(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス領域と前記デバイス領域の外側に設けられたＴＥＧ領域とを備え、前記ＴＥＧ領域に含まれる合致パターンを認識する測定装置の測定対象となる半導体装置であって、
前記ＴＥＧ領域に設けられたＴＥＧは、
所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターンと、
前記基準パターンの近傍に配置された特異パターンとを有し、
前記複数の基準パターンが同一形状で形成され、
前記特異パターンが前記基準パターンと異なる形状で形成されているか、又は、前記特異パターンの前記基準パターンに対する配置関係が前記基準パターン間の配列と異なっており、
前記基準パターンの一部と前記特異パターンの一部とが前記測定装置の測定視野内に１箇所のみ存在する前記合致パターンを形成する半導体装置。
【請求項２】
複数配列された前記基準パターンのうち、任意の基準パターンの長さを変えることによって前記特異パターンを設けている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数配列された前記基準パターンから任意の方向に離れた位置に前記特異パターンが設けられている請求項１、又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
複数配列された前記基準パターンのうち、任意の基準パターンを分断することによって前記特異パターンを設けている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記特異パターンが、隣接する前記基準パターンを接続している請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
複数配列された前記基準パターンのうち、任意の基準パターンの位置を任意の方向にずらすことにより前記特異パターンが形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
複数配列された前記基準パターンのうち、隣接する任意の基準パターン間の間隔を前記所定の間隔と異ならせることによって、前記特異パターンが形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記特異パターンが、複数配列された前記基準パターンと異なるレイヤーによって形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ＴＥＧが前記ＴＥＧ領域内に複数設けられ、
前記ＴＥＧに応じて、前記基準パターンの間隔、及び幅が異なっている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ＴＥＧ領域が複数設けられ、
前記複数のＴＥＧ領域が前記半導体装置の異なる位置に配置されている請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記基準パターン、及び前記特異パターンが、金属膜、合金膜、透明導電膜、半導体膜、絶縁膜、又は有機膜によって形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記基準パターン、及び前記特異パターンが、前記ＴＥＧ領域に島状のパターンとして残されている残しパターン、前記ＴＥＧ領域にホールパターンとして抜かれている抜きパターン、又はその両方によって形成されている請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
デバイス領域と前記デバイス領域の外側に設けられたＴＥＧ領域とを備える半導体装置において、パターン寸法を測定する寸法測定方法であって、
前記ＴＥＧ領域内において、所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターンと前記基準パターンの近傍に配置された特異パターンとが設けられている基板を寸法測定装置にセットする工程と、
前記寸法測定装置の測定視野を前記ＴＥＧ領域内に移動する工程と、
前記測定視野で、前記特異パターンと１以上の前記基準パターンとを撮像する工程と、
撮像結果に対してパターン認識処理を行い、予め登録されたモデルパターンと合致する合致パターンを認識する工程と、
前記合致パターンの位置に応じた測定位置において、パターン寸法を測定する工程と、を備える寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、及びその寸法測定方法に関し、特に詳しくは、ＴＥＧを有する半導体装置、及びそのＴＥＧを用いてパターン寸法を測定する寸法測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置において、その微細化に伴い、配線寸法やコンタクトホール寸法の制御性への要求が加速度的に高まってきている。半導体装置の製造プロセスラインにおいては、定常的に寸法を測定、管理することによって、不良デバイスの流出を防ぐことができるとともに、写真製版やエッチングなどの製造プロセス装置の異常を早期に検出することが可能になる。例えば、ゲートでは、その寸法幅がトランジスタにおける電子の移動距離に相当すると言える。つまり、ゲート長が短いほど、トランジスタの応答速度は速くなる。対象寸法が小さくなればなるほど、寸法変動に対するデバイス特性への影響が大きくなる。また、コンタクトホールでは、その寸法変動は配線抵抗へ大きく影響することになる。よって、管理規格を厳しくする必要があり、測定に対する精度も要求されることになる。
【０００３】
一方、加工プロセスにおいては、マスクとなるレジストパターンの密度に応じて、局所的なＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）シフト（エッチング仕上がり寸法値からレジスト寸法値を引いた値）の差が生じることが知られている。これは、例えば、ドライエッチングの場合では、図１９に示すように、パターン密部のアスペクト比がパターン粗部よりも大きくなることから、エッチング雰囲気から、レジスト３２下の配線材料３１の被エッチング側面への反応生成物３３の入射、付着量が抑制されることなどにより生じる。つまり、これが原因であった場合には、一般的に、図１９に示すように、ＣＤシフトはパターン粗部に対してパターン密部の方が小さくなる。
【０００４】
このＣＤシフトの局所的な差は、デバイス特性や配線抵抗に影響を与えることから、この変動を管理するためにパターン密部と粗部の両方で、寸法を測定することが必要となる。しかしながら、製造ラインにおいては多種多様な製品が製造されており、品種毎に設計寸法やパターン密度が異なる。このため、実デバイス寸法のみを測定しているだけでは、前述の目的の一つである、製造プロセスの経時変化を管理するには、不十分である。
【０００５】
この課題を解消するためには、共通パターンを配した寸法管理用ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）を用いることが有効である（特許文献１）。これは、予め決められた寸法やパターン群を設計しておき、各品種の動作デバイス領域外の隙間にマスク設計段階で配置しておくものである。これによって、品種の違いによらず、同じパターン条件で寸法を測定することが可能になる。この寸法管理用ＴＥＧの１種として、図２０（ａ）に示すように、ラインアンドスペースと呼ばれる複数の直線パターンを任意の一定間隔で配置したものが用いられることがある。ラインアンドスペースパターン２１は、パターン密部を想定したＴＥＧパターンである。また、これとは別に、図２０（ｂ）に示すような孤立した孤立パターン２２を測定することによって、パターン密度の違いに対してＣＤシフト差を管理することが可能になる。また、寸法管理用ＴＥＧの別の１種として、図２１（ａ）に示すように、複数のコンタクトホールを任意の一定間隔で配置したものが用いられることがある。コンタクトホールパターン１０１は、パターン密部を想定したＴＥＧパターンである。これとは別に、コンタクトホールが図２１（ｂ）のように孤立して設けられている孤立パターン１０２を測定することによって、パターン密度の違いに対してＣＤシフト差を管理することが可能になる。
【０００６】
一方、測定においては、近年の測定装置における自動化機能の充実により、寸法測定パターンの位置合わせを人間を介さずに自動で行うことが可能になってきている。これは、測定位置を移動させるステージ、及び光学顕微鏡の対物レンズやＣＣＤカメラなどを含む検出部の移動精度が向上したことと共に、パターン認識機能が用いられるようになったためである。
【０００７】
このパターン認識機能について、図２２を用いて説明する。図２２は測定装置の測定視野内に測定パターンを配置した場合の、パターン認識動作を説明するための図である。自動測定においては、設定された自動測定シーケンスにしたがって、サンプルを載せたステージ上の任意に設定された測定位置座標にまず、視野を移動させる。次に、パターン認識機能が働き、予め登録されたパターンと視野内のパターンの照合を行う。そして、その照合により合致した合致パターン１５の位置を読み取る。次に、この検出位置座標から、予め設定されたＸ、Ｙ距離だけ離れた位置を算出して、そこに測定ウィンドウ１６を配置する。次に、測定ウィンドウ１６内でエッジ検出を行い、これにより得られたエッジ間の距離を算出する。こうすることで、目的パターンの寸法測定値を得ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このパターン認識機能の動作におけるパターン照合では、以下の問題が生じる場合がある。パターン照合を行うためには、予め測定位置のパターンに応じた位置検出用のモデルパターンを登録しておく必要がある。このモデルパターンについては、最初の座標移動時に多少の位置ずれが生じても問題が生じないように、測定視野より小さい範囲で登録しておく必要がある。
【００１０】
また、登録範囲が大きいと、照合動作に時間を要したり、偶発的な異物があった場合などに照合判定に失敗する可能性が高くなる。ラインアンドスペースなどを測定する場合、測定視野１４内には、特徴的なパターンがないため、任意の特定位置を検出するためのパターンを登録することが困難になる。つまり、モデルパターンを登録したとしても、測定視野１４内には、図２３のように照合に合致する合致パターン１５の候補が複数生じるため、毎回同じ位置を測定することが困難になる。測定毎に異なる位置を測定することは、意図しない測定値のばらつきを生じさせることになり、本来管理すべき寸法が精度よく得られないことになる。このように、従来の半導体装置では、多種多様なパターンを有する複数の製品のパターン寸法を精度よく測定、管理することができないという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、パターン寸法を精度よく測定、管理することができる半導体装置、及びその寸法測定方法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】
【００１２】
本発明にかかる半導体装置は、デバイス領域と前記デバイス領域の外側に設けられたＴＥＧ領域とを備える半導体装置であって、前記ＴＥＧ領域に設けられたＴＥＧは、所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターンと、前記基準パターンの近傍に配置された特異パターンとを有し、前記複数の基準パターンが同一形状で形成され、前記特異パターンが前記基準パターンと異なる形状で形成されているか、又は、前記特異パターンの前記基準パターンに対する配置関係が前記基準パターン間の配列と異なっているものである。
【００１３】
本発明にかかる寸法測定方法は、デバイス領域と前記デバイス領域の外側に設けられたＴＥＧ領域とを備える半導体装置において、パターン寸法を測定する寸法測定方法であって、前記ＴＥＧ領域内において、所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターンと前記基準パターンの近傍に配置された特異パターンとが設けられている基板を寸法測定装置にセットする工程と、前記寸法測定装置の測定視野を前記ＴＥＧ領域内に移動する工程と、前記測定視野で、前記特異パターンと１以上の前記基準パターンとを撮像する工程と、撮像結果に対してパターン認識処理を行い、予め登録されたモデルパターンと合致する合致パターンを認識する工程と、前記合致パターンの位置に応じた測定位置において、パターン寸法を測定する工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パターン寸法を精度よく測定、管理することができる半導体装置、及びその寸法測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の実施の形態１．
始めに、図１を用いて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例として液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板を説明する。図１は、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）アレイ基板の構成を示す正面図である。
【００１６】
本実施の形態に係る液晶表示装置は、基板１を有している。基板１は、例えば、ＴＦＴアレイ基板等のアレイ基板である。基板１としては、ガラス基板１などの透明基板を用いることができる。基板１には、表示領域４１と表示領域４１を囲むように設けられた額縁領域４２とが設けられている。この表示領域４１には、複数のゲート配線（走査信号線）４３と複数のソース配線（表示信号線）４４とが形成されている。複数のゲート配線４３は平行に設けられている。同様に、複数のソース配線４４は平行に設けられている。ゲート配線４３とソース配線４４とは、互いに交差するように形成されている。ゲート配線４３とソース配線４４とは直交している。また、表示領域４１には、複数の共通配線６が形成されている。複数の共通配線６は平行に設けられている。共通配線６は、隣接するゲート配線４３間に配置されている。共通配線６とゲート配線４３は互いに略平行となるように配設されている。隣接するゲート配線４３とソース配線４４とで囲まれた領域が画素４７となる。従って、基板１では、画素４７がマトリクス状に配列される。
【００１７】
基板１の額縁領域４２には、走査信号駆動回路４５と表示信号駆動回路４６とが設けられている。ゲート配線４３は、表示領域４１から額縁領域４２まで延設され、基板１の端部で、走査信号駆動回路４５に接続される。ソース配線４４も同様に、表示領域４１から額縁領域４２まで延設され、基板１の端部で、表示信号駆動回路４６と接続される。走査信号駆動回路４５の近傍には、外部配線４８が接続されている。また、表示信号駆動回路４６の近傍には、外部配線４９が接続されている。外部配線４８、４９は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の配線基板である。
【００１８】
外部配線４８、４９を介して走査信号駆動回路４５、及び表示信号駆動回路４６に外部からの各種信号が供給される。走査信号駆動回路４５は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号（走査信号）をゲート配線４３に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線４３が順次選択されていく。表示信号駆動回路４６は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース配線４４に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素４７に供給することができる。
【００１９】
画素４７内には、少なくとも１つのＴＦＴ５０が形成されている。ＴＦＴ５０はソース配線４４とゲート配線４３の交差点近傍に配置される。例えば、このＴＦＴ５０が画素電極に表示電圧を供給する。即ち、ゲート配線４３からのゲート信号によって、スイッチング素子であるＴＦＴ５０がオンする。これにより、ソース配線４４から、ＴＦＴ５０のドレイン電極に接続された櫛歯形状の画素電極に表示電圧が印加される。さらに、画素電極は、櫛歯形状の共通電極（対向電極）と対向配置されている。画素電極と対向電極との間には、表示電圧に応じた横電界が生じる。なお、基板１の表面には、配向膜（図示せず）が形成されている。また、画素４７には、画素電極と共通配線６から構成される保持容量２３が設けられている。
【００２０】
更に、基板１には、対向基板が対向して配置されている。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス（ＢＭ）、及び配向膜等が形成されている。基板１と対向基板との間には液晶層が狭持される。即ち、基板１と対向基板との間には液晶が導入されている。更に、基板１と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。
【００２１】
画素電極と対向電極との間の横電界によって、液晶が駆動される。即ち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。即ち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。具体的には、バックライトユニットからの光は、アレイ基板側の偏光板によって直線偏光になる。この直線偏光が液晶層を通過することによって、偏光状態が変化する。
【００２２】
偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量は変化する。即ち、バックライトユニットから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。即ち、画素ごとに表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。
【００２３】
さらに、基板１の額縁領域４２には、ＴＥＧ領域１０が設けられている。すなわち、ＴＥＧ領域１０は、ＴＦＴ５０が形成されているデバイス領域である表示領域４１の外側に配置されている。なお、図１では、基板１上の１箇所にＴＥＧ領域１０が形成されているが、２箇所以上にＴＥＧ領域１０を形成しても良い。
【００２４】
次に、ＴＥＧ領域１０の構成について図２を用いて説明する。図２は、ＴＥＧ領域１０に設けられたＴＥＧ群を示す平面図である。図２に示すように、ＴＥＧ領域１０には、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が形成されている。また、ラインアンドスペースパターン２１は、複数形成されている。ここでは、６つのラインアンドスペースパターン２１が形成されている例が示されている。具体的には、横３×縦２のラインアンドスペースパターン２１が配列されている。そして、異なるラインアンドスペースパターン２１では、ラインパターン密度が異なっている。すなわち、異なるラインアンドスペースパターン２１では、ラインパターンの間隔及び幅が異なっている。
【００２５】
また、ＴＥＧ領域１０には、ラインアンドスペースパターン２１とは別に、寸法測定用ＴＥＧである孤立パターン２２が設けられている。孤立パターン２２は、縦方向に配列されたラインアンドスペースパターン２１の間に配置される。孤立パターン２２は、他のパターンから孤立するよう、ラインアンドスペースパターン２１から十分離間して配置される。よって、寸法測定装置のカメラで孤立パターン２２を撮像した場合、他のラインパターンは測定視野に入らない。
【００２６】
このようにＴＥＧ領域１０には、寸法の異なるＴＥＧや孤立パターンＴＥＧを含んだ集合パターンを有している。このようなパターン構成とすることで、パターン密部、及びパターン粗部のいずれに対しても、パターン寸法の測定、管理を行うことができる。なお、図２では、ＴＥＧ群が、６つのラインアンドスペースパターン２１と６つの孤立パターン２２から構成されているが、ＴＥＧ群に含まれるＴＥＧの数は、これに限るものではない。また、図２に示すようなＴＥＧ領域１０を基板１面内の複数箇所に配置することにより、複数の寸法、複数のパターン密度に対するＣＤシフトを管理することに加え、基板１面内のばらつきを同時に管理することが可能となる。
【００２７】
このラインアンドスペースパターン２１の構成について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図であり、図３（ｂ）は寸法測定装置に登録されたパターン認識用モデルパターン１７の一例を示す図である。なお、図３（ａ）において、Ｘ方向、及びＹ方向は直交する方向であり、例えば、基板１の端辺に平行な方向である。１つのラインアンドスペースパターン２１には、ライン（直線）パターンが５つ設けられている。もちろん、ラインパターンの数はこれに限るものではない。それぞれのラインパターンは、Ｙ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。図３（ａ）における寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１は、ライン／スペース＝５／５μｍとなっている。すなわち、Ｘ方向におけるラインパターンの幅は５μｍとなる。このラインパターンの幅が、例えば、測定対象寸法となる。そして、隣接するラインパターンが５μｍ隔てて配置されている。すなわち、隣接するラインパターン間のスペースの幅が５μｍとなっている。図３（ａ）に示すように、ラインパターンとスペースパターンが交互に配置されている。すなわち、ラインパターンがＸ方向に繰り返し配列されている。複数のラインパターンは、同じピッチ、かつ同じ幅で配列されている。測定対象寸法の寸法幅の５０倍の範囲内において、ラインパターンは、一定間隔、及び一定幅で配置されている。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、５つのラインパターンのうち、１つのラインパターンの長さが長くなっており、それ以外の４つのラインパターンは同じ長さになっている。ここで、Ｙ方向において長くなっているラインパターンを特異パターン１３とし、それ以外の同じ長さのラインパターンを基準パターン１２とする。すなわち、ラインパターンの長さを他のラインパターンと変えることで、特異パターン１３が形成される。Ｙ方向において、特異パターン１３の端は、基準パターン１２の端よりも両側ではみ出している。また、４つの基準パターン１２のＹ方向における位置が同じ位置になっている。すなわち、Ｙ方向において、４つの基準パターン１２の端の位置が両側で一致している。なお、ここでは中央のラインパターンが特異パターン１３となっているが、特異パターン１３の位置はこれに限るものではない。
【００２９】
上記のようなラインアンドスペースパターン２１を用いて、寸法測定を行う。ここで、寸法測定装置の測定視野１４を、４０μｍ□とし、パターン認識用モデルパターン１７のサイズを１２μｍ□とする。すなわち、一辺が４０μｍの正方形状の測定視野１４内に含まれるパターンが寸法測定装置のＣＣＤカメラなどによって撮像される。測定視野１４は、測定対象寸法であるラインパターンの幅より大きく、５０倍以下であることが好ましい。測定視野１４には、基準パターン１２と特異パターン１３が含まれる。すなわち、特異パターン１３と基準パターン１２とが同一測定視野１４内に含まれるように、特異パターン１３を基準パターン１２の近傍に配置する。パターン認識用モデルパターン１７は、測定視野１４よりも小さいことが好ましい。
【００３０】
ここで、図３（ｂ）に示すように、パターン認識用モデルパターン１７は、特異パターン１３ａの角と基準パターン１２ａの角とを含むような形状に設定されている。より具体的には、特異パターン１３ａの左上角と、基準パターン１２ａの右上角がパターン認識用モデルパターン１７に含まれるような形状に設定する。パターン認識用モデルパターン１７では、２つの角のＹ方向における位置がずれている。特異パターン１３以外の基準パターン１２の端の位置は一致しているため、このようなパターンはラインアンドスペースパターン２１中において、１箇所しか存在しない。すなわち、特異パターン１３以外の基準パターン１２は、同じ長さを有し、Ｙ方向において同じ位置に配置されている。このため、Ｙ方向における基準パターン１２の端の位置は、ずれていない。測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。このようなパターン認識用モデルパターン１７を寸法測定装置の処理部に予め記憶させておく。
【００３１】
パターン認識処理（パターンの照合動作）を行うと、測定視野１４内において、パターン認識用モデルパターン１７と合致する合致パターン１５が認識される。従って、図３（ｂ）に示すパターン認識用モデルパターン１７を予め登録しておくことによって、ラインアンドスペースパターン２１中の位置を特定することができる。すなわち、測定視野１４内には、パターン認識用モデルパターン１７と合致する合致パターン１５が１箇所のみ存在する。このため、パターン認識によって合致パターン１５の位置を確実に特定することができる。
【００３２】
そして、パターン認識用モデルパターン１７と合致した合致パターン１５の位置に基づいて、任意の測定位置での寸法を測定することができる。すなわち、合致パターン１５の位置に基づいて、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができる。例えば、合致パターン１５からＸ、Ｙ方向に予め設定されたＸ，Ｙ座標距離だけずれた位置が測定位置となる。よって、所望の測定位置を再現良く測定することが可能になる。具体的には、合致パターン１５から、所定のＸ，Ｙ距離だけ離れた位置に測定ウィンドウ１６を配置する。そして、測定視野１４内の測定ウィンドウ１６でエッジ検出の機能が働き、ラインパターンのエッジの座標を検出する。ここでは、特異パターン１３によって、ラインパターンの幅を測定している。測定ウィンドウ１６内でエッジ検出を行い、これにより得られたエッジ間距離を算出する。これにより、ラインパターンの幅寸法を測定することができる。
【００３３】
なお、パターン寸法、測定視野１４、及びパターン認識用モデルパターン１７のサイズは一例に過ぎず、上記の値に限られるものではない。測定対象寸法が測定視野の１／５０以上であり、かつパターン認識用モデルパターン１７のサイズが測定視野よりも小さいものに限定されるものではない。また、ラインパターンの材料については、特に限定されるものではなく、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉなどの金属膜、及びこれらを含む合金膜や、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜や、Ｓｉなどの半導体膜や、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴＥＯＳなどの絶縁膜や、これらを加工するためのマスク材料となるレジストなどの有機膜などを用いて基準パターン１２と特異パターン１３を形成することができる。もちろん、基準パターン１２と特異パターン１３は、上記以外のいかなる材料を用いて形成してもよい。
【００３４】
このように、基準パターン１２と特異パターン１３を有するＴＥＧを形成する。実際の寸法測定方法では、まず、ＴＥＧ領域１０が設けられている基板１を、寸法測定装置にセットする。すなわち、寸法測定装置のステージ上に基板１を載置する。そして、寸法測定装置に設けられているカメラの測定視野１４をＴＥＧ領域１０内に移動する。例えば、光学顕微鏡を用いた寸法測定装置の場合、ＣＣＤカメラなどの検出部、又はステージを移動して、測定視野１４をＴＥＧ領域１０内の所定の位置に移動させる。これにより、図３（ａ）に示す位置に測定視野１４が移動する。パターン認識用モデルパターン１７を測定視野１４よりも小さくすることで、最初の座標移動時に多少の位置ずれが生じても、測定視野１４に合致パターン１５が含まれる。
【００３５】
この状態で、特異パターン１３と１以上の基準パターン１２とをＣＣＤカメラで撮像する。このとき、測定視野１４内には、合致パターン１５が含まれている。カメラでの撮像結果に対してパターン認識処理を行い、予め登録されたパターン認識用モデルパターン１７と合致する合致パターン１５を認識する。すなわち、ＣＣＤカメラで取得された像の中で、パターン認識用モデルパターン１７と一致する合致パターン１５を照合する。これにより、合致パターン１５の測定視野１４における位置（座標）が決まる。合致パターン１５の位置を確実に特定することができる。そして、認識された合致パターン１５の位置に応じた測定位置において、パターン寸法を測定する。例えば、合致パターン１５から所定の距離だけずれた位置に測定ウィンドウ１６を配置する。この測定ウィンドウ１６を用いて、ラインパターンの両側でエッジ検出を行い、パターン幅を測定する。そして、異なる基板１に対しても同様の手順で寸法測定を行う。
【００３６】
これにより、所望の測定位置を再現良く測定することが可能になる。異なる基板１であっても、ＴＥＧ領域１０内の測定位置を一致させることができる。すなわち、毎回同じ位置で寸法測定を行うことができる。これにより、異なる位置を測定することによって生じる測定値のばらつきを抑制することができる。さらに、パターン認識用モデルパターン１７のサイズを好適な大きさにすることができる。例えば、パターン認識用モデルパターン１７として登録する登録範囲を小さくすることができ、照合動作の時間を短縮することができる。さらに、偶発的な異物があった場合でも、登録範囲が小さいため、照合判定に失敗するのを防ぐことができる。よって生産性を向上することができる。本実施の形態にかかる寸法測定方法を用いれば、多種多様なパターンを有する複数の製品の寸法を、可能な限り同一条件下で精度よく測定することができ、パターン寸法を精度よく測定、管理することができる。なお、上記の説明では、液晶表示装置に用いられる基板１のパターン寸法を測定したが、液晶表示装置以外の表示装置やＳｉウエハなどに形成されるパターン寸法を測定するようにしてもよい。このように、上記の寸法測定方法は、微小な寸法を管理する半導体装置の製造ラインに好適である。
【００３７】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図４を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図４は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。
【００３８】
本実施の形態では、ラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と同様に基準パターン１２と、基準パターン１２と異なる長さの特異パターン１３を有している。すなわち、複数配列された基準パターン１２のうち、任意の基準パターンの長さを変えることによって特異パターン１３を設けている。但し、本実施の形態では、図４に示すように、特異パターン１３が基準パターンよりも短くなっている。すなわち、ラインパターンのうちの１つを短くすることによって、特異パターン１３を形成する。特異パターン１３は、Ｙ方向における寸法が、基準パターン１２よりも短くなっているため、特異パターン１３の端の位置が、基準パターン１２の端の位置からずれている。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図５を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図５は、ＴＥＧの構成を示す平面図である。
【００４０】
本実施の形態では、ラインパターンが全て同じ形状になっており、Ｙ方向における位置が一致している。すなわち、５つの基準パターン１２が繰り返し配列されている。Ｙ方向における基準パターンの位置は両側で一致している。本実施の形態では、基準パターン１２の近傍に、特異パターン１３を形成している。すなわち、複数配列された基準パターン１２からＹ方向に離れた位置に島状の特異パターン１３を設けている。特異パターン１３は、Ｙ方向における基準パターン１２の両外側に配置される。特異パターン１３は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。特異パターン１３は基準パターン１２と離間して配置されている。なお、特異パターン１３は、複数配列された基準パターン１２からＹ方向に離れた位置に限らず、任意の方向に離れた位置に設けることができる。
【００４１】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の左下角と、左から２番目の基準パターン１２の右上角と、その隣の基準パターン１２の左上角とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
発明の実施の形態４．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図６を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図６は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。
【００４３】
本実施の形態では、ラインパターンが全て同じ幅を有しているが、１つのラインパターンをその途中で分断することによって、特異パターン１３が形成されている。従って、図６に示すように、左から２番目のラインパターンが分断されて特異パターン１３となる。従って、２つの特異パターン１３がＹ方向に並んで配置されている。複数配列された複数の基準パターン１２のうち、任意の基準パターン１２を分断することによって特異パターン１３を設けている。
【００４４】
ここで、パターン認識用モデルパターンは、分断された上側の特異パターン１３の下端と、下側の特異パターン１３の上端が含まれるような形状にする。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
発明の実施の形態５．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図７を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図７は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。
【００４６】
本実施の形態では、ラインパターンが全て同じ幅を有しているが、隣接するラインパターンの間に特異パターン１３が設けられている。隣接する２つの基準パターン１２が特異パターン１３によって接続される。ここでは、２つ基準パターン１２と１つの特異パターンがＨの字型に一体的に形成されている。特異パターン１３は基準パターン１２から延設されている。
【００４７】
パターン認識用モデルパターンは、この特異パターン１３の全部、及び２つの基準パターン１２の一部を含むような形状で設定される。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
発明の実施の形態６．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図８を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図８は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。
【００４９】
本実施の形態では、ラインパターンが全て同じ形状を有しているが、１つのラインパターンだけ、Ｙ方向の位置が異なっている。すなわち、同じ形状のラインパターンが５つ配列されているが、１つだけ＋Ｙ方向にずれている。このＹ方向にずれたラインパターンが特異パターン１３となる。特異パターン１３の端のＹ方向における位置は、基準パターン１２の端の位置と異なっている。よって、特異パターン１３の基準パターンに対する配置関係が、基準パターン１２間の配列と異なっている。
【００５０】
パターン認識用モデルパターンを特異パターン１３の角と基準パターン１２の角を含むような形状にする。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
発明の実施の形態７．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図９を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。実施の形態１では、寸法測定用ＴＥＧにラインアンドスペースパターンを適用した場合について説明したが、本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧにコンタクトホールパターンを適用した場合について説明する。図９は、ＴＥＧ領域１０に設けられたＴＥＧ群を示す平面図である。
【００５２】
図９に示すように、ＴＥＧ領域１０には、寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１が形成されている。また、コンタクトホールパターン１０１は、複数形成されている。ここでは、６つのコンタクトホールパターン１０１が形成されている例が示されている。具体的には、横３×縦２のコンタクトホールパターン１０１が配置されている。そして、異なるコンタクトホールパターン１０１では、コンタクトホール密度が異なっている。すなわち、異なるコンタクトホールパターン１０１では、コンタクトホールの間隔及び寸法が異なっている。
【００５３】
また、ＴＥＧ領域１０には、コンタクトホールパターン１０１とは別に、寸法測定用ＴＥＧである孤立パターン１０２が設けられている。孤立パターン１０２は、縦方向に配列されたコンタクトホールパターン１０１の間に配置される。孤立パターン１０２は、他のパターンから孤立するよう、コンタクトホールパターン１０１から十分離間して配置される。よって、寸法測定装置のカメラで孤立パターン１０２を撮像した場合、他のコンタクトホールは測定視野に入らない。
【００５４】
このようにＴＥＧ領域１０には、寸法の異なるＴＥＧや孤立パターンＴＥＧを含んだ集合パターンを有している。このようなパターン構成とすることで、パターン密部、及びパターン粗部のいずれに対しても、コンタクトホール寸法の測定、管理を行うことができる。なお、図９では、ＴＥＧ群が、６つのコンタクトホールパターン１０１と６つの孤立パターン１０２から構成されているが、ＴＥＧ群に含まれるＴＥＧの数は、これに限るものではない。また、図９に示すようなＴＥＧ領域１０を基板１面内の複数箇所に配置することにより、複数の寸法、複数のコンタクトホール密度に対するＣＤシフトを管理することに加え、基板１面内のばらつきを同時に管理することが可能となる。
【００５５】
このコンタクトホールパターン１０１の構成について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、コンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図であり、図１０（ｂ）は寸法測定装置に登録されたパターン認識用モデルパターン１７の一例を示す図である。なお、図１０（ａ）において、Ｘ方向、及びＹ方向は直交する方向であり、例えば、基板１の端辺に平行な方向である。１つのコンタクトホールパターン１０１には、ホールパターン（コンタクトホール）が２７個設けられている。もちろん、ホールパターンの数はこれに限るものではない。それぞれのホールパターンは、ここでは例えば円形状に形成されている。図１０（ａ）における寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１は、ホール／スペース＝５／５μｍとなっている。すなわち、直径５μｍのホールパターンが形成されている。従って、Ｘ方向及びＹ方向におけるホールパターンの幅は５μｍとなる。このホールパターンの幅が、例えば、測定対象寸法となる。そして、隣接するホールパターンが５μｍ隔てて配置されている。すなわち、Ｘ方向又はＹ方向に隣接するホールパターン間のスペースの幅が５μｍとなっている。図１０（ａ）に示すように、ホールパターンとスペースパターンが交互に配置されている。すなわち、ホールパターンがＸ方向とＹ方向とにそれぞれ繰り返し配列されている。複数のホールパターンは、同じピッチ、かつ同じ寸法で配列されている。測定対象寸法の寸法幅の５０倍の範囲内において、ホールパターンは、一定間隔、及び一定寸法で配置されている。
【００５６】
図１０（ａ）に示すように、２７個のホールパターンのうち、２５個のホールパターンは行列をなして配置されており、ホールパターン配置群を構成する。ここでは、２５個のホールパターンが横５×縦５に配列されている。そして、残りの２個のホールパターンは、このホールパターン配置群から孤立して配置されている。ここで、これら群をなして行列配置されているホールパターンを基準パターン１２とし、これ以外の孤立しているホールパターンを特異パターン１３とする。すなわち、複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されて、ホールパターン配置群を形成している。そして、このホールパターン配置群から任意に孤立したホールパターンを、基準パターン１２の近傍に設けることで、特異パターン１３が形成される。特異パターン１３は、ホールパターン配置群の最外周に設けられた基準パターン１２よりも外側に配置される。すなわち、基準パターン１２の配置群から任意の方向に離れた位置に、基準パターン１２と同じ形状の特異パターン１３を設けている。ここでは、例えば特異パターン１３は、Ｙ方向における基準パターン１２配置群の両外側に配置される。特異パターン１３は基準パターン１２配置群から離間して配置されている。なお、ここでは、基準パターン１２配置群の中央列の延長線上に特異パターン１３が配置されているが、特異パターン１３の位置はこれに限るものではない。特異パターン３の基準パターン１２に対する配置関係が、基準パターン１２間の配列と異なっていればよい。
【００５７】
上記のようなコンタクトホールパターン１０１を用いて、寸法測定を行う。ここで、寸法測定装置の測定視野１４を、４０μｍ□とし、パターン認識用モデルパターン１７のサイズを１２μｍ□とする。すなわち、一辺が４０μｍの正方形状の測定視野１４内に含まれるパターンが寸法測定装置のＣＣＤカメラなどによって撮像される。測定視野１４は、測定対象寸法であるホールパターンの寸法より大きく、５０倍以下であることが好ましい。測定視野１４には、基準パターン１２と特異パターン１３が含まれる。すなわち、特異パターン１３と基準パターン１２とが同一測定視野１４内に含まれるように、特異パターン１３を基準パターン１２の近傍に配置する。パターン認識用モデルパターン１７は、測定視野１４よりも小さいことが好ましい。
【００５８】
ここで、図１０（ｂ）に示すように、パターン認識用モデルパターン１７は、特異パターン１３ａの一部と基準パターン１２ａ、１２ｂの一部とを含むような形状に設定されている。より具体的には、基準パターン１２ａの右上側の一部と、基準パターン１２ｂの左上側の一部と、特異パターン１３ａの左下側の一部とがパターン認識用モデルパターン１７に含まれるような形状に設定する。特異パターン１３以外の基準パターン１２は行列をなして配置されているため、このようなパターンはコンタクトホールパターン１０１中において、１箇所しか存在しない。すなわち、パターン認識用モデルパターン１７に特異パターン１３を含めずに基準パターン１２のみを含めた場合、１個、２個、又は４個のホールパターンが含まれてしまう。よって、基準パターン１２のみを用いてこのように３個のホールパターンをパターン認識用モデルパターン１７に含めることはできない。測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。このようなパターン認識用モデルパターン１７を寸法測定装置の処理部に予め記憶させておく。
【００５９】
パターン認識処理（パターンの照合動作）を行うと、測定視野１４内において、パターン認識用モデルパターン１７と合致する合致パターン１５が認識される。従って、図１０（ｂ）に示すパターン認識用モデルパターン１７を予め登録しておくことによって、コンタクトホールパターン１０１中の位置を特定することができる。すなわち、測定視野１４内には、パターン認識用モデルパターン１７と合致する合致パターン１５が１箇所のみ存在する。このため、パターン認識によって合致パターン１５の位置を確実に特定することができる。
【００６０】
そして、パターン認識用モデルパターン１７と合致した合致パターン１５の位置に基づいて、任意の測定位置での寸法を測定することができる。すなわち、合致パターン１５の位置に基づいて、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができる。例えば、合致パターン１５からＸ、Ｙ方向に予め設定されたＸ，Ｙ座標距離だけずれた位置が測定位置となる。よって、所望の測定位置を再現良く測定することが可能になる。具体的には、合致パターン１５から、所定のＸ，Ｙ距離だけ離れた位置に測定ウィンドウ１６を配置する。そして、測定視野１４内の測定ウィンドウ１６でエッジ検出の機能が働き、ホールパターンのエッジの座標を検出する。ここでは、ホールパターン配置群の左から３番目、上から２番目の基準パターン１２によって、ホールパターンの幅（Ｘ方向の寸法）を測定している。測定ウィンドウ１６内でエッジ検出を行い、これにより得られたエッジ間距離を算出する。これにより、ホールパターンの寸法を測定することができる。
【００６１】
なお、パターン寸法、測定視野１４、及びパターン認識用モデルパターン１７のサイズは一例に過ぎず、上記の値に限られるものではない。測定対象寸法が測定視野の１／５０以上であり、かつパターン認識用モデルパターン１７のサイズが測定視野よりも小さいものに限定されるものではない。また、スペースパターンの材料、すなわち基準パターン１２と特異パターン１３の外側に形成される材料については、特に限定されるものではなく、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉなどの金属膜、及びこれらを含む合金膜や、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜や、Ｓｉなどの半導体膜や、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴＥＯＳなどの絶縁膜や、これらを加工するためのマスク材料となるレジストなどの有機膜などを用いて基準パターン１２と特異パターン１３とを形成することができる。もちろん、基準パターン１２と特異パターン１３は、上記以外のいかなる材料を用いて形成してもよい。
【００６２】
このように、本実施の形態では、コンタクトホールパターン１０１が実施の形態１のラインアンドスペースパターン２１と同様に、基準パターン１２と特異パターン１３を有している。複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されたホールパターン配置群の外側に、基準パターン１２と同じ形状の特異パターン１３を設けている。すなわち、ホールパターンのうちの１つを基準パターン１２の配置群から孤立して設けることによって、特異パターン１３を形成する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
発明の実施の形態８．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図１１を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態７と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１が実施の形態７と異なっている。図１１は、コンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。
【００６４】
本実施の形態では、複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されたホールパターン配置群の外側に、基準パターン１２と異なる形状のホールパターンを特異パターン１３として形成している。すなわち、基準パターン１２の配置群から任意の方向に孤立して特異パターン１３を設けている。例えば、基準パターン１２の配置群からＹ方向に離れた位置に、矩形状のホールパターンが特異パターン１３として形成されている。ここでは、特異パターン１３は、Ｙ方向における基準パターン１２配置群の両外側に配置される。特異パターン１３は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。特異パターン１３は基準パターン１２と離間して配置されている。
【００６５】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の左下角と、上から一行目左から２番目の基準パターン１２の右上側の一部と、その右側の基準パターン１２の左上側の一部とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
発明の実施の形態９．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図１２を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態７と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１が実施の形態７と異なっている。図１２は、コンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。
【００６７】
本実施の形態では、複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されたホールパターン配置群の内側に、基準パターン１２と異なる形状のホールパターンを特異パターン１３として形成している。すなわち、ホールパターン配置群の少なくとも１個以上の基準パターン１２に代えて、基準パターン１２と異なる形状の特異パターン１３を設けている。ここでは、２個の基準パターン１２の代わりに１つの特異パターン１３を配置している。特異パターン１３は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。特異パターン１３は、例えば、基準パターン１２である２個のホールパターンが特異パターン１３である１個の矩形状ホールパターン内に含まれるような大きさで形成されている。換言すると、特異パターン１３が隣接する基準パターン１２を接続している。
【００６８】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の下側の一部と、上から３行目左から２番目の基準パターン１２の右上側の一部と、その右側の基準パターン１２の左上側の一部とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
発明の実施の形態１０．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図１３を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態７と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１が実施の形態７と異なっている。図１３は、コンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。
【００７０】
本実施の形態では、複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されたホールパターン配置群の一部の基準パターン１２が消失している。すなわち、ホールパターン配置群の一部において、基準パターン１２に代えてスペースパターンを設けることによって、特異パターン１３を設けている。よって、特異パターン１３を間に挟んで隣接する基準パターン１２間の距離は、ホールパターン配置群内に所定の間隔で規則的に配列された基準パターン１２の間隔より長くなる。すなわち、所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターン１２のうち、隣接する任意の基準パターン１２間の間隔を異ならせることによって、特異パターン１３が形成されている。ここでは、例えば図１３に示すように、中央列の一番上と一番下の基準パターン１２が消失して、スペースパターンである特異パターン１３がそれぞれ配置されている。
【００７１】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、１つの特異パターン１３の一部と、３つの基準パターン１２の一部とを含むような形状に設定する。具体的には、特異パターン１３の一部と、特異パターン１３の左側の基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の下側の基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の左下の基準パターン１２の一部とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
なお、特異パターン１３の数や位置は上記実施例に限るものではない。図１４は、本実施の形態の別の実施例に係るコンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。例えば、図１４に示すように、左から２列目の上から２番目の基準パターン１２を消失させて、スペースパターンである特異パターン１３を配置してもよい。この場合は、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の一部と、特異パターン１３の右側の基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の下側の基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の右下の基準パターン１２の一部とを含むような形状に設定することができる。
【００７３】
発明の実施の形態１１．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図１５を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態７と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるコンタクトホールパターン１０１が実施の形態７と異なっている。図１５は、コンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。
【００７４】
本実施の形態では、複数の基準パターン１２が所定の間隔で規則的に配列されたホールパターン配置群の外側に、基準パターン１２と異なるレイヤーでのホールパターンを特異パターン１３として設けている。すなわち、基準パターン１２の配置群から孤立した特異パターン１３を基準パターン１２と異なるレイヤーによって形成している。ここでは、基準パターン１２と同じ形状のホールパターンが特異パターン１３として基準パターン１２よりも下層に形成されている。特異パターン１３は、基準パターン１２の配置群から任意の方向に離れた位置に形成されている。例えば、特異パターン１３は、Ｙ方向における基準パターン１２配置群の両外側に配置される。特異パターン１３は基準パターン１２と離間して配置されている。よって、特異パターン１３の基準パターンに対する配置関係が、基準パターン１２間の配列と異なっている。
【００７５】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の左下角と、上から一行目左から２番目の基準パターン１２の右上側の一部と、その右側の基準パターン１２の左上側の一部とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
なお、特異パターン１３の大きさ、形状、位置、数は上記実施例に限るものではない。図１６は、本実施の形態の別の実施例に係るコンタクトホールパターン１０１の構成を示す平面図である。図１６に示すように、特異パターン１３を基準パターン１２と異なる形状としてもよい。例えば、基準パターン１２を内包する程度の大きさで形成された矩形状のホールパターンを、特異パターン１３としてもよい。これにより、複数のホールパターンが行列配置された基準パターン１２の配置群の内側に、特異パターン１３を基準パターン１２に重複させて配置することができる。このとき、特異パターン１３の外形が、基準パターン１２の外形と完全に重ならないように配置することが好ましい。そして、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３と重複する基準パターン１２を含む４つの基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の一部とを含むような形状に設定することができる。
【００７７】
発明の実施の形態１２．
本実施の形態にかかる半導体装置について、図１７を用いて説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の基本的構成は、実施の形態１の半導体装置と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。また、寸法測定用ＴＥＧの基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の内容については、説明を省略する。本実施の形態では、寸法測定用ＴＥＧであるラインアンドスペースパターン２１が実施の形態１と異なっている。図１７は、ラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。
【００７８】
本実施の形態では、ラインパターンが全て同じ形状になっており、Ｙ方向における位置が一致している。すなわち、５つの基準パターン１２が繰り返し配列されている。Ｙ方向における基準パターンの位置は両側で一致している。本実施の形態では、基準パターン１２の近傍に、基準パターン１２とは異なるレイヤーの特異パターン１３を設けている。すなわち、複数配列された基準パターン１２から任意の方向に離れた位置に、島状の特異パターン１３を基準パターン１２とは異なるレイヤーで形成している。例えば、特異パターン１３は、Ｙ方向における基準パターン１２の両外側に配置される。特異パターン１３は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。特異パターン１３は基準パターン１２と離間して配置されている。
【００７９】
ここで、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３の左下角と、左から２番目の基準パターン１２の右上角と、その隣の基準パターン１２の左上角とを含むような形状に設定する。これにより、測定視野１４内に表示される寸法測定用ＴＥＧパターンには、パターン認識によってパターン認識用モデルパターンと合致する合致パターン１５が生じることになる。よって、合致パターン１５の位置を特定することができる。合致パターン１５の位置を元に、任意の測定位置を座標のＸ，Ｙ座標距離から算出することができ、所望の測定位置を再現よく測定することが可能になる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、特異パターン１３の位置は上記実施例に限るものではない。図１８は、本実施の形態の別の実施例に係るラインアンドスペースパターン２１の構成を示す平面図である。本実施の形態では、特異パターン１３が基準パターン１２と異なるレイヤーによって形成しているため、図１８に示すように、特異パターン１３を基準パターン１２と重複させて配置することができる。このとき、特異パターン１３の外形が、基準パターン１２の外形と完全に重ならないように配置することが好ましい。そして、パターン認識用モデルパターンが、例えば、特異パターン１３と重複する基準パターン１２を含む４つの基準パターン１２の一部と、特異パターン１３の一部とを含むような形状に設定する。
【００８１】
その他の実施の形態．
パターン形状や寸法は上記のものに限られない。デバイス領域と前記デバイス領域の外側に設けられたＴＥＧ領域とを備える半導体装置において、ＴＥＧ領域に、所定の間隔で規則的に配列された複数の基準パターンと、ＴＥＧパターンの近傍に配置された特異パターンとを形成する。そして、複数の基準パターンが同一形状で形成され、特異パターンが、基準パターンと異なる形状で形成されているか、又は、特異パターンと基準パターンの配置関係が、基準パターン間の配置関係と異なっていればよい。例えば、Ｙ方向における特異パターン１３の端の位置を、基準パターンの端の位置からずらす。このようにすることで、パターン認識用モデルパターンと合致する合致パターンの位置が一義的に決定される。よって、同じ位置でパターン寸法を測定することができ、ＣＤシフトの管理が可能となる。管理すべき寸法を正確に測定することができる。
【００８２】
また、基準パターン１２を、測定対象寸法の寸法幅の５０倍以下の範囲で、繰り返し形成していることが好ましい。すなわち、測定対象寸法の寸法幅の５０倍の範囲内で、一定幅の基準パターン１２を一定間隔に繰り返し配置する。もちろん、合致パターン１５の位置を特定可能ならば、特異パターン１３は、一つに限らず、複数設けてもよい。さらには、各実施の形態を組み合わせてもよい。
【００８３】
なお、ラインアンドスペースパターン２１において、基準パターン１２及び特異パターン１３が、ＴＥＧ領域１０に島状のパターンとして残されている残しパターンである場合について例示的に説明したが、これに限定されるものではない。また、コンタクトホールパターン１０１において、基準パターン１２及び特異パターン１３が、ＴＥＧ領域１０にホールパターンとして抜かれている抜きパターンである場合について例示的に説明したが、これに限定されるものではない。残しパターン、抜きパターン、又はその両方によって、基準パターン１２及び特異パターン１３を形成することができる。
【００８４】
以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施の形態１に係る半導体装置の一例であるＴＦＴアレイ基板の構成を示す正面図である。
【図２】本実施の形態１に係る半導体装置のＴＥＧ領域の構成を示す平面図である。
【図３】本実施の形態１に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図４】本実施の形態２に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図５】本実施の形態３に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図６】本実施の形態４に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図７】本実施の形態５に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図８】本実施の形態６に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたラインアンドスペースパターンの構成を示す平面図である。
【図９】本実施の形態７に係る半導体装置のＴＥＧ領域の構成を示す平面図である。
【図１０】本実施の形態７に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１１】本実施の形態８に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１２】本実施の形態９に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１３】本実施の形態１０に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１４】本実施の形態１０の別の実施例に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１５】本実施の形態１１に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１６】本実施の形態１１の別の実施例に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１７】本実施の形態１２に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１８】本実施の形態１２の別の実施例に係る半導体装置のＴＥＧ領域に設けられたコンタクトホールパターンの構成を示す平面図である。
【図１９】パターン密部とパターン粗部のエッチングを示す断面図である。
【図２０】従来の半導体装置のＴＥＧパターンを示す図である。
【図２１】従来の半導体装置の別のＴＥＧパターンを示す図である。
【図２２】従来の半導体装置のＴＥＧパターンを利用した寸法測定を説明するための平面図である。
【図２３】従来の半導体装置のＴＥＧパターンを利用した寸法測定を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  基板、６  共通配線、１０  ＴＥＧ領域、
１２  基準パターン、１３  特異パターン、１４  測定視野、１５  合致パターン、
１６  測定ウィンドウ、１７  パターン認識用モデルパターン、
２１  ラインアンドスペースパターン、２２  孤立パターン、
２３  保持容量、３１  配線材料、３２  レジスト、３３  反応生成物
４１  表示領域、４２  額縁領域、４３  ゲート配線、４４  ソース配線、
４５  走査信号駆動回路、４６  表示信号駆動回路、
４７  画素、４８、４９  外部配線、５０  ＴＦＴ、
１０１  コンタクトホールパターン、１０２  孤立パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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