(57)【要約】【課題】複数の層に各々形成されたパターン同士の重ね合わせを精度良く検査する。【解決手段】比較パターンと複数の層に各々形成された基準パターンとの重ねずれ量をそれぞれ測定し、測定した比較パターンと各基準パターンとの重ねずれ量に基づき、比較パターンおよび各基準パターンの重ね合わせ検査を行う。【選択図】図４
2016180783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウエハ上の第１の層の第１の領域に第１の回路パターン、および第２の領域に第１の基準パターンを形成する工程、
（ｂ）前記第１の層より上層の第２の層の第１の領域に第２の回路パターン、および第２の領域に第２の基準パターンを形成する工程、
（ｃ）前記第２の層より上層に第３の層を形成する工程、
（ｄ）前記第３の層上にフォトレジスト膜を形成する工程、
（ｅ）フォトリソグラフィにより前記フォトレジスト膜の第１の領域に第３の回路パターン、および第２の領域に比較パターンを形成する工程、
（ｆ）前記第１の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量を測定する工程、
（ｇ）前記第２の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量を測定する工程、
（ｈ）前記（ｆ）工程で取得した前記第１の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量、および前記（ｇ）工程で取得した前記第２の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量に基づき、前記第１の基準パターン、前記第２の基準パターン、前記比較パターンの重ね合わせ判定を行う工程、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程は、
（ｆ−１）前記第１の基準パターンに検査光のフォーカスを合わせ、前記第１の基準パターンの中心座標を検出する工程、
（ｆ−２）前記比較パターンに検査光のフォーカスを合わせ、前記比較パターンの中心座標を検出する工程、
（ｆ−３）前記（ｆ−１）工程で検出した前記第１の基準パターンの中心座標、および前記（ｆ−２）工程で検出した前記比較パターンの中心座標に基づき、前記第１の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量を算出する工程、を有し、
前記（ｇ）工程は、
（ｇ−１）前記第２の基準パターンに検査光のフォーカスを合わせ、前記第２の基準パターンの中心座標を検出する工程、
（ｇ−２）前記比較パターンに検査光のフォーカスを合わせ、前記比較パターンの中心座標を検出する工程、
（ｇ−３）前記（ｇ−１）工程で検出した前記第２の基準パターンの中心座標、および前記（ｇ−２）工程で検出した前記比較パターンの中心座標に基づき、前記第２の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量を算出する工程、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の回路パターンは、素子分離層である半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の回路パターンは、配線パターン、或いは、異なる層の配線同士を接続するビアである半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記フォトレジスト膜に形成される前記第３の回路パターンは、最上層配線を形成するための配線溝パターンである半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板上の第１の層に形成された第１の基準パターンとフォトレジスト膜に形成された比較パターンとの重ねずれ量を測定し、
前記第１の層と異なる第２の層に形成された第２の基準パターンと前記フォトレジスト膜に形成された前記比較パターンとの重ねずれ量を測定し、
前記第１の基準パターンと前記比較パターンの重ねずれ量、および前記第２の基準パターンと前記比較パターンとの重ねずれ量に基づき、前記第１の基準パターン、前記第２の基準パターン、前記比較パターンの重ね合わせ判定を行うパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載のパターンの重ね合わせ検査方法において、
前記第１の基準パターンに検査光のフォーカスを合わせて前記第１の基準パターンの中心座標を検出し、
前記第２の基準パターンに検査光のフォーカスを合わせて前記第２の基準パターンの中心座標を検出し、
前記比較パターンに検査光のフォーカスを合わせて前記比較パターンの中心座標を検出し、
前記第１の基準パターンの中心座標、前記第２の基準パターンの中心座標、前記比較パターンの中心座標に基づき、前記第１の基準パターン、前記第２の基準パターン、前記比較パターンの重ねずれ量を算出するパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項８】
請求項６に記載のパターンの重ね合わせ検査方法において、
前記第１の層は前記第２の層よりも下層であるパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項９】
請求項６に記載のパターンの重ね合わせ検査方法において、
前記基板は半導体ウエハであり、
前記第１の層は、素子分離層が形成される層と同一の層であるパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項１０】
請求項６に記載のパターンの重ね合わせ検査方法において、
前記第２の層は、メタル配線、或いは、異なる層の配線同士を接続するビアが形成される層と同一の層であるパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項１１】
請求項６に記載のパターンの重ね合わせ検査方法において、
前記フォトレジスト膜に、最上層配線を形成するための配線溝パターンが形成されているパターンの重ね合わせ検査方法。
【請求項１２】
第１の回路パターンと同一層に形成された第１の基準パターンと、
前記第１の回路パターンよりも上層の第２の回路パターンと同一層に形成された第２の基準パターンと、
前記第２の回路パターンよりも上層の第３の回路パターンと同一層に形成された第３の基準パターンと、を備え、
前記第１の基準パターン、前記第２の基準パターン、前記第３の基準パターンは、前記第１の回路パターン、第２の回路パターン、第３の回路パターンの重ね合わせのための重ね合わせ検査パターンである半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置において、
前記第１の基準パターン、前記第２の基準パターン、第３の基準パターンは、前記半導体装置の横断面において、同一の検査パターン領域内に形成されている半導体装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の半導体装置において、
前記第１の回路パターンは、素子分離層であり、
前記第２の回路パターンは、メタル配線であり、
前記第３の回路パターンは、異なる層の配線同士を接続するビアである半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、複数層のパターンの重ね合わせ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラのオートフォーカス機構としてイメージセンサの画素を用いた像面位相差オートフォーカス方式が普及してきている。この方式は、測距時にレンズを駆動する必要がないことから高速な測距が可能であり、省電力や画面の任意の位置での測距が可能である点など多くのメリットがある。一方、マイクロレンズの中心と画素の中心を結ぶ光軸ずれにより測距精度が大きく悪化することが知られている。
【０００３】
一般的に、イメージセンサの製造工程において、マイクロレンズは最上層の配線層と重ね合わせて形成されるため、上記のような光軸ずれの抑制には最上層の配線層と画素とを正確に重ね合わせて形成する必要がある。
【０００４】
その一方で、配線層は回路の断線を防ぐため、直下のビア（ホール層）との重ね合わせ管理が必要である。
【０００５】
従って、像面位相差オートフォーカス機能を有するイメージセンサの製造工程においては、最上層の配線層の重ねずれ管理を直下のビア（ホール層）および画素の両層に対して実施する必要がある。
【０００６】
本技術分野の背景技術として、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、重ね合わせ検査マークの基準層のマークを複数の下地層にて形成することで複数の層との重ね合わせ検査マークを1つの検査マークで実施し、マークの占有面積を減らす技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、複数のマスクによるパターン、すなわち複数の比較層と基準層の相互の重ね合わせ検査を１つの検査マークにて実施する手段が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、重ね合わせ検査マークの基準層を複数入れ子にすることで複数の基準層との重ね合わせ検査を１つのマークにて実施し、測定時間を短縮する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２６７２０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２９９３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の像面位相差オートフォーカス機能を有するイメージセンサの例のように、複数の層に各々形成されたパターン同士の重ね合わせ測定を精度良く行うことは、半導体製品の性能や信頼性の点において、重要な課題である。
【００１１】
また、半導体製品の製造工程において、複数の層に各々形成されたパターン同士の重ね合わせを精度良く測定し、重ねずれが生じている場合、その重ねずれを前後の工程にフィードバック（補正）することは、半導体製品の製造歩留りの点においても重要である。
【００１２】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施の形態によれば、比較パターンと複数の層に各々形成された基準パターンとの重ねずれ量をそれぞれ測定し、測定した比較パターンと各基準パターンとの重ねずれ量に基づき、比較パターンおよび各基準パターンの重ね合わせを検査する。
【発明の効果】
【００１４】
前記一実施の形態によれば、複数の層に各々形成されたパターン同士の重ね合わせを精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１（ａ）】重ね合わせ検査マークの例を示す平面図である。
【図１（ｂ）】重ね合わせ検査マークによる重ねずれ測定の例を示す断面図である。
【図２（ａ）】重ね合わせ検査マークの画像取得の様子を示す概念図である。
【図２（ｂ）】重ね合わせ検査マークの画像取得の様子を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイメージセンサの縦構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る重ね合わせ検査マークとイメージセンサの縦構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る重ね合わせ検査方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る重ね合わせ検査方法を示すフローチャートである。
【図７（ａ）】ウエハ内の検査ショットレイアウトの例を示す図である。
【図７（ｂ）】検査ショット内の検査マークレイアウトの例を示す図である。
【図７（ｃ）】検査マーク内の検査パターンの例を示す図である。
【図８】複数層のパターンの重ねずれの例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るサンプルウエハの処理フローを示すフローチャートである。
【図１０（ａ）】重ねずれ低減効果の例を示す図である。
【図１０（ｂ）】重ねずれ低減効果の例を示す図である。
【図１１（ａ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１（ｂ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１（ｃ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１（ｄ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１（ｅ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１２（ａ）】本発明の一実施形態に係る重ね合わせ検査マークを示す平面図である。
【図１２（ｂ）】本発明の一実施形態に係る重ね合わせ検査マークの画像取得の様子を示す概念図である。
【図１３（ａ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３（ｂ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３（ｃ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３（ｄ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３（ｅ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３（ｆ）】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００１７】
図１（ａ）乃至図２（ｂ）を用いて、イメージセンサ製造工程におけるパターンの重ね合わせ管理について説明する。図１は、重ね合わせ検査マークの平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’部断面を示している。
【００１８】
イメージセンサ製造工程における重ね合わせ管理は、図１（ｂ）に示すように、一般的な半導体リソグラフィプロセスと同様で、先ず露光装置にて形成されたフォトレジストによる重ね合わせ検査マーク、すなわち比較層のパターン１と基準層のパターン２のずれを測定する。そして、その結果から重ねずれ補正値を算出し、その補正値を当該工程における以降の露光処理に適用し重ねずれを抑制する方法を取る。
【００１９】
重ね合わせ検査装置での測定は、比較層と基準層にそれぞれ形成された重ね検査マークを同時に光学像として取得し、重ね検査マーク同士のずれを計測する方法が一般的である。重ね合わせ計測は通常1回のフォトリソグラフィ工程において1回であり、単一の基準層との重ね合わせ計測となり、結果として算出される重ね補正値も単一の層との重ねずれを補正するものである。
【００２０】
しかしながら、上記のような重ね合わせ検査手法では、比較層と基準層の検査マークの高さが大きく異なる場合、画像取得時にフォーカスずれが生じてしまう問題がある。
【００２１】
図２（ａ）および図２（ｂ）に重ね合わせ検査マークの画像取得の様子を概念的に示す。図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれ重ね合わせ検査マークの断面を示している。重ね合わせ検査装置は検査マークの画像を取得するための撮像光学系を搭載しており、対象となる検査マークに検査光７を照射する。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、この光学系の焦点深度８内に基準層のパターン２と比較層のパターン１が存在する場合、基準層のパターン２と比較層のパターン１は共に良好な検査画像が取得できる。
【００２３】
それに対し、図２（ｂ）に示すように、基準層のパターン３が焦点深度から外れている場合、取得画像の基準層のパターン３は像ボケが発生し、重ねずれ測定の精度が低下してしまう。
【００２４】
上述したように、像面位相差オートフォーカス機能を持つイメージセンサの製造においては、最上層の配線層と画素との重ね合わせ計測が必要となるため、検査マークの高低差が大きくなると測定精度の劣化を引き起こすといった問題が生じる。
【００２５】
また、画素と最上層配線層直下のビア（ビアホール層）の両層との重ね合わせ検査が必要となるため、検査工程の増加および複数の検査結果からの補正値算出が通常の工場システムにて実施できないなどの課題もある。
【００２６】
図３乃至図８を用いて、実施例１におけるパターンの重ね合わせ測定方法について説明する。図３は、イメージセンサの縦構造を示す断面図である。また、図４は、図３のイメージセンサの製造工程の途中の断面を示している。図４の左側は重ね合わせ検査マーク領域であり、右側はイメージセンサが形成される領域である。
【００２７】
図４に示すように、本実施例のイメージセンサは、重ね合わせ検査マークＡ３８の領域内に基準層（下層）のパターン３が形成されている。この基準層（下層）のパターン３は、素子分離層（ＳＴＩ）１２と同一の層に形成されている。また、重ね合わせ検査マークＢ３９の領域内には、基準層（上層）のパターン２が形成されている。基準層（上層）のパターン２は、Ｍ３配線層２３と同一の層に形成されている。
【００２８】
Ｍ３配線層２３および基準層（上層）のパターン２上には、Ｍ３配線層２３および基準層（上層）のパターン２を覆うように層間絶縁膜１７が形成されている。また、Ｍ３配線層２３および基準層（上層）のパターン２上には、下層配線として用いられる銅（Ｃｕ）の拡散防止膜（バリア膜）やビアエッチングの際のエッチングストッパー膜として機能するシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）や炭化シリコン（ＳｉＣ膜）、窒素添加炭化シリコン（ＳｉＣＮ膜）なども形成されている。
【００２９】
層間絶縁膜１７上には、フォトレジスト膜２８が形成されている。イメージセンサが形成される領域のフォトレジスト膜２８には、Ｖ３ビアパターン２９が形成されている。また、重ね合わせ検査マークＡ３８の領域および重ね合わせ検査マークＢ３９の領域のフォトレジスト膜には、比較層のパターン１がそれぞれ形成されている。
【００３０】
ここで、比較層のパターン１および基準層（上層）のパターン２、基準層（下層）のパターン３を用いて、各パターンと同一の層に形成されているＶ３ビアパターン２９およびＭ３配線２３、素子分離層（ＳＴＩ）１２の重ね合わせ検査を行う。
【００３１】
図５乃至図８を用いて、本実施例における重ね合わせ検査方法を説明する。図５は、本実施例のパターンの重ね合わせ検査フローを示している。図６は、図５においてｉを４、ｎを２、ｍを９とした場合の具体例を示している。また、図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、検査ショットおよび検査マークのレイアウトを概念的に示しており、図８は複数の層に各々設けられた検査パターン（比較パターンおよび基準パターン）を用いた重ね合わせ検査を概念的に示している。
【００３２】
図５に示すように、先ず、半導体ウエハ上に形成された検査ショットｍに検査光学系を移動させる。ｍは半導体ウエハ上に形成されたｍ番目の検査ショットである。例えば、図７（ａ）では、１番目の検査ショットである検査ショット１は半導体ウエハ１１の中央にレイアウトされている。
【００３３】
次に、検査ショットｍ内の検査マークｎ＿ｉに移動する。ｎは検査ショット内に形成されたｎ番目の検査マークである。例えば、図７（ｂ）では、１番目の検査マークである検査マーク１は検査ショット３０内の左上にレイアウトされている。この検査マークは各々異なる層に形成されている。図５に示すｉは、ショット内で複数測定するｉ番目の検査マークである。
【００３４】
続いて、基準層に検査光のフォーカスを合わせ、基準層の画像からマーク（基準層のパターン）の中心座標を算出する。図４に示すイメージセンサの例では、例えば、重ね合わせ検査マークＡ３８の領域内に素子分離層（ＳＴＩ）１２と同一の層に形成された基準層（下層）のパターン３にフォーカスを合わせ、基準層（下層）のパターン３の中心座標を算出する。
【００３５】
その後、比較層（比較層のパターン）に検査光のフォーカスを合わせ、比較層の画像からマーク（比較層のパターン）の中心座標を算出する。図４の例では、重ね合わせ検査マークＡ３８の領域内のフォトレジスト膜２８に形成された比較層のパターン１にフォーカスを合わせ、比較層のパターン１の中心座標を算出する。
【００３６】
上記の基準層のパターンの中心と比較層のパターンの中心から検査マークｎ＿ｉの重ねずれ量を算出する。図４の例では、基準層（下層）のパターン３の中心と比較層のパターン１の中心から基準層（下層）のパターン３と比較層のパターン１の重ねずれ量を算出する。
【００３７】
以上のフローをｉ，ｎ，ｍの各々について規定された最大値になるまで繰り返し実行する。例えば、図４の例では、重ね合わせ検査マークＡ３８に続いて、重ね合わせ検査マークＢ３９の領域内にＭ３配線層２３と同一の層に形成された基準層（上層）のパターン２にフォーカスを合わせ、基準層（上層）のパターン２の中心座標を算出する。同じく重ね合わせ検査マークＢ３９の領域内のフォトレジスト膜２８に形成された比較層のパターン１にフォーカスを合わせ、比較層のパターン１の中心座標を算出する。そして、基準層（上層）のパターン２の中心と比較層のパターン１の中心から基準層（上層）のパターン２と比較層のパターン１の重ねずれ量を算出する。
【００３８】
最後に、すべての検査マークの重ねずれ量から重ねずれの統計値であるウエハ成分、ショット成分を算出し、その算出結果（重ねずれ統計値）を工場の管理システムへ送信して、検査を終了する。
【００３９】
上記のように、本実施例においては、１つの重ね合わせ検査工程にて複数の基準層との重ね合わせ検査を実施する。その際、各検査マークの基準層と比較層に対し個別にフォーカスを合わせた画像を取得し、それぞれの画像より各検査マークの重ねずれ量を算出する。そしてすべての検査マークの重ねずれ量から重ねずれの統計値であるウエハ成分、ショット成分を算出する。
【００４０】
図５の重ね合わせ検査フローについて、図６乃至図７（ｃ）に具体例を示す。図６は、ｍの最大値（ｍａｘ）が９、ｎ最大値（ｍａｘ）が２、ｉ最大値（ｍａｘ）が４の例である。本手法を適用するサンプルウエハは１枚である。図７（ａ）に示すように、ウエハ内の９ショットを測定する。また、図７（ｂ）に示すように、１つの検査ショット内の４点を測定する。さらに、図７（ｃ）に示すように、異なる２層に各々形成された基準パターンを測定する。
【００４１】
図５或いは図６に示す手法により、重ねずれ量を測定する方法を図８に概念的に示す。比較層のパターン１と基準層（上層）のパターン２の重ねずれ量を測定する。また、比較層のパターン１と基準層（下層）のパターン３の重ねずれ量を測定する。それぞれ個別に測定した比較層のパターンと基準層（上層）のパターンの重ねずれ量、比較層のパターンと基準層（下層）のパターンの重ねずれ量に基づき、比較層のパターン、基準層（上層）のパターン、基準層（下層）のパターンの重ねずれ量を算出する。
【００４２】
本実施例の効果を明示するため、従来方法で算出した重ね補正値を用いたパターニングと本実施例の手法にて算出した重ね補正値によるパターニングを実施し、その重ね合わせ結果を図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す。また、評価に使用したサンプルウエハ処理の流れを図９に示す。
【００４３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、同一ウエハ１枚にて従来手法で重ね補正を行った場合と本実施例の手法で重ね補正した場合の重ねばらつきを示している。なお、評価は図４に示したイメージセンサおよび重ね合わせ検査マークの構造を用いて実施した。
【００４４】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、従来手法では、配線層との重ね補正値で補正しているため配線層との重ねずれはＸ方向およびＹ方向とも小さくなっている。しかしながら、従来手法では素子分離との重ねずれは補正されないため大きな重ねばらつきとなっている。この差は基準層である配線層と素子分離層の重ねずれにより発生しているものである。
【００４５】
これに対し、本実施例の手法では、２つの基準層に対する最適な重ね補正値を算出するため、配線層との重ねずれ、および素子分離層との重ねずれが近似した値になっている。その結果、従来手法に比べると配線層の重ねばらつきが大きくなっているが、両層に対してばらつきを均等化しており所望の効果が得られている。
【００４６】
つまり、図１０（ａ）や図１０（ｂ）に点線で示した規格値に対し、従来手法では素子分離層との重ねずれ量が規格値を越えてしまっているのに対し、本実施例の手法では配線層との重ねずれ、および素子分離層との重ねずれのいずれも規格値内とすることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施例の重ね合わせ検査方法によれば、１枚のウエハの重ね検査1工程にて複数の基準層に対する重ね合わせ測定を実施し、かつ、全ての検査マークの撮像時に基準層と比較層を個別にフォーカスを合わせて画像取得する。
【００４８】
これにより、検査マークの基準層と比較層の高さの差による重ね合わせ測定精度の劣化が抑制される。また、１回の検査工程にて複数の基準層に対する重ね測定を実施することで検査工程数を削減できる。そして、基準層の異なる測定結果を全て１つの母集団とみなして重ねずれ統計値を算出するため、結果として複数の基準層に対する重ね補正値の算出が可能となる。すなわち、複数ある基準層同士に重ねずれが存在してもそれぞれの基準層との重ねずれ量を最小かつ均等になるような最適妥協点としての補正値算出が可能となる。
【００４９】
図１１（ａ）乃至図１１（ｅ）を用いて、図４に示すイメージセンサおよび重ね合わせ検査マークの製造フローを説明する。
【００５０】
先ず、図１１（ａ）に示すように、基板となる半導体ウエハ１１を準備する。液晶パネルの場合は、ガラス基板を準備する。
【００５１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１１の表面（主面）上の画素部（画素形成領域）に素子分離層（ＳＴＩ）１２、所望のＭＯＳトランジスタ１３、ＭＯＳトランジスタ１４、ＭＯＳトランジスタ１５および画素領域の反射防止膜１６を形成する。この際、検査マーク部（検査マーク形成領域）には、素子分離層（ＳＴＩ）１２と同一の層に基準層のパターン３が形成される。
【００５２】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、半導体ウエハ１１上の画素部（画素形成領域）に層間絶縁膜およびコンタクトやビア、配線を形成する処理を複数回繰り返し、図１１（ｃ）に示すような積層構造を形成する。この際、検査マーク部（検査マーク形成領域）には、Ｍ３配線層２３と同一の層に基準層のパターン２が形成される。
【００５３】
その後、図１１（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜２８を塗布し、リソグラフィによりフォトレジスト膜２８の画素形成領域にＶ３ビアパターン２９、検査マーク形成領域に比較層のパターン１を形成する。
【００５４】
上記により形成した比較層のパターン１、基準層（上層）のパターン２、基準層（下層）のパターン３を用いて、図５の重ね合わせ検査フローにより重ね合わせ検査を実施する。比較層のパターン１、基準層（上層）のパターン２、基準層（下層）のパターン３を用いて重ね合わせ検査を行うことで、各パターンと同一の層に形成されているＶ３ビアパターン２９、Ｍ３配線２３、素子分離層（ＳＴＩ）１２の重ね合わせ検査を精度良く行うことができる。
【００５５】
最後に、図１１（ｅ）に示すように、最上層の配線であるＭ４配線２５を基準にして、画素部（画素形成領域）にカラーフィルタ２６およびマイクロレンズ２７を形成して終了する。
【００５６】
上記で説明したイメージセンサの製造方法により、素子分離層（ＳＴＩ）１２で規定される画素領域、Ｍ３配線２３、マイクロレンズ２７の各光軸（各中心軸）をずれることなく同一軸上に形成することができ、像面位相差オートフォーカス機能を有するイメージセンサの測距精度を向上することができる。
【００５７】
なお、本実施例においては、比較層のパターン１を最上層配線層であるＭ４配線２５直下のＶ３ビア２４を形成するためのＶ３ビアパターン２９と同一の層で形成する例を示したが、最上層配線層であるＭ４配線２５を形成するためのトレンチ（配線溝）パターンであっても、同様の効果を得ることができる。本実施例の手法は、いずれの層を対象としてもその作用効果に何ら問題は無い。
【実施例２】
【００５８】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）を用いて、実施例２におけるパターンの重ね合わせ測定方法について説明する。図１２（ａ）は、本実施例の重ね合わせ検査マークの平面図である。また、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＢ−Ｂ’部断面を示している。
【００５９】
実施例１で説明した重ね合わせ検査マークは、異なる２層にそれぞれ基準パターンを設けた例を示したが、本実施例の重ね合わせ検査マークは、異なる３層にそれぞれ基準パターンが形成されている点において、実施例１の重ね合わせ検査マークと異なっている。また、各層の基準層のパターンは、１つの検査マーク部（重ね合わせ検査マークＣ４０）内に形成されている。
【００６０】
図１２（ｂ）に示すように、３層の各層に設けた基準層Ａのパターン３２、基準層Ｂのパターン３３、基準層Ｃのパターン３４と１つの比較層のパターン１とをそれぞれ重ね合わせ測定を行い、全ての重ねずれ量に基づいて、重ね合わせ検査を行う。これにより、実施例１と同様に、検査マークの基準層と比較層の高さの差による重ね合わせ測定精度の劣化が抑制される。また、１回の検査工程にて複数の基準層に対する重ね測定を実施することで検査工程数を削減できる。そして、基準層の異なる測定結果を全て１つの母集団とみなして重ねずれ統計値を算出するため，結果として複数の基準層に対する重ね補正値の算出が可能となる。すなわち、複数ある基準層同士に重ねずれが存在してもそれぞれの基準層との重ねずれ量を最小かつ均等になるような最適妥協点としての補正値算出が可能となる。
【００６１】
また、それに加え本実施例では比較層のパターン１および基準層Ａのパターン３２、基準層Ｂのパターン３３、基準層Ｃのパターン３４についてそれぞれフォーカスを合わせて画像取得するためマーク間の座標移動が無い分検査時間の短縮が可能となる。また、検査マークの占有面積を小さくする効果もある。
【００６２】
図１３（ａ）乃至図１３（ｆ）を用いて、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す重ね合わせ検査マークを用いたイメージセンサの製造フローを説明する。なお、実施例１において図１１（ａ）乃至図１１（ｅ）で説明したフローと重複する部分は省略して説明する。
【００６３】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す工程は、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す工程と同様である。図１３（ｂ）に示すように、検査マーク部（検査マーク形成領域）には素子分離層（ＳＴＩ）１２と同一の層に基準層Ｃのパターン３４が形成される。
【００６４】
続いて、図１３（ｃ）に示すように、検査マーク部（検査マーク形成領域）のＭ２配線層２１と同一の層に基準層Ｂのパターン３３を形成する。
【００６５】
その後、図１３（ｄ）に示すように、画素部（画素形成領域）にＶ３ビア２４を形成するためのビアフィル４１を形成する。この際、検査マーク部（検査マーク形成領域）のビアフィル４１と同一の層に基準層Ａのパターン３２を形成する。
【００６６】
さらに、図１３（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜を塗布し、リソグラフィによりフォトレジスト膜の画素形成領域にＭ４配線パターン４２、検査マーク形成領域に比較層のパターン１を形成する。
【００６７】
上記により形成した比較層のパターン１、基準層Ａのパターン３２、基準層Ｂのパターン３３、基準層Ｃのパターン３４を用いて、図５の重ね合わせ検査フローにより重ね合わせ検査を実施する。比較層のパターン１、基準層Ａのパターン３２、基準層Ｂのパターン３３、基準層Ｃのパターン３４を用いて重ね合わせ検査を行うことで、各パターンと同一の層に形成されているＭ４配線パターン４２、Ｍ２配線２１、素子分離層（ＳＴＩ）１２の重ね合わせ検査を精度良く行うことができる。
【００６８】
最後に、図１３（ｆ）に示すように、最上層の配線であるＭ４配線２５を基準にして、画素部（画素形成領域）にカラーフィルタ２６およびマイクロレンズ２７を形成して終了する。
【００６９】
上記で説明したイメージセンサの製造方法により、素子分離層（ＳＴＩ）１２で規定される画素領域、Ｍ２配線２１、Ｍ４配線２５、マイクロレンズ２７の各光軸（中心軸）をずれることなく同一軸上に形成することができ、像面位相差オートフォーカス機能を有するイメージセンサの測距精度を向上することができる。
【００７０】
なお、以上の各実施例において主にイメージセンサを例に説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、他の半導体装置や液晶パネルにおいても同様の構成とすることで、同様の作用効果を得ることができる。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１…比較層のパターン、２…基準層（上層）のパターン、３…基準層（下層）のパターン、４…比較層、５…基準層（上層）、６…基準層（下層）、７…検査装置の検査光、８…焦点深度、９…測定領域、１０…光軸、１１…半導体基板（半導体ウエハ）、１２…素子分離層（ＳＴＩ）、１３，１４，１５…ＭＯＳトランジスタ、１６…画素領域の反射防止膜、１７…層間絶縁膜、１８…コンタクト、１９…Ｍ１配線、２０…Ｖ１ビア、２１…Ｍ２配線、２２…Ｖ２ビア、２３…Ｍ３配線、２４…Ｖ３ビア、２５…Ｍ４配線、２６…カラーフィルタ、２７…マイクロレンズ、２８…フォトレジスト膜、２９…Ｖ３ビアパターン、３０…検査ショット、３１…検査マーク、３２…基準層Ａのパターン、３３…基準層Ｂのパターン、３４…基準層Ｃのパターン、３５…基準層Ａ、３６…基準層Ｂ、３７…基準層Ｃ、３８…重ね合わせ検査マークＡ、３９…重ね合わせ検査マークＢ、４０…重ね合わせ検査マークＣ、４１…ビアフィル、４２…Ｍ４配線パターン。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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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（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１１（ｃ）】
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【図１１（ｄ）】
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【図１１（ｅ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１３（ｃ）】
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【図１３（ｄ）】
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【図１３（ｅ）】
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【図１３（ｆ）】
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