JPH0259677A - 電子ビームを用いた非接触試験方法 - Google Patents
電子ビームを用いた非接触試験方法Info
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- JPH0259677A JPH0259677A JP88211420A JP21142088A JPH0259677A JP H0259677 A JPH0259677 A JP H0259677A JP 88211420 A JP88211420 A JP 88211420A JP 21142088 A JP21142088 A JP 21142088A JP H0259677 A JPH0259677 A JP H0259677A
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- Japan
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- voltage
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- pattern
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
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〕
本発明は容量性波／ｌｌ１ｊ定物の電気的パラメータを
電子ビームを用いて４−１定する方法に係り、とくに被
ｆｌｌｌｌ定物に電子ビームにより電荷を注入して電圧
を誘起せしめ、この電圧を電子ビームを用いてＡｌ１定
する方法に関する。
電子ビームを用いて４−１定する方法に係り、とくに被
ｆｌｌｌｌ定物に電子ビームにより電荷を注入して電圧
を誘起せしめ、この電圧を電子ビームを用いてＡｌ１定
する方法に関する。
半導体装置における配線パターンの導通試験では測定す
べきパターンの形成後にパターンの両端にＡ１等のパッ
ドを形成し、このパッドに金属プローブを接触させる方
法がある。これ以外には、ボンディングにより外部端子
を取出す構造のテストパターンを作成し、このパターン
の一端から電圧を印加し他端で電流値あるいは電圧値を
測定することにより導通をテストする。キャパシタの測
定においても同様であり、ゲート酸化膜、ゲート電極の
形成によりキャパシタを形成した後ＡＩパターンテパッ
ドを作りこのパッドから外部端子を取出して電気特性を
試験する。
べきパターンの形成後にパターンの両端にＡ１等のパッ
ドを形成し、このパッドに金属プローブを接触させる方
法がある。これ以外には、ボンディングにより外部端子
を取出す構造のテストパターンを作成し、このパターン
の一端から電圧を印加し他端で電流値あるいは電圧値を
測定することにより導通をテストする。キャパシタの測
定においても同様であり、ゲート酸化膜、ゲート電極の
形成によりキャパシタを形成した後ＡＩパターンテパッ
ドを作りこのパッドから外部端子を取出して電気特性を
試験する。
このようにパッドを形成して接触方式で試験を行うと次
のような問題がある。
のような問題がある。
（１）外部端子を取出すためのパッドはボンディングあ
るいは金属針の接触のために通常５０μｍ口以上の大き
さを必要とし、被測定パターンに比べて面積が大きな場
所を必要とする。
るいは金属針の接触のために通常５０μｍ口以上の大き
さを必要とし、被測定パターンに比べて面積が大きな場
所を必要とする。
（２）パッド形成の工程を必要とするため殆ど全工程終
了までテストを行なえずテストまでの時間が長くなる。
了までテストを行なえずテストまでの時間が長くなる。
このため速やかなプロセス管理が行えない。
（３）機械的な接触を行うため破壊検査に近くなりかつ
ゴミの発生という問題があり製品ウェーハを用いたプロ
セス工程中における検査（インプロセス検査）には適さ
ない。
ゴミの発生という問題があり製品ウェーハを用いたプロ
セス工程中における検査（インプロセス検査）には適さ
ない。
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、パッドを
必要とせず、各ユニットプロセス終了直後に検査を行う
ことができ、非接触で試験が行なえる試験方法を提供す
ることを目的とする。
必要とせず、各ユニットプロセス終了直後に検査を行う
ことができ、非接触で試験が行なえる試験方法を提供す
ることを目的とする。
上記目的達成のため、本発明では、
容量性被測定物に電子ビームを照射して電荷を注入する
ことにより前記被ｎ１定物に電圧を誘起せしめ、所定時
間経過後の前記被？ＩＪＪ定物における電圧を電子ビー
ムを用いて測定することにより前記被測定物の電気パラ
メータを測定する電子ビームを用いた非接触試験方法を
提供するものである。
ことにより前記被ｎ１定物に電圧を誘起せしめ、所定時
間経過後の前記被？ＩＪＪ定物における電圧を電子ビー
ムを用いて測定することにより前記被測定物の電気パラ
メータを測定する電子ビームを用いた非接触試験方法を
提供するものである。
容量性被測定物に適当な加速電圧で電子ビームを照射す
ると被７Ｉｌｌ定物に電荷が注入されて被７Ｉｌｌ定物
には電圧が誘起される。この電圧は被４１定物の電気的
パラメータで定まる時定数にしたがって放電される。そ
こで所定時間の前後における該披１１１１ｊ定物の電圧
変化を測定することにより被測定物の電気パラメータを
測定することができる。この測定を電子ビームを用いて
行う。
ると被７Ｉｌｌ定物に電荷が注入されて被７Ｉｌｌ定物
には電圧が誘起される。この電圧は被４１定物の電気的
パラメータで定まる時定数にしたがって放電される。そ
こで所定時間の前後における該披１１１１ｊ定物の電圧
変化を測定することにより被測定物の電気パラメータを
測定することができる。この測定を電子ビームを用いて
行う。
本発明では、０．２μｍφ以下にすることも可能な電子
ビームを用いて測定を行うから０，４μｍ程度の微細パ
ターンを容易に直接ブロービングできる。この結果モニ
ターパターンではなく製品ウェーハの本体パターンを直
接測定でき、また工程終了直後の必要最少限の構成でテ
ストを行なえ、インプロセス測定による迅速に工程へフ
ィードバックすることが可能である。そして電子ビーム
を用いるのみで機械的接触は行わないから機械的接触に
伴う破壊やゴミの発生がない。その上電子ビームは高精
度の位置決め制御が可能であり、高速自動化も容易であ
る。
ビームを用いて測定を行うから０，４μｍ程度の微細パ
ターンを容易に直接ブロービングできる。この結果モニ
ターパターンではなく製品ウェーハの本体パターンを直
接測定でき、また工程終了直後の必要最少限の構成でテ
ストを行なえ、インプロセス測定による迅速に工程へフ
ィードバックすることが可能である。そして電子ビーム
を用いるのみで機械的接触は行わないから機械的接触に
伴う破壊やゴミの発生がない。その上電子ビームは高精
度の位置決め制御が可能であり、高速自動化も容易であ
る。
第１図は本発明の原理的基盤をなす特性を示しており、
横軸には一次電子エネルギーＥを、縦軸には二次電子放
出効率δをとると、−次電子エネルギーＥはδ〉１のピ
ーク値を有し、このピーク値よりも高いＥ２なる加速電
圧を用いて一次電子を加速すると二次電子は一次電子に
見合うだけ発生ずる。即ちδ−１となる。この点をクロ
スオーバー・ボイ・ントｃ、ｏ、ｐ、 と呼ぶ。
横軸には一次電子エネルギーＥを、縦軸には二次電子放
出効率δをとると、−次電子エネルギーＥはδ〉１のピ
ーク値を有し、このピーク値よりも高いＥ２なる加速電
圧を用いて一次電子を加速すると二次電子は一次電子に
見合うだけ発生ずる。即ちδ−１となる。この点をクロ
スオーバー・ボイ・ントｃ、ｏ、ｐ、 と呼ぶ。
そして−次電子エネルギーＥを、ＥくＥ２とすると二次
電子放出効率δは１より大となり、Ｅ＞Ｅ、、とすると
二次電子放出効率δは１より小となる。二次電子放出効
率δが１より大となると被測定物には正電荷が蓄積され
る。逆に二次電子放出効率δが１より小となると被測定
物には負電荷が蓄積される。
電子放出効率δは１より大となり、Ｅ＞Ｅ、、とすると
二次電子放出効率δは１より小となる。二次電子放出効
率δが１より大となると被測定物には正電荷が蓄積され
る。逆に二次電子放出効率δが１より小となると被測定
物には負電荷が蓄積される。
第２図はこのような電子ビームの照射対象であるパター
ンを示しており、シリコン基板１０上に形成されたポリ
シリコンパターン１１に電子ビーム１２を照射する。ポ
リシリコンパターン１１はシリコン基板１０上に形成さ
れた１０００オングストローム厚の酸化膜１３上に形成
される。ポリシリコンは通常ゲート電極とかＬＳＩの内
部配線に用いられており、全工程中の比較的早い時期に
工程がある。これは従来の手法ではインプロセス検査が
できないものである。
ンを示しており、シリコン基板１０上に形成されたポリ
シリコンパターン１１に電子ビーム１２を照射する。ポ
リシリコンパターン１１はシリコン基板１０上に形成さ
れた１０００オングストローム厚の酸化膜１３上に形成
される。ポリシリコンは通常ゲート電極とかＬＳＩの内
部配線に用いられており、全工程中の比較的早い時期に
工程がある。これは従来の手法ではインプロセス検査が
できないものである。
このポリシリコンパターンの一方の端部１４に電子ビー
ム１２を照射すると、このパターンは基本的にはキャパ
シタであるから次のような現象を生じる。
ム１２を照射すると、このパターンは基本的にはキャパ
シタであるから次のような現象を生じる。
前述の通り、Ｅ−Ｅ２なる電子ビーム照射ではポリシリ
コンパターンには同等電気的な変化をもたらさないが、
ＥＶＥ またはＥ＞Ｅ２なる電子ビームを照射すれば
ポリシリコンパターンに正または負の電荷が蓄積される
。したがってＥくＥ２では正電圧を、またＥ＞Ｅ２では
負電圧を誘起する。その電圧ｖＧは、 ｖｇ ”−（Ｑ／Ｃ） ・・・（１
）ここでＣはパターンが形成するキ苓バシタの容量、 Ｑはある時間ｔ１で照射されて蓄積された電荷量となる
。
コンパターンには同等電気的な変化をもたらさないが、
ＥＶＥ またはＥ＞Ｅ２なる電子ビームを照射すれば
ポリシリコンパターンに正または負の電荷が蓄積される
。したがってＥくＥ２では正電圧を、またＥ＞Ｅ２では
負電圧を誘起する。その電圧ｖＧは、 ｖｇ ”−（Ｑ／Ｃ） ・・・（１
）ここでＣはパターンが形成するキ苓バシタの容量、 Ｑはある時間ｔ１で照射されて蓄積された電荷量となる
。
第３図はこの電圧Ｖ。の変化の様子を示したものである
。Ｖｏが所定の電圧値、通常は＋５■に達したときに照
射を停止するみ照射を停止するとキャパシタは放電を始
め、充電電圧は、ｔ／ＲＣ・・・（２） Ｖ″″Ｖｃ ｅ にしたがった電圧となる。そしてＶｃは所定時間ｔ２経
過後にキャパシタの容ＱＣと並列抵抗Ｒとにより定まる
電圧値ｖ１となる。
。Ｖｏが所定の電圧値、通常は＋５■に達したときに照
射を停止するみ照射を停止するとキャパシタは放電を始
め、充電電圧は、ｔ／ＲＣ・・・（２） Ｖ″″Ｖｃ ｅ にしたがった電圧となる。そしてＶｃは所定時間ｔ２経
過後にキャパシタの容ＱＣと並列抵抗Ｒとにより定まる
電圧値ｖ１となる。
この第３図の特性図により示した電圧ｖ１の測定は、電
荷の注入に用いたものと同一の電子ビームを用い、電子
ビームの照射により発生する二次電子をエネルギー分析
器によってエネルギー分析することにより数１０ｍＶの
測定精度で測定でき、その結果として完全な非接触測定
を行うことができる。この場合に重要なことは電圧誘起
用の一次電子ビームのエネルギーと測定時のエネルギー
とを使い分けることであり、測定作業による影響を除く
ためクロスオーバー・ポイントｃ、ｏ、ｐ。
荷の注入に用いたものと同一の電子ビームを用い、電子
ビームの照射により発生する二次電子をエネルギー分析
器によってエネルギー分析することにより数１０ｍＶの
測定精度で測定でき、その結果として完全な非接触測定
を行うことができる。この場合に重要なことは電圧誘起
用の一次電子ビームのエネルギーと測定時のエネルギー
とを使い分けることであり、測定作業による影響を除く
ためクロスオーバー・ポイントｃ、ｏ、ｐ。
のエネルギーで測定を行うことが必要である。
ゲート酸化膜に特別の欠陥がないとすれば抵抗Ｒは一定
と考えられるから電圧値ｖ１は容量Ｃに依存し、Ｒを予
め測定しておいて既知の一定値としておけば電圧値Ｖ１
の値から求まる電圧減少分ＶＤから容量Ｃが求まる。こ
の容量Ｃは、Ｃ−εｘｐｘ Ｌ／ｄ
”（３）により決り、誘電率εと酸化膜厚ｄはサ
ンプル構造により決り一定である。これに対しパターン
に欠陥があると容量Ｃの値に誤差を生じる。
と考えられるから電圧値ｖ１は容量Ｃに依存し、Ｒを予
め測定しておいて既知の一定値としておけば電圧値Ｖ１
の値から求まる電圧減少分ＶＤから容量Ｃが求まる。こ
の容量Ｃは、Ｃ−εｘｐｘ Ｌ／ｄ
”（３）により決り、誘電率εと酸化膜厚ｄはサ
ンプル構造により決り一定である。これに対しパターン
に欠陥があると容量Ｃの値に誤差を生じる。
第４図（ａ） 、（ｂ）は本発明方法で試験する被測定
物における異常の例を示したものである。同図（ａ）の
ようにパターンの途中に断線１６があるとパターンの長
さＬが大幅に小さくなり、容量Ｃは小さくなる。また同
図（ｂ）のように隣接パターンとの間に短絡１７がある
と容量Ｃは隣接パターンの容量をも含んだものとなり大
きな値を示す。
物における異常の例を示したものである。同図（ａ）の
ようにパターンの途中に断線１６があるとパターンの長
さＬが大幅に小さくなり、容量Ｃは小さくなる。また同
図（ｂ）のように隣接パターンとの間に短絡１７がある
と容量Ｃは隣接パターンの容量をも含んだものとなり大
きな値を示す。
この種のパターンは長さしが幅りに対してＬ＞＞Ｄなる
関係にある。したがって容ｊｉＣの値が概ねパターンの
寸法から求まる期待値近傍の値であってばらつきを示す
とすれば、それは線幅りによるばらつきということがで
きる。
関係にある。したがって容ｊｉＣの値が概ねパターンの
寸法から求まる期待値近傍の値であってばらつきを示す
とすれば、それは線幅りによるばらつきということがで
きる。
第５図は多数のパターンを測定して横軸に容量Ｃの値を
、縦軸に出現頻度をとったヒストグラムを描いたもので
ある。このヒストグラムにおいて、１８はパターンの断
線、１９は正常なパターン、２０はパターン線幅のばら
つき、２１はパターンの短絡による容量のばらつきを示
している。このように異常原因に応じて類型化された結
果が得られた。
、縦軸に出現頻度をとったヒストグラムを描いたもので
ある。このヒストグラムにおいて、１８はパターンの断
線、１９は正常なパターン、２０はパターン線幅のばら
つき、２１はパターンの短絡による容量のばらつきを示
している。このように異常原因に応じて類型化された結
果が得られた。
したがって本発明の試験方法によりパターンの断線、短
絡およびパターンの線幅値とそのばらつきをＤＩ定する
ことができる。そしてこのｎ１定は非接触でしかも同時
に行うことができる。
絡およびパターンの線幅値とそのばらつきをＤＩ定する
ことができる。そしてこのｎ１定は非接触でしかも同時
に行うことができる。
第６図は本発明を他の測定対象に適用した例を示してお
り、ここではダイナミックＲＡＭにおけるメモリー・セ
ルのようなキャパシタの電気特性のテストを行っている
。この場合の測定パラメータとしてはリーク特性が重要
であり、これはポリシリコン１１２、ゲート酸化膜１１
３、メモリーセル側要素１１４とにより構成される容量
に対する並列抵抗として現れる。第３図の特性でいえば
、放電特性において、前例とは逆に容量Ｃを定数と考え
ると放電の結果、時間ｔ□の経過後の電圧減坐骨Ｖ、は
並列抵抗Ｒに依存する。
り、ここではダイナミックＲＡＭにおけるメモリー・セ
ルのようなキャパシタの電気特性のテストを行っている
。この場合の測定パラメータとしてはリーク特性が重要
であり、これはポリシリコン１１２、ゲート酸化膜１１
３、メモリーセル側要素１１４とにより構成される容量
に対する並列抵抗として現れる。第３図の特性でいえば
、放電特性において、前例とは逆に容量Ｃを定数と考え
ると放電の結果、時間ｔ□の経過後の電圧減坐骨Ｖ、は
並列抵抗Ｒに依存する。
この第６図の状態は、メモリーセルのキャパシタ部の形
成直後の状態を示しており、工程終了直後に測定を行う
ことができる。測定は第β図における測定点１１１で第
１図ないし第３図を用いて説明したのと同様の測定を行
うことによりダイナミックＲＡＭで最も重要なメモリー
セルのリーク特性を個別に測定することができる。
成直後の状態を示しており、工程終了直後に測定を行う
ことができる。測定は第β図における測定点１１１で第
１図ないし第３図を用いて説明したのと同様の測定を行
うことによりダイナミックＲＡＭで最も重要なメモリー
セルのリーク特性を個別に測定することができる。
第７図は更に他の測定対象に本発明を適用した場合を示
しており、この場合絶縁膜の耐圧特性（リーク特性）を
導電膜形成前の状態で測定する。
しており、この場合絶縁膜の耐圧特性（リーク特性）を
導電膜形成前の状態で測定する。
第６図の例では導電膜を利用するため・一定点に電子ビ
ームを照射していたがこの例では絶縁膜１２１に直接電
子ビーム１１２を面照射して絶縁膜を均一に帯電させる
ことによって電圧を誘起させる。
ームを照射していたがこの例では絶縁膜１２１に直接電
子ビーム１１２を面照射して絶縁膜を均一に帯電させる
ことによって電圧を誘起させる。
この結果生じた電圧の変化を７ＴｌｌＩ定する。
電子ビームは面照射に代えて電子ビームのスポット径を
広げて部分面照射するようにしてもよい。
広げて部分面照射するようにしてもよい。
第１図は本発明の原理的基盤をなす特性を示した特性図
、第２図は本発明による電子ビームの照射対象であるパ
ターンを示した説明図、第３図は第２図に示したパター
ンに誘起した電圧ｖ６の変化の様子を示した説明図、第
４図（ａ） 、（ｂ）は本発明方法で試験する被測定物
における異常の例を示した説明図、第５図は多数のパタ
ーンを測定して横軸に容ｔａＣの値を、縦軸に出現頻度
をとったヒストグラム、第６図は本発明を他の測定対象
に適用した例を示した説明図、第７図は更に他の測定対
象に本発明を適用した場合を示した説明図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・ポリシリコン・パ
ターン、１２・・・電子ビーム、１３・・・ゲート酸化
膜、１４・・・照射点、１６・・・断線、１７・・・短
絡、１８・・・断線のピーク、１９・・・正常パターン
のピーク、２０・・・パターン線幅のばらつきの分布幅
、２１・・・短絡のピーク、１１１・・・ｎ１定点、１
１２・・・ポリシコン、１１３・・・ゲート酸化膜、１
１４・・・メモリーセル側要素、１２１・・・絶縁膜、
１２２・・・電子ビーム。 Ｃ３０、Ｐ、・・・クロスオーバー・ポイント。
、第２図は本発明による電子ビームの照射対象であるパ
ターンを示した説明図、第３図は第２図に示したパター
ンに誘起した電圧ｖ６の変化の様子を示した説明図、第
４図（ａ） 、（ｂ）は本発明方法で試験する被測定物
における異常の例を示した説明図、第５図は多数のパタ
ーンを測定して横軸に容ｔａＣの値を、縦軸に出現頻度
をとったヒストグラム、第６図は本発明を他の測定対象
に適用した例を示した説明図、第７図は更に他の測定対
象に本発明を適用した場合を示した説明図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・ポリシリコン・パ
ターン、１２・・・電子ビーム、１３・・・ゲート酸化
膜、１４・・・照射点、１６・・・断線、１７・・・短
絡、１８・・・断線のピーク、１９・・・正常パターン
のピーク、２０・・・パターン線幅のばらつきの分布幅
、２１・・・短絡のピーク、１１１・・・ｎ１定点、１
１２・・・ポリシコン、１１３・・・ゲート酸化膜、１
１４・・・メモリーセル側要素、１２１・・・絶縁膜、
１２２・・・電子ビーム。 Ｃ３０、Ｐ、・・・クロスオーバー・ポイント。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、容量性被測定物に電子ビームを照射して電荷を注入
することにより前記被測定物に電圧を誘起せしめ、所定
時間経過後の前記被測定物における電圧を電子ビームを
用いて測定することにより前記被測定物の電気パラメー
タを測定する電子ビームを用いた非接触試験方法。 ２、請求項１記載の方法において、 電荷注入用電子ビームおよび測定用電子ビームをそれぞ
れ最適加速電圧で作用させるようにした電子ビームを用
いた非接触試験方法。 ３、請求項１記載の方法において、 電荷注入と測定とに同一発生源からの電子ビームを用い
る電子ビームを用いた非接触試験方法。 ４、請求項１記載の方法において、 電荷注入と測定とに各別の発生源からの電子ビームを用
いる電子ビームを用いた非接触試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP88211420A JPH0259677A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子ビームを用いた非接触試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP88211420A JPH0259677A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子ビームを用いた非接触試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259677A true JPH0259677A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0587789B2 JPH0587789B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=16605661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP88211420A Granted JPH0259677A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子ビームを用いた非接触試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0259677A (ja) |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP88211420A patent/JPH0259677A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587789B2 (ja) | 1993-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071217 Year of fee payment: 14 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 15 |