(57)【要約】【課題】ボルテージコントラスト検査を行う場合における検査パターンを有効に利用してコンタクトチェーンの不良を検出する。【解決手段】基板検査方法は、基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、第１導電素子と第２導電素子とを第１層と第２層との間で接続するコンタクトホールとの組み合わせによる導電路を検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成し、検査領域に電子線を照射することによって検査領域から放出される電子を検出する。【選択図】図１０
2007095822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとの組み合わせによる導電路を検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成するステップと、
前記検査領域に電子線を照射することによって前記検査領域から放出される電子を検出するステップとを備える基板検査方法。
【請求項２】
前記電子線は、前記検査領域の中央部を含み、前記周辺部を除外した部分領域に照射される請求項１に記載の基板検査方法。
【請求項３】
前記導電路の前記周辺部に位置する端部は、前記基板に電気的に接続され、前記端部以外は、前記基板から電気的に絶縁されている請求項２に記載の基板検査方法。
【請求項４】
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に絶縁されて前記第２層に設けられている請求項３に記載の基板検査方法。
【請求項５】
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に接続されて前記第２層に設けられている請求項３に記載の基板検査方法。
【請求項６】
前記基板に対して３層以上に配線を積層するステップをさらに備える請求項４又は５に記載の基板検査方法。
【請求項７】
前記検査領域を前記基板上で素子が形成されていない未使用領域または非有効領域に配置するステップをさらに備える請求項６に記載の基板検査方法。
【請求項８】
基板と、前記基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとを備え、前記複数の第１導電素子と前記複数の第２導電素子と前記コンタクトホールとの組み合わせによる導電路は、検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成されている半導体装置。
【請求項９】
前記導電路の前記周辺部に位置する端部は、前記基板に電気的に接続され、前記端部以外は、前記基板から電気的に絶縁されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとを備え、前記複数の第１導電素子と前記複数の第２導電素子と前記コンタクトホールとの組み合わせによる導電路は、検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成されている検査構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置のコンタクト不良検査方法及びその検査方法が適用される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の検査では、同一層内の配線の場合には配線加工の途中で回路全体が基板表面に露出しているため、各種の光学的欠陥検査手法を利用できる。しかし、多層の配線間を接続するコンタクトホールの不良の場合には欠陥箇所が表面から見えない場合もある。このため、コンタクト部分の不良発生率の正確な把握にはそのコンタクトチェーン部分の電気的特性を利用する必要がある。ここで、コンタクトチェーンとは、２層以上の配線層の間で配線と配線とをコンタクトホールでチェーン状に接続したパターンをいう。このコンタクトチェーンの電気的検査方法には、一般には配線に直接電極を接続する方法（以下、接触検査という）と、ボルテージコントラスト検査を利用する方法とがある。
【０００３】
接触検査を製造工程途中で実施することはいくつかの困難を伴う。そのため、接触検査は、一般にはウエハープロセスが完了した段階で一括して行われる。しかし、この場合、検査結果から製造ラインへのフィードバックには大きな時間差がある。このため、接触検査は製品の出来の判断材料を提供するに留まっている。一方、ボルテージコントラスト検査では製造工程途中で製品表面に非接触で行えるため、近年その利用が進みつつある。なお、下記の特許文献１は、ボルテージコントラスト検査を開示している。
【特許文献１】特表２００４−５０１５０５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、上記従来の技術では、検査パターンの無駄を低減し、効率的な検査を行うことの配慮がなかった。本発明の目的は、ボルテージコントラスト検査を行う場合における検査パターンを有効に利用してコンタクトチェーンの不良を検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による検査方法は、基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとの組み合わせによる導電路を検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成するステップと、前記検査領域に電子線を照射することによって前記検査領域から放出される電子を検出するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ボルテージコントラスト検査を行う場合における検査パターンを有効に利用してコンタクトチェーンの不良を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る検出方法について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【０００８】
＜発明の骨子＞
多層配線構造では、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属で形成された上層配線と下層配線とを電気的に接続するため、上層配線と下層配線の間の層間絶縁層に金属を埋め込んだコンタクトホールが設けられる。金属を埋め込んだコンタクトホールをコンタクトという。また、複数の上層配線と複数の下層配線と複数のコンタクトとを備え、配線間をコンタクトで電気的に接続した多層配線構造がコンタクトチェーン（ビアチェーンまたはスルーホールチェーンとも称する）を形成する。
＜ボルテージコントラスト検査の原理＞
検査パターンの切断不良（オープン部分）やショート不良などを検査する方法の１つとして、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）装置を用いて、電位コントラストの差異により不良を検査する方法がある。この方法では、検査パターン（検査パターンの存在領域が本発明の検査領域に相当）の表面に電子線が照射され、その照射により放出される二次電子が検出される。その場合、検査パターンの配線の導通状態によって二次電子の放出量が変化するので、画像コントラストが検出される。まず、検査パターンに配置されたコンタクトチェーンの一方の端部を半導体基板と同電位に接地する。そして、二次電子の放出を促進するために検査パターンにプラスの電界をかける。次に、検査パターンの表面に電子線を照射する。コンタクトチェーンの一方の端部を接地した部分（以下、接地側という）からオープン部分までの間は、電子線の照射で放出した二次電子による電子の不足が接地側から補充される。そのため、接地側からオープン部分までの間は電位に変化がない。一方、コンタクトチェーンのもう一方の端部（以下、フローティング側という）からオープン部分までの間は、電子線の照射で放出した二次電子による電子の補充がない。そのため、フローティング側からオープン部分は正に帯電し、二次電子の放出が抑制される。検査パターンにプラスの電界をかけた条件では、接地側からオープン部分までの間は、二次電子の放出量に変化がない。したがって、接地側からオープン部分までは、ボルテージコントラスト検査により明るいコントラストが検出される。一方、フローティング側からオープン部分までは、ボルテージコントラスト検査により暗いコントラストが検出される。したがって、このコントラストの差に基づいて、コンタクトチェーンのオープン部分を特定することが可能となる。
【０００９】
図１は、従来のボルテージコントラスト検査による検査パターンの構成を示す平面図である。ボルテージコントラスト検査によるコンタクトチェーンの検査は一般には、図１に示すように検査パターンが用意される。図１では、検査パターンには複数の略長方形の金属素子２（本発明の第２導電素子に相当）が等間隔で配置されている。また、図１では平面からは金属素子２のみが見えている。
【００１０】
図２は、図１のＡ１−Ａ２の断面図である。図２では、２つの金属配線層Ｍ１、Ｍ２が示されている。基板表面側の層である金属配線層Ｍ２には、多数の金属素子２が配置されている。金属配線層Ｍ２の下層に形成された金属配線層Ｍ１には、多数の金属素子１（本発明の第１導電素子に相当）が配置されている。図２では、金属素子１と金属素子２が基板平面に対して交互に配置されている。さらに隣り合う金属素子１と金属素子２は、その間の層間絶縁膜３に設けられたコンタクトホール４に埋め込まれた金属（図示せず）により電気的に接続されている。
【００１１】
図３は、従来の検査パターンにおけるコンタクトチェーンの配置を示した図である。従来の検査パターンでは、コンタクトチェーン５が検査パターンとして配置される。コンタクトチェーン５は、金属素子１と金属素子２を有する。金属素子１と金属素子２は層間絶縁膜３（図示せず）に設けられたコンタクトホール４に埋め込まれた金属（図示せず）により電気的に接続されている。図３に示すように、コンタクトチェーン５はそれぞれ縦方向（図３の上下方向）に配置され、隣接するコンタクトチェーン同士は電気的に接続されていない。また、各コンタクトチェーン５の端部３０１はそれぞれ接地されている。すなわち、コンタクトチェーン５は半導体基板と同電位になるように接続され、端部３０１が
半導体基板に電気的に接続されている。
【００１２】
図４は、従来の検査パターンにおけるボルテージコントラスト検査の説明図である。従来の検査パターンに対してボルテージコントラスト検査を行う場合、図４に示すように指定領域４０１を指定して行う。ここで指定領域とは、ボルテージコントラスト検査を行う範囲をいう。また、検査パターンは図３と同様である。そして、検査パターン内の指定領域４０１を検査する。この方法は、比較的広い領域を比較的短時間で検査できるというメリットを持っている。一方で、製品のモニターをこの方法で行うことを考えると、検査用のパターンは出来るだけ小さいことが望まれる。そこで図４の検査パターンを小さくして製品内に設置しようとすると効率が悪くなる。すなわち、一般の欠陥検査装置と同様にボルテージコントラスト検査装置も基板上の検査パターンに対して一定の位置合わせ誤差を持つ。このため、欠陥検査装置で位置ずれがあっても、検査パターンが走査されるようにする必要がある。そこで、本来の検査パターンの存在領域の外側に、さらに検査パターンが設けられる。このように、位置ずれを考慮して指定領域を設定すると検査に関与しない検査パターンの領域が大きくなる。
【００１３】
次に、検査パターン内のコンタクトチェーンの不良について説明する。検査パターンのコンタクトチェーンの不良は、検査パターン内のコンタクトホールの密度が小さかったり、大きかったりすることによって生じる場合がある。検査パターン内のコンタクトホールの間隔が狭いと、検査パターン内のコンタクトホールの密度が多くなる。一方、検査パターン内のコンタクトホールの間隔が広いと、検査パターン内のコンタクトホールの密度が少なくなる。ここで、検査パターン内のコンタクトホールを層間絶縁膜に開口する方法には、酸化膜を気化させるガスを用いる方法がある。この方法では、層間絶縁膜が酸化膜で形成されている場合、酸化膜を気化させるガスで酸化膜を気化させて酸化膜にコンタクトホールを開口する。
【００１４】
例えば、特定の酸化膜エッチング条件下での一例を考えると、検査パターン内のコンタクトホールの密度が大きい場合には、酸化膜を気化させるガスの使用量が多くなる。したがって、酸化膜を気化させるガスの濃度が薄くなる。そのため、酸化膜にコンタクトホールを開口するエッチング率が低下する。エッチング率が低下すると、酸化膜に対するエッチングが抑制され、正常にコンタクトホールが開口された場合よりもコンタクトホールの開口が小さくなる。また、例えば、検査パターン内のコンタクトホールの密度が小さい場合には、酸化膜を気化させるガスの使用量が少なくなる。したがって、酸化膜を気化させるガスの濃度が濃くなる。そのため、酸化膜にコンタクトホールを開口するエッチング率が上昇する。エッチング率が上昇すると、酸化膜に対するエッチングが促進され、正常にコンタクトホールが開口された場合よりも、コンタクトホールの開口が大きくなる。このように、コンタクトホールの密度の多少は、コンタクトホールの開口を大きくしたり、小さくしたりすることになる。したがって、正常にコンタクトホールが開口されるコンタクトホールの密度に比べて、コンタクトホールの密度の多少はコンタクトチェーンの不良の原因となる。
【００１５】
このようなコンタクトホールの密度の多少に関係するコンタクトチェーンの不良は、一定確率で起こる可能性が高い。コンタクトホールの密度の多少に関係しないコンタクトチェーンの不良は、大きい領域の検査パターンを使用してボルテージコントラスト検査を行うことにより、コンタクトチェーンの不良を検出できる可能性が高くなる。一方、コンタクトホールの密度の多少に関係するコンタクトチェーンの不良は、検査パターンを小さくしても検出できる可能性が高い。
【００１６】
広い領域の検査パターンについてボルテージコントラスト検査を行う場合は、位置ずれを考慮して検査に関与しない部分を検査パターンに組み込んだとしても問題とはならない
。すなわち、大きい領域の検査パターンを検査する場合、位置ずれを考慮した検査に関与しない領域は、有効な指定領域に対してその比率は小さい。したがって、位置ずれを考慮した検査に関与しない領域を無くす必要性は乏しい。一方、コンタクトホールの密度の多少に関係するコンタクトチェーンの不良を検出するためには、小さい領域に検出パターンは設置することができる。そのため、検出パターンの指定領域が小さければ、広い領域の検出パターンでは設置できない場所を使ってボルテージコントラスト検査を行うことができる。しかし、検査パターンの存在領域が小さいと、ボルテージコントラスト検査を行う場合に問題が生じる。すなわち、位置ずれを考慮して検査に関与しない部分を検査パターンに組み込むと、検査に関与しない領域は、有効な指定領域に対してその比率が大きくなる。
【００１７】
ボルテージコントラスト検査の指定領域として、図４では、指定領域４０１を検査パターン上に設定する。コンタクトチェーンにオープン部分（断線、コンタクト不良等）が発生した場合、コンタクトチェーンの接地側の端部４０２からオープン部４０３までの間では、電位は正常である。したがって、この部分の画像コントラストは明るくなる。一方、オープン部４０３からもう一方の端部４０４までの間では、フローティング状態となる。このため、オープン部４０３から端部４０４までの電位は高くなるので画像コントラストが暗くなる。このように、オープン部４０３が発生している場合に指定領域４０１をボルテージコントラスト検査で検査する。そして、オープン部４０３から端部４０４までの間のコントラストが暗く検出された場合、コンタクトチェーンに不良があることがボルテージコントラスト検査により検出できる。
【００１８】
図５は、従来のボルテージコントラスト検査の検査パターン上における指定領域の設定の説明図である。図５では、検査パターンのすべてを検査するため、指定領域５０１を設定する。しかし、検査装置の位置合わせ精度により、設定した指定領域５０１に対して、実際に検査される領域には上下左右に多少の位置ずれが発生する。その場合、ボルテージコントラスト検査を実行した際、指定領域５０１の位置ずれが発生した部分が不良として検出されたり、検査パターン以外を検査したりするおそれがある。
【００１９】
図６は、図５の設定された指定領域５０１に対して実際に検査された指定領域６０１が矢印方向（右方向）に位置ずれした場合の説明図である。図５の指定領域５０１が矢印方向に位置ずれした場合、ボルテージコントラスト検査を実行すると、実際の指定領域６０１のうち位置ずれ部６０２が不良として検出される。
【００２０】
図７は、図５の設定された指定領域５０１に対して実際に検査された指定領域７０１が下方向に位置ずれした場合の説明図である。図５の指定領域５０１が下方向に位置ずれした場合、図７の指定領域７０１についてボルテージコントラスト検査を行う。したがって、ボルテージコントラスト検査を検査パターン以外の部分で行うことになる。
【００２１】
図８は、指定領域８０１を検査パターンの内側に設定した場合の説明図である。指定領域が位置ずれにより上下左右により移動した場合、検査パターン内でボルテージコントラスト検査を行うには、図８に示すように検査パターンの内側に指定領域８０１を設定する必要がある。すなわち、図８に示すように検査パターンの内側に指定領域８０１を設定すれば、指定領域８０１が位置ずれにより上下左右により移動した場合でも、検査パターン内でボルテージコントラスト検査を行うことができる。しかし、図８に示すように検査パターンの内側に指定領域８０１を設定した場合、検査パターン内で検査に利用されない部分が発生する。
【００２２】
図９は、検査パターン内で検査に利用されない部分を説明した図である。図８に示すように検査パターンの内側に指定領域８０１を設定した場合、図９の非指定領域９０１の部
分が検査に利用されないことになる。すなわち、非指定領域９０１でコンタクトチェーンの不良が発生しても、ボルテージコントラスト検査の結果には影響がない。
【００２３】
＜実施形態＞
そこで、ここでは、このような検査に利用されない領域を極力少なくするようにコンタクトチェーンの構成を工夫する。以下、図１０から図２６の図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１０は、本発明の実施形態の検査パターンの構成を示す平面図である。図１１は、図１０のＡ１−Ａ２の断面図である。図１２は、図１０のＢ１−Ｂ２の断面図である。図１０は、検査パターンの中心部分の金属素子２である中心部１００１を接地し、検査パターンの周辺に端部１００２および端部１００３を接地した金属素子１−金属素子２間のコンタクトチェーンを配置している。また、コンタクトチェーンの端部１００２と端部１００３が対角になるように金属素子２が接地されている。
【００２４】
図１０に示すように、金属素子１、２はともに、平面上は略長方形である。金属素子１と金属素子２は、互いにその長手方向の端部が平面図上で重なり合って位置する。そして、その長手方向の端部同士がコンタクトによって接続され、金属素子１と金属素子２の長手方向にチェーン状の導電路が形成されている。このようにして、略長方形状をなす検査パターンの存在領域の外周をなす一辺（外側部１００４Ｂ）からその対辺（外側部１００４Ａ）へ向かって１本のコンタクトチェーンが形成される。
コンタクトチェーンは、検査パターンの一方の外側部１００４Ａ（上記対辺）で中心方向に向かって折り返すように配置されている。すなわち、隣接するコンタクトチェーンＣ１、Ｃ２は、外側部１００４Ａで互いに接続されている。そして、中心方向に向かって折り返すように配置されたコンタクトチェーンは検査パターンの他方の外側部１００４Ｂで更に中心方向に向かって折り返すように配置されている。すなわち、隣接するコンタクトチェーンＣ２、Ｃ３は外側部１００４Ｂで互いに接続されている。このように、検査パターンの外側部１００４Ａ、１００４Ｂで折り返すようにコンタクトチェーンを繰り返し配置している。また、検査パターンの中心部１００１の金属素子２とコンタクトチェーンは電気的に接続されていない。したがって、中心部１００１に隣接したコンタクトチェーンの端部１０１０Ａ、１０１０Ｂはそれぞれコンタクトチェーンの端部１００２、１００３で接地されることになる。
【００２５】
コンタクトチェーンは図１１に示すように、金属素子１と金属素子２が交互に配置されている。そして、金属素子１と金属素子２の間の層間絶縁膜３に設けられたコンタクトホール４に埋め込まれた金属（図示せず）であるコンタクトにより電気的に接続されている。図１０におけるコンタクトチェーンの端部１００２および端部１００３は接地されており、各接地部分は複数のコンタクトを有している。各接地部分が複数のコンタクトを有していることが図１１および図１２に示されている。図１１に示すように端部１００３は複数のコンタクトを有している。また、端部１００２も同様に複数のコンタクトを有している。そして、図１２に示すように、検査パターンの中心部１００１が接地されており、複数のコンタクトを有している。
【００２６】
図１３は指定領域として設定する位置を示した平面図である。検査パターンは、図１０と同様である。ボルテージコントラスト検査は、ボルテージコントラスト検査装置の位置ずれを考慮して、検査パターンの中心部分を含めた範囲を指定領域（本発明の部分領域に相当する）とする。本実施形態によれば、指定領域が上下左右に多少移動しても、検査パターンの中心部分を含んだ範囲を指定領域とすれば、ボルテージコントラスト検査を行うことが可能となる。検査パターン内にオープン部分が無い場合は、中心部１００１の金属素子２以外の金属素子２はコンタクトチェーンを通じて端部１００２と端部１００３で接地されている。したがって、金属素子２の電位差はなく、コントラストの違いは発生せず、ボルテージコントラスト検査によりオープン部分なしと検出される。
【００２７】
図１４は、オープン部分が一箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、図１０と同様である。すなわち、検査パターンの中心部１００１の金属素子２は、コンタクトチェーンの端部（直前部１４０２、１４０３）から分離されて接地されている。一方、検査パターンの周辺で端部１００２および端部１００３を接地したコンタクトチェーンが配置されている。このような検査パターンでオープン部分が一箇所ある場合、オープン部分が発生した箇所から接地側は明るいコントラストを示し、オープン部分が発生した箇所からフローティング側は暗いコントラストを示す。図１４では、オープン部１４０１から端部１００２までは明るいコントラストを示している。そして、オープン部１４０１から中心部１００１の直前部１４０２までは暗いコントラストを示している。
【００２８】
図１５は、オープン部分が二箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、図１０と同様である。オープン部分が二箇所ある場合、各オープン部分が発生した箇所から接地側は明るいコントラストを示し、各オープン部分が発生した箇所からフローティング側は暗いコントラストを示す。図１５では、オープン部１５０１から端部１００２まで及びオープン部１５０２から端部１００３までは明るいコントラストを示している。そして、オープン部１５０１から直前部１５０３まで及びオープン部１５０２から直前部１５０４までは暗いコントラストを示している。
【００２９】
図１６は、プロセス条件が適切でないプロセスによって発生するコンタクトホールの不良など、ほとんどのコンタクトホールが不良になった場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、図１０と同様である。接地部分に最も近い金属素子２は複数のコンタクトで接続されている。したがって、接地部分に最も近い金属素子２はフローティングとならない可能性が高い。そして、そのような極端な場合でも、接地部分に最も近い金属素子２と他の金属素子２ではコントラストの違いが発生する。そのため、ボルテージコントラスト検査により不良を検出することができる。図１６では、検査パターンの中心部１００１と検査パターンの端部１００２と端部１００３が明るいコントラストとなり、その他の金属素子２は暗いコントラストを示している。
【００３０】
上記実施形態では、検査パターン内でオープン部分が発生した場合、ボルテージコントラスト検査により、コントラストの違いが検出できる。したがって、検査パターン内でオープン部分が発生したか否かを検出することが可能となる。
【００３１】
上記実施形態では、検査パターンの中心部１００１を接地した例を示したが、検査パターンの中心部１００１を接地せず、フローティングさせた状態にしてもよい。以下に検査パターンの中心部１００１をフローティングさせた場合のボルテージコントラストの違いを説明する。
【００３２】
図１７は、オープン部分が一箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、検査パターンの中心部１００１の金属素子２が直前部１７０３、１７０４から分離され、フローティングになっている。一方、検査パターンの周辺で端部１００２および端部１００３を接地したコンタクトチェーンが配置されている。検査パターンの他の構成については、図１０と同様である。オープン部分が一箇所ある場合、オープン部分が発生した箇所から接地側は明るいコントラストを示し、オープン部分が発生した箇所からフローティング側は暗いコントラストを示す。図１７では、オープン部１７０１から端部１００２まで明るいコントラストを示している。そして、オープン部１７０１から中心部１００１まで暗いコントラストを示している。さらに、直前部１７０４から端部１００３まで明るいコントラストを示している。
【００３３】
図１８は、オープン部分が二箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、検査パターンの中心部１００１の金属素子２をフローティングとし、その周辺に端部１００２および端部１００３を接地したコンタクトチェーンを配置している。検査パターンの他の構成については、図１０と同様である。オープン部分が二箇所ある場合、各オープン部分が発生した箇所から接地側は明るいコントラストを示し、各オープン部分が発生した箇所からフローティング側（一方のオープン部分から他方のオープン部分まで）は暗いコントラストを示す。図１８では、オープン部１８０１から端部１００２まで及びオープン部１８０２から端部１００３までは明るいコントラストを示している。そして、オープン部１８０１からオープン部１８０２までは暗いコントラストを示している。
【００３４】
図１９は、プロセス条件が適切でないプロセスによって発生するコンタクトホールの不良など、ほとんどのコンタクトホールが不良になった場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。検査パターンは、検査パターンの中心部１００１の金属素子２をフローティングとし、その周辺に端部１００２および端部１００３を接地したコンタクトチェーンを配置している。検査パターンの他の構成については、図１０と同様である。接地部分に最も近い金属素子２はフローティングとならない可能性が高い。そして、そのような極端な場合でも、接地部分に最も近い金属素子２と他の金属素子２ではコントラストの違いが発生する。検査パターンのすべての部分に対してボルテージコントラスト検査を行った場合、図１９に示すように、検査パターンの端部１００２と端部１００３が明るいコントラストとなる。一方、その他の金属素子２は暗いコントラストとなる。図１９の指定領域１９０１は、検査パターンの端部１００２と端部１００３を含んでいない。そのため、指定領域１９０１でボルテージコントラスト検査を行った場合、指定領域１９０１内のすべての金属素子２は暗いコントラストとなる。オープン部分が発生していない検査パターンに対してボルテージコントラスト検査を行った場合、検査パターンの中心部１００１のみが暗いコントラストとなり、他の金属素子２は明るいコントラストとなる。オープン部分が発生していない検査パターンに対してボルテージコントラスト検査を行った画像コントラストと、ほとんどのコンタクトホールが不良になった場合の検査パターンに対してボルテージコントラスト検査を行った画像コントラストとを比較することにより、コントラストの違いが検出できる。したがって、検査パターン内でオープン部分が発生したか否かを検出することが可能となる。
【００３５】
図２０は、本実施形態の検査パターンの例を示した図である。図２０は、検査パターンとして、一辺を８０μｍとした矩形の中に金属素子２を配列した平面図である。図２１は、図２０のＡ１−Ａ２の断面図である。図２２は、図２０のＢ１−Ｂ２の断面図である。金属素子１および金属素子２は、縦７μｍ、横３μｍの矩形である。金属素子２の横の間隔を３．７５μｍピッチとし、金属素子２の縦の間隔を７．５μｍした場合、８０μｍの矩形の中には、横方向で８０μｍ／３．７５μｍ＝２１．３、すなわち２１列の金属素子２を配置できる。また、縦方向で８０μｍ／７．５μｍ＝１０．７、すなわち１０列の金属素子２を配置できる。そして、検査パターンのコンタクトチェーンの長さは、１０×２１／２×７．５μｍ＝７８７．５μｍとなる。また、コンタクトホール４の直径は０．１４μｍ、層間絶縁膜３の厚さは０．５μｍ、配線の厚さは０．２５μｍである。これらの値は例示であり、本発明の各部の寸法は、これらの値に限定されない。
【００３６】
次に指定領域の設定基準について説明する。例えば位置合わせの実行精度が２０μｍ程度の検査装置を用いて、ボルテージコントラスト検査を行った場合、検査パターンの中心部分を基準として縦横４０μｍをボルテージコントラスト指定領域に設定する。このようにボルテージコントラスト指定領域を設定することで、検査装置の位置ずれが発生してもボルテージコントラスト検査を実行することができる。これらの値は例示であり、本発明の指定領域の設定基準は、これらの値に限定されない。
【００３７】
また、本実施形態では、金属素子１と金属素子２の配線幅を太く設定してあるので、金属素子１および金属素子２の断線による不良は実質的に無視できる。したがって、コンタクト部分の不良のみを選択的に検出することも可能である。しかし、金属素子１と金属素子２の配線幅を断線が発生する幅に設定することも可能である。この場合、断線およびコンタクト部分の不良など、コントラストの違いが発生する不良を検出することができる。
【００３８】
図２３は、本実施形態の検査パターンを半導体ウエハのスクライブ領域に設置した例を示した図である。ボルテージコントラスト検査の検査パターンは各配線層で積層状に配置されており、同一の場所で複数の配線間のコンタクトチェーンの検査をそれぞれ行えるようにしている。また同一層内のコンタクトチェーンのコンタクトホールの間隔を複数設定できる。したがって、特定の間隔のコンタクトホールを有するコンタクトチェーンの不良が発生したかどうかを個別に検出できる。図２３では、スクライブ領域に検査パターンを設置した例を示した。検査パターンは、製品として利用される領域内においても設置することができる。すなわち、検査パターンは、ダミーパターンなどの実効的配線に利用されていない部分にも設置できる。
【００３９】
図２４は、本実施形態の検査パターンを金属配線層Ｍ１から金属配線層Ｍ６まで積層した際の断面図である。まず金属配線層Ｍ１から金属配線層Ｍ２まで形成した段階でＭ１−Ｍ２層間のコンタクトチェーンのボルテージコントラスト検査を実施する。そして、断線に起因するボルテージコントラスト欠陥の半導体基板面内分布、コンタクトホール間隔依存性などの統計情報を収集し、それぞれ原因となる製造工程の処理パラメータなどへのフィードバックを実施する。さらに金属配線層Ｍ３から金属配線層Ｍ４まで形成した段階でＭ３−Ｍ４層間のコンタクトチェーンのボルテージコントラスト検査を実施する。そして、Ｍ１−Ｍ２層間と同様に、断線に起因するボルテージコントラスト欠陥の半導体基板面内分布、コンタクトホール間隔依存性などの統計情報を収集し、それぞれ原因となる製造工程の処理パラメータなどへのフィードバックを実施する。また、さらに上層のコンタクトチェーンのボルテージコントラスト検査を実施し、フィードバックを実施する。
【００４０】
このように各層間のボルテージコントラスト検査と製造工程へのフィードバックを実施することにより、製造ライン全体の高歩留まりを達成することができる。また、本実施形態では、金属配線層Ｍ２から金属配線層Ｍ３まで形成した段階で、Ｍ２−Ｍ３層間のコンタクトチェーンのボルテージコントラスト検査を実施することもできる。なお、上記コンタクトチェーンのボルテージコントラスト検査は例示であり、上記説明した層間に限定されない。
【００４１】
本実施形態では、検査パターンを構成するコンタクトチェーンが、検査パターン存在領域の略外周付近から中心付近に向かって導電路を形成している。そして、１つのコンタクトチェーンは、外周付近の端部（接地点）が接地され、中心付近の端部（フローティング端部）がフローティングとなっている。このため、１つのコンタクトチェーンは、外周付近だけで接地された導電路を構成する。このようなコンタクトチェーンに切断不良（オープン部分）が発生すると、外周付近の接地点からオープン部分までは、接地された状態となる。一方、オープン部分から中心付近のフローティング端部までは、フローティング状態となる。したがって、電子線を照射する指定領域が検査パターン内の中心付近の部分的な領域であった場合でも、指定領域外で発生したオープン部分によって、指定領域内のボルテージコントラストが変化する。当然、指定領域内でオープン部分が発生した場合も指定領域内のボルテージコントラストが変化する。
【００４２】
このように、本実施形態の検査方法によれば、オープン部分が実際に電子線を照射する指定領域内、指定領域外のいずれにおいて発生しても、そのオープン部分の発生が検知さ
れる。したがって、指定領域の外側に実際には電子線が照射されない検査パターンが設けられても、それらの検査パターンは、オープン部分の検出に寄与し、無駄にはならない。そのため、本実施形態の検査方法によれば検査パターンを有効利用し、効率的な検査パターンができる。また、無駄な検査パターンが生じない結果、従来よりも小さな検査パターンの領域に、従来よりも小さな指定領域（電子線照射領域）を設定しても、コンタクトチェーンの不良の検出感度を維持できる。
【００４３】
＜変形例＞
図２５は、本実施形態の検査パターンの他の例を示した図である。図２５は検査パターンの端部２５０１、２５０２、２５０３、２５０４の金属素子２が接地されている。そして、検査パターンの上部２箇所（端部２５０１、２５０２）に接地された金属素子２の下方向に向けてコンタクトチェーンが配置されている。また、検査パターンの下部２箇所（端部２５０３、２５０４）に接地された金属素子２の上方向に向けてコンタクトチェーンが配置されている。それぞれのコンタクトチェーンは縦方向（図２５で上下方向）で中心に向かって伸びており、中心付近で折り返すように配置されている。また、中心付近で折り返すように配置されたコンタクトチェーンは、検査パターンの外側で更に中心方向に向けて折り返すように配置されている。このように、検査パターンの中心付近と外側で折り返すようにコンタクトチェーンを繰り返し配置している。その結果、検査パターンの上下付近と中心付近との間で、蛇行する導電路が形成されている。図２５に示すように、４つのコンタクトチェーンは、コンタクトチェーンの端部２５０１〜２５０４の金属素子２が接地されており、それぞれのコンタクトチェーンは互いに電気的に接続されていない。また、図１０の検査パターンと同様に中心部１００１の金属素子２はコンタクトチェーンと電気的に接続されていない。そして、中心部１００１の金属素子２は接地またはフローティングとなっている。コンタクトチェーンの構造は図１１、図１２で説明したのと同様である。すなわち、金属素子１と金属素子２が交互に配置されており、金属素子１と金属素子２の間の層間絶縁膜３に設けられたコンタクトホール４に埋め込まれた金属により電気的に接続されている。
【００４４】
図２６は、本実施形態の検査パターンの例を示した図である。図２６は検査パターンの端部のうち１箇所が接地されている。図２６では、端部１００２の金属素子２が接地されている。そして、端部１００２に接地された金属素子２のａ方向（図２６で下方向）に向けてコンタクトチェーンが配置されている。検査パターンの端部１００２からａ方向に向けて配置されたコンタクトチェーンは、検査パターンの下部外側領域でｂ方向（図２６で右方向）に垂直に折れ曲がって配置されている。ｂ方向に垂直に折れ曲がって配置されたコンタクトチェーンは、検査パターンの左下部外側領域でｃ方向（図２６で上方向）に垂直に折れ曲がって配置されている。ｃ方向に垂直に折れ曲がって配置されたコンタクトチェーンは、検査パターンの右上部外側領域でｄ方向（図２６で左方向）に垂直に折れ曲がって配置されている。ｄ方向に垂直に折れ曲がって配置されたコンタクトチェーンは、出発点である端部１００２手前のｅ部分でａ方向に垂直に折れ曲がって配置されている。このようにコンタクトチェーンを略うずまき状に中心方向に向かうように配置する。また、図１０の検査パターンと同様に中心部１００１の金属素子２はコンタクトチェーンと電気的に接続されておらず、中心部１００１の金属素子２は接地またはフローティングとなっている。コンタクトチェーンの構造は図１１、図１２で説明したのと同様である。すなわち、金属素子１と金属素子２が交互に配置されており、金属素子１と金属素子２の間の層間絶縁膜３に設けられたコンタクトホール４に埋め込まれた金属により電気的に接続されている。
【００４５】
上記実施形態では、検査パターンにプラスの電界をかけ、ボルテージコントラスト検査によりコンタクトチェーンのオープン部分を特定した。また、検査パターンにマイナスの電界をかけることで、ボルテージコントラスト検査により検出するコントラストの明暗を
逆にすることも可能である。まず、検査パターンに配置されたコンタクトチェーンの一方の端部を半導体基板と同電位に接地する。そして、二次電子の放出を抑制するために検査パターンにマイナスの電界をかける。次に、検査パターンの表面に電子線を照射する。接地側からオープン部分までの間は、電子線の照射による電子は接地側から流出する。そのため、接地側からオープン部分までの間は電位に変化がない。すなわち、検査パターンにマイナスの電界をかけた条件では、接地側からオープン部分までの間は、二次電子の放出が抑制される。したがって、接地側からオープン部分までの間は、ボルテージコントラスト検査により暗いコントラストが検出される。一方、フローティング側からオープン部分までの間は、電子線の照射により負に帯電する。そのため、フローティング側からオープン部分までの間は、検査パターンの周辺と比較して相対的に電位が下がる。すなわち、フローティング側からオープン部分までの間は、二次電子の放出量が多くなる。したがって、検査パターンにマイナスの電界をかけた条件では、フローティング側からオープン部分までの間は、ボルテージコントラスト検査により明るいコントラストが検出される。したがって、この電位コントラストの差に基づいて、コンタクトチェーンのオープン部分を特定することが可能となる。
【００４６】
（付記１）
基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとの組み合わせによる導電路を検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成するステップと、
前記検査領域に電子線を照射することによって前記検査領域から放出される電子を検出するステップとを備える基板検査方法。（１）
【００４７】
（付記２）
前記電子線は、前記検査領域の中央部を含み、前記周辺部を除外した部分領域に照射される付記１に記載の基板検査方法。（２）
【００４８】
（付記３）
前記導電路の前記周辺部に位置する端部は、前記基板に電気的に接続され、前記端部以外は、前記基板から電気的に絶縁されている付記２に記載の基板検査方法。（３）
（付記４）
【００４９】
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に絶縁されて前記第２層に設けられている付記３に記載の基板検査方法。（４）
【００５０】
（付記５）
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に接続されて前記第２層に設けられている付記３に記載の基板検査方法。（５）
【００５１】
（付記６）
前記基板に対して３層以上に配線を積層するステップをさらに備える付記４又は５に記載の基板検査方法。（６）
【００５２】
（付記７）
前記検査領域を前記基板上で素子が形成されていない未使用領域または非有効領域に配置するステップをさらに備える付記６に記載の基板検査方法。（７）
【００５３】
（付記８）
基板と、前記基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配
置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとを備え、前記複数の第１導電素子と前記複数の第２導電素子と前記コンタクトホールとの組み合わせによる導電路は、検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成されている半導体装置。（８）
【００５４】
（付記９）
前記導電路の前記周辺部に位置する端部は、前記基板に電気的に接続され、前記端部以外は、前記基板から電気的に絶縁されている付記８に記載の半導体装置。（９）
【００５５】
（付記１０）
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に絶縁されて前記第２層に設けられている付記９に記載の半導体装置。
【００５６】
（付記１１）
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に接続されて前記第２層に設けられている付記９に記載の半導体装置。
【００５７】
（付記１２）
前記基板は３層以上に配線が積層されている付記１０又は１１に記載の半導体装置。
【００５８】
（付記１３）
基板の第１層に配置された複数の第１導電素子と、前記基板の第２層に配置された複数の第２導電素子と、前記第１導電素子と前記第２導電素子とを前記第１層と前記第２層との間で接続するコンタクトホールとを備え、前記複数の第１導電素子と前記複数の第２導電素子と前記コンタクトホールとの組み合わせによる導電路は、検査領域の周辺部から中央部に至る経路に形成されている検査構造。（１０）
【００５９】
（付記１４）
前記導電路の前記周辺部に位置する端部は、前記基板に電気的に接続され、前記端部以外は、前記基板から電気的に絶縁されている付記１３に記載の検査構造。
【００６０】
（付記１５）
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に絶縁されて前記第２層に設けられている付記１４に記載の検査構造。
【００６１】
（付記１６）
前記中央部には、前記導電路から電気的に切断された第２導電素子が前記基板から電気的に接続されて前記第２層に設けられている付記１４に記載の検査構造。
【００６２】
（付記１７）
前記基板は３層以上に配線が積層されている付記１５又は１６に記載の検査構造。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来のボルテージコントラスト検査による検査パターンの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ２の断面図である。
【図３】従来の検査パターンにおけるコンタクトチェーンの配置を示した図である。
【図４】従来の検査パターンにおけるボルテージコントラスト検査の説明図である。
【図５】従来のボルテージコントラスト検査の検査パターン上における指定領域の設定の説明図である。
【図６】図５の指定領域５０１が右方向に位置ずれした場合の説明図である。
【図７】図５の指定領域５０１が下方向に位置ずれした場合の説明図である。
【図８】指定領域６０１を検査パターンの内側に設定した場合の説明図である。
【図９】検査パターン内で検査に利用されない部分を説明した図である。
【図１０】本発明の実施形態の検査パターンの構成を示す平面図である。
【図１１】図１０のＡ１−Ａ２の断面図である。
【図１２】図１０のＢ１−Ｂ２の断面図である。
【図１３】指定領域として設定する位置を示した平面図である。
【図１４】オープン部分が一箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図１５】オープン部分が二箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図１６】ほとんどのコンタクトホールが不良になった場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図１７】オープン部分が一箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図１８】オープン部分が二箇所ある場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図１９】ほとんどのコンタクトホールが不良になった場合のボルテージコントラストの違いを示した平面図である。
【図２０】本実施形態の検査パターンの例を示した図である。
【図２１】図２０のＡ１−Ａ２の断面図である。
【図２２】図２０のＢ１−Ｂ２の断面図である。
【図２３】本実施形態の検査パターンを半導体ウエハのスクライブ領域に設置した例を示した図である。
【図２４】本実施形態の検査パターンを第１層から第６層まで積層した際の断面図である。
【図２５】本実施形態の検査パターンの例を示した図である。
【図２６】本実施形態の検査パターンの例を示した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、２  金属素子
３      層間絶縁膜
４      コンタクトホール
５、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンタクトチェーン
３０１、４０２、４０４、１００２、１００３、１０１０Ａ、１０１０Ｂ、２５０１、２５０２、２５０３、２５０４  端部
４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、１９０１  指定領域
９０１  非指定領域
１００１  中心部
１００４Ａ、１００４Ｂ  外側部
４０３、１４０１、１５０１、１５０２、１７０１、１８０１、１８０２  オープン部
１４０２、１５０３、１５０４、１７０３、１７０４  直前部
【図１】
2007095822.tif 000003
【図２】
2007095822.tif 000004
【図３】
2007095822.tif 000005
【図４】
2007095822.tif 000006
【図５】
2007095822.tif 000007
【図６】
2007095822.tif 000008
【図７】
2007095822.tif 000009
【図８】
2007095822.tif 000010
【図９】
2007095822.tif 000011
【図１０】
2007095822.tif 000012
【図１１】
2007095822.tif 000013
【図１２】
2007095822.tif 000014
【図１３】
2007095822.tif 000015
【図１４】
2007095822.tif 000016
【図１５】
2007095822.tif 000017
【図１６】
2007095822.tif 000018
【図１７】
2007095822.tif 000019
【図１８】
2007095822.tif 000020
【図１９】
2007095822.tif 000021
【図２０】
2007095822.tif 000022
【図２１】
2007095822.tif 000023
【図２２】
2007095822.tif 000024
【図２３】
2007095822.tif 000025
【図２４】
2007095822.tif 000026
【図２５】
2007095822.tif 000027
【図２６】
2007095822.tif 000028