[发明专利]对准方法、套刻检查方法和光掩模

说明书

本发明涉及在半导体装置的制造方法中，在光刻工序中使用的精密进行光掩模套刻的对准方法，套刻检查方法以及在这些方法中使用的光掩模。

以往，在半导体装置的制造方法中，为了在硅等的半导体的晶片上边形成多个半导体器件图形，要依次把超过20个以上的不同的掩模图形重叠到半导体晶片上边进行曝光。在该曝光时，曝光装置要用对准标记进行每一个掩模的定位，在该状态下，对已经设置在半导体晶片上边的各个芯片上边的器件图形，进行套刻偏差检查，以检查其次应当形成的器件图形是否已在正确地重叠状态下形成。

该套刻偏差检查，采用对在硅等的晶片上边形成的例如第1层和在之后的工序中曝光的第2层分别形成配置规定尺寸、形状的套刻偏差检查用的标记，用检查装置测量其相对位置的办法，决定套刻偏差量。这时，套刻检查用标记，由于已被考虑为检查装置可以容易识别的形状，故通常可以使用比器件图形还大而形状不同的标记。

图8是在晶片上边与器件图形一起形成的现有典型的套刻检查用标记的平面图。外侧的长的一方的2条图形的间隔，如图所示，为28微米，因此图形的长度也大体上与该间隔尺寸相同。

在晶片上边，首先，把用第1光掩模形成的现有的套刻偏差检查用标记101的图形配置到内侧，接着，把用第2光掩模形成的现有的套刻偏差检查用标记102配置到外侧。

然而，随着近些年来器件图形的微细化的不断前进，在同时形成套刻偏差检查用标记和器件图形的情况下，就产生了双方不可能一起同等程度地精度良好地形成图形的问题。这起因于套刻偏差检查用标记和器件图形不是同一尺寸、同一形状。即，这是因为从在光刻中使用的曝光光学系统的象差或焦点位置的管理方面的问题来看，除去在图形形状上所产生的误差之外，发生该误差的程度因图形的形状、尺寸和密度而异的缘故。

此外，人们还知道，在刻蚀或CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)等的加工工艺中，也易于受图形形状或图形的疏密差的影响而产生误差。

另一方面，图9是在晶片上边形成的器件图形的一个例子。图形间的节距为0.35微米。其形状和尺寸与图8所示的检查用标记大不相同。

此外，器件图形，即便是在同一层内也常常会混合存在着形状或尺寸、密度等不同的图形。在这样的情况下，归因于图形的不同，在误差的发生场所、发生量上会产生不同。在该情况下，为要形成精密的图形，最好是测量所有的图形的位置、形状、尺寸等的误差，但是，以往没有这样的测量手段。

与此同样的问题，不仅在套刻偏差检查用标记中，在用曝光装置进行曝光时，为了找到标记的对准位置所使用的对准标记中也会发生。作为对准标记，在使用器件图形的尺寸、形状大不相同的标记的情况下，由于在两者的误差发生量上会产生差异，故当用对准标记进行位置对准时，在器件图形的位置上发生偏差，产生难于正确地识别在被曝光的晶片上边的实际的器件图形位置的问题。

例如，图10示出了在晶片上边形成的现有的对准标记的平面图。该标记也是标记节距大到12微米的长的带状，尺寸、形状与图8所示的套刻偏差检查用标记不同，而且与图9所示的器件图形的尺寸、形状等也大不相同。

以往，作为解决因对准标记与器件图形不同而产生的对准误差的问题的手段，在特开平9-102457号公报中公开了把对准标记分割成与器件图形接近的长度的方法。但是，以往，由于上述套刻偏差检查用标记与对准标记分别单独设计，故由图8和图10可知，节距等大不相同，两者的图形尺寸和形状不能形成彼此有关连的形状。

这意味着对于在光刻或之后的加工工序中产生的器件图形发生的误差的程度，因各自的对准标记或套刻偏差检查用标记而异。因此，例如，在使用根据所形成的对准标记定位的光掩模形成器件图形的情况下，由于究竟在晶片上边的什么位置上以什么形状形成是难于精密地测量的，故变成为器件图形的误差的发生原因。

如上所述，对准标记、套刻偏差检查用标记和器件图形这3者，由于图形形状、尺寸、密度等的图形的构成要素不同，故在图形形成时产生的误差的程度3者3样各不相同。

例如，在晶片上边在第1层、第2层这样地依次重叠形成多层构造时，要高精度地进行套刻是困难的，这将成为用来形成多层构造的半导体装置的重大的障碍。