[發明專利]器件檢查裝置及檢查方法

無效

• 申請號: 00133651.7
• 申請日: 2000-11-30
• 公開（公告）號: CN1305225A
• 公開（公告）日: 2001-07-25
• 發明（設計）人: 山田惠三;辻出徹;板垣洋輔;牛木健雄
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

本發明涉及一種用電子束的半導體器件檢查，本發明特別適用于接觸孔的檢查。

近年來，以半導體器件的高性能化為目的，在半導體制造工序中微粒化、多層化迅速發展。因此，應該用浸蝕方法形成的構造大小達到0.1μm量級，使穩定地形成微小接觸或通路孔變得特別困難。所謂接觸孔或通路孔是指為了使夾著絕緣層的兩條配線之間能夠電導通而在絕緣體上設置的孔穴。

孔穴的尺寸與器件的微粒化成比例變小的同時，因器件的工作時鐘加快高速化日益提高，不能說僅得到電導通就可以了，通過孔穴傳導的電信號的速度也正在成為問題。例如，通過一條孔穴時的電阻值當物體較大時可達到10KΩ，相鄰配線間的電容量也增加到0.01PF量級以上，已具有足以對半導體器件工作時鐘的上升速度產生影響的很大的時間常數。如該時間常數發生不規則變動，邏輯電路的工作速度就會出現不規則變動，因此需要等待其穩定下來才能進行判斷。如該時間較長就會產生即使提高構成邏輯電路的元件速度也不能使之與計算速度的提高聯系起來這一問題。

為了提高半導體器件的整體速度，將因孔穴造成的時鐘上升的延遲量保持在一定值以下，就需要盡可能地縮短不必要的等待時間。為了實現這一目的，就需要進行管理使按照浸蝕工序形成的孔徑能按照設計值來進行制作。而且，如形成的孔徑過大，與相鄰元件接觸就會產生不需要的導通。將此稱為泄漏，是問題之一。因此，為了判斷浸蝕是否合格，相對于基準需要判斷孔徑是否在某范圍以內。

以往，為了進行該判斷，是利用破壞試料來測量孔底徑的方法進行的。作為以往的第一種方法，有截面SEM觀察法。首先，用玻璃切割器，更精密的則是用FIM等切斷基板，正確地獲得通過孔中心的截面。其次，把截斷面平行于試料臺放置進行SEM觀察，在圖象上測量截面孔底的最長距離。因為孔的形狀不是完全的圓形，測量幾個距離求其平均值作為孔底徑。為了正確地測量絕對值，通過同時觀察標準長度和試料，比較圖象上的標準長度和孔底圖象的長度來求出正確的長度。以往的第二種方法，首先，利用浸蝕或CMP等除掉形成孔穴的氧化膜。在被除掉了氧化膜的試料表面上能夠確認到顯示孔浸蝕時產生的孔底形狀的的痕跡。在此，配置該浸蝕痕跡使基板與試料臺平行，從試料上部進行通常的SEM觀察，求得長度。該方法與切出截面的以往第一種方法相比，其特點是測量精度不依存于切出截面的精度，所以其測量精度較高。

但是無論那一種以往方法都是破壞性實驗，存在著不能直接測量制品這一問題。而且，因為SEM觀察是手工操作，所以存在著要耗費大量的時間從而不能高速地處理很多試料這一問題。因此，存在著在一枚基板上的測量點數也極少，測量值的可靠性也很低的問題。

作為解決這種問題的方法，在本發明申請人的在先申請JP-A10-281746中，公開了利用檢出由通過接觸孔到達基板的電子束所產生的電流，來檢出接觸孔的底部位置和尺寸的方法。在JP-A4-62857中，公開了不用電子束而是照射離子束來觀測二維電子像的方法，記述了測量伴隨著離子束照射而產生的基板電流的方法。而且，在本發明申請人的在先申請JP-A2000-174077(2000年6月23日公開)中，記述了為在短時間內檢查很多的接觸孔，而把半導體基板劃分成多個區域，檢查在各個區域內的正常的接觸孔的比例的方法。在JP-A2000-174077中，進一步記述了對應半導體基板所劃分的區域來表示檢查結果數值的方法。

本發明的目的是提供能夠進一步改善檢出由電子束照射產生的基板電流的技術，不破壞試料而高速檢查器件的器件檢查方法以及裝置。

本發明的特征是，利用因照射低能電子束而在試料中產生的電流量來測量包括構造的器件特性這一原理，不破壞試料而根據對象設定測量方式，從而高速地測量任意區域的特性。

即，本發明提供一種器件檢查裝置，該裝置包括：依次照射電子束使試料上的多個測量位置成為同一形狀的部件；測量對各個測量位置照射照射電子束時在試料上產生的電流的部件；不是單純地用數值表示測量的電流或從該電流導出的物理量，而是將其作為測量位置及測量區域的函數表示在二維平面上的表示部件。所述測量部件可以測量對各個測量位置照射電子束時在試料上產生的總電流量。

本發明可以用于對各種器件的檢查，特別是能夠用于對接觸孔的檢查。此時，所述照射部件可以沿著橫貫設有一個或多個接觸孔的半導體基板的任意一軸，在預先規定間隔的位置、特別是在一定周期間隔的位置上照射電子束。

可以利用分檔器曝光裝置作為所述照射部件。此時，可以向分檔器曝光的一次曝光范圍的發射區域的被規定的間隔位置照射電子束，而且，可以沿著橫貫決定一個器件區域的劃線區域的任意一軸，在預先規定間隔的位置上照射電子束。