JPH0474656B2 - - Google Patents

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JPH0474656B2
JPH0474656B2 JP22825387A JP22825387A JPH0474656B2 JP H0474656 B2 JPH0474656 B2 JP H0474656B2 JP 22825387 A JP22825387 A JP 22825387A JP 22825387 A JP22825387 A JP 22825387A JP H0474656 B2 JPH0474656 B2 JP H0474656B2
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lens
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、被評価レンズを用いて基板上にパ
ターンを形成し、このパターンを観察して被評価
レンズの非点収差、像面湾曲、像質等の性能を評
価するレンズ評価方法に関するものである。 (従来の技術) 第3図はこの種の従来のレンズ評価方法を示す
工程図である。この方法は、最初に同図aに示す
ように、シリコン基板1上にレジスト2を塗布
し、続いて、同図bに示すように、図示省略の被
評価レンズからの露光光3を照射してマスク4の
パターンをレジスト2上に結像させ、その後、現
像処理によつて、同図cに示すように、シリコン
基板上1上にレジストパターン2aを形成する。
この場合、ラインおよびスペース、ならびに、コ
ンタクトホール等を含むレジストパターンがレン
ズの有効範囲に形成される。かかるサンプルを、
レンズの結像面(最適焦点位置)を変えて複数個
作製し、続いて、光学顕微鏡または電子顕微鏡
(以下SEMという)等で観察し、例えば、レンズ
有効範囲内における焦点のずれの度合いから像面
湾曲および傾斜を、直交するパターンの焦点ずれ
から非点収差を、パターン形状から像質をそれぞ
れ評価していた。 (発明が解決しようとする問題点) 上述したサンプルを作製する際のレジスト2の
厚みは1.0[μm]以上である場合が多いのに対し
て、ラインおよびスペースとしてその幅が1.0
[μm]以下のものも含まれることがある他、第3
図cに示すように、レジストパターン2aの側部
が傾斜し、トツププロフイルとボトムプロフイル
が異なるのが一般的である。従つて、光学顕微鏡
を使用する場合には、0.8[μm]未満のレジスト
パターンの解像の判断が難しくなるという問題点
があつた。 一方、SEMを使用する場合にはかかるレジス
トパターンの解像の判断は比較的容易ではある
が、サンプル製作および観察に多大な労力と時間
を要し、特に、多点観察が難しいという問題点が
あつた。 また、レンズの焦点をずらして複数種類のサン
プルを製作する場合、レジストパターン2aの裾
を明瞭に識別することができないものもあり、そ
の分だけ解像の判断が難しいという問題点もあつ
た。 さらにまた、コンタクトホール等、レジスト面
内で像を抜くようなサンプルの場合、レジストパ
ターン面を垂直方向から観察するだけでは像の判
断が困難である。そこで、上記サンプルを分割、
裁断してその断面を観察する方法がある。このよ
うにすれば、光学顕微鏡でもSEMでも観察でき、
しかも、0.8[μm]未満のレジストパターンの解
像も可能である。しかしながら、コンタクトホー
ルの中心を通るように裁断することが難しく、多
数のサンプルを作製する際に多大の労力および時
間が必要になるという問題点もあつた。 この発明は上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、解像、非解像の判断を容易にすると
共に、コンタクトホールの解像評価を容易にし、
併せて、サンプルの製作および観察の時間を大幅
に短縮することのできるレンズ評価方法を提供す
ることを目的とする。 〔発明の構成〕 (問題点を解決するための手段) この発明は、被評価レンズを用いて基板上にパ
ターンを形成し、このパターンを観察して前記被
評価レンズの非点収差、像面湾曲、像質等の性能
を評価するレンズ評価方法において、先ず、前記
基板上に被エツチング膜を形成し、次に、前記被
エツチング膜上にレジストを塗布し、次に、前記
被評価レンズを用いて前記レジスト膜にマスクの
像を結像させると共に、現像することによつて前
記マスクに対応したレジストパターンを形成し、
次に、このレジストパターンをマスク材として前
記被エツチング膜をエツチングし、次に、前記レ
ジストを除去して得られる前記被エツチング膜の
パターンを観察して前記評価レンズの性能を評価
することを特徴としている。 (作用) この発明においては、基板に形成した被エツチ
ング膜上にレジストパターンを形成し、次に、こ
のレジストパターンをマスク材として被エツチン
グ膜をエツチングすることにより、レジストパタ
ーンのボトムプロフイルを作り、このボトムプロ
フイルを観察する。この場合、エツチング膜のパ
ターンはレジストパターンと比較して段差が僅か
であることから光学顕微鏡における高倍率、低焦
点深度のもとでも、パターンの全体に焦点を合せ
ることができ、これによつて解像、非解像の判断
が容易になると共に、コンタクトホールの解像評
価が容易になり、しかも、多点観察ができること
から、サンプルの製作および観察の時間を大幅に
短縮することができる。 (実施例) 第1図はこの発明を実施する工程図である。こ
こでは、先ず、同図aに示すように、シリコン基
板1を用意し、その表面に被エツチン膜5を形成
し、次いで、この被エツチング膜5の上にレジス
ト2を塗布する。続いて、同図bに示すように、
図示省略の被評価レンズからの露光光3を照射し
てマスク4のパターンをレジスト2上に結像さ
せ、その後、現像処理によつて、同図cに示すよ
うに、被エツチング膜5上にレジストパターン2
aを形成する。次に、同図dに示すように、レジ
ストパターン2aをマスク材としてエツチング
し、そのボトムプロフイルに対応する被エツチン
グ膜パターン5aを形成する。最後に、同図eに
示すように、レジストパターン2aを剥離するこ
とによつて、シリコン基板1上に被エツチング膜
パターン5aのみが残されたレンズ評価サンプル
が得られる。 この場合、被エツチング膜パターン5aを観察
するので、被エツチング膜5は次の性質を持つも
のが望ましいことになる。 a;エツチングにより露呈したシリコン基板1
と、残された被エツチング膜5とのコントラス
トが大きいこと。 b;レジスト2に比べて、被エツチング膜5をエ
ツチングする速度が格段に大きいこと、すなわ
ち、エツチングの選択比が大きいこと。 また、エツチングは次の条件を満足するものが
望ましい。 a;コンタクトホールのように微細なパターンで
も、エツチングが可能であること。 b;シリコン基板1と被エツチング膜5とのエツ
チング選択比の大きい方法および条件であるこ
と。 本実施例では、シリコン基板1として、露光時
のフラツトネスの影響を最少にするために、両面
ミラーウエハを用い、この表面を酸化して、厚さ
が1000Å程度の二酸化シリコンSiO2膜を形成し
てこれを被エツチング膜5とする。周知のよう
に、シリコンウエハのエツチング面と二酸化シリ
コンSiO2とは、コントラストが大きいため、顕
微鏡で観察するのに好適なパターンが得られる。
また、レジスト2としてポジ型のものを用いる一
方、エツチングは、微細パターンに好適とされる
ドライエツチング法を採用し、特に、イオン等に
よる物理的なエツチングによるレジストの後退を
防ぐために、CDE(Chemical Dry Etching)法
を採用した。 なお、CDEのさらに詳しい条件を例示すると
次の通りである。 使用ガスおよび供給量; CF4=400c.c./min O2=100c.c./min 出力;500W 圧力;35Pa かかる条件でエツチングした場合のレジスト2
に対する被エツチング膜5のエツチングの選択比
は、SEMで観察したところ、Tox/ΔTresist=
56.29となり、測定精度(435Å)以下でレジスト
の後退が殆どない高い選択比を有することが判つ
た。 この結果、レジストパターン2aのボトムプロ
フイルを正確に反映した被エツチング膜パターン
5aを形成することができる。 かくして、この実施例によれば、下地に対して
コントラストが大きく、しかも、レジストに比べ
て段差が1/10程度の被エツチング膜パターンを観
察すればよいことから、光学顕微鏡における高倍
率、低焦点深度の条件においても観察することが
できこれによつて、評価に要する労力および時間
を大幅に短縮することができる。 また、限界解像度、特に、微細寸法におけるコ
ンタクトホール等の判明が、光学顕微鏡でも可能
になつている。このことは、表−1の実験結果か
らも明らかである。
[Purpose of the invention] (Field of industrial application) This invention forms a pattern on a substrate using a lens to be evaluated, and observes this pattern to determine astigmatism, curvature of field, and image quality of the lens to be evaluated. The present invention relates to a lens evaluation method for evaluating the performance of lenses, etc. (Prior Art) FIG. 3 is a process diagram showing this type of conventional lens evaluation method. In this method, a resist 2 is first applied onto a silicon substrate 1, as shown in FIG. 1A, and then, as shown in FIG. The pattern of the mask 4 is imaged on the resist 2, and then a resist pattern 2a is formed on the silicon substrate 1 by a development process, as shown in FIG.
In this case, a resist pattern including lines and spaces, contact holes, etc. is formed in the effective range of the lens. Such a sample,
Multiple lenses are fabricated with different imaging planes (optimal focus positions), and then observed using an optical microscope or electron microscope (hereinafter referred to as SEM), for example, images can be determined based on the degree of focus shift within the effective range of the lens. Surface curvature and inclination were evaluated, astigmatism was evaluated from the defocus of orthogonal patterns, and image quality was evaluated from the pattern shape. (Problems to be Solved by the Invention) The thickness of the resist 2 when producing the above-mentioned sample is often 1.0 [μm] or more, whereas the width of the lines and spaces is 1.0 [μm] or more.
[μm] or less may also be included, as well as
As shown in FIG. c, the sides of the resist pattern 2a are generally inclined, and the top profile and bottom profile are different. Therefore, when using an optical microscope, there is a problem that it becomes difficult to judge the resolution of resist patterns smaller than 0.8 [μm]. On the other hand, when using SEM, it is relatively easy to judge the resolution of such a resist pattern, but it requires a lot of effort and time to prepare and observe the sample, and in particular, there are problems in that multi-point observation is difficult. It was hot. Furthermore, when a plurality of types of samples are manufactured by shifting the focal point of the lens, there are cases in which the hem of the resist pattern 2a cannot be clearly identified, which makes it difficult to judge the resolution. Furthermore, in the case of a sample in which an image is extracted within the resist surface, such as a contact hole, it is difficult to judge the image simply by observing the resist pattern surface from the vertical direction. Therefore, we divided the above sample into
There is a method of cutting it and observing its cross section. In this way, it can be observed with an optical microscope or SEM,
Moreover, it is also possible to resolve resist patterns smaller than 0.8 [μm]. However, there were also problems in that it was difficult to cut the material so as to pass through the center of the contact hole, and a great deal of labor and time was required to produce a large number of samples. This invention was made to solve the above problems, and it facilitates the determination of resolution and non-resolution, as well as facilitates the evaluation of contact hole resolution.
Another object of the present invention is to provide a lens evaluation method that can significantly shorten the time required for sample production and observation. [Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) This invention forms a pattern on a substrate using a lens to be evaluated, and observes this pattern to determine astigmatism and image plane of the lens to be evaluated. In a lens evaluation method for evaluating performance such as curvature and image quality, first, a film to be etched is formed on the substrate, then a resist is applied on the film to be etched, and then the lens to be evaluated is forming an image of the mask on the resist film using the resist film, and forming a resist pattern corresponding to the mask by developing the resist film;
Next, the film to be etched is etched using this resist pattern as a mask material, and then the pattern of the film to be etched obtained by removing the resist is observed to evaluate the performance of the evaluation lens. It is said that (Function) In this invention, a resist pattern is formed on a film to be etched formed on a substrate, and then the bottom profile of the resist pattern is created by etching the film to be etched using this resist pattern as a mask material. Observe this bottom profile. In this case, since the etching film pattern has a slight step difference compared to the resist pattern, the entire pattern can be focused even under high magnification and low depth of focus in an optical microscope. It becomes easy to judge whether resolution is resolved or not, and it becomes easy to evaluate the resolution of contact holes.Moreover, since multi-point observation is possible, the time for sample production and observation can be significantly shortened. (Example) FIG. 1 is a process diagram for implementing this invention. Here, as shown in FIG. 1A, first, a silicon substrate 1 is prepared, a film to be etched 5 is formed on the surface thereof, and then a resist 2 is applied onto the film to be etched 5. Next, as shown in Figure b,
The pattern of the mask 4 is imaged on the resist 2 by irradiation with exposure light 3 from a lens to be evaluated (not shown), and then, as shown in FIG. resist pattern 2
form a. Next, as shown in FIG. 4D, etching is performed using the resist pattern 2a as a mask material to form an etched film pattern 5a corresponding to the bottom profile. Finally, as shown in FIG. 4E, by peeling off the resist pattern 2a, a lens evaluation sample in which only the film pattern 5a to be etched remains on the silicon substrate 1 is obtained. In this case, since the pattern 5a of the film to be etched is observed, it is desirable that the film to be etched 5 has the following properties. a; Silicon substrate 1 exposed by etching
The contrast between the etched film 5 and the remaining film to be etched 5 is large. b; The etching rate of the film to be etched 5 is much higher than that of the resist 2, that is, the etching selectivity is high. Further, it is desirable that the etching satisfies the following conditions. a; Even fine patterns such as contact holes can be etched. b; The method and conditions provide a high etching selectivity between the silicon substrate 1 and the film to be etched 5. In this example, in order to minimize the influence of flatness during exposure, a double-sided mirror wafer is used as the silicon substrate 1, and its surface is oxidized to form a silicon dioxide SiO 2 film with a thickness of approximately 1000 Å. This is used as the film to be etched 5. As is well known, the etched surface of a silicon wafer and silicon dioxide SiO 2 have a large contrast, so a pattern suitable for observation with a microscope can be obtained.
In addition, while a positive type resist is used as the resist 2, a dry etching method is used for etching, which is suitable for fine patterns. Dry Etching) method was adopted. In addition, more detailed conditions for CDE are exemplified as follows. Gas used and supply amount: CF 4 = 400c.c./min O 2 = 100c.c./min Output: 500W Pressure: 35Pa Resist 2 when etched under these conditions
When observed by SEM, the etching selectivity of the film to be etched 5 to
56.29, indicating a high selectivity with almost no regression of the resist below the measurement accuracy (435 Å). As a result, it is possible to form an etched film pattern 5a that accurately reflects the bottom profile of the resist pattern 2a. Thus, according to this example, since it is only necessary to observe the pattern of the etched film that has a high contrast with the underlying layer and has a step difference of about 1/10 compared to the resist, it is possible to use a high magnification and low focus in an optical microscope. Observations can be made even under deep conditions, thereby significantly reducing the labor and time required for evaluation. In addition, it has become possible to identify contact holes, etc. with limited resolution, especially in minute dimensions, using an optical microscope. This is also clear from the experimental results in Table 1.

【表】
単位〓ミクロン〓
すなわち、SEMにより観察したAレンズのラ
インおよびスペースの限界解像度が、0.80、コン
タクトホールの限界解像度が1.00であつたとす
る。このレンズについて、第3図に示した従来の
評価方法では、ラインおよびスペースの解像度が
0.80、コンタクトホールの解像度が0.90であるの
に対して、本実施例では、ラインおよびスペース
の解像度が0.80、コンタクトホールの解像度が
1.00であつた。このことは、本実施例によるもの
が従来方法によるよりも正確に評価できることに
ほかならない。また、Bレンズの観察結果からも
これと同様なことが推察でき、しかも、この表か
ら従来方法では微細寸法になるほど誤差が大きく
なるのに対して、本実施例では微細寸法でも
SEMと同様な測定結果が得られている。 また、本実施例ではパターンの判別が容易であ
るために、読取り誤差が減少し、測定精度が向上
するという効果もある。表−2はその実験結果を
示すもので1本のレンズの像面湾曲を複数回測定
したものである。
【table】
Unit: Micron
That is, assume that the critical resolution of lines and spaces of the A lens observed by SEM is 0.80, and the critical resolution of contact holes is 1.00. Regarding this lens, the conventional evaluation method shown in Figure 3 shows that the line and space resolution is
0.80 and the contact hole resolution is 0.90, whereas in this example, the line and space resolution is 0.80 and the contact hole resolution is 0.80.
It was 1.00. This means that the method according to this embodiment can be evaluated more accurately than the conventional method. In addition, the same thing can be inferred from the observation results of the B lens, and furthermore, from this table, it is seen that in the conventional method, the error increases as the dimensions become smaller, but in this example, even in the micro dimensions, the error increases.
Measurement results similar to those of SEM were obtained. Furthermore, since the pattern can be easily distinguished in this embodiment, reading errors are reduced and measurement accuracy is improved. Table 2 shows the experimental results, in which the field curvature of one lens was measured multiple times.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明によつて明らかなようにこの発明に
よれば、基板に形成した被エツチング膜上にレジ
ストパターンを形成し、次に、このレジストパタ
ーンをマスク材として被エツチング膜をエツチン
グすることにより、レジストパターンのボトムプ
ロフイルを作り、このボトムプロフイルを観察し
ている。この場合、エツチング膜のパターンはレ
ジストパターンと比較して段差が僅かであること
から光学顕微鏡における高倍率、低焦点深度のも
とでも、パターンの全体に焦点を合せることがで
き、これによつて解像、非解像の判断が容易にな
ると共に、コンタクトホールの解像評価が容易に
なり、しかも、多点観察ができることから、サン
ブルの製作および観察の時間を大幅に短縮するこ
とができるという効果がある。
As is clear from the above description, according to the present invention, a resist pattern is formed on a film to be etched formed on a substrate, and then the film to be etched is etched using this resist pattern as a mask material. A bottom profile of the resist pattern is created and this bottom profile is observed. In this case, since the etching film pattern has a slight step difference compared to the resist pattern, the entire pattern can be focused even under high magnification and low depth of focus using an optical microscope. In addition to making it easier to judge resolution and non-resolution, it also makes it easier to evaluate the resolution of contact holes.Furthermore, since multi-point observation is possible, the time required for sample production and observation can be significantly shortened. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a〜eはこの発明の一実施例を示す工程
図、第2図は同実施例によつて得られるエツチン
グパターン、第3図はa〜cは従来のレンズ評価
方法を説明するための工程図である。 1……シリコン基板、2……レジスト、2a…
…レジストパターン、3……露光光、4……マス
ク。5……被エツチング膜、5a……被エツチン
グ膜パターン。
1A to 1E are process diagrams showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an etching pattern obtained by the same embodiment, and FIGS. 3A to 3C are for explaining a conventional lens evaluation method. This is a process diagram. 1...Silicon substrate, 2...Resist, 2a...
...Resist pattern, 3...Exposure light, 4...Mask. 5... Film to be etched, 5a... Film pattern to be etched.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被評価レンズを用いて基板上にパターンを形
成し、このパターンを観察して前記被評価レンズ
の非点収差、像面湾曲、像質等の性能を評価する
レンズ評価方法において、先ず、前記基板上に被
エツチング膜を形成し、次に、前記被エツチング
膜上にレジストを塗布し、次に、前記被評価レン
ズを用いて前記レジスト膜にマスクの像を結像さ
せると共に、現像することによつて前記マスクに
対応したレジストパターンを形成し、次に、この
レジストパターンをマスク材として前記被エツチ
ング膜をエツチングし、次に、前記レジストを除
去して得られる前記被エツチング膜のパターンを
観察して前記評価レンズの性能を評価することを
特徴とするレンズ評価方法。 2 前記基板としてシリコンウエハを用い、前記
被エツチング膜は前記シリコンウエハの表面を酸
化処理した二酸化シリコンであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のレンズ評価方法。
[Claims] 1. Lens evaluation in which a pattern is formed on a substrate using a lens to be evaluated, and this pattern is observed to evaluate the performance of the lens to be evaluated, such as astigmatism, curvature of field, image quality, etc. In the method, first, a film to be etched is formed on the substrate, then a resist is applied on the film to be etched, and then an image of a mask is formed on the resist film using the lens to be evaluated. A resist pattern corresponding to the mask is formed by etching and development, and then the film to be etched is etched using this resist pattern as a mask material, and then the resist is removed. A lens evaluation method characterized in that the performance of the evaluation lens is evaluated by observing a pattern of a film to be etched. 2. The lens evaluation method according to claim 1, wherein a silicon wafer is used as the substrate, and the film to be etched is silicon dioxide obtained by oxidizing the surface of the silicon wafer.
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