用于电测试半导体晶片的系统和方法技术方案

一种用于电测试半导体晶片的系统，该系统包括（ａ）至少一个带电粒子束聚焦影响组件和（ｂ）适于收集从晶片散射的带电粒子的至少一个检测器；其中该系统适于用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电，用聚焦带电粒子束扫描第一区域的至少一部分并检测从该至少一部分散射的电子。该系统在离焦带电粒子束保持影响第一区域的同时，扫描该至少一部分。一种用于电测试半导体晶片的方法，该方法包括用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电；以及在检测从第一区域的至少一部分散射的电子的同时，用聚焦带电粒子束扫描该至少一部分，在由离焦带电粒子束引起的充电保持影响第一区域的同时，扫描该至少一部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在电路制造期间检査和测试半导体晶片的设备和方法，尤 其用于在电压对比模式中测试晶片。
技术介绍
集成电路是包括多个层的非常复杂的器件。每一层可包括导电材料、绝缘 材料和/或半导体材料。通常根据集成电路的预期功能度，将这些各种材料排 列在图案中。该图案也反映集成电路的制备工艺。导电层通常包括由导电材料制成的一些导体，这些导体由诸如各种氧化物 的绝缘材料分隔。以交错方式将电介质层布置在各导电层之间。可由位于电介 质层内的导电材料(称为互连或过孔)将不同导电层的导体彼此连接和/或连 接到衬底。衬底可包括半导体材料并且至少将衬底的一部分连接到虚假接地。已经开发了用于在制造阶段期间、在连续制备阶段之间检査集成电路的多 种检查和失效分析技术，这些技术与制备工艺相结合(也称为在线检查技 术)或不相结合(也称为离线检查技术)。在现有技术中己知多种光学及带电粒子束检查工具和复查工具，诸如加利福尼亚州Santa Clam市的应用材 料(Applied Materials)股份有限公司的ComplussTM、 SEMVisionTM和 InsiteTM。制备失效会影响集成电路的电特征。某些这种失效来自于集成电路的不同 元件之间的有害断开。欠蚀刻过孔或导体可以是浮动的，而不是连接到导电的 次表面结构。由于缺陷结构和无缺陷结构之间的充电差异，可以检测这种失效。为了便 于电压对比分析，在缺陷结构和其周围之间必须存在充电差异。通常将次表面结构电连接到晶片的衬底，或者连接到外部电压源或接地。 因此，可以相对容易地控制周围结构的充电。为了执行有效电压对比测量，必须在缺陷结构和无缺陷结构的电势之间形5成明显的差异。特别是，为了能够通过能量过滤实现信号分离，必须在电势中 形成大于包含缺陷和无缺陷结构的材料的二次电子的标称能量宽度的差异。用于执行电压对比测量的多种技术是己知的。第一种技术包括使用浸没电 子枪。可以朝向浸没电子枪移动样品，浸没电子枪向预定区域引导相对大量的 电子，由此给该区域充电。为了提供该区域的图像，由扫描束扫描该区域。另一种技术涉及为样品提供偏置电压。这些技术的组合也是已知的。McCord等 人的名为控制表面充电及聚焦的设备和方法的美国专利No. 6，828，571中 描述了这两种技术的组合的示例。McCord还描述了涉及用倾斜检测束照明样 品的自动聚焦方法。某些检査装置和方法通过聚焦到诸如获得预期分辨率所必需的小束斑尺 寸的电子束扫描样品。通常需要束斑的直径小于预期分辨率的两倍。对于当今 最高级的半导体晶片，通常需要束斑尺寸小于500nm。通常，在沿水平轴机械移动样品的同时，沿扫描轴扫描电子束。因此，相 对避免了相同区域的重复曝光。多种类型的是已知的，这些扫描电子显微镜通常包括电子枪、接收从目标 发射的电子的检测器及相关放大器和监视器，该电子枪通过包含聚光透镜、 扫描线圈和物镜的真空柱体将电子束引导到该目标。根据Wikipedia,八极通常是指具有相反符号的充电分布且以小距离 彼此分隔的两个电或磁四极和/或用于控制电子束或其它带电粒子束的任 何装置，由排列在圆形图案中具有交替极性的八个电极或磁极构成； 一般用于 校正四极系统的像差。SemVision/G2是使用其中包括delta (德尔塔)充电技术的各种充电技 术的商业可用系统。在这里将说明书中提到的全部申请和专利文献及其中直接或间接引用的 申请及专利文献的公开作为参考文献。
技术实现思路
本专利技术的实施例试图提供用于电测试半导体晶片的方法，该方法包括用离 焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电；以及在检测从第 一区域的至少一部分散射的电子的同时，用聚焦带电粒子束扫描该至少一部6分；其中在由离焦带电粒子束引起的充电保持影响第一区域的同时，扫描该至 少一部分。替代地或另外，提供了用于电测试半导体晶片的系统，该系统包括 至少一个带电粒子束聚焦影响组件、适于收集从晶片散射的带电粒子的至少一 个检测器；其中该系统适于(i)用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便 影响第一区域的充电，(ii)用聚焦带电粒子束扫描第一区域的至少一部分并检 测从该至少一部分散射的电子；其中系统在利用离焦带电粒子束引起的充电保 持影响第一区域的同时，扫描该至少一部分。根据本专利技术的某些实施例，将该扫描的回扫描/逆程部分用于在晶片表面 上执行动态预充电处理，通常包括对该束进行离焦，以便增加充电水平和所获 得的充电均匀性。因此，根据本专利技术的某些实施例，提供了用于电测试半导体晶片的方法， 该方法包括(a)在维持构成第一扫描区域的基本聚焦束的同时，沿至少一条 扫描线扫描带电粒子束；(b)在维持构成第一扫描区域的基本离焦束的同时， 沿至少一条扫描线扫描带电粒子束，以便控制包括第一扫描区域的至少一个区 域的充电；以及(c)重复扫描步骤，直到扫描了晶片的预定部分。该次序并 不需要如上所述的准确，例如可交互歩骤(a)和(b)，以便离焦充电控制步 骤可以先于聚焦歩骤。根据本专利技术的某些实施例，还提供了用于电测试半导体晶片的系统，该系 统包括(a)带电粒子束源；(b)可以改变的聚焦元件，包括但不限制于透镜 元件、束能量或圆柱电极；(c)适于收集从晶片散射的带电粒子的至少一个检 测器；以及(d)控制系统，该控制系统适于(i)以在维持基本聚焦束的同 时，使带电粒子束沿至少一条扫描线扫描的方式控制带电粒子束，并允许检测 器收集从第一扫描部分散射的带电粒子；(ii)以在维持基本离焦束的同时，使 带电粒子束沿至少另一条扫描线扫描的方式控制带电粒子束，以便控制包括第 一扫描部分的至少一个区域的充电；以及(iii)确定重复(i)和(ii)直到扫 描了晶片的预定部分；可以及时交换(i)和(ii)的次序。根据本专利技术的某些实施例，还提供了用于电测试半导体晶片的方法，该方 法包括用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电，以及 在检测从第一区域的至少一部分散射的电子的同时，使用扫描图案、用聚焦带 电粒子束扫描该至少一部分，其中扫描图案包括一组至少一条扫描线并且在由离焦带电粒子束引起的充电保持影响该组中的每条扫描线的同时，用聚焦带电 粒子束扫描该扫描线。另外，根据本专利技术的某些实施例，由离焦带电粒子束形成的束斑尺寸明显 大于由聚焦带电粒子束形成的束斑尺寸。另外，根据本专利技术的某些实施例，离焦带电粒子束沿离焦扫描线扫描而聚 焦带电粒子束沿聚焦扫描线扫描，其中离焦扫描线与聚焦扫描线平行。另外，根据本专利技术的某些实施例，离焦带电粒子束沿离焦扫描线扫描而聚 焦带电粒子束沿聚焦扫描线扫描，其中离焦扫描线横向聚焦扫描线。另外，根据本专利技术的某些实施例，离焦带电粒子束沿在第一方向上的离焦 扫描线扫描而聚焦带电粒子束沿基本与第一方向相反的第二方向上的聚焦扫 描线扫描。另外，根据本专利技术的某些实施例，离焦带电粒子束沿多条离焦扫描线扫描 而聚焦带电粒子束沿多条聚焦扫描线扫描，其中将多条聚焦扫描线布置在多条 离焦扫描线的相邻线之间。另外，根据本专利技术的某些实施例，第一扫描包括在晶片附近引入离焦静电场。另外，根据本专利技术的某些实施例，第一扫描包括在远离晶片的位置引入离 焦静电场。另外，根据本专利技术的某些实施例，第一扫描包括在持续时间上小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电测试半导体晶片的方法，该方法包括：　用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电；以及　在检测从第一区域的至少一部分散射的电子的同时，使用扫描图案、用聚焦带电粒子束扫描该至少一部分；　其中所述扫描图案 包含一组至少一条扫描线，并且在由所述离焦带电粒子束引起的充电保持影响所述组中每条扫描线的同时，用所述聚焦带电粒子束扫描该扫描线。

【技术特征摘要】
US 2007-11-5 11/935,3351. 一种用于电测试半导体晶片的方法，该方法包括用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域以便影响第一区域的充电；以及在检测从第一区域的至少一部分散射的电子的同时，使用扫描图案、用聚焦带电粒子束扫描该至少一部分；其中所述扫描图案包含一组至少一条扫描线，并且在由所述离焦带电粒子束引起的充电保持影响所述组中每条扫描线的同时，用所述聚焦带电粒子束扫描该扫描线。2. 如权利要求1所述的方法，其中由所述离焦带电粒子束形成的束斑尺 寸明显大于由所述聚焦带电粒子束形成的束斑尺寸。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述离焦带电粒子束沿离焦扫描线扫 描，而所述聚焦带电粒子束沿聚焦扫描线扫描，其中所述离焦扫描线与所述聚 焦扫描线平行。4. 如权利要求1所述的方法，其中所述离焦带电粒子束沿离焦扫描线扫 描，而所述聚焦带电粒子束沿聚焦扫描线扫描，其中所述离焦扫描线横向聚焦 扫描线。5. 如权利要求1所述的方法，其中所述离焦带电粒子束沿在第一方向上 的离焦扫描线扫描，而所述聚焦带电粒子束沿在基本与第一方向相反的第二方 向上的聚焦扫描线扫描。6. 如权利要求1所述的方法，其中所述离焦带电粒子束沿多条离焦扫描 线扫描，而所述聚焦带电粒子束沿多条聚焦扫描线扫描，其中将所述多条聚焦 扫描线布置在所述多条离焦扫描线的相邻线之间。7. 如权利要求1所述的方法，其中第一扫描包括在晶片的附近引入离焦 静电场。8. 如权利要求1所述的方法，其中第一扫描包括在远离晶片的位置引入 离焦静电场。9. 如权利要求1所述的方法，其中第一扫描包括在持续时间上小于几条 扫描线的离焦周期期间离焦带电粒子束。10. 如权利要求1所述的方法，其中第二扫描包括在持续时间上小于几条扫描线的聚焦周期期间聚焦带电粒子束。11. 一种用于电测试半导体晶片的系统，该系统包括可操作用于产生至少一条聚焦带电粒子束和至少一条离焦带电粒子束的 至少一个带电粒子束聚焦影响组件；以及适于收集从晶片散射的带电粒子的至少一个检测器；其中该系统适于(i)使用离焦带电粒子束扫描样品的第一区域，以便影 响该第一区域的充电，(ii)使用扫描图案和聚焦带电粒子束扫描该第一区域的 至少一部分，并检测从该至少一部分散射的电子；其中所述扫描图案包括一组 至少一条扫描线，并且在由所述离焦带电粒子束引起的充电保持影响该组中每 条扫描线的同时，用所述聚焦带电粒子束扫描该扫描线。12. 如权利要求11所述的系统，其中由所述离焦带电粒子束形成的束斑 尺寸明显大于由所述聚焦带电粒子束形成的束斑尺寸。13. 如权利要求11所述的系统，其中所述离焦带电粒子束沿离焦扫描线 扫描，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤金T布洛克，
申请(专利权)人：以色列商应用材料以色列公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]