CN111052296B - 电子束检查设备的台架定位 - Google Patents

Abstract

一种电子束设备包括：用于生成电子束的电子光学***；用于将样本保持在目标位置，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；以及用于将载物台相对于电子束移位的定位装置。定位装置包括台架致动器和平衡质量体。台架致动器将力施加到载物台上来使得载物台加速。施加到载物台上的力导致施加到平衡质量体上的反作用力。平衡质量体响应于反作用力而移动。定位装置使得平衡质量体能够响应于反作用力在第一方向上的分量而在第一方向上移动。

Description

电子束检查设备的台架定位

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月4日提交的EP申请17189213.6以及于2017年11月8日提交的美国申请62/583,290的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及针对被配置为对样本进行检查的电子束检查设备的台架定位装置。本发明涉及可应用于检查半导体器件的电子束(e-beam)检查工具。

背景技术

在半导体工艺中，不可避免地生成缺陷。这样的缺陷可能影响器件性能，甚至可能导致故障。器件良率可能因此受到影响，从而导致成本上升。为了控制半导体工艺的良率，缺陷监视很重要。用于缺陷监视的一种工具是SEM(扫描电子显微镜)，SEM使用一个或多个电子束来扫描样本的目标部分。

需要一个或多个电子束在目标部分上的精确定位来可靠地监视缺陷。可能需要进一步提高定位的要求来监视更小的缺陷。同时，期望高通量，而高通量通常需要增加样本移动的速度以及其加速度和减速度。而且，可能需要减少在样本的移动停止之后允许检查设备稳定的稳定时间。总之，以上可能导致对样本定位的准确性和动态性的要求提高。

发明内容

期望提供例如使得能够对样本进行精确定位的电子束检查设备。

根据一个方面，提供了一种电子束设备，该设备包括：

-被配置为生成电子束的电子光学***；

-被配置为将样本保持在目标位置，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；以及

-被配置为将载物台相对于电子束移位的定位装置，定位装置包括台架致动器和平衡质量体，台架致动器被配置为将力施加到载物台上来使得载物台加速，施加到载物台上的力导致施加到平衡质量体上的反作用力，平衡质量体被配置为响应于反作用力而移动，

其中定位装置被配置为使得平衡质量体能够响应于反作用力在第一方向上的分量而在第一方向上移动。

附图说明

通过以下详细描述并结合附图，将容易理解本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且在附图中：

图1A和图1B是其中可以应用本发明的实施例的电子束检查工具的示意图。

图2和图3是可以在本发明的实施例中应用的电子光学***的示意图。

图4示意性地描绘了可以在本发明的一个实施例中应用的EBI***的可能控制架构。

图5A、图5B、图5C和图5D各自描绘了根据本发明的一个实施例的电子束检查设备的一部分的示意图。

图6A、图6B和图6C各自描绘了根据本发明的一个实施例的电子束检查设备的一部分的示意图。

图7A描绘了根据本发明的一个实施例的电子束检查设备的一部分的示意图。

图7B高度示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的电子束检查设备的运动轮廓的一个实施例的时序图。

图8描绘了本发明的另一实施例。

尽管本发明易于进行各种修改且具有备选形式，但是其具体实施例在附图中通过示例的方式示出，并且可以在本文中进行详细描述。附图可能未按比例绘制。然而，应当理解，附图及其详细描述并非旨在将本发明限制为所公开的特定形式，相反，本发明涵盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同形式和备选形式。

具体实施方式

现在将参考示出了本发明的一些示例实施例的附图来更全面地描述本发明的各种示例实施例。在附图中，为了清楚起见，可能夸大了层和区域的厚度。

本文公开了本发明的详细例示性实施例。然而，为了描述本发明的示例实施例，本文所公开的特定结构和功能细节仅是代表性的。然而，本发明可以以许多备选形式来实施，并且不应解释为仅限于本文阐述的实施例。

因此，尽管本发明的示例实施例能够进行各种修改且具有备选形式，但是本发明的实施例在附图中通过示例示出并且在本文中将对其进行详细描述。然而，应当理解，无意将本发明的示例实施例限制为所公开的特定形式，相反，本发明的示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等同形式和备选形式。在整个附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

如本文所使用的，术语“样本”通常指代可以在其上定位感兴趣的缺陷(DOI)的衬底或任何其他样本。尽管术语“样本”和“样品”在本文中可互换使用，但应理解，本文关于衬底描述的实施例可配置和/或用于任何其他样本(例如，掩模版、掩模或光掩模)。

如本文所使用的，术语“衬底”通常指代由半导体或非半导体材料形成的衬底。这样的半导体或非半导体材料的示例包括但不限于单晶硅、砷化镓和磷化铟。这样的衬底通常可以在半导体制造设备中发现和/或进行处理。

如本文所使用的，“轴向”是指“在设备、柱或诸如透镜的装置的光轴方向上”，而“径向”是指“在垂直于光轴的方向上”。通常，光轴从阴极开始且在样本处结束。在附图中，光轴通常指代z轴。

本文所述的检查工具涉及带电粒子源，具体涉及可应用于SEM、电子束检查工具或EBDW的电子束源。在现有技术中，电子束源也可以称为电子枪(e-gun)。

关于附图，注意，附图未按比例绘制。特别地，附图中某些元件的比例可能被显著夸大来强调元件的特性。还应注意，附图未按相同比例绘制。在多于一个的图中示出的可以进行类似配置的元件已使用相同的附图标记指示。

在附图中，为了清楚起见，可能夸大了每个组件以及每个组件之间的相对尺寸。在附图的以下描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的组件或实体，并且仅描述相对于各个实施例的不同之处。

因此，尽管本发明的示例实施例能够进行各种修改且具有备选形式，但是本发明的实施例在附图中通过示例示出并且在本文中将进行详细描述。然而，应当理解，无意将本发明的示例实施例限制为所公开的特定形式，相反，本发明的示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等同形式和备选形式。

图1A和图1B示意性地并且分别描绘了可以在本发明的实施例中应用的电子束检查(EBI)***100的俯视图和截面图。所示的实施例包括外壳110、装载端口对120，装载端口对120用作接纳待检查的物体并输出已经检查的物体的接口。所示的实施例还包括被称为设备前端模块(EFEM)130的物体传送***，物体传送***被配置为处理物体和/或将物体传输到装载端口以及从装载端口传输物体。在所示的实施例中，EFEM 130包括被配置为在装载端口和EBI***100的装载锁定件150之间传输物体的搬运机械手140。装载锁定件150是发生在外壳110外部和EFEM中的大气条件以及发生在EBI***100的真空室160中的真空条件之间的接口。在所示的实施例中，真空室160包括电子光学***170，电子光学***170被配置为将电子束投射到待检查的物体(例如，半导体衬底)上。EBI***100进一步包括定位装置180，定位装置被配置为将物体190相对于电子光学***170生成的电子束移位。

在一个实施例中，定位装置可以包括级联布置的多个***，例如，用于将物体定位在基本水平的平面中的X-Y台架以及用于在垂直方向上对物体进行定位的Z台架。

在一个实施例中，定位装置可以包括被配置为在相对较大的距离上提供物体的粗糙定位的粗糙***以及被配置为在相对较小的距离上提供物体的精细定位的精细***。

在一个实施例中，定位装置180还包括用于在由EBI***100执行的检查过程中保持物体的载物台。在这样的实施例中，物体190可以通过夹具(例如，静电夹)夹持到载物台上。这样的夹具可以集成在载物台中。

图2示意性地描绘了根据本发明的一个实施例可以在电子束检查工具或***的实施例中应用的电子光学***200的一个实施例。电子光学***200包括电子束源(称为电子枪210)和成像***240。

电子枪210包括电子源212、抑制器214、阳极216、孔径集合218和聚束器220。电子源212可以是肖特基发射器。更具体地，在一个实施例中，电子源212包括陶瓷衬底、两个电极、钨丝和钨销(pin)。两个电极平行于陶瓷衬底固定，并且两个电极的另一侧分别连接到钨丝的两端。钨略微弯曲，以形成用于放置钨销的尖端。接着，ZrO₂被涂覆在钨销的表面上并被加热至1300℃来进行熔化并覆盖钨销，但不覆盖钨销的销尖。熔融的ZrO₂可以降低钨的功函数并降低所发射的电子的能量势垒，因此可以有效地发射电子束202。然后，通过向抑制器214施加负电荷，电子束202被抑制。因此，具有大的扩展角的电子束被抑制为初级电子束202，并且因此电子束202的亮度增强。通过阳极216的正电荷，可以提取电子束202，然后可以通过使用可调谐孔径218来控制电子束202的库仑强制力，可调谐孔径218具有不同的孔径尺寸来消除孔径外部的不必要的电子束。为了会聚电子束202，将聚束器220施加到电子束202，这也提供了放大。图2所示的聚束器220可以例如是可以会聚电子束202的静电透镜。另一方面，聚束器220可以是磁透镜。

如图2和图3所示的成像***240包括消隐器(blanker)248，光圈集合242，检测器244，四个偏转器集合250、252、254和256，线圈对262，磁轭260，滤波器246和电极270。电极270用于将电子束202延迟和偏转，并且由于上极片和样品300的组合而具有静电透镜功能，样品300保持在支撑件280上。线圈262和磁轭260被配置为磁物镜。

上述的电子束202通过对电子销加热并将电场施加到阳极216而生成，从而为了稳定电子束202，应当长时间对电子销进行加热。从最终用户的角度来看，这可以看作是耗时且不便的。因此，消隐器248被施加到经会聚的电子束202来将电子束202暂时偏离样品而不是关断电子束202。

偏转器250和256应用于在大视场内扫描电子束202，且偏转器252和254用于在小视场内扫描电子束202。所有的偏转器250、252、254和256可以控制电子束202的扫描方向。偏转器250、252、254和256可以是静电偏转器或磁偏转器。磁轭260的开口面向样品300，将磁场浸入样品300中。另一方面，电极270放置在磁轭260的开口下方，因此样品300将不会被损坏。为了校正电子束202的色差，延迟器270、样品300和上极片形成透镜来消除电子束202的色差。

当电子束202轰击样品300时，次级电子将从样品300的表面发出。次级电子通过滤波器246导向检测器244。

图4示意性地描绘了可以在本发明的一个实施例中应用的EBI***的可能控制架构。如图1所示，EBI***包括装载端口、衬底传送***、装载/锁定件、电子光学***和定位装置(例如，包括z台架和x-y台架)。如图所示，EBI***的这些各种组件可以配备相应的控制器，即，连接到衬底传送***的衬底传输器***控制器、装载/锁定控制器、电子光学控制器、检测器控制器、台架控制器等。这些控制器可以例如经由通信总线例如通信地连接到***控制器计算机和图像处理计算机。在所示的实施例中，***控制器计算机和图像处理计算机可以连接到工作站。

装载端口将衬底装载到衬底传送***，并且衬底传输器***控制器对衬底传送进行控制来将衬底传送到装载/锁定件。装载/锁定控制器控制到室的装载/锁定，使得待检查的物体(例如，衬底)可以固定在支撑件(例如，静电夹，也称为电子吸盘)上。定位装置(例如，z台架和xy台架)通过使用台架控制器进行控制来使得衬底能够移动。在一个实施例中，z台架的高度可以例如使用压电组件(例如，压电致动器)进行调节。电子光学控制器可以控制电子光学***的所有条件，并且检测器控制器可以接收来自电子光学***的电信号并将其转换为图像信号。***控制器计算机用于将命令发送到对应的控制器。在接收到图像信号之后，图像处理计算机可以对图像信号进行处理来标识缺陷。

在上述示例中，通过定位装置来移动载物台，定位装置进而被安装到作为真空容器的框架上。结果，载物台的加速和减速产生反作用力，反作用力被传送至框架，从而传送至真空容器。反作用力可能因此导致真空容器的振动和/或变形，振动和/或变形可以转化为样本定位的定位不准确。由于生成电子束的电子光学***也安装到真空容器，因此变形可能进一步导致电子束定位的不准确。

可以提供用于气体安装前馈的载物台，以至少部分地补偿反作用力的影响。这样的补偿可以减小反作用力的影响，但是，由于前馈的带宽约束，它可能仅在有限的频率范围内有效。

随着未来对***吞吐量的要求趋于增加，所导致的更高的台架加速度可能导致甚至更高的反作用力，从而加剧了上述缺点。

根据本发明的一个实施例，定位装置180包括如图5A示意性所示的台架致动器500和平衡质量体510。台架致动器被配置为将力530施加到载物台520上，从而使得载物台520加速。作用在载物台520上的力530导致在平衡质量体510上的反作用力540。平衡质量体510响应于反作用力而移动。由此，平衡质量体510至少部分地容纳反作用力，从而导致平衡质量体510移动。例如，台架致动器500可以布置在载物台520和平衡质量体510之间。作用在载物台520上的由台架致动器500生成的力因此将导致平衡质量体510上的反作用力。反作用力可导致平衡质量体510例如在与台架致动器500施加到载物台520上的力相反的方向上的对应移动。因此，可以减小作用到电子束检查设备的其他结构(例如，真空容器)上的反作用力。

平衡质量体510可以例如具有超过载物台520的重量的重量。例如，平衡质量体510可以是载物台520的5倍或10倍重。当平衡质量体510的重量超过载物台520的重量时，平衡质量体510的移动冲程可以小于载物台520的冲程。

为了进一步减小平衡质量体510的冲程，平衡质量体510可以提供有阻尼件550。阻尼件550在基板551上被支撑。阻尼件550可以包括被动阻尼件。被动阻尼可以通过弹簧和/或阻尼器(例如，流体减速器)来提供。备选地或附加地，阻尼件550可包括主动阻尼件。主动阻尼件例如可以包括为平衡质量体510的移动提供阻尼的致动器。台架致动器500可以例如响应于感测平衡质量体510的加速和/或移动的传感器而被驱动。备选地，通过根据台架致动器驱动信号计算期望的阻尼力来驱动致动器。由于台架致动器驱动信号已知(例如，从载物台设定点导出)，可以由此计算作用于平衡质量体510的反作用力。已知平衡质量体510的性质(例如，其重量、移动范围等)，可以确定阻尼力和对应的阻尼致动器驱动信号，并且可以相应地驱动阻尼致动器。

阻尼件550可以包括非线性元件(例如，渐进式弹簧)。在这样的非线性元件的一个示例中，如图5D所示，随着平衡质量体冲程变大(平衡质量体的移位变大)，渐进式弹簧的刚度增加(弹簧力变大)。备选地或附加地，阻尼件550可包括非线性元件(例如，增益调度控制器)。在这样的非线性元件的一个示例中，增益调度控制器的控制器刚度随着平衡质量体冲程变大而增加。与不具有非线性元件的阻尼件550相比，这些非线性元件可以进一步帮助减小平衡质量体冲程。

在一个实施例中，阻尼件550包括被动阻尼器(例如，弹簧和/或阻尼器)以及包括致动器的主动阻尼器。由弹簧和/或阻尼器由于平衡质量体510的移位引起的力借助弹簧和/或阻尼器传递到台板551。主动阻尼器的致动器还可以通过使用致动器对平衡质量体进行前馈控制来补偿由弹簧和/或阻尼器引起的力，并且可以减小台板551上的力。可以根据平衡质量体510的设定点导出到致动器的前馈控制信号来补偿由弹簧和/或阻尼器引起的力，平衡质量体510的设定点从载物台520的设定点导出。

在一个实施例中，阻尼件550包括电磁致动器。电磁致动器的行为可以使用电机常数来表示。尽管通常将单个电机常数用于电磁致动器的整个操作范围，但实际上电机常数是位置相关的。这样的电磁致动器的控制精度可能受到电机常数的位置相关性的影响，从而导致例如由弹簧和/或阻尼器引起的力的不准确补偿。这有助于增加传递至基板的力。电磁致动器的电机常数是位置相关的，因为：

-磁轭中的磁强度随位置而变化；并且

-由于平衡质量体的寄生运动，线圈使得磁体磁轭移入/移出。

该位置相关的电机常数可以例如至少部分地基于载物台设定点、所测量的载物台位置、平衡质量体设定点和/或所测量的平衡质量***置进行校准。附加地，电机常数的位置相关性可能导致电磁致动器的控制误差，控制误差也可以至少部分地使用载物台设定点、所测量的载物台位置、平衡质量体设定点和/或所测量的平衡质量***置进行补偿。

平衡质量体510可以被配置为在单个方向或多个方向上移动。

在一个实施例中，如图5B示意性地所示，平衡质量体510可配置为在单个方向X上移动，平衡质量体510例如可配置为在平行于样本的主平面的方向上移动(由于图5B是俯视图，所以在这种情况下，样本的主平面是图5B中的附图平面)。样本的主平面(例如，顶部表面)可以与载物台520的移动主平面(同样是图5B中的附图平面)重合。该平面可以由可以正交的第一方向X和第二方向Y限定(如图5B所示)。平衡质量体510的单个移动方向可以与载物台520的主移动方向重合。例如，单个方向可以与扫描方向重合。随着载物台520沿第一方向加速，平衡质量体510可以在沿第一方向的相对方向上加速。因此，平衡质量体510可以容纳反作用力沿第一方向的分量，因此能够至少部分地补偿在第一方向上的反作用力。在一个实施例中，载物台520的重心521和平衡质量体510的重心511在由第一方向和第二方向限定的平面上共面。由此，可以减小扰动力矩。扰动力矩由定位装置在载物台上产生的力(使得载物台加速)以及另外的平衡质量体产生的相关联的反作用引起。平衡质量体可以在水平面中的一个方向(例如，X方向或Y方向)上移动。因此，在这样的实施例中，平衡质量体能够吸收该方向上的反作用力。定位装置可以包括致动器(例如，包括可移动部件和固定部件的线性电机)。可移动部件可以连接到载物台。固定部件可以连接至平衡质量体。因此，固定部件可以响应于反作用力而利用平衡质量体移动。平衡质量体可以由单个物体或双重平衡质量体部件(例如，沿平衡质量体的移动方向看，在载物台的每一侧处一个)形成。因此，使用双重平衡质量体部件，可以减小所产生的扰动力矩，并且可以施加具有高重量的平衡质量体。

在平衡质量体沿一个维度可移动的情况下，如图5C示意性地所示，可以提供另一平衡质量体560，该另一平衡质量体560可以沿第二方向Y移动。另一平衡质量体560可响应于第二方向561上的反作用力(的分量)而移动。因此，使用平衡质量体510和另一平衡质量体560，可在由第一方向和第二方向限定的平面中容纳反作用力。类似于可沿第一方向X移动的平衡质量体510，另一平衡质量体560可在第一方向X和第二方向Y限定的平面中布置为与载物台520和平衡质量体510共面。重心511、521和561可以被布置为在由第一方向和第二方向限定的平面中共面。由此，可以避免由于载物台520和平衡质量体510、520和560的组合移动而产生的扰动力矩。当载物台520在由第一方向和第二方向限定的平面中移动(例如，加速)时，反作用力第一方向上的分量被平衡质量体容纳并且反作用力第二方向上的分量由另一平衡质量体560容纳。平衡质量体中的每一个可以在水平面中的一个方向(例如，X方向或Y方向)上移动。因此，在这样的实施例中，每个平衡质量体能够吸收相应方向上的反作用力。定位装置可包括针对每个方向的相应致动器。致动器可以堆叠。致动器可以例如各自包括线性电机，每个线性电机包括可移动部件和固定部件。致动器中的第一致动器的可移动部件可以连接到载物台。致动器中的第一致动器的固定部件可以连接至第一平衡质量体。致动器中的第二致动器的可移动部件可以连接到致动器中的第一致动器的固定部件。致动器中的第二致动器的固定部件可以连接至第二平衡质量体。因此，第一致动器的固定部件可以响应于反作用力而利用第一平衡质量体移动。第二致动器的固定部件可以响应于反作用力而利用第二平衡质量体移动。如在一个维度情况下类似，每个平衡质量体可以由单个物体或双重平衡质量体部件形成(例如，沿平衡质量体的移动方向看，在载物台的每一侧处一个)。因此，对于每个平衡质量体使用双重平衡质量体部件可以减小所产生的扰动力矩并且可以施加具有高重量的平衡质量体。

另一平衡质量体560可以例如被定位为在第一方向和第二方向所限定的平面中与载物台520共面。在一个实施例中，载物台520的重心和另一平衡质量体560的重心在由第一方向和第二方向限定的平面中共面。由此，可以减小扰动力矩。由定位装置作用在载物台520上的力引起的扰动力矩引起载物台520的加速以及另一平衡质量体560的相关联的反作用力。

在另一实施例中，如图5A所示，平衡质量体510可被配置为在第一方向X和第二方向Y上移动。同样地，平衡质量体510可以被配置为在由第一方向和第二方向限定的平面中旋转，从而围绕正交于第一方向和第二方向的第三方向旋转。因此，平衡质量体510可以容纳由第一方向和第二方向限定的平面中的反作用力以及容纳围绕垂直于平面的轴线(即，第三方向Z)的反作用力矩。因此，反作用力和力矩(作为载物台520上的力和/或扭矩的结果，该力和/或力矩沿平面延伸)可以至少部分地由平衡质量体510容纳。由于载物台通常沿第一方向和第二方向限定的平面移动，由于这种运动而产生的反作用力可以至少部分地被容纳。由此，可以减小在检查设备的其他结构(例如，真空容器或框架)上产生的反作用力。二维平衡质量体可包括被配置为吸收X、Y和Z上的反作用力的板或矩形框架。

根据一个实施例，如将在下面参考图6A解释的，提供了运动补偿***。如图6A示意性所示，定位装置180包括台板600和台架致动器500，台架致动器500被配置为在载物台520和台板600之间施加力。该力导致载物台加速并在台板上产生反作用力540。根据该实施例，提供了运动补偿***620。运动补偿***在台板600和真空容器160外部的固定结构610之间起作用。固定结构可以是真空容器(例如，框架)外部的任何结构。运动补偿***至少部分地抵消了施加在台板上的反作用力。台板通过振动隔离件630(例如，气体安装件)安装到真空容器。因此，真空容器可以与载物台和***至少部分地隔离。可以至少部分地防止振动的传播(例如，在载物台加速时由于反作用力引起)。由此可以至少部分地防止振动到达真空容器和电子光学***170。结果，可以减小施加到电子束检查设备的结构上(例如，真空容器上)的反作用力。

运动补偿***可以是主动的或被动的。以下提供示例性实施例。

图6B描绘了主动运动补偿***620的一个实施例。运动补偿***包括运动补偿致动器621，运动补偿致动器621布置在台板600和固定结构610之间，以在台板和固定结构之间施加力622。运动补偿***还包括运动补偿控制器623。运动补偿控制器的运动补偿控制器输出端连接到运动补偿致动器，以通过运动补偿控制器623来驱动运动补偿致动器。运动补偿控制器623的运动补偿控制器输入端624被提供有标识载物台的位置的载物台位置信号625。载物台位置信号可以是载物台位置设定点信号或载物台的测量位置。运动补偿控制器623根据载物台位置信号导出加速度轮廓(profile)。基于加速度轮廓，运动补偿控制器导出前馈信号并将前馈信号提供给运动补偿致动器。因此，可以实现前馈类型的校正。前馈信号可以表示作用在台板上的预期反作用力，预期反作用力是定位装置将力施加到载物台上的结果。定位装置施加到载物台520上的力根据载物台520的加速度导出。因此，可以通过对运动补偿致动器进行驱动以将补偿力施加到台板上来至少部分地补偿载物台600上的反作用力。

图6B进一步描绘了布置在台板600和真空容器160的壁之间的振动隔离件630(例如，振动阻尼器)。振动阻尼器可以包括弹性材料和/或可以包括气体阻尼器(例如，空气阻尼器)。振动阻尼器将台板安装到真空容器。这种振动阻尼器可能倾向于对高于低频滚降的频率表现出阻尼特性。运动补偿控制器可以相应地在低于低频滚降的频带中驱动运动补偿致动器。因此，振动阻尼器和运动补偿***可以彼此互补。

运动补偿控制器623可以被配置为在载物台520的移动部分的重心521和致动器中生成作为质量前馈的前馈信号。当以载物台520的移动部分的重心为基准时，可以减小由反作用力与由运动补偿致动器生成的力之间的差产生的力矩。

运动补偿致动器可以包括任何合适的致动器(例如，线性电机、压电致动器等)。

图6C描绘了被动运动补偿***620的一个实施例。被动运动补偿***包括将台板600连接到固定结构610的安装装置626。安装装置可以是安装臂、安装杆或任何合适的安装构造。安装装置可以是刚性的，从而在台板和固定结构之间提供基本刚性的连接。因此，当定位装置将力施加到载物台上时，台板上的反作用力被引导至安装装置。当安装装置连接到真空容器外部的固定结构时，反作用力被引导到真空容器外部的固定结构。固定结构可以是坚硬的、刚性的构造。因此，在台板上的反作用力被引导远离真空容器和与其连接的电子束枪，从而至少部分地防止了反作用力传播到真空容器中。

为了将安装装置从真空容器解耦合，同时保持真空密封连接，可以提供隔板或波纹管(如627示意性所示)。安装装置经由隔板或波纹管将台板连接到固定结构(通过其引导)。

固定结构610可以包括真空容器(例如，框架)外部的任何结构。例如，固定结构可以包括真空容器的支撑件(即，保持真空容器的支撑结构)。相应地，安装装置在真空容器的支撑件上支撑台板，从而将反作用力引导至真空容器的支撑件。

根据一个实施例，如下面将参考图7A所述，提供了反作用体(reaction mass)。定位装置180包括第一致动器700和第二致动器710。第一致动器700被配置为在第一移动范围701内移动载物台500。第二致动器710被配置为在第二移动范围711内移动载物台和第一致动器。第一致动器和第二致动器可以但不一定需要在相同方向上移动载物台520。提供反作用体720。第一致动器700在载物台520和反作用体720之间施加其力(即，第一致动器力)。因此，第一致动器力在反作用体720上产生第一致动器反作用力721。反作用体720响应于反作用力可移动。在使用电子束检查工具时，检查样本表面的目标部分。例如，当使用生成一起覆盖样本表面的目标部分的多个电子束的电子束检查工具时，载物台520被连续定位来便检查样本表面的相邻部分。因此，定位装置将提供连续的加速、减速、停止的移动循环。当样本处于静止位置或在移动(例如，以恒定速度移动来扫描衬底的目标部分)期间，可以检查例如样本的目标部分。可以应用第一致动器和第二致动器的组合来生成各种移动轮廓，由此例如致动器中的一个提供相对较慢的移动(即，低频移动分量)，而致动器中的另一个提供相对较快的移动(即，高频移动分量)。利用此处描述的反作用体，可以容纳特定反作用力(例如，响应于第一致动器的致动而特定发生的反作用力)。

例如，第一致动器可以是短冲程致动器，而第二致动器可以是长冲程致动器。因此，第二致动器的第二移动范围大于第一致动器的第一移动范围。第一致动器可以例如被应用于在相对短的移动范围内执行快速、精确的移动。第二致动器可以例如被应用于在较大的移动范围内执行相对较慢的移动。第一致动器和第二致动器的致动可以提供载物台的组合移动，由此第一致动器和第二致动器中的每一个都考虑其一部分。假定在该配置中的第一致动器通常提供大加速度，则第一致动器的致动通常将在载物台上产生相对较大的力。对应地，第一致动器的致动将产生相对较大的反作用力。因此，该反作用力被施加到反作用体上，从而防止或至少减少反作用力注入第二致动器、真空容器和电子束检查设备的其他结构中。

短冲程致动器和长冲程致动器的示例可以如下：图7B描绘了速度V对时间T的图形视图。第二致动器(即，长冲程致动器)被驱动来以基本恒定的速度712执行移动。第一致动器执行由速度循环702表示的移动循环。移动循环包括补偿第二致动器的移动，从而将载物台有效地保持在固定位置处、将载物台加速移动至下一位置、将载物台减速、然后补偿第二致动器的移动，从而将载物台保持在下一固定位置处。因此，在载物台保持静止的移动循环的一部分中，第一***和第二***提供相等但相反的速度。

在该示例中，作为加速、减速等的重复循环的结果的反作用力很大一部分(即使不是大部分)来自第一致动器(即，短冲程致动器)。这样，这些反作用力被与第一致动器直接相互作用的反作用体所容纳，从而可以将产生的扰动力矩保持在最小值。

反作用体可如下实现。在一个实施例中，第一致动器700包括可移动部件和配对部件。例如，在线性电机的情况下，可移动部件和配对部件中的一个包括线圈组件，而可移动部件和配对部件中的另一个包括磁体组件。第一致动器在可移动部件和配对部件之间生成第一致动器力。可移动部件连接到载物台。反作用体包括在配对部件中并且可沿至少一个移动方向移动。

在一个实施例中，与第一致动器700的可移动部件组合的载物台的重心521与包括反作用体720的配对部件的重心共面。重心可以在由样本的主表面(即，第一致动器和第二致动器沿其执行载物台移动的主表面)限定的平面中共面。由此，可以减小产生的扰动力矩。

为了减小反作用体响应于反作用力的移动，可以提供阻尼器730(例如，弹簧)为反作用体的反作用移动提供阻尼。阻尼器可以例如布置在反作用体720和第二***710之间。

图8描绘了本发明的可以与上述实施例结合使用的另一实施例。图8描绘了EBI***100，EBI***100包括电子光学***170、载物台520、定位装置180、真空容器160和基架810。电子光学***170被配置为同时生成多个电子束。载物台520被配置为将诸如衬底的样本保持在目标位置处，使得样本的目标部分被多个电子束照射。定位装置180被配置为将载物台520相对于电子光学***170移动。真空容器160被配置为限制真空。载物台520和定位装置180被布置在真空容器160中。基架810被布置为彼此平行地支撑真空容器160和定位装置180。

EBI***100可以包括支撑元件820。基架810经由支撑元件820支撑定位装置180。定位装置180可以包括台板600。定位装置被配置为在载物台520和台板600之间施加力，以使得载物台520加速。支撑元件820支撑台板600。

支撑元件820可以是单个部件或可以包括多个部件。例如，支撑元件820可以包括两个或四个支撑梁或任何其他合适数量的支撑梁。支撑元件820可以从基架810穿过真空容器的壁延伸到真空环境中，以支撑定位装置180。壁可以提供有孔，支撑元件820可以通过孔延伸。孔可以利用诸如隔板或波纹管的柔性元件覆盖，以防止环境气体进入真空环境。柔性元件可以帮助减少或防止振动从支撑元件820传播到真空容器160。

EBI***100可以包括振动隔离***630。基架810经由振动隔离***630支撑真空容器160。这样，减少了振动从定位装置180经由支撑元件820和基架810到真空容器160的传播。这减少了对电子光学***170的扰动。

在图8的实施例中，基架810被布置为彼此平行地支撑真空容器160和定位装置180。相反的是使得基架810来支撑真空容器160，并且使得真空容器160来支撑定位装置180。这将导致定位装置180使得真空容器160振动。通过使得基架810彼此平行地支撑真空容器160和定位装置180，由定位装置180引起的振动可以在振动到达真空容器160之前被基架810吸收。基架810可以是固定框架、可以具有较大的质量和/或可以刚性地连接到地板。在一个实施例中，支撑元件820具有比振动隔离***630更大的刚度。

可以在以下子句中描述其他实施例：

1.一种电子束设备，该设备包括：

被配置为生成电子束的电子光学***；

被配置为将样本保持在目标位置，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；以及

被配置为将载物台相对于电子束移位的定位装置，定位装置包括台架致动器和平衡质量体，台架致动器被配置为将力施加到载物台上来使得载物台加速，施加到载物台上的力导致施加到平衡质量体上的反作用力，平衡质量体被配置为响应于反作用力而移动，

其中定位装置被配置为使得平衡质量体能够响应于反作用力在第一方向上的分量而在第一方向上移动。

2.根据子句1所述的电子束设备，还包括真空容器，真空容器被配置为限制电子束设备的真空，载物台和定位装置布置在真空容器中。

3.根据子句1或2所述的电子束设备，其中第一方向和第二方向限定样本的主平面，第三方向与第一方向和第二方向正交，并且定位装置被配置为使得平衡质量体能够在第一方向和第二方向上移动并围绕第三方向旋转。

4.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，其中第一方向和第二方向正交。

5.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，其中定位装置包括另一平衡质量体，另一平衡质量体被配置为响应于反作用力在第二方向上的分量而在第二方向上移动。

6.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，其中平衡质量体的重心和载物台的重心在由第一方向和第二方向限定的平面中共面。

7.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，其中定位装置包括平衡质量体的被动安装件，被动安装件响应于反作用力提供平衡质量体的移动的被动阻尼。

8.根据子句7所述的电子束设备，其中被动安装件提供渐进式被动阻尼。

9.根据子句8所述的电子束设备，其中被动安装件包括渐进式弹簧。

10.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，其中定位装置包括平衡质量体的主动安装件，主动安装件响应于反作用力提供平衡质量体的移动的主动阻尼。

11.根据子句10所述的电子束设备，其中主动安装件提供渐进式主动阻尼。

12.根据子句11所述的电子束设备，其中主动安装件包括增益调度控制器。

13.根据子句10至12所述的电子束设备，还包括被动安装件，被动安装件包括弹簧和/或阻尼器；其中被动安装件还被配置为至少部分地补偿由弹簧和/或阻尼器响应于平衡质量体的运动而引起的力。

14.根据子句10至13所述的电子束设备，主动安装件还包括电磁致动器，其中至少部分地基于载物台设定点、载物台位置的测量值、平衡质量体设定点和/或平衡质量体的测量值，校准电磁致动器的电机常数和/或补偿至少部分地由于电机常数而导致的电磁致动器的控制误差。

15.一种电子束设备，设备包括：

被配置为生成电子束的电子光学***；

被配置为将样本保持在目标位置处，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；

被配置为将载物台相对于电子束移位的定位装置，定位装置包括台板和台架致动器，台板被配置为支撑台架致动器，并且台架致动器被配置为在载物台和台板之间施加力来使得载物台加速，施加到载物台上的力在台架上产生反作用力；以及

被配置为在台板和固定结构之间起作用的运动补偿***，运动补偿***被配置为至少部分地抵消施加在台板上的反作用力。

16.根据子句15所述的电子束设备，还包括真空容器，真空容器被配置为限制电子束设备的真空，载物台和定位装置布置在真空容器中。

17.根据子句16所述的电子束设备，其中固定结构布置在真空容器外部。

18.根据子句16或17所述的电子束设备，还包括将台板支撑在真空容器的壁上的振动阻尼器，振动阻尼器具有低频滚降，其中运动补偿控制器被配置为在低于低频滚降的频带中驱动致动器。

19.根据子句15至18所述的电子束设备，其中运动补偿***包括将台板连接至固定结构的安装装置。

20.根据子句19所述的电子束设备，真空容器包括隔板或波纹管，其中安装装置经由隔板或波纹管将台板连接至固定结构。

21.根据子句19或20所述的电子束设备，固定结构包括真空容器的支撑件，其中安装装置在真空容器的支撑件上支撑台板。

22.根据子句15至21中的任一项所述的电子束设备，其中运动补偿***包括：

被配置为在台板和固定结构之间生成力的运动补偿致动器，以及

运动补偿控制器，运动补偿控制器具有运动补偿控制器输入端和运动补偿控制器输出端，向运动补偿控制器输入端提供载物台的载物台位置信号，运动补偿控制器输出端连接到运动补偿致动器来驱动运动补偿致动器，运动补偿控制器被配置为根据载物台位置信号导出加速度轮廓并基于加速度轮廓向运动补偿致动器提供前馈信号。

23.根据子句15至22中的任一项所述的电子束设备，其中运动补偿控制器被配置为在致动器和载物台的移动部分的重心中生成前馈信号作为质量前馈。

24.一种电子束设备，设备包括：

被配置为生成电子束的电子光学***；

被配置为将样本保持在目标位置处，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；

被配置为将载物台相对于电子束移位的定位装置，定位装置包括：

第一致动器，被配置为在第一移动范围内沿至少一个方向移动载物台；

第二致动器，被配置为在第二移动范围内沿至少一个方向移动载物台和第一致动器；以及

反作用体，

其中第一致动器被配置为在载物台和反作用体之间施加第一致动器力，施加到载物台上的第一致动器力导致第一致动器反作用力施加到反作用体上，反作用体被配置为响应于反作用力移动。

25.根据子句24所述的电子束设备，还包括真空容器，真空容器被配置为限制电子束设备的真空，载物台和定位装置布置在真空容器中。

26.根据子句24或25所述的电子束设备，第一致动器包括可移动部件和配对部件，第一致动器被配置为在可移动部件和配对部件之间生成第一致动器力，可移动部件附接到载物台，其中反作用体包括在配对部件中并且可沿至少一个方向移动。

27.根据子句24至26中的任一项所述的电子束设备，其中第一致动器包括阻尼器，阻尼器为反作用体响应于反作用力的反作用移动提供阻尼。

28.根据子句24至27中的任一项所述的电子束设备，其中第一致动器是短冲程致动器，第二致动器是长冲程致动器，并且第二移动范围大于第一移动范围。

29.根据子句28所述的电子束设备，还包括连接到定位装置来驱动定位装置的台架控制器，台架控制器被配置为驱动第二致动器来在第二移动范围的至少一部分内以基本恒定的速度执行移动，并驱动第一致动器来以基本恒定的速度备选地补偿移动，并将载物台加速到随后的位置。

30.一种电子束设备，设备包括：

被配置为生成电子束的电子光学***；

被配置为将样本保持在目标位置处，使得样本的目标部分被电子束照射的载物台；

被配置为将载物台相对于电子光学***移位的定位装置，以及

被配置为限制真空的真空容器，载物台和定位装置布置在真空容器中，

其中基架被布置为支撑真空容器和定位装置。

31.根据前述子句中的任一项所述的电子束设备，包含真空容器，其中基架被布置为支撑真空容器和定位装置。

32.根据子句31所述的电子束设备，还包括支撑元件，其中基架经由支撑元件来支撑定位装置，并且支撑元件延伸穿过真空容器的壁。

33.根据子句32所述的电子束设备，其中定位装置包括台板，定位装置被配置为在载物台和台板之间施加力来使得载物台加速，并且支撑元件支撑台板。

34.根据子句30至33中的任一项所述的电子束设备，还包括振动隔离***，其中基架经由振动隔离***来支撑真空容器。

35.根据前述子句中任一项所述的电子束设备，其中电子束设备是电子束检查设备、SEM、电子束写入器、电子束量测设备、电子束光刻设备以及电子束缺陷验证装置。

尽管以上子句针对电子束设备，但是这些子句中的实施例可以立即实现为光刻、量测或检查中使用的任何真空设备(例如，EUV辐射设备)。此外，上述实施例中的电子束设备可以是单束电子束设备或多束电子束设备。

以上单独描述了根据各种实施例的电子束检查设备。然而，各种实施例的组合可以组合到同一电子束检查设备中。例如，具有平衡质量体实施例的电子束检查设备可以提供有如本文所述的运动补偿***。平衡质量体可以容纳一部分反作用力。框架运动补偿(主动或被动)可以至少部分抵消反作用力的其余部分的影响。因此，平衡质量体加上框架运动补偿的组合可以提供稳定的***，由此可以在很大程度上减小反作用力向例如电子束检查设备的框架或真空容器中的注入。作为另一示例，具有平衡质量体的电子束检查设备可以提供有本文所述的第一致动器和第二致动器以及反作用体。作为又一示例，提供有如本文所述的运动补偿***的电子束检查设备可以提供有如本文所述的第一致动器和第二致动器以及反作用体。作为又一示例，电子束检查设备可采用本文所述的平衡质量体、运动补偿***以及第一致动器和第二致动器与反作用体。将理解，当在电子束检查设备中对如本文所述的平衡质量体、运动补偿***和/或第一致动器和第二致动器与反作用体进行组合时，可以应用如本文所述的电子束检查工具的其他实施例、修改、可选特征等。

应当理解，在不脱离如下文所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，可以做出其他修改和变型。

Claims (15)

1.一种电子束设备，所述设备包括：

电子光学***，被配置为生成电子束；

载物台，被配置为将样本保持在目标位置处，使得所述样本的目标部分被所述电子束照射；以及

定位装置，被配置为在第一方向和第二方向上将所述载物台相对于所述电子束移位，所述定位装置包括台架致动器和平衡质量体，所述台架致动器被配置为将力施加到所述载物台上来使得所述载物台加速，施加到所述载物台上的力导致施加到所述平衡质量体上的反作用力，所述平衡质量体被配置为响应于所述反作用力而移动，

其中所述定位装置被配置为使得所述平衡质量体能够响应于所述反作用力在所述第一方向上的分量而在所述第一方向上移动；以及

其中所述平衡质量体的重心和所述载物台的重心在由所述第一方向和所述第二方向限定的平面上共面。

2.根据权利要求1所述的电子束设备，其中所述定位装置包括另一平衡质量体，所述另一平衡质量体被配置为响应于所述反作用力在所述第二方向上的分量而在所述第二方向上移动。

3.根据权利要求2所述的电子束设备，其中第三方向与所述第一方向和所述第二方向正交，并且所述定位装置被配置为使得所述平衡质量体能够在所述第一方向和所述第二方向上移动并且能够绕所述第三方向旋转。

4.根据权利要求1所述的电子束设备，其中所述定位装置包括所述平衡质量体的被动安装件，所述被动安装件响应于所述反作用力提供所述平衡质量体的移动的被动阻尼。

5.根据权利要求4所述的电子束设备，其中所述被动安装件提供渐进式被动阻尼。

6.根据权利要求5所述的电子束设备，其中所述被动安装件包括渐进式弹簧。

7.根据任一前述权利要求所述的电子束设备，其中所述定位装置包括所述平衡质量体的主动安装件，所述主动安装件响应于反作用力提供所述平衡质量体的移动的主动阻尼。

8.根据权利要求7所述的电子束设备，其中所述主动安装件提供渐进式主动阻尼。

9.根据权利要求8所述的电子束设备，其中所述主动安装件包括增益调度控制器。

10.根据权利要求7所述的电子束设备，还包括被动安装件，所述被动安装件包括弹簧和/或阻尼器，其中所述主动安装件还被配置为至少部分地补偿由所述弹簧和/或所述阻尼器响应于所述平衡质量体的移动而引起的另一力。

11.根据权利要求7所述的电子束设备，所述主动安装件还包括电磁致动器，其中至少部分地基于载物台设定点、所述载物台位置的测量值、平衡质量体设定点和/或平衡质量体的测量值，校准所述电磁致动器的电机常数和/或补偿至少部分地由于电机常数而导致的所述电磁致动器的控制误差。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的电子束设备，还包括：

真空容器，被配置为限制所述电子束设备的真空，所述载物台和所述定位装置布置在所述真空容器中；

基架，被布置为支撑所述真空容器；以及

支撑元件；

其中所述基架经由所述支撑元件来支撑所述定位装置，所述支撑元件延伸穿过所述真空容器的壁。

13.根据权利要求12所述的电子束设备，还包括振动隔离***，其中所述基架经由所述振动隔离***来支撑所述真空容器。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的电子束设备，还包括运动补偿***，所述运动补偿***连接到固定结构并且耦合在所述固定结构和所述载物台之间，以至少部分地补偿由所述载物台的加速引起的又一力。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的电子束设备，其中所述电子束设备是电子束检查设备、扫描电子显微镜、电子束写入器、电子束量测设备、电子束光刻设备或电子束缺陷验证设备。

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