JPH0496314A - 半導体素子用パターンの形成または試験方法 - Google Patents

半導体素子用パターンの形成または試験方法

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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】 [発明の目的〕 (産業上の利用分1!F) 本発明は光または電子ビーム(Beam)リソグラフィ
 (Li thography)技術を利用する半導体
素子用パターンの形成または試験方法の改良1コ係わる
ものである。
(従来の技術) 半導体素子の製造に当たっては光または電子ビームリソ
グラフィ技術が利用されているが、集積度が増大するに
つれてパターン(Patte−rn)形成精度やパター
ン検査精度か重要になってきている。このため半導体素
子に光または電子ビームリソグラフィ技術を施す際には
温度1.1″よるガラスマスク(GQass  Mas
k)や被処理半導体基板の変形がバター7−ンの形成精
度や検査精度への彫りを誠らずべく、恒温化された装置
内に放置1−で温度を調整する方式が採られている。
(発明が解決しようとする課題) 恒温装置内に被処理¥−導体ウつ−ハ(Wa−fer)
または半導体素子用パターンが描かれているガラスマス
ク(以後ガラスマスクと2馴する)を放置することによ
って変形をなくして、パターンの形成精度や検査精度の
向」二を図ってきたが、個々の定量化がなされていない
ために温度や温度分布が検知できず、ひいてはパターン
の形成精度や検査精度が悪化する原因となっていた。こ
のような変形をより効果的とするために恒温装置内の放
置時間も必要量」−に長く、生産のスルーブツト(Th
roug:h  Put)が低下する難点があった。本
発明はこのような事情により成されたらので、特に、高
精度なパターン形成またはパターン検査が可能な半導体
素子用パターンの形成または試験方法を提供することを
目的とするものである。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 半導体基板またはガラスマスクの基板温度か温度分布を
測定して一定の温度か温度分布に達したことを検知した
後に露光工程を施すこと点に本発明に係わる半導体素子
用パターンの形成または試験方法の特徴がある。
(作用) ところで半導体素子の開発は大量生産より2世代先行し
て行われると言われており、日経マイクロデバイス(M
icro  Device1989−8 )に記載され
た半導体素子の量産開始時期から開発に着手する時期を
推定して第1表に示した。即ち4MD (Mega  
Dynamic)−RAM(Rundum  Acce
ss  Me−mo r y)の生産が開始可能となっ
た1989年には64MD−RAMの開発がスタート(
St−art)していることになる。第1表にはマスク
に必要な精度と材料温度の関係を示しているが、半導体
素子のデザインルール(Desi−ne  RuQe)
の5倍をレティクル(Ret−icQe)の最小寸法と
しており2寸法は日経マイクロデバイス(Micro 
 Device1989−8 )より抜粋した。表中の
長寸法精度はガラスマスクでの設計100mmに対する
実パターンの位置精度を表している。
(以下余白) 光りソグラフイにより対応できなくなるとレティクルか
らX線マスクへ変更することが必要になり、光りソグラ
フイでは前記のように半導体素子のデザインルールの5
倍のレティクルが要るのに対してX線マスクでは等倍と
なる。
次に温度と精度の関係を表2に示す。
このμm/100mm”cとは1℃昇温すると100m
mに対してどの住良寸法でアップ(Up)するかを意味
しており、シリコンペレット(PeQQ−et)を今後
シリコン基板と記載する。次に長寸法精度による材料別
の許容温度差を表3に示す。
表−3 このように露光工程または検査工程におIjる使用部品
材料の熱的特性が明らかにされているが、これだけの比
較によると1ノテイクルはデザインルールの5倍のパタ
ーンを形成すれば良いので、温度に伴うパターン精度の
変動防止には周辺雰囲気による温度管理で十分である。
しかI7.256M D −、−RA M以降の世代で
は等倍パターンとなるX線リソグラフィに変更されると
想定すると許容温度差が小さくなって、レティクルの局
部的な温度差も問題になると考えられる。
1、かも、実際の露光工程における精度に及ぼす温度の
影譬即ち長寸法精度は使用材料の綿膨脂係数に比例する
ものでない。例えばガラスマスクが金属製クランプ(C
Qamp)によりチタン製カセットに保持される場合、
夫々の材料が膨脂した際ガラスマスクにかかる応力の分
布が変わり、梓膨脂係数以上の影響がでると判断される
一方、恒温放置によりパターン精度への影響を防止する
方法ではスルーブツトに問題が発生ずる。
と言うのは厳密に恒温化した装置ではある時間以上放置
するとガラスマスクも恒温化される。しかし、放γ前の
温度、カセットやガラスマスクの熱伝導率などにバラツ
キがあるために夫々が熱的に平衡になるにもバラツキが
ある。即ち、すべての場合に一定にならず、各部品には
好適の放置時間があることに問題がある。
これに加えて、熱的変動の発生時にも問題がある。恒温
化した装置にガラスマスクを放置した場合何らかの熱的
変動があった場合!こ問題がづ二する。
これは温度モニター (Mon i t e r)手段
はガラスマスクに直接設豚されておらず周辺機器に股。
置されているためにモニタリング(Moniterin
g)されるべきガラスマスクを設W1..ている基板温
度が不明となるためである。このように周辺雰囲気の恒
温化手段によるガラスマスクなどを0.1℃オーダー 
(Oder)の管理では完全でないことが判明した。
本発明はこのような知見を基(ご完成されたもので、半
導体基板またはガラスマスクの基板に対12て直接測定
できる温度センサー (Sensor)を設置j7て1
/]、OOオーダの温度または温度分布を制御して半導
体基板またはガラスマスクの熱変形に伴うパターン形成
精度やパターン検査精度の向上、を目指すものである。
これによりバッチ(Batch)処理時においても個々
に変形がなくなるので同様な結果が得られる。
(実施例) 本発明の実施例を第1図及び第2図を参照して説明する
が、その適用範囲について先ず触れる。
即ち、本発明方法を実施する雰囲気としてはエレクトロ
ンビーム(EQectro口 Beam以下EBと記載
する)、少なくとも10−6トール(To r r)以
下のいわゆる高真空領域そI7て照射光雰囲気であり、
製造装置と1−では描画装置、ステッパー (S t 
eppe r)縮小露光投影装置更には光電子ビームに
より長寸法を測定するバタン検貞装贋に適用できる。ま
た本発明方法で使用する露光用の半導体ウェーハとは能
動素子、受動素子及び抵抗などの回路用成分からなる群
から選定された一種または複数種を造り込むものが相当
する。、し、かも、電子ビーム描画装置や縮小賊光投影
装置から構成されるパターン形成装置における具体的な
露光工程前にはガラスマスク用保持台、試料台または資
料ボルダ−(HoQ de r)に試料であるガラスマ
スクまたは半導体ウェーハを設置後、ガラスマスク用保
持台、試料台または資料ホルダーの中の一種または複数
種と試料の温度と温度差を測定後、・一定の温度、温度
差に達(7た。ことを検知する。
更に半導体パターン検査装置では、検査前に半導体ウェ
ーハまたはガラスマスクの温度や温度分布を測定(−で
、一定の感度か温度分布にJ L、たことが検知されて
から半導体パターン検査工程に移打する。l−かも、更
にまた、ガラスマスク用保持台、試料台または資料ホル
ダーの中の一種に、試料であるガラスマスクまたは半導
体ウェーハを設置後、半導体ウェーハ、ガラスマスク用
保持台、試料台または資料ボルダ−の中の一種または複
数種と試料間の温度か温度差をIIIj、で一定値に達
したことを確認後パターン検査を実施する。その上、前
記パターン検査方法はデータ(Data)比較検査装置
・パターン比較装置装置やパターン位置精度検査装置に
も適用可能である。
前記パターン検査方法は半導体ウェー/%またはガラス
マスクを収容する試料ホルダーを複数種備えた検査装置
にも適用でき、試料ホルダー毎に温度または温度差を測
定して一定値に達つした半導体ウェーハまたはガラスマ
スクを選択的に測定することもできる。
前記温度または温度差を測定する温度センサーとしては
例えば一対の熱電対やサーモカメラ(Thermo  
Camera)などが適用できる。
次に概略を第1図及び第2図に示した電子ビーム描画装
置による実施例を説明する。即ち、第1図には電子ビー
ム描画装置の要部断面図が明らかにており、10−6ト
ールに維持した試料室1に配置するステージ(Stag
e)2には試料ホルダー3を載置し、ここに被処理試料
であるガラスマスクか半導体ウェーハ4を配置する。こ
のガラスマスクか半導体ウェーハ3に対向して静電、偏
向及び収束レンズ群5・・・が配置されると共にその最
上部にガン(Gun)6を設置する。また試料室1には
ガラスマスク4か半導体ウエーノ\4をストック(St
ack)するストッカー(Stoc−ker)7が設置
されている。しかも、前記の測定を実施する熱電対8が
ロボットアーム(Ro−bot  Arm)9により被
処理試料であるガラスマスク4か半導体ウエーノ\4に
接触させるか試料ホルダー4に接触して各々の温度と温
度差が一定レベルになってから描画して高精度のパター
ンが形成できる。なお、ロボット自体ならびに設置位置
に関する記述は本発明に直接関係がないので割愛する。
ストッカー7に設置される被処理ガラスマスク4か被処
理半導体ウェーハ4は試料ホルダー3と共に配置されて
おり、半導体ウエーノ\用の被処理ガラスマスク4の寸
法は127mm角であり、大きいものでは160mm角
のものも使われている。
被処理ガラスマスク4の材質としては合成石英、ソーダ
ライム(Soda  Lime)更にリチウム(Lit
ium)系材料が利用されている。
第2図に明らかにしたパターン位置精度検査装置におけ
る半導体素子用パターンの試験方法について説明するが
、試料室10に設置したステージ11に、試料ホルダー
12に重ねた被処理ガラスマスク13を配置し、これに
対応して光学系長寸法測定器14を設けて所定のパター
ン位置精度検査を行う。一方試料室10にはストッカー
15を設置して試料ホルダー12に重ねた被処理ガラス
マスク13・・・をストックすると共に両者の温度また
は温度差測定をロボットアーム16に取付けた熱電対1
7により行う。この測定結果が一定のレベル(Leve
Q)を示した時にストッカー内の試料ホルダー12に重
ねた被処理ガラスマスク13を選択的にステージ11に
送り所定のパターン検査を行って高精度の測定結果が得
られ、更にスルーブッが向上する。
[発明の効果] 本発明方法では被処理半導体ウェーハまたはガラスマス
クの熱変形に伴う精度低下を克服し、高精度なパターン
形成かパターン検査が可能になった。またバッチ処理時
には一定の温度や温度差が得られた被処理半導体ウェー
ハまたはガラスマスクから選択的にパターン形成かパタ
ーン検査を行い、従来技術より高精度な結果が得られる
かスルーブツトの向上が計れた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を適用する電子ビーム描画装置の概
略を示す断面図、第2図も本発明方法を適用するパター
ン位置精度検査装置の要部を明らかにする断面図である
。 1.10:試料室、  2.11:ステージ、3.12
:ホルダー 4.13:被処理半導体ウェーハまたはガラスマスク、 5:レンズ群、     6:ガン、 8.17:熱電対、 9.16:ロボットアーム。 代理人  弁理士  大 胡 典 夫 ト qフ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板またはガラスマスクの基板温度か温度分布を
    測定して一定の温度か温度分布に達したことを検知した
    後に露光工程または検査工程を施すことを特徴とする半
    導体素子用パターンの形成または試験方法
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