JPH0536449U - レチクルマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品となるウェハをそのまま使用してそのウ
ェハを破壊することなくウェハ面内の不純物分布やその
均一性の測定を可能としたレチクルマスクを提供する。 【構成】 半導体リソグラフィ工程で使用される縮小投
影露光装置において、レチクルマスク１の投影領域２の
四隅に、ウェハの特性測定のための検査領域用パターン
３を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体リソグラフィ工程で使用される縮小投影露光装置におけるレ チクルマスクに関し、特にウェハ面内の不純物分布やその均一性の測定に有効な レチクルマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体リソグラフィ工程におけるフォトマスクの製作法として、パターンジェ ネレータおよびステップアンドリピータによる方法が知られている。かかる方法 は、１０倍のレチクルマスクを先ず作り、次に縮小投影露光装置を用いて光によ る１／１０縮小投影法により等倍のフォトマスクを作るものである。

【０００３】 ところで、ウェハ面内の不純物分布やその均一性を測定する装置として、例え ばＳＩＭＳ(Secondary-Ion Mass Spectrometry；二次イオン質量分析）測定装置 が知られている。このＳＩＭＳ測定装置は、５〜１５ｋｅＶ程度のエネルギーの イオンビームを試料の表面に当て、スパッタリングによって試料から発生する二 次イオンを質量分析するものである。このＳＩＭＳ測定の応用上の最大の特徴は 高感度性にあり、ppm 〜 ppbの濃度領域が扱える唯一の表面と微小領域の分析手 法である。

【０００４】 このＳＩＭＳ測定装置においては、図４に示すように、粒子のカウント領域７ が６２μｍφ程度であることから、その測定のためのエッチング領域８として５ ００μｍ×５００μｍ程度の領域を、試料であるウェハの表面に形成する必要が ある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このため、従来は、ウェハ面内の不純物分布やその均一性を測定するには、ウ ェハ上にはレチクルマスクによってデバイスのパターン領域が形成されているの みであるため、製品となるウェハをそのまま使用することはできず、ダミーウェ ハを用いなければならなかった。 また、半導体製造における各工程において、何か異常が生じた場合、デバイス を作るためにウェハを流しているときは、不純物分布やその均一性を製品となる ウェハを破壊することなく測定することはできなかった。

【０００６】 本考案は、上述した点に鑑みてなされたものであり、製品となるウェハをその まま使用してウェハを破壊することなくウェハ面内の不純物分布やその均一性の 測定を可能としたレチクルマスクを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案によるレチクルマスクは、半導体リソグラフィ工程で使用される縮小投 影露光装置において、ウェハに投影される投影領域の四隅に、ウェハの特性測定 のための検査領域用パターンが形成された構成となっている。

【０００８】

【作用】

本考案において、レチクルマスクの投影領域の四隅に、ウェハの特性測定のた めの検査領域用パターンを形成したことで、実際に露光した状態では、隣り合う チップの検査領域用パターン同士が隣接し、実質的に４倍の面積の検査領域とな る。これにより、ウェハ面内の不純物分布を製品となるウェハを破壊することな く測定でき、さらにはウェハ面内に一様に多数の検査領域が形成されることで、 ウェハ面内の不純物分布の均一性をも測定できる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、本考案によるレチクルマスクの一実施例を示す平面図である。図にお いて、レチクルマスク１は正方形の投影領域２を有し、投影領域２の四隅に例え ば正方形の検査領域用パターン３が形成されている。この検査領域用パターン３ の形状は、本例では正方形としたが、この形状に限定されるものではない。

【００１０】 このレチクルマスク１を用いて実際に縮小投影露光装置（図示せず）において 露光を行うと、ウェハ４の面上には図２に示すように、４つの投影領域２の各検 査領域用パターン３が互いに隣接することにより、実際の検査領域５としては、 投影状態における検査領域用パターン３の４倍の面積の領域が得られることにな る。

【００１１】 この検査領域５の拡大図を図３に示す。ウェハ４はスクライブライン６に沿っ て１つ１つのチップに切断されることになるが、このスクライブライン６として は一般的に約２００μｍ程度の線幅が必要とされる。一方、先述したように、例 えばＳＩＭＳ測定装置による特性測定の際の粒子のカウント領域（６２μｍφ程 度）７に対し、その測定のためのエッチング領域８として５００μｍ×５００μ ｍ程度の領域が必要であることから（図４参照）、投影状態における検査領域用 パターン３としては、２５０μｍ×２５０μｍの寸法のものであれば良いことに なる。

【００１２】 このように、レチクルマスク１の投影領域２の四隅に検査領域用パターン３を 形成することにより、実際に縮小投影露光装置において露光した状態では、隣り 合うチップの検査領域用パターン３同士が隣接し、実質的に４倍の面積の検査領 域５となるため、小さな面積の検査領域用パターン３であっても、ＳＩＭＳ測定 によるウェハ４の面内の不純物分布をウェハ４を破壊することなく測定でき、さ らにはウェハ４の面内に一様に多数の検査領域５が形成されるため、ウェハ面内 の不純物分布の均一性をも測定できることになる。

【００１３】 また、スクライブライン６に沿って１つ１つのチップに切断後、チップ個々に 残存する検査領域（図３の斜線領域）としては、スクライブライン６の線幅（２ ００μｍ）分が削除されることで、１５０μｍ×１５０μｍの寸法の極小のもの となるため、デバイスのパターンには殆ど制約を与えることがない。

【００１４】 さらには、検査領域５内にＭＯＳトランジスタを作ることも可能であり、これ によれば、ウェハ４の電気特性をＭＯＳトランジスタ完成後の工程において測定 できるため、不純物の拡散などをその電気特性から推定することができることに もなる。

【００１５】 またさらに、ＳＩＭＳ測定によって得た不純物濃度や上記ＭＯＳトランジスタ の電気特性は、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの合わせ 込みに使用することができる。すなわち、各工程後のＳＩＭＳ測定の不純物分布 やＭＯＳトランジスタの電気特性などのデータからパラメータ抽出を行うことに より、そのデバイスを作るために使用されている装置毎の合わせ込みを行うこと が可能となるのである。

【００１６】 次に、ＳＩＭＳ測定による不純物分布などのデータを利用してデータベースを 作り、工程管理を行うシステムについて図５に基づいて説明する。 図５において、製造ライン１１の各プロセス工程の各々の装置によって処理さ れたウェハＮo.１〜Ｎo.ｎが例えばＳＩＭＳ測定装置などの測定装置１２によっ て不純物分布が測定される。つまり、各装置間の違いを考慮し、ＳＩＭＳ測定に よる不純物分布の測定、メンテナンスにおける酸化レートや堆積レートの測定な どが行われる。この測定装置１２では、製造ライン１１からプロセスが終了した ウェハのデバイスの電気特性などの測定も行われる。

【００１７】 この測定によって得られたデータがデータベース部１３でデータベース化され る。このデータベースは、パラメータ抽出部１４におけるプロセスシミュレータ １５のパラメータ抽出に利用され、各プロセス工程の各々の装置において合わせ 込みが行われる。この抽出されたパラメータはそれぞれのプロセスシミュレータ （Ｎo.１〜Ｎo.ｎ）１５に代入され、プロセスシミュレータ１５のモデルによる 違いも考慮している。プロセスシミュレータ１５によって計算された結果はデバ イスシミュレータ１６に渡される。

【００１８】 データベースはさらに、パラメータ抽出部１７におけるデバイスシミュレータ １６のパラメータ抽出にも利用されている。この抽出されたパラメータはデバイ スシミュレータ１６に送出される。デバイスシミュレータ１６ではその計算結果 とデータベース上のデータとの比較が行われ、その比較結果はデータベース部１ ３に戻される。また、半導体製造自動制御部１８は、データベースに基づいて工 程管理を行い、得られたデータがこれまでのデータと違う場合、その原因を推測 する。データベースに関しては、コンピュータ端末機器１９を介しての一般利用 も図られるようになっている。

【００１９】 ここで、ウェハ面内の不純物の分布モデルであるＰｅａｒｓｏｎ分布について 説明する。Ｐｅａｒｓｏｎ分布とは、

【数１】 なる方程式を満たすｆ(x) である。このＰｅａｒｓｏｎ分布には、モーメントが 与えられている。すなわち、

【数２】 なるモーメントである。（２），（３）式のモーメントより、分布の形を表わす パラメータＲ_P ，ΔＲ_P ，γ，βが導出される。すなわち、

【数３】

【００２０】 ここに、Ｒ_P は投影飛程(projected range) を、ΔＲ_P は標準偏差(standard deviation)を、γは歪み具合(skewness)を、βは尖り具合(kurtosis)をそれぞれ 示している。（４）〜（７）式より、（１）式の各定数ａ，ｂ₀ ，ｂ₁ ，ｂ₂ が 決められる。すなわち、

【数４】

【００２１】 実際、プロセスシミュレータ１５（図５参照）のパラメータ抽出においては、 （２），（３）式のモーメントをＳＩＭＳ測定によるデータより計算し、プロセ スシミュレータ１５のパラメータＲ_P ，ΔＲ_P ，γ，βを求める。 図６に、Ｐｅａｒｓｏｎ分布図を示す。この図において、横軸ｙは深さ、縦軸 ｆ(x) は不純物濃度をそれぞれ示している。なお、計算上では、ｘ＝ｙ−Ｒ_P と している。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、半導体リソグラフィ工程で使用される 縮小投影露光装置において、レチクルマスクの投影領域の四隅に、ウェハの特性 測定のための検査領域用パターンを形成したことにより、実際に露光した状態で は、隣り合うチップの検査領域用パターン同士が隣接し、実質的に４倍の面積の 検査領域が得られるため、ウェハ面内の不純物分布を製品となるウェハを破壊す ることなく測定できるとともに、ウェハ面内に一様に多数の検査領域が形成され るため、ウェハ面内の不純物分布の均一性をも測定できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるレチクルマスクの一実施例を示す
平面図である。

【図２】本考案によるレチクルマスクを用いて露光され
たウェハの平面図である。

【図３】ウェハ面上の検査領域部分の拡大図である。

【図４】ＳＩＭＳ測定におけるカウント領域とエッチン
グ領域との関係図である。

【図５】ＳＩＭＳ測定の不純物分布などのデータを利用
した工程管理システムを示すブロック図である。

【図６】ウェハ面内の不純物の分布モデルであるＰｅａ
ｒｓｏｎ分布図である。

【符号の説明】

１ レチクルマスク ２ 投影領域 ３ 検査領域用パターン ４ ウェハ ６ スクライブライン １１ 製造ライン １２ 測定装置 １３ データベース部 １５ プロセスシミュレータ １６ デバイスシミュレータ １８ 半導体製造自動制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 8406−4Ｍ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体リソグラフィ工程で使用される縮
   小投影露光装置におけるレチクルマスクであって、 投影領域の四隅に、ウェハの特性測定のための検査領域
   用パターンが形成されたことを特徴とするレチクルマス
   ク。