JP2002231780A - 荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法 - Google Patents
荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法Info
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- JP2002231780A JP2002231780A JP2001021615A JP2001021615A JP2002231780A JP 2002231780 A JP2002231780 A JP 2002231780A JP 2001021615 A JP2001021615 A JP 2001021615A JP 2001021615 A JP2001021615 A JP 2001021615A JP 2002231780 A JP2002231780 A JP 2002231780A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクトホール若しくはビアホールなどの
エッチング状態を検査する方法を提供する。 【解決手段】 ウエハの如き試料上に形成されたコンタ
クトホールに順次電子ビームを照射し、試料４に流れる
吸収電流が電流増幅器１６にて検出され、得られた吸収
電流信号データはメモリ１８に記憶される。制御装置１
５はこの吸収電流信号データを、予め標準試料を用いて
求められている試料・接地間に流れる電流とコンタクト
ホールにおける基板のエッチング深さとの関係に照合し
て、測定対象のホールにおける基板のエッチング深さを
検査する。
エッチング状態を検査する方法を提供する。 【解決手段】 ウエハの如き試料上に形成されたコンタ
クトホールに順次電子ビームを照射し、試料４に流れる
吸収電流が電流増幅器１６にて検出され、得られた吸収
電流信号データはメモリ１８に記憶される。制御装置１
５はこの吸収電流信号データを、予め標準試料を用いて
求められている試料・接地間に流れる電流とコンタクト
ホールにおける基板のエッチング深さとの関係に照合し
て、測定対象のホールにおける基板のエッチング深さを
検査する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体デバイスの製造プロセスで形成されるコンタクトホー
ル或いはビアホール等の形成状況（特に、エッチング状
況）を把握するための荷電粒子ビームを用いたホールの
検査方法に関する。
体デバイスの製造プロセスで形成されるコンタクトホー
ル或いはビアホール等の形成状況（特に、エッチング状
況）を把握するための荷電粒子ビームを用いたホールの
検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスは、例えば、シリコンウ
エハ（シリコン基板）の上に多層構造が形成されたもの
である。この多層構造において、特定の層と層の間には
絶縁層が形成され、該絶縁層にコンタクトホール或いは
ビアホールが形成されている。そして、該コンタクトホ
ール或いはビアホールに配線（導電性材料）を埋め込む
ことによって特定層間の電気的接続を行うようにしてい
る。尚、以後コンタクトホールを例に上げて説明する。
エハ（シリコン基板）の上に多層構造が形成されたもの
である。この多層構造において、特定の層と層の間には
絶縁層が形成され、該絶縁層にコンタクトホール或いは
ビアホールが形成されている。そして、該コンタクトホ
ール或いはビアホールに配線（導電性材料）を埋め込む
ことによって特定層間の電気的接続を行うようにしてい
る。尚、以後コンタクトホールを例に上げて説明する。
【０００３】この様なコンタクトホールは、半導体デバ
イスを製造する過程で、絶縁層にレジストを塗布し、そ
の上にコンタクトホールのパターンを露光し、その後、
現像処理，エッチング処理を施すことによって形成され
る。
イスを製造する過程で、絶縁層にレジストを塗布し、そ
の上にコンタクトホールのパターンを露光し、その後、
現像処理，エッチング処理を施すことによって形成され
る。
【０００４】この様なコンタクトホールの形成におい
て、図１の（ａ）に示す様に、絶縁層Ａだけではなく伝
導層Ｄの一部迄貫通してコンタクトホールＣａが形成さ
れていたり（オーバーエッチングと称す）、或いは、内
部に絶縁層Ａの一部が残ったコンタクトホールＣｂが形
成される（アンダーエッチングと称す）と、最終的に製
造された半導体デバイスは正常な動作をせず、欠陥品と
なる。
て、図１の（ａ）に示す様に、絶縁層Ａだけではなく伝
導層Ｄの一部迄貫通してコンタクトホールＣａが形成さ
れていたり（オーバーエッチングと称す）、或いは、内
部に絶縁層Ａの一部が残ったコンタクトホールＣｂが形
成される（アンダーエッチングと称す）と、最終的に製
造された半導体デバイスは正常な動作をせず、欠陥品と
なる。
【０００５】その為、コンタクトホールを形成した後、
コンタクトホールの形成状態を検査することは、その後
の製造プロセスを行うか否かの決定上重要となる。又、
この検査によって得られたコンタクトホールの形成状態
によって前の工程で行われた現像処理若しくはエッチン
グ処理が適切であるか否かの判断を行うことが出来、且
つコンタクトホールの形成プロセスの不良原因の解析を
行うことも出来る。
コンタクトホールの形成状態を検査することは、その後
の製造プロセスを行うか否かの決定上重要となる。又、
この検査によって得られたコンタクトホールの形成状態
によって前の工程で行われた現像処理若しくはエッチン
グ処理が適切であるか否かの判断を行うことが出来、且
つコンタクトホールの形成プロセスの不良原因の解析を
行うことも出来る。
【０００６】さて、この様なコンタクトホールの形成状
態の検査は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電
子ビーム照射により非破壊で行われている。即ち、コン
タクトホール上を電子ビームで走査し、該走査により検
出された二次電子に基づいてコンタクトホールの二次電
子像を表示装置の画面上に表示させ、該コンタクトホー
ルの像を観察する事によりコンタクトホールの形成状態
（エッチング状態）の検査を行っている。
態の検査は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電
子ビーム照射により非破壊で行われている。即ち、コン
タクトホール上を電子ビームで走査し、該走査により検
出された二次電子に基づいてコンタクトホールの二次電
子像を表示装置の画面上に表示させ、該コンタクトホー
ルの像を観察する事によりコンタクトホールの形成状態
（エッチング状態）の検査を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
半導体デバイスを成す素子の微細化、多層化に伴うコン
タクトホールの径の縮小化、及び、深さの増大によりコ
ンタクトホールのアスペクト比（深さ／径）が増大化
し、その為に、ホール内部からの二次電子捕集効率が著
しく低下している。その為、コンタクトホールの形成状
態（エッチング状態）を正確に把握することが困難にな
ってきている。
半導体デバイスを成す素子の微細化、多層化に伴うコン
タクトホールの径の縮小化、及び、深さの増大によりコ
ンタクトホールのアスペクト比（深さ／径）が増大化
し、その為に、ホール内部からの二次電子捕集効率が著
しく低下している。その為、コンタクトホールの形成状
態（エッチング状態）を正確に把握することが困難にな
ってきている。
【０００８】又、場合によっては、コンタクトホールの
中心軸を含む面に沿ってウエハを割断し、走査型電子顕
微鏡で断面観察することも行われる。しかし、最近、ウ
エハサイズが大型化（例えば、直径が２００ｍｍ〜３０
０ｍｍ）しており、走査型電子顕微鏡で観察するための
断面作成が困難である。又、前述した様に、最近、コン
タクトホールのアスペクト比（深さ／径）が増大化して
おり、コンタクトホールの中心軸を含む面に沿ってのウ
エハ割断自体が困難である。
中心軸を含む面に沿ってウエハを割断し、走査型電子顕
微鏡で断面観察することも行われる。しかし、最近、ウ
エハサイズが大型化（例えば、直径が２００ｍｍ〜３０
０ｍｍ）しており、走査型電子顕微鏡で観察するための
断面作成が困難である。又、前述した様に、最近、コン
タクトホールのアスペクト比（深さ／径）が増大化して
おり、コンタクトホールの中心軸を含む面に沿ってのウ
エハ割断自体が困難である。
【０００９】最近、予め、底面に残存膜を有するコンタ
クトホールに電子ビームを照射した時、残存膜を通過し
て、開口部直下の支持基板へ流れる貫通電流値と、該開
口部の底面に形成された擬似残存膜厚とを対応づけた対
照テーブルを基準試料を使用して作成しておき、検査対
象のコンタクトホールに電子ビームを照射して貫通電流
値を測定し、前記貫通電流値に基づき、前記対照テーブ
ルを参照して、該コンタクトホールの底面に残存した残
存膜の膜厚を評価する方法が提案されている（特開２０
００−１６４７１５号参照）。しかし、この方法ではコ
ンタクトホールの底面に残存した残存膜の膜厚を評価出
来るだけである。
クトホールに電子ビームを照射した時、残存膜を通過し
て、開口部直下の支持基板へ流れる貫通電流値と、該開
口部の底面に形成された擬似残存膜厚とを対応づけた対
照テーブルを基準試料を使用して作成しておき、検査対
象のコンタクトホールに電子ビームを照射して貫通電流
値を測定し、前記貫通電流値に基づき、前記対照テーブ
ルを参照して、該コンタクトホールの底面に残存した残
存膜の膜厚を評価する方法が提案されている（特開２０
００−１６４７１５号参照）。しかし、この方法ではコ
ンタクトホールの底面に残存した残存膜の膜厚を評価出
来るだけである。
【００１０】半導体デバイスの製造プロセスでコンタク
トホールを形成する場合、エッチングが不足してコンタ
クトホール内に残存膜が残存する場合だけではなく、実
際には、過剰のエッチングによりコンタクトホールが基
板中に入り込んで形成される（基板がエッチングされ
る）場合もあり、後者の場合についてもコンタクトホー
ルの検査に基づいてコンタクトホールの基板中への入り
込み具合（コンタクトホールにおける基板のエッチング
深さ）を把握する必要がある。
トホールを形成する場合、エッチングが不足してコンタ
クトホール内に残存膜が残存する場合だけではなく、実
際には、過剰のエッチングによりコンタクトホールが基
板中に入り込んで形成される（基板がエッチングされ
る）場合もあり、後者の場合についてもコンタクトホー
ルの検査に基づいてコンタクトホールの基板中への入り
込み具合（コンタクトホールにおける基板のエッチング
深さ）を把握する必要がある。
【００１１】本発明は、この様な問題点を解決するため
になされたもので、コンタクトホールの形成状況（エッ
チング状況）を把握することが出来る新規な荷電粒子ビ
ームを用いたホールの検査方法を提供することを目的と
する。
になされたもので、コンタクトホールの形成状況（エッ
チング状況）を把握することが出来る新規な荷電粒子ビ
ームを用いたホールの検査方法を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明に基づく荷電粒
子ビームを用いたホールの検査方法は、被検査試料を成
す基板上の被エッチング層に形成されたホールに荷電粒
子ビームを照射し、荷電粒子ビームの照射によって被検
試料・接地間に流れる電流を検出し、予め標準試料を用
いて求められている試料・接地間に流れる電流とホール
における基板中のエッチング深さの関係に基づいて、被
検試料についてホールにおける基板のエッチング深さを
知るようにしたことを特徴とする。本発明に基づく荷電
粒子ビームを用いたホールの検査方法は、被検査試料を
成す基板上の被エッチング層に形成されたホールに荷電
粒子ビームを照射し、荷電粒子ビームの照射によって被
検試料・接地間に流れる電流を検出し、予め標準試料を
用いて求められている試料・接地間に流れる電流とホー
ルにおける基板のエッチング深さの関係及び試料・接地
間に流れる電流とホールにおける残存膜厚の関係に基づ
いて、被検試料のホールのエッチング状態を知るように
したことを特徴とする。
子ビームを用いたホールの検査方法は、被検査試料を成
す基板上の被エッチング層に形成されたホールに荷電粒
子ビームを照射し、荷電粒子ビームの照射によって被検
試料・接地間に流れる電流を検出し、予め標準試料を用
いて求められている試料・接地間に流れる電流とホール
における基板中のエッチング深さの関係に基づいて、被
検試料についてホールにおける基板のエッチング深さを
知るようにしたことを特徴とする。本発明に基づく荷電
粒子ビームを用いたホールの検査方法は、被検査試料を
成す基板上の被エッチング層に形成されたホールに荷電
粒子ビームを照射し、荷電粒子ビームの照射によって被
検試料・接地間に流れる電流を検出し、予め標準試料を
用いて求められている試料・接地間に流れる電流とホー
ルにおける基板のエッチング深さの関係及び試料・接地
間に流れる電流とホールにおける残存膜厚の関係に基づ
いて、被検試料のホールのエッチング状態を知るように
したことを特徴とする。
【００１３】本発明に基づく荷電粒子ビームを用いたホ
ールの検査方法は、被検査試料を成す基板上の被エッチ
ング層に形成されたホールに荷電粒子ビームを照射し、
荷電粒子ビームの照射によって被検試料・接地間に流れ
る電流を検出し、検出された被検試料・接地間に流れる
電流と、予め標準試料を用いて求められているジャスト
エッチング状態時の試料・接地間電流とを比較し、同一
の場合には被検試料のホールはジャストエッチング状
態、前者が後者より大きい場合には被検試料のホールは
オーバーエッチング状態、前者が後者より小さい場合に
はアンダーエッチング状態と判断するようにしたことを
特徴とする。本発明に基づく荷電粒子ビームを用いたホ
ールの検査方法は、被検試料を成す基板上の被エッチン
グ層に形成されたホールを含む領域に荷電粒子ビームを
照射し、その際に被検試料・接地間に流れる電流を検出
する工程を被検試料上に予め設定された複数の領域につ
いて繰り返し、検出された電流と、予め標準試料を用い
て求められている試料・接地間に流れる電流とホールに
おける基板のエッチング深さの関係に基づいて、被検試
料におけるホールの基板エッチング深さの分布データを
得、得られた分布データに基づくマップを表示装置に表
示させるようにしたことを特徴とする。本発明に基づく
荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法は、被検試料
を成す基板上の被エッチング層に形成されたホールを含
む領域に荷電粒子ビームを照射し、その際に被検試料・
接地間に流れる電流を検出する工程を被検試料上に予め
設定された複数の領域について繰り返し、検出された電
流と、予め標準試料を用いて求められている試料・接地
間に流れる電流とホールにおける基板のエッチング深さ
の関係及び試料・接地間に流れる電流とホールにおける
残存膜厚の関係に基づいて、被検試料におけるホールの
エッチング程度分布データを得、得られた分布データに
基づくマップを表示装置に表示させるようにしたことを
特徴とする。
ールの検査方法は、被検査試料を成す基板上の被エッチ
ング層に形成されたホールに荷電粒子ビームを照射し、
荷電粒子ビームの照射によって被検試料・接地間に流れ
る電流を検出し、検出された被検試料・接地間に流れる
電流と、予め標準試料を用いて求められているジャスト
エッチング状態時の試料・接地間電流とを比較し、同一
の場合には被検試料のホールはジャストエッチング状
態、前者が後者より大きい場合には被検試料のホールは
オーバーエッチング状態、前者が後者より小さい場合に
はアンダーエッチング状態と判断するようにしたことを
特徴とする。本発明に基づく荷電粒子ビームを用いたホ
ールの検査方法は、被検試料を成す基板上の被エッチン
グ層に形成されたホールを含む領域に荷電粒子ビームを
照射し、その際に被検試料・接地間に流れる電流を検出
する工程を被検試料上に予め設定された複数の領域につ
いて繰り返し、検出された電流と、予め標準試料を用い
て求められている試料・接地間に流れる電流とホールに
おける基板のエッチング深さの関係に基づいて、被検試
料におけるホールの基板エッチング深さの分布データを
得、得られた分布データに基づくマップを表示装置に表
示させるようにしたことを特徴とする。本発明に基づく
荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法は、被検試料
を成す基板上の被エッチング層に形成されたホールを含
む領域に荷電粒子ビームを照射し、その際に被検試料・
接地間に流れる電流を検出する工程を被検試料上に予め
設定された複数の領域について繰り返し、検出された電
流と、予め標準試料を用いて求められている試料・接地
間に流れる電流とホールにおける基板のエッチング深さ
の関係及び試料・接地間に流れる電流とホールにおける
残存膜厚の関係に基づいて、被検試料におけるホールの
エッチング程度分布データを得、得られた分布データに
基づくマップを表示装置に表示させるようにしたことを
特徴とする。
【００１４】本発明に基づく荷電粒子ビームを用いたホ
ールの検査方法は、ジャストエッチング状態の基準試料
とエッチング状態未知の被検試料について、それぞれ、
試料上のホールを含む領域に荷電粒子ビームを照射し、
その際に試料・接地間に流れる電流を検出する工程を予
め設定された複数の領域について繰り返すことにより試
料上の電流分布データを求め、ジャストエッチング状態
の基準試料と被検試料各々についての各領域に対する電
流値の特性グラフを表示装置に並列表示させるようにし
たことを特徴とする。
ールの検査方法は、ジャストエッチング状態の基準試料
とエッチング状態未知の被検試料について、それぞれ、
試料上のホールを含む領域に荷電粒子ビームを照射し、
その際に試料・接地間に流れる電流を検出する工程を予
め設定された複数の領域について繰り返すことにより試
料上の電流分布データを求め、ジャストエッチング状態
の基準試料と被検試料各々についての各領域に対する電
流値の特性グラフを表示装置に並列表示させるようにし
たことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１６】先ず、本発明の原理について説明する。
【００１７】本発明に係る半導体デバイスの検査におい
ては、コンタクトホールがオーバーエッチングの状態に
あるのか、アンダーエッチングの状態にあるのが、或い
は、ジャストエッチングの状態（コンタクトホールの底
部に絶縁層が残っておらず、且つ、基板もエッチングさ
れていない状態）にあるのか等のコンタクトホールの形
成状態を、コンタクトホールの底部を通して半導体基板
部（伝導層）に流れる電流（吸収電流）を測ることに基
づいて判断している。
ては、コンタクトホールがオーバーエッチングの状態に
あるのか、アンダーエッチングの状態にあるのが、或い
は、ジャストエッチングの状態（コンタクトホールの底
部に絶縁層が残っておらず、且つ、基板もエッチングさ
れていない状態）にあるのか等のコンタクトホールの形
成状態を、コンタクトホールの底部を通して半導体基板
部（伝導層）に流れる電流（吸収電流）を測ることに基
づいて判断している。
【００１８】さて、コンタクトホールへの電子ビーム照
射に基づく入射電子電流Ｉａと吸収電子電流Ｉｂと反射
電子（二次電子も含む）電流Ｉｃの間には、Ｉａ＝Ｉｂ
＋Ｉｃ関係がある。
射に基づく入射電子電流Ｉａと吸収電子電流Ｉｂと反射
電子（二次電子も含む）電流Ｉｃの間には、Ｉａ＝Ｉｂ
＋Ｉｃ関係がある。
【００１９】ジャストエッチングの状態にあるコンタク
トホール（図２の（ｃ）のＣｃ）の場合、コンタクトホ
ールＣｃの底面（伝導層Ｄの表面）に電子ＥＢが入射す
ると、一部はコンタクトホールＣｃの底面に吸収される
が、他のものは反射する。この反射電子の一部はコンタ
クトホールＣｃの側面に達してもＡは絶縁層であるの
で、吸収電流としては流れないため、電流計Ｇに検出さ
れる電流はコンタクトホールＣｃの底面に吸収される吸
収電子に基づくものである。
トホール（図２の（ｃ）のＣｃ）の場合、コンタクトホ
ールＣｃの底面（伝導層Ｄの表面）に電子ＥＢが入射す
ると、一部はコンタクトホールＣｃの底面に吸収される
が、他のものは反射する。この反射電子の一部はコンタ
クトホールＣｃの側面に達してもＡは絶縁層であるの
で、吸収電流としては流れないため、電流計Ｇに検出さ
れる電流はコンタクトホールＣｃの底面に吸収される吸
収電子に基づくものである。
【００２０】又、オーバーエッチングの状態にあるコン
タクトホール（図２の（ａ）のＣａ）の場合、コンタク
トホールＣａの底面（伝導層Ｄの表面）に電子ＥＢが入
射すると、一部はコンタクトホールＣａの底面に吸収さ
れるが、他は反射する。その反射電子の一部はコンタク
トホールＣａの側面中、絶縁層に当たる部分に達しても
吸収電流として流れないが、伝導層に当たる部分には一
部吸収されるので、電流計Ｇに検出される電流はコンタ
クトホールＣａの底面と側面の伝導層に吸収される吸収
電子に基づくもので、ジャストエッチングの状態にある
場合に比べて大きい。尚、この大きさの違いの程度は、
コンタクトホールＣａの側面中に占める伝導層部分の面
積にほぼ対応している事を本発明者は確認した。
タクトホール（図２の（ａ）のＣａ）の場合、コンタク
トホールＣａの底面（伝導層Ｄの表面）に電子ＥＢが入
射すると、一部はコンタクトホールＣａの底面に吸収さ
れるが、他は反射する。その反射電子の一部はコンタク
トホールＣａの側面中、絶縁層に当たる部分に達しても
吸収電流として流れないが、伝導層に当たる部分には一
部吸収されるので、電流計Ｇに検出される電流はコンタ
クトホールＣａの底面と側面の伝導層に吸収される吸収
電子に基づくもので、ジャストエッチングの状態にある
場合に比べて大きい。尚、この大きさの違いの程度は、
コンタクトホールＣａの側面中に占める伝導層部分の面
積にほぼ対応している事を本発明者は確認した。
【００２１】この様に、各コンタクトホールの形成状態
（基板のエッチング深さ）とコンタクトホールの底面と
側面に表出している伝導層部分のトータル面積は対応関
係があり、コンタクトホールの形成状態（基板のエッチ
ング深さ）は検出される吸収電子に基づく電流（吸収電
流）の大きさと密接な関係がある。そこで、予め、各種
異なったオーバーエッチングの状態にあるコンタクトホ
ールが形成されたシリコンウエハ（標準試料）を用意
し、各々のコンタクトホールに電子ビームを照射し、そ
の都度、吸収電流を測定することにより、コンタクトホ
ールにおける基板のエッチング深さに対する吸収電流値
の関係を求めておき、被検試料のコンタクトホールに電
子ビームを照射して吸収電流を測定してこの関係に照ら
し合わせれば、被検試料のコンタクトホールにおける基
板のエッチング状態（エッチング深さ）が評価出来る。
（基板のエッチング深さ）とコンタクトホールの底面と
側面に表出している伝導層部分のトータル面積は対応関
係があり、コンタクトホールの形成状態（基板のエッチ
ング深さ）は検出される吸収電子に基づく電流（吸収電
流）の大きさと密接な関係がある。そこで、予め、各種
異なったオーバーエッチングの状態にあるコンタクトホ
ールが形成されたシリコンウエハ（標準試料）を用意
し、各々のコンタクトホールに電子ビームを照射し、そ
の都度、吸収電流を測定することにより、コンタクトホ
ールにおける基板のエッチング深さに対する吸収電流値
の関係を求めておき、被検試料のコンタクトホールに電
子ビームを照射して吸収電流を測定してこの関係に照ら
し合わせれば、被検試料のコンタクトホールにおける基
板のエッチング状態（エッチング深さ）が評価出来る。
【００２２】図３は本発明の半導体デバイスの検査方法
を実施するための検査装置の１概略例を示したものであ
る。
を実施するための検査装置の１概略例を示したものであ
る。
【００２３】図中１は電子銃で、該電子銃からの電子ビ
ームはコンデンサレンズ２と対物レンズ３によりウエハ
の如き試料４上に適宜集束される。５Ｘ，５ＹはＸ方
向，Ｙ方向偏向コイルで、試料上を電子ビームで走査さ
せるものである。前記試料４はステージ駆動機構６によ
り移動制御されるステージ７上に載置されている。８，
９はそれぞれ前記コンデンサレンズ２，対物レンズ３の
励磁強度をコントロールする為のレンズ制御回路、１０
は前記偏向コイル５Ｘ，５Ｙに偏向信号を供給する偏向
制御回路である。前記ステージ駆動機構６、レンズ制御
回路８，９、偏向制御回路１０にはそれぞれＡＤ変換器
１１、１２、１３、１４を介して各種指令と各種データ
処理を行う制御装置１５からステージ移動指令、レンズ
制御指令、偏向制御指令が送られる。
ームはコンデンサレンズ２と対物レンズ３によりウエハ
の如き試料４上に適宜集束される。５Ｘ，５ＹはＸ方
向，Ｙ方向偏向コイルで、試料上を電子ビームで走査さ
せるものである。前記試料４はステージ駆動機構６によ
り移動制御されるステージ７上に載置されている。８，
９はそれぞれ前記コンデンサレンズ２，対物レンズ３の
励磁強度をコントロールする為のレンズ制御回路、１０
は前記偏向コイル５Ｘ，５Ｙに偏向信号を供給する偏向
制御回路である。前記ステージ駆動機構６、レンズ制御
回路８，９、偏向制御回路１０にはそれぞれＡＤ変換器
１１、１２、１３、１４を介して各種指令と各種データ
処理を行う制御装置１５からステージ移動指令、レンズ
制御指令、偏向制御指令が送られる。
【００２４】１６は電流増幅器で、試料４を流れる電流
（吸収電流）を検出して増幅するものである。該電流増
幅器からの出力はＡＤ変換器１７を介して前記制御装置
１５に送られる。１８Ａ，１８Ｂは２メモリ、１９は陰
極線管の如き表示装置である。
（吸収電流）を検出して増幅するものである。該電流増
幅器からの出力はＡＤ変換器１７を介して前記制御装置
１５に送られる。１８Ａ，１８Ｂは２メモリ、１９は陰
極線管の如き表示装置である。
【００２５】この様な装置において、予め、メモリ１８
Ｂに、標準試料を使用して測定したコンタクトホールが
ジャストエッチングの状態にある時の吸収電流値データ
（図４におけるＩＡｉ）を保存しておく。
Ｂに、標準試料を使用して測定したコンタクトホールが
ジャストエッチングの状態にある時の吸収電流値データ
（図４におけるＩＡｉ）を保存しておく。
【００２６】そして、電子銃１からの電子ビームをコン
デンサレンズ２と対物レンズ３により適宜集束させ、偏
向コイル５Ｘ，５Ｙにより試料４上の所定のコンタクト
ホール上に電子ビームを照射する。この時、試料４に流
れる吸収電流が電流増幅器に検出され増幅される。該吸
収電流信号はＡＤ変換器１７を介して制御装置１５に送
られる。該制御装置１５はこの吸収電流信号データを一
旦メモリ１８Ａに保存する。
デンサレンズ２と対物レンズ３により適宜集束させ、偏
向コイル５Ｘ，５Ｙにより試料４上の所定のコンタクト
ホール上に電子ビームを照射する。この時、試料４に流
れる吸収電流が電流増幅器に検出され増幅される。該吸
収電流信号はＡＤ変換器１７を介して制御装置１５に送
られる。該制御装置１５はこの吸収電流信号データを一
旦メモリ１８Ａに保存する。
【００２７】制御装置１５はメモリ１８Ｂからジャスト
エッチングの状態にある時の吸収電流値データＩ
Ａｉを、メモリ１８Ａから今測定された吸収電流信号デ
ータをそれぞれ読み出し、測定された吸収電流信号デー
タが吸収電流値データＩＡｉと同一なら、測定したコン
タクトホールはジャストエッチング状態にある、大きい
場合にはオーバーエッチング状態にある、小さい場合に
はアンダーエッチング状態にあると判定し、表示装置１
９にその判定内容を表示させる（例えば、ジャストエッ
チング状態なら○、オーバーエッチング状態なら×、ア
ンダーエッチング状態なら△の表示を行う、或いは、ジ
ャストエッチング状態なら緑色、オーバーエッチング状
態なら赤色、アンダーエッチング状態なら青色の表示を
行う）。尚、ジャストエッチング状態の判定は、ＩＡｉ
±ΔＩ（ΔＩは微小許容幅）の範囲内に吸収電流が入っ
た場合に行う。
エッチングの状態にある時の吸収電流値データＩ
Ａｉを、メモリ１８Ａから今測定された吸収電流信号デ
ータをそれぞれ読み出し、測定された吸収電流信号デー
タが吸収電流値データＩＡｉと同一なら、測定したコン
タクトホールはジャストエッチング状態にある、大きい
場合にはオーバーエッチング状態にある、小さい場合に
はアンダーエッチング状態にあると判定し、表示装置１
９にその判定内容を表示させる（例えば、ジャストエッ
チング状態なら○、オーバーエッチング状態なら×、ア
ンダーエッチング状態なら△の表示を行う、或いは、ジ
ャストエッチング状態なら緑色、オーバーエッチング状
態なら赤色、アンダーエッチング状態なら青色の表示を
行う）。尚、ジャストエッチング状態の判定は、ＩＡｉ
±ΔＩ（ΔＩは微小許容幅）の範囲内に吸収電流が入っ
た場合に行う。
【００２８】以上のようにして、１つのコンタクトホー
ルについて、測定と、その判定結果の表示を行うことが
できる。同じ測定作業を、試料４上の任意位置のコンタ
クトホールについて行うことにより、各コンタクトホー
ルにおけるエッチング状態を判定することができる。
ルについて、測定と、その判定結果の表示を行うことが
できる。同じ測定作業を、試料４上の任意位置のコンタ
クトホールについて行うことにより、各コンタクトホー
ルにおけるエッチング状態を判定することができる。
【００２９】上記は、ジャストエッチング状態の吸収電
流値ＩＡｉをメモリ１８Ｂに格納し、このＩＡｉに基づ
いて、オーバーエッチングか、ジャストエッチングか、
アンダーエッチングかという判定を単に行う例である
が、以下に説明する例では、オーバーエッチングの程度
すなわち基板のエッチング深さの程度を知ることができ
る。また、この例では、アンダーエッチングの場合に、
アンダーエッチングの程度すなわちコンタクトホール内
の残存膜厚の値も知ることができるようにしており、こ
れにより、エッチングの状態がオーバーかアンダーかを
問わずどのような場合であっても、その程度まで含めて
正しく評価することができる。
流値ＩＡｉをメモリ１８Ｂに格納し、このＩＡｉに基づ
いて、オーバーエッチングか、ジャストエッチングか、
アンダーエッチングかという判定を単に行う例である
が、以下に説明する例では、オーバーエッチングの程度
すなわち基板のエッチング深さの程度を知ることができ
る。また、この例では、アンダーエッチングの場合に、
アンダーエッチングの程度すなわちコンタクトホール内
の残存膜厚の値も知ることができるようにしており、こ
れにより、エッチングの状態がオーバーかアンダーかを
問わずどのような場合であっても、その程度まで含めて
正しく評価することができる。
【００３０】まず、標準試料を使用し、コンタクトホー
ルにおける基板のエッチング深さに対する吸収電流値Ｉ
の関係(図４のα)及び、コンタクトホール内の残存膜厚
と吸収電流値Ｉの関係(図４のβ)をそれぞれ求め、メモ
リ１８Ｂに図４に示されているような吸収電流値−エッ
チング深さ及び残存膜厚値変換用参照テーブルとして格
納する。
ルにおける基板のエッチング深さに対する吸収電流値Ｉ
の関係(図４のα)及び、コンタクトホール内の残存膜厚
と吸収電流値Ｉの関係(図４のβ)をそれぞれ求め、メモ
リ１８Ｂに図４に示されているような吸収電流値−エッ
チング深さ及び残存膜厚値変換用参照テーブルとして格
納する。
【００３１】そして、被検試料４について、所望の１つ
のコンタクトホールに電子ビームを照射し、被検試料か
ら得られた吸収電流信号データをメモリ１８Ａに格納す
る。
のコンタクトホールに電子ビームを照射し、被検試料か
ら得られた吸収電流信号データをメモリ１８Ａに格納す
る。
【００３２】測定後、制御装置１５は、メモリ１８Ａに
格納された吸収電流信号値をメモリ１８Ｂに格納されて
いる参照テーブルと比較し、吸収電流信号値に対応した
エッチング深さの値又は残存膜厚値を求める。求めたエ
ッチング深さの値又は残存膜厚値の表示に当たっては、
エッチングの程度を、例えば色若しくは数字等の記号で
表示する様にしても良い。例えば、図５に示す様に、オ
ーバーエッチングの領域αに当たる基板のエッチング深
さの範囲を例えば３つ範囲に分け、エッチング深さがジ
ャストエッチング時の０より大きくＳ１以下の範囲を黄
色、Ｓ１より大きくＳ２以下の範囲を桃色、Ｓ２より大
きい範囲を赤色で表す様にする。又、アンダーエッチン
グの領域βに当たる残存膜厚の範囲を例えば２つの範囲
に分け、残存膜厚がジャストエッチング時の０からＳ３
以下の範囲を青色、Ｓ３より大きい範囲を紫色で表すよ
うにする。更に、ジャストエッチング時を緑色で表せる
ようにておき、被検試料のエッチング程度を、測定した
吸収電流値が入る範囲の色で表すようにしても良い。
又、例えば、ジャストエッチング領域のレベルを０と
し、オーバーエッチング領域３つの範囲をそれぞれ低い
順に＋１，＋２，＋３で、アンダーエッチング領域の２
つの範囲をそれぞれ高い順に−１，−２で表せるように
しておき、被検試料のエッチング程度を、測定した吸収
電流値が入る範囲のレベル数値で表すようにしても良
い。尚、エッチング深さＸｎｍ、或いは残存膜厚Ｙｎｍ
の様に直接、数値で表示しても良い。所で、１つのシリ
コンウエハ全面には極めて多数のコンタクトホールが存
在し、１個１個のコンタクトホールを検査すると莫大な
時間が掛かるので、実際には、ウエハ全面を適当に、例
えば、７つの部分に仮想的に分け、各部分に存在する１
個のコンタクトホールを代表させて検査している。しか
し、この様な検査であると、検査したコンタクトホール
の検査結果が該コンタクトホール近辺に存在する多数の
コンタクトホールのエッチング状況や現像状況を代表し
ているかどうかは定かではない。又、この様に少数（７
つ）のコンタクトホールの検査による結果だけでは、前
工程の現像処理若しくはエッチング処理の判断を適切に
行うことは難しい。 コンタクトホールは１個１個加工
されるものではなく、バッチ処理によって半導体基板全
体に一度に多数個加工されるので、例えば、コンタクト
ホールを開けるためのプラズマエッチング装置のプラズ
マの強度分布や、基板内におけるレジスト現像液の化学
反応具合のバラツキによって各コンタクトホールの貫通
の具合が左右される。従って、１個１個のコンタクトホ
ールではなく、基板全体に亘るコンタクトホールの形成
状態を判断することは極めて意義のあることである。
格納された吸収電流信号値をメモリ１８Ｂに格納されて
いる参照テーブルと比較し、吸収電流信号値に対応した
エッチング深さの値又は残存膜厚値を求める。求めたエ
ッチング深さの値又は残存膜厚値の表示に当たっては、
エッチングの程度を、例えば色若しくは数字等の記号で
表示する様にしても良い。例えば、図５に示す様に、オ
ーバーエッチングの領域αに当たる基板のエッチング深
さの範囲を例えば３つ範囲に分け、エッチング深さがジ
ャストエッチング時の０より大きくＳ１以下の範囲を黄
色、Ｓ１より大きくＳ２以下の範囲を桃色、Ｓ２より大
きい範囲を赤色で表す様にする。又、アンダーエッチン
グの領域βに当たる残存膜厚の範囲を例えば２つの範囲
に分け、残存膜厚がジャストエッチング時の０からＳ３
以下の範囲を青色、Ｓ３より大きい範囲を紫色で表すよ
うにする。更に、ジャストエッチング時を緑色で表せる
ようにておき、被検試料のエッチング程度を、測定した
吸収電流値が入る範囲の色で表すようにしても良い。
又、例えば、ジャストエッチング領域のレベルを０と
し、オーバーエッチング領域３つの範囲をそれぞれ低い
順に＋１，＋２，＋３で、アンダーエッチング領域の２
つの範囲をそれぞれ高い順に−１，−２で表せるように
しておき、被検試料のエッチング程度を、測定した吸収
電流値が入る範囲のレベル数値で表すようにしても良
い。尚、エッチング深さＸｎｍ、或いは残存膜厚Ｙｎｍ
の様に直接、数値で表示しても良い。所で、１つのシリ
コンウエハ全面には極めて多数のコンタクトホールが存
在し、１個１個のコンタクトホールを検査すると莫大な
時間が掛かるので、実際には、ウエハ全面を適当に、例
えば、７つの部分に仮想的に分け、各部分に存在する１
個のコンタクトホールを代表させて検査している。しか
し、この様な検査であると、検査したコンタクトホール
の検査結果が該コンタクトホール近辺に存在する多数の
コンタクトホールのエッチング状況や現像状況を代表し
ているかどうかは定かではない。又、この様に少数（７
つ）のコンタクトホールの検査による結果だけでは、前
工程の現像処理若しくはエッチング処理の判断を適切に
行うことは難しい。 コンタクトホールは１個１個加工
されるものではなく、バッチ処理によって半導体基板全
体に一度に多数個加工されるので、例えば、コンタクト
ホールを開けるためのプラズマエッチング装置のプラズ
マの強度分布や、基板内におけるレジスト現像液の化学
反応具合のバラツキによって各コンタクトホールの貫通
の具合が左右される。従って、１個１個のコンタクトホ
ールではなく、基板全体に亘るコンタクトホールの形成
状態を判断することは極めて意義のあることである。
【００３３】そこで、本発明の他の例として、多数のコ
ンタクトホールが形成された半導体デバイス用基板にお
いて、コンタクトホールが存在する複数の小領域に荷電
粒子ビームを順次照射し、その都度基板と接地間に流れ
る吸収電流を測定して、基板全体の各小領域に対する吸
収電流信号を得、予め標準試料を用いて求められている
試料・接地間に流れる電流とコンタクトホールのエッチ
ング程度の関係に基づいて（該関係に照らし合わせ
て）、基板全体のエッチング程度分布を得ることによ
り、基板全面に亘るコンタクトホールの形成状態を把握
することができる。尚、小領域の中に、複数のコンタク
トホールが存在するように小領域の大きさ及び位置を選
定する事が望ましい。この様に、複数（多数）のコンタ
クトホールを有する小領域全体に荷電粒子ビームを照射
して吸収電流を測定すると、１つのコンタクトホールに
照射する場合に比べ、吸収電流信号量は大きくなり、検
出に当たってのノイズや速度レスポンスの問題が改善さ
れる。又、電子ビームを照射するコンタクトホールが１
つで、しかも、その１つのコンタクトホールの形成状態
が周囲の多くのコンタクトホールの状態と異なる特異的
なものである場合、その１つのコンタクトホールの測定
結果で周囲の多数のコンタクトホールの形成状態を代表
することは好ましくない。その点、小領域にコンタクト
ホールが複数有り、その複数のホールに亘って荷電粒子
ビームを照射して得た結果は、平均的なものとなり、仮
にその中に特異的なホールがあってもその影響を著しく
緩和することが出来、その領域の周囲のコンタクトホー
ルの形成状態を代表する測定結果としてより好ましいも
のである。
ンタクトホールが形成された半導体デバイス用基板にお
いて、コンタクトホールが存在する複数の小領域に荷電
粒子ビームを順次照射し、その都度基板と接地間に流れ
る吸収電流を測定して、基板全体の各小領域に対する吸
収電流信号を得、予め標準試料を用いて求められている
試料・接地間に流れる電流とコンタクトホールのエッチ
ング程度の関係に基づいて（該関係に照らし合わせ
て）、基板全体のエッチング程度分布を得ることによ
り、基板全面に亘るコンタクトホールの形成状態を把握
することができる。尚、小領域の中に、複数のコンタク
トホールが存在するように小領域の大きさ及び位置を選
定する事が望ましい。この様に、複数（多数）のコンタ
クトホールを有する小領域全体に荷電粒子ビームを照射
して吸収電流を測定すると、１つのコンタクトホールに
照射する場合に比べ、吸収電流信号量は大きくなり、検
出に当たってのノイズや速度レスポンスの問題が改善さ
れる。又、電子ビームを照射するコンタクトホールが１
つで、しかも、その１つのコンタクトホールの形成状態
が周囲の多くのコンタクトホールの状態と異なる特異的
なものである場合、その１つのコンタクトホールの測定
結果で周囲の多数のコンタクトホールの形成状態を代表
することは好ましくない。その点、小領域にコンタクト
ホールが複数有り、その複数のホールに亘って荷電粒子
ビームを照射して得た結果は、平均的なものとなり、仮
にその中に特異的なホールがあってもその影響を著しく
緩和することが出来、その領域の周囲のコンタクトホー
ルの形成状態を代表する測定結果としてより好ましいも
のである。
【００３４】そこで、例えば、先ず、試料の表面の有効
面（半導体チップが形成される面）４Ｅ全面における吸
収電流測定領域を設定する。例えば、図６に示す様に、
縦，横それぞれ等間隔に１３本の格子線を直交させた格
子を試料表面の有効面４Ｅに仮想的に掛け、各格子線の
交点を中心とする領域が測定領域に設定される。各測定
領域には常に同一個数、同一配列のコンタクトホールが
存在することが望ましいので、各格子点が試料上に繰り
返し並べて形成される同一パターン（チップパターン）
内の同一部位（例えば、チップパターンの中心の矩形状
領域）が来るように格子線の間隔及び位置が選定され
る。図６においては測定領域が設定されたチップパター
ンがＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５で
示されている。尚、実際には電子ビームが照射される領
域は、図７に示す様に、電子ビームの偏向歪みが許容さ
れる走査幅（約１ｍｍ）を考慮して、１ｍｍ×１ｍｍ〜
０．１ｍｍｍ×０．１ｍｍの小領域Ｑである。この小領
域内には一定個数のコンタクトホールが形成されてい
る。図７において、Ｇｘｍ，Ｇｘｎ，Ｇｙｍ，Ｇｙｎは
格子線、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは前記Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５に対応するチップパタ
ーン領域である。該各小領域Ｑへの電子ビーム照射は次
の様に行われる。
面（半導体チップが形成される面）４Ｅ全面における吸
収電流測定領域を設定する。例えば、図６に示す様に、
縦，横それぞれ等間隔に１３本の格子線を直交させた格
子を試料表面の有効面４Ｅに仮想的に掛け、各格子線の
交点を中心とする領域が測定領域に設定される。各測定
領域には常に同一個数、同一配列のコンタクトホールが
存在することが望ましいので、各格子点が試料上に繰り
返し並べて形成される同一パターン（チップパターン）
内の同一部位（例えば、チップパターンの中心の矩形状
領域）が来るように格子線の間隔及び位置が選定され
る。図６においては測定領域が設定されたチップパター
ンがＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５で
示されている。尚、実際には電子ビームが照射される領
域は、図７に示す様に、電子ビームの偏向歪みが許容さ
れる走査幅（約１ｍｍ）を考慮して、１ｍｍ×１ｍｍ〜
０．１ｍｍｍ×０．１ｍｍの小領域Ｑである。この小領
域内には一定個数のコンタクトホールが形成されてい
る。図７において、Ｇｘｍ，Ｇｘｎ，Ｇｙｍ，Ｇｙｎは
格子線、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは前記Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５に対応するチップパタ
ーン領域である。該各小領域Ｑへの電子ビーム照射は次
の様に行われる。
【００３５】レンズ制御回路８，９からの励磁信号によ
り、コンデンサレンズ２と対物レンズ３の励磁をコント
ロールして、試料上で電子ビームが細く絞られて照射さ
れるように電子ビームの絞り具合を調整しておく。そし
て、各領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１
４５内の小領域Ｑの中心が順次電子ビーム光軸中心（電
子ビームの走査中心）上に来るように、ステージ駆動機
構６によりステージ７を間欠的に移動させる。この時、
各小領域Ｑが電子ビーム光軸中心位置で停止している期
間に、各小領域Ｑが細く絞られた電子ビームで全面に亘
って１回又は複数回走査されるようにする。尚、この例
では、電子ビームを細く絞り、各小領域Ｑ内を走査する
ようにしたが、電子ビームの断面の形状を試料上の各小
領域Ｑの形状に対応したものにして各小領域全面に所定
時間（連続的に）照射するようにしたも良い。
り、コンデンサレンズ２と対物レンズ３の励磁をコント
ロールして、試料上で電子ビームが細く絞られて照射さ
れるように電子ビームの絞り具合を調整しておく。そし
て、各領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１
４５内の小領域Ｑの中心が順次電子ビーム光軸中心（電
子ビームの走査中心）上に来るように、ステージ駆動機
構６によりステージ７を間欠的に移動させる。この時、
各小領域Ｑが電子ビーム光軸中心位置で停止している期
間に、各小領域Ｑが細く絞られた電子ビームで全面に亘
って１回又は複数回走査されるようにする。尚、この例
では、電子ビームを細く絞り、各小領域Ｑ内を走査する
ようにしたが、電子ビームの断面の形状を試料上の各小
領域Ｑの形状に対応したものにして各小領域全面に所定
時間（連続的に）照射するようにしたも良い。
【００３６】この各小領域Ｑが電子ビームで走査されて
いる間（或いは、小領域全面に電子ビームが照射されて
いる間）、試料４に流れる吸収電流は電流増幅器１６に
て増幅され、走査期間に亘って積分（積算）される。こ
の様に検出された吸収電流（積分値）は、小領域Ｑ内の
複数のコンタクトホールの平均的な出来具合（形成状
態）を表す情報を有している。
いる間（或いは、小領域全面に電子ビームが照射されて
いる間）、試料４に流れる吸収電流は電流増幅器１６に
て増幅され、走査期間に亘って積分（積算）される。こ
の様に検出された吸収電流（積分値）は、小領域Ｑ内の
複数のコンタクトホールの平均的な出来具合（形成状
態）を表す情報を有している。
【００３７】尚、コンタクトホール内にレジストが残っ
たり、エッチングされなかった絶縁膜が残ったりした
時、これらに電子ビームが照射されてチャージアップの
原因となるが、この様なチャージアップは吸収電流が検
出不可能になるほどの影響を与えない。しかし、他の原
因でのチャージアップ（コンタクトホール以外の所に電
子ビームが照射されることに依るチャージアップ）で吸
収電流測定が不可能になったりすることがある。そこ
で、試料４上に電子ビームを照射した時に試料４から発
生する二次電子を二次電子検出器（図示しなかったが、
この装置には通常設けられている）で検出し、該検出に
基づいて二次電子像を表示装置（前記表示装置１５であ
っても良いし、別に設けた表示装置でも良い）に表示さ
せ、その像から試料のチャージアップによる程度を見て
電子ビーム照射電流値を決めるようにしている。この様
にすれば、試料へのチャージアップが最小限に抑えら
れ、後述する表示装置１５に表示される分布像などへの
ノイズが軽減される。
たり、エッチングされなかった絶縁膜が残ったりした
時、これらに電子ビームが照射されてチャージアップの
原因となるが、この様なチャージアップは吸収電流が検
出不可能になるほどの影響を与えない。しかし、他の原
因でのチャージアップ（コンタクトホール以外の所に電
子ビームが照射されることに依るチャージアップ）で吸
収電流測定が不可能になったりすることがある。そこ
で、試料４上に電子ビームを照射した時に試料４から発
生する二次電子を二次電子検出器（図示しなかったが、
この装置には通常設けられている）で検出し、該検出に
基づいて二次電子像を表示装置（前記表示装置１５であ
っても良いし、別に設けた表示装置でも良い）に表示さ
せ、その像から試料のチャージアップによる程度を見て
電子ビーム照射電流値を決めるようにしている。この様
にすれば、試料へのチャージアップが最小限に抑えら
れ、後述する表示装置１５に表示される分布像などへの
ノイズが軽減される。
【００３８】この様にして、各チップパターンＲ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５内の小領域Ｑか
ら得られた吸収電流信号は順次ＡＤ変換器１７を介して
制御装置１５に送られる。制御装置１５は、各小領域Ｑ
から得られた合計１４５個の吸収電流信号データを各小
領域の座標（位置）と対応づけて第１メモリ１８Ａに記
憶させる。
２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，……，Ｒ１４５内の小領域Ｑか
ら得られた吸収電流信号は順次ＡＤ変換器１７を介して
制御装置１５に送られる。制御装置１５は、各小領域Ｑ
から得られた合計１４５個の吸収電流信号データを各小
領域の座標（位置）と対応づけて第１メモリ１８Ａに記
憶させる。
【００３９】尚、予め、標準試料を使用し、被検試料の
小領域Ｑと同一条件（素材同一、コンタクトホール数同
一、測定条件同一）で測定した吸収電流値に対する基板
のエッチング深さ及び残存膜圧の関係に基づき、前記図
５に示す様に、吸収電流の領域を６つの範囲に分け、そ
れぞれの範囲に１つのランクを与え、各ランクに対応し
た６種の色又は輝度を設定し、吸収電流値と設定した色
又は輝度の関係（図５）を第２メモリ１８Ｂに格納して
おく。
小領域Ｑと同一条件（素材同一、コンタクトホール数同
一、測定条件同一）で測定した吸収電流値に対する基板
のエッチング深さ及び残存膜圧の関係に基づき、前記図
５に示す様に、吸収電流の領域を６つの範囲に分け、そ
れぞれの範囲に１つのランクを与え、各ランクに対応し
た６種の色又は輝度を設定し、吸収電流値と設定した色
又は輝度の関係（図５）を第２メモリ１８Ｂに格納して
おく。
【００４０】次に、該制御装置１５は、メモリ１８Ａか
ら試料全面に亘る１４５個の吸収電流強度値データを読
み出し、前記第２メモリ１８Ｂから読み出された吸収電
流値と設定した色又は輝度の関係に照らし合わせて、表
示装置１９の表示画面にエッチング状態マップ（エッチ
ング程度マップ）を表示する。
ら試料全面に亘る１４５個の吸収電流強度値データを読
み出し、前記第２メモリ１８Ｂから読み出された吸収電
流値と設定した色又は輝度の関係に照らし合わせて、表
示装置１９の表示画面にエッチング状態マップ（エッチ
ング程度マップ）を表示する。
【００４１】この際、表示画面に、例えば、１３本×１
３本の格子線から成る格子を表示し、各格子点位置に格
子間隔を考慮した適宜な大きさのドットを表示する。こ
のドットの色又は輝度を各格子点位置における測定した
吸収電流強度値に対するエッチング程度ランクに応じた
色若しくは輝度で表示すれば、試料全面に亘るエッチン
グ程度の分布が１４５個のドットにより表示されること
になる。尚、各格子点の１４５ドットによる表示では表
示される画質が粗いものとなることが避けられないが、
補完法などを用いて１４５ドット間に表示点を増加させ
れば、よりきめの細かいマップを表示することが出来
る。図８はこのデータを用い、補完法を用いて各格子点
の間の多数の点のデータを求めて表示した例を示してお
り、ウエハ試料全体のエッチング程度分布が６種類の色
又は輝度表示装置１９の表示画面に表示れている。尚、
この様な表示方法は等高線図表示方法と呼ばれている。
３本の格子線から成る格子を表示し、各格子点位置に格
子間隔を考慮した適宜な大きさのドットを表示する。こ
のドットの色又は輝度を各格子点位置における測定した
吸収電流強度値に対するエッチング程度ランクに応じた
色若しくは輝度で表示すれば、試料全面に亘るエッチン
グ程度の分布が１４５個のドットにより表示されること
になる。尚、各格子点の１４５ドットによる表示では表
示される画質が粗いものとなることが避けられないが、
補完法などを用いて１４５ドット間に表示点を増加させ
れば、よりきめの細かいマップを表示することが出来
る。図８はこのデータを用い、補完法を用いて各格子点
の間の多数の点のデータを求めて表示した例を示してお
り、ウエハ試料全体のエッチング程度分布が６種類の色
又は輝度表示装置１９の表示画面に表示れている。尚、
この様な表示方法は等高線図表示方法と呼ばれている。
【００４２】この様に、前記例では、ウエハの如き試料
の有効面全体に亘り予め設定されたコンタクトホールが
存在する複数の小領域に電子ビームを照射して吸収電流
値を測定して試料全体のエッチング程度分布を求めてい
るので、試料全体及び部分毎のコンタクトホールのエッ
チング状況などの形成状況の傾向が確実の判断できる。
の有効面全体に亘り予め設定されたコンタクトホールが
存在する複数の小領域に電子ビームを照射して吸収電流
値を測定して試料全体のエッチング程度分布を求めてい
るので、試料全体及び部分毎のコンタクトホールのエッ
チング状況などの形成状況の傾向が確実の判断できる。
【００４３】又、試料全体のエッチング程度分布を等高
線図的に表示することにより、試料の各部位のエッチン
グ状況の傾向の違いなどが明確になり、エッチング処理
の判断が適切に行うことが出来る。又、どこの部分のコ
ンタクトホールを不良解析すべきかの判断にも役立つ。
線図的に表示することにより、試料の各部位のエッチン
グ状況の傾向の違いなどが明確になり、エッチング処理
の判断が適切に行うことが出来る。又、どこの部分のコ
ンタクトホールを不良解析すべきかの判断にも役立つ。
【００４４】尚、前記例では、格子線の交点にあるチッ
プパターンの１つの小領域に電子ビーム照射して吸収電
流を測定するようにしたが、複数の小領域に電子ビーム
を照射して吸収電流を測定するようにしても良い。
プパターンの１つの小領域に電子ビーム照射して吸収電
流を測定するようにしたが、複数の小領域に電子ビーム
を照射して吸収電流を測定するようにしても良い。
【００４５】又、各小領域Ｑを複数回走査した場合、各
回で得られた積分値を平均したもの（平均値）をその小
領域の測定値として採用しても良い。
回で得られた積分値を平均したもの（平均値）をその小
領域の測定値として採用しても良い。
【００４６】又、前記例では試料の表面の有効面におけ
る吸収電流測定個所を設定する際、縦，横それぞれ１３
本の格子線を直交させた格子を試料の表面に仮想的に掛
けたが、格子線の数はこの数に限定されない。格子線の
数を増やして測定領域の数を増やせば相対的に試料全体
のエッチング程度分布の精度が上がるが、その分測定回
数が増え、これ以下に数を減らせば相対的に分布の精度
が低下するが、その分測定回数が減る。
る吸収電流測定個所を設定する際、縦，横それぞれ１３
本の格子線を直交させた格子を試料の表面に仮想的に掛
けたが、格子線の数はこの数に限定されない。格子線の
数を増やして測定領域の数を増やせば相対的に試料全体
のエッチング程度分布の精度が上がるが、その分測定回
数が増え、これ以下に数を減らせば相対的に分布の精度
が低下するが、その分測定回数が減る。
【００４７】尚、被検試料とジャストエッチング状態に
ある基準試料それぞれについて、前記例の様に、試料上
のホールを含む領域に荷電粒子ビームを照射し、その際
に試料・接地間に流れる電流を検出する工程を予め設定
された複数の領域について繰り返し、両試料上の電流分
布データを求め、基準試料とジャストエッチング状態の
被検試料各々についての各領域に対する電流値の特性グ
ラフを表示装置１９に、例えば図９のように並列表示さ
せるようにしても良い。図９は、各領域の測定値を表す
点を検出された電流値が小さい順に左側から並べてプロ
ットした特性グラフで、Ｐがジャストエッチング状態の
基準試料の特性グラフ、Ｑが被検試料の特性グラフで、
これらを比較することにより、被検試料のエッチング状
態を判断する事が出来る。この場合、被検試料の特性グ
ラフＱがジャストエッチング状態の基準試料の特性グラ
フＰに対して、格差が小さい程、被検試料のエッチング
状態が良好である。
ある基準試料それぞれについて、前記例の様に、試料上
のホールを含む領域に荷電粒子ビームを照射し、その際
に試料・接地間に流れる電流を検出する工程を予め設定
された複数の領域について繰り返し、両試料上の電流分
布データを求め、基準試料とジャストエッチング状態の
被検試料各々についての各領域に対する電流値の特性グ
ラフを表示装置１９に、例えば図９のように並列表示さ
せるようにしても良い。図９は、各領域の測定値を表す
点を検出された電流値が小さい順に左側から並べてプロ
ットした特性グラフで、Ｐがジャストエッチング状態の
基準試料の特性グラフ、Ｑが被検試料の特性グラフで、
これらを比較することにより、被検試料のエッチング状
態を判断する事が出来る。この場合、被検試料の特性グ
ラフＱがジャストエッチング状態の基準試料の特性グラ
フＰに対して、格差が小さい程、被検試料のエッチング
状態が良好である。
【００４８】尚、前記例では電子ビームを照射するよう
にしたが、イオンビームを照射するようにしても良い。
にしたが、イオンビームを照射するようにしても良い。
【図１】 コンタクトホールのエッチングの状態の例を
示したものである。
示したものである。
【図２】 コンタクトホールの底面に電子ビームを照射
した場合の様子を示したものである。
した場合の様子を示したものである。
【図３】 本発明の半導体デバイスの検査方法を実施す
るための検査装置の１概略例を示したものである。
るための検査装置の１概略例を示したものである。
【図４】 吸収電流値とコンタクトホールにおける基板
のエッチング深さ及び残存膜厚との関係を示す図であ
る。
のエッチング深さ及び残存膜厚との関係を示す図であ
る。
【図５】 図４の関係において、吸収電流の領域をエッ
チングの程度に応じてランク分けした例を示す図であ
る。
チングの程度に応じてランク分けした例を示す図であ
る。
【図６】 ウエハ試料表面の有効面上の吸収電流測定領
域を示す図である。
域を示す図である。
【図７】 図２の一部拡大図である。
【図８】 試料全体のエッチング程度分布を等高線図的
に表示装置１９の表示画面にグラフィック表示させた例
を示す図である。
に表示装置１９の表示画面にグラフィック表示させた例
を示す図である。
【図９】 ジャストエッチング状態の基準試料の特性グ
ラフと被検試料の特性グラフを示す。
ラフと被検試料の特性グラフを示す。
Ａ…絶縁層 Ｄ…伝導層 Ｃ…コンタクトホール １…電子銃 ２…コンデンサレンズ ３…対物レンズ ４…試料 ５Ｘ，５Ｙ…偏向コイル ６…ステージ駆動機構 ７…ステージ ８，９…レンズ制御回路 １０…偏向制御回路 １１，１２，１３，１４…ＤＡ変換器 １５…制御装置 １６…電流増幅器 １７…ＡＤ変換器 １８Ａ，１８Ｂ…メモリ １９…陰極線管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G060 AA09 AE40 AF01 EA06 EA07 EB08 HC13 KA16 4M104 AA01 DD06 DD81 HH14 HH20 4M106 AA01 AA20 BA02 CA48 CA50 DH03 DH24 DH33 DH38 DJ03 DJ18 DJ20 DJ21 DJ23 5F033 KK00 MM20 NN34 QQ09 QQ37 QQ53 XX03 XX37
Claims (24)
- 【請求項１】 被検査試料を成す基板上の被エッチン
グ層に形成されたホールに荷電粒子ビームを照射し、荷
電粒子ビームの照射によって被検試料・接地間に流れる
電流を検出し、予め標準試料を用いて求められている試
料・接地間に流れる電流とホールにおける基板中のエッ
チング深さの関係に基づいて、被検試料についてホール
における基板のエッチング深さを知るようにした荷電粒
子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項２】 被検査試料を成す基板上の被エッチン
グ層に形成されたホールに荷電粒子ビームを照射し、荷
電粒子ビームの照射によって被検試料・接地間に流れる
電流を検出し、予め標準試料を用いて求められている試
料・接地間に流れる電流とホールにおける基板のエッチ
ング深さの関係及び試料・接地間に流れる電流とホール
における残存膜厚の関係に基づいて、被検試料のホール
のエッチング状態を知るようにした荷電粒子ビームを用
いたホールの検査方法。 - 【請求項３】 予め標準試料を用いて求められている試
料・接地間に流れる電流とホールにおける基板のエッチ
ング深さの関係におけるエッチング深さを複数のレベル
に分けておき、検出された被検試料・接地間に流れる電
流に基づいてエッチング深さのレベルを知るようにした
請求項１記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方
法。 - 【請求項４】 予め標準試料を用いて求められている試
料・接地間に流れる電流とホールにおける基板のエッチ
ング深さの関係におけるエッチング深さ乃至試料・接地
間に流れる電流とホールにおける残存膜厚の関係におけ
る残存膜厚を複数のレベルに分けておき、検出された被
検試料・接地間に流れる電流に基づいてホールにおける
エッチングのレベルを知るようにした請求項２記載の荷
電粒子ビームを用いたホールの検査方法 - 【請求項５】 前記各レベル内容は記号情報若しくは異
なった色又は輝度で表示されるようにした請求項３若し
くは４記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方
法。 - 【請求項６】 前記記号情報は文字情報である請求項５
記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法 - 【請求項７】 被検査試料を成す基板上の被エッチン
グ層に形成されたホールに荷電粒子ビームを照射し、荷
電粒子ビームの照射によって被検試料・接地間に流れる
電流を検出し、検出された被検試料・接地間に流れる電
流と、予め標準試料を用いて求められているジャストエ
ッチング状態時の試料・接地間電流とを比較し、同一の
場合には被検試料のホールはジャストエッチング状態、
前者が後者より大きい場合には被検試料のホールはオー
バーエッチング状態、前者が後者より小さい場合にはア
ンダーエッチング状態と判断するようにした荷電粒子ビ
ームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項８】 前記各判断内容を記号情報又は色情報又
は輝度情報により区別して表示するようにした請求項７
記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項９】 前記記号情報は文字情報である請求項８
記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１０】 被検試料を成す基板上の被エッチング
層に形成されたホールを含む領域に荷電粒子ビームを照
射し、その際に被検試料・接地間に流れる電流を検出す
る工程を被検試料上に予め設定された複数の領域につい
て繰り返し、検出された電流と、予め標準試料を用いて
求められている試料・接地間に流れる電流とホールにお
ける基板のエッチング深さの関係に基づいて、被検試料
におけるホールの基板エッチング深さの分布データを
得、得られた分布データに基づくマップを表示装置に表
示させるようにした荷電粒子ビームを用いたホールの検
査方法。 - 【請求項１１】 前記マップは記号情報若しくは異なっ
た色又は輝度で表示される請求項１０記載の荷電粒子ビ
ームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１２】 前記記号情報は文字情報である請求項
１１記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１３】 被検試料を成す基板上の被エッチング
層に形成されたホールを含む領域に荷電粒子ビームを照
射し、その際に被検試料・接地間に流れる電流を検出す
る工程を被検試料上に予め設定された複数の領域につい
て繰り返し、検出された電流と、予め標準試料を用いて
求められている試料・接地間に流れる電流とホールにお
ける基板のエッチング深さの関係及び試料・接地間に流
れる電流とホールにおける残存膜厚の関係に基づいて、
被検試料におけるホールのエッチング程度分布データを
得、得られた分布データに基づくマップを表示装置に表
示させるようにした荷電粒子ビームを用いたホールの検
査方法。 - 【請求項１４】 前記マップは記号情報若しくは異なっ
た色又は輝度で表示される請求項１３記載の荷電粒子ビ
ームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１５】 前記記号情報は文字情報である請求項
１４記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１６】 前記各領域は、その中に複数のホー
ルが存在するように大きさ及び形状が選定されているこ
とを特徴とする請求項１０乃至１５の何れかに記載の荷
電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項１７】 前記荷電粒子ビームが照射される領域
は、前記試料上に形成される周期的パターン内の特定位
置に選定されることを特徴とする請求項１０乃至１５の
何れかに記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方
法。 - 【請求項１８】 前記荷電粒子ビームは前記各領域にお
いて各領域の全面にわたって走査されると共に、その走
査期間の間前記電流が積算され、その積算値が各領域の
測定値として採用されることを特徴とする請求項１０乃
至１５の何れかに記載の荷電粒子ビームを用いたホール
の検査方法。 - 【請求項１９】 前記荷電粒子ビームは前記各領域にお
いて各領域の全面にわたって走査されると共に、その走
査期間の間の前記電流の平均値が各領域の測定値として
採用されることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れ
かに記載の荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項２０】 前記荷電粒子ビームは前記各領域にお
いて所定期間位置を固定して各領域の全面にわたって照
射されると共に、その所定期間の間前記電流が積算さ
れ、その積算値が各領域の測定値として採用されること
を特徴とする請求項１０乃至１５の何れかに記載の荷電
粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項２１】 前記荷電粒子ビームは前記各領域にお
いて所定期間位置を固定して各領域の全面にわたって照
射されると共に、その所定期間の間の前記電流の平均値
が各領域の測定値として採用されることを特徴とする請
求項１０乃至１５の何れかに記載の荷電粒子ビームを用
いたホールの検査方法。 - 【請求項２２】 ジャストエッチング状態の基準試料と
エッチング状態未知の被検試料について、それぞれ、試
料上のホールを含む領域に荷電粒子ビームを照射し、そ
の際に試料・接地間に流れる電流を検出する工程を予め
設定された複数の領域について繰り返すことにより試料
上の電流分布データを求め、ジャストエッチング状態の
基準試料と被検試料各々についての各領域に対する電流
値の特性グラフを表示装置に並列表示させるようにした
荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項２３】 前記特性グラフは、検出された電流値
が小さい順にプロットされている請求項２２記載の荷電
粒子ビームを用いたホールの検査方法。 - 【請求項２４】 前記特性グラフは、検出された電流値
が大きい順にプロットされている請求項２２記載の荷電
粒子ビームを用いたホールの検査方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021615A JP2002231780A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法 |
| US10/060,944 US6787770B2 (en) | 2001-01-30 | 2002-01-30 | Method of inspecting holes using charged-particle beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021615A JP2002231780A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231780A true JP2002231780A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18887144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021615A Withdrawn JP2002231780A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 荷電粒子ビームを用いたホールの検査方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6787770B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002231780A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004102643A2 (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Applied Materials Israel, Ltd. | Contact opening metrology |
| US7473911B2 (en) | 2002-07-30 | 2009-01-06 | Applied Materials, Israel, Ltd. | Specimen current mapper |
| JP2016212037A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 不透明積層体の層厚み測定方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021615A patent/JP2002231780A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-01-30 US US10/060,944 patent/US6787770B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2004102643A2 (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Applied Materials Israel, Ltd. | Contact opening metrology |
| WO2004102643A3 (en) * | 2003-05-09 | 2006-05-18 | Applied Materials Israel Ltd | Contact opening metrology |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US20030104639A1 (en) | 2003-06-05 |
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|---|---|---|---|
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