JPH0217625A - 半導体集積回路装置の製造方法およびそれに用いる製造装置 - 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、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に
、フォトレジストの外観検査などに適用して有効な技術
に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、フォトリソグラフィによって目的の形状に形
成されたフォトレジストをマスクとする選択的なエツチ
ングなどによって半導体基板上に回路パターンの形成な
ど行う半導体集積回路装置の製造工程においては、マス
クとなるフォトレジストの欠損や膨れなどは形成される
回路パターンの欠陥の一因となるため、フォトレジスト
をマスクとするエツチング作業に先立って、当該フォト
レジストの形状の良否を判別する外観検査を実施するこ
とが必要となる。

従来、このようなフォトレジストの外観検査としては、
たとえば、下地上に形成されたフォトレジストパターン
を通常の白色光によって照明する際に観察され・る濃淡
画像を半導体基板上に反復形成された素子形成領域毎に
比較し、差異が認められた場合にいずれかの素子形成領
域にあけるフォトレジストパターンに欠陥があるものと
判定するような方式が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような従来技術においては、フォトレ
ジストが被着される下地側にすでに形成されている回路
パターンがフォトレジストパターンとともに観察系に取
り込まれるため、たとえば反復形成された素子形成領域
の相互間において、下地側の既存の回路パターンとフォ
トレジストパターンとの許容範囲内の位置ずれに起因す
る観察画像の差異によっても欠陥と判定されることは避
けられず、目的のフォトレジストパターン自体は健全で
しかもフォトレジストパターンと下地との重ね合わせ精
度も許容範囲内にあるにもかかわらず欠陥有りとみなす
、いわゆる虚報が多発し実用上の重要な課題となってい
ることを本発明者は見出した。

なお、半導体基板上におけるフォトレジストの検査につ
いては、たとえば、特開昭６１−１８２２３８号公報お
よび特開昭６１−２２２１４５号公報に開始される技術
が知られているが、いずれの技術もエツチング作業後の
用済のフォトレジストパターンの除去作業時に残留した
不定形なフォトレジスト片の検出を目的とするものであ
り、目的の形状にパターンニングされたフォトレジスト
の外観検査についてはなんら言及されていない。

そこで、本発明の目的は、下地部における既存パターン
の有無に影響されることな（、フォトレジストの外観検
査の信頼性を向上させることが可能な半導体集積回路装
置の製造技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、
フォトリソグラフィによって所定の図形に形成されるフ
ォトレジストをマスクとして回路パターンの形成を行う
半導体集積回路装置の製造過程にふいて、フォトレジス
トが下地部に対して選択的に蛍光を発生するように励起
光を照射し、フォトレジストから選択的に発生する蛍光
に基づいて該フォトレジストの外観検査を行うようにし
たものである。

また、本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、フォ
トリソグラフィによって所定の図形に形成されるフォト
レジストをマスクとして回路パターンの形成を行う半導
体集積回路装置の製造過程に用いられる半導体集積回路
装置の製造装置であって、フォトレジストから下地部に
対して選択的に蛍光を発生させる励起光を照射する光源
部と、フォトレジストから選択的に発生する蛍光をこの
蛍光の色情報毎に検出する蛍光検出部とを設け、フォト
レジストから選択的に発生する蛍光の色情報に基づいて
該フォトレジストの外観検査を行うようにしたものであ
る。

〔作用〕

上記した半導体集積回路装置の製造方法によれば、目的
のフォトレジストから選択的に発生する蛍光を用いるの
で、フォトレジストの外観の良否の判定結果が背景の下
地パターンの画像に影響されることがなく、所定の図形
に形成されたフォトレジストの外観検査の信頼性を向上
させることが可能となる。

また、上記した半導体集積回路装置の製造方法によれば
、たとえば励起光の照射によってフォトレジストから選
択的に発生する固有の色の蛍光によって外観検査が行わ
れるので、検査結果が下地側における回路パターンの有
無などに影響されることがなく、所定の図形に形成され
たフォトレジストの外観検査の信頼性を向上させること
ができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造装置の要部を示すブロック図である。

水平面内において移動自在な試料台ｌの上には、直交す
る２方向に所定のピッチで複数の矩形の素子形成領域２
ａが反復形成された半導体ウェハ２が所定の姿勢で着脱
自在に載置されている。

この場合の半導体ウェハ２は、たとえば第２図の部分平
面図および当該第２図において線ｒＶ−ＩＶで示される
部分断面図である第４図に示されるように、半導体メモ
リ素子の形成プロセスにおいてビット線２０１ａとなる
第１層アルミニウム配線を形成すべく全面にわたってア
ルミニウム層２０１が被着され、さらにこのアルミニウ
ム層２０１の上に後のエツチング工程におけるマスクと
なる所定の図形のフォトレジストパターン２０２を被着
させた状態にされており、本実施例では、このフォトレ
ジストパターン２０２の外観検査を行うものである。

すなわち、第２図および第４図は、個々の素子形成領域
２ａの各々において第５図に示される回路を構成するメ
モリセルの部分を取り出して示したものである。

第４図に示されるように、Ｐ型の半導体基板２０３０表
面に形成されたＰ＋層２０４の中央部には、導電性の活
性域２０５が設けられ、この活性域２０５を挟む位置に
は、ゲート絶縁膜２０６と、ポリシリコンなどの導電体
からなりワード線２０７ａを兼ねるゲート電極２０７と
で構成される一対のＭＯＳ）ランジスタ２０８ａ、２０
８ｂが配設されている。

さらに、一対のＭＯＳ）ランジスタ２０８　ａ。

２０８ｂのそれぞれの外側には、活性域２０９を介して
ＭＯＳ）ランジスタ２０８ａおよび２０８ｂにそれぞれ
接続されるポリシリコンなどの導電層２１０と、絶縁膜
２１１を介してこの導電層２１０に対向する電極構造２
１２とで構成されるキャパシタ２１３ａおよびキャパシ
タ２１３ｂが設けられている。

また、キャパシタ２１３ａＪよび２１３ｂに接続される
活性域２０９の外縁部は絶縁膜２１４によって隣接する
セルから分離されている。

複数のＭＯＳ）ランジスタ２０８ａと２０８ｂとの間に
露出する活性域２０５には、導電性のポリシリコンなど
からなるＰｏ１ｙＳｉ引出し電極２１５が被着され、さ
らに、前記のＭＯＳ）ランジスタ２０８ａおよび２０８
　ｂ、キャパシタ２１３ａおよび２１３ｂ、Ｐｏ１ｙＳ
ｉ引出し電極２１５などは、層間絶縁膜２１６によって
隠蔽されている。

この層間絶縁膜２１６の直上部に対応する領域には、コ
ンタクトホール２１７が開設され、ビット線２０１ａを
形成すべく層間絶縁膜２１６の上に被着されたアルミニ
ウム層２０１の一部がコンタクトホール２１７およびＰ
ｏ　１　ｙＳ　ｉ引出し電極２１５を介して活性域２０
５に接続されている。

そして、前記フォトレジストパターン２０２は、後のエ
ツチング工程において、層間絶縁膜２１６の上に被着さ
れたアルミニウム層２０１がコンタクトホール２１７を
介して活性域２０５に接続されるビット線２０１ａの形
状に残存するようにマスフするものである。

なお、フォトレジストパターン２０２の下地を構成する
アルミニウム層２０１や層間絶縁膜２１６などはきわめ
て薄いため、通常の照明のもとでは第２図に示されるよ
うに下地側の回路パターンなどが上のフォトレジストパ
ターン２０２とともに同時に観察される。

そして、このようなメモリセルにふいては、ワード線２
０７ａにおける電位の変化によってＭＯＳトランジスタ
２０８ａおよび２０８ｂにおける導通および遮断を制御
することにより、ビット線２０１ａを介してのキャパシ
タ２１３ａおよび２１３ｂに対する電荷の蓄積および放
出が制御され、このキャパシタ２１３ａおよび２１３ｂ
における電荷の有無によって２億情報を記憶するもので
ある。

一方、試料台１の上方には、光源３と、複数のレンズ群
などからなる集光光学系４と、光源３から放射される光
３ａから目的の波長域の励起光３ｂを選択的に透過させ
る励起光選択フィルタ５とからなる光源部６が光軸を水
平にした状態に設けられている。

試料台１の直上部には、光軸が垂直な対物レンズ７が設
けられているとともに、この対物レンズ７と前記光源部
６の光軸が交差する位置にはビームスプリッタ８が配冒
されており、光源部６から水平方向に放射される所定の
波長域の励起光３ｂが対物レンズ７を経て試料台１に載
置された半導体ウェハ２の所定の部位に照射されるよう
に構成されている。

この励起光３ｂの波長域は、たとえばフォトレジストパ
ターン２０２を構成する有機物が下地のアルミニウム層
２０１やＭＯＳ）ランジメタ２０８ａ、２０８ｂ、キヤ
パシタ２１３ａ、２１３ｂなどを構成する無機物に対し
て選択的に蛍光３Ｃを発するような値に設定される。

さらに、ビームスプリッタ８の上方における対物レンズ
７の垂直な光軸の延長線上には、半導体ウェハ２から反
射され、励起光３ｂの照射によって半導体ウェハ２から
発生する蛍光３Ｃに混在する励起光３ｂを選択的に吸収
する励起光吸収フィルタ９と、複数のレンズ群などから
なる集光光学系ｌＯと、蛍光３Ｃを光の三原色の各々の
色情報Ｒ，Ｇ、Ｂに分離して検出する検出器１１とが設
けられている。

この検出器１１には、当該検出器１１において蛍光３Ｃ
から個別に分離された色情報Ｒ，Ｇ、Ｂの各々を所定の
しきい値と比較し、所定のレベル以上のものを後段に出
力する複数の比較器１２ａ。

１２ｂ、１２ｃが接続されている。

この場合、比較器１２ａ、１２ｂ、１２Ｃの各々におけ
るしきい値は、目的のフォトレジストパターン２０２か
ら発生する蛍光３Ｃにおいて最も特徴的な色成分の検出
感度がよくなるように設定される。

さらに、これらの比較器１２ａ、１２ｂ、１２Ｃの後段
には、当該比較器１２ａ、１２ｂ、１２Ｃの各々からの
出力の論理和をとるＯＲ回路１３を介して差分演算器１
４およびメモリ１５さらには比較器１６が接続されてい
る。

すなわち、前記メモリ１５には、半導体ウェハ２に反復
形成された複数の素子形成領域２ａの任意の一つにおけ
る蛍光３Ｃに基づく画像情報、または任意の時点におけ
る観察動作の対象となっている素子形成領域に隣接する
素子形成領域から予め検出された蛍光３Ｃの情報が随時
格納されるように構成されている。

そして、メモリ１５に格納されている蛍光３Ｃの情報と
、その時点で検出される蛍光３Ｃの情報とを差分演算器
１４において照合し、両者の差異が比較器１６に設定さ
れた所定の値以上になった時、反復形成されることによ
って本来同一であるべき個々の素子形成領域２ａのパタ
ーンに差異が存在し、したがってメモリ１５に格納され
た蛍光の情報を与えた素子形成領域２ａと現在観察中の
素子形成領域２ａのいずれかに欠陥があるものと判定し
て、欠陥検出信号１６ａを後段の図示しない制御装置な
どに出力するものである。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、試料台１の上には、前述のように、層間絶縁膜２
１６の上に全面に被着されたアルミニウム層２０１を所
定の形状に隠蔽する有機物のフォトレジストパターン２
０２が形成された状態の半導体ウェハ２が所定の姿勢で
載置される。

次に、半導体ウェハ２に反復形成された複数の素子形成
領域２ａの一つを選択して、光源部６から放射される所
定の波長域の励起光３ｂを照射しながら試料台１を適宜
駆動することで励起光３ｂによる当該素子形成領域内の
走査を行い、素子形成領域２ａにおいてアルミニウム層
２０１．層ｆ１５絶縁膜２１６などの無機物の上に所定
の形状に形成された有機物のフォトレジストパターン２
０２から選択的に蛍光３Ｃを発生させる。

こうして発生した蛍光３Ｃは、半導体ウェハ２の表面で
反射された一部の励起光３ｂとともに対物レンズ７、ビ
ームスプリッタ８を経て励起光吸収フィルタ９に至り、
励起光３ｂが除去された後、蛍光３Ｃのみが検出器１１
に入射する。

検出器１１は、蛍光３Ｃを赤、緑、青の光の三原色の各
々の色情報Ｒ，Ｇ、Ｂ毎に電気信号に変換し、色情報Ｒ
，Ｇ、Ｂの各々は複数の比較器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
においてそれぞれ所定のしきい値と比較される。

ここで、励起光３ｂの照射によって目的のフォトレジス
トパターン２０２を構成する有機物から選択的に発生す
る蛍光３Ｃが、たとえば色情報Ｒに対応する赤の波長域
である場合には、それ以外の色情報Ｇ、Ｂと比較される
しきい値を赤よりも大きく設定しておくことでノイズ成
分を効果的に除去し、フォトレジストパターン２０２か
ら発生した蛍光３Ｃに基づく色情報の検出感度を大きく
する。

こうして検出された色情報Ｒ，Ｇ、Ｂは、○Ｒ回路１３
において論理和をとることで合成された後、当該素子形
成領域２ａ内の位置情報に対応づけた画像情報としてメ
モリ１５に格納される。

以降は、試料台１を適宜駆動させることにより、メモリ
１５に格納された情報に対応する素子形成領域２ａとは
異なる他の素子形成形成領域２ａを励起光３ｂによって
走査しながらフォトレジストパターン２０２から選択的
に発生する蛍光３Ｃを検出器１１において検出し、前述
のように色情報Ｒ，Ｇ、Ｂ毎に電気信号に変換したのち
、差分演算器１４においてメモリ１５に格納されている
画像情報の対応する部位毎に差分演算を実行する。

さらに、こうして得られた差を後段の比較器１６におい
て所定のしきい値と比較し、当該差が所定の値以上とな
った時に、メモリ１５に予め格納されている任意の素子
形成領域２ａにおけるフォトレジストパターン２０２の
画像と、同一であるべき他の素子形成領域２ａにふける
フォトレジストパターン２０２の画像に差異があると認
識し、すなわち、反復形成された複数の素子形成領域２
ａの同一箇所に同一形状の欠陥が発生する確率は極めて
低いので、いずれか一方に欠損やふくれなどの欠陥があ
るものと判定し、欠陥検出信号１６ａを上位の図示しな
い制御装置などに送出し、欠陥有りと判定された素子形
成領域２ａの識別情報および欠陥部位などが記録される
。

また、異なる素子形成領域２ａにおける上記のように比
較動作中または比較動作完了後、メモリ１５における画
像情報は最近に検査された素子形成領域２ａの画像情報
に逐次更新される。

ここで、上述のようなフォトレジストパターン２０２の
検査を通常の照明によって得られる画像に基づいて行う
場合には、第・２図に示されるように、目的のフォトレ
ジストパターン２０２のみならず下地側のＭＯＳ）ラン
ジスタ２０８ａ、２０８ｂやキャパシタ２１３８．２１
３ｂなどの背景の回路パターンの画像も同時に取り込ま
れることとなるが、その場合、第３図に示されるように
、下地側に対してフォトレジストパターン２０２が許容
範囲のずれ量ｄをなして重なりあっているとき、目的の
フォトレジストパターン２０２自体は健全で、しかもフ
ォトレジストパターン２０２と下地のコンタクトホール
２１７とのずれ量ｄが所定の許容範囲内であるにもかか
わらず、検出画像と基準となる画像とに差異があるとみ
なされ、実際は正常なフォトレジストパターン２０２に
欠陥がある判定してしまう虚報が多発することとなる。

ところが、本実施例の場合には、下地の無機物に対して
上側の有機物であるフォトレジストパターン２０２から
選択的に蛍光３Ｃが発生するように励起光３ｂを適当に
選ぶことにより、目的のフォトレジストパターン２０２
の画像が下地パターンの画像とは独立に観察されるので
、上述のようなフォトレジストパターン２０２と背景の
コンタクトホール２１７との許容範囲にある位置ずれな
どに起因してフォトレジストパターン２０２に欠陥あり
と判定するような虚報の発生を確実に減少させることが
できる。

これにより、下地の回路パターンなどに影響されること
なく、目的のフォトレジストパターン２０２の外観検査
の信頼性を向上させることができる。

この結果、たとえばフォトレジストパターン２０２の外
観検査工程において無駄な再検査などの頻度が低減され
、半導体集積回路装置の製造過程における生産性が向上
する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定、される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、請求項１記載の発明によれば、フォトリソグ
ラフィによって所定の図形に形成されるフォトレジスト
をマスクとして回路パターンの形成を行う半導体集積回
路装置の製造過程において、前記フォトレジストが下地
部に対して選択的に蛍光を発生するように励起光を照射
し、前記フォトレジストから選択的に発生する前記蛍光
に基づいて該フォトレジストの外観検査を行うので、フ
ォトレジストの外観の良否の判定が背景の下地パターン
の画像に影響されることがなく、所定の図形に形成され
たフォトレジストの外観検査の信頼性を向上させること
が可能となる。

また、請求項３記載の発明によれば、フォトリソグラフ
ィによって所定の図形に形成されるフォトレジストをマ
スクとして回路パターンの形成を行う半導体集積回路装
置の製造過程に用いられる半導体集積回路装置の製造装
置であって、前記フォトレジストから下地部に対して選
択的に蛍光を発生させる励起光を照射する光源部と、前
記フォトレジストから選択的に発生される前記蛍光を当
該蛍光の色情報毎に検出する蛍光検出部とからなり、前
記フォトレジストから選択的に発生する前記蛍光の色情
報に基づいて該フォトレジストの外観検査が行われるの
で、背景となる下地側の回路パターンなどに検査結果が
影響されることがなく、所定の図形に形成されたフォト
レジストの外観検査の信頼性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造装置の要部を示すブロック図、第２図はフォトレジ
ストパターンが形成された半導体ウェハの観察画像の一
例を示す平面図、第３図は同じくフォトレジストパター
ンが形成された半導体ウェハの観察画像の一例を示す平
面図、 第４図は第２図において線１’Ｖ−ＩＶで示される部分
の断面図、 第５図は第４図に示されるメモリセルの回路図である。 １・・・試料台、２・・・半導体ウェハ、２ａ・・・素
子形成領域、２０１・・・アルミニウム層、２０１ａ・
・・ビット線、２０２・・・フォトレジストパターン、
２０３・・・半導体基板、２０４・・・Ｐ゛層、２０５
・・・活性域、２０６・・・ゲート絶縁膜、２０７・・
・ゲート電極、２０Ｔａ−＝ワード線、２０８ａ、２０
８ｂ・・・ＭＯＳ）ランジスタ、２０９・・・活性域、
２１０・・・導電層、２１１・・・絶縁膜、２１２・・
・電極構造、２１３ａ、２１３ｂ・・・キャパシタ、２
１４・・・絶縁膜、２１５・・・Ｐｏ１ｙｓｉ引出し電
極、２１６・・・層間絶縁膜、２１？・・・コンタクト
ホール、２１８・・・絶縁層、３・・・光源、３ａ・・
・光、３ｂ・・・励起光、３ｃ・・・蛍光、４・・・集
光光学系、５・・・励起光選択フィルタ、６・・・光源
部、７・・・対物レンズ、８・・・ビームスプリフタ、
９・・・励起光吸収フィルタ、１０・・・集光光学系、
１１・・・検出器、１２ａ、１２ｂ、１２Ｃ・・・比較
器、１３・・・ＯＲ回路、１４・・・差分演算器、１５
・・・メモリ、１６・・・比較器、１６ａ・・・欠陥検
出信号、Ｒ，Ｇ、Ｂ・・・色情報、ｄ・・・フォトレジ
ストパターンの下地に対するずれ量。 代　　理　　人　　弁理士　　　筒　　井　　大　　和
第 図 ２１７：フンタフトオ、−ル ｄ　：　イカ）■ｔｆ″ｆＬ！計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フォトリソグラフィによって所定の図形に形成され
   るフォトレジストをマスクとして回路パターンの形成を
   行う半導体集積回路装置の製造過程において、前記フォ
   トレジストが下地部に対して選択的に蛍光を発生するよ
   うに励起光を照射し、前記フォトレジストから選択的に
   発生する前記蛍光に基づいて該フォトレジストの外観検
   査を行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。 ２、半導体ウェハ上に所定のピッチで所定の図形に反復
   形成された前記フォトレジストの各々から選択的に発生
   する前記蛍光の色情報に基づく各々の画像を相互に比較
   することにより、前記フォトレジストの外観検査を遂行
   する請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法。 ３、フォトリソグラフィによって所定の図形に形成され
   るフォトレジストをマスクとして回路パターンの形成を
   行う半導体集積回路装置の製造過程に用いられる半導体
   集積回路装置の製造装置であって、前記フォトレジスト
   から下地部に対して選択的に蛍光を発生させる励起光を
   照射する光源部と、前記フォトレジストから選択的に発
   生される前記蛍光を当該蛍光の色情報毎に検出する蛍光
   検出部とからなり、前記フォトレジストから選択的に発
   生する前記蛍光の色情報に基づいて該フォトレジストの
   外観検査が行われるようにしたことを特徴とする半導体
   集積回路装置の製造装置。 ４、半導体ウェハ上に所定のピッチで所定の図形に反復
   形成された前記フォトレジストの各々から選択的に発生
   する前記蛍光に基づく画像情報を記憶するメモリを有し
   、このメモリに格納された前記画像情報と、前記蛍光検
   出部を介して検出される前記蛍光に基づく画像情報とを
   比較することにより、反復形成された前記フォトレジス
   トの各々の良否を判別する請求項３記載の半導体集積回
   路装置の製造装置。