JP2016538678A - 電子ビーム検査及びレビューにおける向上した欠陥検出 - Google Patents

Abstract

一実施形態は、検査及び／またはレビューのための電子ビーム装置に関する。電子源は一次電子ビームを発生させ、電子光学システムは、該一次電子ビームをステージに保持される試料の上に整形及び集束させる。検出システムは、該試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を検出し、画像処理システムは、該検出システムからのデータを処理する。電子光学システム、検出システム、及び画像処理システムの動作を制御及び調整するホストコンピュータシステム。グラフィカルユーザインターフェースは、パラメータ空間を示し、かつ装置の動作パラメータのユーザ選択及び起動を提供する。別の実施形態は、電子ビーム装置を使用して欠陥を検出及び／またはレビューする方法に関する。他の実施形態、態様、及び特徴も開示される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年９月２８日に出願された米国仮出願第６１／８８３，９９５号の利益を主張し、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

発明の背景
本発明は、半導体ウエハ及び他の製造された基板の検査及び／またはレビューのための方法及び装置に関する。

半導体製造は様々なプロセスを伴う。一般的なプロセスは、製造される基板上に微視的特徴を形成するものを含む。微視的特徴は、例えば、誘電または金属材料を含み得る。

米国特許出願公開第２００３／０１５５５０９号

本開示は、電子ビーム検査及びレビューにおける向上した欠陥検出のための方法及び装置を提供する。

一実施形態は、検査及び／またはレビューのための電子ビーム装置に関する。電子源が一次電子ビームを発生させ、電子光学システムが、該一次電子ビームをステージに保持される試料の上に整形及び集束させる。検出システムが、該試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を検出し、画像処理システムが、該検出システムからのデータを処理する。電子光学システム、検出システム、及び画像処理システムの動作を制御及び調整するホストコンピュータシステム。グラフィカルユーザインターフェースが、パラメータ空間を示し、かつ装置の動作パラメータのユーザ選択及び起動を提供する。

別の実施形態は、電子ビーム装置を使用して欠陥を検出及び／またはレビューするための方法に関する。一次電子ビームが、電子源を使用して発生させられ、該一次電子ビームは、電子光学システムを使用して試料の上に整形及び集束される。二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子が、検出システムを使用して該試料から検出され、該検出システムからのデータが、画像処理システムを使用して処理される。電子光学システム、検出システム、及び画像処理システムの動作は、ホストコンピュータシステムを使用して制御される。グラフィカルユーザインターフェースが、パラメータ空間を示し、かつ装置の動作パラメータのユーザ選択及び起動を提供する。

他の実施形態、態様、及び特徴も開示される。

本発明の実施形態に従う欠陥検出及びレビューのための電子ビーム装置の模式図である。 本発明の実施形態に従うパラメータ空間における動作点を選択するためのグラフィカルユーザインターフェースを描写する。 本発明の実施形態に従うパラメータ空間の拡大した表示のグラフィカルユーザインターフェースを描写する。 本発明の実施形態に従う規則的な格子点を含むパラメータ空間の領域を有するパラメータ空間における動作点を選択するためのグラフィカルユーザインターフェースを描写する。 本発明の実施形態に従う電子ビーム装置を制御するためにコンピュータソフトウェアを含む例示的なコンピュータの簡易形態を描写する。

本開示は、電子ビーム検査及びレビューにおける向上した欠陥検出のための方法及び装置を提供する。本明細書に開示される方法及び装置は、検査またはレビューの以下のモード：１）試料が移動している間に電子ビームが試料を走査し、走査の方向が試料の動きの方向に対して名目上垂直である、スワシング（ｓｗａｔｈｉｎｇ）モード、及び２）ビームが走査している間に電子ビームが名目上静止している試料を走査する、ステップ及び走査モードで使用され得るが、これらでの使用に限定されない。

本開示は、以下の種類：１）材料対比欠陥、２）埋もれた空隙及び埋もれた材料対比欠陥を含む、埋もれた欠陥、３）深い高アスペクト比のトレンチまたはコンタクトホールの底部であり得る、トレンチ内欠陥、４）電圧対比欠陥、及び５）ナノメートルスケール物理的欠陥、を含む欠陥の向上した検出のための方法及び装置を提供する。

図１は、本発明の実施形態に従う欠陥検出及びレビューのための電子ビーム装置１０の断面図である。示される通り、本装置は、電子源５によって発生され得、かつ最大１５ｋｅＶ（キロ電子ボルト）のエネルギーを有し得る一次電子ビーム１１を含む。

一次電子ビーム１１は、電子光学素子１２によって集束され得、試料１４の表面の上に着地する前に複数の電極１３によってさらに整形され得る。試料１４は、シリコンウエハまたは他の種類の試料であり得る。試料１４は、その上もしくはその中に製造された、または製造の過程にある回路関連構造を有し得る。

一次電子ビーム１１の着地エネルギーは、試料を電子源に対して所望の電圧にバイアスをかけることによって制御され得る。着地エネルギーは、０ｅＶ（電子ボルト）〜３０ｋｅＶで変動するように制御され得る。

一次電子ビーム１１と、試料１４の表面上またはその近く、ならびに試料１４内に欠陥１５を有する試料１４との間の相互作用は、二次電子、後方散乱電子、他の形態の信号搬送電子２１の放出をもたらす。これらの信号搬送電子２１は、１つ以上の電子検出器２５によって検出され得る。

装置１０は、該試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を検出する検出システム２５と、該検出システムからのデータを処理する画像処理システム２７と、前述のシステム及びそれらのサブシステムの動作を制御及び調整するホストコンピュータシステム２９と、パラメータ空間を示し、かつユーザが、該電子ビーム検査及びレビュー装置の動作パラメータを選択及び起動することを可能にするグラフィカルユーザインターフェース３３を含む一連のコンピュータソフトウェア３１とをさらに含む。

図２は、本発明の実施形態に従うパラメータ空間における動作点を選択するためのグラフィカルユーザインターフェース２００を描写する。下に記載する通り、このグラフィカルユーザインターフェース２００は、パラメータ空間における許容された離散点及び許容された範囲から動作点を選択する有利な技法を提供する。

メイングラフ２１０におけるデカルト座標システムは、該装置１０のパラメータ空間のズーム表示を示し、横軸は、着地エネルギー（ｅＶの単位）であり、縦軸は、電荷制御電圧（ボルトまたはＶの単位）である。電荷制御電圧は、ウエハ１４とウエハに最も近い電極１３との間の公称電圧差を示す。電流（能動的）動作点（−５．０ボルトでの電荷制御及び１０００ｅＶでの着地エネルギー）が、「Ｘ」のクロスマークならびに縦軸及び横軸上の対応する位置を指す対応する矢印（三角）によってグラフ２１０中に示される。電流動作点は、図２、３、及び４において同一である。

入射ビームにおけるビーム電流を含む他の動作パラメータが、グラフ２１０の左の表示欄２２０中に示される。上から下に、「レビュー」の下に示される動作パラメータは、画像種類（「Ｅビーム」）、画素サイズ（「０．５００μｍ」）、適応画素モード（「なし」）、適応画素スケール（「１」）、視界（「２５６．０μｍ」）、ビームエネルギー（「１２ｋＶ」）、着地エネルギー（「１０００ｅＶ」）、電荷制御（「−５．０Ｖ」）、ビーム電流（「１２５ｎＡ」）、走査平均（「１」）、走査高さ（「５１２」）、走査速度（「５０．０ＭＨｚ」）、及び「較正」の下に、平均化モード（「フレーム＋」）を含む。

インターフェース２００の右上には、電荷制御（Ｖ）（「−５．０」）、着地エネルギー（ｅＶ）（「１０００」）、及びズームパーセント（％）（「１００」）のための選択制御２３０が提供される。インターフェース２００の右下には、動作パラメータ空間のズーム制御概要２４０が提供される。図２に示される例において、さらなる詳細はズーム表示グラフ２１０に示されるが、ズーム制御（概要）グラフ２４０及びズーム表示（メイン）グラフ２１０に示されるパラメータ空間の領域が同じであるように、ズームパーセントは１００％である。

ズーム表示（メイン）グラフ２１０、ズーム制御（概要）グラフ２４０の両方において、グラフ中の点は、離散的な「正当な」（すなわち、許容された）動作点（すなわち、特定の電荷制御電圧及び特定の着地エネルギー）であるが、一方で、グラフ中の線は、「正当」である（すなわち、許容された）連続した動作範囲を示す。描写される通り、例えば、グラフ中の縦線セグメントは、離散着地エネルギーでの電荷制御電圧の範囲を許容する。

図３は、本発明の実施形態に従うパラメータ空間の拡大した表示のグラフィカルユーザインターフェース３００を描写する。図３において、左の表示欄３１０中の動作パラメータは、図２中の左の表示欄２２０中の動作パラメータと同じである。

図３中のズーム表示グラフ３１０は、選択制御３３０に示される通り、３１６％のズームである。電流（能動的）動作点は、「Ｘ」のクロスマークならびに縦軸及び横軸上の対応する位置を指す対応する矢印（三角）によって示される。図３において、デカルト座標システム中の電流カーソル位置（「１１３３２、−１１８９．７」）が、選択制御３３０の下に示される。ユーザインターフェースにおけるこの電流カーソル位置は、ポイントアンドクリックデバイスを介して、移動及び選択されて、新たな動作点を選択し得る。

ズーム表示グラフ３１０中に示されるパラメータ空間の領域は、ズーム制御グラフ３４０内に示される長方形３４２によって示される。ズーム制御グラフ３４０内の長方形３４２の位置及びサイズは、インターフェースによって制御可能である。

図２におけるように、図３中のズーム表示及びズーム制御グラフ（３１０及び３４０）中の点は、離散的な「正当な」（すなわち、許容された）動作点（すなわち、特定の電荷制御電圧及び特定の着地エネルギー）であるが、一方で、ズーム表示及びズーム制御グラフ（３１０及び３４０）中の線は、「正当」である（すなわち、許容された）連続した動作範囲を示す。描写される通り、例えば、グラフ中の縦線セグメントは、離散着地エネルギーでの電荷制御電圧の範囲を許容する。

図４は、本発明の実施形態に従う規則的な格子点を含むパラメータ空間の領域を有するパラメータ空間における動作点を選択するためのグラフィカルユーザインターフェース４００を描写する。図４において示されるインターフェース４００は、図２において示されるインターフェース２００と類似している。図４において示されるインターフェース４００は、ズーム表示グラフ４１０、動作パラメータ表示欄４２０、選択制御４３０、及びズーム制御グラフ４４０を含む。

さらに、図４のズーム表示及びズーム制御グラフ（４１０及び４４０）は、規則的な格子上の（すなわち、横及び縦次元における周期的な間隔を有する格子上の）さらなる動作点を含む。これらの規則的な格子点は、図２のズーム表示及びズーム制御グラフ（２１０及び２４０）中に描写される動作点及び線に加えられる。その上、図４のインターフェース４００は、ズーム表示グラフ４１０の左の表示欄４２０中の動作パラメータのためのラベルを示す。

図５は、本発明の実施形態に従う電子ビーム装置を制御するためにコンピュータソフトウェアを含む例示的なコンピュータ５００の簡易形態を描写する。かかるコンピュータは、例えば上に記載される方法を実装及び実施するために使用され得る。この図は、かかるコンピュータのほんの１つの簡易例を示す。

示される通り、コンピュータ５００は、例えば、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＩｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのものなどの１つ以上のプロセッサ５０１を含み得る。コンピュータ５００は、その様々な構成要素を通信可能に相互接続する１つ以上のバス５０３を有し得る。コンピュータ５００は、１つ以上のユーザ入力デバイス５０２（例えば、キーボード、マウスなど）、表示モニター５０４（例えば、液晶表示、フラットパネルモニターなど）、コンピュータネットワークインターフェース５０５（例えば、ネットワークアダプタ、モデム）、ならびにハードドライブ、半導体ベースのメモリ、光学ディスク、または他の有形非一時的コンピュータ可読記憶媒体にデータを記憶し得る１つ以上のデータ記憶デバイス５０６及び例えば、ランダムアクセスメモリを使用して実装され得るメインメモリ５１０を含み得るデータ記憶システムを含み得る。

この図において示される例において、メインメモリ５１０は、命令コード５１２及びデータ５１４を含む。命令コード５１２は、データ記憶デバイス５０６の有形非一時的コンピュータ可読媒体からプロセッサ（複数可）５０１による実行のためメインメモリ５１０にロードされ得る実行可能コンピュータ可読プログラムコード（すなわち、ソフトウェア）構成要素を含み得る。とりわけ、命令コード５１２は、コンピュータ５００に電子ビーム装置１０を制御させ、本明細書に記載される通りのグラフィカルユーザインターフェースを提供させるようにプログラムされ得る。

本明細書に開示される発明の態様は、以下を含む。

発明の態様１：一次電子ビームを発生させる電子源、検査またはレビューされる試料を搬送するステージ、該一次電子ビームを該試料の上に整形及び集束する電子光学システム、該試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を集団的または選択的に検出する検出システム、該検出システムからのデータを処理する画像処理システム、前述のシステム及びそれらのサブシステムの動作を制御及び調整するホストコンピュータシステム、及びパラメータ空間を示し、かつユーザが、該電子ビーム検査及びレビュー装置の動作パラメータを選択及び起動することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを含む一連のコンピュータソフトウェアを含む、電子ビーム検査及びレビュー装置。

発明の態様２．該電子光学システムが、複数の電子レンズ、該試料上の複数の電極を備え、電荷制御電圧が、試料と試料に最も近い電極との間に生成されるような様式で、電圧が該電極及び該試料に印加され、該電荷制御電圧が、独立した動作パラメータとして扱われて、前述の信号搬送電子を集団的または選択的に、抽出するか、または取り除き、該電荷制御電圧が、少なくとも−１ｋＶ〜＋１ｋＶの範囲を有する、発明の態様１に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。一実装形態において、例えば、該電荷制御電圧は−１５ｋＶ〜＋１５ｋＶの範囲を有する。

発明の態様３．該着地エネルギーが、独立した動作パラメータとしても扱われ、少なくとも０ｅＶ〜１１ｋｅＶの範囲を有する発明の態様２に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。一実装形態において、例えば、該着地エネルギーは０ｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲を有する。この実装形態において、該一次電子ビームは、０ｅＶ〜１５ｋｅＶの範囲のエネルギーを有し、該試料は、−１５ｋＶ〜＋１５ｋＶのバイアスをかけられ、該一次電子ビームが該試料上に着地するとき、０ｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲の正味着地エネルギーをもたらす。

発明の態様４．該着地エネルギー及び該電荷制御電圧が、ユーザグラフィックインターフェースにおける二次元のパラメータ空間における横軸及び縦軸、それぞれまたは任意、によって表される、発明の態様３に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。該パラメータ空間は、電流動作点を示し、ユーザが、デカルト座標中をクリックすることによって新たな動作点を選択することを可能にする。

発明の態様５．該着地エネルギー及び電荷制御電圧が、デカルト座標中の任意の点が動作点として選択され得るように、連続的に変化し得る、発明の態様４に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。

発明の態様６．該着地エネルギー及び電荷制御電圧が離散的であり、どちらの単位が適用可能であっても、それぞれが、１００Ｖまたは１００ｅＶの増分で変化し得、したがって、デカルト座標中に二次元格子を形成する、発明の態様４に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。

発明の態様７．該パラメータ空間の領域が連続的であり、一方で、他の領域は離散的である、発明の態様４に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。

発明の態様８．該パラメータ空間のさらに他の領域が１つの軸のみに沿って連続的である、発明の態様７に従う電子ビーム検査及びレビュー装置。

上の記載において、多数の特定の詳細が、本発明の実施形態の徹底的な理解を提供するために与えられる。しかしながら、本発明の例証された実施形態の上の記載は、網羅的であることを意図するものでも、本発明を開示された正確な形態に制限することを意図するものでもない。当業者は、本発明が、特定の詳細のうちの１つ以上がなくても、あるいは他の方法、構成要素などを用いても実施され得ることを認識するであろう。他の例では、周知の構造または作業は、本発明の不明瞭な態様を避けるために、詳細が示されないか、または記載されない。本発明の特定の実施形態及び例が、例証の目的のために本明細書に記載されるが、当業者には認識される通り、様々な同等の修正が、本発明の範囲内で可能である。

これらの修正が、上の詳細な記載を考慮して、本発明に対して行われ得る。以下の特許請求項の範囲に使用される用語は、本発明を、本明細書及び特許請求項の範囲に開示される特定の実施形態に制限するものと解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求項の範囲によって決定されるべきであり、それは、特許請求項の解釈の確立された原則に従い解釈されるべきである。

Claims (20)

1. 検査及び／またはレビューのための電子ビーム装置であって、
   一次電子ビームを発生させる電子源と、
   試料を搬送するステージと、
   前記一次電子ビームを前記試料の上に整形及び集束させる電子光学システムと、
   前記試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を検出する検出システムと、
   前記検出システムからのデータを処理する画像処理システムと、
   前記電子光学システム、前記検出システム、及び前記画像処理システムの動作を制御及び調整するホストコンピュータシステムと、
   パラメータ空間を示し、かつ前記装置の動作パラメータのユーザ選択及び起動を提供するグラフィカルユーザインターフェースと、を備える、装置。
2. 前記電子光学システムが、
   複数の電子レンズと、
   前記試料上の複数の電極と、を備え、
   電荷制御電圧が、前記試料と前記試料に最も近い前記電極との間に生成されるような様式で、電圧が前記電極及び前記試料に印加され、
   前記電荷制御電圧が、前記グラフィカルユーザインターフェースによって制御可能である独立した動作パラメータである、請求項１に記載の装置。
3. 前記電荷制御電圧が、前記信号搬送電子を選別して、後方散乱電子を抽出し、二次電子を取り除くように選択される、請求項２に記載の装置。
4. 前記電荷制御電圧が、前記信号搬送電子を選別して、後方散乱電子を取り除き、二次電子を抽出するように選択される、請求項２に記載の装置。
5. 前記電荷制御電圧が、前記信号搬送電子を選別して、後方散乱電子と二次電子との混合物を抽出するように選択される、請求項２に記載の装置。
6. 前記電荷制御電圧が、少なくとも−１キロボルト〜＋１キロボルトの範囲である、請求項２に記載の装置。
7. 前記一次電子ビームが、ある着地エネルギーで前記試料上に着地し、前記着地エネルギーが、前記グラフィカルユーザインターフェースによって制御可能である独立した動作パラメータである、請求項２に記載の装置。
8. 前記着地エネルギーが、少なくとも０電子ボルト〜１１キロ電子ボルトの範囲である、請求項７に記載の装置。
9. 前記着地エネルギー及び前記電荷制御電圧が、前記グラフィカルユーザインターフェースの二次元パラメータ空間における横軸及び縦軸によって表される、請求項７に記載の装置。
10. 前記パラメータ空間が、電流動作点を示し、かつ前記パラメータ空間における新たな動作点をポイントアンドクリックすることによって前記新たな動作点の選択を提供する、請求項９に記載の装置。
11. 前記着地エネルギー及び前記電荷制御電圧が、前記パラメータ空間における任意の点が、前記新たな動作点として選択可能であるように、連続的に可変である、請求項１０に記載の装置。
12. 前記着地エネルギー及び前記電荷制御電圧が、前記パラメータ空間内で一定の増分で離散的に可変である、請求項１０に記載の装置。
13. 前記一定の増分が、前記電荷制御電圧では１００ボルトの増分及び前記着地エネルギーでは１００電子ボルトの増分を含む、請求項１２に記載の装置。
14. 前記パラメータ空間が、連続的に可変な領域及び離散的に可変な領域の両方を含む、請求項１０に記載の装置。
15. 連続的に可変な領域が、前記パラメータ空間における第２の次元に沿った離散値で、前記パラメータ空間における第１の次元における連続的範囲を含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記第１の次元が前記電荷制御電圧であり、前記第２の次元が前記着地エネルギーである、請求項１５に記載の装置。
17. 電子ビーム装置を使用して欠陥を検出及び／またはレビューする方法であって、
    電子源を使用して一次電子ビームを発生させることと、
    ステージを使用して試料を搬送することと、
    電子光学システムを使用して、前記一次電子ビームを前記試料の上に整形及び集束させることと、
    検出システムを使用して、前記試料からの二次電子及び後方散乱電子を含む信号搬送電子を検出することと、
    画像処理システムを使用して、前記検出システムからのデータを処理することと、
    ホストコンピュータシステムを使用して、前記電子光学システム、前記検出システム、及び前記画像処理システムの動作を制御することと、
    グラフィカルユーザインターフェースを使用して、パラメータ空間を示し、かつ前記装置の動作パラメータのユーザ選択及び起動を提供することと、を含む、方法。
18. 前記電子光学システムが、複数の電子レンズ及び前記試料上の複数の電極を備え、
    電荷制御電圧が、前記試料と前記試料に最も近い前記電極との間に生成されるような様式で、前記電極及び前記試料に電圧を印加することと、
    前記グラフィカルユーザインターフェースによって、第１の独立した動作パラメータとして前記電荷制御電圧を制御することと、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記一次電子ビームが、ある着地エネルギーで前記試料上に着地し、
    前記グラフィカルユーザインターフェースによって、第２の独立した動作パラメータとして前記着地エネルギーを制御することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記グラフィカルユーザインターフェースの二次元パラメータ空間に前記着地エネルギー及び前記電荷制御電圧を表示することと、
    前記パラメータ空間に、マークによって電流動作点を示すことと、
    前記パラメータ空間内の新たな動作点をポイントアンドクリックすることによって、前記新たな動作点の選択を提供することと、をさらに含む、請求項１９に記載の方法。