TW200945403A - Pattern invariant focusing of a charged particle beam - Google Patents

Description

200945403 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明主要係關於聚焦系統，更明確地，係關於聚焦 帶電粒子束。 【先前技術】 帶電粒子束，諸如在聚焦離子束或掃描電子顯微鏡中 ® 使用的那些帶電粒子束，通常係藉由光束掃描具有尖銳 邊緣的樣品來聚焦。 聚焦電子束的其他方法在本領域中是已知的。例如， Giedt等人的美國專利5,483 〇36描述了一種用於藉由確 定束尺寸來自動聚焦電子束的方法，在此結合其公開内 容作爲參考。束掃過許多窄狹缝，而在束掃過時所産生 的電流曲線係用於得出束尺寸與用於將束聚焦到最佳位 置。

Azad等人的美國專利5,726,919描述了 一種用於測量 電子束的有效聚焦的系統，在此結合其公開内容作爲參 考。電子束産生受輻射標的之溫度曲線，而該溫度曲線 - 係由光學所測量。改變束聚焦操作參數直到所測得的溫 度曲線與有效聚焦的預定曲線間之誤差小於預定值。

Morita等人的美國專利6,621，082描述了一種掃描電 子顯微鏡的自動聚焦系統，在此結合其公開内容作爲參 考。該系統使用光學顯微鏡和電子顯微鏡的焦點位置來 4 200945403 自動調整電子顯微鏡的焦距。

Kobaru等人沾至別由才， 的美國專利5,614，川描述了-種掃描電 子顯微鏡，其中#隹 肀聚焦校正仏唬係利用光束而産生，在此 結合其公開内容作爲參考。 Y_da等人的美國專利513〇 54〇描述了 一種利 近顯微鏡之物鏡的輔助線圈來自動聚焦電子顯微鏡的方 法，在此結合其公開内容作爲參考。

Kanda的美國專利5,〇32,725描述了一種用於聚焦電子 顯微鏡之光束的方法，在此結合其公開内容作爲參考。 該公開内容陳述：對於在焦距範圍内之射束的一種放大 倍率或掃描時間，研究輸出信號以確定該種放大倍率的 最佳輸出值。該公開内容還陳述了對於其他放大倍率可 以重復該研究以産生一系列最佳輸出值，然後可在對應 一系列最佳值中的最佳值之焦距下操作顯微鏡。

Tomizawa等人的美國專利4,933,553，描述了聚焦電 子顯微鏡的電子束，在此結合其公開内容作爲參考。藉 由測量由顯微鏡産生的區域的質心（centr〇id )來確定聚 焦透鏡的最佳激發電流。

Sender的美國專利申請2006/0049364描述了一種用於 聚焦帶電粒子束的方法和系統’在此結合其公開内容作 爲參考。 【發明内容】 5 200945403 在本發明的實施例中，檢杳曰 ^ H ,. 揿查日曰片的表面上多重基本相

似的晶粒（die)。每個晶撕且士 + A 母個曰曰粒具有在各個相應位置中的多個 部位（_)，諸如一組記憶元件。爲了檢查晶粒，掃描 顯微鏡的處理器以一次(primary)帶電粒子束通常以光 栅圖案來掃描晶卜應用於顯微鏡之聚焦元 數控制射束的焦深。-次帶電粒子束造成二次(一―) 帶電粒子束從晶粒發出’而其十一個晶粒作為參考晶 ❹ _ 粒。當參考晶粒用-次帶電粒子束掃描時，焦點參數基 本保持固^ ’而處理器根據二次束教參考晶粒之每個 部位的聚焦等級（fGeus sec)re )。該聚焦等級通常測量該 部位處已構圖特徵的銳度。 處理器藉由在平均值附近調製焦點參數來掃描晶片的 剩餘晶粒，從而因為一次束的調製而使二次束具有經調 製的特性。處理器評價二次束以確定剩餘晶粒之每個部 位的聚焦等級，其隨二次束的調製而變化。處理器利用 參考晶粒之相應部位的聚焦等級來常態化（n〇rmalize)這 些晶粒中每一指定部位的聚焦等級。處理器利用常態化 的聚焦等級來確定給出一次帶電束準確聚焦之焦點參數 值’並相應地校準聚焦參數的平均值。藉由常態化聚焦 等級’與不使用常態化的參考聚焦等級的系統相比，本 發明的實施例能實現部位的明顯更快聚焦，該部位具有 不同的特性，通常具有不同的圖案》 處理器可以測量已調製之焦點參數與變化的常態化聚 焦等級之間的相位差，以及使用該相位差來確定將應用 6 200945403 :,，、、點參數之平均值的校準，以實現準確聚焦。可選地 $另外地’處理器可以測量常態化聚焦等級的幅度變 化’以及使用該幅度變化來嫁定將應用的校準。 藉由結合附圖對實施方式的以下詳細描述，將更完全 s解本發明’附圖簡要描述爲如下。 【實施方式】 φ 現參照第1A圖和第⑺圖，其中第1A圖是帶電粒子 束聚焦系統10的示意圖，而第1B圖是根據本發明之實 施例由系統10照射之曰Hm ‘、、対之日曰片的不意圖。系統1()包括帶電 粒子束照射模組22,作爲實例，假設其從帶電粒子搶12 的孔44產生單一攻帶雷私三土 η 人帶電粒子束41。然而，將理解本發 明的範圍不限制於單一帶電粒子束的産生，因此模組22 可以配置爲産生多束。 另外，本發明的範圍不限於聚焦特定類型的帶電粒 ® 子’並實質上包括所有類型的帶電粒子，其包括諸如鎵 或其他金屬離子的電子和離子。作爲實例，在下文的描 述假設一次帶電粒子束包括電子。 模組22包括一個或多個照射透鏡14、分束器16，以 及物鏡18’該物鏡用作聚焦元件。一般而言，雖然磁性 操作一個或多個透鏡14和分束器16，但是透鏡和/或分 束器也可以結合其他類型操作，諸如靜電操作。作爲實 例，在此假設透鏡14包括八極（〇ct〇p〇le)。物鏡18可 7 200945403 有利地疋減速透鏡（retardinglens)’該減速透鏡包括磁 性部分1 9和靜電部分2 〇。 射束41沿著照射路徑42經過模組22到達晶片39的 表面38。第iB圖更詳細示出晶片39的表面。晶片39 安裝在可移動台36上’假設該可移動台36能夠平行於 • 二個正交軸x、y和Z移動晶片。一或多個透鏡14、分 束器16和物鏡18將射束41形成爲表面％上的孔料的 聚焦圖像45 ’在下文也稱爲光班（spot) 45。如第1B圖 ® 所不’晶片39包括多重實質上相似的晶粒（die) 49， 該晶粒具有實質上全等的佈局。在此假設晶粒爲具有平 行於X和y轴的邊的矩形晶粒。 在以下描述中’視需要’藉由在識別數位49後指定字 母尾碼來區分晶粒49。每個晶粒内有多個不同部分或部 位，諸如記憶體部位或邏輯閘部位。一般而言，在任意 給定部位内有元件的重復圖案，諸如導線，但圖案根據 _ 部位的不同而變化。本文藉由對晶粒識別字指定尾碼數 來區分晶粒的部位，以及通過第1B圖中示出，晶粒的部 位表示爲不同尺寸的矩形。實際上，將理解部位可以包 括實質上任何二維圖形。 作爲實例’假設晶片39包括參考晶粒49R，如在下文 描述其具有部位49R1、49R2、49R3、49R4和49R5。另 外，晶片39包括指定的受檢查晶粒491，其具有分別與 參考晶粒的部位49R1、49R2、49R3、49R4和49R5在位 置上向量對應的位置4911、4912、4913、4914和4915。 8 200945403 因此’向量V，其界定相對於晶粒49R的局部來源（l〇cal origin )測得的部位49R3之位置，還界定相對於晶粒491 的局部來源測得的部位4913之位置。 光斑45産生反射的、二次和/或反向散射電子作爲電 子的二次帶電粒子束35’其穿過物鏡18和分束器16。 來自光斑45的二次束沿著成像路徑46，經由成像透鏡 24到達電子探測器28。電子探測器28，通常係由閃爍 物晶體或粒狀閃爍物粉末組成的熒光屏，將電子的二次 束35轉換爲光輻射’其藉由諸如電荷耦合探測器（ccd ) 陣列的成像儀30成像》探測器38和成像儀3〇通常組合 爲一體，並用作二次束的成像探測器31。或者，成像探 測器3 1可以包括雪崩式（avaianche)光電二極體陣列其 在不轉換爲光的情形下，直接檢測二次束35»透鏡18 和24、分束器16和成像探測器31構成系統1〇的成像 模組47。由成像模組47生成的圖像被傳輸到與記憶體 ❹ 33耦接的處理器32。處理器分析該圖像，並如在下文更 詳細描述，處理器回應分析而調整光斑45的聚焦至準峰 聚焦’即焦點對準（in-focus )。 處理器32耦接到搶12、透鏡14、分束器16、物鏡18、 成像透鏡24以及成像探測器3丨，以便控制它們的操作 和光斑45的聚焦，以及還用作系統1 〇的整個控制器。 例如’爲了調整光斑45的聚焦，處理器32可以調整透 鏡18的磁性部分19的勵磁（excitati〇n)與/或從模組 22輸出的射束能量與/或透鏡14的參數。在下文，作爲 9 200945403 實例，假設藉由調整透鏡14的參數（在此也稱爲聚焦參 數FP)來實施光斑45的聚焦。如下文參照第2圖2詳 細示出，調整FP來調整射束41的焦深，即焦點位置。 一般而言，處理器32沿χ方向並以光柵方式用光斑 45掃描晶粒49,同時處理器亦可藉由轉移台％而沿y 方向移動晶片。在下文，假設處理器32經由用戶介面 4〇收到來自系統操作者的操作參數，該用戶介面能 φ 使操作者調整以上描述之系統部件的設置，以及以下描 述之系統10的其他部件設置。處理器32還耦接到並操 作位置控制器34。在處理器的命令下，控制器34能夠 沿垂直方向調整台36。 第2圖示出說明根據本發明實施例之系統1 〇的操作原 理圖。假設當部分晶片39從過焦狀態經過聚焦狀態到欠 焦狀態時導出圖80和82。藉由改變射束41的有效焦深 (諸如，藉由改變FP的值與/或通過改變晶片39的垂直 _ 位置）可以實現聚焦狀態的變化。在此對於圖8〇和82的 解釋中，作爲實例’假設藉由即時垂直移動台36同時 FP的值恒定保持在FPf，聚焦狀態變化，以及圖80中的 直線84表示晶片的垂直位置（z)與時間的關係。隨著 晶片的垂直位置變化，晶片上光斑45的焦點也變化，以 及當晶片表面38在垂直位置zf處時，假設光斑焦點對 準，即，棊本準確聚焦。 爲了確定焦點，通常根據當以光斑45掃描表面38時 利用探測器3 1測得的邊緣信號的銳度，處理器32確定 200945403 聚焦等級（focus score ) FS。圖82表示FS與時間沾站 係’以及在時間t=tf處’當光斑45焦點對準時，、 及FP=FPf’以及FS的最大值是FSmax<J另外，考慮到圖 82和圖84表示FP和FS之間有直接關係，從而，例如， FP的指定值對應FS的一個值，而FS的指定值最多對應 FP的兩個值。 如在下文更詳細描述的’在檢查系統中除參考曰粒 外的晶粒過程中，調製聚焦參數FP的值成平均值，養此 假設是FPf。調製有效地改變電子束的焦深或者焦點位 置。圖86示出FP的調製值，並在圖88中示出所述調製 對聚焦等級的影響。在時間T1區域中的時間内，聚焦參 數的值爲最小值。這時，FP的值接近但没達到設置光斑 45聚焦所需要的值。在T1時聚焦等級Fs經過局部最大 值’該局部最大值小於FSmax。

焦等級FS經過局部最大值外，在Τ4的任 在時間T2和丁，^ 丄，…丄一 小值。在時間Τ2 焦所需要的值。

過兩個局部最大值，兩者的值都爲FS ''v °max 在時間區域T4的時間時，聚焦參數的 45聚焦所需要的值周圍對稱變化。因此， 的任一側上，FS的 Τ4時的局部最大值 局部最大值的值爲FSmax，並且與在Τ4時 等距。 在時間Τ5和Τ6 的區域内的時間處以及在時間 200945403 區域令的時間處聚售算 … '的特點，一般分別類似於在時 間Τ2和時間Τ3以及 ^ τ 時的特點。因此，在時間 Τ5、Τ6時’聚焦等級 T7 ^ ^ 百局部最大值FSmax以及在時間 級具有小於FS®ax的局部最大值。 第3A圖和第3B圖示出勑 根據本發明的實施例在掃描晶 片39過程中導出的圖。 你弟3A圖中，圖102和圖1〇4 疋日曰片39上的參考晶粒撕的婦描的示意性圖。圖

1〇2是關於聚焦參數沖與時間的關係，並示出處理器32 將照射模组22夕读搞· 1 >! u 的聚焦參數基本保持恒定並且 對於參考晶粒㈣描未調製1於掃描參考晶粒的聚焦 參數值被稱爲化。圖聚焦等級FS與時間的關係 圖並示出料參考晶粒的五個示例性部位49R1、49R2、 49R3、49R4和49R5的聚焦等級。在圖！〇2和圖104的 第一部分⑽中，假設聚焦等級具有其最高可能值5〇〇,

以便被掃描的參考晶粒的部位，即部位49ri聚焦。由於 假設被掃描的參考晶粒的部位，即部位视2#桃3欠 焦，所以在所述圖的第二和第三部分1〇8和ιι〇中，聚 焦等級小於500 ’分別爲450和350。部位49R3比部位 49R2焦點更沒對準。 由於假設正被掃描的參考晶粒的部位，即部位49R4 和49R5過焦，所以在所述圓的第四部分112和第五部分 114中，聚焦等級也小於500 ,分別爲325和475。將理 解聚焦等級的值指示部位焦點對準（in_f〇cus )或焦點沒 對準（out-of-focus )。如果部位焦點沒對準，則該值指示 12 200945403 該部位焦點沒對準的偏離量。然而，聚焦等級值不指示 焦點沒對準位置是否欠焦或過焦。—般而言，焦點對準 和焦點沒對準狀態之間的變化是被掃插之晶粒部位的結 構或圖案特性，該圖案特性通常包括指定部位内線元件 的密度和方向《所述變化還可以是部位的相對垂直位置 的函數。發明人已經發現本發明的實施例非常良好地處 理結構或圖案的變化’以及垂直位置的變化。 Φ 在第3B圖中，圖I22和圖124是對於受檢查晶粒491 之部位4911的不同理論掃描的FP相對時間與FS相對時 間的示意圖。處理器32藉由根據值FPi調製照射模組22 之聚焦參數來掃描晶片上的受檢查晶粒，例如晶粒491。 實際上，如在下文描述，系統1〇改變FPi的值以試圖藉 由使FS盡可能大來聚焦被掃描晶粒的部位，且通常僅執 行給定部位的一個掃描。爲了解釋系統1〇的操作，在以 下描述部位4911中，對於該部位49I1，FPi的最佳值通 ❹ 常接近Fpr ’使用FPi的五個不同值，即FP,、FP2、FP3、 FP*和FP5。作爲實例，假設Fp的調製是正弦曲線，並 具有大約恒定的振幅。在一些實施例中，如在下文解釋 的，處理器32可以改變調製的振幅。雖然調製周期通常 設置爲光斑45之光栅掃描的數千數量級（〇rder)，但是可 以使用其他適合的調製周期。在一個實施例中，調製周 期大約等於5,000光栅掃描，以及ρρι改變的時間常數設 置爲20,〇〇〇光柵掃描的數量級。 圖122和124的部分126、128、130、132和134是五 13 200945403 個不同FPi值的聚焦參數和聚焦等級。在下文進一步解 釋所述圖的部分。 ' 第4圖示出根據本發明的實施例之圖122以及由圖 導出的圖146之部分126。冑146示出在其縱坐標上圖 124的聚焦等級以及相應的常態化等級。藉由用圖以 的聚焦等級除以聚焦等級500而導出常態化等級，確定 參考部位49R1的未調製掃描。所述圖示出ρρ的相位作 爲橫坐標，而不是第3A圖和第3B圖中的時間。對於部 分126，處理器32在等於FPl的值FPr附近調製聚焦= 數’使得|(FPr-FPi)| (在此寫爲afp)等於〇。圖示 出只要聚焦參數爲值FPr，則常態化聚焦等級達到最大 值。只要聚焦參數在其最大值或最小值處，則達到常態 化聚焦等級的最小值》 如從圖可以看出，常態化聚焦等級的最大值爲〗，以 及在FP的相位〇、π、2π、處出現最大值。常態化等 級還具有幅度變化，作爲實例，在下文該幅度變化被測 置爲峰·峰範圍。圖146的常態化聚焦等級的峰_峰（卜“ 範圍是0.20。圖146的檢查示出，如果假設調製的聚焦 參數在相位0、π、2π、…處具有FPr值，則在這些相位 處常態化聚焦等級爲最大值，並且相鄰的常態化聚焦等 級最大值之間存在π的間隔。另外，對於聚焦參數的每 個完整迴圈，出現常態化聚焦等級的兩個最大值，以及 常態化聚焦等級的所述最大值在具有聚焦參數FP的相 、2 ;r、4 π、…的相位處。因此，利用聚焦參數ρρ的 200945403 相位2π作爲參考，常態化聚焦等級的最大值具有零相 移。 第5圖*出根據本發明的實施例的圖122和由圖124 導出的圖148的部分128cFp“，FPr，因而△胸。 在值卯·2附近的焦距參數調製，導致部位49Π在聚焦參 ㈣值等於FPr時焦點對準，在該值處聚焦等級達到最 大值’如在圖148中示出。 〇 聚焦等級和常態化聚焦等級相對於相位的圖148 —般 如以上對圖146所解釋的導出。如從圖可以看出，常態 化聚焦等級具有最大值W最小值〇7。對於聚焦參數的 每個兀整迴圈’出現常態化聚焦等級的兩個最大值。該 圖還不出最大值彼此不等距。相對於Fp參考相位2兀進 行測量，最接近常態化聚焦等級最大值具有大約的相 移。常態化等級的ρ·ρ範圍是〇 3。 4 第6圖示出根據本發明的實施例的圖122和由圖124 ® 導出的圖15〇的部分I30。聚焦等級和常態化聚焦等級 相對於相位之圖150 —般如以上對於圖146的解釋來導 出。FP3遠小於FPr，因而△ FP»〇。與圖148相反，對 於圖150，不存在使部位4911聚焦的已調製的聚焦參數 的值。在圖122中，需要使部位4911焦點對準所需的聚 焦參數的值表示爲級別FPr。如在圖中所示，獲得的常態 化聚焦等級的最大值是0.9，以及對於聚焦參數的每個完 整迴圈，出現常態化聚焦等級的一個最大值。在值〇 9 時’部位4911最接近焦點對準。相對於fP對參考相位 15 200945403 =進行測量’最接近常態化聚焦等級最大值具有相對於 +了的相移。常態化等級的P-P範圍是0.4。 第7圖示出根據本發明的實施例之圖122和由圖124 導出的圖152的部分132。聚焦等級和常態化聚焦等級 相對於於相位之圖152 —般如以上對於圖146的解釋來 導出。FP4遠大於FPr，因而△!??>>〇。對於圖15〇 (第6 圖）’不存在使得部位49n聚焦的已調製的聚焦參數， ® 以及對於聚焦參數的每個完整迴圈，存在常態化聚焦等 級的一個最大值。然而，與圖15〇相反，最接近常態化 聚焦等級最大值具有相對於FP參考相位2π測得的的 2 相移。 第8圖示出根據本發明的實施例之圖ι22和124以及 由圖124導出的圖152的部分132 ^聚焦等級和常態化 聚焦等級相對於相位之圖154 一般如以上對於圖146的 鲁 解釋來導出。FPs大於FPr，因而△ FP>0。在值FPS附近 對聚焦參數的調製導致部位4911在聚焦參數等於Fpr的 值處焦點對準’其中在該值處聚焦等級達到最大值，如 在圖154中所示。 如從圖154看出’常態化聚焦等級具有最大值1和最 小值0.7。對於聚焦參數的每個完整迴圈，存在常態化聚 焦等級的兩個最大值。該圖還示出最大值彼此不等距。 相對於FP參考相位2π進行測量，最接近常態化聚焦等 級最大值具有大約1的相移，以及常態化等級的ρ_ρ範 200945403 圍是0.3。

第4-8圖示出對於具有500聚焦等級之參考部位的常 態化聚焦等級。如在下文參照第9圖所示，通過對關於 參考部位之聚焦等級進行常態化，其中該參考部位通常 具有小於500的聚焦等級，常態化的最大值增加，且常 態化聚焦等級的P-P值也增加。與不對聚焦等級常態化 的系統相比，常態化的最大值的增加值與p_p值的增加 值兩者都使處理器32能夠顯著更快地實現最佳聚焦。 第9圖示出根據本發明的實施例在掃描晶片％過程中 導出的常態化聚焦等級之理論圖。所述圖假設一個參考 部位被掃描三次，每次給出不同的聚焦等級5〇〇 45〇和 440。然後’掃描相應的受檢查部位給出一般類似於部 为128(第3B圖）的聚焦等級圓。 圖160的參考聚焦等級5〇〇與圖148 (第5圖）重復 並示出常態化聚焦等級呈古县士 & , w 寺双具有最大值1，最小值0.7，以及 P-P變化是0.3。圖162千Φ姿·《 阐02不出參考聚焦等級450的最大值 常態化聚焦等級是1 1 1，I t π i.u ’最小值是〇·78，以及p-p變化 是0.33。圖164示出a去取 出參考聚焦等級400的最大值常態化 聚焦等級是1.25，最小值 復疋0.88，以及p-p變化是0.38 » 因此，隨著參考部位轡媒 變传更加焦點未對準，導致更低的 參考聚焦等級，常熊卟取隹&

I化聚焦等級以及常態化等級的P-P 變化有相應增加。所述增加允許本發明的實施例有效調 整聚焦的變化，所述聚焦的變化通常由受檢查晶粒部位 17 200945403 的圖案變化所造成。 第10圖和第11圖概述了根據本發明的實施例之第2-9 圖的圖的結果。第10圖是聚焦狀態相對於相移關係之 ® ’該相移或相位差的爲常態化聚焦等級最大值與聚焦 參數的2π相位之間的相位距離。聚焦狀態根據聚焦等級 和聚焦參數來測量。該圖示出其中FS = 500以及FP=FP , 的焦點對準狀態’以及接近該狀態，對於聚焦參數的每 個半迴圈’有兩個聚焦等級最大值。在該區域中，相位

P 差是對於系統焦點未對準的量的較好度量，相位差在焦 點對準’或者準確聚焦狀態附近單調變化《因此相位差 讀定焦點未對準狀態是否是欠焦狀態或過焦狀態，並給 出用於改變聚焦參數以將該系統返回到焦點對準狀態的 值。例如’如在圖中所示，如果相位差是，則增加聚 焦參數△ FP=D將系統基本返回到焦點對準狀態。另外， 如在圖中所示’如果相位差是則減少聚焦參數八 & FP=D將系統實質上返回到焦點對準狀態。 該圖還示出在焦點更未對準的狀態中，其中對於聚焦 參數的每個半迴圈有一個最大值，相位差的值表示系 統是否處於焦點對準或者焦點未對準。因此，對於^的 相位差，聚焦參數必須增加以將系統返回到焦點對準狀 態。對於1的相位差，聚焦參數必須降低以將系統返回 到焦點對準狀態。 第11圖是基於第4-8圖之常態化聚焦參數等級的常態 18 200945403 化聚焦等級的△ FP相對於p_p間隔之關係圖，其中假設 參考聚焦等級是500 ^從第9圖將理解將一般類似於第 11圖的圖應用於其他參考聚焦等級。第u圖的圖示出兩 個變數，即AFP和p_p間隔之間的關係是單調的，以及 P-P間隔的值可用於確定系統1〇偏離焦點對準狀態多 遠。該圖還示出p-p間隔在焦點對準狀態處爲最小值。

第12圖是根據本發明的實施例藉由處理器32對聚焦 系統10執行的處理200.之流程圖。該處理爲兩個階段的 處理，其包括第-階段，其中在不利用反饋迴圈的情形 下掃描參考晶粒；以及第二階段，其巾利収馈迴圈來 掃描被檢查的晶粒。處理200使用在以上參照第1〇圖和 第11圖的圖所描述之聚焦等級的特點。 在第一步驟202中，系統1〇通常由系統的操作者經由 用戶介面40進行配置，使得晶片39上的參考晶粒49r 近似焦點對準。該配置包括’設置電子束的聚焦參數 等等，在此假設爲FPr。 在第二步驟204中，處理器利用未調製的電子束，所 具有基本固定之聚焦參數FPr的射束，來掃描參考晶粒 處理器在記㈣33中存儲所測之參考晶粒 和部位的相應位置。處理20。的第一階段包括第 二步驟，以及當第二步驟結束時而完成。 在第三步驟206中，處理器調製電子束的聚焦參數。 作爲實例，假設調製最初是在值FPr附近進行。處理蓋 可以將調製的幅度設爲恒定或者變化。在下文，除非裝 19 200945403 否則假設調製幅度基本不變。 步驟208，處理哭^ 理器32利用已調製的射束來掃描 剩餘a曰粒。實質上對於每個剩餘晶粒可以遵循 而下文描述假設掃描受檢查晶粒491。 步驟21G巾’當掃描晶粒491 _，處理器對於 同部位確疋聚焦等級。藉由已調製的射束所確 等級除以第—步驟2G4中等效部位的記憶體^ ❹ 的聚焦等級’處理器計算常態化聚焦等級。 步驟2 12 >析常態化聚焦等級來確^相對於 之等級最大值的相位。可選地或另外地，亦確 等級的峰-峰值。

別說明， 在第四 晶片上的 相同工序 在第五 晶粒的不 定的聚焦 中所存儲 在第六 調製相位 定常態化 在第七步驟214中，利用常態化等級的最大值的相位 與/或常態化等級之峰-峰值的尺寸，處理器確定將使給 定區域聚焦之聚焦參數FP值的變化。處理器基本根據以 上參照第10圖和帛U圖給出的描述來確定所述變化。 考慮第10圖和第11圖示出相位差或常態化峰·峰值中任 -個或兩者之測量，可以用於確定將區域返回到焦點對 準狀態所需之聚焦參數的變化。 因此，如果僅使用相位差，大於_|和小於+皆範圍中 的相位差産生FP需要改變以將系統返回到聚焦狀態的 值^ 的相位差表示Fp需要增加；的相位差表示 FP需要降低。一般而言，對於後兩種情況（相位差爲 或-|)，處理器32將FP增加或減少預定量，以便將系 20 200945403 統返回到焦點對準狀熊， +f之間的焦點未對準狀態 或者回到其中相位差在和 。如果使用峰-峰值以及相位 差， 增加 或+f處的峰.峰值的值可以提供FP 夕夕或者FP降低多少的測量，處理器32需要應 於將系統返回到焦點對準狀態。 如果僅使用峰_峰值，則藉由改變已知方向# —值， 乂及測量該變化是否降低峰_峰值，處理器32可確定吓

是否FP將增加或將降低。Fp的變化量可以利用類似於 第U圖中的圖來確定. 在最後的反饋步驟216中，處理器將步驟214中確定 的聚焦參數值變化應用於在步驟2〇6中設置的聚焦參數 平均值，如流程圖中的線218指示，該流程圖示出處理 2〇〇的反饋迴圈。一般而言，處理器32將平滑濾波器和 /或時間常數應用於聚焦參數值變化以優化系統10的聚 焦。在;支有過度實驗的情況下，操作者可以確定平滑渡 波器和時間常數的值。 如上說明，處理器32可以改變聚焦參數的調製幅度。 第2圖和第3Β圖之圖的檢查示出當系統1〇近似焦點對 準時’與系統焦點更未對準時的調製幅度相比，處理器 可以減少調製幅度，而不影響處理2〇〇的結果。該變化 通常被應用於最終步驟216中，使得當系統10近似焦點 對準時，調製幅度最小化，並且如果系統處於焦點未對 準狀態，則增加調製幅度。如果處理器32改變調製幅 21 200945403 度’則在反饋步驟216中通常應用任何變化，以及處理 器平滑調製中的任何變化，一般如以上對於聚焦參數值 變化所述。

φ 第13圖示出根據本發明的實施例之處理2〇〇的結果。 250圖示意性示出晶粒491的截面，其包括具有第—圖案 的部位4916、49Ι8、49110 ,以及具有第二不同圖案的部 位4917、4919。不同圖案通常具有不同的有效空間變數， 以及可以包括呈不同角度的基本相同變數。然而，圖案 的差別，實質上可以是任何差別，諸如組成的變化^ 引起粒子束的聚焦等級的變化。 圖260表示當不實施處理2〇〇時用於系統⑺的任意常 態化之聚焦等級的值。該圖將聚焦等級描繪爲未平滑的 點’以及詩爲平滑的線。如從圖中看丨，部位之間的 圖案變化顯著影響聚焦等級的值。 圖270表示當實施處請時用於系統ι〇的常態化聚 焦等級的值’並示出未平滑的點和平滑的線。如從圖_ 看出’部位之間的圖案變化實質上不影響常態化聚焦等 級。因此，處理200實皙卜想*认主尤 、 貫質上獨立於表面39上的圖案保持 系統10焦點對準。 隹述：出聚焦參數的周期調製如何產生常態化聚 焦等級的調製。冥々k 製的常镇㈣隹，藉由將聚焦參數調製的相位與調 製的常態化聚焦等級相比 隹。可、+ v 了以確定一次束的準確聚 …、了選地或任選地，由骨能儿取Α μ 以確定準㈣隹 〜化聚焦等.級的峰-峰測量可 聚焦。將理解用於比較相位的以上所述方法 22 200945403 是作爲實例，可以使用相位的任何其他恰當比較諸如 測量聚焦參數和常態化等級的差別之間的相位差。同樣 地，在上文描述的用於測量常態化聚焦等級之變數尺寸 的方法是作爲實例，以及可以使用變數的其他簡便測 量’諸如常態化等級的幅度或均方根值。 因此，將理解以上所述的實施例作爲實例引用，因而 本發明不限於以上具體所示和所描述。而是，本發明的 範園包括以上所述的各種部件的組合或子組合，以及本 領域的技術人員通過閱讀前文描述可以實施在現有技術 未公開的本發明的變形和修改。 【圖式簡單說明】 第1A圖是根據本發明的實施例之帶電粒子束聚焦系 統的示意圖； 第1B圖疋根據本發明的實施例由第圖之系統照射 ❿ 之晶片的不意圖； 第2圖示出根據本發明沾香说η 个赞月的實施例之第1Α圖系統的操作 原理圖； 第3 Α和3Β圖示抱祕丄 出根據本發明的實施例在掃描晶片過 程中導出的圖； 第®表；·、根據本發明的實施例之第3 b圖的圖以及 相應的常態化圖之部分. 第9圖表示根據本發 發月的實施例在掃描晶片過程中導 23 200945403 出之常態化聚焦等級的理論圖； 第10圖和第11圖概述根據本發明的實施例之第2_9 圖的圖之結果； 第12圖是根據本發明的實施例藉由處理器執行以聚 焦第1A圖之系統的處理之流程圖；以及 第13圖示出根據本發明的實施例之第12圖的處理之 結果。 【主要元件符號說明】 10 帶電粒子束聚焦系 統12 帶電粒子搶 14 照射透鏡 16 分束器 18 物鏡 19 磁性部分 20 靜電部分 22 帶電粒子束照射模組 24 成像透鏡 28 電子探測器 30 成像儀 31 成像探測器 32 處理器 33 記憶體 34 位置控制器 35 二次帶電粒子束 36 可移動台 38 表面 39 晶片 40 用戶介面 41 一次帶電粒子束 42 照射路徑 44 孔 45 聚焦圖像 46 成像路徑 47 成像模組 49 晶粒 491 受檢查晶粒 24 200945403 4911 、 4912 、 4913 、 4914 、 4915 、 4916 、 4917 、 4918 、 4919、49110、49R1、49R2、49R3、49R4、49R5 部位 49R 參考晶粒 80、82、84、86、88、102、104、122、124、146、148、 150、152、154、160、162、164、250、260、270 圖 106 第一部分 108 第二部分 110 第三部分 112 第四部分 114 第五部分

126、128、130、132、134 部分 200 處理 202、204、206、208、210、212、214' 216、218 #

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Claims (1)

1. 200945403 七、申請專利範圍： 1· 一種用於聚焦一掃描顯微鏡的方法，包括： 以一次（primary)帶電粒子束掃描一晶片之—參考晶粒 (die)的複數個第一部位； 回應該一次帶電粒子束而檢測自該複數個第一部位發 射的二次（secondary)帶電粒子束； 基於該檢測之二次束來計算該複數個第一部位的第一 聚焦等級（focus score); ❹ 以該一次帶電粒子束掃描該晶片之一指定晶粒的複數 個第二部位，同時調製該一次帶電粒子束之—焦深，該參 考晶粒與該指定晶粒具有全等的佈局，且其中該第二部位 分別與該參考晶粒之第一部位在位置上向量地對應； 回應該一次帶電粒子束而檢測自該複數個第二部位發 射的該二次帶電粒子束； 基於該檢測之自該第二部位發射的二次束來計算該第 Φ 二部位的第二聚焦等級；及 回應該第一與第二聚焦等級來確定該第二部位之一次 帶電粒子束的一準確聚焦。 2·如巾請專利範圍第丨項所述之方法，其中調製該 礼括調製該顯微鏡之—聚焦元件的—聚焦參數，其中 算該第二聚焦等級包括確定該第二聚焦等級之一相位， 其中確定該準確聚焦包括將該第二聚㈣級之相位與該 26 200945403 焦參數之一相位進行比較。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其 聚焦等級之相位與該聚焦參數之相位進、將該第一 笛-來隹莖乂包招' 確定該 第一聚焦等級之相位與該聚焦參數之 丨儿間的一荽枯 a 其中該差值在一對應於該準確聚焦之 變化。 号相位附近單調地 4 ·如申請專利範圍第丨項所述之方 二聚焦等級包括確定該第二聚焦等級之一幅产變::算該第 :確定該準確聚焦包括回應該幅度變化心定該準= 焦。 5·Μ請㈣範圍第4項所述之方法，其中該幅度變 化在該準確聚焦處係-最小值，且其中確定該準確聚 括確定所測得之幅度變化與該最小值的一差值。’、、 6.如中請專利範圍第i項所述之方法，其中調製該焦 深：括調製該顯微鏡之一聚焦元件的一聚焦參數，且其中 :::準確聚焦包括回應該第一與第二聚焦等級來設置該 聚焦參數。 y如申請專利範圍第丨項所述之方法，其巾該複數個 位與該複數個第二部位包括具有不同圖案的部位， 27 200945403 且其中確定該準確聚焦包括確定該些具有不同圖案之部位 的準確聚焦。 8.如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中確定該準 確聚焦包括將各個第一聚焦等級與各個第二聚焦等级進行 比較’以形成各個常態化（normalize)聚焦等級。 ❹ 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中以該一次 帶電粒子束掃描該複數個第一部位包括將該一次帶電束之 一聚焦參數維持在一恒定值。 10· —種用於聚焦一掃描顯微鏡的設備，包括： 一照射模組，其係配置用於以一次帶電粒子束掃描一 晶片之一參考晶粒的複數個第一部位，並用於以該一次帶 電粒子束掃描該晶片之一指定晶粒的複數個第二部位，同 ❹肖調製該-㈣電粒子束的—焦深，該參考晶粒與該指定 晶粒具有全等的佈局，且其中該第二部位分別與該參考晶 粒之第一部位在位置上向量地對應； 一成像探測器，其係配置爲回應該一次帶電粒子束來 檢測自該些第一部位與該些第二部位發射的二次帶電粒子 束；及 一處理器，其係配置用於基於該檢測之二次束來計算 該複數個第一部位的第一聚焦等級與該複數個第二部位的 第-聚焦等級，並用於回應該些第一與第二聚焦等級來確 28 200945403 次帶電粒子束的一準確聚焦。 焦深^括請專利範園第ig項所述之設備，其令調製該 叶算：該顯微鏡之-聚焦元件的-聚焦參數，其令 聚隹參數之才㈣包括將該第二聚焦等級之相位與該 眾“、、翏數之一相位進行比較。 ❹ 12 ·如申請專利範園第U 二聚焦等級之相位與該聚隹參數2之設備，其中將該第 該第二聚焦等級之相位進行比較包括確定 聚焦參數之相位間的一差值， 且其中該差值在一對應於該準確 地變化。 取焦之參考相位附近單調 φ 定該第二部位之 13·如申請專利範圍第丄 览奴 ^ 第0項所述之設傷，其中計算該 第一聚焦等級包括確定該第二聚隹 甘丄 ，、、、等級之一幅度變化，且 其中確定該準確聚焦包括回應該_ 恢度變化來確定該準確聚 14 .如申請專利範圍第13項 燃& ^ ’所达之設備’其中該幅度 變化在該準確聚焦處係一最小值， ., β 且其中確定該準確聚焦 包括確定所測知之幅度變化與該最 調製該 如申請專利範㈣10項所述之設備，其中 29 200945403 焦深包括調製該顯微鏡之一 _確定該準確聚，肖杠也”、7°件的一聚焦參數，且其 干锥眾簏包括回應該第— 該聚焦參數。 第一聚焦等級來設置 1 6如申請專利範圍第1 〇項所、f 個第一斤述之設備，其中該複數 位，且其丄 部位包括具有不同圖案的部 位且其中確定該準確聚焦 部位的準確聚焦。 〜該些具有不同圓案之 ❾ 17.如中請專利範圍第1Q項所述之設備，其中確定該 -聚’、、' 包括將各個第一聚焦等級與各個第二聚焦等級進 行比較，以形成各個常態化聚焦等級。 "I8.如申請專利範圍第10項所述之設備，其中以該一 次帶電粒子束掃描該複數個第一部位包括將該一次帶電束 _ 之一聚焦參數保持在一恒定值。 30