特許 7113613 欠陥分析

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-28

(45)【発行日】2022-08-05

(54)【発明の名称】欠陥分析

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20220729BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20220729BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20220729BHJP

   G01N 23/2251 20180101ALI20220729BHJP

   G01N 23/18 20180101ALI20220729BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01N1/28 F

G01N1/28 G

G01N23/04 330

G01N23/2251

G01N23/18

【請求項の数】 21

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017234790

(22)【出願日】2017-12-07

(65)【公開番号】P2018152548

(43)【公開日】2018-09-27

【審査請求日】2020-10-22

(31)【優先権主張番号】62/437,615

(32)【優先日】2016-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501233536

【氏名又は名称】エフ イー アイ カンパニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＩ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・ジー・ミラー

【審査官】綿引 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２１７２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２７１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５０５５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５９６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６４ － ２１／６６

Ｇ０１Ｎ １／００ － １／４４

Ｇ０１Ｎ ２３／０４ － ２３／０４６

Ｇ０１Ｎ ２３／１８

Ｇ０１Ｎ ２３／２２５１－ ２３／２２５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路欠陥を分析するための方法であって、
ウェーハ上の欠陥座標をウェーハ検査ツールを使用して決定することと、
前記決定された前記欠陥座標の近くの関心の構造を識別することと、
前記欠陥座標を決定することおよび前記関心の構造を識別することの後に、前記関心の構造を含むＴＥＭ薄片を集束イオン・ビームを用いて形成することであり、前記ＴＥＭ薄片が、前記決定された前記欠陥座標に基づく領域から形成されるのではなく、前記識別された前記構造に基づく領域から形成され、前記集束イオン・ビームが、前記決定された前記欠陥座標の位置でミリングするように導かれるのではなく、前記識別された前記関心の構造に対応する位置でミリングするように導かれることと、
前記関心の構造のＴＥＭ画像を形成することと
を含む方法。

【請求項2】

前記ウェーハ上の前記欠陥座標を前記ウェーハ検査ツールを使用して決定することが、前記欠陥座標を、光学検査システム、熱検査システム、電気検査システムまたは電子ビーム検査システム内で決定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、前記欠陥座標に最も近い前記関心の構造を識別することを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

関心の構造のタイプを指定することをさらに含み、前記欠陥座標の最も近い前記関心の構造を識別することが、前記指定されたタイプの関心の構造を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記指定されたタイプの前記関心の構造を識別することが、前記欠陥座標に最も近い前記指定されたタイプの前記関心の構造を識別することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、記憶された回路設計データを使用してまたは画像を使用して、前記欠陥座標の近くの関心の構造を識別することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

回路欠陥を分析するための方法であって、
ウェーハ上の欠陥座標をウェーハ検査ツールを使用して決定することと、
前記決定された欠陥座標の近くの関心の構造を識別することと、
前記欠陥座標を決定することおよび前記関心構造を識別することの後に、前記ウェーハに向かって集束ビームを導いて前記識別された関心の構造を露出させることであり、前記集束ビームが、前記決定された前記欠陥座標の位置でミリングするように導かれるのではなく、前記識別された前記関心の構造に対応する位置でミリングするように導かれることと、
後続の前記回路欠陥の分析のために、前記露出させた前記関心の構造の画像を形成することと
を含む方法。

【請求項8】

前記関心の構造を露出させるために前記ウェーハに向かって前記集束ビームを導くことが、前記関心の構造を露出させる断面をミリングするために前記ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導くことを含み、
露出させた前記関心の構造の画像を形成することが、走査電子ビーム画像を形成することを含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記関心の構造を露出させるために前記ウェーハに向かって前記集束ビームを導くことが、前記関心の構造を含む薄片を形成するために前記ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導くことを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記欠陥座標を前記ウェーハ検査ツール内で決定することが、欠陥座標を、光学検査システム、熱検査システム、電気検査システムまたは電子ビーム検査システム内で決定することを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、前記欠陥座標に最も近い前記関心の構造を識別することを含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

関心の構造のタイプを指定することをさらに含み、前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、前記指定されたタイプの関心の構造を含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

関心の構造のタイプを指定することをさらに含み、前記欠陥の近くの関心の構造を識別することが、前記欠陥座標の近くの前記指定されたタイプの前記関心の構造を識別することを含む、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、前記欠陥座標の近くの関心の構造を識別するために、記憶された回路設計データを使用することを含む、請求項７から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記欠陥座標の近くの前記関心の構造を識別することが、前記欠陥座標の近くの関心の構造を識別するために画像を使用することを含む、請求項７から１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記関心の構造を識別することが、ウェーハ検査ツールによって、イオン・ビーム・システムによって、または前記ウェーハ検査ツールおよび前記イオン・ビーム・システムとデータ通信するコンピュータによって実行される、請求項７から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記ウェーハ上の前記欠陥座標を前記ウェーハ検査ツールを使用して決定することが、試料の領域を検査する検査ツールを使用して前記ウェーハを検査することを含み、前記領域が、１００個よりも多くの構造を含み、前記１００個よりも多くの構造のうちの１つの構造が前記関心の構造である、請求項７から１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

集積回路中の欠陥を分析するための装置であって、
ウェーハ上の欠陥を識別し、前記欠陥座標を提供するようにプログラムされたウェーハ分析ツールと、
集束イオン・ビーム・カラムおよび走査電子顕微鏡カラムを含むデュアル・ビーム・システムであり、表面下の関心の領域を露出させる操作を実行するようにプログラムされたデュアル・ビーム・システムと、
前記ウェーハ分析ツールから欠陥座標を受け取り、前記受け取った欠陥座標の前記欠陥に対応する前記表面下の関心の領域内の関心の構造を決定し、前記受け取った欠陥座標の位置を露出させるのではなく、後続の前記欠陥の分析のために、前記決定された関心の構造を含む前記表面下の関心の領域を露出させるように前記デュアル・ビーム・システムを導いて、指定された操作を実行するようにプログラムされたコンピュータと
を備える装置。

【請求項19】

前記ウェーハ分析ツールが前記欠陥を分類し、前記指定された操作が前記分類に依存する、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記ウェーハ分析ツールが、光学検査ツール、熱検査システム、電気検査システムまたは電子ビーム検査ツールである、請求項１８または請求項１９に記載の装置。

【請求項21】

前記集束イオン・ビーム・カラムが、液体金属イオン源またはプラズマ・イオン源を備える、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集積回路などの試料中の欠陥を分析する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最新の集積回路は、線幅が１００ｎｍよりも小さい特徴部分を含む。このような回路の製造中に生じた欠陥を効率的に識別および分析することは、継続中の課題である。

【0003】

米カリフォルニア州ＭｉｌｐｉｔａｓのＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ ２９３０ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｐｌａｓｍａ Ｄｅｆｅｃｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍなどの光学ウェーハ検査ツールは、その上に集積回路が製造されたウェーハを光学的に調べる。このウェーハは、さまざまな処理段階にあるウェーハとすることができ、またはこのウェーハを、「デプロセス」処理にかけて、層を除去し、埋込み層を露出させることができる。光学ウェーハ検査ツールは、検査中のウェーハに光を照射し、ウェーハの表面からの光および表面下に近い部分からの光を観察して、欠陥を識別する。観測可能な欠陥のタイプは、表面の物理的欠陥、表面近くの物理的欠陥、または表面から少し下の物理的欠陥を含む。ウェーハ検査ツールは通常、欠陥に対応している可能性がある異常のリストを出力する。このリストは、欠陥のカテゴリおよび検査座標系における欠陥の位置を含むことができる。ウェーハ上の欠陥は、実際の走査の結果を既知の優良なウェーハの走査の結果と比較することによって、または検査結果を、既知の優良なウェーハのシミュレーション検査と比較することによって識別することができる。いくつかのワークフローでは、後の処理中に欠陥をより容易に見つけることができるように、検査ステップ後の機器を使用して、ウェーハ表面にある種のマークを付ける。

【0004】

別のタイプのウェーハ検査ツールは、Ｈｅｒｍｅｓ ｅＳｃａｎ ３２０ＸＰなどの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）検査ツールである。電子ビームがウェーハの表面を走査し、入来ビームに反応して試料から放出された電子を使用して画像が形成される。異常の座標が記録される。この電子ビームは、異常のより拡大された画像を形成することができる。ＳＥＭベースのこのような検査ツールは、物理的な欠陥、または電圧コントラスト（ＶＣ）欠陥と呼ばれる電気に関係した欠陥をともに見ることができる。ＶＣ欠陥または本質的に電気的欠陥である欠陥は、多くの場合に、物理的にウェーハ表面よりも下にある欠陥（すなわち表面下欠陥）に起因する。

【0005】

他のタイプのウェーハ検査ツール、例えばＥＬＩＴＥ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓのような光学または熱システムおよびＨｙｐｅｒｉｏｎなどのプローブシステムを使用することによって、欠陥を識別することもできる。これらのシステムはともに、本発明の譲受人であるＦＥＩ ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。ＦＥＩ ｃｏｍｐａｎｙは、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙの一部門である。

【0006】

プローブ・システムは、ウェーハ表面の露出した導体の電気的なプロービングによって欠陥を見つける。欠陥は、ウェーハと接触した物理的なプローブからの電気的な特徴によって識別される。

【0007】

識別される欠陥はしばしばウェーハの表面よりも下にあり、欠陥を調べるために埋込み層を露出させることがしばしば必要である。ウェーハ検査ツールから集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）ツールに欠陥座標を伝送することができ、ＦＩＢがウェーハをミリングして、分析に使用可能な欠陥を露出させる。いくつかの手順では、多数のシステムの動作を調整および制御するファクトリ・オートメーション・システムによって座標の伝送が実行され得る。

【0008】

表面下の評価を実行するために、ＦＩＢが、ウェーハの欠陥座標の位置にトレンチをミリングして、欠陥部位の位置の領域の断面を露出させることができる。次いで、露出させた断面の画像をＳＥＭを使用して見ることができる。いくつかのケースでは、追加の薄い切片を断面から除去し、追加のＳＥＭ画像を形成して、露出した壁が試料の中へ前進するにつれて３次元体積を通過する一連の画像を提供する。このような技法は例えば、本出願の出願人に譲渡されたＢｒｏｇｄｅｎの「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｌｉｃｅ ａｎｄ Ｖｉｅｗ Ｓａｍｐｌｅ Ｉｍａｇｉｎｇ」という名称の米国特許第９，２１８，９４０号明細書に記載されている。

【0009】

ＦＩＢツールを使用して、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で見るための試料をウェーハから調製することもできる。ＴＥＭは、ＳＥＭよりも高い分解能を提供するが、ＴＥＭでは、電子が通過する十分に薄い試料が必要である。本明細書で使用されるとき、「ＴＥＭ」は、非走査式のＴＥＭと走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の両方を含み、「ＴＥＭ画像」は、これらのＴＥＭで形成されたいずれの画像をも含み得る。「薄片」と呼ばれる薄い試料をウェーハから抜き取る方法は例えば、本出願の譲受人に譲渡されたＢｒｏｇｄｅｎ他の「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ＴＥＭ Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願公開第２０１６／０１４１１４７号明細書に記載されている。抜き取られる試料は、表面に対して垂直な平面からの断面試料またはウェーハ表面に対して平行な平面からの平面視試料であることがある。説明した全てのＦＩＢ法に共通する特徴は、欠陥の位置におけるなんらかのタイプの表面下評価を支援する目的にＦＩＢが使用されることである。

【0010】

ウェーハ検査ツールは、ウェーハ検査ツール座標系における欠陥座標を提供する。ＦＩＢツール内で欠陥を見つけるためには、ＦＩＢツール座標系における欠陥の位置を決定する必要がある。ウェーハ上の基準点の位置を、ウェーハ検査ツール内とＦＩＢツール内の両方で決定し、次いで、ウェーハ検査ツール内で決定されたような欠陥座標をＦＩＢツール内の座標に変換するための座標変換系を計算する。基準点は例えば、ウェーハの周囲の切欠きまたは平らな領域、および製造プロセス中にウェーハ上に形成されたマークまたは位置合せのために特に作られたマークを含むことができる。

【0011】

最新の集積回路は、５０ｎｍ以下のピッチを有するアレイとして製造されたトランジスタを有することができる。１０から１５ｎｍという薄い薄片の中でトランジスタ・ゲートを捕捉するためには、ＦＩＢビームを精確に位置決めして薄片を製作する必要がある。多くの場合、数ナノメートル未満の精度誤差でＦＩＢミリングを実行することが望ましい。ウェーハ検査ツールによって生成された欠陥座標を使用して検査部位を調製するための集束イオン・ビームを位置決めするこのプロセスは不正確である。光学検査システムの分解能は、使用される光の波長によって制限され、観察するための断面または試料の調製には十分でないことがある。さらに、ウェーハ検査ツール座標系からＦＩＢツール座標系へのマッピングが不正確なこともある。

【0012】

断面または薄片は通常、ＦＩＢ処理の一部としての座標変換によって決定された欠陥の位置において製作される。実際には、その位置に実際の欠陥がなく、そのため欠陥の画像が得られず、これにより必要な情報がプロセス・エンジニアに提供されないことがしばしばある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】米国特許第９，２１８，９４０号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１４１１４７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、集積回路中の欠陥を分析する方法および装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

欠陥を検査ツール内で識別する。欠陥座標に対応する関心の構造を決定し、または欠陥座標に対応する関心の構造を事前に決定しておく。次いで、ＦＩＢツールなどの処理ツールが、分析のために関心の構造を露出させ、関心の構造を分析する。処理ツールは、欠陥座標の位置で試料を処理するのではなく、識別された関心の構造、通常は検査ツール欠陥座標に最も近い関心の構造を処理し、露出させる。

【0016】

以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなりおおまかに概説した。以下では、本発明の追加の特徴および追加の利点を説明する。開示される概念および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造を変更しまたは設計するためのベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。

【0017】

次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】欠陥を分析する方法を示す流れ図である。

【図2】ウェーハ検査ツールからの出力ファイルを示す図である。

【図3】異なる欠陥タイプに対する関心の構造を指定した表を示す図である。

【図4】ウェーハ中の構造の位置および欠陥位置を示す図である。

【図5】ＦｉｎＦＥＴの要素が露出したＴＥＭ薄片を示す図である。

【図6】それぞれ側面および正面から見たバイアの断面を示す図である。

【図7】本明細書に記載された技法を実装するために使用することができるシステムを概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

従来の欠陥分析では、ＦＩＢを使用して、ウェーハを、検査ツールによって報告されＦＩＢツール座標系に変換された欠陥座標に対応する位置で切削、すなわちミリングする。しかしながら、ウェーハ検査ツールによって報告されＦＩＢツール座標系に変換された欠陥座標の精度は、ＦＩＢ処理によって欠陥を露出させることができるようにするのにはしばしば不十分である。ウェーハ検査ツール内で観測可能な構造欠陥は、構造と構造の間の位置ではなく構造の位置で起こる可能性が高いことを本出願の出願人は確認した。本出願の出願人はさらに、重大な欠陥は、トランジスタまたはバイアなどの回路要素の機能不良を引き起こすこと、およびプロセス・エンジニアまたは欠陥を分析する他の人は、欠陥を有する回路要素中の関心の構造を分析することによって、より適切な情報を得ることができることを確認した。本出願の出願人は、ウェーハ検査ツールからの欠陥座標を使用して近くの回路要素または構造要素を識別し、次いで、欠陥座標のところでミリングするようにＦＩＢツールを誘導するのではなしに、所望の回路または構造要素を処理するようにＦＩＢツールを誘導する。ＦＩＢツール座標における構造の位置は、ＦＩＢツール座標に変換されたウェーハ検査ツールからの欠陥座標よりも正確なミリング位置を提供する。

【0020】

検査ツールは通常、自動化された分類機能を有し、それによって検査ツールは、検出された欠陥をいくつかのクラスに分類することができる。いくつかの実施形態では、プロセス・エンジニアが、ある欠陥分類に特有の「関心の構造」を生み出すＦＩＢ動作を、１つまたは複数の欠陥クラスに関連づけることができる。例えば、「クラス３」の欠陥について、ＦｉｎＦＥＴトランジスタのソース領域を中心にする薄片であって、その主平面がフィン）に対して垂直な薄片のＴＥＭ画像を調べたいと、プロセス・エンジニアは判断することができる。ウェーハ検査がクラス３欠陥を識別し、その座標を提供したら、最も近い（または欠陥座標に対して指定された）ＦｉｎＦＥＴの位置を、後述する方法のうちの１つの方法を使用して突き止める。ＦＩＢツールは、指定された位置に指定された向きの薄片を自動的に製作するようにプログラムされている。欠陥の異なるクラスを異なる関心の構造に関連づけることができる。ＦＩＢミリングは、検査ツールによって提供された欠陥座標においては実行されず、対応する関心の構造の位置で実行される。欠陥に対応する関心の構造は通常、欠陥座標に最も近い関心の構造であるが、必ずそうでなければならないというわけではない。欠陥座標から特定の方向に変位した関心の構造または欠陥座標から特定の距離の位置にある関心の構造など、任意の関心の構造を指定することができる。

【0021】

１つの欠陥クラスに２つ以上の関心の構造を関連づけることができる。例えば、１つの欠陥クラスを、向きが異なる２つの構造、例えばフィンの平面内にある薄片およびフィンの平面に対して垂直な薄片に関連づけることができる。これらの薄片は、欠陥座標の指定された距離の範囲内にある異なるトランジスタから抜き取られる。ウェーハ検査ツールが欠陥を自動的に分類しないときには、全ての欠陥が同じように処理されることになる。

【0022】

いくつかの手順では、単一の欠陥クラスに複数の関心の構造が関連づけられる。その場合には、報告された位置に最も近い関心の構造においてＦＩＢ処理が実施されることになる。

【0023】

本明細書に記載された手順は、ウェーハ検査ツール内で欠陥が自動的に識別され、次いで識別された欠陥に対応する関心の構造をＦＩＢツールが自動的に処理する、完全に自動化されたワークフローを容易にする。

【0024】

図１は、欠陥を分析するプロセスを示す流れ図である。ステップ１０２で、ウェーハを、ウェーハ検査ツール内で検査する。このウェーハ検査ツールは、異常または欠陥を見つけ、欠陥座標を提供する任意のタイプのシステムとすることができる。例えば、このウェーハ検査ツールを、ＫＬＡ－ＴｅｎｃｏｒのＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ ２９３０などの光学検査システム、台湾、新竹市のＨｅｒｍｅｓ ＭｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎのＨｅｒｍｅｓ ｅＳｃａｎ ３２０ＸＰなどのｅビーム検査ツール、本発明の譲受人であるＦＥＩ ｃｏｍｐａｎｙのＥＬＩＴＥ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓなどの熱検査システム、またはプローブ・ベースのシステムなどの電気検査システムとすることができる。このプロセスは、その上に集積回路が製造されたウェーハを処理することだけに限定されない。あらゆる基板上の欠陥がここで言う欠陥となり得る。

【0025】

任意選択のステップ１０４で、欠陥を分類する。欠陥分類は例えば、ダイ内における欠陥の物理的位置または欠陥のサイズに基づく。最新のウェーハ検査ツールは、識別された欠陥を自動的に分類する。ウェーハ検査ツールからの出力ファイルの１つのタイプは、「ＫＬＡＲＦ」ファイルとしても知られているＫＬＡ Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｆｉｌｅである。

【0026】

図２は、ウェーハ検査ツールからの簡略化された出力ファイル表２０２を示す。列２０４は、それぞれの欠陥を識別する通し番号を示す。列２０６および列２０８はそれぞれ、ウェーハ検査ツール座標系におけるそれぞれの欠陥のｘ座標およびｙ座標を示す。ウェーハ検査ツール座標系は、直交座標系または極座標系など、任意のタイプの座標系とすることができる。極座標系は、回転中心からの角度および距離を指定する座標系である。列２１０は、欠陥の分類を指定する。

【0027】

ステップ１０６で、欠陥に対応する「関心の構造」のタイプを決定する。欠陥の異なるクラスに対して、関心の構造のタイプを予め指定することができる。欠陥を分類しない場合には、全ての欠陥タイプに対して単一の関心の構造を使用することができる。図３は、異なる欠陥クラスに関連づけられた関心の構造と、分析のために関心の構造を露出させるための関連するＦＩＢ操作とを含む表を示す。欠陥分類に関連づける関心の構造のタイプの決定は通常、ウェーハ検査を始める前に実行されるが、ＦＩＢ処理の前の任意の時点で実行することができる。ある欠陥分類に関連づけられた関心の構造のタイプを変更することができ、これは例えば、プロセス・エンジニアが、いくつかの関心の構造を調べ、欠陥の原因についてのより多くのことを知ったときなどに実施される。

【0028】

ステップ１０８で、ウェーハ上の特定の関心の構造を決定し、その特定の関心の構造を特定の欠陥座標に関連づける。この特定の関心の構造は、ウェーハ検査ツールによって、別個のコンピュータによって、ＦＩＢツール・コンピュータによって、または他のシステムによって決定することができる。この特定の関心の構造は、欠陥座標の決定とイオン・ビーム処理の開始との間の任意の時点で決定することができる。特定の関心の構造が決定された後は、検査ツールによって決定されたような欠陥の位置はもはや主たる関心事ではない。ＦＩＢツールが、ＦＩＢ座標系におけるその関心の構造の位置を決定してしまえば、その後のＦＩＢ処理は全て、その関心の構造を利用して実行することができる。

【0029】

欠陥に関連づけられる関心の構造は通常、その欠陥座標に最も近い所望のタイプの関心の構造である。欠陥座標に最も近い特定の関心の構造を識別することができる手法はいくつかある。

【0030】

関心の構造は通常、表面よりも下にあるが、表面の可視の特徴部分を使用して、表面下の特徴部分の位置まで誘導し、表面下の特徴部分の位置を識別することができる。ＳＥＭ画像において表面下の特徴部分が可視であることがある。いくつかのケースでは、入射ＳＥＭ電子が表面の内部へ少し入り込み、表面近くの領域のいくつかの内容物を含む画像を生成する。ＦＩＢによって表面下の特徴部分が露出された後に、ＳＥＭ画像が表面下の特徴部分を示すこともできる。

【0031】

比較および誘導のために基準画像を使用することができる。例えば、検査の前に、実験に基づいて、上面基準画像または表面下基準画像を取得する。その基準画像について、基準画像上の可視構造に対する関心の構造の位置を突き止めるように、画像認識ソフトウェアに学習させる。ＦＩＢツールが、欠陥座標まで誘導し、その領域のＦＩＢ画像またはＳＥＭ画像を取得する。画像認識ソフトウェアが、取得された画像内の可視の特徴部分を、基準画像の可視の特徴部分と比較して、可視の特徴部分に対する関心の構造の位置を識別する。

【0032】

あるいは、回路設計を記述したＣＡＤ（「コンピュータ支援設計」）データベースを使用して、基準画像を合成により生成することもできる。いくつかのケースでは、ＣＡＤデータが、ポリゴンを含み、ＣＡＤデータは、それらのポリゴンを画像中で認識可能な物理的構造に変換する解釈ステップを必要とする。このＣＡＤデータは、可視の特徴部分に対する表面下の特徴部分の位置を提供することができる。

【0033】

さらに別の代替実施形態では、回路要素の位置を指定するＣＡＤデータを使用し、それらの位置を欠陥座標と比較することによって、欠陥座標に最も近い関心の構造を決定することができる。最も近い関心の構造が識別されたら、ＦＩＢツールが、ＣＡＤデータによって示されたような関心の構造の位置まで誘導することができる。任意選択で、ＦＩＢツールが、ＣＡＤデータによって決定されたような関心の構造の座標まで誘導した後、その領域の画像を取得し、関心の構造の位置を、その画像を使用してより正確に突き止める。

【0034】

図４は、一例として、アレイをなす８つのＦｉｎＦＥＴ４０４ａ～４０４ｈと、４つのバイア４０６ａ～４０６ｄとを有するウェーハ表面４０２の略図を示す。参照符号４１０によって示された「Ｘ」は、ウェーハ検査ツールから出力され、ＦＩＢツール座標系に変換されたようなクラス２欠陥の座標を表す。システムは次いで、表３００を参照して、クラス２欠陥については、関心の構造が、フィンに対して平行に切られたＦｉｎＦＥＴソース領域であると判定する。システムは、最も近いＦｉｎＦＥＴを決定する。最も近いＦｉｎＦＥＴはＦｉｎＦＥＴ４０４ａである。

【0035】

ステップ１１０で、ＦＩＢツールを導いて、欠陥分類に関連づけられた関心の構造を露出させる。ＦＩＢ座標系における関心の構造の位置はステップ１０８で決定した。図４の例では、クラス２欠陥に関して図３によって決定されたとおり、ＦＩＢツールが、ソース領域を貫通するＴＥＭ薄片であって、フィンに対して平行な平面を有するＴＥＭ薄片を自動的に形成することができる。図５は、ステップ１１０で形成されたＴＥＭ薄片５０２を示し、ＴＥＭ薄片５０２は、ソース５０４、ドレイン５０６、ゲート５０８およびフィン５１０を示している。いくつかの実施形態では、ＦＩＢが、ミリングを開始する位置をトップダウン画像に基づいて決定する。いくつかの実施形態では、関心の構造の処理を始めるおおよその位置をトップダウン画像が提供し、次いで、ＦＩＢによって露出させた断面の画像が形成される。ＦＩＢは、断面の壁から切片を除去し続けて、関心の構造が露出するまで断面の壁を基板の中へ前進させることができる。関心の構造が露出したかどうかは、例えば、実験に基づいて取得された以前の画像またはＣＡＤデータからシミュレートされた以前の画像に関して学習させた画像認識ソフトウェアによって判定される。ＦＩＢ処理のためにウェーハ上の特徴部分の位置を突き止める方法は公知である。

【0036】

欠陥４１２（図４）はクラス４欠陥である。図３に示されているように、クラス４欠陥に関連づけられた関心の構造はバイアの断面である。システムは、欠陥４１２の座標に最も近いバイア、図４ではバイア４０６ｂの位置を突き止める。次いで、ＦＩＢツールが、バイア４０６ｂのところに位置決めされ、トレンチ６０２を切削して、バイア４０６ｂの断面を、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように露出させる。この断面では、処理層６０４ａ、６０４ｂおよび６０４ｃを見ることができる。ステップ１１２で、関心の構造を調べる。

【0037】

図１は、処理ステップを実行する可能な１つの順序を示す。本発明の範囲から逸脱することなく、これらのステップを実行する順序を変更することができる。

【0038】

ウェーハ検査ツールは通常、複数の欠陥を識別し、それぞれの欠陥位置をＦＩＢを用いて処理することは実際的でない。通常は、欠陥の代表的な試料が、さらなる調査のために選択される。例えば、ウェーハ検査ツールは、例えば３０００個の欠陥を検査および識別し、それらの欠陥は、いくつかのクラスに自動的に分類される。システムは、指定されたそれぞれのクラスから、ＦＩＢツールによって処理する例えば３つの欠陥を選択することができる。ユーザは、ＦＩＢ処理する欠陥の数をクラスごとに予め指定することができ、システムは、次いで、それらの欠陥を自動的に選択および処理することができる。

【0039】

図７は、ウェーハ検査ツール７０２、ＦＩＢツール７０４、ＴＥＭ７０６およびコンピュータ７１０を含む主要な構成要素を有するシステム７００を示す。これらの構成要素が、コンピュータ７１０を介してデータ通信してもよく、コンピュータ７１０は、これらの構成要素を制御することができる。しかしながら、それぞれの構成要素は通常、それ自体のコントローラも有する。メモリ７１２は、欠陥情報と、図２および３に示されたものなどの表と、検査中のウェーハの回路を記述した設計情報（ＣＡＤデータ）とを記憶することができる。

【0040】

用語「欠陥座標」は、適切な系における欠陥座標、すなわちＦＩＢツール座標系または検査ツール座標系における欠陥座標を指すことが理解される。以上では「ウェーハ検査ツール」に関して説明したが、検査ツールは、あらゆる形態の試料を検査することができ、ウェーハの形態の試料だけに限定されない。

【0041】

本明細書で使用されるとき、「ＦＩＢツール」は、限定はされないが、集束イオン・ビームを導くこと以外の追加機能を有するシステム、例えばＳＥＭを有するデュアル・ビーム・システムまたは光学顕微鏡も含むシステムを含む。ＦＩＢツールの例は、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃの一部門である米オレゴン州ＨｉｌｌｓｂｏｒｏのＦＥＩ ｃｏｍｐａｎｙのＨｅｌｉｏｓ Ｎａｎｏｌａｂ １２００である。ＦＩＢツールは、液体金属イオン源またはプラズマ・イオン源など、任意のタイプのイオン源を使用することができる。

【0042】

本発明のいくつかの実施形態は、回路欠陥を分析するための方法であって、
ウェーハ上の欠陥座標をウェーハ検査ツールを使用して決定することと、
欠陥座標の近くの関心の構造を識別することと、
ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて、関心の構造を含むＴＥＭ薄片を製造することと、
薄片に向かって電子ビームを導いて、関心の構造のＴＥＭ画像を形成することと
を含み、集束イオン・ビームが、欠陥座標の位置でミリングするように導かれるのではなく、識別された関心の構造に対応する位置でミリングするように導かれる
方法を提供する。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態は、回路欠陥を分析するための方法であって、
ウェーハ上の欠陥座標をウェーハ検査ツールを使用して決定することと、
欠陥座標の近くの関心の構造を識別することと、
ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて関心の構造を露出させることと、
露出させた関心の構造の画像を形成することと
を含み、集束イオン・ビームが、欠陥座標の位置でミリングするように導かれるのではなく、識別された関心の構造に対応する位置でミリングするように導かれる
方法を提供する。

【0044】

いくつかの実施形態では、ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて関心の構造を露出させることが、ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて、関心の構造を露出させる断面をミリングすることを含み、
露出させた関心の構造の画像を形成することが、走査電子ビーム画像を形成することを含む。

【0045】

いくつかの実施形態では、ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて関心の構造を露出させることが、ウェーハに向かって集束イオン・ビームを導いて、関心の構造を含む薄片を形成することを含む。

【0046】

いくつかの実施形態では、露出させた関心の構造の画像を形成することが、透過電子ビーム画像を形成することを含む。

【0047】

いくつかの実施形態では、欠陥座標をウェーハ検査ツール内で決定することが、欠陥座標を、光学検査システム、熱検査システム、電気検査システムまたは電子ビーム検査システム内で決定することを含む。

【0048】

いくつかの実施形態では、欠陥座標の近くの関心の構造を識別することが、欠陥座標に最も近い関心の構造を識別することを含む。

【0049】

いくつかの実施形態は、関心の構造のタイプの入力を指定することをさらに含み、欠陥座標の最も近い関心の構造を識別することが、指定されたタイプの関心の構造を含む。

【0050】

いくつかの実施形態では、指定されたタイプの関心の構造を識別することが、欠陥座標に最も近い指定されたタイプの関心の構造を識別することを含む。

【0051】

いくつかの実施形態では、欠陥座標の近くの関心の構造を識別することが、欠陥座標の近くの関心の構造を識別するために、記憶された回路設計データを使用することを含む。

【0052】

いくつかの実施形態では、欠陥座標の近くの関心の構造を識別することが、欠陥座標の近くの関心の構造を識別するために、画像を使用することを含む。

【0053】

いくつかの実施形態では、関心の構造を識別することが、ウェーハ検査ツールによって、イオン・ビーム・システムによって、またはウェーハ検査ツールおよびイオン・ビーム・システムとデータ通信するコンピュータによって実行される。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態は、集積回路中の欠陥を分析するための装置であって、
ウェーハ上の欠陥を識別し、それらの欠陥座標を提供するようにプログラムされたウェーハ分析ツールと、
集束イオン・ビーム・カラムおよび走査電子顕微鏡カラムを含むデュアル・ビーム・システムであり、表面下の関心の領域を露出させる操作を実行するようにプログラムされたデュアル・ビーム・システムと、
ウェーハ分析ツールから欠陥座標を受け取り、欠陥に対応する関心の構造を決定し、デュアル・ビーム・システムを導いて、表面下の関心の領域を露出させる指定された操作を実行するようにプログラムされたコンピュータと
を備える装置を提供する。

【0055】

いくつかの実施形態では、ウェーハ分析ツールが欠陥を分類し、指定された操作がこの分類に依存する。

【0056】

いくつかの実施形態では、ウェーハ分析ツールが、光学検査ツール、熱検査システム、電気検査システムまたは電子ビーム検査ツールである。

【0057】

いくつかの実施形態では、集束イオン・ビーム・カラムが、液体金属イオン源またはプラズマ・イオン源を備える。

【0058】

いくつかの実施形態は、回路欠陥を分析する方法であって、
試料の領域を検査する検査ツールを使用して試料を検査することであり、この領域が、１００個よりも多くの構造を含むことと、
欠陥座標の近くの関心の構造を識別することと、
関心の構造を露出させるために集束ビームを導くことと、
露出させた関心の構造の画像を形成することと
を含み、
集束ビームが、欠陥座標の位置でミリングするように導かれるのではなく、識別された関心の構造に対応する位置でミリングするように導かれる
方法を提供する。

【0059】

本明細書に記載された技法は、特定のタイプの試料だけ、特定のタイプの検査システムだけ、または関心の構造を露出させる特定のタイプの処理だけに限定されない。検査されている試料はウェーハだけに限定されない。その上に多数の構造が製造された任意のタイプの基板を使用することができる。限定の構造を露出させるための材料の除去は、集束イオン・ビーム・ミリングだけに限定されない。例えば、レーザを使用して関心の構造を露出させることもできる。本明細書に記載された技法は、関心の構造の面積に比べて比較的に大きな面積を検査する検査システムに対しても有用である。例えば、検査システムによって検査される面積は、１，０００，０００個よりも多くの製造された構造、または１００，０００，０００個よりも多くの製造された構造を含むことがあり、個々の構造の平均面積の１，０００，０００倍、１０，０００，０００倍または５００，０００，０００倍より大きいことがある。

【0060】

下記の特許請求の範囲に記載されたステップの順序は限定的なものではない。ステップの順序は、特許請求の範囲から逸脱することなく変更することができる。

【0061】

本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義されたように本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。

【符号の説明】

【0062】

７０２ ウェーハ検査ツール
７０４ ＦＩＢツール
７０６ ＴＥＭ
７１０ コンピュータ
７１２ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】