(57)【要約】【課題】半導体ウエハ面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑え、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスクを提供する。【解決手段】本発明のマスクは、金属配線を有するデバイス１０を基板２の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクであって、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の形状を変えたこと、を特徴とする。【選択図】図１
2012032712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクであって、
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の形状を変えたこと、を特徴とするマスク。
【請求項２】
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の幅を変えたこと、を特徴とする請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線に対応する部位の幅が広くなされていること、を特徴とする請求項２に記載のマスク。
【請求項４】
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えたこと、を特徴とする請求項１に記載のマスク。
【請求項５】
前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線に対応する部位の長さが短くなされていること、を特徴とする請求項４に記載のマスク。
【請求項６】
金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクの製造方法であって、
前記基板の一面上に前記金属配線をなす金属薄膜を形成する工程Ａと、
前記基板の面内における前記金属薄膜の膜厚分布を測定する工程Ｂと、
前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線に対応する部位の形状を面内で変化させて設計する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とするマスクの製造方法。
【請求項７】
前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の幅を変えること、を特徴とする請求項６に記載のマスクの製造方法。
【請求項８】
前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えること、を特徴とする請求項６に記載のマスクの製造方法。
【請求項９】
基板の一面上に、金属配線を有するデバイスが多数形成されてなる半導体ウエハであって、
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の形状を変えたこと、を特徴とする半導体ウエハ。
【請求項１０】
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の幅を変えたこと、を特徴とする請求項９に記載の半導体ウエハ。
【請求項１１】
前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線の幅が広くなされていること、を特徴とする請求項１０に記載の半導体ウエハ。
【請求項１２】
個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えたこと、を特徴とする請求項９に記載の半導体ウエハ。
【請求項１３】
前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線の長さが短くなされていること、を特徴とする請求項１２に記載の半導体ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）等、金属配線を有するデバイスの製造に用いるマスクおよびその製造方法、半導体ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子（デバイス）は電気的情報を変換するために利用されている。近年、半導体製造工程で用いられる微細加工技術を利用して機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路といった構造を組み込まれたＭＥＭＳと呼ばれるデバイスが多く開発されている。このＭＥＭＳデバイスでは、電気以外の情報を検出、解析することが可能となるため、その応用範囲は多岐にわたる。
【０００３】
最も多く利用されているＭＥＭＳデバイスの一つであるピエゾ抵抗型の加速度センサでは、デバイス内に作りこまれたダイヤフラム構造の位置変化をピエゾ抵抗素子によって検出し、電気回路によって増幅、計測する。インクジェットヘッドでは、ピエゾ素子を電気的に駆動させ、吐出するインクに圧力を印加するような構造をもち、液滴を吐出する。この他にも、生物学的な情報を解析するためのＢｉｏＭＥＭＳと呼ばれるデバイスも多く開発されている。
【０００４】
例えば、遺伝子の発現量を網羅的に検出することを目的としたＤＮＡマイクロアレーがその一つである。このデバイスにおいては、プローブである一本鎖ＤＮＡが基板上に集積化されており、これにサンプルから由来するｃＤＮＡ等がハイブリダイズすることを利用して分光もしくは電気的に検出する。つまりは、生物化学的な反応を光や電気といった情報に変換するための素子として利用している。
【０００５】
このようなＭＥＭＳデバイスの中で、微小金属配線（フィラメント）を配置し、この電気的特性の変化を利用して様々な現象を検出するための素子も開発されている。具体的には、ピラニセンサや半導体式ガスセンサが挙げられる。ピラニセンサは、通電加熱されたフィラメントに気体分子が衝突することで損失する熱量から圧力を計測する真空計である。このピラニセンサをＭＥＭＳ技術の利用で小型化することで、フィラメント端部からの熱伝導ならびに幅射による熱放出が抑えられることによる測定下限精度の改善、さらには気体が流れる微小流路構造を設けて、大気圧付近において発生する対流による影響を抑制することで大気圧付近において測定精度が向上することが示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
半導体式ガスセンサは、金属酸化物半導体の電気的な抵抗の変化により特定のガスを検出するものである。例えば、酸化スズ（ＳｎＯｘ  ）を用いたセンサでは、還元性ガス（ＣＯ等）を検出することが可能である。酸化スズを４００℃程度に加熱すると、自由電子が酸化スズ粒子の粒界を流れるようになる。大気中に存在する酸素がこの酸化スズ表面に吸着すると、自由電子を細くすることで粒界にポテンシャル障壁が形成される。したがって、電子の流れは妨げられ、電気抵抗が大きくなる。この状態で還元性ガスに暴露されると、酸化スズの表面で還元性ガスと吸着酸素との酸化反応が起こり、酸素が減少してポテンシャル障壁が低下することで結果として電気抵抗が下がる。このように、金属酸化物半導体の電気抵抗変化を利用してガス検出を行うことが可能である（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
この半導体式ガスセンサにおいても、微細加工技術を用いてフィラメントをデバイス内に作りこむことで小型化、さらには製造コストの削減が行われている。つまりは、デバイス内に加熱用のヒータフィラメントと半導体の電気特性変化測定用のフィラメントを設けてセンサとしている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
上述したように、半導体製造技術を用いてデバイス内に微小金属配線（フィラメント）を設け、その電気的特性から圧力、ガス種等を計測するセンサデバイスが多く提案されている。フィラメントの形成方法としては、例えば図１５に示すような方法が挙げられる。まず、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１０１に金属薄膜１０２を任意の厚さとなるように成膜する。次に、図１５（ｃ）に示すように、金属薄膜１０２上にレジスト１０３をリソグラフィ技術によってパターニングを行う。次に、図１５（ｄ）に示すように、金属薄膜１０２のエッチングを行う。この際、パターニングしたレジスト１０３がマスクとなり、選択的にレジスト１０３の開口部１０４から露出している金属薄膜１０２が除去される。最後に、図１５（ｅ）に示すように、レジスト１０３を剥離することで金属配線が形成される。
【０００９】
上記したような方法で金属配線からなるフィラメントを形成した場合、ウエハ面内で膜厚のばらつきが生じ、その膜厚分布に起因してフィラメントの抵抗もデバイス毎で分布を持ってしまう。ピラニセンサの場合では、特許文献１記載のようにセンサ内の検出フィラメントをブリッジ回路と呼ばれる中の抵抗として用いて圧力を計測する。つまりは、検出フィラメントから放出される熱量がブリッジ回路への供給する電圧値から換算される。ここから分かるように、ブリッジ回路内の他の抵抗値とのバランスからセンサに用いられる検出フィラメントの抵抗値のぱらつきはセンサ間の再現性や測定精度に大きく影響がある。
【００１０】
そこで、スパッタリングによる成膜方法においては、基板に対して垂直方向に対して角度を設けてターゲットを配置し（斜入射）、さらに基板を偏芯させながら自公転回転させることで、膜厚分布を一定にさせる方法が用いられている（例えば、特許文献５参照）。
【００１１】
しかしながら、この方法では真空装置内での稼動部分が多いだけではなく、ターゲットから取り出されたスパッタ粒子に対して実際に成膜される粒子は非常に少なく、収率として大変悪い。したがって、設備だけではなく、ターゲットコストが非常にかかってしまう。真空蒸着法においても、例えば蒸発源を複数個配置したり基板を自公転させたりすることで膜厚の分布を抑える方法が用いられているが、限度がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１１１７７８号公報
【特許文献２】特開２００９−３００３８１号公報
【特許文献３】特開平４−２９０４９号公報
【特許文献４】特開２００８−３０９５５６号公報
【特許文献５】特開２００２−２０８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、半導体ウエハ面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑え、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスクを提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、半導体ウエハ面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑え、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスクの製造方法を提供することを第二の目的とする。
また、本発明は、面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑え、得られるデバイスの特性や精度が面内で均一化させた半導体ウエハを提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に記載のマスクは、金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクであって、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の形状を変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載のマスクは、請求項１において、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の幅を変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載のマスクは、請求項２において、前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線に対応する部位の幅が広くなされていること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載のマスクは、請求項１において、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載のマスクは、請求項４において、前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線に対応する部位の長さが短くなされていること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載のマスクの製造方法は、金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクの製造方法であって、前記基板の一面上に前記金属配線をなす金属薄膜を形成する工程Ａと、前記基板の面内における前記金属薄膜の膜厚分布を測定する工程Ｂと、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線に対応する部位の形状を面内で変化させて設計する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項７に記載のマスクの製造方法は、請求項６において、前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の幅を変えること、を特徴とする。
本発明の請求項８に記載のマスクの製造方法は、請求項６において、前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えること、を特徴とする。
本発明の請求項９に記載の半導体ウエハは、基板の一面上に、金属配線を有するデバイスが多数形成されてなる半導体ウエハであって、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の形状を変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項１０に記載の半導体ウエハは、請求項９において、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の幅を変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項１１に記載の半導体ウエハは、請求項１０において、前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線の幅が広くなされていること、を特徴とする。
本発明の請求項１２に記載の半導体ウエハは、請求項９において、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の長さを変えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項１３に記載の半導体ウエハは、請求項１２において、前記基板の中心側に配されるデバイスに比べて、外側に配されるデバイスの前記金属配線の長さが短くなされていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線に対応する部位の形状を変えているので、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の電気抵抗値の面内ばらつきを小さくすることができる。ゆえに、本発明は、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスクを提供することができる。
また、本発明では、金属配線を有するデバイスを基板の一面上に多数形成する際に、該基板の一面に対向配置されて用いられるマスクの製造方法において、前記基板の一面上に前記金属配線をなす金属薄膜を形成する工程Ａと、前記基板の面内における前記金属薄膜の膜厚分布を測定する工程Ｂと、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線に対応する部位の形状を面内で変化させて設計する工程Ｃと、を少なくとも順に備えているので、ウエハ面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。ゆえに、本発明は、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスクの製造方法を提供することができる。
さらに、本発明では、基板の一面上に、金属配線を有するデバイスが多数形成されてなる半導体ウエハにおいて、個々の前記デバイスが配される前記基板上の位置に応じて、それぞれのデバイスが有する前記金属配線の形状が変えられているので、面内における金属配線の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。ゆえに、本発明は、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化させた半導体ウエハの提供に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の半導体ウエハの一構成例を模式的に示す平面図。
【図２】図１に示す半導体ウエハにおいてデバイスの一構成例を示す拡大図。
【図３】図２に示すデバイスにおいてフィラメントを拡大して示す図。
【図４】本発明のマスクの一例を模式的に示す平面図。
【図５】デバイスの製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の半導体ウエハの一構成例を模式的に示す平面図。
【図７】図６に示す半導体ウエハにおいてデバイスの一構成例を示す拡大図。
【図８】図７に示すデバイスにおいてフィラメントを拡大して示す図。
【図９】本発明のマスクの一例を模式的に示す平面図。
【図１０】金属薄膜の面内膜厚分布を測定した結果を示す図。
【図１１】デバイスの抵抗値の面内分布を測定した結果を示す図。
【図１２】基板を同心円状に配された複数のブロックに分けた図。
【図１３】金属配線の幅を変えた場合の、デバイスの抵抗値の面内分布を測定した結果を示す図。
【図１４】金属配線の長さを変えた場合の、デバイスの抵抗値の面内分布を測定した結果を示す図。
【図１５】従来のデバイスの製造方法を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
なお、以下の説明において具体的な値を挙げている場合があるが、その値は一例であり、本発明はこの値に限定されるものではない。
【００１８】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の半導体ウエハの一構成例を模式的に示す平面図である。
本発明の半導体ウエハ１Ａ（１）は、基板２の一面２ａ上に、金属配線１１を有するデバイス１０が多数形成されてなる。このような金属配線１１を有するデバイス１０としては、特に限定されるものではないが、例えば金属配線１１において放出される熱量から圧力を測定するピラニセンサや、金属配線１１に半導体である酸化金属を接触させ、抵抗値の変化から特定のガスを検出するセンサ等が挙げられる。
図２は、デバイス１０の一構成例を示す拡大図である。ここでは、デバイス１０としてピラニセンサ２０を例として挙げている。また、１チップのサイズは縦３ｍｍ、帽４ｍｍである。
【００１９】
ピラニセンサ２０は、１ｍｍの正方形状の電極パッド２１、検知フィラメント２２および温度補償フィラメント２３を備えている。これら電極パッド２１、検知フィラメント２２および温度補償フィラメント２３は、ＴａＯｘを下地にしたＰｔからなっており、電極パッド２１には、ワイヤーボンダを用いて電極を取り出すため、厚さ４００ｎｍの金が成膜されている。
【００２０】
図３は、検知フィラメント２２を拡大して示す図である。検知フィラメント２２は、長さ２．５ｍｍで幅（図３中のｗ１  ）が１０μｍであるように設計されている。したがって、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍでは、この検知フィラメント２２は２５０Ωの抵抗値となる。また、温度補償フィラメント２３は長さ４５ｍｍで幅が１０μｍであるので、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍのとき、抵抗は４５００Ωとなるように設計されている。
【００２１】
そして、特に本発明の半導体ウエハ１Ａ（１）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０（ピラニセンサ２０）が有する前記金属配線１１（検知フィラメント２２）の形状を変えたこと、を特徴とする。本実施形態では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０（ピラニセンサ２０）が有する前記金属配線１１（検知フィラメント２２）の幅（図３中のｗ１）が変えられている。
【００２２】
本発明の半導体ウエハ１Ａ（１）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の幅ｗ１  が変えられているので、面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。これにより本発明の半導体ウエハ１Ａ（１）では、得られるデバイス１０の特性や精度が面内で均一化されたものとなる。
【００２３】
このような半導体ウエハ１Ａ（１）は、以下に示すようなマスクを用いて製造される。
図４は、本発明のマスクの一例を模式的に示す平面図である。なお、図では、金属配線１１（検知フィラメント２２）に対応する部分のみを拡大して示している。
本発明のマスク３０Ａ（３０）は、金属配線１１を有するデバイス１０を基板２の一面２ａ上に多数形成する際に、該基板２の一面２ａに対向配置されて用いられるマスクであって、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の形状を変えたこと、を特徴とする。
【００２４】
本発明のマスク３０Ａ（３０）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の形状を変えている。本実施形態のマスク３０Ａ（３０）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の幅（図４中のｗ２  ）を変えている。具体的には、前記基板２の中心側に配されるデバイス１０に比べて、外側に配されるデバイス１０の前記金属配線１１に対応する部位の幅ｗ２が広くなされている。
【００２５】
本発明のマスク３０Ａ（３０）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の幅ｗ２  が変えられているので、該マスク３０Ａ（３０）を用いて製造されるそれぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値の面内ばらつきを小さくすることができる。これにより本発明のマスク３０Ａ（３０）は、得られるデバイス１０の特性や精度を基板面内で均一化させることが可能である。
【００２６】
このようなマスク３０Ａ（３０）を製造するにあたり、本発明のマスクの製造方法は、金属配線１１を有するデバイス１０を基板２の一面２ａ上に多数形成する際に、該基板２の一面２ａに対向配置されて用いられるマスクの製造方法であって、前記基板２の一面２ａ上に前記金属配線１１をなす金属薄膜を形成する工程Ａと、前記基板２の面内における前記金属薄膜の膜厚分布を測定する工程Ｂと、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線１１に対応する部位の形状を面内で変化させて設計する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とする。
【００２７】
本発明では、基板２の一面２ａ上に前記金属配線１１をなす金属薄膜１２を形成し（工程Ａ）、前記基板２の面内における前記金属薄膜１２の膜厚分布を測定して（工程Ｂ）、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線１１に対応する部位の形状を面内で変化させて設計している（工程Ｃ）ので、基板面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。これにより本発明では、得られるデバイス１０の特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスク３０Ａ（３０）を容易に製造することができる。
【００２８】
特に本実施形態では、前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の幅を変えている。
以下、工程順に説明する。
【００２９】
図５は、デバイスの製造方法を模式的に示す断面図である。
まず、前記基板２の一面２ａ上に前記金属配線１１をなす金属薄膜を形成する（工程Ａ）。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２の一面２ａを覆うように金属薄膜１２を任意の厚さとなるように成膜する。金属薄膜１２の成膜方法としては、蒸着、スパッタリング、化学気相場鴇（ＣＶＤ）法があり、目的とする膜に応じて使用すればよい。
【００３０】
次に、前記基板２の面内における前記金属薄膜１２の膜厚分布を測定する（工程Ｂ）。
次いで、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線１１に対応する部位の形状を面内で変化させてマスク３０Ａ（３０）を設計する（工程Ｃ）。
それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記膜厚分布の測定結果に応じて、金属配線１１の線幅に分布を持たせることで、上記抵抗値のばらつきを抑えることか可能になる。
【００３１】
ここで、金属配線１１の抵抗値は下記の式１で与えられる。
【００３２】
【数１】
2012032712.tif 000003
【００３３】
式１において、Ｒは抵抗値、ρは金属配線に依存する定数、Ｓは金属配線の断面積、Ｌは金属配線の長さ、を表す。したがって、金属配線１１の材質とパターン（配線長さ）が均一であれば、膜厚のばらつきに起因する抵抗値のばらつきを配線幅を変えることによって制御することが可能となる。
【００３４】
つまり、あらかじめ基板面内において金属薄膜１２の膜厚分布を測定しておき、それに応じてマスク３０Ａ（３０）の金属配線１１に対応する部位の形状を調整してマスク３０Ａ（３０）を設計する。具体的には、前記基板２の中心側に配されるデバイス１０に比べて、外側に配されるデバイス１０の前記金属配線１１に対応する部位の幅が広くなるように設計する。
そして、該マスク３０Ａ（３０）を用いてデバイス１０を製造することで、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値の面内ばらつきを小さくすることができる。これにより、得られるデバイス１０の特性や精度を面内で均一化させることが可能である。
【００３５】
そして、図５（ｃ）に示すように、金属薄膜１２上にレジスト等をリソグラフィ技術によってパターニングを行い、マスク３０Ａ（３０）を形成する。
なお、金属薄膜１２上にレジストを塗布し、該レジストを、紫外光を用いたフォトリソグラフィによりパターニングしてもよい。レジスト上にマスク３０Ａ（３０）を配し、このマスクパターンを介して紫外光を局所的に照射し、レジストにパターンを転写してもよい。
【００３６】
次に、図５（ｄ）に示すように、金属薄膜１２のエッチングを行う。この際、マスク３０Ａ（３０）の開口部３１から露出した部分の金属薄膜１２が選択的に除去される。
エッチングは、金属の溶解溶液（エッチャント）を用いてウェットエッチングする方法と、ドライプラズマを用いてイオンもしくは化学的にエッチングする方法が挙げられる。
最後に、図５（ｅ）に示すように、マスク３０を剥離することで金属配線１１を有するデバイス１０が形成される。
【００３７】
このようにして、基板２上に多数のデバイス１０が形成されてなる半導体ウエハ１Ａ（１）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、金属配線１１の線幅が変えられているので、面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。これにより得られる半導体ウエハ１Ａ（１）は、得られるデバイス１０の特性や精度が面内で均一化されたものとなる。
【００３８】
なお、上述した方法の他にも、あらかじめ逆テーバー構造となるようなマスク３０、もしくは根元がくびれるような構造を持つマスク３０を基板２の一面２ａ上に配置し、該マスク３０及び基板２の一面２ａを覆うように金属薄膜１２を成膜後、マスク３０をはがすことで金属配線１１を形成するリフトオフ法によってデバイス１０（金属配線１１）を形成してもよい。
【００３９】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の半導体ウエハ、マスク及びその製造方法の第二実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る半導体ウエハの一構成例を模式的に示す平面図である。
【００４０】
上述した第一実施形態の半導体ウエハ１Ａ（１）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の形状を変えていたが、本実施形態の半導体ウエハ１Ｂ（１）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の長さ（Ｌ）を変えている。
【００４１】
図７は、デバイス１０の一構成例を示す拡大図である。ここでは、デバイス１０としてピラニセンサ２０を例として挙げている。ピラニセンサ２０は、電極パッド２１、検知フィラメント２２および温度補償フィラメント２３を備えている。
図８は、検知フィラメント２２を拡大して示す図である。検知フィラメント２２は、長さ２．５ｍｍで幅が１０μｍであるように設計されている。したがって、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍでは、この検知フィラメント２２は２５０Ωの抵抗値となる。また、温度補償フィラメント２３は長さ４５ｍｍで幅が１０μｍであるので、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍのとき、抵抗は４５００Ωとなるように設計されている。
【００４２】
ここで、本実施形態において、金属配線１１として、検知フィラメント２２の長さは、該検知フィラメント２２の一方側に配された電極２１との接続部（図７中α点で示す）と、他方側に配された電極２１との接続部（図７中β点で示す）との間の配線長さを言うものとする。
【００４３】
本実施形態の半導体ウエハ１Ｂ（１）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の形状が変えられているので、面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。具体的には、前記基板２の中心側に配されるデバイス１０に比べて、外側に配されるデバイス１０の前記金属配線１１の長さが短くなされている。これにより本実施形態の半導体ウエハ１Ｂ（１）では、得られるデバイス１０の特性や精度が面内で均一化されたものとなる。
【００４４】
このような半導体ウエハ１Ｂ（１）は、以下に示すようなマスクを用いて製造される。
図９は、本実施形態のマスク３０Ｂ（３０）の一例を模式的に示す平面図である。なお、図では、金属配線１１（検知フィラメント２２）に対応する部分のみを拡大して示している。
本実施形態のマスク３０Ｂ（３０）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の長さを変えている。具体的には、前記基板２の中心側に配されるデバイス１０に比べて、外側に配されるデバイス１０の前記金属配線１１に対応する部位の長さが短くなされている。
【００４５】
本実施形態のマスク３０Ｂ（３０）では、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の長さが変えられているので、該マスク３０Ｂ（３０）を用いて製造されるそれぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値の面内ばらつきを小さくすることができる。これにより本発明のマスク３０Ｂ（３０）は、得られるデバイス１０の特性や精度を基板面内で均一化させることが可能である。
【００４６】
このようなマスク３０Ｂ（３０）を製造するにあたり、本実施形態のマスクの製造方法は、金属配線１１を有するデバイス１０を基板２の一面２ａ上に多数形成する際に、該基板２の一面２ａに対向配置されて用いられるマスクの製造方法であって、前記基板２の一面２ａ上に前記金属配線１１をなす金属薄膜１２を形成する工程Ａと、前記基板２の面内における前記金属薄膜１２の膜厚分布を測定する工程Ｂと、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線１１に対応する部位の形状を面内で変化させて設計する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とする。
【００４７】
また、本発明のマスクの製造方法では、基板２の一面２ａ上に前記金属配線１１をなす金属薄膜１２を形成し（工程Ａ）、前記基板２の面内における前記金属薄膜１２の膜厚分布を測定して（工程Ｂ）、前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記金属配線１１に対応する部位の形状を面内で変化させて設計している（工程Ｃ）ので、基板面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。これにより本発明のマスクの製造方法では、得られるデバイス１０の特性や精度を面内で均一化させることが可能なマスク３０Ｂ（３０）を容易に製造することができる。
【００４８】
特に本実施形態では、前記工程Ｃにおいて、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１に対応する部位の長さを変えている。
それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、前記膜厚分布の測定結果に応じて、金属配線１１の長さに分布を持たせることで、上記抵抗値のばらつきを抑えることか可能になる。
【００４９】
上述したように、金属配線１１の抵抗値は下記の式２で与えられる。
【００５０】
【数２】
2012032712.tif 000004
【００５１】
式２において、Ｒは抵抗値、ρは金属配線に依存する定数、Ｓは金属配線の断面積、Ｌは金属配線の長さ、を表す。したがって、金属配線１１の材質とパターン（配線幅）が均一であれば、膜厚のばらつきに起因する抵抗値のばらつきを配線長さを変えることによって制御することが可能となる。
【００５２】
つまり、あらかじめ成膜する装置において基板面内の膜厚分布を測定しておき、それに応じてマスク３０の金属配線１１に対応する部位の形状（ここでは長さ）を調整してマスク３０Ｂ（３０）を設計する。具体的には、前記基板２の中心側に配されるデバイス１０に比べて、外側に配されるデバイス１０の前記金属配線１１に対応する部位の長さが短くなるように設計する。
そして、該マスク３０Ｂ（３０）を用いてデバイス１０を製造することで、それぞれのデバイス１０が有する前記金属配線１１の電気抵抗値の面内ばらつきを小さくすることができる。これにより、得られるデバイス１０の特性や精度を面内で均一化させることが可能である。
【００５３】
このようなマスク３０Ｂ（３０）を用いて製造された半導体ウエハ１Ｂ（１）は、個々の前記デバイス１０が配される前記基板２上の位置に応じて、それぞれのデバイス１０が有する金属配線１１の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、金属配線１１の長さが変えられているので、面内における金属配線１１の抵抗分布のばらつきを抑えることができる。これにより得られる半導体ウエハ１Ｂ（１）は、得られるデバイス１０の特性や精度が面内で均一化されたものとなる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
まず、６インチの基板の一面２ａに、Ａｒプラズマを用いたスパッタリング法によってＰｔ薄膜を成膜した。成膜条件としては、ターゲットと基板の距離が２５０ｍｍ、圧力が０．１３Ｐａ、０．３ｋＷで成膜を行った。基板中心付近での膜厚が２００ｎｍとなるように成膜を行った。
【００５５】
（膜厚分布の測定）
次に、６インチの基板面内での前記金属薄膜の膜厚分布を測定した。その結果を図１０に示す。
図１０（ａ）に示すように、基板中心部を０点として、オリフラと平行方向と垂直方向をそれぞれＸ，Ｙ軸として、各軸の膜厚を測定し、基板中心部からの距離に対してプロットした。その結果を図１０（ｂ）に示す（□がＸ軸方向の結果を、×印がＹ軸方向の結果を表す）。図１０（ｂ）から、平均で７．１％の膜厚分布があることが分かった。また、中心に対して放射状に膜厚が変化していることも明らかとなった。
【００５６】
（抵抗値分布の測定）
面内で上記したデバイスチップでｗが１０μｍで均一に設計されたマスクを用いて金属配線（フィラメント）を形成し、その抵抗分布を調べた。
なお、フィラメントは、長さ２．５ｍｍで幅ｗが１０μｍであるように設計されている。したがって、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍでは、この検知電極は２５０Ωの抵抗値となる。また、温度補償フィラメントは長さ４５ｍｍで幅が１０μｍであるので、Ｐｔの膜厚が１３６ｎｍのとき、抵抗は４５００Ωとなるように設計されている。
【００５７】
フィラメントの形成は、図５で示した方法を用いた。まず、ウエハ中心部のＰｔ膜厚が１３６ｎｍとなるように成膜を行い、マスクを用いてレジストのパターニングを行った。次に、ＢＣｌ３  ガスを用いたドライプラズマエッチングによってレジストをマスクとしたフィラメントの作製を行った。
【００５８】
このようにして得られた、フィラメントの面内抵抗分布を調べた。なお、フィラメントの面内抵抗分布の測定は、図１１（ａ）に示す矢印の方向にフィラメントの抵抗値を測定しプロット（×印）した。その結果を図１１（ｂ）に示す。この結果、フィラメントの抵抗値は、平均２５９．９Ωで８．０％という大きな分布があり、図１０（ｂ）に示した膜厚分布の結果と同様になった。
【００５９】
（マスクの設計）
この結果をもとに、マスクの設計を行った。前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイスが有するフィラメントの電気抵抗値のばらつきを小さくするように、フィラメントに対応する部位の形状を面内で変化させた。
具体的には、図１２に示すように、基板面内を同心円状に配された５つのブロックＡ〜Ｅに分け、フィラメントの幅ｗを前記ブロックＡ〜Ｅによってそれぞれ変え、膜厚分布に依存する抵抗値の補正を行った。基板面内におけるデバイス位置とフィラメント幅ｗとの関係を表１にまとめて示す。
【００６０】
【表１】
2012032712.tif 000005
【００６１】
また、基板中心部から基板端部へむかってｗを１０μｍから１１μｍの間で調整し、上述した方法で基板中心部のＰｔの厚さが１３６ｎｍとなるようにＰｔフィラメントを作製し、抵抗値の分布を調べた。その結果を図１３に示す。
【００６２】
その結果、フィラメント幅を一定にした場合（図１３中×印で示す）に比べ、フィラメント幅を調節して設計したマスクを用いた場合（図１３中□印で示す）では、抵抗分布が抑えられていることが明らかとなった。抵抗値の平均は２４５．１Ωで０．９％の分布であった。
【００６３】
（ピラニセンサの作製、評価）
上記のようにして設計されたマスクを用いて、図２に示したような構造のピラニセンサを形成して評価を行った。
このピラニセンサは、図２に示したものと同様に、コンタクト用の電極パッド２１に、検知用フィラメント２２および温度補償用フィラメント２３が形成されている。さらに、特許文献１に記載された方法と同様の方法により、ＳｉをエッチングすることによりＰｔの検知フィラメント２２を１μｍの厚さのＳｉＯ２  メンブレンで中空構造にし、さらには気体の流路を形成するウエハを接合してセンサとした。
【００６４】
以上のようにして基板上に多数のデバイス（ピラニセンサ）が形成された半導体ウエハにおいて、それぞれのデバイスの精度について評価した。
その結果、フィラメント幅を面内で均一（１０μｍ）にした場合、膜厚の違いにより抵抗値がぱらついてしまうために、基板中心部以外のセンサでは測定精度を満たすことが出来なかった。
これに対して、基板面内でフィラメント幅を調整して配置したマスクを用いて作製したデバイスでは、基板上の位置に関わらず、十分な精度を持ってピラニセンサとして機能した。
【００６５】
（実施例２）
実施例１の場合と同様に、フィラメントの面内抵抗分布を測定し、この結果をもとにマスクの設計を行った。前記膜厚分布の測定結果に応じて、それぞれのデバイスが有するフィラメントの電気抵抗値のばらつきを小さくするように、フィラメントに対応する部位の形状を面内で変化させた。
具体的には、基板面内を同心円状に配された５つのブロックＡ〜Ｅに分け、フィラメントの長さＬを前記ブロックＡ〜Ｅによってそれぞれ変え、膜厚分布に依存する抵抗値の補正を行った。基板面内におけるデバイス位置とフィラメント長さＬとの関係を表２にまとめて示す。
【００６６】
【表２】
2012032712.tif 000006
【００６７】
また、基板中心部から基板端部へむかって長さＬを２．５ｍｍから２，２５ｍｍで調整し、上述した方法で基板中心部のＰｔの厚さが１３６ｎｍとなるようにＰｔフィラメントを作製し、抵抗値の分布を調べた。その結果を図１４に示す。
【００６８】
その結果、フィラメント長さを一定にした場合（図１４中×印で示す）に比べ、フィラメント長さを調節して設計したマスクを用いた場合（図１４中●印で示す）では、抵抗分布が抑えられていることが明らかとなった。抵抗値の平均は２４５．１Ωで０．９％の分布であった。
【００６９】
（ピラニセンサの作製、評価）
上記のようにして設計されたマスクを用いて、基板上に多数のデバイス（ピラニセンサ）を形成した半導体ウエハにおいて、それぞれのデバイスの精度について評価した。
その結果、フィラメント長さを面内で均一（２．５ｍｍ）にした場合、膜厚の違いにより抵抗値がぱらついてしまうために、基板中心部以外のセンサでは測定精度を満たすことが出来なかった。
これに対して、基板面内でフィラメント長さを調整して配置したマスクを用いて作製したデバイスでは、基板上の位置に関わらず、十分な精度を持ってピラニセンサとして機能した。
【００７０】
以上の結果から、あらかじめ膜厚分布を測定し、それぞれのデバイスが有する金属配線の電気抵抗値のばらつきを小さくするように、金属配線の形状（幅、長さ）を変えることで、面内でフィラメントの抵抗値を補正することが可能となり、得られるデバイスの特性や精度を面内で均一化することができることが確認された。
【００７１】
以上、本発明のマスクおよびその製造方法、半導体ウエハについて説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、マスクおよびその製造方法、半導体ウエハに広く適用可能である。特に、ＭＥＭＳデバイスを製造する際には好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１Ａ、１Ｂ（１）  半導体ウエハ、２  基板、１０  デバイス、１１  金属配線、１２  金属薄膜、２０  ピラニセンサ、２１  電極パッド、２２  検知フィラメント、２３  温度補償フィラメント、３０Ａ、３０Ｂ（３０）  マスク、３１  開口部。
【図１】
2012032712.tif 000007
【図２】
2012032712.tif 000008
【図３】
2012032712.tif 000009
【図４】
2012032712.tif 000010
【図５】
2012032712.tif 000011
【図６】
2012032712.tif 000012
【図７】
2012032712.tif 000013
【図８】
2012032712.tif 000014
【図９】
2012032712.tif 000015
【図１０】
2012032712.tif 000016
【図１１】
2012032712.tif 000017
【図１２】
2012032712.tif 000018
【図１３】
2012032712.tif 000019
【図１４】
2012032712.tif 000020
【図１５】
2012032712.tif 000021