JP4860023B2 - フォトマスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に、フォトマスクに関するものであり、より特定的には、寸法精度保証能力を向上させることができるように改良されたフォトマスクに関する。この発明は、そのようなフォトマスクペアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は、従来のフォトマスクを用いて、半導体装置を製造する方法、特に、ＳｉＯ2膜のエッチングパターンを形成する工程を示す断面図である。
【０００３】
図２１（ａ）を参照して、シリコン基板５１の上にＳｉＯ2膜５２を形成する。
【０００４】
図２１（ｂ）を参照して、ＳｉＯ2膜５２の上に、フォトレジスト５３を形成する。
【０００５】
図２１（ｃ）を参照して、フォトマスク５４を用いて、フォトレジスト５３にＵＶを選択的に照射し、フォトレジスト５３中に潜在画像を形成する。
【０００６】
図２１（ｄ）を参照して、フォトレジスト５３を現像し、レジストパターン５５を形成する。
【０００７】
図２１（ｅ）を参照して、レジストパターン５５をマスクにして、ＳｉＯ2膜５２をエッチングする。
【０００８】
図２１（ｅ）と（ｆ）を参照し、フォトレジストパターン５５を除去すると、ＳｉＯ2膜のパターン５６がシリコン半導体基板５１の上に残る。
【０００９】
図２２は、フォトマスクの断面図である。図２２を参照して、ガラス基板５８の上に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ等の金属膜、酸化物、窒化物、硫化物、フッ化物およびこれらの化合物で形成された遮光パターン５７が設けられている。遮光パターン５７の膜厚は、約１００〜１７０ｎｍである。このようなフォトマスクには、本番パターンの他に、本番パターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。なお、このモニタマークもまた、上記金属膜または金属化合物膜で形成される。
【００１０】
図２３は、従来のフォトマスクの平面図である。
フォトマスク１の上には、マスクパターン領域２が形成されている。マスクパターン領域２内には、半導体素子チップ領域３が設けられている。半導体素子チップ領域３内には、メモリセル領域３ａ（高密度部）が設けられている。半導体素子チップ領域３には、素子寸法高密度部の素子パターン（メモリセルなど）５と、素子寸法低密度部の素子パターン（低密度ロジック部など）６が設けられている。マスクパターン領域２の四隅にはモニタマーク４が設けられている。モニタマーク４は、また、マスクパターン領域２の長辺の中点にも設けられている。
【００１１】
図２４は、従来のモニタマークの一例である。図２４（ａ）は配線系モニタマークの例である。図２４（ｂ）は本番パターン内の代表的な配線系素子パターンの例である。図２４（ａ）に示す配線系モニタマークは、図２４（ｂ）に示す配線系素子パターンの寸法を保証するためのものである。図中、矢印は、寸法を測定する個所を示す。
【００１２】
図２５は、従来のホール系モニタマークの平面図である。図２５（ａ）は、ホール系モニタマークの例であり、図２５（ｂ）は本番パターン内の代表的なホール系素子パターンの例である。図２５（ａ）に示すホール系モニタマークは、図２５（ｂ）に示すホール系素子パターンの寸法を保証するためのものである。
【００１３】
図２６は、従来の位置精度測定十字マークの例である。
図２４、２５、２６において、参照番号７で示す部分はモニタマークの外枠を表わしており、参照番号８は、素子寸法をモニタするパターン領域を表わしている。９は、位置精度測定用の十字パターンを表わしている。
【００１４】
このように、従来のモニタマークは、半導体素子パターンを代表するように簡略に設計された、単純な十字形、ラインアンドスペース形、矩形などのパターンから、なっていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子の高機能化、高性能化が要求されてきたため、パターンの微細化とともに、メモリ素子とロジック素子を高密度に混載したシステムＬＳＩが設計され、これらの製造に用いるフォトマスクも複雑化してきた。特に、より高密度で微細なメモリ素子パターンと、パターンの疎と密の部分の差が大きいロジック素子パターンが、同一フォトマスク上で混在する。一方、パターンが微細化してくると、パターンの疎および密部分がある場合には、パターン寸法の設計寸法との誤差が、急激に増大する。このため、図２４、２５および２６に示すような、単純な寸法モニタ用パターンで、実際の素子パターンを代表させるのは困難となってきた。ひいては、フォトマスクの寸法保証を高精度に行なうことが困難になってきた。表１に、誤差の例を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
また、従来のモニタマークでは、フォトマスクの製造工程において、個々の素子パターンを測定する必要が生じていたが、個々の素子パターンを測定することは煩雑であるため、低コスト、かつ短納期で、マスクを製作する方法が望まれていた。
【００１８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、フォトマスクの寸法保証を高精度に行なうことができるように改良されたフォトマスクを提供することを目的とする。
【００１９】
この発明の他の目的は、低コストでかつ短納期でフォトマスクを製作することができるように改良されたフォトマスクを提供することにある。
【００２０】
この発明は、また、半導体装置を、効率よく製造することができるフォトマスクペアを提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
一の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に設けられた本番パターンが設けられている。上記基板の上に、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられている。
【００２４】
このフォトマスクによれば、モニタマークに、疎パターンと、該疎パターンより密度が高く形成された高密度パターンが設けられているので、本番パターンの疎部分の寸法を保証することができ、さらに、本番パターンの高密度パターンの寸法を保証することができる。
【００２５】
一の実施の形態のフォトマスクにおいては、上記モニタマークには、位置精度測定用の、十字形状に交差した１対の手を有する十字パターンがさらに設けられている。
【００２６】
このフォトマスクによれば、位置精度をも保証することができる。
一の実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンと上記高密度パターンは、それぞれ、上記十字パターンの走査領域から離されて設けられている。
【００２７】
このフォトマスクによれば、十字パターンを走査しているとき、疎パターンと高密度パターンが邪魔にならなくなる。
【００２８】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記モニタマークは、上記疎パターンおよび上記高密度パターンを取囲む外枠パターンを含んでいる。上記外枠パターンは、顕微鏡を介して視覚により認識することができる程度に太くされている。
【００２９】
このフォトマスクによれば、モニタマークの存在を、顕微鏡を介して、視覚により認識することができる。
【００３０】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンの近傍には、該疎パターンと同じ密度を有する第１ダミーパターンが設けられている。上記高密度パターンの近傍には、該高密度パターンと同じ密度を有する第２ダミーパターンが設けられている。
【００３１】
このフォトマスクによれば、疎パターンおよび高密度パターンのそれぞれの近傍に、同じ密度を有するダミーパターンが設けられているので、露光時において、光が均等に当たるようになる。
【００３２】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンおよび上記高密度パターンのそれぞれの近傍に、特殊な用途に用いる特殊用途パターンが設けられている。
【００３３】
このフォトマスクによれば、特殊な用途に用いる特殊用途パターンが設けられているので、特殊用途に向けて使用することができる。
【００３４】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンは、１本のパターンで形成されている。上記十字パターンの上記手を、該１本のパターンと兼用している。
【００３５】
このフォトマスクによれば、マスクの面積を有効利用することができる。
他の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に、ホールパターンを含む本番パターンが設けられている。上記基板の上に、上記ホールパターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。上記モニタマークには、十字の形状に交差した１対の手を有する十字パターンと、該十字パターンの走査領域から離されて設けられた、上記ホールパターンの寸法を保証するホールパターン保証用パターンと、上記十字パターンおよび上記ホールパターン保証用パターンを取囲む外枠パターンとが設けられている。上記外枠パターンは、オーバー露光にならないように複数の部分に分割されている。上記十字パターンの手の部分は、オーバー露光にならないように、複数の部分に分割されている。
【００３６】
このフォトマスクによれば、外枠パターンが複数の部分に分割されているので、オーバー露光が生じない。また、十字パターンの手の部分が、複数の部分に分割されているので、オーバー露光にならない。
【００３７】
一実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いる第１フォトマスクと、上記第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、該第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、該第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークと、を備える。上記第１のモニタマークには、第１の本番パターンを代表する、モニタ用の第１パターンが設けられている。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、上記第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第２の本番パターンの寸法を保証する第２のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークには、上記第２の本番パターンを代表する、モニタ用の第２パターンが設けられている。上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１パターンと上記第２パターンが、互いに重ならないように、上記第１パターンは上記第１のモニタマーク内に設けられ、上記第２パターンは、上記第２のモニタマーク内に設けられている。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００３８】
他の実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、上記第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、上記第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１モニタマークとを備える。上記第１モニタマークは、上記第１の本番パターンを代表する第１モニタ用パターンを含んでいる。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、上記第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第２の本番パターンの寸法を保証する第２のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークは、上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１パターンを覆い隠してしまうことができる位置に設けられた遮光パターンを含む。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００３９】
さらに他の実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、上記第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、上記第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークとを備える。上記第１モニタマークは、十字の形状に交差した１対の手を有する第１の十字パターンと、上記第１の十字パターンを取囲むように設けられた第１の外枠パターンとを備える。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、該第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークには、十字の形状に交差した１対の手を有する第２の十字パターンと、該第２の十字パターンを取囲むように設けられた第２の外枠パターンとを備える。上記第１の十字パターンの上記手は、上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１の手と上記第２の手の、一方が他方を完全に覆ってしまうように、その位置と太さが選ばれている。上記第１の外枠パターンと上記第２の外枠パターンの、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置および太さが選ばれている。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００４０】
別の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に、半導体素子のパターンを形成する、矩型形状の半導体素子チップ領域が設けられている。上記基板の上であって、かつ上記半導体素子チップ領域内に、上記半導体素子パターンの寸法を保証する、複数個のモニタマークが設けられている。上記複数個のモニタマークは、上記矩型チップの４隅と、上記矩型チップの２つの長辺の中央付近または上記矩型チップの中央付近の位置にそれぞれ設けられている。このフォトマスクによれば、実際の素子パターンを測定する必要がなくなる。
【００４１】
一実施の形態の半導体装置の製造方法においては、まず、基板と、上記基板の上に設けられた本番パターンと、上記基板の上に設けられ、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークとを備え、上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられているフォトマスクを準備する。半導体基板を準備する。上記半導体基板の上にレジストを形成する。上記フォトマスクをマスクに用いて、上記レジストを露光する。上記レジストを現像し、レジストパターンを形成する。上記レジストパターンを用いて、上記半導体基板をエッチングする。この製法によれば、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００４２】
他の実施の形態の半導体装置は、少なくとも下記の（ａ）〜（ｆ）の工程を経て形成された半導体装置に係る。
【００４３】
（ａ） 基板と、
上記基板の上に設けられた本番パターンと、
上記基板の上に設けられ、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークと、を備え、
上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられている、フォトマスクを準備する工程。
【００４４】
（ｂ） 半導体基板を準備する工程。
（ｃ） 上記半導体基板の上にレジストを形成する工程。
【００４５】
（ｄ） 上記フォトマスクをマスクに用いて、前記レジストを露光する工程。
（ｅ） 上記レジストを現像し、レジストパターンを形成する工程。
【００４６】
（ｆ） 上記レジストパターンを用いて、上記半導体基板をエッチングする工程。
【００４７】
この製法によれば、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図について説明する。
【００４９】
実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るモニタマークの平面図である。図２は、フォトマスク内に形成される本番パターンの代表例であり、配線系素子パターンの例を示している。図２の上の部分は、メモリセル部であり、下の部分はロジック部である。図２の本番パターンに対応させてこれらを代表するように形成された配線系モニタマークである。配線系モニタマークは、メモリセル（Ｍ／Ｃ）などに対応した高密度配列パターン１０と、ロジック部などの低密度（疎）パターン領域を代表する孤立パターン（または疎パターン）１１が配置されている。高密度配列パターン１０によって、メモリセル部の寸法が保証され、孤立パターン１１によって、ロジック部の素子寸法が保証される。高密度配列パターン１０は、Ｍ／Ｃパターン配列を切出して、モニタマーク内に形成してもよい。図中、素子寸法を測定する個所を、矢印で示す。
【００５０】
図１に係るモニタマークによれば、２種類のパターン、すなわち、高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられているので、少なくとも２種類の配列パターンを、正確にモニタすることができる。高密度配列パターン１０および孤立パターン１１として、本番パターンの中で、最も頻繁に用いられているパターンが選ばれる。
【００５１】
実施の形態に係るモニタマークによれば、実際の素子パターンの寸法の精度保証が向上するため、マスク製造工程において、実際の本番パターンの寸法を実測する必要がなくなる。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
本発明によれば、製造工程を標準化することができ、また製造工程を簡略化することができる。特に、多品種少量生産が行なわれる、システムＬＳＩのような品種で、マスクを用いる製造工程が簡略化されるため、コストを下げることができ、ひいていは、納期を短期間にすることができる。また、疎パターンと密パターンを、同時にモニタマーク内に配置するので、モニタパターン領域を有効に利用することができる。
【００５４】
図３は、実施の形態１の変形例であり、ホール系モニタマークの例を示す図である。図４は、本番パターンの代表例であり、ホール系素子パターンの例である。図４において、上の図はメモリセル部を表わしており、下の図はロジック部を表わしている。図４に示された代表パターンが図３に示すモニタマーク内に設けられている。図３を参照して、外枠７内に、高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられている。高密度配列パターン１０は、図４中の上の図に示された部分に対応するものであり、孤立パターン１１は、図４中の下の図に記載された部分に対応する図である。素子寸法を測定する個所は、矢印で示している。２種類のパターンを設けているので、寸法精度保証が向上する。
【００５５】
実施の形態２
図５は、実施の形態２に係るモニタマークの平面図である。モニタマークには、位置精度測定用の、十字形状に交差した１対の手を有する十字パターン９が設けられている。十字パターン９の走査領域１２以外の部分に、図１に示すような高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられている。図面を簡単にするため、パターンを図示していない。位置精度の測定は、十字パターン９の手の部分を位置精度測定用の検査ビームで走査して、各々の手のパターンエッジを検出し、十字パターン９の中心位置を算出する。高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が、走査領域１２から離れた部分に形成されているので、検査ビームを走査するとき、高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が邪魔にならない。ひいては、位置測定の精度が向上する。
【００５６】
また、素子寸法モニタマーク（１０，１１）と位置精度測定マーク９を、同一モニタマーク内に設けているため、フォトマスク上の面積を有効に利用することができる。
【００５７】
実施の形態３
図６は実施の形態３に係るモニタマークの平面図である。図６に示すモニタマークは図５に示すモニタマークと、以下の点を除いて、同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付して、その説明を繰返さない。
【００５８】
図６に示すモニタマークが図５に示すモニタマークと異なる点は、外枠パターン７が、顕微鏡を介して視覚により認識することができる程度に太くされている（少なくとも１０μｍ以上）点である。図５に示す外枠パターン（約１μｍ）では、観察しにくく、測定が容易でないという問題点を有するが、図６に示すモニタマークでは、モニタマーク画像を顕微鏡を介して視覚により認識することができるので、測定が容易になる。特に、測定を自動化しても、モニタマークの画像認識が容易になる。
【００５９】
実施の形態４
図７は、実施の形態４に係るモニタマークの平面図である。十字パターン９と高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が設けられている。高密度モニタパターン１０の近傍に、高密度パターン１０と同じ密度を有するダミーパターン１３が設けられている。ダミーパターン１３の存在により、露光を均一にすることができるという効果を有する。孤立パターン１１の近傍に、後述する特殊用途パターン１３１と、孤立パターン１１と同じ密度を有するダミーパターン１３２が設けられている。ダミーパターン１３を設けることにより、露光が均一になり、高密度モニタパターンの寸法が正確に制御される。
【００６０】
次に、特殊用途パターンについて説明する。図８は、特殊用途パターンの第１番目の例である。図９は図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図９（ａ）はコンタクトホールを作る時の本番パターンであり、図９（ｂ）はゲート電極１０ａを形成するときの本番パターンであり、図９（ｃ）は素子分離を形成するための本番パターンである。図９（ｃ）は第１工程において用いられ、図９（ｂ）は第２工程において用いられ、図９（ａ）は第３工程において用いられるものである。図８は第２工程において用いられるゲート電極のパターンの寸法を保証するための特殊用途パターン１０ａを、モニタマーク内に形成した例である。この発明によれば、ゲート電極のパターンの寸法も保証することができる。
【００６１】
図１０は、特殊用途パターンの第２の例である。これは、太さが異なるパターンを種々有している。この特殊用途パターンを用いれば、高密度モニタパターン１０および孤立パターン１１で保証できない太さを有するパターンについても、その寸法保証ができるようになる。
【００６２】
図１１は、特殊用途パターンの第３の例である。図１２は、その作用を説明するための図である。図１２（ｂ）は従来例であり、長方形状のマスクパターン５１を用いると、半導体装置を製造したとき、パターン５２の寸法が縮む。これに対して、図１２（ａ）を参照して、マスクパターン５１の両端に膨らみ部分５２を有するマスクを用いると、仕上がりの半導体装置では、パターン５２は縮まない。図１１に示す特殊用途パターンは、このようなマスクパターン５１の寸法を保証するための特殊用途パターンである。
【００６３】
図１３は、特殊用途パターンの第４の例である。これは、素子パターンの設計ルール以下の微細パターンで構成された特殊用途パターンを有する。これによれば、より微細なパターンの寸法を保証することができる。
【００６４】
図１４は、特殊用途パターンの第５の例であり、パターン密度を均一化するための特殊用途パターンである。
【００６５】
以上のような特殊用途パターンをモニタマーク内に配置することにより、モニタマーク内の面積を有効に利用することができる。ひいては、半導体素子パターンを形成するための領域を、有効に確保することができる。また、ダミーパターンを配置することにより、露光を均一にすることができる。ひいては、このマスクを用いて半導体装置を製造した場合、加工精度が向上し、素子の電気的特性が向上する。
【００６６】
実施の形態５
図１５は、実施の形態５に係るモニタマークの平面図である。図１５に係るモニタマークは、図５に係るモニタマークの変形例である。孤立パターン１１を、十字パターン９の手の部分と兼用している。本実施の形態によれば、孤立パターンを別途設ける必要がなく、孤立パターンを形成していた部分に、特殊用途パターンを配置することができる。したがって、モニタマークを簡略化できると同時に、モニタマーク内の面積を有効に利用することができる。
【００６７】
実施の形態６
図１６は、実施の形態６に係るモニタマークの平面図である。図１６に示す装置は、図５に示すモニタマークと、以下の点を除いて、同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰返さない。
【００６８】
図１６に示すモニタマークが図５に示すモニタマークと異なる点は、外枠パターン７が、オーバー露光にならないように、（ｃ）および（ｄ）に示すように、複数の部分に分割されており、十字パターン９の手の部分が、オーバー露光にならないように、（ａ）、（ｂ）のように複数の部分に分割されている。分割された部分の形状や、大きさは、測定器に合わせて選ばれる。（ａ）は分割型の十字パターンを示す。（ｂ）はラインアンドスペースを用いた十字パターンを示す。（ｃ）は、ドットパターンの配列で構成した外枠パターンを示す。（ｄ）はラインアンドスペースを用いて構成した外枠パターンである。
【００６９】
ウェハ上のリソグラフィ特性によっては、ウェハ上のパターン（リソグラフィ後のレジストパターンを含む）の形状を劣化させるとともに、ウェハ上にパターンの残渣が原因のごみが発生する場合があるが、このような分割パターンを用いることによって、形状の劣化およびごみの発生を防止することができる。
【００７０】
実施の形態７
図１７は、実施の形態７に係るフォトマスクペアの概念図である。実施の形態７に係るフォトマスクペアは、第１の工程において用いる第１フォトマスクと、第１の工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクと、第２工程の後の第３工程において用いられる第３フォトマスクとからなる。図１７は、この３枚のフォトマスクを、１枚の図で便宜的に表わしている。第１のフォトマスクは、高密度配列パターン１０Ａと孤立パターン１１Ａを含む。第２のフォトマスクは高密度配列パターン１０Ｂと孤立パターン１１Ｂを含む。第３のフォトマスクは、高密度配列パターン１０Ｃと孤立パターン１１Ｃを含む。第１フォトマスクを第１工程において用い、第２フォトマスクを第２工程において用い、第３フォトマスクを第３工程において用いるとき、高密度配列パターン１０Ａと１０Ｂと１０Ｃが互いに重ならないように、これらが配置されている。また、孤立パターン１１Ａと１１Ｂと１１Ｃが互いに重ならないように、これらが配置されている。これらのパターンが互いに干渉しないので、これらのフォトマスクペアをマスクにして、半導体装置を形成すると、電気的にショートしないという効果を奏する。
【００７１】
図１８は、実施の形態７の他の変形例に係る。図１８は、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアを、便宜的に重ねて描いた平面図である。第１のモニタマークは、下層の素子寸法をモニタするためのモニタパターン１４０が設けられている。第２のフォトマスクは、遮光パターン１４を含んでいる。第１フォトマスクを第１工程において用い、第２フォトマスクを第２工程において用いるとき、素子寸法をモニタするパターン１４０を、遮光パターン１４が覆うような位置関係にある。このようなフォトマスクペアを用いると、ごみの発生を防ぐことができる。
【００７２】
図１９は、実施の形態７に係るフォトマスクペアのさらに他の変形例である。図１９に示すフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクのペアからなる。図１９は、２枚のフォトマスクを１枚の図で便宜的に表わしている。第１のフォトマスクは、十字の形状に交差した１対の手を有する第１の十字パターン９ａと第１の外枠パターン７ａを含む。第２のモニタマークは、十字の形状に交差した１対の手を有する第２の十字パターン９ｂと、第２の十字パターン９ｂを取囲むように設けられた第２の外枠パターン７ｂを備える。第１フォトマスクを第１工程において用い第２のフォトマスクを第２工程において用いるとき、第１の十字パターン９ａの手と第２の十字パターン９ｂの手の、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置と太さが選ばれている。また、第１の外枠パターン７ａと第２の外枠パターン７ｂの、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置および太さが選ばれている。図１９に示すフォトマスクを用いれば、ごみが発生しないという効果を奏する。
【００７３】
実施の形態８
図２０は、実施の形態８に係るフォトマスクの平面図である。図２０を参照して、フォトマスク１は基板（図示せず）を備える。基板の上に、半導体素子のパターンを形成するための、長方形状の半導体素子チップ領域３が設けられている。半導体素子チップ領域３内に、高密度部の素子パターン（メモリセルなど）５と低密度部の素子パターン（低密度ロジック部など）６が設けられている。半導体素子チップ領域３内に、半導体素子パターンの寸法を保証する、複数個のモニタマーク４が設けられている。複数個のモニタマーク４は、長方形の四隅と、長方形の２つの長辺の中央の位置にそれぞれ設けられている。
【００７４】
実施の形態に係るフォトマスクを用いれば、実際の素子パターンを測定する必要がなくなる。モニタマーク４の位置が固定されているため、測定個所の指示を画一化できる。ひいては寸法測定のための作業が簡素化できる。
【００７５】
実施の形態９
実施の形態１−８に係るフォトマスクを用いて、図２１に示すような、リソグラフィ工程を経ると、寸法精度の向上した半導体装置が得られる。
【００７６】
今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るモニタマークの平面図である。
【図２】 実施の形態１に係るモニタマークに対応する、本番パターンの代表的配線系素子パターンの平面図である。
【図３】 実施の形態１に係るモニタマークの変形例の平面図である。
【図４】 図３のモニタマークに対応する本番パターンの代表例であるホール系素子パターンの平面図である。
【図５】 実施の形態２に係るモニタマークの平面図である。
【図６】 実施の形態３に係るモニタマークの平面図である。
【図７】 実施の形態４に係るモニタマークの平面図である。
【図８】 特殊用途パターンの第１の例を示す平面図である。
【図９】 図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】 特殊用途パターンの第２の例を示す平面図である。
【図１１】 特殊用途パターンの第３の例を示す平面図である。
【図１２】 図１１に示す特殊用途パターンの作用効果を説明するための図である。
【図１３】 特殊用途パターンの第４の例を示す平面図である。
【図１４】 特殊用途パターンの第５の例を示す平面図である。
【図１５】 実施の形態５に係るモニタマークの平面図である。
【図１６】 実施の形態６に係るモニタマークの平面図である。
【図１７】 実施の形態７に係るフォトマスクペアの概念図である。
【図１８】 実施の形態７に係るフォトマスクペアの変形例である。
【図１９】 実施の形態７に係るフォトマスクペアのさらに他の変形例である。
【図２０】 実施の形態８に係るフォトマスクの平面図である。
【図２１】 従来のフォトマスクを用いて、半導体装置を製造する工程の概略図である。
【図２２】 従来のフォトマスクの断面図である。
【図２３】 従来のフォトマスクの平面図である。
【図２４】 従来のモニタマークの平面図である。
【図２５】 他の従来のモニタマークの図である。
【図２６】 他の従来の、位置精度測定用の十字マークを有するモニタマークの平面図である。
【符号の説明】
７ 外枠、１０ 高密度配列パターン、１１ 孤立パターン。
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に、フォトマスクに関するものであり、より特定的には、寸法精度保証能力を向上させることができるように改良されたフォトマスクに関する。この発明は、そのようなフォトマスクペアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は、従来のフォトマスクを用いて、半導体装置を製造する方法、特に、ＳｉＯ2膜のエッチングパターンを形成する工程を示す断面図である。
【０００３】
図２１（ａ）を参照して、シリコン基板５１の上にＳｉＯ2膜５２を形成する。
【０００４】
図２１（ｂ）を参照して、ＳｉＯ2膜５２の上に、フォトレジスト５３を形成する。
【０００５】
図２１（ｃ）を参照して、フォトマスク５４を用いて、フォトレジスト５３にＵＶを選択的に照射し、フォトレジスト５３中に潜在画像を形成する。
【０００６】
図２１（ｄ）を参照して、フォトレジスト５３を現像し、レジストパターン５５を形成する。
【０００７】
図２１（ｅ）を参照して、レジストパターン５５をマスクにして、ＳｉＯ2膜５２をエッチングする。
【０００８】
図２１（ｅ）と（ｆ）を参照し、フォトレジストパターン５５を除去すると、ＳｉＯ2膜のパターン５６がシリコン半導体基板５１の上に残る。
【０００９】
図２２は、フォトマスクの断面図である。図２２を参照して、ガラス基板５８の上に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ等の金属膜、酸化物、窒化物、硫化物、フッ化物およびこれらの化合物で形成された遮光パターン５７が設けられている。遮光パターン５７の膜厚は、約１００〜１７０ｎｍである。このようなフォトマスクには、本番パターンの他に、本番パターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。なお、このモニタマークもまた、上記金属膜または金属化合物膜で形成される。
【００１０】
図２３は、従来のフォトマスクの平面図である。
フォトマスク１の上には、マスクパターン領域２が形成されている。マスクパターン領域２内には、半導体素子チップ領域３が設けられている。半導体素子チップ領域３内には、メモリセル領域３ａ（高密度部）が設けられている。半導体素子チップ領域３には、素子寸法高密度部の素子パターン（メモリセルなど）５と、素子寸法低密度部の素子パターン（低密度ロジック部など）６が設けられている。マスクパターン領域２の四隅にはモニタマーク４が設けられている。モニタマーク４は、また、マスクパターン領域２の長辺の中点にも設けられている。
【００１１】
図２４は、従来のモニタマークの一例である。図２４（ａ）は配線系モニタマークの例である。図２４（ｂ）は本番パターン内の代表的な配線系素子パターンの例である。図２４（ａ）に示す配線系モニタマークは、図２４（ｂ）に示す配線系素子パターンの寸法を保証するためのものである。図中、矢印は、寸法を測定する個所を示す。
【００１２】
図２５は、従来のホール系モニタマークの平面図である。図２５（ａ）は、ホール系モニタマークの例であり、図２５（ｂ）は本番パターン内の代表的なホール系素子パターンの例である。図２５（ａ）に示すホール系モニタマークは、図２５（ｂ）に示すホール系素子パターンの寸法を保証するためのものである。
【００１３】
図２６は、従来の位置精度測定十字マークの例である。
図２４、２５、２６において、参照番号７で示す部分はモニタマークの外枠を表わしており、参照番号８は、素子寸法をモニタするパターン領域を表わしている。９は、位置精度測定用の十字パターンを表わしている。
【００１４】
このように、従来のモニタマークは、半導体素子パターンを代表するように簡略に設計された、単純な十字形、ラインアンドスペース形、矩形などのパターンから、なっていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子の高機能化、高性能化が要求されてきたため、パターンの微細化とともに、メモリ素子とロジック素子を高密度に混載したシステムＬＳＩが設計され、これらの製造に用いるフォトマスクも複雑化してきた。特に、より高密度で微細なメモリ素子パターンと、パターンの疎と密の部分の差が大きいロジック素子パターンが、同一フォトマスク上で混在する。一方、パターンが微細化してくると、パターンの疎および密部分がある場合には、パターン寸法の設計寸法との誤差が、急激に増大する。このため、図２４、２５および２６に示すような、単純な寸法モニタ用パターンで、実際の素子パターンを代表させるのは困難となってきた。ひいては、フォトマスクの寸法保証を高精度に行なうことが困難になってきた。表１に、誤差の例を示す。
【００１６】
【表１】
また、従来のモニタマークでは、フォトマスクの製造工程において、個々の素子パターンを測定する必要が生じていたが、個々の素子パターンを測定することは煩雑であるため、低コスト、かつ短納期で、マスクを製作する方法が望まれていた。
【００１８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、フォトマスクの寸法保証を高精度に行なうことができるように改良されたフォトマスクを提供することを目的とする。
【００１９】
この発明の他の目的は、低コストでかつ短納期でフォトマスクを製作することができるように改良されたフォトマスクを提供することにある。
【００２０】
この発明は、また、半導体装置を、効率よく製造することができるフォトマスクペアを提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
一の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に設けられた本番パターンが設けられている。上記基板の上に、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられている。
【００２４】
このフォトマスクによれば、モニタマークに、疎パターンと、該疎パターンより密度が高く形成された高密度パターンが設けられているので、本番パターンの疎部分の寸法を保証することができ、さらに、本番パターンの高密度パターンの寸法を保証することができる。
【００２５】
一の実施の形態のフォトマスクにおいては、上記モニタマークには、位置精度測定用の、十字形状に交差した１対の手を有する十字パターンがさらに設けられている。
【００２６】
このフォトマスクによれば、位置精度をも保証することができる。
一の実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンと上記高密度パターンは、それぞれ、上記十字パターンの走査領域から離されて設けられている。
【００２７】
このフォトマスクによれば、十字パターンを走査しているとき、疎パターンと高密度パターンが邪魔にならなくなる。
【００２８】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記モニタマークは、上記疎パターンおよび上記高密度パターンを取囲む外枠パターンを含んでいる。上記外枠パターンは、顕微鏡を介して視覚により認識することができる程度に太くされている。
【００２９】
このフォトマスクによれば、モニタマークの存在を、顕微鏡を介して、視覚により認識することができる。
【００３０】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンの近傍には、該疎パターンと同じ密度を有する第１ダミーパターンが設けられている。上記高密度パターンの近傍には、該高密度パターンと同じ密度を有する第２ダミーパターンが設けられている。
【００３１】
このフォトマスクによれば、疎パターンおよび高密度パターンのそれぞれの近傍に、同じ密度を有するダミーパターンが設けられているので、露光時において、光が均等に当たるようになる。
【００３２】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンおよび上記高密度パターンのそれぞれの近傍に、特殊な用途に用いる特殊用途パターンが設けられている。
【００３３】
このフォトマスクによれば、特殊な用途に用いる特殊用途パターンが設けられているので、特殊用途に向けて使用することができる。
【００３４】
一実施の形態のフォトマスクにおいては、上記疎パターンは、１本のパターンで形成されている。上記十字パターンの上記手を、該１本のパターンと兼用している。
【００３５】
このフォトマスクによれば、マスクの面積を有効利用することができる。
他の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に、ホールパターンを含む本番パターンが設けられている。上記基板の上に、上記ホールパターンの寸法を保証するモニタマークが設けられている。上記モニタマークには、十字の形状に交差した１対の手を有する十字パターンと、該十字パターンの走査領域から離されて設けられた、上記ホールパターンの寸法を保証するホールパターン保証用パターンと、上記十字パターンおよび上記ホールパターン保証用パターンを取囲む外枠パターンとが設けられている。上記外枠パターンは、オーバー露光にならないように複数の部分に分割されている。上記十字パターンの手の部分は、オーバー露光にならないように、複数の部分に分割されている。
【００３６】
このフォトマスクによれば、外枠パターンが複数の部分に分割されているので、オーバー露光が生じない。また、十字パターンの手の部分が、複数の部分に分割されているので、オーバー露光にならない。
【００３７】
一実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いる第１フォトマスクと、上記第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、該第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、該第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークと、を備える。上記第１のモニタマークには、第１の本番パターンを代表する、モニタ用の第１パターンが設けられている。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、上記第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第２の本番パターンの寸法を保証する第２のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークには、上記第２の本番パターンを代表する、モニタ用の第２パターンが設けられている。上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１パターンと上記第２パターンが、互いに重ならないように、上記第１パターンは上記第１のモニタマーク内に設けられ、上記第２パターンは、上記第２のモニタマーク内に設けられている。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００３８】
他の実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、上記第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、上記第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１モニタマークとを備える。上記第１モニタマークは、上記第１の本番パターンを代表する第１モニタ用パターンを含んでいる。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、上記第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第２の本番パターンの寸法を保証する第２のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークは、上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１パターンを覆い隠してしまうことができる位置に設けられた遮光パターンを含む。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００３９】
さらに他の実施の形態のフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクからなるフォトマスクペアに係る。上記第１のフォトマスクは、第１の基板と、上記第１の基板の上に設けられた第１の本番パターンと、上記第１の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークとを備える。上記第１モニタマークは、十字の形状に交差した１対の手を有する第１の十字パターンと、上記第１の十字パターンを取囲むように設けられた第１の外枠パターンとを備える。上記第２のフォトマスクは、第２の基板と、該第２の基板の上に設けられた第２の本番パターンと、上記第２の基板の上に設けられ、上記第１の本番パターンの寸法を保証する第１のモニタマークとを備える。上記第２のモニタマークには、十字の形状に交差した１対の手を有する第２の十字パターンと、該第２の十字パターンを取囲むように設けられた第２の外枠パターンとを備える。上記第１の十字パターンの上記手は、上記第１フォトマスクを上記第１工程において用い、上記第２フォトマスクを上記第２工程において用いるとき、上記第１の手と上記第２の手の、一方が他方を完全に覆ってしまうように、その位置と太さが選ばれている。上記第１の外枠パターンと上記第２の外枠パターンの、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置および太さが選ばれている。このフォトマスクペアによれば、ごみが発生しなくなる。
【００４０】
別の実施の形態のフォトマスクは、基板を備える。上記基板の上に、半導体素子のパターンを形成する、矩型形状の半導体素子チップ領域が設けられている。上記基板の上であって、かつ上記半導体素子チップ領域内に、上記半導体素子パターンの寸法を保証する、複数個のモニタマークが設けられている。上記複数個のモニタマークは、上記矩型チップの４隅と、上記矩型チップの２つの長辺の中央付近または上記矩型チップの中央付近の位置にそれぞれ設けられている。このフォトマスクによれば、実際の素子パターンを測定する必要がなくなる。
【００４１】
一実施の形態の半導体装置の製造方法においては、まず、基板と、上記基板の上に設けられた本番パターンと、上記基板の上に設けられ、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークとを備え、上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられているフォトマスクを準備する。半導体基板を準備する。上記半導体基板の上にレジストを形成する。上記フォトマスクをマスクに用いて、上記レジストを露光する。上記レジストを現像し、レジストパターンを形成する。上記レジストパターンを用いて、上記半導体基板をエッチングする。この製法によれば、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００４２】
他の実施の形態の半導体装置は、少なくとも下記の（ａ）〜（ｆ）の工程を経て形成された半導体装置に係る。
【００４３】
（ａ） 基板と、
上記基板の上に設けられた本番パターンと、
上記基板の上に設けられ、上記本番パターンの寸法を保証するモニタマークと、を備え、
上記モニタマークには、疎パターンと、該疎パターンよりも密度が高く形成された高密度パターンが設けられている、フォトマスクを準備する工程。
【００４４】
（ｂ） 半導体基板を準備する工程。
（ｃ） 上記半導体基板の上にレジストを形成する工程。
【００４５】
（ｄ） 上記フォトマスクをマスクに用いて、前記レジストを露光する工程。
（ｅ） 上記レジストを現像し、レジストパターンを形成する工程。
【００４６】
（ｆ） 上記レジストパターンを用いて、上記半導体基板をエッチングする工程。
【００４７】
この製法によれば、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図について説明する。
【００４９】
実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るモニタマークの平面図である。図２は、フォトマスク内に形成される本番パターンの代表例であり、配線系素子パターンの例を示している。図２の上の部分は、メモリセル部であり、下の部分はロジック部である。図２の本番パターンに対応させてこれらを代表するように形成された配線系モニタマークである。配線系モニタマークは、メモリセル（Ｍ／Ｃ）などに対応した高密度配列パターン１０と、ロジック部などの低密度（疎）パターン領域を代表する孤立パターン（または疎パターン）１１が配置されている。高密度配列パターン１０によって、メモリセル部の寸法が保証され、孤立パターン１１によって、ロジック部の素子寸法が保証される。高密度配列パターン１０は、Ｍ／Ｃパターン配列を切出して、モニタマーク内に形成してもよい。図中、素子寸法を測定する個所を、矢印で示す。
【００５０】
図１に係るモニタマークによれば、２種類のパターン、すなわち、高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられているので、少なくとも２種類の配列パターンを、正確にモニタすることができる。高密度配列パターン１０および孤立パターン１１として、本番パターンの中で、最も頻繁に用いられているパターンが選ばれる。
【００５１】
実施の形態に係るモニタマークによれば、実際の素子パターンの寸法の精度保証が向上するため、マスク製造工程において、実際の本番パターンの寸法を実測する必要がなくなる。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
本発明によれば、製造工程を標準化することができ、また製造工程を簡略化することができる。特に、多品種少量生産が行なわれる、システムＬＳＩのような品種で、マスクを用いる製造工程が簡略化されるため、コストを下げることができ、ひいていは、納期を短期間にすることができる。また、疎パターンと密パターンを、同時にモニタマーク内に配置するので、モニタパターン領域を有効に利用することができる。
【００５４】
図３は、実施の形態１の変形例であり、ホール系モニタマークの例を示す図である。図４は、本番パターンの代表例であり、ホール系素子パターンの例である。図４において、上の図はメモリセル部を表わしており、下の図はロジック部を表わしている。図４に示された代表パターンが図３に示すモニタマーク内に設けられている。図３を参照して、外枠７内に、高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられている。高密度配列パターン１０は、図４中の上の図に示された部分に対応するものであり、孤立パターン１１は、図４中の下の図に記載された部分に対応する図である。素子寸法を測定する個所は、矢印で示している。２種類のパターンを設けているので、寸法精度保証が向上する。
【００５５】
実施の形態２
図５は、実施の形態２に係るモニタマークの平面図である。モニタマークには、位置精度測定用の、十字形状に交差した１対の手を有する十字パターン９が設けられている。十字パターン９の走査領域１２以外の部分に、図１に示すような高密度配列パターン１０と孤立パターン１１が設けられている。図面を簡単にするため、パターンを図示していない。位置精度の測定は、十字パターン９の手の部分を位置精度測定用の検査ビームで走査して、各々の手のパターンエッジを検出し、十字パターン９の中心位置を算出する。高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が、走査領域１２から離れた部分に形成されているので、検査ビームを走査するとき、高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が邪魔にならない。ひいては、位置測定の精度が向上する。
【００５６】
また、素子寸法モニタマーク（１０，１１）と位置精度測定マーク９を、同一モニタマーク内に設けているため、フォトマスク上の面積を有効に利用することができる。
【００５７】
実施の形態３
図６は実施の形態３に係るモニタマークの平面図である。図６に示すモニタマークは図５に示すモニタマークと、以下の点を除いて、同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付して、その説明を繰返さない。
【００５８】
図６に示すモニタマークが図５に示すモニタマークと異なる点は、外枠パターン７が、顕微鏡を介して視覚により認識することができる程度に太くされている（少なくとも１０μｍ以上）点である。図５に示す外枠パターン（約１μｍ）では、観察しにくく、測定が容易でないという問題点を有するが、図６に示すモニタマークでは、モニタマーク画像を顕微鏡を介して視覚により認識することができるので、測定が容易になる。特に、測定を自動化しても、モニタマークの画像認識が容易になる。
【００５９】
実施の形態４
図７は、実施の形態４に係るモニタマークの平面図である。十字パターン９と高密度モニタパターン１０と孤立パターン１１が設けられている。高密度モニタパターン１０の近傍に、高密度パターン１０と同じ密度を有するダミーパターン１３が設けられている。ダミーパターン１３の存在により、露光を均一にすることができるという効果を有する。孤立パターン１１の近傍に、後述する特殊用途パターン１３１と、孤立パターン１１と同じ密度を有するダミーパターン１３２が設けられている。ダミーパターン１３を設けることにより、露光が均一になり、高密度モニタパターンの寸法が正確に制御される。
【００６０】
次に、特殊用途パターンについて説明する。図８は、特殊用途パターンの第１番目の例である。図９は図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図９（ａ）はコンタクトホールを作る時の本番パターンであり、図９（ｂ）はゲート電極１０ａを形成するときの本番パターンであり、図９（ｃ）は素子分離を形成するための本番パターンである。図９（ｃ）は第１工程において用いられ、図９（ｂ）は第２工程において用いられ、図９（ａ）は第３工程において用いられるものである。図８は第２工程において用いられるゲート電極のパターンの寸法を保証するための特殊用途パターン１０ａを、モニタマーク内に形成した例である。この発明によれば、ゲート電極のパターンの寸法も保証することができる。
【００６１】
図１０は、特殊用途パターンの第２の例である。これは、太さが異なるパターンを種々有している。この特殊用途パターンを用いれば、高密度モニタパターン１０および孤立パターン１１で保証できない太さを有するパターンについても、その寸法保証ができるようになる。
【００６２】
図１１は、特殊用途パターンの第３の例である。図１２は、その作用を説明するための図である。図１２（ｂ）は従来例であり、長方形状のマスクパターン５１を用いると、半導体装置を製造したとき、パターン５２の寸法が縮む。これに対して、図１２（ａ）を参照して、マスクパターン５１の両端に膨らみ部分５２を有するマスクを用いると、仕上がりの半導体装置では、パターン５２は縮まない。図１１に示す特殊用途パターンは、このようなマスクパターン５１の寸法を保証するための特殊用途パターンである。
【００６３】
図１３は、特殊用途パターンの第４の例である。これは、素子パターンの設計ルール以下の微細パターンで構成された特殊用途パターンを有する。これによれば、より微細なパターンの寸法を保証することができる。
【００６４】
図１４は、特殊用途パターンの第５の例であり、パターン密度を均一化するための特殊用途パターンである。
【００６５】
以上のような特殊用途パターンをモニタマーク内に配置することにより、モニタマーク内の面積を有効に利用することができる。ひいては、半導体素子パターンを形成するための領域を、有効に確保することができる。また、ダミーパターンを配置することにより、露光を均一にすることができる。ひいては、このマスクを用いて半導体装置を製造した場合、加工精度が向上し、素子の電気的特性が向上する。
【００６６】
実施の形態５
図１５は、実施の形態５に係るモニタマークの平面図である。図１５に係るモニタマークは、図５に係るモニタマークの変形例である。孤立パターン１１を、十字パターン９の手の部分と兼用している。本実施の形態によれば、孤立パターンを別途設ける必要がなく、孤立パターンを形成していた部分に、特殊用途パターンを配置することができる。したがって、モニタマークを簡略化できると同時に、モニタマーク内の面積を有効に利用することができる。
【００６７】
実施の形態６
図１６は、実施の形態６に係るモニタマークの平面図である。図１６に示す装置は、図５に示すモニタマークと、以下の点を除いて、同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰返さない。
【００６８】
図１６に示すモニタマークが図５に示すモニタマークと異なる点は、外枠パターン７が、オーバー露光にならないように、（ｃ）および（ｄ）に示すように、複数の部分に分割されており、十字パターン９の手の部分が、オーバー露光にならないように、（ａ）、（ｂ）のように複数の部分に分割されている。分割された部分の形状や、大きさは、測定器に合わせて選ばれる。（ａ）は分割型の十字パターンを示す。（ｂ）はラインアンドスペースを用いた十字パターンを示す。（ｃ）は、ドットパターンの配列で構成した外枠パターンを示す。（ｄ）はラインアンドスペースを用いて構成した外枠パターンである。
【００６９】
ウェハ上のリソグラフィ特性によっては、ウェハ上のパターン（リソグラフィ後のレジストパターンを含む）の形状を劣化させるとともに、ウェハ上にパターンの残渣が原因のごみが発生する場合があるが、このような分割パターンを用いることによって、形状の劣化およびごみの発生を防止することができる。
【００７０】
実施の形態７
図１７は、実施の形態７に係るフォトマスクペアの概念図である。実施の形態７に係るフォトマスクペアは、第１の工程において用いる第１フォトマスクと、第１の工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクと、第２工程の後の第３工程において用いられる第３フォトマスクとからなる。図１７は、この３枚のフォトマスクを、１枚の図で便宜的に表わしている。第１のフォトマスクは、高密度配列パターン１０Ａと孤立パターン１１Ａを含む。第２のフォトマスクは高密度配列パターン１０Ｂと孤立パターン１１Ｂを含む。第３のフォトマスクは、高密度配列パターン１０Ｃと孤立パターン１１Ｃを含む。第１フォトマスクを第１工程において用い、第２フォトマスクを第２工程において用い、第３フォトマスクを第３工程において用いるとき、高密度配列パターン１０Ａと１０Ｂと１０Ｃが互いに重ならないように、これらが配置されている。また、孤立パターン１１Ａと１１Ｂと１１Ｃが互いに重ならないように、これらが配置されている。これらのパターンが互いに干渉しないので、これらのフォトマスクペアをマスクにして、半導体装置を形成すると、電気的にショートしないという効果を奏する。
【００７１】
図１８は、実施の形態７の他の変形例に係る。図１８は、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、該第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクとからなるフォトマスクペアを、便宜的に重ねて描いた平面図である。第１のモニタマークは、下層の素子寸法をモニタするためのモニタパターン１４０が設けられている。第２のフォトマスクは、遮光パターン１４を含んでいる。第１フォトマスクを第１工程において用い、第２フォトマスクを第２工程において用いるとき、素子寸法をモニタするパターン１４０を、遮光パターン１４が覆うような位置関係にある。このようなフォトマスクペアを用いると、ごみの発生を防ぐことができる。
【００７２】
図１９は、実施の形態７に係るフォトマスクペアのさらに他の変形例である。図１９に示すフォトマスクペアは、第１工程において用いられる第１フォトマスクと、第１工程の後の第２工程において用いられる第２フォトマスクのペアからなる。図１９は、２枚のフォトマスクを１枚の図で便宜的に表わしている。第１のフォトマスクは、十字の形状に交差した１対の手を有する第１の十字パターン９ａと第１の外枠パターン７ａを含む。第２のモニタマークは、十字の形状に交差した１対の手を有する第２の十字パターン９ｂと、第２の十字パターン９ｂを取囲むように設けられた第２の外枠パターン７ｂを備える。第１フォトマスクを第１工程において用い第２のフォトマスクを第２工程において用いるとき、第１の十字パターン９ａの手と第２の十字パターン９ｂの手の、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置と太さが選ばれている。また、第１の外枠パターン７ａと第２の外枠パターン７ｂの、一方が他方を完全に覆ってしまうように、それらの位置および太さが選ばれている。図１９に示すフォトマスクを用いれば、ごみが発生しないという効果を奏する。
【００７３】
実施の形態８
図２０は、実施の形態８に係るフォトマスクの平面図である。図２０を参照して、フォトマスク１は基板（図示せず）を備える。基板の上に、半導体素子のパターンを形成するための、長方形状の半導体素子チップ領域３が設けられている。半導体素子チップ領域３内に、高密度部の素子パターン（メモリセルなど）５と低密度部の素子パターン（低密度ロジック部など）６が設けられている。半導体素子チップ領域３内に、半導体素子パターンの寸法を保証する、複数個のモニタマーク４が設けられている。複数個のモニタマーク４は、長方形の四隅と、長方形の２つの長辺の中央の位置にそれぞれ設けられている。
【００７４】
実施の形態に係るフォトマスクを用いれば、実際の素子パターンを測定する必要がなくなる。モニタマーク４の位置が固定されているため、測定個所の指示を画一化できる。ひいては寸法測定のための作業が簡素化できる。
【００７５】
実施の形態９
実施の形態１−８に係るフォトマスクを用いて、図２１に示すような、リソグラフィ工程を経ると、寸法精度の向上した半導体装置が得られる。
【００７６】
今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るモニタマークの平面図である。
【図２】 実施の形態１に係るモニタマークに対応する、本番パターンの代表的配線系素子パターンの平面図である。
【図３】 実施の形態１に係るモニタマークの変形例の平面図である。
【図４】 図３のモニタマークに対応する本番パターンの代表例であるホール系素子パターンの平面図である。
【図５】 実施の形態２に係るモニタマークの平面図である。
【図６】 実施の形態３に係るモニタマークの平面図である。
【図７】 実施の形態４に係るモニタマークの平面図である。
【図８】 特殊用途パターンの第１の例を示す平面図である。
【図９】 図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】 特殊用途パターンの第２の例を示す平面図である。
【図１１】 特殊用途パターンの第３の例を示す平面図である。
【図１２】 図１１に示す特殊用途パターンの作用効果を説明するための図である。
【図１３】 特殊用途パターンの第４の例を示す平面図である。
【図１４】 特殊用途パターンの第５の例を示す平面図である。
【図１５】 実施の形態５に係るモニタマークの平面図である。
【図１６】 実施の形態６に係るモニタマークの平面図である。
【図１７】 実施の形態７に係るフォトマスクペアの概念図である。
【図１８】 実施の形態７に係るフォトマスクペアの変形例である。
【図１９】 実施の形態７に係るフォトマスクペアのさらに他の変形例である。
【図２０】 実施の形態８に係るフォトマスクの平面図である。
【図２１】 従来のフォトマスクを用いて、半導体装置を製造する工程の概略図である。
【図２２】 従来のフォトマスクの断面図である。
【図２３】 従来のフォトマスクの平面図である。
【図２４】 従来のモニタマークの平面図である。
【図２５】 他の従来のモニタマークの図である。
【図２６】 他の従来の、位置精度測定用の十字マークを有するモニタマークの平面図である。
【符号の説明】
７ 外枠、１０ 高密度配列パターン、１１ 孤立パターン。
Claims (1)
- 基板と、
前記基板の上に設けられた、ホールパターンを含む本番パターンと、
前記基板の上に設けられた、前記ホールパターンの寸法を保証するモニタマークと、を備え、
前記モニタマークには、十字の形状に交差した１対の手を有する十字パターンと、該十字パターンの走査領域から離されて設けられた、前記ホールパターンの寸法を保証するホールパターン保証用パターンと、前記十字パターンおよび前記ホールパターン保証用パターンを取囲む外枠パターンと、を備え、
前記外枠パターンは、ドットパターン又はラインアンドスペースパターンで構成され、複数の部分に分割されており、
前記十字パターンの手の部分は、分割型の十字パターン又はラインアンドスペースを用いた十字パターンで構成され、複数の部分に分割されている、フォトマスク。
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