JPH0263049A - マスクパターンを有する基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体製造において使用するマスクパターンを
有する基板に関連し、パターン線幅を測定するためのテ
ストパターンを具備するマスクパターンを有する基板と
その製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路、表面弾性波素子（ＳＡＷ　　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）、高電子移動度トランジスター（ＨＥ　Ｍ
　Ｔ　）等のエレクトロニクス関連の部品は高集積化、
微細化がますます進み、これに伴ってその製造に欠くこ
とのできないリソグラフィー技術にも微細化、高精度化
が要求されてきている。

このような状況から、フォトレジストあるいは電離放射
線レジストにより微細なレジストパターンを形成する場
合において、従来は要求されるパターンの線幅が広く光
学顕微鏡や光学検査装置により検査することが可能であ
ったが、最近では前記の光学顕微鏡や光学検査装置では
検査できないような、例えば０．１５μｍ以下のライン
・アンド・スペース・パターンのような超微細レジスト
パターンの形成が要求されるようになってきている。

このような超微細レジストパターンの検査には通常、走
査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと略す）が用いられる。基
板上のチップ内のパターンを直接ＳＥＭで観察するか、
あるいはＳＥＭ観察用のチップを同一基板上に形成して
観察して、レジストパターンの線幅等を検査しノくター
ンが未解像であったり、線幅が所望の線幅より太い場合
には追加現像を行い、所望のレジストパターンを形成す
る方法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらＳＥＭで直接チップ内のレジストパターン
を観察する場合には、レジストがＳＥＭから発生する電
子線により露光されてしまい、追加現像を行うと電子線
に対してポジ型のレジストではＳＥＭにより電子線照射
された部分のレジストパターンだけが細くなり、ネガ型
のレジストではＳＥＭにより電子線照射された部分のレ
ジストパターンだけが太くなってしまいパターン線幅の
精度が掻端に劣化してしまうという問題点があった。

また基板上にＳＥＭ観察用のチップを別に形成してレジ
ストパターンを観察する場合には、このＳＥＭ観察用チ
ップと実際の製品となるチップとの距離が数ｍｍに及び
、０．１μｍ程度の超微細パターンの形成において：よ
、例えば露光時のレジストを塗布しである基板の平面度
、露光装置の精度、レジスト膜厚等の諸条件によりチッ
プ間のレジストパターン線幅に差が生じてしまい正確な
線幅を知ることができないという問題点があった。

本発明は上記の事情に鑑み、レジストパターンのＳＥＭ
観察を行った場合に、製品となるパターンの線幅精度の
劣化を伴わずに正確な線幅を測定出来る構成を具備し、
所望の線幅のレジストパターンを高精度で得ることを可
能にしたマスクパターンを有する基板とその製造方法の
提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明のマスクパターンを有
する基板は基材上に単位チップに対応するマスクパター
ンを配列してなる基板において、前記基材上のチップ内
の領域であって、かつ前記マスクパターンが形成されて
いる領域以外の少なくとも一部分にパターン線幅測定用
テストパターンを形成した構成とした。

さらに、所望の線幅のレジストパターンを高精度に得る
本発明のマスクパターンを存する基板の製造方法として 基材上にフォトレジストあるいは電離放射線レジスト膜
を形成する工程と、 前記フォトレジストを露光あるいは前記電離放射線レジ
ストを電子線描画した後、現像を行いマスクパターンお
よびパターン線幅測定用テストパターン状のレジスト膜
を形成する工程と、前記パターン線幅測定用テストパタ
ーン状のレジスト膜をＳＥＭにより観察してパターンの
線幅を測定し、追加現像の終点を決定する工程と、 前記マスクパターンおよびパターン線幅測定用テストパ
ターン状のレジスト膜を追加現像して所望の線幅のレジ
ストパターンを形成すＳ工程とを備えたことを特徴とす
る製造方法を採用した。

基材としては石英ガラス、アルミナホウケイ酸ガラス、
ソーダライムガラス等の各種ガラスの他、各種フォトマ
スクブランク、シリコンウェハー、ＧａＡｓ等の半絶縁
性材料を用いることができる。

マスクパターンおよびパターン線幅測定用テストパター
ンはフォトレジストあるいは電離放射線レジストにより
形成することが一般的であるが、遮蔽層としての機能を
有するものであれば各種金属材料又は各種非金属材料を
使用してもよい。

パターン線幅測定用テストパターンは同一チップ内の製
品となるマスクパターンと同一条件で製膜、露光、現像
の各工程が行われ、同一のパターン線幅とならなければ
ならないので、形状はマスクパターンの少なくとも一部
のパターン形状と同一形状として、前記マスクパターン
の形成されている領域からの距離が５００μｍ以下の極
めて近い位置に形成しすることが望ましい。

パターン線幅測定用テストパターンの大きさはチップ内
のマスクパターンに影響しない程度に小さく、また周辺
部の近接効果の影響を受けない程度に大きいことを考慮
すると１０μｍ角〜１００μｍ角程度の大きさが適当で
ある。

本発明のマスクパターンを有した基板とその製造方法は
要求されるパターン線幅がライン・アンド・スペース・
パターンで０．２μｍ以下のような光学顕微鏡により検
査することが困難になる場合に特に有用である。

（作用） 上記のように構成した本発明のマスクパターンを有する
基板およびその製造方法において、パターン線幅測定用
テストパターンは同一チップ内のマスクパターンの少な
くとも一部のパターン形状と同−形状であり、かつ前記
のマスクパターンとの距離が５００μｍ以下と極めて近
い位置に形成しであるので、マスクパターンを形成する
条件とほとんど同一の条件でパターン線幅測定用テスト
パターンを形成することができ、両者のパターン線幅は
ほぼ同一となる。

よってパターン線幅測定用テストパターンのパターン線
幅を測定することで、製品となるマスクパターンのパタ
ーン線幅を知ることができる。

パターン線幅を測定するにはＳＥＭを使用するが、ここ
でパターン線幅測定用テストパターンのみをＳＥＭ観察
をすることにより製品となるマスクパターンの線幅精度
を劣化させることなしにパターン線幅を測定でき、所望
のパターン線幅を得るために追加現像を行う場合の現像
の終点を決定することができる。追加現像を行った後、
前記の方法によりパターン線幅を測定するという操作を
以後繰り返すことにより、高精度のパターンを形成する
ことができる。

パターン線幅測定用テストパターンをＳＥＭ観察するこ
とによりテストパターンの線幅の精度劣化が生じるが、
ＳＥＭ観察に必要な面積は微小なので繰り返し線幅測定
をする場合でも問題とはならない。またテストパターン
を複数個設けてもよい。

（実施例） 以下に実施例をあげて、更に具体的に本発明を説明する
。

第１図は本発明のマスクパターンを有する基板の一実施
例であるフォトマスクのチップの１単位の上面図である
。

４インチ角０．０９インチ厚の石英基板上にクロムが６
００人成膜されているクロムフォトマスクブランクを洗
浄、脱水ベータ、ヘキサメチレンジシラザン処理の順で
前処理した後、このフォトマスクブランク上に電子線ネ
ガ型レジストＲＤ−２００ＯＮ　（日立化成（株）製）
を膜厚が３０００人になるようにスピンコーティング法
により塗布し、プレベータを８０℃にて２０分間行い成
膜した。

次いで電子線描画装置を用いてマスクパターン及びパタ
ーン線幅測定用テストパターンを有するチップを加速電
圧ＩＱｋＶ、露光量１０μＣ／　ｃＩＩｌの条件で描画
した。このマスクパターンは０．１０μｍライン・アン
ド・スペース１：１を基本パターンとして構成し、パタ
ーン線幅測定用パターンも同様に０．１０μｍライン・
アンド・スペース１：ｌで構成し大きさは１０μｍ角で
マスクパターンからの距離は５０μｍとした。

描画した基板は直ちにＲＤ−２０００専用現像液を用い
て液温２０，０℃にて３０秒間デイツプ現像した後、超
純水でリンスを５分間行い乾燥した。

次に基板上のパターン線幅測定用テストパターンの線幅
をＳＥＭを用いて測定したところ、０．１４μｍであっ
たため前記の現像液を使用して液温２０．０℃にて５秒
間追加現像を行い、その後に超純水でリンスを５分間行
い乾燥した。

再び基板上のパターン線幅測定用テストパターンの線幅
をＳＥＭを用いて測定したところ、線幅は０．１０μｍ
であった。

現像を完了した基板を１００℃にて３０分間ポストベー
クした後、酸素の反応性イオンエツチング装置を用いて
１００Ｗ、４０　ＳＣＣＭ。

Ｑ、１ｔｏｒｒにて２０秒間レジストのデスカム処理を
行い、次にこのレジストパターンをマスクにしてクロム
薄膜を四塩化炭素の反応性イオンエツチング装置を用い
て２００Ｗ、５０５ＣＣＭ、３０Ｐａにおいて４分間ド
ライエツチングして基板上にクロムパターンを形成した
。

最後に酸素プラズマによるレジストの灰化を１００Ｗ、
Ｏ，１ｔｏｒｒにおいて２０分間行いフォトマスクが完
成した。

このフォトマスク上のクロムパターンをＳＥＭで観察し
たところクロムパターンの線幅は０゜１０μｍライン・
アンド・スペース１：１であった。

（比較例） ４インチ角０．０９インチ厚の石英基板上にクロムが６
００人成膜されているクロムフォトマスクブランク上に
電子線ネガ型レジストＲＤ−２（１００Ｎ（日立化成（
株）製）を本発明の実施例に示したのと同様の方法によ
り成膜した。

次いで電子線描画装置を用いてマスクパターンのみをを
有するチップを加速電圧ＩＱｋＶ。

露光１１０μＣ／　ｃｊの条件で描画した。このマスク
パターンは０．１０μｍライン・アンド・スペース１：
１を基本パターンとして構成した。

描画した基板は直ちに本発明の実施例に示した方法と同
様の方法により現像した後、超純水でリンスを５分間行
い乾燥した。

次に基板上のマスクパターン部分の線幅をＳＥＭを用い
て測定したところ、０．１４μｍであった。第２図（ａ
）は比較例における追加現像前のレジストパターンを示
す上面図である。

同図において破線で囲まれた領域はＳＥＭで観察した部
分を図式的に示したものである。

パターン線幅が所望の線幅より大きいため前記の現像液
を使用して液温２０，０℃にて５秒間追加現像を行い、
その後に超純水でリンスを５分間行い乾燥した。

再び基板上のマスクパターンの線幅をＳＥＭを用いて測
定したところ、線幅が０．１０μｍのパターン中に線幅
が０．１３μｍになっている領域が認められ、これは追
加現像前にＳＥＭで観察を行った領域と一致していた。

第２図（ｂ）は比較例における追加現像後の線幅不良が
発生しているレジストパターンを示す上面図である。

上記のようなパターンの線幅不良が生じたためこの基板
はフォトマスクとして使用することが不可能となった。

〔発明の効果〕

本発明のマスクパターンを有する基板およびその製造方
法は以上説明したように構成されているので、ＳＥＭ観
察によりパターン線幅を測定してから追加現像を行いパ
ターン線幅を修正する一連の工程において製品となる部
分のパターン線幅の精度の劣化をきたすことなしに高い
線幅精度のマスクパターンを得ることができるという効
果を有する。

における追加現像後の線幅不良が発生しているレジスト
パターンを示す上面図である。

１　チップ、２　微細なマスクパターン部分、３　パタ
ーン線幅測定用テストパターン、４基板、５　ネガ型レ
ジストパターン、５°　追加現像後のレジストパターン
、６．、、、、、　Ｓ　Ｅ　Ｍ観察部分、６°　追加現
像後にＳＥＭ観察部分に生じた線幅不良のレジストパタ
ーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基材上に単位チップに対応するマスクパターンを配
   列してなる基板において、前記基材上のチップ内の領域
   であって、かつ前記マスクパターンが形成されている領
   域以外の少なくとも一部分にパターン線幅測定用テスト
   パターンが形成されていることを特徴とするマスクパタ
   ーンを有する基板。 ２、マスクパターンおよびパターン線幅測定用テストパ
   ターンはフォトレジストあるいは電離放射線レジストで
   ある請求項１記載のマスクパターンを有する基板。 ３、マスクパターンおよびパターン線幅測定用テストパ
   ターンのパターン線幅は０．２μｍ以下である請求項１
   又は２記載のマスクパターンを有する基板。 ４、パターン線幅測定用テストパターンはマスクパター
   ンの少なくとも一部のパターン形状と同一形状であり、
   前記マスクパターンの形成されている領域からの距離が
   ５００μｍ以下である請求項１ないし３のいずれかに記
   載のマスクパターンを有する基板。 ５、基材上にフォトレジストあるいは電離放射線レジス
   ト膜を形成する工程と、 前記フォトレジストを露光あるいは前記電離放射線レジ
   ストを電子線描画した後、現像を行いマスクパターンお
   よびパターン線幅測定用テストパターン状のレジスト膜
   を形成する工程と、前記パターン線幅測定用テストパタ
   ーン状のレジスト膜を走査型電子顕微鏡により観察して
   パターン線幅を測定し追加現像の終点を決定する工程と
   、 前記マスクパターンおよびパターン線幅測定用テストパ
   ターン状のレジスト膜を追加現像して所望の線幅のレジ
   ストパターンを形成する工程とを備えたことを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載のマスクパターン
   を有する基板の製造方法。