TW202232253A - 檢測設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於針對多個目標高度調整一基板之一工作高度之檢測設備。該檢測設備包括：一輻射源，其經組態以提供一輻射光束；及一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開一基板。每一細光束含有具有多個波長之光。該檢測設備包括多個光反射組件，其中每一光反射組件與反射離開該基板之該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由基於反射離開該基板之該細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度。

Description

檢測設備及方法
本文中所提供之實施例係關於一種在帶電粒子束檢測設備中之位階感測器，且更特定言之，係關於一種多工作高度位階感測器。
在積體電路(IC)之製造程序中，檢測未完工或已完工之電路組件以確保該等電路組件係根據設計而製造且無缺陷。可使用利用光學顯微鏡或帶電粒子(例如電子)束顯微鏡之檢測系統，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)。隨著IC組件之實體大小不斷縮小，缺陷偵測中之準確度及良率變得愈來愈重要。
然而，檢測工具之成像解析度及產出率難以跟上IC組件之不斷減小之特徵大小。此類檢測工具之準確度、解析度及產出率可能受到在偵測晶圓位移時缺乏準確度的限制。
本文中所提供之實施例揭示一種粒子束檢測設備，且更特定言之，揭示一種使用複數個帶電粒子束之檢測設備。
在一些實施例中，一種檢測設備包含：一輻射源，其經組態以提供一輻射光束；一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開一基板，且其中每一細光束含有具有多個波長之光；及多個光反射組件，其中每一光反射組件與反射離開該基板之該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由基於反射離開該基板之該細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度。
在一些實施例中，一種多工作高度檢測設備包含：一載物台，其經組態以將一基板固持於複數個目標高度中之一者處；一位階感測器；及控制器電路系統。該位階感測器包含：(a)一輻射源，其經組態以提供一輻射光束；(b)一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板，且其中每一細光束含有具有多個波長之光；多個光反射組件，其中每一光反射組件與反射離開該基板之該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由基於反射離開該基板之該細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度；及(c)一偵測器，其經組態以自反射離開該基板之該等細光束中之每一者偵測一影像。該控制器電路系統經組態以比較該等影像中之一第一影像與對應於該等目標高度中之一第一目標高度之一參考影像，以判定該基板與該第一目標高度之一偏差值。
在一些實施例中，一種用於在包含一位階感測器之一檢測系統中調整一基板之一工作高度之方法包含：由來自該位階感測器之一輻射源之一輻射光束將一圖案投影於一基板上，其中該輻射光束被分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板，且其中每一細光束含有具有多個波長之光；藉由接收反射離開該基板之該等細光束產生該圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成且支援該基板與一不同目標高度之一偏差值之量測；及基於支援該基板與一第一目標高度之一第一偏差值之量測的該等影像中之一第一影像判定該基板與該第一目標高度之該偏差值。
在一些實施例中，一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存一組指令，該組指令可由一運算裝置之至少一個處理器執行以使該運算裝置執行上文所論述之一方法。
本發明之實施例之其他優點將自結合隨附圖式進行之以下描述變得顯而易見，在隨附圖式中藉助於繪示及實例闡述本發明之某些實施例。
電子裝置係由形成於被稱為基板之矽塊上之電路建構。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得該等電路中之許多更多的電路可裝配於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與拇指甲一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之大小的1/1000。製造此等極小IC為複雜、耗時且昂貴的程序，常常涉及數百個個別步驟。即使一個步驟中之誤差亦會有可能在已完工之IC中導致缺陷，從而致使已完工之IC無用。因此，製造程序之一個目標係避免此類缺陷以最大化在該程序中製造之功能性IC之數目，亦即改良該程序之總體良率。
改良良率之一個分量為監測晶片製造程序以確保其正生產足夠數目個功能性積體電路。一種用以監測程序之方式係在晶片電路結構之形成之各種階段檢測晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)進行檢測。SEM可用以對此等極小結構進行成像，實際上拍攝該等結構之「圖像」。影像可用以判定結構是否被適當地形成，且亦判定其是否形成於適當位置中。若結構有缺陷，則可調整程序，因此缺陷較不可能再現。
在電子束檢測系統中，調平感測器(或Z感測器)偵測檢測樣本(例如基板或晶圓)之高度變化(例如在Z軸上)，以將檢測樣本維持於目標高度以使檢測樣本保持於初級電子束(例如圖2之102)之焦點處。隨著IC組件之實體大小減小且檢測影像(例如SEM影像)之品質可隨著光束焦點與樣本高度之間的輕微位移(例如數十奈米)而顯著地降級，需要對樣本之高度位移進行高度敏感偵測。隨著電子束檢測系統之演進，具有各種著陸能量之電子束可用以對檢測樣本進行成像。隨著著陸能量改變，電子束之焦點改變，此迫使調整檢測樣本之目標高度(例如檢測樣本與檢測系統之物鏡之間的距離)。此等多著陸能量系統需要在多個目標高度處偵測高度位移以支援各種著陸能量。舉例而言，在一個LE處目標高度可為1.5 mm，且在第二LE處目標高度可為4.5 mm，且在彼等目標高度中之每一者處可能需要偵測高度位移及檢測樣本之位階。
先前Z感測器具有各種限制。舉例而言，一些現有Z感測器可偵測單一目標高度在小動態範圍(例如≤±0.1 mm)內之高度變化。已提議一些多目標高度Z感測器，但其亦具有缺點。舉例而言，一些Z感測器並未針對多個目標高度處之寬頻光譜而設計，此係因為其在不同目標高度處分裂波長，此可導致具有對窄頻光譜敏感之材料之檢測樣本的量測不準確。一些其他Z感測器係為了使用寬頻光譜而設計，但其並不理想，此係因為所使用之組件可能不適合於寬光譜且可能減小數值孔徑，因此降低敏感度。此外，此類Z感測器之建置相當複雜。一些Z感測器使用移動部件來針對不同目標高度偵測檢測樣本之高度，且此類行動組件可能會導致系統不穩定。另外，一些先前Z感測器並不輔助偵測檢測樣本相對於檢測系統之參考表面之位階(例如檢測樣本平行於電子束工具之柱)。此類Z感測器可能無法確保檢測樣本平行於柱，且因此可能會導致檢測樣本之潛在刮擦及弧擊穿。
本發明之實施例提供一種多工作高度Z感測器，其用於以高準確度針對多個目標高度偵測檢測樣本之高度(或與目標高度之偏差)。Z感測器可包括可組態寬頻輻射源(例如光源)、光學透鏡群組、光反射組件(例如光束分光器或二色性鏡)，及一或多個偵測器(例如基於電荷耦合裝置(CCD)/互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器之攝影機)。此類多工作高度Z感測器之一個優點為，其相較於單一目標高度Z感測器可促進偵測較大範圍之高度變化，此係因為其能夠針對不同目標高度量測檢測樣本之偏差。另一優點為，多工作高度Z感測器可允許在同一電子束檢測系統中使用具有多種著陸能量之電子束，以能夠對檢測樣本進行高品質成像。又一優點可為，藉由使用所有波長之輻射(例如250 nm至10 μm之寬頻輻射)而最小化基板上之材料對偏差之量測的影響，此因此改良檢測樣本之高度之量測準確度。再一優點為，多工作高度Z感測器能夠偵測檢測樣本之傾斜，此可用於對準檢測樣本，使得其平行於參考表面。另外，亦較易於建置此類Z感測器(例如無移動部件)並將其改裝或與當前電子束檢測系統整合。
現在將詳細地參考例示性實施例，其實例被繪示於隨附圖式中。以下描述參考隨附圖式，其中除非另有表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或類似元件。例示性實施例之以下描述中所闡述之實施方案並不表示全部實施方案。代替地，其僅僅為符合關於所附申請專利範圍中所敍述之所揭示實施例之態樣的設備及方法之實例。舉例而言，儘管一些實施例係在利用電子束之內容背景中予以描述，但本發明並不限於此。可類似地應用其他類型之帶電粒子束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測等等。
儘管在本文中可特定地參考IC之製造，但應明確地理解，本文中之描述具有許多其他可能應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等等。熟習此項技術者應瞭解，在此類替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」同義。
在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如具有365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及極紫外線輻射(EUV，例如具有在5 nm至20 nm之範圍內之波長)。
現在參考圖1，其繪示符合本發明之實施例的實例電子束檢測(EBI)系統100。如圖1中所展示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40，及設備前端模組(EFEM) 30。電子束工具40位於主腔室10內。雖然描述及圖式係有關於電子束，但應瞭解，實施例並非用以將本發明限制為特定帶電粒子。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b收納含有待檢測晶圓(例如半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本之晶圓前開式單元匣(FOUP) (晶圓及樣本在下文中被統稱作「晶圓」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將晶圓輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未展示)將晶圓自裝載鎖定腔室20輸送至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未展示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受電子束工具40之檢測。在一些實施例中，電子束工具40可包含單束檢測工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多束檢測工具。
控制器50可電連接至電子束工具40，且亦可電連接至其他組件。控制器50可為經組態以對帶電粒子束檢測系統100執行各種控制之電腦。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能之處理電路系統。雖然控制器50在圖1中被展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。
雖然本發明提供收容電子束檢測系統之主腔室10之實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上並不限於收容電子束檢測系統之腔室。更確切而言，應瞭解，前述原理亦可應用於其他腔室。
現在參考圖2，其繪示符合本發明之實施例的繪示可為圖1之實例帶電粒子束檢測系統100之部分的實例電子束工具40之示意圖。電子束工具40 (在本文中亦被稱作設備40)包含電子源101、具有槍孔徑103之槍孔徑板171、預細光束形成機構172、聚光透鏡110、源轉換單元120、初級投影光學系統130、樣本載物台(圖2中未展示)、次級成像系統150，及電子偵測裝置140。初級投影光學系統130可包含物鏡131。電子偵測裝置140可包含複數個偵測元件140_1、140_2及140_3。光束分離器160及偏轉掃描單元132可置放於初級投影光學系統130內部。可瞭解，在適當時可添加/省略設備40之其他通常已知的組件。
電子源101、槍孔徑板171、聚光透鏡110、源轉換單元120、光束分離器160、偏轉掃描單元132及初級投影光學系統130可與設備100之主光軸100_1對準。次級成像系統150及電子偵測裝置140可與設備40之副光軸150_1對準。
電子源101可包含陰極、提取器或陽極，其中初級電子可自陰極發射且經提取或加速以形成初級電子束102，該初級電子束形成交越(虛擬或真實) 101s。初級電子束102可經視覺化為自交越101s發射。
源轉換單元120可包含影像形成元件陣列(圖2中未展示)、像差補償器陣列(未展示)、光束限制孔徑陣列(未展示)，及預彎曲微偏轉器陣列(未展示)。影像形成元件陣列可包含複數個微偏轉器或微透鏡以用初級電子束102之複數個細光束形成交越101s之複數個平行影像(虛擬或真實)。圖2展示作為一實例之三個細光束102_1、102_2及102_3，且應瞭解，源轉換單元120可處置任何數目個細光束。
在一些實施例中，源轉換單元120可具備光束限制孔徑陣列及影像形成元件陣列(兩者皆未展示)。光束限制孔徑陣列可包含光束限制孔徑。應瞭解，在適當時可使用任何數目個孔徑。光束限制孔徑可經組態以限制初級電子束102之細光束102_1、102_2及102_3之大小。影像形成元件陣列可包含影像形成偏轉器(未展示)，該等影像形成偏轉器經組態以藉由使朝向主光軸100_1之角度變化而使細光束102_1、102_2及102_3偏轉。在一些實施例中，較遠離主光軸100_1之偏轉器可使細光束在較大程度上偏轉。此外，影像形成元件陣列可包含多個層(未繪示)，且偏轉器可設置於單獨的層中。偏轉器可經組態為獨立於彼此而被個別地控制。在一些實施例中，偏轉器可經控制以調整形成於樣本1之表面上之探測光點(例如102_1S、102_2S及102_3S)之間距。如本文中所提及，探測光點之間距可被定義為樣本1之表面上之兩個緊鄰探測光點之間的距離。
影像形成元件陣列之居中定位的偏轉器可與電子束工具40之主光軸100_1對準。因此，在一些實施例中，中心偏轉器可經組態以將細光束102_1之軌跡維持為筆直。在一些實施例中，可省略中心偏轉器。然而，在一些實施例中，初級電子源101可能未必與源轉換單元120之中心對準。此外，應瞭解，雖然圖2展示細光束102_1在主光軸100_1上的設備40之側視圖，但當自不同側檢視時，細光束102_1可偏離主光軸100_1。亦即，在一些實施例中，所有細光束102_1、102_2及102_3可為離軸的。離軸分量可相對於主光軸100_1偏移。
經偏轉細光束之偏轉角可基於一或多個準則而設定。在一些實施例中，偏轉器可使離軸細光束自主光軸100_1向外或遠離該主光軸(未繪示)徑向地偏轉。在一些實施例中，偏轉器可經組態以使離軸細光束自主光軸100_1向內或朝向該主光軸徑向地偏轉。細光束之偏轉角可經設定使得細光束102_1、102_2及102_3垂直地著陸於樣本1上。影像歸因於諸如物鏡131之透鏡之離軸像差可藉由穿過該等透鏡之細光束之路徑的調整而減小。因此，離軸細光束102_2及102_3之偏轉角可經設定使得探測光點102_2S及102_3S具有小像差。細光束可經偏轉以便穿過或接近物鏡131之前焦點以減小離軸探測光點102_2S及102_3S之像差。在一些實施例中，偏轉器可經設定以使細光束102_1、102_2及102_3垂直地著陸於樣本1上，同時探測光點102_1S、102_2S及102_3S具有小像差。
聚光透鏡110經組態以聚焦初級電子束102。藉由調整聚光透鏡110之聚焦倍率或藉由改變光束限制孔徑陣列內之對應光束限制孔徑之徑向大小，可使源轉換單元120下游之細光束102_1、102_2及102_3之電流變化。可藉由更改光束限制孔徑之徑向大小及聚光透鏡110之聚焦倍率兩者來改變電流。聚光透鏡110可為可調整聚光透鏡，其可經組態使得其第一主面之位置可移動。可調整聚光透鏡可經組態為磁性的，此可引起離軸細光束102_2及102_3以旋轉角照明源轉換單元120。旋轉角可隨著可調整聚光透鏡之聚焦倍率或第一主面之位置而改變。因此，聚光透鏡110可為防旋轉聚光透鏡，其可經組態以在聚光透鏡110之聚焦倍率改變時使旋轉角保持不變。在一些實施例中，聚光透鏡110可為可調整防旋轉聚光透鏡，其中當聚光透鏡110之聚焦倍率及第一主面之位置變化時，旋轉角並不改變。
電子束工具40可包含預細光束形成機構172。在一些實施例中，電子源101可經組態以發射初級電子且形成初級電子束102。在一些實施例中，槍孔徑板171可經組態以封堵初級電子束102之周邊電子以減小庫侖效應。在一些實施例中，預細光束形成機構172進一步切割初級電子束102之周邊電子以進一步減小庫侖效應。初級電子束102可在穿過預細光束形成機構172之後經修整為三個初級電子細光束102_1、102_2及102_3 (或任何其他數目個細光束)。電子源101、槍孔徑板171、預細光束形成機構172及聚光透鏡110可與電子束工具40之主光軸100_1對準。
預細光束形成機構172可包含庫侖孔徑陣列。預細光束形成機構172之中心孔徑—在本文中亦被稱作軸上孔徑—及源轉換單元120之中心偏轉器可與電子束工具40之主光軸100_1對準。預細光束形成機構172可具備複數個預修整孔徑(例如庫侖孔徑陣列)。在圖2中，當初級電子束102穿過三個預修整孔徑時產生三個細光束102_1、102_2及102_3，且切斷初級電子束102之許多其餘部分。亦即，預細光束形成機構172可修整不會形成三個細光束102_1、102_2及102_3之來自初級電子束102之許多或大部分電子。在初級電子束102進入源轉換單元120之前，預細光束形成機構172可切斷最終將不用以形成探測光點102_1S、102_2S及102_3S之電子。在一些實施例中，可接近電子源101提供槍孔徑板171以在早期階段切斷電子，同時亦可提供預細光束形成機構172以進一步切斷複數個細光束周圍之電子。儘管圖2展現預細光束形成機構172之三個孔徑，但應瞭解，在適當時可存在任何數目個孔徑。
在一些實施例中，預細光束形成機構172可置放於聚光透鏡110下方。較接近電子源101置放預細光束形成機構172可更有效地減小庫侖效應。在一些實施例中，當預細光束形成機構172能夠充分接近源101而定位同時仍為可製造時，可省略槍孔徑板171。
物鏡131可經組態以將細光束102_1、102_2及102_3聚焦至樣本1上以供檢測，且可在樣本1之表面上形成三個探測光點102_1s、102_2s及102_3s。槍孔徑板171可封堵不在使用中的初級電子束102之周邊電子以減小庫侖交互作用效應。庫侖交互作用效應可擴大探測光點102_1s、102_2s及102_3s中之每一者之大小，且因此劣化檢測解析度。
光束分離器160可為韋恩濾光器類型之光束分離器，其包含產生靜電偶極場E1及磁偶極場B1 (其兩者皆在圖2中未展示)之靜電偏轉器。若應用該等偶極場，則由靜電偶極場E1對細光束102_1、102_2及102_3之電子施加之力與由磁偶極場B1對該電子施加之力在量值上相等且在方向上相反。細光束102_1、102_2及102_3因此可以零偏轉角筆直地穿過光束分離器160。
偏轉掃描單元132可使細光束102_1、102_2及102_3偏轉以使探測光點102_1s、102_2s及102_3s掃描遍及樣本1之表面之區段中之三個小的經掃描區域。回應於細光束102_1、102_2及102_3入射於探測光點102_1s、102_2s及102_3s處，可自樣本1發射三個次級電子束102_1se、102_2se及102_3se。次級電子束102_1se、102_2se及102_3se中之每一者可包含具有能量分佈之電子，包括次級電子(能量≤ 50 eV)及背向散射電子(能量在50 eV與細光束102_1、102_2及102_3之著陸能量之間)。光束分離器160可將次級電子束102_1se、102_2se及102_3se引導朝向次級成像系統150。次級成像系統150可將次級電子束102_1se、102_2se及102_3se聚焦至電子偵測裝置140之偵測元件140_1、140_2及140_3上。偵測元件140_1、140_2及140_3可偵測對應次級電子束102_1se、102_2se及102_3se且產生用以建構樣本1之對應經掃描區域之影像的對應信號。
在圖2中，分別由三個探測光點102_1S、102_2S及102_3S產生之三個次級電子束102_1se、102_2se及102_3se沿著主光軸100_1朝向電子源101向上行進，依次地穿過物鏡131及偏轉掃描單元132。三個次級電子束102_1se、102_2se及102_3se由光束分離器160 (諸如韋恩濾光器)轉向以沿著次級成像系統150之副光軸150_1進入該次級成像系統。次級成像系統150將三個次級電子束102_1se至102_3se聚焦至包含三個偵測元件140_1、140_2及140_3之電子偵測裝置140上。因此，電子偵測裝置140可同步地產生分別由三個探測光點102_1S、102_2S及102_3S掃描之三個經掃描區之影像。在一些實施例中，電子偵測裝置140及次級成像系統150形成一個偵測單元(未展示)。在一些實施例中，次級電子束之路徑上之電子光學元件，諸如但不限於物鏡131、偏轉掃描單元132、光束分離器160、次級成像系統150及電子偵測裝置140，可形成一個偵測系統。
在一些實施例中，控制器50可包含影像處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(未展示)及儲存體(未展示)。影像獲取器可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算裝置及其類似者，或其組合。影像獲取器可經由諸如以下各者之媒體以通信方式耦接至設備40之電子偵測裝置140：電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電，以及其他，或其組合。在一些實施例中，影像獲取器可自電子偵測裝置140接收信號，且可建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本1之影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、在所獲取影像上疊加指示符，及其類似者。影像獲取器可經組態以對所獲取影像之亮度及對比度等等執行調整。在一些實施例中，儲存體可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、隨身碟、雲端儲存體、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體，及其類似者。儲存體可與影像獲取器耦接，且可用於儲存作為原始影像之經掃描原始影像資料，以及經後處理影像。
在一些實施例中，影像獲取器可基於自電子偵測裝置140接收之一或多個成像信號獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區域之單一影像，或可涉及多個影像。單一影像可儲存於儲存體中。單一影像可為可被劃分成複數個區之原始影像。該等區中之每一者可包含含有樣本1之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含在一時間序列內多次取樣的樣本1之單一成像區域之多個影像，或可包含樣本1之不同成像區域之多個影像。該多個影像可儲存於儲存體中。在一些實施例中，控制器50可經組態以用樣本1之同一位置之多個影像執行影像處理步驟。
在一些實施例中，控制器50可包括量測電路系統(例如類比至數位轉換器)以獲得經偵測次級電子之分佈。在偵測時間窗期間收集之電子分佈資料與入射於晶圓表面上之初級細光束102_1、102_2及102_3中之每一者之對應掃描路徑資料組合地可用以重建構受檢測晶圓結構之影像。經重建構影像可用以顯露樣本1之內部或外部結構之各種特徵，且藉此可用以顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。
在一些實施例中，控制器50可控制電動載物台(未展示)以在檢測期間移動樣本1。在一些實施例中，控制器50可使電動載物台能夠在一方向上連續地以恆定速度移動樣本1。在其他實施例中，控制器50可使電動載物台能夠取決於掃描程序之步驟隨時間推移而改變樣本1之移動速度。在一些實施例中，控制器50可基於次級電子束102_1se、102_2se及102_3se之影像調整初級投影光學系統130或次級成像系統150之組態。
儘管圖2展示電子束工具40使用三個初級電子束，但應瞭解，電子束工具40可使用兩個或多於兩個初級電子束。本發明並不限制用於設備40中之初級電子束之數目。
現在參考圖3A，其繪示符合本發明之實施例的包含實例調平感測器之檢測系統300。如圖3A中所展示，檢測系統300包括電子束工具310、安置有待檢測樣本(例如基板321或晶圓321)之載物台320，及調平感測器330。電子束工具310可將初級電子束312發射至晶圓321上之所關注區(ROI)上且收集自晶圓321發出之次級電子以在晶圓321上形成ROI之影像。檢測系統300可為圖1之EBI系統100之一部分，或電子束工具310可為圖2之電子束工具40。應瞭解，在本發明之內容背景中，帶電粒子及電子可被可互換地使用。類似地，描述帶電粒子束之所主張設備或方法之元件可在適當時與電子束可互換地被使用。
實務上，可在檢測系統300中在高放大率下觀測晶圓321，同時載物台320穩定地支撐晶圓321且沿著例如水平X-Y軸、豎直Z軸、載物台傾斜或載物台旋轉平穩地移動。雖然在X及Y軸上之移動可用於選擇視場(FOV)，但可能需要在Z軸上之移動以改變影像解析度、聚焦深度等等。在一些實施例中，可基於標準試樣之高度量測或高度感測常規地判定載物台320之豎直位移以用於設備校準。舉例而言，包含諸如金屬線、光阻層、沈積於晶圓上之反射膜等等的標準經圖案化特徵之晶圓可用以校準設備、感測器、馬達或載物台。晶圓321之表面通常係非均一的，此係因為晶圓321包含經圖案化特徵且因此可在檢測晶圓321的同時調整晶圓321之高度以實現影像解析度。
在一些實施例中，調平感測器330可用於判定晶圓321之豎直位移。如本文中所提及，晶圓321之豎直位移可對應於晶圓321在Z軸上之目標位置與實際位置之間的差。調平感測器330可與高度控制器340 (稍後詳細地描述)通信，使得分析調平感測器330之輸出且使用該輸出以進一步調整晶圓高度或調整電子束312之焦平面。可基於所要高度感測之複雜度及準確度使用諸如調平感測器330之一或多個光學高度感測器。
在一些實施例中，調平感測器330可包含：光源331，其使初級光束332穿過選擇性光通過物件333投射至晶圓321上；及偵測器336，其自晶圓321擷取次級光束335之影像。由穿過選擇性光通過物件333之初級光束332形成之投影圖案被投射至晶圓321上。次級光束335可包括自晶圓321之表面散射之光束、自晶圓321之表面繞射之光束，或自晶圓321之表面散射之光束與自晶圓321之表面繞射之光束的組合。次級光束335之影像可對應於晶圓321上之投影圖案。
在一些實施例中，調平感測器330可進一步包含光源331與晶圓321之間的第一光學系統334，及晶圓321與偵測器336之間的第二光學系統337。第一光學系統334可包括經組態以將初級光束332聚焦至晶圓321上之一或多個光學透鏡。第二光學系統337可包括經組態以將次級光束335聚焦至偵測器336上之一或多個光學透鏡。偵測器360可為電荷耦合裝置(CCD)攝影機或互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器，其偵測次級光束335以形成次級光束335之影像。
在一些實施例中，調平感測器330可用以判定晶圓321在初級電子束312被聚焦之位置處之高度位移，使得可獲得所關注區(例如初級電子束312之探測光點)上之高解析度檢測影像。
現在參考圖3B，其繪示根據晶圓高度的調平感測器330之操作。在圖3B中，初級電子束312之光軸被指示為具有參考編號312_1之豎直點線，且初級電子束312之探測光點(例如102_1S、102_2S或102_3S)被指示為在X軸上位於x=0處。如圖3B中所展示，當晶圓321在Z軸上定位於目標高度321_T處時，投影於晶圓321上之投影圖案之中心匹配晶圓321上之初級電子束312之探測光點(亦即x=0)。當晶圓321定位於高於目標高度321_T之位置321_H處時，經投影圖案之中心不匹配初級電子束312之目標探測光點(亦即目標探測光點處於x=0)。代替地，經投影圖案之中心可定位於位置x＜0處。根據本發明之實施例，基於由偵測器336獲得之影像，可判定需要降低晶圓321之高度，使得經投影圖案之中心移動至右側，亦即移動至x=0，以與經標定初級光束312之焦點匹配。當晶圓321定位於低於目標高度321_T之位置321_L處時，經投影圖案之中心不匹配初級電子束312之目標探測光點(亦即目標探測光點處於x=0)。代替地，經投影圖案之中心可定位於位置x＞0處。根據本發明之實施例，基於由偵測器336獲得之影像，可判定需要升高晶圓321之高度，使得經投影圖案之中心移動至左側，亦即移動至x=0，以與經標定初級光束312之焦點匹配。
返回參看圖3A，調平感測器330可與高度控制器340通信，使得分析調平感測器330之輸出且使用該輸出以進一步調整晶圓高度。應瞭解，高度控制器340可為帶電粒子束檢測系統(例如圖1之電子束檢測系統100或圖3A之檢測系統300)之部分或可與該帶電粒子束檢測系統分離。在一些實施例中，高度控制器340可為控制器50之部分且可包括影像獲取器、量測電路系統或儲存體或其類似者。在一些實施例中，高度控制器340可包含影像處理系統且可包括影像獲取器、儲存體或其類似者。亦應瞭解，在各種實施例中，高度控制器340可為調平感測器330之部分或可與該調平感測器分離。
如圖3A中所展示，高度控制器340可包含根據本發明之實施例的信號處理器341及分析器342。信號處理器341可包含一或多個處理器。舉例而言，信號處理器341可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算裝置及其類似者，或其組合。信號處理器341可經由諸如以下各者之媒體以通信方式耦接至偵測器336：電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電，以及其他，或其組合。信號處理器341可經組態以自偵測器336接收信號且基於來自偵測器336之信號建構光強度影像。
在一些實施例中，分析器342可經組態以判定晶圓321是否定位於目標高度中或晶圓321是否自目標高度位移。分析器342可經進一步組態以判定晶圓321之豎直位移之程度。在一些實施例中，分析器342經組態以使晶圓321上之經投影圖案之經量測資料與參考資料交叉相關。在一些實施例中，分析器342可經組態以使晶圓321上之經投影圖案之光強度影像與預定參考光強度影像交叉相關。根據本發明之實施例，參考光強度影像可為藉由使用等於當前正用於檢測目標晶圓321之投影圖案的投影圖案而獲得之光強度影像。在一些實施例中，可藉由將投影圖案投射至標稱參考晶圓上且接著藉由量測投影圖案在標稱參考晶圓上之經投影圖案來獲得參考光強度影像。此處，參考晶圓可具有扁平表面且在拍攝參考光強度影像時置放於目標位置(例如目標高度)處。在一些實施例中，可在檢測目標晶圓321之前拍攝參考光強度影像，且將參考光強度影像儲存於可位於檢測系統300內或外部之儲存體(未展示)中。分析器342可能夠存取儲存於儲存體中之參考光強度影像或可按需求自儲存體接收參考光強度影像。
在一些實施例中，分析器342可基於對應於逐步停止投影圖案(phase out projection pattern)之經量測光強度影像與參考光強度影像之間的交叉相關結果而判定晶圓321之豎直位移。當經投影圖案之中心不與位置x=0 (例如初級電子束之焦點)匹配時，交叉相關圖形將在x≠0處具有最大峰值。在一些實施例中，分析器342可基於移位來判定晶圓321之豎直位移。舉例而言，若交叉相關圖形之最大峰值處於x=5，則分析器342可判定應提昇晶圓321以將投影圖案之中心C移動至位置x=0。若交叉相關圖形之最大峰值處於x=-5，則分析器342可判定應降低晶圓321以將投影圖案之中心C移動至位置x=0。在一些實施例中，分析器342可基於交叉相關圖形之最大峰值之移位量判定晶圓321之豎直位移。在一些實施例中，可基於實驗、量測、測試等等預先建立晶圓之豎直位移與經投影圖案之移位量之間的關係。
在一些實施例中，高度控制器340可進一步包括經組態以根據經判定豎直位移調整晶圓321之高度的載物台運動控制器343。載物台運動控制器343可基於由分析器342判定之豎直位移控制載物台320以移動晶圓321。
在一些實施例中，高度控制器340可進一步包括經組態以根據經判定豎直位移調整電子束312之焦平面的光束控制器344。光束控制器344可調整電子束312之著陸能量(例如電壓)以基於由分析器342判定之豎直位移而沿z軸向上或向下移動電子束312之焦點。
圖3A及圖3B之前述實施例論述可用於針對單一目標高度(例如目標高度321_T)判定晶圓321之偏差或豎直位移的調平感測器330。以下段落描述可用於針對多個目標高度判定晶圓321之豎直位移的調平感測器。在一些實施例中，目標高度為諸如為電子束工具310之底部之表面460之參考表面與電子束312在Z軸上之焦點之間的距離。換言之，目標高度為電子束工具310之表面460與z軸上之目標平面之間的距離，在該距離處，指定著陸能量之電子束312聚焦於晶圓321上。
圖4A展示符合本發明之實施例的具有多工作高度調平感測器430之檢測系統400。在一些實施例中，檢測系統400類似於檢測系統300。諸如檢測系統400之一些檢測系統可使用各種著陸能量之電子束來檢測晶圓321。隨著著陸能量改變，電子束之焦點改變，此導致需要在不同高度(例如第一目標高度421a、第二目標高度421b、第三目標高度421c或其他目標高度)處定位晶圓321。因此，多著陸能量系統可能需要偵測多個目標高度中之每一者處的晶圓321之高度位移以支援各種著陸能量。舉例而言，第一目標高度421a在電子束312之第一著陸能量下可為6 mm，第二目標高度421b在電子束312之第二著陸能量下可為4.5 mm，且第三目標高度421c在電子束312之第三著陸能量下可為1.5 mm，且調平感測器430可能必須在此等目標高度中之每一者處偵測晶圓321之豎直位移及位階。調平感測器430可與諸如高度控制器340之控制器電路系統通信，使得分析調平感測器430之輸出且使用該輸出以進一步調整晶圓高度。
在一些實施例中，調平感測器430可包括輻射源431、光束分光器組件404、光接收組件408及偵測器436。輻射源431使初級光束432穿過選擇性光通過物件433投射至晶圓321上。光束分光器組件404將初級光束432分裂成數個細光束，諸如細光束433a至433c，該等細光束中之每一者在晶圓321之不同位置處投射至晶圓321上。由穿過選擇性光通過物件333之初級光束332形成之投影圖案由初級細光束433a至433c在不同位置處投射至晶圓321上。在擊中晶圓321之表面後，初級細光束433a至433c就被反射或繞射離開晶圓321以分別作為次級細光束435a至435c。舉例而言，初級細光束433a被反射或繞射離開定位於當前高度421x處之晶圓321以作為次級細光束435a，初級細光束433b被反射或繞射離開該晶圓以作為次級細光束435b，初級細光束433c被反射或繞射離開該晶圓以作為次級細光束435c，等等。次級細光束435a至435c由光接收組件408接收，該光接收組件進一步將次級細光束435a至435c引導至偵測器436作為次級光束435。偵測器436偵測次級細光束435a至435c以形成多個影像，其中每一影像係由不同次級細光束435a至435c形成。舉例而言，第一影像係由次級細光束435a形成，第二影像係由次級細光束435b形成，第三影像係由次級細光束435c形成，等等。另外，每一影像對應於晶圓321上之不同所關注區(ROI)上的晶圓321上之投影圖案。舉例而言，第一影像對應於第一ROI 445a之影像，第二影像對應於第二ROI 445b之影像，第三影像對應於第三ROI 445c之影像，等等。
在一些實施例中，光接收組件408包括數個光反射組件，諸如光反射組件408a至408c。作為一實例，光反射組件可包括光束分光器、二色性鏡或其他光反射組件。光反射組件408a至408c以特定角度配置以支援不同目標高度(例如針對多個目標高度判定晶圓321之豎直位移)。亦即，每一光反射組件經組態以輔助針對不同目標高度判定晶圓321之豎直位移。舉例而言，第一光反射組件408a可經組態以輔助針對第一目標高度421a偵測晶圓321之豎直位移，第二光反射組件408b可經組態以輔助針對第二目標高度421b偵測晶圓321之豎直位移，第三光反射組件408c可經組態以輔助針對第三目標高度421c偵測晶圓321之豎直位移，等等。
使用高度控制器340分析由偵測器436偵測之影像以針對特定目標高度偵測晶圓321之豎直位移。如至少參考圖3A及圖3B所描述，高度控制器340可經組態以藉由比較晶圓321上之經投影圖案之經偵測或經量測影像與參考影像而針對指定目標高度判定晶圓321之豎直位移。舉例而言，為了判定晶圓321相對於第一目標高度421a之第一豎直位移451a，高度控制器340可經組態以比較經由經組態以支援第一目標高度421a之第一光反射組件408a而形成的晶圓321上之經投影圖案之第一影像與對應於第一目標高度421a之參考影像。在一些實施例中，可藉由將投影圖案投射至定位於指定目標高度處之標稱參考晶圓上且接著藉由量測投影圖案在該標稱參考晶圓上之經投影圖案來獲得參考影像。舉例而言，可藉由將投影圖案投射至定位於第一目標高度421a處之標稱參考晶圓上且接著藉由量測投影圖案在該標稱參考晶圓上之經投影圖案來獲得對應於第一目標高度421a之參考影像。在一些實施例中，比較經偵測影像與參考影像可包括使經偵測影像之光強度影像與參考影像之光強度影像交叉相關，及基於該交叉相關判定晶圓321之豎直位移，如至少參考圖3A及圖3B或美國臨時專利申請案第62/989,488所描述，該臨時專利申請案之全文以引用之方式併入。
在判定為晶圓321必須自其當前高度421x在Z軸上移動以定位於第一目標高度421a處之高度量的第一豎直位移451a之後，高度控制器340可使載物台320之高度基於第一豎直位移451a而調整，使得晶圓321可定位於第一目標高度421a處。舉例而言，高度控制器340可產生控制信號，該控制信號使載物台運動控制器343控制載物台320以基於第一豎直位移451a將晶圓321自當前高度421x移動至第一目標高度421a。
可類似地判定針對第二目標高度421b及第三目標高度421c之豎直位移。舉例而言，為了判定晶圓321相對於第二目標高度421b之第二豎直位移451b，高度控制器340可經組態以比較經由經組態以支援第二目標高度421b之第二光反射組件408b而形成的晶圓321上之經投影圖案之第二影像與對應於第二目標高度421b之參考影像。在另一實例中，為了判定晶圓321相對於第三目標高度421c之第三豎直位移451c，高度控制器340可經組態以比較經由經組態以支援第三目標高度421c之第三光反射組件408c而形成的晶圓321上之經投影圖案之第三影像與對應於第三目標高度421c之參考影像。
雖然前述段落描述基於豎直位移451a至451c調整載物台320之高度，但在一些實施例中，除了調整載物台320之高度以外或代替調整該載物台之高度，亦可調整電子束312之焦點以補償豎直位移。舉例而言，為了補償晶圓321相對於第一目標高度421a之第一豎直位移451a，光束控制器344可經組態以基於第一豎直位移451a調整電子束312之焦點，使得電子束312聚焦於當前高度421x處，而非聚焦於第一目標高度421a處。在另一實例中，光束控制器344可經組態以基於第一豎直位移451a之一部分調整電子束312之焦點，使得電子束312聚焦於當前高度421x與第一目標高度421at之間的特定高度處，且載物台運動控制器343可經組態以基於第一豎直位移451a之其餘部分調整載物台320之高度，使得載物台320定位於該特定高度處。在一些實施例中，光束控制器344可藉由調整電子束312之著陸能量(例如電壓)來改變電子束312之焦點。關於調整電子束312之焦點以補償豎直位移的額外細節被描述於國際專利申請公開案WO 2020/136094中，該專利申請公開案特此以引用之方式併入。
在一些實施例中，光束分光器組件404包括數個光束分光器，諸如第一光束分光器404a、第二光束分光器404b、第三光束分光器404c等等。作為一實例，光束分光器可為稜鏡、鏡或其他光束分光組件。在一些實施例中，光束分光器可為非偏振光束分光元件。在一些實施例中，光束分光器可經組態以具有不同的反射對透射比，例如以確保當細光束433a至433c擊中晶圓321之表面時，所有細光束433a至433c具有相同的能量。光束分光器可以不同角度組態，使得每一光束分光器將對應細光束引導至不同目標高度。舉例而言，第一光束分光器404a以一角度定位，使得初級細光束433a被引導至第一目標高度421a，亦即，當晶圓321定位於第一目標高度421a處時，初級細光束433a將入射於晶圓321上之所要探測光點445z上，且對應次級細光束435x將自該所要探測光點反射離開晶圓321。繼續該實例，第二光束分光器404b可以一角度定位，使得初級細光束433b被引導至第二目標高度421b，亦即，當晶圓321定位於第二目標高度421b處時，初級細光束433b將入射於晶圓321上之所要探測光點445z上，且對應次級細光束435y將自該所要探測光點反射離開晶圓321。類似地，第三光束分光器404c可以一角度定位，使得初級細光束433c被引導至第三目標高度421c，亦即，當晶圓321定位於第三目標高度421c處時，初級細光束433c將入射於晶圓321上之所要探測光點445z上，且對應次級細光束435z將自該所要探測光點反射離開晶圓321。在一些實施例中，探測光點445z可為晶圓321之一部分，當晶圓321定位於指定目標高度處時，指定著陸能量之電子束312聚焦於該部分處。
在一些實施例中，光束分光器組件404及光接收組件408可對稱地配置於檢測系統400中。舉例而言，光束分光器組件404及光接收組件408可沿著初級電子束312之光軸312_1 (例如圖3B中所展示)對稱地配置。
在一些實施例中，類似於偵測器336，偵測器436可為偵測次級光束435以形成多個影像之CCD攝影機或CMOS感測器，其中每一影像對應於不同次級細光束435a至435c。在一些實施例中，偵測器436可包括多個感測器，其中每一感測器偵測多個影像中之不同影像。
在一些實施例中，輻射源431可包括可提供寬頻輻射或窄頻輻射之可組態光源。舉例而言，輻射源431可組合具有不同波長之輻射以產生具有寬波長範圍(例如250 nm至10 µm，或其他範圍)之初級光束432。可藉由組合來自諸如光源401a、401b或401c的各種類型之源的輻射來獲得此類波長範圍。作為一實例，光源401a、401b或401c可包括發光二極體(LED)、超輻射發光二極體(SLD)、雷射二極體、量子級聯雷射，或其他類型之光源。在一些實施例中，輻射源431可使用輻射合併組件(例如X立方體稜鏡或其他照明組合組件)來組合來自光源401a、401b或401c之輻射。穿過光束分光器組件404之來自輻射源431之初級光束432可被分裂成多個初級細光束433a至433c。在一些實施例中，當初級光束432被分裂成初級細光束433a至433c時，初級光束432之波長並未橫越初級細光束433a至433c進行分裂，且初級細光束433a至433c中之每一者可具有初級光束432之所有波長。因此，若初級光束432具有寬頻光譜，則初級細光束433a至433c中之每一者可包括寬頻光。在一些實施例中，藉由使用寬頻光以對晶圓321進行成像，可最小化在量測晶圓321之豎直位移時材料對晶圓321之表面的影響，此係因為可藉由在寬頻光譜內調諧初級光束432之波長來補償材料之變化及其對量測之影響。
雖然調平感測器430與圖3A之調平感測器330不同之處在於：不同於調平感測器330，調平感測器430可用以針對多個目標高度判定晶圓321之豎直位移，但調平感測器430可包括類似於調平感測器330之組件的至少一些組件。舉例而言，調平感測器430可包括：光源431與晶圓321之間的第一光學系統434，類似於第一光學系統334；及晶圓321與偵測器436之間的第二光學系統437，類似於第二光學系統337。在一些實施例中，第一光學系統434可包括經組態以將初級光束432聚焦至晶圓321上之一或多個光學透鏡。在一些實施例中，第二光學系統437可包括經組態以將次級光束435聚焦至偵測器436上之一或多個光學透鏡。
在一些實施例中，若晶圓321具有傾斜(例如不平行於表面460)，則晶圓321可與電子束工具310之表面460接觸，從而潛在地導致刮擦及弧擊穿。可藉由判定晶圓321之位階且在晶圓321不平行於表面460的情況下校正該位階來防止此類不利事件。在一些實施例中，調平感測器430亦可用以判定晶圓321相對於檢測系統400之參考表面之位階。舉例而言，調平感測器430可用以判定晶圓321是否平行於電子束工具310之表面460。
圖5為繪示符合本發明之實施例的用於判定晶圓位階之調平感測器之操作的示意圖。圖5展示具有檢測系統400之調平感測器430及光學顯微鏡502之電子束工具310的俯視圖500、具有調平感測器430之電子束工具310的正視圖525，及具有光學顯微鏡502之電子束工具310的正視圖550。在一些實施例中，檢測系統400包括光學顯微鏡502，其可用於各種目的，包括對印刷於晶圓321上之圖案進行成像、對準晶圓321及其他目的。光學顯微鏡502亦可與調平感測器430一起使用以用於判定晶圓321之位階。
在一些實施例中，可藉由使用以下方程式沿著位階感測器之軸線BB'量測晶圓表面剖面來量測(例如使用調平感測器330或調平感測器430)指定目標高度處之載物台320或晶圓321之第一高度：
Figure 02_image001
其中
Figure 02_image003
為位置k處之高度，
Figure 02_image005
為偵測器436上之圖案移位，M為放大率，且
Figure 02_image007
為初級光束入射角。使用方程式(1)來量測位置「k=0」處之此第一高度，該位置為電子束工具310之中心，且該第一高度可被稱作z (0)。可基於兩個或多於兩個位置處之高度量測常數C。舉例而言，對於k=0，吾人具有：
Figure 02_image009
藉由使載物台沿著x軸自k=0移位至另一位置，例如k=a，吾人具有：
Figure 02_image011
可藉由如下使方程式1B及1C相等來判定常數C： z1(0) = Z2(a)  (1D)
電子束工具310與晶圓321之間沿著垂直於調平感測器430之軸線BB'之軸線CC'的第一傾斜角α可被表達為：
Figure 02_image013
在一些實施例中，因為電子束工具310及晶圓321可沿著投影方向BB'旋轉，所以單一維度資訊可能不足以將晶圓321與表面460對準。在一些實施例中，為了保證晶圓321平行於電子束工具310之表面460，可能需要在另一方向上之傾斜量測。可使用諸如光學顯微鏡502的檢測系統400之現有組件來獲得此類額外傾斜量測，藉此消除針對新感測器之需要。俯視圖500展示檢測系統400中之調平感測器430及光學顯微鏡502之相對位置。在一些實施例中，光學顯微鏡502可沿著晶圓之x軸定位以得到沿著晶圓321之y軸之傾斜量測。可將載物台320之高度調整至光學顯微鏡502之焦平面以獲得晶圓321之清晰影像，該高度被稱作Z A。可使用以下方程式表示晶圓321沿著y軸之第二傾斜
Figure 02_image015
：
Figure 02_image017
其中
Figure 02_image019
為電子束工具310之中心「O」與光學顯微鏡502之中心「A」之間的距離。
基於沿著軸線CC'之第一傾斜α及沿著y軸之第二傾斜
Figure 02_image021
，可如下計算沿著x軸之第三傾斜
Figure 02_image023
：
Figure 02_image025
其中θ為x軸與調平感測器430之BB'軸線之間的角度。藉由求解以上方程式，可獲得沿著x軸之第三傾斜
Figure 02_image027
。
在一些實施例中，可使用高度控制器340獲得各種傾斜之以上量測。在獲得以上傾斜量測中之一或多者之後，高度控制器340可經組態以基於以上傾斜量測而調整載物台320之高度，使得晶圓321平行於電子束工具310之表面460。
高度控制器340可以各種方式被實施。舉例而言，高度控制器340可為調平感測器430之部分。在另一實例中，高度控制器340可為用以獲得晶圓321之影像的SEM之部分。在另一實例中，高度控制器340可以分散式方式被實施，例如第一部分在檢測系統400中且第二部分在遠離檢測系統400之電腦系統中，諸如基於雲端之系統。在基於雲端之系統實施方案中，在一些實施例中，高度控制器340之第一部分可將由偵測器436擷取之影像傳輸至基於雲端之系統中的高度控制器340之第二部分。高度控制器340之第二部分可分析影像以判定晶圓321之豎直位移或水平度，且將控制信號傳輸至第一部分以調整載物台320。接著，第一部分可基於晶圓321之豎直位移或水平度調整載物台320，以確保晶圓321處於指定目標高度或平行於電子束工具310之表面460。
圖4B展示符合本發明之實施例的第二多工作高度調平感測器475。在一些實施例中，第二多工作高度調平感測器475可以類似於圖4A之多工作高度調平感測器430之方式操作。然而，第二多工作高度調平感測器475之輻射源471可不同於調平感測器430之輻射源431而組態。舉例而言，輻射源471可使用二色性鏡472a、472b或472c組合來自光源401a、401b或401c的具有不同波長之輻射以產生初級光束432。調平感測器475之其他組件類似於調平感測器430而操作，且因此已為簡潔起見而省略其描述。
圖4C展示符合本發明之實施例的第三多工作高度調平感測器480。在一些實施例中，第三多工作高度調平感測器480可以類似於圖4A之多工作高度調平感測器430之方式操作。然而，不同於可具有單一偵測器436之調平感測器430，第三多工作高度調平感測器480可具有多個偵測器486a至486c。類似地，不同於可具有單一光學透鏡系統437之調平感測器430，第三多工作高度調平感測器480可在晶圓321與偵測器486a至486c之間具有多個光學透鏡487a至487c。在一些實施例中，被反射離開或繞射離開晶圓321之每一次級細光束(例如次級細光束435a至435c)由光接收組件408引導至調平感測器480中之不同光學微透鏡-偵測器對。舉例而言，經組態以支援第一目標高度421a之第一光反射組件408a經組態以將次級細光束435a引導至光學透鏡487a與偵測器486a對。類似地，經組態以支援第二目標高度421b之第二光反射組件408b經組態以將次級細光束435b引導至光學透鏡487b與偵測器486b對。類似地，經組態以支援第三目標高度421c之第三光反射組件408c經組態以將次級細光束435c引導至光學透鏡487c與偵測器486c對。因此，偵測器486a至486c中之每一者具有對應於不同目標高度之不同影像。
調平感測器480之光反射組件408a至408c可包括光束分光器、二色性鏡或其他光反射組件。在一些實施例中，光反射組件408a至408c為二色性鏡。調平感測器480之其他組件類似於調平感測器430而操作，且因此已為簡潔起見而省略其描述。
圖4D展示符合本發明之實施例的第四多工作高度調平感測器490。在一些實施例中，第四多工作高度調平感測器490可以類似於圖4A之多工作高度調平感測器430之方式操作。然而，不同於可具有單一偵測器436之調平感測器430，第四多工作高度調平感測器490可具有多個偵測器496a至496c。在一些實施例中，被反射離開或繞射離開晶圓321之每一次級細光束(例如次級細光束435a至435c)由光接收組件408引導至調平感測器480中之不同偵測器。舉例而言，經組態以支援第一目標高度421a之第一光反射組件408a經組態以將次級細光束435a引導至偵測器496a。類似地，經組態以支援第二目標高度421b之第二光反射組件408b經組態以將次級細光束435b引導至偵測器496b。類似地，經組態以支援第三目標高度421c之第三光反射組件408c經組態以將次級細光束435c引導至偵測器496c。因此，偵測器496a至496c中之每一者具有對應於不同目標高度之不同影像。
調平感測器490之光反射組件408a至408c可包括光束分光器、二色性鏡或其他光反射組件。在一些實施例中，光反射組件408a至408c為二色性鏡。調平感測器490之其他組件類似於調平感測器430而操作，且因此已為簡潔起見而省略其描述。
圖6為符合本發明之實施例的用於針對多個目標高度判定晶圓之偏差值或豎直位移之程序600之流程圖。在操作P601處，使來自位階感測器(例如調平感測器430)之輻射源之輻射光束穿過圖案以將圖案投影於晶圓上。舉例而言，使初級光束432穿過選擇性光通過物件433以將對應圖案投影於晶圓321上。在一些實施例中，初級光束432被分裂成各自反射離開晶圓321之多個細光束(例如初級細光束433a至433c)。每一細光束可含有具有多個波長之光(例如初級光束432之所有波長，其可具有寬頻光譜)。初級細光束433a至433c反射離開晶圓321以分別作為次級細光束435a至435c。
在操作P603處，基於反射離開晶圓321之細光束產生圖案之多個影像605。在一些實施例中，每一影像係由不同細光束形成且支援針對不同目標高度的對晶圓321之偏差值(或豎直位移)之量測。舉例而言，第一影像605a係基於次級細光束435a而形成且支援對晶圓321相對於第一目標高度421a之第一豎直位移451a之量測(例如如至少參考圖4A所描述)。類似地，第二影像605b係基於次級細光束435b而形成且支援對晶圓321相對於第二目標高度421b之第二豎直位移451b之量測。類似地，第三影像605c係基於次級細光束435c而形成且支援對晶圓321相對於第三目標高度421c之第三豎直位移451c之量測。
在操作P605處，基於支援針對第一目標高度421a的對晶圓321之豎直位移之量測的第一影像605a判定晶圓321自第一目標高度421a之第一豎直位移451a。舉例而言，比較第一影像605a與對應於第一目標高度421a之參考影像(例如如至少參考圖3A、圖3B、圖4A所描述)，且基於該比較而判定第一豎直位移451a。
在判定為晶圓321必須自其當前高度421x在Z軸上移動以定位於第一目標高度421a處之高度量的第一豎直位移451a之後，高度控制器340可使載物台320之高度基於第一豎直位移451a而調整，使得晶圓321可定位於第一目標高度421a處。替代地，或除了調整載物台320之高度以外，高度控制器340亦可使電子束312之焦點基於第一豎直位移451a而調整，例如在當前高度421x而非第一目標高度421a處聚焦。
圖7為符合本發明之實施例的用於判定晶圓之水平度之程序700之流程圖。在操作P701處，使用調平感測器(例如調平感測器430)獲得晶圓321之第一高度。舉例而言，使用如至少參考圖5所描述之方程式(1)量測位置「O」處之第一高度705，即z(O)，該位置為電子束工具310之中心。
在操作P703處，基於第一高度705判定晶圓321沿者第一軸線之第一傾斜。舉例而言，使用如至少參考圖5所描述之方程式(2)而基於第一高度705獲得電子束工具310與晶圓321之間沿著垂直於調平感測器430之軸線BB'之軸線CC'的第一傾斜707，即α。
在操作P705處，基於第一高度705、自晶圓321之x軸所量測之第二高度及在x軸上檢測系統之參考點與檢測系統之光學顯微鏡之中心之間的距離判定晶圓321沿著y軸之第二傾斜。在一些實施例中，第二高度對應於晶圓321在光學顯微鏡502之焦平面中的高度。因此，調整載物台320之高度直至晶圓321在光學顯微鏡502之焦平面中，其為第二高度Z A。在一些實施例中，距離 L經判定為電子束工具310之中心「O」與光學顯微鏡502之中心「A」之間的距離。接著使用如至少參考圖5所描述之方程式(3)而基於第一高度705、第二高度Z A及距離 L判定第二傾斜709，即
Figure 02_image029
。
在操作P707處，基於第一傾斜707、第二傾斜709及x軸與調平感測器430之軸線之間的角度判定晶圓321沿者x軸之第三傾斜。舉例而言，可使用如至少參考圖5所描述之方程式4至7而基於以下各者獲得沿著x軸之第三傾斜711，即
Figure 02_image031
：沿著軸線CC'之第一傾斜707，即α；沿著y軸之第二傾斜
Figure 02_image029
；及θ，其為x軸與調平感測器430之BB'軸線之間的角度。
在獲得以上傾斜量測中之一或多者之後，高度控制器340可經組態以基於以上傾斜量測而調整載物台320之高度，使得晶圓321平行於電子束工具310之表面460。
圖8為繪示可輔助實施本文中所揭示之方法、流程、模組、組件或設備之電腦系統800之方塊圖。電腦系統800包括用於傳達資訊之匯流排802或其他通信機構，及與匯流排802耦接以用於處理資訊之處理器804 (或多個處理器804及805)。電腦系統800亦包括耦接至匯流排802以用於儲存待由處理器804執行之資訊及指令的主記憶體806，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體806亦可用於在待由處理器804執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統800進一步包括耦接至匯流排802以用於儲存用於處理器804之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) 808或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置810，且該儲存裝置耦接至匯流排802以用於儲存資訊及指令。
電腦系統800可經由匯流排802耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器812，諸如陰極射線管(CRT)，或平板或觸控面板顯示器。包括文數字及其他按鍵之輸入裝置814耦接至匯流排802以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器804。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器804且用於控制顯示器812上之游標移動的游標控制件816，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸線—第一軸線(例如x)及第二軸線(例如y)—上之兩個自由度，從而允許該裝置指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。
根據一個實施例，本文中所描述之一或多種方法之部分可由電腦系統800回應於處理器804執行主記憶體806中所含有之一或多個指令之一或多個序列而執行。可將此類指令自諸如儲存裝置810之另一電腦可讀媒體讀取至主記憶體806中。主記憶體806中所含有之指令序列之執行使處理器804執行本文中所描述之程序步驟。亦可使用多處理配置中之一或多個處理器，以執行主記憶體806中所含有之指令序列。在一替代實施例中，可代替或結合軟體指令來使用硬連線電路系統。因此，本文中之描述不限於硬體電路系統及軟體之任何特定組合。
如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器804以供執行之任何媒體。此類媒體可採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置810。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體806。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排802之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器804以供執行時涉及電腦可讀媒體之各種形式。舉例而言，初始地可將該等指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體內，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統800本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器以將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排802之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排802上。匯流排802將資料攜載至主記憶體806，處理器804自該主記憶體檢索及執行指令。可視情況在由處理器804執行之前或之後將由主記憶體806接收之指令儲存於儲存裝置810上。
電腦系統800亦可包括耦接至匯流排802之通信介面818。通信介面818提供與網路鏈路820之雙向資料通信耦接，該網路鏈路連接至區域網路822。舉例而言，通信介面818可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供與對應類型之電話線的資料通信連接。作為另一實例，通信介面818可為區域網路(LAN)卡以提供與相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施方案中，通信介面818發送及接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光學信號。
網路鏈路820通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路820可經由區域網路822向主機電腦824或向由網際網路服務提供者(ISP) 826操作之資料設備提供連接。ISP 826又經由全球封包資料通信網路提供資料通信服務，該全球封包資料通信網路現在通常被稱作「網際網路」828。區域網路822及網際網路828兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路820上且經由通信介面818之信號為輸送資訊的例示性形式之載波，該等信號將數位資料攜載至電腦系統800及自該電腦系統攜載數位資料。
電腦系統800可經由網路、網路鏈路820及通信介面818發送訊息並接收資料，包括程式碼。在網際網路實例中，伺服器830可經由網際網路828、ISP 826、區域網路822及通信介面818傳輸用於應用程式之經請求程式碼。舉例而言，一種此類經下載應用程式可提供本文中所描述之方法之全部或部分。所接收程式碼可在其被接收時由處理器804執行，及/或儲存於儲存裝置810或其他非揮發性儲存體中以供稍後執行。以此方式，電腦系統800可獲得呈載波形式之應用程式碼。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1.       一種檢測設備，其包含： 一輻射源，其經組態以提供一輻射光束； 一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開一基板；及 多個光反射組件，其中每一光反射組件與該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由能夠基於反射離開該基板之該相關聯細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度。 2.       如條項1之檢測設備，其進一步包含： 一偵測器，其經組態以藉由自該等光反射組件接收該等細光束來偵測投影於該基板上之一圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成。 3.       如條項2之檢測設備，其進一步包含： 控制器電路系統，其經組態以： 比較該等影像中之一第一影像與對應於該等不同目標高度中之一第一目標高度之一參考影像，及 基於該比較而判定該基板與該第一目標高度之一第一偏差值。 4.       如條項3之檢測設備，其中該第一影像係由與該等光反射組件中之一者相關聯的該等細光束中之一者形成，其中該等光反射組件中之該一者經組態以能夠針對該第一目標高度量測該基板之該第一偏差值。 5.       如條項3之檢測設備，其進一步包含： 一載物台運動控制器，其具有經組態以調整一載物台之一高度之電路系統，該載物台經組態以固持該基板以將該基板定位於該第一目標高度處，其中該載物台之該高度係基於該第一偏差值而調整。 6.       如條項3之檢測設備，其進一步包含： 一光束控制器，其用以調整入射於該基板上之一帶電粒子束之一焦點以至少部分地補償該第一偏差值。 7.       如條項3之檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以藉由以下操作來比較該第一影像與該參考影像： 產生該第一影像作為該圖案之一光強度影像，及 在該光強度影像與該參考影像之間進行一交叉相關以判定該第一偏差值。 8.       如條項3之檢測設備，其中該參考影像係藉由將該圖案投影於一參考基板之一表面上而獲得。 9.       如條項1之檢測設備，其中該輻射源經組態以提供一寬頻輻射或一窄頻輻射中之至少一者。 10.    如條項1之檢測設備，其中該輻射源經組態以合併來自多個窄頻源之輻射以形成一寬頻輻射，且其中每一細光束含有具有多個波長之光。 11.    如條項10之檢測設備，其中該具有多個波長之光促進最小化歸因於該基板之一材料之一變化而造成的該高度之一偵測誤差。 12.    如條項1之檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之一稜鏡。 13.    如條項1之檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之複數個二色性鏡。 14.    如條項1之檢測設備，其中該光束分光器包括一組光分光組件，其中該組光分光組件經組態有不同的反射對透射比，以用相同能量將該等細光束中之每一者引導於該基板上。 15.    如條項1之檢測設備，其中該多個光反射組件包括光束分光器，且其中反射離開該基板之所有該等細光束之至少一部分係由一單一光偵測器接收。 16.    如條項1之檢測設備，其中反射離開該基板之該等細光束中之每一者係由一不同偵測器接收。 17.    如條項1之檢測設備，其中該多個光反射組件包括鏡，且其中反射離開該基板之該等細光束中之每一者係由一不同偵測器接收。 18.    如條項3之檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以： 基於該第一偏差值判定該基板之一第一高度，及 基於該第一高度判定該基板沿著一第一軸線之一第一傾斜，其中該第一軸線垂直於一指定軸線，該光束分光器及該等光反射組件沿著該指定軸線對準。 19.    如條項18之檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以： 將該第一高度調整至該基板在該檢測設備之一光學顯微鏡之一焦平面中的一第二高度，其中該光學顯微鏡沿著該基板之一x軸定位，及 基於該第一高度、該第二高度及在與該檢測設備相關聯之一參考點與該光學顯微鏡之一中心之間沿著該x軸之一距離判定該基板沿著一y軸之一第二傾斜。 20.    如條項19之檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以： 基於該第一傾斜、該第二傾斜及該x軸與該指定軸線之間的一角度判定該基板沿著該x軸之一第三傾斜，及 基於該第一傾斜、該第二傾斜或該第三傾斜判定該水平度，其中該水平度指示該基板是否平行於該檢測設備之一參考表面。 21.    如條項1之檢測設備，其中該等目標高度中之每一者為該檢測設備之一部分與z軸上之一目標平面之間的一距離，在該距離處，一指定著陸能量之一帶電粒子束聚焦於該基板上。 22.    一種多工作高度檢測設備，其包含： 一載物台，其經組態以將一基板固持於複數個目標高度中之一者處； 一位階感測器，其包含： 一輻射源，其經組態以提供一輻射光束； 一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板， 多個光反射組件，其中每一光反射組件與該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由能夠基於反射離開該基板之該細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度，及 一偵測器，其經組態以自反射離開該基板之該等細光束中之至少一者偵測一影像；及 控制器電路系統，其經組態以比較該等影像中之一第一影像與對應於該等目標高度中之一第一目標高度之一參考影像，以判定該基板與該第一目標高度之一偏差值。 23.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以產生一控制信號以基於該偏差值調整該載物台之一高度以將該基板定位於該第一目標高度處。 24.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以產生一控制信號以調整入射於該基板上之一帶電粒子束之一焦點以至少部分地補償該偏差值。 25.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該第一影像係由與該等光反射組件中之一者相關聯的該等細光束中之一者形成，該等光反射組件中之該一者經組態以能夠針對該第一目標高度量測該基板之該偏差值。 26.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該等目標高度中之每一者為該多工作高度檢測設備之一部分與一z軸上之一目標平面之間的一距離，在該距離處，一指定著陸能量之一帶電粒子束聚焦於該基板上。 27.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以： 基於該偏差值判定該載物台之一第一高度， 基於該第一高度判定該基板沿著一第一軸線之一第一傾斜，其中該第一軸線垂直於該位階感測器之一軸線， 基於該第一高度、一第二高度及一帶電粒子束工具之一中心與該多工作高度檢測設備之一光學顯微鏡之一中心之間的該基板在一x軸上之一距離判定該基板沿著該基板之一y軸之一第二傾斜，其中該第二高度對應於該基板在該光學顯微鏡之一焦平面中的該載物台之該高度，及 基於該第一傾斜、該第二傾斜及該x軸與該位階感測器之該軸線之間的一角度判定該基板沿著該x軸之一第三傾斜。 28.    如條項27之多工作高度檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以基於該第一傾斜、該第二傾斜或該第三傾斜判定該水平度，其中該水平度指示該基板是否平行於該多工作高度檢測設備之該帶電粒子束工具。 29.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中當該多個反射組件包括光束分光器時，反射離開該基板之所有該等細光束之至少一部分係由一單一光偵測器接收。 30.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中當該多個光反射組件包括二色性鏡時，反射離開該基板之該等細光束中之每一者係由一不同光偵測器接收。 31.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之一稜鏡。 32.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之複數個二色性鏡。 33.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該偵測器經組態以自該等細光束中之每一者偵測該基板之一影像。 34.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該偵測器包括一攝影機，該攝影機包括多個感測器，每一感測器經組態以自該等細光束中之一者偵測該基板之一影像。 35.    如條項22之多工作高度檢測設備，其中該偵測器包括多個攝影機，每一攝影機經組態以自該等細光束中之一者偵測該基板之一影像。 36.    一種用於在包含一位階感測器之一檢測系統中調整一基板之一工作高度之方法，該方法包含： 由來自該位階感測器之一輻射源之一輻射光束將一圖案投影於一基板上，其中該輻射光束被分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板； 藉由接收反射離開該基板之該等細光束產生該圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成且支援該基板與一不同目標高度之一偏差值之量測；及 基於支援該基板與一第一目標高度之一第一偏差值之量測的該等影像中之一第一影像判定該基板與該第一目標高度之該偏差值。 37.    如條項36之方法，其進一步包含： 基於該第一偏差值調整該基板之一高度以將該基板定位於該第一目標高度處。 38.    如條項36之方法，其進一步包含： 調整入射於該基板上之一帶電粒子束之一焦點以至少部分地補償該第一偏差值。 39.    如條項36之方法，其中判定該偏差值包括： 比較該第一影像與對應於該第一目標高度之一參考影像；及 基於該比較而判定該基板之該第一偏差值。 40.    如條項36之方法，其中產生該多個影像包括： 自與該位階感測器之多個光反射組件中之一者相關聯的該等細光束中之一者產生該第一影像，該多個光反射組件中之該一者經組態以能夠針對該第一目標高度量測該基板之該偏差值，其中每一反射組件經組態以能夠針對一不同目標高度量測該基板之該偏差值。 41.    如條項36之方法，其進一步包含： 判定該基板之一水平度，其指示該基板相對於該檢測系統之一參考表面是否平行。 42.    如條項41之方法，其中判定該水平度包括： 基於該第一偏差值判定該基板之一第一高度， 基於該第一高度判定該基板沿著一第一軸線之一第一傾斜，其中該第一軸線垂直於該位階感測器之一軸線， 基於該第一高度、一第二高度及該檢測系統之一參考點與該檢測系統之一光學顯微鏡之一中心之間的該基板在一x軸上之一距離判定該基板沿著一y軸之一第二傾斜，其中該第二高度對應於該基板在該光學顯微鏡之一焦平面中的該基板之一高度，及 基於該第一傾斜、該第二傾斜及該x軸與該位階感測器之該軸線之間的一角度判定該基板沿著該x軸之一第三傾斜。 43.    一種非暫時性電腦可讀媒體，其具有指令，該等指令在由一電腦執行時使該電腦執行一種用於在包含一位階感測器之一檢測系統中調整一基板之一工作高度之方法，該方法包含： 由來自該位階感測器之一輻射源之一輻射光束將一圖案投影於一基板上，其中該輻射光束被分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板； 藉由接收反射離開該基板之該等細光束產生該圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成且支援該基板與一不同目標高度之一偏差值之量測；及 基於支援該基板與一第一目標高度之一第一偏差值之量測的該等影像中之一第一影像判定該基板與該第一目標高度之該偏差值。 44.    一種非暫時性電腦可讀媒體，其上記錄有指令，該等指令在由一電腦執行時實施如上述條項中任一項之方法。
可提供非暫時性電腦可讀媒體，其儲存供控制器(例如圖1之控制器50)之處理器尤其進行以下操作之指令：影像檢測、影像獲取、載物台定位、光束聚焦、電場調整、光束彎曲、聚光透鏡調整、啟動帶電粒子源、光束偏轉，以及程序600及700之至少一部分。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、軟性磁碟、硬碟、固態磁碟機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。
圖式中之組件之相對尺寸可出於清楚起見而被誇示。在圖式之描述內，相同或類似參考編號係指相同或類似組件或實體，且僅描述相對於個別實施例之差異。如本文中所使用，除非另有特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，惟不可行的情況除外。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另有特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另有特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
應瞭解，本發明之實施例並不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所繪示之確切建構，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本發明已結合各種實施例予以描述，藉由考慮本文中所揭示之本發明之說明書及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者而言將係顯而易見的。希望本說明書及實例僅被視為例示性的，其中本發明之真正範疇及精神係由以下申請專利範圍指示。
以上描述意欲係說明性的，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。
1:樣本 10:主腔室 20:裝載鎖定腔室 30:設備前端模組(EFEM) 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 40:電子束工具/設備 50:控制器 100:帶電粒子束檢測系統 100_1:主光軸 101:電子源 101s:交越 102:初級電子束 102_1:細光束 102_1S:探測光點 102_1se:次級電子束 102_2:細光束 102_2S:探測光點 102_2se:次級電子束 102_3:細光束 102_3S:探測光點 102_3se:次級電子束 103:槍孔徑 110:聚光透鏡 120:源轉換單元 130:初級投影光學系統 131:物鏡 132:偏轉掃描單元 140:電子偵測裝置 140_1:偵測元件 140_2:偵測元件 140_3:偵測元件 150:次級成像系統 150_1:副光軸 160:光束分離器 171:槍孔徑板 172:預細光束形成機構 300:檢測系統 310:電子束工具 312:初級電子束 312_1:參考編號/光軸 320:載物台 321:晶圓 321_H:位置 321_L:位置 321_T:目標高度 330:調平感測器 331:光源 332:初級光束 333:選擇性光通過物件 334:第一光學系統 335:次級光束 336:偵測器 337:第二光學系統 340:高度控制器 341:信號處理器 342:分析器 343:載物台運動控制器 344:光束控制器 400:檢測系統 401a:光源 401b:光源 401c:光源 404a:第一光束分光器 404b:第二光束分光器 404c:第三光束分光器 408a:光反射組件 408b:光反射組件 408c:光反射組件 421a:第一目標高度 421b:第二目標高度 421c:第三目標高度 421x:當前高度 430:多工作高度調平感測器 431:輻射源 432:初級光束 433:選擇性光通過物件 433a:初級細光束 433b:初級細光束 433c:初級細光束 434:第一光學系統 435:次級光束 435a:次級細光束 435b:次級細光束 435c:次級細光束 435x:對應次級細光束 435y:對應次級細光束 435z:對應次級細光束 436:偵測器 437:第二光學系統 445a:第一所關注區(ROI) 445b:第二所關注區(ROI) 445c:第三所關注區(ROI) 445z:探測光點 451a:第一豎直位移 451b:第二豎直位移 451c:第三豎直位移 460:表面 471:輻射源 472a:二色性鏡 472b:二色性鏡 472b:二色性鏡 475:第二多工作高度調平感測器 480:第三多工作高度調平感測器 486a:偵測器 486b:偵測器 486c:偵測器 487a:光學透鏡 487b:光學透鏡 487c:光學透鏡 490:第四多工作高度調平感測器 496a:偵測器 496b:偵測器 496c:偵測器 500:俯視圖 502:光學顯微鏡 525:正視圖 550:正視圖 600:程序 605a:第一影像 605b:第二影像 605c:第三影像 700:程序 705:第一高度 707:第一傾斜 709:第二傾斜 711:第三傾斜 800:電腦系統 802:匯流排 804:處理器 805:處理器 806:主記憶體 808:唯讀記憶體 810:儲存裝置 812:顯示器 814:輸入裝置 816:游標控制件 818:通信介面 820:網路鏈路 822:區域網路 824:主機電腦 826:網際網路服務提供者(ISP) 828:網際網路 830:伺服器 A:中心 BB':軸線 CC':軸線 L:距離 O:中心 P601:操作 P603:操作 P605:操作 P701:操作 P703:操作 P705:操作 P707:操作 X:x軸 Y:y軸 θ:角度
圖1為繪示符合本發明之實施例的實例電子束檢測(EBI)系統之示意圖。
圖2為繪示符合本發明之實施例的實例電子束工具之示意圖，該電子束工具可為圖1之電子束檢測系統之一部分。
圖3A為繪示符合本發明之實施例的包含實例調平感測器之實例檢測系統之示意圖。
圖3B為繪示符合本發明之實施例的根據晶圓高度的調平感測器之操作的示意圖。
圖4A展示符合本發明之實施例的具有多工作高度調平感測器之檢測系統。
圖4B展示符合本發明之實施例的第二多工作高度調平感測器。
圖4C展示符合本發明之實施例的第三多工作高度調平感測器。
圖4D展示符合本發明之實施例的第四多工作高度調平感測器。
圖5為繪示符合本發明之實施例的用於判定晶圓之位階之調平感測器之操作的示意圖。
圖6為符合本發明之實施例的用於針對多個目標高度判定晶圓之偏差值或豎直位移之程序之流程圖。
圖7為符合本發明之實施例的用於判定晶圓之水平度之程序之流程圖。
圖8為繪示可輔助實施本文中所揭示之方法、流程、模組、組件或設備之電腦系統之方塊圖。
310:電子束工具
312:初級電子束
320:載物台
321:晶圓
400:檢測系統
401a:光源
401b:光源
401c:光源
404a:第一光束分光器
404b:第二光束分光器
404c:第三光束分光器
408a:光反射組件
408b:光反射組件
408c:光反射組件
421a:第一目標高度
421b:第二目標高度
421c:第三目標高度
421x:當前高度
430:多工作高度調平感測器
431:輻射源
432:初級光束
433:選擇性光通過物件
433a:初級細光束
433b:初級細光束
433c:初級細光束
434:第一光學系統
435:次級光束
435a:次級細光束
435b:次級細光束
435c:次級細光束
435x:對應次級細光束
435y:對應次級細光束
435z:對應次級細光束
436:偵測器
437:第二光學系統
445a:第一所關注區(ROI)
445b:第二所關注區(ROI)
445c:第三所關注區(ROI)
445z:探測光點
451a:第一豎直位移
451b:第二豎直位移
451c:第三豎直位移
460:表面

Claims (15)

  1. 一種檢測設備，其包含： 一輻射源，其經組態以提供一輻射光束； 一光束分光器，其經組態以將該輻射光束分裂成多個細光束，每一細光束反射離開一基板；及 多個光反射組件，其中每一光反射組件與該等細光束中之一者相關聯，且經組態以藉由能夠基於反射離開該基板之該相關聯細光束偵測該基板之一高度或一水平度而支援該基板之一不同目標高度。
  2. 如請求項1之檢測設備，其進一步包含： 一偵測器，其經組態以藉由自該等光反射組件接收該等細光束來偵測投影於該基板上之一圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成。
  3. 如請求項2之檢測設備，其進一步包含： 控制器電路系統，其經組態以： 比較該等影像中之一第一影像與對應於該等不同目標高度中之一第一目標高度之一參考影像，及 基於該比較而判定該基板與該第一目標高度之一第一偏差值。
  4. 如請求項3之檢測設備，其中該第一影像係由與該等光反射組件中之一者相關聯的該等細光束中之一者形成，其中該等光反射組件中之該一者經組態以能夠針對該第一目標高度量測該基板之該第一偏差值。
  5. 如請求項3之檢測設備，其進一步包含： 一載物台運動控制器，其具有經組態以調整一載物台之一高度之電路系統，該載物台經組態以固持該基板以將該基板定位於該第一目標高度處，其中該載物台之該高度係基於該第一偏差值而調整。
  6. 如請求項3之檢測設備，其進一步包含： 一光束控制器，其用以調整入射於該基板上之一帶電粒子束之一焦點以至少部分地補償該第一偏差值。
  7. 如請求項3之檢測設備，其中該控制器電路系統經組態以藉由以下操作來比較該第一影像與該參考影像： 產生該第一影像作為該圖案之一光強度影像，及 在該光強度影像與該參考影像之間進行一交叉相關以判定該第一偏差值。
  8. 如請求項3之檢測設備，其中該參考影像係藉由將該圖案投影於一參考基板之一表面上而獲得。
  9. 如請求項1之檢測設備，其中該輻射源經組態以提供一寬頻輻射或一窄頻輻射中之至少一者。
  10. 如請求項1之檢測設備，其中該輻射源經組態以合併來自多個窄頻源之輻射以形成一寬頻輻射，且其中每一細光束含有具有多個波長之光。
  11. 如請求項10之檢測設備，其中該具有多個波長之光促進最小化歸因於該基板之一材料之一變化而造成的該高度之一偵測誤差。
  12. 如請求項1之檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之一稜鏡。
  13. 如請求項1之檢測設備，其中該輻射源包括用以合併來自多個窄頻源之輻射之複數個二色性鏡。
  14. 如請求項1之檢測設備，其中該光束分光器包括一組光分光組件，其中該組光分光組件經組態有不同的反射對透射比，以用相同能量將該等細光束中之每一者引導於該基板上。
  15. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其具有指令，該等指令在由一電腦執行時使該電腦執行一種用於在包含一位階感測器之一檢測系統中調整一基板之一工作高度之方法，該方法包含： 由來自該位階感測器之一輻射源之一輻射光束將一圖案投影於一基板上，其中該輻射光束被分裂成多個細光束，每一細光束反射離開該基板； 藉由接收反射離開該基板之該等細光束產生該圖案之多個影像，其中每一影像係由一不同細光束形成且支援該基板與一不同目標高度之一偏差值之量測；及 基於支援該基板與一第一目標高度之一第一偏差值之量測的該等影像中之一第一影像判定該基板與該第一目標高度之該偏差值。
TW110136407A 2020-10-01 2021-09-30 檢測設備及非暫時性電腦可讀媒體 TWI826833B (zh)

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