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TWI578366B - 辨識基板上缺陷的方法及系統 - Google Patents

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TWI578366B
TWI578366B TW102107509A TW102107509A TWI578366B TW I578366 B TWI578366 B TW I578366B TW 102107509 A TW102107509 A TW 102107509A TW 102107509 A TW102107509 A TW 102107509A TW I578366 B TWI578366 B TW I578366B
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mirror
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Description

辨識基板上缺陷的方法及系統
本發明是有關於一種辨識一基板(substrate)上的缺陷(defect)的方法及系統，且特別是有關於一種藉由加熱基板來辨識一基板上的缺陷的方法及系統。
矽晶圓(silicon wafer)為用於製造積體電路(integrated circuit,IC)及其他微型裝置(micro-device)的一基板材料。為了維持矽晶圓理想的良率(yield rate)，測試人員可使用一掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)來檢視漏電流缺陷(leakage defect)，例如接面缺陷(junction defect)及短路缺陷(short defect)。然而，在先前技術中，測試人員卻無法藉由使用掃描式電子顯微鏡來直接辨識出缺陷屬於接面缺陷還是短路缺陷。
另外，在某些製造程序中應對矽晶圓加熱。然而，當對矽晶圓加熱時，矽晶圓周圍的空氣亦會受熱而引起離子震盪(ion oscillation)。因此，某些製造程序，像是使用掃描式電子顯微鏡來檢視矽晶圓，可能會難以執行。據此，如何找出一種能辨識出缺陷屬於接面缺陷還是短路缺陷，並且能減少離子震盪所引起的污染的方法，實為目前極為重要的課題之一。
為了解決上述問題，本發明提供一種於一真空環境(vacuum environment)中僅加熱一基板的一部分的一方法及一系統。
為了解決上述問題，本發明更提供一種辨識一基板上缺陷的一方法。
為了解決上述問題，本發明再提供一種藉由使用一帶電粒子束(charged particle beam)來辨識一基板上缺陷的一系統。
本發明提供一種於一真空環境中加熱一基板的一方法，其包括下列步驟。首先，放置一基板於一真空腔室(chamber)中。之後，僅於基板的一部分上投射發射自一光源的一光束，以在全部的基板被加熱之前加熱此部分。
本發明更提供一種於一真空環境中加熱一基板的一系統。此系統包括一腔室以及一光源。腔室用以固定位於一真空環境中的一基板。光源用以僅於基板的一部分上投射一光束，以在全部的基板被加熱之前加熱此部分。
根據一實施例，上述系統更包括使光束聚焦於基板的至少一部分上的至少一光學元件(optical element)，其中光學元件位於腔室外，並且可選自透鏡(lens)、反射鏡(mirror)及其組合。
本發明再提供一種辨識一基板上缺陷的方法，其包括下列步驟。首先，藉由使用一帶電粒子束於一真空環境中檢視一基板，其中至少一缺陷位於基板上。接著，投射發射自一光源的一光束於至少一特定缺陷上。然後，於終止投射光束後檢視特定缺陷，以藉由檢視結果(examination result)辨識特定缺陷。
根據一實施例，上述方法更包括使用至少一光學元件使光束聚焦於基板的此部分或是位於基板上的缺陷上，其中光學元件選自透鏡、反射鏡及其組合。
本發明又提供一種藉由使用帶電粒子束來辨識缺陷的系統，其中此系統包括一腔室、一帶電粒子束組件(charged particle beam assembly)、一光源以及一檢視組件(examination assembly)。腔室用以於一真空環境中固定一基板。帶電粒子束組件用以於基板上投射一帶電粒子束。光源用以於基板的至少一部分上投射一光束。檢視組件用以檢視基板。
根據一實施例，上述光源位於真空環境外，例如位於被抽成真空的環境外。
根據一實施例，上述光源的一電源部(power portion)位於真空環境外，例如位於真空腔室外，並且上述光源的一發光部(luminescence portion)可位於真空環境內，例如位於真空腔室內。
根據一實施例，上述檢視組件用以控制帶電粒子束掃描基板，控制該光源，以於位於基板上的至少一缺陷上投射光束，並且於終止投射光束後檢視缺陷，以藉由檢視結果辨識特定缺陷。
根據一實施例，上述特定缺陷為一漏電流缺陷。
根據一實施例，上述特定缺陷藉由與特定缺陷的溫度相關的一灰階(gray-level)來辨識。
根據一實施例，當上述特定缺陷的一灰階與特定缺陷的溫度不相關(insensitive)時，辨識特定缺陷為一短路缺陷。
根據一實施例，當上述特定缺陷的一灰階與特定缺陷的溫度相關(sensitive)時，辨識特定缺陷為一接面缺陷。
根據一實施例，當上述光源選自輻射燈(radiation lamp)、雷射(laser)及其組合。
根據一實施例，上述光源包括一燈源(lamp)、一第一反射鏡以及一第二反射鏡。燈源鄰近於第一反射鏡的一近焦點(proximal focus)。第二反射鏡鄰近於第一反射鏡的一遠焦點(distal focus)，並且具有位於腔室上的一焦點。
根據一實施例，上述光源的型態(configuration)為可調整，以使基板位於帶電粒子束的投射位置上時，第二反射鏡的焦點會位於基板的此部分上。
根據一實施例，上述系統更包括在第二反射鏡的焦點遠離帶電粒子束對基板投射的位置時，用以移動基板接近第二反射鏡的焦點的一移動模組(moving module)。
根據一實施例，上述帶電粒子束為一電子束(electron beam)。
在本發明中，使用上述方法或系統僅會在真空環境中對一基板的一部分加熱。而且，使用本發明的上述方法或系統可辨識出一基板上的缺陷。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
100a、100b‧‧‧系統
110a、110b‧‧‧腔室
112‧‧‧側壁
114‧‧‧載台
116‧‧‧窗口
118‧‧‧移動模組
120‧‧‧光源
122‧‧‧燈源
124‧‧‧第一反射鏡
126‧‧‧第二反射鏡
128‧‧‧光束
130‧‧‧帶電粒子束組件
132‧‧‧帶電粒子束
140‧‧‧檢視組件
200‧‧‧基板
210‧‧‧部分
220‧‧‧漏電流缺陷
301、302、303、304、305‧‧‧步驟
圖1為根據本發明一實施例用以於一真空環境中加熱一基板的一系統的一示意圖。
圖2A為根據本發明另一實施例藉以使用來檢視一基板的一系統的一示意圖。
圖2B為藉由使用如圖2A中所繪示的系統來加熱基板上的一缺陷的一示意圖。
圖3A為根據本發明一實施例於一真空環境中加熱一基板的一方法的一流程圖。
圖3B為根據本發明一實施例辨識一基板上缺陷的方法的一流程圖。
圖4A為根據本發明另一實施例於一真空環境中加熱一基板的一系統的一示意圖。
圖4B為根據本發明另一實施例藉以使用來檢視一基板的一系統的一示意圖。
以下所包括的隨附圖式用以提供本發明的更進一步的了解，並且包含於且為構成實施方式的一部分。圖示揭露出本發明的實施例，並且配合詳細說明來說明本發明的原理。
以下將以隨附圖式中所揭露出的實例來詳細說明本發明的實施例以供參考。可能的話，圖式及詳細說明中所使用的相同參考標號將用來參照於相同或相似的部分。
圖1為根據本發明一實施例用以於一真空環境中加熱一基板的一系統的一示意圖。請參考圖1，於此實施例中，系統100a包括一腔室110a以及一光源120。腔室110a可具有用以形成一真空環境的一側壁112以及位於側壁112 中以固定一基板200的一載台114。再者，光源120可位於真空環境外，並且用以於基板200的一部分210上投射一光束128。因此，系統100a可在全部的基板200被加熱之前於真空環境中加熱此部分210。
更詳細而言，光源120可包括一燈源(lamp)122、一第一反射鏡124以及一第二反射鏡126，其中燈源122可為一輻射燈，而一第一反射鏡124與第二反射鏡126可為凹球面鏡(concave spherical mirror)。燈源122鄰近於第一反射鏡124的一近焦點，而第二反射鏡126鄰近於第一反射鏡124的一遠焦點，並且包括位於腔室110a上的一焦點。據此，當基板200放置於腔室110a中，並且此部分210鄰近於第二反射鏡126的焦點時，燈源122所發射出的一光束128可依序被第一反射鏡124與第二反射鏡126所反射、傳遞通過腔室110a位於側壁112上的一窗口(window)116，並且僅投射於基板200的此部分210上。因此，此部分210會在全部的基板200被加熱之前於真空環境中被加熱。
圖2A為根據本發明另一實施例藉以使用來檢視一基板的一系統的一示意圖。圖2B為藉由使用如圖2A中所繪示的系統來加熱基板上的一缺陷的一示意圖。請參考圖2A與2B，圖2A與圖2B中所繪示的此實施例中的系統100b相似於圖1中所揭露的前一實施例中的系統100a，另外，系統100b更包括了一帶電粒子束組件130以及一檢視組件140，並且系統100b的腔室110b可更包括一移動模組118。
於此實施例中，帶電粒子束組件130用以投射一帶電粒子束132，並且第二反射鏡126的焦點遠離於帶電粒子束132對基板200投射的一位置，其中帶電粒子束組件130可為一掃描式電子顯微鏡，並且帶電粒子束132可為一電子 束，但帶電粒子束組件130並不僅限於掃描式電子顯微鏡。再者，基板200的此部分210可具有一電路(circuit)(未繪示)，並且電路可具有一些漏電流缺陷220(圖2A與圖2B中僅繪示出一個漏電流缺陷220)。另外，檢視組件140可配置於側壁112上，電性連接於光源120，並且用以檢視基板200的漏電流缺陷220。因此，使用者即可藉由使用系統100b，以將基板200上的各個漏電流缺陷220辨識為與溫度不相關的一短路缺陷，或者是與溫度相關的一接面缺陷。
更詳細而言，使用者可藉由執行下列步驟，以將各個漏電流缺陷220辨識為一短路缺陷或是一接面缺陷。將基板200固定於載台114上之後，使用者可先藉由使用移動模組118，以沿著如圖2A中所揭露的帶電粒子束132的一傳遞路徑(transmission path)來定位基板200。接著，使用者可控制帶電粒子束組件130來投射出帶電粒子束132，以藉由在一真空環境中使用檢視組件140來掃描此部分210。因此，可以找出基板200上的至少一漏電流缺陷220。
之後，使用者可藉由使用移動模組118來移動基板200，以將基板200的一部分210定位於鄰近如圖2B所揭露的第二反射鏡126的焦點。然後，使用者可控制發射自燈源122的光束128投射於此部分210上，進而加熱此部分210中的漏電流缺陷220。於終止投射光束之後，使用者即可藉由使用檢視組件140來辨識此部分210的漏電流缺陷220。
更詳細而言，根據半導體物理學，短路缺陷的電阻與溫度實質上不相關，但接面缺陷的電阻與溫度則明顯地相關。此外，漏電流缺陷220的一灰階與漏電流缺陷220的電阻實質上成比例。因此，既然短路缺陷與溫度不相關，而接面缺陷與溫度相關，此部分210中的各個漏電流缺陷220即可藉由檢視此部 分210的一檢視結果，例如一灰階圖像(gray-level photo)，來辨識為一短路缺陷或是一接面缺陷。
圖3A為根據本發明一實施例於一真空環境中加熱一基板的一方法的一流程圖。然而，本發明於一真空環境中加熱基板的方法不應受限於藉由使用上述實施例中所揭露的系統來達成。更詳細而言，請參考圖3A，任何可執行下列步驟但並未繪示於此的系統皆可使用。首先，放置一基板於一真空環境中(301)。然後，僅於基板的一部分上投射發射自一光源的一光束，以在全部的基板被加熱之前加熱此部分(302)。
圖3B為根據本發明一實施例辨識一基板上缺陷的方法的一流程圖。 另外，本發明辨識基板上缺陷的方法亦不應受限於藉由使用上述實施例中所揭露的系統來達成。更詳細而言，請參考圖3B，任何可執行下列步驟但並未繪示於此的系統皆可使用。首先，藉由使用一帶電粒子束於一真空環境中檢視一基板(303)，其中至少一缺陷位於基板上。接著，投射發射自一光源的一光束於至少一特定缺陷上(304)。然後，於終止投射光束後檢視特定缺陷(305)，以藉由檢視結果辨識特定缺陷。
值得注意的是，於試驗過程中，測試人員發現若使用位於基板200所在之處的腔室110b中的一加熱器(heater)來加熱基板200，則排除由加熱器所引發的污染(例如離子震盪)的成本會較高。如此一來，於加熱基板200並且關閉加熱器後，將難以藉由觀看漏電流缺陷220的灰階與溫度有多麼相關或有多麼不相關來辨識漏電流缺陷220。因此，藉由將光源120定位於腔室110b外以加熱此部分210的漏電流缺陷220將有助於辨識漏電流缺陷220。
然而在其他未繪示的實施例中，光源可為一雷射或是輻射燈與雷射的一組合。另外，光源可使用位於腔室外的至少一光學元件來將光束聚焦於基板的此部分上，其中光學元件可為上述實施例中所揭露的一反射鏡、透鏡或是反射鏡與透鏡的一組合。
圖4A為根據本發明另一實施例於一真空環境中加熱一基板的一系統的一示意圖。圖4B為根據本發明另一實施例藉以使用來檢視一基板的一系統的一示意圖。另外，請參考圖4A與4B，若由光源120所引發的污染較低，光源120亦可位於腔室110a,110b的側壁112內。
除此之外，全部的光源120可位於如上述實施例中所揭露的側壁112外。然而於其他未繪示的實施例中，光源的一電源部可位於真空環境外，並且光源的一發光部可位於真空環境內。另外，系統可不具有移動模組，並且光源的型態為可調整，以使基板位於帶電粒子束的投射位置上時，第二反射鏡的焦點會位於基板的此部分上。
除此之外，藉由使用本發明的方法或系統僅會在一真空環境中對一基板的一部分加熱。而且，使用本發明的方法或系統可辨識出一基板上的缺陷。
顯而易見的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可對本發明的架構作些許的更動與潤飾。在上述觀點中，對本發明所作出的更動與潤飾仍在本發明後附申請專利範圍及其等效範圍所界定的範圍內。
303、304、305‧‧‧步驟

Claims (21)

  1. 一種辨識一基板上缺陷的方法，包括：藉由使用一帶電粒子束於一真空環境中檢視一基板，其中至少一缺陷位於該基板上；於檢視該基板時投射一光束於至少一特定缺陷上，其中該光束發射自一光源；以及於終止投射該光束後觀測圖像變化檢視該特定缺陷，以藉由檢視結果辨識該特定缺陷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光源位於該真空環境外。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光源的一電源部位於該真空環境外，並且該光源的一發光部位於該真空環境內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該特定缺陷為一漏電流缺陷。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中該特定缺陷藉由與該特定缺陷的溫度相關的一灰階來辨識。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中當該特定缺陷的一灰階與該特定缺陷的溫度不相關時，辨識該特定缺陷為一短路缺陷。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中當該特定缺陷的一灰階與該特定缺陷的溫度相關時，辨識該特定缺陷為一接面缺陷。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括使用至少一光學元件使該光束聚焦於該缺陷上，該光學元件選自透鏡、反射鏡及其組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光源選自輻射燈、雷射及 其組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該帶電粒子束為一電子束。
  11. 一種藉由使用帶電粒子束來辨識缺陷的系統，包括：一腔室，用以於一真空環境中固定一基板；一帶電粒子束組件，用以於該基板上投射一帶電粒子束；一光源，用以於該基板的至少一部分上投射一光束，並且包括一燈源、一第一反射鏡以及一第二反射鏡，其中該燈源鄰近於該第一反射鏡的一近焦點，該第二反射鏡鄰近於該第一反射鏡的一遠焦點，並且該第二反射鏡具有位於該腔室上的一焦點；一移動模組，當該第二反射鏡的該焦點遠離該帶電粒子束對該基板投射的位置時，該移動模組用以移動該基板接近該第二反射鏡的該焦點；以及一檢視組件，用以檢視該基板。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該光源位於該真空環境外。
  13. 【第13如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該光源的一電源部位於該真空環境外，並且該光源的一發光部位於該真空環境內。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該檢視組件用以執行下列動作：控制該帶電粒子束，以掃描該基板，其中至少一缺陷位於該基板上；控制該光源，以於該缺陷上投射該光束；以及於終止投射該光束後檢視該缺陷，以藉由檢視結果辨識該特定缺陷。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的系統，其中該特定缺陷為一漏電流缺陷。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的系統，其中該特定缺陷藉由與該特定缺陷的溫度相關的一灰階來辨識。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中當該特定缺陷的一灰階與該特定缺陷的溫度不相關時，辨識該特定缺陷為一短路缺陷。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中當該特定缺陷的一灰階與該特定缺陷的溫度相關時，辨識該特定缺陷為一接面缺陷。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該光源選自輻射燈、雷射及其組合。
  20. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該光源的型態為可調整，以使該基板位於該帶電粒子束的投射位置上時，該第二反射鏡的該焦點會位於該基板的該部分上。
  21. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中該帶電粒子束為一電子束。
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