JP2011060946A - Semiconductor device having position displacement inspection pattern and pattern position displacement inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置のパターンの位置ずれを検査するための位置ずれ検査パターンを有する半導体装置およびこの位置ずれ検査パターンを用いたパターンの位置ずれ検査方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a misalignment inspection pattern for inspecting misalignment of a pattern of a semiconductor device and a pattern misalignment inspection method using the misalignment inspection pattern.
従来の半導体装置は、ウエハ上に複数の異なるパターンを順に重ね合わせることにより製造される。例えば、電界効果トランジスタは、ソース電極およびドレイン電極をウエハ上に形成し、この後に、ソース電極とドレイン電極との間の所望の位置に、ゲート電極を形成することにより製造される。 A conventional semiconductor device is manufactured by sequentially superposing a plurality of different patterns on a wafer. For example, a field effect transistor is manufactured by forming a source electrode and a drain electrode on a wafer, and then forming a gate electrode at a desired position between the source electrode and the drain electrode.
このような半導体装置は、その製造工程において、パターンの位置ずれが発生する場合がある。上述の例においてパターンの位置ずれが発生した場合、例えばゲート電極とドレイン電極との距離が所望の距離からずれてしまい、装置の性能を劣化させる要因となる。また、各電極と配線パターンを接続するコンタクトホールの位置にずれが発生した場合、電極と配線とが接続されず、これも装置の性能を劣化させる要因となる。 In such a semiconductor device, pattern misalignment may occur in the manufacturing process. In the above-described example, when the pattern misalignment occurs, for example, the distance between the gate electrode and the drain electrode is deviated from a desired distance, which causes the performance of the apparatus to deteriorate. In addition, when a displacement occurs in the position of the contact hole connecting each electrode and the wiring pattern, the electrode and the wiring are not connected, which also causes the performance of the apparatus to deteriorate.
このため、従来は、各層をパターニングする際に、バーニアと呼ばれる検査パターンをそれぞれ同時に形成することにより半導体装置を形成していた。そして、バーニアパターンを用いて、各層にそれぞれ形成されたパターンの位置ずれを検査していた(特許文献1等を参照)。
For this reason, conventionally, when patterning each layer, a semiconductor device is formed by simultaneously forming inspection patterns called verniers. And the position shift of the pattern each formed in each layer was inspected using the vernier pattern (refer
以下に、バーニアパターンを用いた位置ずれの検査方法を、上述の電界効果トランジスタを例にとって説明する。 Hereinafter, a method for inspecting misalignment using a vernier pattern will be described using the above-described field effect transistor as an example.
まず、ウエハ上の所望の箇所に、ドレイン電極およびソース電極をパターニングにより形成する。このとき、複数の帯状の第1の検査パターンを所望の位置に同時に形成する。ここで、複数の第1の検査パターンは、隣接する検査パターンの間隔が一定の間隔Lとなるように形成される。 First, a drain electrode and a source electrode are formed by patterning at desired locations on the wafer. At this time, a plurality of strip-shaped first inspection patterns are simultaneously formed at desired positions. Here, the plurality of first inspection patterns are formed such that the interval between the adjacent inspection patterns is a constant interval L.
次に、ドレイン電極とソース電極との間に、ゲート電極をパターニングにより形成する。このとき、複数の帯状の検査パターンを所望の位置に同時に形成する。ここで、複数の第2の検査パターンは、隣接する検査パターンの間隔が一定の間隔L−aとなるように形成される。なお、複数の第2の検査パターンのうちの一つ(以下、第2の基準パターン)は、複数の第1の検査パターンのいずれか一つのパターン(以下、第1の基準パターン)と重なり合うように形成される。 Next, a gate electrode is formed by patterning between the drain electrode and the source electrode. At this time, a plurality of strip-shaped inspection patterns are simultaneously formed at desired positions. Here, the plurality of second inspection patterns are formed such that the interval between adjacent inspection patterns is a constant interval La. One of the plurality of second inspection patterns (hereinafter referred to as the second reference pattern) overlaps with any one of the plurality of first inspection patterns (hereinafter referred to as the first reference pattern). Formed.
この後、第1の基準パターンと第2の基準パターンとの位置を確認し、これらの位置が重なっていれば、ドレイン電極とソース電極との間の所望の位置にゲート電極が形成されたことを確認することができる。 Thereafter, the positions of the first reference pattern and the second reference pattern are confirmed. If these positions overlap, the gate electrode is formed at a desired position between the drain electrode and the source electrode. Can be confirmed.
反対に、第1の基準パターンと第2の基準パターンとの位置を確認し、これらにずれが生じていた場合、他の第1の検査パターンと第2の検査パターンとの位置を確認し、重なり合う箇所を探す。ここで、例えば、第1の基準パターンおよび第2の基準パターンから一つずれた第1の検査パターンと第2の検査パターンとが重なっていた場合、ゲート電極は、ドレイン電極若しくはソース電極からの位置が、aだけずれていることを確認することができる。 Conversely, the positions of the first reference pattern and the second reference pattern are confirmed, and if there is a deviation between them, the positions of the other first inspection pattern and the second inspection pattern are confirmed, Search for overlapping points. Here, for example, when the first inspection pattern shifted from the first reference pattern and the second reference pattern and the second inspection pattern overlap, the gate electrode is connected to the drain electrode or the source electrode. It can be confirmed that the position is shifted by a.
以上のようにパターンの位置ずれの検査を行っていた。しかし、この検査方法は、光学顕微鏡を用いて人間が目視確認する検査方法であり、位置ずれ量を定量的に測定することができないため、パターンの位置ずれの検査精度には限界がある。従って、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが困難であるという問題がある。 As described above, the pattern displacement has been inspected. However, this inspection method is an inspection method that is visually confirmed by a human using an optical microscope, and since the amount of misalignment cannot be measured quantitatively, there is a limit to the inspection accuracy of pattern misalignment. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the inspection accuracy of the pattern displacement.
本発明の課題は、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能な位置ずれ検査パターンを有する半導体装置およびパターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能なパターン位置ずれ検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a misalignment inspection pattern capable of improving the inspection accuracy of pattern misalignment and a pattern misalignment inspection method capable of improving the inspection accuracy of pattern misalignment. There is to do.
本発明による半導体装置位置は、ウエハ上の素子形成領域に形成された複数の半導体素子と、前記素子形成領域の周囲の検査パターン形成領域に、前記半導体素子の基準パターンと同時に形成され、それぞれ一定の間隔で設けられた複数対の基準検査パターンと、前記半導体素子の被検査対象パターンと同時に形成され、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で設けられた複数の被検査対象検査パターンと、これらの複数の被検査対象検査パターンおよび前記複数対の基準検査パターンに接触するように設けられた金属抵抗層と、前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよびこれらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する手段と、を具備することを特徴とするものである。 The position of the semiconductor device according to the present invention is formed at the same time as a plurality of semiconductor elements formed in an element formation region on a wafer and a test pattern formation region around the element formation region at the same time as the reference pattern of the semiconductor element. A plurality of pairs of reference inspection patterns provided at intervals of the semiconductor element and a pattern to be inspected of the semiconductor element, and a constant interval different from the interval of the reference inspection patterns between the plurality of pairs of reference inspection patterns. A plurality of inspection target inspection patterns provided in the above, a plurality of inspection target inspection patterns and a metal resistance layer provided in contact with the plurality of pairs of reference inspection patterns, and the plurality of inspection target inspections A first resistance between the plurality of reference inspection patterns adjacent to each other in the pattern and one of these patterns, and the plurality of the plurality of reference inspection patterns It is characterized in that it comprises a means for measuring a second resistor, a between the plurality of reference test pattern adjacent the inspected test pattern and the other of each of these patterns.
また、本発明による半導体装置位置は、複数の半導体素子が形成されたウエハ上に形成され、第1の配線パターンを有する第1の配線層と、この第1の配線層上に絶縁層を介して形成され、第2の配線パターンを有する第2の配線層と、前記第1の配線パターンと同時に形成され、それぞれ一定の間隔で設けられた複数対の基準検査パターンと、前記第2の配線パターンと同時に形成され、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で設けられた複数の被検査対象検査パターンと、これらの複数の被検査対象検査パターンおよび前記複数対の基準検査パターンに接触するように設けられた金属抵抗層と、前記複数の被検査対象検査パターンおよびこれらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する手段と、を具備することを特徴とするものである。 Further, the position of the semiconductor device according to the present invention is formed on a wafer on which a plurality of semiconductor elements are formed, and a first wiring layer having a first wiring pattern and an insulating layer on the first wiring layer are interposed. A second wiring layer having a second wiring pattern, a plurality of pairs of reference inspection patterns formed simultaneously with the first wiring pattern and provided at regular intervals, and the second wiring A plurality of inspection target inspection patterns formed at the same time as the pattern and provided between the plurality of pairs of reference inspection patterns at a fixed interval different from the interval of the reference inspection patterns, and the plurality of inspection target inspections A metal resistance layer provided in contact with the pattern and the plurality of pairs of reference inspection patterns, and adjacent to one of the plurality of inspection target inspection patterns and each of these patterns A first resistance between the plurality of reference inspection patterns, a plurality of inspection target inspection patterns, and a second resistance between the plurality of reference inspection patterns adjacent in the other of the patterns, And means for measuring.
また、本発明によるパターン位置ずれ検査方法は、基準パターンと同時に、それぞれ一定の間隔で複数対の基準検査パターンを金属抵抗層に接触するように形成する工程と、被検査対象パターンと同時に、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で複数の被検査対象検査パターンを前記金属抵抗層に接触するように形成する工程と、前記複数の被検査対象検査パターンおよびこれらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する工程と、この工程によって測定された複数の前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との抵抗差を、それぞれ算出する工程と、この工程により算出された複数の抵抗差に基づいて、前記基準パターンに対する前記被検査対象パターンの位置ずれを算出することを特徴とする方法である。 Further, the pattern misalignment inspection method according to the present invention includes a step of forming a plurality of pairs of reference inspection patterns in contact with the metal resistance layer at a predetermined interval simultaneously with the reference pattern, and simultaneously with the pattern to be inspected, Forming a plurality of inspection target inspection patterns in contact with the metal resistance layer at a constant interval different from the interval of the reference inspection patterns between a plurality of pairs of the reference inspection patterns; and the plurality of inspection targets A first resistance between the target inspection pattern and the plurality of reference inspection patterns adjacent in one of each of the patterns; the plurality of inspection target inspection patterns; and the plurality of adjacent ones in the other of these patterns Measuring a second resistance between the reference inspection patterns, and a plurality of the first resistances measured by this process A step of calculating a resistance difference with the second resistor, and a positional deviation of the pattern to be inspected with respect to the reference pattern based on a plurality of resistance differences calculated in this step. It is a method to do.
本発明によれば、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能な位置ずれ検査パターンを有する半導体装置および、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能なパターン位置ずれ検査方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a misregistration inspection pattern capable of improving a pattern misregistration inspection accuracy, and a pattern misregistration inspection method capable of improving a pattern misregistration inspection accuracy. Can be provided.
以下に、本実施形態の半導体装置について詳細に説明する。なお、以下の説明のおいては、半導体装置の一例として、電界効果トランジスタ(以下、FETと称す)を例にとって説明する。 Hereinafter, the semiconductor device of this embodiment will be described in detail. In the following description, a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) will be described as an example of a semiconductor device.
図1は、本実施形態の半導体装置の全体を示す上面図であって、具体的には、複数のFETが形成されたウエハ11を示す上面図である。図1に示すように、ウエハ11は、縦方向(以下、y軸方向と称す)および横方向(以下、x軸方向と称す)に沿ってそれぞれ複数のマス目に区分けされている。
FIG. 1 is a top view showing the entire semiconductor device of the present embodiment, specifically, a top view showing a
このマス目は、例えば、FETを形成する際に用いられる露光装置のショット領域に対応する。すなわち、一回のショットで露光される領域は、上述の一つのマス目内である。 This grid corresponds to, for example, a shot area of an exposure apparatus used when forming an FET. That is, the area exposed by one shot is within the above-mentioned one square.
図2は、図1のマス目の一つ(例えば図1のマス目M)を拡大して示す上面図である。図2に示すように、一つのマス目Mの内部は、複数のFET12が形成される素子形成領域13と、この素子形成領域13の周囲の検査パターン形成領域14とによって構成される。
2 is an enlarged top view showing one of the cells in FIG. 1 (for example, the cell M in FIG. 1). As shown in FIG. 2, the inside of one square M is constituted by an
素子形成領域内13には、例えば格子状に複数のFET12が形成されている。
In the
また、検査パターン形成領域14には、素子形成領域内13に形成されたFET12を形成する際に用いられるx方向のパターン位置ずれを検査するためのx方向位置ずれ検査パターン15および、y方向の位置ずれを検査するためのy方向位置ずれ検査パターン16が形成されている。
The inspection
図3は、図2のx方向位置ずれ検査パターン15を拡大して示す上面図である。図3に示すように、x方向位置ずれ検査パターン15は、複数組の位置ずれ検査パターン17および、これらの各位置ずれ検査パターン17に接触するように設けられた金属抵抗層18からなる。
3 is an enlarged top view showing the x-direction
金属抵抗層18は、ウエハ11上にx方向に沿って帯状に延長形成された金属である。そして、複数組の位置ずれ検査パターン17は、この金属抵抗層18上に、この抵抗層18に接するように設けられている。各組の位置ずれ検査パターン17は、それぞれ、位置ずれの基準となる一対の基準検査パターン19と、この基準検査パターン19の間に設けられた被検査対象検査パターン20と、によって構成される。
The
複数組の位置ずれ検査パターン17に設けられる複数対の基準検査パターン19は、それぞれ一定の間隔(例えばaμm間隔)で設けられる。また、それぞれの基準パターン19の中央の間隔は、例えばbμm間隔で設けられる。
A plurality of pairs of
これに対して、被検査対象検査パターン20は、基準検査パターン19の間隔とは異なる一定の間隔(例えばa+b−1μm間隔)で設けられる。このとき、複数組の位置ずれ検査パターン17のうち、中央に位置する位置ずれ検査パターン17を第1の検査パターン17−1とすると、この第1の検査パターン17−1に設けられる被検査対象検査パターン20は、理想的には基準検査パターン19の中央の位置に配置されるように形成される。
On the other hand, the inspection
これにより、上述の第1の検査パターン17−1の+x方向において隣接する第2の検査パターン17−2は、基準検査パターン19の中央の位置から−1μmだけずれた位置に、被検査対象検査パターン20が形成される。
As a result, the second inspection pattern 17-2 adjacent to the first inspection pattern 17-1 in the + x direction is inspected at a position shifted by −1 μm from the center position of the
同様に、上述の第2の検査パターン17−2の+x方向において隣接する第3の検査パターン17−3は、基準検査パターン19の中央の位置から−2μmだけずれた位置に、被検査対象検査パターン20が形成される。
Similarly, the third inspection pattern 17-3 adjacent to the second inspection pattern 17-2 in the + x direction is inspected at a position shifted by −2 μm from the center position of the
また、上述の第1の検査パターン17−1の−x方向において隣接する第4の検査パターン17−4は、基準検査パターン19の中央の位置から+1μmだけずれた位置に、被検査対象検査パターン20が形成される。
Further, the fourth inspection pattern 17-4 adjacent in the −x direction of the first inspection pattern 17-1 described above is a test pattern to be inspected at a position shifted by +1 μm from the center position of the
同様に、上述の第4の検査パターン17−4の−x方向において隣接する第5の検査パターン17−5は、基準検査パターン19の中央の位置から+2μmだけずれた位置に、被検査対象検査パターン20が形成される。
Similarly, the fifth inspection pattern 17-5 adjacent in the −x direction of the above-described fourth inspection pattern 17-4 has the inspection target inspection at a position shifted by +2 μm from the center position of the
なお、y方向位置ずれ検査パターン16は、図3に示したx方向位置ずれ検査パターン17と同様の構成を、90度回転させて形成することによって得られる。
The y-direction
上述の位置ずれ検査パターン17は、基準検査パターン19を、位置ずれの基準となる基準パターンと同時に形成し、被検査対象検査パターン20を、被検査対象となるパターンと同時に形成すればよい。図2に示されるFET12におけるドレイン電極21、ソース電極22に対するゲート電極23の位置ずれを検査したい場合、基準検査パターン19をドレイン電極20、ソース電極21とともに形成し、被検査対象検査パターン20をゲート電極23とともに形成する。
The above-described
具体的には、以下の通りである。はじめに、FET12のドレイン領域、ソース領域、チャネル層等の不純物層および、金属抵抗層18をウエハ11の表面に形成した後、このウエハ11上にレジスト層を形成し、図4に示すような、ドレイン電極21形成するための開口24、ソース電極22形成するための開口25および、基準検査パターン19形成するための開口26をそれぞれ有するマスク27を用いて、レジスト層を露光する。
Specifically, it is as follows. First, an impurity layer such as a drain region, a source region, and a channel layer of the
ここで、マスク27の開口24、25、26は、それぞれ、マスク27上に任意の基準点を定め、この位置から所定の位置に形成される。
Here, each of the
また、マスク27の位置合わせは、図5に示すように、例えば、ウエハ11上に形成されたマスク位置あわせ用マーク31−1と、マスク27に形成された位置あわせ用マーク31−2(図4においては図示せず)とを合わせるようにして行われる。
As shown in FIG. 5, for example, the
次に、この露光されたレジスト層を現像し、この現像されたレジスト層上から、所望の金属等の導電体を蒸着する。これにより、ドレイン電極21、ソース電極22および、基準検査パターン19が形成される。
Next, the exposed resist layer is developed, and a conductor such as a desired metal is vapor-deposited on the developed resist layer. Thereby, the
次に、レジスト層を取り除いた後、再びウエハ11上にレジスト層を形成し、図6に示すような、ゲート電極23形成するための開口28および、被検査対象検査パターン20を形成するための開口29をそれぞれ有するマスク30を用いて、レジスト層を露光する。
Next, after removing the resist layer, a resist layer is formed again on the
ここで、マスク30の開口28、29は、それぞれ、マスク27の基準点に対応するマスク30の基準点を定め、この位置からから所定の位置に形成される。なお、特に、第1の検査パターン17−1の被検査対象検査パターン20を設けるための開口29−1は、基準検査パターン19を設けるための一対の開口26−1の中央の位置に対応する位置に形成される。
Here, the
また、マスク30の位置合わせは、図5に示すのと同様に、例えば、ウエハ11上に形成されたマスク位置あわせ用マーク31−1と、マスク30に形成された位置あわせ用マーク31−3(図6においては図示せず)とを合わせるようにして行われる。
Further, the alignment of the
次に、この露光されたレジスト層を現像し、この現像されたレジスト層上から、所望の金属等の導電体を蒸着する。これにより、ゲート電極23および、被検査対象検査パターン20が形成される。
Next, the exposed resist layer is developed, and a conductor such as a desired metal is vapor-deposited on the developed resist layer. Thereby, the
以上の形成方法により、ドレイン電極21、ソース電極22に対してゲート電極23の位置ずれが生じない理想的な場合においては、図3に示すx方向位置ずれ検査パターン15および、図示されないy方向位置ずれ検査パターン16がそれぞれ形成される。
In the ideal case where the above-described forming method does not cause the displacement of the
しかし、例えばゲート電極23の位置が、x方向にcμmだけずれて形成された場合には、図7に示すように、x方向位置ずれ検査パターン15において、被検査対象検査パターン20は、図3に示された位置(図7において点線で示された位置)に対して、x方向にcμmだけずれて形成される。
However, when the position of the
次に、上述の位置ずれ検査パターン17を用いたパターン位置ずれ検査方法について説明する。
Next, a pattern misalignment inspection method using the above-described
まず、複数組の位置ずれ検査パターン17が有するそれぞれの基準検査パターン19と、その間の被検査対象検査パターン20とにそれぞれ直流電圧を印加し、これらの間に直流電流を流す。このように直流電流を流すことにより、各位置ずれ検査パターン17の被検査対象検査パターン20とこれに対して右側の基準検査パターン19との間の抵抗R1と、被検査対象検査パターン20とこれに対して左側の基準検査パターン19との間の抵抗R2と、を測定し、この抵抗差△R=R1−R2を算出する。
First, a direct current voltage is applied to each of the
なお、基準検査パターン19と、その間の被検査対象検査パターン20とにそれぞれ直流電圧を印加し、各抵抗R1、R2を測定する方法は、例えば、半導体テスト装置を用いて自動的に行えばよい。すなわち、半導体テスト装置は、複数組の位置ずれ検査パターン17にそれぞれ接触する複数本のプローバを有しており、これらのプローバによって、所望の電圧が印加される。さらに、印加される電圧値と、それぞれに流れる電流値とを検出することによって、各抵抗R1、R2を測定する。また、抵抗差△R=R1−R2も、上述の半導体テスト装置において算出すればよい。
Note that a method of measuring the resistances R1 and R2 by applying a DC voltage to the
次に、図8に示されるように、被検査対象パターン(例えばゲート電極23)の基準パターン(例えばドレイン電極21、ソース電極22)に対するずれ量を横軸とし、算出された△R=R1−R2を縦軸とするグラフ上に、上述の算出結果をプロットする。
Next, as shown in FIG. 8, the calculated ΔR = R1− where the horizontal axis represents the amount of deviation of the pattern to be inspected (for example, the gate electrode 23) from the reference pattern (for example, the
このプロットは、具体的には以下のように行われる。第1の検査パターン17−1によって算出された△Rは、縦軸上にプロットする。また、第2の検査パターン17−2によって算出された△Rは、ずれ量(横軸)が1μmの位置にプロットする。同様に、第3、第4、第5の検査パターン17−3、17−4、17−5によって算出されたR1−R2は、それぞれずれ量(横軸)が2μm、−1μm、−2μmの位置にそれぞれプロットする。 Specifically, this plot is performed as follows. ΔR calculated by the first inspection pattern 17-1 is plotted on the vertical axis. Further, ΔR calculated by the second inspection pattern 17-2 is plotted at a position where the shift amount (horizontal axis) is 1 μm. Similarly, R1-R2 calculated by the third, fourth, and fifth inspection patterns 17-3, 17-4, and 17-5 have deviation amounts (horizontal axes) of 2 μm, −1 μm, and −2 μm, respectively. Plot each at the position.
なお、上述の各位置ずれ検査パターン17は、基準検査パターン19の中央の位置に対する被検査対象検査パターン20の位置を、それぞれ1μmずつずらして形成したが、一般にdμmずつずらして形成した場合、上述のプロットは、以下のように行えばよい。第1の検査パターン17−1によって算出された△Rは、上述と同様に縦軸上にプロットする。これに対して第2の検査パターン17−2によって算出された△Rは、ずれ量(横軸)がdμmの位置にプロットする。同様に、第3、第4、第5の検査パターン17−3、17−4、17−5によって算出された△Rは、それぞれずれ量(横軸)が2dμm、−dμm、−2dμmの位置にそれぞれプロットする。
Each of the above-described
ここで、図7に示すように、算出された△Rをプロットし、これらを結んで描かれる直線Aが、原点を通る場合、基準パターンの位置に対する非検査対象パターンの位置がずれていないことを示す。これは、第1の検査パターン17−1が、これによって算出される△Rを、位置ずれがない理想的な場合には0になるように形成されるためである。 Here, as shown in FIG. 7, when the calculated ΔR is plotted and the straight line A drawn by connecting these passes through the origin, the position of the non-inspection target pattern is not shifted from the position of the reference pattern. Indicates. This is because the first inspection pattern 17-1 is formed so that ΔR calculated thereby is 0 in an ideal case where there is no positional deviation.
一方で、算出された△Rをプロットし、これらを結んで描かれる直線Bが直線Aに対して縦軸負方向にずれた場合、基準パターンの位置に対する非検査対象パターンの位置が+x方向にずれていることを示す。これは、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置がx方向にずれた場合、これに伴って被検査対象検査パターン20の位置が+x方向にずれ、この結果、各位置ずれ検査パターン17のR1の値が小さくなり、R2の値が大きくなるためである。
On the other hand, when the calculated ΔR is plotted and the straight line B drawn by connecting them is shifted in the negative direction of the vertical axis with respect to the straight line A, the position of the non-inspection target pattern with respect to the reference pattern position is in the + x direction. Indicates that there is a shift. This is because when the position of the inspection target pattern with respect to the position of the reference pattern is shifted in the x direction, the position of the inspection
従って、上述とは逆に、プロットを結んで描かれる直線が、直線Aに対して縦軸正方向にずれた場合、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置が−x方向にずれていることを示す。これも同様の理由による。すなわち、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置が−x方向にずれた場合、これに伴って被検査対象検査パターン20の位置が−x方向にずれ、この結果、各検査パターンのR1の値が大きくなり、R2の値が小さくなるためである。
Therefore, contrary to the above, when the straight line drawn by connecting the plots is shifted in the positive direction of the vertical axis with respect to the straight line A, the position of the pattern to be inspected is shifted in the −x direction with respect to the position of the reference pattern. It shows that. This is for the same reason. That is, when the position of the inspection target pattern with respect to the position of the reference pattern is shifted in the −x direction, the position of the inspection
さらに、プロットを結んで描かれる直線と、図4の横軸との交点座標を算出することにより、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置のずれ量を定量的に算出することができる。すなわち、△Rが0になる場合のずれ量を算出することにより、基準パターンの位置に対する非検査対象パターンの位置のずれ量を定量的に算出することができる。 Furthermore, by calculating the intersection coordinates between the straight line drawn by connecting the plots and the horizontal axis in FIG. 4, the amount of deviation of the position of the pattern to be inspected from the position of the reference pattern can be quantitatively calculated. That is, by calculating the shift amount when ΔR becomes 0, the shift amount of the position of the non-inspection target pattern with respect to the position of the reference pattern can be calculated quantitatively.
このような方法により、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置のずれ量を定量的に算出することができる。 By such a method, it is possible to quantitatively calculate the shift amount of the position of the pattern to be inspected with respect to the position of the reference pattern.
なお、上述の抵抗差△Rのプロットおよび、△Rが0になる場合のずれ量の算出も、上述の半導体テストにおいて行えばよい。 Note that the above-described plot of the resistance difference ΔR and the calculation of the shift amount when ΔR becomes 0 may be performed in the above-described semiconductor test.
以上のように、本実施形態による半導体装置によれば、各ショット毎に上述したような複数組の位置ずれ検査パターン17が設けられており、各位置ずれ検査パターン17の抵抗差△Rを算出し、この結果をグラフ上に示すことにより、基準パターンの位置に対する被検査対象パターンの位置のずれ量を定量的に算出することができる。従って、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能となる。
As described above, according to the semiconductor device according to the present embodiment, the plurality of sets of
また、パターンの位置ずれ量を各ショット毎に定量的に算出することができるため、ウエハ11面内におけるずれ方向およびずれ量の分布を知ることもできる。
Further, since the pattern positional deviation amount can be calculated quantitatively for each shot, the deviation direction and the deviation amount distribution in the
なお、このようなパターン位置ずれ検査方法において、上述の説明では、FET12におけるドレイン電極21、ソース電極22に対するゲート電極23の位置ずれを検査する場合について説明した。しかし、例えばFET12上には絶縁膜を介して、ドレイン電極21、ソース電極22およびゲート電極23に信号を供給する配線パターンが形成された配線層を含む複数の配線層が形成されている。
In such a pattern positional deviation inspection method, in the above description, the case of inspecting the positional deviation of the
このとき、下層の配線層に形成された第1の配線パターンに対して、絶縁膜を介して形成された上層の配線層の第2の配線パターンに位置ずれが生じた場合、これらの第1、第2の配線パターンが絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されない。そこで上述のパターン位置ずれ検査方法は、このような配線パターンの位置ずれを検査する場合についても同様に適用可能である。 At this time, when a position shift occurs in the second wiring pattern of the upper wiring layer formed via the insulating film with respect to the first wiring pattern formed in the lower wiring layer, these first wiring patterns are formed. The second wiring pattern is not connected through the contact hole formed in the insulating film. Therefore, the above-described pattern misalignment inspection method can be similarly applied to the case of inspecting such misalignment of the wiring pattern.
すなわち、基準パターンである第1の配線パターンと同時に、基準検査パターン19を、例えば下層の配線層に形成し、被検査対象パターンである第2の配線パターンと同時に、被検査対象検査パターン20を、下層の配線層に形成する。この際、金属抵抗層18は、すべての位置ずれ検査パターン17に接触する位置に形成されればよく、例えば下層の配線層に形成される。
That is, the
なお、被検査対象検査パターン20は、上層の配線層に形成されてもよい。この場合、金属抵抗層18は、すべての位置ずれ検査パターン17に接触させるため、絶縁膜に形成される必要がある。
The inspection
以上のように構成し、上述のパターン位置ずれ検査方法を適用することにより、第1の配線パターンに対する第2の配線パターンの位置のずれ量を定量的に算出することができるため、パターンの位置ずれの検査精度を向上させることが可能となる。 By configuring as described above and applying the pattern misalignment inspection method described above, it is possible to quantitatively calculate the amount of misalignment of the second wiring pattern with respect to the first wiring pattern. It becomes possible to improve the inspection accuracy of deviation.
なお、上述のパターン位置ずれ検査方法は、各電極21、22、23の位置に対する第1の配線パターン若しくは第2の配線パターンの位置ずれの検査においても、同様に適用することができる。
The pattern displacement inspection method described above can be similarly applied to the inspection of the displacement of the first wiring pattern or the second wiring pattern with respect to the positions of the
さらに、上述のパターン位置ずれ検査方法は、製造の際に、パターンの重ね合わせが必要となる他の半導体装置および、IC、LSI等の半導体装置に対しても同様に適用可能である。 Further, the above-described pattern misalignment inspection method can be similarly applied to other semiconductor devices that require pattern superposition in manufacturing and semiconductor devices such as IC and LSI.
また、半導体装置以外においても、製造の際にパターンの位置合わせが必要となる装置であれば、全ての装置において、同様に適用可能である。 In addition to semiconductor devices, the present invention can be similarly applied to all devices as long as they require pattern alignment during manufacturing.
例えば、液晶ディスプレイは、互いに対向配置された2枚のガラス基板の間に、配向膜を介して液晶層が形成された構造である。ガラス基板上には、マトリクス状に複数のトランジスタが形成されている。さらに、ガラス基板上には、このトランジスタに所望の信号を供給する信号線および、トランジスタ動作を制御する制御信号を供給する走査線が形成されている。 For example, a liquid crystal display has a structure in which a liquid crystal layer is formed between two glass substrates arranged opposite to each other via an alignment film. A plurality of transistors are formed in a matrix on a glass substrate. Further, a signal line for supplying a desired signal to the transistor and a scanning line for supplying a control signal for controlling the transistor operation are formed on the glass substrate.
トランジスタは、ガラス基板上にマトリクス状に形成された電極に所望の信号を供給するものであり、電極に信号が供給されることにより、液晶層による光の透過、非透過を制御している。 The transistor supplies a desired signal to an electrode formed in a matrix on a glass substrate, and the signal is supplied to the electrode to control transmission and non-transmission of light through the liquid crystal layer.
信号線は、互いに平行な複数の配線からなる。走査線も同様に、互いに平行な複数の配線からなる。そして、例えば信号線は、下層の配線層に形成され、走査線は、上層の配線層に、信号線と直交するように形成されている。なお、各トランジスタと信号線若しくは走査線とは、各層間に形成された絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して接続されている。 The signal line is composed of a plurality of wirings parallel to each other. Similarly, the scanning line includes a plurality of wirings parallel to each other. For example, the signal line is formed in the lower wiring layer, and the scanning line is formed in the upper wiring layer so as to be orthogonal to the signal line. Note that each transistor is connected to a signal line or a scanning line through a contact hole formed in an insulating layer formed between the layers.
このように、液晶ディスプレイに用いられるガラス基板上に、トランジスタ若しくは走査線、信号線を形成する際にも、上述のx方向位置ずれ検査パターン15若しくは、y方向位置ずれ検査パターン16を同時に形成することにより、トランジスタを構成する各電極の位置ずれ量、トランジスタと走査線若しくは信号線とのパターンの位置ずれ量、および、走査線と信号線とのパターンの位置ずれ量を定量的に算出することができる。
As described above, when forming a transistor, a scanning line, or a signal line on a glass substrate used for a liquid crystal display, the x-direction
例えば、トランジスタを形成する際には、上述のFET12の場合と同様に、例えば、基準パターンであるトランジスタのドレイン電極、ソース電極とともに、複数組の基準検査パターン19を形成し、被検査対象パターンであるトランジスタのゲート電極とともに、複数の被検査対象検査パターン20を形成すればよい。この際、複数組の基準検査パターン19および複数の被検査対象検査パターン20からなる複数の位置ずれ検査パターン17は、例えば、ガラス基板の周辺部(非表示領域)に形成される。なお、金属抵抗層18は、全ての位置ずれ検査パターン17に接触する箇所であれば、いずれの箇所に形成されてもよく、例えば、ガラス基板の周辺部に形成される。
For example, when forming a transistor, as in the case of the above-described
また、走査線および信号線を形成する際には、上述の第1の配線パターンと第2の配線パターンとの位置ずれの検査と同様に、例えば、基準パターンである信号線とともに、複数組の基準検査パターン19を形成し、被検査対象パターンである走査線とともに、複数の被検査対象検査パターン20を形成すればよい。この際、複数組の基準検査パターン19および複数の被検査対象検査パターン20からなる複数の位置ずれ検査パターン17は、例えば、ガラス基板の周辺部(非表示領域)に形成される。なお、金属抵抗層18は、全ての位置ずれ検査パターン17に接触する箇所であれば、いずれの箇所に形成されてもよく、例えば、下層の配線層に形成される。
Further, when forming the scanning line and the signal line, for example, a plurality of sets of signal lines that are reference patterns are used together with the signal line that is the reference pattern, as in the above-described inspection of the positional deviation between the first wiring pattern and the second wiring pattern. The
なお、トランジスタの各電極の位置に対する信号線若しくは走査線の位置ずれの検査においても、同様に適用することができる。 Note that the present invention can be similarly applied to the inspection of the positional deviation of the signal line or the scanning line with respect to the position of each electrode of the transistor.
以上に、本発明の適用例を示したが、位置ずれ検査パターン17自体も、上述した形態に限定されるものではない。例えば、位置ずれ検査パターン17が形成される組数は限定されない。しかし、位置ずれ検査パターン17の組数を増加させ、かつ、各位置ずれ検査パターン17の基準検査パターン19の中央の位置に対する被検査対象検査パターン20の位置のずれ量(上述の例では、±1μm、±2μm)を、短くすることにより、より高精度の検査が可能である。
Although the application example of the present invention has been described above, the
また、上述の位置ずれ検査パターン17の形状等は限定されず、R1−R2を算出することができるものであればよい。
Further, the shape or the like of the above-described
また、本発明においては、上述の位置ずれ検査パターン17を用いたパターン位置ずれ検出方法は、半導体テスト装置を用いて自動的に行われたが、人間による手作業で行ってもよい。この場合であっても、位置ずれ量を定量的に算出することができる。
In the present invention, the pattern misalignment detection method using the
11・・・ウエハ
12・・・FET
13・・・素子形成領域
14・・・検査パターン形成領域
15・・・x方向位置ずれ検査パターン
16・・・y方向位置ずれ検査パターン
17・・・位置ずれ検査パターン
17−1・・・第1の検査パターン
17−2・・・第2の検査パターン
17−3・・・第3の検査パターン
17−4・・・第4の検査パターン
17−5・・・第5の検査パターン
18・・・金属抵抗層
19・・・基準検査パターン
20・・・被検査対象検査パターン
21・・・ドレイン電極
22・・・ソース電極
23・・・ゲート電極
24・・・ドレイン電極形成用開口
25・・・ソース電極形成用開口
26・・・基準パターン形成用開口
27・・・マスク
28・・・ゲート電極形成用開口
29・・・被検査対象検査パターン形成用開口
30・・・マスク
31−1・・・ウエハ上の位置あわせ用マーク
31−2、31−3・・・マスクの位置合わせ用マーク
11 ...
13 ...
Claims (9)
前記素子形成領域の周囲の検査パターン形成領域に、前記半導体素子の基準パターンと同時に形成され、それぞれ一定の間隔で設けられた複数対の基準検査パターンと、
前記半導体素子の被検査対象パターンと同時に形成され、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で設けられた複数の被検査対象検査パターンと、
これらの複数の被検査対象検査パターンおよび前記複数対の基準検査パターンに接触するように設けられた金属抵抗層と、
前記複数の被検査対象検査パターンおよびこれらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよびこれらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 A plurality of semiconductor elements formed in an element formation region on the wafer;
A plurality of pairs of reference inspection patterns formed at the same time as the reference pattern of the semiconductor element, in the inspection pattern formation region around the element formation region,
A plurality of inspection target inspection patterns that are formed at the same time as the inspection target pattern of the semiconductor element, and are provided between the plurality of pairs of reference inspection patterns at fixed intervals different from the intervals of the reference inspection patterns,
A metal resistance layer provided in contact with the plurality of inspection target inspection patterns and the plurality of pairs of reference inspection patterns;
A first resistance between the plurality of inspection target inspection patterns and the plurality of reference inspection patterns adjacent in one of these patterns, and a plurality of inspection target inspection patterns and the other of these patterns adjacent to each other Means for measuring a second resistance between the plurality of reference inspection patterns;
A semiconductor device comprising:
前記基準パターンは前記ドレイン電極および前記ソース電極、前記被検査対象パターンは、前記ゲート電極であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor element is a semiconductor element having a drain electrode, a source electrode and a gate electrode,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the reference pattern is the drain electrode and the source electrode, and the pattern to be inspected is the gate electrode.
この第1の配線層上に絶縁層を介して形成され、第2の配線パターンを有する第2の配線層と、
前記第1の配線パターンと同時に形成され、それぞれ一定の間隔で設けられた複数対の基準検査パターンと、
前記第2の配線パターンと同時に形成され、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で設けられた複数の被検査対象検査パターンと、
これらの複数の被検査対象検査パターンおよび前記複数対の基準検査パターンに接触するように設けられた金属抵抗層と、
前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 A first wiring layer formed on a wafer on which a plurality of semiconductor elements are formed and having a first wiring pattern;
A second wiring layer formed on the first wiring layer via an insulating layer and having a second wiring pattern;
A plurality of pairs of reference inspection patterns formed at the same time as the first wiring pattern and provided at regular intervals;
A plurality of inspection target inspection patterns formed simultaneously with the second wiring pattern, and provided between the plurality of pairs of reference inspection patterns at fixed intervals different from the intervals of the reference inspection patterns;
A metal resistance layer provided in contact with the plurality of inspection target inspection patterns and the plurality of pairs of reference inspection patterns;
The plurality of inspection target inspection patterns, a first resistance between the plurality of reference inspection patterns adjacent in one of these patterns, the plurality of inspection target inspection patterns, and the other of these patterns Means for measuring a second resistance between the plurality of adjacent reference test patterns at
A semiconductor device comprising:
被検査対象パターンと同時に、前記複数対の基準検査パターンの間に、それぞれ前記基準検査パターンの間隔と異なる一定の間隔で複数の被検査対象検査パターンを前記金属抵抗層に接触するように形成する工程と、
前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの一方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第1の抵抗と、前記複数の被検査対象検査パターンおよび、これらの各パターンの他方において隣接する前記複数の基準検査パターンの間の第2の抵抗と、を測定する工程と、
この工程によって測定された複数の前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との抵抗差を、それぞれ算出する工程と、
この工程により算出された複数の抵抗差に基づいて、前記基準パターンに対する前記被検査対象パターンの位置ずれを算出することを特徴とするパターン位置ずれ検査方法。 Simultaneously with the reference pattern, forming a plurality of pairs of reference inspection patterns in contact with the metal resistance layer at regular intervals, and
Simultaneously with the inspection target pattern, a plurality of inspection target inspection patterns are formed between the plurality of pairs of reference inspection patterns so as to contact the metal resistance layer at a constant interval different from the interval of the reference inspection patterns. Process,
The plurality of inspection target inspection patterns, a first resistance between the plurality of reference inspection patterns adjacent in one of these patterns, the plurality of inspection target inspection patterns, and the other of these patterns Measuring a second resistance between the plurality of adjacent reference test patterns in FIG.
Calculating a resistance difference between each of the plurality of first resistors and the second resistors measured by this step;
A pattern misalignment inspection method, comprising: calculating a misalignment of the pattern to be inspected with respect to the reference pattern based on a plurality of resistance differences calculated in this step.
前記複数のプロットを通る直線と前記横軸との交点座標を算出する工程と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載のパターン位置ずれ検査方法。 The step of calculating the positional deviation includes plotting the plurality of resistance differences on a graph in which the horizontal axis is the positional deviation and the vertical axis is the resistance difference;
Calculating intersection coordinates of a straight line passing through the plurality of plots and the horizontal axis;
The pattern misalignment inspection method according to claim 6, further comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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