JP2001044252A - フォトレジスト層の垂直側壁上の周期的な波形を用いた電子顕微鏡のスケールバー調整をする方法 - Google Patents

フォトレジスト層の垂直側壁上の周期的な波形を用いた電子顕微鏡のスケールバー調整をする方法

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JP2001044252A JP11209528A JP20952899A JP2001044252A JP 2001044252 A JP2001044252 A JP 2001044252A JP 11209528 A JP11209528 A JP 11209528A JP 20952899 A JP20952899 A JP 20952899A JP 2001044252 A JP2001044252 A JP 2001044252A
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    • H01J2237/28—Scanning microscopes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロバーの精度を向上するために電子顕
微鏡のマイクロバーを調整する方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハー上にフォトレジスト層を
形成し；フォトレジスト層の所定の領域を特定の波長の
光線に露光し；所定の領域のフォトレジスト層を除去す
るためにレジスト剥離プロセスをなし、フォトレジスト
層の所定の領域の周辺は正弦波に類似の周期的な波形を
有する垂直側壁を形成し、周期的な形の波長は光の波長
とフォトレジスト層の屈折率とにより決定され；垂直側
壁上の周期的な波形の波長を用いて電子顕微鏡のマイク
ロバーを調整する各段階からなる電子顕微鏡のマイクロ
バーを調整する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡に関し、
より詳細には電子顕微鏡のマイクロバーを調整する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハー上のライン幅又はライン
間隔は１ミクロン以下であり、通常の光学的顕微鏡を用
いることでは検査できない。故に、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）を用いなければならない。走査電子顕微鏡は
半導体ウェハー上のライン幅及びライン間隔を正確に検
査し、製造プロセス中に発生するエラーを探索するため
に製造ライン上で非破壊検査を理想的になす。基準とし
て、ＳＥＭは半導体プロセス中の適切なときに、較正を
提供するマイクロバーを表示する。ライン幅及びライン
間隔が狭くなるに従って、マイクロバーの精度はＳＥＭ
の精度を確実にするために増加されなければならない。
【０００３】図１を参照するに、従来の電子顕微鏡のマ
イクロバーの較正標準を形成する方法の概略が示され
る。較正標準は光干渉の理論により形成される。従来技
術の較正標準を形成するために、光マスク１６は照明１
２と半導体ウェハー１０との間に配置される。相互に平
行な２つの切れ目１８は光学的マスク１６上に配置され
る。フォトレジスト層は半導体ウェハー１０の表面上に
配置され、照明１２はフォトレジスト層上に複数の縞１
９を形成するよう光学的マスク１６の２つの切れ目を通
して通過する固定された波長を有する光線１４を提供す
るよう用いられる。露光、現像、フォトレジストの縞を
形成後に、カラム構造が縞（ストライプ）の領域に形成
される。カラム構造の表面の幅は縞１９のライン間隔で
あり、較正標準として用いられる。
【０００４】従来技術の電子顕微鏡のマイクロバーを較
正するときに、電子顕微鏡が半導体ウェハー１０のカラ
ム構造を検査するために用いられる。カラム構造の表面
の幅はマイクロバーの精度を縞１９のライン間隔に等し
くするための較正標準である。縞１９のライン間隔は半
導体ウェハー１０と光学的マスク１６との間の距離、光
線１４の波長、２つの切れ目１８と縞１９のライン間隔
との間の距離により計算可能である。縞１９のライン間
隔は半導体ウェハー１０と光学的マスク１６との間の距
離と、光線１４の波長に正比例し、２つの切れ目１８の
間の距離に逆比例する。
【０００５】現在の技術を用いた縞１９の最小ライン間
隔は約０．２４μｍである。換言すると、調整後のマイ
クロバーの精度は０．２４μｍである。０．１μｍの半
導体プロセスでは、半導体ウェハー上のライン幅とライ
ン間隔は正確に測定できない。また、電子顕微鏡を調整
するための従来技術の方法は特定の光源１２、光学的マ
スク１６と、それに対する半導体ウェハーからの適切な
距離を提供するために特殊な装置を必要とする。故に、
従来技術の較正標準は通常の半導体施設により製造され
得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的は上
記の問題を解決するための電子顕微鏡のマイクロバーを
調整するための方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体ウェ
ハー上にフォトレジスト層を形成し；フォトレジスト層
の所定の領域を特定の波長の光線に露光し；所定の領域
のフォトレジスト層を除去するためにレジスト剥離プロ
セスをなし、フォトレジスト層の所定の領域の周辺は正
弦波に類似の周期的な波形を有する垂直側壁を形成し、
周期的な形の波長は光の波長とフォトレジスト層の屈折
率とにより決定され；垂直側壁上の周期的な波形の波長
を用いて電子顕微鏡のマイクロバーを調整する各段階か
らなる電子顕微鏡のマイクロバーを調整する方法により
達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２から５を参照するに、これら
は本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略を示
す。本発明の方法はインラインの非破壊検査をなす走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）である電子顕微鏡のマイクロバー
を調整するために用いられる。まず、フォトレジスト層
２２は図２に示されるように半導体ウェハー２０の表面
上に形成される。次に、フォトレジスト層２２上の所定
の領域が図３に示されるようにＫｒＦ（フッ化クリプト
ン）又はＡｒＦ（フッ化アルゴン）により発生される短
い波長を有する遠（ｄｅｅｐ）紫外線２４レーザービー
ムに露光される。図３の矢印は遠紫外線２４レーザービ
ームを表す。フォトレジスト層２２の所定の領域は所定
の形状の隔離された領域を囲む。
【０００９】次に、レジストの現像が図４に示されるよ
うなカラム構造２６を形成するために所定の領域のフォ
トレジスト層２２を除去するために現像材を用いてなさ
れる。露光中に、フォトレジスト層２２により吸収され
ない光の一部分がフォトレジスト層２２を通過し、半導
体ウェハー２０の表面で反射され、それにより反射光と
入射光との間で強め合う及び弱め合う干渉を発生する。
定在波がフォトレジスト層２２の均一でない露光を引き
起こすよう発生される。故に、レジスト現像処理の時
に、カラム構造２６の側面は正弦波に似た形状の周期的
な波形を有する垂直側壁２８になる。次に半導体ウェハ
ー２０は図５に示されるようにレジスト現像処理の後に
カラム構造２６は半導体ウェハー２０上で倒れるよう高
速度で回転される。
【００１０】カラム構造２６の垂直側壁２８の直接検査
はマイクロバーを調整するために正弦波の波長の１周期
（図５の距離Ｐ）を用いて走査電子顕微鏡でなされる。
正弦波の波長は光源の波長とフォトレジスト層２２の屈
折率により決定される。正弦波の波長は式Ｐ＝λ／２ｎ
により計算され、ここでλは光源の波長、ｎはフォトレ
ジスト層２２の屈折率、Ｐは正弦波の波長である。
【００１１】フォトレジスト層２２をＫｒＦレーザーに
露光するときに、遠紫外線２４の波長は約２４８３オン
グストロームであり、フォトレジスト層２２の屈折率は
約１．７８である。故に、式から正弦波の波長は約０．
０６９μｍである。フォトレジスト層２２をＡｒＦレー
ザーに露光したときに、遠紫外線２４の波長は約１９３
０オングストロームであり、フォトレジスト層２２の屈
折率は約１．６７である。故に、式から正弦波の波長は
約０．０５７μｍである。正弦波の形の垂直壁を有する
カラム構造２６は電子顕微鏡のマイクロバーを調整する
ための較正標準（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｔａｎｄ
ａｒｄ）として用いられる。調整されたマイクロバーの
精度は正弦波の波長である。マイクロバーの精度は電子
顕微鏡のマイクロバーを調整するために本発明を用いる
ことにより０．０７μｍ〜０．０６μｍである。
【００１２】カラム構造２６の垂直側壁上の周期的な波
形の波長が光の波長及びフォトレジスト層２２の屈折率
により決定される故に、マイクロバーの精度は他の要因
に影響されない。本発明による方法はカラム構造２６を
形成するための一の一般的なフォトリソグラフィー光源
が必要であり、較正標準を提供するために特別な機器を
必要としない。故に、製造のコストは大幅に減少可能で
ある。本発明による方法は電子顕微鏡のマイクロバーを
調整するためのカラム構造２６を製造するために通常の
製造機器を容易に用いることができる。
【００１３】従来技術の方法と比較して、本発明による
方法は半導体ウェハー２０のフォトレジスト層２２を特
定の波長の光に露光するために普通のフォトリソグラフ
ィー光源を用い、カラム構造２６を形成するためにレジ
スト剥離プロセスをなす。正弦波はカラム構造２６の垂
直側壁２８上に形成される。本発明の方法は電子顕微鏡
のマイクロバーを０．０７μｍから０．０６μｍの精度
に調整するためにカラム構造２６の垂直側壁２８上の周
期的な正弦波形の波長を用いる。故に、本発明の方法は
半導体ウェハー上のライン幅とライン間隔を電子顕微鏡
で正確に測定することを可能にするよう０．１μｍ半導
体処理で容易に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の電子顕微鏡のマイクロバーの較正標
準を形成する方法の概略を示す。
【図２】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図３】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図４】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図５】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェハー１０ １２ 照明 １４ 光線 １６ 光マスク １８ 切れ目 １９ 縞 ２０ 半導体ウェハー ２２ フォトレジスト層 ２４ 遠紫外線 ２６ カラム構造 ２８ 垂直側壁 Ｐ 正弦波の波長
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１３日（２０００．６．１
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 フォトレジスト層の垂直側壁上の周期
的な波形を用いた電子顕微鏡のスケールバー調整をする
方法
【特許請求の範囲】
【請求項２】 光は比較的短波長の遠紫外線である請求
項１記載の調整方法。
【請求項３】 遠紫外線光線はＫｒＦ（フッ化クリプト
ン）又はＡｒＦ（フッ化アルゴン）を用いることにより
発生されたレーザービームである請求項２記載の調整方
法。
【請求項４】 レジスト剥離プロセスは所定の領域のフ
ォトレジスト層を除去するために現像剤を用いる請求項
１記載の調整方法。
【請求項５】 電子顕微鏡はインラインで非破壊検査を
なす走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である請求項１記載の
調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡に関し、
より詳細には電子顕微鏡のスケールバー調整をする方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハー上のライン幅又はライン
間隔は１ミクロン以下であり、通常の光学的顕微鏡を用
いることでは検査できない。故に、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）を用いなければならない。走査電子顕微鏡は
半導体ウェハー上のライン幅及びライン間隔を正確に検
査し、製造プロセス中に発生するエラーを探索するため
に製造ライン上で非破壊検査を理想的になす。基準とし
て、ＳＥＭは半導体プロセス中の適切なときに、較正を
提供するスケールバーを表示する。ライン幅及びライン
間隔が狭くなるに従って、スケールバーの精度はＳＥＭ
の精度を確実にするために増加されなければならない。
【０００３】図１を参照するに、従来の電子顕微鏡のス
ケールバーの較正標準を形成する方法の概略が示され
る。較正標準は光干渉の理論により形成される。従来技
術の較正標準を形成するために、光マスク１６は照明１
２と半導体ウェハー１０との間に配置される。相互に平
行な２つの切れ目１８は光学的マスク１６上に配置され
る。フォトレジスト層は半導体ウェハー１０の表面上に
配置され、照明１２はフォトレジスト層上に複数の縞１
９を形成するよう光学的マスク１６の２つの切れ目を通
して通過する固定された波長を有する光線１４を提供す
るよう用いられる。露光、現像、フォトレジストの縞を
形成後に、カラム構造が縞（ストライプ）の領域に形成
される。カラム構造の表面の幅は縞１９のライン間隔で
あり、較正標準として用いられる。
【０００４】従来技術の電子顕微鏡のスケールバーを較
正するときに、電子顕微鏡が半導体ウェハー１０のカラ
ム構造を検査するために用いられる。カラム構造の表面
の幅はスケールバーの精度を縞１９のライン間隔に等し
くするための較正標準である。縞１９のライン間隔は半
導体ウェハー１０と光学的マスク１６との間の距離、光
線１４の波長、２つの切れ目１８と縞１９のライン間隔
との間の距離により計算可能である。縞１９のライン間
隔は半導体ウェハー１０と光学的マスク１６との間の距
離と、光線１４の波長に正比例し、２つの切れ目１８の
間の距離に逆比例する。
【０００５】現在の技術を用いた縞１９の最小ライン間
隔は約０．２４μｍである。換言すると、調整後のスケ
ールバーの精度は０．２４μｍである。０．１μｍの半
導体プロセスでは、半導体ウェハー上のライン幅とライ
ン間隔は正確に測定できない。また、電子顕微鏡を調整
するための従来技術の方法は特定の光源１２、光学的マ
スク１６と、それに対する半導体ウェハーからの適切な
距離を提供するために特殊な装置を必要とする。故に、
従来技術の較正標準は通常の半導体施設により製造され
得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的は上
記の問題を解決するための電子顕微鏡のスケールバー調
整をするための方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体ウェ
ハー上にフォトレジスト層を形成し；フォトレジスト層
の所定の領域を特定の波長の光線で露光し；所定の領域
のフォトレジスト層を除去するためにレジスト剥離プロ
セスをなし、半導体ウェハーを高速で回転し；カラム構
造の垂直側壁上の周期的な波形の波長を検出するために
電子顕微鏡を用い；カラム構造の垂直側壁上の周期的な
波形の波長を用いて、電子顕微鏡のスケールバー調整を
する各段階からなり、所定の領域は所定の形状の領域を
囲み、所定の領域のフォトレジスト層を除去した後に、
所定の形状の領域のフォトレジスト層は周期的な波形の
垂直側壁を有するカラム構造を形成し、カラム構造はレ
ジスト剥離プロセス中に高速回転のために半導体ウェハ
ー上に倒され、垂直側壁上の周期的な波形は正弦波に類
似であり、周期的な波形の波長は光の波長とフォトレジ
スト層の屈折率とにより決定される電子顕微鏡のスケー
ルバー調整をする方法により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２から５を参照するに、これら
は本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略を示
す。本発明の方法はインラインの非破壊検査をなす走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）である電子顕微鏡のスケールバー
調整をするために用いられる。まず、フォトレジスト層
２２は図２に示されるように半導体ウェハー２０の表面
上に形成される。次に、フォトレジスト層２２上の所定
の領域が図３に示されるようにＫｒＦ（フッ化クリプト
ン）又はＡｒＦ（フッ化アルゴン）により発生される短
い波長を有する遠（ｄｅｅｐ）紫外線２４レーザービー
ムに露光される。図３の矢印は遠紫外線２４レーザービ
ームを表す。フォトレジスト層２２の所定の領域は所定
の形状の隔離された領域を囲む。
【０００９】次に、レジストの現像が図４に示されるよ
うなカラム構造２６を形成するために所定の領域のフォ
トレジスト層２２を除去するために現像材を用いてなさ
れる。露光中に、フォトレジスト層２２により吸収され
ない光の一部分がフォトレジスト層２２を通過し、半導
体ウェハー２０の表面で反射され、それにより反射光と
入射光との間で強め合う及び弱め合う干渉を発生する。
定在波がフォトレジスト層２２の均一でない露光を引き
起こすよう発生される。故に、レジスト現像処理の時
に、カラム構造２６の側面は正弦波に似た形状の周期的
な波形を有する垂直側壁２８になる。次に半導体ウェハ
ー２０は図５に示されるようにレジスト現像処理の後に
カラム構造２６は半導体ウェハー２０上で倒れるよう高
速度で回転される。
【００１０】カラム構造２６の垂直側壁２８の直接検査
はスケールバー調整をするために正弦波の波長の１周期
（図５の距離Ｐ）を用いて走査電子顕微鏡でなされる。
正弦波の波長は光源の波長とフォトレジスト層２２の屈
折率により決定される。正弦波の波長は式Ｐ＝λ／２ｎ
により計算され、ここでλは光源の波長、ｎはフォトレ
ジスト層２２の屈折率、Ｐは正弦波の波長である。
【００１１】フォトレジスト層２２をＫｒＦレーザーに
露光するときに、遠紫外線２４の波長は約２４８３オン
グストロームであり、フォトレジスト層２２の屈折率は
約１．７８である。故に、式から正弦波の波長は約０．
０６９μｍである。フォトレジスト層２２をＡｒＦレー
ザーに露光したときに、遠紫外線２４の波長は約１９３
０オングストロームであり、フォトレジスト層２２の屈
折率は約１．６７である。故に、式から正弦波の波長は
約０．０５７μｍである。正弦波の形の垂直壁を有する
カラム構造２６は電子顕微鏡のスケールバー調整をする
ための較正標準（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｔａｎｄ
ａｒｄ）として用いられる。スケールバー調整の精度は
正弦波の波長である。スケールバーの精度は電子顕微鏡
のスケールバー調整をするために本発明を用いることに
より０．０７μｍ〜０．０６μｍである。
【００１２】カラム構造２６の垂直側壁上の周期的な波
形の波長が光の波長及びフォトレジスト層２２の屈折率
により決定される故に、スケールバーの精度は他の要因
に影響されない。本発明による方法はカラム構造２６を
形成するための一の一般的なフォトリソグラフィー光源
が必要であり、較正標準を提供するために特別な機器を
必要としない。故に、製造のコストは大幅に減少可能で
ある。本発明による方法は電子顕微鏡のスケールバー調
整をするためのカラム構造２６を製造するために通常の
製造機器を容易に用いることができる。 従来技術の方
法と比較して、本発明による方法は半導体ウェハー２０
のフォトレジスト層２２を特定の波長の光に露光するた
めに普通のフォトリソグラフィー光源を用い、カラム構
造２６を形成するためにレジスト剥離プロセスをなす。
正弦波はカラム構造２６の垂直側壁２８上に形成され
る。本発明の方法は電子顕微鏡のスケールバーを０．０
７μｍから０．０６μｍの精度に調整するためにカラム
構造２６の垂直側壁２８上の周期的な正弦波形の波長を
用いる。故に、本発明の方法は半導体ウェハー上のライ
ン幅とライン間隔を電子顕微鏡で正確に測定することを
可能にするよう０．１μｍ半導体処理で容易に用いるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の電子顕微鏡のスケールバーの較正標
準を形成する方法の概略を示す。
【図２】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図３】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図４】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【図５】本発明による電子顕微鏡を調整する方法の概略
を示す。
【符号の説明】 １０ 半導体ウェハー１０ １２ 照明 １４ 光線 １６ 光マスク １８ 切れ目 １９ 縞 ２０ 半導体ウェハー ２２ フォトレジスト層 ２４ 遠紫外線 ２６ カラム構造 ２８ 垂直側壁 Ｐ 正弦波の波長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フワン ジウン−ルェヌ 台湾 タイ−チュン・シティ ペイ−ピ ン・ロード セク２ レーン139 ナンバ ー８ Ｆターム(参考） 4M106 BA02 DB05 DB20 DB30

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウェハー上にフォトレジスト層を形
    成し；フォトレジスト層の所定の領域を特定の波長の光
    線で露光し；所定の領域のフォトレジスト層を除去する
    ためにレジスト剥離プロセスをなし、 垂直側壁上の周期的な波形の波長を用いて電子顕微鏡の
    マイクロバーを調整する各段階からなり、フォトレジス
    ト層の所定の領域の周辺は正弦波に類似の周期的な波形
    を有する垂直側壁を形成し、周期的な形の波長は光の波
    長とフォトレジスト層の屈折率とにより決定される電子
    顕微鏡のマイクロバーを調整する方法。
  2. 【請求項２】 所定の領域は所定の形状の領域を囲み、
    所定の領域のフォトレジスト層を除去した後に、その領
    域のフォトレジスト層は周期的な波形の垂直側壁を有す
    るカラム構造を形成する請求項１記載の調整方法。
  3. 【請求項３】 半導体ウェハーはレジスト剥離プロセス
    中に高速で回転され、カラム構造はレジスト剥離プロセ
    ス中に半導体ウェハー上に倒れ、それにより電子顕微鏡
    はそのマイクロバーを調整するためにカラム構造の垂直
    側壁上の周期的な波形を直接用いることが可能となる請
    求項２記載の調整方法。
  4. 【請求項４】 光は比較的短波長の遠紫外線である請求
    項１記載の調整方法。
  5. 【請求項５】 遠紫外線光線はＫｒＦ（フッ化クリプト
    ン）又はＡｒＦ（フッ化アルゴン）を用いることにより
    発生されたレーザービームである請求項４記載の調整方
    法。
  6. 【請求項６】 レジスト剥離プロセスは所定の領域のフ
    ォトレジスト層を除去するために現像剤を用いる請求項
    １記載の調整方法。
  7. 【請求項７】 電子顕微鏡はインラインで非破壊検査を
    なす走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である請求項１記載の
    調整方法。
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