CN108028209A - 使用多射束工具的反向散射电子(bse)成像 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示多射束扫描电子显微镜检验系统。多射束扫描电子显微镜检验系统可包含电子源及小射束控制机构。所述小射束控制机构可经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束且在某个时刻朝向目标递送所述多个小射束中的一者。所述多射束扫描电子显微镜检验系统还可包含检测器，其经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。

Description

使用多射束工具的反向散射电子(BSE)成像
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张2015年9月23日申请的第62/222,351号美国临时申请案的权益。所述第62/222,351号美国临时申请案的全文特此以引用的方式并入本文中。
本申请案涉及同在申请中及共同待决的具有科磊(KLA Tencor)公司档案号码P4779且标题为“多射束暗场成像(Multi-Beam Dark Field Imaging)”并将道格拉斯·马沙娜特(Douglas Masnaghetti)等人列为发明者的美国专利申请案第(待被分配)，所述专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及检验系统领域，且尤其涉及电子射束检验系统。
背景技术
薄抛光板(例如硅晶片及类似物)是现代技术的非常重要的部分。例如，晶片可指代集成电路及其它装置的制造中所使用的半导体材料的薄片。晶片经受缺陷检验，且扫描电子显微镜(SEM)检验被认为是晶片缺陷检验的最敏感的形式中的一者。
扫描电子显微镜(SEM)是通过使用聚焦电子射束扫描目标(例如，晶片)来产生所述目标的图像的类型的电子显微镜。电子与目标中的原子相互作用，从而产生含有关于所述目标的表面形貌及组合物的信息的各种信号。应注意，可通过增加聚焦电子射束的数目(提供被称为多射束SEM的SEM)来增加SEM的处理量。然而，还应注意，利用多聚焦电子射束使反向散射电子(BSE)成像复杂化。因此，BSE成像不受当前可用多射束SEM支持。
发明内容
本发明涉及一种设备。所述设备可包含电子源及小射束控制机构。所述小射束控制机构可经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束且在某个时刻朝向目标递送所述多个小射束中的一者。所述设备还可包含检测器，其经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
本发明的进一步实施例涉及一种设备。所述设备可包含电子源及小射束控制机构。所述小射束控制机构可经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束且在某个时刻朝向目标递送所述多个小射束中的一者。所述设备还可包含检测器阵列，其对应于所述多个小射束。所述检测器阵列可经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
本发明的额外实施例涉及一种设备。所述设备可包含电子源及小射束控制机构。所述小射束控制机构可经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束且在第一时刻递送所述多个小射束的第一小射束朝向目标且在第二时刻递送所述多个小射束的第二小射束朝向所述目标。所述设备还可包含检测器，其经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
应了解，以上一般描述及以下详细描述两者仅供示范及解释且不一定限制本发明。并入本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明本发明的目标。描述及图式一起用于说明本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考附图可更好地了解本发明的众多优点。
图1是描述简化多射束SEM检验系统的说明；
图2是描述根据本发明的实施例而配置的多射束SEM检验系统的说明；
图3是描述根据本发明的实施例而配置的另一多射束SEM检验系统的说明；
图4是描述根据本发明的实施例而配置的另一多射束SEM检验系统的说明；
图5是描述根据本发明的实施例而配置的另一多射束SEM检验系统的说明；且
图6是描述根据本发明的实施例而配置的另一多射束SEM检验系统的说明。
具体实施方式
现将详细参考在附图中所说明的所揭示的标的物。
根据本发明的实施例涉及多射束扫描电子显微镜(SEM)检验系统及用于控制这些检验系统以便对反向散射电子(BSE)成像提供支持的方法。
大体上参考图1，展示描绘简化多射束SEM检验系统100的说明。多射束SEM检验系统100可包含电子源102，其经配置以递送电子朝向多射束孔阵列104。多射束孔阵列104可界定多个孔106(可经布置为一维阵列或二维阵列)，其可经配置以利用由电子源102提供的电子而产生多个小射束108。小射束108可经递送朝向目标(例如，晶片)110以激发目标110中的原子，其继而发射可使用检测器阵列116检测的次级电子(SE)112及反向散射电子(BSE)114。
应注意，小射束108可能需仔细管理使得来自大量小射束108的扫描电子在投送到在检测器阵列116中的其指定/对应检测器中的每一者时不混合。然而，因为BSE 114比SE112具有高得多的能量及大得多的能量扩展度，所以BSE 114可能不可避免地变成混合的，其显著地使多射束BSE图像的获取复杂化。
因此，根据本发明而配置的多射束SEM检验系统可配备小射束控制机构以按可帮助消除BSE 114的混合的方式来管理小射束108。图2是描述根据本发明而配置的示范性多射束SEM检验系统200的说明。
如图2中所展示，多射束SEM检验系统200可包含电子源202，其经配置以朝向小射束控制机构204递送电子。小射束控制机构204可包含单孔板204A，其可相对于多射束孔阵列204B移动。单孔板204A可选择性地与界定于多射束孔阵列204B上的孔206中的一者对准，使得仅单个初级小射束208可形成且在给定时刻被朝向目标210递送。此允许检测器阵列216响应于单个初级小射束208仅接收SE 212及BSE 214，从而有效地消除图1中所描绘的BSE 114串扰且允许通过加总除了与SE 212关联的检测器之外的跨检测器阵列216的各种检测器处接收的信号来形成BSE图像。
应注意，还可使用能量过滤器218阻止/拒绝SE 212。能量过滤器218可实施在标题为“带电粒子检测系统及多小射束检验系统(Charged Particle Detection System andMulti-Beamlet Inspection System)”的第13/639,491号美国专利申请案中所揭示的过滤技术，所述专利申请案的全文特此以引用的方式并入本文中。在一些实施例中，能量过滤器218可有条件地经分离以允许SE 212到达检测器阵列216中的其指定检测器，以用于例如二次成像、导引、自动聚焦及类似目的。能量过滤器218可接着有条件地经接合以阻止/拒绝SE212。在能量过滤器218接合的情况下，检测器阵列216可选择性地使用跨整个检测器阵列216的可用检测器的子集(或全部)用于BSE图像形成(例如，选择性地加总检测器阵列216中的检测器的子集以形成暗场BSE图像)。在一些实施例中，能量过滤器218还可用以阻止除了最高能量BSE之外的全部BSE到达检测器阵列216以帮助增加呈现于所形成的BSE图像中的拓扑信息。可设想能量过滤器218可实施为如第13/639,491号美国专利申请案中所描述的能量过滤器阵列，或实施为可与来自一个预定初级(图像)小射束的次级电子相互作用的单个能量过滤器(例如，大面积全局能量过滤器)。还可设想鉴于SE 212与BSE 214之间的大能量差，能量过滤器218无需特别准确。
可进一步设想可使用一或多个处理器来控制小射束控制机构204及能量过滤器218的操作，所述一或多个处理器可实施为专用处理单元、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或各种其它类型的处理器或处理单元。应了解，处理器可经配置以改变单孔板204A与多射束孔阵列204B的相对位置使得不同的初级小射束208可形成且被一次一个地朝向目标210上的不同位置递送。还应了解，图2中所描绘的小射束控制机构204出于说明目的而呈现且不意味着限制。可设想在不脱离本发明的精神及范围的情况下可实施替代小射束控制机构。
例如，图3是描述根据本发明的可用于一些实施例中的替代小射束控制机构230的说明。更具体地，如图3中展示，小射束控制机构230可包含具有并入其中的消隐装置(例如消隐电极)的多射束孔阵列。小射束控制机构230可经配置以选择性地接合/分离消隐装置使得除了一个单个小射束208之外的全部小射束可在给定时刻被阻断，从而有效地消除图1中所描绘的BSE 114串扰。小射束控制机构230可进一步经配置以改变消隐装置的接合/分离使得不同的初级小射束208可形成且被一次一个地递送朝向目标210上的不同位置。此外，如图4中展示，透镜250可用于一些实施例中以帮助将阴极射束聚焦到小射束控制机构230上从而进一步改善BSE图像产生。
图5是描述另一替代小射束控制机构240的说明。小射束控制机构240可包含定位于多射束孔阵列240B上方或下方的消隐阵列板240A。消隐阵列板240A可包含经界定以对应于多射束孔阵列240B的孔的消隐装置(例如消隐电极)阵列。小射束控制机构240可经配置以选择性地接合/分离由消隐阵列板240A提供的消隐装置阵列，使得除了一个小射束208之外的全部小射束可在给定时刻被阻断。小射束控制机构240还可经配置以改变消隐装置的接合/分离使得不同的初级小射束208可形成且被一次一个地递送朝向目标210。替代地，省去专用消隐阵列板240A是可行的，且替代地，将电压施加到除了孔阵列240B中的孔中的一者之外的所有孔以形成不允许初级电子穿过的减速场。
可设想，还可在不脱离本发明的精神及范围的情况下依各种其它方式利用消隐阵列板240A。例如，如图6中展示，小射束控制机构240可经配置以选择性地接合/分离由消隐阵列板240A提供的消隐装置阵列，使得可允许一个以上小射束穿过，且一或多个偏转器及/或透镜可用以将未消隐的小射束208会聚到目标210上的单个点。
如从上述可了解，根据本发明所配置的小射束控制机构可有效地实现多射束SEM检验系统上的BSE成像。在一些实施例中，可通过加总来自除了与单个未消隐的小射束相关联的检测器之外的检测器阵列中的多个检测器的信号来形成BSE图像。替代地，可利用能量过滤器以阻止/拒绝来自单个未消隐的小射束的SE，从而允许通过加总在检测器阵列中的所有检测器处所接收的信号来形成BSE图像。
应了解，根据本发明所配置的多射束SEM检验系统可用作描述于相关美国专利及美国专利申请案中的各种类型的检验/检测系统/装置的部分或与其结合使用，所述美国专利及美国专利申请案包含(但不限于)：标题为“多点集光光学器件(Multi-spotCollection Optics)”的第14/115,326号美国专利申请案、标题为“高处理量多射束检测系统及方法(High Throughput Multi Beam Detection System and Method)”的第7,504,622号美国专利、标题为“粒子光学系统及布置及用于这些系统及布置的粒子光学组件(Particle-optical systems and arrangements and particle-optical componentsfor such systems and arrangements)”的第7,244,949号美国专利、标题为“粒子光学系统及布置及用于此类系统及布置的粒子光学组件(Particle-optical systems andarrangements and particle-optical components for such systems andarrangements)”的第7,554,094号美国专利、标题为“粒子光学系统及布置及用于此类系统及布置的粒子光学组件(Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements)”的第8,097,847号美国专利、标题为“粒子光学系统及布置及用于此类系统及布置的粒子光学组件(Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for suchsystems and arrangements)”的第8,637,834号美国专利、标题为“粒子光学系统及布置及用于此类系统及布置的粒子光学组件(Particle-Optical Systems and Arrangementsand Particle-Optical Components for such Systems and Arrangements)”的第14/165,573号美国专利申请案、标题为“带电粒子光学系统、方法及组件(Charged particle-optical systems,methods and components)”的第8,039,813号美国专利、标题为“粒子光学组件(Particle-Optical Component)”的第11/991,546号美国专利申请案、标题为“带电粒子检验方法及带电粒子系统(Charged Particle Inspection Method and ChargedParticle System)”的第11/991,547号美国专利申请案、标题为“带电粒子检验方法及带电粒子系统(Charged particle inspection method and charged particle system)”的第14/309,452号美国专利申请案、标题为“粒子光学系统及布置及用于此类系统及布置的粒子光学组件(Particle-Optical Systems and Arrangements and Particle-OpticalComponents for such Systems and Arrangements)”的第13/825,820号美国专利申请案、标题为“用于检验样品的表面的设备及方法(Apparatus and method for inspecting asurface of a sample)”的第14/437,738号美国专利申请案、标题为“用于检验样品的表面的设备及方法(Apparatus and method for inspecting a surface of a sample)”的第14/408,137号美国专利申请案及标题为“用于使用改善的图像射束稳定化及询问的带电粒子显微镜检查的方法及系统(Method and System for Charged Particle Microscopywith Improved Image Beam Stabilization and Interrogation)”的第15/079,046号美国专利申请案，所述美国专利及美国专利申请案的全文特此以引用的方式并入本文中。
应了解，虽然以上实例将晶片作为检验对象，但是根据本发明所配置的检验系统并非限制于检验晶片。根据本发明所配置的检验系统在不脱离本发明的精神及范围的情况下还适用于其它类型的对象。本发明中所使用的术语晶片可包含集成电路及其它装置的制造中所使用的半导体材料的薄片，以及其它薄抛光板(例如磁盘衬底、规块及类似物)。
据信，将通过前面描述了解本发明的系统及设备及许多其伴随优点，且将明白可在不脱离所揭示目标的情况下或在不牺牲全部其材料优点的情况下在组件的形式、构造及布置上作出各种改变。所描述的形式是仅解释性的。

Claims (25)

1.一种设备，其包括：
电子源；
小射束控制机构，其经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束，所述小射束控制机构进一步经配置以在某个时刻朝向目标递送所述多个小射束中的一者；及
检测器，其经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述小射束控制机构包括可相对于多射束孔阵列移动的单孔板，其中利用所述单孔板与界定于所述多射束孔阵列上的孔阵列中的一者的对准来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述小射束控制机构包括消隐装置阵列，其经界定以对应于界定于多射束孔阵列上的孔阵列，其中利用所述消隐装置阵列的选择性接合及分离来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述小射束控制机构包括多射束孔阵列，其中消隐装置并入界定于所述多射束孔阵列上的每一孔内。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述目标的所述图像包含所述目标的反向散射电子BSE图像。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述检测器进一步经配置以：
针对在两个或多于两个时刻朝向所述目标所递送的两个或多于两个小射束接收反向散射出所述目标的电子；且
至少部分基于所接收的所述反向散射电子的总和而产生所述目标的所述图像。
7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
能量过滤器，其经配置以选择性地阻止所述检测器接收在所述多个小射束中的一者被递送到所述目标时所产生的次级电子。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述能量过滤器经配置以阻止除最高能量反向散射电子之外的所有反向散射电子到达所述检测器。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述能量过滤器包含能量过滤器阵列。
10.根据权利要求7所述的设备，其中所述能量过滤器包含大面积全局能量过滤器。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述检测器包含对应于所述多个小射束的检测器阵列。
12.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
至少一个透镜，其定位于所述电子源与所述小射束控制机构之间，所述至少一个透镜经配置以使由所述电子源提供的所述电子聚焦到所述小射束控制机构上。
13.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
至少一个偏转器或透镜，其经配置以将所述多个小射束中的一或多者会聚到所述目标上的单点。
14.一种设备，其包括：
电子源；
小射束控制机构，其经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束，所述小射束控制机构进一步经配置以在某个时刻朝向目标递送所述多个小射束中的一者；及
检测器阵列，其对应于所述多个小射束，所述检测器阵列经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述小射束控制机构包括可相对于多射束孔阵列移动的单孔板，其中利用所述单孔板与界定于所述多射束孔阵列上的孔阵列中的一者的对准来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
16.根据权利要求14所述的设备，其中所述小射束控制机构包括消隐装置阵列，其经界定以对应于界定于多射束孔阵列上的孔阵列，其中利用所述消隐装置阵列的选择性接合及分离来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
17.根据权利要求14所述的设备，其中所述小射束控制机构包括多射束孔阵列，其中消隐装置并入界定于所述多射束孔阵列上的每一孔内。
18.根据权利要求14所述的设备，其中所述目标的所述图像包含所述目标的反向散射电子BSE图像。
19.根据权利要求14所述的设备，其中所述检测器阵列进一步经配置以：
针对在两个或多于两个时刻朝向所述目标所递送的两个或多于两个小射束接收反向散射出所述目标的电子；及
至少部分基于所接收的所述反向散射电子的总和而产生所述目标的所述图像。
20.根据权利要求14所述的设备，其进一步包括：
能量过滤器，其经配置以选择性地阻止所述检测器阵列接收在所述多个小射束中的一者被递送到所述目标时所产生的次级电子。
21.一种设备，其包括：
电子源；
小射束控制机构，其经配置以利用由所述电子源提供的电子而产生多个小射束，所述小射束控制机构进一步经配置以在第一时刻朝向目标递送所述多个小射束的第一小射束，且在第二时刻朝向所述目标递送所述多个小射束的第二小射束；及
检测器，其经配置以至少部分基于反向散射出所述目标的电子而产生所述目标的图像。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述小射束控制机构包括可相对于多射束孔阵列移动的单孔板，其中利用所述单孔板与界定于所述多射束孔阵列上的孔阵列中的一者的对准来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述小射束控制机构包括消隐装置阵列，其经界定以对应于界定于多射束孔阵列上的孔阵列，其中利用所述消隐装置阵列的选择性接合及分离来朝向所述目标递送所述多个小射束中的一者。
24.根据权利要求21所述的设备，其中所述小射束控制机构包括多射束孔阵列，其中消隐装置并入界定于所述多射束孔阵列上的每一孔内。
25.根据权利要求21所述的设备，其中所述检测器进一步经配置以：
针对在所述第一时刻及所述第二时刻朝向所述目标所递送的两个或多于两个小射束接收反向散射出所述目标的电子；及
至少部分基于所接收的所述反向散射电子的总和而产生所述目标的所述图像。
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