DE19860704B4 - Method for checking at least a part of a semiconductor wafer with a scanning electron microscope - Google Patents
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- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
Abstract
Verfahren zur Überprüfung zumindest eines Teils eines Halbleiterwafers mit folgenden Verfahrensschritten:
– Einlesen von Bilddaten eines Rasterelektronenmikroskops (100) für den Teil des Halbleiterwafers;
– Identifizierung von Bilddaten für ein Merkmal des Halbleiterwafers aus den Daten für den Teil des Halbleiterwafers;
– Berechnung eines dem Merkmal zugeordneten Parameters aus den Bilddaten des Merkmals;
– Vergleich des Parameters mit einem Bereich von zu akzeptierenden Parameterwerten;
– Klassifizierung des Merkmals entsprechend dem Vergleich mit den zu akzeptierenden Parameterwerten;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
– auf das Bild des Rasterelektronenmikroskops (100) für den überprüfenden Teil des Halbleiterwafers wird ein Gitter mit Gitterachsen überlagert, die eine Vielzahl von Maschen definieren, wobei jede Masche eine vorgegebene Anzahl von Pixeln aufweist, so dass jede Masche oder ausgewählte Maschen eine vorbestimmte Anzahl von gleichzeitig zu analysierenden Merkmalen umfasst; wobei
– durch Einstellen der Abstände der Gitterachsen die Anzahl der Pixel...Method for checking at least part of a semiconductor wafer with the following method steps:
- reading image data of a scanning electron microscope (100) for the part of the semiconductor wafer;
- Identification of image data for a feature of the semiconductor wafer from the data for the part of the semiconductor wafer;
- calculating a parameter associated with the feature from the image data of the feature;
Comparison of the parameter with a range of parameter values to be accepted;
- Classification of the characteristic according to the comparison with the parameter values to be accepted;
characterized by the following features:
Superimposed on the image of the scanning electron microscope (100) for the inspecting part of the semiconductor wafer is a grid with grid axes defining a plurality of meshes, each mesh having a predetermined number of pixels, such that each mesh or selected meshes has a predetermined number of pixels includes features to be analyzed simultaneously; in which
- by adjusting the distances of the grid axes the number of pixels ...
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft die Überprüfung von Halbleiterbauelementen. Sie betrifft insbesondere die Erfassung fehlerhafter Kontakte, wie zum Beispiel nicht offene Kontaktöffnungen, unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops.The The present invention relates to the verification of semiconductor devices. It particularly concerns the detection of faulty contacts, such as for example non-open contact openings, using a Scanning electron microscope.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Integrierte Schaltkreise werden so hergestellt, daß zuerst diskrete Halbleiterbauelemente in Siliziumwafern ausgebildet werden. In den Bauelementen wird nun in mehreren Ebenen ein metallisches Verbindungsnetz ausgebildet, das zu den aktiven Teilen der Bauelemente einen Kontakt herstellt und sie zur Erzeugung der gewünschten Schaltungen miteinander verbindet. Die Verbindungsschichten werden wie folgt gebildet: Abscheiden einer isolierenden Schicht über den diskreten Bauelementen, Strukturieren und Ätzen von Kontaktöffnungen in diese Schicht und Abscheiden eines leitenden Materials in diese Öffnungen. Über der isolierenden Schicht wird nun typischerweise eine leitende Schicht aufgebracht. Die leitende Schicht wird nun strukturiert und geätzt, um zur Bildung einer ersten Schaltungsebene Verbindungen zwischen den Kontakten der Bauelemente herzustellen. Durch Erzeugung einer Schaltung mit mehreren Ebenen werden die folgenden Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt: Abscheidung einer isolierenden Schicht, Bildung von Kontaktöffnungen oder Durchkontaktierungen, Bildung von leitenden Materialschichten, Strukturierung, usw.integrated Circuits are made by first discrete semiconductor devices be formed in silicon wafers. In the components will now formed in several levels a metallic interconnection network, that makes contact with the active parts of the components and they to produce the desired Connecting circuits together. The connecting layers become formed as follows: depositing an insulating layer over the discrete components, patterning and etching of contact openings in this layer and depositing a conductive material in these openings. Above the Insulating layer will now typically be a conductive layer applied. The conductive layer is now patterned and etched to to form a first circuit level connections between the Make contacts of the components. By generating a circuit with several levels, the following process steps are repeated carried out: Deposition of an insulating layer, formation of contact openings or Vias, formation of conductive material layers, structuring, etc.
In Abhängigkeit von der Komplexität der integrierten Gesamtschaltung sind typischerweise mehrere metallische Ebenen, zum Beispiel zwei bis vier Ebenen, erforderlich, um die nötigen Verbindungen zu erzeugen und diese Verbindungen mit Kontaktstellen zu verbinden, die einen externen Anschluß an die fertiggestellte Schaltung ermöglichen. Eine hohe Dichte an integrierten Schaltungen mit Abmessungen im Submikrometerbereich macht eine außerordentlich genaue Steuerung der Abmessungen erforderlich. Es werden sehr empfindliche Überwachungsverfahren zur Untersuchung der Verbindungsstruktur und/oder der Kontaktöffnungen benötigt, um die Genauigkeit der Abmessungen und die Fehlerlosigkeit der Struktur des Entwurfs zu gewährleisten. Diese Anforderungen werden mit zunehmender Dichte und Miniaturisierung der Schaltkreise strenger, wie zum Beispiel bei der Massenproduktion von Halbleiterspeicherbauelementen, wie 64 M DRAMs oder 256 M DRAMs, für die gegenwärtig tpyischerweise Schaltkreisabmessungen von 0,25 bis 0,30 μm erforderlich sind.In dependence from the complexity The integrated overall circuit is typically a plurality of metallic ones Layers, for example, two to four levels, required to complete the force To create connections and these connections with contact points to connect, which has an external connection to the completed circuit enable. A high density of integrated circuits with dimensions in the Submicron range makes an extremely accurate control the dimensions required. It will be very sensitive surveillance procedures for examining the connection structure and / or the contact openings needed about the accuracy of the dimensions and the flawlessness of the structure of the draft. These requirements are increasing with density and miniaturization circuits are more stringent, such as in mass production of semiconductor memory devices such as 64M DRAMs or 256M DRAMs, for the currently Typically, circuit dimensions of 0.25 to 0.30 μm are required are.
Die Überprüfung von Kontaktöffnungen auf ihren Zustand, wie zum Beispiel auf einen nicht offenen oder nicht freien Zustand, wird zunehmend wichtiger, da sich das Seitenverhältnis (AIR) von Kontaktöffnungen, d. h. das Verhältnis ihrer Tiefe zu ihrem Durchmesser, mit zunehmendem Bedarf an höheren Dichten bei den Bauelementen erhöht hat. Ein herkömmliches Lichtmikroskopierverfahren mit einer Wellenlänge von 488 nm im sichtbaren Bereich ist jedoch im Hinblick auf die Überprüfung der inneren Struktur der Kontaktöffnungen technisch begrenzt, da es zur Überprüfung der inneren Struktur der Kontaktöffnungen mit einer Abmessung von 200 nm oder weniger, eine zu geringe Auflösung besitzt. Mit der Lichtmikroskopie lassen sich auch keine Lichtfleckgrößen von 1 μm oder weniger erzeugen. Zum Stand der Technik wird auf die folgenden Druckschriften verwiesen:
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JP 07220077 A -
JP 10074813 A -
JP 06347246 A -
US 5 544 256 A -
US 5 493 116 A -
JP 06295330 A -
EP 0 441 375 A2 -
US 5 479 535 A -
DE 197 02 862 A1 -
JP 61124810 A
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JP 07220077 A -
JP 10074813 A -
JP 06347246 A -
US 5 544 256 A -
US 5,493,116 -
JP 06295330 A -
EP 0 441 375 A2 -
US 5,479,535 A -
DE 197 02 862 A1 -
JP 61124810 A
Die verschiedenen Dokumente beschreiben Verfahren zur Überprüfung eines Halbleiterwafers, wobei auch Rasterelektronenmikroskope zum Einsatz gelangen.The various documents describe procedures for reviewing a Semiconductor wafer, wherein also scanning electron microscopes are used reach.
Die
aus dem Dokument
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Überprüfungsverfahrens für fehlerhafte Kontakte oder Kontaktierungsfehler, mittels welchem eine genaue Überprüfung mittels digitalisierter Werte auf Kontaktbildern und nicht durch das bloße Auge oder durch das Mikroskop ermöglicht wird, und durch welches sich die Nachteile des Standes der Technik vermeiden lassen. Die Erfindung soll vorteilhaft auch zur Erfassung von Kontaktierungsfehlern bei Kontakten mit einem großen Seitenverhältnis, das heißt einem großen Verhältnis zwischen der Tiefe und dem Durchmesser eines Kontaktes anwendbar sein und sich insbesondere durch eine hohe Schnelligkeit und die Eignung für die Anwendung bei der Massenproduktion auszeichnen und bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen eine größere Ausbeute ermöglichen. Vorteilhaft soll eine fehlerhafte Fotoresiststruktur nach einem Entwicklungsverarbeitungsschritt bei einem Fotolithographieverfahren ermöglicht werden.The The object of the present invention is to provide a verification method for faulty Contacts or contacting errors, by means of which a precise check by means of digitized values on contact images and not by the naked eye or through the microscope is, and by which the disadvantages of the prior art avoid it. The invention should also be advantageous for detection of contact errors on contacts with a large aspect ratio, the is called a big one relationship applicable between the depth and the diameter of a contact be and especially by a high speed and the Fitness for the application in mass production and in the production of semiconductor devices allow greater yield. Advantageously, a faulty photoresist structure after a Development processing step in a photolithography process allows become.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.The inventive task is achieved by a method having the features of claim 1. In the dependent claims particularly advantageous embodiments of the invention are given.
Erfindungsgemäß werden die Bilddaten eines Rasterelektronenmikroskops (SEM = Scanning Electron Microscop) für den Teil des Halbleiterlasers gelesen. Von diesen SEM-Bilddaten werden Bilddaten für ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Eigenschaft des Wafers identifiziert. Ein mit diesem Merkmal zusammenhängender Parameter wird berechnet und mit einem Bereich an noch zu akzeptierenden Werten für diesen Parameter verglichen. Basierend auf diesem Vergleich zwischen dem Parameter und dem noch zu akzeptierenden Wertebereich läßt sich das Merkmal klassifizieren.According to the invention the image data of a Scanning Electron Microscope (SEM = Scanning Electron Microscope) for the Part of the semiconductor laser read. From this SEM image data will be Image data for a particular feature or property of the wafer identified. A parameter related to this feature is calculated and with a range of acceptable values for this parameter compared. Based on this comparison between the parameter and the range of values still to be accepted can classify the feature.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird als Computerparameter die Abmessung oder die Größe des Merkmals verwendet.at an embodiment of the invention is used as a computer parameter the dimension or the size of the feature used.
Wenn das Merkmal beispielsweise eine Kontaktöffnung in einer integrierten Schaltung ist, ist der Parameter beispielsweise der Durchmesser der Öffnung gemessen in Bilddatenpixel. Eine bestimmte Kontaktöffnung kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß sie eine Breite von 20 Pixel besitzt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann als Parameter eine durchschnittliche Pixelintensität für Pixel verwendet werden, die innerhalb des Merkmals liegen. Wenn das Merkmal eine Kontaktöffnung ist, wird als Parameter beispielsweise der Mittelwert der Pixelintensitäten für die Pixel verwendet, die der Kontaktöffnung zugeordnet sind. Wenn der gemessene Parameter innerhalb eines Bereiches von zu akzeptierenden Werten für diesen Parameter liegt, wird das Merkmal als akzeptabel klassifiziert. Wenn der Parameter außerhalb dieses Bereiches an zu akzeptierenden Werten für diesen Parameter liegt, wird das Merkmal als fehlerhaft klassifiziert. Wenn das Merkmal eine Kontaktöffnung ist, wird die Öffnung als fehlerhaft erfaßt, wenn sie beispielsweise nicht offen ist.If the feature, for example, a contact opening in an integrated Circuit is, for example, the parameter is the diameter the opening measured in image data pixels. A certain contact opening can For example, be determined by having a width of 20 pixels has. In another embodiment can use as parameter an average pixel intensity for pixels used, which are within the feature. If the feature a contact opening is, for example, as the parameter, the average of the pixel intensities for the pixels used that the contact opening assigned. If the measured parameter is within a range of acceptable values for is this parameter, the feature is classified as acceptable. If the parameter is outside this range of acceptable values for this parameter is classifies the characteristic as defective. If the feature is a contact opening is, the opening becomes detected as faulty, for example, if it is not open.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden für das Merkmal zwei Parameter berechnet. Die zwei Parameter können beispielsweise eine Abmessung eines Merkmals, wie zum Beispiel eine Kontaktöffnung, sein, gemessen in Pixel, die dem Merkmal zugeordnet sind. Der zweite Parameter kann die durchschnittliche oder mittlere Pixelintensität der dem Merkmal zugeordneten Pixel sein. Beide Parameter werden mit vorbestimmten Bereichen an zu akzeptierenden Werten für diese Parameter verglichen. Wenn beide Parameter gleichzeitig innerhalb ihres jeweiligen Bereiches an zu akzeptierenden Werten liegen, wird das Merkmal, wie zum Beispiel eine Kontaktöffnung, bei einem Ausführungsbeispiel als akzeptabel klassifiziert. Eine Kontaktöffnung ist unter diesen Umständen als offen, richtig gemessen und richtig geformt klassifizierbar. Der Zusammenhang zwischen den Parametern und ihren entsprechenden Bereichen kann dazu verwendet werden, das Merkmal in eine von mehreren Kategoriearten einzuordnen. Die Parameter können in Abhängigkeit davon, ob sie unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines noch zu akzeptierenden Wertebereichs liegen, zur Klassifizierung eines Merkmals verwendet werden.at an embodiment of the invention be for the feature calculates two parameters. For example, the two parameters a dimension of a feature, such as a contact opening, be measured in pixels associated with the feature. The second Parameter can be the average or middle pixel intensity of the Feature associated pixels. Both parameters are predetermined Ranges compared to acceptable values for these parameters. If both parameters are simultaneously within their respective range to be accepted values becomes the feature, such as a contact opening, in one embodiment classified as acceptable. A contact opening is under these circumstances as open, properly measured and properly shaped classifiable. The relationship between the parameters and their corresponding ranges be used to place the feature in one of several categories classify. The parameters can depending on whether they are below, within, or above one still to be accepted Range of values are used to classify a feature become.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die SEM-Bilddaten sowohl von Sekundärelektronen als auch von höher energetischen zurückgestreuten Elektronen in dem Rasterelektronenmikroskop erzeugt. Die Datenwerte werden digitalisiert und können in Form von digitalisierten Grauskalenpixelpegel oder Pixelniveaus oder farbcodierten Pixelwerten vorliegen.at an embodiment become the SEM image data of both secondary and higher energy backscattered Generates electrons in the scanning electron microscope. The data values are digitized and can in the form of digitized grayscale pixel levels or pixel levels or color-coded pixel values.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird zur Charakterisierung des zu überprüfenden Merkmals eine Gitter- oder Maschenstruktur verwendet, wobei zur Charakterisierung beispielsweise die Position und/oder die Abmessungen des zu überprüfenden Merkmals bestimmt wird. Die Gitter- oder Maschenstruktur umfaßt typischerweise zwei orthogonal aufeinanderstehende Achsen, die dem Bild des zu analysierenden Waferteils überlagert werden. Alternativ hierzu können die Gitterachsen eine beliebige geometrische Abhängigkeit voneinander aufweisen, d. h., daß sie beispielsweise dreieckig, trapezförmig, usw. verlaufen können. Bei einem Ausführungsbeispiel wird durch das Gitterlokalisierungsverfahren die Position, die Form und/oder die periodische Struktur des Merkmals bestimmt, indem die Pixelwerte entlang einer Linie analysiert werden, die parallel zu einer der orthogonalen Achsen verläuft, die sukzessive bei Pixelpositionen entlang der anderen orthogonalen Achse positioniert wird. Das Gitterverfahren kann beispielsweise die Positionierung einer vertikalen Linie bei mehreren horizontalen Pixelpositionen und das Hinzuaddieren der vertikalen Pixelintensitätswerte an der jeweiligen horizontalen Stelle umfassen. Die aufsummierten Intensitäten können an der jeweiligen horizontalen Stelle verglichen werden, um eine Zunahme der Intensität feststellen zu können, die als Hinweis für das Vorhandensein eines Merkmals, wie zum Beispiel eine Kontaktöffnung, verwendet wird. Dieses Verfahren kann für mehrere Pixelpositionen in einer Dimension oder Richtungwiederholt werden. Es kann dann in der senkrecht hierzu stehenden Richtung wiederholt werden, so daß die Struktur, die Form und die Abmessung der Merkmale bestimmbar ist.In an exemplary embodiment according to the invention, a grid or mesh structure is used to characterize the feature to be checked, wherein, for example, the position and / or the dimensions of the feature to be checked are determined for characterization. The grid or mesh typically comprises two orthogonal axes to analyze the image of the superimposed on the wafer part. Alternatively, the grid axes may have any geometric dependence on each other, that is, they may be triangular, trapezoidal, etc., for example. In one embodiment, the grid location method determines the position, shape, and / or periodic structure of the feature by analyzing the pixel values along a line that is parallel to one of the orthogonal axes that successively positions at pixel positions along the other orthogonal axis becomes. For example, the grid method may include positioning a vertical line at multiple horizontal pixel locations and adding the vertical pixel intensity values at the respective horizontal location. The summed intensities may be compared at the respective horizontal location to detect an increase in intensity used as an indication of the presence of a feature, such as a contact opening. This method can be repeated for multiple pixel positions in one dimension or direction. It can then be repeated in the direction perpendicular thereto, so that the structure, the shape and the dimension of the features can be determined.
Dieses Verfahren kann auch dazu verwendet werden, die optimale Abmessung einer Untergitter- oder Untermascheneinheit zu bestimmen, die die zu analysierenden Merkmale umfaßt. Das Gitterverfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden, die optimale Abmessung einer Gittereinheit in Pixel zu bestimmen, die 100 gleichzeitig zu analysierende Kontaktöffnungen umfaßt. Diese Vorgehensweise macht das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung von Merkmalen sehr viel effizienter, da sich unnötige Verarbeitungsschritte durch Optimierung der Fläche des jeweils zu überprüfenden Bereiches eliminieren lassen.This Method can also be used to the optimal dimension a sub-grid or sub-mesh unit to determine the includes features to be analyzed. The grid method can be used, for example, the optimal dimension of a grid unit in pixels to determine the 100th includes simultaneously to be analyzed contact openings. These Procedure makes the inventive method for checking Characteristics are much more efficient because of unnecessary processing steps Optimization of the area of the area to be checked eliminate it.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die SEM-Bilddatenpixel zur Berechnung eines Intensitätsprofils des jeweils zu überprüfenden Merkmals, d. h. einer Kontaktöffnung, verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Intensitätsprofil zuerst durch Aufsummation der Pixelintensitätswerte eines Merkmals entlang einer orthogonalen Achse an jeder von mehreren Pixelpositionen erzeugt, die entlang der hierzu senkrechten Achse angeordnet sind. An jeder horizontalen Pixelposition werden beispielsweise die Pixelintensitätswerte in der senkrecht verlaufenden Richtung aufsummiert, gemittelt und als Funktion der Pixelstellung auf der horizontalen Achse aufgetragen. Das Pixelintensitätsprofil ist zur erfindungsgemäßen Klassifizierung des Merkmals verwendbar.at an embodiment become the SEM image data pixels for calculating an intensity profile the characteristic to be checked, d. H. a contact opening, used. In one embodiment becomes the intensity profile first by summing the pixel intensity values of a feature along a orthogonal axis generated at each of several pixel positions, which are arranged along the axis perpendicular thereto. At every For example, the horizontal pixel position becomes the pixel intensity values summed in the vertical direction, averaged and plotted as a function of pixel position on the horizontal axis. The pixel intensity profile is for classification according to the invention of the feature.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird zur Normisierung der Intensitätsprofile aller Merkmale von allen Intensitätswerten in der jeweiligen Gittereinheit der Hintergrundintensitätswert subtrahiert. Dies bewirkt, daß sich der Hintergrundwert für das jeweilige Intensitätsprofil auf Null verringert. Bei dem normierten Profil kann nun als nächstes ein Schwellenwert so festgelegt werden, daß Pixelintensitäten oberhalb des Schwellenwertes dem zu überprüfenden Merkmal zugeordnet werden. Aus dem Profil können nun der obengenannte erste und der obengenannte zweite Parameter berechnet werden. Die Abmessungen des Merkmals können beispielsweise durch Abzählen der Anzahl an Pixelpositionen in einer ersten Richtung berechnet werden, die aufsummierte Intensitätswerte in der senkrecht hierzu stehenden Richtung besitzen, die den Schwellenwert überschreiten. Da angenommen wird, daß eine Summe der Pixelintensität, die den Schwellenwert übersteigt, dem Merkmal zugeordnet ist, ist die Anzahl an Pixelpositionen mit einer Summe, die den Schwellenwert überschreitet, ein Maß für das Merkmal in einer Richtung, gemessen in Pixel. Der zweite Parameter kann durch Berechnung eines den Schwellenwert überschreitenden mittleren Intensitätswertes berechnet werden. Diese zwei Parameter können mit ihrem jeweiligen vorbestimmten Bereich an zu akzeptierenden Werten verglichen werden, um das vorbestimmte Merkmal in eine der vorbestimmten Klassen an Merkmalsarten einzuklassifizieren.at an embodiment is used to normalize the intensity profiles of all features of all intensity values in the respective grid unit, the background intensity value is subtracted. This causes that the background value for the respective intensity profile reduced to zero. The normalized profile can now enter next Threshold can be set to have pixel intensities above of the threshold value to the characteristic to be checked be assigned. From the profile can now the above first and calculating the above second parameter. The dimensions of the feature for example, by counting the number of pixel positions in a first direction be, the summed intensity values in the perpendicular to this standing in the direction that exceed the threshold. Since it is assumed that a Sum of pixel intensity, that exceeds the threshold, associated with the feature is the number of pixel positions with a sum exceeding the threshold, a measure of the characteristic in one direction, measured in pixels. The second parameter can by calculating a mean intensity value exceeding the threshold be calculated. These two parameters can be set with their respective predetermined Range to be accepted values to the predetermined Classify feature in one of the predetermined classes to feature types.
Das erfindungsgemäße Überprüfungsverfahren besitzt zahlreiche Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik. Bei bestimmten Verfahren nach dem Stand der Technik werden beispielsweise optische Verfahren, wie zum Beispiel die Lichtmikroskopie oder die Überprüfung mit bloßem Auge, zur Erfassung von Kontaktierungs- oder Kontaktfehlern verwendet. Diese Systeme sind ungeeignet zur Auflösung kleinerer Merkmalsfehler, die zum Versagen der Schaltkreise führen. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops sorgt für eine sehr viel bessere Auflösung, mit der sich auch kleinere Fehler erfassen lassen. Die vorliegende Erfindung ist daher auch auf die Merkmale aktueller Schaltkreise anwendbar, deren Abmessungen im Submikrometerbereich liegen. Aufgrund des erfindungsgemäßen Gitterverfahrens ist die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Pixeldaten zudem außerordentlich effizient. Die Verarbeitung und die Fehlererfassung können sehr effizient und schnell erfolgen, so daß das erfindungsgemäße Überprüfungsverfahren und das erfindungsgemäße Überprüfungssystem sehr gut für die Massenherstellung von Wafern und von integrierten Schaltkreisen geeignet ist.The inventive verification method has many advantages over the prior art. For example, in certain prior art methods optical methods, such as light microscopy or verification with naked Eye, used to detect contact or contact errors. These systems are unsuitable for resolving minor feature errors, which lead to the failure of the circuits. The use according to the invention a scanning electron microscope ensures a much better resolution, with which can also detect minor errors. The present invention is therefore also applicable to the characteristics of current circuits, whose dimensions are in the submicrometer range. Due to the lattice process according to the invention In addition, the processing of the pixel data according to the invention is extraordinary efficient. The processing and error detection can be very be done efficiently and quickly, so that the inventive verification method and the verification system of the invention very good for the mass production of wafers and integrated circuits suitable is.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Überprüfungsverfahren für Kontaktierungsfehler bei Halbleiterbauelementen mit folgenden Verfahrenschritten: Aufstellen einer Verarbeitungskassette mit Wafern, auf deren Oberfläche jeweils mehrere Kontaktöffnungen ausgebildet sind; Entnahme eines bestimmten Wafers aus der Kassette und Beladen eines Tischs in einer Referenzkammer eines SEMs mit dem Wafer; Ausrichten des Wafers für das Abtasten durch einen Elektronenstrahl; Bewegen des Tisches mit dem darauf angebrachten Wafer zu einer speziellen Stelle, die einer Einfallsrichtung des Elektronenstrahls des SEMs zugeordnet ist; Öffnen einer Blende für den abtastenden Elektronenstrahl auf eine bestimmte Stelle des Wafers; Selbstadressierung oder Selbstansteuerung zur Erfassung der Überprüfungsstellung durch Erfassung eines auf dem Wafer ausgebildeten vorstrukturierten Referenzbildes; Ablenken des Elektronenstrahls des SEMs in die Überprüfungsstellung; Selbstfokussierung zur Erzeugung eines weiteren klaren Bildes durch Wiederholung der Elektronenstrahlauslenkung; Schließen der Blende zum Trennen des selbstfokussierten Wafers von dem Elektronenstrahl; Überprüfen auf einen fehlerhaften Kontakt oder einen Kontaktierungsfehler durch Vergleich der von einer Einheitsfläche mit zumindest einer Kontaktöffnung erfaßten Elektronensignalwerte nach dem Auslenken des Elektronenstrahls mit einem Elektronensignalwert, der einem normalen Kontakt entspricht; weitere Überprüfung eines Kontaktierungsfehlers in einer anderen Stellung des Wafers durch Bewegen des Tisches in die andere Stellung und Wiederholen der gleichen Verfahrensschritte; und weitere Überprüfung all der anderen Wafer in der Kassette auf Kontaktierungsfehler durch Entnahme des überprüften Wafers und Einführen der anderen Wafer in die Referenzkammer und Wiederholung der gleichen Verfahrensschritte.Another aspect of the present invention relates to a verification method for bonding defects in semiconductor devices, comprising the steps of: mounting a processing cartridge with wafers, on the surface of each of which a plurality of contact openings are formed; Removing a particular wafer from the cassette and loading a table in a reference chamber of a SEM with the wafer; Aligning the wafer for scanning by an electron beam; Moving the table with the wafer mounted thereon to a specific location associated with an incident direction of the electron beam of the SEM; Opening a shutter for the scanning electron beam to a specific location of the wafer; Self-addressing or self-drive for detecting the inspection position by detecting a prestructured reference image formed on the wafer; Deflecting the electron beam of the SEM into the inspection position; Self-focusing to produce another clear image by repeating the electron beam excursion; Closing the shutter to separate the self-focused wafer from the electron beam; Checking for an erroneous contact or a contact failure by comparing the electron signal values detected from a unit area with at least one contact opening after deflecting the electron beam with an electron signal value corresponding to a normal contact; further checking a contacting error in another position of the wafer by moving the table to the other position and repeating the same method steps; and further checking all of the other wafers in the cassette for contacting errors by taking the wafer being inspected and inserting the other wafers into the reference chamber and repeating the same process steps.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen die folgenden Verfahrensschritte: Ausbildung von Kontaktöffnungen für bestimmte auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete isolierende Materialschichten; Überprüfung der Kontakte der Kontaktöffnungen durch jeweils einen Vergleich der von einer Oberfläche mit zumindest einer Kontaktöffnung erfaßten Elektronensignalwerte mit den einem normalen Kontakt entsprechenden Elektronensignalwerten und Durchführung der nachfolgenden Verarbeitungsschritte des Herstellungsverfahrens für Halbleiterbauelemente nach dem nach der Überprüfung erfolgten Einbringen von leitenden Materialschichten in die Kontaktöffnungen.According to one Another aspect of the present invention includes a method of manufacture of semiconductor devices, the following process steps: training from contact openings for certain insulating material layers formed on a semiconductor substrate; Review of the Contacts of the contact openings by comparing each one of a surface with at least one contact opening detected electron signal values with the electron signal values corresponding to a normal contact and implementation the subsequent processing steps of the manufacturing process for semiconductor devices after the review took place Introducing conductive material layers into the contact openings.
Der Überprüfungsschritt für Kontaktierungsfehler kann für eine bestimmte Abtaststellung auf dem Halbleitersubstrat durchgeführt werden, um beispielsweise den Überprüfungsschritt für Kontaktierungsfehler bei einer Produktionslinie zur Massenproduktion einsetzen zu können. Nach Beendigung der Entwicklungsverarbeitung zur Bildung der Fotoresiststruktur kann der Überprüfungsschritt für Kontaktierungsfehler auch an der Unterseite der Fotoresiststruktur zur Bildung von Kontaktöffnungen durchgeführt werden.The verification step for contacting errors can for a certain scanning position are performed on the semiconductor substrate, for example, the verification step for contact errors to use a production line for mass production. To Completion of development processing to form the photoresist pattern can the verification step for contacting errors also at the bottom of the photoresist pattern to form contact openings carried out become.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit folgenden Verfahrensschritten: Bildung einer Fotoresistkontaktöffnungsstruktur zur Bildung von Kontaktöffnungen für auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete isolierende Materialschichten; und Überprüfung des jeweiligen Kontaktes der Kontaktöffnungen durch Vergleich der von einer Einheitsfläche mit zumindest einer Kontaktöffnungsstruktur erfaßten Elektronensignalwerte mit den einer normalen Kontaktstruktur entsprechenden Elektronensignalwerten.One Another aspect of the present invention relates to a method for the production of semiconductor devices with the following process steps: Formation of a photoresist contact opening structure for the formation of contact openings for on insulating material layers formed on a semiconductor substrate; and review of the respective contact of the contact openings by comparing the of a unit area with at least one contact opening structure detected Electron signal values corresponding to those of a normal contact structure Electron signal values.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind, sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung der der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien.In the drawings, which are not necessarily drawn to scale, are the same components designated by the same reference numerals. The Drawings serve to illustrate the underlying of the invention Principles.
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description more preferred embodiments
Das Überstreichen
der Oberfläche
der CRT
Zusätzlich hierzu
können
die verstärkten
Elektronensignaldaten für
die einzelnen Pixel zu einer Verarbeitungseinheit
Bei
einem typischen Rasterelektronenmikroskop wird die Referenzoberfläche mit
dem Elektronenstrahl bestrahlt, wobei Sekundärelektronen erzeugt und von
der Referenzoberfläche
emittiert werden. Die Elektronen des Strahls können auch durch die Oberfläche gestreut
werden.
Die
Die
Bei
einem Ausführungsbeispiel
liest das Lesemodul
Die
in
Das
Graphikdatei-Übertragungsnetzmodul
Das
Umwandlungsmodul
Die
Die unter der Objektlinse angeordnete Blende wird geöffnet, um eine bestimmte Stelle des Wafers mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen, wobei eine Selbstansteuerung oder Selbstadressierung erfolgt (S20). Durch die Selbstadressierung wird eine bestimmte Stelle erkannt, indem ein vorstrukturiertes Standardbild auf die bestimmte Stelle so aufgebracht wird, daß eine Überprüfung bezüglich des Standardbildes erfolgen kann.The under the object lens arranged aperture is opened to a certain point to irradiate the wafer with the electron beam, wherein a self-drive or self-addressing (S20). By self-addressing a particular location is recognized by a pre-structured Standard image is applied to the specific location so that a check for the Standard picture can be done.
Nun wird die zu überprüfende Stelle mit dem Elektronenstrahl des SEM bestrahlt (S22) und das Abtasten durch den Elektronenstrahl wird zur Erzeugung eines klaren oder scharfen Kontaktbildes durch den Autofokussierungssteuerungsteil wiederholt durchgeführt (S24). Anschließend wird die Blende geschlossen, um das Abtasten des Wafers durch den Elektronenstrahl zu beenden (S26).Now becomes the body to be checked irradiated with the electron beam of the SEM (S22) and the scanning through the electron beam is used to produce a clear or sharp contact image by the autofocusing control part repeatedly performed (S24). Subsequently the shutter is closed to scan the wafer through the End electron beam (S26).
Nun wird für alle von dem abtastenden Elektronenstrahl erfaßten Kontakte erfindungsgemäß das Intensitätsprofil der Elektronensignale überprüft (S28). Dann wird festgelegt, ob auch an anderen Stellen des Wafers eine Überprüfung auf Kontaktierungsfehler erfolgen sollte (S30). Falls dies erforderlich sein sollte, erfolgt in dem Flußdiagramm ein Rücksprung zu dem Schritt S16. Der Tisch wird zu anderen Stellen des Wafers bewegt und die obengenannten Schritte werden wiederholt. Nach Beendigung der Kontaktfehler-Überprüfung wird der Wafer entnommen (S32). Es wird bestimmt, ob auch noch weitere Wafer überprüft werden (S34). In diesem Fall wird die Referenzkammer mit einem anderen Wafer aus der Kassette beladen und die obengenannten Schritte werden wiederholt, so daß für alle Wafer in der Kassette eine Kontaktfehler-Überprüfung erfolgt. Nach erfolgter Überprüfung aller Wafer wird die Kassette herausgenommen (S36) und das Verfahren dadurch beendet.Now is for all contacts detected by the scanning electron beam according to the invention have the intensity profile the electron signals are checked (S28). Then it is determined whether there is also a check on other parts of the wafer Contacting error should occur (S30). If necessary should be done in the flow chart a return to the step S16. The table is moved to other parts of the wafer and the above steps are repeated. After completion the contact error check becomes the wafer removed (S32). It is determined, if even more Wafer to be checked (S34). In this case, the reference chamber is with another Wafer loaded from the cassette and become the above steps repeated, so that for all wafers a contact error check is made in the cassette. After checking all Wafer is taken out of the cassette (S36) and the process thereby completed.
Bei
dem in
In
den schattierten Bereichen in
Als
Beispiel für
das erfindungsgemäße Überprüfungsverfahren
wird während
des Herstellungsvorganges für
den 64 M DRAM der vergrabene Kontakt für die Bildung der Wortleitung überprüft. Wie
in
Bei dem erfindungsgemäßen Überprüfungsverfahren für Kontaktierungsfehler wird für die zu überprüfenden Stellen jeweils zuerst eine optimale Bildgröße ausgewählt, die auf der Abmessung des zu überprüfenden Merkmales, wie zum Beispiel dem Durchmesser einer runden Kontaktöffnung basiert. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt ein typisches SEM-Bild 480 × 480 Pixel.at the verification method according to the invention for contacting errors is for the bodies to be checked each first an optimal image size selected on the dimension the characteristic to be checked, such as the diameter of a round contact opening based. In one embodiment comprises a typical SEM picture 480 × 480 Pixel.
Ein
solches Bild kann für
jede der numerierten Stellen in
Es wird die optimale Auflösung bestimmt und basierend auf der Abmessung des zu überprüfenden Merkmals, d. h. der Kontaktöffnung, und des Abstandes zwischen den Öffnungen überprüft. Bei einem System können die Pixel beispielsweise jeweils 12 nm in dem SEM auflösen. Kontaktöffnungen besitzen gegenwärtig bekanntermaßen Durchmesser im Bereich von 200 nm. Die Anzahl der ein Merkmal abdeckenden Pixel wird so ausgewählt, um zu gewährleisten, daß Unregelmäßigkeiten oder Fehler des Merkmales in dem Bild sicher erkennbar sind. Wenn ein zu untersuchender Bereich beispielsweise 100 Öffnungen in Form eines Gitters mit gleichmäßiger Maschenweite umfaßt, kann ein Satz von 100 Untergittern mit 48 × 48 Pixel verwendet werden, um alle Öffnungen einschließlich des Bereiches zwischen den Öffnungen abzudecken, wobei jeder Öffnung jeweils ein Untergitter zugeordnet ist. Dem 480 × 480 Pixelfeld kann ein rechtwinkliges Gitter oder ein rechtwinkliges Maschennetz aus horizontalen und vertikalen Linien überlagert werden, um die zur Überprüfung der Öffnungen jeweils verwendeten 100 Untergitter mit 48 × 48 Pixel zu bilden.It will be the optimal resolution determined and based on the dimension of the feature to be checked, d. H. of the Contact opening and the distance between the openings checked. at a system can For example, the pixels each resolve 12 nm in the SEM. contact openings currently known to have diameter in the range of 200 nm. The number of pixels covering a feature is chosen to ensure, that irregularities or errors of the feature in the image are reliably recognizable. If an area to be examined, for example, 100 openings in the form of a grid with uniform mesh size, can a set of 100 sub-gratings with 48 × 48 pixels can be used to all openings including the area between the openings cover each opening a subgrid is assigned. The 480 × 480 pixel field can be a right-angled Grid or a rectangular mesh of horizontal and superimposed on vertical lines to check the openings each used to form 100 sub-grids with 48 × 48 pixels.
Erfindungsgemäß wird nun bestimmt, ob ein Gitter mit 48 × 48 Pixel ausreichend ist, um Unregelmäßigkeiten oder Fehler der zu überprüfenden Öffnung aufzulösen. Die Abmessung der Öffnung wird mit dem Abstand in dem jeweiligen Untergitter verglichen, um zu bestimmen, ob die Anzahl der die Öffnung abdeckenden Pixel ausreichend ist zur Analyse der Öffnung. Die Auflösung wird dadurch bestimmt, daß die kritische Abmessung, d. h. der Durchmesser der Öffnung, durch die Anzahl der die Öffnung abdeckenden Pixel dividiert wird. Die Auflösung wird mit einem Schwellenwert verglichen, wie zum Beispiel dem 12 nm/Pixel-Schwellenwert, um festzustellen, ob die Auflösung adäquat ist.According to the invention will now determines if a grid with 48 × 48 Pixel is sufficient to resolve irregularities or errors of the opening to be checked. The Dimension of the opening is compared with the distance in the respective subgrid to to determine if the number of pixels covering the aperture is sufficient is to analyze the opening. The resolution is determined by the fact that the critical dimension, d. H. the diameter of the opening, by the number of the opening covering Dividing pixels. The resolution is compared to a threshold, such as 12 nm / pixel threshold to determine if the resolution is adequate.
Nach der Bestimmung der Pixelauflösung wird die Gitterstruktur dazu verwendet, die Kontaktöffnungen zu lokalisieren und ihre Abmessungen zu bestimmen. Bei einem Ausführungsbeispiel werden vertikale und horizontale Linien einer Gitter- oder Maschennetzstruktur zur Lokalisierung der Öffnungen verwendet.To the determination of pixel resolution the grid structure is used to the contact openings to locate and determine their dimensions. In one embodiment become vertical and horizontal lines of a grid or mesh structure for localizing the openings used.
Bei
dem in
Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Maschensuchverfahren so durchgeführt, daß entweder die vertikale Linie oder die horizontale Linie an einer ersten Stelle positioniert wird. Die Intensitätswerte entlang der Linie werden aufsummiert, um die Gesamtintensität für die Linie zu ermitteln. Die Linie wird nun schrittweise zur nächsten Position bewegt. Die vertikale Linie kann beispielsweise schrittweise entlang der horizontalen Achse in die nächste Position bewegt werden, in der die Intensitätswerte entlang der vertikalen Linie wiederum aufsummiert werden. In jeder Position wird der Gesamtintensitätswert mit einem vorbestimmten Schwellenwert und dem vorherigen Gesamtwert verglichen. Eine Zunahme der Intensität kann als Hinweis darauf dienen, daß der Rand der Öffnung erreicht wurde, unter der Annahme, daß die Öffnungen eine höhere Intensität als die Hintergrundintensität besitzen. Bei anderen Ausführungsformen können die Öffnungen eine geringere Intensität als der Hintergrund besitzen. Dieser Vorgang wird über die gesamte Gitterstruktur fortgesetzt, um die Öffnungen jeweils zu lokalisieren und/oder ihre Abmessungen und Form zu bestimmen.at an embodiment the stitch search method is performed so that either the vertical line or the horizontal line is positioned at a first location. The intensity values along the line are summed up to the overall intensity for the line to investigate. The line will gradually move to the next position emotional. For example, the vertical line may be stepped along the horizontal axis to the next Position are moved in which the intensity values along the vertical Line in turn be summed up. In each position, the total intensity value is included a predetermined threshold and the previous total value compared. An increase in intensity can serve as an indication that the Edge of the opening was reached, assuming that the openings have a higher intensity than the background intensity. In other embodiments can the openings a lower intensity own as the background. This process is about the entire grid structure continued to locate the openings respectively and / or to determine their dimensions and shape.
Nach der Berechnung aller Gesamtsummen in einer Richtung wird der Vorgang für die andere Richtung wiederholt, was zu einer vollständigen Charakterisierung der Größe, der Form und der Position der Öffnungen führt. Diese Informationen können während der nachfolgenden Verarbeitung für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Durch die Kenntnis der Positionen und der Formen der Öffnungen läßt sich eine unnötige Verarbeitung von Pixeln, die keiner Öffnung zugeordnet sind, vermeiden. Wenn bei der nachfolgenden Verarbeitung eine Unregelmäßigkeit oder ein Fehler festgestellt wird, läßt sich zudem die genaue Position der Fehler oder der fehlerhaften Öffnung einfach bestimmen.After calculating all the totals in one direction, the process is repeated for the other direction, resulting in a complete characterization of the size, shape and position of the openings. This information can be used for different purposes during subsequent processing. By knowing the positions and shapes of the openings, unnecessary processing of pixels not associated with any opening can be avoided. If at the following If an irregularity or an error is detected, the exact position of the errors or of the defective opening can also be easily determined.
Nach
der Durchführung
des Kontaktpositionserkennungsverfahrens liegt der Ursprung der
ersten Gittereinheit beispielsweise bei dem Pixel mit der Nummer
XO = 13 auf der horizontalen Achse und bei dem Pixel mit der Nummer
YO = 23 auf der vertikalen Achse (siehe
Die
Maschen- oder Gittereinheit kann unterschiedlich festgelegt werden.
Wie in
Die
Das
Kontaktprofil-Berechnungsmodul
Das erste Intensitätsprofil und das zweite Intensitätsprofil werden unter Verwendung von elektronischen Signalwerten berechnet, die entsprechend zu den in den Gittereinheiten enthaltenen Pixeln digitalisiert werden. Die aus den Gittereinheiten gewonnenen Elektronensignalwerte umfassen jedoch sowohl den elektronischen Signalwert des entsprechenden Kontaktes als auch einen elektronischen Signalwert, der von dem den Kontakt umgebenden Außenbereich erzeugt wird. Um genaue elektronische Signalwerte zu erhalten, die lediglich Intensitätswerte von der Innenseite des Kontaktes in einer Gittereinheit umfassen, wird der elektronische Signalhintergrundwert von außerhalb des Kontaktbereiches, d. h. des den Kontakt umgebenden Bereiches, erfindungsgemäß von dem Intensitätsprofil subtrahiert, um das zweite normierte Intensitätsprofil zu erzeugen. Dies wird als Eliminierung des "Iscoloreffektes" bezeichnet.The first intensity profile and the second intensity profile are calculated using electronic signal values, corresponding to the pixels contained in the grid units be digitized. The electron signal values obtained from the lattice units however, both include the electronic signal value of the corresponding one Kontaktes as well as an electronic signal value of the the Contact surrounding outside area is produced. To get accurate electronic signal values, the only intensity values from the inside of the contact in a grid unit, becomes the electronic signal background value from outside the contact area, d. H. the area surrounding the contact, according to the invention of the intensity profile subtracted to produce the second normalized intensity profile. This is called elimination of the "iscolor effect".
Bei
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
erfolgt die Berechnung der Kontaktintensiätsprofile und die Eliminierung
der Hintergrundwerte durch das Modul
Hierbei ist X:
- X
- die Summe der Elektronensignalwerte oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes innerhalb einer Maschen- oder Gittereinheit;
- B
- die Summe der Elektronensignale unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes innerhalb einer Maschen- oder Gittereinheit;
- Bc
- die Anzahl der Elektronensignale, deren Wert innerhalb einer Maschen- oder Gittereinheit unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt;
- X
- die Anzahl der Elektronensignale, deren Wert innerhalb einer Maschen- oder Gittereinheit oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt;
- Y
- der Elektronensignalwert mit der Hintergrundeliminierung oder Hintergrundkorrektur in einer Maschen- oder Gittereinheit.
- X
- the sum of the electron signal values above a predetermined threshold within a mesh or lattice unit;
- B
- the sum of the electron signals below a predetermined threshold within a mesh or lattice unit;
- B c
- the number of electron signals whose value within a mesh or lattice unit is below a predetermined threshold value;
- X
- the number of electron signals whose value within a mesh or grating unit is above a predetermined value;
- Y
- the electron signal value with background elimination or background correction in a mesh or grid unit.
In Gleichung 1 kann der oben angegebene vorbestimmte Wert durch Eliminierung des Hintergrundwertes zur Gewinnung genauer Meßergebnisse bestimmt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Wert beispielsweise 100, man ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt.In Equation 1 can be the predetermined value given above by elimination of the background value for obtaining accurate measurement results. In one embodiment is For example, the value is 100, but you are not at this value limited.
Der Y-Wert, d. h. das Ergebnis der Gleichung 1, ist die Summe der bezüglich des Hintergrundwertes korrigierten Elektronensignale innerhalb der Gitter- oder Mascheneinheiten. Bei einem Ausführungsbeispiel wird für den Wert Y in Gleichung 1 eine obere und eine untere Grenze festgelegt. Wenn der Wert von Y für einen bestimmten Kontakt unterhalb der unteren Grenze liegt, wird der Kontakt als fehlerhaft angesehen. Bei einem Ausführungsbeispiel dient ein Wert unterhalb der vorbestimmten unteren Grenze als Hinweis für eine nichtgeöffnete fehlerhafte Kontaktöffnung.Of the Y value, d. H. the result of equation 1, is the sum of the relative to the Background value corrected electron signals within the grating or mesh units. In one embodiment, for the value Y in equation 1 defines an upper and a lower limit. If the value of Y for one certain contact is below the lower limit, the Contact considered defective. In one embodiment, a value is used below the predetermined lower limit as an indication of an unopened faulty one Contact opening.
Die Gleichung 1 wird typischerweise zur Überprüfung von Kontaktöffnungen mit unregelmäßigen Formen verwendet. Gleichung 1 kann beispielsweise vor der Bildung von Öffnungen zur Überprüfung der Fotoresistschicht verwendet werden, die zur Bildung der Öffnungen verwendet wird.The Equation 1 is typically used to check contact openings with irregular shapes used. For example, equation 1 may precede the formation of openings to check the Photoresist layer used to form the openings is used.
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
erfolgt die Berechnung der Kontaktprofile und die Eliminierung des
Hintergrundwertes gemäß den folgenden
Gleichungen 2 bis 4:
Hierbei ist:
- n
- die Anzahl der Pixel auf der horizontalen Achse;,
- k
- die Anzahl der Pixel auf der vertikalen Achse;
- Pnk
- der digitalisierte Signalwert eines Pixels an der Stelle n auf der horizontalen Achse und an der Stelle k auf der vertikalen Achse;
- N
- die Nummer der überprüften Gitter- oder Mascheneinheit;
- hi N
- die anfängliche Pixelanzahl auf der horizontalen Achse innerhalb einer Gitter- oder Mascheneinheit;
- hf N
- die Pixelendanzahl auf der horizontalen Achse innerhalb einer Maschen- oder Gittereinheit sind.
- n
- the number of pixels on the horizontal axis ;,
- k
- the number of pixels on the vertical axis;
- P nk
- the digitized signal value of a pixel at the location n on the horizontal axis and at the location k on the vertical axis;
- N
- the number of the checked grid or mesh unit;
- h i N
- the initial number of pixels on the horizontal axis within a grid or mesh unit;
- h f N
- the pixel end number on the horizontal axis are within a mesh or grid unit.
Die
Gleichungen 2 bis 4 werden anhand der
Der
Wert (Pk N)' aus Gleichung 3
ist der mittlere Elektronensignalwert pro Pixel des Pixels k auf
der vertikalen Achse. Man erhält
ihn dadurch, daß man
die Gesamtsumme (den Gesamtpegel der digitalisierten Elektronensignalwerte),
die dem jeweiligen Pixel mit der Pixellinie k auf der vertikalen
Achse entspricht (
Bei
einem Ausführungsbeispiel
werden durch das erfindungsgemäße Kontaktierungsfehler-Überprüfungsverfahren
auch die Ergebnisse der Gleichungen 2 bis 4 analysiert, um die Kontakte
als fehlerhaft einqualifizieren und gegebenenfalls die Arten der
Fehler erkennen zu können.
Das zweite Intensitätsprofil
(
Wie
in
Hierbei ist:
- vi N
- die anfängliche Pixelanzahl auf der vertikalen Achse innerhalb der Gitter- oder Mascheneinheit;
- Vf N
- die Pixelendanzahl auf der vertikalen Achse innerhalb der Gitter- oder Mascheneinheit;
- Wk N
- gibt an, ob die Pixelintensität oberhalb des Schwellenwertes liegt, d. h. es gilt:
- Wk N
- = 1, falls Pk N größer oder gleich dem Schwellenwert ist 0, falls Pk N kleiner ist als der Schwellenwert
- v i N
- the initial number of pixels on the vertical axis within the grid or mesh unit;
- V f N
- the pixel end number on the vertical axis within the grid or mesh unit;
- W k N
- Indicates whether the pixel intensity is above the threshold, ie:
- W k N
- = 1 if P k N is greater than or equal to the threshold 0 if P k N is less than the threshold
Nun wird für die Pixel oberhalb des Schwellenwertes gemäß der folgenden Gleichung 6 eine mittlere Pixelintensität BSEN berechnet.Now, for the pixels above the threshold according to the following equation 6, a mean pixel intensity BSE N is calculated.
Es sei bemerkt, daß die Gleichungen 5 und 6 ein alternatives Überprüfungsverfahren zu Gleichung 1 repräsentieren. Die mittlere Pixelintensität BSEN gemäß Gleichung 6 entspricht dem in Gleichung 1 berechneten Wert Y. Der Wert CDN in den Gleichungen 5 und 6 wird in Gleichung 1 durch den Wert Xc ersetzt.It should be noted that Equations 5 and 6 represent an alternative verification method to Equation 1. The average pixel intensity BSE N in accordance with Equation 6 corresponds to the value Y calculated in Equation 1. The value CD N in Equations 5 and 6 is replaced in Equation 1 by the value X c .
Nach der Berechnung der Pixelzahl für CDN und der mittleren Pixelintensität BSEN für den zu überprüfenden Kontakt werden diese Werte zur Klassifizierung des Kontaktzustandes verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird für die Pixelzahl CDN ein oberer Grenzwert NOC2 und ein unterer Grenzwert NOC1 festgelegt. Diese Grenze werden dazu verwendet, einen Bereich an zu akzeptierenden Pixelzahlen für normale Kontakte festzulegen. Es kann auch eine Grenze für die mittlere Pixelintensität BSEN festgelegt werden. Ein oberer Grenzwert NOT2 und ein unterer Grenzwert NOT1 können zur Bestimmung eines Bereiches an zu akzeptierenden mittleren Pixelwerten für einen normalen Kontakt verwendet werden.After calculating the pixel count for CD N and the average pixel intensity BSE N for the contact under test, these values are used to classify the contact state. In one embodiment, the pixel count CD N is set to an upper limit NOC2 and a lower limit NOC1. This limit is used to set a range of acceptable pixel counts for normal contacts. It is also possible to set a limit for the average pixel intensity BSE N. An upper limit NOT2 and a lower limit NOT1 may be used to determine a range of average pixel values to accept for normal contact.
Die
Werte CDN und BSEN der überprüften Kontakte
werden zur Klassifizierung der Kontakte mit ihren entsprechenden
Bereichen verglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Kontakte
so klassifiziert, daß sie
entsprechend dem Vergleich der Werte für CDN und
BSEN mit ihren entsprechenden Bereichen
in eine von neun möglichen
Klassen eingeteilt werden, die den einzelnen Typen entsprechen.
Ein Beispiel für
die neun möglichen
Bedingungen und ihre entsprechende Typ-Klassifikation sowie für die entsprechenden
numerischen Codes sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt:
Die drei Spalten in Tabelle 1 bestimmen die drei Bedingungen für die Tiefe der Kontaktöffnungen. Sie sind in der Reihenfolge abnehmender Tiefe angeordnet. Die erste Spalte bestimmt drei Zustände, nämlich die Typen A, D und G, von relativ tiefen Kontaktöffnungen. Die zweite Spalte umfaßt drei Zustände für normaltiefe Kontaktöffnungen, nämlich die Typen B, E und H. Die dritte Spalte bestimmt drei Zustände unzureichender Kontaktlochtiefe, nämlich die Typen C, F und E. Durch diese Kontaktöffnungstypen sind tpyischerweise teilweise offene Kontaktöffnungen oder nicht gleichmäßige Kontaktöffnungen bestimmt. Die Zeilen der Tabelle 1 sind nach dem zunehmenden Kontaktlochdurchmesser angeordnet. Die erste Zeile umfaßt die Kontaktöffnungstypen A, B und C mit unzureichend kleinen Durchmesser.The Three columns in Table 1 determine the three depth conditions the contact openings. They are arranged in order of decreasing depth. The first Column determines three states, namely the types A, D and G, of relatively deep contact openings. The second column comprises three states for normal depth contact openings, namely the types B, E and H. The third column determines three states of insufficient contact hole depth, namely types C, F, and E. These types of contact openings are typically partially open contact openings or non-uniform contact openings certainly. The rows of Table 1 are after the increasing contact hole diameter arranged. The first line includes the contact hole types A, B and C with insufficient small diameter.
Durch die zweite Kategorie mit den Typen D, E und F sind Kontaktöffnungen mit einem normalen Durchmesser bestimmt. Durch die dritte Kategorie mit den Typen G, H und I sind Kontaktöffnungen mit einem übermäßig großen Durchmesser bestimmt.By the second category with the types D, E and F are contact openings determined with a normal diameter. By the third category with the types G, H and I are contact holes with an excessively large diameter certainly.
Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, erfolgt eine Klassifikation nach dem Typ E dann, wenn sowohl CDN als auch BSEN innerhalb ihres jeweiligen vorbestimmten Bereiches liegen, was auf einen normalen Kontakt hinweist. Die anderen Typen, bei denen einer der Werte oder auch beide Werte außerhalb der Bereiche liegen, werden in die verbleibenden Typenklassen eingeordnet, die als Hinweis auf die unterschiedlich starke Ausbildung von Fehlern und auf unterschiedliche Arten von Kontaktfehlern dienen.As shown in Table 1, a classification of Type E is made when both CD N and BSE N are within their respective predetermined ranges, indicating normal contact. The other types, where either or both of these values are out of range, are placed in the remaining type classes, which serve as an indication of differential error propagation and different types of contact errors.
Der
Ergebnisbildschirm oder das Ergebnisdisplay
Die Werte für CDN und BSEN können dazu verwendet werden, die Kontakte auf unterschiedliche Art und Weise zu klassifizieren. Die Typenklassifikation für einen bestimmten Kontakt kann somit zur Spezifizierung eines bestimmten Typs von Kontaktierungsfehler dienen. Wenn der BSEN-Wert für einen Kontakt unterhalb eines minimalen Wertes NOT1 liegt, der typischerweise eine nicht geöffnete Kontaktöffnung anzeigt, wird die Öffnung in eine der Typenklassen A, D oder G einklassifiziert. Wenn der BSEN-Wert größer ist als ein maximaler Wert NOT2, ist die Öffnung zwar geöffnet, sie ist jedoch aus einem bestimmten Grunde so noch nicht zu akzeptieren. Die Öffnung kann beispielsweise ungleichmäßig geformt sein, so daß sie beispielsweise eine Verbreiterung oder Verengung in Richtung auf ihren Boden oder ihrer Unterseite aufweist. In diesem Fall wird die Öffnung in eine der Typenklassen C, F oder I einklassifiziert.The values for CD N and BSE N can be used to classify the contacts in different ways. The type classification for a particular contact can thus serve to specify a particular type of contact failure. If the BSE N value for a contact is below a minimum value NOT1, which typically indicates an unopened contact opening, the opening is classified into one of the A, D or G type classes. If the BSE N value is greater than a maximum value NOT2, the opening is open, but for some reason it is not yet acceptable. For example, the opening may be unevenly shaped to have, for example, a broadening or narrowing towards its bottom or bottom. In this case, the opening is classified into one of the type classes C, F or I.
Wenn der CDN-Wert unterhalb des minimalen Wertes NOC1 liegt, kann der erfaßte Fehler eine Öffnung anzeigen, die zu schmal ist oder eine irreguläre Form, wie ein Oval, aufweist. Wenn der CDN-Wert oberhalb des maximalen Wertes NOC2 liegt, ist dies ein Hinweis auf eine irregulär geformte Öffnung.If the CD N value is below the minimum value NOC1, the detected error may indicate an opening that is too narrow or has an irregular shape, such as an oval. When the CD value N is above the maximum value NOC2, this is an indication of an irregularly shaped opening.
Die
Nun wird die Fotoresiststruktur als Ätzmaske verwendet und die unter der Fotoresiststruktur liegende isolierende Schicht wird zur Bildung der Kontaktöffnungen geätzt (S42). Anschließend wird die Innenseite der Kontaktöffnungen gereinigt und die Wafer werden in die In-line-SEM-Einrichtung eingebracht, wo auf die oben beschriebene Art und Weise das erfindungsgemäße Überprüfungsverfahren auf fehlerhafte Kontaktöffnungen durchgeführt wird. Nun wird die Innenseite der Kontaktöffnungen mit einem leitenden Material versehen und es werden die nachfolgenden Verfahrensschritte zur Herstellung von Halbleiterbauelementen durchgeführt (S46).Now the photoresist pattern becomes an etching mask used and lying under the photoresist structure insulating Layer is etched to form the contact holes (S42). Subsequently, will the inside of the contact openings cleaned and the wafers are placed in the in-line SEM device, where, in the manner described above, the verification method according to the invention is performed on faulty contact openings. Now, the inside of the contact holes with a conductive Material provided and it will be the subsequent steps for manufacturing semiconductor devices (S46).
- N = Anzahl der Pixel des SEM-Bildes in Richtung der Y-Achse;
- M = Anzahl der Pixel des SEM-Bildes in Richtung der X-Achse;
- VP (Vertical Pitch = senkrechter Abstand) = Y-Achsen-Kontaktabstand in Richtung der Y-Achse des Gitters oder des Maschennetzes;
- HP (Horizontal Pitch = horizontaler Abstand) = X-Achsen-Kontaktabstand in Richtung der X-Achse des Gitters oder des Maschennetzes;
- MX = X-Achsen-Pixelbereich für das Gitterverfahren;
- MY = Y-Achsen-Pixelbereich für das Gitterverfahren;
- bse = Grundschwellenwert für ein charakteristisches Kontaktprofil in einer Gitter- oder Mascheneinheit;
- NO1 = unterer Grenzwert für die charakteristische Profilintensität normaler Kontakte;
- NO2 = oberer Grenzwert für die charakterisitische Profilintensität normaler Kontakte;
- CD1 = unterer Grenzwert für die Pixelanzahl eines charakteristischen Profils normaler Kontakte;
- CD2 = oberer Grenzwert für die Pixelanzahl eines charakteristischen Profils normaler Kontakte;
- XN = überprüfte SEM-Gesamtbildanzahl (Endzahl oder Ergebnis) pro Chip oder SHOT-Einheit eines Wafers;
- YN = überprüfte SEM-Gesamtbildanzahl (Endzahl oder Ergebnis) in einem Chip oder einer SHOT-Einheit;
- X = überprüfte SEM-Bildordnung oder Reihenfolge pro Chip oder SHOT-Einheit eines Wafers;
- Y = überprüfte SEM-Bildordnung oder Reihenfolge in einem Chip oder einer SHOT-Einheit;
- cdata [j][i] = SEM-Bildsignalpegel bei (pro) Pixeleinheit.
- N = number of pixels of the SEM image in the Y-axis direction;
- M = number of pixels of the SEM image in the X-axis direction;
- VP (Vertical Pitch) = Y-axis contact distance in the direction of the Y-axis of the grid or mesh;
- HP (Horizontal Pitch) = X-axis contact distance in the direction of the X-axis of the grid or mesh;
- MX = X-axis pixel area for the grid method;
- MY = Y-axis pixel area for the grid process;
- bse = basic threshold for a characteristic contact profile in a grid or mesh unit;
- NO1 = lower limit for the characteristic profile intensity of normal contacts;
- NO2 = upper limit for the characteristic profile intensity of normal contacts;
- CD1 = lower limit for the number of pixels of a characteristic profile of normal contacts;
- CD2 = upper limit for the number of pixels of a characteristic profile of normal contacts;
- XN = checked SEM total number of pictures (final number or result) per chip or SHOT unit of a wafer;
- YN = checked SEM total number of pictures (final number or result) in a chip or a SHOT unit;
- X = checked SEM image order or order per chip or SHOT unit of a wafer;
- Y = checked SEM order or order in a chip or a SHOT unit;
- cdata [j] [i] = SEM image signal level at (per) pixel unit.
Nun
wird in dem Schritt
In
dem Schritt
Bei
dem Schritt
In
dem Schritt
In
dem Schritt
Wie
oben bereits erwähnt
wurde, zeigt
Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt die erfindungsgemäße Überprüfung auf fehlerhafte Kontakte nach der Bildung der Kontaktöffnungen und der Reinigung der Innenseite der Kontaktöffnungen (ACI = After Cleaning Inspection = Überprüfung nach Durchführung des Reinigungsschrittes). Die Fehlerüberprüfung kann jedoch auch auf der belichteten Isolationsschicht über den Wafern bei dem Entwicklungsvorgang erfolgen, bei dem die Fotoresiststruktur zur Bildung der Kontaktöffnungen gebildet wird (ADI = After Development Inspection = Überprüfung nach Durchführung der Entwicklung).at an embodiment the check according to the invention is carried out faulty contacts after the formation of the contact openings and the cleaning of the inside of the contact openings (ACI = After Cleaning Inspection = check after execution the cleaning step). However, the error checking can also be done on the exposed insulation layer over the wafers in the development process, wherein the photoresist structure to form the contact openings is formed (ADI = After Development Inspection) execution development).
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die beschriebene Art und Weise für Kontaktöffnungen anwendbar, sondern auch für Durchkontaktierungen bei jedem Schritt zur direkten Verbindung aller Kontaktöffnungen und zum Inkontaktbringen mit dem Halbleitersubstrat und den leitenden Schichten. Die vorliegende Erfindung ist auch zur Überprüfung von Strukturbildungsfehlern nach dem Entwicklungsvorgang während des Fotoverarbeitungsverfahrensschrittes zur Bildung von Kontaktöffnungen geeignet.The The present invention is not limited to the type described and Way for contact openings applicable, but also for Vias at each step for direct connection of all contact openings and for contacting with the semiconductor substrate and the conductive Layers. The present invention is also for verification of Patterning errors after the development process during the photo processing step for the formation of contact openings suitable.
Zusätzlich hierzu ist die vorliegende Erfindung nicht nur zur Überprüfung von runden Kontaktöffnungen geeignet, sondern auch zur Überprüfung von Mustern oder Strukturen durch Erfassung der unterschiedlichen Arten von Strukturbildern, die sich regelmäßig wiederholen.In addition to this the present invention is not only suitable for checking round contact openings, but also to review Patterns or structures by capturing the different species of structural images that repeat regularly.
Kontakt- oder Kontaktierungsfehler werden erfindungsgemäß durch digitalisierte Werte exakt erfaßt, ohne daß die Kontaktbilder mit bloßem Auge oder einem Mikroskop überprüft werden. Bei Kontakten mit einem größeren Seitenverhältnis lassen sich Kontaktfehler einfach und sehr genau bestätigen. Zudem erfolgt die Überprüfung auf fehlerhafte Kontakte für die gesamte Waferoberfläche innerhalb einer kurzen Zeitspanne, in der die für den Nachweis von Kontaktfehlern erforderlichen Ergebnisse erzeugt werden. Das Verfahren besitzt eine hohe Effizienz und ermöglicht eine hohe Produktivität bei der Massenherstellung.Contact or contacting errors are inventively accurately detected by digitized values, without the contact images are checked with the naked eye or a microscope. For contacts with a larger aspect ratio, contact errors can be easily and very accurately confirmed. In addition, the Checking for defective contacts for the entire wafer surface within a short period of time, in which the results required for the detection of contact errors are generated. The process has high efficiency and enables high productivity in mass production.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR98-22213 | 1998-06-13 | ||
KR19980022213 | 1998-06-13 | ||
US162267 | 1998-09-29 | ||
US09/162,267 US6366688B1 (en) | 1998-06-13 | 1998-09-29 | Apparatus and method for contact failure inspection in semiconductor devices |
Publications (2)
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DE19860704B4 true DE19860704B4 (en) | 2009-07-30 |
Family
ID=26633750
Family Applications (1)
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