パターン形成方法およびパターン設計方法
【課題】下層に形成された凹部のパターンの上に、フォトレジストを形成して上層のパターンを重ねて露光する際に、下層のパターンの影響を受けずに上層のパターンを形成することができるパターン形成方法を提供する。
【解決手段】第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を第２の方向に複数配列した第１の検査用パターンと、が形成された加工処理対象上にレジストを塗布し、第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１のマーク列のマーク間に配置されるとともに、第２の方向の形成位置が第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を第２の方向に複数配列した第２の検査用パターンと、をレジストに形成し、第１と第２の検査用パターンを用いて算出した合わせずれ量から後の工程に進むか否かを判定する。
【解決手段】第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を第２の方向に複数配列した第１の検査用パターンと、が形成された加工処理対象上にレジストを塗布し、第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１のマーク列のマーク間に配置されるとともに、第２の方向の形成位置が第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を第２の方向に複数配列した第２の検査用パターンと、をレジストに形成し、第１と第２の検査用パターンを用いて算出した合わせずれ量から後の工程に進むか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法およびパターン設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造方法では、シリコンなどの半導体ウエハ上に複数のデバイスパターンを形成するために、多数の異なったマスクパターンを半導体ウエハ上に順次重ねて露光する。この露光のとき、露光装置はアライメントマークを用いて個々のマスクの位置決めを行い、この状態で、すでに半導体ウエハ上に設けられている各チップ上のデバイスパターンに、つぎに形成すべきデバイスパターンが正しく重ね合わされた状態で形成されるか否かの重ね合わせずれ検査を行う。
【０００３】
この重ね合わせずれの検査に、スキャッタロメトリ方式がある。このスキャッタロメトリ方式は、第１のデバイスパターンが形成された第１層と、第１層上に形成され、第２のデバイスパターンとなるように露光、現像されたフォトレジストからなる第２層と、にそれぞれ配置形成された回折格子からなるマークに光を照射し、その繰返しパターンのマークにおける回折光を検出することによって、その繰返しパターンのマークに対応する断面プロファイルを求め、重ね合わせずれ量を決定する技術である。ここで、第１層に形成される第１のマークと第２層に形成される第２のマークとは、一部が重なるように形成される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
この重ね合わせずれ検査用のマークは、まず第１層目にフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第１のデバイスパターンとともに、所定の周期の凹部からなる第１のマークをたとえばチップ間のダイシングライン上に形成する。その後、第１層上にフォトレジストを塗布して第２層を形成し、第２のデバイスパターンとともに、所定の周期の凹部からなる第２のマークを第１のマークと一部重なるようにダイシングライン上に形成する。このとき、フォトレジストは、第１のマークに合わせて上面に段差が生じるので、リソグラフィ工程での露光時に第２のマークがデフォーカスの影響を受け、マークの出来映えに支障をきたし、計測精度の悪化を引き起こしてしまう虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、下層に形成された凹部のパターンの上に、フォトレジストを形成して上層のパターンを重ねて露光する際に、下層のパターンの影響を受けずに上層のパターンを形成することができるパターン形成方法およびパターン設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、加工処理対象上に塗布されたレジストに形成されたマスクパターンを用いて、前記加工処理対象にパターンを形成するパターン形成方法において、所定の形状に掘り込まれた第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、が形成された前記加工処理対象上にレジストを塗布する第１の工程と、第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を前記レジストに形成する第２の工程と、前記第１および第２の合わせずれ検査用パターンに光を照射して得られる回折光を検出し、前記第２の合わせずれ検査用パターンの前記第１の合わせずれ検査用パターンに対する合わせずれ量を算出する第３の工程と、算出された前記合わせずれ量が、所定の範囲内に収まっているかを判定する第４の工程と、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっていない場合には、前記レジストを剥離して前記第１の工程に戻り、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっている場合には、前記レジストに形成されたマスクパターンを用いて前記加工処理対象を処理する第５の工程と、を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００８】
また、本願発明の一態様によれば、加工処理対象上に形成するデバイスパターンと、前記加工処理対象上に既に形成されたパターンに対する合わせずれを検出する回折格子状の合わせずれ検出用パターンと、を備えるパターンを設計するパターン設計方法において、前記加工処理対象上に形成する第１のデバイスパターンと、矩形状のマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、を含む第１のパターンを設計する第１の工程と、前記加工処理対象上に形成する第２のデバイスパターンと、矩形状のマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を含む第２のパターンを設計する第２の工程と、を含むことを特徴とするパターン設計方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、下層に形成された凹部のパターンの上に、フォトレジストを形成して上層のパターンを重ねて露光する際に、下層のパターンの影響を受けずに上層のパターンを形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ウエハ上に形成されたパターンの一例を示す上面図である。
【図２】図２は、実施の形態による合わせずれ検査用パターンの一例を示す図である。
【図３】図３は、合わせずれ検査用パターンの断面の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。
【図５】図５は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態によるパターン形成方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その１）。
【図８】図８は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その２）。
【図９】図９は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その３）。
【図１０】図１０は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その４）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるパターン形成方法およびパターン設計方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる半導体装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１２】
図１は、ウエハ上に形成されたパターンの一例を示す上面図である。ここでは、ウエハやウエハ上に形成される被加工膜などの所定のパターンに加工された加工処理対象１０上にレジストを塗布し、パターンを形成した状態を模式的に示している。
【００１３】
加工処理対象１０上には、チップごとにデバイスパターンが形成されるチップ形成領域１１と、作製されたチップを切断するためのダイシングライン１２と、が形成されている。チップ形成領域１１に形成されるデバイスパターン（図示せず）は、工程ごとに異なるパターンが形成される。また、各層のダイシングライン１２上には、露光時にレチクルとウエハとの間の位置合わせを行うためのアライメントマーク２１や、露光後の上層のレジストパターンの形成位置と下層のデバイスパターンの形成位置との合わせずれを検査するための合わせずれ検査用パターン（以下、単に検査用パターンともいう）２２が形成される。この例で使用される検査用パターン２２は、回折光を用いて合わせずれを検出するためのマークであり、基本的には、所定の周期を有する回折格子によって構成される。また、ここでの検査用パターン２２は、加工処理対象１０などに掘られた凹部で構成される。なお、この図１のダイシングライン１２上に形成された検査用パターン２２では、下層の検査用パターンは点線で示され、上層のレジストに形成された検査用パターンは実線で示されている。
【００１４】
図２は、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンの一例を示す図であり、（ａ）は、検査用パターンの一例を示す一部平面図であり、（ｂ）は、検査用パターンの配置の一例を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）に示されるように、下層の検査用パターン２２Ａは、第１の方向に長さＤ１を有し、第１の方向に垂直な第２の方向に幅Ｗ１を有する矩形状のマーク２２１が、第１の方向にピッチｐ１で複数配列されたマーク列２２２からなり、このマーク列２２２が、図示しないが第２の方向に複数配列されている。また、上層の検査用パターン２２Ｂは、第１の方向に長さＤ２を有し、第２の方向に幅Ｗ２を有する矩形状のマーク２２３が、第１の方向にピッチｐ２で複数配列されたマーク列２２４からなり、このマーク列２２４が、図示しないが第２の方向に複数配列されている。
【００１６】
そして、上層の検査用パターン２２Ｂを構成するマーク２２３は、下層の検査用パターン２２Ａを構成するマーク２２１に対して平面視上重ならないように、すなわち千鳥状に配置されるように、設計される。また、マークの幅方向（第２の方向）における下層のマーク２２１と上層のマーク２２３の形成位置は、長さＬだけ重なるように配置される。
【００１７】
ここで、この検査用パターン２２の長さＤ１，Ｄ２は、回折光原理による計測でのマーク２２１，２２３の情報量を密にするために、細くされることが望ましい。具体的には、マーク寸法Ｗ１，Ｗ２と同等かまたはそれより小さいことが望ましい。ただし、マーク２２１，２２３はリソグラフィによって形成されるので、長さＤ１，Ｄ２はリソグラフィで解像可能な寸法以上となるように設計される。
【００１８】
また、マーク２２１，２２３のピッチｐ１，ｐ２も同様に、回折光原理による計測でのマーク２２１，２２３の情報量を密にするために、小さくされることが望ましく、具体的には、長さＤ１，Ｄ２の２〜３倍（マーク幅：スペース幅＝１：１〜１：２）であることが望ましい。ただし、このマーク２２１，２２３のピッチｐ１，ｐ２も、リソグラフィで解像可能な寸法となるように設計される。
【００１９】
このようなマーク２２１，２２３からなる合わせずれ検査用パターン２２Ａ，２２Ｂがダイシングライン上に配置される場合には、たとえば図２（ｂ）に示されるように、重なり量Ｌやマークの配置方向（マーク列２２２，２２４の方向）などを変えたものが複数まとめて配置される。この図２（ｂ）では、紙面の左右方向をＸ方向とし、紙面内のＸ方向に垂直な方向をＹ方向としている。
【００２０】
この例では、検査用パターンは、８個の領域Ａ１〜Ａ８にそれぞれ配置されている。領域Ａ１〜Ａ４は、図２（ａ）の第１の方向（マークの長さＤ１，Ｄ２方向）がＹ方向となるようにマーク２２１，２２３が配置され、領域Ａ５〜Ａ８は、図２（ａ）の第１の方向がＸ方向となるように、マーク２２１，２２３が配置されている。
【００２１】
領域Ａ１では、下層の検査用パターンのマーク２２１と上層の検査用パターンのマーク２２３とのＸ方向（幅方向）の重なり量Ｌがｓ（ただし、ｓ＞０）となるように配置し、領域Ａ２では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３とのＸ方向の重なり量Ｌがｔ（ただし、ｓ＞ｔ＞０）となるように配置している。また、領域Ａ３，Ａ４では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３とのＸ方向の重なり量Ｌがそれぞれ−ｔ，−ｓとなるように配置している。同様に、領域Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３のＹ方向の重なり量Ｌが、それぞれｓ，ｔ，−ｔ，−ｓとなるように配置している。
【００２２】
以上のように加工処理対象１０に形成されるパターンは、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）などによって設計される。
【００２３】
ウエハや被加工膜などの加工処理対象１０に形成された合わせずれ検査用パターン２２に、光を照射し、その回折光を測定することで、下層に対する上層（レジスト）に形成されたパターンの合わせずれを検出することができる。図３は、合わせずれ検査用パターンの断面の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は合わせずれが発生していない状態を示す断面図であり、（ｂ）は合わせずれが発生している状態を示す断面図である。なお、この図３は、合わせずれを模式的に示すための図であり、下層のパターンと上層のパターンの重なり度合いについては、正確に表現されていない。また、これらの図は、右側から順に、領域Ａ１，Ａ５、領域Ａ２，Ａ６、領域Ａ３，Ａ７、領域Ａ４，Ａ８にそれぞれ対応している。
【００２４】
図３（ａ）には、上層のレジストに形成された検査用パターン２２Ｂの位置が、下層の検査用パターン２２Ａに対して合わせずれが発生していない状態が示されている。このように、上層の検査用パターン２２Ｂは、下層の検査用パターン２２Ａに対して予め定められた位置に形成されることが望ましい。しかし、実際には、図３（ｂ）に示されるように、合わせずれが発生してしまう場合が多い。合わせずれが発生すると、各領域の上層の検査用パターン２２Ｂは、下層の検査用パターン２２Ａに対して、すべて同方向に合わせずれ量Ｅだけ移動することになる。
【００２５】
ここで、下層の検査用パターン２２Ａに対する上層の検査用パターン２２Ｂの予め設定された重なり量（オフセット量）をＬとすると、合わせずれ量Ｅは、次式（１）で求められる。ここで、領域Ａ１（Ａ５），Ａ２（Ａ６），Ａ３（Ａ７），Ａ４（Ａ８）における下層の検査用パターン２２Ａと上層の検査用パターン２２Ｂの合わせずれ量Ｅを含む重なり量をそれぞれ、ａ（＝ｓ＋Ｅ），ｂ（＝ｔ＋Ｅ），ｃ（＝−ｔ＋Ｅ），ｄ（＝−ｓ＋Ｅ）としている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
この式（１）に示されるように、Ｘ方向またはＹ方向の重なり量の絶対値が同じ２つの検査用パターン、たとえば領域Ａ１（Ａ５）とＡ４（Ａ８）の検査用パターン、または領域Ａ２（Ａ６）とＡ３（Ａ７）の検査用パターンを用いて、合わせずれ量Ｅが求められる。また、図２（ｂ）のような配置のパターンでは、１つの方向についての合わせずれ量Ｅを２点算出することになり、合わせずれ量Ｅの算出の精度を高めるとともに、互いに直交するＸ方向とＹ方向のそれぞれの方向についての合わせずれ量Ｅを算出することができる。
【００２８】
なお、上述した説明では、検査用パターンを構成するマークとして、第２の方向に延在した矩形状のものを例に挙げたが、上記の条件を満たすものであれば、他のものであってもよい。図４と図５は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。図４（ａ）では、上層の検査用パターンが第２の方向に延在した矩形状のマーク２２３からなり、下層の検査用パターンが矩形状のマーク２２３を第２の方向に複数に分割した形状のマーク２２１（略正方形状の３つのマークが第２の方向に配列したマーク２２１）からなる場合を示している。また、図４（ｂ）では、第２の方向に配列した略正方形状の３つのマークによって、下層と上層の検査用パターンの１つのマーク２２１，２２３が形成される場合を示している。なお、このようなマーク２２１，２２３もリソグラフィで解像可能な範囲となるように設計される。
【００２９】
また、図５（ａ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、略正方形状を有するコンタクトホール状のマークを第１と第２の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されている。図５（ｂ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、第２の方向（マークの幅方向）に延在する矩形状のマークを第１の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されており、図５（ｃ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、第１の方向（マークの長さ方向）に延在する矩形状のマークを第２の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されている。これらのマーク２２１，２２３もリソグラフィで解像可能な範囲となるように設計される。なお、以上は例示であって、これに限定されるものではない。
【００３０】
つぎに、このような合わせずれ検査用パターンを有するパターンのパターン形成方法について説明する。図６は、この実施の形態によるパターン形成方法の一例を示すフローチャートであり、図７〜図１０は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である。なお、図７〜図１０の（ａ）は、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンにおける平面図を示しており、（ｂ）は、（ａ）の平面図におけるＡ−Ａ断面図を示している。また、比較のために、図７〜図１０の（ｃ）には、従来の合わせずれ検査用パターンの平面図を示し、（ｄ）には、（ｃ）の平面図におけるＢ−Ｂ断面図を示している。
【００３１】
まず、ウエハまたはウエハ上に形成された膜などの加工処理対象１０上にレジストを塗布し、リソグラフィによって第１のマスクパターン３１を形成する（ステップＳ１１、図７）。たとえば、加工処理対象１０上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによって、所定の形状のパターンとなるように露光、現像を行う。これによって、加工処理対象１０の図示しないチップ形成領域上にはデバイス形成用のマスクパターン（たとえば、デュアルダマシン法で下層配線と接続するためのコンタクトホールを形成するためのマスクパターン）が形成され、チップ形成領域の周囲のダイシングライン上には第１の検査用パターンを含む検査用パターン形成用のマスクパターンが形成される。この第１のマスクパターン３１の第１の検査用パターンが形成される部分に開口３２が設けられている。
【００３２】
ついで、形成された第１のマスクパターン３１を用いて加工処理対象１０をエッチングし、第１のマスクパターン３１の開口３２に対応して加工処理対象１０に凹部を形成する。エッチング後、第１のマスクパターン３１をアッシングなどの方法によって除去する。これによって、チップ形成領域上にはデバイスパターンを有し、ダイシングライン上には第１の検査用パターン２２Ａを有する第１層（下層）のパターンが形成される（ステップＳ１２、図８）。ここで、第１の検査用パターン２２Ａは、長さがＤ１で、幅がＷ１である凹部からなるマーク２２１が、長さ方向にピッチｐ１で形成されたものとなっている。
【００３３】
その後、第１層（下層）のパターン上にレジスト３３を塗布する（ステップＳ１３、図９）。このレジスト３３の上面は、加工処理対象１０に形成された凹部のパターン（第１の検査用パターン２２Ａ）に合わせて凹凸を有する。具体的には、第１の検査用パターン２２Ａの形成位置に対応する位置は、他の部分よりも低い凹部３４となっている。
【００３４】
その後、リソグラフィによってレジスト３３を露光、現像し、第２のマスクパターン３５を形成する（ステップＳ１４、図１０）。これによって、加工処理対象１０の図示しないチップ形成領域上にはデバイス形成用のマスクパターン（たとえば、デュアルダマシン法でコンタクトホールに接続する上層配線を形成するためのマスクパターン）が形成され、ダイシングライン上には第２の検査用パターン２２Ｂが形成される。この第２の検査用パターン２２Ｂは、長さがＤ２で、幅がＷ２である凹部からなるマーク２２３が、長さ方向にピッチｐ２で、幅方向に第１の合わせずれ検査用パターン２２Ａと長さＬだけ重なるように形成されたものとなっている。
【００３５】
ついで、ダイシングライン上に形成された第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂを用いた合わせずれ測定が行われる（ステップＳ１５）。この合わせずれ測定は、まず、第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂに光を照射し、回折格子となる第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂで回折される光を検出する。そして、検出した結果から、その繰返しパターンのマークに対応する断面プロファイルを求め、第２の検査用パターン２２Ｂの第１の検査用パターン２２Ａに対するずれを求める。このずれは、マーク２２１，２２３の幅方向の重なり量Ｌと、レジスト３３への露光、現像によって生じた合わせずれ量Ｅとを含むものである。そして、異なる重なり量Ｌで形成された第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂから求めたずれを、上記（１）式に代入することによって合わせずれ量Ｅが求められる。
【００３６】
その後、合わせずれ量Ｅは、その後の加工を行う上で許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１６）。合わせずれ量が許容範囲内にある場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）には、後の工程に進む。つまり、ステップＳ１４で形成した第２のマスクパターン３５を用いて加工処理対象１０のエッチング処理を行う（ステップＳ１７）。そして、この実施の形態によるパターン形成方法が終了する。
【００３７】
一方、合わせずれ量Ｅが許容範囲内にない場合（ステップＳ１６でＮｏの場合）には、第２のマスクパターン３５をアッシングなどの方法で除去し（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に戻って、合わせずれ量Ｅが許容範囲内となるまで上述した処理が繰り返し行われる。
【００３８】
以上のステップＳ１５とＳ１６での合わせずれ量Ｅの算出と、その値が許容範囲であるか否かの判定処理は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって実現することができる。
【００３９】
なお、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンは、上記したようにデュアルダマシン法を用いて、層間絶縁膜にコンタクトホールと上層配線を形成する工程での合わせずれ検査に用いることができるが、加工処理対象を深く掘り込んでデバイスパターンを形成するような工程全般に、この実施の形態による検査用パターンを用いたパターン形成方法を適用することができる。
【００４０】
ところで、上記した図７〜図１０の（ｃ）、（ｄ）は、従来の合わせずれ検査用パターンを用いたパターン形成方法を示している。従来のパターン形成方法においては、第１の方向に延在した矩形状の開口１３２が第２の方向に配列するように形成されたマスクパターン１３１を用いて（図７（ｃ）、（ｄ））、加工処理対象１０をエッチングして、第１の検査用パターン１２２Ａを形成する（図８（ｃ）、（ｄ））。ついで、第１の検査用パターン１２２Ａを形成した加工処理対象１０上にレジスト１３３を塗布し（図９（ｃ）、（ｄ））、リソグラフィによって、第１の方向に延在した矩形状の開口が第２の方向に配列した第２の検査用パターン１２２Ｂを有するマスクパターン１３５が形成される（図１０（ｃ）、（ｄ））。この第２の検査用パターン１２２Ｂは、第１の合わせずれ検査用パターン１２２Ａの形成位置と一部が重なるように第２の方向にずらして形成される。そして、この第１と第２の検査用パターン１２２Ａ，１２２Ｂに光を照射して、上記したように合わせずれ量Ｅを求めて、つぎの工程に進むか否かを判定する。
【００４１】
ここで、従来の方法では、図１０（ｃ）に示されるように第２の検査用パターン１２２Ｂは、第１の検査用パターン１２２Ａの形成位置に対して一部が重なって形成されている。また、図９（ｄ）に示されるように、レジスト１３３の上面は、第１の検査用パターン１２２Ａのほぼ直上で凹部１３４となっている。そのため、第２の検査用パターン１２２Ｂを形成する際に、このような凹凸（段差）を有する領域にリソグラフィを行わなければならない。しかし、このような凹凸を有する領域にリソグラフィを行うと、デフォーカスや第２の検査用パターン１２２Ｂの寸法のばらつきが生じてしまう可能性があり、第２の検査用パターンの形成（精度）に影響が出てしまう。その結果、合わせずれ量Ｅの算出も精度の悪いものとなってしまう。このように、従来の検査用パターン１２２Ａ，１２２Ｂでは、上層のマークは、下層のマークの形成位置に重ねて形成されるので、下層のマークの段差などのプロセス条件に依存してしまうという問題点があった。
【００４２】
これに対して、この実施の形態では、下層のマークの形成位置と重なるように上層のマークを形成せず、マークの長さ方向においては、下層のマークの間の領域に上層のマークを配置し、マークの幅方向においては、下層のマークの形成位置と長さＬだけ重なるように上層のマークを配置した。これによって、レジスト３５塗布後の上層のマーク形成位置には、段差がないので、レジスト３５を露光する際に、デフォーカスや第２の検査用パターン２２Ｂの寸法のばらつきなどが生じる虞を従来例に比して低減することができる。つまり、上層の第２の検査用パターン２２Ｂの形成は、下層のマークによって形成される段差などのプロセス条件に影響されない。その結果、上層のパターンの本来の形成位置からのずれを精度よく測定することができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００４３】
１０…加工処理対象、１１…チップ形成領域、１２…ダイシングライン、２１…アライメントマーク、２２，２２Ａ，２２Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂ…検査用パターン、３１，１３１…第１のマスクパターン、３２，１３２…開口、３３，１３３…レジスト、３４，１３４…凹部、３５，１３５…第２のマスクパターン、２２１，２２３…マーク、２２２，２２４…マーク列。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法およびパターン設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造方法では、シリコンなどの半導体ウエハ上に複数のデバイスパターンを形成するために、多数の異なったマスクパターンを半導体ウエハ上に順次重ねて露光する。この露光のとき、露光装置はアライメントマークを用いて個々のマスクの位置決めを行い、この状態で、すでに半導体ウエハ上に設けられている各チップ上のデバイスパターンに、つぎに形成すべきデバイスパターンが正しく重ね合わされた状態で形成されるか否かの重ね合わせずれ検査を行う。
【０００３】
この重ね合わせずれの検査に、スキャッタロメトリ方式がある。このスキャッタロメトリ方式は、第１のデバイスパターンが形成された第１層と、第１層上に形成され、第２のデバイスパターンとなるように露光、現像されたフォトレジストからなる第２層と、にそれぞれ配置形成された回折格子からなるマークに光を照射し、その繰返しパターンのマークにおける回折光を検出することによって、その繰返しパターンのマークに対応する断面プロファイルを求め、重ね合わせずれ量を決定する技術である。ここで、第１層に形成される第１のマークと第２層に形成される第２のマークとは、一部が重なるように形成される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
この重ね合わせずれ検査用のマークは、まず第１層目にフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第１のデバイスパターンとともに、所定の周期の凹部からなる第１のマークをたとえばチップ間のダイシングライン上に形成する。その後、第１層上にフォトレジストを塗布して第２層を形成し、第２のデバイスパターンとともに、所定の周期の凹部からなる第２のマークを第１のマークと一部重なるようにダイシングライン上に形成する。このとき、フォトレジストは、第１のマークに合わせて上面に段差が生じるので、リソグラフィ工程での露光時に第２のマークがデフォーカスの影響を受け、マークの出来映えに支障をきたし、計測精度の悪化を引き起こしてしまう虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、下層に形成された凹部のパターンの上に、フォトレジストを形成して上層のパターンを重ねて露光する際に、下層のパターンの影響を受けずに上層のパターンを形成することができるパターン形成方法およびパターン設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、加工処理対象上に塗布されたレジストに形成されたマスクパターンを用いて、前記加工処理対象にパターンを形成するパターン形成方法において、所定の形状に掘り込まれた第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、が形成された前記加工処理対象上にレジストを塗布する第１の工程と、第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を前記レジストに形成する第２の工程と、前記第１および第２の合わせずれ検査用パターンに光を照射して得られる回折光を検出し、前記第２の合わせずれ検査用パターンの前記第１の合わせずれ検査用パターンに対する合わせずれ量を算出する第３の工程と、算出された前記合わせずれ量が、所定の範囲内に収まっているかを判定する第４の工程と、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっていない場合には、前記レジストを剥離して前記第１の工程に戻り、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっている場合には、前記レジストに形成されたマスクパターンを用いて前記加工処理対象を処理する第５の工程と、を含むことを特徴とするパターン形成方法が提供される。
【０００８】
また、本願発明の一態様によれば、加工処理対象上に形成するデバイスパターンと、前記加工処理対象上に既に形成されたパターンに対する合わせずれを検出する回折格子状の合わせずれ検出用パターンと、を備えるパターンを設計するパターン設計方法において、前記加工処理対象上に形成する第１のデバイスパターンと、矩形状のマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、を含む第１のパターンを設計する第１の工程と、前記加工処理対象上に形成する第２のデバイスパターンと、矩形状のマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を含む第２のパターンを設計する第２の工程と、を含むことを特徴とするパターン設計方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、下層に形成された凹部のパターンの上に、フォトレジストを形成して上層のパターンを重ねて露光する際に、下層のパターンの影響を受けずに上層のパターンを形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ウエハ上に形成されたパターンの一例を示す上面図である。
【図２】図２は、実施の形態による合わせずれ検査用パターンの一例を示す図である。
【図３】図３は、合わせずれ検査用パターンの断面の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。
【図５】図５は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態によるパターン形成方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その１）。
【図８】図８は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その２）。
【図９】図９は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その３）。
【図１０】図１０は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である（その４）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるパターン形成方法およびパターン設計方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる半導体装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１２】
図１は、ウエハ上に形成されたパターンの一例を示す上面図である。ここでは、ウエハやウエハ上に形成される被加工膜などの所定のパターンに加工された加工処理対象１０上にレジストを塗布し、パターンを形成した状態を模式的に示している。
【００１３】
加工処理対象１０上には、チップごとにデバイスパターンが形成されるチップ形成領域１１と、作製されたチップを切断するためのダイシングライン１２と、が形成されている。チップ形成領域１１に形成されるデバイスパターン（図示せず）は、工程ごとに異なるパターンが形成される。また、各層のダイシングライン１２上には、露光時にレチクルとウエハとの間の位置合わせを行うためのアライメントマーク２１や、露光後の上層のレジストパターンの形成位置と下層のデバイスパターンの形成位置との合わせずれを検査するための合わせずれ検査用パターン（以下、単に検査用パターンともいう）２２が形成される。この例で使用される検査用パターン２２は、回折光を用いて合わせずれを検出するためのマークであり、基本的には、所定の周期を有する回折格子によって構成される。また、ここでの検査用パターン２２は、加工処理対象１０などに掘られた凹部で構成される。なお、この図１のダイシングライン１２上に形成された検査用パターン２２では、下層の検査用パターンは点線で示され、上層のレジストに形成された検査用パターンは実線で示されている。
【００１４】
図２は、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンの一例を示す図であり、（ａ）は、検査用パターンの一例を示す一部平面図であり、（ｂ）は、検査用パターンの配置の一例を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）に示されるように、下層の検査用パターン２２Ａは、第１の方向に長さＤ１を有し、第１の方向に垂直な第２の方向に幅Ｗ１を有する矩形状のマーク２２１が、第１の方向にピッチｐ１で複数配列されたマーク列２２２からなり、このマーク列２２２が、図示しないが第２の方向に複数配列されている。また、上層の検査用パターン２２Ｂは、第１の方向に長さＤ２を有し、第２の方向に幅Ｗ２を有する矩形状のマーク２２３が、第１の方向にピッチｐ２で複数配列されたマーク列２２４からなり、このマーク列２２４が、図示しないが第２の方向に複数配列されている。
【００１６】
そして、上層の検査用パターン２２Ｂを構成するマーク２２３は、下層の検査用パターン２２Ａを構成するマーク２２１に対して平面視上重ならないように、すなわち千鳥状に配置されるように、設計される。また、マークの幅方向（第２の方向）における下層のマーク２２１と上層のマーク２２３の形成位置は、長さＬだけ重なるように配置される。
【００１７】
ここで、この検査用パターン２２の長さＤ１，Ｄ２は、回折光原理による計測でのマーク２２１，２２３の情報量を密にするために、細くされることが望ましい。具体的には、マーク寸法Ｗ１，Ｗ２と同等かまたはそれより小さいことが望ましい。ただし、マーク２２１，２２３はリソグラフィによって形成されるので、長さＤ１，Ｄ２はリソグラフィで解像可能な寸法以上となるように設計される。
【００１８】
また、マーク２２１，２２３のピッチｐ１，ｐ２も同様に、回折光原理による計測でのマーク２２１，２２３の情報量を密にするために、小さくされることが望ましく、具体的には、長さＤ１，Ｄ２の２〜３倍（マーク幅：スペース幅＝１：１〜１：２）であることが望ましい。ただし、このマーク２２１，２２３のピッチｐ１，ｐ２も、リソグラフィで解像可能な寸法となるように設計される。
【００１９】
このようなマーク２２１，２２３からなる合わせずれ検査用パターン２２Ａ，２２Ｂがダイシングライン上に配置される場合には、たとえば図２（ｂ）に示されるように、重なり量Ｌやマークの配置方向（マーク列２２２，２２４の方向）などを変えたものが複数まとめて配置される。この図２（ｂ）では、紙面の左右方向をＸ方向とし、紙面内のＸ方向に垂直な方向をＹ方向としている。
【００２０】
この例では、検査用パターンは、８個の領域Ａ１〜Ａ８にそれぞれ配置されている。領域Ａ１〜Ａ４は、図２（ａ）の第１の方向（マークの長さＤ１，Ｄ２方向）がＹ方向となるようにマーク２２１，２２３が配置され、領域Ａ５〜Ａ８は、図２（ａ）の第１の方向がＸ方向となるように、マーク２２１，２２３が配置されている。
【００２１】
領域Ａ１では、下層の検査用パターンのマーク２２１と上層の検査用パターンのマーク２２３とのＸ方向（幅方向）の重なり量Ｌがｓ（ただし、ｓ＞０）となるように配置し、領域Ａ２では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３とのＸ方向の重なり量Ｌがｔ（ただし、ｓ＞ｔ＞０）となるように配置している。また、領域Ａ３，Ａ４では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３とのＸ方向の重なり量Ｌがそれぞれ−ｔ，−ｓとなるように配置している。同様に、領域Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８では、下層のマーク２２１と上層のマーク２２３のＹ方向の重なり量Ｌが、それぞれｓ，ｔ，−ｔ，−ｓとなるように配置している。
【００２２】
以上のように加工処理対象１０に形成されるパターンは、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）などによって設計される。
【００２３】
ウエハや被加工膜などの加工処理対象１０に形成された合わせずれ検査用パターン２２に、光を照射し、その回折光を測定することで、下層に対する上層（レジスト）に形成されたパターンの合わせずれを検出することができる。図３は、合わせずれ検査用パターンの断面の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は合わせずれが発生していない状態を示す断面図であり、（ｂ）は合わせずれが発生している状態を示す断面図である。なお、この図３は、合わせずれを模式的に示すための図であり、下層のパターンと上層のパターンの重なり度合いについては、正確に表現されていない。また、これらの図は、右側から順に、領域Ａ１，Ａ５、領域Ａ２，Ａ６、領域Ａ３，Ａ７、領域Ａ４，Ａ８にそれぞれ対応している。
【００２４】
図３（ａ）には、上層のレジストに形成された検査用パターン２２Ｂの位置が、下層の検査用パターン２２Ａに対して合わせずれが発生していない状態が示されている。このように、上層の検査用パターン２２Ｂは、下層の検査用パターン２２Ａに対して予め定められた位置に形成されることが望ましい。しかし、実際には、図３（ｂ）に示されるように、合わせずれが発生してしまう場合が多い。合わせずれが発生すると、各領域の上層の検査用パターン２２Ｂは、下層の検査用パターン２２Ａに対して、すべて同方向に合わせずれ量Ｅだけ移動することになる。
【００２５】
ここで、下層の検査用パターン２２Ａに対する上層の検査用パターン２２Ｂの予め設定された重なり量（オフセット量）をＬとすると、合わせずれ量Ｅは、次式（１）で求められる。ここで、領域Ａ１（Ａ５），Ａ２（Ａ６），Ａ３（Ａ７），Ａ４（Ａ８）における下層の検査用パターン２２Ａと上層の検査用パターン２２Ｂの合わせずれ量Ｅを含む重なり量をそれぞれ、ａ（＝ｓ＋Ｅ），ｂ（＝ｔ＋Ｅ），ｃ（＝−ｔ＋Ｅ），ｄ（＝−ｓ＋Ｅ）としている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
この式（１）に示されるように、Ｘ方向またはＹ方向の重なり量の絶対値が同じ２つの検査用パターン、たとえば領域Ａ１（Ａ５）とＡ４（Ａ８）の検査用パターン、または領域Ａ２（Ａ６）とＡ３（Ａ７）の検査用パターンを用いて、合わせずれ量Ｅが求められる。また、図２（ｂ）のような配置のパターンでは、１つの方向についての合わせずれ量Ｅを２点算出することになり、合わせずれ量Ｅの算出の精度を高めるとともに、互いに直交するＸ方向とＹ方向のそれぞれの方向についての合わせずれ量Ｅを算出することができる。
【００２８】
なお、上述した説明では、検査用パターンを構成するマークとして、第２の方向に延在した矩形状のものを例に挙げたが、上記の条件を満たすものであれば、他のものであってもよい。図４と図５は、合わせずれ検査用パターンの他の例を示す図である。図４（ａ）では、上層の検査用パターンが第２の方向に延在した矩形状のマーク２２３からなり、下層の検査用パターンが矩形状のマーク２２３を第２の方向に複数に分割した形状のマーク２２１（略正方形状の３つのマークが第２の方向に配列したマーク２２１）からなる場合を示している。また、図４（ｂ）では、第２の方向に配列した略正方形状の３つのマークによって、下層と上層の検査用パターンの１つのマーク２２１，２２３が形成される場合を示している。なお、このようなマーク２２１，２２３もリソグラフィで解像可能な範囲となるように設計される。
【００２９】
また、図５（ａ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、略正方形状を有するコンタクトホール状のマークを第１と第２の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されている。図５（ｂ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、第２の方向（マークの幅方向）に延在する矩形状のマークを第１の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されており、図５（ｃ）では、検査用パターンを構成する１つのマーク２２１，２２３が、第１の方向（マークの長さ方向）に延在する矩形状のマークを第２の方向に所定の間隔で複数配置して構成される場合が示されている。これらのマーク２２１，２２３もリソグラフィで解像可能な範囲となるように設計される。なお、以上は例示であって、これに限定されるものではない。
【００３０】
つぎに、このような合わせずれ検査用パターンを有するパターンのパターン形成方法について説明する。図６は、この実施の形態によるパターン形成方法の一例を示すフローチャートであり、図７〜図１０は、パターン形成方法の一例を示す平面図と断面図である。なお、図７〜図１０の（ａ）は、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンにおける平面図を示しており、（ｂ）は、（ａ）の平面図におけるＡ−Ａ断面図を示している。また、比較のために、図７〜図１０の（ｃ）には、従来の合わせずれ検査用パターンの平面図を示し、（ｄ）には、（ｃ）の平面図におけるＢ−Ｂ断面図を示している。
【００３１】
まず、ウエハまたはウエハ上に形成された膜などの加工処理対象１０上にレジストを塗布し、リソグラフィによって第１のマスクパターン３１を形成する（ステップＳ１１、図７）。たとえば、加工処理対象１０上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによって、所定の形状のパターンとなるように露光、現像を行う。これによって、加工処理対象１０の図示しないチップ形成領域上にはデバイス形成用のマスクパターン（たとえば、デュアルダマシン法で下層配線と接続するためのコンタクトホールを形成するためのマスクパターン）が形成され、チップ形成領域の周囲のダイシングライン上には第１の検査用パターンを含む検査用パターン形成用のマスクパターンが形成される。この第１のマスクパターン３１の第１の検査用パターンが形成される部分に開口３２が設けられている。
【００３２】
ついで、形成された第１のマスクパターン３１を用いて加工処理対象１０をエッチングし、第１のマスクパターン３１の開口３２に対応して加工処理対象１０に凹部を形成する。エッチング後、第１のマスクパターン３１をアッシングなどの方法によって除去する。これによって、チップ形成領域上にはデバイスパターンを有し、ダイシングライン上には第１の検査用パターン２２Ａを有する第１層（下層）のパターンが形成される（ステップＳ１２、図８）。ここで、第１の検査用パターン２２Ａは、長さがＤ１で、幅がＷ１である凹部からなるマーク２２１が、長さ方向にピッチｐ１で形成されたものとなっている。
【００３３】
その後、第１層（下層）のパターン上にレジスト３３を塗布する（ステップＳ１３、図９）。このレジスト３３の上面は、加工処理対象１０に形成された凹部のパターン（第１の検査用パターン２２Ａ）に合わせて凹凸を有する。具体的には、第１の検査用パターン２２Ａの形成位置に対応する位置は、他の部分よりも低い凹部３４となっている。
【００３４】
その後、リソグラフィによってレジスト３３を露光、現像し、第２のマスクパターン３５を形成する（ステップＳ１４、図１０）。これによって、加工処理対象１０の図示しないチップ形成領域上にはデバイス形成用のマスクパターン（たとえば、デュアルダマシン法でコンタクトホールに接続する上層配線を形成するためのマスクパターン）が形成され、ダイシングライン上には第２の検査用パターン２２Ｂが形成される。この第２の検査用パターン２２Ｂは、長さがＤ２で、幅がＷ２である凹部からなるマーク２２３が、長さ方向にピッチｐ２で、幅方向に第１の合わせずれ検査用パターン２２Ａと長さＬだけ重なるように形成されたものとなっている。
【００３５】
ついで、ダイシングライン上に形成された第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂを用いた合わせずれ測定が行われる（ステップＳ１５）。この合わせずれ測定は、まず、第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂに光を照射し、回折格子となる第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂで回折される光を検出する。そして、検出した結果から、その繰返しパターンのマークに対応する断面プロファイルを求め、第２の検査用パターン２２Ｂの第１の検査用パターン２２Ａに対するずれを求める。このずれは、マーク２２１，２２３の幅方向の重なり量Ｌと、レジスト３３への露光、現像によって生じた合わせずれ量Ｅとを含むものである。そして、異なる重なり量Ｌで形成された第１と第２の検査用パターン２２Ａ，２２Ｂから求めたずれを、上記（１）式に代入することによって合わせずれ量Ｅが求められる。
【００３６】
その後、合わせずれ量Ｅは、その後の加工を行う上で許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１６）。合わせずれ量が許容範囲内にある場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）には、後の工程に進む。つまり、ステップＳ１４で形成した第２のマスクパターン３５を用いて加工処理対象１０のエッチング処理を行う（ステップＳ１７）。そして、この実施の形態によるパターン形成方法が終了する。
【００３７】
一方、合わせずれ量Ｅが許容範囲内にない場合（ステップＳ１６でＮｏの場合）には、第２のマスクパターン３５をアッシングなどの方法で除去し（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に戻って、合わせずれ量Ｅが許容範囲内となるまで上述した処理が繰り返し行われる。
【００３８】
以上のステップＳ１５とＳ１６での合わせずれ量Ｅの算出と、その値が許容範囲であるか否かの判定処理は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって実現することができる。
【００３９】
なお、この実施の形態による合わせずれ検査用パターンは、上記したようにデュアルダマシン法を用いて、層間絶縁膜にコンタクトホールと上層配線を形成する工程での合わせずれ検査に用いることができるが、加工処理対象を深く掘り込んでデバイスパターンを形成するような工程全般に、この実施の形態による検査用パターンを用いたパターン形成方法を適用することができる。
【００４０】
ところで、上記した図７〜図１０の（ｃ）、（ｄ）は、従来の合わせずれ検査用パターンを用いたパターン形成方法を示している。従来のパターン形成方法においては、第１の方向に延在した矩形状の開口１３２が第２の方向に配列するように形成されたマスクパターン１３１を用いて（図７（ｃ）、（ｄ））、加工処理対象１０をエッチングして、第１の検査用パターン１２２Ａを形成する（図８（ｃ）、（ｄ））。ついで、第１の検査用パターン１２２Ａを形成した加工処理対象１０上にレジスト１３３を塗布し（図９（ｃ）、（ｄ））、リソグラフィによって、第１の方向に延在した矩形状の開口が第２の方向に配列した第２の検査用パターン１２２Ｂを有するマスクパターン１３５が形成される（図１０（ｃ）、（ｄ））。この第２の検査用パターン１２２Ｂは、第１の合わせずれ検査用パターン１２２Ａの形成位置と一部が重なるように第２の方向にずらして形成される。そして、この第１と第２の検査用パターン１２２Ａ，１２２Ｂに光を照射して、上記したように合わせずれ量Ｅを求めて、つぎの工程に進むか否かを判定する。
【００４１】
ここで、従来の方法では、図１０（ｃ）に示されるように第２の検査用パターン１２２Ｂは、第１の検査用パターン１２２Ａの形成位置に対して一部が重なって形成されている。また、図９（ｄ）に示されるように、レジスト１３３の上面は、第１の検査用パターン１２２Ａのほぼ直上で凹部１３４となっている。そのため、第２の検査用パターン１２２Ｂを形成する際に、このような凹凸（段差）を有する領域にリソグラフィを行わなければならない。しかし、このような凹凸を有する領域にリソグラフィを行うと、デフォーカスや第２の検査用パターン１２２Ｂの寸法のばらつきが生じてしまう可能性があり、第２の検査用パターンの形成（精度）に影響が出てしまう。その結果、合わせずれ量Ｅの算出も精度の悪いものとなってしまう。このように、従来の検査用パターン１２２Ａ，１２２Ｂでは、上層のマークは、下層のマークの形成位置に重ねて形成されるので、下層のマークの段差などのプロセス条件に依存してしまうという問題点があった。
【００４２】
これに対して、この実施の形態では、下層のマークの形成位置と重なるように上層のマークを形成せず、マークの長さ方向においては、下層のマークの間の領域に上層のマークを配置し、マークの幅方向においては、下層のマークの形成位置と長さＬだけ重なるように上層のマークを配置した。これによって、レジスト３５塗布後の上層のマーク形成位置には、段差がないので、レジスト３５を露光する際に、デフォーカスや第２の検査用パターン２２Ｂの寸法のばらつきなどが生じる虞を従来例に比して低減することができる。つまり、上層の第２の検査用パターン２２Ｂの形成は、下層のマークによって形成される段差などのプロセス条件に影響されない。その結果、上層のパターンの本来の形成位置からのずれを精度よく測定することができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００４３】
１０…加工処理対象、１１…チップ形成領域、１２…ダイシングライン、２１…アライメントマーク、２２，２２Ａ，２２Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂ…検査用パターン、３１，１３１…第１のマスクパターン、３２，１３２…開口、３３，１３３…レジスト、３４，１３４…凹部、３５，１３５…第２のマスクパターン、２２１，２２３…マーク、２２２，２２４…マーク列。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工処理対象上に塗布されたレジストに形成されたマスクパターンを用いて、前記加工処理対象にパターンを形成するパターン形成方法において、
所定の形状に掘り込まれた第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、が形成された前記加工処理対象上にレジストを塗布する第１の工程と、
第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を前記レジストに形成する第２の工程と、
前記第１および第２の合わせずれ検査用パターンに光を照射して得られる回折光を検出し、前記第２の合わせずれ検査用パターンの前記第１の合わせずれ検査用パターンに対する合わせずれ量を算出する第３の工程と、
算出された前記合わせずれ量が、所定の範囲内に収まっているかを判定する第４の工程と、
前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっていない場合には、前記レジストを剥離して前記第１の工程に戻り、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっている場合には、前記レジストに形成されたマスクパターンを用いて前記加工処理対象を処理する第５の工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
加工処理対象上に形成するデバイスパターンと、前記加工処理対象上に既に形成されたパターンに対する合わせずれを検出する回折格子状の合わせずれ検出用パターンと、を備えるパターンを設計するパターン設計方法において、
前記加工処理対象上に形成する第１のデバイスパターンと、矩形状のマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、を含む第１のパターンを設計する第１の工程と、
前記加工処理対象上に形成する第２のデバイスパターンと、矩形状のマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を含む第２のパターンを設計する第２の工程と、
を含むことを特徴とするパターン設計方法。
【請求項３】
前記マークは、前記マークの前記第２の方向の幅よりも短い幅を有する矩形状の複数のパターンが前記第２の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【請求項４】
前記マークは、前記第２の方向に延在し、前記マークの前記第１の方向の長さよりも短い長さを有する矩形状の複数のパターンが前記第１の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【請求項５】
前記マークは、前記マークの前記第１の方向の長さよりも短い長さを有し、前記第２の方向の幅よりも短い幅を有する矩形状の複数のパターンが、前記第１および第２の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【請求項１】
加工処理対象上に塗布されたレジストに形成されたマスクパターンを用いて、前記加工処理対象にパターンを形成するパターン形成方法において、
所定の形状に掘り込まれた第１のデバイスパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、が形成された前記加工処理対象上にレジストを塗布する第１の工程と、
第２のデバイスパターンを形成するためのマスクパターンと、矩形状に掘り込まれたマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を前記レジストに形成する第２の工程と、
前記第１および第２の合わせずれ検査用パターンに光を照射して得られる回折光を検出し、前記第２の合わせずれ検査用パターンの前記第１の合わせずれ検査用パターンに対する合わせずれ量を算出する第３の工程と、
算出された前記合わせずれ量が、所定の範囲内に収まっているかを判定する第４の工程と、
前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっていない場合には、前記レジストを剥離して前記第１の工程に戻り、前記合わせずれ量が所定の範囲内に収まっている場合には、前記レジストに形成されたマスクパターンを用いて前記加工処理対象を処理する第５の工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
加工処理対象上に形成するデバイスパターンと、前記加工処理対象上に既に形成されたパターンに対する合わせずれを検出する回折格子状の合わせずれ検出用パターンと、を備えるパターンを設計するパターン設計方法において、
前記加工処理対象上に形成する第１のデバイスパターンと、矩形状のマークが第１の方向に所定の間隔で配列された第１のマーク列を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数配列してなる第１の合わせずれ検査用パターンと、を含む第１のパターンを設計する第１の工程と、
前記加工処理対象上に形成する第２のデバイスパターンと、矩形状のマークが前記第１のマーク列の前記第１の方向に配列された前記マーク間に配置されるとともに、前記第２の方向の形成位置が、前記第１のマーク列と所定の長さだけ重なるように配置される第２のマーク列を前記第２の方向に複数配列してなる第２の合わせずれ検査用パターンと、を含む第２のパターンを設計する第２の工程と、
を含むことを特徴とするパターン設計方法。
【請求項３】
前記マークは、前記マークの前記第２の方向の幅よりも短い幅を有する矩形状の複数のパターンが前記第２の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【請求項４】
前記マークは、前記第２の方向に延在し、前記マークの前記第１の方向の長さよりも短い長さを有する矩形状の複数のパターンが前記第１の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【請求項５】
前記マークは、前記マークの前記第１の方向の長さよりも短い長さを有し、前記第２の方向の幅よりも短い幅を有する矩形状の複数のパターンが、前記第１および第２の方向に所定の間隔で配列された構成を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６７９３１（Ｐ２０１０−２６７９３１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２０２７４（Ｐ２００９−１２０２７４）
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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