TWI811655B - 用於在帶電粒子束檢測系統中增強檢測影像之方法、影像增強裝置及相關聯非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents

用於在帶電粒子束檢測系統中增強檢測影像之方法、影像增強裝置及相關聯非暫時性電腦可讀媒體 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於增強一帶電粒子束檢測系統中之一檢測影像的改良之方法及裝置。一種用於增強一檢測影像之改良之方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。

Description

用於在帶電粒子束檢測系統中增強檢測影像之方法、影像增強裝置及相關聯非暫時性電腦可讀媒體
本文中所提供之實施例係關於一種影像增強技術，且更特定言之，係關於在帶電粒子束檢測中基於晶圓上之電荷累積減少之檢測影像增強。
在積體電路(IC)之製造程序中，檢測未完成或已完成的電路組件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。
可自SEM影像以次奈米(nm)精度量測圖案/結構位移及與設計之尺寸偏差。此等量測可有助於識別所製造IC之缺陷且有助於控制製造程序。在檢測期間在晶圓上之電荷累積可引起SEM影像之失真、散焦及異常灰階，且藉此引起量測臨界尺寸及疊對及偵測來自SEM影像之缺陷時的誤差。
本文中所提供之實施例揭示一種粒子束檢測裝置，且更特 定言之，一種使用一帶電粒子束之檢測裝置。
在一些實施例中，提供一種用於在一帶電粒子束檢測系統中增強一檢測影像之方法。該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
在一些實施例中，一種影像增強裝置包含：一記憶體，其儲存一指令集；及至少一個處理器，其經組態以執行該指令集以致使該裝置執行以下操作：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
在一些實施例中，提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存一指令集，該指令集可由一運算器件之至少一個處理器執行以執行用於增強一影像之一方法。該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
在一些實施例中，提供一種用於識別一帶電粒子束檢測系統中之一最佳著陸能量的方法。該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準，其中判定失真位準包含基於一第一測試影像及對應於該第一測試影像之一第一參考影像中的特徵之位置而比較該第一測試影像與該第一參考影像；及基於 該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準。
在一些實施例中，提供一種用於在一帶電粒子束檢測系統中增強一檢測影像之方法。該方法包含：獲取一樣本之一第一測試影像及一第二測試影像，其中該第一測試影像及該第二測試影像係在不同著陸能量下獲得；判定該第一測試影像之一第一失真位準及該第二測試影像之一第二失真位準；判定在檢測該樣本時使得一失真位準能夠實質上為零的一著陸能量位準，該著陸能量位準之該判定係基於該第一失真位準、該第二失真位準及該等不同著陸能量；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
本發明之實施例之其他優點將自結合隨附圖式進行之以下描述變得顯而易見，在該等中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。
1:樣本
10:主腔室
20:裝載鎖定腔室
30:設備前端模組(EFEM)
30a:第一裝載埠
30b:第二裝載埠
40:電子束工具
50:控制器
100:電子束檢測(EBI)系統
100_1:主光軸
101:電子源
101s:交越
102:初級電子束
102_1:細射束
102_1S:探測光點
102_1se:二次電子束
102_2:細射束
102_2S:探測光點
102_2se:二次電子束
102_3:細射束
102_3S:探測光點
102_3se:二次電子束
103:槍孔徑
110:聚光透鏡
120:源轉換單元
130:初級投影光學系統
131:物鏡
132:偏轉掃描單元
140:電子偵測器件
140_1:偵測元件
140_2:偵測元件
140_3:偵測元件
150:二次成像系統
150_1:副光軸
160:射束分離器
171:槍孔徑板
172:預細射束形成機構
300:第一檢測影像
301:位置
302:參考位置
310:第二檢測影像
311:位置
320:第三檢測影像
321:位置
400:影像增強裝置
410:測試影像獲取器
420:測試影像分析器
430:檢測條件控制器
440:資訊檔案
450:檢測影像獲取器
460:影像校正器
500:樣本
501:測試區/測試影像
502:特徵
503:中心
610:對準測試影像
611:特徵位置
700:曲線圖
800:方法
d1:第一距離
d2:第二距離
d3:失真量/第三距離
E1:中性著陸能量
E2:中性著陸能量
L1:內插線
L2:中性電荷條件線
S810:步驟
S820:步驟
S830:步驟
S840:步驟
S850:步驟
T1:第一測試結果
T2:第二測試結果
T3:第三測試結果
T4:第四測試結果
T5:第五測試結果
T6:第六測試結果
T7:第七測試結果
圖1為說明符合本發明之實施例的實例電子束檢測(EBI)系統之示意圖。
圖2為說明符合本發明之實施例的可為圖1之電子束檢測系統之一部分的實例電子束工具之示意圖。
圖3A為在中性電荷條件下獲取之檢測影像中之特徵位置與參考特徵位置的實例比較。
圖3B為在負電荷條件下獲取之檢測影像中之特徵位置與參考特徵位置的實例比較。
圖3C為在正電荷條件下獲取之檢測影像中之特徵位置與參 考特徵位置的實例比較。
圖4為符合本發明之實施例的實例影像增強裝置之方塊圖。
圖5為符合本發明之實施例的樣本上之實例測試區。
圖6說明符合本發明之實施例的量測失真量之實例方法。
圖7為符合本發明之實施例的用於識別對應於中性電荷條件之著陸能量的實例曲線圖。
圖8為符合本發明之實施例的表示用於增強多射束檢測系統中之影像之實例方法的程序流程圖。
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所有實施。取而代之，其僅僅為符合關於所附申請專利範圍中所敍述之所揭示實施例的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。
電子器件係由形成於被稱為基板之矽塊上的電路構成。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得電路中之許多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與拇指甲一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小不到人類毛髮之大小的1/1000。
製造此等極小IC為常常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。甚至一個步驟中之錯誤亦有可能導致成品IC中之缺陷，該等缺陷使得成品IC為無用的。因此，製造程序之一個目標為避免此類缺陷以使在程序中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良程序之總體良率。
改良良率之一個組分為監測晶片製造程序，以確保其正生產足夠數目個功能積體電路。監測該程序之一種方式為在晶片電路結構形成之各個階段處檢測晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)來進行檢測。SEM可用以實際上將此等極小結構成像，從而獲取該等結構之「圖像」。影像可用以判定結構是否適當形成，且亦判定結構是否形成於適當位置中。若結構為有缺陷的，則程序可經調整，使得缺陷不大可能再現。
當識別所製造IC之缺陷時，可使用自SEM影像量測之圖案/結構之臨界尺寸。舉例而言，自經量測臨界尺寸判定之圖案或邊緣置放變化之間的移位可有助於識別缺陷且有助於控制製造程序。當入射初級電子與射出二次電子之間存在不平衡時，電荷可在檢測期間累積於晶圓上。此電荷累積可引起SEM影像之顯著失真、散焦及異常灰階，且藉此引起在自SEM影像量測臨界尺寸時之誤差。
本發明之一些實施例提供用於識別使得能夠在檢測期間平衡樣本上之電荷之能量位準的技術。基於經識別之能量位準檢測樣本可輔助提供更準確SEM影像且因此使得能夠以較高準確度及效率偵測樣本之缺陷。在本發明中，識別中性能量位準及基於經識別之中性能量位準檢測樣本可為自動化的。
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。
現在參看圖1，其說明符合本發明之實施例的實例電子束檢測(EBI)系統100。如圖1中所展示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40，及設備前端模組(EFEM)30。電子束工具40位於主腔室10內。雖然本說明書及圖式係針對電子束，但應瞭解，實施例並不用以將本發明限制至特定帶電粒子。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b收納含有待檢測之晶圓(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)(晶圓及樣本在下文中被集體地稱作「晶圓」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(圖中未繪示)將晶圓輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(圖中未繪示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(圖中未繪示)將晶圓自裝載鎖定腔室20輸送至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(圖中未繪示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受電子束工具40之檢測。在一些實施例中，電子束工具40可包含單射束檢測 工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多射束檢測工具。
控制器50可以電子方式連接至電子束工具40，且亦可以電子方式連接至其他組件。控制器50可為經組態以實行帶電粒子束檢測系統100之各種控制的電腦。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能之處理電路系統。雖然控制器50在圖1中被展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構之外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。
雖然本發明提供容納電子束檢測系統之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上而言不限於容納電子束檢測系統之腔室。實際上，應瞭解，前述原理亦可應用於其他腔室。
現在參看圖2，其說明一示意圖，該示意圖說明符合本發明之實施例的可為圖1之實例帶電粒子束檢測系統100之一部分的實例電子束工具40。電子束工具40(在本文中亦被稱作裝置40)包含電子源101、具有槍孔徑103之槍孔徑板171、預細射束形成機構172、聚光透鏡110、源轉換單元120、初級投影光學系統130、樣本載物台(圖2中未展示)、二次成像系統150及電子偵測器件140。初級投影光學系統130可包含物鏡131。電子偵測器件140可包含複數個偵測元件140_1、140_2及140_3。射束分離器160及偏轉掃描單元132可置放於初級投影光學系統130內部。可瞭解，適當時，可添加/省略裝置40之其他通常已知的組件。
電子源101、槍孔徑板171、聚光透鏡110、源轉換單元120、射束分離器160、偏轉掃描單元132及初級投影光學系統130可與裝置100之主光軸100_1對準。二次成像系統150及電子偵測器件140可與裝置40之副光軸150_1對準。
電子源101可包含陰極、提取器或陽極，其中初級電子可自陰極發射且經提取或加速以形成初級電子束102，該初級電子束形成交越(虛擬或真實)101s。初級電子束102可被視覺化為自交越101s發射。
源轉換單元120可包含影像形成元件陣列(圖2中未繪示)、像差補償器陣列(圖中未繪示)、射束限制孔徑陣列(圖中未繪示)及預彎曲微偏轉器陣列(圖中未繪示)。影像形成元件陣列可包含複數個微偏轉器或微透鏡以運用初級電子束102之複數個細射束形成交越101s之複數個平行影像(虛擬或真實)。圖2展示三個細射束102_1、102_2及102_3作為一實例，且應瞭解，源轉換單元120可處置任何數目個細射束。
在一些實施例中，源轉換單元120可具備射束限制孔徑陣列及影像形成元件陣列(兩者均未展示)。射束限制孔徑陣列可包含射束限制孔徑。應瞭解，適當時可使用任何數目個孔徑。射束限制孔徑可經組態以限制初級電子束102之細射束102_1、102_2及102_3之大小。影像形成元件陣列可包含影像形成偏轉器(圖中未繪示)，該等影像形成偏轉器經組態以藉由使朝向主光軸100_1之角度變化而偏轉細射束102_1、102_2及102_3。在一些實施例中，更遠離主光軸100_1之偏轉器可更大程度地偏轉細射束。此外，影像形成元件陣列可包含多個層(未說明)，且偏轉器可經提供於單獨的層中。偏轉器可經組態為獨立於彼此而個別地受控制。在一些實施例中，偏轉器可經控制以調整形成於樣本1之表面上之探測光點(例如，102_1S、102_2S及102_3S)之節距。如本文中所提及，探測光點之節距可被定義為樣本1之表面上之兩個緊鄰探測光點之間的距離。
影像形成元件陣列之居中定位的偏轉器可與電子束工具40之主光軸100_1對準。因此，在一些實施例中，中心偏轉器可經組態以維 持細射束102_1之軌跡為筆直的。在一些實施例中，可省略中心偏轉器。然而，在一些實施例中，初級電子源101可能未必與源轉換單元120之中心對準。此外，應瞭解，雖然圖2展示裝置40之側視圖，其中細射束102_1在主光軸100_1上，但當自不同側檢視時，細射束102_1可偏離主光軸100_1。亦即，在一些實施例中，所有細射束102_1、102_2及102_3可為離軸。離軸組分可相對於主光軸100_1偏移。
經偏轉細射束之偏轉角可基於一或多個準則而設定。在一些實施例中，偏轉器可使離軸細射束自主光軸100_1徑向地向外或遠離(未說明)主光軸100_1偏轉。在一些實施例中，偏轉器可經組態以使離軸細射束自主光軸100_1徑向向內或朝向主光軸100_1偏轉。細射束之偏轉角可經設定使得細射束102_1、102_2及102_3垂直著陸於樣本1上。由諸如物鏡131之透鏡所致之影像的離軸像差可藉由調整穿過透鏡之細射束之路徑而減小。因此，離軸細射束102_2及102_3之偏轉角可經設定使得探測光點102_2S及102_3S具有小的像差。細射束可經偏轉從而穿過或接近物鏡131之前焦點以減小離軸探測光點102_2S及102_3S之像差。在一些實施例中，偏轉器可經設定以使細射束102_1、102_2及102_3垂直著陸於樣本1上，同時探測光點102_1S、102_2S及102_3S具有小像差。
聚光透鏡110經組態以聚焦初級電子束102。可藉由調整聚光透鏡110之聚焦倍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120下游之細射束102_1、102_2及102_3的電流變化。可藉由變更射束限制孔徑之徑向大小及聚光透鏡110之聚焦倍率兩者來改變電流。聚光透鏡110可為可經組態以使得其第一主面之位置可移動的可調整聚光透鏡。可調整聚光透鏡可經組態為磁性的，此可導致 離軸細射束102_2及102_3以旋轉角照明源轉換單元120。旋轉角可隨著可調整聚光透鏡之聚焦倍率或第一主面之位置而改變。因此，聚光透鏡110可為反旋轉聚光透鏡，其可經組態以在聚光透鏡110之聚焦倍率改變時使旋轉角保持不變。在一些實施例中，聚光透鏡110可為可調整反旋轉聚光透鏡，其中當聚光透鏡110之聚焦倍率以及第一主面之位置變化時，旋轉角並不改變。
電子束工具40可包含預細射束形成機構172。在一些實施例中，電子源101可經組態以發射初級電子且形成初級電子束102。在一些實施例中，槍孔徑板171可經組態以阻擋初級電子束102之周邊電子從而降低庫侖效應。在一些實施例中，預細射束形成機構172進一步切割初級電子束102之周邊電子以進一步降低庫侖效應。初級電子束102可在穿過預細射束形成機構172之後經修整為三個初級電子細射束102_1、102_2及102_3(或任何其他數目個細射束)。電子源101、槍孔徑板171、預細射束形成機構172及聚光透鏡110可與電子束工具40之主光軸100_1對準。
預細射束形成機構172可包含庫侖孔徑陣列。預細射束形成機構172之中心孔徑(在本文中亦被稱作軸上孔徑)及源轉換單元120之中心偏轉器可與電子束工具40之主光軸100_1對準。預細射束形成機構172可具備複數個預修整孔徑(例如庫侖孔徑陣列)。在圖2中，當初級電子束102穿過三個預修整孔徑時產生三個細射束102_1、102_2及102_3且切斷初級電子束102之許多剩餘部分。亦即，預細射束形成機構172可修整來自初級電子束102之不會形成三個細射束102_1、102_2及102_3的許多或大部分電子。預細射束形成機構172可在初級電子束102進入源轉換單元120之前切斷將最終不用以形成探測光點102_1S、102_2S及102_3S之電 子。在一些實施例中，可接近電子源101提供槍孔徑板171以在初期切斷電子，同時亦可提供預細射束形成機構172以進一步切斷圍繞複數個細射束之電子。儘管圖2展現預細射束形成機構172之三個孔徑，但應瞭解，適當時可存在任何數目個孔徑。
在一些實施例中，預細射束形成機構172可置放於聚光透鏡110下方。更接近電子源101置放預細射束形成機構172可更有效地降低庫侖效應。在一些實施例中，當預細射束形成機構172能夠充分接近源101定位同時仍為可製造的時，可省略槍孔徑板171。
物鏡131可經組態以將細射束102_1、102_2及102_3聚焦至樣本1上以供檢測，且可在樣本1之表面上形成三個探測光點102_1s、102_2s及102_3s。槍孔徑板171可阻擋不在使用中之初級電子束102之周邊電子以降低庫侖相互作用效應。庫侖相互作用效應可放大探測光點102_1s、102_2s及102_3s中之每一者之大小，且因此使檢測解析度劣化。
射束分離器160可為韋恩濾波器類型之射束分離器，其包含產生靜電偶極子場E1及磁偶極子場B1(兩者皆在圖2中未展示)之靜電偏轉器。若應用該等射束分離器，則由靜電偶極子場E1對細射束102_1、102_2及102_3之電子施加的力與由磁偶極子場B1對電子施加之力量值相等且方向相對。細射束102_1、102_2及102_3因此可以零偏轉角直接穿過射束分離器160。
偏轉掃描單元132可使細射束102_1、102_2及102_3偏轉以使探測光點102_1s、102_2s及102_3s遍及樣本1之表面區段中之三個小的經掃描區域進行掃描。回應於細射束102_1、102_2及102_3入射於探測 光點102_1s、102_2s及102_3s處，可自樣本1發射三個二次電子束102_1se、102_2se及102_3se。二次電子束102_1se、102_2se及102_3se中之每一者可包含具有能量之分佈的電子，包括二次電子(能量
Figure 110112087-A0305-02-0014-1
50eV)及反向散射電子(能量介於50eV與細射束102_1、102_2及102_3之著陸能量之間)。射束分離器160可將二次電子束102_1se、102_2se及102_3se導向二次成像系統150。二次成像系統150可將二次電子束102_1se、102_2se及102_3se聚焦至電子偵測器件140之偵測元件140_1、140_2及140_3上。偵測元件140_1、140_2及140_3可偵測對應的二次電子束102_1se、102_2se及102_3se且產生用以建構樣本1之對應經掃描區域之影像的對應信號。
在圖2中，分別由三個探測光點102_1S、102_2S及102_3S產生之三個二次電子束102_1se、102_2se及102_3se沿著主光軸100_1向上朝向電子源101行進，依次地穿過物鏡131及偏轉掃描單元132。三個二次電子束102_1se、102_2se及102_3se由射束分離器160(諸如韋恩濾波器)轉向以沿著其副光軸150_1進入二次成像系統150。二次成像系統150將三個二次電子束102_1se至102_3se聚焦至包含三個偵測元件140_1、140_2及140_3之電子偵測器件140上。因此，電子偵測器件140可同時產生分別由三個探測光點102_1S、102_2S及102_3S掃描之三個經掃描區的影像。在一些實施例中，電子偵測器件140及二次成像系統150形成一個偵測單元(圖中未繪示)。在一些實施例中，二次電子束之路徑上之電子光學元件，諸如但不限於物鏡131、偏轉掃描單元132、射束分離器160、二次成像系統150及電子偵測器件140，可形成一個偵測系統。
在一些實施例中，控制器(例如圖1之控制器50)可包含影像 處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(圖中未繪示)及儲存器(圖中未繪示)。影像獲取器可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算器件及其類似者，或其組合。影像獲取器可經由諸如以下各者之媒體通信耦合至裝置40之電子偵測器件140：電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電等，或其組合。在一些實施例中，影像獲取器可自電子偵測器件140接收信號，且可建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本1之影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上，及其類似者。影像獲取器可經組態以執行所獲取影像之亮度及對比度等的調整。在一些實施例中，儲存器可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、隨身碟、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。儲存器可與影像獲取器耦接，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。
在一些實施例中，影像獲取器可基於自電子偵測器件140接收之一或多個成像信號獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區域之單個影像，或可涉及多個影像。可將該單個影像儲存於儲存器中。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樣本1之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含在一時間序列內多次取樣的樣本1之單個成像區域之多個影像，或可包含樣本1之不同成像區域之多個影像。可將該多個影像儲存於儲存器中。在一些實施例中，控制器50可經組態以運用樣本1之同一位置之多個影像來執行影像處理步驟。
在一些實施例中，控制器可包括量測電路系統(例如，類比至數位轉換器)以獲得經偵測二次電子的分佈。在偵測時間窗期間所收集之電子分佈資料與入射於晶圓表面上之初級細射束102_1、102_2及102_3中的每一者之對應掃描路徑資料組合可用以重建構受檢測晶圓結構之影像。經重建構影像可用以顯露樣本1之內部或外部結構的各種特徵，且藉此可用以顯露可能存在於晶圓中的任何缺陷。
在一些實施例中，控制器可控制機動載物台(圖中未繪示)以在檢測期間移動樣本1。在一些實施例中，控制器可使得機動載物台能夠在一方向上以一恆定速度連續地移動樣本1。在其他實施例中，控制器可使得機動載物台能夠取決於掃描程序之步驟隨著時間推移改變樣本1之移動的速度。在一些實施例中，控制器可基於二次電子束102_1se、102_2se及102_3se之影像調整初級投影光學系統130或二次成像系統150之組態。
儘管圖2展示電子束工具40使用三個初級電子束，但應瞭解，電子束工具40可使用兩個或多於兩個初級電子束。本發明並不限制用於裝置40中之初級電子束之數目。
現在參看圖3A，其為在中性電荷條件下獲取之檢測影像中之特徵位置與參考特徵位置的實例比較。在本發明中，中性電荷條件可指在檢測期間之樣本狀態，其中使入射於樣本上之初級電子與自樣本發射之二次電子平衡且因此無電荷累積於樣本上。特徵可指形成於樣本上之圖案或結構。在圖3A中，第一檢測影像300可由帶電粒子束檢測系統(例如，圖1之電子束檢測系統100)獲得。舉例而言，第一檢測影像300可為基於來自電子偵測元件140之電子偵測信號產生的電子束影像。第一檢測影像 300可為包含多個特徵之樣本的檢測影像。在圖3A中，第一檢測影像300上之特徵之位置301被指示為圓圈。應瞭解，出於簡單之目的，圖3A之第一檢測影像300中並未指示特徵之圖案。
圖3A亦展示疊置於檢測影像300上之特徵的參考位置302(例如，指示為正方形)。根據本發明之實施例，樣本上之特徵的參考位置302可自對應於該樣本之參考影像獲得。在一些實施例中，參考影像可為樣本之地面實況影像。地面實況影像可包括含有對應圖案之晶圓或晶粒的原始影像，或可包括自含有對應圖案之晶圓或晶粒量測的地面實況晶圓映圖，以及其他影像。在一些實施例中，參考影像可包含對應樣本之晶圓設計佈局，諸如呈圖形資料庫系統(Graphic Database System，GDS)格式、圖形資料庫系統II(Graphic Database System II，GDS II)格式、開放原圖系統互換標準(Open Artwork System Interchange Standard，OASIS)格式、加州理工學院中間格式(Caltech Intermediate Format，CIF)等。晶圓設計佈局可基於用於建構晶圓之圖案佈局。在一些實施例中，參考影像以及其他影像可包含以二進位檔案格式儲存的特徵資訊，該二進位檔案格式表示平面幾何形狀、文字及與晶圓設計佈局有關之其他資訊。如圖3A中所展示，當在中性電荷條件下檢測樣本時，第一檢測影像300上之特徵的位置301匹配參考影像中之特徵的參考位置302。
然而，當在諸如負電荷條件或正電荷條件之電荷積聚條件下檢測樣本時，檢測影像可能失真。在本發明中，負電荷條件可指在檢測期間之樣本狀態，其中入射於樣本上之初級電子的量大於自樣本發射之二次電子的量，且因此負電荷累積於樣本上。相似地，正電荷條件可指在檢測期間之樣本狀態，其中入射於樣本上之初級電子的量小於自樣本發射之 二次電子的量，且因此正電荷累積於樣本上。
如說明在負電荷條件下檢測影像中之特徵位置與參考特徵位置之實例比較的圖3B中所展示，在負電荷條件下獲取之第二檢測影像310可擴展。在圖3B中，第二檢測影像310上之特徵之位置311當中的兩個位置之間的距離(例如，d1)大於對應特徵之兩個參考位置302之間的參考距離(例如，d2)。如說明在正電荷條件下檢測影像中之特徵位置與參考特徵位置之實例比較的圖3C中所展示，在正電荷條件下獲取之第三檢測影像320可縮小。如圖3C中所展示，第三檢測影像320上之特徵之位置321當中的兩個位置之間的距離(例如，d1)小於對應特徵之兩個參考位置302之間的參考距離(例如，d2)。雖然影像擴展及影像收縮被論述為歸因於樣本上之電荷累積而發生的失真之類型(例如，如圖3B、圖3C及圖6中所展示)，但應瞭解，歸因於電荷累積，亦可發生不同類型之失真，諸如散焦、圖案形狀失真(例如，枕形或非對稱梯形失真)等。
如關於圖3A至圖3C所解釋，樣本上之電荷累積可能使用以掃描樣本之電子束彎曲，且導致檢測影像上之特徵位置之顯著失真或位移。此類失真可導致在自檢測影像偵測臨界尺寸、邊緣位移等時的誤差。本發明之實施例可提供用以判定使得能夠平衡樣本上之電荷且藉此提供更準確SEM影像的著陸能量的技術。
圖4為符合本發明之實施例的實例影像增強裝置400之方塊圖。應瞭解，在各種實施例中，影像增強裝置400可為帶電粒子束檢測系統(例如圖1之電子束檢測系統100)之部分或可與帶電粒子束檢測系統分離。在一些實施例中，影像增強裝置400可為控制器50之部分且可包括影像獲取器、量測電路系統或儲存器或其類似者。在一些實施例中，影像增 強裝置400可包含影像處理系統且可包括影像獲取器、儲存器或其類似者。
如圖4中所說明，影像增強裝置400可包括測試影像獲取器410、測試影像分析器420、檢測條件控制器430及檢測影像獲取器450。
測試影像獲取器410經組態以接收符合本發明之實施例的複數個測試影像。測試影像可為樣本之區的檢測影像。可在不同著陸能量下獲取複數個測試影像。在一些實施例中，可針對樣本之不同測試區獲取複數個測試影像。舉例而言，可選擇多個測試區以用於測試且可針對每一測試區獲取對應測試影像。在一些實施例中，可同時獲取樣本之不同測試區的複數個測試影像，諸如經由多射束SEM。在此狀況下，用於複數個測試影像之測試區可間隔開使得一個測試區在測試期間不受用於其他測試區之電子束影響。在一些其他實施例中，可針對樣本之區依序獲取複數個測試影像。在一些實施例中，測試影像獲取器410可基於來自電子束工具40之電子偵測器件140的偵測信號產生測試影像。在一些實施例中，測試影像獲取器410可為包括於控制器50中之影像獲取器的部分或可與該影像獲取器分離。在一些實施例中，測試影像獲取器410可獲得由包括於控制器50中之影像獲取器產生的測試影像。在一些實施例中，測試影像獲取器410可自儲存測試影像之儲存器件或系統獲得測試影像。在一些實施例中，為了減少處理時間及資源，可獲得針對樣本之小部分之測試影像。
根據本發明之實施例，可選擇樣本上之一測試區，使得自其對應測試影像量測諸如影像擴展或影像收縮之影像失真。圖5說明符合本發明之實施例的樣本500上之測試區501的實例。如圖5中所展示，測試區501可在其中包含多個特徵502，且亦出於說明之目的指示測試區501之 中心503。雖然圖5說明規則配置之特徵502，但應瞭解，包括於測試區501中之特徵502可不規則地配置。相似地，儘管圖5說明具有相同形狀之特徵502，但包括於測試區501中之特徵502可具有不同形狀。在一些實施例中，測試區501之區域可對應於初級電子束(例如細射束102_1、102_2或102_3)之視場。選擇具有多個特徵502之區作為測試區501為使得能夠基於特徵位移量測測試影像之影像失真(例如影像擴展或影像提取)的若干方式中之一者。在一些實施例中，樣本可包括經設計或經指定為測試區且包括多個特徵502的區域，此在自該區域判定測試影像之失真位準方面係有利的。
當針對樣本500之不同測試區獲取複數個測試影像時，可針對該複數個測試影像選擇樣本500之不同部分上的複數個測試區。相似地，複數個測試區中之每一者可具有多個特徵(例如502)。在一些實施例中，選擇具有相似圖案或特徵之複數個測試區在比較對應於該複數個測試區之複數個測試影像的位移量測(例如，失真位準)方面可為有利的。在一些實施例中，樣本可包括經設計或經指定為測試區且包括形狀彼此相同之多個特徵502的複數個區域，此在比較來自該複數個區域之測試影像的失真位準方面係有利的。在一些實施例中，複數個區域可包括每一區域中之相同相對位置處的特徵。在一些實施例中，鄰近兩個測試區之間的距離可足夠大，使得一個測試區在測試期間不受用於另一測試區之初級電子束影響。
返回參看圖4，測試影像分析器420經組態以判定測試影像501是否失真且量測失真量。根據本發明之實施例，測試影像分析器420可藉由參考對應於測試影像之參考影像來分析測試影像。根據本發明之實 施例，資訊檔案440可含有對應於測試影像之參考影像。資訊檔案440可為儲存資訊之任何方式，諸如檔案、檔案之集合、資料庫、資料庫之集合等。舉例而言，資訊檔案440可包括用於測試影像之測試區的參考影像。在一些實施例中，資訊檔案440中所含有之參考影像可為對應測試區之地面實況影像。地面實況影像可包括含有對應圖案之晶圓或晶粒的原始影像，或可包括自含有對應圖案之晶圓或晶粒量測的地面實況晶圓映圖，以及其他影像。在一些實施例中，資訊檔案440中所含有之參考影像可呈圖形資料庫系統(GDS)格式、圖形資料庫系統II(GDS II)格式、開放原圖系統互換標準(OASIS)格式、加州理工學院中間格式(CIF)等。在一些實施例中，資訊檔案440中所含有之參考影像可包含對應測試區之晶圓設計佈局。晶圓設計佈局可基於用於建構晶圓之圖案佈局。晶圓設計佈局可對應於用以將來自光微影遮罩或倍縮光罩之特徵轉移至晶圓之一或多個光微影遮罩或倍縮光罩。在一些實施例中，呈GDS或OASIS等形式之參考影像可包含以二進位檔案格式儲存的特徵資訊，該二進位檔案格式表示平面幾何形狀、文字及與晶圓設計佈局有關之其他資訊。
出於說明及簡單之目的，將依據圖3A至圖3C之檢測影像300、310及320為測試影像之假定來解釋測試影像分析器420之操作。關於圖3A，假定位置301為第一測試影像300上之特徵位置，且參考位置302為對應於第一測試影像300的第一參考影像上之對應特徵位置。如圖3A中所展示，第一測試影像300上之特徵之位置301匹配特徵之對應參考位置302。在此實例中，測試影像分析器420可判定第一測試影像300未失真。
關於圖3B，假定位置311為第二測試影像310上之特徵位置，且參考位置302為對應於第二測試影像310的第二參考影像上之對應 特徵位置。如圖3B中所展示，第二測試影像310上之特徵的位置311並不匹配特徵之對應參考位置302，且因此測試影像分析器420可判定第二測試影像310係失真的。在一些實施例中，基於第二測試影像310與第二參考影像上之特徵距離的比較，測試影像分析器420可判定第二測試影像310是已擴展抑或已收縮。舉例而言，測試影像分析器420可比較第二測試影像310上之兩個特徵位置311之間的第一距離d1與對應於兩個特徵位置311的第二參考影像上之兩個參考特徵位置302之間的第二距離d2。在此實例中，由於第一距離d1大於第二距離d2，因此測試影像分析器420可判定第二測試影像310已擴展。
在一些實施例中，基於第二測試影像310上之特徵位置311與對應於特徵之參考特徵位置302之間的距離，測試影像分析器420可判定失真量。如圖3B中所展示，可基於第二測試影像310上之特徵位置311之中心與對應參考特徵位置302之中心之間的第三距離d3而判定失真量。在一些實施例中，因為絕對失真量可取決於第二測試影像310上之特徵位置311而變化，如圖3B中所展示，所以第二測試影像310之準則位置(例如與中心相隔一定距離)處之特徵位置321的失真量(例如d3)可用作失真量。在一些實施例中，若特徵在準則位置處並不存在，則可基於第二測試影像310中之特徵位置311之經量測失真量來估計失真量。藉此，可獲得多個測試影像之失真量之間的適當比較。在一些實施例中，第二測試影像310之失真量可基於第二測試影像310中之多個特徵的位移量之平均值(例如第三距離d3)而判定。在此實例中，測試影像分析器420可判定第二測試影像310失真(例如擴展)且失真量對應於第二測試影像310中之特徵的第三距離d3或位移量之平均值。
關於圖3C，假定位置321為第三測試影像320上之特徵位置，且參考位置302為對應於第三測試影像320的第三參考影像上之對應特徵位置。如圖3C中所展示，第三測試影像320上之特徵的位置321並不匹配特徵之對應參考位置302，且因此測試影像分析器420可判定第三測試影像320係失真的。在一些實施例中，基於第三測試影像320與第三參考影像上之特徵距離的比較，測試影像分析器420可判定第三測試影像320是已擴展抑或已收縮。舉例而言，測試影像分析器420可比較第三測試影像320上之兩個特徵位置321之間的第一距離d1與對應於該兩個特徵位置321的第三參考影像上之兩個參考特徵位置302之間的第二距離d2。在此實例中，由於第一距離d1小於第二距離d2，因此測試影像分析器420可判定第三測試影像320已收縮。
在一些實施例中，基於第三測試影像320上之特徵位置321與對應於特徵之參考特徵位置302之間的距離，測試影像分析器420可判定失真量。如圖3C中所展示，可基於第三測試影像320上之特徵位置321之中心與對應參考特徵位置302之中心之間的第三距離d3而判定失真量。在一些實施例中，因為絕對失真量可取決於第三測試影像320上之特徵位置321而發生變化，如圖3C中所展示，所以第三測試影像320之準則位置(例如與中心相隔一定距離)處之特徵位置321的失真量(例如d3)可用作失真量。在一些實施例中，若特徵在準則位置處並不存在，則可基於第三測試影像320中之特徵位置321之經量測失真量來估計失真量。藉此，可獲得多個測試影像之失真量之間的適當比較。在一些實施例中，第三測試影像320之失真量可基於第三測試影像320中之多個特徵的位移量之平均值(例如第三距離d3)而判定。在此實例中，測試影像分析器420可判定第三測試 影像320失真(例如收縮)且失真量對應於第三測試影像320中之特徵的第三距離d3或位移量之平均值。
雖然判定測試影像(例如，圖3A至圖3C之測試影像300、310或320)之失真位準已藉由將測試影像與參考影像對準使得測試影像之中心與參考影像之中心匹配來解釋，但應瞭解，用於判定失真位準之任何方法皆可應用於本發明之實施例。圖6說明符合本發明之實施例的量測失真位準之實例方法。如圖6中所展示，可藉由對準測試影像610與對應參考影像以使得一個拐角(例如，左上角)處之測試影像610上的特徵位置611與參考影像上之對應特徵位置302匹配來分析及判定失真量。在此實例中，可基於位於另一拐角(例如，與一拐角成對角線對置的拐角；圖6中之右下拐角)處之測試影像610上的特徵位置611之中心與對應參考特徵位置302之中心之間的第三距離d3來判定失真量。儘管圖6說明量測在負電荷條件下獲取之測試影像610之失真位準的實例方法，但應注意，可應用同一方法以量測在正電荷條件或中性電荷條件下獲取之測試影像之失真位準。
如上文所論述，測試影像分析器420經組態以分析由測試影像獲取器410獲取的複數個測試影像。根據本發明之實施例，基於經判定之失真傾向(例如，擴展或收縮)及失真量(例如，位移量)，測試影像分析器420經組態以判定使樣本能夠在檢測期間處於中性電荷條件中的著陸能量。圖7為符合本發明之實施例的用於識別對應於中性電荷條件之著陸能量的實例曲線圖700。在圖7中，運用施加至初級電子束(例如)以便在測試期間加速或減速電子束之電壓V來指示著陸能量。因為電子具有恆定電荷值，所以施加至電子之電壓可為當電子著陸於樣本上時之電子之能量的指示。
如圖7中所展示，在曲線圖700中指示測試結果T1至T7。在此實例中，測試結果T1至T7可為由測試影像分析器420自七個測試影像(例如，圖3B或圖3C之測試影像310或320)判定之失真量。舉例而言，可自類似於圖3B之第二測試影像310的四個測試影像獲得第一測試結果T1、第二測試結果T2、第三測試結果T3以及第七測試結果T7，此係因為該等測試結果T1、T2、T3及T7指示影像擴展。相似地，可自類似於圖3C之第三測試影像320的三個測試影像獲得第四測試結果T4、第五測試結果T5及第六測試結果T6，此係因為該等測試結果T4、T5及T6指示影像收縮。如圖7中所展示，每一測試結果T1至T7根據其對應著陸能量及失真量而定位於曲線圖700中。舉例而言，第一測試結果T1表示以300V之著陸能量獲取的測試影像之失真量。相似地，在曲線圖700中指示第二測試結果T2至第七測試結果T7。在一些實施例中，當測試結果T1至T7係自不同測試區之測試影像獲得時，曲線圖700上之每一測試結果T1至T7的失真量可為準則位置處之正規化值或失真量以用於測試結果T1至T7之間的公平比較。雖然圖7說明7個測試結果，但應瞭解，可將任何數目個測試結果應用於本發明之實施例。
可能得到不失真的測試影像(例如，圖3A之第一測試影像300)係不可能的。根據本發明之實施例，測試影像分析器420經組態以基於測試結果(例如，T1至T7)判定使樣本能夠在檢測期間處於中性電荷條件下的著陸能量(在本發明中亦稱為中性著陸能量)。在一些實施例中，測試影像分析器420可藉由在曲線圖700上內插測試結果(例如，T1至T7)之曲線來估計中性著陸能量。舉例而言，連接測試結果T1至T7之內插線L1可如圖7中所展示來界定，且中性著陸能量E1或E2可在內插線L1與中性電荷條件 線L2之間的交叉點處獲得，該中心電荷條件線L2為指示零位移的水平線。在此實例中，兩個著陸能量E1及E2被估計為樣本之中性著陸能量。
返回參看圖4，檢測條件控制器430經組態以根據符合本發明之實施例的測試影像分析器420之判定來設定用於檢測樣本之檢測條件。根據本發明之實施例，檢測條件可包括用於檢測樣本之初級電子束的著陸能量。中性著陸能量(例如，E1或E2)可為材料或屬性特定參數，且因此可使用自樣本之某一部分(例如，測試區)判定的中性著陸能量來檢測整個樣本。在一些實施例中，針對具有某一材料之樣本判定的中性著陸能量亦可用以檢測具有相同材料之另一樣本。在一些實施例中，檢測條件控制器430可將用於檢測樣本之著陸能量設定為由測試影像分析器420判定之中性著陸能量E1或E2，其使得能夠避免樣本上之電荷累積。
在一些實施例中，例如歸因於檢測要求、限定等，可能不允許將著陸能量設定為中性著陸能量E1或E2。舉例而言，可能不將著陸能量設定為大於某一位準，此係因為樣本可能開始自具有較高能量位準的電子束電流受損。可能不將著陸能量設定為小於某一位準，此係因為二次電子束可能不藉由較低能量位準充分發射。或者可能不將著陸能量設定為小於某一位準，以便得到具有所要解析度之檢測影像。因此，在一些實施例中，用於檢測樣本之著陸能量可經設定為接近於中性著陸能量E1或E2。且除了控制初級電子束之著陸能量以外，檢測條件控制器430亦可進一步執行檢測工具校準以在檢測期間抑制或補償對樣本之充電。舉例而言，亦可調整樣本上之諸如初級射束電流劑量之其他檢測條件。
根據本發明之實施例，檢測影像獲取器450可獲取樣本之檢測影像。可藉由使用由檢測條件控制器430設定之著陸能量來獲取檢測 影像。在一些實施例中，檢測影像獲取器450可基於來自電子束工具40之電子偵測器件140的偵測信號產生樣本之檢測影像。在一些實施例中，檢測影像獲取器450可為包括於控制器50中之影像獲取器的部分或可與該影像獲取器分離。在一些實施例中，檢測影像獲取器450可獲得由包括於控制器50中之影像獲取器產生的檢測影像。在一些實施例中，檢測影像獲取器450可自儲存檢測影像之儲存器件或系統獲得檢測影像。
如上文所論述，例如歸因於檢測要求、限定等，可能不允許將著陸能量設定為中性著陸能量E1或E2，或所估計中性著陸能量E1或E2可能不準確。因此，電荷在檢測期間仍可累積於樣本上，其中由檢測條件控制器430設定之著陸能量及自著陸能量獲取之檢測影像仍可具有失真。
根據本發明之實施例，影像增強裝置400可進一步包含如圖4中所展示之影像校正器460。影像校正器460可經組態以執行影像校正以補償電荷累積效應。在一些實施例中，影像校正器460可藉由參考對應於樣本之檢測影像的參考影像來校正檢測影像。舉例而言，影像校正器460可比較含資訊檔案440中所含有之參考影像與由檢測影像獲取器450獲取之檢測影像且校正檢測影像上之誤差。在一些實施例中，參考影像可為整個樣本之影像。
在一些其他實施例中，影像校正器460可藉由將預定偏移施加至檢測影像來校正檢測影像。可自多個實驗獲得預定偏移。在一些實施例中，可運用由檢測條件控制器430設定之著陸能量來獲取多個實驗檢測影像，且可例如藉由與參考影像比較來判定每一實驗檢測影像之誤差量(例如，失真量或位移量)。可基於針對多個實驗檢測之誤差量的平均值來判定偏移。在一些實施例中，為了減少處理時間及資源，可針對樣本之小 部分獲得每一實驗檢測影像。在一些實施例中，可同時獲取類似於測試影像的多個實驗檢測影像。在一些實施例中，用於測試之複數個測試區亦可用於多個實驗檢測影像。
根據本發明之實施例，影像增強裝置400之操作可為自動化的。根據本發明之實施例，例如當用於測試影像分析或實驗檢測影像分析之影像處理時間及資源足夠小時，識別樣本之中性著陸能量、基於中性著陸能量檢測具有著陸能量之樣本及校正自其獲取之檢測影像可即時地執行。
圖8為符合本發明之實施例的表示用於增強多射束檢測系統中之影像之實例方法的程序流程圖。出於說明之目的，將參考圖4之影像增強裝置400描述用於增強影像之方法。
在步驟S810中，可獲得複數個測試影像(例如圖3A至圖3C之測試影像300、310或320)。步驟S810可尤其藉由例如測試影像獲取器410來執行。測試影像可為樣本之區的檢測影像。可在不同著陸能量下獲取複數個測試影像。在一些實施例中，可針對樣本之不同測試區同時獲取複數個測試影像，諸如經由多射束SEM。在此狀況下，用於複數個測試影像之測試區可間隔開使得一個測試區在測試期間不受用於其他測試區之電子束影響。在一些其他實施例中，可針對樣本之區在不同時間依序獲取複數個測試影像。在一些實施例中，為了減少處理時間及資源，可獲得針對樣本之小部分之測試影像。
根據本發明之實施例，可選擇樣本上之測試區，使得自其對應測試影像量測影像失真(例如影像擴展或影像收縮)。圖5說明符合本發明之實施例的樣本500上之測試區501的實例。如圖5中所展示，測試區 501可在其中包含多個特徵502，且亦出於說明之目的指示測試區501之中心503。雖然圖5說明規則配置之特徵502，但應瞭解，包括於測試區501中之特徵502可不規則地配置。相似地，儘管圖5說明具有相同形狀之特徵502，但包括於測試區501中之特徵502可具有不同形狀。在一些實施例中，測試區501之區域可對應於初級電子束(例如細射束102_1、102_2或102_3)之視場。選擇具有多個特徵502之區作為測試區501為使得能夠基於特徵位移量測測試影像之影像失真(例如影像擴展或影像提取)的若干方式中之一者。在一些實施例中，樣本可包括經設計或經指定為測試區且包括多個特徵502的區域，此在自該區域判定測試影像之失真位準方面係有利的。
當針對樣本500之不同測試區獲取複數個測試影像時，可針對該複數個測試影像選擇樣本500之不同部分上的複數個測試區。相似地，複數個測試區中之每一者可具有多個特徵(例如502)。在一些實施例中，樣本可包括經設計為測試區且包括形狀彼此相同之多個特徵502的複數個區域，此在比較來自該複數個區域之測試影像的失真位準方面係有利的。在一些實施例中，複數個區域可包括每一區域中之相同相對位置處的特徵。在一些實施例中，選擇具有相似圖案或特徵之複數個測試區在比較對應於該複數個測試區之複數個測試影像的位移量測方面可為有利的。
在步驟S820中，分析所獲取之測試影像。步驟S820可尤其藉由例如測試影像分析器420來執行。在步驟S820中，可判定失真位準(例如，失真傾向、失真量等)。根據本發明之實施例，可藉由參考對應於測試影像之參考影像來分析測試影像。在一些實施例中，參考影像可為對應測試區之地面實況影像。地面實況影像可包括含有對應圖案之晶圓或晶 粒的原始影像，或可包括自含有對應圖案之晶圓或晶粒量測的地面實況晶圓映圖，以及其他影像。在一些實施例中，參考影像可呈圖形資料庫系統(GDS)格式、圖形資料庫系統II(GDS II)格式、開放原圖系統互換標準(OASIS)格式、加州理工學院中間格式(CIF)等。在一些實施例中，參考影像可包含對應測試區之晶圓設計佈局。晶圓設計佈局可基於用於建構晶圓之圖案佈局。晶圓設計佈局可對應於用以將來自光微影遮罩或倍縮光罩之特徵轉移至晶圓之一或多個光微影遮罩或倍縮光罩。在一些實施例中，呈GDS或OASIS等形式之參考影像可包含以二進位檔案格式儲存的特徵資訊，該二進位檔案格式表示平面幾何形狀、文字及與晶圓設計佈局有關之其他資訊。
出於說明及簡單之目的，將依據圖3A至圖3C之檢測影像300、310及320為測試影像之假定來解釋步驟S820。如圖3A中所展示，第一測試影像300上之特徵之位置301對應於特徵之參考位置302。在此實例中，將判定第一測試影像300未失真。
如圖3B中所展示，第二測試影像310上之特徵的位置311並不匹配特徵之對應參考位置302，且因此將判定第二測試影像310係失真的。在一些實施例中，基於第二測試影像310與第二參考影像上之特徵距離的比較，判定第二測試影像310是已擴展抑或已收縮。舉例而言，可比較第二測試影像310上之兩個特徵位置311之間的第一距離d1與對應於兩個特徵位置311的第二參考影像上之兩個參考特徵位置302之間的第二距離d2。在此實例中，由於第一距離d1大於第二距離d2，因此將判定第二測試影像310已擴展。
在一些實施例中，基於第二測試影像310上之特徵位置311 與對應於特徵之參考特徵位置302之間的距離，可判定失真量。如圖3B中所展示，可基於第二測試影像310上之特徵位置311之中心與對應參考特徵位置302之中心之間的第三距離d3而判定失真量。在一些實施例中，因為絕對失真量可取決於第二測試影像310上之特徵位置311而變化，如圖3B中所展示，所以第二測試影像310之準則位置(例如與中心相隔一定距離)處之特徵位置321的失真量(例如d3)可用作失真量。在一些實施例中，若特徵在準則位置處並不存在，則可基於第二測試影像310中之特徵位置311之經量測失真量來估計失真量。藉此，可獲得多個測試影像之失真量之間的適當比較。在一些實施例中，第二測試影像310之失真量可基於第二測試影像310中之多個特徵的位移量之平均值(例如第三距離d3)而判定。在此實例中，將判定第二測試影像310失真(例如擴展)且失真量對應於第二測試影像310中之特徵的第三距離d3或位移量之平均值。
如圖3C中所展示，第三測試影像320上之特徵的位置321並不匹配特徵之對應參考位置302，且因此將判定第三測試影像320係失真的。在一些實施例中，基於第三測試影像320與第三參考影像上之特徵距離的比較，判定第三測試影像320是已擴展抑或已收縮。舉例而言，可比較第三測試影像320上之兩個特徵位置321之間的第一距離d1與對應於該兩個特徵位置321的第三參考影像上之兩個參考特徵位置302之間的第二距離d2。在此實例中，由於第一距離d1小於第二距離d2，因此將判定第三測試影像320已收縮。
在一些實施例中，基於第三測試影像320上之特徵位置321與對應於特徵之參考特徵位置302之間的距離，可判定失真量。如圖3C中所展示，可基於第三測試影像320上之特徵位置321之中心與對應參考特 徵位置302之中心之間的第三距離d3而判定失真量。在一些實施例中，因為絕對失真量可取決於第三測試影像320上之特徵位置321而發生變化，如圖3C中所展示，所以第三測試影像320之準則位置(例如與中心相隔一定距離)處之特徵位置321的失真量(例如d3)可用作失真量。在一些實施例中，若特徵在準則位置處並不存在，則可基於第三測試影像320中之特徵位置321之經量測失真量來估計失真量。藉此，可獲得多個測試影像之失真量之間的適當比較。在一些實施例中，第三測試影像320之失真量可基於第三測試影像320中之多個特徵的位移量(例如第三距離d3)之平均值而判定。在此實例中，將判定第三測試影像320失真(例如收縮)且失真量對應於第三測試影像320中之特徵的第三距離d3或位移量之平均值。
雖然判定測試影像(例如，圖3A至圖3C之測試影像300、310及320)之失真位準已藉由將測試影像與參考影像對準使得測試影像之中心與參考影像之中心匹配來解釋，但應瞭解，用於判定失真位準之任何方法皆可應用於本發明之實施例。圖6說明符合本發明之實施例的量測失真位準之實例方法。如圖6中所展示，可藉由對準測試影像610與對應參考影像以使得一個拐角(例如，左上角)處之測試影像610上的特徵位置611與參考影像上之對應特徵位置302匹配來分析及判定失真量。在此實例中，可基於位於另一拐角(例如，與一拐角成對角線對置的拐角；圖6中之右下拐角)處之測試影像610上的特徵位置611之中心與對應參考特徵位置302之中心之間的第三距離d3來判定失真量。儘管圖6說明量測在負電荷條件下獲取之測試影像610之失真位準的實例方法，但應注意，可應用同一方法以量測在正電荷條件或中性電荷條件下獲取之測試影像之失真位準。
圖7為符合本發明之實施例的用於識別對應於中性電荷條 件之著陸能量的實例曲線圖700。在圖7中，運用施加至初級電子束(例如)以便在測試期間加速或減速電子束之電壓V來指示著陸能量。因為電子具有恆定電荷值，所以施加至電子之電壓可為當電子著陸於樣本上時之電子之能量的指示。
如圖7中所展示，在曲線圖700中指示測試結果T1至T7。在此實例中，測試結果T1至T7可為失真量。如圖7中所展示，每一測試結果T1至T7根據其對應著陸能量及失真量而定位於曲線圖700中。在一些實施例中，當測試結果T1至T7係自不同測試區之測試影像獲得時，曲線圖700上之每一測試結果T1至T7的失真量可為準則位置處之正規化值或失真量以用於測試結果T1至T7之間的公平比較。根據本發明之實施例，在步驟S820中，可基於測試結果(例如，T1至T7)判定使樣本能夠在檢測期間處於中性電荷條件下的著陸能量(在本發明中亦稱為中性著陸能量)。在一些實施例中，可藉由在曲線圖700上內插測試結果(例如，T1至T7)之曲線來估計中性著陸能量。舉例而言，連接測試結果T1至T7之內插線L1可如圖7中所展示來界定，且中性著陸能量E1或E2可在內插線L1與中性電荷條件線L2之間的交叉點處獲得，該中心電荷條件線L2為指示零位移的水平線。在此實例中，兩個著陸能量E1及E2被估計為樣本之中性著陸能量。
返回參看圖8，在步驟S830中，可根據步驟S820中之分析來控制用於檢測樣本之檢測條件。步驟S830可尤其藉由例如檢測條件控制器430來執行。根據本發明之實施例，檢測條件可包括用於檢測樣本之初級電子束的著陸能量。中性著陸能量(例如，E1及E2)可為材料或屬性特定參數，且因此可使用自樣本之一些部分(例如，測試區)判定的中性著陸能量來檢測整個樣本。在一些實施例中，針對具有某一材料之樣本判定的 中性著陸能量亦可用以檢測具有相同材料之另一樣本。在一些實施例中，用於檢測樣本之著陸能量可經設定為在步驟S820中所判定之中性著陸能量E1或E2，此使得能夠避免樣本上之電荷累積。
在一些實施例中，例如歸因於檢測要求、限定等，可能不允許將著陸能量設定為中性著陸能量E1或E2。因此，在一些實施例中，用於檢測樣本之著陸能量可經設定為接近於中性著陸能量E1或E2。且除了控制初級電子束之著陸能量以外，亦可進一步執行檢測工具校準以在檢測期間抑制或補償對樣本之充電。舉例而言，亦可調整樣本上之諸如初級射束電流劑量之其他檢測條件。
在步驟S840中，可獲取樣本之檢測影像。步驟S840可尤其藉由例如檢測影像獲取器450來執行。可藉由使用步驟S830中所設定之著陸能量來獲取檢測影像。
如上文所論述，例如歸因於檢測要求、限定等，可能不允許將著陸能量設定為中性著陸能量E1或E2，或所估計中性著陸能量E1或E2可能不準確。因此，電荷在檢測期間仍可累積於樣本上，其中在步驟S830中設定之著陸能量及自著陸能量獲取之檢測影像仍可具有失真。
根據本發明之實施例，方法可進一步包含步驟S850。在步驟S850中，可執行影像校正以補償電荷累積效應。在一些實施例中，可藉由參考對應於樣本之檢測影像的參考影像來校正檢測影像。舉例而言，可比較參考影像與步驟S840中所獲取之檢測影像，且可基於該比較來校正檢測影像上之誤差。此處，參考影像可為整個樣本之影像。
在一些實施例中，可藉由將預定偏移施加至檢測影像來校正檢測影像。可自多個實驗獲得預定偏移。在一些實施例中，可運用在步 驟S830中所設定之著陸能量來獲取多個實驗檢測影像，且可例如藉由與參考影像比較來判定每一實驗檢測影像之誤差量(例如，失真量或位移量)。可基於針對多個實驗檢測之誤差量的平均值來判定偏移。在一些實施例中，為了減少處理時間及資源，可針對樣本之小部分獲得每一實驗檢測影像。
在以下編號條項中闡明本發明之態樣：
1.一種用於在一帶電粒子束檢測系統中增強一檢測影像之方法，該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
2.如條項1之方法，其進一步包含：基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
3.如條項1或2之方法，其中該樣本之所獲取之該複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
4.如條項1至3中任一項之方法，其中判定該複數個測試影像之失真位準包含基於對應於該複數個測試影像當中之一第一測試影像的一第一參考影像而判定該第一測試影像之一第一失真位準。
5.如條項4之方法，其中該第一失真位準包含指示該第一測試影像是擴展抑或收縮的資訊。
6.如條項4之方法，其中該第一失真位準包含基於該第一測試影像 上之一特徵與該第一參考影像上之一對應特徵之間的一位移之一第一失真量。
7.如條項1至6中任一項之方法，其中判定使得該樣本能夠處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準包含基於該等失真位準估計使得一失真量為零的該著陸能量位準。
8.如條項4之方法，其中該第一失真位準之該判定係基於該第一測試影像上之兩個特徵的一第一距離與該第一參考影像上之對應兩個特徵的一第二距離之間的一比較。
9.如條項3之方法，其中該複數個測試區中之每一者包含多個特徵。
10.如條項1之方法，其進一步包含藉由將一預定偏移施加至該檢測影像而校正該檢測影像。
11.如條項10之方法，其中該預定偏移係基於對應於基於該經判定之著陸能量位準而獲取的該樣本之一部分的一實驗檢測影像之一誤差量而判定。
12.一種影像增強裝置，其包含：一記憶體，其儲存一指令集；及至少一個處理器，其經組態以執行該指令集以致使該裝置執行以下操作：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及 基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
13.如請求項12之裝置，其中該至少一個處理器經組態以執行該指令集以致使該裝置進一步執行以下操作：基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
14.如條項12或13之裝置，其中該樣本之所獲取之該複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
15.如條項12至14中任一項之裝置，其中判定該複數個測試影像之失真位準包含基於對應於該複數個測試影像當中之一第一測試影像的一第一參考影像而判定該第一測試影像之一第一失真位準。
16.如條項15之裝置，其中該第一失真位準包含指示該第一測試影像是擴展抑或收縮的資訊。
17.如條項15之裝置，其中該第一失真位準包含基於該第一測試影像上之一特徵與該第一參考影像上之一對應特徵之間的一位移之一第一失真量。
18.如條項13至17中任一項之裝置，其中判定使得該樣本能夠處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準包含基於該等失真位準估計使得一失真量為零的該著陸能量位準。
19.一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存一指令集，該指令集可由一運算器件之至少一個處理器執行以執行用於增強一影像之一方法，該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷 條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
20.如條項19之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該運算器件之至少一個處理器執行以進一步執行以下操作：基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
21.如條項19或20之電腦可讀媒體，其中該樣本之所獲取之該複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
22.如條項19至21中任一項之電腦可讀媒體，其中判定該複數個測試影像之失真位準包含基於對應於該複數個測試影像當中之一第一測試影像的一第一參考影像而判定該第一測試影像之一第一失真位準。
23.如條項22之電腦可讀媒體，其中該第一失真位準包含指示該第一測試影像是擴展抑或收縮的資訊。
24.如條項22之電腦可讀媒體，其中該第一失真位準包含基於該第一測試影像上之一特徵與該第一參考影像上之一對應特徵之間的一位移之一第一失真量。
25.如條項19至24中任一項之電腦可讀媒體，其中判定使得該樣本能夠處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準包含基於該等失真位準估計使得一失真量為零的該著陸能量位準。
26.一種用於識別一帶電粒子束檢測系統中之一最佳著陸能量的方法，該方法包含：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該複數個測試影像之失真位準，其中判定失真位準包含基於一第一測試影像及對應於該第一測試影像之一第一參考影像中的特徵之位置 而比較該第一測試影像與該第一參考影像；及基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準。
27.如條項26之方法，其進一步包含：基於對應於基於該經判定著陸能量位準而獲得的一檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
28.如條項26之方法，其進一步包含藉由將一預定偏移施加至該檢測影像而校正該檢測影像。
29.如條項26至28中任一項之方法，其中該樣本之所獲取之該複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
30.一種用於在一帶電粒子束檢測系統中增強一檢測影像之方法，該方法包含：獲取一樣本之一第一測試影像及一第二測試影像，其中該第一測試影像及該第二測試影像係在不同著陸能量下獲得；判定該第一測試影像之一第一失真位準及該第二測試影像之一第二失真位準；判定在檢測該樣本時使得一失真位準能夠實質上為零的一著陸能量位準，該著陸能量位準之該判定係基於該第一失真位準、該第二失真位準及該等不同著陸能量；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
31.如條項30之方法，其中該著陸能量位準之該判定包括基於該第一失真位準、該第二失真位準及該等不同著陸能量執行一內插。
32.如條項30或31之方法，其進一步包含： 基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
33.如條項30或31之方法，其進一步包含藉由將一預定偏移施加至該檢測影像而校正該檢測影像。
可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存供控制器(例如圖1之控制器50)之處理器尤其進行以下操作之指令：影像檢測、影像獲取、載物台定位、射束聚焦、電場調整、射束彎曲、聚光透鏡調整、啟動帶電粒子源、射束偏轉以及方法800。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、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。
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規格及實踐，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。意欲本說明書及實例僅被認為係例示性的，其中本發明之真正範疇及精神藉由以下申請專利範圍指示。
以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。
400:影像增強裝置
410:測試影像獲取器
420:測試影像分析器
430:檢測條件控制器
440:資訊檔案
450:檢測影像獲取器
460:影像校正器

Claims (15)

  1. 一種用於在一帶電粒子束檢測系統中增強一檢測影像之方法，該方法包含：獲取在不同著陸能量(landing energies)下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該等複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件(neutral charge condition)下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
  2. 一種影像增強裝置，其包含：一記憶體，其儲存一指令集；及至少一個處理器，其經組態以執行該指令集以致使該裝置執行以下操作：獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該等複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
  3. 如請求項2之裝置，其中該至少一個處理器經組態以執行該指令集以致使該裝置進一步執行以下操作： 基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
  4. 如請求項2之裝置，其中該樣本之所獲取之該等複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
  5. 如請求項2之裝置，其中判定該等複數個測試影像之失真位準包含：基於對應於該等複數個測試影像當中之一第一測試影像的一第一參考影像而判定該第一測試影像之一第一失真位準。
  6. 如請求項5之裝置，其中該第一失真位準包含指示該第一測試影像是擴展抑或收縮之資訊。
  7. 如請求項5之裝置，其中該第一失真位準包含基於該第一測試影像上之一特徵與該第一參考影像上之一對應特徵之間的一位移之一第一失真量。
  8. 如請求項3之裝置，其中判定使得該樣本能夠處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準包含：基於該等失真位準估計使得一失真量為零的該著陸能量位準。
  9. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存一指令集，該指令集可由一運算器件之至少一個處理器執行以執行用於增強一影像之一方法，該方法包含： 獲取在不同著陸能量下獲得之一樣本的複數個測試影像；判定該等複數個測試影像之失真位準；基於該等失真位準判定使得該樣本能夠在檢測期間處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準；及基於該經判定著陸能量位準獲取一檢測影像。
  10. 如請求項9之電腦可讀媒體，其中該指令集可由該運算器件之該至少一個處理器執行以進一步執行以下操作：基於對應於該檢測影像之一參考影像而校正該檢測影像。
  11. 如請求項9之電腦可讀媒體，其中該樣本之所獲取之該等複數個測試影像中的每一者對應於該樣本之複數個測試區中的一測試區。
  12. 如請求項9之電腦可讀媒體，其中判定該等複數個測試影像之失真位準包含：基於對應於該等複數個測試影像當中之一第一測試影像的一第一參考影像而判定該第一測試影像之一第一失真位準。
  13. 如請求項12之電腦可讀媒體，其中該第一失真位準包含指示該第一測試影像是擴展抑或收縮的資訊。
  14. 如請求項12之電腦可讀媒體，其中該第一失真位準包含基於該第一測試影像上之一特徵與該第一參考影像上之一對應特徵之間的一位移之一第一失真量。
  15. 如請求項9之電腦可讀媒體，其中判定使得該樣本能夠處於一中性電荷條件下的一著陸能量位準包含基於該等失真位準估計使得一失真量為零的該著陸能量位準。
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