CN113261072A - 在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光电柱 - Google Patents

在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光电柱 Download PDF

Info

Publication number
CN113261072A
CN113261072A CN201980079961.7A CN201980079961A CN113261072A CN 113261072 A CN113261072 A CN 113261072A CN 201980079961 A CN201980079961 A CN 201980079961A CN 113261072 A CN113261072 A CN 113261072A
Authority
CN
China
Prior art keywords
imaging
electron beam
overflow
sample
scan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980079961.7A
Other languages
English (en)
Inventor
姜辛容
C·西尔斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Corp
Original Assignee
KLA Tencor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLA Tencor Corp filed Critical KLA Tencor Corp
Publication of CN113261072A publication Critical patent/CN113261072A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H01J37/073—Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1471—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path for centering, aligning or positioning of ray or beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/226—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/004—Charge control of objects or beams
    • H01J2237/0048—Charging arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/14—Lenses magnetic
    • H01J2237/1405—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种扫描电子显微镜系统，其可包含光电子系统及控制器。所述光电子系统可包含：电子源；及光电柱，其经配置以将电子束引导到样本。所述光电柱可包含：双透镜组合件；束限制孔径，其经安置于所述双透镜组合件的第一与第二透镜之间；及检测器组合件，其经配置以检测从所述样本散射的电子。在实施例中，所述扫描电子显微镜系统的所述控制器可经配置以：致使所述光电子系统形成溢流电子束且运用所述溢流电子束执行所述样本的溢流扫描；致使所述光电子系统形成成像电子束且运用所述成像电子束执行所述样本的成像扫描；在所述成像扫描期间接收由所述检测器组合件获取的图像；及基于所述图像确定所述样本的特性。

Description

在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光 电柱
相关申请案的交叉参考
本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张名叫江欣荣(Xinrong Jiang)及克里斯托弗·西尔斯(Christopher Sears)的发明人在2018年12月14日申请的标题为“在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光电柱(JOINT ELECTRON OPTICAL COLUMNSFOR FLOOD CHARGING AND IMAGE FORMING IN VOLTAGE CONTRAST WAFER INSPECTIONS)”的序列号为62/780,190的美国临时申请案的权益，所述案的全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及基于电子束的检验及检视，且更特定来说，涉及一种用于实行溢流充电及图像形成的联合光电柱。
背景技术
自动化检验及检视系统在半导体及相关微电子行业的过程控制及良率管理中是重要的。此类检验及检视系统可包含经配置以识别半导体装置的缺陷(例如，非所要结构或杂质)的基于光束及电子束的系统。缺陷通常可分组成灾难性缺陷(例如，“致命”缺陷)及干扰缺陷。灾难性缺陷可被定义为影响半导体装置上的集成电路的操作的缺陷，而干扰缺陷可被定义为对集成电路的操作无不利效果的缺陷。
传统拓扑晶片检验系统无法在灾难性缺陷与干扰缺陷之间进行区分。另外，拓扑晶片检验系统通常需要某种形式的检视以确保不拒绝原本将产生可操作集成电路的可接受良率的半导体晶片。比较来说，电压对比晶片检验系统可在识别及区分灾难性缺陷与干扰缺陷方面展现改进式性能。然而，传统电压对比晶片检验系统需要大型、昂贵光电系统，且可能需要在连续的溢流电子束与成像电子束之间重新对准光电元件。此外，传统电压对比晶片检验系统的结构配置可能导致在电压对比检验期间的不良图像形成分辨率。因此，将期望提供一种解决上文识别的先前方法的一或多个缺点的系统及方法。
发明内容
揭示一种扫描电子显微镜系统。在实施例中，所述扫描电子显微镜系统包含：光电子系统；及控制器，其通信地耦合到所述光电子系统。所述光电子系统可包含：电子源，其经配置以产生电子束；及光电柱，其经配置以将所述电子束引导到样本。所述光电柱可包含：双透镜组合件，其包含第一透镜及第二透镜；及束限制孔径，其经安置于所述第一透镜与所述第二透镜之间。所述光电子系统可进一步包含检测器组合件，所述检测器组合件经配置以检测从所述样本的表面散射的电子。在实施例中，所述扫描电子显微镜系统的所述控制器可经配置以：产生经配置以致使所述光电子系统形成溢流电子束且运用所述溢流电子束执行所述样本的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号；产生经配置以致使所述光电子系统形成成像电子束且运用所述成像电子束执行所述样本的所述部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号；在所述一或多次成像扫描期间接收由所述检测器组合件获取的一或多个图像；及基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
揭示一种扫描电子显微镜系统。在实施例中，所述扫描电子显微镜系统包含控制器，所述控制器通信地耦合到光电子系统，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行存储于存储器中的程序指令集，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：产生经配置以致使所述光电子系统形成溢流电子束且运用所述溢流电子束执行所述样本的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号；产生经配置以选择性地调整所述光电子系统的束限制孔径的一或多个特性以便将所述光电子系统从溢流模式切换到成像模式的一或多个控制信号；产生经配置以致使所述光电子系统形成成像电子束且运用所述成像电子束执行所述样本的一部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号；在所述一或多次成像扫描期间接收由所述光电子系统的检测器组合件获取的一或多个图像；及基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
揭示一种方法。在实施例中，所述方法可包含：运用光电子系统形成溢流电子束；运用所述溢流电子束执行样本的一部分的一或多次溢流扫描；调整所述光电子系统的束限制孔径的一或多个特性以将所述光电子系统从溢流模式切换到成像模式；运用所述光电子系统形成溢流电子束；运用所述成像电子束执行样本的一部分的一或多次成像扫描；在所述一或多次成像扫描期间获取所述样本的所述部分的一或多个图像；及基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
应理解，前文概述及下文详细描述两者仅是示范性及解释性的且不一定限制如所主张的本发明。被并入说明书中且构成说明书的一部分的随附图式说明本发明的实施例且连同概述一起用来说明本发明的原理。
附图说明
通过参考附图，所属领域的技术人员可更好地理解本发明的众多优点，其中：
图1说明根据本发明的一或多个实施例的用来在样本内产生电压对比的溢流电子束的概念图。
图2A说明包含用于执行样本的电压对比检验的光电柱的扫描电子显微镜系统。
图2B说明包含用于执行样本的电压对比检验的成像光电柱及溢流光电柱的扫描电子显微镜系统。
图2C说明包含用于执行样本的电压对比检验的成像光电柱及溢流光电柱的扫描电子显微镜系统。
图3是说明图像形成分辨率与样本充电速度之间的关系的图表。
图4A说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统。
图4B说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统。
图4C说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统。
图5A说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统的双透镜组合件的截面图。
图5B说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统的双透镜组合件的截面图。
图6说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统的物镜的截面图。
图7是说明根据本发明的一或多个实施例的光点大小与电子束电流之间的关系的图表。
图8A说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的扫描带扫描程序的示意图。
图8B说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的扫描带扫描程序的示意图。
图9说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的逐步程序的示意图。
图10说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的方法的流程图。
具体实施方式
已关于特定实施例及其特定特征特定地展示及描述本发明。本文中所陈述的实施例被视为说明性而非限制性的。对于所属领域的一般技术人员来说应容易显而易见的是，可在不脱离本发明的精神及范围的情况下对形式及细节进行各种改变及修改。
现将详细参考随附图式中所说明的所揭示标的物。
传统拓扑晶片检验系统通常无法在半导体装置内的灾难性缺陷与干扰缺陷之间进行区分。另外，拓扑晶片检验系统通常需要某种形式的检视以确保不拒绝原本将产生可操作集成电路的可接受良率的半导体晶片。比较来说，电压对比晶片检验系统可在识别及区分灾难性缺陷与干扰缺陷方面展现改进式性能。然而，传统电压对比晶片检验系统需要大型、昂贵光电系统，且可能需要在连续的溢流电子束与成像电子束之间重新对准光电元件。此外，传统电压对比晶片检验系统的结构配置可能导致在电压对比检验期间的不良图像形成分辨率。
因此，本发明的实施例涉及一种解决上文识别的先前方法的一或多个缺点的系统及方法。本发明的实施例涉及一种利用联合光电柱进行溢流充电及图像形成扫描的扫描电子显微镜系统。本发明的额外实施例涉及一种用于利用扫描电子显微镜系统的联合光电柱来执行样本的电压对比检验的方法。本发明的进一步实施例涉及用于运用扫描电子显微镜系统的联合光电柱执行电压对比检验的扫描程序。
本文中构想，本发明的实施例可显著地减少执行电压对比检验所需的连续电子溢流扫描及成像扫描所要的结构组件及光电元件的数目。另外，本发明的实施例可改进在电压对比检验期间实行的成像扫描的分辨率，并且改进电压对比检验的总处理量。
大体上参考图1到10，根据本发明的一或多个实施例，揭示一种用于扫描电子显微镜系统的系统及方法。
图1说明根据本发明的一或多个实施例的用来在样本内产生电压对比的溢流电子束101的概念图。
在电压对比检验的背景下，带电粒子可用来在样本的层上引发电压对比。例如，如图1中所展示，样本102(例如，半导体晶片)可包含第一层104a(顶层104a)及第二层104b(底层104b)。第一层104a可包含多个导体层段106a、106b、106c及多个绝缘体层段108a、108b、108c。通过将一或多个溢流电子束101a、101b引导到样本102的表面，可在样本102内引发电压对比。溢流电子束101a、101b可展现大光点大小及大电子束电流，且可沿扫描方向103扫描遍及样本102。另外及/或替代地，可在固定溢流电子束101a、101b下方选择性地致动样本102，使得溢流电子束101a、101b以定义图案入射于样本102的表面上。
随着溢流电子束101a、101b的带电粒子(电子)入射于样本102的表面上，可在样本102的层(例如，第一层104a)内引发表面电压。经引发表面电压可为样本102的局部位置(x,y)的函数，且可被定义为V(x,y)。此外，经引发表面电压(V(x,y))可取决于数个因素，包含(但不限于)溢流电子束101a、101b的电流，溢流电子束101a、101b的溢流持续时间，层104a、104b的厚度及构成所述层的物质的材料特性(例如，电容差、介电常数差)。例如，如图1中所展示，多个导体层段106a、106b、106c可分别展现表面电压Vc1、Vc2、Vc3、…Vcj。比较来说，多个绝缘体层段108a、108b、108c可分别展现表面电压Vi1、Vi2、Vi3、…Vij。
如图1中所展示，在运用溢流电子束101a、101b执行一或多次溢流扫描之后，可执行利用成像电子束的一或多次成像扫描。具有低于溢流电子束101a、101b的电流的成像电子束可经引导到展现表面电压Vcj、Vij的样本102的表面，如图1中所展示。接着，二次电子可从样本102的表面反射及/或散射，且由检测器组合件收集。二次电子的电流及轨迹可至少部分地基于样本102的表面电压Vcj、Vij。经成像结构的电压确定经获取图像内的结构的亮度。在此方面，针对样本102上的给定位置检测的二次电子的数目可指示给定位置处的结构的表面电压。经获取图像的正偏压区域可能显得较暗，而负偏压区域可能显得较亮。因此，可通过比较样本102的电压对比图像与没有缺陷结构的样本102的标准图像来识别样本102内的缺陷105a、105b。
本文中应注意，结构可经定位于样本的层的表面(例如，表面级结构)上，或可在表面(例如，子表面级结构)下方。表面级结构及子表面级结构两者可完全以相应层的表面上的电压对比为特征。例如，如图1中所展示，样本102的第一层104a可包含导体层段106b中的第一缺陷105a及绝缘体层段108b中的第二缺陷105b。传统拓扑检验系统可能无法识别样本102的表面下方的这些隐藏缺陷105a、105b。比较来说，电压对比检验系统可经配置以检测样本102的表面下方的这些“不可见”缺陷。例如，归咎于缺陷105a、105b的介电常数差可能导致表面电压Vc2、Vi2的变化且因此可由电压对比系统来识别。
样本102的表面下方的缺陷可包含(但不限于)开放通路、不完整通路孔、栅极氧化物完整性缺陷及类似者。作为表面下方的“不可见”缺陷，传统拓扑检验系统可能无法识别及检验这些缺陷。此外，当检验这些缺陷时，当前电压对比检验系统可展现不良图像形成分辨率。因此，本发明的实施例涉及一种与传统拓扑检验系统及当前可用电压对比检验系统相较展现改进式处理量及分辨率的电压对比检验系统。
图2A说明包含用于执行样本203的电压对比检验的光电柱202的扫描电子显微镜系统200a。特定来说，图2A说明由当前可用检验系统利用的光电柱202。本文中构想，光电柱202的简要论述可提供本发明的附带优点可与其相比较的基线。
光电柱202可包含电子源204，所述电子源204经配置以产生朝向样本203引导电子束的电子束201。电子源204可包含热场发射(TFE)电子源。如本文中将进一步详细论述，由电子源204产生的电子束201可包含经配置以实行溢流扫描的溢流电子束201或经配置以实行成像扫描的成像电子束201。
光电柱202可进一步包含束限制孔径210及枪透镜212，所述枪透镜212经配置以将电子束201聚焦到安置于枪透镜212与柱孔径216之间的电子束交叉205。束限制孔径210经配置以接收由电子源204发射的电子束201且传输将被引导通过光电柱202的展现最大电子电流的最大电子束213。类似地，孔径216经配置以接收最大电子束213且传输将被引导通过光电柱202的所选择的电子束207到样本203。
用于检验的电子束电流(BCi)(例如，所选择的电子束207的电子电流)小于最大电子束213的电子电流。另外，可通过改变电子束交叉205的位置或通过调整枪透镜212的电压/激励来调整所选择的电子束207的电子电流。通过控制遮没偏转器214，电子束201可另外被“开启”以进行检验或被“关闭”以准备检验(例如，移动载物台组合件208)。
光电柱202a可进一步包含聚光透镜218及物镜226，其经配置以接收所选择的电子束207且将所选择的电子束207聚焦/引导到样本203。聚光透镜218及/或物镜226的数值孔径可经选择以改进光电柱202的图像形成光学件。例如，针对入射于样本203上的所期望电子束电流(例如，所选择的电子束203的电子束电流)，透镜像差模糊及电子-电子相互作用可在最佳数值孔径下予以平衡，从而赋予最小光点大小及/或改进式分辨率。可通过选择聚光透镜218的最佳聚焦强度(例如，激励、电压)来确定最佳数值孔径。
光电柱202a可进一步包含预扫描偏转器220、主扫描偏转器224及文氏(Wien)滤光器222。预扫描偏转器220及主扫描偏转器224可构成双偏转器组合件，且可经配置以扫描所选择的电子束207遍及样本203。双偏转器组合件还可经配置以在大视场(FOV)内最小化离轴像差模糊及失真。由于其与处理量相关，因此FOV越大，执行检验的光电柱202a的处理量越高。
光电柱202的检测器组合件206可经配置以收集从样本203的表面发出的二次电子209。例如，随着经由双偏转器组合件扫描所选择的电子束207遍及样本203，从被检验区域发出的二次电子209可由文氏滤光器222偏转，且由检测器组合件206收集。检测器组合件206接着可经配置以基于经接收二次电子209产生一或多个图像。随后可处理经产生图像以便识别样本203的特性。
如本文中先前所述，在实行电压对比检验之前，必须首先通过执行溢流充电扫描(“溢流扫描”)来对样本203的层进行充电。因此，必须使用经配置以执行样本203的食物充电扫描的光电系统。可参考图2B进一步展示及描述用于执行溢流充电扫描的当前光电系统。
图2B说明扫描电子显微镜系统200b，其包含用于执行样本203的电压对比检验的成像光电柱202a及溢流光电柱202b。特定来说，图2B说明由当前可用检验系统利用的扫描电子显微镜系统200b。本文中构想，扫描电子显微镜系统200b的简要论述可提供本发明的附带优点可与其比较的基线。
为了执行电压对比检验所需的溢流扫描及成像扫描，扫描电子显微镜系统200b可包含用于相应扫描中的每一者的单独光电柱。例如，扫描电子显微镜系统200b可包含经配置以运用成像电子束201执行成像扫描的成像光电柱202a。相反，扫描电子显微镜系统200b可包含经配置以运用溢流电子束211执行溢流扫描的单独溢流光电柱202b。本文中应注意，与图2A中所展示的光电柱202a相关联的任何论述可被视为适用于图2B中所展示的成像光电柱202a，除非本文中另有所述。
为了运用扫描电子显微镜系统200b执行电压对比检验所需的溢流扫描，遮没偏转器214可经配置以偏转或“关闭”由成像光电柱202a产生的主成像电子束201。例如，如图2B中所展示，遮没偏转器214可经配置以使成像电子束201偏转，使得整个成像电子束201被孔径216阻挡/遮挡。
随后，载物台组合件208可经配置以将样本203从成像光电柱202a的光轴致动到溢流光电柱202b的光轴中。溢流光电柱202b接着可经配置以通过执行一或多次溢流扫描来在样本203中引发电压对比。例如，光电柱202b的电子源232可产生溢流电子束211。电子源232可包含可调整电子源232，所述可调整电子源232经配置以选择性地调整溢流电子束211的溢流电子电流及/或溢流电子着陆能量以进行各种溢流扫描。可引导溢流电子束211通过束限制孔径234以便选择溢流束电流，且枪透镜236可将溢流电子束211聚焦到样本203的表面上。偏转器238可经配置以使溢流电子束211扫描遍及样本203的表面以便实行溢流扫描。
为了对样本203的大区域进行充电，溢流电子束211必须展现高电子电流。通常，溢流电子束211展现在近似亚μA到μA范围内的电子束电流，其中样本203的表面上的充电着陆能量在近似亚keV到keV范围内。样本203上的溢流电子束201的充电束光点的大小可为数十微米(μm)、数百微米(μm)、高达毫米(mm)。
最终，在运用溢流光电柱202b执行一或多次溢流扫描以便在样本203内引发电压对比之后，载物台组合件208可经配置以将样本203致动回到成像光电柱202a的光轴中。随后，成像光电柱202a可经配置以运用成像电子束201执行一或多次成像扫描以便实行电压对比检验。
归因于必须在相应成像光电柱202a与溢流光电柱202b之间致动样本203，图2B中所说明的扫描电子显微镜系统200b通常可被称为“样本移位”或“晶片移位”溢流充电配置。
虽然图2B中所说明的扫描电子显微镜系统200b的“晶片移位”溢流充电配置可成功地执行电压对比检验，但其遭受若干缺点。首要的是，扫描电子显微镜系统200b需要额外、独立光电元件来实行单独溢流及成像扫描。对独立溢流光电柱202a及独立溢流光电柱202b的需要导致成本增加，重量增加及总体复杂性增加。另外，单独光电柱202a、202b需要较大真空室以便容纳扫描电子显微镜系统200b的额外元件。其次，在每一相应光电柱202a、202b的光轴之间致动载物台组合件208及样本203的需要要求样本台208的大移动范围，从而进一步增加所需大小。最后，扫描电子显微镜系统200b遭受不良处理量。在相应光轴之间长距离地致动载物台组合件208减慢检验。此外，每一相应光电柱202a、202b的光学元件必须在每次相应成像/溢流扫描之间重新对准，从而进一步减小处理量。
至少出于上文识别的那些原因，图2B中所说明的扫描电子显微镜系统200b可能不适用于一些电压对比检验。扫描电子显微镜系统200b的一些缺点可通过利用成像光电柱202a的一些光学元件进行溢流扫描来缓解。此可参考图2C进一步理解。
图2C说明扫描电子显微镜系统200c，其包含用于执行样本203的电压对比检验的成像光电柱202a及溢流光电柱202b。特定来说，图2C说明由当前可用检验系统利用的扫描电子显微镜系统200c。本文中构想，扫描电子显微镜系统200c的简要论述可提供本发明的附带优点可与其比较的基线。
本文中进一步应注意，与图2B中所说明的扫描电子显微镜系统200b相关联的任何论述可被视为适用于图2C中所说明的扫描电子显微镜系统200c，除非本文中另有所述。
如图2C中所展示，扫描电子显微镜系统200c还可包含独立成像光电柱202a及独立溢流光电柱202b。然而，如与其中光电柱202a、202b完全独立的图2B中的扫描电子显微镜系统200b相较，图2C中的扫描电子显微镜系统200c的光电柱202a、202b可共享一或多个光学元件。例如，如图2C中所展示，成像光电柱202a及溢流光电柱202b两者可利用物镜226、文氏滤光器222及主扫描偏转器224。
与图2B相较，图2C中所说明的溢流光电柱202b可将溢流电子束211引导到文氏滤光器222及物镜226。文氏滤光器222可经配置以将溢流电子束211偏转到物镜226，所述物镜226接着可经配置以将溢流电子束211聚焦到样本203的表面上。主扫描偏转器224接着可经配置以在溢流扫描期间使溢流电子束211扫描遍及样本203的表面。如先前所述，可通过调整物镜226的延迟场来控制溢流电子束211的充电着陆能量。
如图2C中所展示，溢流电子束211可展现文氏滤光器222附近的电子束交叉。电子束交叉可经定位于枪透镜236与物镜226之间的溢流光电柱202b内的任何点处。另外，调整电子束交叉在溢流光电柱202b内的位置可调整溢流束光点的大小。本文中进一步应注意，可实施无电子束交叉的溢流光电柱202b。
类似于图2B中的“晶片移位”溢流充电配置的缺点，图2C中的“联合物镜”溢流充电配置遭受若干缺点。特定来说，与图2B中的“晶片移位”溢流充电配置相关联的成本、大小及总体复杂性顾虑也适用于图2C中的“联合物镜”溢流充电配置。在相应光电柱202a、202b之间共用光电元件还可能导致若干附加缺点。例如，文氏滤光器222的强度可能需要针对相应溢流扫描及成像扫描中的每一者来调整，且可能必须在各次相应扫描之间调整。此外，在溢流扫描期间由溢流电子束211产生的二次电子209难以由检测器组合件206收集。例如，用于溢流扫描的文氏滤光器222的强度可经优化以对准溢流电子束211与物镜226，但可能导致二次电子209从样本203发射，其具有未被最佳地引导回到检测器组合件206的能量，由此导致不良图像及/或不产生图像。
在一些背景下，图2A中所说明的扫描电子显微镜系统200a的配置可用来实行溢流扫描及成像扫描两者。例如，参考图2A，光电柱202a可经配置以实行溢流扫描及成像扫描两者。在此方面，电子源204可经配置以产生用于溢流扫描的溢流电子束201a及用于成像扫描的成像电子束201b。光电柱202a可经配置以通过调整物镜226的延迟场来控制溢流电子束201a的充电着陆能量，且可经配置以通过调整聚光透镜216的强度及/或物镜226的强度来调整束光点大小。通过在“溢流模式”与“成像模式”之间转变，光电柱202a可经配置为用于电压对比检验的联合光电柱。
然而，本文中应注意，使用图2A中的光电柱202a进行溢流扫描及成像扫描两者还具有若干缺点。显著地，在实行电压对比检验时，运用联合光电柱202a的溢流充电可能展现不良充电性能及/或不良图像形成分辨率。这些缺点可参考图3进一步理解。
图3是说明图像形成分辨率与样本充电速度之间的关系的图表300。更特定来说，图表300说明由图2A中的光电柱202a产生的溢流电子束201a的电子束电流与图2A中的光电柱202a的图像形成分辨率之间的关系。图表300的X轴上的电子束电流与充电速度正相关，其中较高电子束电流导致较快充电速度。相反，图表300的Y轴上的光点大小与图像形成分辨率负相关，其中较高光点大小导致较低图像形成分辨率。
为了改进电子束检验(EBI)设备(例如图2A中所说明的扫描电子显微镜系统200a)的处理量，预期完整样本203上方溢流充电时间(Tc)(例如，溢流扫描的时间)显著地短于检验时间(Ti)(例如，成像扫描的时间)。例如，可预期遍及样本203的溢流扫描的时间小于或等于样本203的成像时间，使得Tc≤0.1*Ti。为了满足此限制，溢流电子束201a的最大电子束电流(被定义为Ic)必须为成像电子束201b的最大电子束电流(被定义为Ii)的至少十倍大(例如，Ic≥10*Ii)。
本文中应注意，必须满足电子束电流限制Ic≥10*Ii以便实现样本203内的足够电压对比。例如，图1中所说明的样本102内的足够电压对比可包含导体层段106a到106n与绝缘体层段108a到108n之间的1V到10V的电压对比，使得1V<|Vcj-Vij)|<10V。
例如，参考图2A，假定电子束201的三个最大电子束电流是10nA、100nA及1000nA。可通过改变束限制孔径210的状态来定义三个相应最大电子束电流，使得束限制孔径210的第一状态(BLA1)对应于10nA电子束电流，束限制孔径210的第二状态(BLA2)对应于100nA电子束电流，束限制孔径210的第三状态(BLA3)对应于1000nA电子束电流(例如，BLA3>BLA2>BLA1)。
在此实例中，由于其与图3中所说明的图表300相关，因此由BLA1产生的电子束201被表示为曲线302，由BLA2产生的电子束201被表示为曲线304，且由BLA3产生的电子束201被表示为曲线306。曲线302、304、306说明，如果从溢流电子束201a选择成像电子束201b，那么图2A中所说明的扫描电子显微镜系统200a的图像形成分辨率(其是依据光点大小)显著地减小。例如，如果从曲线304(例如，点301a)的100nA溢流电子束电流(BLA2)选择成像电子束201b的0nA到10nA电子束电流(BCi)，那么图像形成光点大小将归因于束限制孔径210(BLA2)与孔径216中间的90nA残留电子之间的库仑相互作用效果而急剧增加。作为另一实例，如果从曲线306(例如，点301b)的1000nA溢流电子束电流(BLA3)选择成像电子束201b的0nA到100nA电子束电流(BCi)，那么图像形成光点大小将归因于束限制孔径210(BLA3)与孔径216之间的900nA残余电子之间的库伦相互作用效果而甚至更显著地增加。
至少出于上述那些原因，图2A到2C中所说明的扫描电子显微镜系统200a、200b、200c中的每一者展现其自身的使其不适于一些电压对比检验应用的相应缺陷。
因此，本发明的实施例涉及一种解决上文识别的先前方法的一或多个缺点的扫描电子显微镜系统400及相关方法。本发明的扫描电子显微镜系统400可利用联合光电柱进行溢流充电及图像形成，同时维持图像形成分辨率及快速样本充电速度。
图4A到4C说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统400。更特定来说，图4A说明在“溢流模式”中使用具有极高溢流电子束电流(BCf)的溢流电子束401a执行溢流扫描的扫描电子显微镜系统400。比较来说，图4B说明在“成像模式”中使用具有相对高成像电子束电流(BCiH)的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400，且图4C说明在“成像模式”中使用具有低成像电子束电流(BCiL)的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400。将依次解决这些中的每一者。
现将参考图4A，扫描电子显微镜系统400可包含(但不限于)光电子系统402及通信耦合到光电子系统402的控制器404。在实施例中，光电子系统402可包含(但不限于)经配置以产生电子束401的电子源410、经配置以将电子束401引导到样本403的光电柱405及经配置以收集从样本403反射及/或发出的二次电子411的检测器组合件434。
在实施例中，电子源410可包含经配置以产生电子束301的任何电子源，包含(但不限于)热场发射(TFE)电子源、冷场发射(CFE)电子源、电子枪及类似者。如本文中将进一步详细论述，由电子源410产生的电子束401可包含经配置以实行溢流扫描的溢流电子束401a(图4A)或经配置以实行成像扫描的成像电子束401b(图4B到4C)。在此方面，图4A的“溢流模式”中所描绘的电子束401a通常被称为溢流电子束401a。电子源410可经配置以依发射角407(β)从电子源410的发射尖端产生/发射电子束401。如图4A中所展示，用于溢流扫描(βf)的最大发射角407a可受束限制孔径416限制。
电子束401的电子束电流可为电子源410的发射角407(β)及角强度(Jα)的函数。因此，针对具有角强度(Jα)的电子源410，用于溢流扫描的溢流电子束电流BCF可由方程式1来定义，且用于成像扫描的成像电子束电流BCI可由方程式2来定义：
Figure BDA0003098563590000111
Figure BDA0003098563590000112
其中BCf定义溢流电子束电流，BCi定义成像电子束电流，Jα定义电子源410的角强度，βf定义用于溢流扫描的溢流发射角407(例如，图4A中所说明的最大发射角407a)，且βi定义用于成像扫描的成像发射角407(例如，图4B到4C中所说明的发射角407b、407c)。在此方面，图4A中所说明的溢流电子束401a可以方程式1为特征，且图4B到4C中所说明的溢流电子束401b可以方程式2为特征。
光电柱405可包含经配置以从电子源410接收电子束401(例如，溢流电子束401a)且将电子束401引导到样本403的一或多个光电元件。在实施例中，光电柱405可包含双透镜组合件412(例如，双聚焦透镜组合件)，所述双透镜组合件412包含第一透镜414a(例如，第一枪透镜414a)及第二透镜414b(例如，第二枪透镜414b)。光电柱405可进一步包含束限制孔径416。例如，如图4A中所展示，光电柱405可进一步包含安置于双透镜组合件412的第一透镜414a与第二透镜414b之间的束限制孔径416。束限制孔径416可经配置以接收电子束401，传输/定义将被引导通过光电柱405的电子束401的最大电子束电流。
在实施例中，双透镜组合件412的第一透镜414a经配置以将电子束401聚焦到第一电子束交叉409a(XO1)。例如，第一透镜414a可经配置以将电子束401聚焦到双透镜组合件412的第一透镜414a与第二透镜414b之间的束限制孔径416附近的第一电子束交叉409a(XO1)。如图4A中所展示，通过在束限制孔径416附近形成第一电子束交叉409a(XO1)，第一透镜414a可启用通过光电柱405的溢流扫描所需的极高电子束电流(例如，亚μA到μA)。
随后，双透镜组合件412的第二透镜414b经配置以将电子束401聚焦且引导到第二电子束交叉409b(XO2)。例如，第二透镜414b可经配置以将电子束401聚焦到孔径420附近的第二电子束交叉409b(XO2)。在一些实施例中，第二电子束交叉409b(XO2)可经形成于孔径420附近，使得传递通过所述孔径的电子束401维持溢流扫描所需的高电子束电流。
可参考图5A到5B进一步展示及描述电子源410及双透镜组合件412。
图5A说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统200的双透镜组合件412的截面图。具体来说，图5A的上半部分说明双透镜组合件412的详细截面图的一部分，且图5A的下半部分说明双透镜组合件412的对应简化截面图。本文中应注意，双透镜组合件412在实践中可为旋转对称的，因此图5A中的描绘可仅仅出于说明目的而提供。
在实施例中，如图5A中所展示，电子源410可包含(但不限于)尖端440、抑制器442及提取器444。例如，图5A中所说明的电子源410可包含TFE电子源或CFE电子源。双透镜组合件412的第一透镜414a及第二透镜414b可包含磁性枪透镜414a、414b。例如，第一透镜414a可包含第一极片446a及第一线圈448a，且第二透镜414b可包含第二极片446b及第二线圈448b。在实施例中，磁性枪透镜414a、414b的极片446a、446b及线圈448a、448b由真空密封管450密封于空气中以便防止污染。束限制孔径416可经安置于透镜414a、414b之间。
在实施例中，可选择性地调整及/或优化束限制孔径416的大小及位置以满足指定检验处理量的图像形成分辨率要求及/或溢流充电速度要求。本文中应注意，可选择性地调整/优化提取器444与阳极(或地面中的束限制孔径416)之间的距离以便满足各种检验应用的电子束能量变化要求。
图5B说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统200的双透镜组合件412的截面图。图5B中所说明的双透镜组合件212被提供为图5A中所图示的额外及/或替代实例。因此，双透镜组合件212的实例仅仅出于说明目的而提供且不应被视为限制性，除非本文中另有所述。
如本文中先前关于图5A所述，图5B的上半部分说明双透镜组合件412的详细截面图的一部分，且图5B的下半部分说明双透镜组合件412的对应简化截面图。本文中应注意，双透镜组合件412在实践中可为旋转对称的，因此图5B中的描绘可仅仅出于说明目的而提供。
在额外及/或替代实施例中，双透镜组合件412的一或多个透镜414a、414b可包含静电透镜452。例如，如图5B中所展示，双透镜组合件412的第二透镜414b可包含静电透镜452。例如，静电透镜452可包含单透镜及/或单电势透镜，所述单透镜及/或单电势透镜包含安置于一或多个接地电极456之间的聚焦电极454。在额外及/或替代实施例中，静电透镜452可包含加速透镜或减速透镜。
本文中应注意，当执行电压对比检验时，一或多个静电透镜452的使用可提供电子束电流的快速切换/调整。在此方面，一或多个静电透镜452的使用可提供溢流扫描(图4A中所描绘的溢流模式)及成像扫描(图4B到4C中所描绘的成像模式)所需的电子束电流的更快及更有效切换。
将再次参考图4A。在实施例中，光电柱405可包含经配置以将电子束401引导到样本403的一或多个额外光电元件。例如，光电柱405可包含可被“开启”以进行检验(例如，溢流扫描、成像扫描)或被“关闭”的遮没偏转器418。作为另一实例，光电柱405可进一步包含(但不限于)聚光透镜422、预扫描偏转器424、文氏滤光器426、主扫描偏转器428及物镜430。可选择聚光透镜422及/或物镜430的数值孔径以改进光电柱405的图像形成光学件。聚光透镜422及/或物镜430可包含所属领域中已知的任何光电透镜，包含(但不限于)静电透镜。预扫描偏转器424及主扫描偏转器428可构成双偏转器组合件，且可经配置以扫描所选择的电子束401遍及样本403。在额外及/或替代实施例中，可选择性地致动载物台组合件432以使电子束401扫描遍及样本403。双偏转器组合件还可经配置以在大视场(FOV)内最小化离轴像差模糊及失真。
在实施例中，光电子系统402可进一步包含检测器组合件434，所述检测器组合件434经配置以检验响应于电子束401从样本403的表面反射、散射或以其它方式发出的电子411(例如，二次电子411)。在实施例中，文氏滤光器426可经配置以将从样本403散射的电子411重新引导到检测器组合件434。检测器组合件434可经配置以基于经接收电子411产生/获取样本403的一或多个图像。
在实施例中，扫描电子显微镜系统400可进一步包含通信地耦合到检测器组合件434的控制器404。控制器404可包含经配置以执行存储于存储器408中的程序指令集的一或多个处理器406，所述程序指令集经配置以致使一或多个处理器406实行本发明的各种步骤/功能。例如，一或多个处理器406可经配置以：产生经配置以致使光电子系统402形成溢流电子束401a且运用溢流电子束401a执行样本203的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号；产生经配置以致使光电子系统402形成成像电子束401b且运用成像电子束401b执行样本403的部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号；在一或多次成像扫描期间接收由检测器组合件434获取的一或多个图像；及基于一或多个图像确定样本403的一或多个特性。将依次解决这些步骤/功能中的每一者。
在一个实施例中，控制器404可经配置以产生经配置以致使光电子系统402形成溢流电子束401a且运用溢流电子束401a执行样本403的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号。
在产生溢流电子束401a以实行一或多次溢流扫描后，可经由预扫描偏转器424及/或主扫描偏转器428使溢流电子束401a扫描遍及样本403的表面。归因于通常溢流扫描不存在分辨率要求的事实，控制器404可经配置以仅运用预扫描偏转器424及主扫描偏转器428中的一者及/或两者使溢流电子束401a扫描遍及样本403。在额外及/或替代实施例中，控制器404可经配置以通过凭借选择性地致动其上安置样本403的载物台组合件432来使溢流电子束401a进行扫描而实行一或多次溢流扫描。本文中进一步应注意，可对样本403执行一或多次溢流扫描以便在样本403的一或多个层内引发电压对比。
文氏滤光器426可经配置以收集从样本403的表面发出的电子411，且将电子411引导到检测器组合件434。检测器组合件434可经配置或可未经配置以在一或多次溢流扫描期间收集二次电子411。在其中检测器组合件434经配置以在溢流扫描期间接收二次电子411且产生图像的实施例中，控制器404可经配置以将经产生图像存储于存储器408中及/或丢弃经产生图像。
在另一实施例中，控制器404可经配置以产生经配置以致使光电子系统402形成成像电子束401b且运用成像电子束401b执行样本403的部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号。此可参考图4B到4C进一步理解。
图4B到4C说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统400。更具体来说，图4B到4C各自说明处于“成像模式”中的扫描电子显微镜系统400，其中图4B说明使用具有相对高电子束电流的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400，且图4C说明使用具有低电子束电流的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400。
本文中应注意，在适用范围内且除非本文中另有所述，与图4A中所说明的扫描电子显微镜系统400相关联的任何论述可被视为适用于图4B到4C中所说明的扫描电子显微镜系统400。相反，在适用范围内且除非本文中另有所述，与图4B到4C中所说明的扫描电子显微镜系统400相关联的任何论述可被视为适用于图4A中所说明的扫描电子显微镜系统400。
现将具体地参考图4B。图4B说明使用具有相对高束电流的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400。在实施例中，第一透镜414a可经设置为具有高于图4C中所展示的激励电平的某个激励电平。第一透镜414a可经配置以聚焦成像电子束401b且选择通过束限制孔径416的相对高原始/最大电子束电流(BCiH)，如由最大成像电子束所说明。起因于高电子束电流(BCiH)的成像电子束401b可以成像发射角407b(βiH)为特征。
通过运用第二透镜414b将成像电子束401b引导及/或聚焦到第二透镜414b与孔径420之间的电子束交叉417(XO1)，可进一步减小/划分最大成像电子束。在此方面，可选择性地调整孔径420以便控制所选择的成像电子束401b的一或多个特性。例如，可选择性地调整孔径420以便控制成像电子束电流(BCiH)。换来说，孔径420可经配置以从最大成像电子束识别所选择的成像电子束。
比较来说，图4C说明使用具有低电子束电流的成像电子束401b执行成像扫描的扫描电子显微镜系统400。具体地参考图4C，第一透镜414a可经设置为“关闭”，或可经设置为具有相对低激励以便保持其在作用中及/或稳定。在第一透镜414a不执行聚焦及/或执行最小聚焦的情况下，仅由电子源410产生的成像电子束401b的近轴区域发射电子传递通过束限制孔径416。因此，图4C中所说明的成像发射角407b(βiL)可远小于图4A中所说明的溢流发射角407a(βf)(例如，βiL<βf)。此外，与图4B相较，图4C中所说明的成像发射角407b(βiL)可小于图4B中所说明的成像发射角407b(βiH)(例如，βiL<βiH)。
可明白，选择性地修改束限制孔径416及/或孔径420可有效地使扫描电子显微镜系统400在图4A中所说明的溢流模式与图4B到4C中所说明的成像模式之间转变。溢流扫描可能需要极高电子束电流(BCf)，而成像扫描可能需要跨相对低、中等或相对高电子束电流(BCiH、BCiL)执行。
在此方面，控制器404可经配置以选择性地修改束限制孔径416及/或孔径420的一或多个特性以便定义溢流电子束电流(BCf)(图4A)、成像电子束电流(BCiH、BCiL)(图4B到4C)、溢流发射角(βf)(图4A)及/或成像发射角(βiH、βiL)(图4B到4C)。特定来说，控制器404可经配置以通过选择性地调整束限制孔径416的一或多个特性来使光电子系统402在溢流模式与成像模式之间切换。例如，控制器404可经配置以调整束限制孔径416的大小及/或束限制孔径416在双透镜组合件412内的位置(例如，距第一透镜414a的距离、距第二透镜414b的距离)。
针对各种溢流模式及成像模式的电子束电流与发射角之间的关系可通过方程式3来描述：
Figure BDA0003098563590000161
其中βf及BCf定义图4A中所描绘的溢流模式中使用的溢流发射角及溢流电子束电流，βiH及BCiH定义图4B中所描绘的具有相对高电子束电流的成像模式中使用的成像发射角及成像电子束电流，且βiL及BCiL定义图4C中所描绘的具有低电子束电流的成像模式中使用的成像发射角及成像电子束电流。
在产生成像电子束401b以实行一或多次成像扫描后，可经由预扫描偏转器424及/或主扫描偏转器428使成像电子束401b扫描遍及样本403的表面。与通常不具有分辨率要求的溢流扫描相反，控制器404可经配置以运用预扫描偏转器424及主扫描偏转器428两者使成像电子束401b扫描遍及样本403以便满足图像形成分辨率要求。在此方面，针对特定视场(FOV)内具有较高图像形成分辨率要求的成像扫描，控制器404可运用预扫描偏转器424及主扫描偏转器428两者使成像电子束401b进行扫描，以便通过优化预扫描偏转器424及主扫描偏转器428的相对强度及旋转比来最小化偏转像差及失真。在额外及/或替代实施例中，控制器404可经配置以通过凭借选择性地致动其上安置样本403的载物台组合件432来使成像电子束401b进行扫描而实行一或多次成像扫描。
在一些实施例中，控制器404可经配置以在执行溢流扫描及/或成像扫描时选择性地加偏压于样本403以便延迟溢流电子束401a及/或成像电子束401b。本文中构想，加偏压于样本403可允许控制器404针对样本403的特定层的最佳电压对比或最佳检验条件更精细地调整溢流电子束401a及/或成像电子束401b的着陆能量(LE)。
随后，文氏滤光器426可经配置以收集从样本403的表面发出的电子411，且将电子411引导到检测器组合件434。在一些实施例中，贯穿溢流扫描及成像扫描所使用的文氏滤光器426强度可等效或基本上等效。归因于当在溢流模式(溢流扫描)与成像模式(成像扫描)之间切换时电子束401能量不变的事实，用于溢流扫描及成像扫描的恒定文氏滤光器426强度可为可能的。
因此，检测器组合件434可经配置以针对溢流模式及成像模式两者在相同文氏滤光器426强度下收集电子411。在此方面，控制器404可经配置以在恒定强度下操作文氏滤光器426，同时在溢流模式中实行溢流扫描且同时在成像模式中实行成像扫描。如图4B到4C中所展示，当执行样本403的一或多次成像扫描时，检测器组合件434可经配置以收集从样本403的表面发出的二次电子411。检测器组合件432可进一步经配置以基于经收集/经接收二次电子411产生样本403的一或多个图像。在另一实施例中，控制器404可在一或多次成像扫描期间接收由检测器组合件434获取的一或多个图像。控制器404可经配置以将经接收图像存储于存储器408中。
重要的是，溢流电子束401a的光点大小可相对大(数十微米到数百微米)。因此，在溢流扫描期间，电子411可广泛地分布于检测器组合件434上。因此，即使在利用极高溢流电子束电流的溢流模式期间，检测器组合件434还可能无被过度受激电子411损坏的风险。
在另一实施例中，控制器404可经配置以基于一或多个图像确定样本403的一或多个特性。可识别的样本403的特性可包含(但不限于)缺陷的存在(例如，灾难性缺陷、干扰缺陷)、缺陷位置、缺陷大小、样本403的测量及类似者。在额外及/或替代实施例中，控制器404可经配置以产生经配置以基于样本403的一或多个经确定特性选择性地调整一或多个过程工具的一或多个特性的一或多个控制信号。在此方面，控制器404可经配置以在一前馈或反馈环路中产生一或多个控制信号以便选择性地调整上游及/或下游过程工具。可基于样本403的经确定特性调整的过程工具可包含(但不限于)光刻工具、蚀刻工具、抛光工具、沉积工具及类似者。
图6说明根据本发明的一或多个实施例的扫描电子显微镜系统400的物镜430的截面图。在实践中，物镜430可为绕光轴旋转对称的，如图6中所展示。
在实施例中，物镜430可包含联合使用的物镜430，所述联合使用的物镜430用于在溢流模式中实行的溢流扫描(图4A)及在成像模式中实行的成像扫描(图4B到4C)。在实施例中，物镜430可包含磁性聚焦区段，所述磁性聚焦区段包含极片450及线圈452。物镜430可进一步包含静电延迟/充电区段，所述静电延迟/充电区段包含接地管456及电荷控制板(CCP)458。如本文中关于双透镜组合件414所述，接地管454可经配置以将极片450及线圈452密封于空气中以便保护真空不受污染。
本文中应注意，优化束限制孔径416及双透镜组合件412以便满足方程式3可实现优于先前方法的显著检验益处。特定来说，根据方程式3利用扫描电子显微镜系统400可实现针对跨广范围的束电流的电压对比检验的改进式溢流充电速度(例如，对溢流扫描的更短时间要求)以及改进式高分辨率图像形成特性。可参考图7进一步理解扫描电子显微镜系统400的伴随优点。
图7是说明根据本发明的一或多个实施例的图像形成分辨率与样本充电速度之间的关系的图表700。如本文中先前关于图3所述，电子束电流与充电速度正相关，其中较高电子束电流导致较快充电速度，且光点大小与图像形成分辨率负相关，其中较高光点大小导致较低图像形成分辨率。曲线702说明低电子束电流(例如，BCiL)，曲线704说明高电子束电流(例如，BCiH)，且曲线706代表用于低电子束应用的高电子束电流的预测。
如本文中先前关于图3所述，如果要选择用于溢流扫描的溢流电子束电流(BCf)(例如，BCf＝1000nA)，那么将在用于成像扫描的低成像电子束电流(BCi)中实现非常不良图像形成分辨率(例如，BCiL＝0-10nA，BCiH＝0-100nA)。不良图像形成分辨率可归咎于束限制孔径210与孔径216中间的电子的重库仑相互作用效果。相较来说，参考图7，在已运用极高溢流电子束电流(例如，BCf＝1000nA)完成溢流扫描之后，可单独地运用原始低电子束电流(例如，BCiL＝10nA)及原始高电子束电流(例如，BCiH＝100nA)实现0到10nA及10到100nA两者的高分辨率。
本发明的额外实施例涉及用于执行溢流扫描及/或成像扫描的技术。此可参考图8A到9进一步理解。
图8A到8B说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的扫描带扫描程序800的示意图。在一些实施例中，扫描电子显微镜系统400可经配置以执行扫描带扫描程序800以便在溢流模式中实行溢流扫描及/或在成像模式中实行成像扫描。
在改进样本403的电压对比检验的处理量方面的一个挑战是在跨显著地大于10x10 mm的样本403的至少一部分的近似10x10 mm的大面积(例如，图案化晶片中的裸片的面积)内访问/扫描成像电子束401b。因此，本发明的实施例涉及一种扫描带扫描程序800以便改进用于检验的处理量，包含电压对比检验。
在实施例中，控制器404可经配置以通过将样本403的一部分(或被检验样本403的部分)逻辑上划分成多个横向条带802来实行扫描带扫描程序800。例如，如图8A中所展示，样本403(或被检验样本403的部分)可被划分成第一横向条带802a、第二横向条带802b…及第m横向条带802m。多个横向条带的一或多个横向条带可由横向长度(L)及扫描带扫描高度(H)来定义。在实施例中，如图8B中所展示，横向条带802的扫描带扫描高度(H)可被定义为H＝nKP，其中P以纳米(nm)到数十纳米(nm)为单位定义电子束401(例如，溢流电子束401a、成像电子束401b)的像素光点大小，K是数字值1024，且n是“第k个”数。
在实施例中，控制器404可经配置以使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801针对扫描带扫描高度(H)进行扫描(例如，溢流电子束401a、成像电子束401b)。在第一反复803a中使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801针对扫描带扫描高度(H)进行扫描之后，控制器404可经配置以在第一反复805a中回扫电子束401，接着重复使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801针对扫描带扫描高度(H)进行扫描。控制器404可经配置以使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801跨横向条带802针对横向长度(L)进行扫描达多次反复803a到803n。在此方面，垂直扫描带扫描图案801可被定义为与多次回扫反复805a到805n-1组合的多次垂直扫描反复803a到803n。
在一些实施例中，控制器404可经配置以沿垂直扫描带扫描图案801针对扫描带扫描高度(H)致动电子束401，同时致动样本403(经由载物台组合件432)。例如，控制器404可经配置以沿垂直扫描带扫描图案801针对扫描带扫描高度(H)致动电子束401，同时沿平行于横向长度(L)的横向方向致动样本403。控制器404可经配置以通过以恒定速度沿平行于横向长度(L)的横向方向致动载物台组合件432而以恒定速度致动样本403。
在完成一个横向条带802之后，可回转样本403(例如，载物台组合件432)，且可扫描后续横向条带802。例如，在使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801跨第一横向条带802a针对扫描带扫描高度(H)及横向长度(L)进行扫描之后，控制器404接着可经配置以运用相同垂直扫描带扫描图案执行扫描第二横向条带802b。例如，如图8A中所展示，控制器404可经配置以使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801一跨第一横向条带802a针对扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿第一横向方向，沿第一横向条带802的横向长度(L)致动样本403。在完成第一横向条带802a后，控制器404可经配置以使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801一跨第二横向条带802a针对扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿与第一横向方向相反的第二横向方向沿第二横向条带802的横向长度(L)致动样本403。
作为另一实例，控制器404可经配置以使电子束401沿垂直扫描带扫描图案801一跨第一横向条带802a针对扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿第一横向方向，沿第一横向条带802的横向长度(L)致动样本403。在完成第一横向条带802a后，控制器404可经配置以沿与第一横向方向相反的第二横向方向沿横向长度(L)致动样本403，接着针对第二横向条带802b重复垂直扫描带扫描图案801。
在实施例中，针对样本403或样本403的一部分实行成像扫描的扫描带扫描程序800的处理量可被定义为总时间(Timg)的函数，所述总时间(Timg)可根据方程式4来定义：
Figure BDA0003098563590000201
其中Ld定义被检验样本403的高度或长度(样本403可被定义为面积Ld*Ld)，且tst、trt及tpd分别是载物台组合件432的回转时间、扫描回扫时间及像素停留时间。像素停留时间tpd可由像素扫描速率(简称f)或tpd＝1/f给出。像素扫描速率f可进一步由在溢流扫描及/或成像扫描期间的信号(S)对噪声(N)比(例如，SNR)来定义。信号(S)可被定义为成像电子束电流(BCi)，而噪声(N)通常被视为统计散粒噪声。因此，较高成像电子束电流(BCi)使较高扫描速率被使用，由此导致较短像素停留时间(tpd)(例如，增加BCi减小tpd)。
可根据电子束401的像素光点大小(P)、成像电子束电流(BCi)及扫描带扫描高度(H)(或“第k个”数n)的光学能力改进/优化如方程式4中所表示的扫描带扫描程序800的处理量。还可根据回扫时间的电子能力及在扫描带扫描程序800/垂直扫描带扫描图案801期间致动载物台组合件432的机械能力改进/优化处理量。
本文中应注意，可基于包含预扫描偏转器220及主扫描偏转器224的双偏转器组合件的设计/能力设置用于扫描带扫描程序800的扫描带扫描高度(H)及/或横向长度(L)。例如，双偏转器组合件的最大扫描能力可定义扫描带扫描高度(H)及/或横向长度(L)。然而，本文中进一步应注意，增加扫描带扫描高度(H)及/或横向长度(L)可增加处理量，但导致离轴模糊及失真增加。
除使用扫描带扫描程序800来实行成像扫描之外，扫描带扫描程序800可另外及/或替代地用于实行溢流扫描。溢流扫描程序800还可针对溢流扫描显著地简化。特定来说，与可为数纳米(nm)到数百纳米(nm)的成像电子束401b的像素大小相较，溢流电子束401a的像素大小可与数百微米(μm)一样大。因此，当利用扫描带扫描程序800进行溢流扫描时，可将像素光点大小(P)设置为与每一横向条带802的扫描带扫描高度(H)一样大。在此方面，归因于溢流电子束401a的增加大小，对于溢流扫描，沿垂直扫描带扫描图案801扫描溢流电子束401a可能是不必要的。如本文中先前所述，可通过选择性地控制聚光透镜422及/或物镜430的聚焦强度来实现溢流电子束401a的较大像素光点大小。
在实施例中，实行溢流扫描(溢流充电)的扫描带扫描程序800的处理量可被定义为总时间(Tchrg)的函数，所述总时间(Tchrg)可根据方程式5来定义：
Figure BDA0003098563590000211
其中H定义溢流电子束401a的像素光点大小，且v定义载物台组合件432的速度。归因于增大的像素光点大小，与组合件像时间(Timg)相较，总溢流充电时间(Tchrg)可忽略不计。Timg与Tchrg之间的差可取决于用于成像扫描的成像电子束401b的像素大小。例如，针对成像电子束401b的大像素光点大小，Tchrg＜＜0.1*Timg，且针对成像电子束401b的小像素光点大小，Tchrg＜＜0.01*Timg。
在一些实施例中，溢流充电电压(例如，样本403的经引发表面电压)可为位置的函数(例如，VFC(x,y))，且可根据方程式6来定义：
Figure BDA0003098563590000212
其中BCf定义溢流电子束电流，ε0定义真空介电常数，εr(x,y)定义局部位置(x,y)中的相对真空介电常数，且d(x,y)定义样本403在局部位置(x,y)中的层厚度。针对1-10V的经引发电压对比的要求(例如，VFC＝1-10V)，方程式6可用来设计用于实行溢流扫描的光电子系统402的光学件。
在此方面，当实行希望实现样本403的指定电压对比(VFC)的溢流扫描时，控制器404可根据方程式6设置溢流电子束电流(BCf)、溢流电子束的像素大小(H)及载物台组合件432的速度。一般来说，层的经引发充电电压搭配载物台组合件432的最快移动速度(例如，v＝100-200mm/s)、连同亚μA级的溢流电子束电流(例如，BCf＝亚-μA)及数百微米(μm)的溢流电子束401a的像素大小是足够的(例如，VFC>10V)。
图9说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的逐步程序900的示意图。
在额外及/或替代实施例中，扫描电子显微镜系统400可经配置以执行逐步程序900以便在溢流模式中实行溢流扫描及/或在成像模式中实行成像扫描。逐步程序900有时可被称为“步进并扫描”程序900。
在实施例中，控制器404可经配置以通过将样本403(或被检验样本403的部分)逻辑上划分成多个主视场(PFOV 902)来实行逐步程序900。例如，如图9中所展示，控制器404可经配置以将被检验样本403的一部分划分成第一PFOV 902a(PFOV1)、第二PFOV 902b(PFOV2)及第三PFOV 902c(PFOV3)。在实施例中，PFOV 902可经定大小为数十微米(μm)到数百微米(μm)。可相对于溢流电子束401a的溢流像素光点大小901确定各PFOV 902的大小。例如，如图9中所展示，PFOV 902可经定大小使得其小于溢流像素光点大小901。然而，此不应被视为对本发明的限制，除非本文中另有所述。
在另一实施例中，控制器404可经配置以将PFOV 904细分成多个子视场(SFOV904)。例如，如图9中所展示，控制器404可经配置以将PFOV 902b划分成多个SFOV 904a到904n。多个SFOV 904a到904n可以所属领域中已知的任何配置来布置，包含(但不限于)m xn阵列。
在实施例中，控制器404可经配置以在前移到下一PFOV 902之前执行每一相应PFOV 902的一或多次溢流扫描及一或多次成像扫描。例如，控制器404可经配置以在处于溢流模式中时运用溢流电子束401a执行第一PFOV 902a的一或多次溢流扫描。随后，控制器404可经配置以将光电子系统402切换到成像模式，且通过使成像电子束401b扫描遍及多个SFOV 904a到904b来执行第一PFOV 902a的一或多次成像扫描。在一些实施例中，控制器404可经配置以使成像电子束401b沿光栅扫描图案扫描遍及多个SFOV 904a到904b。样本403及载物台组合件434可保持固定，同时使成像电子束扫描遍及单个PFOV 902内的多个SFOV904a到904b。
在执行第一PFOV 902a的溢流及成像扫描之后，控制器404可经配置以将光电子系统402切换回到溢流模式。控制器404可进一步经配置以选择性地致动样本403以便对准第二PFOV 902b与光电子系统402的光轴。随后，控制器404可经配置以执行第二PFOV 904b的一或多次溢流扫描，将光电子系统402切换回到成像模式，且通过使成像电子束401b扫描遍及第二PFOV 902b的多个SFOV 904a到904n来执行第二PFOV 902b的一或多次成像扫描。可针对每一PFOV 902a到902n继续此溢流成像程序直到已检验整个样本403(或样本403的部分)为止。
单个PFOV的总溢流充电时间(TPFOV)可根据方程式7来定义及/或估计：
Figure BDA0003098563590000231
其中P定义溢流电子束401a的溢流像素光点大小901，VFC定义所期望的经引发电压对比，d定义PFOV内的样本403的局部层的厚度，且BCf定义溢流电子束电流。
在其中溢流像素光点大小901(P)足够大以覆盖整个PFOV 902(如图9中所展示)的实施例中，单个PFOV的总溢流充电时间(TPFOV)可为亚毫秒级。例如，考虑溢流充电实现大小为100μm的PFOV 902的10V的经引发电压对比(VFC＝10V)，其中绝缘体层是1μm厚(d＝1μm)，其中溢流电子束电流是100nA(BCf＝100nA)。在此实例中，根据方程式7，单个PFOV的总溢流充电时间(TPFOV)可为亚毫秒级。因此，与载物台组合件434的步进时间(其通常为亚秒级)相较，TPFOV可忽略不计。
本文中应注意，可存在其中溢流像素光点大小901(P)不足够大以覆盖整个PFOV902的一些例子。例如，光电子系统402内的磁性组件的磁性速度可能使得难以产生足够大以覆盖整个PFOV 902的溢流像素光点大小901(P)。然而，即使在溢流像素光点大小901(P)不足够大以覆盖整个PFOV 902的情况下，与PFOV 902相较，溢流像素光点大小901(P)将可能仍相对大，且将需要最少扫描以覆盖整个PFOV 902。因此，仍可通过使用双偏转器组合件(例如，预扫描偏转器220及主扫描偏转器224)使相对大溢流像素光点大小901(P)扫描遍及PFOV 902来实现亚毫秒溢流充电时间(TPFOV)。本文中应注意，可通过使聚光透镜422散焦同时维持物镜430的恒定激励来实现处于微米级的溢流像素光点大小901(P)。
本文中构想，本发明的实施例可解决用于电压对比检验系统的一或多个先前缺点。例如，通过使用联合光电柱来实行溢流扫描及成像扫描两者，本发明的扫描电子显微镜系统400可减小系统的大小、重量及复杂性。另外，通过选择性地调整光电子系统402(例如，双透镜组合件412、束限制孔径416、孔径420及类似者)的特性，本发明的扫描电子显微镜系统400可实现快速溢流充电速度，同时维持高图像形成分辨率。特定来说，本发明的扫描电子显微镜系统400可减小束限制孔径416与孔径420之间的残留电子电流，由此降低残留电子之间的库仑相互作用效果且改进成像扫描期间的图像形成分辨率。
本文中应注意，所揭示的扫描电子显微镜系统400的一或多个组件可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到系统的各种其它组件。例如，控制器404、光电子系统402(例如，电子源410、束限制孔径416、物镜430)、检测器组合件434及类似者可经由有线连接(例如，铜线、光纤电缆及类似者)或无线连接(例如，RF耦合、IR耦合、数据网络通信(例如，WiFi、WiMax、蓝牙、3G、4G、4G LTE、5G及类似者)彼此通信地耦合且通信地耦合到其它组件。
在另一实施例中，扫描电子显微镜系统400可包含控制器404。在一个实施例中，控制器404包含一或多个处理器406及存储器408。在另一实施例中，一或多个处理器406可经配置以执行存储于存储器408中的程序指令集，其中所述程序指令集经配置以致使一或多个处理器406实行本发明的步骤。
在一个实施例中，一或多个处理器406可包含所属领域中已知的任何一或多个处理元件。在此意义上，一或多个处理器406可包含经配置以执行软件算法及/或指令的任何微处理器类型装置。在一个实施例中，一或多个处理器406可由桌面计算机、主计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或经配置以执行经配置以操作扫描电子显微镜系统400的程序的其它计算机系统(例如，联网计算机)构成，如贯穿本发明所描述。应认识到，贯穿本发明所描述的步骤可由单个计算机系统或替代地由多个计算机系统来实行。通常，术语“处理器”可广义地被定义为涵盖具有执行来自存储器408的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。此外，扫描电子显微镜系统400的不同子系统(例如，控制器404、电子源410、检测器组合件434)可包含适于实行贯穿本发明所描述的步骤的至少一部分的处理器或逻辑元件。因此，上文描述不应被解释为对本发明的限制而仅仅是说明。
存储器408可包含所属领域中已知的适于存储可由相关联的一或多个处理器406执行的程序指令及由扫描电子显微镜系统400产生的图像的任何存储媒体。例如，存储器408可包含非暂时性存储器媒体。例如，存储器408可包含(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态驱动及类似者。进一步应注意，存储器408可与一或多个处理器406一起容置于共同控制器壳体中。在替代实施例中，存储器408可相对于处理器406、控制器404及类似者的物理位置远程地定位。在另一实施例中，存储器408维持用于致使一或多个处理器406实行贯穿本发明所描述的各个步骤的程序指令。
在一个实施例中，用户接口436通信地耦合到控制器404。在一个实施例中，用户接口436可包含(但不限于)一或多个桌面计算机、平板计算机、智能电话、智能型手表或类似者。在另一实施例中，用户接口436包含用来向用户显示扫描电子显微镜系统400的数据的显示器。用户接口436的显示器可包含所属领域中已知的任何显示器。例如，显示器可包含(但不限于)液晶显示器(LCD)、基于有机发光二极管(OLED)的显示器或CRT显示器。所属领域的技术人员应认识到，能够与用户接口436集成的任何显示装置适于在本发明中实施。在另一实施例中，用户可响应于经由用户接口436显示给用户的数据而输入选择及/或指令。例如，用户可能够经由用户接口436输入一或多个控制命令以便使扫描电子显微镜系统400在溢流模式与成像模式之间切换。
图10说明根据本发明的一或多个实施例的用于执行电压对比检验的方法1000的流程图。本文中应注意，方法1000的步骤可全部或部分地由扫描电子显微镜系统400来实施。然而，进一步应认识到，方法1000不限于扫描电子显微镜系统400，其中额外或替代系统级实施例可实行方法1000的全部或部分步骤。
在步骤1002中，在溢流模式中运用光电子系统形成溢流电子束。例如，图4A说明处于溢流模式中的扫描电子显微镜系统400。如图4A中所展示，控制器404可经配置以致使光电子系统402的电子源410产生溢流电子束401a。
在步骤1004中，运用溢流电子束执行样本的一部分的一或多次溢流扫描。可对样本403执行一或多次溢流扫描以便在样本403的一或多个层内引发电压对比。例如，在产生溢流电子束401a后，可经由预扫描偏转器424及/或主扫描偏转器428使溢流电子束401a扫描遍及样本403的表面。在额外及/或替代实施例中，控制器404可经配置以通过凭借选择性地致动其上安置样本403的载物台组合件432来使溢流电子束401a进行扫描而实行一或多次溢流扫描。
在步骤1006中，调整光电子系统的束限制孔径的一或多个特性以将光电子系统从溢流模式切换到成像模式。例如，控制器404可经配置以通过选择性地调整束限制孔径416的大小及/或束限制孔径416在双透镜组合件412内的位置(例如，距第一透镜414a的距离、距第二透镜414b的距离)来使光电子系统402在溢流模式与成像模式之间切换。
在步骤1008中，在成像模式中运用光电子系统形成成像电子束。例如，图4B到4C说明处于成像模式中的扫描电子显微镜系统400。如图4B到4C中所展示，控制器404可经配置以致使光电子系统402的电子源410产生成像电子束401b。
在步骤1010中，运用成像电子束执行样本的一部分的一或多次成像扫描。例如，在产生成像电子束401b后，可经由预扫描偏转器424及/或主扫描偏转器428使成像电子束401b扫描遍及样本403的表面。在额外及/或替代实施例中，控制器404可经配置以通过凭借选择性地致动其上安置样本403的载物台组合件432来使成像电子束401b进行扫描而实行一或多次成像扫描。
在步骤1012中，在一或多次成像扫描期间获取样本的部分的一或多个图像。例如，检测器组合件432可经配置以基于经收集/经接收二次电子411产生样本403的一或多个图像。在另一实施例中，控制器404可在一或多次成像扫描期间接收由检测器组合件434获取的一或多个图像，且将经接收图像存储于存储器408中。
在步骤1014中，基于一或多个图像确定样本的一或多个特性。可被识别的样本403的特性可包含(但不限于)缺陷的存在(例如，灾难性缺陷、干扰缺陷)、缺陷位置、缺陷大小、样本403的测量及类似者。
所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的组件(例如，操作)、装置、对象及其随附论述为了概念清楚起见而用作实例且构想各种配置修改。因此，如本文中所使用，所陈述的特定实例及随附论述希望代表其更一般类别。通常，任何特定实例的使用希望代表其类别，且不包含特定组件(例如，操作)、装置及对象不应被视为限制性。
所属领域的技术人员将明白，存在通过其可实现本文中所描述的过程及/或系统及/或其它技术的各种工具(例如，硬件、软件及/或固件)，且优选工具将随其中部署过程及/或系统及/或其它技术的背景而变化。例如，如果实施者确定速度及精度最重要，那么实施者可选择主要是硬件及/或固件的工具；替代地，如果灵活性最重要，那么实施者可选择主要是软件的实施方案；或者，又再次替代地，实施者可选择硬件、软件及/或固件的某个组合。因此，存在通过其可实现本文中所描述的过程及/或装置及/或其它技术的若干可能工具，所述工具均不固有地优于另一工具，其中待利用的任何工具是取决于其中将部署工具的背景及实施者的特定考虑(例如，速度、灵活性或可预测性)(其任一者可变化)的选择。
呈现先前描述以使所属领域的一般技术人员能够制作及使用如在特定应用及其要求的背景下所提供的本发明。如本文中所使用，方向性术语(例如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“上部”、“向上”、“下部”、“下”及“向下”)出于描述目的希望提供相对位置，且并非希望指定绝对参考框架。对所描述实施例的各种修改对于所属领域的技术人员将是显而易见的，且本文中所定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，本发明并非希望限于所展示及所描述的特定实施例，而是符合与本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最广范围。
关于本文中基本上任何复数及/或单数术语的使用，所属领域的技术人员可根据背景及/或应用从复数转换为单数及/或从单数转换为复数。为了清楚起见，本文中未明确地陈述各种单数/复数置换。
本文中所描述的全部方法可包含将方法实施例的一或多个步骤的结果存储于存储器中。结果可包含本文中所描述的任何结果且可以所属领域中已知的任何方式存储。存储器可包含本文中所描述的任何存储器或所属领域中已知的任何其它合适存储媒体。在已存储结果之后，结果可在存储器中存取且可由本文中所描述的任何方法或系统实施例使用，经格式化以显示给用户，由另一软件模块、方法或系统使用及类似者。此外，结果可“永久”、“半永久”、“暂时”或在一段时间周期存储器储。例如，存储器可为随机存取存储器(RAM)，且结果可能不一定无限期地保留于存储器中。
进一步构想，上文所描述的方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的(若干)任何其它方法的(若干)任何其它步骤。另外，上文所描述的方法的实施例中的每一者可由本文中所描述的任何系统来执行。
本文中所描述的标的物有时说明其它组件内所含或与其它组件连接的不同组件。应理解，如此描绘的架构仅仅是示范性的，且事实上可实施实现相同功能的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能的组件的任何布置经有效地“相关联”，使得实现所期望功能。因此，本文中组合以实现特定功能的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得实现所期望功能，而与架构或中间组件无关。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所期望功能，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所期望功能。可耦合的特定实例包含(但不限于)物理上可配合及/或物理上相互作用的组件及/或无线地可相互作用及/或无线地相互作用的组件及/或逻辑上相互作用及/或逻辑上可相互作用的组件。
此外，应理解，本发明是由随附权利要求书定义。所属领域的技术人员将理解，通常，本文中且尤其随附权利要求书(例如，随附权利要求书的主体)中所使用的术语通常希望为“开放”术语(例如，术语“包含(including)”应被解释为“包含(但不限于)”，术语“具有”应被说明为“至少具有”，术语“包含(includes)”应被解释为“包含(但不限于)”及类似者)。所属领域的技术人员将进一步理解，如果预期特定数目个所介绍权利要求叙述，那么此意图将在权利要求书中明确地叙述，且在缺失此叙述的情况下不存在此意图。例如，为了帮助理解，下文随附权利要求书可含有介绍性词组“至少一个”及“一或多个”的使用以介绍权利要求叙述。然而，此类词组的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”介绍权利要求叙述将含有此所介绍权利要求叙述的任何特定权利要求限于仅含有一个此叙述的发明，即使同一权利要求包含介绍性词组“一或多个”或“至少一个”及例如“一”或“一个”的不定冠词(例如，“一”及/或“一个”通常应被解释为意味着“至少一个”或“一或多个”)；用来介绍权利要求叙述的定冠词的使用也是如此。另外，即使明确地叙述特定数目个所介绍权利要求叙述，所属领域的技术人员仍将认识到，此叙述通常应被解释为至少意味着着所叙述数目(例如，没有其它修饰词的“两个叙述”的纯粹叙述通常意味着至少两个叙述，或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B及C中的至少一者及类似者”的惯例的那些例子中，通常此构造希望具所属领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B及C中的至少一者的系统”将包含(但不限于)具有单独A、单独B、单独C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起及类似者的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者及类似者”的惯例的那些例子中，通常，此构造希望具所属领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包含(但不限于)具有单独A、单独B、单独C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起及类似者的系统)。所属领域的技术人员将进一步理解，实际上无论是在描述、权利要求书或图式中，呈现两个或更多个替代术语的任何转折词及/或词组应被理解为构想包含所述术语中的一者、所述术语中的任一者或两个术语的可能性。例如，词组“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A及B”的可能性。
据信通过前文描述将理解本发明及其许多附带优点，且将显而易见的是，在不脱离所揭示标的物的情况下或在不牺牲其全部实质优势的情况下，可对组件的形式、构造及布置进行各种改变。所描述形式仅仅是解释性的，且所附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明由随附权利要求书定义。

Claims (29)

1.一种扫描电子显微镜系统，其包括：
光电子系统，其包括：
电子源，其经配置以产生电子束；
光电柱，其经配置以将所述电子束引导到样本，所述光电柱包括：
双透镜组合件，其包含第一透镜及第二透镜；
束限制孔径，其经安置于所述双透镜组合件的所述第一透镜与所述第二透镜之间；及
检测器组合件，其经配置以检测从所述样本的表面散射的电子；及
控制器，其通信地耦合到所述光电子系统，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行存储于存储器中的程序指令集，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：
产生经配置以致使所述光电子系统形成溢流电子束且运用所述溢流电子束执行所述样本的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号；
产生经配置以致使所述光电子系统形成成像电子束且运用所述成像电子束执行所述样本的所述部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号；
在所述一或多次成像扫描期间接收由所述检测器组合件获取的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述溢流电子束经配置以在所述样本的所述部分的一或多个层中引发电压对比。
3.根据权利要求1所述的系统，
其中所述溢流电子束包含溢流电子束电流(BCf)及溢流发射角(βf)，且其中所述成像电子束包含成像电子束电流(BCi)及成像发射角(βi)，且
其中所述溢流电子束电流(BCf)大于所述成像电子束电流(BCi)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述溢流电子束电流(BCf)是所述成像电子束电流(BCi)的至少十倍大。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述溢流发射角(βf)大于所述成像电子束发射角(βi)。
6.根据权利要求1所述的系统，
其中在溢流模式中执行所述一或多次溢流扫描且在成像模式中执行所述一或多次成像扫描，
其中所述一或多个处理器经配置以通过选择性地调整所述束限制孔径的一或多个特性来使所述光电子系统在所述溢流模式与所述成像模式之间切换。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述束限制孔径的所述一或多个特性包括所述束限制孔径的大小或所述束限制孔径在所述第一透镜与所述第二透镜之间的位置中的至少一者。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述光电子系统进一步包括文氏滤光器，所述文氏滤光器经配置以将从所述样本发出的电子引导到所述检测器组合件，其中所述控制器经配置以在所述溢流模式及所述成像模式中在恒定强度下操作所述文氏滤光器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述溢流电子束及所述成像电子束两者由所述光电柱从所述电子源引导到所述样本。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述光电子系统进一步包括孔径，其中所述双透镜组合件经配置以从所述电子源接收所述电子束且将所述电子束引导到所述孔径。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以选择性地调整所述孔径的一或多个特性以便调整所述成像电子束电流(BCi)。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述双透镜组合件包括第一枪透镜及第二枪透镜。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述双透镜组合件包括枪透镜及静电透镜。
14.根据权利要求1所述的系统，其中一或多个光电元件包括安置于所述双透镜组合件的所述第一透镜与所述第二透镜之间的束限制孔径。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以产生经配置以选择性地调整所述束限制孔径的一或多个特性以便选择被引导通过所述光电柱的最大电子束电流的一或多个控制信号。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述电子源包括热场发射TFE电子源或冷场发射CFE电子源中的至少一者。
17.根据权利要求1所述的系统，其中执行所述一或多次溢流扫描或所述一或多次成像扫描中的至少一者包括：
将所述样本的所述部分划分成一或多个横向条带，所述一或多个横向条带包含横向长度(L)及扫描带扫描高度(H)；及
使所述溢流电子束或所述成像电子束中的至少一者沿垂直扫描带扫描图案针对所述扫描带扫描高度(H)，针对所述横向长度(L)进行扫描达多次反复。
18.根据权利要求17所述的系统，其中执行所述一或多次溢流扫描或所述一或多次成像扫描中的至少一者包括：
将所述样本的所述部分划分成第一横向条带及至少一个额外横向条带，所述第一横向条带及所述至少一个额外横向条带包含横向长度(L)及扫描带扫描高度(H)；
使所述溢流电子束或所述成像电子束中的至少一者沿垂直扫描带扫描图案一跨所述第一横向条带针对所述扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿第一横向方向，沿所述第一横向条带的所述横向长度(L)致动所述样本的所述部分；及
使所述溢流电子束或所述成像电子束中的至少一者沿垂直扫描带扫描图案一跨所述至少一个额外横向条带针对所述扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿与所述第一横向方向相反的第二横向方向，沿所述至少一个额外横向条带的所述横向长度(L)致动所述样本的所述部分。
19.根据权利要求1所述的系统，其中执行所述一或多次溢流扫描或所述一或多次成像扫描中的至少一者包括：
将所述样本的所述部分划分成第一主视场PFOV及至少一个额外主视场PFOV；
执行所述第一PFOV的所述一或多次溢流扫描；
通过使所述成像电子束沿光栅扫描图案跨所述第一PFOV的多个子视场SFOV进行扫描来执行所述第一PFOV的所述一或多次成像扫描；
选择性地致动所述样本；
执行所述至少一个额外PFOV的所述一或多次溢流扫描；
通过使所述成像电子束沿光栅扫描图案跨所述至少一个额外PFOV的多个子视场SFOV进行扫描来执行所述至少一个额外PFOV的所述一或多次成像扫描。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一PFOV或所述至少一个额外PFOV中的至少一者的大小小于所述溢流电子束的光点大小。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以：
产生经配置以基于所述一或多个经确定特性选择性地调整一或多个过程工具的一或多个特性的一或多个控制信号。
22.一种扫描电子显微镜系统，其包括：
控制器，其通信地耦合到光电子系统，所述控制器包含一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以执行存储于存储器中的程序指令集，所述程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：
产生经配置以致使所述光电子系统在溢流模式中形成溢流电子束且运用所述溢流电子束执行样本的一部分的一或多次溢流扫描的一或多个控制信号；
产生经配置以选择性地调整所述光电子系统的束限制孔径的一或多个特性以便将所述光电子系统从所述溢流模式切换到成像模式的一或多个控制信号，其中所述束限制孔径经安置于双透镜组合件的第一透镜与第二透镜之间；
产生经配置以致使所述光电子系统在所述成像模式中形成成像电子束且运用所述成像电子束执行所述样本的一部分的一或多次成像扫描的一或多个控制信号；
在所述一或多次成像扫描期间接收由所述光电子系统的检测器组合件获取的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
23.一种方法，其包括：
在溢流模式中运用光电子系统形成溢流电子束；
运用所述溢流电子束执行样本的一部分的一或多次溢流扫描；
调整所述光电子系统的束限制孔径的一或多个特性以将所述光电子系统从所述溢流模式切换到成像模式；
在所述成像模式中运用所述光电子系统形成成像电子束；
运用所述成像电子束执行样本的一部分的一或多次成像扫描；
在所述一或多次成像扫描期间获取所述样本的所述部分的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像确定所述样本的一或多个特性。
24.根据权利要求23所述的方法，
其中所述溢流电子束包含溢流电子束电流(BCf)及溢流发射角(βf)，且其中所述成像电子束包含成像电子束电流(BCi)及成像发射角(βi)，且
其中所述溢流电子束电流(BCf)大于所述成像电子束电流(BCi)。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述溢流电子束电流(BCf)是所述成像电子束电流(BCi)的至少十倍大，且其中所述溢流发射角(βf)大于所述成像电子束发射角(βi)。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述束限制孔径的所述一或多个特性包括所述束限制孔径的大小或所述束限制孔径在双透镜组合件的第一透镜与第二透镜之间的位置中的至少一者。
27.根据权利要求23所述的方法，其中执行所述一或多次成像扫描包括：
将所述样本的所述部分划分成一或多个横向条带，所述一或多个横向条带包含横向长度(L)及扫描带扫描高度(H)；及
使所述成像电子束沿垂直扫描带扫描图案针对所述扫描带扫描高度(H)，针对所述横向长度(L)进行扫描达多次反复。
28.根据权利要求23所述的方法，其中所述一或多次成像扫描包括：
将所述样本的所述部分划分成第一横向条带及至少一个额外横向条带，所述第一横向条带及所述至少一个额外横向条带包含横向长度(L)及扫描带扫描高度(H)；
使所述成像电子束沿垂直扫描带扫描图案一跨所述第一横向条带针对所述扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿第一横向方向，沿所述第一横向条带的所述横向长度(L)致动所述样本的所述部分；及
使所述成像电子束沿垂直扫描带扫描图案一跨所述至少一个额外横向条带针对所述扫描带扫描高度(H)进行扫描，同时沿与所述第一横向方向相反的第二横向方向沿所述至少一个额外横向条带的所述横向长度(L)致动所述样本的所述部分。
29.根据权利要求23所述的方法，其中所述一或多次成像扫描包括：
将所述样本的所述部分划分成第一主视场PFOV及至少一个额外主视场PFOV；
执行所述第一PFOV的所述一或多次溢流扫描；
通过使所述成像电子束沿光栅扫描图案跨所述第一PFOV的多个子视场SFOV进行扫描来执行所述第一PFOV的所述一或多次成像扫描；
选择性地致动所述样本；
执行所述至少一个额外PFOV的所述一或多次溢流扫描；
通过使所述成像电子束沿光栅扫描图案跨所述至少一个额外PFOV的多个子视场SFOV进行扫描来执行所述至少一个额外PFOV的所述一或多次成像扫描。
CN201980079961.7A 2018-12-14 2019-12-13 在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光电柱 Pending CN113261072A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862780190P 2018-12-14 2018-12-14
US62/780,190 2018-12-14
US16/697,347 2019-11-27
US16/697,347 US20200194223A1 (en) 2018-12-14 2019-11-27 Joint Electron-Optical Columns for Flood-Charging and Image-Forming in Voltage Contrast Wafer Inspections
PCT/US2019/066116 WO2020123886A1 (en) 2018-12-14 2019-12-13 Joint electron-optical columns for flood-charging and image-forming in voltage contrast wafer inspections

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113261072A true CN113261072A (zh) 2021-08-13

Family

ID=71071209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980079961.7A Pending CN113261072A (zh) 2018-12-14 2019-12-13 在电压对比晶片检验中用于溢流充电及图像形成的联合光电柱

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200194223A1 (zh)
EP (1) EP3895197A4 (zh)
JP (1) JP7470120B2 (zh)
KR (1) KR20210092832A (zh)
CN (1) CN113261072A (zh)
TW (1) TWI824083B (zh)
WO (1) WO2020123886A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10861666B1 (en) * 2020-01-30 2020-12-08 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbletterprüftechnik mbH Method of operating a charged particle gun, charged particle gun, and charged particle beam device
DE102021118684A1 (de) * 2021-07-20 2023-01-26 Carl Zeiss Multisem Gmbh Verfahren zur Analyse von Störeinflüssen bei einem Vielstrahl-Teilchenmikroskop, zugehöriges Computerprogrammprodukt und Vielstrahl-Teilchenmikroskop
WO2023241870A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Asml Netherlands B.V. Systems and methods of defect detection by voltage contrast imaging

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353279A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 回路パターン検査方法とその装置
US20090084954A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Hitachi High-Technologies Corporation Method for inspecting and measuring sample and scanning electron microscope
US20140319342A1 (en) * 2013-04-27 2014-10-30 Kla-Tencor Corporation Method and System for Adaptively Scanning a Sample During Electron Beam Inspection
US10096447B1 (en) * 2017-08-02 2018-10-09 Kla-Tencor Corporation Electron beam apparatus with high resolutions

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6066849A (en) 1997-01-16 2000-05-23 Kla Tencor Scanning electron beam microscope
US6252412B1 (en) * 1999-01-08 2001-06-26 Schlumberger Technologies, Inc. Method of detecting defects in patterned substrates
US6344750B1 (en) * 1999-01-08 2002-02-05 Schlumberger Technologies, Inc. Voltage contrast method for semiconductor inspection using low voltage particle beam
JP3951590B2 (ja) * 2000-10-27 2007-08-01 株式会社日立製作所 荷電粒子線装置
JPWO2002056332A1 (ja) * 2001-01-10 2004-05-20 株式会社荏原製作所 電子線による検査装置、検査方法、及びその検査装置を用いたデバイス製造方法
US7132301B1 (en) * 2003-06-19 2006-11-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Method and apparatus for reviewing voltage contrast defects in semiconductor wafers
US7253410B1 (en) * 2005-03-16 2007-08-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Charge-control pre-scanning for e-beam imaging
US7453274B1 (en) * 2007-10-09 2008-11-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Detection of defects using transient contrast
US8791414B2 (en) * 2010-04-21 2014-07-29 Hermes Microvision, Inc. Dynamic focus adjustment with optical height detection apparatus in electron beam system
US10460903B2 (en) * 2016-04-04 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Method and system for charge control for imaging floating metal structures on non-conducting substrates
US10497536B2 (en) * 2016-09-08 2019-12-03 Rockwell Collins, Inc. Apparatus and method for correcting arrayed astigmatism in a multi-column scanning electron microscopy system
US10840056B2 (en) * 2017-02-03 2020-11-17 Kla Corporation Multi-column scanning electron microscopy system
US10347460B2 (en) * 2017-03-01 2019-07-09 Dongfang Jingyuan Electron Limited Patterned substrate imaging using multiple electron beams
CN115206757A (zh) * 2017-08-02 2022-10-18 Asml荷兰有限公司 用于带电粒子浸没以增强电压对比缺陷信号的系统和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353279A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 回路パターン検査方法とその装置
US20090084954A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Hitachi High-Technologies Corporation Method for inspecting and measuring sample and scanning electron microscope
JP2009099540A (ja) * 2007-09-27 2009-05-07 Hitachi High-Technologies Corp 試料の検査，測定方法、及び走査電子顕微鏡
US20140319342A1 (en) * 2013-04-27 2014-10-30 Kla-Tencor Corporation Method and System for Adaptively Scanning a Sample During Electron Beam Inspection
US10096447B1 (en) * 2017-08-02 2018-10-09 Kla-Tencor Corporation Electron beam apparatus with high resolutions

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022512243A (ja) 2022-02-02
WO2020123886A1 (en) 2020-06-18
TW202044307A (zh) 2020-12-01
US20200194223A1 (en) 2020-06-18
JP7470120B2 (ja) 2024-04-17
EP3895197A4 (en) 2022-08-31
KR20210092832A (ko) 2021-07-26
TWI824083B (zh) 2023-12-01
EP3895197A1 (en) 2021-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7863565B2 (en) Electron beam inspection method and electron beam inspection apparatus
US7253410B1 (en) Charge-control pre-scanning for e-beam imaging
US7449690B2 (en) Inspection method and inspection apparatus using charged particle beam
JP5391252B2 (ja) 荷電粒子ビームを用いた検査方法及び検査装置
US6252412B1 (en) Method of detecting defects in patterned substrates
JP7470120B2 (ja) 電圧コントラストウェーハ検査におけるフラッド帯電及び像形成のための共同電子光学カラム
US6946654B2 (en) Collection of secondary electrons through the objective lens of a scanning electron microscope
JP4943733B2 (ja) 荷電粒子ビームを用いた検査方法及び検査装置
US7547884B2 (en) Pattern defect inspection method and apparatus thereof
US20200381212A1 (en) Multiple charged-particle beam apparatus and methods of operating the same
JP7265646B2 (ja) マルチビーム検査装置における二次ビームのアライメントのためのシステム及び方法
TWI821618B (zh) 藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置
US7009177B1 (en) Apparatus and method for tilted particle-beam illumination
CN113646865A (zh) 具有单束模式的多束检查设备
WO2018173241A1 (ja) 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置の調整方法
US20230326706A1 (en) Apparatus and method for directing charged particle beam towards a sample
US7135675B1 (en) Multi-pixel and multi-column electron emission inspector
US20230019113A1 (en) Multi-modal operations for multi-beam inspection system
JP2000223542A (ja) 電子ビ―ムを用いた検査方法及び検査装置
WO2024061632A1 (en) System and method for image resolution characterization
WO2024061596A1 (en) System and method for image disturbance compensation
JP2023516919A (ja) 荷電粒子システムにおける高スループット欠陥検査のためのシステム及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination