Analyse complète des particules de plaquette des défauts inférieurs à 50 nm par spectroscopie électronique Auger

NOTE D'APPLICATION

Sur le marché concurrentiel des semi-conducteurs, le développement rapide de nouvelles conceptions de semi-conducteurs et le rétrécissement des règles de conception rendent nécessaire une amélioration continue du rendement. À mesure que les règles de conception diminuent, la taille des défauts critiques devient plus petite et l'identification des défauts devient plus difficile. L'identification correcte de la composition des défauts des plaquettes est devenue vitale pour optimiser les performances des outils et peut avoir un impact financier significatif.

Les défauts sont généralement d'abord découverts dans un outil de cartographie de détection optique, qui fournit généralement des informations de localisation et de dimensionnement des défauts (Fig. 1a). Une carte est générée qui montre l'emplacement des défauts sur la tranche (Fig. 1b). Les défauts individuels sont ensuite localisés en utilisant les coordonnées fournies par le scanner de particules et une image SEM du défaut est obtenue (Fig. 1c). Enfin, une analyse de composition est effectuée (Fig. 1d).

Figure 1: Flux de travail d'analyse des particules: (a) Scanner de particules, (b) Carte des défauts (c) Image SEM (d) Spectre

Historiquement, les défauts ont été analysés par spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDS); cependant, seule une petite fraction des rayons X recueillis dans une analyse EDS standard provient du défaut en raison du grand volume d'échantillonnage de la technique. Cette situation devient de plus en plus pire à mesure que les défauts deviennent plus petits, ce qui peut souvent conduire à des résultats non concluants. Ce problème peut être atténué dans une certaine mesure en utilisant de faibles tensions d'accélération et des détecteurs sans fenêtre, mais ne laisse toujours que les raies spectrales de basse énergie moins fiables pour l'analyse.

En revanche, la sensibilité de surface élevée et le faible volume d'analyse de la spectroscopie électronique Auger (AES ou Auger) font d'Auger la technique idéale pour l'analyse des défauts inférieurs à 50 nm. Étant donné que la profondeur d'échantillonnage est indépendante de la tension d'accélération, des énergies de faisceau élevées peuvent être utilisées pour exciter toutes les transitions disponibles dans le spectre. Le signal Auger est collecté principalement à la surface du défaut (Fig. 2) et, par conséquent, la contribution du signal du défaut reste presque constante avec la taille du défaut qui diminue. Les spectres Auger contiennent également une certaine contribution du substrat en raison de la diffusion du faisceau, qui peut être minimisée mais pas éliminée.

Figure 2: Comparaison des volumes de détection, AES vs EDS conventionnel

La figure 3 montre quelques exemples de spectres Auger collectés à partir de petits défauts de différentes tailles. Une excellente sensibilité, attestée par la forte intensité du signal, est maintenue jusqu'à une taille de défaut de seulement 20 nm, avec une perte de signal inférieure à cette taille.

Figure 3: Images SEM et données Auger recueillies sur des défauts de différentes tailles de 50 nm à 16 nm. Les spectres ont été acquis avant et après la pulvérisation.

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