用于带电粒子浸没以增强电压对比缺陷信号的系统和方法技术方案

公开了用于在带电粒子束装置中实施带电粒子浸没的系统和方法。根据特定实施例，带电粒子束系统包括带电粒子源和控制器，控制器控制带电粒子束系统以第一模式和第二模式发射带电粒子束，在第一模式中束被散焦，而在第二模式中束被聚焦在样本的表面上。

System and method for enhancing voltage contrast defect signal by immersion of charged particles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于带电粒子浸没以增强电压对比缺陷信号的系统和方法相关申请的交叉参考本申请要求2017年8月2日提交的美国申请62/540,548和2017年8月26日提交的美国申请62/550,613的优先权，它们通过引用全部并入本文。
本公开总体上涉及带电粒子束装置领域，更具体地，涉及用于在带电粒子束装置中实施带电粒子浸没(flooding)的系统和方法。
技术介绍
在集成电路(IC)的制造工艺中，未完成或完成的电路部件被检查，以确保它们按设计制造且没有缺陷。使用光学显微镜的检查系统具有的分辨率通常可达到几百纳米，并且分辨率受到波长的限制。随着IC部件的物理尺寸不断减小到100纳米以下甚至10纳米以下，需要比光学显微镜具有更高分辨率的检查系统。此外，晶圆上的电气缺陷(诸如开路接触故障、开路/短路布线故障等)不能通过光学检查而检测到。带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如扫描电子显微镜(SEM)，其分辨率小于纳米)用作用于检查具有小于100纳米范围的特征尺寸的晶圆上的IC部件的实用工具。通过SEM，初级电子束(电子束)的电子可聚焦在被检查晶圆的探针斑处。初级电子与晶圆的交互可产生一个或多个次级电子束。次级电子束可包括反向散射电子、次级电子或俄歇电子，其由初级电子与晶圆的交互而产生。一个或多个次级电子束的强度可基于晶圆的内部和/或外部结构的特性而变化，由此指示晶圆是否包括缺陷。次级电子束的强度可使用检测设备或检测器来确定。次级电子束可在检测器表面上的预定位置形成一个或多个束斑。检测器可生成表示被检测次级电子束的强度的电信号(例如，电流、电压等)。电信号可通过测量电路装置(例如，模数转换器)来测量，以获得所检测电子的分布。在检测时间窗期间收集的电子分布数据与入射到晶圆表面的初级电子束的对应扫描路径数据组合可用于重建被检查晶圆结构的图像。重建的图像可用于揭示晶圆的内部和/或外部结构的各种特征，并且可用于揭示晶圆中可能存在的任何缺陷。此外，可使用带电粒子检查系统的电压对比法来检测晶圆上的物理和电气缺陷。为了检测电压对比缺陷，通常采用称为预充电的工艺，其中在进行检查之前，将带电粒子施加于将被检查的区域。预充电的优势包括：1)减少将导致图像的散焦和失真的晶圆表面的充电；以及2)能够向晶圆的特征施加适当的电压，使得缺陷和周围的非缺陷特征在检查时表现不同。此外，预充电增强了缺陷的电压对比信号，使得可以在带电粒子检查系统中获得令人满意的信噪比(SNR)并且将容易检测到缺陷。目前，已经采用专用电子束浸没枪作为对晶圆表面进行预充电以及设置充电条件的有用工具。专用电子束浸没枪可增强电压对比缺陷信号，以便增加缺陷检测灵敏度和/或吞吐量。在浸没过程中，浸没枪被用于提供相对大量的电子来给预定区域充电。随后，电子束检查系统的初级电子源被应用于扫描预充电区域内的区域以实现该区域的成像。虽然传统的浸没枪能够生成大的带电粒子电流并且可以在短时间内实现整个晶圆的浸没，但传统的浸没枪在带电粒子束检查应用中面临缺陷。例如，在小存储器件的带电粒子束检查中，由于待检查区域小而否定了传统浸没枪的优点。浸没枪还由于其独立于检查系统的带电粒子源而面临限制。此外，系统需要在两种不同的工作模式之间切换，一种模式用于浸没，一种模式用于检查。由于两种工作模式都处于高压状态下，因此接通一个而关闭另一个是耗时的，并且引入了系统设计复杂度。此外，传统的浸没枪通常受到成本限制，并且是电子束检查系统中从属于其他子系统的子部件。因此，例如与SEM的初级束系统相比，传统浸没枪具有更简单的控制。因此，浸没枪具有有限的可控性和低精度。此外，试图通过改进专用浸没枪以获得更精确的可控性来解决这些限制的成本可能是不切实际的。此外，封装约束限制了在带电粒子束检查系统中占用空间的专用浸没枪可能的修改量。本
技术介绍
部分中公开的信息仅用于增强对本公开的
技术介绍
的理解，而不应视为承认或任何形式的建议，即该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。例如，相关技术的上述限制和缺点被认为是专利技术人为获得本专利技术概念而已经解决的事项，或者被认为是在构思本公开的过程中发现的事项。因此，上面的描述不能简单地称为在提出本申请之前为公众所知的信息。
技术实现思路
本公开的实施例提供了用于在带电粒子束检查装置中提供检查模式的同时提供带电粒子浸没模式的系统和方法。在一些实施例中，提供了一种带电粒子束系统，其具有被配置为沿光轴发射带电粒子束的带电粒子源、被配置为允许带电粒子束通过的至少一个孔径以及控制器。控制器可被配置为控制带电粒子束系统，以便以第一模式发射带电粒子束，在第一模式中，带电粒子束以第一电流水平入射到样本上并且被散焦。控制器还可被配置为控制带电粒子束系统，以便以第二模式发射带电粒子束，在第二模式中，带电粒子束以第二电流水平入射到样本上，并且被聚焦到样本的表面。控制器还可被配置为在第一模式和第二模式之间切换带电粒子束系统。在一些实施例中，提供了一种使用带电粒子束系统检查样本的方法。该方法可包括发射以第一电流水平入射到样本上的带电粒子束，其中带电粒子束在样本表面上被散焦。该方法还可包括发射以第二电流水平入射到样本上的带电粒子束，其中带电粒子束在样本表面上被聚焦。所公开实施例的附加目的和优点将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可通过实施例的实践来学习。所公开实施例的目的和优点可通过权利要求中阐述的元件和组合来实现和获得。然而，本公开的示例性实施例不是必须实现这些示例性目的和优点，并且一些实施例可以不实现任何所提目的和优点。应当理解，上面的一般描述和以下详细描述都只是示例性和解释性的，并且不限制所要求的公开主题。附图说明图1是示出与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)系统的示意图。图2是示出与本公开的实施例一致的可以是图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性单束电子束工具的示意图。图3是示出与本公开的实施例一致的可以是图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性多束电子束工具的示意图。图4是示出与本公开的实施例一致的示例性选择性可变孔径的示意图。图5是示出与本公开的实施例一致的在散焦模式下操作的示例性电子束工具的示意图。图6是示出与本公开的实施例一致的在成像模式下操作的示例性电子束工具的示意图。图7是示出与本公开的实施例一致的在第一模式下操作的示例性单束带电粒子束工具的示意图。图8是示出与本公开的实施例一致的在第二模式下操作的示例性单束带电粒子束工具的示意图。图9是示出与本公开的实施例一致的在混合模式下操作的示例性单束带电粒子束工具的示意图。图10是示出与本公开的实施例一致的用于检查晶圆的示例性方法的流程图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述本公开的各种示例性实施例，附图中示出了本专利技术的一些示例性实施例。在不限制本专利技术的保护范围的情况下，实施例的所有描述和附图将示例性地参考电子束。本文公开了本公开的详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带电粒子束系统，包括：/n带电粒子源，被配置为沿光轴发射带电粒子束；/n至少一个孔径，被配置为允许所述带电粒子束通过；以及/n控制器，被配置为：/n控制所述带电粒子束系统，以便以第一模式发射所述带电粒子束，在所述第一模式中，所述带电粒子束以第一电流水平入射到样本上，并且入射到所述样本上的所述带电粒子束被散焦；/n控制所述带电粒子束系统，以便以第二模式发射所述带电粒子束，在所述第二模式中，所述带电粒子束以第二电流水平入射到所述样本上，并且入射到所述样本上的所述带电粒子束被聚焦到所述样本的表面；并且/n在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述带电粒子束系统。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 US 62/540,548;20170826 US 62/550,6131.一种带电粒子束系统，包括：
带电粒子源，被配置为沿光轴发射带电粒子束；
至少一个孔径，被配置为允许所述带电粒子束通过；以及
控制器，被配置为：
控制所述带电粒子束系统，以便以第一模式发射所述带电粒子束，在所述第一模式中，所述带电粒子束以第一电流水平入射到样本上，并且入射到所述样本上的所述带电粒子束被散焦；
控制所述带电粒子束系统，以便以第二模式发射所述带电粒子束，在所述第二模式中，所述带电粒子束以第二电流水平入射到所述样本上，并且入射到所述样本上的所述带电粒子束被聚焦到所述样本的表面；并且
在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述带电粒子束系统。


2.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其中所述控制器进一步被配置为：
在所述第一模式中在所述样本的表面上形成第一斑；以及
在所述第二模式中在所述样本的表面上形成第二斑。


3.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其中所述第一电流水平大于或等于所述第二电流水平。


4.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其中所述第一电流水平大于所述第二电流水平。


5.根据权利要求2所述的带电粒子束系统，其中所述第一斑比所述第二斑更加散焦。


6.根据权利要求2所述的带电粒子束系统，其中所述控制器进一步被配置为：
形成具有第一斑尺寸的所述第一斑，以及
形成具有第二斑尺寸的所述第二斑，其中所述第一斑尺寸大于所述第二斑尺寸。


7.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其中所述控制器进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·N·张，陈仲玮，王義向，Y·C·沈，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL