TW202104889A - 製程監測 - Google Patents

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尤金Ｔ 布拉克
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Abstract

一種用於決定缺陷材料元素的方法，該方法包括以下步驟：(a)藉由帶電粒子束系統並藉由應用光譜製程來獲取缺陷的一部分的電磁發射光譜；(b)藉由該帶電粒子束系統獲取包括該缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像；及(c)決定缺陷材料元素。該決定缺陷材料元素的步驟包括以下步驟：決定在該電磁發射光譜中是否存在模糊性；及當決定存在該模糊性時，基於該BSE圖像來解析該模糊性。

Description

製程監測
本專利申請案請求於2018年12月12日提出申請的美國申請第62/778,746號和於2019年5月7日提出申請的美國申請第16/405,920號的權益，藉由引用這兩個申請的全文將它們的內容併入在此。
本說明書係關於製程監測。
可以在也被稱為裸晶片的晶片襯底上形成奈米級外來材料顆粒。這些顆粒是製造製程的不想要的副產物並被認為是缺陷。
這些缺陷的組成可能影響這些缺陷的嚴重性。
越來越需要提供一種有效、快速且可靠的方式來決定外來材料顆粒的材料元素。
可以提供一種決定缺陷的缺陷材料元素的方法，該方法可以包括以下步驟：藉由帶電粒子束系統並藉由應用光譜製程來獲取該缺陷的一部分的電磁發射光譜；藉由該帶電粒子束系統獲取可包括該缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像；和決定缺陷材料元素；其中該決定缺陷材料元素的步驟可以包括：(a)決定在該電磁發射光譜中是否存在模糊性，和(b)當可以決定存在該模糊性時，基於該BSE圖像來解析該模糊性。
該模糊性的該解析可以包括從潛在材料元素中選擇該缺陷材料元素，該潛在材料元素呈現出可以由可小於該光譜製程的解析度的能量差彼此間隔開的峰。
該潛在材料元素可以包括有機材料元素和較重材料元素。
該模糊性的該解析可以包括基於該缺陷的一或多個BSE圖像圖元的強度來選擇該缺陷材料元素。
該區域可以包括該缺陷和環繞該缺陷的背景材料；其中該方法可以包括決定該背景材料的背景材料元素。
該決定缺陷材料元素的步驟可以至少部分地基於該背景材料元素。
該背景材料元素具有可屬於背景原子量類別的原子量，並且其中該決定缺陷材料元素的步驟可以包括：基於(a)該背景材料的一或多個BSE圖像圖元的強度參數和(b)該缺陷的一或多個BSE圖像圖元的強度參數之間的關係來決定該缺陷材料元素的原子量類別。
該方法可以包括將該缺陷材料元素的該原子量類別分類為以下中的類別：(a)比該背景材料輕類別；(b)該背景原子量類別；和(d)比該背景材料重類別中的至少一個類別。
該背景材料可以是矽，其中該決定缺陷材料元素的步驟可以包括將該缺陷材料元素分類為以下中的類別：(a)元素週期表的第二週期；(b)該元素週期表的第三週期；(c)該元素週期表的第四週期；和(d)該元素週期表的第六週期。
該方法可以包括：決定在該電磁發射光譜中是否存在該模糊性；和僅當在該電磁發射光譜中存在該模糊性時才獲取該BSE圖像。
該獲取該BSE圖像的步驟可以包括：用具有入射能量的電子照射該區域；和基本上僅從具有可高於能量閾值的能量的BSE電子產生該BSE圖像。
該獲取該BSE圖像的步驟可以包括拒絕源自可定位在距該區域的表面的一定深度下方的位置的BSE電子。
可以提供一種電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體可以是非暫態的並可以儲存指令，該等指令在由電腦化系統執行時致使該電腦化系統執行製程，該製程可以包括：藉由帶電粒子束系統並藉由應用光譜製程來獲取該缺陷的一部分的電磁發射光譜；藉由該帶電粒子束系統獲取可包括該缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像；和決定缺陷材料元素；其中該決定缺陷材料元素的步驟可以包括：(a)決定在該電磁發射光譜中是否存在模糊性，和(b)當可以決定存在該模糊性時，基於該BSE圖像來解析該模糊性。
可以提供一種帶電粒子束系統，該帶電粒子束系統可以包括帶電粒子光學裝置和處理器，其中該帶電粒子光學裝置可以被配置為(i)藉由應用光譜製程來獲取缺陷的一部分的電磁發射光譜；(ii)獲取可包括該缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像；並且其中處理電路可以被配置為藉由以下方式決定缺陷材料元素：(a)決定在該電磁發射光譜中是否存在模糊性；和(b)當可以決定存在該模糊性時，基於該BSE圖像來解析該模糊性。
在以下詳述中，闡述了許多具體細節，以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域的技藝人士將理解，本發明可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在其他情況下，未詳細地描述所熟知的方法、程序和部件，以免模糊本發明。
在本說明書的結論部分中特別地指出並明確地要求保護被視為本發明的主題。然而，就組織和操作方法兩者而言，本發明連同本發明的目標、特徵和優點可以在結合所附圖式閱讀時參考以下詳述來最佳地理解。
將瞭解，為了簡潔地和清晰地圖示，附圖中所示的元件不一定按比例繪製。例如，為了清晰起見，一些元件的尺寸可以相對於其他元件被誇大。另外，被認為適當的是，元件符號在附圖中可以重複以指示對應或相似元件。
由於本發明的所示的實施方式大部分都可以使用本領域的技藝人士已知的電子部件和電路來實現，因此，為了理解和瞭解本發明的基本概念並為了避免本發明的教導的混亂或歧義，除考慮到必需闡明的細節之外的其它細節不作更多說明。
在本說明書中對方法的任何提及都應當加以必要變更以適用於能夠執行該方法的系統並都應當加以必要變更以適用於非暫態的並儲存用於執行該方法的指令的電腦可讀取媒體。
在本說明書中對系統的任何提及都應當加以必要變更以適用於可由系統執行的方法並都應當加以必要變更以適用於非暫態的並儲存可由系統執行的指令的電腦可讀取媒體。
在本說明書中對非暫態電腦可讀取媒體的任何引用都應當加以必要變更以適用於在執行儲存在電腦可讀取媒體中的指令時可應用的方法並都應當加以必要變更以適用於被配置為執行儲存在電腦可讀取媒體中的指令的系統。
模糊性解析：
可以提供用於製程監控的系統、方法和電腦可讀取媒體。
外來材料顆粒(以下稱為缺陷)可以由一或多個缺陷材料元素製成。缺陷材料元素是屬於缺陷的材料元素。
缺陷的一部分的電磁發射光譜可以藉由應用光譜製程來產生。
電磁發射光譜可以提供對一或多個缺陷材料元素的指示。
然而，光譜製程可能具有一定解析度。因此，在電磁發射光譜中可能存在模糊性。當在峰之間的能量差(與不同材料元素相關聯)小於光譜製程的解析度時，就會存在這種模糊性。
例如，光譜製程的解析度可能為約80到90電子伏特，並且光譜製程無法區分一組較輕材料元素和一組較重材料元素的成員，諸如：
a. 較輕材料元素矽(Si)和較重元素鉭(Ta)或鎢(W)中的任一種。
b. 較輕材料元素氮(N)和較重元素鈦(Ti)。
c. 較輕材料元素氧(O)和較重元素釩(V)或鉻(Cr)中的任一種。
d. 較輕材料元素氟(F)和較重元素鐵(Fe)。
e. 較輕材料元素鈉(Na)和較重元素鋅(Zn)。
f. 較輕材料元素磷(P)和較重元素鋯(Zr)。
較輕材料元素可以是非金屬的，而較重材料元素可以是金屬的，但是這不是必須的。例如，鍺相當重，但是不是金屬。
表1中表明了這些模糊性的示例。在表1中，每個行包括一組材料元素，這些材料元素呈現出彼此相距小於光譜製程的解析度的能量差的能量峰。應當注意，當施加其他著陸能量（landing energy）時，可能出現其他模糊性。
較輕材料元素 較重材料元素
Si Ta、W
N Ti
O V、Cr
F Fe
Na Zn
P Zr
表1
已經發現，背散射電子(BSE)圖像可以説明解析模糊性，並且決定在電磁發射光譜中出現哪個缺陷材料元素。該決定可以指出確切材料元素，或可以提供對多種類型的材料元素中的一種的粗略分類。
參照表1，對於上述組之每一者組，該組的上述較輕材料元素中的任一種的BSE圖像圖元的強度(例如，灰階)基本上不同(例如，相差至少10%、20%、30%或類似量)於該組的上述較重材料元素的BSE圖像圖元的強度。
參照表1的第一行，Si的BSE圖像圖元的強度基本上不同於Ta或W的BSE圖像圖元的強度。
這些強度差可以單獨地或與可從BSE圖像和電磁發射光譜中獲取的其他資訊一起用於解析模糊性。
附加資訊可以與可環繞缺陷的背景材料有關。可以從缺陷的一部分的電磁輻射光譜中辨識背景材料的材料元素，因為預期的是，BSE圖像的BSE電子中的至少一些是從可定位在缺陷下方的背景材料中提取。
通常，預先知道背景材料。但是，即使事先並不知道，也可以從電磁發射光譜中獲知背景材料。而且，背景材料的BSE圖像圖元與缺陷的BSE圖像圖元之間的關係可以用於決定缺陷材料元素的原子量與背景材料元素的原子量之間的關係。
例如，如果電磁發射光譜表明背景材料是鋁(Al)，並且缺陷的BSE圖像圖元比背景材料的BSE圖像圖元亮得多(更強強度)，那麼缺陷包括比鋁重的元素。如果缺陷比背景Si亮，並且缺陷在電磁光譜中包含Si或Ta或W的峰，那麼缺陷包含Ta或W。
例如，如果電磁發射光譜表明背景材料不是鋁(Al)，而背景材料是Si，並且如果缺陷的BSE圖像圖元比背景材料的BSE圖像圖元亮得多(更強強度)，那麼缺陷包括比鋁重的元素。因此，如果電磁光譜包括F或Fe，那麼缺陷包含Fe。
下面的文字說明了各種方法。為了簡化說明，每種方法都參考單個缺陷材料元素並至多是針對單個模糊性進行說明。
應當注意，每種方法都可以應用於多個缺陷材料元素之每一者缺陷材料元素並可以解析多個模糊性。
例如，電磁發射光譜可以包括多個模糊性，並且每種方法可以解析每個模糊性。
圖1圖示了用於決定缺陷材料元素的方法100的示例。方法100可以由諸如處理電路的處理邏輯執行，該處理邏輯可以包括一或多個圖形處理單元、一或多個中央處理單元(CPU)、一或多個影像處理器及/或一或多個其他積體電路(諸如專用積體電路(ASIC)、現場可程式設計閘陣列(FPGA)、全定制積體電路等)、或此類積體電路的組合。
方法100可以在步驟110處藉由以下方式開始：藉由帶電粒子束系統並藉由應用光譜製程來獲取缺陷的一部分的電磁發射光譜。帶電粒子束系統是藉由用一或多個帶電粒子束照射物件來獲取有關物件的資訊並收集從物件發射的粒子及/或光子的系統。可以藉由帶電粒子束系統的處理電路、藉由位於工具外的一或多個處理電路、或藉由這兩者的組合來完成對偵測到的粒子的分析。
步驟110可以包括用一或多個電子束照射缺陷的一部分並收集諸如X射線的帶電粒子。X射線可以在能量色散光譜(EDX)期間收集。
接在步驟110之後的可以是藉由帶電粒子束系統獲取包括缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像的步驟120。
接在步驟120之後的可以是藉由光譜製程決定缺陷材料元素的步驟130。步驟120基於步驟110(使用EDX)和120的結果。
步驟130可以包括步驟132和140。
步驟132可以包括決定在電磁發射光譜中是否存在模糊性，即，在峰之間的能量差(與不同材料元素相關聯)是否小於光譜製程的解析度(是否存在重疊電磁發射讀數)。
如果答案為是，那麼跳至基於BSE圖像來解析模糊性的步驟140：由BSE圖像提供的資訊用於區分具有重疊電磁輻射讀數的材料。步驟140的結果是無模糊性電磁發射光譜。
如果答案是否，那麼結束步驟130。
步驟140可以包括從潛在材料元素中選擇缺陷材料元素，潛在材料元素呈現出以小於光譜製程的解析度的能量差彼此間隔開的峰。可以查看具有已知重疊電磁輻射讀數的材料。表1的每一行都是此類潛在材料元素的示例。
例如，步驟140可以包括：(i)從F和Fe中或(ii)從P和Zr中或(iii)從N和Ti中或(iv)從O和V或Cr中選擇材料元素。
步驟140可以包括基於缺陷的一或多個BSE圖像圖元的強度來選擇缺陷材料元素。
步驟140可以至少部分地基於背景材料元素。該區域(在步驟120期間被成像)可以包括缺陷和環繞該缺陷的背景材料。步驟140可以包括決定背景材料的背景材料元素。
背景材料元素具有屬於背景原子量類別(元素週期表的週期)的原子量。步驟140可以包括：基於(a)背景材料的一或多個BSE圖像圖元的強度參數與(b)缺陷的一或多個BSE圖像圖元的強度參數之間的關係，來決定缺陷材料元素的原子量類別。
較亮BSE圖像圖元指示原子量較高，而較暗BSE圖元指示原子量較低。
步驟140可以包括將缺陷材料元素的原子量類別分類為以下中的類別：(a)比背景材料輕類別；(b)背景原子量類別；及(d)比背景材料重類別中的至少一個類別。
例如，可以將缺陷材料元素分類(根據BSE圖像圖元的強度)為以下類別：
•元素週期表的第二週期(例如，N、O或F)。
•元素週期表的第三週期(例如，Si、P或Na)。
•元素週期表的第四週期(例如，Ti、V、Cr、Fe或Zn)。
•週期表的第五週期(例如，Zr)。
•元素週期表的第六週期(例如，Ta或W)。
又例如，可以將缺陷材料元素分類(根據BSE圖像圖元的強度)為以下類別：
•比襯底輕，例如元素週期表的第二週期(例如，N、O或F)。
•與襯底相同的類別，例如元素週期表的第三週期(例如，Si、P或Na)。
•比襯底重類別，例如元素週期表的第四週期、第五週期或第六週期(例如，Ti、V、Cr、Fe或Zn、Zr、Ta或W)。
步驟130的結果可以是決定一或多個缺陷材料元素。該決定可以被提供為缺陷的一部分的清楚電磁發射光譜。
接在步驟130之後的可以是回應於步驟130的結果的步驟150。例如，步驟150可以包括產生及/或發送有關缺陷的一或多個材料元素的警報或指示、儲存無模糊性電磁發射光譜、儲存警報或指示、執行具有不同參數的另一個光譜製程及/或獲取另一個BSE圖像和類似步驟。例如，另一個光譜製程可能以較高著陸電壓執行，以便查看在先前光譜製程反覆運算中很難看到的材料元素。例如，步驟120可能涉及施加相對低的kV EDX，以便保持小相互作用量和高靈敏度。但是一些元素、特別是Ti，在低kV(在400V附近的重疊峰)要看到是有挑戰性的。因此，在步驟120-140在3kV下找到N或Ti的情況下，以更高kV(約6kV)執行另一個EDX製程，其中存在附加Ti峰(4.5kV)。如果存在4.5kV峰，那麼就是Ti。如果找不到，那麼就是N。
例如，假設存在具有較重材料元素的缺陷比存在較輕材料的缺陷更有問題。在此假設下，相關於由較輕缺陷材料元素觸發的回應，存在較重缺陷材料元素可能觸發更衝擊性的回應。
該回應可以包括：使晶片不合格，儘管有缺陷也決定晶片或裸片合格，重新評估製造製程和類似結果。
圖2圖示了用於決定缺陷材料元素的方法102。
方法102可以在步驟112處藉由以下方式開始：藉由帶電粒子束系統並藉由應用光譜製程來獲取缺陷的一部分的電磁發射光譜。
步驟112可以包括用一或多個帶電電子束照射缺陷的一部分並收集諸如X射線的帶電粒子。X射線可以在能量色散光譜(EDX)期間收集。
為了簡化說明，假定步驟112涉及應用EDX製程。
接在步驟112之後的可以是決定在電磁發射光譜中是否存在模糊性的步驟115。
如果沒有模糊性，那麼接在步驟115之後的可以是步驟152。
如果存在模糊性(或不止一個模糊性)，那麼接在步驟115之後的是藉由帶電粒子束系統獲取包括缺陷的區域的BSE圖像的步驟122。
接在步驟122之後的可以是基於BSE圖像來解析模糊性的步驟142。
接在步驟142之後的可以是響應於112和142中的至少一個步驟的結果的步驟152。
在方法102中，僅回應於決定在電磁發射光譜中存在模糊性(在步驟115中)而獲取BSE圖像(在步驟122中)。方法110不同於方法112，因為在決定在電磁發射光譜中是否存在模糊性之前(步驟132)，就獲取了BSE圖像(步驟120)。在方法112中，可以獲取較少BSE圖像，這樣比較在方法110中獲取的BSE圖像的數量，因此方法112的總持續時間可能比方法110的持續時間短。
圖3圖示了根據方法110或112藉由帶電粒子束獲取的各種缺陷的BSE圖像202-208的示例。圖像中顯示的缺陷包括多種缺陷材料元素。
BSE圖像202圖示了包括多種缺陷材料元素的缺陷210。BSE圖像204圖示了缺陷的邊緣。BSE圖像206圖示了包括缺陷210的區域，該缺陷被矽背景材料216環繞。缺陷210包括較重材料元素214和較輕材料元素212。在其他示例中，可用不同顏色指示不同缺陷材料元素。
應當注意，上述任一種方法都可以被修改，並且可以在不檢查是否存在模糊性的情況下執行一或多個BSE圖像的獲取。
應當注意，上述任一種方法都可以包括或可以不包括：產生考慮到已解析的模糊性(如果存在這種情況)的經修正的EDX光譜。
表面資訊：
包括缺陷的區域的BSE圖像的獲取包括用具有著陸能量的變化粒子束照射該區域，從而致使BSE電子從樣品發射出，並且藉由BSE偵測器偵測BSE電子中的至少一些。
從樣品發射的BSE電子可以源自該區域的表面，也可以源自樣品內的不同深度。
例如，在幾千伏的著陸能量下，形成BSE圖像的BSE電子中的大多數被發射到遠低於諸如外來顆粒之類的非掩埋缺陷的位置。
如果缺陷不是掩埋缺陷，或至少大部分都定位在樣品表面上方，那麼可以有益的是，收集從表面發射(並可能達到深度閾值)的BSE電子，同時拒絕(不偵測)從超過深度閾值的深度發射的BSE電子。
這可以使用低損耗BSE成像來執行。低損耗BSE光譜包括，使用能量濾波並拒絕能量低於能量閾值的BSE電子。能量閾值可以被設定為基本上等於入射能量。例如，能量閾值可以等於入射能量的60%-99%。因此，對於2kV的著陸能量，能量閾值可以在1.5kV與1.95kV之間。可以應用其他能量閾值。
這將導致BSE圖像大部分由能量高於能量閾值的BSE電子形成。
能量濾波減少到達BSE濾波器的BSE電子的數量，不過它更好地表示缺陷的材料元素而不是襯底的材料。對於小於100 nm的缺陷可能尤其如此。
因此，方法100和102中的任一個的步驟120可以包括獲取低損耗BSE圖像。
圖4的BSE圖像300、302、304、306、308和310圖示了包括缺陷312的區域的BSE圖像。在應用不同能量濾波器時，獲取BSE圖像302、304、306、308和310。使用2kV的射束著陸能量和在1.5kV至1.8kV之間的能量濾波器來獲取BSE圖像308和310。可以看出，BSE圖像300大部分由從在缺陷312下方的背景材料發射的BSE電子形成，因為缺陷312的BSE圖像圖元的強度非常地類似於背景材料316的BSE圖像圖元。
另一方面，BSE圖像308和310清楚地示出缺陷312包括高阻抗(高Z)缺陷材料元素316和低Z缺陷材料元素318，兩者都完全地與背景材料區分開。
圖5圖示了物件440和帶電粒子束系統400。
帶電粒子束系統400可以包括帶電粒子光學裝置和處理器。帶電粒子束系統400可以被配置為執行方法100和102中的至少一種方法。
在圖5中，圖示帶電粒子光學裝置包括用於偵測X射線粒子426和帶電粒子列402的EDS偵測器414。
帶電粒子列402包括用於輸出帶電粒子束420的射束源404、用於偵測BSE電子422的BSE偵測器408、以及用於在BSE電子到達BSE偵測器408之前對其進行濾波的能量濾波器410。圖5還圖示了用於偵測二次電子424的二次電子偵測器406。
帶電粒子光學裝置被配置為：(i)藉由應用光譜製程(用帶電粒子束420照射物件並藉由EDS偵測器414偵測X射線粒子)來獲取缺陷的一部分的電磁發射光譜；及(ii)獲取包括缺陷的區域的背散射電子(BSE)圖像。
處理電路412可以被配置為藉由以下方式來決定缺陷材料元素：(a)決定在電磁發射光譜中是否存在模糊性；及(b)當決定存在模糊性時，基於BSE圖像來解析模糊性。
應當注意，帶電粒子束系統400可以具有其他配置。例如，代替EDS偵測器或除此之外，帶電粒子束系統400可以包括AES偵測器，可以存在多個BSE偵測器，在列與EDS偵測器之間可以存在任何空間關係，可以將BSE偵測器定位在其他地方，照射角度可以不垂直於物件，帶電粒子束系統400可以沒有二次電子偵測器，可以以圖5中未示出的方式偏轉及/或操縱射束中的任一個，可能存在附加光學元件，諸如聚光透鏡或任何其他光學透鏡或元件。
圖5還圖示了缺陷444和在缺陷444下方的可從中發射BSE電子的區域442。
在前述說明中，已經參考本發明的實施方式的具體示例來描述本發明。然而，將清楚，可以在不脫離如所附申請專利範圍中闡述的本發明的更廣泛的精神和範圍的情況下在其中做出各種修改和改變。
此外，說明書和申請專利範圍中的術語「前部」、「背部」、「頂部」、「底部」、「在……上方」、「在……下方」和類似術語(若有的話)用於描述性目的，而不一定用於描述永久相對位置。將理解，如此使用的術語在適當情況下是可互換的，使得本文所述的本發明的實施方式例如能夠以除本文所示或以其他方式描述的取向之外的其他取向進行操作。
如本文所討論的連接可以是適於例如是經由中間裝置從相應節點、單元或裝置或向相應節點、單元或裝置傳送信號的任何類型的連接。因此，除非另有暗示或表述，否則連接可以例如是直接連接或間接連接。連接可以參考作為單個連接、多個連接、單向連接或雙向連接來說明或描述。然而，不同實施方式可以改變連接的實現方式。例如，可以使用單獨單向連接而不是雙向連接，反之亦然。而且，多個連接可以用串列地或以時間多工的方式傳送多個信號的單個連接替代。同樣，承載多個信號的單個連接可以被分離成承載這些信號的子集的各種不同連接。因此，存在用於傳送信號的許多選項。
實現相同功能性的部件的任何佈置有效地「關聯」，使得實現所期望的功能性。因此，本文組合以實現特定功能性的任何兩個部件都可以被視為彼此「關聯」，使得實現所期望的功能性，不管架構或中間部件如何。同樣，如此關聯的任何兩個部件也可以被視為彼此「可操作地連接」或「可操作地耦接」以實現所期望的功能性。
此外，本領域的技藝人士將認識到，在上述操作之間的邊界僅是說明性的。多個操作可以被組合成單個操作，單個操作可以分佈在附加操作中，並且操作可以至少部分地時間上重疊地執行。此外，另選的實施方式可以包括特定操作的多個實例，並且在各種其他實施方式中，操作次序可以更改。
而且，例如，在一個實施方式中，所示的示例可以被實現為位於單個積體電路上或同一個裝置內的電路。另選地，示例可以被實現為以合適的方式彼此互連的任何數量的單獨積體電路或單獨裝置。
然而，其他修改、變化和替代也是可能的。因此，本說明書和附圖被視為是說明性意義的而不是限制性意義的。
在請求項中，放置在括弧中的任何元件符號都不得被理解為限制請求項。字詞「包括」不排除請求項中列出的那些之外的其他要素或步驟的存在。此外，如本文所使用的術語「一個」或「一種」被限定為一個或多於一個。另外，在請求項中使用諸如「至少一個」和「一或多個」的介紹性短語不應當被理解為暗示由不定冠詞「一個」或「一種」引入另一個請求項要素將包含此類引入的請求項要素的任何特定請求項限制為僅包含一個此類要素的發明，即使相同請求項包括介紹性短語「一或多個」或「至少一個」和不定冠詞(諸如「一個」或「一種」)也是如此。對於定冠詞的使用來說也是如此。除非另有說明，否則諸如「第一」和「第二」的術語用於任意地區分此類術語描述的要素。因此，這些術語不一定旨在指示此類要素的時間或其他優先次序。某些措施在互不相同的請求項中陳述這一事實，不表示無法有利地使用這些措施的組合。
雖然本文已經闡明和描述了本發明的某些特徵，但是本領域的一般技藝人士現在將想到許多修改、替換、改變和等效形式。因此，將理解，所附申請專利範圍旨在覆蓋落入本發明的真實精神內的所有此類修改和改變。
100:方法 110:步驟 112:步驟 115:步驟 120:步驟 122:步驟 130:步驟 132:步驟 140:步驟 150:步驟 152:步驟 202:BSE圖像 204:BSE圖像 206:BSE圖像 210:缺陷 212:較輕材料元素 216:矽背景材料 300:BSE圖像 302:BSE圖像 304:BSE圖像 306:BSE圖像 308:BSE圖像 310:BSE圖像 312:缺陷 316:背景材料 318:低Z缺陷材料元素 400:帶電粒子束系統 402:帶電粒子列 404:射束源 406:二次電子偵測器 408:BSE偵測器 410:能量濾波器 412:處理電路 414:EDS偵測器 420:帶電粒子束 422:BSE電子 424:二次電子 426:X射線粒子 440:物件 442:區域 444:缺陷
在本說明書的結論部分中特別地指出並明確地要求保護被視為本案的主題。然而，就組織和操作方法兩者而言，本發明連同本發明的目標、特徵和優點可以在結合所附圖式閱讀時參考以下具體的描述來最佳地理解，在附圖中：
圖1圖示了用於決定缺陷材料元素的方法的示例；
圖2圖示了用於決定缺陷材料元素的方法的示例；
圖3圖示了包括多種缺陷材料元素的缺陷的各種圖像的示例；
圖4圖示了各種BSE(背散射電子)圖像的示例；及
圖5圖示了帶電粒子束系統的示例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:方法
110:步驟
112:步驟
115:步驟
120:步驟
122:步驟
130:步驟
132:步驟
140:步驟
150:步驟

Claims (14)

  1. 一種決定一缺陷的一缺陷材料元素的方法，該方法包括以下步驟： 藉由一帶電粒子束系統並藉由應用一光譜製程來獲取該缺陷的一部分的一電磁發射光譜； 藉由該帶電粒子束系統獲取包括該缺陷的一區域的一背散射電子(BSE)圖像；和 藉由決定在該電磁發射光譜中是否存在一模糊性並回應於決定存在該模糊性而基於該BSE圖像來解析該模糊性，決定該缺陷材料元素。
  2. 根據請求項1之方法，其中解析該模糊性的步驟包括以下步驟：從潛在材料元素中選擇該缺陷材料元素，該潛在材料元素呈現出以小於該光譜製程的一解析度的一能量差彼此間隔開的峰。
  3. 根據請求項2之方法，其中該潛在材料元素包括一有機材料元素和一較重材料元素。
  4. 根據請求項1之方法，其中解析該模糊性的步驟包括以下步驟：基於該缺陷的一或多個BSE圖像圖元的一強度來選擇該缺陷材料元素。
  5. 根據請求項1之方法，其中該區域包括該缺陷和環繞該缺陷的一背景材料，並且其中該方法包括以下步驟：決定該背景材料的一背景材料元素。
  6. 根據請求項5之方法，其中基於該背景材料元素來決定該缺陷材料元素。
  7. 根據請求項6之方法，其中該背景材料元素具有屬於一背景原子量類別的一原子量，並且其中決定該缺陷材料元素的步驟包括以下步驟：基於(a)該背景材料的一或多個BSE圖像圖元的一強度參數和(b)該缺陷的一或多個BSE圖像圖元的強度參數之間的一關係來決定該缺陷材料元素的一原子量類別。
  8. 根據請求項7之方法，包括以下步驟：將該缺陷材料元素的該原子量類別分類為以下中的一類別：(a)比該背景材料輕類別；(b)該背景原子量類別；及(d)比該背景材料重類別中的至少一個類別。
  9. 根據請求項5之方法，其中該背景材料是矽，其中該決定缺陷材料元素的步驟包括以下步驟：將該缺陷材料元素分類為以下中的一類別：(a)元素週期表的第二週期；(b)該元素週期表的第三週期；(c)該元素週期表的第四週期；和(d)該元素週期表的第六週期。
  10. 根據請求項1之方法，包括以下步驟：決定在該電磁發射光譜中是否存在該模糊性；和回應於在該電磁發射光譜中存在該模糊性而獲取該BSE圖像。
  11. 根據請求項1之方法，其中獲取該BSE圖像的步驟包括以下步驟：用具有一入射能量的電子照射該區域；和基本上僅從具有高於一能量閾值的一能量的BSE電子產生該BSE圖像。
  12. 根據請求項1之方法，其中獲取該BSE圖像的步驟包括以下步驟：拒絕源自定位在距該區域的一表面的一定深度下方的位置的BSE電子。
  13. 一種非暫態電腦可讀取媒體，該非暫態電腦可讀取媒體包括指令，該等指令在由一處理器執行時致使該處理器執行操作，包括： 獲取一缺陷的一部分的一電磁發射光譜； 獲取包括該缺陷的一區域的一背散射電子(BSE)圖像；和 藉由決定在該電磁發射光譜中是否存在一模糊性並回應於決定存在該模糊性而基於該BSE圖像來解析該模糊性，決定一缺陷材料元素。
  14. 一種帶電粒子束系統，該帶電粒子束系統包括帶電粒子光學裝置和一處理器，其中該處理器被配置為： 藉由應用一光譜製程來獲取一缺陷的一部分的一電磁發射光譜； 獲取包括該缺陷的一區域的一背散射電子(BSE)圖像；和 藉由決定在該電磁發射光譜中是否存在一模糊性並回應於決定存在該模糊性而基於該BSE圖像來解析該模糊性，決定一缺陷材料元素。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9624715D0 (en) * 1996-11-28 1997-01-15 Philips Electronics Nv Electronic device manufacture
KR100351059B1 (ko) * 2000-11-23 2002-09-05 삼성전자 주식회사 반도체 소자의 전기적 결함 검사 장치, 이를 이용한 반도체 소자의 전기적 결함 검사 방법
KR20050045892A (ko) * 2003-11-10 2005-05-17 헤르메스-마이크로비전 (타이완) 인코포레이티드 Ｉｃ 공정을 모니터링하는 방법 및 시스템
JP5715873B2 (ja) * 2011-04-20 2015-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥分類方法及び欠陥分類システム
US8723115B2 (en) * 2012-03-27 2014-05-13 Kla-Tencor Corporation Method and apparatus for detecting buried defects
WO2013148279A1 (en) 2012-03-29 2013-10-03 Calera Corporation Methods and systems for utilizing carbide lime
TW201432253A (zh) * 2012-12-28 2014-08-16 Hitachi High Tech Corp 帶電粒子束裝置及其缺陷分析方法
TWI494537B (zh) * 2013-01-23 2015-08-01 Hitachi High Tech Corp A pattern measuring method, a device condition setting method of a charged particle beam device, and a charged particle beam device
US9508611B2 (en) * 2013-08-14 2016-11-29 Hitachi, Ltd. Semiconductor inspection method, semiconductor inspection device and manufacturing method of semiconductor element
US9535010B2 (en) * 2014-05-15 2017-01-03 Kla-Tencor Corp. Defect sampling for electron beam review based on defect attributes from optical inspection and optical review
US9816939B2 (en) 2014-07-22 2017-11-14 Kla-Tencor Corp. Virtual inspection systems with multiple modes
US9286675B1 (en) * 2014-10-23 2016-03-15 Applied Materials Israel Ltd. Iterative defect filtering process
JP2016134412A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法および装置
US9899185B1 (en) * 2015-04-21 2018-02-20 Applied Materials Israel Ltd. Resolving ambiguities in an energy spectrum
US10436720B2 (en) * 2015-09-18 2019-10-08 KLA-Tenfor Corp. Adaptive automatic defect classification
US10234402B2 (en) * 2017-01-05 2019-03-19 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for defect material classification

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