DE10000361A1 - Mikrostruktur-Defektnachweis - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Prüfung einer Mikrostruktur umfassen das Aufbringen von Ladungsteilchen auf den Wafer, um den Wafer negativ aufzuladen über einen Bereich, der Kontaktlöcher oder Durchkontaktlöcher aufweist, das Rastern eines Ladungsteilchenstrahles über den Bereich, wobei Sekundärteilchen nachgewiesen werden, um so ein Detektorsignal zu erzeugen, das Bestimmen einer scheinbaren Abmessung eines Kontaktloches aus dem Detektorsignal, und das Vergleichen der scheinbaren Abmessung des Kontaktloches mit Bezugsinformation, um einen Defekt zu identifizieren. Die Bezugsinformation kann ein herkömmliches Spannungskontrastbild sein oder kann Konstruktionsdaten umfassen, die die erwartete physikalische Größe des Kontaktloches und die erwartete elektrische Anschlußfähigkeit von Material innerhalb oder unterhalb des Kontaktloches angeben. Der Wafer kann aufgeladen werden durch Richten einer Flut von Elektronen auf eine Oberfläche des Wafers und/oder Steuerung des Potentials eines Energiefilters, um auf diese Weise Sekundärelektronen zu dem Wafer zurück zu lenken, und Richtung eines Ladungsteilchenstrahles auf den Wafer. Andere Verfahren zur Prüfung einer Mikrostruktur umfassen das Aufladen einer Mikrostruktur, das Abfragen der Mikrostruktur mit einem Ladungsteilchenstrahl, um scheinbare Abmessungsinformation für ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten, und Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu ...

Description

Die Erfindung hängt zusammen mit den gleichzeitig anhängigen US-PA, Serien-Nr. 08/892,734, eingereicht am 15. Juli 1997, (Anwalts-Docket-Nr. 65.0265), US-PA, Serien- Nr. 08/782,740, eingereicht am 13. Januar 1997, (Anwalts-Docket-Nr. 65.255), US-PA, Ser.-Nr. 09/012,227, eingereicht am 23. Januar 1998, (Anwalts-Docket-Nr. 65.0255P1), US-PA, Serien-Nr. . . ., eingereicht an dem gleichen Tag wie diese Anmeldung (Anwalts- Docket-Nr. 65.0288), und US-PA, Serien-Nr. . . ., eingereicht an dem gleichen Tag wie diese Anmeldung (Anwalts-Docket-Nr. 65.0293), deren Inhalte hier sämtlich durch Bezug­ nahme eingeschlossen sind.

Die Erfindung betrifft die Prüfung von Mikrostrukturen, insbesondere zum Nachweis von Defekten in teilgefertigten Mikroschaltkreisen mit Hilfe eines Ladungsteilchenstrahlsystems.

Verschiedene Methoden werden verwendet zur Prüfung von Defekten in Mikrostrukturen wie beispielsweise teilgefertigten Mikroschaltkreisen. Zum Beispiel erzeugen optische Prüfsysteme ein Bild eines Mikroschaltkreises, welcher auf Anomalien geprüft wird. Solche Bilder weisen aber eine unzureichende Auflösung auf, um die Identifizierung der kleinsten Strukturelemente zu ermöglichen, bieten eine unzulängliche Unterscheidung von Defekten, welche elektrisch bedeutend sind, von denen, die es nicht sind, und weisen eine unzurei­ chende Tiefenschärfe auf zum Nachweis von Defekten unter der Oberfläche. Ladungsteil­ chenstrahl-Prüfsysteme weisen Vorteile auf gegenüber optischen Prüfsystemen bei der Prü­ fung von Mikroschaltkreisen, die gefertigt werden mit der Critical-dimension-Technik von 0,35 Mikrometer oder kleiner. Ladungsteilchenstrahlprüfung weist eine ausreichende Auflö­ sung auf zum Abbilden kleiner Strukturelemente wie beispielsweise Kontaktlöcher, Gates und Polysiliziumleitungen, und kann dazu verwendet werden, Killerdefekte zu erkennen, die auf Spannungskontrast beruhen. Erdfreie oder potentialfreie Leiter und mit n-Diffusionsbereichen verbundene Leiter sollten eine höhere oder niedrigere Spannung auf weisen als geerdete Leiter und mit p-Defekten verbundene Leiter. In einem Spannungskon­ trastbild erscheinen die letzteren typisch dunkler als die ersteren. Ein elektrischer Defekt kann in einem Spannungskontrastbild identifiziert werden, wenn es bewirkt, dass ein Struk­ turelement heller oder dunkler erscheint als erwartet.

Es ist jedoch schwierig, ein gutes Spannungskontrastbild einer Mikrostruktur mit einem hohen Seitenverhältnis zu erhalten, wie beispielsweise des Bodens eines Kontaktloches, welches tief ist relativ zu seiner Breite. Während ein Spannungskontrastbild normal offen­ sichtliche Kontrastunterschiede zeigt zwischen Strukturen, die verbunden sind mit Erde, n-Diffusionsbereichen, p-Diffusionsbereichen und Gatebereichen, ist das nicht der Fall bei Strukturen mit hohem Seitenverhältnis. Statt dessen erscheint der Boden einer Struktur mit hohem Seitenverhältnis in niedrigem Kontrast auf Grund der Behinderung von Sekundär­ elektronen durch die Seitenwände der Struktur und der daraus folgenden Aufladung der Seitenwände.

Ein Beispiel für solch eine Struktur mit hohem Seitenverhältnis ist ein Kontaktloch eines Wafers in einem Zwischenstadium der Fertigung. Nach Zubereitung von Strukturen wie beispielsweise geerdeten Bereichen, n-Diffusionsbereichen, p-Diffusionsbereichen und Gate­ bereichen werden sie mit Dielektrikum überdeckt, und Kontaktlöcher werden in dem Dielektrikum gebildet an geeigneten Stellen, so dass Leiter einer anschließenden Metall­ schicht elektrischen Kontakt mit diesen Bereichen herstellen können. Wegen des hohen Seitenverhältnisses der Kontaktlöcher weist ein Spannungskontrastbild, das unter Verwen­ dung eines hohen Strahlstromes erhalten worden ist, einen unzureichenden Kontrast zum unterscheiden der Bereiche auf.

Ladungsteilchenstrahlsysteme wie beispielsweise Rasterelektronenmikroskope in Meß­ systemen für kritische Abmessungen können mit sehr niedrigem Strahlstrom betrieben wer­ den zur Kontaktlochabbildung, um eine Aufladung der Seitenwand zu vermeiden. Jedoch zwingt dies eine Grenze für den Durchsatz des Systems auf und führt zu vermindertem Spannungskontrast, da der Strahlstrom nicht ausreicht zum Aufladen der Strukturen von Interesse. Das Abbilden ist auch langsam auf Grund von Schrotrauschen (Stromfluktuation, verursacht durch die diskrete Natur der Elektronenladung).

US-P Nr. 5,493,116 beschreibt die Elektronenstrahlabbildung von Strukturen mit hohem Seitenverhältnis wie beispielsweise Kontaktlöchern, die zwei Signalnachweis-Subsysteme verwenden, eines optimiert für das Abbilden an der Oberseite und ein anderes optimiert zum Abbilden an der Basis von Sub-Mikrometer-Strukturen. Durch die Nachweis-Subsysteme erzeugte Signale werden kombiniert, um ein Bild zu erzeugen, das Bildern mit erweitertem Brennpunkt ähnelt, die mit kofokalen Lichtmikroskopen erhalten werden.

Verbesserte Verfahren und Vorrichtungen werden benötigt zum Nachweis von Defekten in Mikrostrukturen und insbesondere in Halbleiterwafern, die Abschnitt von Mikroschaltkrei­ sen in der Fertigung tragen.

Verfahren zur Prüfung einer Mikrostruktur gemäß einigen Ausführungsformen überein­ stimmend mit der Erfindung umfassen die Schritte, dass Ladungsteilchen auf den Wafer aufgebracht werden, um den Wafer negativ aufzuladen über einen Bereich, der Durchführ­ löcher aufweist wie beispielsweise Kontaktlöcher oder Durchkontaktlöcher (via), dass ein Ladungsteilchenstrahl über den Bereich gerastert wird, wobei Sekundärteilchen ermittelt werden, um so ein Detektorsignal zu erzeugen, dass aus dem Detektorsignal eine scheinbare Abmessung eines Durchfuhrloches bestimmt wird, und dass die scheinbare Abmessung des Durchführloches mit Bezugsinformation verglichen wird, um einen Defekt zu identifizieren. Die Bezugsinformation kann ein herkömmliches Spannungskontrastbild sein oder kann Konstruktionsdaten umfassen, die die erwartete physikalische Größe des Kontakt- oder Durchgangsloches und die erwartete elektrische Anschlußfähigkeit von Material innerhalb oder unterhalb des Kontakt- oder Durchgangsloches angeben. Der Wafer kann geladen werden durch Richten von Elektronen von einem Flutstrahler oder einem Primärstrahl auf die Oberfläche des Wafers und/oder durch Einstellen des Potentials eines Energiefilters, um auf diese Weise Sekundärelektronen zu dem Wafer zurück zu lenken, und Richten eines Ladungsteilchenstrahles auf den Wafer.

Andere Verfahren zur Prüfung einer Mikrostruktur in Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung umfassen die Schritte, dass eine Mikrostruktur aufgeladen wird, dass die Mikrostruk­ tur mit einem Ladungsteilchenstrahl abgefragt wird, um scheinbare Abmessungsinformation für ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten, und dass die scheinbare Abmes­ sungsinformation verglichen wird mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu identifizieren. Das Abfragen der Mikrostruktur kann das Abrastern eines La­ dungsteilchenstrahles über einen Oberflächenbereich der Mikrostruktur umfassen, wobei Ladungsteilchen nachgewiesen werden, die von dem Oberflächenbereich austreten, um ein Spannungskontrastbild des Oberflächenbereichs zu erzeugen. Das Vergleichen der scheinba­ ren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur kann die Schritte umfassen, dass die scheinbare Größe des Strukturelementes verglichen wird mit einer erwarteten Größe und/oder dass bestimmt wird, ob die scheinbare Größe des Struk­ turelementes übereinstimmt mit der erwarteten elektrischen Anschlußfähigkeit von Material innerhalb oder unterhalb des Strukturelementes und/oder die scheinbare Größe des Struk­ turelementes verglichen wird mit der scheinbaren Größe des Strukturelementes in einem herkömmlichen Spannungskontrastbild oder SEM-Bild.

Ausführungsformen gemäß der Erfindung können eine Vorrichtung zur Prüfung von Mikrostrukturen umfassen, computerlesbare Medien, die Instruktionen enthalten zur Steue­ rung eines Ladungsteilchenstrahlsystems zur Durchführung eines Verfahrens zur Prüfung eines Wafers, und Computerprogrammprodukte, welche computerverwendbare Medien mit computerlesbarem Programmcode aufweisen, der darin eingebettet ist zur Steuerung eines Ladungsteilchenstrahlsystems zur Prüfung einer Mikrostruktur.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ladungsteilchenstrahl-Systems, das geeignet ist zur Durchführung von Verfahren gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Objektivlinsenendes einer Ladungsteilchen­ strahl-Säule, die geeignet ist zur Durchführung von Verfahren gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 3 ein herkömmliches Spannungskontrastbild, das Wiedergaben von Waferkontaktlö­ chern vergleichbarer Abmessungen und unterschiedlicher elektrischer Anschlußfä­ higkeit zeigt;

Fig. 4 im Querschnitt einen Waferabschnitt mit Beispielen von Kontaktlöchern mit hohem Seitenverhältnis;

Fig. 5 ein in Strukturelementen vergrößertes Spannungskontrastbild eines Waferbereichs, der auf eine Weise gemäß der Erfindung zubereitet worden ist;

Fig. 6A, 6B und 6C simulierte Äquipotentiallinien des elektrischen Feldes, die potenti­ alfreie, geladene bzw. geerdete Kontaktlöcher umgeben, wobei die benachbarte Oberfläche negativ geladen ist; und

Fig. 7 ein Ablaufschema mit den Hauptmerkmalen eines Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ladungsteilchenstrahl-Systems, das geeignet ist zur Durchführung von Verfahren gemäß der Erfindung. Es ist auch ein System geeignet, das gezeigt und beschrieben ist in US-PA, Serien-Nr. 08/892,734, eingereicht am 15. Juli 1997. In Fig. 1 nimmt eine Vakuumkammer 110 einen x-y-Θ-Waferhandhabungstisch 112 auf, der einen Halbleiter-integrierter-Schaltkreis (IC)-Wafer 114 auf einer Probenplatte trägt. Eine Waferhandhabungseinheit mit einer Waferkassette 116 zum Halten vielfacher Wafer und eine Waferladeschleuse 118 mit Waferhandhabungsrobotern (nicht gezeigt), die in Vakuum und Luft arbeiten, sind vorgesehen zum raschen Aufbringen von Wafern auf dem Tisch 112 und Abnehmen von Wafern von dem Tisch. Das System umfaßt zum Bei­ spiel eine Rasterelektronenmikroskop-Säule 120 ähnlich der, die in einem IC-Elektronen­ strahl-Prüfsystem wie beispielsweise dem System IDS 100 verwendet wird, welches erhält­ lich ist von der "Automated Test Equipment division", Schlumberger Technologies, Inc., in San Jose, Kalifornien. Die Säule 120 weist einen Elektronenstrahler mit einer herkömmli­ chen Wärmefeldemissions(TFE)-Elektronenquelle 122 auf. Der Elektronenstrahler wird direkt durch eine Ionenpumpe 124 ausgepumpt. Der Elektronenstrahler weist ein hohes Vakuum auf relativ zu dem übrigen Teil der Säule 120 und ist von dem übrigen Teil der Säule 120 getrennt durch eine Differentialpumpenöffnung, wie es der Fall ist in den modern­ sten Rasterelektronenmikroskopen. Die Primärstrahl-Landeenergie (landing energy) kann eingestellt werden, zum Beispiel von 700 eV bis 1,5 keV. Der Strahlstrom an der Probe kann eingestellt werden unter Verwendung einer Kondensorlinse und einer Strahlbegren­ zungsblende in dem Bereich von ~ 500 pA bis ~ 10 nA oder mehr. Die Säule 120 bildet zu­ sammen mit der Waferaufspannvorrichtung-Vorspannung und der Extraktionselektrode, die unten beschrieben sind, ein Lokalladungssteuermodul (LLSM).

Die Säule 120 umfaßt vorteilhaft eine Immersionslinse 126 mit variabler Achse (VAIL) und mit großem Bildfeld (FOV), in der Konstruktion ähnlich der, die verwendet wird in den Elektronenstrahl-Prüfungssystemen Schlumberger IDS 5000 und IDS 10000. Die Linse umfaßt einen Typ mit magnetischer Immersion, bei der die Probe gehalten wird (±) an dem Punkt des maximalen axialen Magnetfeldes. Das Linsenfeld wirkt auf diese Weise als eine "magnetische Flasche" und gestattet eine Kollimation und effiziente Sammlung von Sekun­ därelektronen ohne das Erfordernis, ein starkes elektrostatisches Sammelfeld anzulegen. Solch ein Feld kann instabile Oberflächenaufladung verursachen, was eine unabhängige Op­ timierung der Wafervorspannung, des Extraktionspotentials und des Energiefilters zur Er­ höhung des Spannungskontrastes behindern kann. Die Linse ist mit Vorablenk- sowie Ab­ lenkspulen ausgestattet, um ein weites Bildfeld (zum Beispiel 0,25 mm bis 1,5 mm im Durchmesser) mit hoher Auflösung (zum Beispiel 30-100 nm) zu erzielen.

Die Objektivlinsenanordnung ist ausgestattet mit einem "Inder-Linse"-Elektronenflut­ strahler 128 und einer Flutstrahlablenkelektrode 130, die ein schnelles Multiplexen (multi­ plexing) zuläßt zwischen einem breiten, Hochstrom-Flutstrahl zum Vor-Aufladen oder Vorladen der Probe und der Leiter und einem hochauflösenden Primärbilderzeugungsstrahl zum schnellen Abbilden (typisch 10 MHz bis 100 MHz), um die Leiter-Ladungszustände abzufragen. Die Implementierung des Flutstrahlers ist zum Beispiel beschrieben in der US- PA, Serien-Nr. 09/012,227, eingereicht am 23. Januar 1998 (Anwalts-Docket-Nr. 65.0255P1). Der Flutstrahler 128 bildet zusammen mit der Waferaufspannvorrichtung- Vorspannung und der Extraktionselektrode, die unten beschrieben sind, ein Globalladungs­ steuermodul (GLSM). Das Globalladungssteuermodul wird zur Großflächen-Aufladung verwendet, wogegen das Lokalladungssteuermodul (LLSM) zu lokalisierter Aufladung verwendet wird.

Sekundärelektronen, und allgemein andere Sekundärteilchen, die an der Oberfläche der Probe erzeugt werden, wenn der Primärstrahl rasterförmig geführt wird (raster-scanned), werden nachgewiesen, um eine Detektorsignal zu erzeugen, welches verarbeitet wird, um ein Bild der Probe zu bilden. Diese Sekundärelektronen werden durch das Linsenfeld ge­ sammelt, wandern zurück durch die Bohrung der Linse und werden von dem Primärelektro­ nenstrahl getrennt durch einen Wien-Filter (der gekreuzte magnetische und elektrische Fel­ der aufweist). Die Sekundärelektronen werden dann durch einen Elektronendetektor 132 nachgewiesen, wie beispielsweise eine Szintillator-Fotoelektronenvervielfacher-(PMT)- Kombination, auch bekannt als ein Evahart-Thornley-Detektor. Es können auch andere Detektorkombinationen verwendet werden. Es ist Vorsorge getroffen, den Elektronendetektor abzuschirmen, um Beschädigung oder rasches Altern zu vermeiden durch den starken Sekundärelektronenstrom, der erzeugt wird, wenn der Flutstrahl in Be­ trieb ist, zum Beispiel wie beschrieben in US-PA, Serien-Nr. 09/012,227, eingereicht am 23. Januar 1998, (Anwalts-Docket-Nr. 65.0255P1).

Der Waferhandhabungstisch 112 umfaßt eine Waferaufspannvorrichtung 134, an die eine Vorspannung angelegt wird, wie schematisch durch die Quelle 136 angedeutet. Eine Vor­ spannung wird auch an die Extraktionselektrode 138 angelegt, wie schematisch durch die Quelle 140 angedeutet. Die an die Waferaufspannvorrichtung 134 und die Extraktionselek­ trode 138 angelegten Vorspannungen sind unabhängig voneinander; ihre Pegel werden durch die Steuerelektronik 142 eingestellt, um den Spannungskontrast zu optimieren je nach dem abzubildenden Wafertyp und dem Typ des nachzuweisenden Defekts. Die Waferober­ fläche kann nach Wunsch positiv oder negativ aufgeladen werden, wie zum Beispiel be­ schrieben in den gleichzeitig anhängigen US-PA Nrn. 08/892,734, eingereicht am 15. Juli 1997, (Anwalts-Docket-Nr. 65.0265), und 09/012,227, eingereicht am 23. Januar 1998, (Anwalts-Docket-Nr. 65.0255P1). Die Wafervorspannung kann auch dazu verwendet wer­ den, die Strahllandeenergie unabhängig zu variieren, eine erstrebenswerte Fähigkeit für eini­ ge Proben mit dünnen Schichten, wie beispielsweise Silizidschichten, die eine niedrige Lan­ deenergie erfordern, (ohne einen Kompromiß mit der Bildauflösung einzugehen), um eine Ladungsableitung in andere Schichten durch Strahldurchgriff zu vermeiden.

Die Bohrung der Linse 126 ist ausgestattet mit einem planaren Bremsfeld-Elektronen­ energiespektrometer, wie zum Beispiel das in dem Prüfsystemen IDS 5000 und IDS 10000 von Schlumberger verwendete. Das Spektrometer weist eine Energiefiltersiebelektrode 144 auf, welche dazu verwendet werden kann, den Spannungskontrast für bestimmte Waferty­ pen zu optimieren durch Sammeln von Sekundärelektronen in einem spezifischen Energie­ bereich, zum Beispiel in dem Bereich von 0 bis ~ 15 eV.

Ein schneller Waferhandhabungstisch 112, imstande, zum Beispiel einen 300 mm-Wafer zu handhaben, gestattet Zugang zu dem gesamten Wafer, der zu prüfen ist. Der Wafer ist auf einer elektrostatischen Waferaufspannvorrichtung 114 gelagert. Im allgemeinen sollte der verwendete Tisch zur Verwendung für eine Vakuumumgebung kompatibel sein, nicht­ magnetisch, um unerwünschte Strahlablenkung zu minimieren, Reinraum-kompatibel und ziemlich genau. Es gibt eine direkte Einbuße, entweder an Tischgenauigkeits- oder Bildaus­ richtungsverarbeitungs-Kosten. Eine kurze Beruhigungszeit von beispielsweise < 0,3 s nach jeder mechanischen Verschiebung ist wünschenswert für hohen Durchsatz, ebenso eine hohe Geschwindigkeit (~ 100 mm/s) und genaue (~ 0,1 µm Laserinterferometer-Rückführung) Tischbewegung. Um eine ~ 0,1 µm Rückführgenauigkeit sicherzustellen, sollte der mechani­ sche Weg zwischen dem Tisch und der Säule äußerst starr sein. Zum Beispiel wird die Oberseite 146 der Vakuumkammer 110 als eine meßtechnische Platte verwendet und ist hergestellt aus einem Aluminium von 5 Zoll Dicke, verstärkt mit einem äußeren H-Rahmen. Die Säule 120 und der Präzisionstische 112 sind direkt angebracht auf der meßtechnischen Platte, um die relative Bewegung zu minimieren. Ein Laserinterferometer, nicht dargestellt, sorgt für eine genaue Positionsrückführung zu den Tischmoter-Steuereinrichtungen. Feinere Positionsfehler, auch durch das Interferometer erkannt, werden korrigiert durch kleine Strahlablenkungen unter Steuerung der Steuerelektronik 142.

Die Vakuumkammer 110 wird direkt evakuiert durch eine Turbopumpe und eine ölfreie Vorvakuumpumpe, die gemeinsam bei 148 gezeigt sind. Die Vakuumkammer ist auf einer aktiven Schwingungsisolierplattform montiert, welche schematisch bei 150 gezeigt ist, um Umgebungsschwingung zu löschen und vorhersagbar Bewegung aufgrund schneller Be­ schleunigung und Verzögerung zu löschen. Ein Vakuumladeschleusensystem 118 minimiert die Waferwechselzeit, was es gestattet, dass die Hauptvakuumkammer 110 über lange Zeit­ spannen unter hohem Vakuum bleibt (beispielsweise 1E-6 Torr), und die Kontamination des Wafers durch Kohlenwasserstoffe minimiert.

Vorsorge ist getroffen für vollständig automatisches Laden und Entladen von Wafern. Zwei Waferroboter (nicht gezeigt) können verwendet werden. Der erste Roboter bewegt Wafer aus einer Kassette 116 zu der Ladeschleusenkammer 118. Die Ladeschleusenkammer 118 wird evakuiert, und ein zweiter Vakuumroboter plaziert den Wafer auf dem Präzisionstisch 112. Die Ladeschleusenkammer 118 kann mehrere Wafer aufnehmen, was die Vorberei­ tungsoperation sowie paralleles Laden und Entladen von Wafern erleichtert. Das Wafer­ handhabungs-Subsystem umfaßt vorteilhaft einen optischen Vorausrichter, um ein gewisses Minimalniveau an Waferausrichtungsgenauigkeit auf dem Waferhandhabungstisch 112 si­ cherzustellen.

Ein optisches Ausrichtungssystem mit einem Lichtmikroskop 152 mit CCD-Videokamera und Bildstruktur-Abgleichsystem (wie zum Beispiel im Handel erhältlich von Cognex oder anderen Lieferanten), wird dazu verwendet, die genaue Ausrichtung des Wafers zu erleich­ tern, sobald er sich auf dem Tisch 112 befindet. Für gewisse Halbleiterprozeßschichten kön­ nen die Wafer- und Chipbezugsmarken in niedrigem Kontrast erscheinen in dem Elektro­ nenstrahlbild, was eine auf dem Elektronenstrahlbild beruhende Ausrichtung unzuverlässig macht. Lichtmikroskope können verwendet werden, um durchzublicken durch Isolier­ schichten wie beispielsweise SiO₂, Si₃N₄, was den Ausrichtungsprozeß zuverlässiger macht. Dieser Ansatz ist normal an Kritische-Dimensionen-Rasterelektronenmikroskopen (CD-REM) wie zum Beispiel Systeme KLA 8100 und Systeme IVS 220 von Schlumberger.

Ein Multiprozessoranordnungs-Bildverarbeitungscomputer 153, wie zum Beispiel kommer­ ziell erhältlich von Mercury Computer Systems wird für Bildausrichtung und -vergleich verwendet. Zum Beispiel umfaßt der Bildverarbeitungscomputer Videosignaleingabe- und -ausgabeplatten, beispielsweise eine Anordnung von zweiunddreißig 300-MHz-Leistungs­ computerprozessoren, 4 GByte RAM und einen ~ 200-GByte-Plattenspeicher zur Speiche­ rung von Referenzbildern und Defektdaten. Der Bildverarbeitungscomputer 152 implemen­ tiert eine Reihe von Bildverarbeitungsalgorithmen, die einschließen, aber nicht beschränkt sind auf: Zelle-zu-Zelle-Vergleich für Speicher, Chip-zu-Chip- oder zu Referenz-Vergleich (die-to-die) für Randomlogik und auf Strukturelementen beruhenden Vergleich für Kon­ takte und andere Schichten, wie zum Beispiel beschrieben in der gleichzeitig anhängigen US-PA, Serien-Nr. . . ., eingereicht an dem gleichen Tag wie diese Anmeldung (Anwalts- Docket-Nr. 65.0288).

Das System umfaßt einen Steuercomputer 154 mit einem Display 156 und Eingabe- und Ausgabegeräten (nicht gezeigt). Der Steuercomputer kann beispielsweise einen Personal- Computer mit einem Intel-Pentiumprozessor umfassen, der das Windows-NT-Betriebs­ system unterstützt und Benutzerinterfacegeräte aufweist wie beispielsweise eine Tastatur und eine Maus und Steuersoftware zur Kommunikation über einen Bus 158 mit der Steuer­ elektronik 142 und dem Bildverarbeitungscomputer 153. Die Steuerelektronik 142 arbeitet unter der Kontrolle des Steuercomputers 154 und liefert Signale zum Ansteuern sämtlicher beschriebener Systemelemente. Um eine Kompliziertheit der Darstellung zu vermeiden, sind Einzelheiten der Steuerverbindungen in Fig. 1 nicht gezeigt. Der Steuercomputer 154 weist zum Beispiel ein leicht verwendbares mehrschichtiges grafisches Benutzerinterface auf und eine Bibliothek vordefinierter gespeicherter Defektrezepte, welche die Verwendung durch weniger geschulte Bediener in einer automatisierten Fabrikumgebung, sowie die Verwen­ dung durch sehr fachmännische in einem Labor oder einer Prozeßentwicklungsumgebung. Systemsteuerung, Bildverarbeitung, Strahleinstellung, Strahlausrichtung, Autofokus- und Auto-Astigmatismuskorrektur werden zum Beispiel automatisiert unter der Softwaresteue­ rung durch den Steuercomputer 154.

Wenn der Flutstrahler 128 in dem GLSM betrieben wird mit einer Spannung zwischen den zwei Überkreuzungsenergien der Oberflächen-Sekundärelektronen-Emissionskennwerte, wird die Probenfläche immer positiv geladen bei Abwesenheit eines äußeren elektrischen Feldes. Die Extraktionselektrode 138 kann ein Gitter oder eine Platte mit einer oder mehre­ ren Öffnungen sein. Der Wafer wird auf die Waferaufspannvorrichtung 114 und in elektri­ schem Kontakt mit dieser plaziert. Der Wafer wird aufgeladen durch Anlegen eines elektri­ schen Feldes senkrecht zu der Oberfläche des Wafers, zum Beispiel durch Anlegen unter­ schiedlicher Spannungen an die Waferaufspannvorrichtung 114 und die Extraktionselektro­ de 138. Während der Überflutung lädt sich jeder elektrisch potentialfreie (floating) Ab­ schnitt der bestrahlten Waferfläche auf eine vorbestimmte positive oder negative Spannung relativ zu dem Wafersubstrat auf. Das LLSM ist dem GLSM ähnlich, abgesehen davon, dass es einen fokussierten Strahl an Stelle eines Flutstrahlers aufweist. Der fokussierte Strahl kann dazu verwendet werden, selektiv kleinere Flächen oder Strukturen als das GLSM auf­ zuladen.

Ein alternativer Plan zum negativen Aufladen potentialfreier Abschnitte der Probe auf kon­ trollierte Weise ist das Überfluten mit Ultraniederspannungselektronen, die einige Volt rela­ tiv zu der Probe aufweisen, zum Beispiel 20 V. Wenn die Oberfläche mit einem Ultranieder­ spannungsstrahl bestrahlt wird, lädt sich Oberfläche negativ auf wegen einer sehr niedrigen Sekundärelektronenausbeute. Das Aufladen erreicht Gleichgewicht, wenn das Oberflächen­ potential genügend negativ ist, um die hereinkommenden Flutelektronen zurückzustoßen. Ultraniederspannungselektronen sollten mit dem Strahler fokussiert werden. Die Elektronen werden gebremst, bevor sie die Probenfläche erreichen.

Fig. 2 zeigt teilweise in geschnittener Ansicht das Objektivlinsenende einer modifizierten Säule 200 von einem Schlumberger-IDS-10000-System. Die modifizierte Säule 200 umfaßt eine Säulen-Objektivlinse 202, einen Sekundärelektronendetektor 204 und ein Energiefilter­ sieb 206 (zum Beispiel Filtersieb 144 von Fig. 1), das mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, welche eingestellt werden kann zum Bestimmen der Energie des Sekundärelektronendetektors 204. Das System umfaßt ferner einen Flutstrahler 208 mit einer Einzel-Linse (nicht gezeigt), ein Vorspannungselektrodengitter 212, das mit einer Spannungsquelle 210 verbunden ist, eine Probenplatte 214 und einen Präzisions-Wafertisch 216, der einen Wafer 220 trägt. Während des Betriebs des GLSM kann ein hoher Sekundä­ relektronenstrom den Sekundärelektronendetektor 204 blenden. Um dies zu vermeiden, kann ein Gitter 233 (oder eine Aperturplatte oder Tubus) vor dem Detektor 203 plaziert werden. Eine negative Spannung kann an das Gitter 232 während des Flutens angelegt wer­ den, um zu verhindern, dass Sekundärelektronen in den Detektor 204 eintreten. Als Alter­ native wird eine Metallplatte 222 (als Flutmaske bezeichnet) mit einem großen Loch nahe dem Eingang der Objektivlinse 202 plaziert und an eine Spannungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Eine negative Spannung kann an die Metallplatte 222 während des Flutens angelegt werden, um zu verhindern, dass Sekundärelektronen in den Detektor 204 eintreten.

Systeme wie die in den Fig. 1 und 2 gezeigten sind imstande, die Oberfläche eines Wa­ fers auf sichere und geregelte Art aufzuladen. Wenn im negativen Spannungskontrastmodus gearbeitet wird, wird während des Aufladens ein elektrisches Feld erzeugt in der Richtung entgegengesetzt zu der Sekundärelektronenemission von dem Wafer (um Sekundärelektro­ nen zu dem Wafer zurück anzuziehen): zum Beispiel durch Erdung der Ladesteuerung- Vorspannungselektrode 138 und Anlegen einer positiven Spannung an die Waferaufspann­ vorrichtung 114, oder durch Anlegen auf andere Weise einer Spannungsdifferenz, derart, dass die Ladesteuerungs-Vorspannungselektrode 138 sich auf einem negativeren Potential befindet als der Wafer. Wenn im positiven Spannungskontrastmodus gearbeitet wird, wird während des Ladens ein elektrisches Feld erzeugt in der Richtung, welche die Sekundär­ elektronenemission von dem Wafer unterstützt, um Sekundärelektronen von dem Wafer wegzulenken: zum Beispiel durch Erdung der Ladesteuerung-Vorspannungselektrode 138 und Anlegen einer negativen Spannung an die Waferaufspannvorrichtung 114, oder durch Anlegen auf andere Weise einer Spannungsdifferenz, derart, dass die Ladesteuerung- Vorspannungselektrode 138 sich auf einem positiveren Potential befindet als der Wafer. In dem positiven Spannungskontrastmodus kann das Energiefiltersieb 144 (206) vorgespannt werden, um alle Sekundärelektronen anzunehmen.

Nach dem Aufladen des Wafers wird ein fein fokussierter Strahl dazu verwendet, die Ober­ flächenspannung abzufragen. Da das Ladepotential einer Struktur beeinflußt wird durch seine Verbindung mit dem darunterliegenden Schaltkreis, kann die Spannungskontrasttech­ nik dazu verwendet werden, Defekte zu finden, welche nicht sichtbar sind mit früheren La­ dungsteilchentechniken oder Lichtmikroskoptechniken. Im allgemeinen weist, wenn der Kontrast von zwei Strukturen aus den gleichen Materialien verglichen wird, die dunklere Struktur ein positiveres Potential auf. Zum Beispiel erscheinen bei einer positiven Span­ nungskontrastabbildung die elektrisch potentialfreien Leitungen in einem Wafer dunkler als die geerdeten Metallleitungen unter einem Niederspannungsmikroskop, da sich während des Ladens das Potential an den potentialfreien Leitungen positiver aufbaut.

Bei dem Prüfen eines Wafers mit gefüllten Kontakten unter Verwendung von negativem Spannungskontrast erscheinen mit Erde verbundene Kontakte im Kontrast dunkler als die mit einem floatenden Gate verbundenen, da das Potential an dem Gate sich negativ aufbaut. Kontakte, die mit n-Diffusionsbereichen oder mit Erde verbunden sind, weisen ähnliche Kontraste auf, da eine Durchlaßvorspannung an dem Diffusionsübergang hergestellt wird und verhindert, dass sich das Potential bei der Diffusion negativ aufbaut. Ein Kurzschluß­ fehler an dem Gate oder ein Unterbrechungsfehler zwischen den Kontakten und der Diftüsi­ on kann identifiziert werden, da er bewirkt, dass der Kontrast verschieden ist von dem er­ warteten.

Diese auf Kontrast beruhende Defektnachweisanordnung ist jedoch schwer anzuwenden auf die Prüfung des Bodens von Mikrostrukturen mit großem Seitenverhältnis wie beispielswei­ se von ungefiillten Kontaktlöchern. Mikrostrukturen mit großem Seitenverhältnis wie bei­ spielsweise Kontaktlöcher wirken als Sekundärelektronenfallen, welche Sekundärelektronen innerhalb der Löcher einfangen, so dass der Boden des Kontaktloches in viel niedrigerem Kontrast erscheint als die obere Oberfläche der Mikrostruktur. Folglich weisen alle Kon­ taktlöcher ähnlichen Kontrast (sehr dunkel) in den Spannungskontrastbildern auf, ohne Rücksicht auf ihre darunterliegenden elektrischen Verbindungen. Zum Beispiel zeigt Fig. 3 ein Spannungskontrastbild, erfaßt mit einem System, wie oben beschrieben, das in dem po­ sitiven Spannungskontrastmodus arbeitet (wie bei normaler Arbeitsweise anderer Systeme nach dem Stand der Technik). Das Bild von Fig. 3 stammt aus einem Bereich eines Wa­ fers, der Strukturelemente 305, 310 und 315 zeigt, die sämtlich Spannungskontrastwieder­ gaben von Kontaktlöchern sind, welche im wesentlichen identische physikalische Durchmes­ ser und Tiefe aufweisen, aber Material von unterschiedlicher elektrischer Anschlußfähigkeit (connectivity) an der Basis jedes Loches aufweisen. Die Kontaktlochwiedergaben von Fig. 3 zeigen keine Merkmale, welche gestatten, sie durch elektrische Anschlußfähigkeit zu unterscheiden, obwohl Material an der Basis des einen Kontaktloches an einen n- Diffusionsbereich anschließt, Material an der Basis eines anderen an einen Gatebereich und Material an der Basis des dritten an einen p-Diffusionsbereich anschließt. Herkömmliche Spannungskontrastabbildung wie in Fig. 3, in welcher die Waferfläche positiv geladen ist, gibt keine Information betreffend die darunterliegende elektrische Anschlußfähigkeit des Materials an der Basis des ungefüllten Kontaktloches.

Jedoch ist es möglich, Spannungskontrastabbildung gemäß der Erfindung durchzuführen auf eine Art, welche es zuläßt, Kontaktlöcher entsprechend elektrischer Anschlußfähigkeit (Konnektivität) zu unterscheiden. In Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Wafer negativ geladen vor dem Spannungskontrastabbilden. Mit geeignet eingestellten Abbildeparametern bewirkt das resultierende elektrische Feld der aufgeladenen Struktur eine Veränderung in dem Aussehen von Strukturelementen mit hohem Seitenverhältnis in einem Spannungskon­ trastbild, da das durch eine aufgeladene Struktur induzierte elektrische Feld sich über die Abmessungen des physikalischen Strukturelementes hinaus erstreckt. Das Konfigurieren eines Systems zur Prüfung von Mikroschaltkreis-Struktieren mit hohem Seitenverhältnis auf diese Weise gestattet die Arbeitsweise mit hohem Strahlstrom für größeren Durchsatz.

Fig. 4 zeigt in einer Schnittansicht einen Abschnitt 400 eines Wafers mit Beispielen von Kontaktlöchern mit hohem Seitenverhältnis. Ein Substrat 405 ist mit einer Oxidschicht 410 überzogen. Ein Kontaktloch 415 durch die Oxidschicht 410 legt einen Polysiliziumgate­ kontakt 420 frei. Ein Kontaktloch 425 durch die Oxidschicht 410 legt einen n-Diffusions­ bereich frei. Die Kontaktlöcher 415 und 425 weisen im wesentlichen die gleichen Durch­ messer und Tiefen auf, wobei aber das Material an der Basis von jedem unterschiedliche elektrische Anschlußfähigkeit aufweist. Die Oberfläche des Wafers wird negativ aufgeladen, wie durch die gestrichelten Linien nahe der oberen Oberfläche der Struktur wiedergegeben. Die negativ geladene Fläche resultiert in einem elektrischen Feld um den Rand jedes Kontaktloches herum, welches sich auf das Aussehen des Kontaktloches in einem Span­ nungskontrastbild auswirkt. Da die Spannung an dem Rand jedes Kontaktloches auch durch die Spannung an dem Boden des Kontaktloches beeinflußt wird, weisen Kontaktlöcher mit unterschiedlicher elektrischer Anschlußfähigkeit unterschiedliche scheinbare Größen in ei­ nem Spannungskontrastbild auf. Wenn die Oberfläche des Wafers negativ aufgeladen wird, wird der Polysiliziumgatekontakt 420 am Boden des Kontaktloches 415 ebenfalls negativ aufgeladen, ab der n-Diffusionsbereich 430 am Boden des Kontaktloches 425 bleibt nahe- Erdpotential wegen der Durchlaßvorspannung an dem n-Diffusionsbereich (um den darun­ terliegenden p-n-Übergang einzuschalten). Das erdnahe Potential des n-Diffusionsbereichs 430 am Boden des Kontaktloches 425 senkt das Potential an dem Rand des Kontaktloches 425 relativ zu dem Rand des Kontaktloches 415. Das niedrigere Potential an dem Rand des Kontaktloches 425 bewirkt, dass das Kontaktloch 425 eine größere scheinbare Größe auf weist als das Kontaktloch 415 in einem Spannungskontrastbild wegen unterschiedlicher Felder an den jeweiligen Kontaktlochrändern. Der Effekt des elektrischen Feldes ist unten mehr im einzelnen beschrieben.

Zum Beispiel zeigt Fig. 5 ein Spannungskontrastbild eines Bereichs eines Wafers mit Strukturelementen 505, 510 und 515, die sämtlich Spannungskontrastwiedergaben der glei­ chen, in Fig. 3 gezeigten Kontaktlöcher sind. Das Bild von Fig. 5 wurde erfaßt durch Betreiben des Systems in dem negativen Spannungskontrastmodus, wobei -5 Volt über die Waferaufspannvorrichtung an den Wafer angelegt waren und die Ladungssteuerungs-Vor­ spannelektrode auf Erdpotential war. Das Strukturelement 505 ist von dem größten Durch­ messer, da Material an dem Boden des entsprechenden Kontaktloches elektrisch verbunden ist mit Erde oder mit einem n-Diffusionsbereich. Das Strukturelement 510 weist einen mitt­ leren Durchmesser auf, da Material an dem Boden des entsprechenden Kontaktloches elek­ trisch verbunden ist mit einem Gatebereich. Das Strukturelement 515 weist den kleinsten Durchmesser auf, da Material an dem Boden des entsprechenden Kontaktloches elektrisch verbunden ist mit einem n-Muldenbereich oder einem p-Diffusionsbereich. Obwohl die Kontaktlöcher identische physikalische Abmessungen aufweisen, zeigen ihre Wiedergaben in dem Spannungskontrastbild von Fig. 5 Merkmale, welche sie unterscheiden lassen durch die elektrische Anschlußfähigkeit des Materials an der Basis des ungefüllten Kontaktloches.

Wir nennen diesen Effekt spannungskontrastinduzierte Strukturelementvergrößerung:
elektrisch mit Erde oder mit n-Diffusionsbereichen verbundene Kontakte weisen die größte Abmessung in dem negativen Spannungskontrastbild auf, elektrisch mit Gates verbundene Kontakte weisen mittlere Größe in dem negativen Spannungskontrastbild auf, und Kontakte von n-Mulden- oder p-Diffusionsbereichen weisen die kleinste Abmessung in dem negativen Spannungskontrastbild auf. Mit der Verwendung angemessener Parameter bei dem negati­ ven Aufladen der Oberfläche einer Struktur hängt seine scheinbare Strukturelementgröße in einem Spannungskontrastbild von seiner elektrischen Anschlußfähigkeit ab. Die scheinbare Strukturelementgröße in dem Spannungskontrastbild von Strukturelementen, welche die gleiche physikalische Größe aufweisen, können Anschlußfähigkeitsprobleme aufdecken; dies gilt insbesondere dann, wenn die scheinbare Strukturelementgröße eines Strukturelementes wie beispielsweise eines Kontaktloches verglichen wird mit anderer Information über das Strukturelement. Solche andere Information kann die erwartete physikalische Größe und Anschlußfähigkeit (erhältlich zum Beispiel von Wafer- und Schaltkreiskonstruktionsdaten) umfassen sowie die scheinbare Strukturelementgröße in einem Spannungskontrastbild, das aufgenommen worden ist, ohne die Struktur zuerst aufzuladen (Fig. 3).

Zum Beispiel ist es bekannt, dass die in den Fig. 3 und 5 wiedergegebenen Kontaktlö­ cher etwa das gleiche Aussehen zeigen in einem herkömmlichen Spannungskontrastbild wie beispielsweise Fig. 3, das die elektrische Anschlußfähigkeit des Materials an der Basis des Kontaktloches nicht berücksichtigt. Aus dem herkömmlichen Spannungskontrastbild von Fig. 3 kann gefolgert werden, dass die Kontaktlöcher etwa die gleichen physikalischen Abmessungen aufweisen. Jedoch ist es bekannt, dass die gleichen Kontaktlöcher unter­ schiedliche scheinbare Größen in dem strukturelementvergrößerten Spannungskontrastbild von Fig. 5 aufweisen auf Grund des Effektes der negativen Aufladung der Oberfläche vor dem Abbilden. Die elektrische Anschlußfähigkeit des Materials an dem Boden jedes Kon­ taktloches kann gefolgert werden aus der scheinbaren Größe der Kontaktlochwiedergabe in dem strukturelementvergrößerten Spannungskontrastbild von Fig. 5.

Die erwartete elektrische Anschlußfähigkeit jedes Kontaktloches kann erhalten werden aus Konstruktionsdaten für den Wafer, so dass Differenzen zwischen erwarteter Anschlußfähig­ keit und der Anschlußfähigkeit, die aus der scheinbaren Größe eines Strukturelementes in einem strukturelementvergrößerten Spannungskontrastbild gefolgert wird, als Defekte iden­ tifiziert werden können. Ein Defekt kann leicht identifiziert werden, wenn seine scheinbare Größe verschieden ist von der erwarteten wegen elektrischer Fehler wie beispielsweise ein Kurzschluß an einem Gatebereich, eine Unterbrechung an einem Kontakt zu einem Erdbe­ reich oder einem n-Diffusionsbereich, oder eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß an ei­ nem n-Mulden- oder p-Diffusions-Kontaktbereich. Da diese Unterschiede der scheinbaren Größe abgeleitet werden aus dem elektrischen Verhalten von Material an dem Boden des Kontaktloches, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass diese Unterschiede das elektrische Betriebsverhalten des fertiggestellten IC des Wafers beeinträchtigen und also "Killerdefekte" repräsentieren. Die Entdeckung solcher Defekte bei dem Kontaktlochstadi­ um der Waferherstellung, bevor Kontaktlöcher gefüllt werden, kann in vielen Fällen eine Nacharbeit zulassen und folglich das Retten einiger oder sämtlicher IC auf dem Wafer, was andererseits zu einer niedrigen Produktionsausbeute beitragen würde. Der Mangel, solche Defekte zu entdecken bis zur Fertigstellung des Wafers kann zu totalem oder teilweisen Verlust des Wafers führen, da ein Nacharbeiten dann nicht mehr möglich ist.

Das Anwenden strukturelementvergrößerter Spannungskontrastbilder zur Prüfung von Mi­ krostrukturelementen mit hohem Seitenverhältnis anhand der scheinbaren Größe (anstatt des Kontrastniveaus wie bei dem herkömmlichen Spannungskontrastabbilden) weist wenig­ stens zwei bedeutende Vorteile auf hohen Durchsatz und vereinfachte Teilchenstrahlsäulen- Konstruktion. Der Durchsatz wird erhöht, da die Teilchenstrahlsäule mit höherem Strahl­ strom für die strukturelementvergrößerte Spannungskontrastabbildung arbeiten kann als für herkömmliche Spannungskontrastabbildung. Die Säulenkonstruktion wird vereinfacht, da kein Erfordernis besteht, eine spezifische Komponente zum Extrahieren von Sekundärelek­ tronen aus Kontaktlöchern einzubauen in die schon komplexe Teilchenstrahlsäulen- Konstruktion.

In einem herkömmlichen Spannungskontrastbild tritt der Bildkontrast auf Grund einer Ver­ windung (convolution) der Oberflächenspannung und der Oberflächenstrukturgeometrie (Materialkontrast und topografischer Kontrast) auf. In vielen Fällen stimmt die Spannungs­ verteilung mit der Strukturgeometrie überein. Jedoch stimmen die Spannungsverteilung und die Strukturgeometrie nicht immer überein, da das elektrische Feld an einem Leiter sich über seine Geometrie hinaus erstrecken kann. Zum Nachweis elektrischer Defekte ist es daher vorteilhaft, den Kontrast wegen der Spannung über den Kontrast wegen der Geometrie zu erhöhen, da nur der Kontrast wegen der Spannung durch die darunterliegende elektrische Verbindung beeinflußt wird. Dies unterscheidet sich von herkömmlicher Ladungsteilchen- Spannungskontrast-Meßtechnik und -Mikroskopie, welche optimiert werden, physikalische Strukturelemente abzubilden. Die Kontaktlöcher in dem negativen Spannungskontrastbild von Fig. 5 weisen unterschiedliche scheinbare Abmessungen auf, da das Potential auf der Oxidfläche nahe dem Rand jedes Kontaktloches beeinflußt wird durch da Aufladungspoten­ tial an dem Material auf dem Boden des jeweiligen Kontaktloches, welches seinerseits durch seine darunterliegende elektrische Anschlußfähigkeit bestimmt wird. Das Kontaktloch links lädt sich negativ auf, da es mit einem Gatebereich verbunden ist. Das Kontaktloch rechts bleibt auf nahe Erde, da Ladung zu dem Substrat abgeleitet wurde wegen einer Durchlaß­ vorspannung zwischen dem n-Diffusionsbereich und dem Substrat. Das Potential um den Rand des Kontaktloches auf der rechten Seite herum ist negativer, da das durch das aufge­ ladene Material am Boden des Kontaktloches induzierte elektrische Feld sich über die phy­ sikalische Dimension des Kontaktloches hinaus erstreckt, was bewirkt, dass der Rand des Kontaktloches rechts helleren Kontrast aufweist als der Rand des Kontaktloches links. Dunklerer Kontrast des Kontaktloches links resultiert in einer größeren scheinbaren Abmes­ sung für das Kontaktloch, wie bei 505 in Fig. 5 gezeigt.

Der Punkt wird weiter erläutert in den Kurvendiagrammen der Fig. 6A, 6B und 6C. Die Diagramme sind berechnete Simulationen von Äquipotentiallinien des elektrischen Feldes, das ein Kontaktloch umgibt, wobei das zylindrische Kontaktloch an der linken Seite jedes Diagramms gezeigt ist. Das Potential und die Ladungen sind negativ in den Diagrammen der Fig. 6A, 6B und 6C. Fig. 6A zeigt das Potential, das ein ungeladenes Floatingkontakt- Loch umgibt, in welchem, wie angenommen wird, die Wand des Kontaktloches mit einer leitenden Haft/Sperrschicht überzogen ist. In Fig. 6A wird die Oberfläche beschichtet mit einer Ladungsdichte von -6 × 10^-5 Coulomb/m². Fig. 6B zeigt das Potential, das ein gela­ denes Kontaktloch umgibt. In Fig. 6B wird die Oberfläche beschichtet mit einer Ladungs­ dichte von -6 × 10^-5 Coulomb/m², und es ist eine Ladung von -1 × 10^-16 Coulomb/m² in dem Kontaktloch vorhanden. Fig. 6C zeigt das Potential, das ein geerdetes Kontaktloch um­ gibt. In Fig. 6C wird die Oberfläche beschichtet mit einer Ladungsdichte von -6 × 10^-5 Coulomb/m², und das Kontaktloch ist an dem Substrat geerdet. Es ist offensichtlich, dass das Potential nahe dem Rand am negativsten ist für das geladene Kontaktloch von Fig. 6B und am wenigsten negativ für das geerdete Kontaktloch von Fig. 6C. Das weniger negati­ ve Potential um den Rand herum trägt bei zu einem dunkleren Rand, der das Kontaktloch umgibt in den Spannungskontrastbildern. Die scheinbare Größe des Kontaktloches in den Spannungskontrastbildern ist größer als die physikalische Größe wegen des kombinierten elektrischen Feldes des Randes und des Kontaktloches. Die Simulationen der Fig. 6A, 6B und 6C zeigen, dass die scheinbare Größe des Kontaktloches sensitiv ist für die darun­ terliegenden elektrischen Verbindungen und die in das Kontaktloch injizierten Ladungen.

Es ist vorteilhaft, die Ladesteuerparameter so einzustellen ("abzustimmen"), dass die Kunst- Effekte maximiert werden, welche zu einer scheinbaren Strukturelementgröße führen, die von der physikalischen Größe verschieden ist. Die Abstimmoptimierung kann in zwei Klas­ sen unterteilt werden: (1) Aufladen und (2) Abbilden. In dem oben beschriebenen System kann die Aufladung durchgeführt werden durch den Primär(Abbildungs)strahl oder einen gesonderten Flutstrahl. Für Spannungskontrastsysteme, welche nur einen Abbildungsstrahl aufweisen, kann die Aufladung während der Abbildung durchgeführt werden.

Um den maximalen Strukturelementvergrößerungseffekt zu erhalten, muß die Oberflächen­ aufladung richtig gesteuert werden. Überschüssige Oberflächenaufladung kann zu uner­ kennbaren Strukturelementen führen, während ungenügende Aufladung es versäumt, die Strukturelementvergrößerung zu bilden, die zum Nachweis elektrisch bedeutender Defekte benötigt wird. Wie oben beschrieben, kann die Oberflächenaufladung gesteuert werden durch die an die Waferaufspannvorrichtung und die Ladesteuerplatte, die Auflade/Abbil­ dungsfläche und den Energiefilter angelegten Potentiale. Andere bekannte Faktoren wie beispielsweise die Primärstrahl- und Flutstrahlspannungen, Rasterdrehung (Abtastrichtung relativ zu dem Wafer) und Pixelverweilzeit sollten auch berücksichtigt werden.

Oberflächenaufladungsmechanismen für diese Parameter sind:

• 1. Vorspannung: Die Spannung zwischen der Waferaufspannvorrichtung und der La­ deplatte wird dazu verwendet, das Gleichgewichtsladepotential an der Oberfläche zu steuern. Eine Vorspannung zwischen der Ladeplatte und der Waferaufspannvor­ richtung weist einige der emittierten Sekundärelektronen zu der Oberfläche zurück, bis die Oberfläche sich ausreichend negativ auflädt, um den Einfluß des Vorspann­ feldes auszugleichen.
  Bei dem Abbilden von Mikrostrukturen der gleichen physikalischen Größe, aber unterschiedlicher elektrischer Anschlüsse an p- und n-Diffusion, Gate, Isoliermulde, und so fort, wird das System in einem positiven Spannungskontrastmodus betrieben, dann umgeschaltet auf negativen Spannungskontrastmodus, dann wird die Vorspan­ nung (Ladeplatte relativ zu der Waferaufspannvorrichtung) eingestellt und die Diffe­ renz zwischen der scheinbaren Strukturelementgröße dieser Strukturen maximiert. Eine typische Startvorspannung beträgt -8 Volt. Ein möglicher oder wahrscheinli­ cher (likely) Abstimmbereich liegt zwischen 0 und -15 Volt.
• 2. Strahlstromdichte: In Situationen, in denen der Schaltkreis mit Widerstand an Erde angeschlossen werden kann oder ein Ableitweg zwischen dem Oberflächenisolator und Erde existiert, spielt die Stromdichte eine Rolle bei der Oberflächenaufladung. Das endgültige Ladepotential ist erreicht, wenn der Eingangsstrom (Strom auf Grund des Flutstrahlers und der Primärstrahlers) dem Ableitstrom (durch das Ele­ ment) und dem Austrittselektronenstrom (Sekundärelektronen und elastisch ge­ streute Primärelektronen) gleich ist. Eine höhere Stromdichte läßt es zu, eine höhere endgültige Spannung bei Gleichgewicht zu erreichen. Eine typische Startstromdichte beträgt 0,2 Picoampere je Quadratmikrometer, zum Beispiel 2 Nanoampere in ein Quadrat von 100 Mikrometer × 100 Mikrometer. Ein möglicher Abstimmbereich beträgt von 0,5 nA bis 20 nA je Quadrat von 100 Mikrometer × 100 Mikrometer.
• 3. Auflade-/Flut-/Abbildefläche: Die Oberflächenaufladung hängt zum großen Teile ab von der Auflade/Abbildefläche, insbesondere, wenn ein großer Anteil der Oberfläche durch isolierendes Material überdeckt ist. In diesem Fall können die zurückgewiese­ nen Ladungen in der Fläche, welche die durch den Strahl bestrahlte Fläche umgibt, ein starkes, lokalisiertes Feld erzeugen, das Sekundärelektronenemissionen in der bestrahlten Fläche bremst; dies führt zu negativer Aufladung. Die Aufladefläche kann diese lokale Feldstärke verändern, was seinerseits das endgültige Aufladepo­ tential beeinflußt. Diese Fläche (manchmal als "Bildfläche" oder FOV bezeichnet) wird verstellt, wobei die Stromdichte konstant gehalten wird. Eine typische Startflä­ che beträgt 200 Mikrometer × 200 Mikrometer. Ein möglicher Abstimmbereich be­ trägt von 1 mm × 1 mm bis 10 Mikrometer × 10 Mikrometer.
• 4. Strahlenergie: Die Aufladung in der strahlbestrahlten Fläche wird reguliert durch die Differenz zwischen dem Eingangsladefluß (auf Grund der Primärstrahlinjektion in die Oberfläche und der Sekundärelektronen) und dem Ausgangsladefluß (Sekundä­ relektronenemission und Oberflächenableitung). Die Strahlenergie beeinflußt die Aufladung, da die Sekundärelektronenemission eine Funktion der Strahlenergie ist.
  Die Strahlspannung kann stufenweise geregelt werden in Intervallen von ~ 50 Volt in einem möglichen Bereich von 500-1800 Volt, wobei angehalten wird, wenn die Strukturelementvergrößerungseffekte geeignet sind für Defektnachweiszwecke, das heißt, wenn die scheinbare Strukturelementgröße offensichtlich verschieden ist für eine Struktur mit unterschiedlicher darunterliegender Anschlußfähigkeit. Vorsicht sollte geübt werden gegen Elementbeschädigung beim Variieren der Strahlspannung. Wenn die gewählte Strahlspannung zu niedrig oder zu hoch ist (zum Beispiel niedri­ ger als der erste Überkreuzungspunkt E1 bzw. höher als der zweite Überkreuzungs­ punkt E2 in der Sekundärelektronenausbeutekurve, wobei E1 und E2 materialab­ hängig und äußerst sensitiv auf Oberflächenverarbeitung sind), kann sich die Ober­ fläche negativ aufladen, aber auf nicht geregelte Weise. In Extremfällen könnte sich die Oberfläche stark genug aufladen, um das Element zu beschädigen. Dies ist zu se­ hen, wenn das Aufladesteuerungsschema die Oberflächenaufladung nicht mehr kon­ trollieren kann; daher ist es ratsam, die Strahlspannung abzustimmen unter Verwen­ dung eines billigen, entbehrlichen Wafers. Wenn die Abstimmung an einem regulären Wafer zu machen ist, ist es ratsam, zuerst die E1- und E2-Kurve des obersten Mate­ rials aus der veröffentlichten Literatur zu prüfen und mit der Strahlspannung zwi­ schen den veröffentlichten Werten von E1 und E2 zu arbeiten.
• 5. Rasterdrehung: Das lokalisierte Feld (innerhalb Mikrometer der Fläche von Interes­ se) kann die Sekundärelektronen-Austrittsrate beeinflussen und sich daher auf die Aufladung auswirken. Starke lokalisierte Felder können von nahegelegenen Struktu­ ren kommen, die in der gleichen Zeilenabtastung abgerastert würden, da diese Strukturen frisch geladen sind. Verändern der Rasterdrehung variiert die nahegele­ genen "frisch" geladenen Nachbarn einer Struktur und somit den Ladungszustand an der Struktur. Jeder Startwinkel kann verwendet werden, zum Beispiel die Orien­ tierung, wenn der Strahl eingeschaltet wird. Ein möglicher Abstimmbereich variiert von -180 Grad bis +180 Grad. Die Absicht ist, alle Rasterdrehungsorientierungen zu probieren, um sicherzugehen, dass die beste verwendet wird. Praktisch kann das System anfänglich so eingestellt werden, dass das Abbilden von Zeilen und Kontakten parallel zu der Bildorientierung läuft, obwohl dies nicht erforderlich ist.
• 6. Pixelverweilzeit: Wie oben bemerkt, spielen lokalisierte Felder eine Rolle bei der Oberflächenaufladung wegen frisch aufgeladener benachbarter Strukturen. Die Spannung für diese aufgeladenen benachbarten Strukturen ist eine Funktion der Pi­ xelverweilzeit. Das Verändern der Pixelverweilzeit wirkt sich also aus auf das Aufla­ den der Struktur. Eine typische Pixelverweilzeit beträgt 0,1 Sekunde, welche dann erhöht oder vermindert wird, um den Strukturelementvergrößerungseffekt zu erhö­ hen. Ein möglicher Abstimmbereich reicht von 0,01 µs bis 1 µs.

Nachdem die Aufladeparameter eingestellt sind, kann der Strukturelementvergrößerungsef­ fekt weiter optimiert werden durch Abstimmen des Energiefilters, eines Abbildungspara­ meters. Ein Feldvergrößerungseffekt rührt her von Sekundärelektronen, die eingefangen werden durch das starke Feld, welches sich über die physikalische Abmessung des Auflade­ schaltkreises hinaus erstreckt. Zum Beispiel kann das Feld von einem aufgeladenen Kon­ taktloch Sekundärelektronen in nächster Nachbarschaft vom Erreichen des Sekundärelek­ tronendetektors bremsen. Dies trägt bei zu dunklem Kontrast in der Nachbarschaft des Kontaktloches. In einigen Fällen ist das Feld nicht stark genug, um die Sekundärelektronen einzufangen. Statt dessen senkt es die Energie der emittierten Elektronen. Durch Abstim­ men des Energiefilters werden feine Veränderungen in dem Feld in dem Bildkontrast reflek­ tiert.

Optimierungsverfahren gemäß der Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle I zusam­ mengefaßt. Die Verfahren können nach Bedarf verwendet werden, um den Strukturele­ mentvergrößerungseffekt zu optimieren. In einigen Fällen können annehmbare Ergebnisse erhalten werden, ohne sämtliche aufgelisteten Methoden anzuwenden. Obwohl sich heraus­ gestellt hat, dass die Methoden gut funktionieren, wenn sie in der unten gegebenen Reihen­ folge ausgeführt werden, besonders, wenn sie durch mehrere Iterationen wiederholt werden, können sie unterschiedlich geordnet werden wie gewünscht, um eine von der physikalischen Größe verschiedene scheinbare Größe zu erzeugen. Die Reihenfolge und die genaue Zusammensetzung der Methoden und ihre Wertebereiche sollen also als erläuternd, aber nicht beschränkend angesehen werden.

Tabelle I

Nach dem Beenden der Optimierungsverfahren ist das System bereit zum Defektnachweis auf der Grundlage des Effekts der spannungskontrastinduzierte Strukturelementvergröße­ rung. Bilder einer Mikrostruktur wie zum Beispiel eines Wafers in Bearbeitung mit unge­ fiillten Kontaktlöchern werden erfaßt durch Betreiben des Systems mit den optimierten Pa­ rametern. Jedes erfaßte Bild wird verglichen mit einer Referenz. Ein Defekt wird zum Bei­ spiel erkannt, wenn die scheinbare Größe eines Strukturelementes in dem erfaßten Bild sich bedeutend unterscheidet von der Referenz. Verschiedene Vergleichsschemen sind mög­ lich, wie in Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II

Fig. 7 zeigt ein Ablaufschema mit einigen Hauptmerkmalen von Verfahren gemäß der Er­ findung. In Schritt 705 wird eine Mikrostruktur aufgeladen unter Verwendung geeigneter Ladeparameter, zum Beispiel wie oben beschrieben. Dies kann getan werden durch Appli­ zieren geladener Teilchen an die Oberfläche der Mikrostruktur, beispielsweise durch Betrei­ ben des Globalladungssteuermoduls (GLSM) und/oder des Lokalladungssteuermoduls (LLSM), die oben anhand von Fig. 1 beschrieben worden sind, mit den Parameter, die abgestimmt sind, um eine Vergrößerung der scheinbaren Strukturelementgröße sicherzu­ stellen. Zum Beispiel wird eine Mikrostruktur mit hohem Seitenverhältnis wie beispielsweise ein oder mehrere Kontaktlöcher eines Mikroschaltkreises negativ aufgeladen durch Anlegen eines Elektronenstrahles oder einer Elektronenflut mit Hilfe geeigneter elektrischer Felder, wie oben beschrieben anhand von Fig. 1.

In Schritt 710 wird die aufgeladene Mikrostruktur abgefragt mit einem Ladungsteilchen­ strahl, um Information über wenigstens ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten. Zum Beispiel wird ein fokussierter Elektronenstrahl oder ein fokussierter Ionenstrahl an die Mikrostruktur angelegt, während Sekundärteilchen ermittelt werden, um ein Spannungs­ kontrastbild zu erzeugen. Elektrische Felder um aufgeladene Strukturelemente mit hohem Seitenverhältnis resultieren in einem Spannungskontrastbild, in welchem scheinbare Struktur­ elementgrößen abhängig sind von der elektrischen Anschlußfähigkeit des Materials unter­ halb der Strukturelemente. Zum Beispiel weisen negativ aufgeladene Kontaktlochstrukturen von im wesentlichen identischen physikalischen Abmessungen die größte scheinbare Größe in dem Spannungskontrastbild auf, wenn sie einen Boden aufwei­ sen, der elektrisch verbunden ist mit Erde oder mit n-Diffusionsbereichen, weisen eine mitt­ lere scheinbare Größe in dem Spannungskontrastbild auf, wenn sie einen Boden aufweisen, der elektrisch verbunden ist mit Gatebereichen, und weisen die kleinste scheinbare Größe in dem Spannungskontrastbild auf, wenn sie einen Boden aufweisen, der elektrisch verbunden ist mit n-Mulden- oder p-Mulden-Diffusionsbereichen.

In Schritt 715 wird die von dem Abfragen der aufgeladenen Mikrostruktur erhaltene Infor­ mation verglichen mit anderer Information über die Mikrostruktur, um die Anschlußfähig­ keit wenigstens eines Strukturelementes der Mikrostruktur zu bestimmen. Zum Beispiel wird die scheinbare Größe eines Strukturelementes, das in der Abfrage (wie in Fig. 5) ab­ gebildet worden ist, verglichen mit der scheinbare Größe eines Strukturelementes in einem Spannungskontrastbild, das mit der gleichen Mikrostruktur oder einer Bezugs-Mikro­ struktur erhalten wurde, die positiv aufgeladen war (wie in Fig. 3), und aus der Differenz der scheinbaren Größe wird auf die elektrische Anschlußfähigkeit geschlossen. Als Alterna­ tive wird die scheinbare Größe eines in der Abfrage abgebildeten Strukturelementes (wie in Fig. 5) verglichen mit Konstruktionsdaten, welche die konstruierte Merkmalgröße und er­ wartete Anschlußfähigkeit angeben. Wenn die scheinbare Strukturelementgröße nicht mit den Konstruktionsdaten übereinstimmt, kann auf einen Defekt geschlossen werden.

Als Struktur mit hohem Seitenverhältnis wird eine Struktur angesehen, in welcher das Ver­ hältnis von Tiefe zu Breite größer als eins ist. Für typische Mikrostrukturen, die zu prüfen sind mit einem Ladungsteilchenstrahl wie beispielsweise solcher Mikrostrukturen, die unter Verwendung der gegenwärtigen Technik konstruiert sind, liegt die Lochtiefe typisch in dem Bereich von einem Mikrometer bis hinunter zu etwa 0,18 Mikrometer. Jedoch können Prin­ zipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden auf Strukturen mit größeren oder kleineren Seitenverhältnissen und/oder Abmessungen außerhalb dieses Bereichs.

Obzwar eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist in Verbindung mit der Prüfung ungefüllter Kontaktlöcher eines Halbleiterwafers, können Verfahren gemäß der Erfindung angewendet werden zur Prüfung gefüllter Kontaktlöcher und anderer Strukturen, in denen die elektrische Anschlußfähigkeit die scheinbare Strukturelementgröße beeinflußt, wie beispielsweise Durchkontaktlöcher in einem Wafer. Während ein Kontaktloch mit Me­ tall gefüllt werden soll, um Kontakt herzustellen mit dem Substrat (oder Diffusionsbereichen des Substrats) oder mit einem Gatebereich, soll ein Durchkontaktloch Kontakt herstellen zwischen Metallschichten wie beispielsweise zwischen einer Leiterbahn (conductive line) einer Metallschicht und einer Leiterbahn einer Metall-2-Schicht. Wie hier verwendet, be­ deutet der Begriff "Durchführungs-"loch ein Kontaktloch oder ein Durchkontaktloch oder irgendein anderes Loch durch eine Isolierschicht, das mit leitendem Material gefüllt werden soll.

Wie oben beschrieben, wird das System von Fig. 1 durch das Steuersystem 40 gesteuert, das seinerseits durch den Computer 42 gesteuert wird, der einen Datenspeicher 44 aufweist. Verfahren gemäß der Erfindung können durchgeführt werden durch Ausführung des An­ wendungscodes(computerlesbare Anleitungen) durch den Computer 42, die in einer von Computerprogrammprodukt verkörpert sind. Ein Computerprogrammprodukt umfaßt ein Medium, das konfiguriert ist zum Speichern oder Transportieren des computerlesbaren Codes, oder in welchem computerlesbare Code eingebettet sein können. Einige Beispiele für Computerprogrammprodukte sind CD-ROM-Platten, ROM-Karten, Floppy Disks, Magnet­ bänder, Computerfestplatten, Server auf einem Netzwerk und Trägerwellen. Die hier be­ schriebenen Vergleichsfunktionen können in dem Computer 42 und/oder nach Wunsch in anderen Computersystemen ausgeführt werden.

Die oben beschriebenen Systeme dienen nur als Beispiele. Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung kann implementiert werden in einem Ladungsteilchenstrahl-System, das irgend­ eine Art von Computersystem oder Programmier- oder Verarbeitungsumgebung aufweist.

Die Fachleute werden viele Modifikationen erkennen, welche in dem Gedanken und Rah­ men der Erfindung vorgenommen werden können, wie in den Ansprüchen definiert.

Claims (38)

1. Verfahren zur Prüfung eines Halbleiterwafers, gekennzeichnet durch die Schritte,

• a) dass Ladungsteilchen auf den Wafer aufgebracht werden, um den Wafer negativ aufzuladen über einen Bereich, der Durchführlöcher aufweist,
• b) dass ein Ladungsteilchenstrahl über den Bereich gerastert wird, wobei Sekun­ därteilchen nachgewiesen werden, um so ein Detektorsignal zu erzeugen,
• c) dass aus dem Detektorsignal eine scheinbare Abmessung wenigstens eines Durchfuhrloches bestimmt wird, und
• d) dass die scheinbare Abmessung des Durchführloches mit Bezugsinformation verglichen wird, um einen Defekt zu identifizieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsinformation ein Spannungskontrastbild umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen von La­ dungsteilchen auf den Wafer das Richten einer Flut von Elektronen auf eine Oberfläche des Substrats des Wafers umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen von La­ dungsteilchen auf den Wafer das Einstellen des Potentials eines Energiefilters umfaßt, um so Sekundärelektronen zu dem Wafer zurück zu lenken, wobei ein Ladungsteilchenstrahl auf den Wafer gerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen von La­ dungsteilchen auf den Wafer das Bestrahlen des Wafers mit Elektronen umfaßt, die eine Energie von weniger als 50 V aufweisen.

6. Verfahren zur Prüfung einer Mikrostruktur, gekennzeichnet durch die Schritte,

• a) dass eine Mikrostruktur aufgeladen wird,
• b) dass die Mikrostruktur mit einem Ladungsteilchenstrahl abgefragt wird, um scheinbare Abmessungsinformation für wenigstens ein Strukturelement der Mi­ krostruktur zu erhalten, und
• c) dass die scheinbare Abmessungsinformation verglichen wird mit Bezugsinforma­ tion über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu identifizieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen einer Mi­ krostruktur das Aufbringen von Ladungsteilchen auf die Mikrostruktur umfaßt, um das Strukturelement negativ aufzuladen.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen einer Mi­ krostruktur das Aufbringen einer Flut von Elektronen auf die Oberfläche der Mikrostruktur umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen einer Mi­ krostruktur das Einstellen des Potentials eines Energiefilters umfaßt, um so Sekundärelek­ tronen zu der Mikrostruktur zurück zu lenken, wobei die Mikrostruktur mit einem La­ dungsteilchenstrahl abgefragt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen einer Mikrostruktur das Bestrahlen der Mikrostruktur mit Elektronen umfaßt, die eine Energie von weniger als etwa 50 V aufweisen.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragen einer Mikrostruktur das Erzeugen eines Spannungskontrastbildes eines Oberflächenbereichs der Mikrostruktur umfaßt, aus dem die scheinbare Abmessungsinformation bestimmt werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragen einer Mikrostruktur das Rastern eines Ladungsteilchenstrahles über einen Oberflächenbereich der Mikrostruktur umfaßt, wobei geladene Teilchen von dem Oberflächenbereich ausgehen, um ein Spannungskontrastbild des Oberflächenbereichs zu erzeugen.

13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur das Vergleichen der scheinbaren Größe des wenigstens einen Strukturelementes mit einer er­ warteten Größe umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur die Bestimmung umfaßt, ob die scheinbare Größe des Strukturelementes übereinstimmt mit der elektrischen Anschlußfähigkeit von Material innerhalb oder unterhalb des Strukturelemen­ tes.

15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur das Vergleichen der scheinbaren Größe des Strukturelementes das Vergleichen mit der Größe des Strukturelementes in einem herkömmlichen Spannungskontrastbild umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Schritt, dass ein herkömmli­ ches Spannungskontrastbild der Mikrostruktur erhalten wird, wobei das Abfragen der Mi­ krostruktur das Erzeugen eines strukturelementvergrößerten Spannungskontrastbildes eines Oberflächenbereichs der Mikrostruktur umfaßt, und wobei das Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur das Vergleichen der scheinbaren Größe des wenigstens einen Strukturelementes in dem herkömmlichen Span­ nungskontrastbild mit der scheinbaren Größe des Strukturelementes in dem struktur­ elementvergrößerten Spannungskontrastbild umfaßt.

17. Vorrichtung zur Prüfung einer Mikrostruktur, gekennzeichnet durch

• a) eine Aufladekomponente, die konfiguriert ist zum Aufladen einer Mikrostruktur,
• b) eine Abfragekomponente, die konfiguriert ist zum Abfragen der Mikrostruktur mit einem Ladungsteilchenstrahl, um scheinbare Abmessungsinformation über we­ nigstens ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten, und
• c) eine Vergleichskomponente, die konfiguriert ist zum Vergleichen der Informati­ on mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu identifizieren.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladekompo­ nente eine Ladungsteilchenquelle (122) umfaßt, um Ladungsteilchen auf die Mikrostruktur aufzubringen, um das Strukturelement negativ aufzuladen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladekompo­ nente einen Elektronenflutstrahler (128) umfaßt, der konfiguriert ist, um eine Flut von Elektronen auf die Oberfläche der Mikrostruktur aufzubringen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladekompo­ nente eine Ladungsteilchenquelle (122) und einen Energiefilter (144) umfaßt, der konfigu­ riert ist, um Sekundärelektronen zu der Mikrostruktur zurück zu lenken, während eine La­ dungsteilchenstrahlquelle die Mikrostruktur mit einem Ladungsteilchenstrahl abfragt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladekompo­ nente eine Elektronenquelle umfaßt, die konfiguriert ist, um die Mikrostruktur zu bestrahlen mit Elektronen, die eine Energie von weniger als etwa 50 V aufweisen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragekompo­ nente eine Ladungsteilchenstrahlquelle und einen Detektor umfaßt, die konfiguriert sind, um ein Spannungskontrastbild eines Oberflächenbereichs der Mikrostruktur zu erzeugen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragekompo­ nente eine Quelle umfaßt, die konfiguriert ist, um einen Ladungsteilchenstrahl über einen Oberflächenbereich der Mikrostruktur zu rastern, und einen Detektor, der konfiguriert ist, um geladene Teilchen nachzuweisen, die von dem Oberflächenbereich emanieren, um ein Spannungskontrastbild des Oberflächenbereichs zu erzeugen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichskom­ ponente konfiguriert ist, um die scheinbare Größe des Strukturelementes mit einer erwarte­ ten Größe zu vergleichen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichskom­ ponente konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob die scheinbare Größe des wenigstens einen Strukturelementes übereinstimmt mit der erwarteten elektrischen Anschlußfähigkeit von Material innerhalb oder unterhalb des Strukturelementes.

26. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichskom­ ponente konfiguriert ist, um die scheinbare Größe des Strukturelementes mit der Größe des Strukturelementes in einem herkömmlichen Spannungskontrastbild zu vergleichen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragekompo­ nente konfiguriert ist, um ein herkömmliches Spannungskontrastbild der Mikrostruktur zu erzeugen, dass die Abfragekomponente ferner konfiguriert ist, ein strukturelementvergrö­ ßertes Spannungskontrastbild eines Oberflächenbereichs der Mikrostruktur zu erzeugen, und dass die Vergleichskomponente konfiguriert ist, um die scheinbare Größe des Struktu­ relementes in dem herkömmlichen Spannungskontrastbild zu vergleichen mit der scheinba­ ren Größe des einen Strukturelementes in dem strukturelementvergrößerten Spannungs­ kontrastbild.

28. Vorrichtung zur Prüfung einer Mikrostruktur, gekennzeichnet durch

• a) eine Einrichtung zum Aufladen einer Mikrostruktur,
• b) eine Einrichtung zum Abfragen der Mikrostruktur mit einem Ladungsteilchen­ strahl, um scheinbare Abmessungsinformation für wenigstens ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten, und
• c) eine Einrichtung zum Vergleichen der scheinbaren Abmessungsinformation mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu identifizieren.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Aufladen einer Mikrostruktur eine Einrichtung zum Applizieren geladener Teilchen auf die Mikrostruktur umfaßt, um das Strukturelement negativ aufzuladen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Aufladen einer Mikrostruktur einen Flutstrahler (128) zum Aufbringen einer Flut von Elek­ tronen auf die Oberfläche der Mikrostruktur umfaßt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Aufladen einer Mikrostruktur eine Quelle zum Aufbringen eines Ladungsteilchenstrahles (122) auf die Mikrostruktur umfaßt sowie einen Energiefilter, der geladen ist, um Sekundä­ relektronen zu der Mikrostruktur zurück zu lenken, während der Ladungsteilchenstrahl auf die Mikrostruktur aufgebracht wird.

32. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Aufladen einer Mikrostruktur eine Quelle umfaßt zum Bestrahlen der Mikrostruktur mit Elektronen, die eine Energie von weniger als etwa 50 V aufweisen.

33. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Abfragen der Mikrostruktur eine Quelle umfaßt, um einen Ladungsteilchenstrahl über einen Oberflächenbereich der Mikrostruktur zu rastern, und einen Sekundärteilchen-Detektor zum Erzeugen eines Spannungskontrastsignals, aus welchem die scheinbare Abmessungsinfor­ mation bestimmt werden kann.

34. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Vergleichen der Information mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur eine Einrich­ tung zum Vergleichen der scheinbaren Größe des Strukturelementes mit einer erwarteten Größe umfaßt.

35. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Vergleichen der Information mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur eine Einrich­ tung umfaßt zum Bestimmen, ob die scheinbare Größe des wenigstens einen Strukturele­ mentes übereinstimmt mit der erwarteten elektrischen Anschlußfähigkeit von Material in­ nerhalb und unterhalb des Strukturelementes.

36. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Vergleichen der Information mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur eine Einrich­ tung umfaßt zum Vergleichen der scheinbaren Größe des einen Strukturelementes mit der Größe des Strukturelementes in einem herkömmlichen Spannungskontrastbild.

37. Computerlesbares Medium, das Instruktionen enthält zur Steuerung eines Ladungs­ teilchenstrahlsystems zum Durchführen eines Verfahren zur Prüfung eines Halbleiterwafers, welches Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte,

• a) dass Ladungsteilchen auf den Wafer aufgebracht werden, um den Wafer negativ aufzuladen über einen Bereich, der Durchführlöcher aufweist,
• b) dass ein Ladungsteilchenstrahl über den Bereich gerastert wird, wobei Sekundär­ teilchen nachgewiesen werden, um so ein Detektorsignal zu erzeugen,
• c) dass aus dem Detektorsignal eine scheinbare Abmessung wenigstens eines Durchführloches bestimmt wird, und
• d) dass die scheinbare Abmessung des Durchführloches mit Bezugsinformation verglichen wird, um einen Defekt zu identifizieren.

38. Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerfähiges Medium mit einem darin eingebetteten computerlesbaren Programmcode zur Steuerung des Ladungsteilchen­ strahlsystems, gekennzeichnet durch

• a) einen computerlesbaren Programmcode, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Ladungsteilchenstrahlsystem eine Mikrostruktur auflädt,
• b) einen computerlesbaren Programmcode, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Ladungsteilchenstrahlsystem die Mikrostruktur abfragt mit einem La­ dungsteilchenstrahl, um scheinbare Abmessungsinformation für wenigstens ein Strukturelement der Mikrostruktur zu erhalten, und
• c) einen computerlesbaren Programmcode, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Ladungsteilchenstrahlsystem scheinbare Abmessungsinformation vergleicht mit Bezugsinformation über die Mikrostruktur, um einen Defekt zu identifizieren.