JP3337563B2 - 現像処理方法 - Google Patents

現像処理方法

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JP3337563B2 JP20468594A JP20468594A JP3337563B2 JP 3337563 B2 JP3337563 B2 JP 3337563B2 JP 20468594 A JP20468594 A JP 20468594A JP 20468594 A JP20468594 A JP 20468594A JP 3337563 B2 JP3337563 B2 JP 3337563B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はLSIなどの半導体装
置の製造に用いられるマスクの現像処理方法に関するも
のであり、特に、現像終了基準時点の検出方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴って、
微細パターンを高精度に形成することができる高寸法精
度のマスクが要求されている。ところで、高寸法精度の
マスクの作成プロセスにおけるマスク間の現像のばらつ
きを抑制する手段として、現像終了基準時点検出方法が
用いられている。
【0003】図9において、先行技術による現像終了基
準時点検出方法が概略的に図解されている。この方法に
おいて、容器4内に現像液3が注入されている。現像液
3内には対向電極1が配置されており、マスク2は対向
電極1と平行に現像液3内へ浸漬(ディップ)される。
マスク2は、透明基板上に形成された金属層と金属層上
に形成されたレジスト層とを含んでいる。
【0004】マスク2中の金属層には、電圧Vが印加さ
れ、マスク2と対向電極1との間において現像液3を通
して微小電流Iが流れる。この電流Iは、アンプ5を介
して検出される。すなわち、マスク2の現像中の電流I
の変化をモニタすることによって、現像終了基準時点が
決定される。
【0005】図10は、図9に示されているような方法
においてモニタされた電流Iの変化の一例を示すグラフ
である。横軸は現像時間を表わし、縦軸はモニタ電流I
を表わしている。マスク2のディップ現像を開始した後
のt1 秒間は、対向電極1およびマスク2の表面状態が
現像液中で変化することによって電流Iが減少する。t
1 秒からt2 秒の間においては、マスク2の金属層はレ
ジスト層に覆われた状態であり、マスクの端面およびレ
ジスト層を通るリーク電流によって比較的安定した微小
電流Iが流れる。次に、t2 秒からt3 秒の間において
は、現像が進行してマスク2の金属層が露出すれば電極
面積が増加したことに相当し、それに伴って電流Iが急
に増大する。この電流Iが所定のしきい値6に達したと
きが現像終了基準時点7として決定される。
【0006】従来はこのような方法によって、製品パタ
ーンを含むマスクの現像処理中に現像終了基準時点を検
出し、現像開始から現像終了基準時点検出までの時間を
計算し、その時間を基準として総現像時間を決定するこ
とによって現像処理が行なわれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の現像終了基準時
点検出方法では、64メガDRAM以後の高集積度の半
導体装置の製造に用いられるマスクにおいては、パター
ンサイズが2μm以下であるパターンを含む場合に近接
効果の影響を受け、抜パターンのサイズが小さい部分ほ
ど金属面の露出が遅れる。また、一般にマスクごとにパ
ターンサイズの分布は異なるので、近接効果の影響を受
けるパターン部分と受けないパターン部分の割合がマス
クごとに異なる。
【0008】図11は、近接効果の影響を受けるパター
ン部分の割合が多いマスクに関して、現像時間に対する
電流変化を示している。他方、図12は、近接効果の影
響を受けるパターン部分の割合が少ないマスクに関して
現像時間に対する電流の変化を示している。これらの図
11と図12において、t2 秒からt3 秒の間は、近接
効果の影響を受けないパターン部分において金属層がレ
ジスト層から露出するときの電流Iの変化を表わし、t
3 秒からt4 秒の間は近接効果の影響を受けるパターン
部分の金属層が露出するときの電流Iの変化を示してい
る。
【0009】すなわち、図11におけるマスクは近接効
果の影響を受けるパターン部分を多く含んでいるので、
電流Iはt3 秒からt4 の間でしきい値6に到達し、そ
の到達点8が現像終了基準時点として決定される。他
方、図12におけるマスクは近接効果の影響を受けない
パターン部分を多く含んでいるので、電流Iはt2 秒か
らt3 秒の間でしきい値6に到達し、その到達点9が現
像終了基準時点として決定される。
【0010】すなわち、近接効果の影響を受けるパター
ン部分とその影響を受けないパターン部分との割合はマ
スクごとに異なっているので現像終了基準時点が異な
り、半導体装置の各層(レイヤー)の形成に用いられる
マスクごとに現像処理条件が異なるという問題がある。
【0011】本発明は係る問題を解決するためになされ
たものであり、近接効果の影響を受けるパターン部分と
その影響を受けないパターン部分の割合が異なるマスク
間においても同一の現像終了基準時点を検出し得る現像
処理方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による現像処理方
法は、マスク上に製品パターン領域のみならずモニタパ
ターン領域をも設け、マスクのディップ現像中にそのマ
スクの金属層に電圧を印加し、その電圧によって現像液
中を流れる微小電流をモニタし、モニタパターン領域内
の金属層がレジスト層から露出するに伴う微小電流の変
化を選択的に検出することによって現像終了基準時点を
決定する際に、モニタパターン領域に接近する領域のみ
に対向電極を配置することによって、モニタパターン領
域内の金属層がフォトレジスト層から露出することに起
因する微小電流変化のみを選択的に検出して現像終了基
準時点を決定することを特徴としている。
【0013】
【作用】本発明による現像処理方法においては、モニタ
パターン領域に接近する領域のみに対向電極を配置する
ことによって、モニタパターン領域内の金属層がレジス
ト層から露出するに伴う微小電流の変化のみを選択的に
検出することによって現像終了基準時点を決定するの
で、マスク上の製品パターンに依存することなく現像処
理を安定して行なうことを可能ならしめる。
【0014】
【実施例】
実施例1 図1は、本発明の第1の実施例による現像終了基準時点
検出方法を概略的に図解している。この図において、容
器4内には現像液3が注入されている。現像液3内には
マスク2がディップされている。マスク2は、透明基板
上に形成された金属層と、その金属層上に形成されたレ
ジスト層を含んでいる。マスク2の金属層には電圧Vが
印加される。マスク2は、製品パターン領域を含むのみ
ならず、モニタパターン領域11をも含んでいる。モニ
タパターン領域11の近傍には、比較的小さな対向電極
10が配置されている。電圧Vの印加によってマスク2
と対向電極10との間において現像液3を通して流れる
電流Iは、アンプ5を介して検出される。マスク2の現
像中におけるこの電流Iの変化をモニタすることによっ
て、現像終了基準時点が決定される。
【0015】図2は、図1における主要部を拡大した概
略的斜視図を示している。対向電極10は、絶縁物12
によって覆われた円筒形の電極13を含んでいる。円筒
形の電極13が現像液と接する部分は平面を形成してい
る。対向電極10は、モニタパターン領域11と平行に
対面して配置されており、モニタパターン領域11を通
る電流の変化のみが選択的に検出され得る。
【0016】図3は、この第1実施例による現像時間と
電流Iとの関係を示している。ディップ現像を開始した
後のt1 秒間は、対向電極10およびマスク2の表面状
態が現像液中で変化することによって電流Iが減少す
る。現像開始後t1 秒からt2秒の間は、モニタパター
ン11の金属表面はレジストに覆われた状態であって、
安定した微小電流Iが流れる。その後のt2 秒からt3
秒の間では現像が進んで、モニタパターン領域11内の
金属層がレジスト層から露出するに伴って、電流Iが急
に増大する。対向電極10はモニタパターン領域11に
接近して配置されているので、この電流Iの増加は、ほ
ぼモニタパターン領域内のみの金属層の露出に起因する
ものである。すなわち、モニタパターン領域11内の金
属層が露出するときに電流Iがしきい値14に到達する
時点15が、現像終了基準時点として決定される。
【0017】以上のように、マスクの現像処理中に製品
パターンではなくてモニタパターンの現像に基づいて現
像終了基準時点を検出し、現像開始から現像終了基準時
点までの時間を計算し、この時間を基準にして総現像時
間を決定することによって現像処理を行なうことによ
り、製品パターンに依存することなくマスクの現像処理
を安定して行なうことが可能になる。
【0018】実施例2 図4は、本発明の第2実施例による現像終了基準時点検
出方法を概略的に図解している。図4の実施例は図1の
ものに類似しているが、モニタパターン領域16が変更
されている。
【0019】図5は、図4の主要部を拡大して示す概略
的斜視図である。すなわち、この第2の実施例において
は、マスク2のモニタパターン領域における金属層16
は製品パターン領域における金属層から電気的に分離さ
れている。そして、電圧Vはリード針17を介してモニ
タパターン領域16内の金属層にのみ印加される。リー
ド針17は、好ましくは、絶縁物18によって覆われて
いる。
【0020】対向電極10は第1実施例の場合と同様に
モニタパターン領域16に接近して配置されており、絶
縁物12によって覆われた円筒状の電極13を含んでい
る。
【0021】このような第2実施例による現像終了基準
時点検出方法においては、モニタパターン領域を通過す
る電流Iのみをより確実に選択して検知することができ
る。
【0022】図6は、第2実施例における現像時間と電
流Iとの関係を示している。第2実施例においても、第
1実施例の場合と同様に、ディップ現像開始後t1 秒間
は電流Iが減少する。t1 秒からt2 秒の間はモニタパ
ターン領域16の金属層がレジストに覆われた状態で、
安定した微小電流Iが流れる。t2 秒からt3 秒の間
は、現像が進んでモニタパターン領域16内の金属層が
露出するに伴って、電流Iが急に増大する。電圧Vはモ
ニタパターン領域16内の金属層のみに印加されるの
で、電流Iの増加はほぼモニタパターン16内の金属層
の露出に直接的に起因するものであり、その電流Iが所
定のしきい値19に達した時点が現像終了基準時点20
として決定される。
【0023】このような第2実施例の方法によっても、
マスクの現像処理中にモニタパターン領域を通して流れ
る電流変化に基づいて現像終了基準時点を検出し、現像
開始から現像終了基準時点までの時間を計算し、この時
間を基準にして総現像時間を決定することによって現像
処理を行なうので、製品パターンに依存することなくマ
スクの現像処理を安定して行なうことができる。
【0024】参考例 図7は、本発明に関連する参考例による現像終了基準時
点検出方法を概略的に図解している。この参考例におい
ては、たとえばレティクルアライメントマークのように
マスク間で共通なパターンをモニタパターンとして利用
する。そして、従来と同様な比較的大きな対向電極1が
マスク2と平行に配置される。このような参考例におい
ては、光や電子線のようなエネルギ照射は、マスク2上
の製品パターン領域21内よりもモニタパターン領域1
6A内の方が高くされる。すなわち、製品パターン領域
21内の金属層がレジスト層から露出する前にモニタパ
ターン16A内の金属層を露出させることにより、モニ
タパターン領域16Aの現像の進行のみによる電流Iの
変化を検出することが可能である。
【0025】図8は、この参考例における現像時間と電
流Iとの関係を示している。この参考例においても、デ
ィップ現像開始後t1 秒間は、電流Iが減少する。t1
秒からt2 秒の間は、モニタパターン領域16Aと製品
パターン領域21のいずれの領域内の金属層もレジスト
に覆われた状態であって、安定な微小電流Iが流れる。
2 秒からt3 秒の間においては、比較的高いエネルギ
照射量を受けたモニタパターン領域16Aの現像が進
み、そのモニタパターン領域16A内の金属層の露出に
伴って、電流Iが増加する。その後のt3 秒からt4
の間では、製品パターン領域21内の金属層も露出する
ので、電流Iはさらに増加する。このように、モニタパ
ターン領域16Aは製品パターン領域21より高いエネ
ルギ照射が与えられているので、製品パターン領域21
内で金属層が露出する前のt2 秒からt3 秒の間におい
て、モニタパターン領域16A内の金属層が露出する。
すなわち、t2 秒からt3 秒の間においては電流Iの増
加はモニタパターン領域16A内の金属層の露出に直接
起因するものであり、そのときの電流Iが所定のしきい
値6に達した時点を現像終了基準時点20として決定す
る。
【0026】このような参考例による方法においても、
マスクの現像処理中にモニタパターンの現像の進行によ
る電流変化に基づいて現像終了基準時点を検出し、現像
開始から現像終了基準時点までの時間を計算し、この時
間を基準にして総現像時間を決定することによって現像
処理が行なわれる。したがって、製品パターンに依存す
ることなくマスクの現像処理を安定して行なうことが可
能となる。ただし、参考例においては、光や電子線のよ
うなエネルギ照射は、マスク2上の製品パターン領域2
1内に比べてモニタパターン領域16A内において高く
しなければならない。
【0027】上述の実施例ではマスクの現像中における
電流変化をモニタし、この電流値が所定のしきい値に達
したときを現像終了基準時点としたが、電流の増加の割
合が最も急峻となる点を現像終了基準時点とし、その基
準時に基づいて総現像時間を決定して現像処理を行なっ
ても同様の効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】請求項1に記載の発明においては、モニ
タパターン領域に接近する領域のみに対向電極を配置す
ることによって、モニタパターン領域内の金属層がレジ
スト層から露出するに伴う微小電流の変化のみを選択的
に検出することによって現像終了基準時点を決定するの
で、マスク上の製品パターンに依存することなく現像処
理を安定して行なうことが可能となる。
【0029】
【0030】請求項に記載の発明においては、対向電
極が平面形状を有しかつモニタパターン領域と平行に対
面して配置されるので、モニタパターン領域を通過する
電流の変化をより正確に検出することができる。
【0031】
【0032】請求項に記載の発明においては、モニタ
パターン領域は製品パターン領域と同一平面上にあっ
て、かつそのモニタパターンは現像によって金属層が露
出する時間がパターンサイズやパターン形状およびエネ
ルギ照射時間による影響を受けにくいものであるので、
製品パターンに依存しないマスクの安定した現像処理を
行なうことをより確実ならしめる。
【0033】請求項に記載の発明においては、いずれ
のマスクにも共通に存在するレティクルアライメントマ
ークがモニタパターンとして用いられるので、製品パタ
ーンに依存することなくマスクを安定して現像処理する
ことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例による現像終了基準時点
検出方法を示す概略的な斜視図である。
【図2】 図1の主要部を拡大した斜視図である。
【図3】 本発明の第1実施例における現像時間と電流
との関係を示すグラフである。
【図4】 本発明の第2実施例による現像終了基準時点
検出方法を概略的に示す斜視図である。
【図5】 図4の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図6】 本発明の第2実施例における現像時間と電流
との関係を示すグラフである。
【図7】 本発明に関連する参考例による現像終了基準
時点検出方法を図解する概略的な斜視図である。
【図8】 本発明に関連する参考例における現像時間と
電流との関係を示すグラフである。
【図9】 先行技術による現像終了基準時点検出方法を
図解する概略的な斜視図である。
【図10】 先行技術による現像終了基準時点検出方法
における現像時間と電流との関係の一例を示すグラフで
ある。
【図11】 先行技術による現像終了基準時点検出方法
における現像時間と電流との関係のもう1つの例を示す
グラフである。
【図12】 先行技術による現像終了基準時点検出方法
における現像時間と電流との関係のさらにもう1つの例
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 比較的大きな対向電極、2 マスク、3 現像液、
4 現像容器、5 アンプ、6 しきい値電流、7、
8、9 現像終了基準時点、10 対向電極、11 モ
ニタパターン領域、12 電極を覆う絶縁物、13 電
極、14 しきい値電流、15 現像終了基準時点、1
6、16A モニタパターン領域、17リード針、18
リード針を覆う絶縁物、19 しきい値電流、20
現像終了基準時点、21 製品パターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク上に製品パターン領域のみならず
    モニタパターン領域をも設け、 前記マスクのディップ現像中に前記マスクの金属層に電
    圧を印加し、 前記電圧によって現像液中を流れる微小電流をモニタ
    し、 前記モニタパターン領域内の金属層がレジスト層から露
    出するに伴う前記微小電流の変化を選択的に検出するこ
    とによって現像終了基準時点を決定する現像処理方法で
    あって、 前記モニタパターン領域に接近する領域のみに対向電極
    を配置することによって、前記モニタパターン領域内の
    前記金属層が前記フォトレジスト層から露出することに
    起因する微小電流変化のみを選択的に検出して現像終了
    基準時点を決定することを特徴とする請求項1に記載の
    現像処理方法。
  2. 【請求項2】 前記対向電極は平面形状を有しており、
    前記モニタパターン領域と平行に対面して配置されるこ
    とを特徴とする請求項に記載の現像処理方法。
  3. 【請求項3】 前記モニタパターン領域は前記製品パタ
    ーン領域と同一平面上にあり、前記モニタパターンは、
    現像によって前記金属層が露出する時間がパターンサイ
    およびパターン形状の変動による影響を受けにくいも
    のであることを特徴とする請求項1または2に記載の現
    像処理方法。
  4. 【請求項4】 前記マスクのレティクルアライメントマ
    ークがモニタパターンとして用いられることを特徴とす
    る請求項1から3のいずれかの項に記載された現像処理
    方法。
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