TWI794701B - 用於帶電粒子檢測系統之射束電流調整 - Google Patents

用於帶電粒子檢測系統之射束電流調整 Download PDF

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Abstract

本發明提供用於一帶電粒子檢測系統之超快射束電流調整之裝置、方法及系統，其包括：一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子以掃描一樣本；及一發射增強器，其經組態以在該帶電粒子檢測系統之一掃描操作之一第一週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該掃描操作之一第二週期中停止輻照該電磁輻射。

Description

用於帶電粒子檢測系統之射束電流調整
本發明大體上係關於帶電粒子檢測系統之領域，且特定言之，係關於用於帶電粒子檢測系統之射束電流調整。
在積體電路(IC)之製造製程中，檢測未完成或已完成的電路組件以確保其根據設計而製造且無缺陷。利用光學顯微鏡之檢測系統通常具有低至幾百奈米之解析度；且該解析度受光之波長限制。隨著IC組件之實體大小繼續減小直至低於100或甚至低於10奈米，需要具有比利用光學顯微鏡之檢測系統更高解析度的檢測系統。
具有低至小於奈米之解析度的帶電粒子(例如，電子)射束顯微鏡(諸如，掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM))用作用於檢測具有低於100奈米之特徵大小的IC組件之切實可行的工具。利用SEM，可將單個初級帶電粒子射束之電子或複數個初級帶電粒子射束之電子聚焦在受檢測晶圓的所關注位置處。初級電子與晶圓交互作用且可反向散射或可使得晶圓發射次級電子。包含反向散射電子及次級電子之電子射束之強度可基於晶圓的內部及外部結構之屬性而變化，且藉此可指示該晶圓是否具有缺陷。
與本發明一致之實施例包括用於帶電粒子檢測系統之射束電流調整(諸如，超快射束電流調整)的裝置、系統及方法。在一些實施例中，一種帶電粒子檢測系統可包括一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子以掃描一樣本。該裝置亦可包括一發射增強器，其經組態以在該帶電粒子檢測系統之一掃描操作之一第一週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該掃描操作之一第二週期中停止輻照該電磁輻射。
在一些實施例中，一帶電粒子檢測系統可包括一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子。該裝置亦可包括一發射增強器，其經組態以將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射。該裝置可進一步包括一射束形成單元，其經組態以使用該帶電粒子來形成一帶電粒子射束。該裝置可進一步包括一掃描單元，其經組態以引導該帶電粒子射束逐行掃描一樣本。該裝置可進一步包括一控制器，該控制器包括經組態以控制該發射增強器在該帶電粒子射束之一第一掃描週期中輻照該電磁輻射且在該帶電粒子射束之一第二掃描週期中停止輻照該電磁輻射的電路。
在一些實施例中，一種方法可包括使用該帶電粒子檢測系統之一帶電粒子源來發射帶電粒子以形成一帶電粒子射束。該方法亦可包括使用該帶電粒子檢測系統之一掃描單元來引導該帶電粒子射束逐行掃描一樣本。該方法可進一步包括使用該帶電粒子檢測系統之一發射增強器來在該帶電粒子射束之一第一掃描週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該帶電粒子射束之一第二掃描週期中停止輻照該電磁輻射。
在一些實施例中，一種非暫時性電腦可讀媒體可儲存一指令集，該指令集可由一帶電粒子檢測系統之至少一個處理器執行以使得該系統執行一方法。該方法可包括使用該帶電粒子檢測系統之一帶電粒子源來發射帶電粒子以形成一帶電粒子射束。該方法亦可包括使用該帶電粒子檢測系統之一掃描單元來引導該帶電粒子射束逐行掃描一樣本。該方法可進一步包括使用該帶電粒子檢測系統之一發射增強器來在該帶電粒子射束之一第一掃描週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該帶電粒子射束之一第二掃描週期中停止輻照該電磁輻射。
100:電子射束檢測系統
101:主腔室
102:裝載/鎖定腔室
104:射束工具
106:設備前端模組
106a:第一裝載埠
106b:第二裝載埠
109:控制器
202:帶電粒子源
204:槍孔徑
206:聚光透鏡
208:交越
210:初級帶電粒子射束
212:源轉換單元
214:細射束
216:細射束
218:細射束
220:初級投影光學系統
222:射束分離器
226:偏轉掃描單元
228:物鏡
230:晶圓
236:次級帶電粒子射束
238:次級帶電粒子射束
240:次級帶電粒子射束
242:次級光學系統
244:帶電粒子偵測器件
246:偵測子區
248:偵測子區
250:偵測子區
252:次光軸
260:主光軸
270:探測光點
272:探測光點
274:探測光點
280:機動晶圓載物台
282:晶圓固持器
290:影像處理系統
292:影像獲取器
294:儲存器
296:控制器
410:基板
420:測試器件區
430:測試器件區
435:電壓對比影像
440:測試器件區
445:電壓對比影像
446:電壓對比影像
447:電壓對比影像
450:絕緣材料
452:預掃描階段
454:檢測階段
456:電壓對比影像
458:電壓對比影像
460:電壓對比影像
460a:黑暗電壓對比區
460b:黑暗電壓對比區
460c:黑暗電壓對比區
462:電壓對比影像
464:電壓對比影像
464a:DVC區
464b:DVC區
464c:DVC區
466:電壓對比影像
468:電壓對比影像
470:電壓對比影像
470:絕緣體測試器件區
500:射束工具
502:發射增強器
504:電磁輻射
600:框
602:行
604:行
606:行
608:行
610:行
612:行
800:方法
802:步驟
804:步驟
806:步驟
900:方法
902:步驟
904:步驟
E1:著陸能量
E2:著陸能量
t 1 :時戳
t 1 ':時戳
t 2 :時戳
t 3 :時戳
t 4 :時戳
T1:時間
T2:時間
T3:時間
T4:時間
T5:時間
Tpre1:時間
Tpre2:時間
Tpre3:時間
圖1為說明符合本發明之實施例的例示性帶電粒子射束檢測(EBI)系統的示意圖。
圖2為說明符合本發明之實施例的例示性多射束射束工具的示意圖，該工具可為圖1之例示性EBI系統之一部分。
圖3為展示符合本發明之實施例的次級電子之良率相對於初級電子之著陸能量的例示性圖式。
圖4A為說明符合本發明之實施例的晶圓之電壓對比回應的示意圖。
圖4B為符合本發明之實施例的在時間序列上之例示性電壓對比影像的圖示。
圖5為說明符合本發明之實施例的具有超快射束電流調整能力之例示性射束工具的示意圖。
圖6為符合本發明之實施例的展示掃描行之例示性掃描框的圖示。
圖7A為符合本發明之實施例的射束工具之例示性掃描頻率的圖示。
圖7B為符合本發明之實施例的圖7A中之射束工具之發射增強器之例示性輻照頻率的圖示。
圖8為符合本發明之實施例的用於帶電粒子檢測系統之缺陷檢測之例示性方法的流程圖。
圖9為符合本發明之實施例的用於帶電粒子檢測系統之缺陷檢測之另一例示性方法的流程圖。
現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類似元件。例示性實施例之以下描述中所闡述之實施方式並不表示符合本發明的所有實施方式。實情為，其僅為符合與隨附申請專利範圍中所敍述之主題相關之態樣的裝置及方法之實例。舉例而言，儘管在利用帶電粒子射束(例如，電子射束)之背景下描述一些實施例，但本發明不限於此。可類似地應用其他類型之帶電粒子射束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測或類似者。
電子器件由形成於稱為基板之矽片上的電路構成。許多電路可一起形成於同一矽片上且稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得該等電路中之更多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型電話中之IC晶片可如拇指甲一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之大小的1/1000。
製造此等極小IC為常常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之製程。即使一個步驟中之錯誤都有可能引起成品IC中之缺陷，從而導致成品IC無用。因此，製造製程之一個目標為避免此類缺陷以最大化製程中所製造之功能性IC的數目，亦即改良製程之總良率。
改良良率之一個組分為監測晶片製造製程，以確保其正生產足夠數目個功能積體電路。監測製程之一種方式為在晶片電路結構形成之各階段處檢測該等晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)來實行檢測。SEM可用於實際上將此等極小結構成像，從而獲取晶圓結構之「圖像」。影像可用於判定結構是否適當地形成在適當位置。若結構有缺陷，則可調整製程，使得缺陷不大可能再現。
SEM之工作原理與攝影機類似。攝影機藉由接收及記錄自人類或物件反射或發射之光的亮度及顏色來拍攝圖像。SEM藉由接收及記錄自結構反射或發射之電子的能量或數量來拍攝「圖像」。在拍攝此類「圖像」之前，可將電子射束提供至結構上，且在電子自結構反射或發射(「射出」)時，SEM之偵測器可接收及記錄彼等電子之能量或數量以產生影像。為了拍攝此類「圖像」，一些SEM使用單個電子射束(稱為「單射束SEM」)，而一些SEM使用多個電子射束(稱為「多射束SEM」)來拍攝晶圓之多個「圖像」。藉由使用多個電子射束，SEM可將更多電子射束提供至結構上以獲得此等多個「圖像」，從而導致更多電子自結構射出。因此，偵測器可同時接收更多射出電子，且以較高效率及較快速度產生晶圓結構之影像。
偵測垂直高密度結構(諸如3D NAND快閃記憶體器件)中的內埋缺陷可具有挑戰性。在此類器件中偵測內埋或表面上電氣缺陷之若干 方法中之一者為藉由在SEM中使用電壓對比方法。在此方法中，樣本之材料、結構或區中之電導率差異引起其SEM影像中的對比差異。在缺陷偵測之情形下，樣本表面下方之電氣缺陷可在樣本表面上產生帶電變化，因此電氣缺陷可藉由樣本表面之SEM影像中的對比來偵測。為增強電壓對比，可採用稱為預充電或泛射之製程，其中在使用較小射束電流但較高成像解析度之檢測之前，樣本之所關注區可暴露於較大射束電流。對於檢測，泛射之優點中的一些可包括減小晶圓之帶電以最小化由於帶電引起之影像失真，且在一些情況下，增加晶圓之帶電以增強影像中之有缺陷特徵與周圍無缺陷特徵之差異等等。
識別電壓對比缺陷之一種方式為在電子射束之不同射束電流之間快速切換，以多次掃描晶圓。可產生且比較多個電壓對比影像以識別電壓對比缺陷。
現有SEM設計中之挑戰為在檢測製程期間無法在超快時間內調整射束電流，且在完成射束電流調整之前，缺陷區之電壓對比回應可能減弱。舉例而言，在將互連器製造為低於標準且電子射束具有較低射束電流時，可排出外部電子。若排出比射束電流調整快，則在電壓對比影像中可不展示異常電壓對比回應。對於另一實例，在將絕緣體製造為低於標準且電子射束具有較高射束電流時，外部電子可快速累積以使得電崩潰且被排出。若排出比射束電流調整快，則在電壓對比影像中可不展示異常電壓對比回應。由於在檢測製程期間無法在超快時間內調整射束電流，故可能難以識別電壓對比缺陷。
所揭示之實施例提供允許在檢測製程期間進行超快射束電流調整之裝置、系統及方法。帶電粒子檢測系統(例如，SEM)可裝備有發 射增強器，該發射增強器經組態以將光輻照至帶電粒子源上。由於光電或光發射效應，光之能量可轉移至帶電粒子源之材料的原子之電子上且幫助其自原子逸出。此類轉移可在超快時間內發生。因此，所轉移之能量可在超快時間內增強電子發射。在增強電子發射時，電子射束可具有高電流。在未增強電子發射時，電子射束可具有低電流。發射增強器之電子發射可與帶電粒子檢測系統之掃描操作同步，使得帶電粒子檢測系統可在電子射束之高電流與低電流之間快速切換以進行掃描。對應地，可自掃描產生電壓對比影像之兩個「版本」，一個版本在高電流下產生，另一版本在低射束電流下產生。藉由比較在不同射束電流下產生之電壓對比影像之特性(例如，亮度)，可識別在不同射束電流下的電壓對比回應(例如，射出電子之變化率)。若電壓對比回應顯示異常，則可在短時間內無困難地識別出潛在電壓對比缺陷。
為了清楚起見，可將圖式中之組件的相對尺寸放大。在以下圖式描述內，相同或類似附圖標號係指相同或類似組件或實體，且僅描述相對於個別實施例之差異。
如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋除不可行組合外之所有可能組合。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
圖1說明符合本發明之實施例的例示性電子射束檢測(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、射束工具104及設備前端模組(EFEM)106。射束工具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接收含有待檢測之晶圓(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)。「批次」為可經裝載以用於批量處理的複數個晶圓。
EFEM 106中之一或多個機械臂(未展示)可將晶圓輸送至裝載/鎖定腔室102。裝載/鎖定腔室102連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，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，一或多個機械臂(未展示)可將晶圓自裝載/鎖定腔室102輸送至主腔室101。主腔室101連接至主腔室真空泵系統(未展示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室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，晶圓經受射束工具104之檢測。射束工具104可為單射束系統或多射束系統。
控制器109以電子方式連接至射束工具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中展示為在包括主腔室101、裝載/鎖定腔室102及EFEM 106之結構的外部，但應瞭解，控制器109可為該結構之部分。
在一些實施例中，控制器109可包括一或多個處理器(未展示)。處理器可為能夠操縱或處理資訊之通用或特定電子器件。舉例而言，處理器可包括任何數目個中央處理單元(或「CPU」)、圖形處理單元(或「GPU」)、光學處理器、可程式化邏輯控制器、微控制器、微處理器、數位信號處理器、智慧財產權(IP)核心、可程式化邏輯陣列(PLA)、 可程式化陣列邏輯(PAL)、通用陣列邏輯(GAL)、複合可程式化邏輯器件(CPLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、系統單晶片(SoC)、特殊應用積體電路(ASIC)及能夠進行資料處理之任何類型電路之任何組合。處理器亦可為虛擬處理器，其包括跨經由網路耦接之多個機器或器件而分佈之一或多個處理器。
在一些實施例中，控制器109可進一步包括一或多個記憶體(未展示)。記憶體可為能夠儲存可由處理器(例如，經由匯流排)存取之程式碼及資料的通用或特定電子器件。舉例而言，記憶體可包括任何數目個隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、光碟、磁碟、硬碟機、固態驅動機、快閃驅動器、安全數位(SD)卡、記憶棒、緊湊型快閃(CF)卡或任何類型之儲存器件之任何組合。程式碼可包括作業系統(OS)及用於特定任務之一或多個應用程式(或「app」)。記憶體亦可為虛擬記憶體，其包括跨經由網路耦接之多個機器或器件而分佈之一或多個記憶體。
圖2說明符合本發明之實施例的例示性多射束射束工具104(在本文中亦稱為裝置104)及可經組態用於在EBI系統100(圖1)中使用之影像處理系統290的示意圖。
射束工具104包含帶電粒子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、自帶電粒子源202發射之初級帶電粒子射束210、源轉換單元212、初級帶電粒子射束210之複數個細射束214、216及218、初級投影光學系統220、機動晶圓載物台280、晶圓固持器282、多個次級帶電粒子射束236、238及240、次級光學系統242及帶電粒子偵測器件244。初級投影光學系統220可包含射束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228。帶電粒子偵測器件244可包含偵測子區246、248及250。
帶電粒子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、源轉換單元212、射束分離器222、偏轉掃描單元226及物鏡228可與裝置104之主光軸260對準。次級光學系統242及帶電粒子偵測器件244可與裝置104之次光軸252對準。
帶電粒子源202可發射一或多個帶電粒子，諸如電子、質子、離子、牟子或任何其他攜載電荷之粒子。在一些實施例中，帶電粒子源202可為電子源。舉例而言，帶電粒子源202可包括陰極、提取器或陽極，其中初級電子可自陰極發射且經提取或加速以形成具有交越(虛擬的或真實的)208之初級帶電粒子射束210(在此情況下為初級電子射束)。為了易於解釋而不引起分歧，電子在本文之一些描述中用作實例。然而，應注意，在本發明之任何實施例中可使用任何帶電粒子，而不限於電子。初級帶電粒子射束210可視覺化為自交越208發射。槍孔徑204可阻擋初級帶電粒子射束210之外圍帶電粒子以減小庫侖(Coulomb)效應。庫侖效應可引起探測光點之大小的增大。
源轉換單元212可包含影像形成元件陣列及射束限制孔徑陣列。影像形成元件陣列可包含微偏轉器或微透鏡陣列。影像形成元件陣列可與初級帶電粒子射束210之複數個細射束214、216及218形成交越208之複數個平行影像(虛擬的或真實的)。射束限制孔徑陣列可限制複數個細射束214、216及218。雖然三個細射束214、216及218展示於圖2中，但本發明之實施例不限於此。舉例而言，在一些實施例中，裝置104可經組態以產生細射束之第一數目。在一些實施例中，細射束之第一數目可在1至1000之範圍內。在一些實施例中，細射束之第一數目可在200至500之範圍內。在例示性實施例中，裝置104可產生400細射束。
聚光透鏡206可聚焦初級帶電粒子射束210。可藉由調整聚光透鏡206之聚焦功率或藉由改變射束限制孔徑陣列內之對應射束限制孔徑的徑向大小來使源轉換單元212下游之細射束214、216及218的電流變化。物鏡228可將細射束214、216及218聚焦至晶圓230上以用於成像，且可在晶圓230之表面上形成複數個探測光點270、272及274。
射束分離器222可為產生靜電偶極子場及磁偶極子場之韋恩(Wien)濾波器類型的射束分離器。在一些實施例中，若應用該等射束分離器，則由靜電偶極子場施加在細射束214、216及218之帶電粒子(例如，電子)上的力在量值上可實質上等於由磁偶極子場施加在帶電粒子上之力且在方向上相反。因此，細射束214、216及218可以零偏轉角直接通過射束分離器222。然而，由射束分離器222產生之細射束214、216及218之總色散亦可為非零。射束分離器222可自細射束214、216及218中分離次級帶電粒子射束236、238及240，且將次級帶電粒子射束236、238及240引向次級光學系統242。
偏轉掃描單元226可使細射束214、216及218偏轉以使探測光點270、272及274掃描遍及晶圓230之表面區域。回應於細射束214、216及218在探測光點270、272及274處之入射，次級帶電粒子射束236、238及240可自晶圓230發射。次級帶電粒子射束236、238及240可包含具有能量之分佈之帶電粒子(例如，電子)。舉例而言，次級帶電粒子射束236、238及240可為包括次級電子(能量
Figure 109144399-A0305-02-0013-1
50eV)及反向散射電子(能量在50eV與細射束214、216及218之著陸能量之間)的次級電子射束。次級光學系統242可將次級帶電粒子射束236、238及240聚焦至帶電粒子偵測器件244之偵測子區246、248及250上。偵測子區246、248及250可經組態 以偵測對應次級帶電粒子射束236、238及240，且產生用於重建構晶圓230之表面區域之影像的對應信號(例如，電壓、電流等)。
所產生之信號可表示次級帶電粒子射束236、238及240之強度，且可將信號提供至與帶電粒子偵測器件244、初級投影光學系統220及機動晶圓載物台280通信之影像處理系統290。可調整機動晶圓載物台280之移動速度以調整晶圓230上之區域之連續射束掃描之間的時間間隔。由於晶圓230上具有不同電阻-電容特性之不同材料，可能需要調整時間間隔，藉此顯現對成像時序的變化之敏感度。
次級帶電粒子射束236、238及240之強度可根據晶圓230之外部或內部結構而變化，且由此可指示晶圓230是否包括缺陷。此外，如上文所論述，可將細射束214、216及218投影至晶圓230之頂部表面之不同位置上或在特定位置處之晶圓230的不同側面上，以產生不同強度之次級帶電粒子射束236、238及240。因此，藉由將次級帶電粒子射束236、238及240之強度與晶圓230之區域映射，影像處理系統290可重建構反映晶圓230之內部或外部結構之特性的影像。
在一些實施例中，影像處理系統290可包括影像獲取器292、儲存器294及控制器296。影像獲取器292可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器292可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算器件及其類似者，或其組合。影像獲取器292可經由諸如電導體、光纖電纜、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線無線電或其組合之媒體通信耦接至射束工具104之帶電粒子偵測器件244。在一些實施例中，影像獲取器292可自帶電粒子偵測器件244接收信號，且可建構影像。影像獲取器292可因此獲取晶 圓230之影像。影像獲取器292亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、在所獲取影像上疊加指示符及其類似者。影像獲取器292可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度的調整。在一些實施例中，儲存器294可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、快閃驅動器、雲端儲存器、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294可與影像獲取器292耦接，且可用於將經掃描原始影像資料保存為原始影像及後處理影像。影像獲取器292及儲存器294可連接至控制器296。在一些實施例中，影像獲取器292、儲存器294及控制器296可一起整合為一個控制單元。
在一些實施例中，影像獲取器292可基於自帶電粒子偵測器件244接收到之成像信號來獲取晶圓之一或多個影像。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。單個影像可儲存在儲存器294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230之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含在時間序列上多次取樣的晶圓230之單個成像區域的多個影像。多個影像可儲存在儲存器294中。在一些實施例中，影像處理系統290可經組態以對晶圓230之相同位置的多個影像執行影像處理步驟。
在一些實施例中，影像處理系統290可包括量測電路(例如，類比轉數位轉換器)以獲得經偵測次級帶電粒子(例如，次級電子)之分佈。在偵測時間窗期間所收集之帶電粒子分佈資料與入射於晶圓表面之細射束214、216及218之對應掃描路徑資料的組合，可用於重建構受檢測晶圓結構之影像。重建構影像可用於顯露晶圓230之內部或外部結構的各 種特徵，且藉此可用於顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。
在一些實施例中，帶電粒子可為電子。在初級帶電粒子射束210之電子(例如，探測光點270、272及274)投影至晶圓230之表面上時，初級帶電粒子射束210的電子可穿透晶圓230之表面一定深度，與晶圓230之粒子交互作用。初級帶電粒子射束210之一些電子可(例如，以彈性散射或碰撞之形式)與晶圓230中之粒子彈性地交互作用，且可反射或回跳出晶圓230之表面。彈性交互作用保存交互作用之主體(例如，初級帶電粒子射束210之電子及晶圓230之粒子)之總動能，其中交互作用主體之動能不轉換為其他形式之能量(例如，熱能、電磁能等)。自彈性交互作用產生之此類反射電子可稱為反向散射電子(BSE)。初級帶電粒子射束210中之一些電子可(例如，以非彈性散射或碰撞之形式)與晶圓230之粒子非彈性地交互作用。非彈性交互作用不保存交互作用之主體的總動能，其中交互作用主體之動能中之一些或所有轉換成其他形式之能量。舉例而言，經由非彈性交互作用，初級帶電粒子射束210中之一些電子之動能可引起粒子之原子的電子激勵及躍遷。此類非彈性交互作用亦可產生射出晶圓230之表面之電子，該電子可稱為次級電子(SE)。BSE及SE之良率或發射速率取決於(例如)受檢測材料及初級帶電粒子射束210之電子著陸在材料的表面上之著陸能量等。初級帶電粒子射束210之電子之能量可部分地藉由其加速電壓(例如，在圖2中之帶電粒子源202之陽極與陰極之間的加速電壓)賦予。BSE及SE之數量可比初級帶電粒子射束210之注入電子更多或更少(或甚至相同)。
由SEM產生之影像可用於缺陷檢測。舉例而言，可將捕獲晶圓之測試器件區之所產生影像與捕獲相同測試器件區的參考影像進行比 較。參考影像可(例如，藉由模擬)預定且不包括已知缺陷。若所產生影像與參考影像之間的差異超過容許度水平，則可識別出潛在缺陷。對於另一實例，SEM可掃描晶圓之多個區，每一區包括設計為相同的測試器件區，且產生捕獲所製造之彼等測試器件區之多個影像。多個影像可相互比較。若多個影像之間的差異超過容許度水平，則可識別出潛在缺陷。
電壓對比缺陷係許多各種類型之缺陷中之一者。晶圓之測試器件區可以三維設計及製造，諸如具有不同層。不同層之一些測試器件區可設計為電互連，諸如由導電接觸件(「互連器」)連接。不同層之一些測試器件區可設計為電絕緣，諸如在其間填充有非導電或絕緣材料(「絕緣體」)(亦即，在其間沒有設計的互連器)。然而，由於製造製程中之波動，設計的互連器可製造為非導電或低於標準的(例如，係導電的但具有高電阻)。類似地，設計的絕緣體可製造為導電(例如，形成非設計的互連器)或低於標準的(例如，係絕緣的但具有低擊穿電壓)。在受檢測時，彼等缺陷可對達到測試器件區之表面之帶電粒子射束的能量(「著陸能量」)、帶電粒子射束中之帶電粒子之量(「射束電流」)或其他檢測條件敏感。帶電粒子射束之不同著陸能量或射束電流可使得缺陷區具有不同回應(「電壓對比回應」)，諸如射出帶電粒子之不同良率、射出帶電粒子之良率的不同改變或其類似者。不同電壓對比回應可在所產生影像中導致不同對比水平。對比水平可將缺陷顯示為比周圍區更亮或更暗，或與周圍區不可區分。因此，將此種缺陷稱為「電壓對比缺陷」且將展示電壓對比回應之影像稱為「電壓對比影像」。
在按設計製造互連器且藉由互連器將帶電粒子射束投影至連接至下部層之表面上時，下部層可用作電接地(「良好接地」)以排出由 帶電粒子射束帶入至晶圓中之外部帶電粒子。然而，在將互連器製造為非導電或低於標準時，下部層可能無法良好接地，且外部帶電粒子可能根本不會排出或不會如在良好接地情境下一樣快速排出。類似地，在按設計製造絕緣體且將帶電粒子射束投影至與下部層絕緣之表面上時，下部層可良好絕緣，且將不排出外部帶電粒子。然而，在將絕緣體製造為導電或低於標準時，下部層可完全接地或具有低擊穿電壓，且可立即或在達到低擊穿電壓之後排出外部帶電粒子。與正常互連器或絕緣體相比，有缺陷之互連器或絕緣體可導致異常電壓對比回應，且有缺陷之互連器或絕緣體之電壓對比影像可與正常互連器或絕緣體之電壓對比影像不同(例如，更亮或更暗)。
圖3說明符合本發明之實施例的展示次級電子之良率相對於初級電子細射束之著陸能量的例示性圖式。圖式說明初級帶電粒子射束之複數個細射束(例如，圖2之初級帶電粒子射束210之複數個細射束214、216及218)之著陸能量與次級帶電粒子射束(例如，圖2之次級帶電粒子射束236、238及240)之良率的關係。良率指示回應於初級電子之衝擊而產生的次級電子之數目。舉例而言，大於1.0之良率指示與已著陸於晶圓上之初級電子的數目相比，可產生更多次級電子。類似地，小於1.0之良率指示回應於初級電子之衝擊可產生較少次級電子。
如圖3之圖式中所展示，在初級電子之著陸能量在E1至E2的範圍內時，與著陸至晶圓之表面上相比，更多電子可離開晶圓之表面，此可在晶圓之表面處產生正電位。在一些實施例中，缺陷檢測可在前述著陸能量之範圍中執行，其被稱為「正模式」。在正模式下，離開表面之次級電子可被表面之正電位吸引。表面電位愈正，可到達偵測器件(例如， 圖2之偵測器件244)之次級電子愈少，且射束工具(例如，圖2之多射束射束工具104)可被檢測表面產生的影像愈暗。
在著陸能量低於E1或高於E2時，更少的電子可離開晶圓之表面，藉此在晶圓之表面處產生負電位。在一些實施例中，缺陷檢測可在著陸能量之此範圍中執行，其被稱為「負模式」。在負模式下，離開表面之次級電子可被表面之負電位排斥。表面電位愈負，可到達偵測器件之次級電子愈多，且射束工具可被檢測表面產生的影像愈亮。
在一些實施例中，初級帶電粒子射束之著陸能量可由帶電粒子源與晶圓之間的總偏壓或電壓控制。
圖4A說明符合本發明之實施例的晶圓之電壓對比回應的示意圖。在一些實施例中，射束工具(例如，圖2之多射束射束工具104)可用於藉由利用初級帶電粒子射束之複數個細射束(例如，圖2的初級帶電粒子射束210之複數個細射束214、216及218)輻照晶圓且量測晶圓對輻照之電壓對比回應來偵測晶圓(例如，圖2之晶圓230)的內部或外部結構中之缺陷。在一些實施例中，晶圓可包含在基板410上製造之測試器件區420。基板410可為導電的且接地的。在一些實施例中，結構420可包括多個導電結構，其包括由絕緣材料450分離之結構430及440。舉例而言，測試器件區430可導電地連接至基板410。相反，測試器件區440藉由絕緣材料450與基板410分離，使得絕緣體測試器件區470(例如，氧化物)存在於測試器件區440與基板410之間。
射束工具可藉由利用初級帶電粒子射束之複數個細射束(例如，圖2之初級帶電粒子射束210的複數個細射束214、216及218)掃描測試器件區420的表面來自測試器件區420之表面產生次級電子(例如，圖2的 次級帶電粒子射束236、238及240)。如上文所解釋，在初級電子之著陸能量在E1與E2之間(亦即，在正模式下)時，與著陸在表面上相比，更多的電子可離開晶圓之表面，藉此在晶圓之表面處產生正電位。
如圖4A中所展示，正電位可堆積於晶圓之表面處。舉例而言，在射束工具掃描測試器件區420之後，測試器件區440可保留更多正電荷，此係因為測試器件區440與基板410絕緣，藉此在測試器件區440之表面處產生正電位。相反，具有相同著陸能量(亦即，相同良率)之初級電子施加至測試器件區430可導致保留在測試器件區430中之正電荷更少，此係因為基板410可將電子供應至測試器件區430以經由其等之間的導電接觸件中和正電荷。
射束工具(例如，圖2之多射束射束工具104)的影像處理系統(例如，圖2之影像處理系統290)可產生展示電壓對比回應之影像(「電壓對比影像」)，諸如分別對應於測試器件區430及440的電壓對比影像435及445。舉例而言，由於測試器件區430與基板410之導電互連(亦即，作為接地)，測試器件區430在檢測期間可保留很少正電荷且排斥更多次級電子。因此，電壓對比影像435可為明亮影像。相反，由於測試器件區440與基板410或任何其他接地之絕緣，測試器件區440可保留正電荷之堆積，此可導致測試器件區440在檢測期間排斥較少的次級電子。因此，電壓對比影像445可為暗影像。
在一些實施例中，射束工具可預掃描晶圓之表面以供應電子以在晶圓之表面上堆積電位。預掃描可使用高電流初級帶電粒子射束。在預掃描之後，射束工具可使用低電流初級帶電粒子射束來獲得晶圓內之多個晶粒的影像。由於晶粒可包括相同測試器件區，故可藉由比較來自多 個晶粒之電壓對比影像的差異來偵測缺陷，此被稱為晶粒對晶粒(「D2D」)檢測方法。舉例而言，若一個影像之電壓對比回應(例如，影像亮度)與其他影像之電壓對比回應不同，則對應於不同電壓對比回應的晶粒可具有潛在缺陷。
預掃描可在假設在預掃描期間堆積於晶圓之表面上的電表面電位將在檢測期間保留，且將保持高於射束工具的偵測臨限值的情況下施加至晶圓。然而，在一些情況下，由於電擊穿或隧穿的影響，堆積表面電位位準可在檢測期間改變，從而可導致偵測電壓對比缺陷的失敗。
舉例而言，測試器件區440(例如，鎢插塞)及基板410(場效電晶體(FET)之源極或汲極區域)可設計為與測試器件區430及基板410類似的導電互連。然而，由於製造製程(例如，有缺陷的蝕刻製程)中之波動，測試器件區440可製造為低於標準的，其中絕緣體測試器件區470(例如，薄氧化物層)可在測試器件區440與基板410之間形成。舉例而言，氧化物層可為比10奈米薄的矽化鈷(例如CoSi、CoSi2、Co2Si、Co3Si等)層。此係待偵測之缺陷。然而，在預掃描期間，高電壓可施加至薄絕緣體測試器件區470且導致電擊穿，其中洩漏電流可流動穿過薄絕緣體測試器件區470(亦即，基板410中之電子可經由低於標準的絕緣體測試器件區470排出至測試器件區440中)，且可中和測試器件區440。因此，電壓對比影像445可比其推測的更亮。若電子排出製程足夠快，則可在預掃描之後且在成像製程之前中和測試器件區440，此可導致電壓對比影像445與電壓對比影像435不可區分。由於電子之快速排出，若射束工具無法更快調整射束電流(例如，自預掃描快速切換至成像)，則可能不會偵測到有缺陷的測試器件區440。
電壓對比影像445、446及447說明在射束工具提供超快射束電流調整之情形下，有缺陷的測試器件區440之不同電壓對比回應。射束工具可多次對測試器件區440進行成像。如圖4A展示，隨時間推移，逐漸中和測試器件區440，且所得電壓對比影像可自黑暗至明亮逐漸變化。在一定時間段之後，電壓對比影像447可變得與電壓對比影像435不可區分。
偵測此類電壓對比缺陷之挑戰在於，現有射束工具不可在上文所描述的之預掃描及成像製程中足夠快地調整射束電流。在現有射束工具中，射束電流可由帶電粒子源(例如，圖2中之帶電粒子源202)及槍孔徑(例如，圖2中之槍孔徑204)控制。射束電流可藉由調整槍孔徑之大小、帶電粒子源之發射率或其兩者來調整。然而，槍孔徑或帶電粒子源之此類調整可能極緩慢。此外，此類調整無法在成像製程期間進行。由於無法提供超快射束電流調整，現有射束工具可能無法提供及時且低成本地偵測前述電壓對比缺陷之能力。
熟習此項技術者應瞭解，可取決於測試器件區之實際處理或射束工具設置而改變或反轉影像之明亮及黑暗外觀。
圖4B說明符合本發明之實施例的在時間序列上之例示性電壓對比影像。圖4B展示包括預掃描階段452及檢測階段454之晶圓檢測中之預掃描及成像製程。在預掃描階段452期間，射束工具(例如，圖2之EBI 104)可將電子施加至晶圓之表面區域以在區域之表面上堆積電位(為簡單起見，稱為「帶電」)。射束工具可使用一或多個高電流射束以使表面區域帶電且基於其電壓對比回應來建構表面區域之電壓對比影像。在檢測階段454期間，EBI系統可使用一或多個低電流射束進行掃描來建構表 面區域之一或多個電壓對比影像。掃描可重複多次以產生以時間序列展示表面區域之電壓對比回應的一系列電壓對比影像。EBI系統可藉由在不同時間比較相同表面區域之多個電壓對比影像來偵測表面區域上之電位隨時間的變化，此可指示器件缺陷之存在。
在一些實施例中，可藉由多射束EBI系統建構電壓對比影像。舉例而言，機動載物台可定位晶圓，使得初級帶電粒子射束(例如，圖2之初級帶電粒子射束210)之第一細射束可在時間Tpre1對晶圓之表面區域進行預掃描。機動載物台可接著定位晶圓，使得初級帶電粒子射束之第二細射束可在時間Tpre2對晶圓之相同表面區域進行預掃描。第一及第二細射束可具有高電流。在Tpre1及Tpre2處，表面區域之電位可能並非足夠高以展示具有可偵測電壓對比回應之任何區，如分別使用第一及第二細射束建構的電壓對比影像456及458中所展示。在預掃描階段452結束時，機動載物台可定位晶圓，使得初級帶電粒子射束之第三細射束(例如，亦具有高電流)可在時間Tpre3對表面區域進行預掃描。電壓對比影像460可使用第三細射束來建構。如電壓對比影像460中所展示，黑暗電壓對比(DVC)區460a、460b及460c可在預掃描階段452結束時出現。
在預掃描階段452之後，初級帶電粒子射束之第四、第五、第六、第七、第八或更多細射束可分別在時間T1、T2、T3、T4及T5掃描相同預帶電表面區域。如圖4B中所展示，射束工具可分別使用第四、第五、第六、第七及第八細射束來建構電壓對比影像462、464、466、468及470。雖然實例說明可使用八個或更多個細射束，但應瞭解，可使用少於八個細射束。舉例而言，應瞭解，單個細射束可拍攝表面區域之多個影像。
在時間T1，電壓對比影像462展示存在於晶圓之表面區域上的三個DVC區460a、460b及460c。DVC區460a、460b及460c可表示堆積於預掃描表面區域之器件結構中之表面電位。在時間T2及T3，電壓對比影像464及466展示DVC區464a、464b及464c，其可指示堆積正電荷保留在器件結構中且自時間Tpre3及T1不改變。
在時間T4及T5，電壓對比影像468及470展示DVC區464b消失而DVC區464a及464c仍然存在，從而指示DVC區464b之對應器件結構可由於洩漏電流而損失堆積的正電荷，藉此導致DVC區464b之表面電位(例如，由於電擊穿)下降至不可偵測位準。舉例而言，在DVC區464b之對應器件結構處堆積的正電荷可由於經由薄型器件結構缺陷(參見，例如圖4A之絕緣體結構470)之電擊穿而被中和。
射束工具可調整時間間隔(例如，T1與T2之間的時間跨度)，使得初級帶電粒子射束之細射束可更頻繁地或不頻繁地掃描晶圓之表面區域。舉例而言，時間間隔可短至5ns，使得可獲得來自細微電壓對比缺陷之信號差，藉此增加電壓對比晶圓檢測之靈敏度。有利地，射束工具可比較晶圓之相同表面區域之電壓對比影像456、458、460、462、464、466、468、470或更多個影像以偵測DVC區在時間序列上的改變且識別器件結構缺陷。
儘管圖4B說明自射束工具獲得的三個預掃描電壓對比影像及五個檢測電壓對比影像，但應瞭解，任何數目個影像可用於偵測晶圓中的器件結構缺陷。此外，儘管展示於圖4B中之電壓對比影像說明使用黑暗電壓對比之偵測機制，但應瞭解，亦可在射束工具以負模式操作時使用明亮電壓對比。舉例而言，在一些實施例中，由於射束工具以正模式(例 如，E1<著陸能量<E2)操作，晶圓可具有正表面電位。在一些實施例中，由於射束工具以負模式(例如，著陸能量<E1或著陸能量>E2)操作，晶圓可具有負電位。
如圖4B中所展示之預掃描及成像製程之挑戰在於在預掃描階段452與檢測階段454之間，射束電流難以自高電流切換至低電流。亦即，電流切換在Tpre3與T1之間可耗費較長時間。在此類情況下，一些區(例如，DVC區464b)之表面電位可下降至Tpre3與T1之間的不可偵測位準，且由此自檢測階段(例如，檢測階段454)開始就變得不可偵測。
圖5為說明符合本發明之實施例的具有超快射束電流調整能力之例示性射束工具500的示意圖。射束工具500可為單射束工具(例如，單個射束SEM)或多射束工具(例如，圖2中之射束工具104)。舉例而言，射束工具500可包括射束形成單元。射束形成單元可聚焦且形成單個電子射束或可聚焦且形成複數個電子射束(或「細射束」)。舉例而言，射束形成單元可為或可包括用於形成多個射束之源轉換單元212。為了簡明解釋，圖5不展示射束工具500之每一組件，且具有與圖1至圖2中相同編號之組件表示具有與前述相同或類似功能的相同或類似組件，包括控制器109、帶電粒子源202、槍孔徑204、聚光透鏡206、初級帶電粒子射束210、偏轉掃描單元226、物鏡228及晶圓230。應注意，射束工具500可包括更多組件，諸如偵測系統(例如，包括次級光學系統242及偵測器件244)、成像處理系統(例如，影像處理系統290)、初級光學系統(例如，初級投影光學系統220)之其他組件或類似者。亦應注意，射束工具500可以不同序列配置組件。舉例而言，偏轉掃描單元226可在物鏡228之上游(如在圖2中)或下游(如在圖5中)。本發明不限制射束工具500之組件之數目、 類型或配置。
射束工具500進一步包括發射增強器502。控制器109可控制發射增強器502及偏轉掃描單元226以使射束工具500能夠用於超快射束電流調整。
在圖5中，帶電粒子源202可經組態以發射電子。在一些實施例中，帶電粒子源可為熱離子帶電粒子源或冷場發射帶電粒子源。發射增強器502可將電磁輻射504輻照至帶電粒子源202上以增強電子發射。電磁輻射504可為具有波長之電磁波，諸如(例如)無線電波(例如，長波、短波或微波)、紅外線、可見射線、紫外線、X射線、伽馬射線或類似者。在一些實施例中，電磁輻射504可為電磁波之一或多個定向射線(例如，可見光之射束)。在一些實施例中，電磁輻射504可為雷射。舉例而言，帶電粒子源202可包括光電陰極，該光電陰極由於光電或光發射效應在電磁輻射504之輻照下可發射更多電子。在一些實施例中，發射增強器502可為經組態以輻照雷射(例如，Nd：YAG雷射)之雷射產生器。在一些實施例中，雷射可為自由電子雷射(FEL)。在一些實施例中，雷射可為脈衝雷射(例如，每一脈衝具有短於100奈秒之持續時間，諸如飛秒雷射)。舉例而言，雷射產生器可經組態以將雷射輻照至光電陰極上以增加由光電陰極發射之電子。在一些實施例中，在雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上時，雷射可在超快時間內(例如，在100奈秒內，諸如10、20、40、60奈秒或類似者)增強電子發射。控制器109可控制發射增強器502以輻照電磁輻射504，同時控制器109控制偏轉掃描單元226以掃描樣本(例如，晶圓230)。舉例而言，控制器109可控制發射增強器502以在偏轉掃描單元226之掃描操作之第一週期中輻照電磁輻射504，且在掃描操作之第二週期中 停止輻照電磁輻射504。掃描操作之第一週期可發生在掃描操作之第二週期之前或之後。
在一些實施例中，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210(或初級帶電粒子射束210之複數個細射束214、216及218)執行框掃描，其中可逐行掃描晶圓230之區(例如，矩形區)。圖6為符合本發明之實施例的展示掃描行之例示性框600的圖示。框600可為晶圓230之表面之區，且可包括多個掃描行，包括行602至612。在一些實施例中，可以光柵方式掃描框600。舉例而言，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210沿著行602自左至右開始掃描。在完成掃描行602之後，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210移動回至左端且準備沿著行602(例如，用於重複行掃描)或行604(例如，用於新行掃描)開始向右掃描。在一些實施例中，可以「頭到尾」的方式掃描框600。舉例而言，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210沿著行602自左至右開始掃描。在完成掃描行602之後，偏轉掃描單元226可準備引導初級帶電粒子射束210沿著行602(例如，用於重複行掃描)或行604(例如，用於新行掃描)自右向左開始掃描。應注意，本發明不限制用於框掃描之掃描方式。
在一些實施例中，控制器109可控制發射增強器502以在第一週期及第二週期中掃描樣本之同一行(例如，圖6中之行602)。亦即，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210掃描行602兩次，第一次在帶電粒子源202之增強電子發射的情況下且第二次在無增強電子發射的情況下。在一些實施例中，控制器109可控制發射增強器502以在第一週期中掃描樣本之第一行且在第二週期中掃描樣本之第二行。舉例而言，第一行及第二行可分別為用於掃描之框的相鄰行，諸如圖6中的行602及604。亦 即，偏轉掃描單元226可在接通或切斷增強電子發射的情況下以交替方式將初級帶電粒子射束210引導至框600之掃描行。
在一些實施例中，第一週期之長度可實質上等於第二週期之長度。舉例而言，初級帶電粒子射束210之掃描頻率可為恆定的。圖7A為符合本發明之實施例的射束工具500之例示性掃描頻率的圖示。在圖7A中，橫軸表示包括時戳t 1 至t 4 及t 1 '之時間線，且縱軸表示偏轉掃描單元226之偏轉電壓。圖7A展示在掃描方式係光柵方式時偏轉電壓與時間之間的關係。舉例而言，自t 1 至t 1 '，偏轉電壓增加，且偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210沿著行602自左至右掃描。自t 1 '至t 2 ，偏轉電壓減少，且偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210移動回至左端。在控制器109經組態以控制發射增強器502以在第一週期及第二週期中掃描樣本之同一行(例如，圖6中之行602)時，在t 1 '至t 2 之間的相同時間期間，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210移動回至左端。在t 2 與t 3 之間，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210沿著行602自左至右掃描且移動回至左端。在控制器109經組態以控制發射增強器502以在第一週期(例如，自t 1 至t 2 )中掃描第一行(例如，行602)且在第二週期(例如，自t 2 至t 3 )中掃描第二行(例如，行604)時，在t 1 '至t 2 之間的相同時間期間，機動晶圓載物台(例如，機動晶圓載物台280)可將晶圓230移動開一個行以掃描行604，且偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210移動回至左端。自t 2 至t 3 ，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子射束210沿著行604自左至右掃描且移動回至左端。應注意，儘管以上描述假定自左至右掃描，但實際掃描方向可為沿著任何方向且不限於所描述之實例。
在一些實施例中，偏轉掃描單元226可引導初級帶電粒子 射束210以實質上相等週期執行光柵掃描。舉例而言，(t 2 -t 1 )、(t 3 -t 2 )及(t 4 -t 3 )可實質上相等，其中彼此之間的差可小於或等於臨限時間差(例如，10、20、40、60奈秒或類似者)。可在圖7A中展示，用於掃描第一行(例如，行602)之時間量(例如，t 2 -t 1 )可實質上等於用於掃描第二行(例如，行604)之時間(例如，t 3 -t 2 )之量。在一些實施例中，可以不相等週期執行光柵掃描。舉例而言，可在高電流下比在低電流下掃描的第二行更快地掃描第一行，或可在高電流下比在低電流下掃描的第二行更慢地掃描第一行。
圖7B為符合本發明之實施例的發射增強器502之例示性輻照頻率的圖示。在圖7B中，橫軸表示包括時戳t 1 至t 4 之時間線，且縱軸表示發射增強器502(例如，脈衝雷射產生器)之操作電壓。自t 1 至t 2 ，操作電壓可接通，且發射增強器502可將電磁輻射504輻照至帶電粒子源202上。自t 2 至t 3 ，可切斷操作電壓，且發射增強器502可停止將電磁輻射504輻照至帶電粒子源202上。在發射增強器502將電磁輻射504輻照至帶電粒子源202上時，初級帶電粒子射束210可由於光電或光發射效應而具有高電流。在發射增強器502停止將電磁輻射504輻照至帶電粒子源202上時，初級帶電粒子射束210可具有低電流。
在一些實施例中，如圖7A至7B中所展示，控制器109可使發射增強器502之電子發射與偏轉掃描單元226同步，使得在電子射束(例如，在t 1 處)開始掃描第一行(例如，行602)時，電子射束具有高電流，且在電子射束(例如，在t 2 處)開始掃描第二行(例如，行604)時，電子射束具有低電流。不論是否以實質上相等或不相等週期掃描第一行及第二行，控制器109可使發射增強器502之電子發射與此類週期之開始時間同步以輻 照電磁輻射504或停止輻照電磁輻射504，使得可藉由高電流射束或低電流射束完全掃描框600之任何行。
在一些實施例中，控制器109可控制發射增強器502以在掃描操作之第三週期中停止輻照電磁輻射504，且可控制偏轉掃描單元226以在第二週期及第三週期中掃描樣本之同一行。舉例而言，控制器109可控制發射增強器502及偏轉掃描單元226以在第一週期t 1 至t 2 中以高電流掃描行602，且在第二週期t 2 至t 3 中再次以低電流掃描行602，如圖7A至7B中所展示及描述。在第三週期t 3 至t 4 中，控制器109可控制發射增強器502及偏轉掃描單元226再次以低電流掃描行602(圖7A至7B中未展示)。亦即，控制器109可控制發射增強器502以在第三週期t 3 至t 4 中停止輻照電磁輻射504。在一些實施例中，對於同一行，可在以高電流掃描之後以低電流進行複數個掃描。自低電流之複數個掃描可產生用於缺陷檢測之一系列電壓對比影像，諸如圖4B中之電壓對比影像462至470。
與射束工具500相關聯之偵測系統(例如，包括次級光學系統242及偵測器件244)可回應於接收自樣本(例如，晶圓230)射出之電子(例如，次級電子或反向散射電子)而產生信號。信號可包括在初級帶電粒子射束210具有高電流時之第一類型之信號及在初級帶電粒子射束210具有低電流時的第二類型之信號。與射束工具500相關聯之成像處理系統(例如，影像處理系統290)可基於該信號而產生指示樣本之測試器件區(例如，圖4A中之測試器件區430或440)的影像。舉例而言，影像處理系統可基於第一類型之信號而產生第一影像(「高電流影像」)且基於第二類型之信號而產生第二影像(「低電流影像」)。第一及第二影像可為指示電壓對比回應之電壓對比影像。由於不同射束電流，所產生電壓對比影像中之電 壓對比回應可不同。藉由比較所產生電壓對比影像，可毫無困難地識別測試器件區之電壓對比缺陷。
舉例而言，如圖6中所繪示，控制器109經組態以控制發射增強器502以在第一週期(例如，自t 1 至t 2 )中掃描第一行(例如，行602)且在第二週期(例如，自t 2 至t 3 )中掃描第二行(例如，行604)。可使用高電流射束(以粗線指示)來掃描行602、606及610，且可使用低電流射束(以細線指示)來掃描行604、608及612。偵測系統可接收來自行602至612之射出電子(例如，次級電子或反向散射電子)且產生可分類為至少兩個類型之信號，第一類型包括對應於行602、606及610所產生的信號，且第二類型包括對應於行604、608及612所產生的信號。影像處理系統可接收第一類型之信號且產生高電流影像，及接收第二類型之信號且產生低電流影像。在圖6中，在高射束及低射束電流下交替地掃描框600之行。對應地，所產生高電流及低電流影像可為交錯掃描影像。
對於另一實例，控制器109可經組態以控制發射增強器502以在第一週期(例如，自t 1 至t 2 )及第二週期(例如，自t 2 至t 3 )中掃描同一行(例如，行602)。可在第一次使用高電流射束且在第二次使用低電流射束來掃描每一行(例如，框600之行602至612)。偵測系統可接收來自每一掃描之射出電子(例如，次級電子或反向散射電子)且產生可分類為至少兩個類型之信號，第一類型包括對應於高電流射束掃描所產生的信號，且第二類型包括對應於低電流射束掃描所產生的信號。影像處理系統可接收第一類型之信號且產生高電流影像，及接收第二類型之信號且產生低電流影像。在掃描下一行之前，可在高射束及低射束電流下掃描框600之每一行。對應地，所產生高電流及低電流影像可為漸進式掃描影像。應注意， 本發明不限制所產生影像是否為交錯或漸進式掃描影像。
由於光電或光發射效應之超快回應，藉由使用發射增強器502(例如，雷射產生器)，可在超快時間(例如，以奈秒為單位)調整初級帶電粒子射束210之射束電流，此大大減少在現有射束工具中的射束電流調整所需的時間。替代地，可在較慢時間(例如，以微秒、毫秒等為單位)內調整初級帶電粒子射束210之射束電流。藉由使發射增強器502與偏轉掃描單元226同步，可使電磁輻射504之輻照與偏轉掃描單元226之掃描頻率同步，其中可在具有相同電流(例如，高電流或低電流)之射束下完全掃描框掃描之每一行。在超快射束電流調整下利用此類掃描方式，可在超快時間內產生高電流影像及低電流影像，此可大大改良電壓對比缺陷檢測。
在一些實施例中，控制器109可藉由比較高電流及低電流影像來檢測電壓對比缺陷。舉例而言，控制器109可基於指示高電流及低電流影像中之測試器件區的相同區之灰度級位準之變化來判定是否存在與測試器件區相關聯之電壓對比缺陷。若變化超過預定臨限值，則控制器109可基於如結合圖4A所描述之原理而判定測試器件區包括電位電壓對比缺陷。
在一些實施例中，控制器109可基於高電流及低電流影像而產生指示測試器件區之融合影像，以用於其他缺陷檢測，諸如D2D檢測或晶粒至資料庫(「D2DB」)檢測。舉例而言，控制器109可實施曝光融合技術以使用高電流及低電流影像產生高動態範圍(HDR)影像。HDR影像可具有高於高電流影像及低電流影像之動態範圍的動態範圍。與高電流或低電流影像相比，HDR影像可具有更寬範圍之強度細節及更低噪音，此可為缺陷檢測提供更多資訊。
在一些實施例中，發射增強器502可經組態以提供電磁輻射504之至少兩個功率位準。舉例而言，藉由設定操作電壓或電流，發射增強器502(例如，脈衝雷射產生器)可為電磁輻射504提供第一功率位準及第二功率位準，其中第一功率位準高於第二功率位準。對應地，在電磁輻射504之第一功率位準下，可增強帶電粒子源202以發射比在電磁輻射504之第二功率位準下之情況更多的電子。因此，初級帶電粒子射束210可具有射束電流之三個位準：第一高電流、低於第一高電流之第二高電流及低電流，其分別對應於在第一功率位準、第二功率位準及切斷下之發射增強器502。藉由提供更多射束電流之位準，射束工具500可提供更多指示電壓對比回應之更多變化的影像，由此為電壓對比缺陷檢測提供更多資訊。應注意，本發明不限制功率發射增強器502可提供之位準之數目。
圖8至9為符合本發明之實施例的用於帶電粒子檢測系統之缺陷檢測之例示性方法800及900的流程圖。方法800及900可藉由帶電粒子檢測系統(例如，圖1中之EBI系統100或圖5中之射束工具500)的控制器來執行。控制器可包括經程式化以實施方法800及900之電路(例如，記憶體及處理器)。舉例而言，控制器可為與帶電粒子檢測系統耦接之內部控制器或外部控制器(例如，圖1至2及圖5中之控制器109)。方法800及900可連接至圖3至7B中所展示及描述之操作及步驟。
在圖8中，在步驟802處，控制器(例如，圖5中之控制器109)可控制帶電粒子檢測系統(例如，圖5中之射束工具500)的帶電粒子源(例如，圖5中之帶電粒子源202)以發射電子以形成電子射束(例如，圖5中之初級帶電粒子射束210)。在一些實施例中，帶電粒子源可為熱離子帶電粒子源。在一些實施例中，帶電粒子源可為冷場發射帶電粒子源。在一些 實施例中，帶電粒子源可包括光電陰極。帶電粒子源可為可經組態以發射電子之任何組件。雖然所揭示之方法利用帶電粒子源來發射電子，但應瞭解，方法可更通常地利用帶電粒子源來發射帶電粒子。
在步驟804處，控制器可控制帶電粒子檢測系統之掃描單元(例如，圖5中之偏轉掃描單元226)以引導電子射束執行逐行掃描。舉例而言，可對樣本(例如，圖5中之晶圓230)執行逐行掃描。
在步驟806處，控制器可控制帶電粒子檢測系統之發射增強器(例如，圖5中之發射增強器502)以在電子射束之第一掃描週期中將電磁輻射(例如，圖5中的電磁輻射504)輻照至帶電粒子源上以增強電子發射，且在電子射束之第二掃描週期中停止輻照電磁輻射。電子射束可在發射增強器將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有第一電流(稱為「高電流」)且在發射增強器停止將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有低於第一電流之第二電流(稱為「低電流」)。在一些實施例中，發射增強器可為經組態以輻照雷射(例如，脈衝雷射)之雷射產生器。舉例而言，控制器可控制雷射產生器以將雷射輻照至發射增強器之光電陰極上以增加由光電陰極發射之電子。電磁輻射誘發之發射增強可為超快的。舉例而言，在雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上時，雷射可在70奈秒內增強電子發射。
在一些實施例中，掃描單元可引導電子射束在第一掃描週期及第二掃描週期中掃描樣本之同一行。在一些實施例中，掃描單元可引導電子射束在第一掃描週期中掃描樣本之第一行且在第二掃描週期中掃描樣本之第二行。在一些實施例中，第一掃描週期之長度可實質上等於第二掃描週期之長度。舉例而言，如圖7A中所展示，用於掃描第一行(例如，行602)時間量可為(t 2 -t 1 )，且用於掃描第二行(例如，行604)之時間量可 為(t 3 -t 2 )，且(t 2 -t 1 )及(t 3 -t 2 )可實質上相等，其中彼此之間的差可小於或等於臨限時間差(例如，10、20、40、60奈秒或類似者)。另外，如圖7B中所展示，自t 1 至t 2 ，電子射束掃描第一行，且發射增強器輻照電磁輻射。自t 2 至t 3 ，電子射束掃描第二行，且發射增強器停止輻照電磁輻射。應注意，用於掃描第一及第二行之時間量可為不相等的，其中在高電流或低電流下掃描之行可具有不同掃描速度。
在一些實施例中，控制器可使發射增強器之電子發射與掃描單元同步，使得在電子射束開始掃描第一行時，電子射束具有第一電流，且在電子射束開始掃描第二行時，電子射束具有第二電流。舉例而言，如圖7A至7B中所展示，初級帶電粒子射束210在時戳t 1 處開始掃描行602時具有高電流，且在時戳t 2 處開始掃描行604時具有低電流。
在一些實施例中，控制器可控制掃描單元以漸進式掃描模式掃描樣本，其中在引導電子射束掃描下一行之前，可分別藉由高電流及低電流射束對樣本之每一行掃描兩次。在一些實施例中，控制器可控制掃描單元以交錯掃描模式掃描樣本，其中可藉由高電流及低電流射束交替地掃描框之每一行一次。舉例而言，第一行及第二行可為用於掃描之框(例如，圖6中之框600)之相鄰行(例如，圖6中的行602及604)。
圖9為符合本發明之實施例的用於帶電粒子檢測系統之缺陷檢測之例示性方法900的流程圖。方法900可為獨立方法或與方法800相關聯。舉例而言，控制器可在執行方法800之步驟806之後執行方法900。
在步驟902處，控制器(例如，圖5中之控制器109)控制帶電粒子檢測系統之帶電粒子偵測器件(例如，圖2中的帶電粒子偵測器件244)以在帶電粒子偵測器件接收自樣本(例如，圖5中之晶圓230)射出的電 子(例如，次級電子或反向散射電子)時產生信號。在一些實施例中，帶電粒子偵測器件可在電子射束具有第一電流(例如，高電流)時產生第一類型之信號，且在電子射束具有第二電流(例如，低電流)時產生第二類型之信號。舉例而言，如圖6中所展示，在初級帶電粒子射束210以高電流掃描行602時，帶電粒子偵測器件可產生第一類型之信號。在初級帶電粒子射束210以低電流掃描行604時，帶電粒子偵測器件可產生第二類型之信號。
在步驟904處，控制器可控制帶電粒子檢測系統之影像處理系統(例如，圖2中之影像處理系統290)以基於該信號產生指示樣本的測試器件區(例如，圖4A中之測試器件區430或440)的影像。在一些實施例中，影像處理系統可基於第一類型之信號產生第一影像(例如，如先前在圖5至8中所描述之高電流影像)，且基於第二類型的信號產生第二影像(例如，如先前在圖5至8中所描述之低電流影像)。舉例而言，可基於對應於圖6中之行602、606及610偵測到之信號而產生第一影像，且可基於對應於圖6中的行604、608及612或對應於圖6中之行602、606及610之第二掃描的信號而產生第二影像。
在一些實施例中，影像處理系統可基於第一影像及第二影像而產生指示測試器件區之第三影像(例如，如先前在圖5至8中所描述之融合影像)。舉例而言，第三影像可具有高於第一影像之動態範圍及第二影像之動態範圍的動態範圍。
在一些實施例中，控制器可進一步基於指示第一影像及第二影像中之測試器件區之相同區的灰度級位準之變化而判定是否存在與測試器件區相關聯的電壓對比缺陷。若變化超過預定臨限值，則控制器109 可基於如結合圖4A所描述之原理而判定測試器件區包括電位電壓對比缺陷。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1.一種帶電粒子檢測系統，該系統包含：帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子以掃描樣本；及發射增強器，其經組態以在帶電粒子檢測系統之掃描操作之第一週期中將電磁輻射輻照至帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在掃描操作之第二週期中停止輻照電磁輻射。
2.如條項1之系統，其中帶電粒子檢測系統經組態以在第一週期及第二週期中掃描樣本之同一行。
3.如條項1之系統，其中帶電粒子檢測系統經組態以在第一週期中掃描樣本之第一行且在第二週期中掃描樣本之第二行。
4.如條項3之系統，其中第一行及第二行係用於掃描之框之相鄰行。
5.如前述條項中任一項之系統，其中第一週期之長度實質上等於第二週期之長度。
6.如前述條項中任一項之系統，其中帶電粒子檢測系統經組態以產生帶電粒子射束以掃描樣本，其中帶電粒子射束經組態以在發射增強器將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有第一電流，且在發射增強器停止將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有低於第一電流之第二電流。
7.如條項6之系統，其中發射增強器之帶電粒子發射經組態以與帶電粒子檢測系統之掃描操作同步，使得在帶電粒子射束開始掃描第一行時，帶電粒子射束具有第一電流，且在帶電粒子射束開始掃描第二行時，帶電粒子射束具有第二電流。
8.如前述條項中任一項之系統，其中帶電粒子源係熱離子帶電粒子源或冷場發射帶電粒子源中之一者。
9.如前述條項中任一項之系統，其中帶電粒子源包含光電陰極。
10.如條項9之系統，其中發射增強器包含經組態以輻照雷射之雷射產生器。
11.如條項10之系統，其中雷射產生器經組態以將雷射輻照至光電陰極上以增加由光電陰極發射之帶電粒子。
12.如條項11之系統，其中在雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上時，雷射在70奈秒內增強帶電粒子發射。
13.如前述條項中任一項之系統，其中發射增強器經進一步組態以在掃描操作之第三週期中停止輻照電磁輻射，且帶電粒子檢測系統經進一步組態以在第二週期及第三週期中掃描樣本之同一行。
14.如前述條項中任一項之系統，其中帶電粒子檢測系統係單射束檢測系統。
15.如條項1至13中任一項之系統，其中帶電粒子檢測系統係多射束檢測系統。
16.如前述條項中任一項之系統，其中帶電粒子包含電子。
17.一種帶電粒子檢測系統，該系統包含：帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子；發射增強器，其經組態以將電磁輻射輻照至帶電粒子源上以增強帶電粒子發射；射束形成單元，其經組態以使用帶電粒子形成帶電粒子射束；掃描單元，其經組態以引導帶電粒子射束逐行掃描樣本；及 控制器，其包含經組態以控制發射增強器以在帶電粒子射束之第一掃描週期中輻照電磁輻射且在帶電粒子射束之第二掃描週期中停止輻照電磁輻射的電路。
18.如條項17之系統，其中帶電粒子射束經組態以在第一掃描週期及第二掃描週期中掃描樣本之同一行。
19.如條項17之系統，其中帶電粒子射束經組態以在第一掃描週期中掃描樣本之第一行，且在第二掃描週期中掃描樣本之第二行。
20.如條項19之系統，其中第一行及第二行係用於掃描之框之相鄰行。
21.如條項17至20中任一項之系統，其中第一掃描週期之長度實質上等於第二掃描週期之長度。
22.如條項17至21中任一項之系統，其中帶電粒子射束經組態以在發射增強器將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有第一電流，且在發射增強器停止將電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有低於第一電流之第二電流。
23.如條項17至22中任一項之系統，其中發射增強器之帶電粒子發射經組態以與掃描單元同步，使得在帶電粒子射束開始掃描第一行時，帶電粒子射束具有第一電流，且在帶電粒子射束開始掃描第二行時，帶電粒子射束具有第二電流。
24.如條項17至23中任一項之系統，其中帶電粒子源係熱離子帶電粒子源或冷場發射帶電粒子源中之一者。
25.如條項17至24中任一項之系統，其中帶電粒子源包含光電陰極。
26.如條項25之系統，其中發射增強器包含經組態以輻照雷射之雷射產生器。
27.如條項26之系統，其中雷射產生器經組態以將雷射輻照至光電陰極上，以增加由光電陰極發射之帶電粒子。
28.如條項27之系統，其中在雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上時，雷射在70奈秒內增強帶電粒子發射。
29.如條項17至28中任一項之系統，其進一步包含：帶電粒子偵測器件，其經組態以回應於接收自樣本射出之帶電粒子而產生信號；及影像處理系統，其經組態以基於信號而產生指示樣本之測試器件區的影像。
30.如條項29之系統，其中信號包含在帶電粒子射束具有第一電流時之第一類型的信號，及在帶電粒子射束具有第二電流時之第二類型的信號。
31.如條項30之系統，其中影像處理系統經進一步組態以基於第一類型的信號而產生第一影像且基於第二類型的信號而產生第二影像。
32.如條項31之系統，其中影像處理系統經進一步組態以基於第一影像及第二影像而產生指示測試器件區之第三影像。
33.如條項32之系統，其中第三影像具有高於第一影像之動態範圍及第二影像之動態範圍的動態範圍。
34.如條項31之系統，其中控制器經進一步組態以：基於指示第一影像及第二影像中之測試器件區之相同區的灰度級位準之變化而判定是否存在與測試器件區相關聯的電壓對比缺陷。
35.如條項17至34中任一項之系統，其中射束形成單元經進一步組態以使用帶電粒子形成複數個帶電粒子射束。
36.如條項17至34中任一項之系統，其中射束形成單元經組態以形成複數個帶電粒子射束。
37.如條項17至36中任一項之系統，其中發射增強器經進一步組態以在帶電粒子射束之第三掃描週期中停止輻照電磁輻射，且帶電粒子射束經進一步組態以在第二掃描週期及第三掃描週期中掃描樣本之同一行。
38.如條項17至37中任一項之系統，其中帶電粒子包含電子。
39.一種方法，其包含：使用帶電粒子檢測系統之帶電粒子源來發射用於形成帶電粒子射束之帶電粒子；使用帶電粒子檢測系統之掃描單元來引導帶電粒子射束執行逐行掃描；及使用帶電粒子檢測系統之發射增強器來在帶電粒子射束之第一掃描週期中將電磁輻射輻照至帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在帶電粒子射束之第二掃描週期中停止輻照電磁輻射。
40.如條項39之方法，其中引導帶電粒子射束執行逐行掃描包含：引導帶電粒子射束在第一掃描週期及第二掃描週期中掃描樣本之同一行。
41.如條項39之方法，其中引導帶電粒子射束執行逐行掃描包含：引導帶電粒子射束在第一掃描週期中掃描樣本之第一行且在第二掃描週期中掃描樣本之第二行。
42.如條項41之方法，其中第一行及第二行係用於掃描之框之相鄰 行。
43.如條項39至40中任一項之方法，其中第一掃描週期之長度實質上等於第二掃描週期之長度。
44.如條項39至42中任一項之方法，其中帶電粒子射束經組態以在電磁輻射輻照至帶電粒子源上時具有第一電流，且在電磁輻射停止輻照至帶電粒子源上時具有低於第一電流之第二電流。
45.如條項39至44中任一項之方法，其進一步包含：使發射增強器與掃描單元同步，使得在帶電粒子射束開始掃描第一行時，帶電粒子射束具有第一電流，且在帶電粒子射束開始掃描第二行時，帶電粒子射束具有第二電流。
46.如條項39至45中任一項之方法，其中帶電粒子源係熱離子帶電粒子源或冷場發射帶電粒子源中之一者。
47.如條項39至46中任一項之方法，其中帶電粒子源包含光電陰極。
48.如條項47之方法，其中發射增強器包含經組態以輻照雷射之雷射產生器。
49.如條項48之方法，其進一步包含：使用雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上，以增加由光電陰極發射之帶電粒子。
50.如條項49之方法，其中在雷射產生器將雷射輻照至光電陰極上時，雷射在70奈秒內增強帶電粒子發射。
51.如條項39至50中任一項之方法，其進一步包含：使用帶電粒子檢測系統之帶電粒子偵測器件在帶電粒子偵測器件接 收自樣本射出之帶電粒子時產生信號；及使用帶電粒子檢測系統之影像處理系統基於該信號產生指示樣本之測試器件區的影像。
52.如條項51之方法，其中產生該信號包含：在帶電粒子射束具有第一電流時產生第一類型之信號，且在帶電粒子射束具有第二電流時產生第二類型之信號。
53.如條項52之方法，其中產生該影像包含：基於第一類型之信號產生第一影像且基於第二類型之信號產生第二影像。
54.如條項53之方法，其中產生該影像包含：基於第一影像及第二影像產生指示測試器件區之第三影像。
55.如條項54之方法，其中第三影像具有高於第一影像之動態範圍及第二影像之動態範圍的動態範圍。
56.如條項53之方法，其進一步包含：基於指示第一影像及第二影像中之測試器件區之相同區的灰度級位準之變化而判定是否存在與測試器件區相關聯的電壓對比缺陷。
57.如條項39至56中任一項之方法，其進一步包含：在帶電粒子射束之第三掃描週期中停止輻照電磁輻射。
58.如條項55之方法，其中引導帶電粒子射束執行逐行掃描包含：引導帶電粒子射束在第二週期及第三週期中掃描樣本之同一行。
59.如條項39至58中任一項之方法，其中帶電粒子檢測系統係單射束檢測系統。
60.如條項39至58中任一項之方法，其中帶電粒子檢測系統係多射 束檢測系統。
61.如條項39至59中任一項之方法，其中帶電粒子包含電子。
62.一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可由帶電粒子檢測系統之至少一個處理器執行之指令集，以使得系統執行缺陷檢測之方法，該方法包含：使用帶電粒子檢測系統之帶電粒子源來發射用於形成帶電粒子射束之帶電粒子；使用帶電粒子檢測系統之掃描單元來引導帶電粒子射束執行逐行掃描；及使用帶電粒子檢測系統之發射增強器來在帶電粒子射束之第一掃描週期中將電磁輻射輻照至帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在帶電粒子射束之第二掃描週期中停止輻照電磁輻射。
符合本發明中之實施例，可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於控制器(例如，圖1及5中之控制器109)之處理器的指令，以根據上文圖8至9之例示性流程圖進行缺陷檢測。舉例而言，儲存在非暫時性電腦可讀媒體中之指令可藉由執行部分或全部方法800或900的控制器之電路執行。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟性磁碟、可撓性磁碟、硬碟、固態驅動機、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)、快閃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。
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構造，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本發明已結合各種實施例進行了描述，藉由考慮本文中所揭示之本發明之說明書及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見的。意欲將本說明書及實例視為僅例示性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下申請專利範圍指示。
109:控制器
202:帶電粒子源
204:槍孔徑
206:聚光透鏡
210:初級帶電粒子射束
226:偏轉掃描單元
228:物鏡
230:晶圓
500:射束工具
502:發射增強器
504:電磁輻射

Claims (15)

  1. 一種帶電粒子檢測系統，該系統包含：一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子以掃描一樣本；及一發射增強器，其經組態以在該帶電粒子檢測系統之一掃描操作之一第一週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該掃描操作之一第二週期中停止輻照該電磁輻射，其中該發射增強器之該電磁輻射經組態以與該帶電粒子檢測系統之該掃描操作同步。
  2. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子檢測系統經組態以在該第一週期及該第二週期中掃描該樣本之同一行。
  3. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子檢測系統經組態以在該第一週期中掃描該樣本之一第一行且在該第二週期中掃描該樣本之一第二行。
  4. 如請求項3之系統，其中該第一行及該第二行係用於掃描之一框之相鄰行。
  5. 如請求項1之系統，其中該第一週期之一長度實質上等於該第二週期之一長度。
  6. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子檢測系統經組態以產生一帶電粒 子射束以掃描該樣本，其中該帶電粒子射束經組態以在該發射增強器將該電磁輻射輻照至該帶電粒子源上時具有一第一電流，且在該發射增強器停止將該電磁輻射輻照至該帶電粒子源上時具有低於該第一電流之一第二電流。
  7. 如請求項6之系統，其中在該帶電粒子射束開始掃描該第一行時，該帶電粒子射束具有該第一電流，且在該帶電粒子射束開始掃描該第二行時，該帶電粒子射束具有該第二電流。
  8. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子源係一熱離子帶電粒子源或一冷場發射帶電粒子源中之一者。
  9. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子源包含一光電陰極。
  10. 如請求項9之系統，其中該發射增強器包含經組態以輻照一雷射之一雷射產生器。
  11. 如請求項10之系統，其中該雷射產生器經組態以將該雷射輻照至該光電陰極上以增加由該光電陰極發射之帶電粒子。
  12. 如請求項11之系統，其中在該雷射產生器將該雷射輻照至該光電陰極上時，該雷射在70奈秒內增強帶電粒子發射。
  13. 如請求項1之系統，其中該發射增強器經進一步組態以在該掃描操作之一第三週期中停止輻照該電磁輻射，且該帶電粒子檢測系統經進一步組態以在該第二週期及該第三週期中掃描該樣本之該同一行。
  14. 如請求項1之系統，其中該帶電粒子檢測系統係一單射束檢測系統。
  15. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可由一帶電粒子檢測系統之至少一個處理器執行之一指令集，以使得該系統執行缺陷檢測之一方法，該方法包含：使用該帶電粒子檢測系統之一帶電粒子源來發射帶電粒子以形成一帶電粒子射束；使用該帶電粒子檢測系統之一掃描單元來引導該帶電粒子射束執行一逐行掃描；使用該帶電粒子檢測系統之一發射增強器來在該帶電粒子射束之一第一掃描週期中將電磁輻射輻照至該帶電粒子源上以增強帶電粒子發射，且在該帶電粒子射束之一第二掃描週期中停止輻照該電磁輻射；及使該發射增強器與該掃描單元同步。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080315095A1 (en) * 2004-02-20 2008-12-25 Ebara Corporation Electron beam apparatus, a device manufacturing method using the same apparatus, a pattern evaluation method, a device manufacturing method using the same method, and a resist pattern or processed wafer evaluation method
TW201506986A (zh) * 2005-12-02 2015-02-16 Carl Zeiss Microscopy Llc 系統與方法
TW201721701A (zh) * 2015-12-03 2017-06-16 Matsusada Precision Inc 荷電粒子線裝置及掃描電子顯微鏡

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460831A (en) * 1981-11-30 1984-07-17 Thermo Electron Corporation Laser stimulated high current density photoelectron generator and method of manufacture
DE10245052A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-08 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Elektronenstrahlquelle und elektronenoptischer Apparat mit einer solchen
WO2005098895A2 (en) * 2004-04-02 2005-10-20 California Institute Of Technology Method and system for ultrafast photoelectron microscope
US7573053B2 (en) * 2006-03-30 2009-08-11 Uchicago Argonne, Llc Polarized pulsed front-end beam source for electron microscope
US8350214B2 (en) * 2009-01-15 2013-01-08 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam applied apparatus
JP5174862B2 (ja) * 2010-07-28 2013-04-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080315095A1 (en) * 2004-02-20 2008-12-25 Ebara Corporation Electron beam apparatus, a device manufacturing method using the same apparatus, a pattern evaluation method, a device manufacturing method using the same method, and a resist pattern or processed wafer evaluation method
TW201506986A (zh) * 2005-12-02 2015-02-16 Carl Zeiss Microscopy Llc 系統與方法
TW201721701A (zh) * 2015-12-03 2017-06-16 Matsusada Precision Inc 荷電粒子線裝置及掃描電子顯微鏡

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O Bostanjoglo and F Heinricht. Producing high-current nanosecond electron pulses with a standard tungsten hairpin gun. JOURNAL OF PHYSICS E SCIENTIFIC INSTRUMENTS vol. 20, 1491-1493 (1987). *

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