JP7192117B2 - Method of critical dimension measurement on substrates and apparatus for inspecting and cutting electronic devices on substrates - Google Patents

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Description

[0001]本開示は、基板を検査するための装置および方法に関する。さらに、本開示の実施形態は、一般に、(例えば大面積基板上の)電子デバイスを分析するための集束イオンビームシステムに関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、大面積基板などの、ディスプレイ製造用の基板上での自動化された限界寸法(CD)測定のための方法に関する。具体的には、実施形態は、ディスプレイ製造用の基板上での自動化された限界寸法測定のための方法、ディスプレイ製造用の大面積基板を検査する方法、およびディスプレイ製造用の大面積基板を検査するための装置、およびその操作方法に関する。 [0001] The present disclosure relates to apparatus and methods for inspecting substrates. Additionally, embodiments of the present disclosure generally relate to focused ion beam systems for analyzing electronic devices (eg, on large area substrates). More specifically, embodiments described herein relate to methods for automated critical dimension (CD) measurements on substrates for display manufacturing, such as large area substrates. Specifically, embodiments provide a method for automated critical dimension measurements on substrates for display manufacturing, a method for inspecting large area substrates for display manufacturing, and a method for inspecting large area substrates for display manufacturing. and a method of operating the same.

[0002]TFT、光起電(PV)デバイスまたは太陽電池およびその他の電子デバイスなどの電子デバイスは、長年にわたり、ディスプレイガラスパネルや薄いフレキシブルメディアなどの大面積基板上に製造されてきた。基板は、ガラス、ポリマー、または電子デバイス形成に適した他の材料でできていてもよい。より大きなサイズの最終製品を製造するため、および/またはデバイス(例えば、ピクセル、TFT、光起電または太陽電池など)あたりの製造コストを削減するために、表面積が1平方メートルよりはるかに大きい、例えば2平方メートル以上の基板上に電子デバイスを製造することに、継続的な努力が向けられている。 [0002] Electronic devices such as TFTs, photovoltaic (PV) devices or solar cells and other electronic devices have been fabricated on large area substrates such as display glass panels and thin flexible media for many years. The substrate may be made of glass, polymer, or other material suitable for electronic device formation. Surface areas much larger than 1 square meter, e.g. Continuing efforts are directed towards manufacturing electronic devices on substrates of 2 square meters or more.

[0003]TFTなどの、欠陥があると判断された個別デバイスを分析する必要が、しばしばある。例えば、個々のピクセルを切り替えるトランジスタに欠陥があり、これにより、そのピクセルは常にオンまたはオフになる可能性がある。 [0003] There is often a need to analyze individual devices that are determined to be defective, such as TFTs. For example, a transistor that switches an individual pixel may be defective, causing that pixel to be on or off all the time.

[0004]集束イオンビーム(FIB)システムが、半導体産業、材料科学、そしてますます生物学の分野で分析技術として利用されてきている。半導体産業では、FIBシステムは、ウェハ上のダイの一部(例えば、「サンプル」)の特定場所固有の分析にイオンビームを使用する。 [0004] Focused ion beam (FIB) systems are being used as analytical techniques in the semiconductor industry, materials science, and increasingly in biology. In the semiconductor industry, FIB systems use ion beams for site-specific analysis of a portion of a die on a wafer (eg, a "sample").

[0005]さらに、多くのアプリケーションでは、基板の品質を監視するために、基板が検査される。例えば、コーティング材料の層が堆積されるガラス基板が、ディスプレイ市場向けに製造されている。欠陥は、例えば、基板の処理中に、例えば基板のコーティング中に、発生するかもしれないので、欠陥を確認し、ディスプレイの品質を監視するために、基板の検査が必要である。さらに、パターニングプロセスステップで作製された構造のサイズ、形状、および相対的な位置は、SEMレビュー(例えば限界寸法(CD)の測定)によって監視および制御する必要がある。 [0005] Further, in many applications, boards are inspected to monitor the quality of the boards. For example, glass substrates on which layers of coating materials are deposited are manufactured for the display market. Since defects may occur, for example, during processing of the substrate, for example, during coating of the substrate, inspection of the substrate is necessary to identify defects and monitor the quality of the display. In addition, the size, shape, and relative position of structures created in patterning process steps need to be monitored and controlled by SEM review (eg, critical dimension (CD) measurements).

[0006]ディスプレイは、基板サイズが継続的に大きくなっている大面積基板上に、多くの場合、製造される。さらに、TFTディスプレイなどのディスプレイは、継続的に改善されている。基板の検査は、光学システムによって実行することができる。ただし、TFTアレイの構造などの限界寸法(CD)測定には、光学検査では提供できない解像度が必要である。CD測定は、例えば、構造のサイズまたは構造間の距離を約10ナノメートルの範囲で提供できる。得られた寸法は、所望の寸法と比較することができ、その寸法は、製造プロセスの特性を評価するために重要であると見なすことができる。 [0006] Displays are often manufactured on large area substrates with substrate sizes continually increasing. Furthermore, displays such as TFT displays are continually being improved. Substrate inspection can be performed by an optical system. However, critical dimension (CD) measurements, such as those of TFT array structures, require resolution that optical inspection cannot provide. CD measurements can provide, for example, the size of structures or the distance between structures in the range of about 10 nanometers. The dimensions obtained can be compared to the desired dimensions, which can be considered important for characterizing the manufacturing process.

[0007]ディスプレイ製造用の基板は、典型的には、例えば1m2以上の面積を有するガラス基板である。このような大きな基板上の高解像度画像は、本質的に非常に困難であり、ウェハ業界のほとんどの研究成果は適用できない。さらに、上記に例示的に記載されているCD測定の選択肢は、例えば、結果として生じるスループットが望ましくないので、大面積基板には適していない。 [0007] Substrates for display manufacturing are typically glass substrates, eg, having an area of 1 m 2 or more. High resolution images on such large substrates are inherently very difficult and most research efforts in the wafer industry are not applicable. Furthermore, the CD measurement option exemplarily described above is not suitable for large area substrates, for example, because the resulting throughput is undesirable.

[0008]したがって、例えば、大面積基板上のディスプレイの品質に対する要求の高まりに伴い、大面積基板を検査するための改善された装置および方法、例えば具体的には、FIB技術を大面積基板に利用できる(より具体的には、限界寸法測定に利用される)方法および装置が必要とされている。 [0008] Accordingly, with increasing demands for the quality of, for example, displays on large area substrates, improved apparatus and methods for inspecting large area substrates, such as, in particular, FIB techniques, have been developed for large area substrates. There is a need for methods and apparatus that can be used (more specifically, for critical dimension measurements).

[0009]上記に照らして、ディスプレイ製造用の基板上での限界寸法測定のための方法、ディスプレイ製造用の大面積基板を検査する方法、ディスプレイ製造用の大面積基板を検査するための装置、およびその操作方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点および特徴は、説明および添付の図面から明らかである。 [0009] In view of the above, a method for critical dimension measurement on a substrate for display manufacturing, a method for inspecting a large area substrate for display manufacturing, an apparatus for inspecting a large area substrate for display manufacturing, and methods of operating same are provided. Further aspects, advantages and features of the present disclosure are apparent from the description and accompanying drawings.

[0010]一態様によれば、基板上での限界寸法測定のための方法が提供される。この方法は、基板の主表面がXY平面にある状態で基板を支持することと、第1の角度で基板の主表面の平面に対して角度を付けられた集束イオンビームカラムを用いてノッチをカッティングすることと、第1の角度とは異なる第2の角度で基板の主表面の平面に対して角度を付けられた光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を用いて、ノッチに隣接する1つ以上の構造の第1の寸法および第2の寸法であって、XY平面にあり、原寸に比例して測定される第1の寸法および第2の寸法の少なくとも1つを測定することと、光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を用いて、XY平面に対して角度を付けられた方向に、1つ以上の構造の第3の寸法を原寸に比例して測定することと、を含む。 [0010] According to one aspect, a method is provided for critical dimension measurement on a substrate. The method includes supporting the substrate with a major surface of the substrate in the XY plane, and forming a notch using a focused ion beam column angled with respect to the plane of the major surface of the substrate at a first angle. cutting into the notch using a first imaging charged particle beam microscope having an optical axis angled with respect to the plane of the major surface of the substrate at a second angle different from the first angle; Measuring first and second dimensions of one or more adjacent structures, at least one of the first dimension and second dimension lying in the XY plane and measured to scale and measuring a third dimension of the one or more structures in a direction angled with respect to the XY plane to scale using a first imaging charged particle beam microscope having an optical axis. including doing and

[0011]別の態様によれば、基板を検査し、基板上の電子デバイスをカッティングするための装置が提供される。この装置は、真空チャンバ、真空チャンバ内に配置され、その上に電子デバイスを有する基板を支持するように構成されたステージ、ステージ上の集束イオンビームカラムであって、基板の主表面の平面に対して第1の角度で角度を付けられたビーム経路を有する集束イオンビームカラム、および集束イオンビームカラムに隣接し、基板の主表面の平面に対して第2の角度で角度を付けられた光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡であって、第2の角度は第1の角度とは異なり、第2の角度は、光学的歪みを低減するように構成され、第1の角度は、電子デバイスの3つの寸法に沿った原寸に比例した限界寸法測定を可能にするように構成される、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を含む。 [0011] According to another aspect, an apparatus is provided for inspecting a substrate and cutting electronic devices on the substrate. The apparatus includes a vacuum chamber, a stage disposed within the vacuum chamber and configured to support a substrate having electronic devices thereon, a focused ion beam column on the stage, the a focused ion beam column having a beam path angled at a first angle relative to the focused ion beam column and light adjacent the focused ion beam column and angled at a second angle relative to the plane of the major surface of the substrate; A first imaging charged particle beam microscope having an axis, wherein the second angle is different than the first angle, the second angle is configured to reduce optical distortion, the first angle includes a first imaging charged particle beam microscope configured to enable scale-to-scale critical dimension measurements along three dimensions of an electronic device.

[0012]別の態様によれば、基板上での限界寸法測定のための方法が提供される。この方法は、画像を得るために、走査荷電粒子ビームデバイスを用いて、基板上に設けられた1つ以上の構造を画像化することであって、走査荷電粒子ビームデバイスの画像化平面は、基板の主表面に平行であり、画像は、基板内に生成されたノッチを含む、画像化することと、画像において3次元座標系の3つの異なる方向に沿って限界寸法を原寸に比例して測定することと、を含む。 [0012] According to another aspect, a method is provided for critical dimension measurement on a substrate. The method comprises imaging one or more structures provided on a substrate using a scanning charged particle beam device to obtain an image, the imaging plane of the scanning charged particle beam device comprising: Parallel to the major surface of the substrate, the image includes a notch created in the substrate, imaging and scaling the critical dimension along three different directions of a three-dimensional coordinate system in the image to scale. and measuring.

[0013]本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、そのいくつかは、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。当業者への完全かつ実施可能にする開示が、添付の図面への参照を含む本明細書の残りの部分でより具体的に説明されている。 [0013] So that the above features of the disclosure can be understood in detail, a more specific description of the disclosure briefly summarized above can be had by reference to the embodiments, some of which include: , as shown in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the attached drawings depict only exemplary embodiments and are therefore not to be considered limiting of its scope, as other equally effective embodiments may be permitted. A complete and enabling disclosure to those skilled in the art is more particularly set forth in the remainder of the specification, including reference to the accompanying drawings.

本明細書に記載の実施形態による、基板を検査するための装置の側面図を示す。FIG. 2 shows a side view of an apparatus for inspecting a substrate, according to embodiments described herein; 本明細書に記載の実施形態による、基板を検査するための計測システム装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a metrology system apparatus for inspecting a substrate, according to embodiments described herein; FIG. 集束イオンビームカラム(FIBカラム)を有する計測システムにおいてサンプルを検査する典型的な構成の側面図を示す。1 shows a side view of a typical configuration for inspecting a sample in a metrology system having a focused ion beam column (FIB column); FIG. 本開示の実施形態による集束イオンビームカラムを有する計測システムにおいてサンプルを検査する構成の側面図を示す。1 illustrates a side view of a configuration for inspecting a sample in a metrology system having a focused ion beam column according to embodiments of the present disclosure; FIG. 図4Aに対応するシステムを検査するための装置の画像を示す。Fig. 4A shows an image of an apparatus for testing the system corresponding to Fig. 4A; 本明細書に記載の実施形態により、基板を検査するための、FIBカラムを有する装置の側面図を示し、装置は、振動を低減するための構成要素を含む。1 shows a side view of an apparatus having a FIB column for inspecting a substrate, the apparatus including components for reducing vibration, according to embodiments described herein; FIG. 本明細書に記載の実施形態による、画像化荷電粒子ビーム顕微鏡、すなわち、基板を検査するための例示的な装置の側面図を示す。1 illustrates a side view of an imaging charged particle beam microscope, an exemplary apparatus for inspecting substrates, according to embodiments described herein; FIG. 本開示の実施形態による、(例えばディスプレイ製造用の)大面積基板上での自動化されたCD測定の方法を示すフローチャートを示す。FIG. 4 shows a flowchart illustrating a method for automated CD measurement on large area substrates (eg, for display manufacturing), according to embodiments of the present disclosure; FIG.

[0014]ここで、様々な例示的な実施形態を詳細に参照し、その1つ以上の例を各図に示す。各例は、説明のために提供されており、制限を意味するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示または説明された特徴は、他の実施形態で、または他の実施形態と組み合わせて使用されて、さらに別の実施形態をもたらすことができる。本開示はそのような修正および変形を含むことが意図される。 [0014] Reference will now be made in detail to various exemplary embodiments, one or more examples of which are illustrated in each figure. Each example is provided by way of explanation and is not meant as a limitation. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used on or in combination with other embodiments to yield yet a further embodiment. The present disclosure is intended to include such modifications and variations.

[0015]以下の図面の説明内で、同じ参照番号は、同じ構成要素を指す。個々の実施形態に関する違いのみが説明されている。図面に示されている構造は、必ずしも正確に原寸に比例して描かれているわけではないが、むしろ実施形態のより良い理解に役立つ。 [0015] Within the following description of the drawings, like reference numbers refer to like components. Only differences with respect to individual embodiments are described. The structures shown in the drawings are not necessarily drawn to exact scale, but rather serve for a better understanding of the embodiments.

[0016]本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、本明細書に記載の基板は、大面積基板、特にディスプレイ市場向けの大面積基板に関する。いくつかの実施形態によれば、大面積基板またはそれぞれの基板支持体は、少なくとも1m2、例えば少なくとも1.375m2のサイズを有し得る。サイズは、約1.375m2(1100mm×1250mm - Gen5)から約9m2、より具体的には約2m2から約9m2、さらには最大12m2であり得る。本明細書に記載の実施形態による構造、装置、および方法が提供される基板または基板受容領域は、本明細書に記載されているような大面積基板であり得る。例えば、大面積の基板またはキャリアは、約1.375m2の基板(1.1m×1.25m)に対応するGEN5、約4.39m2の基板(1.95m×2.25m)に対応するGEN7.5、約5.7m2の基板(2.2m×2.5m)に対応するGEN8.5、または約9m2の基板(2.88m×3130m)に対応するGEN10まであり得る。GEN11およびGEN12ならびに対応する基板面積などのより大きな世代も、同様に実施できる。基板サイズの世代は、固定の業界標準を提供するが、GEN5基板のサイズは、ディスプレイ製造業者ごとにわずかに異なる場合があることを考慮する必要がある。テスト装置の実施形態は、例えば、多くのディスプレイ製造業者のGEN5基板が支持体によって支持され得るようなGEN5基板支持体またはGEN5基板受容領域を有し得る。同じことが、他の基板サイズの世代にも当てはまる。 [0016] According to some embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the substrates described herein relate to large area substrates, particularly large area substrates for the display market. According to some embodiments, the large area substrate or respective substrate support may have a size of at least 1 m 2 , such as at least 1.375 m 2 . The size can be from about 1.375 m 2 (1100 mm×1250 mm—Gen5) to about 9 m 2 , more specifically from about 2 m 2 to about 9 m 2 and even up to 12 m 2 . The substrate or substrate-receiving area on which structures, devices, and methods according to embodiments described herein are provided can be a large area substrate as described herein. For example, large area substrates or carriers correspond to GEN5 substrates (1.1 m x 1.25 m) of approximately 1.375 m 2 , substrates of approximately 4.39 m 2 (1.95 m x 2.25 m). There can be up to GEN7.5, GEN8.5 corresponding to a substrate of about 5.7m 2 (2.2m×2.5m), or GEN10 corresponding to a substrate of about 9m 2 (2.88m×3130m). Larger generations such as GEN11 and GEN12 and corresponding substrate areas can be implemented as well. Substrate size generations provide a fixed industry standard, but it should be taken into account that GEN5 substrate sizes may vary slightly from display manufacturer to display manufacturer. Embodiments of the test apparatus can have, for example, a GEN5 substrate support or GEN5 substrate receiving area such that many display manufacturers' GEN5 substrates can be supported by the support. The same is true for other substrate size generations.

[0017]さらに、当業者は、本開示に記載される利点の1つ以上が、ウェハ、例えばシリコンウェハが基板として利用される半導体産業にも適用可能であり得ることを理解するであろう。したがって、本開示の実施形態は、基板および半導体ウェハ処理などのウェハを扱うアプリケーションの分野に提供され得る。 [0017] Further, those skilled in the art will appreciate that one or more of the advantages described in this disclosure may also be applicable to the semiconductor industry, where wafers, such as silicon wafers, are utilized as substrates. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be provided in the field of wafer handling applications such as substrate and semiconductor wafer processing.

[0018]基板全体または基板全体に分布した領域が測定される、大面積基板の電子ビームレビュー(EBR)は、比較的若い技術である。例えば20nm以下、例えば10nm以下の解像度を達成することは非常に困難であり、ウェハ画像化からの以前の研究成果は、基板サイズの大きな違いを考慮すると適切でない場合がある。単純なアップスケーリングは、例えば必要なスループットのために、上手く行かない。さらに、プロセスおよび装置は、大きな寸法の振動を所望の解像度よりも小さく低減するのに有益に適している。さらに、手動または半自動のプロセスもまた、所望のスループット、ならびに大面積基板の領域全体に分布した位置を測定することの再現性に照らして、適切ではない可能性がある。 [0018] Electron beam review (EBR) of large area substrates, in which the entire substrate or areas distributed over the substrate are measured, is a relatively young technique. Achieving sub-20 nm, e.g. sub-10 nm resolution, for example, is very difficult and previous work from wafer imaging may be inadequate given the large differences in substrate sizes. Simple upscaling does not work, for example due to the required throughput. Further, the process and apparatus are beneficially suited for reducing large dimension vibrations to less than desired resolution. Moreover, manual or semi-automated processes may also be inadequate in light of the desired throughput and repeatability of measuring positions distributed over an area of a large area substrate.

[0019]現在のディスプレイ製造技術で製造および処理される基板のサイズが大きいことを考えると、基板全体または基板全体に分布した領域を、すなわちガラスを破壊することなく、処理またはテストすることは、特に困難である。基板、例えば大面積基板のサイズは、一貫して増加しているので、より大きな真空チャンバが、基板の処理または画像化に利用されている。ただし、大きな真空チャンバは、小さなチャンバに比べて、不要な振動に敏感である。真空チャンバの振動は、基板を例えば検査することができる解像度を制限する。具体的には、検査システムの解像度よりも小さいサイズの限界寸法は、見えないままであるので、測定できない。 [0019] Given the large size of substrates manufactured and processed with current display manufacturing technology, processing or testing the entire substrate or areas distributed over the substrate, i.e., without breaking the glass, especially difficult. As the size of substrates, eg, large area substrates, continues to increase, larger vacuum chambers are being utilized for substrate processing or imaging. However, large vacuum chambers are more sensitive to unwanted vibrations than smaller chambers. Vibration of the vacuum chamber limits the resolution with which a substrate can, for example, be inspected. Specifically, critical dimensions that are smaller in size than the resolution of the inspection system remain invisible and cannot be measured.

[0020]本開示の実施形態によれば、基板上の限界寸法測定のための方法が提供される。この方法は、基板の主表面がXY平面にある状態で基板を支持することと、第1の角度で基板の主表面の平面に対して角度を付けられた集束イオンビームカラムを用いて、ノッチをカッティングすることと、を含む。ノッチにおける1つ以上の構造の第1の寸法および第2の寸法の少なくとも1つが、第1の角度とは異なる第2の角度で基板の主表面の平面に対して角度を付けられた第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を用いて測定され、第1の寸法および第2の寸法は、XY平面にあり、原寸に比例して測定される。1つ以上の構造の第3の寸法が、光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を用いて、原寸に比例して測定される。1つ以上の構造の第3の寸法は、光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を用いて、XY平面に対して角度を付けられた方向に、原寸に比例して測定することができる。例えば、第3の方向は、Z方向にすることができる。X、Y、およびZは、3次元座標系を規定できる。 [0020] According to embodiments of the present disclosure, a method is provided for critical dimension measurement on a substrate. The method includes supporting the substrate with its major surface in the XY plane and using a focused ion beam column angled with respect to the plane of the major surface of the substrate at a first angle to create a notch. and cutting. At least one of the first dimension and the second dimension of the one or more features in the notch is angled with respect to the plane of the major surface of the substrate at a second angle different than the first angle. , where the first dimension and the second dimension lie in the XY plane and are measured to scale. A third dimension of the one or more structures is measured to scale using a first imaging charged particle beam microscope having an optical axis. A third dimension of the one or more structures is measured to scale in a direction angled with respect to the XY plane using a first imaging charged particle beam microscope having an optical axis. can be done. For example, the third direction can be the Z direction. X, Y, and Z can define a three-dimensional coordinate system.

[0021]原寸に比例して3つの寸法を測定すると、例えばデカルト座標系(X、Y、およびZ)に沿って寸法を測定すると、スケーリング誤差を減少またはゼロにすることができる。補正計算誤差を回避できる。さらに、追加的または代替的に、全ての寸法が1つの画像で測定されるので、検査システムのスループットを増加させることができ、かつ/または画像の帯電もしくは画像の炭化を低減することができる。したがって、特にX、Y、およびZ間の関係について、より高い精度の限界寸法測定を提供することができる。例えば、画像は、FIBによってカッティングされたノッチを含む領域の画像であり得る。 [0021] Measuring the three dimensions in proportion to the original dimensions, eg, measuring the dimensions along a Cartesian coordinate system (X, Y, and Z), can reduce or eliminate scaling errors. Correction calculation error can be avoided. Additionally or alternatively, because all dimensions are measured in one image, inspection system throughput can be increased and/or image charging or image charring can be reduced. Therefore, more accurate critical dimension measurements can be provided, especially for the relationships between X, Y, and Z. For example, the image may be of the area containing the notch cut by the FIB.

[0022]図1は、本明細書に記載の実施形態による、基板を検査するための装置の側面図を示す。装置100は、真空チャンバ120を含む。装置100は、基板160を支持することができる基板支持体110をさらに含む。装置100は、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130を含む。さらに、装置は、第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140を含むことができる。図1に示される例では、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130および第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140は、基板支持体110の上方に配置されている。 [0022] FIG. 1 illustrates a side view of an apparatus for inspecting a substrate, according to embodiments described herein. Apparatus 100 includes a vacuum chamber 120 . Apparatus 100 further includes substrate support 110 capable of supporting substrate 160 . Apparatus 100 includes a first imaging charged particle beam microscope 130 . Additionally, the apparatus can include a second imaging charged particle beam microscope 140 . In the example shown in FIG. 1 , first imaging charged particle beam microscope 130 and second imaging charged particle beam microscope 140 are positioned above substrate support 110 .

[0023]図1にさらに示されるように、基板支持体110は、x方向150に沿って延びている。図1の図面平面において、x方向150は、左右方向である。基板160が、基板支持体110上に配置されている。基板支持体110は、x方向150に沿って移動可能であり、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130および第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140に対して真空チャンバ120内で基板160を変位させる。したがって、基板160の領域が、CD測定のために、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の下、または第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140の下に配置されることができる。この領域は、基板上のコーティングされた層の中または上に含まれるCD測定のための構造を含み得る。本開示の実施形態によれば、集束イオンビームカラム(例えば、図2および図5を参照)が提供される。ノッチが、基板上のコーティングされた層に、例えば、基板上に設けられたTFTなどの電子デバイスに生成されることができる。基板支持体110はまた、y方向(図示せず)に沿って移動可能であり得、その結果、基板160は、以下で論じられるように、y方向に沿って移動され得る。基板160を保持している基板支持体110を真空チャンバ120内で適切に変位させることにより、基板160の全範囲を真空チャンバ120内で測定することができる。本開示の実施形態によれば、特に大面積基板の場合、基板を支持するためのステージは、X方向、Y方向、およびZ方向の移動、ならびにXY平面内での回転に限定することができる。 [0023] As further shown in FIG. 1, the substrate support 110 extends along the x-direction 150 . In the drawing plane of FIG. 1, the x-direction 150 is the left-right direction. A substrate 160 is positioned on the substrate support 110 . Substrate support 110 is movable along x-direction 150 to displace substrate 160 within vacuum chamber 120 relative to first imaging charged particle beam microscope 130 and second imaging charged particle beam microscope 140 . Let Thus, a region of substrate 160 can be placed under first imaging charged particle beam microscope 130 or under second imaging charged particle beam microscope 140 for CD measurements. This region may include structures for CD measurements contained in or on coated layers on the substrate. According to embodiments of the present disclosure, a focused ion beam column (see, eg, FIGS. 2 and 5) is provided. A notch can be produced in a coated layer on a substrate, for example in an electronic device such as a TFT provided on the substrate. Substrate support 110 may also be moveable along the y-direction (not shown) so that substrate 160 may be moved along the y-direction, as discussed below. By appropriately displacing the substrate support 110 holding the substrate 160 within the vacuum chamber 120 , the full extent of the substrate 160 can be measured within the vacuum chamber 120 . According to embodiments of the present disclosure, especially for large area substrates, the stage for supporting the substrate can be limited to movement in the X, Y, and Z directions and rotation in the XY plane. .

[0024]第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130は、第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140から、例えばx方向150に沿って距離135だけ、離されている。図1に示される実施形態では、距離135は、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の中心と第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140の中心との間の距離である。詳細には、距離135は、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡によって規定される第1の光軸131と、第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140によって規定される第2の光軸141との間の、x方向150に沿った距離である。第1の光軸131および第2の光軸141は、z方向151に沿って延びている。第1の光軸131は、例えば、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の対物レンズによって規定され得る。同様に、第2の光軸141は、例えば、第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140の対物レンズによって規定され得る。 [0024] The first imaging charged particle beam microscope 130 is separated from the second imaging charged particle beam microscope 140 by, for example, a distance 135 along the x-direction 150 . In the embodiment shown in FIG. 1, distance 135 is the distance between the center of first imaging charged particle beam microscope 130 and the center of second imaging charged particle beam microscope 140 . Specifically, the distance 135 is between the first optical axis 131 defined by the first imaging charged particle beam microscope and the second optical axis 141 defined by the second imaging charged particle beam microscope 140. is the distance along the x-direction 150 between First optical axis 131 and second optical axis 141 extend along z-direction 151 . First optical axis 131 may be defined, for example, by an objective lens of first imaging charged particle beam microscope 130 . Similarly, the second optical axis 141 may be defined by the objective lens of the second imaging charged particle beam microscope 140, for example.

[0025]図1にさらに示されるように、真空チャンバ120は、x方向150に沿って内側幅121を有する。内側幅121は、真空チャンバ120の左側の壁123から真空チャンバ120の右側の壁122まで、x方向に沿って真空チャンバ120を横断するときに得られる距離であり得る。本開示の任意選択の態様は、特にSEM画像が大面積基板上で得られる実施形態において、例えばx方向150に関する装置100の寸法に関する。実施形態によれば、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130と第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140との間のx方向150に沿った距離135は、少なくとも30cm、例えば少なくとも40cmであり得る。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、真空チャンバ120の内側幅121は、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130と第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140との間の距離135の250%から450%の範囲にあり得る。その結果、限界寸法測定のための高解像度画像を提供することができる。 [0025] As further shown in FIG. 1, vacuum chamber 120 has an inner width 121 along the x-direction 150 . The inner width 121 may be the distance obtained when traversing the vacuum chamber 120 along the x-direction from the left wall 123 of the vacuum chamber 120 to the right wall 122 of the vacuum chamber 120 . An optional aspect of the present disclosure relates to the dimensions of the device 100, for example with respect to the x-direction 150, especially in embodiments where SEM images are obtained on large area substrates. According to embodiments, the distance 135 along the x-direction 150 between the first imaging charged particle beam microscope 130 and the second imaging charged particle beam microscope 140 may be at least 30 cm, such as at least 40 cm. . According to further embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the inner width 121 of the vacuum chamber 120 is between the first imaging charged particle beam microscope 130 and the second imaging charged particle beam microscope 130 . It can range from 250% to 450% of the distance 135 with the microscope 140 . As a result, high resolution images can be provided for critical dimension measurements.

[0026]本明細書に記載のいくつかの実施形態によって提供されるように、寸法が縮小された真空チャンバを有することの利点は、振動のレベルが真空チャンバのサイズの関数として増加するので、真空チャンバの1つ以上の振動を低減できることである。したがって、基板の振動振幅も有利に低減することができる。 [0026] An advantage of having a vacuum chamber with reduced dimensions, as provided by some embodiments described herein, is that the level of vibration increases as a function of the size of the vacuum chamber. One or more vibrations of the vacuum chamber can be reduced. Therefore, the vibration amplitude of the substrate can also be advantageously reduced.

[0027]本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、大面積基板を検査するための装置は、コントローラ180をさらに含むことができる。コントローラ180は、基板支持体110に、詳細には基板支持体の変位ユニットに接続することができる(参照番号182を参照)。さらに、コントローラ180は、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130および第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140などの画像化荷電粒子ビーム顕微鏡の走査偏向器アセンブリ184に接続することができる。 [0027] According to some embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the apparatus for inspecting large area substrates can further include a controller 180 . The controller 180 may be connected to the substrate support 110, and in particular to the displacement unit of the substrate support (see reference numeral 182). Additionally, the controller 180 can be connected to a scanning deflector assembly 184 of an imaging charged particle beam microscope, such as the first imaging charged particle beam microscope 130 and the second imaging charged particle beam microscope 140 .

[0028]コントローラ180は、中央処理装置(CPU)、メモリ、および例えばサポート回路を備える。大面積基板を検査するための装置の制御を容易にするために、CPUは、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために産業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの1つであり得る。メモリは、CPUに結合されている。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくはリモートの任意の他の形態のデジタルストレージなどの1つ以上の容易に利用可能なメモリデバイスであり得る。サポート回路が、従来の方法でプロセッサをサポートするためにCPUに結合され得る。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路および関連するサブシステムなどを含む。検査プロセス命令および/または基板上に設けられた電子デバイスにノッチを生成するための命令が、一般に、レシピとして通常知られているソフトウェアルーチンとしてメモリに格納される。ソフトウェアルーチンはまた、CPUによって制御されているハードウェアから離れて配置された第2のCPU(図示せず)によって格納および/または実行されてもよい。ソフトウェアルーチンは、CPUによって実行されると、汎用コンピュータを、画像化プロセス中に基板支持体の位置決めや荷電粒子ビーム走査を制御するなどの、装置の動作を制御する専用コンピュータ(コントローラ)に変換する。本開示の方法および/またはプロセスは、ソフトウェアルーチンとして実装されるものとして説明されているが、そこに開示されている方法ステップのいくつかは、ソフトウェアコントローラばかりでなくハードウェアでも実行され得る。したがって、実施形態は、コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアに実装されてもよいし、特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実装としてハードウェアに実装されてもよいし、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実装されてもよい。コントローラは、本開示の実施形態による基板上の限界寸法測定のための方法を実行または実施することができる。 [0028] The controller 180 comprises a central processing unit (CPU), memory, and support circuitry, for example. The CPU is one of any form of general purpose computer processor that can be used in an industrial environment to control the various chambers and sub-processors to facilitate control of the apparatus for inspecting large area substrates. can be A memory is coupled to the CPU. The memory, or computer-readable medium, can be one or more readily available memory devices such as random access memory, read-only memory, floppy disk, hard disk, or any other form of digital storage, local or remote. . Support circuitry may be coupled to the CPU to support the processor in a conventional manner. These circuits include cache, power supplies, clock circuits, input/output circuits and associated subsystems, and the like. Inspection process instructions and/or instructions for generating notches in electronic devices provided on a substrate are generally stored in memory as software routines commonly known as recipes. The software routines may also be stored and/or executed by a second CPU (not shown) located remotely from the hardware controlled by the CPU. The software routines, when executed by the CPU, transform a general-purpose computer into a dedicated computer (controller) that controls the operation of the apparatus, such as controlling substrate support positioning and charged particle beam scanning during the imaging process. . Although the methods and/or processes of the present disclosure are described as being implemented as software routines, some of the method steps disclosed therein can be performed in hardware as well as software controllers. Thus, embodiments may be implemented in software running on a computer system, in hardware as an application specific integrated circuit or other type of hardware implementation, or in software and hardware implementations. may be implemented as a combination of hardware. The controller is capable of executing or implementing a method for critical dimension measurement on a substrate according to embodiments of the present disclosure.

[0029]本明細書で使用される画像化荷電粒子ビーム顕微鏡は、2keV以下、詳細には1keV以下の入射エネルギーを有する低エネルギー荷電粒子ビームを生成するように適合され得る。高エネルギービームと比較して、低エネルギービームは、限界寸法測定中にディスプレイバックプレーン構造に衝撃を与えたり劣化させたりすることはない。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、荷電粒子エネルギー、例えば電子エネルギーは、粒子ビーム源と基板との間で5keV以上、例えば10keV以上に増加させることができる。カラム内で荷電粒子を加速すると、荷電粒子間の相互作用が減少し、電気光学部品の収差が減少するので、画像化走査荷電粒子ビーム顕微鏡の分解能が向上する。 [0029] The imaging charged particle beam microscope used herein can be adapted to produce a low energy charged particle beam having an incident energy of 2 keV or less, particularly 1 keV or less. Compared to high energy beams, low energy beams do not impact or degrade display backplane structures during critical dimension measurements. According to yet another embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the charged particle energy, e.g. electron energy, is increased by 5 keV or more, e.g. 10 keV or more between the particle beam source and the substrate. can be made Accelerating the charged particles within the column reduces interactions between charged particles and reduces aberrations in the electro-optical components, thus improving the resolution of imaging scanning charged particle beam microscopes.

[0030]図2は、計測システム200の概略断面図である。計測システム200は、その中に図1に記載されたステージまたは基板支持体110を有する真空チャンバ205を含む。ステージまたは基板支持体110は、その上に電子デバイス(図示せず)を有する大面積基板を支持する。真空チャンバ205は、真空チャンバ205内の負圧を維持する真空ポンプ210と流体的に結合されている。FIBカラム145および画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130が、ステージすなわち基板支持体110の上の真空チャンバ205内に少なくとも部分的に配置されている。計測システム200はまた、二次電子検出器215を含む。二次電子検出器215は、FIBカラム145を使用した電子デバイスのカッティング中の画像化に利用される。 [0030] FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of metrology system 200 . The metrology system 200 includes a vacuum chamber 205 having a stage or substrate support 110 therein as described in FIG. A stage or substrate support 110 supports a large area substrate having electronic devices (not shown) thereon. Vacuum chamber 205 is fluidly coupled with a vacuum pump 210 that maintains a negative pressure within vacuum chamber 205 . FIB column 145 and imaging charged particle beam microscope 130 are positioned at least partially within vacuum chamber 205 above stage or substrate support 110 . Metrology system 200 also includes secondary electron detector 215 . Secondary electron detector 215 is utilized for imaging during cutting of electronic devices using FIB column 145 .

[0031]図3に示される例に関して説明されるFIBカラムを有する従来のLAB SEMとは対照的に、本開示の実施形態は、光軸が基板の主表面に実質的に垂直になるように配向された1つ以上の測定荷電粒子ビーム顕微鏡を提供する。さらに、集束イオンビーム(FIB)カラムが、約45°である第1の角度に配向されている。 [0031] In contrast to conventional LAB SEMs having FIB columns as described with respect to the example shown in FIG. One or more oriented measurement charged particle beam microscopes are provided. Additionally, a focused ion beam (FIB) column is oriented at a first angle that is approximately 45°.

[0032]図3に例示的に示されるような、FIBカラムを有する従来のLAB SEMの場合、典型的には、サンプルまたは基板160は、画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130に対して傾斜している。基板は、任意の角度に傾斜させることができる。例えば、FIBカラムを基板の主表面に垂直にすることは(参照番号345を参照)、集束イオンビームでカッティングされたノッチの表面が集束イオンビームの中心の周りの360°で平らになるので、有利である。荷電粒子ビーム330は、典型的には、顕微鏡で検査されるノッチの表面307に垂直である光軸(走査偏向を無視して)に沿って導かれる。したがって、構造305の寸法306を測定することができる。ただし、構造305の層の厚さを得るために、例えば30°であり得るFIBカッティング角度を考慮して補正が適用される。さらに、任意の基板傾斜を考慮して、SEM観察角度に基づく補正も必要となる場合がある。 [0032] For a conventional LAB SEM with a FIB column, as illustratively shown in FIG. 3, typically the sample or substrate 160 is tilted relative to the imaging charged particle beam microscope 130 . The substrate can be tilted at any angle. For example, aligning the FIB column perpendicular to the major surface of the substrate (see reference number 345) causes the surface of the notch cut in the focused ion beam to be flattened 360° around the center of the focused ion beam. Advantageous. The charged particle beam 330 is typically directed along an optical axis (ignoring scan deflection) that is perpendicular to the surface 307 of the notch being examined with the microscope. Therefore, dimension 306 of structure 305 can be measured. However, in order to obtain the layer thickness of structure 305, a correction is applied taking into account the FIB cutting angle, which may be 30° for example. Additionally, corrections based on the SEM viewing angle may also be required to account for any substrate tilt.

[0033]さらに、基板160の傾斜は、構造が顕微鏡の像平面335内にないので、構造301の測定された寸法302および構造303の測定された寸法304の歪み、すなわち光学的歪みをもたらす。したがって、FIBカラムを備えた一般的なLAB SEMは、補正計算を必要とし、その結果、角度による測定誤差が増加する。画像奥行きの遠近法による歪みは、さらに補正が困難である。 [0033] In addition, tilting of substrate 160 results in distortion of measured dimension 302 of structure 301 and measured dimension 304 of structure 303, ie optical distortion, since the structure is not in the image plane 335 of the microscope. Therefore, typical LAB SEMs with FIB columns require correction calculations, resulting in increased measurement errors due to angles. Image depth perspective distortion is even more difficult to correct.

[0034]図4Aは、本開示の実施形態による、基板上の限界寸法測定のための方法および基板を検査するための装置の実施形態を示す。基板160は、画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の光軸に実質的に垂直である。さらに、矢印445で示される集束イオンビームカラムのカッティング角度は、約45°である。例えば、カッティング角度は、約42°から約48°であり得る。他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、集束イオンビームカラムは、ステージの上方に設けることができる。集束イオンビームカラムは、基板の主表面の平面に対して第1の角度で角度を付けられたビーム経路を有し、その角度は、例えば、約42°から約48°であり得る。 [0034] FIG. 4A illustrates an embodiment of a method for critical dimension measurement on a substrate and an apparatus for inspecting a substrate, according to an embodiment of the present disclosure. Substrate 160 is substantially perpendicular to the optical axis of imaging charged particle beam microscope 130 . Further, the cutting angle of the focused ion beam column indicated by arrow 445 is approximately 45°. For example, the cutting angle can be about 42° to about 48°. According to embodiments, which can be combined with other embodiments, the focused ion beam column can be provided above the stage. The focused ion beam column has a beam path angled at a first angle with respect to the plane of the major surface of the substrate, which angle can be, for example, about 42° to about 48°.

[0035]本開示の実施形態によれば、1つの単一のSEM画像においてスケーリング誤差なしに、X次元、Y次元、およびZ次元で測定することが可能である。したがって、スケーリング誤差を低減または回避することができ、補正計算誤差が発生せず、スループットを向上させることができ、かつ/または一般に、特にX、Y、Zの間の、限界寸法測定の精度を向上させることができる。典型的には、基板の主表面に対してFIBのカッティング角度によって提供される第1の角度と、基板の主表面に対して光軸によって提供される第2の角度は、固定されている。 [0035] According to embodiments of the present disclosure, it is possible to measure in the X, Y, and Z dimensions without scaling errors in one single SEM image. Therefore, scaling errors may be reduced or avoided, no correction calculation errors may occur, throughput may be improved, and/or the accuracy of critical dimension measurements in general, particularly between X, Y, and Z, may be improved. can be improved. Typically, the first angle provided by the cutting angle of the FIB with respect to the major surface of the substrate and the second angle provided by the optical axis with respect to the major surface of the substrate are fixed.

[0036]1つ以上の構造を有する電子デバイスの画像化荷電粒子ビーム顕微鏡の例示的な画像を示す図4Bに関して、限界寸法「d」は、45°のカッティング角度のために原寸に比例して描かれている。さらに、限界寸法「e」と限界寸法「f」は、顕微鏡のトップダウン画像のために原寸に比例して描かれている。 [0036] With respect to FIG. 4B, which shows an exemplary image of an imaging charged particle beam microscope of an electronic device having one or more structures, the critical dimension "d" is scaled to scale for a 45° cutting angle. Drawn. In addition, critical dimension "e" and critical dimension "f" are drawn to scale for microscope top-down images.

[0037]本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、例えば、限界寸法「e」は、構造の所定の寸法または所望の寸法、すなわち電子デバイスの製造中に意図された寸法と比較することができる。限界寸法測定の方法は、所望の寸法を決定することができる。測定された寸法「e」は、所望の寸法「e」で補償することができ、その結果、補償係数が得られる。測定された寸法「d」は、補償係数で補正および/または較正することができる。いくつかの実施形態によれば、基板の主表面に沿って測定された第1の寸法と、主表面に垂直な次元に沿って測定された第3の寸法との間の関係を評価することができる。 [0037] According to yet another embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, for example, the critical dimension "e" is a predetermined or desired dimension of the structure, i.e. It can be compared with the dimensions intended during manufacture. A method of critical dimension measurement can determine the desired dimensions. The measured dimension "e" can be compensated with the desired dimension "e" resulting in a compensation factor. The measured dimension "d" can be corrected and/or calibrated with a compensation factor. According to some embodiments, evaluating a relationship between a first dimension measured along a major surface of the substrate and a third dimension measured along a dimension perpendicular to the major surface. can be done.

[0038]本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、限界寸法測定のための方法は、1つの画像を取得することを含み得る。例えば、1つの画像は、1つ以上のフレームで提供できる。1つの画像から第1の寸法(X方向)、第2の寸法(Y方向)、および第3の寸法(z方向)が測定され、原寸に比例して測定される。例えば、第3の寸法は、第1の寸法と第2の寸法によって定義された平面、例えばXY平面に対して垂直である、または0°とは異なる角度を有している。 [0038] According to some embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, a method for critical dimension measurement can include acquiring an image. For example, an image can be provided in one or more frames. A first dimension (X-direction), a second dimension (Y-direction), and a third dimension (z-direction) are measured from one image and measured to scale. For example, the third dimension is perpendicular to the plane defined by the first dimension and the second dimension, eg, the XY plane, or has an angle different from 0°.

[0039]さらに別の実施形態によれば、限界寸法は、信号電子の強度信号によって測定することができる。 [0039] According to yet another embodiment, the critical dimension can be measured by the intensity signal of the signal electrons.

[0040]本明細書に記載されている他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、基板上の限界寸法測定のための方法が提供される。この方法は、画像を得るために、走査荷電粒子ビームデバイスを用いて、基板上に設けられた1つ以上の構造を画像化することであって、走査荷電粒子ビームデバイスの画像化平面は、基板の主表面に平行であり、画像は、基板内に生成されたノッチを含む、画像化することと、画像において3次元座標系の3つの異なる方向に沿って限界寸法を原寸に比例して測定することと、を含む。3つの異なる方向は、第1の方向、第2の方向および第3の方向を含むことができ、第1の方向および第2の方向は、基板の主表面(例えばXY平面)に平行な平面を規定し、第3の方向は、平面に対して角度を付けられている、詳細には平面にほぼ垂直である。第3の方向は、例えばデカルト座標系の、z方向であり得る。 [0040] According to embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, a method is provided for critical dimension measurement on a substrate. The method comprises imaging one or more structures provided on a substrate using a scanning charged particle beam device to obtain an image, the imaging plane of the scanning charged particle beam device comprising: Parallel to the major surface of the substrate, the image includes a notch created in the substrate, imaging and scaling the critical dimension along three different directions of a three-dimensional coordinate system in the image to scale. and measuring. The three different directions can include a first direction, a second direction and a third direction, where the first direction and the second direction are planes parallel to the major surface of the substrate (eg the XY plane). and the third direction is angled with respect to the plane, in particular substantially perpendicular to the plane. The third direction may be the z-direction, for example in a Cartesian coordinate system.

[0041]本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、測定された限界寸法は、原寸に比例して測定され、ノッチに隣接する1つ以上の構造の第1の寸法および第2の寸法のうちの少なくとも1つならびに第3の寸法を含み、第3の寸法は層の厚さである。層の厚さは、図4Aに示される構造405の厚さであり得る。層の厚さおよび基板の主表面に平行な限界寸法を原寸に比例して測定することができる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、画像の焦点深度は、5μmより大きく、および/または30μmより小さくてもよい。 [0041] According to some embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the measured critical dimension is measured to scale and is one or more At least one of a first dimension and a second dimension of the structure and a third dimension, the third dimension being the thickness of the layer. The thickness of the layer can be the thickness of structure 405 shown in FIG. 4A. Layer thicknesses and critical dimensions parallel to the major surface of the substrate can be measured to scale. According to some embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the depth of focus of the image may be greater than 5 μm and/or less than 30 μm.

[0042]図5は、大面積基板を検査するための装置の別の例を示している。例えば、図2に示される装置において、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130および第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140は、z方向に沿って、すなわちx方向およびy方向に垂直に延びており、xy平面は、基板支持体110に平行である。FIBカラム145が、光軸の角度と比較して異なる、基板の主表面に対する角度で提供され得る。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、基板の主表面または基板支持体(基板支持体の平面、XY平面)に対するFIBカラムの角度は、42°から48°であり得る。 [0042] FIG. 5 illustrates another example of an apparatus for inspecting large area substrates. For example, in the apparatus shown in FIG. 2, the first imaging charged particle beam microscope 130 and the second imaging charged particle beam microscope 140 extend along the z-direction, ie perpendicular to the x- and y-directions. , and the xy plane is parallel to the substrate support 110 . FIB column 145 may be provided at a different angle relative to the major surface of the substrate compared to the angle of the optical axis. According to embodiments, which can be combined with other embodiments described herein, the angle of the FIB column with respect to the main surface of the substrate or the substrate support (the plane of the substrate support, the XY plane) is between 42° and 48°. ° can be

[0043]図5は、本明細書に記載の実施形態による、基板を検査するための装置の側面図を示す。この装置は、変位ユニット410を含む。変位ユニット410は、第1の方向に沿って(例えばx方向150に沿って)基板支持体を変位させ、基板支持体110を第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の下および/または第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140の下に配置するように適合されている。変位ユニット410は、基板支持体110をx方向150に沿って前後に、すなわち、図5において右および左に向かって移動させるように適合させることができる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、本明細書に記載の装置は、例えば図5に示す変位ユニット410などの、変位ユニットをさらに含む。変位ユニットは、第1の方向に沿って基板支持体を変位させるように適合させることができる。変位ユニット410は、例えば、基板支持体110が載っている複数の線形アクチュエータ(図示せず)を含むことができる。代替的または追加的に、変位ユニットは、例えば、基板支持体110をx方向150に沿って誘導するための磁気誘導システム(図示せず)を含むことができる。図5に示される概略図では、変位ユニット410は、真空チャンバ120内に配置されている。 [0043] FIG. 5 illustrates a side view of an apparatus for inspecting a substrate, according to embodiments described herein. The device includes a displacement unit 410 . The displacement unit 410 displaces the substrate support along a first direction (eg, along the x-direction 150) to move the substrate support 110 under the first imaging charged particle beam microscope 130 and/or the second. imaging charged particle beam microscope 140. The displacement unit 410 may be adapted to move the substrate support 110 back and forth along the x-direction 150, ie to the right and to the left in FIG. According to embodiments that can be combined with other embodiments described herein, the apparatus described herein further includes a displacement unit, such as displacement unit 410 shown in FIG. The displacement unit may be adapted to displace the substrate support along the first direction. Displacement unit 410 can include, for example, a plurality of linear actuators (not shown) upon which substrate support 110 rests. Alternatively or additionally, the displacement unit may include a magnetic guidance system (not shown) for guiding the substrate support 110 along the x-direction 150, for example. In the schematic diagram shown in FIG. 5, the displacement unit 410 is arranged within the vacuum chamber 120 .

[0044]変位ユニットは、真空チャンバの第1の端部または壁に近接する位置から真空チャンバの第2の端部または壁に近接する位置まで、第1の方向に沿って基板支持体を変位させるように適合させることができる。変位ユニットは、第1の方向に沿った変位範囲を有することができ、変位ユニットは、変位範囲内の任意のターゲット座標に基板支持体を変位させるように適合させることができる。 [0044] The displacement unit displaces the substrate support along the first direction from a position proximate a first end or wall of the vacuum chamber to a position proximate a second end or wall of the vacuum chamber. can be adapted to The displacement unit may have a displacement range along the first direction, and the displacement unit may be adapted to displace the substrate support to any target coordinate within the displacement range.

[0045]図5に示される装置は、y方向152に沿って真空チャンバ120内で基板支持体110を変位させるように適合されたさらなる変位ユニット(図示せず)をさらに含むことができる。変位ユニット410およびさらなる変位ユニットは、基板支持体110をxy平面内で移動させるように適合された共通の変位システムを形成することができる。したがって、基板を保持する基板支持体110をxy平面内で適切に移動させることにより、基板支持体110上に配置された基板の任意の領域が、ターゲット部分のCD測定のために、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130の下、または第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140の下に配置され得る。基板支持体は、さらなる変位ユニットに、または変位ユニットとさらなる変位ユニットによって形成された共通の変位システムに取り付けられてもよい。さらなる変位ユニットは、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡に対して、および/または第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡に対して、基板支持体を変位させるように適合させることができる。さらなる変位ユニットは、第1の方向に沿った変位範囲を有することができ、変位範囲は、基板幅または基板受容領域のそれぞれの幅の150%から180%の範囲にあり得る。真空チャンバは、第1の方向に沿った第1の受容領域寸法の150%から180%の、第1の方向に沿った第1の内側寸法を有し得る。 [0045] The apparatus shown in FIG. 5 may further include a further displacement unit (not shown) adapted to displace the substrate support 110 within the vacuum chamber 120 along the y-direction 152. The displacement unit 410 and further displacement units may form a common displacement system adapted to move the substrate support 110 in the xy plane. Therefore, by appropriately moving the substrate support 110 holding the substrate in the xy plane, any region of the substrate placed on the substrate support 110 can be positioned in the first direction for CD measurement of the target portion. It may be placed under the imaging charged particle beam microscope 130 or under the second imaging charged particle beam microscope 140 . The substrate support may be attached to the further displacement unit or to a common displacement system formed by the displacement unit and the further displacement unit. A further displacement unit may be adapted to displace the substrate support relative to the first imaging charged particle beam microscope and/or relative to the second imaging charged particle beam microscope. The further displacement unit can have a displacement range along the first direction, and the displacement range can be in the range of 150% to 180% of the width of the substrate or substrate receiving area, respectively. The vacuum chamber can have a first inner dimension along the first direction that is 150% to 180% of the first receiving area dimension along the first direction.

[0046]図5に示される装置100は、真空チャンバ120内に真空を生成するように適合された真空ポンプ420をさらに含む。真空ポンプ420は、接続部430(例えば導管)を介して真空チャンバ120に流体的に結合されており、接続部430は、真空ポンプ420を真空チャンバに接続する。接続部430を介して、真空ポンプ420は、真空チャンバを排気することができる。したがって、例えば10-1mbar以下の圧力が、真空チャンバ内に提供され得る。動作中、真空ポンプ420は、振動する可能性がある。真空ポンプ420および真空チャンバ120に取り付けられた接続部430を介して、真空ポンプ420の機械的振動が、真空チャンバ120に伝達され得る。したがって、望ましくない振動が、真空チャンバ120および/または基板支持体110上に配置された基板(図示せず)に伝達され得る。真空ポンプ420の振動を減衰させるために、振動ダンパー431が、装置100、より具体的には接続部430に含まれている。示されるように、振動ダンパー431は、第1のカップリング432を介して真空ポンプ420に結合され、第2のカップリング433を介して真空チャンバ120に結合される。 [0046] The apparatus 100 shown in FIG. 5 further includes a vacuum pump 420 adapted to create a vacuum within the vacuum chamber 120. As shown in FIG. Vacuum pump 420 is fluidly coupled to vacuum chamber 120 via connection 430 (eg, conduit), which connects vacuum pump 420 to the vacuum chamber. Via connection 430, vacuum pump 420 can evacuate the vacuum chamber. Thus, for example a pressure of 10 −1 mbar or less can be provided in the vacuum chamber. During operation, the vacuum pump 420 can vibrate. Mechanical vibrations of vacuum pump 420 can be transmitted to vacuum chamber 120 via connection 430 attached to vacuum pump 420 and vacuum chamber 120 . Undesirable vibrations may thus be transmitted to the vacuum chamber 120 and/or a substrate (not shown) disposed on the substrate support 110 . A vibration damper 431 is included in the device 100 , more specifically in the connection 430 , to dampen vibrations of the vacuum pump 420 . As shown, vibration damper 431 is coupled to vacuum pump 420 via first coupling 432 and to vacuum chamber 120 via second coupling 433 .

[0047]図5は、真空チャンバ120の振動を測定するように適合された振動センサ450をさらに示している。例えば、振動センサは、真空チャンバ120の振動の振幅および/または振動数を測定するように適合され得る。振動センサ450は、1つ以上の方向の振動を測定するようにさらに適合され得る。振動センサ450は、光ビームを生成するように適合された光源(図示せず)を含み得る。光ビームは、真空チャンバ120に、例えば、真空チャンバ120の壁に向けられ、光ビームの少なくとも一部が、真空チャンバから反射され得る。振動センサ450は、真空チャンバ120から反射された後の光ビームを検出するための検出器(図示せず)をさらに含み得る。したがって、真空チャンバ120の振動に関する情報が、振動センサ450によって収集され得る。振動センサは、干渉計であってもよい。 [0047] FIG. 5 further illustrates a vibration sensor 450 adapted to measure vibrations of the vacuum chamber 120. As shown in FIG. For example, a vibration sensor may be adapted to measure the amplitude and/or frequency of vibration of vacuum chamber 120 . Vibration sensor 450 may be further adapted to measure vibration in one or more directions. Vibration sensor 450 may include a light source (not shown) adapted to generate a light beam. A light beam may be directed into the vacuum chamber 120, eg, at a wall of the vacuum chamber 120, and at least a portion of the light beam may be reflected from the vacuum chamber. Vibration sensor 450 may further include a detector (not shown) for detecting the light beam after it has been reflected from vacuum chamber 120 . Accordingly, information regarding vibrations of vacuum chamber 120 may be collected by vibration sensor 450 . The vibration sensor may be an interferometer.

[0048]いくつかの実施形態によれば、振動センサは、画像化荷電粒子ビーム顕微鏡と基板支持体との間の相対位置に影響を与える振動を測定するように構成される。図5に示されるように、この測定が、真空チャンバで生成される比較的大きな振幅に照らして、真空チャンバで実施され得る。さらに別のまたは追加の実施態様によれば、振動センサ、例えば、干渉計またはピエゾ振動センサが、基板支持体に取り付けられて、画像化荷電粒子ビーム顕微鏡の相対位置(および位置変化)を測定することができ、または画像化荷電粒子ビーム顕微鏡に取り付けられて、基板支持体の相対位置(および位置変化)を測定してもよい。 [0048] According to some embodiments, the vibration sensor is configured to measure vibrations affecting the relative position between the imaging charged particle beam microscope and the substrate support. As shown in FIG. 5, this measurement can be performed in a vacuum chamber in view of the relatively large amplitudes produced in the vacuum chamber. According to yet another or additional embodiments, a vibration sensor, such as an interferometer or a piezo vibration sensor, is attached to the substrate support to measure the relative position (and position change) of the imaging charged particle beam microscope. or may be attached to an imaging charged particle beam microscope to measure the relative position (and position change) of the substrate support.

[0049]画像化荷電粒子ビーム顕微鏡と基板支持体との間の相対位置および/または真空チャンバ120の振動に関して振動センサ450によって収集されたデータは、制御ユニット(例えば、図1のコントローラ180)に送信され得る。振動センサ450によって収集されたデータを使用して、制御ユニットは、装置100を制御することができる。具体的には、振動センサ450によって収集されたデータを使用して、制御ユニットは、第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡130、第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡140、変位ユニット410、または装置100に含まれる他の構成要素を制御して、例えば、振動センサ450が真空チャンバの振動範囲が所定の限界を超えていることを示した場合、基板のCD測定を一時的に停止することができる。さらに追加的または代替的に、相対位置の測定から得られる適切な補正係数で画像を補正するために、相対位置の測定が使用されてもよい。 [0049] Data collected by the vibration sensor 450 regarding the relative position between the imaging charged particle beam microscope and the substrate support and/or the vibration of the vacuum chamber 120 is sent to a control unit (eg, controller 180 of FIG. 1). can be sent. Using the data collected by vibration sensor 450 , the control unit can control device 100 . Specifically, using the data collected by vibration sensor 450, the control unit controls first imaging charged particle beam microscope 130, second imaging charged particle beam microscope 140, displacement unit 410, or apparatus. Other components included in 100 can be controlled to temporarily stop substrate CD measurements, for example, if vibration sensor 450 indicates that the vibration range of the vacuum chamber exceeds a predetermined limit. can. Additionally or alternatively, the relative position measurement may be used to correct the image with an appropriate correction factor derived from the relative position measurement.

[0050]図6は、本明細書に記載の第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡および/または第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡などの画像化荷電粒子ビーム顕微鏡、すなわち荷電粒子ビームデバイス500を示す。荷電粒子ビームデバイス500は、例えば第1のチャンバ21、第2のチャンバ22および第3のチャンバ23を提供する電子ビームカラム20を含む。ガンチャンバとも呼ばれることができる第1のチャンバは、エミッタ31およびサプレッサ32を有する電子ビーム源30を含む。 [0050] FIG. 6 illustrates an imaging charged particle beam microscope, such as the first imaging charged particle beam microscope and/or the second imaging charged particle beam microscope described herein, namely charged particle beam device 500. show. Charged particle beam device 500 includes, for example, electron beam column 20 providing first chamber 21 , second chamber 22 and third chamber 23 . A first chamber, which can also be called a gun chamber, contains an electron beam source 30 having an emitter 31 and a suppressor 32 .

[0051]エミッタ31は、エミッタに電位を提供するための電源531に接続されている。エミッタに提供される電位は、電子ビームが、例えば20keV以上の、エネルギーに加速されるようなものであり得る。したがって、エミッタは、-1kVの電圧の電位にバイアスされて、接地された基板に1keVの入射エネルギーを提供することができる。より高いエネルギーでカラムを通る電子を導くために、上部電極562が、より高い電位で提供される。 [0051] The emitter 31 is connected to a power supply 531 for providing a potential to the emitter. The potential provided to the emitter may be such that the electron beam is accelerated to an energy of, for example, 20 keV or higher. Thus, the emitter can be biased to a voltage potential of −1 kV to provide 1 keV of incident energy to the grounded substrate. Top electrode 562 is provided at a higher potential to direct electrons through the column at higher energies.

[0052]図6に示されるデバイスを用いて、電子ビーム(図示せず)が、電子ビーム源30によって生成され得る。ビームは、ビームを成形するように寸法が決められている、すなわちビームの一部を遮断するビーム制限アパーチャ550に位置合わせされ得る。その後、ビームは、一次電子ビームを信号電子ビームから、すなわち信号電子から分離するビーム分離器580を通過することができる。一次電子ビームは、対物レンズによって基板160上に集束され得る。基板160は、基板支持体110上の基板位置に配置されている。電子ビームが基板160に衝突すると、信号電子、例えば、二次および/もしくは後方散乱電子またはX線が、基板160から放出され、これらは、検出器598によって検出することができる。 [0052] Using the device shown in FIG. 6, an electron beam (not shown) may be generated by electron beam source 30 . The beam can be aligned with a beam limiting aperture 550 that is dimensioned to shape the beam, ie, blocks a portion of the beam. The beam can then pass through a beam separator 580 that separates the primary electron beam from the signal electron beam, ie from the signal electrons. The primary electron beam can be focused onto substrate 160 by an objective lens. A substrate 160 is positioned at a substrate location on the substrate support 110 . When the electron beam hits the substrate 160 , signal electrons, such as secondary and/or backscattered electrons or X-rays, are emitted from the substrate 160 and can be detected by the detector 598 .

[0053]図6に示される例示的な実施形態では、コンデンサレンズ520およびビーム成形またはビーム制限アパーチャ550が設けられている。二段偏向システム540が、ビームをアパーチャに位置合わせするために、コンデンサレンズとビーム制限アパーチャ550(例えばビーム成形アパーチャ)との間に設けられている。電子は、抽出器またはアノードによってカラム内の電圧まで加速することができる。抽出器は、例えば、コンデンサレンズ520の上部電極によって、または別の電極(図示せず)によって提供され得る。 [0053] In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, a condenser lens 520 and a beam shaping or beam limiting aperture 550 are provided. A two-stage deflection system 540 is provided between the condenser lens and a beam-limiting aperture 550 (eg, beam-shaping aperture) to align the beam with the aperture. Electrons can be accelerated to a voltage in the column by an extractor or anode. An extractor may be provided, for example, by the top electrode of condenser lens 520 or by another electrode (not shown).

[0054]図6に示されるように、対物レンズは、磁極片64および63を有し、コイル62を有する磁気レンズコンポーネント561であって、一次電子ビームを基板160上に集束させる磁気レンズコンポーネント561を有する。基板160は、基板支持体110上に配置することができる。図6に示される対物レンズは、対物レンズの磁気レンズコンポーネント60を形成する上部磁極片63、下部磁極片64、およびコイル62を含む。さらに、上部電極562および下部電極530は、対物レンズの静電レンズコンポーネントを形成する。 [0054] As shown in FIG. 6, the objective lens is a magnetic lens component 561 having pole pieces 64 and 63 and a coil 62 for focusing the primary electron beam onto the substrate 160. have A substrate 160 can be placed on the substrate support 110 . The objective lens shown in FIG. 6 includes an upper pole piece 63, a lower pole piece 64, and a coil 62 that form the magnetic lens component 60 of the objective lens. In addition, top electrode 562 and bottom electrode 530 form the electrostatic lens component of the objective lens.

[0055]さらに、図6に示される実施形態では、走査偏向器アセンブリ570が設けられている。走査偏向器アセンブリ570(図1の走査偏向器アセンブリ184も参照のこと)は、例えば、磁気走査偏向器アセンブリであり得るが、好ましくは、高ピクセルレート用に構成された静電走査偏向器アセンブリであり得る。走査偏向器アセンブリ570は、図6に示されるように、単段アセンブリであり得る。あるいは、2段または3段の偏向器アセンブリを設けることもできる。各段は、光軸2に沿った異なる位置に設けられている。 [0055] Additionally, in the embodiment shown in FIG. 6, a scan deflector assembly 570 is provided. Scan deflector assembly 570 (see also scan deflector assembly 184 in FIG. 1) can be, for example, a magnetic scan deflector assembly, but is preferably an electrostatic scan deflector assembly configured for high pixel rates. can be Scan deflector assembly 570 can be a single stage assembly, as shown in FIG. Alternatively, two or three stages of deflector assemblies can be provided. Each step is provided at a different position along the optical axis 2 .

[0056]下部電極530は、電圧源(図示せず)に接続されている。図6に示される実施形態は、下部磁極片64より下に下部電極530を示している。下部電極は、対物レンズのイマージョンレンズコンポーネントの減速電極、すなわち、リターディングフィールドレンズコンポーネントであり、典型的には、2keV以下(例えば500Vまたは1keV)の基板上への荷電粒子の入射エネルギーを提供する電位にある。 [0056] The bottom electrode 530 is connected to a voltage source (not shown). The embodiment shown in FIG. 6 shows bottom electrode 530 below bottom pole piece 64 . The lower electrode is the deceleration electrode of the immersion lens component of the objective lens, i.e. the retarding field lens component, which typically provides an incident energy of the charged particles on the substrate of 2 keV or less (e.g. 500 V or 1 keV). at electrical potential.

[0057]ビーム分離器580は、一次電子と信号電子を分離するように適合されている。ビーム分離器は、信号電子が光軸2から離れて偏向されるように、ウィーンフィルタであり得、および/または少なくとも1つの磁気偏向器であり得る。次に、信号電子は、ビームベンダー591(例えば、半球形ビームベンダー)、およびレンズ595によって検出器598へ導かれる。フィルタ596のようなさらなるエレメントが設けられてもよい。さらに別の修正によれば、検出器は、試料での発射角度に応じて信号電子を検出するように構成されたセグメント化された検出器であり得る。 [0057] The beam separator 580 is adapted to separate the primary electrons and the signal electrons. The beam separator may be a Wien filter and/or at least one magnetic deflector such that the signal electrons are deflected away from the optical axis 2 . The signal electrons are then directed to detector 598 by beam bender 591 (eg, a hemispherical beam bender) and lens 595 . Additional elements such as filter 596 may be provided. According to yet another modification, the detector may be a segmented detector configured to detect signal electrons as a function of launch angle at the sample.

[0058]第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡および第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡は、例えば、図6に示される荷電粒子ビームデバイス500などの画像化荷電粒子ビーム顕微鏡タイプの荷電粒子ビームデバイスであり得る。 [0058] The first imaging charged particle beam microscope and the second imaging charged particle beam microscope are imaging charged particle beam microscope type charged particle beam devices such as, for example, charged particle beam device 500 shown in FIG. can be

[0059]図7は、基板を検査する方法、または基板、特に大面積基板上のCD測定の方法を示している。ノッチが、第1の角度の集束イオンビームでカッティングされる(ボックス702を参照)。第1の角度は、約45°であり得る。1つ以上の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡が、XY平面、すなわち、基板ステージに平行な、または基板の主表面に平行な平面内で、原寸に比例して第2の異なる角度で測定する(ボックス704を参照)。第2の角度は、約90°であり得る。第2の角度はまた、荷電粒子ビーム顕微鏡の下に大面積基板の様々な位置を配置することができる一方で、短い作動距離を有するように、有利に選択され得る。例えば、作動距離は、1mm未満、例えば、700μm以下にすることができる。さらに、ボックス706によって示されるように、原寸に比例した寸法の測定が、Z方向に行われる。例えば、3つの寸法が、例えば、3次元座標系の3つの異なる方向で、1つの画像から測定できる。 [0059] Figure 7 illustrates a method of inspecting a substrate or method of CD measurement on a substrate, particularly a large area substrate. A notch is cut with the focused ion beam at a first angle (see box 702). The first angle can be approximately 45°. One or more imaging charged particle beam microscopes measure at a second different angle to scale in the XY plane, i.e. the plane parallel to the substrate stage or parallel to the main surface of the substrate (box 704). The second angle can be approximately 90°. The second angle can also be advantageously selected to allow various positions of the large area substrate to be placed under the charged particle beam microscope while having a short working distance. For example, the working distance can be less than 1 mm, eg, 700 μm or less. In addition, a scale-to-scale dimension measurement is taken in the Z direction, as indicated by box 706 . For example, three dimensions can be measured from one image, eg, in three different directions of a three-dimensional coordinate system.

[0060]本開示の実施形態は、以下のいくつかの利点のうちの少なくとも1つを有する。限界寸法の測定値を、特に3次元座標系のX、Y、Zなどの3つの異なる方向で、スケーリング誤差なしで提供できる。補正計算誤差を低減または回避できる。3つの異なる方向のCD測定値を1つの画像から提供できる。スループットを上げることができ、帯電および/または炭化を減らすことができる。したがって、特に3次元座標系の異なる方向、例えば、X、Y、およびZに対して、高精度のCD測定値を提供することができる。さらに、CD測定値は、大面積基板上で高解像度、例えば10nm未満で提供できる。大面積基板上のEBRの解像度の制限を減らして、より高い解像度を可能にすることができる。特に大面積基板において、CD測定が、3次元座標系の3つの異なる方向で提供され得る。 [0060] Embodiments of the present disclosure have at least one of the following advantages. Critical dimension measurements can be provided without scaling errors, especially in three different directions, such as X, Y, Z in a three-dimensional coordinate system. Correction calculation errors can be reduced or avoided. CD measurements in three different directions can be provided from one image. Throughput can be increased and charging and/or charring can be reduced. Therefore, highly accurate CD measurements can be provided, especially for different directions, eg, X, Y, and Z, of a three-dimensional coordinate system. Furthermore, CD measurements can be provided at high resolution, eg, less than 10 nm, on large area substrates. The resolution limitation of EBR on large area substrates can be reduced to allow higher resolution. CD measurements can be provided in three different directions of a three-dimensional coordinate system, especially for large area substrates.

[0061]上記はいくつかの実施形態に向けられているが、他のさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく考案されることができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
[0061] While the above is directed to certain embodiments, other and further embodiments can be devised without departing from the basic scope thereof, which is defined by the following claims. Determined by range.

Claims (10)

基板上の限界寸法測定のための方法であって、
前記基板の主表面がXY平面内にある状態で、前記基板を支持することと、
前記基板の前記主表面の平面に対して42°から48°の第1の角度で角度を付けられた集束イオンビームカラムでノッチをカッティングすることと、
前記基板の前記主表面の前記平面に対して89°から91°の第2の角度で角度を付けられた光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡で、前記ノッチに隣接する1つ以上の構造の第1の寸法および第2の寸法であって、前記XY平面内にある第1の寸法および第2の寸法のうちの少なくとも1つを、原寸に比例して測定することと、
前記光軸を有する前記第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡で、前記ノッチ内に露出する1つ以上の構造の第3の寸法であって、前記XY平面に対して角度を付けられた方向第3の寸法を原寸に比例して測定することと、
を含み、
前記第3の寸法を原寸に比例して測定することは、前記ノッチ内に露出する前記1つ以上の構造の、前記光軸を有する前記第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡の画像化平面内で測定される寸法を、前記第3の寸法として特定することを含む、方法。
A method for critical dimension measurement on a substrate, comprising:
supporting the substrate with the main surface of the substrate being in the XY plane;
cutting a notch with a focused ion beam column angled at a first angle of 42° to 48° with respect to the plane of the major surface of the substrate;
a first imaging charged particle beam microscope having an optical axis angled at a second angle of 89° to 91° with respect to the plane of the major surface of the substrate, one adjacent the notch; measuring at least one of the first dimension and the second dimension of the structure, wherein at least one of the first dimension and the second dimension lies in the XY plane, to scale;
In said first imaging charged particle beam microscope having said optical axis, a third dimension of one or more structures exposed in said notch in a direction angled with respect to said XY plane . measuring the third dimension in proportion to the original size;
including
measuring the third dimension to scale in an imaging plane of the first imaging charged particle beam microscope having the optical axis of the one or more structures exposed in the notch; as the third dimension .
前記第1の寸法または前記第2の寸法が、前記XY平面内における前記基板上の距離である、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein said first dimension or said second dimension is a distance on said substrate in said XY plane. 画像を得るために、前記ノッチを含む前記基板の領域を画像化することをさらに含み、前記第1の寸法および前記第2の寸法のうちの少なくとも1つを測定することが、前記画像に基づき、前記第3の寸法を測定することが、前記画像に基づく、請求項1または2に記載の方法。 imaging a region of the substrate containing the notch to obtain an image, wherein measuring at least one of the first dimension and the second dimension is based on the image; 3. The method of claim 1 or 2 , wherein measuring the third dimension is based on the image. 前記第1の寸法、前記第2の寸法、および前記第3の寸法のうちの少なくとも1つを測定することが、前記画像の強度信号によって測定される限界寸法測定である、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein measuring at least one of the first dimension, the second dimension, and the third dimension is a critical dimension measurement measured by an intensity signal of the image. the method of. 原寸に比例して測定された前記第1の寸法または前記第2の寸法の所望の寸法を決定することと、
前記所望の寸法に基づいて、原寸に比例して測定された前記第3の寸法を補正することと、
をさらに含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
Determining a desired dimension of the first dimension or the second dimension measured to the original size;
compensating the third dimension measured in proportion to the original dimension based on the desired dimension;
5. The method of any one of claims 1-4 , further comprising:
前記第1の角度および前記第2の角度が、固定されている、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。 6. A method according to any preceding claim, wherein said first angle and said second angle are fixed. 前記基板を支持するためのステージが、X方向、Y方向、およびZ方向の移動ならびに前記XY平面内での回転に限定される、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。 7. The method of any one of claims 1 to 6 , wherein the stage for supporting the substrate is limited to X, Y and Z movements and rotation within the XY plane. 基板を検査し、前記基板上の電子デバイスをカッティングするための装置であって、
真空チャンバ、
前記真空チャンバ内に配置されたステージであって、前記電子デバイスを上に有する前記基板を支持するように構成されたステージ、
前記ステージの上方の集束イオンビームカラムであって、前記基板の主表面の平面に対して42°から48°の第1の角度で角度を付けられたビーム経路を有する集束イオンビームカラム
前記集束イオンビームカラムに隣接し、前記基板の前記主表面の前記平面に対して89°から91°の第2の角度で角度を付けられた光軸を有する第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡、および
プロセッサと、前記プロセッサによって実行されると、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法を前記装置に実行させる命令を格納するメモリと、を備えるコントローラ
を備える装置。
An apparatus for inspecting a substrate and cutting electronic devices on said substrate, comprising:
vacuum chamber,
a stage disposed within the vacuum chamber and configured to support the substrate having the electronic device thereon;
a focused ion beam column above the stage, the focused ion beam column having a beam path angled at a first angle of 42° to 48° with respect to the plane of the major surface of the substrate ;
a first imaging charged particle beam microscope adjacent to said focused ion beam column and having an optical axis angled at a second angle of 89° to 91° with respect to said plane of said major surface of said substrate; a mirror, and
A controller comprising a processor and a memory storing instructions which, when executed by the processor, cause the apparatus to perform the method of any one of claims 1 to 7.
A device comprising
前記ステージが基板受容領域を提供、前記第1の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡から前記基板受容領域のサイズの30%から70%および少なくとも30cmのうちの少なくとも一方の距離がある第2の画像化荷電粒子ビーム顕微鏡を、さらに備える、請求項に記載の、基板を検査し、前記基板上の電子デバイスをカッティングするための装置。 a second imaging wherein the stage provides a substrate receiving area and is a distance from the first imaging charged particle beam microscope of at least one of 30% to 70% of the size of the substrate receiving area and at least 30 cm; 9. The apparatus for inspecting a substrate and cutting electronic devices on the substrate of claim 8 , further comprising a charged particle beam microscope. 前記真空チャンバが、前記基板受容領域の150%から180%の内側寸法を有する、請求項に記載の、基板を検査し、前記基板上の電子デバイスをカッティングするための装置。 10. The apparatus for inspecting a substrate and cutting electronic devices on the substrate of claim 9 , wherein the vacuum chamber has an inner dimension of 150% to 180% of the substrate receiving area.
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