JPS62159423A - イオン注入領域の寸法計測方法 - Google Patents
イオン注入領域の寸法計測方法Info
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- JPS62159423A JPS62159423A JP240086A JP240086A JPS62159423A JP S62159423 A JPS62159423 A JP S62159423A JP 240086 A JP240086 A JP 240086A JP 240086 A JP240086 A JP 240086A JP S62159423 A JPS62159423 A JP S62159423A
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- Japan
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- ion implanted
- secondary electron
- ion
- pattern
- ion implantation
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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】
（産業上の利用分野）
この発明は半導体表面に選択的にイオン注入されて形成
されたパターンの寸法を非破壊で高速・高精度に、しか
も大量に計測する方法に関するものである。
されたパターンの寸法を非破壊で高速・高精度に、しか
も大量に計測する方法に関するものである。
（従来の技術）
従来半導体表面にイオン注入して形成したパターン寸法
を計測する場合、光学的手法あるいは電子ビームを用い
た手法によって行なってきた。
を計測する場合、光学的手法あるいは電子ビームを用い
た手法によって行なってきた。
光学的手法の例としてイオン注入パターンを光学顕微鏡
を用いてモニタテレビ上に写し出し、ＣＲＴに配置した
カーソルをイオン注入パターンのエツジに重ねてそのカ
ーソル間の距離を求める。
を用いてモニタテレビ上に写し出し、ＣＲＴに配置した
カーソルをイオン注入パターンのエツジに重ねてそのカ
ーソル間の距離を求める。
あるいはビデオ信号に対してコンピュータ処理を加えて
自動的にエツジ検出され、イオン注入パターンのエツジ
寸法を計測する。光学的手法の他の例として、イオン注
入パターン上を細く絞ったレーザ光を走査させてイオン
注入パターンのエツジで生ずる散乱光を検知器により検
出して、レーザの走査距離からイオン注入パターンの寸
法を計測する。電子ビームを用いた手法では、イオン注
入パターンを加速電圧１０ｋＶ以上の電子ビームを発生
する走査型電子顕微鏡により観察し、得られた像の拡大
倍率から換算して、イオン主人パターンの寸法を計測す
る。このとき、イオン注入パターンの電子顕微鏡像コン
トラストを改善するために、イオン注入部あるいは非注
入部を選択的にエツチング除去して段差を形成した後に
、電子ビーム照射による試料の帯電を防ぐためにＡｕ等
の導電性材料を薄く被覆した。
自動的にエツジ検出され、イオン注入パターンのエツジ
寸法を計測する。光学的手法の他の例として、イオン注
入パターン上を細く絞ったレーザ光を走査させてイオン
注入パターンのエツジで生ずる散乱光を検知器により検
出して、レーザの走査距離からイオン注入パターンの寸
法を計測する。電子ビームを用いた手法では、イオン注
入パターンを加速電圧１０ｋＶ以上の電子ビームを発生
する走査型電子顕微鏡により観察し、得られた像の拡大
倍率から換算して、イオン主人パターンの寸法を計測す
る。このとき、イオン注入パターンの電子顕微鏡像コン
トラストを改善するために、イオン注入部あるいは非注
入部を選択的にエツチング除去して段差を形成した後に
、電子ビーム照射による試料の帯電を防ぐためにＡｕ等
の導電性材料を薄く被覆した。
（発明が解決しようとする問題点）
超ＬＳＩの微細化によってイオン注入パターンの寸法も
サブミクロンレベルに達している。このようなサブミク
ロンパターンの寸法計測には解像力として０．１ｐｍ以
下の計測手法が求められている。またウェハ上の大量の
イオン注入パターンを高速にしかも再現性良く寸法計測
を行なうためには、自動計測が必要とされている。更に
、半導体装置の製造ライン途中のイオン注入工程終了後
にウェハを抜き取り、イオン注入パターンの寸法計測を
行なった後に良品として再度、製造ラインに戻す場合、
ウェハを非破壊で寸法測定できる手法が必要となってい
る。
サブミクロンレベルに達している。このようなサブミク
ロンパターンの寸法計測には解像力として０．１ｐｍ以
下の計測手法が求められている。またウェハ上の大量の
イオン注入パターンを高速にしかも再現性良く寸法計測
を行なうためには、自動計測が必要とされている。更に
、半導体装置の製造ライン途中のイオン注入工程終了後
にウェハを抜き取り、イオン注入パターンの寸法計測を
行なった後に良品として再度、製造ラインに戻す場合、
ウェハを非破壊で寸法測定できる手法が必要となってい
る。
これに対して光学的手法では光を使用することからくる
解像力の限界が約０．５ｐｍ程度であり、解像力が不足
している。また走査型電子顕微鏡を用いた手法では、ウ
ェハをエツチングしてイオン主人パターンに段差を形成
し、導電性材料を被覆するので、計測精度を劣化させる
上に、非破壊計測ができないので計測後製造ラインにウ
ェハを再度戻すことができない。また、イオン主人パタ
ーンの電子顕微鏡像から測定者が目視により寸法計測す
るので誤差も大きく、ウェハ上の大量の測定点を高速に
計測することは不可能であった。
解像力の限界が約０．５ｐｍ程度であり、解像力が不足
している。また走査型電子顕微鏡を用いた手法では、ウ
ェハをエツチングしてイオン主人パターンに段差を形成
し、導電性材料を被覆するので、計測精度を劣化させる
上に、非破壊計測ができないので計測後製造ラインにウ
ェハを再度戻すことができない。また、イオン主人パタ
ーンの電子顕微鏡像から測定者が目視により寸法計測す
るので誤差も大きく、ウェハ上の大量の測定点を高速に
計測することは不可能であった。
本発明の目的はこれらの問題点を解決したイオン注入パ
ターンの寸法計測手法を提供することにある。
ターンの寸法計測手法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、半導体表面に選択的にイオン注入して形成
したパターン上を加速電圧が数ｋＶ以下、直径が数十人
から数百人程度に集束した電子ビームを走査し、イオン
注入領域およびイオン非注入領域における二次電子放出
効率の違いから生じる二次電子検出信号の変化を利用し
て、イオン注入により形成されたパターンの寸法を計測
するものである。
したパターン上を加速電圧が数ｋＶ以下、直径が数十人
から数百人程度に集束した電子ビームを走査し、イオン
注入領域およびイオン非注入領域における二次電子放出
効率の違いから生じる二次電子検出信号の変化を利用し
て、イオン注入により形成されたパターンの寸法を計測
するものである。
（作用）
加速電圧が数ｋＶ以下の低加速電子ビームは電子光学系
によりビーム径を数十人から数百人程度に集束されるの
で、このビーム径と同程度の解像力を得ることができる
。したがって従来の光学的手法に比べて一桁以上の解像
力が向上できる。また、イオン注入パターンから放出さ
れた二次電子信号から自動的にエツジ検出して、パター
ン寸法を計測できるので測定再現性を向上させ、しかも
ウニ ゛ハ上の多数のイオン主人パターンを高速に計測
できる。
によりビーム径を数十人から数百人程度に集束されるの
で、このビーム径と同程度の解像力を得ることができる
。したがって従来の光学的手法に比べて一桁以上の解像
力が向上できる。また、イオン注入パターンから放出さ
れた二次電子信号から自動的にエツジ検出して、パター
ン寸法を計測できるので測定再現性を向上させ、しかも
ウニ ゛ハ上の多数のイオン主人パターンを高速に計測
できる。
物質に電子線を照射した場合の二次電子放出効率、すな
わち入射電子ビームの電流量に対する放出二次電子の電
流量の比が１を越える条件が、一般に入射電子の加速電
圧が数十Ｖから数ｋＶの範囲に存在する。この加速電圧
の範囲内では、物質によって二次電子発生効率が大きく
変化しており、しかも、電子ビーム照射によって生じる
帯電現象の影響も小さい。したがって、従来、加速電圧
＋ｋＶ以上の電子線を用いた走査型電子顕微鏡による計
測寸法にように、イオン注入パターンに対して段差形成
してコントラストの改善を行なう必要がないし、更に導
電性材料を被覆する必要がないので、非破壊検査が可能
になる。
わち入射電子ビームの電流量に対する放出二次電子の電
流量の比が１を越える条件が、一般に入射電子の加速電
圧が数十Ｖから数ｋＶの範囲に存在する。この加速電圧
の範囲内では、物質によって二次電子発生効率が大きく
変化しており、しかも、電子ビーム照射によって生じる
帯電現象の影響も小さい。したがって、従来、加速電圧
＋ｋＶ以上の電子線を用いた走査型電子顕微鏡による計
測寸法にように、イオン注入パターンに対して段差形成
してコントラストの改善を行なう必要がないし、更に導
電性材料を被覆する必要がないので、非破壊検査が可能
になる。
この他、数ｋＶ以下の低加速電子ビームを使用する効果
としては、試料に与える損傷を低減できる。また、試料
内の電子の侵入深さが浅いので、検出される二次電子に
は試料表面付近の情報と多く含むので表面から０．１ｐ
ｍ前後に浅くイオン注入されて形成されたパターンの寸
法計測に有利である。電子ビームの加速電圧を変化する
ことによりウェハ内への電子の浸入深さを変化させるこ
とができるので、イオン注入層の深さ方向の寸法計測も
可能である。更に、イオン注入領域で放出させる二次電
子量は、イオン注入の濃度に関連しているので、二次電
子量と検出することにより注入濃度の換算も可能である
。
としては、試料に与える損傷を低減できる。また、試料
内の電子の侵入深さが浅いので、検出される二次電子に
は試料表面付近の情報と多く含むので表面から０．１ｐ
ｍ前後に浅くイオン注入されて形成されたパターンの寸
法計測に有利である。電子ビームの加速電圧を変化する
ことによりウェハ内への電子の浸入深さを変化させるこ
とができるので、イオン注入層の深さ方向の寸法計測も
可能である。更に、イオン注入領域で放出させる二次電
子量は、イオン注入の濃度に関連しているので、二次電
子量と検出することにより注入濃度の換算も可能である
。
（実施例）
以下図示の実施例により本発明によるイオン注入パター
ンの寸法計測方法について説明する。
ンの寸法計測方法について説明する。
第１図はＰ型Ｓｉ基板４の表面にＡｓを加速電圧１５０
ｋＶ、濃度Ｉ Ｘ １０１５ｃｍ−２以上で選択的にイ
オン注入して形成したＮ型パターン５の寸法計測を行っ
ている場合の斜視図である。加速電圧１．０ｋＶ、電流
５ｐＡ、直径１５０人の電子ビーム１を、パターン５を
横切るような走査線３に沿って移動させる。電子ビーム
１の各照射点から放出される二次電子２を検出する。
ｋＶ、濃度Ｉ Ｘ １０１５ｃｍ−２以上で選択的にイ
オン注入して形成したＮ型パターン５の寸法計測を行っ
ている場合の斜視図である。加速電圧１．０ｋＶ、電流
５ｐＡ、直径１５０人の電子ビーム１を、パターン５を
横切るような走査線３に沿って移動させる。電子ビーム
１の各照射点から放出される二次電子２を検出する。
第２図は検出された二次電子電流量を電子ビーム走査線
に沿って描いた図である。イオン注入された部分での二
次電子放出効率はイオン注入されていない部分よりも大
きいので、検出される二次電子電流量も大きくなる。第
２図中で、７および９はイオン注入部からの二次電子信
号であり、８は非注入部からの信号である。この二次電
子信号の最大値を１００％とし、最小値を０％として、
８０％の位置で閾値１０を設定して、二次電子信号６と
の交点からイオン注入部の幅７，９、および非注入部の
幅８を計測する。この結果、イオン注入部の幅７は２．
０５μｍ、９は１．９７ｐｍ、および非注入部の幅８は
０．８１ｐｍであった。
に沿って描いた図である。イオン注入された部分での二
次電子放出効率はイオン注入されていない部分よりも大
きいので、検出される二次電子電流量も大きくなる。第
２図中で、７および９はイオン注入部からの二次電子信
号であり、８は非注入部からの信号である。この二次電
子信号の最大値を１００％とし、最小値を０％として、
８０％の位置で閾値１０を設定して、二次電子信号６と
の交点からイオン注入部の幅７，９、および非注入部の
幅８を計測する。この結果、イオン注入部の幅７は２．
０５μｍ、９は１．９７ｐｍ、および非注入部の幅８は
０．８１ｐｍであった。
（発明の効果）
このように、半導体表面に形成されたイオン注入パター
ンを導電性材料と被覆することなく、自動測定すること
が可能になった。これにより、半導体製造ラインを流れ
るウェハを、イオン注入後、抜きとり検査をウェハ全面
に対して多点側定行なった後に、再度、製造ラインへ戻
すことが可能になった。
ンを導電性材料と被覆することなく、自動測定すること
が可能になった。これにより、半導体製造ラインを流れ
るウェハを、イオン注入後、抜きとり検査をウェハ全面
に対して多点側定行なった後に、再度、製造ラインへ戻
すことが可能になった。
第１図はシリコン基板表面に形成したイオン注入パター
ンの上を電子ビーム走査している斜視図、第２図はイオ
ン注入パターンを電子ビーム走査して検出された二次電
子信号量を走査点に沿って描いた図。 １は入射電子ビーム、２は二次電子、３は電子ビームの
走査線、４はシリコン基板、５はイオン注入層、６は二
次電子信号、７と９はイオン注入層がらの二次電子信号
、８は非注入層からの二次電子信号、１０は閾値レベル
である。 第 １ 図 ９！、子ビームの走査４立１【
ンの上を電子ビーム走査している斜視図、第２図はイオ
ン注入パターンを電子ビーム走査して検出された二次電
子信号量を走査点に沿って描いた図。 １は入射電子ビーム、２は二次電子、３は電子ビームの
走査線、４はシリコン基板、５はイオン注入層、６は二
次電子信号、７と９はイオン注入層がらの二次電子信号
、８は非注入層からの二次電子信号、１０は閾値レベル
である。 第 １ 図 ９！、子ビームの走査４立１【
Claims (1)
- 半導体表面に選択的にイオン注入して形成したパター
ン上を加速電圧が数ｋＶ以下、直径が数十Åから数百Å
程度に集束した電子ビームを走査し、イオン注入領域お
よびイオン非注入領域における二次電子放出効率の違い
から生じる二次電子検出信号の変化を利用して、イオン
注入により形成されたパターンの寸法を計測することを
特徴とするイオン注入領域の寸法計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240086A JPS62159423A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | イオン注入領域の寸法計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP240086A JPS62159423A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | イオン注入領域の寸法計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62159423A true JPS62159423A (ja) | 1987-07-15 |
Family
ID=11528190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP240086A Pending JPS62159423A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | イオン注入領域の寸法計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62159423A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238533A (ja) * | 1988-03-19 | 1989-09-22 | Hiroshi Sakagami | 抗エイズウイルス剤 |
| JP2006500771A (ja) * | 2002-09-23 | 2006-01-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 拡散層の横方向拡散の測定 |
-
1986
- 1986-01-08 JP JP240086A patent/JPS62159423A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238533A (ja) * | 1988-03-19 | 1989-09-22 | Hiroshi Sakagami | 抗エイズウイルス剤 |
| JP2006500771A (ja) * | 2002-09-23 | 2006-01-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 拡散層の横方向拡散の測定 |
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