CN114616643A - 使用多波长电荷控制器的带电粒子检查系统和方法 - Google Patents
使用多波长电荷控制器的带电粒子检查系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114616643A CN114616643A CN202080073929.0A CN202080073929A CN114616643A CN 114616643 A CN114616643 A CN 114616643A CN 202080073929 A CN202080073929 A CN 202080073929A CN 114616643 A CN114616643 A CN 114616643A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- wavelength
- depth
- inspecting
- light
- 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
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 144
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 25
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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
- H01J37/02—Details
- H01J37/22—Optical, image processing or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/226—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
- G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
-
- 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, image processing or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/226—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
- H01J37/228—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object whereby illumination or light collection take place in the same area of the discharge
-
- 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
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24564—Measurements of electric or magnetic variables, e.g. voltage, current, frequency
-
- 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
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
- H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
-
- 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
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24592—Inspection and quality control of devices
-
- 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
- H01J2237/248—Components associated with the control of the tube
- H01J2237/2482—Optical means
-
- 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
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
一种用于检查衬底的装置和检查衬底的方法,其中带电粒子束被布置为撞击衬底的一部分,并且具有第一波长的第一光束和具有第二波长的第二光束也被布置为撞击衬底的一部分,该第二波长与第一波长不同。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月24日提交的美国申请62/925,320的优先权,该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及带电粒子检查系统和方法,其利用电荷控制器来控制被检查物品的部分处的电性质和/或热性质。
背景技术
半导体制造技术的改进已经允许增加集成电路的密度并在晶片的给定表面积上或给定体积中封装更多晶体管以形成半导体器件。增加晶体管密度导致需要提供更高分辨率晶片检查的系统和方法。特别地,在半导体器件制造工艺的各个阶段可能会出现缺陷。尽早准确、有效地标识任何此类缺陷非常重要。
通常,用于制造半导体器件的工艺包括:在每个半导体器件的衬底上或衬底中形成各种材料的层;在半导体器件上进行光处理、掩模和形成电路图案;以及去除或蚀刻层的各部分以形成半导体器件。这种半导体器件是通过在半导体晶片的每个器件上重复这些和其他操作来制造的。更好的制造技术允许微细加工,得到大多数观察工具难以辨别的特征。鉴于此,已使用带电粒子束检测系统,例如扫描电子显微镜(SEM)、电子束探测器和聚焦离子束(FIB)系统。
电子束(e-beam)检查是通过在衬底上形成的器件的表面图案上扫描电子束、并收集从扫描器件的表面图案发出的二次电子作为检查信号来执行的。信号被处理并以灰度级表示,以产生扫描器件的表面图案的图像。图案化表面包含形成电子器件或直接/间接电连接到衬底内的器件的图案特征。以灰度对比度显示的所获得图像表示与器件、连接以及材料相关联的荷电电压的差异。因此,该图像也称为电压对比度(VC)图像。检测异常灰度级或异常VC以标识有缺陷的器件或连接。例如,如果在应该观察到较暗灰度级的地方出现亮灰度级,则认为存在亮电压对比度(BVC)缺陷。另一方面,如果在应该观察到较亮灰度级的地方出现暗灰度级,则认为存在暗电压对比度(DVC)缺陷。
当电子束在器件的表面图案上扫描时,荷电可能会被感应并在器件上累积。产生的荷电可以是负的或正的,这取决于所使用的电子束条件(着陆能量、束流等)以及表面图案材料。特别地,对于设计用于满足更大束流要求的电子束(e-beam)检查工具,由于晶片样品表面上累积的电荷,所采集图像的质量会下降。这使得标识关键缺陷变得更加困难。
为了避免这个问题,电荷调节技术被实现以调节晶片表面处的电荷条件。一种这样的技术采用激光辐射照射晶片表面,从而通过光电导和/或光电效应控制局部荷电。例如,光束可以感应出光电流或激发漏电流,使得地或衬底的电子迁移到检查位置并中和累积在器件的扫描表面上的正电荷。这有助于排出扫描器件上累积的正电荷。参见例如Y.Zhao等人,利用电子束检查工具的光束增强缺陷检测,2008年国际半导体制造研讨会(ISSM),日本东京,2008年,第258-260页,其通过引用并入本文。
发明内容
以下呈现一个或多个实施例的简化概述,以便提供对实施例的基本理解。该概述不是对所有设想的实施例的广泛概述,并且不旨在标识所有实施例的重要或关键元素,也不是描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念,作为稍后呈现的更详细描述的前奏。
根据实施例的一个方面,公开了一种用于检查衬底的装置,该装置包括:带电粒子束源,被布置为将带电粒子束投射到衬底的部分上;第一光源,被布置为将具有第一波长的第一光束投射到衬底的该部分上;以及第二光源,被布置为将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的该部分上。带电粒子束源可以包括电子束源。第一光源可以包括被配置为生成第一光束的第一激光器,并且第二光源可以包括被配置为生成第二光束的第二激光器。第一波长可以被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长可以被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。第一波长可以被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改衬底的部分中的电性质。第一波长可以被选择为在第一深度处的晶片的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改在与第一深度不同的第二深度处的晶片的部分中的电性质。该装置还可以包括光束组合器,该光束组合器被布置为将第一光束和第二光束组合成单个光束。光束组合器可以包括分色镜。光束组合器可以包括三向色棱镜。
根据实施例的另一方面,公开了一种用于对衬底的部分进行成像的带电粒子束成像装置,该装置包括:带电粒子束源;带电粒子光学系统,被布置为将束聚焦到衬底的部分上;以及电磁辐射光学系统,适于生成具有第一波长的第一光束和具有与第一波长不同的第二波长的第二光束,并且将第一光束和第二光束聚焦在衬底的部分上。带电粒子束源可以包括电子束源。电磁辐射光学系统可以包括被配置为生成第一光束的第一激光器和被配置为生成第二光束的第二激光器。第一波长可以被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长可以被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。第一波长可以被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改衬底的部分中的电性质。第一波长可以被选择为在第一深度处的衬底的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改在与第一深度不同的第二深度处的衬底的部分中的电性质。该装置还可以包括光束组合器,用以将第一光束和第二光束组合成单个光束。光束组合器可以包括分色镜。光束组合器可以包括三向色棱镜。
根据实施例的另一方面,公开了一种检查衬底的方法,该方法包括以下步骤:将带电粒子束投射到衬底的部分上;将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上;以及将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上。将带电粒子束投射到衬底的部分上的步骤可以使用电子束源来执行。将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上的步骤和将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上的步骤可以被同时执行。将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上的步骤可以是使用第一激光器执行的,并且将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上的步骤可以是使用第二激光器执行的。第一波长可以被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长可以被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。第一波长可以被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改衬底的部分中的电性质。第一波长可以被选择为在第一深度处的晶片的部分中生成热效应,并且第二波长可以被选择为修改在与第一深度不同的第二深度处的晶片的部分中的电性质。该方法还可以包括将第一光束和第二光束组合成单个光束的步骤。组合步骤可以使用至少一个分色镜来执行。组合步骤可以使用至少一个三向色棱镜来执行。
下面结合附图对本发明的进一步的实施例、特征和优点以及各个实施例的结构和操作进行详细描述。
附图说明
并入本文并形成说明书的一部分的附图通过示例而非限制的方式说明了本发明的实施例的方法和系统。与详细描述一起,附图进一步用于解释相关领域的技术人员并且使相关领域的技术人员能够制作和使用本文呈现的方法和系统。在附图中,相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。
图1是带电粒子束系统(诸如可以用于根据本文所公开的实施例的方面)的示意图。
图2图示了根据本文所公开的实施例的方面的结合有电荷调节模块的带电粒子束系统的实施例。
图3A是说明具有不同波长的两种光穿透到衬底中的不同深度的概念的概念图。
图3B是说明具有不同波长的两种光影响衬底的不同性质的概念的概念图。
图4是示出根据实施例的一个方面的多波长光源的布置的图。
图5是示出根据实施例的一个方面的多波长光源的布置的图。
图6是示出根据实施例的一个方面的多波长光源的布置的图。
下面结合附图详细描述本发明的进一步特征和优点,以及本发明的各个实施例的结构和操作。注意,本发明不限于本文描述的特定实施例。这些实施例在本文中仅出于说明性目的而呈现。基于本文包含的教导,其他实施例对于相关领域的技术人员将是明显的。
具体实施方式
现在参考附图描述各种实施例,其中相同的附图标记自始至终用于指代相同的元件。在以下描述中,出于解释的目的,阐述了许多具体细节以便促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而,在一些或所有情况下,显然可以在不采用下文描述的具体设计细节的情况下实践下文描述的任何实施例。在其他情况下,众所周知的结构和设备以框图形式示出以便于描述一个或多个实施例。以下呈现一个或多个实施例的简化概述以便提供对实施例的基本理解。该概述不是对所有设想的实施例的广泛概述,并且不旨在标识所有实施例的重要或关键元素,也不是描绘任何或所有实施例的范围。
带电粒子检查系统的示例包括SEM(扫描电子显微镜)、TEM(隧道电子显微镜)、STEM(扫描隧道电子显微镜)、AFM(原子力显微镜)或FIB(聚焦离子束)仪器。对于应用于硅晶片的缺陷检查,商业电子束检查工具最常使用SEM。因此,以下对优选实施例的讨论将使用SEM作为示例,但应理解,本文所公开的概念也可以是可适用于其他类型的带电粒子检查系统的。
如上所述,电子器件由在称为衬底的一块硅上形成的电路构成。许多电路可以一起形成在同一块硅上,称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已显著减小,使得更多的电路可以被安装在衬底上。例如,智能电话中的IC芯片可以像缩略图一样小,但可以包括超过20亿个晶体管,每个晶体管的大小不到人类头发大小的1/1000。
制造这些极小的IC是一个复杂、耗时且昂贵的过程,通常涉及数百个单独的步骤。即使是一个步骤中的错误也有可能导致成品IC出现缺陷,使其无用。因此,制造过程的一个目标是快速可靠地标识此类缺陷。
因此,通常在其形成的各个阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描电子显微镜(SEM)进行检查,在本文中也称为电子束检查系统。SEM可以用于对这些极小的结构进行成像,实际上是对这些结构进行“拍照”。该图像可以用于确定结构是否正确形成以及是否在正确位置形成。
顾名思义,SEM使用电子束,因为这样的束可以用于观察太小而不能通过使用光的显微镜看到的结构。然而,电子束中的电子可能会导致电荷累积在衬底表面。这可能会干扰获得有用的图像。此外,对于一些器件,部分电路可能位于衬底表面之下。能够控制物理性质,诸如衬底的电性质或热性质以及在衬底内的不同深度处,可能是有益的。
本申请中的几个公开内容之一是一种系统和方法,其中衬底的经受电子束的部分也经受具有不同波长的两个光束。这提供了控制物理性质的能力,诸如衬底的电性质或热性质以及在衬底内的不同深度处。当然,这只是一个大概的描述,具体的细节将在下文中更完整、更准确地阐述。
基于SEM的电子束检查工具在图1中示出。SEM 100包括电子枪和柱(column),其中电子枪包括尖端101、肖特基抑制器电极102、阳极103、可选择的库仑孔板104和聚光透镜110。发射初级电子束190的尖端101可以是高温肖特基点阴极,其是ZrO/W肖特基电极。肖特基抑制器电极102提供初级电子束190的虚拟源。阳极电极103提供电场以从尖端101提取电子。然后,初级电子束190通过可选择的库仑孔板104以减少由库仑力引起的像差。初级电子束然后被聚光透镜110会聚。图1中的聚光透镜110是静电透镜,但是对于本领域的任何技术人员来说,在SEM 100中也可以采用一个或多个磁透镜。
SEM 100中的柱包括束流板120、检测器170、两个偏转器141和142以及物镜130。束流板120包括多个孔以允许用户选择初级电子束的合适的束流。然后通过物镜130将初级电子束聚焦在由载物台10支撑的晶片样品1上。样品1可以是用于光刻工艺的掩模、硅晶片、GaAs晶片、SiC晶片或任何其他用于半导体工艺的衬底。如本文所用,术语“衬底”旨在涵盖所有这些结构。图1中的物镜130是一个磁透镜,它包括一个被磁轭131包围的线圈132。两个偏转器141和142偏转到初级电子束190以将其扫描过晶片样品1。物镜130下方的电极150可以为初级电子束190提供延迟或浸没电场。电势可以被施加到载物台10,使得初级电子束190的着陆能量可以被调整或控制。图1中所示的物镜130可以是SEM中典型使用的类型,但也可以应用用于特定目的的变体设计和结构,诸如SORIL透镜,用于大FOV(视场)检查,如在美国专利第6,392,231号中所公开的。
图2示出了提供电荷调节的布置,其中激光器320用电磁辐射照射样品1的部分。然后电磁辐射被反射到检测器325,检测器325可以是CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器等。在检测器325接收到来自激光器320的信号后,控制器300检测样品1表面上的束斑位置,计算出初级电子束190照射的预定位置,并驱动激光器320经由传输介质310将束斑照射到预定位置。SEM 100、激光器210、检测器325、晶片样品1和载物台10都在真空室200内。控制器300可以是计算机或ASIC(专用集成电路),位于真空室200之外。
如上所述,电荷控制器生成激光束并将激光投射到样品处的电子束中心。激光辐射通常应用于样品表面,以帮助控制电子束检查期间样品上的电荷累积。该激光束改变材料的电子提取率,例如,通过在材料中生成电效应(表面等离子体激元、电场变化)或在样品中的半导体材料的晶格中生成热效应(热/声子振动)。因此,通过光子和半导体材料的相互作用,可以提高电子束调查期间生成的信号的信噪比(S/N)。
电磁辐射与材料的减轻的相互作用部分地取决于电磁辐射的波长。根据实施例的一个方面,使用多个电磁辐射源,每个具有不同的波长。这允许在相互作用深度和相互作用类型方面与材料更广泛的相互作用。例如,具有第一波长的电磁辐射可以具有的穿透深度不同于具有与第一波长不同的第二波长的电磁辐射的穿透深度。作为另一示例,具有第一波长的电磁辐射可以主要通过电效应与材料相互作用,而具有与第一波长不同的第二波长的电磁辐射可以主要通过热效应与材料相互作用。因此,具有多波长源的电荷控制器提供了全新检查技术范围的可能性。
如上所述,电荷控制器的目的是提高在电子束调查或检查期间生成的信号的信噪比,这些术语在本文中作为同义词使用。换言之,电荷控制器用于增加样品中具有缺陷的器件与样品中没有缺陷的器件之间的对比度。
由于逻辑/存储器器件的不同部分可以由具有不同结构的不同材料形成,因此期望电荷控制器在不同深度有效。这要求电荷控制器束深入材料并被吸收。换言之,为了提高逻辑/存储器器件不同部分处的信噪比,可以使用多个具有不同波长的光束,使得电荷控制器可以在晶片上具有足够的光子能量吸收的浅层和深层操作。
具有不同波长的光束在材料中具有不同的穿透深度(行进长度)。穿透深度δp由关系式δp=λ0/(4πκ)给出,其中λ0是光的波长,κ是材料的消光系数。因此较长波长的光具有较大的穿透深度。较长的穿透深度意味着光的能量被材料吸收的强度较低。应当注意,这里的术语“光”用于指代整个电磁波谱,无论光是否对人眼可见,并且可以包括红外线、紫外线、X射线、伽马射线或射频电磁辐射等。
在图3A中,样品1的一部分被示为在不同深度具有不同结构400、401、402等。短波长光束410在第一深度A与结构402相互作用。较长波长的光束420被较不强烈地吸收并且在比A更深的第二深度B处与结构403相互作用。图3B示出了不同的情况,其中具有不同波长的光束与样品的体材料不同地相互作用。短波长光束410主要通过修改结构404中材料的电特性来相互作用,而具有更长波长的第二光束420通过加热材料来相互作用。使用具有不同波长的激光束提供了将更多的激光/光能传输到材料中的能力,这使得电荷控制器的电/热性质更加有效。
各种布置中的任何一种都可以用于将不同波长的多个光束投射到样品上的电子束中心。例如,如图4所示,光束可以被引导以从不同的端口或方向会聚在电子束中心。第一激光器450从第一方向被引导至来自衬底1上的电子束源440的电子束的中心C,第二激光器460从第二方向被引导至衬底1上的电子束中心C,并且第三激光器470从第三方向被引导至衬底1上的电子束中心C。对本领域普通技术人员来说明显的是,可以使用任何数量的单独激光器。只要存在另一个激光器生成不同波长的光,两个激光器就可以共享相同的波长。
图5示出了一种布置,其中分色镜被用于沿公共光路投射具有不同波长的多个光束。因此,来自第一激光器500的光撞击分色镜510并穿过它,而来自第二激光器520的光撞击分色镜510并被分色镜510反射以沿着与来自第一激光器500的辐射的光束路径相同的光束路径传播。可以添加激光器和分色镜的附加组合。在所示示例中,存在第三激光器530和第二分色镜540。点550表示可以使用任意数量的这种布置。对本领域普通技术人员来说明显的是,可以使用任何数量的单独激光器。只要存在另一个激光器生成不同波长的光,两个激光器就可以共享相同的波长。
图6示出了三向色棱镜用于沿公共光路投射具有不同波长的多个光束的布置。因此,来自第一激光器600的光撞击三向色棱镜610并穿过它,而来自第二激光器620的光撞击三向色棱镜610并被三向色棱镜610反射以沿着与来自第一激光器的辐射的光束路径相同的光束路径传播。来自第三激光器630的光也撞击三向色棱镜610并被反射以沿公共光束路径传播。可以添加激光器和三向色棱镜的其他组合。在所示示例中,存在第四激光器640、第五激光器650和第二三向色棱镜660。点670表示可以使用任意数量的这种布置。对本领域普通技术人员来说明显的是,可以使用任何数量的单独激光器。只要存在另一个激光器生成不同波长的光,两个激光器就可以共享相同的波长。
因此,公开了一种电子束检查系统,该系统包括具有两个或更多个波长的束发射源,以帮助控制表面电荷。具有不同波长的光束可以作为单独的光束被投射到电子束系统中。具有不同波长的光束可以通过二向色滤光片、热镜、冷镜、三向色棱镜或其他可以一起操纵具有不同波长的光束的光学器件组合成一束。可以选择光束的波长以便它们在衬底的不同深度处操作。可以选择光束的波长,使得它们在衬底的相同部分具有不同的效应,例如,一个光束主要改变衬底的电特性,而另一个光束主要改变衬底的温度。
可以使用以下条款进一步描述各实施例:
1.一种用于检查衬底的装置,装置包括:
至少一个带电粒子束源,被布置为将至少一个带电粒子束投射到衬底的部分上;以及
多个光源,多个光源至少包括:
第一光源,被布置为将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上;以及
第二光源,被布置为将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上。
2.根据条款1的用于检查衬底的装置,其中至少一个带电粒子束源包括电子束源。
3.根据条款1或条款2的用于检查衬底的装置,其中第一光源包括被配置为生成第一光束的第一激光器,并且第二光源包括被配置为生成第二光束的第二激光器。
4.根据条款1、条款2或条款3的用于检查衬底的装置,其中第一波长被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。
5.根据条款1-条款4中任一项的用于检查衬底的装置,其中第一波长被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长被选择为修改衬底的部分中的电性质。
6.根据条款4的用于检查衬底的装置,其中第一波长被选择为进行以下一项:在第一深度处的晶片的部分中生成热效应或修改在第一深度处的晶片的部分中的电性质,并且第二波长被选择为进行以下一项:在第二深度处的晶片的部分中生成热效应或修改在第二深度处的晶片的部分中的电性质。
7.根据条款1-条款6中任一项的用于检查衬底的装置,还包括光束组合器,被布置为将第一光束和第二光束组合成单个光束。
8.根据条款7的用于检查衬底的装置,其中光束组合器包括分色镜。
9.根据条款7的用于检查衬底的装置,其中光束组合器包括三向色棱镜。
10.一种用于对衬底的部分进行成像的带电粒子束成像装置,该装置包括:
至少一个带电粒子束的至少一个源;
带电粒子光学系统,被布置为将至少一个束聚焦到衬底的部分上;以及
电磁辐射光学系统,适于生成具有第一波长的第一光束和具有与第一波长不同的第二波长的第二光束,并且将第一光束和第二光束聚焦在衬底的部分上。
11.根据条款10的带电粒子束成像装置,其中带电粒子束的源包括电子束源。
12.根据条款10或条款11的带电粒子束成像装置,其中电磁辐射光学系统包括被配置为生成第一光束的第一激光器和被配置为生成第二光束的第二激光器。
13.根据条款10、条款11或条款12的带电粒子束成像装置,其中第一波长被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。
14.根据条款10-条款13中任一项的带电粒子束成像装置,其中第一波长被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长被选择为修改衬底的部分中的电性质。
15.根据条款10的带电粒子束成像装置,其中第一波长被选择为在第一深度处的衬底的部分中生成热效应,并且第二波长被选择为修改在与第一深度不同的第二深度处的衬底的部分中的电性质。
16.根据条款10-条款15中任一项的带电粒子束成像装置,还包括光束组合器,光束组合器被布置为将第一光束和第二光束组合成单个光束。
17.根据条款16的带电粒子束成像装置,其中光束组合器包括分色镜。
18.根据条款16的带电粒子束成像装置,其中光束组合器包括三向色棱镜。
19.一种检查衬底的方法,方法包括以下步骤:
将至少一个带电粒子束投射到衬底的部分上;
将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上;以及
将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上。
20.根据条款19的检查衬底的方法,其中将带电粒子束投射到衬底的部分上的步骤使用电子束源来执行。
21.根据条款19或条款20的检查衬底的方法,其中将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上的步骤和将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上的步骤被同时执行。
22.根据条款19、条款20或条款21的检查衬底的方法,其中将具有第一波长的第一光束投射到衬底的部分上的步骤是使用第一激光器执行的,并且将具有与第一波长不同的第二波长的第二光束投射到衬底的部分上的步骤是使用第二激光器执行的。
23.根据条款19-条款22中任一项的检查衬底的方法,其中第一波长被选择为穿透衬底的部分至第一深度,并且第二波长被选择为穿透衬底的部分至与第一深度不同的第二深度。
24.根据条款19-条款23中任一项的检查衬底的方法,其中第一波长被选择为在衬底的部分中生成热效应,并且第二波长被选择为修改衬底的部分中的电性质。
25.根据条款19-条款22中任一项的检查衬底的方法,其中第一波长被选择为在第一深度处的晶片的部分中生成热效应,并且第二波长被选择为修改在与第一深度不同的第二深度处的晶片的部分中的电性质。
26.根据条款19-条款25中任一项的检查衬底的方法,还包括将第一光束和第二光束组合成单个光束的步骤。
27.根据条款26的检查衬底的方法,其中组合步骤使用至少一个分色镜来执行。
28.根据条款26的检查衬底的方法,其中组合步骤使用至少一个三向色棱镜来执行。
虽然在本文中可能会具体提及在IC制造中使用光刻装置,但应理解,本文所述的光刻装置可以具有其他应用,诸如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应当理解,在此类替代应用的上下文中,本文中对术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以被视为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将一层抗蚀剂施加到衬底并显影曝光的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检查工具中进行处理。在适用的情况下,本文的公开内容可以应用于此类和其他衬底处理工具。此外,衬底可以被处理不止一次,例如为了产生多层IC,因此这里使用的术语衬底也可以指代已经包含多个处理层的衬底。
上面已经借助功能构建块描述了本发明,功能构建块说明了特定功能的实现及其关系。为了描述的方便,这里已经任意定义了这些功能构建块的边界。只要适当地执行指定的功能及其关系,就可以定义替代边界。
特定实施例的上述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质,以至于其他人可以通过应用本领域技术内的知识,容易地修改和/或适应各种应用,诸如特定实施例,而无需过度实验,不偏离本发明的一般概念。因此,基于本文所呈现的教导和指导,此类修改和修改旨在落入所公开实施例的等同物的含义和范围内。应当理解,本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的,使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制,而应仅根据以下权利要求及其等同物来定义。
Claims (15)
1.一种用于检查衬底的装置,所述装置包括:
至少一个带电粒子束源,被布置为将至少一个带电粒子束投射到所述衬底的部分上;以及
多个光源,所述多个光源至少包括:
第一光源,被布置为将具有第一波长的第一光束投射到所述衬底的所述部分上;以及
第二光源,被布置为将具有第二波长的第二光束投射到所述衬底的所述部分上,所述第二波长与所述第一波长不同。
2.根据权利要求1所述的用于检查衬底的装置,其中所述至少一个带电粒子束源包括电子束源。
3.根据权利要求1所述的用于检查衬底的装置,其中所述第一光源包括被配置为生成所述第一光束的第一激光器,并且所述第二光源包括被配置为生成所述第二光束的第二激光器。
4.根据权利要求1所述的用于检查衬底的装置,其中所述第一波长被选择为穿透所述衬底的所述部分至第一深度,并且所述第二波长被选择为穿透所述衬底的所述部分至第二深度,所述第二深度与所述第一深度不同。
5.根据权利要求1所述的用于检查衬底的装置,其中所述第一波长被选择为在所述衬底的所述部分中生成热效应,并且所述第二波长被选择为修改所述衬底的所述部分中的电性质。
6.根据权利要求4所述的用于检查衬底的装置,其中所述第一波长被选择为进行以下一项:在所述第一深度处的所述晶片的所述部分中生成热效应或修改在所述第一深度处的所述晶片的所述部分中的电性质,并且所述第二波长被选择为进行以下一项:在所述第二深度处的所述晶片的所述部分中生成热效应或修改在所述第二深度处的所述晶片的所述部分中的电性质。
7.根据权利要求1所述的用于检查衬底的装置,还包括光束组合器,被布置为将所述第一光束和所述第二光束组合成单个光束。
8.根据权利要求7所述的用于检查衬底的装置,其中所述光束组合器包括分色镜。
9.根据权利要求7所述的用于检查衬底的装置,其中所述光束组合器包括三向色棱镜。
10.一种检查衬底的方法,所述方法包括以下步骤:
将至少一个带电粒子束投射到所述衬底的部分上;
将具有第一波长的第一光束投射到所述衬底的所述部分上;以及
将具有第二波长的第二光束投射到所述衬底的所述部分上,所述第二波长与所述第一波长不同。
11.根据权利要求10所述的检查衬底的方法,其中将具有第一波长的第一光束投射到所述衬底的所述部分上的步骤、和将具有与所述第一波长不同的第二波长的第二光束投射到所述衬底的所述部分上的步骤被同时执行。
12.根据权利要求10所述的检查衬底的方法,其中将具有第一波长的第一光束投射到所述衬底的所述部分上的步骤是使用第一激光器执行的,并且将具有与所述第一波长不同的第二波长的第二光束投射到所述衬底的所述部分上的步骤是使用第二激光器执行的。
13.根据权利要求10所述的检查衬底的方法,其中所述第一波长被选择为穿透所述衬底的所述部分至第一深度,并且所述第二波长被选择为穿透所述衬底的所述部分至第二深度,所述第二深度与所述第一深度不同。
14.根据权利要求10所述的检查衬底的方法,其中所述第一波长被选择为在所述衬底的所述部分中生成热效应,并且所述第二波长被选择为修改所述衬底的所述部分中的电性质。
15.根据权利要求10所述的检查衬底的方法,其中所述第一波长被选择为在第一深度处的所述晶片的所述部分中生成热效应,并且所述第二波长被选择为修改在第二深度处的所述晶片的所述部分中的电性质,所述第二深度与所述第一深度不同。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201962925320P | 2019-10-24 | 2019-10-24 | |
US62/925,320 | 2019-10-24 | ||
PCT/EP2020/079672 WO2021078819A1 (en) | 2019-10-24 | 2020-10-21 | Charged particle inspection system and method using multi-wavelength charge controllers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114616643A true CN114616643A (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=73020187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080073929.0A Pending CN114616643A (zh) | 2019-10-24 | 2020-10-21 | 使用多波长电荷控制器的带电粒子检查系统和方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220375715A1 (zh) |
CN (1) | CN114616643A (zh) |
TW (1) | TWI845782B (zh) |
WO (1) | WO2021078819A1 (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030094572A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-22 | Hitachi, Ltd. | Inspection system and inspection process for wafer with circuit using charged-particle beam |
US20110204228A1 (en) * | 2008-11-05 | 2011-08-25 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus |
US20160189923A1 (en) * | 2013-08-15 | 2016-06-30 | Swinburne University Of Technology | Apparatus and method |
US20160343534A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Hermes Microvision Inc. | System and Method for Calibrating Charge-Regulating Module |
US20180364564A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Applied Materials Israel Ltd. | On-axis illumination and alignment for charge control during charged particle beam inspection |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6392231B1 (en) | 2000-02-25 | 2002-05-21 | Hermes-Microvision, Inc. | Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method |
US6975386B2 (en) * | 2001-06-01 | 2005-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film quality inspecting method and film quality inspecting apparatus |
TWI225723B (en) * | 2002-04-12 | 2004-12-21 | Univ Nat Taiwan | Two-pole different width multi-layered semiconductor quantum well laser with carrier redistribution to modulate light-emission wavelength |
KR100601679B1 (ko) * | 2004-05-22 | 2006-07-14 | 삼성전자주식회사 | 화상투사장치 |
JP2006275743A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 欠陥検査方法 |
EP1956633A3 (en) * | 2007-02-06 | 2009-12-16 | FEI Company | Particle-optical apparatus for simultaneous observing a sample with particles and photons |
JP4606443B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2011-01-05 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線を用いた回路パターン用基板検査方法および基板検査装置 |
US20160020064A1 (en) * | 2011-01-27 | 2016-01-21 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Apparatus for focusing and for storage of ions and for separation of pressure areas |
CA2886007C (en) * | 2012-09-28 | 2016-10-11 | Yusuke Sato | Device for inspecting substrate having irregular rough surface and inspection method using same |
US11302590B2 (en) * | 2019-02-15 | 2022-04-12 | Kla Corporation | Delivery of light into a vacuum chamber using an optical fiber |
CN110320606B (zh) * | 2019-07-10 | 2021-07-27 | 苏州大学 | 一种光波分复用装置 |
-
2020
- 2020-10-21 TW TW109136404A patent/TWI845782B/zh active
- 2020-10-21 CN CN202080073929.0A patent/CN114616643A/zh active Pending
- 2020-10-21 US US17/771,761 patent/US20220375715A1/en active Pending
- 2020-10-21 WO PCT/EP2020/079672 patent/WO2021078819A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030094572A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-22 | Hitachi, Ltd. | Inspection system and inspection process for wafer with circuit using charged-particle beam |
US20110204228A1 (en) * | 2008-11-05 | 2011-08-25 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus |
US20160189923A1 (en) * | 2013-08-15 | 2016-06-30 | Swinburne University Of Technology | Apparatus and method |
US20160343534A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Hermes Microvision Inc. | System and Method for Calibrating Charge-Regulating Module |
US20180364564A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Applied Materials Israel Ltd. | On-axis illumination and alignment for charge control during charged particle beam inspection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220375715A1 (en) | 2022-11-24 |
TWI845782B (zh) | 2024-06-21 |
TW202123292A (zh) | 2021-06-16 |
WO2021078819A1 (en) | 2021-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4248382B2 (ja) | 荷電粒子ビームによる検査方法および検査装置 | |
JP5619959B2 (ja) | 微小構造欠陥の検出 | |
US7521679B2 (en) | Inspection method and inspection system using charged particle beam | |
US6586733B1 (en) | Apparatus and methods for secondary electron emission microscope with dual beam | |
US6583634B1 (en) | Method of inspecting circuit pattern and inspecting instrument | |
US7242015B2 (en) | Patterned wafer inspection method and apparatus therefor | |
JP5307181B2 (ja) | 試料表面検査方法及び検査装置 | |
US7847250B2 (en) | Substrate inspection apparatus, substrate inspection method and method of manufacturing semiconductor device | |
US7218126B2 (en) | Inspection method and apparatus for circuit pattern | |
KR20220065050A (ko) | 하전 입자 빔 장비에 의해 획득된 이미지들에서의 수차들을 결정하는 방법, 하전 입자 빔 장비의 설정을 결정하는 방법, 및 하전 입자 빔 장비 | |
JP6957633B2 (ja) | 評価用半導体基板およびそれを用いた検査装置の欠陥検出感度評価方法 | |
TWI845782B (zh) | 用於檢測一基板之裝置及方法 | |
US20060097194A1 (en) | Ion beam processing method | |
JP2007212398A (ja) | 基板検査装置および基板検査方法 | |
JP2000010260A (ja) | マスク修正装置の黒欠陥修正方法 | |
JP6714147B2 (ja) | 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置の調整方法 | |
US7049588B2 (en) | Device for measuring the emission of X-rays produced by an object exposed to an electron beam | |
JP2006294627A (ja) | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 | |
JP2004157135A (ja) | 回路パターンの検査方法及び検査装置 | |
CN115398591B (zh) | 用于3d装置的检验及检视的电子束系统 | |
JP2004347483A (ja) | 電子線を用いたパターン検査装置、及び、電子線を用いたパターン検査方法 | |
JP2004354084A (ja) | 基板検査装置、基板検査方法および半導体装置の製造方法 | |
JP2007221167A (ja) | パターン検査方法 |
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 |