JP2002296314A - 半導体デバイスのコンタクト不良検査方法及びその装置 - Google Patents
半導体デバイスのコンタクト不良検査方法及びその装置Info
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- JP2002296314A JP2002296314A JP2001094745A JP2001094745A JP2002296314A JP 2002296314 A JP2002296314 A JP 2002296314A JP 2001094745 A JP2001094745 A JP 2001094745A JP 2001094745 A JP2001094745 A JP 2001094745A JP 2002296314 A JP2002296314 A JP 2002296314A
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】コンタクトチェーンの非導通箇所を特定するた
めの新しい検査方法、及びこれを実現するための検査装
置を提供する。 【解決手段】触針によりコンタクトチェーンの片端に正
の電圧を印加し、荷電粒子線をコンタクトチェーンの表
面に走査照射して、電位コントラスト画像を得ることに
よって非導通箇所を特定する。
めの新しい検査方法、及びこれを実現するための検査装
置を提供する。 【解決手段】触針によりコンタクトチェーンの片端に正
の電圧を印加し、荷電粒子線をコンタクトチェーンの表
面に走査照射して、電位コントラスト画像を得ることに
よって非導通箇所を特定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
コンタクト不良を検査する半導体デバイスのコンタクト
不良検査方法およびその装置に関する。
コンタクト不良を検査する半導体デバイスのコンタクト
不良検査方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の不良位置を特定する技術として
は、電子線や集束イオンビームなどの荷電粒子線装置に
よって、配線パターンの表面電位状態の違い、すなわち
電位コントラストを取得して、欠陥の所在を検出する技
術が知られている。(ここで、荷電粒子線装置とは、荷
電粒子線を照射して、試料より放出した2次電子を検出
して、2次電子走査画像を取得する。2次電子量が多い
と、少ない場合に比べて相対的に明るいコントラストと
して、モニタ画面上に表示される。)上記従来の技術を
適用した解析手法としては、図7に示す如く、2層の配
線70、72とこれをつなぐスルーホール71とで形成
したスルーホールチェーンの電位コントラスト解析が知
られている。なお、73は層間絶縁膜、76は断線を示
す。また、77、77’は接触用電極を示す。まず、は
じめに、解析対象のスルーホールチェーンの片端に半導
体基板と同電位に接地する。このスルーホールチェーン
の表面に荷電粒子線74を照射すると、接地側では、放
出した2次電子75による電子の不足分がアースから補
充され、常に接地電位に保たれる。一方、フローティン
グ側ではこの電子の補充が無いため、2次電子の放出量
が荷電粒子の入射量より多い場合は、配線が正に帯電
し、これによって2次電子の放出が抑制される。これに
よって、図8の電位コントラスト画像に示すように、接
地側が明るいコントラスト、フローティング側が暗いコ
ントラストとなり、この境目に非導通欠陥が発生してい
ることがモニタ画面上で確認することが可能となる。
は、電子線や集束イオンビームなどの荷電粒子線装置に
よって、配線パターンの表面電位状態の違い、すなわち
電位コントラストを取得して、欠陥の所在を検出する技
術が知られている。(ここで、荷電粒子線装置とは、荷
電粒子線を照射して、試料より放出した2次電子を検出
して、2次電子走査画像を取得する。2次電子量が多い
と、少ない場合に比べて相対的に明るいコントラストと
して、モニタ画面上に表示される。)上記従来の技術を
適用した解析手法としては、図7に示す如く、2層の配
線70、72とこれをつなぐスルーホール71とで形成
したスルーホールチェーンの電位コントラスト解析が知
られている。なお、73は層間絶縁膜、76は断線を示
す。また、77、77’は接触用電極を示す。まず、は
じめに、解析対象のスルーホールチェーンの片端に半導
体基板と同電位に接地する。このスルーホールチェーン
の表面に荷電粒子線74を照射すると、接地側では、放
出した2次電子75による電子の不足分がアースから補
充され、常に接地電位に保たれる。一方、フローティン
グ側ではこの電子の補充が無いため、2次電子の放出量
が荷電粒子の入射量より多い場合は、配線が正に帯電
し、これによって2次電子の放出が抑制される。これに
よって、図8の電位コントラスト画像に示すように、接
地側が明るいコントラスト、フローティング側が暗いコ
ントラストとなり、この境目に非導通欠陥が発生してい
ることがモニタ画面上で確認することが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、製品の市場競争
力を強化するためには、製品開発期間の短縮が必須要件
となってきた。しかし、製品の良品、不良品を判断する
製品完成時の電気的特性検査までにはライン投入から数
十日を要するため、その電気的特性検査の結果を待って
対策したのでは遅い。
力を強化するためには、製品開発期間の短縮が必須要件
となってきた。しかし、製品の良品、不良品を判断する
製品完成時の電気的特性検査までにはライン投入から数
十日を要するため、その電気的特性検査の結果を待って
対策したのでは遅い。
【0004】この課題を解決するために、製品開発にお
いて、共通な工程をブロックごとに分割し、このブロッ
ク内で電気的検査を行い、この結果をプロセスにフィー
ドバックして、当該ブロックのプロセスを早期に確立す
る方法が必要となる。このブロックをモニタするための
試料は、TEG(Test Element Grou
p)、ショートループモニタ、もしくはテストストラク
チャと呼ばれている。以下、これらを総称してTEGと
呼ぶこととする。
いて、共通な工程をブロックごとに分割し、このブロッ
ク内で電気的検査を行い、この結果をプロセスにフィー
ドバックして、当該ブロックのプロセスを早期に確立す
る方法が必要となる。このブロックをモニタするための
試料は、TEG(Test Element Grou
p)、ショートループモニタ、もしくはテストストラク
チャと呼ばれている。以下、これらを総称してTEGと
呼ぶこととする。
【0005】ところで、半導体ウエハの拡散層に接続す
るコンタクト工程についていえば、コンタクトホールの
非開口、コンタクトプラグの埋め込み不良、コンタクト
プラグと拡散層との高抵抗不良などの非導通不良が発生
する。このように、コンタクトチェーンに非導通不良が
発生した場合、この非導通不良の発生位置を特定し、観
察を行って、原因を究明することが必要となる。特に、
コンタクト不良は、穴底に発生することが多く、表面か
らは観察できないため、光学式の検査装置では確認する
ことが困難である。
るコンタクト工程についていえば、コンタクトホールの
非開口、コンタクトプラグの埋め込み不良、コンタクト
プラグと拡散層との高抵抗不良などの非導通不良が発生
する。このように、コンタクトチェーンに非導通不良が
発生した場合、この非導通不良の発生位置を特定し、観
察を行って、原因を究明することが必要となる。特に、
コンタクト不良は、穴底に発生することが多く、表面か
らは観察できないため、光学式の検査装置では確認する
ことが困難である。
【0006】そこで、上記従来の技術を、仮に、図9に
示す如く、コンタクトチェーンに適用しようとした場
合、以下のような課題が生じることになる。まず、コン
タクトチェーンの片端を接地した状態で、コンタクトチ
ェーンの表面に荷電粒子線13を照射したとしても、非
導通箇所に電位コントラストが発生しないことになる。
理由は以下の通りである。
示す如く、コンタクトチェーンに適用しようとした場
合、以下のような課題が生じることになる。まず、コン
タクトチェーンの片端を接地した状態で、コンタクトチ
ェーンの表面に荷電粒子線13を照射したとしても、非
導通箇所に電位コントラストが発生しないことになる。
理由は以下の通りである。
【0007】即ち、接地側もフローディング側も、図1
0に示すように、明るいコントラストになってしまい、
断線箇所が顕在しないことになる。
0に示すように、明るいコントラストになってしまい、
断線箇所が顕在しないことになる。
【0008】接地側は、次の通りとなる。非導通箇所を
起点として、これより接地側では、2次電子が大量に放
出するため、明るいコントラストとなる。
起点として、これより接地側では、2次電子が大量に放
出するため、明るいコントラストとなる。
【0009】フローティング側は、次の通りとなる。図
9に示す如く、Nチャネルで形成したコンタクトチェー
ンの場合、荷電粒子線の照射により、放出した2次電子が
供給されず(ダイオードの整流作用により半導体基板か
ら電子が供給されにくくなるため)、帯電が一時的に発
生する。この帯電電圧がダイオード整流作用の耐圧より
高い場合には、ブレークダウンが発生し、ダイオードに
逆電流が流れる。これによって、放出した分の電子が半
導体基板から供給され、帯電状態が解消される。従っ
て、明るいコントラストとなり、Pチャネルと同様、非
導通箇所を顕在化させることができない。Pチャネルで
形成したコンタクトチェーン(図示せず)の場合につい
ても、放出した2次電子の分だけ、Pチャネルのダイオ
ードを介して半導体基板から供給されるため、帯電が発
生しない。従って、明るいコントラストとなり、図10
に示すように断線箇所が顕在化しない。
9に示す如く、Nチャネルで形成したコンタクトチェー
ンの場合、荷電粒子線の照射により、放出した2次電子が
供給されず(ダイオードの整流作用により半導体基板か
ら電子が供給されにくくなるため)、帯電が一時的に発
生する。この帯電電圧がダイオード整流作用の耐圧より
高い場合には、ブレークダウンが発生し、ダイオードに
逆電流が流れる。これによって、放出した分の電子が半
導体基板から供給され、帯電状態が解消される。従っ
て、明るいコントラストとなり、Pチャネルと同様、非
導通箇所を顕在化させることができない。Pチャネルで
形成したコンタクトチェーン(図示せず)の場合につい
ても、放出した2次電子の分だけ、Pチャネルのダイオ
ードを介して半導体基板から供給されるため、帯電が発
生しない。従って、明るいコントラストとなり、図10
に示すように断線箇所が顕在化しない。
【0010】以上説明したとおり、従来の技術では、コ
ンタクトチェーンの非導通箇所の特定が困難であった。
ンタクトチェーンの非導通箇所の特定が困難であった。
【0011】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
半導体デバイスのコンタクトチェーンの非導通箇所ある
いは高抵抗不良の発生位置を特定することができるよう
にした半導体デバイスのコンタクト不良検査方法および
その装置を提供することにある。
半導体デバイスのコンタクトチェーンの非導通箇所ある
いは高抵抗不良の発生位置を特定することができるよう
にした半導体デバイスのコンタクト不良検査方法および
その装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、コンタクトチェーンの片端に触針により
正のバイアス電圧を印加する印加工程または印加手段
と、該印加工程または印加手段によって正のバイアス電
圧が印加されたコンタクトチェーンの表面に荷電粒子線
を走査照射して電位コントラスト画像を取得する取得工
程または取得手段と、該取得工程または取得手段によっ
て取得される電位コントラスト画像に基づいてコンタク
トチェーンの非導通あるいは高抵抗不良の発生位置を特
定する特定工程または特定手段とを有することを特徴と
する半導体デバイスのコンタクト不良検査方法およびそ
の装置である。
に、本発明は、コンタクトチェーンの片端に触針により
正のバイアス電圧を印加する印加工程または印加手段
と、該印加工程または印加手段によって正のバイアス電
圧が印加されたコンタクトチェーンの表面に荷電粒子線
を走査照射して電位コントラスト画像を取得する取得工
程または取得手段と、該取得工程または取得手段によっ
て取得される電位コントラスト画像に基づいてコンタク
トチェーンの非導通あるいは高抵抗不良の発生位置を特
定する特定工程または特定手段とを有することを特徴と
する半導体デバイスのコンタクト不良検査方法およびそ
の装置である。
【0013】また、本発明は、前記半導体デバイスのコ
ンタクト不良検査方法およびその装置における印加工程
または印加手段において、印加する正のバイアス電圧
を、前記コンタクトチェーンを構成する拡散層、もしく
はPウェル領域に対するN型チャネルの電位が、前記N
型チャネルのブレークダウン電圧よりも低くなるようす
ることを特徴とする。
ンタクト不良検査方法およびその装置における印加工程
または印加手段において、印加する正のバイアス電圧
を、前記コンタクトチェーンを構成する拡散層、もしく
はPウェル領域に対するN型チャネルの電位が、前記N
型チャネルのブレークダウン電圧よりも低くなるようす
ることを特徴とする。
【0014】また、本発明は、コンタクトチェーンの片
端に触針して前記コンタクトチェーンの表面に荷電粒子
線を走査照射して前記触針に流れる電流を前記走査に同
期させてモニタして吸収電流画像を取得する取得工程ま
たは取得手段と、該取得工程または取得手段によって取
得される吸収電流画像に基づいてコンタクトチェーンの
非導通あるいは高抵抗不良の発生位置を特定する特定工
程または特定手段とを有することを特徴とする半導体デ
バイスのコンタクト不良検査方法およびその装置であ
る。
端に触針して前記コンタクトチェーンの表面に荷電粒子
線を走査照射して前記触針に流れる電流を前記走査に同
期させてモニタして吸収電流画像を取得する取得工程ま
たは取得手段と、該取得工程または取得手段によって取
得される吸収電流画像に基づいてコンタクトチェーンの
非導通あるいは高抵抗不良の発生位置を特定する特定工
程または特定手段とを有することを特徴とする半導体デ
バイスのコンタクト不良検査方法およびその装置であ
る。
【0015】また、本発明は、コンタクトチェーンを内
蔵した試料を搭載するステージと、荷電粒子光学系と、
2次荷電粒子を検出して電位コントラスト画像を得る2
次荷電粒子検出器と、触針機構とを真空処理室内部に設
置し、前記触針機構に正のバイアス電圧を印加するため
の電源装置を備えたことを特徴とする半導体デバイスの
コンタクト不良検査装置である。
蔵した試料を搭載するステージと、荷電粒子光学系と、
2次荷電粒子を検出して電位コントラスト画像を得る2
次荷電粒子検出器と、触針機構とを真空処理室内部に設
置し、前記触針機構に正のバイアス電圧を印加するため
の電源装置を備えたことを特徴とする半導体デバイスの
コンタクト不良検査装置である。
【0016】また、本発明は、コンタクトチェーンを内
蔵した試料を搭載するステージと、荷電粒子光学系と、
触針機構とを真空処理室内部に設置し、前記触針機構に
流れる電流を検出して吸収電流画像を取得する検出器を
備えたことを特徴とする半導体デバイスのコンタクト不
良検査装置である。
蔵した試料を搭載するステージと、荷電粒子光学系と、
触針機構とを真空処理室内部に設置し、前記触針機構に
流れる電流を検出して吸収電流画像を取得する検出器を
備えたことを特徴とする半導体デバイスのコンタクト不
良検査装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体デバイスのコ
ンタクト不良検査方法及びその装置の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
ンタクト不良検査方法及びその装置の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
【0018】半導体ウエハの拡散層に接続するコンタク
ト工程についていえば、コンタクトホールの非開口、コ
ンタクトプラグの埋め込み不良、コンタクトプラグと拡
散層との高抵抗不良などの非導通不良が発生する。ここ
で発生した欠陥の原因を把握してコンタクト工程の改善
を行うために、拡散層と、コンタクトプラグと、配線層
とで形成したコンタクトチェーンと称するTEG(TE
G(Test Element Group)、ショー
トループモニタ、もしくはテストストラクチャと呼ばれ
る。)が用いられる。
ト工程についていえば、コンタクトホールの非開口、コ
ンタクトプラグの埋め込み不良、コンタクトプラグと拡
散層との高抵抗不良などの非導通不良が発生する。ここ
で発生した欠陥の原因を把握してコンタクト工程の改善
を行うために、拡散層と、コンタクトプラグと、配線層
とで形成したコンタクトチェーンと称するTEG(TE
G(Test Element Group)、ショー
トループモニタ、もしくはテストストラクチャと呼ばれ
る。)が用いられる。
【0019】nチャネルによって構成したコンタクトチ
ェーンを図6に示す。即ち、P型シリコン基板6に、n
チャネル7を形成し、各々のnチャネル7の間の電流の
リークを防止するため素子分離領域8を形成する。nチ
ャネル7と接続するようにコンタクトプラグ5を形成
し、さらに、このコンタクトプラグ5を第1層配線1と
接続させる。層間絶縁膜4により、隣接するコンタクト
プラグ5や、隣接する第1層配線1の絶縁を保つ。この
コンタクトチェーンの両端には、電気検査用の触針用電
極3、3’が形成されており、一つのコンタクトチェー
ンに欠陥が発生したかどうかを確認できるようになって
いる。
ェーンを図6に示す。即ち、P型シリコン基板6に、n
チャネル7を形成し、各々のnチャネル7の間の電流の
リークを防止するため素子分離領域8を形成する。nチ
ャネル7と接続するようにコンタクトプラグ5を形成
し、さらに、このコンタクトプラグ5を第1層配線1と
接続させる。層間絶縁膜4により、隣接するコンタクト
プラグ5や、隣接する第1層配線1の絶縁を保つ。この
コンタクトチェーンの両端には、電気検査用の触針用電
極3、3’が形成されており、一つのコンタクトチェー
ンに欠陥が発生したかどうかを確認できるようになって
いる。
【0020】次に、本発明に係るコンタクトチェーンの
解析方法について、図1及び図2を用いて説明する。図
1は、本発明に係るn型コンタクトチェーン解析方法を
示す模式図である。ここでは、説明の都合上、層間絶縁
膜を省略して記載してある。
解析方法について、図1及び図2を用いて説明する。図
1は、本発明に係るn型コンタクトチェーン解析方法を
示す模式図である。ここでは、説明の都合上、層間絶縁
膜を省略して記載してある。
【0021】本発明においては、コンタクトチェーンの
第一層配線1もしくは触針用電極(図示せず)の片端に
導電性のプローブ11を接触させる。そして、本発明に
おいては、このプローブ11に、直流電源12を用い
て、正の電圧を印加させることを特徴とする。但し、こ
の正の電圧印加によってnチャネル7においてブレーク
ダウンが発生しないように、印加電圧はnチャネルの耐
圧範囲内(+数V以下)とするのが望ましい。
第一層配線1もしくは触針用電極(図示せず)の片端に
導電性のプローブ11を接触させる。そして、本発明に
おいては、このプローブ11に、直流電源12を用い
て、正の電圧を印加させることを特徴とする。但し、こ
の正の電圧印加によってnチャネル7においてブレーク
ダウンが発生しないように、印加電圧はnチャネルの耐
圧範囲内(+数V以下)とするのが望ましい。
【0022】この状態において、第一層配線1の上面か
ら電子ビームや集束イオンビームなどの荷電粒子線13
を走査照射する。ここで、図1に示すように断線14が
存在した場合、これを境として正電圧を印加した側の第
1層配線1では、2次電子15の放出が抑制され、その
結果、正電圧印加側では、暗いコントラストとなること
を見出すことができる。一方、フローティング側では、
荷電粒子線13の照射と2次電子15の放出により正の
帯電が発生し、この帯電電圧が、ダイオードの耐圧より
高い場合には、ブレークダウンが発生し逆電流が流れ、
正の帯電が解消され、その結果、フローティング側で
は、2次電子15が大量に放出することにより、明るい
コントラストとなることを見出すことができる。
ら電子ビームや集束イオンビームなどの荷電粒子線13
を走査照射する。ここで、図1に示すように断線14が
存在した場合、これを境として正電圧を印加した側の第
1層配線1では、2次電子15の放出が抑制され、その
結果、正電圧印加側では、暗いコントラストとなること
を見出すことができる。一方、フローティング側では、
荷電粒子線13の照射と2次電子15の放出により正の
帯電が発生し、この帯電電圧が、ダイオードの耐圧より
高い場合には、ブレークダウンが発生し逆電流が流れ、
正の帯電が解消され、その結果、フローティング側で
は、2次電子15が大量に放出することにより、明るい
コントラストとなることを見出すことができる。
【0023】以上説明したように、コンタクトチェーン
の第一層配線1もしくは触針用電極(図示せず)の片端
に正の電位を印加することによって、図2に電位コント
ラスト画像として示す如く、図1に示すように断線など
の非導通不良14が存在した場合、これを境として、正
電圧印加側では、暗いコントラストの画像となり、フロ
ーティング側では、ブレークダウンが発生することによ
って明るいコントラストの画像となることを見出すこと
ができる。その結果、このコントラストの境目を断線な
どの非導通不良14の発生箇所として認識して特定する
ことが可能となる。この断線などの非導通不良14の発
生箇所の特定は、検出器23から検出される電位コント
ラスト画像信号に基づいて、制御系42若しくはホスト
コンピュータ43における画像処理によって自動的に行
うことが可能である。さらに、図2に示す如く、検出器
23から検出される電位コントラスト画像信号を表示部
43aに表示することによって、断線などの非導通不良
の発生箇所を認識することも可能である。さらに、表示
部43aに表示された図2に示す電位コントラスト画像
を基に、断線などの非導通不良の発生箇所を特定するこ
とも可能である。
の第一層配線1もしくは触針用電極(図示せず)の片端
に正の電位を印加することによって、図2に電位コント
ラスト画像として示す如く、図1に示すように断線など
の非導通不良14が存在した場合、これを境として、正
電圧印加側では、暗いコントラストの画像となり、フロ
ーティング側では、ブレークダウンが発生することによ
って明るいコントラストの画像となることを見出すこと
ができる。その結果、このコントラストの境目を断線な
どの非導通不良14の発生箇所として認識して特定する
ことが可能となる。この断線などの非導通不良14の発
生箇所の特定は、検出器23から検出される電位コント
ラスト画像信号に基づいて、制御系42若しくはホスト
コンピュータ43における画像処理によって自動的に行
うことが可能である。さらに、図2に示す如く、検出器
23から検出される電位コントラスト画像信号を表示部
43aに表示することによって、断線などの非導通不良
の発生箇所を認識することも可能である。さらに、表示
部43aに表示された図2に示す電位コントラスト画像
を基に、断線などの非導通不良の発生箇所を特定するこ
とも可能である。
【0024】このように、断線などの非導通不良14の
発生箇所を認識して特定されることにより、この部分に
イオンビームなどを照射して断面観察用の穴をあけ、荷
電粒子ビームを照射して得られる2次荷電粒子を検出し
て断面観察を行ない、この断面観察などにより、不良の
原因を解明(究明)し、この不良原因の解明(究明)に
基づいて対策を施して、プロセス条件を適正化すること
が可能となる。
発生箇所を認識して特定されることにより、この部分に
イオンビームなどを照射して断面観察用の穴をあけ、荷
電粒子ビームを照射して得られる2次荷電粒子を検出し
て断面観察を行ない、この断面観察などにより、不良の
原因を解明(究明)し、この不良原因の解明(究明)に
基づいて対策を施して、プロセス条件を適正化すること
が可能となる。
【0025】次に、吸収電流法によるコンタクトチェー
ンの非導通箇所の特定を行う実施例について、図3およ
び図4を用いて説明する。図3は、吸収電流法によるコ
ンタクトチェーン不良箇所の特定方法を示す模式図であ
る。まず、はじめに、被検査対象のコンタクトチェーン
の第一層配線1の片端に、プローブ11を接触させる。
このプローブ11には、プローブ11に流入する電流を
モニタするための検出器30を接続し、該検出器30か
ら検出された電流変化を信号処理部32(制御系42若
しくはホストコンピュータ43)にて信号処理して、表
示部33(43a)上に走査2次元画像として表示させ
ることができる。
ンの非導通箇所の特定を行う実施例について、図3およ
び図4を用いて説明する。図3は、吸収電流法によるコ
ンタクトチェーン不良箇所の特定方法を示す模式図であ
る。まず、はじめに、被検査対象のコンタクトチェーン
の第一層配線1の片端に、プローブ11を接触させる。
このプローブ11には、プローブ11に流入する電流を
モニタするための検出器30を接続し、該検出器30か
ら検出された電流変化を信号処理部32(制御系42若
しくはホストコンピュータ43)にて信号処理して、表
示部33(43a)上に走査2次元画像として表示させ
ることができる。
【0026】この状態で、荷電粒子線13を第1層配線
1の上面に走査照射し、プローブ11に流れる電流、す
なわち吸収電流画像を信号処理部32(制御系42若し
くはホストコンピュータ43)から取得する。断線など
の非導通不良14の発生箇所を境に、これよりプローブ
11が接触している側では、荷電粒子線13や2次電子
15の放出が、プローブ11に流れる電流として検出す
ることができる。一方、フローティング側に荷電粒子線
13が照射されても、プローブ11には電流が流れず、
吸収電流の変化が現れない。これによって、図4に示す
ような不良箇所を明暗の境目とした吸収電流のコントラ
スト像を取得することが可能となり、不良箇所の特定を
実現することができる。この不良箇所の特定は、前述と
同様に行なうことが可能である。
1の上面に走査照射し、プローブ11に流れる電流、す
なわち吸収電流画像を信号処理部32(制御系42若し
くはホストコンピュータ43)から取得する。断線など
の非導通不良14の発生箇所を境に、これよりプローブ
11が接触している側では、荷電粒子線13や2次電子
15の放出が、プローブ11に流れる電流として検出す
ることができる。一方、フローティング側に荷電粒子線
13が照射されても、プローブ11には電流が流れず、
吸収電流の変化が現れない。これによって、図4に示す
ような不良箇所を明暗の境目とした吸収電流のコントラ
スト像を取得することが可能となり、不良箇所の特定を
実現することができる。この不良箇所の特定は、前述と
同様に行なうことが可能である。
【0027】次に、本発明に係るコンタクトチェーン解
析装置について図5を用いて説明する。図5は、本発明
に係るコンタクトチェーン解析装置の概略図である。本
発明の解析装置は、解析装置本体41と、電源や電気信
号計測機器等の制御系42と、ユーザインターフェース
をつかさどるホストコンピュータ43とで構成する。ま
ず、解析装置本体41について説明する。真空排気装置
(図示せず)により真空に保たれた試料室44に、コン
タクトチェーンを内蔵した試料45を搭載するための試
料ステージ46を設ける。この試料ステージはXYステ
ージ、XYZステージ、あるいはこれらと回転系ステー
ジや、チルトステージを組み合わせたものを用いる。試
料室44には、荷電粒子線筐体47が接続されており、
この荷電粒子線筐体47についても真空排気装置(図示
せず)によって真空状態にする。この荷電粒子線筐体4
7は、電子やイオンを放出させる荷電粒子源48、発生
した荷電粒子線13を集束させる荷電粒子線光学系49
により構成する。荷電粒子源48は、電子の場合、熱電
子放射型(タングステンヘアピンフィラメントやランタ
ンヘキサボライドポイントカソード)、電界放射型など
がある。イオンの場合は、液体金属イオン源やプラズマ
型イオン源などである。荷電粒子光学系49は、引き出
し電極、加速電極、スティグマ偏向コイル、静電レン
ズ、磁場レンズ等で構成し、集束した荷電粒子線13の
走査や照射、非照射等の制御を行う。荷電粒子線の加速
電圧は、通常数百Vないし数百kV程度、荷電粒子線の
電流は、数pAないし数十μAまで様々である。荷電粒
子線13の直径は、通常1nmないし10nm程度に集
束させるが、この限りではない。荷電粒子線13を試料
45の表面に照射する際に発生する2次電子15(ある
いは反射電子)を検出器23に引き込んで電流増幅を行
い、画像処理部24(制御系42若しくはホストコンピ
ュータ43)で画像処理を行った後、モニタ43aに映
し出す。
析装置について図5を用いて説明する。図5は、本発明
に係るコンタクトチェーン解析装置の概略図である。本
発明の解析装置は、解析装置本体41と、電源や電気信
号計測機器等の制御系42と、ユーザインターフェース
をつかさどるホストコンピュータ43とで構成する。ま
ず、解析装置本体41について説明する。真空排気装置
(図示せず)により真空に保たれた試料室44に、コン
タクトチェーンを内蔵した試料45を搭載するための試
料ステージ46を設ける。この試料ステージはXYステ
ージ、XYZステージ、あるいはこれらと回転系ステー
ジや、チルトステージを組み合わせたものを用いる。試
料室44には、荷電粒子線筐体47が接続されており、
この荷電粒子線筐体47についても真空排気装置(図示
せず)によって真空状態にする。この荷電粒子線筐体4
7は、電子やイオンを放出させる荷電粒子源48、発生
した荷電粒子線13を集束させる荷電粒子線光学系49
により構成する。荷電粒子源48は、電子の場合、熱電
子放射型(タングステンヘアピンフィラメントやランタ
ンヘキサボライドポイントカソード)、電界放射型など
がある。イオンの場合は、液体金属イオン源やプラズマ
型イオン源などである。荷電粒子光学系49は、引き出
し電極、加速電極、スティグマ偏向コイル、静電レン
ズ、磁場レンズ等で構成し、集束した荷電粒子線13の
走査や照射、非照射等の制御を行う。荷電粒子線の加速
電圧は、通常数百Vないし数百kV程度、荷電粒子線の
電流は、数pAないし数十μAまで様々である。荷電粒
子線13の直径は、通常1nmないし10nm程度に集
束させるが、この限りではない。荷電粒子線13を試料
45の表面に照射する際に発生する2次電子15(ある
いは反射電子)を検出器23に引き込んで電流増幅を行
い、画像処理部24(制御系42若しくはホストコンピ
ュータ43)で画像処理を行った後、モニタ43aに映
し出す。
【0028】次に、配線パターン(第一層配線1の片
端)に接触するためのプローブ手段について説明する。
プローブ手段の基本的な構成は、プローブ11と、これ
を駆動させるための駆動手段49とで構成される。プロ
ーブの駆動手段49は、走査画像の視野範囲内の任意の
XYZ方向の位置に、プローブ11を駆動できるステー
ジで構成され、駆動源は、電動モータやピエゾ素子等を
使用し、マイクロメータないしサブマイクロメータの分
解能でコントロール可能である。接触させることにより
生じる画面コントラストの変化や、プローブ11(金属
製の場合)の電流・電圧変化により、接触を検知する手
段(図示せず)を搭載することも可能である。
端)に接触するためのプローブ手段について説明する。
プローブ手段の基本的な構成は、プローブ11と、これ
を駆動させるための駆動手段49とで構成される。プロ
ーブの駆動手段49は、走査画像の視野範囲内の任意の
XYZ方向の位置に、プローブ11を駆動できるステー
ジで構成され、駆動源は、電動モータやピエゾ素子等を
使用し、マイクロメータないしサブマイクロメータの分
解能でコントロール可能である。接触させることにより
生じる画面コントラストの変化や、プローブ11(金属
製の場合)の電流・電圧変化により、接触を検知する手
段(図示せず)を搭載することも可能である。
【0029】なお、プローブ11の駆動手段49とホス
トコンピュータ43は連動しており、作業者は、ホスト
コンピュータ43のモニタ画面43aを見ながら、ジョ
イスティック43d等のインタフェースデバイスを介す
か、あるいはモニタ画面上に表示された駆動ボタンをマ
ウス43bでクリックするかして、プローブ11を移動
させることができる。探針(プローブ)11の材質は、
WやMoのような金属が利用できるが、この限りではな
い。プローブ11には、配線パターンに電圧を印加する
ための直流電源12や、電流をモニタするための検出器
30を接続する。以上の構成により、前述したコンタク
トチェーンの非導通解析を行うことができる。
トコンピュータ43は連動しており、作業者は、ホスト
コンピュータ43のモニタ画面43aを見ながら、ジョ
イスティック43d等のインタフェースデバイスを介す
か、あるいはモニタ画面上に表示された駆動ボタンをマ
ウス43bでクリックするかして、プローブ11を移動
させることができる。探針(プローブ)11の材質は、
WやMoのような金属が利用できるが、この限りではな
い。プローブ11には、配線パターンに電圧を印加する
ための直流電源12や、電流をモニタするための検出器
30を接続する。以上の構成により、前述したコンタク
トチェーンの非導通解析を行うことができる。
【0030】以上、本発明の実施の形態では、p型シリ
コン基板上のnチャネルのコンタクトチェーンについて
述べてきたが、n型シリコン基板上のpチャネルの場合
など、その他のコンタクトチェーンについても概ね同様
に解析することが可能となる。そのため、説明を省略す
る。
コン基板上のnチャネルのコンタクトチェーンについて
述べてきたが、n型シリコン基板上のpチャネルの場合
など、その他のコンタクトチェーンについても概ね同様
に解析することが可能となる。そのため、説明を省略す
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、コンタクトチェーンの
非導通欠陥の発生位置特定が可能となり、それによって
短時間でコンタクト形成プロセスの改良にフィードバッ
クすることができる効果を奏する。
非導通欠陥の発生位置特定が可能となり、それによって
短時間でコンタクト形成プロセスの改良にフィードバッ
クすることができる効果を奏する。
【図1】本発明に係るn型コンタクトチェーン解析方法
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図2】本発明に係るn型コンタクトチェーン解析方法
によって取得される電位コントラスト画像を示す模式図
である。
によって取得される電位コントラスト画像を示す模式図
である。
【図3】本発明に係る吸収電流法によるコンタクトチェ
ーン不良箇所の特定方法を示す模式図である。
ーン不良箇所の特定方法を示す模式図である。
【図4】本発明に係る吸収電流法によって取得されるコ
ントラスト像を示す図である。
ントラスト像を示す図である。
【図5】本発明に係るコンタクトチェーン解析装置の概
略図である。
略図である。
【図6】本発明に係るコンタクトチェーンを示す模式図
である。
である。
【図7】従来のスルーホールチェーンの解析方法につい
て説明するための図である。
て説明するための図である。
【図8】従来のスルーホールチェーン解析によって得ら
れる電位コントラスト画像を示す図である。
れる電位コントラスト画像を示す図である。
【図9】従来の電位コントラスト法を用いて、仮に、コ
ンタクトチェーン非導通解析をした場合の説明図であ
る。
ンタクトチェーン非導通解析をした場合の説明図であ
る。
【図10】従来の電位コントラスト法を用いて、仮に、
コンタクトチェーン非導通解析をした場合における電位
コントラスト画像を示す図である。
コンタクトチェーン非導通解析をした場合における電位
コントラスト画像を示す図である。
1…第一層配線、3,3’…触針用電極、5…コンタク
トプラグ、6…P型シリコン基板、7…nチャネル、8
…素子分離領域、11…プローブ、12…直流電源、1
3…荷電粒子線、14…断線などの非導通不良、15…
2次電子、23…検出器、24…画像処理部、30…検
出器、32…信号処理部、33(43a)…表示部、4
1…試料室、42…制御系、43…ホストコンピュー
タ、47…荷電粒子線筐体、49…駆動手段。
トプラグ、6…P型シリコン基板、7…nチャネル、8
…素子分離領域、11…プローブ、12…直流電源、1
3…荷電粒子線、14…断線などの非導通不良、15…
2次電子、23…検出器、24…画像処理部、30…検
出器、32…信号処理部、33(43a)…表示部、4
1…試料室、42…制御系、43…ホストコンピュー
タ、47…荷電粒子線筐体、49…駆動手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 宇乙 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 富松 聡 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 2G011 AA01 AA02 AE03 2G014 AA02 AA08 AB59 AC10 AC11 2G132 AA00 AD01 AD15 AF01 AF12 AL09 AL11 AL12 4M106 AA01 BA01 BA02 BA03 BA14 CA16 DD01 DE01 DE02 DE08 DE16 DE24 DJ11 DJ23
Claims (12)
- 【請求項1】コンタクトチェーンの片端に触針により正
のバイアス電圧を印加する印加工程と、 該印加工程によって正のバイアス電圧が印加されたコン
タクトチェーンの表面に荷電粒子線を走査照射して電位
コントラスト画像を取得する取得工程と、 該取得工程によって取得される電位コントラスト画像に
基づいてコンタクトチェーンの非導通あるいは高抵抗不
良の発生位置を特定する特定工程とを有することを特徴
とする半導体デバイスのコンタクト不良検査方法。 - 【請求項2】前記印加工程において、印加する正のバイ
アス電圧を、前記コンタクトチェーンを構成する拡散
層、もしくはPウェル領域に対するN型チャネルの電位
が、前記N型チャネルのブレークダウン電圧よりも低く
なるようすることを特徴とする請求項1に記載の半導体
デバイスのコンタクト不良検査方法。 - 【請求項3】前記印加工程において、コンタクトチェー
ンのもう一方の片端を電気的にフローティングさせるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の半導体デバイス
のコンタクト不良検査方法。 - 【請求項4】コンタクトチェーンの片端に触針して前記
コンタクトチェーンの表面に荷電粒子線を走査照射して
前記触針に流れる電流を前記走査に同期させてモニタし
て吸収電流画像を取得する取得工程と、 該取得工程によって取得される吸収電流画像に基づいて
コンタクトチェーンの非導通あるいは高抵抗不良の発生
位置を特定する特定工程とを有することを特徴とする半
導体デバイスのコンタクト不良検査方法。 - 【請求項5】前記取得工程において、コンタクトチェー
ンのもう一方の片端を電気的にフローティングさせるこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体デバイスのコンタ
クト不良検査方法。 - 【請求項6】コンタクトチェーンの片端に触針により正
のバイアス電圧を印加する印加手段と、 該印加手段によって正のバイアス電圧が印加されたコン
タクトチェーンの表面に荷電粒子線を走査照射して電位
コントラスト画像を取得する取得手段と、 該取得手段によって取得される電位コントラスト画像に
基づいてコンタクトチェーンの非導通あるいは高抵抗不
良の発生位置を特定する特定手段とを備えたことを特徴
とする半導体デバイスのコンタクト不良検査装置。 - 【請求項7】前記印加手段において、印加する正のバイ
アス電圧を、前記コンタクトチェーンを構成する拡散
層、もしくはPウェル領域に対するN型チャネルの電位
が、前記N型チャネルのブレークダウン電圧よりも低く
なるよう構成することを特徴とする請求項6に記載の半
導体デバイスのコンタクト不良検査装置。 - 【請求項8】前記印加手段において、コンタクトチェー
ンのもう一方の片端を電気的にフローティングさせるよ
うに構成することを特徴とする請求項6または7記載の
半導体デバイスのコンタクト不良検査装置。 - 【請求項9】コンタクトチェーンの片端に触針して前記
コンタクトチェーンの表面に荷電粒子線を走査照射して
前記触針に流れる電流を前記走査に同期させてモニタし
て吸収電流画像を取得する取得手段と、 該取得手段によって取得される吸収電流画像に基づいて
コンタクトチェーンの非導通あるいは高抵抗不良の発生
位置を特定する特定手段とを備えたことを特徴とする半
導体デバイスのコンタクト不良検査装置。 - 【請求項10】前記取得手段において、コンタクトチェ
ーンのもう一方の片端を電気的にフローティングさせる
ように構成したことを特徴とする請求項9記載の半導体
デバイスのコンタクト不良検査装置。 - 【請求項11】コンタクトチェーンを内蔵した試料を搭
載するステージと、荷電粒子光学系と、2次荷電粒子を
検出して電位コントラスト画像を得る2次荷電粒子検出
器と、触針機構とを真空処理室内部に設置し、 前記触針機構に正のバイアス電圧を印加するための電源
装置を備えたことを特徴とする半導体デバイスのコンタ
クト不良検査装置。 - 【請求項12】コンタクトチェーンを内蔵した試料を搭
載するステージと、荷電粒子光学系と、触針機構とを真
空処理室内部に設置し、 前記触針機構に流れる電流を検出して吸収電流画像を取
得する検出器を備えたことを特徴とする半導体デバイス
のコンタクト不良検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001094745A JP2002296314A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 半導体デバイスのコンタクト不良検査方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001094745A JP2002296314A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 半導体デバイスのコンタクト不良検査方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002296314A true JP2002296314A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18948895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001094745A Pending JP2002296314A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 半導体デバイスのコンタクト不良検査方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002296314A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006105960A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-04-20 | Jeol Ltd | 試料検査方法及び試料検査装置 |
JP2007027685A (ja) * | 2005-06-17 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
WO2007032456A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Ebara Corporation | Semiconductor devices and method of testing same |
US8902412B2 (en) | 2011-06-08 | 2014-12-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Defect inspection apparatus and defect inspection method using the same |
CN105304614A (zh) * | 2014-07-17 | 2016-02-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种测试结构及测试方法 |
WO2022244235A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 株式会社日立ハイテク | 試料検査装置 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001094745A patent/JP2002296314A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006105960A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-04-20 | Jeol Ltd | 試料検査方法及び試料検査装置 |
JP2007027685A (ja) * | 2005-06-17 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
US7595557B2 (en) | 2005-06-17 | 2009-09-29 | Panasonic Corporation | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP4592634B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2010-12-01 | パナソニック株式会社 | 半導体装置 |
WO2007032456A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Ebara Corporation | Semiconductor devices and method of testing same |
TWI512304B (zh) * | 2005-09-13 | 2015-12-11 | Ebara Corp | 半導體裝置及其檢查方法 |
US8902412B2 (en) | 2011-06-08 | 2014-12-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Defect inspection apparatus and defect inspection method using the same |
CN105304614A (zh) * | 2014-07-17 | 2016-02-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种测试结构及测试方法 |
WO2022244235A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 株式会社日立ハイテク | 試料検査装置 |
TWI801243B (zh) * | 2021-05-21 | 2023-05-01 | 日商日立全球先端科技股份有限公司 | 試料檢查裝置 |
JP7551915B2 (ja) | 2021-05-21 | 2024-09-17 | 株式会社日立ハイテク | 試料検査装置 |
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