TW202211164A - 半導體晶圓的檢查系統及非暫態電腦可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

[課題] 本揭示之目的在提供導出半導體元件的缺陷的種類的系統及非暫態電腦可讀媒體。 [解決手段] 提案一種系統，其係由畫像取得工具，接受藉由對設在半導體晶圓上的複數圖案依序照射射束而得的畫像資料，由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的依序被照射到射束的複數圖案的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的依序被照射到射束的前述複數圖案的特徵(步驟603)，將該複數圖案的特徵，參照建立關連地記憶有該複數圖案的特徵與缺陷的種類的關連資訊(步驟604)，藉此導出缺陷的種類(步驟605)。

Description

半導體晶圓的檢查系統及非暫態電腦可讀媒體
本揭示係關於導出電特性的系統及非暫態電腦可讀媒體，尤其關於根據由畫像資料所得的特徵來導出電特性的系統及非暫態電腦可讀媒體。
使用電子顯微鏡形成畫像時，藉由對圖案照射射束而使圖案帶電，且使帶電的圖案與除此之外的亮度差較為明確，藉此可強調畫像所包含的特定的圖案。如上所示之畫像係被稱為電位對比(Voltage Contrast：VC)像。在專利文獻1中係揭示使用電位對比像與缺陷部位的電特性的對應關係，來推定缺陷部位的電性特性的方法。尤其說明根據試料的佈局資料，生成包含電路元件的電性特性與關於連接關係的資訊的網表。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利第4891036號
(發明所欲解決之問題) 在專利文獻1所揭示的手法中，由於未考慮到介有下層的組件(device)的複數組件間的相互作用對VC像所造成的影響，因此，若電位對比的主要要因為複數組件間的相互作用時，無法推定缺陷部位的電性特性，且無法導出元件的缺陷的種類。以下說明目的在根據電位對比取得，來導出形成在試料上的元件的缺陷的種類的導出電特性的系統及非暫態電腦可讀媒體。 (解決問題之技術手段) 以用以達成上述目的的一態樣而言，提案一種系統，其係根據由畫像取得工具所取得的畫像資料、或由該畫像資料所被抽出的特徵，檢測形成在半導體晶圓上的電氣電路的缺陷的系統，其係由畫像取得工具，接受藉由對設在半導體晶圓上的複數圖案依序照射射束而得的畫像資料，由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的依序被照射到射束的複數圖案的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的依序被照射到射束的前述複數圖案的特徵，將該複數圖案的特徵，參照建立關連地記憶有該複數圖案的特徵與缺陷的種類的關連資訊，藉此導出缺陷的種類。 (發明之效果) 藉由上述構成，可特定形成在試料上的元件的缺陷的種類。
圖1(a)係示出形成在半導體晶圓上的圖案的電子顯微鏡畫像之一例的圖。此外，圖1(b)係示出圖1(a)的A-A剖面的圖。圖1係示出形成在半導體晶圓上的電晶體的簡單構造。在井(well)101上係積層擴散層102、103，另外在其上方係透過閘極氧化膜104形成有閘極電極105。此外，在閘極電極105的側壁係形成有側壁部106。此外，一邊使層間氧化膜107介在，一邊形成有接觸擴散層102、閘極電極105、擴散層103的各個的電極(源極接點108(第1端子)、閘極接點109(第2端子)、汲極接點110(第2端子))。 若對圖1所例示的試料，沿著掃描軌道111掃描電子射束，首先通過源極接點108，接著通過閘極接點109，最後到達汲極接點110。如上所示，各圖案係存在於不同場所，因此以不同時序依序被照射射束。 在作為電晶體的端子的各接點之中，射束被照射在源極接點108的期間，2次電子由源極接點108被放出。若該2次電子的量比所入射的電子的量更多，源極接點108係帶正電，因帶正電，由源極接點108被放出的電子係被拉回至試料側，源極接點108若與導通的電極相比較，相對較暗。接著，若射束被照射至閘極接點109，由於電荷蓄積在閘極，因此與導通的電極相比較，仍然相對較暗。 接著，若射束被照射在汲極接點110，在其之前，射束被照射至閘極接點109且蓄積電荷，因此形成閘極打開的狀態，汲極接點110係與源極接點108導通，且不會有電荷蓄積的情形，結果，比源極接點108相對較亮。 此外，若為原本應連接的閘極電極105與閘極接點109不相連接的狀態(開路(open)缺陷)，即使電荷蓄積在閘極接點109，閘極並未打開，因此與源極接點108同樣地，汲極接點110亦變暗。 依射束的照射條件，亮度條件大幅改變，因此上述係說明1例者，惟若對連接於半導體元件的複數元件(本例中為接點)，朝向特定的方向、或以特定順序照射射束時，成為對應半導體元件的缺陷的種類的畫像。 在以下說明的實施例中，係說明以對構成半導體元件的複數圖案依序被照射射束的方式，由掃描射束時所得的畫像，抽出複數特徵(亮度資訊、對比資訊等)，且將該複數特徵，參照建立關連地記憶有該複數特徵與缺陷的種類的關連資訊，藉此導出缺陷的種類的系統、及非暫態電腦可讀媒體。 [實施例1] 圖2係示出包含作為取得畫像資料的畫像取得工具的一態樣的掃描電子顯微鏡的系統之一例的圖。 掃描電子顯微鏡係藉由斷續照射系、電子光學系、二次電子檢測系、載台機構系、畫像處理系、控制系、操作系所構成。斷續照射系係藉由電子線源1(荷電粒子源)、脈衝電子生成器4所構成。在本發明中，係形成為另外設置脈衝電子生成器4的構成，惟即使使用可照射脈衝電子的電子線源亦可實施。此外，在本實施例中，係將脈衝電子生成器4作為遮斷對試料照射射束的偏向器，使用偏向器間歇地遮斷射束，藉此使脈衝射束發生，但是即使例如藉由使可動光圈的位置高速改變來使脈衝射束發生，亦可實施。 電子光學系係藉由聚光透鏡2、光圈3、偏向器5、對物透鏡6、試料電場控制器7所構成。偏向器5係設為用以在試料上以一次元式、或二次元式掃描電子線，成為如後述之控制的對象。 二次電子檢測系係藉由檢測器8、輸出調整電路9所構成。載台機構系係藉由試料載台10、試料11所構成。控制系係藉由加速電壓控制部21、照射電流控制部22、脈衝照射控制部23、偏向控制部24、集束控制部25、試料電場控制部26、載台位置控制部27、控制傳令部28所構成。控制傳令部28係根據由操作介面41被輸入的輸入資訊，對各控制部寫入控制值且進行控制。 在此，脈衝照射控制部23係控制連續照射電子線的時間亦即照射時間、或連續照射電子線的距離亦即照射距離、或電子線的照射與照射之間的時間亦即遮斷時間、或電子線的照射與照射之間的距離間隔亦即照射點間距離。在本實施例中，係控制連續照射電子線的時間亦即照射時間、及電子線的照射與照射之間的時間亦即遮斷時間。 畫像處理系係藉由檢測訊號處理部31、檢測訊號解析部32、畫像或電特性顯示部33、資料庫34所構成。在畫像處理系的檢測訊號處理部31或檢測訊號解析部32係具備1個以上的處理器，執行：所被指定的檢查圖案的明度的運算、或複數檢查圖案間的明度差的運算、或根據明度或明度差來解析電特性的運算、或將電特性進行分類的運算等。畫像處理系的資料庫34係在執行解析電特性的運算等時，儲存校正資料的記憶媒體，在運算時讀出來加以利用。 如後述之控制或畫像處理等係在具備1以上的處理器的1以上的電腦系統中執行。1以上的電腦系統係構成為執行預先被記憶在預定的記憶媒體(電腦可讀媒體)的運算模組，自動、或半自動地執行如後所述之處理。此外，1以上的電腦系統係構成為可與畫像取得工具進行通訊。 圖3係示出電特性導出系統之一例的圖。在圖3所例示的系統係包含有：如掃描電子顯微鏡般的畫像取得工具301、網表記憶媒體302、及電腦系統303。記憶在網表記憶媒體302的網表係包含構成等效電路的電路元件的電性特性、及等效電路中的端子間的連接資訊的資料。在本實施例中係說明使用該網表，進行應檢查位置或區域的特定，若被檢測到缺陷，即在網表記錄該資訊之例。構成系統的各構成要素係透過匯流排、或網路而相連接。 在電腦系統303係內置有：記憶有缺陷檢查所需模組(應用程式)的記憶體306、及執行被記憶在該記憶體306內的模組或應用程式的1以上的處理器305。此外，在電腦系統303係配備有進行檢查所需資訊的輸入或檢查結果等的輸出的輸出入裝置304。 在記憶體306係根據由輸出入裝置304被輸入的試料條件或檢查條件、及由網表所得的資訊，記憶有生成檢查半導體晶圓等試料時的畫像取得工具301的動作程式(檢查程式庫(recipe))的程式庫生成應用程式307(亦有時稱為元件(Component))。此外，在網表上，根據藉由輸入裝置304所被指定的半導體元件(例如CMOS或STT-MRAM般的元件)、與實際的半導體晶圓上的座標的對應表(資料庫)，記憶有導出構成所被指定的半導體元件的元件、或包含該元件的端子的區域的座標的網表-座標轉換應用程式308。 圖4係示出檢查程式庫的生成工程的流程圖。圖5係示出檢查程式庫設定畫面之一例的圖。GUI畫面501係顯示在例如輸出入裝置304所配備的顯示裝置。在GUI畫面501內係設有設定成為檢查對象的半導體元件(靶材)的種類(試料資訊)的顯示欄、及輸入畫像取得工具的裝置條件(檢查條件)的輸入欄。在本實施例中，由於採用掃描電子顯微鏡作為畫像取得工具，因此設有SEM condition的欄作為檢查條件。 在試料資訊的輸入欄係設有：輸入試料(半導體晶圓等)的資訊的輸入欄502、輸入半導體元件的種類的輸入欄503、輸入半導體晶圓的層資訊的輸入欄504、及輸入網表的種類的輸入欄505。程式庫生成應用程式307係根據所被輸入的試料資訊與層資訊，由網表記憶媒體302讀出所對應的網表(步驟401、402、403)。 此外，網表-座標轉換應用程式308係探索所被讀出的網表內所包含之被輸入的半導體元件，且特定該半導體元件的半導體晶圓上的座標(步驟404、405)。程式庫生成應用程式307係生成掃描電子顯微鏡的視野(Field Of View：FOV)被定位在所特定出的座標的程式庫(步驟406)。具體而言，設定如所被選擇出的元件被定位在電子射束的正下方般之設在掃描電子顯微鏡的試料載台的驅動條件等。 此外，在檢查條件的輸入欄係設有：設定FOV的大小的輸入欄506、輸入電子射束的加速電壓的輸入欄507、輸入電子射束的探針電流的輸入欄508、輸入訊框數(畫像的積算個數)的輸入欄509、設定射束的掃描方向的輸入欄510、設定射束的掃描速度的輸入欄511、及設定脈衝射束的遮斷時間的輸入欄512。 程式庫生成應用程式307係以被輸入至檢查條件的輸入欄的檢查條件的射束對上述所特定出的座標照射的方式生成程式庫(步驟406)。更具體而言，根據被輸入的檢查條件，設定掃描電子顯微鏡內的拉出電極、對加速電極的施加電壓、及供給至掃描偏向器的掃描訊號等。 圖6係示出使用如上所述所生成的程式庫的檢查工程的流程圖。掃描電子顯微鏡係首先，以射束被照射至登錄在程式庫的視野位置的方式，使載置作為檢查對象的半導體晶圓的試料載台進行動作(步驟601)。接著，控制掃描偏向器，將射束以一次元式、或二次元式掃描在試料上，藉此取得訊號波形、或畫像(步驟602)。此時，以在視野內包含成為檢查對象的元件的複數端子的方式進行射束掃描。此外，對圖案的配列，以由所被設定的方向掃描射束的方式進行射束掃描，並且以掃描所被設定的掃描速度、及所被設定的遮斷時間的脈衝射束的方式，被設在掃描電子顯微鏡的控制裝置係控制掃描偏向器、及遮沒偏向器。 其中，在本實施例中係說明沿著圖案的配列方向，以按其配列順序被照射射束的掃描軌道掃描射束之例，惟並非為侷限於此，亦可為以不同時序照射射束至某元件、或構成該端子的圖案的其他射束照射法。 接著，圖3所例示的特徵抽出應用程式311係由訊號波形、或畫像資料，抽出複數圖案的特徵(步驟603)。特徵係被認為是複數圖案的亮度、對基準明亮度的對比(亮度比)、對掃描次數的亮度的上升率、圖案尺寸或形狀等。檢查應用程式310係藉由將由訊號波形或畫像被抽出的複數特徵的組合，參照建立關連地記憶有缺陷的種類與複數特徵的組合的資料庫，來執行缺陷分類(步驟604、605)。 在缺陷特徵資料庫309係對應試料條件或檢查條件來記憶複數不同的資料庫，檢查應用程式310係選擇對應程式庫生成時所設定的試料條件或檢查條件的適當的資料庫，參照在所選擇出的資料庫被抽出的複數特徵，藉此特定缺陷分類、或缺陷的種類。 如上所述對複數圖案，依序照射射束，藉此使半導體元件發揮功能，並且評估該狀態，藉此可進行缺陷的有無的特定或缺陷分類。 在本實施例中，係說明藉由使掃描方向為可變，對複數圖案，以所希望的順序照射射束之例，惟並非為侷限於此，即使掃描方向為固定，若將該方向的圖案的特徵的方式預先記憶在資料庫，可進行缺陷的有無的判定或缺陷的分類。若為對複數圖案以不同時序被照射射束的構成，可實現上述缺陷分類。 [實施例2] 圖7係示出電特性導出系統之其他一例的圖。與圖3所例示的系統的不同處在於正常電子組件等效電路網表的記憶媒體(正常等效電路網表記憶媒體703)、缺陷電子組件等效電路網表1的記憶媒體(缺陷等效電路網表1記憶媒體704)、及缺陷電子組件等效電路網表2的記憶媒體(缺陷等效電路網表2記憶媒體705)可與電腦系統303進行通訊地相連接。在缺陷電子組件等效電路網表係記錄有構成包含缺陷的等效電路的電路元件的電性特性、及連接關係資訊，此外，缺陷電子組件等效電路網表係可對應缺陷的種類設有複數個。其中，在本實施例中，係單義指定被記錄在缺陷電子組件等效電路網表的電路元件的電性特性、及連接關係資訊，但是亦可指定電路元件的電性特性、及連接關係的範圍。此外，在記憶體306係記憶有判定畫像間、或網表間的一致度的資料比較應用程式701、及畫像模擬用應用程式702。 電特性導出系統係按照圖8所例示的流程圖，導出電特性。與圖6的流程圖同樣地取得畫像，且在取得複數圖案的亮度資訊之後，電腦系統303係由各網表的記憶媒體，讀出正常等效電路的網表、及1以上的缺陷等效電路網表。畫像模擬用應用程式702係由網表所包含的缺陷資訊(正常資訊)及檢查資訊，模擬成為檢查對象的圖案的亮度資訊(步驟801)。 在缺陷等效電路的網表係記述有例如等效電路中的某連接部分的電特性的不同等作為資訊，畫像模擬用應用程式702係執行相對於正常的電路，以電特性不同的部分調整亮度的模擬。此外，照射射束時的圖案的亮度亦依如射束的照射條件(射束的掃描速度或脈衝射束的遮斷時間等)般的檢查條件而改變，因此畫像模擬用應用程式702係對應該等亮度調變要因的輸入，執行各圖案的亮度的模擬。其中，圖案的形狀或配置係由佈局資料或在步驟602所取得的畫像所決定。藉由模擬來推定由該形狀被分割出的各區域的亮度資訊，在各個的區域分配藉由模擬所得的亮度資訊。 以網表單位執行上述模擬，資料比較應用程式701係比較按每個網表所得的亮度資訊、及在步驟603中所得的亮度資訊(步驟802)。資料比較應用程式701係比較按每個複數網表所求出的亮度資訊、與在步驟603中所得的亮度資訊，選擇差分最小、或滿足預定的條件(例如與在步驟603中所得的亮度資訊的差異為預定值以下)的亮度資訊(步驟803)。電腦系統303係輸出對應所選擇出的亮度資訊的網表所具有的缺陷資訊(或正常資訊)作為檢查結果(步驟804)。 如上所述在缺陷網表係記述有缺陷資訊，因此可藉由根據與實際畫像的比較的選擇，來正確特定缺陷。此外，輸出亦可為可分離不同種類缺陷的程度的分類，而非如「正常」、「缺陷種類A」、「缺陷種類B」般為缺陷名。此外，以缺陷種類A與缺陷種類B而言，亦可輸出網表的某部位的電特性(電阻、容量、半導體特性)的大小的差、或複數圖案間有無連接。 其中，在上述實施例中係說明藉由模擬來求出亮度資訊(特徵)之例，惟若預先得知網表與亮度資訊(電子顯微鏡畫像)的關係，亦可準備將網表與電子顯微鏡畫像建立關連地進行記憶的資料庫，且將實際畫像與被記憶在資料庫的電子顯微鏡畫像作比較，藉此進行缺陷分類。 此外，在本實施例中係說明藉由模擬，由網表運算亮度資訊，將其與實際畫像的亮度資訊作比較之例，但是亦可將由實際畫像所得的亮度資訊，藉由模擬等進行網表化，且將網表彼此作比較，藉此進行缺陷分類。 圖9係示出顯示進行缺陷檢查(缺陷分類)時的檢查條件、與所被導出的檢查結果(分類結果)的GUI(Graphical User Interface，圖形使用者介面)畫面之一例的圖。在檢查條件的輸入欄係設有：光學條件或調變條件等裝置條件的輸入欄、成為對象的半導體組件的設計資料(佈局資料)的選擇欄、正常組件的網表的選擇欄、及每個缺陷種類的複數缺陷組件網表的選擇欄。由光學條件或調變條件等裝置條件的輸入欄，係可輸入FOV的大小、電子射束的加速電壓、電子射束的探針電流、訊框數(畫像的積算個數)、射束的掃描方向、射束的掃描速度、脈衝射束的遮斷時間、脈衝射束的照射時間等。畫像模擬用應用程式702係根據該等輸入，求出亮度資訊(電子顯微鏡畫像)。此外，在檢查結果的顯示欄係可顯示經分類的缺陷分布。 圖10係示出顯示實際畫像(電子線照射結果)與藉由模擬所推定出的推定畫像(推定照射結果)的GUI畫面之一例的圖。在圖10之例中，係示出由資料比較應用程式701所被輸出的畫像的一致度。藉由進行如上所示之顯示，作業人員係可驗證分類的結果。 [實施例3] 圖11係示出由藉由改變射束條件(射束的掃描速度或脈衝射束的遮斷時間)來進行射束掃描所得的複數畫像，來推定缺陷種類的工程的流程圖。在本實施例中，藉由設定複數射束條件(步驟1101)，來取得複數畫像(步驟602)。在本實施例中係改變照射電荷量，監測對閘極接點109照射射束時的汲極接點110的亮度的推移。照射電荷量係藉由調整例如照射時間或射束的電流量而使其改變。 在本實施例中，係說明在對閘極接點109照射用以蓄積電荷的射束之後，反覆對汲極接點110照射供畫像形成用的射束的工程之例。 圖12係示出顯示表示使被照射在閘極接點109的射束的照射電荷量改變時之汲極接點110的亮度的推移的圖表的GUI畫面之一例的圖。如之前說明所示，電荷蓄積在閘極電極，且若閘極被開放，源極、汲極間即導通。若為正常的電路，若以一定程度電荷蓄積在閘極時，閘極被開放，且源極汲極間呈導通，因此汲極接點110會變亮。圖12的No.0係表示正常的等效電路的亮度的推移，表示電荷蓄積一定程度時，汲極接點成為高亮度的樣子。 另一方面，圖12的No.1係表示即使將電荷蓄積在閘極，源極汲極間亦不會導通，因此維持低亮度狀態的狀態。此係表示基於閘極接點109與閘極電極105不相接觸，因此有閘極未打開的開路缺陷的可能性。此外，圖12的No.2係表示相對於正常的電路，若未將多數電荷供給至閘極電極，閘極未打開的狀態。此係表示電荷由閘極電極109漏洩至井101，在閘極電極109難以蓄積電荷的狀態。此外，圖12的No.3係表示無關於對閘極電極蓄積電荷，汲極接點為高亮度的狀態。此係被認為電荷由汲極漏洩至井，無關於閘極的開放，汲極接點形成為高亮度。 如上所述之亮度的推移係依缺陷種類而改變，因此藉由評估亮度的推移，可進行缺陷種類的分類。在圖11所例示的流程圖中，電腦系統303係生成圖12所例示的曲線(第1S曲線)(步驟1103)，之後，由正常等效電路網表、及1以上的缺陷等效電路網表，生成複數曲線(第2S曲線)(步驟1104)。接著，比較第1S曲線與第2S曲線(步驟1105)，輸出對應一致度高的第2S曲線的網表的缺陷資訊(或正常資訊)(步驟1106、1107)。 藉由如以上所示之構成，可進行半導體元件的電特性評估。其中，在圖12中係說明求出相對於表示正常的S曲線的一致率之例，但是即使由缺陷等效電路網表未生成S曲線，亦可由一致率來判定有無缺陷。此外，由於依缺陷種類，在S曲線的形狀具有特徵，因此亦可預先取得對應缺陷種類的S曲線的形狀資訊，對應各個的一致度來判定缺陷種類。 [實施例4] 圖13係示出以半導體的製造工程單位備妥包含複數網表的網表群的電特性導出系統之一例的圖。藉由圖13所例示的系統，比較由實際畫像所得的亮度資訊、及由網表群所得的亮度資訊，藉此，不僅缺陷種類，亦可特定造成缺陷的製造工程。 例如，在工程A異常等效電路網表群的記憶媒體1301係記憶有包含STT-MRAM的磁性隧道接合(Magnetic Tunnel Junction：MTJ)的膜質不良系缺陷的複數網表。若判明出MTJ的膜質不良系缺陷主要起因於工程A的製造條件的調整不足而發生，記憶複數個包含該缺陷的網表，且將由該網表被導出的亮度資訊群、與由實際畫像被抽出的亮度資訊作比較，藉此判定工程A是否調整不足。 更具體而言，針對工程A、工程B、工程C的各個，記憶網表群，將由各自的群所導出的亮度資訊群與由實際畫像被導出的亮度資訊作比較，判定由實際畫像被導出的亮度資訊接近哪個工程之群，藉此判定造成缺陷的工程。 電腦系統303係按照例如圖8所例示的流程圖來進行上述判定。在步驟802中，係進行每個網表群的亮度資訊群、與由實際畫像所得的亮度資訊的比較，在步驟803中，選擇由實際畫像所得的亮度資訊接近或應屬於哪一群，在步驟804中，係輸出對應所被選擇出之群的工程名。此外，亦可依對各群的遠近程度，輸出工程的確定度。若另外無相符的工程，亦可判定為「其他」。 藉由如以上所示之電腦系統，可特定造成缺陷的製造工程。其中，若將STT-MRAM作為對象，考慮使包含載體缺損系的缺陷的複數網表記憶在工程B異常等效電路網表群的記憶媒體1302，且使包含閘極絕緣膜質系的缺陷的複數網表記憶在工程C異常等效電路網表群的記憶媒體1303。 圖14係示出GUI畫面之一例的圖，與圖8所例示的GUI畫面的不同處在可選擇按每個不同工程的網表群，作為檢查條件。可選擇以工程單位所被管理的網表群，並且可比較由該網表群被導出的特徵、與由實際畫像被導出的特徵，藉此可輕易實現異常工程的特定。 [實施例5] 如實施例4中所作說明，若由畫像資料或由畫像資料被抽出的特徵(亮度資訊等)，可知異常工程、或有關異常工程的製造裝置的調整參數，可迅速進行製造條件的調整。在本實施例中，係說明藉由輸入畫像資料、或由畫像資料被抽出的特徵，來特定異常工程、或有關異常工程的製造裝置的調整參數的系統。 圖15係示出推定異常工程等的系統之一例的圖。圖15係以功能區塊圖來呈現。圖15所例示的電腦系統1501係機械學習系統，構成為包含1以上的處理器，執行被記憶在預定的記憶媒體的1以上的運算模組。此外，亦可使用AI加速器來進行如後述的推定處理。在圖15所例示的電腦系統1501係配備有由記憶媒體1502或輸入裝置1503被輸入供學習的教師資料或推定處理所需資料的輸入部1503。 內置於電腦系統1501的學習器1504係接受由輸入部1503被輸入的畫像資料、及以未圖示的畫像處理裝置等所被抽出的畫像的特徵的至少一方、荷電粒子線裝置的射束的照射條件(檢查條件)、試料的種類與形成在試料上的元件的資訊(試料資訊)之組作為教師資料。此外，學習器1504係亦一併接受工程異常資訊。工程異常資訊係指過去被判定為缺陷，為改正該缺陷而反饋至製造裝置的工程、或該經反饋的參數等。該等資訊係作為資料集而記憶在預定的記憶媒體，俾以作為用以使學習器學習的教師資料。 畫像的特徵係指例如特定圖案的亮度或對比等，可藉由抽出以圖案匹配等被特定出的圖案、或以語義分割(Semantic Segmentation)等被分割化的特定圖案的亮度資訊來取得。以學習器而言，可使用例如神經網路、廻歸樹、貝氏識別器等。 此外，射束的照射條件係指脈衝射束的遮斷時間或照射時間等，學習器1504係藉由從荷電粒子線裝置的檢查程式庫讀出、或由輸入裝置1505輸入等，接受該等資料作為教師資料的一部分。 學習器1504係使用所接受到的教師資料來執行機械學習。學習模型記憶部1506係記憶學習器1504所建構的學習模型。在學習器1504所建構的學習模型係被傳送至異常工程推定部1507，且被使用在異常工程推定。 在異常工程推定部1507中，根據在學習器1504所建構的學習模型，由所被輸入的畫像資料、或由畫像資料被抽出的特徵、及同被輸入的試料、檢查資訊，推定異常工程、或應反饋的參數。 藉由如上所述進行使用經學習的學習模型的推定，可迅速進行製造裝置的調整。 [實施例6] 圖16係示出導出試料的電特性的其他系統的圖。圖17係示出形成有成為檢查對象之屬於半導體元件的一種的DRAM的試料的俯視的圖。DRAM係藉由形成為提高對字元線1702的施加電壓而對電晶體施加閘極電壓的狀態，藉由被施加至位元線1703的電壓，來將電容器(儲存節點)進行充電的元件。在此，在圖17所例示的畫像，係說明處於看得到字元線接點1701(WLC)與儲存節點接點1705(SNC)的狀態，而看不到擴散層1704等以虛線表示的部分者。 在本實施例中，係說明透過字元線接點1701，對電晶體施加複數次應力，藉此評估DRAM的耐久性(可靠性)之例。圖18係示出DRAM的可靠性評估工程的流程圖。 首先，試料移動至被登錄在程式庫的座標，以包含WLC、SNC之雙方的方式取得畫像(步驟601、602)。使用在步驟602所取得的畫像，特定WLC(第1端子)與SNC(第2端子)的位置，此外對WLC照射應力施加用的射束(步驟1801)。在本實施例中，係說明使用由掃描電子顯微鏡的電子源被放出的射束，作為應力施加用的射束之例，惟亦可將應力施加用的其他電子源或放出應力施加用的光的光源，設置在掃描電子顯微鏡的試料室內，且使用該等射束源來供予應力。 接著，對SNC照射畫像取得用的射束，且取得畫像(步驟1802)。反覆該應力施加與畫像取得，生成圖19的No.1所例示的S曲線(步驟1803)。圖19係示出顯示半導體元件的可靠性判定結果作為檢查結果的GUI畫面之一例的圖。若透過WLC而被施加至閘極的電壓超過臨限值，閘極係打開，因此SNC形成明亮的狀態，另一方面，若發生因熱載子效應所致之特性劣化，被施加至閘極的電壓在實效上降低而成為臨限值以下，閘極保持關閉，因此SNC係變暗。 由施加應力的次數與參數(亮度)的變化，設定某臨限值，俾以評估元件的可靠性，且判定在達到可靠性保證時間(次數)之前，是否發生特性劣化(特徵超過或低於臨限值)。電腦系統303係由可靠性資料庫1601，讀出對應半導體元件的種類或檢查條件的臨限值，判定是否超過(或低於)該臨限值，若超過(低於)臨限值，檢查對象元件係判定為正常，若低於(超過)臨限值，係判定為缺陷(步驟1804、1805、1806)。 圖19的No.2係表示例如原本為導通的端子，若為平常為看起來較為明亮的端子因起因於應力施加用射束照射的電致遷移現象，端子內的空孔移動，且接點斷線的結果，顯示為較暗之例。如上所示設定對應使缺陷誘發的現象的適當臨限值，評估進行預定數或預定量的應力施加時的特徵，藉此可評估半導體元件的可靠性。 此外，可使用由施加應力的次數與亮度的關係所抽出的特徵量，來判定缺陷種類。例如，由圖19的No.1與No.2所例示的S曲線的形狀的不同，可判別熱載子效應與電致遷移現象。 [實施例7] 在本實施例中，說明將圖案的亮度資訊與圖案的尺寸或形狀資訊加以組合，來特定(分類)缺陷的種類的系統。圖20(a)係示出下層配線2005與連接於該下層配線的4個插件的剖面圖的圖，圖20(b)係示出4個插件的俯視的圖。4個插件之中，與插件2001及插件2002相比，插件2003及插件2004係俯視的圖案尺寸較小的尺寸缺陷。此外，與插件2001及插件2003相比，插件2002及插件2004係錐度大的錐度缺陷。如上所示之對試料照射射束時的插件的亮度係與插件的帶電量呈反比。此外，插件的帶電量係與插件與下層配線的接合面積呈反比。此外，插件與下層配線的接合面積係與最上面的圖案尺寸呈正比、與錐度呈反比。由以上，插件的亮度係與俯視的圖案尺寸呈正比，與錐度呈反比。例如在圖20的4個插件中，俯視的圖案尺寸大而錐角小的插件2001的亮度為最大，俯視的圖案尺寸或錐角均大的插件2002與俯視的圖案尺寸或錐角均小的插件2003的亮度為次大，俯視的圖案尺寸小而錐角大的插件2004的亮度為最小。因此，藉由將最上面的圖案的亮度資訊與尺寸資訊加以組合，可將尺寸缺陷、錐度缺陷、與尺寸及錐度的複合缺陷進行分類。 圖21係示出根據圖案的亮度資訊與圖案的尺寸或形狀資訊，將缺陷的種類進行分類的系統之一例的圖。電腦系統303係可與記憶有半導體組件的設計資料(佈局資料)的設計資料記憶媒體2101進行通訊地相連接。被記憶在記憶體306的圖案形狀評估應用程式2102係例如將由設計資料記憶媒體2101被讀出的佈局資料、與實際畫像所包含的圖案作比較，且算出形狀資訊(圖案尺寸、尺寸、對佈局資料的尺寸的比率、對佈局資料的大小關係等)。 缺陷分類應用程式2103係參照例如將圖案的形狀資訊與亮度資訊的組合、與缺陷的種類建立關連地進行記憶的資料庫，來特定缺陷種類。例如圖20所示，插件2002與插件2003的亮度為相同程度，俯視的圖案尺寸不同，因此插件2002係被特定為錐度缺陷、插件2003被特定為尺寸缺陷。 如上所示，不僅亮度，亦參照如尺寸或形狀的其他特徵，藉此可增加缺陷分類的範疇。 [實施例8] 如使用圖1所作說明，可對應缺陷的種類，來取得對複數圖案的射束的掃描方向或照射順序固有的亮度資訊。如圖1所例示若由1方向掃描射束，雖可特定閘極接點的開路缺陷等，但是若為例如汲極的接面漏洩缺陷，僅由左側掃描至右側，射束被照射至閘極，且閘極被開放，藉此難以判別為汲極接點變亮、或因漏洩而電荷未蓄積而變亮。 因此，在本實施例中，係說明如圖22所例示，不僅1方向的掃描，而對複數方向(在本實施例中為雙向)掃描射束，且將複數圖案的亮度的組合參照記憶該亮度的組合與缺陷的種類的關係資訊的資料庫，藉此特定缺陷的種類的系統等。 如圖22所例示，除了掃描軌道111的掃描(使照射點以第1方向移動而依序將射束照射至複數圖案)之外，進行掃描軌道2201的掃描(使照射點以第2方向移動而依序將射束照射至複數圖案)，藉此若發生例如汲極的接面漏洩，無關於為對閘極接點109照射射束之前，而發生漏洩，因此汲極接點110係變亮。在此，掃描軌道2201的掃描係以在藉由掃描軌道111的掃描而在試料所產生的帶電緩和之後再進行為宜。 電腦系統303係對複數圖案，預先記憶將以複數方向掃描射束時的亮度資訊的組合、與缺陷的種類的關連進行記憶的資料庫，將由藉由以複數方向掃描射束而得的實際畫像所抽出的亮度資訊的組合參照上述資料庫，藉此特定缺陷的種類。如上所示以複數方向掃描，藉此亦可特定單以1方向並無法特定出的缺陷的種類。
1:電子線源 2:聚光透鏡 3:光圈 4:脈衝電子生成器 5:偏向器 6:對物透鏡 7:試料電場控制器 8:檢測器 9:輸出調整電路 10:試料載台 11:試料 21:加速電壓控制部 22:照射電流控制部 23:脈衝照射控制部 24:偏向控制部 25:集束控制部 26:試料電場控制部 27:載台位置控制部 28:控制傳令部 31:檢測訊號處理部 32:檢測訊號解析部 33:畫像或電特性顯示部 34:資料庫 41:操作介面 101:井 102,103:擴散層 104:閘極氧化膜 105:閘極電極 106:側壁部 107:層間氧化膜 108:源極接點(第1端子) 109:閘極接點(第2端子) 110:汲極接點(第2端子) 111:掃描軌道 301:畫像取得工具 302:網表記憶媒體 303:電腦系統 304:輸出入裝置 305:處理器 306:記憶體 307:程式庫生成應用程式 308:網表-座標轉換應用程式 309:缺陷特徵資料庫 310:檢查應用程式 311:特徵抽出應用程式 501:GUI畫面 502~512:輸入欄 701:資料比較應用程式 702:畫像模擬用應用程式 703:正常等效電路網表記憶媒體 704:缺陷等效電路網表1記憶媒體 705:缺陷等效電路網表2記憶媒體 1301:工程A異常等效電路網表群的記憶媒體 1302:工程B異常等效電路網表群的記憶媒體 1303:工程C異常等效電路網表群的記憶媒體 1501:電腦系統 1502:記憶媒體 1503:輸入裝置 1504:學習器 1505:輸入裝置 1506:學習模型記憶部 1507:異常工程推定部 1508:推定結果記憶部 1601:可靠性資料庫 1701:字元線接點(WLC) 1702:字元線 1703:位元線 1704:擴散層 1705:儲存節點接點(SNC) 2001~2004:插件 2005:下層配線 2101:設計資料記憶媒體 2102:圖案形狀評估應用程式 2103:缺陷分類應用程式 2201:掃描軌道
[圖1]係示出形成在半導體晶圓上的圖案的電子顯微鏡畫像、及其剖面的圖。 [圖2]係示出包含掃描電子顯微鏡的系統之一例的圖。 [圖3]係示出電特性導出系統之一例的圖。 [圖4]係示出檢查程式庫的生成工程的流程圖。 [圖5]係示出檢查程式庫的設定畫面之一例的圖。 [圖6]係示出使用檢查程式庫的檢查工程的流程圖。 [圖7]係示出電特性導出系統的其他一例的圖。 [圖8]係示出根據對複數圖案掃描射束所得的特徵、與由網表所導出的複數圖案的特徵的比較，來輸出缺陷資訊的工程的流程圖。 [圖9]係示出進行檢查條件的設定與檢查結果的顯示的GUI畫面之一例的圖。 [圖10]係示出將電子顯微鏡畫像與由網表所導出的推定畫像顯示作為檢查結果的GUI畫面之一例的圖。 [圖11]係示出由以複數射束照射條件對複數圖案照射射束時所得的亮度資訊，特定缺陷資訊的工程的流程圖。 [圖12]係示出顯示使射束條件改變時的圖案的特徵的變化的GUI畫面之一例的圖。 [圖13]係示出以半導體的製造工程單位備有包含複數網表的網表群的電特性導出系統之一例的圖。 [圖14]係示出可進行每個不同工程的網表群的選擇的GUI畫面之一例的圖。 [圖15]係示出推定半導體製造工程的異常工程的系統之一例的圖。 [圖16]係示出電特性導出系統的另外其他一例的圖。 [圖17]係示出DRAM的構成的圖。 [圖18]係示出DRAM的可靠性評估工程的流程圖。 [圖19]係示出將半導體元件的可靠性判定結果顯示為檢查結果的GUI畫面之一例的圖。 [圖20]係示出顯示有包含缺陷的複數插件的電子顯微鏡畫像、及其剖面的圖。 [圖21]係示出將缺陷的種類進行分類的系統之一例的圖。 [圖22]係示出對複數圖案以複數方向掃描射束時的掃描軌道之一例的圖。

Claims (17)

  1. 一種半導體晶圓的檢查系統，其係構成為可與畫像取得工具進行通訊，根據由該畫像取得工具所取得的畫像資料、或由該畫像資料所被抽出的特徵，檢查形成在半導體晶圓上的電氣電路的系統， 前述系統係包含：電腦系統、及該電腦系統所執行的運算模組， 前述電腦系統係由前述畫像取得工具，接受藉由對設在前述半導體晶圓上的半導體元件所具有的複數接點依序照射射束而得的畫像資料，由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的依序被照射到射束的複數接點的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的依序被照射到射束的前述複數接點的特徵， 將該複數接點的特徵，參照建立關連地記憶有該複數接點的特徵與前述半導體元件的可靠性資訊的關連資訊，藉此輸出可靠性資訊。
  2. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述複數接點的特徵係對前述複數接點，以不同時序照射射束時而得。
  3. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述複數接點的特徵係對前述複數接點，以複數方向使前述畫像取得工具的射束照射點移動時而得。
  4. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述關連資訊係將藉由對前述半導體元件所具有的複數接點依序照射射束而得的複數特徵、與前述半導體元件的可靠性資訊建立關連地進行記憶的資料庫。
  5. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述半導體元件係3端子元件或切換元件。
  6. 如請求項5之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述半導體元件係電晶體。
  7. 如請求項6之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述複數接點係包含源極接點、閘極接點、及汲極接點之中2以上的接點。
  8. 如請求項7之半導體晶圓的檢查系統，其中，藉由在前述閘極接點蓄積電荷，前述電晶體的閘極被開放、或前述電晶體的源極汲極間呈導通。
  9. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述畫像資料係前述畫像取得工具以在視野內包含前述複數接點的方式進行射束掃描而得的資料。
  10. 如請求項9之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述畫像資料係前述畫像取得工具沿著前述複數接點的配列方向，按該配列順序進行射束掃描而得的資料。
  11. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述畫像資料係電位對比像資料。
  12. 如請求項6之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述複數接點係包含：連接於前述電晶體的字元線接點、及儲存節點接點。
  13. 如請求項12之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述電腦系統係由對前述字元線接點及前述儲存節點接點反覆依序照射射束時所得之有關前述儲存節點接點的複數畫像資料，抽出複數儲存節點接點的特徵，且根據該所抽出的複數儲存節點接點的特徵，輸出前述可靠性資訊。
  14. 如請求項1之半導體晶圓的檢查系統，其中，前述可靠性資訊係包含：有關前述半導體元件中的耐久性、保證時間、保證次數或特性劣化的資訊、有關前述半導體元件是否為正常的資訊、或有關前述半導體元件是否為缺陷的資訊的任一者。
  15. 一種半導體晶圓的檢查系統，其係構成為可與畫像取得工具進行通訊，根據由該畫像取得工具所取得的畫像資料、或由該畫像資料所被抽出的特徵，檢查形成在半導體晶圓上的電晶體的系統， 前述系統係包含：電腦系統、及該電腦系統所執行的運算模組， 前述電腦系統係由前述畫像取得工具，伴隨對連接於前述電晶體的字元線接點施加應力用的照射射束次數的增加，接受對連接於前述電晶體的儲存節點接點照射射束而得的畫像資料，由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的複數儲存節點接點的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的前述複數儲存節點接點的特徵， 將該複數儲存節點接點的特徵，參照建立關連地記憶有該複數儲存節點接點的特徵與前述電晶體的可靠性資訊的關連資訊，藉此輸出前述電晶體的可靠性資訊。
  16. 一種非暫態電腦可讀媒體，其係儲存使處理器構成為如下所示進行命令的程式： 使得由畫像取得工具，接受藉由對設在半導體晶圓上的半導體元件所具有的複數接點依序照射射束而得的畫像資料，另外由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的依序被照射到射束的複數接點的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的依序被照射到射束的前述複數接點的特徵， 使該複數接點的特徵，參照建立關連地記憶有該複數接點的特徵與前述半導體元件的可靠性資訊的關連資訊，藉此使可靠性資訊輸出。
  17. 一種非暫態電腦可讀媒體，其係儲存使處理器構成為如下所示進行命令的程式： 使得由畫像取得工具，伴隨對連接於電晶體的字元線接點施加應力用的照射射束次數的增加，接受對連接於前述電晶體的儲存節點接點照射射束而得的畫像資料，另外由該所接受到的畫像資料，抽出該畫像資料所包含的複數儲存節點接點的特徵、或由前述畫像取得工具，接受由前述畫像資料所被抽出的前述複數儲存節點接點的特徵， 使該複數儲存節點接點的特徵，參照建立關連地記憶有該複數儲存節點接點的特徵與前述電晶體的可靠性資訊的關連資訊，藉此使前述電晶體的可靠性資訊輸出。
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