JPH02297922A - フォトリソグラフィック装置の焦点合せの方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体の製造装置、より詳細には写真平版（Ｐ
ｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）装置に関する。

（従来の技術） 半導体の製造分野において、フォトエツチング（Ｐｈｏ
ｔｏｅｔｃｈｉｎｇ）の過程は製造過程で多く用いられ
ている。

フォトエツチングの過程は従来次の過程から構成されて
いる； （１）ある部分を適当な位置に置くため、エツチングに
必要な薄層を基板の上に置くこと、（２）この薄層の上
に通常レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）と呼ばれる写真感光の
マスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）層を置くこと、 （３）決められたパターンに従ってレジストに日射を行
うこと、 （４）日射部分（ポジティブレジスト）または非日射部
分（ネガティブレジスト）を適当な場所に置くためレジ
ストを現像すること、 （５）レジストで覆われない部分の薄層をエツチングす
ること。

同様に、半導体の分野では薄層のエツチングについて多
くの処理法が開発されている。引用できる方法として、
異方性および等方性のエツチング法と同様に、ウェット
エツチング法（エツチングの浴槽内で）とドライエツチ
ング法（プラズマ内で）がある。

エツチングがどれであれ、この方法の過程における鍵の
１つはレジスト層の日射であり、それは例えばフォトレ
ピータ（ｐｈｏｔｏｒｅｐｅａｔｅｒ）のようによく知
られたいろいろな装置により行われる。実際、レジスト
層の上に作られるマスクイメージ（ｍａｓｋ　ｉｍａｇ
ｅ）の焦点合せが適当でなく（焦点合せが短すぎる）ま
たは日射が十分でないならば、フォトレジスト（ｐｈｏ
ｔｏｒｅｓｉｓｔ）は露出不足になりやすく、それは現
像後取り除かれるべき場所に部分的に残る。逆に、露出
が過度あり、すなわち焦点合わせの深さが高すぎると、
レジストが露出オーバーになり、レジストを現像する間
その大きさは希望の大きさより大きくまた小さくなる（
ポジティブまたはネガティブレジスト）。約１マクロメ
ータの幅の線を決めようとしている現在の技術では、焦
点合せの過程は特に厳密であり、装置が置かれている温
度または温度の変動により前記装置の設置の変更が生ず
る。それゆえ、装置は周期的に、組立てラインでは通常
少なくても１日に１回置き換える必要がある。

従来、この設置を行うために同じテストパターンの像が
テストウェーハ（ｗａｆｅｒ）の上に作られ、それはウ
ェーハのいろいろな場所で繰り返しかつ継続して行われ
ているが、例えばチップ（ｃｈｉｐ）の種々の位置に対
応しているので、通常の製造法ではウェーハの上に作る
ことが望ましい。パターンの像が作られるそれぞれの゛
場所に対し露出装置の焦点合せは平均値に比べて非常に
低い値で変化しやすい。

レジストの現像後、それぞれのパターンは最適な解像に
等しいものを選択する高出力（５００−１０００）顕微
鏡により観測されるが、それは最初のパターンであり、
このパターンの中でレジストはオーバーエツチングなし
に希望の場所で完全に取り除かれる。この操作が操作者
にとって難しいのは、顕Ｗ１鎖の焦点合せの深さがレジ
ストの深さにより低く（例えば、層全体の深さに対し約
１マイクロメータ）、これが不正確になるのは操作者の
行う解釈によっているからである。電子走査顕微鏡の使
用により正確性を改善することはもちろん可能であるが
、これにより測定時間と費用が増加する。

（発明の要約） 本発明の目的は、焦点合せの過程を容易にする方法を与
え、さらに自動化が容易にできるようにすることである
。

この目的は従来の技術の方法のレジストテストパターン
により達成されるが、この方法は前述のとおり現像後で
測定前のガラス貫転移点で加熱することにより発生する
。その結果、後述するようにコントラスト（ｃｏｎｔｏ
ｒａｓｔ）が十分増加するが、それはレジストが希望の
場所で完全に除去される場合であり、これらの場所で少
なくとも部分的に°残っている場合と比較される。

（実施例） 第１図は例えばノボラック（ｎｏｖｏｌａｋ）重合体の
ような典型的なレジスト層を示し、そのレジスト層は例
えばシリコン基板のような基板１の上に形成される。レ
ジスト層は例えば線条の形のテストパターン露出と現像
の方法によっている。図の左側には最適日射に対応した
領域の断面を示しており、その最適日射にはシリコン基
板の表面３を示す線条レジスト２がいくつかある。図の
右側ではレジストの日射が少なく、薄いレジスト５がレ
ジスト線条４の間にある。この層５の深さは変動しやす
くシリコン基板の表面は部分的に露出している。ある大
きさを与えるため、線条部分のレジスト層の厚さは約１
マイクロメータであり、線条の間隔は１から３マイクロ
メータで実現される。層５の厚さが極端に少ないのは、
最終の設置が最適な設置に近くなるようにされているか
らである。

従って、前述のとおり層５はほとんど観測では見ること
ができず、光の波長に比べ厚さが非常に少ないので、そ
の存在の有無は反射測定法で見ることは難しい。

第２図に示すように、本発明による方法はウェーハをレ
ジストに使用されている流出温度（すなわちガラス質転
移温度）より高い温度の状態にすることであり、例えば
コダックレジストＫＴＩ８２０（商標名）の場合、数１
０秒間約１００〜１１０℃の温度である。このように、
レジストが線条２の間で完全に取り除かれている場合、
これら線条の形状は変形されるが、レジスト基板の接触
面には固定点（または線）７があり、レジストは一方の
線条から他方の線条には流出しないことが注目される。

これは第２図の左側の部分に示されている。

しかし、第２図の右側に示すように、線条３の間に薄い
レジスト層があればすぐに、中間領域が満たされるよう
に流出されるが、これは焼きなましの方法の期間と温度
に従い十分曲げられた側面が作られるまで行われる。

従来の技術により理解されるように、この流出過程の後
、図の左側に示すものと右側に示すものとの相違は非常
に小さくなる。例えば、中位の出力（１００〜２００）
の光学顕微鏡を使用することができるようになり、焦点
合せの領域はよく見える接触穴または線条を構成する第
１の領域として決められるのに対し、日射の少ない領域
では接触穴または線条は見えなくなる。

自動化がより進むと、光学反射測定法を行うことができ
、それにより完全に自動的に設置を行うことができる。

第２図の左側の部分に示される構造により、第２図の左
側に示される部分の全体としての反射率係数（多くの平
行線条がパターン内に得られているのが分かる）が得ら
れる。例えば前述のシリコン基板の場合、裸のシリコン
の反射率はレジスト塗布されたシリコンの反射率より十
分大きい、光の強度はそれゆえ、図の左側の部分に示す
場合の方が右側の部分に示す場合よりかなり強い。

本発明による方法は特に簡単であり、高価な装置を必要
とせず、時間がかからないということが注目される。事
実、前述の例に示したように、焼きなまし方は非常に短
時間に行われ（数１０秒のみ）、十分な結果が得られる
。しかも、焼きなまし温度は厳密ではない。

本発明は、従来の技術ではっきり生じた変形が多く生ず
る。上述の例では、シリコンウェーハはレジスト層で覆
われている。製造業で積極的に使用される方法を他の基
板に採用することができる。例えば、酸化シリコン、金
属、窒素シリコン、金属ポリシリサイド（ｐｏｌｙｓｉ
ｌｉｃｉｄｅ）等から作られる上側の層で基板を構成す
ることができる。

これに対し、上記例はテストウェーハの上に取り付ける
方法であった。この方法はまたウェーハの中から選んだ
リアルウェーハ（ｒｅａｌ　ｗａｆｅｒ）の上に取り付
けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレジストの現像後、レジスト層で塗布され、テ
ストパターンで絶縁されたウェーハを示し、 第２図は流出過程が本発明に従って行われた後のウェー
ハを示す。 １・・・基板、　　　　　　　２・・・線条レジスト、
３・・・シリコン基板の表面、 ４・・・レジスト線条、　　　５・・・薄いレジスト層
、７・・・固定点（または線）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトリソグラフイックの焦点合せを次の過程か
   ら構成されるレジスト塗布の層の上で行うことを特徴と
   する方法： （ａ）いろいろな場所にある連続したテストパターンと
   、いろいろな日射に対して行われる異なった焦点合せに
   よりレジストに日射を行い、 （ｂ）レジストを現像し、 （ｃ）レジストのガラス質転移温度より高い温度までウ
   ェーハを過熱し、 （ｄ）最適な日射を決め、装置に対応した設置を決める
   ためウェーハを観測すること。
2. （２）観測の過程が光学反射測定法により行われる請求
   項１記載の方法。
3. （３）平均的な設置に関しいろいろな焦点合せの過程が
   焦点合せの増分設置に等しい請求項１記載の方法。
4. （４）レジストがノボラックレジストである請求項１記
   載の方法。