JPH0273258A - 解像度チェック方法 - 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） この発明は、マスクアライメント装置の解像度チェック
方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に、半導体装置の製造装置であるマスクアライメン
ト装置は、ホトリソグラフィ工程において最も重要な装
置とされ、その性能の一つである解像度は、装置管理に
なくてはならない項目である。その解像度チェックの方
法としては、半導体ウェハ基板にホトレジストを塗布し
、ある決められたパターンを存するマスク基板を用いて
、該マスクアライメント装置で露光する。その露光転写
パターンを半導体ウェハ基板上にホトレジストパターン
として現像して、そのホトレジストパターンの外観を顕
微鏡や電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより、パ
ターン転写解像度（単に解像度という）をチェックする
。このチェックは、作業前点検あるいは定期点検にて実
施する。

このような解像度チェック方法において重要なことは、
チエ７りされた解像度が実際の半導体装置製造時と一致
することである。そこで、従来は、チェック用マスク基
板上のパターンとして、長矩形の外に、実際の半導体装
置パターンに近い短矩形を設りたり、半導体ウェハ基板
表面に生成される絶縁膜（熱酸化膜）を実際の半導体装
置に近づけるため２５００〜３５００人の薄膜とするよ
うな工夫がごらされている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上述のような工夫をこらしても、従来は、絶
縁膜を含む平■■なつ１ハ基板表面上にホトレジストを
塗布し、露光・現像によりホトレジストパターンを形成
しているため、半導体ウェハ隻板表面に凹凸を有する実
際の半導体装置とは異なった解像度チェック結果が得ら
れ、精度か劣るという問題点があった。

この発明は、実際の半導体装置と近似な解像度チェック
結果を得ることのできる解１象度チェフク力法を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するだめの手段） この発明は、表面に絶縁膜が生成された半導体ウェハ基
板上にホトレジストを塗布し、そのホトレジストに対し
てマスクアライメント装置を使用してパターンを露光転
写し、そして現像し、得られたホトレジストパターンを
観察することにより、前記マスクアライメント装置の解
像度をチェックする解像度チェック方法において、半導
体ウェハ基板表面の絶８！１１りは複数の厚さの異なる
領域を有し、その各領域上のホトレジストに対して同一
・サイズ、同一形状のパターンを露光転写し、現像する
ものである。

（作　用） この発明においては、半導体ウェハ基板表面の絶縁膜に
、複数の厚さの異なる領域を有する。

具体例としては、絶縁膜に厚い部分と薄い部分の２種項
を有する。その絶縁膜上にホトレジスト塗布Ｊ−ると、
絶縁膜の厚い部分（凸部）においてはホ）・レジストは
薄く塗布され、絶縁膜の薄い部分（四部）においてはホ
トレジストは厚く塗布される。このように、絶縁膜が厚
い部分と薄い部分を有すること、その絶縁股上に、厚い
部分においてはホトレジストが薄く塗布され、薄い部分
においてはホトレジストが厚く塗布されることは実際の
半導体装置と近（以である．したがって、前記絶縁膜上
のホトレジストに対して露光・現像し、ホトレジストパ
ターンを得、そのホトレジストパターンを観察して解像
度をチェックすれば、実際の半導体装置の場合と同様の
チェック結果が得られる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第４図はこの発明の一実施例に用いられるマスク基板を
示す．このマスク基板１１は、同一のパターン群１２（
各々はｌチップに対応する）を縦横に基盤の目状に存す
る。

パターンｕ１２の一つ（他も同じ）を第５図に示す。こ
の図のように、パターン群１２は、縦・横の短矩形パタ
ーン１３、〉型の斜めパターン１４、縦・横の超短矩形
４：２：ｌパターン１５、縦２列の長矩形パターン１６
を、線幅および長さ、あるいは線幅のみを徐々に変えて
並べて設けて構成されている。

さて、この発明の一実施例によりマスクアライメント装
置の解像度チェックを行−）場合は、まノ′第１図Ｆａ
ｔに示すように半導体ウェハ基板２１表面に絶Ｉ！膜（
熱酸化膜）２２を生成した後、ホトリソエツチング技術
により絶縁膜２２の表面を凹凸とし、絶縁膜２２の薄い
部分２２ａと厚い部分２２ｂを形成する。この時、薄い
部分２２ａと厚い部分２２ｂは、第４図の基盤の目状の
ピッチ＋１Ｍに合わせて交互に形成される。

次に、その絶縁膜２２上に第１図（ｂ）に示すようにホ
トレジスト２３を塗布した後、そのホトレジスト２３に
対してマスクアライメント装置を使用して第４図マスク
基板１１を用いて第１図（Ｃｌに示すようにパターンを
露光転写する。すると、絶縁膜２２０′ｆ薄い部分２２
ａと厚い部分２２ｂが第４図の基盤の目状のピッチ幅に
合っているので、絶縁膜２２の薄い部分２２ａ上のホト
レジスト２３と、厚い部分２２ｂ上のホトレジスト２３
に各々第５図のパターン群１２が同様に露光転写される
が、以下の説明では、説明を簡単にするため、パターン
群１２のうち１種類のパターン、例えば実際の半導体装
置のコンタクトホールの１ナイズに近い４　ｐｅａ　Ｘ
　３　ｐ−のパターン（符号１７を付す）がホト【・シ
スト２３に転写されるものとする。

上記露光を行うと、ホトレジスト２３は、第１図ｆｆｌ
＋に示すように、マスク基板１１のパターン１７（光ル
蔽部）に対応する未露光部２３．ｊとその他の露光部２
３１）に分かれる。また、この露光時、第２図（この第
２図はｉａｌに第１図（Ｃ１のＸ部分の拡大図、ｆｂｌ
に第１図（Ｃ１のＹ部分の拡大図を示す）に示ｔように
パターン１７の角からの角度θ。の光ｅの回り込みがあ
り、この光の回り込みにより前記未露光部２３ａの面積
は小さくなる。この未露光部２３ａの面積の縮小は、ホ
Ｉ・レジスト２３の厚さに関係する。

Ｏ１ｊ述のように絶縁膜２２に薄い部分２２ａと厚い部
分２２ｂを形成すると（表面を凹凸にすると）絶縁膜２
２の薄い部分２２ａ　（凹部）においてはボトレジスト
２３は厚く塗布され、絶縁膜２２の厚い部分（凸部）に
おいてはホトレジスト２３は薄＜塗布される。そして、
このようにホトレジスｉ２３の厚さが違うと該ホトレジ
スト２３中の光の距離が異なるため、光の回り込み量が
異なり、それが未露光部２３ａの面積の縮小の違いとな
って現われる。ホトレジスト２３の厚い部分（絶縁膜２
２の薄い部分２２ａ上）は、ホトレジスト２３の薄い部
分（絶縁膜２２の厚い部分２２ｂ上）に比較して光の回
り込み■は太き（、未露光部２３ａの面積の縮小は大き
く生しる。したがって、ホトレジスト２３の厚い部分に
おいては、極端な場合、未露光部２３ａが無くなってし
まう。

このように、半導体ウェハ基板２１表面の絶縁膜２２に
薄い部分２２ａと厚い部分２２ｂを形成しておくと（表
面に凹凸を形成しておくと）、ホトレジスト２３に厚ざ
の違いが生し、それが未露光部２３ａの面積に異なった
影響を与える。これは実際の半導体装置と同一である。

したがって、次に、ホトレジスト２３を現像して第１図
ｆｄｌに示すように未露光部２３３のホトレジストが除
去されたような（ネガ型）ホトレジストパターン２３′
を得、このホトレジストパターン２３′の形、人きさな
どをｌ１２察するごとにより、実際の半導体装置と同（
ｐな解像度チェック結果が得られる。

また、露光時、絶縁＠２２表面での光の反射があり、こ
の反射光が未露光部２３ａの面積に影響を与えるが、絶
縁膜２２の厚さを変えておけば、絶縁膜２２の厚さによ
り反射光量が変わり、異なった影響が現われる。これも
実際の半導体装置と同様の現象であり、この点からも実
際の半導体装置と同様の解像度チェック結果が得られる
。

第３図は、絶縁膜２２の°薄い部分２２ａと厚い部分２
２ｂにおける解像度の一例を示す図である。

この図において、横軸は絶縁膜２２の厚さ、縦軸は第５
図パターン群■２からパターンサイズが解像されたパタ
ーンサイズ（解像度、ただし面積ではなく、パターン幅
寸法で表わした）を表わす。

Ｄｌおよびり、は半導体ウェハ基板上の数点を観察した
結果の平均値、矢印の範囲は最大値、最小値（バラツキ
範囲）を示す。

この第３図からも分るように、絶縁膜の薄い領域の方が
、絶縁膜の厚い領域より解像されにくいので、絶縁膜の
薄い領域での解像が良くなるようにマスクアライメント
装置を調整することにより、より精度の向上が望める。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
半導体ウェハ基板表面の絶縁膜に複数の厚さの異なる領
域を設けたので、領域によってホトレジストの厚さが異
なったり、領域によっ°ζ露光時の絶縁膜からの反射光
量が異なるなど、実際の半導体装置の場合と近似となり
、実際の半導体装置の場合と同様の解像度チェック結果
が得られる。また、絶縁膜の厚さが異なり、薄い部分を
有すと、この部分は厚い部分より解像されにくいので、
この部分での解像が向上するようにマスクアライメン）
！置を調整することにより、精度の向上を図ることがで
きる。また、１枚の半導体ウェハ基板上で絶縁膜の厚さ
が異なっていれば、異なる膜厚の絶縁膜を有する複数の
ウェハ基板を用意したり、その各ウェハ基板に対して露
光・現像を行うなど面倒なことが不要となり、作業が容
易になるとともに、ホトレジストパターンの見比べも容
易、正確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の解像度チェック方法の一実施例を示
す断面図、第２図はこの発明の一実施例における露光後
の部分拡大図、第３図はこの発明の一実施例におりる解
像度を示す特性図、第４図はこの発明の一実施例に使用
されるマスク基板を示す平面図、第５図は第４図マスク
基板におけるｌパターン群を示す平面図である。 １１・・・マスク基板、１２・・・パターン群、１７パ
ターン、２１・・・半導体ウェハ基板、２２・・・絶縁
膜、２２Ａ・・薄い部分、２２ｂ・・・厚い部分、２３
・・・ホトレジスト、２３ａ・・・未霧光部、２３ｂ・
・・露光部、２３′・・・ホトレジストパターン。 ：マス２基根 ２３ｏ：未露光部 ２２　：絶縁膜 ２２ｃ：薄い部分 ２２ｂ：厚し１部分 ２３　：ホトレジスト 本発明一実施例の断面図 第１図 本発明−実施例の断面図 第１図 Ｘ部分拡大図 （０〕 Ｘ部分拡大図 （ｂ） １　　：マスク基板 １７：パターン ２１：半導体ウェハ基板 ２２　：絶縁膜 ２２ｏ：薄い部分 ２２ｂ：厚い部分 ２３　：ホトレジスト ２３ｏ：未露光部 ２３ｂ　：　Ｉ！光部 第２ 図 本発明一実施例（こゐ（する解像度 第３ 図 ：パターン群 本発明 実施例１こ使用するマスク基板 第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面に絶縁膜が生成された半導体ウェハ基板上にホトレ
   ジストを塗布し、そのホトレジストに対してマスクアラ
   イメント装置を使用してパターンを露光転写し、そして
   現像し、得られたホトレジストパターンを観察すること
   により、前記マスクアライメント装置の解像度をチェッ
   クする解像度チェック方法において、 （ａ）前記半導体ウェハ基板表面の絶縁膜は複数の厚さ
   の異なる領域を有し、 （ｂ）その各領域上のホトレジストに対して同一サイズ
   、同一形状のパターンを露光転写し、現像することを特
   徴とする解像度チェック方法。