(57)【要約】【課題】測定対称であるホールが形成された試料と、その試料に照射される電子ビームの位置関係が幾分ずれたとしても、常にほぼ同数のホールが形成された領域に電子ビームの照射を行なうことができ、測定の安定性・信頼度を向上させることができるホールの検査方法を実現する。【解決手段】制御装置６から検査すべきコンタクトホール群の位置情報が、ステージ駆動機構８に供給される。ステージ駆動機構８は、供給された位置情報にしたがって、ステージ２を駆動し、検査すべきコンタクトホール群が電子ビーム光軸上に配置されるように、ステージ２を移動させる。その後、制御装置６は、入力装置１０によって入力された電子ビームの走査方向Ｘ，Ｙ（基準座標に一致）と、検査すべきコンタクトホールが整列された方向との間の検査時の設定角度αに基づいて、試料３を回転させる。【選択図】　　　図３
2004071954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のホールが形成された試料の中の特定個所に配列されたホール部分で電子ビームを所定領域で２次元的に走査し、この走査により試料に吸収された電子電流を検出するようにし、吸収電子電流の値によって、複数のホールの開口度について検査する方法において、ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させて電子ビームの走査を行なうようにしたホールの検査方法。
【請求項２】
ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させる際の回転角度αを、試料のホールのデザインに基づいて求めるようにした請求項１記載のホールの検査方法。
【請求項３】
ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させる際の回転角度αを、ホール部分の画像に基づいて演算により求めるようにした請求項１記載のホールの検査方法。
【請求項４】
ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させる際の回転角度αを、電子ビームの２次元走査領域の画像信号を取得し、画像信号に基づいて、２次元走査領域の縦方向の長さＬと、横方向に配列されたホール間の距離をｌを求め、ｔａｎα＝Ｌ／ｌによって回転角度αを求めるようにした請求項３記載のホールの検査方法。
【請求項５】
ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させる際の回転角度αを決めるに際し、試料を一定の角度ずつ回転させ、その各角度において得られた吸収電子電流の安定度に基づいて回転角度αを求めるようにした請求項３記載のホールの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造過程で形成されるコンタクトホールやビアホール等のホールの開口の程度を検査する電子ビームを用いたコンタクトホール等の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体デバイスは、多層化が進んでおり、下部に形成される素子やシリコン基板と上部に形成される素子との間を導通させるため、下部と上部の素子との間にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホールに導電性材料を注入することが行われている。
【０００３】
このコンタクトホールの形成は、下部の素子やシリコン基板の上にアルミナ（ＳｉＯ２）を蒸着し、その上にフォトレジストを塗布する。このレジストが塗布された材料を露光装置に装填し、形成すべきコンタクトホールの位置に光を選択的に照射し、その部分を感光させる。
【０００４】
この感光された材料は現像処理等が行われて感光された部分のレジストが取り除かれ、エッチング工程に材料は移される。エッチング工程では、レジストが取り除かれ、アルミナが露出された部分がエッチングされ、アルミナには多数のコンタクトホールが穿たれることになる。この後、デバイス材料の表面に残されたレジストは取り除かれ、形成されたコンタクトホール内には導電性材料が注入される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このコンタクトホールは正確な位置にアルミナを貫通して形成されなければならない。このホールが完全な孔として形成されていないと、最終的には製作されたデバイスが不良品となり、半導体デバイス製造の歩留まりを悪化させる要因となる。
【０００６】
このため、コンタクトホールを形成する過程では、コンタクトホールの開口度を検査し、その結果を開口度不良に至った製造過程にフィードバックし、不良原因の解消をする必要がある。このコンタクトホールの開口度を測定するために、コンタクトホールが形成されている試料領域において電子ビームを照射し、コンタクトホールが形成されている層を透過しシリコンウエハに流れる電流、すなわち、吸収電流を測定することが試みられている。
【０００７】
この吸収電流値は、コンタクトホールの開口度に応じて変化する、すなわち、開口度が良好なコンタクトホールが形成されていれば、吸収電流の値が大きくなる。その一方、コンタクトホールの開口度が悪い場合、たとえば、コンタクトホールの底部にレジストの残査が残っていたり、エッチング工程で充分な深さまでエッチングが行なわれなかった場合には、吸収電流の値が小さくなり、この吸収電流値によって、コンタクトホールの形成が不充分であることを判定することができる。
【０００８】
コンタクトホールの開口度の測定は、単一のコンタクトホールを選択し、そのコンタクトホール領域にのみ電子ビームを照射し、該単一のコンタクトホールの開口度を測定することもできるが、極めて多量のコンタクトホールが形成されるデバイスの場合、単一のホールごとに開口度の検査を行なうことは多大な時間を要し実質的に不可能である。
【０００９】
そのため、コンタクトホールが穿たれた比較的広い領域で電子ビームを走査し、該領域内に含まれる多数のコンタクトホールを通過し、ウエハ基板に流れ込むトータルの電流量を測定することによって、所定の領域ごとに形成されたコンタクトホールの開口度を一括して検査するようにしている。
【００１０】
図１は電子ビームが走査する試料領域Ｒと、領域Ｒ内に形成された多数のコンタクトホールＣＨを示している。なお、図中ハッチングが施された部分は、コンタクトホールＣＨが形成された後でも残っている電子ビームのレジストである。この図１の例において、電子ビームの走査領域Ｒには、コンタクトホールＣＨは、縦に７個、横に９個の６３個のホールが等間隔で規則正しく設けられている。
【００１１】
この６３個のコンタクトホールが形成された領域Ｒにおいて、電子ビームを走査すれば、表面上大きな面積を占めるレジスト部分に電子ビームが照射されても吸収電流はほとんど発生せず、コンタクトホールＣＨ部分に電子ビームが照射されたときに吸収電流が発生し測定される。したがって、領域Ｒ上の電子ビームの走査によって発生したトータルの吸収電流値から、領域Ｒに形成されたコンタクトホールの開口度の程度が検査される。
【００１２】
しかしながら、試料ステージや電子ビームの照射位置のドリフトによって、検査途中でウエハ試料と電子ビームとの位置関係が相対的にずれてしまう。図１のケースで、ウエハと電子ビームとの位置関係が紙面上、右側に僅かに変位したとすれば、左端の７個のコンタクトホールＣＨ１１からＣＨ１７が電子ビームの走査領域Ｒから外れてしまう。
【００１３】
なお、この場合、図示していないが、電子ビームの走査領域Ｒの外側にも、コンタクトホールＣＨが規則正しく配置されている。したがって、ウエハと電子ビームの照射位置のズレ量によっては、例えば、左端の７個のコンタクトホールＣＨ１１からＣＨ１７が電子ビームの走査領域Ｒから外れてしまっても、電子ビームの走査領域の右端には、コンタクトホールＣＨ９１からＣＨ９７の右側に形成されたコンタクトホールが新たに電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれる。このような場合には、電子ビーム走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの数は、測定対象としたコンタクトホールの数と一致することになる。
【００１４】
また、図１のケースで、ウエハと電子ビームとの位置関係が紙面上、上側に僅かに変位したとすれば、下端の９個のコンタクトホールＣＨ１７からＣＨ９７までの９個のコンタクトホールが電子ビームの走査領域から外れてしまう。このように、試料であるウエハと電子ビームとの相対的位置関係が僅かにずれるだけで測定対象に含まれるコンタクトホールの数が大きく相違し、得られた吸収電流の信頼度が低くなる。
【００１５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、測定対称であるホールが形成された試料と、その試料に照射される電子ビームの位置関係が幾分ずれたとしても、常にほぼ同数のホールが形成された領域に電子ビームの照射を行なうことができ、測定の安定性・信頼度を向上させることができるホールの検査方法を実現するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づくホールの検査方法は、特定の電子ビーム走査領域に含まれるホール群のトータルの開口度を測定する場合、整列されたホールの整列された方向に対し、電子ビームの２次元走査の方向を相対的に回転させることを特徴としている。例えば、図１に示すように、電子ビームの２次元走査領域ＲのＸ，Ｙ走査方向に対し、整列されて形成されたコンタクトホールＣＨの整列された方向をＸｃ，Ｙｃとした場合、ＸとＸｃ、ＹとＹｃとの間が所定の角度を有するように、コンタクトホールが形成されたウエハ試料に対して、電子ビームの２次元走査方向を相対的に回転させる。
【００１７】
図１に示された配置では、例えば、ステージがドリフト等によって、図中左側に微動し、電子ビームの走査領域Ｒからそれまで走査領域Ｒ内に含まれていた左下のコンタクトホールＣＨｍが走査領域Ｒから外れても、走査領域Ｒの右上のコンタクトホールＣＨｎが新たに電子ビーム走査領域Ｒ内に入る。
【００１８】
その結果、一定面積である電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの個数（コンタクトホールの総面積）は、ドリフト等に起因したウエハ試料と電子ビームの照射領域の相対的な位置変化が生じたとしても、常にほぼ一定となる。したがつて、コンタクトホールの開口度に対応した吸収電流の測定の安定性・信頼度を向上させることができる。
【００１９】
したがって、本発明に基づくコンタクトホール等の検査方法は、多数のホールが形成された試料の中の特定個所に配列されたホール部分で電子ビームを所定領域で２次元的に走査し、この走査により試料に吸収された電子電流を検出するようにし、吸収電子電流の値によって、複数のホールの開口度について検査する方法において、ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させて電子ビームの走査を行なうようにしたことを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図３は、本発明に用いられる走査電子顕微鏡の一例を示したもので、１は電子光学系カラムである。カラム１の上部には、図示していないが電子銃が設けられており、この電子銃から発生した電子ビームＥＢは加速される。加速された電子ビームＥＢは、図示していないコンデンサレンズと対物レンズとによって、移動ステージ２上に載置されたウエハ試料３上に集束される。
【００２１】
電子ビームは試料３上に細く集束されると共に、走査コイル４，５によって試料３上の所定領域を２次元的に走査する。この走査コイル４、５への走査信号は、コンピュータの如き制御装置６によって制御される偏向制御回路７から供給される。制御装置６は、ステージ２をＸ，Ｙ方向に移動させるステージ駆動機構８を制御し、ステージ２は、制御装置６からの指令によって、Ｘ，Ｙ方向に任意に移動させられる。
【００２２】
ウエハ試料３の所定領域で電子ビームＥＢを２次元的に走査すると、電子ビームの試料３への照射によって、反射電子、２次電子、特性Ｘ線等が発生するが、試料３に吸収される電子も生じる。この試料３に吸収された電子は、ステージ２を介して吸収電流測定器９に供給され、電子ビームの２次元走査領域Ｒ内の電子ビーム走査によって得られたトータルの吸収電流量が、制御装置６からの試料上の走査位置情報と共に、内部記憶装置に記憶される。
【００２３】
更に、制御装置６には、入力装置１０によって、回転角を入力する。この回転角αは、図２で説明した電子ビームの２次元走査方向Ｘ，Ｙと、試料３に形成されているコンタクトホールの整列された方向Ｘｃ，Ｙｃとの間の角度である。
【００２４】
なお、制御装置６内のメモリーには、試料３の各所に整列されて形成されているコンタクトホール群の整列された方向Ｘｃ，Ｙｃについて、それぞれの位置における基準座標、例えばＸ，Ｙ座標に対する回転角が記憶されている。このコンタクトホールの整列された方向の、Ｘ，Ｙ座標に対する回転角は、試料であるウエハのデザインからあらかじめ求められている。このような構成の動作について次に説明する。
【００２５】
まず、ステージ２上に、コンタクトホールが形成されたウエハ試料３が載置される。この際、ウエハ試料３はその方向が所定の方向となるように高い精度でステージ２に取り付けられる。ウエハ試料３がセットされるとあらかじめ設定されたウエハ試料３内の複数箇所において、コンタクトホールの開口度の検査が行なわれる。
【００２６】
通常、電子ビームの走査範囲は、電子ビームの偏向角度が大きくなると、発生する偏向歪の大きさが無視できなくなり、そのため、比較的狭い範囲に限定される。そのため、多数設定された開口度の検査を行なう個所が、順次電子ビームの光軸上に配置されるように、制御装置６の制御により、ステージ駆動機構８が駆動され、ステージ２が移動させられる。
【００２７】
この制御装置６内の記憶装置内には、ウエハ試料３に関し、前記したように、半導体デバイスのデザインに基づき、多数形成されたコンタクトホールの検査すべき領域の位置情報、該検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙとの間の角度αｎが計算によって求められ、記憶されている。
【００２８】
さて、ウェハ試料３に形成されたコンタクトホールのうち、特定の領域内に含まれるコンタクトホール群の開口度を検査する場合、制御装置６から該検査すべきコンタクトホール群の位置情報が、ステージ駆動機構８に供給される。ステージ駆動機構８は、供給された位置情報にしたがって、ステージ２を駆動し、検査すべきコンタクトホール群が電子ビーム光軸上に配置されるように、ステージ２を移動させる。
【００２９】
その後、制御装置６は、入力装置１０によって入力された電子ビームの走査方向Ｘ，Ｙ（基準座標に一致）と、検査すべきコンタクトホールが整列された方向との間の検査時の設定角度αと、実際にステージ２上にセットされたウエハ試料３の検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙとの間の角度αｎとを比較する。すなわち、角度αが角度αｎより大きい場合には、角度α―αｎ＝αｒを演算し、求められた角度αｒだけウエハ試料３と電子ビームの走査領域とを相対的に回転させる。
【００３０】
一方、角度αが角度αｃより小さい場合には、角度αｎ―α＝αｒを演算し、求められた角度αｒだけウエハ試料３と電子ビームの走査領域とを相対的に回転させる。この相対的な回転は、ステージ２の回転機構によって行なってもよく、偏向制御回路７を制御して、スキャンローテーション機能を用いて、電子ビームの走査領域Ｒを角度αｒだけ回転させてもよい。
【００３１】
このようにしてコンタクトホールが形成されたウエハ試料３と電子ビームの走査領域Ｒとを、相対的に回転させると、電子ビームの走査方向Ｘ，Ｙ（基準座標に一致）と、検査すべきコンタクトホールが整列された方向Ｘｃ，Ｙｃとの間の角度は、図２に示すように、ステージ２が微動し、試料３と電子ビームの走査領域Ｒとの位置関係がずれたとしても、電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの数はほぼ一定となる。
【００３２】
このような状態で、実際に電子ビームＥＢを２次元的に走査し、領域Ｒ内の電子ビームの走査にともなって、ウエハ３、ステージ２を介して得られる吸収電流は、吸収電流測定器９によって測定される。測定された吸収電流の値は、電子ビームの走査領域Ｒ中に含まれる多数のコンタクトホールの開口面積に比例することになる。吸収電流測定器９によって検出されたウエハ試料３の各所における所定領域ごとの吸収電流値は、制御装置６に供給される。制御装置９は、所定領域ごとの吸収電流値に基づいて、レジスト除去工程やエッチング工程等の良否の判定を行なう。
【００３３】
以上説明したように、比較的長い時間をかけてウエハ試料３内に含まれる多数のコンタクトホール群を測定する場合であっても、電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの数をほぼ一定とすることができるため、コンタクトホールの開口度に対応した吸収電流の測定の安定性・信頼度を向上させることができる。
【００３４】
図４は、ステージ２上にセットされたウエハ試料３の検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙ（電子ビームの２次元走査方向）との間の角度が０度の場合の測定のばらつきを示すグラフである。横軸は、吸収電流を測定したうウエハ試料２内の代表的な１４個のチップであり、縦軸は、各チップ内の特定コンタクトホール領域で測定した吸収電流値である。なお、吸収電流値の測定は、各チップとも共通の座標位置において、電子ビームの同一走査領域によって行ない、各チップ間は、ステージを移動させて測定領域を電子ビームの光軸上に配置させた。
【００３５】
図４のグラフにおいて、測定線Ｌ１は１回目の各チップの特定領域における吸収電流値であり、測定線Ｌ２は２回目の各チップの特定領域における電流値であり、測定線Ｌ３は３回目の各チップの特定領域における電流値である。同一条件での測定であっても、第１回目〜第３回目の吸収電流の測定における面内のばらつきの値と再現性の値は、次の値となった。
【００３６】
１回目：０．０１７００１
２回目：０．０１２０１５
３回目：０．０１３６１２５
再現性：０．０１００３３
図５は、ステージ２上にセットされたウエハ試料３の検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙ（電子ビームの２次元走査方向）との間の角度が所定の角度回転させられている場合の測定のばらつきを示すグラフである。
【００３７】
図５のグラフにおいて、測定線Ｌ１は１回目の各チップの特定領域における吸収電流値であり、測定線Ｌ２は２回目の各チップの特定領域における電流値であり、測定線Ｌ３は３回目の各チップの特定領域における電流値である。同一条件の測定により、第１回目〜第３回目の吸収電流の測定における面内のばらつきの値と再現性の値は、次の値となった。
【００３８】
１回目：０．００７９０９
２回目：０．００７５１２
３回目：０．００７２５１
再現性：０．００１８５７
この図４と図５に示した実験結果から明らかなように、ステージ２上にセットされたウエハ試料３の検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙ（電子ビームの２次元走査方向）との間の角度が０度の場合と、ステージ２上にセットされたウエハ試料３の検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙ（電子ビームの２次元走査方向）との間の角度が所定の角度回転させられている場合とでは、前者の測定のばらつきが０．０１であるのに対し、後者の測定のばらつきは０．０１９と約１／５に減少させることができる。この結果、検査すべき領域に整列されて形成されたコンタクトホールの、整列された２方向Ｘｃ，Ｙｃと、基準座標Ｘ，Ｙ（電子ビームの２次元走査方向）との間の角度を所定の角度回転させて、吸収電流の測定を行えば、安定度の高い測定が可能となる。
【００３９】
図６、図７は本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。図３によって説明した第１の実施の形態では、整列されて形成されたコンタクトホールの整列の方向が、半導体デバイスの設計段階であらかじめ分かっている場合であった。一方、この第２の実施の形態では、整列されて形成されたコンタクトホールの整列の方向と電子ビームの走査方向との間の回転角αが未知の場合である。
【００４０】
この場合、回転角αは、図６に示すように、吸収電流測定領域（電子ビームの走査領域）Ｒの縦方向の長さをＬとし、形成されているコンタクトホールＣＨの横方向の１ピッチの長さをｌとすれば、吸収電流測定時の整列されて形成されたコンタクトホールの整列の方向と電子ビームの走査方向との間の回転角αは、次の式によって求めることができる。
【００４１】
ｔａｎα＝Ｌ／ｌ
このようにして求めた角度αだけ、コンタクトホールの整列の方向と電子ビームの走査方向との間を相対的に回転させれば、コンタクトホールと電子ビームの走査領域との関係は、図２に示す状態となり、第１の実施の形態と同様に、安定度の高い吸収電流の測定が可能となる。
【００４２】
図７は、角度αを自動的に求め、コンタクトホールの整列方向と電子ビームの走査方向とを回転させて吸収電流を測定する構成の一例を示している。この図７に示した装置と図３に示した装置の同一ないしは類似の構成要素には、同一番号を付してある。
【００４３】
図７において、１は電子光学系カラムである。カラム１の上部には、図示していないが電子銃が設けられており、この電子銃から発生した電子ビームＥＢは加速される。加速された電子ビームＥＢは、図示していないコンデンサレンズと対物レンズとによって、移動ステージ２上に載置されたウエハ試料３上に集束される。
【００４４】
電子ビームは試料３上に細く集束されると共に、走査コイル４，５によって試料３上の所定領域を２次元的に走査する。この走査コイル４、５への走査信号は、コンピュータの如き制御装置６によって制御される偏向制御回路７から供給される。制御装置６は、ステージ２をＸ，Ｙ方向に移動させるステージ駆動機構８を制御し、ステージ２は、制御装置６からの指令によって、Ｘ，Ｙ方向に任意に移動させられる。
【００４５】
ウエハ試料３の所定領域で電子ビームＥＢを２次元的に走査すると、電子ビームの試料３への照射によって、反射電子、２次電子、特性Ｘ線等が発生するが、試料３に吸収される電子も生じる。この試料３に吸収された電子は、ステージ２を介して吸収電流測定器９に供給され、電子ビームの２次元走査領域Ｒ内の電子ビーム走査によって得られたトータルの吸収電流量が、制御装置６からの試料上の走査位置情報と共に、内部記憶装置に記憶される。
【００４６】
更に、詳細には図示していないが、試料３に電子ビームを照射した結果試料から発生した２次電子を検出する２次電子検出器が設けられており、２次電子検出器からの信号は、画像信号として回転角演算器１１に供給される。回転角演算器１１は、２次電子画像信号に基づいて、図６を用いて説明した演算を行い、求められた回転角αを制御装置６に供給する。
【００４７】
制御装置６は、求められた回転角αに基づいて、ウエハ試料３と電子ビームの走査領域とを相対的に回転させる。この相対的な回転は、ステージ２の回転機構によって行なってもよく、偏向制御回路７を制御して、スキャンローテーション機能を用いて、電子ビームの走査領域Ｒを角度αｒだけ回転させてもよい。
【００４８】
このようにしてコンタクトホールが形成されたウエハ試料３と電子ビームの走査領域Ｒとを、相対的に回転させると、電子ビームの走査方向Ｘ，Ｙ（基準座標に一致）と、検査すべきコンタクトホールが整列された方向Ｘｃ，Ｙｃとの間の角度は、図２に示すように、ステージ２が微動し、試料３と電子ビームの走査領域Ｒとの位置関係がずれたとしても、電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの数はほぼ一定となる。
【００４９】
このような状態で、実際に電子ビームＥＢを２次元的に走査し、領域Ｒ内の電子ビームの走査にともなって、ウエハ３、ステージ２を介して得られる吸収電流は、吸収電流測定器９によって測定される。測定された吸収電流の値は、電子ビームの走査領域Ｒ中に含まれる多数のコンタクトホールの開口面積に比例することになる。吸収電流測定器９によって検出されたウエハ試料３の各所における所定領域ごとの吸収電流値は、制御装置６に供給される。制御装置９は、所定領域ごとの吸収電流値に基づいて、レジスト除去工程やエッチング工程等の良否の判定を行なう。
【００５０】
図８、図９は本発明の第３の実施の形態を説明するための図である。図３によって説明した第１の実施の形態では、整列されて形成されたコンタクトホールの整列の方向が、半導体デバイスの設計段階であらかじめ分かっている場合であった。一方、第２の実施の形態では、整列されて形成されたコンタクトホールの整列の方向と電子ビームの走査方向との間の回転角αが未知の場合であり、画像信号から回転角αを求めるようにした。
【００５１】
第３の実施の形態では、図８に示すように、コンタクトホールの配列が複雑であり、最適な回転角の計算ができないケースを対象としたものである。この図８に示すようなコンタクトホールが形成されたウエハ試料については図９に示した構成により、最適な試料の回転角αが求められる。
【００５２】
この図９に示した装置と図７に示した装置の同一ないしは類似の構成要素には、同一番号を付してある。
図９において、１は電子光学系カラムである。カラム１の上部には、図示していないが電子銃が設けられており、この電子銃から発生した電子ビームＥＢは加速される。加速された電子ビームＥＢは、図示していないコンデンサレンズと対物レンズとによって、移動ステージ２上に載置されたウエハ試料３上に集束される。
【００５３】
電子ビームは試料３上に細く集束されると共に、走査コイル４，５によって試料３上の所定領域を２次元的に走査する。この走査コイル４、５への走査信号は、コンピュータの如き制御装置６によって制御される偏向制御回路７から供給される。制御装置６は、ステージ２をＸ，Ｙ方向に移動させるステージ駆動機構８を制御し、ステージ２は、制御装置６からの指令によって、Ｘ，Ｙ方向に任意に移動させられる。
【００５４】
ウエハ試料３の所定領域で電子ビームＥＢを２次元的に走査すると、電子ビームの試料３への照射によって、反射電子、２次電子、特性Ｘ線等が発生するが、試料３に吸収される電子も生じる。この試料３に吸収された電子は、ステージ２を介して吸収電流測定器９に供給され、電子ビームの２次元走査領域Ｒ内の電子ビーム走査によって得られたトータルの吸収電流量が、制御装置６からの試料上の走査位置情報と共に、内部記憶装置に記憶される。
【００５５】
更に、詳細には図示していないが、試料３に電子ビームを照射した結果試料から発生した２次電子を検出する２次電子検出器が設けられており、２次電子検出器からの信号は、画像信号として演算器１２に供給される。ここで、制御装置６からステージ駆動機構８には、回転制御指令が送られ、ステージ２を回転させることによってウェハ試料３も回転させる。例えば、試料３は１度回転させられ、その回転された状態で、吸収電流測定領域において電子ビームを走査する。
【００５６】
電子ビームの走査によって得られた吸収電子電流は、吸収電流測定器９によって測定される。このような測定をウエハ試料３上の数カ所で行ない、測定データは演算器１２に供給される。また、吸収電流測定領域（電子ビームの走査領域）の２次電子信号を取得し、その画像信号は演算器１２に供給される。このような測定をウエハ３を１度ずつ回転させて繰り返し行う。演算器１２は、得られたデータから、最も安定である回転角度αを抽出し、その回転角を制御装置６に入力する。
【００５７】
制御装置６は、求められた回転角αに基づいて、ウエハ試料３と電子ビームの走査領域とを相対的に回転させる。この相対的な回転は、ステージ２の回転機構によって行なってもよく、偏向制御回路７を制御して、スキャンローテーション機能を用いて、電子ビームの走査領域Ｒを角度αｒだけ回転させてもよい。
【００５８】
このようにしてコンタクトホールが形成されたウエハ試料３と電子ビームの走査領域Ｒとを、相対的に回転させると、電子ビームの走査方向Ｘ，Ｙ（基準座標に一致）と、検査すべきコンタクトホールが整列された方向Ｘｃ，Ｙｃとの間の角度は、図２に示すように、ステージ２が微動し、試料３と電子ビームの走査領域Ｒとの位置関係がずれたとしても、電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるコンタクトホールの数はほぼ一定となる。
【００５９】
このような状態で、実際に電子ビームＥＢを２次元的に走査し、領域Ｒ内の電子ビームの走査にともなって、ウエハ３、ステージ２を介して得られる吸収電流は、吸収電流測定器９によって測定される。測定された吸収電流の値は、電子ビームの走査領域Ｒ中に含まれる多数のコンタクトホールの開口面積に比例することになる。吸収電流測定器９によって検出されたウエハ試料３の各所における所定領域ごとの吸収電流値は、制御装置６に供給される。制御装置９は、所定領域ごとの吸収電流値に基づいて、レジスト除去工程やエッチング工程等の良否の判定を行なう。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づくホールの検査方法は、多数のホールが形成された試料の中の特定個所に配列されたホール部分で電子ビームを所定領域で２次元的に走査し、この走査により試料に吸収された電子電流を検出するようにし、吸収電子電流の値によって、複数のホールの開口度について検査する方法において、ホールの配列された方向を電子ビームの２次元走査の方向に対して一定角度回転させて電子ビームの走査を行なうようにした。
【００６１】
この結果、一定面積である電子ビームの走査領域Ｒ内に含まれるホールの個数（ホールの総面積）は、ドリフト等に起因したウエハ試料と電子ビームの照射領域の相対的な位置変化が生じたとしても、常にほぼ一定となる。したがつて、ホールの開口度に対応した吸収電流の測定の安定性・信頼度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】整列されて形成されたコンタクトホールと電子ビームの走査領域を示す図である。
【図２】コンタクトホールの整列された方向と電子ビームの走査方向（基準方向）とを回転させた例を示す図である。
【図３】本発明に基づく方法を実施するための走査透過電子顕微鏡の一例を示す図である。
【図４】コンタクトホールの整列された方向を電子ビームの走査方向（基準方向）に対して回転させない場合の検出信号のゆらぎを示す図である。
【図５】コンタクトホールの整列された方向を電子ビームの走査方向（基準方向）に対して所定角度回転させた場合の検出信号のゆらぎを示す図である。
【図６】コンタクトホールの整列された方向と電子ビームの走査方向（基準方向）との間の回転角を求める方法を説明するための図である。
【図７】本発明に基づく方法を実施するための走査透過電子顕微鏡の他の例を示す図である。
【図８】配列が複雑なコンタクトホールと電子ビームの走査領域とを示す図である。
【図９】本発明に基づく方法を実施するための走査透過電子顕微鏡の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１　カラム
２　移動ステージ
３　ウエハ試料
４、５　走査コイル
６　制御装置
７　偏向制御回路
８　ステージ駆動機構
９　吸収電流測定器
１０　入力装置
１１　回転角演算器
１２　演算器
【図１】
2004071954.tif 000003
【図２】
2004071954.tif 000004
【図３】
2004071954.tif 000005
【図４】
2004071954.tif 000006
【図５】
2004071954.tif 000007
【図６】
2004071954.tif 000008
【図７】
2004071954.tif 000009
【図８】
2004071954.tif 000010
【図９】
2004071954.tif 000011