JPH01109717A - レジストパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置製造等におけるホトリソグラフィ
工程でのレジストパターン形成後に、そのレジストパタ
ーンの寸法が許容範囲内にあるか否かを検査するレジス
トパターン検査方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種のレジストパターン検査方法としては、例
えば第２図（１）、（２＞のようなものがあった。以下
その方法を説明する。

第２図（１）、（２）は従来のレジストパターン検査方
法を説明するためのレジストパターン形成方法を示す図
である。

半導体装置製造でのホトリソグラフィ工程において、レ
ジストパターンを形成するには、第２図（１）に示ずよ
うに、絶縁物、半導体、金属等の基板おるいは薄膜等か
らなる被エツチング部材１上に、例えばポジ形レジスト
２を塗布し、それをホトマスク３と共に例えば縮小投影
露光装置にセットする。縮小投影露光装置では、ホトマ
スク３の上方から紫外光Ｈを照射し、そのホトマスク３
の透明部分３ａを透過した光を縮小レンズ４で収束して
レジスト２上に投影する。これにより、レジスト２の露
光部分２ａは縮小されたマスク像とほぼ同一のパターン
となる。露光後、第２図（２）に示すように、有機溶剤
等でレジスト２を現像すれば、そのレジスト２の露光部
分２ａが溶けてレジストパターン１２が得られる。この
ようにして形成されたレジストパターン１２は、通常そ
の寸法精度が許容範囲内にあるか否かの検査に付される
。

従来のレジストパターン検査方法では、光学式顕微鏡や
走査型電子ビーム顕微鏡等を用いて、ライン　アンド　
スペースパターンではライン間のショート、コンタクト
孔用の開口部では開孔不良や未開孔等の検査を、被エツ
チング部材１上に形成された実際のレジストパターン１
２、つまりデバイスパターンで行っている。

そして検査後のレジストパターン１２を用いて被エツチ
ング部材１の表面をエツチングするには、第２図以降の
処理方法を説明するための第３図（１）、（２＞に示す
ように、レジストパターン１２をマスクにして被エツチ
ング部材１の表面を化学薬品等で処理する。すると、レ
ジストで覆われていない被エツチング部材１の表面が除
去され、コンタクト孔が形成される。その後、不必要に
なったレジストを除去すれば、エツチング作業が終る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のレジストパターン検査方法では、
次のような問題点があった。

光学式顕微鏡を使用した検査では、１．０μｍ以下の寸
法のコンタクト孔用開口部の良否を判定しようとすると
、光学式顕微鏡の解像限界に近くなるために、開孔不良
、未開孔等の判断が正確にできないという問題があった
。

また、走査型電子ビーム顕微鏡を使用した場合、検査す
べきレジストパターン１２の箇所を真空状態にしてその
レジストパターン１２に１次電子ビームを当て、そのレ
ジストパターン１２からの２次電子ビームによってレジ
ストパターン１２の寸法を測定するため、１．０μｍ以
下のコンタクト孔用開口部の検査が可能であるが、真空
状態にするための等の理由により、光学式顕微鏡と比べ
て検査に要する時間がかかるという問題点があった。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、光学
式顕微鏡ではサブミクロンのコンタクト孔用開口部の開
孔不良や未開孔等を正確に判断できない点、および走査
型電子ビーム顕微鏡では検査時間がかかる点について解
決したレジストパターン検査方法を提供するものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、被エツチング部
材上に被着したレジストをホトマスクを通して露光し、
その露光後のレジストを現像してレジストパターンを形
成した後、そのレジストパターンの寸法精度を光学式顕
微鏡を用いて検査するレジストパターン検査方法におい
て、前記レジストパターンの寸法に応じた２種類以上の
寸法の異なる検査用パターンを予め前記ホトマスクに形
成しておき、露光及び現像処理によって前記レジストパ
ターンと共に、前記検査用パターンに対する検査用レジ
ストパターンを同時に形成した後、前記光学式顕微鏡を
用いて前記検査用レジストパターンの残存及び消去状態
を検査して前記レジストパターンの寸法精度を判定する
ようにしたものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のようにレジストパターン検査方
法を構成したので、デバイスパターン等の通常のレジス
トパターンと同時に形成した２種類以上の寸法の異なる
検査用レンズ］・パターンは、その消失する露光量がパ
ターン寸法により異なり、それらの残存及び消失状態を
光学式顕微鏡で精度良く観察できる。即ち、光学式顕微
鏡を使用した場合、その解像限界以下の小さな２種類以
上の検査用レジストパターンの比較を行えば、その残存
及び消失状態を的確に観察できる。そのため、光学式顕
微鏡を用いて検査用レジストパターンの残存及び消失状
態を観察することにより、露光量が゛適正であったか否
か、つまり通常のレジストパターンの例えばコンタクト
孔用開口部が開孔不良や未開孔になっているか、それと
も正確に成形されたかを判定することか可能となる。従
って前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図（１）、（２＞は本発明の実施例に係るレジスト
パターン検査方法を説明するためのレジストパターン形
成方法を示す図、第４図（１）〜（４）は本実施例で用
いられる検査用レジストパターン例を示す図である。

半導体装置製造でのホトリソグラフィ工程において、半
導体基板等の被エツチング部材の表面に、光学式顕微鏡
の解像限界に近い例えば０．８Ｘ０．８μｍのコンタク
ト孔を形成する場合、第１図（２）に示すように被エツ
チング部材２１上に、０．８Ｘ０．８μｍの開口部３２
ａを有するレジストパターン３２を形成する必要がある
が、その際同時に、例えば第４図（２）〜（４）に示す
ような０．５μｍ正方形、０．４μｍ正方形、及び０．
３μｍ正方形の各検査用レジストパターン３２ｂ、３２
ｃ、３２ｄを形成するようにする。

このようなレジストパターンを例えば１１５縮小投影露
光装置を用いて形成する場合、第１図（１）に示すよう
に、ホトマスク２３に、光透過性を有する４、ＯＸ４．
０μｍの開口部用パターン２３ａを形成すると共に、遮
光性を有する２、５Ｘ２．５μｍ、２．ＯＸ２．０μｍ
、及び１．５Ｘ１．５μｍ（７）各検査用パター゛ン２
３ｂ。

２３ｃ、２３ｄをそれぞれ形成しておく。ざらに、被エ
ツチング部材２１上に例えばポジ形レジスト２２を塗布
も、それをホトマスク２３と共に、縮小比１１５及びレ
ンズ開口数ＮＡ＝０．３〜０．５０の縮小レンズを有す
る図示しない１１５縮小投影露光装置にセットする。そ
してホトマスク２３の上方から紫外光を照射し、そのホ
トマスク２３のマスク像を１１５縮小レンズで縮小して
ポジ形レジスト２２上に投影する。

すると、ポジ形レジスト２２には、露光による０、８Ｘ
０．８μｍの開口部用潜像２２ａと、遮光による０、５
Ｘ０．５μｍ、０．４ＸＯ，４μｍ、及び０．３Ｘ０．
３μｍの各検査用パターン潜像２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ
とが形成される。露光後、第１図（２）に示すように、
有機溶剤等でレジスト２２を現像すれば、そのレジスト
２２の露光部分が溶けてレジストパターン３２が得られ
る。このレジストパターン３２では、露光部分の開口部
３２ａと、遮光部分の検査用レジストパターン３２ｂ、
３２ｃ、３２ｄとが形成されている。

レジストパターン３２におけるパターン寸法は露光量に
より変化し、露光量が多いと開口部３２ａ及び検査用レ
ジストパターン３２ｂ。

３２ｃ、３２ｄのパターン寸法は設定値よりも大きくな
り、反対に露光量が少ないと前記パターン寸法は設定値
よりも小さくなって、開口部３２ａにおける開孔不良や
未開孔、ざらに検査用レジストパターン３２ｂ、３２ｃ
、３２ｄの消去という現象が生じる。この検査用レジス
トパターン３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの消失する露光量は
、パターンサイズにより異なる。

第５図は、開口部３２ａ及び検査用レジストパターン３
２ｂ、３２ｃ、３２ｄの露光量に対するパターン寸法特
性図である。０．８×０．８μｍの開口部３２ａの寸法
許容範囲を０．７〜０．９μｍとした場合、そのパター
ン寸法０．７μｍに対する露光量はり、さらにパターン
寸法０．９μｍに対する露光量はＥとなる。

露光ｆａＤ以下では、開口部３２ａは開孔不良となる。

第５図のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ０．５×０．５μｍ、Ｏ
，・４ｘ０．４μｍ、０．３ｘＯ，３μｍの検査用レジ
ストパターン３２ｂ。

３２Ｃ，３２ｄの消去する露光量である。露光量Ａ以下
の場合、総ての検査用レジストパターン３２ｂ、３２ｃ
、３２ｄは残存しており、露光量ＤからＢの場合、検査
用レジストパターン３２ｄは消去し、その他の検査用レ
ジストパターン３２ｂ、３２ｃが残っている。０．３Ｘ
Ｏ，３μｍの検査用レジストパターン３２ｄのような０
．３μｍ以下のパターンが残っている場合は、開口部３
２ａが開孔不良または未開孔ということになる。また１
以上の露光量では、０．５ＸＯ，５μｍの検査用レジス
トパターン３２ｂ、及び第４図（１）の１．０μｍ正方
形パターンのような０．５μｍ以上のパターンが残り、
そのような０．５μｍ以上のパターンが残るときには０
．８Ｘ０．８μｍの開口部３２ａが寸法許容範囲外とい
うことになる。従って、光学式顕微鏡を用いて検査用レ
ジストパターン３２ｂ、３２Ｃ。

３２ｄの残存、消失状態を観察することにより、その光
学式顕微鏡の解像限界に近い１．０μｍ以下の寸法の開
口部３２ａが寸法許容範囲内にあるか否か、つまり正常
に形成されているか否かを簡単かつ正確に判断すること
ができる。また、検査対象となるレジストパターンの形
状や寸法に応じて検査用パターンの形状、寸法、ピッチ
等を変えることにより、より正確な判断が可能となる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

（ａ）　　上記実施例では、形成すべきレジストパター
ン３２の開口部３２８寸法を１．０μｍ以下とし、縮小
投影露光装置における縮小レンズの縮小比を１１５、そ
のレンズ開口数をＮＡ＝０．３〜０．５０のものを使用
し、０．５μｍ正方形、０．４μｍ正方形、及び０．３
μｍ正方形という３種類の検査用レジストパターン３２
ｂ、３２０゜３２ｄを形成するようにしたが、本発明は
これに限定されない。例えば、形成すべき検査用レジス
トパターンは、−辺が２．０μｍ以下で０．３μｍ以上
の他の寸法の正方形のパターン、−辺が２．０μｍ以下
で０．３μｍ以上の長方形のパターン、直径が２．０μ
ｍ以下で０．３μｍ以上の円形のパターン等であっても
よく、それらのうちの相似形で２種類以上の寸法の異な
る検査用レジストパターン、あるいは異種形状で２種類
以上の寸法の異なる検査用パターンを露光及び現像によ
り形成するようにして、それらの残存及び消去状態を光
学式顕微鏡で観察して形成された開口部３２ａの寸法精
度を検査すれば、上記実施例と同様の効果が得られる。

（ｂ）　　前記（ａ＞において、露光装置は他の縮小比
の縮小投影露光装置を用いたり、縮小投影露光装置以外
の露光装置を用いることも可能である。

また、検査対象は開口部３２ａに限定されず、ライン等
の他のパターンであってもよい。さらに、それらを形成
するレジストは、ネガ形のものを使用してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、レジスト
パターン形成時に、そのパターン寸法に応じた２種類以
上の寸法の異なる検査用レジストパターンも形成するよ
うにしたので、それらの各検査用レジストパターンの消
去露光量、及び検査対象となる通常のレジストパターン
の露光量に対する寸法特性を予め調べておき、寸法の異
なる検査用レジストパターン間の消去と残存を光学式顕
微鏡で観察することにより、所望のパターンが精度良く
形成されているか否かを判断でさる。従って光学式顕微
鏡を用いて、レジストパターンにおける例えば解像限界
に近い１．０．ｕｎ以下の開口部の開孔不良や未開孔等
の検査が簡単かつ精度良く行える。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）、（２＞は本発明の実施例に係るレジスト
パターン検査方法を説明するためのレジストパターン形
成方法図、第２図（１）、（２）は従来のレジストパタ
ーン検査方法を説明するた、めのレジストパターン形成
方法図、第３図（１）。 （２）は第２図以降の処理方法を示す図、第４図（１）
、（２＞、（３）、（４）は本発明の実施例に係る検査
用レジストパターン例を示す図、第５図は本発明の実施
例に係る露光量に対するパターン寸法特性図である。 ２１・・・・・・被エツチング部材、２２・・・・・・
レジスト、２３・・・・・・ホトマスク、２３ｂ、２３
ｃ、２３ｄ・・・・・・検査用パターン、３２・・・・
・・レジストパターン、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ・・・
・・・検査用レジストパターン。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成２１：被工・ソ
手ング部材 ２２：レジスト ２３：ホトマスク ２３ｂ〜２３ｄ：検査用パターン ３２：レジストパターン ３２ｂ〜３２ｄ：＆盗用レジストパターン第４卸月のレ
ジストパターン形成方法 第１図 第３図 （＋）　　　　　　　　　　　　　　　（２）本発明の
検査用レジストパターン例

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被エッチング部材上に被着したレジストをホトマスク
   を通して露光し、その露光後のレジストを現像してレジ
   ストパターンを形成した後、そのレジストパターンの寸
   法精度を光学式顕微鏡を用いて検査するレジストパター
   ン検査方法において、前記レジストパターンの寸法に応
   じた２種類以上の寸法の異なる検査用パターンを予め前
   記ホトマスクに形成しておき、 露光及び現像処理によって前記レジストパターンと共に
   、前記検査用パターンに対する検査用レジストパターン
   を同時に形成した後、 前記光学式顕微鏡を用いて前記検査用レジストパターン
   の残存及び消去状態を検査して前記レジストパターンの
   寸法精度を判定することを特徴とするレジストパターン
   検査方法。