(57)【要約】【課題】荷電粒子線を用いて半導体製造工程途中のウェハを検査する技術として、電位コントラストから抵抗値等の欠陥の特性を正確に検査する方法を提供する。【解決手段】マスクのレイアウトデータから、回路パターンを抽出し、等価回路としてネットリストを作成する。このネットリストは、ウェハに作り込まれた接合やウェル等の電気的特性、寄生素子を含む回路接続情報、レイアウトによる影響を含む。生成したネットリストを用いて、電子線を照射したときに生じる電位コントラストを計算し、欠陥部位の抵抗値および容量を変えたときの電位コントラストのテーブルを作成する。そして、実際に検査装置で検出した欠陥部位の電位コントラストから欠陥部位の電気的特性を算出する。算出した電気的特性が検査結果として表示され、半導体装置の製造プロセスおよびマスクのレイアウトデータにフィードバックされる。【選択図】図１１
2008130582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する工程とを備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力する工程と、
（ａ２）入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する工程と、
（ａ３）検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する工程と、
（ａ４）検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する工程と、
（ａ５）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する工程と、
（ａ６）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する工程とを備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力する工程と、
（ａ２）入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する工程と、
（ａ３）検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する工程と、
（ａ４）検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する工程と、
（ａ５）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する工程と、
（ａ６）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する工程とを有し、
前記（ａ２）工程は、前記等価回路を構成する回路素子の電気的特性および接続関係を含む情報を記述するネットリストを前記等価回路として作成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する工程とを備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力する工程と、
（ａ２）入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する工程と、
（ａ３）検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する工程と、
（ａ４）検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する工程と、
（ａ５）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する工程と、
（ａ６）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する工程とを有し、
前記（ａ６）工程で推定した前記欠陥部位の電気的特性に基づいて、前記レイアウトデータに前記欠陥部位が発生しないようなフィードバック処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する工程とを備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力する工程と、
（ａ２）入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する工程と、
（ａ３）検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する工程と、
（ａ４）検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する工程と、
（ａ５）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する工程と、
（ａ６）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する工程とを有し、
前記（ａ６）工程で推定した前記欠陥部位の電気的特性をもとに、前記半導体ウェハの製造工程における処理条件を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する半導体検査装置であって、
前記半導体検査装置は、
（ａ）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力するレイアウトデータ入力部と、
（ｂ）前記レイアウトデータ入力部から入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する等価回路算出部と、
（ｃ）前記半導体検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する欠陥部位検出部と、
（ｄ）前記欠陥部位検出部で検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する等価回路反映部と、
（ｅ）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する対応関係算出部と、
（ｆ）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する電気的特性推定部とを有することを特徴とする半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術および半導体検査装置に関し、特に、電位コントラストを用いて半導体ウェハ上の欠陥部位を検出する技術に適用して有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子線を用いた回路パターンを有する半導体ウェハ（以下、ウェハという）の評価方法として、ウェハの大口径化と回路パターンの微細化に対応して高スループットかつ高精度な検査を行う技術が実用化されている。例えば、特開平０６-１３９９８５号公報（特許文献１）で開示されているように、表面電位差に起因する二次電子線のコントラストを利用して欠陥検査を行う方法が知られている。
【０００３】
さらに、ウェハを所望の帯電電圧に帯電させ、取得した電位コントラストから電気抵抗値の算出を行なう方法が特開２００３-１００８２３号公報（特許文献２）で開示されている。この方法では、ウェハ表面に電子線を照射したときの帯電電圧を評価し、所望の帯電電圧になるように電子ビーム照射条件の調整を行う。パターン表面を所望の帯電電圧にした後、電位コントラストを取得し、その信号から電気抵抗値の算出を行なっている。これにより、素子の抵抗−電圧特性の算出を可能とし、ウェハ全面の電気的特性の分布や欠陥の種類別の分布を求めることができるとしている。
【特許文献１】特開平０６−１３９９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１００８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの方法で電気的特性を求める場合は、シリコン基板上の第１層目に形成されたプラグ等の単純な構造のサンプルにしか適用できず、シリコン基板にウェル等が形成されている場合には、正確な抵抗値を算出することは困難である。また、シリコン基板に形成される拡散層やウェル等の電位コントラストに影響を与える構造がデバイスによって異なる場合に、正確に電気的特性を求めることが困難である。また、パターンのレイアウトが電位コントラストに与える影響を考慮できないために、正確な電気的特性を求めることができない問題点もある。
【０００５】
上述したように、従来の方法で電気的特性の分布を求める場合は、シリコン基板上の第１層目に形成されたプラグ等の単純な構造のサンプルにしか適用できない。
【０００６】
例えば、シリコン基板上に形成したプラグの場合、シリコン基板にウェルや拡散層等が形成されているときには、正確な抵抗値を算出することは困難である。また、ゲート電極上に接続したプラグの場合、このプラグの帯電電圧はゲート電極の容量やゲート絶縁膜の抵抗値および容量に依存する。従来の方法では、１つの孤立したパターンを単純化して求めた等価回路を仮定し、取得した電位コントラストから欠陥の抵抗値の算出を行なっている。このため、回路パターンが複雑な場合は、抵抗値を算出できないという問題がある。特に、シリコン基板に形成された拡散層やウェルの容量の影響を考慮して、電位コントラストを正確に算出することは困難である。また、従来の手法では求めた等価回路はレイアウト情報が考慮されていないので、電位コントラストから抵抗値を算出した結果は、実際の欠陥の抵抗値と異なる場合が多く、検査するウェハと同種のパターン回路において、一度、欠陥の抵抗値をオフラインで解析した後に校正する必要がある。また、一度、検出した欠陥の抵抗値をプローブ等で測定することによって、電位コントラストと抵抗値との対応を評価しておいた場合でも、シリコン基板に形成される拡散層やウェルの特性、さらに、一つの拡散層およびウェルに接続されるコンタクトホールの種類や数等がデバイスによって異なるので、電位コントラストから正確に電気的特性を求めることは困難である。また、シリコン基板に形成した拡散層やウェル、ゲート絶縁膜下の活性領域やエクステンション領域等も電位コントラストに影響を与える。従来の方法では、このようなシリコン基板に作りこまれた電気的な構造を反映して、欠陥の抵抗値を正確且つ迅速に算出することは困難である。このような場合に、一度、欠陥の抵抗値と電位コントラストの校正を行なった場合でも、異なるデバイスにおいてシリコン基板に作りこんだ電気的構造が異なる場合には、欠陥の抵抗値を正確に算出することは困難である。
【０００７】
また、配線パターンの検査を行う場合、電子線照射によって生じる電位コントラストは検査する配線パターンが繋がっているパターンに大きく依存する。特にシステムＬＳＩの配線パターンはそれぞれの配線で容量や抵抗は大きく異なるので、電位コントラストを正確に予測することは困難である。
【０００８】
上記のような課題のため、従来は電位コントラストから抵抗値等の欠陥の特性を正確且つ実用的な時間内で算出することは困難である。このため、欠陥の特性のウェハ面内分布を正確に得ることは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、電子線等の荷電粒子線を用いて半導体製造工程途中のウェハを検査する技術として、電位コントラストから抵抗値等の欠陥の特性を正確に検査する方法を提供することにある。また、配線パターン等の様々な回路パターンが形成されているウェハやシリコン基板に形成される拡散層やウェル等の電位コントラストに影響を与える電気的構造が異なるウェハの場合にも、欠陥の特性を正確且つ迅速に算出できる検査方法を提供することにより、半導体製造工程の最適化および工程管理を実施できる技術を提供することにある。さらに、半導体装置等の信頼性を高めるとともに不良率を低減するのに寄与する半導体装置の製造方法を供与することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する工程とを備える。そして、前記（ａ）工程は、（ａ１）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力する工程と、（ａ２）入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する工程とを有する。さらに、（ａ３）検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する工程と、（ａ４）検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する工程とを有する。そして、（ａ５）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する工程とを備える。さらに、（ａ６）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による半導体検査装置は、製造工程中の半導体ウェハに荷電粒子を照射することによって前記半導体ウェハから射出される荷電粒子を検出し、検出した荷電粒子から前記半導体ウェハに形成された構造の電位コントラストを取得することにより、前記半導体ウェハに形成された構造の欠陥部位を検出する半導体検査装置に関する。そして、前記半導体検査装置は、（ａ）製造工程中の前記半導体ウェハに形成されている構造のレイアウトデータを入力するレイアウトデータ入力部と、（ｂ）前記レイアウトデータ入力部から入力した前記レイアウトデータに基づいて、前記半導体ウェハに形成された構造に対応する等価回路を算出する等価回路算出部とを備える。さらに、（ｃ）前記半導体検査装置で実測された電位コントラストにより前記半導体ウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出する欠陥部位検出部と、（ｄ）前記欠陥部位検出部で検出された前記欠陥部位の構造を前記等価回路に反映する等価回路反映部とを備える。そして、（ｅ）前記欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて、前記欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する対応関係算出部と、（ｆ）前記欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから前記欠陥部位の電気的特性を推定する電気的特性推定部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１５】
工程途中の半導体ウェハを検査する技術として、シリコン基板に作りこまれたウェルや拡散層および周囲のパターン等のパターンレイアウトの影響を考慮して、欠陥部の正確な抵抗値等の欠陥特性を算出することができる。また、配線パターン等の複雑な回路パターンにおいても、電位コントラストから欠陥部の抵抗値等の欠陥特性を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態は、電位コントラストを使用した欠陥検出方法に関するものである。本実施の形態における検査で用いる電位コントラスト形成の原理について説明する。電位コントラスト形成の原理は、例えば、特開２００５-３３３１６１号公報等に開示されている。まず、例えば、パターンが形成されている半導体ウェハに電子（一次電子）を入射すると、半導体ウェハから電子（二次電子および反射電子）が放出される。この入射電子数に対する放出電子数の割合である電子放出効率は、電子線の照射エネルギーとパターン表面の材料によって決定される。電子放出効率が１よりも大きい場合、電子線照射領域は正に帯電し、電子放出効率が1より小さい場合、電子線照射領域は負に帯電する。電子線照射領域が正に帯電した場合、この正帯電が一度放出した低エネルギーの二次電子を引き戻す働きをする。従って、ウェハ上面に形成された電界に従って二次電子は引き戻されるので、実効的な二次電子放出効率は、ウェハ表面の帯電とウェハ上面の電極電圧によって決定される。すなわち、ウェハ上に形成されたパターンによって電子線放出効率が異なるため、パターンによって帯電が変わり、電位コントラストが変化する。特に、欠陥部位があると帯電状態が変化し電位コントラストが変化する。この電位コントラストの変化を検出することで欠陥部位を検出することができる。
【００１８】
具体的に、正帯電の電位コントラストを利用してパターン検査を行う原理について、例えば、図１に示すプラグのパターンで説明する。図１は、ウェハに形成されたプラグを示す断面図である。図１に示すように、半導体基板１上には素子分離領域２が形成されており、素子分離領域２によって区分けされた活性領域には半導体領域であるウェル３が形成されている。ウェル３内には、半導体領域である拡散層４が形成されており、ウェル３上には絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５には、絶縁膜５を貫通するプラグ６ａ〜６ｃが形成されている。プラグ６ａ、６ｃは拡散層４に電気的に接続されているが、プラグ６ｂは拡散層４には接続されずに、拡散層４とプラグ６ｂの間に絶縁膜７が残っている。つまり、プラグ６ａ、６ｃは正常に形成されているが、プラグ６ｂは導通不良の欠陥部位となっている。
【００１９】
図１に示すパターンに二次電子放出効率が１よりも大きい条件で電子線を照射すると、プラグ６ａ〜６ｃには正の電荷が蓄積される。正常なプラグ６ａ、６ｃは拡散層４およびウェル３を介して半導体基板１と繋がっているため、正帯電は中和される。電流が半導体基板１から供給されるとき、半導体基板１に拡散層４やウェル３等が形成されている場合、電流は拡散層４やウェル３の抵抗値および容量の影響を受ける。一方、非導通となっているプラグ６ｂの場合、プラグ６ｂと半導体基板１の間には絶縁膜７が存在する。従って、絶縁膜７の抵抗値によってプラグ６ｂへ供給される電流が変化し、それに伴ってプラグ６ｂの帯電が変化して、電位コントラストが変化する。
【００２０】
例えば、図１に示すプラグ６ａ〜６ｃが正常に拡散層４およびウェル３を介して半導体基板１と電気的に接続されている場合、その電位コントラストは図２に示すようになる。すなわち、絶縁膜が形成されている領域には暗部１０が形成され、プラグが形成されている領域は明部１１ａ〜１１ｃが形成される。一方、図１に示すように、プラグ６ｂが欠陥部位になって半導体基板１と非導通となっている場合は、図３に示す電位コントラストになる。つまり、図３に示すように、正常なプラグ６ａ、６ｃの形成領域は、明部１１ａ、１１ｃが形成され、導通不良となっている欠陥部位のプラグ６ｂの形成領域は暗部１１ｄとなる。このように欠陥部位の電位コントラストが変化するので、電位コントラストを検出することにより、欠陥部位を特定することができる。
【００２１】
ここで、欠陥部位であるプラグ６ｂの電位コントラストが変化するメカニズムについて説明する。図４はプラグ６ｂが正常に形成されており、プラグ６ｂが拡散層４およびウェル３を介して半導体基板１と電気的に接続されている場合を示している。このとき、プラグ６ｂに電子１２ａを入射すると、プラグ６ｂから電子１２ｂが射出される。プラグ６ｂの電子放出効率が１よりも大きい場合、正に帯電するがプラグ６ｂが拡散層４およびウェル３を介して半導体基板１と電気的に接続されているため、正に帯電したプラグ６ｂは中和される。すなわち、プラグ６ｂの帯電は中和されるため、プラグ６ｂから放出される電子１２ｂはプラグ６ｂの影響を受けることなく、電位コントラストを検出する装置に入射される。したがって、検出装置に電子が入射することになるので、プラグ６ｂの表面は明部として検出される。
【００２２】
一方、図５はプラグ６ｂが欠陥部位として形成されている場合を示している。この場合、プラグ６ｂと拡散層４との間に絶縁膜７が形成されている。このプラグ６ｂに電子１２ａを入射すると、電子１２ｂが射出されるが、電子放出効率が１より大きいと、プラグ６ｂは正に帯電する。プラグ６ｂが拡散層４およびウェル３を介して半導体基板１と電気的に接続されている場合には、プラグ６ｂの帯電は中和される。しかし、プラグ６ｂが欠陥部位となって電気的に孤立している場合、プラグ６ｂが正に帯電した状態になる。すると、プラグ６ｂから射出された電子１２ｂは、プラグ６ｂの帯電によって引き戻される。つまり、プラグ６ｂから射出した電子は検査装置に入射しないことになる。このため、プラグ６ｂの表面は暗部として検出される。
【００２３】
このようなメカニズムによってパターンの電位コントラストから欠陥部位を検出することができる。このとき、欠陥部位の位置だけでなく種類も特定することができる。例えば、正常なプラグは正に帯電しにくく明部として検出されるが、正に帯電して暗部として検出される場合、プラグが電気的に接続されていない非導通の欠陥部位と判明する。一方、正常時に正に帯電している領域が中和している場合、導通してしまうショート不良であることがわかる。すなわち、電位コントラストを検出することによって、欠陥部位の位置と種類を特定できることがわかる。
【００２４】
欠陥部位の位置と種類を特定することができるが、例えば、プラグに非導通の欠陥部位が生じる場合、極端には電気的に絶縁されていることになる。しかし、プラグと半導体基板の間に介在する絶縁膜の厚さなどによって欠陥部位は様々な抵抗値をとっていることがある。つまり、非導通の欠陥部位といってもその欠陥特性は様々な状態をとっている。このため、欠陥部位の抵抗値などの電気的特性を知ることが、欠陥部位の分析には重要となっている。
【００２５】
ここで、欠陥部位の抵抗値を算出するための従来の方法としては、１つの孤立したパターンを単純化して求めた等価回路を仮定し、取得した電位コントラストから欠陥の抵抗値の算出を行なっている。このため、回路パターンが複雑な場合は、抵抗値を正確に算出できないという問題がある。つまり、半導体基板上に形成したプラグの場合、半導体基板にウェルや拡散層等が形成されているときには、ウェルや拡散層の抵抗値や容量も考慮しないとプラグの抵抗値を正確に算出することはできない。すなわち、プラグに接続するウェルや拡散層の抵抗や容量を考慮せずに単純化した等価回路では、プラグの抵抗値を正確に算出することができない。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、半導体装置の製造工程で使用されるマスクのレイアウトデータから、半導体素子や配線等の回路パターンを抽出し、レイアウトデータに対応した等価回路を形成する。この等価回路により電子線を照射したパターンが電気的に接続している下地パターンや接続している配線の情報を取得して、電子線をウェハに照射したときに形成される電位コントラストを計算する。これにより、本発明者らは、下地パターンや他の配線の影響を考慮して精密に欠陥部位の電気的特性を算出できることを見出した。
【００２７】
すなわち、本実施の形態における1つの特徴は、レイアウトデータに基づいてウェハに形成された構造に対応する等価回路を形成する点に特徴がある。これにより、単純化された等価回路ではなく、ウェハに形成された構造に対応する精密な等価回路を使用することができる。そして、検査装置で実測された電位コントラストによりウェハに形成された構造にある欠陥部位を検出すると、検出された欠陥部位の構造を上述した等価回路に反映する。続いて、欠陥部位の構造を反映した等価回路に基づいて欠陥部位の電気的特性を変えたときの電位コントラストを算出し、欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を算出する。この対応関係を算出する点も本実施の形態における特徴の1つである。そして、欠陥部位の電気的特性と電位コントラストとの対応関係を用いて、検査装置で実測された電位コントラストから欠陥部位の電気的特性を推定する。これにより、欠陥部位の電気的特性を正確に算出することができる。
【００２８】
以下に、レイアウトデータに基づいてウェハに形成された構造に対応する等価回路を形成する例について具体例を挙げて説明する。ウェハに形成された構造として図１に示す構造を例にあげ、欠陥部位の電気的特性として抵抗値を例にとる。まず、図１に示す構造を形成するためのマスクのレイアウトデータから等価回路を形成する。この等価回路を図６に示す。正常なプラグ６ａ、６ｃは、抵抗Ｒｐと容量Ｃｐで表される。また、プラグ６ａ〜６ｃ下の拡散層４によって接合が形成され、拡散層４は、抵抗Ｒｊと容量Ｃｊで表される。半導体基板１に形成されたウェル３は抵抗Ｒｗと容量Ｃｗで表され、半導体基板は、抵抗Ｒｓｕｂと容量Ｃｓｕｂで表されている。また、本等価回路では、プラグ６ａ〜６ｃ間に形成される寄生抵抗Ｒ１２、Ｒ２３および寄生容量Ｃ１２、Ｃ２３も考慮されている。そして、欠陥部位であるプラグ６ｂは、抵抗Ｒｄと容量Ｃｐで表されている。このように本実施の形態で形成する等価回路は、プラグ６ａ〜６ｃに接続する拡散層４、ウェル３、寄生抵抗や寄生容量が考慮されている。したがって、実際にウェハに形成された構造を忠実に反映した等価回路になっていることがわかる。
【００２９】
ここで、レイアウトデータに基づいて等価回路を形成した時点では、プラグ６ｂも正常なプラグであるとして抵抗Ｒｐと容量Ｃｐで表されている。そして、検査装置で電位コントラストを実測し、プラグ６ｂが非導通の欠陥部位であることが判明すると、これを等価回路に反映する。つまり、プラグ６ｂが欠陥部位であると判明すると、等価回路上でプラグ６ｂを抵抗Ｒｄと容量Ｃｄで表すことになる。図６では、プラグ６ｂが欠陥部位であることを反映した等価回路を示していることになる。このような等価回路を作成し、プラグ６ａ〜６ｃに供給される電流を入力して計算することによって、プラグ６ａ〜６ｃの帯電電圧を精密に算出することができる。すなわち、電位コントラストを算出することができる。このとき、欠陥部位である抵抗Ｒｄを変化させて、抵抗Ｒｄを変化させたときの電位コントラストを算出し、欠陥部位の抵抗Ｒｄと電位コントラストとの対応関係を算出する。続いて、算出した欠陥部位の抵抗Ｒｄと電位コントラストとの対応関係に基づいて、実測した電位コントラストに対応する抵抗を求めることができる。このように複雑な回路パターンにおいても、回路パターンのレイアウト情報を加味した等価回路が作成可能となる。このため、この等価回路を用いて電位コントラストの予測が可能となれば、入射電子線の照射条件、ウェハ上面の電極電圧と被検査ウェハの回路パターンの最上層の材質、回路パターンの等価回路から、欠陥部位の抵抗などの電気的特性を正確に算出することが可能となる。
【００３０】
次に、本実施の形態における検査工程を含む半導体装置の製造方法について説明する。まず、半導体基板（ウェハ）を用意する。そして、半導体基板上に周知の製造技術を使用することにより、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体素子を形成する。そして、半導体素子を形成した半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより接続孔を形成する。次に、接続孔に導電材料を埋め込むことによりプラグを形成する。その後、プラグ上に配線を形成する。配線は多層にわたって形成される。このようにして半導体装置を製造することができる。
【００３１】
この半導体装置の製造工程中においては、電位コントラストを用いた欠陥検出工程が存在する。例えば、半導体基板上にプラグを形成した後、プラグが正常に形成されているかを検査するために電位コントラストを用いた欠陥検出工程が実施される。なお、本実施の形態では、一例としてプラグの欠陥部位を検出するために電位コントラストを用いた欠陥検出工程を実施しているが、配線の欠陥部位の検出に電位コントラストを用いた欠陥検出工程を実施してもよい。電位コントラストを用いた欠陥検出工程は、半導体装置を製造する様々な製造工程に挿入することにより実施することができる。
【００３２】
この欠陥検出工程で使用する検査装置の構成について説明する。本実施の形態における検査装置の一例を図７に示す。半導体装置の検査装置２１は、電子光学系２２、ステージ機構系２３、ウェハ搬送系２４、真空排気系２５、光学顕微鏡２６、制御系２７、操作部２８より構成されている。電子光学系２２は、電子銃２９、コンデンサレンズ３０、対物レンズ３１、検出器３２、電極３３、偏向器３４、ウェハ高さ検出器３５より構成されている。ステージ機構系２３はＸＹステージ３６およびウェハ３８を保持するためのホルダ３７、ホルダ３７およびウェハ３８に負の電圧を印加するためのリターディング電源３９より構成されている。ＸＹステージ３６には、レーザ測長による位置検出器が取りつけられている。ウェハ搬送系２４はカセット載置部４０とウェハローダ４１とＸＹステージ３６間をウェハ３８が行き来するようになっている。制御系２７は、信号検出系制御部４２、ブランキング制御部４３、ビーム偏向補正制御部４４、電子光学系制御部４５、ウェハ高さセンサ検出系２６、ステージ制御部４７より構成されている。操作部２８は操作画面および操作部４８、画像処理部４９、画像・検査データ記憶部５０、演算部５１より構成され、操作部４８は外部サーバ５２に接続されている。
【００３３】
次に、本実施の形態における検査工程を実現するための機能について説明する。図８は検査装置２１の構成を示すブロック図である。図８に示すように、検査装置２１は、演算部５１と欠陥部位検出部５７を有している。演算部５１は、レイアウトデータ入力部５５、等価回路算出部５６、正常部コントラスト算出部５８、等価回路反映部５９、対応関係算出部６０、電気的特性推定部６１および電気的特性出力部６２を有している。
【００３４】
レイアウトデータ入力部５５は、ウェハ上の構造を形成するために使用されるマスクのレイアウトデータを入力するように構成されている。
【００３５】
等価回路算出部５６は、マスクのレイアウトデータから、半導体素子や配線等の回路パターンを抽出し、抽出した被検査ウェハの回路パターンからネットリストを作成するように構成されている。ネットリストとは、等価回路を構成するのに必要な情報を含むものをいう。つまり、ネットリストとは、等価回路を構成する回路素子の電気的特性および接続関係を含む情報を記述するものである。したがって、レイアウトデータからネットリストを作成するということはレイアウトデータから等価回路を算出することと同じである。作成したネットリストはウェハに形成された拡散層やウェルの容量および抵抗値、配線の寄生抵抗や寄生容量、配線間容量等の情報を含み、ウェハ裏面または側面から電子線を照射する層までの回路パターンから生成したものである。生成したネットリストは、レイアウトデータに対応する回路の寄生素子を含む回路接続情報が記述されている。また、電子線を照射したときにウェハ表面や層間絶縁膜内部に流れる電流の情報も含むことができる。しかし、生成したネットリストはすべての配線の寄生抵抗や寄生容量、配線間容量の情報を含むので、これを用いて検査時の電位コントラストを計算すると、多大な計算時間がかかる場合がある。そのような場合は、所定値以下の寄生抵抗素子や寄生容量素子を削除する等して、回路シミュレーションすべき寄生素子を削減するための機能を備えている。ここで、ネットリストを生成する際、ウェルや拡散層等の電気的特性（抵抗値、容量）は、例えば、デバイスシミュレータを用いて算出されるが、デバイスシミュレータを用いても、正確に抵抗値や容量を算出することは困難である場合が多い。そこで、ウェルや拡散層等の限定した電気的特性については、実測データを入力してネットリストを修正可能なように構成されている。
【００３６】
欠陥部位検出部５７は、検査装置２１で実測された電位コントラストから欠陥部位を検出するように構成されており、欠陥部位の位置や種類を特定することができるようになっている。
【００３７】
等価回路反映部５９は、欠陥部位検出部５７で検出された欠陥部位の位置および種類から等価回路に欠陥部位の電気的特性を反映させる機能を有している。すなわち、等価回路算出部５６で算出されたネットリストは、欠陥部位の含まれていない等価回路に対応するものであり、等価回路反映部５９は、このネットリストを修正して欠陥部位を取り入れたネットリストを作成するように機能する。したがって、この等価回路反映部５９によって修正されたネットリストは欠陥部位の電気的特性を反映したものになっている。
【００３８】
正常部コントラスト算出部５８および対応関係算出部６０は、生成したネットリストを用いて、電子線を照射したときに生じる電位コントラストを計算可能な機能を有する。ネットリストから電位コントラストを算出するには、例えば、回路シミュレータが使用される。このとき、正常部コントラスト算出部５８および対応関係算出部６０は、ネットリストおよび電子線の照射条件等の検査条件などを回路シミュレータに入力して電位コントラストを算出するようになっている。回路シミュレータの入力値として、電子線の照射条件等の検査条件から回路シミュレータに入力可能なパラメータに変換する機能を備えている。電子線の照射条件としては、例えば、電子線の照射領域、電子線走査速度、電流値、照射エネルギー、ウェハ上面の電界、ウェハ表面の帯電電圧等がある。まず、電子線の照射領域からは、計算に使用するネットリストの抽出を行なう。電流値は電子線の電流値、照射領域、走査速度、および、戻り二次電子を考慮した実効的な二次電子放出効率によって決定する。回路パターンの帯電電圧は、入射電子線の照射条件、ウェハ上面の電極電圧と被検査ウェハの回路パターンの最上層の材質、回路パターンのネットリストから算出される。帯電電圧は上述したように計算した帯電電圧を用いることもできるし、検査装置２１内で実際に電子線照射して評価した帯電電圧を入力することもできるようになっている。これらネットリストおよび電流値や帯電電圧などを用いて電位コントラストが算出される。
【００３９】
正常部コントラスト算出部５８および対応関係算出部６０は、生成したネットリストを用いて、電子線を照射したときに生じる電位コントラストを計算するが、正常部コントラスト算出部５８は、等価回路算出部５６で算出した欠陥部位を考慮していないネットリストを用いて電位コントラストを算出する。すなわち、欠陥部位のない構造での電位コントラストを算出するようになっている。一方、対応関係算出部６０は、等価回路反映部５９で欠陥部位の構造を反映したネットリストを用いて電位コントラストを算出するようになっている。
【００４０】
正常部コントラスト算出部５８は、欠陥部位を考慮していない電位コントラストを算出するが、その目的は、算出した電位コントラストと実測した電位コントラストとの相違を補正するものである。したがって、算出した電位コントラストと実測した電位コントラストとの相違を補正する必要があまりない場合には、正常部コントラスト算出部５８を設ける必要がない。ただし、算出した電位コントラストの精度を高める観点からは、正常部コントラスト算出部５８を設けることが望ましい。
【００４１】
対応関係算出部６０は、等価回路反映部５９で欠陥部位の構造を反映したネットリストを用いて電位コントラストを算出するが、このとき、欠陥部位の電気的特性を変化させたときの電位コントラストも算出する。例えば、欠陥部位の電気的特性として抵抗や容量を取り扱う場合、欠陥部位の抵抗や容量を変化させて電位コントラストを算出する。すなわち、欠陥部位の電気的特性と電位コントラストの対応関係を算出するようになっている。具体的な一例としては、欠陥部位の抵抗と電位コントラストとの関係をコントラストテーブルとして算出する機能を有する。
【００４２】
電気的特性推定部６１は、対応関係算出部６０で算出した欠陥部位の電気的特性と電位コントラストの対応関係に基づいて、実測した電位コントラストから実測した電位コントラストに対応する欠陥部位の電気的特性を求めることができるように構成されている。これにより、実測した電位コントラストから欠陥部位の電気的特性を算出することができる。
【００４３】
電気的特性出力部６２は、電気的特性推定部６１で算出した欠陥の抵抗値等の電気的特性を欠陥位置の情報と共に出力するための機能を有する。例えば、欠陥の抵抗値をウェハ面内分布として表示するための機能を有している。
【００４４】
本実施の形態における検査装置２１は上記のように構成されており、さらに検査装置２１の内部あるいは外部に、電気的特性推定部６１で算出した欠陥部位の電気的特性や欠陥部位の位置および種類などを含む欠陥情報から半導体装置に欠陥部位をなくすように製造工程を調整する機能（フィードバック機能）を設けている。また、検出した欠陥情報をレイアウトデータに反映させて欠陥部位を生じやすいパターンの特徴を抽出し出力するための機能を設けている。
【００４５】
次に、本実施の形態における検査装置の動作について図面を参照しながら説明する。本実施の形態では欠陥部位の電気的特性を算出する方法の一例として、図１に示す断面構造のプラグの抵抗値を算出する方法を説明する。図９は検査工程の流れを示すフローチャートである。
【００４６】
図９において、まず、ウェハを検査装置にセットし（Ｓ１０１）、検査レシピの作成を開始する（Ｓ１０２）。検査レシピ作成画面を開いて、被検査ウェハの情報を入力する（Ｓ１０３）。被検査ウェハの情報としては、電子線を照射する領域を指定することが挙げられる。また、被検査ウェハの情報として、被検査ウェハを作成した各工程におけるすべてのレイアウトデータをＣＡＤデータとして入力しても良い。このレイアウトデータは予め画像・検査データ記憶部５０に記憶させておき、検査レシピ作成時にレイアウトデータを読み出すこともできる。
【００４７】
次に、操作部４８から検査条件を入力する（Ｓ１０４）。図１０に、検査条件入力画面の一例を示す。検査条件として、電子ビームの照射エネルギー、ビーム電流、ウェハの上面電極電圧、電子線走査速度および信号検出するためのサンプリングクロックである検出クロック、画像サイズ、１画面あたりの視野サイズ、１画面あたりの画像取得回数（加算回数）、画像処理に用いる取得画像、検査領域等の内容を入力する。
【００４８】
検査条件入力が完了したら、検査をスタートする（Ｓ１０５）。まず、設定されたウェハを検査装置２１内に搬送する（Ｓ１０６）。ウェハがロードされたら、入力された検査条件に基づき、電子光学系制御部４５より各部に電子線照射条件が設定される。このとき、電子線の照射位置を校正用パターン位置に移動し（Ｓ１０７）、ビーム校正、アライメントおよびキャリブレーションを行なう（Ｓ１０８）。
【００４９】
その後、検査を開始し、電子線（電子ビーム）の照射を開始したら（Ｓ１０９）、まず、ウェハ表面の帯電電圧を測定する（Ｓ１１０）。次に、指定された検査条件で指定された領域に電子線を照射して走査しながら（Ｓ１１１）、二次電子画像（電位コントラスト）を取得する（Ｓ１１２）。このとき、リアルタイムで画像処理を実施し、欠陥判定を行なう（Ｓ１１３）。画像処理においては、同等パターン同士を比較検査する方法と、良品のリファレンス画像を予め取得してこれと比較検査する方法と、パターンの明るさの絶対値より良否判定をする方法がある。これらのいずれの方法でも、指定された領域の欠陥発生位置、欠陥部位の種類および欠陥部位の電気的特性（抵抗値）等の情報を得ることができる。欠陥判定を行なったら、次に、欠陥発生位置については自動的に画像を保存する。このとき比較検査を行った場合は、欠陥発生位置について、リファレンスとして正常部の画像も同時に保存する。そして、検査状況を操作部４８に表示し、且つ、検査結果を演算部５１から外部に出力する（１１４）。
【００５０】
検査方法として、ステップアンドリピートで検査を行うこともできる。この場合、指定された領域に電子線を走査し、二次電子画像を取得する。その後、次に指定された領域にステージを移動して、さらに、電子線照射して画像取得することを繰り返して検査を行うこともできる。取得した二次電子画像を画像・検査データ記憶部５０に保存してから外部記憶部および演算部に転送し、オフラインで画像処理を実施し、欠陥判定および抵抗値の算出を行っても良い。このようにして、検査を完了したら、ウェハをアンロードして検査を終了する（Ｓ１１５）。
【００５１】
次に、本実施の形態における特徴の1つである欠陥部位の抵抗値算出方法を図１１で説明する。図１１は、本実施の形態における欠陥部位の抵抗値算出方法を示すフローチャートである。このフローチャートは図９に示した検査工程において、抵抗値の算出（Ｓ１１３）で行なわれる処理である。図１１において、処理６５は演算部５１で行なわれる処理の流れを示しており、ネットリスト補正部６６は演算部５１の内部あるいは外部に設けられているデバイスシミュレータによる補助機能を示している。また、データ６７は欠陥部位の抵抗値算出で使用するデータを示している。
【００５２】
まず、被検査ウェハに形成された構造のレイアウトデータを回路シミュレータにあるレイアウトデータ入力部５５に入力する（Ｓ２０１）。入力したレイアウトデータは検査装置２１の検査レシピ作成画面に反映され、検査レシピ作成時の補助ツールとしても使用できる。次に、等価回路算出部５６で入力したレイアウトデータから、半導体素子や配線等の回路パターンを抽出し、半導体製造工程途中のウェハに形成されている構造のネットリスト（等価回路）を生成する（Ｓ２０２）。この等価回路算出部５６で算出したネットリストは、正常な構造に対応するものである。すなわち、生成したネットリストは、被検査ウエハに電子線を照射した工程において、被検査パターンが電気的に接続している正常な回路パターンを抽出して生成したネットリストである。
【００５３】
このネットリストには、ウェハの裏面あるいは側面から、電子線を照射した層までの回路パターンとして、ウェハの抵抗Ｒｓｕｂおよび容量Ｃｓｕｂ、ウェハに形成されたウェルや拡散層の抵抗値や容量、トランジスタ素子、配線の抵抗および容量、配線の寄生抵抗および寄生容量等の情報を含んでいる。さらに、電子を被検査ウェハに照射した時のウェハ表面の抵抗値や容量、層間絶縁膜の抵抗値や容量等の情報も含むことができる。
【００５４】
本実施の形態では、前述した図１に示すようなプラグを検査する場合について、説明する。この場合、レイアウトデータから抽出された等価回路としては、例えば図６に示す等価回路を抽出でき、抽出した等価回路から回路シミュレータに入力可能な形式を持つネットリストに変換される。
【００５５】
しかし、複雑な等価回路では、すべての配線の寄生抵抗や寄生容量を用いて検査時の電位コントラストを計算すると、回路パターンの規模によっては多大な計算時間を要する場合がある。そのような場合は、所定値以下の寄生抵抗素子や寄生容量素子を削除する等して、回路シミュレーションすべき寄生素子を削除するようになっている。
【００５６】
ここで、ネットリストを生成する際、ネットリスト補正部６６では、デバイスのウェルや拡散層等の素子特性（電気的特性）（抵抗値、容量）はデバイスシミュレータを用いてＬＳＩ構造から算出することができる。しかし、デバイスシミュレータによる算出では、ウェルや拡散層の抵抗値および容量を正確に算出することは困難である場合がある。そこで、ネットリストの修正機能としてウェルや拡散層等の限定した素子特性については、実測データを入力してネットリストを修正可能なようになっている。
【００５７】
ネットリストを生成したら、次に、検査開始前に操作部４８から入力された入射電子線照射条件等の検査条件を回路シミュレータに入力する。検査条件は変換部で回路シミュレータへの入力値に変換される。検査条件のうち電子線の照射領域からは、計算に使用するネットリストの抽出を行なう。回路シミュレータを用いた計算によって帯電電圧を算出する際には、回路シミュレータへの入力値として、例えば、入力電荷Ｑは次の様に変換できる。検査の電流値Ｉ０、回路パターンへの照射時間ｓ、戻り二次電子を考慮した二次電子放出効率σから、Ｑ＝Ｉ０ｓσから求められる。回路パターンへの照射時間sは、電子線の走査速度、回路パターンのレイアウトによって決定できる。この電流値Ｉ０の入力場所は電子線を照射するレイアウトで決定される。例えば、図１に示したプラグに照射する場合には図６に示した等価回路の電荷Ｑ１、電荷Ｑ２、電荷Ｑ３として入力される。これによって、帯電電圧の推測が可能となる。
【００５８】
次に、被検査パターンの帯電電圧および欠陥位置や実測された欠陥部電位コントラスト等の欠陥情報を回路シミュレータに入力する。欠陥位置や実測された欠陥部電位コントラストは欠陥部位検出部５７で検出されたものである。
【００５９】
帯電電圧は前述のように、回路シミュレータに電流値を入力することによって計算することも可能であるが、検査装置２１における電子線照射時の帯電電圧を実際に測定することにより、実測値を入力することも可能である。ここで、帯電電圧を実測する場合、例えばエネルギーフィルターを用いた検出器によって、二次電子や後方散乱電子をあるエネルギーでフィルタリングすることによって、測定できる。これは、ウェハ表面の帯電電圧分だけ、二次電子および後方散乱電子のエネルギーが変化するためである。
【００６０】
帯電電圧の値を入力したら、検査装置２１の欠陥部位検出部５７あるいは検査結果を記憶した記憶装置から、検出した欠陥部位の欠陥位置および実測された欠陥部電位コントラスト等の欠陥情報を回路シミュレータに転送する。ここで、実測された正常部電位コントラストとして、欠陥部位の含まれるショットとウェハ上で隣接するショット内の同じパターンでの正常部電位コントラストの情報も転送することもできる。これらの被検査パターンの帯電電圧、検査装置２１の欠陥部位検出部５７で検出された欠陥部位の欠陥情報は、検査装置２１で被検査ウェハを検査している時にリアルタイムで演算部５１に転送され、回路シミュレータで抵抗値への換算を行なっても良いが、欠陥部位および正常部位の二次電子画像情報を一度、画像・検査データ記憶部５０に保存しておき、オフラインで画像処理及び抵抗値を行なっても良い。
【００６１】
ここで、実測された欠陥部電位コントラストの情報から欠陥部位の抵抗値を算出する方法について述べる。まず、正常部コントラスト算出部５８において、回路シミュレータでウェハの欠陥位置で正常なパターンが形成されている場合について正常部コントラストを計算する（Ｓ２０３）。そして、計算された正常部コントラストと実測された正常パターンでの正常部電位コントラストと比較し、計算値と実測値の相違を補正する。
【００６２】
さらに、欠陥部位検出部５７からの欠陥情報に基づき、欠陥が形成されていると想定される箇所に想定される欠陥の等価回路を想定し、等価回路反映部５９で欠陥を含むネットリストを作成する。例えば検出された欠陥部位が、図１に示すプラグの導通不良の場合、欠陥部位となっているプラグ６ｂの抵抗値をＲｄにして、欠陥部位の欠陥部電位コントラストを対応関係算出部６０で計算する（Ｓ２０４）。そして、欠陥部位となっているプラグ６ｂの抵抗値Ｒｄを変化させたときのプラグ６ｂの電位コントラスト変化の対応関係を作成する。すなわち、抵抗値Ｒｄと電位コントラストとの対応関係を示すコントラストテーブルを作成する（Ｓ２０５）。図１２には、欠陥部位となっているプラグの抵抗値Ｒｄを１Ｅ４（Ω）から１Ｅ１６（Ω）まで変化させたときの電位コントラスト変化の一例を示す。この関係を用いることにより、検査装置２１の欠陥部位検出部５７から送られた実測の欠陥部電位コントラストから、欠陥部位の抵抗値を算出できる（Ｓ２０６）。このようにして求められた欠陥部位の抵抗値は、実測された欠陥部電位コントラスト、欠陥座標、帯電電圧等の情報と共に出力され（Ｓ２０７）、画像・検査データ記憶部５０に記憶される。このようにして、すべての欠陥について、実測された欠陥部電位コントラストから抵抗値の推測が可能となる。推測された欠陥部位の抵抗値は他の欠陥情報と共に画像・検査データ記憶部５０に記憶される。この結果、ウェハに作りこまれたウェルや拡散層、および周囲のパターン等のレイアウトの影響を考慮して、欠陥部位の電位コントラストから欠陥部位の正確な抵抗値を始めとする欠陥の特性を算出可能となる。また、配線パターン等の複雑な回路パターンにおいても、電位コントラストから欠陥部の抵抗値等の欠陥の特性を正確に算出可能となる。
【００６３】
以上述べたような検査工程を経て算出された欠陥部位の抵抗値は、例えば検査装置２１の操作部２８のウェハ面内分布として表示できる。求めた抵抗値のウェハ面内分布を表示した一例を図１３に示す。欠陥部位のウェハ面内分布は、抵抗値の程度によって分類して表示される。あるいは、設定したある範囲の抵抗値を持つ欠陥のみのウェハ面内分布を表示することができ、所望の特性を持つ欠陥部位のみの情報を得ることが可能となる。
【００６４】
このようにして求めた抵抗値は、例えば、ドライエッチングプロセスデータと照合され、ドライエッチングプロセスにフィードバックされる。例えば、ドライエッチング起因の非導通がプラグに生じている場合、エッチング時間の調整、エッチングガス流量の調整、エッチャーのクリーニング等にフィードバックされる。
【００６５】
また、本検査により、欠陥部位を発生したパターンのレイアウトデータから、欠陥部位を発生し易いパターンの特徴を抽出できるようになる。例えば、プラグの場合は、プラグのアスペクト比、ホール径、パターン密度、マット端、マスク材料等の特徴が抽出できるようになり、どのようなレイアウトや材料のパターンで欠陥が発生しやすいか把握できるようになる。この結果、マスクレイアウトや製造プロセスへのフィードバックが可能となる。
【００６６】
以上より、本実施の形態によれば、工程途中の半導体ウェハを検査する技術として、ウェハに作りこまれたウェルや拡散層および周囲のパターン等のパターンレイアウトの影響を考慮して、欠陥部の正確な抵抗値等の欠陥特性を算出することができる。また、配線パターン等の複雑な回路パターンにおいても、電位コントラストから欠陥部の抵抗値等の欠陥特性を算出することができる。
【００６７】
また、上述した効果によって、ウェハ上に発生した欠陥の有無、抵抗値の分布および不良発生原因を効率的にかつ高精度に把握できるので、製造工程にいち早く異常対策処理を講ずることができる。その結果、半導体装置の不良率を低減し生産性を高めることができる。さらに、上記検査を適用することにより、異常発生をいち早く検知して、従来よりも早期に対策を講ずることが可能となったので、多量の不良発生を未然に防止し、半導体装置等の信頼性を高めることができる。また、欠陥を発生し易いパターンの特徴を把握できるので、デバイス設計時にレイアウトパターンを変更することによって不良を発生しにくいデバイス設計やプロセス設計が可能となる。この結果、新製品等の開発効率が向上し、かつ、製造コストを削減できる。
【００６８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６９】
前記実施の形態では、一例として、プラグの導通不良の抵抗値を算出する手法について述べたが、他の例として、配線パターンの導通不良の抵抗値、コンタクトホール等の開口ホールの非開口の抵抗値を算出することもできる。また、接合リークのリーク電流、ゲート電極のリーク電流、フラッシュメモリやＤＲＡＭ等のメモリのリーク電流、トランジスタのソース-ドレイン間リーク電流、素子間のリーク電流等、欠陥の電気的特性を前記実施の形態と同様に算出することができる。
【００７０】
前記実施の形態では電位コントラストを検出する際、電子を使用する例を示しているが、これに限らず、電子以外の荷電粒子を使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態における被検査パターンの一例を示すプラグの断面図である。
【図２】被検査パターンの電位コントラストの一例を示す図である。
【図３】被検査パターンの電位コントラストの一例を示す図である。
【図４】正常なプラグに電子を照射し、プラグから二次電子が射出される様子を示す図である。
【図５】非導通の欠陥部位を有するプラグに電子を照射し、プラグから二次電子が射出される様子を示す図である。
【図６】図１に示す構造の等価回路を示す図である。
【図７】本実施の形態における半導体検査装置の構成を示す図である。
【図８】半導体検査装置の主要部の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本実施の形態における検査工程の処理を示すフローチャートである。
【図１０】半導体検査装置の検査条件入力の一例を示す図である。
【図１１】本実施の形態におけるプラグの抵抗値算出処理の一例を示す図である。
【図１２】電位コントラストと欠陥部位の抵抗値との対応関係の一例を示すグラフである。
【図１３】検査結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  半導体基板
２  素子分離領域
３  ウェル
４  拡散層
５  絶縁膜
６ａ  プラグ
６ｂ  プラグ
６ｃ  プラグ
７  絶縁膜
１０  暗部
１１ａ  明部
１１ｂ  明部
１１ｃ  明部
１１ｄ  暗部
１２ａ  電子
１２ｂ  電子
２１  検査装置
２２  電子光学系
２３  ステージ機構系
２４  ウェハ搬送系
２５  真空排気系
２６  光学顕微鏡
２７  制御系
２８  操作部
２９  電子銃
３０  コンデンサレンズ
３１  対物レンズ
３２  検出器
３３  電極
３４  偏向器
３５  ウェハ高さ検出器
３６  ＸＹステージ
３７  ホルダ
３８  ウェハ
３９  リターディング電源
４０  カセット載置部
４１  ウェハローダ
４２  信号検出系制御部
４３  ブランキング制御部
４４  ビーム偏向補正制御部
４５  電子光学系制御部
４６  ウェハ高さセンサ検出系
４７  ステージ制御部
４８  操作部
４９  画像処理部
５０  画像・検査データ記憶部
５１  演算部
５２  外部サーバ
５５  レイアウトデータ入力部
５６  等価回路算出部
５７  欠陥部位検出部
５８  正常部コントラスト算出部
５９  等価回路反映部
６０  対応関係算出部
６１  電気的特性推定部
６２  電気的特性出力部
６５  処理
６６  ネットリスト補正部
６７  データ
Ｑ１  電荷
Ｑ２  電荷
Ｑ３  電荷
Ｒｐ  抵抗
Ｒｊ  抵抗
Ｒｗ  抵抗
Ｒｓｕｂ  抵抗
Ｒｄ  抵抗
Ｒ１２  寄生抵抗
Ｒ２３  寄生抵抗
Ｃｐ  容量
Ｃｊ  容量
Ｃｗ  容量
Ｃｓｕｂ  容量
Ｃ１２  寄生容量
Ｃ２３  寄生容量
【図１】
2008130582.tif 000003
【図２】
2008130582.tif 000004
【図３】
2008130582.tif 000005
【図４】
2008130582.tif 000006
【図５】
2008130582.tif 000007
【図６】
2008130582.tif 000008
【図７】
2008130582.tif 000009
【図８】
2008130582.tif 000010
【図９】
2008130582.tif 000011
【図１０】
2008130582.tif 000012
【図１１】
2008130582.tif 000013
【図１２】
2008130582.tif 000014
【図１３】
2008130582.tif 000015