JPH0587789B2 - - Google Patents
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- JPH0587789B2 JPH0587789B2 JP63211420A JP21142088A JPH0587789B2 JP H0587789 B2 JPH0587789 B2 JP H0587789B2 JP 63211420 A JP63211420 A JP 63211420A JP 21142088 A JP21142088 A JP 21142088A JP H0587789 B2 JPH0587789 B2 JP H0587789B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- voltage
- pattern
- measurement
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は容量性被測定物の電気的パラメータを
電子ビームを用いて測定する方法に係り、とくに
被測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測
定する方法に関する。
電子ビームを用いて測定する方法に係り、とくに
被測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測
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等のパツドを形成し、このパツドに金属プ
ローブを接触させる方法がある。これ以外には、
ボンデイ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。キヤパシタの測
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ヤパシタを形成した後Ａ１パ
ターンでパツドを作りこのパツドから外部端子を
取出して電気特性を試験する。
は測定すべきパターンの形成後にパターンの両端
にＡ１等のパツドを形成し、このパツドに金属プ
ローブを接触させる方法がある。これ以外には、
ボンデイ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。キヤパシタの測
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ヤパシタを形成した後Ａ１パ
ターンでパツドを作りこのパツドから外部端子を
取出して電気特性を試験する。
このようにパツ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。
行うと次のような問題がある。
(1) 外部端子取出すためのパツドはボンデイング
あるいは金属針の接触のために通常50μm□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。
あるいは金属針の接触のために通常50μm□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) パツ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。このため速やかなプロセス管理が
行えない。
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。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エーハ
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。
かつゴミの発生という問題があり製品ウエーハ
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、
パツドを必要とせず、各ユニツトプロセス終了直
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。
パツドを必要とせず、各ユニツトプロセス終了直
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を提供するものである。
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
を照射すると被測定物に電荷が注入されて被測定
物には電圧が誘起される。この電圧は被測定物の
電気的パラメータで定まる時定数にしたがつて放
電される。そこで所定時間の前後における該被測
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。
を照射すると被測定物に電荷が注入されて被測定
物には電圧が誘起される。この電圧は被測定物の
電気的パラメータで定まる時定数にしたがつて放
電される。そこで所定時間の前後における該被測
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プロービングできる。
この結果モニターパターンではなく製品ウエーハ
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イードバツクす
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。
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プロービングできる。
この結果モニターパターンではなく製品ウエーハ
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イードバツクす
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、一次電子エネ
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
生する。即ちδ＝１となる。この点をクロスオー
バー・ポイントC.O.Pと呼ぶ。
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、一次電子エネ
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
生する。即ちδ＝１となる。この点をクロスオー
バー・ポイントC.O.Pと呼ぶ。
そして一次電子エネルギーＥを、Ｅ＜E2とす
ると二次電子放出効率δは１より大となり、Ｅ＞
E2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。
ると二次電子放出効率δは１より大となり、Ｅ＞
E2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。
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。
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
本的にはキヤパシタであるから次のような現象を
生じる。
電子ビーム１２を照射すると、このパターンは基
本的にはキヤ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何等電気的な変化をも
たらさないが、Ｅ＜E2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。したがつてＥ＜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ヤパシタの容
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。
ポリシリコンパターンには何等電気的な変化をも
たらさないが、Ｅ＜E2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。したがつてＥ＜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ヤパシタの容
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VGの変化の様子を示したも
のである。VGが所定の電圧値、通常は＋5Vに達
したときに照射を停止する。照射を停止するとキ
ヤパシタは放電を始め、充電電圧は、 Ｖ＝VGe-t/RC …(2) にしたがつた電圧となる。そしてVGは所定時間t2
経過後にキヤパシタの容量Ｃと並列抵抗Ｒとによ
り定まる電圧値V1となる。
のである。VGが所定の電圧値、通常は＋5Vに達
したときに照射を停止する。照射を停止するとキ
ヤパシタは放電を始め、充電電圧は、 Ｖ＝VGe-t/RC …(2) にしたがつた電圧となる。そしてVGは所定時間t2
経過後にキヤパシタの容量Ｃ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つてエネルギー分析
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。
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つてエネルギー分析
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＝ε×Ｄ×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。
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＝ε×Ｄ×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。
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Ｌが幅Ｄに対しＬ》Ｄ
なる関係にある。したがつて容量Ｃ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つて
ばらつきを示すとすれば、それは線幅Ｄによるば
らつきということができる。
なる関係にある。したがつて容量Ｃ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つて
ばらつきを示すとすれば、それは線幅Ｄ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つたヒストグラム
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。
Ｃの値を、縦軸に出現頻度をとつたヒストグラム
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。
したがつ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
きを測定することができる。そしてこの測定は非
接触でしかも同時に行うことができる。
断線、短絡およびパターンの線幅値とそのばらつ
きを測定することができる。そしてこの測定は非
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、ここではダイナミツクRAMにおけ
るメモリー・セルのようなキヤパシタの電気特性
のテストを行つている。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１１３、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t1の経過後の電圧
減少分VDは並列抵抗Ｒに依存する。
示しており、ここではダイナミツクRAMにおけ
るメモリー・セルのようなキヤパシタの電気特性
のテストを行つている。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１１３、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t1の経過後の電圧
減少分VDは並列抵抗Ｒに依存する。
この第６図の状態は、メモリーセルのキヤパシ
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６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
ミツク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。
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６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
ミツク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。
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１２
１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つて電圧を誘起させ
る。この結果生じた電圧の変化を測定する。
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。
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１２
１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つて電圧を誘起させ
る。この結果生じた電圧の変化を測定する。
電子ビームは面照射に代えて電子ビームのスポ
ツト径を広げて部分面照射するようにしてもよ
い。
ツト径を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VG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
軸に容量Ｃの値を、縦軸に出現頻度をとつたヒス
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、１
７……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
……測定点、１１２……ポリシリコン、１１３…
…ゲート酸化膜、１１４……メモリーセル側要
素、１２１……絶縁膜、１２２……電子ビーム。
C.O.P……クロスオーバー・ポイント。
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VG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
軸に容量Ｃの値を、縦軸に出現頻度をとつたヒス
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、１
７……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
……測定点、１１２……ポリシリコン、１１３…
…ゲート酸化膜、１１４……メモリーセル側要
素、１２１……絶縁膜、１２２……電子ビーム。
C.O.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 JPH0259677A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0587789B2 true 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 |
|---|---|
| JPH0259677A (ja) | 1990-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071217 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 15 |