JP3185876B2 - Method for inspecting contact opening of semiconductor device - Google Patents

Method for inspecting contact opening of semiconductor device

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JP3185876B2
JP3185876B2 JP23887098A JP23887098A JP3185876B2 JP 3185876 B2 JP3185876 B2 JP 3185876B2 JP 23887098 A JP23887098 A JP 23887098A JP 23887098 A JP23887098 A JP 23887098A JP 3185876 B2 JP3185876 B2 JP 3185876B2
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contacts
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンタクトエッチ
ング後にコンタクトの底が半導体基板に到達しているか
どうかの検査を行う半導体装置のコンタクト開口検査方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting whether the bottom of a contact reaches a semiconductor substrate after contact etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化・高密度化
が進むにつれデバイスの微細化が進み、不良箇所の検査
が困難になってきている。例えば、微細コンタクトエッ
チング直後の顕微鏡の外観検査では、コンタクトの底が
シリコン基板に達しているかどうかの判定を行う開口検
査は困難になっており、製造ラインにおいて、簡易に開
口検査をおこなう方法が必要とされている。また、コン
タクト不良原因究明のために、不良コンタクトの形状解
析を行う必要もある。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become more highly integrated and higher in density, devices have become finer, and it has become difficult to inspect defective portions. For example, in the visual inspection of a microscope immediately after fine contact etching, it is difficult to perform an aperture inspection to determine whether the bottom of the contact has reached the silicon substrate. It has been. It is also necessary to analyze the shape of a defective contact in order to determine the cause of the contact failure.

【0003】このような従来の半導体装置のコンタクト
開口検査方法を図6を参照して説明する。
A conventional method for inspecting a contact opening of a semiconductor device will be described with reference to FIG.

【0004】図6では、シリコン基板70上に層間膜7
1が形成されていて、層間膜71にシリコン基板70ま
で到達するようにコンタクト72〜75が開口された後
のウェハの様子を示している。ここで、コンタクト74
は、開口不良となっていてシリコン基板70まで到達し
ていない。
In FIG. 6, an interlayer film 7 is formed on a silicon substrate 70.
1 shows the state of the wafer after the contacts 72 to 75 have been opened so as to reach the silicon substrate 70 in the interlayer film 71 and have been formed. Here, the contact 74
Has a defective opening and does not reach the silicon substrate 70.

【0005】従来の半導体装置のコンタクト開口検査方
法では、先ず1次電子をウエハ表面に照射する。する
と、このことにより、層間膜71の表面電位が上昇す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板70まで正常に
開口していれば、リーク電流がシリコン基板71に流れ
層間膜71表面のコンタクト周辺部分の電位は低下す
る。しかし、コンタクトがシリコン基板70まで正常に
開口していない場合には、層間膜71表面のそのコンタ
クト周辺部分の電位は低下せずにそのままとなる。
In the conventional method for inspecting a contact opening of a semiconductor device, first, primary electrons are irradiated on the wafer surface. Then, the surface potential of the interlayer film 71 increases. However, if the contact is normally opened to the silicon substrate 70, a leak current flows into the silicon substrate 71, and the potential of the peripheral portion of the contact on the surface of the interlayer film 71 decreases. However, when the contact is not normally opened to the silicon substrate 70, the potential of the peripheral portion of the contact on the surface of the interlayer film 71 does not decrease and remains as it is.

【0006】そして、このように層間膜71の表面の電
位には差が生じるため、そこから放出される2次電子の
エネルギー分布にも差が生じる。2次電子検出系では、
エネルギーフィルタを備えており、そのエネルギー分布
に対応して、検出される電子量に変化が生じる。これを
電位差コントラストと呼ぶ。この電子量を近隣のコンタ
クトと比較することで、開口不良のコンタクトの位置が
特定できる。
[0006] Since a difference is generated in the potential of the surface of the interlayer film 71 as described above, a difference also occurs in the energy distribution of secondary electrons emitted therefrom. In the secondary electron detection system,
An energy filter is provided, and the amount of detected electrons changes according to the energy distribution. This is called a potential difference contrast. By comparing the amount of electrons with a neighboring contact, the position of the contact with the poor opening can be specified.

【0007】この従来の半導体装置のコンタクト開口検
査方法では、1次電子の照射で電荷を供給しているの
で、その電位は、試料への電荷の供給と、リーク電流が
つりあっているときの、試料表面の電位を測定している
ことになる。電子が試料に照射される場合には、2次電
子量は、試料の表面状態、電子線照射の際に試料に付着
するカーボン膜の量や、装置内の真空度、照射履歴、照
射条件など、さまざまな影響を受ける。また、2次電子
量は、検出系の測定条件で大きく値が異なるだけではな
く、装置自体のエネルギー分解能が良好ではない場合が
多い。また、測定値は、電位とは相関関係はあるが、そ
の関係が明確ではない。
In this conventional method for inspecting a contact opening of a semiconductor device, electric charges are supplied by irradiating primary electrons. Therefore, the electric potential of the electric charges is determined when the supply of electric charges to the sample and the leakage current are balanced. This means that the potential of the sample surface is being measured. When electrons are irradiated on the sample, the amount of secondary electrons depends on the surface condition of the sample, the amount of carbon film attached to the sample during electron beam irradiation, the degree of vacuum in the apparatus, irradiation history, irradiation conditions, etc. , Are affected in various ways. Further, the amount of secondary electrons not only differs greatly depending on the measurement conditions of the detection system, but also often the energy resolution of the device itself is not good. The measured value has a correlation with the potential, but the relationship is not clear.

【0008】したがって、近隣での比較で欠陥を検査す
る方法ではなく。コンタクトが開口できたかどうかの規
格値(判断基準)が必要な場合には、実質的には、適用
できない。
[0008] Therefore, it is not a method of inspecting defects by comparison in the neighborhood. When a standard value (criterion) for determining whether or not the contact has been opened is required, it cannot be practically applied.

【0009】基本的に電位の上昇と測定を、1電子照射
で行っているために、リーク電流を用いた方法は用いる
ことはできない。
Since the rise and measurement of the potential are basically performed by one-electron irradiation, a method using a leak current cannot be used.

【0010】更に、検査速度を上げるために、電流量を
高くとる場合には、レジスト付きのウエハは、検査でき
ない。
Further, when the current amount is increased to increase the inspection speed, a wafer with a resist cannot be inspected.

【0011】また、半導体装置のコンタクト開口検査方
法と同様な検査方法として、図7に示すような表面電位
測定による酸化膜のピンホール位置を特定する方法があ
った。
Further, as an inspection method similar to the method of inspecting a contact opening of a semiconductor device, there is a method of specifying a pinhole position of an oxide film by surface potential measurement as shown in FIG.

【0012】この方法は、シリコン基板60上に形成さ
れた酸化膜61にピンホール62ができてしまっていな
いかどうかを検査するための方法である。
This method is a method for inspecting whether an oxide film 61 formed on a silicon substrate 60 has a pinhole 62 or not.

【0013】この方法では、図7(a)に示すように、
先ずコロナ放電により、酸化膜61の表面に電荷を供給
する。ピンホール62が存在する部分では、電荷がシリ
コン基板60方向に流れるので、酸化膜61のピンホー
ル62近傍の電位は、他の領域の電位に比べて低くくな
る。そして、図7(b)に示すように、酸化膜61の表
面電位を平板電極63を用いたケルビンプローブ法で測
定して、ウエハ全面の電位分布を測定する。ピンホール
62のある部分では、電位が低く測定されるので、ピン
ホール62の位置を特定することができる。
In this method, as shown in FIG.
First, charges are supplied to the surface of the oxide film 61 by corona discharge. In the portion where the pinhole 62 exists, the charge flows in the direction of the silicon substrate 60, so that the potential of the oxide film 61 near the pinhole 62 becomes lower than the potential of other regions. Then, as shown in FIG. 7B, the surface potential of the oxide film 61 is measured by the Kelvin probe method using the plate electrode 63 to measure the potential distribution on the entire surface of the wafer. At a certain portion of the pinhole 62, the potential is measured low, so that the position of the pinhole 62 can be specified.

【0014】しかし、図6に示したようなコンタクトが
形成された半導体装置では、開口不良が発生したことに
より電位が上昇する領域は、開口不良コンタクト近傍
の、きわめて狭い領域にのみ限られる。そのため、この
従来の方法を、ごく稠密にならんだ、微細コンタクトの
開口検査に適用した場合は、平板電極63の形状が大き
いため、一つのコンタクトの周辺電位を測定できるだけ
の空間分解能はないので、不良コンタクトの位置特定が
できない。また、コンタクト径に比較して広い面積の平
板電極63を使用しているために、得られるデータのS
/Nが良好ではない。さらに、微細な構造のコンタクト
一つ一つを測定することができないため、欠陥検査がで
きない。
However, in the semiconductor device in which the contact as shown in FIG. 6 is formed, the region where the potential rises due to the occurrence of the defective opening is limited to only a very narrow region near the defective opening contact. Therefore, when this conventional method is applied to a very dense, fine contact opening inspection, since the shape of the plate electrode 63 is large, there is no spatial resolution enough to measure the peripheral potential of one contact. The location of the bad contact cannot be specified. Further, since the plate electrode 63 having a larger area than the contact diameter is used, the S
/ N is not good. Further, since it is not possible to measure each contact having a fine structure, defect inspection cannot be performed.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置のコンタクト開口検査方法では、下記のような問題
点があった。
The above-described conventional method for inspecting a contact opening of a semiconductor device has the following problems.

【0016】(1)1次電子をウェハ表面に照射し、放
出される2次電子量からコンタクト開口の検査を行う方
法では、得られる値が条件により大きく変動し基準値と
の比較を行う検査ができないとともに、高い分解能を得
ることができない。
(1) In the method of irradiating the surface of the wafer with primary electrons and inspecting the contact opening based on the amount of secondary electrons emitted, the value obtained varies greatly depending on conditions and is compared with a reference value. And high resolution cannot be obtained.

【0017】(2)コロナ放電による表面電位測定法を
コンタクト開口検査に用いた場合には、良好なS/Nの
データを得ることができないとともに開口不良コンタク
トの位置特定を行うことができない。
(2) When the surface potential measurement method using corona discharge is used for the contact opening inspection, good S / N data cannot be obtained, and the position of a poorly-opened contact cannot be specified.

【0018】本発明の目的は、簡易に高い分解能のコン
タクト開口検査を行うことができ、不良コンタクトの位
置特定も容易に行うことができる半導体装置のコンタク
ト開口検査方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for inspecting a contact opening of a semiconductor device, which can easily perform a high-resolution contact opening inspection and can easily specify the position of a defective contact.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置のコンタクト開口検査方法は、
エッチングによって形成された複数のコンタクトの検査
を行うための半導体装置のコンタクト開口検査方法であ
って、前記複数のコンタクトが設けられているパターン
の表面をコロナ放電を用いて帯電し、一定時間経過後
に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域
の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位の値を
他のコンタクト近傍の領域の表面電位と比較することに
より、開口不良コンタクトの位置を検出する。
In order to achieve the above object, a method for inspecting a contact opening of a semiconductor device according to the present invention comprises:
A contact opening inspection method for a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein the surface of the pattern provided with the plurality of contacts is charged using corona discharge, and after a predetermined time elapses Then, the position of the poorly-opened contact is detected by measuring the surface potential of the region near each contact in the pattern and comparing the obtained surface potential value with the surface potential of the region near the other contact.

【0020】本発明では、先ず、コロナ放電を用いてコ
ンタクトが設けられているパターンの表面を帯電させ、
一定時間待機する。すると、正常な開口のコンタクト近
傍の領域では、その正常なコンタクトを介して半導体基
板に流れるリーク電流により電位が低くなるが、開口不
良のコンタクト近傍の領域ではリーク電流が少ないため
電位はあまり低くならない。本発明では、このことによ
り発生する電位差を測定することにより、開口不良コン
タクトの位置特定を行うようにしたものである。したが
って、開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。
In the present invention, first, the surface of the pattern provided with the contacts is charged using corona discharge,
Wait for a certain time. Then, in the region near the contact of the normal opening, the potential is lowered by the leakage current flowing through the semiconductor substrate via the normal contact, but in the region near the contact of the defective opening, the potential is not so low because the leakage current is small. . In the present invention, the position of the poorly-opened contact is specified by measuring the potential difference generated by this. Therefore, the position of the poorly-opened contact can be easily specified.

【0021】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、予め定められた一定時間
経過後に、前記パターンにおける前記各コンタクト近傍
の領域の表面電位をそれぞれ測定し、得られた表面電位
の値を予め設定されている基準値と比較することによ
り、開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの
残膜量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein the plurality of contacts are provided. The surface of the pattern is charged to a predetermined constant potential using corona discharge, and after a predetermined time has elapsed, the surface potential of the area near each contact in the pattern is measured and obtained. By comparing the obtained surface potential value with a preset reference value, detection of a defective opening contact, measurement of a remaining film amount of the defective opening contact, and estimation of an overetch amount are performed.

【0022】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、エッチングによって形成された複数
のコンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタク
ト開口検査方法であって、前記複数のコンタクトが設け
られているパターンの表面をコロナ放電を用いて予め定
められた一定の電位に帯電し、前記パターンにおける前
記各コンタクト近傍の領域の表面電位の時間依存性をそ
れぞれ測定し、得られた表面電位の前記時間依存性から
開口不良コンタクトの検出、開口不良コンタクトの残膜
量の測定、オーバエッチ量の推定を行う。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein the plurality of contacts are provided. The surface of the pattern is charged to a predetermined constant potential using corona discharge, the time dependence of the surface potential of the area near each contact in the pattern is measured, and the obtained surface potential Based on the time dependency, detection of a defective opening contact, measurement of a remaining film amount of the defective opening contact, and estimation of an overetch amount are performed.

【0023】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法では、前記表面電位の測定は、走査型表
面電位顕微鏡を用いて行う。
In another method for inspecting a contact opening of a semiconductor device according to the present invention, the surface potential is measured by using a scanning surface potential microscope.

【0024】本発明では、表面電位を高い空間分解能で
測定するので、開口不良コンタクトの位置検出等を容易
に行うことができる。
In the present invention, since the surface potential is measured with a high spatial resolution, it is possible to easily detect the position of a poorly-opened contact.

【0025】また、本発明の他の半導体装置のコンタク
ト開口検査方法は、前記走査型表面電位顕微鏡のプロー
ブ電極が、前記複数のコンタクトの配置に応じた形状を
有する。
In another contact hole inspection method for a semiconductor device according to the present invention, the probe electrode of the scanning surface potential microscope has a shape corresponding to the arrangement of the plurality of contacts.

【0026】本発明は、コンタクト周辺の領域のみの表
面電位を測定することができるので、測定のS/Nを向
上させることができる。
According to the present invention, the surface potential of only the area around the contact can be measured, so that the S / N of the measurement can be improved.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0028】(第1の実施形態)図1を参照して、本発
明の第1の実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査
方法について説明する。
(First Embodiment) A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0029】先ず、シリコン基板10上に層間膜11を
堆積し、レジスト12を用いてコンタクトパターンを形
成した後に、プラズマエッチ処理を施すことによりコン
タクト13〜16を形成する。このウエハはコンタクト
開口検査用のテストパターンであるTEG(テスト エ
レメント グループ)、あるいは実際の製品でもよい。
First, an interlayer film 11 is deposited on a silicon substrate 10, a contact pattern is formed using a resist 12, and then contacts 13 to 16 are formed by plasma etching. This wafer may be a test pattern TEG (test element group) for contact opening inspection, or an actual product.

【0030】次に、図1(a)に示すように、ウエハ上
にコロナ放電で、電荷を供給する。コンタクトが十分開
口された部分では、レジスタ12の表面に供給された電
荷は、シリコン基板10方向へのリーク電流で減少する
ので、そのンタクト周辺領域の表面電位は低下する。一
方、コンタクト底に層間膜11の残膜がある場合には、
リーク電流は非常に小さいので、そのコンタクト周辺領
域の電位はほとんど低下しない。(図1(b)) そして、図1(c)に示すように、走査型表面電位顕微
鏡(ケルビンプローブフォース顕微鏡)でコンタクト形
成領域部分の表面電位を測定する。この測定は、コロナ
放電後、数分間、リーク電流が発生して電位差が生じる
まで数分間待ってから行う。
Next, as shown in FIG. 1A, charges are supplied onto the wafer by corona discharge. In the portion where the contact is sufficiently opened, the charge supplied to the surface of the resistor 12 decreases due to the leak current toward the silicon substrate 10, so that the surface potential in the contact peripheral region decreases. On the other hand, when there is a residual film of the interlayer film 11 at the contact bottom,
Since the leak current is very small, the potential in the region around the contact hardly drops. (FIG. 1B) Then, as shown in FIG. 1C, the surface potential of the contact formation region is measured by a scanning surface potential microscope (Kelvin probe force microscope). This measurement is performed after waiting for several minutes until a leak current occurs and a potential difference occurs for several minutes after corona discharge.

【0031】この走査型表面電位顕微鏡はプローブ電極
17を用いて、試料の表面電位を非接触で測定すること
ができるようになっている。プローブ電極17は、導電
性の物質で形成されている針17aおよび梁17bから
構成されている。空間分解能は、針17aの先端形状な
どにもよるが、おおよそ、0.1μ程度、電位分解能は
実測定レベルでは、10meV程度の性能がある。
The scanning surface potential microscope uses the probe electrode 17 so that the surface potential of the sample can be measured in a non-contact manner. The probe electrode 17 includes a needle 17a and a beam 17b formed of a conductive material. The spatial resolution depends on the shape of the tip of the needle 17a, but has a performance of about 0.1 μm, and the potential resolution has a performance of about 10 meV at the actual measurement level.

【0032】走査型表面電位顕微鏡を、コンタクト開口
検査に使用するという方法は、必ずしも一般的ではな
く、従来の技術から容易に類推することができるもので
もない。なぜならば、コロナ放電により電荷を供給する
という組み合わせで始めて、十分な精度で欠陥検出がで
きるようになるからである。
The method of using a scanning surface potential microscope for contact opening inspection is not always common and cannot be easily inferred from conventional techniques. This is because defect detection can be performed with sufficient accuracy only by a combination of supplying charges by corona discharge.

【0033】本実施形態の方法では、表面電位の測定は
非接触で行っていることで、安定した測定ができる。ま
た、表面電位が測定値として得られる。図2にこの表面
電位の測定値を示す。この図2において実線はコロナ放
電をおこなった直後の表面電位を示していて、破線は数
分後に発生したリーク電流により電位差が発生した後の
表面電位の測定値を示している。
In the method of the present embodiment, the measurement of the surface potential is performed in a non-contact manner, so that a stable measurement can be performed. Also, the surface potential is obtained as a measured value. FIG. 2 shows the measured values of the surface potential. In FIG. 2, the solid line indicates the surface potential immediately after corona discharge has occurred, and the broken line indicates the measured value of the surface potential after a potential difference has occurred due to the leakage current generated several minutes later.

【0034】図2を参照すると、コンタクトが形成され
ていない領域では、表面電位は10V程度になってい
る。開口しているコンタクトの周辺では、電位が低下し
て、数V程度以下になっているが、十分開口していない
コンタクトでは、電位が10−8V程度とほとんど変化
していない。したがって、この電位の差(通常の欠陥検
査装置と同様に、周囲のコンタクトの電位の差を比較す
る。)により、開口不良のコンタクトの位置が検出でき
る。また、通常のレジスト上でもリーク電流で、徐々に
電位が低下してくるので、ある程度時間が経過した際に
は、再度コロナ放電により電荷を供給する。
Referring to FIG. 2, the surface potential is about 10 V in a region where no contact is formed. The potential around the open contact is reduced to about several volts or less, but for a contact that is not sufficiently opened, the potential hardly changes to about 10-8 V. Therefore, the position of the contact having the opening defect can be detected from the difference in the potentials (the difference between the potentials of the surrounding contacts is compared as in a normal defect inspection apparatus). In addition, since the potential gradually decreases due to the leak current even on a normal resist, the charge is supplied again by corona discharge after a certain period of time.

【0035】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
(Second Embodiment) Next, a method for inspecting a contact opening of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0036】本実施形態では、ウェハの表面電位が基準
の値になるように、コロナ放電の条件を最適化する。あ
るいは、コロナ放電直後にパターンが形成されていない
領域の電位を直接測定し、コロナ放電を追加する逆の電
荷を供給するなどの方法によりその電位が毎回の検査に
おいて一定の値となるように調整する。コロナ放電によ
る電荷供給は、測定パターン領域のみでよい。製品の開
口チェック用TEG領域を測定する場合は、コロナ放電
の領域をその領域に狭めるようにしてもよい。
In this embodiment, the corona discharge conditions are optimized so that the surface potential of the wafer becomes a reference value. Alternatively, directly measure the potential of the area where the pattern is not formed immediately after corona discharge, and adjust the potential so that it becomes a constant value in each inspection by supplying a reverse charge that adds corona discharge. I do. Charge supply by corona discharge may be performed only in the measurement pattern area. When measuring the TEG region for opening check of a product, the corona discharge region may be narrowed to that region.

【0037】そして、検査開始時の初期状態における表
面電位は検査毎に一定であるため、一定の待機時間後に
ウェハの表面電位を測定し、その電位が基準値より大き
いか小さいかを判定することによりコンタクトが正常に
開口できているかどうかを判定することができる。
Since the surface potential in the initial state at the start of the inspection is constant for each inspection, the surface potential of the wafer is measured after a certain standby time, and it is determined whether the potential is higher or lower than a reference value. Thus, it can be determined whether the contact has been opened normally.

【0038】図3(a)はコンタクトの開口が正常な場
合における表面電位の待機時間依存性を示した図であ
り、図3(b)はコンタクトが開口不良(残膜10n
m)の場合における表面電位の待機時間依存性を示した
図である。
FIG. 3A is a diagram showing the waiting time dependency of the surface potential when the contact opening is normal, and FIG. 3B is a diagram showing the contact opening failure (remaining film 10n).
FIG. 9 is a diagram showing the waiting time dependency of the surface potential in the case of m).

【0039】この基準値は、検査後に断面観察を行っ
て、残膜を測定することであらかじめ決定しておく。製
品ウエハでは、製品毎、検査する領域毎に、下地に拡散
層が形成されている、PN接合が存在するか等の構造の
差があるので、予めコロナ放電条件、測定条件を決めて
おく必要がある。
This reference value is determined in advance by performing cross-sectional observation after the inspection and measuring the remaining film. In a product wafer, there is a difference in structure such as whether a diffusion layer is formed on the base and whether a PN junction exists or not for each product and each region to be inspected. Therefore, it is necessary to determine corona discharge conditions and measurement conditions in advance. There is.

【0040】また、製品ウエハでは、下地に拡散層が形
成されている場合には、それのオーバーエッチ量など
で、コンタクト抵抗値が変わる。また、オーバーエッチ
の深さが変化すると、リーク電流量が大きく変化する。
In a product wafer, if a diffusion layer is formed as a base, the contact resistance value changes depending on the amount of overetching of the diffusion layer. Also, when the depth of the overetch changes, the amount of leak current changes greatly.

【0041】オーバーエッチが大きく進行すると、コン
タクト底が、拡散層を突き抜けるので、リーク電流量が
減少する。したがって、拡散層内にとどまっている場合
よりも若干、電位が高くなる。
When the overetch progresses greatly, the contact bottom penetrates the diffusion layer, so that the amount of leak current decreases. Therefore, the potential is slightly higher than in the case where the potential remains in the diffusion layer.

【0042】したがって、オーバーエッチ量と表面電位
の関係を予め測定しておき、コンタクト周辺の表面電位
を測定することにより、コンタクト底が拡散層内にとど
まっているか、拡散層を突き抜けているか程度のオーバ
ーエッチ量の推測ができる。
Therefore, the relationship between the amount of overetching and the surface potential is measured in advance, and the surface potential around the contact is measured to determine whether the contact bottom stays in the diffusion layer or penetrates the diffusion layer. The amount of overetch can be estimated.

【0043】また、電位の時間依存性を直接測定して、
その傾向をもとに、残膜量、オーバーエッチ量を推定す
るようにしてもよい。
Also, by directly measuring the time dependence of the potential,
Based on the tendency, the remaining film amount and the overetch amount may be estimated.

【0044】図4は、残膜量による表面電位の待機時間
依存性の変化およびオーバエッチ量による表面電位の待
機時間性の変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the change in the waiting time dependency of the surface potential depending on the remaining film amount and the change in the waiting time characteristic of the surface potential depending on the overetch amount.

【0045】本実施形態のコンタクト開口検査方法で
は、コロナ放電によりウェハ表面に与える電荷は、下地
の構造によりリーク電流が大きくなる側を選択するとよ
い。例えば、N+拡散層/Pウエルでは、PN接合を順
バイアスする負の電荷を選択するとよい。
In the contact opening inspection method according to the present embodiment, it is preferable to select the side on which the leakage current increases due to the underlying structure as the electric charge given to the wafer surface by corona discharge. For example, in the N + diffusion layer / P well, it is preferable to select a negative charge that forward biases the PN junction.

【0046】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態の半導体装置のコンタクト開口検査方法につい
て説明する。
(Third Embodiment) Next, a method for inspecting a contact opening of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described.

【0047】上記第1および第2の実施形態では、測定
する表面電位の値に1V以下の精度を要求する場合は、
得られる測定値は針先の形状、状態にも依存するし、測
定回路内部での電圧降下の値などにも依存する。そのた
め、測定する毎に、金薄膜などの標準試料でそのオフセ
ット値を測定しておくようにすることによりより正確な
測定値を得ることができる。
In the first and second embodiments, when the value of the surface potential to be measured requires an accuracy of 1 V or less,
The measured value obtained depends on the shape and state of the needle tip, and also on the value of the voltage drop inside the measuring circuit. Therefore, a more accurate measurement value can be obtained by measuring the offset value with a standard sample such as a gold thin film each time measurement is performed.

【0048】また、上記第2の実施形態の場合には、コ
ンタクト一つ一つの周辺部分の電位を測定する必要はな
いが、測定の感度およびS/Nを向上させる必要があ
る。
In the case of the second embodiment, it is not necessary to measure the potential of the peripheral portion of each contact, but it is necessary to improve the measurement sensitivity and S / N.

【0049】図7に示した従来の電位測定装置は、平板
電極63を用いて測定を行なっていたのでSNが良好で
はなかった。
In the conventional potential measuring device shown in FIG. 7, since the measurement was performed using the plate electrode 63, the SN was not good.

【0050】そこで、本実施形態では、周期的に設けら
れているコンタクトパターンと同周期の、同様な形状の
プローブ電極19を用いて、コンタクト開口部分近傍の
電位を測定するような装置構成とした。プローブ電極1
9の平行性を良好にするために、その両端に、絶縁性の
支柱18a、18bが備えられている。その結果、コン
タクト近傍の電位のみを選択的に測定することができる
ので、得られる値は多数のコンタクトからの和となり、
SNが向上し高精度にコンタクト開口検査ができる。本
実施形態では、得られる値が最大となるように、突起状
のプローブ電極19と、コンタクト13〜16との位置
をあわせる必要がある。
Therefore, in the present embodiment, the apparatus is configured to measure the potential near the contact opening using the probe electrode 19 having the same period and the same shape as the periodically provided contact pattern. . Probe electrode 1
In order to improve the parallelism of 9, insulating columns 18 a and 18 b are provided at both ends. As a result, only the potential in the vicinity of the contact can be selectively measured, so that the obtained value is the sum from many contacts,
The SN is improved, and a contact opening inspection can be performed with high accuracy. In the present embodiment, it is necessary to align the positions of the protruding probe electrode 19 and the contacts 13 to 16 so that the obtained value is maximized.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下記の
ような効果を有する。 (1)開口不良コンタクトの位置特定を容易に行うこと
ができる。 (2)コンタクト底の残膜量の測定、オーバーエッチ量
の推定を行うことができる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) The position of the poorly-opened contact can be easily specified. (2) The residual film amount at the contact bottom can be measured and the overetch amount can be estimated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の半導体装置のコンタ
クト開口検査方法を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a contact opening inspection method for a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体装置のコンタクト開口検査方法の
動作を示したフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the contact opening inspection method for the semiconductor device of FIG. 1;

【図3】コンタクトの開口が正常な場合における表面電
位の待機時間依存性を示した図(図3(a))、および
コンタクトが開口不良(残膜10nm)の場合における
表面電位の待機時間依存性を示した図(図3(b))で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing the waiting time dependency of the surface potential when the contact opening is normal (FIG. 3A), and the waiting time dependency of the surface potential when the contact is poorly opened (remaining film 10 nm). FIG. 3B is a diagram showing the characteristics (FIG. 3B).

【図4】残膜量による表面電位の待機時間依存性の変化
およびオーバエッチ量による表面電位の待機時間性の変
化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in the waiting time dependency of the surface potential depending on the remaining film amount and a change in the waiting time characteristic of the surface potential depending on the overetch amount.

【図5】本発明の第3の実施形態の半導体装置のコンタ
クト開口検査方法を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a contact opening inspection method for a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置のコンタクト開口検査方法を
説明するための図である。
FIG. 6 is a view for explaining a conventional contact opening inspection method for a semiconductor device.

【図7】コロナ放電による表面電位測定による酸化膜の
ピンホール位置を特定する方法を説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of specifying a pinhole position of an oxide film by measuring a surface potential by corona discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 層間膜 12 レジスタ 13〜16 コンタクト 17 プローブ電極 17b 導電性梁 17a 導電性針 18a、18b 支柱 19 プローブ電極 60 シリコン基板 51 レジスト 52 層間膜 60 シリコン基板 61 酸化膜 62 ピンホール 63 平板電極 70 シリコン基板 71 層間膜 72〜75 コンタクト Reference Signs List 10 silicon substrate 11 interlayer film 12 resistor 13-16 contact 17 probe electrode 17b conductive beam 17a conductive needle 18a, 18b support 19 probe electrode 60 silicon substrate 51 resist 52 interlayer film 60 silicon substrate 61 oxide film 62 pinhole 63 plate electrode 70 silicon substrate 71 interlayer film 72-75 contact

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 H01L 21/28 H01L 21/302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/66 H01L 21/28 H01L 21/302

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて帯電し、 一定時間経過後に、前記パターンにおける前記各コンタ
クト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の値を他のコンタクト近傍の領域の表
面電位と比較することにより、開口不良コンタクトの位
置を検出する半導体装置のコンタクト開口検査方法。
1. A contact opening inspection method for a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is charged using corona discharge. After a lapse of a predetermined time, the surface potential of the area near each of the contacts in the pattern is measured, and the obtained surface potential value is compared with the surface potentials of the areas near the other contacts. A contact opening inspection method for a semiconductor device for detecting a position.
【請求項2】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、開口不良コンタクトを検出する半導
体装置のコンタクト開口検査方法。
2. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using corona discharge. After a predetermined period of time, the surface potential of the area near each contact in the pattern is measured, and the obtained surface potential value is set to a preset reference value. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device, which detects a defective opening contact by comparing with the method of
【請求項3】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、開口不良コンタクトの残膜量を測定
する半導体装置のコンタクト開口検査方法。
3. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using a corona discharge. After a predetermined period of time, the surface potential of the area near each contact in the pattern is measured, and the obtained surface potential value is set to a preset reference value. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device, wherein the amount of a remaining film of a contact with a defective opening is measured by comparing with the method of FIG.
【請求項4】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 予め定められた一定時間経過後に、前記パターンにおけ
る前記各コンタクト近傍の領域の表面電位をそれぞれ測
定し、 得られた表面電位の値を予め設定されている基準値と比
較することにより、前記コンタクトのオーバエッチ量を
推定する半導体装置のコンタクト開口検査方法。
4. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using corona discharge. After a predetermined period of time, the surface potential of the area near each contact in the pattern is measured, and the obtained surface potential value is set to a preset reference value. A contact opening inspection method for a semiconductor device, wherein an over-etch amount of the contact is estimated by comparing with the above.
【請求項5】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から開口不良コンタ
クトを検出する半導体装置のコンタクト開口検査方法。
5. A method for inspecting a contact opening of a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using corona discharge. Of the semiconductor device that is charged to a given constant potential, measures the time dependence of the surface potential of a region near each of the contacts in the pattern, and detects a poorly-opened contact from the time dependence of the obtained surface potential. Contact opening inspection method.
【請求項6】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から開口不良コンタ
クトの残膜量を測定する半導体装置のコンタクト開口検
査方法。
6. A contact opening inspection method for a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using corona discharge. Charged to a given potential, and measures the time dependency of the surface potential of the area near each of the contacts in the pattern, and measures the remaining film amount of the poorly-opened contact from the obtained time dependency of the surface potential. Inspection method for a contact opening of a semiconductor device.
【請求項7】 エッチングによって形成された複数のコ
ンタクトの検査を行うための半導体装置のコンタクト開
口検査方法であって、 前記複数のコンタクトが設けられているパターンの表面
をコロナ放電を用いて予め定められた一定の電位に帯電
し、 前記パターンにおける前記各コンタクト近傍の領域の表
面電位の時間依存性をそれぞれ測定し、 得られた表面電位の前記時間依存性から前記コンタクト
のオーバエッチ量を推定する半導体装置のコンタクト開
口検査方法。
7. A contact opening inspection method for a semiconductor device for inspecting a plurality of contacts formed by etching, wherein a surface of a pattern provided with the plurality of contacts is predetermined using corona discharge. Charged to a predetermined potential, measuring the time dependence of the surface potential of the area in the vicinity of each contact in the pattern, and estimating the overetch amount of the contact from the time dependence of the obtained surface potential. Method for inspecting contact opening of semiconductor device.
【請求項8】 前記表面電位の測定は、走査型表面電位
顕微鏡を用いて行う請求項1から7のいずれか1項記載
の半導体装置のコンタクト開口検査方法。
8. The method according to claim 1, wherein the measurement of the surface potential is performed using a scanning surface potential microscope.
【請求項9】 前記走査型表面電位顕微鏡のプローブ電
極が、前記複数のコンタクトの配置に応じた形状を有す
る請求項8記載の半導体装置のコンタクト開口検査方
法。
9. The method according to claim 8, wherein the probe electrode of the scanning surface potential microscope has a shape corresponding to the arrangement of the plurality of contacts.
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