(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンの形成されたマスクを通してレジスト膜を露光処理した後、現像処理を行うことにより形成されたフォトレジストパターンの垂直方向の断面形状を信号波形として検出し、この信号波形の二次近似曲線と前記信号波形との相関率を求め、この相関率が所定値以下となる前記フォトレジストパターンを良品と判定することを特徴とするフォトレジストパターンの検査方法。
【請求項２】
前記フォトレジストパターンは配線パターンまたはホールパターンであることを特徴とする請求項1記載のフォトレジストパターンの検査方法。
【請求項３】
パターンの形成されたマスクを通してレジスト膜を露光処理した後、現像処理を行うフォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの垂直方向の断面形状を信号波形として検出し、この信号波形の二次近似曲線と前記信号波形との相関率を求め、この相関率が所定値以下となるように前記フォトリソグラフィ工程における露光条件を決定することを特徴とする露光条件制御方法。
【請求項４】
前記フォトレジストパターンは配線パターンまたはホールパターンであることを特徴とする請求項３記載の露光条件制御方法。
【請求項５】
前記露光処理はステッパー装置により行い、前記相関率から求めた最適な露光条件により前記ステッパー装置を動作させることを特徴とする請求項４記載の露光条件制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトリソグラフィ工程におけるレジストパターンの検査方法およびこれを用いた露光条件の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フォトリソグラフィ工程においては、ウエーハ上に形成されたレジスト膜に、ステッパーを用いて、パターンを形成されているマスクを重ねて露光し、光学系を介して結像させ、パターンをレジスト膜上に転写した後、現像液で現像され、フォトレジストパターンが形成される。このとき、フォトレジストパターンの寸法、形状は、ステッパーの露光条件、及びその光学系におけるフォーカス条件に依存している。即ち、この露光条件或いはフォーカス条件が変動した際に、フォトレジストパターンの寸法、形状は変化し、フォーカスマージン或いは露光マージンが変動する。
【０００３】
従来、これらマージンの少ない工程においては、条件が微変動すると、これに伴う寸法、形状変化が許容範囲を超え、フォトレジストの配線パターンのオープンやショート、ホールパターンの未開口といった不良が発生していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような形状不良の発生を抑えるには、露光処理の条件を制御し、フォトレジストパターンを管理することが要求されるが、その際、露光処理条件に伴い変化するその寸法、形状を正確に把握し、それに基づき露光処理条件を最適化する必要がある。
【０００５】
従来、フォトレジストパターンの寸法、形状の検査は、寸法測定装置ＣＤ−ＳＥＭ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により、水平方向の寸法測長を行い、さらにそこから検出される信号波形より垂直方向の形状の判定を行っていた。しかしながら、形状判定は人間系の判断となっていたため、時間がかかるとともに、判定者の熟練度等により判定にばらつきが生じていた。
【０００６】
従って本発明は、このような従来の欠点を取り除き、フォトレジストパターンの形状を、高精度で安定して、且つ迅速に判定することができるフォトレジストパターンの検査方法および不良の発生を抑えることが可能となる露光条件制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明のフォトレジストパターンの検査方法は、パターンの形成されたマスクを通してレジスト膜を露光処理した後、現像処理を行うことにより形成されたフォトレジストパターンの垂直方向の断面形状を信号波形として検出し、この信号波形の二次近似曲線と前記信号波形との相関率を求め、この相関率が所定値以下となる前記フォトレジストパターンを良品と判定することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のフォトレジストパターンの検査方法においては、前記フォトレジストパターンは配線パターンまたはホールパターンであることを特徴とするものである。
【０００９】
次に、本発明の露光条件制御方法は、パターンの形成されたマスクを通してレジスト膜を露光処理した後、現像処理を行うフォトリソグラフィ工程により形成されたフォトレジストパターンの垂直方向の断面形状を信号波形として検出し、この信号波形の二次近似曲線と前記信号波形との相関率を求め、この相関率が所定値以下となるように前記フォトリソグラフィ工程における露光条件を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の露光条件制御方法においては、前記フォトレジストパターンは配線パターンまたはホールパターンであることを特徴とするものである。
さらに、本発明の露光条件制御方法においては、前記露光処理はステッパー装置により行い、前記相関率から求めた最適な露光条件により前記ステッパー装置を動作させることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図９を参照して説明する。
【００１１】
シリコンウエハ上にレジスト膜を形成し、ステッパー装置により、配線パターン及びホールパターンの形成されたマスクを通してこのレジスト膜を露光処理した後、現像処理を行った。このとき、ステッパー装置における露光条件を、ウエハ内ショット毎にアンダー露光〜センター露光〜オーバー露光に振り、さらにフォーカス条件をマイナスフォーカス〜センターフォーカス〜プラスフォーカスに振り、種々のパターンの配線パターン及びホールパターンを形成した。
このように形成されたパターンのうち、９種の配線パターンのトップビュー形状を図１に、ホールパターンのトップビュー、すなわち、平面形状を図２に示す。ここで、外側の線、円がトップラインで、内側の線、円がボトムラインを示す。また、配線パターンおよびホールパターンの垂直方向の形状、すなわち、断面形状を寸法測定装置で測長することにより検出された信号波形を、それぞれ図３、図４に示す。
【００１２】
図１乃至図４に示したように、露光処理の条件によりフォトレジストパターンの形状は変化している。ここで、条件が最適に制御され、形状が正常な場合は、トップからボトムまでの傾きが垂直になる。即ち、トップビューにおけるエッジの幅（外側の線、円と、内側の線、円の間隔）が狭くなり、信号波形が方形波状となる。反対に、条件が変動して形状が異常となると、トップからボトムまでの傾きは緩やかになり、さらに進むとボトム部分でレジスト膜がつながった状態（配線パターンのショート、ホールパターンの未開口を引き起こす）となる。即ち、トップビューにおけるエッジの幅は広くなり、信号波形が台形波状、さらに進むと放物線状となる。
【００１３】
図５乃至図８に露光条件（露光量）を、１〜４規定単位（１／（ミリジュール／ｃｍ２）に変化させた時の信号波形と、この信号波形のトップ−ボトム−トップの二次近似曲線（各図中にその方程式を記す）を示す。ここで縦軸は垂直方向の距離、横軸は水平方向の距離である。尚、図５及び図６は正常な形状であり、図７及び図８は異常な形状である。
【００１４】
これらの図に示されたように、形状が異常になると、信号波形は二次近似曲線に近づき、形状が正常であると、信号波形と二次近似曲線との相関は小さくなっている。そこで、信号波形と二次近似曲線との相関性を、公知の相関式を用いて相関率（信頼性：ｒ２）として求めることにより、形状の良否の度合いを定量的に表した。さらに、縦軸にこの相関率を、横軸に露光量をプロットし、これを二次近似すると、図９に示すようになった。
【００１５】
図９において、露光量２までが正常な形状であるため、スレッシュホールドを相関率６０として、それ以下を良品とすることにより、容易に判定を行うことができた。
【００１６】
同様に、フォーカス条件を変化させて、信号波形と二次近似曲線との相関率を求めたところ、同様の傾向が示され、同様にスレッシュホールドを相関率６０として、それ以下を良品とすることにより、容易に判定を行うことができた。
【００１７】
このように、人的要因に関わらず、高精度で安定して、且つ迅速にフォトレジストパターンの検査を行うことができた。
【００１８】
また、先に求めたスレッシュホールド（相関率６０）より、露光マージンとフォーカスマージンを求め、これと水平方向の寸法から求めたマージンより、容易に最適な露光条件を決定することができた。
【００１９】
さらに、この露光条件をステッパー装置に自動的に転送し、ステッパー装置をこの条件に制御することにより、より迅速に、形状不良の発生を抑えたフォトレジストパターンを形成することができた。
このように最適な露光条件を決定し、また、ステッパー装置をこの条件に制御することにより、最適な露光条件によりステッパー装置を動作させることができた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、フォトレジストパターンの形状を、高精度で安定して、且つ迅速に判定することが可能となるとともに、フォトレジストパターンの形状不良の発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、配線パターンの平面形状を示す図。
【図２】同じく、ホールパターンの平面形状を示す図。
【図３】同じく、配線パターンの信号波形を示す図。
【図４】同じく、ホールパターンの信号波形を示す図。
【図５】同じく、露光条件を変化させた時の信号波形と、その二次近似曲線を示す図。
【図６】同じく、露光条件を変化させた時の信号波形と、その二次近似曲線を示す図。
【図７】同じく、露光条件を変化させた時の信号波形と、その二次近似曲線を示す図。
【図８】同じく、露光条件を変化させた時の信号波形と、その二次近似曲線を示す図。
【図９】同じく、露光量と相関率の関係を示す図。
【符号の説明】
１  アンダー露光
２  センター露光
３  オーバー露光
４  マイナスフォーカス
５  センターフォーカス
６  プラスフォーカス
【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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