JPH09321114A - 半導体素子製造方法 - Google Patents

半導体素子製造方法

Info

Publication number
JPH09321114A
JPH09321114A JP8129580A JP12958096A JPH09321114A JP H09321114 A JPH09321114 A JP H09321114A JP 8129580 A JP8129580 A JP 8129580A JP 12958096 A JP12958096 A JP 12958096A JP H09321114 A JPH09321114 A JP H09321114A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
test pattern
manufacturing
monitor
wafer
rays
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8129580A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumiko Yano
史子 矢野
Akio Saito
昭男 斉藤
Haruo Ito
晴夫 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8129580A priority Critical patent/JPH09321114A/ja
Publication of JPH09321114A publication Critical patent/JPH09321114A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】不良工程を効率良く見い出したり、不良の原因
になる工程の的確なメンテナンス時期を推定でき、不良
素子の製造を最小限におさえるためのモニタ方法を提供
する。 【解決手段】ウエハ上の製品となる領域以外の場所にモ
ニタ用テストパタンを配置し、製造工程の後にテストパ
タン上にX線、又は荷電粒子線を走査し、その時に生じ
るX線,二次イオン,二次電子,反射電子、または吸収
電子を測定し、これらの強度のラインプロファイルや面
内分布、またはこれらのエネルギ分布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造工程
で半導体素子の動作不良の原因となる不良工程を、製造
工程の進行と同時にモニタし、多くの不良素子を製造す
る以前に不良工程を検出するに好適な半導体素子製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の高機能化のために、
用いられる素子構造の薄膜化,微細化が著しく進み、半
導体素子製造技術の限界レベルでの加工が行われてい
る。そのため、わずかな加工不良が素子特性の劣化や動
作不良につながり、半導体素子製造工程で不良素子を製
造する比率が増大しやすい状況となっている。これを防
ぐために、多くの不良素子を製造する前に不良工程の発
生をモニタしたいという要求が増えている。
【0003】これに対して、現状では多くの場合、不良
素子を製造してしまった後にその不良素子を様々な方法
で分析し、不良の原因を調べている。その間、不良の原
因と推測される工程は停止するか、または多くの不良素
子を製造し続けることになり、素子の製造歩留りを低下
させる。
【0004】また、露光条件を決定するためにテストパ
タンを用いる方法はすでに検討されているが(特開平2
−157844号,特開平6−302492号公報)、これらはテス
トパタンを用いて最適な露光条件を決定するためのみに
使っており、製造工程のモニタとしてテストパタンを用
いているものではない。また、電気的特性を評価するた
めのテストパタン(TEG)も半導体素子製造工程で用
いられているが、このパタンは素子の電気的特性につい
ての情報のみを与えるもので、素子構造そのものの情報
は含んでおらず、製造工程の直接的なモニタは行えな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
では、半導体素子製造工程の進行と同時に不良工程を検
出する手段はなかった。しかし、量産工程では不良工程
を効率良く見い出し、不良素子の製造を最小限に食い止
めることが必要である。さらに、半導体素子製造装置内
に動作時間とともに蓄積する汚れや異物のために、その
工程が近い将来不良素子製造の原因になることを予測
し、的確なメンテナンス時期を決定することも必要であ
る。
【0006】本発明の目的は、半導体素子製造工程の進
行に合わせてウエハ表面をテストパタンによりモニタ
し、単なる異物の有無だけでなく、酸化等の表面状態の
変化や異物の組織などを特定でき、不良素子の製造を最
小限に食い止める製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体素子
を製造する工程で、ウエハ上の製品となる領域以外の場
所にモニタ用テストパタンを配置し、製造工程の後に前
記テストパタン上にX線、又は荷電粒子線を走査し、そ
の時に生じるX線,二次イオン,二次電子,反射電子、
または吸収電子を測定し、これらの強度のラインプロフ
ァイルや面内分布、またはこれらのエネルギ分析結果よ
り前記テストパタン表面の構造または構成する元素を特
定する。これによりチップで起きている現象を把握でき
る。これらの結果より、その製造工程が素子の動作不良
を引き起こさないかを製造工程の進行と同時にモニタで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】
<第1実施例>本実施例はドライエッチング不良を検出
するものである。図1のフローチャートに示したよう
に、ウエハ上の製品となる領域外にモニタ用テストパタ
ンをウエハ内に均一な面密度で配置する。このテストパ
タンには製品に用いたパタンのうち、最も微細な構造を
持つものを転用する。半導体素子製造工程を進め、ドラ
イエッチング,レジスト除去の後、テストパタン上に細
く絞った電子線を走査する。
【0009】電子線は図2に示すように、製品となる領
域には照射しないようにし、テストパタン表面から放出
される二次電子を検出し、その強度変化のパタン上の位
置依存性を調べる。一方、精度良く加工された同一パタ
ン上からの二次電子強度をあらかじめ実験的に、または
シミュレーションで求めておき、参照プロファイルとし
て記録しておく。表1に示すように、この参照プロファ
イルと実際の製品ウエハ上のテストパタンの二次電子強
度プロファイルとを両者の比を用いて比較する。
【0010】
【表1】
【0011】両者のずれはドライエッチグ残さにより起
こるものであり、このずれがある一定値を超えた場合に
は製品用のパタン上でも同様のドライエッチング不良が
存在すると推定されるため、ドライエッチング工程のメ
ンテナンス等の対策を施す。
【0012】また、図3に示すように、ドライエッチン
グ残さに電子線を照射し、残さから発生する特性X線を
X線検出器によりエネルギ分析し、エッチング残さの構
成元素を明らかにすることによりドライエッチング不良
の原因を解明する。さらに、ドライエッチング不良発生
のウエハ面内分布を調べることにより、エッチングガス
の流れや電極の影響を明らかにする。
【0013】<第2実施例>本実施例はスピン乾燥工程
後のウエハ表面のウオータマークを検出するものであ
る。図4に示したように、ウエハ上の製品となる領域外
にモニタ用のテストパタンを放射状に配置する。乾燥工
程後、モニタ用テストパタン上に細く絞った電子線を走
査する。表2に示すようにウオータマークが存在する場
合には表面からの二次電子放出効率が増大するため、ウ
オータマークがない場合に比べて二次電子強度が増え
る。
【0014】
【表2】
【0015】一方、ウオータマークがなく、精度良く加
工された同一パタン上からの二次電子強度をあらかじめ
実験的に、またはシミュレーションで求めておき、参照
プロファイルとして記録しておく。この参照プロファイ
ルと乾燥工程を経た実際の製品ウエハ上のテストパタン
の二次電子強度プロファイルとを両者の比により比較す
る。両者のずれはテストパタン上のウオータマークによ
るものであり、このずれがある一定値を超えた場合には
製品用のパタン上でも同様のウオータマークが存在する
と推定されるため、ウエハの再洗浄等の対策を施す。ま
た、ウエハ中心部でのウオータマーク発生率と周辺部で
の発生率との比較よりスピン乾燥条件の見直しを行う。
【0016】<第3実施例>本実施例はウエハ上の異物
を検出するものである。あらかじめウエハ上の製品とな
る領域外にモニタ用テストパタンを設け、半導体素子製
造工程を進める。異物検査時にはテストパタン上に細く
絞った電子線を走査し、テストパタン表面から放出され
る二次電子を検出する。さらに、異物による微弱な二次
電子プロファイルの変化を強調するために、その微分を
求める。表3に示すように、異物がない場合にはテスト
パタン端のみで二次電子プロファイルの微分値がピーク
を示すのに対して、異物がある場合には異物の位置に対
応したピークが現われる。このピークの数,半値幅より
異物数や異物の粒径を求める。
【0017】
【表3】
【0018】また、図5に示すように、検出した異物に
電子線を照射したときに異物より発生する特性X線をX
線検出器によりエネルギ分析し、異物の構成元素を調
べ、異物の発生原因を明らかにする。
【0019】<第4実施例>本実施例はウエハ上の異物
の数をモニタし、その経時変化を製造装置メンテナンス
時期を判断するための情報として用いるものである。図
6に示すように、ウエハ上の異物数は経時変化する場合
がある。この主な原因として動作時間に伴い製造装置内
に蓄積される汚れがあげられる。異物数の経時変化をモ
ニタし、あるレベルに異物数が達したとき、装置メンテ
ナンスを行うことにより、異物による不良素子の製造を
未然に防ぎ、効果的にメンテナンスを施すことができ
る。
【0020】<第5実施例>図7に本発明によるモニタ
装置の一例を示す。ロード,アンロード室701にウエ
ハ装着後、室内を真空とし、ゲートバルブ702を開
け、ウエハを搬送系等によりモニタ室703に移動す
る。試料台704上のウエハ705について、電子銃7
06および二次電子検出系707により上記実施例に示
したテストパタンの検査を行う。検査後は再びゲートバ
ルブを開け、測定済みウエハをロード,アンロード室に
移し、測定が完了する。
【0021】<第6実施例>図8に本発明によるモニタ
機能を有したドライ洗浄装置の一例を示す。ドライ洗浄
装置801に本発明によるモニタ室802を組み合わせ
る。洗浄ガス803がキャビテイ804によりプラズマ
化され、あるいは、洗浄ガス803が紫外光源805に
より励起され、加熱試料台806上のウエハ807に導
入されることでドライ洗浄を行う。洗浄終了後、ゲート
バルブ808を開け、ウエハを搬送系等によりモニタ室
802に移動し、電子銃809および二次電子検出系8
10によりテストパタンの検査を行う。洗浄が不十分で
あればドライ洗浄装置801にウエハを戻し、再び洗浄
を行う。
【0022】<第7実施例>図9に本発明によるモニタ
機能を有したドライエッチング装置の一例を示す。ドラ
イエッチング装置901に本発明によるモニタ室902
を組み合わせる。エッチングガス903をキャビテイ9
04によりプラズマ化し、加熱試料台905上のウエハ
906に導入しドライエッチングを行う。ドライエッチ
ング完了後、ゲートバルブ907を開け、ウエハを搬送
系等によりモニタ室902に移動し、電子銃908およ
び二次電子検出系909によりテストパターンの検査を
行う。本発明の実施例1で述べた検査を行い、エッチン
グ工程の良否を判定する。エッチング不良があればドラ
イエッチング装置901にウエハを戻し、再びドライエ
ッチングを行う。
【0023】<第8実施例>図10に本発明によるモニ
タ機能を有したCVD装置の一例を示す。CVD装置1
001に本発明によるモニタ室1002を組み合わせ
る。成膜用のガスが導入管1003により装置内に導入
され、ウエハ1004上に所望の成膜が行われる。成膜
終了後、ゲートバルブ1005を開け、ウエハを自動搬
送系等によりモニタ室1002に移動し、電子銃100
6および二次電子検出系1007によりテストパタンの
検査を行う。第4実施例に示した方法によりCVD装置
1001のメンテナンス時期を判断する。
【0024】
【発明の効果】本発明による半導体素子製造方法は、製
造工程の進行と同時にウエハ表面の構造や異物をテスト
パタンによりモニタするため、不良素子の製造を最小限
に抑え、装置メンテナンスを効率良く行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるエッチング残さの検出
方法を示すフローチャート。
【図2】本発明の一実施例であるエッチング残さの検出
時の電子線の走査方法を示す説明図。
【図3】本発明の一実施例であるエッチング残さの構成
元素の分析方法を示す説明図。
【図4】本発明の一実施例であるスピン乾燥後のウオー
タマークの検出に適したテストパタンの配置を示す説明
図。
【図5】本発明の一実施例である異物の構成元素の分析
方法を示す説明図。
【図6】本発明の一実施例である異物数の経時変化より
最適な装置メンテナンス時期を決定する方法を示す説明
図。
【図7】本発明の一実施例であるモニタ装置を示すブロ
ック図。
【図8】本発明の一実施例であるモニタ機能を有したド
ライ洗浄装置を示すブロック図。
【図9】本発明の一実施例であるモニタ機能を有したド
ライエッチング装置を示すブロック図。
【図10】本発明の一実施例であるモニタ機能を有した
CVD装置を示すブロック図。
【符号の説明】
201…シリコンウエハ、202…電子線走査経路、2
03…製品チップになる領域、204…モニタ用テスト
パタン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01J 37/28 H01J 37/28 Z 37/305 37/305 A

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の上にレジスト材料を付着さ
    せ、マスクを介して光やX線等の電磁波を照射し、ある
    いは電子線描画法により、製造工程のモニタ用テストパ
    タンを半導体素子自体とは異なる場所に転写し、このテ
    ストパタン上にX線、又は荷電粒子線を走査し、その時
    に生じるX線,二次イオン,二次電子,反射電子、また
    は吸収電子を測定し、これらの強度のラインプロファイ
    ルまたは面内分布より前記テストパタン表面の構造を推
    定することを特徴とした半導体素子製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記モニタ用テストパ
    タン上にX線、又は荷電粒子線を照射した時に生じるX
    線,二次イオン,二次電子をエネルギ分析し、この結果
    よりテストパタン上のX線、又は荷電粒子線照射領域を
    構成している元素を特定する半導体素子製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、モニタ用テス
    トパタンとして、製品となる素子に用いるパタンの一
    部、または、製品となる素子に用いるパタンよりもさら
    に微細な構造、あるいはさらに深い構造を用いる半導体
    素子製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1,2または3において、モニタ用
    テストパタンをウエハ内に均一な面密度で配置する半導
    体素子製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1,2または3において、モニタ用
    テストパタンをウエハ内に放射状に配置する半導体素子
    製造方法。
  6. 【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、
    モニタ用テストパタン上にX線、又は荷電粒子線を走査
    する際に製品となる素子領域には照射せず、テストパタ
    ンを含むウエハ上の製品として用いない領域のみにX
    線、又は荷電粒子線を走査してモニタを行う半導体素子
    製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1,2,3,4,5または6におい
    て、モニタ用テストパタン上にX線、又は荷電粒子線を
    走査する際に生じるX線,二次イオン,二次電子,反射
    電子、または吸収電子のラインプロファイルのテストパ
    タン端部におけるコントラスト異常を検出することによ
    りウオータマークの存在を推定する半導体素子製造方
    法。
  8. 【請求項8】請求項1,3,4,5または6において、
    モニタ用テストパタン上にX線、又は荷電粒子線を走査
    する際に生じるX線,二次イオン,二次電子,反射電
    子、または吸収電子のラインプロファイルの微分を用い
    ることによりテストパタン上の異物の有無,異物の粒
    径,位置を測定する半導体素子製造方法。
  9. 【請求項9】請求項8において、検出したテストパタン
    上の異物にX線、又は荷電粒子線を照射し、その時に生
    じるX線,二次イオン,二次電子をエネルギ分析し、こ
    の結果より異物を構成する元素を推定する半導体素子製
    造方法。
  10. 【請求項10】請求項8または9において、テストパタ
    ン上の異物の数をモニタし、その経時変化を製造装置メ
    ンテナンス時期を判断するための情報として用いる半導
    体素子製造方法。
  11. 【請求項11】請求項1,3,4,5または6におい
    て、モニタ用テストパタン中のスルーホール底にX線、
    又は荷電粒子線を照射し、このときに生じるX線,二次
    イオン,二次電子,反射電子、または吸収電子の強度を
    測定することにより、スルーホール底の異物の有無を推
    定する半導体素子製造方法。
  12. 【請求項12】請求項3,4または5に記載の原理に基
    づくテストパタンを備えたウエハ。
  13. 【請求項13】請求項1,2,6,7,8,9,10ま
    たは11に記載の原理に基づいて半導体素子製造工程を
    モニタするモニタ装置。
  14. 【請求項14】請求項1または2に記載の原理に基づく
    半導体素子製造工程モニタを装備したドライ洗浄装置。
  15. 【請求項15】請求項1または2に記載の原理に基づく
    半導体素子製造工程モニタを装備したドライエッチング
    装置。
  16. 【請求項16】請求項10に記載のモニタ方法を実現す
    るための、半導体素子製造工程モニタを装備した成膜装
    置、あるいはドライエッチング装置。
JP8129580A 1996-05-24 1996-05-24 半導体素子製造方法 Pending JPH09321114A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129580A JPH09321114A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体素子製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129580A JPH09321114A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体素子製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09321114A true JPH09321114A (ja) 1997-12-12

Family

ID=15012981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8129580A Pending JPH09321114A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体素子製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09321114A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028964A1 (fr) * 1997-12-03 1999-06-10 Hitachi, Ltd. Procede de production d'un dispositif electronique et analyseur de corps etrangers a cet effet
JP2010097965A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 半導体ウェハ及び半導体ウェハのモニタ方法
JP2020515716A (ja) * 2017-03-31 2020-05-28 ア−カム アーベー 3次元物品形成のための方法及び装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028964A1 (fr) * 1997-12-03 1999-06-10 Hitachi, Ltd. Procede de production d'un dispositif electronique et analyseur de corps etrangers a cet effet
JP2010097965A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 半導体ウェハ及び半導体ウェハのモニタ方法
JP2020515716A (ja) * 2017-03-31 2020-05-28 ア−カム アーベー 3次元物品形成のための方法及び装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6671398B2 (en) Method and apparatus for inspection of patterned semiconductor wafers
US8674317B2 (en) Sample surface inspection apparatus and method
JP4601295B2 (ja) コンタクト開口の製造を監視して検査する方法
US6633174B1 (en) Stepper type test structures and methods for inspection of semiconductor integrated circuits
JP5065468B2 (ja) 半導体上の欠陥材料を自動的に分析するシステム及び方法
US6566885B1 (en) Multiple directional scans of test structures on semiconductor integrated circuits
JP3258821B2 (ja) 微小異物の位置決め方法、分析方法、これに用いる分析装置およびこれを用いた半導体素子もしくは液晶表示素子の製法
US7655482B2 (en) Chemical mechanical polishing test structures and methods for inspecting the same
US6528818B1 (en) Test structures and methods for inspection of semiconductor integrated circuits
US6636064B1 (en) Dual probe test structures for semiconductor integrated circuits
Saito et al. Study of ADI (after develop inspection) using electron beam
US6524873B1 (en) Continuous movement scans of test structures on semiconductor integrated circuits
US20020187582A1 (en) Inspectable buried test structures and methods for inspecting the same
US7179661B1 (en) Chemical mechanical polishing test structures and methods for inspecting the same
JP2004022318A (ja) 透過型電子顕微鏡装置および試料解析方法
JP4078257B2 (ja) 試料寸法測定方法及び荷電粒子線装置
US8242443B2 (en) Semiconductor device inspection apparatus
JPH09321114A (ja) 半導体素子製造方法
US6753261B1 (en) In-situ chemical composition monitor on wafer during plasma etching for defect control
JP3905709B2 (ja) 欠陥検査装置及び該装置を用いた半導体デバイス製造方法
JP2006138856A (ja) 試料の測長方法
JP2004258384A (ja) 欠陥検査方法及びその装置、並びに露光用マスクの前処理方法
Kulkarni et al. Methodology for yield enhancement based on the analysis of defects at the lithographic step
JP2014146523A (ja) 荷電粒子線装置の評価装置、及び荷電粒子線装置
Bakker Applied use of advanced inspection systems to measure, reduce, and control defect densities