TWI699814B - 用於成像之裝置 - Google Patents

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道格拉斯 K 馬薩納海提
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Abstract

本發明揭示多波束掃描電子顯微鏡檢測系統。一多波束掃描電子顯微鏡檢測系統可包含一電子源及一小波束控制機構。該小波束控制機構可經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束且在一時刻遞送該複數個小波束之一者朝向一目標。該多波束掃描電子顯微鏡檢測系統亦可包含一偵測器，其經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像。

Description

用於成像之裝置
本發明大體上係關於檢測系統領域，且尤其係關於電子波束檢測系統。
薄拋光板(諸如矽晶圓及類似物)係現代技術之一非常重要的部分。例如，一晶圓可指代積體電路及其他器件之製造中所使用之半導體材料之一薄片。晶圓受到缺陷檢測，且掃描電子顯微鏡(SEM)檢測被認為係對晶圓缺陷檢測之最敏感的形式之一者。
一掃描電子顯微鏡(SEM)係藉由使用一聚焦電子波束掃描一目標(例如，一晶圓)來產生該目標之影像之一類型之電子顯微鏡。電子與目標中之原子相互作用，從而產生含有關於該目標之表面形貌及組合物之資訊之各種信號。應注意，可藉由增加聚焦電子波束(提供被稱為一多波束SEM之一SEM)之數目來增加一SEM之輸送量。然而，亦應注意，利用多聚焦電子波束使背散射電子(BSE)成像複雜化。因此，BSE成像不受當前可用多波束SEM支援。
本發明係關於一種裝置。該裝置可包含一電子源及一小波束控制機 構。該小波束控制機構可經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束且在一時刻遞送該複數個小波束之一者朝向一目標。該裝置亦可包含一偵測器，其經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像。
本發明之一進一步實施例係關於一種裝置。該裝置可包含一電子源及一小波束控制機構。該小波束控制機構可經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束且在一時刻遞送該複數個小波束之一者朝向一目標。該裝置亦可包含一偵測器陣列，其對應於該複數個小波束。該偵測器陣列可經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像。
本發明之一額外實施例係關於一種裝置。該裝置可包含一電子源及一小波束控制機構。該小波束控制機構可經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束且在一第一時刻遞送該複數個小波束之一第一小波束朝向一目標且在一第二時刻遞送該複數個小波束之一第二小波束朝向該目標。該裝置亦可包含一偵測器，其經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像。
應瞭解，以上一般描述及以下詳細描述兩者僅供例示及說明且不一定限制本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之標的。描述及圖式一起用於說明本發明之原理。
102:電子源
104:多波束孔陣列
106:孔
108:小波束
110:目標
112:二次電子(SE)
114:背散射電子(BSE)
116:偵測器陣列
202:電子源
204:小波束控制機構
204A:單孔板
204B:多波束孔陣列
206:孔
208:一次小波束
210:目標
212:SE
214:BSE
216:偵測器陣列
218:能量過濾器
230:小波束控制機構
250:透鏡
熟習此項技術者藉由參考隨附圖式可更佳地瞭解本發明之眾多優點。
圖1係描繪一簡化多波束SEM檢測系統之一說明圖；圖2係描繪根據本發明之一實施例而組態之一多波束SEM檢測系統之 一說明圖；圖3係描繪根據本發明之一實施例而組態之另一多波束SEM檢測系統之一說明圖；圖4係描繪根據本發明之一實施例而組態之另一多波束SEM檢測系統之一說明圖；圖5係描繪根據本發明之一實施例而組態之另一多波束SEM檢測系統之一說明圖；及圖6係描繪根據本發明之一實施例而組態之另一多波束SEM檢測系統之一說明圖。
相關申請案之對照參考
本申請案根據35 U.S.C.§ 119(e)主張2015年9月23日申請之美國臨時申請案第62/222,351號之權益。該美國臨時申請案第62/222,351號之全文特此以引用的方式併入本文中。
本申請案係關於同在申請中及同時申請之具有KLA Tencor公司檔案號碼P4779且標題為「Multi-Beam Dark Field Imaging」並將Douglas Masnaghetti等人列為發明者之美國專利申請案第(待被指派)，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考在隨附圖式中所繪示之所揭示之標的。
根據本發明之實施例係關於多波束掃描電子顯微鏡(SEM)檢測系統及用於控制此等檢測系統以便對背散射電子(BSE)成像提供支援之方法。
大體上參考圖1，展示描繪簡化多波束SEM檢測系統100之一說明圖。多波束SEM檢測系統100可包含一電子源102，其經組態以遞送電子朝向一 多波束孔陣列104。多波束孔陣列104可界定複數個孔106(可經配置為一維陣列或二維陣列)，其可經組態以利用由電子源102提供之電子而產生複數個小波束108。小波束108可經遞送朝向一目標(例如，一晶圓)110以激發目標110中之原子，其繼而發射可使用一偵測器陣列116偵測之二次電子(SE)112及背散射電子(BSE)114。
應注意，小波束108可需仔細管理使得來自大量小波束108之掃描電子在投送至在偵測器陣列116中之其指定/對應偵測器之各者時不混合。然而，因為BSE 114比SE 112具有高得多的能量及大得多的能量展佈，故BSE 114可不可避免地變成混合的，其顯著地使多波束BSE影像之獲取複雜化。
據此，根據本發明而組態之多波束SEM檢測系統可配備小波束控制機構以依可幫助消除BSE 114之混合之方式來管理小波束108。圖2係描繪根據本發明而組態之一例示性多波束SEM檢測系統200之一說明圖。
如圖2中所展示，多波束SEM檢測系統200可包含一電子源202，其經組態以遞送電子朝向一小波束控制機構204。小波束控制機構204可包含一單孔板204A，其可相對於一多波束孔陣列204B移動。單孔板204A可選擇性地與界定於多波束孔陣列204B上之孔206之一者對準，使得僅一單個一次小波束208可形成且在一給定時刻被遞送朝向目標210。此允許偵測器陣列216回應於單個一次小波束208僅接收SE 212及BSE 214，從而有效地消除圖1中所描繪之BSE 114串擾且允許藉由加總除了與SE 212關聯之偵測器之外的跨偵測器陣列216之各種偵測器處接收之信號來形成BSE影像。
應注意，亦可使用一能量過濾器218阻止/拒絕SE 212。能量過濾器218可實施在標題為「Charged Particle Detection System and Multi-Beamlet Inspection System」之美國專利申請案第13/639,491中所揭示之過濾技術， 該案之全文特此以引用的方式併入本文中。在一些實施例中，能量過濾器218可有條件地經分離以允許SE 212到達偵測器陣列216中之其指定偵測器，用於諸如二次成像、導引、自動聚焦及類似者之目的。能量過濾器218可接著有條件地經接合以阻止/拒絕SE 212。在能量過濾器218接合之情況下，偵測器陣列216可選擇性地使用跨整個偵測器陣列216之可用偵測器之一子集(或全部)用於BSE影像形成(例如，選擇性地加總偵測器陣列216中之偵測器之一子集以形成暗場BSE影像)。在一些實施例中，能量過濾器218亦可用以阻止除了最高能量BSE之外之全部BSE到達偵測器陣列216以幫助增加呈現於所形成之BSE影像中之拓撲資訊。可設想能量過濾器218可實施為如美國專利申請案第13/639,491中所描述之一能量過濾器陣列，或實施為可與來自一個預定一次(影像)小波束之二次電子相互作用之一單個能量過濾器(例如，一大面積全域能量過濾器)。亦可設想鑑於SE 212與BSE 214之間之大能量差，能量過濾器218無需特別準確。
可進一步設想可使用一或多個處理器來控制小波束控制機構204及能量過濾器218之操作，該一或多個處理器可實施為專用處理單元、特定應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或各種其他類型之處理器或處理單元。應瞭解，(諸)處理器可經組態以改變單孔板204A與多波束孔陣列204B之相對位置使得不同的一次小波束208可形成且被遞送朝向目標210上之不同位置，一次遞送一個。亦應瞭解，圖2中所描繪之小波束控制機構204用於繪示目的而呈現且不意味著限制。可設想在不脫離本發明之精神及範疇之情況下可實施替代小波束控制機構。
例如，圖3係描繪根據本發明可用於一些實施例之一替代小波束控制機構230之一說明圖。更具體而言，如圖3中展示，小波束控制機構230可 包含具有併入其之消隱器件(例如消隱電極)之一多波束孔陣列。小波束控制機構230可經組態以選擇性地接合/分離消隱器件使得除了一個單個小波束208之外之全部小波束可在一給定時刻被阻斷，從而有效地消除圖1中所描繪之BSE 114串擾。小波束控制機構230可進一步經組態以改變消隱器件之接合/分離使得不同的一次小波束208可形成且被遞送朝向目標210上之不同位置，一次遞送一個。此外，如圖4中展示，透鏡250可用於一些實施例中以幫助將陰極波束聚焦至小波束控制機構230上從而進一步改良BSE影像產生。
圖5係描繪另一替代小波束控制機構240之一說明圖。小波束控制機構240可包含定位於一多波束孔陣列240B上方或下方之一消隱陣列板240A。消隱陣列板240A可包含經界定以對應於多波束孔陣列240B之孔之一消隱器件(例如消隱電極)陣列。小波束控制機構240可經組態以選擇性地接合/分離由消隱陣列板240A提供之消隱器件陣列，使得除了一個小波束208之外之全部小波束可在一給定時刻被阻斷。小波束控制機構240亦可經組態以改變消隱器件之接合/分離使得不同的一次小波束208可形成且被遞送朝向目標210，一次遞送一個。替代地，省去一專用消隱陣列板240A係可行的，且實情係，將電壓施加至除了孔陣列240B中之孔之一者之外的所有孔以形成不允許一次電子穿過之一減速場。
可設想，亦可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下依各種其他方式利用消隱陣列板240A。例如，如圖6中展示，小波束控制機構240可經組態以選擇性地接合/分離由消隱陣列板240A提供之消隱器件陣列，使得可允許一個以上小波束穿過，且一或多個偏轉器及/或透鏡可用以將未消隱之小波束208會聚至目標210上之一單個點。
如自上述可瞭解，根據本發明所組態之小波束控制機構可有效地促使多波束SEM檢測系統上之BSE成像。在一些實施例中，可藉由加總來自除了與單個未消隱之小波束相關聯之偵測器之外的一偵測器陣列中之多個偵測器之信號來形成BSE影像。替代地，可利用一能量過濾器以阻止/拒絕來自單個未消隱之小波束之SE，從而允許藉由加總在偵測器陣列中之所有偵測器處所接收之信號來形成BSE影像。
應瞭解，根據本發明所組態之多波束SEM檢測系統可用作描述於相關美國專利及美國專利申請案中之各種類型之檢測/偵測系統/器件之一部分或與之結合，該等美國專利及美國專利申請案包含(但不限於)：標題為「Multi-spot Collection Optics」之美國專利申請案第14/115,326號、標題為「High Throughput Multi Beam Detection System and Method」之美國專利第7,504,622號、標題為「Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements」之美國專利第7,244,949號、標題為「Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements」之美國專利第7,554,094號、標題為「Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements」之美國專利第8,097,847號、標題為「Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements」之美國專利第8,637,834號、標題為「Particle-Optical Systems and Arrangements and Particle-Optical Components for such Systems and Arrangements」之美國專利申請案第14/165,573號、標題為「Charged particle-optical systems,methods and components」之美國專利第 8,039,813號、標題為「Particle-Optical Component」之美國專利申請案第11/991,546號、標題為「Charged Particle Inspection Method and Charged Particle System」之美國專利申請案第11/991,547號、標題為「Charged particle inspection method and charged particle system」之美國專利申請案第14/309,452號、標題為「Particle-Optical Systems and Arrangements and Particle-Optical Components for such Systems and Arrangements」之美國專利申請案第13/825,820號、標題為「Apparatus and method for inspecting a surface of a sample」之美國專利申請案第14/437,738號、標題為「Apparatus and method for inspecting a surface of a sample」之美國專利申請案第14/408,137號及標題為「Method and System for Charged Particle Microscopy with Improved Image Beam Stabilization and Interrogation」之美國專利申請案第15/079,046號，該等美國專利及美國專利申請案之全文特此以引用的方式併入本文中。
應瞭解，儘管以上實例將一晶圓作為檢測之對象，但根據本發明所組態之檢測系統並非限制於檢測晶圓。根據本發明所組態之檢測系統在不脫離本發明之精神及範疇之情況下亦適用於其他類型之對象。本發明中所使用之術語晶圓可包含積體電路及其他器件之製造中所使用之半導體材料之一薄片，以及其他薄拋光板(諸如磁碟基板、規塊及類似物)。
據信將藉由前面描述瞭解本發明之系統及裝置及許多其伴隨優點，且將明白可在不脫離所揭示標的之情況下或在不犧牲全部其材料優點的情況下在組件之形式、構造及配置上作出各種改變。所描述之形式係僅闡釋性的。
202:電子源
204:小波束控制機構
204A:單孔板
204B:多波束孔陣列
206:孔
208:一次小波束
210:目標
212:SE
214:BSE
216:偵測器陣列
218:能量過濾器

Claims (22)

  1. 一種用於成像之裝置，該裝置包括：一電子源；一小波束控制機構，其經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束，該小波束控制機構進一步經組態以在一時刻遞送該複數個小波束之一者朝向一目標，其中該小波束控制機構包括一單孔板、一束孔陣列或一或多個消隱器件；及一偵測器，其經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像，其中該偵測器進一步經組態以針對在兩個或兩個以上時刻經遞送朝向該目標之兩個或兩個以上小波束接收背散射出該目標之電子，其中該偵測器進一步經組態以至少部分基於所接收之該等背散射電子之一總和而產生該目標之該影像。
  2. 如請求項1之裝置，其中該小波束控制機構包括可相對於一多波束孔陣列移動之一單孔板，其中利用該單孔板與界定於該多波束孔陣列上之一孔陣列之一者之一對準以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  3. 如請求項1之裝置，其中該小波束控制機構包括一消隱器件陣列，其經界定以對應於界定於一多波束孔陣列上之一孔陣列，其中利用該消隱器件陣列之選擇性接合及分離以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  4. 如請求項1之裝置，其中該小波束控制機構包括一多波束孔陣列，其 中一消隱器件併入界定於該多波束孔陣列上之各孔內。
  5. 如請求項1之裝置，其中該目標之該影像包含該目標之一背散射電子(BSE)影像。
  6. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一能量過濾器，其經組態以選擇性地阻止該偵測器接收在該複數個小波束之一者經遞送至該目標時所產生之二次電子。
  7. 如請求項6之裝置，其中該能量過濾器經組態以阻止除最高能量背散射電子之外之所有背散射電子到達該偵測器。
  8. 如請求項6之裝置，其中該能量過濾器包含一能量過濾器陣列。
  9. 如請求項6之裝置，其中該能量過濾器包含一大面積全域能量過濾器。
  10. 如請求項1之裝置，其中該偵測器包含對應於該複數個小波束之一偵測器陣列。
  11. 如請求項1之裝置，其進一步包括：至少一個透鏡，其定位於該電子源與該小波束控制機構之間，該至少一個透鏡經組態以使由該電子源提供之該等電子聚焦至該小波束控制機構上。
  12. 如請求項1之裝置，其進一步包括：至少一個偏轉器或透鏡，其經組態以將該複數個小波束之一或多者會聚至該目標上之一單點。
  13. 一種用於成像之裝置，該裝置包括：一電子源；一小波束控制機構，其經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束，該小波束控制機構進一步經組態以在一時刻遞送該複數個小波束之一者朝向一目標；及一偵測器陣列，其對應於該複數個小波束，該偵測器陣列經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像，其中該偵測器陣列進一步經組態以針對在兩個或兩個以上時刻經遞送朝向該目標之兩個或兩個以上小波束接收背散射出該目標之電子，其中該偵測器陣列進一步經組態以至少部分基於所接收之該等背散射電子之一總和而產生該目標之該影像。
  14. 如請求項13之裝置，其中該小波束控制機構包括可相對於一多波束孔陣列移動之一單孔板，其中利用該單孔板與界定於該多波束孔陣列上之一孔陣列之一者之一對準以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  15. 如請求項13之裝置，其中該小波束控制機構包括一消隱器件陣列，其經界定以對應於界定於一多波束孔陣列上之一孔陣列，其中利用該消隱器 件陣列之選擇性接合及分離以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  16. 如請求項13之裝置，其中該小波束控制機構包括一多波束孔陣列，其中一消隱器件併入界定於該多波束孔陣列上之各孔內。
  17. 如請求項13之裝置，其中該目標之該影像包含該目標之一背散射電子(BSE)影像。
  18. 如請求項13之裝置，其進一步包括：一能量過濾器，其經組態以選擇性地阻止該偵測器陣列接收在該複數個小波束之一者經遞送至該目標時所產生之二次電子。
  19. 一種用於成像之裝置，該裝置包括：一電子源；一小波束控制機構，其經組態以利用由該電子源提供之電子而產生複數個小波束，該小波束控制機構進一步經組態以在一第一時刻遞送該複數個小波束之一第一小波束朝向一目標，且在一第二時刻遞送該複數個小波束之一第二小波束朝向該目標；及一偵測器，其經組態以至少部分基於背散射出該目標之電子而產生該目標之一影像，其中該偵測器進一步經組態以針對在該第一時刻及該第二時刻經遞送朝向該目標之兩個或兩個以上小波束接收背散射出該目標之電子，其中該偵測器進一步經組態以至少部分基於所接收之該等背散射電子之一總和而產生該目標之該影像。
  20. 如請求項19之裝置，其中該小波束控制機構包括可相對於一多波束孔陣列移動之一單孔板，其中利用該單孔板與界定於該多波束孔陣列上之一孔陣列之一者之一對準以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  21. 如請求項19之裝置，其中該小波束控制機構包括一消隱器件陣列，其經界定以對應於界定於一多波束孔陣列上之一孔陣列，其中利用該消隱器件陣列之選擇性接合及分離以遞送該複數個小波束之一者朝向該目標。
  22. 如請求項19之裝置，其中該小波束控制機構包括一多波束孔陣列，其中一消隱器件併入界定於該多波束孔陣列上之各孔內。
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