TW202413938A

TW202413938A - 檢查方法及帶電粒子線裝置

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Publication number: TW202413938A
Application number: TW112126952A
Authority: TW
Inventors: 內保美南; 高田哲; 榊原慎; 三次将太; 白崎保宏; 津野夏規
Original assignee: 日商日立全球先端科技股份有限公司
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2024-04-01

Abstract

一種檢查方法，係針對在介電體區域(101)形成有由導體或半導體所成的圖案(102)之試料，檢查圖案的電氣特性，該檢查方法，令帶電粒子束在試料上掃描而取得二次電子像，算出基於第3區域(113)的亮度值之特徵量，其中該第3區域(113)是從二次電子像中的對應到介電體區域的第1區域(111)與對應到圖案的第2區域(112)之交界朝第1區域側擴展而比第2區域還高亮度，基於特徵量而檢查圖樣的電氣特性。

Description

檢查方法及帶電粒子線裝置

本發明係對試料照射帶電粒子束的帶電粒子線裝置，尤其有關檢查試料的電氣、材料的特性之檢查方法及帶電粒子線裝置。

帶電粒子線裝置，例如掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，以下簡寫為SEM)，能夠藉由聚焦的電子束來識別奈米尺度的微細圖案。SEM的觀察法的一種，有電位對比(potential contrast)法。電位對比為反映出試料的表面電位的差異之對比，其反映試料的導電氣。運用此電位對比法而檢查半導體元件的電氣特性不良之技術已被實用化。電氣特性不良的檢查中，是運用SEM圖像的圖案的亮度的差異來辨明不良處。這裡，所謂亮度，係表示藉由帶電粒子束裝置取得的圖像或像素的訊號的明亮程度，有時也說成明度。例如，若是導電氣高的圖案則電位變低因此亮度變高，若是導電氣低的圖案則電位變高因此亮度變低。故，能夠由圖像的亮度的差異而檢測導電氣相異的缺陷部。作為藉由電位對比法來提升電氣特性不良的檢查靈敏度之技術，專利文獻1中揭示一種方法，係在包含複數個圖案的試料中設定欲分析亮度的區域，來提高電氣特性缺陷的檢測靈敏度。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2016-70912號公報

發明所欲解決之問題

為了提高試料的電氣特性缺陷的檢測靈敏度，重點在於相對於欲檢查的區域或圖案之電位的變化而言將圖像的亮度的變化放大。SEM圖像的亮度，取決於從試料放出的二次電子的放出量，二次電子的放出量則取決於材料。半導體的電氣特性檢查中，評估導電氣的圖案的材料多為金屬或半導體，該些材料一般而言二次電子的放出量少。因此，金屬或半導體的圖案的亮度低，伴隨此導致相對於電位的變化而言亮度的變化亦小，因此難以高靈敏度地檢測電氣特性缺陷。

本發明為了解決這樣的待解問題而創作，目的在於提供一種以高靈敏度檢查由金屬或半導體所構成的圖案的電氣特性或材料特性之技術。解決問題之技術手段

本發明的一實施方式之檢查方法，係針對在介電體區域形成有由導體或半導體所成的圖案之試料，檢查圖案的電氣特性，該檢查方法，令帶電粒子束在試料上掃描而取得二次電子像，算出基於第3區域的亮度值之特徵量，其中該第3區域是從二次電子像中的對應到介電體區域的第1區域與對應到圖案的第2區域之交界朝第1區域側擴展而比第2區域還高亮度，基於特徵量而檢查圖樣的電氣特性。發明之效果

能夠以高靈敏度檢查圖案的電氣特性。其他待解問題與新穎特徵，將由本說明書之記述及隨附圖面而明瞭。

半導體元件，由帶有導電氣的金屬或半導體的圖案與電氣絕緣的介電體區域所構成。與金屬或半導體的圖案相接的介電體區域的交界，係和圖案的電位為同電位，因此在介電體區域會發生電位梯度。亦即，圖案的電位，也會反映在與金屬或半導體的圖案相接的介電體區域。一般而言介電體的二次電子的放出量比金屬或半導體還多，對於電位的靈敏度也高。是故，金屬或半導體的圖案的電氣特性的檢查中，藉由分析與金屬或半導體的圖案相接的介電體區域的亮度的變化，便能夠使電氣特性的檢查高靈敏度化。

以下，一面參照圖面一面說明實施方式。圖面中，對同一部分標注同一參照編號，適宜省略其重複說明。所附的圖面是為了各自協助發明的說明及其理解，各圖中的形狀或尺寸、比例等和實際的裝置有相異之處，這點敬請留意。實施例1

以下的實施例中示意運用電子束作為帶電粒子束的例子。惟，只要是可在試料形成帶電的帶電粒子束則不限於電子束。藉由電子束對試料的照射而從試料放出訊號電子。SEM令電子束在試料上掃描，檢測來自試料的訊號電子，藉此將試料表面圖像化。藉此得到的圖像稱為SEM圖像。圖1示意欲檢查的試料圖案的例子。針對正常圖案100N、不良圖案100D各自示意截面圖與俯視圖。另，截面圖示意沿著俯視圖的AA’線的截面。由鎢所構成的接點插栓102，形成為被成膜有SiO ₂的層間膜101包圍。正常圖案100N，係接點插栓102和下層配線103相連，相對於此不良圖案100D中，接點插栓102未和下層配線103相連，發生電氣的連接不良。

圖2連同截面圖示意針對正常圖案100N與不良圖案100D取得的SEM圖像(二次電子(SE)像)110N，110D。正常圖案100N及不良圖案100D和圖1所示者為同一。由SEM圖像中的亮度的差異，能夠識別示意層間膜101的第1區域111與示意接點插栓102的第2區域。這裡，在第1區域111與第2區域112的交界存在比第2區域112還亮度高的區域，將其稱為第3區域113。和截面圖比較可知，不存在對應到第3區域113的實際圖案。在藉由運用SEM圖像的電位對比法的缺陷檢查中，良/不良的判定是藉由亮度的差異來判斷。是故，良/不良所造成的亮度的差異愈大，缺陷檢測靈敏度愈高。不良圖案的SEM圖像110D的第2區域112的亮度，相對於正常圖案的SEM圖像110N的第2區域112的亮度，為亮度略變低的程度，因此難以檢測其差別而判斷良/不良。

相對於此，不良圖案的SEM圖像110D的第3區域113的亮度，相對於正常圖案的SEM圖像110N的第3區域113的亮度係大幅減少。

這裡，運用圖3說明SEM圖像中第3區域113產生的機制。圖3中，針對正常圖案100N與不良圖案100D的各者，示意截面圖與亮度分布及電位分布。如正常圖案100N的電位分布所示，接點插栓102和下層配線103電氣連接，不帶電因此電位低。另一方面，介電體亦即層間膜101會因電子束所造成的帶電而電位變高。但，供接點插栓102相接的交界係和接點插栓102同電位，因此在層間膜101會隨著遠離接點插栓102而發生電位梯度。此電位梯度發生的區域便是第3區域113。在層間膜101發生的電位梯度的大小取決於接點插栓102的電位。

如不良圖案100D的電位分布所示，不良圖案100D中接點插栓102未和下層配線103相接，因此電氣浮遊。介電體亦即層間膜101如同正常圖案100N的情形般因帶電而電位變高。接點插栓102亦因層間膜101的帶電而電位上昇。

說明基於反映出此電位分布的差別之SEM的亮度分布的差別而做缺陷檢查的原理。從一般的接點插栓102的材料亦即鎢所放出的二次電子的放出量低。因此，放出量幾乎不會根據接點插栓102的電位的差別而變化，因此導致得到的SEM圖像的亮度的變化亦小。因此，正常圖案的SEM圖像110N的第2區域112的亮度與不良圖案的SEM圖像110D的第2區域112的亮度之差別小，檢測靈敏度低。相對於此，層間膜101的材料亦即SiO ₂其二次電子的放出量高，放出量會根據電位的差別而大幅變化。如前述般顯現為第3區域113的層間膜101的電位梯度的大小，係反映接點插栓102的電位的差別。是故，藉由分析第3區域113的亮度的差別，便可以高靈敏度檢查接點插栓102的電氣的特性。

《流程圖的說明》循著圖4的流程圖說明實施的一方式之檢查方法。另，圖7A示意實施此檢查方法的帶電粒子線裝置的裝置構成的一例，針對其細節後述之。

(Step100) 遵照使用者設定的電子束條件(帶電粒子束條件)，將電子束對試料照射。

(Step101) 以電子檢測器5檢測藉由電子束照射而自試料8放出的二次電子，予以圖像化。基於二次電子的檢測訊號而圖像化而成的SEM圖像稱為SE像。圖5A示意SE像的例子(模型圖)。

(Step102) 從區域保存部38參照對應到SE像200(圖5A)的構造資訊，而抽出SE像200的第1區域及第2區域。第1區域為層間膜這類的介電體佔據的區域，第2區域為接點插栓這類的導體或半導體佔據的區域。作為抽出所使用的構造資訊，這裡示意運用BSE像的例子。BSE像(背向散射電子像)，是基於BSE(背向散射電子、反射電子)的檢測訊號而圖像化而成的SEM圖像。圖5B示意區域抽出所使用的BSE像的例(模型圖)。BSE像210，可使用Step101執行時藉由BSE檢測器而和SE像200同時取得的BSE像，亦可運用另行取得的BSE像。半導體或導體的BSE放出率較介電體來得高，因此BSE像中接點插栓會被顯示得較層間膜來得亮，此外，能夠明確地觀察材料的差異，因此容易判斷層間膜(介電體區域)與接點插栓(導體或半導體圖案)的交界。鑑此，如圖5C所示從BSE像210的亮度的分布，將亮的次數分布設定為第2區域，將暗的次數分布設定為第1區域。如此，如圖5D所示，抽出第1區域與第2區域的交界(接點插栓的輪廓線)。本例中，在同一視野內抽出形狀相異的接點插栓201，202。

作為構造資訊，可運用可判別材料種類的差別之X射線像，亦可運用CAD資料。亦可由使用者從取得的SE像任意地指定區域。

(Step103) Step103中，基於Step102中抽出的第1區域及第2區域，對於Step101中取得的圖像(SE像)設定第3區域(介電體區域(第1區域)中發生電位梯度的區域)。圖6A示意基於Step102中抽出的第1區域及第2區域而抽出的第3區域203，204的抽出結果。作為第3區域的設定方法，例如能夠依下述方式定義，即，從圖5D所示第1區域及第2區域的交界起算，將朝內側(第2區域側)10pixel，朝外側(第1區域側)20pixel的寬度訂為第3區域。第3區域在SE像中的顯現方式會受到電子線裝置中的二次電子的軌道所影響，因此是以一定程度地涵括比藉由構造資訊辨明出的交界還內側之方式來定義第3區域。因此，如圖6B所示，可令SE像200(參照圖5A)與定義出的第3區域203，204(參照圖6A)重疊顯示，以便讓使用者能夠確認基於構造資訊定義出的第3區域是否實際適當地覆蓋SE像的亮的區域。像這樣，藉由使用者在重疊像上調整第3區域的定義，便可確實地抽出合適的第3區域。另，第3區域的尺寸指定方法可為pixel，亦可訂為實際的尺寸。

此外，在尺寸相異的接點插栓201與接點插栓202，可各自定義第3區域的大小。亦即，接點插栓201與接點插栓202，能夠將交界內外的相異的像素尺寸定義作為第3區域。若接點插栓的形狀或材料相異，則在層間膜發生的電位梯度亦相異，因此較佳是對每個形狀或者材料相異的接點插栓進行第3區域的定義。可依照BSE像的亮度值或SE像的亮度差、基於電子線照射時所放出的X射線的材料差、CAD資料等、或者SEM圖像的面積或外周尺寸等的差別來將第2區域自動地分類，而對每一分類定義第3區域。

(Step104) 從Step101中取得的SE像，抽出Step103中定義的第3區域的亮度值。

圖7A示意檢查裝置亦即帶電粒子線裝置(電子線裝置)1的裝置構成。帶電粒子線裝置1，具備帶電粒子光學系統(電子光學系統)、平台機構系統、射束控制系統、圖像處理系統、輸出入系統。帶電粒子光學系統，包含電子槍2、偏向器3、電子透鏡4、電子檢測器5。平台機構系統，包含供檢查對象亦即試料8載置的XYZ平台(試料平台)6。框體9的內部被控制成高真空，供帶電粒子光學系統與平台機構系統設置。射束控制系統，包含帶電粒子束控制部30、帶電粒子束輸出部31、帶電粒子束掃描部32、帶電粒子束聚焦部33、檢測部34。圖像處理系統，包含圖像生成部35、區域保存部38、區域抽出部39、特徵量抽出部40。輸出入系統，包含觀察條件設定部36、輸入/顯示部37，而輸入/顯示部37更包含條件輸入部41與圖像顯示部42。觀察條件設定部36，基於條件輸入部41中設定的電子束的觀察條件而對給帶電粒子束控制部30的控制值做寫入控制。遵照被寫入的控制值，電子槍2、偏向器3、電子透鏡4、電子檢測器5透過帶電粒子束輸出部31、帶電粒子束掃描部32、帶電粒子束聚焦部33、檢測部34而以設定好的動作受到控制。

另，圖7A中被虛線的矩形包圍的區塊(機能部)，示意其為藉由資訊處理裝置10而執行的機能部。資訊處理裝置10，包含如圖7B所示般的處理器(CPU)11、記憶體12、儲存器裝置13、輸出入埠14、網路介面15、匯流排16。處理器11，遵照被載入記憶體12的程式而執行處理，藉此作用成為提供規定的機能的機能部。儲存器裝置13，存儲機能部中使用的資料或程式。儲存器裝置13例如運用HDD(Hard Disk Drive；硬碟)或SSD(Solid State Drive；固態硬碟)這類的非揮發性記憶媒體。輸出入埠14，和鍵盤或指向裝置這類的輸入裝置或顯示器(顯示裝置)這類的輸出裝置(將它們統稱為輸出入裝置)連接，而執行資訊處理裝置10與輸出入裝置之間的訊號的交換。網路介面15，可透過網路和其他的資訊處理裝置通訊。資訊處理裝置10的該些構成要素，透過匯流排16相互可通訊地連接。

藉由電子槍2而被加速的電子線，在電子透鏡4被聚焦，照射至試料8。電子透鏡4控制被聚焦於試料面的電子束的聚焦徑的點尺寸。試料上的照射位置及照射範圍(ex.倍率)，由偏向器3控制。電子線係藉由觀察條件設定部36中設定的加速電壓、照射電流、照射位置、倍率、照射範圍、聚焦尺寸的電子束條件而受到控制。藉由電子束照射而從試料8放出的電子係受到電子檢測器5檢測而成為檢測訊號，在圖像生成部35被圖像化。區域保存部38中，保存有正在觀察的試料的構造資訊(導體或半導體圖案的尺寸或材料等)。可從SEM圖像輸入/保存試料的圖案資料，亦可從外部輸入CAD資料而保存。甚至，亦可拍攝SEM圖像而由自身指定。區域抽出部39，從藉由圖像生成部35生成的SEM圖像(SE像)與區域保存部38的構造資訊，抽出第1區域與第2區域的區域，遵照條件輸入部41中設定的第3區域的區域尺寸設定值而抽出第3區域。特徵量抽出部40，抽出藉由區域抽出部39從SEM圖像抽出的第3區域的亮度，輸出至輸入/顯示部37。

圖8示意輸出至顯示裝置的GUI的例子。帶電粒子線條件設定部310中，能夠設定基本的觀察條件亦即加速電壓、照射電流、掃描速度、倍率、聚焦尺寸等。觀察到的SEM圖像會顯示於圖像顯示部301。藉由下拉，能夠選擇取得的SEM圖像如來自二次電子訊號的SE像或來自BSE的BSE像等並令其顯示。

區域設定部320中，針對取得的SE像，區分第1區域與第2區域，設定欲抽出第3區域的條件。區域選定部321中，讀入用來抽出第1區域與第2區域的構造資訊。這裡，作為構造資訊，示意運用取得圖像顯示部301的二次電子像時同時取得的BSE像的例子。從區域選定部321中顯示的BSE像，抽出第1區域與第2區域。第1區域與第2區域的交界抽出，是設想依照BSE像的亮度分布而自動實施，但亦可從手動設定部325手動地區分第1區域與第2區域。

接著，抽出在第1區域與第2區域的交界產生的第3區域。為此，作為第3區域的範圍，藉由範圍區域設定部323設定交界的內側與外側的區域。本例中，藉由距交界的pixel尺寸來設定。另，設有插栓種類別設定部324，以便當在同一視野內有相異尺寸的插栓(第2區域)或由相異材料所構成的插栓(第2區域)的情形下，能夠對於各者定義第3區域的大小。藉由範圍區域設定部323中設定的條件而被抽出的第3區域，顯示於第3區域抽出部322。

又，第3區域確認部327，將顯示於圖像顯示部301的二次電子像與被抽出的第3區域疊合顯示。在圖層選擇部326，能夠設定將二次電子像與第3區域交互或者重疊而確認。如此，例如若被設定的第3區域涵括第1區域的足夠暗的區域或第2區域，則會以不涵括它們之方式來訂正第3區域的定義。

接著，特徵量抽出部40從二次電子像抽出第3區域的亮度值，輸出亮度分布329。這裡，顯示分布區域指定328中能夠指定第3區域的亮度區域，被指定的亮度區域的第3區域的圖像(SE像)會顯示於抽出區域亮度顯示部330。

圖9A為輸入/顯示部37所作成的GUI的例子，用來對使用者提呈在晶圓面內實施實施例1的檢查流程而取得的第3區域的亮度傾向。例如，求出依形成於晶圓內的每一晶片觀察到的第3區域的亮度的平均值，而將第3區域的平均亮度區分成6個群組。晶圓面內分布示意於圖9A，次數分布示意於圖9B。橫軸為平均亮度值，縱軸為次數。藉由亮度值能夠進行正常及不良的判定，而判定正常與不良的閾值可由使用者任意設定，亦可從藉由針測機(prober)或TEM(transmission electron microscope；穿透式電子顯微鏡)這類其他裝置取得的電氣的特徵量來決定。

只要運用實施例1，便能夠識別第1區域(層間膜等的介電體區域)與第2區域(接點插栓等的導體或半導體圖案)而抽出第3區域，取得第3區域的亮度值，藉此以高靈敏度檢查第2區域的電氣的特徵量。實施例2

實施例2中，講述一種檢查方法，係將藉由複數個帶電粒子線條件照射電子束而得到的第3區域的亮度值予以比較，來決定讓第3區域的亮度值變高的帶電粒子線條件(電子束條件)。

圖10示意決定讓第3區域的亮度值變高的電子束條件之檢查流程。Step110，設定複數個電子束條件。例如，設定令對焦條件各自相異的電子束條件。圖8所示GUI上的帶電粒子線條件設定部310中可設定複數個電子束條件。接著，Step111中，取得Step110中設定的每一電子束條件的SEM圖像(SE像)。Step112中，如同圖4的流程圖Step102般，運用構造資訊而從各電子束條件下的SE像抽出第1區域及第2區域。Step113中，對各電子束條件下取得的每一SE像，定義第3區域。針對各SE像的第3區域的定義方法，如同圖4的流程圖Step103。當在同一視野內存在面積或材料相異的第2區域的情形下，按照第2區域的每一分類來定義第3區域。Step114中，抽出Step113中抽出的第3區域的亮度值。Step115中，比較各電子束條件下的第3區域的亮度值。Step116中，將Step115中比較的電子束條件當中的第3區域的亮度值高者，決定為最佳的電子束條件(帶電粒子線條件)。

說明藉由圖10的流程而決定最佳的電子束條件的例子。圖11A為觀察對象亦即試料51的截面圖。在Si基板53上，形成有介電體亦即TEOS(tetraethoxysilane；四乙氧基矽烷)膜55，TEOS膜55中埋入有Poly-Si線54。運用聚焦條件相異的2種類的電子束條件。圖11B示意針對試料51的按照聚焦條件A，B的觀察結果。聚焦條件A為讓試料面的輪廓成為最清晰的聚焦條件(準焦條件)，取得二次電子像220(模型圖)。聚焦條件B為讓聚焦徑比聚焦條件A還大的聚焦條件(散焦條件)，取得二次電子像230(模型圖)。當變更電子束的聚焦條件的情形下，在第2區域產生的第3區域的面積會根據電子束條件而變化，因此依每一電子束條件設定第3區域的寬度。從SE像220抽出第3區域221，從SE像230抽出第3區域231。若比較聚焦條件A(SE像220)及聚焦條件B(SE像230)的第3區域的亮度分布，則聚焦徑較大的電子束條件下的分布232，其亮度值會比聚焦徑較小的電子束條件下的分布222還高。亦即，聚焦條件B較為高靈敏度地反映出電位梯度，因此能夠將聚焦條件B決定作為最佳條件。

說明電子束條件的決定方法的變形例。圖12A為觀察對象亦即試料52的截面圖。基本構造和圖11A所示試料51相同，惟線狀存在的4條Poly-Si線54當中有唯一1條Poly-Si線54a變得較淺。如此，Poly-Si線54與Si基板53之間的TEOS膜55的膜厚會變厚，因此電容及電阻變大，放電量減少。因此，比起其他3條的Poly-Si線54較容易帶電。是故，相較於其他3條Poly-Si線而言電位梯度變小，因此第3區域的亮度值會變小。

圖12B示意針對試料52的按照聚焦條件A，B的觀察結果。聚焦條件A，B各自和圖11B所示二次電子像取得時的電子束條件相同。藉由按照聚焦條件A的SE像223、按照聚焦條件B的SE像233，各自得到第3區域的亮度分布226，236。分布224，234各自為表示Poly-Si線54a的次數分布，分布225，235各自為表示其他3條Poly-Si線的次數分布。如圖12B所示，第3區域的亮度參差，係聚焦條件B比聚焦條件A來得大。亦即，聚焦條件B能夠比聚焦條件A更高靈敏度地檢測Poly-Si線(第2區域)的電位狀態。像這樣，亦可依照讓亮度值的參差在同一視野內或者晶圓內變大之方式來決定電子束條件。

運用實施例2，能夠抽出藉由複數個電子束條件得到的第3區域的亮度，而決定讓良/不良的亮度差變多的電子束條件。實施例3

實施例3中，示意運用可對試料照射脈波電子束的脈波帶電粒子線裝置來作為帶電粒子線裝置的例子。對試料照射脈波電子束，令從試料放出的訊號電子和脈波電子束同步而藉由電子檢測器檢測，藉此圖像化。試料的帶電，會根據時間常數而衰減的程度相異，其中該時間常數是奠基於圖案帶有的電容成分與電阻成分。脈波帶電粒子線裝置可定量地掌握帶電的暫態現象。亦即，基於斷續(間隔)時間相異的電子束條件下的第3區域的亮度值的差別，除了缺陷/正常的判定外，還能夠定量地以高靈敏度計測電阻值或電容值這類的電氣特性。電氣特性的定量的計測中，必須改變斷續條件而取得複數個SE像，利用取得的SE像中的亮度變化。是故，實施例1、2的情形只要依每一SE像定義第3區域即可，相對於此，實施例3中當進行定量分析的情形下，欲計測亮度變化的區域，對於改變斷續條件而取得的複數個SE像必須為共通。為了和每一SE像的第3區域做區分，將對於複數個SE像共通設定的區域稱為第3區域分割(segmentation)。為了提高檢查靈敏度，第3區域分割是以讓SE像的亮度差盡可能變大之方式設定。

圖13示意檢查裝置亦即脈波帶電粒子線裝置(脈波電子線裝置)1b的裝置構成。和圖7A所示檢查裝置為同樣的構成，惟作為斷續性地照射電子束的機構，在帶電粒子光學系統追加了射束阻斷器7，在射束控制系統追加了斷續照射部43。觀察條件設定部36，基於條件輸入部41中設定的電子束的斷續條件而對給帶電粒子束控制部30的控制值做寫入控制。斷續照射部43遵照控制值而控制射束遮斷器7，使得電子束在設定好的斷續照射時間或時間點照射至試料8。檢測部34和斷續照射部43控制的脈波電子束同步，進行電子檢測器5所做的二次電子的檢測。

實施例3中，算出電子束的一連串的斷續條件下的SE像的亮度的差分，而將其亮度差變大的區域設定作為第3區域分割。圖14A示意依電子束的每一照射間隔(斷續條件)而取得的二次電子像(模型圖)。這裡，將電子線的斷續條件訂為10μsec與100μsec，斷續條件10μsec時的SE像為SE像241，斷續條件100μsec時的SE像為SE像242。

接下來，運用圖14B說明從它們兩個SE像抽出第3區域分割的方法。首先，作成2個斷續條件下的二次電子像的差圖像。所謂差圖像是將2個圖像的亮度差訂為亮度值之圖像，亮度差愈大則愈明亮(差圖像的亮度愈高)。這裡，相對於SE像的第1區域、第2區域中的斷續條件的差別所造成的亮度差，SE像的第3區域中的斷續條件的差別所造成的亮度差較大，因此將亮度差訂為亮度值之差圖像243亦會顯現和SE像相似的圖案。從差圖像243中的亮度分布244，基於高亮度側的分布而抽出第3區域分割245。例如如圖14B所示，可設定抽出亮度的閾值(區域閾值)，將其以上的亮度區域設定作為第3區域分割。閾值能夠由使用者任意設定。

接著，針對抽出的第3區域分割245，取得SE像241(斷續條件訂為10μsec)的亮度值，SE像242(斷續條件訂為100μsec)的亮度值。圖14C示意其輸出例。

另，當在同一視野內存在對於斷續條件具有相異的亮度變化的第3區域的情形下，可依照讓各者對於斷續條件而言亮度變化變大之方式來抽出第3區域分割。也就是說，亦可在同一視野內抽出複數種類的第3區域分割。針對後述的實施例4，示意抽出複數個第3區域分割的例子。

按照實施例3，可依照透過複數個斷續條件讓亮度變化變大之方式抽出第3區域分割，而可達成高靈敏度的定量檢查。實施例4

實施例4中，示意運用對試料照射例如紫外光藉此控制帶電狀態而進行觀察之帶電粒子線裝置來作為帶電粒子線裝置的例子。在此情形下，必須抽出一種複數個SE像共通的第3區域分割，來讓不止是電子束條件還有每一光照射條件的第3區域的亮度變化變大。

圖15示意檢查裝置亦即脈波帶電粒子線裝置(脈波電子線裝置)1c的裝置構成。除圖13的檢查裝置的裝置構成及機能外，還追加了用來做雷射照射的光源44、照射光學系統45及雷射控制部46。光源44是運用單一波長的光源。雷射亦可為可藉由參數振盪(parametric oscillation)而選擇波長的波長可變雷射。此外，亦可運用令光的諧波產生之波長轉換單元。光的照射區域，理想是比受到偏向器3控制的電子線的偏向區域還廣，以便得到均一的像對比的圖像。光可為連續振盪的光源，亦可為脈波光源，此外亦可藉由電光調變器或聲光調變器來將連續光源脈波化。光與電子線可於時間上同時地照射，亦可於時間上相異的時間點照射。當對受到光照射的試料8照射電子線時所放出的二次電子，會藉由電子檢測器5被檢測。藉由電子檢測器5檢測出到檢測訊號會在圖像生成部35形成SEM圖像，顯示於圖像顯示部42。另，亦可為在圖7A的檢查裝置的裝置構成及機能追加用來做雷射照射的光源44、照射光學系統45及雷射控制部46之帶電粒子線裝置的構成。在此情形下，會對試料照射連續帶電粒子束。

藉由對試料8照射相異的照射條件的光，試料8的SE像的第3區域的亮度會變化。以下，說明決定對於光照射條件而言讓亮度變化變大的第3區域分割的手續。圖16A示意藉由使用者任意設定的電子束觀察條件與光照射條件而取得的二次電子像的例子。這裡，示意電子束觀察條件訂為同一，而將光照射條件訂為10mW、300mW、500mW、1000mW而取得的例子。

如同實施例3，作成它們4種光照射條件下的二次電子像的差圖像。例如，若訂為對於4個SE像以循環(round robin)式作成差圖像，則會作成6個差圖像。抽出讓差圖像的亮度值變大這樣的第3區域分割的方法，如圖16B所示，係如同實施例3般進行。亦即，設定抽出亮度的閾值(區域閾值)，將具有其以上的高亮度的亮度分布的亮度區域設定作為第3區域分割。

此外，當在同一視野內存在對於光照射條件具有相異的亮度變化的第3區域的情形下，可依照讓各者對於光照射條件而言亮度變化變大之方式來抽出第3區域分割。圖16B中，抽出了4種類的第3區域分割。種類的差別由符號的下標A～D來示意。可依照第3區域分割的每一種類，基於相異的差圖像來抽出第3區域分割。

針對抽出的第3區域分割251A～D，取得從圖16A所示二次電子像抽出的第3區域分割中的亮度值。圖16C示意其輸出例。

按照實施例4，不止是電子束觀察，還可從在各光照射條件下照射光時的第3區域的亮度變化抽出讓亮度變化變大的第3區域分割，而可達成高靈敏度的定量檢查。

另，本發明並非由上述實施例所限定，還包含各式各樣的變形例。例如，上述的實施例是為了淺顯地說明本發明而詳加說明，並非限定於一定要具備所說明之所有構成。此外，可將某一實施例的一部分置換成其他實施例之構成，又，亦可於某一實施例之構成追加其他實施例之構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，可追加/刪除/置換其他構成。

1,1b,1c:帶電粒子線裝置 2:電子槍 3:偏向器 4:電子透鏡 5:電子檢測器 6:XYZ平台 7:射束阻斷器 8:試料 10:資訊處理裝置 11:處理器(CPU) 12:記憶體 13:儲存器裝置 14:輸出入埠 15:網路介面 16:匯流排 31:帶電粒子束輸出部 32:帶電粒子束掃描部 33:帶電粒子束聚焦部 34:檢測部 35:圖像生成部 36:觀察條件設定部 37:輸入/顯示部 38:區域保存部 39:區域抽出部 40:特徵量抽出部 41:條件輸入部 42:圖像顯示部 43:斷續照射部 44:光源 45:照射光學系統 46:雷射控制部 51,52:試料 53:Si基板 54:Poly-Si線 55:TEOS膜 100N:正常圖案 100D:不良圖案 101:層間膜 102:接點插栓 103:下層配線 110:SEM圖像 111:第1區域 112:第2區域 113:第3區域 200:SE像 201,202:接點插栓 203,204:第3區域 210:BSE像 220,230,223,233:二次電子像 221,231:第3區域 222,232:分布 224,225,234,235:分布 226,236:亮度分布 241,242:SE像 243:差圖像 244:亮度分布 245,251:第3區域分割 301:圖像顯示部 310:帶電粒子線條件設定部 320:區域設定部 321:區域選定部 322:第3區域抽出部 323:範圍區域設定部 324:插栓種類別設定部 325:手動設定部 326:圖層選擇部 327:第3區域確認部 328:顯示分布區域指定 329:亮度分布 330:抽出區域亮度顯示部

[圖1]觀察試料的圖案的例子。 [圖2]圖1所示圖案的SEM圖像(模型圖)。 [圖3]用來說明第3區域產生的機制的圖。 [圖4]示意檢查方法的一例的流程圖。 [圖5A]SE像(模型圖)的例子。 [圖5B]BSE像(模型圖)的例子。 [圖5C]BSE像的亮度分布。 [圖5D]從BSE像抽出的第1區域及第2區域。 [圖6A]第3區域的抽出例。 [圖6B]將SE像與第3區域重疊顯示的例子。 [圖7A]實施例1之帶電粒子線裝置的裝置構成例。 [圖7B]資訊處理裝置的硬體構成例。 [圖8]GUI的例子。 [圖9A]檢查結果的顯示方法的一例。 [圖9B]檢查結果的顯示方法的一例。 [圖10]示意電子束條件的決定方法的一例的流程圖。 [圖11A]用來說明改變聚焦條件而決定電子束條件的方法的圖。 [圖11B]用來說明改變聚焦條件而決定電子束條件的方法的圖。 [圖12A]用來說明改變聚焦條件而決定電子束條件的方法的圖。 [圖12B]用來說明改變聚焦條件而決定電子束條件的方法的圖。 [圖13]實施例3之帶電粒子線裝置的裝置構成例。 [圖14A]令電子束的斷續條件相異而取得的SE像(模型圖)的例子。 [圖14B]用來說明從令電子束的斷續條件相異而取得的SE像(模型圖)抽出第3區域分割的方法的圖。 [圖14C]檢查結果的顯示方法的一例。 [圖15]實施例4之帶電粒子線裝置的裝置構成例。 [圖16A]令光照射條件相異而取得的SE像(模型圖)的例子。 [圖16B]用來說明從令光照射條件相異而取得的SE像(模型圖)抽出第3區域分割的方法的圖。 [圖16C]檢查結果的顯示方法的一例。

100N:正常圖案

100D:不良圖案

101:層間膜

102:接點插栓

103:下層配線

110N,110D:SEM圖像

111:第1區域

112:第2區域

113:第3區域

Claims

一種檢查方法，係針對在介電體區域形成有由導體或半導體所成的圖案之試料，檢查前述圖案的電氣特性，該檢查方法，其特徵為，在前述試料上令帶電粒子束掃描而取得二次電子像，算出基於第3區域的亮度值之特徵量，其中該第3區域是從前述二次電子像中的對應到前述介電體區域的第1區域與對應到前述圖案的第2區域之交界朝前述第1區域側擴展而比前述第2區域還高亮度，基於前述特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。
如請求項1所述之檢查方法，其中，前述第3區域，是因前述試料的前述介電體區域中的電位梯度而發生。
如請求項1所述之檢查方法，其中，基於前述試料的構造資訊而抽出前述交界。
如請求項3所述之檢查方法，其中，作為前述試料的構造資訊，運用令帶電粒子束在前述試料上掃描而取得的背向散射電子像或者X射線像，或前述試料的CAD資料。
如請求項1所述之檢查方法，其中，在前述試料上令第1帶電粒子線條件的帶電粒子束掃描而取得第1二次電子像，在前述試料上令第2帶電粒子線條件的帶電粒子束掃描而取得第2二次電子像，基於前述第1二次電子像的前述第3區域的亮度分布與前述第2二次電子像的前述第3區域的亮度分布之比較，決定取得前述二次電子像時的帶電粒子束的帶電粒子線條件。
如請求項5所述之檢查方法，其中，前述第1帶電粒子線條件的帶電粒子束的在前述試料上的聚焦徑，和前述第2帶電粒子線條件的帶電粒子束的在前述試料上的聚焦徑相異。
如請求項1所述之檢查方法，其中，取得前述二次電子像時的帶電粒子束的帶電粒子線條件為散焦條件。
一種檢查方法，係針對在介電體區域形成有由導體或半導體所成的圖案之試料，檢查前述圖案的電氣特性，該檢查方法，其特徵為，在前述試料上令第1斷續條件的脈波帶電粒子束掃描而取得第1二次電子像，在前述試料上令第2斷續條件的脈波帶電粒子束掃描而取得第2二次電子像，基於前述第1二次電子像與前述第2二次電子像之差圖像中的高亮度側的亮度分布而抽出第1的第3區域分割(segmentation)，基於以前述第1二次電子像及前述第2二次電子像中的前述第3區域分割的亮度值為基礎之特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。
一種檢查方法，係針對在介電體區域形成有由導體或半導體所成的圖案之試料，檢查前述圖案的電氣特性，該檢查方法，其特徵為，在照射了第1光照射條件的光之前述試料上令帶電粒子束掃描而取得第1二次電子像，在照射了第2光照射條件的光之前述試料上令帶電粒子束掃描而取得第2二次電子像，基於前述第1二次電子像與前述第2二次電子像之差圖像中的高亮度側的亮度分布而抽出第3區域分割(segmentation)，基於以前述第1二次電子像及前述第2二次電子像中的前述第3區域分割的亮度值為基礎之特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。
如請求項8或9所述之檢查方法，其中，前述第3區域分割，被涵括於前述第1二次電子像及前述第2二次電子像中的因前述試料的前述介電體區域中的電位梯度而發生的高亮度區域。
一種帶電粒子線裝置，具備：試料平台，供試料載置，該試料是在介電體區域形成有由導體或半導體所成的圖案；帶電粒子光學系統，對前述試料照射帶電粒子束；及資訊處理裝置，依照在前述試料上令前述帶電粒子束掃描而取得的二次電子像而檢查前述圖案的電氣特性；前述資訊處理裝置，算出基於第3區域的亮度值之特徵量，其中該第3區域是從前述二次電子像中的對應到前述介電體區域的第1區域與對應到前述圖案的第2區域之交界朝前述第1區域側擴展而比前述第2區域還高亮度，基於前述特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。
如請求項11所述之帶電粒子線裝置，其中，前述第3區域，是因前述試料的前述介電體區域中的電位梯度而發生。
如請求項11所述之帶電粒子線裝置，其中，前述二次電子像，是前述帶電粒子光學系統令散焦條件的前述帶電粒子束在前述試料上掃描而取得的二次電子像。
如請求項11所述之帶電粒子線裝置，其中，前述帶電粒子光學系統將脈波帶電粒子束對前述試料照射，前述資訊處理裝置，基於在前述試料上令第1斷續條件的脈波帶電粒子束掃描而取得的第1二次電子像與在前述試料上令第2斷續條件的脈波帶電粒子束掃描而取得的第2二次電子像之差圖像中的高亮度側的亮度分布而抽出第1的第3區域分割(segmentation)，基於以前述第1二次電子像及前述第2二次電子像中的前述第3區域分割的亮度值為基礎之特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。
如請求項11所述之帶電粒子線裝置，其中，前述帶電粒子光學系統將光對前述試料照射，前述資訊處理裝置，基於在照射了第1光照射條件的光之前述試料上令帶電粒子束掃描而取得的第1二次電子像與在照射了第2光照射條件的光之前述試料上令帶電粒子束掃描而取得的第2二次電子像之差圖像中的高亮度側的亮度分布而抽出第3區域分割(segmentation)，基於以前述第1二次電子像及前述第2二次電子像中的前述第3區域分割的亮度值為基礎之特徵量而檢查前述圖案的電氣特性。