(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上にレジストを形成した後、該レジストを露光、現像してレジストパターンを形成する半導体装置の露光方法において、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、レジストパターンの合わせずれ判定方法であって、
（イ）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、該パターンの回転方向の誤差であるローテーションθ、各該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、並びに、該パターンのＸ方向及びＹ方向の倍率変動であるスケーリングＳＸ及びＳＹ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き、
（ロ）予め第１の合わせずれ測定用パターンが複数形成された基体上に、レジストパターンから成る第２の合わせずれ測定用パターンを形成し、次いで、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（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）（但し、ｉ＝０，１，２，・・・，Ｎ−１。尚、以下も同様）を求め、
（ハ）下記の式（１）から、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におけるＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）を、（イ）で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、
【数１】
0003552350.tif 000015
（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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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、
ことを特徴とするレジストパターンの合わせずれ判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたレジストパターンの合わせずれ判定方法における前記工程（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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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ことを特徴とするレジストパターンの合わせずれ判定方法。
【請求項３】
（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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）（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（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）を求め、
（Ｄ）測定された合わせずれ量（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）及び（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）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ＳＸ及びＳＹを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレジストパターンの合わせずれ判定方法。
【数２】
0003552350.tif 000016
【数３】
0003552350.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばウエハといった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する半導体装置の露光方法において、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レジストパターンの合わせずれ判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造工程において、リソグラフィ工程は、それに続くエッチング工程やイオン注入工程におけるエッチング領域やイオン注入領域をレジスト（有機膜）を用いて規定するという役割を担っている。そして、ある特定のレイヤー間の合わせずれ量を測定し、かかる合わせずれ量が予め定められた規格を満足する場合、リソグラフィ作業は合わせずれに関して合格であると判定している。尚、このような判定作業は、ＩＰＱＣ（Ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）判定と呼ばれている。レジストは、薬品や酸素プラズマ処理等によって容易に除去することができる。それ故、リソグラフィ工程において形成されたレジストパターンに合わせずれが生じ、ＩＰＱＣ判定で不合格と判断された場合、レジストを剥離して、再びリソグラフィ工程を実行している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図４に模式的な一部断面図を示す半導体素子を例にとり、以下、合わせずれについて説明する。ウエハ１０上に開口部２１２が形成された絶縁層１１の上に、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する。この場合、先ず、ウエハ１０の上に例えばＣＶＤ法でＳｉＯ２から成る絶縁層１１を形成し、絶縁層１１に例えばリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）法にて開口部２１２を設ける。次に、アルミニウムから成る配線層を開口部２１２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１３を全面に形成する。その後、その上に、フォトリソグラフィ法でパターン化されたレジストパターン２１４を形成する（図４の（Ａ）参照）。このとき、形成されたアルミニウム合金層１３のカバレッジは、絶縁層１１の段差部において非対称となる場合がある。尚、アルミニウム合金層１３の段差部１３Ａ，１３Ｂからレジストパターン２１４の縁部までの距離をＡ１及びＢ１とする。
【０００４】
次いで、レジストパターン２１４をマスクとして、アルミニウム合金層１３をエッチングし、レジストパターン２１４を除去する。こうして、図４の（Ｂ）に示す構造の半導体素子が得られる。絶縁層１１の段差部１１Ａ，１１Ｂからパターンニングされたアルミニウム合金層から成る配線層２１５までの距離を、Ａ２及びＢ２とする。この場合、絶縁層１１の段差部に起因したアルミニウム合金層１３の非対称性によって、（Ａ１−Ｂ１）／２の値と、（Ａ２−Ｂ２）／２の値は異なる。即ち、
（Ａ１−Ｂ１）／２≠（Ａ２−Ｂ２）／２
となる。尚、（Ａ１−Ｂ１）／２の値や（Ａ２−Ｂ２）／２の値を合わせずれ量という。また、（Ａ１−Ｂ１）／２の値を、以下、レジストパターン合わせずれ量と呼び、エッチング後の（Ａ２−Ｂ２）／２の値を、以下、真の合わせずれ量と呼ぶ。
【０００５】
絶縁層１１の段差部に起因したアルミニウム合金層１３の非対称性によって、レジストパターン合わせずれ量と真の合わせずれ量との間に相違が発生するが、他の原因として、アルミニウム合金層１３のエッチング時、イオンの入射角度が非対称であること、パターン化されたレジストパターン２１４の側壁が非対称であること等が挙げられる。
【０００６】
エッチング後の半導体素子における半導体素子構成要素（例えば、上述の例においては、絶縁層１１と配線層２１５）との間の真の合わせずれ量が、所定の値より大きい場合、半導体装置には不良が発生する。従って、エッチング前に、半導体素子構成要素相互の合わせずれ量が所定の値より大きいか否かを評価する必要がある。そして、従来技術においては、ＩＰＱＣ判定は、レジストパターン合わせずれ量である（Ａ１−Ｂ１）／２の値が、所定の値の範囲内にあるか否かによって行われている。
【０００７】
近年の超ＬＳＩの高集積化、チップの大型化に伴い合わせずれ量に対する要求は年々厳しいものになってきている。例えば、６４Ｍ  ＤＲＡＭや１６Ｍ  ＳＲＡＭといったデザインルール０．３５μｍクラスのＬＳＩでは、真の合わせずれ量（＝（Ａ２−Ｂ２）／２）の平均値をＯＡａｖｅとし、標準偏差をσとした場合、｜ＯＡａｖｅ｜＋３σの目標値が０．１００μｍ以下という高い合わせずれ精度がウエハ全面に亙って要求されている。尚、添え字「ａｖｅ」は平均値を意味する。
【０００８】
しかしながら、上述したように、レジストパターン合わせずれ量と真の合わせずれ量に相違があるため、ＩＰＱＣ判定で合格であっても、実際に半導体素子を作製したとき、半導体素子構成要素相互の合わせずれが所定の値より大きくなり、半導体装置に不良が発生する場合がある。然るに、現状では、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は無視して、レジストパターン合わせずれ量の値のみに基づきＩＰＱＣ判定を行っている。そして、レジストパターン合わせずれ量から真の合わせずれ量を予想して、その予想結果に基づきＩＰＱＣ判定を行うといった技術は、本発明者が調べた限りでは、知られていない。
【０００９】
従って、本発明の目的は、レジストパターン合わせずれ量から真の合わせずれ量を予想して、その予想結果に基づきレジストパターンの合わせずれの判定を行うことを可能にするレジストパターンの合わせずれ判定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のレジストパターン合わせずれ判定方法は、基体上にレジストを形成した後、該レジストを露光、現像してレジストパターンを形成する半導体装置の露光方法において、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、レジストパターンの合わせずれ判定方法である。そして、本発明のレジストパターンの合わせずれ判定方法は、
（イ）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、該パターンの回転方向の誤差であるローテーションθ、各該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、並びに、該パターンのＸ方向及びＹ方向の倍率変動であるスケーリングＳＸ及びＳＹ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き、
（ロ）予め第１の合わせずれ測定用パターンが複数形成された基体上に、レジストパターンから成る第２の合わせずれ測定用パターンを形成し、次いで、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（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）（但し、ｉ＝０，１，２，・・・，Ｎ−１。尚、以下も同様）を求め、
（ハ）下記の式（１）から、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におけるＸ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）を、（イ）で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、
【数４】
0003552350.tif 000002
（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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）（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（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）を求め、
（Ｄ）測定された合わせずれ量（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）及び（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）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ＳＸ及びＳＹを求めることができる。
【数５】
0003552350.tif 000003
【数６】
0003552350.tif 000004
【００１３】
本発明においては、Ｘ方向及びＹ方向の合わせずれ量（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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ＳＸ及びＳＹ
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ＳｉＯ２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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）（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ＡＸ１ｊ，ＢＸ１ｊ、及びＡＹ１ｊ，ＢＹ１ｊ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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）を求める。尚、ＡＸ１ｊ，ＢＸ１ｊ，ＡＹ１ｊ，ＢＹ１ｊの値は、通常、１０〜２０μｍ程度である。
ΔｘＲｊ＝（ＡＸ１ｊ−ＢＸ１ｊ）／２    式（４．１）
ΔｙＲｊ＝（ＡＹ１ｊ−ＢＹ１ｊ）／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（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）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ＡＸ２ｊ，ＢＸ２ｊ、及びＡＹ２ｊ，ＢＹ２ｊ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（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）を求める。
ΔｘＰｊ＝（ＡＸ２ｊ−ＢＸ２ｊ）／２    式（５．１）
ΔｙＰｊ＝（ＡＹ２ｊ−ＢＹ２ｊ）／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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）及び（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）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ＳＸ及びＳＹ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】
0003552350.tif 000005
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】
0003552350.tif 000006
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】
0003552350.tif 000007
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】
0003552350.tif 000008
という変換操作を行う。ここで、ＳＸ，ＳＹ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】
0003552350.tif 000009
となる。（α＋θ）ＳＹ＝０、θ・ＳＸ＝０、α・θ＝０とみなせるので、式（１０）を変形して、
【数１２】
0003552350.tif 000010
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（ΔｘＲｊ，ΔｙＲｊ）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（ΔｘＰｊ，ΔｙＰｊ）の関係は、簡潔に、
ΔｘＰｊ＝（１＋ＳＸ）ΔｘＲｊ＋（α＋θ）ΔｙＲｊ＋ｄｘ  式（１２．１）
ΔｙＰｊ＝−θΔｘＲｊ＋（１＋ＳＹ）ΔｙＲｊ＋ｄｙ        式（１２．２）
と表わすことができる。ここで、
Ａ＝１＋ＳＸ
Ｂ＝α＋θ
Ｃ＝ｄｘ
Ｄ＝−θ
Ｅ＝１＋ＳＹ
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。
ΔｘＰｊ＝Ａ・ΔｘＲｊ＋Ｂ・ΔｙＲｊ＋Ｃ    式（１３．１）
ΔｙＰｊ＝Ｄ・ΔｘＲｊ＋Ｅ・ΔｙＲｊ＋Ｆ    式（１３．２）
【００３０】
従って、残差Ｅｘｊ及びＥｙｊ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、
0003552350.tif 000011
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Ｅｘｊ及びＥｙｊのそれぞれの二乗和である、
ΣｊＥｘｊ２＝Σｊ［ΔｘＰｊ−（Ａ・ΔｘＲｊ＋Ｂ・ΔｙＲｊ＋Ｃ）］２
ΣｊＥｙｊ２＝Σｊ［ΔｙＰｊ−（Ｄ・ΔｘＲｊ＋Ｅ・ΔｙＲｊ＋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】
0003552350.tif 000012
【数１４】
0003552350.tif 000013
【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、「Σｊ」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（ＳＸ）      −２．６４ｐｐｍ
スケーリング（ＳＹ）      −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ＳｉＯ２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（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）（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ＡＸ１ｉ，ＢＸ１ｉ、及びＡＹ１ｉ，ＢＹ１ｉ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（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）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。
ΔＸＭｉ＝（ＡＸ１ｉ−ＢＸ１ｉ）／２    式（１５．１）
ΔＹＭｉ＝（ＡＹ１ｉ−ＢＹ１ｉ）／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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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】
0003552350.tif 000014
【００４０】
そして、上記の式（１）から求めた合わせずれ量（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ）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ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｘ、及び、Ｘ方向の平均値ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｙを、以下の式から求めた。
ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｘ＝［Σｉ（ΔＸＭｉ）］／Ｎ    式（１６−１）
ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｙ＝［Σｉ（ΔＹＭｉ）］／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σＭ−Ｘ及びＹ方向の標準偏差σＭ−Ｙを求めた。
σＭ−Ｘ＝√［Σｉ（ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｘ−ΔＸＭｉ）２／（Ｎ−１）］  式（１７−１）
σＭ−Ｙ＝√［Σｉ（ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｙ−ΔＹＭｉ）２／（Ｎ−１）］  式（１７−２）
【００４３】
尚、「Σｉ」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｜ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｘ｜＋３σＭ−Ｘ及び｜ＯＡａｖｅ−Ｍ−Ｙ｜＋３σＭ−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（｜ＯＡａｖｅ−Ｘ｜＋３σＸ）及び（｜ＯＡａｖｅ−Ｙ｜＋３σＹ）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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）のＸ方向及びＹ方向の平均値ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｘ及びＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｙ、並びに、Ｘ方向及びＹ方向の標準偏差σＥ−Ｘ及びσＥ−Ｙを、以下の式から求める。
ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｘ＝［Σｉ（ΔＸＥｉ）］／Ｎ    式（１８−１）
ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｙ＝［Σｉ（ΔＹＥｉ）］／Ｎ    式（１８−２）
σＥ−Ｘ＝√［Σｉ（ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｘ−ΔＸＥｉ）２／（Ｎ−１）］  式（１９−１）
σＥ−Ｙ＝√［Σｉ（ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｙ−ΔＹＥｉ）２／（Ｎ−１）］  式（１９−２）
【００４６】
求められた｜ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｘ｜＋３σＥ−Ｘ及び｜ＯＡａｖｅ−Ｅ−Ｙ｜＋３σＥ−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、｜ＯＡａｖｅ−Ｘ｜＋３σＸ及び｜ＯＡａｖｅ−Ｙ｜＋３σＹ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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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（ＳＸ）        １．９６ｐｐｍ
スケーリング（ＳＹ）        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ΔＸＭｉ及びΔＹＭｉ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（ΔＸＥｉ，ΔＹＥｉ）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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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