JP6814796B2 - マルチビーム暗視野撮像 - Google Patents

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Description

本開示は、概して、検査システムの分野に関し、より具体的には、電子ビーム検査システムに関する。
本出願は、2015年9月21日に出願された米国仮特許出願第62/221,593号の米国特許法第119条(e)の下での利益を主張する。前記米国仮特許出願第62/221,593号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、同時係属中及び同時出願の米国特許出願第(未定)に関連し、そして、この出願は、ケーエルエー・テンカー株式会社事件整理番号P4770を有し、名称が「Backscattered Electrons(BSE) Imaging Using Multi−Beam Tools」であり、発明者がマーク マッコードらであり、その全体が参照により本発明に組み込まれる。
シリコンウェハ等の薄い磨き板は、現代技術の非常に重要な部品である。ウェハは、例えば、集積回路及び別の機器の製作に使用される半導体の薄切片を指す場合がある。ウェハは、欠陥検査を受け、そして、走査型電子顕微鏡(SEM)検査が、ウェハに対する最も高感度形式の欠陥検査の1つと考えられる。
走査型電子顕微鏡(SEM)は、一種の電子顕微鏡であって、集束電子ビームを用いて走査することによってターゲット(例えば、ウェハ)の画像を生成する。電子は、ターゲット内の原子と相互作用して、ターゲットの表面形態及び組成に関する情報を含む様々な信号を生成する。SEMの処理能力は、集束電子ビームの数を増加させる(マルチビームSEMとして知られているSEMを提供する)ことによって増大され得ることが知られている。
米国特許出願公開第2015/0034822号
しかし、また、現在利用可能なマルチビームSEMは、マルチビーム暗視野撮像をサポートしないことも知られている。
本開示は、装置を対象とする。装置は、電子源と、少なくとも1つの光学機器と、を含んでもよい。少なくとも1つの光学機器は、電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成し、そして、複数の主要ビームレットをターゲットに向かって送るように構成されてもよい。装置は、また、検出器の配列を含んでもよく、この配列は、複数の主要ビームレットに応じてターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取り、そして、ターゲットの少なくとも1つの暗視野画像を生成するように構成されている。
本開示の更なる実施形態は、装置を対象にする。装置は、電子源と、少なくとも1つの光学機器と、を含んでもよい。少なくとも1つの光学機器は、電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成し、そして、複数の主要ビームレットをターゲットに向かって送るように構成されてもよい。装置は、また、マルチチャネル検出器の配列を含んでもよく、この配列は、複数の主要ビームレットに応じてターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取って、ターゲットの少なくとも1つの暗視野画像を生成するように構成されている。
本開示の更なる実施形態は、装置を対象にする。装置は、電子源と、少なくとも1つの光学機器と、を含んでもよい。少なくとも1つの光学機器は、電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成し、そして、複数の主要ビームレットをターゲットに向かって送るように構成されてもよい。装置は、また、複数の主要ビームレットに応じてターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取り、そして、ターゲットの少なくとも1つの暗視野画像を生成するように構成された高密度検出器配列を含んでもよい。
前述の概略説明及び以下の詳細説明は、単に例示的で説明的であり、そして、本開示に必ずしも限定されるわけではないことを理解されたい。添付図面は、明細書に組み込まれて、その一部分を構成するものであって、本開示の主題を示す。説明と図面は、一緒に本開示の原理を説明するのに役立つ。
本開示についての多くの利点は、以下の添付図面を参照することによって当業者にはよりよく理解されるであろう。
簡略化されたマルチビームSEM検査システムを示す説明図である。 本開示に従って構成されたマルチチャネル検出器を示す説明図である。 本開示の実施形態に従って構成されたマルチチャネル検出器を利用する検出器配列を示す説明図である。 本開示に従って構成された別のマルチチャネル検出器を示す説明図である。 本開示に従って構成された別のマルチチャネル検出器を示す説明図である。 本開示の実施形態に従って構成された検出器配列を示す説明図である。 別の簡略化されたマルチビームSEM検査システムを示す説明図である。
ここで、参照が開示される主題に対して詳細になされ、主題は、添付図面に示されている。
本開示に従う実施形態は、暗視野撮像能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡(SEM)検査システムを対象にする。暗視野撮像は、典型的に、描画される画像からの非散乱ビーム(暗視野画像と称される)を含み、この非散乱ビームは、明視野画像に見えない場合がある特徴を識別するのを助け得る(例えば、滑らかすぎて投影できない隆起特徴は、明視野画像に現れ得ない場合があるが、特徴の側面から反射する光は、暗視野画像に見える)。そのため、マルチビームSEM検査システムに暗視野撮像能力を提供することは、非常に有効であり、そして、例えばウェハ等のターゲット試料の検査を含む使用に好適であると考えられる。
概して図1を参照すると、簡略化されたマルチビームSEM検査システム100を示す説明図が表されている。マルチビームSEM検査システム100は、1つ又は複数の光学機器104に向かって電子を送るように構成された電子源102を含んでもよい。光学機器104は、電子源102によって供給された電子を利用して、複数の主要ビームレット108を生成するように構成されてもよい。光学機器104は、例えば、複数の開口106を画定するマルチビーム開口配列を含んでもよい。複数の開口106によって生成された複数の主要ビームレット108は、ターゲット(例えば、ウェハ)110に向かって送られてターゲット110内の原子を励起してもよく、次に、1つ又は複数の光学機器114を使用して、加速及び/又はフィルタ処理され得る(後方散乱及び2次電子ビームレットを含む)複数の画像ビームレット112を放出してもよい。
いくつかの実施形態では、主要ビームレット108が、それぞれのビームレットラスタパターンの周囲が隣接するビームレットラスタパターンとわずかに重複するようなラスタパターンで偏向光学素子によって走査されることにより、全てのビームレット画像の集合体である全体画像が生成されてもよい。主要ビームレット108と画像ビームレット112の両方に共通する光学素子(例えば、スプリッタ140)が、光学機器104とターゲット110との間に提供されることにより、主要ビームレット108と画像ビームレットとを分離するのを助けてもよい。主要ビームレット108と画像ビームレット112との両方に共通する対物レンズ(例えば、組合せ静電及び磁気対物レンズ)142は、また、ターゲット110の近くに提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、画像ビームレット112は、画像経路偏向板146を使用する主要ラスタ偏向光学素子144から補正を受けることにより、主要走査偏向光学素子144によって付与された任意の残存横方向速度成分をキャンセルする必要がある場合がある。画像ビームレット112は、最終的に検出器配列116に到着してもよい。検出器配列116は、画像ビームレット112を受け取るように(例えば、一対一対応の態様で)指定された複数の検出器118を含んでもよい。複数の検出器118は、検出器118において受け取られた画像ビームレット112に少なくとも部分的に基づいて、ターゲット110の画像を描くのに利用されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の検出器118によって描かれたターゲット110の画像は、暗視野画像を含んでもよい。
より詳細には、暗視野画像を描くことができる複数の検出器118は、多重検出器チャネルをそれぞれの画像ビームレット112に提供するように構成されてもよい。図2は、本発明に従って構成されたマルチチャネル検出器118を示す説明図であり、そして、図3は、かかるマルチチャネル検出器118を利用する検出器配列116を示す説明図である。
図2に示すように、5つの異なる検出器チャネル120及び122が、所定のマルチチャネル検出器118内に画定されている。マルチチャネル検出器118内に画定されたチャネルのうちの1つが、中央にあり、そのため、中央チャネル120と呼ばれることがある。中央チャネル120の位置は、マルチチャネル検出器118が受け取るように指定されている特定の画像ビームレット112に対応してもよい。中央チャネル120において受け取られる電子ビームレットは、2次電子ビームレットを含んでもよく、この2次電子ビームレットは、従来のマルチビームSEM検査システムで利用されるのと同様の態様でターゲット110の明視野画像を描くのを助けるために利用されてもよい。
マルチチャネル検出器118は、また、中央チャネル120の周りにある複数の検出器チャネル122を含む。これらの検出器チャネル122は、外側チャネル122と称されてもよく、そして、マルチチャネル検出器118において受け取られることが期待される画像ビームレット112を網羅するに十分な大きさである結合検出領域を(中央チャネル120と共に)形成してもよい。マルチチャネル検出器118が、例えば、円形の検出器である場合、マルチチャネル検出器118の直径は、少なくとも画像ビームレット112の直径であってもよい。しかし、円形の検出器は、単に例示目的で表されていることを理解されたい。マルチチャネル検出器118は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な別の形状及びサイズを形成するように構成されてもよいと考えられる。
マルチチャネル検出器118の外側チャネル122は、図2に表す態様で画定されることにより、暗視野画像を描くのに使用され得る陰影情報を検出するのを助ける。5つの外側チャネル122が図2に表されているけれども、かかる描写は、単なる例示であって、限定を意味しないことが意図されている。暗視野撮像は、所定のマルチチャネル検出器内に画定された2つの外側チャネルだけで可能であり得ると考えられる。5つを上回る外側チャネル122が(例えば、図4及び5に表すように)所定のマルチチャネル検出器内に画定されることにより、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、より完全な極及び方位角情報を収集するのを助けることも、また考えられる。
外側チャネル122が暗視野画像を描くのを助けるために利用され得るけれども、それらは、また、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、明視野画像を描くのを助けるために利用されてもよい。例えば、明視野画像は、中央及び外側チャネルを含む全てのチャネルを合計することによって形成されてもよい。暗視野画像は、また、反対側の四分円を減ずることによって強化されてもよい。様々なチャネルが混合されてもよいと考えられる。例えば、画像は、反対側の外側チャネルを減ずることと、中央チャネルの小さい割合を加えることによって形成されてもよい。
また、このようにして提供された様々なチャネルが利用されることにより、検出器配列116内のそれぞれの区画化検出器での画像ビーム分布を(例えば、外側チャネルの合計に対する中央チャネルの比率を取ることによって)定量化し、そして、その計量値が検出器配列116内の全ての検出器全体にわたって変化する態様を分析して、表面帯電に関する情報(例えば、マルチ画像ビーム配列の周囲ビームは、ウェハ帯電に起因して最高の側方視野を経験し、その結果、より多くの画像ビーム非対称を示すことがある)を取得してもよいと考えられる。この情報は、コントラスト及び輝度補正を適用するのに利用されてもよいと考えられる。この情報は、また、必要に応じて、主要又は画像ビーム光学素子に補正を適用するために(例えば、フィードバック制御ループ内で)利用されてもよい。
上記の内側及び外側経絡は、個々の検出器118内部全体に画定される必要があるわけではないと更に考えられる。図6は、検出器配列116の代替実施形態を示す説明図であって、この実施形態は、前記したのと同一の暗視野撮像能力を提供するのに利用されてもよい。より具体的には、図6に表すように、検出器配列116は、多数の検出器128を有する高密度検出器配列として実装されてもよい。それぞれの個々の検出器128のサイズは、領域130の数分の一であってもよく、その領域では、網羅することを期待される個々の画像ビームレット112が、検出器配列116がそれぞれの個々の領域130内部に検出器128のセットを設置するのを有効に可能にする。それぞれの個々の領域130内部に設置された検出器128のセットは、次いで、上記のものと同様の態様で、複数のチャネルに論理的に分割/グループ化されてもよい。例えば、検出器128のサブセットは、論理的にグループ化されて、前記した中央チャネル120と同じ態様で機能する中央区画120’を形成してもよい。同様に、検出器128の1つ又は複数のサブセットは、論理的にグループ化されて、前記した外側チャネル122と同じ態様で機能する外側区画122’を形成してもよい。
図6に表す論理区画は、単なる例示であって、限定を意味しないことを理解されたい。別の区画は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく形成され得ると考えられる。しかし、検出器配列116の特定の実装に関係なく、本発明に従って構成された検出器配列116は、マルチビームSEM検査システム100にターゲット110の大きい隣接した暗視野画像を形成するための暗視野画像の配列を描く能力を提供してもよく、その能力は、検査、精査、及び計量目的で使用されてもよいと考えられる。暗視野画像は、また、そうでなければ検出するのが困難である欠陥を検出する目的で使用されてもよいことが知られている。本開示に従って構成された検出器配列116を利用して収集された極及び方位角情報は、また、ターゲット110の3次元(3D)トポロジーを描くのを助けるため、及び/又はターゲット110までの鉛直方向距離を確定するために利用されてもよい。本発明に従って構成された検出器配列は、上記で特に言及されていない別の利益を提供してもよいと考えられる。
本開示に従って構成された検出器配列(及び、一般にマルチビームSEM検査システム)は、関連する米国特許及び米国特許出願に記載された様々なタイプの検査/検出システム/装置の一部分として、又はこれらと共に利用されてもよく、それらの特許等としては、「Multi−spot Collection Optics」という名称の米国特許出願第14/115,326号、「High Throughput Multi Beam Detection System and Method」という名称の米国特許第7,504,622号、「Apparatus and Method for E−Beam Dark Field Imaging」という名称の米国特許第7,141,791号、「Method and Apparatus for Inspecting a Substrate」という名称の米国特許第7,171,038号、「Integrated Segmented Scintillation Detector」という名称の米国特許第7,560,703号、「Electron Beam Apparatus to Collect Side−View and/or Plane−View Image with In−Lens Sectional Detector」という名称の米国特許第7,705,301号、「Apparatus and Method for Obtaining Topographical Dark−Field Images in a Scanning Electron Microscope」という名称の米国特許第7,714,287号、「Bright−Field/Dark−Field Detector with Integrated Electron Energy Spectrometer」という名称の米国特許第7,755,043号、「Apparatus and Method for E−Beam Dark Imaging with Perspective Control」という名称の米国特許第7,838,833号、及び、「Movable Detector for Charged Particle Beam Inspection or Review」という名称の米国特許第8,624,186号が限定的でなく挙げられ、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明に従って構成された検出器配列は、レンズ配列と連携して利用されてもよいことが更に考えられる。図7に表すように、例えば、レンズ配列150は、検出器配列116の前に設置されることにより、検出器配列116内のそれぞれのマルチチャネル検出器上の画像ビーム分布を制御するのを助けてもよい。レンズ配列150は、それぞれの画像ビームレット112内の電子が画像ビームレット112の互いに対する発散又は収束の速度に影響を及ぼすことなく操作されるのを可能にする。例えば、レンズ配列150は、レンズの焦能力を増加させることによってビームレットピッチに影響を及ぼすことなく、それぞれの検出器の中央チャネルにより多くの2次電子を向けるように構成されてもよい。このように、検出器配列116と連携したレンズ配列150は、エネルギーフィルタとして機能することにより、下側エネルギ派生物が、中央検出器に優先して集束され、外側チャネル内の下側エネルギ派生物の数を有効に最小化してもよい。かかる特徴は、暗視野画像内の帯電アーティファクトがウェハ表面帯電によって最も大きく影響を受ける最低のエネルギ派生物であるので、それを(外側チャネルだけを使用して)最小化するのに役立つことがあるのを理解されたい。また、レンズ配列150は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、全体的に制御されてもよい(レンズ配列150内の全てのレンズに適用可能な制御)か、及び/又は、別々に制御されてもよい(レンズ配列150内のそれぞれのレンズに適用可能な制御)ことを理解されたい。
上記の例は検査の対象としてウェハに言及しているけれども、本開示に従って構成された検査システムは、ウェハを検査することに限定されないことを理解されたい。本発明に従って構成された検査システムは、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、別の種類の対象に同様に適用可能である。本開示で使用される用語ウェハは、集積回路及び別の機器、並びに磁気ディスク基板、ゲージブロック等の別の薄い磨き板の製作に使用される半導体の薄切片を含んでもよい。
本開示のシステム及び装置、並びにその付随する利点のうちの多くは、前述の説明によって理解されるであろうと思われ、そして、様々な変更が、開示された主題から逸脱することなく、又は、それの具体的な利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形式、構成、及び配列においてなされてもよいことが明らかであろう。説明された形式は、単に例示のためのものである。

Claims (21)

  1. 装置であって、
    電子源と、
    前記電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成するように構成された少なくとも1つの光学機器であって、前記少なくとも1つの光学機器は、ターゲットに向かって前記複数の主要ビームレットを送るように更に構成されている、少なくとも1つの光学機器と、
    前記複数の主要ビームレットに応じて前記ターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取るように構成されたマルチチャネル検出器の配列であって、暗視野画像の配列を生成して隣接暗視野画像を形成するように更に構成され、各マルチチャネル検出器は検出器のセットを備える、マルチチャネル検出器の配列と
    を備える装置。
  2. 前記複数の画像ビームレットのそれぞれの画像ビームレットは、指定されたマルチチャネル検出器によって受け取られる、請求項1に記載の装置。
  3. 前記マルチチャネル検出器の少なくともいくつかは、中央チャネルと、前記中央チャネルの周りの複数の外側チャネルと、を備える、請求項1に記載の装置。
  4. 前記外側チャネルは、極及び方位角情報を収集して、前記ターゲットの3次元形態の描画を容易にするか、又は、前記ターゲットまでの鉛直方向距離の測定を容易にするように構成されている、請求項3に記載の装置。
  5. 前記マルチチャネル検出器の配列は、高密度検出器配列である、請求項1に記載の装置。
  6. 前記複数の画像ビームレットのそれぞれの画像ビームレットは、前記高密度検出器配列内部の検出器のセットによって受け取られる、請求項5に記載の装置。
  7. 前記マルチチャネル検出器のセットのうちの少なくとも1つのサブセットは、中央区画を形成するようにグループ化されており、前記マルチチャネル検出器のセットのうちの少なくとも2つのサブセットは、少なくとも2つの外側区画を形成するようにグループ化されている、請求項6に記載の装置。
  8. 前記中央区画及び前記外側区画は、前記ターゲットの明視野画像及び前記ターゲットの暗視野画像の描画を容易にするように構成されている、請求項7に記載の装置。
  9. 前記外側区画は、極及び方位角情報を収集して、前記ターゲットの3次元形態の描画を容易にするか、又は前記ターゲットに鉛直方向距離の測定を容易にするように更に構成されている、請求項7に記載の装置。
  10. 装置であって、
    電子源と、
    前記電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成するように構成された少なくとも1つの光学機器であって、前記少なくとも1つの光学機器は、ターゲットに向かって前記複数の主要ビームレットを送るように更に構成されている、少なくとも1つの光学機器と、
    前記複数の主要ビームレットに応じて前記ターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取るように構成されたマルチチャネル検出器の配列であって、隣接暗視野画像を生成するように更に構成され、各マルチチャネル検出器は検出器のセットを備えるマルチチャネル検出器の配列と
    を備える装置。
  11. 前記複数の画像ビームレットのそれぞれの画像ビームレットは、指定されたマルチチャネル検出器によって受け取られる、請求項10に記載の装置。
  12. 前記マルチチャネル検出器の少なくともいくつかは、中央チャネルと、前記中央チャネルの周りの複数の外側チャネルと、を備える、請求項11に記載の装置。
  13. 前記マルチチャネル検出器は、前記ターゲットの明視野画像及び前記ターゲットの暗視野画像の描画を容易にするように構成されている、請求項12に記載の装置。
  14. 前記マルチチャネル検出器は、マルチチャネル検出器上の画像ビーム分布を定量化して、1つ又は複数の適用可能な補正を決定するように構成されている、請求項12に記載の装置。
  15. 前記外側チャネルは、極及び方位角情報を収集して、前記ターゲットの3次元形態の描画を容易にするか、又は、前記ターゲットまでの鉛直方向距離の測定を容易にするように更に構成されている、請求項12に記載の装置。
  16. 前記マルチチャネル検出器の配列の前に設置されたレンズ配列を更に備え、前記レンズ配列は、前記マルチチャネル検出器の配列によって受取り可能な前記複数の画像ビームレットの制御を容易にするように構成されている、請求項10に記載の装置。
  17. 装置であって、
    電子源と、
    前記電子源によって供給された電子を利用して複数の主要ビームレットを生成するように構成された少なくとも1つの光学機器であって、前記少なくとも1つの光学機器は、ターゲットに向かって前記複数の主要ビームレットを送るように更に構成されている、少なくとも1つの光学機器と、
    前記複数の主要ビームレットに応じて前記ターゲットによって放出された複数の画像ビームレットを受け取るように構成された高密度検出器配列であって、暗視野画像の配列を生成して隣接暗視野画像を形成するように更に構成されている高密度検出器配列と、を備える装置。
  18. 前記複数の画像ビームレットのそれぞれの画像ビームレットは、前記高密度検出器配列内部の検出器のセットによって受け取られる、請求項17に記載の装置。
  19. 前記検出器のセットのうちの少なくとも1つのサブセットは、グループ化されて中央区画を形成し、前記検出器のセットのうちの少なくとも2つのサブセットは、グループ化されて少なくとも2つの外側区画を形成する、請求項18に記載の装置。
  20. 前記中央区画及び前記外側区画は、前記ターゲットの明視野画像及び前記ターゲットの暗視野画像の描画を容易にするように構成されている、請求項19に記載の装置。
  21. 前記外側区画は、極及び方位角情報を収集して、前記ターゲットの3次元形態の描画を容易にするか、又は、前記ターゲットまでの鉛直方向距離の測定を容易にするように更に構成されている、請求項19に記載の装置。
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