ａ）のσが０．
３の通常照明Ａが使用される。マスクは例えば、特開平
４−１３６８５４号公報や特開平６−１７５３４７号公
報に記載の半透明位相シフトマスクが使用される。ま
た、各層の位置合わせは次の通り管理される。活性領域
３４にワード線３１が合わせられる。ワード線３１に開
口部３６、プラグ電極３５、データ線３２が合わせられ
る。

【００２５】本実施形態に係るＩＣの製造方法において
は、マスク製作工程において、コマ収差の影響の受けに
くい２種類のマークが図６および図７に示されているよ
うに、予め製作される。なお、半透明位相シフトマスク
におけるシフタ部の図示は省略されている。ちなみに、
マスク製作工程５１は回路設計データが記述したパター
ンをマスクブランクに電子線描画装置（図示せず）を使
用して描画し、リソグラフィーおよびエッチングを経て
マスクを製作する工程である。

【００２６】図６に示されているマスクは輪帯照明Ｂに
対応するための合わせ検査マークを有するマスク６０で
ある。すなわち、マスク６０のマスクブランク６１の一
主面にはクロム等の材料からなる遮光膜６２が被着され
ており、遮光膜６２にスリットがリソグラフィーおよび
エッチングによって開設されることによりパターンが描
画されている。マスク６０の中央部には所望のマスクパ
ターン６３が配置されており、マスク６０の四隅には輪
帯照明Ｂに対応するための合わせ検査マーク（以下、輪
帯照明用合わせ検査マークという。）６４がそれぞれ配
置されている。

【００２７】本実施形態において、輪帯照明用合わせ検
査マーク６４は活性領域３４、ワード線３１、データ線
３２をそれぞれ形成するための合わせ検査マークにな
る。つまり、輪帯照明用合わせ検査マーク６４を有する
活性領域３４形成のためのマスクと、輪帯照明用合わせ
検査マーク６４を有するワード線３１の形成のためのマ
スクと、輪帯照明用合わせ検査マーク６４を有するデー
タ線３２の形成のためのマスクとがそれぞれ製作されて
いる。ちなみに、図６ではワード線３１の形成のための
マスク（以下、ワード線用マスクという。）が便宜的に
図示されている。

【００２８】輪帯照明用合わせ検査マーク６４は遮光部
６５と、遮光部６５に正方形の枠形状に開設された３条
のスペース６６とから構成されているとともに、遮光部
６５における隣合うスペース６６、６６の部分によって
２条のライン６７が構成されている。すなわち、輪帯照
明用合わせ検査マーク６４は３条のスペースと２条のラ
インとから成るパターンによって構成されている。スペ
ース６６の幅（Ｗ）およびライン６７の幅（ｗ）は０．
５μｍにそれぞれ設定されており、つまり、ピッチ
（Ｐ）も１．０μｍに設定されている。

【００２９】図７に示されているマスクは通常照明Ａに
対応するための合わせ検査マークを有するマスク７０で
ある。すなわち、マスク７０のマスクブランク７１の一
主面にはクロム等の材料からなる遮光膜７２が被着され
ており、遮光膜７２にスリットがリソグラフィーおよび
エッチングによって開設されることによりパターンが描
画されている。マスク７０の中央部には所望のマスクパ
ターン７３が配置されており、マスク７０の四隅には通
常照明Ａに対応するための合わせ検査マーク（以下、通
常照明用合わせ検査マークという。）７４がそれぞれ配
置されている。

【００３０】本実施形態において、通常照明用合わせ検
査マーク７４は開口部３６およびプラグ電極３５をそれ
ぞれ形成するための合わせ検査マークになる。つまり、
通常照明用合わせ検査マーク７４を有する開口部３６の
形成のためのマスクと、通常照明用合わせ検査マーク７
４を有するプラグ電極３５の形成のためのマスクとがそ
れぞれ製作されている。ちなみに、図７では開口部３６
を形成するためのマスク（以下、開口部用マスクとい
う。）７０が簡略的に図示されており、プラグ電極３５
形成のためのマスクの図示は省略されている。

【００３１】通常照明用合わせ検査マーク７４は遮光部
７５と、遮光部７５に正方形の枠形状に開設された一条
のスペース（以下、孤立スペースという。）７６とから
成るパターンによって構成されている。孤立スペース７
６の幅（Ｗ）は０．４μｍに設定されている。

【００３２】露光工程５２において、例えば、ワード線
３１がウエハ２８に露光されるに際しては、図６に示さ
れているワード線用マスク６０がステッパ１０のマスク
テーブル１７に装着される。この場合には、照明形状調
整アパーチャ１３は輪帯照明Ｂを実行するように調整さ
れる。光源１１から照射された波長が３６５ｎｍの露光
光線は照明形状調整アパーチャ１３によって輪帯照明Ｂ
に調整されて、ワード線用マスク６０に照射される。ワ
ード線用マスク６０の四隅に描画された輪帯照明用合わ
せ検査マーク６４および中央部に描画されたワード線に
対応するワード線パターン６３は共に、ＮＡが０．６０
の投影レンズ１８を介して試料台１９に真空吸着保持さ
れたウエハ２８に縮小投影されて感光される。

【００３３】以降、コントローラ２４の制御によってＸ
Ｙテーブル駆動装置２３が作動されてＸＹテーブル２２
がＸＹ方向に適宜に移動されることにより、ステップ・
アンド・リピートで露光がウエハ２８の全面に順次実行
されて行く。

【００３４】ワード線用マスク６０の転写を完了したウ
エハ２８は試料台１９から下ろされて、現像工程５３お
よびエッチング工程５４に順次送られる。現像工程５３
およびエッチング工程５４を経ることにより、ウエハ２
８にはワード線３１を形成されるとともに、輪帯照明用
合わせ検査マーク６４による輪帯照明用合わせ検査マー
クパターン６８（図９参照）が形成される。そして、合
わせ検査工程５５において、輪帯照明用合わせ検査マー
クパターン（以下、輪帯照明用マークパターンとい
う。）６８の寸法や位置が、光学式顕微鏡や走査形電子
顕微鏡を備えたパターン付きウエハ検査装置（以下、パ
ターン付きウエハ検査装置という。図示せず。）によっ
て測定される。

【００３５】ここで、３種類の照明に対する輪帯照明用
合わせ検査マークと位置ずれとの関係を図８（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）について説明する。図８（ａ）は輪帯照
明用合わせ検査マーク６４のうち３条のスペース６６お
よび２条のライン６７の部分を示している。図８（ｂ）
は図８（ａ）の輪帯照明用合わせ検査マーク６４によっ
てリソグラフィーされた輪帯照明用マークパターン６８
を示している。図８（ｃ）は図８（ｂ）の輪帯照明用マ
ークパターン６８に対する寸法測定結果の波形図を示し
ている。この場合には、中央の輪帯照明用マークパター
ン６８の幅Ｓの中心が求められて位置ずれ量が測定され
ている（以下、測定法Ｓとする。）とともに、両脇の輪
帯照明用マークパターン６８、６８の最大幅Ｌの中心が
求められて位置ずれ量が測定されている（以下、測定法
Ｌとする。）。図８（ｄ）はスペース６６およびライン
６７の幅の値と輪帯照明用マークパターン６８の位置ず
れ量との関係を示しており、横軸にスペース６６および
ライン６７の幅値が取られ、縦軸に位置ずれ量が取られ
ている。図８（ｄ）において、曲線８１Ｓは通常照明Ａ
を使用されて露光された場合の測定法Ｓによる位置ずれ
曲線、曲線８２Ｓは輪帯照明Ｂを使用されて露光された
場合の測定法Ｓによる位置ずれ曲線、曲線８３Ｓは四分
割照明Ｃを使用されて露光された場合の測定法Ｓによる
位置ずれ曲線、曲線８１Ｌは通常照明Ａを使用されて露
光された場合の測定法Ｌによる位置ずれ曲線、曲線８２
Ｌは輪帯照明Ｂを使用されて露光された場合の測定法Ｌ
による位置ずれ曲線、曲線８３Ｌは四分割照明Ｃを使用
されて露光された場合の測定法Ｌによる位置ずれ曲線、
をそれぞれ示している。

【００３６】なお、図８（ｄ）の関係を求めた時のステ
ッパ１０の露光の条件は次の通りである。投影レンズ１
８のＮＡは０．６、露光波長λは３６５ｎｍ、投影レン
ズ１８の輪帯照明用合わせ検査マーク６４の解像位置に
おけるコマ収差は０．４λである。通常照明Ａはσが
０．３によって実行し、輪帯照明Ｂは透光部Ｂａの外径
のσが０．７、内径のσが０．４によって実行し、四分
割照明Ｃは外径のσが０．７の円形透光部Ｃａをσが
０．３の幅の十字形帯の遮光部Ｃｂで遮光して実行し
た。

【００３７】図８（ｄ）によれば、通常照明下で測定法
Ｓによる曲線８１Ｓ、輪帯照明下で測定法Ｓによる曲線
８２Ｓおよび四分割照明下で測定法Ｓによる曲線８３Ｓ
における位置ずれの量が相違することが理解される。殊
に、通常照明下で測定法Ｓによる曲線８１Ｓと、輪帯照
明下で測定法Ｓによる曲線８２Ｓおよび四分割照明下で
測定法Ｓによる曲線８３Ｓとの間において相違が顕著で
あり、輪帯照明下で測定法Ｓによる曲線８２Ｓと四分割
照明下で測定法Ｓによる曲線８３Ｓとの間においては相
違が小さい。これは、通常照明は垂直入射照明であるの
に対して輪帯照明と四分割照明はいずれも斜光入射照明
に属するためと、考察される。

【００３８】同様に、通常照明下で測定法Ｌによる曲線
８１Ｌ、輪帯照明下で測定法Ｌによる曲線８２Ｌおよび
四分割照明下で測定法Ｌによる曲線８３Ｌにおける位置
ずれの量が相違することが理解される。殊に、通常照明
下で測定法Ｌによる曲線８１Ｌと、輪帯照明下で測定法
Ｌによる曲線８２Ｌおよび四分割照明下で測定法Ｌによ
る曲線８３Ｌとの間において相違が顕著であり、輪帯照
明下で測定法Ｌによる曲線８２Ｌと四分割照明下で測定
法Ｌによる曲線８３Ｌとの間においては相違が小さい。

【００３９】翻って、ワード線用マスク６０の輪帯照明
用合わせ検査マーク６４のスペース６６およびライン６
７における幅（Ｗ）は０．５μｍに設定されているた
め、図８（ｄ）によれば、輪帯照明Ｂの下における位置
ずれ量は、測定法Ｓによる曲線８２Ｓの場合には約０．
１２μｍ、測定法Ｌによる曲線８２Ｌの場合には約０．
１４μｍということになる。

【００４０】合わせ検査工程５５を経たウエハ２８は露
光工程５２に再び送られる。露光工程５２において、例
えば、開口部３６がウエハ２８に露光されるに際して
は、図７に示されている開口部用マスク７０がステッパ
１０のマスクテーブル１７に装着される。この場合に
は、照明形状調整アパーチャ１３は通常照明Ａを実行す
るように調整される。光源１１から照射された波長が３
６５ｎｍの露光光線は照明形状調整アパーチャ１３によ
って通常照明Ａに調整されて、開口部用マスク７０に照
射される。開口部用マスク７０の四隅に描画された通常
照明用合わせ検査マーク７４および中央部に描画された
開口部に対応する開口部パターン７３は共に、ＮＡが
０．６０の投影レンズ１８を介して試料台１９に真空吸
着保持されたウエハ２８に縮小投影されて感光される。

【００４１】以降、コントローラ２４の制御によってＸ
Ｙテーブル駆動装置２３が作動されてＸＹテーブル２２
がＸＹ方向に適宜に移動されて、ステップ・アンド・リ
ピートで露光がウエハ２８の全面に順次実行されて行
く。

【００４２】開口部用マスク７０の転写を完了したウエ
ハ２８は試料台１９から下ろされて、現像工程５３およ
びエッチング工程５４に順次送られる。現像工程５３お
よびエッチング工程５４を経ることにより、ウエハ２８
には開口部３６が形成される。ここでは、現像工程５３
において、図９に示されているように、通常照明用合わ
せ検査マーク７４による通常照明用合わせ検査マークパ
ターン（以下、通常照明用マークパターンという。）７
８が形成される。そして、合わせ検査工程５５におい
て、通常照明用マークパターン７８の寸法や位置がパタ
ーン付きウエハ検査装置によって測定される。

【００４３】ここで、開口部用マスク７０の通常照明用
合わせ検査マーク７４は孤立スペース７６であって幅
（Ｗ）が０．４μｍに設定されているため、図４（ｄ）
の曲線７によれば、通常照明下における位置ずれ量は、
約０．１２μｍということになる。他方、図８について
前述した通り、ワード線用マスク６０の輪帯照明用合わ
せ検査マーク６４のスペース６６（０．５ｍｍ）に対す
る輪帯照明下における位置ずれ量は、測定法Ｓによる曲
線８２Ｓの場合には約０．１２μｍである。したがっ
て、通常照明用合わせ検査マーク７４の０．４μｍ幅の
孤立スペース７６における位置ずれ量と、輪帯照明用合
わせ検査マーク６４についての測定法Ｓによる位置ずれ
量とは略等しくなる。すなわち、通常照明Ａと輪帯照明
Ｂとの相違によって位置ずれが発生しても、その変動に
伴う通常照明用合わせ検査マーク７４の０．４μｍ幅の
孤立スペース７６における位置ずれ量と、輪帯照明用合
わせ検査マーク６４についての測定法Ｓによる位置ずれ
量との間では略等しくなる。つまり、通常照明Ａと輪帯
照明Ｂとの相違によって発生する位置ずれ量は、通常照
明用合わせ検査マーク７４の０．４μｍ幅の孤立スペー
ス７６と輪帯照明用合わせ検査マーク６４の幅Ｓについ
ての測定法による場合との間では相殺されることにな
る。

【００４４】そこで、図９に示されているように、通常
照明用マークパターン７８の合わせ検査に際して、通常
照明用マークパターン７８と輪帯照明用マークパターン
６８との位置ずれ量については、通常照明Ａと輪帯照明
Ｂとの相違に伴う位置ずれ量は考慮外に置くことができ
る。すなわち、輪帯照明用マークパターン６８の中心６
９を通常照明用マークパターン７８の中心７９の位置ず
れ量Ｇを測定することにより、ワード線パターン６３と
開口部パターン７３との真の位置ずれ量が測定されるこ
とになる。したがって、位置ずれを正確に補正すること
ができるため、ＩＣの製造方法の歩留りを高めることが
できる。例えば、図９に示されている例の場合には、Ｘ
方向右向きに量Ｇだけ位置ずれしているため、Ｘ方向左
向きに戻す補正が実行される。

【００４５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、通常照明Ａと輪帯照明Ｂとの相違によって発生する
位置ずれを、通常照明用合わせ検査マーク７４の０．４
μｍ幅の孤立スペース７６と輪帯照明用合わせ検査マー
ク６４についての測定法Ｓによる場合との間で相殺させ
ることにより、通常照明用マークパターン７８の合わせ
検査に際して、通常照明用マークパターン７８と輪帯照
明用マークパターン６８との位置ずれ量Ｇについては、
通常照明Ａと輪帯照明Ｂとの相違に伴う位置ずれ量は考
慮外に置くことができるため、通常照明用マークパター
ン７８と輪帯照明用マークパターン６８の位置ずれ量Ｇ
を測定することにより、ワード線パターン６３と開口部
パターン７３との真の位置ずれ量を測定することができ
る。つまり、通常照明用マークパターン７８と輪帯照明
用マークパターン６８の位置ずれ量Ｇを改善する補正を
実行することにより、ワード線パターン６３と開口部パ
ターン７３との真の位置ずれを補正することができ、そ
の結果、ＩＣの製造方法の歩留りを高めることができ
る。

【００４６】以上の検査原理および補正原理は、輪帯照
明Ｂから通常照明Ａに変更された場合に限らず、通常照
明Ａから輪帯照明Ｂに変更された場合にも相対的に適用
可能であることは云うまでもない。また、通常照明Ａと
四分割照明Ｃの相互間についても適用可能である。例え
ば、通常照明用合わせ検査マーク７４に幅が０．４μｍ
の孤立スペース７６が設定された場合には、図８（ｄ）
によれば、四分割照明用合わせ検査マーク（図示せず）
としては、スペースおよびラインの幅が０．６μｍに設
定され、中央のスペースの幅を測定する測定法Ｓが選定
されると、照明の変更による位置ずれ量が約０．１２μ
ｍになるため、通常照明Ａと四分割照明Ｃとの間の変更
によるコマ収差に起因する位置ずれ量を相殺させること
ができる。

【００４７】なお、輪帯照明Ｂと四分割照明Ｃとはいず
れも変形照明（斜光入射照明）に属し、位置ずれ量の傾
向が同様であるので、輪帯照明Ｂと四分割照明Ｃとの間
の変更によるコマ収差に起因した位置ずれ量を相殺する
前記検査原理および補正原理の適用の必要性は薄いと考
えられる。

【００４８】また、例えば、活性領域３４が輪帯照明Ｂ
によって露光され、ワード線３１も輪帯照明Ｂによって
露光される場合のように、照明方法に変更が介在しない
露光工程相互間ではコマ収差に起因した位置ずれは起こ
らないため、コマ収差に起因した位置ずれを相殺する前
記検査原理および補正原理の適用は必要ない。

【００４９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５０】例えば、通常照明用合わせ検査マークを孤
立スペースによって構成し、輪帯照明用合わせ検査マー
クまたは四分割照明用合わせ検査マークをスペースとラ
インとの組合せによって構成するに限らず、通常照明用
合わせ検査マークをスペースとラインとの組合せによっ
て構成し、輪帯照明用合わせ検査マークまたは四分割照
明用合わせ検査マークを孤立スペースによって構成して
もよい。

【００５１】また、スペースとラインとの組合せによる
マークは、３条のスペースと２条のラインとの組合せに
限らず、４条以上のスペースと３条以上のラインとの組
合せ等によって構成してもよい。さらに、スペースの幅
（Ｗ）とラインの幅（ｗ）とを等しく構成するに限ら
ず、互いに異ならせてもよい。すなわち、スペースのピ
ッチを一定にしてスペースの幅を異ならせてもよい。

【００５２】図１０は、５条のスペースと４条のライン
との組合せから成るパターンによって構成された合わせ
検査マークに対する通常照明、輪帯照明および四分割照
明と位置ずれとの関係を示している。図１０（ａ）は５
条のスペース９６と４条のライン９７との組合せから成
るパターンによって構成された合わせ検査マーク９４を
示している。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の合わせ検査
マーク９４によってリソグラフィーされた合わせ検査マ
ークパターン（以下、マークパターンという。）９８を
示している。図１０（ｃ）は図１０（ｂ）のマークパタ
ーン９８に対する寸法測定結果の波形図を示している。
中央のマークパターン９８の幅Ｓの中心が求められて位
置ずれ量が測定されている（以下、測定法Ｓとする。）
とともに、両端のマークパターン９８、９８の最大幅Ｌ
の中心が求められて位置ずれ量が測定されている（以
下、測定法Ｌとする。）。図１０（ｄ）はピッチを１μ
ｍで一定にしてスペース９６の幅の値を変更した場合に
おけるスペース９６の幅値とマークパターン９８の位置
ずれ量との関係を示しており、横軸に変更されたスペー
ス９６の幅値が取られ、縦軸に位置ずれ量が取られてい
る。図１０（ｄ）において、曲線９１Ｓは通常照明Ａを
使用して露光した場合の測定法Ｓによる位置ずれ曲線、
曲線９２Ｓは輪帯照明Ｂを使用して露光した場合の測定
法Ｓによる位置ずれ曲線、曲線９３Ｓは四分割照明Ｃを
使用して露光した場合の測定法Ｓによる位置ずれ曲線、
曲線９１Ｌは通常照明Ａを使用して露光した場合の測定
法Ｌによる位置ずれ曲線、曲線９２Ｌは輪帯照明Ｂを使
用して露光した場合の測定法Ｌによる位置ずれ曲線、曲
線９３Ｌは四分割照明Ｃを使用して露光した場合の測定
法Ｌによる位置ずれ曲線、をそれぞれ示している。

【００５３】図１０（ｄ）の各曲線を求めた時のステッ
パの露光条件は次の通りである。投影レンズのＮＡは
０．６、露光波長λは３６５ｎｍ、投影レンズのマーク
９０の解像位置におけるコマ収差は０．４λである。通
常照明Ａはσが０．３によって実行し、輪帯照明Ｂは透
光部Ｂａ（図３参照）の外径のσが０．７、内径のσが
０．４によって実行し、四分割照明Ｃは外径のσが０．
７の円形透光部Ｃａをσが０．３の幅の十字形帯の遮光
部Ｃｂで遮光して実行した。

【００５４】図１０（ｄ）によれば、通常照明下で測定
法Ｓによる曲線９１Ｓ、輪帯照明下で測定法Ｓによる曲
線９２Ｓおよび四分割照明下で測定法Ｓによる曲線９３
Ｓにおける位置ずれの量が相違することが理解される。
殊に、通常照明下で測定法Ｓによる曲線９１Ｓと、輪帯
照明下で測定法Ｓによる曲線９２Ｓおよび四分割照明下
で測定法Ｓによる曲線９３Ｓとの間において相違が顕著
であり、輪帯照明下で測定法Ｓによる曲線９２Ｓと四分
割照明下で測定法Ｓによる曲線９３Ｓとの間において
は、スペース幅が０．５５μｍ〜０．６５μｍで相違が
ない。同様に、通常照明下で測定法Ｌによる曲線９１
Ｌ、輪帯照明下で測定法Ｌによる曲線９２Ｌおよび四分
割照明下で測定法Ｌによる曲線９３Ｌにおける位置ずれ
の量が相違することが理解される。殊に、通常照明下で
測定法Ｌによる曲線９１Ｌと、輪帯照明下で測定法Ｌに
よる曲線９２Ｌおよび四分割照明下で測定法Ｌによる曲
線９３Ｌとの間において相違が顕著であり、輪帯照明下
で測定法Ｌによる曲線９２Ｌと四分割照明下で測定法Ｌ
による曲線９３Ｌとの間においては相違が小さい。

【００５５】例えば、図８（ｄ）の通常照明下で測定法
Ｓによる位置ずれ曲線８１Ｓと、図１０（ｄ）の輪帯照
明下で測定法Ｌによる位置ずれ曲線９２Ｌとによれば、
輪帯照明用合わせ検査マーク６４が３条の０．４μｍの
スペースと２条のラインとの組合せによって構成されて
いる場合と、合わせ検査マーク９４が５条の０．４μｍ
のスペースが１μｍのピッチで整列されて構成されてい
る場合とでは、位置ずれ量が約０．１４μｍで略等しく
なる。したがって、これら合わせ検査マーク同士を通常
照明用合わせ検査マークと輪帯照明用合わせ検査マーク
として使用することができる。

【００５６】なお、ステッパの光学系が異なる場合は、
次の式およびに基づいて合わせ検査マークのスペー
スのピッチＰおよび幅Ｗを光学系に対応して最適値に設
定することができる。式中、λは露光光線の波長、ＮＡ
は投影レンズの開口数であり、 Ｐ＝ｋ₁ ×（λ／ＮＡ）・・・ 但し、ｋ₁ は、１．４〜１．８、とする、 Ｗ＝ｋ₂ ×（λ／ＮＡ）・・・ 但し、ｋ₂ は、０．８〜１．３とする。

【００５７】前記実施形態においては、照明条件に依存
したレンズのコマ収差起因の位置ずれによる合わせ精度
低下を防止する方法について述べた。この合わせ精度低
下防止方法によれば、合わせ検査マークの合わせ層間の
相対的位置ずれを防止することができるため、実パター
ンの合わせずれの拡大を防止することができる。ところ
で、実パターン同士の相対的位置ずれもコマ収差に依存
して発生する場合がある。このコマ収差に依存する実パ
ターン同士の位置ずれを防止する方法として、各実パタ
ーンに対応したレンズの調整によって転写パターンの位
置を予め補正する方法が考えられる。例えば、実パター
ンが主に単純なラインおよびスペースから成るパターン
によって構成されている場合には、そのパターンでの位
置ずれを予め測定し、露光工程で使用されるステッパ
（投影露光光学装置）のレンズの調整によってパターン
の位置ずれを補正することができる。

【００５８】このレンズの調整による補正方法によれ
ば、通常、レンズの中心から同心円状に補正されるた
め、例えば、実パターンが主に縦線（Ｙ方向に延在する
線）で構成されていると、レンズのコマ収差に起因する
位置ずれは横方向（Ｘ方向）と縦方向（Ｙ方向）とで異
なってしまう。したがって、横方向の位置ずれに注目し
て実パターンの位置補正を実行すると、縦方向の位置ず
れは拡大してしまうことになる。そこで、このレンズの
調整による補正方法を用いる場合には、注目方向以外の
位置ずれに対して合わせずれの許容量を予め大きく設定
する必要がある。また、この場合に使用する合わせ検査
マークは、実パターンの注目方向に用いられたパターン
と実質的に同一のパターンによって構成し、実パターン
の位置ずれを反映することが必要である。

【００５９】図１１は本発明の他の実施形態であるレン
ズ調整による補正方法を説明するためのもので、（ａ）
はマスクの平面図、（ｂ）は実パターンの平面図、
（ｃ）は合わせ検査マークの平面図である。

【００６０】マスク１０１の中央部には実パターン領域
１０２が設定されており、実パターン領域１０２の四隅
の外側には合わせ検査マーク領域１０３がそれぞれ設定
されている。実パターン領域１０２に形成された実パタ
ーン１０４は例えばワード線を構成するパターンであ
り、図１１（ｂ）に示されているように構成されてい
る。すなわち、実パターン１０４は、幅が０．３５μｍ
のスペースが多数本、０．７μｍのピッチＰをもって両
端を揃えられて平行に整列されたパターンによって構成
されている。各合わせ検査マーク領域１０３には、図１
１（ｃ）に示された合わせ検査マーク１０５がそれぞれ
形成されている。合わせ検査マーク１０５は、幅が０．
３５のスペースが複数本、０．７μｍのピッチＰをもっ
て両端を揃えられて平行に整列され、かつ、このスペー
ス群が正方形枠形状に配置されたパターンによって構成
されている。つまり、この合わせ検査マーク１０５は縦
方向（Ｙ方向）において実パターン１０４と可及的に等
しくなるように設定されている。ちなみに、この合わせ
検査マーク１０５はＹ方向の位置検出に使用される横線
（Ｘ方向に延在する線）のラインおよびスペースも縦線
のラインおよびスペースと同様にパターニングされてい
る。

【００６１】以上のように構成されたマスク１０１がウ
エハに転写された場合には、レンズのコマ収差による位
置ずれは実パターン１０４と合わせ検査マーク１０５と
の間で実質的に同一になる。そこで、０．３５μｍのパ
ターンの位置ずれを予め測定し、ステッパの投影レンズ
を調整して、レンズのコマ収差による位置ずれを補正す
ることができる。

【００６２】図１２はレンズの調整前後における０．３
５μｍのパターンの絶対格子に対する位置ずれを示す線
図である。

【００６３】図１２において、１０６はレンズ調整前の
曲線、１０７はレンズ調整後の曲線を示している。レン
ズ調整前の曲線１０６とレンズ調整後の曲線１０７との
比較から明らかな通り、実パターンおよび合わせ検査マ
ークは位置ずれを縮小することができる。

【００６４】例えば、ワード線以外の実パターンを有す
る他の層についてのレンズの調整は、使用する照明条件
と解像するラインおよびスペースのパターンの寸法、配
列ピッチ等に対応して各補正条件をそれぞれ決定する。
補正の目標値はラインおよびスペースのパターンの配置
が絶対格子に近づくように設定する。また、実パターン
がホール等の孤立パターンによって構成されている場合
には、レンズのコマ収差の影響が実質的に同一になる孤
立パターンによって合わせ検査マークを構成する。この
場合も、実パターンと実質的に同一の位置ずれになるよ
うに合わせ検査マークを構成することが特徴であり、双
方とも同一のパターン形状に構成しなくともよい。

【００６５】さらに、コマ収差の影響による合わせ検査
マークの位置ずれを防止する方法として、転写ワンショ
ット内のコマ収差の小さい領域、すなわち、パターン転
写位置誤差の小さい領域に合わせ検査マークを配置する
ことにより、合わせ測定のコマ収差に起因した誤差を最
小限に抑えることができる。例えば、図１２の点Ｍに実
質的に位置するように合わせ検査マークを配置すること
により、ラインおよびスペースから成るパターンの如何
に関係なく位置誤差を０．０１μｍ以下に抑制すること
ができる。

【００６６】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＤＲＡ
Ｍのメモリーセルの製造技術に適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではなく、ゲートアレ
イ等の半導体集積回路装置の製造方法全般に適用するこ
とができる。

【００６７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００６８】通常照明用マークパターンと変形照明用マ
ークパターンとを使用することにより、通常照明と変形
照明との相違に伴う位置ずれ量は考慮外に置くことがで
きるため、通常照明用マークパターンと変形照明用マー
クパターンとの位置ずれ量を改善する補正を実行するこ
とにより、実パターンの真の位置ずれ量を補正すること
ができ、その結果、半導体集積回路装置の製造方法の歩
留りを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法の主
要工程を示す工程図である。

【図２】本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法に使
用されるステッパを示す模式図である。

【図３】照明形状を示す模式図であり、（ａ）は通常照
明、（ｂ）は輪帯照明、（ｃ）は四分割照明をそれぞれ
示している。

【図４】３種類の照明についての合わせ検査マークと位
置ずれとの関係を示しており、（ａ）は合わせ検査マー
クの模式図、（ｂ）は（ａ）の合わせ検査マークによっ
てリソグラフィーされた試料の断面図、（ｃ）は（ｂ）
の試料の凹部に対する寸法測定結果の波形図、（ｄ）は
合わせ検査マークのスペース幅と位置ずれとの関係を示
す線図である。

【図５】ＤＲＡＭのメモリーセルを示しており、（ａ）
は底面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図
である。

【図６】輪帯照明用合わせ検査マークを有するワード線
用マスクを示しており、（ａ）は底面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図である。

【図７】通常照明用合わせ検査マークを有する開口部用
マスクを示しており、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）
のｂ−ｂ線に沿う正面断面図である。

【図８】３種類の照明についての輪帯照明用合わせ検査
マークと位置ずれとの関係を示しており、（ａ）は輪帯
照明用合わせ検査マークの模式図、（ｂ）は（ａ）の輪
帯照明用合わせ検査マークによってリソグラフィーされ
た輪帯照明用合わせ検査マークパターンの断面図、
（ｃ）は（ｂ）の測定結果の波形図、（ｄ）は輪帯照明
用合わせ検査マークのスペースとラインの幅と位置ずれ
との関係を示す線図である。

【図９】（ａ）は輪帯照明用合わせ検査マークパターン
を示す正面断面図、（ｂ）は輪帯照明用合わせ検査マー
クパターンと通常照明用合わせ検査マークパターンとの
関係を示す正面断面図、（ｃ）は同じく平面図、（ｄ）
は同じく測定波形図である。

【図１０】３種類の照明についての他の実施例である合
わせ検査マークと位置ずれとの関係を示しており、
（ａ）は他の実施例である合わせ検査マークの模式図、
（ｂ）は（ａ）の合わせ検査マークによってリソグラフ
ィーされたマークパターンの断面図、（ｃ）は（ｂ）の
測定結果の波形図、（ｄ）は合わせ検査マークのスペー
スとラインの幅と位置ずれとの関係を示す線図である。

【図１１】本発明の他の実施形態であるレンズ調整によ
る補正方法を説明するためのもので、（ａ）はマスクの
平面図、（ｂ）は実パターンの平面図、（ｃ）は合わせ
検査マークの平面図である。

【図１２】レンズの調整前後におけるパターンの絶対格
子に対する位置ずれを示す線図である。

【符合の説明】

１…合わせ検査マーク、２…遮光部、３…透過部（スペ
ース）、４…試料、５…凹部、６…幅、７、８、９…曲
線、１０…ステッパ（投影露光光学装置）、１１…光
源、１２…フライアイレンズ、１３…照明形状調整アパ
ーチャ、１４…第１コンデンサレンズ、１５…ミラー、
１６…第２コンデンサレンズ、１７…マスクテーブル、
１８…投影レンズ、１９…試料台、２０…Ｚテーブル、
２１…Ｚテーブル駆動装置、２２…ＸＹテーブル、２３
…ＸＹテーブル駆動装置、２４…コントローラ、２５…
ミラー、２６…レーザ測長器、２７…マスクテーブル駆
動装置、２８…ウエハ、Ａ…通常照明（通常照明用アパ
ーチャ）、Ｂ…輪帯照明（輪帯照明用アパーチャ）、Ｃ
…四分割照明（四分割照明用アパーチャ）、Ｇ…位置ず
れ量、３０…ＤＲＡＭのメモリーセル、３１…ワード
線、３２…データ線、３３…キャパシタ、３３ａ…下部
電極、３３ｂ…誘電体膜、３３ｃ…上部電極、３４…活
性領域、３５…プラグ電極、３６…開口部、３７…ゲー
ト絶縁膜、３８…ゲート電極、３９…ソース、４０…ド
レイン、４１、４２…シリコン酸化膜、４３…層間絶縁
膜、４４…配線、５１…マスク製作工程、５２…露光工
程、５３…現像工程、５４…エッチング工程、５５…合
わせ検査工程、６０…ワード線用マスク、６１…マスク
ブランク、６２…遮光膜、６３…ワード線パターン、６
４…輪帯照明用合わせ検査マーク、６５…遮光部、６６
…スペース、６７…ライン、６８…輪帯照明用マークパ
ターン、６９…中心、７０…開口部用マスク、７１…マ
スクブランク、７２…遮光膜、７３…開口部パターン、
７４…通常照明用合わせ検査マーク、７５…遮光部、７
６…孤立スペース、７８…通常照明用マークパターン、
７９…中心、８１Ｓ…通常照明下で測定法Ｓによる位置
ずれ曲線、８２Ｓ…輪帯照明下で測定法Ｓによる位置ず
れ曲線、８３Ｓ…四分割照明下で測定法Ｓによる位置ず
れ曲線、８１Ｌ…通常照明下で測定法Ｌによる位置ずれ
曲線、８２Ｌ…輪帯照明下で測定法Ｌによる位置ずれ曲
線、８３Ｌ…四分割照明下で測定法Ｌによる位置ずれ曲
線、９０…合わせ検査マーク、９１Ｓ…通常照明下で測
定法Ｓによる曲線、９２Ｓ…輪帯照明下で測定法Ｓによ
る曲線、９３Ｓ…四分割照明下で測定法Ｓによる曲線、
９１Ｌ…通常照明下で測定法Ｌによる曲線、９２Ｌ…輪
帯照明下で測定法Ｌによる曲線、９３Ｌ…四分割照明下
で測定法Ｌによる曲線、９４…５条のスペースと４条の
ラインとの組合せから構成されたマーク、９６…スペー
ス、９７…ライン、９８…合わせ検査マークパターン、
１０１…マスク、１０２…実パターン領域、１０３…合
わせ検査マーク領域、１０４…実パターン、１０５…合
わせ検査マーク、１０６…レンズ調整前の曲線、１０７
…レンズ調整後の曲線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 27/108 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２２Ｂ 21/8242 27/10 ６２１Ｃ (72)発明者 加藤 毅 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 平沼 雅幸 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 寺澤 恒男 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 西村 美智夫 茨城県稲敷郡美浦村木原2350 日本テキサ ス・インスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 酒井 毅 茨城県稲敷郡美浦村木原2350 日本テキサ ス・インスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 本間 靖浩 茨城県稲敷郡美浦村木原2350 日本テキサ ス・インスツルメンツ株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに関連する複数の実用マスクパター
   ンおよび合わせ検査マークがそれぞれ形成された複数枚
   のフォトマスクが製作されるフォトマスク製作工程と、
   同一の半導体ウエハに前記各フォトマスクの各実用マス
   クパターンおよび合わせ検査マークが同時に露光される
   露光工程と、前記半導体ウエハに露光された前記各実用
   マスクパターンおよび前記合わせ検査マークを顕在化さ
   せる顕在化工程と、前記露光工程後に先に顕在化された
   合わせ検査マークパターンと、後に顕在化される合わせ
   検査マークパターンとの位置ずれを検査する検査工程
   と、を備えている半導体集積回路装置の製造方法であっ
   て、 前記フォトマスク製作工程において、前記各フォトマス
   クとして通常照明用合わせ検査マークを有するフォトマ
   スクと、変形照明用合わせ検査マークを有するフォトマ
   スクとがそれぞれ製作され、 前記露光工程において、前記通常照明用合わせ検査マー
   クを有するフォトマスクが前記半導体ウエハに露光され
   る際には通常照明が使用され、前記変形照明用合わせ検
   査マークを有するフォトマスクが前記半導体ウエハに露
   光される際には変形照明が使用されることを特徴とする
   半導体集積回路装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記通常照明用合わせ検査マークと前記
   変形照明用合わせ検査マークとは、前記通常照明と前記
   変形照明との相互間の変更によって発生する位置ずれを
   実質的に相殺させる関係になるようにそれぞれ設定され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回
   路装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記通常照明用合わせ検査マークと前記
   変形照明用合わせ検査マークとは、前記通常照明と前記
   変形照明との相互間で露光光学系のコマ収差の影響を実
   質的に同じにさせる関係になるようにそれぞれ設定され
   ていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導
   体集積回路装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記通常照明用合わせ検査マークが孤立
   パターンまたは複数条のパターンの一方によって構成さ
   れており、前記変形照明用合わせ検査マークが孤立パタ
   ーンまたは複数条のパターンの他方によって構成されて
   いることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半
   導体集積回路装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記孤立パターン幅は、パターン幅を
   Ｗ、投影レンズの開口数をＮＡ、露光光線の波長をλ、
   ０．５≦ｎ１≦０．９としたとき、 Ｗ＝ｎ１・λ／ＮＡ、 を満足するように設定されていることを特徴とする請求
   項４に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記複数条のパターンのピッチは、ピッ
   チをＰ、パターン幅をＷ、投影レンズの開口数をＮＡ、
   露光光線の波長をλ、０．５≦ｎ２≦０．９としたと
   き、 Ｐ＝Ｗ＝ｎ２・λ／ＮＡ、 を満足するように設定されていることを特徴とする請求
   項４に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記検査工程において、前記複数条のパ
   ターンが前記半導体ウエハに露光されて顕在化された前
   記合わせ検査マークパターンを検査するに際して、その
   合わせ検査マークパターンのうち前記合わせ検査マーク
   の中央に位置したパターンに対応するパターンの幅が測
   定されてその合わせ検査マークパターンの位置ずれが検
   査されることを特徴とする請求項４または５に記載の半
   導体集積回路装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記検査工程において、前記複数条のパ
   ターンが前記半導体ウエハに露光されて顕在化された前
   記合わせ検査マークパターンを検査するに際して、その
   合わせ検査マークパターンのうち前記合わせ検査マーク
   の両端に位置したパターンにそれぞれ対応する一対のパ
   ターン間の幅が測定されてその合わせ検査マークパター
   ンの位置ずれが検査されることを特徴とする請求項４ま
   たは６に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記通常照明用合わせ検査マークが複数
   条のパターンで構成されており、前記変形照明用合わせ
   検査マークが前記通常照明用合わせ検査マークと条数の
   異なる複数条のパターンで構成されていることを特徴と
   する請求項１、２または３に記載の半導体集積回路装置
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記複数条のパターンのピッチは、ピ
    ッチをＰ、パターン幅をＷ、投影レンズの開口数をＮ
    Ａ、露光光線の波長をλ、０．５≦ｎ２≦０．９とした
    とき、 Ｐ＝Ｗ＝ｎ２・λ／ＮＡ、 を満足するように設定されていることを特徴とする請求
    項９に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記検査工程において、前記通常照明
    用合わせ検査マークが前記半導体ウエハに露光されて顕
    在化された前記通常照明用合わせ検査マークパターンを
    検査するに際して、前記半導体ウエハに先に露光されて
    顕在化された前記変形照明用合わせ検査マークパターン
    のうち前記変形照明用合わせ検査マークの中央に位置し
    たパターンに対応するパターンの幅が測定された時に
    は、前記通常照明用合わせ検査マークパターンのうち前
    記通常照明用合わせ検査マークの両端に位置したパター
    ンにそれぞれ対応する一対のパターン間の幅が測定され
    て、その合わせ検査マークパターンの位置ずれが検査さ
    れることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導
    体集積回路装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記検査工程において、前記通常照明
    用合わせマークが前記半導体ウエハに露光されて顕在化
    された前記通常照明用合わせ検査マークパターンを検査
    するに際して、前記半導体ウエハに先に露光されて顕在
    化された前記変形照明用合わせマークパターンのうち前
    記変形照明用合わせ検査マークの両端にそれぞれ位置し
    た一対のパターンに対応するパターン間の幅が測定され
    た時には、前記通常照明用合わせ検査マークパターンの
    うち前記通常照明用合わせ検査マークの中央に位置した
    パターンに対応するパターンの幅が測定されて、その合
    わせ検査マークパターンの位置ずれが検査されることを
    特徴とする請求項９または１０に記載の半導体集積回路
    装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 変形照明が輪帯照明または四分割照明
    であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記
    載の半導体集積回路装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 互いに関連する複数の実用マスクパタ
    ーンおよび合わせ検査マークがそれぞれ形成された複数
    枚のフォトマスクが製作されるフォトマスク製作工程
    と、同一の半導体ウエハに前記各フォトマスクの各実用
    マスクパターンおよび合わせ検査マークが同時に露光さ
    れる露光工程と、前記半導体ウエハに露光された前記各
    実用マスクパターンおよび前記合わせ検査マークを顕在
    化させる顕在化工程と、前記露光工程後に先に顕在化さ
    れた合わせ検査マークパターンと、後に顕在化される合
    わせ検査マークパターンとの位置ずれを検査する検査工
    程と、を備えている半導体集積回路装置の製造方法であ
    って、 前記露光工程で使用される投影露光光学装置のレンズ光
    学系のコマ収差に起因した転写パターンの位置ずれ量
    が、実用マスクパターンと位置合わせ検査マークとの間
    で実質的に同一になるように調整されることを特徴とす
    る半導体集積回路装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記合わせ検査マークを構成する主な
    るパターンの配置ピッチが、前記実用マスクパターンの
    主要パターンの配置ピッチと実質的に同一になるように
    設定されることを特徴とする請求項１４記載の半導体集
    積回路装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 互いに関連する複数の実用マスクパタ
    ーンおよび合わせ検査マークがそれぞれ形成された複数
    枚のフォトマスクが製作されるフォトマスク製作工程
    と、同一の半導体ウエハに前記各フォトマスクの各実用
    マスクパターンおよび合わせ検査マークが同時に露光さ
    れる露光工程と、前記半導体ウエハに露光された前記各
    実用マスクパターンおよび前記合わせ検査マークを顕在
    化させる顕在化工程と、前記露光工程後に先に顕在化さ
    れた合わせ検査マークパターンと、後に顕在化される合
    わせ検査マークパターンとの位置ずれを検査する検査工
    程と、を備えている半導体集積回路装置の製造方法であ
    って、 前記合わせ検査マークの配置が、前記露光工程で使用さ
    れる投影露光光学装置のレンズ光学系のコマ収差が小さ
    い領域に配置されることを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。