JP2009139379A5

JP2009139379A5 -

Info

Publication number: JP2009139379A5
Application number: JP2008308265A
Authority: JP
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2028-12-03

Description

ステップ５１２では、露出された断面壁４０４は類似する材料の層間のコントラストを示すために、デコレーション、すなわち僅かに優先的にエッチングされる。電子ビームが断面の方に誘導される一方で、エッチング強化ガス（例えば、二フッ化キセノン）が断面の露出した壁の方に誘導される。電子ビームおよびガスが露出した断面上に存在する材料
の一部を優先的にエッチングするので、材料間の界面が次の画像化において目立つ。例えば、二フッ化キセノンは窒化珪素をエッチングするよりも速く酸化珪素をエッチングするので、小さな階段状のエッジを酸化物／窒化物の境界に残す。界面を可視化するために、典型的には約３０ｎｍ未満の材料、より好ましくは２０ｎｍ未満の材料が除去される。ステップ５１４では、電子ビーム画像を形成するために、電子ビームがデコレーションされた面の方に誘導され、この画像は格納される。電子ビームは典型的には露出した断面に対して５２°に配向される。任意選択のステップ５１６では、実際のスライス厚をより正確に決定するためにイオン・ビームの基板上面の画像が用いられる。ミリングされるべき別のスライスが存在する場合、次のスライスをミリングする前に別のステージ調整を実行するためにプロセスがステップ５０４に戻ることを、決定ブロック５１８が示している。プロセス・ステップ５０６〜５１６が繰り返される。図６はスライスＳ２〜Ｓ４をカットするために中心線６０２から距離Ａ２〜Ａ５まで進行中のイオン・ビームを示している。説明のために４枚のスライスが示されているが、ユーザはより典型的には、より多のスライス、例えば１５枚のスライスをミリングおよびデコレーションする。

１５枚のスライスをカットする好適な実施形態では、ビーム位置の設定はスライス１からスライス５の各々について６０ｎｍ進められる。最初の５枚の後のスライスは、ビーム位置の設定を各スライスについて５０ｎｍだけ進行させることによってミリングされる。このビーム再位置決めの量の変化は、すべてのスライス間に均一なスライス厚を提供するように見える。このビーム位置の設定は５０ｍ乃至６０ｎｍ進行するが、出願人らは各スライス後のスライス厚を基板上面のイオン・ビーム画像を用いて測定し、平均スライス厚が３８．２ｎｍであることを見出した。出願人らは、測定されたスライス厚とスライス間に進行するビームの距離との間の差はビーム設定と実際のビーム位置との間の較正オフセットおよびビームは開放された領域ではなく絶壁のエッジの上でミリングしているという事実に関連するエッジ効果に起因する可能性があると考えている。このカットは幾分「浅いもの（ｓｈａｌｌｏｗ）」になる傾向がある。３８．２ｎｍのスライス厚では、良好な画像を再堆積が非常に少ない状態で提供しながら欠陥を画像化する確率が高かった。出願人らはビーム径が各スライス厚よりも著しく大きく、ビーム径は１マイクロメートルもの大きさを有することに注目しているが、スライスは１００ｎｍ未満であることが好ましく、５０ｎｍ未満であることがより好ましく、約４０ｎｍ未満であることが最も好ましい。「スライス厚」とは、イオン・ビームの位置の移動によって制御されるような、電子ビーム支援デコレーション・ステップとイオン・ビーム・ステップとの組合せによって除去される材料の量を意味する。

図７はウエハ上の１０カ所において測定された各位置１５スライスのスライス厚のグラフを示している。この厚さは、コントラストを改善するために各スライスがデコレーションされたイオン・ビームからの基板上面の画像を用いて測定した。図８はデコレーションを用いた場合および用いない場合の平均スライス厚を示している。図８はデコレーションされたスライスがデコレーションされていないスライスと実質的に同じ厚さであったことを示している。図９はデコレーションしていない断面の５０，０００倍の電子ビーム顕微鏡写真である。図１０はデコレーションのある同様の電子ビーム顕微鏡写真であり、コントラストが著しく向上している。

Claims

荷電粒子ビームを用いて、基板（１２２）上の隠れた欠陥（３０２）を観察する方法であって、
（ａ）前記基板の方にイオン・ビーム（１１８）を誘導して、少なくとも第１の材料および第２の材料を含む垂直壁（４０４）を露出させるトレンチ（４０２）を前記基板内でミリングし、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、露出された垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えていないようなステップと、
（ｂ）前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビーム（１４３）を誘導し、前記第１の材料が前記第２の材料よりも速い速度でエッチングされ、前記第１の材料と前記第２の材料との間のエッチング速度の差が電子ビーム画像中で前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を可視化するのに十分であるようなステップと、
（ｃ）前記垂直壁の方に電子ビームを誘導して前記垂直壁の電子ビーム画像を形成し、該画像が前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を示すようなステップと、
（ｄ）前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記垂直壁から材料を除去して、少なくとも前記第１の材料および前記第２の材料を含んでいる次の垂直壁を露出させ、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、新たに露出された垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えておらず、前記垂直壁と前記次の垂直壁との間の距離が６０ｎｍであるようなステップと、
（ｅ）画像化するために、ステップ（ｂ）から（ｄ）を５回繰り返すステップと、
（ｆ）前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビーム（１４３）を誘導し、前記第１の材料が前記第２の材料よりも速い速度でエッチングされ、前記第１の材料と前記第２の材料との間のエッチング速度の差が電子ビーム画像中で前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を可視化するのに十分であるようなステップと、
（ｇ）前記垂直壁の方に電子ビームを誘導して前記垂直壁の電子ビーム画像を形成し、該画像が前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を示すようなステップと、
（ｈ）前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記垂直壁から材料を除去して、少なくとも前記第１の材料および前記第２の材料を含んでいる次の垂直壁を露出させ、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、新たに露出された垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えておらず、前記垂直壁と前記次の垂直壁との間の距離が５０ｎｍであるようなステップと、
（ｉ）画像化するために、前記５回繰り返すステップの後に、ステップ（ｆ）から（ｈ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビーム（１４３）を誘導するステップが、前記垂直壁から３０ｎｍ未満除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビームを誘導するステップが、前記垂直壁から２０ｎｍ未満除去するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
前記基板の方にイオン・ビームを誘導して基準マーク（３０８）をミリングするステップをさらに含み、前記基板を移動させなくてもイオン・ビームを前記基準マークと前記トレンチとの間で移動できるように、前記基準マークが前記トレンチに十分に近接している、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
ステップ（ｂ）から（ｄ）を繰り返すステップが、イオン・ビームを誘導して前記基準マークを少なくとも１回画像化して、イオン・ビームの位置決めを較正するステップを含む、請求項４に記載の方法。
イオン・ビームを誘導して前記基準マークを少なくとも１回画像化して、イオン・ビームの位置決めを較正するステップが、イオン・ビームを誘導して、ステップ（ｄ）を各々繰り返す前に前記基準マークを少なくとも１回画像化して、イオン・ビームの位置決めを較正するステップを含む、請求項５に記載の方法。
前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記基準マークをミリングするステップが、表面に対してほぼ直角にイオン・ビームを誘導するステップを含み、エッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビームを誘導するステップが、前記垂直壁に対して直角ではない角度で電子ビームを誘導するステップを含む、請求項４に記載の方法。
イオン・ビームを用いて前記基板の画像を形成するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
エッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビームを誘導するステップが、二フッ化キセノンの存在下で前記垂直壁の方に電子ビームを誘導するステップを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記基板にトレンチをミリングするステップが、ウエハ検査システムからの欠陥ファイルから欠陥の座標を取得するステップと、この特定された欠陥座標の近傍にトレンチをミリングするステップとを含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
ステップ（ｄ）またはステップ（ｈ）を少なくとも１回繰り返すステップが、欠陥の一部を露出させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記垂直壁から３０ｎｍ乃至６０ｎｍの材料を除去するステップが、除去された材料の厚さよりも大きいビーム径を有するイオン・ビームを誘導するステップを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
ステップ（ａ）から（ｉ）を実行する前に、前記基板の表面上に保護コーティングを堆積させるステップをさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
荷電粒子ビームを用いて欠陥を観察する装置であって、
イオン・ビームを生成、集束、および誘導するイオン・ビーム・カラムと、
電子ビームを生成、集束、および誘導する電子ビーム・カラムと、
前記電子ビームおよび前記イオン・ビームの操作を制御するコントローラとを備え、
該コントローラが、
（ａ）基板の方にイオン・ビーム（１１８）を誘導して、少なくとも第１の材料および第２の材料を含む垂直壁（４０４）を露出させるトレンチ（４０２）を基板内でミリングし、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、露出された前記垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えていないような、格納されたコンピュータ命令と、
（ｂ）前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビーム（１４３）を誘導し、前記第１の材料が前記第２の材料よりも速い速度でエッチングされ、前記第１の材料と前記第２の材料との間のエッチング速度の差が電子ビーム画像中で前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を可視化するのに十分であるような、格納されたコンピュータ命令と、
（ｃ）前記垂直壁の方に電子ビームを誘導して前記垂直壁の電子ビーム画像を形成し、該画像が前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を示すような、格納されたコンピュータ命令と、
（ｄ）前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記垂直壁から材料を除去して、少なくとも前記第１の材料および前記第２の材料を含んでいる次の垂直壁を露出させ、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、新たに露出された垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えておらず、前記垂直壁と前記次の垂直壁との間の距離が６０ｎｍであるような、格納されたコンピュータ命令と、
（ｅ）画像化するために、前記コンピュータ命令（ｂ）から（ｄ）を５回繰り返す、格納されたコンピュータ命令と、
（ｆ）前記垂直壁から材料をエッチングするためのエッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビーム（１４３）を誘導し、前記第１の材料が前記第２の材料よりも速い速度でエッチングされ、前記第１の材料と前記第２の材料との間のエッチング速度の差が電子ビーム画像中で前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を可視化するのに十分であるようなコンピュータ命令と、
（ｇ）前記垂直壁の方に電子ビームを誘導して前記垂直壁の電子ビーム画像を形成し、該画像が前記第１の材料と前記第２の材料との間の界面を示すようなコンピュータ命令と、
（ｈ）前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記垂直壁から材料を除去して、少なくとも前記第１の材料および前記第２の材料を含んでいる次の垂直壁を露出させ、前記第１の材料と前記第２の材料との界面が、新たに露出された垂直壁の電子ビーム画像中には最初は見えておらず、前記垂直壁と前記次の垂直壁との間の距離が５０ｎｍであるようなコンピュータ命令と、
（ｉ）画像化するために、前記コンピュータ命令（ｅ）の後に、前記コンピュータ命令（ｆ）から（ｈ）を繰り返すコンピュータ命令と、
を含むメモリを備えた、装置。
エッチング強化ガスの存在下で前記垂直壁の方に電子ビームを誘導するコンピュータ命令が、前記垂直壁から３０ｎｍ未満除去するコンピュータ命令を含む、請求項１４に記載の装置。
格納されたコンピュータ命令を含むメモリが、前記基板を移動させなくてもイオン・ビームを基準マークと前記トレンチとの間で移動できるように、基板の方にイオン・ビームを誘導して前記トレンチに十分に近接して前記基準マークをミリングするコンピュータ命令をさらに含む、請求項１４または１５に記載の装置。
前記基板の方にイオン・ビームを誘導して前記基板に前記トレンチをミリングするコンピュータ命令が、ウエハ検査システムからの欠陥ファイルから欠陥の座標を取得し、この特定された欠陥座標の近傍に前記トレンチをミリングするコンピュータ命令を含む、請求項１４に記載の装置。