TWI791993B - 推導電氣特性之系統及非暫態性電腦可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

本揭示目的在於提供一種可評估形成於試料上的元件的電氣特性之系統。 為達成上述目的，提出一種系統，係包含電腦系統，該電腦系統構成為具有圖像取得工具、及1以上的處理器，而可與前述圖像取得工具通訊，該系統，從圖像取得工具，接收有關藉由至少2個相異的圖像取得條件而取得的複數個圖像中包含之特定圖樣的2以上的特徵之資訊(S1903)，在有關從藉由圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料所抽出之2以上的特徵的資訊、與形成於試料上的元件的電氣特性之關連資訊中參照該資訊(S1904)，藉此推導電氣特性(S1905)。

Description

推導電氣特性之系統及非暫態性電腦可讀媒體
本揭示有關推導電氣特性之系統及非暫態性電腦可讀媒體，特別有關從藉由相異的圖像取得條件而得到的複數個特徵來推導電氣特性之系統及非暫態性電腦可讀媒體。
運用電子顯微鏡之試料分析法的1種，已知有基於檢測藉由將脈波化的電子束對試料照射而得到的二次電子等，來形成電位對比像，而基於該電位對比像的分析來評估形成於試料上的元件的電氣特性之手法。
專利文獻1中記載運用由複數個斷續條件所成之複數個SEM圖像，來分析試料的電氣特性之方法。專利文獻2中記載運用從複數個斷續條件得到之二次電子的檢測訊號，來分析試料的帶電的減緩的時間常數之方法。專利文獻3中記載從藉由複數個斷續條件得到之圖像的合成圖像，來分析試料的帶電的減緩的時間常數之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第6379018號(對應美國專利USP9,659,744) [專利文獻2]日本特許第5744629號(對應美國專利USP8,907,279) [專利文獻3]日本特許第6121651號(對應美國專利USP9,236,220)
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1至3，說明了評估形成於試料上的元件的電氣特性之手法，但若不僅判定缺陷與否，還能夠評估具體的電氣特性，則於半導體元件的製造工程中可達成高度的製程管理。以下提出一種推導電氣特性之系統及非暫態性電腦可讀媒體，目的在於更確切地評估形成於試料上的元件的電氣特性。 [解決問題之技術手段]
作為用來達成上述目的之一個態樣，提出一種系統，係包含電腦系統，該電腦系統構成為具有取得試料的圖像之圖像取得工具、及1以上的處理器，而可與前述圖像取得工具通訊，該系統，具備：記憶體，記憶有關從藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料所抽出之2以上的特徵的資訊、與形成於試料上的元件的電氣特性之關連資訊；前述處理器，從前述圖像取得工具，接收有關藉由至少2個相異的圖像取得條件而取得的複數個圖像中包含之特定圖樣的2以上的特徵之資訊，從前述記憶體接收前述關連資訊，在前述關連資訊，參照有關前述特徵之資訊，藉此推導前述電氣特性。
此外，提出一種存放令電腦執行上述處理的程式之非暫態性電腦可讀媒體。
又，提出一種系統，係從藉由圖像取得工具而得到的圖像資料，推定形成於試料上的元件的電氣特性之系統，其中，前述系統，包含電腦系統、及該電腦系統執行之演算模組，前述電腦系統，具備輸出前述元件的電氣特性作為學習結果之學習器，前述學習器，運用教師資料而事先實施學習，該教師資料包含藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料、從該2以上的圖像資料抽出的2以上的特徵、及從該2以上的特徵生成的資訊之至少1者、及前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件、及電氣特性，前述演算模組，對於前述學習器，輸入藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料、從該2以上的圖像資料抽出的2以上的特徵、及從該2以上的特徵生成的資訊之至少1者，與前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件，藉此輸出前述電氣特性。 [發明之效果]
按照上述構成，可確切地評估形成於試料上的元件的電氣特性。
帶電粒子線裝置，例如掃描電子顯微鏡(SEM)，為可藉由聚焦的電子線(電子束)來做奈米尺度的微細圖樣的圖像形成、測定、檢查等之裝置。SEM的觀察法的一種，有電位對比(potential contrast)法。電位對比，為反映出電子線照射的帶電所引起的表面電位的差之對比，主要能夠利用於半導體元件的電氣特性不良的檢查等。為了檢查電氣特性不良，可設想運用SEM圖像的圖樣的明度的差來辨明不良處。所謂明度，為表示藉由帶電粒子束裝置取得的圖像或像素的明亮程度之參數。若欲提升由電位對比所達成之缺陷的檢測靈敏度，重點在於控制電子線照射所造成的帶電的蓄積及減緩。
以下說明之實施例中，說明以帶電的高精度控制為目的，而運用脈波化的電子線來進行SEM圖像的取得之例子。此處將脈波化的電子線稱為脈波電子，而所謂斷續條件，表示脈波電子的照射時間、或脈波電子的照射距離、或照射與照射之間的遮斷時間、或照射與照射之間的距離間隔亦即照射點間距離等。
另一方面，運用SEM之半導體元件的缺陷檢查中，為有助於高精度的製程管理，不僅會藉由明度的差來辨明缺陷處，還會藉由電阻R或靜電容C等更具體的電氣特性來將缺陷分類或評估。例如，若能夠基於電阻R與靜電容C來將缺陷分類，則能夠分類成電阻R比正常的半導體元件還小之短路缺陷、及靜電容C大之空乏靜電容缺陷，對製程管理所反饋之資訊量便會增加。亦即，為了確切評估電性缺陷，理想是將正常部或缺陷部的電阻R或靜電容C等的電氣的參數予以獨立分析。
以下說明之實施例中，說明一種可將和電阻R對應的參數及和靜電容C對應的參數的至少一方予以獨立評估之帶電粒子線裝置。按照以下說明之實施例，不僅是電阻R與靜電容C的積亦即RC時間常數，還能夠將電阻R與靜電容C等的電性參數予以獨立辨明。
在帶電的蓄積為正規的狀態下，電位對比的圖像的明度S和電阻R呈反比，如數式1般遵從歐姆定律。
Figure 02_image001
此處，Vs為帶電飽和時的表面電位，為在具有長照射時間之斷續條件下得到的帶電狀態。帶電飽和時的表面電位近乎一定，因此電阻R小則圖像的明度S變亮，電阻R大則圖像的明度S變小。
另一方面，當帶電處於過渡狀態的情形下，圖像的明度S和靜電容C呈正比，明度S以數式2表示。
Figure 02_image003
此處，Q為由於電子線照射而被試料吸收之電荷，Tir為照射時間、Ti為照射與照射之間的遮斷時間，RC為時間常數。當照射與照射之間的遮斷時間Ti相對於RC為充分長之斷續條件的情形下，數式2能夠近似成數式3。
Figure 02_image005
被吸收的電荷不受電氣特性影響而近乎一定，因此靜電容C大則圖像的明度S變亮，靜電容C小則圖像的明度S變暗。
此外，從藉由照射與照射之間的遮斷時間為Ti1(第1斷續條件)的射束掃描而得到的圖像所抽出之明度、及從藉由照射與照射之間的遮斷時間為Ti2(第2斷續條件)的射束掃描而得到的圖像所抽出之明度之差ΔS，能夠以數式4表示。
Figure 02_image007
如數式4所示，圖像明度之差ΔS表示和RC時間常數相依之明度的變化量，當RC時間常數和遮斷時間Ti1或Ti2為同等的時間尺度的情形下，明度之差ΔS會變大。此外，RC時間常數、電阻R、及靜電容C有著數式5的關係。
Figure 02_image009
本揭示是基於有關電子線照射所引起的帶電、與形成於試料上的元件的電氣特性之關係的嶄新見解而完成，主要有關以下的方法、系統、及非暫態性電腦可讀媒體。系統，包含基於從帶電粒子線裝置輸出的圖像訊號、或特徵量，而執行演算處理之電腦系統。
此外，亦併予說明包含這樣的電腦系統之帶電粒子線裝置。
例如，以下實施例中，說明一種帶電粒子線裝置，係具備：帶電粒子源；及將從前述帶電粒子源放出的帶電粒子線予以脈波化之手段；及一面掃描前述脈波化的前述帶電粒子線一面對試料聚焦照射之帶電粒子線光學系統；及檢測從前述試料放出的二次帶電粒子之二次帶電粒子檢測系統；及基於前述二次帶電粒子的檢測訊號的強度而予以圖像化之手段，該帶電粒子線裝置，其特徵為，且具備：斷續照射系統，控制前述脈波化的帶電粒子線的照射時間、及照射與照射之間的遮斷時間等斷續條件；及圖像處理系統，具備處理器，該處理器從藉由複數個前述斷續條件而得到的前述圖像的明度來獨立地辨明複數個電氣特性；基於第一斷續條件下的圖像明度來分析R或C當中的其中一方，藉由第一斷續條件與第二斷續條件的圖像明度之差來分析RC時間常數，從R或C當中的其中一方與RC時間常數來分析R或C的另一方，藉此獨立地辨明電氣特性。
按照上述構成，便可基於適用合適的演算式來求出電阻與靜電容。此外，按照後述的實施例，不僅是藉由明度的差來辨明缺陷處，還可將包含電阻R或靜電容C之電氣特性予以獨立辨明，能夠將短路缺陷或空乏靜電容缺陷等具有相異的電氣特性之缺陷予以分類。
以下，針對基於藉由斷續性地照射帶電粒子線而得到的圖像的明度來將試料的電氣特性亦即電阻R與靜電容C予以獨立辨明之帶電粒子線裝置，以下運用圖面說明之。
另，以下說明中，作為將帶電粒子束照射至試料上，檢測二次帶電粒子而生成圖像之帶電粒子線裝置的一例，是以將電子線照射至試料上，檢測二次電子而生成圖像之掃描電子顯微鏡為例來說明，但並不限於此，例如亦能夠將離子束照射至試料上，檢測二次離子或二次電子而生成圖像之離子束裝置等予以運用作為圖像取得工具。 [實施例1]
本實施例中，有關一種運用掃描電子顯微鏡的圖像，將具有相異的電氣特性之試料的缺陷予以分類、檢查之缺陷檢查裝置，而敍述一種具備從藉複數個斷續條件而取得的圖像的明度來將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立分析的功能之掃描電子顯微鏡。
圖1揭示本實施例中的掃描電子顯微鏡的一例。掃描電子顯微鏡由斷續照射系統、電子光學系統、二次電子檢測系統、平台機構系統、圖像處理系統、控制系統、操作系統所構成。斷續照射系統由電子線源1、脈波電子生成器4所構成。本發明中，是構成為另行設置脈波電子生成器4，但使用可照射脈波電子的電子線源亦可實施。
電子光學系統由聚光透鏡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，設置成用來將電子線於試料上一維地或二維地掃描，成為如後述之控制的對象。
二次電子檢測系統由檢測器8、輸出調整電路9所構成。平台機構系統由試料平台10、試料11所構成。控制系統由加速電壓控制部21、照射電流控制部22、脈波照射控制部23、偏向控制部24、聚焦控制部25、試料電場控制部26、平台位置控制部27、控制傳令部28所構成。控制傳令部28，基於從操作介面41輸入的輸入資訊，對各控制部將控制值做寫入控制。
此處，脈波照射控制部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。本實施例中，是控制連續照射電子線的時間亦即照射時間以及電子線的照射與照射之間的時間亦即遮斷時間。
另，脈波照射控制部23，係控制將射束在試料上掃描的掃描偏向器、及遮斷射束往試料的照射之遮沒偏向器，藉此令脈波射束產生。在進行掃描偏向器所做的射束掃描之期間，遮沒電極係遵照設定好的照射條件而間歇性地將射束遮斷，藉此令脈波射束產生。
圖像處理系統，由檢測訊號處理部31、檢測訊號分析部32、圖像或電氣特性顯示部33、資料庫34所構成。在圖像處理系統的檢測訊號處理部31或檢測訊號分析部32具備1個以上的處理器，執行被指定的檢查圖樣的明度之演算、或複數個檢查圖樣間的明度差之演算、或基於明度或是明度差而分析電氣特性之演算或將電氣特性分類之演算等。圖像處理系統的資料庫34，於執行分析電氣特性之演算等時，為存放校正資料之記憶媒體，於演算時讀出利用之。
操作系統，由操作介面41所構成。圖2揭示本實施例中使用的試料的截面圖。插栓(plug)51，接觸自矽基板53電性浮遊之配線52。插栓54為完全未接觸配線52之缺陷插栓。插栓55為具有電阻而與配線52耦合之缺陷插栓。本實施例中，係將前述二種類的缺陷做分類、檢查。
如上述般的控制或圖像處理等，是藉由具備1以上的處理器之1以上的電腦系統而執行。1以上的電腦系統，係構成為執行事先規定的記憶媒體中記憶的演算模組，而自動地或半自動地執行如後述般之處理。又，1以上的電腦系統構成為可與圖像取得工具通訊。
圖3示意本實施例中的將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立地分析之檢查配方的設定工程示意流程圖。
首先，移動至觀察場所(S101)。接著，指定檢查的試料的佈局(S102)。此處，為半導體晶圓的重覆的圖樣區域的佈局。接著，運用佈局資訊而移動至用於配方作成之試檢查區域(S103)。接著，設定光學條件(S104)。
此處，光學條件，包含電子線的加速電壓、電子線的照射電流、掃描速度。接著設定觀察的視野的尺寸或倍率(S105)。接著，設定複數個斷續條件，取得圖像(S106)。S106中設定的複數個斷續條件，其照射時間、或照射距離、或遮斷時間、或照射點間距離當中最少1個條件彼此相異。又，S106中設定的複數個斷續條件，最少具有2個以上的相異的遮斷時間。
接著，對於複數個斷續時間，基於圖像的明度達飽和之明度飽和值，來分析靜電容C或電阻R(S107)。本實施例之S107中，首先比較就斷續條件而言遮斷時間相異的複數個圖像的明度之後，在遮斷時間的變化所伴隨之圖像的明度的變化量設定第一閾值及第二閾值，而將明度的變化量為第一閾值以下之遮斷時間的圖像的明度訂為明度飽和值。此外，本實施例之S107中基於數式3分析(演算)靜電容。
接著，運用使用複數個斷續條件而取得的複數個圖像的明度的差分值，分析RC時間常數(S108)。本實施例之S108中基於數式4分析RC時間常數。此處，理想是ΔS訂為明度飽和值與明度的變化量成為最大(例如藉由微分處理而和峰值位置相對應)的明度值之差分，而遮斷時間Ti1、Ti2亦各自設定成為明度飽和值之遮斷時間、明度變化量成為最大之遮斷時間。
接著，從分析出的靜電容C、或電阻R、及RC時間常數，來分析電阻R、或靜電容C(S109)。此處，算出S107中未演算的參數。
本實施例之S109中基於數式5分析電阻R。將試檢查中取得的斷續條件與圖像的明度、或電阻R及靜電容C的結果予以顯示(S110)。
接著，設定檢查中使用的二個以上的斷續條件(S111)。本實施例中，從試檢查中使用的斷續條件當中，裝置分別自動地抽出明度的變化量為第一閾值以下之遮斷時間作為第一斷續條件、明度的變化量為第二閾值以下之遮斷時間作為第二斷續條件。接著，結束檢查配方作成工程(S112)。
像以上這樣，按照一種電腦系統及演算模組，構成為在形成於試料上的元件的第1特性(例如R)、第2特性(例如C)、射束的複數個照射條件(例如斷續時間)、及藉由複數個照射條件照射射束時之特徵量的比較資訊(ΔS)的關連資訊(例如數式3)中，輸入前述第1特性及第2特性的其中一方、射束的複數個照射條件(例如複數個遮斷時間)、及比較資訊(ΔS)，而藉此算出前述第1特性及第2特性的另一方，便可基於選擇和元件相應之合適的演算式，來確切地評估2個特性。
另，亦可掌握當設定複數個射束的遮斷條件時的明度的變化的特徵，來判定是靜電容系統的缺陷還是電阻系統的缺陷。此處，所謂靜電容系統的缺陷，意指ROI(Region Of Interest)內包含的複數圖樣當中，雖電阻為同程度，但靜電容和其他圖樣相異者。另一方面，所謂電阻系統的缺陷，意指ROI內包含的複數圖樣當中，雖靜電容為同程度，但電阻和其他圖樣相異者。
圖18為對於遮斷時間(脈波射束未照射的時間)的變化之明度的變化示意圖表，圖18(a)示意靜電容系統的缺陷的對於遮斷時間的變化之明度的變化，圖18(b)示意電阻系統缺陷的對於遮斷時間的變化之明度的變化。如圖18示例般，在電阻系統缺陷與靜電容系統缺陷中，令遮斷時間變化時之明度的變化的特徵有所不同。故，亦可設計成基於這樣的特徵的不同，來判斷是靜電容系統缺陷還是電阻系統缺陷。
此外，靜電容系統的缺陷，有隨著遮斷時間變長而每一靜電容的明度的不同變得明確之傾向。利用這樣的特徵，例如亦可設計成從遮斷時間長的區域之明度與在遮斷時間長的區域事先登錄之明度的平均值(相異的靜電容缺陷之明度的平均值)之差分，來進行缺陷種類的判定。在此情形下，設想例如當差分超出規定的閾值的情形下判定為靜電容系統缺陷，當為規定的閾值以下的情形下判定為電阻系統缺陷。 又，電阻系統的缺陷，有隨著遮斷時間變短而每一電阻的明度的不同變得明確之傾向。利用這樣的特徵，例如亦可設計成從遮斷時間短的區域之明度與在遮斷時間短的區域事先登錄之明度的平均值(相異的電阻缺陷之明度的平均值)之差分，來進行缺陷種類的判定。在此情形下，設想例如當差分超出規定的閾值的情形下判定為電阻系統缺陷，當為規定的閾值以下的情形下判定為靜電容系統缺陷。
此外，亦可設計成令得到的曲線擬合至示意事先對每一缺陷種類記憶的遮斷時間的變化與明度的變化的關係之曲線，而根據其一致度來將缺陷種類予以分類。又，亦可設想事先備妥(記憶)和複數個靜電容相對應之複數個曲線、及和複數個電阻相對應之複數個曲線，而根據一致度來推定靜電容或電阻。
亦可設計成當依上述方式判定出靜電容系統的缺陷時，在S107運用數式3求出C，當判定出電阻系統的缺陷時，運用數式1求出R。
圖19為用來判定電氣特性的種類、或特徵量之工程示意流程圖。如圖3的步驟106般，藉由複數個遮斷時間的各者進行圖像生成(步驟1901、1902)，取得設定好的數量的圖像(遮斷條件)後，生成示意從遮斷時間的變化與圖像而抽出之特徵量(明度)的變化之曲線(函數)(步驟1903)，將其與缺陷種類或缺陷的特徵量(靜電容、電阻)建立關連而和已記憶的參照資料比較(步驟1904)，來辨明缺陷種類及缺陷的特徵量的至少一方(步驟1905)。上述曲線，為從藉由照射條件相異的複數個圖像取得條件而得到的2以上的圖像資料所抽出的2以上的特徵而生成之資訊。後述實施例中，有時將此曲線稱為S曲線。
在從藉由2以上的圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料所抽出的2以上的特徵而生成之資訊與形成於試料上的元件的缺陷的種類及該缺陷的特徵的至少一方(電氣特性)之關連資訊中參照此資訊，藉此便可推導缺陷的種類或特徵。
按照可執行圖19示例般的處理之電腦系統，不僅是缺陷的存在與否，還可辨明缺陷的種類或特徵量。
圖4示意設定本實施例中使用的檢查配方的工程的操作介面。操作介面，係顯示SEM圖像，具有用來指定從試檢查圖像分析電氣特性的檢查圖樣之檢查圖樣設定部61。本實施例中，選擇圖樣a與圖樣b。此外，具有光學條件及掃描條件及視野設定部62，加速電壓設定部63、照射電流設定部64、視野尺寸設定部65、掃描速度設定部66。本實施例中訂為加速電壓500V、照射電流100pA、視野尺寸3μm、掃描速度　TV速率。
此外，設定複數個斷續條件而將檢查圖樣設定部61中選擇的圖樣的明度的斷續條件相依性予以分析之斷續條件抽出部67，係具有設定照射時間或照射距離之照射設定部68、及設定照射點間的遮斷時間或照射點間的距離之照射點間設定部69、及顯示圖樣的明度的斷續條件相依性之明度分析結果顯示部70。本實施例中構成為作為照射設定部68係設定照射時間，作為照射點間設定部69係設定遮斷時間。
此外本實施例中構成為作為複數個斷續條件能夠設定6條件，複數個斷續條件當中包含通常的掃描亦即通常條件。作為複數個斷續條件，將照射時間訂為0.3μs，遮斷時間各自訂為0.1、0.2、0.7、1.2、1.7μs。
此外，設定檢查中使用的複數個斷續條件而顯示藉由試檢查來分析電阻R與靜電容C的結果之檢查條件設定部71，係具有設定檢查中使用的照射時間或照射距離之照射設定部72、及設定檢查中使用的照射點間的遮斷時間或照射點間的距離之照射點間設定部73、及執行試檢查之試檢查執行部74、及顯示試檢查所得到的電阻R與靜電容C之試檢查結果顯示部75。
本實施例中，作為檢查中使用的斷續條件，係抽出照射時間0.3μs、遮斷時間1.7μs的第一斷續條件，及照射時間0.3μs、遮斷時間0.1μs的第二斷續條件，藉由依第一斷續條件得到的圖像的明度，基於數式3分析靜電容C。此外，本實施例中，運用圖1記載的資料庫34中事先保存的校正資料亦即明度與靜電容C之關係，來分析靜電容C。
此外，本實施例中，藉由依第一斷續條件得到的圖像與依第二斷續條件得到的圖像之明度差，基於數式4分析RC時間常數。
圖5示意將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立分析而將缺陷分類之檢查的工程的流程圖。首先，讀入圖3的流程圖中作成的檢查配方(S121)。接著，指定檢查的區域(S122)。接著，從控制傳令部28設定自檢查配方讀入的光學條件(S123)。接著，設定複數個斷續條件(S124)。接著，移動至檢查場所(S125)。接著依複數個斷續條件取得圖像(S126)。
本實施例中，依檢查配方中設定的第一斷續條件與第二斷續條件取得圖像。接著，分析單一的斷續條件所得到的圖像的明度(S127)。本實施例中分析第一斷續條件所得到的圖像的明度。接著，基於依單一的斷續條件取得的圖像明度，分析靜電容C或電阻R(S128)。本實施例中運用第一斷續條件所得到的圖像的明度，基於數式3分析靜電容C。
接著，分析依複數個斷續條件取得的圖像的明度差(S129)。本實施例中分析依第一斷續條件與第二斷續條件取得的圖像的明度差。接著，基於圖樣明度的差分值來分析RC時間常數(S130)。本實施例中基於數式4分析RC時間常數。
接著，運用S128中求出的靜電容C或電阻R、及S130中求出的RC時間常數來分析相異的電氣特性值(和先前求出的電氣特性為相異的電氣特性的值)(S131)。本實施例中於S128中事先求出靜電容C，因此從該靜電容C、及S130中求出的RC時間常數，運用數式5分析電阻R。於指定的檢查區域，反覆S125至S131的步驟。接著，顯示電阻與靜電容的結果(S132)。接著，從電阻與靜電容的結果來將缺陷的種類分類(S133)。接著顯示分類出的結果的在晶圓面內之發生狀態(S134)。本實施例中將平均缺陷密度等亦顯示作為檢查結果。接著結束檢查工程(S135)。
圖6示意本實施例中使用的缺陷檢查工程的操作介面。操作介面，具有設定檢查區域之檢查區域設定部81，具有讀入圖3的流程圖中作成的檢查配方而執行檢查之檢查執行部82。此外，具有顯示電阻R與靜電容C的檢查結果，而基於檢查結果將缺陷分類之缺陷分類設定部83。本實施例中，分類成電阻R高而靜電容C低之缺陷a群、及電阻R低而靜電容C大之缺陷b群。缺陷a群相當於圖2的插栓54的缺陷插栓，缺陷b群相當於圖2的插栓55的缺陷插栓。
此外，具有顯示分類出的缺陷a群的在晶圓面內之發生分布或平均缺陷密度之缺陷a群發生分布顯示部84，及顯示缺陷b群的在晶圓面內之發生分布或平均缺陷密度之缺陷b群發生分布顯示部85。
按照如上述般的實施例，能夠藉由複數個斷續條件獨立分析電阻R與靜電容C，基於本分析所得到的電阻R與靜電容C將缺陷分類，能夠提供分類出的缺陷的發生狀況。 [實施例2]
本實施例中，有關一種運用掃描電子顯微鏡的圖像，將具有相異的電氣特性之試料的缺陷予以分類、檢查之缺陷檢查裝置，而敍述一種具備從藉複數個斷續條件而取得的圖像的明度來將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立分析的功能之掃描電子顯微鏡。
本實施例中，使用圖1記載之掃描電子顯微鏡。圖7揭示本實施例中使用的試料的截面圖。插栓91，為接觸形成於矽基板92的一部分的雜質擴散層93之正常插栓。矽基板92與雜質擴散層93為PN接合，示出二極體特性。插栓94為具有電阻而接觸雜質擴散層之缺陷插栓。插栓95為完全未接觸雜質擴散層之缺陷插栓。插栓96為將雜質擴散層破壞而接觸之缺陷插栓。
本實施例中，係將3種類的缺陷插栓予以分類、檢查。本實施例中，運用圖3記載的檢查配方的設定工程的流程圖。本實施例中，於圖3記載的S107中，基於數式1分析電阻R。此外，本實施例中，於圖3記載的S109中基於數式5分析靜電容C。
圖8示意設定本實施例中使用的檢查配方的工程的操作介面。操作介面，係顯示和圖4記載同樣的SEM圖像，具有用來指定從試檢查圖像分析電氣特性的檢查圖樣之檢查圖樣設定部61。本實施例中，選擇圖樣a、圖樣b、及圖樣c作為檢查對象。此外，具有和圖4記載同樣的光學條件及掃描條件及視野設定部62，和圖4記載同樣的加速電壓設定部63、照射電流設定部64、視野尺寸設定部65、掃描速度設定部66。本實施例中訂為加速電壓1000V、照射電流500pA、視野尺寸3μm、掃描速度TV速率。
此外，具有和圖4記載同樣，設定複數個斷續條件而將檢查圖樣設定部61中選擇的圖樣的明度的斷續條件相依性予以分析之斷續條件抽出部67。本實施例中構成為作為照射設定部68係設定照射時間，作為照射點間設定部69係設定遮斷時間。此外本實施例中構成為作為複數個斷續條件能夠設定6條件，複數個斷續條件當中包含通常的掃描亦即通常條件。作為複數個斷續條件，將照射時間訂為0.1μs，遮斷時間各自訂為0.1、0.5、1.0、3.0、5.0μs。
此外，具有和圖4記載同樣，設定檢查中使用的複數個斷續條件而顯示藉由試檢查來分析電阻R與靜電容C的結果之檢查條件設定部71。
本實施例中，作為檢查中使用的斷續條件，係抽出通常條件亦即第一斷續條件，及照射時間0.1μs、遮斷時間0.1μs的第二斷續條件，及照射時間0.1μs、遮斷時間1.0μs的第三斷續條件，藉由依第一斷續條件得到的圖像的明度，基於數式1分析電阻R。
此外，本實施例中，訂為僅分析電阻R的程度，而不校正絕對值。
此外，本實施例中，藉由依第一斷續條件得到的圖像與依第二斷續條件得到的圖像之明度差，基於數式4分析第一RC時間常數，而藉由依第二斷續條件得到的圖像與依第三斷續條件得到的圖像之明度差，基於數式4分析第二RC時間常數。
當同一缺陷插栓中具有複數個RC時間常數的情形下，能夠從電阻R、及第一RC時間常數與第二RC時間常數，來分析第一靜電容C與第二靜電容C。本實施例中，僅圖樣c輸出了第一及第二電阻R與靜電容C作為檢查結果。本實施例中，運用前述圖5所示將缺陷分類之檢查的工程的流程圖。
圖9示意本實施例中使用的缺陷檢查工程的操作介面。操作介面，具有設定檢查區域之檢查區域設定部81，具有讀入圖3的流程圖中作成的檢查配方而執行檢查之檢查執行部82。此外，具有顯示電阻R與靜電容C的檢查結果，而基於檢查結果將缺陷分類之缺陷分類設定部83。
本實施例中，分類成電阻R與靜電容C為中程度之缺陷a群、及電阻R高而靜電容C低之缺陷b群、及具有第一及第二電阻R與靜電容C之缺陷c群。缺陷a群相當於圖7的插栓94的缺陷插栓，缺陷b群相當於圖7的插栓95的缺陷插栓，缺陷c群相當於圖7的插栓96的缺陷插栓。此外，具有顯示分類出的缺陷群的在晶圓面內之發生分布之缺陷群發生分布顯示部86。
按照如上述般的實施例，能夠藉由複數個斷續條件獨立分析電阻R與靜電容C，基於本分析所得到的電阻R與靜電容C將缺陷分類，能夠提供分類出的缺陷的發生狀況。 [實施例3]
本實施例中，有關一種運用掃描電子顯微鏡的圖像，將具有相異的電氣特性之試料的缺陷予以分類、檢查之缺陷檢查裝置，而敍述一種具備從藉複數個斷續條件而取得的圖像的明度來進行和電氣特性相應的明度的修正，將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立地高精度地分析的功能之掃描電子顯微鏡。 本實施例中，使用圖1記載之掃描電子顯微鏡。
圖10揭示本實施例中使用的試料的截面圖。插栓(plug)101，接觸自矽基板106電性浮遊之配線104。插栓102為未接觸配線104之缺陷插栓。插栓103為貫通配線104，也接觸到位於配線104的下層的電性浮遊的配線105之缺陷插栓。本實施例中，係將前述正常插栓與前述二種類的缺陷插栓予以分類、檢查。
圖11示意本實施例中的進行和電氣特性相應的明度的修正，將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立地高精度地分析之檢查配方的設定工程示意流程圖。
首先，移動至觀察場所(S141)。接著，指定檢查的試料的佈局(S142)。此處，為半導體晶圓的反覆的圖樣區域的佈局。接著，運用佈局資訊而移動至用於配方作成之試檢查區域(S143)。接著，設定光學條件(S144)。此處，光學條件，包含電子線的加速電壓、電子線的照射電流、掃描速度。接著設定觀察的視野的尺寸或倍率(S145)。接著，設定複數個斷續條件，取得圖像(S146)。S146中設定的複數個斷續條件，其照射時間、或照射距離、或遮斷時間、或照射點間距離當中最少1個條件彼此相異。又，S146中設定的複數個斷續條件，至少具有2個相異的照射時間。
接著，分析依複數個斷續條件取得的圖像的明度(S147)。接著，對於複數個照射時間，基於圖像的明度達飽和之明度飽和值，來分析電阻R(S148)。本實施例之S148中，首先比較照射時間相異的複數個圖像的明度之後，在照射時間的變化所伴隨之圖像的明度的變化量設定閾值，而將明度的變化量為閾值以下之照射時間的圖像的明度訂為明度飽和值。此外，本實施例之S107中基於數式1分析電阻。接著，對於複數個照射時間，基於明度飽和值算出對於漏電流之圖像的明度的修正值(S149)。接著，運用從依複數個斷續條件得到的圖像的明度扣除修正值而成之修正明度的差分值來分析RC時間常數(S150)。
接著，從電阻R與RC時間常數來分析靜電容C(S151)。接著，將試檢查中取得的斷續條件與圖像的明度、或電阻R及靜電容C的結果予以顯示(S152)。接著，設定檢查中使用的二個以上的斷續條件(S153)。本實施例中是由使用者自行設定，但從使用的斷續條件當中由裝置自動判斷設定亦無妨。接著，結束檢查配方作成工程(S154)。
圖12示意本實施例中的S149的對於漏電流之圖像的明度的修正值的算出法。從依第一照射時間取得的明度的時間變化111、依第二照射時間取得的明度的時間變化112、依第三照射時間取得的明度的時間變化113，可知隨著照射時間變長，明度會由於電子線照射的帶電而降低。此外，第三照射時間中明度的降低達飽和。第三照射時間的明度，反映了由於帶電所造成之試料的內部電場而流通的漏電流。如依第一至第三照射時間取得的明度的時間變化114所示般，本實施例中，將本漏電流所造成之明度的變化以線形修正。修正明度Sc如數式6所示。
Figure 02_image011
此外，S為明度、Tir為照射時間、SS為依第三照射時間得到的飽和時的明度，TS為明度的降低達飽和時之照射時間而相當於第三照射時間。此處SS相當於數式1中求出的S。運用數式6修正之修正明度的時間變化115，其漏電流的相依性受到修正。此外，S149中算出用來求出數式4的ΔS之明度的修正值。如圖12示例般，從令照射時間與檢測時間點(時間)變化而得到的曲線，事先求出明度飽和時的照射時間TS，藉此便可進行運用數式6之修正。
圖13示意設定本實施例中使用的檢查配方的工程的操作介面。操作介面，具有和圖4記載同樣的構成。本實施例中，在檢查圖樣設定部61選擇圖樣a、圖樣b、及圖樣c作為檢查對象。此外，在加速電壓設定部63、照射電流設定部64、視野尺寸設定部65、掃描速度設定部66，設定成加速電壓300V、照射電流1000pA、視野尺寸1μm、掃描速度為TV速率的2倍的速度。
本實施例中，在照射設定部68、照射點間設定部69，設定5個斷續條件，作為本斷續條件將照射時間訂為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5μs，遮斷時間全部訂為5.0μs。明度的降低達飽和時之照射時間TS為0.5μs，飽和時的明度SS能夠從明度分析結果顯示部70而從圖樣a、圖樣b、及圖樣c的各者抽出。
本實施例中，在檢查條件設定部71，設定成檢查中使用的第一斷續條件為照射時間0.1μs、遮斷時間5.0μs，第二斷續條件為照射時間0.3μs、遮斷時間5.0μs，第三斷續條件為照射時間0.5μs、遮斷時間5.0μs。
從依第三斷續條件取得的明度，基於數式1分析電阻R。本實施例中，依數式6的修正式算出修正明度，藉由依第一斷續條件得到的圖像與依第二斷續條件得到的圖像之修正明度差，基於數式4分析第一RC時間常數。從電阻R與RC時間常數能夠運用數式5來分析靜電容C。
本實施例中，運用前述圖5所示將缺陷分類之檢查的工程的流程圖。本實施例中，運用前述圖9所示缺陷檢查工程的操作介面。藉由檢查配方設定工程中設定的檢查條件，能夠將正常插栓亦即插栓101、缺陷插栓亦即插栓102、插栓103予以分類、檢查。
按照如上述般的實施例，能夠進行和電氣特性相應的明度的修正，而將缺陷的電阻R與靜電容C予以高精度地分析，因此缺陷分類的精度會提升。 [實施例4]
本實施例中，有關一種運用掃描電子顯微鏡的圖像，將具有相異的電氣特性之試料的缺陷予以分類、檢查之缺陷檢查裝置，而敍述一種具備從藉複數個斷續條件而取得的圖像的明度來進行和電氣特性相應的明度的修正，將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立地高精度地分析的功能之掃描電子顯微鏡。
本實施例中，使用圖1記載之掃描電子顯微鏡。圖14揭示本實施例中使用的試料的截面圖。插栓121，接觸位於被元件分離的矽基板125的一部分之雜質擴散層124。插栓122為未接觸雜質擴散層124之缺陷插栓。插栓123為相鄰2個插栓導通之缺陷插栓。本實施例中，係將前述正常插栓與前述二種類的缺陷插栓予以分類、檢查。
圖15示意本實施例中的進行和電氣特性相應的明度的修正，將缺陷的電阻R與靜電容C予以獨立地高精度地分析之檢查配方的設定工程示意流程圖。
首先，移動至觀察場所(S161)。接著，指定檢查的試料的佈局(S162)。此處，為半導體晶圓的反覆的圖樣區域的佈局。接著，運用佈局資訊而移動至用於配方作成之試檢查區域(S163)。接著，設定光學條件(S164)。此處，光學條件，包含電子線的加速電壓、電子線的照射電流、掃描速度。接著設定觀察的視野的尺寸或倍率(S165)。接著，設定複數個斷續條件，取得圖像(S166)。S166中設定的複數個斷續條件，其照射時間、或照射距離、或遮斷時間、或照射點間距離當中最少1個條件彼此相異。又，S166中設定的複數個斷續條件，至少具有2個相異的照射時間與遮斷時間。
接著，分析依複數個斷續條件取得的圖像的明度(S167)。接著，對於複數個照射時間，基於圖像的明度達飽和之明度飽和值，來分析電阻R(S168)。接著，對於複數個照射時間，基於明度飽和值算出對於殘留帶電之圖像的明度的修正值(S169)。接著，從運用對於殘留帶電的修正值而修正之修正明度來分析靜電容C(S170)。接著，將試檢查中取得的斷續條件與圖像的明度、或電阻R及靜電容C的結果予以顯示(S171)。接著，設定檢查中使用的二個以上的斷續條件(S172)。本實施例中是由使用者自行設定，但從使用的斷續條件當中由裝置自動判斷設定亦無妨。接著，結束檢查配方作成工程(S173)。
圖16示意本實施例中的S169的對於殘留帶電之圖像的明度的修正結果。本實施例中的試料，在0.1μs的電子線照射時間下帶電達飽和。此外本實施例中訂為不考慮由於帶電所造成之試料的內部電場而流通的漏電流。明度S的時間變化，表示電子線照射所造成之帶電的蓄積特性，能夠以數式7表示。
Figure 02_image013
此處，S0為照射時間Tir＝0下的明度、Tir為照射時間、τ為帶電的蓄積的時間常數，若將S0若遮斷時間Ti的線形近似，則能夠以數式7表示。
Figure 02_image015
此處，TS2相當於令遮斷時間增加時明度的增大達飽和時之遮斷時間，Smax為遮斷時間TS2下的S0。對於殘留帶電之修正明度SC，能夠藉由表示沒有殘留電荷的情形下的明度的時間變化之數式9來求出。
Figure 02_image017
又，基於數式7、數式8、及數式9，修正明度SC能夠藉由數式10來求出。
Figure 02_image019
藉由運用數式10之演算，基於殘留帶電的影響之變動值會受到修正。如依第一遮斷時間取得的明度的時間變化與修正明度131、及依第二遮斷時間取得的明度的時間變化與修正明度132所示般，和遮斷時間相依之殘留帶電受到修正，第一遮斷時間及第二遮斷時間下修正明度成為相等。
圖17示意設定本實施例中使用的檢查配方的工程的操作介面。操作介面，具有和圖4記載同樣的構成。本實施例中，在檢查圖樣設定部61選擇圖樣a、圖樣b、及圖樣c作為檢查對象。此外，在加速電壓設定部63、照射電流設定部64、視野尺寸設定部65、掃描速度設定部66，設定加速電壓300V、照射電流1000pA、視野尺寸1μm、TV速率的2倍的掃描速度。
本實施例中，作為複數個斷續條件的設定部，構成為具有輸入照射時間的可變範圍與可變步級之照射時間設定部141、及輸入遮斷時間的可變範圍與可變步級之遮斷時間設定部141。明度的增大達飽和時之遮斷時間TS2為3.0μs，依殘留帶電之修正量，能夠從遮斷時間的明度分析結果顯示部144在圖樣a、圖樣b、及圖樣c各自抽出。從藉由數式10求出的修正明度與數式3，能夠分析靜電容C。
本實施例中，運用前述圖5所示將缺陷分類之檢查的工程的流程圖。本實施例中，運用前述圖9所示缺陷檢查工程的操作介面。藉由檢查配方設定工程中設定的檢查條件，能夠將正常插栓亦即插栓121、缺陷插栓亦即插栓122、插栓123予以分類、檢查。
按照如上述般的實施例，能夠進行和電氣特性相應的明度的修正，而將缺陷的電阻R與靜電容C予以高精度地分析，因此缺陷分類的精度會提升。 [實施例5]
如上述般，和射束的照射條件的變化相應之明度(例如特定處的訊號量)的變化，會根據和缺陷種類相對應之電氣特性而異。亦即，依複數個射束照射條件照射射束時得到的明度的變化，會根據缺陷種類或缺陷的特徵量等電氣特性而變化，在例如從照射條件及複數圖像得到的特徵量(或圖像資料本身)的組合與電氣特性之間，可謂具有相關關係。
鑑此，本實施例中，說明一種系統，係在以複數照射條件與藉由該照射條件的射束照射而得到的圖像資料、從圖像資料抽出的特徵量、或從特徵量生成的S曲線這樣的資訊作為輸入，而以電氣特性作為輸出之教師資料而事先學習的學習器中，輸入複數照射條件，與藉由該照射條件的射束照射而得到的圖像資料、從該圖像資料抽出的特徵量、及S曲線這樣的資訊的至少一者，藉此輸出電氣特性。
圖20為電氣特性推定系統的一例示意圖。圖20以功能方塊圖表現。圖20示例的電腦系統2001為機械學習系統，構成為包含1以上的處理器，執行規定的記憶媒體中記憶的1以上的演算模組。此外，亦可設計成運用AI(人工智慧)加速器進行如後述般的推定處理。圖20示例的電腦系統2001中，備有從記憶媒體2002或輸入裝置2003輸入供學習的教師資料或推定處理所必要的資料之輸入部2004。
電腦系統2001內建的學習部2005，係受理從輸入部2004輸入的圖像資料、及藉由未圖示的圖像處理裝置等抽出的圖像的特徵的至少一方、帶電粒子線裝置的射束的照射條件、形成於試料上的元件的電氣特性資訊之組合，作為教師資料。所謂圖像的特徵，例如為特定圖樣的明度或對比等，能夠藉由抽出依圖樣比對等而辨明出的圖樣、或依語意分割(semantic segmentation)等而被分割化(segmented)的特定圖樣的明度資訊來取得。作為學習器，例如能夠運用類神經網路、迴歸樹、貝氏分類器(Bayes classifier)等。
此外，所謂射束的照射條件，為如先前實施例中說明般的脈波射束的遮斷時間或照射時間等，學習部2005藉由來自帶電粒子線裝置的檢查配方的讀出、或來自輸入裝置2006的輸入等，而受理該些資料作為教師資料的一部分。電氣特性資訊，為運用模擬或EB(electron beam；電子束)測試機等而得之實測值、從基於實際元件的截面加工觀察而得到的圖像求出之值、或基於操作者的經驗之缺陷的種類或和缺陷種類相應之值等，學習部2005受理該些資訊的至少1者作為標籤(label)。
學習部2005，運用受理的教師資料執行機械學習。學習模型記憶部2007，記憶學習部2005建構的學習模型。學習部2005中建構的學習模型，被發送至電氣特性推定部2008，用於電氣特性推定。
電氣特性推定部2008中，基於學習部2005中建構的學習模型，而由射束照射條件、與從圖像資料及圖像資料抽出的特徵的至少1者來推定電氣特性。如先前實施例中說明般，當令射束的照射條件變化時在圖像上所能夠辨識的特徵的變動，會根據電氣特性的種類或電氣特性的參數而變化，因此事先運用電氣特性資訊與圖像資料等及射束照射條件的資料組合來使學習器學習，藉此便可進行運用學習器之電氣特性推定。
推定結果，能夠令推定結果記憶部2009記憶，或令輸入裝置中配備的顯示裝置顯示。
另，教師資料中能夠包含電阻及靜電容的至少一方。又，亦能設想在教師資料包含電阻或靜電容的比較資訊(例如對於基準值之大小資訊)等。
圖25示意本實施例中的輸入資料。B為具有作為基準的電阻及靜電容之圖樣，A、C、D、E為具有和B相異的電氣特性之圖樣，在A、C、D、E這4個圖樣當中混雜著靜電容系統與電阻系統這2個缺陷種類。本實施例中，關於A、C、D、E再加上B這5個圖樣，輸入複數個遮斷時間(脈波射束未照射的時間)下的明度，來將靜電容系統與電阻系統這2個缺陷種類予以分類。輸入的明度為藉由圖樣比對等而辨明出的圖像區域的平均明度，學習器中係併用以數式1及數式3及數式4作為模型式之迴歸分析、與將迴歸分析結果加入權重之類神經網路來進行機械學習。進行機械學習的結果，A、C的圖樣被輸出為靜電容系統的缺陷，D、E被輸出為電阻系統的缺陷。輸出的結果，和運用基於實際元件的截面加工觀察而得到的圖像之分類結果一致。
按照如上述般的實施例，能夠提供一種輸入複數照射條件、與藉由該照射條件的射束照射而得到的圖像資料及從該圖像資料抽出的特徵量的至少一方，藉此輸出電氣特性之系統，而能夠分類缺陷種類。 [實施例6]
圖21(a)為作為帶電粒子線裝置等的評估對象之電晶體的簡單構成示意截面圖。在井2101上，層積有擴散層2102、2103，又在其上方介著閘極氧化膜2104形成有閘極2105。此外，在閘極2105的側壁形成有側壁2106。又，形成有令層間氧化膜2107介於其間而和擴散層2102、閘極2105、擴散層2103的各者接觸之電極(源極接點2108(第1端子)、閘極接點2109(第2端子)、汲極接點2110(第2端子))。
圖21(b)～(d)為圖21(a)中示例的電晶體的缺陷的種類說明圖。圖21(b)為本來應該被連接的閘極2105與閘極接點2109呈未連接的狀態(開路缺陷)示意圖。圖21(c)為電流從閘極2105洩漏的狀態(閘極洩漏缺陷)示意圖。圖21(d)為電流從擴散層洩漏的狀態(接面(junction)洩漏缺陷)示意圖。
以下說明用來辨明這樣的半導體元件的缺陷之系統等。圖22為檢查工程示意流程圖。本實施例中，說明基於運用如圖1示例般的掃描電子顯微鏡之圖像取得，來進行檢查的例子。另，本實施例中，為了辨明缺陷種類，基於對包含複數個圖樣(本實施例中為源極接點2108、閘極接點2109、及汲極接點2110(以下或稱插栓))的區域之射束照射，來生成圖像。
如圖3的步驟106般，藉由複數個遮斷時間的射束之照射，進行圖像生成(步驟2201、2202)，取得設定好的數量的圖像(遮斷條件)之後，從得到的複數個圖像抽出特徵(步驟2203)。此處所謂特徵，為插栓的明度或對於基準明度之對比等。
圖23(a)左為沒有缺陷的情形下之複數插栓的圖像的一例示意圖。3個並排的圖樣，從左起示意源極接點、閘極接點、汲極接點。若依射束照射條件A(比後述的射束照射條件B還相對地容易蓄積電荷之照射條件，例如比射束照射條件B還相對地脈波射束的遮斷時間短之射束)照射射束，則中央的閘極接點會蓄積帶電，明度變低。另，斜線所示之圖樣，示意相對於白色所示之圖樣，為相對地明度低的狀態。另一方面，若電荷蓄積於閘極接點，則閘極會成為開啟的狀態，因此源極接點與汲極接點間會導通，左右的插栓明度會變高。
另一方面，若對沒有缺陷的電晶體照射射束照射條件B(比射束照射條件A還相對地不易蓄積電荷之照射條件)的射束，則得到如圖23(a)右般的圖像。由於是不易蓄積電荷之射束照射條件，閘極接點會成為高明度，另一方面閘極為關閉的狀態，因此電荷會蓄積於源極接點與汲極接點，明度會變低。
圖23(b)左為對包含開路缺陷的插栓之複數圖樣照射射束照射條件A的射束時得到的圖像例示意圖。開路缺陷的情形下，即使對閘極接點照射射束，閘極也不開啟，閘極接點亦被絕緣，故所有的圖樣的明度低。另一方面，圖23(b)右示意對包含開路缺陷的插栓之複數圖樣照射射束照射條件B的射束時的圖像例。由於是不易蓄積電荷之射束照射條件，閘極接點會成為高明度，另一方面閘極為關閉的狀態，因此電荷會充分蓄積於源極接點與汲極接點，明度低。
圖23(c)左為對包含閘極洩漏缺陷之複數個圖樣照射射束照射條件A的射束時得到的圖像例示意圖。由於電流從閘極洩漏，電荷不會蓄積於閘極接點，閘極接點明度變高。閘極不開啟，故電荷會蓄積於源極接點與汲極接點，相對於閘極接點明度變低。另一方面，圖23(c)右示意對包含閘極洩漏之複數圖樣照射射束照射條件B的射束時的圖像例。閘極接點，如同圖23(c)左般電荷不蓄積，故明度高，另一方面閘極為關閉的狀態，因此電荷會充分蓄積於源極接點與汲極接點，明度低。
圖23(d)左為對包含接面洩漏缺陷之複數圖樣照射射束照射條件A的射束時得到的圖像例示意圖。接面洩漏缺陷的情形下，即使對源極接點與汲極接點照射射束，電荷也不蓄積，因此該些圖樣會變亮。此外，閘極接點為正常，因此如同圖23(a)般，電荷會蓄積，圖樣變暗。另一方面，圖23(d)右示意對包含接面洩漏缺陷之複數圖樣照射射束照射條件B的射束時的圖像例。源極接點與汲極接點，如同圖23(d)左般電荷不蓄積，故會變亮，閘極接點其電荷的蓄積小，相應地和圖23(d)左比較會相對地變亮。
像以上這樣，從令射束條件變化而得到的複數個圖像所抽出之構成半導體元件(本例中為電晶體)的複數個圖樣的複數個特徵，會成為和缺陷種類相應之組合。故，例如在電腦系統2001的記憶媒體事先將特徵的組合資訊與缺陷種類資訊建立關連而記憶，將該關連資訊(參照資訊)與從取得的複數個圖像抽出之複數個特徵予以比較(步驟2204)，藉此便可辨明缺陷種類(步驟2205)。關連資訊例如為規定缺陷種類與特徵的組合之表格，亦可設計成在該表格參照複數個特徵，而選擇特徵一致或最近似的缺陷種類。
此外，亦可設計成不是記憶亮度的絕對值而是記憶複數個圖樣的亮度的關係與缺陷種類之關係作為公用庫(library)，參照該公用庫來辨明缺陷種類。
另，上述缺陷種類或特徵的說明僅不過介紹了幾個例子，運用缺陷種類與從帶電條件相異的複數個射束而得到的複數圖樣的特徵之關連資訊來辨明缺陷種類之手法，亦可適用於其他的缺陷種類辨明等。
另，亦可運用如圖20示例般的學習器來推定如本實施例中說明般的缺陷種類。例如，可設想備妥一以複數個射束照射條件、藉由複數個射束條件而得到的複數個圖像資料、或從圖樣抽出的特徵之組合、及缺陷種類作為教師資料而事先學習之學習模型，而在該學習模型輸入射束照射條件、及複數個圖像資料、或特徵量之組合資訊，藉此推定缺陷種類。 [實施例7]
如圖21示例般的電晶體，為藉由對閘極施加電壓，而調整在源極與汲極間流通的電流之元件。作為半導體元件的製程管理的一個方法，有一種當以對於元件之施加電壓作為輸入，以流通於元件的電流作為輸出時，管理輸入與輸出的關係亦即輸出入特性之方法。本實施例中，說明進行半導體元件的輸出入特性的檢查之電腦系統等。
圖24為從依複數個射束條件照射射束時得到的圖像來辨明插栓的明度，將其描繪而成之圖表。本實施例中藉由令脈波射束的遮斷時間變化，來調整電荷的蓄積狀態。圖24(a)示意閘極接點的明度的變遷，圖24(b)示意源極接點、或汲極接點的明度的變遷。圖24(a)的明度和對閘極施加的電壓呈反比，圖24(b)的明度和流通於源極與汲極間的電流呈正比，因此圖24(a)與圖24(b)之組合為表示輸出入特性的一態樣。
圖24(a)中隨著電荷的蓄積量變大，明度會降低，另一方面圖24(b)中以某一電荷的蓄積量為交界而明度急遽地增大。圖24(b)的明度的急遽增大，示意閘極從關閉的狀態變化成開啟的狀態。電腦系統中包含的處理器，生成示意相對於圖像取得條件的變化之明度的變化的曲線(從複數個特徵生成的資訊)，藉由辨明明度的急遽的變化點，便可辨明描述輸出入特性的特徵的一個指標亦即閘極閾值電壓。
電腦系統中，例如會基於波形的微分處理等來辨明位移點，和事先登錄的良品或不良品的參照資訊比較，來判定閘極閾值是否為適切。具體而言例如事先在規定的記憶媒體記憶可成為良品的閾值範圍(射束照射條件的範圍)，藉由該範圍中是否包含位移點來進行良品判定。此外，亦可設計成事先登錄良品、不良品的S曲線(圖24(b)示例的曲線)作為參照資料，將檢查結果與參照資料擬合來進行良品、不良品判定。此外，亦可設計成事先記憶示意射束條件與閘極閾值電壓之關係的關連資訊，在該關連資訊參照位移點，藉此算出閘極閾值。
按照本實施例，便可進行形成於半導體元件上的元件的輸出入特性的評估。
另，本實施例中，雖以如MOSFET這樣的電晶體為例來說明，但對於STT-MRAM(Spin-Transfer Torque Magnetoresistive RAM；自旋轉移矩磁阻式隨機存取記憶體)這樣的記憶體(其他開關元件)的動作試驗亦可適用如上述般的手法。具體而言，亦可設計成從對STT-MRAM的磁穿隧接面(Magnetic Tunnel Junction)元件依複數個照射條件照射射束時得到的接點插栓的明度的變遷，來求出STT-MRAM的開關速度、驅動電流量、或寫入抹除閾值等的輸出入特性。
此外，亦可運用如圖20示例般的學習器來推定輸出入特性。例如，可設想備妥一以複數個射束照射條件、藉由複數個射束條件而得到的複數個圖像資料、或從圖樣抽出的特徵之組合(S曲線)、及輸出入特性作為教師資料而事先學習之學習模型，而在該學習模型輸入射束照射條件、及複數個圖像資料、或S曲線等，藉此推定輸出入特性。
1:電子線源 2:聚光透鏡 3:光圈 4:脈波電子生成器 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:試料平台 11:試料 21:加速電壓控制部 22:照射電流控制部 23:脈波照射控制部 24:偏向控制部 25:聚焦控制部 26:試料電場控制部 27:平台位置控制部 28:控制傳令部 29:平台位置控制部 30:控制傳令部 31:檢測訊號處理部 32:檢測訊號分析部 33:圖像或電氣特性顯示部 34:資料庫 41:操作介面 51:插栓 52:插栓 53:矽基板 54:插栓 55:插栓 61:檢查圖樣設定部 62:光學條件及掃描條件及視野設定部 63:加速電壓設定部 64:照射電流設定部 65:視野尺寸設定部 66:掃描速度設定部 67:斷續條件抽出部 68:照射設定部 69:照射點間設定部 70:明度分析結果顯示部 71:檢查條件設定部 72:檢查中使用的照射設定部 73:檢查中使用的照射點間設定部 74:試檢查執行部 75:試檢查結果顯示部 81:檢查區域設定部 82:檢查執行部 83:缺陷分類設定部 84:缺陷a群發生分布顯示部 85:缺陷b群發生分布顯示部 86:缺陷群發生分布顯示部 91:插栓 92:矽基板 93:雜質擴散層 94:插栓 95:插栓 96:插栓 101:插栓 102:插栓 103:插栓 104:配線 105:配線 106:矽基板 111:依第一照射時間取得的明度的時間變化 112:依第二照射時間取得的明度的時間變化 113:依第三照射時間取得的明度的時間變化 114:依第一至第三照射時間取得的明度的時間變化 115:修正明度的時間變化 121:插栓 122:插栓 123:插栓 124:雜質擴散層 125:矽基板 131:依第一遮斷時間取得的明度的時間變化與修正明度 132:依第二遮斷時間取得的明度的時間變化與修正明度 141:照射時間設定部 142:遮斷時間設定部 143:照射時間的明度分析結果顯示部 144:明度分析結果顯示部
[圖1]掃描電子顯微鏡的一例示意圖。 [圖2]實施例1的試料的截面構造示意圖。 [圖3]檢查配方的設定工程的一例示意流程圖。 [圖4]設定檢查配方的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖5]檢查的工程的一例示意流程圖。 [圖6]檢查的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖7]實施例2的試料的截面構造示意圖。 [圖8]設定檢查配方的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖9]檢查的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖10]實施例3的試料的截面構造示意圖。 [圖11]檢查配方的設定工程的一例示意流程圖。 [圖12]對於漏電流之圖像的明度的修正值的算出法的一例示意圖。 [圖13]設定檢查配方的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖14]實施例4的試料的截面構造示意圖。 [圖15]檢查配方的設定工程的一例示意流程圖。 [圖16]對於漏電流與殘留帶電之圖像的明度的修正值的算出法的一例示意圖。 [圖17]設定檢查配方的工程的操作介面的一例示意圖。 [圖18]對於射束的遮斷時間的變化之明度的變化示意圖表。 [圖19]運用掃描電子顯微鏡之電氣特性的推導工程示意流程圖。 [圖20]電氣特性推定系統的一例示意圖。 [圖21]形成於半導體晶圓上的電晶體的截面圖。 [圖22]運用掃描電子顯微鏡之電氣特性的推導工程示意流程圖。 [圖23]令射束照射條件(圖像取得條件)變化時之明度的變化說明圖。 [圖24]令射束的照射條件變化時之圖樣的明度的變化示意圖表。 [圖25]輸入至推定電氣特性的學習器之輸入資料說明圖。

Claims (20)

  1. 一種推導電氣特性之系統，係包含電腦系統，該電腦系統構成為具有取得試料的圖像之圖像取得工具、及1以上的處理器，而可與前述圖像取得工具通訊，該系統，具備：記憶體，記憶有關從藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料所抽出之2以上的特徵的資訊、與形成於試料上的元件的電氣特性之關連資訊；前述處理器，從前述圖像取得工具，接收有關藉由至少2個相異的圖像取得條件而取得的複數個圖像中包含之特定圖樣的2以上的特徵之資訊，從前述記憶體接收前述關連資訊，在前述關連資訊，參照有關前述特徵之資訊，藉此推導前述電氣特性。
  2. 如請求項1所述之系統，其中，前述電氣特性，為缺陷的種類，而為電阻系統的缺陷及靜電容系統的缺陷的至少一方。
  3. 如請求項1所述之系統，其中，前述電氣特性，為缺陷的特徵，而為電阻及靜電容的至少一方。
  4. 如請求項3所述之系統，其中，前述處理器，在前述電阻、靜電容、有關前述2以上 的特徵的資訊、及前述至少2個圖像取得條件之關係式中，輸入前述電阻與前述靜電容的其中一方、有關前述2以上的特徵的資訊、及前述至少2個圖像取得條件，藉此演算前述電阻與前述靜電容的另一方。
  5. 如請求項4所述之系統，其中，前述處理器，基於以下的第1演算式，演算前述電阻或前述靜電容，
    Figure 109117633-A0305-02-0050-1
     △S：2個特徵的差分C：靜電容R：電阻Q：因射束照射而蓄積的電荷Ti1：第1圖像取得條件亦即脈波射束的第1射束遮斷時間Ti2：第2圖像取得條件亦即脈波射束的第2射束遮斷時間。
  6. 如請求項5所述之系統，其中，前述處理器，基於以下的第2式的演算式求出電阻R，將求出的電阻R代入前述第1演算式，藉此演算靜電容C，
    Figure 109117633-A0305-02-0050-2
     Vs：帶電達飽和時的表面電位 S：特徵。
  7. 如請求項5所述之系統，其中，前述處理器，基於以下的第3式的演算式求出靜電容C，將求出的靜電容C代入前述第1演算式，藉此演算電阻R，
    Figure 109117633-A0305-02-0051-3
     Tir：射束的照射時間S：特徵。
  8. 如請求項1所述之系統，其中，前述圖像取得工具，為帶電粒子線裝置。
  9. 如請求項8所述之系統，其中，前述圖像取得條件，為運用前述帶電粒子線裝置對前述試料以脈波狀照射射束時之射束的遮斷時間及照射時間的至少一方。
  10. 如請求項9所述之系統，其中，前述記憶體中，記憶有前述遮斷時間及照射時間相異的複數個射束條件的變化與前述特徵的變化之關連資訊。
  11. 一種非暫態性電腦可讀媒體，係存儲程式，該程式構成為命令處理器：接收由圖像取得工具取得之藉由至少2個相異的圖像取得條件而取得的複數個圖像中包含之特定圖樣的2以上的特徵之資訊， 接收有關從藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料所抽出之2以上的特徵的資訊、與形成於試料上的元件的電氣特性之關連資訊，在前述關連資訊，參照有關前述特徵之資訊，藉此令其推導電氣特性。
  12. 如請求項11所述之非暫態性電腦可讀媒體，其中，前述電氣特性，為缺陷的種類，而為電阻系統的缺陷及靜電容系統的缺陷的至少一方。
  13. 如請求項11所述之非暫態性電腦可讀媒體，其中，前述電氣特性，為缺陷的特徵，而為電阻及靜電容的至少一方。
  14. 一種推導電氣特性之系統，係從藉由圖像取得工具而得到的圖像資料，推定形成於試料上的元件的電氣特性之系統，其中，前述系統，包含電腦系統、及該電腦系統執行之演算模組，前述電腦系統，具備輸出前述元件的電氣特性作為學習結果之學習器，前述學習器，運用教師資料而事先實施學習，該教師資料包含藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料、從該2以上的圖像資料抽 出的2以上的特徵、及從該2以上的特徵生成的資訊之至少1者、及前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件、及電氣特性，前述演算模組，對於前述學習器，輸入藉由前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件而得到的至少2以上的圖像資料、從該2以上的圖像資料抽出的2以上的特徵、及從該2以上的特徵生成的資訊之至少1者、及前述圖像取得工具的至少2個圖像取得條件，藉此輸出前述電氣特性。
  15. 如請求項14所述之系統，其中，前述電氣特性，為缺陷的種類，而為電阻系統的缺陷及靜電容系統的缺陷的至少一方。
  16. 如請求項14所述之系統，其中，前述電氣特性，為缺陷的特徵，而為電阻及靜電容的至少一方。
  17. 一種推導電氣特性之系統，係包含電腦系統，該電腦系統構成為具有取得試料的圖像之圖像取得工具、及1以上的處理器，而可與前述圖像取得工具通訊，該系統，具備：記憶體，記憶從藉由前述圖像取得工具的複數個圖像取得條件而得到的複數個圖像資料所抽出之複數個特徵或從複數個特徵生成的資訊、與缺陷的種類之關連資訊；前述處理器，從前述圖像取得工具，接收有關藉由複數個圖像取得 條件而取得的複數個圖像中包含之特定圖樣的2以上的特徵之資訊，從前述記憶體接收前述關連資訊，在前述關連資訊，參照有關前述特徵之資訊，藉此推導缺陷的種類。
  18. 如請求項17所述之系統，其中，前述記憶體中，記憶被施加控制形成於前述試料上的開關元件的開閉之電壓的第1端子、及連接至前述開關元件的端子且藉由對前述第1端子的電壓的施加而其流通的電流受到控制的第2端子的前述特徵，與缺陷的種類之和開關元件有關的關連資訊，前述處理器，在前述關連資訊參照從前述圖像取得工具接收的前述第1端子與第2端子之特徵，而推導前述缺陷的種類。
  19. 如請求項18所述之系統，其中，前述缺陷的種類，為開關元件與端子未連接之開路缺陷、及電流從開關元件洩漏之洩漏缺陷的至少1者。
  20. 如請求項17所述之系統，其中，前述處理器，從複數個圖像取得條件的複數個圖像抽出連接至形成於前述試料上的開關元件之端子的特徵，而評估該開關元件的輸出入特性。
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