(57)【要約】【課題】紫外光を照明光としてレジストパターンの表面を光学的に検査する際の精度を向上させる。【解決手段】半導体装置の検査方法は、半導体基板１１の上部にレジストパターン１２を形成する工程と、レジストパターン１２の表面上に酸架橋性樹脂１３を塗布する工程と、酸架橋性樹脂１３とレジストパターン１２との境界部分に隣接して架橋層１４を形成する工程と、レジストパターン１２の表面上から、架橋層１４を残して、酸架橋性樹脂１３を除去する工程と、照明光として紫外光２１を用いて、架橋層１４を含むレジストパターン１２の表面を光学的に検査する工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上部にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの表面上に架橋性樹脂を塗布する工程と、
前記架橋性樹脂と前記レジストパターンとの境界部分に隣接して架橋層を形成する工程と、
前記レジストパターンの表面上から、前記架橋層を残して、前記架橋性樹脂を除去する工程と、
照明光を用いて前記架橋層を含むレジストパターンの表面を光学的に検査する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記レジストパターンの表面を光学的に検査する工程は、光学顕微鏡及び光センサを用いて前記レジストパターンの表面を撮像する工程を含む、請求項１に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記レジストパターンは酸を含み、前記架橋性樹脂は熱の存在下で酸と反応して架橋する酸架橋性樹脂である、請求項１又は２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
前記レジストパターンは、化学増幅系レジストからなる、請求項３に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
前記照明光の波長が、８００ｎｍ未満である、請求項１〜４の何れか一に記載の半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の検査方法に関し、特に、照明光を用いてレジストパターンの表面を光学的に検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスでは、フォトリソグラフィ技術を用いて膜上にレジストパターンを形成し、形成したレジストパターンを用いたエッチングによって、膜をパターニングする手法が用いられている。レジストパターンの形成に際しては、光感光性を有するレジスト膜を塗布した後、このレジスト膜に対する露光、現像を行う。レジストパターン形成後には、形成したパターンが所望の形状に形成されているか否かを判定する検査を行い、不良が検出された場合には、そのレジストパターンを剥離して、再度新しいレジストパターンを形成している。
【０００３】
レジストパターンの検査の一つに、光学顕微鏡を用いた検査がある。この検査では、先ず、レジストパターンが形成された半導体基板の表面をレーザ光を用いて照明し、光学顕微鏡及びＣＣＤカメラを用いて撮像する。次いで、情報処理端末を用いて、撮像されたレジストパターンのうちで同じ形状に設計された複数のパターンを相互に比較し、他のパターンとは形状が一致しないパターンを欠陥として検出する。光学顕微鏡を用いた検査は、半導体基板上の広い範囲を一度に撮像して検査できるので、半導体基板上を１次元的に観察する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた検査に比して、高いスループットを得ることが出来る。
【０００４】
光学顕微鏡を用いた検査には、従来、照明光として可視光が用いられていた。しかし、パターンの微細化に伴って、可視光で得られる分解能では、レジストパターンの欠陥を的確に検出できなくなって来た。このため、近年では、その分解能を高めるために、照明光に波長が８００ｎｍ以下の紫外光が用いられている。照明光として紫外光を用いたレジストパターンの検査方法は、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−７５８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の微細化されたパターンの形成に際しては、フォトリソグラフィ工程の露光光にも紫外光が用いられている。ところが、この場合、レジストパターンとして紫外光に対して感光性を有するレジスト材料が用いられるため、検査に際して紫外光を照射すると、レジストパターンが感光して変色する。レジストパターンが変色する度合いは照射された紫外光の光量に比例する。このため、情報処理端末が、大きな変色が生じた部位をパターンの異常として誤って判定する問題があった。
【０００６】
大きな変色が生じた部位と真の欠陥とを判別するために、光学顕微鏡を用いた検査に後続して、撮像データを参照した目視での判定を行うことも考えられる。しかし、このような作業を付加することは、検査におけるスループットを大きく低下させる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、照明光を用いてレジストパターンの表面を光学的に検査する半導体装置の検査方法であって、紫外光を照明光として用いた検査の精度を向上可能な半導体装置の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の検査方法は、半導体基板の上部にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの表面上に架橋性樹脂を塗布する工程と、
前記架橋性樹脂と前記レジストパターンとの境界部分に隣接して架橋層を形成する工程と、
前記レジストパターンの表面上から、前記架橋層を残して、前記架橋性樹脂を除去する工程と、
照明光を用いて前記架橋層を含むレジストパターンの表面を光学的に検査する工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レジストパターンの表面に形成された架橋層が紫外光を遮るので、レジストパターンに照射される紫外光の光量が低減し、レジストパターンの変色が抑制される。これによって、レジストパターンの変色に起因する誤判定を低減し、紫外光を照明光として用いた検査の精度を向上できる。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記レジストパターンの表面を光学的に検査する工程は、光学顕微鏡及び光センサを用いて前記レジストパターンの表面を撮像する工程を含む。光センサで撮像された撮像データを情報処理端末で解析することによって、検査を効率的に行うことが出来る。
【００１１】
本発明では、前記レジストパターンは酸を含み、前記架橋性樹脂は熱の存在下で酸と反応して架橋する酸架橋性樹脂であってもよい。この場合、前記レジストパターンは、例えば化学増幅系レジストであってもよい。
【００１２】
本発明では、前記照明光の波長が８００ｎｍ未満である場合に、レジストパターンの変色を効果的に抑制できる。照明光には、例えば波長が３６０〜８００ｎｍ程度の紫外光や、波長が３００〜３６０ｎｍ程度の遠紫外光を用いることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１、２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の検査方法の手順を示す断面図である。半導体基板１１上にポジ型の化学増幅系レジストを塗布した後、塗布した化学増幅系レジストを公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジストパターン１２を形成する（図１（ａ））。化学増幅系レジストには、例えば富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製の製品ＧＫＲ５３１５Ｄ７を用いる。
【００１４】
引き続き、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１１及びレジストパターン１２上に、酸架橋性樹脂１３を塗布する。酸架橋性樹脂１３には、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の製品ＡＺＲ２００を用いる。次いで、酸架橋性樹脂１３の熱処理を行う。熱処理によって、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン１２中の酸が酸架橋性樹脂１３中に拡散すると共に架橋反応を生じ、レジストパターン１２に隣接する酸架橋性樹脂１３の部分が架橋層１４に形成される。
【００１５】
熱処理は、例えば１１５℃の基板温度で７５秒間行う。熱処理の温度をより高くすることによって、架橋層１４の厚みをより大きく出来る。更に、公知の現像技術を用いて、レジストパターン１２上に架橋層１４を残しつつ、酸架橋性樹脂１３の非反応部分を除去する（図２（ｄ））。
【００１６】
引き続き、図２（ｅ）に示すように、表面に架橋層１４が形成されたレジストパターン１２の表面を光学的に検査する。この検査に際しては、紫外光２１を照明光として、半導体基板１１の表面を照明する。照明光にはレーザ光を用い、波長は例えば２６６ｎｍとする。照明光で照明された半導体基板１１の表面の像を光学顕微鏡を用いて光学的に拡大し、ＣＣＤカメラを用いて撮像する。撮像された画像データに基づき、情報処理端末がレジストパターン１２の欠陥を判定する。
【００１７】
欠陥の判定に際しては、例えば同一のチップ内の繰り返しパターンの形状を相互に比較する手法（Cell to Cell モード）や、隣接するチップ間で同じ形状のパターンを相互に比較する手法（Die to Die モード）などを用いることが出来る。なお、照明光は、レーザ光に代えて、ランプから出射される光を用いてもよい。また、撮像には、ＣＣＤカメラに代えて、光電子増倍管（ＰＭＴ：PhotoMultiplier Tube）など、他の光センサを用いてもよい。
【００１８】
光学顕微鏡を用いた検査に際して、架橋層１４が紫外光を遮るため、架橋層１４下のレジストパターン１２に照射される紫外光の光量が低減し、架橋層１４下のレジストパターン１２の変色が抑制される。なお、図１（ｂ）〜図２（ｄ）に示した、レジストパターン１２の表面に架橋層１４を形成する手法は、ＲＥＬＡＣＳ（Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink）と呼ばれている。
【００１９】
本実施形態によれば、紫外光を照明光として用いる光学的な検査に先立って、レジストパターン１２の表面に架橋層１４を形成することによって、レジストパターン１２の変色を抑制できる。従って、レジストパターン１２の変色に起因する誤判定を抑制し、検査精度を向上させることが出来る。本実施形態では、半導体基板１１上に形成されるパターンは、レジストパターン１２のパターンから架橋層１４の厚みの分だけ変形する。従って、その変形分を考慮してレジストパターン１２のパターンを設計する。
【００２０】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る半導体装置の検査方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した半導体装置の検査方法も、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の検査方法の手順を順次に示す断面図である。
【図２】図２（ｄ）、（ｅ）は、図１に後続する手順を順次に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１：半導体基板
１２：レジストパターン
１３：酸架橋性樹脂
１４：架橋層
２１：紫外光
【図１】
2008016713.tif 000003
【図２】
2008016713.tif 000004