JP2000068345A - 半導体装置のコンタクト開口検査方法 - Google Patents
半導体装置のコンタクト開口検査方法Info
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- JP2000068345A JP2000068345A JP10238870A JP23887098A JP2000068345A JP 2000068345 A JP2000068345 A JP 2000068345A JP 10238870 A JP10238870 A JP 10238870A JP 23887098 A JP23887098 A JP 23887098A JP 2000068345 A JP2000068345 A JP 2000068345A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 開口不良コンタクトの位置特定および残膜量
の測定オーバエッチ量の推定を容易に行う。 【解決手段】 コロナ放電を用いてコンタクト１３〜１
６が設けられているレジスト１２の表面を帯電させ、一
定時間待機する。正常な開口のコンタクト１３、１４、
１６近傍の領域では、その正常なコンタクトを介してシ
リコン基板１０に流れるリーク電流により電位が低くな
るが、開口不良のコンタクト１５近傍の領域ではリーク
電流が少ないため電位はあまり低くならない。このこと
により発生する電位差を走査型表面電位顕微鏡を用いて
測定して、開口不良コンタクト１５の位置特定を行う。
さらに、一定時間後の表面電位の基準値との比較や、表
面電位の時間依存性により残膜量の測定、オーバエッチ
量の推定を行う。
の測定オーバエッチ量の推定を容易に行う。 【解決手段】 コロナ放電を用いてコンタクト１３〜１
６が設けられているレジスト１２の表面を帯電させ、一
定時間待機する。正常な開口のコンタクト１３、１４、
１６近傍の領域では、その正常なコンタクトを介してシ
リコン基板１０に流れるリーク電流により電位が低くな
るが、開口不良のコンタクト１５近傍の領域ではリーク
電流が少ないため電位はあまり低くならない。このこと
により発生する電位差を走査型表面電位顕微鏡を用いて
測定して、開口不良コンタクト１５の位置特定を行う。
さらに、一定時間後の表面電位の基準値との比較や、表
面電位の時間依存性により残膜量の測定、オーバエッチ
量の推定を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンタクトエッチ
ング後にコンタクトの底が半導体基板に到達しているか
どうかの検査を行う半導体装置のコンタクト開口検査方
法に関する。
ング後にコンタクトの底が半導体基板に到達しているか
どうかの検査を行う半導体装置のコンタクト開口検査方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化・高密度化
が進むにつれデバイスの微細化が進み、不良箇所の検査
が困難になってきている。例えば、微細コンタクトエッ
チング直後の顕微鏡の外観検査では、コンタクトの底が
シリコン基板に達しているかどうかの判定を行う開口検
査は困難になっており、製造ラインにおいて、簡易に開
口検査をおこなう方法が必要とされている。また、コン
タクト不良原因究明のために、不良コンタクトの形状解
析を行う必要もある。
が進むにつれデバイスの微細化が進み、不良箇所の検査
が困難になってきている。例えば、微細コンタクトエッ
チング直後の顕微鏡の外観検査では、コンタクトの底が
シリコン基板に達しているかどうかの判定を行う開口検
査は困難になっており、製造ラインにおいて、簡易に開
口検査をおこなう方法が必要とされている。また、コン
タクト不良原因究明のために、不良コンタクトの形状解
析を行う必要もある。
【０００３】このような従来の半導体装置のコンタクト
開口検査方法を図６を参照して説明する。
開口検査方法を図６を参照して説明する。
【０００４】図６では、シリコン基板７０上に層間膜７
１が形成されていて、層間膜７１にシリコン基板７０ま
で到達するようにコンタクト７２〜７５が開口された後
のウェハの様子を示している。ここで、コンタクト７４
は、開口不良となっていてシリコン基板７０まで到達し
ていない。
１が形成されていて、層間膜７１にシリコン基板７０ま
で到達するようにコンタクト７２〜７５が開口された後
のウェハの様子を示している。ここで、コンタクト７４
は、開口不良となっていてシリコン基板７０まで到達し
ていない。
【０００５】従来の半導体装置のコンタクト開口検査方
法では、先ず１次電子をウエハ表面に照射する。する
と、このことにより、層間膜７１の表面電位が上昇す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板７０まで正常に
開口していれば、リーク電流がシリコン基板７１に流れ
層間膜７１表面のコンタクト周辺部分の電位は低下す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板７０まで正常に
開口していない場合には、層間膜７１表面のそのコンタ
クト周辺部分の電位は低下せずにそのままとなる。
法では、先ず１次電子をウエハ表面に照射する。する
と、このことにより、層間膜７１の表面電位が上昇す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板７０まで正常に
開口していれば、リーク電流がシリコン基板７１に流れ
層間膜７１表面のコンタクト周辺部分の電位は低下す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板７０まで正常に
開口していない場合には、層間膜７１表面のそのコンタ
クト周辺部分の電位は低下せずにそのままとなる。
【０００６】そして、このように層間膜７１の表面の電
位には差が生じるため、そこから放出される２次電子の
エネルギー分布にも差が生じる。２次電子検出系では、
エネルギーフィルタを備えており、そのエネルギー分布
に対応して、検出される電子量に変化が生じる。これを
電位差コントラストと呼ぶ。この電子量を近隣のコンタ
クトと比較することで、開口不良のコンタクトの位置が
特定できる。
位には差が生じるため、そこから放出される２次電子の
エネルギー分布にも差が生じる。２次電子検出系では、
エネルギーフィルタを備えており、そのエネルギー分布
に対応して、検出される電子量に変化が生じる。これを
電位差コントラストと呼ぶ。この電子量を近隣のコンタ
クトと比較することで、開口不良のコンタクトの位置が
特定できる。
【０００７】この従来の半導体装置のコンタクト開口検
査方法では、１次電子の照射で電荷を供給しているの
で、その電位は、試料への電荷の供給と、リーク電流が
つりあっているときの、試料表面の電位を測定している
ことになる。電子が試料に照射される場合には、２次電
子量は、試料の表面状態、電子線照射の際に試料に付着
するカーボン膜の量や、装置内の真空度、照射履歴、照
射条件など、さまざまな影響を受ける。また、２次電子
量は、検出系の測定条件で大きく値が異なるだけではな
く、装置自体のエネルギー分解能が良好ではない場合が
多い。また、測定値は、電位とは相関関係はあるが、そ
の関係が明確ではない。
査方法では、１次電子の照射で電荷を供給しているの
で、その電位は、試料への電荷の供給と、リーク電流が
つりあっているときの、試料表面の電位を測定している
ことになる。電子が試料に照射される場合には、２次電
子量は、試料の表面状態、電子線照射の際に試料に付着
するカーボン膜の量や、装置内の真空度、照射履歴、照
射条件など、さまざまな影響を受ける。また、２次電子
量は、検出系の測定条件で大きく値が異なるだけではな
く、装置自体のエネルギー分解能が良好ではない場合が
多い。また、測定値は、電位とは相関関係はあるが、そ
の関係が明確ではない。
【０００８】したがって、近隣での比較で欠陥を検査す
る方法ではなく。コンタクトが開口できたかどうかの規
格値（判断基準）が必要な場合には、実質的には、適用
できない。
る方法ではなく。コンタクトが開口できたかどうかの規
格値（判断基準）が必要な場合には、実質的には、適用
できない。
【０００９】基本的に電位の上昇と測定を、１電子照射
で行っているために、リーク電流を用いた方法は用いる
ことはできない。
で行っているために、リーク電流を用いた方法は用いる
ことはできない。
【００１０】更に、検査速度を上げるために、電流量を
高くとる場合には、レジスト付きのウエハは、検査でき
ない。
高くとる場合には、レジスト付きのウエハは、検査でき
ない。
【００１１】また、半導体装置のコンタクト開口検査方
法と同様な検査方法として、図７に示すような表面電位
測定による酸化膜のピンホール位置を特定する方法があ
った。
法と同様な検査方法として、図７に示すような表面電位
測定による酸化膜のピンホール位置を特定する方法があ
った。
【００１２】この方法は、シリコン基板６０上に形成さ
れた酸化膜６１にピンホール６２ができてしまっていな
いかどうかを検査するための方法である。
れた酸化膜６１にピンホール６２ができてしまっていな
いかどうかを検査するための方法である。
【００１３】この方法では、図７（ａ）に示すように、
先ずコロナ放電により、酸化膜６１の表面に電荷を供給
する。ピンホール６２が存在する部分では、電荷がシリ
コン基板６０方向に流れるので、酸化膜６１のピンホー
ル６２近傍の電位は、他の領域の電位に比べて低くくな
る。そして、図７（ｂ）に示すように、酸化膜６１の表
面電位を平板電極６３を用いたケルビンプローブ法で測
定して、ウエハ全面の電位分布を測定する。ピンホール
６２のある部分では、電位が低く測定されるので、ピン
ホール６２の位置を特定することができる。
先ずコロナ放電により、酸化膜６１の表面に電荷を供給
する。ピンホール６２が存在する部分では、電荷がシリ
コン基板６０方向に流れるので、酸化膜６１のピンホー
ル６２近傍の電位は、他の領域の電位に比べて低くくな
る。そして、図７（ｂ）に示すように、酸化膜６１の表
面電位を平板電極６３を用いたケルビンプローブ法で測
定して、ウエハ全面の電位分布を測定する。ピンホール
６２のある部分では、電位が低く測定されるので、ピン
ホール６２の位置を特定することができる。
【００１４】しかし、図６に示したようなコンタクトが
形成された半導体装置では、開口不良が発生したことに
より電位が上昇する領域は、開口不良コンタクト近傍
の、きわめて狭い領域にのみ限られる。そのため、この
従来の方法を、ごく稠密にならんだ、微細コンタクトの
開口検査に適用した場合は、平板電極６３の形状が大き
いため、一つのコンタクトの周辺電位を測定できるだけ
の空間分解能はないので、不良コンタクトの位置特定が
できない。また、コンタクト径に比較して広い面積の平
板電極６３を使用しているために、得られるデータのＳ
／Ｎが良好ではない。さらに、微細な構造のコンタクト
一つ一つを測定することができないため、欠陥検査がで
きない。
形成された半導体装置では、開口不良が発生したことに
より電位が上昇する領域は、開口不良コンタクト近傍
の、きわめて狭い領域にのみ限られる。そのため、この
従来の方法を、ごく稠密にならんだ、微細コンタクトの
開口検査に適用した場合は、平板電極６３の形状が大き
いため、一つのコンタクトの周辺電位を測定できるだけ
の空間分解能はないので、不良コンタクトの位置特定が
できない。また、コンタクト径に比較して広い面積の平
板電極６３を使用しているために、得られるデータのＳ
／Ｎが良好ではない。さらに、微細な構造のコンタクト
一つ一つを測定することができないため、欠陥検査がで
きない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置のコンタクト開口検査方法では、下記のような問題
点があった。
装置のコンタクト開口検査方法では、下記のような問題
点があった。
【００１６】（１）１次電子をウェハ表面に照射し、放
出される２次電子量からコンタクト開口の検査を行う方
法では、得られる値が条件により大きく変動し基準値と
の比較を行う検査ができないとともに、高い分解能を得
ることができない。
出される２次電子量からコンタクト開口の検査を行う方
法では、得られる値が条件により大きく変動し基準値と
の比較を行う検査ができないとともに、高い分解能を得
ることができない。
【００１７】（２）コロナ放電による表面電位測定法を
コンタクト開口検査に用いた場合には、良好なＳ／Ｎの
データを得ることができないとともに開口不良コンタク
トの位置特定を行うことができない。
コンタクト開口検査に用いた場合には、良好なＳ／Ｎの
データを得ることができないとともに開口不良コンタク
トの位置特定を行うことができない。
【００１８】本発明の目的は、簡易に高い分解能のコン
タクト開口検査を行うことができ、不良コンタクトの位
置特定も容易に行うことができる半導体装置のコンタク
ト開口検査方法を提供することである。
タクト開口検査を行うことができ、不良コンタクトの位
置特定も容易に行うことができる半導体装置のコンタク
ト開口検査方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置のコンタクト開口検査方法は、
エッチングによって形成された複数のコンタクトの検査
を行うための半導体装置のコンタクト開口検査方法であ
って、前記複数のコンタクトが設けられているパターン
の表面をコロナ放電を用いて帯電し、一定時間経過後
に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域
の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位の値を
他のコンタクト近傍の領域の表面電位と比較することに
より、開口不良コンタクトの位置を検出する。
に、本発明の半導体装置のコンタクト開口検査方法は、
エッチングによって形成された複数のコンタクトの検査
を行うための半導体装置のコンタクト開口検査方法であ
って、前記複数のコンタクトが設けられているパターン
の表面をコロナ放電を用いて帯電し、一定時間経過後
に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域
の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位の値を
他のコンタクト近傍の領域の表面電位と比較することに
より、開口不良コンタクトの位置を検出する。
【００２０】本発明では、先ず、コロナ放電を用いてコ
ンタクトが設けられているパターンの表面を帯電させ、
一定時間待機する。すると、正常な開口のコンタクト近
傍の領域では、その正常なコンタクトを介して半導体基
板に流れるリーク電流により電位が低くなるが、開口不
良のコンタクト近傍の領域ではリーク電流が少ないため
電位はあまり低くならない。本発明では、このことによ
り発生する電位差を測定することにより、開口不良コン
タクトの位置特定を行うようにしたものである。したが
って、開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。
ンタクトが設けられているパターンの表面を帯電させ、
一定時間待機する。すると、正常な開口のコンタクト近
傍の領域では、その正常なコンタクトを介して半導体基
板に流れるリーク電流により電位が低くなるが、開口不
良のコンタクト近傍の領域ではリーク電流が少ないため
電位はあまり低くならない。本発明では、このことによ
り発生する電位差を測定することにより、開口不良コン
タクトの位置特定を行うようにしたものである。したが
って、開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。
【００２１】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、予め定められた一定時間
経過後に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍
の領域の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位
の値を予め設定されている基準値と比較することによ
り、開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの
残膜量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、予め定められた一定時間
経過後に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍
の領域の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位
の値を予め設定されている基準値と比較することによ
り、開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの
残膜量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
【００２２】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、前記パターンにおける前
記各コンタクト近傍の領域の表面電位の時間依存性をそ
れぞれ測定し、得られた表面電位の前記時間依存性から
開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの残膜
量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、前記パターンにおける前
記各コンタクト近傍の領域の表面電位の時間依存性をそ
れぞれ測定し、得られた表面電位の前記時間依存性から
開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの残膜
量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
【００２３】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法では、前記表面電位の測定は、走査型表
面電位顕微鏡を用いて行う。
ト開口検査方法では、前記表面電位の測定は、走査型表
面電位顕微鏡を用いて行う。
【００２４】本発明では、表面電位を高い空間分解能で
測定するので、開口不良コンタクトの位置検出等を容易
に行うことができる。
測定するので、開口不良コンタクトの位置検出等を容易
に行うことができる。
【００２５】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、前記走査型表面電位顕微鏡のプロー
ブ電極が、前記複数のコンタクトの配置に応じた形状を
有する。
ト開口検査方法は、前記走査型表面電位顕微鏡のプロー
ブ電極が、前記複数のコンタクトの配置に応じた形状を
有する。
【００２６】本発明は、コンタクト周辺の領域のみの表
面電位を測定することができるので、測定のＳ／Ｎを向
上させることができる。
面電位を測定することができるので、測定のＳ／Ｎを向
上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】（第１の実施形態）図１を参照して、本発
明の第１の実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査
方法について説明する。
明の第１の実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査
方法について説明する。
【００２９】先ず、シリコン基板１０上に層間膜１１を
堆積し、レジスト１２を用いてコンタクトパターンを形
成した後に、プラズマエッチ処理を施すことによりコン
タクト１３〜１６を形成する。このウエハはコンタクト
開口検査用のテストパターンであるＴＥＧ（テスト エ
レメント グループ）、あるいは実際の製品でもよい。
堆積し、レジスト１２を用いてコンタクトパターンを形
成した後に、プラズマエッチ処理を施すことによりコン
タクト１３〜１６を形成する。このウエハはコンタクト
開口検査用のテストパターンであるＴＥＧ（テスト エ
レメント グループ）、あるいは実際の製品でもよい。
【００３０】次に、図１（ａ）に示すように、ウエハ上
にコロナ放電で、電荷を供給する。コンタクトが十分開
口された部分では、レジスタ１２の表面に供給された電
荷は、シリコン基板１０方向へのリーク電流で減少する
ので、そのンタクト周辺領域の表面電位は低下する。一
方、コンタクト底に層間膜１１の残膜がある場合には、
リーク電流は非常に小さいので、そのコンタクト周辺領
域の電位はほとんど低下しない。（図１（ｂ）） そして、図１（ｃ）に示すように、走査型表面電位顕微
鏡（ケルビンプローブフォース顕微鏡）でコンタクト形
成領域部分の表面電位を測定する。この測定は、コロナ
放電後、数分間、リーク電流が発生して電位差が生じる
まで数分間待ってから行う。
にコロナ放電で、電荷を供給する。コンタクトが十分開
口された部分では、レジスタ１２の表面に供給された電
荷は、シリコン基板１０方向へのリーク電流で減少する
ので、そのンタクト周辺領域の表面電位は低下する。一
方、コンタクト底に層間膜１１の残膜がある場合には、
リーク電流は非常に小さいので、そのコンタクト周辺領
域の電位はほとんど低下しない。（図１（ｂ）） そして、図１（ｃ）に示すように、走査型表面電位顕微
鏡（ケルビンプローブフォース顕微鏡）でコンタクト形
成領域部分の表面電位を測定する。この測定は、コロナ
放電後、数分間、リーク電流が発生して電位差が生じる
まで数分間待ってから行う。
【００３１】この走査型表面電位顕微鏡はプローブ電極
１７を用いて、試料の表面電位を非接触で測定すること
ができるようになっている。プローブ電極１７は、導電
性の物質で形成されている針１７ａおよび梁１７ｂから
構成されている。空間分解能は、針１７ａの先端形状な
どにもよるが、おおよそ、０．１μ程度、電位分解能は
実測定レベルでは、１０ｍｅＶ程度の性能がある。
１７を用いて、試料の表面電位を非接触で測定すること
ができるようになっている。プローブ電極１７は、導電
性の物質で形成されている針１７ａおよび梁１７ｂから
構成されている。空間分解能は、針１７ａの先端形状な
どにもよるが、おおよそ、０．１μ程度、電位分解能は
実測定レベルでは、１０ｍｅＶ程度の性能がある。
【００３２】走査型表面電位顕微鏡を、コンタクト開口
検査に使用するという方法は、必ずしも一般的ではな
く、従来の技術から容易に類推することができるもので
もない。なぜならば、コロナ放電により電荷を供給する
という組み合わせで始めて、十分な精度で欠陥検出がで
きるようになるからである。
検査に使用するという方法は、必ずしも一般的ではな
く、従来の技術から容易に類推することができるもので
もない。なぜならば、コロナ放電により電荷を供給する
という組み合わせで始めて、十分な精度で欠陥検出がで
きるようになるからである。
【００３３】本実施形態の方法では、表面電位の測定は
非接触で行っていることで、安定した測定ができる。ま
た、表面電位が測定値として得られる。図２にこの表面
電位の測定値を示す。この図２において実線はコロナ放
電をおこなった直後の表面電位を示していて、破線は数
分後に発生したリーク電流により電位差が発生した後の
表面電位の測定値を示している。
非接触で行っていることで、安定した測定ができる。ま
た、表面電位が測定値として得られる。図２にこの表面
電位の測定値を示す。この図２において実線はコロナ放
電をおこなった直後の表面電位を示していて、破線は数
分後に発生したリーク電流により電位差が発生した後の
表面電位の測定値を示している。
【００３４】図２を参照すると、コンタクトが形成され
ていない領域では、表面電位は１０Ｖ程度になってい
る。開口しているコンタクトの周辺では、電位が低下し
て、数Ｖ程度以下になっているが、十分開口していない
コンタクトでは、電位が１０−８Ｖ程度とほとんど変化
していない。したがって、この電位の差（通常の欠陥検
査装置と同様に、周囲のコンタクトの電位の差を比較す
る。）により、開口不良のコンタクトの位置が検出でき
る。また、通常のレジスト上でもリーク電流で、徐々に
電位が低下してくるので、ある程度時間が経過した際に
は、再度コロナ放電により電荷を供給する。
ていない領域では、表面電位は１０Ｖ程度になってい
る。開口しているコンタクトの周辺では、電位が低下し
て、数Ｖ程度以下になっているが、十分開口していない
コンタクトでは、電位が１０−８Ｖ程度とほとんど変化
していない。したがって、この電位の差（通常の欠陥検
査装置と同様に、周囲のコンタクトの電位の差を比較す
る。）により、開口不良のコンタクトの位置が検出でき
る。また、通常のレジスト上でもリーク電流で、徐々に
電位が低下してくるので、ある程度時間が経過した際に
は、再度コロナ放電により電荷を供給する。
【００３５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
【００３６】本実施形態では、ウェハの表面電位が基準
の値になるように、コロナ放電の条件を最適化する。あ
るいは、コロナ放電直後にパターンが形成されていない
領域の電位を直接測定し、コロナ放電を追加する逆の電
荷を供給するなどの方法によりその電位が毎回の検査に
おいて一定の値となるように調整する。コロナ放電によ
る電荷供給は、測定パターン領域のみでよい。製品の開
口チェック用ＴＥＧ領域を測定する場合は、コロナ放電
の領域をその領域に狭めるようにしてもよい。
の値になるように、コロナ放電の条件を最適化する。あ
るいは、コロナ放電直後にパターンが形成されていない
領域の電位を直接測定し、コロナ放電を追加する逆の電
荷を供給するなどの方法によりその電位が毎回の検査に
おいて一定の値となるように調整する。コロナ放電によ
る電荷供給は、測定パターン領域のみでよい。製品の開
口チェック用ＴＥＧ領域を測定する場合は、コロナ放電
の領域をその領域に狭めるようにしてもよい。
【００３７】そして、検査開始時の初期状態における表
面電位は検査毎に一定であるため、一定の待機時間後に
ウェハの表面電位を測定し、その電位が基準値より大き
いか小さいかを判定することによりコンタクトが正常に
開口できているかどうかを判定することができる。
面電位は検査毎に一定であるため、一定の待機時間後に
ウェハの表面電位を測定し、その電位が基準値より大き
いか小さいかを判定することによりコンタクトが正常に
開口できているかどうかを判定することができる。
【００３８】図３（ａ）はコンタクトの開口が正常な場
合における表面電位の待機時間依存性を示した図であ
り、図３（ｂ）はコンタクトが開口不良（残膜１０ｎ
ｍ）の場合における表面電位の待機時間依存性を示した
図である。
合における表面電位の待機時間依存性を示した図であ
り、図３（ｂ）はコンタクトが開口不良（残膜１０ｎ
ｍ）の場合における表面電位の待機時間依存性を示した
図である。
【００３９】この基準値は、検査後に断面観察を行っ
て、残膜を測定することであらかじめ決定しておく。製
品ウエハでは、製品毎、検査する領域毎に、下地に拡散
層が形成されている、ＰＮ接合が存在するか等の構造の
差があるので、予めコロナ放電条件、測定条件を決めて
おく必要がある。
て、残膜を測定することであらかじめ決定しておく。製
品ウエハでは、製品毎、検査する領域毎に、下地に拡散
層が形成されている、ＰＮ接合が存在するか等の構造の
差があるので、予めコロナ放電条件、測定条件を決めて
おく必要がある。
【００４０】また、製品ウエハでは、下地に拡散層が形
成されている場合には、それのオーバーエッチ量など
で、コンタクト抵抗値が変わる。また、オーバーエッチ
の深さが変化すると、リーク電流量が大きく変化する。
成されている場合には、それのオーバーエッチ量など
で、コンタクト抵抗値が変わる。また、オーバーエッチ
の深さが変化すると、リーク電流量が大きく変化する。
【００４１】オーバーエッチが大きく進行すると、コン
タクト底が、拡散層を突き抜けるので、リーク電流量が
減少する。したがって、拡散層内にとどまっている場合
よりも若干、電位が高くなる。
タクト底が、拡散層を突き抜けるので、リーク電流量が
減少する。したがって、拡散層内にとどまっている場合
よりも若干、電位が高くなる。
【００４２】したがって、オーバーエッチ量と表面電位
の関係を予め測定しておき、コンタクト周辺の表面電位
を測定することにより、コンタクト底が拡散層内にとど
まっているか、拡散層を突き抜けているか程度のオーバ
ーエッチ量の推測ができる。
の関係を予め測定しておき、コンタクト周辺の表面電位
を測定することにより、コンタクト底が拡散層内にとど
まっているか、拡散層を突き抜けているか程度のオーバ
ーエッチ量の推測ができる。
【００４３】また、電位の時間依存性を直接測定して、
その傾向をもとに、残膜量、オーバーエッチ量を推定す
るようにしてもよい。
その傾向をもとに、残膜量、オーバーエッチ量を推定す
るようにしてもよい。
【００４４】図４は、残膜量による表面電位の待機時間
依存性の変化およびオーバエッチ量による表面電位の待
機時間性の変化を示す図である。
依存性の変化およびオーバエッチ量による表面電位の待
機時間性の変化を示す図である。
【００４５】本実施形態のコンタクト開口検査方法で
は、コロナ放電によりウェハ表面に与える電荷は、下地
の構造によりリーク電流が大きくなる側を選択するとよ
い。例えば、Ｎ+拡散層／Ｐウエルでは、ＰＮ接合を順
バイアスする負の電荷を選択するとよい。
は、コロナ放電によりウェハ表面に与える電荷は、下地
の構造によりリーク電流が大きくなる側を選択するとよ
い。例えば、Ｎ+拡散層／Ｐウエルでは、ＰＮ接合を順
バイアスする負の電荷を選択するとよい。
【００４６】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
【００４７】上記第１および第２の実施形態では、測定
する表面電位の値に１Ｖ以下の精度を要求する場合は、
得られる測定値は針先の形状、状態にも依存するし、測
定回路内部での電圧降下の値などにも依存する。そのた
め、測定する毎に、金薄膜などの標準試料でそのオフセ
ット値を測定しておくようにすることによりより正確な
測定値を得ることができる。
する表面電位の値に１Ｖ以下の精度を要求する場合は、
得られる測定値は針先の形状、状態にも依存するし、測
定回路内部での電圧降下の値などにも依存する。そのた
め、測定する毎に、金薄膜などの標準試料でそのオフセ
ット値を測定しておくようにすることによりより正確な
測定値を得ることができる。
【００４８】また、上記第２の実施形態の場合には、コ
ンタクト一つ一つの周辺部分の電位を測定する必要はな
いが、測定の感度およびＳ／Ｎを向上させる必要があ
る。
ンタクト一つ一つの周辺部分の電位を測定する必要はな
いが、測定の感度およびＳ／Ｎを向上させる必要があ
る。
【００４９】図７に示した従来の電位測定装置は、平板
電極６３を用いて測定を行なっていたのでＳＮが良好で
はなかった。
電極６３を用いて測定を行なっていたのでＳＮが良好で
はなかった。
【００５０】そこで、本実施形態では、周期的に設けら
れているコンタクトパターンと同周期の、同様な形状の
プローブ電極１９を用いて、コンタクト開口部分近傍の
電位を測定するような装置構成とした。プローブ電極１
９の平行性を良好にするために、その両端に、絶縁性の
支柱１８ａ、１８ｂが備えられている。その結果、コン
タクト近傍の電位のみを選択的に測定することができる
ので、得られる値は多数のコンタクトからの和となり、
ＳＮが向上し高精度にコンタクト開口検査ができる。本
実施形態では、得られる値が最大となるように、突起状
のプローブ電極１９と、コンタクト１３〜１６との位置
をあわせる必要がある。
れているコンタクトパターンと同周期の、同様な形状の
プローブ電極１９を用いて、コンタクト開口部分近傍の
電位を測定するような装置構成とした。プローブ電極１
９の平行性を良好にするために、その両端に、絶縁性の
支柱１８ａ、１８ｂが備えられている。その結果、コン
タクト近傍の電位のみを選択的に測定することができる
ので、得られる値は多数のコンタクトからの和となり、
ＳＮが向上し高精度にコンタクト開口検査ができる。本
実施形態では、得られる値が最大となるように、突起状
のプローブ電極１９と、コンタクト１３〜１６との位置
をあわせる必要がある。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下記の
ような効果を有する。 （１）開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。 （２）コンタクト底の残膜量の測定、オーバーエッチ量
の推定を行うことができる。
ような効果を有する。 （１）開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。 （２）コンタクト底の残膜量の測定、オーバーエッチ量
の推定を行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置のコンタ
クト開口検査方法を説明するための図である。
クト開口検査方法を説明するための図である。
【図２】図１の半導体装置のコンタクト開口検査方法の
動作を示したフローチャートである。
動作を示したフローチャートである。
【図３】コンタクトの開口が正常な場合における表面電
位の待機時間依存性を示した図（図３（ａ））、および
コンタクトが開口不良（残膜１０ｎｍ）の場合における
表面電位の待機時間依存性を示した図（図３（ｂ））で
ある。
位の待機時間依存性を示した図（図３（ａ））、および
コンタクトが開口不良（残膜１０ｎｍ）の場合における
表面電位の待機時間依存性を示した図（図３（ｂ））で
ある。
【図４】残膜量による表面電位の待機時間依存性の変化
およびオーバエッチ量による表面電位の待機時間性の変
化を示す図である。
およびオーバエッチ量による表面電位の待機時間性の変
化を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の半導体装置のコンタ
クト開口検査方法を説明するための図である。
クト開口検査方法を説明するための図である。
【図６】従来の半導体装置のコンタクト開口検査方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図７】コロナ放電による表面電位測定による酸化膜の
ピンホール位置を特定する方法を説明するための図であ
る。
ピンホール位置を特定する方法を説明するための図であ
る。
１０ シリコン基板 １１ 層間膜 １２ レジスタ １３〜１６ コンタクト １７ プローブ電極 １７ｂ 導電性梁 １７ａ 導電性針 １８ａ、１８ｂ 支柱 １９ プローブ電極 ６０ シリコン基板 ５１ レジスト ５２ 層間膜 ６０ シリコン基板 ６１ 酸化膜 ６２ ピンホール ６３ 平板電極 ７０ シリコン基板 ７１ 層間膜 ７２〜７５ コンタクト
Claims (9)
- 【請求項１】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて帯電し、 一定時間経過後に、前記パターンにおける前記各コンタ
クト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の値を他のコンタクト近傍の領域の表
面電位と比較することにより、開口不良コンタクトの位
置を検出する半導体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項２】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、開口不良コンタクトを検出する半導
体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項３】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、開口不良コンタクトの残膜量を測定
する半導体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項４】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、前記コンタクトのオーバエッチ量を
推定する半導体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項５】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から開口不良コンタ
クトを検出する半導体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項６】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から開口不良コンタ
クトの残膜量を測定する半導体装置のコンタクト開口検
査方法。 - 【請求項７】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から前記コンタクト
のオーバエッチ量を推定する半導体装置のコンタクト開
口検査方法。 - 【請求項８】 前記表面電位の測定は、走査型表面電位
顕微鏡を用いて行う請求項１から７のいずれか１項記載
の半導体装置のコンタクト開口検査方法。 - 【請求項９】 前記走査型表面電位顕微鏡のプローブ電
極が、前記複数のコンタクトの配置に応じた形状を有す
る請求項８記載の半導体装置のコンタクト開口検査方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23887098A JP3185876B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 半導体装置のコンタクト開口検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23887098A JP3185876B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 半導体装置のコンタクト開口検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068345A true JP2000068345A (ja) | 2000-03-03 |
| JP3185876B2 JP3185876B2 (ja) | 2001-07-11 |
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ID=17036492
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23887098A Expired - Fee Related JP3185876B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 半導体装置のコンタクト開口検査方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185876B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6803241B2 (en) | 2002-01-10 | 2004-10-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of monitoring contact hole of integrated circuit using corona charges |
| KR100620726B1 (ko) | 2004-12-29 | 2006-09-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 콘택 홀 형성 디파인 정도 검사 방법 및 그에 따른 장치 |
| KR100668219B1 (ko) * | 2004-12-28 | 2007-01-11 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 스캔 전자 현미경을 이용한 결함 분석 방법 |
| KR100687423B1 (ko) | 2005-10-31 | 2007-02-26 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 불량 검사 방법 |
| JP2011029271A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Micronics Japan Co Ltd | 薄膜特性測定装置及び方法、並びに、薄膜加工装置及び方法 |
| WO2013040285A2 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | International Business Machines Corporation | Leakage measurement of through silicon vias |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100657789B1 (ko) * | 2004-07-15 | 2006-12-14 | 삼성전자주식회사 | 유전막의 누설 전류 특성을 검사하는 방법 및 이를수행하기 위한 장치 |
| CN108535174B (zh) * | 2018-04-08 | 2020-11-03 | 浙江师范大学 | 基于化学腐蚀的光学玻璃亚表面损伤深度测量方法 |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP23887098A patent/JP3185876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100546303B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2006-01-26 | 삼성전자주식회사 | 코로나 전하를 이용한 집적 회로 소자의 콘택홀 모니터링방법 |
| KR100668219B1 (ko) * | 2004-12-28 | 2007-01-11 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 스캔 전자 현미경을 이용한 결함 분석 방법 |
| KR100620726B1 (ko) | 2004-12-29 | 2006-09-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 콘택 홀 형성 디파인 정도 검사 방법 및 그에 따른 장치 |
| KR100687423B1 (ko) | 2005-10-31 | 2007-02-26 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 불량 검사 방법 |
| JP2011029271A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Micronics Japan Co Ltd | 薄膜特性測定装置及び方法、並びに、薄膜加工装置及び方法 |
| WO2013040285A2 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | International Business Machines Corporation | Leakage measurement of through silicon vias |
| WO2013040285A3 (en) * | 2011-09-15 | 2013-05-10 | International Business Machines Corporation | Leakage measurement of through silicon vias |
| US8692246B2 (en) | 2011-09-15 | 2014-04-08 | International Business Machines Corporation | Leakage measurement structure having through silicon vias |
| CN103797571A (zh) * | 2011-09-15 | 2014-05-14 | 国际商业机器公司 | 贯穿硅过孔的泄漏测量 |
| GB2508122A (en) * | 2011-09-15 | 2014-05-21 | Ibm | Leakage measurement of through silicon vias |
| GB2508122B (en) * | 2011-09-15 | 2014-10-29 | Ibm | Leakage measurement of through silicon vias |
| CN103797571B (zh) * | 2011-09-15 | 2017-08-25 | 国际商业机器公司 | 贯穿硅过孔的泄漏测量 |
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| JP3185876B2 (ja) | 2001-07-11 |
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