JPS62276404A - パタ−ン検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に形成した微細パターンを検出する
装置に関し、特に電子線を利用したパターン検出装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に半導体装置では、半導体基板に形成した微細パタ
ーンを検出し、この検出結果から微細パターンの寸法を
測定し或いは形状を認識して半導体装置の良否の判定等
を行っている。近年、このパターンの検出に電子線を利
用した装置が提案されており、半導体装置の表面に電子
線を照射し、その反射した電子線をパターン信号として
検知してパターンを検出している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した電子線を利用したパターン検出装置では、半導
体装置の表面からの電子線の反射量によってパターン検
出を行っているために、半導体装置に形成した膜に電子
が蓄積する所謂チャージアップ現象が生じると、電子線
の反射量とパターン形状との相関が正対しなくなり、正
確なパターン検出が不可能になる。

例えば、第２図のように半導体基板１上に形成した層間
絶縁膜２にコンタクトホール３を形成したパターンに対
する検出を行うと、第３図に実線で示すように層間絶縁
膜２のチャージアップによってコンタクトホール３周縁
部の信号レベルが高くなり、一方コンタクトホール３底
面の信号レベルが低くなる。また、逆に第５図のように
半導体基板１．１−に多結晶シリコン等を用いて形成し
た配線４では、第６図に実線で示すように配線両縁及び
その表面での信号レベルが高くなる。

このため、第２図及び第３図の場合では、パターンの観
察時には第３図のＡ部が真黒になってこの部分を詳細に
観察することができず、コンタクトホール３の周壁の傾
斜状態を正確に認識することが難しくなる。また、第５
図及び第６図の場合には、第６図のＢ部が真白になって
この部分を詳細に観察することができず、配線４の側壁
の傾斜状態を正確に認識することが難しい。

本発明の目的は、電子線のチャージアップが生じた場合
でもコンタクトホールの周壁や配線の側壁の傾斜状態を
正確に認識し、微細パターンの寸法や形状を正確に検出
することのできる検出装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、被検出体からの電子線を検出してこれを電気
処理する回路内に、非線型増幅回路を介挿し、かつ必要
に応じてこの非線型増幅回路の特性を変化できるように
構成したものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、コンタクトホールの検出時と配
線の検出時とで非線型増幅回路の増幅特性を変化させ、
チャージアップによる部分の高信号レベルを抑制する一
方で他の部分の低信号レベルを向上し、これによりコン
タクトホール周壁や配線側壁における観察を可能とし、
これら微細パターンの正確な検出を実現することができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示しており、電子線照射部
１１と、電子線検出部１２とを有している。電子線照射
部１１は、電子線発生部１３．電子線偏向部１４及び対
物レンズ１５とを備え、電子線を被検出体である半導体
装置１０に対して走査しながら照射できる。また、電子
線検出部１２には電気処理回路１６を接続し、ここで検
出した電子線を画像処理して表示部１７でパターン表示
するように構成している。

前記電気処理回路１６は異なる２種類の非線型増幅回路
１８．１９を備えており、これらを切り換えて検出信号
を増幅できる。−の非線型増幅回路１Ｂは第４図に示す
ように増幅率の増加分が徐々に低くなる特性に、また他
の非線型増幅回路１９は第７図に示すように増幅率の増
加分が徐々に高くなる特性に夫々設定しである。

したがって、この検出装置によれば、電子線発生部１３
から射出される電子線を電子線偏向部１４で偏向しなが
ら対物レンズ１５で半導体装置１０の表面に結像させる
ことにより、電子線は半導体装置１０に対して走査され
ながら照射され、その表面からの反射電子が電子線検出
部１２において検出され、これが電気信号として処理回
路１６に取り込まれる。

そして、ここで第２図のような層間絶縁膜２に開設した
コンタクトホール３を検出する場合には、電気処理回路
１６を−の非線型増幅回路１８に切り換える。すると、
眉間絶縁膜２におけるチャージアップによって第３図の
実線のような検出信号が得られるが、増幅回路１８の前
記した特性によって高レベルの信号の増幅率は低レベル
のシリコンの増幅率よりも低くなるため、最終的に得ら
れる信号は、同図破線のような特性となる。

このため、特にコンタクトホール３の底部周囲部分（図
示Ａ部）の信号レベルが増加でき、この部分のデティー
ルの観察が可能となる。したがって、コンタクトホール
３の周壁の傾斜状態を正しく認識することが可能となり
、コンタクトホール３のパターン寸法や形状を正確に検
出することができる。

一方、第５図の配線４を検出する場合には、非線型増幅
回路１９に切り換える。これにより高レベルの信号の増
幅率に対して低レベル信号の増幅率が低下するために、
特に配線４表面における信号レベルが低下され、第６図
実線の検出信号は同図破線に示す特性となる。

これにより、配線４の側壁部（図示Ｂ部）における信号
レベルが低下でき、この部分のデティールの観察が可能
となる。したがって、配線４の側壁の傾斜状態を正しく
認識することが可能となり、配線４のパターン寸法や形
状を正確に検出することができる。

表示部１７は、非線型増幅回路１８．１９による階調変
換のみでなく、オペレータのカーソル指示により階調変
換することもでき、これにより、オペレータが表示画面
上で手動カーソルにて指示した箇所の表示コントラスト
を強調することができる機能を有している。

上記実施例によれば次の効果を得ることができる。

（１）電子線検出部からの信号を処理する回路に、異な
る特性の非線型増幅回路を介挿し、これらを適宜切り換
え得るように構成しているので、検出信号のレベルに応
じてこれらを切り換えることにより、被検出体からの信
号を好適なレベルに調整でき、被検出体の微細パターン
を正確に検出することができる。

（２）−の非線型増幅回路は、高レベル信号の増幅率を
低レベル信号の増幅率よりも抑制する構成としているの
で、コンタクトホールのような低信号レベル部における
観察を必要とするパターンを良好に検出することができ
る。

（３）他の非線型増幅回路は、低レベル信号の増幅率を
高レベル信号の増幅率よりも抑制する構成としているの
で、配線のような高信号レベル部における観察を必要と
するパターンを良好に検出することができる。

（４）両タイプの非線型増幅の組合わせとして、オペレ
ータが表示部１７上で手動カーソルにて指示した部分の
コントラストを強調することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、検出対象となるパターンにおいてチャージア
ップが生じるものであれば、検出対象としてのコンタク
トホールを形成する絶縁膜や配線に他の素材を用いた場
合でも全く同じである。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置のコンタ
クトホール及び配線のパターン検出に通用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、半導
体装置における種々のパターンの検出に適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、電子線検出部からの信号を処理する回路に、
異なる特性の非線型増幅回路を介挿し、これらを適宜切
り換え得るように構成しているので、検出信号のレベル
に応じてこれらを切り換えることにより、被検出体から
の信号を好適なレベルに調整でき、被検出体の微細パタ
ーンを正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略構成図、第２図は
被検出体としてのコンタクトホールの断面図、 第３図はその検出信号の特性図、 第４図は−の非線型増幅回路の特性図、第５図は被検出
体としての配線の断面図、第６図はその検出信号の特性
図、 第７図は他の非線型増幅回路の特性図である。 １・・・半導体基板、２・・・層間絶縁膜、３・・・コ
ンタクトホール、４・・・配線、１０・・・被検出体、
１１・・・電子線照射部、１２・・・電子線検出部、１
３・・・電子線発生部、１４・・・電子線偏向部、１５
・・・対物レンズ、１６・・・電気処理回路、１７・・
・表示部、１８・・・−の非線型増幅回路、１９・・・
他の非線型増幅回路。 第　　１　　図 ／３電了イ七那 ／７表表示 筒　　２　　図　　　　　　　　　第　　４　　図Ｔと

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検出体に電子線を照射し、この被検出体表面から
   の反射電子線を検出してこれを検出電気信号として電気
   処理して被検出体表面のパターンを検出するパターン検
   出装置であって、前記検出電気信号を処理する回路に、
   異なる特性の非線型増幅回路を介挿し、被検出パターン
   に応じてこれらを適宜切り換え得るように構成したこと
   を特徴とするパターン検出装置。 ２、非線型増幅回路の一つは、高レベル信号の増幅率を
   低レベル信号の増幅率よりも抑制する特性を備えてなる
   特許請求の範囲第１項記載のパターン検出装置。 ３、非線型増幅回路の他の一つは、低レベル信号の増幅
   率を高レベル信号の増幅率よりも抑制する特性を備えて
   なる特許請求の範囲第１項記載のパターン検出装置。 ４、被検出体に電子線を照射し、この被検出体表面から
   の反射電子線を検出してこれを検出電気信号として電気
   処理して被検出体表面のパターンを検出するパターン検
   出装置であって、前記検出電気信号を処理する回路に、
   異なる特性の非線型増幅回路を介挿し、被検出パターン
   に応じてこれらを適宜切り換え得るようにし、かつ表示
   画面上でカーソルを用いコントラスト強調箇所をオペレ
   ータが指定できる構成としたことを特徴とするパターン
   検出装置。 ５、非線型増幅回路の一つは、高レベル信号の増幅率を
   低レベル信号の増幅率よりも抑制する特性を備えてなる
   特許請求の範囲第４項記載のパターン検出装置。 ６、非線型増幅回路の他の一つは、低レベル信号の増幅
   率を高レベル信号の増幅率よりも抑制する特性を備えて
   なる特許請求の範囲第４項記載のパターン検出装置。