DE4420408C2

DE4420408C2 - Photo mask for measuring the line width of a semiconductor device

Info

Publication number: DE4420408C2
Application number: DE4420408A
Authority: DE
Inventors: Ki Yeop Park; Cheol Kyu Bok
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1993-06-12
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2014-06-11
Also published as: DE4420408A1; KR950001969A; JPH0749560A; KR960011263B1; TW301039B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Photomaske, die bei einer Halbleitervorrichtung einsetzbar ist, und die Messung der Breite einer Linie erleichtern kann, die während der Herstellung der Halbleitervorrichtung ausgebildet wird.The present invention relates to a photomask, which can be used in a semiconductor device, and can facilitate the measurement of the width of a line that during the manufacture of the semiconductor device is trained.

Zur Ausbildung eines vorbestimmten Musters auf ei nem Wafer wird im allgemeinen ein lithographisches Verfahren eingesetzt, und dessen Genauigkeit durch Messung der Breite einer ausgebildeten Linie bestimmt.To form a predetermined pattern on egg A wafer is generally used as a lithographic Process used, and its accuracy through Measurement of the width of a formed line determined.

Zur Erleichterung des Verständnisses des Hinter grunds der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Be schreibung eines konventionellen Verfahrens zur. Aus bildung eines Musters mittels Lithographie unter Be zugnahme auf die Fig. 3A bis 3C.To facilitate understanding of the background of the present invention, a description is given of a conventional method for. From formation of a pattern by means of lithography with reference to FIGS . 3A to 3C.

Am Anfang wird auf einem Wafer 1 ein Polysilizium film 2 mit einer gewissen Dicke ausgebildet, der später mit einem Muster versehen werden soll, und auf wel chem ein lichtempfindlicher Film 3 abgelagert wird, und daraufhin wird der lichtempfindliche Film 3 mit Licht belichtet, unter Verwendung einer Maske 4 mit einem vorbestimmten Muster mit einer Breite von Xm, wie in Fig. 3A gezeigt ist.Initially, a polysilicon film 2 having a certain thickness is formed on a wafer 1 , to be patterned later, and on which a photosensitive film 3 is deposited, and then the photosensitive film 3 is exposed to light using a mask 4 having a predetermined pattern with a width of Xm as shown in Fig. 3A.

Daraufhin wird der dem Licht ausgesetzte lichtemp findliche Film über einen Entwicklungsvorgang ent fernt, um so ein Muster 3' des lichtempfindlichen Films mit einer Breite von Xp auszubilden, wie aus Fig. 3B hervorgeht.Then, the light sensitive film exposed to the light is removed through a development process so as to form a pattern 3 'of the light sensitive film having a width of Xp, as shown in Fig. 3B.

Unter Verwendung des Musters 3' des lichtempfindli chen Films als Ätzmaske wird schließlich der Polysilizi umfilm 2 geätzt, um so ein Muster 2' aus Polysilizium mit einer Breite von Xe auszubilden, wie in Fig. 3C gezeigt ist.Finally, using the pattern 3 'of the photosensitive film as an etching mask, the polysilicon film 2 is etched so as to form a pattern 2 ' of polysilicon having a width of Xe, as shown in Fig. 3C.

Bei dem erläuterten Verfahren kann eine Differenz zwischen der Breite des Chrommusters der Maske und jener des Musters 3' des lichtempfindlichen Films, Xm - Xp, erzeugt werden. Entsprechend kann auch eine Dif ferenz zwischen der Breite des Chrommusters der Mas ke und jener des Musters 2' auftreten, welches durch Ätzen des Polysiliziumfilms erzeugt wird, der durch den lichtempfindlichen Film maskiert wird, wobei diese Dif ferenz Xm - Xe beträgt. Die erstgenannte Differenz wird als Offset der Photolithographie bezeichnet, woge gen letztgenannte als Ätz-Offset bezeichnet wird. Der artige Differenzen in bezug auf das Muster der Maske hängen von Variationen der Bestrahlungsenergie und der Ander Ätzatmosphäre ab.In the method explained, a difference between the width of the chrome pattern of the mask and that of the pattern 3 'of the photosensitive film, Xm-Xp, can be generated. Correspondingly, a difference can also occur between the width of the chrome pattern of the mask and that of the pattern 2 ', which is produced by etching the polysilicon film which is masked by the photosensitive film, this difference being Xm-Xe. The former difference is called the offset of the photolithography, whereas the latter is called the etching offset. The like differences in the pattern of the mask depend on variations in the irradiation energy and the other etching atmosphere.

Zur Messung der Linienbreiten in dem Muster des lichtempfindlichen Films und des anderen Musters, wel ches durch das Muster des lichtempfindlichen Films ge bildet wird, die sich beide von dem Chrommuster der Maske bezüglich der Breite unterscheiden, wird im all gemeinen ein Scanning-Elektronenmikroskop (nachste hend als "SEM" bezeichnet) eingesetzt, eine Meßvor richtung für eine kritische Abmessung (nachstehend als "CD" bezeichnet).To measure the line widths in the pattern of the photosensitive film and the other pattern, wel ches through the pattern of the photosensitive film is formed, both of the chrome pattern of the Differentiating the mask with regard to the width is mean a scanning electron microscope (next hend referred to as "SEM" used, a Meßvor direction for a critical dimension (hereinafter referred to as Labeled "CD").

Allerdings ist bei einem SEM zur Messung der CD im Durchschnitt ein Zeitaufwand von 5 Stunden und 10 Mi nuten erforderlich, um eine Wafertafel zu erfassen. Noch bedenklicher ist es, daß häufig eine exakte Mes sung nicht erzielt werden kann, infolge einer Beschädi gung des lichtempfindlichen Films durch die Meßein richtung.However, with an SEM for measuring the CD in the Average time of 5 hours and 10 mi grooves are required to capture a wafer sheet. It is even more worrying that an exact measurement is often cannot be achieved due to damage the photosensitive film through the measurement direction.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Überwindung der voranstehend geschilderten Probleme, die beim Stand der Technik auftreten, und in der Bereitstellung einer Photomaske, welche die Linien breite des Musters des lichtempfindlichen Films einfach und sicher messen kann.There is therefore an advantage of the present invention in overcoming the above Problems encountered in the prior art and in the provision of a photomask covering the lines simple pattern of photosensitive film and can measure safely.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der voran stehende Vorteil durch Bereitstellung einer Photomaske für die Messung der Linienbreite einer Halbleitervor richtung erzielt, mit folgenden Teilen: einem ersten. Hilfsmusterteil, in welchem mehrere, beabstandete, er ste Hilfsmuster angeordnet sind, welche dieselbe Linien breite aufweisen wie ein zu messendes, objektives Mu ster; und einem zweiten Hilfsmusterteil, das unterhalb des ersten Hilfsmusterteils angeordnet ist, und in wel chem mehrere, beabstandete, zweite Hilfsmuster, wel che dieselbe Linienbreite wie das erste Hilfsmuster auf weisen, auf solche Weise angeordnet sind, daß sie eine unterschiedliche Entfernung zum ersten Hilfsmuster aufweisen, wobei eine Seite zumindest eines der zweiten Hilfsmuster mit jener eines der ersten Hilfsmuster zu sammenfällt.According to the present invention, this is preceded standing advantage by providing a photomask for measuring the line width of a semiconductor direction achieved with the following parts: a first. Auxiliary pattern part, in which several, spaced, he most auxiliary patterns are arranged, which have the same lines broad as an objective mu to be measured art; and a second sub-pattern part below of the first auxiliary pattern part is arranged, and in wel chem several, spaced, second auxiliary patterns, wel line up the same width as the first auxiliary pattern point, are arranged in such a way that they have a different distance from the first auxiliary pattern have, wherein one side at least one of the second Auxiliary pattern with that of one of the first auxiliary patterns sammenfällt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.The invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail what other advantages and features emerge.

Es zeigt:It shows:

Fig. 3A bis 3C schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Lithographieverfahrens unter Verwendung einer konventionellen Photomaske; Figs. 3A to 3C are schematic cross-sectional views for explaining a lithography process using a conventional photomask;

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Photomaske mit einer Anordnung von Hilfsmustern gemäß der vor liegenden Erfindung; und Figure 1 is a schematic view of a photomask with an arrangement of auxiliary patterns according to the prior invention. and

Fig. 2A bis 2C schematische Aufsichten mit einer Darstellung mehrerer Sätze von Hilfsmustern, die auf einem Wafer unter Verwendung der Photomaske von Fig. 1 ausgebildet werden. Figs. 2A to 2C are schematic plan view with a plurality of sets of auxiliary patterns are formed on a wafer using the photomask of FIG. 1,.

Bei der nachstehenden Beschreibung der bevorzug ten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen bezeichnet.In the description below, the preferred th embodiments of the present invention are the same parts with the same reference in the figures sign.

In Fig. 1 sind mehrere Hilfsmuster dargestellt, in ei nem vorbestimmten Bereich einer Maske, welche zur Erleichterung der Messung der Linienbreite dienen. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind die Hilfsmuster entwe der in einer oberen Gruppe 20 oder in einer unteren Gruppe 30 angeordnet. In der oberen Gruppe 20 sind die Hilfsmuster parallel mit einer konstanten Entfer nung A angeordnet. Im Gegensatz hierzu sind die Hilfs muster, der unteren Gruppe 30 parallel mit einer kon stanten Entfernung C angeordnet. Die Entfernung zwi schen den Hilfsmustern der oberen Gruppe ist so ge wählt, daß sie sich von der Entfernung C zwischen den Hilfsmustern der unteren Gruppe unterscheidet. Diese Entfernungen werden unter Berücksichtigung der Auf lösung einer schrittweise arbeitenden Photolithogra phie-Belichtungsvorrichtung, eines sogenannten Step pers, ausgewählt.In Fig. 1, several auxiliary patterns are shown, in a predetermined area of a mask, which serve to facilitate the measurement of the line width. As can be seen from this figure, the auxiliary patterns are arranged either in an upper group 20 or in a lower group 30 . In the upper group 20 , the auxiliary patterns are arranged in parallel with a constant distance A. In contrast, the auxiliary patterns, the lower group 30 are arranged in parallel with a constant distance C. The distance between the auxiliary patterns of the upper group is selected so that it differs from the distance C between the auxiliary patterns of the lower group. These distances are selected taking into account the resolution of a step-by-step photolithography exposure device, a so-called step pers.

Darüber hinaus weisen das Hilfsmuster 10 der oberen Gruppe 20 und das Hilfsmuster 10' der unteren Gruppe 30 dieselbe Linienbreite wie ein Muster auf, welches auf einem Rohling ausgebildet werden soll.In addition, the auxiliary pattern 10 of the upper group 20 and the auxiliary pattern 10 'of the lower group 30 have the same line width as a pattern which is to be formed on a blank.

Bei der Photomaske gemäß der vorliegenden Erfin dung sind Markierungsmuster 40 vorgesehen, um die Reihenfolge der Anordnung jedes der Hilfsmuster 10, 10' zu unterscheiden, die als ganze Zahlen in Fig. 1 dar gestellt sind. Bei genauerer Betrachtung der gegenseiti gen Anordnung zwischen den Hilfsmustern 10, 10' zeigt sich, daß in einem Bereich "0" der Markierungsmuster eine Seite des Hilfsmusters 10 in der oberen Gruppe mit einer Seite des Hilfsmusters 10' der unteren Gruppe zusammenfällt, wodurch eine Vertikalseite des oberen. Hilfsmusters 10 von jener des unteren Hilfsmusters 10' um eine Entfernung Δx beabstandet ist, in Bereichen +1 und -1 des Markierungsmusters, in Bereichen +2 und -2 um 2Δx beabstandet ist, usw.In the photomask according to the present invention, marking patterns 40 are provided to distinguish the order of arrangement of each of the auxiliary patterns 10 , 10 ', which are represented as integers in FIG. 1. A closer look at the mutual arrangement between the auxiliary patterns 10 , 10 'shows that in a region "0" of the marking pattern one side of the auxiliary pattern 10 in the upper group coincides with one side of the auxiliary pattern 10 ' of the lower group, as a result of which a vertical side of the top. Is spaced auxiliary pattern 10 from that of the lower auxiliary pattern 10 'by a distance Ax in areas +1 and -1 of the marking pattern, is spaced areas +2 and -2 order 2Δx, etc.

In den Fig. 2A bis 2C sind mehrere Sätze von Mu stern gezeigt, die auf Zerschneide- oder Trennlinien aus gebildet sind, unter Verwendung der Maske gemäß Fig. 1.In FIGS. 2A to 2C, a plurality of sets are shown by Mu star, which are formed on blanker or separating lines of, using the mask of FIG. 1.

Fig. 2A zeigt eine Anordnung von Hilfsmustern, die entsteht, wenn Muster gebildet werden, welche dieselbe Linienbreite aufweisen wie die Maske. In diesem Fall kann nur mit einem Mikroskop bestätigt werden, daß eine Seite eines oberen Hilfsmusters 11 mit jener eines unteren Hilfsmusters 11' in einem Bereich "0" der Mar kierungsmuster 40 zusammenfällt. Daher stellt man ein fach fest, daß das Muster der Maske und das auf einem Wafer ausgebildete Muster keinen Unterschied zeigen. FIG. 2A shows an arrangement of auxiliary patterns which arises when patterns are formed which have the same line width as the mask. In this case, it can only be confirmed with a microscope that one side of an upper auxiliary pattern 11 coincides with that of a lower auxiliary pattern 11 'in a region "0" of the marking pattern 40 . Therefore, it is easily found that the pattern of the mask and the pattern formed on a wafer show no difference.

Fig. 2B zeigt, daß das Aufeinandertreffen zwischen dem oberen Hilfsmuster 11 und dem unteren Hilfsmu ster 11' in dem ersten Bereich an der linken Seite des Bereichs "0" der Markierungsmuster 40 auftritt, also in einem Bereich "-1". In diesem Fall wird deutlich, daß das auf einem Wafer ausgebildete Muster breiter ist als das Muster der Maske. Mit anderen Worten ist die Li nienbreite des auf dem Wafer ausgebildeten Musters um Δx größer als jene des Musters der Maske, infolge des Zusammenfallens im Bereich "-1". Fig. 2B shows that the encounter between the upper auxiliary pattern 11 and the lower auxiliary pattern 11 'occurs in the first area on the left side of the area "0" of the marking pattern 40 , that is, in an area "-1". In this case, it is clear that the pattern formed on a wafer is wider than the pattern of the mask. In other words, the line width of the pattern formed on the wafer is larger than that of the pattern of the mask by Δx due to the collapse in the range "-1".

Fig. 2C zeigt, daß das Zusammentreffen zwischen dem oberen Hilfsmuster 11 und dem unteren Hilfsmu ster 11' in dem zweiten Bereich an der rechten Seite des Bereiches "0" der Markierungsmuster 40 auftritt, also in einem Bereich "+2". In diesem Fall wird deutlich, daß das auf einem Wafer gebildete Muster schmäler ist als das Muster der Maske. Im einzelnen wird die Linien breite des auf dem Wafer gebildeten Musters um 2Δx kleiner als jene des Musters der Maske. Fig. 2C shows that the coincidence between the upper auxiliary patterns 11 and the lower Hilfsmu edge 11 'of the marking pattern occurs in the second region on the right side of the range "0" 40, ie in a region "+2". In this case, it is clear that the pattern formed on a wafer is narrower than the pattern of the mask. Specifically, the line width of the pattern formed on the wafer becomes 2Δx smaller than that of the pattern of the mask.

Wie voranstehend erläutert kann die Linienbreite von Mustern, die auf dem Wafer entwickelt werden, einfach dadurch gemessen werden, daß mit einem Mikroskop beobachtet wird, welche Anzahl auf einer Seite der obe ren Muster mit jener der unteren Muster zusammen fällt. Die vorliegende Erfindung führt daher dazu, daß die Meßzeit erheblich kürzer sein kann als bei Verwen dung einer Meßvorrichtung wie beispielsweise SEM, und daß die Messung auf sichere Weise durchgeführt, werden kann, ohne Beschädigung des lichtempfindli chen Films durch die Meßeinrichtung.As explained above, the line width of Patterns that are developed on the wafer are simple be measured by using a microscope what number is observed on one side of the above pattern with that of the lower patterns falls. The present invention therefore leads to the fact that the measuring time can be considerably shorter than with Verwen a measuring device such as SEM, and that the measurement is carried out in a safe manner, can be without damaging the photosensitive Chen film through the measuring device.

Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung werden Fachleuten auf diesem Gebiet sofort deutlich werden, nachdem sie die voranstehende Beschreibung gelesen haben. Zwar wurden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung mit zahlreichen Einzelheiten beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß Variationen und Abänderun gen dieser Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegen den Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.Other features, advantages and embodiments The invention described herein will become apparent to those skilled in the art in this area immediately become clear after it have read the description above. Though certain embodiments of the invention described with numerous details, however noted that variations and changes be carried out against these embodiments can exist without the nature and scope of the to deviate from the invention resulting from the whole of the present application documents.

Claims

1. photomask for measuring the line width of a semiconductor device, characterized by :
a first auxiliary pattern part, in which a plurality of spaced first auxiliary patterns are arranged, which have the same line width as an objective pattern to be measured; and
a second auxiliary pattern part, which is arranged below the first auxiliary pattern part, and in which chem, a plurality of spaced, second auxiliary patterns with the same line width as the first auxiliary pattern are arranged so that they are at a different distance from the first. Have auxiliary patterns, one side of at least one of the second auxiliary patterns coinciding with that of the first auxiliary pattern.

2. Photo mask for measuring the line width of a A semiconductor device according to claim 1, characterized characterized in that several Markie continue Patterns are provided, either next to the first auxiliary patterns of the first auxiliary pattern part or next to the second auxiliary pattern of the second Auxiliary pattern parts are arranged, and a vorbe matched shape to an order of Rearranging the first or second pattern to be voices.

3. Photo mask for measuring the line width of a A semiconductor device according to claim 1, characterized characterized that several first auxiliary patterns or second auxiliary patterns on a dividing line are arranged.

4. Photo mask for measuring the line width of a A semiconductor device according to claim 1, characterized characterized in that several of the marking mu are numerals.