一種檢測(cè)金屬缺陷的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，包括步驟：1)提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。本發(fā)明利用電子束作為電流源，通過電子束移動(dòng)引起電流的變化來探測(cè)并定位缺陷的位置。本發(fā)明不需要將整條金屬線全部暴露，不會(huì)引進(jìn)新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種檢測(cè)金屬缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域，特別是涉及一種檢測(cè)金屬缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在半導(dǎo)體集成電路工藝制造晶圓的過程中，晶圓內(nèi)金屬連線的孔洞或雜質(zhì)顆粒缺陷是主要失效模式，對(duì)晶圓成品率有很大影響?？锥磿?huì)引起金屬線開路，雜質(zhì)顆粒則可能會(huì)引起金屬線間短路，如圖1所示為開路情況，圖2為兩條金屬線短路情況。隨著金屬間間隔越來越窄、金屬線的特征尺寸(CD)越來越小，半導(dǎo)體先進(jìn)工藝(28nm/32nm)中產(chǎn)生的金屬缺陷也成為芯片產(chǎn)率低的重要原因。
[0003]當(dāng)缺陷的尺寸在納米量級(jí)時(shí)，可以借助掃描電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscope, SEM)對(duì)可能存在缺陷的金屬線進(jìn)行放大觀察，但是這種方法存在以下缺點(diǎn):首先，耗時(shí)長，尤其是對(duì)于特別長的金屬線，往往需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)的時(shí)間定位缺陷；其次要求觀察人員全程注意力集中，容易遺漏缺陷；而且整個(gè)觀察過程對(duì)掃描電鏡的載物臺(tái)的移動(dòng)精度要求非常高。另外，現(xiàn)有技術(shù)中還采用探針來檢測(cè)缺陷，過程為:首先進(jìn)行研磨介質(zhì)層直至暴露出需要整條待檢測(cè)的金屬線，之后將探針接觸金屬線的其中一端并施加電壓，將金屬線的另一端接地。移動(dòng)探針，若探測(cè)到接地端的電流從無電流突然出現(xiàn)電流，則說明電流突變的區(qū)域存在缺陷。但是由于探針直接在金屬線上移動(dòng)，容易毀壞原有的缺陷，并人為制造額外的缺陷，導(dǎo)致無法精確探測(cè)并定位缺陷的位置。
[0004]因此，提供一種新型的檢測(cè)金屬缺陷的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)缺陷時(shí)容易人為引進(jìn)額外缺陷、且耗時(shí)長等的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，所述方法至少包括以下步驟:
[0007]I)提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離；
[0008]2)去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸；
[0009]3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。
[0010]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針位于同一條金屬線上的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值從無到有，則說明該條金屬線上存在引起開路的缺陷，缺陷位置在電流從無到有之間。
[0011]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相反端的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現(xiàn)先變大后變小的趨勢(shì)，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最大值附近。
[0012]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相同端的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現(xiàn)先變小后變大的趨勢(shì)，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。
[0013]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟I)中待檢測(cè)的金屬線相互平行地埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔開。
[0014]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述金屬線的特征尺寸范圍為 60 ?120nm。
[0015]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟2)中采用離子束研磨的方式去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層。
[0016]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述離子束源采用Ga、As或者In。
[0017]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述探針的尖端直徑范圍為45 ?55nm0
[0018]作為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟3)中采用掃描電子顯微鏡設(shè)備中的電子槍發(fā)射電子束。
[0019]如上所述，本發(fā)明的檢測(cè)金屬缺陷的方法，包括步驟:1)提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。本發(fā)明利用電子束作為電流源，通過電子束移動(dòng)引起電流的變化來探測(cè)并定位缺陷的位置。本發(fā)明不需要將整條金屬線全部暴露，不會(huì)引進(jìn)新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為常見的金屬缺陷引起的金屬線開路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為的常見的金屬缺陷引起的金屬線短路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法的流程示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明提供的金屬線。
[0024]圖5為去除金屬線一端上介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明的電子束和探針在同一條金屬線上的示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明的電子束和探針分別在兩條金屬線上的示意圖。
[0027]元件標(biāo)號(hào)說明
[0028]101介質(zhì)層
[0029]102, 102a, 102b 金屬線
[0030]201電子槍
[0031]202探針
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0033]請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0034]本發(fā)明提供一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，如圖3所示流程圖，所述方法至少包括以下步驟:
[0035]SI，提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離；
[0036]S2，去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸；
[0037]S3，用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。
[0038]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明檢測(cè)金屬缺陷的方法作詳細(xì)的介紹。
[0039]首先執(zhí)行步驟SI，如圖4所示，提供待檢測(cè)的金屬線102，所述金屬線102埋設(shè)在介質(zhì)層101中由介質(zhì)層101隔離。
[0040]所述金屬線102間相互平行，每條金屬線102均由介質(zhì)層101包覆。所述金屬線101可以是銅、鋁等導(dǎo)電材料，在此不限。進(jìn)一步地，所述金屬線101的特征尺寸范圍為60?120nm。所述介質(zhì)層102可以是任何用來使金屬線絕緣的材料，例如二氧化硅等。
[0041]然后執(zhí)行步驟S2，去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸。
[0042]具體地，如圖5所示，可以采用離子束切割的方式去除金屬線102 —端上的介質(zhì)層101，使金屬線102的該端表面暴露。去除的介質(zhì)層101的形狀可以是長方體或者圓柱體，但并不限于此。本實(shí)施例中，去除的介質(zhì)層101的形狀為長方體，去除的介質(zhì)層101尺寸大小以能使探針202順利接觸金屬線為準(zhǔn)。
[0043]進(jìn)行離子束研磨所采用的離子源可以是Ga、As或者In。本實(shí)施例中，采用Ga離子作為離子源。
[0044]更進(jìn)一步地，所述探針202被安裝在掃描電子顯微鏡的腔室中，其尖端直徑控制在45?55nm范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，所述探針的尖端直徑優(yōu)選為50nm左右。
[0045]最后執(zhí)行步驟S3，用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。
[0046]所述電子束用來提供金屬線導(dǎo)電的電流，由于電子束的穿透性，即使金屬線被介質(zhì)層覆蓋，電子束依然可以穿透介質(zhì)層進(jìn)入金屬線，產(chǎn)生電流，可以防止測(cè)試過程中因物理接觸導(dǎo)致金屬線的發(fā)生損傷而引進(jìn)新的缺陷。如圖6和圖7所示，所述電子束由掃描電子顯微鏡的電子槍201來發(fā)射，電子束所產(chǎn)生電流的大小以及電子束束斑尺寸的大小可以通過掃描電子顯微鏡進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。
[0047]在一實(shí)施例中，電子束和探針202位于同一條金屬線上，即探針202接觸金屬線102的暴露位置，電子束則打在該條金屬線的另一端。如圖6所示，將電子束逐漸向探針202端，每移動(dòng)一次，讀取一次探針202端的吸收電流，如果發(fā)現(xiàn)從第I至第η位置處所讀取的吸收電流均為0，而η+1位置有電流值出現(xiàn)，則說明該條金屬線102開路，且開路位置為第η次和第η+1次的之間。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是，當(dāng)電子束處于第I至第η位置處時(shí)，該金屬線處于開路狀態(tài)；當(dāng)電子束移至η+1位置時(shí)，金屬線處于通路狀態(tài)。
[0048]在另一實(shí)施例中，電子束和探針202分別位于兩條由介質(zhì)層101隔開的金屬線102a、102b上，探針202接觸金屬線102a的暴露位置，電子束則打在另一條金屬線102b的另一端。如圖7所不，將電子束沿著金屬線102b移動(dòng)，每移動(dòng)一次，讀取一次探針202端的吸收電流，如果發(fā)現(xiàn)從第I至第η+1的位置處所讀取的吸收電流呈逐漸變大的趨勢(shì)，而第η+2位置的電流又減小，則說明這兩條金屬線102a、102b之間有短路，且短路位置為η+1位置的附近。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是，由于存在缺陷，金屬線102a和金屬線102b之間電連通，電子束從第I位置移動(dòng)至第η+1位置過程中，通過兩條金屬線102a、102b電流的路徑越來越短，電阻越來越小，通過的電流則逐漸變大；當(dāng)電子束經(jīng)過缺陷向金屬線102b另一端移動(dòng)時(shí)，通過兩條金屬線102a、102b電流的路徑越來越長，電阻越來越大，通過的電流則逐漸變小。
[0049]在又一實(shí)施例中，電子束和探針分別位于兩條由介質(zhì)層隔開的金屬線上，探針接觸金屬線的暴露位置，電子束則打在另一條直線的同一端(未予以圖示)。如圖7所示，將電子束沿著金屬線移動(dòng)，每移動(dòng)一次，讀取一次探針端的吸收電流，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現(xiàn)先變小后變大的趨勢(shì)，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因也是由于移動(dòng)過程中電流路徑的長短變化引起的。
[0050]綜上所述，本發(fā)明提供一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，所述方法至少包括步驟:1)提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離；2)去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸；3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明存在金屬缺陷。本發(fā)明利用電子束作為電流源，通過電子束移動(dòng)引起電流的變化來探測(cè)并定位缺陷的位置。本發(fā)明不需要將整條金屬線全部暴露，不會(huì)引進(jìn)新的金屬缺陷，并且操作簡單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0051]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0052]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于，所述方法至少包括: 1)提供待檢測(cè)的金屬線，所述金屬線埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔離； 2)去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層，露出該端頭，并用探針接觸； 3)用電子束打在同一條金屬線的另一端，并將電子束移向探針端，或者用電子束打在另一條金屬線的一端上，并將電子束沿著金屬線移動(dòng)，電子束移動(dòng)過程中，從探針端讀取吸收電流值，若發(fā)現(xiàn)電流值出現(xiàn)變化，則說明在電流變化處存在金屬缺陷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針位于同一條金屬線上的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值從無到有，則說明該條金屬線上存在引起開路的缺陷，缺陷位置在電流從無到有之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相反端的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現(xiàn)先變大后變小的趨勢(shì)，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最大值附近。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中對(duì)于電子束和探針分別位于兩條金屬線上且為相同端的情況，若發(fā)現(xiàn)電子束移動(dòng)過程中，探針端讀取的吸收電流值呈現(xiàn)先變小后變大的趨勢(shì)，則說明這兩條金屬線之間存在引起短路的缺陷，缺陷位置為電流最小值附近。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟I)中待檢測(cè)的金屬線相互平行地埋設(shè)在介質(zhì)層中由介質(zhì)層隔開。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述金屬線的特征尺寸范圍為60?120nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟2)中采用離子束研磨的方式去除其中一條金屬線一端上的介質(zhì)層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述離子束源采用Ga、As或者In。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述探針的尖端直徑范圍為45?55nm。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)金屬缺陷的方法，其特征在于:所述步驟3)中采用掃描電子顯微鏡設(shè)備中的電子槍發(fā)射電子束。
【文檔編號(hào)】G01N23/00GK105845590SQ201510016711
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日
【發(fā)明人】殷原梓
【申請(qǐng)人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司