DE10059016A1

DE10059016A1 - Verfahren zur Untersuchung von Löchern unter Verwendung eines Ladungspartikelstrahls

Info

Publication number: DE10059016A1
Application number: DE10059016A
Authority: DE
Inventors: Toru Ishimoto
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2001-05-31
Also published as: JP2001156136A; US20010022345A1; US6723987B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Untersuchung von Kontaktbohrungen oder Durchgangsöffnungen in einem Halbleiterbauteil beschrieben, um den Zustand der Löcher während der Herstellung des Bauteils genau zu erfassen. Mehrere kleine Messbereiche Q werden auf der gesamten Probenoberfläche, wie einer Wafer-Oberfläche, festgelegt. Die Messbereiche Q werden nacheinander mit einem Elektronenstrahl bestrahlt. Währenddessen wird ein Absorptionsstrom, der über die Probe fließt, gemessen und mit einem Stromverstärker (16) verstärkt. Eine Regeleinheit (15) speichert Daten über die Signale des Absorptionsstroms, die von den kleinen Bereichen Q erlangt werden, an Stellen eines Speichers (18), die entsprechend den Positionen der kleinen Bereiche adressiert sind. Die Regeleinheit (15) liest die Daten über Intensitätswerte des Absorptionsstroms aus dem Speicher (18) und ordnet die Intensitätswerte in beispielsweise vier Intensitätsbereiche ein, denen unterschiedliche Helligkeiten zugeordnet werden. Die Verteilung der Stromwerte, die von der Probe erhalten werden, wird auf dem Bildschirm einer Ausgabeinheit (19) angezeigt (Fig. 1).

Description

I. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung von Löchern wie Kontaktöffnungen oder Durchgangsbohrungen, die während der Her stellungsprozesse von Halbleiterbauteilen wie IC's und LSI's ausgebildet werden, unter der Verwendung eines Ladungspartikelstrahls, um die Form der Löcher zu untersuchen.

II. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Halbleiterbauteil wird z. B. dadurch hergestellt, dass mehrere Schichten auf einem Silicium-Wafer (Silicium-Substrat) ausgebildet werden. In dieser Multi schichtstruktur wird eine Isolierschicht zwischen bestimmten Schichten gebildet. Kontaktbohrungen oder Durchgangsöffnungen werden in dieser Isolationsschicht ausgebildet. Leitfähige Verbindungen aus einem leitfähigen Material werden in den Kontaktbohrungen oder Durchgangsöffnungen verlegt, so dass die bestimmten Schichten elektrisch miteinander verbunden sind. Dies wird im folgenden detaillierter anhand von Kontaktbohrungen als Beispiel beschrieben.

Derartige Kontaktbohrungen werden dadurch ausgebildet, dass ein Widerstand auf die Isolierschicht aufgetragen wird, der Widerstand entsprechend der Anordnung der Kontaktbohrungen Licht ausgesetzt wird, und dann ein Entwicklerschritt und ein Ätzschritt während der Herstellung des Halbleiterbauteils durchge führt wird.

Während der Bildung derartiger Kontaktbohrungen, wenn die gebildeten Kontakt bohrungen nicht exakt die Isolierschicht durchgreift, wenn ein Teil des Widerstands als Beschichtung in der Kontaktbohrung zurückbleibt, oder wenn ein Teil der Isolierbeschichtung nicht weggeätzt wurde, sondern als Beschichtung zurückbleibt, weist das letztendlich hergestellte Halbleiterbauteil eine Fehlfunktion auf und wird als Ausschuss angesehen.

Daher ist es, nachdem die Kontaktbohrungen gebildet sind, wichtig zu wissen, wie die Kontaktbohrungen ausgebildet sind, um zu bestimmen, ob der nachfolgende Prozessablauf durchgeführt werden sollte. Desweiteren werden der Entwicklungs schritt oder der Ätzschritt, die der vorhergehende Prozessschritt sind, entsprechend den Ergebnissen der Untersuchungen des Zustands der ausgebil deten Kontaktbohrungen als gut oder schlecht beurteilt. Desweiteren kann eine Fehleranalyse des Prozesses zur Bildung der Kontaktbohrungen entsprechend den Ergebnissen der Untersuchung des Zustands der ausgebildeten Kontakt bohrungen durchgeführt werden.

Die Untersuchung des Zustands derartiger Kontaktbohrungen kann in nicht zerstörerischer Weise z. B. mit der Elektronenstrahl-Bestrahlung eines Raster elektronenmikroskops (REM) durchgeführt werden. Im Speziellen wird der Elektronenstrahl über die Kontaktbohrungen gerastert. Ein sekundäres Elektro nenbild der Kontaktbohrungen wird auf dem Bildschirm eines Anzeigengerätes entsprechend den Sekundärelektronen dargestellt, die durch das Rastern detektiert werden. Eine Person überwacht das Bild der Kontaktbohrungen. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausbildungen der Kontaktbohrungen zu kennen. Diese Technik ist z. B. in der US-Patentschrift Nr. 5,953,579 beschrieben.

In den letzten Jahren sind die Elemente, die ein Halbleiterbauteil bilden, kleiner geworden und wurden in vielen Schichten angeordnet. Mit dieser Entwicklung nahm der Durchmesser der Kontaktbohrungen ab und ihre Tiefen nahmen zu. Im Ergebnis nahm das Längen-/Breitenverhältnis (Tiefe/Durchmesser) jeder Kontakt bohrung zu. In Folge hat der Wirkungsgrad, mit dem Sekundärelektronen von den Löchern eingefangen werden, stark abgenommen. Aus diesem Grund ist es schwieriger geworden, den Zustand des Inneren oder der Oberfläche des Grunds der Bohrung korrekt zu erfassen. Außerdem ist es unmöglich, zu erfahren, ob die erhaltenen Sekundärelektronen aus der Öffnung der Kontaktbohrung, von der inneren Wandoberfläche oder vom Grund ausgehen. Dies hemmt die Untersu chung, wie die Kontaktbohrungen ausgebildet sind.

Eine sehr große Anzahl an Kontaktbohrungen sind auf der gesamten Oberfläche eines Silicium-Wafers vorhanden. Wenn die Kontaktbohrungen einzeln unter sucht würden, wäre eine exorbitant lange Zeit notwendig. Daher wird die gesamte Wafer-Oberfläche virtuell in sieben Untersuchungsgebiete aufgeteilt. Eine Kontaktbohrung in jedem Untersuchungsgebiet wird als repräsentativ untersucht. Mit dieser Untersuchung jedoch ist es nicht sicher, ob die Ergebnisse der Untersuchung der Kontaktbohrung den Zustand vieler geätzter oder entwickelter Kontaktbohrungen, die in der Nähe der untersuchten Kontaktbohrungen vorhanden sind, wiedergeben. Desweiteren ist es schwierig, wenn lediglich die Ergebnisse der Untersuchungen einer relativ kleinen Anzahl an Kontakt bohrungen, oder von sieben Bohrungen wie vorstehend beschrieben, verwendet werden, angemessen zu beurteilen, ob der Entwicklerschritt oder der Ätzschritt, der ein vorhergehender Prozessschritt ist, gut ist oder nicht.

III. Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die genannten Probleme zu lösen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Methode zur Untersu chung von Kontaktbohrungen anzugeben, bei der ein Ladungspartikelstrahl verwendet wird, der es erlaubt zu untersuchen, wie die Kontaktbohrungen ausge bildet sind.

Das Verfahren zur Untersuchung von Löchern unter Verwendung eines Ladungspartikelstrahls gemäß der Erfindung beginnt mit der Bestrahlung eines Probensubstrats mit zahlreichen Löchern mit einem Ladungspartikelstrahl. Der Zustand der Löcher wird aufgrund des Signals untersucht, das durch die Bestrahlung mit dem Strahl erhalten wird. Der Ladungspartikelstrahl wird auf jeden Untersuchungsbereich auf dem Probensubstrat gerichtet, der Löcher enthält. Ein elektrischer Strom, der währenddessen zwischen dem Probensubstrat und Masse fließt, wird gemessen. Diese Schrittfolge wird für vorher festgelegte Untersuchungsbereiche auf dem Probensubstrat wiederholt. Auf diese Weise werden Daten über die Stromverteilung auf dem Probensubstrat erhalten. Eine Abbildung auf der Grundlage der Helligkeitsverteilung wird auf einem Anzeigen gerät entsprechend den über die Stromverteilung erhaltenen Daten dargestellt.

Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden im folgenden Teil der Erfindung beschrieben.

Figurenbeschreibung

Fig. 1: Ist das Blockschaltbild eines Untersuchungsgeräts zur Durchführung des Verfahrens der Untersuchung von Halbleiterbauteilen entspre chend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2: ist die Draufsicht auf Bereiche für Absorptionsstrommessungen auf dem wirksamen Bereich einer Probenoberfläche wie einem Wafer,

Fig. 3: ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Fig. 2, und

Fig. 4: ist die grafische Konturendarstellung, die die Absorptionsstrom verteilung über die gesamte Probe wiedergibt, wie sie auf dem Bildschirm eines Anzeigengerätes in Fig. 1 wiedergegeben wird.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Vor der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird deren Prinzip beschrieben. Bei dem Verfahren zur Untersuchung von Halbleiterbauteilen gemäß der Erfindung wird eine Entscheidung getroffen, ob Kontaktbohrungen eine Isolierschicht durchgreifen und ein Halbleitersubstrat wie einen Silicium- Wafer erreichen. Auch wird eine Entscheidung getroffen, ob die Kontakt bohrungen das Substrat mit einem gleichförmigen Durchmesser erreichen. Diese Entscheidungen werden auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung eines Absorptionsstroms getroffen, der durch den Grund der Kontaktbohrungen zum Substrat fließt. Jedoch ist der Absorptionsstrom ein gemessener elektrischer Strom, der über eine Leitung, die mit dem Substrat verbunden ist, zur Masse fließt. Daher erzeugt der Absorptionsstrom lediglich ein schwaches Signal im Vergleich mit anderen Signalen wie den Sekundärelektronen, die mit einem Detektor verstärkt werden. Auch tendiert der Absorptionsstrom dazu, Rauschen aufzunehmen und er zeigt ein schwaches Ansprechverhalten.

Andererseits werden die Kontaktbohrungen nicht einzeln bearbeitet. Die Vielzahl an Kontaktbohrungen über das gesamte Halbleitersubstrat werden gruppenweise behandelt. Entsprechend hängt der Zustand der Eindringtiefe jeder Kontakt bohrung beispielsweise von der Intensitätsverteilung eines Plasmas ab, das in einem Plasmaätzer erzeugt wird, um die Kontaktbohrungen zu öffnen, und von Änderungen im Zustand der chemischen Reaktionen einer Entwicklerlösung für den Widerstand im Substrat. Daher ist es sinnvoller zu beurteilen, wie eine Gruppe von Kontaktbohrungen über das gesamte Substrat ausgebildet ist, als jede einzelne Kontaktbohrung.

Entsprechend wird bei der Erfindung die Oberfläche eines Halbleiterbauteils, bei dem eine große Anzahl an Kontaktbohrungen ausgebildet sind, in kleine Bereiche aufgeteilt, die jeder mehrere Kontaktbohrungen enthält. Diese kleinen Bereiche werden nacheinander mit einem Ladungspartikelstrahl bestrahlt. Bei jedem Beschuss mit dem Strahl wird der zwischen dem Substrat und Masse fließende Absorptionsstrom gemessen. Auf diese Weise wird die Absorptionsstrom verteilung über die gesamte Substratoberfläche erhalten. Demzufolge ist es möglich, zu wissen, wie eine Gruppe von Kontaktbohrungen über die gesamte Substratoberfläche ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Größe und Lage der kleinen Bereiche derart gewählt, dass mehrere Kontaktbohrungen innerhalb jedes kleinen Bereichs vorhanden sind. Wenn derart jeder schmale Bereich mehrere oder zahlreiche Kontaktbohrungen hat, wird er mit dem Ladungspartikelstrahl beleuchtet und der resultierende Absorptionsstrom gemessen, wobei das resultierende Signal größer ist, als wenn nur eine Kontaktbohrung vorhanden ist. Damit werden Probleme mit dem Rauschen und der Ansprechgeschwindigkeit verringert. Wenn nur eine Kontaktbohrung in einem kleinen Bereich enthalten ist, und wenn diese Kontaktbohrung unterscheidbar anders ausgebildet ist als viele benachbarte Kontaktbohrungen, ist es nicht erwünscht, den Zustand der zahlreichen benachbarten Kontaktbohrungen durch die Messergebnisse der einzelnen Kontaktbohrungen darzustellen. Im Gegensatz dazu, wird beim Verfahren gemäß der Erfindung der Elektronenstrahl über mehrere Kontakt bohrungen in jedem kleinen Bereich gerastert. Die Ergebnisse stellen durch schnittliche Löcher dar. Wenn ein besonderes Loch beinhaltet ist, können seine Auswirkungen im wesentlichen abgeschwächt werden. Vorzugsweise stellen die Messergebnisse den Zustand der umgebenden Kontaktbohrungen, die in dem Bereich ausgebildet sind, dar.

Fig. 1 stellt eine Untersuchungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Untersuchung von Halbleiterbauteilen dar. Die Vorrichtung hat einen Elektronenkanone 1, die einen Elektronenstrahl erzeugt, der in geeigneter Weise auf eine Probe 4, wie einen Wafer, mit einem System von Kondensorlinsen 2 und Objektlinsen 3 fokussiert ist. Eine Ablenkspule 5X für die X-Richtung und eine Ablenkspule 5Y für die Y-Richtung rastern den Elektronen strahl über die Probe. Diese Probe 4 ist auf einem Probenhalter 7 angeordnet, der mit einem Halterantriebsmechanismus 6 kontrolliert bewegbar ist. Linsenre gelkreise 8 und 9 regeln die Erregungsstärke des Systems der jeweiligen Kondensorlinsen 2 und Objektlinsen 3. Ein Ablenkregelkreis 10 liefert ein Ablenk signal an die Ablenkspule 5X und 5Y. Eine Regeleinheit 15, die verschiedene Befehle und verschiedene Arten der Datenverarbeitung durchführt, sendet einen Halter-Bewegungsbefehl, einen Linsenregelungsbefehl und einen Ablenkunsrege lungsbefehl an den jeweiligen Halterantriebsmechanismus 6, die Linsenregel kreise 8, 9 und den Ablenkregelkreis 10, jeweils über D/A-Wandler 11, 12, 13 und 14.

Ein Stromverstärker 16 misst und verstärkt den Strom (Absorptionsstrom), der durch die Probe 4 fließt. Das Ausgangssignal des Stromverstärkers wird an die Steuereinheit 15 über einen A/D-Wandler 17 geleitet. Desweiteren sind ein Speicher 18 und eine Anzeigeneinheit 19, wie eine Kathodenstrahlröhre, gezeigt.

Eine Oberfläche der Probe hat eine effektive Fläche 4E, auf der ein Halbleiterchip ausgebildet ist. Zuerst werden Bereiche zur Messung des Absorptionsstroms über die gesamte effektive Fläche 4E durchgeführt. Zum Beispiel werden 13 vertikale und 13 horizontale virtuelle Gitterlinien, die gleichmäßig beabstandet sind und sich jeweils rechtwinklig überschneiden, auf die effektive Fläche 4E gezeichnet, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Messbereiche werden um die Kreuzungspunkte der Gitterlinien festgelegt. Vorzugsweise weist jeder Messbereich die gleiche Anzahl an Kontaktbohrungen auf, die auch identisch angeordnet sind. Daher werden der Abstand zwischen den Gitterlinien und ihre Positionen so gewählt, dass gleiche Teile (z. B. rechtwinklige Bereiche in den Mitten der Chipmuster) von regelmäßig ausgebildeten Chipmustern auf der Probe an den Gitterpunkten lokalisiert sind. In Fig. 2 sind die Chipmuster, auf denen Messbereiche festgelegt sind, mit R1, R2, R3, R4. . ., R145 bezeichnet. Jeder Bereich, der tatsächlich mit dem Elektronenstrahl beleuchtet wird, ist ein kleiner Bereich Q mit den Abmessungen von 0,1 mm × 0,1 mm bis 1 mm × 1 mm, wie in Fig. 3 gezeigt, um eine Rasterweite von ungefähr 1 mm zu berücksichtigen, innerhalb derer Ablenkfehler des Elektronenstrahls toleriert werden. Eine bestimmte Anzahl an Kontaktbohrungen ist innerhalb dieses kleinen Bereichs ausgebildet. In Fig. 3 sind die Gitterlinien mit Gxm, Gxn, Gym und Gyn bezeichnet. Die Chipmusterbereiche Ra, Rb, Rc und Rd entsprechen den vorbeschriebenen R1, R2, R3, R4, R5. . ., R145. Jeder kleine Bereich Q wird mit dem Elektronenstrahl in der im folgenden beschriebenen Weise beleuchtet.

Erregersignale von den Linsenregelkreisen 8 und 9 regeln die Erregung des Systems der jeweiligen Kondensorlinsen 2 und der Objektlinse 3. Auf diese Weise ist der Grad der Fokussierung des Elektronenstrahls derart angepasst, dass der Strahl scharf auf die Probe fokussiert ist. Der Probenhalter wird derart schrittweise bewegt, dass abwechselnd die Mitte jedes kleinen Bereichs Q innerhalb der Bereiche R1, R2, R3, R4, R5. . ., R145 in die Mitte der optischen Achse des Elektronenstrahls (das Abtastzentrum des Elektronenstrahls) gebracht wird. Wenn jeder kleine Bereich Q in die mittige Stellung des Elektronenstrahls gebracht ist, wird die gesamte Oberfläche jedes kleinen Bereichs Q einmal oder mehrmal mit dem scharf fokussierten Elektronenstrahl abgetastet. In diesem Beispiel ist der Elektronenstrahl scharf fokussiert und wird über jeden kleinen Bereich Q gerastert. Alternativ kann der Querschnitt des Elektronenstrahls entsprechend der Größe jedes kleinen Bereichs Q auf der Probe gewählt werden, und jeder kleine Bereich kann mit dem Strahl statisch für eine bestimmte Zeit beleuchtet werden.

Während jeder kleine Bereich Q mit dem Elektronenstrahl abgetastet wird, wird der Absorptionsstrom, der durch die Probe 4 fließt mit dem Stromverstärker 16 verstärkt und über die Abtastperiode integriert. Der auf diese Weise gemessene und integrierte Abtaststrom enthält Informationen, wie die mehreren Kontaktboh rungen innerhalb des kleinen Bereichs Q durchschnittlich ausgebildet wurden.

Wenn ein Widerstand innerhalb der Kontaktbohrungen zurückgeblieben ist oder eine Isolierbeschichtung nicht weggeätzt wurde, und wenn der verbleibende Widerstand oder die Beschichtung mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, werden Ladungseffekte erzeugt. Jedoch sind die Ladungseffekte nicht groß genug, um die Messung des Absorptionsstroms unmöglich zu machen. Jedoch kann die Messung des Absorptionsstromes auch aus anderen Gründen undurch führbar sein, zum Beispiel durch Ladungseffekte, die erzeugt werden, wenn der Elektronenstrahl andere Löcher trifft als die Kontaktbohrungen. Dementsprechend können, wenn die Probe 4 mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, Sekundär elektronen, die von der Probe 4 ausströmen, mit einem in üblicher Weise angeordneten (nicht abgebildeten) Sekundärelektronendetektor gemessen werden. Das Bild der Sekundärelektronen kann auf einer Anzeigeneinheit (die die Anzeigeneinheit 15 sein kann oder eine getrennte Anzeigeneinheit) entsprechend dem Ausgangssignal des Sekundärelektronendetektors angezeigt werden. Die Größe der Ladungseffekte wird anhand des angezeigten Bildes beurteilt. Schließlich wird der Probenstrom aus den Ergebnissen bestimmt. Als Ergebnis wird der Ladungseffekt auf der Probe minimiert. Auch wird das Rauschen, das ein Verteilungsbild oder ein anderes auf der Anzeigeneinheit 15 angezeigte Bild überlagert, reduziert, wie im folgenden beschrieben.

Ein Absorptionsstromsignal, das von jedem kleinen Bereich Q innerhalb der Chipmuster R1, R2, R3, R4, R5. . ., R145 abgeleitet wird, wird abwechselnd der Regeleinheit 15 über einen A/D-Wandler 17 zugeführt. Die Regeleinheit 15 speichert 145 Datensätze über das Absorptionsstromsignal, das von den kleinen Bereichen Q abgeleitet wird, an Stellen des Speichers 18, die entsprechend den Koordinaten (Positionen) der kleinen Bereich adressiert sind.

Dann liest die Regeleinheit 15 die 145 Datensätze über die Intensitäten des Absorptionsstroms aus dem Speicher 18, wobei die Datensätze von der gesamten Oberfläche der Probe erhalten wurden. Die Regeleinheit 15 zeigt eine Abbildung der Intensitäten des Absorptionsstroms auf dem Bildschirm der Anzeigeneinheit 19 entsprechend den ausgelesenen Datensätzen an. Als Beispiel für die Anzeigendarstellung sind die Intensitäten des Absorptionsstroms in vier Intensitätsbereiche eingeteilt. Vier Helligkeitswerte oder vier unterschiedliche Farben werden jeweils den vier Intensitätsbereichen zugeordnet. Zum Beispiel wird ein Gitter bestehend aus 13 × 13 Gitterlinien auf dem Bildschirm angezeigt. Ein Punkt mit einer Größe, die den Gitterlinienabstand berücksichtigt, wird in jedem Gitterpunkt angezeigt. Der Helligkeitswert oder die Farbe dieses Punktes entspricht dem Intensitätsbereich, dem die Intensität des Absorptionsstroms, der an diesem Gitterpunkt entsteht, entspricht. Dementsprechend ist die Verteilung der Intensitäten des Absorptionsstroms, die von der gesamten Wafer-Oberfläche erhalten werden, mit 145 Punkten wiedergegeben. Dies würde unvermeidlich zu einer schlechten Bildqualität führen, da lediglich 145 Punkte zur Darstellung der Gitterpunkte verwendet werden. Wenn mit einer Interpolationstechnik oder anderen Techniken zwischen den 145 Punkten weitere angezeigte Punkte hinzugefügt werden, kann eine genauere Abbildung angezeigt werden. Fig. 4 zeigt ein Beispiel solch einer Anzeige. Daten über viele Punkte zwischen den Gitterpunkten werden mit einer Interpolationstechnik gefunden, die die vorstehend beschriebenen Daten verwendet. Die Ergebnisse werden, wie in Fig. 4 dargestellt, angezeigt, wobei die Verteilung der Intensitäten des Absorptions stroms, die von der gesamten Wafer-Oberfläche erhalten werden, auf dem Bildschirm der Ausgabeeinheit 19 in Form von vier Helligkeitswerten oder vier unterschiedlichen Farben angezeigt werden. Dieses Anzeigeverfahren ist als Konturdarstellung bekannt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gesamte tatsächliche Oberfläche einer Probe, wie ein Wafer, in mehrere kleine Bereiche aufgeteilt, von denen jeder mehrere Kontaktbohrungen enthält, und die kleinen Bereiche werden nach einander mit einem Elektronenstrahl beleuchtet, um die Werte des Absorptions stroms zu messen. Damit wird die Verteilung der Werte der Absorptionsströme über die gesamte Probe erhalten. Damit ist sichergestellt, dass beurteilt werden kann, wie die Kontaktbohrungen über die gesamte Probe oder die Kontaktbohrun gen in einem Teil der Probe geätzt oder entwickelt sind.

Durch die Anzeige der Verteilung der Werte des Absorptionsstroms, der über die gesamte Probe entsteht, in Form einer Konturdarstellung, werden die Unterschiede zwischen verschiedenen Abschnitten der Probe im Verlauf der Bearbeitung sichtbar. Daher kann eine angemessene Entscheidung, ob ein Entwicklerschritt oder ein Ätzschritt, der ein vorhergehender Prozessschritt ist, zufriedenstellend ausgeführt wurde, getroffen werden. Desweiteren kann diese Konturdarstellung hilfreich bei der Beurteilung sein, welche Bereiche der Kontakt bohrungen einer Fehleranalyse unterzogen werden sollten.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung wird ein kleiner Bereich um die Kreuzung von Gitterlinien innerhalb eines Chipmusters mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und der Absorptionsstrom wird gemessen. Alternativ dazu können mehrere kleine Bereiche mit dem Elektronenstrahl bestrahlt und der Absorptions strom gemessen werden.

Wenn jeder kleine Bereich Q mehrere Male abgetastet wird, wird ein Integralwert von diesen mehreren Abtastungen erhalten. Ein Mittelwert kann von diesem Integralwert erhalten werden. Dieser Mittelwert kann als Messwert verwendet werden, der von dem kleinen Bereich erlangt wurde.

Außerdem werden bei der vorstehenden Ausführungsform, wenn die Orte, an denen der Absorptionsstrom gemessen wird, festgelegt werden, 13 vertikale und 13 horizontale Gitterlinien, die sich jeweils rechtwinklig schneiden, virtuell auf die Probenoberfläche gezeichnet. Die Zahl der Gitterlinien ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Wenn die Zahl der Gitterlinien und die Zahl der Messbereiche erhöht wird, wird die Genauigkeit der Verteilung der Werte des Absorptionsstroms über die gesamte Probe gesteigert. Jedoch wird auch die Zahl der Messungen entsprechend erhöht. Wenn die Zahl unter den oben genannten Wert reduziert wird, wird die Genauigkeit der Verteilung verschlechtert. Jedoch wird entsprechend die Zahl der Messungen erniedrigt.

Zusätzlich sind bei der vorstehenden Ausführungsform die Werte der Absorp tionsströme, die von den Messpunkten erhalten werden, in unterschiedliche Bereiche eingeordnet, denen unterschiedliche Helligkeitswerte oder unterschiedliche Farben zugeordnet sind. Damit wird die Verteilung der Werte der Absorptionsströme, die über die gesamte Probe entstehen, angezeigt. Alternativ kann die Standardabweichung an jedem Messpunkt ausgehend von den Daten gefunden werden, die von allen Messpunkten erhalten werden. Die Werte der Standardabweichungen können in unterschiedliche Bereiche eingeordnet werden, denen unterschiedliche Helligkeitswerte oder unterschiedliche Farben zugeordnet werden. Auf diese Weise kann die Verteilung der Werte der Absorptionsströme gestützt auf Standardabweichungen angezeigt werden.

Die Regeleinheit 15 wurde vorher auf Grenzwerte für die Einteilung eingestellt. Die Regeleinheit 15 kann auch auf andere Grenzwerte eingestellt werden. Die Regeleinheit berücksichtigt Werte des Absorptionsstroms, die durch Messungen oder Berechnungen erhalten werden und unterhalb des letzten Grenzwertes liegen, als abnormale Absorptionswerte. Diese Bereiche (im folgenden als abnormale Bereiche bezeichnet) der Helligkeitsverteilung, die auf dem Bildschirm der Anzeigeneinheit 15 angezeigt werden, die diesen abnormalen Absorptions werten zugeschrieben werden, können in einer von den anderen Bereichen unterscheidbaren Form dargestellt werden. Zum Beispiel können diese abnormalen Bereiche in einer unterschiedlichen Farbe oder blinkend dargestellt werden. Im Falle einer farbigen Darstellung können die abnormalen Bereiche in einer anderen Farbe verschieden von den anderen Farben dargestellt oder leer gelassen werden. Es können auch die Standardabweichungen der Werte der Absorptionsströme, die in jedem kleinen Bereich gemessen wurden, berechnet werden und diese Standardabweichungen, die einen Grenzwert überschreiten, der anders ist als die Grenzwerte zur Einteilung, können als abnormal betrachtet werden.

In der vorstehenden Ausführungsform wird die Probe mit einem Elektronenstrahl bestrahlt. Stattdessen kann auch ein Ionenstrahl verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Untersuchung des Zustands einer großen Anzahl von Löchern, die in einer Probe ausgebildet sind, durch das Ausrichten eines Ladungspartikelstroms auf die Probe und Erfassen der sich ergebenden Signale, umfassend die Schritte

- Festlegung von Messbereichen auf der Probe, die Löcher enthalten,
- Ausrichtung des Ladungspartikelstrahls auf die Messbereiche auf der Probe, die Löcher enthalten,
- Messen eines elektrischen Stroms der zwischen jedem der Messbereiche auf der Probe und Masse fließt,
- Ermittlung von Daten der Stromverteilung auf der Probe den gemessenen Werten des elektrischen Stroms, und
- Anzeige einer helligkeitsgestützten Abbildung auf einer Anzeigeeinheit entsprechend den ermittelten Daten über die Stromverteilung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Größe und Positionen der Messbereiche derart gewählt sind, dass mehrere Löcher innerhalb jedes Messbereichs vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche, die mit dem Ladungspartikelstrahl bestrahlt werden, sich an bestimmten Positionen innerhalb periodischer Muster, die auf der Probe ausge bildet sind, befinden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungspartikelstrahl über jeden Messbereich gerastert, und der elektrische Strom während der Abtastung aufsummiert wird und ein resultierender Wert als Messwert verwendet wird, der von jedem Messbereich erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungspartikelstrahl über jeden Messbereich gerastert und ein Mittelwert des elektrischen Stromes während der Abtastperiode als Messwert verwendet wird, der von jedem Messbereich erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Messbereiche vollständig mit dem Ladungspartikelstrahl für eine bestimmte Zeit statisch bestrahlt wird, und der elektrische Strom während der bestimmten Zeit aufsummiert, und ein resultierender Wert als Messwert verwendet wird, der von jedem Messbereich erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messbereich vollständig mit dem Ladungspartikelstrahl für eine bestimmte Zeit statisch bestrahlt, und ein Mittelwert des elektrischen Stroms als Messwert verwendet wird, der von jedem Messbereich erhalten wird.