JPS63225110A - 検査装置 - 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、検査技術に関し、特に、半導体装置の製造に
おけるフォトリングラフィにおいて、半導体ウェハの表
面に形成されたフォトレジストパターンの寸法測定に適
用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェハの表面に形成されたフォトレジストパター
ンの寸法測定などについては、株式会社工業調査会、昭
和５６年１１月１０日発行、「電子材料Ｊ　１９８１年
１１月号別冊、Ｐ２３５〜Ｐ２４２に記載されている。

その概要は、所定の図形にフォトレジストパターンが形
成された半導体ウェハの表面を照明する際に観測される
反射光または散乱光の強度が、半導体ウェハの下地部分
に対して所定の傾斜角度をなすフォトレジストパターン
のエツジ部分で変化することを利用して、フォトレジス
トパターンを横断する方向における反射光または散乱光
の強度変化を示す信号波形に基づいて両側のエツジ部分
を検出し、その距離からフォトレジストパターンの幅寸
法を測定するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、エツジ部分から発生される反射光または散乱
光の強度は、このエツジ部分が半導体ウェハの下地部分
となす傾斜角度によって比較的大きく変化するものであ
り、上記の場合のように、単に反射光または散乱光の強
度変化を示す信号波形に基づいてエツジ部分の位置を把
握する方式では、露光の過不足などによって変化するエ
ツジ部分の傾斜角度を把握することができないために、
検査精度が低下されるなどの問題があることを本発明者
は見い出した。

また、半導体ウェハに形成されたフォトレジストパター
ンのエツジ部分の傾斜角度を知る方法としては、たとえ
ば半導体ウェハをフォトレジストパターンを横断する方
向に切断し、フォトレジストパターンの断面を直接的に
観察することが考えられるが、破壊検査であるために、
実際の製造工程の中に検査を組み入れられないという問
題がある。

本発明の目的は、被検査物の表面に形成されたパターン
のエツジ部分の傾斜角度を把握することが可能な検査技
術を提供することにある。

本発明の他の目的は、検査精度を向上させることが可能
な検車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
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願にふ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、次の通りである。

すなわち、被検査物からの反射光または散乱光の強度変
化を示す信号波形に基づいて、被検査物の表面に形成さ
れたパターンのエツジ部分を検出して所定の検査を行う
検査装置で、パターンのエツジ部分の被検査物の下地部
分に対する傾斜角度に応じた基準信号波形と傾斜角度と
を保持する記憶部を設け、この記憶部に保持された基準
信号波形と、被検査物からの反射光または散乱光の強度
変化を示す信号波形とを比較することによって、被検査
物に形成されているパターンのエツジ部分の被検査物の
下地部分に対する傾斜角度が把握されるようにしたもの
である。

〔作用〕

上記した手段によれば、被検査物の表面に形成されたパ
ターンのエツジ部分の該被検査物の下地部分に対する傾
斜角度を知ることができる。

これにより、たとえば、パターンの両側のエツジ部分の
距離に基づく該パターンの幅寸法の測定精度が、エツジ
部分の傾斜角度に影響されることが回避されるので、検
査精度が向上される。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す説明図である。

図示しないｘ−Ｙステージなどに載置された半導体ウェ
ハ１　（被検査物）の表面には、たとえば所定の露光お
よび現像などを経て形成されたフォトレジストパターン
２　（パターン）が所定の図形をなして被着されている
。□ この半導体ウェハ１の上方には、光軸を該半導体ウェハ
１に対してほぼ垂直にした光学系３右よび撮像部４が配
設されており、図示しない光源などによって照明される
半導体ウェハｌの表面から発生される反射光または散乱
光５が、光学系３をへて撮像部４に入射されるように構
成されている。

撮像部４には、第２図に示されるように、該撮像部４に
おいて観察される半導体ウェハ１の画像から、フォトレ
ジストパターン２を横断する方向における反射光または
散乱光５の強度変化に基づく信号波形６を抽出する信号
波形演算部７が接続されている。

この信号波形演算部７において抽出される信号波形６は
、フォトレジストパターン２のエツジ部２ａ（２ｂ）が
半導体ウェハ１の下地部分となす傾斜角度θに応じて変
化し、傾斜角度θが比較的大きなエツジ部２ａの場合に
は、信号波形６が信号波形６ａのように比較的鋭利とな
り、傾斜角度θが比較的小さなエツジ部２ｂの場合には
、信号波形６が信号波形６ｂのように比較的鈍化される
。

さらに、信号波形演算部７には出力部８が接続されてお
り、この出力部８においては、第２図に示されるように
、フォトレジストパターン２のエツジ部２ａ（２ｂ）に
対応する部分で変化する信号波形６と所定のしきい値Ｔ
ｈとが交差する部分として検出されるエツジ部２ａ（２
ｂ）の距離に基づいてフォトレジストパターン２の幅寸
法Ｗが計測されて出力されるように構成されている。

この場合、信号波形演算部７と出力部８との間に比較部
９が介設され、さらにこの比較部９には記憶部１０が接
続されている。

この記憶部１０においては、第２図に示されるように、
フォトレジストパターン２のエツジ部２ａが半導体ウェ
ハ１の下地部分となす傾斜角度θに応じて変化される種
々の信号波形６が、各々に対応する傾斜角度θとともに
複数の基準信号波形１１として保持されている。

そして、比較部９においては、たとえば、信号波形演算
部７から得られる信号波形６と一致または近似する基準
信号波形１１を記憶部１０から検索することにより、信
号波形６ａ　（６ｂ）を与えるフォトレジストパターン
２のエツジｌｌ２ａ（２ｂ）の傾斜角度θが把握され、
この傾斜角度θが所定の範囲にある場合にのみ、出力部
８におけるフォトレジストパターン２の幅寸法Ｗの計測
を行わせるような操作が行われるものである。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、所定の検査に先立って、記憶部１０にはフォトレ
ジストパターン２の種々のエツジ部２ａ（２ｂ）の傾斜
角度θに対応する種々の信号波形６が、それぞれの傾斜
角度θとともに基準信号波形１１として記憶されている
。

次に、撮像部４において、検査すべきフォトレジストパ
ターン２が被着された半導体ウェハ１からの反射光また
は散乱光５に基づいて得られる画像から、信号波形演算
部７はフォトレジストパターン２を横断する方向におけ
る反射光または散乱光５の強度変化に基づく信号波形６
を抽出して、比較部９に伝達する。

この時、比較部９においては、信号波形演算部７からの
信号波形６と一致または近似する基準信号波形１１を記
憶部１０から検索することによって、信号波形６　（６
ａ）（６ｂ）に対応するパターン２のエツジ部２ａ（２
ｂ）の傾斜角度θが把握される。

これにより、たとえばフォトレジストパターン２を形成
する際の露光の過不足などを評価することができる。

そして、出力部８においては、たとえば、エツジＲ２ａ
のように傾斜角度θが比較的大きい場合にのみ、このエ
ツジ部２ａに対応する比較的鋭利な信号波形６ａと所定
のしきい値Ｔｈとが交差する部分として検出されるエツ
ジ部２ａの距離に基づいてフォトレジストパターン２の
幅寸法Ｗが精度良く計測されて出力される。

このように、本実施例においては、露光の過不足、など
によって変化されるフォトレジストパターン２のエツジ
部２ａ（２ｂ）の傾斜角度θを把握し、このエツジ部２
ａ（２ｂ）の傾斜角度θが所定の範囲にあるフォトレジ
ストパターン２についてのみ幅寸法Ｗの計測を行うこと
ができるため、たとえば、エツジ部２ｂのように傾斜角
度θが比較的小さく、これに対応して鈍化された信号波
形６ｂに基づいて検出される該エツジ部２ｂの位置検出
精度が比較的劣る場合などには、エツジ部２ｂの距離と
して算出される幅寸法Ｗの計測を停止することができる
ので、パターン２の幅寸法Ｗの計測などの検査における
精度が向上される。

なお、上記の説明では、パターン２のエツジ部２ａ（２
ｂ）の傾斜角度θが所定の範囲にない時には幅寸法Ｗの
計測を停止する場合について説明したが、エツジ部２ａ
（２ｂ）の傾斜角度θの変化に応じてしきい値Ｔｈを変
化させながらパターン２の幅寸法Ｗの計測を行ってもよ
いことは言うまでもない。

このように、本実施例においては以下の効果を得ること
ができる。

（１）、フォトレジストパターン２のエツジ部２ａが半
導体ウェハ１の下地部分となす傾斜角度θに応じて変化
される種々の信号波形６を、各々に対応する傾斜角度θ
とともに基準信号波形１１として保持する記憶部１０が
設けられているため、半導体ウェハ１に被着されたパタ
ーン２からの種々の信号波形６ａ（６ｂ）などを、この
基準信号波形１１と比較することにより、検査される半
導体ウェハ１に形成されているフォトレジストパターン
２のエツジ部２ａが半導体ウェハ１の下地部分となす傾
斜角度θを把握することができる。

これにより、たとえば、傾斜角度θが所定の範囲にある
エツジ部２ａ（２ｂ）を有するパターン２のみについて
幅寸法Ｗを計測する操作を行うことができ、エツジ部２
ａ（２ｂ）の傾斜角度θの減少に起因する信号波形６の
鈍化などの影響を受けてエツジ部２ａ（２ｂ）の検出精
度が低い状態で検査が行われることが回避され、エツジ
部２ａ（２ｂ）の距離に基づいて行われるパターン２の
幅寸法Ｗの計測における精度を向上させることができる
。

（２）、前記（１）の結果、半導体ウェハ１を実際に切
断したりすることなく、該半導体ウェハ１に被着された
フォトレジストパターン２のエツジ部２ａ（２ｂ）の傾
斜角度θを把握することができるので、フォトレジスト
パターン２０寸法や露光の過不足などの評価を、実際の
ウェハ処理工程を流通する半導体ウェハｌに対して実施
することができ、半導体装置の製造におけるウェハ処理
工程での生産性を向上させることができる。

（３）、前記（１）、（２）の結果、半導体装置の製造
における生産性が向上される。

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。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェハに被着
されたフォトレジストパターンの検査技術に適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではなく
、一般のパターン検査技術に広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願に右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、被検査物からの反射光または散乱光の強度変
化を示す信号波形に基づいて、該被検査物の表面に形成
されたパターンのエツジ部分を検出して所定の検査を行
う検査装置であって、前記エツジ部分の前記被検査物の
下地部分に対する傾斜角度に応じた基準信号波形と該傾
斜角度とを保持する記憶部を備え、この記憶部に保持さ
れた基準信号波形と、前記被検査物からの反射光または
散乱光の強度変化を示す前記信号波形とを比較すること
によって、該被検査物に形成されているパターンのエツ
ジ部分の前記被検査物の下地部分に対する傾斜角度が把
握されるので、被検査物の表面に形成されたパターンの
エツジ部分の該被検査物の下地部分に対する傾斜角度を
知ることができる。

これにより、たとえば、パターンの両側のエツジ部分の
距離に基づく該パターンの幅寸法の測定精度が、エツジ
部分の傾斜角度に影響されることが回避されるので、検
査精度が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す説明図、 第２図は、フォトレジストパターンのエツジ部の傾斜角
度θの変化に応じた信号波形の変化を示す線図である。 ｌ・・・半導体ウェハ（被検査物）、２・・・フォトレ
ジストパターン（パターン）、２ａ、２ｂ・・・エツジ
部、３・・・光学系、４・・・撮像部、５・・・反射光
または散乱光、６，６ａ。 ６ｂ・・・信号波形、７・・・信号波形演算部、８・・
・出力部、９・・・比較部、１０・・・記憶、１１・・
・基準信号波形、θ・・・フォトレジストパターンのエ
ツジ部の半導体ウェハの下地部に対する傾斜角度、Ｗ・
・・フォトレジストパターンの幅寸法、Ｔｈ・・・しき
い値。 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物からの反射光または散乱光の強度変化を示
   す信号波形に基づいて、該被検査物の表面に形成された
   パターンのエッジ部分を検出して所定の検査を行う検査
   装置であって、前記エッジ部分の前記被検査物の下地部
   分に対する傾斜角度に応じた基準信号波形と該傾斜角度
   とを保持する記憶部を備え、この記憶部に保持された基
   準信号波形と、前記被検査物からの反射光または散乱光
   の強度変化を示す前記信号波形とを比較することによっ
   て、該被検査物に形成されているパターンのエッジ部分
   の前記被検査物の下地部分に対する傾斜角度が把握され
   るようにしたことを特徴とする検査装置。 ２、前記所定の検査が前記パターンの幅寸法の測定であ
   り、前記エッジ部分の前記被検査物の下地部分に対する
   傾斜角度が所定の範囲にある場合に、該パターンの幅寸
   法の測定が行われるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の検査装置。 ３、前記被検査物が半導体ウェハであり、前記パターン
   が該半導体ウェハの表面に所定の図形をなして被着され
   たフォトレジストパターンであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の検査装置。