JPH0299804A - レジストパターンの形状測定方法 - 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、例えば半導体、ＩＣ等の製作に用いられるレ
ジストパターンの形状、特にパターンの垂直性を求める
方法に関するものである。

（従来の技術） 半導体素子の製作方法の一つとして、基板上にレジスト
パターンを形成し、このレジストパターンを用いてエツ
チングを行なう方法が知られている。この場合第３図に
示すようにレジストパターンの縦断面図に現れるパター
ンの切断面を垂直に形成することが重要である。

このレジストパターンの垂直性は、従来、光学顕微鏡あ
るいは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で直接観察するこ
とにより行われていた。

（発明が解決すべき問題点） しかしながら、上記顕微鏡で直接観察する方法は、試料
を小さな切片に破壊する必要があり、また非常に手間が
掛かるという問題がある。

従って、本発明は、上記の従来方法の問題点を解決した
レジストパターンの形状測定方法を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、基板上に等間隔で形成したレジストパターン
上にコヒーレント光を照射し、このコヒーレント光を該
レジストパターンによって回折させ、その１次回折光の
強度の計測によって、レジストパターンの形状を求める
ことを特徴とするものであり、この方法により効率的か
つ定量的にレジストパターンの形状、特に垂直性を測定
でき、上記問題点を有効に解決できたのである。

即ち、本発明のレジストパターンの形状測定方法は、第
１次回折光の強度が回折面の形状、特に垂直性に依存し
ていることに基づいてなされたものである。はぼ鏡面と
見做せるシリコンウェハ上に等間隔、例えば２μｍ〜１
０μｍ間隔で形成したレジストパターンにレーザ光を照
射すると、レジストパターンの形状に応じた光回折を生
じる。

このうち１次の回折光をフォトダイオード等で計測すれ
ば、上記レジストパターンの形状、特に垂直性からのず
れを１次の回折光の強度変化としてとらえることができ
る。

ここで１次の回折光の強度を用いたのは、次の理由によ
る。すなわち、レジスト表面と基板からの反射光が干渉
する影響をうけずに、レジスト表面の平面部からの反射
光強度を定量化するためである。

本発明のレジストパターンの形状測定方法にあっては、
上記したように、レジストパターン上にコヒーレント光
を照射し、このコヒーレント光を該レジストパターンに
よって回折させ、１次の回折光の強度を計測することに
よって、レジストパターンの形状を求めているので、簡
便にレジストパターンの形状を非接触で計測することが
できる。

またレジストパターンの形状の垂直性からのずれを数値
化して計測することができるので観察者の個人偏差がな
くなり、従ってレジストパターンの形成について良好な
試験結果を得ることができるようになる。

以下、図面を参照しつつ、本発明のレジストパターンの
垂直性（矩形性ともいう）の測定方法の好ましい態様に
ついて説明する。

第１図は、本発明によるレジストパターンの形状測定を
実施するための装置の一例を示す概略図である。

この第１図において、符号１はレーザ光源を示し、この
レーザ光源１が発するレーザ光の光路２上にはハーフミ
ラ−３が配置されている。このハーフミラ−３は、レー
ザ光源１からのレーザ光を部透過し、残部を反射する。

透過光の光路４上には試料５が支持体６に支持されてい
る。この試１４５は、第２図に示されているように、シ
リコンウェハである基板７およびこの基板７上に塗布さ
れたレジスト層８からなり、レジスト層８上には、例え
ば等間隔でストライプ状のレジストパターン９が形成さ
れている。このようにレジストパターンとしてストライ
プ状のものを選択するのは、光軸合わせの簡単さや、１
次の回折光を無駄なく受光する（回折方向を一次元にす
る）ためである。

また、上記支持体６は試料５を上下、左右、前後、すな
わちＺｌＸ及びＹ方向に微動させることができるように
なっている。

上記試料５の表面上で回折されて反射されたレーザ光は
、今度は上記ハーフミラ−３の裏面で反射される。この
反射光のうち１次の回折光のみを集光するために試料５
はθ、が１度〜２０度となるように傾けられて、１次の
回折光を含めた回折光の強度がフォトデテクタ１２で検
出される。このフォトデテクタ１２の出力端には電圧計
１４が接続されており、１次の回折光の強度を計測する
ようになっている。なお上記フォトデテクタ１２もまた
、上記試料５と同様に、上下、左右、前後、すなわちＺ
ＳＸ及びＹ方向に微動可能なように支持体１５に支持さ
れている。

一方、上記レーザ光のハーフミラ−３での反射光の光路
１６上には、フォトデテクタ１７が配置されており、こ
のフォトデテクタ１７により反射光を強度参照光として
測光する。フォトデテクタ１２からの回折光強度とフォ
トデテクタ１７からの参照光強度をＡ／Ｄ変換器１８を
通してＣＰＵｌ９へ送り、標準化処理（レーザ光自体の
変動の補正等を行う）等を行う。

本発明の方法は、上記方法により行うことができるが、
試料が透明な場合には、透過光について測定することも
できる。さらに、試料台の角度θ１を１度〜２０度に傾
けて効率よく１次の回折光の強度を測定することができ
る。

尚、本発明の方法を適用する基板上にレジストパターン
を形成したものとしては、従来公知のもの、例えばシリ
コンウェハなどの基板上に、オルトキノンジアジドと７
ボラツク樹脂からなるフォトレジストを用いてレジスト
層を形成したものがあげられる。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例 第１図に示す装置を用いてレジストパターンの形状を測
定した。

まず、第２図に示す試料（基板７は５００μｍ厚のシリ
コンウェハ上に、フジハント社製のフォトレジストＨＰ
Ｒ−２０４を用いて５μｍ間隔でスリット状の厚さ１．
５μｍのレジスト画像を形成したもの）を２つ用意した
。一つは垂直性のよいもの（第４図に示す断面において
、θ２が７８度のもの。）、もう一つは垂直性の悪いも
の（第４図に示す断面において、θ２が６８度のもの。

）である。これらの試料のうち、垂直性のよいものを第
１試料５Ａとし、垂直性の悪いものを第２試料５Ｂとし
た。

まず第１試料５Ａを支持体６上に配置し、位置合わせを
行った。次いで、レーザ光源１を作動させ、ハーフミラ
−３を介して、レーザ光を上記支持体６上の第１試料５
Ａの所定個所に照射した。

すると、このレーザ光は、第１試料５Ａの該所定個所の
レジスト面上で反射するとともに、回折を起した。この
反射回折光をフォトデテクタ１２でうけて像を形成した
。この回折像の強度分布を第５図に示す。次いで、上記
第１試料５Ａと同様にして、第２試料５Ｂについても同
様の計測を行い、その回折像の強度分布を求めた。結果
を第６図に示す。これら２つの図において１次の回折光
の強度を測定したところ、次る示すように第１試料Ａの
方が１次の回折光強度が強かった。

角度（θ２）　　　７８度　　　６８度−次回折光の 強度ＣＶ）　　　　５．２６　　　１．１８これはレジ
ストパターンの垂直性の違いに起因するものであり、強
度が低い程スリット状のレジストパターンの平面部分が
少ないことがわかる。

従って、本発明方法によれば、回折像の１次の回折光の
強度を計測することによりレジストパターンの形状、特
に垂直性を定量的に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例によるレジストパターンの形
状測定方法を実施するための装置の一例を示す概略図、 第２図は、上記計測の被計測物である試料の斜視図、 第３図は、垂直性のよい第１試料の拡大縦断面図、 第４図は、垂直性の悪い第２試料の拡大縦断面図、 第５図は、垂直性のよい第１試料のレジストパターンの
回折像を示すオシロ波形写真（片側）、第６図は、垂直
性の悪い第２試料のレジストパターンの回折像を示すオ
シロ波形写真（片側）である。 図中、ｌ・・・・レーザ光源、 ５・・・・試料、 ７・・・・基板、 ８・・・・レジストパターン、 １２・・・・フォトデテクタ。 第２図 （Ａ） 次 次 次 次 次 （Ａ） 次次次次次 ５図 ６図 （Ｂ） （Ｂ） 昭和

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に等間隔で形成したレジストパターン上にコヒー
   レント光を照射し、このコヒーレント光を該レジストパ
   ターンによって回折させ、その１次回折光の強度を計測
   することによって、レジストパターンの形状を求めるこ
   とを特徴とするレジストパターンの形状測定方法。