摘要：简要介绍了当前半导体生产中对电子显微镜缺陷再检测(Defect Review SEM，DRSEM)系统的要求，以及应用材料公司针对这些要求推出的新一代DRSEM系统——SEMVisionG2 FIB的各种主要功能及其在半导体生产线上的应用。

关键词：缺陷：DRSEM：SEMVisionG2 FIB

中图分类号：TNl6 文献标识码：A 文章编号：1003-353X(2004)04-0021-04

1 引言

半导体工业集成电路技术的飞速发展推动了新材料、新技术的不断应用，比如线宽的不断减小、晶体管密度的不断提升，以及大量新材料的引入如低介电常数材料等，这些变化和发展趋势对半导体企业中的良率和缺陷控制部门提出了新的课题——如何迅速判断并解决不断出现的新问题。同时也对DRSEM系统提出了新的要求。表1列举了当前半导体生产状况及其对DRSEM的要求。

2 SEMVisionG2 FIB的解决方案

为应对半导体生产中这样的要求，应用材料(Applied Materials)公司在SEMVision cX的基础上推出了新一代的DRSEM系统SEMVisionG2 FIB。表2列举了SEMVision G2 FIB的主要技术指标及其与SEMVision cX的对比。以下对该系统的主要性能及相关应用进行介绍。

2．1 高分辨率

SEMVisionG2 FIB系统在关键部件如电子枪、检测器和图形处理模块等方面有很大的改进，使得该系统在lkeV的加速电压下即可得到3．5nm的有效分辨率。配合已成为行业标准的MPSITM(multiple perspective SEM imaging)技术和自动电子枪校准技术，即使在图形密集区也能对小于100nm的微小缺陷进行自动模式下的再检测（auto defect review,ADR）。

2．2 对具有高纵横比结构(high aspect ratio，HAR)中的缺陷的review

通过对电子枪的改进，使其具有了透镜化效应(1ensing effect)(见图1a)。从而使在HAR结构底部的缺陷也能被检测到，而无需作进一步的聚焦离子束(focused ion beam，FIB)切片即可作出缺陷来源的准确分析(见图1b)。

2．3 电性缺陷的再检测

由于检测电流可高达1.2nA，配合以特殊的电压差异(voltage contrast)电子扫描方式可对所有的电性缺陷进行再检测，如Contact／Via填充后形成的未接触(floating)和空洞(voids)等缺陷(图2)。

2．4 对易带电层的再检测

SEMVisionG2 FIB通过改变电子束扫描方式和改变扫描速度等技术提供了多种抗带电荷模式来消除和减轻易带电荷材料对缺陷再检测的负作用，如图像质量差，虚假缺陷(false alarm)的捕获等。从而在各种有机或无机LowK材料和光阻材料层的缺陷REVIEW时依然能得到很好的成像效果。

2．5 自动功能

2．5．1 ADR功能

SEMVisionG2 FIB在保留Manualreview供工程模式(engineering mode)使用外，更提供了高可靠性(redetectionrate≥95％)的ADR模式。ADR程式具有可变参数少，移植性好(不同产品，不同工艺层之间)等特点而易于编写和修改。在生产中具有很好的稳定性和重复性。尤其重要的是在数台已匹配的系统之间可相互拷贝ADR程式，无需修改即可得到一致的表现。

2．5．2 自动缺陷分类(auto defect classification，ADC)

对良率控制部门或缺陷控制部门来说仅以全部缺陷增加值来进行缺陷漂移监控已不能满足半导体生产的要求。而应寻求以不同缺陷种类进行监控从而能快速确定失控或超标缺陷的来源，迅速解决生产线上存在的问题。SEMVisionG2FIB的ADC功能即可实现这样的目的。由于有多达三个检测器并分为材料／边界通道和形貌通道，可以得到85％及以上的准确度和精确度。并且ADC程式可在线宽接近，布图类似的相同工艺层之间进行移植。

2．5．3 能量分布X射线谱元素分析(EDX)

可在Bare／blank晶片和有Pattern的精片上进行自动EDX元素分析。主要应用在：

●对工艺机台系统的监控
●对新机台的评估
●对进行过预防性维护的机台的评估
●缺陷漂移问题的解决

2．5．4 自动工艺检测(API)

API是一种利用DRSEM系统实现对缺陷直接检测的技术。由于APl这一功能并非EBI系统，因此API功能仅适用于对量产或工艺改变中已知有规律的的缺陷进行非连续的检测。与EBI系统相比具有较低的总体拥有成本。APl的应用主要在普通光学缺陷检测(Optical lnspection)系统具有局限性的如超微小缺陷和电性缺陷等方面的检测。API利用Die-to-Die比对方式，可对如下缺陷进行直接检测：

●连接断开(Disconnected Plugs)

◇Contacts／Vias在填充之后
◇铜工艺(Cu process)在化学机械平坦化(CMP)之后
●残余和桥接(Residue和Bridge)
◇Poly和Metal在蚀刻(Etch)之后
●连接孔部分蚀刻(Partially etched contact ho1es)
●图形和连接