CN108918569A - 避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种避免E‑Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，所述方法包括：步骤1)提供一待检测产品，所述待检测产品具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面为入射电子束照射面；步骤2)基于所述待检测产品的预设图像衬度，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的绝缘保护层；步骤3)将步骤2)所得结构放置于所述E‑Beam机台内的工作台上，并通过所述E‑Beam机台对所述待检测产品进行检测；以及步骤4)检测结束后，去除所述绝缘保护层。通过本发明解决了现有使用E‑Beam机台直接对待检测产品进行内部缺陷检测时，存在容易对待检测产品的表面造成损伤的问题。

Description

避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法
技术领域
本发明涉及E-Beam机台检测领域，特别是涉及一种避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法。
背景技术
先进的集成电路制造工艺一般都包含几百步的工序，任何环节的微小错误都将导致整个芯片的失效，特别是随着电路关键尺寸的不断缩小，其对工艺控制的要求就越严格，所以在生产过程中，为能及时地发现和解决问题，就必须配备相应的缺陷检测设备以对产品进行缺陷检测。
随着技术的不断发展，缺陷检测设备的种类越来越多，而E-Beam(电子束)机台就是其中一种，通过直接发射入射电子束至待检测产品的表面，实现对所述待检测产品进行内部缺陷检测。但使用E-Beam机台对待检测产品进行内部缺陷检测，特别是对结构尺寸很小的待检测产品进行内部缺陷检测时，需要通过增大入射电子束的能量以得到更清晰的图像；而随着入射电子束能量的增大，会对待检测产品的表面造成损伤。
鉴于此，有必要设计一种新的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法用以解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，用于解决现有使用E-Beam机台直接对待检测产品进行内部缺陷检测时，存在容易对待检测产品的表面造成损伤的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，所述方法包括：
步骤1)提供一待检测产品，所述待检测产品具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面为入射电子束照射面；
步骤2)基于所述待检测产品的预设图像衬度，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的绝缘保护层；
步骤3)将步骤2)所得结构放置于所述E-Beam机台内的工作台上，并通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测；以及
步骤4)检测结束后，去除所述绝缘保护层。
可选地，所述步骤2)中，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层的具体方法包括：
步骤2.1)基于所述待检测产品的预设图像衬度，设定所述E-Beam机台的入射电子束的能量；及
步骤2.2)基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度，并于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层。
可选地，所述步骤2.1)中，所述预设图像衬度跟随所述入射电子束能量的增大呈现先增大后减小，所述预设图像衬度为最大图像衬度。
可选地，所述步骤2.2)中，基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度的公式为：
λ≥700E1.66/ρ
其中，λ表示设定厚度，E表示所述入射电子束的能量，ρ表示所述绝缘保护层的材料密度。
可选地，所述步骤2.2)中，采用化学气相沉积工艺或扩散工艺形成所述绝缘保护层。
可选地，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅或氮化硅。
可选地，所述步骤3)中，通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测的具体方法包括：
步骤3.1)所述E-Beam机台发射入射电子束至所述绝缘保护层上，同时所述入射电子束按预设扫描路径对所述待检测产品进行扫描，以获取与所述待检测产品内部图像对应的扫描数据；及
步骤3.2)通过对所述扫描数据进行处理，获取所述待检测产品的内部图像，以实现对所述待检测产品的检测。
可选地，所述步骤4)中，采用DHF溶液或热磷酸溶液去除所述绝缘保护层。
如上所述，本发明的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，具有以下有益效果：本发明通过在所述待检测产品的入射电子束照射面形成一具有设定厚度的绝缘保护层，以在后续通过入射电子束对所述待检测产品进行内部缺陷检测时，入射电子束直接照射至所述绝缘保护层上而非待检测产品的表面上，从而实现在检测过程中，避免入射电子束对所述待检测产品的表面造成损伤。
附图说明
图1显示为本发明所述避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损方法的流程图。
图2a显示为内部正常的待检测产品的结构示意图，图2b显示为内部具有缺陷的待检测产品的结构示意图。
图3显示为所述预设图像衬度与所述入射电子束能量之间的关系示意图。
图4显示为在所述待检测产品的第一表面形成所述绝缘保护层后的结构示意图。
图5显示为通过E-Beam机台对待检测产品进行内部缺陷检测时的原理示意图。
图6显示为通过E-Beam机台对待检测产品进行内部缺陷检测后的检测结果示意图。
元件标号说明
101 硅衬底
102 氧化层
103 正常钨插塞
104 缺陷钨插塞
105 绝缘保护层
106 入射电子束
107 电子收集器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，所述方法包括：
步骤1)提供一待检测产品，所述待检测产品具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面为入射电子束照射面，即在对所述待检测产品进行内部缺陷检测时，所述入射电子束设于所述第一表面的上方，并且其入射方向与所述第一表面至所述第二表面的高度方向一致。
作为示例，所述待检测产品为任一种需要进行内部缺陷检测的结构，如具有插塞的半导体结构或具有凹槽的半导体结构等(在制作完插塞后，需要对插塞的内部具体形貌进行缺陷检测，如插塞的高度；在制作完凹槽后，需要对凹槽的内部具体形貌进行缺陷检测，如凹槽的深度)。优选地，在本实施例中，所述待检测产品的结构如图2a所示，包括：
硅衬底101；
形成于所述硅衬底101上表面的氧化层102；
贯通所述氧化层102上、下表面的凹槽；以及
填充于所述凹槽内的钨插塞103。
当所述待检测产品中的钨插塞存在内部缺陷(钨插塞高度小于预形成高度)时，所述待检测产品的结构如图2b所示，包括：
硅衬底101；
形成于所述硅衬底101上表面的氧化层102；
贯通所述氧化层102上、下表面的第一凹槽；
形成于所述氧化层102内的第二凹槽，所述第二凹槽的深度小于所述第一凹槽的深度；
填充于所述第一凹槽内的正常钨插塞103；以及
填充于所述第二凹槽内的缺陷钨插塞104。
需要注意的是，在对所述待检测产品进行内部缺陷检测时，所述待检测产品可以为正常结构，也可以为缺陷结构；当所述待检测产品为正常结构时，对其进行内部缺陷检测后，检测结果显示正常；当所述待检测产品为缺陷结构时，对其进行内部缺陷检测后，检测结果在缺陷位置处显示异常。
步骤2)基于所述待检测产品的预设图像衬度，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的绝缘保护层105，实现在对所述待检测产品进行内部缺陷检测时，避免入射电子束直接照射至所述待检测产品的第一表面，对所述待检测产品的第一表面造成损伤，使得入射电子束直接照射至所述绝缘保护层105上，起到保护所述待检测产品的目的。
作为示例，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层105的具体方法包括：
步骤2.1)基于所述待检测产品的预设图像衬度，设定所述E-Beam机台的入射电子束的能量；及
步骤2.2)基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度，并于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层105。
具体的，所述预设图像衬度与后续形成的内部图像清晰度呈正相关，即预设图像衬度越大，后续形成的内部图像的清晰度越高；预设图像衬度越小，后续形成的内部图像的清晰度越低。而本实施例所述预设图像衬度的设置以后续形成的内部图像肉眼能够看清为准，其数值范围一般为E-Beam机台的生产厂商提供。优选地，在本实施例中，所述预设图像衬度为最大图像衬度，以确保后续形成的内部图像的清晰度最高；其中，最大图像衬度可通过多次测试获取，即以E-Beam机台生产厂商提供的预设图像衬度的数值范围为调试数据，通过多次测试得到清晰度最高的内部图像，此时所对应的预设图像衬度即为最大图像衬度。
具体的，如图3所示，由于所述预设图像衬度跟随所述入射电子束能量的增大呈现先增大后减小，故在本实施例中，根据最大图像衬度，即可得到与其对应的所述入射电子束的能量。
具体的，基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度的公式为：
λ≥700E1.66/ρ
其中，λ表示设定厚度，E表示所述入射电子束的能量，ρ表示所述绝缘保护层的材料密度。
需要注意的是，通过上述公式得到的设定厚度为基准设定厚度，而在对所述待检测产品进行内部缺陷检测时，为了确保入射电子束对所述待检测产品的第一表面不造成损伤，实际设定的所述绝缘保护层105的设定厚度最好大于基准设定厚度。
具体的，如图4所示，采用化学气相沉积工艺或扩散工艺形成所述绝缘保护层105；其中，所述绝缘保护层105的材质包括氧化硅SiO2或氮化硅SiN。优选地，在本实施例中，所述绝缘保护层105的材质为氧化硅SiO2。
在对本实施例所述待检测产品进行内部缺陷检测时，根据图3所示，为了确保后续形成的内部图像的清晰度，所述预设图像衬度的数值范围约为0.17～0.21，所述入射电子束的能量约为2KeV～2.5KeV，此时所述绝缘保护层105的厚度不小于100nm；进一步优选地，在本实施例中，所述绝缘保护层105的厚度不小于150nm。
步骤3)将上一步骤所得结构放置于所述E-Beam机台内的工作台上，并通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测。
作为示例，通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测的具体方法包括：
步骤3.1)所述E-Beam机台发射入射电子束106至所述绝缘保护层105上，同时所述入射电子束106按预设扫描路径对所述待检测产品进行扫描，以获取与所述待检测产品内部图像对应的扫描数据；及
步骤3.2)通过对所述扫描数据进行处理，获取所述待检测产品的内部图像，以实现对所述待检测产品的检测。
具体的，以Extract(提取)模式为例，对图5所示待检测产品进行内部缺陷检测时的检测过程进行说明：
将第一表面形成有设定厚度绝缘保护层105的待检测产品放置于所述E-Beam机台内的工作台上，并设定所述E-Beam机台的入射电子束能量；开启所述E-Beam机台，所述E-Beam机台发射入射电子束至所述绝缘保护层105，所述入射电子束106按预设扫描路径对所述待检测产品进行扫描，即入射电子束中的入射电子打到所述绝缘保护层105中，从而使钨插塞中的核外电子因入射电子的激发，向入射方向逸出二次电子；而逸出的二次电子在所述E-Beam机台内的外加正电场f的作用下，被所述电子收集器107接收，形成与所述待检测产品内部图像对应的扫描数据；通过对所述扫描数据进行处理，获取所述待检测产品的内部图像，以实现对所述待检测产品进行内部缺陷检测。由于电荷的输运，缺陷钨插塞104界面俘获的电荷会阻碍电子向下输运，使其负带电强度增大，从而增强表面局部正电场，导致部分出射的二次电子更容易返回表面，实际的二次电子成像电流减小，缺陷钨插塞104对应的图像较暗；具体图像如图6所示，其中，103所示区域为正常钨插塞的位置，104所示区域为缺陷钨插塞的位置。
步骤4)检测结束后，去除所述绝缘保护层105。
作为示例，采用DHF溶液或热磷酸溶液去除所述绝缘保护层105；具体的，当所述绝缘保护层105的材质为氧化硅SiO2时，采用DHF溶液去除所述绝缘保护层105；当所述绝缘保护层105的材质为氮化硅SiN时，采用热磷酸溶液去除所述绝缘保护层105。
综上所述，本发明的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，具有以下有益效果：本发明通过在所述待检测产品的入射电子束照射面形成一具有设定厚度的绝缘保护层，以在后续通过入射电子束对所述待检测产品进行缺陷检测时，入射电子束直接照射至所述绝缘保护层上而非待检测产品的表面上，从而实现在缺陷检测过程中，避免入射电子束对所述待检测产品的表面造成损伤。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1)提供一待检测产品，所述待检测产品具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；其中，所述第一表面为入射电子束照射面；
步骤2)基于所述待检测产品的预设图像衬度，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的绝缘保护层；
步骤3)将步骤2)所得结构放置于所述E-Beam机台内的工作台上，并通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测；以及
步骤4)检测结束后，去除所述绝缘保护层。
2.根据权利要求1所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤2)中，于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层的具体方法包括：
步骤2.1)基于所述待检测产品的预设图像衬度，设定所述E-Beam机台的入射电子束的能量；及
步骤2.2)基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度，并于所述待检测产品的第一表面形成具有设定厚度的所述绝缘保护层。
3.根据权利要求2所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤2.1)中，所述预设图像衬度跟随所述入射电子束能量的增大呈现先增大后减小，所述预设图像衬度为最大图像衬度。
4.根据权利要求2所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，基于设定的所述入射电子束的能量，得到所述绝缘保护层的设定厚度的公式为：
λ≥700E1.66/ρ
其中，λ表示设定厚度，E表示所述入射电子束的能量，ρ表示所述绝缘保护层的材料密度。
5.根据权利要求2所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，采用化学气相沉积工艺或扩散工艺形成所述绝缘保护层。
6.根据权利要求1至5任一项所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述绝缘保护层的材质包括氧化硅或氮化硅。
7.根据权利要求1所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤3)中，通过所述E-Beam机台对所述待检测产品进行检测的具体方法包括：
步骤3.1)所述E-Beam机台发射入射电子束至所述绝缘保护层上，同时所述入射电子束按预设扫描路径对所述待检测产品进行扫描，以获取与所述待检测产品内部图像对应的扫描数据；及
步骤3.2)通过对所述扫描数据进行处理，获取所述待检测产品的内部图像，以实现对所述待检测产品的检测。
8.根据权利要求1所述的避免E-Beam机台检测时待检测产品表面受损的方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用DHF溶液或热磷酸溶液去除所述绝缘保护层。
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