JPH088225A - 半導体装置の導体パターンの寸法検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 フォトエッチングにより形成された第二導体
パターンの仕上がり寸法を実寸法の測定なしで目視で検
査できる寸法検査方法。 【構成】 第二の導体パターンの検査用図形５０は第一
導体パターンの形成と同時にフォトリソにより形成さ
れ、第一の基準図形５５、その図形より幅方向に寸法変
動最大偏差値だけ大きい第２の図形５７、第１の基準図
形より幅方向に寸法変動最小偏差値だけ小さい第３の図
形５３とよりなる。第二の導体パターンの検査用図形６
０は同時に形成する。前記図形６０は第二の導体パター
ンの形成と、図形５０をフォトマスクとして図形６０と
同時に形成する。これは第１の基準図形５５に対応して
形成された第２基準図形６５と、第２の図形５７に対応
した第４図形６７、第３図形５３に対応した第５図形６
３に対応した第５図形６３を有し、基準図形６５の側辺
６５ｙ１，６５ｙ２が第一図形の第２の図形５７を貫通
し、かつそれを貫通しないとき、形成された第二の導体
パターンの幅寸法は寸法変動許容範囲内と判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造に
おいて、特に寸法精度を必要とする導体パターンの寸法
検査方法、特に第二の導体パターンの寸法検査方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、導体パター
ンをフォトエッチングで形成するとき、その露光条件、
エッチング条件等により、形成されるパターンの寸法は
変動する。そこで、半導体装置の導体パターンの実寸法
を測微計等により測定して、形成された図形の良否を判
定していた。しかし、この測定方法では、例えば、寸法
の変動が設計中心値から１．０μｍ以下のようなスペッ
クになると測定治具の機械的精度、測定者の技量の差等
が問題となって、その測定は非常な困難を伴うものであ
った。しかし、フォトエッチング後のパターンの寸法の
ばらつきは半導体の電力消費、耐圧等の特性に大きな影
響を与えることが知られている。

【０００３】そこで、測定治具の機械的精度、測定者の
技量差等の問題をなくすために、特公昭５９−４８５０
号公報に、フォトエッチングでパターンを形成する際
に、同時に対をなす少なくとも一組の寸法検査用パター
ン（図形）をフォトエッチングする半導体の製造方法が
提案された。この半導体の製造方法を図面により説明す
る。図７に特公昭５９−４８５０号公報に提案された対
をなす一組の寸法検査図形を示す。矩形１０と矩形２０
は対をなす一組の寸法検査図形である。ここで、寸法
ｍ、ｎは寸法変動最大偏差値、寸法変動最小偏差値とす
ると、エッチングでできた図形の寸法検査の合格基準
（寸法変動許容範囲内）は、ｙ方向では一方の図形１０
の一辺の線分１０ｘの延長線が他方の図形２０を貫通す
ると共に、図形２０の線分２０ｘが図形１０を貫通し、
かつｘ方向では図形１０の線分１０ｙが図形２０を貫通
せず、図形２０の線分２０ｙが図形１０を貫通していな
いことが必要である。すなわち、寸法検査用の図形が上
記条件を満足したとき、同時にエッチングした図形（導
体パターン）は、寸法変動許容範囲内であると判断して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この検査図形を用い
て、第１導体パターン、および第２導体パターンをエッ
チングして形成した場合の図形（パターン）の寸法の良
否の判断例を以下に示す。図８は実デバイスの断面図で
あって、透明な絶縁基板１上に不透明な導体膜を着膜
し、第１回目のフォトリソエッチングを行い、実デバイ
スの第一の導体パターン２と、同時に対をなす一組の第
一の導体パターン検査用の寸法検査図形１０（２０）、
対をなす一組の第二の導体パターンの寸法検査用図形１
０１、２０１を形成したところを示す。さらに、図９に
は第一の導体パターン２上に透明な第２層３、透明な第
３層４、第４層を連続して着膜し、図示しないレジスト
を塗布した後に、すでに形成した不透明導体パターン
２、および図形１０（２０）、図形１０１（２０１）を
フォトマスクとして基板１側から露光工程を有する第２
回目のフォトリソエッチングを行い、第４層目に第二の
導体パターン５と、第二の導体パターンの寸法検査用図
形１０５、２０５を形成したところを示している。図１
０，１１，１２はそのとき形成された寸法検査用図形の
平面図である。

【０００５】図１０は第一導体パターン用寸法検査図形
１０、２０の平面図であって、寸法ｍ１、及びｎ１は第
一導体パターン２の寸法変動最小偏差値、寸法変動最大
偏差値である。図に示すように、例えば第一導体パター
ンの寸法変動をｅ１とした場合に、ｙ方向では図形１０
の一辺の線分１０ｘの延長線が図形２０を貫通し、かつ
ｘ方向では図形２０の一辺の線分２０ｙの延長線が図形
２０を貫通していないため、第一導体の配線パターン２
が寸法変動許容範囲内（０∠ｅ１∠ｍ１，０∠ｅ１∠ｎ
１）であると判断される。この時点で、第二導体パター
ンの寸法検査用図形１０１、２０１は寸法変動最大偏差
値及び寸法変動最小偏差値をｍ２、ｎ２としたとき、図
１１に示すようにｍ２−ｅ１、ｎ２−ｅ１になってしま
った。そして、第一導体パターン２を形成した後に、透
明な第二層３、透明な第三層４、透明な第四層を連続着
膜し、図示しないレジストを塗布した後に、既に形成し
た不透明第一導体パターン２，および寸法検査用図形１
０１、２０１をフォトマスクとして裏面から露光工程を
有するフォトリソエッチングを行い第四層の第二導体パ
ターン５と第２の寸法検査用の図形１０５、２０５を形
成する。

【０００６】図１２に第四層の第二の導体パターン５を
形成した際に、寸法検査用図形１０１、２０１をフォト
マスクとして第二の導体パターン用の第二寸法検査図形
１０５及び２０５を形成したところを示す。例えば、第
二回のフォトリソエッチングの際に、第二の導体パター
ンの寸法変動を許容範囲ｅ２（０∠ｅ２∠ｍ２，０∠ｅ
２∠ｎ２）で形成したとした場合に、図示のようにｙ方
向では図形２０５の線分２０５ｘの延長線が図形１０５
を貫通していない。そして、ｘ方向では図形１０５の線
分１０５ｙの延長線が図形２０５を貫通していないた
め、第一導体の配線パターン２が寸法変動許容範囲外で
あると判断されてしまう。このため第四層の第二導体パ
ターン５の寸法の良否の判断が出来ない。従って特公昭
５９−４８５０号公報に提案された寸法検査図形は、第
一層目に形成した配線パターンの寸法検査には適用でき
るが、多層または後工程の層の配線パターンに適用でき
ない不都合を有していた。

【０００７】そこで、本発明は、透明な絶縁基板上に不
透明な第一導体を着膜し、第一回目のフォトリソエッチ
ングを行って第一の導体パターンを形成した後に、第二
回目のフォトリソエッチングを行って第二の導体パター
ンを形成する場合において、仕上がりパターンの寸法を
測微計等により実寸法を測定せずに、顕微鏡等による目
視検査のみで第二の導体パターンの仕上がり幅の良否が
確実に判定できる寸法検査方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の導
体パターンの検査方法は、透明な絶縁基板上に形成した
不透明な第一の導体パターンと同時に形成した寸法検査
用パターン（図形）と、不透明な第１の導体パターン及
び寸法検査用図形をフォトマスクとして基板側からの露
光により形成した第二の導体パターンと同時に形成した
第二の寸法検査用パターン（図形）とにより第二の導体
パターンの寸法検査を行う方法であって、導体パターン
の寸法の検査は、第一の導体パターンと同時に形成した
寸法検査用パターンと第二の寸法検査用パターンとの位
置関係により判定する構成を基本的構成として具備す
る。

【０００９】さらに、第二の導体パターンの検査用のパ
ターン（図形）として、寸法検査の基準となる第１の図
形と、第１の図形に対して幅方向の寸法を寸法変動最大
偏差値だけ大きくした相似形をなす第２の図形と、第１
の図形に対して幅方向の寸法を寸法変動最小偏差値だけ
小さくした相似形をなす第３の図形とを有し、第１の図
形、第２の図形、第３の図形は互いに平行して配設され
ると共に、第１の図形の中心線、第２の図形の中心線、
第３の図形の中心線を同一線上に配した図形を用いる構
成を具備している。

【００１０】

【作用】本発明の半導体装置の導体パターンの検査方法
は、第一の導体パターンと同時に形成した検査用図形に
対して第４層に形成される第二の導体パターン検査用図
形の位置関係を目視により見ることにより、第二の導体
パターン検査用図形が寸法変動許容範囲内か否かを判断
し、この判断により導体パターンの良否を判定する。パ
ターンの検査方法に使用する寸法検査図形のフォトリソ
エッチング状態によって被フォトリソエッチング膜の導
体パターンの仕上がり幅が寸法変動許容範囲内か否かの
判断は、第二導体パターンと同時に形成した第二の導体
パターンの寸法検査用パターンの基準となる図形の中心
線に平行する二辺の線分の延長線と、第一の導体パター
ンと同時に形成した第二の導体パターン寸法検査用パタ
ーン（図形）の一番大きい第２の図形との位置関係、お
よび、寸法検査用図形の幅が一番小さい第３の図形との
位置関係で判定される。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。図５は実デバイスの製造工程を示す説明図で
ある。第一の導体パターンと第一の導体パターン寸法検査用パ
ターン（図形）、および第二の導体パターン寸法検査用
パターン（図形）の形成 （図５ａ，ｂ，ｃ参照） 実デバイス１００はガラス基板１１０上にＴａまたはＣ
ｒ等の膜１１２（１００ｕｍ〜１５０ｕｍ）を着膜し、
フォトリソエッチング技術を用いてフォトレジストパタ
ーン１１４により第一導体パターン１２０と、第一の導
体パターン１２０用の寸法検査用図形５００と第二の導
体パターン用の寸法検査用図形５０を同時に形成したと
ころを示す。このとき形成される第一の導体パターンの
寸法検査用図形５００は従来技術で説明した対をなす一
組の寸法検査図形である。

【００１２】そして、この発明に係る第一導体パターン
の形成と同時に形成した第二導体パターンの寸法検査用
パターン（以後第二寸法検査用図形という）５０を図１
により説明する。第二導体パターンの寸法検査用である
第二寸法検査用図形５０は基準となる中央部分に形成さ
れる第１の基準図形５５と、第１の基準図形５５の上部
であって、第１の基準図形５５より幅方向に大きく形成
した第２の図形５７と、第１の基準図形５５の下部であ
って、第１の基準図形５５より幅方向に小さく形成した
第３の図形５３とを有している。ここで、第二の導体パ
ターンの寸法の変動最大偏差値、および変動最小偏差値
をｕ，ｗとすると、第２の図形５７は第１の基準図形５
５に対して幅寸法を寸法ｕ大きく、第３の図形５３は第
１の基準図形５５に対して幅寸法を寸法ｗ小さくした図
形となっている。さらに、第１の基準図形５５、第２の
図形５７、第３の図形５３は第１の基準の図形５５を中
心に平行に配置され、かつ、第１の基準図形５５の中心
線、第２の図形５７の中心線、第３の図形５７の中心線
は同一の線Ｏ上に配置されている。そして、第３の図形
５３と第１の基準図形５５との間隔ｚ、第１の基準図形
５５と第３の図形５７との間隔ｚは、顕微鏡で目視検査
可能な範囲として、ほぼ２００μm以下となっている。

【００１３】第二の導体パターンと第二の導体パターン
寸法検査用図形の形成（図５ｄ，ｅ参照） 第一の導体パターン１２０形成後、ＳｉＮｘ厚さ３００
ｎｍの第二層目１１６、ａ−Ｓｉ：Ｈ厚さ５０ｎｍの第
三層目１１７、ＳｉＮｘ厚さ１５０ｎｍの第四層目１１
８を連続着膜し、図示しないレジストを塗布した後に、
第一層目の仕上がった配線パターン１２０をフォトマス
クとして裏面から露光を有するフォトリソエッチングを
行い、第四層ＳｉＮｘに第二の導体パターン１３０を形
成する。第四層ＳｉＮｘのフォトリソエッチングによる
第二導体パターン１３０を形成した際に、第一寸法検査
図形５００をフォトマスクとした第四層ＳｉＮｘの図形
５０５、および第二の導体パターン用の寸法検査用図形
５０をフォトマスクとした第四層ＳｉＮｘの図形６０が
形成される。

【００１４】第四層ＳｉＮｘに形成される第二の導体パ
ターン１３０の寸法検査用図形６０の一例を図２に示
す。第二検査用図形５０をフォトマスクとして形成した
第二の導体パターン寸法検査用図形６０は、第１の基準
検査図形５５をフォトマスクとして形成した第２の基準
検査図形６５と、第２の図形５７をフォトマスクとして
形成した第４の図形６７と、第３の図形５３をフォトマ
スクとして形成した第５の図形６３とを有する。次に、
この図形を用いて、フォトリソエッチングによって形成
した被フォトリソエッチング膜の配線パターンの仕上が
り幅が寸法変動許容範囲内か否かの判断をする判断条件
を説明する。この図面の場合は第４層に形成した第二導
体パターンの寸法検査図形６０の基準の図形６５の方向
ｙの辺６５ｙ₁の線分の延長線Ａ，及び図形６５の辺６
５ｙ₂の線分の延長線Ｂが、ともに第二寸法検査用図形
５０の幅が一番大きい図形５７を貫通し、かつ第二寸法
検査用図形５０の幅が一番小さい図形５３を貫通してい
ない。この状態において、第四層ＳｉＮｘの第二の導体
パターン１３０の幅が寸法変動許容範囲内であると判断
される。

【００１５】次に、第四層ＳｉＮｘの第二の導体パター
ン１３０の幅が寸法変動許容範囲外であると判断する場
合について説明する（図３、図４参照）。 （１）オーバーエッチングによる寸法不良の場合 ……
図３ 第４層に形成した寸法検査用図形６０の真ん中に位置す
る第２の基準図形６５の方向ｙの二辺６５ｙ₁及び６５
ｙ₂の線分の延長線Ａ，Ｂは第二寸法検査用図形５０の
幅の一番大きい図形である第２の図形５７と第二寸法検
査用図形５０の幅が一番小さい図形５３と共に貫通して
いる。このような状態の場合は第四層の第二導体パター
ン１３０の幅は寸法変動許容範囲外であると判断する。

【００１６】（２）エッチング不足による寸法不良の場
合 ……図４ 第４層に形成される第二導体パターンの寸法検査用図形
６０の真ん中に位置する第２の基準図形６５の方向ｙの
二辺６５ｙ₁及び６５ｙ₂の線分の延長線Ａ，Ｂは、第二
寸法検査用図形５０の幅の一番大きい図形である第２の
図形５７と第二寸法検査用図形５０の幅が一番小さい図
形５３とを共に貫通しない。このような状態の場合は第
四層の第二導体パターン１３０の幅は寸法変動許容範囲
外であると判断する。 以上のように、この実施例に示す検査用図形を用いるこ
とにより、第４層目に形成する第二の導体パターン１３
０の寸法の良否は、測微計等による実寸法を測定するこ
となく、顕微鏡等による目視検査のみで判定、判断でき
る。

【００１７】また、この実施例においては、図形の形状
を基準とする中央の図形に対して所定の間隔をへだてて
第２の図形、第３の図形を配設しているが、図６に示す
形状の検査図形７０とすることもできる。検査図形７０
は基準となる基準図形７５に対して第２の図形７７はそ
の幅寸法を寸法変動最大偏差値ｕだけ大きく、基準図形
７５に対して第３の図形７３はその幅寸法を寸法変動最
小偏差値ｗだけ小さくしており、かつ、第２の図形７７
と基準図形７５とは間隙を設けずに配設し、第３の図形
７３と基準図形７５とも間隙を設けないで配設してい
る。この場合も、第四層ＳｉＮｘの第二の導体パターン
の幅寸法変動許容範囲であるか、幅寸法変動許容範囲外
であるかの判定方法は上記の場合と同様である。また、
上記実施例では寸法検査図形として矩形状を示したが、
円形等その他の図形であっても、実施できる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
透明な絶縁基板上に不透明な第一の導体パターンを形成
し、この不透明パターンをフォトマスクとして裏面から
露光により第二の導体パターンを形成した場合において
も、寸法検査用パターン（図形）を用いて第二の導体パ
ターンの寸法検査するようにしたので、第二の導体パタ
ーンの仕上がり幅の寸法を測微計等により実寸法を測定
せずに、顕微鏡等による目視検査のみで仕上がり導体パ
ターンの良否が判定できるという効果を奏する。

【００１９】さらに、第二の導体パターンの仕上がり寸
法の検査用パターン（図形）を用いることにより、透明
な絶縁基板上に形成した不透明な第一の導体パターンを
フォトマスクとして裏面から露光により第二の導体パタ
ーン及び第二の導体パターン用の寸法検査用パターン
（図形）を形成して導体パターンの幅寸法の良否判断を
実行する場合であっても、導体パターンの実寸法を測定
する必要がなく、目視でパターンの寸法の良否判定がで
き、かつ判断誤差が少なく、パターンの寸法の精度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る検査用図形の平面図。

【図２】 本発明に係る半導体装置の導体パターンの検
査方法の説明図。

【図３】 導体パターンの検査方法の説明図。

【図４】 導体パターンの検査方法の説明図。

【図５】 実デバイスの形成工程説明図。

【図６】 検査用図形の他の例を示す平面図。

【図７】 検査用図形の従来例を示す平面図。

【図８】 実デバイスの従来例の一部を示す断面図。

【図９】 実デバイスの従来例の一部を示す断面図。

【図１０】 従来の検査図形による導体パターンの検査
方法の説明図。

【図１１】 従来の検査図形による導体パターンの検査
方法の説明図。

【図１２】 従来の検査図形による導体パターンの検査
方法の説明図。

【符号の説明】

５０ 第二導体パターンの寸法検査用図形、 ５３ 第
３の図形、 ５５ 第１の基準の図形、 ５７ 第２の
図形、 ６０ 第二導体パターンの形成と同時に形成し
た寸法検査用図形、 ６３ 第５の図形、 ６５ 第２
の基準の図形、６７ 第３の図形、 １００ 実デバイ
ス、 １１０ ガラス基板、 １１２第二層目、 １１
４ 第三層目、 １２０ 第一の導体パターン、 １３
０第二の導体パターン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な絶縁基板上に不透明な第一の導体
   パターン及び第一の導体パターンの寸法検査用パター
   ン、第二の導体パターンの寸法検査用パターンを形成す
   る工程と、前記不透明な第一の導体パターン、および第
   二の導体パターンの寸法検査用パターンをフォトマスク
   として基板側から露光により第二の導体パターン及び第
   二の導体パターンの寸法検査用パターンを形成する工程
   と、第二の導体パターンの寸法検査用パターンによる第
   二の導体パターンの寸法検査を行う工程とを備え、 第二の導体パターンの寸法の検査は、第一の導体パター
   ン形成時に形成した第二の導体パターン寸法検査用パタ
   ーンと、第二の導体パターン形成時に形成した第二の導
   体パターン寸法検査用パターンとの位置関係により判定
   することを特徴とする半導体装置の導体パターンの寸法
   検査方法。
2. 【請求項２】 第二の導体パターンの寸法検査用のパタ
   ーンは、寸法検査の基準となる第１の図形と、第１の図
   形に対して寸法変動最大偏差値分幅方向の寸法を大きく
   した相似形をなす第２の図形と、第１の図形に対して寸
   法変動最小偏差値分幅方向の寸法を小さくした相似形を
   なす第３の図形とを有し、第１の図形、第２の図形、第
   ３の図形が互いに平行して配設され、第１の図形の中心
   線、第２の図形の中心線、第３の図形の中心線を同一線
   上に配した形状としたことを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置の導体パターンの寸法検査方法。