JPH0364944A

JPH0364944A - 電子回路装置の検査装置

Info

Publication number: JPH0364944A
Application number: JP1201597A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sada; 佐田　浩
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1991-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、異なる２層以上の導体層もしくは半導体層を
用いる半導体装置の位置合わせ精度を電気的に検出する
検査装置に関するものである。

従来の技術複数の導体層もしくは半導体層を用いて装置を製造する
際、層同志の位置合わせが重要になってきており、特に
微細化の進む半導体素子製造工程では歩留まりおよび品
質を決定する大きな要因となっている。

この位置合わせ精度を検査する実施例として第６図に示
す装置が用いられている。第６図（ａ）は平面図、（ｂ
）はＡ−Ａ断面図を示しており、２１は基準となる層の
パターン、２２および２３は他の異なる層のパターンで
あり、パターン２１の単位パターン間隔はｔｈパターン
２２および同２３の各パターン間隔はｔｌとは異なるｔ
２で、それぞれ、等間隔に配列されている。また、２４
はパターン２１とパターン２２および２３を電気的に分
離する絶縁膜である。ここでパターンの位置合わせが完
全な場合に、第１図（ａｌのパターン２１とパターン２
２の例のように、中央位置Ａで一致するようにパターン
を設計する。

以上の設計がなされたとき、パターン２１と同２２との
位置合わせは、Ｘ方向に対して、中央位置Ａで完全に一
致していることがわかる。しかし、パターン２１と同２
３との一致する位置は、Ａでなく、Ｘの負方向に２本移
動した位置Ｂである。

このとき、パターン２１とパターン２３との位置、合わ
せはＸの負方向にずれており、また、そのずれの量は、
パターン２１および同２３の間隔の差の絶対値１ｔ＋−
ｔ２１に一致する位置から、中央位置Ａまでのパターン
の本数（ただし、Ａの位置は含まない）をかけた値とな
る。よって、本例のパターン２１と同２３とのずれの量
は、２Ｘｌｔ＋−ｔ２１となる。本実施例ではＸ方向の
みで説明したが同一の装置を９０’回転させた方向に設
置することでＹ方向の検出も可能である。

上記の位置合わせ精度の検出装置は目視検査によって容
易に読み取れる簡便かつ高精度のものであるが、人間の
目による判定であるため作業性が悪く、量産時の全数検
査は不可能である。また目視時の判断ミスによって読み
取り誤差を生ずる恐れもある。

この不具合を解消するため、第７図に示す装置を用いて
位置合わせ精度を電気的に検出する方法があり、以下、
図に従って説明する。本例はパターン２１とパターン２
２およびパターン２３との位置合わせ精度を求める装置
であり、同図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ装置の平面
図および断面図である。また、パターン２２とパターン
２３とは同一層膜を生成後に単一マスクを用いて形成し
たものであり、基準となるパターン２１とそれぞれ面積
ＬＸＤ、ＬＸｄで接触しており、パターン２２とパター
ン２３には電源２４が接続しである。さらに同図（Ｃ）
は本装置の電気的な等価回路を示したものであり、抵抗
２５．抵抗２７．抵抗２９はそれぞれパターン２２．パ
ターン２１．パターン２３の抵抗で、それぞれ、ｒ＋、
　　ｒ２＋　　ｒ、、と示しである。また抵抗２６およ
び抵抗２８はパターン２１とパターン２２、およびパタ
ーン２１とパターン２３の各接触抵抗であり、単位面積
当たりの接触抵抗をＲとすると、それぞれ、Ｒ／（Ｌ−
Ｄ）。

Ｒ／（Ｌ−ｄ）となる。ここで抵抗２５．抵抗２７゜抵
抗２９が抵抗２８に比べ十分小さく、かつＤ＞ｄであれ
ば、同図（Ｃ１に示した回路は、第８図（ａｌの等価回
路に近似できる。さらに、パターン２１とパターン２３
との接触面積は第７図（ａ）のＹ方向の位置合わせずれ
の影響を受けず、Ｘ方向のｄの値にのみ関与するので、
電流値Ｉと重なり幅ｄとが比例することになり、第８図
山）のように、基準電流１ｏ　との比として、パターン
２１とパターン２３との位置合わせ精度を検出すること
ができる。

発明が解決しようとする課題この装置は、前記の目視による手法の不具合を改善でき
る良い方策をもつものであるが、抵抗２５゜抵抗２６．
抵抗２７および抵抗２９のおのおのが抵抗２８に比べ、
十分小さく無視し得るためには、重なり幅ｄを十分小さ
くしなければならない。ところが、この重なり幅ｄを小
さくするとパターン２１およびパターン２３の形成工程
の寸法ばらつきの影響を受けやすくなる。また、単位面
積当たりの接触抵抗Ｒは接触部の表面状態等の製造工程
の変動を受け、一定値を示さないため、測定精度が著し
く低下し、実用性に欠ける。

課題を解決するための手段本発明は、２層の相対的位置を決定する位置合わせ精度
を、前記２層を互いに重ね合わせた２組を用いて、これ
ら２組の重なり幅に対応する抵抗値として換算可能な２
つの閉回路電流値によって検出できるようになしたもの
である。

作用本発明によると、２層間の重なり具合を、２組の重なり
幅相当の電流値として、電気的に検出することにより、
接触抵抗のばらつきが小さくなって、その検出精度を高
くすることができる。

実施例２つぎに、本発明を実施例によって詳しくのべる。

第１図は本発明実施例装置の概要を回路図に示した構造
のものであり、第７図に示した装置を２組配列しである
。同図（ａｌは平面図、同図（ｂｌは断面図であり、１
および２は基準となるパターン、３〜６は位置合わせ精
度を求めたい層のパターンである。８および９は同一電
圧の電源であり、電源８の陽極および陰極がそれぞれパ
ターン３およびパターン４に接続してあり、また、電源
９の陽極および陰極がそれぞれパターン６およびパター
ン５に接続してあり、かつパターン４と同５とは互いに
接続されている。また、パターン１，２およびパターン
３〜６はそれぞれ同一生成膜を単一マスクを用いてエツ
チングしたものである。さらに本実施例装置の電気的な
等価回路を示したものが第１図（Ｃ）であり、抵抗９．
抵抗１１．抵抗１３゜抵抗１４．抵抗１６．抵抗１８は
それぞれパターン３．パターン１．パターン４．パター
ン５．パターン２．パターン６の抵抗を示している。ま
た、抵抗１０．抵抗１２．抵抗１５．抵抗１７はそれぞ
れ、パターン１とパターン３．パターン１とパターン４
．パターン５とパターン２．パターン２とパターン６の
各接触部の抵抗であり、パターン１．２とパターン３〜
６間の単位面積当たりの接触抵抗Ｒを接触面積で割った
値を持っており、それぞれ、Ｒ／　（Ｌ−Ｄ＋）、Ｒ／
　（Ｌ−ｄｌ）。

Ｒ／（Ｌ−ｄｚ）、Ｒ／（Ｌ−Ｄ２）である。

ここでパターン１およびパターン２．パターン３、パタ
ーン４．パターン５．パターン６の抵抗９．１１．１３
，１４，１６．１８が接触抵抗１２および１５に比べ十
分小さければ無視することができ、かつＤ＞ｄであれば
抵抗１０および抵抗１７も無視できるので第１図（ｅ）
の等価回路は第２図（ｄ）に示す等価回路に簡略化され
る。

次に本実施例装置の動作を第２図に従って説明する。同
図（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ）は第１図（ａｌの装置に
おいて第２図（ｄ）に示した抵抗１２および１５の近傍
の拡大図であり、図のＸ方向の位置関係を示す３つの例
である。パターン１．２．４．５は、それぞれ、第１図
（ａ）のパターン１．２．４．５と同一である。ここで
位置合わせが完全な場合にｄ　ｌ＝　ｄ　２＝ｄ（一定
）となるようにパターン１．２．４゜５を設計すると、
第２図（ｄ）の回路に流れる電流ＩＩおよびＩ２の比は
抵抗１２および抵抗１５が等しくなることから、“Ｉ２
／ｌ１＝１となる。ところが本装置の製造工程で第２図
（ｂｌの例のようにパターン４およびパターン５が、パ
ターン１およびパターン２に対し、Ｘの正方向に△ｄ移
動している場合はｄ　ｒ　＜　ｄ　２となるため、第２
図（ｄ）の抵抗１２が抵抗１５より大きくなり、Ｉ　２
／　Ｉ　ｒ＝　ｄ２／　ｄ　ｒ〉１となる。

また、移動距離△ｄがｄに対して十分小さければ近似的
にＩ２／ｌ１＝１＋２　（△ｄ／ｄ）となるので、電流
の比ＩＩ／１２は△ｄの１次関数で与えられることにな
る。さらに、第２図（Ｃ）の例のようにパターン４およ
びパターン５が、パターン１およびパターン２に対し、
Ｘの負方向に△ｄ°移動している場合はｄ　ｒ　＞　ｄ
　２となるため、第２図（ｄ）の抵抗１５が抵抗１２よ
り大きくなり、Ｉ２／ｌ１＝ｄ２／ｄ＋＜１となる。同
様にΔｄ′がｄに対して十分小さければＩ２／ｌ１＝１
−２（△ｄ’　／ｄ）となる。

一例として第２図（ｂｌにおいて、ｄ＝１０ａｍ。

ｂｌを±１．０μｍの範囲で可変した場合の例を第３図
に示す。±０．８μｍの範囲内ではＩ２／ＩＩの実計算
値（ｄ＋△ｄ）／　（ｄ−△ｄ）と近似値１−２（△ｄ
／ｄ）との差は最大±０．０５μｍ以下であり、現在用
いられている位置合わせ精度規格に対して十分小さく近
似に問題はない。

また、第２図（ｂｌのパターン１とパターン４およびパ
ターン２とパターン５の重なり幅ｄｌ（＝ｄ−△ｄ）、
ｄｚ（＝ｄ＋△ｄ）は上記各パターン形成時に生ずる寸
法ばらつきによって変動する。この例＋７）パターン寸
法ばらつきによって生ずる誤差値を第４図に示す。これ
かられかるように、第２図に示した装置は、従来の装置
に比べ、ｄの変動を受けに＜＜、かつ曲線の傾きが大き
いことから検出感度が高いことがわかる。また、第２図
（ｄｌの電流Ｉ１およびＩ２の比を求めることにより、
抵抗１２および抵抗１５の単位面積当たりの接触抵抗Ｒ
に関与しない値となるため、従来例のような不具合点は
解消される。

以上のように本装置は位置合わせ精度を電気的にかつ精
度良く測定できる優れた効果がある。

尚、第２の実施例として、上記装置では第１図＋ａｌお
よび第２図（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ）で示したように
パターン１とパターン４およびパターン２とパターン５
の接触面が長方形であるが、第５図に示すようにパター
ン１および２の形状を変更して接触面を三角形にしても
良い。この実施例を用いると、電流１１＋電流Ｉ２の比
Ｉ２／ＩＩは（ｄ＋△ｄ）　／　（ｄ−／△ｄ）の２乗
に比例するので近似的にＩ２／ｌ１＝１＋４　（△ｄ／
ｄ）となり、第１図に示した装置の２倍の検出感度を持
たせることができる。尚、第５図はパターン１およびパ
ターン２を形状変更しているが、逆にパターン１および
パターン２を第１図と同一とし、パターン４およびパタ
ーン５の形状を変更して接触面を三角形にしても良い。

本装置の以上２実施例はＸ方向への位置合わせずれに対
してのみ検出できることをのべたが、本装置を９０’反
時計方向に反転させて設置すれば、Ｙ方向の検出も可能
であり、上記２種類の装置を組み合わせることでＸ、Ｙ
方向いずれも検出可能となる。

発明の効果本発明の装置によれば、２層を互いに重ね合わせるとき
の重なり具合を、互いに重ね合わせたときの電気的接触
の状態として、電気的に検出し、これを少なくとも２組
の電気信号によって確認できるようにしたことにより、
その重なり幅を高い精度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

よび第４図は第２図で示した装置の検出特性図、図であ
る。１〜６・・・・・・パターン、７．８・・・・・・電源
、９〜１８・・・・・・等価抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）異なる導体層もしくは半導体層で形成される２層
の相対的位置を決定する位置合わせ精度を、前記２層を
互いに重ね合わせることによって形成された２ヵ所以上
の重なり部の接触抵抗を含む閉回路を用いてそれらの閉
回路電流により電気的に検出する手段をそなえたことを
特徴とする電子回路装置の検査装置。
（２）２ヵ所以上の重なり部の接触抵抗を含む閉回路に
おける電流の比を求めて精度を検出することを特徴とす
る請求項１記載の電子回路装置の検査装置。