JP4370803B2 - Misalignment detection mark, wafer, reticle, and pattern misalignment measuring method - Google Patents

Description

【００１１】
を計算する。このようにすると、Ｂ_Ｉ（ｉ）については、位置ずれ検出用パターンのｊ方向の辺が存在する位置に対応する２つのピークが、Ｂ_Ｊ（ｊ）については、位置ずれ検出用パターンのｉ方向の辺が存在する位置に対応する２つのピークが得られる。
【００１２】
次に、折り返し相関法を使用して、それぞれこの２つのピークの中心を求める。例として、位置ずれ検出用パターンのｊ方向の辺が存在する位置の中心を求める方法を説明する。ｘ−ｙ平面上でｉをｘ軸方向にとり、Ｂ_Ｉ（ｉ）をｙ軸方向にとった場合、直線ｘ＝ｘ_０に対して、Ｂ_Ｉ（ｉ）を反転させたパターンをＣ_Ｉ（ｉとする。そして、Ｂ_Ｉ（ｉ）とＣ_Ｉ（ｉ）の相互相関ＣＣ（ｘ_０）を求める。すなわち、
【００１３】
【数２】

【００１４】
そして、この相互相関値ＣＣ（ｘ_０）が最大になるｘ_０を、位置ずれ検出用パターンのｊ方向の辺が存在する位置の中心とする。この手法は、折り返し相関法として知られたものである。同様の方法により、位置ずれ検出用パターンのｉ方向の辺が存在する位置の中心を求める。これにより、位置ずれ検出用パターン１１の中心が分かる。位置ずれ検出用パターン１２の中心の検出も同じようにして行う。
【００１５】
このようにして、位置ずれ検出用パターン１１と１２の中心が分かれば、これらから、下層のパターンと当該パターンの位置ずれを知ることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体デバイスの微細化傾向は著しいものがあり、必要とされる最小線幅は、100nm以下となってきている。従って、層間のパターン同士の重ね合わせ精度は30nm程度を要求され、その結果、位置ずれ検出用パターンの測定精度は３nm程度が要求されるようになってきている。よって、撮像カメラ２９の結像面に結像する位置ずれ検出用パターンの位置は、３nm以下の精度で測定される必要がある。
【００１７】
ところが、対物レンズ２４には、周辺部で歪が発生することが避けられず、前述の従来の方法を使用した場合、この歪みの影響のために、位置ずれ検出用パターンの位置を、３nm以下の精度で測定することは困難であった。この理由を図７を使用して説明する。
【００１８】
図７（ａ）は、対物レンズに歪みが無い場合に、撮像カメラ２９の結像面に結像した位置ずれ検出用パターン１１、１２を示すものであり、忠実に原位置ずれ検出用パターンの形状を表している。図７（ｂ）は、対物レンズが樽型状の歪みを有する場合の、撮像カメラ２９の結像面に結像した位置ずれ検出用パターン１１、１２を示すものである。光軸中心から外周部に行くに従って、歪が大きくなっている。しかしながら、この場合は、位置ずれ検出用パターン１１、１２の中心が光軸中心と一致しているので、歪が上下左右で対称であり、従って、従来の測定方法を使用しても、測定上の誤差は現れない。
【００１９】
図７（ｃ）は、位置ずれ検出用パターン１１、１２の中心が光軸中心から横方向にずれた場合の、撮像カメラ２９の結像面に結像した位置ずれ検出用パターンを示すものである。このとき、正方形の左辺はそれほど歪みがないのに対して、正方形の右辺は右側に歪んでいる。よって、前述の方法でＢ_Ｉ（ｉ）を求めると、正方形の右辺に対応する輝度分布が、正しい値より右側にずれることになって、測定誤差となる。以上の説明は、対物レンズの歪が樽型状の場合についてのものであるが、逆に糸巻型状の歪を有する場合においても同じである。
【００２０】
このような問題を解決するためには、位置ずれ検出用パターンの形状を小さくして、対物レンズの歪の小さい部分で測定を行うことが考えられる。しかしながら、この場合には、マークに対応する前述のｉとｊの数が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が低下してその分だけ測定精度が下がるという問題点が発生する。Ｓ／Ｎ比を上げるためには、測定を複数回行って平均化することも考えられるが、それだけ測定時間を要し、スループットが低下する。
【００２１】
本手段はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウエハ上に多層のパターンを形成する際に、層間のパターンの位置ずれを検出するために使用される位置ずれ検出用マークであって、精度良く測定のできるもの、このマークを有するウエハ、このマークをウエハに形成するのに用いられるレチクル、及びパターンの位置ずれの測定方法を提供することを課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、ウエハ上に形成される複数のパターン層の、層間のパターンの位置ずれを検出するために使用される位置ずれ検出用マークであって、２本の平行線を有する第１のマークと、前記第１のマークの平行線に直交する２本の平行線を有する第２のマークとからなり、前記第１のマークと前記第２のマークの双方において、前記２本の平行線の長さが、その間隔より長く形成され、かつ、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分において、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の内側及びその外側の所定の領域には、マークが形成されず、前記交差する部分において、前記第１のマーク及び第２のマークがそれぞれ交わることなく分断されて形成され、１本の線からなる第３のマークと、１本の線からなる第４のマークをさらに有し、これらの線が互いに直交配置されるが、前記線が交差する部分において、互いに交わることなく、分断されてマークが形成され、かつ、前記第３及び第４のマークは前記第１及び第２のマークに交わることなく配置されていることを特徴とする位置ずれ検出用マーク（請求項１）である。
【００２３】
本発明者は、対物レンズによって発生する歪を注意深く観察した結果、対物レンズで生じる歪は、半径方向には回転対称に生じ、円周方向にはあまり発生しないと言うことに気づいた。すなわち、光軸を原点とするｘ−ｙ平面上において、ｘ軸上ではｙ方向には歪が無く、ｙ軸上ではｘ方向の歪がない。しかも、ｘ軸に近い位置ではｙ方向の歪は小さく、ｙ軸に近い位置ではｘ方向の歪は小さい。
【００２４】
本手段はこのような知見に基づいて発明されたもので、例えば第１のマークをｘ軸方向に合わせ、第２のマークをｙ軸方向に合わせ、第１のマークの２つの平行線の中線と、第２のマークの２つの平行線の中線の交点を基準点とし、これを測定器の対物レンズの光軸付近に位置合わせして測定を行う。そして、画像処理により、第１のマークの２つの平行線の中心位置（ｙ軸方向）を、例えば従来技術で述べた方法と同じ方法で求める。この場合、２つの平行線はｘ軸方向には長いので、多くの測定データを採取することができ、測定精度が上がる。しかも、２つの平行線はｘ軸に近い位置にあるので、ｙ方向の歪が小さく、ｙ軸方向の位置精度を正確に測定することができる。
【００２５】
なお、平行線は最低２本必要であるが、これ以上の本数を設けてもよい。例えば、２本の平行線を設けて、２本ずつのペアの中心を求めることにより、精度を高めるようにしてもよい。
【００２６】
同様、画像処理により、第２のマークの２つの平行線の中心位置（ｘ軸方向）を、例えば従来技術で述べた方法と同じ方法で求める。この場合、２つの平行線はｘ軸方向には長いので、多くの測定データを採取することができ、測定精度が上がる。しかも、２つの平行線はｙ軸に近い位置にあるので、ｘ方向の歪が小さく、ｘ軸方向の位置精度を正確に測定することができる。
【００２７】
なお、平行線は最低２本必要であるが、これ以上の本数を設けてもよい。例えば、２本の平行線を設けて、２本ずつのペアの中心を求めることにより、精度を高めるようにしてもよい。
本手段においては、互いに直交する線の交点近傍を検査装置の対物レンズの光軸近傍に置いて、各線について、その長さ方向と直角な方向の位置を測定するようにすれば、対物レンズの歪の影響を受けにくく、かつ、有意な測定点を多数とることができる。
【００２９】
前記（１）式、（２）式を使用して平行線の位置を求めようとする場合、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の内側では、第１のマークの平行線を求めるとき、第２のマークの平行線のデータが、第２のマークの平行線を求めるとき、第１のマークの平行線のデータが、測定データの中に入ってきてノイズとなる。よって、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の内側では、マークが形成されないようにすることが好ましい。
【００３０】
又、異なる層に本発明の位置ずれ検出用マークを付けて、位置ずれを観測しようとすると、層間で平行線の間隔を変えなければならないので、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の内側に、他の層のマークが入ってきて、測定のノイズになることがある。このような場合には、他の層の前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の内側に入る部分では、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の外側であっても、マークが存在しないことが好ましい。また、前記第１のマークと第２のマークが交差する部分の外側の所定の領域にマークを設けないと、第１のマークと第２のマークをシャープに検出することができるという効果も期待できる。
【００３１】
本手段においては、このようにされているので、中央部において測定対象外の平行線の影響を受けることなく測定ができ、測定精度を高めることができる。
【００３２】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段における平行線の代わりに、当該平行線の幅よりさらに微細な幅を有する複数の平行線群を有することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００３３】
平行線の幅（太さ）は、光学式測定器の解像度を考慮すると約１μｍ程度必要である。一方、配線パターンの幅は、0.1μｍ以下である。従って、位置ずれ検出用マークの部分に他の部分より太いパターンを有する部分ができてしまい、半導体製造工程においてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨を行う場合に、研磨がうまく行われない恐れがある。そこで、本手段においては、例えば配線パターンと同じ程度の0.1μｍのパターンを、0.1μｍ間隔で５〜６本並べて、１つの平行線の代わりにする。これにより、他の部分と同じ状態で研磨を行うことができる。又、測定精度を上げることができる。なお、光学式測定器の分解能の関係により、これら、５〜６本の線は１本のものとして観測される。
【００３９】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段のいずれかの位置ずれ検出用マークを有することを特徴とするウエハ（請求項３）である。
【００４０】
本手段においては、前記第１の手段又は第２の手段のいずれかの位置ずれ検出用マークを有するので、多層に亘ってパターンを形成する場合に、層間のパターンの位置ずれを正確に検出することができる。
【００４１】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記位置ずれ検出用マークに平行な辺を有し前記位置ずれ検出用マークに外接する矩形領域内の、前記位置ずれ検出用マーク以外の部分の少なくとも１部に、ダミーとなるパターンが形成されていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００４２】
位置ずれ検出用マークに平行な辺を有し、位置ずれ検出用マークに外接する矩形領域内の位置ずれ検出用マーク以外の部分は、無駄な領域になり、パターンが形成されていない。よって、ＣＭＰ研磨を行う場合に、この部分の研磨条件が他の部分と違って研磨がうまく行われないことがある。本手段においては、この部分にダミーパターンを設けているので、ＣＭＰ研磨を他の部分と同様の条件で行うことができ、上記のような問題の発生を防止することができる。
【００４３】
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第3の手段又は第4の手段であって、前記位置ずれ検出用マークに平行な辺を有し前記位置ずれ検出用マークに外接する矩形領域内の、前記位置ずれ検出用マーク以外の部分の少なくとも１部に、プロセス情報が記録されていることを特徴とするもの（請求項5）である。
【００４４】
前述のように、位置ずれ検出用マークに平行な辺を有し、位置ずれ検出用マークに外接する矩形領域内の位置ずれ検出用マーク以外の部分は、無駄な領域になり、パターンが形成されていない。よって、この領域にプロセス情報を記録することにより、スペースの有効活用を図ることができる。
【００４５】
前記課題を解決するための第6の手段は、前記第3の手段から第5の手段のうちいずれに形成される、位置ずれ検出用マークを含む所定のパターンに対応するパターンを有することを特徴とするレチクル（請求項6）である。
【００４６】
本手段のレチクルのパターンをウエハに露光転写することにより、前記第3の手段から第5の手段のいずれかのウエハを製造することができる。
【００４７】
前記課題を解決するための第7の手段は、ウエハ上に形成される複数のパターン層の、層間のパターンの位置ずれを検出する方法であって、所定の層（第１の層）と、その上に形成される層（第２の層）に、第１の手段又は第２の手段の位置ずれ検出用マークを形成し、これらの位置ずれ検出用マークにおいて、互いに前記平行線の間隔が異なり、前記第１の層と第２の層に形成されたパターンの位置ずれが無いとき、前記第１の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第１のマークの平行線の中心線と、前記第２の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第１のマークの平行線の中心線とが一致し、かつ、前記第１の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第２のマークの平行線の中心線と、前記第２の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第２のマークの平行線の中心線とが一致するようにしておき、第２の層の形成後、光学的検査装置の光軸を、第１のマーク平行線の中心線と第２のマークの平行線の中心線との交点の位置にほぼ合わせ、この状態で光学的検査装置により、前記第１の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第１のマークの平行線の中心線と、前記第２の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第１のマークの平行線の中心線とのずれ、及び前記第１の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第２のマークの平行線の中心線と、前記第２の層に形成された前記位置ずれ検出用マークの第２のマークの平行線の中心線とのずれを検出することにより、層間のパターンの位置ずれを検出することを特徴とするパターンの位置ずれの測定方法（請求項7）である。
【００４８】
本手段においては、基本的に前記第１の手段である位置ずれ検出用マークを各層に設け、それぞれの中心位置を検出することにより、層間のパターンの位置ずれを検出している。よって、１回の撮像で、精度良く、層間のパターンの位置ずれを測定することができる。なお、「ほぼ合わせ」というのは、歪が許容される測定精度に影響を及ぼさない程度であれば、厳密に合っていなくても良いことを意味する。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の例である位置ずれ検出用マークのパターンの例を示す図である。（ａ）のパターンにおいては、平行線１ａと１ｂの組、及び平行線２ａと２ｂの組からなるパターンが形成され、これらの平行線の組が互いに直交するようになっている。そして、平行線１ａと１ｂの長さは、その間隔に比べて長くされており、同様、平行線２ａと２ｂの長さは、その間隔に比べて長くされている。
【００５４】
いま、図の横方向をｘ−ｙ直交座標系において、ｘ軸、縦方向をｙ軸方向とすると、平行線１ａと１ｂはｘ軸に平行で、その中心線がｘ軸となり、平行線２ａと２ｂはｙ軸に平行で、その中心線がｙ軸となるようになっている。そして、原点が位置ずれ検出用マークの中心となる。この関係は、以下に説明する（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のパターンついても同様である。
【００５５】
このようなパターンを検査装置で撮像し、撮像された画素について前記（１）式、（２）式、（３）式のような計算を行うことにより、線１ａと線１ｂのｙ軸方向中心と、線２ａ、線２ｂのｘ軸方向中心の位置を求める。その際、検査装置の対物レンズの光軸中心を、位置ずれ検出用マークの中心近くに合わせておく。すると、前述のように、線１ａと線１ｂはｘ軸の近傍にあるのでｙ軸方向の歪が小さく、線２ａと線２ｂはｙ軸の近傍にあるのでｘ軸方向の歪が小さい。
【００５６】
なお、（１）式、（２）式の計算を行う際に、位置を求める方向については、各線は視野の中心付近にあるので、Ｂ_Ｉ（ｉ）については視野中心近くのｉ、Ｂ_Ｊ（ｊ）については視野中心近くのｊについて計算すればよい。
【００５７】
しかも、線１ａと線１ｂの長さはその間隔よりも長いので、（２）式を計算するときに多くの有意な画素データを計算に用いることができる。同様、線２ａと線２ｂの長さはその間隔よりも長いので、（１）式を計算するときに多くの有意な画素データを計算に用いることができる。よって、対物レンズの歪の影響を小さくしながら、精度良く位置ずれ検出用マークの中心を求めることができる。
【００５８】
（ｂ）は、（ａ）のパターンにおいて、互いの平行線がクロスする部分の内側について平行線を無くしたものである。このようにすると、例えば、線１ａと線１ｂの中心位置を求めるために（２）式の計算をおこなうとき、位置ずれ検出用マークの中心付近において、線２ａ、２ｂの影響が無くなるので、線１ａと線２ｂの位置をシャープに検出できる。
【００５９】
（ｃ）は、（ｂ）のパターンにおいて、互いの平行線がクロスする部分の内側のみでなく、その外側の所定領域についてもパターンが形成されないようにしたものである。このようにすると、例えば、線１ａと線１ｂの中心位置を求めるために（２）式の計算をおこなうとき、線１ａと線１ｂの両側において、線２ａ、２ｂの影響が無くなるので、線１ａと線２ｂの位置を、さらにシャープに検出できる。
【００６０】
以上の例においては、線１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、ｘ軸、ｙ軸に対して対称であった。しかし、既に説明した原理からもわかるように、このようなことは必ずしも必要ではない。例えば（ｄ）に示すパターンのように、中心に対して上下と左右で、各線の長さが異なるようにしてもよい。さらには図示しないが、１ａと１ｂの長さ、２ａと２ｂの長さが異なっても差し支えない。
【００６１】
（ｅ）のパターンは、位置ずれ検出用マークである線１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂにそれぞれ平行な辺を持ち、これらに外接する矩形３の内部で、線１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂにかからない位置に、ダミーマーク４と、プロセス情報５を記録したマークを設けたものである。矩形３の内部には、通常他のパターンを形成することができず、無駄な領域となる。よって、この領域を利用してダミーマーク４やプロセス情報５を記録する。
【００６２】
ダミーマーク４は、これを設けることにより、パターンが形成されていない領域を少なくし、ＣＭＰ研磨の際に、ウエハ全体が均一に研磨されるようにするために設けられるものである。なお、ダミーマークと本物のマークとが近いと、ダミーマークと本物のマークの区別がつかなくなる恐れがあるので、両者をある程度離し、かつ、前述のように、Ｂ_Ｉ（ｉ）については視野中心近くのｉ、Ｂ_Ｊ（ｊ）については視野中心近くのｊについて計算する必要がある。
【００６３】
（ｆ）は、これら平行線を基本とする位置ずれ検出用マークと組み合わせて使用される位置ずれ検出用マークであって、線１と線２が直交しているものである。このマークの中心位置を検出するときは、線１と線２の交点付近に検査装置を対物レンズの光軸を合わせ、線１と線２の長さ方向が、撮像装置の画素のｉ方向、ｊ方向と一致するようにした上で、たとえば（１）式、（２）式により線１と線２について、それぞれ、長さ方向と垂直な方向の位置を求め、これから中心を求める。即ち、（ａ）〜（ｅ）に示すマークのように平行線の中心線を求める必要はなく、線の位置そのものを求めればよい。
【００６４】
図２に、本発明の実施の形態である他の位置ずれ検出用マークの例を示す。（ａ）がマーク全体の形状、（ｂ）がＡ部の拡大図である。このマークは、図１（ｃ）に示すものと基本的に同じであるが、各線１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが、１本の線ではなく、（ｂ）に示す如く、微細な複数本（図では６本）の線の集合体である点が異なる。このようにすると、マークの線幅を回路パターンの線幅とほぼ同じとすることができ、ＣＭＰ研磨の際に他の部分と同じように研磨ができるので、均一性の良い研磨が可能となるほか、測定精度も向上する。なお、通常、検査装置に使用される光学系の分解能は１μｍ程度であるので、各線１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂが微細な複数本の線の集合体であっても、光学系にはそれぞれ１本の線として認識される。
【００６５】
図３は、このような位置ずれ検出用マークを、第１層と第２層に形成し、それを重ね合わせて撮像して、第１層と第２層のパターンの位置ずれを検出する場合の、各層の位置ずれ検出用マークの例を示す図である。（ａ）においては、第１層には、平行線１ａと１ｂ、２ａと２ｂからなる位置合わせマークが設けられ、第２層には、平行線１ａ’と１ｂ’、２ａ’と２ｂ’からなる位置合わせ用マークが設けられている。各層のマークは、その区別がつくように、平行線間の間隔を異ならせてある（図に示すように第１層では４μｍ、第２層では12μｍ）。
【００６６】
第１層に形成されたパターンと第２層に形成されたパターンとの位置ずれがない場合に、平行線１ａと１ｂの中心線と、平行線１ａ’と１ｂ’の中心線とが一致するように、かつ、平行線２ａと２ｂの中心線と、平行線２ａ’と２ｂ’の中心線とが一致するように、各層の位置ずれ検出用マークは形成される。
【００６７】
各位置合わせ用マークの平行線の長さは30μｍであるが、線が交差する範囲である中央部12μｍ角の部分には線が形成されていない。これにより、検出目的とされる線以外の線によるノイズを無くすことができる。なお、図では線１ａ’と１ｂ’、２ａ’と２ｂ’を破線で描いているが、実際には、線１ａと１ｂ、２ａと２ｂと同じ実線状のパターンである
検査装置の対物レンズの光軸に、このようなパターンの中心近傍を合わせ、撮像装置において撮像して、前述のような画像処理方法により、第１層の位置ずれ検出用マークの中心と、第２層の位置ずれ検出用マークの中心を求める。そして、これらの中心位置の差から、第１層のパターンと第２層のパターンとの位置ずれを求める。
【００６８】
（ｂ）においては、第１層には、平行線１ａと１ｂ、２ａと２ｂからなる位置合わせマークが設けられ、第２層には、線１、線２からなる位置合わせ用マークが設けられている。図では線１と線を破線で描いているが、実際には、線１ａと１ｂ、２ａと２ｂと同じ実線状のパターンである。
【００６９】
第１層に形成されたパターンと第２層に形成されたパターンとの位置ずれがない場合に、平行線１ａと１ｂの中心線と線１とが一致するように、かつ、平行線２ａと２ｂの中心線と、線２とが一致するように、各層の位置ずれ検出用マークは形成される。
【００７０】
検査装置の対物レンズの光軸に、このようなパターンの中心近傍を合わせ、撮像装置において撮像して、前述のような画像処理方法により、第１層の位置ずれ検出用マークの中心と、第２層の位置ずれ検出用マークの中心を求める。そして、これらの中心位置の差から、第１層のパターンと第２層のパターンとの位置ずれを求める。
【００７１】
図４に、このような位置ずれ検出用マークが形成された、本発明の実施の形態の１例であるウエハの概念図を示す。ウエハ６の上には、複数の半導体チップパターン７が形成されるが、各半導体チップパターン７の四隅に図１、図２に示したような位置ずれ検査用マーク８が形成される。これらの位置ずれ検査用マーク８ごとに、層間での位置ずれが計測される。
【００７２】
このようなウエハを形成するために露光装置により使用されるレチクル（マスクを含む）は、１つの半導体チップに対応する所定層のパターンと位置ずれ検出用マークの両方を１つの基板上にパターンとして有するものであればよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエハ上に多層のパターンを形成する際に、層間のパターンの位置ずれを検出するために使用される位置ずれ検出用マークであって、精度良く測定のできるもの、このマークを有するウエハ、このマークをウエハに形成するのに用いられるレチクル、及びパターンの位置ずれの測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例である位置ずれ検出用マークのパターンの例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態である他の位置ずれ検出用マークの例を示す図である。
【図３】位置ずれ検出用マークを、第１層と第２層に形成し、それを重ね合わせて撮像して、第１層と第２層のパターンの位置ずれを検出する場合の、各層の位置ずれ検出用マークの例を示す図である。
【図４】位置ずれ検出用マークが形成された、本発明の実施の形態の１例であるウエハの概念図である。
【図５】従来の位置ずれ検出用パターンの例を示す図である。
【図６】位置ずれ検査装置の概要を示す図である。
【図７】従来の位置ずれ測定方法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…線、１ａ’、１ｂ’…線、２ａ、２ｂ…線、２ａ’、２ｂ’…線、３…矩形、４…ダミーマーク、５…プロセス情報、６…ウエハ、７…半導体チップパターン、８…位置ずれ検査用マーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, when a multilayer pattern is formed on a wafer, a misregistration detection mark used for detecting misregistration of the pattern between layers, a wafer having the mark, and forming the mark on the wafer The present invention relates to a reticle used in the above and a method for measuring a positional deviation of a pattern.
[0002]
[Prior art]
For example, in a semiconductor device manufacturing process, a highly integrated semiconductor device can be manufactured by forming circuit patterns in multiple layers on a wafer and connecting the circuits between the layers with a conductor formed in a contact hole. Has been done. Since each layer is formed by one or a plurality of lithography processes, in order to form a multi-layer pattern, it is an essential condition to align the positions between the layers. If there is a misalignment between the layers, the three-dimensional circuit elements are not accurately formed, and the formed semiconductor device becomes a defective product.
[0003]
For this purpose, a circuit pattern for a predetermined layer is formed at the same time as a pattern for detecting misregistration, and when the development of the resist for the predetermined layer is completed, the misregistration detection pattern formed in the lower layer and the layer A method is adopted in which a positional deviation from the formed positional deviation detection pattern is detected, and when the positional deviation is out of a predetermined range, the wafer is discarded or the resist is removed and the lithography process is started again. ing.
[0004]
An outline of a conventional misregistration detection pattern used for such a purpose and a misregistration inspection apparatus are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a misregistration detection pattern formed in the lower layer, which is formed simultaneously with the pattern formed in the lower layer. Reference numeral 12 denotes a misregistration detection pattern formed in the layer, which is formed as a resist pattern. Both are square, and if there is no positional deviation between the lower layer and the pattern formed in the layer, their centers coincide with each other.
[0005]
Such a relative positional relationship between the positional deviation detection patterns 11 and 12 is detected by a positional deviation inspection apparatus as shown in FIG. The light from the light source 21 becomes parallel light by the collector lens 22, is reflected by the half prism 23, and illuminates the wafer 25 through the objective lens 24. The wafer 25 is loaded on the wafer stage 26, and the position of the wafer 25 is adjusted so that the center portions of the misregistration detection patterns 11 and 12 are substantially on the optical axis of the objective lens 24 by moving the wear stage 26. ing.
[0006]
The image of the surface of the wafer 25 passes through the objective lens 24, passes through the half prisms 23 and 27, and forms an image on the imaging element of the imaging camera 29 by the imaging lens 28. The output of the imaging camera 29 is input to the image processing device 30, and the shift between the position shift detection patterns 11 and 12 is detected by image processing.
[0007]
Part of the detection light is reflected by the half prism 27, and forms an image on the autofocus detector 32 by the imaging lens 31. The output is input to the stage / autofocus control means 33. The stage / autofocus control means 33 performs autofocus by moving the wafer stage 26 in the optical axis direction. Reference numeral 34 denotes system control means for performing overall control.
[0008]
Hereinafter, a method for detecting the center of the misregistration detection pattern 11 by image processing will be described. The pixel of the imaging camera 29 is represented by (i, j), and the luminance of these pixels is B (i, j). Assume that each side of the positional deviation detection pattern 11 is positioned so as to be in the i direction and the j direction. The luminance from each side is assumed to be higher than that of other parts.
[0009]
If the number of pixels is N in both the i and j directions,
[0010]
[Expression 1]

[0011]
Calculate In this way, B_IFor (i), the two peaks corresponding to the position where the side in the j direction of the misregistration detection pattern exists are B_JFor (j), two peaks corresponding to the position where the side in the i direction of the misregistration detection pattern exists are obtained.
[0012]
Next, the center of these two peaks is obtained using the folded correlation method. As an example, a method of obtaining the center of the position where the side in the j direction of the misregistration detection pattern exists will be described. On the xy plane, i is taken in the x-axis direction and B_IWhen (i) is taken in the y-axis direction, the straight line x = x₀Against B_IA pattern obtained by inverting (i) is represented by C_I(Assuming i and B_I(I) and C_I(I) cross-correlation CC (x₀) That is,
[0013]
[Expression 2]

[0014]
And this cross-correlation value CC (x₀) Is maximized x₀Is the center of the position where the side in the j direction of the misregistration detection pattern exists. This technique is known as the aliasing correlation method. The center of the position where the i-direction side of the misregistration detection pattern exists is obtained by the same method. Thereby, the center of the positional deviation detection pattern 11 is known. The center of the misregistration detection pattern 12 is detected in the same manner.
[0015]
Thus, if the centers of the misregistration detection patterns 11 and 12 are known, it is possible to know the misregistration between the lower layer pattern and the pattern.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a remarkable trend toward miniaturization of semiconductor devices, and the required minimum line width has become 100 nm or less. Therefore, the overlay accuracy between the patterns between layers is required to be about 30 nm, and as a result, the measurement accuracy of the misregistration detection pattern is required to be about 3 nm. Therefore, the position of the misregistration detection pattern imaged on the imaging surface of the imaging camera 29 needs to be measured with an accuracy of 3 nm or less.
[0017]
However, it is unavoidable that the objective lens 24 is distorted in the peripheral portion. When the above-described conventional method is used, the position of the position detection pattern is set to 3 nm or less due to the influence of the distortion. It was difficult to measure with the accuracy of. The reason for this will be described with reference to FIG.
[0018]
FIG. 7A shows the misregistration detection patterns 11 and 12 formed on the imaging surface of the imaging camera 29 when the objective lens is not distorted. The original misregistration detection pattern is faithfully displayed. Represents the shape. FIG. 7B shows misregistration detection patterns 11 and 12 formed on the imaging surface of the imaging camera 29 when the objective lens has barrel-shaped distortion. The distortion increases from the center of the optical axis to the outer periphery. However, in this case, since the centers of the misregistration detection patterns 11 and 12 coincide with the center of the optical axis, the distortion is symmetrical in the vertical and horizontal directions. The error of does not appear.
[0019]
FIG. 7C shows a positional deviation detection pattern formed on the imaging surface of the imaging camera 29 when the centers of the positional deviation detection patterns 11 and 12 are shifted laterally from the center of the optical axis. is there. At this time, the left side of the square is not so distorted, whereas the right side of the square is distorted on the right side. Therefore, B_IWhen (i) is obtained, the luminance distribution corresponding to the right side of the square is shifted to the right side from the correct value, resulting in a measurement error. The above description is for the case where the distortion of the objective lens is barrel-shaped, but the same applies to the case where the distortion is pincushion-shaped.
[0020]
In order to solve such a problem, it is conceivable to perform measurement at a portion where the distortion of the objective lens is small by reducing the shape of the positional deviation detection pattern. However, in this case, there arises a problem that the number of i and j corresponding to the mark is reduced, the S / N ratio is lowered, and the measurement accuracy is lowered accordingly. In order to increase the S / N ratio, it is conceivable to perform measurement a plurality of times and average it. However, the measurement time is required, and the throughput is reduced.
[0021]
This means has been made in view of such circumstances, and is a misalignment detection mark used to detect misalignment of patterns between layers when a multilayer pattern is formed on a wafer. It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of measuring with high accuracy, a wafer having the mark, a reticle used for forming the mark on the wafer, and a method for measuring a pattern displacement.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  A first means for solving the above-described problem is a misregistration detection mark used for detecting misregistration between patterns of a plurality of pattern layers formed on a wafer. A first mark having two parallel lines and a second mark having two parallel lines orthogonal to the parallel lines of the first mark, both of the first mark and the second mark The length of the two parallel lines is longer than the distance between them, and the first mark and the second mark intersect at a portion where the first mark and the second mark intersect. No mark is formed in a predetermined region inside and outside the portion to be formed, and the first mark and the second mark are divided and formed in the intersecting portion without crossing each other.It further has a third mark made up of one line and a fourth mark made up of a single line, and these lines are arranged orthogonally to each other, but intersect each other at the intersection of the lines. The third and fourth marks are arranged without intersecting the first and second marks.This is a misregistration detection mark (claim 1).
[0023]
As a result of careful observation of the distortion generated by the objective lens, the present inventor has found that the distortion generated in the objective lens is rotationally symmetric in the radial direction and hardly generated in the circumferential direction. That is, on the xy plane with the optical axis as the origin, there is no distortion in the y direction on the x axis, and no distortion in the x direction on the y axis. Moreover, the distortion in the y direction is small at a position close to the x axis, and the distortion in the x direction is small at a position close to the y axis.
[0024]
This means has been invented based on such knowledge. For example, the first mark is aligned with the x-axis direction, the second mark is aligned with the y-axis direction, and two of the parallel lines of the first mark are aligned. The intersection of the line and the middle line of the two parallel lines of the second mark is used as a reference point, and this is aligned with the vicinity of the optical axis of the objective lens of the measuring instrument for measurement. Then, the center position (y-axis direction) of the two parallel lines of the first mark is obtained by image processing, for example, by the same method as described in the prior art. In this case, since the two parallel lines are long in the x-axis direction, a lot of measurement data can be collected, and the measurement accuracy is improved. In addition, since the two parallel lines are close to the x-axis, the distortion in the y-direction is small, and the positional accuracy in the y-axis direction can be accurately measured.
[0025]
Note that at least two parallel lines are required, but a larger number may be provided. For example, the accuracy may be improved by providing two parallel lines and obtaining the center of each pair.
[0026]
Similarly, the center position (x-axis direction) of two parallel lines of the second mark is obtained by image processing, for example, by the same method as described in the related art. In this case, since the two parallel lines are long in the x-axis direction, a lot of measurement data can be collected, and the measurement accuracy is improved. Moreover, since the two parallel lines are close to the y axis, the distortion in the x direction is small, and the positional accuracy in the x axis direction can be accurately measured.
[0027]
  Note that at least two parallel lines are required, but a larger number may be provided. For example, the accuracy may be improved by providing two parallel lines and obtaining the center of each pair.
  In this means, if the vicinity of the intersection of the lines orthogonal to each other is placed in the vicinity of the optical axis of the objective lens of the inspection apparatus and the position of each line in the direction perpendicular to the length direction is measured, It is difficult to be affected by distortion and can take many significant measurement points.
[0029]
When trying to obtain the position of the parallel line using the formulas (1) and (2), the parallel line of the first mark is inside the portion where the first mark and the second mark intersect. When determining the parallel line data of the second mark, the parallel line data of the first mark enters the measurement data and becomes noise. Therefore, it is preferable that no mark is formed inside the portion where the first mark and the second mark intersect.
[0030]
Further, when the misalignment detection mark of the present invention is attached to different layers and the misalignment is to be observed, the interval between the parallel lines must be changed between the layers, so that the first mark and the second mark intersect. Marks of other layers may enter inside the area to be measured, resulting in measurement noise. In such a case, the portion of the other layer that falls inside the portion where the first mark and the second mark intersect is outside the portion where the first mark and the second mark intersect. However, it is preferable that no mark exists. In addition, if the mark is not provided in a predetermined region outside the portion where the first mark and the second mark intersect, an effect that the first mark and the second mark can be detected sharply is also expected. it can.
[0031]
In this means, since it is made in this way, it can measure without being influenced by the parallel line outside the measuring object in the central portion, and the measurement accuracy can be improved.
[0032]
  The first to solve the above-mentioned problem2The means has a plurality of parallel line groups having a width finer than the width of the parallel lines instead of the parallel lines in the first means.2).
[0033]
The width (thickness) of the parallel lines needs to be about 1 μm considering the resolution of the optical measuring instrument. On the other hand, the width of the wiring pattern is 0.1 μm or less. Therefore, a portion having a thicker pattern than the other portions is formed in the position deviation detection mark portion, and there is a possibility that polishing is not performed well when CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing is performed in the semiconductor manufacturing process. Therefore, in this means, for example, 5 to 6 patterns of 0.1 μm, which are about the same as the wiring pattern, are arranged at intervals of 0.1 μm to replace one parallel line. Thereby, it can grind | polish in the same state as another part. In addition, measurement accuracy can be increased. Note that these five to six lines are observed as one because of the resolution of the optical measuring instrument.
[0039]
  The first to solve the above-mentioned problem3The means includes a wafer misalignment detection mark of either the first means or the second means.3).
[0040]
  In this means, the first meansOr secondTherefore, when the pattern is formed over multiple layers, the positional deviation of the pattern between the layers can be detected accurately.
[0041]
  The first to solve the above-mentioned problem4Means of said3And at least one part other than the position deviation detection mark in a rectangular area having a side parallel to the position deviation detection mark and circumscribed to the position deviation detection mark, A pattern is formed (claims)4).
[0042]
The portion other than the position deviation detection mark in the rectangular area that has a side parallel to the position deviation detection mark and circumscribes the position deviation detection mark is a useless area, and no pattern is formed. Therefore, when performing CMP polishing, the polishing conditions in this part may differ from those in other parts, and polishing may not be performed well. In this means, since the dummy pattern is provided in this portion, CMP polishing can be performed under the same conditions as other portions, and the occurrence of the above problems can be prevented.
[0043]
  The first to solve the above-mentioned problemFiveMeans of saidThreeMeans or numberFourAt least one part other than the position deviation detection mark in a rectangular area having a side parallel to the position deviation detection mark and circumscribing the position deviation detection mark. Is recorded (claims)Five).
[0044]
As described above, the portion other than the position deviation detection mark in the rectangular area that has a side parallel to the position deviation detection mark and circumscribes the position deviation detection mark becomes a useless area and a pattern is formed. Not. Therefore, the space can be effectively used by recording the process information in this area.
[0045]
  The first to solve the above-mentioned problem6Means of saidThreeNo. from the means ofFiveA reticle having a pattern corresponding to a predetermined pattern including a misregistration detection mark formed in any of the above means (claim)6).
[0046]
  By exposing and transferring the reticle pattern of the means to the wafer, the firstThreeNo. from the means ofFiveAny one of the means can be manufactured.
[0047]
  The first to solve the above-mentioned problem7The means for detecting a positional deviation of patterns between layers of a plurality of pattern layers formed on a wafer is a predetermined layer (first layer) and a layer (first layer) formed thereon. The misalignment detection marks of the first means or the second means are formed in the second layer), and in these misalignment detection marks, the parallel lines are different from each other, and the first layer and the second layer When there is no misalignment of the pattern formed in the second layer, the center line of the first mark of the misalignment detection mark formed in the first layer is formed on the second layer. The center line of the parallel line of the first mark of the misregistration detection mark made coincides with the second line of the second mark of the misregistration detection mark formed in the first layer. A center line and a second marker of the misregistration detection mark formed on the second layer. The center line of the first mark parallel line is aligned with the center line of the first mark parallel line and the second mark parallel line after the second layer is formed. The center line of the first mark of the misalignment detection mark formed on the first layer is aligned with the position of the intersection with the center line, and in this state, the center line of the parallel line of the first mark, The misalignment detection mark formed on the second layer deviates from the center line of the parallel line of the first mark, and the misalignment detection mark second mark formed on the first layer. By detecting a shift between the center line of the parallel lines and the center line of the parallel lines of the second marks of the position shift detection marks formed on the second layer, the position shift of the pattern between the layers is detected. A method of measuring a positional deviation of a pattern characterized by detecting7).
[0048]
In this means, a positional deviation detection mark, which is the first means, is basically provided in each layer, and the positional deviation of the pattern between the layers is detected by detecting the respective center positions. Therefore, it is possible to measure the positional deviation of the pattern between layers with high accuracy by one imaging. Note that “substantially match” means that the distortion does not have to be strictly matched as long as the distortion does not affect the allowable measurement accuracy.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a pattern of a misregistration detection mark that is an example of an embodiment of the present invention. In the pattern (a), a pattern composed of a set of parallel lines 1a and 1b and a set of parallel lines 2a and 2b is formed, and these sets of parallel lines are orthogonal to each other. The lengths of the parallel lines 1a and 1b are longer than the distance therebetween. Similarly, the lengths of the parallel lines 2a and 2b are longer than the distance therebetween.
[0054]
Assuming that the horizontal direction of the figure is the x-axis and the vertical direction is the y-axis direction in the xy orthogonal coordinate system, the parallel lines 1a and 1b are parallel to the x-axis, the center line thereof is the x-axis, and the parallel line 2a And 2b are parallel to the y-axis, and the center line thereof is the y-axis. The origin is the center of the position detection mark. This relationship is the same for the patterns (b), (c), and (d) described below.
[0055]
Such a pattern is imaged by the inspection apparatus, and the center of the line 1a and the line 1b in the y-axis direction is obtained by performing calculations such as the expressions (1), (2), and (3) for the imaged pixels. Then, the positions of the centers of the lines 2a and 2b in the x-axis direction are obtained. At that time, the optical axis center of the objective lens of the inspection apparatus is set close to the center of the position detection mark. Then, as described above, since the lines 1a and 1b are in the vicinity of the x-axis, the distortion in the y-axis direction is small, and since the lines 2a and 2b are in the vicinity of the y-axis, the distortion in the x-axis direction is small.
[0056]
Note that when calculating the formulas (1) and (2), since each line is near the center of the field of view, B_IFor (i), i, B near the center of the field of view_J(J) may be calculated for j near the center of the visual field.
[0057]
In addition, since the length of the line 1a and the line 1b is longer than the interval, a lot of significant pixel data can be used for the calculation when calculating the equation (2). Similarly, since the length of the line 2a and the line 2b is longer than the interval, a lot of significant pixel data can be used for the calculation when calculating the equation (1). Therefore, it is possible to obtain the center of the position detection mark with high accuracy while reducing the influence of distortion of the objective lens.
[0058]
(B) is obtained by eliminating the parallel lines on the inside of the portion where the parallel lines cross each other in the pattern of (a). In this case, for example, when the calculation of the expression (2) is performed in order to obtain the center positions of the lines 1a and 1b, the influence of the lines 2a and 2b is eliminated in the vicinity of the center of the misalignment detection mark. The positions of 1a and line 2b can be detected sharply.
[0059]
(C) is a pattern in which, in the pattern of (b), the pattern is not formed not only on the inside of the portion where the parallel lines cross each other but also on a predetermined region outside the portion. In this way, for example, when the calculation of the expression (2) is performed in order to obtain the center positions of the lines 1a and 1b, the influence of the lines 2a and 2b is eliminated on both sides of the lines 1a and 1b. And the position of the line 2b can be detected more sharply.
[0060]
  In the above example, lines 1a, 1b,2a, 2bWas symmetric with respect to the x-axis and the y-axis. However, as can be seen from the principles already explained, this is not always necessary. For example, as in the pattern shown in (d), the length of each line may be different between the top and bottom and the left and right with respect to the center. Further, although not shown, the lengths of 1a and 1b may be different from each other, and the lengths of 2a and 2b may be different.
[0061]
The pattern (e) has sides parallel to the lines 1a, 1b, 2a, and 2b, which are misalignment detection marks, and does not cover the lines 1a, 1b, 2a, and 2b inside the rectangle 3 circumscribing them. A dummy mark 4 and a mark recording process information 5 are provided at the position. Inside the rectangle 3, other patterns cannot usually be formed, which is a useless area. Therefore, the dummy mark 4 and the process information 5 are recorded using this area.
[0062]
The dummy marks 4 are provided to reduce the area where no pattern is formed and to uniformly polish the entire wafer during CMP polishing. If the dummy mark and the real mark are close to each other, the dummy mark and the real mark may not be distinguished from each other._IFor (i), i, B near the center of the field of view_JRegarding (j), it is necessary to calculate for j near the center of the visual field.
[0063]
(F) is a misalignment detection mark used in combination with misalignment detection marks based on these parallel lines, in which line 1 and line 2 are orthogonal to each other. When detecting the center position of this mark, the optical axis of the objective lens is aligned with the inspection apparatus near the intersection of line 1 and line 2, and the length direction of line 1 and line 2 is the i direction of the pixel of the imaging device, After matching with the j direction, for example, the positions of the lines 1 and 2 in the direction perpendicular to the length direction are obtained from the expressions (1) and (2), and the center is obtained therefrom. That is, it is not necessary to obtain the center line of the parallel lines like the marks shown in (a) to (e), and the line position itself may be obtained.
[0064]
FIG. 2 shows an example of another misregistration detection mark according to the embodiment of the present invention. (A) is the shape of the whole mark, (b) is an enlarged view of the A part. This mark is basically the same as that shown in FIG. 1C, but each line 1a, 1b, 2a, 2b is not a single line, but a plurality of fine lines (as shown in FIG. The difference is that it is an aggregate of 6 lines). In this case, the line width of the mark can be made substantially the same as the line width of the circuit pattern, and polishing can be performed in the same manner as other portions during CMP polishing, so that polishing with good uniformity can be performed. In addition, measurement accuracy is improved. Normally, the resolution of an optical system used in an inspection apparatus is about 1 μm. Therefore, even if each line 1a, 1b, 2a, 2b is an aggregate of a plurality of fine lines, each optical system has 1 Recognized as a line of books.
[0065]
FIG. 3 shows a case where such misregistration detection marks are formed on the first layer and the second layer, and they are superimposed and imaged to detect misregistration between the patterns of the first layer and the second layer. It is a figure which shows the example of the mark for position shift detection of each layer. In (a), the first layer is provided with alignment marks composed of parallel lines 1a and 1b, 2a and 2b, and the second layer is formed of parallel lines 1a 'and 1b', 2a 'and 2b'. An alignment mark is provided. The marks of each layer have different intervals between parallel lines so that they can be distinguished (4 μm for the first layer and 12 μm for the second layer as shown in the figure).
[0066]
When there is no misalignment between the pattern formed in the first layer and the pattern formed in the second layer, the center lines of the parallel lines 1a and 1b coincide with the center lines of the parallel lines 1a 'and 1b'. In addition, the misregistration detection marks of the respective layers are formed so that the center lines of the parallel lines 2a and 2b and the center lines of the parallel lines 2a 'and 2b' coincide with each other.
[0067]
The length of the parallel line of each alignment mark is 30 μm, but no line is formed at the 12 μm square portion in the center, which is the range where the lines intersect. As a result, it is possible to eliminate noise caused by lines other than the line intended for detection. In the figure, lines 1a 'and 1b', 2a 'and 2b' are drawn with broken lines, but in actuality, they are the same solid line pattern as lines 1a and 1b, 2a and 2b.
By aligning the vicinity of the center of such a pattern with the optical axis of the objective lens of the inspection apparatus and picking up an image with the image pickup apparatus, and using the image processing method as described above, The center of the two-layer misregistration detection mark is obtained. Then, a positional deviation between the pattern of the first layer and the pattern of the second layer is obtained from the difference between these center positions.
[0068]
In (b), the first layer is provided with alignment marks consisting of parallel lines 1a and 1b, 2a and 2b, and the second layer is provided with alignment marks consisting of lines 1 and 2. ing. In the figure, lines 1 and lines are drawn with broken lines, but in actuality, they are the same solid line patterns as lines 1a and 1b and 2a and 2b.
[0069]
When there is no misalignment between the pattern formed in the first layer and the pattern formed in the second layer, the center line of the parallel lines 1a and 1b and the line 1 coincide with each other, and the parallel line 2a The misregistration detection mark for each layer is formed so that the center line 2b and the line 2 coincide.
[0070]
By aligning the vicinity of the center of such a pattern with the optical axis of the objective lens of the inspection apparatus and picking up an image with the image pickup apparatus, and using the image processing method as described above, The center of the two-layer misregistration detection mark is obtained. Then, a positional shift between the pattern of the first layer and the pattern of the second layer is obtained from the difference between these center positions.
[0071]
FIG. 4 is a conceptual diagram of a wafer, which is an example of an embodiment of the present invention, on which such misregistration detection marks are formed. A plurality of semiconductor chip patterns 7 are formed on the wafer 6, and misalignment inspection marks 8 as shown in FIGS. 1 and 2 are formed at the four corners of each semiconductor chip pattern 7. For each of these misregistration inspection marks 8, the misalignment between the layers is measured.
[0072]
A reticle (including a mask) used by an exposure apparatus for forming such a wafer has both a pattern of a predetermined layer corresponding to one semiconductor chip and a position detection mark as a pattern on one substrate. What is necessary is just to have.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when forming a multi-layer pattern on a wafer, it is a misalignment detection mark used for detecting misalignment of a pattern between layers, and is measured with high accuracy. Can be provided, a wafer having the mark, a reticle used to form the mark on the wafer, and a method for measuring the positional deviation of the pattern.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a pattern of a misregistration detection mark as an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of another misregistration detection mark according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where misregistration detection marks are formed on the first layer and the second layer, and images are superimposed on each other to detect misregistration between patterns of the first layer and the second layer. It is a figure which shows the example of this misalignment detection mark.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a wafer as an example of an embodiment of the present invention, on which a misregistration detection mark is formed.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a conventional misregistration detection pattern.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a misalignment inspection apparatus.
FIG. 7 is a diagram for explaining problems of a conventional positional deviation measurement method.
[Explanation of symbols]
1a, 1b ... line, 1a ', 1b' ... line, 2a, 2b ... line, 2a ', 2b' ... line, 3 ... rectangle, 4 ... dummy mark, 5 ... process information, 6 ... wafer, 7 ... semiconductor chip Pattern, 8 ... Misalignment inspection mark

Claims (7)

A misregistration detection mark used for detecting misregistration between patterns of a plurality of pattern layers formed on a wafer,
A first mark having two parallel lines;
A second mark having two parallel lines orthogonal to the parallel lines of the first mark, and the length of the two parallel lines in both the first mark and the second mark. Are longer than the interval, and in a portion where the first mark and the second mark intersect, a predetermined area inside and outside the portion where the first mark and the second mark intersect Are not formed, and in the intersecting portion, the first mark and the second mark are divided without intersecting, respectively ,
A third mark composed of one line and a fourth mark composed of one line are further provided, and these lines are arranged orthogonally to each other, but without intersecting each other at a portion where the lines intersect. A misalignment detection mark , wherein a mark is formed by being divided, and the third and fourth marks are arranged without intersecting the first and second marks. A misregistration detection mark comprising a plurality of parallel line groups having a width finer than the width of the parallel lines instead of the parallel lines in the first and second marks according to claim 1. .   A wafer comprising the misregistration detection mark according to claim 1. 4. The wafer according to claim 3 , wherein at least one portion other than the position deviation detection mark in a rectangular area having a side parallel to the position deviation detection mark and circumscribed to the position deviation detection mark. A wafer, wherein a dummy pattern is formed on the portion. A wafer according to claim 3 or claim 4, wherein the position of the rectangular area to be displaced circumscribing said positional shift detection mark has sides parallel to the detection mark, other than the mark for the positional deviation detection A wafer, wherein process information is recorded in at least one part. Reticle, characterized by having a pattern according to claim 3 of claim 5 formed on the wafer according to any one, corresponding to a predetermined pattern including a mark for positional deviation detection.   A method for detecting positional misalignment between patterns of a plurality of pattern layers formed on a wafer, comprising a predetermined layer (first layer) and a layer formed thereon (second layer) The misregistration detection mark according to claim 1 or 2 is formed, and in these misregistration detection marks, the interval between the parallel lines is different from each other, and the first layer and the second layer are different from each other. When there is no positional deviation of the formed pattern, the center line of the first mark parallel line of the positional deviation detection mark formed in the first layer and the position formed in the second layer The center line of the parallel line of the first mark of the misalignment detection mark and the center line of the parallel line of the second mark of the misalignment detection mark formed in the first layer; A second mark flat surface of the misregistration detection mark formed on the second layer. After the second layer is formed, the optical axis of the optical inspection apparatus is set so that the center line of the first mark parallel line and the center line of the second mark parallel line are aligned with the center line of the second mark. The center line of the first mark of the misregistration detection mark formed on the first layer by the optical inspection device in this state is substantially aligned with the position of the intersection point with The displacement detection mark formed on the layer is displaced from the center line of the parallel line of the first mark, and the second mark parallel line of the displacement detection mark formed on the first layer And detecting a displacement of the pattern between the layers by detecting a displacement between the center line of the second mark and a center line of the parallel line of the second mark of the displacement detection mark formed on the second layer. A measuring method of positional deviation of a pattern characterized by the above.

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