TW202247222A - 帶電粒子束系統及非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示用於運用一帶電粒子束輻照一樣本之系統及方法。該帶電粒子束系統可包含一載物台，該載物台經組態以固持一樣本且在X-Y-Z軸中之至少一者上可移動。該帶電粒子束系統可進一步包含：一位置感測系統，其用以判定該載物台之一側向及豎直位移；及一射束偏轉控制器，其經組態以施加一第一信號以使入射於該樣本上之一初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該側向位移，且施加一第二信號以調整入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。該第一信號及該第二信號可包含分別具有在10 kHz至50 kHz及50 kHz至200 kHz之一範圍內之一高頻寬的一電信號。
Description
本文中之描述係關於帶電粒子束系統之領域，且更特定言之，係關於聚焦帶電粒子束且動態地補償振動之系統及方法。
在積體電路(IC)之製造製程中，未完成或已完成電路組件經檢測以確保其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，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)的檢測系統。隨著IC組件之實體大小繼續縮小，缺陷偵測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儘力跟上IC組件之不斷減小之特徵大小。此類檢測工具之準確度、解析度及產出率可受到在載物台運動及控制機構中不具有所要精度的限制。
因此，相關技術系統面臨例如在用於半導體製造製程中之帶電粒子束檢測系統之高精度載物台運動控制機構方面的限制。需要對此項技術之進一步改良。
本發明之實施例提供用於一帶電粒子束系統之高精度三維載物台控制之系統及方法。在本發明之一個態樣中，揭示一種帶電粒子束系統。該帶電粒子束系統包含一載物台，該載物台經組態以固持一樣本且在X-Y及Z軸中之至少一者上可移動。該帶電粒子束系統可進一步包含：一位置感測系統，其用以判定該載物台之一側向及豎直位移；及一控制器，其經組態以施加一第一信號以使入射於該樣本上之一初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該載物台之該側向位移，且施加一第二信號以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。該側向位移可對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。該第一信號可包含影響該初級帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號，且該電信號可包括具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
在一些實施例中，該控制器可經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該第一信號或該第二信號中之至少一者。該載物台之該豎直位移可對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且該豎直位移可在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。該第二信號可包含施加至該載物台之一電壓信號，其影響入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束如何在該Z軸上聚焦，且該電壓信號可包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
在一些實施例中，該帶電粒子束系統可包括一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由一第三信號獨立控制之複數個馬達。該複數個馬達中之每一者可受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。在一些實施例中，調整該載物台之該位階量測可基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。該第三信號可包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。在一些實施例中，該複數個馬達可包含一壓電馬達、壓電致動器或一超音波壓電馬達中之至少一者。
在一些實施例中，該帶電粒子束系統可進一步包括：一第一組件，其經組態以基於該複數個控制信號形成一嵌入式控制信號；及一第二組件，其經組態以自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。該帶電粒子束系統之該位置感測系統可經組態以使用一雷射干涉計及一高度感測器之一組合來判定該載物台之該側向及豎直位移。在一些實施例中，該雷射干涉計可經組態以判定該載物台之該側向位移，且該高度感測器可經組態以判定該載物台之該豎直位移。
在本發明之另一態樣中，揭示一種帶電粒子束系統。該帶電粒子束系統可包括一載物台，該載物台經組態以固持一樣本且至少在一Z軸上可移動。該帶電粒子束系統可進一步包括：一位置感測系統，其經組態以判定該載物台之一豎直位移；及一控制器，其經組態以將一電壓信號施加至該載物台，該電壓信號影響入射於該樣本上之帶電粒子束在該Z軸上如何聚焦。該載物台之該豎直位移可對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且該豎直位移可在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。該控制器可經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該電壓信號。
在本發明之另一態樣中，揭示一種用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之方法。該方法可包含：自一帶電粒子源產生一初級帶電粒子束；判定該載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y及Z軸中之至少一者上可移動；及施加一第一信號以使入射於該樣本上之該初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該載物台之該側向位移；及將一第二信號施加至該載物台以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之豎直位移。該側向位移可對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。該載物台之該豎直位移可對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且該豎直位移可在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。該控制器可經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該第一信號或該第二信號中之至少一者。該第一信號可包含影響該初級帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號，且該電信號可包括具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。該第二信號可包含施加至該載物台之一電壓信號，其影響入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束如何在該Z軸上聚焦。該電壓信號可包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
在一些實施例中，用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之該方法可進一步包含將一第三信號施加至一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由該第三信號獨立控制之複數個馬達。該方法可進一步包括：其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。在一些實施例中，調整該載物台之該位階量測可基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。該第三信號可包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。在一些實施例中，該複數個馬達可包含一壓電馬達、壓電致動器或一超音波壓電馬達中之至少一者。
在一些實施例中，施加該第三信號可包含由一控制模組之一第一組件嵌入該複數個控制信號以形成一嵌入式控制信號；及由該控制模組之一第二組件自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。該帶電粒子束系統之該位置感測系統可經組態以使用一雷射干涉計及一高度感測器之一組合來判定該載物台之該側向及豎直位移。在一些實施例中，該雷射干涉計可經組態以判定該載物台之該側向位移，且該高度感測器可經組態以判定該載物台之該豎直位移。
在本發明之又一態樣中，一種用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之方法可包含：自一帶電粒子源產生一初級帶電粒子束；判定該載物台之一豎直位移，其中該載物台在一Z軸上可移動；及將一電壓信號施加至該載物台以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。該方法可進一步包含：判定該載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y軸中之至少一者上可移動；及施加一射束偏轉信號以使入射於該樣本上之一經聚焦帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該側向位移。
在一些實施例中，用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之該方法可進一步包含在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該電壓信號或該射束偏轉信號中之至少一者。在一些實施例中，該方法可進一步包含將一控制信號施加至一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由該控制信號獨立控制之複數個馬達。該複數個馬達中之每一者可受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
在一些實施例中，施加該控制信號可包含由一控制模組之一第一組件嵌入該複數個控制信號以形成一嵌入式控制信號；及由該控制模組之一第二組件自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
在本發明之又一態樣中，揭示一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行以致使該帶電粒子束裝置執行一方法的一指令集。該方法可包含判定一載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y軸中之至少一者上可移動；及指示一控制器施加一第一信號以使入射於樣本上之初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該側向位移。可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集可致使該裝置進一步執行以下操作：將一第三信號施加至經組態以調整該載物台之一位階量測之一載物台運動控制器，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
在本發明之又一態樣中，揭示一種將一帶電粒子束聚焦於一樣本上之方法。該方法可包含：運用該帶電粒子束輻照安置於一帶電粒子束系統之一載物台上之該樣本；使用該帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本調整該帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。調整該第一焦點之該部位可包含調整該載物台在一Z軸上之一位置，且調整該載物台在該Z軸上之該位置可包含：使用一高度感測器判定該樣本在該Z軸上之一位置；及使用一載物台運動控制器基於該樣本之該經判定位置來調整該載物台在該Z軸上之該位置。該帶電粒子系統之該第一組件可經組態以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一聚焦深度。該第一組件可位於該帶電粒子系統之該物鏡之該聚焦組件的上游。該第一組件可包含一帶電粒子源、該帶電粒子源之一陽極，或一聚光透鏡，且該第一組件及該第二組件可為不同的。操控該電磁場可包含調整施加至該帶電粒子系統之該第二組件之一電信號。該帶電粒子系統之該第二組件可包含該物鏡之一控制電極、該樣本或該載物台中的一或多者。操控該電磁場可包含調整施加至一物鏡之一控制電極的一電信號之一第一分量，或調整施加至該載物台之該電信號之一第二分量。調整該電信號之該第二分量可調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。調整該電信號可包含：調整至該物鏡之該控制電極的一電信號之一第一分量；及調整至該載物台之該電信號之一第二分量。調整施加至該控制電極之該電信號之該第一分量可粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的該第一焦點，且調整至該載物台之該電信號之該第二分量可精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。該電信號之該第一分量可基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。操控該電磁場可包含調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一磁場。該帶電粒子束之該特性可包含該帶電粒子束之一路徑、一方向、一速度或一加速度中之至少一者。
在一些實施例中，該帶電粒子束之該導降能量可在500 eV至3 keV之一範圍內。該電信號之該第一分量可包含在5 KV至10 KV之一範圍內的一電壓信號，且該電信號之該第二分量可包含在-150 V至+150 V之一範圍內的一電壓信號。
在本發明之又一態樣中，揭示一種將一帶電粒子束聚焦於一樣本上之方法。該方法可包含：運用該帶電粒子束輻照安置於一載物台上之該樣本；使用帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本調整該帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及藉由調整施加至一物鏡之一控制電極的一電信號之一第一分量來操控與該樣本相關聯之一電磁場，以藉由調整該樣本上之該帶電粒子束之該第一焦點而形成一第二焦點。
在本發明之又一態樣中，揭示一種帶電粒子束系統。該帶電粒子束系統可包含：一載物台，其經組態以固持一樣本且沿著X-Y軸或Z軸中之至少一者可移動；及具有電路之一控制器。該控制器可經組態以：使用該帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本來調整帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。該第一焦點之該部位之調整可包含該載物台在該Z軸上之一位置之調整。該系統可進一步包含經組態以判定該樣本在該Z軸上之一位置之一位置感測系統。該位置感測系統可包含包括一雷射二極體-感測器總成之一高度感測器。該控制器可經組態以基於由該位置感測系統判定之該樣本之該位置而調整該載物台在該Z軸上的該位置。該高度感測器可經組態以判定該樣本在該Z軸上之該位置，且該控制器可經組態以調整該載物台在該Z軸上之該位置，以在該樣本上形成該帶電粒子束之該第一焦點。該第一組件可經組態以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一聚焦深度，且可位於該帶電粒子系統之該物鏡之該聚焦組件的上游。該第一組件可包含一帶電粒子源、該帶電粒子源之一陽極，或一聚光透鏡，且該帶電粒子系統之該第一組件及該第二組件可為不同的。該電磁場之操控可包含施加至該帶電粒子系統之該第二組件的一電信號之調整。該帶電粒子系統之該第二組件可包含該物鏡之一控制電極、該樣本或該載物台中的一或多者。施加至該第二組件之該電信號的調整可調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。該電信號之該調整可包含：施加至該物鏡之該控制電極的該電信號之一第一分量之調整；及施加至該載物台之該電信號之一第二分量的調整。該控制器可經進一步組態以藉由調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一磁場來操控該電磁場。該帶電粒子束之該特性可包含該帶電粒子束之一路徑、一方向、一速度或一加速度中之至少一者。施加至該控制電極之該電信號之該第一分量的調整可粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的該第一焦點，且調整至該載物台之該電信號之該第二分量可精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。該電信號之該第一分量可基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。
在一些實施例中，該電信號之該第一分量可基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。該電信號之該第一分量可包含在5 KV至10 KV之一範圍內的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量可包含在-150 V至+150 V之一範圍內的一電壓信號。該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
在本發明之又一態樣中，揭示一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集。該方法可包含：使用帶電粒子系統之一第一組件相對於樣本調整帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。可由該裝置之一或多個處理器執行的該指令集可致使該裝置進一步執行以下操作：使用一高度感測器判定該樣本在Z軸上之一位置；及使用一載物台運動控制器基於該樣本之該經判定位置調整該載物台在該Z軸上之位置，以在該樣本上形成該帶電粒子束之一第一焦點。可由該裝置之一或多個處理器執行的該指令集可致使該裝置藉由以下操作來進一步執行操控與該樣本相關聯的一電磁場：調整一電信號之一第一分量以粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的該第一焦點；及調整至該載物台之該電信號之一第二分量以精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。
在本發明之又一態樣中，揭示一種在一帶電粒子束裝置中產生一樣本之一3D影像的方法。該方法可包含：運用一帶電粒子束輻照安置於一載物台上之該樣本；操控與該樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一焦點；基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；自該樣本之該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。操控該電磁場可包含調整施加至一物鏡之一控制電極的電信號之一第一分量，或調整施加至該載物台之該電信號之一第二分量。
在一些實施例中，調整該電信號之該第二分量可調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。調整該導降能量可包含：調整該電信號之一第一分量以粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的一第一焦點，及調整至該載物台之該電信號之一第二分量以精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。該電信號之該第一分量可基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。該電信號之該第一分量可包含在5 KV至10 KV之一範圍內的一電壓信號，且該電信號之該第二分量可包含在-150 V至+150 V之一範圍內的一電壓信號。該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
該方法可進一步包含形成與該樣本之一頂部表面重合的該複數個焦平面之一第一焦平面，及在該第一焦平面下方之一距離處形成該複數個焦平面之一第二焦平面。該第一焦平面與該第二焦平面之間的距離可基於正被成像之一特徵或該樣本之一材料而動態地調整。該方法可包含在該樣本之該複數個焦平面之每一焦平面處產生複數個影像圖框。產生該3D影像可包含使用一重建構演算法重建構該複數個影像圖框。
在本發明之又一態樣中，揭示一種帶電粒子束系統。該帶電粒子束系統可包含：一載物台，其經組態以固持一樣本且沿著X-Y軸或Z軸中之至少一者可移動；及具有電路之一控制器。該控制器可經組態以：操控與該樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整帶電粒子束之一焦點；基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；自該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。
該電磁場之操控可包含施加至一物鏡之一控制電極的電信號之一第一分量之調整，或施加至該載物台之該電信號之一第二分量的調整。該電信號之該第二分量之調整可包含該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量的調整。調整該導降能量可包含：施加該電信號之一第一分量以粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的一第一焦點，及將該電信號之一第二分量施加至該載物台以精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。該電壓信號之該第一分量可基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。該電壓信號之該第一分量可包含在5 KV至10 KV之一範圍內的一電壓信號，且該電信號之該第二分量可包含在-150 V至+150 V之一範圍內的一電壓信號。該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
在一些實施例中，該複數個焦平面包括與該樣本之一頂部表面重合的一第一焦平面及在該第一焦平面下方之一距離處形成的一第二焦平面。該第一焦平面與該第二焦平面之間的距離係基於正被成像之一特徵或該樣本之一材料而動態地調整。該控制器可經組態以在該樣本之該複數個焦平面之每一焦平面處產生複數個影像圖框，且藉由使用一重建構演算法重建構該複數個影像圖框來產生該樣本之該3D影像。
在本發明之又一態樣中，揭示一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集。該方法可包含：運用一帶電粒子束輻照安置於一載物台上之樣本；操控與該樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一焦點；基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；自該樣本之該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。
在一些實施例中，可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集可致使該裝置進一步執行以下操作：形成與該樣本之一頂部表面重合的該複數個焦平面之一第一焦平面；及在該第一焦平面下方之一預定距離處形成該複數個焦平面之一第二焦平面。
在本發明之又一態樣中，揭示一種判定一帶電粒子束裝置之一振動之方法。該方法可包含：偵測經組態以將帶電粒子束導引朝向樣本的一電光組件之一第一振動；及偵測經組態以固持該樣本之一機電組件之一第二振動；及基於該帶電粒子束裝置之該經判定振動向該電光組件施加一振動補償信號以補償該第一振動及該第二振動。該方法可進一步包含相對於一或多個軸調整該樣本之一位置，其中調整該樣本之該位置會導致該電光組件及該機電組件振動。偵測該第一振動可包含藉由使用一第一感測器偵測該電光組件圍繞一或多個軸之一振動，且其中該第一感測器包含與該電光組件機械耦接之一加速度感測器。
該加速度感測器可包含一壓電式感測器、一電容式加速計、一以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或一壓阻加速計，且其中該第一感測器經組態以基於該偵測到之第一振動之一頻率產生一電壓信號。偵測該第二振動可包含藉由使用一第二感測器偵測該機電組件在平移軸及旋轉軸上之一振動，其中該第二感測器包含經組態以基於該偵測到之第二振動之一頻率產生一位移信號的複數個位置感測器。該複數個位置感測器之一第一位置感測器可經組態以偵測該機電組件在平移軸上之振動，且其中該複數個位置感測器之一第二位置感測器可經組態以偵測該機電組件在旋轉軸上之振動。該方法可進一步包含：由一第一控制器接收該電壓信號及該位移信號；及使用該第一控制器基於該所接收之電壓信號及該位移信號來判定該振動補償信號。判定該振動補償信號可包含：基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。基於參照該第一振動及該第二振動之一量測時間而對一未來時間之一經預測振動的一估計，可判定該振動補償信號以補償該振動。
識別該複數個振動模式可包含將該電壓信號轉換成一對應距離信號。識別該複數個振動模式可進一步包含將該機電組件之該第二振動與該機電組件之一外殼之一振動解耦。估計該電光組件及該機電組件之該振動可包含使用一模擬模型，其中該模擬模型可包含一三維有限元素分析模型(3D-FEM)、一有限差分分析模型(FDM)或一數學分析模型。該方法可進一步包含由一第二控制器接收該經判定之振動補償信號。該方法可進一步包含：由該第二控制器接收一射束掃描信號；及由該第二控制器基於該所接收射束掃描信號及該所接收振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號。該方法可進一步包含由一信號產生器基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號，其中該射束偏轉信號經施加至該電光組件且用以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性。該射束偏轉信號可經施加至與該電光組件相關聯的一射束偏轉控制器，其中該帶電粒子束之該特性包含一射束掃描速度、一射束掃描頻率、一射束掃描持續時間或一射束掃描範圍。該複數個位置感測器可安置於該機電組件之該外殼之一表面上，且其中該電光組件可包含一帶電粒子柱，且其中該機電組件包含經組態以固持該樣本且在X軸、Y軸或Z軸中之一或多者上可移動的一載物台。
在本發明之又一態樣中，揭示一種帶電粒子束系統。該帶電粒子束系統可包含：一第一感測器，其經組態以偵測該帶電粒子束系統之一電光組件之一第一振動；一第二感測器，其經組態以偵測該帶電粒子束系統之一機電組件之一第二振動；及一第一控制器，其包括用以基於施加至該電光組件之該偵測到之第一振動及該第二振動而產生一振動補償信號的電路。該電光組件可包含一帶電粒子柱且經組態以將一帶電粒子束導引朝向一樣本。該機電組件可包含經組態以固持該樣本且在X軸、Y軸或Z軸中之一或多者上可移動的一載物台。該樣本之一位置之一調整可造成該電光組件及該機電組件振動。
該系統可進一步包含經組態以容納該帶電粒子束裝置之該機電組件之一外殼。該機電組件可與該外殼機械耦接使得移動該載物台會導致該外殼之一振動。該電光組件可與該外殼機械耦接使得該外殼之該振動會造成該電光組件之該第一振動。該第一感測器可經進一步組態以偵測該電光組件圍繞一或多個軸之該第一振動。該第一感測器包含與該電光組件機械耦接之一加速度感測器。該加速度感測器可包含一壓電式感測器、一電容式加速計、一以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或一壓阻加速計。該第一感測器可經組態以基於該偵測到之第一振動之一頻率而產生一電壓信號。該第二感測器可經組態以偵測該機電組件在平移軸及旋轉軸上之該第二振動。該第二感測器可包含經組態以基於該偵測到之第二振動之一頻率產生一位移信號的複數個位置感測器。該複數個位置感測器之一第一位置感測器可經組態以偵測該機電組件在平移軸上之振動，且其中該複數個位置感測器之一第二位置感測器可經組態以偵測該機電組件在旋轉軸上之振動，且其中該第一位置感測器及該第二位置感測器可安置於該機電組件之該外殼之一表面上。該第一控制器可經進一步組態以：接收該電壓信號及該位移信號；及基於該電壓信號及該位移信號判定該振動補償信號，且其中該第一控制器包括用以進行以下操作之電路：基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。
該複數個振動模式之識別可包含該電壓信號之轉換成一對應距離信號。該複數個振動模式之識別可進一步包含該機電組件之該第二振動與該機電組件之該外殼之一振動的解耦。該電光組件及該機電組件之該振動之估計可包含使用一模擬模型，其中該模擬模型可包含一三維有限元素分析模型(3D-FEM)、一有限差分分析模型(FDM)或一數學分析模型。該系統可進一步包括一第二控制器，該第二控制器包括用以接收該經判定振動補償信號之電路。該第二控制器可包括用以進行以下操作之電路：接收一射束掃描信號；及基於該所接收射束掃描信號及該振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號。該系統可進一步包含經組態以基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號之一信號產生器。該射束偏轉信號可經施加至該電光組件，且可經組態以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性。該射束偏轉信號可經施加至與該電光組件相關聯之一射束偏轉控制器。該帶電粒子束之該特性可包含一射束掃描速度、一射束掃描頻率、一射束掃描持續時間或一射束掃描範圍。基於參照該第一振動及該第二振動之一量測時間而對一未來時間之一經預測振動的一估計，可判定該振動補償信號以補償該振動。
在本發明之又一態樣中，揭示一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行判定一帶電粒子束裝置之一振動之一方法的一指令集。該方法可包含：偵測經組態以將帶電粒子束導引朝向樣本的一電光組件之一第一振動；及偵測經組態以固持該樣本之一機電組件之一第二振動；及基於該帶電粒子束裝置之該經判定振動向該電光組件施加一振動補償信號以補償該第一振動及該第二振動。
可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集可致使該裝置進一步執行相對於一或多個軸調整該樣本之一位置，其中調整該樣本之該位置造成該電光組件及該機電組件振動。可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集可致使該裝置進一步執行基於該電壓信號及該位移信號判定一振動補償信號。該判定振動補償信號可包含：基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集可致使該裝置進一步執行如下操作：由一控制器接收一射束掃描信號；基於該所接收射束掃描信號及該振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號；由一信號產生器基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號，其中該射束偏轉信號經施加至該電光組件且經組態以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性；及將該射束偏轉信號施加至與該電光組件相關聯之一射束偏轉控制器。
現在將詳細參考例示性實施例，在隨附圖式中說明該等例示性實施例之實例。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或相似元件。例示性實施例之以下描述中所闡述之實施並不表示符合本發明的所有實施。取而代之，其僅為符合關於如所附申請專利範圍中所敍述之主題之態樣的裝置及方法之實例。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，但本發明不限於此。可以相似方式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。
可藉由顯著增加IC晶片上之電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等等)之填集密度來實現電子器件之增強之計算能力，同時減小器件之實體大小。舉例而言，在智慧型手機中，IC晶片(其可為拇指甲大小)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1/1000。不出乎意料地，半導體IC製造為具有數百個個別步驟之複雜製程。甚至一個步驟中之錯誤亦有可能顯著影響最終產品之機能。即使一個「致命缺陷」亦可造成器件故障。製造製程之目標為改良製程之總體良率。舉例而言，對於得到75%良率之50步驟製程，每一個別步驟必須具有大於99.4%之良率，且若個別步驟良率為95%，則總體製程良率下降至7%。
隨著幾何結構縮小及IC晶片行業遷移至三維(3D)架構(諸如NAND閘極、鰭式場效電晶體(FinFET)及進階動態隨機存取記憶體(DRAM))，在每一較低節點處尋找缺陷變得更具挑戰性且昂貴。雖然在IC晶片製造設施中高製程良率係合乎需要的，但維持高晶圓產出率(被定義為每小時處理晶圓之數目)亦為必需的。高製程良率及高晶圓產出率可受到缺陷之存在影響，尤其當缺陷影響器件之總體效能以及製程良率時。因此，在維持高產出率的同時進行微米及奈米大小缺陷之偵測及識別對於高良率及低成本係至關重要的。除了偵測及識別缺陷以外，SEM檢測工具亦可用以藉由提供與晶圓上之微觀結構之元素分析組合的高解析度影像來識別缺陷之來源。
無論是經由高解析度SEM成像來識別缺陷抑或用於常規在線檢測之成像，皆應瞭解，精確載物台運動控制係決定性的，特別在檢測特徵或缺陷之尺寸為數十奈米或更小的情況下。在高產出率、高解析度檢測環境中，可存在可導致量測誤差且可影響檢測工具之成像及缺陷偵測能力的各種因素，諸如器具維護、感測器校準、試樣傾斜、製造容許度、加工誤差等。實務上，極大規模積體(VLSI)電路之製造需要在指定容許度限制內進行各種層之精確疊對，且因此，樣本載物台之對準及精確定位極具決定性。在一些狀況下，產生現代的積體電路所需之總體疊對容許度可小於40奈米。舉例而言，將200毫米晶圓對準至此類容許度可等效於將50公里冰山以1公分之準確度停靠。
在一些狀況下，可使載物台在六個不同運動軸——三個平移軸及三個旋轉軸上移動，從而在六個軸中之每一者中引入運動誤差之可能性。由載物台之線性移動造成的在X軸及Y軸上之俯仰效應可產生阿貝(Abbé)誤差，該阿貝誤差係由量測軸之平面與載物台之運動軸之間的偏移引起。另外，載物台之現有全局及局部Z位階量測技術可並不足夠或可行，部分係由於縮小之幾何結構，且亦由於對總體檢測產出率之影響。本發明中之所提議高精度三維載物台控制系統之一些實施例可藉由使用高控制頻寬信號及可獨立控制壓電致動器以用於Z位階量測來顯著改良載物台定位及運動控制準確度。
用以聚焦帶電粒子束(例如電子束)且因此改良成像解析度之若干種方式中的一者係藉由使用光學機械構件，諸如經由壓電轉換器調整載物台之高度來進行。然而，例如歸因於精確運動控制之限制以及關聯誤差，或歸因於足夠快速地移動載物台以實現即時3D成像或達成目標產出率之需要，使用光學機械技術之聚焦能力對於奈米製造及由其製造之器件之檢測中的一些應用可為不適當的。誤差來源之實例包括但不限於：振動、溫度梯度、誤校準等。因此，可需要藉由在解決此類問題時使系統能夠進一步微調電子束之焦點來增強現有聚焦能力。
隨著IC晶片上之器件之密度增加，器件架構包括用於進階特徵之豎直堆疊之組件及多個層。此類器件之檢測可需要較大聚焦深度，使得可在提取有用資訊時同時使特徵之頂部表面、底部表面及中間層成像。舉例而言，量測金屬接觸孔之臨界尺寸或偵測內埋式缺陷粒子可適用於分析缺陷，且基於尤其自準確成像及量測獲得之資訊來開發製程條件。舉例而言，使用現有技術以檢測諸如3D NAND快閃器件之堆疊結構可提供有限的或不準確的資訊，此兩種資訊皆可負面地影響所生產器件之產出率及品質。因此，可需要使現有檢測工具具有即時3D成像能力，因此在維持高成像解析度的同時改良成像範圍，諸如藉由調整與載物台或透鏡相關聯之電壓以造成電磁場之改變，此隨後造成帶電粒子束之聚焦深度之改變。
藉由以高精度及高速度移動樣本極短距離(例如大約幾奈米)的能力，可促進單束及多束檢測系統中之高產出率晶圓檢測。在一些應用中，與載物台或SEM柱之移動相關聯的振動尤其可限制影像解析度或檢測產出率。儘管現有系統可使用振動補償方法以補償振動誘發之誤差，但諸如歸因於振動之不適當偵測、不準確補償、量測延遲、不能夠即時準確地校正振動等，此類補償方法可並不足夠準確。
在習知帶電粒子束檢測系統中，位置感測系統係用於判定載物台之振動或沿著一軸定位樣本。該等位置感測器被置放於與載物台機械耦接之腔室之壁，使得載物台之振動可經轉移至該腔室。雖然位置感測器可參考腔室準確地判定載物台之振動，但腔室、位置感測器或與腔室相關聯的射束柱的振動可能未被偵測到或以不足準確度被偵測，或振動源可能不可區分。另外，所使用之位置感測器可能未偵測到在一些平移或旋轉軸上之振動模式，從而導致振動補償信號補償不足或補償過度。因此，可需要準確地偵測、識別、隔離及補償振動誘發之誤差以最小化成像解析度之損失。舉例而言，可需要偵測振動且將振動在z維度上之分量隔離。可分析偵測到之z振動分量，且可相對於在感測到振動之時刻預測在未來某時間的z振動。與載物台或透鏡相關聯之電壓可經調整以造成電磁場之改變，其繼而造成帶電粒子束之聚焦深度之改變以補償在預測到振動時之經預測振動，從而產生改良之準確度之影像。
在本發明之一個態樣中，帶電粒子束系統可用以觀測安置於試樣載物台(諸如圖2之載物台201)上之晶圓(諸如圖2之晶圓203)。位置感測系統(包括圖3之高度感測器340及雷射干涉計350)可判定載物台之側向及豎直位移。回應於判定出側向位移，射束控制模組(諸如圖3之射束控制模組365)可將第一高控制頻寬信號施加至射束偏轉器(諸如圖3之偏轉器陣列320)，以使入射於晶圓上之初級帶電粒子束沿著大體上垂直於該帶電粒子束之平面偏轉。且回應於判定出豎直位移，射束控制模組可將第二高控制頻寬信號施加至載物台，以調整經偏轉帶電粒子束沿著大體上平行於該帶電粒子束之平面之焦點。帶電粒子束系統可進一步包含載物台控制模組(諸如圖3之載物台控制模組362)，該載物台控制模組用以將第三信號施加至載物台運動控制器(包括圖3之z軸運動控制器372_1、372_2及372_3)。可獨立控制z軸運動控制器中之每一者以調整載物台之Z位階量測，使得載物台大體上垂直於初級帶電粒子束314之光軸。
在本發明之另一態樣中，揭示一種將帶電粒子束聚焦於樣本上之方法。該方法可包括使用位於帶電粒子系統之物鏡之聚焦組件上游的第一組件(例如帶電粒子源之陽極)相對於樣本來調整帶電粒子束之第一焦點之部位。亦可藉由調整載物台在Z軸中之位置來調整第一焦點之部位。該方法可進一步包括藉由調整樣本之電磁場之與樣本相關聯之電磁場來調整第一焦點以形成第二焦點。可使用位於帶電粒子系統之物鏡之聚焦組件下游的第二組件(例如物鏡之控制電極、載物台或晶圓)來調整電磁場。調整第二組件可包括將電信號之第一分量施加至物鏡之控制電極以粗略聚焦第一焦點，且將電信號之第二分量施加至載物台以精細聚焦第一焦點。
在本發明之另一態樣中，揭示一種將帶電粒子束聚焦於樣本上之方法。該方法包括判定帶電粒子束系統之振動且將振動補償信號施加至射束柱以補償該帶電粒子束系統之經判定之振動。該方法可進一步包括使用安裝於射束柱(電光組件)上之加速度感測器來偵測該射束柱之振動，且使用安裝於帶電粒子束系統之外殼腔室上之位置感測器來偵測載物台(機電組件)之振動。該方法可進一步包括識別射束柱及載物台在平移軸及旋轉軸中之每一者上之振動模式、基於經識別之振動模式估計射束柱及載物台之振動，且基於所估計振動預測射束柱及載物台之振動。該方法可進一步包括基於經預測振動及射束掃描信號來產生補償射束掃描信號，且形成待施加至帶電粒子系統之射束柱之振動補償信號。
根據本發明之實施例，X、Y及Z軸係笛卡爾座標。帶電粒子束裝置之主光軸係沿著Z軸，且來自帶電粒子源之初級帶電粒子束沿著Z軸行進。
出於清楚起見，圖式中之組件的相對尺寸可被誇示。在以下圖式描述內，相同或類似參考數字係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。
如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述資料庫可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述資料庫可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則資料庫可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
現在參看圖1，其說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統100。EBI系統100可用於成像。如圖1中所展示，EBI系統100包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102、電子束工具104及設備前端模組(EFEM) 106。電子束工具104位於主腔室101內。EFEM 106包括第一裝載埠106a及第二裝載埠106b。EFEM 106可包括額外裝載埠。第一裝載埠106a及第二裝載埠106b收納含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP) (晶圓及樣本可互換使用)。可裝載含有複數個晶圓之一批次以作為批量進行處理。
EFEM 106中之一或多個機器人臂(圖中未繪示)可將晶圓運送至裝載/鎖定腔室102。裝載/鎖定腔室102連接至裝載/鎖定真空泵系統(圖中未繪示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載/鎖定腔室102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(圖中未繪示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室102運送至主腔室101。主腔室101連接至主腔室真空泵系統(圖中未繪示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室101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104之檢測。電子束工具104可為單射束系統或多射束系統。
控制器109電子地連接至電子束工具104。控制器109可為經組態以執行EBI系統100之各種控制的電腦。雖然控制器109在圖1中被展示為在包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102及EFEM 106之結構之外部，但應瞭解，控制器109可為該結構之部分。
圖2說明根據本發明之實施例的例示性成像系統200。圖2之電子束工具104可經組態以用於EBI系統100。電子束工具104可為單射束裝置或多射束裝置。如圖2中所展示，電子束工具104可包括機動樣本載物台201，及由機動載物台201支撐以固持待檢測之晶圓203的晶圓固持器202。電子束工具104進一步包括物鏡總成204、電子偵測器206 (其包括電子感測器表面206a及206b)、物鏡孔徑208、聚光透鏡210、射束限制孔徑212、槍孔徑214、陽極216及陰極218。在一些實施例中，物鏡總成204可包括經修改擺動接物鏡延遲浸潤透鏡(SORIL)，其包括磁極片204a、控制電極204b、偏轉器204c及勵磁線圈204d。電子束工具104可另外包括能量色散X射線光譜儀(EDS)偵測器(圖中未繪示)以特性化晶圓203上之材料。
可藉由在陽極216與陰極218之間施加電壓而自陰極218發射初級帶電粒子束220，例如電子束。初級電子束220穿過槍孔徑214及射束限制孔徑212，此兩者可判定進入駐存於射束限制孔徑212下方之聚光透鏡210之電子束的大小。聚光透鏡210在射束進入物鏡孔徑208之前聚焦初級帶電粒子束220，以在初級電子束進入物鏡總成204之前設定初級電子束的大小。偏轉器204c偏轉初級電子束220以促進晶圓203上之射束掃描。舉例而言，在掃描製程中，可控制偏轉器204c以在不同時間點使初級電子束220依序偏轉至晶圓203之頂部表面之不同部位上，以提供用於晶圓203之不同部分之影像重建構的資料。此外，亦可控制偏轉器204c以在不同時間點使初級電子束220偏轉至特定部位處之晶圓203之不同側上，以提供用於彼部位處的晶圓結構之立體影像重建構之資料。另外，在一些實施例中，陽極216及陰極218可經組態以產生多個初級電子束220，且電子束工具104可包括複數個偏轉器204c以同時將多個初級電子束220投射至晶圓之不同部分/側，以提供用於晶圓203之不同部分的影像重建構之資料。
勵磁線圈204d及磁極片204a產生在磁極片204a之一末端處開始且在磁極片204a之另一末端處終止的磁場。正由初級電子束220掃描之晶圓203之一部分可浸潤於磁場中且可帶電，此又產生電場。該電場減少在初級電子束220與晶圓203碰撞之前使初級電子束220在晶圓203之表面附近撞擊的能量。與磁極片204a電隔離之控制電極204b控制晶圓203上之電場，以防止晶圓203之微拱起且確保適當射束聚焦。
在接收到初級電子束220後，可自晶圓203之部分發射二次電子束222。二次電子束222可在電子偵測器206之感測器表面206a及206b上形成射束點。電子偵測器206可產生表示射束點之強度之信號(例如電壓、電流等)，且將信號提供至影像處理系統250。二次電子束222及所得射束點之強度可根據晶圓203之外部或內部結構而變化。此外，如上文所論述，初級電子束220可投影至晶圓之頂部表面的不同部位或特定部位處之晶圓之不同側上，以產生不同強度的二次電子束222 (及所得射束點)。因此，藉由將射束點之強度與晶圓203之部位映射，處理系統可重建構反映晶圓203之內部或外部結構的影像。
如上文所論述，成像系統200可用於檢測載物台201上之晶圓203，且包含電子束工具104。成像系統200亦可包含影像處理系統250，該影像處理系統包括影像獲取器260、儲存器270及控制器109。影像獲取器260可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器260可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算器件及其類似者，或其組合。影像獲取器260可經由諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍芽、網際網路、無線網路、無線電或其組合之媒體與電子束工具104之偵測器206連接。影像獲取器260可自偵測器206接收信號，且可建構一影像。影像獲取器260可因此獲取晶圓203之影像。影像獲取器260亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上，及其類似者。影像獲取器260可經組態以執行所獲取影像之亮度及對比度等的調整。儲存器270可為儲存媒體，諸如硬碟、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。儲存器270可與影像獲取器260耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。影像獲取器260及儲存器270可連接至控制器109。在一些實施例中，影像獲取器260、儲存器270及控制器109可一起整合為一個控制單元。
在一些實施例中，影像獲取器260可基於自偵測器206接收之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個影像。單個影像可儲存於儲存器270中。單個影像可為可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晶圓203之特徵的一個成像區域。
現在參看圖3，其為符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束系統。在一些實施例中，帶電粒子束系統300包含：帶電粒子束柱310；具有光軸312之初級帶電粒子束314；聚光透鏡315 (類似於圖2之聚光透鏡210)；偏轉器陣列320，其致使初級帶電粒子束314偏轉且形成經偏轉之帶電粒子束330，該經偏轉之帶電粒子束輻照於安置於載物台201上之晶圓203上；高度感測器340；雷射干涉計350；系統控制模組360，其包含載物台控制模組362及射束控制模組365；射束偏轉控制器367；載物台運動控制器370，其包含z軸運動控制器372及X-Y軸運動控制器374。替代地，帶電粒子束系統300可為圖2之成像系統200或圖1之EBI系統100的一部分。應瞭解，在本發明之內容背景中，帶電粒子及電子可以可互換地使用。相似地，描述帶電粒子束之所主張裝置或方法之元件可在適當時與電子束可互換地使用。
在一些實施例中，帶電粒子束系統300可包含電子束系統或電子束檢測系統。帶電粒子束系統300可包括帶電粒子束柱310，該帶電粒子束柱可容納如圖2中所展示之陰極218、陽極216、槍孔徑214、射束限制孔徑212。可藉由在陽極216與陰極218之間施加電壓而自陰極218發射初級帶電粒子束314。在一些實施例中，初級帶電粒子束314可為穿過槍孔徑214及射束限制孔徑212之電子束，此兩者可判定進入駐存於射束限制孔徑212下方之聚光透鏡210 (類似於圖3之聚光透鏡315)之帶電粒子束的大小。偏轉器陣列320可偏轉初級帶電粒子束314以促進射束在晶圓203進行掃描。
偏轉器陣列320可包含單個偏轉器、多個偏轉器或偏轉器陣列，以使初級帶電粒子束314偏離光軸312。射束偏轉可經組態以在輻照或檢測期間使初級帶電粒子束314橫越晶圓203進行掃描。當初級帶電粒子束314偏離光軸312時，可引入額外像差，從而導致圖案失真。使初級帶電粒子束314偏轉可靜電地或磁性地進行。與靜電偏轉器相比，磁偏轉器允許更長範圍的偏轉，但歸因於磁線圈之電感及由磁場引入之渦電流，其頻率回應可能受到限制。
在一些實施例中，帶電粒子束系統300可包括源轉換單元(圖3中未繪示)。源轉換單元可包含影像形成元件陣列(圖3中未繪示)、像差補償器陣列及射束限制孔徑陣列(諸如包括圖2之射束限制孔徑212)。影像形成元件陣列可包含複數個微偏轉器或微透鏡以形成初級電子束314之複數個小射束之複數個平行影像(虛擬或真實)。射束限制孔徑陣列可限制複數個小射束。應瞭解，源轉換單元120可經組態以處置任何數目個小射束。
聚光透鏡315可經組態以聚焦初級帶電粒子束314。在一些實施例中，聚光透鏡315可經進一步組態以藉由使聚光透鏡315之聚焦倍率變化來調整源轉換單元下游的初級帶電粒子束314之初級小射束之電流。替代地，可藉由變更射束限制孔徑陣列內之對應於個別初級小射束的射束限制孔徑212之徑向大小來改變電流。
在一些實施例中，帶電粒子束系統300可包括初級投影光學系統(圖3中未繪示)。初級投影光學系統可包含物鏡總成204、射束分離器及偏轉掃描單元(諸如圖3中所展示之偏轉器陣列320)。射束分離器可例如為韋恩濾波器，其包含產生靜電偶極子場E1及磁偶極子場B1 (兩者皆在圖3中未繪示)之靜電偏轉器。在操作中，射束分離器可經組態以由靜電偶極子場E1對初級帶電粒子束314之個別帶電粒子施加靜電力。靜電力與由射束分離器之磁偶極子場B1對個別電子施加之磁力的量值相等但方向相反。初級帶電粒子束314因此可以至少大體上零偏轉角至少大體上筆直地穿過射束分離器。在一些實施例中，在操作中，偏轉掃描單元經組態以使初級帶電粒子束314偏轉，從而導致經偏轉帶電粒子束330使探測光點橫越晶圓203上之個別掃描區域進行掃描。
實務上，可在帶電粒子束系統300或EBI系統100中以高放大率觀測晶圓203，且載物台201可穩定地支撐晶圓203且沿著水平X-Y軸、豎直Z軸、載物台傾斜角或載物台旋轉度平滑地移動。雖然在X及Y軸上之移動可用於選擇視場(FOV)，但可需要在Z軸上之移動以用於改變影像解析度、聚焦深度等。載物台201可例如為同心載物台。在同心載物台中，晶圓之表面上之觀測區域及焦點在使晶圓203傾斜時並不移位。
在一些實施例中，位置感測系統(圖3中未繪示)可用以判定載物台201之位移。位置感測系統可包含高度感測器340及雷射干涉計350。應瞭解，位置感測系統可包含多於一個高度感測器340及多於一個雷射干涉計350，且亦包含其他合適組件，例如信號放大器、帶通濾波器、資料儲存單元、資料處理單元等。
在一些實施例中，高度感測器340可用於判定載物台201之縱向位移。如本文中所提及，載物台201之豎直位移可對應於載物台201在Z軸上之目標部位與實際部位之間的差異。光學高度感測器(諸如圖3中所展示之高度感測器340)可包含雷射二極體感測器總成，其包括一維位置敏感偵測器(1-D PSD)，或光電二極體之線性陣列等。高度感測器340可與系統控制模組360 (稍後詳細描述)通信，使得分析並使用高度感測器340之輸出以進一步調整載物台位置。在一些實施例中，可使用來自高度感測器340之輸出資料以藉由將電壓施加至載物台以在樣本之表面上產生可調電場，或藉由調整施加至物鏡總成204之電流，或藉由將電壓施加至載物台及物鏡總成204來修改射束聚焦。應瞭解，可使用聚焦入射射束之其他合適構件。可基於所要高度感測之複雜度及準確度來使用諸如高度感測器340之一或多個光學高度感測器。可在適當時使用其他高度感測技術。
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201之豎直位移以實現設備校準。舉例而言，包含標準經圖案化特徵(諸如金屬線、光阻層、沈積於晶圓203上之反射膜等)的晶圓203可用以校準設備、感測器、馬達或載物台。
生產設施(諸如晶圓廠房)中之晶圓之高產出率檢測可需要載物台201以停止及行進運動之重複模式快速且準確地移動。停止及行進運動可包括為行進大約幾微米或奈米之距離的載物台201之高加速、減速及停止的多個循環。以高速度及高加速度移動載物台201可歸因於系統動力學而產生振動，此繼而可造成系統內之動態諧振，例如建設性地干涉以造成遍及帶電粒子束系統300之較高振幅振動之振動波。藉由移動載物台201所造成的振動可導致在多於一個軸上之平移誤差或位移誤差。舉例而言，當檢測晶圓203上之晶粒時，載物台201在X-Y軸上移動可造成與其他移動或非移動組件之動態諧振，以造成在Z軸上之載物台振動。載物台201之準確定位可需要準確的位置量測技術，諸如(例如)使用雷射之光學高度感測器。
在一些實施例中，雷射干涉計350可用以量測在X-Y軸上之平移位移且用於在X-Y軸上進行載物台201之精確定位。雷射干涉計位移量測技術經常用作用於控制在用於製造半導體器件之光微影製程中所使用之設備(諸如步進器)之移動，且用於控制X-Y載物台的高準確度位移量測構件。
在一些實施例中，雷射干涉計350可例如為零差式雷射干涉計或外差式雷射干涉計。零差式雷射干涉計使用單頻率雷射源，而外差式雷射干涉計使用具有兩個接近頻率之雷射源。雷射源可包含發射處於633奈米之波長之雷射光的He-Ne氣體雷射。亦可使用具有單波長或多波長或頻率發射之其他雷射源。在一些實施例中，可使用多於一個雷射干涉計。可在系統內使用零差式及外差式雷射干涉計之組合。
在一些實施例中，雷射干涉計350可用於判定載物台201之側向位移。如本文中所提及，側向位移可對應於載物台201在X-Y軸中之至少一者上的目標部位與實際部位之間的差異。實務上，可在系統內使用多於一個雷射干涉計(諸如圖3中所展示之雷射干涉計350)以判定側向位移。由於初級帶電粒子束314之偏轉被限制於小區域上，故可需要將精確機械載物台定位與射束偏轉組合，以藉由曝光多個偏轉場且將其拼接在一起來圖案化大的特徵。此可藉由使用兩個雷射干涉計(諸如雷射干涉計350)來量測在X軸及Y軸上之載物台位置來實現。在一些實施例中，兩個分裂雷射射束可經導引至參考鏡面及在每一方向上附接至載物台之鏡面，接著干涉計可比較載物台鏡面之位置與參考鏡面之位置以偵測及校正任何載物台位置誤差。舉例而言，一個雷射干涉計用於X軸，且第二雷射干涉計用於Y軸。在一些實施例中，多於一個雷射干涉計可用於單一軸，諸如X或Y軸。亦可使用其他合適技術。
參看圖3，帶電粒子束系統300可包含系統控制模組360。系統控制模組360可包括載物台控制模組362及射束控制模組365。系統控制模組360可經組態以與高度感測器340、雷射干涉計350及載物台運動控制器370通信。系統控制模組360可經組態以自高度感測器340接收信號，且基於載物台201之經判定豎直位移來處理所接收之信號。系統控制模組360可進一步經組態以自雷射干涉計350接收信號，且基於載物台201之經判定側向位移來處理所接收之信號。在一些實施例中，系統控制模組360可包含使用者介面(圖中未繪示)，該使用者介面用以接收基於載物台201之經判定側向及豎直位移之使用者輸入。使用者介面可例如為視覺觸控式螢幕、具有使用者控制之螢幕、音訊視覺介面等。
在一些實施例中，系統控制模組360可包括載物台控制模組362及射束控制模組365。載物台控制模組362可例如為包括用於載物台定位及運動控制之個別電路的電路板。包括定序器電路、計時器電路、信號處理電路等之其他組件亦可安裝於電路板上。
在一些實施例中，系統控制模組360之載物台控制模組362可包含信號處理電路。載物台控制模組362之信號處理電路可經組態以自高度感測器340或雷射干涉計350接收信號。在一些實施例中，載物台控制模組362可經組態以自雷射干涉計350接收信號。信號處理電路可基於所接收之信號判定載物台201之豎直位移度或載物台201之側向位移度。所接收信號可例如為光信號、電信號或其組合。
在一些實施例中，系統控制模組360可包含射束控制模組365，該射束控制模組包括射束偏轉控制器367，在本文中亦被稱作控制器。在一些實施例中，射束偏轉控制器367可經組態以施加第一信號以使入射於樣本(例如晶圓203)上之初級帶電粒子束314偏轉，以至少部分地補償載物台201之側向位移。射束偏轉控制器367可經組態以施加第二信號以調整入射於晶圓203上之經偏轉帶電粒子束330之焦點，以至少部分地補償載物台之豎直位移。
在一些實施例中，射束偏轉控制器367可經組態以在初級帶電粒子束314在晶圓203上進行掃描期間動態地調整第一信號及/或第二信號中之至少一者。如本文所使用，動態地調整信號可指在掃描或檢測樣本時連續及反覆地調整信號。舉例而言，可不斷地監測、量測、記錄載物台201之位置且將載物台之位置傳達至諸如射束偏轉控制器367之控制器。在接收到包括側向位移、豎直位移及/或俯仰及滾轉誤差資訊之經更新位置資訊後，射束偏轉控制器367可基於所接收之資訊來調整信號以至少部分地補償位移。隨著晶圓掃描繼續，載物台位置及位移資訊可由射束偏轉控制器連續收集、交換及使用，以調整信號。
射束偏轉控制器367可例如為控制迴路回饋機構，其包括比例-積分-導數(P-I-D)控制器、比例-積分(P-I)控制器、比例控制器(P)或其類似者。在一些實施例中，雷射干涉計350可與射束控制模組365或經組態以使入射於晶圓203上之初級帶電粒子束314偏轉的射束偏轉控制器367直接通信。
在一些實施例中，雷射干涉計350可與載物台控制模組362或射束控制模組365通信(圖3中未說明)。在一些實施例中，雷射干涉計350可經由載物台控制模組362與射束控制模組365通信。舉例而言，雷射干涉計350可與載物台控制模組362之信號處理電路(圖中未繪示)通信，且為射束控制模組365產生一信號以使對應於載物台201之經判定側向位移或位置的入射射束偏轉。至少部分地補償載物台在X-Y軸上之側向位移在本文中亦可被稱作X-Y動態補償。圖3說明經組態以判定載物台201之位置或側向位移的一個雷射干涉計350，然而，可在適當時使用多於一個干涉計。
在一些實施例中，由射束控制模組365施加至偏轉器陣列320之電信號可包含具有在10 kHz至50 KHz之範圍內之控制頻寬的信號。如本文所使用，控制系統之頻寬ωB可被定義為在頻域中封閉迴路頻率回應之量值大於−3 dB的頻率範圍。
影像解析度直接取決於樣本或晶圓203之位置。除了解析度以外，載物台位置之可重複性及穩定性對於影像之品質而言亦可為關鍵的。在掃描期間載物台201或晶圓203之移動或小規模振動可顯著影響影像品質且不利地影響檢測工具之缺陷偵測能力。若一旦已到達目標位置就不會發生樣本之漂移，則可避免影像之失真。可需要定位載物台(例如載物台201)以幾奈米/秒(nm/s)之速度平滑地移動。
在一些實施例中，載物台運動控制器370可控制載物台201在X軸、Y軸及Z軸上之運動。載物台運動控制器370可包含用以使載物台201在Z軸上移動之z軸運動控制器372，及用以使載物台201在X軸及Y軸中之至少一者上移動之X-Y軸運動控制器374。載物台運動控制器370可包括例如壓電步進驅動器及致動器、超音波壓電馬達、壓電馬達、壓電致動器等。在一些實施例中，載物台運動控制器370可基於載物台201之經判定豎直或側向位移而與載物台控制模組362通信且自其接收信號。如圖3中所說明，z軸運動控制器372可進一步包括多於一個壓電驅動器或壓電致動器。X-Y軸運動控制器374亦可包括多於一個壓電驅動器或壓電致動器。
為了改良影像解析度及對比度，使用者可施加射束修改電壓以減少或增加晶圓203上之入射射束之射束能量。在一些實施例中，載物台201可保持處於高偏壓電壓，使得離開帶電粒子束柱310之帶電粒子在其到達晶圓203或載物台201之前減速。舉例而言，在二次電子顯微鏡中，若高電壓(施加於柱中之加速電壓)為-5 kV且載物台偏壓為-4 kV，則電子首先在柱中加速至5 keV之能量，接著在離開柱之後，以4 keV減速，使得有效高電壓為-1 kV，而無射束減速。在一些實施例中，載物台201可保持處於高偏壓電壓，使得離開帶電粒子束柱310之帶電粒子在其到達晶圓203或載物台201之前加速。施加載物台偏壓可用以修改入射帶電粒子束在Z軸上之射束能量及焦點。入射射束帶電粒子束可包含初級帶電粒子束314或經偏轉帶電粒子束330。
在一些實施例中，如圖3中所說明，經由載物台運動控制器370施加至載物台201之電壓信號可例如為交流電(AC)電壓信號。所施加之電壓信號可基於載物台201之經判定豎直位移以至少部分地補償豎直位移。至少部分地補償載物台在Z軸上之豎直位移在本文中亦可被稱作Z動態補償。
在一些實施例中，電壓信號可包含具有在50 kHz至200 kHz、60 kHz至180 kHz、70 kHz至160 kHz、80 kHz至140 kHz、90 kHz至120 kHz、100 kHz至110 kHz之範圍內或任何合適範圍內的控制頻寬的信號。在一些實施例中，用於施加至載物台201之電壓信號之較佳控制頻寬可為100 kHz。
實務上，在X-Y-Z軸中之任一者上移動載物台201可引入俯仰效應。特定言之，在X軸及Y軸上之俯仰效應可產生阿貝誤差，該阿貝誤差若未加以考量，則可導致載物台定位不準確。如本文中所提及，載物台201在X軸上之俯仰效應可被定義為載物台201圍繞Y軸之角度旋轉或傾斜，且載物台201在Y軸上之俯仰效應可被定義為載物台201圍繞X軸之角度旋轉或傾斜。應瞭解，圍繞X軸之角度旋轉被稱作滾轉。在安置於載物台201上之晶圓203之掃描期間，在X-Y軸上之俯仰效應補償可需要同時及連續補償側向位移(X-Y軸)及豎直位移(Z軸)。可藉由調整入射射束在晶圓203上之聚焦或藉由調整載物台201在Z軸上之位置來補償豎直位移。在一些實施例中，可基於自在X軸及Y軸上之俯仰效應之判定之阿貝誤差來校正經量測x-y座標。載物台201之經校正x-y座標可包括歸因於俯仰效應之位移。射束偏轉控制器367、射束控制模組365及載物台控制模組362可與一或多個雷射干涉計通信以接收經更新之載物台位置資訊。
在一些實施例中，雷射干涉計(諸如圖3之雷射干涉計350)可經組態以量測考量在X-Y軸上之俯仰效應所需之補償。舉例而言，帶電粒子束系統300可包含三個雷射干涉計，該三個雷射干涉計中之每一者服務一預定義功能。第一雷射干涉計可用以判定在X軸上之側向位移，第二雷射干涉計可用以判定在Y軸上之側向位移，且第三雷射干涉計可用以判定在X-Y軸上之俯仰效應。應瞭解，可視需要使用多於三個雷射干涉計。
如圖4中所說明，z軸運動控制器372可包含三個z軸運動控制器，諸如(例如)致動器372_1、372_2及372_3，其各自經組態以與載物台控制模組362個別地通信。應瞭解，可視需要使用更多個z運動控制器。舉例而言，固持300毫米晶圓之載物台201與固持200毫米晶圓之載物台相比可利用更多個z運動控制器，或在線帶電粒子束檢測工具之載物台201與離線工具相比可利用更多個z運動控制器。z運動控制器(諸如致動器372_1、372_2及372_3)中之每一者之個別控制可輔助載物台201之Z位階量測。
在一些實施例中，載物台201之精確定位可包括載物台之精確位階量測使得載物台201，及因此安置於載物台201上之晶圓203垂直於帶電粒子束系統300之光軸312。載物台201之位階量測可由高度感測器340不斷地監測。在基於自高度感測器340接收到之信號判定出載物台201非平面後，載物台控制模組即可產生經組態以移動一或多個z運動控制器(諸如致動器372_1)以修改載物台位階量測之信號。可使用複數個高度感測器來監測位階量測、豎直位移及在Z軸上之載物台位置。載物台控制模組362可經組態以自複數個高度感測器中之每一者接收信號。
在一些實施例中，載物台控制模組362進一步包含信號處理電路410，該信號處理電路包括經組態以在處理信號且產生輸出信號之前將光信號轉換成電信號的一或多個組件，諸如(例如)信號轉換器415。信號處理電路410可例如為處理器、微處理器、控制電路、特殊應用積體電路(ASIC)、積體電路、計算器件、電腦、控制器等。亦可使用其他合適器件及模組。
在一些實施例中，信號處理電路410可包含經組態以將來自高度感測器340之複數個信號嵌入至單一信號中之信號聚集電路412。在一些實施例中，信號聚集電路412可經組態以自信號轉換器415接收一或多個信號。在一些實施例中，信號聚集電路412可包含經組態為多輸入單輸出開關之多工器電路。舉例而言，信號聚集電路412可自高度感測器340接收指示橫越晶圓203上之特定光點之載物台高度的多個輸入信號。在一些實施例中，信號聚集電路412可自複數個高度感測器中之每一者接收多個信號且處理該等所接收信號以判定載物台201是否經位階量測。在一些實施例中，來自高度感測器340之多個信號可用以判定載物台201之豎直位移或載物台201之位置。
在一些實施例中，信號聚集電路412可包括分碼多工器、分頻多工器、分時多工器、分波多工器或統計多工器等。在一些實施例中，多工器電路可包含例如2對1多工器、4對1多工器、8對1多工器或16對1多工器等。亦可使用其他信號處理電路類型及組態。
在一些實施例中，載物台運動控制器370可包含信號偏析電路414。舉例而言，信號偏析電路可為經組態為單輸入多輸出開關之解多工器電路。信號偏析電路414可經組態以自信號聚集電路412接收單個輸出信號且產生多個輸出信號以致動一或多個z軸運動控制器372或X-Y軸運動控制器374。舉例而言，當施加至載物台201之電壓信號之控制頻寬為100 kHz時，該電壓信號可包括嵌入內部之三個單獨信號，一個信號係針對三個z軸運動控制器中之一者。
在一些實施例中，載物台運動控制器370可經組態以自信號聚集電路412接收信號。載物台運動控制器370可基於經判定之側向或豎直位移及所需補償來處理所接收之信號。
在一些實施例中，信號偏析電路414之多個輸出信號中之每一者可控制z軸運動控制器。舉例而言，如圖4中所說明，每一輸出信號係與z軸運動控制器中之每一者相關聯。在一些實施例中，可組合兩個輸出信號以控制一個z軸運動控制器。替代地，來自信號偏析電路414之一個輸出信號可控制兩個z軸運動控制器。應瞭解，與z軸運動控制器相關聯的輸出信號之多個組合係可能的。
在一些實施例中，來自信號偏析電路414之輸出信號可基於經由雷射干涉計350的載物台201之經判定側向位移來控制X-Y軸運動控制器374。載物台運動控制器370可包含用於路由信號、對信號進行定時、對信號進行濾波等之其他電路及組件。
在一些實施例中，信號聚集電路412及信號偏析電路414可包含功能邏輯閘，諸如(例如) 「及(AND)」、「或(OR)」、「反及(NAND)」、「反或(NOR)」或其組合。該等組合邏輯閘可與系統控制模組360或載物台運動控制器370中之一或多者介接。
在一些實施例中，載物台201之Z軸位階量測可藉由運用致動輸出演算之幾何模型資訊來控制豎直致動器(例如壓電馬達)之高度來實現。幾何模型可包含載物台之機械模型、載物台之電腦輔助圖式(CAD)、載物台尺寸之模擬及載物台移動之致動等。
圖5為說明符合本發明之實施例的使用帶電粒子束系統運用帶電粒子束來輻照樣本之例示性方法的流程圖。觀測樣本之方法可由圖3之帶電粒子束系統300、圖8之帶電粒子束系統800 (隨後論述)或圖1之EBI系統100來執行。應瞭解，可控制帶電粒子束系統以觀測、成像及檢測晶圓(例如圖2至圖3之晶圓203)或晶圓上之所關注區。成像可包含掃描晶圓以對晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身進行成像。檢測晶圓可包含掃描晶圓以檢測晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身。
在步驟510中，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。在一些實施例中，帶電粒子束可指具有大致相同動能及方向的帶電粒子之空間上局域化群組。帶電粒子可包含電子、質子或離子。帶電粒子源可例如為鎢或六硼化鑭(LaB
6)陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/氧化鋯(ZrO
2)之電子之電場誘發發射等。帶電粒子束可包含帶電粒子，其歸因於高加速度電場而具有高動能以將帶電粒子驅動朝向樣本。帶電粒子之動能可在0.2至40 keV之範圍內或更高。在一些實施例中，初級帶電粒子束可具有射束朝向晶圓或載物台(例如圖2至圖3之載物台201)行進所沿著的光軸(例如光軸312)。
在步驟520中，可判定載物台之側向位移。如本文所使用，側向位移可指載物台在X-Y軸上之當前位置與目標位置之間的差異。在帶電粒子束系統中，可存在導致載物台之側向位移之多個因素。舉例而言，機械振動、來自雜散場之電磁干涉、歸因於透鏡加熱之溫度變化、歸因於載物台傾斜之誤差等。
在一些實施例中，可使用精確光學位置感測技術來判定載物台之側向位移。雷射干涉計(例如圖3之雷射干涉計350)可用以判定載物台在X-Y軸上之側向位移。一或多個雷射干涉計可與射束控制模組(例如圖3之射束控制模組365)直接通信，或經由載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)與射束控制模組間接通信。一或多個雷射干涉計可經組態以基於由雷射干涉計之光偵測器偵測到之信號來判定載物台之側向位移。在一些實施例中，射束控制模組、載物台及雷射干涉計可形成閉合之回饋控制迴路。
在步驟530中，在判定載物台之側向位移後，射束控制模組之射束偏轉控制器就可將信號施加至初級射束偏轉器(例如圖3之偏轉器陣列320)。經施加信號可造成初級帶電粒子束在X軸或Y軸或此兩者上偏轉，以至少部分地補償載物台之側向位移。經施加信號可包含具有在10 kHz至50 kHz之範圍內之頻寬的電信號。在一較佳實施例中，經施加信號之頻寬可為30 kHz。
圖6為說明符合本發明之實施例的使用帶電粒子束系統運用帶電粒子束來輻照樣本之例示性方法的流程圖。觀測樣本之方法可由圖3之帶電粒子束系統300或圖1之EBI系統100來執行。
在步驟610中，類似於步驟510，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
在步驟620中，可判定載物台(例如圖2至圖3之載物台201)之豎直位移。如本文所使用，豎直位移可指載物台在Z軸上之當前位置與目標位置之間的差異。在帶電粒子束系統中，可存在導致載物台之豎直位移之多個因素。舉例而言，機械振動、來自雜散場之電磁干涉、載物台移動校準誤差、壓電馬達校準誤差等。
在一些實施例中，可使用使用光學高度感測器(例如圖3之高度感測器340)之精確光學位置感測技術來判定載物台之豎直位移。高度感測器可包含雷射二極體總成，該雷射二極體總成包括：雷射源，其運用具有預定義發射波長之雷射光來輻照載物台或安置於載物台上之晶圓(例如圖2至圖3之晶圓203)；及雷射偵測器，其經組態以偵測反射雷射。高度感測器可與載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)、射束控制模組(圖3之射束控制模組365)或此兩者通信。
在步驟630中，在判定出載物台之豎直位移後，射束偏轉控制器(例如圖3之射束偏轉控制器367)就可將信號施加至載物台以藉由沿著Z軸移動載物台來調整初級帶電粒子束在Z軸上之焦平面之位置。在一些實施例中，可使用致動器，諸如(例如)壓電馬達、壓電致動器或超音波壓電馬達或其組合來至少部分地執行載物台之豎直移動。經施加信號可包含具有在50 kHz至200 kHz之範圍內之頻寬的電壓信號。在一較佳實施例中，經施加信號之頻寬可為100 kHz。
在一些實施例中，經施加信號可致使初級帶電粒子束基於信號之極性朝向載物台減速或加速，從而修改入射於晶圓上之初級帶電粒子束之焦點。
圖7為說明符合本發明之實施例的使用帶電粒子束系統運用帶電粒子束來輻照樣本之例示性方法的流程圖。觀測樣本之方法可由圖3之帶電粒子束系統300或圖1之EBI系統100來執行。應瞭解，可控制帶電粒子束裝置以觀測、成像及檢測晶圓(例如圖2之晶圓203)或晶圓上之所關注區。成像可包含掃描晶圓以對晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身進行成像。檢測晶圓可包含掃描晶圓以檢測晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身。觀測晶圓可包含監測晶圓或晶圓上之所關注區的某些特性，諸如尤其圖案之再現性或可重複性。
在步驟710中，類似於步驟510及610，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
在步驟720中，包含高度感測器(例如圖3之高度感測器340)及雷射干涉計(圖3之雷射干涉計350)之位置感測系統可用以判定載物台(例如圖2至圖3之載物台201)之側向及豎直位移。在一些實施例中，一或多個光學高度感測器可用以判定豎直位移，且一或多個雷射干涉計可用以判定載物台之側向位移。在一些實施例中，在安置於載物台201上之晶圓203之掃描期間，在X-Y軸上之俯仰效應補償可需要同時及連續補償側向位移(X-Y軸)及豎直位移(Z軸)。可藉由調整入射射束在晶圓203上之聚焦或藉由調整載物台201在Z軸上之位置來補償豎直位移。在一些實施例中，可基於自在X軸及Y軸上之俯仰效應之判定之阿貝誤差來校正經量測x-y座標。載物台201之經校正x-y座標可包括歸因於俯仰效應之位移。射束偏轉控制器367、射束控制模組365及載物台控制模組362可與一或多個雷射干涉計通信以接收經更新之載物台位置資訊。補償在X軸及Y軸上之俯仰效應可包括：自經量測x-y位置座標判定側向射束校正，及在掃描時連續調整入射於晶圓上之初級帶電粒子束之焦點以補償豎直位移。在一些實施例中，高度感測器及雷射干涉計可用以判定載物台定位、載物台校準、經組態以在X-Y-Z軸中之一者上移動載物台之馬達及驅動器的校準。
在步驟730中，在判定載物台之側向位移之後，射束偏轉控制器(例如圖3之射束偏轉控制器367)可將第一信號施加至初級射束偏轉器(例如圖3之偏轉器陣列320)以使初級帶電粒子束在X或Y軸中之至少一者上偏轉。經施加信號可包含具有在10 kHz至50 kHz之範圍內之高控制頻寬的電信號。經偏轉帶電粒子束(例如圖3之經偏轉帶電粒子束330)可至少部分地補償載物台之經判定側向位移。
在步驟740中，在判定載物台之豎直位移之後，射束偏轉控制器可將第二信號施加至載物台以調整經偏轉帶電粒子束在Z軸上之焦點。經施加第二信號可包含經組態以使帶電粒子束朝向載物台減速或加速之電壓信號。帶電粒子束之減速或加速電壓可對應於載物台之豎直位移，且可藉由修改入射帶電粒子束在Z軸上之焦點來至少部分地補償豎直位移。電壓信號可包含具有在50 kHz至200 kHz之範圍內之高控制頻寬的信號。
在步驟750中，在基於自一或多個高度感測器接收到之信號判定在Z軸上之載物台定位及載物台位階量測後，載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)就可將信號施加至載物台運動控制器(例如圖3之載物台運動控制器370)。在一些實施例中，信號可包含用以獨立控制z運動控制器(例如圖3之致動器372_1、372_2及372_3)以調整載物台之Z位準使得載物台大體上垂直於初級帶電粒子束的一或多個信號。
3維(3D)結構(諸如半導體晶片上之接觸孔、通孔或互連件)之檢測及成像可藉由相對於樣本之位置調整探測帶電粒子(例如電子束檢測工具中之電子)之聚焦深度，諸如尤其藉由調整樣本上之電子之導降能量以造成聚焦深度改變來執行。用以調整初級電子束之聚焦深度或焦平面之若干方式中之一者包括尤其藉由調整通過磁物鏡之線圈之電流來調整與物鏡相關聯之磁場。調整磁場以造成聚焦深度改變可尤其誘發與使電流變化與因而調整磁場之間的回應時間相關的延遲，從而致使製程較慢且藉此負面地影響檢測產出率。
用以調整聚焦深度或焦平面之若干方式中之另一者為諸如尤其藉由調整陽極(例如陽極216)之電壓來調整電子束之電子之導降能量。陽極電壓之調整可尤其調整入射於樣本之表面上的電子之速度或能量，因此調整聚焦深度。然而，儘管可調整聚焦深度，但歸因於在射束在下游朝向樣本行進時由電子所經歷的電磁場之改變，可相對於一或多個軸使經調整之初級電子束旋轉。初級電子束之旋轉可尤其造成自其形成之影像旋轉，從而負面地影響檢測產出率。因此，可需要提供用以在維持所要檢測產出率的同時調整入射初級電子之焦平面，諸如藉由調整初級電子束之導降能量以造成焦平面之所要改變的方法。
現在參看圖8，其說明符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束系統800。帶電粒子束系統800可包括：帶電粒子源，其包含陰極802 (類似於圖2之陰極218)，該陰極經組態以沿著主光軸801產生帶電粒子束(例如電子束)；源供應單元805；聚光透鏡810 (類似於圖3之聚光透鏡315)；電子偵測器815 (類似於圖2之電子偵測器206)；物鏡總成820 (類似於圖2之物鏡204)；高度感測器840，其經組態以判定安置於載物台860上之晶圓850之位置。帶電粒子束系統800可進一步包括控制單元830，該控制單元經組態以控制施加至載物台860及物鏡總成820之電信號。替代地，帶電粒子束系統800 (諸如電子束系統)可為圖2之成像系統200或圖1之EBI系統100的一部分。應瞭解，儘管未明確描述，但帶電粒子束系統800可包含用以執行包括但不限於射束聚焦、射束偏轉、電子偵測、射束電流限制等之功能的其他標準或非標準組件。
在一些實施例中，帶電粒子束系統800可經組態以尤其產生電子束且將電子束聚焦於晶圓850上。聚焦電子束可包含調整晶圓850之高度使得電子束聚焦於晶圓850之所要平面上。應瞭解，因為晶圓850安置於載物台860上，所以調整載物台860之高度將導致調整晶圓850之高度。用以將電子束聚焦於晶圓850上之若干方式中之一者可包括使用光學及機械技術之組合。舉例而言，使用用以判定載物台860或晶圓850之高度的光學組件，諸如光學高度感測器，及經組態以基於經判定高度來機械地移動載物台860的機械組件，諸如壓電轉換器。然而，僅僅使用光學機械技術以聚焦電子束可導致對於一些應用不精確的判定，該等應用諸如包含豎直堆疊結構之3D NAND閃光器件之檢測。在此類狀況下，可需要使用本文中所論述之電技術來進一步微調電子束之焦點，以例如增強成像解析度。
源供應單元805可經組態以將電功率供應至帶電粒子源以產生帶電粒子束。在一些實施例中，源供應單元805可經組態以在陽極(未說明)(例如圖2之陽極216)與陰極802之間產生電場，使得可自帶電粒子源發射帶電粒子束。在一些實施例中，帶電粒子源可包含場發射源，其中藉由以大的電場梯度置放陰極而自場發射槍發射帶電粒子，諸如電子。場發射源可在適當時利用兩個陽極板，或更個陽極板。第一陽極板可經組態以造成自場發射器提取或發射帶電粒子，且第二陽極板可經組態以造成經提取帶電粒子朝向晶圓850加速。源供應單元805可經組態以判定及供應提取及加速電壓。在一些實施例中，源供應單元805可為射束控制模組(諸如圖3之射束控制模組365)或系統控制模組(諸如圖3之系統控制模組360)之一體式部件，或與系統控制模組耦接。
如圖8中所展示，帶電粒子束系統800可包含聚光透鏡810，其類似於圖3之聚光透鏡315，且可執行與聚光透鏡315相似或大體上相似之功能。舉例而言，聚光透鏡810可經組態以聚焦帶電粒子束。在一些實施例中，初級帶電粒子束之初級小射束之電流可藉由聚光透鏡810之聚焦倍率使變化來調整。
帶電粒子束系統800之電子偵測器815類似於圖2之電子偵測器206且可執行與電子偵測器206相似或大體上相似之功能。舉例而言，電子偵測器815可偵測在與初級電子束之電子相互作用後自晶圓850發射的二次電子，且產生與偵測到之二次電子之強度相關聯的信號。帶電粒子束系統800之物鏡總成820可與圖2之物鏡204相似或大體上相似。物鏡總成820可包含類似於圖2之控制電極204b之控制電極824，該控制電極經組態以尤其控制與晶圓850相關聯之電場。物鏡總成820可包括但不限於：經組態以調整導引朝向晶圓850之初級電子束之焦點的射束聚焦組件，及經組態以調整初級電子束可經曝光至之電場的場調變組件。在一些實施例中，場調變組件可包含控制電極824。在一些實施例中，控制電極824之電激發可藉由使電壓或電流變化以調整所產生之電場來調整。帶電粒子束系統800可進一步包括控制單元830，該控制單元經組態以控制施加至載物台860及物鏡總成820之電壓。在一些實施例中，控制單元830可經組態以施加電壓以控制物鏡總成820之電極824。
在本發明之內容背景中，用以調整電子束之焦點之光學機械技術涉及使用電機械器件及光學器件之組合來調整載物台860之高度，該等電機械器件及光學器件尤其包括但不限於，壓電轉換器、壓電驅動器、雷射、干涉計、光電二極體。在本發明之內容背景中，用以調整電子束之焦點之電技術涉及藉由將電信號施加至載物台860或晶圓850或物鏡總成820之控制電極(例如圖8之控制電極824)來操控與電子束相關聯之電磁場。
如上文所論述，在諸如SEM之電子束檢測工具中，僅僅藉由光學機械技術達成之電子束之焦點之精度對於一些應用，諸如尤其IC晶片中之豎直堆疊之結構而言可能不適當。尤其歸因於引入誤差之可能性及因不精確載物台運動控制或機械振動所引起的電子束之焦點之可變性，可需要限制機械技術之使用。另一方面，電技術可藉由修改樣本上之電場或磁場而提供對入射於樣本上之電子束之焦平面的更精確調整，且可提供用於調整焦平面之較快速方法。
現在參看圖9A，其說明說明符合本發明之實施例的使用帶電粒子束系統800將帶電粒子束聚焦於樣本上之例示性方法的流程圖。聚焦樣本之方法可由圖3之帶電粒子束系統300、圖8之帶電粒子束系統800或圖1之EBI系統100來執行。應瞭解，可控制帶電粒子束裝置以觀測、成像及檢測晶圓(例如圖8之晶圓850)或晶圓上之所關注區。成像可包含掃描晶圓以對晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身進行成像。檢測晶圓可包含掃描晶圓以檢測晶圓之至少一部分、晶圓上之圖案或晶圓自身。觀測晶圓可包含監測晶圓或晶圓上之所關注區的圖案的再現性及可重複性。
在步驟910A中，類似於步驟510、610及710，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。運用初級帶電粒子束來輻照安置於載物台(例如圖8之載物台860)上之樣本。在一些實施例中，可運用初級帶電粒子束之至少一部分來輻照樣本之至少一部分。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
樣本可安置於載物台之正上方。在一些實施例中，樣本可安置於諸如樣本固持器之轉接器上，該樣本固持器安置於載物台上且緊固至載物台。樣本、樣本固持器及載物台之幾何中心可彼此對準且與主光軸(例如圖8之主光軸801)對準。樣本、樣本固持器及載物台可安置於與主光軸垂直或大體上垂直的平面中。在一些實施例中，樣本或載物台可離軸傾斜使得初級帶電粒子束以小於或大於90°之角度入射於樣本上。在一些實施例中，樣本及載物台可機械地耦接使得載物台在X軸、Y軸或Z軸中之任一者上之位移會相對應地導致樣本之位移。在一些實施例中，樣本固持器及載物台可電耦合，使得在其之間可存在歐姆接觸或不顯著的電壓電位梯度。在一些實施例中，樣本及樣本固持器可電耦合使得在其之間可存在歐姆接觸或不顯著的電壓電位梯度。
在步驟920A中，使用第一組件相對於樣本來調整帶電粒子束之初始焦點之部位。如本文所使用，初始焦點係指帶電粒子束之焦點之近似點或近似平面。在一些實施例中，調整初始焦點之部位可包含：使用包括光學高度感測器(例如圖8之高度感測器840)之更精確光學位置感測技術來判定載物台在Z軸上之初始位置；及基於載物台之經判定初始位置及初級帶電粒子束之所要焦平面，調整載物台之位置使得初級帶電粒子束之初始焦點形成於樣本之表面上或大體上接近於樣本之表面形成。在一些實施例中，可需要在樣本之頂部表面上形成初始焦點。
在一些實施例中，高度感測器可包含雷射二極體總成，該雷射二極體總成包括：雷射源，其運用具有預定義發射波長之雷射光來輻照載物台或安置於載物台上之樣本(例如圖8之晶圓850)；及雷射偵測器，其經組態以偵測自樣本之表面反射之雷射。高度感測器可與載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)、射束控制模組(例如圖3之射束控制模組365)或此兩者通信。在一些實施例中，載物台控制模組及射束控制模組可彼此通信以調整載物台之高度，以將初級帶電粒子束聚焦於樣本上。
在步驟930A中，在於步驟920A中使初始焦點形成於樣本上之後，可藉由使用第二組件操控與樣本相關聯的電磁場來進一步調整初級帶電粒子束之焦點。該第二組件可尤其包括但不限於物鏡之控制電極(例如圖8之控制電極824)、載物台或樣本。在一些實施例中，第二組件可位於物鏡之聚焦組件的下游。與樣本相關聯之電磁場可包含影響樣本之電場及磁場。操控電磁場可允許進一步調整帶電粒子束之初始焦點以在樣本上形成最終焦點。舉例而言，可藉由調整施加至物鏡總成(例如圖8之物鏡總成820)之控制電極(例如圖8之控制電極824)之電信號、調整至載物台之電信號或調整經組態以影響帶電粒子束之特性之磁場來操控電磁場。
在一些實施例中，操控電磁場可包含調整施加至物鏡總成之控制電極之電信號。可藉由調整控制電極之電激發(例如電壓)沿著Z軸來調整帶電粒子束之初始焦點。在步驟920A中藉由基於光學量測調整載物台之高度來達成帶電粒子束之初始高度調整或初始焦點。在初始焦點形成之後，可改變控制電極之電激發以調整帶電粒子束之路徑或能量，藉此調整焦點。舉例而言，改變施加至控制電極之電壓信號可操控由帶電粒子束經歷之電場，且因此使能夠調整帶電粒子束在樣本表面上之焦點。如本文所描述之光學機械及電技術之組合可使使用者能夠獲得高成像品質及高解析度。
在一些實施例中，操控電磁場可包含調整施加至載物台之電信號。可沿著Z軸藉由調整施加至載物台之電壓信號來調整帶電粒子束之初始焦點。施加至載物台之電壓信號可調整樣本表面上之帶電粒子束之導降能量。如本文所使用，帶電粒子束之導降能量可被定義為帶電粒子在其撞擊樣本時之能量，且可為加速電壓與載物台/樣本偏壓電壓之間的差。為了藉由調整入射初級帶電粒子束之焦點來改良影像解析度及對比度，使用者可將射束能量修改電壓施加至載物台以減少或增加樣本上之入射帶電粒子束之射束能量。
在一些實施例中，操控電磁場可包含調整施加至樣本或晶圓之電信號使得帶電粒子在其入射於樣本上之前減速(較低導降能量)或加速(較高導降能量)。舉例而言，在SEM中，若高電壓(施加於柱中之加速電壓)為12 kV (例如藉由將圖2之陰極218及陽極216之電壓分別設定為-12 kV及接地來產生)且載物台/樣本偏壓電壓為-9 kV(相對於接地)，則電子首先在柱中加速至為12 keV之能量，接著在離開柱之後，以9 kV電場減速，使得帶電粒子束之帶電粒子之導降能量為3 keV。使入射於樣本上之帶電粒子加速或減速可改變至樣本中之穿透深度且可改變射束之聚焦深度。在較低導降能量(例如小於1 keV)下，帶電粒子束可主要與樣本之頂部表面相互作用。在較高導降能量(例如1 keV至6 keV之間)下，穿透深度可較大，因此提供來自樣本之本體之資訊。在一些實施例中，帶電粒子束之導降能量係在250 eV至6 keV之範圍內。儘管較低導降能量可避免本體分析，但所產生之二次帶電粒子之信號強度可為低的，因此負面地影響分析樣本之能力。另一方面，較高導降能量對於提取本體及表面下資訊可為合乎需要的，但其可對樣本進行充電，因此會負面地影響分析樣本之能力。在一些實施例中，基於樣本、任何要求及所涉及之應用，帶電粒子束之導降能量係在500 eV至3 keV之範圍內。
調整帶電粒子束之導降能量可包含將一或多個電信號施加至載物台。在一些實施例中，電信號可包含電壓信號之第一分量或電壓信號之第二分量。電壓信號之第一分量可為施加至載物台或樣本以影響帶電粒子束之加速度的電壓。對於一些應用，在樣本上之初始焦點處帶電粒子束之焦點可並不適當，且因此，帶電粒子束可經進一步聚焦或調整以達成例如較好解析度或對比度。在一些實施例中，電壓信號之第一分量可經組態以粗略調整帶電粒子束在樣本表面上之初始焦點。如本文所使用，初始焦點之粗略調整可指沿著Z軸對焦點之調整。在一些實施例中，電壓信號之第一分量可包含在5 KV至10 KV之範圍內的電壓信號。
電壓信號之第二分量可為施加至載物台或樣本，以精細調整藉由調整載物台在Z軸上之位置所形成的初始焦點的電壓。如本文所使用，初始焦點之精細調整可指沿著Z軸對焦點之調整以達成清晰焦點。電壓信號之第二分量可使入射帶電粒子束偏轉，從而允許沿著X軸、Y軸或Z軸之較小位置調整以實現更清晰焦點。在一些實施例中，電壓信號之第二分量可包含在-150 V至+150 V之範圍內的電壓信號。應瞭解，基於包括但不限於應用、樣本及工具條件之因素，電壓信號之施加第一或第二分量可高於或低於本文中所提及之範圍。
在一些實施例中，可調整入射於樣本表面上之帶電粒子束之導降能量以藉由施加單一電信號來操控電磁場。單一電信號可包含電壓信號之第一分量及第二分量。舉例而言，若用於焦點之粗略調整的電壓信號之第一分量為-9 KV且用於焦點之精細調整的電壓信號之第二分量為-100 V，則單一電信號將包含為-9.1 KV之電壓信號。替代地，若用於焦點之粗略調整的電壓信號之第一分量為-9 KV且用於焦點之精細調整的電壓信號之第二分量為+100 V，則單一電信號將包含為-8.9 KV之電壓信號。
在一些實施例中，操控與樣本相關聯之電磁場可包含調整與樣本相關聯之磁場。在一些實施例中，藉由施加電信號來調整電場可導致磁場之調整。經由電或磁組件對磁場之調整可影響帶電粒子束之特性。舉例而言，穿過電磁透鏡之線圈的電流在磁極片之孔中產生磁場，該磁場可用以會聚帶電粒子束。在一些實施例中，帶電粒子束之特性可包括但可不限於帶電粒子束之路徑、方向、速度或加速度。
現在參看圖9B，其說明符合本發明之實施例的使用帶電粒子束系統800將帶電粒子束聚焦於樣本上之例示性方法。聚焦樣本之方法可由圖3之帶電粒子束系統300、圖8之帶電粒子束系統800或圖1之EBI系統100來執行。
在步驟910B中，類似於步驟510、610、710及910A，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。運用初級帶電粒子束來輻照安置於載物台(例如圖8之載物台860)上之樣本。在一些實施例中，可運用初級帶電粒子束之至少一部分來輻照樣本之至少一部分。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
樣本可安置於載物台之正上方。在一些實施例中，樣本可安置於諸如樣本固持器之轉接器上，該樣本固持器安置於載物台上且緊固至載物台。樣本、樣本固持器及載物台之幾何中心可彼此對準且與主光軸(例如圖8之主光軸801)對準。樣本、樣本固持器及載物台可安置於與主光軸垂直或大體上垂直的平面中。在一些實施例中，樣本或載物台可離軸傾斜使得初級帶電粒子束以小於或大於90°之角度入射於樣本上。在一些實施例中，樣本及載物台可機械地耦接使得載物台在X軸、Y軸或Z軸中之任一者上之位移會相對應地導致樣本之位移。在一些實施例中，樣本固持器及載物台可電耦合，使得在其之間可存在歐姆接觸或不顯著的電壓電位梯度。
在步驟920B中，相似於步驟920A，使用第一組件相對於樣本來調整帶電粒子束之初始焦點之部位。如本文所使用，初始焦點係指帶電粒子束之焦點之近似點或近似平面。在一些實施例中，調整初始焦點之部位可包含：使用包括光學高度感測器(例如圖8之高度感測器840)之更精確光學位置感測技術來判定載物台在Z軸上之初始位置；及基於載物台之經判定初始位置及初級帶電粒子束之所要焦平面，調整載物台之位置使得初級帶電粒子束之初始焦點形成於樣本之表面上或大體上接近於樣本之表面形成。在一些實施例中，可需要在樣本之頂部表面上形成初始焦點。
在一些實施例中，高度感測器可包含雷射二極體總成，該雷射二極體總成包括：雷射源，其運用具有預定義發射波長之雷射光來輻照載物台或安置於載物台上之樣本(例如圖8之晶圓850)；及雷射偵測器，其經組態以偵測自樣本之表面反射之雷射。高度感測器可與載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)、射束控制模組(圖3之射束控制模組365)或此兩者通信。在一些實施例中，載物台控制模組及射束控制模組可彼此通信以調整載物台之高度，以將初級帶電粒子束聚焦於樣本上。
在步驟930B中，在於步驟920B中使初始焦點形成於樣本上之後，可藉由例如調整施加至物鏡(例如圖8之物鏡總成820或圖2之物鏡總成204)之控制電極(例如圖8之控制電極824或圖2之控制電極204b)之電信號來操控電磁場以形成最終焦點。可沿著Z軸藉由調整控制電極之電激發來調整帶電粒子束之初始焦點以形成最終焦點。在步驟920B中藉由基於光學量測調整載物台之高度來達成帶電粒子束之初始高度調整或初始焦點。在初始焦點形成之後，可改變控制電極之電激發以調整帶電粒子束之路徑或能量，藉此調整焦點。舉例而言，改變施加至控制電極之電壓信號可操控由帶電粒子束經歷之電場，且因此使能夠調整帶電粒子束在樣本表面上之焦點。如本文所描述之光學機械及電技術之組合可使使用者能夠獲得高成像解析度。
如上文所論述，在具有包括豎直堆疊組件之器件架構的IC晶片之檢測期間所遇到的挑戰中之一者為不適當的成像範圍及解析度。舉例而言，量測深度為4至5微米深的金屬接點孔或偵測結構之基底處之內埋式缺陷粒子可適用於尤其基於自成像及準確量測提取之資訊來分析缺陷及開發製程條件。帶電粒子束系統(諸如SEM)之大聚焦深度(DOF)範圍可允用較大成像範圍，使得可在維持高成像解析度的同時使深特徵之頂部表面、底部表面及中間層同時且即時地成像。
使用用以檢測豎直堆疊結構(例如3D NAND快閃器件)之現有技術可提供有限或不準確的資訊，該兩種資訊可負面地影響所生產器件之產出率及品質。因此，可需要使現有檢測工具具有即時3D成像能力，因此在維持高成像解析度的同時改良成像範圍。藉由操控電磁場調整帶電粒子束沿著Z軸之焦點的能力可用以對樣本、特徵或樣本內之所關注區的多個平面進行即時成像，因此使能夠獲得準確的3D形態。
現在參看圖10，其為說明符合本發明之實施例的包括電子束檢測工具1004之帶電粒子束系統1000的示意圖。如圖10中所展示，帶電粒子束系統1000可包括：類似於圖1之電子束工具104的電子束檢測工具1004、電連接至或電子連接至電子束檢測工具1004之控制器1009，及包括資料處理器之影像獲取系統1060。應瞭解，雖然影像獲取系統1060被展示為在控制器1009外部，但其可為控制器1009之一部分。
在一些實施例中，帶電粒子束系統1000可提供用以支援多個操作模式之機構。舉例而言，帶電粒子束系統1000可經組態以在2D成像模式中操作以獲得樣本或所關注區之高解析度平面影像，或在3D成像模式中操作以獲得包含具有3D形狀之特徵及結構的樣本之高解析度形態影像。在一些實施例中，帶電粒子束系統1000可經組態以尤其基於所要分析、正被分析之樣本或應用在檢測掃描內在若干模式之間切換。舉例而言，帶電粒子束系統1000可首先執行在2D成像模式中對所關注區之檢測，其與比3D成像模式相比通常提供更高的產出率，且接著切換至3D成像模式以執行例如偵測到之缺陷的高解析度掃描。此可消除對兩個工具之需要，因此改良檢測製程之總體產出率。在一些實施例中，帶電粒子束系統1000可僅在3D成像模式中執行檢測掃描以獲得先前由使用者判定之所關注區的高解析度掃描。
在一些實施例中，控制器1009可包含經組態以執行電子束檢測工具1004之各種控制之電腦或處理器。控制器1009可電子地連接至電子束檢測工具1004且可包括處理電路，該處理電路經組態以執行各種信號及影像處理功能且產生各種控制信號以管控帶電粒子束系統1000之操作。在一些實施例中，控制器1009可經組態以基於使用者輸入在若干操作模式之間切換。切換操作模式可包括但不限於：啟動硬體組件、執行軟體程式及其類似者。舉例而言，將電子束檢測工具1004切換至3D成像模式可包括：調整施加至載物台之電壓信號；調整施加至物鏡(例如圖8之物鏡總成820)之控制電極(例如圖8之控制電極824)之電壓信號；在X軸、Y軸或Z軸上移動載物台以調整帶電粒子束之焦點；指示影像獲取系統1060在焦點處獲取樣本之影像；執行演算法以處理影像資訊；及類似者。雖然影像獲取系統1060被展示為在控制器1009外部，但其可為控制器1009之一部分。
影像獲取系統1060可大體上相似於圖2之影像獲取器260且可執行與圖2之影像獲取器260相似的功能。在一些實施例中，影像獲取系統1060可經組態以獲取影像或影像圖框且可包含：一或多個處理器(圖中未繪示)，其經組態以執行與成像或後處理相關之功能；一或多個儲存單元(圖中未繪示)，其經組態以儲存所獲取影像圖框、後處理資訊、分析結果及類似者。影像獲取系統1060可經組態以與控制器1009通信。舉例而言，在判定獲得所要焦點後，控制器1009就可使影像獲取系統1060在彼焦點處獲取一或多個影像圖框。影像獲取系統1060可經由控制器1009或由使用者進行操作。在一些實施例中，影像獲取系統1060可經由諸如軟體、演算法或指令集之電腦實施程式來遠端地操作。
如早先所論述，在一些應用中，使用光學機械技術所達成之聚焦對於高解析度及大範圍成像而言可不適當，且因此，可需要更精確且更大之聚焦深度。更大聚焦深度可允許深3D特徵之高解析度成像，使得該等特徵之頂部及底部表面可同時且清晰地成像。本文中論述使用帶電粒子束系統1000之3D成像操作模式將帶電粒子束聚焦於樣本之表面上的例示性方法。應瞭解，聚焦方法中之步驟之數目及次序係例示性的且僅出於說明之目的。視需要可新增、刪除、編輯、重排序及省略步驟。3D成像操作模式包含使用光學機械及電技術之組合以使帶電粒子束能夠聚焦於樣本之多個焦平面處，因此允許使用者對3D特徵整體進行清晰地成像。
在3D成像模式中，帶電粒子束系統1000可經組態以使用光學機械技術執行載物台(例如圖8之載物台860)之初始高度調整，使得帶電粒子束之焦點與安置於載物台860上之晶圓850之所要焦平面重合或大體上重合。在一些實施例中，可在2D成像模式中執行載物台860之初始高度調整，且一旦在2D成像模式中使用光學高度感測器及壓電馬達來調整載物台860之高度，就可切換帶電粒子束系統1000以在3D成像模式中操作。
一旦達成初始高度調整，控制器(例如圖10之控制器1009)就可致使電子束檢測工具1004藉由操控與樣本相關聯之電磁場來調整帶電粒子束之初始焦點。可操控電磁場以調整帶電粒子束沿著Z軸之焦平面，從而允許帶電粒子束待聚焦於樣本之多個焦平面處，且因此提供較準確的3D形態資訊。與樣本相關聯之電磁場可藉由調整樣本上之帶電粒子之導降能量、調整物鏡之控制電極之電激發或調整載物台偏壓電壓來操控。
在一些實施例中，藉由調整導降能量來操控電磁場可包含：施加電壓信號之第一分量以粗略調整帶電粒子束在樣本之表面上的初始焦點，及將電壓信號之第二分量施加至載物台以精細調整帶電粒子束在樣本之表面上的初始焦點。可基於為將焦平面沿著Z軸移位預定距離之所要高度調整而判定電壓信號之第一分量。導降能量可基於經施加以使帶電粒子朝向樣本加速之加速電壓及施加至載物台的電壓信號之第一分量而變化。電壓信號之第二分量可經施加以進一步微調沿著Z軸之焦點。可將電壓信號施加至例如物鏡之控制電極(例如圖8之控制電極824)、載物台(例如圖8之載物台860)，或經組態以影響系統之電磁場之其他光學機械組件。
在使用電技術來聚焦帶電粒子束之後，控制器1009可指示影像獲取系統1060獲取特徵或結構之一或多個影像圖框。所獲取影像圖框可經儲存及存取以供使用者分析。在一些實施例中，可使用經儲存影像圖框及對應焦平面資訊以使用例如重建構演算法來重建構結構之3D影像。
現在參看圖11A至圖11F，其說明符合本發明之實施例的樣本上之特徵之影像圖框及對應焦平面。圖11A、圖11C及圖11E分別表示在諸如金屬接點孔之特徵之橫截面說明中的頂部、中間及底部焦平面，且圖11B、圖11D及圖11F表示對應焦平面之SEM影像。應瞭解，亦可對包括但不限於互連件、金屬墊、光阻輪廓等之其他特徵進行成像。
樣本(例如圖8之晶圓850)上之例示性特徵1110可包含例如3D NAND快閃記憶體器件中之金屬接觸孔。在一些實施例中，特徵1110可具有圓錐形、圓柱形、三角形或矩形形狀，及圓形或橢圓形橫截面。如例如圖11A之橫截面說明中所展示，特徵1110可包含具有高度h1、沿著頂部平面1115之頂部直徑d1、沿著中間平面(例如圖11C之中間平面1135)之中間直徑d3及沿著基底平面(例如圖11E之基底平面1155)之基底直徑d5的圓錐形金屬接觸孔。在一些實施例中，高度h1、頂部直徑d1及基底直徑d5可包含特徵1110之臨界尺寸。如本文所使用，特徵或器件之臨界尺寸可指因為其可貢獻於寄生電容及電阻而可影響器件之電效能的尺寸。一般熟習此項技術者應瞭解，臨界尺寸為可經調整以在製造中最佳化器件效能及良率的尺寸。
圖11B展示如藉由使用上文所論述之光學機械及電技術之組合之聚焦方法所成像的特徵1110之陣列之影像圖框1150 (例如SEM影像)。圖11B中之帶電粒子束之焦平面經調整以與特徵1110之頂部平面1115重合。應瞭解，陣列之個別特徵1110可具有包括高度h1之不同的尺寸，且帶電粒子束之焦平面可能不與陣列之其他特徵之頂部平面重合。在此狀況下，控制器1009可經組態以基於正研究之特徵1110及其尺寸來調整帶電粒子束之焦平面。
現在參看圖11C及圖11D，其分別說明具有中間平面1135及對應影像圖框1152之特徵1110的示意性說明。雖然中間平面1135被展示為在頂部平面1115及基底平面(例如圖11E之基底平面1155)之中心，但其可為頂部平面1115與基底平面1155之間的垂直於Z軸之任何平面。應瞭解，儘管圖11A至圖11F展示三個平面及對應影像圖框，但可在適當需要時對任何數目個平面進行成像。在一些實施例中，一或多個影像圖框可表示特徵1110之平面。舉例而言，影像獲取系統1060可視需要獲取平面之多於一個影像圖框。
圖11E及圖11F分別說明具有基底平面1155及對應影像圖框1154之特徵1110的示意性說明。作為一實例，特徵1110被展示為具有沿著其高度h1直徑漸狹的圓錐形形狀。在此狀況下，如圖11A、圖11C及圖11E中所展示，特徵1110之頂部平面之直徑(例如d1)可大於中間直徑d3，且中間直徑d3可大於特徵1110之基底直徑d5 (d1＞d3＞d5)。在圖11B、圖11D及圖11F之影像圖框1150、1152及1154中，由虛線突出顯示之深色圓形區分別描繪特徵1110之焦點對準平面的平面圖。虛線內之深色區周圍的擴散之較淺區表示樣本之離焦層。應瞭解，突出顯示焦點對準平面之虛線提供視覺輔助且僅出於說明之目的。
現在參看圖12，其為符合本發明之實施例的產生3D影像之製程1200的示意性說明，該3D影像係自在多個焦平面處所捕捉的影像圖框重建構。舉例而言，特徵1210可包含直徑沿著高度h1漸狹使得頂部直徑d1大於基底直徑d5的圓錐形金屬接觸孔。如圖12中所展示，頂部平面1215表示具有頂部直徑d1 (如在對應俯視圖1217中所展示)的特徵1210的頂部表面。中間平面1225、1235及1245表示分別具有直徑d2、d3及d4 (如在對應俯視圖1227、1237及1247中所展示)的特徵1210的中間平面。基底平面1255表示具有基底直徑d5 (如在對應俯視圖1257中所展示)之特徵1210的底部表面。影像圖框1220、1230、1240、1250及1260可經重建構以產生特徵1210之3D影像1270。
在一些實施例中，在3D成像模式中，帶電粒子束可聚焦於特徵1210之頂部表面上使得帶電粒子束之焦平面可與特徵1210之頂部平面1215重合。與頂部平面1215重合的焦平面亦可被稱作第一焦平面。影像獲取系統1060可經組態以獲取特徵1210之頂部表面之第一影像圖框1220。可藉由以下操作來聚焦帶電粒子束：首先藉由光學機械構件調整載物台860之高度以在樣本上形成帶電粒子束之初始焦點；且接著藉由電構件調整初始焦點，包括但不限於調整帶電粒子之導降能量、調整控制電極之電激發或調整載物台偏壓電壓。在一些實施例中，影像獲取系統1060可在焦平面處獲取多於一個影像圖框。所獲取影像圖框可經儲存於儲存媒體(例如圖2之儲存器270)中，諸如硬碟、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。儲存媒體可與影像獲取系統1060耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。與焦平面、獲取條件、工具參數等相關聯之資訊亦可經儲存於儲存媒體中。
可接著調整帶電粒子束之焦點以聚焦於第二焦平面上，該第二焦平面經定位成在第一焦平面下方相隔一定距離。在本發明之內容背景中，「在」第一焦平面「下方」係指更深地進入樣本中之部位。第一焦平面與第二焦平面之間的距離可由使用者基於應用或要求來預定。在一些實施例中，可基於正被成像之特徵或樣本之材料來動態地調整該距離。影像獲取系統1060可經組態以在較深中間平面1225處獲取特徵1210之第二影像圖框1230。可藉由操控電場或磁場或此兩者將帶電粒子束之焦平面更深地移位至樣本中。舉例而言，可調整帶電粒子之導降能量以在樣本之頂部表面下方形成焦平面。在一些實施例中，可藉由調整施加至物鏡之控制電極之電壓來使焦平面之位置移位。調整施加至控制電極之電壓可操控與樣本相關聯的電磁場且影響入射於樣本上之帶電粒子之路徑。舉例而言，可基於電激發及所施加之電壓信號而使帶電粒子加速、減速、偏轉、濾光或聚焦。影像獲取系統1060可經組態以在中間平面1235處獲取第三影像圖框1240、在中間平面1245處獲取第四影像圖框1250且在基底平面1255處獲取第五影像圖框1260。雖然圖12說明用以重建構3D影像之五個成像平面，但可使用允許覆蓋經成像之特徵(例如特徵1210)之深度的任何數目個成像平面以準確地重建構特徵。
在一些實施例中，影像圖框1220、1230、1240、1250及1260可經重建構以產生特徵1210之3D影像1270。在一些實施例中，至少兩個影像圖框及關聯焦平面資訊可用以例如產生特徵1210之3D影像1270、提取臨界尺寸資訊、判定疊對移位等。可使用電腦實施3D重建構演算法、軟體程式、影像處理程式或其類似者來重建構影像圖框。
現在參看圖13，其說明展示符合本發明之實施例的在帶電粒子束系統中產生樣本之3D影像之例示性方法的流程圖。產生樣本之3D影像之方法可分別由圖1之帶電EBI系統100、圖2之成像系統200、圖3、圖8及圖10之帶電粒子束系統300、800或1000來執行。
在步驟1310中，類似於步驟510、610、710及910A，自帶電粒子源產生初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)。運用初級帶電粒子束來輻照安置於載物台(例如圖8之載物台860)上之樣本。在一些實施例中，可運用初級帶電粒子束之至少一部分來輻照樣本之至少一部分。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
樣本可安置於載物台之正上方。在一些實施例中，樣本可安置於諸如樣本固持器之轉接器上，該樣本固持器安置於載物台上且緊固至載物台。樣本、樣本固持器及載物台之幾何中心可彼此對準且與主光軸(例如圖8之主光軸801)對準。樣本、樣本固持器及載物台可安置於與主光軸垂直或大體上垂直的平面中。在一些實施例中，樣本或載物台可離軸傾斜使得初級帶電粒子束以小於或大於90°之角度入射於樣本上。在一些實施例中，樣本及載物台可機械地耦接使得載物台在X軸、Y軸或Z軸中之任一者上之位移會相對應地導致樣本之位移。在一些實施例中，樣本固持器及載物台可電耦合，使得在其之間可存在歐姆接觸或不顯著的電壓電位梯度。在一些實施例中，樣本及樣本固持器可電耦合使得在其之間可存在歐姆接觸或不顯著的電壓電位梯度。
在步驟1320中，可藉由操控與樣本相關聯之電磁場來進一步調整初級帶電粒子束之焦點。在調整焦點之前，調整載物台在Z軸上之位置以在樣本之表面處或大體上在樣本之表面處形成初級帶電粒子束之初始焦點。如本文所使用，初始焦點係指帶電粒子束之焦點之近似點或近似平面。在一些實施例中，調整載物台之位置可包含：使用包括光學高度感測器(例如圖8之高度感測器840)之精確光學位置感測技術來判定載物台在Z軸上之初始位置；及基於載物台之經判定初始位置及初級帶電粒子束之所要焦平面，調整載物台之位置使得初級帶電粒子束之初始焦點形成於樣本之表面上或大體上接近於樣本之表面形成。在一些實施例中，可需要在樣本之頂部表面上形成初始焦點。
在一些實施例中，高度感測器可包含雷射二極體總成，該雷射二極體總成包括：雷射源，其運用具有預定義發射波長之雷射光來輻照載物台或安置於載物台上之樣本(例如圖8之晶圓850)；及雷射偵測器，其經組態以偵測自樣本之表面反射之雷射。高度感測器可與載物台控制模組(例如圖3之載物台控制模組362)、射束控制模組(圖3之射束控制模組365)或此兩者通信。在一些實施例中，載物台控制模組及射束控制模組可彼此通信以調整載物台之高度，以將初級帶電粒子束聚焦於樣本上。
與樣本相關聯之電磁場可包含影響樣本之電場及磁場。操控電磁場可允許進一步調整帶電粒子束之初始焦點以在樣本上形成最終焦點。舉例而言，可藉由調整施加至物鏡總成(例如圖8之物鏡總成820)之控制電極(例如圖8之控制電極824)之電信號、調整至載物台之電信號或調整經組態以影響帶電粒子束之特性之磁場來操控電磁場。
在一些實施例中，操控電磁場可包含調整施加至物鏡總成之控制電極之電信號。可沿著Z軸藉由調整控制電極之電激發來調整帶電粒子束之初始焦點。藉由基於光學量測調整載物台之高度來達成帶電粒子束之初始高度調整或初始焦點。在初始焦點形成之後，可改變控制電極之電激發以調整帶電粒子束之路徑或能量，藉此調整焦點。舉例而言，改變施加至控制電極之電壓信號可操控由帶電粒子束經歷之電場，且因此使能夠調整帶電粒子束在樣本表面上之焦點。如本文所描述之光學機械及電技術之組合可使使用者能夠獲得高成像解析度。
在一些實施例中，操控電磁場可包含調整施加至載物台之電信號。可沿著Z軸藉由調整施加至載物台之電壓信號來調整帶電粒子束之初始焦點。施加至載物台之電壓信號可調整樣本表面上之帶電粒子束之導降能量。如本文所使用，帶電粒子束之導降能量可被定義為帶電粒子在其撞擊樣本時之能量，且其為加速電壓與載物台/樣本偏壓電壓之間的差。為了藉由調整入射初級帶電粒子束之焦點來改良影像解析度及對比度，使用者可將射束能量修改電壓施加至載物台以減少或增加樣本上之入射帶電粒子束之射束能量。
在一些實施例中，可將電壓施加至載物台或樣本使得帶電粒子在其入射於樣本上之前減速(較低導降能量)或加速(較高導降能量)。舉例而言，在SEM中，若高電壓(施加於柱中之加速電壓)為12 kV且載物台/樣本偏壓電壓為-9 kV，則電子首先在柱中加速至為12 keV之能量，接著在離開柱之後，以9 kV減速，使得入射帶電粒子束之有效高電壓為3 kV，且帶電粒子束之帶電粒子之導降能量為3 keV。使入射於樣本上之帶電粒子加速或減速可改變至樣本中之穿透深度。在較低導降能量(例如小於1 keV)下，帶電粒子束可主要與樣本之頂部表面相互作用。在較高導降能量(例如1 keV至6 keV之間)下，穿透深度可較大，因此提供來自樣本之本體之資訊。在一些實施例中，帶電粒子束之導降能量係在250 eV至6 keV之範圍內。儘管較低導降能量可避免本體分析，但所產生之二次帶電粒子之信號強度可為低的，因此負面地影響分析樣本之能力。另一方面，較高導降能量對於提取本體及表面下資訊可為合乎需要的，但其可導致樣本充電，因此會負面地影響分析樣本之能力。在一些實施例中，基於樣本、要求及應用，帶電粒子束之導降能量係在500 eV至3 keV之範圍內。
調整帶電粒子束之導降能量可包含將一或多個電信號施加至載物台。在一些實施例中，電信號可包含電信號之第一分量及第二分量。電信號之第一分量可包括施加至載物台或樣本以影響帶電粒子束之加速度，且因此調整藉由調整載物台在Z軸上之位置而形成的初始焦點的電壓。對於一些應用，在樣本上之初始焦點處帶電粒子束之焦點可並不適當，且因此，帶電粒子束可經進一步聚焦或調整以達成例如較好解析度及對比度。在一些實施例中，電壓信號之第一分量可經組態以粗略調整帶電粒子束在樣本表面上之初始焦點。如本文所使用，初始焦點之粗略調整可指沿著Z軸對焦點之調整。在一些實施例中，第一電壓信號可包含在5 KV至10 KV之範圍內的電壓信號。
電信號之第二分量可為施加至載物台或樣本，以精細調整藉由調整載物台在Z軸上之位置所形成的初始焦點的電壓。如本文所使用，初始焦點之精細調整可指沿著Z軸對焦點之調整以達成清晰焦點。電壓信號之第二分量可使入射帶電粒子束偏轉，從而允許沿著X軸、Y軸或Z軸之較小位置調整以實現更清晰焦點。在一些實施例中，電壓信號之第二分量可包含在-150 V至+150 V之範圍內的電壓信號。應瞭解，基於包括但不限於應用、樣本及工具條件之因素，電壓信號之施加第一及第二分量可高於或低於本文中所提及之範圍。
在一些實施例中，可藉由施加電信號來調整入射於樣本表面上之帶電粒子束之導降能量以操控電磁場。在一些實施例中，可由一個源施加電信號。電信號可包含具有一或多個分量之電壓信號。舉例而言，若用於焦點之粗略調整的電壓信號之第一分量為-9 KV且用於焦點之精細調整的電壓信號之第二分量為-100 V，則電信號將包含為-9.1 KV之電壓信號。替代地，若用於焦點之粗略調整的電壓信號之第一分量為-9 KV且用於焦點之精細調整的電壓信號之第二分量為+100 V，則電信號將包含為-8.9 KV之電壓信號。在一些實施例中，電壓信號之第一分量及第二分量可分別包含粗略調整信號及精細調整信號，且電信號可為電壓信號之第一分量及第二分量之數值和。應瞭解，在適當時電信號可包含兩個或多於兩個分量。
在一些實施例中，操控與樣本相關聯之電磁場可包含調整與樣本相關聯之磁場。在一些實施例中，藉由施加電信號來調整電場可導致磁場之調整。經由電或磁組件對磁場之調整可影響帶電粒子束之特性。舉例而言，穿過電磁透鏡之線圈的電流在磁極片之孔中產生磁場，該磁場可用以會聚帶電粒子束。在一些實施例中，帶電粒子束之特性可包括但可不限於帶電粒子束之路徑、方向、速度或加速度。在一些實施例中，使用磁體調整磁場可導致磁場之調整。應瞭解，可在適當時使用任何類型之磁體來調整磁場。
在步驟1330中，可基於電磁場之操控形成複數個焦平面。在3D成像模式中，帶電粒子束可聚焦於特徵(例如圖12之特徵1210)之頂部表面上使得帶電粒子束之焦平面可與特徵之頂部平面(例如圖12之頂部平面1215)重合。與頂部平面重合的焦平面亦可被稱作第一焦平面。影像獲取系統(例如圖10之影像獲取系統1060)可經組態以獲取特徵之頂部表面之第一影像圖框(例如圖12之第一影像圖框1220)。可例如藉由以下操作來聚焦帶電粒子束：藉由光學機械構件調整載物台之高度以在樣本上形成帶電粒子束之初始焦點；且藉由電構件調整初始焦點，包括但不限於調整帶電粒子之導降能量、調整控制電極之電激發或調整載物台偏壓電壓。
可接著調整帶電粒子束之焦點以聚焦於第二焦平面(例如圖12之中間平面1225)上，該第二焦平面經定位成在第一焦平面下方相隔一定距離。第一焦平面與第二焦平面之間的距離可由使用者基於應用或要求來預定。在一些實施例中，可基於正被成像之特徵或樣本之材料來動態地調整該距離。影像獲取系統可經組態以在較深中間平面(例如圖12之中間平面1225)處獲取特徵之第二影像圖框。可藉由操控電場或磁場或此兩者將帶電粒子束之焦平面更深地移位至樣本中。在一些實施例中，可藉由調整施加至物鏡之控制電極之電壓來使焦平面之位置移位。調整施加至控制電極之電壓可操控與樣本相關聯的電磁場且影響入射於樣本上之帶電粒子之路徑。舉例而言，可基於電激發及所施加之電壓信號而使帶電粒子加速、減速、偏轉、濾光或聚焦。因此可基於電磁場之操控而形成複數個焦平面(例如圖12之中間平面1225、1235、1245及1255)。應瞭解，可在適當時調整中間焦平面之數目。
在步驟1340中，影像獲取系統可在焦平面處產生多於一個影像圖框。在一些實施例中，影像獲取系統可產生對應於焦平面之一個影像圖框。影像獲取系統可經組態以與控制器(例如圖10之控制器1009)通信。舉例而言，在判定獲得所要焦點之後，控制器可使影像獲取系統在彼焦點處獲取一或多個影像圖框。影像獲取系統可經由控制器或由使用者進行操作。在一些實施例中，影像獲取系統可經由諸如軟體、演算法或指令集之電腦實施程式來遠端地操作。所獲取影像圖框可經儲存於儲存媒體中，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。與焦平面、獲取條件、工具參數等相關聯之資訊亦可經儲存於儲存媒體中。
在步驟1350中，可重建構由影像獲取系統獲取之影像圖框以及對應焦平面資訊以產生3D影像(例如圖12之3D影像1270)。在一些實施例中，至少兩個影像圖框及關聯焦平面資訊可用以例如產生特徵之3D影像、提取臨界尺寸資訊、判定疊對移位等。可使用電腦實施3D重建構演算法、軟體程式、影像處理程式或其類似者來重建構影像圖框。
生產設施(諸如晶圓廠房)中之晶圓之高產出率檢測可需要SEM裝置之載物台以停止及行進運動之重複模式快速且準確地移動。停止及行進運動可包括為位移大約幾微米或奈米的載物台之高加速、高減速及突然停止之多個循環。以高速度及高加速度移動載物台可歸因於系統動力學而產生振動，此繼而可造成系統內之動態諧振，例如建設性地干涉以造成遍及帶電粒子束系統之較高振幅振動之振動波。藉由移動載物台所造成的振動可導致在多於一個軸上之平移誤差或位移誤差。舉例而言，當檢測安置於在X-Y軸上移動的載物台上之晶圓上之晶粒時，可造成與其他移動或非移動組件之動態諧振，以造成在Z軸上之載物台振動。
所遇到之若干挑戰中之一者尤其包括由振動及不適當的振動補償所引起的檢測解析度之損失。在現有帶電粒子束系統中，載物台與外殼腔室機械地耦接，且因此，由移動載物台所造成的振動可造成外殼腔室及附接至其之組件之振動。舉例而言，載物台之振動可尤其導致外殼腔室、附接於外殼腔室之表面上之位置感測器、附接至外殼腔室之帶電粒子束柱振動。儘管位置感測器可用以判定載物台振動或安置於其上之晶圓之振動，然而，可能未偵測到或未充分偵測到帶電粒子束柱及位置感測器自身之振動，從而造成不準確的射束偏轉信號被施加至射束控制器，且藉此導致檢測解析度損失，且導致檢測產出率降低。
另外，在諸如SEM之現有檢測系統中，來自載物台之位置感測器量測可與將致動信號施加至射束偏轉器以補償振動不同步，從而導致振動之補償不準確，及檢測解析度之損失。時序失配之原因中的一者係歸因於由對振動信號進行數位信號處理以產生振動補償信號所造成的延遲。另外，當前使用之振動偵測及校正技術可並未經組態以恰當區分載物台之各種振動模式，諸如傾斜、扭轉、旋轉等，且因此，振動可補償不足、補償過度或未經補償。因此，可需要提供用以恰當地識別振動模式且基於該識別補償振動，且動態地預測振動以準確地補償計算及量測延遲的系統及方法。
現在參看圖14，其為說明符合本發明之實施例的帶電粒子束系統中之載物台1450 (例如其可為載物台201)之平移軸及旋轉軸的示意圖。在一些實施例中，載物台1450可包含晶圓載物台、晶圓夾盤、樣本固持器或校準單元。包括但不限於待成像之晶圓或器件的樣本可安置於載物台1450上。舉例而言，樣本可經由真空輔助緊固機構而緊固於載物台1450上。在一些實施例中，晶圓夾盤(圖中未繪示)可緊固於載物台1450上，且樣本可安置於晶圓夾盤上。在此組態中，晶圓夾盤可與載物台1450機械地耦接，且可尤其使用機械耦接、真空輔助構件或其組合來將樣本緊固於晶圓夾盤上。
在一些實施例中，載物台1450可包含具有六個自由度之可調整載物台。載物台1450可經組態以在諸如X軸、Y軸或Z軸之線性平移軸中的一或多者上移動，或在諸如Rx軸、Ry軸或Rz軸之旋轉軸中的一或多者上移動，如圖14中所指示。在一些實施例中，載物台1450可被置放成使得Z軸大體上平行於主光軸(例如圖8之主光軸801)，且X軸及Y軸大體上垂直於主光軸。在一些實施例中，可使載物台1450沿著旋轉軸中之一或多者傾斜，以調整(包括但不限於)初級帶電粒子束與樣本之間的相互作用之體積、待檢測之樣本之區、所要分析。
在一些實施例中，移動載物台1450可造成圍繞任何平移或旋轉軸之振動。舉例而言，沿著X-Y平面移動載物台1450可造成載物台1450圍繞滾轉軸(Rx軸)或俯仰軸(Ry軸)或橫擺軸(Rz軸)或其組合振動。在一些實施例中，載物台1450之振動可具有用於移動之六個自由度，且振動可包含圍繞一或多個軸之一或多個振動模式，諸如旋轉、搖擺、傾斜、移位及類似者。可需要偵測、隔離及識別載物台1450之振動模式以經由射束偏轉信號補償振動，該射束偏轉信號經組態以調整入射初級帶電粒子束之特性，諸如射束入射於樣本上之X/Y部位，或射束之聚焦深度。儘管圖14說明針對例示性載物台1450由此所造成的移動及振動之平移及旋轉軸，但應瞭解，外殼腔室、SEM柱、位置感測器等亦可圍繞平移及旋轉軸中之一或多者振動。
現在參看圖15，其說明符合本發明之實施例的帶電粒子束系統1500。帶電粒子束系統1500可包括：外殼腔室1510、安置於外殼腔室1510上之位置感測器1522及1524、加速度感測器1526、帶電粒子束柱1530 (在本文中亦被稱作SEM柱)，及安置於載物台1560 (其可為圖2至圖4之載物台201)之晶圓夾盤1562上之樣本1550。帶電粒子束系統1500可進一步包括控制模組1570，該控制模組經組態以接收振動信號且產生振動補償信號以補償帶電粒子束系統1500之一或多個組件之振動。控制模組1570可包括：信號處理器1572，其包含處理器1574，該處理器經組態以處理自位置感測器1522及1524、加速度感測器1526接收到之信號；數位影像控制器1576，其經組態以接收射束掃描信號1575；及致動器1578，其經組態以產生射束偏轉信號1580以被施加至SEM柱1530。替代地，帶電粒子束系統1500 (諸如電子束系統)可為圖2之成像系統200或圖1之EBI系統100的一部分。應瞭解，儘管並未明確描述，但帶電粒子束系統1500可包含用以執行包括但不限於以下各項之功能的其他標準或非標準組件：射束聚焦、射束偏轉、電子偵測、射束電流限制及類似者。應瞭解，所描述組件在適當時可執行比所論述更多或更少的功能。
如圖15中所說明，帶電粒子束系統1500可包含外殼腔室1510，該外殼腔室經組態以尤其容納包括但不限於以下各者之組件：載物台1560、晶圓夾盤1562、樣本1550、位置感測器1522及1524、帶電粒子束柱1530之一部分。在一些實施例中，外殼腔室1510可大體上相似於圖1之腔室101且可執行與圖1之腔室101大體上相似的功能。應瞭解，儘管帶電粒子束柱1530之一部分被說明為容納於外殼腔室1510內，但帶電粒子束柱1530之整體可容納於外殼腔室1510內。
在一些實施例中，外殼腔室1510可經組態以容納帶電粒子束柱1530之機電組件。在本發明之內容背景中，帶電粒子束柱1530之機電組件可包括但不限於載物台1560、晶圓夾盤1562、樣本1550、載物台運動控制馬達、驅動器及其類似者。外殼腔室1510可被置放於抗振平台或減振平台(未說明)上，以最小化振動對由帶電粒子束系統1500所獲得之影像之總體效能及檢測解析度的影響。
在一些實施例中，載物台1560可經組態以在X軸、Y軸、Z軸、Rx軸、Ry軸或Rz軸中之一或多者上移動(諸如關於圖14之載物台1450所描述之情形)。載物台1560可包含安置且緊固於其上之晶圓夾盤1562。在一些實施例中，載物台1560可經組態以在X軸及Y軸上移動，且晶圓夾盤1562可經組態以在Z軸上移動。可使用機械夾持或真空輔助或其他合適之非接觸式夾持機構將樣本1550置放於晶圓夾盤1562上。舉例而言，晶圓夾盤1562可包含經組態以在一或多個軸上被移動以供檢測時固持且緊固樣本1550的真空樣本固持器。在一些實施例中，晶圓夾盤1562可經組態為帶電的以尤其調整入射初級帶電粒子束之導降能量。應瞭解，樣本1550可被直接置放於載物台1560上，該載物台能夠調整其在一或多個軸上之位置，因此消除晶圓夾盤1562之使用。
在一些實施例中，載物台1560可與外殼腔室1510機械地耦接使得載物台1560之振動亦可造成外殼腔室1510之振動。在本發明之內容背景中，機械耦接係指(例如經由多個中間組件)實體地附接至外殼腔室1510之部分或與外殼腔室1510之部分實體接觸。可使用包括但不限於熱焊接、點焊、鉚接、焊接、膠合及其類似者之技術將載物台1560與外殼腔室1510機械地耦接。在一些實施例中，耦接機構可取決於該機構對外殼腔室1510內之真空壓力之影響。舉例而言，一些金屬膠可排氣，從而導致外殼腔室1510中之虛擬洩漏，且因此可負面地影響帶電粒子束系統1500之總體檢測解析度。
帶電粒子束系統1500可包含帶電粒子束柱1530，該帶電粒子束柱經組態以產生帶電粒子束(例如電子束)且將該帶電粒子束聚焦於樣本1550上。在一些實施例中，SEM柱1530可被稱作電光組件。舉例而言，電光組件可包括：帶電粒子源，其經組態以產生帶電粒子；及複數個透鏡(光學的及電磁的)及孔隙，其經組態以將所產生之帶電粒子束聚焦於樣本1550上。在一些實施例中，SEM柱1530可與外殼腔室1510之一部分機械地耦接使得外殼腔室1510之振動可造成SEM柱1530之振動。
帶電粒子束系統1500可包含經組態以判定載物台1560之位移之位置感測器1522及1524。位置感測器1522及1524可包含雷射干涉計。應瞭解，帶電粒子束系統1500之位置感測系統可包含多於一個位置感測器，且亦包含其他合適組件，例如尤其信號放大器、帶通濾波器、資料儲存單元、資料處理單元。
在一些實施例中，位置感測器1522及1524可包含雷射二極體感測器總成，該雷射二極體感測器總成尤其包括一維位置敏感偵測器(1-D PSD)或光電二極體之線性陣列。在一些實施例中，位置感測器1522及1524可經組態以判定載物台1560之側向位移。如本文中所提及，載物台1560之側向位移可對應於載物台1560在X軸或Y軸上之目標部位與實際部位之間的差。
在一些實施例中，位置感測器1522及1524可經組態以偵測載物台1560之振動模式。舉例而言，位置感測器1522可經組態以偵測諸如在X軸上之扭轉、傾斜、旋轉之振動模式，且位置感測器1524可經組態以偵測諸如在Y軸上之扭轉、傾斜、旋轉之振動模式。在一些實施例中，可使用多於兩個位置感測器。舉例而言，用以偵測沿著X軸之振動之第一位置感測器、用以偵測沿著Y軸之振動之第二位置感測器、用以偵測圍繞Rx軸之振動之第三感測器，及用以偵測圍繞Ry軸之振動之第四感測器。應瞭解，基於所要感測之複雜度及準確度、應用、樣本及其類似者，可使用更少或更多位置感測器，諸如雷射干涉計。可在適當時使用其他位置感測及振動偵測技術。
例示性位置感測器1522及1524可經組態以與控制模組1570 (稍後加以詳細描述)通信，使得位置感測器1522及1524之輸出經分析且用以進一步調整射束特性以補償振動。位置感測器1522及1524可經進一步組態以產生包含位移信號之輸出信號。在一些實施例中，可使用來自一或多個位置感測器1522及1524之輸出資料以藉由將射束偏轉信號施加至帶電粒子束系統1500來修改射束焦點、射束能量、射束掃描速度、射束掃描頻率、射束掃描持續時間或射束掃描範圍。應瞭解，可使用聚焦入射射束之其他合適構件。
在一些實施例中，一或多個位置感測器1522及1524可安置於外殼腔室1510之表面上。在包括作為位置感測器1522及1524之雷射干涉計之組態中，雷射干涉計之光學偵測器表面可經定位以接收表示載物台1560或樣本1550之位移或振動的光信號。在一些實施例中，位置感測器1522及1524可在適當時與外殼腔室1510機械地耦接或安裝於外殼腔室1510上。在一些實施例中，位置感測器1522及1524可經組態以調整載物台1560或樣本1550在X軸、Y軸、Z軸、Rx軸、Ry軸、Rz軸中之一或多者上之位置，並且偵測在X軸、Y軸、Z軸、Rx軸、Ry軸、Rz軸中之一或多者上之振動。
在一些實施例中，位置感測器1522及1524可包含例如零差式雷射干涉計或外差式雷射干涉計。零差式雷射干涉計使用單頻率雷射源，而外差式雷射干涉計使用具有兩個接近頻率之雷射源。雷射源可包含發射處於633奈米之波長之雷射光的He-Ne氣體雷射。應瞭解，亦可在適當時使用具有單波長或多波長或頻率發射之其他雷射源。
作為一實例，使用雷射干涉計之載物台定位或振動偵測可包括兩個分裂雷射射束，其經導引至參考鏡面及在各個方向上附接至載物台之鏡面。干涉計可比較載物台鏡面之位置與參考鏡面之位置以偵測及校正任何載物台位置誤差。舉例而言，一個雷射干涉計用於X軸，且第二雷射干涉計用於Y軸。在一些實施例中，多於一個雷射干涉計可用於單一軸，諸如X軸或Y軸。亦可採用其他合適的技術。在一些實施例中，如圖15中所展示，可使用額外雷射干涉計以用於在Rx軸及Ry軸上之振動偵測。
在諸如SEM之帶電粒子束系統中所遇到的若干挑戰中之一者包括尤其由未偵測到之振動及偵測到之振動之不適當的補償所導致的檢測解析度損失。舉例而言，在現有檢測系統中，載物台1560之振動可造成外殼腔室1510之振動，外殼腔室1510之振動繼而可造成SEM柱1530之振動。SEM柱1530之此等振動可保持未被偵測到，且因此未補償。因此，可需要提供用以偵測、判定及補償SEM柱1530之振動之方法或系統。
帶電粒子束系統1500可包含經組態以判定SEM柱1530之振動之加速度感測器1526。加速度感測器1526可經組態以量測SEM柱1530之振動，或SEM柱1530之運動之加速度。在一些實施例中，加速度感測器1526可包含壓電式加速計、電容式加速計、以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或壓阻加速計。在經組態以量測振動之壓電式加速計中，由振動或運動(加速度)改變所引起的力致使塊體「擠壓」壓電材料，此產生與施加於其上之力成比例的電荷。由於電荷與力成比例且質量為常數，故電荷亦與加速度成比例。
在一些實施例中，加速度感測器1526可包含高阻抗電荷輸出加速計。在此類型之加速計中，壓電晶體產生直接連接至量測器具之電荷。在一些實施例中，加速度感測器1526可包含低阻抗輸出加速計。低阻抗加速計具有電荷加速計及微電路，該微電路包括將彼電荷轉換成低阻抗電壓信號之電晶體。低阻抗加速計可基於加速計之頻率回應或敏感度產生電壓信號。應瞭解，亦可在適當時採用其他合適類型之加速計。
在一些實施例中，加速度感測器1526可經組態以偵測SEM柱1530之振動並且偵測振動模式，包括但不限於傾斜、旋轉、扭轉、移位等。在一些實施例中，帶電粒子束系統1500可包含安裝於SEM柱1530上之多於一個加速度感測器1526。由加速度感測器1526產生之輸出信號可包含諸如電壓信號之電信號。加速計可回應於偵測到之振動且基於偵測到之振動之頻率而產生電壓信號。
帶電粒子束系統1500可包含控制模組1570，該控制模組經組態以處理帶電粒子束系統1500之振動信號且將振動補償信號施加至SEM柱1530以補償振動。在一些實施例中，控制模組1570可包含信號控制器1572、經組態以接收射束掃描信號1575之影像控制器1576，及經組態以產生射束偏轉信號1580以施加至SEM柱1530之致動器1578。
在用於振動偵測及補償之現有技術中，由位置感測器產生之振動信號可被直接加至射束掃描信號以形成振動補償信號。關於此途徑之若干問題中之一者可包括振動之不適當的補償，從而導致檢測解析度損失，此係因為振動補償信號可並未考量在所有平移及旋轉軸上之振動模式。另外，因為振動信號被直接加至射束掃描信號，所以可能未考慮量測振動與施加振動補償之間的延遲，從而導致控制器產生補償不足或補償過度振動補償信號。因此，可需要提供基於經識別之振動模式判定振動補償且估計振動以補償計算延遲且控制取樣延遲的方法。
在一些實施例中，控制模組1570可經組態以自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526接收與振動偵測相關聯的信號。控制模組1570可包含信號處理器1572，該信號處理器經組態以自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526接收信號且可經進一步組態以利用所接收信號以識別載物台1560及SEM柱1530之振動模式。在一些實施例中，信號處理器1572可包含以場可程式化閘陣列(FPGA)為基礎之控制器且可經組態以處理來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之振動信號。在一些實施例中，信號處理器1572亦可被稱作數位振動估計控制器(DVEC)且可經組態以基於來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之輸入振動信號來識別振動模式。
在一些實施例中，信號處理器1572可經組態以使用藉由例如處理器1574執行之動態振動估計演算法(隨後參看圖16加以詳細論述)基於來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之信號來判定振動補償信號。信號處理器1572可包含用以支援處理器1574或信號處理器1572之其他相關組件(未說明)，尤其包括但不限於資料儲存單元、記憶體、時序控制電路。
在一些實施例中，信號處理器1572可經組態以使用藉由例如處理器1574執行之動態振動估計演算法基於來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之信號來判定經預測振動信號。經預測振動信號可與射束掃描信號1575組合地被施加至數位影像控制器1576。射束掃描信號1575可被直接施加至數位影像控制器1576或可經由控制模組1570而施加至數位影像控制器1576。在一些實施例中，射束掃描信號1575可尤其由使用者、主機或射束控制模組(例如圖3之射束控制模組365)產生。數位影像控制器1576可經組態以基於射束掃描信號1575及來自信號處理器1572之經預測振動信號而產生補償射束掃描信號。在一些實施例中，儘管並非較佳，但信號處理器1572可經組態以自主機接收射束掃描信號1575並且基於來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之信號判定經預測振動信號。
在一些實施例中，控制模組1570可進一步包含致動器1578，該致動器經組態以自數位影像控制器1576接收補償射束掃描信號且基於所接收之補償射束掃描信號產生射束偏轉信號1580。在一些實施例中，致動器1578可包含經組態以使用數位信號處理技術來產生電波形之數位波產生器。射束偏轉信號1580可被施加至SEM柱1530。在一些實施例中，射束偏轉信號1580可經由射束偏轉控制器(例如圖3之射束偏轉控制器367)或射束控制模組(例如圖3之射束控制模組365)而施加至SEM柱1530。射束偏轉信號1580可經組態以藉由例如基於偵測到之振動調整初級帶電粒子束之特性來補償帶電粒子束系統1500之振動。應瞭解，儘管信號處理器1572、數位影像控制器1576及致動器1578被說明為控制模組1570之組件，但此等組件中之一或多者可用作帶電粒子束系統1500之單機元件。舉例而言，控制模組1570可包含信號處理器1572及數位影像控制器1576，而致動器1578可被獨立操作。亦瞭解，帶電粒子束系統1500可並不包含控制模組1570，而是替代地包含信號處理器1572、數位影像控制器1576及致動器1578作為離散組件。
現在參看圖16，其說明符合本發明之實施例的用以判定振動估計及補償信號之例示性演算法1600之步驟。演算法1600之一或多個步驟可藉由例如處理器1574執行。在一些實施例中，可即時地執行演算法1600。在本發明之內容背景中，「即時」可指在大約幾毫秒或幾微秒之極短時間段內發生事件。換言之，在其間延遲可忽略的情況下發生事件。舉例而言，在本發明之內容背景中，步驟1610可實際上緊接在由位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526進行之振動之量測之後來執行。
在演算法1600之步驟1610中，來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之振動量測信號可用以分別識別載物台1560及SEM柱1530之振動模式。信號處理器1572 (DVEC)可經組態以執行振動模式識別。在一些實施例中，振動模式之識別可包括來自位置感測器1522及1524以及加速度感測器1526之信號之相容。舉例而言，來自加速度感測器1526之振動量測信號可包含電壓信號，而來自位置感測器1522及1524之振動量測信號可包含距離或位移信號。在一些實施例中，信號處理器1572可經組態以將來自加速度感測器1526之電壓信號轉換成對應位移信號，使得用於識別來自載物台1560及SEM柱1530之振動模式之輸入信號係相容的。
在一些實施例中，振動模式之識別可進一步包括基於相容之振動量測信號自針對載物台1560及SEM柱1530之六個自由度形成振動量測之振動模式識別矩陣。振動模式識別矩陣可包括在每一方向(X、Y、Z、Rx、Ry及Rz)上之振動之量測。在此步驟中，可相對於載物台1560來識別SEM柱1530之振動模式。
步驟1610中之振動模式識別可進一步包括使用來自加速度感測器1526之振動量測將位置感測器1522及1524之振動與載物台1560之振動解耦。因為位置感測器1522及1524可安裝於外殼腔室1510上或與外殼腔室1510機械地耦接，所以外殼腔室1510之振動可導致位置感測器1522及1524之振動。由位置感測器1522及1524獲得之振動量測除了包括載物台1560之振動以外，亦可包括位置感測器1522及1524之振動及振動模式。因此，可需要將載物台1560之振動與位置感測器1522及1524之振動解耦並隔離。
基於振動模式識別矩陣，可判定SEM柱1530及載物台1560之振動模式，且可產生對應輸出信號。
在步驟1620中，可使用來自步驟1610之經識別振動模式使用模擬模型或數學模型來估計SEM柱1530及載物台1560之振動。在一些實施例中，三維有限元素分析模型(3D-FEM)可用以估計SEM柱1530及載物台1560沿著X、Y、Z、Rx、Ry及Rz軸中之任一者或全部之振動。
在步驟1630中，可基於來自步驟1620之估計振動預測SEM柱1530及載物台1560之振動。在數位信號處理技術中所遇到之若干問題中之一者包括計算及量測延遲，亦被稱作「單樣本延遲」。為了減輕信號處理延遲之負面影響，可需要判定及施加「經預測」振動信號以補償振動。
在此內容背景中，單樣本延遲可指振動之量測與致動信號或射束偏轉信號1580之施加之間的延遲。舉例而言，可在第一時戳時執行振動量測且可在第二時戳時執行校正信號或射束偏轉信號以補償經量測振動，其中第一時戳與第二時戳之間的時間差為處理經量測振動信號且產生振動補償信號所需之時間量。由於時間延遲，經量測之振動與經施加之補償信號係非同步的，藉此導致振動補償不準確。
為了補償數位信號處理延遲，可基於在第二時戳中對SEM柱1530及載物台1560之所估計振動來預測或預報振動，使得振動量測與補償信號之施加可同步。
在一些實施例中，可執行演算法1600之步驟以預測SEM柱1530及載物台1560在X軸、Y軸或Rz軸中之一或多者上之振動。用以補償在Z軸、Rx軸或Ry軸上之振動之若干方式中的一者可包括尤其藉由調整導降能量來調整入射初級帶電粒子束之聚焦深度。
現在參看圖17，其說明展示符合本發明之實施例的在帶電粒子束系統中將帶電粒子束(例如電子束)聚焦於樣本上之例示性方法1700的流程圖。將電子束聚焦於樣本上之方法可由圖1之帶電粒子EBI系統100、圖2之成像系統200或帶電粒子束系統1500來執行。應瞭解，可控制帶電粒子束系統1500以觀測、成像及檢測樣本(例如圖15之樣本1550)或樣本上之所關注區。成像可包含掃描樣本以對樣本之至少一部分、樣本上之圖案或樣本自身進行成像。檢測樣本可包含掃描樣本以檢測樣本之至少一部分、樣本上之圖案或樣本自身。觀測樣本可包含監測樣本或樣本上之所關注區的圖案的再現性及可重複性。
初級帶電粒子束(例如圖2之初級帶電粒子束220)係自帶電粒子源產生。運用初級帶電粒子束來輻照安置於載物台(例如圖2至圖4之載物台201、圖15之載物台1560)上之樣本。在一些實施例中，可運用初級帶電粒子束之至少一部分來輻照樣本之至少一部分。舉例而言，初級帶電粒子束可為自電子源產生之電子束。電子源可包含但不限於：來自鎢絲或LaB
6陰極之電子之熱離子發射，或來自鎢/ZrO
2冷陰極之電子之場發射。
樣本可安置於載物台之正上方。在一些實施例中，樣本可安置於諸如樣本固持器(例如圖15之晶圓夾盤1562)之轉接器上，該樣本固持器安置於載物台上且緊固至載物台。樣本、樣本固持器及載物台之幾何中心可彼此對準且與主光軸(例如圖8之主光軸801)對準。樣本、樣本固持器及載物台可安置於與主光軸垂直或大體上垂直的平面中。在一些實施例中，樣本或載物台可離軸傾斜使得初級帶電粒子束以小於或大於90°之角度入射於樣本上。在一些實施例中，樣本及載物台可機械地耦接使得載物台在X軸、Y軸或Z軸中之任一者上之位移會相對應地導致樣本之位移。
載物台可與外殼腔室(例如圖15之外殼腔室1510)機械地耦接使得載物台之振動亦可造成外殼腔室之振動。可使用包括但不限於熱焊接、點焊、鉚接、焊接、膠合及其類似者之技術將載物台與外殼腔室機械地耦接。外殼腔室可經組態以容納帶電粒子束柱之機電組件。在本發明之內容背景中，帶電粒子束柱之機電組件可指包括但不限於載物台、晶圓夾盤、樣本、載物台運動控制馬達、驅動器及其類似者的部件或元件。外殼腔室可被置放於抗振平台或減振平台上，以最小化振動對所獲得之影像之總體效能及檢測解析度的影響。在一些實施例中，SEM柱(例如圖15之帶電粒子束柱1530)可被稱作電光組件。舉例而言，該電光組件可包括：帶電粒子源，其經組態以產生帶電粒子；及複數個透鏡(光學的及電磁的)及孔隙，其經組態以將所產生之帶電粒子束聚焦於樣本上。SEM柱可與外殼腔室之一部分機械地耦接使得外殼腔室之振動可造成SEM柱之振動。
在步驟1710中，可使用加速度感測器(例如圖15之加速度感測器1526)以偵測帶電粒子束系統之電光組件之振動。電光組件可包含SEM柱。加速度感測器可經組態以量測SEM柱之振動，或SEM柱之運動之加速度。加速度感測器可包含壓電式加速計、電容式加速計、以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或壓阻加速計。在經組態以量測振動之壓電式加速計中，由振動或運動(加速度)改變所引起的力會產生與施加於其上之力成比例的電荷。由於電荷與力成比例且質量為常數，故電荷亦與加速度成比例。加速度感測器可包含高阻抗電荷輸出加速計或低阻抗輸出加速計，其經組態以回應於偵測到之振動且基於偵測到之振動之頻率來產生電壓信號。加速度感測器可偵測SEM柱之振動並且偵測振動模式，包括但不限於傾斜、旋轉、扭轉、移位等。帶電粒子束系統可包含安裝於SEM柱上之多於一個加速度感測器。由加速度感測器產生之輸出信號可包含諸如電壓信號之電信號。
在步驟1720中，可使用位置感測器(例如圖15之位置感測器1522)以偵測帶電粒子束系統之機電組件之振動。帶電粒子束系統之機電組件可包含載物台、晶圓夾盤、樣本、載物台運動控制馬達、驅動器及其類似者。可使用一或多個位置感測器以偵測載物台在X或Y軸上之振動及振動模式。該(該等)位置感測器可包含雷射二極體感測器總成，該雷射二極體感測器總成尤其包括一維位置敏感偵測器(1-D PSD)或光電二極體之線性陣列。該等位置感測器可經組態以判定載物台之側向位移且偵測載物台之振動模式，諸如在平移X或Y軸及旋轉Rx及Ry軸上之扭轉、傾斜、旋轉、移位。在一些實施例中，第一位置感測器用以偵測沿著X軸之振動、第二位置感測器用以偵測沿著Y軸之振動、第三感測器用以偵測圍繞Rx軸之振動，且第四感測器用以偵測圍繞Ry軸之振動。該(該等)位置感測器可與控制模組(例如圖15之控制模組1570)通信，使得可分析及使用位置感測器之輸出信號以進一步調整射束特性以補償振動。輸出信號可包含位移信號。
位置感測器可安置於外殼腔室之表面上或安裝於外殼腔室上。位置感測器可包含雷射干涉計。位置感測器可與外殼腔室機械地耦接使得外殼腔室之振動造成位置感測器振動。位置感測器可經組態以調整載物台或樣本在X軸、Y軸、Z軸、Rx軸、Ry軸、Rz軸中之一或多者上之位置，並且偵測在X軸、Y軸、Z軸、Rx軸、Ry軸、Rz軸中之一或多者上之振動。位置感測器可包含例如零差式雷射干涉計或外差式雷射干涉計。零差式雷射干涉計使用單頻率雷射源，而外差式雷射干涉計使用具有兩個接近頻率之雷射源。雷射源可包含發射處於633奈米之波長之雷射光的He-Ne氣體雷射。應瞭解，亦可在適當時使用具有單波長或多波長或頻率發射之其他雷射源。位置感測器可基於振動之頻率或偵測到之振動模式之類型產生位移信號或距離信號。
在步驟1730中，可將振動補償信號施加至SEM柱以補償電光組件及機電組件之振動。振動補償信號可由控制器(例如圖15之信號處理器1572)產生，該控制器在本文中亦被稱作動態振動估計控制器(DVEC)。該控制器可經組態以自位置感測器及加速度感測器接收與振動偵測相關聯之信號、處理所接收之信號，且基於經處理之振動信號產生振動補償信號。DVEC可包含以場可程式化閘陣列(FPGA)為基礎之控制器且可經組態以處理來自位置感測器及加速度感測器之振動信號。
DVEC可經組態以使用動態振動估計演算法基於來自位置感測器及加速度感測器之信號來預測或演算振動補償信號。演算法可包含以下步驟：基於來自位置感測器及加速度感測器之振動量測識別SEM柱及載物台在X、Y、Z、Rx、Ry、Rz軸中之每一者上之振動模式；基於經識別之振動模式估計SEM柱及載物台之振動；及預測或演算待施加至SEM柱的在六個自由度中之振動。
該演算法可經即時實施且由DVEC執行。在振動模式識別步驟中，來自位置感測器及加速度感測器之振動量測信號可分別用以識別載物台及SEM柱之振動模式。DVEC可執行振動模式識別。振動模式之識別可包括來自位置感測器及加速度感測器之信號之相容。舉例而言，來自加速度感測器之振動量測信號可包含電壓信號，而來自位置感測器之振動量測信號可包含距離或位移信號。DVEC可將來自加速度感測器之電壓信號轉換成對應位移信號，使得用於識別來自載物台及SEM柱之振動模式之輸入信號係相容的。
振動模式之識別可進一步包括基於相容之振動量測信號自針對載物台及SEM柱之六個自由度形成振動量測之振動模式識別矩陣。振動模式識別矩陣可包括在每一方向(X、Y、Z、Rx、Ry及Rz)上之振動之量測。在此步驟中，可相對於載物台來識別SEM柱之振動模式。
振動模式識別可進一步包括使用來自加速度感測器之振動量測將位置感測器之振動與載物台之振動解耦。因為位置感測器安裝於外殼腔室上或與外殼腔室機械地耦接，所以外殼腔室之振動可導致位置感測器之振動。由位置感測器獲得之振動量測除了包括載物台之振動以外，亦可包括位置感測器之振動及振動模式。因此，將載物台之振動與位置感測器之振動解耦及隔離。基於振動模式識別矩陣，可判定SEM柱及載物台之振動模式，且可產生對應輸出信號。
可使用經識別振動模式使用模擬模型或數學模型來估計SEM柱及載物台之振動。三維有限元素分析模型(3D-FEM)可用以估計SEM柱及載物台沿著X、Y、Z、Rx、Ry及Rz軸之振動。應瞭解，可在適當時使用其他模擬模型。
可基於估計振動預測SEM柱及載物台之振動。在數位信號處理技術中所遇到之若干問題中之一者包括計算及量測延遲，亦被稱作「單樣本延遲」。為了減輕信號處理延遲之負面影響，可需要判定及施加「經預測」振動信號以補償振動。
在此內容背景中，單樣本延遲可指振動之量測與致動信號或射束偏轉信號之施加之間的延遲。舉例而言，可在第一時戳時執行振動量測且可在第二時戳時執行校正信號或射束偏轉信號以補償經量測振動，其中第一時戳與第二時戳之間的時間差為處理經量測振動信號且產生振動補償信號所需之時間量。由於時間延遲，經量測之振動與經施加之補償信號係非同步的，藉此導致振動補償不準確。為了補償數位信號處理延遲，可基於在第二時戳中對SEM柱及載物台之所估計振動來預測或預報振動，使得振動量測與補償信號之施加可同步。
經預測振動信號可與射束掃描信號(例如圖15之射束掃描信號1575)組合地被施加至影像控制器(例如圖15之數位影像控制器1576)。射束掃描信號可被直接施加至數位影像控制器或可經由控制模組而施加至數位影像控制器。在一些實施例中，射束掃描信號可由使用者、主機或射束控制模組(例如圖3之射束控制模組365)產生。影像控制器可經組態以基於射束掃描信號及來自信號處理器或控制器之經預測振動信號而產生補償射束掃描信號。
致動器(例如圖15之致動器1578)可經組態以自影像控制器接收經補償射束掃描信號，且基於所接收之經補償射束掃描信號而產生射束偏轉信號(例如圖15之射束偏轉信號1580)。致動器可包含經組態以使用數位信號處理技術來產生電波形之數位波產生器。可將射束偏轉信號施加至SEM柱以調整射束特性且補償振動。可經由射束偏轉控制器(例如圖3之射束偏轉控制器367)或射束控制模組將射束偏轉信號施加至SEM柱。射束偏轉信號可經組態以藉由例如基於偵測到之振動調整初級帶電粒子束之特性來補償帶電粒子束系統之振動。應瞭解，儘管信號處理器、數位影像控制器及致動器被說明為控制模組之組件，但此等組件中之一或多者可用作帶電粒子束系統之單機元件。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1. 一種帶電粒子束系統，其包含：
一載物台，其經組態以固持一樣本且在X-Y及Z軸中之至少一者上可移動；
一位置感測系統，其經組態以判定該載物台之一側向及豎直位移；及
一控制器，其經組態以：
施加一第一信號以使入射於該樣本上之一初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該載物台之該側向位移；及
施加一第二信號以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。
2. 如條項1之系統，其中該第一信號包含影響該初級帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號。
3. 如條項2之系統，其中該電信號包含具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
4. 如條項1至3中任一項之系統，其中該側向位移對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。
5. 如條項1至4中任一項之系統，其中該控制器經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該第一信號或該第二信號中之至少一者。
6. 如條項1至5中任一項之系統，其中該第二信號包含施加至該載物台之一電壓信號，其影響入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束如何在該Z軸上聚焦。
7. 如條項6之系統，其中該電壓信號包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
8. 如條項1至7中任一項之系統，其中該豎直位移對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且其中該豎直位移在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。
9. 如條項1至8中任一項之系統，其進一步包含一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由一第三信號獨立控制之複數個馬達。
10. 如條項9之系統，其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
11. 如條項9及10中任一項之系統，其中該第三信號包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。
12. 如條項9至11中任一項之系統，其中該複數個馬達包含一壓電馬達、壓電致動器或一超音波壓電馬達中之至少一者。
13. 如條項11之系統，其進一步包含：
一第一組件，其經組態以基於該複數個控制信號形成一嵌入式控制信號；及
一第二組件，其經組態以自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
14. 如條項10至13中任一項之系統，其中調整該載物台之該位階量測係基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。
15. 如條項1至14中任一項之系統，其中該位置感測系統使用一雷射干涉計及一高度感測器之一組合來判定該載物台之該側向及豎直位移。
16. 如條項15之系統，其中該雷射干涉計經組態以至少判定該載物台之該側向位移。
17. 如條項15之系統，其中該高度感測器經組態以至少判定該載物台之該豎直位移。
18. 一種帶電粒子束系統，其包含：
一載物台，其經組態以固持一樣本且至少在一Z軸上可移動；
一位置感測系統，其經組態以判定該載物台之一豎直位移；及
一控制器，其經組態以將一電壓信號施加至該載物台，該電壓信號影響入射於該樣本上之帶電粒子束在該Z軸上如何聚焦。
19. 如條項18之系統，其中該豎直位移對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且其中該豎直位移在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。
20. 如條項18及19中任一項之系統，其中該控制器經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該電壓信號。
21. 如條項18至20中任一項之系統，其中該電壓信號包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
22. 如條項18至21中任一項之系統，其進一步包含一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由一控制信號獨立控制之複數個馬達。
23. 如條項22之系統，其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
24. 如條項22及23中任一項之系統，其中該控制信號包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。
25. 如條項24之系統，其進一步包含：
一第一組件，其經組態以基於該複數個控制信號形成一嵌入式控制信號；及
一第二組件，其經組態以自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
26. 如條項18至25中任一項之系統，其中定位系統包含用以判定該載物台之該豎直位移之一高度感測器。
27. 一種用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之方法，該方法包含：
自一帶電粒子源產生一初級帶電粒子束；
判定該載物台之一側向位移及一豎直位移，其中該載物台在X-Y及Z軸中之至少一者上可移動；
施加一第一信號以使入射於該樣本上之該初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該載物台之該側向位移；及
將一第二信號施加至該載物台以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。
28. 如條項27之方法，其中該第一信號包含影響該初級帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號。
29. 如條項28之方法，其中該電信號包含具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
30. 如條項27至29中任一項之方法，其中該側向位移對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。
31. 如條項27至30中任一項之方法，其中該豎直位移對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且其中該豎直位移在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。
32. 如條項27至31中任一項之方法，其進一步包含在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該第一信號或該第二信號中之至少一者。
33. 如條項27至32中任一項之方法，其中該第二信號包含施加至該載物台之一電壓信號，其影響入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束如何在該Z軸上聚焦。
34. 如條項33之方法，其中該電壓信號包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
35. 如條項27至34中任一項之方法，其進一步包含將一第三信號施加至一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由該第三信號獨立控制之複數個馬達。
36. 如條項35之方法，其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
37. 如條項35及36中任一項之方法，其中該第三信號包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。
38. 如條項35至37中任一項之方法，其中施加該第三信號包含：
嵌入該複數個控制信號以形成一嵌入式控制信號；及
自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
39. 如條項36至38中任一項之方法，其中調整該載物台之該位階量測係基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。
40. 如條項27至39中任一項之方法，其中該載物台之該側向及豎直位移係由一位置感測系統判定。
41. 如條項40之方法，其中該位置感測系統使用一雷射干涉計及一高度感測器之一組合來判定該載物台之該側向及豎直位移。
42. 如條項41之方法，其中該雷射干涉計經組態以判定該載物台之該側向位移。
43. 如條項41之方法，其中該高度感測器經組態以判定該載物台之該豎直位移。
44. 一種用於輻照安置於一帶電粒子束系統中之一載物台上的一樣本之方法，該方法包含：
自一帶電粒子源產生一初級帶電粒子束；
判定該載物台之一豎直位移，其中該載物台在一Z軸上可移動；及
將一電壓信號施加至該載物台以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。
45. 如條項44之方法，其中該豎直位移對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且其中該豎直位移在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉。
46. 如條項44及45中任一項之方法，其進一步包含：
判定該載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y軸中之至少一者上可移動；及
施加一射束偏轉信號以使入射於該樣本上之一經聚焦帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該側向位移。
47. 如條項44至46中任一項之方法，其進一步包含在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該電壓信號或該射束偏轉信號中之至少一者。
48. 如條項44至47中任一項之方法，其中該電壓信號包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
49. 如條項46之方法，其中該射束偏轉信號包含影響該經聚焦帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號。
50. 如條項49之方法，其中該電信號包含具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
51. 如條項46至50中任一項之方法，其中該側向位移對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。
52. 如條項44至51中任一項之方法，其進一步包含將一控制信號施加至一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由該控制信號獨立控制之複數個馬達。
53. 如條項52之方法，其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
54. 如條項52及53中任一項之方法，其中該控制信號包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。
55. 如條項52至54中任一項之方法，其中該複數個馬達包含一壓電馬達、壓電致動器或一超音波壓電馬達中之至少一者。
56. 如條項52至55中任一項之方法，其中施加該控制信號包含：
嵌入該複數個控制信號以形成一嵌入式控制信號；及
自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
57. 如條項53至56中任一項之方法，其中調整該載物台之該位階量測係基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。
58. 如條項46至57中任一項之方法，其中該載物台之該側向及豎直位移係由一位置感測系統判定。
59. 如條項58之方法，其中該位置感測系統使用一雷射干涉計及一高度感測器之一組合來判定該載物台之該側向及豎直位移。
60. 如條項59之方法，其中該雷射干涉計經組態以判定該載物台之該側向位移。
61. 如條項59之方法，其中該高度感測器經組態以判定該載物台之該豎直位移。
62. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集，其中該裝置包括用以產生一初級帶電粒子束之一帶電粒子源且該方法包含：
判定一載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y軸中之至少一者上可移動；及
指示一控制器施加一第一信號以使入射於樣本上之該初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償側向位移。
63. 如條項62之媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行以下操作：
判定該載物台之一豎直位移，其中該載物台在一Z軸上可移動；及
指示該控制器施加一第二信號以調整入射於該樣本上之該初級帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該豎直位移。
64. 如條項62及63中任一項之媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行以下操作：
將一第三信號施加至經組態以調整該載物台之一位階量測之一載物台運動控制器，使得該載物台大體上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
65. 一種將一帶電粒子束聚焦於一樣本上之方法，該方法包含：
運用該帶電粒子束輻照安置於一帶電粒子束系統之一載物台上之該樣本；
使用該帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本調整該帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及
使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。
66. 如條項65之方法，其中調整該第一焦點之該部位包含調整該載物台在一Z軸上之一位置。
67. 如條項66之方法，其中調整該載物台在該Z軸上之該位置包含：
使用一高度感測器判定該樣本在該Z軸上之一位置；及
使用一載物台運動控制器基於該樣本之該經判定位置來調整該載物台在該Z軸上之該位置。
68. 如條項65至67中任一項之方法，其中該第一組件經組態以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一聚焦深度。
69. 如條項65至68中任一項之方法，其中該第一組件位於該帶電粒子系統之該物鏡之該聚焦組件的上游。
70. 如條項69之方法，其中該第一組件包含一帶電粒子源、該帶電粒子源之一陽極，或一聚光透鏡，且其中該帶電粒子系統之該第一組件不同於該帶電粒子系統之該第二組件。
71. 如條項65至70中任一項之方法，其中操控該電磁場包含調整施加至該帶電粒子系統之該第二組件之一電信號。
72. 如條項65至71中任一項之方法，其中該帶電粒子系統之該第二組件包含該物鏡之一控制電極、該樣本或該載物台中的一或多者。
73. 如條項71至72中任一項之方法，其中調整施加至該第二組件之該電信號會調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。
74. 如條項72至73中任一項之方法，其中調整該電信號包含：
調整施加至該物鏡之該控制電極的該電信號之一第一分量；及
調整施加至該載物台之該電信號之一第二分量。
75. 如條項74之方法，其中調整施加至該控制電極之該電信號之該第一分量相對於該樣本粗略調整該帶電粒子束之該第一焦點，且其中調整施加至該載物台之該電信號之該第二分量相對於該樣本精細調整該帶電粒子束之該第一焦點。
76. 如條項74至75中任一項之方法，其中該電信號之該第一分量係基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。
77. 如條項74至76中任一項之方法，其中該電信號之該第一分量包含具有在5 KV至10 KV之一範圍內之一絕對值的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量包含具有在0 V至150 V之一範圍內之一絕對值的一電壓信號。
78. 如條項65至77中任一項之方法，其中操控該電磁場進一步包含調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一電場。
79. 如條項65至78中任一項之方法，其中操控該電磁場進一步包含調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一磁場。
80. 如條項78及79中任一項之方法，其中該帶電粒子束之該特性包含該帶電粒子束之一路徑、一方向、一速度或一加速度中之至少一者。
81. 如條項73至80中任一項之方法，其中該帶電粒子束之該導降能量在500 EV至3 keV之一範圍內。
82. 一種將一帶電粒子束聚焦於一樣本上之方法，該方法包含：
運用該帶電粒子束輻照安置於一帶電粒子束系統之一載物台上之該樣本；
使用該帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本調整該帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及
藉由調整施加至一物鏡之一控制電極的一電信號之一第一分量來操控與該樣本相關聯之一電磁場，以藉由調整該樣本上之該帶電粒子束之該第一焦點而形成一第二焦點。
83. 如條項82之方法，其中調整該第一焦點之該部位包含調整該載物台在一Z軸上之一位置。
84. 如條項83之方法，其中調整該載物台在該Z軸上之該位置包含：
使用一高度感測器判定該樣本在該Z軸上之一位置；及
使用一載物台運動控制器基於該樣本之該經判定位置來調整該載物台在該Z軸上之該位置。
85. 如條項82至84中任一項之方法，其中該第一組件經組態以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一聚焦深度。
86. 如條項82至85中任一項之方法，其中該第一組件位於該帶電粒子系統之該物鏡之一聚焦組件的上游，且其中該第一組件包含一帶電粒子源、該帶電粒子源之一陽極，或一聚光透鏡。
87. 如條項82至86中任一項之方法，其中該控制電極包含該帶電粒子系統之一第二組件且位於該帶電粒子系統之該物鏡之一聚焦組件的下游。
88. 如條項87之方法，其中調整施加至該第二組件之該電信號會調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。
89. 如條項88之方法，其中該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
90. 如條項87至89中任一項之方法，其中該帶電粒子系統之該第二組件包含該物鏡之該控制電極、該樣本或該載物台中的一或多者。
91. 如條項87至90中任一項之方法，其中該帶電粒子系統之該第一組件不同於該帶電粒子系統之該第二組件。
92. 如條項82至91中任一項之方法，其中操控該電磁場進一步包含調整施加至該載物台之該電信號之一第二分量。
93. 如條項88至92中任一項之方法，其中該電信號之該第一分量係基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。
94. 如條項92及93中任一項之方法，其中該電信號之該第一分量包含具有在5 KV至10 KV之一範圍內之一絕對值的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量包含具有在0 V至150 V之一範圍內之一絕對值的一電壓信號。
95. 如條項92至94中任一項之方法，其中調整施加至該控制電極之該電信號之該第一分量會粗略調整該帶電粒子束之該第一焦點，且其中調整施加至該載物台之該電信號之該第二分量相對於該樣本精細調整該帶電粒子束之該第一焦點。
96. 如條項82至95中任一項之方法，其中操控該電磁場進一步包含調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一磁場。
97. 如條項96之方法，其中該帶電粒子束之該特性包含該帶電粒子束之一路徑、一方向、一速度或一加速度中之至少一者。
98. 一種帶電粒子束系統，其包含：
一載物台，其經組態以固持一樣本且沿著X-Y軸或Z軸中之至少一者可移動；及
一控制器，其具有電路且經組態以：
使用該帶電粒子系統之一第一組件相對於該樣本調整帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及
使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。
99. 如條項98之系統，其中該第一焦點之該部位之調整包含該載物台在該Z軸上之一位置之調整。
100. 如條項98及99中任一項之系統，其進一步包含經組態以判定該樣本在該Z軸上之一位置之一位置感測系統，其中該位置感測系統包含一高度感測器，該高度感測器包括一雷射二極體-感測器總成。
101. 如條項100之系統，其中該控制器經組態以基於由該位置感測系統判定之該樣本之該位置而調整該載物台在該Z軸上的該位置。
102. 如條項100及101中任一項之系統，其中該高度感測器經組態以判定該樣本在該Z軸上之該位置，且其中該控制器經組態以調整該載物台在該Z軸上之該位置，以在該樣本上形成該帶電粒子束之該第一焦點。
103. 如條項98至102中任一項之系統，其中該第一組件經組態以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一聚焦深度。
104. 如條項98至103中任一項之系統，其中該第一組件位於該帶電粒子系統之該物鏡之該聚焦組件的上游。
105. 如條項104之系統，其中該第一組件包含一帶電粒子源、該帶電粒子源之一陽極，或一聚光透鏡，且其中該帶電粒子系統之該第一組件不同於該帶電粒子系統之該第二組件。
106. 如條項98至105中任一項之系統，其中該電磁場之操控包含施加至該帶電粒子系統之該第二組件的一電信號之調整。
107. 如條項98至106中任一項之系統，其中該帶電粒子系統之該第二組件包含該物鏡之一控制電極、該樣本或該載物台中的一或多者。
108. 如條項106及107中任一項之系統，其中施加至該第二組件之該電信號之調整會調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。
109. 如條項107及108中任一項之系統，其中該電信號之該調整包含：
施加至該物鏡之該控制電極的該電信號之一第一分量之一調整；及
施加至該載物台之該電信號之一第二分量的一調整。
110. 如條項109之系統，其中施加至該控制電極之該電信號之該第一分量的調整會粗略調整該帶電粒子束之該第一焦點，且其中施加至該載物台之該電信號之該第二分量的調整相對於該樣本精細調整該帶電粒子束之該第一焦點。
111. 如條項98至110中任一項之系統，其中該控制器經進一步組態以藉由調整經組態以影響該帶電粒子束之一特性之一磁場來操控該電磁場。
112. 如條項111之系統，其中該帶電粒子束之該特性包含該帶電粒子束之一路徑、一方向、一速度或一加速度中之至少一者。
113. 如條項110至112中任一項之系統，其中該電信號之該第一分量係基於該帶電粒子束之一加速電壓及該導降能量而判定。
114. 如條項110至113中任一項之系統，其中該電信號之該第一分量包含具有在5 KV至10 KV之一範圍內之一絕對值的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量包含具有在0 V至150 V之一範圍內之一絕對值的一電壓信號。
115. 如條項109至114中任一項之系統，其中該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
116. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集，其中該裝置包括用以產生一帶電粒子束之一帶電粒子源且該方法包含：
使用帶電粒子系統之一第一組件相對於樣本來調整該帶電粒子束之一第一焦點之一部位；及
使用一第二組件操控與該樣本相關聯之一電磁場以藉由相對於該樣本調整該帶電粒子束之該第一焦點來形成一第二焦點，其中該第二組件位於該帶電粒子系統之一物鏡之一聚焦組件的下游。
117. 如條項116之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之一或多個處理器執行的該指令集致使該裝置進一步執行以下操作：
使用一高度感測器判定該樣本在一Z軸上之一位置；及
使用一載物台運動控制器基於該樣本之該經判定位置調整該載物台在該Z軸上之位置，以在該樣本上形成該帶電粒子束之初始焦點。
118. 如條項116及117中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之一或多個處理器執行的該指令集致使該裝置藉由以下操作來進一步執行操控與該樣本相關聯的一電磁場：
調整一電信號之一第一分量以粗略調整該帶電粒子束在該樣本之一表面上的該第一焦點；及
調整至該載物台之該電信號之一第二分量以精細調整該帶電粒子束在該樣本之該表面上的該第一焦點。
119. 一種在一帶電粒子束裝置中產生一樣本之一3D影像的方法，該方法包含：
運用一帶電粒子束輻照安置於一載物台上之該樣本；
操控與該樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一焦點；
基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；
自該樣本之該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及
自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。
120. 如條項119之方法，其中操控該電磁場包含調整施加至該帶電粒子束裝置之一物鏡之一控制電極的一電信號之一第一分量。
121. 如條項120之方法，其中操控該電磁場進一步包含調整施加至該帶電粒子束裝置之該載物台的該電信號之一第二分量。
122. 如條項121之方法，其中調整該電信號之該第二分量會調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。
123. 如條項121至122中任一項之方法，其中調整施加至該控制電極之該電信號之該第一分量會粗略調整該帶電粒子束之該第一焦點，且其中調整施加至該載物台之該電信號之該第二分量相對於該樣本精細調整該帶電粒子束之該第一焦點。
124. 如條項121至123中任一項之方法，其中該電信號之該第一分量包含具有在5 KV至10 KV之一範圍內之一絕對值的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量包含具有在0 V至150 V之一範圍內之一絕對值的一電壓信號。
125. 如條項122至124中任一項之方法，其中該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
126. 如條項119至125中任一項之方法，其進一步包含形成與該樣本之一頂部表面重合的該複數個焦平面之一第一焦平面。
127. 如條項126之方法，其進一步包含在該第一焦平面下方之一距離處形成該複數個焦平面之一第二焦平面。
128. 如條項127之方法，其中基於正被成像之一特徵或該樣本之一材料來動態地調整該第一焦平面與該第二焦平面之間的距離。
129. 如條項119至128中任一項之方法，其進一步包含在該樣本之該複數個焦平面之每一焦平面處產生複數個影像圖框。
130. 如條項119至129中任一項之方法，其中產生該3D影像包含使用一重建構演算法來重建構該複數個影像圖框。
131. 一種帶電粒子束系統，其包含：
一載物台，其經組態以固持一樣本且沿著X-Y軸或Z軸中之至少一者可移動；及
一控制器，其具有電路，該電路經組態以：
操控與該樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整帶電粒子束之一焦點；
基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；
自該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及
自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。
132. 如條項131之系統，其中該電磁場之操控包含施加至該帶電粒子束系統之一物鏡之一控制電極的一電信號之一第一分量之調整。
133. 如條項132之系統，其中該電磁場之操控進一步包含施加至該帶電粒子束系統之該載物台的該電信號之一第二分量之調整。
134. 如條項133之系統，其中該電信號之該第二分量之調整會調整該樣本上之該帶電粒子束之一導降能量。
135. 如條項133及134中任一項之系統，其中施加至該控制電極之該電信號之該第一分量的調整會粗略調整該帶電粒子束之第一焦點，且其中施加至該載物台之該電信號之該第二分量的調整相對於該樣本精細調整該帶電粒子束之第一焦點。
136. 如條項133至135中任一項之系統，其中該電信號之該第一分量包含具有在5 KV至10 KV之一範圍內之一絕對值的一電壓信號，且其中該電信號之該第二分量包含具有在0 V至150 V之一範圍內之一絕對值的一電壓信號。
137. 如條項134至136中任一項之系統，其中該帶電粒子束之該導降能量係在500 eV至3 keV之一範圍內。
138. 如條項131至137中任一項之系統，其中該複數個焦平面包括與該樣本之一頂部表面重合的一第一焦平面。
139. 如條項138之系統，其中該複數個焦平面包括在該第一焦平面下方之一距離處形成的一第二焦平面。
140. 如條項139之系統，其中該第一焦平面與該第二焦平面之間的距離係基於正被成像之一特徵或該樣本之一材料而動態地調整。
141. 如條項131至140中任一項之系統，其中該控制器經進一步組態以在該樣本之該複數個焦平面之每一焦平面處產生複數個影像圖框。
142. 如條項131至141中任一項之系統，其中該控制器經進一步組態以藉由使用一重建構演算法重建構該複數個影像圖框來產生該樣本之該3D影像。
143. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集，其中該裝置包括用以產生一帶電粒子束之一帶電粒子源且該方法包含：
操控與一樣本相關聯的一電磁場以相對於該樣本調整該帶電粒子束之一焦點；
基於該電磁場之該操控形成大體上垂直於該帶電粒子束之一主光軸之複數個焦平面；
自該樣本之該複數個焦平面產生複數個影像圖框，其中該複數個影像圖框之一影像圖框係與該複數個焦平面之一對應焦平面相關聯；及
自該複數個影像圖框及對應焦平面資訊產生該樣本之一3D影像。
144. 如條項143之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行以下操作：
形成與該樣本之一頂部表面重合的該複數個焦平面之一第一焦平面；及
在該第一焦平面下方之一預定距離處形成該複數個焦平面之一第二焦平面。
145. 一種判定一帶電粒子束裝置之一振動之方法，該方法包含：
偵測經組態以將帶電粒子束導引朝向樣本的一電光組件之一第一振動；及
偵測經組態以固持該樣本之一機電組件之一第二振動；及
基於該帶電粒子束裝置之該經判定振動向該電光組件施加一振動補償信號以補償該第一振動及該第二振動。
146. 如條項145之方法，其進一步包含相對於一或多個軸調整該樣本之一位置，其中調整該樣本之該位置會導致該電光組件及該機電組件振動。
147. 如條項145及146中任一項之方法，其中偵測該第一振動包含藉由使用一第一感測器偵測該電光組件圍繞一或多個軸之一振動。
148. 如條項147之方法，其中該第一感測器包含與該電光組件機械耦接之一加速度感測器。
149. 如條項148之方法，其中該加速度感測器包含一壓電式感測器、一電容式加速計、一以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或一壓阻加速計。
150. 如條項147至149中任一項之方法，其中該第一感測器經組態以基於該偵測到之第一振動之一頻率產生一電壓信號。
151. 如條項150之方法，其中偵測該第二振動包含藉由使用一第二感測器偵測該機電組件在平移軸及旋轉軸上之一振動。
152. 如條項151之方法，其中該第二感測器包含經組態以基於該偵測到之第二振動之一頻率產生一位移信號的複數個位置感測器。
153. 如條項152之方法，其中該複數個位置感測器之一第一位置感測器經組態以偵測該機電組件在平移軸上之振動，且其中該複數個位置感測器之一第二位置感測器經組態以偵測該機電組件在旋轉軸上之振動。
154. 如條項152至153中任一項之方法，其進一步包含：
由一第一控制器接收該電壓信號及該位移信號；及
使用該第一控制器基於該所接收之電壓信號及該位移信號來判定該振動補償信號。
155. 如條項154之方法，其中判定該振動補償信號包含：
基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；
基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；
基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及
基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。
156. 如條項145至155中任一項之方法，其中基於參照該第一振動及該第二振動之一量測時間而對一未來時間之一經預測振動的一估計，判定該振動補償信號以補償該振動。
157. 如條項155及156中任一項之方法，其中識別該複數個振動模式包含將該電壓信號轉換成一對應距離信號。
158. 如條項155至157中任一項之方法，其中識別該複數個振動模式進一步包含將該機電組件之該第二振動與該機電組件之一外殼之一振動解耦。
159. 如條項155至158中任一項之方法，其中估計該電光組件及該機電組件之該振動包含使用一模擬模型。
160. 如條項159之方法，其中該模擬模型包含一三維有限元素分析模型(3D-FEM)、一有限差分分析模型(FDM)或一數學分析模型。
161. 如條項154至160之方法，其進一步包含由一第二控制器接收該經判定之振動補償信號。
162. 如條項161之方法，其進一步包含：
由該第二控制器接收一射束掃描信號；及
由該第二控制器基於該所接收射束掃描信號及該所接收振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號。
163. 如條項162之方法，其進一步包含由一信號產生器基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號。
164. 如條項163之方法，其中該射束偏轉信號經施加至該電光組件，且用以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性。
165. 如條項163及164中任一項之方法，其中該射束偏轉信號經施加至與該電光組件相關聯之一射束偏轉控制器。
166. 如條項164及165中任一項之方法，其中該帶電粒子束之該特性包含一射束掃描速度、一射束掃描頻率、一射束掃描持續時間或一射束掃描範圍。
167. 如條項158至166中任一項之方法，其中該複數個位置感測器安置於該機電組件之該外殼之一表面上。
168. 如條項145至167中任一項之方法，其中該電光組件包含一帶電粒子柱，且其中該機電組件包含經組態以固持該樣本且在X軸、Y軸或Z軸中之一或多者上可移動的一載物台。
169. 一種帶電粒子束系統，其包含：
一第一感測器，其經組態以偵測該帶電粒子束系統之一電光組件之一第一振動；
一第二感測器，其經組態以偵測該帶電粒子束系統之一機電組件之一第二振動；及
一第一控制器，其包括用以基於施加至該電光組件之該偵測到之第一振動及該第二振動而產生一振動補償信號的電路。
170. 如條項169之系統，其中該電光組件包含一帶電粒子柱且經組態以將一帶電粒子束導引朝向一樣本。
171. 如條項170之系統，其中該機電組件包含經組態以固持該樣本且在X軸、Y軸或Z軸中之一或多者上可移動的一載物台。
172. 如條項170及171中任一項之系統，其中該樣本之一位置之一調整會造成該電光組件及該機電組件振動。
173. 如條項169至172中任一項之系統，其進一步包含經組態以容納該帶電粒子束裝置之該機電組件之一外殼。
174. 如條項173之系統，其中該機電組件與該外殼機械耦接使得移動該載物台會造成該外殼之一振動。
175. 如條項173及174中任一項之系統，其中該電光組件與該外殼機械耦接使得該外殼之該振動會造成該電光組件之該第一振動。
176. 如條項169至175中任一項之系統，其中該第一感測器經進一步組態以偵測該電光組件圍繞一或多個軸之該第一振動。
177. 如條項169至176中任一項之系統，其中該第一感測器包含與該電光組件機械耦接之一加速度感測器。
178. 如條項177之系統，其中該加速度感測器包含一壓電式感測器、一電容性加速計、一以微機電系統(MEMS)為基礎之加速計或一壓阻加速計。
179. 如條項169至178中任一項之系統，其中該第一感測器經組態以基於該偵測到之第一振動之一頻率而產生一電壓信號。
180. 如條項179之系統，其中該第二感測器經組態以偵測該機電組件在平移軸及旋轉軸上之該第二振動。
181. 如條項179及180中任一項之系統，其中該第二感測器包含經組態以基於該偵測到之第二振動之一頻率產生一位移信號的複數個位置感測器。
182. 如條項181之系統，其中該複數個位置感測器之一第一位置感測器經組態以偵測該機電組件在平移軸上之振動，且其中該複數個位置感測器之一第二位置感測器經組態以偵測該機電組件在旋轉軸上之振動。
183. 如條項182之系統，其中該第一位置感測器及該第二位置感測器安置於該機電組件之該外殼之一表面上。
184. 如條項181至183中任一項之系統，其中該第一控制器經進一步組態以：
接收該電壓信號及該位移信號；及
基於該電壓信號及該位移信號判定該振動補償信號。
185. 如條項169至184中任一項之系統，其中該第一控制器包括用以進行以下操作之電路：
基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；
基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；
基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及
基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。
186. 如條項169至185中任一項之系統，其中該振動補償信號係基於參照該第一振動及該第二振動之一量測時間而對一未來時間之一經預測振動的一估計而經判定以補償該振動。
187. 如條項185及186中任一項之系統，其中該複數個振動模式之識別包含該電壓信號之轉換成一對應距離信號。
188. 如條項185至187中任一項之系統，其中該複數個振動模式之識別進一步包含該機電組件之該第二振動與該機電組件之該外殼之一振動的解耦。
189. 如條項184至188中任一項之系統，其中該電光組件及該機電組件之該振動之估計包含使用一模擬模型。
190. 如條項189之系統，其中該模擬模型包含一三維有限元素分析模型(3D-FEM)、一有限差分分析模型(FDM)或一數學分析模型。
191. 如條項184至190中任一項之系統，其進一步包含一第二控制器，該第二控制器包括用以接收該經判定振動補償信號之電路。
192. 如條項191之系統，其中該第二控制器包括用以進行以下操作之電路：
接收一射束掃描信號；及
基於該所接收射束掃描信號及該振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號。
193. 如條項192之系統，其進一步包含經組態以基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號之一信號產生器。
194. 如條項193之系統，其中該射束偏轉信號經施加至該電光組件，且經組態以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性。
195. 如條項193及194中任一項之系統，其中該射束偏轉信號經施加至與該電光組件相關聯之一射束偏轉控制器。
196. 如條項194及195中任一項之系統，其中該帶電粒子束之該特性包含一射束掃描速度、一射束掃描頻率、一射束掃描持續時間或一射束掃描範圍。
197. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行判定一帶電粒子束裝置之一振動之一方法的一指令集，該方法包含：
偵測經組態以將帶電粒子束導引朝向一樣本的一電光組件之一第一振動；及
偵測經組態以固持該樣本之一機電組件之一第二振動；及
基於該帶電粒子束裝置之該經判定振動向該電光組件施加一振動補償信號以補償該第一振動及該第二振動。
198. 如條項197之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行相對於一或多個軸調整該樣本之一位置，其中調整該樣本之該位置造成該電光組件及該機電組件振動。
199. 如條項197及198中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行基於該電壓信號及該位移信號判定一振動補償信號，該判定包含以下步驟：
基於與該第一振動及該第二振動相關聯之資訊識別複數個振動模式；
基於該經識別之複數個振動模式估計該電光組件及該機電組件之該振動；
基於該電光組件及該機電組件之該估計振動判定在複數個軸上之振動；及
基於在該複數個軸上之該經判定振動來判定該振動補償信號。
200. 如條項197至199中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該裝置之該一或多個處理器執行之該指令集致使該裝置進一步執行如下操作：
由一控制器接收一射束掃描信號；
基於該所接收射束掃描信號及該振動補償信號來產生一經修改射束掃描信號；
由一信號產生器基於該經修改射束掃描信號產生一射束偏轉信號，其中該射束偏轉信號經施加至該電光組件且經組態以調整入射於該樣本上之該帶電粒子束之一特性；及
將該射束偏轉信號施加至與該電光組件相關聯之一射束偏轉控制器。
可提供非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於使處理器(例如控制器109之處理器、處理器430)進行以下操作的指令：晶圓檢測、晶圓成像、載物台校準、位移誤差校準、位移誤差補償、操控與樣本相關聯之電磁場、與影像獲取系統通信、啟動加速度感測器、啟動雷射干涉計、操作DVEC、執行演算法以估計SEM柱及載物台之振動、操作帶電粒子束裝置或其他成像器件等。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、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。
諸圖中之方塊圖說明根據本發明之各種例示性實施例之系統、方法及電腦硬體或軟體產品之可能實施方式的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一區塊可表示程式碼之模組、片段或部分，其包含用於實施指定邏輯功能的一或多個可執行指令。應理解，在一些替代實施中，區塊中所指示之功能可不按圖中所提及之次序出現。舉例而言，視所涉及之功能性而定，連續展示的兩個區塊可大體上同時執行或實施，或兩個區塊有時可以相反次序執行。一些區塊亦可省略。亦應理解，方塊圖之每一區塊及該等區塊之組合可藉由執行指定功能或動作的基於專用硬體之系統，或藉由專用硬體及電腦指令之組合來實施。
應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所說明之確切建構，且可在不背離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。
100:電子束檢測(EBI)系統
101:主腔室
102:裝載/鎖定腔室
104:電子束工具
106:設備前端模組(EFEM)
106a:第一裝載埠
106b:第二裝載埠
109:控制器
200:成像系統
201:機動樣本載物台
202:晶圓固持器
203:晶圓
204:物鏡總成
204a:磁極片
204b:控制電極
204c:偏轉器
204d:勵磁線圈
206:電子偵測器
206a:電子感測器表面
206b:電子感測器表面
208:物鏡孔徑
210:聚光透鏡
212:射束限制孔徑
214:槍孔徑
216:陽極
218:陰極
220:初級帶電粒子束/初級電子束
222:二次電子束
250:影像處理系統
260:影像獲取器
270:儲存器
300:帶電粒子束系統
310:帶電粒子束柱
312:光軸
314:初級帶電粒子束
315:聚光透鏡
320:偏轉器陣列
330:帶電粒子束
340:高度感測器
350:雷射干涉計
360:系統控制模組
362:載物台控制模組
365:射束控制模組
367:射束偏轉控制器
370:載物台運動控制器
372:z軸運動控制器
372_1:致動器
372_2:致動器
372_3:致動器
374:X-Y軸運動控制器
410:信號處理電路
412:信號聚集電路
414:信號偏析電路
415:信號轉換器
510:步驟
520:步驟
530:步驟
610:步驟
620:步驟
630:步驟
710:步驟
720:步驟
730:步驟
740:步驟
750:步驟
800:帶電粒子束系統
801:主光軸
802:陰極
805:源供應單元
810:聚光透鏡
815:電子偵測器
820:物鏡總成
824:控制電極
830:控制單元
840:高度感測器
850:晶圓
860:載物台
910A:步驟
910B:步驟
920A:步驟
920B:步驟
930A:步驟
930B:步驟
1000:帶電粒子束系統
1004:電子束檢測工具
1009:控制器
1060:影像獲取系統
1110:特徵
1115:頂部平面
1135:中間平面
1150:影像圖框
1152:影像圖框
1154:影像圖框
1155:基底平面
1200:製程
1210:特徵
1215:頂部平面
1217:俯視圖
1220:第一影像圖框
1225:中間平面
1227:俯視圖
1230:第二影像圖框
1235:中間平面
1237:俯視圖
1240:第三影像圖框
1245:中間平面
1247:俯視圖
1250:第四影像圖框
1255:基底平面
1257:俯視圖
1260:第五影像圖框
1270:3D影像
1310:步驟
1320:步驟
1330:步驟
1340:步驟
1350:步驟
1450:載物台
1500:帶電粒子束系統
1510:外殼腔室
1522:位置感測器
1524:位置感測器
1526:加速度感測器
1530:帶電粒子束柱/掃描電子顯微鏡(SEM)柱
1550:樣本
1560:載物台
1562:晶圓夾盤
1570:控制模組
1572:信號處理器
1574:處理器
1575:射束掃描信號
1576:數位影像控制器
1578:致動器
1580:射束偏轉信號
1600:演算法
1610:步驟
1620:步驟
1630:步驟
1700:方法
1710:步驟
1720:步驟
1730:步驟
d1:頂部直徑
d2:直徑
d3:中間直徑
d4:直徑
d5:基底直徑
h1:高度
圖1為說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統之示意圖。
圖2為說明符合本發明之實施例的例示性成像系統之示意圖。
圖3為符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束系統之示意性說明。
圖4為符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束系統之示意性說明。
圖5為展示符合本發明之實施例的輻照樣本之例示性方法的流程圖。
圖6為展示符合本發明之實施例的輻照樣本之例示性方法的流程圖。
圖7為展示符合本發明之實施例的輻照樣本之例示性方法的流程圖。
圖8為符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束系統之示意性說明。
圖9A為展示符合本發明之實施例的將帶電粒子束聚焦於樣本上之例示性方法的流程圖。
圖9B為展示符合本發明之實施例的將帶電粒子束聚焦於樣本上之例示性方法的流程圖。
圖10為說明符合本發明之實施例的包括電子束檢測工具之帶電粒子束系統之例示性組態的示意圖。
圖11A至圖11F說明符合本發明之實施例的樣本上之特徵之影像圖框及對應焦平面。
圖12為符合本發明之實施例的產生3D影像之製程步驟的示意性說明，該3D影像係自在多個焦平面處捕捉之影像圖框重建構。
圖13為展示符合本發明之實施例的在圖8之帶電粒子束系統中產生樣本之3D影像的例示性方法的流程圖。
圖14為說明符合本發明之實施例的帶電粒子束系統中之樣本載物台之平移軸及旋轉軸的示意圖。
圖15為說明符合本發明之實施例的包括電子束檢測工具之帶電粒子束系統之例示性組態的示意圖。
圖16為說明符合本發明之實施例的用以判定振動估計及補償信號之例示性演算法之步驟的示意圖。
圖17為展示符合本發明之實施例的將帶電粒子束聚焦於圖15之帶電粒子束系統中之樣本上之例示性方法的流程圖。
201:機動樣本載物台
203:晶圓
340:高度感測器
360:系統控制模組
362:載物台控制模組
365:射束控制模組
367:射束偏轉控制器
370:載物台運動控制器
372_1:致動器
372_2:致動器
372_3:致動器
374:X-Y軸運動控制器
410:信號處理電路
412:信號聚集電路
414:信號偏析電路
415:信號轉換器
Claims (15)
- 一種帶電粒子束系統，其包含： 一載物台，其經組態以固持一樣本且在X-Y及Z軸中之至少一者上可移動； 一位置感測系統，其經組態以判定該載物台之一側向(lateral)及豎直(vertical)位移；及 一控制器，其經組態以： 施加一第一信號以使入射於該樣本上之一初級(primary)帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償該載物台之該側向位移；及 施加一第二信號以調整入射於該樣本上之一經偏轉帶電粒子束之一焦點，以至少部分地補償該載物台之該豎直位移。
- 如請求項1之系統，其中該第一信號包含影響該初級帶電粒子束如何在X-Y軸中之該至少一者上偏轉的一電信號。
- 如請求項2之系統，其中該電信號包含具有在10 kHz至50 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
- 如請求項1之系統，其中該側向位移對應於在X-Y軸中之該至少一者上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異。
- 如請求項1之系統，其中該控制器經進一步組態以在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間動態地調整該第一信號或該第二信號中之至少一者。
- 如請求項1之系統，其中該第二信號包含施加至該載物台之一電壓信號，其影響入射於該樣本上之該經偏轉帶電粒子束如何在該Z軸上聚焦。
- 如請求項6之系統，其中該電壓信號包含具有在50 kHz至200 kHz之一範圍內之一頻寬的一信號。
- 如請求項1之系統，其中該豎直位移對應於在該Z軸上該載物台之一當前位置與該載物台之一目標位置之間的一差異，且其中該豎直位移在該初級帶電粒子束於該樣本上之掃描期間變化，以至少部分地補償圍繞X軸或Y軸中之至少一者之一角度旋轉(angular rotation)。
- 如請求項1之系統，其進一步包含一載物台運動控制器，其中該載物台運動控制器包含經組態以由一第三信號獨立控制之複數個馬達。
- 如請求項9之系統，其中該複數個馬達中之每一者受到獨立控制以調整該載物台之一位階量測(leveling)，使得該載物台實質上垂直於該初級帶電粒子束之一光軸。
- 如請求項9之系統，其中該第三信號包含複數個控制信號，該複數個控制信號中之每一者對應於該複數個馬達中之至少一者。
- 如請求項9之系統，其中該複數個馬達包含一壓電馬達、壓電致動器或一超音波壓電馬達中之至少一者。
- 如請求項11之系統，其進一步包含： 一第一組件，其經組態以基於該複數個控制信號形成一嵌入式控制信號；及 一第二組件，其經組態以自該嵌入式控制信號提取該複數個控制信號中之至少一者。
- 如請求項10之系統，其中調整該載物台之該位階量測係基於該載物台之一致動輸出之一幾何模型。
- 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含可由一裝置之一或多個處理器執行以致使該裝置執行一方法的一指令集，其中該裝置包括用以產生一初級帶電粒子束之一帶電粒子源且該方法包含： 判定一載物台之一側向位移，其中該載物台在X-Y軸中之至少一者上可移動；及 指示一控制器施加一第一信號以使入射於樣本上之該初級帶電粒子束偏轉，以至少部分地補償側向位移。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862786131P | 2018-12-28 | 2018-12-28 | |
| US62/786,131 | 2018-12-28 | ||
| US201962944958P | 2019-12-06 | 2019-12-06 | |
| US62/944,958 | 2019-12-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202247222A true TW202247222A (zh) | 2022-12-01 |
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ID=
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| JP2022514830A (ja) | 2022-02-16 |
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| IL283996A (en) | 2021-07-29 |
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| CN113614872A (zh) | 2021-11-05 |
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