TW202223968A - 用於偵測快速充電裝置中時間相依缺陷的設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種改良式帶電粒子束檢測設備，且更特定言之，揭示一種用於檢測一晶圓之粒子束設備，其包括用於偵測快速充電缺陷之一改良式掃描機制。一改良式帶電粒子束檢測設備可包括一帶電粒子束源，該帶電粒子束源將帶電粒子遞送至該晶圓之一區域並掃描該區域。該改良式帶電粒子束設備可進一步包括一控制器，該控制器包括用以在一時間序列內產生該區域之多個影像的一電路系統，該多個影像經比較以偵測快速充電缺陷。

Description

用於偵測快速充電裝置中時間相依缺陷的設備及方法
本文中所提供之實施例揭示一種粒子束檢測設備，且更特定言之，揭示一種包括一改良式掃描機制之粒子束檢測設備。
在製造半導體積體電路(IC)晶片時，圖案缺陷或未經邀請的粒子(殘餘物)在製造製程期間不可避免地出現在晶圓或光罩上，藉此降低良率。舉例而言，對於具有較小臨界特徵尺寸之圖案，未被邀請的粒子極其麻煩，已採用該等圖案來滿足對IC晶片之效能的愈來愈先進要求。
已使用運用帶電粒子束之圖案檢測工具來偵測缺陷或未經邀請的粒子。此等工具通常使用掃描電子顯微鏡(SEM)。在SEM中，具有相對較高能量之初級電子束以相對較低著陸能量著陸於樣本上且經聚焦以在其上形成探測光點。歸因於初級電子之此經聚焦探測光點，將自表面產生二次電子。二次電子可包含由初級電子與晶圓之交互引發的後向散射電子、二次電子或歐傑(Auger)電子。藉由掃描樣本表面上方之探測光點且收集二次電子，圖案檢測工具可獲得樣本表面之影像。
本文中所提供之實施例揭示一種用於檢測晶圓之帶電粒子束系統，且更特定言之，揭示一種包括改良式掃描機制的用於檢測晶圓的帶電粒子束系統。
在一些實施例中，用於檢測一晶圓之該帶電粒子束系統包括一帶電粒子束源及一控制器。該帶電粒子束源包括用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至該晶圓之一表面的電路系統。該帶電粒子束源中之該電路系統亦掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素。該控制器包括用以在該時間序列內產生該區域之一組N個影像的電路系統。N可為一整數。該控制器包括用以比較該組N個影像以偵測一缺陷的電路系統，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。
在一些實施例中，提供一種檢測一晶圓之方法。該方法使用具有一帶電粒子束源之一帶電粒子束系統，該帶電粒子束源用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至該晶圓之一表面。該方法包括掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素。該方法亦包括在該時間序列內產生一組N個影像，其中N係一整數。該方法進一步包括比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。
在一些實施例中，提供一種儲存一指令集之一非暫時性電腦可讀媒體，該指令集藉由一帶電粒子束系統之一處理器執行。該等指令使得具有用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至一晶圓之至表面之一帶電粒子束源的該帶電粒子束系統執行一方法。該方法包括掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素。該方法亦包括在該時間序列內產生一組N個影像，其中N係一整數。該方法進一步包括比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。
本發明之其他優點將自與隨附圖式結合獲取之以下描述變得顯而易見，在該等隨附圖式中以說明及舉例方式闡述本發明之某些實施例。
現將詳細參考例示性實施例，在附圖中說明該等例示性實施例之實例。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或相似元件。在以下例示性實施例描述中闡述的實施方案並不表示符合本發明之所有實施方案。實情為，其僅為符合關於隨附申請專利範圍中所列舉的本發明之態樣的設備及方法之實例。
可藉由顯著增加IC晶片上之電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等等)之填集密度來實現電子裝置之增強之運算能力，同時減小裝置之實體大小。舉例而言，智慧型手機之IC晶片(其可為拇指甲大小)可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之1/1000。因此，半導體IC製造係具有數百個個別步驟之複雜且耗時程序並不出人意料。甚至一個步驟中之錯誤有可能顯著影響最終產品之功能。甚至一個「致命缺陷」會造成裝置故障。製造製程之目標為改良製程之總良率。舉例而言，對於得到75%良率之50步驟製程，每一個別步驟必須具有大於99.4%之良率，且若個別步驟良率為95%，則總製程良率下降至7%。
雖然在IC晶片製造設施中高製程良率係合乎需要的，但保持高晶圓產出量(經定義為每小時處理晶圓之數量)亦為必不可少的。高製程良率及高晶圓產出量可受缺陷之存在影響(尤其當存在查核缺陷之操作者干預時)。因此，藉由檢測工具(諸如SEM)高產出量偵測及識別微米及奈米大小缺陷對於維持高良率及低成本係至關重要的。
SEM運用電子之聚焦光束掃描晶圓之表面。電子與晶圓相互作用，且產生二次電子。藉由運用電子束掃描晶圓且運用偵測器擷取二次電子，SEM產生晶圓之影像，該影像展示內部裝置結構，該內部裝置結構在經檢測的晶圓之區域下方。習知SEM檢測工具獲得晶圓之區域的單個影像且比較經獲得影像與參考影像成對照，該參考影像表示相對應的裝置結構不存在任何缺陷。自影像比較中偵測到之差異可指示晶圓中存在缺陷。
然而，此類習知檢測技術(例如在任意時間之點僅擷取單個影像)可並非用於在薄裝置結構中識別缺陷，由於缺陷薄結構之電特性隨時間改變。舉例而言，即使缺陷實際上存在於在檢測下之晶圓中，歸因於此類薄結構之時間相依行為，有時單個所獲得影像可在適當的時刻經擷取及自參考影像展示差異，但其他時間的所獲得影像可根本未能展示任何差異。因此，習知SEM檢測工具不能可靠地在薄裝置結構中識別缺陷。
一些較新SEM自晶圓之相同區域獲得多個影像。藉由比較相同部位之多個影像(彼等影像在不同時間被取樣)，此等較新SEM可偵測到由晶圓之區域內的薄裝置缺陷引起的電特性變化。
然而，甚至此等較新SEM可能無法捕捉到高電阻裝置結構中常常存在的超快速時間相依缺陷。甚至此等較新SEM可能面臨的顯著問題在於，此等SEM中使用之習知電子掃描機制不足夠快速，無法以識別超快速時間相依缺陷所需的高速率獲得多個影像。
本發明之一個態樣包括一種改良式掃描機制，其可以極高速度連續產生多個影像，使得SEM可以可靠地偵測超快速時間相依缺陷。舉例而言，改良式掃描機制使用逐行或逐像素掃描，藉此在一些實施例中大大增加影像取樣速度。
出於清楚起見，圖式中之組件的相對尺寸可以放大。在以下圖式描述內，相同或類似參考編號係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述資料庫可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述資料庫可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
現參看圖1，其為說明符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束檢測系統100之示意圖。如圖1中所展示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40，及裝備前端模組(EFEM) 30。電子束工具40定位於主腔室10內。雖然描述及圖式係針對電子束，但應瞭解，實施例並不用以將本發明限於特定帶電粒子。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b可例如收納含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本(晶圓及樣本在下文中被統稱為「晶圓」)的晶圓前開式單元匣(FOUP)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未圖示)將晶圓輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20可連接至裝載鎖定真空泵系統(未圖示)，該裝載鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體分子以達到低於大氣壓之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未圖示)將晶圓自裝載鎖定腔室20輸送至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未圖示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受電子束工具40進行之檢測。在一些實施例中，電子束工具40可包含單個射束電子檢測工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多射束電子檢測工具。
控制器50以電子方式連接至電子束工具40。控制器50可為經組態以執行帶電粒子束檢測系統100之各種控制的電腦。雖然控制器50在圖1中經展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。雖然本發明提供收容電子束檢測工具之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上不限於收容電子束檢測工具之腔室。確切而言，應瞭解，亦可將前述原理應用於在第二壓力下操作之其他工具。
現參看圖2，其為符合本發明之實施例的說明包含電子束工具40及影像處理系統250之例示性成像系統200的示意圖。
如圖2中所展示，電子束工具40可包括機動載物台201及晶圓固持器202，該晶圓固持器202藉由機動載物台201支撐以固持待檢測晶圓203。電子束工具40可進一步包括複合物鏡204、電子偵測器206(其包括電子感測器表面)、物鏡孔徑208、聚光透鏡210、射束限制孔徑212、電子槍孔徑214、陽極216及陰極218，該電子束工具中之一或多者可與電子束工具40之光軸217對準。在一些實施例中，電子偵測器206可離軸217地配置。
在一些實施例中，複合物鏡204可包括經修改的擺動物鏡延遲浸沒透鏡(SORIL)，其可包括磁極片204a、控制電極204b、一偏轉器或一組偏轉器204c，以及勵磁線圈204d。電子束工具40可另外包括能量分散X射線光譜儀(EDS)偵測器(未圖示)以表徵晶圓上之材料。
藉由在陽極216與陰極218之間施加電壓而自陰極218可發射初級電子束220。初級電子束220可穿過電子槍孔徑214及射束限制孔徑212，此兩者可判定進入駐存在射束限制孔徑212下方之聚光透鏡210之電子束的電流。聚光透鏡210在射束進入物鏡孔徑208之前可聚焦初級電子束220，以在電子束進入複合物鏡204之前設定電子束的電流。
複合物鏡204可將初級電子束220聚焦至晶圓203上以用於檢測且可在晶圓203之表面上形成探測光點222。偏轉器204c可使初級電子束220偏轉以在晶圓203內掃描探測光點222。舉例而言，在掃描過程中，可控制偏轉器204c在不同之時間點依次使初級電子束220偏轉至晶圓203的頂部表面之不同部位，以為晶圓203的不同部件之影像重構提供資料。此外，在一些實施例中，亦可控制偏轉器204c在不同之時間點使初級電子束220偏轉至特定部位之晶圓203的不同側面上，以為在該部位之晶圓結構的立體影像重構提供資料。此外，在一些實施例中，陽極216及陰極218可經組態以產生多個初級電子束220，且電子束工具40可包括複數個偏轉器204c以同時將多個初級電子束220投影至晶圓203之不同部分/側面。
當電流經施加至勵磁線圈204d上時，軸向對稱(亦即，圍繞光軸217對稱)之磁場可在晶圓表面區域中產生。由初級電子束220掃描之晶圓203的一部分可浸沒於磁場中。在一些實施例中，不同電壓經施加至晶圓203、磁極片204a及控制電極204b上，以接近晶圓表面產生軸向對稱之延遲電場。該電場在射束電子與晶圓203碰撞之前可減少接近晶圓之表面之衝擊初級電子束220的能量。與磁極片204a電隔離之控制電極204b可控制晶圓上之軸向對稱電場以防止晶圓之微電弧作用且確保晶圓表面連同軸向對稱磁場處之適當射束聚焦。
在接收到初級電子束220後，可自晶圓203之部分發射二次電子束230。二次電子束230可包含由初級電子與晶圓203之相互作用引發之後向散射電子、二次電子或歐傑電子。二次電子束230可藉由電子偵測器206之感測器表面接收。在一些實施例中，電子偵測器206可產生表示二次電子束230之強度的信號(例如電壓、電流等)，且可提供以與電子偵測器206連通之影像處理系統250的信號。二次電子束230之強度可根據晶圓203之外部或內部結構變化，且因此可表明晶圓203是否包括缺陷。此外，如上文所論述，初級電子束220可投影至晶圓203之頂部表面之不同部位上，或在特定部位處的晶圓203之不同側，以產生具有不同強度之二次電子束230。因此，藉由映射具有晶圓203之區域之二次電子束230之強度，影像處理系統250可重構反映晶圓203之內部或外部結構的特性之影像。
在一些實施例中，成像系統200亦可包含影像處理系統250，該影像處理系統250包括影像獲取器260、儲存器270及控制器50。影像獲取器260可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器260可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算裝置及類似者，或其組合。影像獲取器260可經由媒體(諸如，電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電，或其組合)通信耦合至電子束工具40之電子偵測器206。在一些實施例中，影像獲取器260可自電子偵測器206接收信號，且可建構影像。影像獲取器260可因此獲取晶圓203之影像。影像獲取器260亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上，及其類似者。影像獲取器260可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度等的調整。在一些實施例中，儲存器270可為儲存媒體，諸如硬碟、隨身碟、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體，及其類似者。儲存器270可與影像獲取器260耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。影像獲取器260及儲存器270可連接至控制器50。在一些實施例中，影像獲取器260、儲存器270及控制器50可共同地整合為一個控制單元。
在一些實施例中，影像獲取器260可基於自電子偵測器206接收之成像信號來獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區域之單一影像。單一影像可儲存於儲存器270中。單一影像可為可劃分成複數個區的原始影像。每一區可包含含有晶圓203之特徵之一個成像區域。所獲取影像可包含在時間序列內經取樣多次的晶圓203之單個成像區域的多個影像。多個影像可儲存於儲存器270中。在一些實施例中，影像處理系統250可經組態以執行具有晶圓203之相同部位的多個影像之影像處理步驟。
在一些實施例中，影像處理系統250可包括量測用以獲得經偵測二次電子的分佈的電路系統(例如，類比轉數位轉換器)。在偵測時間窗期間收集到之電子分佈資料結合入射於晶圓表面上之初級電子束220的對應掃描路徑資料可用以重構在檢測下之晶圓結構的影像。經重構影像可用以顯露晶圓203之內部或外部結構的各種特徵，且藉此可用以顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。
此外，儘管圖2展示電子束工具40使用單個初級電子束，但應瞭解，電子束工具40亦可為使用多個初級電子束之多射束檢測工具。本發明並未限制用於電子束工具40中之初級電子束之數目。
現參看圖3，其為展示相對初級電子之著陸能量之二次電子的良率之例示性圖。該圖說明初級電子束(諸如圖2之初級電子束220)之著陸能量及二次電子束(諸如圖2之二次電子束230)的良率之關係。該良率表示為回應於初級電子之影響產生多少二次電子。舉例而言，高於1.0之良率表示經產生之二次電子數量可多於具有著陸在晶圓上之初級電子之數量。類似地，低於1.0之良率表示回應於初級電子之影響可產生的二次電子之數量更少。
如圖3之圖中所展示，當初級電子之著陸能量在E 1至E 2的範圍內時，晶圓之表面可保留比具有經著陸至表面上更多之電子，因此在晶圓的表面處產生正電位。在一些實施例中，缺陷檢測可在前述著陸能量之範圍中執行，其被稱為「正模式」。進一步參照圖4中詳細的描述，由於偵測器(諸如圖2之電子偵測器206)可接收更少的二次電子之數量，具有更多陽極表面潛在的裝置結構可產生較深之電壓對比度影像。
當著陸能量低於E 1或高於E 2時，更少之電子之數量可保留表面，藉此在表面產生負電位。在一些實施例中，缺陷檢測可著陸能量之範圍中執行，其被稱為「負模式」。具有更多負表面電位的裝置結構可產生晶圓之較亮之電壓對比度影像。
在一些實施例中，初級電子束之著陸能量可藉由在電子槍與晶圓之間的總偏壓控制。
現參看圖4，其為說明晶圓之裝置結構之電壓對比回應的示意圖。在一些實施例中，在晶圓上之物理及電缺陷可使用帶電粒子檢測系統之電壓對比度方法偵測。為了使用電壓對比度影像偵測缺陷，通常採用被稱為預充電之程序，在該程序中，帶電粒子係在進行檢測之前施加至待檢測區域上。
在一些實施例中，可使用電子束工具以基於晶圓對初級電子束照明之電壓對比回應來偵測晶圓(諸如圖2之晶圓203)之內部或外部結構中的缺陷。在一些實施例中，晶圓可包含測試裝置420，該測試裝置420經顯影在基板410之頂部上。在一些實施例中，測試裝置420可包括藉由絕緣材料450間隔開的多個裝置結構430及440。舉例而言，裝置結構430連接至基板410。相比而言，裝置結構440藉由絕緣材料450間隔開，該絕緣材料450在裝置結構440與基板410 (例如薄氧化物)之間產生薄絕緣體結構470。
當電子束工具(諸如圖2之電子束工具40)掃描具有初級電子(諸如圖2之初級電子束220)之測試裝置420表面時，二次電子(諸如圖2之二次電子束230)可自表面產生。如圖2中早先所描述，當初級電子之著陸能量在E 1至E 2之範圍(以使得良率高於1.0)內時，晶圓之表面可保留的電子比具有經著陸在表面的電子更多，藉此在晶圓之表面處產生正電位。
圖4說明正電位可如何建構在晶圓之表面上。舉例而言，在電子束掃描測試裝置420 (例如在預充電階段期間)之後，由於裝置結構440並非連接至在基板中之電接地，裝置結構440可保留更多的正電荷，藉此在裝置結構440之表面產生正電位。相比而言，儘管具有相同著陸能量(因此，產生相同良率)之初級電子已經應用，裝置結構430可保留較少的正電荷，由於建構正電荷可藉由經由與基板410連接之所供應的額外電子中和。
影像處理系統(諸如圖2之影像處理系統250)可分別產生對應於裝置結構430及440的電壓對比度影像435及445。舉例而言，裝置結構430短接至接地且可不保留建構之正電荷。因而，當在檢測階段期間初級電子束著陸在晶圓之表面上時，裝置結構430可排斥更多二次電子，藉此在電壓對比度影像上產生更亮的區。相比而言，裝置結構440具有非連接至基板或任何其他接地，且因此可在檢測階段期間保留建構之正電荷，其可使得裝置結構440在檢測階段期間排斥較少二次電子，藉此在電壓對比度影像上產生較深之區。
習知缺陷檢測工具使用電子在預充電階段期間在晶圓的表面上建構電位。在預充電之後，檢測工具獲得在晶圓內之多個晶粒的影像。由於所有晶粒皆可包含相同裝置結構，缺陷可藉由比較自多個晶粒之此等影像之電壓對比度差異偵測。舉例而言，若該等影像中之一者的電壓對比度準或高於其他影像，則可判定對應晶粒在存在失配的情況下具有缺陷。習知檢測技術假設在預充電階段期間建構之表面電位在整個檢測階段保留，並保持高於電子束工具之偵測臨限值。
然而，當半導體製程技術節點收縮(例如10 nm、7 nm及更低)時，歸因於電崩潰或隧道傳輸之效應，建構表面電位位準可在檢測階段期間改變，藉此導致無法偵測薄裝置的缺陷。當將足夠高的電壓施加至諸如絕緣體結構470之高電阻薄裝置結構(例如，薄氧化物)時，洩漏電流可能流過高電阻結構，藉此阻止該結構用作完美的絕緣體。此可影響電路之功能性並產生缺陷。類似的洩漏電流效應亦可經由高電阻金屬層例如鈷矽化物(例如CoSi、CoSi 2 、Co 2Si、Co 3Si及等類)層出現在鎢(W)栓塞與場效電晶體(FET)的源極或汲極區域之間。
在圖4中，絕緣體結構470可表示易受此類崩潰效應影響之薄缺陷。舉例而言，由於製造錯誤，絕緣體結構470可已缺陷地產生在裝置結構440中，即使裝置結構430及440兩者經設計為使與基板410接觸且功能相同。缺陷蝕刻製程可離開薄氧化物，在兩個應該為電連接之結構(例如裝置結構440及基板410)之間產生不必要的電堵塞(例如斷路)。
在此狀況下，若絕緣體結構470足夠粗(例如比10 nm粗)，則在裝置結構440中之正電荷建構將未經由絕緣體結構470漏泄，因此習知缺陷檢測工具可能夠藉由在檢測階段期間取得一個樣本影像且將影像與參考影像進行比較。因此，在435與445之間的電壓對比度差異可經偵測，且因此表明在裝置結構440中的缺陷(例如絕緣體結構470)。
然而，當絕緣體結構470變得更薄(例如比10 nm更薄)時，歸因於上文所描述之洩漏電流，在裝置結構440中之建構正表面電位位準可隨時間減低的可能性更大。當裝置結構440失去正電荷時，電壓對比度位準亦可隨時間自較深(例如影像445)至較淺(例如影像446)改變，且由於電壓對比度位準低於偵測器(例如影像447)之臨限值，最終檢測工具可未能偵測各類物體。因此，到檢測階段開始且檢測工具開始取樣電壓對比度影像時，歸因於經由薄絕緣體結構470的洩漏電流，在裝置結構440中之建構正電位可能全部消失，藉此在裝置結構430及440之間的表面電位中產生之非差異。在此狀況下，若在檢測工具在正電荷全部消失之後取樣影像，習知缺陷檢測工具可無法可靠地偵測薄裝置的缺陷。舉例而言，檢測工具可無法偵測電壓對比度影像435 (自裝置結構430)及電壓對比度影像447(自裝置結構440)之間的任何差異。
因此，為偵測薄裝置之缺陷易受上文所描述的建構表面電位之時間相依改變影響，檢測工具可取樣在一或多個時間序列內之晶圓的多個影像同時逐漸增加表面電位，以使得時間相依改變可由多個影像之順序擷取。此外，在一些實施例中，檢測工具可使用低能量初級電子逐漸給晶圓充電，而非在預先充電階段期間感應此類崩潰效應。在其他實施例中，在預充電處於發展時，檢測工具可取樣及產生電壓對比度影像，以使得暫態電壓對比度改變可即使在預充電階段期間經擷取。
前述描述已描述短路條件之存在導致對應特徵呈現為明亮，且斷路條件之存在導致對應特徵呈現為黑暗。然而，應瞭解，取決於測試結構之實際處理或電子束工具之設定，熟習此項技術者可改變及甚至顛倒明亮及黑暗形態。
現參看圖5A，其為符合本發明之實施例的例示性說明在時間序列內之電壓對比度影像。在一些實施例中，缺陷檢測製程可包括預充電階段501及檢測階段503。在預充電階段501期間，成像系統(諸如圖2中之成像系統200)使用電子以在晶圓的表面上建構電位。如上所解釋，為偵測薄裝置的缺陷，成像系統可使用低能量電子以逐漸建構電表面電位，而非在預先充電在進行中的同時感應崩潰或隧道傳輸。在檢測階段503期間，在一些實施例中，成像系統可在時間序列內取樣晶圓(諸如圖2中之晶圓203)之部位區域的多個影像。藉由但自不同時間比較相同部位之多個電壓對比度影像，系統可偵測電表面電位隨時間之變化，該變化表示裝置崩潰或穿隧效應歸因於薄裝置的缺陷。
舉例而言，如圖5A中所展示，在預充電階段501之開始，表面電位可並非足夠高以展示任何可檢測電壓對比度區域，如電壓對比度影像510及512所展示。在預充電階段結束時，暗電壓對比度(DVC)區560a、562a及564a可開始出現(例如在時間T pre3)。
在一些實施例中，在預充電階段501期間，電子束工具(諸如圖2中之電子束工具40)可使用具有比習知系統更低能量的初級電子，以在預充電階段(例如在開始電壓對比度影像之取樣之前)期間避免裝置崩潰，如上所解釋。
在其他實施例中，電子束工具可跳過預充電階段501且開始具有檢測階段503之檢測程序以偵測薄裝置結構的缺陷。在此等實施例中，一旦檢測程序經初始化，電子束工具可開始取樣影像。由於在晶圓之表面處不存在電位之預充電，用於影像生產的原始射束掃描可用於逐漸在晶圓之表面處電荷建構的同時連續取樣影像。
在預充電經完成之後，電子束工具可開始在時間序列內多次自晶圓之區域取樣影像。舉例而言，如圖5A中所展示，多個影像530、532、534、536及538分別在時間T 1、T 2、T 3、T 4及T 5時在檢測檢測期間經取樣。
在時間T 1，影像530展示存在三個DVC區560a、562a及564a。DVC區560b、562b及564b可表示在三個裝置結構(諸如圖4之裝置結構440)中建構的電表面電位。在時間T 2及T 3 ，影像532及534再次展示經偵測之DVC區560b、562b及564b，其可表明建構正電荷保持在裝置結構中且自時間T 1保留。
在時間T 4 ，影像536展示DVC區域562b消失的同時，DVC區560b及564b仍然存在。此可表明用於DVC區562b之對應裝置結構可已丟失建構的正電荷歸因於洩漏電流，藉此導致表面電位下降至不可偵測的位準(例如崩潰效應)。當高電壓經施加至薄結構(例如圖4之絕緣體結構470)時，洩漏電流可流過薄結構，即使該結構由絕緣材料製成。當裝置結構更精簡時，洩漏電流之速率更高。舉例而言，若裝置結構之厚度係(例如)小於10 nm，則裝置崩潰可更頻繁出現。因此，在對應裝置結構處用於DVC區562b所建構的正電荷可已由於經由薄裝置結構之缺陷的器件崩潰中和。
在一些實施例中，可藉由偵測表面電位上之此暫態效應而識別薄裝置結構缺陷。舉例而言，電子束工具可比較相同部位之多個影像(例如影像530、532、534、536及538)，且在時間序列內偵測DVC區之改變以識別薄裝置結構的缺陷。在一些實施例中，藉由但自不同時間比較相同部位之多個電壓對比度影像，系統可隨時間偵測電表面電位的變化，其表示裝置崩潰歸因於薄裝置之缺陷。舉例而言，如圖5B中所展示，電壓對比度影像534 (在時間T 3處取樣)及536 (在時間T 4處取樣)展示已在時間T 3及T 4之間消失的DVC區562b，且因此可表明對應裝置結構，該對應裝置結構可包含薄裝置結構的缺陷。
儘管圖5A說明具有五個影像之實例，但應瞭解，兩個或多於兩個影像可用於偵測薄裝置結構的缺陷。此外，儘管展示於圖5A及圖5B中之影像說明使用暗電壓對比度之偵測機構，但應瞭解，明亮電壓對比度亦可在電子束工具在負模式中運行時使用。
在一些實施例中，正表面電位可由於電子束工具在正模式(例如E 1＜著陸能量＜E 2)中運行建構。在其他實施例中，負電位可由於電子束工具在負模式(例如，著陸能量＜E 1或著陸能量＞E 2)中運行建構。
現參看圖6A、圖6B及圖6C，其為符合本發明之實施例的例示性說明在時間序列內與表面電位變化有關的電壓對比度影像。
圖6A說明緩慢充電裝置結構中之缺陷的時間特性。在檢測週期期間，電子束工具(諸如圖2之電子束工具40)可運用電子束連續掃描晶圓。此連續掃描可引起正電荷在裝置結構(諸如圖4之裝置結構440)中累積。對於緩慢充電裝置結構，此電荷累積進展緩慢，且因此表面電位在長週期內緩慢增大，如圖6A中所展示。舉例而言，在圖6A中，表面電位在時間零與時間T 4之間逐漸增大，且第一崩潰直至時間T break1才出現。因為時間T 1、T 2、T 3及T 4處之表面電位位準高於偵測器(諸如圖2之電子偵測器206)之臨限電壓615，所以三個DVC區640、642及644可出現於電壓對比度影像630、632、634及636 (分別在時間T 1、T 2、T 3及T 4處取樣)上。然而，在時間T break1處崩潰之後，在時間T 5處，表面電位下降至大致零(因此低於臨限電壓615)，藉此使得DVC區642在電壓對比度影像638 (在時間T 5處取樣)上消失。因此，藉由比較影像638與影像630、632、634及636，電子束工具可識別缺陷。
圖6B說明另一緩慢充電裝置結構之時間特性。圖6B中之表面電位比圖6A增大得快，因此崩潰發生地更快速。然而，因為連續崩潰之間的時間(例如，T break1至T break2)長於取樣週期(例如，T 1至T 2)，所以仍然可在比較多個影像時可靠地偵測到缺陷。舉例而言，影像650、654及658展示三個DVC區660、662及664，此係因為當表面電位位準高於臨限值615時，在T 1、T 3及T 5處對彼等影像取樣。影像652及656並未展示DVC區662，此係因為當T break1及T break2處之崩潰之後表面電位下降至臨限值615以下時，在T 2及T 4處對影像652及656取樣。因此，藉由比較影像652及656與影像650、654及658，電子束工具可能夠識別缺陷。
相比而言，圖6C說明極快速充電裝置結構中之缺陷的時間特性。如圖6C之圖中所示，在此裝置結構中，表面電荷可極快速地累積，且因此崩潰可能會更頻繁地發生。連續崩潰之間的週期(例如，T break1至T break2)短於取樣週期(例如，T 1至T 2)。此快速崩潰行為防止電子束工具可靠地偵測快速充電裝置結構中之缺陷。舉例而言，在圖6C中，當表面電位位準低於偵測器臨限值615時，在崩潰之後立即對所有五個影像670、672、674、676及678取樣。因此，僅兩個DVC 區680及684可能出現於彼等五個影像中。因此，電子束工具可能無法識別快速充電裝置結構中之缺陷。
改良快速充電裝置結構中之缺陷的偵測可靠性的一種方式為增加影像取樣速率(例如，減少影像之間的取樣週期)。然而，由於如圖7中所說明之習知掃描順序的機制，習知電子束工具常常受到取樣速率增加的限制。
現參看圖7，其為習知掃描順序之說明。習知電子束工具常常藉由光柵掃描晶圓樣本上方之電子束而產生影像。圖7展示光柵掃描以產生5×5像素影像之例示性順序。在光柵掃描中，電子束以穩定的速率自左至右(例如，自像素711至像素715)水平移動，以橫越晶圓掃描一列(或一行)像素(例如，像素711、712、713、714及715)。一旦電子束到達正被掃描之列的最後一個像素(例如，像素715)，該射束便迅速移回至下一列之第一像素(例如，721)，在此可以開始下一列之掃描。可重複此等步驟，直至掃描最後一列(例如，具有像素751、752、753、754及755之行)。在那時，電子束可移回至第一列之第一像素(例如，像素711)以再次開始掃描該區域以產生另一影像。替代地，可將電子束重新定位至可開始對晶圓之不同區域進行掃描的不同部位。
將電子束自一個位置快速移動至另一位置而不進行實際掃描之步驟被稱為回掃(retrace)。舉例而言，圖7說明回掃771、772、773、774及775。將電子束自一列中之最後一個像素移動至下一列中之第一像素(例如，回掃771、772、773或774)被稱為水平回掃。將電子束自最後一列移動至第一列(例如，回掃775)被稱為豎直回掃。回掃所需之額外時間被稱為線路額外負擔。
在光柵掃描中，循序產生影像(亦即，第二影像掃描可能要等到第一影像掃描完成才開始)。因此，可藉由掃描整個區域所需之時間來判定背對背取樣多個影像的速度。舉例而言，掃描圖7中之整個區域(5×5像素區域)所需的最短時間可表示為 25t p + 4 t hr + t vr ，此係因為應掃描所有25個像素，其中 t p 表示掃描一個像素所需之時間； t hr 表示每次水平回掃之線路額外負擔；且 t vr 表示每次豎直回掃之線路額外負擔。
因此，最多只能限制使用習知光柵掃描之電子束工具每 25t p + 4 t hr + t vr 產生影像。舉例而言，在掃描像素711之後，電子束可能無法再次返回至像素711，直至所有剩餘的24個像素皆被掃描為止，之後是 25t p + 4 t hr + t vr 。此意謂在同一像素之兩個連續影像的掃描之間的時間差為 25t p + 4 t hr + t vr 。如圖6C中所解釋，若快速充電裝置結構中之崩潰比 25t p + 4 t hr + t vr 更頻繁地發生，則習知電子束工具可能無法可靠地偵測快速充電結構中之缺陷。
現參看圖8A及圖8B，其為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。在一些實施例中，若電子束工具(諸如圖2之電子束工具40)可在移動至下一列之前多次掃描每一列，則可更頻繁地產生影像。舉例而言，如圖8A中所展示，電子束可掃描第一列(例如，具有像素811、812、813、814及815之列)三次(例如，掃描861、871及881)，然後移動至像素821以掃描下一列。
在完成掃描所有5列之後(每列掃描三次)，藉由重組譯每次掃描期間產生之掃描資料，影像處理系統(諸如圖2之影像處理系統250)可重構三個影像，如圖8B中所展示。舉例而言，影像860可包括來自該等列之第一掃描(861、862、863、864及865)中之每一者的掃描資料。影像870可包括來自該等列之第二掃描(871、872、873、874及875)中之每一者的掃描資料。影像880可包括來自該等列之第三掃描(881、882、883、884及885)中之每一者的掃描資料。
由於基於每列執行掃描，因此在此類實施例中，電子束可能夠比圖7中所展示之習知光柵掃描更快地返回至相同像素。舉例而言，在經由掃描861掃描像素811之後，僅在 5t p + t hr 之後，電子束可能夠返回至像素811並再次經由掃描871產生影像資料。因此，假設在此類實施例中之 t p 及 t hr 保持與習知光柵掃描相同，連續影像中相同像素(諸如影像860中之第一像素及影像870中之第一像素)之間的時間間隔可為 5t p + t hr ，比圖7中所展示之習知光柵掃描中的 25t p + 4 t hr + t vr 短得多。因此，使用此等實施例之電子束工具可能夠更好地偵測快速充電裝置結構中之時間相依缺陷。
現參看圖9A、圖9B、圖9C及圖9D，其為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。在一些實施例中，電子束工具可執行雙向掃描。舉例而言，如圖9A中所展示，電子束可在交替方向(例如，每次改變掃描方向)掃描第一列(例如，具有像素911、912、913、914及915之列)四次。在此類實施例中，可消除每次掃描(及對應時間 t hr )之間的水平回掃步驟，藉此改良檢測系統之總產出量。
另外，在一些實施例中，雙向掃描可改良像素之間的平衡，在像素之間，經由掃描初級電子束而累積正電荷。像素之間會出現不平衡，此係因為電子束常常會影響當前正在掃描之像素以及掃描方向上之下一像素。因此，單向掃描可能會朝掃描方向產生不平衡的充電。在一些實施例中，雙向掃描可改良每列像素之間的整體平衡。
可以與上文在圖8B中所描述相似的方式執行影像重構。在完成對所有5列之掃描之後，在一些實施例中，藉由重組譯掃描每一列期間產生之掃描資料，影像處理系統(諸如圖2之影像處理系統250)可重構四個影像(每一影像對應於四次掃描中之一次掃描)，如圖9B中所展示。
圖9C展示雙向掃描順序之另一實施例。在一些實施例中，電子束可在交替方向掃描第一列三次。當在像素915處完成第一列之掃描時，代替水平地回掃至像素921 (第二行之第一像素)，對第二列之第一掃描可在另一方向自像素925進行至像素921。
影像重構可以類似方式執行。在完成掃描所有5列之後，在一些實施例中，影像處理系統可重構三個影像，如圖9D中所展示。
現參看圖10A及圖10B，其為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。在一些實施例中，若基於每個像素執行掃描，則可進一步改良電子束工具之取樣速度(亦即，電子束可在移動至下一像素之前對每一像素進行多次掃描)。舉例而言，如圖10A中所展示，電子束可在移動至下一像素(例如，像素1012)之前掃描第一像素(例如，像素1011)三次。在完成對第一列中之所有像素(像素1011、1012、1013、1014及1015)的掃描之後，電子束可水平地回掃至下一列。
影像重構可以與上文在圖8B中所描述相似的方式執行。在一些實施例中，在完成涉及5列中之每一像素的所有像素的掃描之後，每一像素被掃描三次，藉由重組譯掃描每一像素期間產生之掃描資料，影像處理系統(諸如圖2之影像處理系統250)可重構三個影像，如圖10B中所展示。舉例而言，影像1060可包括來自像素之每次第一掃描的掃描資料。影像1070可包括來自像素之每次第二掃描的掃描資料。影像1080可包括來自像素之每次第三掃描的掃描資料。
在此類實施例中，電子束可能夠比圖7中所展示之習知光柵掃描更快地返回至相同像素。舉例而言，由於在掃描下一像素之前多次掃描同一像素，因此在掃描像素1011之後，電子束可能夠返回至像素1011並僅在 t p 之後再次產生影像資料。因此，假設在此實施例中 t p 保持與習知光柵掃描中相同，連續影像中相同像素(諸如影像1060中之第一像素及影像1070中之第一像素)之間的時間間隔可為 t p ，比在圖7中所示之習知光柵掃描中的25 t p + 4 t hr + t vr 短得多。因此，使用此等實施例之電子束工具可能夠偵測極快速充電裝置結構中之時間相依缺陷。
現參看圖11，其為說明符合本發明之實施例的用於偵測時間相依缺陷之例示性方法之流程圖。該方法可藉由電子束工具(諸如，圖2之電子束工具40)及影像處理系統(諸如，圖2之影像處理系統250)執行。
在步驟1110中，電子束工具將電子束(諸如，圖2之初級電子束220)遞送至晶圓以掃描晶圓之區域。當電子束工具運用初級電子掃描晶圓之表面時，二次電子(諸如，圖2之二次電子束230)可自該表面產生。在檢測週期期間，電子束工具可運用電子束連續掃描晶圓。此連續掃描可導致正電荷在裝置結構(諸如，圖4之裝置結構440)中累積。對於緩慢充電裝置結構，表面電位可在很長一段時間內緩慢增加，且可藉由取樣及比較多個影像(諸如，圖6A之影像630、632、634、636及638)來偵測缺陷。然而，對於快速充電裝置結構，表面電位可能變化得更快，從而導致崩潰現象更加頻繁地發生。即使可獲得多個影像，亦可在表面電位位準低於偵測器臨限值(諸如，圖6C中之臨限值615)時對彼等多個影像(諸如，圖6C中之影像670、672、674、676及678)進行取樣。因此，電子束工具可能無法識別快速充電裝置結構中之缺陷。
改良快速充電裝置結構中之缺陷的偵測可靠性的一種方式為增加影像取樣速率(亦即，縮減取樣週期)。然而，由於習知光柵掃描序列之順序性質(亦即，第二影像掃描直至第一影像掃描完成才開始)，習知電子束工具在增加取樣速率上受限制。
在一些實施例中，若電子束工具在水平地回掃至下一列之前多次掃描每一列，則可更頻繁地產生影像。
在步驟1120中，電子束工具在移動至下一列之前掃描第一列N次。在一些實施例中，工具可重複掃描一列N次，如圖8A、圖9A及圖9C中所示。在一些實施例中，工具可在掃描該列中之下一像素N次之前重複掃描像素N次，如圖10A中所展示。
在步驟1130中，在完成掃描第一列之後，電子束工具將電子束移動至下一列並掃描第二列N次。重複步驟1120及1130直至掃描了所有列。在一些實施例中，可能需要水平回掃以在下一列之第一像素處重新定位電子束，如圖8A中所展示。在其他實施例中，藉由利用雙向掃描，可省略水平回掃，如圖9A及圖9C中所示。
在步驟1140中，在完成對所有列之掃描之後，影像處理系統(諸如圖2之影像處理系統250)處理掃描晶圓時收集之資料，並重組譯對應資料以重構一組N個影像，其中N係任何整數。
舉例而言，如圖8B中所展示，在完成掃描所有5列之後(每列掃描三次)，影像處理系統使用在掃描期間收集之資料重構三個影像。舉例而言，圖8B之影像860包括來自該等列之每次第一掃描(861、862、863、864及865)的掃描資料。圖8B之影像870包括來自該等列之每次第二掃描(871、872、873、874及875)的掃描資料。圖8B之影像880包括來自該等列之每次第三掃描(881、882、883、884及885)的掃描資料。
使用上文關於圖8A及圖8B所描述之此方法，電子束工具可產生多個影像，彼等影像中之相同像素之間的時間間隔更短。舉例而言，在經由掃描861掃描像素811之後，電子束可能夠返回至像素811並僅在 5t p + t hr 之後經由掃描871再次產生影像資料，其中 t p 表示掃描一個像素所需之時間； t hr 表示每次水平回掃之線路額外負擔；且 t vr 表示豎直回掃之線路額外負擔。因此，假設在此類實施例中 t p 及 t hr 保持與傳統電子束工具相同，連續影像中相同像素(諸如影像860中之第一像素及影像870中之第一像素)之間的時間間隔可為 5t p + t hr ，比習知電子束工具所需的 25t p + 4 t hr + t vr 短得多。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1.     一種用於檢測一晶圓之帶電粒子束系統，其包含： 一帶電粒子束源，其包括用以進行以下操作之電路系統： 在一時間序列內將帶電粒子遞送至該晶圓之一表面；及 掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素；及 一控制器，其包括用以進行以下操作之電路系統： 在該時間序列內產生該區域之一組N個影像，其中N係一整數；及 比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。 2.     如條項1之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 掃描該複數列中之一第一列N次，及 在完成掃描該第一列之後，掃描該複數列中之一第二列N次；且 其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 基於該第一列之一掃描而產生第一組N個資料， 基於該第二列之一掃描而產生第二組N個資料，及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 3.     如條項2之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 每次在交替方向掃描該第一列N次，及 每次在交替方向掃描該第二列N次。 4.     如條項1之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 掃描該複數列中之一第一列中之一第一像素N次，及 在完成掃描該第一列中之該第一像素之後，掃描該複數列中之該第一列中之一第二像素N次；及 其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 基於該第一像素之一掃描而產生第一組N個資料， 基於該第二像素之一掃描而產生第二組N個資料，及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 5.     如條項2至4中任一項之系統，其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 儲存該第一組及該第二組N個資料，及 擷取該第一組及該第二組N個資料的該對應資料以產生該組N個影像。 6.     如條項2至5中任一項之系統，其中該控制器進一步包括用以進行以下操作之電路系統：藉由組譯該第一組N個資料中之一第一資料及該第二組N個資料中之一第一資料且組譯該第一組N個資料中之一第二資料及該第二組N個資料中之一第二資料，產生該組N個影像。 7.     如條項1至6中任一項之系統，其中該組N個影像包含指示電壓對比度位準之資訊。 8.     如條項7之系統，其中該控制器包括用以偵測該組N個影像之該等電壓對比度位準之間的一差以識別該缺陷的電路系統。 9.     如條項1至8中任一項之系統，其中該缺陷包含與該晶圓之該區域中的該高電阻結構中之一漏電相關聯的一電缺陷。 10.   如條項9之系統，其中該高電阻結構使得能夠形成一快速充電裝置。 11.   如條項1至10中任一項之系統，其中導致該高電阻結構之該缺陷係由一材料之不當形成引起。 12.   如條項1至10中任一項之系統，其中導致該高電阻結構之該缺陷係由一薄裝置結構引起。 13.   如條項12之系統，其中該薄裝置結構包含在一蝕刻製程之後保留的一薄氧化物。 14.   一種使用一帶電粒子束系統檢測一晶圓之方法，該帶電粒子束系統具有用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至該晶圓之一表面的一帶電粒子束源，該方法包含： 掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素； 在該時間序列內產生該區域之一組N個影像，其中N係一整數；及 比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。 15.   如條項14之方法，其進一步包含： 掃描該複數列中之一第一列N次； 在完成掃描該第一列之後，掃描該複數列中之一第二列N次； 基於該第一列之一掃描而產生第一組N個資料； 基於該第二列之一掃描而產生第二組N個資料；及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 16.   如條項15之方法，其中： 該掃描該第一列N次包括每次在交替方向掃描該第一列N次，及 該掃描該第二列N次包括每次在交替方向掃描該第二列N次。 17.   如條項14之方法，其進一步包含： 掃描該複數列中之一第一列中之一第一像素N次； 在完成掃描該第一列中之該第一像素之後，掃描該複數列中之該第一列中之一第二像素N次； 基於該第一像素之一掃描而產生第一組N個資料； 基於該第二像素之一掃描而產生第二組N個資料；及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 18.   如條項15至17中任一項之方法，其進一步包含： 儲存該第一組及該第二組N個資料；及 擷取該第一組及該第二組N個資料的該對應資料以產生該組N個影像。 19.   如條項15至18中任一項之方法，其進一步包含藉由組譯該第一組N個資料中之一第一資料及該第二組N個資料中之一第一資料且組譯該第一組N個資料中之一第二資料及該第二組N個資料中之一第二資料，產生該組N個影像。 20.   如條項14至19中任一項之方法，其中該組N個影像包含指示電壓對比度位準之資訊。 21.   如條項20之方法，其進一步包含： 偵測該組N個影像之該等電壓對比度位準之間的一差，以識別該缺陷。 22.   一種儲存一指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由一帶電粒子束系統之一處理器執行以使該帶電粒子束系統執行一方法，該帶電粒子束系統具有用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至一晶圓之一表面的一帶電粒子束源，該方法包含： 掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素； 在該時間序列內產生該區域之一組N個影像，其中N係一整數；及 比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。 23.   如條項22之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 掃描該複數列中之一第一列N次； 在完成掃描該第一列之後，掃描該複數列中之一第二列N次； 基於該第一列之一掃描而產生第一組N個資料； 基於該第二列之一掃描而產生第二組N個資料；及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 24.   如條項23之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 每次在交替方向掃描該第一列N次；及 每次在交替方向掃描該第二列N次。 25.   如條項22之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 掃描該複數列中之一第一列中之一第一像素N次； 在完成掃描該第一列中之該第一像素之後，掃描該複數列中之該第一列中之一第二像素N次； 基於該第一像素之一掃描而產生第一組N個資料； 基於該第二像素之一掃描而產生第二組N個資料；及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。 26.   如條項23至25中任一項之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 儲存該第一組及該第二組N個資料；及 擷取該第一組及該第二組N個資料的該對應資料以產生該組N個影像。 27.   如條項23至26中任一項之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行：藉由組譯該第一組N個資料中之一第一資料及該第二組N個資料中之一第一資料且組譯該第一組N個資料中之一第二資料及該第二組N個資料中之一第二資料，產生該組N個影像。 28.   如條項22至27中任一項之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統，其中該組N個影像包含指示電壓對比度位準之資訊。 29.   如條項28之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該處理器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 偵測該組N個影像之該等電壓對比度位準之間的一差，以識別該缺陷。
應瞭解，影像處理系統可使用軟體以控制上文所描述之功能性。舉例而言，電子束工具可控制用於掃描晶圓或載物台之電子束移動至晶圓。影像處理系統可根據掃描晶圓時收集之資料重構晶圓之影像。此外，影像處理系統可執行影像處理演算法以調整重構影像之亮度或對比度。可將軟體儲存於非暫時性電腦可讀媒體上。舉例而言，常見形式之非暫時性媒體包括：軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態磁碟機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體；CD-ROM；任何其他光學資料儲存媒體；具有孔圖案之任何實體媒體；RAM、PROM及EPROM、雲端儲存器、FLASH-EPROM或任何其他快閃記憶體；NVRAM；快取記憶體；暫存器；任何其他記憶體晶片或卡匣；及其聯網版本。
儘管已關於所揭示實施例之較佳實施例解釋了所揭示實施例，但應理解，可在不背離主題之如下文所主張之精神及範疇的情況下作出其他修改及變化。
10:主腔室 20:裝載鎖定腔室 30:裝備前端模組(EFEM) 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 40:電子束工具 50:控制器 100:帶電粒子束檢測系統 200:成像系統 201:機動載物台 202:晶圓固持器 203:晶圓 204:複合物鏡 204a:磁極片 204b:控制電極 204c:偏轉器 204d:勵磁線圈 206:電子偵測器 208:物鏡孔徑 210:聚光透鏡 212:射束限制孔徑 214:電子槍孔徑 216:陽極 217:光軸 218:陰極 220:初級電子束 222:探測光點 230:二次電子束 250:影像處理系統 260:影像獲取器 270:儲存器 410:基板 420:測試裝置 430:裝置結構 435:電壓對比度影像 440:裝置結構 445:電壓對比度影像 446:影像 447:影像 450:絕緣材料 470:絕緣體結構 501:預充電階段 503:檢測階段 510:電壓對比度影像 512:電壓對比度影像 530:影像 532:影像 534:影像 536:影像 538:影像 560a:暗電壓對比度區 560b:暗電壓對比度(DVC)區 562a:暗電壓對比度區 562b:暗電壓對比度(DVC)區 564a:暗電壓對比度區 564b:暗電壓對比度(DVC)區 615:臨限電壓/臨限值 630:電壓對比度影像 632:電壓對比度影像 634:電壓對比度影像 636:電壓對比度影像 638:電壓對比度影像 640:暗電壓對比度(DVC)區 642:暗電壓對比度(DVC)區 644:暗電壓對比度(DVC)區 650:影像 652:影像 654:影像 656:影像 658:影像 660:暗電壓對比度(DVC)區 662:暗電壓對比度(DVC)區 664:暗電壓對比度(DVC)區 670:影像 672:影像 674:影像 676:影像 678:影像 680:暗電壓對比度(DVC)區 684:暗電壓對比度(DVC)區 711:像素 712:像素 713:像素 714:像素 715:像素 721:第一像素 751:像素 752:像素 753:像素 754:像素 755:像素 771:回掃 772:回掃 773:回掃 774:回掃 775:回掃 811:像素 812:像素 813:像素 814:像素 815:像素 821:像素 860:影像 861:第一掃描 862:第一掃描 863:第一掃描 864:第一掃描 865:第一掃描 870:影像 871:第二掃描 872:第二掃描 873:第二掃描 874:第二掃描 875:第二掃描 880:影像 881:第三掃描 882:第三掃描 883:第三掃描 884:第三掃描 885:第三掃描 911:像素 912:像素 913:像素 914:像素 915:像素 921:像素 925:像素 1011:像素 1012:像素 1013:像素 1014:像素 1015:像素 1060:影像 1070:影像 1080:影像 1110:步驟 1120:步驟 1130:步驟 1140:步驟 E 1:能量 E 2:能量 T 1:時間 T 2:時間 T 3:時間 T 4:時間 T 5:時間 T pre3:時間 T break1:時間 T break2:時間
本發明之上述及其他態樣自結合隨附圖式進行的例示性實施例之描述將變得更顯而易見。
圖1為符合本發明之實施例的說明例示性帶電粒子束檢測系統之示意圖。
圖2為符合本發明之實施例的說明例示性電子束工具之示意圖。
圖3為例示性的展示相對初級電子之著陸能量之二次電子的良率之圖。
圖4為說明晶圓之電壓對比回應的示意圖。
圖5A及圖5B為符合本發明之實施例的例示性說明在時間序列內之電壓對比度影像。
圖6A、圖6B及圖6C為符合本發明之實施例的例示性說明在時間序列內與表面電位變化有關的電壓對比度影像。
圖7為習知掃描順序之說明。
圖8A及圖8B為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。
圖9A、圖9B、圖9C及圖9D為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。
圖10A及圖10B為符合本發明之實施例的例示性掃描順序之說明。
圖11為說明符合本發明之實施例的用於偵測時間相依缺陷之例示性方法之流程圖。
811:像素
812:像素
813:像素
814:像素
815:像素
821:像素
861:第一掃描
862:第一掃描
863:第一掃描
864:第一掃描
865:第一掃描
871:第二掃描
872:第二掃描
873:第二掃描
874:第二掃描
875:第二掃描
881:第三掃描
882:第三掃描
883:第三掃描
884:第三掃描
885:第三掃描

Claims (15)

  1. 一種用於檢測一晶圓之帶電粒子束系統，其包含： 一帶電粒子束源，其包括用以進行以下操作之電路系統： 在一時間序列內將帶電粒子遞送至該晶圓之一表面；及 掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素；及 一控制器，其包括用以進行以下操作之電路系統： 在該時間序列內產生該區域之一組N個影像，其中N係一整數；及 比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。
  2. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 掃描該複數列中之一第一列N次，及 在完成掃描該第一列之後，掃描該複數列中之一第二列N次；且 其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 基於該第一列之一掃描而產生第一組N個資料， 基於該第二列之一掃描而產生第二組N個資料，及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。
  3. 如請求項2之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 每次在交替方向掃描該第一列N次，及 每次在交替方向掃描該第二列N次。
  4. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子束源包括用以進行以下操作之電路系統： 掃描該複數列中之一第一列中之一第一像素N次，及 在完成掃描該第一列中之該第一像素之後，掃描該複數列中之該第一列中之一第二像素N次；且 其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 基於該第一像素之一掃描而產生第一組N個資料， 基於該第二像素之一掃描而產生第二組N個資料，及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。
  5. 如請求項2之系統，其中該控制器包括用以進行以下操作之電路系統： 儲存該第一組及該第二組N個資料，及 擷取該第一組及該第二組N個資料的該對應資料以產生該組N個影像。
  6. 如請求項2之系統，其中該控制器進一步包括用以進行以下操作之電路系統：藉由組譯該第一組N個資料中之一第一資料及該第二組N個資料中之一第一資料，且組譯該第一組N個資料中之一第二資料及該第二組N個資料中之一第二資料，產生該組N個影像。
  7. 如請求項1之系統，其中該組N個影像包含指示電壓對比度位準之資訊。
  8. 如請求項7之系統，其中該控制器包括用以偵測該組N個影像之該等電壓對比度位準之間的一差以識別該缺陷的電路系統。
  9. 如請求項1至8中任一項之系統，其中該缺陷包含與該晶圓之該區域中的該高電阻結構中之一漏電相關聯的一電缺陷。
  10. 如請求項9之系統，其中該高電阻結構使得能夠形成一快速充電裝置。
  11. 如請求項1之系統，其中導致該高電阻結構之該缺陷係由一材料之不當形成引起。
  12. 如請求項1之系統，其中導致該高電阻結構之該缺陷係由一薄裝置結構引起。
  13. 如請求項12之系統，其中該薄裝置結構包含在一蝕刻製程之後保留的一薄氧化物。
  14. 一種儲存一指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由一帶電粒子束系統之一控制器執行以使該帶電粒子束系統執行一方法，該帶電粒子束系統具有用以在一時間序列內將帶電粒子遞送至一晶圓之一表面的一帶電粒子束源，該方法包含： 掃描該晶圓之一區域，其中該區域包含複數列像素； 在該時間序列內產生該區域之一組N個影像，其中N係一整數；及 比較該組N個影像以偵測一缺陷，該缺陷導致該晶圓之該區域中的一高電阻結構。
  15. 如請求項14之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該帶電粒子束系統之該控制器執行以使該帶電粒子束系統進一步執行： 掃描該複數列中之一第一列N次； 在完成掃描該第一列之後，掃描該複數列中之一第二列N次； 基於該第一列之一掃描而產生第一組N個資料； 基於該第二列之一掃描而產生第二組N個資料；及 基於該第一組及該第二組N個資料的對應資料，產生該組N個影像。
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