説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】従来の技術では、回路パターンに対するTEGの面積が大きく、この大きなTEGの面積が半導体装置を微細化する上で妨げとなっていた。
【解決手段】本発明による半導体装置は、半導体基板上に設けられた回路パターン(4)と、前記回路パターンの周囲に配置されたコンタクトホール対(1)と、前記コンタクトホール対が設けられた絶縁膜の上層に前記コンタクトホール対と接続するように設けられた基準配線パターン(2)とを具備している。ここで、前記基準配線パターンは、第1方向に延びる第1部分(2a)と、前記第1部分に接続し、前記第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分(2b)とを備えている。一対のコンタクトホール及び一つの基準配線パターンを備える単一のTEGによりマスクの異なる2方向の位置ずれが適切に検出されるため、TEGの面積が縮小され、その結果、半導体装置が微細化される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、半導体製造工程におけるマスクの位置ずれの検出に用いて好適な半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の微細化に伴って、各層ごとのマスクの位置合わせは高い精度が要求されてきており、マスクの位置ずれを正確に測定することは、半導体装置の製造にとって重要な技術である。
【0003】
そこで、マスクの位置ずれを検出する方法としてTEG(test element group)を用いた電気的検査が行なわれている。
【0004】
この方法の一例について、図3を参照して説明する。この方法は、半導体基板上に堆積した絶縁膜に一対のコンタクトホール101を形成し、その上層に一対のコンタクトホール101が完全に覆われるように基準配線パターン102を形成し、このコンタクトホール101に接続されるTEGの電気的特性を検出することによって、位置ずれがあるか否かを判別するものである。
【0005】
しかし、上述の方法では、基準配線パターンがコンタクトホールを完全に覆う状態で形成されるために、基準配線パターンの位置ずれが微小な場合には、コンタクトホールと基準配線パターンとの接続状態が変化せず、TEGの電気的特性の変化を検出できなかった。
【0006】
上述の方法には、基準配線パターンの位置ずれが微小な場合であっても、位置ずれをTEGの電気的特性の変化として検出可能なように改良が加えられた。特許文献1はこの改良された方法を開示している。
【0007】
この改良された方法について図4を用いて説明する。この方法においては、所定の回路パターン104の周囲に、マスクの位置ずれを測定するための複数の対のコンタクトホール101a〜101hを開口する。そして、各対のコンタクトホール101a〜101hの上部に、コンタクトホール101a〜101hの径よりも小さい幅の基準配線パターン102a〜102hを、コンタクトホール101a〜101hの中心に対して回路パターン104側にずらして配設する。その後、予め記憶されたコンタクトホール101a〜101hと基準配線パターン102a〜102hとの位置ずれに対応したコンタクトホール101a〜101hに接続されるTEGの電気的的特性と、TEGの実際の電気的特性とを比較し、比較結果を参照してコンタクトホール101a〜101hと基準配線パターン102a〜102hとの実際の位置ずれを検出する。
【0008】
この方法においては、基準配線パターンの幅がコンタクトホールの径よりも小さく、基準配線パターンの長さ方向の中心線がコンタクトホールの中心に対してずれるように基準配線パターンが配設されるため、位置ずれが微小な場合であっても基準配線パターンとコンタクトホールとが断線状態となる。したがって、微小な位置ずれに対してもTEGの電気的導通からマスクの位置ずれを検出することが可能となる。
【特許文献1】特開2001−176782号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、異なる2方向の位置ずれを検出するために、一対のコンタクトホール及び一つの基準配線パターンを備えるTEGが二つ設けられていた。したがって、回路パターンに対するTEGの面積が大きく、この大きなTEGの面積が半導体装置を微細化する上で妨げとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【0010】
以下に、(発明を実施するための最良の形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための最良の形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0011】
本発明による半導体装置は、半導体基板上に設けられた回路パターン(4)と、前記回路パターンの周囲に配置されたコンタクトホール対(1)と、前記コンタクトホール対が設けられた絶縁膜の上層に前記コンタクトホール対と接続するように設けられた基準配線パターン(2)とを具備している。ここで、前記基準配線パターンは、第1方向に延びる第1部分(2a)と、前記第1部分に接続し、前記第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分(2b)とを備えている。
【0012】
基準配線パターンが、第1方向に延びる第1部分と、第1部分に接続し、第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分とを備えているため、一対のコンタクトホール及び一つの基準配線パターンを備える単一のTEGによりマスクの異なる2方向の位置ずれを適切に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
本発明による半導体装置及びその製造方法においては、単一のTEGによりマスクの異なる2方向の位置ずれが適切に検出されるため、TEGの面積が縮小され、その結果、半導体装置が微細化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
添付図面を参照して、本発明による半導体装置及びその製造方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【0015】
図1及び図2は、本発明の実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。図1はコンタクトホール対1と基準配線パターン2とに位置ずれがない場合を示し、図2はコンタクトホール対1と基準配線パターン2とに位置ずれがある場合を示す。
【0016】
チップ5は、回路パターン4と、複数のチェックトランジスタ3とを備えている。回路パターン4は、チップ5の中央部分に配置され、チェックトランジスタ3は、回路パターン4の周囲に配置されている。
【0017】
チップ外周枠の第1辺5aに垂直なY方向と、チップ外周枠の第1辺5aと隣り合うチップ外周枠の第2辺5bに垂直なX方向とが定義される。
【0018】
ここで、チェックトランジスタ3を矩形形状のチップ5の四隅に配置することは、マスクの位置ずれを検出するために好適である。
【0019】
チェックトランジスタ3は、マスクの位置ずれを検出するためのTEG(test elemennt group)11〜14を備えている。
【0020】
TEG11〜14は、第1コンタクトホール1aと第2コンタクトホール1bとを有するコンタクトホール対1と、コンタクトホール対1の上部に設けられたL字形状の基準配線パターン2とを備えている。
【0021】
典型的には、コンタクトホール対1が半導体基板上の絶縁膜に形成され、その上層にコンタクトホール対1と接続するように基準配線パターン2が形成される。
【0022】
基準配線パターン2は、第1方向に延びる第1部分2aと、第1部分2aに接続し、第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分2bとを備えている。第1部分2aは第1コンタクトホール1aに対応して配設され、第2部分2bは第2コンタクトホール1bに対応して配設されている。
【0023】
第1方向及び第2方向が互いに垂直であれば、TEG11〜14により多用な方向の位置ずれを効率良く検出することができる。
【0024】
本実施形態においては、第1方向とY方向が垂直であり、第2方向とX方向が垂直である。また、基準配線パターン2は、第1部分中心線2cが第1コンタクトホールの中心1cに対してY方向に沿って回路パターン4側にずれるように、第2部分中心線2dが第2コンタクトホールの中心1dに対してX方向に沿って回路パターン4側にずれるように配置されている。このような配置は、マスクのX方向及びY方向の位置ずれを検出するために好適である。
【0025】
さらに、第1部分2aの幅W1が第1コンタクトホール1aの直径D1より小さく、第2部分2bの幅W2が第2コンタクトホール1bの直径D2より小さいことは、微小な位置ずれを検出することを容易にする。特に、幅W1を直径D1の半分とし、幅W2を直径D2の半分とし、第1コンタクトホール1aの半分が第1部分2aと重なるようにし、第2コンタクトホール1bの半分が第2部分2bと重なるようにすることは重要である。
【0026】
なお、コンタクトホール対1の中心に対する基準配線パターン2の中心線のずれ量と、コンタクトホール対1の直径と基準配線パターン2の幅との比率は、検出しようとするマスクの位置ずれ量に応じて任意に設定することができる。
【0027】
本実施形態に係る半導体装置の位置ずれ検出方法について以下に説明する。
【0028】
リソグラフィー工程におけるコンタクトホール対1に対する基準配線パターン2のずれが、X、Y方向へ0、X方向へ0、±0.01μm、±0.02μm…、Y方向へ0、±0.01μm、±0.02μm…の場合の、TEG11〜14の電気的特性を理論値で計算するか、又は、測定によって予め求める。
【0029】
そして、コンタクトホール対1及び基準配線パターン2を備えるTEG11〜14を形成した後、TEG11〜14の電気的特性を測定して得られる実測値と、予め求めておいた値とを比較することにより、マスクの位置ずれ量を検出する。
【0030】
例えば、図2に示すようにコンタクトホール対1と基準配線パターン2のマスクがY方向にずれた場合には、TEG11及びTEG14においては、第2コンタクトホール1bと基準配線パターン2とは接続状態にあるが、第1コンタクトホール1aと基準配線パターン2とが断線状態になる。このとき、TEG11及びTEG14の電気的特性が変化し、したがって、コンタクトホール対1と基準配線パターン2のマスクの位置ずれを検出することができる。
【0031】
本実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、X、Y方向の位置ずれのみならず、回転θによるずれや、ショットの伸縮、ウェハの伸縮に対しても適用することができる。この場合も、位置ずれに対するTEGの電気的特性を理論値で計算するか、又は、測定によって求め、求めた値と実デバイス上での電気的特性の値とを比較することによってPR工程における位置ずれ量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図であり、位置ずれが無い場合を示す図である。
【図2】図2は、本発明の実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図であり、位置ずれがある場合を示す図である。
【図3】図3は、従来のTEGを模式的に示す平面図である。
【図4】図4は、従来の半導体装置を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【0033】
1…コンタクトホール対
1a…第1コンタクトホール
1b…第2コンタクトホール
1c…第1コンタクトホールの中心
1d…第2コンタクトホールの中心
2…基準配線パターン
2a…第1部分
2b…第2部分
2c…第1部分中心線
2d…第2部分中心線
3…チェックトランジスタ
4…回路パターン
5…チップ
5a…チップ外周枠の第1辺
5b…チップ外周枠の第2辺
11〜14…TEG
101、101a〜101h…コンタクトホール
102、102a〜102h…基準配線パターン
104…回路パターン
X…X方向を示す矢印
Y…Y方向を示す矢印

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板上に設けられた回路パターンと、
前記回路パターンの周囲に配置され、第1コンタクトホールと第2コンタクトホールとを有するコンタクトホール対と、
前記コンタクトホール対が設けられた絶縁膜の上層に前記コンタクトホール対と接続するように設けられた基準配線パターンと
を具備し、
前記基準配線パターンは、第1方向に延びる第1部分と、前記第1部分に接続し、前記第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分とを備える
半導体装置。
【請求項2】
前記第1方向は、前記回路パターンを備える矩形状チップの外周枠の第1辺に平行であり、
前記第2方向は、前記第1辺と隣り合う前記外周枠の第2辺に平行であり、
前記基準配線パターンは、前記第1部分の前記第1方向に延びる中心線が前記第1コンタクトホールの中心に対して前記第1方向に垂直な方向に沿って前記回路パターン側にずれるように、且つ、前記第2部分の前記第2方向に延びる中心線が前記第2コンタクトホールの中心に対して前記第2方向に垂直な方向に沿って前記回路パターン側にずれるように配置される
請求項1の半導体装置。
【請求項3】
前記第1部分の第1幅は前記第1コンタクトホールの第1直径より小さく、
前記第2部分の第2幅は前記第2コンタクトホールの第2直径より小さい
請求項1又は2の半導体装置。
【請求項4】
前記第1部分及び前記第2部分はL字形状をなすように配置され、
前記第1幅は前記第1直径の半分であり、
前記第2幅は前記第2直径の半分である
請求項3の半導体装置。
【請求項5】
第1コンタクトホールと第2コンタクトホールとを有するコンタクトホール対を、前記コンタクトホール対が所定の回路パターンの周囲に配置されるように開口するコンタクトホール開口ステップと、
第1方向に延びる第1部分と、前記第1部分に接続し、前記第1方向と異なる第2方向に延びる第2部分とを備える基準配線パターンを、前記コンタクトホール対の上に設ける基準配線パターン配設ステップと、
前記コンタクトホール対と、前記基準配線パターンとを備えるTEG(test element group)の電気的特性を測定する測定ステップと、
前記コンタクトホール対と前記基準配線パターンとの位置ずれと、前記電気的特性とを対応づけるデータを参照し、前記測定ステップにおいて測定した前記電気的特性に対応する前記位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと
を含む
半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−158257(P2007−158257A)
【公開日】平成19年6月21日(2007.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−355240(P2005−355240)
【出願日】平成17年12月8日(2005.12.8)
【出願人】(302062931)NECエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】