DE19512245C2

DE19512245C2 - Photomaske zum Messen der Auflösung von Belichtungseinrichtungen

Info

Publication number: DE19512245C2
Application number: DE19512245A
Authority: DE
Inventors: Joon Hwang
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1994-04-01
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2015-04-01
Also published as: DE19512245A1; CN1115414A; US5578401A; CN1086811C

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Photo masken zur Messung der Auflösung einer Belichtungseinrichtung und insbesondere auf eine Verbesserung bezüglich der Genauig keit und Eindeutigkeit der Messung der Auflösung von Belich tungsgeräten.

Beschreibung des Standes der Technik

Im allgemeinen stellt die Photolithographie bzw. die Halblei terbelichtung einen der bedeutsamsten Verfahrensschritte bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen, bei welcher eine Vielzahl von gleichen Schaltkreisen gleichzeitig auf einem Wafer ausgebildet wird, dar. In der Tat hängt die Produkti onsausbeute bei der Herstellung von Halbleiterprodukten prak tisch von dem Ergebnis der Photolithographie ab. Daher wird eine hohe Genauigkeit von einem Photomaskenvorgang gefordert. Im Besonderen müssen die verwendeten Photomasken im Hinblick auf die Genauigkeit des Belichtungsvorganges bei jedem Be lichtungsvorgang akkurat ausgerichtet sein. Gewöhnlicherweise wird zur Messung der Auflösung von Belichtungsgerätschaften eine Photomaske verwendet, um beispielsweise die Auflösung eines durch einen Photovorgang und eines Ätzvorgang ausgebil deten Musters, sowie die optimale Brennweite des Belichtungs apparates und die Auflösung desselben, zu messen.

So wird beispielsweise auch auf Seite 3008 der Quelle US-Z: J. Vac. Sci. Technol. B 10 (6), Nov/Dec 1992 auf Gittervorlagen für Auflösungstests verwiesen.

Zum tieferen Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung soll nachfolgend eine Beschreibung einer herkömmli chen Photomaske zur Messung der Auflösung eines Belichtungs apparates unter Bezugnahme auf einige Figuren gegeben werden.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Wafers 1, der durch Rissli nien unterteilt ist. Wie in dieser Figur dargestellt ist, sind aktive Regionen des Wafers durch die Risslinien 2 defi niert, in welchen ein Muster 3 zur Messung der Auflösung ei ner Belichtungseinrichtung ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt das Muster zur Messung der Auflösung der Belich tungseinrichtung im Detail. Dieses Auflösungsmessungsmuster besteht aus einer Anzahl von Gruppen, mit verschiedenen pho toempfindlichen Filmmustern 4 mit identischer Linienbreite welche durch einen regelmäßigen Zwischenraum abgetrennt sind. Der Zwischenraum zwischen den lichtempfindlichen Filmmustern einer Gruppe ist durch seitlich der Muster eingravierte oder reliefartig oder durch Tiefdruch ausgebildete Nummern gekenn zeichnet, deren Werte mit der Größe der jeweiligen Gruppe korrespondieren. Die Auflösung des Belichtungsapparates kann aufgrund des Zwischenraumes des lichtempfindlichen Filmmu sters 4 mit der kleinsten Linienweite gemessen werden.

Da derartige Muster zur Messung der Auflösung von Belich tungsapparaten von dem bloßen Auge durch ein Mikroskop unter sucht werden, wird bei jeder Messung ein Meßfehler erzeugt, welcher es äußerst schwierig macht, die beste Einstellung des Belichtungsgerätes zu bestimmen. Demzufolge ist es nahezu un möglich, die unterste Grenze der Auflösung des Belichtungsge rätes mit dem herkömmlichen Muster zur Messung der Auflösung des Belichtungsgerätes anzugeben.

Zusätzlich wurde das herkömmliche Muster zur Messung der Auf lösung von Belichtungsgeräten mit zunehmendem Integrations grad der Halbleiterschaltungen verfeinert und der Photolitho graphie oder Ätzprozeß führt ggf. zu einem Abschälen des fei nen Musters und dadurch zu Schäden an dem Halbleiterprodukt.

Zusammenschau der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beim Stand der Technik auftretenden Probleme zu überwinden und ei ne Photomaske zur Messung der Auflösung einer Belichtungseinrichtung zu schaffen, welche eine erheblich genauere und ein fachere Messung ermöglicht.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Photomaske zur Messung der Auflösung einer Belichtungsein richtung zu schaffen, bei welcher ein Abschälen des lichtemp findlichen Auflösungsmessungsfilmmusters verhindert wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ei ne Photomaske zur Messung der Auflösung von Belichtungsein richtungen geschaffen, welche zwei gegenüberliegende Mu ster umfasst, von welchen jedes eine Anzahl von identischen Untermustern umfaßt, und symmetrisch zu seiner Zentralachse ist, wobei die beiden in einer solchen Weise ausgerichtet sind, daß die Zwischenräume zwischen deren einander gegen überliegenden, entsprechenden Untermustern fortschreitend größer oder kleiner werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Photomaske zur Messung der Auflösung einer Belichtungs einrichtung geschaffen, welche eine Anzahl von konzentrischen Mustern aufweist, welche miteinander durch Verbindungsfilme verbunden sind, wobei die Verbindungsfilme in einem Zwischen raum zwischen den konzentrischen Mustern ausgebildet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehend genannten Ziele und weitere Vorteile und Ein zelheiten der vorliegenden Erfindung, gehen nachfolgend durch eine Detailbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Wafer, der ein Muster zur Messung der Auflösung eines Beleuchtungsgerätes zeigt, wobei dieses Muster durch Risslinien ausgebildet ist;

Fig. 2 eine Detailansicht des Musters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht zur Darstellung von Mustern zur Messung der Auflösung einer Belichtungseinrichtung gemäß ei ner ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht zur Darstellung von lichtempfindli chen Filmmustern, die durch Verwendung des Auflösungsmes sungsmusters gemäß Fig. 3 ausgebildet wurden; und

Fig. 5 eine Draufsicht zur Darstellung von Mustern zur Messung der Auflösung von Belichtungseinrichtungen gemäß ei ner weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Anwendung der bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung ist am besten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen, worin gleiche Bezugs zeichen für gleiche bzw. zueinander korrespondierende Ab schnitte entsprechend verwendet werden.

Eingangs wird nun Bezug auf Fig. 3 genommen, in welcher zwei Chrom-Filmmuster übereinanderliegend auf einer Photomaske ausgebildet sind. Jedes der Chrom-Filmmuster weist eine An zahl von Stufen auf, welche zum jeweiligen Zentrum hin an steigen bzw. von diesem aus abfallen und symmetrisch zu einer zentralen vertikalen Achse sind. Die beiden gegenüberliegenden Chrommuster 5 werden dazu verwendet, ein lichtempfind liches Filmmuster auf einem Wafer auszubilden, welches unmit telbar zur Messung der Auflösung des Belichtungsapparates verwendet wird. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt die Photo maske gemäß der vorliegenden Erfindung zwei gegenüberliegende symmetrische Chrom-Filmmuster, welche in einer Weise strukturiert sind, daß der Zwischenraum zwischen diesen bei den fortschreitend weiter oder schmäler wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Zwischenraum zwischen zwei einander gegenüberliegenden Stufen um jeweils 0,1 µm größer als der Zwischenraum zwischen dem benachbarten innenliegenden Stufenpaar mit einer konstan ten Stufenhöhe. Beispielsweise ist, wenn die zentrale Stufe eines der Chrommuster um 0,3 µm von seinem Gegenstück d. i. der zentralen Stufe des anderen Chrommusters entfernt ist, die nächste 0,4 µm und die dritte 0,5 µm usw. zur nächsten beabstandet usw., wobei alle Stufen eine gleiche Größe bei spielsweise im Bereich von 5 bis 15 µm aufweisen.

Gemäß Fig. 4 werden lichtempfindliche Filmmuster 6 gezeigt, welche in einer Risslinie auf einem Halbleitersubstrat unter Verwendung der Photomaske gemäß Fig. 3 ausgebildet sind. Wenn die lichtempfindlichen Filmmuster ausgebildet werden, kommt es zu Rückständen des lichtempfindlichen Filmes in jedem Be reich, welcher außerhalb der Auflösungsgrenze des Belich tungsgerätes liegt. So ist z. B., wenn ein lichtempfindlicher Filmrückstand um die zentrale Stufe herum und deren benach barten Stufe herum verbleibt, wenn das photoempfindliche Filmmuster 6 durch Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Photomaske ausgebildet wird, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, einfach festzustellen, daß die Auflösung 0,5 µm beträgt, da das lichtempfindliche Filmmuster 6 nicht exakt in den Berei chen von 0,3 µm und 0,4 µm definiert ist. Aus dieser Darstel lung wird deutlich, daß die Auflösung des Beleuchtungsgerätes mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung äu ßerst rasch und genau gemessen werden kann.

In der nun angesprochenen Fig. 5 wird eine Photomaske zur Messung der Auflösung eines Belichtungsgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darge stellt. Wie in dieser Zeichnung dargestellt ist, umfaßt die Photomaske eine Anzahl von Chrom-Filmmustern 8, welche zuein ander konzentrisch ausgebildet und miteinander durch Verbindungsfilme 8' quadratischer Form verbunden sind. Bei dieser Photomaske sind die konzentrischen Chrom-Filmmuster jeweils bezüglich zweier oder mehrerer benachbarter Chrom-Filmmuster von der gleichen Größe bezüglich der Linienweite. Beispiels weise haben beide der innersten Chrommuster und deren Nach barn eine Weite von 0,3 µm und die dritten und vierten eine Weite von 0,6 µm und die fünften und sechsten eine Weite von 0,8 µm. Zur Zeit wird bevorzugt, daß die Photomaske zur Mes sung der Auflösung des Belichtungsgerätes eine Größe im Be reich von 20 bis 50 µm aufweist. Im Einklang mit der vorlie genden Erfindung haben die Chrom-Filmmuster der Photomaske beispielsweise die Form eines Quadrates, eines Kreises, eines Winkels ("") oder beispielsweise einer Klammer "[".

Aufgabe der Verbindungsfilme 8' ist es, ihre entsprechenden Muster auf einem lichtempfindlichen Film auf einem Halblei tersubstrat auszubilden, wenn die Photomaske zur Messung der Auflösung der Belichtungseinrichtung dazu verwendet wird, miteinander verbundene Muster des lichtempfindlichen Auflö sungsmessungsfilmes zu bilden und dabei das Abschälen der entsprechenden lichtempfindlichen Muster zu verhindern. Mit anderen Worten, das Abschälen der feinen lichtempfindlichen Filmmuster, die auf einem Wafer ausgebildet werden, kann ver hindert werden durch die Verbindung der Chrom-Filmmuster auf der Photomaske zur Messung der Auflösung von Belichtungsein richtungen durch die Verbindungsfilme.

Wie vorstehend beschrieben, zeigt die vorliegende Erfindung einen charakteristischen Effekt, der eine Verbesserung des Produktionsertrages ermöglicht und die Produktion von genauen Schaltkreisen ermöglicht.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der hiermit offenbarten Erfindung ergeben sich für Fachleute mit durch schnittlichen Fähigkeiten nach dem Studium der vorangehenden Offenbarungen. In dieser Hinsicht soll darauf hingewiesen werden, daß, obgleich besondere Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung äußerst detailliert beschrieben wurden, zahlreiche Variationen und Modifikationen dieser Ausführungs formen möglich sind, ohne von dem allgemeinen Erfindungsge danken abzuweichen, bzw. den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Photomaske, zur Messung der Auflösung von Belichtungsein richtungen, mit zwei gegenüberliegenden Mustern, wobei je des eine Anzahl von identischen Untermustern aufweist, und zu seiner Zentralachse symmetrisch ist, wobei die beiden in solch einer Weise zueinander ausgerichtet sind, daß die Zwi schenräume zwischen deren einander gegenüberliegenden, zuein ander korrespondierenden Untermustern sequenziell weiter oder schmäler werden.

2. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untermuster hinsichtlich ihrer Weite gleich sind.

3. Photomaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite in einem Bereich von 5 bis 15 µm liegt.

4. Photomaske zur Messung der Auflösung einer Belichtungsein richtung mit einer Anzahl von konzentrischen Mustern, welche durch Verbindungsfilmabschnitte miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsfilmabschnitte in dem Zwischenraum zwi schen den konzentrischen Mustern ausgebildet sind.

5. Photomaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Muster die Form eines Quadrates, eines Kreises, eines Winkels "" oder einer "[" haben.

6. Photomaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der zueinander benachbarten konzentrischen Mu ster die gleiche Größe hinsichtlich der Linienbreite aufwei sen.