[发明专利]用于检测埋藏缺陷的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于半导体晶片及其它制造衬底的检验及/或检视的方法及设备。

背景技术

半导体制造涉及各种过程。常用过程包含在所制造的衬底上形成微观特征的那些过程。微观特征可包括(例如)电介质或金属材料。

微观金属特征可包含插塞及线且可通过电介质蚀刻、金属沉积及金属化学机械抛光(CMP)工艺形成。在此类金属特征中检测空隙通常为集成电路芯片制造中所关注的问题。然而，在微观金属特征中(尤其在宽度小于一微米的金属插塞及其它特征中)检测空隙或其它埋藏缺陷为极具挑战性的任务，这是归因于这些缺陷的隐藏特性。

发明内容

一个实施例涉及一种在目标微观金属特征中检测埋藏缺陷的方法。成像设备经配置以用着陆能量撞击带电粒子使得带电粒子平均上到达目标微观金属特征内的深度。此外，所述成像设备经配置以滤出二次电子且检测背向散射电子。接着，操作所述成像设备以收集归因于带电粒子的撞击而从目标微观金属特征发射的背向散射电子。比较目标微观金属特征的背向散射电子(BSE)图像与参考微观金属特征的BSE图像，以检测埋藏缺陷并对埋藏缺陷进行分类。

另一实施例涉及一种经配置以在目标微观金属特征中检测埋藏缺陷的设备。所述设备包含至少一个带电粒子束柱、检测器及数据处理系统。带电粒子束柱经配置以产生带电粒子的入射束。入射束的着陆能量为在使得带电粒子平均上到达所关注的深度的水平，其中所述所关注的深度为在表面下方但小于埋藏缺陷的最大深度。检测器经配置以滤出二次电子且检测背向散射电子。数据处理系统经配置以比较目标微观金属特征的背向散射电子(BSE)图像与参考微观金属特征的BSE图像，以检测埋藏缺陷并对埋藏缺陷进行分类。

在替代实施例中，可应用上文所描述的方法及设备以在电介质特征而非金属特征中检测埋藏缺陷。还揭示其它实施例、方面及特征。

附图说明

图1为根据本发明的实施例用于在微观金属特征中检测埋藏缺陷的方法的流程图。

图2为描绘根据本发明的实施例可经配置用于在微观金属特征中检测埋藏缺陷的实例电子束成像设备的横截面视图的框图。

图3为展示钨插塞及其中可通过本文中所揭示的方法及设备检测的埋藏缺陷的实例的说明性横截面视图。

具体实施方式

用于在微观金属特征中检测空隙的一个常规技术涉及使用测试结构及电探测。通常在形成金属层(其互连到所述测试结构)之后执行电探测。不幸的是，电探测技术无法在金属层形成之前检测金属特征中的空隙。此外，电探测技术仅可在测试结构中且通常不在测试结构外部的装置中检测空隙。这实质上限制此技术的使用。

传统电子束成像(EBI)具有在薄电介质膜中检测空隙的某种能力。然而，传统EBI目前仍无法在微观金属插塞及线中可靠地检测空隙。对于宽度小于1微米的金属特征，此检测可能尤其困难。

如本文中所揭示，申请人已确定一种可用以有效地检测埋藏于微观金属特征中的空隙及/或体积变动的方法及设备。所述方法及设备可应用于宽度小于1微米的金属特征。

本文中所揭示的方法涉及使用高着陆能量(其高于3.1keV)及检测配置(其滤出二次电子以便以隔离方式检测背向散射电子)两者。本文中所揭示的设备包含电子束柱，所述电子束柱具有经设定以提供高着陆能量(其高于3.1keV)的施加电压且具有经配置以检测背向散射电子同时滤出二次电子的检测器。对于所述方法及所述设备两者，所使用的高着陆能量可为(例如)6keV或更高。

有利地，目前所揭示的方法及设备可用以在金属插塞(举例来说，例如静态随机存取存储器(SRAM)阵列中的钨插塞)中检测空隙。先前，仅通过电探测测试在集成电路(IC)芯片制造过程结束时检测此类空隙。目前所揭示的方法及设备使IC制造商能够在制造过程流程中的更早阶段有利地检测此类降低良率的缺陷。例如，可在钨(或铜)特征的化学机械抛光步骤之后应用目前所揭示的用以检测埋藏缺陷的技术。

图1为根据本发明的实施例用于在微观金属特征中检测埋藏缺陷的方法100的流程图。金属特征可包含在集成电路制造过程期间形成于半导体衬底上的金属插塞及金属线。埋藏缺陷可包含空隙及非所要的体积变动。

如所展示，如通过框102及104指示，方法100以配置带电粒子成像设备开始。在一个实施例中，所述带电粒子成像设备可为电子束成像设备，例如图2中所描绘的EBI设备200。