JP2002182368A - フォトマスク、パターン欠陥検査方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
フォトマスク、パターン欠陥検査方法、及び半導体装置の製造方法Info
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Abstract
ークを利用して、パターン欠陥検査を精度良く実行す
る。 【解決手段】 フォトマスクは、製品パターンと、この
製品パターンの周辺に配置されるマスク寸法検査マーク
3とが描画されたものである。マスク寸法検査マーク3
は、製品パターンの線幅と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。
Description
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。
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L
SIの開発も進められている。その一例として、DRA
MとロジックLSIを混載したいわゆるeDRAM(em
bedded 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。
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、11
0,111,113,116,117,120,122
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。
M)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。
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、S
EM(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。
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1
0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。
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。
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。
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8000
Å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。
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。
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4000
Å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。
ンのうち、製品パターン(図示省略)の欠陥検査をSE
M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。
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。
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。
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。
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、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基準パターンと、を含む
マスク寸法検査マークと、を含むことを特徴とするもの
である。
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。
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。
求項1から3何れかに記載のフォトマスクにおいて、前
記マスク寸法検査マークは、前記製品パターンの少なく
とも4隅周辺に配置されることを特徴とするものであ
る。
法は、請求項1から4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。
法は、請求項1から4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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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0.18
μm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。
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)。
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。
用いたパターン欠陥検査方法について説明する。
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50
0Å程度LPCVD(low pressure chemical vapor de
position)法により形成する。
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。
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。
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2
6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。
ンのうち、製品パターン(図示省略)の欠陥検査をSE
M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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
明するための図である。
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。
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。
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。
構造を説明するための断面図である。
る。
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。
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。
Claims (6)
- 【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
が広い基準パターンと、を含むマスク寸法検査マーク
と、 を含む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
スクにおいて、 前記マスク寸法検査マークは、前記製品パターンの少な
くとも4隅周辺に配置されることを特徴とするフォトマ
スク。 - 【請求項5】 請求項1から4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6】 請求項1から4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。
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