CN104198247B - 精确定位前层缺陷的聚焦离子束制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种精确定位前层缺陷的聚焦离子束制样方法。对晶圆进行在线缺陷检查以找出缺陷，并且利用扫描电子显微镜或光学显微镜观察缺陷具体形貌。如果扫描电子显微镜无法观察到缺陷或判断缺陷发生的原因，并且根据光学显微镜观察结果也无法判断缺陷发生原因，则首先利用光学显微镜获取显微观察结果，然后借助显微观察结果，结合晶圆产品设计过程中获取的不同层次光罩的信息进行缺陷定位。
Description
技术领域
本发明涉及聚焦离子束机台领域，更具体地说，本发明涉及一种精确定位前层缺陷的聚焦离子束制样方法。
背景技术
聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器，现有的聚焦离子束机台利用离子作为电镜检查功能，如图1所示，包含有腔体21，离子源22，电子侦测器23以及样品座24，离子源22发射离子束轰击样品座上的样品25表面产生电子，轰击出的二次电子与背散射电子再由电子侦测器23收取讯号成像，即所谓的电子显微影像。
但是，目前的FIB机台利用离子作为电镜检查功能，一般电子显微镜只能观察样品表层，因此对于多层次芯片的样品以及前层的样品，比如前层的缺陷，在当前层电子显微镜无法成像的，这些样品的制备非常困难，经常需要很多特殊处理进行缺陷定位，浪费大量的时间与精力。如图2所示的缺陷，其缺陷分布情况非常严重，但是由于电子显微镜下不可见，同时FIB没有光学系统，所以很难定位做缺陷分析。
申请号200920212195.0的中国专利申请中公开了一种加入光学检查功能的聚焦离子束机台，其方法为在聚焦离子束机台腔体内加入一光学摄像头可以观察到整个样品的光学概括，再透过电镜观察对样品进行微观检查功能。此方法的缺点在于，由于FIB为破坏性检查，在整个腔体内将悬浮大量由于切割造成颗粒物，而这些悬浮颗粒将对光学镜头造成巨大污染，同时也对光学镜头的观察质量造成巨大影响，届时将分不清是样品前层的缺陷还是腔体中的缺陷，反而影响最终的定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够检查前层缺陷或者异常，并且可以做到迅速准确的对缺陷或异常进行定位的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种精确定位前层缺陷的聚焦离子束制样方法，包括：
第一步骤，用于对晶圆进行在线缺陷检查以找出缺陷，并且利用扫描电子显微镜或光学显微镜观察缺陷具体形貌；如果扫描电子显微镜无法观察到缺陷或判断缺陷发生的原因，并且根据光学显微镜观察结果也无法判断缺陷发生原因，则执行第二步骤；
第二步骤，用于首先利用光学显微镜获取显微观察结果，然后借助显微观察结果，结合晶圆产品设计过程中获取的不同层次光罩的信息进行缺陷定位。
优选地，第二步骤包括：将存储不同层次光罩的信息的数据库与聚焦离子束机台进行连接，以便将聚焦离子束机台得到的聚焦离子束成像与光罩数据库进行位置匹配，以通过光罩的位置信息在与聚焦离子束机台端定位缺陷。
优选地，所述不同层次光罩是在晶圆的制造过程中使用的光罩。
优选地，第二步骤包括：第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步和第三步；第二步：将光学显微镜获取的该公共层的显微观察图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐；第三步：将聚焦离子束机台获取的该公共层的聚焦离子束图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
优选地，第二步骤包括：第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中不存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步、第三步和第四步；第二步：将光学显微镜获取的与找出的缺陷相关联的最上层的显微观察图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐，第三步：通过增大聚焦离子束机台操作时的工作电压获取该最上层的透视图像，第四步：将聚焦离子束机台获取的该最上层的透视图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
优选地，图像匹配包括查找出两个图像中的相同图像，并且利用该相同图像作为参考来进行坐标对齐。
本发明将有效解决前层缺陷定位困难的问题，将大大节省缺陷定位时间，为在线缺陷或其他问题提供更快更准确的分析手段，从而快速提升良率，避免更多的产品损失等。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的聚焦离子束机台的简易示意图。
图2示意性地示出了缺陷影像。
图3示意性地示出了利用光学显微镜OM获取的显示出缺陷影像的示图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
对晶圆进行在线缺陷检查以找出缺陷；在找出缺陷的情况下，利用扫描电子显微镜SEM或光学显微镜(OM，optic microscopy)观察缺陷具体形貌等推断缺陷发生的原因。
如果扫描电子显微镜SEM无法观察到缺陷或判断缺陷发生的原因，并且光学显微镜OM观察结果也无法判断缺陷发生原因，则利用聚焦离子束机台FIB失效分析的方法对缺陷进行截面分析，并根据结果判断缺陷发生的原因。
如果扫描电子显微镜SEM能够观察到缺陷或判断缺陷发生的原因，或者根据光学显微镜OM的观察结果已经可以判断缺陷发生的原因，则不需要利用聚焦离子束机台FIB失效分析的方法对缺陷进行截面分析。
然而，对于利用聚焦离子束(FIB)机台失效分析的方法对缺陷进行截面分析，问题在于，聚焦离子束机台无法直接观察前层的缺陷。为解决此问题，在本发明中，首先利用光学显微镜OM获取显微观察结果，然后借助显微观察结果，结合晶圆产品设计过程中获取的不同层次光罩(换言之，所述不同层次光罩指的是在晶圆的制造过程中使用的光罩)的信息进行缺陷定位，从而实现精确定位缺陷的目的。
例如，利用光学显微镜OM获取如图3所示的显示出缺陷影像的示图，其中第一金属层M1和第二金属层M2之间出现了缺陷12。此时，可以调用与第一金属层M1和第二金属层M2的光罩信息进行缺陷定位(优选地，还调用与它们相关的第三金属层M3的光罩信息)。
具体地说，可以将存储不同层次光罩的信息的数据库与聚焦离子束机台进行连接，以便将聚焦离子束机台得到的聚焦离子束成像与光罩数据库进行位置匹配，此后即可以通过光罩的位置信息在与聚焦离子束机台端精确定位缺陷。
例如，在具体实现时，例如可以在聚焦离子束机台上增加可以储存和分析产品的各个层次光罩情况的计算机，并且与聚焦离子束机台的操作界面相联通，实现光标同步，即负责查看各个层次光罩情况的光标与负责样品制备的光标可以通过当层的图像图形与当层的光罩图像进行对准。那么，当光标移到至前层缺陷与光罩相符合的位置时，聚焦离子束样品制备的光标位置即在缺陷的表层，从而实现精确定位的功能。
更具体地说，在与找出的缺陷相关联的层(例如图3所示的第一金属层M1、第二金属层M2和第三金属层M3)中存在可由光学显微镜OM和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层(例如图3所示的第三金属层M3)的情况下，首先将光学显微镜OM获取的该公共层的显微观察图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐(例如查找出两个图像中的相同图像，并且利用该相同图像作为参考来进行坐标对齐)，随后将聚焦离子束机台获取的该公共层的聚焦离子束图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
由此，优选地，第二步骤可以包括：第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步和第三步；第二步：将光学显微镜获取的该公共层的显微观察图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐；第三步：将聚焦离子束机台获取的该公共层的聚焦离子束图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
另一方面，在与找出的缺陷相关联的层中不存在可由光学显微镜OM和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下，首先将光学显微镜OM获取的与找出的缺陷相关联的最上层的显微观察图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐，随后通过增大聚焦离子束机台操作时的工作电压(例如由原本的稍大于一万伏增大到五万伏)而获取该最上层的透视图像，最后将聚焦离子束机台获取的该最上层的透视图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
由此，可替换地，优选地，第二步骤可以包括：第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中不存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步、第三步和第四步；第二步：将光学显微镜获取的与找出的缺陷相关联的最上层的显微观察图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐，第三步：通过增大聚焦离子束机台操作时的工作电压获取该最上层的透视图像，第四步：将聚焦离子束机台获取的该最上层的透视图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
由此可以通过光罩信息的精确坐标来进行缺陷的精确定位。
本发明将有效解决前层缺陷定位困难的问题，将大大节省缺陷定位时间，为在线缺陷或其他问题提供更快更准确的分析手段，从而快速提升良率，避免更多的产品损失等。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种精确定位前层缺陷的聚焦离子束制样方法，其特征在于包括：
第一步骤，用于对晶圆进行在线缺陷检查以找出缺陷，并且利用扫描电子显微镜或光学显微镜观察缺陷具体形貌；如果扫描电子显微镜无法观察到缺陷或判断缺陷发生的原因，并且根据光学显微镜观察结果也无法判断缺陷发生原因，则执行第二步骤；
第二步骤，用于首先利用光学显微镜获取显微观察结果，然后借助显微观察结果，结合晶圆产品设计过程中获取的不同层次光罩的信息进行缺陷定位；
其中，所述第二步骤包括：
第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步和第三步；
第二步：将光学显微镜获取的该公共层的显微观察图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐；
第三步：将聚焦离子束机台获取的该公共层的聚焦离子束图像与该公共层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐；
或者，所述第二步骤包括：
第一步：找出的缺陷相关联的层中存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层；在与找出的缺陷相关联的层中不存在可由光学显微镜和聚焦离子束机台分别获取层图像的公共层的情况下执行下述第二步、第三步和第四步；
第二步：将光学显微镜获取的与找出的缺陷相关联的最上层的显微观察图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将显微观察图像与光罩图像进行位置对齐，
第三步：通过增大聚焦离子束机台操作时的工作电压获取该最上层的透视图像，
第四步：将聚焦离子束机台获取的该最上层的透视图像与该最上层的光罩图像进行图像匹配从而将聚焦离子束图像与光罩图像进行位置对齐。
2.根据权利要求1所述的聚焦离子束制样方法，其特征在于，第二步骤包括：将存储不同层次光罩的信息的数据库与聚焦离子束机台进行连接，以便将聚焦离子束机台得到的聚焦离子束成像与光罩数据库进行位置匹配，以通过光罩的位置信息在与聚焦离子束机台端定位缺陷。
3.根据权利要求1所述的聚焦离子束制样方法，其特征在于，所述不同层次光罩是在晶圆的制造过程中使用的光罩。
4.根据权利要求1所述的聚焦离子束制样方法，其特征在于，图像匹配包括查找出两个图像中的相同图像，并且利用该相同图像作为参考来进行坐标对齐。
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