DE3224462A1

DE3224462A1 - Verfahren zum bewerten der massgenauigkeit eines auf einem substrat ausgebildeten musters und photomaske hierfuer

Info

Publication number: DE3224462A1
Application number: DE19823224462
Authority: DE
Inventors: Norio Yokohama Endo; Mitsugi Ogura; Shizuo Sawada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE3224462C2; JPH0321901B2; JPS582845A; US4433911A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER 3 2 24 4

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I NG. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · Dl PL.-1 NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 ■ D-8000 MO NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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TOKYO SHIBAÜRA DENKI KABÜSHIKI KAISHA Kawasaki-Shi / Japan

Verfahren zum Bewerten der Maßgenauigkeit eines auf einem Substrat ausgebildeten Musters und Photomaske hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bewerten der Dimensionsgenauigkeit von Mustern, wie photoresistiven Mustern und Ätzmustern, die beispielsweise während des Herstellungsverfahrens von Halbleitervorrichtungen ausgebildet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf eine für dieses Verfahren verwendete Photomaske.

Das Photographierverfahren ist ein technisch umfangreich verwendetes Verfahren beim Herstellen verschiedener Arten von Halbleitervorrichtungen. Diese Technik umfaßt den Schritt des Belichtens einer photoresistiven Schicht, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, durch eine Photomaske, welche ein vorbestimmtes, auszubildendes

Muster hat. Wenn die belichtete photoresistive Schicht entwickelt wird, wird ein resistives Muster entsprechend dem Muster der Photomaske erzielt. Schichten, wie Si oder SiO^ unter den resistiven Mustern, werden mit einem geeigneten Ätzmittel geätzt, indem das resistive Muster als eine Maske verwendet wird. Sodann wird ein geätztes Muster der gewünschten Art erzielt.

Es ist extrem bedeutend für die hohe Genauigkeit und Präzision einer Halbleitervorrichtung, daß die Dimension des durch das Photogrcphieren ausgebildete Muster der genauen Einstellung entspricht. Es wird daher notwendig, die Maßgenauigkeit des photoresistxven Musters und/oder des durch Photographieren geätzten Musters zu bewerten. 15

Um die Dimension bzw. die Abmessung des Musters zu messen, hat man bisher häufig das Mikrometer (oder Mikroskop) verwendet. Bei diesem Verfahren wird jedoch die zu messende Dimension unterschiedlich abhängig von der Art und Weise des Fokussierens des Mikroskopes. Daher verursacht dieses Verfahren gegebenenfalls große Meßfehler. Es ist daher weit entfernt von dem Einrichten einer absoluten Bewertung der Musterdimension.

Alternativ wird die Dimension des Musters auf solche Weise gemessen, daß eine Probe einem Laserstrahl unterworfen wird und dann der reflektierte Strahl angezeigt wird. Jedoch die entsprechend diesem Verfahren gemessenen Werte sind wesentlich durch die sektionierte Kontur des zu messenden Objektes beeinflußt. Dieses Verfahren ist daher für das Messen der relativen Dimension,nicht aber für das Messen der absoluten Dimension, geeignet.

Es gibt viele andere Verfahren zum Messen der Dimension des Musters. Alle sind jedoch nicht zufriedenstellend. Ein

Verfahren zum bisher genauesten Messen der absoluten Dimension wird durch Verwendung der Abtast-Elektromikroskopie (SEM) erreicht. Jedoch macht es dieses Verfahren notwendig, eine Meßprobe zu präparieren und macht das innerprozessuale Anzeigen des Musters mühselig und kompliziert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bewerten der Maßgenauigkeit von Mustern zu schaffen, mit dem es leicht und zuverlässig möglich ist, die Dimensionsgenauigkeit, beispielsweise eines photoresistiven oder geätzten Musters zu bewerten, welches beispielsweise beim Herstellen von Halbleitervorrichtungen ausgebildet wird oder die Maßgenauigkeit anderer Muster.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Photomaske zu schaffen, die im Zusammenhang mit dem vorgenannten Verfahren verwendet werden kann.

Die Photomaske gemäß der Erfindung umfaßt eine Vielzahl von gepaarten Musterelementen, die einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Der Abstand zwischen gepaarten Musterelementen verändert sich, beispielsweise um 0,2 |lm für jedes gepaarte Musterelement.

Dies ist ein erstes Muster zum Bewerten der Dimension des übertragenen Musters. Die Photomaske entsprechend der Erfindung umfaßt weiterhin eine Vielzahl von gepaarten Musterelementen, die so angeordnet sind, daß sie einander in einem vorbestimmten Maße überlappen, um einen eingeschnürten Bereich zu bilden. Das Maß, um daß die gepaarten Musterelemente einander überlappen, verändert sich beispielsweise um 0,2 μΐη für jedes Musterelementenpaar. Dies ist ein zweites Muster zum Bewerten der Dimension des übertragenen Musters. Natürlich hat die Photomaske entsprechend der Erfindung ein Maskenmuster zum Herstellen

einer Halbleitervorrichtung und dergleichen, und zwar -zuzüglich zum ersten und zweiten Muster zum Bewerten der Dimension des übertragenen Musters.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Photoresist durch die Photomaske belichtet, um auf dem ' Substrat ein Muster auszubilden, welches dem der Photomaske entspricht. Ein Paar von Musterelementen,, die einander ohne Überlappen berühren, wird dann aus dem auf das Substrat übertragenen Muster herausgesucht. Die Dimensionsänderung ist erkennbar aus dem Unterschied zwischen den gepaarten Musterelementen der Photomaske entsprechend dem Paar der übertragenen Photoelemente, die entsprechend der vorstehenden Beschreibung herausgefunden wurden oder aus dem Uberlappungsgrad der gepaarten Musterelemente der Photo-. maske entsprechend dem Paar von übertragenen Musterelementen, die so herausgefunden worden sind. Wenn beispielsweise der Abstand zwischen gepaarten Musterelementen der Photomaske dem Paar der übertragenen Musterelemente entsprechen, die einander ohne .überlappen berühren, 0,2 (im beträgt, so ist das auf dem Substrat ausgebildete Muster 0,2 μΐη größer als das entsprechende Muster der Photomaske. Wenn das Muster der Photomaske auf das Substrat gerade in diese Dimension übertragen wird, beträgt der Abstand der übertragenen, gepaarten Musterelemente ebenso 0,2 μπι. Jedoch die tatsächlich auf das Substrat übertragenen gepaarten Musterelemente berühren einander ohne Überlappung. Dies bedeutet, daß das übertragene Muster 0,2 μΐη größer ist als das Muster der Photomaske. Wenn dagegen die Musterelemente der Photomaske entsprechend dem aus den auf dem Substrat ausgebildeten Musterelementen herausgefundenen Paar einander um 0,2 μΐη überlappen, so ist das auf das Substrat übertragene Muster um 0,2 μΐη kleiner als das Muster der Photomaske.

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Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung das leichte und zuverlässige Bewerten bzw. Auswerten der Dimensionsgenauigkeit des Photoresist-, Ätz- oder anderen Musters, ohne daß besondere Meßvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise das SEM, welches bei den herkömmlichen Verfahren herangezogen wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel eines Musters zum Bewerten der Maßgenauigkeit, welches in der Photomaske gemäß

der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 ein Beispiel eines Musters, welches dadurch erzielt werden kann, daß das Photomaskenmuster gemäß Fig. 1 umgeschrieben bzw. kopiert wird,

Fig. 3 ein in einer Photomaske ausgebildetes Muster,

Fig. 4A verschiedene Muster, die durch Umschreiben bzw. bis 4E Kopieren des Photomaskenmusters gemäß Fig. 3 auf ein Substrat ausgebildet werden können,

Fig. 5 ein anderes Muster zum Bewerten der Maßgenauigkeit, welches Muster in der Photomaske gemäß der Erfindung ausgebildet ist, und

Fig. 6 ein Beispiel eines Musters, welches dadurch erzielt werden kann, daß das Photomaskenmuster der Fig. 5 umgeschrieben bzw. kopiert wird. 35

Eine Photomaske 10 entsprechend der Erfindung ist mit einem Photomaskenmuster entsprechend einem auf einem Substrat auszubildenden gewünschten Muster versehen und hat auch beispielsweise ein Muster gemäß Fig. 1, beispielsweise in einem Bereich, welcher nicht dort liegt, wo das Photomaskenmuster liegt. Das letztere Muster dient dem Bewerten der Maßgenauigkeit des auf ein Substrat zu kopierenden Musters. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 umfaßt das die Maßgenauigkeit bewertende Muster ein Paar von Musterelementen 11 und 11', welche mit Null-Abstand einander gegenüberliegen, d.h. die sich ohne Überlappung berühren. Dies ist ein Standardpaar von Musterelementen, neben denen ein Muster 16 zum Anzeigen des Standardmusterelementenpaares 11-11" vorhanden ist. Eine Vielzahl (zwei Paare in Fig. 1) von gepaarten Musterelementen 12-12" und 13-13' sind im Bereich links des Standardpaares 11-11' ausgebildet. Die Musterelemente jedes Paares sind mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen einander gegenüberliegend angeordnet. Der Abstand zwischen den Musterelementen jedes Paares verändert sich mit jedem Paar und beträgt 0,4 μπι und 0,8 μΐη in Fig. 1. Gepaarte Musterelemente 14-14' und 15-15" sind ebenso im Bereich rechts des Standardpaares 11-11" angeordnet, wobei diese Musterelemente paarweise gegenüberliegen und dabei überlappen. Der überlappte Bereich der gepaarten Musterelemente bildet einen .eingeschnürten Bereich. Die Überlappungsdimension der gepaarten Musterelemente verändert sich mit jedem Paar und beträgt 0,4 μπι und 0,8 μπι in Fig. 1.

Das so angeordnete Photomaskenmuster wird auf ein Substrat kopiert bzw. übertragen. Bei dieser übertragung wird eine photoresistive Schicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, durch die Photomaske Licht ausgesetzt. Danach folgt ein Entwickeln. Das entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bewertete Muster kann ein so ausgebildetes

resistives Muster oder ein mit geeigneten Ätzmitteln geätztes Muster sein, wobei als Maske ein resistives Muster verwendet wird.

Wenn das Muster auf dem Substrat ausgebildet wird, in dem die zuvor beschriebene Photomaske verwendet wird, ist das Muster entsprechend dem Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster ebenso im Substrat ausgebildet. Es wird angenommen, daß ein Muster der in Fig. 2 dargestellten Art auf dem Substrat ausgebildet ist. Unter Verwendung eines Mikroskopes wird aus dem übertragenen Muster ein Paar von Musterelementen ausgesucht, bei dem sich die Musterelemente ohne Überlappung berühren. In Fig. 2 berühren sich gepaarte Musterelemente 22-22' einander ohne Überlappung. Das Photomasken-Musterelementenpaar 12-12' entspricht dem Musterelementen-. paar 22-22'. Es kann unmittelbar herausgefunden werden, daß die gepaarten Musterelemente 22-22' dem gepaarten Musterelementen 12-12' entsprechen, weil die .gepaarten Musterelemente 22-22' nächst einem Muster 26 zum Anzeigen des Standardpaares von Musterelementen liegt. Die gepaarten Photomaskenmusterelemente 12-12' sind um einen Betrag von 0,4 μΐη voneinander entfernt. Wenn jedoch das Elementenpaar 12-12' auf das Substrat übertragen wird, werden die entsprechenden gepaarten Musterelemente 22-22" so ausgebildet, daß sie sich ohne Überlappen berühren. Es kann daher herausgefunden werden, daß das auf dem Substrat ausgebildete Muster insgesamt um 0,4 μπι größer ist als das Photomaskenmuster, wenn die Gesamtheit der gepaarten Musterelemente betrachtet wird.(Unterbrochene Linien in den Musterelementen 22 und 22' in Fig. 2 repräsentieren die Muster., wenn das Photomaskenmuster so wie es ist übertragen worden ist. Der Abstand zwischen den unterbrochenen und den ausgezogenen Linien wird 0,2 μπι.)

Wenn gepaarte Musterelemente 24-24', die im Substrat ausgebildet sind, einander überlappen, so kann herausgefunden werden, daß das im Substrat ausgebildete Muster bei Betrachtung des gesamten gepaarten Musterelementes um 0,4 μπι kleiner ist als das Photomaskenmuster. Nur fünf Paare von Musterelementen sind zur Klarheit der Beschreibung bei diesem Beispiel ausgebildet, jedoch kann die Dimensionsbewertung mit größerer Genauigkeit erzielt werden, wenn die Anzahl der gepaarten Musterelemente vergrößert wird, wobei sich entsprechend der. Abstand und das Überlappungsmaß der gepaarten Elemente verändert.

Ein mehr zu bevorzugendes Muster zum Bewerten der Maßgenauigkeit des Musters, ausgebildet in der Photomaske, gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

Es wird ein Fall betrachtet, bei dem ein in Fig. 3 dargestelltes Muster beispielsweise in der Photomaske ausgebildet ist. Dieses Muster umfaßt drei rechtwinklige Musterelemente 31, 32 und 33, von denen jedes 6 μΐη lang und 2 μπι breit ist. Die untere rechte Ecke des Musterelementes 31 berührt die obere linke Ecke des Musterelementes 32 ohne überlappen. Die untere linke Ecke des Musterelementes 31 berührt die obere rechte Ecke des Musterelementes 33 ohne überlappen.

Daraus resultiert, daß die untere Seite des oberen Musterelementes 31 mit den oberen Seiten der unteren Musterelemente 33 und 32 auf einer geraden Linie ausgerichtet sind.

Wenn dieses Photomaskenmuster auf ein Substrat übertragen wird und ein Muster auf dem Substrat ausgebildet ist, welches genau dieselbe Dimension hat wie das Photomaskenmuster, so entspricht das Muster dem in Fig. 4C, welches gleich dem Maskenmuster in Fig. 3 ist. Wenn das auf dem Substrat ausgebildete Muster um 0,4 μπι kleiner ist als das Maskenmuster, so sind jedoch die Musterelemente voneinander ge-

trennt, wie dies in Fig. 4B dargestellt ist. Die untere Seite des oberen Musterelementes 41B ist um Ο,4μΐη von den oberen Seiten der unteren Musterelemente 42B und 43B getrennt. Die rechte Seite des Musterelementes 41B ist um 0,4 μπι von der linken Seite des Musterelementes 42B getrennt. Die linke Seite des Musterelementes 41B ist ebenso um 0,4 μΐη von der rechten Seite des Musterelementes 43B getrennt. Wenn gleicherweise das auf dem Substrat ausgebildete Muster 0,8 μπι kleiner ist als das Maskenmuster, so ergibt sich ein Muster, wie es in Fig. 4A dargestellt ist, bei dem die untere Seite des oberen Musterelementes 41A um 0,8 μπι von den oberen Seiten der unteren Musterelemente 42A und 43A und die rechte Seite des oberen Musterelementes 41A ebenso um 0,8 μΐη von der linken Seite des unteren Musterelementes 42A getrennt ist. Wenn das auf dem Substrat ausgebildete Muster 0,4 μπι größer ist als das Maskenmuster, so ergibt sich das.in Fig. 4D dargestellte Muster. Die Ecken der Musterelemente, die in der Photomaske ohne Überlappen einander berühren, überlappen sich nun gegenseitig. Die untere Seite eines oberen Musterelementes 41D überlappt um 0,4 μπι die oberen Seiten der unteren Musterelemente 42D und 43D und die rechte Seite des oberen Musterelementes 41D überlappt ebenso die linke Seite des unteren Musterelementes 42D um 0,4 μπι.

Die linke Seite des oberen Musterelementes 41D überlappt ebenso die rechte Seite des unteren Musterelementes 43D um 0,4 μπι. Wenn gleicherweise das auf dem Substrat ausgebildete Muster um 0,8 μπι größer ist als das Maskenmuster, so ergibt sich das in Fig. 4E dargestellte Muster, bei dem die untere Seite eines oberen Musterelementes 41E die oberen Seiten der unteren Musterelemente 42E und 43E um 0,8 μπι überlappen und die rechte Seite des oberen Musterelementes 41E ebenso die linke Seite des unteren Musterelementes 42E um 0,8 μΐη überlappt.

Wenn so das Maskenmuster gemäß Fig. 3 auf das Substrat übertragen wird, werden die Dimensionsveränderungen durch den Abstand unter das Überlappungsmaß zwischen den oberen und unteren Musterelementen repräsentiert. 5

Wenn ein in Fig. 5 dargestelltes Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster in der Photomaske in einem Bereich ausgebildet ist, der von dem Bereich unterschiedlich ist, an dem das Photomaskenmuster entsprechend einem aus dem Substrat auszubildende Muster vorhanden ist, kann die Bewertung des auf dem Substrat ausgebildeten Musters leicht erzielt werden.

Die Musterelemente, welche dieses Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster bilden, sind rechtwinklig bzw. rechteckig.

Obere Musterelemente(geradzahlig durchnumerierte Musterelemente 502 bis 518) sind von rechts nach links mit vorbestimmten Abständen dazwischen in einer Linie bzw. Reihe ausgerichtet. Untere Musterelemente (ungeradzahlige Musterelemente 501 bis 5.19) sind darüber hinaus iri einer anderen Linie bzw. Reihe von rechts nach links in vorbestimmten Abständen dazwischen ausgerichtet, und zwar auf solche Weise, daß die Oberseite jedes unteren Musterelementes sich im unteren Abschnitt des Spaltes zwischen jedem oberen Musterelement befindet. Die untere linke Ecke des oberen Musterelernentes 502 berührt die obere rechte Ecke des unteren Musterelementes 501 ohne Überlappen. Die untere rechte Ecke des oberen Musterelementes 502 berührt die obere linke Ecke des unteren Musterelementes 511 an einem einzelnen Punkt ohne Überlappen. So bildet das obere Musterelement 502 mit dem unteren Musterelement 501 ein Paar ebenso wie ein anderes Paar mit dem unteren Musterelement 511. Entsprechend diesem Beispiel von Mustern bildet ein Musterelement mit zwei anderen Musterelementen zwei Paare von Musterelementen.

Ein Raum befindet sich zwischen der unteren rechten Ecke des oberen Musterelementes 504 und der oberen linken Ecke des unteren Musterelementes 501. Der Abstand zwischen der unteren Seite des oberen Musterelementes 504 und der oberen Seite des unteren Musterelementes 501 ist auf 0,2 μΐη eingestellt. Die rechte Seite des oberen Musterelementes 504 befindet sich im Abstand von 0/2 μπι von der linken Seite des unteren Musterelementes 501. Derselbe Abstand befindet sich ebenso zwischen dem oberen und unteren Musterelement 504 und 503.

Ebenso befindet sich ein Raum zwischen der unteren rechten Ecke des oberen Musterelementes 506 und der oberen linken Ecke des unteren Musterelementes 503. Der Abstand zwischen der unteren Seite des oberen Musterelementes 506 und der oberen Seite des unteren Musterelementes 503 beträgt 0,4 μπι. Der Abstand zwischen der rechten Seite des oberen Musterelementes 506 und der linken Seite des unteren Musterelementes 503 beträgt ebenso 0,4 μΐη.

Gleicherweise befinden sich die oberen Musterelemente 506, 508 und 510 im Abstand von 0,4 μπι, 0,6 μπι und 0,8 μπι von ihren korrespondierenden unteren Musterelementen 505, 507 und 509, jeweils dargestellt in Fig. 5.

Im Gegensatz dazu überlappt die linke untere Ecke des oberen Musterelementes 512 die obere rechte Ecke des unteren Musterelementes 511, um einen eingeschnürten Bereich zu bilden. Die untere Seite des oberen Musterele-· mentes 512 überlappt um 0,2 μΐη die obere Seite des unteren Musterelementes 511. Ebenso überlappt die linke Seite des oberen Musterelementes 512 um 0,2 μπι die rechte Seite des unteren Musterelementes 511. Die untere rechte Ecke des oberen Musterelementes 512 überlappt um denselben Abstand die obere, linke Ecke des unteren Musterelementes 513,

um einen eingeschnürten Bereich zu bilden. Die untere linke Ecke des oberen Musterelementes 514 überlappt ebenso die obere rechte Ecke des unteren Musterelementes 513, um einen eingeschnürten Bereich zu bilden. Die untere Seite des oberen Musterelementes 514 überlappt um 0,4 μπι die obere Seite des unteren Musterelementes 513 und die linke Seite des oberen Musterelementes .514 überlappt um 0,4 μπι die rechte Seite des unteren Musterelementes 513.

Gleicherweise überlappen beide unteren Ecken jedes oberen Musterelementes 514, 516 und 518 die oberen Ecken der unteren gepaarten Musterelemente 515, 517 und 519, um eingeschnürte Bereiche zu bilden. Ihr Überlappungsmaß beträgt 0,4 μπι, 0,6 μΐη bzw. 0,8 μπι, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Ein Muster 500 ist oberhalb des oberen Musterelementes ausgebildet, um anzuzeigen, daß das Musterelement 502 ein Standardmusterelement ist. Der Grund dafür, warum das obere Musterelement 502 ein Standardmusterelement wird, liegt darin, daß jede untere Ecke die Ecke des unteren Musterelementes 511 und die Ecke des unteren Musterelementes 501 jeweils an einem einzelnen Punkt ohne überlappen berührt.

Durch Verwenden der Photomaske, die mit diesem Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster versehen ist, wird die photoresistive Schicht Licht ausgesetzt, um ein lichtunempfindliches Muster entsprechend dem Maskenmuster auszubilden. Es wird nun beschrieben, wie das Maß der Dimensionsänderung des photoresistiven Musters vom Maskenmuster gemessen wird.

Es wird ein Fall betrachtet, bei dem das resistive Muster entsprechend der Darstellung in Fig. 6 ausgebildet ist. Gleich der Beschreibung unter Bezugnahme auf das Beispiel gemäß Fig. 1 wird das resistive Muster unter dem Mikroskop

untersucht, um ein Paar von Musterelementen herauszufinden, die sich ohne überlappen berühren. Die gepaarten Musterelemente 606 und 603 berühren einander an einem einzelnen Punkt ohne Überlappen, wenn die Fig. 6 betrachtet wird. Dasselbe kann auch für die gepaarten Musterelemente 606 und 605 gesagt werden. Entsprechend, der Lage des Standard-Musterelementes anzeigenden Musters 600 kann herausgefunden werden, daß die Photomaskenmusterelemente entsprechend diesen Musterelementen 606, 603 und 605 die Musterelemente 506, 503 bzw. 505 sind. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung beträgt der Abstand zwischen den gepaarten Photomaskenmusterelementen 506-503 oder 506-505 0,4 μΐη. Es kann daher herausgefunden werden, daß das Muster der Fig. 6 0,4 μια größer war als das Photomaskenmuster gemäß Fig. 5.

Es wird ebenso angenommen, daß gepaarte Musterelemente einander ohne überlappen berühren, die Musterelemente 614-613 und 614-615 sind. Aus der Lage des die Standardmusterelemente anzeigenden Muster 600 kann dann herausgefunden werden, daß die Photomaskenmusterelemente entsprechend diesen Musterelementen 614, 613 und 615 die Musterelemente 514, 513 bzw. 515 sind. Die Dimension des Überlappungsbereiches zwischen den gepaarten Photomaskenmusterelementen 514-513 oder 514-515 beträgt entsprechend der vorstehenden Beschreibung 0,4 pm. Es kann daher herausgefunden werden, daß in diesem Fall das ausgebildete resistive Muster 0,4 μΐη kleiner ist als das Maskenmuster.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist das Prinzip, auf dem das Verfahren zum Bewerten eines Musters basiert, für beide Ausführungsformen, für die die Maskenmuster in Fig. 1 und 5 dargestellt sind, verwendet werden, genau dasselbe. Wenn das Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster der Fig. 5 verwendet wird, ist es jedoch leichter, ein Paar

von Musterelementen herauszufinden, die einander ohne Überlappen berühren. Der Grund ist der folgende. Alle Musterelemente in Fig. 5 haben eine rechtwinklige bzw. rechteckige Form und die Seiten der oberen Musterelemente sind parallel zu denen der unteren Musterelemente. Daher sind die Seiten einer Vielzahl von Musterelementen auf einer Linie ausgerichtet, wenn die Musterelemente einander ohne überlappen berühren. Dies wird mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Betrachtet man die Musterelementenpaare 606-605 und 606-603, bei denen sich die Musterelemente ohne überlappen berühren, so kann herausgefunden werden, daß.die untere Seite des oberen Musterelementes 606 mit den oberen Seiten der unteren Musterelemente 605 und 603 auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, daß die linke Seite.des oberen Musterelementes 606 mit der rechten Seite des unteren Musterelementes 605 auf einer Linie und die rechte Seite des oberen Musterelementes 606 mit der linken Seite des unteren Musterelementes 603 auf einer Linie ausgerichtet ist. Wenn ein Paar von Musterelementen, die einander ohne Überlappen berühren, unter einem Mikroskop herausgesucht werden, genügt es daher nicht, Kontaktpunkte dieser Musterelemente herauszufinden, sondern den Abschnitt, in dem die Seiten der Vielzahl von Musterelementen auf einer Linie ausgerichtet sind. Dies kann zuverlässig sogar dann erzielt werden, wenn das Mikroskop lose fokussiert ist. Daher wird es einfacher, einen Punkt zu finden, wenn eine Vielzahl von Musterelementen einander berühren.

Es ist die vorstehende Beschreibung so zu verstehen, daß Muster, deren Maßgenauigkeit entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bewertet werden kann, nicht auf resistive Muster begrenzt ist. Sogar beispielsweise geätzte Muster, die dadurch erzielt werden, daß wahlweise die Unterschicht einer photoresistiven Schicht unter Verwendung des ausge-

bildeten photoresistiven.Musters als eine Maske verwendet wird, kann dessen Maßgenauigkeit entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bewertet werden. In einem Fall, in dem das erste PhotographLerverfahren dazu bestimmt ist, einen feldisolierenden Film zu bilden,und der zweite dazu bestimmt ist, Gatterelektroden aus polykristallinem Silicon im Laufe der Herstellung einer Halbleitervorrichtung zu bilden, kann die Maßgenauigkeit nicht mit hoher Genauigkeit geschätzt werden, wenn das geätzte Muster, erzielt durch übertragen des Maßgenauigkeits-Bewertungsmusters, in der Maske zum Ausbilden der Gatterelektroden, auf dem feldisolierenden Film ausgebildet wird, weil der feldisolierende Film angeschwollen ist und daher nicht das gleiche Niveau wie die Gatterelektrode erhält. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, daß ein Bereich, an dem . das geätzte Muster für die Maßgenauigkeits-Bewertung ausgebildet werden kann, zum Zeitpunkt des Ausbildens des feldisolierenden Films zusätzlich zu einem Bereich präpariert ist, wo die Gatterelektrode im zweiten Photogravierprozeß ausgebildet wird, wodurch das geätzte Muster für die Maßgenauigkeits-Bewertung in dem Bereich gleich im Niveau mit dem der Gatterelektroden zu dem Zeitpunkt ausgebildet wird, in dem die durch die Photomaske im zweiten Prozeß übertragenen geätzten Muster ausgebildet werden. Die Bewertung der Maßgenauigkeit der Gatterelektroden kann so mit hoher Genauigkeit erzielt werden.

Wenn ein geätztes Muster bewertet wird, kann der Standardpunkt des Maßgenauigkeits-Bewertungsmusters der Photomaske dahingehend bestimmt werden, den im Laufe.des Ätzprozesses verursachten Unterschied zu berücksichtigen.

Die Form der in der Photomaske gemäß der Erfindung verwendeten Musterelemente ist nicht auf die dreieckige und rechteckige Form entsprechend den zuvor beschriebenen

Ausführungsbeispielen begrenzt.

Wenn der Abstand oder die Dimension des überlappten Bereiches zwischen den Musterelementen sich feiner verändert als bei dem vorbeschriebenen Beispiel, beispielsweise um 0,1 μΐη für jedes gepaarte Musterelement, so kann die Bewertung der Maßgenauigkeit mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden.

Das für das Verfahren gemäß der "VOr-Iiegenden Erfindung geeignete Substrat ist nicht auf Halbleitertafeln begrenzt (einschließlich solcher verschiedener Arten von Isolierschichten, Elektrodenmaterialschichten und photoresistiven Schichten auf deren Oberfläche), sondern kann auch ein Maskensubstrat und dergleichen sein.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ermöglicht die vorliegende Erfindung das Messen der Dimension der photoresistiven und geätzten Muster, welche leicht und mit hoher Genauigkeit bewertet werden können, ohne daß eine besondere Meßvorrichtung verwendet wird, wie sie beispielsweise als SEM üblicherweise bei herkömmlichen 'Verfahren verwendet wird. Dies erlaubt ein innerprozessuales Anzeigen während des Ausbildens der photoresistiven und geätzten Muster. Wenn herausgefunden wird, daß aufgrund des Anzeigens die Maßgenauigkeit des Musters schlecht ist, kann eine Halbleitervorrichtung mit größerer Qualität dadurch erzeugt werden, daß die Herstellungsparameter entsprechend geändert werden. Wenn das photoresistive Muster schlecht ist, ist es möglich, dieses Muster zu entfernen und ein neues resistives Muster vor dem Ätzen zu erzeugen, wodurch die Ausbeute verbessert werden kann.

Leerseite

Claims

HOFFMANN · EITLE <& PARTNER 3 2 2 A 4 6

PATENTANWÄLTE

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TOKYO SHIBAURA DENKI KABÜSHIKI KAISHA Kawasaki-Shi. / Japan

Verfahren zum Bewerten der Maßgenauigkeit eines auf einem Substrat ausgebildeten Musters und Photomaske hierfür

Patentansprüche

'Verfahren zum Bewerten der Maßgenauigkeit eines auf einem Substrat ausgebildeten Musters, gekennzeichnet durch

a) Vorsehen einer Photomaske mit einem ersten Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster, bestehend aus einer Vielzahl von Paaren von Musterelementen (11-11", 12-12', 13-13'), wobei die Musterelemente jedes Paares in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt und gegenüberliegend angeordnet sind, und mit einem zweiten Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster, bestehend aus einer Vielzahl von Paaren von

V2-:*^:"^:::-^:*' ■- 3224A62

Musterelementen (14-14', 15-15'), deren Musterelemente einander gegenüberliegend angeordnet sind und einander in einem vorbestimmten Maß zum Ausbilden eines eingestellten Bereiches überlappen, wobei der vorbestimmte Abstand sich mit jedem Paar von Musterelementen ändert und sich das vorbestimmte Überlappungsmaß zwischen Musterelementen mit jedem Paar von Musterelementen ändert;

b) übertragen der Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster auf ein Substrat und

c) Heraussuchen eines Paares von Musterelementen (22-22¹) des auf dem Substrat ausgebildeten Musters, bei dem sich die Musterelemente ohne Überlappen berühren, um den Dimensionswechsel des Abstandes oder des Überlappungsgrades zwischen den Musterelementen (12-12') in der Photomaske zu kennen, welcher dem des herausgefundenen Musterelementenpaares entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Musterelemente, die das erste und das zweite Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster bilden, in einer, ein Paar von Musterelementen (11-11') zentrierenden Linie ausgerichtet sind, wo diese einander ohne überlappen berühren, und daß der Abstand und das Überlappungsmaß zwischen den Musterelementen größer wird, wenn sie sich mehr voneinander entfernen und mehr von dem Zentrum dieser Linie entfernen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand und das Überlappungsmaß zwischen Musterelementen gleich einem Wert wird, welcher durch integrales Multiplizieren des kleinsten Abstandes oder Überlappungsmaßes erzielt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Musterelementen (501-502, 501-504, ...) mit ihren parallelen Seiten nebeneinander angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Musterelemente (501-502, 501-504, ...) rechteckig sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des Herausfindens des Paares von Musterelementen (606-603), die einander ohne Überlappen berühren, durch Herausfinden dessen erzielt wird, daß die Seiten einer Vielzahl von Musterelementen auf einer Linie ausgerichtet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hinsichtlich seiner Maßgenauigkeit zu bewertende Muster ein photoresistives Muster ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hinsichtlich seiner Maßgenauigkeit zu bewertende Muster ein geätztes Muster ist, bei dem als Maske ein photoresistives Muster verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das geätzte Muster ein Gatter- elektrodenmuster für eine Halbleitervorrichtung ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Gatterelektrodenmuster ausgebildet wird, indem eine zweite Photomaske verwendet wird, nachdem ein feldisolierendes Filmmuster

unter Verwendung einer ersten Photomaske ausgebildet wird, wobei die Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster in der zweiten Photomaske ausgebildet sind, und daß ein Muster zum Ausbilden eines Bereiches, welcher niveaumäßig gleich dem der Gatterelektrode ist, und auf den das Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster der zweiten Photomaske übertragen wird, in einem Bereich vorbereitet wird, welcher vom Muster zum Ausbilden der Gatterelektroden unterschiedlich.ist, und daß das Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster in diesem Bereich ausgebildet wird.
11. Photomaske, gekennzeichnet durch ein Maskenmuster zum Ausbilden eines gewünschten Musters auf einem Substrat,

ein erstes Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster mit einer Vielzahl von Paaren von Musterelementen (11-11', 12-12', 13-13'), die in einem vorbestimmten Abstand voneinander und gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sich der vorbestimmte Abstand mit jedem Paar von Musterelementen ändert und ein zweites Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster mit einer Vielzahl von Paaren von Musterelementen (14-14', 15-15'), die einander mit einem vorbestimmten Uberlappungsmaß einander überlappen und dabei gegenüberliegend so angeordnet sind, daß sie einen eingeschnürten Bereich bilden, wobei das vorbestimmte Uberlappungsmaß sich mit jedem Paar von Musterelementen ändert.
12. Photomaske nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die das erste und zweite Maßgenauigkeits-Bewertungsmuster bildenden Musterelemente in einer Reihe angeordnet sind und dabei ein Paar von Musterelementen (11-11') zentrisch einschließen, die sich ohne Überlappen berühren, und daß der Abstand

und das Überlappungsmaß zwischen den Musterelementen größer wird, wenn sie sich voneinander und von dem Zentrum der Linie bzw. der Reihe entfernen.
13. Photomaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand und das tiberlappungsmaß gleich einem Wert wird, welcher durch integrales Multiplizieren des kleinsten Abstandes oder des kleinsten Überlappungsmaßes erzielt wird. 10
14. Photomaske nach einem der. Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das genannte Paar von Musterelementen (501-502,· 501-504, ...) mit ihren parallelen Seiten nebeneinander angeordnet sind.
15. Photomaske nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die genannten Musterelemente (501-502, 501-504, ...) rechteckig sind.