JPH0789531B2 - 微細パターン形成方法 - Google Patents

微細パターン形成方法

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JPH0789531B2
JPH0789531B2 JP60294942A JP29494285A JPH0789531B2 JP H0789531 B2 JPH0789531 B2 JP H0789531B2 JP 60294942 A JP60294942 A JP 60294942A JP 29494285 A JP29494285 A JP 29494285A JP H0789531 B2 JPH0789531 B2 JP H0789531B2
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pattern
monitor
parallel
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chips
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和裕 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体集積回路に使用されるウェハやフォト
マスクの微細パターン形成方法に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、半導体集積回路はますます高集積化され、高精度
化している。半導体集積回路の製作上写真製版工程は必
要不可欠な工程であり、ますます高精度化が要求されて
いる。
写真製版工程の精度を向上させるための要因としては、
寸法精度、欠陥、レジストレーション精度等が挙げられ
るが、電子ビーム露光においては高精度なパターンニン
グが可能となっており、寸法精度、レジストレーション
精度等が改良されてきた。
しかし、パターンの微細化、高集積化に伴い、寸法精度
がさらに厳しく要求されるようになってきている。
第3図は従来の電子ビーム露光方法によるフォトマスク
作成方法を示す拡大図である。(1)はフォトマスク、
(2)は配置、(3)は半導体チップパターン、(4)
はモニタパターンである。
次に、工程について説明する。フォトマスク(1)にお
いて、配置(2)は半導体チップパターン(3)を繰り
返し描画して作成する。フォトマスク(1)内の半導体
チップパターン(3)は、電子ビーム露光装置により順
次半導体チップパターン(3)の下部よりスキャン毎に
分割して露光されていく。露光完了後、キュアリング、
現像、リンス、ベーキングおよびエッチング工程を経て
モニタパターン(4)を含むパターンが形成される。
従来の微細パターン形成方法では、パターン形成後の寸
法精度をモニタするパターンとして半導体チップパター
ン(3)内にモニタパターン(4)を配置してその寸法
精度を測定してきた。したがって、フォトマスク(1)
のパターン寸法精度を確認する方法としては、モニタパ
ターン(4)を測定してフォトマスク(1)の面内での
ばらつき等を評価できるだけであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の微細パターン形成方法は以上のように構成されて
いるので、単にプロセスによる寸法精度しかモニタでき
ず、電子ビーム自身の寸法精度がモニタできないので、
半導体チップパターン自身の寸法精度を正確にモニタす
ることは不可能であるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電子ビーム露光により作成されたパターンの
基板に寸法精度をモニタできるパターンを配置し、より
高精度な微細パターン形成方法を得ることを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
基板に対して電子ビームをY方向に走査させ、この基板
に対して電子ビームをY方向に垂直なX方向の一方向に
移動させながらY方向の走査を順次繰り返す露光工程に
より、複数のチップを構成する微細パターンを基板に形
成する微細パターン形成方法において、前記複数のチッ
プの各々は、Y方向に対して所定の走査幅毎に分割さ
れ、その分割された領域毎に前記露光工程を順次行うこ
とにより露光され、一辺が前記Y方向に対して平行に位
置する矩形状の第1のモニタパターンと、一辺がこの第
1のモニタパターンの一辺に対して平行に対向するよう
に、前記第1のモニタパターンと所定間隔を離して並列
する矩形状の第2のモニタパターンとを、前記複数のチ
ップの各々にかつ前記露光工程で露光される前記領域内
に電子ビームで描画配置し、前記複数のチップ毎に形成
された第1および第2のモニタパターンにおけるその並
列方向のパターン幅、およびその対向辺の間の距離を測
定することにより、X方向の寸法精度をモニタすること
を特徴とするものである。
また、一辺が前記Y方向に対して平行に位置する矩形状
の第1のモニタパターンと、一辺がこの第1のモニタパ
ターンの前記一辺に対して平行に対向するように、前記
第1のモニタパターンと所定間隔を離して並列する矩形
状の第2のモニタパターンとを、前記複数のチップの各
々に、かつ前記露光工程で露光される前記領域内に電子
ビームで描画配置するとともに、一辺が前記領域間の境
界と平行に位置する矩形状の第3のモニタパターンを、
前記第1および第2のモニタパターンが描画される前記
領域とこの領域と境界をなす前記領域とにまたがるよう
に前記電子ビームで描画配置し、前記複数のチップ毎に
形成された前記第3のモニタパターンにおける前記境界
と垂直な方向のパターン幅、および前記第1と第2のモ
ニタパターンの並列方向における第1のモニタパターン
のパターン幅を測定することにより、前記X方向、Y方
向の寸法精度をモニタすることを特徴とするものであ
る。
〔作用〕
この発明におけるモニタパターンは、チップ毎に形成さ
れた第1と第2のモニタパターンにおけるその並列方向
のパターン幅、およびその対向辺の間の距離を測定する
ことによりX方向の寸法精度をモニタするので、X方向
とY方向の寸法差精度をモニタすることができ、微細パ
ターンが精度よく形成される。
また、第3のモニタパターンにおける前記境界と垂直な
方向のパターン幅、および前記の第1と第2のモニタパ
ターンの並列方向における第1のモニタパターンのパタ
ーン幅を測定することにより、X方向、Y方向の寸法精
度をモニタするので、さらに走査つなぎ部の寸法精度も
モニタすることができ、微細パターンが精度よく形成さ
れる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)はフォトマスク、(2)は配置、
(3)は半導体チップパターン、(41)、(42a)、(4
2b)、(43)はモニタパターンである。
次に、工程について説明する。フォトマスク(1)に半
導体チップパターン(3)を配置(2)のように矩形に
繰り返し配置する。フォトマスク(1)内の半導体チッ
プパターン(3)は電子ビーム露光装置により順次半導
体チップパターン(3)の下部より分割して露光され、
半導体チップパターン(3)の一点鎖線以下が一回の走
査で露光されていく。走査つなぎ部に、例えば3μmの
幅のモニタパターン(41)を横方向に配置する。次に、
次回の走査に移りモニタパターン(41)の一部を順次露
光していく。
モニタパターン(41)の下部に例えば3μmの幅のモニ
タパターン(42a)を縦方向に配置し、このモニタパタ
ーン(42a)から例えば3μm離してもう1つ同じモニ
タパターン(42b)を縦方向に配置する。
電子ビーム露光後に現像およびエッチングを行い、これ
らのモニタパターン(41)、(42a)および(42b)を測
定する。モニタパターン(42a)の幅aを測定すること
によりパターン寸法の絶対精度が確かめられ、フォトマ
スク(1)の面内を測定することによりこの面内のばら
つき精度が確かめられることは従来と同様である。モニ
タパターン(42a)および(42b)の縦寸法と2つのモニ
タパターン(42a)、(42b)間の間隙の寸法bとを同時
に測定する。これらの寸法差から電子ビーム露光時に発
生するX方向とY方向との寸法差をモニタできる。つま
り、電子ビーム制御系、ステージ異常等の理由でX方向
とY方向との寸法差が生じていると、未露光部である白
パターンと露光部である黒パターンとの寸法差が助長さ
れてより顕著になるためである。
次に、モニタパターン(41)を測定することにより、走
査つなぎ部の寸法精度がモニタできる。走査つなぎ部に
モニタパターン(43)を配置し走査つなぎ部であること
を示す。また、モニタパターン(42a)の幅aとモニタ
パターン(41)の幅a′との寸法差によってもX方向と
Y方向との寸法精度がモニタできる。
電子ビーム露光により生ずる寸法精度におよぼす要因に
は、以下のような種々のものが挙げられる。パターン絶
対寸法値の大小によるもの、X方向とY方向との寸法差
によるもの、走査つなぎ部によるもの、パターンのチッ
プ内におけるばらつきによるもの、白パターンと黒パタ
ーンとの差によるもの、ビーム径によるもの、スキャン
リニアリティによるもの、パターン密集度の差によるも
の、フォトマスク面自身のばらつきによるもの、近接効
果によるものなどが挙げられる。
これらの要因について調べると、近接効果によるものを
除いて、走査つなぎ部における寸法差、X方向とY方向
との寸法差の2つの要因が半導体チップ自身の寸法精度
に大きく影響していることが判明した。
もちろん、フォトマスク面内のばらつきおよび絶対精度
についても寸法精度として重要であるが、今まで比較的
容易にモニタが可能であった。
これらの観点から、この発明においては電子ビーム露光
時に特有な走査つなぎ部の寸法精度をモニタし、かつX
方向とY方向との寸法差から生ずる白パターンと黒パタ
ーンとの寸法差をモニタするパターンを配置し、寸法精
度を確実にかつ精度よく把握でき微細パターンの高精度
形成に極めて有効であることを検証した。
なお、上記実施例ではフォトマスクの場合について述べ
たが、半導体ウェハ等でも同様の効果を奏する。
また、3つのモニタパターンを配置したが、配置するモ
ニタパターンの数は必要に応じて変えてもよい。
さらにまた、近接効果についてモニタする場合には、よ
り微細なモニタパターンを配置すればモニタ可能であ
る。
また、寸法精度を上げるには、ビーム径、スキャンリニ
アリティ、パターン密集度の差、フォトマスク面内自身
のバラツキ等の影響を及ぼす要因に応じてモニタパター
ンを配置すればよい。
さらに、モニタパターンを配置する場所は何処でもよ
く、走査つなぎ部においても走査つなぎ部であれば何処
でもよい。
さらにまた、縦方向の白パターンおよび黒パターンにつ
いて示したが、露光部の幅と未露光部の幅が同一の寸法
に設計されていれば、例えば第2図に示すように正方形
のパターン(51)およびこのパターン(51)を一定の幅
で幅と同じ一定間隔を開けて取り囲む四角形のパターン
(52)のような他のパターンであってもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、チップ毎に形成され
た第1と第2のモニタパターンにおけるその並列方向の
パターン幅、およびその対向辺の間の距離を測定するこ
とによりX方向の寸法精度をモニタするようにし、また
は第3のモニタパターンにおける前記境界と垂直な方向
のパターン幅、および前記の第1と第2のモニタパター
ンの並列方向における第1のモニタパターンのパターン
幅を測定することにより、X方向、Y方向の寸法精度を
モニタするので、高精度の微細パターンの形成に有効で
あり、微細パターンの高精度化に伴う高品質の半導体チ
ップパターンを歩留り良く製作できる微細パターン形成
方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による微細パターン形成方
法を示す拡大図、第2図は露光部と未露光部とが同一寸
法であるモニタパターンの他の例を示す拡大図、第3図
は従来の微細パターン形成方法を示す拡大図である。 (1)はフォトマスク、(2)は配置、(3)は半導体
チップパターン、(41)、(42a)、(42b)、(43)、
(51)、(52)はモニタパターン。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−12676(JP,A) 特開 昭54−98268(JP,A) 特開 昭60−17917(JP,A) 特開 昭58−35922(JP,A) 特開 昭57−148347(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に対して電子ビームをY方向に走査さ
    せ、前記基板に対して前記電子ビームを前記Y方向に垂
    直なX方向の一方向に移動させながら前記Y方向の走査
    を順次繰り返す露光工程により、複数のチップを構成す
    る微細パターンを前記基板に形成する微細パターン形成
    方法において、 前記複数のチップの各々は、前記Y方向に対して所定の
    走査幅毎に分割され、その分割された領域毎に前記露光
    工程を順次行うことにより露光され、 一辺が前記Y方向に対して平行に位置する矩形状の第1
    のモニタパターンと、一辺がこの第1のモニタパターン
    の前記一辺に対して平行に対向するように、前記第1の
    モニタパターンと所定間隔を離して並列する矩形状の第
    2のモニタパターンとを、前記複数のチップの各々に、
    かつ前記露光工程で露光される前記領域内に前記電子ビ
    ームで描写配置し、 前記複数のチップ毎に形成された前記第1および第2の
    モニタパターンにおけるその並列方向のパターン幅、お
    よびその対向辺の間の距離を測定することにより、前記
    X方向の寸法精度をモニタすることを特徴とする微細パ
    ターン形成方法。
  2. 【請求項2】基板に対して電子ビームをY方向に走査さ
    せ、前記基板に対して前記電子ビームを前記Y方向に垂
    直なX方向の一方向に移動させながら前記Y方向の走査
    を順次繰り返す露光工程により、複数のチップを構成す
    る微細パターンを前記基板に形成する微細パターン形成
    方法において、 前記複数のチップの各々は、前記Y方向に対して所定の
    走査幅毎に分割され、その分割された領域毎に前記露光
    工程を順次行うことにより露光され、 一辺が前記Y方向に対して平行に位置する矩形状の第1
    のモニタパターンと、一辺がこの第1のモニタパターン
    の前記一辺に対して平行に対向するように、前記第1の
    モニタパターンと所定間隔を離して並列する矩形状の第
    2のモニタパターンとを、前記複数のチップの各々に、
    かつ前記露光工程で露光される前記領域内に前記電子ビ
    ームで描画配置するとともに、一辺が前記領域間の境界
    と平行に位置する矩形状の第3のモニタパターンを、前
    記第1および第2のモニタパターンが描画される前記領
    域とこの領域と境界をなす前記領域とにまたがるように
    前記電子ビームで描画配置し、 前記複数のチップ毎に形成された前記第3のモニタパタ
    ーンにおける前記境界と垂直な方向のパターン幅、およ
    び前記第1と第2のモニタパターンの並列方向における
    前記第1のモニタパターンのパターン幅を測定すること
    により、前記X方向、Y方向の寸法精度をモニタするこ
    とを特徴とする微細パターン形成方法。
JP60294942A 1985-12-24 1985-12-24 微細パターン形成方法 Expired - Lifetime JPH0789531B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5412676A (en) * 1977-06-30 1979-01-30 Fujitsu Ltd Position matching method for electron beam exposure
US4149085A (en) * 1978-01-16 1979-04-10 International Business Machines Corporation Automatic overlay measurements using an electronic beam system as a measurement tool

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