JPH0529424A - 半導体装置の検査方法 - Google Patents
半導体装置の検査方法Info
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- JPH0529424A JPH0529424A JP3178603A JP17860391A JPH0529424A JP H0529424 A JPH0529424 A JP H0529424A JP 3178603 A JP3178603 A JP 3178603A JP 17860391 A JP17860391 A JP 17860391A JP H0529424 A JPH0529424 A JP H0529424A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査型電子顕微鏡(SEM) を用いた検査方法に
関し，帯電による影響を最小にして微細測定を行うを目
的とする。 【構成】 １）走査型電子顕微鏡(SEM) を用いて基板表
面の形状検査や測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状
態に達するまでの電子ビームの走査回数に対応する反射
電子の信号波形を測定して，被走査領域の物質のエッジ
を同定する，２）基板上の帯電が平衡状態に達するまで
の電子ビームの走査回数に対応する反射電子の信号波形
を測定し，既知物質の該走査回数に対応する反射電子の
信号波形と比較することにより，被走査領域の未知物質
を同定する，３）絶縁膜に形成されたコンタクトホール
上を走査して，該コンタクトホールの抜けの確認を行う
ように構成する。
関し，帯電による影響を最小にして微細測定を行うを目
的とする。 【構成】 １）走査型電子顕微鏡(SEM) を用いて基板表
面の形状検査や測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状
態に達するまでの電子ビームの走査回数に対応する反射
電子の信号波形を測定して，被走査領域の物質のエッジ
を同定する，２）基板上の帯電が平衡状態に達するまで
の電子ビームの走査回数に対応する反射電子の信号波形
を測定し，既知物質の該走査回数に対応する反射電子の
信号波形と比較することにより，被走査領域の未知物質
を同定する，３）絶縁膜に形成されたコンタクトホール
上を走査して，該コンタクトホールの抜けの確認を行う
ように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の検査方法に
係り，特に, ウエハプロセスにおいて, ウエハ表面の形
状観察や測長に用いられる走査型電子顕微鏡(SEM) を用
いた検査方法に関する。
係り，特に, ウエハプロセスにおいて, ウエハ表面の形
状観察や測長に用いられる走査型電子顕微鏡(SEM) を用
いた検査方法に関する。
【０００２】上記のように，SEM は半導体装置の製造に
おいて高解像度の測長装置として利用されているが, こ
の装置はウエハ上に照射する電子ビームを走査して, ウ
エハ表面より反射される二次電子像を観察または測長に
用いている。
おいて高解像度の測長装置として利用されているが, こ
の装置はウエハ上に照射する電子ビームを走査して, ウ
エハ表面より反射される二次電子像を観察または測長に
用いている。
【０００３】この際, 電子ビーム照射に起因するウエハ
の帯電により,測長値や観察像の形状が変化してしま
い，帯電対策が必要とされている。本発明はこの要求に
対応した方法として利用できる。
の帯電により,測長値や観察像の形状が変化してしま
い，帯電対策が必要とされている。本発明はこの要求に
対応した方法として利用できる。
【０００４】
【従来の技術】図５ (A)〜(C) はSEM 検査の従来例の説
明図である。図５(A) は検査しようとするウエハの平面
図，図５(B) は断面図，図５(C) はSEM 出力の信号波形
で，ウエハ表面で反射される二次電子強度の微分値が示
される。
明図である。図５(A) は検査しようとするウエハの平面
図，図５(B) は断面図，図５(C) はSEM 出力の信号波形
で，ウエハ表面で反射される二次電子強度の微分値が示
される。
【０００５】図において，１は半導体ウエハ上に被着さ
れた導体膜（または半導体膜），２は絶縁膜，３はコン
タクトホールである。SEM 検査に際しウエハ上を照射す
る電子ビームを走査すると，帯電のため信号波形のピー
クはなまり，コンタクトホールと絶縁膜の境界が不明確
になる。
れた導体膜（または半導体膜），２は絶縁膜，３はコン
タクトホールである。SEM 検査に際しウエハ上を照射す
る電子ビームを走査すると，帯電のため信号波形のピー
クはなまり，コンタクトホールと絶縁膜の境界が不明確
になる。
【０００６】また，帯電のため導体膜（または半導体
膜）１と絶縁膜２の材質に依存して全く同じコンタクト
ホールの幅が異なる値を示すようになる。
膜）１と絶縁膜２の材質に依存して全く同じコンタクト
ホールの幅が異なる値を示すようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来例では，電子ビー
ム照射によるウエハ上の帯電に起因して精密な測定がで
きなかった。
ム照射によるウエハ上の帯電に起因して精密な測定がで
きなかった。
【０００８】本発明は，帯電による影響を最小にしてコ
ンタクトホール等の微細測定を行うことを目的とする。
ンタクトホール等の微細測定を行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，１）
走査型電子顕微鏡(SEM) を用いて基板表面の形状検査や
測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状態に達するまで
の電子ビームの走査回数に対応する反射電子の信号波形
を測定して，被走査領域の物質のエッジを同定する半導
体装置の検査方法，あるいは２）走査型電子顕微鏡を用
いて基板表面の形状検査や測長を行う際に，基板上の帯
電が平衡状態に達するまでの電子ビームの走査回数に対
応する反射電子の信号波形を測定し，既知物質の該走査
回数に対応する反射電子の信号波形と比較することによ
り，被走査領域の未知物質を同定する半導体装置の検査
方法，あるいは３）絶縁膜に形成されたコンタクトホー
ル上を走査して，該コンタクトホールの抜けの確認を行
うことを特徴とする前記２）記載の半導体装置の検査方
法により達成される。
走査型電子顕微鏡(SEM) を用いて基板表面の形状検査や
測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状態に達するまで
の電子ビームの走査回数に対応する反射電子の信号波形
を測定して，被走査領域の物質のエッジを同定する半導
体装置の検査方法，あるいは２）走査型電子顕微鏡を用
いて基板表面の形状検査や測長を行う際に，基板上の帯
電が平衡状態に達するまでの電子ビームの走査回数に対
応する反射電子の信号波形を測定し，既知物質の該走査
回数に対応する反射電子の信号波形と比較することによ
り，被走査領域の未知物質を同定する半導体装置の検査
方法，あるいは３）絶縁膜に形成されたコンタクトホー
ル上を走査して，該コンタクトホールの抜けの確認を行
うことを特徴とする前記２）記載の半導体装置の検査方
法により達成される。
【００１０】
【作用】図１(A),(B) は本発明の原理説明図である。図
１(A) は電子ビームの１回目の走査，図１(B) はｎ回目
の走査後の帯電状態を示し，４は帯電した電荷である。
１(A) は電子ビームの１回目の走査，図１(B) はｎ回目
の走査後の帯電状態を示し，４は帯電した電荷である。
【００１１】ｎ回の走査により，帯電（チャージアッ
プ）が平衡状態に達したとする。帯電が平衡状態に達し
たかどうかは，信号波形の変化が飽和したかどうかをみ
て決める。
プ）が平衡状態に達したとする。帯電が平衡状態に達し
たかどうかは，信号波形の変化が飽和したかどうかをみ
て決める。
【００１２】帯電が平衡状態に達するまでの走査回数
は，絶縁体，半導体，導体により物質固有のものであ
り，図のようにウエハ上に絶縁体と導体が存在する場合
は，絶縁体部の方が導体部より早く帯電が平衡する。
は，絶縁体，半導体，導体により物質固有のものであ
り，図のようにウエハ上に絶縁体と導体が存在する場合
は，絶縁体部の方が導体部より早く帯電が平衡する。
【００１３】１回目の走査では絶縁体部２および導体部
１ともにチャージアップしないが，ｎ回目の走査後には
絶縁体部２は帯電が平衡するが，導体部１は帯電が平衡
状態に達しない。
１ともにチャージアップしないが，ｎ回目の走査後には
絶縁体部２は帯電が平衡するが，導体部１は帯電が平衡
状態に達しない。
【００１４】帯電が平衡状態に達する走査回数は，電子
ビームの照射強度によるが，絶縁体２が二酸化シリコン
(SiO2)の場合は４〜５回である。本発明はこの帯電が平
衡状態に達する走査回数で物質のエッジや物質そのもの
を同定するようにしたものである。
ビームの照射強度によるが，絶縁体２が二酸化シリコン
(SiO2)の場合は４〜５回である。本発明はこの帯電が平
衡状態に達する走査回数で物質のエッジや物質そのもの
を同定するようにしたものである。
【００１５】
【実施例】図２ (A)〜(E) は本発明の実施例１の説明図
である。この例は，コンタクトホールのエッジを同定す
る場合である。
である。この例は，コンタクトホールのエッジを同定す
る場合である。
【００１６】図２ (A)〜(C) は比較のために，従来のSE
M像によるコンタクトホールのエッジの測定を説明する
図である。図で，５は従来のSEM 像として見える黒色の
コンタクトホール，６は模式的に描かれた微細コンタク
トホール内の散乱電子，７は測長用のカーソル，８は測
定された幅である。
M像によるコンタクトホールのエッジの測定を説明する
図である。図で，５は従来のSEM 像として見える黒色の
コンタクトホール，６は模式的に描かれた微細コンタク
トホール内の散乱電子，７は測長用のカーソル，８は測
定された幅である。
【００１７】この例では，コンタクトホール内の散乱電
子６がコンタクトホール内に溜まり，黒色のコンタクト
ホール５のSEM 像が得られる。従って，コンタクトホー
ルのエッジを同定する場合，ボトムエッジの測定は不可
能であり，信号波形にカーソル７を合わせても，ボトム
エッジの信号が不明瞭で，精度の低い測定しかできなか
った。
子６がコンタクトホール内に溜まり，黒色のコンタクト
ホール５のSEM 像が得られる。従って，コンタクトホー
ルのエッジを同定する場合，ボトムエッジの測定は不可
能であり，信号波形にカーソル７を合わせても，ボトム
エッジの信号が不明瞭で，精度の低い測定しかできなか
った。
【００１８】図２(D),(E) は実施例の信号波形の図であ
る。図２(D) はコンタクトホール上を電子ビームが１回
走査したときの信号波形，図２(E) は５回走査後の信号
波形である。
る。図２(D) はコンタクトホール上を電子ビームが１回
走査したときの信号波形，図２(E) は５回走査後の信号
波形である。
【００１９】４〜５回の走査により，絶縁膜２はチャー
ジアップが平衡状態に達するが，導体膜１はチャージア
ップを起こさない。従って，図２(E) の信号のチャージ
アップの境界を求めれば，コンタクトホールのエッジの
同定が従来より精度よく行える。
ジアップが平衡状態に達するが，導体膜１はチャージア
ップを起こさない。従って，図２(E) の信号のチャージ
アップの境界を求めれば，コンタクトホールのエッジの
同定が従来より精度よく行える。
【００２０】図３ (A)〜(J) は本発明の実施例２の説明
図である。予め，多くの既知の物質について帯電が平衡
に達する走査回数に対応する信号波形を測定しておき，
未知の物質の該走査回数に対応する信号を測定してこれ
と比較することにより，物質の同定を行うことができ
る。
図である。予め，多くの既知の物質について帯電が平衡
に達する走査回数に対応する信号波形を測定しておき，
未知の物質の該走査回数に対応する信号を測定してこれ
と比較することにより，物質の同定を行うことができ
る。
【００２１】この例は物質を同定する場合で, ポリシリ
コン上の異物（レジスト）の同定を行う。図において，
９はレジスト膜，10はポリシリコン膜である。
コン上の異物（レジスト）の同定を行う。図において，
９はレジスト膜，10はポリシリコン膜である。
【００２２】図３(A) 〜(F) は予め行っておく測定の説
明図である。図３(A) において，導体膜としてAl膜１上
のレジスト膜９を横切って電子ビームを走査する。
明図である。図３(A) において，導体膜としてAl膜１上
のレジスト膜９を横切って電子ビームを走査する。
【００２３】図３(B) は１回目走査の信号波形である。
図３(C) はレジストの帯電が平衡状態に達するまで走査
（２回）を行った場合の信号波形である。
図３(C) はレジストの帯電が平衡状態に達するまで走査
（２回）を行った場合の信号波形である。
【００２４】図３(D) において，導体膜としてAl膜１上
のポリシリコン膜10を横切って電子ビームを走査する。
図３(E) は１回目走査の信号波形である。
のポリシリコン膜10を横切って電子ビームを走査する。
図３(E) は１回目走査の信号波形である。
【００２５】図３(F) はポリシリコンの帯電が平衡状態
に達するまで走査（７〜８回）を行った場合の信号波形
である。図３ (G)〜(J) は実際の測定を説明図である。
に達するまで走査（７〜８回）を行った場合の信号波形
である。図３ (G)〜(J) は実際の測定を説明図である。
【００２６】図３(G) はポリシリコン膜10上の絶縁膜２
を開口し，開口部のポリシリコン上のレジスト膜９を横
切って電子ビームを走査する。図３(H) は１回目走査の
信号波形である。
を開口し，開口部のポリシリコン上のレジスト膜９を横
切って電子ビームを走査する。図３(H) は１回目走査の
信号波形である。
【００２７】図３(I) は２回目走査の信号波形である。
図３(J) はポリシリコンの帯電が平衡状態に達するまで
走査（７〜８回）を行った場合の信号波形である。この
波形を予め測定した波形と比較して，異物はレジストで
あると同定する。
図３(J) はポリシリコンの帯電が平衡状態に達するまで
走査（７〜８回）を行った場合の信号波形である。この
波形を予め測定した波形と比較して，異物はレジストで
あると同定する。
【００２８】図４(A),(B) は本発明の実施例３を説明す
る断面図である。図４(A) はコンタクトホールが抜けて
いる場合，図４(B) はコンタクトホールが抜けていない
場合を示す。
る断面図である。図４(A) はコンタクトホールが抜けて
いる場合，図４(B) はコンタクトホールが抜けていない
場合を示す。
【００２９】図において，１は導体膜でアルミニウム(A
l)膜，２は絶縁体膜でSiO2膜, ３はコンタクトホールで
ある。図４(A) の場合は１回目からｎ回目の走査によ
り，コンタクトホール部とSiO2膜部では帯電が平衡に達
する回数が異なる。
l)膜，２は絶縁体膜でSiO2膜, ３はコンタクトホールで
ある。図４(A) の場合は１回目からｎ回目の走査によ
り，コンタクトホール部とSiO2膜部では帯電が平衡に達
する回数が異なる。
【００３０】一方，図４(B) では走査面がすべてSiO2膜
であるためこのような現象は起こらない。この例は，導
体上の絶縁膜に形成されたコンタクトホールの抜けであ
るが，レジスト膜のパターニング時の抜け等，絶縁膜上
の絶縁膜でも変わらない。
であるためこのような現象は起こらない。この例は，導
体上の絶縁膜に形成されたコンタクトホールの抜けであ
るが，レジスト膜のパターニング時の抜け等，絶縁膜上
の絶縁膜でも変わらない。
【００３１】
【発明の効果】帯電による影響を最小にしてコンタクト
ホール等の微細測定を行えるようになった。
ホール等の微細測定を行えるようになった。
【００３２】この結果，本発明はアスペクト比（深さ／
幅）の大きい微細半導体装置のコンタクトホール等の検
査等に利用できるようになった。
幅）の大きい微細半導体装置のコンタクトホール等の検
査等に利用できるようになった。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の実施例１の説明図
【図３】 本発明の実施例２の説明図
【図４】 本発明の実施例３を説明する断面図
【図５】 SEM 検査の従来例の説明図
１ 導体膜でAl膜
２ 絶縁体膜でSiO2膜
３ コンタクトホール
４ 帯電した電荷
５ 従来のSEM 像として見える黒色のコンタクトホール
６ 模式的に描かれた微細コンタクトホール内の散乱電
子 ７ 測長用のカーソル ８ 測定された幅 ９ レジスト膜 10 ポリシリコン膜
子 ７ 測長用のカーソル ８ 測定された幅 ９ レジスト膜 10 ポリシリコン膜
Claims (3)
- 【請求項１】 走査型電子顕微鏡(SEM) を用いて基板表
面の形状検査や測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状
態に達するまでの電子ビームの走査回数に対応する反射
電子の信号波形を測定して，被走査領域の物質のエッジ
を同定することを特徴とする半導体装置の検査方法。 - 【請求項２】 走査型電子顕微鏡を用いて基板表面の形
状検査や測長を行う際に，基板上の帯電が平衡状態に達
するまでの電子ビームの走査回数に対応する反射電子の
信号波形を測定し，既知物質の該走査回数に対応する反
射電子の信号波形と比較することにより，被走査領域の
未知物質を同定することを特徴とする半導体装置の検査
方法。 - 【請求項３】 絶縁膜に形成されたコンタクトホール上
を走査して，該コンタクトホールの抜けの確認を行うこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体装置の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3178603A JPH0529424A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3178603A JPH0529424A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529424A true JPH0529424A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16051343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3178603A Withdrawn JPH0529424A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529424A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0672296A1 (en) * | 1992-12-03 | 1995-09-20 | Metrologix | Scanning techniques in particle beam devices for reducing the effects of surface charge accumulation |
| US6724947B1 (en) | 2000-07-14 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Method and system for measuring characteristics of curved features |
| US7952074B2 (en) | 1996-03-05 | 2011-05-31 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern |
| US9261360B2 (en) | 2010-03-02 | 2016-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam microscope |
| US9472376B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-10-18 | Hitachi High-Technologies Corporation | Scanning electron microscope |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3178603A patent/JPH0529424A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0672296A1 (en) * | 1992-12-03 | 1995-09-20 | Metrologix | Scanning techniques in particle beam devices for reducing the effects of surface charge accumulation |
| EP0672296A4 (en) * | 1992-12-03 | 1999-01-07 | Metrologix | SCANNING TECHNIQUES APPLIED TO PARTICLE BEAM DEVICES TENDING TO REDUCE THE EFFECTS OF SURFACE LOAD ACCUMULATION. |
| US7952074B2 (en) | 1996-03-05 | 2011-05-31 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern |
| US6724947B1 (en) | 2000-07-14 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Method and system for measuring characteristics of curved features |
| US9261360B2 (en) | 2010-03-02 | 2016-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam microscope |
| US9472376B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-10-18 | Hitachi High-Technologies Corporation | Scanning electron microscope |
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