(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置の集積回路に多数形成されたコンタクトホール（孔）の形状ばらつきを、正確にかつ、高速に評価可能な半導体装置用パターン検査装置を実現する方法の提供。【解決手段】ＳＥＭ画像検出部１．３６で検出されたパターン画像は多数のコンタクトホールが形成された基板のパターン画像である。ＳＥＭ画像検出部１．３６からパターン画像がコントラスト算出部１．２３に供給されパターン画像全体の濃淡コントラストを算出する。算出したコントラストはバラツキ算出判定部１．２４に供給され、多数のコンタクトホールの形状バラツキを算出し、数値化する。バラツキ算出判定部１．２４は数値化したバラツキが所定範囲内か否かをデータベース１．１７に記憶された基準値と比較して判定し、所定範囲外であれば停止信号を出力すると共にその旨を表示装置１．２７に表示させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源から発生された電子線を、電磁レンズあるいは静電レンズからなる光学系により、半導体装置用パターンが形成された基板に照射して走査させて、電子を発生させて得られる信号により算出された画像を処理して上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきを検査する半導体装置用パターン検査装置において、
上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが、一定範囲内にあるときに、算出された基板の画像の基準輝度分布を記憶する記憶部と、
電子を発生させて得られる信号により算出された画像の輝度コントラストを算出し、上記記憶部に記憶された基準輝度分布と、上記算出した輝度分布とを比較し、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが許容範囲内にあるか否かを判断して、判断結果を出力するバラツキ判断部と、
上記バラツキ判断部が出力した判断結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする半導体装置用パターン検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置用パターン検査装置において、上記バラツキ判断部は、上記基板に形成された多数のコンタクトホールの形状バラツキを判断することを特徴とする半導体装置用パターン検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置用パターン検査装置において、上記バラツキ判断部は、上記基板に形成された多数のゲート電極又は配線の形状バラツキを判断することを特徴とする半導体装置用パターン検査装置。
【請求項４】
電子源から発生された電子線を、電磁レンズあるいは静電レンズからなる光学系により、半導体装置用パターンが形成された基板に照射して走査させて、電子を発生させて得られる信号により算出された画像を処理して上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきを検査する半導体装置用パターン検査方法において、
上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが、一定範囲内にあるときに、算出された基板の画像の基準輝度分布を記憶し、
電子を発生させて得られる信号により算出された画像の輝度コントラストを算出し、上記記憶部に記憶された基準輝度分布と、上記算出した輝度分布とを比較し、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが許容範囲内にあるか否かを判断して、判断結果を出力し、
上記判断結果を表示することを特徴とする半導体装置用パターン検査方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置用パターン検査方法において、上記基板に形成された多数のコンタクトホールの形状バラツキを判断することを特徴とする半導体装置用パターン検査方法。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置用パターン検査方法において、上記基板に形成された多数のゲート電極又は配線の形状バラツキを判断することを特徴とする半導体装置用パターン検査方法。
【請求項７】
請求項４記載の半導体装置用パターン検査方法において、半導体ウエハ内、チップ内および任意の領域でのパターン形状等のばらつきを定量化して、上記特定領域に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが許容範囲内にあるか否かを判断する半導体装置用パターン検査方法。
【請求項８】
請求項４記載の半導体装置用パターン検査方法において、半導体集積回路製造における電気的特性向上および歩留向上のためのパターン形成プロセスの最適化に用いられることを特徴とする半導体装置用パターン検査方法。
【請求項９】
請求項４記載の半導体装置用パターン検査方法において、半導体集積回路製造における電気的特性向上および歩留向上の品質管理に用いられることを特徴とする半導体装置用パターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路製造プロセスにおいて、半導体装置用パターン検査装置および検査方法に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体集積回路の製造プロセスでは、高集積化や高性能化に対応したＨｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｎｔａｃｔ  （ＨＡＲＣ）と呼ばれるシリコン基板上の絶縁膜に深いコンタクト孔を形成して多結晶シリコンやタングステンなどの電極材料を埋込む工程がある。
【０００３】
コンタクト抵抗値は半導体素子の電気的特性や歩留を左右するためコントロールあるいは管理が必要である。このコンタクト抵抗値を左右するパラメータの一つにコンタクトの孔形状がある。
【０００４】
コンタクト孔形状は、エッチングの加工条件依存性に加えて、ウエハ内での位置、パターン密度やチップ内位置依存性があることが知られている。数点レベルのコンタクト孔形状の評価には、従来、主としてウエハを小片に壁開して汎用ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による断面観察が使われる。
【０００５】
しかしながら、歩留を左右する孔形状のばらつきを統計的に解析するには、ウエハ全体にわたり多くの断面観察が必要であり、サンプル作成、ＳＥＭ観察と非常に人手と時間を要するため、汎用ＳＥＭによる断面観察でばらつきを定量化するのは現実的ではない。
【０００６】
一方、半導体集積回路の製品の開発段階におけるプロセスあるいは加工条件決定時は、汎用ＳＥＭ観察による評価が多用されている。しかしながら、上記理由から、この方法では、断面観察点数が数点レベルと限定され、パターン密度や統計的なばらつきを考慮したプロセス加工条件を適正化できないことが多い。
【０００７】
また、開発が終了した後の量産段階では一般の製造ラインでは大量の不良発生防止に汎用ＳＥＭによる断面観察ＱＣ（品質管理）が行われる。
【０００８】
上記理由から、頻度や測定点数が制限される。開発段階や量産段階において統計的な評価のために、コンタクトに接続した配線パターンおよびパッド電極を形成後、テスタを使用した電気的測定法があるが、Ｔｕｒｎ−Ａｒｏｕｎｄ−Ｔｉｍｅ（ＴＡＴ）が長く数週間に及ぶこともあり、開発期間の長期化や不良発生の検知・対策が遅れる。また電気特性を測定するために、当該工程に追加された数工程の加工ばらつきなどの影響により当該工程本来の形状ばらつきを正確に評価できないという欠点がある。
【０００９】
このため、コンタクトホールの底面における残存膜の厚さ等を高速に推定して評価する方法が特許文献１に記載されている。
【００１０】
特許文献１に記載の技術は、標準試料のコンタクトホールの電位コントラストト、コンタクトホールの底面の残存膜の厚さ又は抵抗値との関係を予め取得し、被検査対象のコンタクトホールにおける電位コントラストと標準試料の電位コントラストとを比較し、その結果から被検査対象であるコントタクトホール底面の残存膜の厚さ又は抵抗値を推定し、形状ばらつきを評価している。
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３４４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術にあっては、個々のコンタクトホール毎に電位コントラストを測定しなければならず、不良コンタクトの検出までに、長時間を要してしまっていた。
【００１３】
本発明の目的は、半導体装置の集積回路に多数形成されたコンタクトホール（孔）の形状ばらつきを、正確にかつ、高速に評価可能な半導体装置用パターン検査装置および検査方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、例えば、電子源から発生された電子線を、電磁レンズあるいは静電レンズからなる光学系により、半導体装置用パターンが形成された基板に照射して走査させて、電子を発生させて得られる信号により算出された画像を処理して上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきを検査する半導体装置用パターン検査装置である。そして、上記半導体装置用パターン検査装置において、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが、一定範囲内にあるときに、算出された基板の画像の基準輝度分布を記憶する記憶部と、電子を発生させて得られる信号により算出された画像の輝度コントラストを算出し、上記記憶部に記憶された基準輝度分布と、上記算出した輝度分布とを比較し、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが許容範囲内にあるか否かを判断して、判断結果を出力するバラツキ判断部と、上記バラツキ判断部が出力した判断結果を表示する表示部とを備える。
【００１５】
また、本発明は、例えば、電子源から発生された電子線を、電磁レンズあるいは静電レンズからなる光学系により、半導体装置用パターンが形成された基板に照射して走査させて、電子を発生させて得られる信号により算出された画像を処理して上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきを検査する半導体装置用パターン検査方法であって、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが、一定範囲内にあるときに、算出された基板の画像の基準輝度分布を記憶し、電子を発生させて得られる信号により算出された画像の輝度コントラストを算出し、上記記憶部に記憶された基準輝度分布と、上記算出した輝度分布とを比較し、上記基板に形成された多数の孔又は素子の形状ばらつきが許容範囲内にあるか否かを判断して、判断結果を出力し、上記判断結果を表示する。
【発明の効果】
【００１６】
半導体装置の集積回路に多数形成されたコンタクトホール（孔）の形状ばらつきを、正確にかつ、高速に評価可能な半導体装置用パターン検査装置および検査方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用される半導体装置のパターンのばらつき評価を可能としたパターン検査装置の概略構成図である。
【００１９】
図１において、パターン検査装置１．１５は電子等の電荷を発生させるカラム１．１４と、電子源１．１と、電磁レンズ１．２あるいは静電レンズ１．３からなる電子光学系１．４とを備えている。
【００２０】
試料１．５上で、電子銃制御部１．１０で制御された電子線１．６を走査して得られる２次電子等の電荷を、検出器制御部１．１１で制御された検出器で検出する。
【００２１】
試料１．５は、ステージ駆動機構１．１８で駆動される装置基板１．１９に載ったウエハステージ１．８に搭載されている。ステージ駆動機構１．１８は、駆動制御部１．１２によって制御される。
【００２２】
また、半導体装置用パターン検査装置は、取得した画像データ等格納するデータベース１．１７および解析する画像解析装置１．１６を搭載している。制御装置１．９によってパターン検査装置１．１５の動作が制御される。画像等は、表示装置１．１３に表示可能である。
【００２３】
図２は、パターン検査装置を核とした検査システムの概略図である。図２において、パターン検査装置１．１５は、データベース１．１７と、画像解析装置１．１６と、ＳＥＭ画像検出器１．３６とを備えている。
【００２４】
パターン検査装置１．１５は、ホストコンピュータ１．２０に連結された半導体工場の基幹システム１．２９に連結され、データの送受信が可能である。ホストコンピュータ１．２０は、ホストコンピュータ表示装置１．３４と、ホストコンピュータＩ／Ｏ１．３３と、記憶装置１．２８とを備えている。
【００２５】
半導体工場における基幹システム１．２９のホストコンピュータ１．２０から、パターン検査の対象となる個別のロットおよびウエハの工程名称、ロット番号、ウエハ番号、品種名、基準プロセス名称、パターン、レイアウト、検査領域等のロットおよびウエハ情報１．３７が、ネットワークを通してパターン検査装置１．１５へ転送される。
【００２６】
ＳＥＭ画像検出器１．３６で取得したＳＥＭ画像１．３１は、画像解析装置１．１６に画像データ転送１．２２される。また、ＳＥＭ画像検出器１．３６は、データベース１．１７と、記憶されたデータの転送を相互に行う（記憶データ転送１．２１）。
【００２７】
画像解析装置１．１６は、ロット情報や画像や解析結果等を記憶する画像記憶装置１．２５と、画像を数値化するための数値化装置１．２３と、数値化したデータからばらつきを計算する演算装置１．２４と、数値化結果やばらつき等の計算結果等を表示する表示装置１．２４と、データベース１．１７等の他装置へのデータの転送等をおこなう入出力装置１．３０とを備える。
【００２８】
装置本体で得られたＳＥＭ画像１．３１は、画像記憶装置１．２５に記憶される。数値化装置１．２３で平均化等の数値化処理して定量化１．３２される。定量化１．３２されたデータは、演算装置１．２４で既知のデータベース１．１７より転送された以前のＳＥＭ像１．３１と参照して形状ばらつき等が算出される。
【００２９】
これらばらつき等は、ＳＥＭ像とともに結果データ１．２６としてまとめられる。画像解析装置１．１６内部で、これらのパターンばらつきの分類、ウエハ内やチップ内分布についての計算を実施して表示装置１．１３に表示可能である。同様に、ロット情報、ＳＥＭ像１．３１とともに結果データ１．２６としてまとめられる。結果データ１．２６は、データベース１．１７に転送され記憶装置１．２８に格納される。さらに、結果データ１．２６は、工場基幹システム１．２９を通じてホストコンピュータ１．２０のホストコンピュータＩ／Ｏ１．３３を経て記憶装置１．２８に格納される。一方、ばらつきに規格値を設定することにより、異常値発生時にアラートを立てることもできる。
【００３０】
図３は、画像解析装置１．１６の要部機能ブロック図である。なお、図３においては、図２に示したが画像記憶装置１．２５と、入出力装置１．３０とは省略してある。
【００３１】
図３において、ＳＥＭ画像検出部１．３６で検出されたパターン画像は、多数のコンタクトホールが形成された基板のパターン画像である。そして、ＳＥＭ画像検出部１．３６からパターン画像がコントラスト算出部（数値化装置）１．２３に供給される。
【００３２】
コントラスト算出部１．２３では、後述するように、パターン画像全体のコントラスト（輝度分布）を算出する。コントラスト算出部１．２３で算出されたコントラストは、バラツキ算出判定部（演算装置）１．２４に供給され、供給されたコントラストから、後述するように、多数のコンタクトホールの形状バラツキを算出し、数値化する。そして、バラツキ算出判定部１．２４は、数値化したバラツキが所定範囲内か否かをデータベース１．１７に記憶された基準値と比較して判定し、所定範囲外であれば、停止信号を出力すると共に、その旨を表示装置１．２７に表示させる。
【００３３】
図４は、本発明の一実施形態によるパターン検査装置を用いたパターン検査およびばらつき評価のフローチャートである。主に、図１の画像解析装置１．１６を用いてＳＥＭ像１．３１から画像の定量化を行う。
【００３４】
図４において、ウエハパターン検査装置１．１５を用いて対象試料１．５のパターン検査を実行する（ステップ１００）。必要に応じて対象ウエハのショットサイズや配置等のショット情報等を入力する（ステップ１０１）。
【００３５】
次に、対象製品・工程のパターンのマスクデータ（又は設計データ）を利用するかどうか選択する（ステップ１０２）。マスクデータを利用しない場合は、低倍率ＳＥＭ像を表示装置１．２７に表示し（ステップ１０４）、ステップ１０５に進む。
【００３６】
ステップ１０２において、マスクデータを利用する場合には、パターンのマスクデータを読み取り、パターン検査装置の表示装置１．２７に表示して、高倍率ＳＥＭ画像において目標とする領域（例えば矩形領域ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）を選択する（ステップ１０３、１０５）。
【００３７】
次に、当該領域のＳＥＭ画像１．３１を取得する（ステップ１０６）。当該領域に明からな欠陥があるか否かを判断し（ステップ１０７）、欠陥がある場合には欠陥領域部分を削除して、必要に応じて背景を補正する（ステップ１０８、１０９、１１０）。
【００３８】
次に、ＳＥＭ像１．３１を数値化するためのソフトウエアを選択して数値化を実行する（ステップ１１１、１１２）。指定領域内での座標（ｘ，ｙ）における輝度分布Ｂ（ｘ，ｙ）を計算および表示できる。さらに、この２次元分布を、指定領域単位で分割して、分割領域（ｄｘ，ｄｙ）でのばらつき値ｄＢ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）および、ばらつき分布関数Ｆ（ｄＢ，（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’），（ｄｘ，ｄｙ））を計算、表示できる。
【００３９】
これらの計算結果と既知の形状ばらつきが判明している試料のデータベース１．１７に格納されているばらつき値ｄＢ０（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）および、ばらつき分布関数Ｆ０（ｄＢ０（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’））を参照にして、形状ばらつきを計算する（ステップ１１３、１１４）。
【００４０】
さらに、別領域測定を行う場合には（ステップ１１５）、ステップ１０５に戻り、再度領域指定（例えばｘ１−ｘ１’，ｙ１−ｙ１’）から実行する。これの繰り返しによってウエハ面内分布、ショット内分布を算出、結果表示ができる（ステップ１１６、１１７）。
【００４１】
図５は、パターン検査ＳＥＭ像と形状ばらつきの相関を示す図である。図５において、例えば、パターン検査装置１．１５で取得したＳＥＭ像１．３１とコンタクト形状ばらつきとの相関を示すものである。図５の上段はコンタクト形状ばらつきが少ないサンプルを模式的に示したサンプル１．５、下段はコンタクト形状ばらつきが大きいサンプルを模式的に示したサンプル１．５である。
【００４２】
図５の上段のサンプルでは均一な２次電子が放出されるのに対し、下段のサンプルでは不均一な２次電子が放出される。その結果、上段では均質なＳＥＭ像１．３１、下段では不均質なＳＥＭ像１．３１となる。
【００４３】
ＳＥＭ像１．３１に基づいて、ソフトウエアを用いて計算したばらつき分布関数Ｆ（ｄＢ，（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’））がそれぞれ、定量化データ１．３２となり、上段では鋭いピークをもち、下段ではブロードな分布を持つ関数となる。すなわち、形状ばらつきが大きいと輝度分布（コントラスト）はブロードな分布となり、形状ばらつきと分布関数の間には相関がある。
【００４４】
図６は、パターン検査装置を用いたパターン検査画像の定量化例を示す図である。図６は、ＳＥＭ像１．３１についてソフトウエアを用いて数値化して３次元表示した例である。縦軸は輝度であり任意目盛、横軸は、パターンの平面方向に対応する。
【００４５】
図７は、コントラストばらつきと形状ばらつきとの相関を示すグラフである。つまり、図７は、コンタクト形状ばらつき量（％）とコントラストばらつきとの相関を示すグラフである。図７の縦軸は、コンタクト形状ばらつきを示し、横軸は、図６の３次元表示によって得られるコントラストのばらつきである。
【００４６】
それぞれのＳＥＭ像１．３１とその分布関数Ｆ（ｄＢ，（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’））１．３２を示している。図５を参照して説明したように、ＳＥＭ像１．３１のコントラストばらつきが増加すると、コンタクト形状ばらつきが増加することを図７のグラフは示している。
【００４７】
図８は、パターン検査装置を用いたチップ内形状ばらつき計測結果を示すグラフである。図８のグラフの縦軸は、コンタクト形状ばらつきを示し、横軸は、チップ内領域の位置を示す。この図８に示したグラフは、パターン検査装置１．１５を用い、チップ１．３５内コンタクト形状ばらつき計測結果例である。チップ内においても均一なパターンばかりでなく、密度およびピッチがことなる領域が存在する。
【００４８】
そのため、領域依存性を知りたいニーズもある。図８の示した領域１から５においてそれぞれのコンタクト形状ばらつきを測定した結果である。
【００４９】
図９は、パターン検査装置を用いたウエハ内形状ばらつき計測結果を示すグラフである。図９のグラフの縦軸は、コンタクト形状ばらつきを示し、横軸は、ウエハ内の位置を示す。図９に示すグラフは、チップ１．３５領域（１から３）についてウエハ１．５内（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）分布を測定した例である。これにより、ウエハ内での形状ばらつきを知ることができる。さらに多くの点を測定することによってウエハ内分布を２次元でも測定し表示することができる。
【００５０】
図１０は、パターン検査装置を用いた形状ばらつきのプロセス条件依存性を示すグラフである。図１０のグラフの縦軸は、コンタクト形状ばらつきを示し、横軸は、プロセス条件を示す。前述したように、コンタクト形状ばらつきは、ホトレジプロセス、エッチングプロセス等の詳細のプロセス条件（Ｃ）によって影響される。例えば、エッチング条件を、細かく振った場合、条件１から５についてウエハ内位置（ａ、ｂ、ｃ）で計測した例である。ばらつきの少ない形状は、条件２であり、この条件２が最適であることがわかる。
【００５１】
図１１は、本発明の一実施形態であるパターン検査装置を用いたプロセス最適化フローチャートである。図１１において、プロセス条件を分流して、パターン検査を行う（ステップ２００、２０１）。次に、データベース１．１７を参照にして、ばらつきを計算して出来栄え評価を行う（ステップ２０２、２０３、２０４）。
【００５２】
ステップ２０４で評価がＮＧであればステップ２００に戻り、プロセス条件を変更して、ステップ２０１〜２０４を繰り返す。
【００５３】
ステップ２０４で評価がＯＫであれば、条件仕様が決定される（ステップ２０５）。図１１に示したフローは、特に新製品開発時に有効な方法である。図１１に示した方法によれば、ＳＥＭ、ＴＥＭを用いる断面計測が不要であるため、ＴＡＴが早く、非破壊のためウエハスクラップにならない利点がある。
【００５４】
図１２は、本発明の一実施形態であるパターン検査装置を用いたプロセスＱＣを行う場合の動作フローチャートであり、エッチング工程でのＱＣ例である。
【００５５】
図１２において、エッチング終了後、パターン検査を実施する（ステップ３００、３０１）。次に、データベース１．１７参照にして、ばらつきを算出し、出力して、規格判定を実施する（ステップ３０２、３０３、３０４）。
【００５６】
企画判定（ステップ３０４）の結果、ＮＧであれば、エッチングを停止させる（ステップ３０５）。
【００５７】
図１２に示した例は、特に、半導体基板量産時に有効な手法である。この図１２に示した方法によれば、ＳＥＭ、ＴＥＭを用いる断面計測が不要であるため、ＴＡＴが早いために、タイムリーに装置着工の判定ができる、非破壊のためウエハスクラップにならない利点がある。
【００５８】
図１３は、本発明の一実施形態であるパターン検査装置を用いたＱＣを行う場合の動作フローチャートである。この図１３に示した例は、検査装置停止時等、長期的な検査装置自体の安定性をＱＣするための例である。
【００５９】
図１３において、形状ばらつき量が、判明している標準ウエハを用いて、パターン検査して（ステップ４００、４０１）、データベース１．１７を参照にして、形状ばらつき量を算出する（ステップ４０２、４０３）。そして、規格値を用いて、規格判定して必要に応じて検査装置を調整する方法である（ステップ４０４、４０５、４０６）。
【００６０】
図１３に示したＱＣを定期的に実施することによって安定に検査装置を稼動することができる。
【００６１】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【００６２】
半導体集積回路の製造プロセス、特にバックエンドプロセスにおいて、特性不良のひとつは、コンタクトの形状不良やコンタクトの非導通である。これらコンタクト形状ばらつきは、抵抗値ばらつきを生じさせて、半導体の特性ばらつきや信頼性を劣化させることが知られている。
【００６３】
本発明によれば、個々のコンタト孔の形状や電位コントラストを検出することなく、多数のコンタクト孔が形成された基板全体の輝度分布（コントラスト）を検出して所定コントラストと比較判断することにより、コンタクト孔のばらつきが大の基板を判断することができる。
【００６４】
よって、本発明によれば、半導体基板を製造工程の途中において効率的にパターン検査し、コンタクトホールの形状ばらつき等をモニタできるので、工程段階でのフィードバックが可能になり、信頼性や歩留を向上することができる。
【００６５】
また、半導体集積回路の開発段階においては、種々のプロセス条件の適正かどうかのチェックを工程内で用意できて、半導体集積回路の開発効率を向上することができる。
【００６６】
さらに、本発明は、非破壊検査であり、ウエハのスクラップがなくなりコスト的に有利である。半導体集積回路の製品の開発段階におけるプロセスあるいは製造条件決定時、または開発が終了した後の量産段階において、コンタクト断面形状を統計的に評価するにあたり、評価頻度や評価点数が制限されずに、配線パターンおよびパッド電極を形成後、プローブとテスタを使用する電気的評価に代る方法、あるいはＳＥＭによる断面観察にかわる方法で、製造条件の適正化あるいはＱＣを効率的に行うことができる。
【００６７】
なお、上述した例は、本発明をコンタクトホールの形状バラツキ検出に適用した場合の例であるが、本発明の技術的思想は、多数の同様な形状の孔や素子（ゲート電極、配線）が形成されている基板の輝度分布（コントラスト）を検出することにより、これらの孔や素子の形状ばらつきを判断することである。
【００６８】
したがって、本発明は、コンタクトホールの形状ばらつきのみならず、ゲート電極、配線等の形状ばらつきについても、判断可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明が適用されるパターンのばらつき評価を可能としたパターン検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明が適用される、パターン検査装置を核とした半導体工場の製造システム概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態における画像解析装置の要部機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるパターン検査装置を用いたパターン検査及びばらつき評価のフローチャートである。
【図５】パターン検査ＳＥＭ像と多数のコンタクトホールの形状ばらつきとの相関を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるパターン検査装置を用いたパターン検査画像の定量化例を示す図である。
【図７】コントラストばらつきとコンタクト形状ばらつきとの相関を示す図である。
【図８】本発明によるパターン検査装置を用いたチップ内形状ばらつき計測結果を示す図である。
【図９】本発明によるパターン検査装置を用いたウエハ内形状ばらつき計測結果を示す図である。
【図１０】コンタクト形状ばらつきのプロセス条件依存性を示す図である。
【図１１】本発明によるパターン検査装置を用いたプロセス最適化動作フローチャートである。
【図１２】本発明によるパターン検査装置を用いたプロセスＱＣの動作フローチャートである。
【図１３】本発明によるパターン検査装置を用いたＱＣの動作フローチャートである。
【００７０】
パターン検査装置ＱＣ実施例である。
【符号の説明】
【００７１】
１．１・・・電子源、  １．２・・・電磁レンズ、  １．３・・・静電レンズ、  １．４・・・電子光学系、  １．５・・・試料またはウエハ、  １．６・・・電子線、  １．７・・・制御ユニット、  １．８・・・ウエハステージ、  １．９・・・制御装置、  １．１０・・・電子銃制御部、  １．１１・・・検出器制御部、  １．１２・・・駆動制御装置、  １．１３・・・表示装置、  １．１４・・・カラム、  １．１５・・・パターン検査装置、  １．１６・・・画像解析装置、  １．１７・・・データベース、  １．１８・・・ステージ駆動機構、  １．１９・・・装置基板、  １．２０・・・ホストコンピ−タ、  １．２１・・・記憶データ転送、  １．２２・・・画像データ転送、  １．２３・・・数値化装置（コントラスト算出部）、  １．２４・・・演算装置（バラツキ算出判定部）、  １．２５・・・画像記憶装置、  １．２６・・・結果データ転送、  １．２７・・・表示装置、  １．２８・・・記憶装置、  １．２９・・・基幹システム、  １．３０・・・入出力装置、  １．３１・・・ＳＥＭ像、  １．３２・・・定量化データ、  １．３３・・・ホストコンピュータＩ／Ｏ、  １．３４・・・ホストコンピュ−タ表示装置、  １．３５・・・チップ、  １．３６・・・ＳＥＭ画像検出部、  １．３７・・・ロット、ウエハ情報
【図１】
2010135416.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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