JPS5856974B2 - 絶縁膜の欠陥検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶の動的散乱効果を応用した絶縁膜の欠陥
検出装置に関するものである。

半導体装置の製造工程において、絶縁膜の欠陥検出は製
造歩留および信頼性の向上のために極めて重要である。

一般に、半導体基板に形成される絶縁膜としては５ｉｏ
２． Ｓｉ３Ｎ４ ｐ ＡＡ２０３など各種のものがあ
るが、いずれも半導体装置の電気的特性を維持し、かつ
長時間の実使用に耐える高信頼性を保持するためには無
欠陥でなければならない。

絶縁膜の重大な欠陥としては耐圧不良欠陥があるが、こ
の耐圧不良欠陥があると絶縁膜が形成されている半導体
基板と絶縁膜上に被着された金属配線の間に漏洩電流が
流れ電気的絶縁性が劣化する。

この絶縁膜の耐圧不良欠陥を検出する方法としては、従
来から電気的探針法がよく知られているが、最近におい
て、液晶の動的散乱効果を応用する方法が注目されてき
ている。

この液晶による欠陥検出方法は、半導体基板上に形成さ
れた絶縁膜の表面に液晶膜を形成し、この液晶膜の上に
透明導電膜を載置して構成し、半導体基板と透明導電膜
の間に直流電圧を印加して液晶膜を観察するものである
。

絶縁膜に耐圧不良などの欠陥が存在していると、その欠
陥附近の液晶膜中に動的散乱効果によって他の部分に対
して光学的変化（白濁など）を生ずるので、顕微鏡でこ
れを観察すれば欠陥の検出ができる。

液晶の動的散乱効果によって、液晶分子は比較的広い範
囲で配向が擾乱されるので、微小な欠陥でも容易に検出
でき、また欠陥は擾乱の中心に存在しているのでその位
置も明確にできるため、特に舅高集積半導体装置の絶縁
膜の欠陥検出に使用して好適である。

しかし、この方法の場合、欠陥を検出すべき絶縁膜が緘
されている半導体基板と透明導電膜との間に印加される
直流電圧は、これらの間隔を保持するために設けられた
絶縁スペーサの厚さで決まる液晶膜の厚さおよび絶縁膜
の厚さ、さらにそれぞれの比抵抗によって厚さ方向に電
圧配分される。

したがって、絶縁膜に実際に加わる電圧は、直流電源か
ら供給される電圧ではなく、その電圧から液晶膜による
電圧降下分を差引いた値となるため、絶縁膜の両面に加
わる電圧を測定しかつ規定しなければ、印加電圧依存性
の強い耐圧不良欠陥の正確な検出はできない。

そこで、従来の液晶による絶縁膜の欠陥検出装置では、
半導体基板上の絶縁膜と透明導電膜の間に介在させるポ
リエチレン・フィルムなどからなる絶縁スペーサの絶縁
膜と接触する方の面に導電膜を形成し、この導電膜と半
導体基板の間に電位差計を電気的に接続して絶縁膜に加
わる直流電圧を測定し、規定していた。

しかしながら、このような従来の装置では、薄く機械的
強度が弱い゛絶縁スペーサの面に形成した導電膜に直接
リード線などを電気接続する必要があるため、この接続
作業が非常に困難である。

すた、一度使用した絶縁スペーサは液晶で濡れるため、
各絶縁膜の欠陥検出毎に新しい絶縁スペーサを使用する
のが望捷しいが、このようにすると使用する絶縁スペー
サのすべてについてリード線の電気接続を行なうため作
業が非常に繁雑になるという欠点があった。

本発明は、従来のこのような欠点を解消するためになさ
れたもので、その目的とするところは、取扱い易ぐしか
も検出精度が向上するような絶縁膜の欠陥検出装置を提
供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、導電膜を
形成した絶縁スペーサを導電膜を絶縁膜および電位差計
に電気接続された基台の導電台に接触させるように載置
するようにしたものである。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置の一実施例
の縦断面図である。

図において、基台１は、金属からなる試料台１ａと、こ
の試料台１ａの外周囲に一体に固定されかつこれより所
定寸法高く形成された絶縁材１ｂと、この絶縁材１ｂの
外周囲に一体に固定されかつこれと同寸法の高さに形成
された金属からなる導電台１ｃと、この導電台１ｃの外
側に設けられた接続端子１ｄとからなる。

主表面に被測定物としての絶縁膜２を形成した半導体基
板３が絶縁膜２を上側にして試料台１ａの上に載置され
る。

このとき、詳料台１ａと絶縁材１ｂおよび導電台１ｃと
の高さの差は半導体基板３の厚さよりやや小さく設定し
であるので、半導体基板３は基台１の試料台１ａと絶縁
材１ｂに囲捷れた部分に収容され、しかも絶縁膜２の表
面は基台１の絶縁材１ｂｉ−よひ導電台１ｃの表面の高
さよりやや突出して配置される。

なお、試料台１ａの表面の大きさは半導体基板３の大き
さよりも入きく設定しであるのはいう筐でもない。

次に、中央部に開孔４を有し一面にＡｕまたばＡｇなど
の導電膜５を形成したポリエチレン・フィルムなどから
なる絶縁スペーサ６が、導電膜５を下側にしてこの導電
膜５が絶縁膜２および導電台ＩＣに接するように基台１
釦よび半導体基板３上に載置される。

ここで、７は枠状に形成された錘からなるスペーサ押え
であって、絶縁スペーサ６の周辺面上に載置され、導電
膜５を導電台１ｃに圧接して電気接触を完全にならしめ
る役目をするものである。

次に絶縁スペーサ６の開孔４内には液晶膜８が充填形成
される。

さらに、一面に５ｎ０２捷たはＩｎ２Ｏ３などの透明導
電膜９を形成し、スペーサ押え７の内周より小さな大き
さのガラス板１０が、透明導電膜９を下側にしてこの透
明導電膜９が液晶膜８と接触するように絶縁スペーサ６
上に載置される。

そして、可変電圧型の直流電源１１の正極は透明導電膜
、負極は基台１の試料台１ａにそれぞれ電気的に接続さ
れ、捷た、直流用の電位差計１２の正端子は基台１の接
続端子１ｄ、負端子は基台１の試料台１ａにそれぞれ電
気的に接続される。

さらに、ガラス板１０の上方には、絶縁スペーサ６の開
孔４内に収容された液晶膜８を拡大して観察するための
光学顕微鏡１３が配置される。

このような構成において、直流電源１１の供給電圧を調
整して、電位差計１２を読むことにより半導体基板３と
導電膜５の間の電位差、すなわち絶縁膜２の両面間の電
位差が所定値となるように設定する。

そして、この状態で、光学顕微鏡１３により液晶膜８を
観察し、液晶膜８内に擾乱箇所が現われれば、その中心
位置に絶縁膜２の欠陥が存在していることになる。

この場合、絶縁膜２の欠陥検出における電圧印加条件を
電位差計１２によって測定しかつ適当な値に規定するこ
とができるため、特に印加電圧によって欠陥数が変化し
やすい耐圧不良欠陥の検出においては、欠陥検出および
欠陥数の計数を正確かつ再現性よく行なうことが可能と
なり、捷た絶縁膜２の膜質評価を行なうことも可能とな
る。

さらに、絶縁スペーサ６はリード線などが接続されてい
ないため、その着脱や交換などが極めて容易にでき、新
しい絶縁スペーサと液晶でその都度測定することができ
るため検出精度が向上する。

第２図は他の実施例の要部の縦断面図である。

図において、第１図と同一部分には同番号を付しである
。

基台２１は、金属からなる試料台２１ａと、この試料台
２１ａの周表面上に一体に固定した枠形の絶縁材２１ｂ
と、この絶縁材２１ｂの表面上に一体に固定した同じく
枠形で同形かややこれより小さい金属からなる導電台２
１ｃと、導電台２１ｃの外側に設けた接続端子２１ｄと
からなる。

ここで、絶縁材２１ｂおよび導電台２１ｃの枠の内周は
半導体基板３０大きさより大きく形成され、オた絶縁材
２１ｂおよび導電台２１ｃを重ねた高さは半導体基板３
の厚さよりやや低くなるように設定される。

このため、半導体基板３を試料台２１ａ上に載置すると
、絶縁膜２の表面は導電台２１ｃの表面の高さよりやや
上方に突出する。

この実施例によると、基台２１の製作が容易となる。

第３図はさらに他の実施例の要部の縦断面図である。

図において、第２図と同一部分には同番号を付しである
。

接続端子２１ｄには、絶縁スペーサ６を導電台２１ｃに
圧接させるためのばねからなるスペーサ押え２７が設け
られる。

この実施例によると、導電膜５と導電台２１ｃの電気接
触かばね圧によりさらに完全になされる。

このように本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置によると
、絶縁スペーサに形成された導電膜にリード線などを取
付ける必要がないため絶縁スペーサを損傷する恐れがな
く、捷た、絶縁スペーサを載置するたけて電位差計との
電気的接続が同時になされるので、新しい絶縁スペーサ
に交換するのが容易になり、多数の半導体基板の絶縁膜
の欠陥検出および評価が可能となり、さらに欠陥検出の
作業性が向上するとともに検出精度もよくなるなど数多
くの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置の一実施例
の縦断面図、第２図は他の実施例の要部の縦断面図、第
３図はさらに他の実施例の要部の縦断面図である。 １・・・・・・基台、１ａ・・・・・・試料台、１ｂ・
・・・・・絶縁材、１ｃ・・・・・・導電台、１ｄ・・
・・・・接続端子、２・・・・・絶縁膜、３・・・・・
・半導体基板、４・・・・・・開孔、５・・・・・・導
電膜、６・・・・・・絶縁スペーサ、７・・・・・・ス
ペース押工、８・・・・・・液晶膜、９・・・・・・透
明導電膜、１０・・・・・・ガラス板、１１・・・・・
・直流電源、１２・・・・・・電位差計、１３・・・・
・・光学顕微鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電材からなる試料台とこの試料台に絶縁材を介し
   て一体に固定された導電材からなる導電台とからなる基
   台と、主表面に絶縁膜を形威しこの絶縁膜を上側にして
   前記試料台上に載置した半導体基板と、開孔を有し一面
   に導電膜を形成しこの導電膜を下側にして前記絶縁膜お
   よび前記導電台に接触するように載置した絶縁スペーサ
   と、この絶縁スペーサの開孔内に充填した液晶膜と、一
   面に透明導電膜を形成しこの透明導電膜を下側にして前
   記液晶膜に接触するように前記絶縁スペーサ上に載置し
   たガラス板と、前記透明導電膜と前記試料台との間に電
   気的に接続した直流電源と、前記導電台と前記試料台と
   の間に電気的に接続した電位差計と、前記ガラス板の上
   方から前記液晶膜を観察するための光学顕微鏡とから構
   成したことを特徴とする絶縁膜の欠陥検出装置。 ２ 錘を絶縁スペーサ上に設けて導電膜を導電台に接触
   させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の絶縁膜の欠陥検出装置。 ３ ばねで絶縁スペーサを押して導電膜を導電台に接触
   させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の絶縁膜の欠陥検出装置。