JPS6199808A - 微細溝の深さの測定方法 - Google Patents
微細溝の深さの測定方法Info
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- JPS6199808A JPS6199808A JP59220409A JP22040984A JPS6199808A JP S6199808 A JPS6199808 A JP S6199808A JP 59220409 A JP59220409 A JP 59220409A JP 22040984 A JP22040984 A JP 22040984A JP S6199808 A JPS6199808 A JP S6199808A
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- rays
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- irradiated
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超■、ＳＴなどの極微細な半導体素子の製造
プロセスに係り、特にキャパシターセルなどの深さを有
する溝形構造体の深さを測定する微細溝の深さの測定方
法に関する。
プロセスに係り、特にキャパシターセルなどの深さを有
する溝形構造体の深さを測定する微細溝の深さの測定方
法に関する。
半導体素子の高集積化、微細化に伴い、素子の構造は、
従来の平面的なものから深さのある三欣元的なものへと
変りつつある。なかでも、一定の容量を必要とするキャ
パシターセルでは、深さ方向に面積を有する溝形の構造
体が用いられるようになり、これに伴ない、半導体プロ
セスの中で、溝形構造体の深さを制御することが、きわ
めて重要な作業になってきている。しかし、何分にも溝
の開口寸法が１μｍ、あるいはそれ以下であり、かつ、
深さが数μｍというアスペクト比の大きい構造であるた
めに、深さを非破壊で、かつ精度よく測定することは困
難であった。
従来の平面的なものから深さのある三欣元的なものへと
変りつつある。なかでも、一定の容量を必要とするキャ
パシターセルでは、深さ方向に面積を有する溝形の構造
体が用いられるようになり、これに伴ない、半導体プロ
セスの中で、溝形構造体の深さを制御することが、きわ
めて重要な作業になってきている。しかし、何分にも溝
の開口寸法が１μｍ、あるいはそれ以下であり、かつ、
深さが数μｍというアスペクト比の大きい構造であるた
めに、深さを非破壊で、かつ精度よく測定することは困
難であった。
従来は、溝の深さは、単に経験的にエツチングの時間で
制御されるのみであり、完成時、ウェハーを割って溝の
断面をＳＥＭで観察して、その深さを測定していたに過
ぎない（参照： ＴＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＴＣＥＳ、ＶＯｌ、、
ＥＤ−３１゜ＮＯ，４，ＡＰＲＩＬ１９８４．Ｐ４１８
）。したがって、プロセスの歩留り向上のためには、ど
うしても、溝形成時に、溝の深さを測定することが必要
であった。
制御されるのみであり、完成時、ウェハーを割って溝の
断面をＳＥＭで観察して、その深さを測定していたに過
ぎない（参照： ＴＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＴＣＥＳ、ＶＯｌ、、
ＥＤ−３１゜ＮＯ，４，ＡＰＲＩＬ１９８４．Ｐ４１８
）。したがって、プロセスの歩留り向上のためには、ど
うしても、溝形成時に、溝の深さを測定することが必要
であった。
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、試
料上に形成された溝形構造体について、その深さを非破
壊で測定し得る微細溝の深さの測定力法を提供すること
を目的とするものである。
料上に形成された溝形構造体について、その深さを非破
壊で測定し得る微細溝の深さの測定力法を提供すること
を目的とするものである。
１・記目的を達成するために、本発明では、荷電粒子ビ
ームで溝形構造体の底部を照射し底部より発生するＸ線
の強度と、試料表面に荷電粒子ビー１１を照射したとき
発生するＸ線の強度とを検出し１、てれを基ＩＪ溝形構
造体の深さ髪非破壊的に測定するように構成したもので
ある。
ームで溝形構造体の底部を照射し底部より発生するＸ線
の強度と、試料表面に荷電粒子ビー１１を照射したとき
発生するＸ線の強度とを検出し１、てれを基ＩＪ溝形構
造体の深さ髪非破壊的に測定するように構成したもので
ある。
１発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図は、試料の一例であるシリコン基板２に蝕刻され
た、幅がＷ、深さｄの微細な溝３の深さを測定する場合
を示している。
た、幅がＷ、深さｄの微細な溝３の深さを測定する場合
を示している。
いま、−例として加速電圧］ＯｋＶの電子ビーム１で溝
の底部を照射するものとする。このとき電子ビームは溝
の底面よりさらにシリコン基板内に侵入し、球状に散乱
して（有効飛程〜１．２μｍ）、Ｘ線を発生する。
の底部を照射するものとする。このとき電子ビームは溝
の底面よりさらにシリコン基板内に侵入し、球状に散乱
して（有効飛程〜１．２μｍ）、Ｘ線を発生する。
このＸ線を角度Ｏの方向に設置した半導体Ｘ線検出器５
を用いて検出し、強度測定を行う。Ｘ線の発生領域４は
ほぼ平径ｒの球状内に分布しているが、近似的には、そ
の中心点から集中的に発生するものと考えることができ
る。このとき、Ｘ線の強度■、は、シリコン基板内での
吸収を考えて（図中、ｇはＸ線吸収領域の長さ）、 ｉ４＝に−ｅ ＝に−ｅす°ｃｏ＠Ｂｅ°（ｄ＋
ｒ） ・・・・・・（１）ｐ−ｔ となる。ここで、μはＸ線の波長と物質（試料）による
定数である。
を用いて検出し、強度測定を行う。Ｘ線の発生領域４は
ほぼ平径ｒの球状内に分布しているが、近似的には、そ
の中心点から集中的に発生するものと考えることができ
る。このとき、Ｘ線の強度■、は、シリコン基板内での
吸収を考えて（図中、ｇはＸ線吸収領域の長さ）、 ｉ４＝に−ｅ ＝に−ｅす°ｃｏ＠Ｂｅ°（ｄ＋
ｒ） ・・・・・・（１）ｐ−ｔ となる。ここで、μはＸ線の波長と物質（試料）による
定数である。
いま、ｄ＝ｏ、すなわち、シリコン表面の基準面に電子
ビームを照射したときのＸ線強度を１゜とすると、 Ｈ。＝ ｋ、 ｅ−＃°ｅｏｓ＠ｅ＃°′
・・・・・・・・・（２）である。いま、■、と■。の
比をとると、Ｉａ／Ｉ。＝ ｊｐ °ｅ・°°°６°ｄ
・・・・・・・・・（８）となり、μ、θが一
定のため、Ｔ、 ／Ｔ、の値から深さｄを求めることが
できる。
ビームを照射したときのＸ線強度を１゜とすると、 Ｈ。＝ ｋ、 ｅ−＃°ｅｏｓ＠ｅ＃°′
・・・・・・・・・（２）である。いま、■、と■。の
比をとると、Ｉａ／Ｉ。＝ ｊｐ °ｅ・°°°６°ｄ
・・・・・・・・・（８）となり、μ、θが一
定のため、Ｔ、 ／Ｔ、の値から深さｄを求めることが
できる。
第２図は、実際に、シリコン基板に蝕刻された、ｗ＝１
ｐｍ、ｄ＝３ｐｍの溝についてＴ、とＩ。
ｐｍ、ｄ＝３ｐｍの溝についてＴ、とＩ。
の強度を求めた例を示したものである。この図は、半導
体Ｘ線検出器により、シリコン基板より発生するＸ線の
エネルギースペクトラムをとったもので、ピークはシリ
コンの特性Ｘ線を示している。
体Ｘ線検出器により、シリコン基板より発生するＸ線の
エネルギースペクトラムをとったもので、ピークはシリ
コンの特性Ｘ線を示している。
この図からＴ １／ Ｔ Ｏは、およそ、０．３である
。
。
第２図のデータはθ＝１０”の場合を示している。しか
し、θは測定しようとする物質と深さｄによって、任意
に選ぶことができる。物質がシリコンで溝の深さが３〜
５μｍ程度の場合にはθとして１０°〜４５°の範囲に
選ぶのがよい。
し、θは測定しようとする物質と深さｄによって、任意
に選ぶことができる。物質がシリコンで溝の深さが３〜
５μｍ程度の場合にはθとして１０°〜４５°の範囲に
選ぶのがよい。
この深さ測定法の最大の特長は第一に電子ビー１１が容
易に直径１００人にまで細く絞れることである。このた
め、この方法によれば、溝幅が０．５μｍ以下の場合に
も、容易に適用できる。
易に直径１００人にまで細く絞れることである。このた
め、この方法によれば、溝幅が０．５μｍ以下の場合に
も、容易に適用できる。
第二に、試料から発生する反射電子や二次電子等を同時
に検出することにより、通常の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ
）の像が得られ、そのＳＥＭ像から測定場所を正確に位
置決めできることである。
に検出することにより、通常の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ
）の像が得られ、そのＳＥＭ像から測定場所を正確に位
置決めできることである。
これにより、特定の１個の溝を選別して、その深さを測
定することができる。
定することができる。
第三に、電子ビームを溝を横切るように走査することに
より、得られるＸ線強度から、おおよその溝の断面形状
を知ることができる。このとき、溝側壁の傾斜面ではＸ
線の発生に方向性が生じるおそれがあるが、この場合に
は、Ｘ線検出器を電子ビーム光軸に対して対称の位置に
複数個配置し、それらの和信号をとることにより、その
影響を打消すことができる。
より、得られるＸ線強度から、おおよその溝の断面形状
を知ることができる。このとき、溝側壁の傾斜面ではＸ
線の発生に方向性が生じるおそれがあるが、この場合に
は、Ｘ線検出器を電子ビーム光軸に対して対称の位置に
複数個配置し、それらの和信号をとることにより、その
影響を打消すことができる。
第１図及び第２図の場合、Ｘ線検出器として半ン
導体検出器を用いたが、その他に、レンチレータ−や比
例計数管など、どの型の検出器でも使用可能である。ま
た、先の例では、検出Ｘ線としてシリコンからの特性Ｘ
線を利用したが、これに限ることはなく、すべての波長
領域の連続Ｘ線を信号として用いることもできる。ただ
し、このときには波長により吸収係数が異なるので、深
さの測定を行う場合には、あらかじめ深さの知れた標準
試料について検出Ｘ線量と深さとの関係を実験的に求め
ておく必要がある。
例計数管など、どの型の検出器でも使用可能である。ま
た、先の例では、検出Ｘ線としてシリコンからの特性Ｘ
線を利用したが、これに限ることはなく、すべての波長
領域の連続Ｘ線を信号として用いることもできる。ただ
し、このときには波長により吸収係数が異なるので、深
さの測定を行う場合には、あらかじめ深さの知れた標準
試料について検出Ｘ線量と深さとの関係を実験的に求め
ておく必要がある。
以１−１ここでは溝形の構造を対象としたが、これに限
らず、円柱状や角柱状の穴についても、同じように深さ
測定できることはいうまでもない。
らず、円柱状や角柱状の穴についても、同じように深さ
測定できることはいうまでもない。
Ｉ−記実施例では触れなかったが、反射電子の影響やウ
ェハー表面の酸化層の問題などがある場合には、得られ
るＸ線量に若干の補正が必要となるが、これらについて
は、あらかじめ深さ既知の溝を用いて較ｉ１Ｅ曲線を作
っておくことにより、影響を無理できるようになる。ま
た、入射電子ビームの電流が既知の場合には、いちいち
、ウェハー表面から得られる１ｌｌｊｔを深さ測定の基
準にとる必要はない。
ェハー表面の酸化層の問題などがある場合には、得られ
るＸ線量に若干の補正が必要となるが、これらについて
は、あらかじめ深さ既知の溝を用いて較ｉ１Ｅ曲線を作
っておくことにより、影響を無理できるようになる。ま
た、入射電子ビームの電流が既知の場合には、いちいち
、ウェハー表面から得られる１ｌｌｊｔを深さ測定の基
準にとる必要はない。
また、上記実施例では、電子ビーム照射による場合につ
いて説明したが、本質的にはイオンビーム等の荷電粒子
ビームであっても適用可能であることはいうまでもない
。
いて説明したが、本質的にはイオンビーム等の荷電粒子
ビームであっても適用可能であることはいうまでもない
。
このようにかかる構成とすることにより、半導体基板な
どに蝕刻された微細溝の深さを、個々の溝を選択して、
かつ非破壊的に測定することかできるので、サブミクロ
ン領域におけるプロセス制御の高精度化に顕著な効果が
ある。
どに蝕刻された微細溝の深さを、個々の溝を選択して、
かつ非破壊的に測定することかできるので、サブミクロ
ン領域におけるプロセス制御の高精度化に顕著な効果が
ある。
以上詳述したように、本発明によれば、半導体基板等の
試料−Ｌに形成された溝形構造体の深さを非破壊で測定
することが可能であり、実用に供してその効果大である
。
試料−Ｌに形成された溝形構造体の深さを非破壊で測定
することが可能であり、実用に供してその効果大である
。
第１図は本発明による微細溝の深さ測定を説明する図、
第２図はＸ線強度の３１１定例を示す特性線図である。 ■・・・電子ビーム、２・・・シリコン基板、３・・・
微細加第１ 図 茅 ２ 図 二ネル代′°−（にｉＶ） 手 続 補 ＩＩ：、 計 （方式）昭和
６０年３月１５１１
第２図はＸ線強度の３１１定例を示す特性線図である。 ■・・・電子ビーム、２・・・シリコン基板、３・・・
微細加第１ 図 茅 ２ 図 二ネル代′°−（にｉＶ） 手 続 補 ＩＩ：、 計 （方式）昭和
６０年３月１５１１
Claims (1)
- １、試料の表面上に形成された溝形構造体の底部に荷電
粒子ビームを照射して該底部より発生するＸ線の強度と
、前記試料表面に荷電粒子ビームを照射したとき発生す
るＸ線の強度とを検出し、これを基に前記溝形構造体の
深さを測定することを特徴とする微細溝の深さの測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220409A JP2507293B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 微細溝の深さの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220409A JP2507293B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 微細溝の深さの測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199808A true JPS6199808A (ja) | 1986-05-17 |
| JP2507293B2 JP2507293B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16750663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220409A Expired - Lifetime JP2507293B2 (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 微細溝の深さの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507293B2 (ja) |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP59220409A patent/JP2507293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2507293B2 (ja) | 1996-06-12 |
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