高電流電子束檢測的制作方法

專利名稱：高電流電子束檢測的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種半導體組件的制造與制程控制，特別是制程品質與一致性的監測。
背景技術：
制造通孔(hole)是半導體組件制備中常見的步驟之一。通孔主要用于穿越已鋪設的非導電性(介電)層，如氧化物層，以電性連接半導體或金屬層。為產生通孔，需要先將一層光阻材料沉積于晶片表面。光阻材料被暴露于一定圖案的可見光或紫外線照射下，硬化并顯影以于晶片上形成可對應該通孔位置的“掩膜”。接下來，將晶片傳送至蝕刻站，以形成一可穿過介電層并到達其下方半導體層或金屬層的通孔。再移除光阻掩膜，并以金屬充填該通孔。相似的掩膜及蝕刻制程亦被應用來形成溝槽或介層孔(via)。
為確保組件效能一致，必須在穿越晶片表面的各個位置嚴格控制接觸開口的深度、寬度及底部表面(在本專利申請的下文中，「通孔」代表前述所有各類型結構，包括接觸開口、介層孔及溝槽)。在晶片一位置上或整個晶片表面上該接觸開口尺寸的偏差，可能造成接觸阻抗的變化。如果這種變化過大，則會影響組件的性能，從而造成制程合格率的損失。因此必須嚴格監測和控制制造流程，不僅為檢測個別組件上接觸開口形成時的偏差，并且還為了監測穿過晶片表面的不一致性。早期不一致性的制程檢測使組件制造者可以采取修正的動作，以確保具有一致性的高合格率，進而在制程中避免高昂的晶片損耗。
現有技術中有一種利用掃描電子顯微鏡(SEM)來檢測晶片上所形成的通孔的方法。由于通孔的深度通常遠大于其寬度，故會使用特殊的高深寬比(HAR)成像模式。高深寬比成像通常用于測量和復查頂部與底部寬度、壁厚等通孔尺寸參數。
然而，高深寬比成像具有某些局限性。其中之一即當通孔底部未接地時，該通孔底部的高深寬比成像品質會受到很大限制。此外，由于受到不同類型殘留物，如介電材料、光阻材料等的妨礙，高深寬比成像不能獲得通孔底部尺度的資料信息。因此，基于高深寬比成像的蝕刻制程十分有限且無法定量。
一種可供選擇的通孔測量方法在Yamada等人于微電子可靠性(Micronlectronics-Reliability)413(2001年三月)第455-459頁發表的《使用電子束感應底層電流的內嵌制程監測方法監測；An In-Line ProcessMonitoring Method Using Electron Beam Induced Substrate Current》中有所說明，以引用的方式并入本文中。電子束系統中的補償電流，亦稱作樣品電流，被定義為從主要電子束經樣品(即，經晶片)流向地的吸收電流。換言之，樣品電流即等于主要束電流與由二次電子及分散電子所引起的整個樣品電子產生量之差。根據主要電子束的能量是在樣品的正或負電荷區，樣品電流可以為正或負。Yamada等人指示出了覆蓋于硅層上的二氧化硅層中的單一通孔及通孔群的電子束，并測量了由此產生的補償電流。他們發現補償電流可代表通孔底部氧化物厚度，以及孔徑。
Yamada等人在美國專利申請第2002/0070738A1號中進一步說明了通孔測量方面的問題，其內容在此以引用的方式并入本文中。藉由測量樣品上無通孔區域處的樣品電流來作為背景值，并比較該值與一通孔區域測量到的電流值，來檢測半導體組件。電流波形是以自動估計數值的方式決定上述測量指示的是組件缺陷還是用于制造該組件的制造設備的缺陷。
現有技術中基于樣品電流來評定通孔的方法的缺點在于其不甚佳的產率。此外，產生極小射點的成本昂貴、并且需要復雜的工具。

發明內容
本發明提供一種用于晶片檢測的方法，其包括以下步驟(i)接收一樣本，所述樣本具有一至少部分導電的第一層，以及形成于所述第一層上方的第二介電層，接著在所述第二層內生成接觸開口或甚至是接著生成接點；(ii)導引一荷電粒子高電流束以同時照射分布在所述樣品一區域上多個位置處的大量的接觸開口；(iii)測量流過所述第一層的樣品電流以響應在所述多個位置處的大量的接觸開口上的照射；(iv)提供可代表至少一缺陷通孔的指示，以響應所述測量結果。
本發明提供一種用于晶片檢測監測的設備，其包括(i)一適用于導引一荷電粒子高電流束以同時照射分布在一樣品一區域上多個位置處的大量的接觸開口的電子束源；所述樣本具有一至少部分導電的第一層，以及形成于所述第一層上方的第二介電層，接著在所述第二層內生成接觸開口；(ii)一適于測量流過所述第一層的樣品電流的測量裝置，以響應在所述多個位置處的大量的接觸開口上的照射；以及(iii)一適于響應所述測量結果，提供可代表至少一缺陷通孔的指示的控制器。
根據本發明一實施例，所述方法和系統包括模具與模具的比較(die todie comparision)，模具與理想模具比較(die to golden die comparision)比較，以及單元與單元比較(cell to cell comparision)。所有這些方法包括將已檢測晶模測得的電流與預先測得和/或處理的參考電流測量結果比較。


圖1為根據本發明一實施例，其上形成接觸通孔圖案的半導體晶片的俯視示意圖。
圖2為圖1中的圖案沿線條1B-1B處的剖面示意圖。
圖3A-3E為半導體晶片一區域的剖面示意圖，所示為一通孔在不同工藝條件下被蝕刻于晶片中。
圖4為根據本發明一實施例，用于通孔檢測及樣品電流測繪圖的裝置示例的方框圖。
圖5為根據本發明一實施例，進行監測的方法的制程示意圖；請忽略PDF文檔中的圖51，其已被一幅新圖所替換。
圖6為一電流樣品示意圖。
圖7至9所為示例電子槍的構造。
圖10至11所示為模擬上述示例電子槍時獲得的各種電磁場，以及束污點對束電流特性。
具體實施例方式
根據本發明的各種實施例，高電流荷電粒子束被用于高產率電流樣品測試。為簡明起見，所述實施例的詳細說明參照電子束進行，但本發明可被用于其它荷電粒子束包括離子束。
發明人等發現可以藉由很短持續期間的高電路電子束的相關主要射點來說明大量通孔以實現高產率的電流樣品測量。每一射點的短持續期間可為高產率作出貢獻并防止樣品損壞。高電流使在保持所需(在許多情況下是主要的)信噪比(signal to noise ratio)時可以采用短期間脈沖。
例如，假定樣品電流約為高電流電子束的20％，射點大小為5×5μm2(因此像素點大小為2.5×2.5μm2)，每一射點所照射的通孔數約為100，采樣率約為16Mpix/s，fBγγ＝8MHz；輸入靜電容為50pF，輸出放大等價噪聲電壓頻譜密度約為 則可以獲得大約為7的信噪比(signal to noiseratio，SNR)。藉由采用約34μA的電子束，該強烈電子束可以獲得1cm2/s的掃描率。
在25μm2射點區域上具有高于14Mpix/s的采樣率即可獲得較為滿意的結果(包括消除重大的取樣損害)。上述高采樣率防止了樣品加熱帶來的損害，同時亦防止了柵極氧化物的穿通。
發明人等發現，信噪比是可響應照明電流與檢測率之間之一個比率。例如，約為1cm2/Sec、0.5cm2/Sec及0.25cm2/Sec的檢測率，與約為10μA的照明電流將可產生約2.2、5及9的信噪比。
請參閱圖1和圖2，所示為根據本發明一實施例，半導體晶片20及其上形成的通孔26的圖案22的詳細情況。圖1為晶片的俯視圖，其中所述圖案被放大于插圖中。圖2為圖1中的圖案沿線條1B-1B處的放大剖面圖。圖案22可以為一專門的測試圖案，以用于樣品電流的測試，如下所述，其亦可以包括在晶片20上一已知區域上產生的一組通孔。圖1中僅示出單獨的圖案22作為示例，但分布于晶片20表面的多個類似圖案亦可以在晶片的不同區域上被用于進行樣品電流測量。上述多個測量可以不同的方式進行，包括提供橫越過晶片的電流圖。所述圖案亦可以包括其它類型的接觸開口(未示于圖上)，如溝槽或介層孔。
在一個典型的實施方式中，介電氧化層30形成下方的導體或半導體層28上，光阻層32沉積于介電層上。層28可以包括晶片的硅底層，亦可以包括制造在底層上作為組件構造一部分的中間半導體層或金屬層。通孔26藉由微影形成，并被蝕刻穿過層30往下直到下方層28。當圖案22被高電流電子束照射時，樣品電流的測量值代表層28在通孔中暴露的程度。為便于進行樣品電流測量，可以在晶片20下表面，圖案22的下方形成一導電接觸墊33圖3A-E為半導體晶片一區域的剖面示意圖，所示為在不同處理條件下所形成的通孔26。在上述圖式中所示的示例實施例中，通孔26可提供一接觸點至包含TiSi2的底層28的區域34，以增強導電性。
區域34為柵極結構之一典型部分，藉由現有技術的方法形成于層28之內。氧化層30通常包括諸如無摻質的硅玻璃(USG)、硼磷硅玻璃(BPSG)或低k介電質之類的材料，亦可以在硅底層與硅玻璃之間加入氮化物阻擋層(如Si3N4，未圖標)。上述圖式中所示的結構僅作為示例，通孔26亦可類似地形成在其它結構中或與其它結構相鄰。
圖3A所示為一理想蝕刻的開口通孔，即按所需將區域34清楚地曝露出來的通孔。該圖面中的其余圖式為不同處理異常所造成的不同結果。在圖3B中，通孔26蝕刻不足，這通常是由例如蝕刻處理或層30的一致性等問題所引起。因此，曝露在通孔26基部的區域34的面積比所需要小。結果使當通孔26在被電子束照射時，其產生的樣品電流比圖3A中理想蝕刻通孔產生的基準電流要小。當蝕刻不足的通孔被設置于金屬中以接觸區域34時，接觸阻抗可能比所需的要高。
在圖3C中，蝕刻處理太過強烈或持續過長時間，將使通孔26被過度蝕刻。在該情況下，樣本電流通常會大于第3A圖中的情況。過度蝕刻可能對區域34及其它結構造成有害影響，還有可能在通孔26基部上形成污染沉積物。在該情況下，樣本電流將會減小。
圖3D所示為通孔26不能到達區域26的蝕刻不足情況，這通常是由不正確的蝕刻處理或蝕刻時間不足而引起。本圖中對通孔26測得的樣本電流較低，同時在金屬填充后的接觸阻抗亦可能會比所需的要高。
最后，在圖3E中，通孔26被適當地進行了蝕刻。但是污染物38，如光阻聚合物殘渣或介電質殘渣，被沉積于通孔的基部上。該污染物通常會使測量到的樣品電流降低(此是與理想蝕刻通孔測得的樣品電流相比)，同時污染物還會在金屬填充后造成較高的接觸阻抗。
通常，在晶片被高電流電子束照射，且該過程達到平衡時，樣品電流(Ispecimen)、高電流(即高電流電子束的電流-Iprtmary)與晶片表面放射的二次電子，包括分散電子的電流(Isecondary)，之間的關系可以用現有技術中的下式來表示Iprtmary＝Isecondary+Ispecimen。
在樣品電流被測得之后，晶片表面可能會藉由負型預充電(negativeprecharge)進行偏壓，該預充電的一個目的在于防止接觸開口內部產生的大部分二次電子從晶片表面脫離，從而減小Isecondary及增大Ispecimen。
請參閱第3D圖，測得的Ispecimen對在通孔26基部與區域34之間的層30上殘余介電質厚度的靈敏度，是與二次電子(SE)產率的差值以及層30和區域34間的材料導電性差值相關。通常，介電材料的二次電子產率約為半導體或導體性材料的產率的兩倍，對低電子束能量而言，通常≤1kV。相反的，由于層30中介電材料的低導電性，對輕微過蝕刻的通孔而言，測得的Ispecimen與殘余介電質厚度大致成正比，對于實質蝕刻不足的通孔而言則接近于零。因此，對晶片模具(die)上一已知位置處的特定通孔或通孔群而言，測得的Ispecimen即為厚度范圍大致在0到10nm的介電殘留物的靈敏指示物。此外，在不同模具上的相同位置測得的Ispecimen應該在整個晶片上保持一致，如果測得值有差異就代表制程處理并不一致。不一致性及其它制程上的缺陷可以藉由接下來介紹的樣品電流繪圖方法加以檢測。
請參閱圖4，為根據本發明一實施例，用于通孔檢測及樣品電流測量的測試臺40的方框圖。測試臺40包括一腔體42，所述腔體42具有一晶片20在檢測時被放置于其上的作動臺44。電子槍46產生高電流電子束并將其直射晶片20，電表48測量晶片產生的Ispecimen。所述高電流電子束較寬(大射點)，能夠同時照射大量的通孔，從而增大了系統的產率(throughput)。各種不同的電子槍及測試臺40的相關部分如圖7至圖9所示。電表在重要的通孔底部處藉由接觸墊電性連接至半導體或導電層(如第1B圖所示的層28)。
電子槍46產生的高電流電子束在晶片上所感興趣的區域掃描。該高電流束的直徑通常超過幾個微米。
作動臺44是可將晶片20安置成使得晶片的每數個模具上一給定的通孔或通孔群是位于電子槍46的高電流電子束可照射的適當位置。作動臺44可以包括一x-y-θ或R-θ(移動/旋轉)臺。這樣被測量的通孔可能會包括特殊的測試圖案，如圖案22(圖1A與圖1B)，或者其亦可以，或者或附加地包括用于制造在晶片上的微電子組件的功能通孔。晶片檢測可以在晶片的所有模具或僅在特定的預選模具上進行。在這種方式下估測的通孔可以被選擇用于評定蝕刻質量。若有需要，數個不同類型的接觸開口可以被選擇并估測。應該注意的是，整個晶片或模具或其主體部分被掃描以定位缺陷所在，但這并非必須。
在將作動臺44安置好，并用電子槍46的高電流電子束照射預選的通孔之后，控制器50可選擇地接收各區域電表48測得的Ispecimen值。控制器利用這些值來估測通孔的狀態，并通常將其顯示于一用戶工作站68。根據本發明一實施例，一旦一個通孔群被發現其中包含有缺陷通孔，就可以提供一個更高分辨率的測量，以判定通孔缺陷。評估測試結果，并執行必須的修正動作。評估通常是將測得的樣品電流值，與針對預期通孔大小、材料、蝕刻條件及其它適宜制程參數建立的基準值相比較，亦可以將整個晶片上不同模具所測得的樣品電流值相比較。亦可以進行晶片間的樣品電流圖比較。若蝕刻不足(如圖2B或2D所示)，則修正動作可以包括進行進一步蝕刻，或移除可能沉積在通孔底部的殘余聚合物(如圖2E所示)。此外/或是，修正動作亦可以包括對生成當前晶片所用的微影臺和/或蝕刻設備的對準調整步驟。
測試臺40可以藉由將高電流低分辨率束切換為低電流高分辨率束，而于一復查模式(review mode)下操作，及一檢測模式(inspection mode)下操作。
圖5為為根據本發明一實施例，進行監測的方法200的流程圖。
方法200從提供一晶片20的初始化步驟210開始。該晶片20包括數個通孔。步驟210可以包括按照所需的掃描軸進行晶片的對準，生成橫越整個晶片的高度變化圖(該測繪圖可以被主控制器50及電子槍控制單元52用于控制和預測電子槍46在晶片上每一測量位置的電流焦點)。或者，步驟210亦可以包括執行其它現有不使用焦點測繪圖來控制電子束焦點的技術來控制光束的聚焦。上述測繪圖通常由光學顯微鏡獲得，故步驟210可以更包括決定出光線與電子束焦點平面(亦稱為焦點偏移量)的差別。包括將光學顯微鏡測得的焦距與電子顯微鏡(SEM)測得的焦距作比較。焦點偏移量即為兩個測量結果之差。
步驟210之后是將高電流電子束同時照射樣品上一區域多個位置上分布的大量接觸開口的步驟220。該區域通常是由控制器或工具用戶決定，其通常由一區域定位過程定位，所述過程包括機和/獲電位移至一估計位置，以及接下來基于圖像識別的定位步驟。
照射區域取決于高電流電子束的射點大小。該大小可以藉由產率需求及信噪比需求來增大或減小。
射點大小可以根據包括復數通孔排列密度等不同參數來加以改變，所需電流強度的改變可以表明出現了一個有缺陷的通孔或被視作缺陷的通孔橫剖面偏離等類似情況。該方法可以包括將高電流電子束的特性設定為某些特定值，并估計在使用上述值時會獲得的測量結果，接下來決定是否需要改變這些值。例如，如果藉由一個更大的射點大小可以獲得所需的信噪比，則射點大小可以被增大以改善產率。換言之，若信噪比不夠高則射點大小可以減小。
步驟220之后是響應于照射大量在多個位置處的接觸開口來測量流經第一層的樣品電流的步驟230。為達到高產率，需要高帶寬的電流設備。
步驟230之后是對應測量結果，提供至少一缺陷通孔指示的步驟240。該指示可以是響應的樣品電流值，表示至少一通孔已被部分(甚至是大幅度地)阻塞。
根據本發明的一個方面，方法200更包括為響應高電流電子束，而測量自樣品發射的二次電子電流(Isecondary)的步驟235。步驟235之后是步驟240，其可提供一指示，以響應Isecondary及Ispecimen，或響應兩者數值之差。
根據本發明的另一實施例，可以藉由照射一區域(其是不包含接觸通孔且鄰近該照射區域)來測得一參考電流Ireference的。該電流可以從Ispecimen中減去。
步驟240之后是決定是否需要照射更多附加區域的步驟250。附加或可選的步驟250可以包括決定是否有改變高電流束一特性的需要。若上述至少一決定為肯定，則步驟250接下來是決定下一被照射區域及/或改變電子束特性的步驟260，之后跳轉至步驟210。否則，步驟250之后即為“結束”步驟270。所述下一區域可以根據一預設的掃描圖(如光柵掃描圖)來決定。不同的照射區域可以相互交疊，但并非必需。
根據本發明的另一實施例，步驟240包括把測得的電流與的預先測得的電流、來自另一模具(模具與模具間的比較(die to die comparision))的預先處理過的測得電流、來自統計的表示結果、預先測得的電流或估計電流(模具與理想模具比較(die to golden die comparision))、來自同樣單元的理想測量結果(亦參照重復測繪圖)相比較。
每一測量結果可以與一位置相關聯。一旦測量結果與其關聯的位置均被重新得到，則可以產生一樣品電流圖。該圖像可以在步驟270中產生，但并非必需。一示例電流圖如圖6所示。
圖6為樣品電流圖600的圖標，所示為根據本發明一實施例，橫越晶片20的多個位置處所測得的樣品電流。參考尺610所示為由陰影層級來對比的樣品電流范圍(通常參考尺610為彩色陰影)。軸620表示模具或其它易用的類似位置參數。圖中，相應的樣品電流藉由各自位置上適當的陰影來表示。在電流圖600中，每一晶片模具具有一個對應的樣品電流值。亦可以將更多或較少的樣品電流值顯示在電流圖600中。雖然電流圖600以繪圖表示，但其亦可附加或換作如向量形式等數值表示。
如電流圖600所示，整個晶片模具上大部分地樣品電流都很高(即，為一很高的負值)。但在晶片的頂部及底部邊緣，則所測得的樣品電流多數較低。這些較低的數值可以表示例如蝕刻過程中的不一致性或未對準接觸。電流圖600通常可以給出有關的處理缺陷的類型，以便采取適當的修正步驟。
該測繪圖可以藉由各種比較方法與另一測繪圖相對比。所述比較可以包括生成一差異圖并將該差異圖與一個或多個閾值相比較。該差異圖、被比較的測繪圖及閾值可以被呈現給用戶。
本發明的各種實施例已為發明人模擬實施。第一實施例包括一LaB6電子源102。圖7中所示為上述電子源102及電子槍46’的其它組成部分。在不背離本發明要旨的前提下，該LaB6電子源可以別的相當的電子源替換(如其它熱離子源)。
但是，發明人發現使用LaB6電子源具有多種優點。它可以提供一具有適宜源亮度及穩定性的高電流。熱離子的陰極是一個受限于10-20μm大尺寸源。因此使用這些熱離子源時需要對源尺寸進行光電縮減將其減小至射點在圖像平面上的大小為～5μm。該縮減可以進一步最小化球面及離軸偏差。
電子槍46’包括LaB6電子源102，以及槍陽極104、加速陽極106、長磁物鏡108、磁偏轉器112以及延遲浸沒透鏡116。磁偏轉器112平行于高電流電子束延其傳播的電子束系統的光軸，放置在長磁物鏡108與延遲浸沒透鏡116之間。
槍陽極104可被操作以調整包括組件102、104及106的電子透鏡。其可以控制電子源102附近的電域。加速陽極106使靜電透鏡可達到較高的加速度以減小孔徑角及響應的偏差。長磁物鏡108提供所需的源尺寸縮減以最小化球面及離軸偏差。提供整個偏轉域共有的射點焦點及電子束正交。磁偏轉器112使電子束向光軸外偏轉。延遲浸沒透鏡116進行電子束射點最后的調焦，將其減速至低能量并與108正交。
在一示例結構中，延遲浸沒透鏡116出口孔徑與電子源102間的距離為70mm，電子源102的電壓為50V，槍陽極電壓為300V，加速陽極106將高電流電子束111加速至10keV以獲得各種不同的靜磁場。如圖10所示。這些電磁場聚焦于10keV的電子，并將其減速至很小的降落能量(約1keV)。
該結構將電子源102提供的15μm縮減以在被照射樣品的圖像平面上產生5μm的第一次序污點(first order blur)。偏差污點(aberration spot blur)約為1.7μm，而束偏移約為±0.28mm。假定高電流電子束的電流為34μA，橫穿直徑為15μm，孔徑半角為100mrad，則電子源強度約為6·102A/(cm2·strad)。這可以由熟知的LaB6來加以實現。
圖10所示為高電流電子束的電流與使用圖7中結構所能獲得的污點之間的關系。與第一次序幾何污點(對給定的縮減而言為5μm)相比，球面偏差污點更小。
第二實施例包括肖特基電子源102”(Schottky electron source 102”)。圖8所示為該電子源102”及電子槍46”的其它部分。
電子槍46”包括肖特基電子源102”、靜電電容124、超長磁物鏡128、長磁偏轉器122、正交電極126及修正磁透鏡128。靜電電容124被用作電子槍46”的第一透鏡以減小從電子源102”發射的電子的高孔徑角。超長磁物鏡128用于防止電子束的離軸轉移。來自電子源102”的電子通常具有較高的能量，約為5keV。這比第一實施例中電子的能量可被加速至超過10keV要低一些。
靜電(磁)電容124可被操作來減小孔徑角以最小化偏差。超長磁物鏡128提供整個偏轉域共有的具有最小球面及離軸偏差的焦點。磁偏轉器122使電子束向光軸外偏轉。正交電極126及修正磁透鏡128混合用于電子束共有正交的電磁場，以提供減速和最小化偏差。可以被用于動態正交化及射點大小調整中。
在準備從物體平面上具有較高孔徑角的高電流電子束獲得的射點時，其大小受球面偏差污點的限制。發明人發現，由于各種原因(包括電流限制、球面偏差及污點等類似情況)，可能會提供比LaB6電子源102低的產率。物體平面上75mrad的孔徑半角將會在圖像平面上得到約8μm的射點大小(16.3μm光束污點)，以及角強度為0.5-1mA/sRad的約為9-18μA的電流。低電流需要較長的收集時間因而減小了產率。
圖11所示為高電流電子束的電流與使用圖8中結構所能獲得的污點之間的關系。所有的污點均由球面偏差污點組成。僅需要限制物體平面上孔徑角即可獲得超微米型射點大小。這是基于肖特基陰極概念(Schottykycathode based concept)的一個很大優點。可以容易地在“低分辨率-高電流”與“高分辨率-低電流”兩種模式之間轉換，是在晶片電流檢測系統及復查模式中提高精度的一個解決方案。
根據第三實施例，電子槍46”是對低電流高分辨率電子槍設備進行的改動。所述實施例如圖9所示。肖特基電子源102”包括靜電電容124、第一磁透鏡134以及包括一磁透鏡與一延遲浸沒靜電透鏡的電磁透鏡數組136。作為出的改動包括移除各種電子束限制孔徑以利用在較大范圍角度發射的電子，并引入了其它不同部件如電容器124。
如前面的實施例所述，射點大小受球面偏差所限。對于物體平面上65mrad的孔徑半角，可以達到約14.1μm的束污點。角強度為0.5-1mA/strad的電子源可以得到約為6.6-13.3μA的電流。該電流大小比前述各結構得到的要低，而具有可與之相比的射點大小。
靜電電容器124縮減束孔徑角以避免出現較高的偏差。提供靈活的束電流調整。磁物鏡134減少光電系統的球面偏差系數。靜電電容器124與磁物鏡134提供了復合的發射系統以減小球面偏差。電磁透鏡數組136在整個偏轉域上提供共有的射點焦點，將其偏轉、正交化、并減速至較低的束能量。
雖然上文中說明的實施例特別注目于通孔監測，尤其是檢測晶片的主要部分上，但本發明的原理亦可用于其它質量控制作業中。
基于晶片電流的檢測值可以用于監測蝕刻和微影步驟，亦可用于沉積(包括超薄膜的材料厚度測量)及光阻應用與一致性測量中。特別是動態隨機存取內存(DRAM)的柵極氧化物厚度測量和電容厚度測量。本發明的方法提供了上述特征，以及彌補上述特征的層厚度的寬度。這些方法不僅適用于金屬沉積之前，如前述實施例所述，其亦可應用于金屬沉積后檢測接觸、互連、分斷電壓的金屬線、短路及其它缺陷中。測試臺40可以與一叢集工具整合成一體，用以線上監測上述的參數。
應了解上述的實施例僅是例示性的，本發明未受到上述特定的圖標或描述所限制。可確定地，本發明的范圍包含上述不同特征的主要結合及次要結合，熟習該技藝的技術者經讀取上述先前技術所未揭示的描述后，當能夠作不同的變化和修改。
權利要求
1.一種用于檢測晶片的方法，其包括以下步驟接收一樣本，該樣本具有一至少部分導電的第一層，以及形成于該第一層上方的第二介電層，接著在該第二層內生成接觸開口；導引一荷電粒子高電流束以同時照射分布在該樣品一區域上多個位置處的大量的接觸開口；測量流過該第一層的樣品電流，以響應在該多個位置處大量的接觸開口上的照射；以及提供一可代表該至少一缺陷通孔的指示，以響應該測量結果。
2.如權利要求1所述的方法，其中該大量的通孔數目超過100個。
3.如權利要求1所述的方法，其中該導引與測量步驟以非常高的重復頻率重復。
4.如權利要求1所述的方法，其中該高電流束的特點在于具有一較大的橫剖面，該導引步驟包括偏差補償。
5.如權利要求4所述的方法，其中該高電流束包括在相對于該高電流束光軸的一較大的角度范圍內所發射出來的電子。
6.如權利要求1所述的方法，其中該補償步驟包括沿著一長磁透鏡傳播該高電流束。
7.如權利要求1所述的方法，其更包括測量自樣品發射的二次電子電流，以響應該高電流束，其中該指示更可響應所測量的該二次電子電流。
8.如權利要求1所述的方法，其中在該提供指示的步驟之后，是定位該至少一缺陷通孔的步驟。
9.如權利要求8所述的方法，其中該定位步驟包括導引一高分辨率束朝向該至少一缺陷通孔。
10.如權利要求1所述的方法，其中該接觸開口包括數個通孔。
11.如權利要求1所述的方法，其中該接觸開口包括數個溝槽。
12.如權利要求1所述的方法，其中不同導引期間的區域是互相重疊。
13.如權利要求1所述的方法，其重復導引與提供的步驟以照射該晶片的多個區域。
14.如權利要求1所述的方法，其更包括估計與該高電流束相關的一信噪比(signal to noise ratio)，并據此改變該高電流束至少一特性的步驟。
15.如權利要求14所述的方法，其中該至少一特性從以下組合中選取束電流與射點大小。
16.一種用于檢測晶片檢測的設備，其包括一電子束源，適用于導引一荷電粒子高電流束以同時照射分布在一樣品一區域上多個位置處的大量的接觸開口；該樣本具有一至少部分導電的第一層，以及形成于該第一層上方的第二介電層，接著在該第二層內生成接觸開口；一電流的測量裝置，適用于測量流過該第一層的樣品電流，以響應在該多個位置處大量的接觸開口上的照射；以及一控制器，提供一可代表該至少一缺陷通孔的指示，以響應該測量結果。
17.如權利要求16所述的設備，其更包括一種二次電子探測器，其適于測量自該樣品發射的二次電子電流，以響應該電子束，其中該控制器還適于生成一用于表示該二次電子電流與該樣品電流的測繪圖。
18.如權利要求16所述的設備，其中該大量的通孔數目超過100個。
19.如權利要求16所述的設備，其更適于以非常高的重復頻率重復該導引與測量步驟。
20.如權利要求16所述的設備，其中該高電流束的特點在于具有一較大的橫剖面，該設備包括可用以補償偏差的構件。
21.如權利要求20所述的設備，其中該高電流束包括在相對于該高電流束光軸的一較大的角度范圍內所發射的電子。
22.如權利要求20所述的設備，其中該用以補償偏差的構件包括一長磁透鏡。
23.如權利要求16所述的設備，其中該設備更適于響應一代表至少一缺陷通孔的指示來定位出至少一缺陷通孔。
24.如權利要求23所述的設備，其中該設備能夠藉由導引一高分辨率束朝向該至少一缺陷通孔來進行定位。
25.如權利要求16所述的設備，其中所述接觸開口包括數個通孔。
26.如權利要求16所述的設備，其中所述接觸開口包括數個溝槽。
27.如權利要求16所述的設備，其中不同導引期間的區域是互相重疊。
28.如權利要求16所述的設備，其中該設備適于重復該導引與提供步驟以照射所述晶片的多個區域。
29.如權利要求16所述的設備，其更適于評估一與該高電流束相關的信噪比，并據此改變該高電流束的至少一特性。
30.如權利要求29所述的設備，其中該至少一特性從以下組合中選取束電流與射點大小。
31.如權利要求1所述的方法，其中該導引與測量的步驟被一直重復直到該晶片的一實質大小部分被該高電流束所照射。
32.如權利要求16所述的方法，其適于重復該導引與測量步驟，直到該晶片的一實質大小部分被該高電流束所照射。
33.如權利要求1所述的方法，其中該提供一指示的階段為響應預先測得的的電流。
34.如權利要求1所述的方法，其中該提供一指示的階段為響應預先估計的的電流。
35.如權利要求1所述的方法，其中該提供一指示的階段包括采用一模具與模具間的比較(die to die comparision)。
36.如權利要求1所述的方法，其中該提供一指示的階段包括采用一模具與理想模具間的比較(die to golden die comparision)。
37.如權利要求1所述的方法，其中該提供指示的階段包括采用一單元與單元比較(cell to cell comparision)。
38.如權利要求16所述的設備，其中該控制器適用于響應預先測得的電流提供指示。
39.如權利要求16所述的設備，其中該控制器適用于響應預先估計的電流提供指示。
40.如權利要求16所述的設備，其中該控制器適用于藉由采用一模具與模具的比較(die to die comparision)來提供指示。
41.如權利要求16項所述的設備，其中該控制器適用于藉由采用一模具與理想模具間的比較(die to golden die comparision)來提供指示。
42.如權利要求16項所述的設備，其中該控制器適用于藉由采用一單元與單元比較(cell to cell comparision)來提供指示。
全文摘要
本發明是有關于一種用于檢測晶片檢測的方法和設備。該設備能夠檢測一樣品，該樣品具有一至少部分導電的第一層，以及形成于所述第一層上方的第二介電層，接著并在所述第二層內生成接觸開口，該設備包括(i)一適于導引一荷電粒子高電流束以同時照射分布在該樣品一區域上多個位置處的大量接觸開口的電子束源；(ii)一適于測量流過所述第一層的樣品電流的測量裝置，以響應在所述多個位置處大量的接觸開口上的照射；以及(iii)一適于提供一可代表至少一缺陷通孔的指示的控制器，以響應所述測量結果。
文檔編號H01L21/66GK1833174SQ200480022822
公開日2006年9月13日 申請日期2004年6月7日 優先權日2003年6月10日
發明者亞歷山大·卡迪舍維奇, 迪米特里·舍爾, 克里斯托弗·塔爾伯特 申請人:應用材料以色列公司