TW446986B - Stage for charged particle microscopy system - Google Patents

Description

446 9 8 6 五、發明說明u) 私、μ田“： 帛帶電粒子系統，以及更特別地關 於適於用於帶電粒子系統中的一種台架。 光學；^ m:臨界尺寸連續地縮小’使得存在於以 者ξ牵二美姑电在效能上的準確性減少。例如，檢測在 ΐ。其i :寸的量測(如，金層線寬、接觸洞尺 寸）土； k個理由，帶電粒子顯微鏡系统，例如t帶電

OIL -行。 離子）系統’具有南影像解析度而很 —帶電荷粒子顯微鏡系統典型地包含一個在兩個方向 上移動的一台架（X-Y平面）’巾這目的是要滿足下述這些要 求二（1)高的平均使用壽命（MTBF)被達成，（ii)高速區域 覆蓋^達成，（i u )在傳送過程中的機械振動是最小的， Civ)南真空相容性[等於或是小於丨〇_6拖耳，（〇受 帶電粒子顯微鏡（鏡片及束）的最小影響（來自活性的、惰 性的’ #止的或是交替的來源）’（v丨）粒子生成是最少 的’以及（v i i) —壓縮結構是被得到的。 該台架的高的平均使用壽命（MTBF)( MTBF是耐久性的 量測）是重要的’考慮到該等晶圓的大體積移動過一製造 °又備’數個在其中被要_求檢查晶圓及CD測量的加工步驟’ 以及顯微鏡的光學管柱之相對小視野。這些考慮同時造成 高速區域覆蓋而對達成合理輸出是必要的。藉由帶電粒子 顯微鏡的精確測量，低的機械振動是不可或缺的，在其 中，例如’晶圓檢查同時在該台架移動下被進行（如，該

第5頁 446 9 8 6 五、發明說明（2)

台架振動的量必須小於帶電粒子顯微鏡可解決的特徵尺 寸）。因為在-帶電粒子束系統中該束無法透過空氣來 送因而要求-個真空的環境，所以高真空相容性是被 求的。來自惰性或活性、靜止的或是交替的來源，帶 粒子顯微鏡的影響必須最小化，來確使影像擷取的 度及該束的精確定位。因為該台架所產生的粒子，晶園： 染必須被保持在-最小值以允許該系統在製造 上使用。最後’具有-壓縮結構@ —台架減少系統腳..I 印。這是特別重要的，因為如果該系統在潔淨室中被使 用，維持一潔淨室的成本典型地正比於其大小。同 — 個較^的台架能夠儲故在—個較小的真空腔室中， 快速地柚至所要求的真空度。 ^ -台架的X及Y台面典型地以磁性馬達（如，線 式伺服馬達）或非磁性馬達（如， ‘…刷 接装耐久Γ里式馬達所產生的振動以及粒子是最少的，以 及是增加的(無磨損以及撕扯卜這些依 達：3度以及高張量的特性使其成為用來驅： 的合=選 '然而，磁性馬達包含強磁性，並 ：： 導磁性至，而這會嚴重地受 古 问 束的位置影響。 电彳了祖于顯砬鏡之光學以及 非磁性馬達不包含磁性 球台架定位、然而，因為非磁性馬地被使用在精 件操作過程中彼此相互接觸栋二' *疋凡件及移動元 接觸，使它們具有與磁性馬達相比

4469 8 6 五、發明說明（3) 而較低得耐久性、較多的振動以及較多的粒子產生。同 時，非磁性馬達一般地比磁性馬達速度較慢並且較小的張 量。 第一圖A以及第一圖B顯示一簡化的’台架80的正視（平 面）圖，其使用磁性馬達來同時驅動X台面30以及Y台面 2 0 (它們是被堆積的）。該等磁性馬達沿著該台面的邊緣而 座落，並且以交錯細密平行線區域50a、50b、60a以及60b 來指示。在第一圖A，一晶圓4 0的十心被放置在一帶電粒 子顯微鏡光學管柱1 0的下方。藉由標記為A以及標記為B的 距離來表示，管柱被好好地與磁性馬達5〇a/b以及60a/b分 離。因此，磁性馬達50a/b以及60a/b對管柱1〇的影響是最 小的。 然而’當晶圓40的左邊邊緣或是右邊邊緣被放置在管 柱10的下方如第一圖B所示，介於管柱以及馬達5〇a/b中 的一個馬達之間的距離會變得更短（如標示A的距離所指示 的）。因為，馬達5 0 b的接近管柱1 〇，該磁性材料（如’磁 1"生組合以及馬達的磁場）以及馬達5 〇 b的電磁場（如，馬達 線圈）影響管柱10。 由磁性馬達50a/b的影響能夠藉由使用一較寬的台面 2 0並因距離a增加而減少。然而，這會導致有一個較大以 及較重的台面20，而需要較大的馬達用來同時驅動台面2〇 以及台面30。這些達成了機械的精確性及上述七頊用於一 台架的要求。 使用非磁性馬達驅動該X台面以及γ台面消除了影響的

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問題，但疋因為其他的抑制問題，例如，機械振動、粒子 生成、慢的區域覆蓋及低的耐久性。 每一個所述磁性及非磁性馬達中的缺點，一種用於一 帶電粒子顯微鏡系統是需要的，其至少滿足上述的七項要 求。 關於本發明，一合適用於一帶電荷粒子顯微鏡系統的 台架（但並，限於），該台架整合一磁性馬達以及一非磁性 ，達，使得到（1 )高的平均使用壽命（MTBF)被達成，（i i ) 高速區域覆蓋被達成，（iii)在傳送過程中的機械振動是 最小的，（1 V )該台架是高真空相容性的，（v )受帶電粒子 顯微鏡的影響是最小的，（v i )粒子生成是最少的’以及 (v i i) —壓縮結構是被得到的。 該磁性馬達驅動該台架沿著一第—軸，以及該非磁性 馬達驅動該台架沿著一第二軸。在一實施例中，該磁性馬 達的一操作功率循環實質地大於該非磁性馬達的一操作功 率循環。 在另一個實施例中，該磁性馬達是一無刷式伺服馬 達’以及咸非磁性馬達是一線性壓電馬達。 在另一個實施例中，在介於該磁性馬達以及座落於能 觀察在該台架上的一工作件之間’被維持一固定距離。 在另一個實施例中，一非磁性旋轉馬達提供旋轉運 動，其中該磁性馬達的一操作功率循環實質地大於該非磁 性旋轉馬達的一操作功率循環。 在另一個實施例中，該磁性馬達 '該非磁性馬達、該

第8頁 446 9 d 五'發明說明（5) 非磁性旋轉馬達、以及該台架是真空可相容性的。 在另一個實施例中’該台架包含—第一台面，該第一 台面被偶合於該磁性馬達並且能在一基底上沿著該第一軸 移動，一第一台面’该第二台面被偶合於該非磁性馬達並 且能在該第一台面上沿著該第二軸移動。 在另一個實施例中’一旋轉桌面被偶合於該非磁性旋 轉馬達，並且能夠在該地二台面上轉動。一顯微鏡被固定 於該基底，並且被座落在能觀察在該台架上的一工作件。 在另一個實施例中’該非磁性馬達被固定在該第一台 面，並且藉由該第一台面以及該第二台面來封閉。該磁性 馬達包含一磁性軌組合，該磁性軌組合被固定於該基底， 並且定義一用於接收一線圈組合的開口 ，該開口面對遠顯 微鏡處。 在另一個實施例中’該台架包含一第一線性支座執 道，來允許該第一台面在該 轨道，來允許該第二台面在 轉支座，來允許該旋轉桌面 該第一線性支座轨道與該顯 在另一個實施例中，該第一 成，以及該第二線性及旋轉 第一台面、第二台面、以及 在另一個實施例中，該 架來調節該工作件以及該顯 基底上移動；一第二線性支座 該第一台面上移動；以及 在該第二台面上旋轉。在介於_ 微鏡之間的距離被維持固定。 線性支座軌道是用硬化鋼所势 支座是用硬化鈹銅所製戍。二 該旋轉桌面是用鋁所製戍。μ 台架包含另一個被偶合於該^ 微鏡的距離。 ~ 關於本發明，另揭示一種用於操作一台架的方法 ，該

446 Li ο 五、發明說明（6) 方法包含下列步 —細；以及藉由 在一個實施例中 於該非磁性馬達 在另一個實 在~顯微鏡之下 過裎中，移動該 以檢查；以及在 作件的區域。在 —條帶， 驟：藉由一磁 —非磁性馬達 ，該磁性馬達 的一操作功率 施例中，包含 的該台架上； 工作件的一區 該磁性馬達功 另一個實施例 性馬達驅動該台架沿 驅動該台架沿著—第 的一操作功率循環實 循環。 下列步驟：放置該工 在該非礤性馬達功率 域在該顯微鏡的視野 率循環的過程中，檢 中’该區域包含該工 者~~第 二輛。 質地大 作件於 循環的 内來加 查該卫 作件的 該條帶的 在另 於一顯微 件的兩個 對應次區 步驟包含 在該磁性 對應次區 以及比較 該取得步 -人區域的 馬達功率 度係藉由 旋轉步驟 —寬度 一個實 係藉由 施例中 該台架上；將 鏡的視野 下列步驟 該工作件 以及將在 一個相比較。在另一個 第一區域的 該顯微 ，包含 鏡下的 區域變成該第一轴； 域與另 :從該 馬達的功率循環過程 域；從該第二區域的 該第一數據及該第二 驟包含：在該 一條帶移動至 程中從 循環過 該顯微 係藉由 非磁性 該顯微 條帶取 鏡的視野來定 一非磁性旋轉 次區域中 中’移動 次區域中 數據。在 馬達功率 鏡視野之 得數據， 義。在另 馬達來達 來加以定義 :將該工作 轉動，使得 該兩個區域 實施例中，該比較 取得—第一數據； 件座落 該工作 中的相 該第二區域 取得—第二 另—個實施 循環過種中 内；以及在 其中該條帶 一個實施例 成’該磁性 的一相 數據； 例中， ，將一 該磁性 的一寬 中，該 馬達的 HI1晒

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五、發明說明（7) 馬達的一操作功 一操作功率循環實質地大於該非磁性旋轉 率循環。 如上所述的以及本發明的優點與其它的特徵將透過下 列描述以及所附圖示而更為明顯。 藉由參考所附圖示，本發明可以被更清楚地了解，以 及本發明的數個目的、特徵以及優點都會使那些熟悉此一 技藝的人士明顯易懂。 第一圖A以及第一圖B顯π帶有磁性馬達驅動該χ台面 以及Y台面之一習知技藝簡化台架的正視（平面）圊，其中 aa圓的中心及左邊邊緣被放置於一光學管枉的下方，分 別地如第一圖A以及第一圖B所示。 第一圖顯示關於本發明的一實施例，一用於一帶電粒 子顯微鏡系統的台架= 第二圖為沿著如第二圖所示之台架的的一剖面 第四圖顯示適於使Z移動如第三圖所示的旋轉桌面部 份。 第五圖A、第五圖B以及第五圖c顯示如第二圖所示台 架的簡化正視（平面）圖’其中該晶圓的中心、左邊邊緣、 以及底部邊緣被放置在該光學管柱的下方，分別地如第五 圖A、第五圖B以及第五圖c所示。 第六圖為一晶圓的正視圖’其圖解用於，晶圓覆蓋的 特定移動型態，以及每個磁性馬達與非磁性馬達的運動方 向。

446986 五、發明說明（8) f七圖A以及第七圖B為一晶圓的正視圖，在其中被顯 圓，兩，模帛’以及第七圖B顯示旋轉如第七圖A所示晶 於是該兩個模頭被垂直地排列。 的第八圖顯示用於將如第七圖B所示模頭中的一個覆蓋 , 動型態，以及每個磁性馬達與非磁性馬達的移動方 庙第九圖解了如第二圖及第二圖所示台架的一個可能的 應用。 在不同的圖示中’相同參考符號的使用表示相似或是 相約定的項目。 關於本發明揭示一種適用於帶電粒子顯微鏡系統的台 面[如，用於晶圓及光罩檢查’以及CD與波形測量]整合一 磁丨生馬達與非磁性馬達。第二圖顯示關於本發明的一個實 施例的一台面1 0 0。該台面1 0 〇包含一個固定於在一個靜止 基底上面的第一台面107[在此之後，以快速台面表示]: 個固定在該快速台面107上面的第二台面109[在此之 後’以慢速台面來表示][慢速台面1 〇 9被示於該快速台面 1 〇 7上’但不接觸該快速台面1 〇 7，以暴露出台面丨〇 〇的内 部];一個固定於該慢速台面1 09上面的旋轉桌面用來將晶 圓固定的晶圓夾頭[未示於圖中]、一電子束顯微鏡[未示 於圖中][例如，一掃描式電子束或是一投射電子束顯微 鏡]被定位於整個旋轉桌面110以及堅固地與該基底連 所述快速台面1 0 7沿耆如第一圖所指示作為X轴的 ** ' 車由

4 4 b 9 Β υ 五、發明說明（9) 移動過基底11 3。所述慢速台面1 〇 9沿著如第二圖所指示作 為Υ軸的一軸移動過該快速台面107。該γ軸與該X軸彼此相 互垂直。該旋轉桌面1 1 0能夠在整個慢速台面1 0 7上旋轉。 兩個真空相容性磁性馬達11 2a及1 1 2b被設置在所述基 底11 3的相對側上，並且驅動所述快速台面1 〇 7。線性支座 執道117a及117b為鄰接的馬達112a/b *且允許台面1〇7沿 著該X軸華過台面113。 每個馬達1 1 2 a / b都便利地包含一個沿著一磁性軌移動 的線圈。在一個實施例中’真空可相容性無刷式線性伺服 馬達[例如’Anorad公司所售的LA-S-1-P馬達；或是於 Aero tech公司所販售的ATS-340 0馬達]被使用來作為馬達 1 1 2a/b，雖然其他形式的磁性馬達也可以被加以使用。 兩個真空可相容性非磁性馬達1 03a及1 03b被設置於該 台面1 0 7的相對側上’並且驅動慢速台面1 〇 9。線性支座執 道118a及118b為鄰接的馬達l〇3a/b，並且允許該台面1〇9 沿著該Y軸滑過該台面1 〇 7。 在一個實施例中，真空可相容性壓電線性馬達被用作 103a/b ;[例如’Anorad公司之商品SP-8V馬達][其中 SP-8V馬達係藉由一系列的 PZT(Lead-Zirconate-Titanate)元件對著一個應的工作表 面actuating —個陶資/指尖"來產生移動]或是Burieigh 設備公司的真空可相容性I n c h w 〇 r m馬達（其中，該馬達的 移動係藉由三個被偶合於一個輸出shaft的PZT元件之序列 活動來產生）；或是Micro Plus System公司的真空可相容

第13頁 J±馬達103a/b同時，其他的壓電馬達，例如Mew Focus 公司商業性的真空可相容性Pic〇meter馬達。所述馬達使 用沿著一個紹螺旋旋轉動作來達成線性移動而可以被使 用。 兩個”二可相谷性非磁性旋轉馬達被設置於旋轉桌面 11 0的相對側’並且驅動旋轉桌面丨丨〇 (只有所述兩個非磁 性旋轉馬達的其中-個馬達1 〇2a被看見。所述馬達之第二 個馬達正被設置於旋轉桌面110的後面，直接地相對著馬 達102a)。垂直於旋轉桌面11{)表面的—個旋轉支座（未示 於圖中），在所述旋轉桌面的中心，並且允許桌面11〇 旋轉過台面1 0 9。 g壓電馬達的上述所有型式（除Inch w〇rm馬達）能夠用來 提供旋轉移動’於是能夠被使用來作為旋轉馬達以驅動桌 面 1 1 〇。 兩個干涉计鏡面1 〇 1 a及1 Q 1 b便利地被使用來軌在移動 時之相對應台面109及107的位置。 1 同時’快速台面1 〇 7以及慢速台面丨〇 9能夠將未在桌面 ,1 〇上的工作件（如’一個晶圓）的任何部分移動到帶電荷 粒子顯微鏡所有視野範圍之内。旋轉桌面丨丨〇被使用在例 如工作件的檢查操作的過程中來將工作件重新定位，並且 將所述工作件調整至X軸或是γ軸（例如，藉由將在一晶圓 上的模頭的水平邊緣或垂直邊緣調整至所述X軸或是所述γ 車由上）。一般地，該晶圓應該會被調整至所述軸上。沿著 ~轴’所述晶圓檢查或是量測幾乎能被進行。當台面1 〇 7

五、發明說明（10 以及台面109的移動並非完美地垂直於另一個時，這是特 別地重要的。（如，因為所述台面107以及所述台面109落 在機械性的調整外面）。在一個實施例中，晶圓檢查幾乎 沿著所述X軸來進行。於是所述晶圓調整於所述X軸。 非磁性馬達1 0 3 a / b被放在台架1 〇 〇的内部（界由如第二 圖所示的台面1 0 7以及台面1 〇 9來封閉），來代替在便利的 作法中以固定於所述台架的外部.自台面1 〇 7以及台面1 〇 9 協助由這些馬達操作從所述晶圓之操作所生成的快狀粒 子’這大大地減少晶圓污染。再者，台面1 〇 7以及台面1 〇 9 提供電場圍繞該等馬達’藉由交流電壓馬達1 〇3a/b來避免 任何的界面。 第三圖係指沿著第二圖之台面〗00的A_A的剖面圖。直 接地被設置在整個旋轉桌面11 〇的電子束顯微鏡的一個物 鏡111亦被顯示於圖中。該台架Π 0使得它們與所述物鏡 111的界面被最小化。（所述物鏡及所述電子束）每個磁性 馬達11 2a/b包括一個磁性軌輔助件丨，以及一個相對應 的馬達線圈輔助件11 5。所述磁性執輔助件係藉由—室1 〇 5 來加以封閉，而所述相對應馬達線圈輔助件1丨5係藉由— 個線圈場104來覆蓋。 與便利的設計不同的是，其中所述馬達線圈辅助件是 靜止的，並且所述磁性軌輔助件是可移動的。磁性軌辅 :1〇6沿著它的室105被閃在基底113 ’且因而靜止。如果 ▼ f強力磁性排列的馬達磁性軌輔助件丨〇 6被允許移動。 在該束位置的所述磁場強度會變動並且導致束漂移。同

五、發明說明（12) Γ ::丨！動著的室105能夠影響—磁性物鏡的光學性 質，^地該浸洗式鏡片溢出一個強的磁場於整個台架。 要注w的疋，磁性軌輔助件106被問至基底113使得它的末 端打開，而這接收了馬達線圈輔助件115，從物鏡⑴點 出，因此減少受所述束對磁場之影響。 决速。面1 G 7被連接在馬達線圈輔助件）】5，於是所述 快速台面107的運動會被限制於沿著垂直於第三圖平面（第 二圖中X軸）的軸。快速台面107攜帶慢速台面1〇9，旋轉 桌面1 1 0 ^以及該晶圓夾頭（未示於圖中）。慢速台面丨〇9的 移動係沿著平行於所述第三圖平面的軸（如第二圖的γ 軸）0 一第二圖以及第三圖的台架100可以適用於如第四圖所 示之Ζ軸移動。ζ軸移動允許在介於在旋轉桌面11〇上（第三 圖）一工作件以及該顯微鏡丨丨丨（第三圖）之間來作調整。& 第四圖中，一個Ζ(傾斜）台面82被設置在介於一個晶圓爽 頭83以及旋轉桌面11 〇之間。一個非磁性馬達（未示於圖 中）被設置在介於台面8 2以及旋轉桌面11 〇之間，並且使台 面8 2沿著Ζ軸相對於旋轉桌面11 〇而移動。真空可相容性壓 電馬達’例如’Physik設備（PI)Gmbh公司的p>_74〇以及 ρ一74 1可以具有壓縮Ζ方向，因而能夠輕易地被整合至台架 100上）。在台架移動過裎中，Ζ台面82能夠便利地調整來 將介於所述顯微鏡與工作件之間的距離維持固定，因此晶 圓影像總是會在焦距中。 30 第五圖A、第五圖b以及第五圖C顯示第二圖台架的—

第16頁 五、發明說明（13) 個簡化的正視（平面）圖，其中晶圓4〇的中心' 底部邊緣分別地被設置在一個帶電荷粒子顯微鏡光學管柱 的下方。晶圓40藉由磁性馬達所驅動的快速台面1 〇7沿 著水平方向(X軸）’並且藉由非磁性馬達所驅動的慢速台 面109沿著垂直方向(Y轴）被移動’磁性馬達"2a/b以及線 性支座軌道1 1 7a/b沿著台面1 07的底部邊緣以及盆頂部邊 緣被座落，以及非磁性馬達l〇3a/b(未示於圖中）'以及線性 支座軌道11 8a/b被座落在台面109的右邊邊緣以及左邊邊 緣。 如同藉由第五圖A、第五圖β及第五圖c中的距離13所 示的，磁性馬達112a/b以及軌道1 17a/b在任何的時間裡都 與管柱1 0好好地分開。（如’ 一個固定距離B被維持在介於 管柱10以及馬達lUa/b及軌道117a/b之間，不論晶圓40被 設置在管柱1 0下方的任何區域中）因此，任何磁性馬達 1 i 2 a / b以及執道11 7 a / b與管柱1 0的影響都被最小化。這使 得此種以鬲導磁性以及能财久的材料作高硬化鋼來用於支 座執道11 7 a / b能加以使用。 然而，非磁性馬達103a/b以及軌道118/b，當台面1〇9 被移動到其極端的位置時，會移到使接近靠近管fe 1 〇。這 在第五圖B中被加以解說，其中（如距離A所示的）管柱1〇將 接近靠近位在台面109與支座軌道118a的左邊邊緣。然 而，自所述馬達驅動台面1 0 9不論具有磁性材料或是產生 磁場，都沒有關係，於是對管柱1 〇沒有影響。同時，轨道 1 1 8a/b被製成低導磁性以及非磁性材料，以及為了減少任

1H

第17 I 4469 8 6 五、發明說明（14) :受：道118a/b的影響。（要注意的是，因為距離A不需要 2 :;很)大，得到一個較小的台面2〇，有利於達成-個壓 軌道118a/b具有鏡面拋光表面來使振動最小化，u 有-個硬質表面來使磨損及撕扯在接觸點最小化，並且以 相對地财變形或是破裂的強化材質來製作。在一個優選的 i軌道118a/b是硬化鍵銅（硬化鈹銅被熱處理來 達成所要求的硬度）。其他例如陶究、磷青銅（ph〇sph〇r b_ze及一些非磁性鋼合金形式[如英高錦或 疋e 1 g 1 1 oy ]的材質亦能夠被加以使用。 相似地’非磁性馬達因為它們將接近靠近束1〇而被選 擇用於方疋轉馬達102a/b(第二圖）以及所述馬達驅動z台面 82(第四圖）。所述旋轉桌面11〇的旋轉支座可以用如同執 道118a/b的相同材料來製作。要沒意的是，低導磁性材料 -般地並不是很能耐久的材料，因此用作元件並不理雄 (所述元件經過充分的機械性的磨損及撕扯。） 非磁性馬達102a/b以及丨03a/b的短暫發生以及低導磁 ，之支座執道USa/b以及旋轉轨道對台架1〇〇效能之衝 擊如低速、振動 '低耐久及產生粒子）藉由只將非磁性 馬達使用於相對的短暫時間來加以最小化。（非磁性馬達 l〇2a/b及103a/b的功率循環小於磁性馬達丨12a/b數次方 f)優選地’只用來將晶圓放置用於一個隨後檢查循環。 化下面會更洋細地加以描述。台架丨〇 〇能夠提供像以作 /在連續移動模式或停止模式作為晶圓及光罩檢查的功

4469 8 6 五、發明說明（15) 效。然而’當在所述連續移動模式中使用時，台架丨〇 〇的 優點被更完全地被加以了解。當在所述連續移動模式下操 作時，該晶圓被檢查同時快速台面1 〇 7正被移動著。在停 止模式中’在檢查開始之前，該系統等待台架1 〇 〇以移動 並且在所想要的位置設定。 第六圖唯一晶圓40的正視圖，並圖解了當在連續移動 模式下操作時，用於晶圓（晶圓檢查）覆蓋的特定移動圖 案。如圖示’晶圓4 0沿著垂直的條帶被檢查（三個條帶 41、42、43被示於圖中），每個具有一寬度的條帶被指定 作為C，其係指藉由該帶電荷粒子顯微鏡視野來加以定 義。短的水平移動在顯微鏡所見區域中攜帶每個條帶。如 第六圖所示’該垂直移動係藉由磁性馬達動快速台面丨〇 7 來進行，並且短的水平移動係藉由非磁性馬達動慢速台面 1 0 9來進行。 每個由慢性台面109之短的水平移動典型地在1〇 到 100 yin的範圍内，同時每個由快速台面1〇7的垂直移動典 型地在1 0公分到1 〇 〇公分的範圍内。於是，非磁性馬達 1〇3a/b的功率循環小於磁性馬達1 1 2a/b的3到5次方倍。 快速台面1 07的高$ ’允許在每個條帶中圖案的快速 :二：完整的條帶一被檢查，慢速台面109便將下- 個條帶移動到顯微鏡的視軒 4 U 1 1七 几野之内0這個在非磁性馬達的 功率循環令的結果，於是脾 110 疋將非磁性馬達I03a/b及軌道 U8a/b對台架100效能的逆 ^ 句效應取小化。進一步，非磁 性馬達I 0 3 a / b只有在非檢杳 攻置期間操作（如，只有將晶圓放

五、發明說明（16) 置來用於下一次的檢查循環），於是，任何由馬達lQ3a/b 所生之振動都不逆向地衝擊檢查。 要注意的是，因為磁性馬達1 1 2 a / b的高功率循環，軌 道117a/b優選第具有下列特性：（i)鏡面拋光表面將振動 最小化；（i i )硬質表面將在接觸點的磨損及撕扯最小化， 以及（i i i)以耐變形或是抗破裂的強化性質材料來製作。 同時’介於轨道1 17a/b以及所述光學柱1 〇〇之間的長距離 使得用於軌道1 1 7 a b之更強及更能耐久的材料可以具有差 的磁性特性。在一實施例中，執道丨丨7a/b係由硬化鋼所製 成。例如，陶瓷或鋼合金的其他材料亦可以被加以使用， 但是它們一般地更貴且將需要更多的維護。 台架1 0 0亦可以在晶圓或光罩檢查系統中被使用，藉 由比較兩個在reticle或晶圓上的模頭（如，目標模頭及參 考模頭）提供檢查效能。典型地，因為由此種檢查及系統 限制（如，受限制的記憶空間）所產生的大量數據，所述兩 個模頭被分隔成較小的部份，並且—次檢查一個部份。這 需要介於兩個模頭之間的頻率傳導。為了將非磁性馬達 102a/b及103a/b的功率循環最小化，並且將磁性馬達 11 2a/b的功率循環最小化，兩個模頭的檢查以如第七圖 A、第七圖β及第八圖之'圖解來進行。 在第七圖Α及第七_中，—晶關包括一個要被檢查 的換頭6 1以及個—參考模頭6 2。模頭6!以及模頭6 2被分隔 至鑑定的部份（未示於圖中卜該系統取得並儲存得自-個 模頭61之第-部份的數據，而移動到模頭以，並且取得得

第20頁 M69 8 6 五、發明說明（17) 自模碩6 2之相對應部份的數據，最後再將這兩處的數據加 以fcb較來用於任何的差異。在比較之後，在系統記憶中的 數據，以得自模頭6 2之另一部份所取得的新數據來覆寫； 得自模頭6 1之相對應部份的數據隨後被取得；並且隨後進 行將兩處數據再做一次比較。模頭6丨以及模頭6 2的其餘部 伤被檢查’並且相似地被加以比較。 如同所見一般，這個檢查方法需要在介於模頭6丨以及 模頭62之間頻率傳導。為了使用高速磁性馬達】丨2a/ b用在 介於模頭61以及模頭6 2之間的傳導，晶圓4 0被旋轉，使得 模頭6 1以及模頭6 2垂直地調整，並且與磁性馬達所驅動的 快速台面1 0 7的移動相互平行，如第七圖b所示◦晶圓的轉 動’如箭頭65所指示的，能夠藉由非磁性旋轉馬達〗〇2a/b 來提供效能。 如第六圖所示的移動圖案，被使用於在模頭61以及模 頭62之每一個部份的檢查。這在第八圖中圖解說明，其中 只有如第七圖B所示的模頭6 1被放大以用來清楚。所述箭 頭指示移動的圖案急用於每個運動的馬達。於是，如第七 圖B所示的轉動流程，以及如第八圖所示的移動圖案，將 快速及更能耐久的磁性馬達丨丨2a/b的功率循環的非磁性馬 達103a/b及l〇2a/b最小.化。 要注意的是，台架的任何靜止的或是移動的部份在其 中’或是在移動到將接近靠近電子束及光學鏡片，必須是 低一磁性材料’並且是非磁性的。例如，台面1 〇 7及台面 109 ’如圖二所示之旋轉桌面11〇，以及如第四圖所示的台

第21頁 五、發明說明（18) 面δ2，夠是那種低導磁性材料。（如，鋁、陶瓷、磷青銅 或特定形式的不鏽鋼）。在一個實施例中，台架丨〇〇的這些 部分$用鋁做的，而這是因為鋁重量輕及成本低。 台架1 〇 0係藉由使用如前所述的真空可相容性馬達以 及藉由不使用用於基底113或介於台面107及基底113的空 氣支座來製成具有真空相容性。 =九，顯示一合適用於有圖案半導體晶圓之檢查的簡 化性帶電荷粒子顯微鏡系統丨丨β第九圖被提供來圖解如第 二圖及第三圖所示台架1〇〇之一個可能的應用。 系統11包括一電子光學管柱12、台架10〇以及一真空 腔室1 6。電子光學管柱丨2具有一個電子束源丨8 [例如，備 用在大部份掃描式電子顯微鏡（SEMs)中的熱場發射式 (TFE)電子餘，如一錯—鎢（zirc〇nium_Tungsten)陽極]。 電子鎗藉由一離子幫浦13直接地抽真空。在所述電子鎗中 的南真空度藉由一個擴散幫浦設備（未示於圖中）與管柱12 的其他大部份的束登陸能量是可調整的，例如，在介於 5 0 0 eV到1. 5 KeV範圍内。在固定於一晶圓夾頭24上的 電子束流是可調整的，例如，以電子束收集鏡片2 6，以及 電子束限制設備（未示於圖中），而例如在介於〜5 〇 〇 p A到 〜10 nA的範圍内’甚至高達25~5〇 nA進入一個小於〇. 1 的點尺寸（spot size)。與具有一偏源（bias source)28的 晶圓央頭24、具有一偏源32的電荷控制平面1 5 —起的電子 光學管柱’它疋一種區域電荷控制模组[l〇cal Charge

Control Modul e ; LCCM]。

第22頁 4469 8 6 五、發明說明（19) 電子光學管柱12包括一個大視野電子束物鏡34，例 如’已知的可變軸浸洗鏡片（V A I L) ^物鏡3 4能夠是一種與 市售的 Schlumberger ATEIDS 500 0 以及 IDS loooo 電子束 標示系統相似的VA IL鏡片。例如，所述鏡月是一種磁性浸 洗式，其中該晶圓被固定於"磁性瓶底"（”magneUc a bottle")之中’並且允許用於視準以及不需用強靜電收集 場的二級有效收集。強靜電收集場是不必要的，因它會造 成不文疋的表面帶電’並且會妨礙晶圓偏抽出電位及能量 過渡的獨立最適化’而增加電壓對比。鏡片34能夠同時被 裝設有愈偏離及偏離線圈（未示於圖中），來達成帶有^解 析度（例如，3 0 - 1 0 0 n m)的大視野（F 〇 v )(例如，〇 t 2 5毫米 到1. 5毫求）^在一個實施例中，〇· 25毫米到5毫米的視 野已顯示有小於50 nm的解析度。 物鏡34被裝設有一個”在鏡中"（"in_the_lens”）的溢 "il餘3 6以及一個溢流束轉變電極’而這允許在一個寬闊部 份、高流電子溢流束之間快速地多重發訊，以用於預帶電 晶圓及其導體、以及一低電壓、高解析度主要影像束來質 問晶圓半導體的帶電狀態。優選地為低電壓主要影像束， 係因其不會傷害晶圓2 2。再者’可控制的帶電能使帶有低 電壓數被達成。快速影像擷取是具有功效的。例如，在1 MHz到100 MHz的映像電獲得速率（pixel acquisU〇n rate) ° 一種合適的溢流鎗被描述於—九九七年—月十三日所 申請的美國專利案序號第〇 8/78274 〇號，以及一九九八年

ΆΑββφφ 五、發明說明（20) 一月二十三日所申請的美國專利案序號第09/012227號。 結合有晶圓夹頭2 4以及電何控制平面1 5及其分別的偏源2 § 及3 2的溢流鎗（f 1 〇 〇 d g u η ) 3 6 ’它是一種整體電荷控制模 組（Global Charge Control Module ;GCCM)。在一替代方 案中’主要束同時被使用來使晶圓的電導體帶電荷並且掏 取影像。 二級電子藉由在整個表面進行光栅_掃描 (raster-scanning)主要束，而在晶圓22的表面產生。這 些二級電子係藉由鏡片場向後穿過鏡片26通道而被收集， 並且藉由便利的W i en過濾器1 4來與主要電子束分開，而這 已經是穿過磁場以及電場了。二級電子隨後被一電子偵測 态1 7 (例如，s c丨n t u 1 a t 〇 Γ _ ρ μ τ組合）所偵測，同時已知是 一個£乂31^]：1;-1'11〇1'1116乂偵測器。其他偵測器組合亦可以被 使用。Pror i s i οη有利地被製作來針對來自當溢流束在使 用中時所產生的強二級電子流的快速老化以及傷害而遮蔽 電子偵測器1 7 =所述偵測器1 7應用一能夠被用來形成工作 件之被掃描區域影像訊號。 在第九圖中’預備被製作而用來應用於使偏電壓獨立 於來自偏源32之電荷平面丨5，以及來自偏源28的晶圓夾頭 24 °施加在晶圓夾頭24的偏電壓被有效地施加在晶圓22的 ^材上。這些偏電壓能夠被獨立地設定（如果想要的話， 能夠使用電腦來加以控制）來將依據正被影像擷取的晶圓 形式’以及要被偵測的偵測形式的電壓比對而加以最適 化0

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五、發明說明 (21) 鏡片34的通道被設置有具有一偏電壓源46之平面過濾 電極44，亦稱作能量過濾篩。電極4 4作為一延遲場電子能 量光譜儀’如上所述的Schumberger IDS 5000以及 ID S1 0 0 0 0系統。能量過濾能夠被使用來藉由收集帶有特定 延遲電位或能量範圍的二級電子（例如，介於〇至〜1 5 e v能 量）’將用於特定晶圓形式的比對最適化。 台架1 〇 〇被裝設置把手（如*半徑達到3 〇 〇毫米之晶 圓），允許晶圓的整個上表面的檢查。晶圓2 2被支撑在晶 圓夾頭24上，例如’一個便利的靜電形式夾頭。台架1〇〇 能夠高速操作以及精確掃描及分步操作來^偵測的最寬可 能範圍能夠偵測。例如，所述台架可以為有一個小於〇 3 秒的設定時間、一個〗00毫米/秒的線性速度，以及二個用 債測在0. 1微米之間的位置準確的内雷射儀回饋。 系統1 1的真空腔室1 6藉由一個渦輪幫浦48以及一個無 油式回復式幫浦（未示於圖中）直接地被抽真空，真空腔 1 6被固定在活動振動孤立台面丨9，他消除了來自 =

Ci Λ fsl π± μ ^ 兄的振 動以及门時預言性地消除台架1 ο ο快速加速及減迷所生的 移動。一個便利的晶圓負載閘次系統52被包含於其' 超過時間的晶圓變化最小化，並且允許主要真空胺—伴枯 在高真空下’例如，長.期在10-6托爾（Torr)下。保真介 1 6亦減少晶圓受碳氫化合物的污染。晶圓負載間次^ ^ 便利地包括用於自動承載以及自一晶圓卡式帶5 4 ^ ^ 載晶圓的晶圓機械手臂。 本八 用於本發明的壓縮、耐久性及真空可相容性台架，其

第25頁 446986 五、發明說明（22) 具有最小的機械振動、受該束及光學鏡片的影響最小、最 少的粒子生成、以及高速區域覆蓋。 本發明一般地係應用於帶電粒子顯微鏡以及其他影像 擷取系統，並且亦可應用於有如晶圓及光罩檢查及模版印 刷系統、臨界尺寸測量系統、波形量測系統的該等系統^ 這些揭示，因此是以圖示說明的，且並未受其侷限，而其 進一步的改良，對熟悉此一技藝中的技術者而言是明顯 的，並且企圖使其落入所附申請專利範圍内。

第26頁 4 4 6 9 8 6 圖式簡單說明 1 0 帶 電 粒 子 顯 微 鏡 光 學 管 柱 11 簡 化 性 帶 電 粒 子 顯 微 鏡系統 12 電 子 光 學 管 柱 13 離 子 幫 浦 14 過 ;慮 器 15 電 何 控 制 16 真 空 腔 室 17 電 子 偵 測 器 18 電 子 束 源 20 Y台面 2 2 、4 0 .晶圓 24、83 .晶圓爽頭 2 6 :電子束收集鏡片 2 8、3 2 _偏源 30 : X台面 3 4 :大視野電子束物鏡 3 6 :溢流鎗 41、4 2、4 3 :條帶 44 過濾電極 46 偏電壓源之平面 48 渴輪幫浦 50a、50b、60a、60b、103a、103b、112a、112b :磁性馬 達 5 2 晶圓負載閘次糸統

第27頁 4469 8 6 圖式簡單說明 54 :晶圓卡式帶 61 :模頭 6 2 :參考模頭 80 :台架 8 2 : Z (傾斜）台面 1 0 0 :台面 101a 、 101b :鏡面 1 0 4 :線圈場 105 :室 1 0 6 :磁性軌輔助件 107 :第一台面、快速台面 109 :第二台面 '慢速台面 1 1 0 :旋轉桌面 I 1 1 :物鏡 113 :基底 II 5 :馬達線圈輔助件 1 17a、1 17b、1 18a、i 18b :線性支座轨道

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Claims (1)

1. 4469 8 β 六、申請專利範® 1. 一種帶電粒子顯微鏡檢查系統台架組合，其包含： 一用於固定一工作件的台架； 一偶合於S玄台架來驅動該台架沿者一第一軸的磁性馬 達；以及 一偶合於該台架來驅動該台架沿著一第二軸的非磁性馬 達。 ’ 2 · 如申請專利範圍第1項所述的台架組合，其中在台架 移動過程中’該磁性馬達的操作功率循環實質地大於非磁 力馬達的操作功率循環。 3. 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，其中在於磁 性馬達與一位於觀察工作件的顯微鏡之間的距離被保持固 定。 4· 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，其中該第一 轴垂直於該第二輕s 5. 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，其十該磁性 馬達為真空可相容性的無刷式線性伺服馬達，而該非磁性 馬達為真空可相容性線性壓電馬達。 6， 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，其中在操作 性功率循環過程中，該非磁性馬達移動該台架而用於非檢 查之功能。 7 · 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，進一步包含 —偶合於該台架的非磁性旋轉馬達’而旋轉該台架於一由 遠第一軸及第二軸所定義的平面中，其中該磁性馬達的操 作功率循環實質地大於該非磁性旋轉馬達的操作功率猶 第29頁 4.4 6 b b 六、申請專利範圍 環。 8. 如申請專利範圍第7項所述的台架組合，其中該台 架、該磁性馬達及用來沿著該第二軸驅動該台架之該非磁 性馬達，以及該非磁性旋轉馬達被置入一真空封閉物中。 9. 如申請專利範圍第2項所述的台架組合，其中該台架 包含： 一偶合於該磁性馬達的第一台面，該第一台面在一基底 上沿著該第一軸是可移動的；以及 一偶合於該非磁性馬達的第二台面，該第二台面在該第 —台面上沿著該第二軸是可移動的。 10. 如申請專利範圍第9項所述的台架組合，其中該非磁 性馬達被固定於該第一台面，並且藉由該第一台面及第二 台面而加以封閉。 11. 如申請專利尨圍第9項所述的台架組合，進一步包括 能夠在該第二台面上旋轉的旋轉桌面。 12. 如申請專利範圍第1 1項所述的台架組合，其中該旋轉 桌面被偶合且藉由一非磁性馬達來轉動。 13. 如申請專利範圍第1 2項所述的台架組合，其中被偶合 於該旋轉桌面的非磁性馬達是真空可相容性壓電馬達。 14. 如申請專利範圍第.1 1項所述的台架組合，其中該旋轉 桌面適於攜帶工作件，該工作件為一半導體晶圓。 15. 如申請專利範圍第11項所述的台架組合，其中該第一 台面、該第二台面以及該旋轉桌面至少部分為I呂製。 16. 如申請專利範圍第1 1項所述的台架組合，進一步包

   第30頁 4 46 9 8 〇 六、申請專利範圍 ---- 含： 一第一線性支座軌道’在該第一線性支座軌道上，該* 一台面座落並在該基底上移動： μ 一第二線性支座執道’在該第二線性支座轨道上，該第 二台面座落並在該第一台面上移動；以及 一旋轉支座’在該旋轉支座上，該旋轉桌面座落並在該 第二台面上旋轉。 17. 如申請專利範圍第1 6項所述的台架組合，其中該第二 線性支座軌道以及旋轉支座係使用低導磁性非磁性材質。 18. 如申請專利範圍第1 6項所述的台架組合，其中各該第 二線性支座轨道以及旋轉支座係使用硬化鈹銅或磷青銅， 或是陶瓷材質。 19. 如申請專利範圍第1 6項所述的台架組合，其中該第— 線性支座轨道係為硬化鋼材質。 20. 如申請專利範圍第1 6項所述的台架組合，其中該第 一、第二及旋轉支座軌道的每一個都包含有一鍍面處理的 硬化表面。 21. 如申請專利範圍第1 6項所述的台架組合，其中在介於 該第一線性支座轨道以及一位於觀察該工作件的顯微鏡之 間的距離被保持固定。 22. 如申請專利範圍第9項所述的台架組合，進一步包含 一固定在該基底並且位於觀察該工作件的一顯微鏡。 23. 如申請專利範圍第22項所述的台架組合，其令該磁性 馬達包含一磁性執組合，該組合相對於該顯微鏡是靜止

   4469 8 6 六、申請專利範圍 的。 24. 如申請專利範圍第22項所述的台架組合’其中該磁性 軌組合被固定於該基底。 25. 如申請專利範圍第24項所述的台架組合，其中該磁性 軌組合定義一用於接收一線圈組合的開口，該開口遠離該 顯微鏡。 26. 如申請專利範圍第25項所述的台架組合，其中該線圈 組合被固定於該第—台面。 27. 如申請專利範圍第22項所述的台架組合，其中在操作 功率循環過程該非磁性馬達將該台架移動而將該工作 件的一區域帶至該顯微鏡的一視野内。 2 8.如申請專利範圍第2項所述的台架組合，進一步包含 一偶合在該台架來驅動該台架沿著一第三軸的非磁性馬 達’該第三軸垂直於該第一轴以及該苐二轴β 29. 如申請專利範圍第28項所述的台架組合，其中用於驅 動該台架沿著該第三軸的非磁性馬達為一壓電馬達。 30. 如申請專利範圍第29項所述的台架組合，其中用於驅 動該台架沿著該第三軸的非磁性馬達調整介於該工作件與 一顯微鏡之間的一距離來觀察該工作件。 、 31. —種帶電粒子顯微鏡檢查系統台架組合，其包含： 一用於固定一工作件的台架； —偶合於該台架用於觀看該工作件的顯微鏡； 一偶合於該台架用於將該工作件的一區域放置在該顯微 鏡下的非磁性馬達；以及

   第32頁 A469 B 〇 .......... ----- 六'申請專利範圍 一偶合於該台架用於在該工作件的區域檢查過程中將該 台架移動的磁性馬達。 32.如申請專利範圍第31項所述的台架組合，其中在該台 架的移動過程中，該磁性馬達的一操作功率循環實質地大 於該非磁性馬達的一操作功率循環。 3 3.如申請專利範圍第3 2項所述的台架組合，其中該工作 件沿著其表面的一線性區域而被檢查，該非磁性馬達移動 該台架而將該線性區域的第一部份放置在該顯微鏡之下， 並且該磁性馬達在該線性區域檢查的過程中移動該台架。 3 4.如申請專利範圍第3 3項所述的台架組合，其中該線性 區域的一寬度係由該顯微鏡的視野來定義。 ^申請專利範圍第32項所述的台架組合，其中該工 件的兩個區域被調整而沿著-平行於 兩區丄III 磁性馬達移動該台架，並且在該 „ "的相對應次區域隨即相互比較。 件ΐ : °青專利釭圍第3 5項所述的台架組合，其中$工徒 一非磁性旋轉馬達而被^ = -操ΐ:率：：功率循環實質地大於該非磁性旋轉馬』: 達中ΐ專利範圍第31項所述的台架組合，I中4 無刷式線性飼服馬達，且該非磁性馬達 ，於固定-工作件的台架的方法，該

   4

   六、申請專利範圍 藉由〆磁性馬 藉由一非磁性 3 9.如申請專利 該磁性馬達的 第一軸；以及 達驅動該台架沿耆 / π沿者 弟一軸 馬達驅動該台π/ 〆-+-的方法’其中 範圍第3 8項所述的 4丄* π读實質地大於該非磁性馬達 操作功率循琛$ ^ 的· 40. 才喿作功率循環。 如申請專利範圍第39項所述 的方法’進一步包含： 放置該工作件 在該#磁性馬 直該顯微鏡視野 在該磁性馬達 查。 41.如申請專利 線性區域，該線 加以定義。 4 2.如申請專利範圍第3 9項所述 將該工作件座 將該工作件轉 祕夕下的該台架上； 於在一顯微鏡之卜 ^ ^ *丄玄π Α程中’將S玄工作件的區域移 達功率循環過擇 内而受檢查；以及 ^ ^ /fit 程中，將5玄工作件的區域檢 功率循壞的過释 ，充的方法’其中該區域是一 範圍第40項所邊的丄斗β 瓦 r* Α #斤係藉由遠顯微鏡的視野來 性區域的一見展11 的方法’進一步包含： ^ μ ίγ的該台架上； 落於一顯微鏡下 ^ 你ίθ # t作件的兩個區域被調整沿著 動*使付邊> 軸的線；以及 域中的相對應次區域彼此相比杈。 範圍第.42項所述的方法，其中該比較步驟 一平行於該第一 將在該兩個區 43. 如申請專利 包含： 從該第一區域的一次區域中取得一第一數據， 在該磁性馬達的功率循環過程中移動該第二區域的一相 對應次區域；

   AA69B6 六、申請專利範圍 從該第二區域的次區域中取得一第二數據；以及 比較該第一數據及該第二數據。 44. 如申請專利範圍第43項所述的方法，其中該取得步驟 包含： 在該非磁性馬達功率循環過程中將一次區域的一條帶移 動至該顯微鏡視野之内；以及 在該磁性馬達功率循環過程中從條帶取得數據， 其中該條帶的一寬度係藉由該顯微鏡的視野來定義。 45. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中該旋轉步驟 係藉由一非磁性旋轉馬達來達成，該磁性馬達的一操作功 率循環實質地大於該非磁性旋轉馬達的一操作功率循環。

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