JPS6319831A - 半導体装置のパタ−ン評価方法 - 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、半導体装置に形成されたパターン、特に微細
パターンの断面形状を評価する半導体装置のパターン評
価方法に関するものでおる。

〔従来の技術〕

従来、このような分野の技術として、セミコンダクター
インターナショナル（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　）　１９８２年４月号第２０
９〜２２４頁に示されるものがある。

近年、ＬＳＩはますます微細化、高集積化を続けており
、このためＬＳＩ中の各素子を椙成する微細パターンに
ついては、パターンの幅だけでなく断面形状をも正確に
把握し、制御することがますます重要となっている。従
来、パターンの断面形状の評価には、一般にＳＥＭ　（
走査型電子顕微鏡）が使用されている。これは、試料を
パターンに垂直な方向で割り、その割口に電子ビームを
照射し、発生した二次電子を検出することによりその割
り口をＣＲＴディスプレイ等で観察するものである。ま
た、前掲の文献にあるように、パターンにコントラスｌ
−をつけてＳＥＭによる観察をしやすくすることもめる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このＳＥＭで観察する方法は微細パターンの評価に非常
に有用でおるが、次のような欠点もあった。すなわち、
観察にあたっては試料を破壊しなければならない（割ら
なければならない）ため、試料が無駄になる。また、例
えばウェハ内における複数のパターン間のばらつき、あ
るいは複数のウェハ間のばらつきを評価する場合のよう
に、多数の試料を一時に評価しなければならないときに
は、評価に長い時間を要し、また評価が面倒である欠点
があった。更にＳＥＭは装置の規模が大きく高価である
ため、簡便な評価には通しなかった。

本発明は、以上ｊホべたＳＥＭ観察法の欠点を除去し、
パターンの断面形状のウェハ内のばらつき等、多研の試
料すなわち半導体装置のパターン評価に特に便利な評価
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〕

そこで本発明は、所定の厚さの評価対象パターンを形成
した後、これに少くとも１回交叉するストライプパター
ンを減圧気相成長法により珪化タングステンを含む材料
で形成し、次いで、ストライプパターンの電気抵抗を測
定し、その結果から評価対象パターンの断面形状を間接
的に評価することを特徴とするものでおる。

（作用） 本発明によれば、以上のようにして半導体装置のパター
ンを評価するようにしたので、評価対象パターンとスト
ライプパターンが交叉する部分での評価対象パターンの
段差おるいは立上り、立下り形状の相違に応じてストラ
イプパターン上の酸化膜の縦断面形状が相違し、従って
評価対象パターンの横断面形状の相違にもとづいてスト
ライプパターンの電気抵抗が相違するように動く。

（実施例〕 次に、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は実施例の評価方法に係るパターン形成工程を示
す工程別断面図であり、第２図は第１図（ｂ）、（ｃ）
に示すパターンの平面図である。

そして、第１図は第２図中のＸ−Ｘ−線断面に対応して
いる。

まず、断面形状を評価しようとする微細な評価対象パタ
ーン２を基板１上に形成する（第１図（ａ））。このパ
ターン２はマスクを介して直接に形成してもよく、−面
に形成した膜をレジスト等を用いて部分的にエツチング
することにより形成してもよい。次いで、そのパターン
２に少くとも１回交叉するようにＷＳｉ２　（タングス
テンシリサイド）膜３を堆積させる（第１図（ｂ））。

この堆積は、減圧化学気相成長法（減圧ＣＶＤ法）によ
り行なう。すなわら、Ｗ「６　（六フッ化タングステン
）とＳｉ　Ｈ４（シラン）を反応ガスとし、Ｈｅ（ヘリ
ウム）あるいはＮ２　（窒素）を担体ガスとして、温度
約３００〜４００　’Ｃ１圧力約１００〜３００ＴｒＬ
■Ｏｒｒテ反応ヲ行イ、堆ＴＭ　ノ厚；ａを例えば約３
０００ｍ程度とする。

ここで、評価しようとする下地のパターン２がポリ（多
結晶）シリコンのように導電性を有する場合には、ｗｓ
ｒ２膜３を堆積させる前に５ｉ０２（二酸化珪素＞、５
ｔＮ（窒化珪素）の如き絶縁膜を被着ざぜ、下地の評価
対象パターン２とＷＳｉ２膜３とを電気的に絶縁する（
図示しない）。但し、この絶縁膜は下地の評価対象パタ
ーン２の断面形状を乱さないようにするため、できるだ
け巧く形成することが望ましい。このように、パターン
２とＷＳ；２膜３の間に絶縁膜を介在させるのは、後述
するように評価対象パターン２が導電性を有するとＷＳ
ｉ２のストライプパターンの電気抵抗が正確に測定でき
ず、従って断面形状の評＋１ｉＩｉが難しくなるからで
ある。

この後、ＷＳｉｚｆｆｌ上に図示しないレジストを塗布
し、これをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエツヂン
グ）沫等によりＷＳ＊２膜３を部分的に除去し、幅１〜
３μｍ程度のストライプパターン３１とする。このとき
、下地の評価対象パターン２とストライプパターン３１
は何回か（少くとも１回）直交する部分を有するように
する。第２図はこのようなパターンの一例を示す平面図
でおる。すなわち、基板１上には評価対象パターン２が
平行に形成され、これと直交するジグザグ状のストライ
プパターン３１がその上に形成されている。

次に、これを約９００〜１１００’Ｃ程度の高温にて例
えば約３０分間酸化する。このようにすると、第１図（
Ｃ）に示されるように段差部以外の平坦部分、すなわち
ＷＳ＋２ス１−ライブパターン３１の上面部分および基
板１の表面部分には均一に酸化膜４が成長するが、ＷＳ
ｉ２ストライプパターン３１の段差部分にはより内部ま
で食い込んだ形で酸化膜４が生成する。

次に、この酸化膜４の食い込み過程を中心として、本発
明に係る上記実施例の作用を説明する。

この酸化膜４の食い込み現象は、減圧気相成長法により
堆積させたＷＳ１２膜３（ストライプパターン３１）は
段差部分の膜質が他の平坦部分の膜質と比べて著しく劣
っており、その部分のＷＳｉ２が酸化されやすいという
性質に基づいて発生している。この原因は未だ明確では
ないが、段差部のＷＳ＊２中の残留ストレスの集中等が
考えられる。

この酸化膜の食い込みの程度は、下地の評価対象パター
ン２の断面形状に依存する。すなわち、第３図に横断面
図で示されるように、下地の評価対象パターン２の端部
５の立上りが急峻な場合には酸化膜４はより深くストラ
イプパターン３１中に食い込み、従ってその部分の残存
ＷＳ＋２ストライプパターン３１は段差部において相対
的に薄くなる（第３図（ａ））。他方、評価対象パター
ン２の端部５の立上りがなだらかな場合には酸化膜４は
あまりストライプパターン３１中に食い込まず、従って
残存ＷＳｉ２ストライプパターン３１は段差部において
相対的に厚くなる（第３図（ｂ））。つまり、下地の評
価対象パターン２の断面形状がその上に形成されたＷＳ
ｉ２ストライプパターン３１の厚さに反映するようにな
っている。この原因は、ス１〜レスの集中の程度が段差
部の形状に応じて異なるためと考えられる。

そこで、断面形状を評価しようとするパターン２の上を
横切るＷＳ１２スｌ〜ライブパターン３１の両端の間、
例えば第２図のＡとＡ′の間の抵抗をテスタ等で測定す
れば、その抵抗値から下地の評価対象パターン２の断面
形状を間接的に評価することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。例えば、評価対象パターン、ストラ
イプパターンの形状は第２図のものに限定されず、種々
のものとすることができる。

また、実施例では抵抗を評価する膜はＷＳｉ２単層とし
たが、いわゆるポリサイド描造（’ｖＶｓｉ２とポリシ
リコンの複合膜）で必ってもよい。ざらに、減圧ＣＶＤ
の条件や酸化膜の形成条件は実施例と異なるように設定
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方法によれば、評価
しようとするパターン（評価対象パターン）の横断面形
状をそのパターンと交叉するストライプパターンの縦断
面形状に反映させ、そのストライプパターンの抵抗をテ
スタ等で測定することにより評価対象パターンの断面形
状を評価するようにしたので、ウェハを破壊することな
く評価でき、しかも大きなウェハ内あるいは複数のウェ
ハ間のパターン断面形状のばらつきを把握する場合のよ
うに多数の試料を評価するときで必っても、短時間に数
値データとしてこれを把握できる効果が必る。本発明は
、特に６インチおるいは８インチの大きなウェハ上の微
細パターンの断面形状を評価する方法として有用でおる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る評価方法におけるパター
ン形成工程の工程別素子断面図、第２図は第１図の実施
例に係るパターンの平面図、第３図は本発明の評価方法
におけるパータンの要部断面図でおる。。 ］・・・基板、２・・・評価対象パターン、特許出願人
　　沖電気工業株式会社 代理人弁理士　　　鈴　　木　　敏　　明、１ン゛１１
、□（”−１ （ａ） （ｂ） （Ｃ） １−−一基板 ２−ｍ−評価対象パターン ３−−−ＷＳｉ２屓 ４−一一酸化獲 ３１−一一スドライブパターン 本発明方法によるパターン形成工程の断面間第　　１　
　図 ２−ｍ−評価対象パターン ３１−一一スドライブパターン 本発明方法のパターンの平面図 第２図 （ａ） （ｂ） １−ｍ−基板 ２−ｍ−評価対象パターン ４−ｍ−酸化膜 ３１−一一スドライブパターン 本発明方法のパターンの要部断面図 筒　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置に形成されたパターンの断面形状を評価
   する半導体装置のパターン評価方法において、 所定の厚さの評価対象パターンを形成し、 前記評価対象パターンに少くとも１回交叉するストライ
   プパターンを減圧気相成長法により珪化タングステンを
   含む材料で形成し、 次いで、前記ストライプパターンの電気抵抗の測定結果
   から前記評価対象パターンの断面形状を評価することを
   特徴とする半導体装置のパターン計画方法。 ２、評価対象パターンが導電性を有するときはこの評価
   対象パターンはストライプパターンと電気的に絶縁され
   ている特許請求の範囲第１項記載の半導体装置のパター
   ン評価方法。