JPH03219618A - 描画方法と描画装置 - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

産業上の利用分野 発明の概要 背景技術［第４図］ 発明が解決しようとする問題点［第５図コ問題点を解決
するための手段 作用［第３図］ 実施例［第１図乃至第３図］ 発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は描画方法と描画装置、特に所定のパターンを半
導体ウェハの表面に描画する描画方法とそれに用いる描
画装置に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の描画方法と描画装置において、 襞間によって半導体素子の同じ形状の繰返しにおける異
なる部分の断面が現われるようにするため、 パターンをその基本となる方向と上記半導体ウェハの劈
開面とが角度を成すように描画するものである。

（Ｃ，背景技術）［第４図］ ＬＳＩ、ＩＣの開発、試作そして製造の段階で素子の各
部分に異常がないかどうかをチエツクする必要がある。

そして、そのチエツクは、チエツクしようとする部分の
断面を例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察するこ
とによって行う。そのチエツクしようとする部分を断面
に現われるようにする方法として従来行われていたのは
、サンプルをいくつか用意してそれを手で襞間し、偶然
に観察したい部分が劈開面に現われたサンプルをＳＥＭ
で観察するという方法か、微細な断面を任意の場所に形
成することができるＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｎ　
Ｂｅａｍ）装置等の特殊な装置を用いて欲する部分に断
面を形成し、それをＳＥＭで観察するという方法である
。

尚、第５図は半導体ウェハを示す平面図であり、図面に
おいて、１はシリコン半導体ウェハで、その主面は例え
ば（１００）面である。３はオリエンテーションフラッ
ト、４は該オリエンテーションフラットに対して垂直な
方向で、この方向の面（０１１）で襞間し易い。そこで
この方向４を襞間方向ということにする。６はパターン
（第４図では図示せず。尚、第５図でご（一部を拡大し
て示す）の一つの基本的方向で、他の基本的方向はそれ
６と直角方向であるが、本願明細書においてはそのうち
の襞間方向と平行になるべき方の基本的方向をもってパ
ターンの基本方向ということとする。

ところで、このパターンの基本方向６は従来においては
剪開面４と平行にされていた。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）［第５図］ ところで、サンプルを手で襞間して断面をＳＥＭで観察
するという方法によれば、観察しようとする部分が劈開
面に断面として現われるか否かが偶然によって決まるの
で、何枚ものサンプルを用意しなければ観察できないと
いう問題がある。

この問題について第５図に従って具体的に説明すると次
のとおりである。第５図はフォトリソグラフィ技術によ
り表面部がバターニングされた半導体ウェハのパターン
を示す拡大平面図である。

ＩＣ％ＬＳＩにおいてパターンは第５図に示すように同
じ形状が繰返される場合が多い。そして、繰返される形
状のどの部分の断面構造はどのようになりがちであるか
を把握することは研究、開発、製品の品質管理上非常に
重要である。

ところで、例えば第５図における同じ形状の繰返しにお
けるａの部分の断面形状を観察しようとする場合、Ａ−
Ａ線に沿って襞間する必要があるが、必ずしも思ったと
おりに襞間できず、例えばＢ−Ｂ線に沿って襞間されて
しまうというようなことになる。というのは、Ａ−Ａ線
とＢ−Ｂ線とは数μｍから数十μｍ程度の僅かな差しか
なく手でコントロールできるものではないが、しかし素
子の観察という観点から見ると全く異なった場所なので
ある。従って、どうしてもａの部分を観察したい場合、
従来においてはいくつものサンプルを偶然Ａ−Ａ線で襞
間されるまでサンプルの襞間をし続けなければならなか
った。これは時間もかかるし、多（のサンプルを観察の
ために用意しなければならず多くの無駄を生じるのであ
る。

また、ＦＩＢ装置等の特殊の装置を用いて欲する部分に
断面を形成してＳＥＭで観察するという方法によれば、
断面を形成するに必要な装置が特殊なものだけに高価格
であり、そのことがコスト増の要因となるし、また欲す
る部分に断面を形成するに要する時間も２０分乃至２時
間程度と相当に長い。

本発明はこのような問題点を解決すべ（為されたもので
あり、１回の襞間によって半導体素子の同じ形状の繰返
しにおける異なる部分の断面が現われるようにすること
を目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、パターンをその基
本となる方向と上記半導体ウェハの劈開面とが角度を成
すように半導体ウェハに描画するようにしたことを特徴
とする。

（Ｆ、作用）［第３図コ 本発明によれば、パターンがその基本となる方向と半導
体ウェハの劈開面とで角度を成すように半導体ウニへ表
面に描画されるので、第３図に示すように断面に同じ形
状の繰返しにおける異なる部分が現われる。従って、そ
のうちから欲する部分を選んで観察すれば良く、欲する
部分が現われるまでサンプルを数多く襞間することは必
要ではない。

即ち、一般にＬＳＩ等のパターンは主として襞間４の方
向（そしてオリエンテーションフラット３の方向）に対
して平行、直角を成す直線で構成されている（４５度を
成す直線も多い場合がある）。そして、パターンは同じ
形状の繰返しによって構成されるのが普通であるが、本
発明によれば、パターンの基本方向に対して襞間方向が
ある角度をなすようにするので、第３図に示すように同
じ形状の繰返しにおける異なる部分が１つの劈開面に断
面として現われるようにできるのである。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第３図］ 以下、本発明描画方法と描画装置を図示実施例に従って
詳細に説明する。

第１図は本発明描画装置を縮小投影露光装置に適用した
実施例を示す構成図である。同図において、７は光源、
８は該光源７から出射された露光用光線を集束するコン
デンサレンズ、９は後述する半導体ウェハの表面に縮小
投影されるパターンが形成されたレチクル、１０は該レ
チクル９から出射された光を縮小投影のために集光する
縮小投影レンズ、１１は半導体ウェハ１２を載置するス
テージ、１３はＩＴＶカメラ、１４はレチクルアライメ
ント光学系、１５はステップモニタ光学系、１６はレー
ザ、１７．１７．１７はウニハアライメント光学系、１
８はオートフォーカス検出系、１９はＸ軸干渉系、２０
はＸ軸干渉系、２１はＩＴＶカメラ、２２はステージ駆
動系、２３は上記ステージ１１表面に形成された基準マ
ークである。

本縮小投影装置は、ステップアンドリピートによって１
チツプあるいは複数チップ毎に半導体ウェハ１２表面の
レジスト膜に対してレチクル９を介して露光するように
なっており、レチクル９と半導体ウェハ１２との間の位
置合せは自動制御系により自動的に行われるようになっ
ている。

ところで、サンプル用の半導体装置を製造する場合には
第３図に示すようにパターンの基本となる方向６が半導
体ウェハ１２の何間方向４と一致する方向からθ（例え
ば１乃至１００ｍｒａｄ）回転させた向きに位置合せす
るようになっている。

従って、サンプル用の半導体装置を製造する場合には、
レチクル９によってパターンが、その基本となる方向６
が半導体ウェハ１２の襞間方向４に角度θ傾いた向きで
半導体ウェハｌに転写され、そのパターンに従ってエツ
チング等の工程が行われることになる。

依って、観察に必要な工程を終えて半導体ウェハ１２を
襞間すると、劈開面には同じ形状の繰返しにおける異な
る部分が断面として現われ、そのうち欲する部分、例え
ばａの部分をＳＥＭ等によって観察すれば良いことにな
る。勿論、従来のように多数のサンプルを用意して観察
したい部分の断面が劈開面に現われるまでサンプルを次
々と勇関し続けることは必要ではないし、観察したい部
分の断面が劈開面に現われるようにするのに長い時間を
要しない。

尚、縮小投影露光装置に、サンプル用半導体装置をつく
る場合にレチクルと半導体ウェハとの位置関係をθだけ
回転させるという機能を与えるようにするのではなく、
レチクルとしてパターンを本来の向きからθだけ回転し
た向きに形成したものを用いるようにしても良い。この
ようにすれば、普通の縮小投影露光装置によってパター
ンがその基本となる方向６と半導体ウェハ１２′の襞開
方向４とでθの角度を成すように半導体ウェハ１２に転
写されるようにすることができるからである。

即ち、レチクルと半導体ウェハとはレチクルに形成され
た位置合せマークと半導体ウェハ側の位置合せマークと
位置関係を合せることによって位置合せが為される。そ
こで、パターンの位置合せマークに対する位置関係が普
通の場合よりもθだけ回転したものをサンプル製造専用
レチクルとして用いることとするのである。すると、や
はり第３図に示すようにパターンが基本となる方向６が
襞間方向４に対して角度θを成すように転写されるよう
にできるのである。

尚、本発明は電子線による描画方法及び電子線描画装置
にも適用することができる。電子線描画装置は半導体ウ
ェハの表面に塗布したレジスト膜の露光にも用いること
ができるし、また半導体ウニへ表面を直接加工するのに
も用いることができる。更には、マスクの描画にも用い
ることができる。

そして、電子線描画装置によって半導体ウェハの表面に
描画する場合、あるいはマスクに描画をする場合におい
て、半導体ウェハあるいはマスクを普通に位置合せがな
された向きから更にθ回転させるとか、電子ビームの行
路中に磁場を生ぜしめて電子ビームの進む経路を曲げる
ことによりパターンを回転するという方法によってパタ
ーンの基本となる方向が半導体ウェハの襞間に対しであ
る角度θ傾（ようにすることができる。

尚、本願明細書において、描画はマスクを転写すること
によりパターニングする場合と、電子線描画装置により
一筆書き的にバターニングする場合の両者を包含する。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明は、パターンをその基本と
なる方向と上記半導体ウニへの劈開面とが角度を成すよ
うに描画するようにしたことを特徴とするものである。

従って、本発明によれば、パターンがその基本となる方
向と半導体ウニへの劈開面とで角度を成すように半導体
ウニへ表面に投影されるので、第３図に示すように断面
に同じ形状の繰返しにおける異なる部分が現われる。従
って、そのうちから欲する部分を選んで観察すれば良く
、欲する部分が現われるまでサンプルを数多く襞間する
必要はない。

６・・・パターンの基本方向。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一つの実施例を説明するた
めのもので、第１図は描画装置の一例を示す構成図、第
２図は半導体ウニへの平面図、第３図はパターンを示す
拡大平面図、第４図は背景技術を示す半導体ウェハの平
面図、第５図は発明が解決しようとする問題点を説明す
るためのパターンを示す拡大平面図である。 符号の説明 １・・・半導体ウェハ、 ４・・・襞間方向、 −寸口 ！（

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のパターンを半導体ウェハの表面に描画する
   描画方法において、 上記パターンをその基本となる方向と上記半導体ウェハ
   の劈開面とが角度を成すように描画することを特徴とす
   る描画方法
2. （２）所定のパターンを半導体ウェハの表面に描画する
   描画装置において、 上記パターンを、その基本となる方向と上記半導体ウェ
   ハの劈開面とが一致した状態から適宜回転させることが
   できるようにしてなる ことを特徴とする描画装置