JPS6321844A

JPS6321844A - コンタクトホ−ルの測定方法

Info

Publication number: JPS6321844A
Application number: JP16610386A
Authority: JP
Inventors: Makoto Mimura; 三村　良
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-29

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】（産業上の利用分野）本発明はコンタクトホールの測定方法に関する。

（従来の技術）コンタクトホールとはＩＣプロセス過程において、素子
間の接続を（ｑるｌζめにウェハ上に形成された穴をい
う。第７図はコンタクトホールの説明図である。１はウ
ェハ、２，３はウェハ１内に形成された素子、４，５は
素子２，３の上部に縦方向に形成されたコンタクトホー
ルである。素子２゜３間を接続する３５１合、コンタク
トホール４．５を介して配線パターン６で接続する。配
線パターン６としては、例えばアルミ蒸着膜〈アルミ配
線〉が用いられる。ところでコンタクトホールの形状は
大きな寸法の場合には矩形であるが、寸法を小さくして
いくと光による露光の場合、光源の波長の制限から分解
能に限界があり、本来矩形のはずが丸くなってくる。又
、レジスト現像の段階において、コンタク１〜ホールの
ボトム（底部）がうまく現像できずレジストが残る場合
もある。

（発明が解決しようとする問題点）近年、ＩＣ（集積回路）の高密度化にＰ１！い、コンタ
クトホールの穴径が１μｍ前後と小さくなってきている
。穴径が小さくなるに従って、配線に流せる電流用はコ
ンタクトホールの寸法に制限されてくる。従って、コン
タクトホールの寸法、形状を評１曲することが非常に重
要になってきている。

μｍＡ−ダで寸法を測定するのは、従来の光学顕微鏡で
はギリ別不能な領域であり、電子ビーム測長機が用いら
れる。

電子ビーム１１１１　ｆＫ機は、電子ビームでウェハ上
をスキャンし、発生する反射電子の数の変化からウェハ
上に形成されたパターン寸法笠を正確に測定することの
できる′３Ａ置である。しかしながら、従来の測長様は
、パターン線幅測定が主であり、コンタク１へホールの
寸法測定等には配慮がなされていなかった。従って、コ
ンタクトホール内配線に流せる電流爪を予め正確にＩｔ
！ｌ！　１月することが困難であった。本発明はこのよ
うな点に鑑みてなされたものであって、その目的はコン
タクトホールの寸法を正確に測定することのできるコン
タクトホールの測定方法を実現することにある。

（問題点を解決するだめの手段）前記した問題点を解決する本発明は、ウェハ上に形成さ
れたコンタクトホールをＸ、Ｙ方向にラインスキャンし
て中心点及び中心点からのＸ、Ｙ各方向のエツジを測定
し、測定したエツジの範囲内を所定間隔でラインスキャ
ンしてエツジの座標を測定し、測定した。ｅｌ　［８Ｍ
にしてコンタクトホールの形状及び面積を算出するよう
にしたことを特徴とするものである。

（作用）本発明はコンタクトホールを電子ビームでスキャンして
エツジを検出してエツジの座標を求め、求めた座標を基
に所定の演算処理を行う。

Ｃ実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳１１１１に説
明する。

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローチャートで
ある。以下、このフローチャートに沿って説明する。

ステップ■ ウェハ上に形成されたコンタクトホールを×。

Ｙ方向にラインスキャンして中心点の座標を求める。

第２図に示すように、先ず、画面中心をＸ方向にライン
スキャンする〈図の破線部）図のＡ点からスキャンを開
始したものとし、コンタクトホール１０のエツジＢ、Ｃ
をエツジ検出法により検出する。エツジ検出法とは、画
面上を電子ビームでスキャンし、２次ｍ子（又は反＃Ａ
電子）の数の変化よりエツジを検出する方法である。即
ち、２次電子はスキャンする材料に凹凸があるとその数
が変化することを利用するのである。Ｘ方向スキャンに
より、２次電子検出信号は第２図の１１に示すようにエ
ツジ部で変化する。このようなＸ方向のラインスキャン
によってＸ方向のコンタクトホールの中心点０Ｉ７）Ｘ
座標を求めるとＸは△３＋　（ＢＣ／２＞　　　　　　
　　　　・・・（１）で与えられる。但し、図の０点の
座標を（０，Ｏ）としている。

次に、Ｄ点をＹ方向にラインスキャンしてＹ方向の中心
点Ｇを求める。Ｙ方向にラインスキ１１ンすると、エツ
ジＥ、Ｆで２次電子検出信号が第２図の１２に示すよう
に変化する。この変化点よりエツジＥ、Ｆを検出するこ
とができる。Ｇ点のＹ座標はＨＦ＋（ＦＥ／２）　　　　　　　　　　・・・（２）
で与えられる。以上よりＧ点がコンタクトホール１０の
中心点の座標である。尚、Ｇ点のＸ座標は（１〉式の通
りである。

ステップ■ 測定したＹ方向のエツジの所定の範囲内（±α）を所定
間隔でＸ方向にラインスキせンしてエツジの座標を測定
する。

第２図（イ）のＥＦ間を細かく定められた間隔で第３図
に示すようにＸ方向に順次スキ１アンする。

そして各々のラインスキャン時に得られる２次電子を検
出する。２次電子の検出信号は第２図の１１に示寸よう
に変化するので、予め与えられたスレショールドレベル
より大きいか小さいかでコンタクトホールのボトムのポ
イントを検出することができる。ポイントが検出できる
と、ステップ■で説明した要領でエツジの座標を算出す
ることができる。但し、Ｙ座標については前のラインの
値より一定値ずつ変化する値となる。

第４図はコンタクトホールの形状を示す図である。（イ
）は平面図、（ロ）は断面図である。図において、２１
はトップ、２２はボトムである。

ウェハ（サブストレート）１上に塗布されたレジスト２
３を現象してコンタクトホール１０を形成すると、同図
に示すように、トップ２１が太き（、ボトム２２が小さ
い形状となる。パターン配線は、小（予（ボトム）の方
で規制されるのでボトム径の測定を行うようにした。

第４図の２４は、このような−ツブとボトムで径の異な
るコンタクトホールをスキセンした時の２次電子検出信
号波形を示す図である。このように、コンタクトホール
の検出レベルがトップとボトムで異なっている。従って
、ボトムをトップと区別して検出できるようにスレショ
ールドレベルを設定する必要がある。

ステップ■ 全範囲のスキャンが終了したかどうかチェックする。

全範囲のスキャンが終了したら、ステップ■に進み、全
範囲のスキャンが終了していない場合にはステップ■に
戻り、エツジの座標を測定する。

ステップ■ 測定したエツジの座標を基にしてコンタクトホールの形
状を算出する。

」り定したエツジの座標をつなぎ合わせると、コンタク
１−ホールのボトムの形状を把握することができる。具
体的には、検出した座標位置をＣＲＴ上で輝度変調して
光らせるとボトムの形状を確認することができる。＠５
図はボ１−ム形状の表示例を示す図である。〈イ）は輪
郭のみを表示した図、（ロ）はボトム形状全体を表示し
た図である。

ステップ■ 測定したエツジの座標を基にしてコンタク［−ホールの
面積を算出する。

第６図に示すように２本のスキャンライン１１゜ｌ！２
に囲まれた領域の面積を求めてみる。この領域は図に示
すように３角領域■、■と■、■に挟まれた矩形領域■
の３つの領域に分割することができる。エツジ点を図に
示すようにＰ、Ｑ、Ｒ。

Ｓとする。Ｙ軸からＰまでの距離をａ、Ｑまでの距離を
す、Ｒまでの距離をｃ、Ｓまでの距離をｄ。

ライン１１と４２間の距離をβとする。領域■の面積を
Ｓ１＋■の面積を８２．■の面積を８３とし、Ｓｌと８
３は３角形で近似するものとすると、Ｓｌと８３はそれ
ぞれ次式で与えられる。

Ｓ１＝　（ａ　　Ｃ）β／　２　　　　　　　−（３）
８２−　（ｂ　　ａ　）β　　　　　　　　　・・・（
４）８３−　（ｄ　　ｂ　）β／２　　　　　　　・・
・（５）以上より全体の面積ＳはＳ＝Ｓ＋　＋８２　＋８３　　　　　　　　　・・・（
６）で求めることができる。このようにして１１と４２
とで囲まれた領域の面積が求まると、同時の動作を他の
ラインで囲まれた領域に適用する。全ての領域の面積が
求まったら、これらを単純用ｉすることによりコンタク
トホールの全面積を算出することができる。

上述の説明においてはＹ方向のラインスキせンを行って
面積、形状を算出する場合について説明したが本発明は
これに限るものではなく、Ｙ方向のラインスキャンを行
うようにしても同様の手順で面積、形状を算出すること
ができる。又、上述の説明においてはビームスキャンに
よる２次電子を検出してコンタクトホールのエツジを検
出したが、代わりに反１ｔＴｉ子を検出するようにして
もよい。更に上述の説明ではコンタクトホールをライン
スキャンして測定したエツジの座標データを−たん記憶
しておき、後で−かつ演算処理してコンタクトホールの
形状９面積を算出する場合を例にとったが、ラインスキ
ャンと演暉処理とを並行して行うようにしてもよい。こ
のようにすれば、高速動作が可能になる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、コンタク
トホールを特定方向にラインスキャンしてエツジを測定
し、これら測定した座標を基にして演算処理を行うこと
によりコンタクトホールの寸法く形状及び面積〉を正確
に測定することができる。コンタクトホールの寸法を正
確に測定することができれば、配線に流せる電流を予測
することができるのでＩＣプロセス上、都合がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローヂ１？−Ｋ
、第２図はコンタクトホールの中心点算出の説明図、第
３図（よラインスキャンの方向を示す図、第４図はコン
タクトホールの形状を示す図、第５図はコンタクトホー
ルの表示例を示す図、第６図はコンタクトホールの面積
算出の説明図、第７図はコンタクトホールの説明図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

ウェハ上に形成されたコンタクトホールをＸ、Ｙ方向に
ラインスキャンして中心点及び中心点からのＸ、Ｙ各方
向のエッジを測定し、測定したエッジの範囲内を所定間
隔でラインスキャンしてエッジの座標を測定し、測定し
た座標を基にしてコンタクトホールの形状及び面積を算
出するようにしたことを特徴とするコンタクトホールの
測定方法。