JPH05299491A - 導電パターンの位置ずれ検出モニター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡散層やイオン注入層など、製造工程が終了
した状態ではその位置ずれを外部から光学的に検出でき
ない箇所であっても、位置ずれの有無を検出できる導電
パターンの位置ずれ検出モニターを提供することにあ
る。 【構成】 位置ずれ検出モニター１は、半導体ウェハ２
に拡散層をパターン形成する際、このパターンの一部と
して同時に形成した標識パターン３と、引き出し電極層
をパターン形成する際、このパターンの一部として同時
に形成した標識パターン４、５とからなる。標識パター
ン３は、幅２Ｌの拡散層３ａと幅Ｌの拡散層３ｂとを互
いの長さ方向に直列に接続して構成する。標識パターン
４、５は、各々拡散層３ａ、３ｂ上に一定の間隔２Ｌを
空けて配置し、相対的な位置ずれを拡散層３ａ、３ｂ間
の抵抗値の変化として検出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路を形成する際
に、半導体ウェハ上に積層する各導電パターンの位置ず
れを検出する導電パターンの位置ずれ検出モニターに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような導電パターンの位置ず
れ検出モニターとしては、図６（ａ）に示すように、半
導体ウェハ２０上に選択エッチングにより凹凸の四角形
パターン２１を形成しておき、後の工程で導電パターン
を形成する際、この四角形パターン２１の内側に、導電
パターンの一部としての四角形の導電パターン２２を形
成していた。寸法としては、例えば四角形パターン２１
の縦が２０μｍ、横が３０μｍであり、導電パターン２
２の縦が１６μｍ、横が２６μｍである。

【０００３】位置合わせが正確に行われた場合には、図
６（ｂ）に示すように、内側の導電パターン２２の周囲
には、均等に２μｍの間隔が生じることになる。一方、
導体パターン２２が規定の位置からずれて形成された場
合には、図６（ｃ）に示すように、内側の導電パターン
２２の周囲の余白部分の幅が均等でなくなるため、顕微
鏡による目視検査で容易に検出することができるもので
ある。

【０００４】通常、パターニングを行う露光装置（ステ
ッパー）の精度は、０．５〜１．０μｍ程度であり、こ
のようなしくみで検出する位置ずれ検出モニターを使用
していた。露光装置はウェハ内に存在する数１０個〜数
１００個程度の多数のチップに対し、順次、位置合わせ
を行いながらパターニングを行うものである。従って、
本来、位置合わせのずれの検査は全チップに対して個々
に行うべきであるが、装置の信頼性が高いこともあり大
きな位置ずれはほとんど発生せず、時間短縮のためもあ
って、ウェハ内の数チップを抜き取って検査しているの
が現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、基準となる位
置合わせマークの形成不良等のため、露光装置の位置合
わせが通常の精度範囲を外れ、例えば５〜１０μｍ以上
もずれることがまれに発生する。このような場合には、
前述のように多数のサンプルから数個を抜き出して検査
する抜き取り検査方式では、たとえ規格から大きく外れ
ている不良品であっても発見される確率が低く、良品と
して後の工程に進んでしまう場合が多かった。

【０００６】また、このような位置ずれが、例えば配線
金属層のパターニング工程で発生したものであれば、位
置ずれの検出モニター上に形成された配線や実配線の位
置がずれているので、製造後においても顕微鏡などで目
視観察すれば不良の原因を容易に発見することができ
る。しかし、拡散層やイオン注入層など、目視観察でき
ない箇所に位置ずれが発生している場合には、不良箇所
を発見することが非常に困難であった。

【０００７】本発明は上記課題を解決すべくなされたも
のであり、その目的は、拡散層やイオン注入層など、製
造工程が終了した状態ではその位置ずれを外部から光学
的に検出できない箇所であっても、位置ずれの有無を検
出できる導電パターンの位置ずれ検出モニターを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる導電パタ
ーンの位置ずれ検出モニターは、上記目的に鑑みてなさ
れたものであり、半導体基板に形成する第１の導電パタ
ーンと、この上に形成する第２の導電パターンとの相対
的な位置ずれを検出する導電パターンの位置ずれ検出モ
ニターであって、位置ずれ検出モニターは、半導体基板
に第１の導電パターンを形成する際、この導電パターン
の一部として同時に形成した第１の標識パターンと、第
２の導電パターンを形成する際、この導電パターンの一
部として同時に形成した第２の標識パターンとからな
る。この第１の標識パターンは、互いに幅の異なる第１
の導電性要素と第２の導電性要素とを、互いの長さ方向
に直列に接続して構成する。また、第２の標識パターン
は、第１の導電性要素上に位置する第３の導電性要素
と、この第３の導電性要素と一定の間隔を有し第２の導
電性要素上に位置する第４の導電性要素とで構成するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】第２の標識パターンを構成する第３の導電性要
素と第４の導電性要素の抵抗値は一定で不変であるの
で、この第３の導電性要素と第４の導電性要素と間の抵
抗値は、この間の間隔が一定であるので、この間に現れ
る第１の導電性要素と第２の導電性要素との長さの割合
に応じて変化する。

【００１０】従って、第１の標識パターンと第２の標識
パターンとがその長さ方向に相対的にずれて形成された
場合には、この作用によって、相対的な位置ずれを抵抗
値の変化として電気的に検出することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明にかかる導電パターンの位置ず
れ検出モニターを添付図面に基づいて説明する。

【００１２】まず、位置ずれ検出モニターの形状及び形
成状態を図１に示す。位置ずれ検出モニター（以下、検
出モニターという）１は、半導体ウェハ２の表面に形成
した標識パターン３と、標識パターン３の上に形成した
一対の標識パターン４、５とで構成する。

【００１３】標識パターン３は、半導体ウェハ２の表面
に形成した第１の導電パターンとしての拡散層からな
り、半導体ウェハ２上に拡散層をパターン形成する際、
そのパターンの一部として同時に形成したものである。
この標識パターン３は、幅２Ｌの長方形状の拡散層３ａ
と幅Ｌの長方形状の拡散層３ｂとを、その長さ方向に互
いに直列に接続した形状となっている。

【００１４】標識パターン４、５は、各々直方体形状を
有し、一定の間隔２Ｌを空けて相対して配置した一対の
引き出し電極層からなり、半導体ウェハ２上に第２の導
電パターンとしての引き出電極層をパターン形成する
際、そのパターンの一部として、標識パターン３上に同
時に形成したものである。また、この標識パターン４、
５の抵抗値は、標識パターン３の拡散層３ａ、３ｂに比
べて十分に小さい値となっている。

【００１５】このように構成する検出モニター１を実際
に使用するには、後述するように、標識パターン４と標
識パターン５との間の抵抗を測定する。このため、製造
プロセス完了後においてもこの抵抗値が測定可能なよう
に、パターン４、５を電極パッドへ接続しておくことが
望ましい。

【００１６】次に、検出モニター１を用いた導体パター
ンの位置ずれ検出方法を図２に基づいて説明する。

【００１７】前述したように、標識パターン４、５の抵
抗値は、標識パターン３の拡散層３ａ、３ｂに比べて十
分に小さい値となっているので、図２に示す状態で標識
パターン４と標識パターン５との間の抵抗値を測定した
場合には、標識パターン４、５間に露出した部分の標識
パターン３の抵抗値が測定される。また、標識パターン
３と標識パターン４、５とがＹ方向（図２参照）に相対
的にずれて形成された場合には、この標識パターン４、
５の間隔は２Ｌで不変であるが、この間に露出する拡散
層３ａ、３ｂの長さの割合が変化する。露出した箇所の
拡散層３ａ、３ｂは、各々幅が２ＬとＬで相違している
ためそれぞれ単位長さ当たりの抵抗値が異なるので、こ
の直列抵抗を測定すれば、位置ずれの程度を検出するこ
とができる。

【００１８】図２に示す状態においては、拡散層３ａ、
３ｂの接続部位が標識パターン４と５の間の中央部に位
置しており、この状態が基準となる。即ち、標識パター
ン３と標識パターン４、５との間に、Ｙ方向（図２参
照）の相対的な位置ずれは発生していない状態である。

【００１９】一方、図３に示すように、標識パターン３
の位置がＹ方向に相対的にｙだけずれた場合を考える。
拡散層３ａ、３ｂのシート抵抗値をρとすると、このと
きの標識パターン４、５間の抵抗値Ｒ（ｙ）は、幅２
Ｌ，長さ（Ｌ−ｙ）の拡散層３ａの部分と、幅Ｌ，長さ
（Ｌ＋ｙ）の拡散層３ｂの部分との直列抵抗となる。従
って、抵抗値Ｒ（ｙ）は数１から求まる。

【００２０】

【数１】

【００２１】Ｙ方向の位置ずれがない場合の抵抗値をＲ
（０）とすると、数１より

【００２２】

【数２】

【００２３】となる。ここで、数１、数２より数３が得
られる。

【００２４】

【数３】

【００２５】数３に基づきＲ（ｙ）とｙとの関係を図４
に示す。図４より、ずれ量ｙが±Ｌより大きな値となる
と、標識パターン４、５は、共にいずれか一方の拡散層
上に位置することになるので抵抗値Ｒ（ｙ）は一定とな
る。また、ずれ量ｙが±Ｌの範囲内に位置する場合に
は、抵抗値Ｒ（ｙ）は、ずれ量ｙに比例して変化する。
抵抗値の変化量は図より最大で±３０％程度である。

【００２６】ずれ量がｙ＝０であっても、Ｒ（ｙ）の値
は拡散層３ａ，３ｂの製造ばらつきなどにより数％程度
は変動する。従って、この検出モニター１の抵抗値を測
定した際の値が、Ｒ（０）から数％ずれている程度で
は、拡散層のシート抵抗値の製造ばらつきによるもの
か、微小な位置ずれが生じているのかが認識できない。
しかし、この場合にも抵抗値Ｒ（ｙ）の値が、±１０％
〜±３０％程度変化している場合には、大きな位置ずれ
が発生していると考えて良い。このことにより、検出し
たいずれ量ｙの程度に基づいて、標識パターン４、５の
間隔２Ｌを選定すれば良いことがわかる。

【００２７】一例として、標識パターン４、５の間隔を
１０Ｌに設定した場合について説明する。

【００２８】間隔を１０Ｌに設定した場合、前述の数１
より数４が得られる。

【００２９】

【数４】

【００３０】また、Ｙ方向の位置ずれがない場合の抵抗
値をＲ（０）とすると、数１より、

【００３１】

【数５】

【００３２】となる。ここで、数４、数５より数６が得
られる。

【００３３】

【数６】

【００３４】数６に基づきＲ（ｙ）とｙとの関係を図５
に示す。図５より、このように標識パターン４、５の間
隔を増大させると、ずれ量ｙの変化に比例して抵抗値Ｒ
（ｙ）が変化する範囲が広がる。しかし、反面、抵抗値
Ｒ（ｙ）の変化量が少なくなり、拡散層のシート抵抗値
の製造ばらつきによるものか、微小な位置ずれが生じて
いるのかが認識できない範囲が広がることになる。

【００３５】以上の結果を勘案して、標識パターン４、
５の間隔は、検出したいずれ量ｙの２倍程度の間隔に設
定することが望ましい。

【００３６】本実施例では、説明の便宜上、標識パター
ン３と標識パターン４、５とのＹ方向の相対的な位置ず
れを検出する検出モニター１を例示したが、Ｘ、Ｙ方向
のずれを二次元的に検出するには、前述の検出モニター
１に加えて、この検出モニター１を９０°回転させて半
導体ウェハ２上に配置すれば良い。

【００３７】また、本実施例では拡散層を例に説明した
が、イオン注入層等にも適用することができる。

【００３８】さらに、本実施例では、拡散層３ａ，３ｂ
の単位長さ当たりの抵抗値を相違させるため互いの幅を
変えて形成したが、この例に限定するものではなく、単
位長さ当たりの抵抗値が互い相違する材料、或いは方法
で形成すればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる導
電パターンの位置ずれ検出モニターは、単位長さ当たり
の抵抗値が互いに相違する第１の導電性要素と第２の導
電性要素とを、互いの長さ方向に直列に接続して第１の
標識パターンを形成し、この第１の導電性要素上に形成
した第３の導電性要素と、この第３の導電性要素と一定
の間隔を有して第２の導電性要素上に形成した第４の導
電性要素とで第２の導電パターンを形成する構成を採用
した。

【００４０】従って、第１の導電パターンと第２の導電
パターンとの相対的な位置のずれを第３の導電性要素と
第４の導電性要素と間の抵抗値の変化として測定できる
ので、製造工程が終了した後では外部から光学的に検出
できない箇所であっても、位置ずれの有無を電気的に確
認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる導電パターンの位置ずれ検出モ
ニターを一部透視して示す斜視図である。

【図２】位置ずれ検出モニターの基準となる配置状態を
示す平面図である。

【図３】位置ずれが生じた状態を示す位置ずれ検出モニ
ターの平面図である。

【図４】抵抗値Ｒ（ｙ）とずれ量ｙとの関係を示すグラ
フである。

【図５】抵抗値Ｒ（ｙ）とずれ量ｙとの関係を示すグラ
フである。

【図６】（ａ）は従来の位置ずれ検出モニターを概略的
に示す斜視図、（ｂ）は位置ずれが生じていない状態を
示す位置ずれ検出モニターの平面図、（ｃ）は位置ずれ
が生じた状態を示す位置ずれ検出モニターの平面図であ
る。

【符号の説明】 １…位置ずれ検出モニター、２…半導体ウェハ、３…標
識パターン（第１の標識パターン）、３ａ…拡散層（第
１の導電性要素）、３ｂ…拡散層（第２の導電性要
素）、４、５…標識パターン（第２の標識パターン）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に形成する第１の導電パター
   ンと、この上に形成する第２の導電パターンとの相対的
   な位置ずれを検出する導電パターンの位置ずれ検出モニ
   ターであって、 前記位置ずれ検出モニターは、 前記半導体基板に前記第１の導電パターンを形成する
   際、この導電パターンの一部として同時に形成した第１
   の標識パターンと、 前記第２の導電パターンを形成する際、この導電パター
   ンの一部として同時に形成した第２の標識パターンとか
   らなり、 前記第１の標識パターンは、単位長さ当たりの抵抗値が
   互いに相違する第１の導電性要素と第２の導電性要素と
   を、互いの長さ方向に直列に接続して構成し、 前記第２の標識パターンは、前記第１の導電性要素上に
   位置する第３の導電性要素と、この第３の導電性要素と
   一定の間隔を有し前記第２の導電性要素上に位置する第
   ４の導電性要素とで構成することを特徴とする導電パタ
   ーンの位置ずれ検出モニター。
2. 【請求項２】 前記第１の導電性要素と第２の導電性要
   素は、各々単位面積当たり抵抗値が略同一であり、互い
   に幅を相違させることにより、単位長さ当たりの抵抗値
   を相違させたことを特徴とする請求項１記載の導電パタ
   ーンの位置ずれ検出モニター。
3. 【請求項３】 前記第１の標識パターンを含む第１の導
   電パターンは、前記半導体基板に形成した不純物添加層
   よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の導電パ
   ターンの位置ずれ検出モニター。