JPH10335229A

JPH10335229A - マスクの合わせずれ評価用テストパターン

Info

Publication number: JPH10335229A
Application number: JP9146413A
Authority: JP
Inventors: Yuisuke Yano; 結資矢野
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電気的な導通から、合わせずれを評価する
と、小さな合わせずれを評価する場合、たくさんのテス
トパターンを用意する必要があり、評価時間も長くな
る。また、合わせずれの他に、パターンの設計寸法と仕
上がり寸法の誤差も含んでしまうため、正確な合わせず
れを評価できない。【解決手段】合わせずれを評価する２枚のマスクで抵
抗素子を形成し、この２枚のマスクで電流の流れる方向
と垂直な方向の寸法を最低で２種類だけ用意し、異なる
寸法差の抵抗素子の抵抗値と、この抵抗素子を９０度、
１８０度、２７０度回転させた抵抗素子の抵抗値から、
合わせずれを計算するため、パターン数が少なく、測定
時間も短くなり、正確な合わせずれが評価できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホトリソ工程時の
マスクの合わせずれを評価するために使用するテストパ
ターンの構造に関し、とくに、電気的に合わせずれを評
価するテストパターンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術のマスク合わせずれ評価用のテ
ストパターンを、図７から図８の平面図を用いて説明す
る。

【０００３】図７に示すように、ホトリソエッチング工
程を使用して、導電材料からなる細長い長方形の第１の
パターン１を並列に平行して配置する。また、同様のホ
トリソエッチング工程を使用して導電材料からなる細長
い長方形の第２のパターン２を形成し、第２のパターン
２の両端の内の片方が第１のパターン１の両端の内の片
方に、重なるように、第２のパターン２を並列に平行し
て配置する。

【０００４】配置した第１のパターン１と第２のパター
ン２とは、第１のパターン１と第２のパターン２との重
複部分３の寸法を異なる寸法で用意しておく。つまり、
第１のパターン１と第２のパターン２とが重複していな
い非重複パターン４、第１のパターン１と第２のパター
ン２とがちょうど接触している接触パターン５、第１の
パターン１と第２のパターン２とが重複している重複パ
ターン６までを接触パターン５を中心にして、寸法値を
変化させたパターンにする。

【０００５】重複部分３を中心として、第１のパターン
１と第２のパターン２とを配置した構成で、第１のパタ
ーン１と第２のパターン２との両端に電圧を印可し、電
流測定を行い、電気的に導通しているか、または、絶縁
されているかを調べれば、非重複パターン４では、電気
的に絶縁されて、重複パターン６では、電気的に導通し
ていることが確かめられる。

【０００６】しかし、第１のパターン１と第２のパター
ン２とは、ホトリソ工程での合わせずれが、生ずるの
で、仕上がった重複部分３は、設計時に配置した通りに
はならず、接触パターン５が、非重複したり、重複した
りしてしまう。この仕上がり時の合わせずれは、第１の
パターン１と第２のパターン２との電気的な導通を調べ
れば確かめられる。

【０００７】図８は、実際の合わせずれの評価に使用す
るテストパターンである。図８に示したパターンを９０
度回転させた９０度パターン１３と、回転させていない
０度パターン１６とで、ずれの方向、ずれの大きさを求
めることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のマスクの合わせ
ずれ評価用テストパターンは、第１のパターン１と第２
のパターン２との重複部分３の寸法を非重複、接触、重
複のように、用意しておいて、その電気的な導通から合
わせずれを求めるので、重複部分３の用意した寸法値で
しか、ずれの方向と大きさとがわからない。つまり、小
さなずれの寸法を求めるためには、小さなきざみ間隔
で、重複部分３の寸法を用意する必要があるので、用意
するパターンが多くなる。また、精度を上げるためにパ
ターンの数を多くすると、導通を測定する時間も長くな
ってしまう。また、第１のパターン１と第２のパターン
２との仕上がり時の寸法は、設計時と異なる。つまり、
設計時の寸法より、仕上がり時の寸法が太く仕上がった
り、細く仕上がったりするので、従来の合わせずれ評価
用テストパターンでは、まったく、合わせずれがなくて
も、接触パターン５が、非重複になったり、重複になっ
たりするので、太り、細りによる誤差を含んでしまい、
合わせずれだけの方向と大きさとを求めることができな
い。

【０００９】〔発明の目的〕本発明の目的は、上記課題
を解決して、仕上がり時の細り、太りの量を補正して、
従来よりも、マスク合わせずれ量を精度よく評価でき、
マスク合わせずれ量だけを求めることができ、用意する
パターン数が少なくなり、測定時間を短くできるマスク
の合わせずれ評価用テストパターンを提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマスクの合わせずれ評価用テストパターン
は、下記記載の構成を採用する。

【００１１】本発明のマスクの合わせずれ評価用テスト
パターンは、合わせずれを評価する２種類のマスクで構
成された抵抗素子を有し、抵抗素子の電流方向に対して
垂直方向の幅は、合わせずれを評価する２種類のマスク
で構成し、抵抗素子の電流方向に対して垂直方向の幅
は、寸法が少なくとも２種類の寸法を有し、この抵抗素
子を角度０度、角度９０度、角度１８０度、角度２７０
度に回転したパターンを有することを特徴する。

【００１２】〔作用〕本発明のマスクの合わせずれ評価
用テストパターンは、角度が０度、９０度、１８０度、
２７０度に回転させたパターンを用意することで、お互
いに１８０度回転しているパターン同士で、設計時の寸
法と仕上がり時との寸法変換差とを分離できるので、合
わせずれだけの方向と大きさとを正確に求めることがで
きる。また、抵抗値から計算して合わせずれを求めるの
で、寸法の異なるパターンが最低で２種類しかいらなく
なり、電気的な測定時間が短くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１から図６の図面を使用
して、本発明を実施するための最良の実施形態における
マスクの合わせずれ評価用テストパターンを説明する。
図１から図２は、本発明の実施形態におけるマスクの合
わせずれ評価用テストパターンの平面図である。図３か
ら図６は、本発明の実施形態におけるマスクの合わせず
れ評価用テストパターンの形成時の工程断面図である。

【００１４】図１に示すように、縦方向が抵抗寸法長２
１、横方向が最大抵抗寸法幅２２の長方形に形成した第
１のパターン１を配置する。この第１のパターン１の寸
法が最大抵抗寸法幅２２よりも小さい第１の抵抗寸法幅
２３になるように、長方形の第１のパターン１の片側の
領域を第２のパターン２が部分的に重なるように配置す
る。このパターンを第１の抵抗測定パターン１１とす
る。

【００１５】また、第１の抵抗測定パターン１１と同様
な構成で、第１の抵抗寸法幅２３が第１の抵抗寸法幅２
３と異なる第２の抵抗寸法幅２４となるように第２のパ
ターン２を配置し、これを第２の抵抗測定パターン１２
とする。この第２の抵抗測定パターン１２は、第１の抵
抗測定パターン１１と隣接して配置する。第２の抵抗寸
法幅２４は、最大抵抗寸法幅２２よりも小さい寸法であ
る。

【００１６】図２に示すように、この第１の抵抗測定パ
ターン１１と第２の抵抗測定パターン１２とを９０度回
転させた９０度パターン１３と、１８０度回転させた１
８０度パターン１４と、２７０度回転させた２７０度パ
ターン１５と、回転させていない０度パターン１６とを
用意する。それぞれのパターンは隣接した位置に配置す
る。

【００１７】図１に示した第１の抵抗測定パターン１１
の縦方向が抵抗寸法長２１、横方向が第１の抵抗寸法幅
２３の長方形の領域に電気的な抵抗素子を形成する。第
２の抵抗測定パターン１２の縦方向の抵抗寸法長２１、
横方向の第２の抵抗寸法幅２４の長方形の領域にも同様
に電気的な抵抗素子を形成する。つぎに、本発明の構成
を製造するための工程の一例を図１に示した破線１７の
断面図を使用して説明する。

【００１８】たとえば、図３に示すように、絶縁材の基
板３１上の全面に、反応性ガスとして、シランとホスフ
ィンとを用いて、化学気相成長法により、リンを含有し
た膜厚３５０ｎｍの多結晶シリコンからなる配線３２を
形成し、回転塗布法により膜厚１μｍの第１の感光性樹
脂３３を形成する。その後、第１のパターン１を設計し
てあるホトリソマスクにて露光し、現像処理を行い、第
１の感光性樹脂３３を第１のパターン１上にパターニン
グする。

【００１９】つぎに、図４に示すように、第１の感光性
樹脂３３をエッッチングマスクとして、六フッ化硫黄を
用いて、反応性イオンエッチングで、配線３２をエッチ
ングし、第１の感光性樹脂３３を硫酸で除去する。

【００２０】つぎに、図５に示すように、回転塗布法に
より膜厚１μｍの第２の感光性樹脂３４を形成する。そ
の後、第２のパターン２を設計してあるホトリソマスク
にて露光し、現像処理を行い、第２の感光性樹脂３４を
第２のパターン２部分を開口するようにパターニングす
る。

【００２１】つぎに、図６に示すように、第２の感光性
樹脂３４をエッッチングマスクとして、六フッ化硫黄を
用いて、反応性イオンエッチングで、配線３２をエッチ
ングし、第２の感光性樹脂３４を硫酸で除去する。

【００２２】図６に示すように、第１のパターン１を設
計してあるマスクにて配線３２を形成し、第２のパター
ン２を設計してあるマスクにて、再び配線３２をパター
ニングし、第１のパターン１と第２のパターン２とで、
抵抗素子を形成するできる。

【００２３】抵抗素子には図１で示す抵抗寸法長２１方
向に電流を流す。つまり、抵抗素子の電流方向に対し
て、垂直方向の幅は、第１のパターン１と第２のパター
ン２との寸法で決まるようにする。第１の抵抗測定パタ
ーン１１における縦方向が抵抗寸法長２１、横方向が第
１の抵抗寸法幅２３の長方形の領域の電気的な抵抗素子
と、第２の抵抗測定パターン１２における縦方向が抵抗
寸法長２１、横方向が第２の抵抗寸法幅２４の長方形の
領域の電気的な抵抗素子とに、電流を流し、それぞれ抵
抗を求める。

【００２４】抵抗値はマスクの合わせずれがなく、設計
寸法と仕上がり寸法とに差がない場合は、抵抗素子の単
位面積当たりの抵抗値、いわゆるシート抵抗を用いる
と、第１の抵抗測定パターン１１の第１の抵抗は、（第
１の抵抗）＝（シート抵抗）×（抵抗寸法長２１）／
（第１の抵抗寸法幅２３）、第２の抵抗測定パターン１
２の第２の抵抗は、（第２の抵抗）＝（シート抵抗）×
（抵抗寸法長２１）／（第２の抵抗寸法幅２４）であ
る。

【００２５】しかしマスクの合わせずれ、設計寸法と仕
上がり寸法との寸法変換差がある。図２で示した０度パ
ターン１６で求めると、第１の抵抗測定パターン１１で
の抵抗値である第１の抵抗₀ は、（第１の抵抗₀ ）＝
（シート抵抗）×（（抵抗寸法長２１）−（寸法変換
差））／（（第１の抵抗寸法幅２３）−（Ｘ方向の合わ
せずれ）−（寸法変換差））、第２の抵抗測定パターン
１２は、（第２の抵抗₀ ）＝（シート抵抗）×（（抵抗
寸法長２１）−（寸法変換差））／（（第２の抵抗寸法
幅２４）−（Ｘ方向の合わせずれ）−（寸法変換差））
となる。これらを組み合わせて、（Ｘ方向の合わせず
れ）＋（寸法変換差）＝（（第２の抵抗₀ ）×（第２の
抵抗寸法幅２４）−（第１の抵抗₀ ）×（第１の抵抗寸
法幅２３））／（（第２の抵抗₀ ）−（第１の抵抗
₀ ））と求められる。（Ｘ方向の合わせずれ）＋（寸法
変換差）＝（寸法誤差₀ ）とする。

【００２６】同様に、１８０度パターン１４では、マス
クの合わせずれは０度パターン１６と異なり逆方向にず
れるので、０度パターン１６の計算式とは異なり、第１
の抵抗測定パターン１１は、（第１の抵抗₁₈₀ ）＝（シ
ート抵抗）×（（抵抗寸法長２１）−（寸法変換差））
／（（第１の抵抗寸法幅２３）＋（Ｘ方向の合わせず
れ）−（寸法変換差））、第２の抵抗測定パターン１２
は、（第２の抵抗₁₈₀ ）＝（シート抵抗）×（（抵抗寸
法長２１）−（寸法変換差））／（（第２の抵抗寸法幅
２４）＋（Ｘ方向の合わせずれ）−（寸法変換差））と
なり、これらの式のＸ方向の合わせずれの符号が逆にな
る。今度は、（Ｘ方向の合わせずれ）−（寸法変換差）
を求めることにして、（Ｘ方向の合わせずれ）−（寸法
変換差）＝（（第２の抵抗₁₈₀ ）×（第２の抵抗寸法幅
２４）−（第１の抵抗₁₈₀ ）×（第１の抵抗寸法幅２
３））／（（第１の抵抗₁₈₀ ）−（第２の抵抗₁₈₀ ））
と求められる。（Ｘ方向の合わせずれ）−（寸法変換
差）＝（寸法誤差₁₈₀ ）とする。

【００２７】よって、０度パターン１６と１８０度パタ
ーン１４から、設計寸法と仕上がり寸法との寸法変換差
を除くことができて、（Ｘ方向の合わせずれ）＝（（寸
法誤差₀ ）＋（寸法誤差₁₈₀ ））／２となる。

【００２８】同様に９０度パターン１３と２７０度パタ
ーン１５を用いてＹ方向の合わせずれを求めると、（Ｙ
方向の合わせずれ）＋（寸法変換差）＝（（第２の抵抗
₉₀）×（第２の抵抗寸法幅２４）−（第１の抵抗₉₀）×
（第１の抵抗寸法幅２３））／（（第２の抵抗₉₀）−
（第１の抵抗₉₀））となり、（Ｙ方向の合わせずれ）−
（寸法変換差）＝（（第２の抵抗₂₇₀ ）×（第２の抵抗
寸法幅２４）−（第１の抵抗₂₇₀ ）×（第１の抵抗寸法
幅２３））／（（第１の抵抗₂₇₀ ）−（第２の抵抗
₂₇₀ ））となる。（Ｙ方向の合わせずれ）＋（寸法変換
差）＝（寸法誤差₉₀）、（Ｙ方向の合わせずれ）−（寸
法変換差）＝（寸法誤差₂₇₀ ）とすると、結局、（Ｙ方
向の合わせずれ）＝（（寸法誤差₉₀）＋（寸法誤差
₂₇₀ ））／２と求められる。よって、これらから、設計
寸法と仕上がり寸法との寸法変換差を除いた合わせずれ
だけの方向と大きさを求めることができる。

【００２９】ここで上記の製造方法で形成したマスクの
合わせずれ評価用テストパターンで抵抗寸法長２１を１
００μｍ、最大抵抗寸法幅２２を５μｍ、第１の抵抗寸
法幅２３を１μｍ、第２の抵抗寸法幅２４を０．８μｍ
で作成した場合、第１の抵抗₀ が６１４２Ω、第１の抵
抗₉₀が４３３９Ω、第１の抵抗₁₈₀ が４２０２Ω、第１
の抵抗₂₇₀ が５８７１Ω、第２の抵抗₀ ８８７１Ω、第
２の抵抗₉₀が５５４４Ω、第２の抵抗₁₈₀ ５３２３Ω、
第２の抵抗₂₇₀ が８３１７Ωが得られた。

【００３０】これらから寸法誤差₀ 、寸法誤差₉₀、寸法
誤差₁₈₀ 、寸法誤差₂₇₀ を求めると寸法誤差₀ ＝（８８
７１×０．８−６１４２×１）／（８８７１−６１４
２）＝０．３５０（μｍ）。寸法誤差₁₈₀ ＝（５３２３
×０．８−４２０２×１）／（４２０２−５３２３）＝
−０．０５０（μｍ）。寸法誤差₉₀＝（５５４４×０．
８−４３３９×１）／（５５４４−４３３９）＝０．０
８０（μｍ）。寸法誤差₂₇₀ ＝（８３１７×０．８−５
８７１×１）／（５８７１−８３１７）＝−０．３２０
（μｍ）。

【００３１】したがって、Ｘ方向の合わせずれ＝（０．
３５０＋（−０．０５０））／２＝０．１５０（μ
ｍ）、Ｙ方向の合わせずれ＝（０．０８０＋（−０．３
２０））／２＝−０．１２０（μｍ）と求められる。よ
って、図２に示すように、第１のパターン１に対して、
第２のパターンは、Ｘ方向、つまり、図２では、右方向
に０．１５０μｍだけずれ、Ｙ方向、つまり、図２で
は、下方向に０．１２０μｍだけずれている。

【００３２】よって、抵抗値の計算から合わせずれの方
向と大きさを求めることができるので、従来のようなた
くさんのパターンが必要なくなり、測定の時間も短くな
る。また、従来では精度の高い合わせずれの評価する場
合、細かいきざみ間隔のパターンがたくさん必要になる
が、抵抗値の差から合わせずれを評価できるので、少な
いパターンで、精度高い評価ができるようになる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明からあきらかなように、本発
明のマスクの合わせずれ評価用テストパターンは、マス
クの合わせずれを従来よりパターンを少なくでき、電気
的な測定時間も短縮でき、マスクの仕上がり時の細り、
太り分を除外でき、合わせずれの方向と大きさを、正確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンを示す平面図である。

【図２】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンを示す平面図である。

【図３】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンの製造方法を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンの製造方法を示す断面図である。

【図５】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンの製造方法を示す断面図である。

【図６】本発明の実施形態におけるマスクの合わせずれ
評価用テストパターンの製造方法を示す断面図である。

【図７】従来の技術におけるマスクの合わせずれ評価用
テストパターンを示す平面図である。

【図８】従来の技術におけるマスクの合わせずれ評価用
テストパターンを示す平面図である。

【符号の説明】

１第１のパターン２第２のパターン３重複部分４非重複パターン５接触パターン６重複パターン１１第１の抵抗測定パターン１２第２の抵抗測定パターン１３９０度パターン１４１８０度パターン１５２７０度パターン１６０度パターン１７破線２１抵抗寸法長２２最大抵抗寸法幅２３第１の抵抗寸法幅２４第２の抵抗寸法幅３１基板３２配線３３第１の感光性樹脂３４第２の感光性樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合わせずれを評価する２種類のマスクで
構成された抵抗素子を有し、抵抗素子の電流方向にたい
して垂直方向の幅は、合わせずれを評価する２種類のマ
スクで構成し、抵抗素子の電流方向にたいして垂直方向
の幅は、寸法が少なくとも２種類の寸法を有し、この抵
抗素子を角度０度、角度９０度、角度１８０度、角度２
７０度に回転したパターンを有することを特徴するマス
クの合わせずれ評価用テストパターン。