(57)【要約】      （修正有）【課題】レジストパターンの断面形状を評価可能な検査方法を提供する。【解決手段】レジストパターンの検査方法は、基材としての水晶ウエハー１１０上に形成され水晶ウエハー１１０を素子としてのジャイロ素子の形状にエッチング加工する際の金属マスクを形成させるレジストパターンの検査方法であって、フォトマスクに形成されているジャイロ素子の形状に倣った素子パターンと一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターンとを水晶ウエハー１１０上にパターニングさせ、素子パターンに対応する素子レジストパターンの形状を解像パターンで形成された解像レジストパターン４１０、４２０、４３０のパターン形成領域４５０で評価する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成され前記基材を素子の形状にエッチング加工する際の金属マスクを形成させるレジストパターンの検査方法であって、
フォトマスクに形成されている前記素子の形状に倣った素子パターンと一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターンとを前記基材上にパターニングさせ、
前記素子パターンに対応する素子レジストパターンの形状を前記解像パターンで形成された解像レジストパターンのパターン形成領域で評価すること、を特徴とするレジストパターンの検査方法。
【請求項２】
前記解像パターンは、０．５μｍ以上２μｍ以下のステップで順次増加または減少していること、を特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの検査方法。
【請求項３】
前記解像パターンは、前記一方向と交差する他方向のパターン長が他方向に向かって順次増加または減少していること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のレジストパターンの検査方法。
【請求項４】
基材に素子の形状が形成されている素子基板の製造方法であって、
フォトマスクに形成されている前記素子の形状に倣った素子パターンと一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターンとを前記基材上にパターニングするレジストパターン形成工程と、
前記素子パターンに対応する素子レジストパターンの形状を前記解像パターンで形成された解像レジストパターンのパターン形成領域で評価するレジストパターン検査工程と、
前記基材上にエッチング用の金属マスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
前記基材に素子の形状をエッチング加工するエッチング工程と、
を含んでいること、を特徴とする素子基板の製造方法。
【請求項５】
前記レジストパターンの厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であること、を特徴とする請求項４に記載の素子基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの検査方法、および素子基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造や、インクジェットプリンターのヘッド、振動素子の立体形状の形成などの微細加工には、フォトリソグラフィー技術が用いられている。このフォトリソグラフィーによって形成されたレジストパターンの出来栄えを同時に形成された別のパターンで代替検査する製造方法が知られていた。例えば、特許文献１では、複数のラインとスペースとで構成され、ラインおよびスペースの寸法が共に等差級数的または等比級数的に増加もしくは減少するチェックパターンが開示されている。このチェックパターンにより半導体チップ上のチェックパターンの専有面積を小にしてレジストパターンの良否の判定を行うことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０２４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法は、レジストパターンを用いて半導体装置の集積回路を形成させるためのものであり、微細なチェックパターンを形成してそのラインおよびスペースの解像限界を検査していた。しかしながら、基材をエッチングして基板に立体形状を形成させる際のマスクを形成させるために用いるレジストパターンは、レジストパターンを基材の表面と交差する方向に切断した場合の断面形状を評価する必要があるが、特許文献１に記載の製造方法ではレジストパターンの断面形状を評価することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係るレジストパターンの検査方法は、基材上に形成され前記基材を素子の形状にエッチング加工する際の金属マスクを形成させるレジストパターンの検査方法であって、フォトマスクに形成されている前記素子の形状に倣った素子パターンと一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターンとを前記基材上にパターニングさせ、前記素子パターンに対応する素子レジストパターンの形状を前記解像パターンで形成された解像レジストパターンのパターン形成領域で評価すること、を特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、基材には、素子レジストパターンと解像レジストパターンとを含むレジストパターンが形成され、素子レジストパターンの評価は解像パターンを検査することで行われる。詳しくは、素子レジストパターンは、基材に電子部品などの素子の形状をエッチング加工で形成する際に、基材の表面を素子の形状に倣って覆う金属マスクを形成するために、基材上にフォトリソグラフィー技術によってパターニングされたレジストパターンである。解像レジストパターンは、素子レジストパターンの形状を評価するために素子レジストパターンと共に設けられたレジストパターンである。
【０００８】
金属マスクを形成させるためのレジストパターンは、半導体装置の集積回路を形成させるためのレジストパターンより厚いレジスト層で形成する必要がある。厚いレジスト層にパターン幅が順次増加または減少している複数のパターンをパターニングした場合、あるパターン幅より狭いパターンはパターニングの途中で欠落して形成されない。また、レジストパターンの断面は、矩形形状、台形形状、オーバーハング形状のうちのいずれかの形状をなす。レジストパターンの断面が台形形状の場合には、矩形形状の場合より狭いパターン幅のパターンが形成される。逆に、レジストパターンの断面がオーバーハング形状の場合には、矩形形状の場合よりも広いパターン幅のパターンが欠落してしまう。レジストパターンの断面形状は、パターン幅が順次増加または減少している複数のパターンの内、パターニングの途中で欠落せずに形成されたパターン形成領域を調べることで評価することができる。したがって、レジストパターンの断面形状を評価可能な検査方法を提供することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載のレジストパターンの検査方法において、前記解像パターンは、０．５μｍ以上２μｍ以下のステップで順次増加または減少していること、が好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、解像パターンは、０．５μｍ以上２μｍ以下のステップで順次増加または減少させた複数のパターン幅を有している。解像パターンのパターン幅を、０．５μｍ未満のステップで形成させた場合には、レジストパターンの断面形状を評価するために数多くのパターン幅が必要となり、レジストパターンの検査効率が低下してしまう。また、解像パターンのパターン幅を、２μｍを超えるステップで形成させた場合には、レジストパターンの断面形状を所望の精度で評価することが困難である。したがって、解像パターンのパターン幅を０．５μｍ以上２μｍ以下のステップで増加または減少させることで、検査精度と検査効率とを両立させてレジストパターンの評価を行うことができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載のレジストパターンの検査方法において、前記解像パターンは、前記一方向と交差する他方向のパターン長が他方向に向かって順次増加または減少していること、が好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、解像パターンは、一つのパターン幅に対して、複数のパターン長を有している。同一のパターン幅であっても、あるパターン長よりも短いパターンはパターニングの途中で欠落して形成されない。レジストパターンの断面が台形形状の場合には、矩形形状の場合よりも短いパターン幅のパターンが形成される。逆に、レジストパターンの断面がオーバーハング形状の場合には、矩形形状の場合よりも長いパターン幅のパターンが欠落してしまう。したがって、一方向と交差する他方向にパターン長の異なるパターンを配置することで、レジストパターンの断面形状の評価精度を向上させることができる。
【００１３】
［適用例４］本適用例に係る素子基板の製造方法は、基材に素子の形状が形成されている素子基板の製造方法であって、フォトマスクに形成されている前記素子の形状に倣った素子パターンと一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターンとを前記基材上にパターニングするレジストパターン形成工程と、前記素子パターンに対応する素子レジストパターンの形状を前記解像パターンで形成された解像レジストパターンのパターン形成領域で評価するレジストパターン検査工程と、前記基材にエッチング用の金属マスクを形成するエッチングマスク形成工程と、前記基材に素子の形状をエッチング加工するエッチング工程と、を含んでいること、を特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、素子基板の製造方法は、レジストパターン形成工程にて基材上に素子レジストパターンおよび解像レジストパターンを形成する。詳しくは、素子レジストパターンは、基材に電子部品などの素子の形状をエッチング加工で形成する際に、基材の表面を素子の形状に倣って覆う金属マスクを形成するために、基材上にフォトリソグラフィー技術によってパターニングしたレジストパターンである。解像レジストパターンは、素子レジストパターンの形状を評価するために素子レジストパターンと共に設けられたレジストパターンである。
【００１５】
金属マスクを形成するためのレジストパターンは、半導体装置の集積回路を形成するためのレジストパターンより厚いレジスト層で形成する必要がある。厚いレジスト層にパターン幅が順次増加または減少している複数のパターンをパターニングした場合、あるパターン幅より狭いパターンはパターニングの途中で欠落して形成されない。また、レジストパターンの断面は、矩形形状、台形形状、オーバーハング形状のうちのいずれかの形状をなす。レジストパターンの断面が台形形状の場合には、矩形形状の場合より狭いパターン幅のパターンが形成される。逆に、レジストパターンの断面がオーバーハング形状の場合には、矩形形状の場合よりも広いパターン幅のパターンが欠落してしまう。
【００１６】
レジストパターン検査工程では、パターン幅が順次増加または減少している複数のパターンの内、パターニングの途中で欠落せずに形成されたパターン形成領域を調べることでレジストパターンの断面形状を評価することができる。エッチングマスク形成工程にて、マスクパターンの開口部分に金属膜を堆積させた後にレジストを除去することでエッチング用の金属マスクを形成し、エッチング工程で、金属マスクをマスクとして基材をドライエッチングすることで基材に素子の形状を形成することができる。本適用例の製造方法によれば、エッチング用の金属マスクを形成させるレジストパターンの断面形状を解像レジストパターンのパターン形成領域で評価できるので、外形の寸法精度を向上させた素子を形成することができる。したがって、素子の寸法精度を向上させる素子基板の製造方法を提供することができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の素子基板の製造方法において、前記レジストパターンの厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であること、が好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、基材上には、１０μｍ以上５０μｍ以下の厚さでレジストパターンが形成されている。レジストパターンを１０μｍ未満で形成した場合には、基材をエッチング加工するのに必要な膜厚を有する金属マスクを形成するのが困難である。また、５０μｍを超えるレジストパターンを形成させようとした場合には、レジストの厚さが厚すぎて十分な露光量が得られず、所望の断面形状を有したレジストパターンを形成するのが困難である。したがって、レジストパターンの厚さを１０μｍ以上５０μｍ以下にすることで、所望な断面形状のレジストパターンと、所望な膜厚の金属マスクとを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）実施形態に係る素子基板の概略構成を模式的に示す平面図。（ｂ）図１（ａ）の部分拡大図。
【図２】（ａ）フォトマスクの概略を示す平面図。（ｂ）および（ｃ）図２（ａ）の部分拡大図。
【図３】素子基板の製造方法を示す工程図。
【図４】（ａ）〜（ｇ）主要な工程に対応した図１におけるＡ−Ａ線での断面図。
【図５】（ａ−１）断面角度θが略垂直な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図。（ａ−２）図５（ａ−１）におけるＢ−Ｂ線での断面図。（ｂ−１）断面角度θが鋭角な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図。（ｂ−２）図５（ｂ−１）におけるＣ−Ｃ線での断面図。（ｃ−１）断面角度θが鈍角な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図。（ｃ−２）図５（ｃ−１）におけるＤ−Ｄ線での断面図。
【図６】レジストパターンの断面角度とパターン幅との関係を示す表。
【図７】レジストパターンの断面角度と露光量との関係を示す表。
【図８】変形例に係る解像パターンの概略を示す平面図。
【図９】解像パターンでパターニングされた解像レジストパターンの一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、以下に記述している寸法値は一例であり、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。
また、図１、図２、図８、図９は、説明の便宜上、互いに直交する三軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
【００２１】
（実施形態）
図１（ａ）は、実施形態に係る素子基板の概略構成を模式的に示し、素子基板を基板の厚み方向である＋Ｚ軸方向から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大図である。まず、本実施形態で形成される素子基板について図１を用いて説明する。
【００２２】
＜素子基板＞
素子基板１００の基材には、圧電体材料である水晶が用いられている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。基材は、水晶結晶軸において直交するＸ軸およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されてウエハー状（平板状）に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚さを有した所謂水晶Ｚ板である（以下、水晶ウエハー１１０という）。素子基板１００には、マトリックス状に配置された複数の素子の外形と幾つかの解像パターン跡１５０とが形成されている。
【００２３】
本実施形態では、素子の一例としてジャイロセンサーに用いられ角速度を検出するジャイロ素子１３０の外形が形成されている。ジャイロ素子１３０は、所謂ダブルＴ型のジャイロ素子であって、四本の駆動振動腕１３５と二本の検出振動腕１３８とを有している。また、ジャイロ素子１３０は、図示しない駆動電極、検出電極などを備えている。解像パターン跡１５０は、後述する素子基板１００の製造方法において、途中工程で形成されるレジストパターンの評価に使用された解像パターンの痕跡である。なお、素子基板１００に形成された解像パターン跡１５０は不要なものなので、その説明は省略する。
【００２４】
ジャイロ素子１３０は、次のようにしてＺ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子１３０は、角速度ωが加わらない状態において駆動電極に電圧を印加すると、駆動振動腕がＸ軸方向に屈曲振動を行う。この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子１３０にＺ軸まわりに角速度ωが加わると、駆動振動腕１３５にＹ軸方向のコリオリの力が働き、このＹ軸方向の振動に呼応して、Ｘ軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕１３８の歪みを検出電極で検出信号として検出することによって角速度ωが求められる。
【００２５】
＜フォトマスク＞
図２（ａ）は、フォトマスクの概略を示す平面図である。図２（ｂ）、図２（ｃ）は、図２（ａ）の部分拡大図である。素子および解像パターンを形成するために用いられるフォトマスクについて説明する。
【００２６】
図２に示すように、フォトマスク２００は、素子としてのジャイロ素子１３０（図１参照）の形状に倣った素子パターン２３０と、一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターン２５０と、を有している。素子パターン２３０は、フォトマスク２００の中央にマトリックス状に複数配置されている。解像パターン２５０は、フォトマスク２００の少なくとも１か所に配置され、マトリックス状に配置されている素子パターン２３０の一部を解像パターン２５０に置き換える形で配置されている。本実施形態では、解像パターン２５０は、マトリックスの中央と四隅とに設けられている。
【００２７】
フォトマスク２００は、石英ガラスをマスク基材２１０として光を透過させない部分にクロムの遮光膜２１４が設けられている。素子パターン２３０は、マスク基材２１０にジャイロ素子１３０の形状に倣った遮光膜２１４が設けられている。解像パターン２５０は、クロムの遮光膜２１４に開口部として窓開けされている。詳しくは、クロムの遮光膜２１４には、十個の矩形状の開口部２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９，２６０が形成されている。詳しくは、開口部２５１〜２６０のＸ軸方向のパターン幅は、１μｍステップで＋Ｘ軸方向に向かって増加している。本実施形態の開口部２５１のパターン幅は７μｍ、開口部２５２のパターン幅は８μｍ、開口部２５３のパターン幅は９μｍ、開口部２５４のパターン幅は１０μｍ、開口部２５５のパターン幅は１１μｍ、開口部２５６のパターン幅は１２μｍ、開口部２５７のパターン幅は１３μｍ、開口部２５８のパターン幅は１４μｍ、開口部２５９のパターン幅は１５μｍ、開口部２６０のパターン幅は１６μｍ、である。また、パターン幅と交差する方向のパターン幅は、略１００μｍである。
【００２８】
＜素子の製造方法＞
次に、フォトマスク２００を用いてジャイロ素子１３０の外形を形成する製造方法について説明する。
図３は、素子基板の製造方法を示す工程図である。図４（ａ）〜（ｇ）は、主要な工程に対応した図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。素子としてのジャイロ素子１３０は、フォトリソグラフィー技術とめっき技術とによって設けられた金属層３３１をマスクとして基材（水晶ウエハー）１１０をエッチングすることにより形成される。
【００２９】
ます、ステップＳ１の下地層工程では、基材の一例としての水晶ウエハー１１０に下地層３２５を形成する。下地層３２５は、スパッタリング法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、無電解めっき法などで成膜できる。下地層３２５の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などを使用することができる。水晶ウエハー１１０と下地層３２５との密着性を高めるための密着層が設けられていてもよい。本実施形態では、厚さ略１００μｍの水晶ウエハー１１０の上にクロム（Ｃｒ）の密着層（図示せず）を介して厚さ略５０ｎｍの下地層３２５を銅（Ｃｕ）で形成している。
【００３０】
ステップＳ２のレジスト塗布工程では、下地層３２５の上にレジスト（感光性樹脂）３２７を形成する。図４（ａ）は、下地層３２５の上にレジスト３２７を形成した後の断面図である。本実施形態では、ネガ型のレジスト３２７を用いている。レジスト３２７は、例えばコーターなどを使用して水晶ウエハー１１０の表面に略２５μｍの厚さで均一に塗布される。
【００３１】
ステップＳ３の露光工程では、フォトマスク２００を介してレジスト３２７を露光する。図４（ｂ）は、レジスト３２７を露光する様子を示す断面図である。水晶ウエハー１１０に塗布されたレジスト３２７は、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を使用して露光される。
【００３２】
ステップＳ４の現像工程では、素子パターン２３０と解像パターン２５０との形状に倣ったレジストパターン３２８を形成する。図４（ｃ）は、レジスト３２７を現像した後の断面図である。レジスト３２７の塗布された水晶ウエハー１１０を現像液に浸して現像を行うことにより、感光されなかった部分のレジストが溶解され、感光された部分のレジストが残る。これにより、下地層３２５の表面には、素子パターン２３０と解像パターン２５０との形状に倣った素子レジストパターンおよび解像レジストパターンとを含むレジストパターン３２８が形成され、レジストの溶解した部分には、下地層３２５が露出する。なお、ステップＳ２のレジスト塗布工程からステップＳ４の現像工程までが、フォトマスク２００に形成されている素子の形状に倣った素子パターン２３０と一方向のパターン幅が一方向に向かって順次増加または減少している複数のパターンを有する解像パターン２５０とを基材としての水晶ウエハー１１０上にパターニングするレジストパターン形成工程である。
【００３３】
ステップＳ５のレジストパターン検査工程では、後述するレジストパターンの検査方法により、素子パターン２３０に対応する素子レジストパターンの形状を解像パターン２５０で形成された解像レジストパターンのパターン形成領域４５０（図５参照）で評価する。
【００３４】
ステップＳ６のエッチングマスク形成工程では、基材としての水晶ウエハー１１０上にエッチング用の金属マスク３３３を形成する。図４（ｄ）は、金属マスク３３３となる金属層３３１を形成した後の断面図である。図４（ｅ）は、レジストパターン３２８と下地層３２５とを剥離し金属マスク３３３を形成した後の断面図である。金属層３３１は、レジストパターン３２８をマスクとして露出している下地層３２５の上にめっき技術により形成する。本実施形態の金属層３３１は、ニッケル（Ｎｉ）を無電解めっき法により略１５μｍの厚さで形成されている。
【００３５】
金属マスク３３３は、金属層３３１を形成する際の下地層３２５のマスクとして使用され、不要となったレジストパターン３２８を剥離し、露出した下地層３２５を除去することで形成される。レジストパターン３２８の剥離方法としては、レジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。下地層３２５の剥離方法としては、下地層３２５に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地層３２５に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。
【００３６】
ステップＳ７のエッチング工程では、金属マスク３３３をマスクとして基材としての水晶ウエハー１１０に素子としてのジャイロ素子１３０の形状をエッチング加工する。図４（ｆ）は、エッチング後の断面図である。図４（ｇ）は、不要となった金属マスク３３３と下地層３２５とを剥離してジャイロ素子１３０の駆動振動腕１３５を形成した後の断面図である。水晶ウエハー１１０は、反応性ガスとして、例えばＣＦ4（四フッ化炭素）などのフッ素系ガスを用いたドライエッチング法でエッチング加工できる。金属マスク３３３および下地層３２５は、これらの金属を腐食溶解させる溶液を用いたウェットエッチング法で剥離できる。
【００３７】
以上の工程を経てジャイロ素子１３０の外形が形成された素子基板１００が完成する。
なお、金属マスク３３３を形成させるレジストパターン３２８の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。レジストパターン３２８を１０μｍ未満で形成した場合には、水晶ウエハー１１０をエッチング加工するのに必要な膜厚を有する金属マスク３３３を形成するのが困難である。また、５０μｍを超えるレジストパターンを形成させようとした際は、レジスト３２７の厚さが厚すぎて十分な露光量が得られず、所望の断面形状を有したレジストパターン３２８を形成するのが困難である。したがって、レジストパターン３２８の厚さを１０μｍ以上５０μｍ以下にすることで、所望な断面形状のレジストパターン３２８と、所望な膜厚の金属マスク３３３とを形成することができる。
【００３８】
ここで、形成されたジャイロ素子１３０（駆動振動腕１３５）の形状について図４（ｇ）を用いて説明する。駆動振動腕１３５の断面形状は、ドライエッチング加工で形成された側面１３５ａ，１３５ｂが底辺１３５ｃに対して出来るだけ垂直に立ち上がっていることが望ましい。これにより、駆動振動腕１３５の振動効率と、角速度ωの検出感度とを向上させることができる。垂直な側面１３５ａ，１３５ｂを形成させるためには、垂直な側面を有する金属マスク３３３を形成する必要があり、さらには、垂直な側面を有する金属マスク３３３を形成するには、垂直な側面を有するレジストパターン３２８を形成する必要がある。したがって、ステップＳ５のレジストパターン検査工程では、水晶ウエハーの表面とレジストパターン３２８の側面とでなすレジストパターンの断面角度θ（図４（ｃ）参照）を評価する必要がある。
【００３９】
＜レジストパターンの検査方法＞
次に、水晶ウエハー１１０上に下地層３２５を介して形成された解像レジストパターンの形状について説明する。
図５（ａ−１）は、断面角度θが略垂直な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図である。図５（ａ−２）は、図５（ａ−１）におけるＢ−Ｂ線での断面図である。図５（ｂ−１）は、断面角度θが鋭角な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図である。図５（ｂ−２）は、図５（ｂ−１）におけるＣ−Ｃ線での断面図である。図５（ｃ−１）は、断面角度θが鈍角な場合に形成される解像レジストパターンを示す平面図である。図５（ｃ−２）は、図５（ｃ−１）におけるＤ−Ｄ線での断面図である。
なお、説明の便宜上、図２（ａ）に示した解像パターンのうち、五個の矩形状の開口部２５４〜２５８でパターニングされた解像レジストパターンを図示して説明する。また、下地層の図示は省略する。
【００４０】
レジストパターンの断面角度θが略垂直な場合、図５（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、水晶ウエハー１１０上には、上述した解像パターン２５０の開口部２５６，２５７，２５８に対応した凸状パターン４１６，４１７，４１８を有する解像レジストパターン４１０が形成される。解像レジストパターン４１０の断面形状を、凸状パターン４１８を用いて説明する。凸状パターン４１８の側面４１８ａと水晶ウエハー１１０の上面１１０ａとでなす断面角度θは略９０°であり、凸状パターン４１８の断面は矩形形状である。本実施形態において、解像レジストパターン４１０の断面形状が矩形形状である場合、解像パターン２５０の開口部２５４，２５５に対応する凸状パターンは、形成されない。以下の説明では、形成されない凸状パターンを仮想凸状パターンと称する。詳しくは、開口部２５４，２５５に対応する仮想凸状パターン４１４，４１５は、凸状パターン４１６のパターン幅より狭いため、レジストパターンと水晶ウエハー１１０（下地層３２５）との接合面積が狭くその接合強度も低い。上述した現像工程において、一旦形成された仮想凸状パターン４１４，４１５は、現像液中で水晶ウエハー１１０を搖動させる動作によって、仮想凸状パターン４１４，４１５に生じる負荷が仮想凸状パターン４１４，４１５の接合強度を超えると、仮想凸状パターン４１４，４１５が水晶ウエハー１１０上から欠落してしまう。図５では、凸状パターンの形成された領域をパターン形成領域４５０として示している。また、欠落した仮想凸状パターンの位置を想像線で示している。
【００４１】
レジストパターンの断面角度θが鋭角な場合、図５（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、水晶ウエハー１１０上には、解像パターン２５０の開口部２５５，２５６，２５７，２５８に対応した凸状パターン４２５，４２６，４２７，４２８を有する解像レジストパターン４２０が形成される。解像レジストパターン４２０の断面形状を、凸状パターン４２８を用いて説明する。凸状パターン４２８の側面４２８ａと水晶ウエハー１１０の上面１１０ａとでなす断面角度θは９０°よりも小さく、凸状パターン４２８の断面は台形形状である。解像レジストパターン４２０の断面形状が台形形状である場合、搖動動作によって加わる負荷が減少するため、パターン形成領域４５０の範囲は、矩形形状の場合よりも−Ｘ軸方向（パターン幅の狭くなる方向）に広くなる。具体的には、解像レジストパターン４２０では、矩形形状の解像レジストパターン４１０で欠落していた仮想凸状パターン４１５に対応する凸状パターン４２５が形成されている。
【００４２】
レジストパターンの断面角度θが鈍角な場合、図５（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、水晶ウエハー１１０上には、解像パターン２５０の開口部２５７，２５８に対応した凸状パターン４３７，４３８を有する解像レジストパターン４３０が形成される。解像レジストパターン４３０の断面形状を、凸状パターン４３８を用いて説明する。凸状パターン４３８の側面４３８ａと水晶ウエハー１１０の上面１１０ａとでなす断面角度θは９０°よりも大きく、凸状パターンの断面はオーバーハング形状である。解像レジストパターン４３０の断面形状がオーバーハング形状である場合、搖動動作によって加わる負荷が増加するため、パターン形成領域４５０の範囲は、矩形形状の場合よりも＋Ｘ軸方向（パターン幅の広くなる方向）に狭くなる。具体的には、解像レジストパターン４３０では、矩形形状の解像レジストパターン４１０で形成されていた凸状パターン４１６に対応する仮想凸状パターン４３６が欠落している。
【００４３】
このように、レジストパターンの断面角度θに応じて形成されるパターン形成領域４５０の範囲がＸ軸方向（パターン幅方向）に変化するので、パターニングされた解像レジストパターンのパターン形成領域４５０の範囲を調べることで、素子レジストパターンを含むレジストパターンの断面角度θを評価することができる。
【００４４】
なお、解像レジストパターン４１０，４２０，４３０を形成させる解像パターン２５０は、０．５μｍ以上２μｍ以下のステップで順次増加または減少していること、が好ましい。解像パターン２５０のパターン幅を、０．５μｍ未満のステップで形成させた場合には、素子レジストパターンの断面形状を評価するために数多くのパターン幅を有する解像パターン２５０が必要となり、素子レジストパターンの検査効率が低下してしまう。また、解像パターン２５０のパターン幅を、２μｍを超えるステップで形成させた場合には、素子レジストパターンの断面形状を所望の精度で評価することが困難である。
【００４５】
図６は、レジストパターンの断面角度と、パターン幅との関係を示す表である。図６の列方向はレジストパターンの断面角度を、行方向はフォトマスク２００の解像パターン２５０に形成されている開口部２５１〜２６０のパターン幅を示している。レジストの現像工程において、所定の現像条件で現像を行った場合に、各パターン幅に対応した凸状パターン（レジストパターン）が形成されたパターン形成領域を「ＧＯＯＤ」で示し、レジストパターンが欠落して形成されなかった領域を「Ｎ．Ｇ．（Ｎｏ  Ｇｏｏｄ）」で表している。例えば、パターン形成領域がパターン幅１０μｍ〜１６μｍの場合、すなわち解像パターン２５０の開口部２５４〜２６０に対応したレジストパターンが形成された場合には、レジストパターンの断面角度が８９°〜９０°の範囲で形成されていることがわかる。
【００４６】
図７は、レジストパターンの断面角度と露光量との関係を示す表である。図７の横軸は露光工程でレジストに照射される露光量を、縦軸はレジストパターンの断面角度を示している。露光工程において、露光量を２００ｍｊ／ｃｍ2から３５０ｍｊ／ｃｍ2まで、５０ｍｊ／ｃｍ2ステップで変えて露光を行い、現像工程において所定の現像条件で現像を行った場合、形成されるレジストパターンの断面角度と露光量とは反比例の関係を有している。したがって、レジストパターンの断面がオーバーハング形状や台形形状であった場合には、パターン形成領域からレジストパターンの断面角度を求めて、所定の角度との差を露光量に換算してフィードバックを行うことで、容易に所定の断面角度を有するレジストパターンを形成させることができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態に係るレジストパターンの検査方法、および素子基板の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のレジストパターンの検査方法は、レジストパターンの断面形状を解像レジストパターンのパターン形成領域４５０を調べることで評価する。パターン形成領域４５０は、フォトマスク２００の解像パターン２５０に形成されているパターン幅の順次増加している複数の開口部２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９，２６０の内、パターニングの途中で欠落せずに形成された範囲を示している。パターン形成領域４５０は、レジストパターンの断面形状（角度）により欠落せずに形成されるパターン幅が異なり、その範囲が変化するため、パターン形成領域４５０の範囲を調べることで、素子レジストパターンを含むレジストパターンの断面角度を評価することができる。したがって、レジストパターンの断面形状を評価可能な検査方法を提供することができる。
本実施形態の素子基板の製造方法は、エッチング用の金属マスク３３３を形成させるレジストパターンの断面形状を解像レジストパターンのパターン形成領域４５０の範囲で評価できるので、外形の寸法精度を向上させた素子を形成することができる。したがって、素子の寸法精度を向上させる素子基板の製造方法を提供することができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００４９】
（変形例）
図８は、変形例に係る解像パターンの概略を示す平面図である。図９は、解像パターンでパターニングされた解像レジストパターンの一例を示す平面図である。上記実施形態では、解像パターンはＸ軸方向のパターン幅が減少または増加しているものと説明したが、本変形例では、Ｙ軸方向のパターン長も減少または増加している。なお、実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図８に示すように、本変形例に係る解像パターン５５０は、一方向（パターン幅の方向）と交差する他方向のパターン長が他方向に向かって順次増加または減少している。詳しくは、解像パターン５５０は、一方向（Ｘ軸方向）のパターン幅が一方向（＋Ｘ軸方向）に向かって増加している十種類の開口列Ｌ１からＬ１０と、一方向と交差する他方向（Ｙ軸方向）のパターン長が他方向（−Ｙ軸方向）に向かって増加している四種類の開口行Ｃ１からＣ４と、でマトリックス状に形成された４０種類の開口部を有している。
【００５１】
図９は、所定の条件で解像パターン５５０をパターニングした時に、水晶ウエハー１１０（下地層３２５）上に形成された解像レジストパターン６１０の一例を示している。詳しくは、解像レジストパターン６１０は、解像パターン５５０の開口列Ｌ７からＬ１０に含まれる開口部、および開口部Ｌ６Ｃ３，Ｌ６Ｃ４に対応したレジストパターン（凸状パターン）が形成され、開口列Ｌ１からＬ５に含まれる開口部、および開口部Ｌ６Ｃ１，Ｌ６Ｃ２に対応したレジストパターンは欠落している。図９では、欠落したレジストパターンの位置を想像線で示している。
【００５２】
同一のパターン幅を有する開口列Ｌ６に対応して形成されるレジストパターンについて説明する。
開口列Ｌ６の開口部Ｌ６Ｃ１〜Ｌ６Ｃ４のパターン長は、開口部Ｌ６Ｃ１＜開口部Ｌ６Ｃ２＜開口部Ｌ６Ｃ３＜開口部Ｌ６Ｃ４の関係であり、これに対応して形成される仮想凸状パターンＬ６Ｃ１ａ，Ｌ６Ｃ２ａおよび凸状パターンＬ６Ｃ３ａ，Ｌ６Ｃ４ａのパターン長も、仮想凸状パターンＬ６Ｃ１ａ＜仮想凸状パターンＬ６Ｃ２ａ＜凸状パターンＬ６Ｃ３ａ＜凸状パターンＬ６Ｃ４ａの関係である。仮想凸状パターンＬ６Ｃ１ａ，Ｌ６Ｃ２ａおよび凸状パターンＬ６Ｃ３ａ，Ｌ６Ｃ４ａのレジストパターンは、同一パターン幅ではあるが、パターン長は異なっているので、各レジストパターンと下地層３２５との接合強度も、仮想凸状パターンＬ６Ｃ１ａ＜仮想凸状パターンＬ６Ｃ２ａ＜凸状パターンＬ６Ｃ３ａ＜凸状パターンＬ６Ｃ４ａの関係になる。これにより、現像時において、形成されたレジストパターンの断面角度の違いにより各レジストパターンに加わる負荷量の変化に応じて、同一パターン幅でも、形成されるパターン（凸状パターンＬ６Ｃ３ａ，Ｌ６Ｃ４ａ）と欠損するパターン（仮想凸状パターンＬ６Ｃ１ａ，Ｌ６Ｃ２ａ）とが生じる。したがって、形成されたレジストパターンの断面角度によって、パターン形成領域６１５はＸ軸方向（パターン幅方向）とＹ軸方向（パターン長方向）とに変化するので、素子パターンを含むレジストパターンの断面角度を精度良く評価することができる。
【００５３】
以上、実施形態および変形例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施形態、変形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の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態および変形例では、素子としてのジャイロ素子の形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。また、圧電体材料以外の材料を用いて素子を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて素子を形成する場合においても、本発明の構成およびその効果を発揮させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００…素子基板、１１０…水晶ウエハー（基材）、１３０…ジャイロ素子（素子）、２００…フォトマスク、２３０…素子パターン、２５０，５５０…解像パターン、３２５…下地層、３２７…レジスト、３２８…レジストパターン、３３１…金属層、３３３…金属マスク、４１０，４２０，４３０，６１０…解像レジストパターン、４５０，６１５…パターン形成領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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