特開2023-27763オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法、及び半導体デバイスの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023027763
(43)【公開日】2023-03-02
(54)【発明の名称】オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法、及び半導体デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 9/00 20060101AFI20230222BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20230222BHJP
【ＦＩ】
G03F9/00 H
G03F7/20 521
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022125758
(22)【出願日】2022-08-05
(31)【優先権主張番号】10-2021-0108200
(32)【優先日】2021-08-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】515309575
【氏名又は名称】オーロステクノロジー， インク．
(74)【代理人】
【識別番号】100109553
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 一郎
(72)【発明者】
【氏名】ホン スンフン
(72)【発明者】
【氏名】チャン ヒュンジン
(72)【発明者】
【氏名】イ ヒュンチュル
(72)【発明者】
【氏名】ウ ジャック
【テーマコード（参考）】
2H197
【Ｆターム（参考）】
2H197AA09
2H197EB03
2H197HA03
2H197JA23
(57)【要約】
【課題】オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法、及び半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、二つ以上のパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つ以上のパターン間の相対的なズレを決定するオーバーレイマークであって、中心部に配置される第１オーバーレイマークと、第１オーバーレイマークの上下又は左右に配置される第２オーバーレイマークと、第１オーバーレイマークを挟んで対角線上に配置される第３オーバーレイマークと第４オーバーレイマークを含む。
【選択図】図３
【解決手段】本発明は、二つ以上のパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つ以上のパターン間の相対的なズレを決定するオーバーレイマークであって、中心部に配置される第１オーバーレイマークと、第１オーバーレイマークの上下又は左右に配置される第２オーバーレイマークと、第１オーバーレイマークを挟んで対角線上に配置される第３オーバーレイマークと第４オーバーレイマークを含む。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二つ以上のパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つ以上のパターン間の相対的なズレを決定するオーバーレイマークであって、
第１方向に沿って所定の間隔を置いて配置される複数の第１バーを含む第１オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第２バーを含み、前記第１オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第２オーバーレイ構造物と、を含み、前記オーバーレイマークの中心部に配置される第１オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイ構造物とは前記第１方向と直交する第２方向にオフセットされ、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第３バーを含む第３オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第４バーを含み、前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第３オーバーレイ構造物と対向するように配置され、前記第３オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第４オーバーレイ構造物と、を含む第２オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイマークを挟んで第１対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物と、第６オーバーレイ構造物と、を含み、前記第５オーバーレイ構造物と前記第６オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第５オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第５バーを含み、前記第６オーバーレイ構造物は前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第６バーを含む第３オーバーレイマーク；及び
前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第１対角線と交差する第２対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物と、第８オーバーレイ構造物と、を含み、前記第７オーバーレイ構造物と前記第８オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第７オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第７バーを含み、前記第８オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第８バーを含む第４オーバーレイマーク；を含むことを特徴とする、オーバーレイマーク。
第１方向に沿って所定の間隔を置いて配置される複数の第１バーを含む第１オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第２バーを含み、前記第１オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第２オーバーレイ構造物と、を含み、前記オーバーレイマークの中心部に配置される第１オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイ構造物とは前記第１方向と直交する第２方向にオフセットされ、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第３バーを含む第３オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第４バーを含み、前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第３オーバーレイ構造物と対向するように配置され、前記第３オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第４オーバーレイ構造物と、を含む第２オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイマークを挟んで第１対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物と、第６オーバーレイ構造物と、を含み、前記第５オーバーレイ構造物と前記第６オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第５オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第５バーを含み、前記第６オーバーレイ構造物は前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第６バーを含む第３オーバーレイマーク；及び
前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第１対角線と交差する第２対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物と、第８オーバーレイ構造物と、を含み、前記第７オーバーレイ構造物と前記第８オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第７オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第７バーを含み、前記第８オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第８バーを含む第４オーバーレイマーク；を含むことを特徴とする、オーバーレイマーク。
【請求項2】
前記第１オーバーレイ構造物が、前記第２方向中心線を基準に対称をなし、隣接する前記第１バー間の間隔が互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項3】
前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が狭くなることを特徴とする、請求項２に記載のオーバーレイマーク。
【請求項4】
前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が広くなることを特徴とする、請求項２に記載のオーバーレイマーク。
【請求項5】
前記第１バーと前記第２バーとが前記第２方向に沿って互いに連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項6】
前記オーバーレイマークはスキャナ方式の露光装置を用いて形成され、
前記第２方向は前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
前記第２方向は前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項7】
半導体素子の製造方法であって、
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に、オーバーレイマークを形成するステップと、
前記オーバーレイマークを用いてオーバーレイ値を測定するステップと、
測定されたオーバーレイ値を、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成するための工程制御に用いるステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは請求項１から６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、半導体素子の製造方法。
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に、オーバーレイマークを形成するステップと、
前記オーバーレイマークを用いてオーバーレイ値を測定するステップと、
測定されたオーバーレイ値を、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成するための工程制御に用いるステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは請求項１から６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、半導体素子の製造方法。
【請求項8】
前記オーバーレイマークを形成するステップは、
スキャナ方式の露光装置を用いて前記オーバーレイマークを形成するステップであり、
前記第２方向は、前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
スキャナ方式の露光装置を用いて前記オーバーレイマークを形成するステップであり、
前記第２方向は、前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項9】
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターン間のオーバーレイを測定する方法であって、
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に形成されたオーバーレイマーク画像を取得するステップと、
前記オーバーレイマーク画像を分析するステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは、請求項１から６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法。
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に形成されたオーバーレイマーク画像を取得するステップと、
前記オーバーレイマーク画像を分析するステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは、請求項１から６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法。
【請求項10】
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップは、
傾斜した光学要素を備えたオーバーレイ測定装置を用いてオーバーレイマーク画像を取得するステップであり、
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップで、前記オーバーレイ測定装置は、前記傾斜した光学要素と前記オーバーレイマークとの距離が前記第１方向に進むほど増加又は減少し、前記第２方向に進むときには一定であるように配置されることを特徴とする、請求項９に記載のオーバーレイ測定方法。
傾斜した光学要素を備えたオーバーレイ測定装置を用いてオーバーレイマーク画像を取得するステップであり、
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップで、前記オーバーレイ測定装置は、前記傾斜した光学要素と前記オーバーレイマークとの距離が前記第１方向に進むほど増加又は減少し、前記第２方向に進むときには一定であるように配置されることを特徴とする、請求項９に記載のオーバーレイ測定方法。
【請求項11】
前記傾斜した光学要素がビームスプリッタであることを特徴とする、請求項１０に記載のオーバーレイ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オーバーレイマーク、これを用いたオーバーレイ計測方法、及び半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板上には複数のパターン層が順次形成される。また、ダブルパターニングなどを介して一つの層の回路が二つのパターンに分けられて形成されたりもする。所望の半導体素子を製造するためには、これらのパターン層又は一つの層の複数のパターンが所定の位置に正確に形成されなければならない。
【0003】
したがって、複数のパターン層が正確に整列されたかを確認するために、パターン層と同時に形成されるオーバーレイマークが用いられる。
【0004】
オーバーレイマークを用いてオーバーレイを測定する方法は、次の通りである。まず、以前工程、例えばエッチング工程で形成されたパターン層に、パターン層の形成と同時にオーバーレイマークの一部である一つの構造物を形成する。そして、後続の工程、例えばフォトリソグラフィー工程で、フォトレジストにオーバーレイマークの残りの構造物を形成する。その後、オーバーレイ測定装置によって、以前工程で形成されたパターン層のオーバーレイ構造物（フォトレジスト層を透過して画像を取得）とフォトレジスト層のオーバーレイ構造物の画像を一緒に取得し、これらの画像の中心間のオフセット値を計測してオーバーレイ値を測定する。オーバーレイ値が許容範囲から外れると、フォトレジスト層を除去し、再作業を行う。
【0005】
図１は従来のオーバーレイマークの平面図である。図１に示すように、従来のオーバーレイマーク１は、４つのワーキングゾーン（ｗｏｒｋｉｎｇ ｚｏｎｅ）セット４、５、６、７を備える。そして、それぞれのワーキングゾーンセット４、５、６、７は、互いに対角線上に配置される２つのワーキングゾーンを備える。それぞれのワーキングゾーンセット４、５、６、７は、当該ワーキングゾーンセットと共に形成されたパターン層のＸ軸又はＹ軸方向へのオーバーレイ測定に使用される。
【0006】
それぞれのワーキングゾーンは、オーバーレイマーク１の中心からオーバーレイマーク１の外郭まで一定の間隔で配置されるバーを含む。したがって、オーバーレイ測定装置を用いて、ワーキングゾーンセット４、５、６、７に属する２つのワーキングゾーンから、図２に示されているような周期的信号をそれぞれ取得することができる。図２のグラフは、例えば、図１で選択された一部の領域８から得ることができる。
【0007】
図２のグラフにおいて、ピークは、バーが配置された部分に現れる。従来のオーバーレイマーク１はバーが周期的に配置されるので、取得される信号も周期性を有する。そして、選択された２つの領域８、８'から取得した２つの周期的信号の相関分析（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を介してオーバーレイを測定する。
【0008】
図２に示すように、従来のオーバーレイマーク１から取得される信号は周期性を有するので、２つの周期的信号の間に１周期以上の誤差が生じる場合には、相関分析を介して１周期以上の誤差と１周期未満の誤差を区別することが難しいという問題がある。
【0009】
また、焦点誤差及び工程の影響により周期的信号が劣化する場合、相関分析過程で精度が低下するおそれがあるという問題もある。
【0010】
また、一定の間隔でバーを配置する場合には、ピッチを減らすと、周期的信号の最大値と最小値との差（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が減少するので、密度を高めて信号を強化することが難しいという問題もある。
【0011】
また、それぞれのワーキングゾーンは、オーバーレイマーク１の中心からオーバーレイマーク１の外郭までの長い領域にわたって形成されるため、オーバーレイ測定装置の傾斜した光学要素、例えばビームスプリッタによる光学収差の影響を大きく受けることができるという問題もある。特に、バーが配置される方向に沿って光学系との距離の変化が大きい、特定方向のオーバーレイ測定用ワーキングゾーンは、オーバーレイマーク１の中心に近いバーまでの光経路と、外郭に配置されたバーまでの光路間との差が大きいため、光学収差の影響を大きく受ける。
【0012】
また、スキャナ（ｓｃａｎｎｅｒ）方式の露光装備を用いてオーバーレイマーク１を形成する場合、スキャン方向に沿って配置されるバーは、バラツキが小さく、スキャン方向と直交する方向に沿って配置されるバーは、バラツキが大きいが、従来のオーバーレイマーク１は、スキャン方向に関係なくワーキングゾーンが配置されるので、スキャン方向と直交する方向に沿って配置されるバーのバラツキがオーバーレイ測定段階においても影響を与えるおそれがあるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】日本国特許第５１８０４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明の目的は、隣接するバー間の間隔以上の大単位オーバーレイ誤差を容易に確認して半導体製造工程における予想外の事故を容易に感知することができるオーバーレイマークを提供することにある。
【0015】
本発明の他の目的は、焦点誤差及び工程の影響による信号劣化の影響を最小限に抑えることができるオーバーレイマークを提供することにある。
【0016】
本発明の別の目的は、単色収差の影響を最小限に抑えることができるオーバーレイマークを提供することにある。
【0017】
本発明の別の目的は、面積の小さいオーバーレイマークを提供することにある。
【0018】
本発明の別の目的は、このようなオーバーレイマークを用いたオーバーレイ計測方法、及び半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記の目的を達成するために、本発明は、二つ以上のパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つ以上のパターン間の相対的なズレを決定するオーバーレイマークであって、第１から第４オーバーレイマークを含むオーバーレイマークを提供する。
【0020】
第１オーバーレイマークは、第１方向に所定の間隔を置いて配置される複数の第１バーを含む第１オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第２バーを含み、前記第１オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第２オーバーレイ構造物と、を含み、前記オーバーレイマークの中心部に配置される。
【0021】
第２オーバーレイマークは、前記第１オーバーレイ構造物とは前記第１方向と直交する第２方向にオフセットされ、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第３バーを含む第３オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第４バーを含み、前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第３オーバーレイ構造物と対向するように配置され、前記第３オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第４オーバーレイ構造物と、を含む。
【0022】
第３オーバーレイマークは、前記第１オーバーレイマークを挟んで第１対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物と、第６オーバーレイ構造物とを含み、前記第５オーバーレイ構造物と前記第６オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第５オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第５バーを含み、前記第６オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第６バーを含む。
【0023】
第４オーバーレイマークは、前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第１対角線と交差する第２対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物と、第８オーバーレイ構造物とを含み、前記第７オーバーレイ構造物と前記第８オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第７オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第７バーを含み、前記第８オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第８バーを含む。
【0024】
また、本発明は、前記第１オーバーレイ構造物が、前記第２方向中心線を基準に対称をなし、隣接する前記第１バー間の間隔が互いに異なることを特徴とする、オーバーレイマークを提供する。
【0025】
また、本発明は、前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が狭くなることを特徴とする、オーバーレイマークを提供する。
【0026】
また、本発明は、前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が広くなることを特徴とする、オーバーレイマークを提供する。
【0027】
また、本発明は、前記第１バーと前記第２バーとが前記第２方向に沿って互いに連結されていることを特徴とする、オーバーレイマークを提供する。
【0028】
また、本発明は、前記オーバーレイマークはスキャナ方式の露光装置を用いて形成され、前記第２方向は前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、オーバーレイマークを提供する。
【0029】
また、本発明は、半導体素子の製造方法であって、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に、オーバーレイマークを形成するステップと、前記オーバーレイマークを用いてオーバーレイ値を測定するステップと、測定されたオーバーレイ値を、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成するための工程制御に用いるステップと、を含み、前記オーバーレイマークは、上述したオーバーレイマークであることを特徴とする、半導体素子の製造方法を提供する。
【0030】
また、本発明は、前記オーバーレイマークを形成するステップが、スキャナ方式の露光装置を用いて前記オーバーレイマークを形成するステップであり、前記第２方向は、前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、半導体素子の製造方法を提供する。
【0031】
また、本発明は、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターン間のオーバーレイを測定する方法であって、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に形成されたオーバーレイマーク画像を取得するステップと、前記オーバーレイマーク画像を分析するステップと、を含み、前記オーバーレイマークは、 上述したオーバーレイマークであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法を提供する。
【0032】
また、本発明は、オーバーレイマーク画像を取得するステップが、傾斜した光学要素を備えたオーバーレイ測定装置を用いてオーバーレイマーク画像を取得するステップであり、前記オーバーレイマーク画像を取得するステップで、前記オーバーレイ測定装置は、前記傾斜した光学系と前記オーバーレイマークとの距離が前記第１方向に進むほど増加又は減少し、前記第２方向に進むときには一定であるように配置されることを特徴とする、オーバーレイ測定方法を提供する。
【0033】
また、本発明は、前記傾斜した光学要素がビームスプリッタであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法を提供する。
【発明の効果】
【0034】
本発明によるオーバーレイマークは、バー間の間隔が互いに異なるため、隣接するバー間の間隔以上の大単位オーバーレイ誤差が生じる場合に容易に確認することができるという利点がある。よって、半導体製造工程で発生した予想外の事項を感知することができる。
【0035】
また、本発明は、バー間の間隔を互いに異ならせ、信号密度に差異を与えることにより、焦点誤差及び工程影響による信号劣化を最小化に抑えることができるという利点がある。
【0036】
また、本発明は、単色収差の影響を最小限に抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】従来のオーバーレイマークの平面図である。
【図3】本発明によるオーバーレイマークの一実施形態の平面図である。
【図4】オーバーレイマーク画像取得ステップを説明するための図である。
【図6】及び
【図7】本発明によるオーバーレイマークの一実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な異なる形態に変形することができ、本発明の範囲は、後述する実施形態に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施形態は、当技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面において同一の符号で表示された要素は、同一の要素を意味する。
【0039】
図３は本発明によるオーバーレイマークの一実施形態の平面図である。図３は第１オーバーレイマーク１００、第２オーバーレイマーク２００、第３オーバーレイマーク３００及び第４オーバーレイマーク４００が全て整列された状態を示す。整列された状態なので、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００の対称中心が互いに一致する。オーバーレイ誤差がある場合には、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００のうち、互いに異なるパターン層と共に形成されたマークの対称中心が互いに一致しない。
【0040】
図３では、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００を互いに区別するために、互いに異なるハッチング（ｈａｔｃｈｉｎｇ）パターンを用いて表示した。使用されたハッチングパターンは、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００，３００、４００を容易に区別するためのものに過ぎず、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００の形態とは関係ない。
【0041】
図３を参照すると、本発明によるオーバーレイマーク１０の一実施形態は、第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００を含む。本実施形態のオーバーレイマーク１０は、半導体ウエハーのスクライブレーンに形成され、半導体ウエハー上の二つ以上のパターン層間又は単一層上の二つ以上のパターン間のオーバーレイを測定するために提供できる。
【0042】
互いに異なる２つのパターン層間のオーバーレイ測定に活用される場合には、例えば、第１オーバーレイマーク１００と第３オーバーレイマーク３００は、第１パターン層と共に形成され、第２オーバーレイマーク２００と第４オーバーレイマーク４００は、第２パターン層と共に形成できる。また、第１オーバーレイマーク１００と第４オーバーレイマーク４００は第１パターン層と共に形成され、第２オーバーレイマーク２００と第３オーバーレイマーク３００は第２パターン層と共に形成されることもできる。
【0043】
このような場合、第１パターン層と第２パターン層間の第１方向オーバーレイ値と、第１方向と直交する第２方向オーバーレイ値を測定することができる。第１方向は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向であり得る。本実施形態では、第１方向がＸ軸方向、第２方向がＹ軸方向となる。
【0044】
そして、同一層の互いに異なるパターン、例えば、ダブルパターニング工程で形成される２つのパターン間のオーバーレイ測定に活用される場合には、第１オーバーレイマーク１００と第３オーバーレイマーク３００は第１パターンと共に形成され、第２オーバーレイマーク２００と第４オーバーレイマーク４００は第２パターンと共に形成されることができる。また、第１オーバーレイマーク１００と第４オーバーレイマイク４００は第１パターンと共に形成され、第２オーバーレイマーク２００と第３オーバーレイマーク３００は第２パターンと共に形成されることもできる。
【0045】
互いに異なる３つのパターン層間のオーバーレイ測定に活用される場合には、例えば、第１オーバーレイマーク１００と第３オーバーレイマーク３００は第１パターン層と共に形成され、第２オーバーレイマーク２００と第４オーバーレイマーク４００はそれぞれ第２パターン層と第３パターン層と共に形成されることができる。このような場合には、第１パターン層と第２パターン層間のＸ軸方向オーバーレイ値と、第１パターン層と第３パターン層間のＹ軸方向オーバーレイ値を測定することができ、第１パターン層と第２パターン層間のＹ軸方向オーバーレイ値と、第１パターン層と第３パターン層間のＸ軸方向オーバーレイ値は測定することができない。
【0046】
以下では、便宜のために、互いに異なる２つのパターン層間のオーバーレイ測定を基準に説明する。
【0047】
図３に示されているように、第１オーバーレイマーク１００は、オーバーレイマーク１０の中心部に配置される。第１オーバーレイマーク１００は、第１オーバーレイ構造物１１０と第２オーバーレイ構造物１２０を含む。第１オーバーレイマーク１００は、第１オーバーレイマーク１００の対称中心を基準に１８０度回転対称をなす。
【0048】
本実施形態において、第１オーバーレイ構造物１１０と第２オーバーレイ構造物１２０は、第１オーバーレイマーク１００のＸ軸方向の中心を見つけるために使用される。
【0049】
第１オーバーレイ構造物１１０は、Ｙ軸方向に長く形成された複数の第１バー１１２を含む。第１バー１１２は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第１オーバーレイ構造物１１０は、第１オーバーレイマーク１００の中心を通るＹ軸方向中心線（Ｙ軸と一致する）を基準に対称をなす。第１バー１１２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0050】
第２オーバーレイ構造物１２０も、Ｙ軸方向に長く形成された複数の第２バー１２２を含む。第２バー１２２は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第２オーバーレイ構造物１２０は、第１オーバーレイマーク１００の中心を通るＹ軸方向中心線（Ｙ軸と一致する）を基準に対称をなす。第２バー１２２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0051】
本実施形態において、第１バー１１２と第２バー１２２は、Ｙ軸方向に互いに連結されているが、第１バー１１２と第２バー１２２は、互いに分離されることもできる。
【0052】
第１バー１１２と第２バー１２２はそれぞれ９つであると図示されているが、２つから８つであってもよく、１０個以上であってもよい。
【0053】
第２オーバーレイマーク２００は、第３オーバーレイ構造物２１０と第４オーバーレイ構造物２２０とを含む。第２オーバーレイマーク２００は、第２オーバーレイマーク２００の対称中心を基準に１８０度回転対称をなす。第３オーバーレイ構造物２１０と第４オーバーレイ構造物２２０は、第１オーバーレイマーク１００を挟んで上下に配置される。第２オーバーレイマーク２００は、第１オーバーレイマーク1００とは異なるパターン層に形成される。
【0054】
本実施形態において、第３オーバーレイ構造物２１０と第４オーバーレイ構造物２２０は、第２オーバーレイマーク２００のＸ軸方向の中心を見つけるために使用される。そして、第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２００は、互いに異なるパターン層間のＸ軸方向オーバーレイの測定に使用される。
【0055】
第３オーバーレイ構造物２１０は、Ｙ軸方向に長く形成された複数の第３バー２１２を含む。第３バー２１２は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第３オーバーレイ構造物２１０は、第３オーバーレイ構造物２１０の中心を通るＹ軸方向中心線（Ｙ軸と一致する）を基準に対称をなす。第３バー２１２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0056】
第４オーバーレイ構造物２２０も、Ｙ軸方向に長く形成された複数の第４バー２２２を含む。第４バー２２２は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第４オーバーレイ構造物２２０は、第４オーバーレイ構造物２２０の中心を通るＹ軸方向中心線（Ｙ軸と一致する）を基準に対称をなす。第４バー２２２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0057】
第３バー２１２と第４バー２２２はそれぞれ９つであると図示されているが、２つから８つであってもよく、１０個以上であってもよい。
【0058】
第３バー２１２及び第４バー２２２と第１バー１１２及び第２バー１２２の個数と間隔が同一であると図示されているが、個数と間隔が互いに異なってもよい。
【0059】
第３オーバーレイマーク３００は、第５オーバーレイ構造物３１０と第６オーバーレイ構造物３２０とを含む。第３オーバーレイマーク３００は、第３オーバーレイマーク３００の対称中心を基準として１８０度回転対称をなす。第５オーバーレイ構造物３１０と第６オーバーレイ構造物３２０は、第１オーバーレイマーク１００を挟んで第１対角線上に配置される。つまり、図３において、第５オーバーレイ構造物３１０は右上端に配置され、第６オーバーレイ構造物３２０は左下端に配置される。
【0060】
本実施形態において、第３オーバーレイマーク３００は、第１オーバーレイマーク1００と同じパターン層に形成されることができる。
【0061】
第５オーバーレイ構造物３１０は、Ｘ軸方向に長く形成された複数の第５バー３１２を含む。第５バー３１２は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第５オーバーレイ構造物３１０は、第５オーバーレイ構造物３１０のＸ軸方向中心線３１５を基準に対称をなす。第５バー３１２は、Ｘ軸方向中心線３１５から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0062】
第６オーバーレイ構造物３２０も、Ｘ軸方向に長く形成された複数の第６バー３２２を含む。第６バー３２２は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第６オーバーレイ構造物は、第６オーバーレイ構造物３２０のＸ軸方向中心線３２５を基準に対称をなす。第６バーは、Ｘ軸方向中心線３２５から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0063】
第５バー３１２及び第６バー３２２はそれぞれ９つであると図示されているが、２つから８つであってもよく、１０個以上であってもよい。
【0064】
第４オーバーレイマーク４００は、第７オーバーレイ構造物４１０と第８オーバーレイ構造物４２０とを含む。第４オーバーレイマーク４００は、第４オーバーレイマーク４００の対称中心を基準として１８０度回転対称をなす。第７オーバーレイ構造物４１０と第８オーバーレイ構造物４２０は、第１オーバーレイマーク１００を挟んで第２対角線上に配置される。第１対角線と第２対角線は互いに交差する。図３において、第７オーバーレイ構造物４１０は左上端に配置され、第８オーバーレイ構造物４２０は右下端に配置される。
【0065】
本実施形態において、第４オーバーレイマーク４００は第２オーバーレイマーク２００と同じパターン層に形成されることができる。第４オーバーレイマーク４００は、第３オーバーレイマーク３００とは異なる層に形成される。
【0066】
本実施形態において、第７オーバーレイ構造物４１０と第８オーバーレイ構造物４２０は、第４オーバーレイマーク４００のＹ軸方向中心を見つけるために使用される。そして、第３オーバーレイマーク３００と第４オーバーレイマーク４００は、互いに異なるパターン層間のＹ軸方向オーバーレイの測定に使用される。
【0067】
第７オーバーレイ構造物４１０は、Ｘ軸方向に長く形成された複数の第７バー４１２を含む。第７バー４１２は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第７オーバーレイ構造物４１０は、第７オーバーレイ構造物４１０のＸ軸方向中心線４１５を基準に対称をなす。第７バー４１２は、Ｘ軸方向中心線４１５から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0068】
第８オーバーレイ構造物４２０も、Ｘ軸方向に長く形成された複数の第８バー４２２を含む。第８バー４２２は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配置される。第８オーバーレイ構造物４２０は、第８オーバーレイ構造物４２０のＸ軸方向中心線４２５を基準に対称をなす。第８バー４２２は、Ｘ軸方向中心線４２５から離れるほど間隔が狭くなるように配置される。
【0069】
第７バー４１２及び第８バー４２２はそれぞれ９つであると図示されているが、２つから８つであってもよく、１０個以上であってもよい。
【0070】
以下では、図３に示されているオーバーレイマーク１０を用いたオーバーレイ計測方法について説明する。オーバーレイ計測方法は、オーバーレイマーク１０の画像を取得するステップと、オーバーレイマーク１０の画像を分析するステップと、を含む。オーバーレイマーク１０は、二つの連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つのパターンを形成すると同時に形成される。
【0071】
オーバーレイマーク１０の画像を取得するステップは、一般に、オーバーレイ測定装置を用いて第１から第４オーバーレイマーク１００、２００、３００、４００の画像を一度に取得するステップである。
【0072】
本ステップは、傾斜した光学要素と、レンズＬ、オーバーレイマーク１０が形成されたデバイスＤを支持するステージＳなどを備えたオーバーレイ測定装置を用いて、オーバーレイマーク画像を取得するステップであり得る。傾斜した光学要素は、例えば、ビームスプリッタ（ＢＳ）であってもよい。
【0073】
図４は、オーバーレイマーク画像取得ステップを説明するために、オーバーレイ測定装置の一例の一部を示す図である。図４に示すように、本ステップにおいて、オーバーレイ測定装置は、傾斜した光学要素であるビームスプリッタＢＳとオーバーレイマーク１０が形成されたデバイスＤとの距離が、第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２００のバー１１２、２１２が配置される方向であるＸ軸方向に進むほど増加又は減少し、Ｙ軸方向に進むときには一定であるように配置されることが好ましい。すなわち、ビームスプリッタＢＳは、Ｘ軸に対して傾斜するように配置される。
【0074】
このようにオーバーレイ測定装置を配置した状態でオーバーレイマーク画像を取得すると、光学収差の影響を低減することができるという利点がある。第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２００のバー１１２、１２２、２１２、２２２は、Ｘ軸方向を基準にオーバーレイマーク１０の中心部にのみ形成されるためである。
【0075】
オーバーレイマーク１０の総面積が、図１に示されている従来のオーバーレイマーク１と同一であれば、第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２００のＸ軸方向の両端に配置されるバー間の距離（第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２００のＸ軸方向の幅）が、従来のオーバーレイマーク１に比べて相対的に短い。
【0076】
したがって、両端に配置されるバーと傾斜した光学要素であるビームスプリッタＢＳとのＺ軸方向距離の差が、従来のオーバーレイマーク１に比べては小さくなる。よって、傾斜した光学要素との距離差による光学収差の影響が最小限に抑えられる。
【0077】
第３オーバーレイマーク３００と第４オーバーレイマーク４００のバー３１２、３２２、４１２、４２２は、Ｙ軸方向を基準にオーバーレイマーク１０の全領域に形成されるが、傾斜した光学要素であるビームスプリッタＢＳは、Ｙ軸に対しては傾斜するように配置されないため、Ｙ軸方向への歪曲が少ないので、第３オーバーレイマーク３００と第４オーバーレイマーク４００のバー３１２、３２２、４１２、４２２は、傾斜した光学要素による光学収差の影響をほとんど受けない。
【0078】
本発明では、一方の方向（図３では、Ｘ軸方向）に配置されるバー１１２、１２２、２１２、２２２を中心部に寄せ付けて配置し、オーバーレイマーク１０の画像を取得するときにこれを考慮して、傾斜した光学要素であるビームスプリッタＢＳがその方向の軸（図３及び図４ではＸ軸）と角度をなすようにオーバーレイ測定装置を配置することにより、光学収差の影響を最小限に抑える。
【0079】
オーバーレイマーク１０の画像を分析するステップは、取得されたオーバーレイマーク画像における第１オーバーレイマーク１００のＸ軸方向中心と第２オーバーレイマーク２００のＸ軸方向中心とのオフセットを測定するステップと、第３オーバーレイマーク３００のＹ軸方向中心と第４オーバーレイマーク４００のＹ軸方向中心とのオフセットを測定するステップと、を含むことができる。
【0080】
第１オーバーレイマーク１００のＸ軸方向中心と第２オーバーレイマーク２００のＸ軸方向中心とのオフセットを測定するステップは、以下のステップを含むことができる。
【0081】
まず、第１オーバーレイマーク１００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値との差を求める（Ｓ１１）。
【0082】
図３に示すように、取得されたオーバーレイマーク画像から第１オーバーレイ構造物１１０の一部領域Ａ１を選択する。そして、取得されたオーバーレイマーク画像の中心を基準として１８０度対称となる領域Ａ２も選択する。この領域Ａ２は第２オーバーレイ構造物１２０に位置する。
【0083】
そして、選択された２つの領域Ａ１、Ａ２の二次元画像をそれぞれ一次元にプロジェクションする。すなわち、二次元画像において同一のＸ値を有する画素のグレー値を全て加算するか、グレー値の平均を求めるか、或いはグレー値を正規化する。
【0084】
【0085】
図５から分かるように、取得されたグラフは、ピーク間の間隔が一定ではない。したがって、図２に示されているピーク間の間隔が一定である周期的なグラフを提供する、図示された従来のオーバーレイマーク１とは異なり、オーバーレイ誤差が１周期以上である場合にも、誤差を検出することができるという利点がある。
【0086】
また、信号が劣化する場合に相関分析過程で精度が低下するという従来の問題点も、ある程度改善が可能である。
【0087】
また、バー間の間隔を減らしても、信号の最大値と最小値との差（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が減少しないため、バーの密度を高めて信号を強化することができるという利点もある。
【0088】
また、グラフ全体を比較することなく、個別ピークを互いに比較する方法でオーバーレイを測定することもできるという利点もある。
【0089】
もし第１オーバーレイマーク１００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値とが同一であれば、２つのグラフは同じ形態でなければならない。もし第１オーバーレイマーク１００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値とが同一でなければ、１つのグラフは、他のグラフに対してＸ軸方向にオフセットされた形態となる。このときのオフセット値は、第１オーバーレイマーク１００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値との差を示す。
【0090】
次に、同じ方法で第２オーバーレイマーク２００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値との差を求める（Ｓ１２）。
【0091】
次に、先に求めた第１オーバーレイマーク１００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値との差、及び第２オーバーレイマーク２００の中心のＸ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＸ値との差を用いて、Ｘ軸方向のオーバーレイ値を求める（Ｓ１３）。
【0092】
次に、同じ方法で、第３オーバーレイマーク３００の中心のＹ軸と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＹ軸との差を求める（Ｓ１４）。そして、第４オーバーレイマーク４００の中心のＹ軸と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＹ軸との差を求める（Ｓ１５）。
【0093】
次に、先に求めた第３オーバーレイマーク３００の中心のＹ軸と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＹ値との差、及び第４オーバーレイマーク４００の中心のＹ値と取得されたオーバーレイマーク画像の中心のＹ軸との差を用いて、Ｙ軸方向のオーバーレイ値を求める（Ｓ１６）。
【0094】
以下では、図３に示されている、オーバーレイマーク１０を用いた半導体素子の製造方法について説明する。オーバーレイマーク１０を用いた半導体素子の製造方法は、オーバーレイマーク１０を形成するステップから始まる。二つの連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つのパターンを形成すると同時に、オーバーレイマーク１０を形成する。
【0095】
オーバーレイマーク１０を形成するステップは、スキャナ方式の露光装置を用いてオーバーレイマーク１０を形成するステップであり得る。このとき、露光装置のスキャン方向は、中心部に配置される第１オーバーレイマーク１００と第２オーバーレイマーク２２０のバー１１２、１２２、２１２、２２２の長さ方向（図３では、Ｙ軸方向）と並んでいることが好ましい。露光装置のスキャン方向には等速制御することができるため、バー１１２、１２２、２１２、２２２のＹ軸方向への歪曲は大きくないが、Ｘ軸方向に歪曲が発生する可能性があるので、スキャン方向に対して垂直なＸ軸方向に沿って配置されるバー１１２、１２２、２１２、２２２は、中心部に配置して歪曲を最小限に抑えることが好ましいためである。
【0096】
次に、オーバーレイマーク１０を用いてオーバーレイ値を測定する。オーバーレイ値を測定するステップは、上述したオーバーレイ計測方法と同様である。
【0097】
最後に、測定されたオーバーレイ値を、二つの連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つのパターンを形成するための工程制御に用いる。すなわち、導出されたオーバーレイを工程制御に活用して、連続するパターン層又は二つのパターンが所定の位置に形成されるようにする。
【0098】
【0099】
図６に示されているオーバーレイマーク２０は、第１から第４オーバーレイマーク５００、６００、７００、８００を含む。第１オーバーレイマーク５００は、中心部に配置される第１オーバーレイ構造物５１０と第２オーバーレイ構造物５２０を含む。第２オーバーレイマーク６００は、第１オーバーレイマーク５００の上下にそれぞれ配置される第３オーバーレイ構造物６１０と第４オーバーレイ構造物６２０を含む。第３オーバーレイマーク７００は、第１オーバーレイマーク５００を挟んで対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物７１０と第６オーバーレイ構造物７２０を含む。最後に、第４オーバーレイマーク８００は、第１オーバーレイマーク５００を挟んで対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物８１０と第８オーバーレイ構造物８２０を含む。
【0100】
オーバーレイマーク２０は、Ｘ軸方向に沿って配置されるバー５１２、５２２、６１２、６２２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど、隣接するバー５１２、５２２、６１２、６２２間の間隔が狭くなり、Ｙ軸方向に沿って配置されるバー７１２、７２２、８１２、８２２は、Ｘ軸方向中心線７１５、７２５、８１５、８２５から離れるほど、隣接するバー７１２、７２２、８１２、８２２間の間隔が狭くなるという点で、図３に示されている実施形態とは差異がある。また、第１バー７１２と第２バー７２２が分離されているという点においても、図３に示されている実施形態とは差異がある。第１バー７１２と第２バー７２２は、図３に示されている実施形態と同様に互いに連結されてもよい。
【0101】
図７に示されているオーバーレイマーク３０は、第１から第４オーバーレイマーク９００、１０００、１１００、１２００を含む。第１オーバーレイマーク９００は、中心部に配置される第１オーバーレイ構造物９１０と第２オーバーレイ構造物９２０を含む。第２オーバーレイマーク１０００は、第１オーバーレイマーク９００の左右にそれぞれ配置される第３オーバーレイ構造物１０１０と第４オーバーレイ構造物１０２０を含む。そして、第３オーバーレイマーク１１００は、第１オーバーレイマーク５００を挟んで対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物１１１０と第６オーバーレイ構造物１１２０を含む。最後に、第４オーバーレイマーク１２００は、第１オーバーレイマーク５００を挟んで対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物１２１０と第８オーバーレイ構造物１２２０を含む。
【0102】
図７に示されているオーバーレイマーク３０は、図３に示されている実施形態とは異なり、第１方向がＹ軸方向となり、第２方向がＸ軸方向となる。本実施形態は、露光装置のスキャン方向がＹ軸方向である場合に使用することができる。本実施形態のオーバーレイマーク３０を使用する場合には、オーバーレイマーク３０の画像取得段階で、傾斜した光学要素がＹ軸方向に対して傾くようにオーバーレイ測定装置を配置することが好ましい。
【0103】
以上説明した実施形態は、本発明の好適な実施形態を説明したものに過ぎず、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内で当該分野における当業者によって様々な変更、変形または置換が可能であり、それらの実施形態も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。
【符号の説明】
【0104】
１０、２０、３０ オーバーレイマーク
１００、５００、９００ 第１オーバーレイマーク
１１０、５１０、９１０ 第１オーバーレイ構造物
１２０、５２０、９２０ 第２オーバーレイ構造物
２００、６００、１０００ 第２オーバーレイマーク
２１０、６１０、１０１０ 第３オーバーレイ構造物
２２０、６２０、１０２０ 第４オーバーレイ構造物
３００、７００、１１００ 第３オーバーレイマーク
３１０、７１０、１１１０ 第５オーバーレイ構造物
３２０、７２０、１１２０ 第６オーバーレイ構造物
４００、８００、１２００ 第４オーバーレイマーク
４１０、８１０、１２１０ 第７オーバーレイ構造物
４２０、８２０、１２２０ 第８オーバーレイ構造物
１００、５００、９００ 第１オーバーレイマーク
１１０、５１０、９１０ 第１オーバーレイ構造物
１２０、５２０、９２０ 第２オーバーレイ構造物
２００、６００、１０００ 第２オーバーレイマーク
２１０、６１０、１０１０ 第３オーバーレイ構造物
２２０、６２０、１０２０ 第４オーバーレイ構造物
３００、７００、１１００ 第３オーバーレイマーク
３１０、７１０、１１１０ 第５オーバーレイ構造物
３２０、７２０、１１２０ 第６オーバーレイ構造物
４００、８００、１２００ 第４オーバーレイマーク
４１０、８１０、１２１０ 第７オーバーレイ構造物
４２０、８２０、１２２０ 第８オーバーレイ構造物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-01-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二つ以上のパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された二つ以上のパターン間の相対的なズレを決定するオーバーレイマークであって、
第１方向に沿って所定の間隔を置いて配置される複数の第１バーを含む第１オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第２バーを含み、前記第１オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第２オーバーレイ構造物と、を含み、前記オーバーレイマークの中心部に配置される第１オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイ構造物とは前記第１方向と直交する第２方向にオフセットされ、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第３バーを含む第３オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第４バーを含み、前記第１オーバーレイマーク全体を挟んで前記第３オーバーレイ構造物と対向するように配置され、前記第３オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第４オーバーレイ構造物と、を含む第２オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイマークを挟んで第１対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物と、第６オーバーレイ構造物と、を含み、前記第５オーバーレイ構造物と前記第６オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第５オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第５バーを含み、前記第６オーバーレイ構造物は前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第６バーを含む第３オーバーレイマーク；及び
前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第１対角線と交差する第２対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物と、第８オーバーレイ構造物と、を含み、前記第７オーバーレイ構造物と前記第８オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第７オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第７バーを含み、前記第８オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第８バーを含む第４オーバーレイマーク；を含み、
前記第１オーバーレイマークは第２方向に延びる第１の中心線を基準にして対称であり、前記第２オーバーレイマークは第２方向に延びる第２の中心線を基準にして対称であり、前記相対的なズレがゼロの場合、前記第２の中心線は前記第１の中心線の延長上に位置することを特徴とするオーバーレイマーク。
第１方向に沿って所定の間隔を置いて配置される複数の第１バーを含む第１オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第２バーを含み、前記第１オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第２オーバーレイ構造物と、を含み、前記オーバーレイマークの中心部に配置される第１オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイ構造物とは前記第１方向と直交する第２方向にオフセットされ、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第３バーを含む第３オーバーレイ構造物と、前記第１方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第４バーを含み、前記第１オーバーレイマーク全体を挟んで前記第３オーバーレイ構造物と対向するように配置され、前記第３オーバーレイ構造物と１８０度回転対称をなす第４オーバーレイ構造物と、を含む第２オーバーレイマーク；
前記第１オーバーレイマークを挟んで第１対角線上に配置される第５オーバーレイ構造物と、第６オーバーレイ構造物と、を含み、前記第５オーバーレイ構造物と前記第６オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第５オーバーレイ構造物は、前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第５バーを含み、前記第６オーバーレイ構造物は前記第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第６バーを含む第３オーバーレイマーク；及び
前記第１オーバーレイマークを挟んで前記第１対角線と交差する第２対角線上に配置される第７オーバーレイ構造物と、第８オーバーレイ構造物と、を含み、前記第７オーバーレイ構造物と前記第８オーバーレイ構造物は１８０度回転対称をなし、前記第７オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第７バーを含み、前記第８オーバーレイ構造物は、第２方向に沿って所定の間隔で配置される複数の第８バーを含む第４オーバーレイマーク；を含み、
前記第１オーバーレイマークは第２方向に延びる第１の中心線を基準にして対称であり、前記第２オーバーレイマークは第２方向に延びる第２の中心線を基準にして対称であり、前記相対的なズレがゼロの場合、前記第２の中心線は前記第１の中心線の延長上に位置することを特徴とするオーバーレイマーク。
【請求項2】
前記第１オーバーレイ構造物が、前記第２方向中心線を基準に対称をなし、隣接する前記第１バー間の間隔が互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項3】
前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が狭くなることを特徴とする、請求項２に記載のオーバーレイマーク。
【請求項4】
前記第２方向中心線から離れるほど、隣接する第１バー間の間隔が広くなることを特徴とする、請求項２に記載のオーバーレイマーク。
【請求項5】
前記第１バーと前記第２バーとが前記第２方向に沿って互いに連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項6】
前記オーバーレイマークはスキャナ方式の露光装置を用いて形成され、
前記第２方向は前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
前記第２方向は前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項１に記載のオーバーレイマーク。
【請求項7】
半導体素子の製造方法であって、
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に、オーバーレイマークを形成するステップと、
前記オーバーレイマークを用いてオーバーレイ値を測定するステップと、
測定されたオーバーレイ値を、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成するための工程制御に用いるステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは請求項１～６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、半導体素子の製造方法。
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に、オーバーレイマークを形成するステップと、
前記オーバーレイマークを用いてオーバーレイ値を測定するステップと、
測定されたオーバーレイ値を、複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成するための工程制御に用いるステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは請求項１～６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、半導体素子の製造方法。
【請求項8】
前記オーバーレイマークを形成するステップは、
スキャナ方式の露光装置を用いて前記オーバーレイマークを形成するステップであり、
前記第２方向は、前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
スキャナ方式の露光装置を用いて前記オーバーレイマークを形成するステップであり、
前記第２方向は、前記露光装置のスキャン方向と並んでいることを特徴とする、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項9】
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターン間のオーバーレイを測定する方法であって、
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に形成されたオーバーレイマーク画像を取得するステップと、
前記オーバーレイマーク画像を分析するステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは、請求項１～６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法。
複数の連続するパターン層又は一つのパターン層に別々に形成された複数のパターンを形成すると同時に形成されたオーバーレイマーク画像を取得するステップと、
前記オーバーレイマーク画像を分析するステップと、を含み、
前記オーバーレイマークは、請求項１～６のいずれか一項に記載のオーバーレイマークであることを特徴とする、オーバーレイ測定方法。
【請求項10】
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップは、
傾斜した光学要素を備えたオーバーレイ測定装置を用いてオーバーレイマーク画像を取得するステップであり、
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップで、前記オーバーレイ測定装置は、前記傾斜した光学要素と前記オーバーレイマークとの距離が前記第１方向に進むほど増加又は減少し、前記第２方向に進むときには一定であるように配置されることを特徴とする、請求項９に記載のオーバーレイ測定方法。
傾斜した光学要素を備えたオーバーレイ測定装置を用いてオーバーレイマーク画像を取得するステップであり、
前記オーバーレイマーク画像を取得するステップで、前記オーバーレイ測定装置は、前記傾斜した光学要素と前記オーバーレイマークとの距離が前記第１方向に進むほど増加又は減少し、前記第２方向に進むときには一定であるように配置されることを特徴とする、請求項９に記載のオーバーレイ測定方法。
【請求項11】
前記傾斜した光学要素がビームスプリッタであることを特徴とする、請求項１０に記載のオーバーレイ測定方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0100】
オーバーレイマーク２０は、Ｘ軸方向に沿って配置されるバー５１２、５２２、６１２、６２２は、Ｙ軸方向中心線から離れるほど、隣接するバー５１２、５２２、６１２、６２２間の間隔が狭くなり、Ｙ軸方向に沿って配置されるバー７１２、７２２、８１２、８２２は、Ｘ軸方向中心線７１５、７２５、８１５、８２５から離れるほど、隣接するバー７１２、７２２、８１２、８２２間の間隔が狭くなる。