[发明专利]缺陷分析

说明书

一种用于分析缺陷的系统，包括：使用晶片检查工具确定缺陷的坐标；识别缺陷坐标附近的感兴趣结构；引导聚焦离子束朝向所述晶片以暴露所述感兴趣结构；以及形成所暴露的感兴趣结构的图像，其中引导所述聚焦离子束以在与所识别的感兴趣结构相对应的位置处而非在缺陷坐标处进行铣削。

技术领域

本发明涉及一种分析诸如集成电路等样本中的缺陷的方法。

背景技术

现代集成电路包括线宽小于100nm的特征件。高效地识别和分析制造这种电路的过程中产生的缺陷是一项持久的挑战。

光学晶片检查工具，诸如来自加利福尼亚州米尔皮塔斯市的KLA-Tencor公司的KLA-Tencor 2930宽带等离子体缺陷检查系统，以光学方式检查在其上制造集成电路的晶片。晶片可以处于不同的处理阶段或者可以“逆处理(deprocess)”晶片来去除层或暴露掩埋层。光学晶片检查工具照亮待测晶片并观察来自晶片表面和次表面附近的光线来识别缺陷。可观察的缺陷类型包括表面上、表面附近或表面稍下的物理缺陷。晶片检查工具通常输出可与缺陷对应的异常列表。该列表可以包括缺陷类别和缺陷在检查坐标系中的位置。通过比较实际扫描结果与已知良好晶片的扫描结果，或通过比较检查结果与已知良好晶片的模拟检查，可以识别晶片上的缺陷。在一些工作流程中，在检查步骤之后，使用设备在晶片表面上执行某种标记，以便在稍后的处理中更容易地发现缺陷。

另一种类型的晶片检查工具是扫描电子显微镜(SEM)，如Hermes eScan 320XP。电子束扫描晶片的表面，使用响应于入射光束而从样品发射的电子来形成图像。异常坐标会被注意到。电子束可以形成更加高度放大的异常图像。这种基于SEM的检查工具可以看到物理缺陷或电学相关缺陷，后者称为电压衬度(VC)缺陷。在许多情况下，VC缺陷或本质上属于电性的缺陷将归因于物理上位于晶片表面之下的缺陷(即，次表面缺陷)。

还可以使用其他类型的晶片检查工具来识别缺陷，例如用于半导体的ELITE之类的光学或热学系统以及诸如Hyperion等探针系统，两者均可从FEI公司购得，FEI公司是Thermo Fisher Scientific公司的一部分，是本发明的受让人。

探针系统通过对晶片表面上暴露的导体进行电探测来发现缺陷。通过与晶片接触的物理探针的电特征来识别缺陷。

所识别出的缺陷通常在晶片的表面之下，并且经常需要暴露掩埋层来检查缺陷。缺陷的坐标可以从晶片检查工具传输到聚焦离子束(FIB)工具，FIB铣削晶片以暴露可用于分析的缺陷。在一些情况下，坐标的传输可以由协调和控制多个系统的操作的工厂自动化系统执行。

为了执行次表面评估，FIB可以在缺陷坐标处在晶片中铣削出沟槽以暴露缺陷部位处的区域的横截面。然后可以使用SEM来观察暴露的横截面的图像。在一些情况下，从横截面去除另一些薄切片，并形成另一些SEM图像，以在暴露的壁穿过样品延伸时，通过三维体积提供一系列图像。这样的技术例如在授权给Brogden的美国专利第9,218,940号“用于切片和观察样本成像的方法和装置(Method and Apparatus for Slice and View SampleImaging)”中进行了描述，该专利被转让给本申请的申请人。

FIB工具还可以用于从晶片制备待在透射电子显微镜(TEM)上观察的样品，TEM提供比SEM更高的分辨率，但要求样品足够薄以使电子通过。如本文所用，“TEM”包括非扫描TEM和扫描透射电子显微镜(STEM)，“TEM图像”可以包括在任一个中形成的图像。例如，在Brogden等人的题为“自动化的TEM样品制备(Automated TEM Sample Preparation)”的美国专利申请公开第2016/0141147号中描述了从晶片中提取被称为“片晶(lamella)”的薄样品的方法，该专利申请被转让给本申请的受让人。提取出的样品可以是来自与表面垂直的平面的横截面样品或来自平行于晶片表面的平面的平面视图样品。所有上述FIB方法的一个共同特征是使用FIB来辅助缺陷位置处的某种类型的次表面评估。