JPS5856973B2 - 絶縁膜の欠陥検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶の動的散乱効果を応用した絶縁膜の欠陥
検出装置に関するものである。

半導体装置の製造工程において、絶縁膜の欠陥検出は製
造歩留および信頼性の向上のために極めて重要である。

一般に、半導体基板に形成される絶縁膜としてはＳ ｊ
Ｏ２，Ｓ ｉ ３Ｎ４ 、 Ａ １２０ｓなど各種の
ものがあるが、いずれも半導体装置の電気的特性を維持
し、かつ長時間の実使用に耐える高信頼性を保持するた
めには無欠陥でなければならない。

絶縁膜の重大な欠陥としては耐圧不良欠陥があるが、こ
の耐圧不良欠陥があると絶縁膜が形成されている半導体
基板と絶縁膜上に被着された金属配線の間に漏洩電流が
流れ電気的絶縁披が劣化する。

この絶縁膜の耐圧不良欠陥を検出する方法としては、従
来から電気的探斜法がよく知られているが、最近におい
て、液晶の動的散乱効果を応用する方法が注目されてき
ている。

この液晶による欠陥検出方法は、半導体基板上に形成さ
れた絶縁膜の表面に液晶膜を形成し、この液晶膜の上に
透明導電膜を載置して構成し、半導体基板と透明導電膜
の間に直流電圧を印加して液晶膜を観察するものである
。

絶縁膜に耐圧不良などの欠陥が存在していると、その欠
陥附近の液晶膜中に動的散乱効果によって他の部分に対
して光学的変化（白濁など）を生ずるので、顕微鏡でこ
れを観察すれば欠陥の検出ができる。

液晶の動的散乱効果によって、液晶分子は比較的広い範
囲で配向が擾乱されるので、微小な欠陥でも容易に検出
でき、また欠陥は擾乱の中心に存在しているのでその位
置も明確にできるため、特に超高集積半導体装置の絶縁
膜の欠陥検出に使用して好適である。

しかしこの方法の場合、欠陥を検出すべき絶縁膜が形成
されている半導体基板と透明導電膜との間に印加される
直流電圧は、これらの間隔を保持するために設けられた
絶縁スペーサの厚さで決まる液晶膜の厚さおよび絶縁膜
の厚さ、さらにそれぞれの比抵抗によって厚さ方向に電
圧配分される。

したがって、絶縁膜に実際に加わる電圧は、直導電源か
ら供給される電圧ではなく、その電圧から液晶膜による
電圧降下分を差引いた値となる。

しかるに、従来のこの方法に用いる装置においては、直
流電源の電圧を測定して絶縁膜に加わる電圧とみなして
検査を行なっていたため、耐圧不良欠陥を検出している
真の電圧印加条件が不明確で、絶縁膜の耐圧不良欠陥数
を正確に計数できないという欠点があった。

本発明は、このような従来の欠点を解消するためになさ
れたもので、その目的とするところは、正確かつ再現性
よく欠陥が検出でき、しかも絶縁膜の膜質評価も行なう
ことができるような絶縁膜の欠陥検出装置を提供するこ
とにある。

このような目的を達成するために、本発明は、絶縁膜と
接する面に導電膜を形成した絶縁スペーサを設け、この
導電膜と絶縁膜を形成した半導体基板との間に電位差計
を電気的に接続したものである。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

図は本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置の一実施例の縦
断面図である。

図において、金属からなる試料台１上には、その主表面
に被測定用の絶轡膜２を形成した半導体基板３が絶縁膜
２を上側にして載置され、この半導体基板３の上には、
中央部に比較的大きな開孔４を有し一面にＡ ｕ ”’
＆たはＡｇなどの導電膜５を形成したポリエチレン・フ
ィルムなどからなる絶縁スペーサ６が、導電膜５を下側
にしてこの導電膜５が絶縁膜２と接するようにして載置
され、さらに絶縁スペーサ６の開孔４内には液晶膜７が
充填成形される。

次いで、絶縁スペーサ６の上には、一面に５ｎＯｚまた
はＩｎｚＯｓなどの透明導電膜８を形成したガラス板９
が、透明導電膜８を下側にしてこの透明導電膜８が液晶
膜７と接するようにして載置される。

そして、透明導電膜８には可変電圧型の直流電源１０の
正極、導電膜５には直流用の電位差計１１の正端子、試
料台１には直流電源１０の負極および電位差計１１の負
端子がそれぞれ電気的に接続される。

さらに、ガラス板９の上方には、絶縁スペーサ６の開孔
４内の液晶膜７を拡大して観察するための光学顕微鏡１
２が配置される。

このような構成において、直流電源１０の供給電圧を調
整して、電位差計１１を読むことにより半導体基板３と
導電膜５の間の電位差、すなわち絶縁膜２の両面間の電
位差が所定値となるように設定する。

そしてこの状態で、光学顕微鏡１２により液晶膜７内に
現われる擾乱箇所を観察する。

もし、液晶膜７に擾乱箇所が現われれば、その中心の位
置に絶縁膜２の欠陥が存在していることになる。

この場合、絶縁膜２の欠陥検出における電圧印加条件を
電位差計１１によって測定しかつ適当な値に規定するこ
とができるため、電圧印加条件が明確になり、特に印加
電圧によって欠陥数が変化しやすい耐圧不良欠陥の検出
においては、欠陥検出および欠陥数の計数を正確かつ再
現性よく行なうことが可能となり、絶縁膜２の膜質評価
も行なうことができる。

また、耐圧不良欠陥の印加電圧依存性を調べてより詳細
な絶縁膜２の膜質評価を行なう場合にも、従来の装置に
比して膜質に関する正確で忠実なデータを得ることがで
きる。

以上の実施例においては、絶縁スペーサは一面にのみ導
電膜を形成したが両面に形成することもできる。

なお、この場合、電位差計に接続する導電膜は、被測定
の絶縁膜と接触する方の導電膜であることはいうまでも
ない。

また、試料台は半導体基板に接する上面のみ金属にして
、この金属に直流電源および電位差計を接続することも
できる。

このように本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置によると
、正確かつ再現性よく欠陥が検出でき、しかも膜質評価
も行なうことができるため、半導体基板上の絶縁膜の作
成技術を向上させ、半導体装置の製造歩留および信頼性
を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る絶縁膜の欠陥検出装置の一実施例の縦
断面図である。 １・・・試料台、２・・・絶縁膜、３・・・半導体基板
、４・・・開孔、５・・・導電膜、６・・・絶縁スペー
サ、７・・・液晶膜、８・・・透明導電膜、９・・・ガ
ラス板、１０・・・直流電源、１１・・・直流電位差計
、１２・・・光学顕微鏡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主表面に絶縁膜を形成した半導体基板と、開孔を有
   し少くとも一面に導電膜を形成し、開孔が前記絶縁膜上
   に配置されかつ導電膜が前記絶縁膜に接する・よ、うに
   前記半導体基板に載置した絶縁スペーサと、この絶縁ス
   ペーサの開孔内に充填された液晶膜と、一面に透明導電
   膜を形成し、透明導電膜が前記絶縁スペーサの前記導電
   膜が形成された面と反対側に接しかつ前記液晶膜に接す
   るように前記絶縁スペーサに載置したガラス板と、前記
   半導体基板と前記透明導電膜との間に電気的に接続した
   直流電源と、前記半導体基板と前記導電膜との間に電気
   的に接続した電位差計と、前記ガラス板の上方から前記
   液晶膜を観嚢するための光学顕微鏡とから構成したこと
   を特徴とする絶縁膜の欠陥検出装置。