(57)【要約】【課題】表面が平坦化されているか否かに関わらず、ＳＥＭやＳＩＭでの観察時に向きを容易に判別できる半導体装置とする。【解決手段】解析装置により観察される最上層である保護膜５に、所定の方向を示す非点対称形の解析用マーク６を形成する。解析用マーク６によって半導体装置１の向きを容易に判別できる。よって、ＣＡＤリンクすることが可能であり、ＣＡＤデータにより半導体装置１上での対象部分の位置を確実に把握して、検査または加工を実施できる。【選択図】　図１
2004111580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線やイオン線を照射して画像生成する解析装置により表面を観察し、検査または加工を行なう半導体装置の製造方法において、
前記解析装置により観察される最上層に予め、所定の方向を示す非点対称形の解析用マークを形成する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
解析用マークが、電子線やイオン線の合焦および非点補正を調整する際の比較対象たる形状および寸法に構成された調整部を含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
解析用マークが、マスク合わせ用マークとして使用可能に構成された請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
所定の方向を示す非点対称形の解析用マークが最上層に形成された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、解析装置による観察が容易な半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を検査または加工する時には、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）やＳＩＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｉｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）など、電子線やイオン線を照射して画像生成する解析装置によって表面から観察している。
【０００３】
図９は、従来の半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を模式的に示したものである。半導体装置１に形成された各種の内部パターン２，外部接続端子３，マスク合わせ用マーク４などが、装置表面における凹凸や組成の相違から検出されている。このため、内部パターン２の形状や配置に基いて半導体装置１の向きを判別し、ＣＡＤリンクすることで、ＣＡＤデータを用いて半導体装置１を検査または加工することができる。
【０００４】
しかし近年、ダマシンプロセスなどの平坦化技術によって半導体装置の表面が平坦化され、保護膜の凹凸がなくなってきたため、ＳＥＭやＳＩＭによる観察が困難になってきた。
【０００５】
図１０は、表面が平坦化された半導体装置をＳＥＭまたはＳＩＭで観察した時の画像を模式的に示したものである。内部パターン（図９参照）に相応する凹凸がなく、また表面に均一な組成の保護膜５が形成されているため、チップの輪郭と外部接続端子３とマスク合わせ用マーク４しか検出されていない。そのため、内部パターンがどこにあるのかわからず、したがって半導体装置１の向きすら判別できず、ＣＡＤリンクすることはできない。
【０００６】
そこで、下地の第１のマークが平坦化される場合に、平坦層の上に第２のマークを形成し、第１のマークの一部を含む領域に対して電子線を照射して周辺部とは異なる帯電量を生ぜしめ、前記第１のマークの少なくとも一部と前記第２のマークの少なくとも一部とを含む領域に対して電子線を走査して２次電子の信号を位置の関数として取得し、２次電子の信号から第１および第２のマークの中心位置をそれぞれ求め、これら両中心位置の差を算出することで合わせずれを検査する方法が提案された（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２４３６９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した方法でも、半導体装置の上下位置関係を把握することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、表面が平坦化されているか否かに関わらず、ＳＥＭやＳＩＭでの観察時に向きを容易に判別できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、電子線やイオン線を照射して画像生成する解析装置により表面を観察し、検査または加工を行なう半導体装置の製造方法において、前記解析装置により観察される最上層に、所定の方向を示す非点対称形の解析用マークを形成するようにしたもので、表面が平坦化されていても、解析用マークによって半導体装置（チップ）の全体の向きを容易に判別できる。よって、ＣＡＤリンクすることが可能であり、ＣＡＤデータによって半導体装置上での対象部分の位置を確実に把握して、検査または加工を実施できる。
【００１１】
解析用マークは、電子線やイオン線の合焦および非点補正を調整する際の比較対象たる形状および寸法に構成された調整部を含むものとしてもよい。
この調整部は、真円、正多角形、直線、曲線を夫々または互いに組み合わせることにより、電子線やイオン線が画像上で形成すべきスポット形状である真円を形成しているか否かを容易に対比できる形状、つまり、真円（径は問わない）が完全に重なり得るか、内接あるいは外接し得る形状であって、合焦を確認できる程度に十分に小さい寸法とする。またこの調整部は、ＣＡＤリンクの際にできる限り広範囲に位置するマークでアライメントを実施することによって位置精度を高められるように、半導体装置の隅部または周縁部に配置する。
【００１２】
解析用マークは、マスク合わせ用マークとして使用可能に構成してもよい。この場合、チップの少なくとも対角線上の２隅に配置し、十字マークのような、垂直方向、水平方向が容易に識別できるマークにすることが好ましい。
【００１３】
所定の方向を示す非点対称形の解析用マークが最上層に形成された半導体装置も、本発明を構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を模式的に示したものである。
【００１５】
この半導体装置１は、先に図１０を用いて説明した従来の半導体装置と同様の構成を有し表面が平坦化されたものであり、内部パターン（図９参照）と、全面を覆った平坦な保護膜５と、保護膜５上の周縁部に配列された外部接続端子３と、４隅に形成されたマスク合わせ用マーク４とを有している。
【００１６】
ただし、この半導体装置１では、最上層の保護膜５に、半導体装置１のＸＹ方向（厚み方向と直交する方向）の向きを示す非点対称形の解析用マーク６が形成されている。
【００１７】
図２（ａ）（ｂ）にも示すように、解析用マーク６は一定方向（この向きを上と称す）を指す矢形に形成されており、マスク合わせ用マーク４は上部が短い十字形に形成されている。また図３に示すように、解析用マーク６は、マスクを用いて保護膜５をドライエッチングして刳り抜くことにより、凹状に形成されている。マスク合わせ用マーク４も同様である。７は配線、８は層間膜である。
【００１８】
解析用マーク６の位置は、左上隅のマスク合わせ用マーク４の近傍であって外部接続端子３の内側位置と、右下隅のマスク合わせ用マーク４の近傍であって外部接続用端子３と同列をなす位置とである。
【００１９】
上記構成により、半導体装置１の検査時にＳＥＭやＳＩＭなどの解析装置によって表面から画像としてとらえ、観察する際に、解析用マーク６によって半導体装置１の上下方向を判別できる。
【００２０】
そしてそれにより、レイアウトリンク、すなわち、解析装置とＣＡＤとの方向を合わせて、マスク合わせ用マーク４とそのＣＡＤ上でのデータとの位置合わせ及び倍率合わせを行なうことが可能になる。位置合せは複数箇所、多くの場合は３箇所あるいはそれ以上の箇所で行なう。このようにマスク合わせ用マーク４を利用するので、解析用マーク６は上記した個数、位置でよいのであり、つまり、必ずしもチップの４隅の全てに設けておく必要はなく、また隅でなくてもよいのである。
【００２１】
そして、レイアウトリンクできる結果、観察しているのが半導体装置１上のどの部分であるかを完全に把握して、検査を実施できる。その時には、ＣＡＤ上で位置を指定することにより、半導体装置１上の対応位置に焦点を合わせて観察することができる。
【００２２】
以上のように、半導体装置１の向きが明らかになることが、レイアウトリンクを行なううえで、すなわち半導体装置１とＣＡＤデータとの方向を一致させるうえで、重要であり、それにより、半導体装置１上のどの部分であるかを完全にかつ容易に把握して検査を実施できる。
【００２３】
検査の一例は欠陥の検査であり、たとえばＳＥＭで形態観察した後、ＦＩＢで加工して欠陥部分の断面を出し、内部構造をＳＥＭまたはＳＩＭで解析する。
なお、製造途中の半導体装置１（この場合は図１に示した外部接続端子３は未形成である）でも、最上層に上記したような解析用マーク６を形成しておくことで、半導体装置１の上下を容易に判別すること、それによるレイアウトリンクが可能になり、半導体装置１上のどの部分であるかを完全にかつ容易に把握して、検査や加工を実施できる。
【００２４】
検査の一例は、リソグラフィ工程でのパターン寸法の精度と位置ずれの計測であり、ＳＥＭを用いて行なう。
なお、最上層が配線層となる構成の半導体装置１では、図４に示したように、マスクを用いて層間膜８をドライエッチングして刳り抜き、その刳り抜き部分を配線金属９で埋めることにより、周囲部分とは組成の異なる解析用マーク６を形成すればよい。
【００２５】
ところで、ＳＥＭまたはＳＩＭによって観察する時には、照射する電子線またはイオン線のビームが１点に絞られるように焦点を合わせるとともに、１点に絞られたビームが円形をなすように非点補正する必要がある。これらの調整は、画像を見ながら調整つまみによって行なわれる。
【００２６】
図５（ａ）〜（ｄ）は、焦点や非点補正を調整する機能を付加した解析用マークを示す。各解析用マークは、焦点および非点補正を調整するための調整部を有している。それぞれの調整部は、真円、正多角形、線分、曲線を組み合わせて、ビームのスポットを比較して焦点や非点補正を精度良く調整できる形状に、かつ十分に小さく、たとえば最大寸法１０ｕｍ程度にデザインされている。よって、従来のように熟練を要さずに、効率よく、スピーディに調整できる。
【００２７】
図５（ａ）に示した解析用マーク１０は、チップの上下を明らかにするための矢形の上下方向指示部１０ａをほぼ二重円形の調整部１０ｂの外側に近接配置している。この二重円形の調整部１０ｂは、複数本の等長直線を放射状かつ互いに等間隔に配置したもので、各直線の一端と他端がそれぞれ小円状、大円状に並んでいる。図６は半導体装置１の４隅に解析用マーク１０が設けられた状態を示す。
【００２８】
図５（ｂ）に示した解析用マーク１１は、Ｔ形の上下方向指示部１１ａを二重円形の調整部１１ｂの外側に接触配置している。
図５（ｃ）に示した解析用マーク１２は、正五角形の内側に正方形を同心状に配したものであり、全体が上下方向指示部であって調整部でもある。
【００２９】
図５（ｄ）に示した解析用マーク１３は、星形の内側に真円を同心状に配したものであり、全体が上下方向指示部であって調整部でもある。
これら図５（ａ）〜（ｄ）に示した解析用マーク１０，１１，１２，１３に、マスク合わせ用マークの機能を担わせてもよい。たとえば図７に示したように解析用マーク１０をチップの四隅に形成することにより、マスク合わせ用マークとしても利用するのである。当然ながら、その解析用マークに重なり合う形状のマークを全てのマスクレイヤーに形成する必要がある。図８は解析用マーク１３をマスク合わせ用マークとした際に、それに対応する星形のマーク１３Ａをマスクレイヤー１４，１５，・・，Ｎに形成した状態を示す。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、チップの向きを示す非点対称形の解析用マークを最上層に形成しておくことにより、ＳＥＭやＳＩＭなどの解析装置で観察する際に半導体装置の上下方向を容易に判別することができ、レイアウトデータとのリンクを正確に行うことが可能になる。非点対称形の解析用マークを用いて、解析装置の電子線やイオン線の合焦および非点補正を調整したり、マスク合わせすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を示す模式図
【図２】図１の半導体装置に形成された解析用マークとマスク合わせ用マークの平面図
【図３】図１の半導体装置であって、最上層の保護膜に形成された解析用マーク部分の断面図
【図４】他の実施形態における半導体装置であって、最上層の配線層に形成された解析用マーク部分の断面図
【図５】ＳＥＭやＳＩＭのビームの焦点や非点補正を調整する機能を付加した種々の解析用マークの平面図
【図６】図５に示した解析用マークの１種をマスク合わせ用マークとともに形成した半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を示す模式図
【図７】図５に示した解析用マークの１種をマスク合わせ用マークを兼ねて形成した半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を示す模式図
【図８】図５に示した解析用マークの１種をマスク合わせ用マークを兼ねて半導体装置に形成した際に用いるマスクレイヤーであって、解析用マークに対応するマークを形成したマスクレイヤーの斜視図
【図９】内部パターンに基く凹凸が表面にある従来の半導体装置をＳＥＭやＳＩＭで観察した時の画像を示す模式図
【図１０】表面が平坦化された従来の半導体装置をＳＥＭまたはＳＩＭで観察した時の画像を示す模式図
【符号の説明】
１　　半導体装置
２　　内部パターン
３　　外部接続端子
４　　マスク合わせ用マーク
５　　保護膜
６　　解析用マーク
１０，１１，１２，１３　　解析用マーク
１０ａ，１１ａ　　　上下方向指示部
１０ｂ，１１ｂ　　　調整部
【図１】
2004111580.tif 000003
【図２】
2004111580.tif 000004
【図３】
2004111580.tif 000005
【図４】
2004111580.tif 000006
【図５】
2004111580.tif 000007
【図６】
2004111580.tif 000008
【図７】
2004111580.tif 000009
【図８】
2004111580.tif 000010
【図９】
2004111580.tif 000011
【図１０】
2004111580.tif 000012