(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
写真製版に用いられるフォトマスクであって、
製品パターンと、
前記製品パターンの少なくとも４隅周辺に配置されたマスク寸法検査マークと、を備え、
前記マスク寸法検査マークは、
前記製品パターンの周辺に配置され、前記製品パターンの線幅と等しい線幅のラインパターンと、
前記ラインパターンに隣接して配置され前記ラインパターンよりも幅が広い、前記製品パターンの欠陥を検査する際の座標基準として用いる基準パターンと、を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記基準パターンは、幅が２〜３μｍのラインパターンを含むことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフォトマスクにおいて、
前記基準パターンは、幅が２〜３μｍのパッドパターンを含むことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４】
請求項１から３何れかに記載のフォトマスクを用いて半導体基板上に前記製品パターン及び前記基準パターンを露光し、前記基準パターンを座標基準として前記製品パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項１から３何れかに記載のフォトマスクを用いて、半導体基板上に前記製品パターン及び前記基準パターンを露光する工程と、
前記基準パターンを座標基準として、前記製品パターンの欠陥を検査する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は写真製版に用いられるフォトマスク、並びに、このフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスに対して高速化及び大容量化が要求されており、デバイス自体の微細化が進められている。さらに、情報処理の多様化により半導体メモリーとロジックＬＳＩを組み合わせたシステムＬＳＩの開発も進められている。その一例として、ＤＲＡＭとロジックＬＳＩを混載したいわゆるｅＤＲＡＭ（embedded DRAM）が挙げられる。このｅＤＲＡＭは、大容量の画像処理を高速で実行することができる特長がある。
【０００３】
図５は、一般的な半導体デバイスとしてのＤＲＡＭの構造を説明するための断面図である。図５において、参照符号１０１は半導体基板、１０２は素子分離領域、１０３はゲート絶縁膜、１０４は導電膜としてのポリシリコン膜、１０５はタングステンシリサイド（ＷＳｉ）膜、１０６及び１０７は絶縁膜、１０８は側壁保護絶縁膜、１０９及び１１５はストレージノードにコンタクトするポリプラグを示している。また、１１０，１１１，１１３，１１６，１１７，１２０，１２２は層間絶縁膜としての窒化膜あるいは酸化膜を示している。また、１１２及び１２１はメタル配線、１１８は下部電極のストレージノード、１１９は上部電極を示している。
【０００４】
図５に示すような半導体デバイス（ＤＲＡＭ）は、絶縁膜や導電膜を形成する成膜工程、コンタクトホールやトレンチを形成するエッチング工程、ＣＭＰ法を用いた平坦化処理工程、及び、レジストパターンを形成する写真製版工程等の複数の製造工程を経て製造される。
【０００５】
また、従来より、上記各製造工程の前後において、製品上の異物を管理するために、パターン欠陥検査が実施されている。このパターン欠陥検査とは、ＳＥＭ（scanning electron microscope）や光学顕微鏡を用いて、異物や露光不良又はエッチング不良等に起因した不良パターンを特定するための検査のことである。また、近年、その検査方法も用途に応じて多種存在するようになってきた。
【０００６】
次に、従来の写真製版工程で使用されていたフォトマスクについて説明する。
図６は、従来のフォトマスクを説明するための図であり、図７（ａ）は、図６で示した従来のマスク寸法検査マークを説明するための図である。
図６及び図７（ａ）において、参照符号１０はフォトマスク、２は製品パターン、１３はマスク寸法検査マーク、４はラインパターンを示している。
【０００７】
図６に示すフォトマスク１０は、製品パターン２と、この製品パターン２の周辺にマスク寸法検査マーク１３と、が描画されたレチクルである。
製品パターン２は、実際の製品の回路パターンである。
マスク寸法検査マーク１３は、フォトマスク製造時に、その加工精度を測定するためのものである。従って、マスク寸法検査マーク１３のパターンは、写真製版工程においては本来不要であり、デバイスの動作とは無関係のパターンである。
【０００８】
また、図７（ａ）に示すように、マスク寸法検査マーク１３は、製品パターン２の線幅と略等しいラインパターン４を複数含んでいる。
【０００９】
次に、従来のフォトマスク１０を用いたパターン欠陥検査方法について説明する。
図７（ｂ）は、従来のフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法について説明するための断面図である。
図７（ｂ）に示すように、先ず、半導体基板２１上に、シリコン窒化膜２２を５００Å程度ＬＰＣＶＤ法により形成する。次に、シリコン窒化膜２２上に、シリコン酸化膜２３を８０００Å程度ＬＰＣＶＤ法により形成する。そして、シリコン酸化膜２３上に、フォトレジスト膜（図示省略）を形成する。
【００１０】
次に、図６に示したフォトマスク１１を用いて露光を行い、レジストパターン（図示省略）を形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行う。このドライエッチングにより、図７（ａ）に示したマスク寸法検査マーク１３に対応する開口部２８がシリコン酸化膜２３内に形成される。
【００１１】
続いて、開口部２８の内面およびシリコン酸化膜２３上に、例えばＴｉＮ又はＴａＮのバリアメタル膜２５を１０００Å程度形成する。そして、バリアメタル膜２５上に、例えばタングステン膜２６を４０００Å程度スパッタリング法により形成する。さらに、シリコン酸化膜２３上の不要なタングステン膜２６及びバリアメタル膜２５をＣＭＰ法により除去すると、図７（ｂ）に示すような構造が得られる。
【００１２】
次に、以上のようにして形成されたパターンのうち、製品パターン（図示省略）の欠陥検査をＳＥＭ又は光学顕微鏡を用いて行う。そして、欠陥パターンが発見されると、その位置（座標）を、マスク寸法検査マーク１３に対応するパターンを原点（座標基準）として特定する。
【００１３】
上述のように、パターン欠陥検査において欠陥パターンの座標を特定する際に、その座標基準としてマスク寸法検査マークを利用することは、座標を精度良く特定するための有効な手段である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体デバイスすなわち製品パターン２の微細化に伴って、マスク寸法検査マーク１３も本来の用途のため、微細化してきている。
このため、従来のフォトマスク１０を用いて半導体基板上に露光したマスク寸法検査マーク３は見えにくいという問題があった。
特に、図７（ａ）に示すようにマスク寸法検査マーク１３が微細化、すなわちラインパターン４が微細化すると、図７（ｂ）に示すように、タングステン膜２６を少量成膜する場合でも開口部２８が完全に埋め込まれてしまう。さらに、タングステン膜２６を成膜した後ＣＭＰにより平坦化処理すると、表面が鏡面状態となり、微細なラインパターン４が一層見えにくくなってしまう。
従って、パターン欠陥検査時に、半導体基板上に露光されたマスク寸法検査マークを、座標基準として使用することが困難であった。これにより、欠陥パターンの座標特定を精度良く行うことができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、フォトマスクに描画されたマスク寸法検査マークを利用して、パターン欠陥検査を精度良く実行することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るフォトマスクは、写真製版に用いられるフォトマスクであって、製品パターンと、該製品パターンの少なくとも４隅周辺に配置されたマスク寸法検査マークと、を備える。そして、該マスク寸法検査マークは、該製品パターンの周辺に配置され、該製品パターンの線幅と等しい線幅のラインパターンと、該ラインパターンに隣接して配置され該ラインパターンよりも幅が広い、該製品パターンの欠陥を検査する際の座標基準として用いる基準パターンと、を有する。
【００１７】
請求項２の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記基準パターンは、幅が２〜３μｍのラインパターンを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の発明に係るフォトマスクは、請求項１又は２に記載のフォトマスクにおいて、
前記基準パターンは、幅が２〜３μｍのパッドパターンを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４の発明に係るパターン欠陥検査方法は、請求項１から３何れかに記載のフォトマスクを用いて半導体基板上に前記製品パターン及び前記基準パターンを露光し、前記基準パターンを座標基準として前記製品パターンの欠陥を検査することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から３何れかに記載のフォトマスクを用いて、半導体基板上に前記製品パターン及び前記基準パターンを露光する工程と、前記基準パターンを座標基準として、前記製品パターンの欠陥を検査する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態によるフォトマスクを説明するための図である。図２（ａ）は、図１に示したマスク寸法検査マークを説明するための図である。
【００２４】
図１及び図２（ａ）において、参照符号１はフォトマスク、２は製品パターン、３はマスク寸法検査マーク、４はラインパターン、５は基準パターンを示している。
また、本実施の形態によるフォトマスク１と、従来のフォトマスク１０との相違点は、マスク寸法検査マーク３にある。
【００２５】
図１に示すように、フォトマスク１は、製品パターン２と、この製品パターン２の少なくとも４隅周辺に配置されたマスク寸法検査マーク３と、が描画されたレチクルである。このフォトマスク１は、半導体製造工程の１つである写真製版工程で用いられる。
製品パターン２は、実際の製品の回路パターンである。
マスク寸法検査マーク３は、フォトマスク製造時に、その加工精度を測定するためのものである（詳細は後述）。
【００２６】
また、図２（ａ）に示すように、マスク寸法検査マーク３は、ラインパターン４と、このラインパターン４に隣接して配置された基準パターン５と、を含んでいる。
【００２７】
ラインパターン４は、製品パターン２の線幅すなわち製品（半導体装置）の加工線幅と等しい幅を有するものである。例えば、製品パターン２が０．１８μｍのラインパターンである場合、ラインパターン４の線幅はこれに対応して０．１８μｍである。
このラインパターン４は、マスク寸法検査マーク３の本来の目的であるフォトマスク１の加工精度を測定するためのものである。すなわち、フォトマスク製造後、このラインパターン４のライン幅を測定することによって、フォトマスク１の良品／不良品が判断される。
【００２８】
基準パターン５は、ラインパターン４よりも幅の広いラインパターンである。基準パターン５の線幅は、例えば２〜３μｍである。
また、基準パターン５は、上記フォトマスク１の良品／不良品の判断には使用されるものではなく、後述するパターン欠陥検査の座標基準となるためのものである。すなわち、欠陥パターンの位置特定は、基準パターン５を基準として行われる（後述）。
【００２９】
以上説明したフォトマスク１について要約すると、フォトマスク１は、製品パターン２と、この製品パターン２の周辺に配置されるマスク寸法検査マーク３と、を有している。そして、マスク寸法検査マーク３は、製品パターン２の線幅と略等しい線幅のラインパターン４と、このラインパターン４に隣接して配置されラインパターン４よりも幅が広い基準パターン５とを含んでいる。
【００３０】
次に、本実施の形態によるフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法について説明する。
【００３１】
図２（ｂ）は、本発明の実施の形態によるフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法について説明するための断面図である。
図２（ｂ）に示すように、先ず、半導体基板２１上に、シリコン窒化膜２２を５００Å程度ＬＰＣＶＤ（low pressure chemical vapor deposition）法により形成する。
【００３２】
次に、シリコン窒化膜２２上に、シリコン酸化膜２３を８０００Å程度ＬＰＣＶＤ法により形成する。そして、シリコン酸化膜２３上に、フォトレジスト膜（図示省略）を形成する。
【００３３】
次に、図１に示したフォトマスク１を用いて露光を行い、レジストパターン（図示省略）を形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行う。このドライエッチングにより、図２（ａ）に示した製品パターン２に対応するパターン（図示省略）が形成されるとともに、マスク寸法検査マーク３に対応するパターン、すなわちラインパターン４に対応する開口部２４ｂ及び基準パターン５に対応する開口部２４ａがシリコン酸化膜２３内に形成される。
【００３４】
続いて、開口部２４ａ，２４ｂの内面およびシリコン酸化膜２３上に、例えばＴｉＮ又はＴａＮのバリアメタル膜２５を１０００Å程度形成する。そして、バリアメタル膜２５上に、例えばタングステン膜２６を４０００Å程度スパッタリング法により形成する。さらに、シリコン酸化膜２３上の不要なタングステン膜２６及びバリアメタル膜２５をＣＭＰ法により除去すると、図２（ｂ）に示すようなパターン構造が得られる。
【００３５】
次に、以上のようにして形成されたパターンのうち、製品パターン（図示省略）の欠陥検査をＳＥＭ又は光学顕微鏡を用いて行う。そして、欠陥パターンが発見されると、その欠陥パターンの位置（座標）を、上記マスク寸法検査マーク３に対応するパターンを原点（座標基準）として特定する。
【００３６】
この時、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、製品パターン２に伴って微細化されたラインパターン４に対応する開口部２４ｂは、完全にタングステン膜２５が埋め込まれている。
一方、基準パターン５に対応する開口部２４ａは、タングステン膜２５が完全に埋め込まれず、表面に溝２７が残存する。従って、マスク寸法検査マーク３が、パターン欠陥検査における座標基準（原点）として有効に利用される。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によるフォトマスク１では、マスク寸法検査マーク３に、製品パターン２の加工線幅よりも広い幅の基準パターン５を含ませることとした。
そして、このフォトマスク１を用いて写真製版工程及びエッチング工程を行うことにより、基準パターン５に対応するパターンが半導体基板上に形成される。このパターンの幅は例えば２〜３μｍであり、製品パターン２の線幅よりも広い。
従って、製品パターン２が微細化された場合でも、基準パターン５に対応するパターンを、パターン欠陥検査の座標基準として用いることができる。
これにより、欠陥パターンの位置特定時に、座標の精度を向上させることができる。よって、パターン欠陥検査を精度良く行うことができ、信頼性の高い半導体デバイスを製造することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、マスク寸法検査マーク３に含まれる４つの基準パターン５を、図２（ａ）に示すように配置した。基準パターン５の数又は配置についてはこれに限られない。例えば、１つの基準パターン５を、ラインパターン４に隣接して配置してもよい。
また、基準パターン５の配置位置は、ラインパターン４に隣接する位置に限られない。すなわち、フォトマスク１上で且つ製品パターン２の周辺であれば、その配置位置は任意である。
また、基準パターン５の幅を２〜３μｍとしたが、パターン欠陥検査においてその基準パターン５を認識できる幅であれば任意であってよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、平坦化処理工程後にパターン欠陥検査を行ったが、フォトマスク１を用いた写真製版工程後であれば、他の製造工程の前後にパターン欠陥検査を行ってもよい。
【００４０】
次に、本実施の形態によるフォトマスクの変形例、より詳細にはマスク寸法検査マークの変形例について説明する。
【００４１】
図３は、本実施の形態によるフォトマスクに配置されたマスク寸法検査マークの第１の変形例を説明するための図である。図４は、本実施の形態によるフォトマスクに配置されたマスク寸法検査マークの第２の変形例を説明するための図である。
【００４２】
図３に示すマスク寸法検査マークと、図２（ａ）に示したマスク寸法検査マークとの相違点は、基準パターン６がラインパターンではなくパッドパターンであることである。また、基準パターン６としてのパッドパターンの幅は、例えば２〜３μｍである。
このように、基準パターンをパッドパターン６とした場合も、上記ラインパターン５の場合と同様の効果が得られる。すなわち、写真製版工程により半導体基板上に形成された基準パターン６を、パターン欠陥検査の際に座標基準として用いることができる。従って、欠陥パターンの座標特定を精度良く行うことができる。
【００４３】
また、図４に示すマスク寸法検査マークにおいて、基準パターンは、図２（ａ）に示したラインパターン５と、図３に示したパッドパターン６の両方を含んでいる。
この場合も、写真製版工程により半導体基板上に形成された基準パターン（ラインパターン）５又は基準パターン（パッドパターン）６を、パターン欠陥検査の際に座標基準として用いることができる。従って、欠陥パターンの座標特定を精度良く行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１から４何れかの発明によれば、パターン欠陥検査の座標基準として利用可能なマスク寸法検査マークを含むフォトマスクを提供することができる。
【００４５】
請求項５の発明によれば、マスク寸法検査マークを座標基準として、パターン欠陥検査を精度良く行うことができる。
【００４６】
請求項６の発明によれば、マスク寸法検査マークを座標基準として、パターン欠陥検査を精度良く行うことができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるフォトマスクを説明するための図である。
【図２】  （ａ）は、図１に示したマスク寸法検査マークを説明するための図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態によるフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法について説明するための断面図である。
【図３】  本実施の形態によるフォトマスクに配置されたマスク寸法検査マークの第１の変形例を説明するための図である。
【図４】  本実施の形態によるフォトマスクに配置されたマスク寸法検査マークの第２の変形例を説明するための図である。
【図５】  一般的な半導体デバイスとしてのＤＲＡＭの構造を説明するための断面図である。
【図６】  従来のフォトマスクを説明するための図である。
【図７】  （ａ）は、図６で示した従来のマスク寸法検査マークを説明するための図であり、（ｂ）は、従来のフォトマスクを用いたパターン欠陥検査方法について説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  フォトマスク、２  製品パターン、３  マスク寸法検査マーク、４  ラインパターン、５  基準パターン（ラインパターン）、６  基準パターン（パッドパターン）、２１  半導体基板、２２  シリコン窒化膜、２３  シリコン酸化膜、２４  開口部、２５バリアメタル膜、２６  タングステン膜。
【図１】
0004873779.tif 000002
【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】
0004873779.tif 000008