JP2985826B2 - 位置検出装置および方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出装置およ
び方法に関し、例えば、半導体ウェハ等の試料の配線パ
ターン等の測定部分の位置や寸法を検出する位置検出装
置および方法に関するものである。
び方法に関し、例えば、半導体ウェハ等の試料の配線パ
ターン等の測定部分の位置や寸法を検出する位置検出装
置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウェハの配線パターンのよ
うに微細な試料の測定部分の寸法を検出する方法とし
て、走査型電子顕微鏡ＳＥＭ(Ｓcanning Ｅlectron
Ｍicroscope)の二次電子像を用いることが知られてい
る。例えば、半導体ウェハの配線パターンの線幅を測定
する場合、電子ビームを半導体ウェハの表面に垂直方向
に照射しながら配線パターンを横切るように一定速度で
走査させ、このとき得られる二次電子を検出して強度変
化を走査位置の関数として求める。配線パターンの位置
では検出される二次電子の強度が変化するので、この強
度変化から測定部分である配線パターンの寸法を算出す
ることができる。
うに微細な試料の測定部分の寸法を検出する方法とし
て、走査型電子顕微鏡ＳＥＭ(Ｓcanning Ｅlectron
Ｍicroscope)の二次電子像を用いることが知られてい
る。例えば、半導体ウェハの配線パターンの線幅を測定
する場合、電子ビームを半導体ウェハの表面に垂直方向
に照射しながら配線パターンを横切るように一定速度で
走査させ、このとき得られる二次電子を検出して強度変
化を走査位置の関数として求める。配線パターンの位置
では検出される二次電子の強度が変化するので、この強
度変化から測定部分である配線パターンの寸法を算出す
ることができる。
【０００３】しかし、上述のように導電性を有する配線
パターンを電子ビームで走査すると、配線パターンが帯
電して検出精度が低下することがある。これを解決した
パターン寸法の測定方法が、特開平１−１９７６０７号
公報に開示されている。この方法を図７を参照して以下
に簡単に説明する。
パターンを電子ビームで走査すると、配線パターンが帯
電して検出精度が低下することがある。これを解決した
パターン寸法の測定方法が、特開平１−１９７６０７号
公報に開示されている。この方法を図７を参照して以下
に簡単に説明する。
【０００４】なお、図７は試料である回路部材を示す断
面図である。この回路部材１００は、導電性基板１０１
を具備しており、その表面に絶縁膜１０２が成膜されて
いる。この絶縁膜１０２にはコンタクト孔１０３が形成
されており、前記絶縁膜１０２の表面に成膜された導電
膜１０４が前記コンタクト孔１０３の位置から前記導電
性基板１０１の表面に接続されている。
面図である。この回路部材１００は、導電性基板１０１
を具備しており、その表面に絶縁膜１０２が成膜されて
いる。この絶縁膜１０２にはコンタクト孔１０３が形成
されており、前記絶縁膜１０２の表面に成膜された導電
膜１０４が前記コンタクト孔１０３の位置から前記導電
性基板１０１の表面に接続されている。
【０００５】このように形成した回路部材１００では、
絶縁膜１０２に形成されたコンタクト孔１０３により導
電膜１０４が導電性基板１０１に接続されているので、
その表面をＳＥＭにより電子ビームで走査しても導電膜
１０４が帯電することがなく、その二次電子の強度から
導電膜１０４の寸法を正確に検出することができる。こ
のように導電膜１０４の帯電を防止する構造を絶縁膜１
０２のコンタクト孔１０３で実現しているので、その構
造が簡単で製作に特別な設備は必要ない。
絶縁膜１０２に形成されたコンタクト孔１０３により導
電膜１０４が導電性基板１０１に接続されているので、
その表面をＳＥＭにより電子ビームで走査しても導電膜
１０４が帯電することがなく、その二次電子の強度から
導電膜１０４の寸法を正確に検出することができる。こ
のように導電膜１０４の帯電を防止する構造を絶縁膜１
０２のコンタクト孔１０３で実現しているので、その構
造が簡単で製作に特別な設備は必要ない。
【０００６】なお、このような回路部材１００のコンタ
クト孔１０３の直径を測定したい場合には、導電膜１０
４を成膜する以前にコンタクト孔１０３が形成された絶
縁膜１０２の表面をＳＥＭにより電子ビームで走査して
二次電子を検出すれば良い。
クト孔１０３の直径を測定したい場合には、導電膜１０
４を成膜する以前にコンタクト孔１０３が形成された絶
縁膜１０２の表面をＳＥＭにより電子ビームで走査して
二次電子を検出すれば良い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように形成した
回路部材１００は、導電膜１０４の線幅を電子ビームの
走査により正確に測定することができ、コンタクト孔１
０３の直径も製造過程で測定することが可能である。
回路部材１００は、導電膜１０４の線幅を電子ビームの
走査により正確に測定することができ、コンタクト孔１
０３の直径も製造過程で測定することが可能である。
【０００８】しかし、実際には上述のようなコンタクト
孔１０３の開口の位置や直径を電子ビームの走査で検出
することは容易であるが、底部の位置や直径を検出する
ことは困難である。つまり、コンタクト孔１０３が深い
場合、電子ビームを照射しても二次電子が底部から出て
こられないため、底部の位置や直径を測定することが困
難である。
孔１０３の開口の位置や直径を電子ビームの走査で検出
することは容易であるが、底部の位置や直径を検出する
ことは困難である。つまり、コンタクト孔１０３が深い
場合、電子ビームを照射しても二次電子が底部から出て
こられないため、底部の位置や直径を測定することが困
難である。
【０００９】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、製造過程の回路部材の深いコンタクト孔
の底部の位置や直径なども正確に測定できる位置検出装
置および方法を提供することを目的とする。
たものであり、製造過程の回路部材の深いコンタクト孔
の底部の位置や直径なども正確に測定できる位置検出装
置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の一の位置検出装
置は、コンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回
路部材などの試料に電子ビームを照射するビーム照射手
段と、試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対
的に走査させるビーム走査手段と、電子ビームで走査さ
れる試料に底面から電圧を印加する電圧印加手段と、試
料に通電される電流を検出する電流検出手段と、検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から測
定部分の位置を検出する位置検出手段と、を具備してい
る。
置は、コンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回
路部材などの試料に電子ビームを照射するビーム照射手
段と、試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対
的に走査させるビーム走査手段と、電子ビームで走査さ
れる試料に底面から電圧を印加する電圧印加手段と、試
料に通電される電流を検出する電流検出手段と、検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から測
定部分の位置を検出する位置検出手段と、を具備してい
る。
【００１１】従って、コンタクト孔の底部などの測定部
分が存在する回路部材などの試料にビーム照射手段によ
り電子ビームが照射され、この電子ビームが試料の測定
部分を通過するようビーム走査手段により相対的に走査
される。このように電子ビームで走査される試料に電圧
印加手段により底面から電圧が印加され、試料に通電さ
れる電流が電流検出手段により検出される。この検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から位
置検出手段により測定部分の位置が検出されるので、例
えば、二次電子や反射電子が測定できない試料の深いコ
ンタクト孔の直径なども測定される。
分が存在する回路部材などの試料にビーム照射手段によ
り電子ビームが照射され、この電子ビームが試料の測定
部分を通過するようビーム走査手段により相対的に走査
される。このように電子ビームで走査される試料に電圧
印加手段により底面から電圧が印加され、試料に通電さ
れる電流が電流検出手段により検出される。この検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から位
置検出手段により測定部分の位置が検出されるので、例
えば、二次電子や反射電子が測定できない試料の深いコ
ンタクト孔の直径なども測定される。
【００１２】つまり、シリコン基板の表面の絶縁膜に測
定部分としてコンタクト孔が形成された回路部材を試料
とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシリコン基
板に電圧を印加すると、この回路部材は絶縁膜のコンタ
クト孔から電子ビームが照射されたときのみ電流が通電
されるので、電子ビームの走査位置から測定部分である
コンタクト孔の縁部の位置が検出される。
定部分としてコンタクト孔が形成された回路部材を試料
とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシリコン基
板に電圧を印加すると、この回路部材は絶縁膜のコンタ
クト孔から電子ビームが照射されたときのみ電流が通電
されるので、電子ビームの走査位置から測定部分である
コンタクト孔の縁部の位置が検出される。
【００１３】本発明の他の位置検出装置は、コンタクト
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試料の測定
部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査させるビ
ーム走査手段と、電子ビームで走査される試料に電圧を
印加する電圧印加手段と、試料に通電される電流を底面
から検出する電流検出手段と、検出される電流が変化し
たときの電子ビームの走査位置から測定部分の位置を検
出する位置検出手段と、を具備している。
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試料の測定
部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査させるビ
ーム走査手段と、電子ビームで走査される試料に電圧を
印加する電圧印加手段と、試料に通電される電流を底面
から検出する電流検出手段と、検出される電流が変化し
たときの電子ビームの走査位置から測定部分の位置を検
出する位置検出手段と、を具備している。
【００１４】従って、コンタクト孔の底部などの測定部
分が存在する回路部材などの試料にビーム照射手段によ
り電子ビームが照射され、この電子ビームが試料の測定
部分を通過するようビーム走査手段により相対的に走査
される。このように電子ビー ムで走査される試料に電圧
印加手段により電圧が印加され、試料に通電される電流
が電流検出手段により底面から検出される。この検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から位
置検出手段により測定部分の位置が検出されるので、例
えば、二次電子や反射電子が測定できない試料の深いコ
ンタクト孔の直径なども測定される。
分が存在する回路部材などの試料にビーム照射手段によ
り電子ビームが照射され、この電子ビームが試料の測定
部分を通過するようビーム走査手段により相対的に走査
される。このように電子ビー ムで走査される試料に電圧
印加手段により電圧が印加され、試料に通電される電流
が電流検出手段により底面から検出される。この検出さ
れる電流が変化したときの電子ビームの走査位置から位
置検出手段により測定部分の位置が検出されるので、例
えば、二次電子や反射電子が測定できない試料の深いコ
ンタクト孔の直径なども測定される。
【００１５】なお、本発明で云う試料とは、例えば、上
述のようにシリコン基板の表面に絶縁膜を成膜した製造
過程の回路部材などを許容し、測定部分としては絶縁膜
の表面からシリコン基板の表面まで形成したコンタクト
孔などを許容する。また、電子ビームの相対的な走査と
は、例えば、試料に電子ビームが照射された状態で、試
料と電子ビームとの少なくとも一方を移動させることを
意味している。また、上述した位置検出手段などは、そ
の機能を実現するよう形成されていれば良く、例えば、
専用のハードウェア、適正なプログラムをソフトウェア
により実装したコンピュータ、これらの組み合わせ、等
を許容する。
述のようにシリコン基板の表面に絶縁膜を成膜した製造
過程の回路部材などを許容し、測定部分としては絶縁膜
の表面からシリコン基板の表面まで形成したコンタクト
孔などを許容する。また、電子ビームの相対的な走査と
は、例えば、試料に電子ビームが照射された状態で、試
料と電子ビームとの少なくとも一方を移動させることを
意味している。また、上述した位置検出手段などは、そ
の機能を実現するよう形成されていれば良く、例えば、
専用のハードウェア、適正なプログラムをソフトウェア
により実装したコンピュータ、これらの組み合わせ、等
を許容する。
【００１６】上述のような位置検出装置における他の発
明としては、位置検出手段は、電流の変化時刻に電子ビ
ームの走査時刻を対応させて電子ビームの走査位置とし
て試料の測定部分の位置を検出する。従って、位置検出
手段により電流の変化時刻に電子ビームの走査時刻が対
応され、電子ビームの走査位置として試料の測定部分の
位置が検出されるので、例えば、コンタクト孔の縁部の
位置などが時刻に基づいて検出される。
明としては、位置検出手段は、電流の変化時刻に電子ビ
ームの走査時刻を対応させて電子ビームの走査位置とし
て試料の測定部分の位置を検出する。従って、位置検出
手段により電流の変化時刻に電子ビームの走査時刻が対
応され、電子ビームの走査位置として試料の測定部分の
位置が検出されるので、例えば、コンタクト孔の縁部の
位置などが時刻に基づいて検出される。
【００１７】上述のような位置検出装置における他の発
明としては、位置検出手段により検出された二つの位置
の座標の差分として測定部分の寸法を測定する寸法測定
手段が設けられている。従って、位置検出手段により検
出された二つの位置の座標の差分として寸法測定手段に
より測定部分の寸法が測定されるので、例えば、電子ビ
ームが通過するコンタクト孔の二つの縁部の位置から直
径が測定される。
明としては、位置検出手段により検出された二つの位置
の座標の差分として測定部分の寸法を測定する寸法測定
手段が設けられている。従って、位置検出手段により検
出された二つの位置の座標の差分として寸法測定手段に
より測定部分の寸法が測定されるので、例えば、電子ビ
ームが通過するコンタクト孔の二つの縁部の位置から直
径が測定される。
【００１８】上述のような位置検出装置における他の発
明としては、電子ビームの走査速度を電流の変化時間に
乗算して測定部分の寸法を測定する寸法測定手段が設け
られている。従って、電子ビームの走査速度が寸法測定
手段により電流の変化時間に乗算されて測定部分の寸法
が測定されるので、簡単な演算処理により測定部分の寸
法が測定される。
明としては、電子ビームの走査速度を電流の変化時間に
乗算して測定部分の寸法を測定する寸法測定手段が設け
られている。従って、電子ビームの走査速度が寸法測定
手段により電流の変化時間に乗算されて測定部分の寸法
が測定されるので、簡単な演算処理により測定部分の寸
法が測定される。
【００１９】上述のような位置検出装置における他の発
明としては、電圧印加手段は、試料に印加する電圧を周
期的に変化させる。従って、電圧印加手段により試料に
印加される電圧が周期的に変化するので、例えば、試料
に直流電流が通電されない場合でも、試料内部に通電さ
れる電流変化からコンタクト孔の底部の位置などが検出
される。なお、本発明で云う周期的に変化する電圧と
は、例えば、交流電圧やパルス電圧などを許容する。
明としては、電圧印加手段は、試料に印加する電圧を周
期的に変化させる。従って、電圧印加手段により試料に
印加される電圧が周期的に変化するので、例えば、試料
に直流電流が通電されない場合でも、試料内部に通電さ
れる電流変化からコンタクト孔の底部の位置などが検出
される。なお、本発明で云う周期的に変化する電圧と
は、例えば、交流電圧やパルス電圧などを許容する。
【００２０】上述のような位置検出装置における他の発
明としては、試料から放射される二次電子と反射電子と
の少なくとも一方を検出する電子検出手段が設けられて
おり、検出される電子が変化したときの電子ビームの走
査位置から測定部分の寸法を測定する通常測定手段が設
けられている。従って、試料から放射される二次電子と
反射電子との少なくとも一方が電子検出手段により検出
され、このように検出される電子が変化したときの電子
ビームの走査位置から通常測定手段により測定部分の寸
法が測定されるので、電圧印加に対応した通電電流が電
子ビームの走査により変化しない測定部分の寸法も測定
される。
明としては、試料から放射される二次電子と反射電子と
の少なくとも一方を検出する電子検出手段が設けられて
おり、検出される電子が変化したときの電子ビームの走
査位置から測定部分の寸法を測定する通常測定手段が設
けられている。従って、試料から放射される二次電子と
反射電子との少なくとも一方が電子検出手段により検出
され、このように検出される電子が変化したときの電子
ビームの走査位置から通常測定手段により測定部分の寸
法が測定されるので、電圧印加に対応した通電電流が電
子ビームの走査により変化しない測定部分の寸法も測定
される。
【００２１】本発明の一の位置検出方法は、コンタクト
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過するよう
電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで走査され
る試料に底面から電圧を印加し、試料に通電される電流
を検出し、検出される電流が変化したときの電子ビーム
の走査位置から測定部分の位置を検出するようにした。
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過するよう
電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで走査され
る試料に底面から電圧を印加し、試料に通電される電流
を検出し、検出される電流が変化したときの電子ビーム
の走査位置から測定部分の位置を検出するようにした。
【００２２】従って、例えば、シリコン基板の表面の絶
縁膜に測定部分としてコンタクト孔が形成された回路部
材を試料とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシ
リコン基板に電圧を印加すると、このシリコン基板は絶
縁膜のコンタクト孔から電子ビームが照射されたときの
み電流が通電されるので、電子ビームの走査位置から測
定部分であるコンタクト孔の縁部の位置が検出される。
縁膜に測定部分としてコンタクト孔が形成された回路部
材を試料とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシ
リコン基板に電圧を印加すると、このシリコン基板は絶
縁膜のコンタクト孔から電子ビームが照射されたときの
み電流が通電されるので、電子ビームの走査位置から測
定部分であるコンタクト孔の縁部の位置が検出される。
【００２３】本発明の他の位置検出方法は、コンタクト
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過するよう
電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで走査され
る試料に電圧を印加し、試料に通電される電流を底面か
ら検出し、検出される電流が変化したときの電子ビーム
の走査位置から測定部分の位置を検出するようにした。
孔の底部などの測定部分が存在する回路部材などの試料
に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過するよう
電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで走査され
る試料に電圧を印加し、試料に通電される電流を底面か
ら検出し、検出される電流が変化したときの電子ビーム
の走査位置から測定部分の位置を検出するようにした。
【００２４】従って、例えば、シリコン基板の表面の絶
縁膜に測定部分としてコンタクト孔が形成された回路部
材を試料とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシ
リコン基板に電圧を印加すると、このシリコン基板は絶
縁膜のコンタクト孔から電子ビームが照射されたときの
み電流が通電されるので、電子ビームの走査位置から測
定部分であるコンタクト孔の縁部の位置が検出される。
縁膜に測定部分としてコンタクト孔が形成された回路部
材を試料とし、その絶縁膜の表面に照射するとともにシ
リコン基板に電圧を印加すると、このシリコン基板は絶
縁膜のコンタクト孔から電子ビームが照射されたときの
み電流が通電されるので、電子ビームの走査位置から測
定部分であるコンタクト孔の縁部の位置が検出される。
【００２５】上述のような位置検出方法における他の発
明としては、測定部分の位置を検出するとき、電流の変
化時刻に電子ビームの走査時刻を対応させて電子ビーム
の走査位置として試料の測定部分の位置を検出するよう
にした。従って、例えば、コンタクト孔の縁部の位置な
どが時刻に基づいて検出される。
明としては、測定部分の位置を検出するとき、電流の変
化時刻に電子ビームの走査時刻を対応させて電子ビーム
の走査位置として試料の測定部分の位置を検出するよう
にした。従って、例えば、コンタクト孔の縁部の位置な
どが時刻に基づいて検出される。
【００２６】上述のような位置検出方法における他の発
明としては、検出された二つの位置の座標の差分として
測定部分の寸法を測定するようにした。従って、例え
ば、電子ビームが通過するコンタクト孔の二つの縁部の
位置から直径が測定される。
明としては、検出された二つの位置の座標の差分として
測定部分の寸法を測定するようにした。従って、例え
ば、電子ビームが通過するコンタクト孔の二つの縁部の
位置から直径が測定される。
【００２７】上述のような位置検出方法における他の発
明としては、電子ビームの走査速度を電流の変化時間に
乗算して測定部分の寸法を測定するようにした。従っ
て、例えば、簡単な演算処理により測定部分の寸法が測
定される。
明としては、電子ビームの走査速度を電流の変化時間に
乗算して測定部分の寸法を測定するようにした。従っ
て、例えば、簡単な演算処理により測定部分の寸法が測
定される。
【００２８】上述のような位置検出方法における他の発
明としては、試料に印加する電圧を周期的に変化させる
ようにした。従って、試料に印加される電圧が周期的に
変化するので、例えば、試料に直流電流が通電されない
場合でも、試料内部の電流変化からコンタクト孔の底部
の位置などが検出される。
明としては、試料に印加する電圧を周期的に変化させる
ようにした。従って、試料に印加される電圧が周期的に
変化するので、例えば、試料に直流電流が通電されない
場合でも、試料内部の電流変化からコンタクト孔の底部
の位置などが検出される。
【００２９】上述のような位置検出方法における他の発
明としては、試料から放射される二次電子と反射電子と
の少なくとも一方を検出し、検出される電子が変化した
ときの電子ビームの走査位置から測定部分の寸法を測定
するようにした。従って、電圧印加に対応した通電電流
が電子ビームの走査により変化しない測定部分の寸法も
測定される。
明としては、試料から放射される二次電子と反射電子と
の少なくとも一方を検出し、検出される電子が変化した
ときの電子ビームの走査位置から測定部分の寸法を測定
するようにした。従って、電圧印加に対応した通電電流
が電子ビームの走査により変化しない測定部分の寸法も
測定される。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図６を参照して以下に説明する。なお、図１は本実施
の形態の位置検出装置を示す模式図、図２は試料である
製造過程の回路部材を示す断面図、図３は電流の検出結
果を示す特性図、図４および図５は他の試料である回路
部材を示す断面図、図６は電流の検出結果を示す特性図
である。
し図６を参照して以下に説明する。なお、図１は本実施
の形態の位置検出装置を示す模式図、図２は試料である
製造過程の回路部材を示す断面図、図３は電流の検出結
果を示す特性図、図４および図５は他の試料である回路
部材を示す断面図、図６は電流の検出結果を示す特性図
である。
【００３１】本実施の形態の位置検出装置１は、図１に
示すように、走査型の電子顕微鏡１０とコンピュータシ
ステムからなる制御ユニット２０とを具備しており、こ
れらを接続した構造からなる。
示すように、走査型の電子顕微鏡１０とコンピュータシ
ステムからなる制御ユニット２０とを具備しており、こ
れらを接続した構造からなる。
【００３２】前記電子顕微鏡１０は、電子ビームを出射
する電子銃１１を具備しており、この電子銃１１のビー
ム経路には、ビーム制御装置１２が配置されている。こ
のビーム制御装置１２は、コンデンサレンズ、スキャン
コイル、偏光器、対物レンズ、アパーチャ、等からな
り、電子ビームを制御する。この電子ビームが照射され
る位置には、試料１３を保持する走査ステージ１４が移
動自在に配置されており、この走査ステージ１４に保持
された前記試料１３と対向する位置には、二次電子を検
出する電子検出器１５が配置されている。
する電子銃１１を具備しており、この電子銃１１のビー
ム経路には、ビーム制御装置１２が配置されている。こ
のビーム制御装置１２は、コンデンサレンズ、スキャン
コイル、偏光器、対物レンズ、アパーチャ、等からな
り、電子ビームを制御する。この電子ビームが照射され
る位置には、試料１３を保持する走査ステージ１４が移
動自在に配置されており、この走査ステージ１４に保持
された前記試料１３と対向する位置には、二次電子を検
出する電子検出器１５が配置されている。
【００３３】前記制御ユニット２０は、必要なデバイス
が接続されたコンピュータシステムからなり、ビーム制
御部２１、ステージ制御部２２、電子検出部２３、電圧
印加手段である電圧供給部２４、電流検出手段である電
流検出部２５、統合制御部２６、等を具備している。こ
の統合制御部２６に前記各部２１〜２５が接続されてお
り、これらが前記電子顕微鏡１０の各部に接続されてい
る。
が接続されたコンピュータシステムからなり、ビーム制
御部２１、ステージ制御部２２、電子検出部２３、電圧
印加手段である電圧供給部２４、電流検出手段である電
流検出部２５、統合制御部２６、等を具備している。こ
の統合制御部２６に前記各部２１〜２５が接続されてお
り、これらが前記電子顕微鏡１０の各部に接続されてい
る。
【００３４】前記ビーム制御部２１は、前記電子銃１１
と前記ビーム制御装置１２とに接続されており、前記電
子銃１１に電子ビームを出射させ、そのビーム形状や照
射領域等を前記ビーム制御装置１２により調整させる。
前記ステージ制御部２２は、前記走査ステージ１４の駆
動部（図示せず）に接続されており、前記試料１３の任
意の位置に電子ビームが照射されるように前記走査ステ
ージ１４を位置制御する。前記電子検出部２５は、前記
電子検出器１５に接続されており、この電子検出器１５
の二次電子の検出信号からプロファイル信号を生成す
る。
と前記ビーム制御装置１２とに接続されており、前記電
子銃１１に電子ビームを出射させ、そのビーム形状や照
射領域等を前記ビーム制御装置１２により調整させる。
前記ステージ制御部２２は、前記走査ステージ１４の駆
動部（図示せず）に接続されており、前記試料１３の任
意の位置に電子ビームが照射されるように前記走査ステ
ージ１４を位置制御する。前記電子検出部２５は、前記
電子検出器１５に接続されており、この電子検出器１５
の二次電子の検出信号からプロファイル信号を生成す
る。
【００３５】前記電圧供給部２４と前記電流検出部２５
とは前記走査ステージ１４に接続されており、この走査
ステージ１４は、前記試料１３の裏面と電気的に導通す
る構造に形成されている。そこで、前記電圧供給部２４
は前記走査ステージ１４を介して前記試料１３に電圧を
印加し、前記電流検出部２５は、前記走査ステージ１４
を介して前記試料１３に通電される電流を検出する。
とは前記走査ステージ１４に接続されており、この走査
ステージ１４は、前記試料１３の裏面と電気的に導通す
る構造に形成されている。そこで、前記電圧供給部２４
は前記走査ステージ１４を介して前記試料１３に電圧を
印加し、前記電流検出部２５は、前記走査ステージ１４
を介して前記試料１３に通電される電流を検出する。
【００３６】前記統合制御部２６は、上述した各部２１
〜２５を統合制御する。このように統合制御部２６が各
部２１〜２５を統合制御し、これらの各部２１〜２５が
前記電子顕微鏡１０の各部を動作制御などすることによ
り、本実施の形態の位置検出装置１は、各種機能が各種
手段として実現されている。
〜２５を統合制御する。このように統合制御部２６が各
部２１〜２５を統合制御し、これらの各部２１〜２５が
前記電子顕微鏡１０の各部を動作制御などすることによ
り、本実施の形態の位置検出装置１は、各種機能が各種
手段として実現されている。
【００３７】つまり、本実施の形態の位置検出装置１
は、ビーム照射手段、ビーム走査手段、電子検出手段、
通常測定手段、位置検出手段、寸法測定手段、等を具備
している。前記ビーム照射手段は、前記電子銃１１と前
記ビーム制御装置１２および前記ビーム制御部２１の部
分に相当し、前記試料１３に電子ビームを照射する。前
記ビーム走査手段は、前記走査ステージ１４と前記ステ
ージ制御部２２の部分に相当し、前記試料１３の表面を
通過するよう電子ビームを相対的に走査させる。
は、ビーム照射手段、ビーム走査手段、電子検出手段、
通常測定手段、位置検出手段、寸法測定手段、等を具備
している。前記ビーム照射手段は、前記電子銃１１と前
記ビーム制御装置１２および前記ビーム制御部２１の部
分に相当し、前記試料１３に電子ビームを照射する。前
記ビーム走査手段は、前記走査ステージ１４と前記ステ
ージ制御部２２の部分に相当し、前記試料１３の表面を
通過するよう電子ビームを相対的に走査させる。
【００３８】前記電子検出手段は、前記電子検出器１５
および前記電子検出部２３の部分に相当し、前記試料１
３から放射される二次電子を検出する。前記通常測定手
段は、前記制御ユニット２０の機能の一つに相当し、検
出される二次電子が変化したときの電子ビームの走査位
置から前記試料１３の表面の測定部分の寸法を測定す
る。
および前記電子検出部２３の部分に相当し、前記試料１
３から放射される二次電子を検出する。前記通常測定手
段は、前記制御ユニット２０の機能の一つに相当し、検
出される二次電子が変化したときの電子ビームの走査位
置から前記試料１３の表面の測定部分の寸法を測定す
る。
【００３９】前記位置検出手段および前記寸法測定手段
も、前記制御ユニット２０の機能の一つに相当し、前記
位置検出手段は、前記電流検出部２５により検出される
電流が変化したときの前記試料１３に対する電子ビーム
の走査位置を前記ステージ制御部２２から検出すること
により、前記試料１３の測定部分の位置を検出する。よ
り詳細には、前記走査ステージ１４は前記ステージ制御
部２２により所定の初期位置から一定速度で走査移動さ
れるので、前記位置検出手段は、電流の変化時刻に電子
ビームの走査時刻を対応させて前記試料１３の測定部分
の位置を検出する。
も、前記制御ユニット２０の機能の一つに相当し、前記
位置検出手段は、前記電流検出部２５により検出される
電流が変化したときの前記試料１３に対する電子ビーム
の走査位置を前記ステージ制御部２２から検出すること
により、前記試料１３の測定部分の位置を検出する。よ
り詳細には、前記走査ステージ１４は前記ステージ制御
部２２により所定の初期位置から一定速度で走査移動さ
れるので、前記位置検出手段は、電流の変化時刻に電子
ビームの走査時刻を対応させて前記試料１３の測定部分
の位置を検出する。
【００４０】前記寸法測定手段は、前記位置検出手段に
より検出された二つの位置の座標の差分として、測定部
分の寸法を測定する。例えば、前記試料１３の測定部分
が回路部材のコンタクト孔の場合、その中心を通過する
よう電子ビームが直線状に走査されるならば、検出され
る一対の縁部の位置の差分として寸法を測定すれば直径
が算出されることになる。
より検出された二つの位置の座標の差分として、測定部
分の寸法を測定する。例えば、前記試料１３の測定部分
が回路部材のコンタクト孔の場合、その中心を通過する
よう電子ビームが直線状に走査されるならば、検出され
る一対の縁部の位置の差分として寸法を測定すれば直径
が算出されることになる。
【００４１】なお、前記試料１３は、図２に示すよう
に、ｐ型のシリコン基板３０の表面に、例えば、１μｍ
の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜３１が堆積さ
れ、この絶縁膜３１の表面から前記シリコン基板３０の
表面まで直径０．４μｍ程度のコンタクト孔３２が形成
された構造からなる。
に、ｐ型のシリコン基板３０の表面に、例えば、１μｍ
の膜厚のシリコン酸化膜からなる絶縁膜３１が堆積さ
れ、この絶縁膜３１の表面から前記シリコン基板３０の
表面まで直径０．４μｍ程度のコンタクト孔３２が形成
された構造からなる。
【００４２】上述のような構成において、本実施の形態
の位置検出装置１による位置検出方法を以下に説明す
る。例えば、試料１３の表面の配線パターンの位置や線
幅などを検出する場合には、電子銃１１が出射する電子
ビームをビーム制御装置１２により制御して試料１３の
表面に照射し、この試料１３を走査ステージ１４により
走査移動させる。これで試料１３の表面が電子ビームに
より走査されて二次電子が発生するので、この二次電子
を電子検出器１５で検出して統合制御部２６が走査時刻
と対応させることにより、試料１３の表面に形成された
配線パターンの位置や線幅などが検出される。
の位置検出装置１による位置検出方法を以下に説明す
る。例えば、試料１３の表面の配線パターンの位置や線
幅などを検出する場合には、電子銃１１が出射する電子
ビームをビーム制御装置１２により制御して試料１３の
表面に照射し、この試料１３を走査ステージ１４により
走査移動させる。これで試料１３の表面が電子ビームに
より走査されて二次電子が発生するので、この二次電子
を電子検出器１５で検出して統合制御部２６が走査時刻
と対応させることにより、試料１３の表面に形成された
配線パターンの位置や線幅などが検出される。
【００４３】しかし、前述のように試料１３に深いコン
タクト孔３２が形成されている場合、その上面から電子
ビームを照射しても二次電子がコンタクト孔３２の底部
から外部に出ることができないので、二次電子によりコ
ンタクト孔３２の底部の位置や直径を検出することは困
難である。このような場合、本実施の形態の位置検出装
置１では、二次電子によらず電流変化に基づいてコンタ
クト孔３２の底部の位置や直径を検出する。
タクト孔３２が形成されている場合、その上面から電子
ビームを照射しても二次電子がコンタクト孔３２の底部
から外部に出ることができないので、二次電子によりコ
ンタクト孔３２の底部の位置や直径を検出することは困
難である。このような場合、本実施の形態の位置検出装
置１では、二次電子によらず電流変化に基づいてコンタ
クト孔３２の底部の位置や直径を検出する。
【００４４】より詳細には、上述のように試料１３の表
面を電子ビームで走査するとき、電圧供給部２４により
試料１３に底面から＋３Ｖなどの電圧を供給し、この試
料１３に通電される電流を底面から電流検出部２５によ
り検出する。すると、電子ビームが絶縁膜３１の表面に
照射されているときはシリコン基板３０に電流は通電さ
れないが、コンタクト孔３２の底部に電子ビームが照射
されるとシリコン基板３０に電流が通電される。
面を電子ビームで走査するとき、電圧供給部２４により
試料１３に底面から＋３Ｖなどの電圧を供給し、この試
料１３に通電される電流を底面から電流検出部２５によ
り検出する。すると、電子ビームが絶縁膜３１の表面に
照射されているときはシリコン基板３０に電流は通電さ
れないが、コンタクト孔３２の底部に電子ビームが照射
されるとシリコン基板３０に電流が通電される。
【００４５】すると、電流検出部２５の出力波形は、図
３に示すように、時刻に対応して変化するため、この変
化時刻によりコンタクト孔３２の底部の位置と直径とが
検出される。つまり、時刻ｔ０，ｔ１がコンタクト孔３
２の底部の縁部の位置に対応しているので、これらの時
刻に走査速度ｖを乗算して初期位置の座標ａに加算すれ
ば、“ａ＋ｖｔ０，ａ＋ｖｔ１”としてコンタクト孔３
２の底部の両端の位置の座標を検出することができる。
そして、これらの位置の差分として直径を算出すること
ができるが、もしも、位置を検出する必要がなく直径の
み必要な場合には、時刻の差分に走査速度を乗算するだ
けでも“ｖ(ｔ０−ｔ１)”として直径を算出することが
できる。
３に示すように、時刻に対応して変化するため、この変
化時刻によりコンタクト孔３２の底部の位置と直径とが
検出される。つまり、時刻ｔ０，ｔ１がコンタクト孔３
２の底部の縁部の位置に対応しているので、これらの時
刻に走査速度ｖを乗算して初期位置の座標ａに加算すれ
ば、“ａ＋ｖｔ０，ａ＋ｖｔ１”としてコンタクト孔３
２の底部の両端の位置の座標を検出することができる。
そして、これらの位置の差分として直径を算出すること
ができるが、もしも、位置を検出する必要がなく直径の
み必要な場合には、時刻の差分に走査速度を乗算するだ
けでも“ｖ(ｔ０−ｔ１)”として直径を算出することが
できる。
【００４６】本実施の形態の位置検出装置１は、上述の
ように二次電子では検出困難な試料１３のコンタクト孔
３２の位置や直径なども検出することができ、その検出
を簡単な演算で実行することができる。さらに、二次電
子による表面の検出も併用できるので、試料１３の配線
パターンやコンタクト孔３２などの各種部分の位置や寸
法を測定することができ、配線パターンとコンタクト孔
の位置関係なども検出することができる。
ように二次電子では検出困難な試料１３のコンタクト孔
３２の位置や直径なども検出することができ、その検出
を簡単な演算で実行することができる。さらに、二次電
子による表面の検出も併用できるので、試料１３の配線
パターンやコンタクト孔３２などの各種部分の位置や寸
法を測定することができ、配線パターンとコンタクト孔
の位置関係なども検出することができる。
【００４７】なお、上述のような位置検出装置１におい
て、電子ビームの走査速度ｖ、電子ビームの加速電圧、
ビーム電流、ビーム径、試料１３に印加する電圧など
は、測定部分の寸法や密度などに対応して、それぞれ最
適化されるべきものであることは言うまでもない。
て、電子ビームの走査速度ｖ、電子ビームの加速電圧、
ビーム電流、ビーム径、試料１３に印加する電圧など
は、測定部分の寸法や密度などに対応して、それぞれ最
適化されるべきものであることは言うまでもない。
【００４８】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では電圧供給部２４が試料１
３に一定の電圧を印加することを例示したが、この電圧
を周期的に変化させることも可能である。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では電圧供給部２４が試料１
３に一定の電圧を印加することを例示したが、この電圧
を周期的に変化させることも可能である。
【００４９】つまり、ウェハの裏面に薄い酸化膜が形成
されていたり、コンタクト孔がｎ型もしくはｐ型のウェ
ハ内に形成されていたりして試料に直流電流が通電され
ない場合、この試料に印加する電圧を交流またはパルス
電圧として周期的に変化させることにより、試料の内部
の電流変化から上述の場合と同様にコンタクト孔の底部
の位置や直径などを算出することができる。
されていたり、コンタクト孔がｎ型もしくはｐ型のウェ
ハ内に形成されていたりして試料に直流電流が通電され
ない場合、この試料に印加する電圧を交流またはパルス
電圧として周期的に変化させることにより、試料の内部
の電流変化から上述の場合と同様にコンタクト孔の底部
の位置や直径などを算出することができる。
【００５０】また、上記形態ではシリコン基板３０の表
面の絶縁膜３１にコンタクト孔３２が形成されたものを
試料１３とし、測定部分としてコンタクト孔３２の底部
の位置や直径を検出することを例示したが、本発明の位
置検出装置１は、各種の試料の各種部分の検出に利用す
ることが可能である。例えば、図４に示すように、ｐ型
のシリコン基板３０の表面に５００ｎｍなどの膜厚のシ
リコン熱酸化膜からなるフィールド絶縁膜３４が部分的
に形成されたものを試料３５とし、その素子領域３６を
測定部分とすることも可能である。なお、前記フィール
ド絶縁膜３４は、前記シリコン基板３０を選択酸化させ
ることにより形成されている。
面の絶縁膜３１にコンタクト孔３２が形成されたものを
試料１３とし、測定部分としてコンタクト孔３２の底部
の位置や直径を検出することを例示したが、本発明の位
置検出装置１は、各種の試料の各種部分の検出に利用す
ることが可能である。例えば、図４に示すように、ｐ型
のシリコン基板３０の表面に５００ｎｍなどの膜厚のシ
リコン熱酸化膜からなるフィールド絶縁膜３４が部分的
に形成されたものを試料３５とし、その素子領域３６を
測定部分とすることも可能である。なお、前記フィール
ド絶縁膜３４は、前記シリコン基板３０を選択酸化させ
ることにより形成されている。
【００５１】図示するように、試料３５の表面の段差が
非常に小さい場合、素子領域３６の位置や横幅を従来の
二次電子を利用した方法で検出することは困難である。
そこで、この場合も位置検出装置１によりシリコン基板
３０に＋３Ｖ等の電圧を印加し、電子ビームを走査させ
て電流変化を検出する。すると、素子領域３６に電子ビ
ームが当たっているときのみシリコン基板３０に電流が
通電されるので、前述の場合と同様に素子領域３６の位
置や横幅を検出することができる。
非常に小さい場合、素子領域３６の位置や横幅を従来の
二次電子を利用した方法で検出することは困難である。
そこで、この場合も位置検出装置１によりシリコン基板
３０に＋３Ｖ等の電圧を印加し、電子ビームを走査させ
て電流変化を検出する。すると、素子領域３６に電子ビ
ームが当たっているときのみシリコン基板３０に電流が
通電されるので、前述の場合と同様に素子領域３６の位
置や横幅を検出することができる。
【００５２】また、図５に示すように、上述のような試
料３５の素子領域３６にゲート酸化膜３７とゲート電極
３８とが形成された試料３９において、前記ゲート電極
３８の位置や線幅を検出することも可能である。例え
ば、前述の試料３５の素子領域３６に膜厚１５ｎｍなど
のゲート酸化膜３７を熱酸化により形成したあと、その
表面全体にＮ型の多結晶シリコンとタングステンシリサ
イドからなる膜厚２００ｎｍなどの導電層を形成し、こ
の導電層をパターニングすることにより前記試料３９が
形成される。
料３５の素子領域３６にゲート酸化膜３７とゲート電極
３８とが形成された試料３９において、前記ゲート電極
３８の位置や線幅を検出することも可能である。例え
ば、前述の試料３５の素子領域３６に膜厚１５ｎｍなど
のゲート酸化膜３７を熱酸化により形成したあと、その
表面全体にＮ型の多結晶シリコンとタングステンシリサ
イドからなる膜厚２００ｎｍなどの導電層を形成し、こ
の導電層をパターニングすることにより前記試料３９が
形成される。
【００５３】この試料３９の前記ゲート電極３８の位置
や線幅を検出する場合も、前述のときと同様に、シリコ
ン基板３０に＋３Ｖなどの電圧を印加し、電子ビームを
走査して電流を検出する。すると、ゲート酸化膜３７は
薄いので電子ビームは透過することができ、図６に示す
ように、電子ビームがゲート電極３８以外の素子領域３
６に照射されているとき(ｔ０〜ｔ２およびｔ３〜ｔ１)
のみ電流が検出されるので、ゲート電極３８や素子領域
３６の位置や寸法が簡単に検出される。
や線幅を検出する場合も、前述のときと同様に、シリコ
ン基板３０に＋３Ｖなどの電圧を印加し、電子ビームを
走査して電流を検出する。すると、ゲート酸化膜３７は
薄いので電子ビームは透過することができ、図６に示す
ように、電子ビームがゲート電極３８以外の素子領域３
６に照射されているとき(ｔ０〜ｔ２およびｔ３〜ｔ１)
のみ電流が検出されるので、ゲート電極３８や素子領域
３６の位置や寸法が簡単に検出される。
【００５４】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５５】請求項１記載の発明の位置検出装置は、コ
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試
料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査
させるビーム走査手段と、電子ビームで走査される試料
に底面から電圧を印加する電圧印加手段と、試料に通電
される電流を検出する電流検出手段と、検出される電流
が変化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の
位置を検出する位置検出手段と、を具備していることに
より、深いコンタクト孔の底部のように二次電子や反射
電子で検出できない測定部分の位置も検出することがで
きる。
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試
料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査
させるビーム走査手段と、電子ビームで走査される試料
に底面から電圧を印加する電圧印加手段と、試料に通電
される電流を検出する電流検出手段と、検出される電流
が変化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の
位置を検出する位置検出手段と、を具備していることに
より、深いコンタクト孔の底部のように二次電子や反射
電子で検出できない測定部分の位置も検出することがで
きる。
【００５６】請求項２記載の発明の位置検出装置は、コ
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試
料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査
させるビーム走査手段と、電子ビームで走査される試料
に電圧を印加する電圧印加手段と、試料に通電される電
流を底面から検出する電流検出手段と、検出される電流
が変化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の
位置を検出する位置検出手段と、を具備していることに
より、 深いコンタクト孔の底部のように二次電子や反射
電子で検出できない測定部分の位置も検出することがで
きる。
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射するビーム照射手段と、試
料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走査
させるビーム走査手段と、電子ビームで走査される試料
に電圧を印加する電圧印加手段と、試料に通電される電
流を底面から検出する電流検出手段と、検出される電流
が変化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の
位置を検出する位置検出手段と、を具備していることに
より、 深いコンタクト孔の底部のように二次電子や反射
電子で検出できない測定部分の位置も検出することがで
きる。
【００５７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の位置検出装置であって、位置検出手段は、電流の
変化時刻に電子ビームの走査時刻を対応させて電子ビー
ムの走査位置として試料の測定部分の位置を検出するこ
とにより、簡単な演算で正確に測定部分の位置を検出す
ることができる。
記載の位置検出装置であって、位置検出手段は、電流の
変化時刻に電子ビームの走査時刻を対応させて電子ビー
ムの走査位置として試料の測定部分の位置を検出するこ
とにより、簡単な演算で正確に測定部分の位置を検出す
ることができる。
【００５８】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の位置検出装置であって、位置検出手段
により検出された二つの位置の座標の差分として測定部
分の寸法を測定する寸法測定手段が設けられていること
により、簡単な演算で正確に測定部分の寸法を検出する
ことができる。
の何れか一記載の位置検出装置であって、位置検出手段
により検出された二つの位置の座標の差分として測定部
分の寸法を測定する寸法測定手段が設けられていること
により、簡単な演算で正確に測定部分の寸法を検出する
ことができる。
【００５９】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
の何れか一記載の位置検出装置であって、電子ビームの
走査速度を電流の変化時間に乗算して測定部分の寸法を
測定する寸法測定手段が設けられていることにより、簡
単な演算で正確に測定部分の寸法を検出することができ
る。
の何れか一記載の位置検出装置であって、電子ビームの
走査速度を電流の変化時間に乗算して測定部分の寸法を
測定する寸法測定手段が設けられていることにより、簡
単な演算で正確に測定部分の寸法を検出することができ
る。
【００６０】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一記載の位置検出装置であって、電圧印加手段
は、試料に印加する電圧を周期的に変化させることによ
り、試料に直流電流が通電されない場合でも測定部分の
位置を検出することができる。
の何れか一記載の位置検出装置であって、電圧印加手段
は、試料に印加する電圧を周期的に変化させることによ
り、試料に直流電流が通電されない場合でも測定部分の
位置を検出することができる。
【００６１】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
の何れか一記載の位置検出装置であって、試料から放射
される二次電子と反射電子との少なくとも一方を検出す
る電子検出手段が設けられており、検出される電子が変
化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の寸法
を測定する通常測定手段が設けられていることにより、
電流変化による検出と二次電子による検出とを併用する
ことができる。
の何れか一記載の位置検出装置であって、試料から放射
される二次電子と反射電子との少なくとも一方を検出す
る電子検出手段が設けられており、検出される電子が変
化したときの電子ビームの走査位置から測定部分の寸法
を測定する通常測定手段が設けられていることにより、
電流変化による検出と二次電子による検出とを併用する
ことができる。
【００６２】請求項８記載の発明の位置検出方法は、コ
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過
するよう電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで
走査される試料に底面から電圧を印加し、試料に通電さ
れる電流を検出し、検出される電流が変化したときの電
子ビームの走査位置から測定部分の位置を検出するよう
にしたことにより、深いコンタクト孔の底部のように二
次電子や反射電子で検出できない測定部分の位置も検出
することができる。
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過
するよう電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで
走査される試料に底面から電圧を印加し、試料に通電さ
れる電流を検出し、検出される電流が変化したときの電
子ビームの走査位置から測定部分の位置を検出するよう
にしたことにより、深いコンタクト孔の底部のように二
次電子や反射電子で検出できない測定部分の位置も検出
することができる。
【００６３】請求項９記載の発明の位置検出方法は、コ
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過
するよう電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで
走査される試料に電圧を印加し、試料に通電される電流
を底面から検出し、検出される電流が変化したときの電
子ビームの走査位置から測定部分の位置を検出するよう
にしたことにより、 深いコンタクト孔の底部のように二
次電子や反射電子で検出できない測定部分の位置も検出
することができる。
ンタクト孔の底部などの測定部分が存在する回路部材な
どの試料に電子ビームを照射し、試料の測定部分を通過
するよう電子ビームを相対的に走査させ、電子ビームで
走査される試料に電圧を印加し、試料に通電される電流
を底面から検出し、検出される電流が変化したときの電
子ビームの走査位置から測定部分の位置を検出するよう
にしたことにより、 深いコンタクト孔の底部のように二
次電子や反射電子で検出できない測定部分の位置も検出
することができる。
【００６４】請求項１０記載の発明は、請求項８または
９記載の位置検出方法であって、測定部分の位置を検出
するとき、電流の変化時刻に電子ビームの走査時刻を対
応させて電子ビームの走査位置として試料の測定部分の
位置を検出するようにしたことにより、簡単な演算で正
確に測定部分の位置を検出することができる。
９記載の位置検出方法であって、測定部分の位置を検出
するとき、電流の変化時刻に電子ビームの走査時刻を対
応させて電子ビームの走査位置として試料の測定部分の
位置を検出するようにしたことにより、簡単な演算で正
確に測定部分の位置を検出することができる。
【００６５】請求項１１記載の発明は、請求項８ないし
１０の何れか一記載の位置検出方法であって、検出され
た二つの位置の座標の差分として測定部分の寸法を測定
するようにしたことにより、簡単な演算で正確に測定部
分の寸法を検出することができる。
１０の何れか一記載の位置検出方法であって、検出され
た二つの位置の座標の差分として測定部分の寸法を測定
するようにしたことにより、簡単な演算で正確に測定部
分の寸法を検出することができる。
【００６６】請求項１２記載の発明は、請求項８ないし
１０の何れか一記載の位置検出方法であって、電子ビー
ムの走査速度を電流の変化時間に乗算して測定部分の寸
法を測定するようにしたことにより、簡単な演算で正確
に測定部分の寸法を検出することができる。
１０の何れか一記載の位置検出方法であって、電子ビー
ムの走査速度を電流の変化時間に乗算して測定部分の寸
法を測定するようにしたことにより、簡単な演算で正確
に測定部分の寸法を検出することができる。
【００６７】請求項１３記載の発明は、請求項８ないし
１２の何れか一記載の位置検出方法であって、試料に印
加する電圧を周期的に変化させるようにしたことによ
り、試料に直流電流が通電されない場合でも測定部分の
位置を検出することができる。
１２の何れか一記載の位置検出方法であって、試料に印
加する電圧を周期的に変化させるようにしたことによ
り、試料に直流電流が通電されない場合でも測定部分の
位置を検出することができる。
【００６８】請求項１４記載の発明は、請求項８ないし
１３の何れか一記載の位置検出方法であって、試料から
放射される二次電子と反射電子との少なくとも一方を検
出し、検出される電子が変化したときの電子ビームの走
査位置から測定部分の寸法を測定するようにしたことに
より、電流変化による検出と二次電子による検出とを併
用することができる。
１３の何れか一記載の位置検出方法であって、試料から
放射される二次電子と反射電子との少なくとも一方を検
出し、検出される電子が変化したときの電子ビームの走
査位置から測定部分の寸法を測定するようにしたことに
より、電流変化による検出と二次電子による検出とを併
用することができる。
【図１】本発明の実施の一形態の位置検出装置を示す模
式図である。
式図である。
【図２】試料の第一例を示す断面図である。
【図３】電流の検出結果を示す特性図である。
【図４】試料の第二例を示す断面図である。
【図５】試料の第三例を示す断面図である。
【図６】電流の検出結果を示す特性図である。
【図７】従来例の試料を示す断面図である。
１ 位置検出装置 １０ 電子顕微鏡 １１ 電子銃 １２ ビーム制御装置 １３ 試料 １４ 走査ステージ １５ 電子検出器 ２０ 制御ユニット ２１ ビーム制御部 ２２ ステージ制御部 ２３ 電子検出部 ２４ 電圧供給部 ２５ 電流検出部 ２６ 統合制御部 ３０ シリコン基板 ３１ 絶縁膜 ３２ 測定部分であるコンタクト孔 ３４ フィールド絶縁膜 ３５ 試料 ３６ 素子領域 ３７ ゲート酸化膜 ３８ ゲート電極 ３９ 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 23/22 Ｇ０１Ｎ 23/22 Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｚ
Claims (14)
- 【請求項１】 コンタクト孔の底部などの測定部分が存
在する回路部材などの試料に電子ビームを照射するビー
ム照射手段と、 試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走
査させるビーム走査手段と、 電子ビームで走査される試料に底面から電圧を印加する
電圧印加手段と、試 料に通電される電流を検出する電流検出手段と、 検出される電流が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の位置を検出する位置検出手段と、 を具備していることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 コンタクト孔の底部などの測定部分が存
在する回路部材などの試料に電子ビームを照射するビー
ム照射手段と、 試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走
査させるビーム走査手段と、 電子ビームで走査される試料に電圧を印加する電圧印加
手段と、 試料に通電される電流を底面から検出する電流検出手段
と、 検出される電流が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の位置を検出する位置検出手段と、 を具備していることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 位置検出手段は、電流の変化時刻に電子
ビームの走査時刻を対応させて電子ビームの走査位置と
して試料の測定部分の位置を検出することを特徴とする
請求項１または２記載の位置検出装置。 - 【請求項４】 位置検出手段により検出された二つの位
置の座標の差分として測定部分の寸法を測定する寸法測
定手段が設けられていることを特徴とする請求項１ない
し３の何れか一記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 電子ビームの走査速度を電流の変化時間
に乗算して測定部分の寸法を測定する寸法測定手段が設
けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れ
か一記載の位置検出装置。 - 【請求項６】 電圧印加手段は、試料に印加する電圧を
周期的に変化させることを特徴とする請求項１ないし５
の何れか一記載の位置検出装置。 - 【請求項７】 試料から放射される二次電子と反射電子
との少なくとも一方を検出する電子検出手段が設けられ
ており、 検出される電子が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の寸法を測定する通常測定手段が設けられ
ていることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一記
載の位置検出装置。 - 【請求項８】 コンタクト孔の底部などの測定部分が存
在する回路部材などの試料に電子ビームを照射し、 試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走
査させ、 電子ビームで走査される試料に底面から電圧を印加し、試 料に通電される電流を検出し、 検出される電流が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の位置を検出するようにしたことを特徴と
する位置検出方法。 - 【請求項９】 コンタクト孔の底部などの測定部分が存
在する回路部材などの試料に電子ビームを照射し、 試料の測定部分を通過するよう電子ビームを相対的に走
査させ、 電子ビームで走査される試料に電圧を印加し、 試料に通電される電流を底面から検出し、 検出される電流が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の位置を検出するようにしたことを特徴と
する位置検出方法。 - 【請求項１０】 測定部分の位置を検出するとき、電流
の変化時刻に電子ビームの走査時刻を対応させて電子ビ
ームの走査位置として試料の測定部分の位置を検出する
ようにしたことを特徴とする請求項８記載の位置検出方
法。 - 【請求項１１】 検出された二つの位置の座標の差分と
して測定部分の寸法を測定するようにしたことを特徴と
する請求項８ないし１０の何れか一記載の位置検出方法 - 【請求項１２】 電子ビームの走査速度を電流の変化時
間に乗算して測定部分の寸法を測定するようにしたこと
を特徴とする請求項８ないし１０の何れか一記載の位置
検出方法。 - 【請求項１３】 試料に印加する電圧を周期的に変化さ
せるようにしたことを特徴とする請求項８ないし１２の
何れか一記載の位置検出方法。 - 【請求項１４】 試料から放射される二次電子と反射電
子との少なくとも一方を検出し、 検出される電子が変化したときの電子ビームの走査位置
から測定部分の寸法を測定するようにしたことを特徴と
する請求項８ないし１３の何れか一記載の位置検出方
法。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090827A JP2985826B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 位置検出装置および方法 |
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| CN100382272C (zh) * | 1999-11-05 | 2008-04-16 | 拓普康株式会社 | 半导体器件检查装置 |
| JP3749107B2 (ja) | 1999-11-05 | 2006-02-22 | ファブソリューション株式会社 | 半導体デバイス検査装置 |
| JP4767650B2 (ja) * | 1999-11-05 | 2011-09-07 | 株式会社トプコン | 半導体デバイス検査装置 |
| JP3877952B2 (ja) | 1999-11-30 | 2007-02-07 | ファブソリューション株式会社 | デバイス検査装置および検査方法 |
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| JP4738610B2 (ja) | 2001-03-02 | 2011-08-03 | 株式会社トプコン | 基板表面の汚染評価方法及び汚染評価装置と半導体装置の製造方法 |
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| US7485859B2 (en) * | 2007-04-17 | 2009-02-03 | International Business Machines Corporation | Charged beam apparatus and method that provide charged beam aerial dimensional map |
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| WO2013145905A1 (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | ソニー株式会社 | 微小粒子分取装置及び該装置における流体ストリーム最適化方法 |
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| JPS5481075A (en) * | 1977-11-24 | 1979-06-28 | Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Method of detecting article image using electron beam |
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-
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- 1997-04-09 JP JP9090827A patent/JP2985826B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-04-09 US US09/057,455 patent/US7019293B1/en not_active Expired - Fee Related
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