CN1239321A

CN1239321A - 用于半导体器件中的接触故障检测的装置和方法

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Publication number: CN1239321A
Application number: CN98126555A
Authority: CN
Inventors: 全忠森; 全相文; 金定坤; 崔相奉
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-06-13
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 1999-12-22
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: CN1213469C; GB2338297A; SG83111A1; FR2779829A1; IL127356A; IL127356A0; JP4522503B2; DE19860704A1; DE19860704B4; TW402769B; KR100295057B1; FR2779829B1; KR20000005632A; GB9827562D0; GB2338297B; JP2000058608A

Abstract

本发明提供用于半导体器件的接触故障检测系统和方法及制造半导体器件的方法。通过将使用扫描电子显微镜检测的电子信号数字化，可以检测接触，以识别例如未开口接触孔的故障。接触故障检测是通过将从包括至少一个接触孔的单元区域检测的电子信号值与表示对应于正常接触的电子信号的值相比较进行的。

Description

用于半导体器件中的接触故障检测的装置和方法

本发明涉及半导体器件的检测领域。特别是，本发明涉及使用扫描电子显微镜检测接触故障，例如未打开(not-open)接触孔。

集成电路是通过首先在硅晶片内形成分立半导体器件来制造的。然后在器件中形成多层金属互连网络，使它们的有源元件接触并将它们连接在一起，以制成所要求的电路。互连层是通过在分立元件上淀积绝缘层，构图并在此层腐蚀接触开口，然后在开口中淀积导电材料形成的。然后在绝缘层上一般施加导电层。然后构图该导电层并腐蚀以在器件接触之间形成互连，从而形成电路系统的第一级。重复进行绝缘层的淀积、接触孔或通孔的形成、导电材料层的形成和构图等，以形成多级电路系统。

根据整个集成电路的复杂性，一般要求形成金属的多层，例如二到四层，以形成所需的互连，并将这些互连连接到接触焊盘，该接触焊盘容许外部连接到成品电路。设计到亚微米尺度的集成电路的高密度要求极度精确的尺寸控制和高度灵敏的检测方法以检测互连和/或接触孔的图形，以保证设计图形的尺度和结构完整性。随着电路越来越紧密和小型化，这些要求变得更加严格了，例如通过诸如64M DRAM或256MDRAM的半导体存储器件的批量生产，目前一般要求0.25-0.30μm的电路尺度。

用于例如未打开状态之类的接触孔状态的检测变得越来越重要了，因为接触孔的纵横比(A/R)，即其深度与其直径的比，随着对半导体器件中的高密度的要求的增加而增加了。但是，使用488nm波长可见光的通常的光学显微技术在检测接触孔的内部特征上有限制，因为其不具有足够高的分辨度来检测接触孔的内部特征，这些内部特征是在200nm或更小尺寸的量级。光学显微技术也不能提供1μm或更小的光束点尺寸。

本发明的目的是提供用于半导体器件的接触故障检测方法和装置，其提供了借助于数字化、而不是通过肉眼或显微镜进行接触图像的精确接触故障检测，基本上避免了由于相关技术的限制和缺陷引起的一个或多个问题。

本发明的另一目的是提供用于半导体器件的接触故障检测方法和用于对接触进行检测接触故障的存在的接触故障检测系统，其中接触具有高的纵横比，即接触孔的深度与其直径的比。

本发明又一目的是提供用于半导体器件的接触故障检测方法和用于检测在晶片表面上的接触故障的接触故障检测系统，其中该检测是在短时间内进行的以便适用于批量生产设置。

本发明又一目的是提供使用接触故障检测方法和接触故障检测系统制造半导体器件的方法。

本发明又一目的是提供用于快速检测接触故障的位置以提高半导体器件的生产率的接触故障检测方法和系统。

本发明又一目的是提供用于在光刻工艺过程中在显影处理之后检测半导体器件中的图形故障和光刻胶图形故障的存在的检测方法和检测系统。

为实现这些及其它目的，本发明涉及用于检测半导体晶片中至少一部分的方法和装置。在本发明中，用于半导体晶片的部分的扫描电子显微镜(SEM)图像数据被读出。在SEM图像数据内，用于晶片上的特征的图像数据被识别。计算涉及该特征的参数并与该参数的可接受值范围相比较。在该参数和可接受值范围之间的比较的基础上，将该特征分类。

在一个实施例中，计算的参数是该特征的尺度或尺寸。例如，在该特征是集成电路中的接触孔情况下，该参数可以是图像数据象素中测量的孔的直径。例如，接触孔可以确定为二十个象素宽。在另一实施例中，该参数可以是对于在该特征内的象素的平均象素亮度。例如，在该特征是接触孔的情况下，该参数可以是对于涉及该接触孔的象素的象素亮度的平均值。在测量的参数在该参数的可接受值范围内的情况下，该特征被分类为可接受的。在该参数在该参数的可接受值的范围以外情况下，该特征被分类为故障。例如，在特征为接触孔情况下，该接触孔可以被判断为故障，例如它是未开口的。

在本发明的一个实施例中，计算特征的两个参数。该两个参数可以用涉及该特征的象素测量的例如接触孔之类的特征尺寸。第二个参数可以是对于涉及该特征的象素的象素亮度的平均值。两参数都与该参数的可接受值的预定范围相比较。在一个实施例中，在两参数同时在它们各自的可接受范围内的情况下，该特征，即接触孔，可以被分类为可接受的。例如，在这些条件下的接触孔可以被分类为打开和合适的尺寸和形状。参数和它们各自的范围之间的关系可以用于将特征分类为属于几种类型或范畴之一。例如，每个参数可以用于根据参数是否在它的可接受值的范围之下、之内或之上而将特征分类。

在一个实施例中，从扫描电子显微镜中的次级电子和更高能量的反向散射电子产生SEM图像数据。该数据值被数字化，并可以是数字化的灰度(grey scale)象素等级或颜色编码象素值的形式。

在本发明的一个实施例，使用栅格或网格结构以使例如确定被检测的特征的位置和/或尺寸而被检测的特征特征化。栅格或网格结构一般包括叠加在被分析的晶片的部分的图像上的一对互相垂直的轴。或者，网格轴可以形成任何合适的几何关系，例如三角形，梯形(trapezoidal)等。在一个实施例中，网格位置程序通过分析沿着平行于相互垂直的轴之一的直线的象素值确定特征的位置、形状和/或周期图形，其中该相互垂直的轴之一连续地位于沿着另一垂直轴的象素位置。例如，网格方法可以包括在多个水平象素位置设置垂直线，并在每个水平位置加上垂直象素亮度值。总和亮度可以在每个水平位置比较，以识别亮度上的增加，这可用于表示特征例如接触孔的存在。这道工艺可以对沿着一维方向的多个象素位置重复进行。然后在垂直方向重复进行，从而可以确定所有特征的图形、形状和尺寸。

该方法也可用于确定含有被分析的特征的子栅格或网格单元的最佳尺寸。例如网格程序可用于选择含有一次被分析的一百个接触孔的象素中的网格单元的最佳尺寸。该方法使本发明对检测特征的处理更有效之处在于，不必要的处理可以通过优化被检测的每个区域的面积而消除。

在一个实施例中，SEM图像象素数据可用于为被检测的每个特征，例如接触孔，计算亮度分布图形(profile)。在一个实施例中，亮度分布图形首先通过对一个特征将沿着垂直的直角座标轴设置的多个象素位置的每个位置处的一个垂直轴的象素亮度值累计起来产生的。例如，在每个水平象素位置，在垂直方向上的象素亮度值累计起来，进行平均并相对于水平轴象素位置绘制。然后根据本发明象素亮度分布图形用于将该特征分类。

在一个实施例中，为了对所有特征的亮度分布图形正常化，从每个网格单元中的所有亮度值中减去背景亮度值。这具有把每个亮度分布图形的背景值降低到零的效果。接着，可以在正常化图形中设置阈值，以使该阈值以上的象素亮度被断定为与该被检测的特征有关。然后，可以从分布图形中计算出上述识别的第一和第二参数。例如，特征的尺度可以通过计算沿着第一维方向的象素位置的数量来计算，其中这些象素位置具有在垂直方向上超过阈值的总计亮度值。由于假设超过阈值的象素亮度总和与特征有关，那么具有超过阈值的总和的象素位置的数量给出在象素中被测量的特征的一维方向的测量值。第二参数可以通过计算超过阈值的亮度值的平均值来计算。为了将该具体的特征分类为属于预定特征型类别之一，这两个参数与它们各自的可接受值的预定范围相比较。

本发明的检测方法和系统具有优于现有技术方法的多个优点。例如，某一现有技术方法使用光学方法，例如光学显微镜或肉眼检查以检测接触故障。这些系统不能解决特征中的小的不规则形状，结果产生故障电路。与本发明相关使用的扫描电子显微镜提供非常高的分辨率，以使更小的不规则形状也能被检测。因此本发明适用于目前的尺寸在亚微米范围的电路特征。而且，因为本发明的网格方法，本发明的象素数据处理非常有效。可以很有效地和快速地进行处理和故障识别，以使本发明的检测方法和系统高度适用于晶片和电路批量生产设置。

在另一方面，本发明涉及用于半导体器件的接触故障检测方法，其包括以下步骤：设置一个安装具有形成在其表面上的多个接触孔的晶片的处理盒；从处理盒中取出一个具体的晶片并将其装载在SEM的参考室内的载物台上；对准该装载的晶片以进行电子束扫描；将安装有晶片的载物台移动到与SEM的电子束入射方向有关的特定位置；打开快门，用于把电子束扫描到晶片的特定位置；通过识别形成在晶片上的预构图参考图像，为检测位置的检测自动寻址；把SEM的电子束扫描到检测位置上；通过重复电子束扫描，自动聚焦，用于得到进一步清晰的图像；关闭快门，用于将自动聚焦晶片与电子束隔离开；通过将从含有扫描电子束之后至少一个接触孔的单元表面检测的电子信号数值与确定正常接触的电子信号值相比较，检测接触故障；通过移动载物台到另一个位置并重复相同的步骤，在晶片的另一位置中进一步检测接触故障；通过卸载完成的晶片和把其它晶片装载到参考室中并重复相同的步骤，对处理盒中的所有晶片进一步进行检测接触故障。

根据本发明的另一方面，制造半导体器件的方法包括以下步骤：对形成在半导体衬底上的特定绝缘材料层形成接触孔；通过将从包括至少一个接触孔的表面检测的电子信号值与对应于正常接触孔的电子信号值相比较，检测每个接触孔的接触；在检测之后的接触孔内填入导电材料层之后，进行半导体器件制造工艺的后面的处理。

接触故障检测步骤可以对半导体衬底上的特殊取样位置进行，例如，对批量生产线进行接触故障检测步骤。完成光刻胶图形成型的显影处理之后，可以对接触孔成型的光刻胶图形的底部进行进一步的故障检测步骤。

根据另一方面，本发明包括制造半导体器件的方法，该方法包括以下步骤：为了在半导体衬底上形成的绝缘材料层形成接触孔，形成光刻胶接触孔图形；通过将从包含至少一个接触孔图形的单元区域检测的电子信号值与对应于正常接触孔图形的电子信号值相比较，检测每个接触孔的接触。

通过参照附图对本发明的优选实施例的详细描述使本发明的前述和其它目的、特点和优点更明显，附图中相同的参考特征在不同的图中采用了相同的部件表示。附图并不是按比例的，重点在于表示本发明的原理。

图1是表示扫描电子显微镜(SEM)的操作的示意方框图；

图2是表示在参考点被电子束照射时，在SEM中所发射的、包括次级电子和反向散射电子的电子的能谱的曲线图；

图3是表示在线(in-line)SEM的构形的方框图；

图4是表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统的一个实施例的方框图；

图5是表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统另一实施例的方框图；

图6是表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统另一实施例的方框图；

图7是表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统又一实施例的方框图；

图8是根据本发明的接触故障检测方法和系统的一个实施例的功能方框图；

图9是根据本发明的接触故障检测方法和系统的另一个实施例的功能方框图；

图10是根据本发明的接触故障检测方法和系统的另一个实施例的功能方框图；

图11表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测方法的一个实施例的逻辑流程的流程图；

图12表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测方法的另一个实施例的逻辑流程的流程图；

图13表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测方法的另一个实施例的逻辑流程的流程图；

图14表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测方法的另一个实施例的逻辑流程的流程图；

图15是表示根据本发明实施例用于接触故障检测的晶片上的芯片取样位置的图形的示意图；

图16是表示在图15的一个芯片取样位置内的取样区域的细节示意图；

图17是表示其中具有用于根据本发明的一个实施例的接触故障检测的接触孔的半导体器件的截面图；

图18表示根据本发明的一个实施例通过接触位置识别方法设置网格之后的接触孔的SEM图像数据；

图19表示根据本发明的一个实施例的网格设置以进行接触识别方法的示意图；

图20表示根据本发明另一个实施例的网格设置以进行接触识别方法的示意图；

图21是根据本发明的一个实施例在接触单元与水平和垂直象素单元之间的关系示意图；

图22表示根据本发明的一个实施例在背景值去掉之前接触单元的亮度分布图形；

图23表示在背景值去掉之后图22的接触单元的亮度分布图形；

图24表示在背景值去掉之后接触单元的SEM图像的亮度分布图形；

图25表示根据本发明的一个实施例接触故障检测的代码识别结果的图表；

图26表示根据本发明的一个实施例接触故障检测的一部分结果的图表；

图27表示根据本发明的一个实施例半导体器件处理工序的逻辑流程的流程图；

图28是根据本发明接触检测方法的一个实施例逻辑流程的方框图；

图29是表示根据图28的方法读取扫描电子显微镜图像数据的逻辑流程的流程图；

图30A-30D表示根据图28的方法识别接触孔位置的逻辑流程的流程图；

图31A-31D表示根据图28的方法计算接触孔分布图形的逻辑流程的流程图；

图32A-32B表示根据图28的方法检测接触孔的逻辑流程的流程图。

图1表示根据本发明使用的扫描电子显微镜100的方框图，用以检测半导体器件中的接触孔。

参照图1，电子枪102发射电子束通过聚光透镜104。电子束穿过偏转线圈122、物镜108的膜片106和快门124。聚焦电子束发射到参考或样品表面110并扫描，该表面可以是被检测的半导体晶片的表面。从参考表面发射的次级电子和反向散射电子在信号检测器112中被检测，产生表示接收电子的信号。被检测的电子信号在信号放大器114中放大。被放大的信号可以在阴极射线管(CRT)118内部的荧光表面上扫描，以形成参考表面的可视图象。

CRT118的扫描通过与被偏转线圈122控制的参考表面的扫描相关的偏转线圈116控制。在SEM中，参考表面的扫描表面被分割成精细的象素，被每个象素元件检测的电子信号被顺时地传输，以便形成SEM图像。到此为止，穿过信号放大器114的电子信号被转移到扫描电路120中，从而电子束的偏转角度在第二偏转线圈122中控制。

此外，对于每个象素被放大的电子信号可以转移到处理单元，其可以实现各种使信号符合要求和处理的功能。处理单元115可以把每个象素的电子信号转换为离散的灰度或颜色编码值，用于产生图像。灰度值可以认为是被0到255之间的二进制值化编码的可能级别256之一个。存储器可以用于储存每个象素的灰度值。作为处理单元的一部分的计算机可以处理所需的图像数据。在一个构形中，计算机被编程以分析灰度数据，用以进行如这里的详细说明的本发明的接触检测。

图3表示在线SEM系统的特征的方框图，接触检测可以在线进行。在现有技术工艺中，SEM图像数据是在生产线以外收集和分析，即脱离制造工艺。因为本发明的在线方法已经大大提高了效率，所以SEM图像数据可以在制造工艺过程中收集和分析。这样，可以消除现有技术方法中使用的额外的检测步骤。在线SEM系统包括电子光学部分，参考部分，真空部分和电子部分。电子光学部分包括电子束发生器14，电子束偏转器15和信号检测器16。参考部分包括用于将参考物，即晶片，从处理盒传送到参考室的参考物传送部分12，和参考物对准部分13。真空部分包括用于保持参考室内为真空的真空形成部分11。电气部分包括主计算机10，其具有用于控制电子光学部分、参考室、真空部分和其它系统部件的主控制器21。电气部分还包括能够储存来自信号检测器16的检测信号数据的存储单元或存储器22，和用于显示从所检测电子信号产生的图像的主显示器19。自动聚焦控制器18进行自动聚焦以提供清晰的图像。

在一般的扫描电子显微镜中，电子束照射到参考表面，产生次级电子并从参考表面发射。来自电子束的电子也可以从该表面散射。图2表示在照射参考表面时从参考表面发射和散射的电子的能谱。如图2所示，发现次级电子(SE)的最高数量在小于50eV的电子能带中，发现大部分反向散射电子(BSE)在更高能带中。广泛可利用的在线SEM使用在大约20eV的低能带中产生的次级电子(SE)，以使表面和边缘的图像更清晰。但是，在例如接触孔之类的检测特征带有高的纵横比即孔的深度与其直径之比的情况下，接触孔内部产生的次级电子在它们穿过接触孔的同时可能分散，从而接触孔的图像不清楚。由于这些特征一般用肉眼视力检查，对于接触故障检测，清晰的图像是必要的。

图4-7表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统的各种实施例的方框图。图4的系统包含与图3中所示的在线SEM的部件相同的一些部分。但是，它还包括在主计算机20内的接触故障检测模块60。如上所述，在线SEM的结构包括：电子光学部分，其包括电子束发生器14，电子束偏转器15和信号检测器部分16。信号检测器最好使用能够检测在用电子束照射参考表面之后发射的次级电子(SE)和反向散射电子(BSE)的检测器。该系统还包括参考室，其包括参考对准部分13，用于旋转和倾斜其上放置被检测的参考晶片的载物台，同时沿着X、Y和Z轴移动。真空形成部分11保持参考室处于所要求级别的真空状态。参考物传送部分12将参考物传送到参考室中。电气部分包括主计算机20，其具有用于控制电子光学部分、参考室、真空形成部分和其它子系统的主控制器21。主存储单元或存储器22储存从信号检测器16检测的信号。主显示器19显示得自检测电子信号的图像。自动聚焦控制器18自动进行用于显示清晰图像显示的聚焦操作。本实施例还包括接触故障检测模块60，用于根据本发明分析包含在从信号检测器16传送的并在主计算机20中储存的电子信号中的信息，以检测接触孔。

图5表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统的另一实施例。图5的系统还包括与图3的在线SEM相同的部分部件。不同的部分是，它还包括接触故障检测模块60和位于主计算机20内的接触评定尺寸(CD)测量模块70。评定尺寸是被检测的特定特征的尺寸。例如在圆形接触孔的情况下，评定尺寸可以是孔的直径。在一个实施例中，接触评定尺寸(CD)测量模块70通过将来自被SEM产生的接触图像的接触直径与预储存的标准值相比较进行测量的。

图6表示根据本发明用于半导体器件的接触故障在线检测系统的另一实施例。图6的系统还包含与图3的在线SEM相同的部分部件。所不同的是，它还包括与主计算机10接口的子计算机80和子计算机80内的接触故障检测模块60。子计算机80可以使用标准商业上通用的个人计算机，并可以包括子显示器和子存储单元或存储器。接触故障的存在可以通过子计算机80中的接触故障检测模块60分析来自储存在主存储单元22中的接触电子信号的数据来检测。

图7表示根据本发明用于半导体器件的接触故障检测系统的另一实施例。图7的系统也包括与图6的在线SEM相同的部分部件，具有与主计算机40连接的子计算机80。它还具有在子计算机80中的接触故障检测模块60和主计算机40中的接触CD测量模块70。

图8-10是表示根据本发明的接触故障检测模块60的各种实施例的功能方框图。参见图8，接触故障检测模块60可以包括SEM信号读取模块60a，其接收表示在被电子束照射的同时从晶片接收的电子的SEM信号。接触位置识别模块60d分析SEM信号，以确定要检测的接触孔和/或其它特征的位置。接触图形计算和背景去除模块60e使用SEM信号数据产生接触孔的亮度分布图形。亮度分布图形一般通过去掉由背景亮度效应产生的数据进行正常化，从而亮度分布图形形状可以独立于背景效应进行检测。接触故障检测模块60f分析接触孔的亮度分布图形以识别接触故障。在一个实施例中，如下面的详细描述，接触的平均亮度值与预定阈值相比较以识别故障。结果显示模块60g可以显示故障分析的结果。

在一个实施例中，SEM信号读取模块60a读取接触孔的数字化电子信号信息，该信息储存在主计算机20的主存储单元或存储器22中。在线SEM将通过电子束扫描检测的电子信号数字化，并储存作为灰度或颜色编码级别的亮度。在一个系统中，分配给每个象素的灰度值是从0到255的范围内256个可能值的一个。最高亮度定义为255，最低亮度定义为0。数字化亮度值被每个象素元件颜色编码，即灰度。通过以连续时间读取每个象素的灰度值并在阴极射线管、监视器和/或打印机上显示象素图像，产生接触图像。灰度可以转换成用于彩色显示的彩色。

参见图9，其中描绘的接触故障检测模块的实施例包括图8的实施例的改型。在图9中，接触图形计算模块60e(1)和背景值去除模块60e(2)作为分离的模块提供，以与图8中的组合模块60e相对。

图10是表示根据本发明的接触故障检测模块60的另一实施例的功能方框图。参见图10，接触故障检测模块60包括图形文件传输网络模块60b，图形文件到SEM信号转换模块60c，接触位置识别模块60d，组合接触图形计算和背景值去除模块60e，接触故障检测模块60f和结果显示模块60g。

参见图6，图形文件传输网络模块60b是主计算机10、40和子计算机80之间的信号传输的一种装置。模块60b将储存在主计算机10、40的主存储单元22中的接触的数字化电子信号的信息转换成图形文件，然后将其传送给子计算机80。

图形文件到SEM信号转换模块60c读取传送到子计算机80的图形文件的颜色编码，即灰度，并将其转换成数字化SEM信号。接触位置识别模块60d，接触图形计算和背景值去除模块60e，接触故障检测模块60f和结果显示模块60g的说明参见上面对图8和图9说明。

图11-14表示根据本发明使用接触故障检测系统的半导体器件的接触故障在线检测处理的各种实施例的流程图。参见图11，图4的接触故障检测部分60使用安装在主计算机40中的在线SEM在具有多个接触孔的晶片上进行接触故障检测。首先，在在线SEM的确定位置上，设置安装具有多个接触孔的晶片的处理盒(S10)。然后，在从处理盒取出要检测的晶片之后，它被装载在SEM的参考室内的载物台上(S12)。然后，对准晶片的平面。接着，装载的晶片对准电子束扫描(S14)，并且其上安装有晶片的载物台移动以放置在用于SEM的电子束的入射方向的某一位置(S16)。

打开放置在物镜下面的快门，以便在晶片的某一位置上照射电子束，进行自动寻址(S20)。自动寻址通过在该位置上施加预构图标准图像而识别某一位置，从而可以相对于标准图像进行检测。

然后，要检测的位置用来自SEM的电子束照射(S22)，并通过用于清晰接触图像的自动聚焦控制部分重复进行电子束扫描(S24)。然后，为了结束晶片的电子束扫描，关闭快门。

接着，检测从根据本发明的电子束扫描检测的每个接触的电子信号的亮度分布图形(S28)。然后确定是否在晶片的另一位置进行接触故障检测(S30)。如果是，则流程回到S16，并且载物台移动到晶片的另一位置，重复进行上述步骤。当完成接触故障检测时，卸下晶片(34)。如果这样，处理盒中的另一晶片被装载在参考室中，并且重复上述步骤，由此对处理盒中的晶片进行接触故障检测。如果对所有晶片完成了接触故障检测，处理盒移走(S36)，由此完成工艺。

参见图12的实施例，用于其上具有多个接触孔的晶片的接触故障检测方法通过使用具有其中接触故障检测部分60和接触CD测量部分70形成在一起的主计算机30的图15的在线SEM表示。接触故障检测如前述图11那样进行，但是与图11的实施例不同的是，快门被关闭(S26)，确定接触故障检测(S27)，并且在不进行接触故障检测(S28)时进行接触CD测量(S29)。

图13表示通过使用图6的在线SEM用于具有多个接触孔的晶片的接触故障检测方法，图6中接触故障检测部分60位于子计算机80中，而不是在主计算机10中。如图13所示，在关闭快门之后(S26)，储存在主计算机的主储存器中的SEM信号传输到子计算机，确定需要对晶片的另一位置进行接触故障检测(S31)。子计算机接收该传输信号，以便进行接触故障检测(S37)。

在图14的实施例中，在接触故障检测部分60安装于子计算机中，而不是安装在图6中的子计算机中情况下，子计算机和主计算机相互交换顺序。通过图11中所示的相同的步骤，关闭快门(S26)，确定储存在主计算机的主储存部分中的SEM信号传输给子计算机(S31-1)，通过子计算机进行接触故障检测(S31-2)。确定是否需要在其它位置上进行接触检测(S31-3，S31-4)。

图15表示在本发明的接触故障检测下的晶片110上测试的编号区域(#2-#37)。表示为“AP”的一个区域表示对准点，“#1”表示芯片未聚焦位置。

在图15的每个数字覆盖区域内，可以定义几个取样位置。例如，对于图15的芯片或区域#2，图16表示五个取样位置，即左上角(2，1)，右上角(2，2)，右下角(2，3)，左下角(2，4)，和中心(2，5)。取样位置或取样数字可以以各种方式在一个样品芯片单元内选择。在本发明所示的实施例中，从35个芯片或取样区域中取样175个位置，每个芯片中测试五个取样位置。在使用在线SEM的12.5k放大率的一个实施例中，可以在每个取样位置的480×480象素图像内具有98个接触。对于35个区域中的每一个有五个取样位置，检测17,150个接触。

图17是表示根据本发明具有要检测的接触孔的半导体器件的截面图。图17表示64M DRAM掩埋接触的形成工艺。场氧化层131定义了形成在半导体衬底130上的有源区。栅极132形成在有源区上并用隔离层133覆盖。在该表面上形成高温氧化膜的第一绝缘层134之后，形成第一接触孔137，作为用于位线135的直接接触。形成位线135之后，在该表面上形成第二绝缘层136，作为BPSG，并形成用于字线的第二接触孔138。

作为本发明检测的一个例子，在64M DRAM制造工艺过程中对用于形成字线的掩埋接触进行检测。如图17所示，检测还可以对直接接触137进行，或在用于形成这些接触孔的光刻胶图形的显影工艺之后进行。

在本发明的接触故障检测方法中，首先在被检测的特征的尺寸基础上，例如圆形接触孔的直径，对要检测的每个位置选择最佳图像尺寸。在一个实施例中，一般的SEM图像包括480×480象素。可以为图16的每个数字编号位置取得这种图像。根据接触孔之间的尺寸和距离，确定每个单独的接触孔的最佳图像尺寸。图18表示用于半导体器件的一个取样位置的12.5K放大率的在线SEM的接触图像的例子。它是由480×480个象素构成，图像中描绘的接触的数字是98，即在水平方向中的14和在垂直方向中的7。

确定最佳分辨率，在被检测的特征尺寸即接触孔以及孔间的距离的基础上确定最佳分辨率并检测。例如，在一个系统中，每个象素可以在SEM中分辨近似12nm。目前，众所周知，接触孔可以具有200nm量级的直径。选择覆盖特征的象素的数量以保证可以在图像中检测特征中的不规则形状。例如，在被检测的区域在平均间隔栅格中具有一百个孔情况下，可以使用一组一百个48×48象素子栅格，以覆盖所有的孔，包括孔之间的间隔，其中每个子栅格与一个孔有关。水平或垂直线的矩形栅格或网格可以叠加在480×480象素阵列上，以形成用于检测每个孔的一百个48×48象素子栅格。

根据本发明，然后确定48×48象素栅格足够分辨被检测的孔中的任何不规则性。孔的尺寸与在每个子栅格中的间隔的量相比较，以确定是否覆盖孔本身的象素的数量足以分析孔。通过以覆盖孔的象素的数量分割评定尺寸即孔的直径来确定分辨率。该分辨率与阈值相比较，例如12nm/象素阈值，以确定该分辨率是否足够。

在确定象素分辨率之后，可以使用网格结构以定位和确定接触孔的尺寸。在一个实施例中，使用网格或栅格结构中的垂直和水平线以定位接触孔。

参见表示模块60d的此接触位置识别处理的图18，网格或栅格位于在矩阵中对准的接触图像上，在某一搜索区域内调整水平轴和垂直轴间距(pitches)，从而使每个接触放置在每个网格上。此时，可以通过增加或减少产生接触图像的象素的数量来控制间距。网格线的搜索区域最好设置为包括重复接触孔相同图形的区域。

参见图18，使用网格搜索的接触位置识别处理确定每个网格单元或子栅格由水平尺度方向中的至少32个象素和垂直尺度方向中的至少62个象素构成，搜索区域是通过在包括水平轴中的至少32个象素和垂直轴中的至少62个象素的范围内移动虚水平轴网格线150和虚垂直轴网格线152确定的，由此检测最低数字化电子束信号值的位置，从而接触图像中的每个接触不受网格线的干涉。

在一个实施例中，可以通过在第一位置定位垂直线或水平线来进行网格搜索。累计沿着该线的亮度值以确定该线的总亮度。然后该线移动到下一位置。例如，垂直线可以沿着水平轴移动到下一位置。在该位置，沿着垂直线的亮度值又被累计起来。在每个位置，总亮度值与预定阈值和以前的总和相比较。假设孔具有高于背景的亮度，亮度的增加可以用以表示已经到达孔的边缘。在另一实施例中，孔具有低于背景的亮度。该处理可以连续穿过整个栅格结构，以定位和/或确定每个孔的尺寸和形状。在一个方向上计算了所有的总和之后，可以对其它方向重复进行处理，结果刻画出孔的尺寸、形状和位置。在用于各种目的的后来的处理过程中可以使用这个信息。通过确定了孔的位置和形状，可以消除与孔无关的象素的不必要的处理。而且，如果在后来的处理过程中识别故障，可以很容易确定不合格孔的准确位置。

在进行接触位置识别之后，如图18中所示的初始网格单元的原点，例如，是水平轴上的象素号XO＝13和垂直轴上的象素号YO＝23。具有相同尺寸的单元可以进行比较，这就是为何进行上述的接触位置识别的原因。

网格单元可以用在各种设置中，即，如图19所示，其中接触孔153放置在两个单元之间跳过一个网格单元的一个网格单元，或如图20所示，其中可以将至少两个接触孔153放置在一个网格单元上。另外，如果图像的图形在每个单元区域上重复，上述网格方法的位置识别方法可以使用在各种图像形状中，例如正方形或口形衬垫(pad)图像，与上述圆形接触图像相反。

图18表示根据本发明用于网格设置以进行接触位置识别处理的接触单元(480×480象素)的SEM图像。如上所述，在该实施例中，目前测试的网格单元设置为32×62象素，初始象素号(XO，YO)为(13，23)。通过在由上述每个网格线确定的搜索范围内移动水平网格线150和垂直网格线152确定上述网格单元设置，这可以通过以对应于网格单元的每个间距的分别大约为60个象素和大约30个象素设置。在另一实施例中，分析每条线以识别对应于每个网格线的最低亮度值，以确定孔的位置。

图19和20表示上述网格设置的不同类型，图21表示为了解释产生的接触亮度分布图形而用象素单元表示接触单元。图22表示在去掉背景亮度以正常化该图形之前，网格单元内的第一亮度分布图形，其表示相对于垂直轴的亮度值。图23表示图22的亮度分布图形，其带有在去掉背景亮度值之后设置的接触阈值。在目前的测试中，阈值电子信号值设置为5，阈值象素号为20，如图23所示。被检测的接触孔跨越沿着垂直轴的象素20-40。

图24表示用于去掉背景值之后的图18的接触的SEM图像的亮度分布图形。图25是表示含有在图18的接触上进行的本发明的接触故障检测的被编码结果的表格。图24中的圆形接触以代码4与图25中确定为接触故障的位置相匹配。

图26是表示相对于每个晶片的取样位置，在目前测试中图15中所示的每个取样位置的接触故障检测结果的一部分的图表，其中指明了对应于根据本发明的接触的每个分类标准的所有接触的数量。也就是，对应于每个芯片或测试区域中的每五个位置，列出了在该位置中发现的孔的每种分类的数量。例如，在位置(1，3)，有87个接触孔被分类为类型D，3个孔分类为类型E，5个孔分类为类型G，和3个孔分类为类型H。应该注意，在每个位置，98个孔被分类和检测，在35个检测区域上检测总数为17,150个孔。在一个实施例中，由于通过本发明节省了处理时间，所以这种测试可以在一个小时内完成。因此这种方法适用于批量生产。

接触图形计算模块60e(1)用于为上述特殊网格的每个网格单元产生上述检测电子信号值的第一亮度分布图形。背景值去除模块60e(2)用于通过从第一亮度分布图形中减去背景值而从第一亮度分布图形产生第二亮度分布图形。

通过使用对应于包含在每个网格单元中的每个象素数字化的电子信号值计算第一亮度分布图形和第二亮度分布图形。但是，从每个网格单元获得的电子信号值包含来自相应的接触的电子信号值和从包围该接触的外部区域产生的电子信号值。在本发明中，为获得只包含来自一个网格单元内接触内部亮度的准确电子信号值，从亮度分布图形中减去来自接触区域外面的背景电子信号值，即包围接触的区域，以产生正常化第二亮度分布图形。这称之为“颜色效应”去除。

在本发明的一个实施例中，接触亮度分布图形计算和背景值的去除是通过模块60e根据下面的等式(1)进行的。

Y = \frac{X}{\sqrt{(B / B_{c}) X_{c}}} - - - (1);

其中

X是一个网格单元内的预定阈值以上的电子信号值的总和；

B是一个网格单元内的预定阈值以下的电子信号值的总和；

B_c是一个网格单元内具有低于预定阈值的值的电子信号的数量；

X_c是一个网格单元内具有高于预定阈值的值的电子信号的数量；和

Y是一个网格单元内的带有背景补偿的电子信号值。

在等式(1)中，上述预定值可以通过去掉背景值和达到准确的测量结果来确定。在一个实施例中，例如，该值是100，但是不限于该值。

Y值，即等式(1)的结果，是每个网格单元内的补偿的电子信号的总和。在一个实施例中，可以为等式(1)中的Y值设置下限和上限。如果为特定的接触计算的值在下限之下，则该接触被断定是有故障的。在一个实施例中，读取的在预定下限以下的这种类型表示为未开口接触孔故障。

等式(1)一般用于带有不规则形状的接触孔的检测。例如，等式(1)可用于在孔形成之前用于形成接触孔的光刻胶层的检测。

在另一实施例中，接触图形计算和背景值去除是根据下面的等式(2)-(4)进行的。

P_K ^N＝(P_K ^N)’－P_m ^N (2)；

{(P_{K}^{N})}^{,} = \frac{Σ P_{n = h_{i}^{Nnk}}}{(h_{f}^{N} - h_{i}^{N})} - - - (3);

P_m ^N＝基线[(P_K ^N)’] (4)；其中：

n是水平轴象素数量；

k是垂直轴象素数量；

Pnk是在水平轴位置n和垂直轴位置k处一个象素的数字化信号值；

N是被分析的网格数量；

h_i ^N是一个网格单元内的水平轴中的初始象素数量；和

h_f ^N是一个网格单元内的水平轴中的最后象素数量。

下面参照图21和22说明等式(2)-(4)。图21是表示根据本发明用于计算接触亮度分布图形的接触的网格单元内的象素单元的图解。图22是表示对于图18的接触图像减去背景值之前计算的网格单元内的第一亮度分布图形的曲线图。在一个实施例中，亮度分布图形是通过沿着一个轴移动到离散的位置并将在每个位置沿着垂直方向的亮度值累计起来并将象素亮度总和相对于沿着象素轴象素数量分割而产生的。例如，图22的图形可以通过沿着垂直轴步进穿过象素位置并将水平方向的象素亮度累计起来而形成。在图22的图形中，结果是在表示特定网格单元中的接触孔存在的中间值附近带有峰值的亮度分布图形。该接触孔从大约象素位置16向象素位置44延伸，因此在垂直方向穿过大约28个象素。该图形在孔的中心处在峰值的顶部亮度中有轻微的下降，它表示在孔的底部检测的亮度的下降。这个亮度分布图形的形状表示是正常的接触孔。

来自等式(3)的值(P_K ^N)’是垂直轴象素数量k中的每个象素的平均电子信号值。这是通过将对应于垂直轴象素数量k线(图21；k＝20)中的每个象素的数字化电子信号值的整个总和，即图22中的曲线的高度，按照垂直轴位置k的水平象素的数量分割得到的，其中在垂直轴位置k的水平象素的数量是通过h_f ^N-h_i ^N给出的。图22表示从等式(3)产生的结果图形。P_m ^N是(P_K ^N)’的最小值，即亮度背景或基线值。因此，P_k ^N表示减去背景值的每象素平均电子信号值。

图23是在根据等式(2)减去背景值之后的第二亮度分布图形的曲线图。图24表示对于图18的接触图像中的接触的正常化第二亮度分布图形。

在一个实施例中，本发明的接触故障检测工艺还分析等式(2)-(4)的结果，从而根据它们是否存在故障而将接触分类，如果是，则其属于故障类型。分析每个孔的第二亮度分布图形(图24)以识别故障和将其分类。

在一个实施例中，如图23所示，阈值，例如5，施加于第二亮度分布图形(减去背景值之后的每象素平均电子信号值)。接触的评定尺寸CD^N定义为在阈值处峰值的长度(或宽度)。如图23所示，通过设置阈值为5，接触的评定尺寸CD^N是CD^N＝40－20＝20个象素。该评定尺寸CD^N，可以是例如接触孔的直径，可以从下面的等式(5)计算。

{CD}^{N} = N Σ_{k = v_{i}^{N}}^{k = v_{f}^{N}} W_{k}^{N} - - - (5)

；其中：

V_i ^N是网格单元内的垂直轴初始象素数量；

V_f ^N是网格单元内的垂直轴最后象素数量；

P_k ^N＝(P_m ^N)’－P_m ^N；和

W_k ^N表示象素亮度是否在阈值之上，具体为：

然后，根据下面的等式(6)，为所有的象素计算高于阈值的平均象素亮度BSE^N。

{BSE}^{N} = \frac{Σ_{k = v_{i}^{N}}^{K = v_{F}^{N}} P_{k}^{N} W_{k}^{N}}{{CD}^{N}} - - - (6)

。

应该注意，等式(5)和(6)表示相对于等式(1)的另一检测方法。等式(6)中的平均象素亮度BSE^N是在等式(1)中计算的值Y的模拟量。而且，等式(5)和(6)中的值CD^N代替等式(1)中的值X_c。

对检测的接触计算象素数量CD^N和平均象素亮度值BSE^N之后，可以使用它们分类接触的条件。在一个实施例中，可以为象素数量CD^N设置上限值NOC2和下限值NOC1。这些限制可以用于确定正常接触的可接受象素数量的范围。还可以为平均象素亮度BSE^N设置限制。上限值NOT2和下限值NOT1可用于确定正常接触的可接受平均象素值的范围。

分析的每个接触的值CD^N和BSE^N与它们各自的范围相比较以将接触分类。在一个实施例中，每个接触分类为九个可能类型之一，这取决于值CD^N和BSE^N与它们各自的范围的比较。九个可能条件和它们对应的类型的分类和数字代码的一个例子制成表格如表1。

分类	(BSE^N)≤(NOT1)	(NOT1)≤(BSE^N)≤(NOT2)	(BSE^N)≤(NOT2)
分类	(BSE^N)≤(NOT1)	(NOT1)≤(BSE^N)≤(NOT2)	(BSE^N)≤(NOT2)	(CD^N)≤(NOC1)	A-类型(代码1)	B-类型(代码2)	C-类型(代码3)
(NOC1)≤(CD^N)≥(NOC2)	D-类型(代码4)	E-类型(代码5)	F-类型(代码6)	(CD^N)≤(NOC1)	A-类型(代码1)	B-类型(代码2)	C-类型(代码3)
(NOC1)≤(CD^N)≥(NOC2)	D-类型(代码4)	E-类型(代码5)	F-类型(代码6)	(CD^N)≤(NOC2)	G-类型(代码7)	H-类型(代码8)	I-类型(代码9)

表1接触分类

表1的三列定义接触孔深度的三个条件。它们按照降低深度顺序排列。也就是，第一列定义三个条件，即相对深的接触孔的类型A、D和G。第二列包括正常接触深度的三个条件，即类型B、E和H。第三列定义不足的接触深度的三个条件，即类型C、F和I。这些接触孔类型一般定义部分开口的接触孔或非均匀接触孔。表1的行按照增加接触孔的深度顺序排列。第一行，包括类型A、B和C接触孔类型，具有不足的小直径。第二类别，包括类型D、E和F，定义具有正常直径的接触孔。第三类别，包括类型G、H和I，定义具有过大直径的接触孔。

如表1所示，E-类型分类是通过CD^N和BSE^N位于它们的各自预定范围内制成的。在一个或两个值位于该范围之外的其它类型被分类在其余类型之一中，这可用于表示接触故障的变化程度或类型。

结果显示器60g可以显示通过接触故障检测模块60f分类的正常接触和/或接触故障的分类的结果。该结果可以表示为关于每个接触的位置的数字化值。

图25表示对于图24的接触孔的分类和象素位置的例子的表格。每个接触是正常的还是有故障的可以用与第二亮度分布图形相对应的每个接触的位置相关的数字代码表示。代码“5”表示类型E，意为正常接触，代码“4”表示类型D接触故障。在一个实施例中，类型D表示未开口接触。图25的X值表示每个网格单元的初始水平轴象素数量，Y值表示初始垂直轴象素数量。图26表示在半导体晶片上的七个区域的每个中的五个位置上的本发明的检测结果的表格。该表表示每个位置内的每个分类类型的接触的数量。

CD^N和BSE^N的值可用于以不同的方式对接触分类。也就是，一个特别的接触落入在该分类内的类型分类可详细说明接触故障的特别类型。例如，当一个接触的BSE^N在最小值NOT1以下时，一般表示未开口接触孔，并将该接触孔分类为类型A、D和G中的一个。当BSE^N大于最大值NOT2时，该孔被认为是打开的，但是由于某些原因仍然不能接受。例如，该孔可能具有不规则形状，诸如向着孔的底部变宽或变窄。在这种情况下，该孔将被分类为类型C、F和I之一。

同样，当CD^N在最小值NOC1之下时，表示孔具有故障，可能是太窄或具有某些不规则的形状，例如椭圆形。如果CD^N在最大值NOC2之上，则表示该孔为不规则形状。

图27包含表示根据本发明的一个实施例制造半导体器件的工艺的处理工序的逻辑流程的流程图。首先，在半导体器件的制造工艺过程中的特殊处理步骤中，在特定绝缘层，例如氮化膜或氧化膜上淀积光刻胶和进行光刻之后形成对应于接触孔的光刻胶图形(S40)。光刻胶图形是通过曝光处理和显影处理进行的。

然后，使用光刻胶图形作腐蚀掩模，腐蚀光刻胶图形下面的绝缘层以形成接触孔(S42)。然后，清洗接触孔的内部，并将晶片移动到根据本发明的在线SEM中，进行如上所述的根据本发明的接触孔故障检测。然后，用导电材料填充接触孔的内部，再进行用于制造半导体器件的后来的处理。

图28表示本发明的接触故障检测方法的一个实施例的逻辑流程的流程图。在步骤500中，读取本工艺使用的参数。在一个实施例中，本工艺使用的参数如下：

N＝SEM图像的Y-轴方向象素数量

M＝SEM图像的X-轴方向象素数量

VP(垂直间距)＝网格的Y-轴方向上的Y-轴接触间距

HP(水平间距)＝网格的X-轴方向上的X轴接触间距

MX＝X-轴网格搜索象素范围

MY＝Y-轴网格搜索象素范围

bse＝单元网格上的接触特性图形的基本阈值

NO1＝正常接触特性图形亮度的下限值

NO2＝正常接触特性图形亮度的上限值

CD1＝正常接触特性图形象素数量的下限值

CD2＝正常接触特性图形象素数量的上限值

XN＝在晶片中的芯片或目标(shot)单元中检测的总SEM图像数量(计数)

YN＝在芯片或目标中检测的总SEM图像数量(计数)

X＝在晶片中芯片或目标单元检测的SEM图像次序

Y＝在晶片或目标中检测的SEM图像次序

cdata[j][i]＝在(每)单元象素的SEM图像信号水平

接着，在步骤502中，X-轴值被初始化为零，在步骤504中，Y-轴值被初始化为零。检测系统沿着由步骤506-520形成的内环路中的Y-轴继续，直到达到最大Y-轴值为止。然后，增加X-轴值，并且通过所有的Y-轴值重复内环路。最后，当到达最后X和Y-轴值时，外环路结束。在图28的内环路内，在步骤506中的(X，Y)和cdata[j][i]处读取SEM图像数据，如图29的详细说明。应该注意，这里所述的网格方法使用了带有垂直的X和Y轴的矩形网格结构。应该明白，矩形网格不是必须的。也可以使用其它网格形状。例如，可以使用三角形或梯形。选择网格结构以保证可以检测接触的任何周期性的重复图形。

然后，在图28的步骤508中，确定接触孔位置。步骤508在图30A-30D中有详细表示。识别接触孔位置包括选择用于检测接触孔的网格的类型和图形。图30A-30D中所示的工艺沿着第一选择的方向(水平)一个象素接一个象素地移动，并累计在第二正交方向(垂直)中的所有象素值。当检测到亮度的显著的变化(跳跃)时确定了孔的边缘。继续该工艺直到检测到亮度的显著下降以确定孔的另一边缘为止。使用该方法直到所有的孔被定位为止。应该注意，在图30A-30D的步骤550和582中，使用了亮度差值的绝对值。这是因为它是亮度差值或对比差值的幅度，这对确定接触位置很重要。该方法适应于确定孔为高或低亮度的不同惯例。

在图28的步骤514中，计算接触孔图形。该工艺详细表示在图31A-31D中。图形是通过分析每个接触孔计算的，并根据上述结合图30A-30D所述的工艺进行识别。为每个孔计算一个分布图形。在一个实施例中，通过累计在一个方向中在沿着另一正交方向的每个位置的亮度产生图形。在每个位置的亮度值被平均并绘制成图。应该注意，在图31A-31D的流程图中使用了一般的变量F和F2。根据本发明的优选实施例，这些变量与分别在上述等式(5)和(6)中确定的变量BSE^N和CD^N是可互换的。

在图28的步骤516中，根据本发明检测接触孔。该工艺在图32A-32B中详细表示了。如上所述，分析根据图31A-31D确定的值以根据九个接触类型对每个孔分类。如上所述，在图32A-32B中，变量F和F2可用BSE^N和CD^N互换。

再参见图28，在步骤518中，Y-轴值增加，在步骤520中确定是否已经到达最大Y-轴值。如果否，流程返回到内环路的顶端。如果是，在步骤522中增加X-轴值，流程经过方块524返回到在初始化Y-轴值的步骤504的外环路的顶端。当外环路结束时，检测工艺的结果可以在步骤526中显示。

如上所述，图29是表示图28中的读取SEM图像数据步骤506的细节的流程图。在步骤528中，指数j被初始化为零，在步骤530中，指数i被初始化为零。cdata[j][i]是在步骤532中读取的，指数i在步骤534中增加。在步骤536中确定是否指数i已经达到其最大值M。如果否，则流程返回到再次读取数据的步骤532。如果是，则指数j在步骤538中增加，在步骤540中，确定是否j已经达到其最大值N。如果是，则该过程结束。如果否，流程返回到步骤530，再次指数i初始化为零并且该过程继续进行。

在一个实施例中，本发明的接触故障检测是在形成接触孔和清洗接触孔内部(在清洗检测之后：ACI)之后进行的。也可以在形成用于形成接触孔的光刻胶图形的显影处理中(在显影检测之后：ADI)在晶片上暴露的绝缘层上进行。

本发明不仅可以适用于上述的接触孔，还可以适用于在每个步骤中用于连接所有的接触孔直接与半导体衬底和导电层接触的通孔。另外，本发明还适用于在用于接触孔成型的光学处理过程中在显影处理之后的图形成型故障检查。

此外，除了圆形接触孔外，本发明还可用于通过检测有规律重复的图形图像的各种类型检查图形。

根据本发明，在没有通过肉眼或显微镜检查图像的情况下，通过数字化值可以准确和正确地检测接触故障的存在。对于具有高纵横比的接触孔来说，可以容易地和准确地确定接触故障。另外，对于整个晶片表面的接触故障检测是在短时间内进行的，并提供接触故障的检测结果，对于批量生产系统线表现了高效率和生产率。

对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，显然可以作出各种改型和改变。因此，本发明涵盖落入所附权利要求书的范围内的本发明的各种改型和改变及它们的等同物。

Claims

1. 检测半导体晶片的至少一部分的方法，包括：

读取半导体晶片的部分的扫描电子显微镜(SEM)图像数据；

在用于半导体晶片的部分的数据内识别半导体晶片上特征的图像数据；

从该特征的图像数据计算与该特征有关的参数；

将所述参数与该参数的可接受值范围相比较；

根据与该参数的可接受值范围的比较将该特征分类。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述特征是集成电路中的接触孔。

3. 根据权利要求2所述的方法，其中如果所述参数在该参数的可接受值范围之外，则该接触孔可分类为未打开。

4. 根据权利要求1所述的方法，其中如果所述参数在该参数的可接受值范围之外，则该特征可分类为故障。

5. 根据权利要求1所述的方法，其中如果所述参数在该参数的可接受值范围之内，则该特征分类为可接受的。

6. 根据权利要求1所述的方法，其中SEM图像数据是从次级电子和反向散射电子产生的。

7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述参数包括该特征的尺寸。

8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述参数包括涉及该特征的大量的SEM图像数据象素。

9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述参数包括涉及该特征的象素的平均亮度。

10. 根据权利要求1所述的方法，还包括计算该特征的图像象素亮度分布图形。

11. 根据权利要求10所述的方法，计算图像象素亮度分布图形包括从包括该特征的区域中象素的亮度值中减去背景亮度值。

12. 根据权利要求1所述的方法，还包括：

从该特征的图像数据计算涉及该特征的第二参数；

将该第二参数与该第二参数的可接受值范围相比较；和

根据与该第二参数的可接受值范围的比较将该特征分类。

13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述第二参数包括该特征的尺寸。

14. 根据权利要求12所述的方法，其中所述第二参数包括涉及该特征的大量的SEM图像数据象素。

15. 根据权利要求12所述的方法，其中所述第二参数包括涉及该特征的象素的平均亮度。

16. 根据权利要求12所述的方法，其中只有在第一参数在第一参数的可接受值范围内和第二参数在第二参数的可接受值范围内时，则该特征被分类为可接受的。

17. 根据权利要求1所述的方法，还包括使用坐标系使该特征特征化，所述特征化包括：在半导体晶片的所述部分的图像上叠加上坐标系；和

在沿着坐标系的第一轴的多个位置，分析沿着坐标系的第二轴设置的象素的亮度值。

18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述分析包括累计沿着第二轴设置的象素的亮度值。

19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述分析还包括检测沿着第一轴的多个位置累计的亮度值的变化，以检测该特征。

20. 根据权利要求17所述的方法，其中所述分析包括将沿着第二轴设置的象素的亮度值进行平均。

21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述分析还包括检测沿着第一轴的多个位置的平均亮度值的变化，以检测该特征。

22. 根据权利要求17所述的方法，其中所述特征化包括确定该特征的尺寸。

23. 根据权利要求17所述的方法，其中所述特征化包括确定该特征的位置。

24. 根据权利要求17所述的方法，其中所述特征化包括识别多个该特征的图形。

25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述图形是周期性的图形。

26. 根据权利要求17所述的方法，其中坐标系是直角坐标系。

27. 根据权利要求17所述的方法，其中坐标系是三角形坐标系。

28. 根据权利要求17所述的方法，其中坐标系是梯形坐标系。

29. 根据权利要求1所述的方法，其中SEM图像数据是数字化象素灰度值的形式。

30. 根据权利要求1所述的方法，其中SEM图像数据是数字化彩色编码象素值的形式。

31. 用于检测半导体晶片中至少一部分的装置，包括：

用于读取该半导体晶片的部分的扫描电子显微镜(SEM)图像数据的装置；

用于在该半导体晶片的部分的数据内识别半导体晶片上的特征的图像数据的装置；

用于从该特征的图像数据计算涉及该特征的参数的装置；

用于将该参数与该参数的可接受值范围相比较的装置；

用于根据与该特征的可接受值范围的比较将该特征分类的装置。

32. 根据权利要求31所述的装置，其中该特征是集成电路中的接触孔。

33. 根据权利要求32所述的装置，其中如果该参数在该参数的可接受值范围之外，则用于分类该特征的装置可将该接触孔分类为未打开。

34. 根据权利要求31所述的装置，其中如果该参数在该参数的可接受值范围之外，则用于分类该特征的装置将该特征可分类为故障。

35. 根据权利要求31所述的装置，其中如果该参数在该参数的可接受值范围之内，则用于分类该特征的装置将该特征分类为可接受的。

36. 根据权利要求31所述的装置，其中SEM图像数据是从次级电子和反向散射电子产生的。

37. 根据权利要求31所述的装置，其中该参数包括该特征的尺寸。

38. 根据权利要求31所述的装置，其中该参数包括涉及该特征的大量的SEM图像数据象素。

39. 根据权利要求31所述的装置，其中该特征包括涉及该特征的象素的平均亮度。

40. 根据权利要求31所述的装置，还包括用于计算特征的图像象素亮度分布图形的装置。

41. 根据权利要求40所述的装置，其中用于计算图像象素亮度分布图形的装置包括用于从包括该特征的区域中象素的亮度值减去背景亮度值的装置。

42. 根据权利要求31所述的装置，还包括：

用于从该特征的图像数据计算涉及该特征的第二参数的装置；

用于将第二参数与该第二参数的可接受值的范围相比较的装置；

用于根据与该第二参数的可接受值范围进行比较将该特征分类的装置。

43. 根据权利要求42所述的装置，其中所述第二参数包括该特征的尺寸。

44. 根据权利要求42所述的装置，其中所述第二参数包括涉及该特征的大量的SEM图像数据象素。

45. 根据权利要求42所述的装置，其中所述第二参数包括涉及该特征的象素的平均亮度。

46. 根据权利要求42所述的装置，其中只有在第一参数在第一参数的可接受值范围内和第二参数在第二参数的可接受值范围内，则该特征才可分类为可接受的。

47. 根据权利要求31所述的装置，还包括使用坐标系将该特征特征化的装置，所述用于特征化的装置包括：

用于在半导体晶片的部分上叠加上坐标系的装置；

用于沿着坐标系的第一轴的多个位置分析沿着坐标系的第二轴设置的象素的亮度值的装置。

48. 根据权利要求47所述的装置，其中所述用于分析的装置包括用于累计沿着第二轴设置的象素的亮度值的装置。

49. 根据权利要求48所述的装置，其中用于分析的装置还包括用于检测沿着坐标系的第一轴的多个位置累计的亮度值的变化的装置。

50. 根据权利要求47所述的装置，其中所述用于分析的装置包括用于将沿着第二轴设置的象素的亮度值进行平均的装置。

51. 根据权利要求50所述的装置，其中所述用于分析的装置还包括用于检测沿着第一轴的多个位置的平均亮度值的变化的装置。

52. 根据权利要求47所述的装置，其中所述用于特征化的装置包括用于确定该特征的尺寸的装置。

53. 根据权利要求47所述的装置，其中所述用于特征化的装置包括用于确定该特征位置的装置。

54. 根据权利要求47所述的装置，其中所述用于特征化的装置包括用于识别多个特征的图形的装置。

55. 根据权利要求54所述的装置，其中所述图形是周期性的图形。

56. 根据权利要求47所述的装置，其中坐标系是直角坐标系。

57. 根据权利要求47所述的装置，其中坐标系是三角形坐标系。

58. 根据权利要求47所述的装置，其中坐标系是梯形坐标系。

59. 根据权利要求31所述的装置，其中SEM图像数据是数字化象素灰度值的形式。

60. 根据权利要求31所述的装置，其中SEM图像数据是数字化颜色编码象素值的形式。