(57)【要約】【課題】レジスト層由来のチャージアップのダメージをも検査することができる、半導体装置の検査ＴＥＧを提供する。【解決手段】  基板３０３に形成されたＬＯＣＯＳ３０１によって分離される活性領域３０２と、少なくとも、ＬＯＣＯＳ３０１上に形成されるレジスト層１０３と、を含み、複数のパターンを含むパターン群が、レジスト層１０３に形成され、パターンの各々は、基板３０３上で定められたエリア内に活性領域の少なくとも一部が露出する開口部１０１を有し、パターン群が、各パターンにおける開口部の面積と、エリア内のレジスト層の総面積との比が互いに異なる複数のパターンを含むようにする。【選択図】図３
2013162088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された絶縁膜によって分離される活性領域と、
少なくとも、前記絶縁膜上に形成されるレジスト層と、
を含み、
複数のパターンを含むパターン群が、前記レジスト層に形成され、
前記パターンの各々は、前記基板上で定められたエリア内に前記活性領域の少なくとも一部が露出する開口部を有し、
前記パターン群は、前記各パターンにおける前記開口部の面積と、前記エリア内の前記レジスト層の総面積との比が互いに異なる複数の前記パターンを含むことを特徴とする半導体装置の検査ＴＥＧ。
【請求項２】
前記パターン群は、前記開口部の面積が異なる前記パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の検査ＴＥＧ。
【請求項３】
前記パターン群は、前記開口部の端部から、前記活性領域と前記絶縁膜との境界までの長さが異なる前記パターンを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査ＴＥＧ。
【請求項４】
前記パターンは、前記開口部と、該開口部に隣接し、前記絶縁膜が露出するように形成された隣接開口部を含み、
前記パターン群は、前記開口部と前記隣接開口部との間の長さが異なる前記パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の検査ＴＥＧ。
【請求項５】
前記パターン群は、前記隣接開口部の面積が異なる前記パターンを含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の検査ＴＥＧ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の設計条件を決定することに使用されるＴＥＧに係り、特に、半導体素子のチャージアップの程度を検査するための検査ＴＥＧに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体素子の多くは、その製造工程において、プラズマを使ったプラズマ工程やイオンが注入される工程により、高エネルギーの電子やイオン中に曝されている。半導体素子が電子やイオン中に曝されることによって半導体素子を構成する部材が帯電（チャージアップ）し、半導体素子には、帯電によって高電界が生じる。そして、高電界の発生により、半導体素子にダメージが生じ、ダメージが半導体素子の不良となって表れることが知られている。
【０００３】
半導体素子で発生する不良は、プラズマ状態の他、半導体素子のサイズ等の設計条件によっても変化する。このため、半導体素子の設計条件を決定するにあたっては、半導体素子に加わるダメージの検査が行われており、検査に使用されるパターンは、一般的にＴＥＧ(Test Element Group)と呼ばれている。
公知のＴＥＧとしては、例えば、特許文献１記載のものがある。特許文献１に記載されているＴＥＧは、配線のチャージアップによるゲート絶縁膜の劣化や破壊の検査に使用される。絶縁膜劣化の状態は、ゲート領域の大きさと配線層の大きさとの比（アンテナ比）によって変わる。このため、特許文献１記載の発明では、アンテナ比の異なる複数のパターン（アンテナ）をＴＥＧに用意し、各アンテナのゲート酸化膜の劣化を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６３０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、チャージアップのメカニズムには、二通りあることが報告されている。このうちの一つは、プラズマからウェハに流入する電子電流とイオン電流との平衡状態が崩れ、ＭＯＳトランジスタのゲート電極に電荷が蓄積されることが原因である。また、他の一つは、プロセス途中のウェハ上の絶縁膜（レジスト層や酸化膜層）上にイオンが蓄積されることが原因である。近年のイオン注入工程等では、イオンの注入時にウェハの大部分（９８％程度）がレジスト層に覆われる場合もあり、レジスト層に由来するチャージアップの影響が大きくなっていると考えられる。このため、レジスト層由来のチャージアップを解析することが求められている。
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１は、主に上記した前者が原因のチャージアップを解析することを目的としており、レジスト層が関わるチャージアップの半導体素子への影響を検査することはできない。このため、特許文献１記載の検査方法によって半導体素子のダメージを検査し、この結果に基づいて半導体素子の設計条件を決定しても、レジスト層に関する条件によっては発生する不良が予想されたものと相違する可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、レジスト層由来のチャージアップのダメージをも検査することができる、半導体装置の検査ＴＥＧを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様の半導体装置の検査ＴＥＧは、基板（例えば図３に示した基板３０３）に形成された絶縁膜（例えば図３に示したＬＯＣＯＳ３０１）によって分離される活性領域（例えば図３に示した活性領域３０２）と、少なくとも、前記絶縁膜上に形成されるレジスト層（例えば図１（ａ）、（ｂ）〜図３に示したレジスト層１０３）と、を含み、複数のパターン（例えば図１（ａ）、（ｂ）に示したパターン１）を含むパターン群が、前記レジスト層に形成され、前記パターンの各々は、前記基板上で定められたエリア内に前記活性領域の少なくとも一部が露出する開口部（例えば図１（ａ）、（ｂ）に示した開口部１０１）を有し、前記パターン群は、前記各パターンにおける前記開口部の面積と、前記エリア内の前記レジスト層の総面積との比が互いに異なる複数の前記パターンを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様の半導体装置の検査ＴＥＧは、前記パターン群が、前記開口部の面積が異なる前記パターンを含むことが望ましい。
本発明の一態様の半導体装置の検査ＴＥＧは、前記パターン群が、前記開口部の端部から、前記活性領域と前記絶縁膜との境界までの長さが異なる前記パターンを含むことが望ましい。
【００１０】
本発明の一態様の半導体装置の検査ＴＥＧは、前記パターンが、前記開口部と、該開口部に隣接し、前記絶縁膜が露出するように形成された隣接開口部（例えば図１（ａ）、（ｂ）に示した隣接開口部１０２）を含み、前記パターン群は、前記開口部と前記隣接開口部との間の長さが異なる前記パターンを含むことが望ましい。
本発明の一態様の半導体装置の検査ＴＥＧは、前記パターン群が、前記隣接開口部の面積が異なる前記パターンを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記した本発明によれば、開口部の面積と、エリア内のレジスト層の総面積との比が互いに異なる複数のパターンを含むパターン群を有するので、レジスト層と、このレジスト層のチャージアップによって開口部が受けるダメージとの関係を知ることができる。このため、本発明は、レジスト層由来のチャージアップのダメージをも検査することができる、半導体装置の検査ＴＥＧを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の検査ＴＥＧを説明するための図である。
【図２】図１に示した開口部の形状をより詳細に示した上面図である。
【図３】図１に示した開口部の形状をより詳細に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態の半導体装置の検査ＴＥＧ（以下、単に検査ＴＥＧとも記す）を説明する。なお、本実施形態の検査ＴＥＧは、ＭＯＳトランジスタの、イオン注入工程が活性領域に与えるダメージを検査するものとする。なお、本実施形態のダメージは、活性領域上で起こる放電の痕（以下、「放電痕」と記す）を金属顕微鏡やＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等を使って観察することによって評価される。
【００１４】
イオン注入の工程は、素子の多くの部分が、絶縁性を有するレジスト層で覆われた状態で行われる。このため、イオン注入工程のチャージアップは、レジスト層の影響が、他の工程よりも顕著になることが考えられる。本実施形態の検査ＴＥＧは、レジスト層の影響を考慮して活性領域上の放電痕を検査することができるため、イオン注入工程におけるチャージアップの影響を検査することに好適であるといえる。
【００１５】
図１（ａ）は、本実施形態の検査ＴＥＧの一部を示した図である。検査ＴＥＧには、開口部１０１と、隣接開口部１０２とによって構成されるパターン１が複数形成されている。複数のパターン１において、隣接開口部１０２の一部は複数のパターン１において共通のものとなっている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したパターン１を、より詳細に示した図である。図１（ａ）、（ｂ）に示したように、パターン１は、１つの開口部１０１と、４つの隣接開口部１０２とによって構成されていて、４つの隣接開口部１０２は、正四角形の４つの頂点に各々配置されている。本実施形態では、パターン１の正四角形の範囲をパターンエリアとも記す。パターンエリアを含むウェハの全面にはレジスト層１０３が形成されていて、パターン１のレジスト層の面積とは、パターンエリア内のレジスト層の面積をいう。
【００１６】
本実施形態の開口部１０１、隣接開口部１０２は、いずれも正方形の形状であり、開口部１０１、隣接開口部１０２は、ウェハの全面に形成されているレジスト層１０３に開口されている。開口部１０１、隣接開口部１０２の構造については後に図２、３で説明する。
図１（ｂ）に示したように、パターン１では、開口部１０１を中心にした正四角形の４つの頂点の各々に隣接開口部１０２が配置されている。隣接開口部１０２は、パターン１の正四角形の頂点と、その中心点ｏ2が一致するように配置される。また、パターン１の正四角形の中心点は、開口部１０１の中心点ｏ1と一致する。対向する２つの隣接開口部１０２の中心点ｏ2同士を接続する線分を線分ｍで示し、隣接する２つの隣接開口部１０２の中心点ｏ2同士を接続する線分を線分ｎで示す。図１（ｂ）に示したように、線分ｍ同士、線分ｎ同士の長さは全て等しくなっている。また、本実施形態では、正方形の開口部１０１、隣接開口部１０２が同じ方向を向くように配置されている。
【００１７】
本実施形態では、図１（ｂ）に示したように、正方形の開口部１０１の１辺の長さをａとする。また、開口部１０１の頂点（レジスト層１０３の端部）から、この頂点に対向する隣接開口部１０２の頂点（レジスト層１０３の端部）までの長さをｆとする。さらに、隣接開口部１０２の１辺の長さをｇとする。長さａ、ｇは、本実施形態のパターン１において、パターンエリア内のレジスト層１０３の総面積とレジスト層１０３が形成されていない領域の面積との比を変化させるためのパラメータとなる。また、長さｆは、開口部１０１同士の間隔とチャージアップとの関係を検査するためのパラメータとなる。
【００１８】
なお、本実施形態は、開口部１０１、隣接開口部１０２の形状を矩形に限定するものでなく、開口部１０１、隣接開口部１０２は多角形、あるいは円形等のどのような形状であってもよい。また、開口部１０１の形状と隣接開口部１０２の形状とは同じであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに、開口部１０１、隣接開口部１０２は、同じ方向を向いて配置されるものに限定されるものでなく、互いに異なる方向を向くように配置してもよい。
【００１９】
また、上記したパラメータは、上記した矩形開口部の１辺に限定されるものでなく、パターンエリア内のレジスト層１０３の総面積と、レジスト層１０３が開口されている面積との比を変えるものであればよい。さらに、パラメータは、矩形の開口部１０１の端部から隣接開口部１０２の端部までの長さに限定されるものでなく、開口部１０１と隣接開口部１０２の間隔を変えるものであればよい。
【００２０】
図２、図３は、図１に示した開口部１０１の形状をより詳細に示した図である。図２は、開口部１０１を上方から見た上面図である。図３は、図２中の線分（一点鎖線）Ａ−Ａ’に沿う断面図であって、素子分離用のＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）３０１がレジスト層１０３によって完全に覆われた状態を示している。
本実施形態では、図３に示す基板３０３に素子分離用のＬＯＣＯＳ３０１を形成し、ＬＯＣＯＳ３０１によって分離された領域を活性領域３０２とする。活性領域３０２上には、イオンインプランテーション用のスルー酸化膜層３０４が形成されている。
【００２１】
また、本実施形態では、基板３０３の全面にレジストを塗布した後、露光、現像をして活性領域３０２の上に塗布されたレジストを除き、開口部１０１を形成している。なお、このとき、図３に示した例では、活性領域３０２上のレジスト層１０３だけを除くようにしている。
なお、隣接開口部１０２は、開口部１０１と隣接する開口部との距離と放電痕との関係を検査するために設けられたダミーパターンである。このため、隣接開口部１０２は、図３に示した素子分離用のＬＯＣＯＳ３０１上に設けられる（図示せず）。図３に示したように、活性領域３０２の図２に示した線分Ａ−Ａ’に沿う方向の長さをｃとする。活性領域３０２の端部（活性領域３０２とＬＯＣＯＳ３０１との境界）からレジスト層１０３の端部までの長さをｂとする。本実施形態では、長さｂを、活性領域３０２からレジスト層１０３までの距離とチャージアップの関係を調べるためのパラメータに使用することができる。長さｂをパラメータとすると、図３に示した状態では、長さｂは０より小さいものと定義される（ｂ＜０）。
【００２２】
また、本実施形態では、活性領域３０２の１辺の長さｃを固定しておき、レジスト層１０３のパターンだけを変更してパラメータが異なる複数のパターン１を形成することが可能になる。
次に、以上説明したパターン１を有する検査ＴＥＧを使って放電痕を検査することについて説明する。
【００２３】
検査ＴＥＧ上では、上記した長さａ、長さｂ、長さｇ、長さｆが互いに異なるパターン１が複数作成される。この結果、検査ＴＥＧ上には、１つのパターン１のパターンエリアにおいて、レジスト層１０３の総面積と、開口部１０１の面積（ａ2）及び隣接開口部１０２の面積（ｇ2）との比（以下、レジスト／開口面積比とも記す）が異なる複数のパターン１が形成される。
【００２４】
このような検査ＴＥＧにイオンインプランテーションを行った後、作業者は、金属顕微鏡やＳＥＭ等によって開口部１０１内の放電痕を観察する。そして、レジスト／開口面積比と観察の結果とを対応付けることにより、レジスト／開口面積比とチャージアップが活性領域に与えるダメージとの関係を知ることができる。また、長さｆと観察の結果とを対応付けることにより、活性領域３０２とレジスト層１０３との距離と、チャージアップが活性領域３０２に与えるダメージとの関係を知ることができる。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、イオンインプランテーション工程で発生する活性領域３０２上の放電とレジスト層１０３の配置との関係を知ることができる。このため活性領域３０２の配置や、レジスト層１０３の形状及び配置といったＭＯＳトランジスタの設計ルールを決定することができる。
また、本実施形態によれば、イオンインプランテーションの工程によって発生するチャージアップを再現させることができる。そして、イオンインプランテーション条件を変えて複数のウェハにイオン注入を行えば、適切なイオンインプランテーション条件を抽出することができる。なお、このようなイオンインプランテーション条件の抽出は、イオンによるチャージアップを防ぐために電子中和方法の条件を抽出する場合にも有効である。
【００２６】
また、本実施形態の検査ＴＥＧは、イオンインプランテーション装置を立ち上げる際の動作のチェックにも使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、フォトレジスト層が形成されたウェハを、プラズマを使って処理する工程を含むトランジスタ素子全般のダメージを検査することができる。そして、特に、その大部分がフォトレジストに覆われた状態でプラズマ中に曝されるイオン注入におけるダメージを検査することに好適である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１  開口部
１０２  隣接開口部
１０３  レジスト層
３０４  スルー酸化膜層
３０２  活性領域
３０３  基板
【図１】
2013162088.tif 000003
【図２】
2013162088.tif 000004
【図３】
2013162088.tif 000005