TW202146890A - 檢測樣品的方法以及多電子束檢測系統 - Google Patents
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Abstract
一種檢測樣品的方法被描述,方法中包含:將樣品放置於在X-Y平面延伸的可移動平台上;產生向樣品傳播的複數個電子束;將電子束匯聚在該樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成二維陣列;以預定掃描模式移動該可移動平台的方式掃描樣品,同時保持電子束固定;以及偵測在掃描時樣品放射出的信號電子以檢測樣品。進一步地,根據以上方法用於檢測樣品的多電子束檢測系統被描述。
Description
本揭露關於一種以帶電粒子束檢測樣品的方法以及系統,更具體地,所描述的實施例關聯於以複數個平行電子束檢測樣品。特別地,實施例關聯於以多電子束檢測系統檢測樣品,以及用於以高解析度快速檢測樣品的多電子束檢測系統。
帶電粒子束設備,特別是電子顯微鏡,在多個工業領域中具有許多用途,包含但不限定於,在生產時半導體設備的關鍵尺寸標註,半導體設備的缺陷檢測,半導體設備的檢測以及顯影,顯影製程中的曝光系統,檢測裝置及測試系統,例如電子束檢測系統。因此,對於在微米尺度以及奈米尺度下的構建、測試以及樣品檢測有很高的需求。
微米以及奈米尺度下的流程控制、檢測或是構建通常以帶電粒子束來完成,特別是由帶電粒子束設備,例如電子顯微鏡,產生以及匯聚的電子束。帶電粒子束因為其短波長,相較於例如:光子束提供了更優良的空間解析度。
在許多應用中,一樣品被檢測以監控該樣品的品質,舉例來說,其上沉積塗層材料及/或電子設備的晶圓或玻璃基本,其是為顯示器市場或用於生產電子晶片或集成裸晶封裝而生產。由於在生產樣品時可能產生缺陷,例如:在塗層時,因此對樣品的檢測以檢視是否有缺陷以及監控品質是有幫助的。此外,由任何制式化流程所產生的結構的尺寸、形狀以及相對位置需要被監控以及控制。
在奈米尺度下進行的高解析度樣品檢測,例如:以掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)是非常耗時的。為了增加樣品的產能,樣品中僅有被選擇的區域會被檢測,例如:較其他區域平均包含較多缺陷的區域。或者,樣品中僅有隨機的子部分會被檢測以增加產能。
另一種提升產能的方法為同時以數個電子束對樣品進行平行檢測,舉例來說,一多電子束檢測系統可包含數個檢測管用於以更高的速度檢測樣品,但通常解析度會降低。
樣品通常由掃描電子顯微鏡系統的一或多個電子束以掃描偏轉器掃過樣品表面,接著以樣品的移動來將樣品的另一部分定位於掃描電子顯微鏡的視場(Field of View)中。然而,具有掃描偏轉器的掃描電子顯微鏡為複雜、龐大且昂貴的設備。
基於以上所述,提供電子束檢測方法及系統用於快速且可靠地檢測具有高解析度的樣品,例如晶圓或大面積基板,將會有極大的益處。
基於以上所述,提供一種以多電子束檢測系統檢測樣品的方法,以及多電子束檢測系統。本揭露的其他方面、優點和特徵從實施方式以及所附圖式中是明顯可知的。
根據一方面,提供一種檢測一樣品的方法,方法包含:將樣品放置於在一X-Y平面延伸的一可移動平台上;產生向樣品傳播的複數個電子束;將電子束匯聚在樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成二維陣列;以一預定掃描模式移動可移動平台的方式掃描樣品,同時保持電子束固定;以及偵測在掃描時樣品放射出的信號電子以檢測樣品。在一些實施例中,複數個電子束可實質上互相平行的朝向樣品傳播。
根據另一方面,提供一種多電子束檢測系統,多電子束檢測系統配置用以執行在此所述的樣品檢測方法。特別地,多電子束檢測系統可包含一可移動平台在X-Y平面上延伸,用於放置樣品,複數個檢測管用於產生複數個電子束,且配置以將電子束匯聚在該樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成二維陣列。複數個檢測管各自包含一束發射器、一匯聚透鏡以及一探測器用於探測複數個信號電子。多電子束檢測系統更包含一平台控制器配置為以一預定掃描模式移動可移動平台的方式掃描樣品,同時保持電子束固定。在一些實施例中,複數個檢測管可配置用以產生複數個電子束以使電子束實質上互相平行的朝向樣品傳輸。
複數個檢測管可為不具有掃描偏轉器的靜態電子束微管,配置為在可移動平台以掃描模式掃描樣品時提供固定的電子束。
根據另一方面,提供一多電子束檢測系統,該系統包含不具掃描偏轉器的複數個檢測管,排列成二維陣列向X方向以及Y方向延伸,且面向用於放置樣品的一可移動平台;以及一平台控制器配置以一預定掃描模式在一X-Y平面上移動該可移動平台。
實施例還指向用於執行所揭露方法的部件並且包含用於執行每個所述方法的方法方面的部件部分。這些方面的方法可由硬體部件、一電腦程式以適當的軟體以及任何兩者之結合獲其他方式來實施。此外,根據本揭露的實施例也指向操作所述部件的方法以及生產所述系統的方法。操作所述部件的方法包含執行部件的每一個功能的方法方面。
為了能夠詳細理解本揭露的上述特徵,可以通過參考實施例對以上簡要概括的本揭露做更具體的描述,其中一些實施例繪示於所附圖式中。要注意的是,所附圖式僅用於範例性的實施例,而不應視為限定。本說明書中的其他部分更具體的描述了對本領域通常知識者而言完整且可行的揭露,包括參考所附圖式。
現在將詳細參考各種示例性實施例,每個圖式中繪示出一或多個範例。每個實施例提供用以做說明,而非意圖做出限制,舉例來說,一個實施例中所繪示或描述的部分特徵可用於其他實施例,或與其他實施例做結合產生另一實施例,其意圖為本揭露包括這樣的修改以及變化。
在以下圖式的描述中,相同的參考編號對應於相同的部件。僅描述關於各個實施例具有差異的部分。圖式中所繪示的結構係用於更好的理解實施例,其不一定按照比例繪示。
本文中所描述的實施例關聯於一種使用複數個平行電子束檢測樣品的多電子束檢測系統。在多電子束檢測系統中,複數個主要電子束或細光束(beamlet)被產生且匯聚在被檢測的樣品上。信號電子在主要電子束打在樣品表面時自樣品放射出來。信號電子被一或多個探測器所探測,用於獲得樣品的空間資訊,樣品可被顯影或探測。
偵測信號電子可包含偵測次要電子(secondary electron, SE),例如:主要電子(primary electron, PE)打在樣品時產生的信號電子,及/或偵測背散射電子(backscattered electrons, BSE),例如:主要電子自樣品的不同散射角度的背散射。然而次要電子通常為能量範圍在數個eV至數十eV的低能量電子,背散射電子的粒子能量可具有數個keV至30 keV或更多。
在典型的多電子束檢測系統中,主要電子束以排列在各別檢測管中的掃描偏轉器來掃過整個樣品表面。然而,具有複數個掃描電子顯微鏡的多電子束檢測系統通常複雜又昂貴,且個別的掃瞄電子顯微鏡佔據相當大的空間。基於這樣的原因,這樣的系統通常僅包含限制數量的檢測管,如此限制了檢測速度的增加。
在當前的電子束檢測系統中,非常快速、準確且具高解析度的檢測樣品例如:半導體晶圓,逐漸變得重要。這樣的目標可由根據以下實施例所描述的多電子束檢測系統來達成。
第1圖繪示出根據本文所描述的實施例中用於檢測樣品10的多電子束檢測系統100(以下簡稱系統100)。系統100包含可移動平台110用於放置樣品10,以及複數個檢測管130,可移動平台的一樣品支撐平台沿著X-Y平面方向延伸。因此,當一平面樣品,例如:晶圓或玻璃基板放置在可移動平台上時,樣品10的主要表面沿著X-Y平面延伸,且複數個檢測管130面向樣品。可移動平台110可在X-Y平面中的兩個橫切方向移動,例如:在X方向(在第1圖中範例性的繪示為水平方向)以及垂直於X方向的Y方向(在第1圖中範例性的繪示為垂直於紙面的方向)。替代地或額外地,可移動平台110可被旋轉,例如樣品可沿著一軸做旋轉(θ動作)。
可移動平台110也可額外地在Z方向上移動,也就是說朝向或遠離複數個檢測管130,例如:為了將樣品表面置於複數個檢測管130的聚焦平面上,或者為了適配系統的工作距離。
複數個檢測管130配置用以產生複數個電子束105,如第1圖所描繪,複數個電子束105實質上互相平行地朝向放置於可移動平台110的樣品10傳播。複數個檢測管130中的每一個定義一光軸138,其沿著複數個朝向樣品10傳播中對應的其一電子束。系統100配置用以將複數個電子束聚焦在樣品的複數個探測位置106上,探測位置106排列成二維陣列。
在第1圖的透視圖中,僅繪示出探測位置在X方向上緊鄰排列,然而,應當理解為在樣品上由複數個探測位置106組成的二維陣列在X-Y平面上沿著兩個橫切方向延伸,如第2A圖所描繪。
特別地,複數個檢測管130可排列成沿著兩橫切方向延伸的二維陣列,如第2A圖所繪示的系統上視圖。這裡所述之「二維陣列」可被理解為一陣列的檢測管,其中檢測管在垂直於光軸138的截面中不僅沿著一條線(一維陣列),也沿著二或更多條線或在另一個二維格局的檢查管。因此,在複數個探測管130中產生的電子束撞擊樣品的複數個探測位置106,在X-Y平面中的樣品表面上形成二維格局的光斑(請見第2A圖)。
回到第1圖,複數個檢測管中的每一個檢測管130可包含一束發射器131用於提供電子束,一聚焦透鏡132用於將電子束聚焦在樣品的探測位置上,以及一探測器133用於探測在電子束碰撞樣品時樣品放射出的信號電子。
在典型的實施例中,複數個檢測管130不包含任何用於在樣品檢測時將電子束掃過樣品表面的掃描偏轉器。因此本文中所描述的檢測管130也可稱為「靜態電子束微管」,這與常規使用的掃描電子束管不同。靜態電子束微管可以理解為電子束檢測管配置以靜態的電子束進行樣品檢測,也就是說無需使用掃描偏轉器進行束掃描,即以掃描模式將樣品相對於靜態電子束移動。
系統100更包含平台控制器180配置用以在檢測樣品時以預定掃描模式移動可移動平台110,同時保持複數個電子束固定。因此,樣品10僅在可移動平台以預定掃描模式相對於固定電子束移動下被檢測。平台的移動使固定的電子束以預定掃描模式掃過樣品表面,電子束可在整個樣品檢測期間保持固定。
因此,複數個檢測管130可以做的較小,且相對較便宜,在陣列中能提供大量的檢測管130,例如:十個或更多的檢測管,特別地提供50個或更多的檢測管,更特別地提供100個或更多的檢測管,或甚至提供150個或更多的檢測管。檢測管的數量可依據欲檢測樣品的大小來決定,舉例來說,配置用以檢測直徑為300毫米的晶圓的系統可包含100或更多,以及200或更少的檢測管。配置用以檢測直徑為450毫米晶圓的系統可包含更多的檢測管。
在一些實施例中,每個檢測管包含束發射器131、聚焦透鏡132以及可選擇的束校正器(繪示於第3圖),例如:像差補償器(stigmator)。在一些實施例中,在檢測管中沒有提供其他會影響主要電子束的束影響元件。在其他實施例中,一束偏轉單元(未繪示)可選地提供於檢測管中,用於電子束的調整及/或準直用途。然而,檢測管通常不包含在檢測樣品時將電子束掃過樣品的掃瞄偏轉器。
在一些實施例中,聚焦透鏡可為一靜電透鏡(electrostatic lens),例如:一多極靜電透鏡(electrostatic multipole lens),例如一八極透鏡(octupole lens)。靜電透鏡較小且易於實施,以至於可以在很近的距離中彼此相鄰地提供許多檢測管。
束發射器可包含一電子源,例如一冷場發射器(cold field emitter)、一熱發射器(thermionic emitter)、一肖特基式發射器(Schottky-type emitter),或其他配置用以提供電子束的發射器,舉例來說,束發射器可包含一尖端用於發射電子以及一抽取電極。
複數個檢測管包含用於探測樣品釋放的信號電子的探測器,探測器133可配置用以探測任何次要電子和背散射電子,及/或包含任何一或多個閃爍體(scintillator)、一PIN二極體、一多通道板(multichannel plate)以及一埃弗哈特-索恩利探測器(Everhard-Thornley detector)。在一些實施例中,可向每個檢測管提供各別的檢測器,用於探測由各別的電子束所產生的次要電子及/或背散射電子。在一些實施例中,探測器具有圍繞探測管光軸138的探測表面,以及具有一開口供主要電子傳播通過。可移動平台110和探測器133在一些實施例中可具有1毫米或是更小的距離。
複數個檢測管130中的每一檢測管可包含各自的真空腔(此處也稱為顯微鏡腔102),使的每個檢測管的內部空間為真空的。顯微鏡腔102可圍繞各別檢測管的光束原件,特別是束發射器131以及聚焦透鏡132。顯微鏡腔102的內部可在檢測管操作時被抽至超高真空(ultra-high vacuum),例如:壓力為1 x10-8
毫巴或更小。另外,複數個檢測管130中的二或多個檢測管,特別是所有的檢測管,可包含圍繞數個束發射器以及聚焦透鏡的單一個顯微鏡腔(未繪示)。透過將顯微鏡腔抽真空,數個檢測管的內部可為真空的,且可在檢測時提供超高真空。
在一些實施例中,放置樣品的可移動平台110可提供於一樣品腔101中,樣品腔101可在系統操作時抽至超高真空,例如:壓力為1 x10-2
毫巴或更小。一或多個顯微鏡腔102可突出穿入樣品腔101,以使複數個檢測管130各別的前端直接朝向可移動平台110。這裡所描述系統的「工作距離WD」可理解為檢測時顯微鏡腔102的前端(或是最低的機械管表面)與樣品10之間的距離。這裡的實施例所描述的樣品檢測可在1毫米或更大,以及5毫米或更小的工作距離下執行。
複數個檢測管130可配置用以檢測20奈米或更小解析度之樣品,特別是10奈米或更小、或甚至是5奈米或更小的解析度之樣品。特別地,複數個檢測管130可配置用以聚焦複數個電子束,以使電子束以20奈米或更小、特別是10奈米或更小的直徑來探測樣品表面上的複數個探測位置106。
在一些實施例中,複數個檢測管130是排列成二維陣列的檢測管,二維陣列包含A x B陣列的檢測管向橫切的兩方向延伸,其中A以及B為5或更大的整數,特別是10或更大。舉例來說,10 x10的檢測管之間可以密集陣列的方式提供,特別地,可移動平台的整個表面可實質上的在上視角度中被檢測管所「覆蓋」,如第2A圖所描繪。陣列中相鄰檢測管的光軸可緊鄰的排列,例如5公分或更短的距離135。
樣品10可以下述方法被多電子束檢測系統100所檢測:
首先,樣品10可被放置於可移動平台110,舉例來說,樣品10可為一晶圓,例如:待檢測的半導體晶圓,在其他實施例中,樣品10可包含裸晶封裝(die package)包含二或更多互聯的裸晶。特別地,樣品在二或更多的封裝裸晶之間具有以先進封裝連接的互聯。在進一步的實施例中,樣品10可為一基板,例如:一大面積玻璃板包含一或多層沉積在其上的待檢測層,例如:用於生產顯示器的基板。大面積基板可具有1平方公尺或更大的表面積。樣品表面可向由可移動平台110所限定的X-Y平面上延伸。
複數個實質上互相平行朝向樣品10的電子束105被產生。複數個電子束105聚焦於樣品上的複數個探測位置106,複數個探測位置106排列成於X-Y平面的二維陣列。
可移動平台110以一預定掃描模式掃描樣品,同時保持複數個電子束的固定。樣品所釋放的信號電子在檢測樣品的平台掃描時被偵測。
可移動平台110可被平台控制器180所控制,其中平台控制器可配置用以決定具有20奈米或更小、特別是10奈米或更小、或甚至5奈米或更小的平台位置,並據此定位平台,特別是在配置用以決定平台X方向及/或在Y方向位置的一干涉儀的協助下(例如:X/Y干涉儀),因此,可移動平台可在具有高解析度的預定掃描模式下被移動。在一些實施例中,平台可被干涉儀所控制,特別地可提供一雷射干涉儀用以在解析度為10奈米或更小,特別是5奈米或更小,特別是在X方向以及Y方向上監控平台位置。平台當前的位置可被發送至檢測控制器,檢測控制器接收和評的一個偵測器133或複數個檢測管的所有偵測器的信號。次要電子和由平台控制器180所判定的可移動平台當前位置之關係可被記錄,以產生樣品的影像及/或以高解析度偵測樣品缺陷。如果需要,通過將所有偵測器的信號傳輸至一個檢測控制器,整個樣品的影像可以由各個檢測器信號所組成。
因此,檢測系統所提供的最終影像解析度取決於兩者,主要束解析度(光斑尺寸),這裡光斑尺寸通常為20奈米或更小,以及干涉儀所讀取的平台位置的精確度,這裡通常為10奈米或更小,導致其影像解析度為10奈米或更小。
若複數個電子束105在樣品上提供具有直徑為20奈米或更小(或10奈米或更小)的檢測束,且平台位置以精確度為10奈米或更小(或5奈米或更小)做監控及傳輸,監測樣品的解析度可能具有10奈米或更小(5奈米或更小)的解析度。可能具有更佳的解析度。
在一些實施例中,10條或更多的電子束被產生且匯聚在樣品上,特別是50條或更多的電子束,或甚至100條或更多的電子束。因此,相對於單束檢測系統,檢測速度可提升至50或100倍,且同時對樣品表面以奈米尺度的高解析度檢測也是可行的。舉例來說,在單束檢測系統中,以10奈米的解析度對1平方公分的表面區域進行檢測通常需要數個小時,使的對數百平方公分的表面積(例如:對常規晶圓進行檢測)的檢測是不可能實施的。使用本揭露中所描述使用100條或更多平行電子束的系統,在合理的時間內對整個晶圓表面(例如:數百平方公分)進行檢測變為可行的。
第2A圖繪示根據本文所描述的實施例中多電子束檢測系統100的上視圖。系統100包含複數個檢測管130排列成二維陣列,此二維陣列在可移動平台上方沿著X方向以及Y方向延伸,其中樣品10放置於X-Y平面。樣品範例性的繪示為圓形晶圓。
第2B圖繪示第2A圖中不具有複數個檢測管130的樣品10,用於解釋本文所描述方法中使用的掃描模式。
複數個檢測管130,例如檢測管140在第2A圖的上視圖中繪示為圓形。檢測管可以根據第1圖的系統100的多個檢測管來配置,可參照上述說明,在此不再贅述。
由複數個檢測管130所定義的二維陣列可為「列」以及「行」的排列。陣列中至少一些列可包含5、10或更多的檢測管,且陣列中至少一些行可包含5、10或更多的檢測管。具體來說,二維陣列可包含以列和行排列的A x B檢測管的(子)陣列,A以及B為5、10或更大的整數。第2A圖中以虛線201繪示一二維陣列中的10 x10(子)陣列。
在一些實施例中,複數個檢測管130中相鄰的檢測管彼此靠近地排列。特別地,複數個檢測管130中兩相鄰行的檢測管的光軸可分別以5公分或更小,特別是3公分或更小,更特別是大約2公分的距離彼此隔開。如第2A圖所繪示,在陣列的列(row)之中相鄰的兩檢測管130之間的距離可分別為5公分或更小,及/或在陣列的行(column)之中相鄰的兩檢測管之間的距離可分別為5公分或更小(距離135為量測檢測管光軸之間的距離)。因此,提供了一個密集陣列的檢測管。在一些實施例中,可移動平台110的整個樣品支撐平常實質上地被檢測管所覆蓋,每個檢測管在X-Y方向延伸的截面上具有的最大尺寸為5公分。
在一些可與本文所述的其他實施例結合的實施例中,複數個檢測管為小徑電電子束微管。微管可在與光軸垂直的平面上具有最大為5公分或更小,特別是3公分或更小的尺寸。在密集陣列中提供許多非常小的微管可以顯著提高樣品的檢測速度。
在檢測期間,複數個靜態電子束在與X-Y平面平行的截面上形成一二維束陣列,同樣地,複數個探測區域排列於樣品上的二維陣列中。在第一方向(例如:在X方向)上相鄰排列的電子束及/或在與第一方向橫切的第二方向(例如:在Y方向)上相鄰排列的電子束可分別以5公分或更小,特別是3公分或更小,更特別是約2公分的距離彼此隔開。
請參照第2B圖,每個檢測管可排列於樣品10中各別子區域的上方,用於以高解析度檢測各別的子區域。樣品10可包含實質上對應形狀(例如:矩形或方形子區域)的複數個子區域142,且在複數個子區域142中,複數個電子束中相關聯的其中一個可匯聚在相應的探測位置。掃描可包含以預定掃描模式移動可移動平台110,以使複數個子區域142同時被複數個電子束所檢測,直到表面區域上90%或更多的複數個子區域142被檢測,特別是具有20奈米或更小的解析度。特別地,在以預定掃描模式移動可移動平台的方式下,實質上複數個子區域的整個表面區域被固定的電子管以高解析度(例如:20奈米或10奈米或更小)檢測。
在一些實施例中,樣品的10、50、100或更多的子區域被複數個固定的電子束在高解析度下平行檢測。
複數個子區域141可為實質上矩形狀及/或可各別可具有3平方公分或更大,以及10平方公分或更小,特別是4平方公分的表面積。特別地,子區域可為矩形,具有1.5公分以及3公分的寬和1.5公分以及3公分的高,例如:具有2公分寬以及2公分高的矩形,即表面積約為4平方公分。可選擇地,樣品邊緣區域的其他子區域可能具有被切割的矩形狀。矩形可通過透過平台的移動以固定電子束同步檢查。
複數個子區域可以被逐行掃描(raster-scanning)模式移動的可移動平台逐行掃描。以逐行掃描模式移動可移動平台可使固定電子束在子區域上移動,直到實質上以高解析度檢測整個子區域表面。在一些實施例中,掃描模式可包含以交替方式在X方向上的掃描線中的平台移動和Y方向上到相應的下一行的Y方向位移。為了節省時間,在檢測時可在X方向上進行向前以及向後的移動,即每一行可在可移動平台於X方向上向前方向以及向後方向移動時交替的被掃瞄,如第2B圖所描繪的放大子區域141。
在一些實施例中,樣品90%或更多的表面積,特別是實質上樣品的整個表面積,被複數個電子束以高解析度,特別是10奈米或更小的解析度所檢測。舉例來說,樣品可為具有400平方公分或更大的表面積,以及360平方公分或更大的所述表面積,或是整個表面積可被固定電子束以所述高解析度進行檢測。特別地,100或更多的電子束中的每一電子束可檢測樣品中具有3平方公分或更多,以及10平方公分或更小表面積的子區域。
實施例:複數個檢測管130可配置為以100MHz的頻率讀取次要電子信號,樣品中被一檢測管140所檢測的子區域141可為2cm x 2 cm 的矩形。為了獲得10奈米的解析度,在平台沿著2公分的掃描線移動時需要讀取2 x106
個次要電子信號,且共有2 x106
行被掃瞄。考量到100MHz的檢測頻率,以10奈米的解析度檢測一掃描行需要20毫秒,檢測所有2 x106
行需要大約11小時。因此,具有400平方公分的樣品可以本文所述包含100或更多的檢測管的檢測系統,以10奈米的解析度在11小時或更少的時間檢測,相較於在單述系統中需要11 x100小時(1.5個月)。
第3圖繪示根據本文實施例中多電子束檢測系統100中檢測管140的截面圖。複數個這樣的檢測管可在很短的距離內緊鄰排列,如第1圖所繪示。
檢測管140可為前述的固定電子束微管,檢測管140可配置用以將一固定電子束導向樣品10。檢測管140包含一束發射器131用於產生沿著檢測管光軸138朝向該樣品10傳播的電子束。檢測管140更包含一匯聚透鏡132,以及可選地一束校正器134,例如:一像差補償器,設置於可抽真空的顯微鏡腔102。匯聚透鏡132配置用以將電子束匯聚在樣品10的探測位置106上。
進一步地,檢測管140包含一探測器133用於探測信號電子107。探測器133的信號可發送至檢測控制器137,檢測控制器137自平台控制器180接收具有高解析度,例如:在10奈米或更小範圍的移動平台目前位置。透過記錄在預定掃描模式下可移動平台移動時的電子訊號與平台位置關係,可產生高解析度的樣品影像,及/或樣品可高解析度的被檢測,樣品缺陷可被可靠地檢測出來。
檢測管140可不包含任何用於檢測目的將電子束掃過樣品表面的掃描偏轉器。可選擇地,一用於準直或調整目的的束偏轉器(未繪示)可被提供。
電子束在探測位置106可具有20奈米或更小的探測直徑,以使低於10奈米的檢測為可行的。
因此,提供了相對簡單且較小的檢測管140,其仍然可適用於高解析度的樣品表面檢測。因此,在二維陣列的檢測管中可緊密排列非常多的檢測管,由於使用許多平行的電子束,允許了檢測速度的提升。
第4圖繪示根據本文所描述的實施例中以多電子束檢測系統檢測一樣品之方法的流程圖。
在方框510中,一樣品放置於可移動平台上,以使樣品的一主表面實質上在X-Y平面上延伸。樣品可為任何的一半導體晶圓、一裸晶封裝或是一塗層基板。
在方框520中,產生實質上互相平行傳播至樣品的複數個電子束,複數個電子束匯聚至樣品上的複數個探測位置。
在方框530中,樣品被一預定掃描模式移動的可移動平台掃描,同時保持複數個電子束的固定。可移動平台可移動以使複數個電子束中的每一電子束以高解析度檢測樣品的一預定子區域,例如:可移動平台以逐行掃描模式移動。可移動平台的掃描模式以完全相同的方式使的複數個電子束相對於對應子區域的同步移動。不需要針對複數個掃描偏轉器做同步的控制,因為所有的電子束保持不動,且所有的相對運動以平台的移動來執行。信號採集的精確度可提升,且降低信號解析的複雜度,這允許進一步加快檢測速度。
在方框530中,在可移動平台掃描移動時,從樣品釋放的信號電子被複數個檢測管對應的檢測器所探測。檢測信號可被傳輸至依據平台目前位置紀錄及/或解析信號的一檢測控制器。樣品的一高解析度影像可被產生,及/或樣品可高解析度的被檢測。
方框530中的掃描及探測可持續直到大部分的樣品高解析度地被檢測,例如:50%或更多的樣品表面,特別90%或更多的樣品表面,或甚至是實質上整個樣品表面。可選擇地,樣品的完整影像可透過結合複數個檢測管的測量結果來產生。
本揭露中所描述的方法與系統是有益的,且提供以下優點:基於從非常多的檢測管平行採集信號,提高了檢測速度。樣品可被由平台座標精確度所決定的解析度所檢測,即被平台控制器的干涉儀解析度所限制。由於偵測器以及檢測管的設計相較於掃描式電子束管更簡單、更有效,因此獲得更好和更強的信號。
綜上所述,本揭露中具體提供以下實施例:
實施例1:一種使用多電子束檢測系統檢測樣品的方法,包含:將樣品放置於在一X-Y平面延伸的可移動平台上;產生實質上互相平行向樣品傳播的複數個電子束;將複數個電子束匯聚在樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成二維陣列;以一預定掃描模式移動可移動平台的方式掃描樣品,同時保持複數個電子束固定;以及偵測在掃描時樣品放射出的信號電子以檢測樣品。
實施例2:在實施例1的方法中,其中複數個電子束包含10條或更多的電子束,特別是50條或更多的電子束,更特別是100條或更多的電子束。
實施例3:在實施例1或2的方法中,複數個電子束在平行於X-Y平面的截面中形成一二維束陣列,在一第一方向上彼此相鄰排列,及/或在橫跨第一方向的一第二方向上相鄰排列的複數個電子束分別間隔5公分或更小的距離,特別是3公分或更小,特別地,相鄰電子束的間隔為1公分至3公分,例如:大約2公分。
實施例4:在實施例1至3的任一方法中,其中樣品以20奈米或更小的解析度進行檢測,特別是10奈米或更小,及/或其中複數個電子束在複數個探測位置具有40奈米或更小的探測直徑,特別是20奈米或更小,更特別是10奈米或更小,或甚至5奈米或更小。
實施例5:在實施例1至4的任一方法中,其中樣品的表面區域的90%被複數個電子束所檢測,特別是其中整個樣品表面被複數個電子束所檢測。複數個電子束在整個檢測期間可保持固定,同時平台以預定掃描模式相對於複數個電子束移動。特別地,電子束並非以掃描偏轉器進行掃描。檢測解析度可為20奈米或更小,特別是10奈米或更小。
實施例6:在實施例1至5的任一方法中,其中樣品包含複數個實質上相同形狀的子區域,且在每一子區域中複數個電子束中其一對應的電子束匯聚在探測位置。掃描包含以預定掃描模式移動可移動平台,以使複數個子區域同時被複數個電子束所檢測,直到複數個子區域中90%或更多的表面區域被檢測。
實施例7:在實施例6的方法中,其中複數個子區域實質上為矩形,且可移動平台以預定掃描模式移動,例如:以逐行掃描模式,直到實質上複數個子區域的整個表面區域都被檢測,特別是以20奈米或更小的解析度,舉例來說,掃描模式可包含以交替方式在X方向上的掃描線中的平台移動和Y方向上到相應的下一行的Y方向位移。
實施例8:在實施例6或7的方法中,其中複數個子區域中的子區域各別具有3平方公分或更多,以及10平方公分或更小的表面區域,特別是4平方公分或更多,以及6平方公分或更小,特別是子區域可為大約2公分乘2公分的矩形。
實施例9:在實施例1至8的任一方法中,其中複數個電子束包含100條或更多的電子束,樣品具有400平方公分或更大的表面區域,以及複數個電子束以20奈米或更小的解析度檢測具有3平方公分或更大,且10平方公分或更小的表面區域的樣品的子區域。
實施例10:在實施例1至9的任一方法中,其中可移動平台為干涉儀控制,且一平台控制器配置用以決定具有20奈米或更小精度的一平台位置,特別是10奈米或更小,或甚至5奈米或更小。
實施例11:在請求項1至10的任一方法中,其中樣品為至少一晶圓以及一裸晶封裝包含二或更多互聯的裸晶。
實施例12:在請求項中1至11的任一方法中,其中樣品以2毫米或更多,以及6毫米或更小的工作距離WD進行檢測。
實施例13:一種多電子束檢測系統,特別用於根據上述方法檢測樣品,包含:一可移動平台在X-Y平面上延伸,用於放置樣品,以及複數個檢測管用於產生複數個電子束,且配置用以將複數個電子束匯聚在樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成二維陣列。複數個僅測管各別包含一束發射器、一匯聚透鏡以及用於偵測信號電子的一偵測器。多電子束檢測系統更包含一平台控制器配置為以一預定掃描模式移動可移動平台的方式掃描樣品,同時保持複數個電子束固定。
實施例14:在實施例13的系統中,其中複數個檢測管不包含任何的掃描偏轉器。匯聚透鏡可為一靜電透鏡,例如:包含一八極透鏡。
實施例15:在實施例13或14的系統中,其中複數個檢測管更各別包含一束校正器,特別是像差補償器。
實施例16:在實施例13至15的任一系統中,其中複數個檢測管配置以提供具有直徑為20奈米或更小的束探測於樣品上,特別是10奈米或更小的束探測,用於獲得10奈米或更小的探測解析度。
實施例17:在實施例13至16的任一系統中,其中複數個檢測管包含以一A x B密集陣列的檢測管向X方向以及Y方向延伸,其中A以及B為5或更大的整數,特別是10或更大。
實施例18:一種多電子束檢測系統,包含複數個檢測管,排列成一二維陣列向X方向以及Y方向延伸,且面向用於放置樣品的一可移動平台,以及一平台控制器配置為以一預定掃描模式在一X-Y平面上移動可移動平台。複數個檢測管為不具有掃描偏轉器的靜電電子束微管。
實施例19:在實施例18的系統中,其中複數個檢測管配置為以20奈米或更小的解析度平行檢測樣品,特別是10奈米或更小。
實施例20:在實施例18或19的系統中,其中二維陣列包含在X方向以及Y方向的A x B陣列,A以及B各別為5或更大的整數,特別是10或是更大。陣列中兩相鄰管的光軸可以分別以5公分或更小,特別是3公分或更小的距離彼此間隔。
前述內容雖然指向一些實施例,但在不脫離其基本範圍下可以設計出其他和進一步的實施例,並且其範圍應由後附之申請專利範圍來界定。
10:樣品
101:樣品腔
102:顯微鏡腔
105:電子束
106:探測位置
107:信號電子
100:系統
110:可移動平台
130,140:檢測管
131:束發射器
132:匯聚透鏡
133:探測器
134:束校正器
135:距離
137:檢測控制器
138:光軸
141,142:子區域
180:平台控制器
201:虛線
510,520,530:步驟
WD:工作距離
X,Y,Z:方向
第1圖為根據本揭露所描述的實施例中多電子束檢測系統的截面圖。
第2A圖為根據本揭露所描述的實施例中多電子束檢測系統的上視圖。
第2B圖繪示出了用於說明本揭露所描述的檢測方法的待檢測樣品。
第3圖繪示出根據本揭露所描述的實施例中多電子束檢測系統的檢測管的截面圖。
第4圖繪示出根據本揭露所描述的實施例中以多電子束檢測系統檢測樣品的流程圖。
10:樣品
100:系統
101:樣品腔
102:顯微鏡腔
105:電子束
106:探測位置
110:可移動平台
130:檢測管
131:束發射器
132:匯聚透鏡
133:探測器
135:距離
138:光軸
180:平台控制器
WD:工作距離
X,Y,Z:方向
Claims (20)
- 一種檢測一樣品的方法,該方法包含: 將該樣品放置於在一X-Y平面延伸的一可移動平台上; 產生向該樣品傳播的複數個電子束; 將該些電子束匯聚在該樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成一二維陣列; 以一預定掃描模式移動該可移動平台的方式掃描該樣品,同時保持該些電子束固定;以及 偵測在掃描時該樣品放射出的信號電子以檢測該樣品。
- 如請求項1所述之方法,其中該些電子束包含10條或更多的電子束,特別是100條或更多的電子束。
- 如請求項1所述之方法,其中該些電子束在平行於該X-Y平面的截面中形成一二維束陣列,在一第一方向上彼此相鄰排列的該些電子束分別間隔5公分或更小的距離。
- 如請求項1所述之方法,其中該些電子束在平行於該X-Y平面的截面中形成一二維束陣列,在一第一方向上彼此相鄰排列的該些電子束,以及在橫跨該第一方向的一第二方向上相鄰排列的該些電子束分別間隔5公分或更小的距離。
- 如請求項1至4中其一所述之方法,其中該樣品以20奈米或更小的解析度進行檢測。
- 如請求項5所述之方法,其中該樣品以10奈米或更小的解析度進行檢測。
- 如請求項1至3中其一所述之方法,其中該樣品的一表面區域的90%被該些電子束所檢測。
- 如請求項1至4中其一所述之方法,其中該樣品包含實質上對應形狀的複數個子區域,且在各該子區域中該些電子束中其一對應的該電子束匯聚在該探測位置,其中掃描該樣品的步驟包含: 以一預定掃描模式移動該可移動平台,以使該些子區域同時被該些電子束所檢測,直到該些子區域的90%或更多的該表面區域被檢測。
- 如請求項8所述之方法,其中該子區域實質上為矩形。
- 如請求項8所述之方法,其中該子區域具有3平方公分或更大,且10平方公分或更小的一相應表面區域。
- 如請求項1至4中其一所述之方法,其中: 該些電子束包含100條或更多的電子束; 該樣品具有400平方公分或更大的一表面區域;以及 該些電子束以20奈米或更小的解析度檢測具有3平方公分或更大,且10平方公分或更小的一表面區域的該樣品的一相應子區域。
- 如請求項1至4中其一所述之方法,其中該可移動平台為干涉儀所控制,且一平台控制器配置以決定具有10奈米或更小精度的一平台位置。
- 一種用於檢測一樣品的多電子束檢測系統,包含: 一可移動平台在一X-Y平面上延伸,用於放置該樣品; 複數個檢測管用於產生複數個電子束,且配置用以將該些電子束匯聚在該樣品上的複數個探測位置,該些探測位置排列成一二維陣列,該些檢測管各自包含: 一束發射器; 一匯聚透鏡;以及 一探測器用於探測信號電子;以及 一平台控制器配置用以在掃描該樣品時以一預定掃描模式移動該可移動平台,同時保持該些電子束固定。
- 如請求項13所述之系統,其中該些檢測管不包含一掃描偏轉器。
- 如請求項13所述之系統,其中該些檢測管進一步包含一束校正器。
- 如請求項13至15其一所述之系統,其中該些檢測管配置以提供探測直徑為20奈米或更小的束探測在該樣品上。
- 如請求項13至15其一所述之系統,其中該些檢測管包含以一A x B 密集陣列的檢測管向X方向以及Y方向延伸,其中A以及B為5或更大的整數。
- 一種用於檢測一樣品的多電子束檢測系統,包含: 複數個檢測管,不具有掃描偏轉器,排列成一二維陣列向X方向以及Y方向延伸,且面向用於放置該樣品的一可移動平台;以及 一平台控制器配置為以一預定掃描模式在一X-Y平面上移動該可移動平台。
- 如請求項18所述之系統,其中該些檢測管配置為用於具有解析度為20奈米或更小的一樣品檢測。
- 如請求項18或19其一所述之系統,其中該二維陣列包含一A x B檢測管陣列,其中A以及B為5或更大的整數,且該陣列中相鄰的該兩檢測管的光軸分別間隔3公分或更小的距離。
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