半导体器件检查装置制造方法及图纸

一种用于获取关于一个或多个孔的信息的系统，所述一个或多个孔设置于半导体晶片中或设置于在所述半导体晶片上或之上所设置的层中。所述系统包括：发射电子束的电子枪；测量补偿电流的电流测定装置，其中，所述补偿电流响应于发射到所述一个或多个孔上的电子束而产生；以及数据处理器，耦合到所述电流测定装置，以使用由所述电流测定装置所测量的补偿电流的量来确定与所述一个或多个孔的底直径或底周长相关的信息。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用了电子束的半导体器件的检查，特别是涉及基于测定因电子束的照射而在被检查样品上产生的电流的半导体器件的检查。
技术介绍
一般说来，在存储器等的半导体装置上形成有用于在下部的能动元件和上部的布线层之间连接的接触孔和连通孔。接触孔是借助于反应离子刻蚀氧化膜等绝缘膜形成的，为从表面到衬底基板的通孔。为了最优化蚀刻条件，必须检测出接触孔的外观形状和接触孔的内部形状或接触孔底部的状态。接触孔径的大小为微米量级以下，因此，可见光无法入射到接触孔的底部，难以用光学的方法检测出其好坏。因此，用于微细结构分析的扫描电子显微镜(SEMScanning Electron Microscope)被用作主要检查装置。在SEM中，使被加速到几十keV且被聚焦到几m的电子束碰撞到接触孔区域，通过二次电子检测装置检测出在被碰撞了的区域上产生的二次电子并形成图象。被照射了电子束的样品根据其构成原子产生相应量的二次电子，但在SEM中二次电子检测装置一般被配设在特定的方向上，并没有检测出所有的二次电子。因此，当在样品上存在凹凸时，即便是同样的材料也会产生二次电子被检测到的情形和没被检测到的情形，因而产生反差。这就是由相同物质组成的检查对象产生反差的原因，而且这是SEM的特征。另一方面，在接触孔或通孔中，导电接触是在接触孔底部实现的，因此，接触孔的开口部固然重要，接触孔底部的形状及其表面状态也非常重要。因近年来的高集成度及多层化，在用于形成高宽比超过10的接触孔的蚀刻过程中，即便在有相同开口部直径的情况下也可能因处理条件的不同而导致内部直径不同。象这样的接触孔内部尺寸不整齐会对器件的特性有大的影响，因此，处理责任者必须控制处理过程，使得所有的接触孔具有相同的尺寸。还有，在实际的制品中不能有这些内部尺寸不整齐，因此，必须把制品作为检查对象，而且，可以无损地检测出这两者(接触孔的内部尺寸及其离散)的技术非常重要。图4及图5表示使用了SEM的例子，各自表示(a)检查方法、(b)检查结果的例。图4为圆柱状的接触孔的检查例，图5为锥状的接触孔的检查例。在基于SEM的检查中，使电子束31在被检查样品上边扫描边照射，通过二次电子检测器33检测出从被检查样品产生出的二次电子32。如图4(a)所示，假设被检查样品的构造为在衬底基板42上设有氧化膜等绝缘膜41、并在此绝缘膜41上从开口部被进行垂直蚀刻、并以与开口部几乎相同的直径形成圆柱状的接触孔43。在此情况下，因二次电子的能量小，如果其周围不开阔则难以到达检测器，二次电子量的测定值如图4(b)所示那样。也就是说，所得到的二次电子象在接触孔46的开口部对应处急剧变暗。由此可知在该处有接触孔。另一方面，如图5(a)所示，接触孔44的形状假设为锥状，越往孔的深处其直径越小，与开口部直径不同。在此情况下，虽然根据检测器的位置有可能观测到来自锥部的二次电子，但实际上接触孔44的高宽比值高，如图5(c)所示，事实上来自孔内壁的电子基本上观测不到。因此，接触孔44的形状或其底部的信息并没有被反映到二次电子象上。图5(a)所示那样的锥状接触孔即便其开口部良好，但越往底部前面越窄，孔径变得与设计目标不同，接触电阻增大，因此，接触孔也有可能变得不合格。但是，不论接触孔的形状是圆柱状还是锥状，在基于SEM的检查中所得到的检测象都在开口部之处急剧变暗，底部的信息并没有被反映而成同样的象。因此，在通常的SEM中事实上无法区分两者。通过纵向切断样品的接触孔的中心部分来观察剖面的方法被用作检查接触孔内部或其底部的方法。此方法需要在接触孔的中心精确地把接触孔分为正两半的高水平的技术，考虑到现在的接触孔径为几千埃的量级，事实上不可能以合格判定所必需的10％的精度切开接触孔中心部。还有，这是有损观察，制品不能直接被看到，此外还很费事和费时间。作为解决这样的课题的机构，在特开平10-281746号公报中公开了检测出由穿过接触孔到达基板的电子束所产生的电流、并检测出接触孔的底部的位置和大小。在特开平4-62857号公报中公开了通过照射离子束而不是电子束来观测二次电子象的方法并记载了测定因离子束的照射所产生的基板电流的方法。还有，作为类似的技术，在特开平11-026343号公报中公开了形成用于测定掩模位置对准偏差并根据照射电子束时产生的基板电流求出位置对准偏差量的方法。在特开2000-174077号公报中公开了把电子束照射在包含多个接触孔的区域上并根据穿过这些孔的电流值检查该区域上的正常的接触孔的比例的方法。还有，也可能通过测定基板电流得知膜厚，在特开昭62-19707号公报中公开了预先求出照射脉冲状的电子束时的基板电流在时间轴上的波形与电子束的加速电压及膜厚之间的关系并从用某加速电压的电子束所测定的电流波形求得膜厚的方法。在特开2000-124276号公报中公开了测定把电子束照射在被检查样品上后穿透到背面的电流、即不是电流随时间的变化而是电流值本身的方法。在特开2000-180143号公报中公开了测定穿过薄膜到达基板的电流并通过把该测定的电流与标准样品的值进行比较求得膜厚的方法，在特开2000-164715号公报中公开了适用于此方法的标准样品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于进一步改善检测由电子束的照射产生的基板电流的技术，提供一可以对接触孔的详细形状和半导体器件的内部状态进行无损检查的半导体器件检查装置。本专利技术的半导体器件检查装置，具备有使电子束在被检查样品的半导体器件上边扫描边照射的电子束照射机构、测定在被检查样品上因电子束的照射所产生的电流的电流测定机构和对此电流测定机构的测量结果进行数据处理的数据处理机构，其特征在于在此半导体器件检查装置中，上述电子束照射机构包括使电子束平行的准直机构和改变电子束的加速电压的机构，上述数据处理机构包括从用不同的加速电压扫描电子束时电子束对被检查样品的穿透率的不同求出与被检查样品的深度方向的构造有关的信息的机构。在本专利技术中采用平行电子束是因为在聚束电子束中必须在测定场所的高度上使电子束聚束、不利于得到被检查样品的深度方向的信息。如果采用平行电子束，则焦点的深度无限，也可以不进行焦点调节。在上述特开平10-281746号公报中公开的技术虽然可以检查接触孔是否穿透，但得不到接触孔的形状等的详细信息。在使用离子束的特开平4-62857号公报中所述的技术也同样。在特开2000-124276中虽然记载有使电子束的电流量或加速电压变化的内容，但这是用于减少噪声的，并不是用于研究被检查样品的深度方向的构造的。在特开2000-174077号公报中虽然记载有使用平行束的内容，但此平行束是用于照射在包含多个接触孔的区域上的，并不是用于研究各个接触孔或其他的被检查样品的深度方向的构造的。上述电子束照射机构包含电子枪，上述准直机构包括使由上述电子枪射出的电子束变成平行的聚束透镜和为了限制打到被检查半导体器件上的电子束斑大小而在上述聚束透镜和被检查样品之间被插入的能使电子束打到开口部的限束圈，最好具备有为了扫描电子束而使被检查样品相对于电子束移动的机构。还有，上述电子束照射机构包含电子枪，上述准直机构包括使由上述电子枪射出的电子束变成平行的第一聚束透镜、被配置为构成无焦系统的第二聚束透镜、物镜和在上述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获取关于一个或多个孔的信息的系统，所述一个或多个孔设置于半导体晶片中或设置于在所述半导体晶片上或之上所设置的层中，所述系统包括：发射电子束的电子枪；测量补偿电流的电流测定装置，其中所述补偿电流响应于发射到所述一个或多个孔上的电子束而产生；以及数据处理器，耦合到所述电流测定装置，以使用由所述电流测定装置所测量的补偿电流的量来确定与所述一个或多个孔的底直径或底周长相关的信息。

【技术特征摘要】
JP 2000-6-26 191817/2000;JP 2000-10-11 311196/20001.一种用于获取关于一个或多个孔的信息的系统，所述一个或多个孔设置于半导体晶片中或设置于在所述半导体晶片上或之上所设置的层中，所述系统包括发射电子束的电子枪；测量补偿电流的电流测定装置，其中所述补偿电流响应于发射到所述一个或多个孔上的电子束而产生；以及数据处理器，耦合到所述电流测定装置，以使用由所述电流测定装置所测量的补偿电流的量来确定与所述一个或多个孔的底直径或底周长相关的信息。2.如权利要求1所述的系统，进一步包括电极，其耦合到所述电流测定装置，以采集所述补偿电流。3.如权利要求2所述的系统，其中所述电极电容性地耦合到所述半导体晶片，以采集所述补偿电流。4.如权利要求1所述的系统，其中所述电子枪以多个电子束加速度来发射电子束；以及所述电流测定装置测量响应于每个电子束而产生的补偿电流的量，所述电子束具有所述多个电子束加速度之一。5.如权利要求4所述的系统，其中所述数据处理器耦合到所述电子枪，以控制所述电子束的加速电压。6.如权利要求4所述的系统，其中所述数据处理器针对所述电子束的多个加速电压使用所测量的补偿电流来确定与在深度方向的所述一个或多个孔相关的信息。7.如权利要求4所述的系统，其中所述数据处理器针对所述电子束的多个加速电压使用所测量的补偿电流的量来确定与所述一个或多个孔的垂直轮廓(vertical profile)相关的信息。8.如权利要求4所述的系统，其中所述数据处理器基于针对所述电子束的多个加速电压所测量的补偿电流的量来确定与在深度方向的所述一个或多个孔相关的信息，其由针对多个加速电压的所述电子束的穿透深度所引起。9.如权利要求1所述的系统，其中所述数据处理器耦合到所述电子枪以控制所述电子束的加速电压以及所述电子枪照射所述一个或多个孔的时间段，并且，其中所述数据处理器针对所述电子束的多个加速电压使用所测量的补偿电流来确定与所述一个或多个孔的垂直轮廓相关的信息。10.如权利要求1所述的系统，还包括可移动台，其适于在相对于电子束的至少一个方向上移动所述半导体晶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田惠三，板垣洋辅，牛木健雄，辻出彻，
申请(专利权)人：拓普康株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]