JP2848874B2 - Contact hole opening inspection method - Google Patents
Contact hole opening inspection methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子のコンタクトホールが開口して
いるか否かの方法に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for determining whether or not a contact hole of a semiconductor device is open.
(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、例えば「日経
マイクロデバイス 第46号」日経BP社発行1989.4第58〜
61頁に記載されるものがあった。(Prior Art) Conventionally, as a technique in such a field, for example, “Nikkei Micro Device No. 46”, published by Nikkei BP, May.
Some were described on page 61.
以下、そのコンタクトホール開口検査方向について説
明する。Hereinafter, the contact hole opening inspection direction will be described.
即ち、試料に電子ビームを照射して得られる二次電子
強度の高低により、パターン測長を行う電子ビーム測長
機を用いて、サブミクロンのコンタクトホールを観察
し、その画像の濃淡からコンタクトホール底部にレジス
トの残渣があるか否かを判定する。In other words, according to the level of secondary electron intensity obtained by irradiating the sample with an electron beam, a submicron contact hole is observed using an electron beam length measuring machine that performs pattern length measurement. It is determined whether there is a resist residue at the bottom.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、以上述べたコンタクトホール開口検査
方法では、コンタクトホールの径が小さい、例えば、4M
bDRAM等に代表される高集積半導体素子に適用した場
合、コンタクトホール底部からの二次電子が十分に得ら
れないので、信号のS/N比が低下してしまい、コンタク
トホール底部の状態を必ずしも正確に把握できないとい
う問題点があった。However, in the contact hole opening inspection method described above, the diameter of the contact hole is small, for example, 4M.
When applied to highly integrated semiconductor devices typified by bDRAM, etc., secondary electrons from the bottom of the contact hole cannot be obtained sufficiently, so the S / N ratio of the signal decreases, and the state of the bottom of the contact hole is not necessarily There was a problem that it could not be grasped accurately.
本発明は、上記問題点を除去し、コンタクトホールの
径が小さくなっても、コンタクトホール底部の状態を正
確に検査できるコンタクトホール開口検査方法を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate the above problems and to provide a contact hole opening inspection method capable of accurately inspecting the state of the contact hole bottom even if the diameter of the contact hole becomes small.
(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、半導体素子の
コンタクトホール開口検査方法において、第1の波長の
X線をコンタクトホールに照射する工程と、前記コンタ
クトホールのエッチングにおける被エッチング材の質量
吸収係数が前記X線とは相違する、第2の波長のX線を
該コンタクトホールに照射する工程と、前記コンタクト
ホールを透過した前記各X線の強度を比較することによ
り、このコンタクトホール開口の判定を行うようにした
ものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a method for inspecting a contact hole opening of a semiconductor device, the method comprising: irradiating a contact hole with X-rays of a first wavelength; Comparing the intensity of each of the X-rays transmitted through the contact hole with the step of irradiating the contact hole with the X-ray of the second wavelength, in which the mass absorption coefficient of the material to be etched in the etching is different from the X-ray. Thus, the determination of the opening of the contact hole is performed.
(作用) 本発明によれば、上記したように、半導体素子のコン
タクトホール開口検査方法において、酸素(O)の質量
吸収係数が大きく異なる波長のX線、例えば22Åと24Å
のX線を、それぞれコンタクトホールに照射した時に得
られる透過X線の強度を、それぞれX線検出器(7)で
モニタすることにより、コンタクトホール開口の判定を
行う。(Operation) According to the present invention, as described above, in the method for inspecting the opening of a contact hole in a semiconductor element, X-rays having wavelengths whose oxygen (O) mass absorption coefficients are significantly different, for example, 22 ° and 24 °.
The opening of the contact hole is determined by monitoring the intensity of the transmitted X-ray obtained when each of the X-rays is applied to the contact hole by the X-ray detector (7).
従って、コンタクトホールの径が小さくても、コンタ
クトホール開口の判定を確実に行うことができる。Therefore, even if the diameter of the contact hole is small, it is possible to reliably determine the contact hole opening.
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例を示す半導体素子のコンタク
トホール開口検査装置の全体構成図、第2図は質量吸収
係数の波長特性図、第3図は本発明のウエハの位置合わ
せに用いる光学顕微鏡の例を示す図、第4図は本発明の
サブミクロンコンタクトホールへの適用例を示す図であ
る。1 is an overall configuration diagram of a contact hole opening inspection apparatus for a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a wavelength characteristic diagram of a mass absorption coefficient, and FIG. FIG. 4 is a view showing an example of a microscope, and FIG. 4 is a view showing an example of application of the present invention to a submicron contact hole.
第1図に示すように、X線管球等のX線発生源1から
出射したX線は、例えば、フタル酸水素カリウムのよう
なX線分光結晶2で分光される。As shown in FIG. 1, X-rays emitted from an X-ray source 1 such as an X-ray tube are separated by an X-ray spectral crystal 2 such as potassium hydrogen phthalate.
X線分光結晶2は、第2図に示すように、例えば、22
Åと24Åのような酸素(O)の質量吸収係数が大きく異
なる波長のX線を分光できるように設定されている。第
2図において、22Åの波長のX線では、質量吸収係数が
104cm2/g台であるのに対して、24Åの波長のX線の質量
吸収係数は103cm2/g台となり、1桁も変化する。As shown in FIG. 2, the X-ray spectral crystal 2 has, for example,
The mass absorption coefficients of oxygen (O), such as {} and [24], are set so that X-rays having wavelengths greatly different from each other can be separated. In FIG. 2, the mass absorption coefficient of X-rays having a wavelength of 22 ° is
While it is on the order of 10 4 cm 2 / g, the mass absorption coefficient of X-rays with a wavelength of 24 ° is on the order of 10 3 cm 2 / g, which varies by one digit.
分光されたX線は、コリメータ3により平行光線束に
され、X線透過のための中空部分を設けたステージ5に
設置されたウエハ4に入射する。ここで、X線が観察し
ようとするコンタクトホールをうまく照射できるよう
に、ステージコントローラ6と、例えば第3図に示す光
学顕微鏡システムとにより予め、ウエハ4の位置合わせ
が行われている。The split X-rays are collimated by a collimator 3 and incident on a wafer 4 mounted on a stage 5 having a hollow portion for transmitting X-rays. Here, the position of the wafer 4 is previously adjusted by the stage controller 6 and, for example, the optical microscope system shown in FIG. 3 so that the X-rays can irradiate the contact hole to be observed.
次いで、光学顕微鏡システムについて第3図を参照し
ながら説明する。Next, the optical microscope system will be described with reference to FIG.
この図において、ステージ16(第1図におけるステー
ジ5に対応)上のウエハ15(第1図におけるウエハ4に
対応)は、ステージコントローラ17(第1図におけるス
テージコントローラ6に対応)により位置合わせと、接
眼レンズ11、光源13、ミラーII19、ミラーIII20、ビー
ムスプリッタ21、ミラーIV22、対物レンズ14、ミラーI1
8(ビームスプリッタ)、画像表示部12より成る光学顕
微鏡システムによる位置合わせとを併用することによ
り、移動され、検査を実施しようとするコンタクトホー
ルが対物レンズ14の焦点に合わせられる。In this figure, a wafer 15 (corresponding to the wafer 4 in FIG. 1) on a stage 16 (corresponding to the stage 5 in FIG. 1) is aligned by a stage controller 17 (corresponding to the stage controller 6 in FIG. 1). , Eyepiece 11, light source 13, mirror II19, mirror III20, beam splitter 21, mirror IV22, objective lens 14, mirror I1
By using the beam splitter 8 and the alignment by the optical microscope system including the image display unit 12 together, the contact hole to be moved and to be inspected is focused on the objective lens 14.
以下、このコンタクトホール開口検査方法について説
明する。Hereinafter, the contact hole opening inspection method will be described.
ここで、ウエハ4に入射したX線の一部は、ウエハ4
を透過して、使用する波長に最も感度の良いX線検出器
7(例えばCCDカメラと画像処理装置で構成されるX線
検出器)に到達する。本実施例において、例えば、22Å
と24Åという2種類の波長をもつX線を分光するには、
以下の関係式に基づいて、θの値を変化させなければな
らない。Here, a part of the X-rays incident on the wafer 4
And reaches an X-ray detector 7 (for example, an X-ray detector composed of a CCD camera and an image processing device) which is most sensitive to the wavelength to be used. In the present embodiment, for example,
To separate X-rays having two wavelengths of
The value of θ must be changed based on the following relational expression.
2d sinθ=nλ d :X線分光結晶の格子定数 θ:X線のX線分光結晶への入射角 n :次数 λ:波長 これに応じて、コリメータ3、ウエハ4、X線検出器
7の光軸がずれないように、光学系コントローラ8とス
テージコントローラ6を連動させて調整する。2d sin θ = nλ d: lattice constant of X-ray spectral crystal θ: incident angle of X-ray to X-ray spectral crystal n: order λ: wavelength accordingly, light of collimator 3, wafer 4, and X-ray detector 7 The optical system controller 8 and the stage controller 6 are linked and adjusted so that the axes do not shift.
コンタクトホール底部に酸化膜が残っている場合に
は、22Åの波長を持つX線と24Åの波長を持つX線とで
は、酸素(O)よる質量吸収係数が1桁違うので、X線
検出器7に到達するX線の強度が違ってくる。If an oxide film remains at the bottom of the contact hole, the X-ray having a wavelength of 22 ° differs from the X-ray having a wavelength of 24 ° because the mass absorption coefficient due to oxygen (O) is one digit different. The intensity of the X-rays reaching 7 differs.
一方、コンタクトホール底部に酸化膜が残っていない
場合には、酸素(O)による質量吸収係数の違いが問題
にならないので、22Åの波長を持つX線を照射した時
と、24Åの波長を持つX線を照射した時とで、X線検出
器7に到達するX線強度に違いはない。On the other hand, when the oxide film does not remain at the bottom of the contact hole, the difference in the mass absorption coefficient due to oxygen (O) does not matter. There is no difference in the X-ray intensity reaching the X-ray detector 7 between when the X-ray is irradiated.
従って、例えば、22Åと24Åのように、2種類の異な
る波長をもつX線を照射した場合に、X線検出器7によ
って得られた各々の信号強度を比較することにより、コ
ンタクトホールが開口しているか否かの判定を行うこと
ができる。Therefore, when irradiating X-rays having two different wavelengths, for example, 22 ° and 24 °, a contact hole is opened by comparing the respective signal intensities obtained by the X-ray detector 7. Can be determined.
現時点において、コリメータ3により1μm程度の径
の平行光線束をコンタクトホールに照射することができ
るが、第4図に示すように、サブミクロンのコンタクト
ホールの開口検査を行う場合には、X線の一部がレジス
トに入射してしまう。At the present time, the collimator 3 can irradiate a parallel light beam having a diameter of about 1 μm to the contact hole. However, as shown in FIG. Some will enter the resist.
なお、第4図において、30はシリコン基板、31はSiO2
膜、32はレジスト膜、33はコンタクトホールである。In FIG. 4, 30 is a silicon substrate, 31 is SiO 2
Reference numeral 32 denotes a resist film, and reference numeral 33 denotes a contact hole.
しかし、第2図に示すように、レジストを構成するC,
H,Nの質量吸収係数、及い酸化膜を構成するSiの質量吸
収係数が、実施例に記される22Åの波長のX線と24Åの
波長のX線とでほとんど違わないこと、また、レジスト
及びその下層酸化膜の膜厚がコンタクトホール開口検査
で問題となる酸化膜の膜厚より2桁ほど大きいことから
考えて、レジストに入射した上記異なる波長のX線は、
レジストとレジスト下層の酸化膜に大部分吸収される。
従って、コンタクトホール底部の情報のみを反映した正
確な検査を行うことができる。However, as shown in FIG.
The mass absorption coefficients of H and N, and the mass absorption coefficient of Si constituting the oxide film are almost the same between the X-rays having a wavelength of 22 ° and the X-rays having a wavelength of 24 ° described in the examples. Considering that the thickness of the resist and the underlying oxide film is about two orders of magnitude larger than the thickness of the oxide film that is problematic in contact hole opening inspection, the X-rays of different wavelengths incident on the resist are:
Mostly absorbed by the resist and the oxide film under the resist.
Therefore, an accurate inspection that reflects only the information on the bottom of the contact hole can be performed.
なお、上記実施例においては、コンタクトホールのエ
ッチングにおける被エッチング材として酸化膜を例にと
って説明したが、窒化膜の場合は、第2図に示すよう
に、波長が29Åと32Åの波長のX線を用いることによ
り、前記したと同様に、コンタクトホールの開口検査を
行うことができる。In the above embodiment, an oxide film has been described as an example of a material to be etched in contact hole etching. However, in the case of a nitride film, as shown in FIG. 2, X-rays having wavelengths of 29 ° and 32 ° are used. By using the method described above, the inspection of the opening of the contact hole can be performed in the same manner as described above.
また、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible based on the gist of the present invention.
They are not excluded from the scope of the present invention.
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導
体素子のコンタクトホール開口検査方法において、第1
の波長のX旋をコンタクトホールに照射する工程と、前
記コンタクトホールのエッチングにおける被エッチング
材の質量吸収係数が前記X線とは相違する、第2の波長
のX線をこのコンタクトホールに照射する工程と、前記
コンタクトホールを透過した前記各X線の強度を比較す
ることにより、このコンタクトホール開口の判定を行う
ようにしたので、コンタクトホールの径が小さくてもコ
ンタクトホール開口の判定を確実に行うことができる。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, in the method for inspecting the contact hole opening of a semiconductor device, the first method is used.
Irradiating the contact hole with X-rotation having a second wavelength, and irradiating the contact hole with an X-ray having a second wavelength, which has a different mass absorption coefficient of the material to be etched in the etching of the contact hole from the X-ray. By comparing the process and the intensity of each of the X-rays transmitted through the contact hole, the determination of the contact hole opening is performed. Therefore, even if the diameter of the contact hole is small, the determination of the contact hole opening can be reliably performed. It can be carried out.
第1図は本発明の実施例を示す半導体素子のコンタクト
ホール開口検査装置の全体構成図、第2図は質量吸収係
数の波長特性図、第3図は本発明のウエハの位置合わせ
に用いる光学顕微鏡の例を示す図、第4図は本発明のサ
ブミクロンコンタクトへの適用例を示す図である。 1……X線発生源、2……X線分光結晶、3……コリメ
ータ、4……ウエハ、5……ステージ、6……ステージ
コントローラ、7……X線検出器、8……光学系コント
ローラ。1 is an overall configuration diagram of a contact hole opening inspection apparatus for a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a wavelength characteristic diagram of a mass absorption coefficient, and FIG. FIG. 4 is a view showing an example of a microscope, and FIG. 4 is a view showing an example of application of the present invention to a submicron contact. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray source, 2 ... X-ray spectral crystal, 3 ... Collimator, 4 ... Wafer, 5 ... Stage, 6 ... Stage controller, 7 ... X-ray detector, 8 ... Optical system controller.
Claims (1)
法において、 (a)第1の波長のX線をコンタクトホールに照射する
工程と、 (b)前記コンタクトホールのエッチングにおける被エ
ッチング材の質量吸収係数が前記X線とは相違する、第
2の波長のX線を該コンタクトホールに照射する工程
と、 (c)前記コンタクトホールを透過した前記各X線の強
度を比較することにより、該コンタクトホール開口の判
定を行う工程と、 からなるコンタクトホール開口検査方法。1. A method for inspecting a contact hole opening of a semiconductor device, comprising: (a) irradiating a contact hole with X-rays of a first wavelength; and (b) mass absorption coefficient of a material to be etched in etching the contact hole. Irradiating the contact hole with an X-ray having a second wavelength different from the X-ray, and (c) comparing the intensity of each of the X-rays transmitted through the contact hole to obtain the contact hole. Determining the opening; and a contact hole opening inspection method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30082889A JP2848874B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Contact hole opening inspection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30082889A JP2848874B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Contact hole opening inspection method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03161950A JPH03161950A (en) | 1991-07-11 |
| JP2848874B2 true JP2848874B2 (en) | 1999-01-20 |
Family
ID=17889596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30082889A Expired - Fee Related JP2848874B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Contact hole opening inspection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848874B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100785980B1 (en) * | 2001-10-11 | 2007-12-14 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device manufacturing method capable of reliable inspection for hole opening and semiconductor devices manufactured by the method |
-
1989
- 1989-11-21 JP JP30082889A patent/JP2848874B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100785980B1 (en) * | 2001-10-11 | 2007-12-14 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Semiconductor device manufacturing method capable of reliable inspection for hole opening and semiconductor devices manufactured by the method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03161950A (en) | 1991-07-11 |
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