-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung, und
insbesondere einen Lithographieschritt, bei dem ein Prüfmuster
eines Resistfilms auf einem Halbleiterwafer ausgebildet wird,
um den Zustand eines elementformenden Musters, das auf dem
Halbleiterwafer ausgebildet ist, zu überwachen.
-
Bei dem Lithographieschritt zur Ausbildung von
polykristallinen Siliziumtoren oder -verdrahtungen wird beispielsweise
ein polykristalliner Siliziumfilm vollständig auf einer
Feldisolierschicht und auf Torisolierschichten, die ein
Siliziumsubstrat bedecken, abgeschieden, und ein positiver
Resistfilm von 1,0 um bis 2,0 um Dicke wird vollständig auf
den polykristallinen Siliziumfilm abgedeckt. Der
AbResistfilm wird selektiv mit ultravioletten Strahlen in einem
"step-and-repeat"-Reduktionsbelichtungssystem
(Wafer-Stepper) bestrahlt. Durch Durchführung einer Entwicklung wird
das elementformende Resistmuster erzeugt. Als nächstes wird
der polykristalline Siliziumfilm unter Verwendung des
elementformenden Resistmusters als Maske selektiv geätzt und
die polykristallinen Siliziumtore und -verdrahtungen werden
gebildet. In diesem Fall, falls die Form der Tore und
Verdrahtungen aufgrund eines schlechten elementformenden
Resistmusters nicht korrekt ist, ist eine Nacharbeitung
nicht mehr möglich. Aufgrund dessen muß vor dem Ätzvorgang
das elementformende Resistmuster geprüft werden, um
festzustellen, ob es das gewünschte Muster oder nicht
aufweist.
Ein gewünschtes Resistmuster sollte erhalten werden,
falls eine präzise optische Maske oder eine präzise
Netzmaske im Belichtungsvorgang mit ultravioletten Strahlen
verwendet wird. In praxi ist jedoch manchmal
unvorteilhafterweise ein Deckstreifen des Musters mit einem
Nachbardeckstreifen oder ähnlichem verbunden, so daß der
Deckstreifen eine ungewünschte geringe Breite erhält. Diese
Phänomene werden durch einen unerwünschten Anteil der
ultravioletten Strahlen und/oder der Bedingungen der
Entwicklung verursacht und aufgrund dessen werden sie durch
Vorsehung eines Prüfmusters auf dem Resistfilm überwacht. Das
Prüfmuster und das elementformende Resistmuster werden
gleichzeitig auf dem Halbleitersubstrat aufgebracht.
Aufgrund dessen kann der Zustand des elementformenden
Resistmusters, der durch die Bedingungen der Belichtung und der
Entwicklung verursacht wird, durch visuelles Prüfen des
Prüfmusters überwacht werden. Wenn die vorgegebene Form des
Prüfmusters nicht erhalten wird, wird das Resistfilmmuster
mit dem elementformenden Muster und den Prüfmustern
entfernt, um eine Neubeschichtung mit einem neuen Resistfilm,
einer selektiven Belichtung mit ultravioletten Strahlen und
einer erneuten Entwicklung durchzuführen.
-
Ein bekanntes Prüfmuster hat eine Anzahl von Streifen, die
parallel angeordnet sind, wobei die Breite jedes Streifens
und das Intervall zwischen den Streifen gleich ausgebildet
sind. Ein derartiges Prüfmuster ist in der US-A-39 98 639
beschrieben.
-
Falls alle Intervalle des elementformenden Resistmusters so
ausgebildet sind, daß sie 2,0 um oder mehr betragen, kann
das Prüfmuster der Abdeckung so ausgebildet werden, daß das
Intervall zwischen den Deckstreifen im Prüfmuster im
wesentlichen mit dem Minimalintervall im elementformenden
Resistmuster übereinstimmt, und wenn das Intervall im
Prüfmuster nach der Entwicklung ausgebildet wird, kann bestätigt
werden, daß das Minimalintervall im elementformenden
Resistmuster ohne unerwünscht verbleibende Deckteile
ausgebildet wird.
-
Falls jedoch das Intervall 1 um oder geringer wird, hat die
Breite der Deckstreifen an beiden Seiten des Intervalls
einen Einfluß auf die Ausbildung des Intervalls im
Resistmuster. Insbesondere wenn die Breite der Streifen breit
ausgestaltet ist und das Intervall zwischen den Streifen
1 um oder weniger beträgt, verbleiben manchmal unerwünschte
Deckteile im Intervallbereich und verkürzen die
Deckstreifen nach der Entwicklung.
-
Selbst wenn ein Prüf-Resistmuster, das derart ausgebildet
ist, daß eine Anzahl von Deckstreifen mit 0,9 um Breite in
einer Richtung mit jeweils konstantem Intervall von 0,9 um
angeordnet ist, korrekt nach der Entwicklung ausgebildet
ist, wird manchmal ein elementformendes Resistmuster, das
so ausgebildet ist, daß zwei Deckstreifen von 2,0 um Breite
zur Bildung von Verdrahtungen oder Elektroden sich mit
einem konstanten Intervall von 0,9 um erstrecken, manchmal
nicht korrekt nach der Entwicklung ausgebildet, da die
Abdeckung im Intervall im elementformenden Resistmuster
verbleibt und während der Entwicklung nicht vollständig
entfernt werden kann. Aufgrund dessen verbleibt manchmal ein
Teil der Abdeckung und überbrückt zwei benachbarte
Deckstreifen. In diesem Fall dient das bekannte
Prüf-Resistmuster nicht mehr der Überwachung des Zustandes des
elementformenden Resistmusters. Der wahre Grund für diesen Umstand
wurde bislang noch nicht gefunden. Es kann jedoch
angenommen werden, daß wenn breite Deckstreifen mit einem schmalen
Intervall von 1 um oder weniger vorzusehen sind, ein
Verlust des Fließens der Entwicklerlösung im Intervallbereich
auftaucht, in dem das Abdeckmaterial zu entfernen ist, und
die Abdeckung nicht vollständig aus dem Intervallbereich
entfernt wird.
-
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
zu schaffen, bei dem ein elementbildendes Resistmuster mit
einem engen Intervall von 1 um oder weniger präzise über
ein Prüfmuster des Resistfilms überwacht werden kann.
-
Durch umfangreiche Experimente konnte durch den Erfinder
bestätigt werden, daß falls die Breite der Deckstreifen im
Prüfmuster das dreifache oder mehr der Breite des
Intervalls von 1 um oder weniger beträgt, das Prüfmuster
nützlich zur Überwachung eines schaltungsbildenden
Resistmusters ist, das sehr breite Deckstreifen mit einem Intervall
von 1,0 um oder weniger aufweist. Erfindungsgemäß umfaßt
ein Prüf-Resistmuster zumindest zwei parallel angeordnete
Streifen mit einem Intervall, dessen Breite w
(beispielsweise 0,9 um) beträgt und wobei die Breite jedes Streifens
auf 3 w (beispielsweise 2,7 um oder mehr) ausgelegt ist.
Vorzugsweise ist die Länge der Deckstreifen im Prüfmuster
zumindest 10· das Intervall, d. h. 10 w oder mehr.
-
Beispielsweise kann ein Prüfmuster eines Resistfilms
zumindest sechs Deckstreifen aufweisen, von denen jeder eine
Breite von 5 um und 20 um Länge aufweist und die derart
parallel angeordnet sind, daß die Intervalle zwischen ihnen
verschiedene Breiten von 1,0 um, 0,9 um, 0,8 um, 0,7 um und
0,6 um betragen. Falls ein elementbildendes Resistmuster
mit einem Minimalintervall von 0,9 um auf demselben
Halbleitersubstrat zusammen mit dem Prüfmuster ausgebildet
wird, kann bestätigt werden, daß kein unerwünschter
Deckteil im Minimalintervall 3 des elementformenden
Resistmusters ausgebildet ist durch Beobachten, daß nach der
Entwicklung die Intervalle von 1,0 um, 0,9 um und 0,8 um des
Prüfmusters nicht überbrückt sind. Andererseits, falls das
Intervall von 0,6 um nicht im Prüfmuster überbrückt ist,
kann gesagt werden, daß der Deckstreifen im
elementformenden
Resistmuster nicht unvorteilhaft durch übermäßige
Belichtung oder übermäßiges Entwickeln verringert ist.
Aufgrund dessen können Torelektroden oder
Verdrahtungsschichten, die durch Ätzen unter Verwendung der elementbildenden
Resistmuster ausgebildet werden, auf einer vorgegebenen
Breite gehalten werden.
-
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung geschaffen mit einem Schritt zur Musterbildung eines
Resistfilms zur Ausbildung eines elementbildenden
Resistmusters und eines Prüfmusters zur Überwachung eines Zustandes
des elementformenden Resistmusters, wobei das Prüfmuster
derart ausgebildet ist, daß zumindest drei Deckstreifen
parallel mit zwischenliegenden Intervallen angeordnet sind,
wobei die Intervalle unterschiedliche Breiten von 1 um oder
weniger aufweisen und jeder der Deckstreifen eine Breite
von 3 mal oder mehr der Maximalbreite der Intervalle und
eine Länge von 10 mal oder mehr der Maximalbreite der
Intervalle aufweist. Die Intervalle können in weiterer
Breitenordnung derart angeordnet sein, daß die Differenz
zwischen der Breite eines Intervalls und der des angrenzenden
Intervalls 0,1 um beträgt. Alle Deckstreifen können
dieselbe Breite und dieselbe Länge aufweisen.
-
Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung wird ein
Verfahren zur Herstellung einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung geschaffen mit einem Schritt zur
Musterbildung eines Resistfilms zur Ausbildung eines
elementbildenden Resistmusters und eines Prüfmusters zur
Überwachung eines Zustandes des elementformenden
Resistmusters, wobei das Prüfmuster derart ausgebildet ist,
daß Paare von Deckstreifen in einer Richtung mit
verschiedenen Intervallbreiten ausgedehnt sind. Das Intervall hat
zumindest drei Abschnitte verschiedener Breite von 1 um
oder weniger, und jeder der Streifen hat eine Breite von 3
mal oder mehr der maximalen Intervallbreite.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein
Verfahren zur Herstellung einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung geschaffen mit einem Schritt zur
Musterbildung eines Resistfilms zur Ausbildung eines
elementbildenden Resistmusters und eines Prüfmusters zur
Überwachung eines Zustandes des elementbildenden Resistmusters,
wobei das Prüfmuster derart ausgelegt ist, daß sich erste
und zweite Deckstreifen parallel mit einem
zwischenliegenden Intervall erstrecken, das eine Breite von 0,1 um oder
weniger aufweist, wobei jeder der ersten und zweiten
Deckstreifen durch eine Anzahl von Bereichen gebildet ist, von
denen jeder eine unterschiedliche Breite aufweist, wobei
die Breite einer Gruppe der Bereiche 3 mal oder mehr der
konstanten Breite des Intervalls beträgt und die Breite der
anderen Gruppe der Bereiche kleiner als 3 mal die konstante
Breite des Intervalls ist.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein
Verfahren zur Herstellung einer integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung geschaffen mit einem Schritt zur
Musterbildung eines Resistfilms zur Ausbildung eines
elementbildenden Resistmusters und eines Prüfmusters zur
Überwachung eines Zustandes des elementformenden Resistmusters,
wobei das Prüfmuster derart ausgebildet ist, daß eine
Anzahl von Deckstreifen mit verschiedenen Breiten parallel
mit zwischenliegenden Intervallen angeordnet sind, die eine
konstante Breite von 1 um oder weniger aufweisen, und wobei
die Minimalbreite der Streifen geringer als 3 mal die
konstante Breite des Intervalles ist und wobei die
Maximalbreite der Streifen nicht geringer ist als 3 mal die
konstante Breite des Intervalls. In der Erfindung kann eine
Fotodeck- bzw. Fotoresistschicht vom Negativtyp ebenso wie
eine Fotodeckschicht vom positiven Typ verwendet werden.
-
Eine Deckschicht vom Positivtyp ist jedoch bei der
Erfindung effektiver.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine Aufsicht auf ein bekanntes Prüfmuster,
-
Fig. 2a ist eine Aufsicht auf ein wünschenswertes
elementbildendes Resistmuster und
-
Fig. 2b ist eine Aufsicht auf ein unerwünschtes
elementbildendes Resistmuster,
-
Fig. 3 ist eine Aufsicht auf einen Teil eines
Halbleiterwafers, bei dem die Erfindung angewendet wird,
-
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung eines elementbildenden
Resistmusters,
-
Fig. 5a ist die Aufsicht auf ein Prüfmuster in einer ersten
Ausführungsform der Erfindung und
-
Fig. 5b ist ein Querschnitt entlang der Linie B, B' in
Figur 5a, gesehen in Richtung der Pfeile.
-
Fig. 6 ist eine Aufsicht auf ein Prüfmuster in einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
-
Fig. 7a bis 7c sind Aufsichten auf Prüfmuster in einer
dritten Ausführungsform der Erfindung, und
-
Fig. 8 ist eine Aufsicht auf ein Prüfmuster in einer
vierten Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung einer bekannten Technik
-
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Deckprüfmuster in einer
bekannten Technik aus einer Anzahl Deckstreifen 3, 3', 3'',
3''' und 3'''' ausgebildet und mit Intervallen 4, 4', 4''
und 4'''. Jeder Deckstreifen hat eine Breite B von 0,9 um
und jedes Intervall besitzt ebenso eine Breite b von 0,9
um. In diesem Fall kann das in Fig. 1 dargestellte Muster
einfach ausgebildet werden, selbst wenn die Breite der
Intervalle 1,0 um oder weniger beträgt, aufgrund der geringen
Breite B der Deckstreifen.
-
Ein elementbildendes Resistmuster ist jedoch aus
Deckstreifen größerer Breite zur Ausbildung beispielsweise
polykristalliner Siliziumtore ausgebildet. In diesem Fall,
selbst wenn das in Fig. 1 dargestellte Prüfmuster
ausgebildet ist, und visuell ein präzises Muster bestätigt ist,
treten manchmal Fehler in dem elementbildenden Resistmuster
auf. Aufgrund dessen kann dieses Prüfmuster nicht mehr zur
Überwachung des Zustandes des elementbildenden
Resistmusters verwendet werden, insbesondere wenn ein Paar
Deckstreifen 13, 13' mit einer Breite B' von 3,0 um ausgebildet
werden soll mit einem Intervall mit einer Breite von b von
0,9 um im in Fig. 2a dargestellten, elementbildenden
Areal, selbst wenn das Prüfmuster der Fig. 1 ausgebildet
werden kann, verbleibt häufig ein Teil des Resists 25 im
elementbildenden Resistmuster.
Beschreibung der Ausführungsformen
-
Bezugnehmend auf Fig. 3 ist in einem Halbleiterwafer 100
eine Anzahl von Halbleiterpellets 90 umgeben durch
Trennlinien 80 und in Matrixform angeordnet. In jedem
Halbleiterpellet 19 ist ein prüfmusterbildender Bereich 70 und ein
elementbildender Bereich 60 vorgesehen, und in einem Teil
60' des elementformdenden Bereichs 60 sind eine Vielzahl
polykristalliner Silizium-Torelektroden auszubilden.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 und 5b wird ein Isolierfilm 51
auf einem Siliziumsubstrat 50 ausgebildet. Der Isolierfilm
kann eine Siliziumoxid-Feldschicht oder eine
Torisolierschicht sein. Ein polykristalliner Siliziumfilm 52 wird
vollständig auf dem Isolierfilm abgeschieden. Nach der
Beschichtung mit einem Fotoresistfilm vom Positivtyp mit l
bis 2 um Dicke auf der gesamten Oberfläche des
polykristallinen Siliziumfilmes erfolgt eine selektive Belichtung mit
ultravioletten Strahlen am Resistfilm durch ein
"step-andrepeat"-Reduktions-Belichtungssystem, d. h. einem Wafer-
Stepper. Anschließend wird der Resistfilm einem
Entwicklungsprozeß ausgesetzt, um ein elementbildendes
Resistmuster 54 und ein Prüfmuster 53 zur Überwachung eines
Zustandes des elementbildenden Resistmusters 54 auszubilden. Bei
dem Entwicklungsprozeß wird der Halbleiterwafer in einen
Entwickler wie (TMAH - wässrige Lösung von
Tetramethylammoniumhydroxid) während 60 Sekunden bei 25ºC eingetaucht und
anschließend mit Wasser gespült und getrocknet.
-
Das Prüfmuster 53 der ersten Ausführungsform ist derart
ausgelegt, daß es aus fünf Deckstreifen 5, 5', 5'', 5'''
und 5'''' aufgebaut ist und aus vier Intervallen 6, 6', 6''
und 6'''. Jeder Deckstreifen hat die gleiche Aufsichtsform
von C·C', wobei C 5 um und C' 60 um betragen. Die Breiten
der Intervalle haben verschiedene Werte, d. h. C&sub1; beträgt
1,0 um, C&sub2; beträgt 0,9 um, C&sub3; beträgt 0,8 um, C&sub4; beträgt
0,7 um. Andererseits wird das elementbildende Resistmuster
54 ausgebildet durch vier Deckstreifen 27 mit der Breite W
von 0,6 um und drei Intervallen 26 von 0,9 um Breite. In
diesem Fall, falls das Intervall 6' mit einer Lückenbreite
C&sub2; von 0,9 um im Prüfmuster 53 vollständig ausgebildet ist,
d. h. das Deckmaterial in diesem Bereich vollständig
entfernt ist, kann bestätigt werden, daß die Intervalle 26 von
0,9 um im elementformenden Resistmuster 54
zufriedenstellend ausgebildet sind. Wenn ein gewisser Sicherheitsfaktor
berücksichtigt wird, wird das Intervall 6'' mit der
Lückenbreite C3 von 0,8 um im Prüfmuster 53 betrachtet, ob das
Intervall 6' vollständig ausgebildet ist. Wenn das Ergebnis
dieser Überwachung zufriedenstellend ist, wird der
polykristalline Siliziumfilm 52 dem Ätzen unter Verwendung des
elementbildenden Resistmusters 54 als Maske ausgesetzt und
vier Siliziumtor-Verdrahtungsschichten werden unter den
Deckstreifen 27 des Musters 54 ausgebildet.
-
Zu den folgenden zweiten bis vierten Ausführungsformen
werden nur Aufsichten auf das Prüfmuster des Resistfilms
dargestellt.
-
Bezugnehmend auf Fig. 6 ist das Prüfmuster des Resistfilms
der zweiten Ausführungsform derart ausgelegt, daß erste und
zweite Deckstreifen 1,1 sich mit einem schmalen Intervall 2
erstrecken. Das Intervall 2 ist in vier Abschnitte
unterteilt, und die Abschnitte haben verschiedene Breiten a&sub1; bis
a&sub4; von 1 um oder weniger. In dieser Ausführungsform
betragen die Breiten a&sub1;, a&sub2;, a&sub3; und a&sub4; 0,1 um, 0,9 um, 0,8 um
bzw. 0,7 um. Der zweite Deckstreifen 1' umfaßt vier Blöcke,
und jeder der Blöcke hat dieselbe rechteckige Form von A
(=5 um)·A' (=25 um). Falls im elementbildenden Resistmuster,
das in Fig. 4 dargestellt ist, die Minimalintervalle 0,9
um betragen und das Intervall sich mit einem Abstand von 2
um erstreckt und die Resiststreifen an beiden Seiten des
Intervalls eine große Breite haben, kann der Zustand des
elementformenden Resistmusters durch Prüfung des Intervalls
a&sub2; von 0,9 um überwacht werden. Wenn das Intervall a&sub2;
ausgebildet ist, wird bestätigt, daß unerwünscht
überbrückendes Resistmaterial nicht im elementbildenden Resistmuster
existiert. Falls andererseits das Intervall von 0,7 um
vollständig ausgebildet ist, muß die Möglichkeit
berücksichtigt werden, in der die Deckstreifen im
elementbildenden Resistmuster zur Musterbildung für Torverdrahtungen
unerwünscht schmal durch übermäßige Belichtung oder
übermäßiges Entwickeln geworden sind.
-
Bezugnehmend auf Fig. 7a wird das Prüfmuster der dritten
Ausführungsform erläutert. Ein erster und ein zweiter
Deckstreifen 10, 10' erstrecken sich parallel mit einem
Zwischenintervall 20, das eine konstante Breite von 1 um oder
weniger aufweist. Jeder der ersten und zweiten Deckstreifen
ist durch vier rechteckige Bereiche aufgebaut, wobei die
entsprechenden Breiten A&sub1;, A&sub2;&sub1; A&sub3; und A&sub4;
1 um, 2 um, 4 um
bzw. 8 um betragen und die entsprechenden Längen A&sub1;', A&sub2;',
A&sub3;' und A&sub4;' denselben Wert von 25 um aufweisen. Die
Ausbildung des Intervalls 20 wird schwierig, wenn die Breite des
Deckstreifens zu groß ist. Wenn beispielsweise das
Intervall 20 zwischen den rechteckigen Bereichen, die schmale
Breiten A&sub1;, A&sub2;, aufweisen, gebildet werden konnte, und das
Intervall 20 zwischen rechteckigen Bereichen mit großen
Breiten A&sub3;, A&sub4;, schwierig ausgebildet wird, kann man
abschätzen, daß die Lithographie wiederholt werden muß.
-
Die Deckstreifen 17, 17' in Fig. 7b können durch Erhöhung
der Anzahl der rechteckigen Bereiche in Fig. 7a erhalten
werden. Die Dreiecksform der Deckstreifen 19, 19' der Fig.
7c ist das Endresultat durch weitere Erhöhung der Anzahl
rechteckiger Bereiche.
-
Bezugnehmend auf Fig. 8 umfaßt ein Prüfmuster der vierten
Ausführungsform vier L-artige Deckstreifen 15, 15', 15''
und 15''' und drei Intervalle 16, 16' und 16''. Die Breiten
C&sub1;, C&sub2;, C&sub3; und C&sub4; der entsprechenden Deckstreifen sind 8
um, 4 um, 2 um bzw. 1 um und alle Intervalle haben
dieselbe Breite C von 0,9 um.