专利名称：缺陷分析仪的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及微加工过程，具体来说，本发明涉及缺陷分析系统。
背景技术：
工程师在微加工过程中需要分析缺陷及其它故障以便进行故障排除、调整和改进微加工过程。例如，在包括设计检验诊断、生产诊断的半导体生产的所有方面以及微电路研发的其它方面，缺陷分析是有用的。随着器件几何尺寸继续缩小以及新材料被引入，当今半导体的结构复杂度呈指数增长。采用这些新材料创建的许多结构再重入、重新穿过先前的层。因此，器件故障的缺陷和结构原因往往隐藏在表面之下。
因此，缺陷分析通常要求基于三维地剖视和查看缺陷。随着半导体晶片上铜导体器件的不断增长的使用，能够执行三维缺陷分析的更优良系统比以往更为重要。这是因为存在更多被内埋和/或更小的缺陷，另外在许多情况下还需要化学分析。此外，缺陷表征和故障分析的结构诊断解决方案需要以较少时间递交更可靠的结果，从而允许设计人员和制造商放心地分析复杂结构故障，了解材料成分以及缺陷来源，并且提高成品率。
然而，传统系统(例如光检验工具)所提供的缺陷表征通常是不够的。缺陷分析过程通常是手动且缓慢的，其中，技术人员单独进行判定并执行分析中的每个步骤。不是集成到制造过程中，缺陷分析过程更多是面向实验室而不是面向生产的。实际上，在许多制造设备中，缺陷分析在位于“洁净室”环境外部的实验室执行。结果在返回给制造过程时可能要用太长时间，以及分析结果的延迟可能导致生产更多缺陷或者停产。当对晶片进行详细缺陷分析时，在许多情况下，晶片在经过分析之后必须被丢弃以避免污染等，即使只是晶片的一小部分被分析所破坏。随着不断增长的晶片尺寸和材料加工复杂度，这种损失可能导致重大财务困难。
因此，所需要的是一种改进的缺陷分析方法及系统。
发明内容
本发明提供用于分析诸如半导体晶片之类的对象中的缺陷的方法、装置及系统。在一个实施例中，它提供在半导体制造设备中的制造过程中表征半导体晶片中的缺陷的方法。此过程是部分或完全自动的，并且可在晶片制造设备中进行，从而向过程工程师提供快速反馈以便排除故障或改进工艺。
一个实施例的一种方法包括以下动作。检验半导体晶片以定位缺陷。与已定位缺陷对应的位置则存储在缺陷文件中。加工件排列在带电粒子束系统中，以及该系统利用来自缺陷文件的信息自动导航到缺陷位置附近。缺陷在带电粒子束图像中被标识，并获取缺陷的图像。带电粒子束图像被自动或人工分析，以便表征缺陷。如果缺陷证明需要进一步调查，则由用户或者自动确定一种配方，用于对缺陷的进一步分析。该配方则自动被执行。该配方通常需要一个或多个带电粒子束操作来移去材料，然后形成暴露表面的图像。带电粒子束进行的切割或多次切割的位置和取向可根据带电粒子束图像的分析自动或手动确定。最后，带电粒子束切割所暴露的一个或多个表面被成像，以便获得关于缺陷的附加信息。缺陷信息可上传给成品率管理系统并存储，使得来自多个缺陷的信息可被分析，以便了解导致缺陷的制造过程。
以上对本发明的特征和技术优点进行了相当广泛的概述，以便可以更好地理解下面对本发明的详细描述。下面将描述本发明的其它特征和优点。本领域的技术人员应当知道，所公开的概念以及具体实施例可方便地用作修改或设计用于实现与本发明相同的目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应当知道，这类等效构造没有背离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。
附图简介 为了更全面地理解本发明及其优点，参照附图来进行以下描述，附图中
图1A表示本发明的缺陷分析仪系统的一个实施例的框图。
图1B表示图1A的缺陷分析仪系统的缺陷数据流。
图2表示本发明的缺陷分析仪系统的屏幕界面的一个实施例。
图3A至3N表示本发明的作业构造器应用的一个实施例的界面屏幕与功能定义。
图3O至3V、3X和3Y表示产品管理器模块的一个实施例的示范屏幕界面，其中的表格列出控件和描述。
图3Z表示图3O至3V、3X和3Y的产品管理器的对齐数据树形图节点的一个示范结构。
图4A至4N表示本发明的定序器应用的一个实施例的示范界面屏幕和显示。
图5表示框图，说明可采用缺陷浏览器的一个实施例实现的不同使用情况。
图6A至6C表示本发明的缺陷浏览器应用的一个实施例的示范屏幕界面。
图7A表示自动管芯重合工具的示范窗口。
图7B是管芯的图解图，表示示范自动管芯重合门限区域。
图8A表示校准-对齐工具的示范屏幕界面。
图8B是图8A的屏幕界面的命令和字段描述的表。图8C表示来自校准-对齐工具的匹配结果。图8D表示当没有找到匹配时所返回的示范屏幕界面。
图9A表示示范剖视工具屏幕界面。
图9B是图9A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图10A表示基准工具屏幕界面的一个实施例。
图10B是图10A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图10C表示缺陷分析屏幕界面的图像象限中的示范基准工具图标。
图10D表示基准工具的一个实施例的示范信息对话框。
图10E至10H表示可伴随图10A至10D的基准工具实施例出现的各种对话框。
图11A表示重新对齐工具的屏幕界面的一个实施例。
图11B表示图11A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图12A表示作业构造器配置中EDS工具的一个实施例的屏幕界面。
图12B是图12A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图12C表示运行时(定序器)配置中EDS工具的一个实施例的屏幕界面。
图12D是图12D的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图13A表示获取系统设定工具的一个实施例的屏幕界面。
图13B是图13A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图13C表示抓取图像工具的一个实施例的屏幕界面。
图13D是图13C的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图14A表示图案工具的一个实施例的屏幕界面。
图14B是图14A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图15A表示暂停工具屏幕界面的一个实施例。
图15B是图15A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图15C表示图15A和图15B的暂停工具的运行时屏幕。
图15D是图15C的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图16表示设置设定工具的一个实施例的屏幕界面。
图17A表示切片和查看工具的一个实施例的屏幕界面。
图17B是图17A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图18A表示自动脚本工具的一个实施例的屏幕界面。
图18B是图18A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图19A表示系统设定工具的一个实施例的屏幕界面。
图19B是图19A的屏幕界面的命令和字段描述的表。
图20A表示ADR工具的一个实施例的示范屏幕界面。
图20B说明用于实现图20A的ADR工具的例程的一个实施例。
图21以图解方式说明具有多个管芯的晶片，其中的一个管芯带有缺陷。
图22是图解流程图，表示自动缺陷识别过程的一个实施例。
图23A说明不同轮廓提炼方法。
图23B是用于细分已识别缺陷的例程的一个实施例的流程图。
图24表示缺陷分析过程的一个实施例。
图25表示示范缺陷审查使用情况的例程。
图26A和图26B表示示范缺陷分析使用情况的例程。
图27表示示范缺陷审查和分析使用情况的例程。
优选实施例详细说明A.概述 本发明提供对产品、如集成电路或者在半导体晶片上制造的其它结构中的微观缺陷的部分或完全自动定位及表征。缺陷的自动表征可包括如下步骤形成顶面的图像，切削一个或多个截面，形成一个或多个截面的图像，执行x射线谱分析(例如能量色散谱“EDS”)以确定表面或者截面中出现的材料的类型，以及存储缺陷表征数据。通过部分或完全自动化，本发明可向过程工程师提供快速反馈。本发明的实施例可把缺陷分析过程从在实验室中执行的劳动密集的费时过程改为向过程工程师提供及时反馈以便进行故障排除或改进生产的生产过程。
在一个优选实施例中，本发明包括缺陷分析仪系统，它对于在晶片制造过程中的任何点自动分析半导体晶片中的缺陷极为有用。(一个优选系统将符合包括SECS-GEM在内的200mm和300mm工业标准和准则，并可扩展用于低于0.13μm的工艺。)缺陷通常由缺陷检验系统来识别，它通常产生包括所检测缺陷的大概位置的缺陷列表。在具有包含带聚焦离子束柱和电子显微镜的“双射束”带电粒子束系统的缺陷分析仪系统的一个实施例中，系统可自动对齐晶片，然后自动导航到检验系统指定的缺陷位置并处理缺陷。另外，系统可自动识别缺陷，并产生和存储与缺陷有关的图像和附加数据。缺陷可采用所确定的更精确位置和大小/形状信息重新标识。图像通常采用系统的带电粒子束其中之一来形成。具有两个射束允许不同的成像技术被使用，它可提供比单射束技术更多的信息。例如，来自相对于加工件倾斜的一个射束的信息将提供与近似垂直于加工件的射束不同的、关于部位的大小和形状信息。另外，来自电子束和离子束的信息可明显不同，并提供与加工件的材料和形态有关的信息。其它实施例可使用或者离子束或者电子束的单射束，其中单射束或者为固定或者是可倾斜的，或者可使用双电子束。在许多应用中，电子束可与气体配合使用以执行切削或淀积，以及其它操作往往采用离子束来进行。
在一些实施例中，在对一组缺陷自动获取图像之后，用户、如晶片制造过程工程师脱机查看缺陷的已存储图像，并指定要用于分析部分或全部缺陷的附加过程。过程工程师可忽略已经知道原因的常见缺陷，但指示系统取得其它一些缺陷的一系列渐进的截面图像，并确定一些截面上的化学成分。然后，晶片可被重新加载到系统中，系统则再次自动导航到缺陷，并自动执行规定过程，以便为用户获取关于缺陷的附加信息。
指定过程例如可包括切削一个或多个截面、取得已暴露截面的图像、移去一层或多层材料以便暴露和分析内埋层、对表面或内埋层进行物理测量或执行化学分析(例如EDS)。在大部分情况下，所有指定过程最好在具有极少或没有用户干预的情况下自动执行。分析的结果被存储，以及统计数据可根据多个测量结果自动确定。结果还可上传到成品率管理软件。
在另一个实施例中，系统导航到检验工具所产生的缺陷列表上的缺陷，然后自动表征缺陷并在没有操作员干预的情况下根据表征确定要应用于各缺陷的一组过程。例如，系统可取得自顶向下的图像，然后分析图像以便自动表征缺陷。表征可包括确定各缺陷的轮廓和中心。例如，系统可确定，细长缺陷应当通过垂直于其长轴切割多个截面并对其成像来进行分析。在自动表征缺陷之后，根据缺陷分类，系统可执行附加过程，例如切割一个或多个截面以及测量或化学分析已暴露材料。例如，工程师可指定，特定类的缺陷的一定百分比将让多个截面被切割及成像。
本发明的使用的简单性使它适合于由过程工程师或技术人员在晶片制造设备中使用，其中，过程工程师或技术人员是晶片制造过程的专家，而不一定是带电粒子束系统的专家。因此，本发明能够向晶片制造过程(fab)的过程工程师提供自动快速信息。
一个优选实施例提供完整的三维缺陷自动包装。这个优选实施例包含综合导航、剖视的能力、成分分析、高级气体化学淀积和切削、以及成像。称作“作业”的分析过程的创建和执行对于工程师和技术人员简化为简单任务。一个优选实施例的不干涉操作允许用户输出一致且可靠的数据，其中包括精确分类、优质图像、表面或内埋特征的三维信息以及化学数据。
为了提供上述自动功能性，申请人其中还开发了以足够的精度来精确定位及重新定位缺陷、以便在不要求用户干预的情况下利用两个射束来执行多个操作的方法。在一些实施例中，电子束和离子束的重合可自动保持，即使当加工件上的射束的位置被改变，当射束参数、如射束电流被调整到合乎各缺陷，或者当环境、如在着靶点附近的气体注射针头存在或不存在被改变时。在一些实施例中，射束着靶点没有重合，而是相隔一个已知距离。当系统从使用一个射束转换到使用另一个射束时，加工件自动被移动此已知距离，使得相同的点被两种射束射中。
系统自动重新定位及确定缺陷的大小和形状，把图像的放大率调整到适当的值，调整射束参数，以及保持对齐或者根据需要通过射束参数的变化重新对齐两个射束。例如，根据缺陷的大小和形状，适当的射束孔径可自动被选取，从而控制射束大小和电流。与没有采用表征的先有技术系统相比，要求更详细的缺陷表征信息，以便指导聚焦离子束操作。
重新定位和对齐射束的一种方法是通过切削可用来对齐射束图像的基准，从而减小由对齐缺陷上的射束导致的或者在缺陷于加工中被改变的情况下的可能损坏。当着靶点由保持从射束柱到晶片顶部的恒定距离的探针、如电容传感器从基准移开时，射束对齐可被保持，而与晶片的弯曲或厚度变化无关。通过提供这种自动射束调整和对齐，系统可对不同大小和类型的缺陷自动执行操作而无需操作员干预，从而允许自动化系统在晶片制造设备中为过程工程师收集和分析数据。
通过向过程工程师提供这个信息以便快速分析缺陷而无需实际的操作员，系统将提高FAB的可靠性，并且因数据收集的自动性质而能够显著提高数据的一致性和准确性。
B.系统 参照图1A，在一个实施例中，缺陷分析系统105表示为通过网络100连接到远程接口计算机103。缺陷分析系统105一般包括在操作上连接到双射束缺陷分析仪109和数据库系统111(或与其结合)的缺陷分析仪计算机(“DA计算机”)107。DA计算机107和双射束系统109利用软件108来实现缺陷分析和表征。
所示装置、远程接口计算机103、网络100、DA计算机107、双射束系统109和数据库系统111可采用传统的(但可能经过修改)设备的任何适当组合来实现，以及在许多系统实施例中可能甚至没有被包括。(例如，将不采用网络和网络计算机。)网络100可以是任何适合的网络配置，例如虚拟专用网(“VPN”)、局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)或它们的任何组合。同样，用于执行远程接口103的功能、DA计算机107的功能、以及数据库系统111的功能的计算机可以是任何适合的计算装置，例如台式计算机、膝上型计算机、PDA、服务器系统、大型计算机、由分立元件构成的处理系统和/或它们中的一个或多个的组合。它们可运行传统的操作系统，例如WindowsTM、UnixTM、LinuxTM、SolarisTM和/或定制的作业相关操作系统。
在一个实施例中，本发明采用双射束系统109，它利用垂直于加工件表面的平面或倾斜几度的离子束以及具有相对离子束的轴也倾斜例如52度的轴的电子束。在一些实施例中，离子束和电子束能够对齐，使得两个射束的视野重合到数微米或更小以内。离子束通常用来对加工件进行成像和机械加工，以及电子束主要用于成像，但也可用于对加工件的某种修改。电子束通常将产生比离子束图像更高分辨率的图像，并且它跟离子束一样不会破坏所查看表面。两个射束形成的图像可能看来不同，因此两个射束可比单射束提供更多信息。这种双射束系统可由分立元件构成，或者可来源于诸如可向Hillsboro，OR的FEI公司购买的AlturaTM或ExpidaTM系统等的传统装置。
在所述实施例中，软件108包括用户界面组件112、缺陷分析仪应用程序/系统113、作业构造器应用程序115、定序器应用程序116、缺陷浏览器应用程序117以及工具组件118。用户界面组件112产生用户界面(例如屏幕界面)，用于向用户提供对缺陷分析仪、缺陷浏览器、定序器和作业构造器应用程序以及工具组件所提供的功能的可控制访问。缺陷分析仪应用程序113控制缺陷分析仪系统105的整体操作。它控制对系统的访问，以及在接收到来自用户的请求时调用其它各种应用程序和工具组件。
作业构造器应用程序115允许用户创建“作业”，它定义缺陷分析，并审查要对一个或多个晶片内的缺陷部位执行的任务。作业可由定序器应用程序116来执行，它至少部分自动地使缺陷分析系统对指定缺陷部位执行作业任务。在一个实施例中，软件平台被使用，它支持Active-XTM和xPLIBTM自动化层，从而允许用户界面与系统的电子设备之间的更好通信。缺陷浏览器应用程序117允许用户有选择地审查从缺陷分析仪系统执行的缺陷分析所得到的图像和数据。缺陷浏览器应用程序117可从缺陷分析系统105中运行，或者可从远程或其它的独立接口运行。例如，缺陷分析仪应用程序113可在DA计算机107中运行，DA计算机107用作远程接口客户机103的中央服务器(例如可能位于FAB)，远程接口客户机103可例如从用户的台式机访问缺陷浏览器应用程序115，用于监测缺陷分析的结果。
任何适合的软件(传统的和/或自发的)应用程序、模块和组件可用于实现软件108。例如，在一个实施例中，缺陷分析仪应用程序/系统采用FEI Co.在它的许多缺陷分析系统中所提供的xPTM缺陷分析软件来实现。在此实施例中，软件被创建，用于实现作业构造器、定序器、缺陷浏览器、工具组件和附加用户界面组件。传统的软件设计技术可用于根据以下所述的缺陷分析和表征原理来创建这类软件。
图1B表示正运行的软件应用程序之间的数据流。在本描述中，作业构造器115和定序器116应用程序包含在缺陷分析仪应用程序113中。缺陷分析仪应用程序113接收缺陷文件作为输入。它把缺陷文件信息与到关联的所捕捉图像的路径一起传送给数据库系统111。缺陷浏览器117具有用于从数据库系统111搜索以及有选择地查看缺陷数据和图像的界面。通过经由可配置文件夹/目录结构119放置所产生的缺陷文件和图像，一组已审查图像和数据则可有选择地导出到成品率管理模块120。在以下部分，将更详细地论述软件模块。
1.缺陷分析仪应用程序 图2表示用于实现缺陷分析应用程序的一个实施例的屏幕界面。在此实施例中，缺陷分析仪应用程序113与作业构造器115、定序器116和缺陷浏览器117应用程序一起结合到FEI公司所提供的基于xPTM的双射束系统中。缺陷分析应用程序是系统软件的一个功能部分，它为多段显示器提供成像部分205、部位状态部分215、工具部分225、导航部分235以及专用缺陷分析仪部分245。下面更详细地描述这些部分的每个的用途和操作。从工具部分225和缺陷分析仪部分245，用户可显示作业构造器界面、定序器界面或缺陷浏览器界面。(在所示图中，表示了作业构造器/配方构造器显示。)在一个实施例中，还使用于为特定作业类型配置系统的自动对齐设置页面对用户是可用的。因此，为了调用缺陷浏览器、定序器、作业构造器或工具组件的任一个，用户可打开缺陷分析仪应用程序113，并且经由与图2所示相似的屏幕界面来访问所需模块。这些模块(例如缺陷浏览器)中一部分或全部可以在独立接口中和/或通过不同的计算机装置另外或单独可访问。
2.作业构造器 作业构造器应用程序115使用户能够构造用于分析缺陷部位的“作业”。它还允许用户编辑作业、配置部位(例如在没有提供自动对齐设置应用程序时)、以及对部位分配过程。作业包括一个或多个配方，它们定义在特定缺陷部位要完成的工作。有三种基本的作业结构(1)各部位上的相同部位序列，(2)不同部位上的不同部位序列，以及(3)具有相同过程的部位组。这种工作可包括例如采用基准来标记部位、切削截面、或保存图像、或者组合。用户通过连贯和定义配方及工具(包括预定义系统配方/工具和用户定义配方/工具)来构造作业。工具由工具组件118产生，并关联(例如对应于或调用)可由定序器116发起和/或执行的软件指令。定序器运行由作业构造器创建的作业。这包括写入分析信息以及与在数据库系统111中存储及管理的缺陷分析文件数据库之间传递存储图像。在一个实施例中，作业构造器还包括独立产品管理器模块，用于管理作业和配方所使用的和为作业和配方创建的数据。
有至少两种配方涉及诸如采用基准来标记部位等手动或半自动任务的设置配方，以及涉及诸如切削截面或抓取图像等自动任务的过程配方。配方包括工具，这些工具是配方中的构件块，即用于在缺陷部位上完成特定任务的对象。例如，其中有用于布图、成像、管芯间移动以及建立射束一致性的工具，等等。配方可具有任何数量的工具。因此，可以部分或完全自动化的作业一般具有至少一个配方，以及每个配方通常具有一个或多个工具。
参照图3A至3N，说明示范作业构造器界面。图3A表示其中已经选取作业构造器页面302的一个缺陷分析仪屏幕界面。作业构造器应用程序包括用于构造作业的多个命令和功能。所述命令选项在图3B的表中列示及描述。作业相关信息包括批次号、晶片ID、部位列表以及部位序列(或多个序列)。这个信息在作业页面上显示。从作业构造器页面，用户可选择工具并根据给定缺陷部位输入数据，在一个实施例中，给定缺陷部位在预输入的缺陷文件中粗略地描述。用户也可调用产品管理器，在下面对它进行说明。
在一个实施例中，作业构造器应用程序具有集成但独立的配方构造器组件。这允许用户从包括预先配置的工具在内的工具构造配方，供将来使用。配方则可用于作业的组装或者用于所有缺陷部位采用相同配方的使用情况中。配方通常经过配置，使得晶片和缺陷文件在运行时在定序器中与配方关联。用户可从现有配方来构造配方或者通过创建新配方来构造配方。为了构造新配方，用户(1)开启新的配方；(2)选择要添加到配方的工具；(3)配置工具；(4)根据需要重复步骤2和3；以及(5)保存新创建的配方。用户还可类似地编辑现有配方。用户可构造配方库，这些配方则可分配给(1)缺陷文件中的所有部位，以及(2)特定缺陷部位。分配给某个部位的配方的任何示例均可修改。用户能够访问某个部位，然后决定过程。
图3C表示插入工具界面。通过这个界面，用户在作业序列中添加和删除工具。工具的每个示例可具有唯一名称。在作业构造过程中，预先配置的工具和组合工具可单独或成组地添加到部位。对于每个部位，可定义唯一配置。
图3D表示作业晶片数据条目面板。作业构造器的输入数据在对话框中输入(它也可由定序器使用)。操作员在此对话框中选择缺陷部位过滤器。输入作业构造器的数据包括标识将保存所抓取图像的位置的位置数据、定义图像注释的数据以及特定部位序列的名称数据。在一个实施例中，作业构造器把逻辑插入作业，使得在分析某个类、大小等的多个缺陷之后，可停止或采取在作业中所定义的其它某个动作。
参照图3E和图3F，作业构造器应用程序还可包括组合过滤特征。这使用户能够通过把过滤器附加到作业部位列表来把审查会话限制到某些类型的缺陷而不是其它缺陷。(术语“审查会话”用来表示用于审查缺陷的会话，且可包括来自通过定位缺陷来接收初始缺陷文件、表征缺陷以及进一步分析缺陷的动作。)用户可在审查会话期间的任何时间附加部位过滤器。图3G中的表列示并描述了各种过滤器接口命令/功能。在所述实施例中，为了过滤缺陷部位，用户可以(1)单击图3F的过滤器对话框中的“新建”来创建新的过滤器文件，或者单击“打开”以选取现有过滤器，以及(2)定义新的过滤器或者对现有过滤器文件进行变更。根据配置，只有那些符合所定义标准的部位才被显示在晶片图中，以及使用“审查部位列表”区中的“下一个”和“上一个”按钮变成可用的，并列示在“选择部位”对话框中的部位列表中。
图3H表示具有可用于创建过滤器的部位过滤标准参数的表。一组过滤标准参数定义过滤器。不符合有效部位过滤器的标准的缺陷部位被排除在审查之外。
为了指定过滤器值，用户可输入部位编号、部位编号的范围(例如3-7)或者由关系运算符之后跟随数字来表示的与部位编号的关系(例如＞10)。在后一个实例(＞10)中，部位值7和10不合格，但10.001和13合格。可能的关系运算符在图3I的表中给出。
参照图3J，用户也可使部位的随机子集被选取。通过使用所示对话框中的控件，用户可指定仅最大数量的部位或者给定百分比的部位通过过滤器。为了指定随机子集，用户从列表框中选择“Enable Random Subset(启用随机子集)”、选择“Percent(百分比)”或“Maximum(最大值)”，以表明要指定的随机子集的类型；在文本框中键入在选取“百分比”时键入部位的百分比(部位过滤器将随机地通过满足其它过滤标准的部位的指定百分比)，或者(b)在选取“最大值”时键入部位的最大数量(部位过滤器将随机地通过不超过满足其它过滤标准的部位的指定数量。
参照图3K和3L，可测试已编辑的有效部位过滤器的结果。这允许用户通过单击“APPLY NOW(现在应用)”来测试部位过滤器的结果，而无需关闭“编辑有效部位过滤器”对话框。这更新“测试结果”组中的部位计数，并且还更新“审查部位列表”窗口。
参照图3M，被激活的部位过滤器可暂时被禁用。为了暂时禁用有效部位过滤器，用户可选择“TEMPORARILY DISABLESITE FILTER(暂时禁用部位过滤器)”，它使得对话框出现。当作业已经被创建及保存时，信息被导出到数据库系统111，如缺陷分析仪安装时所配置的那样。
图3N表示用于存储部位数据的一种示范作业构造器部位列表格式。部位数据可从电子表格中提供，允许数据被排序、过滤、复制、粘贴等。用户可决定什么列将位于作业构造器部位列表中。这样做的好处是易于过滤、排序、复制和粘贴信息；以及比起其它实现，增加了一次的信息可见度。用户也可指定载物台行程的路径。用户还可指定管芯排序的方式。例如，用户可指定以下列方式对管芯排序(1)以迂回顺序，它减小在审查过程中载物台行程的总量；(2)通过增加行然后增加列，它保持管芯的每行中的载物台运动的相同整体方向。
用户还可控制对部位排序的方式。如果用户进行适当的选择，则分别在每个管芯中对部位排序。例如，部位可按以下方式来排序(1)增加y(轴)然后增加x(轴)，这减小审查过程中载物台行程的总量；(2)增加部位ID，这保持审查过程中部位ID的一般递增趋势；或者(3)采用与缺陷文件中相同的顺序，这保持部位按与缺陷文件中相同的顺序。
参照图3O至3Z，表示产品管理器界面的一个实施例。产品管理器界面用作设计为配方/对齐数据库的通用接口的控件，实现多用途配方和对齐审查、训练及创建。它主要包括可以直接从配方构造器界面启动的或者作为作业构造器界面中的选项的独立模块。在一个实施例中，它具有各种属性，包括手动选取的管芯、划分的对齐训练、划分的对齐测试、用于创建新模块的向导界面支持、缺陷浏览器界面修改功能、通过拖放界面对现有配方、过滤器、对齐数据及部位图的便捷复制、部位图的易于编辑/创建、部位过滤器的易于编辑/创建、以及部位序列的易于编辑/创建。
图3O表示配方管理器的屏幕界面，图3P表示配方树的屏幕界面，以及图3Q是列示它们的控件与描述的表。图3R表示新设置向导的屏幕界面，图3S表示组件编辑器的界面，以及图3T是列示它们的控件与描述的表。图3U表示对齐编辑器的屏幕界面，以及图3V是列示它们的控件与描述的表。图3X表示配方浏览器的屏幕界面，以及图3Y是列示它们的控件与描述的表。最后，图3Z表示对齐数据树查看节点的示范结构。
所示产品管理器提供现有对齐、配方、部位列表及部位图的更像数据库形式的视图。通过UI所提供的是标准数据网格控件，它可被排序，但不需要是可配置的。这个控件的主要用途是允许用户访问他们可拖放到新的或现有的产品中的对齐及配方信息库。
3.定序器 定序器例如根据指定部位/任务序列对指定部位执行作业中所定义的动作和工具任务。本质上，它提供部位与正对其执行的工具之间的协调和通信。缺陷分析仪内的定序器可支持以下行为的任何组合(1)它可运行其中已经指定多个部位的作业；(2)它可对不同晶片运行相同部位列表和部位序列；(3)它即使在已经执行多个作业的情况下也可保持与晶片和部位关联的数据；(4)它可对在一盒中的晶片依次运行不同的作业；以及(5)它可在不同部位运行不同的部位序列。另外，对于一些系统，缺陷文件可经过手动过滤，或者缺陷文件中所指定的每个部位可被处理。
图4A至4N表示定序器应用程序的屏幕界面的一个实施例的屏幕视图。图4A表示其中显示了定序器页面445的缺陷分析仪屏幕界面，以及图4B表示具有关联描述的命令选项的表。定序器页面445可通过工具栏按钮或者“页面”菜单来访问，“页面”菜单是位于屏幕右上方的下拉菜单，允许用户选择若干“页面”中的任一个、如定序器页面或作业构造器页面，以便完成特定任务。用户可通过单击“运行“按钮从定序器运行作业。当缺陷分析仪正运行时，系统可在图像象限405中显示实时缺陷部位图像，在状态象限415中显示运行时状态信息，以及在导航象限425中显示导航晶片图。
在所示图中，定序器页面445具有在定序器运行时出现的运行时显示447。它表示作业进度、状态以及作业中的部位的结果(通过/正处理/未通过)。用户能够配置来自部位列表的哪些项目将出现在显示中，显示在必要时滚动。部位的状态可能是已接触(例如被访问，处理可能或者可能没有开始，但没有结束)，未接触(例如未被访问、未被处理)，已完成/已进行/已处理(例如被访问并且处理已完成)。对于“热批(hot lots)”的用户以及当用户在被中止或部分完成的多遍序列中处理多个晶片时，了解这种部位状态可能很重要。
当定序器被激活时，晶片图显示425显示在导航象限425。光标的当前位置显示在晶片图的左下角。晶片图可使用彩色来传递与被处理晶片有关的信息。例如，可将灰色用于晶片外部的区域(显示区未被晶片覆盖的部分)，黑色用于晶片背景，绿色用于被布图晶片的管芯轮廓，以及红色用于零列和行(管芯图案的零列和零行中的管芯轮廓)。在晶片图显示427中，具有与它们关联的过程的部位能够被可视地标记。符合有效部位过滤器的标准的部位可表示在晶片图中。另外，对部位可存在动态色彩变化，以表明不同部位序列、当前部位(所示十字表明当前有效的部位)以及合格/不合格。
参照图4C，说明定序器设置过程的一个实施例。在用户登录缺陷分析系统451、启动离子源452并设置离子及电子束的张力453之后，在454从“页面”菜单选择定序器页面。用户随后选择“运行”命令455，它使“作业晶片数据对话”框462在步骤456出现。在晶片加载之前，在此对话框中输入作业晶片数据。
图4D与说明其命令选项和数据字段及相关描述的表的图4E共同表示作业晶片数据输入框的一个实施例。在此实施例中，所有字段通常是可编辑的，并且一般具有常用值的列表。(这个数据也可在作业构造器中定义。)图4F和图4G表示作业晶片数据输入对话框的备选实例。对于图4G的系统，盘存或者由缺陷分析仪自动执行(在这种情况下不需要盘存按钮)，或者通过单击“盘存”按钮手动执行。在一些实施例中，盘存操作检查一盒晶片是否加载到缺陷表征系统。如图4F和图4G所示，这个实施例允许用户指定对于多盒中的多个晶片的自动处理。在盘存已经执行之后，用户选择个别晶片。对装载的槽位的一次点击选择它，将其显示色彩从蓝色改为有效红色。用户输入晶片和批次信息。然后，用户选择另一个槽位。这个槽位变为有效红色，且用户输入其信息。先前选取的槽位改为红色(不是有效的)。单击红色(不是有效的)槽位将其改为有效的。如果用户单击有效槽位，则它被取消选定，并且其显示色彩从红色改为蓝色。它的信息被保持。在至少一个晶片的信息被输入之后，“运行”按钮为活动的。当用户单击“运行”时，未选取晶片的信息被清除，缺陷分析仪将继续进行此作业。信息对话框被显示。如果用户单击“取消”，则所有信息被清除，以及系统返回到前一个步骤。
在步骤456返回图4C的序列过程图，用户设置作业信息、保存数据并加载作业。定序器在带有或没有光学字符识别(“OCR”)的两种匣盒间系统中工作。在带有OCR的匣盒间系统中，系统可读取晶片ID并自动设置缺陷文件。用户通常将输入作业文件和操作员ID，但只是对于第一个晶片。附加信息可包括槽位号和盒号。如果用户没有选择槽位，则顶部填充槽位被选取。在没有OCR的系统中，用户通常即使不输入所有信息，也要输入大部分信息。每个晶片单独加载。用户可在运行作业之前把槽位号与晶片Id关联。所有晶片通常经过预扫描。即，存在各晶片的缺陷文件，且文件在系统中。当作业完成时，定序器卸载晶片并加载下一个晶片。系统通常加载第一个晶片。用户则可选取作业文件，输入操作员ID，并选取特定槽位。他/她则单击“运行”。相反，OCR系统可读取批次ID和晶片ID。然后，系统从数据库系统中查找关联的缺陷文件，以及定序器运行此作业。
图4H表示“缺陷文件”对话框，用于选择数据格式和缺陷文件。这个对话框在用户单击作业晶片数据输入对话框中的“缺陷文件”选择按钮时出现。在打开缺陷文件之前，用户从选定缺陷文件对话框或者图4I中所示的选择部位列表窗口的列表框中选择数据格式。在选择数据格式时，用户取消选择任何先前选定的缺陷文件，并从选择部位列表(图4I)窗口中删除其内容。然后，用户取消选择活动晶片图。最近选定的数据格式通常为缺省。因此，一般不需要重新选择数据格式。最初选择缺陷文件，缺陷文件是先前选定的文件。不同的缺陷文件可通过以下方式的任一个来选取(1)通过在缺陷文件文本框中键入缺陷文件的名称，然后单击“确定”；或者(2)通过从文件的列表中选择缺陷文件，然后单击“确定”(或者双击缺陷文件名)。列表包含所选数据格式的缺省源目录中所包含的缺陷文件的名称。
当缺陷文件被选取时，任何先前选定的缺陷文件被取消选择，并且其内容从显示新选定缺陷文件的内容的选择部位列表窗口中删除。在缺陷文件中自动选取第一部位列表。
图4I表示选择部位列表窗口。从这个窗口，用户在没有选定的情况下可选择数据格式，在没有选定的情况下选择要审查的缺陷文件，查看可用于缺陷文件中的审查的缺陷部位列表，预览晶片图区域中的缺陷部位列表的内容，并单击“确定”。
当缺陷文件被选取时，选择部位列表窗口显示与所选缺陷文件关联的部位列表。还显示所选缺陷文件的批次ID和过程ID。
在部位列表显示(图4J)中有三列信息。这些列包括晶片ID、检验和部位计数。用户可选择预期部位列表。这些列的描述在图4K的表中列出。
在步骤457返回图4C的定序器过程图，定序器随后使信息对话框464被显示，用户检查以确认系统已经准备好使用。晶片则在步骤458被加载(例如从盒中)。在判定步骤459，定序器确定是否要进行对齐训练。这可根据作业参数、系统和/或系统配置自动进行，或者可基于用户输入。如果要进行对齐训练，则在步骤460，定序器发起对齐训练(例如经由对齐训练向导)，并执行作业配方以执行缺陷分析。相反，如果不进行训练，则在步骤461，晶片被对齐(例如通过模式识别)并且作业被运行。
参照图4L，信息对话框在用户单击作业晶片数据输入对话框中的“运行”时显示。用户在作业构造器中定义此对话框中显示的信息。这个告警框通知用户在运行此作业前需要初始化步骤(例如气体注射系统加热、源接通等)。当用户单击“确定”时，此对话框关闭，以及定序器运行此作业。第一步骤是加载晶片。如果晶片已经加载，则带有其所包含消息的图4M的对话框出现。当作业完成时，显示例如图4N中所示的作业完成框。
4.缺陷浏览器 参照图5，缺陷浏览器允许用户在不同的使用情况下执行各种任务，其中包括审查已存储图像、审查已修改缺陷文件、设置用于重新访问供处理的物理缺陷部位的标签、以及自动缺陷重新定位验证。它还提供到数据库系统111的用户界面，用于审查缺陷的数据和图像。它帮助用户/审查人员浏览数据库系统，从而有助于方便审查以及对相关部位数据的过滤和例如向成品率管理系统导出。另外，它用作审查缺陷分析仪所执行的作业的结果的工具。
缺陷浏览器可由用户用于把所选带注释图像(单个图像或多个图像文件)、缺陷文件及其相应的部位信息导出到外部系统、如成品率管理系统。图像和缺陷文件可被分组及上传，以及数据库系统可采用信息、例如已经导出的晶片的图像和部位详细资料来更新。缺陷文件还可被创建，其中包含具有到与其关联的部位的图像的链接的所选部位的信息。导出的数据(可以是任何适当格式、如KLARFF)可与单个晶片或多个晶片相关。缺陷文件可按晶片-作业组合来产生，以及文件可导出到可配置目录。在屏幕界面中，用户则可查看准备导出的所有详细资料。这样，用户能够清除可能不揭示与特定部位上的缺陷有关的许多信息的数据。用户可清除DA的结果，在作业层上删除数据和相应图像。缺陷浏览器的另一个用途是用于实现ADR验证，它在以下ADR部分中说明。
图6A至6C表示缺陷浏览器的一个实施例的屏幕界面。在所述实施例中，缺陷浏览器界面与缺陷分析仪应用程序的分离。这样，它可方便地在远程界面上以及从缺陷分析仪系统中运行。缺陷浏览器用户界面允许用户浏览缺陷分析仪和数据库系统的内容，并且提供了用户证书的鉴权。
参照图6A，用户可选择作业，用于基于包括批次ID、晶片ID和日期的搜索标准的任一个或其组合的审查。用户可选择多个作业，以及作业在用于审查的某些日期之间运行。对于根据某些标准搜索或选取的作业，可显示相应的晶片信息。信息可包括晶片ID、批次ID、槽位和缺陷文件名信息。在选择晶片历史时，还可显示所选晶片中的部位的信息。还可显示与作业中的所选晶片上的所有部位有关的信息。例如，与所选(单个)部位对应的图像可作为带有适当名称的缩略图并以被显微镜抓取的顺序来显示。用户能够改变缺陷的分类，以及用于审查的所选部位被突出显示。
作为缩略图显示的图像可以是电子束图像、离子束图像，或者它们还可来自切片和查看、EDS光谱、EDS频谱以及EDS点图。特定部位的切片和查看图像可按照它们被拍摄的顺序象电影一样显示。图像可以是任何格式(例如TIF、JPEG、BMP)。所选缩略图像可按照带注释的完整大小来显示，以及用户能够把一个或多个切片和查看图像保存/下载到本地机器。
用户也可根据图像添加部位的注解。所添加注解保存到与此部位对应的数据库(例如在缺陷文件中)。注解可对缺陷重新分类，改变X、Y位置以及重新定位缺陷。审查人员的身份和注解也可被保存。用户还能够修改部位的注解。
图6B表示来自缺陷浏览器界面的晶片部位图界面屏幕。晶片图页面具有与作业中的选定晶片的部位有关的全部信息。这个信息可从缺陷文件或数据库中收集。根据晶片上所选的部位，晶片图部分可通过不同色彩突出显示相应部位。用户可加标签于(标记或列示)部位以便重新访问或以便将来处理。已更新图像将与当前图像及注解(如果有的话)一起存储。加标签也可用来定义哪些配方需要在部位上运行以便将来处理。部位的加标签注解可写入文本文件或写入数据库。新的缺陷文件可被产生，其中具有被标记以便重新访问的部位详细资料。数据库系统111还可被更新，以便表明晶片的部位详细资料被标记以便重新访问。图6C表示允许用户查看各种详细情况以及删除作业、导出、加标签以便重新访问或者删除图像的界面。
5.工具 现在将描述一些示例工具组件。工具组件包括用于向用户提供适合的用户界面以便控制特定工具的软件。它们还包括代码对象或对象调用，用于控制相关硬件装置(例如电子束、离子束、载物台、气体注射探针)以便执行分配给该工具的功能。
a)“自动管芯重合” 由于在一个实施例中，电子束和离子束处于相同的垂直平面，但一种射束接近垂直而另一种射束倾斜，因此存在两种射束将相交的点。通过升高或降低载物台，使得相交点处于晶片的表面，可使两种射束重合。由于晶片通常具有翘曲和厚度变化，因此当载物台沿X或Y方向移动时，晶片的顶面将处于距射束光柱不同的高度，射束将不再重合。在一个优选实施例中，传感器、如电容传感器测量从载物台到离子或电子束柱的距离，以及升高或降低载物台以保持恒定差，使得射束保持重合。
“自动管芯重合”工具帮助缺陷分析仪通过再使用对于附近的其它部位所建立的重合数据来找到缺陷部位上的射束重合。它通常用于作业构造器配置和定序器运行模式。如果用户检查小区域内的多个缺陷，则可通过指示缺陷分析仪再使用那个区域内的所有部位上的重合信息来使处理流线化。
图7A表示“自动管芯重合”工具被选取时出现的示范窗口。它具有重新对齐距离门限字段702，该字段指明缺陷分析仪在其中再使用重合信息的圆的半径。在一个实施例中，为得到预期结果，应当使用等于或大于一个管芯的对角线的数值。下式描述这个条件门限≥管芯节距X2+管芯节距Y2 参照图7B，缺陷分析仪通常在管芯D的左下角Zd建立重合，并记录射束接触晶片表面处的点的X、Y和Z坐标。对于大部分晶片，在这个点上设置的Z值可用于在指定半径内的所有部位上建立重合，或者重新对齐距离门限。当自动管芯重合工具被使用时，缺陷分析仪使用这个点上的已测量Z值来建立在具有与这个门限对应的半径的圆内、并且位于最接近已测量Zd点的管芯内的其它部位上的重合。例如，在一个实施例中，当自动管芯重合工具为活动的时，系统将使用已测量Z(高度)来建立具有与管芯D的对角线长度对应的半径的所示散列圆内的所有点上的重合。每当处理单个管芯或等效区域内的多个部位时，自动管芯重合工具是有用的。
在所示实施例中，自动管芯重合工具应当在基准工具之前运行。另外，在一些系统中，为了让自动管芯重合工具正确地起作用，最初可能对图像进行训练。两种射束的图像可采用导航倾斜功能来训练。
b)校准对齐工具 图8A表示当校准对齐工具被选取时出现的示范屏幕界面，以及图8B是其命令及字段描述的表。校准对齐工具采用载物台移动或射束移位，在切削基准之后重新对齐受关注区域。受关注区域通常在适当放大的视野中心对齐。对于校准目的，附加选项可供用于测量图像的中心与基准的中心之间的偏差。
在所示实施例中，校准对齐工具与基准工具配合工作。也就是说，基准(或等效体)应当在校准对齐工具可使用之前被切削。当使用时，在基准工具中设置的模式识别参数可影响校准对齐工具查找基准的良好程度。
校准对齐工具可与自动脚本工具耦合，以便收集校准数据。例如，离子束可以设置为50pA的孔径。校准对齐工具将测量基准的位置。自动脚本工具改变孔径，并执行ACB(自动对比度和亮度调整)。校准对齐工具这时测量图像中心与基准之间的距离，其位置将因孔径的不对齐而改变。这个过程重复进行，以及所收集数据可用来对齐孔径。另外，对齐过程与加速电压变化、GIS移位、分辨率和视野移位(在缺陷表征的超高分辨率与用于搜索的较低分辨率之间)等一起使用，以及电子束点大小移位校准可按照相似方式来执行。查找常中节(eucentric)高度的配方也可自动创建。
当“显示匹配对话框”被选取时，系统在如图8C所示的图像匹配窗口中显示匹配结果。当除0之外的数字被输入“辅助超时”字段时，当图像识别失败时出现(例如图8D所示的)对话框。对话框在屏幕上保持“辅助超时”中指定的秒数。当此对话框出现时，三个选项可用(1)用户可通过单击“重试”再次尝试自动对齐；(2)如果用户希望额外时间进行手动对齐，则可选择“停止计时器”，然后再使缺陷处于视野中心，并单击“确定”；以及(3)如果用户希望终止对齐，则可单击“取消”。
c)剖视工具 图9A表示剖视工具屏幕界面，以及图9B是其命令及字段描述的表。各组共有的控件首先被列出，然后是具体组特有的那些控件。采用基准工具设置的视野，剖视工具控制用于创建完整截面的双射束设备，用于包括金属淀积、批量切削以及截面清洁在内的各种过程。这种工具的一个特征在于，它根据相干任务参数自动确定适当的射束设定。在对于淀积和截面图案的所述实施例中，X和Y维度被用户指定为视野的百分比，以及深度以微米来指定。对于批量切削，宽度被用户指定为视野的百分比，其中的高度和深度(Y和Z)由缺陷分析仪系统来计算。
剖视工具对于在剖视工具用户界面中选取的图案进行单步调试。每当孔径改变或者GIS针头被插入时，系统自动重新对齐到基准标记。
Y偏移是截面的上边界。Y偏移的缺省位置为0μm或者为视野的垂直中心。为了重新定义截面的上边界，用户单击“Y偏移”选项。系统在图像象限中显示黄线，它标记截面目标线以及下一个对话框。
为了重新定义截面目标，用户可单击图像象限中截面要结束处的点。系统在图像象限中显示批量切削和截面图案，并在剖视工具界面中更新“当前偏移”。
批量切割是步进图案与清理切割的组合。步进图案包括小条带(矩形框)。清理切割被执行，以便消除任何再淀积以及对前沿整形，从而有助于更好地清洁截面。
在所述实施例中，为了正确的操作剖视工具，基准工具应当在剖视工具之前运行。基准工具确定缺陷的大小和位置，并设置视野。切削图案的大小确定基于这个字段。
d)基准工具 在最初定位缺陷之后，提供一个或多个参考标记，使得缺陷可再次被方便地查找以便于后续处理，这是有用的。参考标记或“基准”最好在初始定位缺陷之后采用离子束来切削。在本发明的一个方面，实现包含缺陷标识信息的基准。例如，基准可由随着缺陷尺寸改变的尺寸来构成，即，大缺陷可由大基准来标记。另外，基准可由采用图像识别软件易于识别并且可改变以便区别于周围特征的形状构成。基准最好不是旋转对称的，使得基准的取向可根据后续检验来决定。实际上，基准的形状应当是通过离子束可切削的。如果希望更精确的取向对齐，则可切削多个基准。
基准允许用户返回到缺陷部位，因此例如晶片上的所有缺陷可采用表面成像来表征，以及在那个信息被分析之后，用户可返回到受关注缺陷进行额外处理。例如，管芯或晶片上的所有缺陷可被定位，它们的轮廓可被确定，以及基准可根据各缺陷来切削。工程师可审查缺陷的统计数据和识别特定的缺陷或分类或者要额外分析的缺陷。系统则可通过定位基准并了解缺陷本身处于与基准的固定偏移处，来方便地重新定位缺陷。缺陷的大小还允许系统在随后重新访问缺陷时自动设置图像的适当放大率值。(这是符合需要的，因为不断变化的放大率可改变对齐。)通过产生不同尺寸的基准，其中的基准尺寸对应于缺陷尺寸，射束在重新定位缺陷时可方便地以预期放大率对齐。
即使系统没有离开并返回到缺陷部位，例如，如果用户在定位缺陷之后立即切削截面，则基准也是有用的。基准可用于通过射束参数的每次调整对齐离子束和电子束，以及用来为漂移而调整射束。可能导致需要重新对齐的一部分事件在以上针对校准对齐工具进行了描述。利用缺陷本身来重复对齐射束将损坏缺陷，使后续表征更不精确。
在许多应用中，要求对齐射束，例如当气体注射针头被插入或移去时。在切削截面之前，常见的是利用离子束淀积来淀积一块保护材料、如铂。为了采用离子束来淀积材料，需要将气体注射针头定位在靠近加工件上的射束着靶点，使得先驱气体淀积在加工件表面。插入和移去金属气体注射针头会影响样本附近的电场，并且会改变射束的位置。通过提供缺陷附近的基准，射束可在气体注射针头插入之前和之后在基准上对齐，使得射束的位置保持不变，以及射束保持对齐而与针头位置无关。
图10A表示当基准工具被选取时出现的基准工具窗口的一个实施例，以及图10B是列出其命令及字段描述的表。基准工具设置视野，并利用用户指定位图作为切削图案来切削基准用于重新对齐。当基准工具运行时，缺陷分析仪在图像象限中显示基准图案，如图10C所示。同时，系统显示例如图10D所示的一个信息对话框，它指示用户在受关注特征周围绘制一个框。采用箭头工具，用户可在受关注特征周围绘制一个框，然后再单击对话框中的“确定”。一旦区域被选取，系统重新确定部位的中心，并根据规定设置放大率。如果缺陷大小、基准大小和基准偏移的组合参数使得基准将与缺陷重合或者延伸到视野之外，则系统向用户发出告警，并允许它校正此情况。工具则切削基准，通过各射束抓取一个图像，以及重新建立射束重合。
基准工具所建立的视野与切削之后所捕捉的图像一起随后可由在那个部位运行的其它工具所使用，例如重新对齐工具或剖视工具。
当用户单击“配置电子束重新对齐”、“配置离子束重新对齐”、“配置电子束BMP重新对齐”或者“配置离子束BMP重新对齐”时，重新对齐对话框(图10E、图10F、图10G、图10H)出现。(图10E至10H表示根据选定选项卡不同的对话框显示。) 重新对齐对话框(图10E、图10F、图10G、图10H)包含不同的面板选项卡，其中包括“训练参数”选项卡、“训练区域和原点”选项卡、“运行参数”选项卡、“搜索区域”选项卡、“图形”选项卡以及“结果”选项卡。
e)重新对齐工具 图11A表示重新对齐工具的示范屏幕界面，以及图11B表示其命令及字段描述的表。重新对齐工具在基准被切削之后重新确定受关注区域的中心。这个工具可用来建立射束重合，以及使缺陷处于视野中心。用户可在运行任何图案工具之前运行重新对齐工具，以便确保图案相对基准标记精确定位。当孔径改变或者每当相信基准标记可能已经漂移时，例如当GIS针头被插入或收回时，重新对齐工具还可用来通过载物台移动重新对齐电子束，以及通过射束移位重新对齐离子束。
f)EDS工具 EDS工具为用户提供一种手动(或自动)收集EDS频谱、把频谱与当前部位关联、并将它添加到数据库的方法。(这是暂停工具的扩展。)在运行模式中，EDS工具对话框为用户提供特定信息，以便在继续自动处理之前收集EDS频谱。EDS工具通常用来表征其中材料为未知的缺陷。在一个实现中，缺省目录配置用于保存来自EDS软件的图像。EDS工具则从这个目录抓取频谱图像，并将它们放入数据库。
图12A和图12C分别表示作业配置与运行时(定序器)配置中EDS工具的示范屏幕界面，以及图12B和图12D是列出其命令及字段描述的表。作业构造器界面(图像12A)允许用户设置获取EDS频谱时的条件。用户能够配置ACB、点/扫描模式以及加速电压。运行时界面(图12C)只是具有指令和按钮以继续处理的对话框。文本在运行时通常不是可修改的。如果用户选择取消，则为他们提供另一个对话框，询问他们是否要放弃此部位。如果选取“是”，则此部位将放弃。如果选取“否”，则用户将返回到EDS工具运行时界面。
在运行时，在序列中的规定点，显示EDS工具运行时界面。这样，用户可转换到EDS系统，获取频谱，然后继续处理。然后，频谱可被收集，或者部位可能被放弃，它将在网格中表明此部位被放弃，以及中止那个特定部位上的进一步处理并转移到下一个部位。如果整个作业将被中止，则用户可使用定序器内的“中止”按钮。
g)获取系统设定 图13A表示“获取系统设定”工具的屏幕界面，以及图13B是列出其命令及字段描述的表。获取系统设定工具让用户保存系统设定的“快照”。“设置设定”工具则可用来恢复已经定义的设定。这个工具可与设置设定工具结合用于定义、然后恢复系统设定的快照。这些工具可在可能改变系统设定的任何事件、如另一个工具或设定的手动变更之前和之后使用。
h)抓取图像工具 图13C表示“抓取图像”工具的示范屏幕界面，以及图13D是列出其命令及字段描述的表。抓取图像工具用来收集和保存图像。该工具设置适当的系统设定，抓取图像以及对它进行保存。图像可采用标准命名惯例的文件名保存在预定义的文件夹中。
i)“移动管芯”工具 “移动管芯”工具利用最短行程轴把载物台向晶片中心移近一个管芯。该工具可例如与获取系统设定工具和设置设定工具配合用于移动到相邻管芯，对那个部位执行过程，然后返回到前一个位置。
j)图案工具 图14A表示“图案”工具的示范屏幕界面，以及图14B是列出带有描述的图案工具命令/提交的选项的表。图案工具创建工具外部的图案，例如剖视图案。它可用于切削、淀积材料或蚀刻。
当图案工具运行时，系统自动重新对齐基准标记。在某个部位运行时，系统记录射束移位；在GIS针头被插入之后并且在布图开始之前重新对齐系统；以及在布图完成并且针头移去之后使射束位移返回到布图前的设定。对于典型实施例，基准工具应当在图案工具运行之前对部位运行。适当的GIS还应当被加热。
k)暂停工具 图15A表示设置阶段“暂停”工具的屏幕界面，以及图15B表示其命令/字段选项及关联描述的列表。图15C表示运行时阶段“暂停”工具屏幕，以及图15D是列出它的具有关联描述的命令/字段选项的表。暂停工具让用户手动指定缺陷分析仪用户界面外部的动作。即使当配方是自动时，用户也可使用暂停工具来允许操作员交互。用户也可把文本添加到暂停工具消息区，以便通知运行作业的用户在继续自动化处理之前执行某个动作。用户可定义所需数量的暂停对话框。在作业运行过程中，对话框(图15c)显示用户(例如超级用户)在设置过程中定义的消息。暂停工具的操作员用户动作仅限于通过继续进行此序列或者放弃此部位来解除暂停。
在作业过程中，暂停工具对话框出现在配方中的指定点。如果超级用户在配方过程中将暂停工具配置为超时，则计时器将开始倒计数。如果操作员用户没有停止计数，则缺陷分析仪自动解除此工具，以及作业继续进行。
“暂停”工具可与获取系统设定和设置设定工具结合用于记录、然后恢复预期的系统设定。要进行这个操作，系统设定工具可用来获取系统状态，暂停工具被启动以便用于手动调整。当要求手动调整的任务完成时，用户可采用设置设定工具来恢复指定的系统设定集。
l)设置设定工具 图16表示“设置设定”工具的示范屏幕界面。设置设定工具采用获取系统设定工具来恢复先前定义的系统设定的快照。设置设定屏幕界面具有获取设定标识符，它表明要恢复的系统设定集。
m)切片和查看工具 图17A表示“切片和查看”工具的示范屏幕界面，以及图17B是列出它的带有关联描述的命令/字段选项的表。切片和查看工具是高级切削和成像工具。它切削小框图案并收集图像，然后对所选区域重复此过程，以便收集与表面下结构有关的三维信息。这个工具可用于剖视、定位以及三维重构特征，并且查看内埋特征。
切片和查看工具可用于各种应用，其中包括用于淀积保护涂层以及用于切削批量图案，例如移去阻碍受关注特征的材料。然后，它可采用电子束抓取图像，采用离子束切削小框图案，以及抓取所得截面表面的电子束图像。切削和成像的这个过程可继续进行，直到处理了整个切片区域。
在一个实施例中，一旦基准工具已经运行，可使用切片和查看工具。切片和查看区域由基准工具所定义并由基准本身所表明的缺陷的大小来确定。切片和查看操作一般集中于基准工具使用的视野，其中的切片深度采用切片和查看工具来指定。基准标记还用于漂移控制(重新定位)以及切削位置重新对齐。
图像可用预期格式(例如JPEG)保存在预定义的文件夹中。当切片和查看工具对某个部位运行时，系统显示图像上的切削图案，以便表明实际进行淀积和切削的位置。正当那个步骤的布图将开始时，图案轮廓依次出现。采用这个工具，射束设定根据FOV/缺陷大小和形状实时自动且有条件地确定。
n)自动脚本工具 图18A表示“自动脚本”工具的示范屏幕界面，以及图18B是列出它的带有关联描述的命令/字段选项的表。自动脚本工具为新的独特工具的快速便捷开发提供通用脚本编写/原型制作工具；它还可用于通过允许用户指定脚本和日志文件来使缺陷分析仪系统的许多功能自动化。例如，通过使用这个工具，用户可编写脚本以控制切削、扫描、图像识别、载物台移动、离子束电流、气体注射以及其它许多功能。
o)系统设定工具 图19A表示“系统设定”工具的示范屏幕界面，以及图19B是列出它的带有关联描述的命令/字段选项的表。系统设定工具让用户指定配方中的特定点处的系统设定。工具可用于在运行其它任何工具之前设置系统。
p)自动切片和EDS工具 这个工具与“切片和查看”工具以及EDS工具的组合相似。它提供与缺陷的元素成分有关的三维信息。在两个射束对齐的部位，采用离子束对内埋特征反复剖切，以便暴露新生表面。在切割各剖面之后，电子束用于从暴露表面收集EDS元素数据。这个数据可经过组合，从而提供与内埋特征有关的三维成分信息。截面的大小、射束条件和EDS收集参数可根据缺陷的大小和形状自动设置。
6.自动缺陷重新定位 参照图20至23，现在将论述带有表征和建议的自动缺陷重新定位(“ADR”)工具的一个实施例。ADR工具根据缺陷文件中所报告的位置来定位和检验缺陷，以及确定缺陷大小。然后，它更新系统参数，以便允许其它工具更有效精确地定位缺陷以进行后续操作。例如，它可使缺陷重新处于视野(“FOV”)的可配置百分比的中心，它可实现其它自动化重新定位和处理作业。
a)自动缺陷识别 图20A表示ADR工具的一个示范屏幕界面。简言之，所示ADR工具收集参考图像(在与具有缺陷的管芯相邻的管芯中)以及缺陷图像，将图像进行比较以识别(或隔离)缺陷，以及在退出之前使所检测缺陷处于例如图像的可定义百分比的中心。
ADR工具可存储其结果的报告，供使用它的下一个工具(例如在作业配方序列中)访问。ADR工具通常不执行任何载物台移动，以免损害重新定位的精度。甚至射束移位校正也可能引入不可接受的误差量。另外，希望使成像最小，从而避免额外的重新对齐。无论如何传递所测量缺陷位置，附加工具、如切削图案工具可在尝试截面之前利用与大小和取向有关的信息。
图20B说明本发明的ADR工具例程的一个实施例。最初在2002，工具记录X、Y、Z载物台位置。它随后在步骤2004-2010校准载物台位置。在2004，它确定X载物台位置是否大于或等于0。如果是的话，则在2008，它在反方向上把载物台移动一个偏移位置，相反，如果它小于0，则在X方向上把载物台移动一个正偏移位置。在步骤2010，它执行电容器探针移动。
随后在2012，工具加载(从缺陷文件接收)管芯位置、缺陷位置和缺陷大小。在步骤2014，它根据来自缺陷文件的所报告缺陷图像大小来设置放大率，使得图像将为FOV的5％至10％。在2016，系统导航到与缺陷图像的管芯相邻的管芯，并收集第一参考图像R1。(图21表示示范的有缺陷晶片2102以及已放大的图像部位区域2104。)在确定步骤2018，如果只需要一个参考图像，则系统进入步骤2020，并移动到所报告缺陷部位以拍摄并存储所收集缺陷图像D。另一方面，如果要使用两个(或两个以上)参考，则系统导航到第二参考部位R2(可以看到，它处于缺陷管芯的另一个相邻管芯中)，以便收集和存储第二参考图像。然后进入步骤2020，并移动到缺陷部位D，以便收集和保存所收集缺陷图像。
随后在2022，它尝试利用参考图像从所收集缺陷图像中标识实际缺陷。在一个实施例中，模式识别算法可与本发明的技术结合用于识别实际缺陷。(识别缺陷的方法稍后将结合图22、23A和23B更详细地论述。)如果缺陷被成功识别，则在步骤2026，工具保存和输出与缺陷有关的适当描述信息，然后例程结束。例如，它可提供缺陷的相对大小、位置和纵横比以及与其形状有关的信息。相反，如果在步骤2024确定缺陷没有被成功识别，则例程继续搜索和识别缺陷。这可涉及诸如利用使用放大率变化和/或载物台移动的可配置视野搜索之类的技术。最后，ADR工具或者输出与缺陷有关的适当描述信息，或者输出例如没有发现缺陷的适当状态消息。现在将结合步骤2028至2040来描述适当的搜索/识别例程的一个实施例。
最初在步骤2028，例程确定是否启用搜索。如果没有启用，则在步骤2030，输出适当的状态消息(例如“未发现缺陷”)。但是，如果启用了识别方法，则例程进入步骤2032，以确定是否可执行搜索(例如是否没有用完)。如果不能执行，则工具在步骤2030输出适当的消息。否则，进入步骤2034，开始适当的搜索。例如，它可实现放大搜索、螺旋搜索或组合放大/螺旋搜索。(特定搜索方法可根据预定标准自动确定，或者可经由用户通过用户界面的选择来确定。)如果选取放大搜索，则例程进入步骤2038，并增加放大率。如果选取螺旋搜索，则例程进入步骤2040，并根据螺旋图案增加相对的报告缺陷位置。如果选取放大/螺旋搜索，则例程确定放大率改变选项是否在步骤2036已经用尽。(在此实施例中，如果选取放大/螺旋搜索，则例程实质上最初执行放大搜索，然后在必要时执行螺旋搜索。)如果放大率没有用尽，则例程在步骤2038增加放大率。或者，如果放大率调整已经用尽，则例程在步骤2040呈螺旋形地增加报告缺陷位置。无论放大率或报告缺陷位置是否增加，例程都返回到步骤2016的初始部分，以及系统如前面所述继续进行，但具有不同的放大率和/或报告缺陷位置。这种情况继续进行，直到实际缺陷被识别和输出，或者直到搜索在没有定位缺陷的情况下被用尽。
b)自动表征 在定位缺陷之后，它被自动表征。表征可包括通过利用离子束形成缺陷的表面的“自顶向下”的图像。电子束也可用于形成表面图像，但电子束通常与表面成一定角度来定向，因此图像将歪斜，除非通过软件进行校正。表征还包括处理图像以确定缺省轮廓和中心。在一个实施例中，在表征缺陷并确定如何剖视缺陷的过程中作为一个步骤表征缺陷的轮廓。在一些实施例中，轮廓可通过使其膨胀以消除可能使后续计算过度复杂的边缘效应和边缘形状来简化。或者，缺陷可以仅由框来限制，以便确定轮廓。在其它实施例中，可使用实际缺陷轮廓。轮廓数据用来提供其中包含缺陷的大小、位置、形状、取向、纵横比等的信息。
缺陷可根据轮廓来排序。例如，具有大于指定值、例如20∶1的纵横比的特征不可能是缺陷，因此用户可对系统编程，以便不会进一步处理那些特征。由于系统表征缺陷以便通过离子束自动处理，因此要求比仅识别缺陷类型所要求的更为详细的表征。
在表征缺陷的轮廓之后，定位缺陷的中心。例如，可采用对于缺陷轮廓的质心计算、如附图所示的节点法或者只是边界长方形的中心，来定义中心。图像对比度在确定质心时可被用作加权因子，即，暗度或亮度更多偏离背景的区域可在确定缺陷中心时被更多地加权。在确定轮廓和中心之后，缺陷可被分类，以及进一步的处理、例如是否切削截面以及剖视策略可被确定。
本发明利用自动缺陷表征对聚焦离子束提供指令以便进行进一步处理。例如，截面可通过缺陷的所计算中心进行切割，并延伸到轮廓边缘或者越过轮廓边缘规定数量。截面例如可沿x轴、y轴或以预定角度来切割。如果轮廓缺陷表明缺陷很大，例如大于一微米，则较大的射束电流、如5nA至10nA用于创建截面，较小的射束电流、如1nA然后用于精细切割，以便在查看之前使截面表面平滑。另一方面，如果缺陷轮廓表明缺陷很小、如有缺陷孔，则使用较小的射束电流、如350pA，其中相应较小的电流用于抛光切割。技术人员能够极方便地确定用于各种大小的缺陷的适当射束电流。
剖视策略可切割单截面或者切割一系列截面，其中的扫描电子显微镜图像在每个截面之后形成，从而提供三维数据作为缺陷的切片系列。例如，可通过有缺陷区域取出100个截面和图像以表征缺陷。例如，当电压反差成像表示沿导体存在缺陷、但缺陷的位置不明朗时，多个截面也是有用的。多个截面可揭示及定位缺陷。每个切片可以不仅包括图像，而且还包括其它信息、如暴露部分的EDS分析。
现在参照图22、23A和23B，说明示范缺陷图像识别方案。图22是过程图，表示如何从所收集缺陷图像以及参考图像中识别(和/或隔离)缺陷。对于这个方案，参考图像与所收集缺陷图像进行比较(从其中减去)。但是，所收集参考图像2202最初可利用适合的变换、如仿射变换被变换(“清理”)为已变换参考图像2206。在相互比较之前，图像可根据需要对齐，如2208所示。然后，参考图像2206从所收集缺陷图像2204中被减去。包含缺陷的剩余参考图像如2210所示。由此，轮廓图像2212可利用适合的图像处理技术来产生和/或提炼。
图23A说明不同轮廓提炼方法。膨胀轮廓技术涉及使边缘效应和不正确轮廓为最小。边界框方法通常是最快最简便的方法。也可保持复杂缺陷轮廓，其中没有应用轮廓提炼方法。
图23B表示提炼已识别缺陷图像和/或建议要取出的图像截面的例程。这个特征采用缺陷的形状和大小来建议单个或多个截面的布局。它例如在执行两遍ADR辅助的缺陷审查(稍后论述)时可用作用户的可选顾问，以及在自动化工具中用作智能代理。用于实现后续图像处理任务的软件可以是ADR工具的组成部分，或者也可在缺陷分析仪系统内的其它位置提供。在2302，例程最初检索由ADR工具所得到的已识别缺陷数据。这个数据可定义缺陷轮廓，作为数据点的旋转极化列表。在2304，确定缺陷轮廓是否要提炼，如果是，则确定什么类型的提炼。在所述实施例中，如果选取“膨胀”方法，则系统在步骤2306执行膨胀轮廓描述算法，并转移到判定步骤2310来确定要执行什么类型的部分定中心运算。或者，如果选取不同的方法、如“边界框”方法，则系统在步骤2312执行这个方法，然后进入步骤2310来确定要执行的部分定中心运算。如果没有轮廓提炼要进行，则例程直接进入步骤2310来确定要进行的部分定中心运算。在所述实施例中，可采用节点中心、质心或中心高度定中心方法。由此，系统执行所选方法(节点2308、质心2316、中心高度2314)，以及进入判定步骤2318，并确定是否要取出多个部分。如果要取出多个部分，则例程进入判定步骤2320来确定要使用什么类型的方法。在所述实施例中，在2322和2326执行缺陷百分比运算或者在2324和2326执行质量相关运算。最后，在进行这个操作之后或者在不取出多个部分时，例程进入步骤2328，在其中，它把缺陷图像处理的结果返回给指定目的地，例如用户、更新的缺陷文件、缺陷分析仪组件。
c)附加ADR资源 可在晶片上切削测试结构的标准集合，以便测试ADR实现的重新定位精度。由于ADR组件被修订，因此这个晶片可自动返回以提供重新定位精度的基线测量。另外，还可建立图像库。为了提供用于测试的资源，用户可创建典型和最坏情况的图像的库。
i)ADR验证 虽然以下论述一般涉及缺陷分析系统的不同使用情况，但现在将作为ADR的一个特征来描述ADR验证使用情况。缺陷浏览器的一种受关注使用是用于执行自动缺陷重新定位(“ADR”)验证。(ADR在下面进行论述。)ADR验证一般涉及执行自动缺陷重新定位操作、利用缺陷浏览器审查结果以及适当地调整ADR功能。然后可改变缺陷数据以及指定切削配方。
在一个特定实施例中，执行用于实现ADR验证的过程，通过以下一般任务来执行(1)利用ADR的缺陷部位处理，(2)部位加标签，以及(3)加标签部位处理和数据审查。
对于利用ADR的缺陷部位处理的初始步骤，晶片最初通过手动或通过工厂自动化传递给DA。然后，晶片被加载，以及它的指定部位被处理。这种处理通常包括(1)导航到缺陷，(2)经由ADR重新检测缺陷，(3)获取自顶而下的图像，(4)报告重要的过程事件，以及(5)导航到下一个部位以重复这些步骤，直到所有部位被处理。然后，晶片通常被卸载。
部位加标签的下一个任务可联机或脱机执行，并且被完成以便对要验证的缺陷部位加标签。最初利用缺陷浏览器对部位加标签以便进行剖视、自动切片和查看或者其它处理。由此，缺陷轮廓可以可选地利用以下论述的方法调整大小及重新定位。
最后，加标签部位被处理，以及数据被审查。要进行这种操作，晶片被加载，以及系统导航到加标签部位。缺陷被重新定位，以及截面(XS)或自动切片和查看(AS&V)功能被运行。然后，图像数据被获取，以及重要的过程事件被上报(例如上报给设备主管)。然后对其它加标签部位重复这些步骤，直到所有加标签部位经过这种处理，然后晶片被卸载。最后，数据在缺陷浏览器中联机或者脱机进行审查，并导出到例如成品率管理器(YM)。
ADR验证使用情况具有若干优点。它允许操作员对大量缺陷执行自动缺陷重新定位而不必对它们进行处理。通过提供联机或脱机验证步骤，只有已知为受关注的缺陷才需要被处理。它还使得对晶片的损坏为最小。由于仅处理受关注缺陷，因此避免了不必要的切削。它还使系统效率最高。同样，由于仅处理受关注缺陷，因此优化了系统处理时间。这提高了有用数据的数量，并且使操作员的时间的价值最大。
ii)示范ADR图像参数 在一个实施例中，以下规范用于ADR软件组件。可检测缺陷的最小尺寸为9个像素(3×3)。(注意，在30mm视野中，这对应于～100nm的缺陷。)可检测缺陷的最大尺寸标称为＜35％的视野区域。对于可靠性，它对于电子束可见缺陷应当优于80％成功率。轮廓描述精度应当使得不少于80％的缺陷像素被进行轮廓描述，以及不超过20％的轮廓描述像素不是缺陷像素。处理时间应当小于5秒，以及系统应当能够在无特征背景中识别缺陷定位。(系统可用于裸晶片以及用于在其中构造了结构的晶片。)另外，软件应当能够返回复杂(向量或等效表示)缺陷轮廓。返回质心、边界框和旋转取向的选项也是可用的。软件还能够上报轮廓描述缺陷的置信度。这应当提供缺陷像素与参考图像中的相应像素之间的对比度差异的定性度量。例如。软件将返回至少9个像素大的所有定位缺陷的轮廓和置信数据。此外，有限搜索区域可以是可定义的。例如，不搜索具有缺陷图像的边缘的25个像素的任何缺陷可能是有利的。还应当支持结构以任意角度的旋转。对于这些图像，视野可能是阵列的单位单元的主轴的至少三倍。
7.训练模块 在一个实施例中，在ADR可用于定位实际有缺陷晶片上的缺陷之前，当新产品引入系统时，一般需要训练大量晶片特定校准。训练模块允许用户教导系统如何对齐晶片，即如何驱动到对齐点、抓取图像以及识别和查找图案的原点。训练模块还确定两个射束在其中重合(同心轴点)的载物台高度(自电容探针的电压输出)，以及校准电压对高度曲线，使得电容传感器的电压输出可用来调整加工件的顶面与离子或电子柱之间的距离的变化。
训练模块所执行的校准可包括校准零度和倾斜处的管芯原点、零度和倾斜处的对齐矩阵以及零度和倾斜处的电容探针设置点的电子和离子束图像。训练模块最好允许相应的产品特定校准参数被训练以及根据需要被重新训练，而无需对整个产品的完整重新训练(例如，电容探针设置点可被校准，而无需重新训练对齐矩阵)。
在典型系统中，训练在运行时自动进行，但可要求所有校准的强制设置。这对于用户是简单的，但每当任何参数需要被训练或重新训练时，它使用户被困于产品的完整训练中。因此，在一个实施例中，提供一种界面，它允许用户在作业开始之前的任何时间训练或重新训练相应的校准参数。这允许数据库把校准参数与产品类型直接关联，允许单个校准参数在不用完整重新训练的情况下被重新训练，允许复杂或难以获取的参数根据需要被训练，以及建立一般模型，通过此模型可根据需要添加其它校准参数。与配方和产品验证配合，设置向导也可用来指导用户通过多个参数的训练。
训练模块运行小的简单的训练组件-与缺陷分析仪相似。可创建工具来指导用户通过校准。例如，电容探针校准工具可能仅给出通知用户查找重合高度并单击‘确定’的对话。也许按钮可将载物台移动到电容探针高度，以便测试校准，但对于成功应当不存在对其它校准的任何相关性。图24表示简单界面，它提供启动和存储各校准例程的方法。
这个方法的一个优点在于，可易于产生“向导”以便简单地将各个组件连贯在一起。这种训练序列又可易于通过验证步骤或者作为缺省新产品训练来产生。这些各个组件也可由可要求或建议新的或过时的产品参数的某种训练的日常校准作业来访问。
C.缺陷分析过程 图24表示缺陷分析过程的一个实施例。工作流方法包括三个基本阶段，其中包括作业设置阶段2400、部位设置阶段2430以及部位处理阶段2450。在作业设置阶段，用户定义参数(例如指定缺陷文件)并创建执行预期作业所需的配方。在部位设置阶段2430，晶片被加载和对齐，然后识别缺陷并用基准标记缺陷，使得缺陷分析仪系统可在部位处理阶段自动定位缺陷以及对齐射束。在部位处理阶段2450，系统一般驱动到作业中的每个缺陷，并运行过程配方。这个阶段如同某些实施例中的一部分或全部其它阶段一样是自动的。
这个工作流是模块化的，并且可分解为可在分开的时间并且由不同用户运行的其分开的阶段。例如，一个用户可能在作业设置阶段2400中定义作业参数，以及在不同位置的不同用户可在部位设置阶段2430标记缺陷。在部位处理阶段2450，系统可被设置成无人值守、也许通宵工作。
现在参照图24，论述所示作业设置阶段2400。在判定步骤2402，系统确定是否要运行预先存在的已保存作业。(这可基于来自用户的输入或者基于系统参数。)如果要运行预先存在的作业，则系统在步骤2432进行到部位设置阶段2430。但是，如果要创建新的作业，则系统进行到步骤2404，并最初训练晶片。在所述实施例中，这包括命名产品标识符、训练对齐以及加载(选择)缺陷文件。在步骤2406，创建配方。这通常由用户通过作业/配方构造器界面交互进行。在判定步骤2408，系统确定是否只要运行该配方或者是否还要运行设置配方。如果还要运行设置配方，则系统进入步骤2410，并创建设置配方。例如，它可发动用户交互地创建设置配方。由此，系统进入步骤2412来创建作业配方(或过程)。如果在判定步骤2408确定没有设置配方要被处理，则系统直接进入步骤2412来创建作业过程。由此，系统进入步骤2432，并发起部位设置过程。
在步骤2432，系统开始一个作业，并进入作业晶片输入。在步骤2434，晶片被加载和对齐。在步骤2436，系统驱动(或导航)到缺陷。[当系统“驱动”或“导航”到缺陷部位时，到底发生什么情况？] 由此，系统进入步骤2442，并确定是否存在设置配方。如果是的话，则进入步骤244，并确定是否已经运行设置配方。但是，如果不存在设置配方，则例程直接进入部位处理部分2450，并在步骤2452运行配方(过程)。
重新回到步骤2444，如果设置配方还没有被运行，则系统在步骤2446运行设置配方。在这个设置过程执行步骤中，用户通常识别缺陷，并采用适当的基准来标记缺陷。但是，如果确定已经运行设置过程，则例程再次进入部位处理部分2450，以及系统将运行配方。返回到步骤2446，在执行设置配方之后(缺陷被适当标记)，例程进入判定步骤2448来确定是否存在要标记的其它缺陷。如果是这样，则例程返回到步骤2436，并驱动到下一个缺陷。由此，它按照前面所述继续进行。另一方面，如果在判定步骤2448没有其它缺陷要标记，则例程进入部位处理部分2450，并在步骤2452运行配方。
在已经执行步骤2452、即运行配方之后，例程进入判定步骤2438来确定是否存在要处理的其它缺陷。如果没有，则进入判定步骤2440来确定是否存在要处理的其它晶片。如果没有，则例程结束。另一方面，如果存在其它缺陷，则例程返回到步骤2434来加载和对齐要处理的下一个晶片，并按照前面所述继续进行。返回到判定步骤2438，如果在已加载晶片中存在其它缺陷，则例程返回到步骤2436来驱动到下一个缺陷。
在所述实施例中，部位处理部分包括运行作业配方的单个步骤。可参照定序器部分以获取关于可如何运行作业配方的附加信息。
1.示范使用情况 可通过结合部分或全部所述过程的各种方式来使用本发明的缺陷分析系统。虽然存在使用该系统的大量方式，但是只提供三个示范使用情况。(使用情况只是一种可使用缺陷分析系统的所有部分或若干部分的组合的方式。例如，上述ADR验证过程是一种使用情况。)本文中将要论述的三种基本使用情况是审查、分析和审查/分析。
参照图25，说明“审查”使用情况例程。最初，在步骤2502，系统选择第一晶片上的第一缺陷部位。在步骤2504，系统把载物台移动到这个缺陷部位。由此，进入判定步骤2506来确定是否发生管芯变化。如果是的话，则系统进入步骤2508，并使系统移动到管芯原点，重新对齐，并把样本设置到常中节高度。由此，在步骤2510，它使系统移动到实际部位。然后它进入步骤2512来设置放大率，以及利用ADR工具重新对齐受关注区域(“ROI”)。或者，如果在步骤2506没有管芯变化，则系统直接进入步骤2512来设置放大率以及重新对齐。由此，系统在步骤2514抓取自顶向下或截面图像。随后，在步骤2516它确定是否已经审查了最后部位。如果不是，则在步骤2518选择下一个部位，然后返回到步骤2504，并按照前面所述继续进行。否则，系统进入步骤2520，卸载晶片并在适当时对下一个晶片重复此过程。
对于这种使用情况，缺陷分析仪系统采用一遍完成。缺陷审查是自动过程。它采用电子束来抓取自顶向下或截面图像。没有使用离子束。因此，系统没有两次将载物台驱动到每个缺陷部位。只需要用户启动此过程。
图26A和图26B表示用于分析缺陷的示范使用情况例程。该过程包括以下基本步骤(1)采用(多个)配方构造作业，(2)把配方与缺陷关联并运行作业(例如通过定序器)，以及(3)采用缺陷浏览器来重新访问和分析缺陷部位。部位检验可逐个部位变化。数据审查以及部位加标签也可联机或脱机进行。对于这种使用情况，缺陷分析仪具有两遍部位设置和部位处理。两遍部位检验过程允许缺陷分析仪在无需用户的情况下探查缺陷。在对齐之后，第一遍(部位设置)开始。第二遍是完全自动的过程。用户可查看屏幕上发生的过程，以及还可查看实时监视器上的切削。
参照图26A，最初在步骤2602，系统选择第一缺陷部位。在2604，随后把载物台移动到此部位。系统随后在步骤2606导航部位原点。在步骤2608，启动射束重合工具。随后在步骤2610，系统工具使系统移动到实际部位。随后在步骤2612，配置将在配方中运行的工具。这些工具可包括重新对齐、抓取图像以及基准切削工具。随后在2614，系统设定采用系统设定工具来保存。在判定步骤2616，系统确定是否存在要设置的另一个部位缺陷。如果是，则进入步骤2624来选择下一个缺陷部位，然后返回到步骤2604，并按照前面所述继续进行。或者，如果没有剩下另一个部位，则例程进入判定步骤2618来查看是否存在要处理的另一个晶片。如果是，则进入步骤2626来选择下一个晶片，然后返回到步骤2602来选择新晶片中的第一部位。由此，例程按照前面所述继续进行。如果最后的晶片已经被处理，则例程将转到步骤2620，并进入下一遍(部位处理)。
现在参照图26B，论述第二遍(部位处理)。在2630，选取第一缺陷部位。随后在步骤2632，系统参数在它们到达第一遍结束时被设置。在步骤2634，根据基准来执行重新对齐。随后，从步骤2636至2640，图案工具被用于金属淀积、批量剖视和/或精细剖视。在2642，截面图像被抓取，这可包括图像加标签、命名以及保存。在判定步骤2644，系统确定是否存在要审查的另一个部位。如果是，则例程在步骤2646选择并驱动到下一个缺陷部位，然后返回到步骤2632，按照前面所述继续进行。另一方面，如果缺陷部位是要审查的晶片上的最后一个部位，则例程进入判定步骤2648来确定是否存在要分析的另一个晶片。如果是，则系统在步骤2650选择下一个晶片，然后返回到步骤2630来选择新晶片上的第一部位。由此，例程按照前面所述继续进行。如果在步骤2648，晶片是最后一个晶片，则此晶片被卸载，然后分析过程结束。
图27表示示范审查和分析使用情况的流程图。在步骤2702，系统选择第一缺陷部位。随后在2704，把载物台移动到此部位的管芯。由此，系统进入判定步骤2706来确定是否存在管芯变化。如果是的话，则系统移动到2708并对齐管芯原点。由此，系统进入步骤2710，并移动到实际缺陷部位。由此，它转到步骤2712，并运行射束重合工具。随后在2714，系统移动到实际部位。随后，它设置放大率，并利用ADR工具把参数重新对齐ROI。或者，在判定步骤2706，确定没有足够的管芯变化，则系统直接进入步骤2716，并设置放大率以及利用ADR工具把参数重新对齐ROI。由此，系统进入步骤2718，并抓取自顶向下的图像以及切削基准。随后，在步骤2720至2724，系统运行图案工具。布图工具可执行金属淀积、批量剖视和/或关闭剖视。随后在步骤2726，系统抓取截面图像。这包括图像加标签、命名以及保存。在判定步骤2728，检查是否存在要审查/分析的其它缺陷部位。如果是，则在步骤2730选择下一个部位，然后返回到步骤2704，并按照前面所述继续进行。相反，如果在当前晶片中没有剩下另一个部位，则系统在适当时加载并处理下一个晶片。
对于这种使用情况，缺陷分析仪系统具有一遍。这个单遍过程允许缺陷分析仪在无需用户的情况下探查缺陷。用户可查看屏幕上发生的过程，以及还查看实时监视器上的切削。
D.备注 缺陷分析仪系统的实施例可提供缺陷审查以及三维分析能力。它可以是还可用于手动测量的半自动化方式的完全自动的缺陷分析工具。X射线分析可以是缺陷分析工具的一种能力。它可为亚0.13μm工艺市场提供优质的缺陷分类数据，其中包括双铜镶嵌、化学机械抛光以及高纵横比结构。
缺陷标识基准的使用提供优于传统基准参考的若干优点。例如，它们提供采用两种射束便捷地定位缺陷以便切削和成像、同时使得对缺陷的损坏最小的能力。通过把离子束和电子束结合到单个缺陷表征工具中，申请人可提供比先有技术系统更多的有关缺陷的信息。例如，来自两种射束的图像可能看起来不同，它可提供与加工件中的原子质量有关的信息，以及表明进一步分析是需要的。利用以接近垂直于表面而定向的射束可提供比来自倾斜射束的信息更为精确的尺寸信息。更精确的信息用来控制后续处理、如剖视。
例如，如果自顶向下的图像表示内埋特征，则截面可被切削和成像。如果自顶向下的视图表示长缺陷，则可在多个点被切削。缺陷表征可用来确定带电粒子束柱的设定。例如，如果检测到大缺陷，则大孔径可用于柱中以产生高电流。电流的变化通常要求重新对齐射束。这种重新对齐可易于对基准来执行。在先有技术中，缺陷表征未被用来控制后续处理，因此所需细节等级小得多。
离子束和电子束最好是精确对齐，即它们对同一点成像。在先有技术中，射束通常通过观察来自两种射束的缺陷图像并重新定位一个射束、直到图像被对齐来进行对齐。这种对齐方法是不合需要的，因为当射束、特别是离子束照射到缺陷时，缺陷被损坏。另一方面，采用本发明的实施例，射束可在物理上对齐，即两种射束击打加工件上的同一点而没有移动加工件，或者“在计算上对齐”，即射束的着耙点相差一个已知量，以及在使用另一个射束时，加工件被移动该已知量。这种技术允许射束柱被定位于更接近加工件，它改进了射束分辨率。
在一个优选实施例中，对齐过程通过移动载物台、使得最近的管芯原点处于两种射束之下而开始。管芯原点通常采用参考标记来标记。最近的管芯原点可处于与缺陷所在的管芯不同的管芯上。由于电子束轴相对离子束轴倾斜，因此离子束图像与电子束图像之间的偏移可通过改变载物台的高度来消除。载物台升高或降低，直到图像重合。在载物台高度被调整以使射束重合之后，载物台经过移动，使得缺陷处于射束的扫描图案中。射束重合可选地可通过观察基准以及根据基准的图像的偏移进行载物台的高度微调来进一步调整。由于晶片可弯曲且距射束柱的顶面的高度可能改变，因此电容传感器可用来保持在载物台移动时晶片顶面相对射束柱的恒定高度。
本发明具有广泛的适用性，并且可提供在以上实例中所述及所示的许多益处。实施例在很大程度上随具体应用来变化，并且不是每一个实施例都将提供所有益处以及达到本发明可实现的所有目标。例如，在所述实施例之一中，电子束和离子束瞄准加工件上的同一点。在其它实施例中，射束瞄准不同的点，而加工件被平移到适当点以处于适当射束之下。
虽然详细说明了本发明及其优点，但应当理解，在此可以进行各种变更、替换及改造，而没有背离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。此外，本申请的范围不是意在局限于本说明中所述的过程、机器、制造、物质成分、部件、方法及步骤的特定实施例。通过本发明的公开，本领域的技术人员容易理解，根据本发明，可利用当前存在或将来开发的、执行与本文所述的相应实施例实质上相同的功能或者获得实质上相同的结果的过程、机器、制造、物质成分、部件、方法或步骤。因此，所附权利要求意欲在其范围内包括这些过程、机器、制造、物质成分、部件、方法或步骤。
权利要求
1.一种缺陷表征系统，它提供快速反馈，以便排除故障或改进微加工过程，所述系统包括用于定位半导体晶片中的缺陷、表征所述缺陷以确定适当分析过程以及自动执行所确定的分析过程的组件。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析包括暴露所述晶片中的一个或多个内埋表面，并在所暴露表面取得图像。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析包括在所暴露表面上执行化学分析。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缺陷最初由检验系统来查找，所述检验系统创建缺陷文件，所述缺陷文件用于采用高分辨率成像系统来定位缺陷，所述高分辨率成像系统还用来表征所定位缺陷以确定分析过程，所述分析过程由所述系统自动执行。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高分辨率成像系统包括离子束成像系统、扫描电子显微镜和光学显微镜中的至少一种。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析过程包括切割所述晶片的多个截面部分，以及采用EDS分析来检查所述部分以提供三维元素信息。
7.一种在半导体制造设备中的制造过程中表征晶片中缺陷的方法，包括(a)检验半导体晶片以定位缺陷；(b)把与所述已定位缺陷对应的位置存储在缺陷文件中；(c)利用来自所述缺陷文件的信息自动把双带电粒子束系统导航到邻近缺陷位置；(d)自动识别所述缺陷，并获取所述缺陷的带电粒子束图像；(e)分析所述带电粒子束图像以表征所述缺陷；(f)确定用于所述缺陷的进一步分析的配方；(g)自动执行所述配方以利用带电粒子束来切割所述缺陷的一部分，所述切割的位置基于对所述带电粒子束图像的所述分析；以及(h)对所述带电粒子束切割所暴露的表面成像，以便获得关于所述缺陷的附加信息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括在自动执行所述配方之前根据对所述带电粒子束图像的所述分析的结果自动调整带电粒子束参数。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，分析所述带电粒子束图像以表征所述缺陷的步骤包括自动确定所述缺陷的轮廓、所述缺陷的中心或者所述缺陷的轮廓和中心。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，自动识别所述缺陷并获取所述缺陷的带电粒子束图像的步骤包括在所述缺陷附近在加工件中切割基准。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，执行配方的步骤包括定位所述基准，通过使所述基准的离子束和电子束图像重叠来对齐电子束和离子束，以及根据所述缺陷与所述基准的已知位移来定位所述缺陷。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，多个晶片被检验，以及多个缺陷被存储在所述缺陷文件中，利用所述带电粒子束系统来识别多个缺陷并对其成像，确定配方以用于分析所述缺陷，然后在所述晶片上重新定位所述缺陷，以及对所述多个晶片执行所述配方。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，分析受关注特征的步骤包括根据所述缺陷的大小和形状自动调整所述带电粒子束参数，以便利用EDS或类似的分析技术进行最佳元素分析。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于，自动识别所述缺陷的步骤包括获取被认为包含所述缺陷的区域的带电粒子束图像以及获取在参考管芯上没有缺陷的相应区域的带电粒子束图像，并比较这些图像以识别所述缺陷。
15.一种用于分析对象中的缺陷的系统，包括(a)用于对所述对象成像的电子束；(b)用于切削所述对象的离子束，其中所述电子束和离子束能够照射在所述对象的预期位置；以及(c)处理装置，适合可通信地连接到(i)所述电子束，用于控制它以对预期图像部分成像，以及(ii)所述离子束，用于控制它以切削预期切削部分，以及(d)包括指令的计算机可读媒体，这些指令在由所述处理装置执行时，使它控制所述系统用于成像和切削、利用来自缺陷文件的信息识别缺陷、根据所述电子束或离子束形成的缺陷图像来表征所述缺陷、根据所述缺陷表征移去材料以暴露所述缺陷的被覆盖部分、以及分析所述缺陷的所暴露部分。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述指令还包括使所述离子束在所述缺陷附近在所述对象中切削基准的指令，所述基准是物理性质的，用来向系统传达关于所述缺陷的物理信息。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述离子束和所述电子束经过对齐，以便在重叠位置照射所述对象。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述离子束和所述电子束经过对齐，以便在不同位置照射所述对象，所述指令包含若干指令，这些指令用来重新定位加工件表面上的点，使得它处于所述离子束之下或者处于所述电子束之下，允许任一种射束被用于对所述加工件上的同一点进行成像或切削。
19.一种用于分析对象中的缺陷的系统，包括(a)用于对所述对象成像的电子束；(b)用于切削所述对象的离子束，其中所述电子束和离子束能够照射所述对象的预期位置；以及(c)处理装置，适合可通信地连接到(i)所述电子束，用于控制它以对预期图像部分成像，以及(ii)所述离子束，用于控制它以切削预期切削部分，所述成像和切削基于所述处理装置所执行的指令，其中所述指令包含用于控制所述离子束在接近所报告缺陷处在所述对象中切削基准标记的指令，所述基准是物理性质的，用来向所述系统传达关于所述缺陷的物理信息。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述基准标记的尺寸与所述缺陷的尺寸成比例，从而允许所述系统通过确定所述基准标记的尺寸来确定所述缺陷的相对尺寸。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述指令包括缺陷分析仪应用程序和工具组件，用于向用户提供缺陷分析工具，其中包括允许用户以可控方式切削基准的基准工具。
22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述工具组件包括自动重合工具，用于通过利用所述基准标记自动聚焦所述电子束和离子束来实现射束重合。
23.一种用于分析半导体晶片中的缺陷的缺陷分析系统，所述系统包括至少两个带电粒子束，用于分析晶片中的缺陷；以及至少一个具有软件组件的处理装置，利用所述至少两个带电粒子装置对所述缺陷进行分析；所述软件组件在被执行时提供作业构造器、定序器和缺陷浏览器。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述作业构造器提供界面，允许用户构造由所述定序器执行的缺陷分析过程。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述作业构造器界面可访问包括切片和查看工作组件的工作组件。
26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述作业构造器界面可访问工具组件，其中包括暂停工具组件，它允许用户定义所述分析过程在由所述定序器执行时被中止的条件。
27.如权利要求23所述的系统，其特征在于还包括数据库，用于存储从分析所述晶片得到的数据，所述数据库连接到有权通过所述缺陷浏览器访问所述数据的本地及远程计算机。
28.一种用于分析半导体晶片中的缺陷的缺陷分析系统，所述系统包括至少两个带电粒子束，用于分析晶片中的缺陷；以及至少一个具有软件组件的处理装置，用于利用所述至少两个带电粒子束对所述晶片中的缺陷进行分析，所述软件组件使所述系统(1)自动重新定位先前识别的缺陷，(2)确定所述缺陷的大小和形状，(3)把所述缺陷的图像放大率调整到适当值，(4)调整带电粒子束参数，以及(5)保持射束参数变化所需的所述至少两个射束的对齐。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述软件组件还使所述系统根据所述缺陷的大小和形状自动选择适当的射束孔径，以便控制所述射束大小和电流。
30.一种用于分析半导体晶片中的缺陷的缺陷分析系统，所述系统包括至少两个带电粒子束，用于分析具有多个管芯的晶片中的缺陷；可控载物台，用于接收所述晶片以及相对所述至少两个射束定位所述晶片；以及至少一个具有软件组件的处理装置，利用所述至少两个带电粒子装置对所述晶片进行分析；所述软件组件提供作业构造器和定序器，所述作业构造器允许用户定义要对所述多个管芯自动执行的分析作业，所述定序器用来执行所定义的作业并使所述系统根据所定义的作业分析所述管芯，所述作业构造器允许用户指定所述载物台为分析分开的管芯而经过的路径。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，可指定用于分析分开的管芯的载物台行程的螺旋形路径。
全文摘要
本发明提供用于分析诸如半导体晶片之类的对象中的缺陷的方法、装置及系统。在一个实施例中，它提供在半导体制造设备中的制造过程中表征半导体晶片中的缺陷的方法。这个方法包括以下动作。检验半导体晶片以定位缺陷。与已定位缺陷对应的位置则被存储在缺陷文件中。利用来自缺陷文件的信息把双带电粒子束系统自动导航到邻近缺陷位置。缺陷被自动识别，然后获取缺陷的带电粒子束图像。带电粒子束图像则经过分析以表征缺陷。然后，为缺陷的进一步分析确定配方。配方则被自动执行以利用带电粒子束切割缺陷的一部分。切割的部分基于带电粒子束图像分析。最后，对带电粒子束切割所暴露的表面成像，以获得关于缺陷的附加信息。
文档编号G06F11/00GK1735866SQ200380108597
公开日2006年2月15日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月12日
发明者J·特施马, D·E·帕丁, J·E·胡森 申请人:Fei 公司