FR2791776A1 - Procede et appareil a contraste de tension pour inspecter des semi-conducteurs en utilisant un faisceau de particules a basse tension - Google Patents

Procede et appareil a contraste de tension pour inspecter des semi-conducteurs en utilisant un faisceau de particules a basse tension Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détection de défauts dans un substrat configuré. Il comprend les étapes consistant à : diriger sur le substrat un faisceau de particules chargées, balayer (122) le faisceau transversalement au substrat; optimiser (120) des paramètres du faisceau afin d'améliorer l'uniformité et le contraste d'une image résultante ainsi que la vitesse d'acquisition d'image; acquérir (124) au moins une image partielle d'une première zone du substrat à partir de particules chargées du substrat, ce qui inclut de charger une deuxième zone du substrat et de réaliser l'imagerie de la première zone, la deuxième zone comprenant la première zone; et comparer (126) l'image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré. Le procédé peut inclure aussi la génération et l'utilisation d'une matrice de performance pour l'optimisation des paramètres, l'utilisation d'un faisceau de noyage et d'un faisceau focalisé respectivement pour charger une zone relativement grande et interroger une zone plus petite incluse dans la précédente. L'invention concerne en outre un appareil correspondant.

Description

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La présente invention concerne la détection de défauts dans des substrats configurés, par exemple des microplaquettes semi-conductrices, par une inspection qui utilise un faisceau de particules chargées. De façon plus particulière, la présente invention concerne l'amélioration de l'uniformité et du contraste de tension d'une image produite par un outil d'inspection à faisceau de particules chargées.
La détection de défaut est un aspect important de la fabrication des dispositifs semi-conducteurs. Une détection précoce, de préférence à de multiples étapes de fabrication, permet d'identifier et d'éliminer une source de défauts avant qu'un grand nombre de tranches ne soit affecté.
Actuellement, la majeure partie de l'inspection en ligne est exécutée en utilisant des outils optiques d'inspection, par exemple les outils d'inspection de tranches de la série 21XX de KLA-Tencor. Mais les capacités de ces outils optiques sont limitées par leur faible profondeur de focalisation et par l'effet de flou dû à la diffraction. La faible profondeur de focalisation de ces outils optiques est une limitation inhérente aux lentilles d'objectif à grande ouverture numérique requises pour l'imagerie de particularités d'une grandeur inférieure au micron. Tout défaut qui n'est pas à la surface du dispositif est sensiblement défocalisé et donc indétectable. Des exemples de tels défauts situés au-dessous de la surface incluent des courts-circuits de grilles de silicium polycristallin, des orifices métallisés et des contacts ouverts, et des cordons métalliques. De plus, la résolution des outils optiques, qui est limitée par la diffraction, rend flous de petits défauts superficiels en les rendant indétectables lorsque les dimensions critiques, ou CD selon les initiales du terme anglo-saxon critical dimensions, minimales deviennent inférieures à 0,25 m. Ces défauts incluent des défauts tels que des particules de 0,1 m et des régions à configuration manquante ou à configuration additionnelle dont la grandeur est inférieure ou égale aux dimensions critiques minimales.
Une inspection par faisceau de particules chargées deviendra probablement l'une des technologies critiques dans la fabrication de semiconducteurs avancés. Des outils d'inspection à faisceau de particules chargées, qui incluent des microscopes à balayage électronique, ou SEM selon les initiales du terme anglo-saxon scanning electronic microscope,
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classiques, des microscopes à faisceau ionique focalisé, ou FIB selon les initiales du terme anglo-saxon Focussed ion beam microscope et des systèmes de détection de défauts par faisceau électronique, ou E-beam selon les initiales du terme anglo-saxon Electron-beam, offrent une résolution optique beaucoup plus élevée que celle des outils optiques et peuvent détecter des défauts de moindre grandeur. Des systèmes de détection de défauts par faisceau électronique peuvent également détecter des défauts situés au-dessous de la surface en mesurant la variation de contraste de tension qui résulte de l'effet électrique des défauts dits "killer", littéralement défauts tueurs, c'est-à-dire des défauts du type "ouvert" et "court-circuit". Voir par exemple le document de T. Aton et al. : "Testing integrated circuit microstructures using charging-induced voltage contrast", c'est-à-dire Tester des microstructures de circuits intégrés en utilisant un contraste de tension induit par chargement, J. Vac Sci. Technol. B 8 (6), Nov/Déc. 1990, pages 2041 à 2044, le document de K. Jenkins et al, "Analysis of silicide process defects by non-contact electron-beam charging", c'est-à-dire Analyse de défauts de processus de siliciure par chargement sans contact par faisceau électronique, 30th Annual Proceeding Reliability Physics 1992, IEEE, mars/avril 1992, pages 304 à 308 ; l'ouvrage de J. Thong, Ed., "Electron Beam testing Technology", c'est-à-dire Technologie de test par faisceau électronique, Pelnum Press 1993, page 41 ; et le document de T. Cass, "Use of the Voltage Contrast effect for the Automatic Détection of Electrical Defects on In-Process Wafers", c'est-à-dire Utilisation de l'effet de contraste de tension pour la détection automatique de défauts électriques sur des tranches en cours de traitement. KLA Yield Management Seminar 1996, pages 506-2 à 506-11.
La technologie de détection de défauts par faisceau électronique de Schlumberger intervient en mode de contraste de tension, soit positive, soit négative. Dans l'un et l'autre des modes, des conducteurs électriques flottants de la tranche en cours d'inspection sont élevés à un potentiel en chargeant préalablement la surface de la tranche à l'aide de particules chargées, par exemple des électrons. Puisque les aspects de leurs contrastes sont différents, les connecteurs flottants et les connecteurs à la masse peuvent donc être distingués. Dans un mode de contraste à tension
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positive, les conducteurs flottants sont chargés à une tension plus positive que les conducteurs à la masse tandis que les conducteurs flottants sont chargés à une tension plus négative dans un mode de contraste à tension négative. Un faisceau focalisé de particules, c'est-à-dire d'électrons, à basse tension, interroge les états de charge des conducteurs de la tranche. En comparant l'image de contraste de tension, ou une image partielle, d'une microplaquette avec l'image d'une référence, par exemple une microplaquette voisine, il est possible de localiser des défauts dans la microplaquette. Puisque cette technique se fie à une variation de contraste de tension pour identifier des défauts, il est important qu'il existe : (1) une image à contraste uniforme de tension dans laquelle le contraste d'arrièreplan est uniforme ; (2) un contraste cohérent pour un circuit lorsque ce circuit est situé dans différentes zones du champ visuel ; et (3) un contraste distinctif, c'est-à-dire une grande différence, entre des éléments de circuit à connexions sous-jacentes différentes.
Un problème posé par le système d'inspection à faisceau de particules chargées est que la qualité des images résultantes est souvent non uniforme. Des variations indésirables du contraste topographique ou contraste de tension d'une image existent souvent. Une absence d'uniformité du contraste de tension peut résulter d'un chargement non uniforme d'un substrat configuré, c'est-à-dire d'une tranche ou d'une microplaquette. Un chargement superficiel peut affecter le rendement de collecte d'électrons secondaires et le processus de chargement en cours pendant un rayonnement d'un faisceau primaire. Des systèmes de détection de défauts par faisceau électronique interviennent entre deux tensions de croisement auxquelles un électron primaire induit un courant secondaire d'émission d'électrons supérieur au courant primaire. Ceci signifie que les conducteurs flottants à l'intérieur d'un champ visuel ou de vision, ou FOV selon les initiales du terme anglo-saxon field of view, se chargent positivement. Des électrons secondaires non captés, qui sont renvoyés à la tranche peuvent charger négativement la zone qui entoure le champ visuel en créant donc un "micro" champ de retardement ou MRF selon les initiales du terme anglo-saxon Micro retarding field. Le micro champ de retardement affecte le processus de chargement superficiel et peut poser plusieurs
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problèmes pour le contraste de tension d'une image. En premier lieu, le MRF peut amener certains électrons secondaires à être rejetés en retour vers la zone du champ visuel de la tranche, ce qui réduit le contraste de tension positive. En deuxième lieu, si le grossissement du système est accru en vue d'une inspection détaillée, le MRF peut amener un mode de contraste de tension positive à commuter en négative. À grossissement élevé, un fort MRF retarde en retour vers la zone de champ visuel un nombre d'électrons secondaires suffisant pour charger négativement la zone du champ visuel. En troisième lieu, le MRF peut créer, dans une image, des "particules fantômes" impossibles à prédire et des variations de contraste qui dépendent du site. Le MRF est non isotrope au bord du champ visuel et l'intensité des électrons secondaires renvoyés au bord du champ visuel peuvent différer de façon significative de l'intensité de ceux du centre du champ visuel. Il en résulte un chargement non uniforme de structures flottantes. De plus, le rendement de détection d'électrons secondaires émis par le centre et par le bord du champ visuel peut différer fortement. Ces problèmes produisent de fausses différences de contraste qui dégradent fortement la fiabilité des systèmes de détection de défauts par faisceau électronique.
Depuis 1995, Schlumberger a utilisé des dispositifs d'inspection à faisceau électronique, par exemple le système commercialisé IDS 10000, sur des circuits intégrés, ou IC, passivés pour mesurer des formes d'ondes pour un courant élevé de faisceau. Le dispositif d'inspection à faisceau électronique balaie une grande zone et effectue ensuite l'imagerie d'une zone plus petite. Un faisceau vectorisé à courant élevé est pulsé pour mesurer des formes d'ondes capacitives en courant alternatif sur le circuit intégré passivé. Effectuer l'imagerie de la petite zone avant de balayage de la grande zone réduit le chargement instable de surface dans la petite zone, en produisant ainsi une forme d'onde de tension, en fonction du temps, plus stable et plus précise. L'uniformité ou contraste d'une image ne pose pas de problème parce que la mesure est prise à la superficie d'un conducteur d'une microplaquette individuelle. Ce procédé n'est applicable qu'à des circuits intégrés en cours de fonctionnement connectés à un stimulus électrique, mais non à des substrats configurés non finis.
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Il est connu aussi de tenter d'améliorer des mesures produites par des outils à faisceau de particules chargées. La demande de brevet international N PCT/US98/00782 qui a été publiée le 23 juillet 1998 en tant que publication internationale N WO 98.32153 concerne la mesure de dimensions critiques de microcircuit en utilisant des SEM. Des balayages multiples par SEM sur une petite zone de balayage provoquent des images sombres, en obscurcissant les irrégularités de la zone. Balayer une zone plus grande éclaire l'image. Mais ce procédé rend simplement brillante une image sans améliorer les différences de contraste d'image entre particularités à connexions sous-jacentes différentes. De plus, rendre simplement plus brillante une zone n'améliore pas l'uniformité de l'image.
Il existe donc un besoin d'améliorer l'uniformité et la qualité de contraste d'une image produite par un outil d'inspection à faisceau de particules chargées afin d'améliorer la détection de défauts sur un substrat configuré. Il serait en particulier souhaitable d'améliorer le contraste de tension de l'image.
Selon un premier aspect, l'invention fournit un procédé de détection de défauts dans un substrat configuré incomplètement fabriqué, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - diriger sur le substrat un faisceau de particules chargées, - balayer le faisceau transversalement au substrat ; - optimiser des paramètres du faisceau afin d'améliorer l'uniformité et le contraste d'une image résultante ainsi que la vitesse d'acquisition d'image ; - acquérir au moins une image partielle d'une première zone du substrat à partir de particules chargées du substrat, ce qui inclut de charger une deuxième zone du substrat et de réaliser l'imagerie de la première zone, la deuxième zone comprenant la première zone ; et - comparer l'image acquise à une référence, par exemple par inspection de l'image par une personne ou de façon automatique par un processeur, afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré.
La qualité de contraste de tension de l'image peut être optimisée par une optimisation des paramètres, qui inclut une optimisation d'au moins l'un des éléments suivants : grandeur de la superficie de balayage, vitesse
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de balayage, dose de faisceau, courant de faisceau, énergie de faisceau, grandeur de point du faisceau, tension de polarisation du mandrin, tension de polarisation de plaque de commande de charge, tension de filtre d'énergie, et direction de balayage par rapport à une configuration de circuit, - les paramètres en cours d'optimisation pour la première et la deuxième zones n'étant pas nécessairement les mêmes.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'optimisation de la qualité du contraste de tension utilise l'appareil de réglage de charge exposé dans la demande de brevet des États Unis N de série 08/892 734 déposée le 15 juillet 1997, la demande N de série 08/782 740 déposée le 13 janvier 1997 et la demande N de série 09/012 227 déposée le 23 janvier 1998. Un champ électrique perpendiculaire à la surface de tranche peut être engendré en polarisant deux électrodes qui prennent en sandwich la tranche afin de régler le chargement superficiel pendant le balayage d'image qui est le balayage de petite zone, et pendant le balayage de chargement préalable. L'intensité du champ utilisé pendant le balayage d'imagerie et le chargement préalable peut être différente. L'image de contraste de tension peut également être améliorée en ajustant la tension de filtre d'énergie pendant le balayage de petite zone, selon les pratiques classiques de dispositifs d'inspection par faisceau électronique.
L'optimisation des paramètres peut améliorer un contraste de tension d'image d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrièreplan de l'image est le même dans toute l'image.
L'optimisation des paramètres peut améliorer un contraste de tension d'image d'une manière telle que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sousjacentes.
L'optimisation des paramètres peut améliorer un contraste de tension d'image d'une manière telle qu'une cohérence de contraste de tension d'un circuit du substrat est la même, quel que soit l'emplacement du circuit à l'intérieur de la première zone.
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L'optimisation des paramètres peut améliorer un contraste de tension de l'image d'une manière telle que la variation entre les zones la plus claire et la plus sombre de l'image est accrue.
L'optimisation des paramètres peut indure les étapes consistant à : - créer une matrice de performance qui inclut des grandeurs de la deuxième zone et des doses de faisceaux comprises dans une plage qui s'étend d'une faible grandeur de deuxième zone et d'une faible dose de faisceau, respectivement, pour lesquelles la vitesse d'acquisition d'image est optimisée, à une grandeur élevée de deuxième zone et une dose élevée de faisceau, respectivement, pour lesquelles l'image optimale de contraste de tension est produite, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque grandeur de deuxième zone et chaque dose de faisceau, respectifs ; et - sélectionner dans la matrice de performance une grandeur particulière de deuxième zone et une dose particulière de faisceau sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension.
L'optimisation des paramètres peut inclure les étapes consistant à: - créer une matrice de performance qui inclut au moins l'un des éléments suivants : grandeur de la superficie de balayage, vitesse de balayage, dose de faisceau, courant de faisceau, énergie de faisceau, taille de point de faisceau, tension de polarisation de mandrin, tension de polarisation de plaque de commande de charge, tension de filtre d'énergie, et direction de balayage par rapport à une configuration de circuit, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque réglage ; et - sélectionner dans la matrice de performance un réglage particulier sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension.
La référence peut être l'un quelconque des éléments suivants : - une image mémorisée dans une base de données, - un autre substrat configuré, et - une partie différente du même substrat configuré.
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Le faisceau peut être produit à partir d'une source de faisceau électronique.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à - émettre un faisceau focalisé à partir d'un canon primaire à électrons pour effectuer l'imagerie de la première zone et - émettre un faisceau de noyage à partir d'un canon de noyage pour charger la deuxième zone.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à - balayer à haute amplitude lorsque le faisceau de noyage est en service et - balayer à une amplitude moindre lorsque le faisceau focalisé est en service.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à : - alterner entre un chargement de la deuxième zone et une imagerie de la première zone afin d'acquérir une série d'images de la première zone ; et - calculer une moyenne de la série des images.
Le calcul de moyenne de la série des images peut inclure une génération d'une moyenne mobile de la série des images.
Le calcul de moyenne de la série des images peut inclure un simple calcul de moyenne arithmétique.
Selon un deuxième aspect, l'invention fournit un procédé de détection de défauts dans un substrat configuré qui comprend les étapes consistant à : - diriger sur le substrat un faisceau de particules chargées ; - balayer le faisceau transversalement au substrat ; - optimiser les paramètres du faisceau afin d'améliorer la vitesse d'acquisition d'image, l'uniformité et le contraste de tension d'une image acquise, ce qui inclut une génération d'une matrice de performance ; - charger une première zone du substrat à l'aide d'un faisceau de noyage provenant d'un canon de noyage ; - interroger une deuxième zone du substrat au moyen d'un faisceau focalisé provenant d'un canon primaire afin d'acquérir une image de
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contraste de tension de la deuxième zone, la deuxième zone étant comprise à l'intérieur de la première zone ; et comparer l'image de contraste de tension acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré, et en ce que - l'optimisation des paramètres améliore le contraste de tension de l'image acquise d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrière-plan de l'image est le même dans toute l'image, que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sous-jacentes, et qu'il existe une plus grande variation entre les zones les plus claires et les plus sombres de l'image.
La génération de la matrice de performance peut inclure les étapes consistant : - déterminer une grandeur élevée de première zone et une dose élevée de faisceau pour le faisceau de noyage, pour lesquels l'image optimale de contraste de tension est produite ; - déterminer une faible grandeur de première zone et une faible dose de faisceau pour le faisceau de noyage, pour lesquelles une vitesse d'acquisition d'image est optimisée, la faible grandeur de première zone étant plus grande que celle de la deuxième zone ; et - déterminer une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge pour une plage de grandeurs de première zone qui s'étend de la faible grandeur de première zone jusqu'à la haute grandeur de première zone et pour une plage de doses de faisceaux qui s'étend de la faible dose de faisceau à la dose élevée du faisceau.
La détermination de la grandeur élevée de première zone et de la dose élevée de faisceau peut inclure les étapes consistant à : - augmenter la grandeur de première zone à partir de la deuxième zone tout en maintenant constante la dose de faisceau jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne inacceptable ; - augmenter la dose de faisceau tout en maintenant constante la grandeur de première zone, jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne inacceptable ; et
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- répéter les étapes précédentes jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension soit inacceptable.
L'augmentation de la dose de faisceau peut inclure une augmentation du courant de faisceau de faisceau de noyage.
L'augmentation de la dose de faisceau peut inclure une augmentation d'un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
La détermination de la faible grandeur de première zone et de la faible dose peut inclure les étapes consistant à : - diminuer la grandeur de la première zone à partir de la grandeur élevée de la première zone tout en maintenant la dose de faisceau à la dose élevé de faisceau jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable ; et - diminuer la dose de faisceau à partir de la dose élevée de faisceau tout en maintenant la grandeur de première zone à la grandeur élevée de la première zone jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable.
La diminution de la dose de faisceau peut inclure l'étape consistant à réduire un courant de faisceau du faisceau de noyage.
La diminution de la dose de faisceau peut inclure l'étape consistant à réduire un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
L'optimisation des paramètres peut inclure en outre l'étape consistant à sélectionner dans la matrice de performance la grandeur de première zone et la dose de faisceaux qui correspondent à un laps minimal de temps requis pour exécuter l'opération de charge à la qualité souhaitée de contraste de tension.
La grandeur de la première zone peut être au moins double de celle de la deuxième zone.
Le courant de faisceau du faisceau de noyage peut être au moins égal à quatre fois celui du faisceau focalisé.
Le faisceau de particules chargées peut être produit à partir d'une source de faisceau électronique.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à
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- balayer à une amplitude élevée pendant que la première zone est en train d'être chargée et - balayer à une amplitude moindre pendant que la deuxième zone est interrogée.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à : - alterner entre un chargement de la première zone et une interrogation de la deuxième zone afin d'acquérir une série d'images de la deuxième zone ; et - calculer une moyenne de la série d'images.
Selon un troisième aspect, l'invention fournit un procédé de détection de défauts dans un substrat configuré, caractérisé en ce que l'optimisation d'une image de contraste de tension et d'une vitesse d'acquisition d'image comprend les étapes consistant à : - déterminer une grandeur élevée de première zone et une dose élevée de faisceau pour un faisceau de particules chargées pour lesquels l'image optimale de contraste de tension est produite ; - déterminer une faible grandeur de première zone et une faible dose de faisceau pour lesquelles la vitesse d'acquisition d'image est optimisée, la faible grandeur de première zone étant plus grande que celle d'une deuxième zone ; - créer une matrice de performance qui inclut des grandeurs de première zone qui s'étendent depuis la faible grandeur de première zone jusqu'à la grandeur élevée de première zone et des doses de faisceau qui s'étendent de la faible dose de faisceau à la dose élevée de faisceau, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque grandeur respective de première zone et à chaque dose de faisceau ; - sélectionner dans la matrice de performance une grandeur particulière de première zone et une dose particulière de faisceau sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension, la grandeur particulière de première zone et la dose particulière du faisceau produisant une image à contraste de tension uniforme.
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La détermination de la grandeur élevée de première zone et de la dose élevée de faisceau peut inclure les étapes consistant à : - augmenter la grandeur de première zone à partir de la deuxième zone tout en maintenant constante la dose de faisceau jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne inacceptable ; - augmenter la dose de faisceau tout en maintenant constante la grandeur de première zone, jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne inacceptable ; et - répéter les étapes précédentes jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension soit inacceptable.
L'augmentation de la dose de faisceau peut inclure une augmentation du courant de faisceau du faisceau de noyage.
L'augmentation de la dose de faisceau peut inclure une augmentation d'un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
La détermination de la faible grandeur de première zone et de la faible dose peut inclure les étapes consistant à : - diminuer la grandeur de la première zone à partir de la grandeur élevée de la première zone tout en maintenant la dose de faisceau à la dose élevée de faisceau jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable ; et - diminuer la dose de faisceau à partir de la dose élevée de faisceau tout en maintenant la grandeur de première zone à la grandeur élevée de première zone jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable.
La diminution de la dose de faisceau inclut l'étape consistant à réduire un courant de faisceau du faisceau de noyage.
La diminution de la dose de faisceau peut inclure l'étape consistant à réduire un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
La sélection de la grandeur de la première zone et de la dose de faisceau peut inclure en outre l'étape consistant à sélectionner la grandeur de première zone et la dose de faisceaux qui correspondent à un laps
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minimal de temps requis pour exécuter l'opération de charge à la qualité souhaitée de contraste de tension.
Selon un quatrième aspect, l'invention réalise un an appareil de détection de défauts dans un substrat configuré caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne de faisceau de particules chargées qui inclut un dispositif de balayage, la colonne émettant un faisceau de particules chargées sur le substrat pour charger une première zone du substrat et balayant une deuxième zone du substrat pour acquérir une image de la deuxième zone, la deuxième zone étant plus petite que la première zone, le dispositif de balayage fonctionnant à une amplitude élevée lorsque le faisceau de particules chargées charge la première zone et à une amplitude moindre lorsque le faisceau de particules chargées balaye la deuxième zone ; - un détecteur situé à l'intérieur de la colonne pour détecter des signaux d'électrons secondaires provenant du substrat afin d'acquérir l'image de la deuxième zone ; et - au moins un processeur qui compare l'image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré, et en ce que - le faisceau de particules chargées charge la première zone avant de balayer la deuxième zone afin de produire une image à contraste uniforme dans toute l'image.
La colonne peut inclure une source de faisceau électronique.
La colonne peut inclure un canon de noyage et un canon d'électrons primaires, le canon de noyage émettant un faisceau de noyage pour charger la première zone, le canon d'électrons primaires émettant un faisceau focalisé à basse tension pour effectuer l'imagerie de la deuxième zone.
La colonne peut inclure une lentille d'objectif à grand champ visuel.
La colonne peut inclure des modules global et local de commande de charge.
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Selon un quatrième aspect, l'invention réalise un appareil de détection de défaut dans un substrat configuré caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne de faisceau de particules chargées incluant un dispositif de balayage, un canon de noyage et un canon primaire, le canon de noyage émettant un faisceau de noyage pour charger une première zone du substrat, le canon primaire émettant un faisceau focalisé pour balayer une deuxième zone du substrat afin d'acquérir une image de la deuxième zone, la deuxième zone étant moindre que la première zone, le dispositif de balayage fonctionnant à une amplitude élevée lorsque le faisceau de noyage charge la première zone et à une amplitude moindre lorsque le faisceau focalisé balaye la deuxième zone ; - un détecteur situé à l'intérieur de la colonne pour détecter des signaux d'électrons secondaires provenant du substrat afin d'acquérir l'image de la deuxième zone ; et - au moins un processeur couplé au détecteur, le processeur unique au moins comparant une image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré, et en ce que - le faisceau de noyage charge la première zone avant que le faisceau focalisé n'effectue l'imagerie de la deuxième zone afin de produire une image à contraste uniforme de tension d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrière-plan de l'image est le même dans toute l'image, que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sous-jacentes, et qu'il existe une plus grande variation entre les zones les plus claires et les plus sombres de l'image.
Le canon de noyage et le canon primaire peuvent être des sources de faisceaux électroniques.
La colonne peut inclure une lentille d'objectif à grand champ visuel.
La colonne peut inclure des modules global et local de commande de charge.
La colonne peut inclure un filtre d'énergie.
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La présente invention fournit donc tant un procédé qu'un appareil de détection de défauts dans un substrat configuré non terminé en inspectant les régions conductrices et non conductrices, par exemple des contacts ou des orifices métallisés non remplis du substrat. En particulier, l'invention améliore l'uniformité et le contraste d'une image, ce qui facilite la détection de défauts. Une image à contraste de tension de bonne qualité offre un contraste uniforme d'arrière-plan dans toute l'image, un contraste cohérent pour un circuit lorsque celui-ci est situé dans des zones différentes du champ visuel, et un contraste distinctif de tension entre des dispositifs à connexions sous-jacentes différentes. Comparer une image à contraste de tension de bonne qualité à une référence, par exemple à une autre microplaquette ou à une image préalablement mémorisée, réduit la probabilité de faux défauts.
La présente invention et ses nombreux buts, particularités et avantages seront mieux compris par l'homme de l'art en se référant à lecture de la description qui suit, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la Figure 1 est une illustration schématique d'un outil d'inspection à faisceau de particules chargées conforme à la présente invention ; - la Figure 2 est une illustration schématique de l'outil d'inspection à faisceau de particules chargées de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en plan de dessus d'une partie d'une tranche qui illustre une zone chargée négativement à l'extérieur d'une zone d'imagerie créée par suite d'électrons secondaires non captés.
- Les Figures 4A et 4B sont des simulations par ordinateur d'une tranche, qui illustrent l'effet de charges négatives qui entourent respectivement des champs visuels de 0,05 mm et 0,5 mm.
- Les Figures 5A à 5C sont des images de contraste de tension d'une tranche contenant des contacts remplis, prises en mode de contraste négatif, en mode de contraste positif sans multiplexage, et en mode de contraste positif avec multiplexage, respectivement.
- la Figure 6 est une vue en plan de dessus de la partie de tranche de la
Figure 3 qui inclut une zone d'effacement à chargement préalable.
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- Les Figures 7A et 7B sont des images de contraste de tension positive d'un certain nombre de cellules de mémoire d'une mémoire statistique ou SRAM sur une tranche semi-conductrice, prises avec ou sans multiplexage, respectivement.
- La Figure 8 est un schéma logique d'un processus d'optimisation de l'outil d'inspection à faisceau de particules chargées cohérent avec la présente invention.
- La Figure 9 est un schéma logique d'un processus de détection de défauts cohérent avec la présente invention.
- La Figure 10 est un graphe des formes d'ondes de commande de l'outil d'inspection à faisceau de particules chargées qui il.lustre le multiplexage entre un faisceau d'imagerie primaire et un faisceau de noyage.
L'utilisation des mêmes symboles de référence dans des dessins différents indique des éléments semblables ou identiques.
La Figure 1 illustre un outil d'inspection 10 à faisceau de particules chargées conforme à la présente invention et apte à inspecter des tranches semi-conductrices configurées, au moins partiellement achevées.
L'outil 10 inclut une colonne 12 d'optique électronique, un étage X-Y 14 et une chambre de vide 16. La colonne 12 d'optique électronique comporte une source 18 de faisceau électronique par exemple un canon à électrons à émission de champ thermique, ou à TFE selon les initiales du terme anglosaxon Thermal field émission, du type utilisé dans les microscopes à balayage électronique, ou SEM, les plus modernes par exemple à cathode zirconium-tungstène. Le canon à électrons est directement pompé par une pompe ionique 20. Un vide élevé dans le canon à électrons est séparé du reste de la colonne 12 et de la chambre 16 par une ouverture non représentée de pompage différentiel, comme dans la plupart des SEM modernes. L'énergie d'impact du faisceau principal est réglable, par exemple dans la plage de 500 eV à 1,5 keV. Le courant de faisceau amené à un spécimen ou tranche 22 monté sur un mandrin 24 de tranche est réglable, par exemple au moyen d'une lentille 26 de condenseur de faisceau électronique et d'une ouverture non représentée de limitation de faisceau, par exemple dans la plage de 500 pA à 10 nA, ou même jusqu'à 25 à 50 nA pour former une tache ou, en d'autres termes, un point d'une grandeur
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< 0,1 m. La colonne 12 d'optique électronique constitue, avec le mandrin 24 de tranche à source 28 de polarisation et avec une plaque 30 de commande de charge à source de polarisation 32, un module local de commande de charge ou LCCM selon les initiales du terme anglo-saxon Local Charge Control Module.
La colonne 12 d'optique électronique inclut une lentille 34 d'objectif de faisceau électronique à grand champ visuel, ou grand FOV, par exemple la lentille connue d'immersion à axe variable, ou VAIL selon les initiales du terme anglo-saxon Variable axis immersion lens. La lentille 34 d'objectif peut être une lentille VAIL semblable à celle qui est utilisée dans les systèmes d'inspection à faisceau électronique ATE IDS 5000 et IDS 10000 E commercialisés par Schlumberger. La lentille est par exemple du type à immersion magnétique où le spécimen est tenu dans une "bouteille magnétique" et permet une collimation et une collecte efficace d'électrons secondaires sans exiger d'appliquer un fort champ électrostatique de collecte. Un fort champ électrostatique de collecte est indésirable puisqu'il peut provoquer un chargement instable de surface et peut exclure une optimisation indépendante de la polarisation de tranche, du potentiel d'extraction et du filtre d'énergie pour améliorer le contraste de tension. La lentille 34 peut être équipée de bobines, tant de déflexion préalable que de déflexion, non représentées, pour atteindre un grand champ visuel, par exemple 0,05 mm à 1,5 mm transversalement, et une résolution élevée, par exemple 30 à 100 nm. Dans l'un des modes de réalisation un champ visuel de 0,25 à 1,5 mm transversalement a été démontré pour une résolution de < 50 mm.
La lentille 34 d'objectif est équipée d'un canon de noyage 36 à électrons "dans la lentille" et d'une électrode de flexion 38 de faisceau de noyage qui permet un multiplexage rapide entre un large faisceau de noyage d'électrons à courant élevé, pour charger préalablement la tranche 22 et ses conducteurs, et un faisceau principal d'imagerie à basse tension à haute résolution à imagerie rapide afin d'interroger les états de charge des conducteurs de la tranche. Un faisceau principal d'imagerie à basse tension est préféré parce qu'il n'endommage pas la tranche 22. De plus, un chargement réglable peut être atteint au moyen d'un faisceau à basse
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tension. Une imagerie rapide est exécutée, par exemple, à une cadence d'acquisition de pixels de 1 MHz à 100 MHz. Un canon de noyage approprié est décrit dans les demandes de brevets des États Unis en attente N de série 08/782 740 déposée le 13 janvier 1997 et N de série 09/012 227 déposée le 23 janvier 1998. Le canon de noyage 36 constitue, en combinaison avec le mandrin 24 de tranche et la plaque de commande 30 de charge et leurs sources respectives 28 et 32 de polarisation, un module de commande de charge global ou GCCM selon les initiales du terme anglosaxon Global Charge Control Module. Selon une variante, c'est le faisceau principal qui est utilisé tant pour la charge préalable des conducteurs de la tranche que pour l'imagerie de la tranche.
Des électrons secondaires sont engendrés à la surface de la tranche 22 par balayage récurrent du faisceau principal sur la surface. Ces électrons secondaires sont collectés par le champ de lentille, parcourent en retour l'alésage de la lentille 26, et sont séparés du faisceau électronique principal par un filtre classique de Wien 40, qui possède des champs magnétiques électriques croisés. Les électrons secondaires sont ensuite détectés par un détecteur 42 d'électrons, qui est par exemple une combinaison scintillateur-PMT, appelée également un détecteur d'Evahart- Thornley. D'autres combinaisons de détection peuvent également être utilisées. Il est avantageux de blinder le détecteur 42 d'électrons contre des dommages ou un vieillissement rapide provenant du fort courant d'électrons secondaires enregistré lorsque le faisceau de noyage est en service. Le détecteur 42 envoie un signal qui peut être utilisé pour former une image de la région balayée du spécimen.
À la Figure 1, des tensions indépendantes de polarisation sont appliquées à la plaque 30 de commande de charge à partir de la source de polarisation 32, et au mandrin 24 de tranche à partir de la source de polarisation 28. La tension de polarisation appliquée au mandrin 24 de tranche est effectivement appliquée au substrat ou tranche 22. Ces tensions de polarisation peuvent être réglées indépendamment, à volonté sous commande d'ordinateur, pour optimiser le contraste de tension en fonction du type de tranche en cours d'imagerie et du type de défaut à détecter.
Comme décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet des États
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Unis en attente N de série 08/892 734 déposée le 15 juillet 1997, le système peut intervenir pour produire une tension soit positive, soit négative, de surface de tranche. La polarisation de tranche peut aussi être utilisée pour faire varier indépendamment l'énergie d'impact de faisceau à la surface de la tranche 22. Ceci est souhaitable par exemple puisque certaines tranches à couches fines, par exemple en siliciure, exigent une faible énergie d'impact sans compromettre la résolution, afin d'empêcher des fuites de charge vers d'autres couches par suite d'un claquage dû au faisceau.
L'alésage de la lentille 34 est équipé d'une électrode 44 à filtre plan, appelée aussi un tamis de filtre d'énergie, à source 46 de tension de polarisation. L'électrode 44 sert de spectromètre d'énergie à électrons de champ retardateur, comme dans les systèmes Schlumberger IDS 5000 et IDS 10000 mentionnés ci-dessus. Le filtre d'énergie peut être utilisé pour optimiser le contraste de tension pour certains types de tranches, en collectant des électrons secondaires au moyen d'une plage de potentiel ou d'énergie de retard spécifique, par exemple dans la plage d'énergie de 0 à 15 Ev à partir de la tranche.
L'étage X-Y 14 est par exemple, un étage classique de tranche à haute vitesse équipé pour traiter, par exemple, des tranches d'un diamètre allant jusqu'à 300 mm, en permettant l'inspection de toute la surface supérieure de la tranche. La tranche 22 est supportée sur un mandrin 24 de tranche, par exemple un mandrin classique de type électrostatique. En général, l'étage 14 devrait être apte à être utilisé dans un environnement sous vide. L'étage 14 est prévu pour (1) minimiser une déflexion de faisceau et une interférence de lentille indésirables ; (2) satisfaire à des normes de compatibilité de salle blanche ; et (3) atteindre une exactitude raisonnable. L'étage 14 est susceptible de fonctionner à haute vitesse et permet des opérations précises de balayage et de déplacement pas à pas afin de permettre une détection de la plage de défauts la plus large possible. Par exemple, le temps de stabilisation de l'étage peut être < 0,3 s, sa vitesse linéaire peut être de 100 mm/s et il peut comporter une rétroaction d'interféromètre laser pour détecter une exactitude de position meilleure que 0,1 m. D'autres détails concernant le fonctionnement et
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l'alignement de la tranche 22 sur l'étage 14 peuvent être trouvés dans la demande de brevet de États Unis déposée le 8 janvier 1999 et intitulée "Détection of Defects in Patterned Substractes" (c'est-à-dire "détection de défauts dans les substrats mis en forme)". (Bordereau de mandataire N 65. 0293).
La chambre de vide 16 de l'outil 10 est pompée en dépression directement par une turbopompe 48 et une pompe à vide préliminaire sans huile, non représentée. La chambre de vide 16 est montée sur une plateforme 50 à isolation active de vibrations qui annule les vibrations de l'environnement et qui annule aussi de façon prédictive un mouvement dû à une accélération et à une décélération rapide de l'étage 14. Un soussystème classique 52 de sas de chargement de tranche est inclus afin de minimiser le temps de remplacement de tranche et de permettre à la chambre de vide principale de rester pendant de longues périodes à un vide élevé, par exemple 1E-6 Torr, un torr étant égal à 1,333 hectopascal.
Maintenir le vide dans la chambre 16 minimise également la contamination de la tranche par les hydrocarbures. Le sous-système 52 de sas de chargement de tranche inclut classiquement des robots de manutention de tranches pour charger et décharger automatiquement des tranches à partir d'une cassette 54 de tranches.
La Figure 2 illustre un schéma fonctionnel d'un outil d'inspection 10 à faisceau de particules chargées. Un sous-système de traitement 56 d'image qui est largement classique effectue un traitement de données pour un alignement d'images et une comparaison d'images. Le sous-système de traitement 56 d'images, qui est par exemple un ordinateur à réseau de processeurs multiples programmés de façon appropriée commercialisé par Mercury Computer Systems of Chelmsford, Massachusetts, inclut des cartes d'entrée et sortie vidéo, un réseau de processeurs, une mémoire vive et une grande mémoire à disque. Par exemple, le sous-système de traitement 56 d'image peut comprendre un réseau de trente-deux processeurs Power PC à 300 MHz, 4 gigaoctets de mémoire vive et une mémoire à disque de 200 gigaoctets pour mémoriser des images de référence et des données de défauts. Le sous-système de traitement 56 d'image peut être programmé pour exécuter une plage d'algorithmes classiques de traitement d'images
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comprenant, sans que cette liste soit limitative, une comparaison de cellule à cellule pour des mémoires, une comparaison de microplaquette à microplaquette ou de microplaquette à référence pour une logique aléatoire ; et une comparaison à base de particularités pour des contacts et d'autres couches. Une comparaison à base de particularités est décrite de façon plus détaillée dans la demande de brevet des États Unis en attente déposée le 8 janvier 1999 et intitulée "Features Based Defect Détection" (c'est-à-dire "détection de défauts basée sur leur caractéristique") (Bordereau de mandataire N 65. 0288).
Un système de détection 58 de défauts inclut un ordinateur de commande 60, par exemple un ordinateur personnel, à affichage 62 et à processeur Pentium mettant en #uvre le système d'exploitation Windows NT et un logiciel non représenté de commande du système. Le système de détection 58 de défauts inclut également une électronique de commande 64 sous commande de l'ordinateur 60 pour envoyer des signaux destinés à la mise en #uvre des éléments décrits du système. Le système de détection 58 de défauts peut inclure de façon avantageuse une interface graphique d'utilisateur non représentée à niveaux multiples, facile à utiliser, pour permettre une utilisation, soit par des opérateurs dans un environnement automatisé d'usine, sur la base de recettes prédéfinies mémorisées de détection de défauts, soit par des ingénieurs dans un environnement de laboratoire ou de développement de processus. Un logiciel classique peut être agencé pour exercer des fonctions comme la commande du système, le traitement d'images, le réglage automatique du faisceau, l'alignement du faisceau, la focalisation automatique et la correction automatique d'astigmatisme.
Une électronique classique de commande 64 inclut, par exemple, un dispositif de commande 66 de pompe ionique et de canon TFE, un séquenceur 68 de vide, un dispositif de commande 70 de robot pneumatique, un dispositif de commande 72 de robot de vide, un dispositif de commande 74 de sas de chargement, un dispositif de commande 76 de turbopompe et un dispositif de commande 78 de pompe à vide préliminaire.
Le sous-système de traitement 56 d'image fait partie d'une électronique de traitement 80 de détection d'image qui inclut aussi un
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dispositif de commande 82 de colonne d'optique électronique, un numériseur vidéo 84, un dispositif de commande 86 d'étages mécaniques, un dispositif de commande 88 d'interféromètre pour la position des étages mécaniques et la rétroaction de position de faisceau, un étage de sortie vidéo 90 pour envoyer à l'ordinateur de commande 60 un signal d'image à afficher, et un ordinateur de commande 92 en temps réel à système d'exploitation en temps réel, par exemple VxWorks ou similaire. Le signal qui provient du détecteur 42 d'électrons, représenté à la Figure 1, est envoyé à un amplificateur vidéo à faible bruit qui peut posséder une capacité de signal de focalisation automatique et qui transmet au numériseur vidéo 84 le signal du détecteur d'électrons.
Comme décrit précédemment, des électrons secondaires sont engendrés à la surface de la tranche 22 pendant le fonctionnement de l'outil 10. Certains de ces électrons secondaires sont captés en retour par la lentille 26 et sont détectés par le détecteur 42 d'électrons, qui engendre un signal utilisé pour former une image de la région balayée de la tranche. D'autres électrons secondaires reviennent à la surface, selon les réglages d'électrodes et de filtre d'énergie. Une partie de ces électrons secondaires renvoyés tombent à l'extérieur de la zone d'imagerie du faisceau principal de la source 18 d'électrons. La Figure 3 illustre une vue en plan d'une partie d'une tranche qui inclut une zone d'image 96 et une zone chargée négativement 98 créée à l'extérieur d'une zone d'image 96 par des électrons secondaires non captés. Ces électrons secondaires qui chargent négativement la zone qui entoure la zone d'image 96 provoquent le développement d'un "micro" champ de retard, ou MRF, directement sur la zone d'imagerie, comme décrit de façon plus détaillée ci-dessous.
Les Figures 4A et 4B sont des simulations sur ordinateur, présentées à titre d'illustration, d'une tranche qui illustrent l'influence de charges négatives environnantes sur le contraste de tension et le chargement de surface à l'intérieur du champ visuel. Les simulations représentent les lignes équipotentielles dans le plan r-z pour la tranche, où r est une coordonnée le long du rayon de la tranche et z est une coordonnée sur l'axe de la colonne. La tranche consiste en une couche d'une épaisseur de 0,75 m de dioxyde de silicium sur du silicium mis à la masse. La
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tranche comporte une charge superficielle négative emmagasinée dans le rayon de 1 mm qui entoure la zone non chargée de champ visuel. Pour simplifier l'analyse de la seule influence des charges environnantes, le mandrin de tranche et la plaque de commande de charge sont tous deux mis à la masse et on suppose que le champ visuel n'est pas chargé. Le rayon du champ visuel est de 0,05 mm à la Figure 4A et de 0,5 à la Figure 4, les densités de charges environnantes étant de-5 x 10-9 C/cm2 et-4 x 10-9 C/cm2, respectivement. Dans les deux cas, le potentiel de la surface de la zone chargée est - 1 V.
Ces simulations illustrent le fait que des charges extérieures au champ visuel créent un MRF directement au-dessus du champ visuel. De plus, le MRF est plus fort lorsque le champ visuel est plus petit. Le champ visuel d'un rayon de 0,05 mm de la Figure 4A provoque un MRF de - 0,71 V, tandis qu'un MRF de-0,38 V résulte d'un rayon de 0,5 mm comme représenté à la Figure 4B, en raison du développement de - 1 V à la zone environnante. En réalité, le développement de quelques Volts jusqu'à 10 Volts à la zone environnante est souvent observé. L'établissement d'un MRF fort retarde une grande partie des électrons secondaires en retour vers la zone d'image 96 afin de charger plus négativement cette zone. Ceci provoque une diminution du contraste positif. Le MRF peut également conduire à un chargement non uniforme parce que l'intensité retardante diffère transversalement sur le champ visuel, comme on peut le voir dans les données de simulation. À un fort grandissement, le MRF est suffisamment fort pour amener un mode de contraste de tension positive à commuter en négatif. Le MRF peut également créer un champ de charges complexes qui se manifeste en "particularités fantômes".
Les Figures 5A et 5B illustrent les résultats indésirables du MRF.
La Figure 5A est une image de référence d'une très petite partie d'une tranche semi-conductrice qui contient des passages métallisés traversants qui sont remplis de métal. L'image est prise en mode de contraste négatif, la plaque de commande de charge étant au potentiel de masse et le mandrin de tranche à + 7 V. La Figure 5B est une image de contraste de tension positive de la même tranche, la plaque de commande de charge étant au potentiel de masse et le mandrin de tranche à - 25 V. Bien que les
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Figures 5A et 5B soient prises pour des modes différents de contraste de tension, les deux figures font apparaître un contraste semblable de tension, qui ne diffère que par la brillance. Le fort MRF et l'imagerie à grossissement élevé commutent de positif à négatif l'image de contraste de tension de la Figure 5B. De plus, à la Figure 5B, le MRF a modifié la charge de surface, de sorte que le contraste n'est plus uniforme. Ceci est particulièrement visible dans l'arrière-plan où une "particularité fantôme" indésirable, qui apparaît sous forme d'une bande, s'étend le long de la partie inférieure de l'image.
L'outil d'inspection 10 à faisceau de particules chargées prédit ou élimine les problèmes associés au MRF de la Figure 5B par un chargement préalable d'une zone 100, représentée à la Figure 6, qui entoure la zone d'image 96, avant d'effectuer l'imagerie de la zone d'image 96. Comme illustré à la Figure 6, la zone 100 est plus grande que la zone d'image 96 et l'inclut. Charger préalablement la zone 100 enlève les charges négatives qui ont été déposées pendant des acquisitions antérieures d'images, ce qui élimine ou réduit l'intensité du MRF. La Figure 5C illustre la manière dont le chargement préalable de la zone 100, avant l'imagerie de la zone d'image 96, améliore une image de contraste de tension. L'image de la Figure 5C est acquise en utilisant les mêmes conditions d'opération de mode de contraste de tension positive qu'à la Figure 5B et en multiplexant entre la zone de chargement préalable 100 et la zone de balayage 96. L'image est prise en multiplexant dix balayages de charge préalable par balayage d'image pour enlever l'influence d'électrons secondaires revenus. La superficie de la zone 100 de chargement préalable est 64 fois celle de la zone d'image 96.
L'image de la Figure 5C présente de façon souhaitable le contraste positif, uniforme, sans aucune "particularité fantôme". Lorsque la zone 100 de charge préalable est grande, le MFR devient négligeable et le module de commande de charge global, ou GCCM, constitue effectivement le mécanisme à boucle de rétroaction négative pour amener le potentiel de surface à être égal, à quelques volts près, à la tension souhaitée.
Les Figures 7A et 7B illustrent la manière dont un multiplexage entre la zone 100 de charge préalable et la zone d'image 96 améliore la qualité de contraste de tension d'une image. La Figure 7A est une image à contraste de tension positive d'un certain nombre de cellules de mémoires
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d'une mémoire vive statique sur une tranche semi-conductrice, prise en multiplexant entre zones 100 de charge préalable et zone d'image 96. La Figure 7B est une image de contraste de tension positive des même cellules de mémoire prises sans multiplexage. Le degré de contraste entre les zones les plus claires et les plus sombres est plus grand à la FIG. 7A qu'à la FIG. 7B. De plus, l'image de la FIG. 7B comporte un faux contraste puisque plusieurs points de la partie inférieure de l'image sont devenus noirs.
Ces exemples illustrent le fait que charger préalablement la zone 100 pour réduire ou éliminer le MRF constitue une solution efficace à des problèmes classiques de contraste de tension. Un multiplexage entre la zone de chargement préalable 100 et la zone d'image 96 peut optimiser le contraste de tension, empêcher le contraste de tension de se dégrader au cours du temps, empêcher une commutation de mode de contraste de tension à de forts grossissements et éliminer des "particularités fantômes" induites par les charges et la dépendance vis-à-vis du site de contraste.
La zone 100 peut être chargée préalablement de plusieurs manières. Selon l'un des modes de réalisation, un faisceau de noyage provenant du canon de noyage 36 charge préalablement la zone 100. Selon une variante, c'est le faisceau principal du canon à électrons de la source 18 d'électrons qui non seulement réalise l'imagerie de la zone d'image 96 mais charge en outre au préalable la zone 100. Théoriquement, il est souhaitable de balayer une zone 100 aussi grande que possible afin de réduire la charge négative dans la zone 98. Mais balayer une zone 100 plus grande est plus long, ce qui abaisse le débit, par exemple la vitesse à laquelle l'outil 10 acquiert une image de la zone d'image 100, en raison de la moindre densité de charge.
Selon la présente invention, optimiser l'outil d'inspection 10 à faisceau de particules chargées inclut une création d'une matrice de performance pour l'outil et une sélection des paramètres qui maximisent la qualité de contraste de tension et le débit. À titre d'exemple, la FIG. 8 illustre un schéma logique d'ajustement de la zone de balayage 100 et de la dose d'électrons pour optimiser le contraste de tension d'une image et le débit de l'outil, par exemple la vitesse d'acquisition d'image. Il faut noter que la dose d'électrons peut aussi être augmentée en augmentant le
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faisceau, sans affecter le débit. À la première étape 110, l'outil 10 acquiert une image d'une petite région du substrat, ou tranche, configuré. À l'étape 112, l'opérateur évalue le contraste de tension augmentant la grandeur de la zone 100 de charge préalable à partir de la zone d'image 100 jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne négligeable. La densité de la dose du faisceau dans la zone de charge préalable 100 est à cet instant trop faible pour effacer efficacement les charges dans la zone de charge préalable 100. L'opérateur augmente ensuite le dose de faisceau tout en maintenant constante la grandeur de la zone 100 de charge préalable, jusqu'à ce qu'une poursuite de l'amélioration de l'image de contraste de tension devienne négligeable. Lorsque la zone 100 de charge préalable est grande, l'opérateur peut choisir de sélectionner une grandeur importante de tache ou, en d'autres termes, de point pour assurer que le rayonnement frappe toute la zone, et non simplement quelques lignes étroites de balayage. Augmenter la dose du faisceau de charge préalable inclut une augmentation du courant de faisceau et/ou du temps de balayage, c'est-à-dire du temps pendant lequel le faisceau est en service. Dans cet exemple, il faut noter que le courant est supposé constant. Les deux première étapes sont répétées jusqu'à ce que le contraste de tension ne s'améliore plus, et la grandeur maximale de zone de charge préalable et la dose maximale sont enregistrés. La grandeur maximale de zone de charge préalable et la dose maximale indiquent les limites supérieures d'obtention de l'image optimale de contraste de tension.
À l'étape 114 qui suit, l'opérateur optimise le débit de l'outil 10 aux dépens du contraste de tension. En débutant à la grandeur maximale de zone de charge préalable, l'opérateur réduit la grandeur de zone de charge préalable tout en maintenant à son maximum la dose jusqu'à ce que la qualité de contraste de tension soit inacceptable. L'opérateur enregistre cette grandeur minimale de zone de charge préalable. L'opérateur ramène alors à sa grandeur maximale la grandeur de zone de charge préalable, réduit la dose à partir de la dose maximale jusqu'à ce que le contraste de tension soit inacceptable et enregistre cette dose minimale.
Dès lors que les maxima et les minima de la grandeur de zone de charge préalable et de la dose ont été obtenus, l'opérateur engendre une
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matrice de performance à l'étape 116. La matrice de performance indique le temps nécessaire pour balayer ou charger la zone de charge préalable et la qualité de contraste de tension qui en résulte, pour chaque grandeur de zone de charge préalable et chaque dose, du minimum au maximum. Un exemple de matrice de performance est représenté au tableau 1. Sur la base de la qualité souhaitée de contraste de tension, l'opérateur sélectionne les réglages appropriés dans la matrice de performance, à l'étape 118. Si plusieurs réglages permettent d'obtenir la qualité souhaitée de contraste de tension, l'opérateur doit choisir de préférence le réglage à laps de temps minimal de charge préalable, afin d'optimiser le débit. Par exemple, dans le cas de l'exemple représenté au Tableau 1, s'il faut un contraste de tension de bonne qualité pour une inspection spécifique, l'opérateur doit sélectionner pour l'opération la zone, ou superficie, de charge préalable de 250 x 250um pour une dose de 2 x 10-10 C.
TABLEAU 1
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<tb>
<tb> Zone/dose <SEP> 1 <SEP> # <SEP> 10-10 <SEP> C <SEP> 2 <SEP> # <SEP> 10-10 <SEP> C <SEP> 4 <SEP> x <SEP> 10-10 <SEP> C
<tb> 100x100 <SEP> m <SEP> 30 <SEP> ms/médiocre <SEP> 60 <SEP> ms/médiocre <SEP> 90 <SEP> ms/okay
<tb> 150x150 <SEP> m <SEP> 30 <SEP> ms/médiocre <SEP> 60 <SEP> ms/médiocre <SEP> 90 <SEP> ms/okay
<tb> 200x200 <SEP> pm <SEP> 30 <SEP> ms/médiocre <SEP> 60 <SEP> ms/okay <SEP> 90 <SEP> ms/bon
<tb> 250x250 <SEP> m <SEP> 30 <SEP> ms/okay <SEP> 60 <SEP> ms/bon <SEP> 90 <SEP> ms/bon
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Au cours de la génération de la matrice de performance, de nombreux autres paramètres dits "influents" qui affectent le chargement superficiel, devraient être pris en considération en conjonction avec l'ajustement des zones de balayage 96 et 100. Ces paramètres incluent l'énergie de faisceau, le courant de faisceau, la grandeur de tache qui est réglable par exemple en défocalisant les faisceaux, la direction de balayage par rapport à la configuration de circuit, et le module de commande de charge dans lequel sont réglables par exemple la tension de polarisation du mandrin de tranche, la tension de polarisation de la plaque de commande de charge et la tension de filtre d'énergie. Puisqu'il existe un tel nombre de paramètres, il est indispensable de les ajuster tous simultanément. On va maintenant exposer une procédure qui simplifie l'ajustement de ces paramètres. En premier lieu, l'opérateur acquiert des images sans balayer la
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zone 100, avec un effet de zoom qui est suffisamment lointain pour éviter ou retarder le développement du MRF, ce qui peut être détecté à partir de la qualité médiocre de contraste, mais n'est pas suffisamment lointain pour que l'évaluation du contraste entre circuits à connexions sous-jacentes différentes devienne difficile. L'opérateur fait varier les paramètres mentionnés ci-dessus un à la fois, examine le contraste et sélectionne la valeur qui fournit un contraste de bonne qualité entre les différents circuits.
L'opérateur répète ce processus pour chacun des paramètres. L'ensemble de valeurs résultant est utilisé comme ligne de base. L'opérateur range aussi les paramètres par ordre d'importance en fonction de leur influence sur le contraste de tension.
Puis, l'opérateur optimise la qualité de contraste de tension en intégrant les procédures de la matrice de performances, comme celle qui est représentée au Tableau 1, dans les procédures d'accord des paramètres "influents", par exemple l'énergie de faisceau, le courant de faisceau, etc.
L'opérateur engendre une matrice de performance en partant des paramètres de la ligne de base. Si aucune des qualités de contraste de la matrice n'est satisfaisante, l'opérateur doit choisir les paramètres de matrice de performance qui produisent les résultats optimaux. L'opérateur accorde ensuite le paramètre qui a été identifié précédemment comme le plus influent dans la liste des "influents". Après avoir réglé ce paramètre à la valeur qui donne le résultat optimal, l'opérateur doit répéter ces procédures pour le deuxième paramètre, par ordre décroissant d'importance, dans la liste. Il est possible que l'opérateur doive itérer ces procédures pour plusieurs paramètres avant que les paramètres les plus satisfaisants ne soient trouvés.
La Figure 9 est un schéma logique du processus que l'outil 10 d'inspection à faisceau de particules chargées utilise pour détecter les défauts dans un substrat, ou une tranche, configuré. Comme décrit précédemment, la première étape 120 consiste à optimiser la qualité d'image et le débit de l'outil 10. À l'étape 122, l'outil 10 balaye la zone 100 de charge préalable de la surface configurée, soit au moyen du faisceau de noyage, soit au moyen du faisceau principal de la source 18 d'électrons.
Lorsque l'outil 10 balaye la zone 100 de charge préalable, un ensemble de
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dispositifs de balayage ou déflecteurs de faisceau en X-Y non représentés de la colonne 12 intervient à amplitude élevée pour couvrir la grande superficie de la zone 100 de charge préalable. À l'étape 124 l'outil 10 balaie la zone d'image 96 du substrat configuré au moyen du faisceau principal pour acquérir une image de la zone d'image 96. Comme décrit précédemment, le faisceau principal intervient à basse tension, typiquement entre 500 eV et 1,5 keV, pour éviter d'endommager la tranche 22.
L'ensemble des dispositifs de balayage en X-Y intervient à une amplitude moindre lorsque le faisceau principal balaie la zone d'image 96, afin d'obtenir une résolution élevée d'image du substrat configuré. Selon un mode de réalisation préféré, le courant de faisceau du faisceau de noyage est au moins quatre fois celui du faisceau principal d'imagerie et il balaie une superficie 100 de charge préalable au moins double de celle de la zone d'image 96. À l'étape 126, l'image acquise est comparée à une référence afin d'identifier tous défauts éventuels présents dans le substrat configuré.
La référence à laquelle l'image acquise est comparée peut être une autre partie du même substrat configuré, un substrat configuré différent, ou une image mémorisée dans une base de données. Si l'outil 10 n'a pas acquis la dernière image, l'outil 10 se déplace à l'étape 130 vers le champ visuel suivant et les étapes 122 à 128 sont répétées jusqu'à ce que tout le processus d'inspection soit achevé. L'outil 10 se déplace vers le champ visuel suivant par déplacement de l'étage ou par décalage de balayage d'image de la lentille à grand champ visuel.
Bien qu'il soit souhaitable de charger toujours au préalable la zone environnante avant d'acquérir une image, il peut ne pas être nécessaire de charger au préalable la zone lors de l'acquisition de la première image à un nouvel emplacement sur le dispositif ou la tranche puisque la répartition générale de potentiel au nouvel emplacement et dans la zone qui l'entoure peut ne pas avoir été modifiée de façon significative.
La décision quant au chargement préalable de la zone environnante avant l'acquisition de la première image à un nouvel emplacement doit constituer l'un des facteurs du processus d'optimisation.
Pour réduire un bruit statistique dans l'image de contraste d'image, il faut souvent acquérir de multiples balayages de trame de la
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même zone et calculer une moyenne de ces images. Mais chaque balayage de trame modifie le potentiel de surface de la zone balayée et accumule des électrons secondaires non captés sur la zone environnante, en formant ainsi le MRF qui modifie rapidement le potentiel de la zone d'image 96, spécialement dans le mode d'inspection à fort grossissement. Compte tenu de la variation du potentiel de surface de la zone de l'image 96 et du MRF, calculer une moyenne des données de trame d'image devient inadéquat et annule en définitive l'avantage de la zone de chargement préalable 100.
Une solution à la modification continue du potentiel de surface consiste à charger au préalable la zone 100, entre des images successives de la zone d'image 96. L'un des modes de réalisation est illustré aux Figures 9 et 10. L'outil 10 peut multiplexer entre un balayage de la zone de charge préalable 100 et un balayage de la zone d'image 96, étapes 122 et 124, respectivement, pour engendrer des images multiples de la zone d'image 96. La Figure 10 illustre des formes d'ondes de commande qui représentent comment l'outil 10 multiplexe entre le fort faisceau de noyage à courant élevé et le faisceau d'imagerie principal à haute résolution pour produire des images multiples de la zone d'image 96 ; cette figure, l'axe horizontal est le temps. Lorsque le faisceau de noyage est activé, le faisceau principal est temporairement supprimé, et le faisceau de noyage est défléchi sur le substrat configuré. Le dispositif de balayage en X-Y commute entre des amplitudes élevée et basse, selon que c'est le faisceau de noyage ou le faisceau d'imagerie principal qui est activé, ce qui n'est pas représenté. Il faut noter que l'étape 122 n'est pas nécessairement insérée avant chaque étape 124 mais peut être insérée après l'imagerie de multiples trames, c'est-à-dire après de multiples étapes 124, avant de passer à d'autres multiples trames d'imagerie. Une moyenne mobile de ces images acquises peut ensuite être comparée à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré. En variante, une moyenne des images multiples peut être obtenue par simple moyenne arithmétique. L'image résultante est hautement uniforme, et son contraste est amélioré, parce que l'outil a été optimisé afin d'éliminer ou de réduire les effets du MRF et de tout autre chargement asymétrique sur le substrat configuré.
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Alors que la présente invention a été décrite en se référant à quelques modes de réalisation spécifiques, la description n'est donnée qu'à titre d'illustration de l'invention et ne doit pas être considérée comme limitant llnvention. Par exemple, bien que la présente invention ait été décrite en référence à une imagerie de contraste de tension, elle peut aussi être utilisée pour améliorer des images produites par des microscopes classiques à balayage électronique ou par d'autres microscopes à particules chargées. De plus, il n'est pas nécessaire d'utiliser pour le chargement préalable un faisceau de noyage balayé. En substitution, le canon de noyage peut être utilisé avec un large faisceau non balayé pour effectuer l'opération de charge préalable. Diverses modifications ressortiront à l'homme de l'art sans s'écarter de l'esprit et du cadre véritables de l'invention, définis par les revendications annexées. Le procédé décrit cidessus réalise un environnement d'imagerie plus uniforme et facilite une détection des défauts.

Claims (47)

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de défauts dans un substrat configuré (22) caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - diriger sur le substrat (22) un faisceau de particules chargées, - balayer (122) le faisceau transversalement au substrat (22) ; - optimiser (120) des paramètres du faisceau afin d'améliorer l'uniformité et le contraste d'une image résultante ainsi que la vitesse d'acquisition d'image ; - acquérir (124) au moins une image partielle d'une première zone du substrat (22) à partir de particules chargées du substrat (22), ce qui inclut de charger une deuxième zone du substrat (22) et de réaliser l'imagerie de la première zone, la deuxième zone comprenant la première zone ; et comparer (126) l'image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré (22).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'optimisation (120) des paramètres inclut une optimisation d'au moins l'un des éléments suivants : grandeur de la superficie de balayage, vitesse de balayage, dose de faisceau, courant de faisceau, énergie de faisceau, taille de point de faisceau, tension de polarisation de mandrin, tension de polarisation de plaque de commande (30) de charge, tension de filtre d'énergie, et direction de balayage par rapport à une configuration de circuit, et en ce que - les paramètres en cours d'optimisation pour la première et la deuxième zones ne sont pas nécessairement les mêmes.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optimisation (120) des paramètres améliore un contraste de tension d'image d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrière-plan de l'image est le même dans toute l'image.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optimisation (120) des paramètres améliore un contraste de tension
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d'image d'une manière telle que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sous-jacentes.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optimisation (120) des paramètres améliore un contraste de tension d'image d'une manière telle qu'une cohérence de contraste de tension d'un circuit du substrat (22) est la même, quel que soit l'emplacement du circuit à l'intérieur de la première zone.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optimisation (120) des paramètres améliore un contraste de tension de l'image d'une manière telle que la variation entre les zones la plus claire et la plus sombre de l'image est accrue.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'optimisation (120) des paramètres inclut les étapes consistant à : - créer (116) une matrice de performance qui inclut des grandeurs de la deuxième zone et des doses de faisceaux compris dans une plage qui s'étend d'une faible grandeur de deuxième zone et d'une faible dose de faisceau, respectivement, pour lesquelles la vitesse d'acquisition d'image est optimisée (114), à une grandeur élevée de deuxième zone et une dose élevée de faisceau, respectivement, pour lesquelles l'image optimale de contraste de tension est produite, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque grandeur de deuxième zone et chaque dose de faisceau, respectifs ; et - sélectionner (118) dans la matrice de performance une grandeur particulière de deuxième zone et une dose particulière de faisceau sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une optimisation (120) des paramètres inclut les étapes consistant à : - créer (116) une matrice de performance qui inclut au moins l'un des éléments suivants : grandeur de la superficie de balayage, vitesse de balayage, dose de faisceau, courant de faisceau, énergie de faisceau, taille de point de faisceau, tension de polarisation de mandrin, tension de polarisation de plaque de commande (30) de charge, tension de filtre d'énergie, et direction de balayage par rapport à une configuration de
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circuit, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque réglage ; et - sélectionner (118) dans la matrice de performance un réglage particulier sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la référence est l'un quelconque des éléments suivants : - une image mémorisée dans une base de données, - un autre substrat configuré (22), et - une partie différente du même substrat configuré (22).
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau est produit à partir d'une source de faisceau d'électrons.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à - émettre un faisceau focalisé (124) à partir d'un canon principal à électrons pour effectuer l'imagerie de la première zone et - émettre un faisceau de noyage (122) à partir d'un canon (36) de noyage pour charger la deuxième zone.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à - balayer à haute amplitude lorsque le faisceau de noyage est en service (122) et - balayer à une amplitude moindre lorsque le faisceau focalisé est en service (124).
13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : - alterner entre un chargement de la deuxième zone (122) et une imagerie de la première zone (124) afin d'acquérir une série d'images de la première zone ; et - calculer une moyenne de la série des images.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le calcul de moyenne de la série des images inclut une génération d'une moyenne mobile de la série des images.
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15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le calcul de moyenne de la série des images inclut un simple calcul de moyenne arithmétique.
16. Procédé de détection de défauts dans un substrat configuré (22) qui comprend les étapes consistant à : - diriger sur le substrat (22) un faisceau de particules chargées ; - balayer (122, 124) le faisceau transversalement au substrat (22) ; - optimiser (120) les paramètres du faisceau afin d'améliorer la vitesse d'acquisition d'image, l'uniformité et le contraste de tension d'une image acquise, ce qui inclut une génération (116) d'une matrice de performance ; - charger une première zone du substrat (22) à l'aide d'un faisceau de noyage (122) provenant d'un canon (36) de noyage ; - interroger (124) une deuxième zone du substrat (22) au moyen d'un faisceau focalisé provenant d'un canon principal afin d'acquérir une image de contraste de tension de la deuxième zone, la deuxième zone étant comprise à l'intérieur de la première zone ; et - comparer (126) l'image de contraste de tension acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré (22), et en ce que - l'optimisation (120) des paramètres améliore un contraste de tension de l'image acquise d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrière-plan de l'image est le même dans toute l'image, que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sous-jacentes, et qu'il existe une plus grande variation entre les zones les plus claires et les plus sombres de l'image.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la génération (116) de la matrice de performance inclut les étapes consistant : - déterminer une grandeur élevée de première zone et une dose élevée de faisceau pour le faisceau de noyage, pour lesquels l'image optimale de contraste de tension est produite ; - déterminer une faible grandeur de première zone et une faible dose de faisceau pour le faisceau de noyage, pour lesquelles une vitesse d'acquisition d'image est optimisée, la faible grandeur de première zone étant plus grande que celle de la deuxième zone ; et
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- déterminer une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge pour une plage de grandeurs de première zone qui s'étend de la faible grandeur de première zone jusqu'à la haute grandeur de première zone et pour une plage de doses de faisceaux qui s'étend de la faible dose de faisceau à la dose élevée du faisceau.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la détermination de la grandeur élevée de première zone et de la dose élevée de faisceau inclut les étapes consistant à : - augmenter la grandeur de première zone à partir de la deuxième zone tout en maintenant constante la dose de faisceau jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne indétectable ; - augmenter la dose de faisceau tout en maintenant constante la grandeur de première zone, jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne indétectable ; - répéter les étapes précédentes jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension soit indétectable.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'augmentation de la dose de faisceau inclut une augmentation du courant de faisceau de faisceau de noyage.
20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'augmentation de la dose de faisceau inclut une augmentation d'un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la détermination de la faible grandeur de première zone et de la faible dose inclut les étapes consistant à : - diminuer la grandeur de la première zone à partir de la grandeur élevée de la première zone tout en maintenant la dose de faisceau à la dose élevée de faisceau jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable ; et - diminuer la dose de faisceau à partir de la dose élevée de faisceau tout en maintenant la grandeur de première zone à la grandeur élevée de première zone jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable.
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22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la diminution de la dose de faisceau inclut l'étape consistant à réduire un courant de faisceau du faisceau de noyage.
23. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la diminution de la dose de faisceau inclut l'étape consistant à réduire un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
24. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que - l'optimisation (120) des paramètres inclut en outre l'étape consistant à - sélectionner (118) dans la matrice de performance la grandeur de première zone et la dose de faisceaux qui correspondent à un laps minimal de temps requis pour exécuter l'opération de charge à la qualité souhaitée de contraste de tension.
25. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la grandeur de la première zone est au moins double de celle de la deuxième zone.
26. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le courant de faisceau du faisceau de noyage est au moins égal à quatre fois celui du faisceau focalisé.
27. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le faisceau de particules chargées est produit à partir d'une source de faisceau électronique.
28. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à - balayer (122) à une amplitude élevée pendant que la première zone est en train d'être chargée et - balayer (124) à une amplitude moindre pendant que la deuxième zone est interrogée.
29. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : - alterner entre un chargement (122) de la première zone et une interrogation (124) de la deuxième zone afin d'acquérir une série d'images de la deuxième zone ; et - calculer une moyenne de la série d'images.
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30. Procédé de détection de défauts dans un substrat configuré (22), caractérisé en ce que l'optimisation (112) d'une image de contraste de tension et (114) d'une vitesse d'acquisition d'image comprend les étapes consistant à : - déterminer une grandeur élevée de première zone et une dose élevée de faisceau pour un faisceau de particules chargées pour lesquels l'image optimale de contraste de tension est produite ; - déterminer une faible grandeur de première zone et une faible dose de faisceau pour lesquelles la vitesse d'acquisition d'image est optimisée, la faible grandeur de première zone étant plus grande que celle d'une deuxième zone ; - créer (116) une matrice de performance qui inclut des grandeurs de première zone qui s'étendent depuis la faible grandeur de première zone jusqu'à la grandeur élevée de première zone et des doses de faisceau qui s'étendent de la faible dose de faisceau à la dose élevée de faisceau, la matrice de performance indiquant une qualité de contraste de tension et un temps requis pour exécuter une opération de charge à chaque grandeur respective de première zone et à chaque dose de faisceau ; - sélectionner (118) dans la matrice de performance une grandeur particulière de première zone et une dose particulière de faisceau sur la base d'une qualité souhaitée de contraste de tension, la grandeur particulière de première zone et la dose particulière du faisceau produisant une image à contraste de tension uniforme.
31. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que la détermination de la grandeur élevée de première zone et de la dose élevée de faisceau inclut les étapes consistant à : - augmenter la grandeur de première zone à partir de la deuxième zone tout en maintenant constante la dose de faisceau jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne indétectable ; - augmenter la dose de faisceau tout en maintenant constante la grandeur de première zone, jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension devienne indétectable ; - répéter les étapes précédentes jusqu'à ce qu'une amélioration de l'image de contraste de tension soit indétectable.
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32. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'augmentation de la dose de faisceau inclut une augmentation du courant de faisceau du faisceau de noyage.
33. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'augmentation de la dose de faisceau inclut une augmentation d'un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
34. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que la détermination de la faible grandeur de première zone et de la faible dose inclut les étapes consistant à : - diminuer la grandeur de la première zone à partir de la grandeur élevée de la première zone tout en maintenant la dose de faisceau à la dose élevée de faisceau jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable ; et - diminuer la dose de faisceau à partir de la dose élevée de faisceau tout en maintenant la grandeur de première zone à la grandeur élevée de première zone jusqu'à ce que l'image de contraste de tension soit inacceptable.
35. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que la diminution de la dose de faisceau inclut l'étape consistant à réduire un courant de faisceau du faisceau de noyage.
36. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que la diminution de la dose de faisceau inclut l'étape consistant à réduire un temps pendant lequel le faisceau de noyage est en service.
37. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que - la sélection de la grandeur de la première zone et de la dose de faisceau inclut en outre l'étape consistant à - sélectionner la grandeur de première zone et la dose de faisceau qui correspondent à un laps minimal de temps requis pour exécuter l'opération de charge à la qualité souhaitée de contraste de tension.
38. Un appareil (10) de détection de défauts dans un substrat configuré (22) caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne (12) de faisceau de particules chargées qui inclut un dispositif de balayage, la colonne (12) émettant un faisceau de particules chargées sur le substrat (22) pour charger une première zone
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du substrat (22) et balayant une deuxième zone du substrat (22) pour acquérir une image de la deuxième zone, la deuxième zone étant plus petite que la première zone, le dispositif de balayage fonctionnant à une amplitude élevée lorsque le faisceau de particules chargées charge la première zone et à une amplitude moindre lorsque le faisceau de particules chargées balaye la deuxième zone ; - un détecteur (42) situé à l'intérieur de la colonne (12) pour détecter des signaux d'électrons secondaires provenant du substrat (22) afin d'acquérir l'image de la deuxième zone ; et - au moins un processeur (56) qui compare l'image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré (22), et en ce que - le faisceau de particules chargées charge la première zone avant de balayer la deuxième zone afin de produire une image à contraste uniforme dans toute l'image.
39. L'appareil (10) selon la revendication 38, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut une source de faisceau d'électrons.
40. L'appareil (10) selon la revendication 39, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut un canon (36) de noyage et un canon principal à électrons, le canon (36) de noyage émettant un faisceau de noyage pour charger la première zone, le canon d'électrons primaires émettant un faisceau focalisé à basse tension pour effectuer l'imagerie de la deuxième zone.
41. L'appareil (10) selon la revendication 39, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut un grand champ de lentille (34) d'objectif de visualisation.
42. L'appareil (10) selon la revendication 39, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut des modules global (24,28, 30,32, 36) et local (24,28, 30,32) de commande de charge.
43. Un appareil (10) de détection de défaut dans un substrat configuré (22) caractérisé en ce qu'il comprend : - une colonne (12) de faisceau de particules chargées incluant un dispositif de balayage, un canon (36) de noyage et un canon primaire, le canon (36) de noyage émettant un faisceau de noyage pour charger une
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première zone du substrat (22), le canon primaire émettant un faisceau focalisé pour balayer une deuxième zone du substrat (22) afin d'acquérir une image de la deuxième zone, la deuxième zone étant moindre que la première zone, le dispositif de balayage fonctionnant à une amplitude élevée lorsque le faisceau de noyage charge la première zone et à une amplitude moindre lorsque le faisceau focalisé balaye la deuxième zone ; - un détecteur (42) situé à l'intérieur de la colonne (12) pour détecter des signaux d'électrons secondaires provenant du substrat (22) afin d'acquérir l'image de la deuxième zone ; et - au moins un processeur (56) couplé au détecteur (42), le processeur (56) unique au moins comparant une image acquise à une référence afin d'identifier des défauts dans le substrat configuré (22), et en ce que - le faisceau de noyage charge la première zone avant que le faisceau focalisé n'effectue l'imagerie de la deuxième zone afin de produire une image à contraste uniforme de tension d'une manière telle que le degré de contraste de l'arrière-plan de l'image est le même dans toute l'image, que le degré de contraste d'un circuit est le même que celui d'autres circuits pour les mêmes connexions sous-jacentes, et qu'il existe une plus grande variation entre les zones les plus claires et les plus sombres de l'image.
44. L'appareil (10) selon la revendication 43, caractérisé en ce que le canon (36) de noyage et le canon primaire sont des sources de faisceaux électroniques.
45. L'appareil (10) selon la revendication 43, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut un grand champ de lentille (34) d'objectif de visualisation.
46. L'appareil (10) selon la revendication 43, caractérisé en ce que la colonne (12) inclut des modules global (24,28, 30,32, 36) et local de commande de charge.
47. L'appareil (10) selon la revendication 43 caractérisé en ce que la colonne (12) inclut un filtre d'énergie.
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