TWI582817B - 電子束偵測之裝置及方法 - Google Patents

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約瑟夫 貿瑞諾
威廉Ｍ 唐
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Description

電子束偵測之裝置及方法
本發明一般而言係關於電子束偵測裝置及其使用方法。
本申請案主張發明人Shinichi Kojima等人在2011年4月26日提出申請之第61/479,023號美國臨時專利申請案之權益，該專利申請案之揭示內容特此以全文引用之方式併入本文中。
電子束儀器包含用於經製造基板之自動化檢驗及復驗中之工具、電子束微影系統，及使用電子束技術之其他儀器。電子束儀器通常利用一裝置來偵測一電子束之位置且亦量測該電子束之各種特性。
所揭示之一項實施例係關於一種偵測一經圖案化電子束之方法。將該經圖案化電子束聚焦至具有一圖案之一光柵上，該圖案具有與該經圖案化電子束相同之一間距。偵測未經散射地通過該光柵的該經圖案化電子束之電子。
在另一實施例中，將該經圖案化電子束聚焦至具有一圖案之一光柵上，該圖案具有不同於該經圖案化電子束之一第一間距之一第二間距。通過該光柵的該經圖案化電子束之電子形成使用一位置敏感偵測器來偵測之一疊紋(Moire)圖案。
亦揭示其他實施例、態樣及特徵。
圖1係根據本發明之一第一實施例用以偵測一經圖案化電子束101之一裝置100之一剖面圖。舉例而言，經圖案化電子束101可係圖案化成線或點之一電子束。
關於圖1中所展示之實例，設想經圖案化電子束101係圖案化成法向於圖1之頁面之平面之線(亦即，經圖案化電子束101之線沿y方向伸展)。換言之，當經圖案化電子束101照射在x-y平面中之一平坦表面上時，其形成具有沿y方向伸展(且在x方向上間隔開)之線之一條狀圖案。舉例而言，經圖案化電子束101之線及其之間的間隔之寬度可係1微米。可使用其他線及間隔寬度，此取決於應用。
如圖1中所展示，裝置100可經配置以使得經圖案化電子束101照射在由一薄隔膜103支撐之一金屬模板102上。隔膜103可由矽或其他低Z材料製成，且可係為(舉例而言)2微米之一厚度以便提供對模板102之結構支撐，同時對於電子束101在很大程度上係透明的或係半透明的。
模板102可由一高Z材料(諸如鉬或鉑)構成，且舉例而言，可係幾微米厚。舉例而言，模板102之厚度可取決於電子束之能量，且應係為提供該束之足夠散射之一厚度。
根據本發明之一實施例，模板102可係圖案化成法向於圖1之頁面之平面之線(亦即，模板102之線沿y方向伸展)。換言之，類似於經圖案化電子束101，模板102可具有一條狀圖案，該條狀圖案具有沿y方向伸展(且在x方向上間隔開)之線。舉例而言，模板102之線及其之間的間隔之寬度可係1微米。可使用其他線及間隔寬度，此取決於(舉例而 言)經圖案化電子束101之線及間隔寬度。
在一項實施方案中，模板102之條狀圖案可具有與經圖案化電子束相同之間距。如此，若經圖案化電子束101在x方向上恰當對準於偵測裝置100，則經圖案化電子束101之線將通過(或大部分通過)模板102之線之間的間隔。然後，經圖案化電子束101將通過噴射孔隙104之開口以便照射在閃爍體106上。
另一方面，若經圖案化電子束101並未在x方向上恰當對準於偵測裝置100，則經圖案化電子束101之線將至少部分地由模板102之線散射。然後，經散射之電子將經偏轉遠離z軸以使得其由噴射孔隙104阻擋(或在很大程度上阻擋)(而非通過噴射孔隙104之開口)。噴射孔隙104可由一高Z材料(諸如鉬或鉑)形成，且舉例而言，可係幾百微米厚。
模板102與噴射孔隙104之組合有利地產生對準信號與不對準信號之間的一有效對比。隨著經圖案化電子束101變得在x方向上更接近恰當對準，預期束101中之更大分率之電子將照射在閃爍體106上。另一方面，隨著經圖案化電子束101變得在x方向上進一步不對準，預期束101中之更小分率之電子將照射在閃爍體106上。
舉例而言，閃爍體106可由一單晶釔-鋁-石榴石(YAG)板製成。其他材料亦可用於閃爍體106。閃爍體106將照射在其上之電子轉換成光子110。藉由將電子信號轉換為光子110，經偵測之信號將係為不受磁場及電場或彼等場之改變影響之一形式。
一光學透鏡108可將光子110聚焦至附接至一光電倍增管(PMT)、光子計數器或其他光偵測器114之一磷光體螢幕112上。較佳地，透鏡108將係為在由閃爍體106產生之光子110之波長下具有一高透射率之一材料。磷光體螢幕112接收光子110並發光以產生由光偵測器114接收之一光信號。所使用之光偵測器114之類型可取決於電子束電流、來自磷光體螢幕112之光信號之預計強度及偵測所需之動態範圍。光偵測器114將來自磷光體螢幕112之光信號轉換成一電子信號。一連接插口116及電纜117可經組態以提供該電子信號至偵測電子裝置118。
圖2係根據本發明之一第二實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置200之一剖面圖。圖2之偵測裝置200中之組件及其配置類似於圖1之偵測裝置100中之組件及其配置。
然而，在圖2之偵測裝置200中，不需要模板102、隔膜103或噴射孔隙104。而是，可使用(舉例而言)半導體製造製程技術直接在閃爍體106之基板之頂部上製作一金屬光柵202。金屬光柵202可由(舉例而言)鎢、鉬或鉑製成，且舉例而言，可係為2微米之一厚度以阻擋一50 keV電子束101之電子。在其他實施方案中，其他厚度可用於光柵202。舉例而言，光柵202之厚度可取決於光柵材料及電子束之能量。
在一項實施方案中，光柵202之條狀圖案可具有與經圖案化電子束101相同之間距。舉例而言，經圖案化束101及 光柵202之線及其之間的間隔之寬度可係1微米。可使用其他線及間隔寬度，此取決於應用。
圖3係根據本發明之一第三實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置之一剖面圖。圖3之偵測裝置300中之組件及其配置類似於圖1之偵測裝置100中之組件及其配置。
然而，代替形成於圖1之裝置100中之隔膜103上面之一模板102，一金屬光柵302係安裝於圖3之裝置300中之隔膜103之底側上。金屬光柵302可由(舉例而言)鉬或鉑製成，且舉例而言，可係為大於20微米之一厚度以阻擋或散射較高能量電子。舉例而言，光柵302之厚度可取決於光柵材料及電子束之能量。在一項實施方案中，光柵302之條狀圖案可具有與經圖案化電子束101相同之間距。舉例而言，經圖案化束101及光柵302之線及其之間的間隔之寬度可係1微米。可使用其他線及間隔寬度，此取決於應用。
另外，代替配置於圖1之裝置100中之模板102與閃爍體106之間的一噴射孔隙104，一金屬孔隙304係直接形成於圖3之裝置300中之閃爍體106上。此外，圖3之裝置300可包含在磷光體螢幕112前面之一帶通(BP)濾波器311，且可具有附接至PMT 114之一底部側之插口116。
如圖1至圖3中所展示，偵測裝置(100、200及300)可安裝於一旋轉式圓盤120上。旋轉式圓盤120可係磁性地浮動或懸浮於X載物台125上，且可經組態以繞z自旋。X載物台125係經組態以在x方向上可控地平移之一機械載物台。
將習用偵測裝置(諸如一半導體電子偵測器或用以直接偵測電子信號之一法拉第杯)安裝於一磁性浮動之自旋旋轉式圓盤120上將係不利的。此乃因自旋旋轉式圓盤120藉助習用偵測裝置產生可能以一不利方式影響電子束之軌跡之磁場。相比而言，儘管存在由自旋旋轉式圓盤120產生之磁場，上述之偵測裝置(100、200及300)仍各自經設計而以一穩健方式操作。
圖4係根據本發明之一第四實施例用以偵測一經圖案化電子束401之位置之一裝置400之一剖面圖。裝置400包含一金屬光柵402、一位置敏感偵測器404及一資料處理裝置406。資料處理裝置406經組態以處理來自位置敏感偵測器404之經偵測資料。
在所圖解說明之實施例中，經圖案化電子束401及金屬光柵402可包括沿y方向之在x方向上間隔開之一線圖案。在此實施例中，位置敏感偵測器404在x方向上係位置敏感的(且視情況在y方向上亦係位置敏感的)。
金屬光柵402可由(舉例而言)鉬或鉑製成，且舉例而言，可係為大於20微米之一厚度以阻擋或散射較高能量電子。舉例而言，光柵402之厚度可取決於光柵材料及電子束之能量。
光柵402之條狀圖案可具有在x方向上之一間距p2，間距p2略微短於經圖案化電子束101之在x方向上之間距p1。換言之，p2=p1-△p，其中△p係間距之間的差。由於此間距差，在位置敏感偵測器404上形成一類型之疊紋圖案。
圖5繪示根據本發明之第四實施例可在位置敏感偵測器404之偵測表面上偵測之一疊紋圖案之一第一實例。圖5中在虛線矩形內展示經阻擋區域502。經阻擋區域502對應於由於光柵402之金屬線而經阻擋以不受束401之電子照射之其他區域及偵測表面。
圖5中亦展示實心黑色矩形，其展示經圖案化電子束401至偵測表面上之投影504。與經阻擋區域502重疊的經圖案化電子束401之部分經阻擋而不能到達偵測表面。可將此等經阻擋部分視為「隱藏在經阻擋區域502後面」。
確實到達偵測表面之所得投影504係呈一疊紋圖案之形式。疊紋圖案具有一拍波，該拍波具有以下方程式(1)中所給出之一波長λ。
在方程式(1)中，λ係「拍波」之波長，p1及p2係電子束圖案及光柵之間距，且△p=p1-p2。
儘管位置敏感偵測器之解析度可能使得難以解析電子束投影504之個別線，但波長λ之拍波將在經偵測之資料中較容易看見。特定而言，可自經偵測之資料判定拍波之一最大強度510之在x方向上之一位置。此位置510對應於該拍波之一相位位置且指示經圖案化電子束401相對於光柵402之一對準。可自此相位資訊判定經圖案化電子束401相對於光柵402之一對準或不對準。
若經圖案化電子束401相對於光柵402之對準改變，則拍波之相位位置將移位。圖6中繪示在此一移位之後的拍 波。如所見，圖6中之拍波最大值610已相對於圖5之拍波最大值510移位。
上文關於圖1至圖3所述之裝置(100、200及300)經設計而具有電子束101及模板及/或光柵之相同間距。然而，此等間距之間的一小差異將致使磷光體螢幕之亮度隨著使電子束跨越光柵掃描而變化。此可能致使量測之不準確性。相比而言，如上所述使用圖4之裝置400來偵測疊紋圖案之定位特意地利用間距之一小差異來判定不對準。
申請人預計可使用一固定顯微鏡作為一參考點。另一選擇係，可使用兩個疊紋圖案(一者在底部上具有較長間距，且另一者在頂部上具有較長間距)交叉參考不對準。該兩個圖案之拍波波長之間的相位差可與不對準成比例。
上述圖式未必按比例繪製且意欲係說明性而不限於一特定實施方案。在以上說明中，給出眾多特定細節以提供對本發明之實施例之一透徹理解。然而，本發明之所圖解說明實施例之以上說明並不意欲係窮盡性的或將本發明限制於所揭示之精確形式。熟習此項技術者將認識到，可在不具有特定細節中之一或多者之情形下或藉助其他方法、組件等來實踐本發明。在其他例項中，不詳細展示或闡述眾所習知的結構或操作以避免使本發明之態樣模糊。雖然出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但如熟習此項技術者將認識到，可在本發明之範疇內做出各種等效修改。
可根據以上詳細說明對本發明做出此等修改。以下申請 專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇將由以下申請專利範圍來判定，該申請專利範圍將根據請求項解釋之所建立原則來加以理解。
100‧‧‧裝置/偵測裝置
101‧‧‧經圖案化電子束/電子束/束/經圖案化束
102‧‧‧金屬模板/模板
103‧‧‧隔膜
104‧‧‧噴射孔隙
106‧‧‧閃爍體
108‧‧‧透鏡/光學透鏡
110‧‧‧光子
112‧‧‧磷光體螢幕
114‧‧‧光電倍增管(PMT)/光子計數器/光偵測器
116‧‧‧連接插口/插口
117‧‧‧電纜
118‧‧‧偵測電子裝置
120‧‧‧旋轉式圓盤/自旋旋轉式圓盤
125‧‧‧X載物台
200‧‧‧裝置/偵測裝置
202‧‧‧金屬光柵/光柵
300‧‧‧裝置/偵測裝置
302‧‧‧金屬光柵/光柵
304‧‧‧金屬孔隙
311‧‧‧帶通濾波器
400‧‧‧裝置
401‧‧‧經圖案化電子束/束
402‧‧‧金屬光柵/光柵
404‧‧‧位置敏感偵測器
406‧‧‧資料處理裝置
502‧‧‧經阻擋區域
504‧‧‧電子束投影/投影
510‧‧‧最大強度/位置/拍波最大值
610‧‧‧拍波最大值
圖1係根據本發明之一第一實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置之一剖面圖。
圖2係根據本發明之一第二實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置之一剖面圖。
圖3係根據本發明之一第三實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置之一剖面圖。
圖4係根據本發明之一第四實施例用以偵測一經圖案化電子束之位置之一裝置之一剖面圖。
圖5繪示根據本發明之第四實施例可藉由一位置敏感偵測器偵測之一疊紋圖案之一第一實例。
圖6繪示根據本發明之第四實施例可藉由一位置敏感偵測器偵測之一疊紋圖案之一第二實例。
100‧‧‧裝置/偵測裝置
101‧‧‧經圖案化電子束/電子束/束/經圖案化束
102‧‧‧金屬模板/模板
103‧‧‧隔膜
104‧‧‧噴射孔隙
106‧‧‧閃爍體
108‧‧‧透鏡/光學透鏡
110‧‧‧光子
112‧‧‧磷光體螢幕
114‧‧‧光電倍增管(PMT)/光子計數器/光偵測器
116‧‧‧連接插口/插口
117‧‧‧電纜
118‧‧‧偵測電子裝置
120‧‧‧旋轉式圓盤/自旋旋轉式圓盤
125‧‧‧X載物台

Claims (20)

  1. 一種用於偵測一經圖案化電子束之裝置，該裝置包括：一光柵，其具有一圖案，該圖案具有與該經圖案化電子束相同之一間距；及一閃爍體，其用於偵測通過該光柵的該經圖案化電子束之電子。
  2. 如請求項1之裝置，其中該光柵包括附接至一隔膜之一模板。
  3. 如請求項1之裝置，其中該光柵附接至該閃爍體。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一光學透鏡，其經組態以聚焦自該閃爍體發射之光子；及一光偵測系統，其經組態以偵測該等光子。
  5. 如請求項4之裝置，其中該光偵測系統包括：一磷光體螢幕，其經組態以接收由該光學透鏡聚焦之該等光子且產生取決於所接收之該等光子之一光信號；及一光偵測器件，其經組態以將該光信號轉換為一電子信號。
  6. 如請求項5之裝置，其中該光偵測器件包括一光電倍增管。
  7. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一噴射孔隙，其配置於該光柵與該閃爍體之間。
  8. 如請求項1之裝置，其進一步包括： 一旋轉式圓盤，其磁性地懸浮於一機械載物台上方。
  9. 一種偵測一經圖案化電子束之方法，該方法包括：將該經圖案化電子束聚焦至具有一圖案之一光柵上，該圖案具有與該經圖案化電子束相同之一間距；及偵測未經散射地通過該光柵的該經圖案化電子束之電子。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括：阻擋由該光柵散射的該經圖案化電子束之電子。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括：產生取決於該等經偵測之電子之一光子信號；及將該光子信號轉換為一電子信號。
  12. 如請求項9之方法，其中將該光柵耦合至一旋轉式圓盤，且該方法進一步包括：使該旋轉式圓盤磁性地懸浮於一機械載物台上方；及使該旋轉式圓盤旋轉。
  13. 一種用於偵測一經圖案化電子束之裝置，該裝置包括：一光柵，其具有一圖案，該圖案具有不同於該經圖案化電子束之一第一間距之一第二間距；及一位置敏感偵測器，其用於偵測通過該光柵的該經圖案化電子束之電子。
  14. 如請求項13之裝置，其中一疊紋圖案形成於該位置敏感偵測器上。
  15. 如請求項14之裝置，其進一步包括：一資料處理裝置，其經組態以判定該疊紋圖案之一相 位位置。
  16. 如請求項15之裝置，其中該資料處理裝置進一步經組態以使用該疊紋圖案之該相位位置來判定該經圖案化電子束相對於該光柵之一對準。
  17. 一種偵測一經圖案化電子束之方法，該方法包括：將該經圖案化電子束聚焦至具有一圖案之一光柵上，該圖案具有不同於該經圖案化電子束之一第一間距之一第二間距；及使用一位置敏感偵測器來偵測通過該光柵的該經圖案化電子束之電子。
  18. 如請求項17之方法，其中在該位置敏感偵測器上形成一疊紋圖案。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包括：判定該疊紋圖案之一相位位置。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包括：使用該疊紋圖案之該相位位置來判定該經圖案化電子束相對於該光柵之一對準。
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