JP2633228B2 - 半導体装置のエッチング精度検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、エッチング工程における短冊状もしくは
円環状の寸法検査パターンで寸法精度の直読を可能にし
た半導体装置のエッチング精度検査方法に関するもので
ある。

従来の技術 近年、超LSI等の技術の進展につれて、微細加工技術
もますます進歩し、１μｍ以下のファインパターンが形
成されるようになってきた。したがって、エッチング工
程において形成されたパターンの寸法精度がどの程度で
あるかの情報を得ることは工程の寸法制御や完成したデ
ィバイスの特性を予測する上で大切である。

従来は、第１図ａに示すような半導体基板上に形成さ
れた抵抗パターン１の幅ｌ、あるいは、第１図ｂに示す
ようなトランジスタ２のもっとも幅のせまいエミッタコ
ンタクト幅ｍなどの実寸法を顕微鏡に寸法測定器を備え
た測微計を用い、測定しようとするパターンの端と端を
ダイヤルを回しながらマークをあわせて測定していた。

発明が解決しようとする課題 この方法ではエッチングの都度、測微計等の測定器を
使わなければならず煩雑であり、また、寸法変動最大偏
差値が１μｍ以下になると機械的精度が問題となり実寸
法を正確に測定できない問題点があった。

本発明は、本発明のフォトマスク上に形成された寸法
検査パターンを用いて写真食刻法により半導体基板上に
パターンを形成し、その中で消滅する寸法検査パターン
よりサンドエッチングされる寸法を知ることにより寸法
精度を測微計を使わずに顕微鏡だけで直読できるもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明の半導体装置のエッチング精度検査方法は、対
向する辺間の幅が一定である短冊状もしくは円環状の寸
法検査パターンの複数個からなる第１のパターン群およ
び第２のパターン群が並設されるとともに、前記第１の
パターン群が前記寸法検査パターンの領域が認識される
パターンからなり、一方前記第２のパターン群が前記寸
法検査パターンの領域の周囲が認識されるパターンから
なり、この認識される領域が後のエッチング工程で残る
場合と除去される場合があり、かつ前記第１および第２
のパターン群を構成する前記寸法検査パターンの幅が既
知の寸法で順次規則的に変化しているとともに、エッチ
ングが正常な時に、前記認識される領域が残る場合には
前記第１のパターン群のｍ番目の前記寸法検査パターン
までが消滅する程度に細く、前記認識される領域が除去
される場合には前記第２のパターン群のｍ番目の前記寸
法検査パターンまでが消滅する程度に細いフォトマスク
を用いて、半導体基板上に写真食刻法により前記寸法検
査パターンを形成し、前記寸法検査パターンがエッチン
グによりｎ−１番目までが消滅しｎ番目以降が残った場
合、ｎ−１番目のフォトマスク上の同寸法検査パターン
の幅の1/2以上がサイドエッチングされ、ｎ番目のフォ
トマスク上の同寸法検査パターンの幅の1/2以下がサイ
ドエッチングされていることを知ることによりエッチン
グ精度を直読するものである。

作用 この幅の細いパターンから幅の太いパターン順に並べ
られた寸法検査パターンによれば、寸法検査パターンが
形成された半導体基板に、エッチングを施したのちに認
識領域の周囲が除去されている場合には、寸法検査パタ
ーンの周囲がエッチングされる第１のパターン群の寸法
検査パターンのｎ−１番目までがサイドエッチングによ
り消去され、一方認識領域が除去されている場合には、
寸法検査パターンの周囲がエッチングされる第２のパタ
ーン群の寸法検査パターンのｎ−１番目までがサイドエ
ッチングにより消去されるところとなる。したがって、
消去されたｎ−１番目までの寸法検査パターンと残存す
るｎ番目以降の寸法検査パターンの確認により、残存の
箇所手前の消去されたｎ−１番目の寸法検査パターンが
フォトマスク上の同寸法検査パターンの幅寸法より1/2
以上がサイドエッチングされ、消去された箇所の次の残
存のｎ番目の寸法検査パターンがフォトマスク上の同寸
法検査パターンの幅寸法より1/2以下がサイドエッチン
グされたことを知ることができる。また、エッチング工
程におけるエッチング液、被エッチング材料、膜厚等に
より正常なエッチングの場合のサイドエッチング寸法が
既知で寸法検査パターンが細い幅から太い幅の順に並べ
られ、ｍ番目の検査パターンから残存することがわかっ
ている場合には、ｍ番目の検査パターン以上が消去され
た場合はエッチングが過剰であり、ｍ−１番目以下が残
存すればエッチングが不足していることも知ることがで
きる。

実施例 本発明の半導体装置のエッチング精度検査方法は、対
向する辺間の幅が一定である短冊状もしくは円環状の寸
法検査パターンを写真食刻法により半導体基板上に形成
する際に、エッチング工程におけるサイドエッチングさ
れる寸法により、消滅する検査パターンの状態が異な
り、これによりサイドエッチングされた寸法を測定する
ものである。

次に、本発明の半導体装置のエッチング精度検査方法
の具体的な一実施例を第２図を参照にして説明する。第
２図は本発明のフォトマスク上に描かれた寸法検査パタ
ーンの例を示す図である。このパターンは、幅をW,2W,3
W,4W,5Wと順次広きした矩形パターン３と幅をW,2W,3W,4
W,5Wと順次広げた中抜きの矩形パターン４および、矩形
パターンの幅と位置に対応してそれぞれが認識できるよ
うに数字の１から５までの番号パターン５を並置したも
のである。なお、図に付した斜線はマスクの白黒関係を
示すのではなく、認識されている領域を示すものであっ
て、この認識領域が半導体装置を形成する際のエッチン
グ工程によって例えばコンタクト窓のように除去される
場合と、アルミニューム配線のように残存される場合と
がある。

Ｗの値はフォトエッチング工程の装置あるいは材料等
の種類により違ってくるが、例えば0.1〜0.5μｍがよ
い。

なお、矩形パターン３と中抜きの反転した矩形パター
ン４を並置したのは、半導体装置を形成する工程におい
て、コンタクト窓の形成のように認識された領域をエッ
チングする場合には、パターンが細くなる中抜きの反転
した矩形ターン４を用い、アルミニューム配線の形成の
ように認識された領域が残存する場合には、パターンが
細くなる矩形パターン３を用いるため、いずれの場合に
おいても使用できるようにするためである。

今、このフォトマスクを用いて半導体基板上にフォト
エッチングがなされた結果、アルミニューム配線のよう
に認識されている領域の周囲がエッチングされ、認識さ
れている領域がたとえばＷだけ細くエッチングされたと
すると、矩形パターン３の内、番号１と２に対応する矩
形パターンが消去され、番号3,4,5に対応する矩形パタ
ーンの幅がそれぞれ2W狭くなりW,2W,3Wとなり残る。な
おこのとき、中抜きされた矩形パターン４のそれぞれの
幅はもとのパターン幅より2W広くなり、番号１〜５に対
応して3W〜7Wとなり測定には無関係となる。

逆にコンタクト窓の形成のように、認識領域がエッチ
ングされ、認識されている領域がたとえばＷだけ太くエ
ッチングされたとすると、中抜きされた矩形パターン４
の内、番号１と２に対応する矩形パターン４が消去さ
れ、番号3,4,5に対応する矩形パターン４の幅がそれぞ
れ2Wだけもとのパターン部よりも狭くなり、W,2W,3Wと
なる。なおこのとき、矩形パターン３の幅は、番号１〜
５に対応してもとのパターン幅よりも2W広くなり3W〜7W
となり測定には無関係となる。

このように、本発明の半導体装置のエッチング精度検
査方法では、寸法検査パターンを構成する矩形パターン
が消去される状態をみてサイドエッチング寸法を知るこ
とができ、パターン幅を測微計で測ることなく顕微鏡で
目視するだけでエッチング精度を読み取ることができ
る。

また、エッチング工程におけるエッチング液、被エッ
チング材料、膜厚等により、正常なエッチングの場合の
サイドエッチング寸法がＷであると既知の場合には、番
号１と２に対応する矩形パターンが消去され、番号3,4
および５に対応する矩形パターンが残存する。したがっ
てエッチングが不足の場合には番号２以下に対応する矩
形パターンが残り、エッチングが過剰の場合には番号３
以上に対応する矩形パターンが消去される。このように
して、エッチングの不足か過剰かを知ることもできる。

次に、本発明の他の実施例として第３図に示すような
番号を中抜きにした認識された領域の矩形パターン６
と、この矩形パターン６間に幅をW,2W,3W,4W,5Wと順次
変化させた認識された領域の平行辺の寸法検査パターン
７を並置したフォトマスクパターン（第３図上側）とこ
れらの認識領域を反転させたパターンのフォトマスクパ
ターン（第３図下側）とを用いて半導体装置のエッチン
グ精度を測定することもできる。

このパターンの場合には、対応する番号のパターンが
なくてもエッチングにより消去される検査パターンの位
置を判別することができるし、また、エッチング精度を
測る寸法検査パターンと番号のパターンの認識が反転し
ているため、エッチング精度を測る寸法検査パターンが
消去されても番号のパターンは常に残る関係にあり、判
別がしやすい。

また、本発明の他の実施例として第４図に示すように
同心円で囲まれた領域の幅W,2W,3W,4W,5Wと順次変化さ
せた円環状の寸法検査パターン８を形成し、寸法検査パ
ターン領域が認識されたフォトマスクパターン（第４図
上側）と寸法検査パターン領域の周囲が認識されたフォ
トマスクパターン（第４図下側）を用いて、あらゆる方
向のエッチング精度を調べることもできる。

なお、以上説明したすべての寸法検査パターンは２辺
間の幅をＷ〜5Wの５通りに変化させたものであったが、
これに限られるものではない。

発明の効果 以上説明したように、本発明の半導体装置のエッチン
グ精度検査方法によれば、半導体基板上に写真食刻法に
より寸法検査パターンを形成することにより、エッチン
グによる寸法精度を測微計で測定することなく顕微鏡で
目視するだけでエッチング精度を直読することができ
る。

また、この寸法検査パターンによれば、たとえば、Ｗ
だけサイドエッチングされれば寸法検査パターンは2W変
化したところでエッチング精度を検知することができる
ため２倍の精度で読み取ることができる。

また、寸法検査パターン領域が認識されるパターンと
寸法検査パターン領域の周囲が認識されるパターンの２
種類を用いているため、半導体装置を形成するどの工程
においてもエッチング精度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図a,bは従来の寸法検査を測る素子平面図、第２図
〜第４図は本発明の種々の実施例を示すフォトマスクパ
ターン図である。 １……抵抗パターン、２……トランジスタパターン、３
……矩形パターン、４……中抜きの矩形パターン、５…
…番号パターン、６……番号を中抜きした矩形パター
ン、７……平行辺の寸法検査パターン、８……円環状の
寸法検査パターン。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する辺間の幅が一定である短冊状もし
   くは円環状の寸法検査パターンの複数個からなる第１の
   パターン群および第２のパターン群が並設されるととも
   に、前記第１のパターン群が前記寸法検査パターンの領
   域が認識されるパターンからなり、一方前記第２のパタ
   ーン群が前記寸法検査パターンの領域の周囲が認識され
   るパターンからなり、この認識される領域が後のエッチ
   ング工程で残る場合と除去される場合があり、かつ前記
   第１および第２のパターン群を構成する前記寸法検査パ
   ターンの幅が既知の寸法で順次規則的に変化していると
   ともに、エッチングが正常な時に、前記認識される領域
   が残る場合には前記第１のパターン群のｍ番目の前記寸
   法検査パターンまでが消滅する程度に細く、前記認識さ
   れる領域が除去される場合には前記第２のパターン群の
   ｍ番目の前記寸法検査パターンまでが消滅する程度に細
   いフォトマスクを用いて、半導体基板上に写真食刻法に
   より前記寸法検査パターンを形成し、前記寸法検査パタ
   ーンがエッチングによりｎ−１番目までが消滅しｎ番目
   以降が残った場合、ｎ−１番目のフォトマスク上の同寸
   法検査パターンの幅の1/2以上がサイドエッチングさ
   れ、ｎ番目のフォトマスク上の同寸法検査パターンの幅
   の1/2以下がサイドエッチングされていることを知るこ
   とによりエッチング精度を直読する半導体装置のエッチ
   ング精度検査方法。
2. 【請求項２】各寸法検査パターンの近辺に記号あるいは
   番号のパターンを並置したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の半導体装置のエッチング精度検査方
   法。
3. 【請求項３】各寸法検査パターンが独立していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の
   エッチング精度検査方法。
4. 【請求項４】各寸法検査パターンがつながっていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置
   のエッチング精度検査方法。