JP3552350B2 - Method for determining misalignment of resist pattern - Google Patents

Description

（ニ）基体上に形成されるであろうパターンの求めた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）の平均値及び標準偏差から、基体上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるか否かを判定する、
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明のレジストパターンの合わせずれ判定方法においては、上述した工程（ニ）において、平均値及び標準偏差に基づく判定の代わりに、基体上に形成されるであろうパターンのＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ ）と合わせずれ量の規格との比較から、基体上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるか否かを判定する態様とすることもできる。
【００１２】
これらの本発明のレジストパターン合わせずれ判定方法においては、
（Ａ）基体上に、複数の第１の合わせずれ測定用パターンを形成し、
（Ｂ）基体上にレジストを形成し、次いで、該レジストを露光、現像して、第２の合わせずれ測定用パターンを形成した後、各第１の合わせずれ測定用パターンを基準とした、該第１の合わせずれ測定用パターンに対応する第２の合わせずれ測定用パターンまでのＸ方向及びＹ方向の距離の測定に基づき、第２の合わせずれ測定用パターンのＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）（但し、ｊ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１。尚、以下も同様）を求め、
（Ｃ）第２の合わせずれ測定用パターンに基づき基体上に第３の合わせずれ測定用パターンを形成した後、各第１の合わせずれ測定用パターンを基準とした、該第１の合わせずれ測定用パターンに対応する第３の合わせずれ測定用パターンまでのＸ方向及びＹ方向の距離の測定に基づき、第３の合わせずれ測定用パターンのＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）を求め、
（Ｄ）測定された合わせずれ量（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）及び（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）に基づき、下記の式（２）及び式（３）から、オフセットｄｘ及びｄｙ、ローテーションθ、配列直交度α、並びにスケーリングＳ_Ｘ及びＳ_Ｙを求めることができる。
【数５】

【数６】

【００１３】
本発明においては、Ｘ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸ_Ｍｉ，ΔＹ_Ｍｉ ）を求め、これらと、予め変動パラメーターとして設定された値とに基づき、基体上に形成されるであろうパターンの求められた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ ）を求める。即ち、基体上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるか否かを予測し判定する。従って、例えばエッチング工程の前後で合わせずれ量が変動することを考慮に入れることができ、レジストパターン合わせずれ量の値のみに基づきＩＰＱＣ判定を行っても、高い精度でしかも実際のプロセスに即したレジストパターンの合わせずれの判断を行うことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【００１５】
（実施例１）
実施例１は、本発明のレジストパターンの合わせずれ判定方法に関する。実施例１においては、合わせずれ量の測定に基づき、レジストパターンの合わせずれ判定を行う。以下、図１〜図３を参照して、実施例１のレジストパターン合わせずれ判定方法を説明する。尚、実施例１においては、ウエハが基体に相当する。
【００１６】
実施例１のレジストパターン合わせずれ判定方法においては、予め、
（１）基体上に形成されるであろうパターンのＸ方向及びＹ方向の誤差であるオフセットｄｘ及びｄｙ
（２）基体上に形成されるであろうパターンの回転方向の誤差であるローテーションθ
（３）基体上に形成されるであろう各パターンの配列における直交度の誤差である配列直交度α
（４）基体上に形成されるであろうパターンのＸ方向及びＹ方向の倍率変動であるスケーリングＳ_Ｘ及びＳ_Ｙ
のそれぞれを、レジストパターンによって基体上に形成されるであろうパターンの位置の変動パラメーターとして予め設定しておく。尚、実施例１においては、アルミニウム合金から成る配線層を形成する場合を想定した。
【００１７】
この場合、先ず、ウエハ１０の上に例えばＣＶＤ法でＳｉＯ_２から成る絶縁層１１を形成し、絶縁層１１に例えばＲＩＥ法にて開口部を設ける。併せて、ウエハ１０上に（より具体的には、絶縁層１１に）、複数の第１の合わせずれ測定用パターン１２を形成する（ウエハ等の模式的な一部断面図である図１の（Ａ）参照）。尚、この状態におけるウエハ１０等の模式的な平面図を図３に示すが、図３においては絶縁層１１の図示は省略し、ウエハ１０及び第１の合わせずれ測定用パターン１２の部分を図示し、レジストパターンを矩形で囲んで示した。第１の合わせずれ測定用パターン１２の平面形状を正方形とし、かかる正方形の一辺がウエハ１０のＸ方向と平行に延びるように形成した。次に、アルミニウムから成る配線層を開口部の中央部分に形成するために、例えばスパッタリング法でアルミニウム合金層を全面に堆積させた。これによって、第１の合わせずれ測定用パターン１２もアルミニウム合金層１３で被覆される（図１の（Ｂ）参照）。
【００１８】
その後、ウエハ１０上に（より具体的には、アルミニウム合金層１３上に）レジストを形成し、次いで、レジストを露光、現像して、レジストパターンを複数形成する。併せて、第１の合わせずれ測定用パターン１２の中心と、第２の合わせずれ測定用パターンの中心が重なることを目標に、複数の第２の合わせずれ測定用パターン１４をレジストの露光、現像によって形成する（図２の（Ａ）参照）。しかしながら、実際には、第１の合わせずれ測定用パターン１２の中心と、第２の合わせずれ測定用パターンの中心との間には、ずれが生じる。そこで、第２の合わせずれ測定用パターン１４のＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）（但し、ｊ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１。尚、以下も同様）を測定する。
【００１９】
具体的には、ウエハ１０のＸ方向及びＹ方向における、アルミニウム合金層１３の段差部１３Ａ，１３Ｂから第２の合わせずれ測定用パターン１４の縁部までの距離をＡ_Ｘ１ｊ，Ｂ_Ｘ１ｊ、及びＡ_Ｙ１ｊ，Ｂ_Ｙ１ｊとする。そして、これらの距離を、例えば、合わせずれ測定機を用いた公知の画像処理方式にて求める。ここで、添え字「ｊ」はｊ番目の第２の合わせずれ測定用パターンを意味する。そして、以下の式から（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）を求める。尚、Ａ_Ｘ１ｊ，Ｂ_Ｘ１ｊ，Ａ_Ｙ１ｊ，Ｂ_Ｙ１ｊの値は、通常、１０〜２０μｍ程度である。
Δｘ_Ｒｊ＝（Ａ_Ｘ１ｊ−Ｂ_Ｘ１ｊ）／２ 式（４．１）
Δｙ_Ｒｊ＝（Ａ_Ｙ１ｊ−Ｂ_Ｙ１ｊ）／２ 式（４．２）
【００２０】
その後、第２の合わせずれ測定用パターン１４に基づきウエハ１０上に第３の合わせずれ測定用パターン１５を形成する。具体的には、第２の合わせずれ測定用パターン１４をエッチングレジストとして用いて、アルミニウム合金層１３をＲＩＥ法にてエッチングし、アルミニウム合金層から成る第３の合わせずれ測定用パターン１５を形成する（図２の（Ｂ）参照）。
【００２１】
そして、第３の合わせずれ測定用パターン１５のＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）を測定する。具体的には、ウエハ１０のＸ方向及びＹ方向における、第１の合わせずれ測定用パターン１２の縁部（絶縁層１１の側壁１１Ａ，１１Ｂ）から第３の合わせずれ測定用パターン１５の縁部までの距離をＡ_Ｘ２ｊ，Ｂ_Ｘ２ｊ、及びＡ_Ｙ２ｊ，Ｂ_Ｙ２ｊとする。そして、これらの距離を、例えば、合わせずれ測定機を用いた公知の画像処理方式にて求める。そして、以下の式から（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）を求める。
Δｘ_Ｐｊ＝（Ａ_Ｘ２ｊ−Ｂ_Ｘ２ｊ）／２ 式（５．１）
Δｙ_Ｐｊ＝（Ａ_Ｙ２ｊ−Ｂ_Ｙ２ｊ）／２ 式（５．２）
【００２２】
次いで、式（４．１）、式（４．２）、式（５．１）、及び式（５．２）から求めた合わせずれ量（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）及び（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）に基づき、オフセットｄｘ及びｄｙ、ローテーションθ、配列直交度α、並びにスケーリングＳ_Ｘ及びＳ_Ｙを求める。
【００２３】
オフセット等の概念を図５及び図６に示す。（１）オフセット（図５の（Ａ）参照）及び（２）ローテーション（図５の（Ｂ）参照）は、露光装置のウエハステージへのウエハのローディングに起因する。（３）配列直交度（図６の（Ａ）参照）は、パターンの露光時のウエハステージの精度に起因する。（４）スケーリング（図６の（Ｂ）参照）は、成膜工程等の半導体装置の製造プロセス要因に起因する。これらの（１）〜（４）の要因は、必ずしも明確に分離できる訳ではない。尚、図５及び図６では、第２の合わせずれ測定用パターンを模式的に実線で結び、第３の合わせずれ測定用パターンを模式的に点線で結んだ。
【００２４】
これらの変動パラメーターに関する変換操作を２×２行列を用いて表わすと、（１）オフセットに関しては、
【数７】

という変換操作を行う。
【００２５】
（２）ローテーションに関しては、
【数８】

という変換操作を行う。ここで、θはローテーションの角度（単位：ｒａｄ）であり、実際においては、θの大きさは１０^−６ｒａｄオーダーである。従って、ｓｉｎθ＝θ、ｃｏｓθ＝１と近似しても問題はなく、式（７）のとおりとなる。
【００２６】
更には、（３）配列直交度に関しては、
【数９】

という変換操作を行う。ここで、αは配列直交度（単位：ｒａｄ）を表わし、実際においては、αの大きさは１０^−６ｒａｄオーダーである。従って、ｔａｎα＝αと近似しても問題はなく、式（８）のとおりとなる。
【００２７】
一方、（４）スケーリングに関しては、
【数１０】

という変換操作を行う。ここで、Ｓ_Ｘ，Ｓ_Ｙは、Ｘ方向及びＹ方向におけるスケーリングの大きさであり、やはり問題となるオーダーは１ｐｐｍ程度のレベルである。
【００２８】
更には、式（７）、式（８）及び式（９）の３つの変換操作の合成を考えると、
【数１１】

となる。（α＋θ）Ｓ_Ｙ＝０、θ・Ｓ_Ｘ＝０、α・θ＝０とみなせるので、式（１０）を変形して、
【数１２】

が得られる。
【００２９】
このような近似の下では、これらの３つ変換操作が可換である。更には、オフセットによる位置ずれｄｘ，ｄｙを加味すると、変動パラメーターに基づく第２の合わせずれ測定用パターンのＸ方向及びＹ方向における合わせずれ量（Δｘ_Ｒｊ，Δｙ_Ｒｊ）と、第３の合わせずれ測定用パターンのＸ方向及びＹ方向における合わせずれ量（Δｘ_Ｐｊ，Δｙ_Ｐｊ）の関係は、簡潔に、
Δｘ_Ｐｊ＝（１＋Ｓ_Ｘ）Δｘ_Ｒｊ＋（α＋θ）Δｙ_Ｒｊ＋ｄｘ 式（１２．１）
Δｙ_Ｐｊ＝−θΔｘ_Ｒｊ＋（１＋Ｓ_Ｙ）Δｙ_Ｒｊ＋ｄｙ 式（１２．２）
と表わすことができる。ここで、
Ａ＝１＋Ｓ_Ｘ
Ｂ＝α＋θ
Ｃ＝ｄｘ
Ｄ＝−θ
Ｅ＝１＋Ｓ_Ｙ
Ｆ＝ｄｙ
とすれば、式（１２．１）及び式（１２．２）は、以下の式（１３．１）及び式（１３．２）のように表わすことができる。
Δｘ_Ｐｊ＝Ａ・Δｘ_Ｒｊ＋Ｂ・Δｙ_Ｒｊ＋Ｃ 式（１３．１）
Δｙ_Ｐｊ＝Ｄ・Δｘ_Ｒｊ＋Ｅ・Δｙ_Ｒｊ＋Ｆ 式（１３．２）
【００３０】
従って、残差Ｅ_ｘｊ及びＥ_ｙｊは、ｊ番目の第２の合わせずれ測定用パターン１４及び第３の合わせずれ測定用パターン１５の測定された合わせずれ量から、

となる。そして、０番目の合わせずれ測定用パターンから（Ｍ−１）番目の合わせずれ測定用パターンまでのＭ個の合わせずれ測定用パターンに関する残差Ｅ_ｘｊ及びＥ_ｙｊのそれぞれの二乗和である、
Σ_ｊＥ_ｘｊ ^２＝Σ_ｊ［Δｘ_Ｐｊ−（Ａ・Δｘ_Ｒｊ＋Ｂ・Δｙ_Ｒｊ＋Ｃ）］^２
Σ_ｊＥ_ｙｊ ^２＝Σ_ｊ［Δｙ_Ｐｊ−（Ｄ・Δｘ_Ｒｊ＋Ｅ・Δｙ_Ｒｊ＋Ｆ）］^２
が最小となるように、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを決定する。即ち、下記の式（２）及び式（３）に基づき、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを決定することができる。
【数１３】

【数１４】

【００３１】
つまり、一般的には、最小二乗法により各変動パラメーターを一義的に決定することができる。尚、本明細書において、「Σ_ｊ」は、０番目の合わせずれ測定用パターンから（Ｍ−１）番目の合わせずれ測定用パターンまでのＭ個の合わせずれ測定用パターンに関する物理量（Σの後に続く式で表現される）の和を意味する。
【００３２】
実施例１において、こうして求められた変動パラメーターの値を、以下の表１に例示する。
【００３３】
【表１】
オフセット（ｄｘ） −０．０１μｍ
オフセット（ｄｙ） ０．０１μｍ
ローテーション（θ） −０．１２ｐｐｍ
配列直交度（α） −０．４０ｐｐｍ
スケーリング（Ｓ_Ｘ） −２．６４ｐｐｍ
スケーリング（Ｓ_Ｙ） −２．７７ｐｐｍ
【００３４】
尚、このような変動パラメーターを求める作業は、適宜、例えば定期的に行えばよい。
【００３５】
次に、各基体上にレジストを形成した後、レジストを露光、現像してレジストパターンを形成し、基体上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるかを判定する実施例１のレジストパターンの合わせずれ判定方法を、再び、図１及び図２を参照して、説明する。尚、以下の説明においても、アルミニウム合金から成る配線層を形成する場合を想定した。
【００３６】
この場合、先ず、ウエハ１０の上に例えばＣＶＤ法でＳｉＯ_２から成る絶縁層１１を形成し、絶縁層１１に例えばＲＩＥ法にて開口部を設ける。併せて、ウエハ１０上に（より具体的には、絶縁層１１に）、複数の第１の合わせずれ測定用パターン１２を形成する（図１の（Ａ）参照）。第１の合わせずれ測定用パターン１２の平面形状を正方形とし、かかる正方形の一辺がウエハ１０のＸ方向と平行に延びるように形成した。次に、アルミニウムから成る配線層を開口部の中央部分に形成するために、例えばスパッタリング法でアルミニウム合金層を全面に堆積させた。これによって、第１の合わせずれ測定用パターン１２もアルミニウム合金層１３で被覆される（図１の（Ｂ）参照）。
【００３７】
その後、ウエハ１０上に（より具体的には、アルミニウム合金層１３上に）レジストを形成し、次いで、レジストを露光、現像して、レジストパターンを形成する。併せて、第１の合わせずれ測定用パターン１２の中心と、第２の合わせずれ測定用パターンの中心が重なることを目標に、第２の合わせずれ測定用パターン１４をレジストの露光、現像によって形成する（図２の（Ａ）参照）。しかしながら、実際には、第１の合わせずれ測定用パターン１２の中心と、第２の合わせずれ測定用パターンの中心との間には、ずれが生じる。そこで、第２の合わせずれ測定用パターン１４のＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸ_Ｍｉ，ΔＹ_Ｍｉ）（但し、ｉ＝０，１，２，・・・，Ｎ−１。尚、以下も同様）を測定する。
【００３８】
具体的には、ウエハ１０のＸ方向及びＹ方向における、アルミニウム合金層１３の段差部１３Ａ，１３Ｂから第２の合わせずれ測定用パターン１４の縁部までの距離をＡ_Ｘ１ｉ，Ｂ_Ｘ１ｉ、及びＡ_Ｙ１ｉ，Ｂ_Ｙ１ｉとする。そして、これらの量を、例えば、合わせずれ測定機を用いた公知の画像処理方式にて求める。ここで、添え字「ｉ」はｉ番目の第２の合わせずれ測定用パターンを意味する。そして、以下の式から（ΔＸ _Ｍｉ ，ΔＹ _Ｍｉ ）を求める。尚、実施例１においては、１枚のウエハ当たり、５つのレジストパターンにおいて第２の合わせずれ測定用パターンを測定した。従って、Ｎ＝５である。
ΔＸ_Ｍｉ＝（Ａ_Ｘ１ｉ−Ｂ_Ｘ１ｉ）／２ 式（１５．１）
ΔＹ_Ｍｉ＝（Ａ_Ｙ１ｉ−Ｂ_Ｙ１ｉ）／２ 式（１５．２）
【００３９】
その後、下記の式（１）から、レジストパターンによってウエハ上に形成されるであろうパターンにおけるＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）を、先に説明した、予め変動パラメーターとして設定された値に基づき求める。
【数１５】

【００４０】
そして、上記の式（１）から求めた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）の平均値及び標準偏差から、ウエハ上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるか否かを判定する。
【００４１】
式（１５．１）及び式（１５．２）から求めた（ΔＸ_Ｍｉ，ΔＹ_Ｍｉ）に基づき、レジストパターン合わせずれ量のＸ方向の平均値ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｘ}、及び、Ｘ方向の平均値ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｙ}を、以下の式から求めた。
ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｘ}＝［Σ_ｉ（ΔＸ_Ｍｉ）］／Ｎ 式（１６−１）
ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｙ}＝［Σ_ｉ（ΔＹ_Ｍｉ）］／Ｎ 式（１６−２）
【００４２】
また、以下の式（１７−１）及び式（１７−２）から、Ｘ方向の標準偏差σ_Ｍ−Ｘ及びＹ方向の標準偏差σ_Ｍ−Ｙを求めた。
σ_Ｍ−Ｘ＝√［Σ_ｉ（ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｘ}−ΔＸ_Ｍｉ）^２／（Ｎ−１）］ 式（１７−１）
σ_Ｍ−Ｙ＝√［Σ_ｉ（ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｙ}−ΔＹ_Ｍｉ）^２／（Ｎ−１）］ 式（１７−２）
【００４３】
尚、「Σ_ｉ」は、０番目の合わせずれ測定用パターンから（Ｎ−１）番目の合わせずれ測定用パターンまでのＮ個の合わせずれ測定用パターンに関する物理量（Σの後に続く式で表現される）の和を意味する。
【００４４】
求められた｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｘ}｜＋３σ_Ｍ−Ｘ及び｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｍ−Ｙ}｜＋３σ_Ｍ−Ｙの内の大きい方の値は、０．１２２μｍであった。真の合わせずれ量の規格値（｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｘ}｜＋３σ_Ｘ）及び（｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｙ}｜＋３σ_Ｙ）を０．１００μｍ以下とした場合、かかる値０．１２２μｍは規格を外れている。従って、従来のＩＰＱＣ判定においては、このロットは不合格と判断される。
【００４５】
一方、上記の式（１）から求めた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）のＸ方向及びＹ方向の平均値ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｘ}及びＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｙ}、並びに、Ｘ方向及びＹ方向の標準偏差σ_Ｅ−Ｘ及びσ_Ｅ−Ｙを、以下の式から求める。
ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｘ}＝［Σ_ｉ（ΔＸ_Ｅｉ）］／Ｎ 式（１８−１）
ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｙ}＝［Σ_ｉ（ΔＹ_Ｅｉ）］／Ｎ 式（１８−２）
σ_Ｅ−Ｘ＝√［Σ_ｉ（ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｘ}−ΔＸ_Ｅｉ）^２／（Ｎ−１）］ 式（１９−１）
σ_Ｅ−Ｙ＝√［Σ_ｉ（ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｙ}−ΔＹ_Ｅｉ）^２／（Ｎ−１）］ 式（１９−２）
【００４６】
求められた｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｘ}｜＋３σ_Ｅ−Ｘ及び｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｅ−Ｙ}｜＋３σ_Ｅ−Ｙの内の大きい方の値は、０．０９５μｍであった。従って、この値は規格内であり、従来のＩＰＱＣ判定とは異なり、このロットは合格と判断される。実際に、第２の合わせずれ測定用パターン１４をエッチングレジストとして用いて、アルミニウム合金層１３をＲＩＥ法にてエッチングし、アルミニウム合金層から成る第３の合わせずれ測定用パターン１５を形成して、真のあわせずれ量を測定し、その結果に基づき、｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｘ}｜＋３σ_Ｘ及び｜ＯＡ_{ａｖｅ−Ｙ}｜＋３σ_Ｙの値を求めたところ、０．１００μｍの規格値内に収まっていた。
【００４７】
（実施例２）
実施例２は実施例１の変形である。実施例１においては、ウエハ上に形成されるであろうパターンの求められた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）の平均値及び標準偏差から、ウエハ上に形成されるであろうレジストパターンが所定の位置に形成されるか否かを判定した。これに対して、実施例２においては、基体上に形成されるであろうパターンのＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ ）と合わせずれ量の規格との比較から、基体上に形成されるであろうパターンが所定の位置に形成されるか否かを判定する。
【００４８】
実施例１と同様の方法で求めた、実施例２における変動パラメーターの値を、以下の表２に例示する。
【００４９】
【表２】
オフセット（ｄｘ） ０．００μｍ
オフセット（ｄｙ） −０．０１μｍ
ローテーション（θ） −０．０９ｐｐｍ
配列直交度（α） −０．１２ｐｐｍ
スケーリング（Ｓ_Ｘ） １．９６ｐｐｍ
スケーリング（Ｓ_Ｙ） ２．３２ｐｐｍ
【００５０】
尚、実施例２においては、１枚のウエハ当たり、９つのレジストパターンにおいて第２の合わせずれ測定用パターンを測定した。従って、Ｎ＝９である。
【００５１】
実施例２におけるパターン合わせずれ量を、式（１５．１）及び（１５．２）から求めた。求めたΔＸ_Ｍｉ及びΔＹ_Ｍｉの内、最も絶対値の大きいものから３つを挙げると、０．０９３μｍ、−０．０９０μｍ、−０．０８９μｍであった。
【００５２】
一方、上記の式（１）から求めた合わせずれ量（ΔＸ_Ｅｉ，ΔＹ_Ｅｉ）の内、最も絶対値の大きいものから３つを挙げると、０．１１０μｍ、０．１０５μｍ、−０．１０３μｍであった。規格を「合わせずれ量が０．１００μｍ以上の値が１カ所以下」とすれば、従来のＩＰＱＣ判定とは異なり、このロットは不合格と判断される。実際に、第２の合わせずれ測定用パターン１４をエッチングレジストとして用いて、アルミニウム合金層１３をＲＩＥ法にてエッチングし、アルミニウム合金層から成る第３の合わせずれ測定用パターン１５を形成して、真のあわせずれ量を測定したところ、この規格を満足していなかった。
【００５３】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した各種パターンの形状は例示であり、適宜変更することができる。また、実施例においては、専ら配線層の形成を例にとり説明したが、本発明のレジストパターンの合わせずれ判定方法は、レジストを用いてパターンを形成すべき如何なる技術分野にも適用可能であり、この場合、基体は、かかる技術分野に応じて適宜設定すればよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、基体上に形成されるであろうパターンにおける合わせずれ量を、真の合わせずれ量に一層近い状態で予想してＩＰＱＣ判定を行うことができるので、ＩＰＱＣ判定を高い精度でしかも実際のプロセスに即して行うことができる。従って、本来不合格と判断すべきものを合格と判断することによる製造歩止まりの低下、本来合格と判断すべきものを不合格と判断することによる製造歩止まりの低下を確実に防止することができ、半導体装置の製造コストの低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレジストパターン合わせずれ判定方法を説明するための、ウエハ等の模式的な一部断面図である。
【図２】図１に引き続き、実施例１のレジストパターン合わせずれ判定方法を説明するための、ウエハ等の模式的な一部断面図である。
【図３】実施例１のレジストパターン合わせずれ判定方法を説明するための、ウエハ等の模式的な平面図である。
【図４】レジストパターン合わせずれ量、及び真の合わせずれ量を説明するためのウエハ等の模式的な一部断面図である。
【図５】オフセット及びローテーションの概念を説明するための模式図である。
【図６】配列直交度及びスケーリングの概念を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ ウエハ
１１ 絶縁層
１２ 第１の合わせずれ測定用パターン
１３ アルミニウム合金層
１３Ａ，１３Ｂ アルミニウム合金層の段差部
１４ 第２の合わせずれ測定用パターン
１５ 第３の合わせずれ測定用パターン
１１４ レジストパターン
１１５ パターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an exposure method of a semiconductor device in which a resist is formed on a substrate such as a wafer, and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern. The present invention relates to a method for determining misregistration of a resist pattern for determining whether or not to be formed.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, a lithography process plays a role of defining an etching region or an ion implantation region in a subsequent etching process or ion implantation process using a resist (organic film). Then, the amount of misalignment between certain layers is measured, and when the amount of misalignment satisfies a predetermined standard, the lithography work is determined to be acceptable with respect to the misalignment. Note that such a determination operation is called IPQC (In Process Quality Control) determination. The resist can be easily removed by a chemical or oxygen plasma treatment. Therefore, when a misalignment occurs in the resist pattern formed in the lithography process, and the IPQC determination is determined to be unacceptable, the resist is removed and the lithography process is performed again.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG.The misalignment will be described below by taking a semiconductor device showing a schematic partial cross-sectional view as an example. It is assumed that a wiring layer made of an aluminum alloy is formed on insulating layer 11 having opening 212 formed on wafer 10. In this case, first, for example, the SiO₂Is formed, and an opening 212 is provided in the insulating layer 11 by, for example, a reactive ion etching (RIE) method. Next, in order to form a wiring layer made of aluminum at the center of the opening 212, the aluminum alloy layer 13 is formed on the entire surface by, for example, a sputtering method. Thereafter, a resist pattern 214 patterned by a photolithography method is formed thereon (FIG.(A)). At this time, the coverage of the formed aluminum alloy layer 13 may be asymmetric at the step portion of the insulating layer 11 in some cases. The distance from the steps 13A and 13B of the aluminum alloy layer 13 to the edge of the resist pattern 214 is A₁And B₁And
[0004]
Next, using the resist pattern 214 as a mask, the aluminum alloy layer 13 is etched to remove the resist pattern 214. Thus,FIG.(B) is obtained. The distance from the step portions 11A and 11B of the insulating layer 11 to the wiring layer 215 made of a patterned aluminum alloy layer is represented by A₂And B₂And In this case, due to the asymmetry of the aluminum alloy layer 13 caused by the step portion of the insulating layer 11, (A₁-B₁) / 2 and (A₂-B₂) / 2 values are different. That is,
(A₁-B₁) / 2 ≠ (A₂-B₂) / 2
It becomes. In addition, (A₁-B₁) / 2 or (A₂-B₂The value of) / 2 is referred to as an amount of misalignment. Also, (A₁-B₁The value of ()) / 2 is hereinafter referred to as a resist pattern misalignment amount, and the value of (A)₂-B₂) / 2 is hereinafter referred to as a true misalignment amount.
[0005]
The asymmetry of the aluminum alloy layer 13 caused by the step portion of the insulating layer 11 causes a difference between the resist pattern misalignment amount and the true misalignment amount. Another cause is the etching of the aluminum alloy layer 13. At this time, the incident angle of ions is asymmetric, and the side wall of the patterned resist pattern 214 is asymmetric.
[0006]
If the true misalignment between the semiconductor element components (for example, the insulating layer 11 and the wiring layer 215 in the above example) in the semiconductor element after the etching is larger than a predetermined value, the semiconductor device is defective. Occurs. Therefore, before etching, it is necessary to evaluate whether the amount of misalignment between the semiconductor element components is larger than a predetermined value. In the prior art, the IPQC determination is based on the resist pattern misalignment amount (A₁-B₁) / 2 is determined depending on whether or not the value is within a predetermined value range.
[0007]
The demand for the amount of misalignment has become stricter year by year with the recent increase in the integration of VLSIs and the enlargement of chips. For example, in an LSI of a design rule 0.35 μm class such as a 64M DRAM or a 16M SRAM, a true misalignment amount (= (A₂-B₂) / 2) the average of OA_ave| OA where σ is the standard deviation_aveA high misalignment accuracy with a target value of | + 3σ of 0.100 μm or less is required over the entire surface of the wafer. The suffix “ave” means an average value.
[0008]
However, as described above, there is a difference between the amount of misalignment of the resist pattern and the amount of true misalignment. Is larger than a predetermined value, and a failure may occur in the semiconductor device. However, at present, the IPQC determination is performed based only on the value of the resist pattern misalignment, ignoring that the misalignment varies before and after the etching process, for example. A technique of estimating a true misregistration amount from the misregistration amount of the resist pattern and performing IPQC determination based on the estimation result is not known as far as the present inventor has examined.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a resist pattern misalignment judging method capable of estimating a true misregistration amount from a resist pattern misalignment amount and making a judgment on the resist pattern misalignment based on the prediction result. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a resist pattern misalignment judging method of the present invention comprises the steps of: forming a resist on a substrate, exposing and developing the resist to form a resist pattern; This is a method of determining misregistration of a resist pattern, which determines whether a pattern to be formed at a predetermined position is formed at a predetermined position. And the present inventionNoThe method for determining misalignment of
(A) Offsets dx and dy as errors in the X and Y directions of a pattern to be formed on the substrate, rotation θ as an error in the rotation direction of the pattern, and errors in orthogonality in the arrangement of the patterns. And the scaling S, which is the magnification variation of the pattern in the X and Y directions._XAnd S_YIs set in advance as a variation parameter of the position of the pattern that will be formed on the substrate by the resist pattern,
(B) forming a second misalignment measurement pattern composed of a resist pattern on a substrate on which a plurality of first misalignment measurement patterns are formed in advance;Based on the measurement of the distance in the X direction and the Y direction to the second misalignment measurement pattern corresponding to the first misalignment measurement pattern, based on each first misalignment measurement pattern,The amount of misalignment of the second misalignment measurement pattern in the X and Y directions (ΔX_Mi, ΔY_Mi) (Where i = 0, 1, 2,..., N−1; the same applies to the following).Request,
(C) From the following equation (1), the amount of misalignment (ΔX) in the X direction and the Y direction in a pattern that will be formed on the substrate by the resist pattern_Ei, ΔY_Ei) Is determined based on the value previously set as the variation parameter in (A),
(Equation 4)

(D) The determined misalignment amount (ΔX) of the pattern that will be formed on the substrate_Ei, ΔY_Ei) Is determined from the average value and the standard deviation of whether a pattern that would be formed on the substrate is formed at a predetermined position.
It is characterized by the following.
[0011]
The present inventionNoIn the method for determining misalignment of the distant pattern, in the above-described step (d), instead of the determination based on the average value and the standard deviation,, BasisThe amount of misalignment (ΔX) in the X and Y directions of the pattern that will be formed on the body_Ei, ΔY_Ei ) And the deviation from the standardAccordingly, an aspect may be adopted in which it is determined whether a pattern that will be formed on the base is formed at a predetermined position.
[0012]
These inventionsNoIn the method for judging misalignment of the gyst pattern,
(A) forming a plurality of first misalignment measurement patterns on a base;
(B) After forming a resist on a substrate, exposing and developing the resist to form a second misalignment measurement pattern,Based on the measurement of the distance in the X direction and the Y direction to the second misalignment measurement pattern corresponding to the first misalignment measurement pattern, based on each first misalignment measurement pattern,The amount of misalignment of the second misalignment measurement pattern in the X and Y directions (Δx_Rj, Δy_Rj) (Where j = 0, 1, 2,..., M−1; the same applies to the following).Request,
(C) After forming a third misalignment measurement pattern on the base based on the second misalignment measurement pattern,Based on the measurement of the distance in the X direction and the Y direction to the third misalignment measurement pattern corresponding to the first misalignment measurement pattern, based on each first misalignment measurement pattern,The amount of misalignment of the third misalignment measurement pattern in the X and Y directions (Δx_Pj, Δy_Pj)Request,
(D) The measured misalignment (Δx_Rj, Δy_Rj) And (Δx_Pj, Δy_Pj), From the following equations (2) and (3), the offset dx and dy, the rotation θ, the array orthogonality α, and the scaling S_XAnd S_YCan be requested.
(Equation 5)

(Equation 6)

[0013]
In the present invention, the misalignment amount (ΔX_Mi, ΔY_Mi )Based on these values and a value previously set as a variation parameter, the calculated misalignment amount (ΔX) of the pattern that will be formed on the substrate is determined._Ei, ΔY_Ei )Ask. That is, it is predicted and determined whether or not a pattern that will be formed on the base is formed at a predetermined position. Therefore, for example, it is possible to take into account the fact that the amount of misalignment before and after the etching process fluctuates, and even if the IPQC determination is performed based only on the value of the amount of misalignment of the resist pattern, it is highly accurate and conforms to the actual process. The misalignment of the resist pattern can be determined.
[0014]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.
[0015]
(Example 1)
Example 1 is the present invention.NoThe present invention relates to a method for determining a misalignment of a distant pattern. In the first embodiment, the misalignment of the resist pattern is determined based on the measurement of the misalignment amount. Hereinafter, a method of determining misregistration of a resist pattern according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the wafer corresponds to the base.
[0016]
In the method of determining misalignment of the resist pattern according to the first embodiment,
(1) Offsets dx and dy, which are errors in the X and Y directions of a pattern to be formed on a substrate.
(2) Rotation θ, which is the error in the rotational direction of the pattern that will be formed on the substrate
(3) Array orthogonality α, which is an error of the orthogonality in the array of each pattern that will be formed on the substrate.
(4) Scaling S, which is a change in magnification in the X and Y directions of a pattern to be formed on the substrate_XAnd S_Y
Are set in advance as variation parameters of the position of the pattern that will be formed on the substrate by the resist pattern. In the first embodiment, it is assumed that a wiring layer made of an aluminum alloy is formed.
[0017]
In this case, first, for example, the SiO₂Is formed, and an opening is provided in the insulating layer 11 by, for example, the RIE method. At the same time, a plurality of first misalignment measurement patterns 12 are formed on the wafer 10 (more specifically, on the insulating layer 11) (FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the wafer and the like). (A)). FIG. 3 is a schematic plan view of the wafer 10 and the like in this state, but the illustration of the insulating layer 11 is omitted in FIG. 3, and the wafer 10 and the first misalignment measurement pattern 12 are shown in FIG. And the resist pattern was enclosed in a rectangle. The planar shape of the first misalignment measurement pattern 12 was a square, and one side of the square was formed so as to extend parallel to the X direction of the wafer 10. Next, in order to form a wiring layer made of aluminum at the center of the opening, an aluminum alloy layer was deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method. As a result, the first misalignment measurement pattern 12 is also covered with the aluminum alloy layer 13 (see FIG. 1B).
[0018]
After that, a resist is formed on the wafer 10 (more specifically, on the aluminum alloy layer 13), and then the resist is exposed and developed to form a plurality of resist patterns. In addition, a plurality of second misalignment measurement patterns 14 are exposed and developed with the aim of overlapping the center of the first misalignment measurement pattern 12 with the center of the second misalignment measurement pattern. (See FIG. 2A). However, in practice, a shift occurs between the center of the first misalignment measurement pattern 12 and the center of the second misalignment measurement pattern. Accordingly, the amount of misalignment (Δx) of the second misalignment measurement pattern 14 in the X and Y directions is determined._Rj, Δy_Rj) (Where j = 0, 1, 2,..., M−1; the same applies to the following).
[0019]
Specifically, the distance from the steps 13A and 13B of the aluminum alloy layer 13 to the edge of the second misalignment measurement pattern 14 in the X direction and the Y direction of the wafer 10 is represented by A._X1j, B_X1j, And A_Y1j, B_Y1jAnd Then, these distances are determined by, for example, a known image processing method using a misalignment measuring device. Here, the suffix “j” means the j-th second misalignment measurement pattern. Then, from the following equation, (Δx_Rj, Δy_Rj). A_X1j, B_X1j, A_Y1j, B_Y1jIs usually about 10 to 20 μm.
Δx_Rj= (A_X1j-B_X1j) / 2 Expression (4. 1)
Δy_Rj= (A_Y1j-B_Y1j) / 2 Expression (4. 2)
[0020]
Thereafter, a third misalignment measurement pattern 15 is formed on the wafer 10 based on the second misalignment measurement pattern 14. Specifically, the aluminum alloy layer 13 is etched by the RIE method using the second misalignment measurement pattern 14 as an etching resist to form a third misalignment measurement pattern 15 made of an aluminum alloy layer. (See FIG. 2B).
[0021]
Then, the amount of misalignment of the third misalignment measurement pattern 15 in the X and Y directions (Δx_Pj, Δy_Pj) Is measured. Specifically, in the X direction and the Y direction of the wafer 10, the edge of the first misalignment measurement pattern 12 (the side walls 11A and 11B of the insulating layer 11) and the edge of the third misalignment measurement pattern 15 Distance to A_X2j, B_X2j, And A_Y2j, B_Y2jAnd Then, these distances are determined by, for example, a known image processing method using a misalignment measuring device. Then, from the following equation, (Δx_Pj, Δy_Pj).
Δx_Pj= (A_X2j-B_X2j) / 2 Expression (5. 1)
Δy_Pj= (A_Y2j-B_Y2j) / 2 Expression (5. 2)
[0022]
Then, the expression (4. 1), the formula (4. 2), the formula (5. 1) and the formula (5. 2) (Δx_Rj, Δy_Rj) And (Δx_Pj, Δy_Pj), The offsets dx and dy, the rotation θ, the array orthogonality α, and the scaling S_XAnd S_YAsk for.
[0023]
Offset and other conceptsFIG.as well asFIG.Shown in (1) Offset (FIG.(A)) and (2) Rotation (FIG.(B) is caused by loading the wafer on the wafer stage of the exposure apparatus. (3) Array orthogonality (FIG.(A) is caused by the accuracy of the wafer stage when the pattern is exposed. (4) Scaling (FIG.(B) is caused by a factor in a semiconductor device manufacturing process such as a film forming process. These factors (1) to (4) cannot always be clearly separated. still,FIG.as well asFIG.Then, the second misalignment measurement pattern is schematically connected by a solid line, and the third misalignment measurement pattern is schematically connected by a dotted line.
[0024]
Expressing the conversion operation regarding these fluctuation parameters using a 2 × 2 matrix, (1) With respect to the offset,
(Equation 7)

Is performed.
[0025]
(2) Regarding rotation,
(Equation 8)

Is performed. Here, θ is the rotation angle (unit: rad), and in practice, the magnitude of θ is 10^-6It is a rad order. Therefore, there is no problem even if sin θ = θ and cos θ = 1 are approximated.7).
[0026]
Furthermore, regarding (3) array orthogonality,
(Equation 9)

Is performed. Here, α represents the array orthogonality (unit: rad), and in actuality, the magnitude of α is 10^-6It is a rad order. Therefore, there is no problem even if tan α is approximated to α, and the expression (8).
[0027]
On the other hand, regarding (4) scaling,
(Equation 10)

Is performed. Where S_X, S_YIs the magnitude of the scaling in the X and Y directions, and the order of concern is also on the order of 1 ppm.
[0028]
Furthermore, the expression (7),formula(8) And the formula (9Considering the composition of the three conversion operations
(Equation 11)

It becomes. (Α + θ) S_Y= 0, θ · S_X= 0, α · θ = 0, so the equation (10)
(Equation 12)

Is obtained.
[0029]
Under such approximation, these three transformation operations are commutative. Further, when the positional deviations dx and dy due to the offset are taken into account, the amount of alignment deviation (Δx_Rj, Δy_Rj) And the amount of misalignment (Δx) of the third misalignment measurement pattern in the X and Y directions._Pj, Δy_Pj) Simplicity,
Δx_Pj= (1 + S_X) Δx_Rj+ (Α + θ) Δy_Rj+ Dx expression (12. 1)
Δy_Pj= −θΔx_Rj+ (1 + S_Y) Δy_Rj+ Dy expression (12. 2)
Can be expressed as here,
A = 1 + S_X
B = α + θ
C = dx
D = -θ
E = 1 + S_Y
F = dy
Then the expression (12. 1) and the formula (12. 2) is given by the following equation (Thirteen. 1) and the formula (Thirteen. It can be expressed as 2).
Δx_Pj= A · Δx_Rj+ B · Δy_Rj+ C expression (Thirteen. 1)
Δy_Pj= D · Δx_Rj+ E · Δy_Rj+ F expression (Thirteen. 2)
[0030]
Therefore, the residual E_xjAnd E_yjFrom the measured misalignment amounts of the j-th second misalignment measurement pattern 14 and the third misalignment measurement pattern 15,

It becomes. Then, the residual E relating to the M misalignment measurement patterns from the 0th misalignment measurement pattern to the (M−1) th misalignment measurement pattern is obtained._xjAnd E_yjIs the sum of the squares of
Σ_jE_xj ²= Σ_j[Δx_Pj− (A · Δx_Rj+ B · Δy_Rj+ C)]²
Σ_jE_yj ²= Σ_j[Δy_Pj− (D · Δx_Rj+ E · Δy_Rj+ F)]²
The coefficients A, B, C, D, E, and F are determined so that is minimized. That is, the coefficients A, B, C, D, E, and F can be determined based on the following equations (2) and (3).
(Equation 13)

[Equation 14]

[0031]
That is, generally, each variation parameter can be uniquely determined by the least squares method. In this specification, “Σ_j] Is the sum of physical quantities (expressed by the expression following Σ) relating to M misalignment measurement patterns from the 0th misalignment measurement pattern to the (M−1) th misalignment measurement pattern. means.
[0032]
In Example 1, the values of the variation parameters thus determined are exemplified in Table 1 below.
[0033]
[Table 1]
Offset (dx) -0.01 μm
Offset (dy) 0.01 μm
Rotation (θ) -0.12ppm
Array orthogonality (α) -0.40 ppm
Scaling (S_X) -2.64 ppm
Scaling (S_Y) -2.77 ppm
[0034]
The operation for obtaining such a variation parameter may be performed as appropriate, for example, periodically.
[0035]
Next, after a resist is formed on each substrate, the resist is exposed and developed to form a resist pattern, and it is determined whether a pattern to be formed on the substrate is formed at a predetermined position. The method of determining misalignment of the resist pattern 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 again. In the following description, it is assumed that a wiring layer made of an aluminum alloy is formed.
[0036]
In this case, first, for example, the SiO₂Is formed, and an opening is provided in the insulating layer 11 by, for example, the RIE method. In addition, a plurality of first misalignment measuring patterns 12 are formed on the wafer 10 (more specifically, on the insulating layer 11) (see FIG. 1A). The planar shape of the first misalignment measurement pattern 12 was a square, and one side of the square was formed so as to extend parallel to the X direction of the wafer 10. Next, in order to form a wiring layer made of aluminum at the center of the opening, an aluminum alloy layer was deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method. As a result, the first misalignment measurement pattern 12 is also covered with the aluminum alloy layer 13 (see FIG. 1B).
[0037]
After that, a resist is formed on the wafer 10 (more specifically, on the aluminum alloy layer 13), and then the resist is exposed and developed to form a resist pattern. At the same time, a second misalignment measurement pattern 14 is formed by exposing and developing the resist, with the aim that the center of the first misalignment measurement pattern 12 and the center of the second misalignment measurement pattern overlap. (See FIG. 2A). However, in practice, a shift occurs between the center of the first misalignment measurement pattern 12 and the center of the second misalignment measurement pattern. Thus, the amount of misalignment (ΔX) of the second misalignment measurement pattern 14 in the X and Y directions is determined._Mi, ΔY_Mi) (However, i = 0, 1, 2,..., N−1; the same applies to the following).
[0038]
Specifically, the distance from the steps 13A and 13B of the aluminum alloy layer 13 to the edge of the second misalignment measurement pattern 14 in the X direction and the Y direction of the wafer 10 is represented by A._X1i, B_X1i, And A_Y1i, B_Y1iAnd Then, these amounts are obtained, for example, by a known image processing method using a misalignment measuring device. Here, the suffix "i" means the i-th second misalignment measurement pattern. And from the following equation(ΔX _Mi , ΔY _Mi )Ask for. In Example 1, the second misalignment measurement pattern was measured for five resist patterns per wafer. Therefore, N = 5.
ΔX_Mi= (A_X1i-B_X1i) / 2 Expression (Fifteen. 1)
ΔY_Mi= (A_Y1i-B_Y1i) / 2 Expression (Fifteen. 2)
[0039]
Then, from the following equation (1), the amount of misalignment (ΔX_Ei, ΔY_Ei) Is determined based on the value previously set as the variation parameter described above.
(Equation 15)

[0040]
Then, the amount of misalignment (ΔX) determined from the above equation (1)_Ei, ΔY_EiIt is determined from the average value and the standard deviation in (2) whether or not a pattern that will be formed on the wafer is formed at a predetermined position.
[0041]
formula(Fifteen. 1) and the formula (Fifteen. (ΔX)_Mi, ΔY_Mi), The average value OA in the X direction of the resist pattern misalignment amount_ave-MX, And the average value OA in the X direction_ave-MYWas determined from the following equation.
OA_ave-MX= [Σ_i(ΔX_Mi)] / N formula (16-1)
OA_ave-MY= [Σ_i(ΔY_Mi)] / N formula (16-2)
[0042]
Also, the following expression (17-1) and the formula (17-2), standard deviation σ in the X direction_MXAnd the standard deviation σ in the Y direction_MYI asked.
σ_MX= √ [Σ_i(OA_ave-MX-ΔX_Mi)²/ (N-1)] expression (17-1)
σ_MY= √ [Σ_i(OA_ave-MY−ΔY_Mi)²/ (N-1)] expression (17-2)
[0043]
In addition, "Σ_i] Is the sum of physical quantities (expressed by the expression following Σ) relating to N misalignment measurement patterns from the 0th misalignment measurement pattern to the (N−1) th misalignment measurement pattern. means.
[0044]
Sought | OA_ave-MX| + 3σ_MXAnd | OA_ave-MY| + 3σ_MYThe larger one of the values was 0.122 μm. Standard value of true misalignment (| OA_ave-X| + 3σ_X) And (| OA_ave-Y| + 3σ_Y) Is 0.100 μm or less, such a value of 0.122 μm is out of the standard. Therefore, in the conventional IPQC determination, this lot is determined to be rejected.
[0045]
On the other hand, the misalignment amount (ΔX_Ei, ΔY_Ei) Average value OA in the X and Y directions_ave-EXAnd OA_ave-EY, And the standard deviation σ in the X and Y directions_EXAnd σ_EYIs calculated from the following equation.
OA_ave-EX= [Σ_i(ΔX_Ei)] / N formula (18-1)
OA_ave-EY= [Σ_i(ΔY_Ei)] / N formula (18-2)
σ_EX= √ [Σ_i(OA_ave-EX-ΔX_Ei)²/ (N-1)] expression (19-1)
σ_EY= √ [Σ_i(OA_ave-EY−ΔY_Ei)²/ (N-1)] expression (19-2)
[0046]
Sought | OA_ave-EX| + 3σ_EXAnd | OA_ave-EY| + 3σ_EYThe larger value was 0.095 μm. Therefore, this value is within the standard, and unlike the conventional IPQC determination, this lot is determined to pass. Actually, using the second misalignment measurement pattern 14 as an etching resist, the aluminum alloy layer 13 is etched by RIE to form a third misalignment measurement pattern 15 made of an aluminum alloy layer. The true misalignment is measured, and based on the result, | OA_ave-X| + 3σ_XAnd | OA_ave-Y| + 3σ_YWas found to be within the standard value of 0.100 μm.
[0047]
(Example 2)
The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the determined misalignment amount (ΔX) of the pattern that will be formed on the wafer_Ei, ΔY_EiFrom the average value and the standard deviation of (1), it was determined whether a resist pattern that would be formed on the wafer was formed at a predetermined position. On the other hand, in the second embodiment,Is the baseThe amount of misalignment (ΔX) in the X and Y directions of the pattern that will be formed on the body_Ei, ΔY_Ei ) And the deviation from the standardThen, it is determined whether or not a pattern to be formed on the base is formed at a predetermined position.
[0048]
Table 2 below shows values of the fluctuation parameters in Example 2 obtained by the same method as in Example 1.
[0049]
[Table 2]
Offset (dx) 0.00 μm
Offset (dy) -0.01 μm
Rotation (θ) -0.09ppm
Sequence orthogonality (α) -0.12 ppm
Scaling (S_X) 1.96 ppm
Scaling (S_Y) 2.32 ppm
[0050]
In Example 2, the second misalignment measurement pattern was measured for nine resist patterns per wafer. Therefore, N = 9.
[0051]
The amount of pattern misalignment in the second embodiment is calculated by the formula (Fifteen. 1) and (Fifteen. Determined from 2). ΔX found_MiAnd ΔY_MiAmong them, the three having the largest absolute value were 0.093 μm, −0.090 μm, and −0.089 μm.
[0052]
On the other hand, the misalignment amount (ΔX_Ei, ΔY_Ei), The three with the largest absolute value were 0.110 μm, 0.105 μm, and −0.103 μm. If the standard is set to "one or less value where the amount of misalignment is 0.100 μm or more", unlike the conventional IPQC determination, this lot is determined to be rejected. Actually, using the second misalignment measurement pattern 14 as an etching resist, the aluminum alloy layer 13 is etched by RIE to form a third misalignment measurement pattern 15 made of an aluminum alloy layer. When the true misalignment was measured, it did not satisfy this standard.
[0053]
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. The shapes of the various patterns described in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate. Further, in the embodiments, the explanation has been made by taking only the formation of the wiring layer as an example, but the misalignment determination method of the resist pattern of the present invention can be applied to any technical field in which a pattern should be formed using a resist. In this case, the base may be appropriately set according to the technical field.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, misalignment in a pattern that will be formed on a substrateThe amount, True misalignmentTo quantitySince the IPQC determination can be performed in a closer state, the IPQC determination can be performed with high accuracy and in accordance with the actual process. Therefore, it is possible to reliably prevent a decrease in manufacturing yield by determining what should be judged as reject as a pass, and a decrease in manufacturing yield by judging what should be judged as reject as reject, This can contribute to a reduction in manufacturing cost of the semiconductor device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a wafer or the like for explaining a method of determining a resist pattern misalignment according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a wafer or the like for explaining the method of determining a resist pattern misalignment according to the first embodiment, following FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic plan view of a wafer or the like for describing a method of determining a misregistration of a resist pattern according to the first embodiment.
FIG. 4FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a wafer or the like for explaining a resist pattern misalignment amount and a true misalignment amount.
FIG. 5It is a schematic diagram for explaining the concept of offset and rotation.
FIG. 6It is a schematic diagram for explaining the concept of array orthogonality and scaling.
[Explanation of symbols]
10 wafers
11 Insulation layer
12 First misalignment measurement pattern
13 Aluminum alloy layer
13A, 13B Stepped portion of aluminum alloy layer
14 Second misalignment measurement pattern
15 Third misalignment measurement pattern
114 resist pattern
115 patterns

Claims (3)

In a method of exposing a semiconductor device, in which a resist is formed on a substrate and then exposed and developed to form a resist pattern, it is determined whether a pattern to be formed on the substrate is formed at a predetermined position. A method of determining misregistration of a resist pattern,
(A) Offsets dx and dy as errors in the X and Y directions of a pattern to be formed on the substrate, rotation θ as an error in the rotation direction of the pattern, and errors in orthogonality in the arrangement of the patterns. SEQ orthogonality α is, and, a scaling S _X and S _Y is a change in magnification in the X direction and Y direction of the pattern, in advance as variations parameters of position of the pattern that will be formed on the substrate by the resist pattern Set it up,
(B) A second misalignment measurement pattern composed of a resist pattern is formed on a substrate on which a plurality of first misalignment measurement patterns have been formed in advance, and then each of the first misalignment measurement patterns is used as a reference. Based on the measurement of the distance in the X direction and the Y direction to the second misalignment measurement pattern corresponding to the first misalignment measurement pattern, the X misalignment and the Y misalignment of the second misalignment measurement pattern are determined. The direction misalignment amount (ΔX _Mi , ΔY _Mi ) (where i = 0, 1, 2,..., N−1; the same applies to the following) is obtained .
(C) From the following equation (1), the amount of misalignment (ΔX _Ei , ΔY _Ei ) in the X direction and the Y direction in the pattern that will be formed on the substrate by the resist pattern is determined in advance by Calculated based on the value set as

(D) A pattern to be formed on the substrate is formed at a predetermined position from an average value and a standard deviation of the calculated misalignment amounts (ΔX _Ei , ΔY _Ei ) of the pattern to be formed on the substrate. Determine whether or not
A method for judging misalignment of a resist pattern. Wherein in the step of misalignment determination method of a resist pattern according to claim 1 (d), instead of determination based on the average value and standard deviation, the pattern will be formed on the base material X direction and Y misalignment amount in the direction (ΔX _Ei, ΔY _Ei) compares et al and the misalignment amount of standard that determines whether it will be formed on the substrate pattern is formed in a predetermined position A method of determining misalignment of a resist pattern as a feature. (A) forming a plurality of first misalignment measurement patterns on a base;
(B) forming a resist on a substrate, exposing and developing the resist to form a second misalignment measurement pattern, and then using the first misalignment measurement pattern as a reference, Based on the measurement of the distance in the X and Y directions to the second misalignment measurement pattern corresponding to the first misalignment measurement pattern, the misalignment of the second misalignment measurement pattern in the X and Y directions is measured. the amount (Δx _Rj, Δy _Rj) (where, j = 0,1,2, ···, M -1. In addition, similarly hereinafter) sought,
(C) After forming a third misalignment measurement pattern on the base based on the second misalignment measurement pattern, the first misalignment measurement is performed based on each of the first misalignment measurement patterns. Based on the measurement of the distance in the X and Y directions to the third misalignment measurement pattern corresponding to the third misalignment measurement pattern, the misalignment amounts (Δx _Pj , Δy) in the X and Y directions of the third misalignment measurement pattern _Pj) the request,
(D) Based on the measured misalignment amounts (Δx _Rj , Δy _Rj ) and (Δx _Pj , Δy _Pj ), the following formulas (2) and (3) are used to determine the offsets dx and dy, the rotation θ, and the array orthogonality. 3. The method according to claim 1, wherein the degree α and the scalings S _X and S _Y are obtained. 4.

Images