发明名称 连线中介层洞缺陷之高效能测量方法、设备以及测试结构
摘要 在包含一或多数导孔的导电结构上施加热,并量测在热施加点或接近热施加点之温度。所量测得之温度表示导电结构中接近热施加点之各种特性(例如导孔及/或沟渠)的整体性或缺陷。明确地说,一较高温度量测(相较于参考结构中之量测值)表示由热施加点处开始的热传递下降,因此,表示有一缺陷。该参考结构可为同一晶粒中之导电结构(例如,提供一基准线)或在同一晶圆上但在该晶粒外(例如,在测试结构中),或在晶圆外(例如,参考晶圆中),视实施例而定。
申请公布号 TWI279563 申请公布日期 2007.04.21
申请号 TW094109420 申请日期 2005.03.25
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 李吉平;波顿彼得G BORDEN, PETER G.;吉尼欧艾德嘉B GENIO, EDGAR B.
分类号 G01R31/26(2006.01) 主分类号 G01R31/26(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼;李世章 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种辨认形成在半导体晶圆导电结构中之缺陷 位置的方法,其至少包含步骤: 施加一强度随着时间而变化的热至该导电结构; 量测来自该导电结构之一区域的电磁辐射,其系为 所施加热之强度变化的函数,该单一量测的区域系 足够大以涵盖多数导孔; 比较该单一量测値与施加热的同时在其他区域执 行量测所取得之多数量测値;及 提供一可代表该区域一可能缺陷的指示,以回应该 比较结果。 2.如申请专利范围第1项所述之方法,更包含: 接收有导电结构形成于其中的晶圆,该晶圆包含第 一导电层,其系被图案化成为至少一岛,该岛系连 接至至少一导孔。 3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中: 该导电结构更包含一第二导电层,其系未被图案化 并形成一导电材料片材(a sheet of conductive material); 及 每一导孔系位在该第一导电层及该第二导体层之 间。 4.如申请专利范围第2项所述之方法,其中: 该导电结构更包含一第二导电层,其系被作出图案 ,以形成一导电材料线(a line of conductive material);及 每一导孔系位在该第一导电层与该第二导电层之 间。 5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该导电结 构包含一导孔链(a vial chain)。 6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中: 每一导孔最多系连接至该第一导电层中一轨迹及 该第二导电层中之另一轨迹; 该等多数导孔系以固定空间间隔沿着一方向排列; 及 该区域的尺寸系比该多数导孔中两导孔间之间距 大数倍。 7.如申请专利范围第1项所述之方法,更包含: 接收具有该导电结构形成于其中之该晶圆,该晶圆 包含一第一导电层,其系被图案化成为一选自一蛇 形及一梳形之形状;及 其中该等导孔系位在第一导电层与第二导电层之 间,该等导孔中大多数的导孔可在该第一导电层及 该第二导电层间形成电气连接。 8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中: 该第二导电层也被图案化成为一选自一蛇形及一 梳形之形状。 9.如申请专利范围第7项所述之方法,其中: 该第二导电层未被作出图案并形成导电材料之一 连续片材(a continuous sheet of conductive material)。 10.如申请专利范围第1项所述之方法,进一步包含 以下步骤: 计算该多数量测値的标准偏差并以该标准偏差计 算出一基准线。 11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中: 该基准线系为该等多数量测値的平均値。 12.如申请专利范围第1项所述之方法,其中: 该等多数量测値系至少沿着位在该导电结构中,依 序一个接着一个排列的多数导孔所定义的一方向 加以执行。 13.如申请专利范围第1项所述之方法,其中: 在该量测期间,量测一雷射光束的反射; 该雷射光束系照射在该导电结构的该区域上。 14.如申请专利范围第1项所述之方法,其中: 一第一光束系在该量测期间入射在该导电结构之 一第一轨迹上;及 一第二光束系在该量测期间与该第一光束重合,该 第二光束之波长大于该导电结构中两导孔间之一 间距。 15.如申请专利范围第1项所述之方法,其中: 该量测系在移动一机台的同时加以执行,该机台承 载有含该导电结构的半导体晶圆;及 连续执行该量测,藉以取得一类比信号。 16.如申请专利范围第10项所述之方法,其中: 该基准线绵延起伏(undulates)于整个连续不断的区 域中;及 该基准线任一区域相对于前一区域的变化系比被 辨识出具有缺陷之该区域中的对应变化小数倍。 17.如申请专利范围第1项所述之方法,更包含: 以一强度随着时间变化的电磁辐射照射该区域,使 得在该区域中之每一导孔在任一时间瞬间中,其温 度直接正比于该强度。 18.一种用以辨认一导电结构中之缺陷的设备,该设 备至少包含: 加热构件,用以施加热至该导电结构的一区域,该 区域的直径系大于该导电结构中两导孔间之间距; 一感应器,用以量测一信号,该信号代表被所施加 热的贯穿通过之该导电结构的一部份的温度;及 决定构件,其系以包含该量测温度在内的多数量测 値,来决定该导电结构中是否有缺陷。 19.如申请专利范围第18项所述之设备,其中上述用 以施加热的加热构件包含一雷射,其波长大于该间 距。 20.如申请专利范围第18项所述之设备,其中上述用 以施加热的加热构件包含一电子束源。 21.如申请专利范围第18项所述之设备,其中上述用 以量测的感应器包含一热像摄影机。 22.如申请专利范围第18项所述之设备,更包含一具 有预定波长的雷射,其中该用以量测的感应器包含 : 一光电二极体,其对该预定波长的电磁辐射灵敏, 当来自雷射的电磁辐射入射在该导电结构时,该光 电二极体系位在该电磁辐射反射的路径上。 23.如申请专利范围第18项所述之设备,其中上述决 定构件包含一个人电脑。 24.一种用以辨认一导电结构中之缺陷的测试结构, 至少包含: 多数导孔,被形成穿过一基材;及 多数导电岛,形成在该基材上,每一导电岛系只位 在该等多数导孔的一导孔上。 25.如申请专利范围第24项所述之结构,其中至少大 多数的岛系电气连接至一对应大多数的导孔。 26.如申请专利范围第24项所述之结构,更包含: 多数导电线,每一导电线位在该多数导孔的数个导 孔下。 27.如申请专利范围第24项所述之结构,更包含: 一导电材料片材,位在该基材之多数导孔下。 28.如申请专利范围第24项所述之结构,其中上述之 导孔及导电岛系位在一半导体材料晶圆中两相邻 晶粒间之划线中。 29.一种用以辨认一导电结构中之缺陷的测试结构, 至少包含: 多数导孔,形成穿过一基材; 一导电材料片,位在该基材的多数导孔下;及 多数导电岛,形成在该基材上,每一导电岛系位在 该多数导孔的至少一导孔上。 30.如申请专利范围第29项所述之结构,其中上述之 每一导电岛系只位在一导孔上。 31.一种用以辨认一导电结构中之缺陷的测试结构, 至少包含: 多数导孔,形成穿过一基材; 一导电材料线,位在该基材中之前述多数导孔下; 及 多数导电岛,形成在该基材上,每一导电岛系位在 该等多数导孔的至少一导孔上。 32.如申请专利范围第31项所述之结构,其中上述之 每一导电岛系只位在一导孔上。 图式简单说明: 第1A图为先前技术导孔链的剖面图。 第1B图为先前技艺图表,显示导孔的电阻分布。 第2A图显示一多层内连线结构的三维视图,其系为 依据本发明一实施例的两重合雷射束所评估。 第2B图为具有重合雷射束的呈梳形形式之第2A图结 构的平面图。 第2C及2D图为具有重合雷射束的第2A图之结构的剖 面图。 第2E图为量测信号的剖面图,并重叠有量测信号图, 缺陷导孔16J的位置及在量测値增加的对应位置(每 一量测値被显示为"X")依据第2A-2D图所示之实施例 。 第2F图为参考第2A-2E图所述之量测値的三维图成为 导孔直径的函数,对于形成一波动基准线或定基准 线的良好导孔(也称为"无孔隙"导孔)及对于形成峰 値的部份导电导孔(也称为"有孔隙"导孔)。注意在 第2F图中,Y轴显示以V表示之定锁放大器(或AC)信 号的电压为以伏表示的直流信号所除(后者表示结 构的反射率)的比例。 第2G图显示以第2A-2D图所示之方式评估的导电线阵 列的平面图。 第2H图显示由第2F图所示之区域扫描所得之二维轮 廓图。 第2I图为无孔隙导孔及有孔隙间之量测値差为导 孔直径的函数的示意图。 第2J图为一测试结构的立体图,其中导电结构为上 导电层中形成有导电材料岛及下导电层形成有导 电材料片,两层系为导孔所互连。 第2K、2L、及2M图为第2J图结构的平面及两剖面图 。 第2N图为类似于第2J图之结构的平面图,其中在上 导电层中形成导电材料岛但在下导电层中形成导 电材料线,两层系以导孔加以互连。 第2O图为类似于第2A图之结构的平面图,其中上导 电层中之导电材料作成为蛇形的图案。 第2P图为第2K图所示之测试结构的平面图,但在上 层之每一岛与下层藉由少数导孔(例如四导孔)而 不是第2K图所示之一导孔一岛的方式加以互连。 第3A图例示依据第2A-2D图所示之实施例所执行之动 作的流程图。 第3B图为第3A图之方法所完成之量测値的统计图表 ,以显示在量测値中之统计显着偏差,以表示一缺 陷导孔。 第4A图为用于一特定实施法之第2A-2D图之方法的设 备的方块图。 第4B图为使用第3A图所示之方法的一特定实施法的 设备的方块图。 第4C图为在第4B图之实施例系统所执行之动作的流 程图。
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