JP2002270655A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンタクトホール等の半導体製造工程中の高い
段差のあるパターンを持つウエハ上の欠陥を検査する。
ドライエッチングによる非開口欠陥等の欠陥の位置や欠
陥の種類等の情報を高速に取得可能とする。また、得ら
れた欠陥情報から欠陥の発生プロセスや要因の特定を行
ない、歩留まりを向上やプロセスの最適化の短期化に寄
与する。 【解決手段】半導体製造工程中の高い段差のあるパター
ンを持つウエハに数100ｅＶ以上10 keV以下のエネルギ
の電子線を走査・照射し、発生した２次電子の画像から
高速に欠陥検査を行う。二次電子画像取得前にウエハを
移動させながら高速に電子線を照射し、ウエハ表面を所
望の帯電電圧に制御する。取得した二次電子画像から欠
陥の種類の判定を行ない、ウエハ面内分布を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に作
成された回路パターンの検査により半導体装置の製造方
法に関わる。特に電子線を用いた半導体装置の検査に係
わり、コンタクト不良検査を用いた半導体装置の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子線を用いた回路パターンを有する半
導体ウエハの評価方法として、ウェハの大口径化と回路
パターンの微細化に対応して高スループットかつ高精度
な検査を行う技術が実用化されている。例えば、特開平
06-139985号公報で開示されているように、表面電位差
に起因する二次電子線のコントラストを利用して欠陥検
査を行う方法が知られている。また、電位コントラスト
から電気的欠陥を評価する方法として、検査前に電子線
を照射して、予めウエハ表面を正、あるいは負極性に帯
電させてから二次電子画像を取得することによって、電
位コントラストを増大させることができる。例えば特開
2000-208085で開示されているように、正極性に帯電さ
せる方法として、プラグを埋め込んだコンタクトホール
等のパターン検査において、電子線をウエハ表面に照射
した後、電位コントラストを得る方法が知られている。
しかし、これらの記述には、プラグを埋め込んだ回路に
ついての検査方法は記載されているが、ドライエッチン
グ後のホールのような非常に段差の大きいパターンの底
の検査方法に関する記述は無い。

【０００３】一方、ホールパターンに電子線を照射した
際に放出される二次電子画像から、ホールパターンの底
を観察できる技術が知られている。しかしこれらの従来
の走査電子顕微鏡は、限られた視野を高倍率で時間をか
けて観察するため、ウエハ上全てを観察して、欠陥検査
を行なうことは不可能であった。また、ウエハ表面を負
極性に帯電させてコンタクトホールの非開口を検査する
手法として、（特開平06-139985号公報）では、二次電
子画像取得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を
負極性に帯電させている。この方法では、ホール底に残
膜が存在している場合、残膜によって開口部の電位が変
化して見かけ上のホール径が小さくなることを利用し
て、非開口を評価している。しかしこの方法では、限ら
れた視野を高倍率で時間をかけて観察するため、ウエハ
上全てを観察して、欠陥検査を行なうことは不可能であ
った。また、予め電子線を照射してウエハ表面を負に帯
電させた後、二次電子画像を取得するため、さらに、ウ
エハ表面を負に帯電させるときの照射電子エネルギーと
二次電子画像取得時の照射電子エネルギーが大きく異な
るため、電子光学系の設定が困難であり、効率的にウエ
ハ全面の検査を行なうことができなかった。また、ウエ
ハ上に２回以上電子線を照射する必要があったため、効
率的にウエハ全面の検査を行なうことができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子線式検査装
置には以下の問題点がある。従来の電子線検査装置で
は、回路パターンを持つウエハ上に生じる電位差による
コントラストから欠陥検査を行なっていたが、コンタク
トホールの非開口検査等、段差が非常に大きいパターン
の底部からの二次電子信号を検出し、パターン底の状態
を高感度に検査することは困難であった。特に高アスペ
クト比を持つホールパターン底からの二次電子は大部分
が側壁に遮られて検出できないため、ホールパターンの
非開口検査を行なうことは困難であった。

【０００５】また従来の走査電子顕微鏡では、ホールパ
ターン底の形状や異物の評価を行なうことは出来たが、
非開口不良や孔底の残さの評価を行なうことは困難であ
った。また、従来の走査電子顕微鏡では高倍率・高空間
分解能で観察するため、スキャン速度は遅く、スキャン
範囲が狭く、欠陥検査装置に必要とされるウエハの様な
大面積を高速に評価することは不可能であったため半導
体製造に於いてスループットの向上が得られなかった。

【０００６】また、ウエハ表面を負極性に帯電させてコ
ンタクトホールの非開口を評価する手法では、二次電子
画像取得前に低加速電子線を照射して、ウエハ表面を負
極性に帯電させている。しかしこの方法では、ウエハ表
面を負極性に帯電させるために照射する電子線のエネル
ギーと二次電子画像を取得するために照射する電子線の
エネルギーの差が大きいために、同一の電子源を用いて
電子線を照射することは困難であった。さらに、一度電
子線を照射してウエハ表面を負に帯電させた後、高倍率
・高空間分解能で二次電子電子画像を観察するため、ス
キャン速度は遅く、スキャン範囲が狭く、欠陥検査装置
に必要とされるウエハの様な大面積を高速に評価するこ
とは不可能であった。そのため、効率的にウエハ全面の
検査を行なうことはできなかった。

【０００７】さらに従来の装置では、ウエハ表面を負極
性に帯電させて開口部を評価されているため、半導体回
路パターンの種類や材料によって、評価可能な半導体装
置の種類が限定されていた。また、ウエハ表面の帯電電
圧が半導体回路の種類によって限定されるので、非開口
の検出感度が回路パターンの種類によって異なるという
問題があった。

【０００８】本発明の目的は、上記の課題を解決し、半
導体製造工程途中のウエハを検査する技術として、ホー
ルパターン等の段差の大きいパターンにおいて、高速・
高精度に欠陥検査を行なう方法を提供することにある。
さらに、孔底の非開口等の得られた欠陥情報から半導体
製造プロセスの最適化を行なうことに寄与する技術を提
供することにある。さらに、半導体製造プロセスの管理
において、プロセス異常を早期に発見して対策すること
によって、半導体装置の信頼性を高めるのに寄与する技
術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】回路パターンが形成され
たウエハの開口パターンを含む第１と第２の領域を正に
帯電させる工程と、荷電粒子線によってウエハの前記第
１と第２の領域から各々二次的に発生する信号を検出す
る工程と、検出された第１と第２の領域ごとに信号を画
像化させる工程と、前記第１と第２の領域で得た画像信
号にもとつづいて比較する工程と、比較結果に基づいて
欠陥を検出する工程とを有しこれにより半導体装置の製
造方法を提供するものである。まず、ウエハ表面を正極
性に帯電させて検査する方法について説明する。従来の
電子線を用いた検査装置でホールパターンの画像を取得
すると、例えば電子線の照射エネルギーが500 V、アス
ペクト比が4以下の場合には、開口ホール底からの二次
電子信号34は容易に検出され、開口ホールは白く、非開
口ホールは黒く観察される。しかし、アスペクト比が高
くなると、図2(a)に示す様に、ホール底からの二次電子
34は大部分が側壁35によって遮られる。このため、開口
ホールも黒く観察されるので非開口ホールを検出するこ
とはできなかった。そこで、検査を行なうための二次電
子画像を取得する前に、予め電子線等をウエハ表面に照
射してウエハ表面36を所望の電圧に帯電させる手段を設
けた。図2(b)に示す様にウエハ表面36を正極性に帯電さ
せると、孔底から放出された二次電子34の一部は上方に
加速され、効率良く検出可能となる。さらに、孔底から
放出された二次電子34を加速できるので、孔底から放出
された二次電子34がホール側壁35に衝突したときに、側
壁35から二次電子がさらに放出される。側壁35から放出
された二次電子のうちの一部37は、開口部に向かって加
速されて検出器で検出できるようになる。この結果、高
アスペクトホールの孔底から放出された二次電子35を引
き出して検出できるようになり、孔底の開口、非開口等
の情報を得ることができるようになった。このとき、表
面36の帯電電圧に従って、検査可能なアスペクト比や孔
径が決定される。そこで、ウエハ表面36を所望の帯電電
圧に制御するための手段を設けた。

【００１０】高アスペクトホール底部の開口・非開口を
検査するときのウエハ表面36の帯電電圧は、アスペクト
比、孔径、ホール周囲の絶縁膜の種類や厚さによって決
定される。例えば、シリコン酸化膜に形成されたアスペ
クト比10のホール底部の開口・非開口を検査するために
は、ウエハ表面36を5 V以上に帯電させることが必要で
ある。予め記憶されたデータベースに従って、帯電電圧
を決定する手段を設けた。

【００１１】ウエハ表面36を所望の正極性の電圧に帯電
させるための方法について、次に述べる。ウエハ表面が
シリコン酸化膜や有機系材料を用いた絶縁膜の場合、帯
電用電子線38として、二次電子放出効率が１以上となる
100 V以上1000 V以下の照射エネルギーで電子線を照射
する。ウエハ帯電用電子光学系は検査画像を取得する際
に照射する電子光学系と兼用することができる。また、
ウエハ上面に設置された電極32に最適な電圧をかけるこ
とによって、ウエハ上面に電界を生成してウエハ表面36
の帯電電圧を制御するための手段を設けた。また、ウエ
ハ表面36を正極性に帯電させる手段として、真空紫外
線、または、X線を照射することもできる。ウエハ等の
大面積を高速で検査するために、ウエハ帯電用電子線38
として、画像取得用の電子線よりも空間分解能を落とし
た電子線を用いることができる。さらに、ウエハ帯電用
電子線38の走査方法として、ウエハをいくつかの検査領
域に分割し、ウエハの帯電と二次電子画像取得を交互に
繰り返すことにより、ウエハの移動時間中にウエハ表面
36を効率的に正極性に帯電させて検査するための手段を
設けた。

【００１２】次に、負極性の帯電を用いてホールを検査
する方法について説明する。図3を用いて、負極性の帯
電を用いて欠陥を検出する原理を説明する。表面を負極
性に帯電させたとき、図3(a)に示す様に正常ホール部40
は周りの酸化膜の部分よりも暗く観察される。このと
き、非開口の場合は底部に残存する酸化膜41が負極性に
帯電し、正常ホールと非開口ホールでは図3(b)と図3(c)
に示す様にホール部の電位分布が異なる。正常ホールで
は、孔底と表面36の負極性の帯電電圧の差が大きいの
で、孔底から放出される二次電子が孔から放出されにく
くなる。一方、非開口ホール底41は負極性に帯電してい
るので、孔底で放出された二次電子は正常ホールよりも
検出されえやすくなる。検出される二次電子は孔の外周
部ほど信号強度が高いので、非開口ホールの二次電子画
像41は図3(a)に示す様に正常ホール40よりもホール外周
部の信号強度が高くなると同時に、二次電子画像上での
孔径は正常ホール40よりも小さく観察される。また、コ
ンタクトホールがテーパー形状となっている場合42は、
正常ホール40よりも孔径が大きく観察される。このと
き、表面の帯電電圧によって、検査可能なアスペクト比
や検出可能な孔底の残膜厚が決定される。そこで、表面
を所望の負極性の帯電電圧に制御する手段と二次電子画
像中のホールの寸法の相違を検出する手段を設けた。

【００１３】ウエハ表面を所望の負極性の電圧に帯電さ
せる場合には、ウエハ表面がシリコン酸化膜や有機系材
料を用いた絶縁膜の場合、このときの電子線照射エネル
ギーとして、二次電子放出効率が低くなる1000 V以上の
電子線を照射する。このとき、画像取得用電子源を用い
て、ウエハ表面を負極性に帯電させるのに十分な、大電
流を照射する手段を設けた。さらに、効率的にウエハ表
面を負極性に帯電させるために、ウエハ上面に設置され
た電極32に最適な電圧をかけるための手段を設けた。ウ
エハ上面に生成された電界によって、ウエハ表面から発
生した二次電子を効率的にウエハ表面に戻すことが可能
となり、画像取得用電子源を用いてウエハ表面を所望の
負極性の電圧に帯電させることが可能となった。

【００１４】上記のように、電子線の照射エネルギーと
ウエハ36上面に設置された図1の電極32の電圧を調整す
ることで、同一の装置でウエハ表面36を任意の正極性お
よび負極性の帯電電圧に制御できるようになった。この
結果、半導体装置の回路パターンや材料によらず、種々
な半導体回路の検査を高速にできるようになった。

【００１５】次に、ウエハ表面の帯電電圧を正極性、あ
るいは負極性の所望の電圧に制御する方法について述べ
る。照射条件調整用のチップに移動し、帯電用電子線38
を走査・照射後、画像取得用電子線39を走査・照射し、
二次電子画像を取得する。二次電子画像を取得する際
に、エネルギーフィルター13を用いて二次電子を検出す
る。このエネルギーフィルターとして、ある閾値以上、
あるいは、ある閾値以下の二次電子を検出するエネルギ
ーフィルターを用いることができる。ある閾値以上の二
次電子を検出するエネルギーフィルターを用いて画像を
取得する場合は、エネルギーフィルター13の電極にかけ
る電圧以上のエネルギーを持つ電子を検出する。フィル
ターにかける電圧を固定させて二次電子画像を取得した
後、プリチャージ及び二次電子画像を取得する場所を移
動し、エネルギーフィルターにかける電圧を２つめの値
に固定して二次電子画像を取得することを繰り返すこと
によって、ウエハ表面の帯電電圧を自動的に計測する手
段を設けた。帯電電圧を計測する別の手法として、エネ
ルギーフィルター13のフィルターにかける電圧をスキャ
ンさせながら二次電子画像を取得し、得られた二次電子
画像から帯電電圧を計測することもできる。これらの方
法を用いて帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電
電圧になるように、帯電用電子線38のエネルギー、電流
値、電極電圧を最適化する手段を設けた。さらに、二次
電子画像を取得するときの電子線39照射条件を最適化す
る手段を設けた。

【００１６】帯電用電子線38と二次電子画像取得用電子
線39の調整後、実際に検査を行なうが、検査時に二次電
子画像を取得する際には、通常はエネルギーフィルター
13を用いないで二次電子画像を取得可能である。しかし
特定の場合について、エネルギーフィルター13を用いて
二次電子画像を取得するための手段を設けた。エネルギ
ーフィルターの設定値は、上述した帯電電圧計測時に取
得した二次電子画像から、最適化を行なうための手段を
設けた。特定のエネルギーを持つ二次電子の画像を取得
することによって、高感度に欠陥を検出することが可能
となる。

【００１７】これらの手法を用いて二次電子画像を取得
後、ウエハ上の別の領域で取得した同一パターンの二次
電子画像とを比較して、欠陥を検出するための機構を設
けた。さらに、ホール部のコントラストとホールの寸法
を算出する機構を設け、欠陥ホールのコントラストと寸
法から、欠陥の種類を自動判定するための機構を設け
た。さらに、これらの欠陥の判定結果と欠陥のウエハ面
内分布を画面上に表示する手段を設けた。

【００１８】まず、正極性の帯電をさせたときに取得し
た二次電子画像から、欠陥を検出する方法について述べ
る。ウエハ表面を正極性に帯電させた場合、正常ホール
の二次電子画像は明るく観察される。非開口の場合は、
底部に残存する酸化膜が正に帯電するため、正常ホール
よりも暗く観察される。また、コンタクトホールがテー
パー形状となっている場合は、ホール部は明るく、大き
く観察される。コントラストとホール寸法の相違から、
欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定する手段を
設けた。さらに、底部に残存する酸化膜の厚さが厚いほ
ど、欠陥ホール部は暗く観察される。欠陥ホール部の明
るさから、底に残存する膜厚を算出するための手段を設
けた。一方、特願平11-122565に開示されているよう
に、ウエハ表面を正極性に帯電させて半導体回路のショ
ート欠陥を検出する手法が知られている。本発明によっ
て、ウエハ表面を正極性に帯電させてホールの非開口検
査が可能となった結果、半導体回路のショート欠陥と非
開口欠陥とを同一の装置で検査できるようになった。

【００１９】次に、ポリSiマスクの様にウエハ表面が正
極性に帯電しにくい材料の場合、あるいは、孔底の材料
が絶縁膜のように電流を流さない材料である場合に、欠
陥を検出する方法について述べる。このようなウエハ表
面は正極性に帯電させた場合、正常ホールの二次電子画
像は暗く観察される。非開口の場合、正常ホールと非開
口ホールでは、開口部の電界が変化することによって、
正常ホールよりも小さく観察される。ホール寸法の相違
から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動判定する
手段を設けた。欠陥ホールの寸法から、底に残存する膜
厚を算出するための手段を設けた。

【００２０】さらに、ウエハ表面を負極性に帯電させた
場合に取得した二次電子画像から、欠陥を判定する方法
について述べる。ウエハ表面を負極性に帯電させた場
合、正常ホールの二次電子画像は暗く観察される。非開
口の場合は、底部に残存する酸化膜が帯電し、開口部の
電界が変化することによって、正常ホールよりも小さく
観察される。また、コンタクトホールがテーパー形状と
なっている場合は、正常ホールよりもホールが大きく観
察される。ホール寸法の相違から、欠陥ホールを判定
し、欠陥の種類を自動判定する手段を設けた。欠陥ホー
ルの寸法から、底に残存する膜厚を算出するための手段
を設けた。

【００２１】この結果、ホールパターンの開口・非開口
等の欠陥の有無を高速に検査することが可能となる。さ
らに、検出した欠陥情報から、半導体装置の製造工程に
おける製造条件を微調整する機構を設けた。この機構に
よって、欠陥の種類とウエハ面内分布から、欠陥発生要
因を推定し、半導体装置を製造する条件を微調整するこ
とが可能となった。さらに、検出した欠陥情報から、該
検査半導体装置の欠陥を減少させる処理を半導体製造工
程に追加する機構を設けた。これにより、孔底の非開口
等の得られた欠陥情報から半導体製造プロセスの最適化
を早期に行なうことができる。また、欠陥の種類や欠陥
のウエハ面内分布から、プロセス異常を早期に発見し、
欠陥発生要因の推定を早期に行なうことが可能となり、
半導体装置の信頼性を高めることが可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施例１）本実施例では、ドラ
イエッチング後のホールパターンの検査方法、及び装置
の一例について説明する。本実施例における半導体装置
の検査装置の構成を図１に示す。半導体装置の検査装置
1は、電子光学系2、ステージ機構系3、ウエハ搬送系4、
真空排気系5、光学顕微鏡6、制御系7、操作部8より構成
されている。電子光学系2は、電子銃9、コンデンサレン
ズ10、対物レンズ11、検出器12、エネルギーフィルタ1
3、偏向器14、ウエハ上面の電極33、ウエハ高さ検出器1
5より構成されている。ステージ機構系3はXYステージ16
およびウエハを保持するためのホルダ17、ホルダ17およ
びウエハ18に負の電圧を印加するためのリターディング
電源19より構成されている。XYステージ16には、レーザ
測長による位置検出器が取りつけられている。ウエハ搬
送系4はカセット載置部20とウエハローダ21とXYステー
ジ16間をウエハ18が行き来するようになっている。制御
系7は、信号検出系制御部22、ブランキング制御部24、
ビーム偏向補正制御部24、電子光学系制御部25、ウエハ
高さセンサ検出系26、ステージ制御部27、電極制御部33
より構成されている。操作部8は操作画面および操作部2
8、画像処理部29、画像・検査データ保存部30より構成
されている。

【００２３】欠陥検出方法について、検査フローに従っ
て説明する。図4に検査フローを示す。

【００２４】まず、操作画面28上で検査するウエハのカ
セット内棚番号を指定する。そして、被検査ウエハの情
報として、アスペクト比、ホール径、パターンを形成す
る材料等の情報を入力する。さらに、帯電用電子線38の
照射条件として、電子ビーム照射エネルギー、ビーム電
流、ビーム径等の条件を入力し、ウエハ表面の帯電電圧
を指定する。さらに検査条件として、検査領域、二次電
子画像を取得するときの電子ビーム照射エネルギー、ビ
ーム電流、走査速度、走査サイズを入力する。また、被
検査ウエハの情報から、データベース化された検査条件
を用いることもできる。

【００２５】ウエハ表面を正極性に帯電させるときの電
子ビーム照射条件として、例えば照射エネルギーは電子
線放出効率が1以上となる100 V以上1000 V以下の値に設
定することができる。検査時の照射エネルギーは、ウエ
ハ帯電用電子線38と同じ値に設定することが望ましい。
検査時の照射エネルギーとウエハ帯電用電子線38の照射
エネルギーを同程度にすることによって、一つの電子源
を用いて、ウエハを帯電させるための電子線と二次電子
画像取得時の電子線が照射可能となった。また、比較的
低エネルギーの電子線を照射することによって、ウエハ
表面を正極性に帯電させるだけでなく、半導体装置に与
えるダメージを低減させて検査を行なうことが可能とな
った。

【００２６】ウエハの帯電電圧の設定値は、主としてホ
ールパターンのアスペクト比から決定される。図５にホ
ール部の二次電子画像の明るさの帯電電圧依存性を示
す。アスペクト比4までのホール底からの二次電子は、
帯電電圧が5 V以下であっても取得可能であるが、アス
ペクト8以上になると、10 V以上に帯電させる必要があ
る。予め取得した必要な帯電電圧のアスペクト比依存性
のデータベースから、帯電電圧の設定値を決定すること
もできる。検査条件の設定が完了したら検査を開始す
る。上記の検査条件の設定は、オフラインのコンピュー
タを用いて予め設定することもできる。

【００２７】検査を開始すると、ウエハ18を検査装置に
搬送する。ウエハ18はカセットからウエハローダ内に搬
送された後、ウエハローダは真空排気される。その後、
既に真空排気されている検査室に導入される（45）。

【００２８】ウエハロード終了後、上記入力された検査
条件に基づき、電子光学系制御部25より各部に二次電子
画像取得時の電子線照射条件が設定される。そして、ウ
エハホルダ17上にビーム校正用パターンが電子光学系2
下に来るようにステージ16が移動する(46)。その後、電
子線画像を取得し、焦点、非点および検出系の設定を調
整して画像のコントラスト等を調整する(47)。同時にウ
エハ18の高さを高さ検出器15より求め、ウエハ高さ検出
系26によって高さ情報と電子ビームの合焦点条件の相関
を求め、この後の電子線画像取得時には毎回焦点合わせ
を行なうことなく、ウエハ高さ検出の結果より合焦点条
件に自動的に調整することができる。

【００２９】二次電子画像取得時の画像調整が完了した
ら、帯電用電子線38の照射条件の調整を行なう(48)。ま
ず、帯電電圧調整用パターンが電子光学系2下に来る様
にステージ16が移動する。帯電用電子線38のビーム径は
二次電子画像取得用ビームよりも100倍から1000倍程度
大きなビームを使用することができる。図６に帯電用電
子線38と二次電子画像取得ビームのスキャン方式の一例
を示す。帯電用電子ビームを第一の領域57に一列照射
後、二次電子画像取得用電子ビームを走査させながら第
一の領域に含まれる第二の領域58の二次電子画像を取得
する。第一の領域57は、第二の領域を含む十分広い領域
58である。このとき二次電子画像は、エネルギーフィル
ター13を用いて取得する。一例として、ある閾値以上の
二次電子を取得する方式のエネルギーフィルタを用い
た。このエネルギーフィルターでは、フィルターにかけ
る電圧以上のエネルギーを持つ電子が検出される。ま
ず、閾値V0に設定して上記第二の領域58の二次電子画像
を取得する。この二次電子画像のホール部と酸化膜の部
分の信号強度をメモリ30に記憶する。次に、第一の領域
57に含まれ、第二の領域を含まない第三の領域59の二次
電子画像を取得する。このとき、エネルギーフィルター
13にかける電圧はV1に設定する。この二次電子画像のホ
ール部と酸化膜の部分の信号強度をメモリ30に記憶す
る。酸化膜の部分の信号強度が変化する閾値が求まるま
で、第一の領域57に含まれる第ｎの領域60の二次電子画
像をフィルターにかける電圧をVnに設定して取得する上
記の過程を繰り繰り返す。このときフィルターにかける
電圧Vnの設定方法について、図7を用いて説明する。あ
る電圧に帯電した酸化膜からの信号61は、フィルターの
電圧によって図7のように変化する。V0では、全てのエ
ネルギーの二次電子が取得されるので信号強度は最大値
I0である。V1ではほとんどの二次電子が検出されないの
で、信号強度は最小値I1である。V0とV1の値を例えば50
Vから-20 Vの範囲で設定する。さらに、V2からViまで
の値はV0とV1の間を例えば10 V間隔で設定する。信号強
度が(I0+I1)/2以上I0以下となった場合、例えば5 V間隔
でさらに2点設定される。信号強度がI1以上(I0+I1)/2以
下となった場合、Vn+5 VがVn+1として設定される。これ
らの信号強度から、(I0+I1)/2となるVmを求めることが
できる。ウエハの帯電電圧は、予め取得してある基板Si
からの信号強度62のフィルター電圧依存性の曲線からの
シフト量から計算される。

【００３０】このようにして帯電電圧を計測しながら、
所望の帯電電圧が得られるまで、帯電用電子ビームの調
整を行なう。このような方法を用いて帯電電圧を計測
し、ウエハ表面が所望の帯電電圧になるように、帯電用
電子線38の電流値、電極電圧32、およびビームエネルギ
ーを最適化する手段を設けた。

【００３１】ここで、実際に検査を行なうときに、エネ
ルギーフィルター13を使用して検査を行なうことも可能
である。検査時のエネルギーフィルター設定値を帯電電
圧測定時に決定することが可能である。エネルギーフィ
ルターの設定値の決定方法について説明する。帯電電圧
測定の際に取得した二次電子画像から、酸化膜からの信
号強度Isio2とホール部からの信号強度Iholeを算出す
る。図8に酸化膜の信号強度64とホール部からの信号強
度63のフィルタリングエネルギー依存性を示す。さら
に、コントラストC＝(IHole-Isio2)/Isio2を算出し、こ
れが最大となるフィルターの電圧Vmaxを検査時の設定値
に決定する。決定された設定値は、メモリ30に記憶され
る。

【００３２】その後、電子線照射条件39および画像調整
が完了したら、ウエハ18上の２点からアライメントを行
なう（47）。被検査ウエハ18は予め登録された光学顕微
鏡6下の、所定の第一の座標に配置され、操作画面28内
のモニタに被検査ウエハ18上に形成された回路パターン
の光学顕微鏡画像が表示され、位置回転補正用に予め記
憶された同じ位置の同等回路パターンの光学顕微鏡画像
と比較され、第一の座標の位置補正値が算出される。次
に、該第一の座標において、光学顕微鏡画像から電子線
画像に切り替える。光学顕微鏡6と電子光学系2は所定の
距離が離れた位置に配置されており、該距離は既知のパ
ラメータとして装置内に記憶されているため、光学顕微
鏡画像と電子線画像は任意に切り替えすることができ
る。電子線画像についても、光学顕微鏡画像と同様に予
め位置回転補正用に回路パターンの画像を記憶してあ
り、該記憶された電子線画像と取得した電子線画像とを
比較することにより、光学顕微鏡より精密な第一の座標
の位置補正値が算出される。次に、第一の座標から一定
距離離れ第一の座標と同等の回路パターンが存在する第
二の座標に移動し、同様に光学顕微鏡画像が取得され、
位置回転補正用に記憶された回路パターン画像と比較さ
れ、第二の座標より位置補正値および第一の座標に対す
る回転ずれ量が算出される。さらに、第二の座標におい
ても同様に電子線画像に切り替え、予め記憶された回路
パターンの電子線画像と比較され、精密な第二の座標の
位置補正値が算出される。この算出された回転ずれ量お
よび位置ずれ量に基づき、制御部25および電子ビーム偏
向信号補正部24において電子ビームの走査偏向位置は回
路パターンの座標に対応するように補正される。このよ
うにして、被検査ウエハ18のアライメントが完了した
ら、被検査ウエハ18に帯電用電子線38を照射後、電子線
画像を取得し、明るさの調整を実施する（452）。検査
条件ファイルに基づき、電子線画像を取得する際には電
子ビーム電流や電子ビーム照射エネルギー、エネルギー
フィルタ13に印加する電圧や使用する検出器12、検出系
のゲインが設定されており、これらのパラメータを設定
して電子線画像を取得する。

【００３３】この明るさ調整が完了したら、検査を実行
する（53）。検査領域は、検査条件ファイルに予め指定
しておく。ウエハ帯電用電子線38を照射する場合、ウエ
ハをいくつかの検査領域に分割し、ウエハの帯電と二次
電子画像取得を交互に繰り返すことにより、ウエハの移
動時間中にウエハ表面を効率的に正極性に帯電させるこ
とができる。図9に電子線の走査方法の一例を示す。ま
ず、第一の領域66にウエハ帯電用電子線38を設定済みの
条件で図9(a)のように走査させる。次に、画像取得用電
子線39を図9(b)で示す様に走査させて、二次電子画像を
取得する。次に図9(c)に示す様に、第二の領域68にウエ
ハ帯電用電子線38を照射する。このとき、ウエハを移動
させながら電子線38を照射することができる。このよう
に、ウエハの移動時間中に帯電用電子線38を照射できる
ので、ウエハを帯電させるための余分な時間をかけるこ
となく、検査することが可能となった。図9に示すよう
に、上記の操作を繰り返すことによって、ウエハ全面を
検査することができる。検査時には、X-Yステージ16を
連続的に移動しながら電子ビームを被検査ウエハ18の所
定の領域に照射し、電子線画像を逐次形成しながら画像
信号を記憶部30に記憶された信号と比較しながら、記憶
部30に逐次画像を記憶する。該検査においては、予め検
査条件ファイル204により検出器12は設定されている。
検出器12の前方に配置されているエネルギーフィルタ13
に電圧を印加することもできる。

【００３４】次に、ホールの欠陥判定方法について説明
する。例えば膜材料がシリコン酸化膜(SiO2)の場合、二
次電子画像取得後、以下の方法で欠陥判定を行う。図10
にコンタクトホールを形成したパターンの二次電子画像
(a)と欠陥判定フロー(b)の一例を示す。図11には、ホー
ル部のコントラストの残膜厚依存性を示す。残膜厚0
は、開口ホールのコントラストを示している。非開口ホ
ール71は開口ホール70よりも暗く観察されることから、
非開口ホール70を欠陥と判定することが可能である。こ
のとき、非開口ホール70のコントラストは残膜厚に従っ
て暗くなることから、記憶部30に予め記憶してあるデー
タから、ホールのコントラストから残膜厚を推定するこ
とも可能である。残膜厚によるコントラストの変化のデ
ータベースとして、ホールのアスペクト比、ホール径、
帯電電圧、絶縁膜材料等のパラメータに従って、検索可
能である。一方、開口ホールよりも明るく観察されたホ
ール72はテーパー形状となった欠陥ホールと判定され
る。

【００３５】被検査ウエハ上に、コンタクト底に異なる
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの明るさは接合の種類で変化する。このような場合、
ウエハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン
同士を比較することによって、同一種類の接合を持つホ
ール同士を比較検査する。特に、コンタクト底にｎ拡散
層が上層にあるｐｎ接合が形成されている場合、ホール
からのコントラストは低くなる。図12にｐｎ接合を形成
した場合のモデル図を示す。ｐｎ接合が無いホール底で
は、電子線放出効率が1以上の条件で電子線が照射され
たとき、基板から電子が供給されるため、孔底の電圧は
0 Vとなる。しかしｎ拡散層77上に電子線が照射される
と、ｐｎ接合のために基板79側から電子は供給されず、
孔底が帯電するため、コントラストは低くなる。このよ
うな場合、電子ビームエネルギーを最適化することによ
って、コントラスト向上が可能となる。例えば接合深さ
がlのとき、接合領域に深さWの空乏層領域が形成され
る。一方、電子の侵入深さRは R = 2.76e-11*A*V**(5/3) / (r*Z**(9/8))*((1+0.978e-6*V)**(5/3))/((1+1.957 e-6 V)**(4/3))・・・・・・（数1） で表される。試料の原子量(A)、原子番号(Z)、密度(r)
が決定されると、侵入深さRは電子のエネルギー(V)で決
定される。R<<l-Wの場合、ｎ拡散層77上に電子線が照射
されると表面は正に帯電する。ここで、R〜1-Wになる様
に電子線エネルギーを調整すると、空乏層内に電子-正
孔対が生成されるので、接合の抵抗が下がる。この結
果、基板79から電子が供給されるので、孔底の帯電は抑
制されて、ホール部の二次電子コントラストを向上する
ことができる。また被検査ウエハ表面にPoly Siマスク
等の導電性の材料を使用した場合がある。このとき、ウ
エハ表面を5 V以上に帯電させることは困難である。一
方、孔底がSiNのような絶縁膜の場合や接合の抵抗が高
く、コンタクト底に電流が供給されにくい場合がある。
このとき電子線照射によって孔底は正極性に帯電するの
で、孔底から放出された二次電子を引き上げて検出する
ことは困難である。このような場合について、非開口の
検査方法を説明する。ウエハ表面に電子線を照射する
と、ウエハ表面が正極性に帯電した場合でも、図3に示
す様に、正常ホール40の二次電子画像は暗く観察され
る。非開口の場合は、底部に残存する膜41が正常ホール
40の底よりも正極性に帯電し、開口部の電界が変化する
ことによって、正常ホールよりも小さく観察されると同
時に、ホール外周部の信号強度が正常ホールよりも高く
なる。また、欠陥ホールの寸法は、底に残存する膜厚が
厚くなるに従って小さく観察される（41）。コンタクト
ホールがテーパー形状となっている場合は、正常ホール
よりも大きく観察される（42）。観察された二次電子画
像のホール寸法及び信号強度の相違から、欠陥ホールを
判定し、欠陥の種類を自動判定する手段を設けた。予め
記憶してあるホール寸法あるいは信号強度と欠陥ホール
の関係から、欠陥ホールの寸法あるいは信号強度から、
底に残存する膜厚を算出するための手段を設けた。さら
に、底に残存する残膜厚の厚さによって、非開口欠陥を
いくつかに分類し、デバイス動作上致命となる欠陥と致
命ではない欠陥とを分けて表示することができる。

【００３６】以上述べたような方法を用いて欠陥と判定
された箇所は、該欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類
および欠陥のサイズ等が自動的に記録され、図13に示す
様に、操作画面28内のウエハマップ上の相当する箇所に
欠陥有りのマークが種類別に表示される。該検査条件フ
ァイルで指定された領域の検査を終了したら、欠陥箇所
を再度画像取得することができる（54）。

【００３７】以上述べた様に、ウエハ表面を正極性に帯
電させてホールの非開口の検査が可能となった。一方、
特願平11-122565に開示されているように、正極性の帯
電を用いて半導体回路のショート欠陥を高速に検出する
手法が知られている。これによって、同一の検査装置を
用いて、ホールの非開口とショート欠陥を高速・高感度
に検出することが可能となった。さらに、本検査装置を
用いて、実施例２で後述するように、電子線照射エネル
ギーとウエハ表面に設置された電極電圧を調整して、所
望の負極性の帯電電圧に制御することにより、同一の装
置でウエハ表面を所望の正極性と負極性の帯電電圧に制
御することが可能となった。これによって、半導体装置
の回路パターンの種類や材料によらず、様々な種類の半
導体回路の欠陥を検出できるようになった。

【００３８】図14に本発明により、検査されるホールパ
ターンを持つ半導体装置の概略断面図の一例として、DR
AMの断面図を示す。フィールド酸化物層83によって半導
体基板84上に形成された活性領域は分割されている。活
性領域の上方にはゲート電極85が形成され、スペーサー
86によって覆われている。酸化膜等の第１絶縁層87が表
面に形成された後、第1のコンタクトホール88がドライ
エッチングによって形成される。その後、コンタクトホ
ールは88ビット線用のダイレクトコンタクトとして形成
される。その後、ビット線を形成した後、第2の絶縁層8
9が形成され、第2のコンタクトホール90が形成される。
本発明の検査の一例として、例えば図14に示したDRAM製
造プロセス中のダイレクトコンタクトホール88や配線上
に形成されたホール89について検査が行なわれる。さら
に、他の配線上に形成されたホールについても検査を行
なうことができる。あるいは、これらのホールパターン
を形成するためのマスクパターンの現像プロセス後に行
なうこともできる。

【００３９】以上示したように、コンタクトホールパタ
ーンを含むウエハを検査することが可能となり、欠陥の
自動判定が可能となった。さらに、欠陥の種類およびウ
エハ面内分布から、いくつかの欠陥発生要因について
は、予め作成してあるデータベースから自動的に欠陥発
生プロセスや要因を特定する機構を設けた。さらに、欠
陥発生プロセスの加工条件を微調整する機構を設けた。
また検出された欠陥情報から、非検査ウエハに追加処理
を行なうことによって、被検査ウエハ上の欠陥を低減さ
せるための機構を設けた。例えば、検査結果から半導体
製造プロセス条件を微調整する機構の一例を述べる。ウ
エハ上に同心円状に欠陥が発生している場合は、ドライ
エッチング不足、ドライエッチングガス流量の変動、ド
ライエッチングプラズマの不均一を始めとするドライエ
ッチング起因の不良、膜厚の不均一、洗浄不足が原因と
して挙げられる。全面に非開口欠陥が発生している場合
はドライエッチング不足、ドライエッチングガス流量の
変動、洗浄工程の異常が挙げられる。これらの欠陥が検
出された場合、非開口欠陥の残膜厚によって、各工程の
プロセス条件を微調整することができる。例えば、ホー
ル加工を行なうドライエッチ時間を微調整することがで
きる。また、特定パターンに非開口欠陥やテーパー状の
欠陥が発生している場合は、リソグラフィー条件の微調
整やレチクルの交換を行なう。半導体メモリマットの周
囲等、パターンの粗密によって欠陥が多発する場合は、
ドライエッチのガス流量の微調整等を行なう。異物が多
発している場合は、半導体製造装置のクリーニングやド
ライエッチ条件の微調整を行なう。一方、被検査ウエハ
には欠陥を低減できる処理を追加する機構を設けた。ド
ライエッチ不足による非開口が発生している場合は、ド
ライエッチを追加することができる。異物が多発してい
る場合は洗浄の追加を行なうことができる。この結果、
発生のプロセスやその要因を早期に特定することができ
るようになり、ドライエッチングプロセスを始めとする
半導体製造プロセスへのフィードバックを早期に行うこ
とが可能となった。 （実施例２）本実施例では、ドライエッチング後のホー
ルパターンの検査方法、及び装置の一例として、酸化膜
表面を負極性に帯電させて検査する方法について説明す
る。本実施例では、図１に示した半導体検査装置を用い
ることができる。

【００４０】ウエハ表面36を所望の負極性の電圧に帯電
させる場合には、ウエハ表面36がシリコン酸化膜や有機
系材料を用いた絶縁膜の場合、このとき、ウエハ帯電用
電子線照射エネルギーとして、二次電子放出効率が１以
下となる1000 V以上の電子線を照射する。画像取得用電
子線39の照射エネルギーは、ウエハ帯電用電子ビームと
同じ値に設定することが望ましい。検査時の照射エネル
ギーとウエハ帯電用電子ビームの照射エネルギーを同程
度にすることによって、一つの電子源を用いて、ウエハ
を帯電させるための電子線と二次電子画像取得時の電子
線が照射可能となった。さらに、効率的にウエハ表面を
負極性に帯電させるために、ウエハ上面に設置された電
極32に最適な電圧をかける。

【００４１】これらのビームエネルギー、ビーム電流、
電子線照射時間等の電子ビーム照射条件、電極電圧の設
定方法について説明する。あるいは、これらの設定値は
予め記憶してある検査条件データファイルから読み込む
こともできる。まず、ウエハの帯電電圧の設定値は、主
としてホールパターンのアスペクト比から決定される。

【００４２】図4に示した検査フローにおいて、ウエハ
ロード終了後、所望の負極性の帯電電圧を満たすよう
に、電子線照射条件の設定を行なう方法（45）について
説明する。一例として、ある閾値以上の二次電子を取得
する方式のエネルギーフィルタを用いて二次電子画像を
取得し、帯電電圧を計測する方法を用いた。まず、帯電
電圧調整用パターンが電子光学系2下に来る様にステー
ジ16が移動する。そこで、閾値V0に設定して第一の領域
の二次電子画像を取得する。この二次電子画像のホール
部と酸化膜の部分の信号強度をメモリ30に記憶する。次
に、エネルギーフィルターは閾値V1に設定して第二の領
域の二次電子画像を取得する。この第二の領域の二次電
子画像のホール部と酸化膜の部分の信号強度をメモリ30
に記憶する。酸化膜の部分の信号強度61が変化するフィ
ルタリング電圧が求まるまで、第一の領域に含まれる第
ｎの領域の二次電子画像をフィルタリングエネルギーVn
で取得する上記の過程を繰り繰り返す。このときのフィ
ルタリングエネルギーVnの設定方法は、一例として、実
施例1で述べた方法を用いることができる。これらの信
号強度から、(I0+I1)/2となるVmを求めることができ
る。ウエハの帯電電圧は、予め取得してある基板Siから
の信号強度のフィルタリングエネルギー依存性の曲線か
らのシフト量から計算される。電子ビーム照射条件を変
えて帯電電圧を繰り返し計測し、所望の帯電電圧が得ら
れるまで、電子ビームの調整を行なう。このような方法
を用いて帯電電圧を計測し、ウエハ表面が所望の帯電電
圧になるように、ウエハ帯電用電子線および画像取得用
電子線の電流値、照射時間、ビームエネルギー、電極電
圧を最適化する手段を設けた。

【００４３】その後、電子線照射条件および画像調整が
完了したら、ウエハのアライメント（50）、キャリブレ
ーション（51）、明るさの調整（52）を行ない、検査を
実行する（53）。検査に使用する二次電子画像取得時に
は、検出器12の前方に配置されているエネルギーフィル
タ13に電圧を印加して、検出感度を向上させることもで
きる。

【００４４】次に、ホールの欠陥判定方法について説明
する。ウエハ表面を負極性に帯電させた場合、図3に示
す様に、正常ホール40の二次電子画像は暗く観察され
る。非開口の場合は、底部に残存する酸化膜41が帯電
し、開口部の電界が変化することによって、正常ホール
よりも小さく観察される。また、欠陥ホールの寸法は、
底に残存する膜厚が厚くなるに従って小さく観察される
（41）。あるいは、非開口の場合、開口ホールよりもホ
ール外周部の信号強度が大きく観察される。ホール外周
部の信号強度は底に残存する膜厚が厚くなるに従って小
さく観察される。コンタクトホールがテーパー形状とな
っている場合は、正常ホールよりもホール径が大きく観
察される（42）。観察された二次電子画像のホール寸法
の相違から、欠陥ホールを判定し、欠陥の種類を自動判
定する手段を設けた。予め記憶してあるホール寸法と欠
陥ホールの関係から、欠陥ホールの寸法から、底に残存
する膜厚を算出するための手段を設けた。

【００４５】被検査ウエハ上に、コンタクト底に異なる
種類の接合が含まれている場合がある。このとき、開口
ホール底の抵抗は接合の種類によって異なるので、ホー
ルの寸法は接合の種類で変化する。このような場合、ウ
エハ上のパターン配置情報から、同一種類のパターン同
士を比較することによって、同一種類の接合を持つホー
ル同士を比較検査する。

【００４６】検査によって欠陥と判定された箇所は、該
欠陥箇所の座標、信号値、欠陥の種類および欠陥のサイ
ズ等が自動的に記録され、図13に示す様に、操作画面28
内のウエハマップ上の相当する箇所に欠陥有りのマーク
が種類別に表示される。該検査条件ファイルで指定され
た領域の検査を終了したら、欠陥箇所を再度画像取得す
ることができる（54）。

【００４７】以上示したように、ウエハ上を負極性に帯
電させてコンタクトホールパターンを含むウエハを検査
することが可能となり、欠陥の自動判定が可能となっ
た。この結果、第一の実施例で示したような正極性の電
圧に帯電することが困難な材料や回路パターンを持つ被
検査ウエハの検査も可能となった。

【００４８】

【発明の効果】本発明によって得られる代表的な効果を
以下に簡単に説明する。

【００４９】従来、ドライエッチング後のコンタクトホ
ールの評価は、限られた視野を高倍率で時間をかけて観
察するため、ウエハ上全てを観察して、欠陥検査を行な
うことは不可能であった。また、深孔底の開口性はウエ
ハを割って断面観察する必要があったため、ウエハ面内
分布の評価は困難であった。このため、欠陥の位置や欠
陥発生要因の特定に膨大な時間を費やし、半導体製造の
開発を遅らせる要因となっていた。さらに、従来の電子
線を用いた半導体検査装置でコンタクトホールを検査す
る場合、電子線のエネルギーとビーム電流だけで調整で
きる範囲のウエハしか検査できなかった。

【００５０】これに対して本方法を用いることによっ
て、様々な種類のパターンにおいて、ドライエッチング
工程後にホールパターンの開口・非開口等の欠陥の有無
を非破壊で高速に検査することが可能となった。非破壊
で深孔底の開口性の評価が可能となった結果、製造工程
途中で抜き取ったウエハの検査終了後、続きの工程にウ
エハを戻して半導体を製造することが可能となった。ま
た、配線工程の前に開口性の検査が可能となったことに
よって、ドライエッチングプロセス開発期間を大幅に短
縮できるようになった。さらに、欠陥の種類、ウエハ面
内分布や欠陥の位置を高速に得られるようになり、プロ
セス異常を早期に発見し、欠陥発生要因の推定を短期間
に容易にできるようになった。

【００５１】この結果、半導体プロセス開発期間および
歩留まり向上期間を大幅に短縮できるようになり、半導
体装置の信頼性および生産性を高めることが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の半導体検査装置の１例を示す構成図。

【図2】本発明で用いた孔底から発生した二次電子検出
原理の説明図。

【図3】本発明で用いた負極性の帯電による欠陥検出原
理の説明図。

【図4】検査フローを示す図。

【図5】ホール部の二次電子画像の明るさの帯電電圧依
存性。

【図6】ビームスキャン方式の一例を示す説明図。

【図7】フィルター電圧の設定方法の一例。

【図8】酸化膜の信号強度とホール部の信号強度のフィ
ルター電圧依存性。

【図9】ビームスキャン方式の一例を示す説明図。

【図10】コンタクトホールパターンの二次電子画像と欠
陥判定フローの一例。

【図11】ホールパターンのコントラストの残膜厚依存
性。

【図12】ｐｎ接合を形成した場合の説明図。

【図13】ウエハマップ上に表示した欠陥分布の一例。

【図14】本発明により検査されるホールパターンを持つ
半導体装置の概略断面図の一例。

【符号の説明】

1・検査装置、2・電子光学系、3・ステージ、4・ウエハ
搬送系、5・真空排気系、6・光学顕微鏡、7・制御系、8
・操作部、9・電子銃、10・コンデンサレンズ、11・対
物レンズ、12・検出器、13・エネルギーフィルター、14
・偏向器、15・高さセンサ、16・XYステージ、17・ウエ
ハホルダ、18・ウエハ、19・リターディング電源、20・
ウエハカセット、21・ウエハローダ、22・信号検出系制
御部、24・ブランキング制御部、24・ビーム偏向補正
部、25・電子光学系制御部、26・高さ検出系、27・ステ
ージ制御部、28・操作画面、29・画像処理部、30・デー
タ保持部、31・外部サーバ、32・電極、33・電極制御
部、34・孔底からの二次電子、35・側壁、36・ウエハ表
面、37・側壁から放出された二次電子、38・ウエハ帯電
用電子線、39・画像取得用電子線、40・正常ホール、41
・非開口ホール、42・テーパー形状のホール、43・ウエ
ハセット、44・検査条件入力、45・ロード、46・ステー
ジ移動、47・ビーム校正、48・帯電用電子ビーム調整、
49・ビーム補正、50・アライメント、51・キャリブレー
ション、52・調整、53・検査、54・画像取得、55・結果
出力、56・アンロード、57・第一の領域、58・第二の領
域、59・第三の領域、60・第ｎの領域、61・酸化膜から
の信号、62・基板Siからの信号、63・ホール部の信号強
度、64・周囲の酸化膜の信号強度、65・コントラスト、
66・帯電用電子ビームの第１の照射領域、67・画像取得
用ビームの第１の走査領域、68・帯電用電子ビームの第
２の照射領域、69・画像取得用ビームの第２の走査領
域、70・正常ホール、71・非開口ホール、72・テーパー
形状のホール、73・形状比較、74・コントラストの比
較、75・残膜厚の推定、76・層間絶縁膜、77・ｎ拡散
層、78・ｐウェル、79・シリコン基板、80・一次電子
線、81・電子の飛程、81・非開口欠陥の分布、82・形状
異常欠陥の分布83・フィールド酸化物層、84・半導体基
板、85・ゲート電極、86・スペーサー、87・第１絶縁
層、88・第1のコンタクトホール、89・第2の絶縁層、90
・第2のコンタクトホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高藤 敦子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 AA03 AA10 AA20 BA07 CA03 EA05 FA06 GA04 GA06 GA08 GA09 GA11 HA09 JA02 JA07 KA03 KA11 LA11 MA05 PA01 PA03 PA07 PA11 RA10 RA20 4M106 AA01 BA02 BA07 CA38 DB05 DJ18 DJ20 DJ23 5C033 UU02 UU03 UU04 UU06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路パターンが形成されたウエハの開口パ
   ターンを含む第１と第２の領域を正に帯電させる工程
   と、荷電粒子線によってウエハの前記第１と第２の領域
   から各々二次的に発生する信号を検出する工程と、検出
   された第１と第２の領域ごとに信号を画像化させる工程
   と、前記第１と第２の領域で得た画像信号にもとつづい
   て比較する工程と、比較結果に基づいて欠陥を検出する
   工程と、を含む半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】回路パターンが形成された半導体装置基板
   表面内のホールパターンを含む領域を正に帯電させる工
   程と、上記領域内の第１、第２の領域に電子線を照射・
   走査させる工程と、電子線によって該基板から二次的に
   発生する信号を検出する工程と、検出された信号を画像
   化して表示させる工程と、上記基板上の第１、第２の領
   域で得た上記画像を比較して欠陥を検出する工程と、を
   含む半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記帯電させる工程として、帯電電圧が5
   V以上50 V以下であることを特徴とする請求項２記載の
   半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記帯電させる工程として、入射エネルギ
   ーが100から1000 Vの電子線を回路パターンに照射させ
   る工程を含むことを特徴とする請求項２記載の半導体装
   置の製造方法。
5. 【請求項５】前記帯電させる工程として、真空紫外光ま
   たはX線を用いて回路パターンに照射させる工程を含む
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】一次電子線によって基板から二次的に発生
   する荷電粒子を検出させる工程と、二次的に発生した荷
   電粒子をエネルギーフィルタによって基板上の帯電電圧
   を算出する工程と、この帯電電圧に基づいて一次電子線
   のエネルギーを制御する工程と、を含むことを特徴する
   半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】前記一次電子線のエネルギーを制御する工
   程としてプリチャージ条件、または、照射電流密度、電
   子線走査速度等の電子線照射条件、及び、対抗電極電圧
   を制御する工程とを含む請求項６記載の半導体装置の製
   造方法。