(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型ボックスパターンの測定パターンと該測定パターンの内側および外側のポジ型ボックスパターンの補助パターンとすることを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【請求項２】
請求項１記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型ボックスパターンの代わりにネガ型ボックスパターンとすることを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【請求項３】
レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、測定用ポジ型パターンの内側および外側にポジ型スリットパターンで補助パターンを設けることを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【請求項４】
請求項３記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型スリットパターンの代わりにネガ型スリットパターンとすることを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【請求項５】
レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、ボックスパターンの測定パターンの内側エッジ間の上下左右間隔と該測定パターンとその外側の補助パターンの上下左右間隔を全て等しく配置することを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記測定パターン及び前記補助パターンのラインの幅と隣接する該ライン間の幅の比を１：２以上とすることを特徴とする合わせ測定用のレジストパターン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の製造に用いるレジストパターンに関し、特にホトリソグラフィ工程用のレジストパターン形成後における、前工程パターンとの合わせ測定用のレジストパターンに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
図８は従来の合わせ測定原理を説明する図である。
【０００３】
従来、合わせ測定は図８に示すように、前工程で形成したパターン（例えばボックス）１０と自工程（現在実行中の工程）で形成したパターン（例えば、ボックス）１００を左右対称な波形が得られるような部分に波形処理領域をボックス指定し、波形を検出し、その波形を画像処理して直線近似してピーク点を求め、前工程のピーク点と自工程のピーク点を測定していた。
【０００４】
即ち、合わせ測定用のレジストパターンは、 最外側に前工程でのボックスパターン１０を設ける。このボックスパターン１０の内部に、所定間隔で自工程のボックスパターン１００を配置する。
【０００５】
パターン測定素子、例えばフォトセンサー１０１〜１０４は断面部Ａ−Ａ’に沿って配置される。
【０００６】
断面部Ａ−Ａ’の前工程のポジ型ボックスパターンと自工程の複数のポジ型ボックスパターンに対し、左右対称性が得られているとして選択したラインパターンの断面部Ａ−Ａ’における波形信号処理結果のＢ１−Ｂ１’画像を得、この波形信号処理結果の画像から合わせ測定装置での波形処理によりＢ２−Ｂ２’特性を得ている。
【０００７】
即ち、エッジ１０−１、１０−２からなるラインパターンは、波形信号処理結果である点１０−３、点１０−４および点１０−５を結ぶＢ１−Ｂ１’特性となり、合わせ測定装置での波形処理による点１０−６、１０−７および点１０−８を結ぶＢ２−Ｂ２’特性となる。
【０００８】
この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターンの断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は、点１０−６と点１０−７を端点として直線的に点１０−８まで濃度値が増加する特性を示す。点１０−８はラインパターンの中心位置の濃度値を表す。以下、ラインパターンの画像を波形処理したパターンの中心、例えば前記点１０−８、を「中点」という。
【０００９】
ボックスパターン１００についても同じであり、両側エッジ１００−１と１００−２からなるボックスパターン１００の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は点１００−３と点１００−４のＢ１−Ｂ１’特性となり、さらに合わせ測定装置での波形処理によって点１００−５と点１００−６とからなるＢ２−Ｂ２’特性となる。この結果、エッジ１００−１の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は点１００−５となる。
【００１０】
合わせ測定は、少なくとも、１カ所、例えば前記点１０−８と前記点１００−５の間隔を測定する。測定個所を図８のＢ２−Ｂ２’特性図に示す両端矢印線のように２カ所とすることもできる。測定個所の設定については、左右対称性が担保できる限り、Ｘ方向、Ｙ方向で任意に設定でき、任意の組み合わせが可能である。
【００１１】
近年、パターンの微細化に伴い、通常のＫｒＦ露光／現像手法で形成したレジストパターン（ホールパターン）に対し、高温のベーク処理を行うことにより、前記レジストパターンに熱フローを生じさせ、レジストパターンをシュリンクさせて該レジストパターンで形成したホール内径を縮小させる製造方法が実施されている。
【００１２】
図１０は従来の熱フローによるパターン収縮の原理を説明する図である。
【００１３】
左側の図が熱フロー前の形状を説明する図であり、右側の図が熱フロー後の形状を説明する図である。熱フロー前、断面円形のホールをレジストパターンに設ける。この状態から、レジストパターンに熱フローを生じさせ、レジストパターンをシュリンクさせて該レジストパターンに形成したホール内径を縮小させる。
【００１４】
この方法によれば、ＫｒＦ露光技術の解像限界を超える０．１０μｍ以下のパターン形成が可能になる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この熱フローにより、ホール内径を縮小させる方法は、以下の問題点がある。
【００１６】
（１）熱フロー前のレジストパターン寸法、即ち、ホール内径が約０．５μｍより大きくなると劣化する。それは、レジスト膜厚がおおよそ決まっているので、前記ホール内径が一定以上に大きくなると流れ込むレジスト量が多くなり、前記図１０の直線部分の膜厚ｂが著しく減少しホトリソグラフィー後のエッチング処理に悪影響がでることにある。
【００１７】
（２）また、左右にパターンが存在する場合と、存在しない場合でシュリンクのされ方が異なる。それは、熱フロー時にパターンの周りに流れ込むレジスト量によって、シュリンクの形状が異なることにある。パターンが密集しているところでは、１つのホール当たりのレジストの流れ込み量が少なくなるので、１つ１つのパターンの収縮が少なくなる。これを、図１１の例について説明する。
【００１８】
図１１は、従来の熱フローの左右対称性を説明する図である。
【００１９】
図１１のように、同じピッチで、同じホール径のレジストパターンを熱収縮させる場合には、次のＡＢＣのようになる。
【００２０】
Ａ）上下右には、パターンがあるため均等に収縮する。しかし、左にはパターンがないためレジストの流れ込みが多く、収縮が大きい。ホールの中心が、熱フロー前の中心よりＢ側に移動してしまう。
【００２１】
Ｂ）上下左右に均等にパターンがあるため均等に収縮する。
【００２２】
Ｃ）上下左には、パターンがあるため均等に収縮する。しかし、右にはパターンがないためレジストの流れ込みが多く、収縮が大きい。ホール中心が熱フロー前の中心よりＢ側に移動してしまう。
【００２３】
（３）また、熱フロー前のレジストパターンの幅とパターン間のスペースの幅が１：２以上の比率でないと十分にシュリンクされないといった微細パターニング上での原則がある。このことは、上で述べたように、ある程度パターンを離さないと、レジストの流れ込み量が不足して十分に収縮されず、レジストの厚み方向における直線部分の高さが十分に得られないことにより裏付けられている。さらに、前記１：２以上の比率で所望の特性が得られることは実験的に確かめられている。
【００２４】
実験結果は以下のとおりである。
▲１▼  実験の目的：図１０の熱フロー後における「直線部分の膜厚ｂ」部分が実用上十分な直線となる条件の測定。
▲２▼  条件
・レジスト：ＴＤＵＲ−Ｐ０１５              膜厚１００００Å
・反射防止膜（バーク材）：ＳＷＫ−ＥＸ２    膜厚１１００Å
・ＮＳＧ膜                                  膜厚１００００Å
・ウエハ：Ｓｉ−ｓｕｂ
・露光エネルギー                            ８５ｍｊ
・製造方法                                  熱シュリンク
▲３▼  積層構造
ＴＤＵＲ−Ｐ０１５／ＳＷＫ−ＥＸ２／ＮＳＧ膜／Ｓｉ−ｓｕｂ
▲４▼  結果
レジストマスクのホールサイズ（穴の直径）を０．２６μｍとしたとき、ホールピッチ（穴間の長さ）が０．５２μｍ以上のサンプルが上記条件を満足した。なお、サンプルデータとして、ホールピッチが０．７８μｍ、１．０４μｍの場合も採取したが、これらも上記条件を満足した。
【００２５】
（４）また、合わせ測定用のレジストパターンのような大きなパターンでは、熱フローを行ったことによってパターンエッジ部の直線性が損なわれる。即ち、熱フローはウエハ全体にかけるため、あらゆるパターンサイズのレジスト形状が図１０のように収縮される。合わせ測定は光学的に行うため、ある程度大きなパターンである。大きなパターンの場合、流れ込み量も多いため、バランスが問題となるが、図１１のように流れ込み位置によって流れ込み量が大きく変わる。そのため、ポジ型パターンの例ではあるが、例えば図９の自工程のパターンのように、各辺の流れ出し量の最も多い中央部分が最もズレが大きくなる。この結果、各辺は湾曲した形状を呈することとなる。
【００２６】
図９は、従来の熱フロー後の合わせ測定用レジストパターンに関する図である。
【００２７】
図９は図８と比べ、熱フロー処理を施すと、自工程におけるボックスパターン１００が図９のようにシュリンクする点で相違する。
【００２８】
従来、熱フロー後の合わせ測定用のレジストパターンは図９に示すように、前工程で形成したパターン（例えばボックス）１０と自工程で形成したパターン（例えば、ボックス）１００を画像処理し、それぞれの画像のパターンを波形処理し、中点位置を測定していた。
【００２９】
即ち、最外側に前工程でボックスパターン１０を設ける。このボックスパターン１０の内部に、所定間隔で自工程のボックスパターン１００を配置する。
【００３０】
画像取得用のフォトセンサー１０１〜１０４は断面部Ａ−Ａ’に沿って配置される。
【００３１】
断面部Ａ−Ａ’の前工程のポジ型ボックスパターンと自工程の複数のポジ型パターンに対し、左右対称性が得られているラインパターンの断面部Ａ−Ａ’の波形信号処理結果Ｂ１−Ｂ１’画像を得、この波形信号処理結果の画像を合わせ測定装置での波形処理によりＢ２−Ｂ２’特性を得る。
【００３２】
即ち、エッジ１０−１、１０−２からなるラインパターンは、波形信号処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−３、１０−４、１０−５となり、さらに合わせ測定装置での波形処理によるＢ２−Ｂ２’特性の点１０−６、１０−７、１０−８となる。この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターンの断面部Ａ−Ａ’の画像信号の波形処理結果は、点１０−６と点１０−７を端点として直線的に点１０−８まで濃度値が増加する特性を示す。点１０−８はラインパターンの中心位置の濃度値を表す。
【００３３】
高温ベーク処理にて熱フローをさせることにより、レジストパターンが収縮し、図９に示すように、エッジの直線性が保たれなくなる。これによって、検出対象の測定パターンであるボックスパターンの直線エッジが弧状１２０に湾曲する。
【００３４】
このボックスパターン１００については、両側の湾曲エッジ１２０−１と１２０−２からなるボックスパターン１００の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果のＢ１−Ｂ１’特性の点１２０−３と点１２０−４となり、合わせ測定装置での波形処理によるＢ２−Ｂ２’特性の点１２０−５と１２０−６となる。この結果、エッジ１２０の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は点１２０−５となる。
【００３５】
前記点１０−８と点１２０−５の間隔は熱フローを行った場合の自工程のボックスパターン１００の湾曲変形位置を測定していることを意味する。
【００３６】
この図９のレジストパターンの断面部Ａ−Ａ’の波形信号処理結果のＢ１−Ｂ１’特性を、合わせ測定装置で波形処理した結果のＢ２−Ｂ２’特性で評価すれば、レジストパターンのエッジの熱フローにより収縮する特性がいかに大きな問題かわかる。特に、図９のレジストパターンのように左右のエッジを波形信号として計測する場合には前記熱フローの影響が左右非対称な波形信号となってしまう。
【００３７】
この左右非対称な波形信号を測定してしまうことにより、図９に示すような本来測定すべき中点位置とのずれが生じ、合わせ測定の測定値に悪影響を及ぼしている。
【００３８】
このように、従来、熱フローを行うことによって、自工程のレジストパターンの直線性が損なわれている。この結果、エッジに対して左右非対象な波形処理が行われ、自工程中心位置がずれ、合わせ測定の時に誤測定をしてしまう問題が発生している。
【００３９】
本発明の目的は、前記問題点に鑑み、合わせ測定用のレジストパターンに熱フロー処理を施しても、パターンエッジ部の画像処理信号が左右非対称とならないようにする合わせ測定用のレジストパターンを提供することである。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために以下の解決手段を採用する。
（１）レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型ボックスパターンの測定パターンと該測定パターンの内側および外側のポジ型ボックスパターンの補助パターンとすること。
（２）上記（１）記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型ボックスパターンの代わりにネガ型ボックスパターンとすること。
（３）レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、測定用ポジ型パターンの内側および外側にポジ型スリットパターンで補助パターンを設けること。
（４）上記（３）記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記レジストパターンをポジ型スリットパターンの代わりにネガ型スリットパターンとすること。
（５）レジストパターン形成後、熱フローによりシュリンクさせる合わせ測定用のレジストパターンにおいて、ボックスパターンの測定パターンの内側エッジ間の上下左右間隔と該測定パターンとその外側の補助パターンの上下左右間隔を全て等しく配置すること。
（６）上記（１）乃至（５）のいずれか１項記載の合わせ測定用のレジストパターンにおいて、前記測定パターン及び前記補助パターンのラインの幅と隣接する該ライン間の幅の比を１：２以上とすること。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【００４３】
最外側のボックスパターン１０は、前工程において形成したレジストパターンである。
【００４４】
前工程のラインパターンのエッジを測定個所として、前記パターン測定素子によりラインパターンの画像を取得する。
【００４５】
前記ボックスパターン１０内には、自工程において、上から連続して３段のパターンが形成されている。
【００４６】
上段は、所定幅・所定長さで水平方向に向き、頭を垂直方向に揃えて整列配置した横ラインパターン２１、２２および２３と、それらの横ラインパターン間の所定幅のスペースとから構成される。
【００４７】
中段は、所定幅・所定長さで垂直方向に向き、頭を水平方向に揃えて整列配置した縦ラインパターン２４、２５、２６、２７、２８および２９と、それらの間の所定幅のスペースとから構成される。
【００４８】
下段は、所定幅・所定長さで水平方向に向き、頭を垂直方向に揃えて整列配置した横ラインパターン３０、３１および３２と、それらの横ラインパターン間の所定幅のスペースとから構成される。
【００４９】
合わせ測定は光学的に行うために、ある程度大きなパターンが必要である。その為、第１実施例のレジストパターンは、熱フロー前のラインパターンサイズが小さくなりすぎないように、例えば０．５μｍより大きな幅のパターンサイズで、３本以上同じ大きさのライン及びスペースを配置したポジ型パターンに形成する。第１実施例でのパターンサイズは、前記従来のホールパターンのサイズをいうのではなく、ラインパターンのサイズをいう。
【００５０】
さらに、熱フロー後のレジスト形状の安定性が向上するように、スペースについてはラインの２倍以上離して配置する。
【００５１】
前記自工程のパターンの内の、前記上段および下段の水平方向の横ラインパターン２１、２２、２３、３０、３１および３２は、前記前工程のボックスパターン１０の内の、同じ水平向きのライン部に対応して形成される。前記両パターンは位置合わせの計測を行うために組み合わせて設けられる。
【００５２】
前記自工程のパターンの内の、前記中段の垂直方向の縦ラインパターン２４〜２９は、前記前工程のボックスパターン１０の内の、同じ垂直向きのライン部に対応して形成される。前記両パターンは位置合わせの計測を行うために組み合わせて設けられる。
【００５３】
前記自工程のレジストパターンの内、最外側の横ラインパターン２１、３２および縦ラインパターン２４、２９は、実測上、熱フローの影響を受け易い箇所であり、計測に用いない。
【００５４】
第１実施例では、垂直向きの縦ラインパターンの内、○印の付いているＡ部の、左右対称性が得られている縦ラインパターン２５、２６、２７および２８が測定対象となる。この内、本実施例では縦ラインパターン２５と２８を測定パターンとし、前工程のパターンの同じ垂直向きのラインパターン部と組み合わせて位置合わせの計測を行う。
【００５５】
但し、断面部が垂線となったときには、水平方向の横ラインパターン２１、２２、２３、３０、３１および３２の内、熱フローの影響を受け易い最外側の横ラインパターン２１、３２を除く任意のパターンを測定パターンとし、残りを補助パターンとする。
【００５６】
前記両ラインパターン間のスペースの幅は、該両ラインパターンの幅の２倍以上に設定する。
【００５７】
第１実施例の場合、パターン測定素子はＡ−Ａ’線上に所定間隔で配置されている。パターン測定素子は例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等のフォトセンサーを用いる。説明の都合上、図１に、２組のパターン測定素子３３、３４、３５および３６を例示する。パターン測定素子によって断面部Ａ−Ａ’の計測パターンとなるラインパターンの画像信号を得る。この画像信号は波形処理されＢ−Ｂ’特性となる。
【００５８】
合わせ測定機は、図示しないが、波形処理領域をボックス指定する機能、画像処理および測定する機能を備えている。
【００５９】
次に、パターンの変更例を説明する。
【００６０】
図７は、本発明の自工程のパターンをアウター部へ配置する例を示す図である。
【００６１】
前工程のボックスパターン４０を中心にして、各辺と平行に３本のラインパターン４２、４３、４４および４５が配置されている。３本のラインパターンは所定スペースで離隔されている。自工程のパターンを前工程のパターンのアウター側に配置した場合は、自工程のパターンを最低３つ以上配置する。ラインパターンはポジまたはネガで形成される。
【００６２】
（計測動作）
合わせ測定は、合わせ測定機が波形処理領域をボックス指定できるようになっているので、左右対称な波形が得られるような部分に設定し、波形を検出する。その波形を画像処理により直線近似させピーク点を求める。測定は前工程のピークと自工程のピークで行う。以下、詳述する。
【００６３】
複数のポジ型パターンを形成し、左右対称性が得られている断面部Ａ−Ａ’のラインパターンのエッジを測定箇所として、前記パターン測定素子によってラインパターンの画像を取得する。
【００６４】
「左右対称性」とは、同じスペースおよび同じ幅をいう。図１の例では、縦ラインパターン２６と２７の中間点を中心として左右両側向きのラインパターンの配置態様が対称になっていることを意味する。代表的な例としては図３および図４のパターンをいう。
【００６５】
ここで図１に戻る。前記Ａ−Ａ’線に沿ったパターンエッジの検出画像は、断面図の波形処理結果Ｂ−Ｂ’特性となる。Ｂ−Ｂ’特性は、ポジ型の部分の透過率に応じて濃度値が減衰する。
【００６６】
即ち、ラインパターンのエッジ１０−１は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−３となり、同じくエッジ１０−２は、Ｂ−Ｂ’特性の点１０−４となる。この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターンの断面Ａ−Ａ’部の検出画像信号の波形処理結果のＢ−Ｂ’特性は、点１０−３と点１０−４を端点として直線的に点１０−５まで濃度値が増加する特性を示す。
【００６７】
同じく、縦ラインパターン２５についても同じであり、両側エッジ２５−１と２５−２からなる縦ラインパターン２５の断面Ａ−Ａ’部の検出画像信号の波形処理結果のＢ−Ｂ’特性は、点２５−３と点２５−４を端点として直線的に点２５−５まで濃度値が増加する特性を示す。前記点１０−５と２５−５はそれぞれラインパターンの中心位置の濃度値を表す。
【００６８】
合わせ測定は、少なくとも、１カ所、例えば前記点１０−５と前記点２５−５の間隔を測定する。測定個所を図１のように２カ所とすることもできる。測定個所の設定についてはＸ方向、Ｙ方向で必ずしも同じ箇所である必要はなく、任意の組み合わせが可能である。
【００６９】
自工程のパターンをアウター部へ配置する図７の例においても、前記図１の例と同様に測定する。ただし、自工程のパターンの内、熱フローで影響を受け易い箇所、即ち、最外側のラインパターンは測定対象外とする。
【００７０】
（第１実施例の効果）
本来測定すべきエッジの中点位置が正確に検出できるので、合わせ測定を正確に行うことができる。自工程のパターンを前工程のパターンのアウター側に配置した場合は、自工程のパターンを最低３つ以上配置することで、図１に示すような自工程のパターンを前工程のパターンのインナー側に配置する場合と同様な効果が得られる。スペースについてはラインの２倍以上離して配置する。これにより熱フロー後のレジスト形状の安定性が向上する。
【００７１】
（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例のレジストパターン（ネガ型）図である。
【００７２】
前記第１実施例はポジ型のパターンであったが、本発明の第２実施例は、前記第１実施例のパターンのネガ型で構成される。
【００７３】
ネガ型パターンのＡ−Ａ’断面部の画像を得て波形処理した結果のＢ−Ｂ’特性は、前記ポジ型パターンのＢ−Ｂ’特性の反転特性となる。合わせ測定は第１実施例のポジ型パターンの場合と同じに行う。第２実施例の効果も前記第１実施例の効果と同じになる。
【００７４】
（第３実施例）
図３は本発明の第３実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【００７５】
最外側に前工程のボックスパターン１０を設ける。このボックスパターン１０の内部に、所定間隔で相似形のボックスパターン５１、５２および５３を配置する。
【００７６】
このボックスパターン５１〜５３は、所定幅のスペースにより、相互に隔離されている。スペース幅は、ボックスパターンの各辺をなすラインの幅の２倍以上に形成する。
【００７７】
ポジ型測定パターン５２の内側および外側にボックス型の補助パターン５１と５３を形成する。このとき、補助パターン５１と５３は測定パターン５２の寸法以下のサイズで形成する。また、スペース幅は測定パターン５２の幅の２倍以上とする。
【００７８】
「補助パターン」とは、レジストの流れ込み量または流れ出し量を調節するために設けるパターンであり、熱フロー後、測定パターンの合わせ測定が正確に行えるように設けられるパターンである。測定に使わないので、光学的なデータの取得の必要がない。極端な場合、熱フロー後、埋め込まれて消失してしまっても問題ない。
【００７９】
補助パターンを測定パターンの寸法以下のサイズとする理由は、補助パターンのサイズが大きいと、レジストの流れ込み量が多くなり、形状が崩れやすいので、測定パターン以下のサイズが妥当な範囲と考えられているからである。
【００８０】
また、内外、上下、左右のマスクサイズスペース幅はすべて同じ幅に保たれている。このことは、測定パターンの、熱フロー後の形状が左右均等な形状である必要があるためである。
【００８１】
画像検出用のフォトセンサーはＡ−Ａ’断面部に沿って配置される。図３においては、Ａ−Ａ’断面部に沿って例示的にフォトセンサー５４、５５、５６および５７が例示されている。
【００８２】
熱フロー前の合わせ測定のパターンサイズが、小さくなりすぎないように、例えば０．５μｍより大きなパターンサイズで、測定用パターン５２を作成する。その内外にパターン５１、５３を複数同じ大きさのライン及びスペースを配置したポジ型パターンとして形成する。さらにスペースについてはラインの２倍以上離して配置することにより熱フロー後のレジスト形状の安定性が向上する。
【００８３】
（計測動作）
断面部Ａ−Ａ’の前工程のポジ型ボックスパターンと自工程の複数のポジ型パターンに対し、左右対称性が得られているラインパターンの断面部Ａ−Ａ’のエッジを測定箇所として画像を得、波形処理してＢ−Ｂ’特性を得る。
【００８４】
即ち、ラインパターンのエッジ１０−１は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−３となり、同じくエッジ１０−２は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−４となる。この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターン１０の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は、点１０−３と点１０−４を端点として直線的に点１０−５（中点）まで濃度値が増加する特性を示す。
【００８５】
同じく、測定パターン５２についても同じであり、両側エッジ５２−１と５２−２からなる測定パターン５２の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は、点５２−３と点５２−４を端点として直線的に点５２−５まで濃度値が増加する特性を示す。前記点１０−５と５２−５はそれぞれラインパターンの中心位置の濃度値を表す。
【００８６】
合わせ測定は、少なくとも、１カ所、例えば前記点１０−５と前記点５２−５の間隔を測定する。測定個所を図３のように２カ所とすることもできる。測定個所の設定についてはＸ方向、Ｙ方向で必ずしも同じ箇所である必要はなく、任意の組み合わせが可能である。
【００８７】
（第３実施例の効果）
合わせ測定用のレジストパターンの中点位置が熱フロー処理前後で変動することが防止できる。
【００８８】
（第４実施例）
図４は、本発明の第４実施例のレジストパターン（ネガ型）図である。
【００８９】
前記第３実施例はポジ型のパターンであったが、本発明の第４実施例は、前記第３実施例のパターンのネガ型で構成される。
【００９０】
ネガ測定パターンの内外にボックスを形成する。このとき、補助パターンは測定パターンの寸法以下のサイズで形成されていること、またスペース幅は測定パターンの２倍以上離れていること、内外、上下、左右のマスクサイズスペース幅はすべて同じ幅が保たれているように設定する。
【００９１】
（計測動作）
熱フロー処理後のレジスト形状は、左右対称となる。これによりネガ測定パターンの中点位置は、熱フロー処理前後で変わらなくなる。
【００９２】
ネガ型パターンの断面部Ａ−Ａ’の画像を得、波形処理した結果のＢ−Ｂ’特性は、前記ポジ型パターンのＢ−Ｂ’特性の反転特性となる。合わせ測定は第３実施例のポジ型パターンの場合と同じに行う。
【００９３】
（第４実施例の効果）
第４実施例の効果も前記第３実施例の効果と同じになる。合わせ測定用のレジストパターンの中点位置が熱フロー処理前後で変動することが、防止できる。
【００９４】
（第５実施例）
前記第３、第４実施例においては、補助パターンの形状は、ボックスパターンであったが、第５実施例は補助パターンの形状をボックスの一部を成すスリットまたはラインとしたポジ／ネガパターンの例である。
【００９５】
「スリット」とは、ラインパターンを開口で形成したものを意味し、レジストの流れ込み量または流れ出し量を調節するために設けるパターンであり、熱フロー後、測定パターンの合わせ測定が正確に行えるように設けられるパターンである。
【００９６】
以下、ポジ型パターンの例について図を参照して説明する。
【００９７】
図５は本発明の第５実施例のポジ型レジストパターンの図である。
【００９８】
前工程のボックスパターン１０の内部に、相似形のボックス型の測定パターン７２と、前記ボックスパターン１０と該測定パターン７２の間のスペースに前記各ボックスパターンの各辺と平行な補助パターンであるライン状スリット７３、７４、７７および７８を形成する。また、該測定パターン７２の内部にラインパターン７５および７６で十字状に設けた補助パターンを形成する。
【００９９】
補助パターン７３、７４、７７、７８、７５および７６は、前記スリットの他にライン状パターンとすることも可能である。前記補助パターンであるライン状スリット７３、７４、７７、７８、７５および７６と、測定パターン７２をポジ型に構成する。
【０１００】
この実施例のスリットを含むポジ型パターンを、反転してネガ型パターンで形成することができる。
【０１０１】
（計測動作）
ポジ測定パターン７２の内外に補助パターンとなるライン状スリット７３〜７６を形成する。このとき、補助パターンであるライン状スリット７３〜７６は測定パターン７２の寸法以下のサイズで形成する。また、スペース幅は測定パターン７２の幅の２倍以上とする。内外、上下、左右のマスクサイズスペース幅はすべて同じ幅に保たれている。
【０１０２】
画像取得用のフォトセンサーはＡ−Ａ’断面部に沿って配置される。図５においては、断面部Ａ−Ａ’に沿って例示的にフォトセンサー７９、８０、８１および８２が例示されている。
【０１０３】
複数のポジ型パターンを形成し、左右対称性が得られている断面部Ａ−Ａ’のラインパターンのエッジを測定箇所として、前記パターン測定素子によりラインパターンの画像を取得する。
【０１０４】
前記Ａ−Ａ’線に沿ったパターンエッジの検出画像は、断面図の波形処理結果Ｂ−Ｂ’特性となる。Ｂ−Ｂ’特性は、ポジ型の部分の透過率に応じて濃度値が減衰する。
【０１０５】
即ち、ラインパターンのエッジ１０−１は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−３となり、同じくエッジ１０−２は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−４となる。この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターンの断面Ａ−Ａ’部の検出画像信号の波形処理結果は、点１０−３と点１０−４を端点として直線的に点１０−５（中点）まで濃度値が増加する特性を示す。
【０１０６】
測定パターン７２についても同じであり、両側エッジ７２−１と７２−２からなるラインパターン７２の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は、点７２−３と点７２−４を端点として直線的に点７２−５（中点）まで濃度値が増加する特性を示す。前記点１０−５と７２−５はそれぞれラインパターンの中心位置の濃度値を表す。
【０１０７】
合わせ測定は、少なくとも、１カ所、例えば前記点１０−５と前記点７２−５の間隔を測定する。測定個所を図１のように２カ所とすることもできる。測定個所の設定についてはＸ方向、Ｙ方向で必ずしも同じ箇所である必要はなく、任意の組み合わせが可能である。
【０１０８】
（第５実施例の効果）
熱フロー処理後のレジスト形状は、図５において、左右対称となる。これによりポジ／ネガ測定パターンの中点位置は、熱フロー処理前後で変わらなくなる事により合わせ測定用のレジストパターンのエッジ形状が熱フロー処理前後で変動することが、防止できる。また、補助パターンについてはサイズが任意で設定できる利点がある。ただし、補助パターンは測定パターンの寸法以下のサイズとするとする前提がある。これは、補助パターンのサイズが大きいと、レジストの流れ込み量が多くなり、形状が崩れやすいので、測定パターン以下のサイズが妥当な範囲と考えられているからである。
【０１０９】
（第６実施例）
図６は本発明の第６実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【０１１０】
第６実施例は、補助パターン寸法＝測定パターン寸法であることが前提となる。
【０１１１】
最外側に前工程のボックスパターン１０を設ける。このボックスパターン１０の内部に、所定間隔で相似形のボックスパターン９２および９３を配置する。
【０１１２】
このボックスパターン９２および９３は、所定幅のスペースにより、相互に隔離されている。スペース幅は、ボックスパターンの各辺をなすラインの幅の２倍以上に形成する。前記ボックスパターン９２は、補助パターンとなる。前記ボックスパターン９３は、測定パターンとなる。
【０１１３】
ポジ測定パターン９３の外側に補助パターン９２を配置する。このとき、補助パターン９２は測定パターン９３の寸法以下のサイズで形成する。内外、上下、左右のマスクサイズスペース幅はすべて同じ幅に保たれている。
【０１１４】
画像取得用のフォトセンサーは、一例として、断面部Ａ−Ａ’に沿って配置される。図６においては、断面部Ａ−Ａ’に沿って例示的にフォトセンサー５４、５５、５６および５７が例示されている。
【０１１５】
熱フロー前のパターンサイズが、小さくなりすぎないように、例えば０．５μｍより大きなパターンサイズで、複数同じ大きさのライン及びスペースを配置したネガ型パターンを形成する。さらにスペースについてはラインの２倍以上離して配置することにより熱フロー後のレジスト形状の安定性が向上する。
【０１１６】
測定パターン９３の内部開口は縦寸法ｄ、横寸法ａとする。測定パターン９３の外側エッジと補助パターン９２の内側エッジとの間隔は、縦間隔ｃ、横間隔ｂとする。
【０１１７】
レジストの抜き及び残し部についてａ＝ｂ＝ｃ＝ｄの関係が保たれるようなパターン配置にすることで、補助パターンは、内側または外側の１箇所に配置するだけでよい配置となる。
【０１１８】
「ａ＝ｂ＝ｃ＝ｄ」とは、左右対称であることを意味する。
【０１１９】
第６実施例のスリットを含むポジ型パターンを、反転してネガ型パターンで形成することができる。
【０１２０】
（計測動作）
断面部Ａ−Ａ’の前工程のポジ型ボックスパターン１０と自工程のポジ型ボックスパターン９３に対し、左右対称性が得られているラインパターンのエッジを測定箇所として画像を取得し、波形処理してＢ−Ｂ’特性を得る。ボックスパターン９２は補助パターンとなる。
【０１２１】
即ち、ラインパターン１０のエッジ１０−１は、波形処理結果のＢ−Ｂ’特性の点１０−３となり、同じくエッジ１０−２は、Ｂ−Ｂ’特性の点１０−４となる。この結果、エッジ１０−１と１０−２からなるラインパターン１０の断面Ａ−Ａ’部の検出画像信号の波形処理結果は、点１０−３と点１０−４を端点として直線的に点１０−５（中点）まで濃度値が増加する特性を示す。
【０１２２】
同じく、ボックスパターン９３についても同じであり、両側エッジ９３−１と９３−２からなるボックスパターン９３の断面部Ａ−Ａ’の検出画像信号の波形処理結果は、点９３−３と点９３−４を端点として直線的に点９３−５（中点）まで濃度値が増加する特性を示す。前記点１０−５と９３−５はそれぞれラインパターンの中心位置の濃度値を表す。
【０１２３】
合わせ測定は、少なくとも、１カ所、例えば前記点１０−５と前記点９３−５の間隔を測定する。測定個所を図２のように２カ所とすることもできる。測定個所の設定についてはＸ方向、Ｙ方向で必ずしも同じ箇所である必要はなく、任意の組み合わせが可能である。
【０１２４】
（第６実施例の効果）
熱フロー処理後の形状は、左右対称となる。これによりポジ／ネガ測定パターンの中点位置は、熱フロー処理前後で変わらなくなる。
【０１２５】
合わせ測定用のレジストパターンの中点位置が熱フロー処理前後で変動することが、防止できる。補助パターンの数を減らすことができる。
【０１２６】
（他の実施の形態）
前記実施例は合わせ測定用のレジストパターンに適用した例であるが、同様に他の半導体設備においてアライメントマーク及び位置だし用マークなどの検出位置精度を向上させるレジストパターンとしても適用できる。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明の合わせ測定用のレジストパターンは、合わせ測定用のレジストパターンに熱フロー処理を施しても、パターンエッジ部の画像処理信号が左右非対称とならないようにすることができる。
【０１２８】
また、熱フロー後のレジスト形状の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【図２】本発明の第２実施例のレジストパターン（ネガ型）図である。
【図３】本発明の第３実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【図４】本発明の第４実施例のレジストパターン（ネガ型）図である。
【図５】本発明の第５実施例のポジ型レジストパターンの図である。
【図６】本発明の第６実施例のレジストパターン（ポジ型）図である。
【図７】本発明の自工程のパターンをアウター部へ配置する例を示す図である。
【図８】従来の合わせ測定原理を説明する図である。
【図９】従来の熱フロー後の合わせ測定用レジストパターンに関する図である。
【図１０】従来の熱フローによるパターン収縮の原理を説明する図である。
【図１１】従来の熱フローの左右対称性を説明する図である。
【符号の説明】
１０、４０    前工程の（ボックス）パターン
２１、２２、２３、３０、３１、３２、４２、４５    横ラインパターン
２４、２５、２６、２７、２８、２９、４３、４４    縦ラインパターン
３３、３４、３５、３６、５４、５５、５６、５７、７９、８０、８１、８２
パターン測定素子（フォトセンサー）
７３、７４、７５、７６、７７、７８    ライン状スリット（補助パターン）
５２，７２、９３    ボックスパターン（測定パターン）
５１、５３、９２    ボックスパターン（補助パターン）
【図１】
0004011353.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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