JP2014521192A - ルーバを含むバックグラウンド低減システム - Google Patents

Abstract

バックグラウンド低減システムは、荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、荷電粒子をそれらの入射角に従って選択的に透過するように構成された１つ又は複数の開口を含むルーバ付き構造体と、ルーバ付き構造体によって選択的に透過された荷電粒子を受けるように構成された荷電粒子検出器とを含んでいてもよいがこれらに限定されない。

Description

本開示は、ルーバとの角度による透過フィルタリングによって粒子検出器におけるバックグラウンドノイズを低減することに関する。

荷電粒子が表面に当たるときに、粒子は、後方に散乱され（いくらかのエネルギーを表面で失うことがありうる）、二次粒子（イオン又は電子のいずれか）の放出を誘起する、又は表面からのフォトンの放出を引き起こす場合がある。これらの出ていく（以下二次）粒子から、表面の特徴、例えば物理的構造又は材料組成を判定することができる。二次粒子はまた、次に実験の内部の他の表面に当たり、三次放出などにつながることがある。多くの測定では、第１の表面だけに関心がもたれるので、他の表面からの放出は、測定への望ましくないバックグラウンドを構成する。

米国特許第７６９２１５６号 米国出願公開第２００８／０２４０５３５号

具体例として、表面の組成は、オージェ放出電子の研究によって判定することができる。オージェ電子は、一次ビームを当てられた表面を出る粒子のエネルギースペクトルを見ることによって観測することができる。エネルギースペクトルは、エネルギー分散型分析器、例えばいくつかの例を挙げれば半球型又は円筒鏡型分析器又は磁場セクタによって測定される。これらの装置は、表面からのエネルギーウィンドウ及び出口角を観測する。しかしながら、分析器の外部又は時には内部の他の表面から電子が生成され、分析器の検出面に到達することがある。

荷電粒子走査システムは、荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、荷電粒子をそれらの入射角に従って選択的に透過するように構成された１つ又は複数の開口を含むルーバ付き構造体と、ルーバ付き構造体によって選択的に透過された荷電粒子を受けるように構成された荷電粒子検出器とを含んでいてもよいがこれらに限定されない。

バックグラウンド低減システムの構成要素を描いている断面図である。 ルーバを描いている断面図である。 バックグラウンドを低減するための例となるルーバの透過率ウィンドウのプロットである。図は、開口透過ウィンドウにルーバの透過ウィンドウを重ね合わせている。 第１の受光角を有する開口及び第２の受光角を有する開口を含むバックグラウンド低減システムのルーバ付き部分を描いている断面図である。 実質的に直線形の開口を含むバックグラウンド低減システムのルーバ付き部分の上面図である。 実質的に弓形の開口を含むバックグラウンド低減システムのルーバ付き部分の上面図である。

半導体ウェーハ認証のための電子散乱検出プロセスで行われるような粒子検出動作中に、検出器の外部又は内部の二次及び三次散乱が、全検出信号に多大な影響を及ぼす可能性があり、これにより、信号対雑音比を許容できるレベルに低減させるのに検出信号の長い積分時間及び多大なバックエンド処理を必要とすることがある。以下で説明するシステム及び方法は、粒子検出システムの検出器に与えられるバックグラウンド放出のレベルを低減させるための種々の機構を提供する。

図１では、エネルギーアナライザ１０１を含む走査型検出システム１００の構成要素を描いている断面図が例証される。図示されるように、荷電粒子ビーム１０２（例えば電子ビーム）が、荷電粒子源１０３（例えば電子銃）から生じ、光軸を下り、対物レンズ１０４を通って目標基板１０５の表面上に合焦される。

エネルギーアナライザ１０１は、目標基板１０５に対する荷電粒子ビーム１０２の衝突に起因して目標基板１０５から放出された二次荷電粒子を検出するように位置決めされる。

荷電粒子軌道１０６は、目標基板１０５に対する荷電粒子ビーム１０２の衝突後に目標基板１０５から放出された二次荷電粒子に関して描かれている。示されるように、その軌道１０６が極角θの或る範囲内にある二次荷電粒子は、入口開口１０７を通過することができる。

荷電粒子の軌道１０６は電極１０８から離れて偏向される場合がある。偏向された荷電粒子は検出器１０９に衝突する場合がある。

特定の例では、検出器１０９は位置敏感型検出器１０９であってもよい。より高エネルギーの荷電粒子は、より遠くに移動し、荷電粒子ビーム１０２によって画定されるｚ軸からより遠く離れた位置で検出器１０９に衝突する。例証する目的で、図１は、種々の初期極角θ（例えば約３０度）をもつが３つの例となるエネルギーレベルのうちの１つをもつ荷電粒子の軌道を描いている。より低いエネルギーレベルにある荷電粒子は、検出器１０９に沿ったより近い半径方向位置１１０に落ちる。中間のエネルギーレベルにある荷電粒子は、検出器１０９に沿った中間の半径方向位置１１１に落ちる。最後に、より高いエネルギーレベルにある荷電粒子は、検出器１０９に沿ったより遠い半径方向位置１１２に落ちる。検出器１０９は、位置依存データを分析用のバックエンド処理装置に提供するためにこうした位置を（例えば検出器セルのマトリクスを通じて）検出するように構成されていてもよい。荷電粒子の軌道１０６は、荷電粒子が目標基板１０５と検出器１０９との間の実質的に妨げられない（例えばいかなる表面にも反射しない）経路をとるような軌道であってもよい。

上述のように、バックグラウンド放出は、全検出信号に多大な影響を及ぼす可能性があり、これにより、信号対雑音比を許容できるレベルに低減させるのに検出信号の長い積分時間及び多大なバックエンド処理を必要とすることがある。例えば、図１に示すように、バックグラウンド放出１１３（例えば、目標基板１０５に対する荷電粒子ビーム１０２の衝突から生じない荷電粒子、目標基板１０５に対する荷電粒子ビーム１０２の衝突から生じ、目標基板１０５と検出器１０９との間に介在する表面に反射する荷電粒子など）が、エネルギーアナライザ１０１内に存在する場合がある。

検出器１０９に到達するバックグラウンド放出１１３の量を低減させるために、システム１００は、ルーバ構造体１１４に対して画定された受光角内の軌道１０６を有する粒子だけが検出器１０９に到達することを可能にするように構成され得るルーバ構造体１１４を含んでいてもよい。

例えば、図２に示すように、ルーバ構造体１１４は、実質的に平坦な構造体であってもよい。ルーバ構造体１１４は、ルーバ構造体１１４の本体部２０２を貫通する１つ又は複数の開口２０１を含んでいてもよく、これにより、様々な軌道１０６を有する粒子がルーバ構造体１１４を通過することを可能にする。開口２０１は、１つ又は複数のルーババー２０３によって画定されていてもよい。開口２０１及び／又はルーババー２０３のサイズ及び間隔は、こうした粒子に関する所望の受光角を定めるように構成されていてもよい。例えば、図２に示すように、開口２０１は、所望の軌道１０６に関連する入射角α（例えば約１０度〜５０度）に平行に構成されていてもよい。ルーバ構造体１１４の開口２０１は、見掛け幅Ｗ１（例えば約０．０１０〜０．０１５インチ、又はより具体的には約０．０１３インチ）を有していてもよく、一方、ルーバ構造体１１４のルーババー２０３は、角度βから角度γまでの間の軌道１０６（例えば軌道１０６’及び１０６’’）を有する粒子がルーバ構造体１１４によって透過されてもよく、一方、βよりも小さい又はγよりも大きい軌道を有する粒子がルーバ構造体１１４によって反射され及び／又は吸収されることになるように、見掛け幅Ｗ２（例えば約０．００２〜約０．００６インチ、より具体的には約０．００４インチ）を有していてもよい。具体例では、ルーバ構造体１１４の表面に対しαがおよそ３０度であり、且つβ及びγがαを中心としてそれぞれ＋／−７．５度である開口２０１の入口バンド（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｂａｎｄ）が定められてもよい。こうした入口バンドは、結果的におよそ５３％の粒子透過率（図３で詳細に示される）をもたらす可能性がある。

別の例では、ルーバ構造体１１４の開口２０１の受光角は、ルーバ構造体１１４の種々の部分で異なる軌道１０６の粒子を受けるためにルーバ構造体１１４にわたって変化してもよい。例えば、図４に示すように、ルーバ構造体１１４の第１の部分１１４Ａは、（ルーバ構造体１１４の表面に対して）角度βから角度γまでの間の軌道１０６を有する粒子がルーバ構造体１１４を通過してもよく、一方、βよりも小さい又はγよりも大きい軌道を有する粒子（例えばバックグラウンド放出１１３）がルーバ構造体１１４によって反射されることになるような寸法に設定された開口２０１を有していてもよい。さらに、ルーバ構造体１１４の第２の部分１１４Ｂは、角度β’から角度γ’までの間の軌道１０６’を有する粒子（この場合、部分１１４Ｂのβ’又はγ’は部分１１４Ａのβ又はγとはそれぞれ異なる）がルーバ構造体１１４を通過してもよく、一方、β’よりも小さい又はγ’よりも大きい軌道を有する粒子（例えばバックグラウンド放出１１３）がルーバ構造体１１４によって反射され及び／又は吸収されることになるように構成された開口２０１’を有していてもよい。

別の例では、図５Ａに示すように、開口２０１は、実質的に直線形の形状であってもよく、ルーバ構造体１１４にわたって実質的に平行な様態で配置されていてもよい。別の例では、図５Ｂに示すように、開口２０１は、少なくとも部分的に弓形の形状（例えば荷電粒子ビーム１０２によって画定されるｚ軸に対して半円形の形状）であり、ルーバ構造体１１４にわたって実質的に平行な様態で配置される。

ルーバ構造体１１４は、あらゆる材料から構築されてもよい。具体的には、ルーバ構造体１１４は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタンなどから構築されてもよい。加えて、ルーバ構造体１１４は、１つ又は複数の粒子吸収コーティング（例えば炭素スパッタコーティング）をさらに含んでいてもよい。

前述のバックグラウンド低減方法は、あらゆる数の粒子検出器に適用されてもよい。例えば、方法は、双曲線電場型及び磁石湾曲型（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅｎｄ）エネルギーアナライザに適用されてもよいことに注目されるであろう。

前述の図は、必ずしも縮尺で描かれておらず、例証となることを意図され、特定の実装に限定することを意図されていない。具体的な寸法及び幾何学的形状は、各実装に応じて変化する可能性がある。

前述の発明は、自動検査システムに用いられてもよく、ウェーハ、Ｘ線マスク、及び生産環境における類似の基板の検査に適用されてもよい。本発明の主要な使用はウェーハ、光学マスク、Ｘ線マスク、電子ビーム近接マスク、及びステンシルマスクの検査に向けたものとなることが期待されるが、本明細書で開示された技術は、あらゆる材料（生物学的サンプルを含む可能性がありうる）の高速表面分析に適用できる可能性がある。

上記の説明では、本発明の実施形態の十分な理解を提供するために多くの具体的な詳細が与えられる。しかしながら、本発明の例証される実施形態の上記の説明は、網羅的となること又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図されていない。当該技術分野の当業者は、具体的な詳細のうちの１つ又は複数を伴わずに又は他の方法、構成要素などを伴って本発明を実施できることを認識するであろう。他の場合、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造体又は動作は詳細に図示又は説明されない。本発明の具体的な実施形態及びその例が、例証する目的で本明細書で説明されるが、当該技術分野の当業者が理解するであろうように、本発明の範囲内で種々の等価な修正が可能である。

これらの修正は、上記の詳細な説明に照らして本発明に行うことができる。以下の請求項で用いられる用語は、本発明を本明細書で開示された具体的な実施形態及び請求項に限定するように解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、確立されたクレーム解釈論に従って解釈されるべき以下の請求項によって決定されることになる。

Claims (20)

1. バックグラウンド低減システムであって、
   荷電粒子ビームを生成するように構成された荷電粒子源と、
   荷電粒子をそれらの入射角に従って選択的に透過するように構成された１つ又は複数の開口を含むルーバ付き構造体と、
   前記ルーバ付き構造体によって選択的に透過された荷電粒子を受けるように構成された荷電粒子検出器と、
   を備えるシステム。
2. 前記入射角が約１０度〜約５０度である、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
3. 前記荷電粒子ビームが目標基板上に誘導される、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
4. 前記ルーバ付き構造体が、前記目標基板から放出された二次荷電粒子を選択的に透過するように構成される、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
5. 前記ルーバ付き構造体が粒子吸収組成物を含む、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
6. 前記粒子吸収組成物がベースルーバ付き基板の粒子吸収コーティングである、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
7. 前記ルーバ付き構造体が、第１の受光角を有する１つ又は複数の開口を含む第１の部分と、前記第１の受光角とは異なる第２の受光角を有する１つ又は複数の開口を含む第２の部分とを含む、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
8. 前記荷電粒子検出器が位置敏感型荷電粒子検出器である、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
9. 前記ルーバ付き構造体の１つ又は複数の開口が実質的に直線形の形状である、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
10. 前記ルーバ付き構造体の１つ又は複数の開口が少なくとも部分的に弓形の形状である、請求項１に記載のバックグラウンド低減システム。
11. バックグラウンドを低減する方法であって、
    荷電粒子ビームを生成すること、
    １つ又は複数の荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過すること、及び
    １つ又は複数の選択的に透過された荷電粒子を検出すること、
    を含む、方法。
12. 前記荷電粒子ビームによって生成された１つ又は複数の荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過することが、前記荷電粒子ビームによって生成された前記荷電粒子の経路内にルーバ付き構造体を配置することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ルーバ付き構造体が、荷電粒子をそれらの入射角に従って選択的に透過するように構成された１つ又は複数の開口を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記入射角が約１０度〜約５０度である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記荷電粒子ビームを目標基板上に誘導することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記荷電粒子ビームによって生成された１つ又は複数の荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過することが、前記目標基板から放出された二次荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過することを含む、請求項１５に記載のバックグラウンド低減システム。
17. バックグラウンドを低減するためのシステムであって、
    荷電粒子ビームを生成するための手段と、
    １つ又は複数の荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過するための手段と、
    １つ又は複数の選択的に透過された荷電粒子を検出するための手段と、
    を備えるシステム。
18. 前記１つ又は複数の荷電粒子を前記１つ又は複数の荷電粒子の入射角に従って選択的に透過するための手段がルーバ付き構造体を含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記ルーバ付き構造体が、荷電粒子をそれらの入射角に従って選択的に透過するように構成された１つ又は複数の開口を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記入射角が約１０度〜約５０度である、請求項１９に記載のシステム。

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