用于检查试样表面的方法、装置以及荧光物质的应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种检查试样表面的方法。该方法包括以下步骤：朝向试样表面方向产生多束初级射线束；将所述多束初级射线束聚焦在试样表面上的各个位置；收集由初级射线束入射到试样表面而产生的多束带电粒子的次级射线束；将所收集的次级射线束的至少之一转换成光束；以及检测该光束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种检查试样表面的方法，包括以下步骤朝向试样表面方向产生多束初级射线束(原射线束，primary beam)；将多束初级射线束聚焦在试样表面的各个位置；以及收集由初级射线束入射试样表面而产生的多束带电粒子的次级射线束(secondarybeam)。
技术介绍
这样的方法从例如专利公开US 6 465 783中可以获知，其披露了用于检查半导体晶片和其他类型的试样如掩模的方法和装置，使用平行的带电粒子束，例如电子束。发射器阵列(包括多个带电粒子束发射器)产生多束沿着大致平行方向传播的初级射线束。初级射线束同时穿过投射镜以将射线束聚焦在试样表面的各个位置，以使每个位位置发射背散射和/或次级电子，即通过次级过程产生的电子。背散射和/或次级电子通过包括多重检测器单元(multipledetector unit)的次级电子阵列来收集和检测。每一个检测器单元收集和检测由各个位置发射的次级电子，以获得半导体晶片或其他类型的样品表面的信息。在集成电路的生产制造期间，有必要在各个阶段检查基板的缺陷。在半导体制造过程中，为提高产率，检查工具是必不可少的。检查装置(检查设备，inspection machine)的要求由国际公认的文件规定，这些文件指示着未来数年不断增长的灵敏度。一种众所周知的在实际中并未受到光学显微镜的分辨率限制的检查方法采用扫描电子束来检查半导体工业所生产晶片的检查技术。在传统的电子束检查装置中，在样品上方用单聚焦电子探针进行光栅扫描。对于电子探针的照射，基板(底物)就会从入射点发射出背散射电子和次级电子，该入射点随后用电子检测器进行检测，任何缺陷的存在可以从背散射或次级电子产生的图样加以确定。电子检测器一般包括收集电子的闪烁器、用于引导光子的光导和光子检测器。这样的单电子束系统的分辨能力超出了光学技术的分辨能力，而每个晶片的长时间扫描会导致非常低的生产量。只有通过增加电流才能获得更高的生产能力，因为在保持相同的电流时更快速的扫描会导致信噪比的禁止性降低。然而，电流的增加会以分辨率为代价，因为电子束中的库仑相互作用(电子之间的相互排斥)增加了探针可能的最小尺寸。因此，在扫描探针中的电流量可能受限，因而电子束系统的扫描速度就会降低到非期望的值。因此，利用单电子束的技术对于半导体工业的生产水平的检查是不现实的。相反，其可以用于必须以更高分辨率检查的单一缺陷的辅助缺陷检查。由最低信噪比要求的条件，可以看出，检查技术的生产能力与在保持分辨率的同时的可检测电流成比例。因此，单射线束检查装置的生产能力可以通过使用平行的多电子束来增加，如专利公开US6 465 783中所披露的。举个简单的例子，具有十束射线束的机器就能够使生产能力增加十倍等等。不考虑实践的困难，如果基板(比如说300mm的晶片)所占空间用尽可能多的单个射线束填充，则多束系统的生产能力是最高的。对于实践中的系统，检查范围应该显著地小于300mm。更小的检查范围就有可能在晶片的较小区域例如单个芯片内使用满生产力改进，更大的检查范围会导致不希望的副作用，也就是部分射线束在检测过程效率中就用不上。因此，当在具有相同数量的射线束的两个不同的多射线束系统之间进行选择时，所占空间更小的一个是优选的系统。对于这样的系统，每一射线束具有其自己的电子检测器是至关重要的，其方式是使得各个检测器之间的串扰可以被忽略。限制多重度(multiplicity)的因素之一是电子检测器和用于传输电子信息(包含在次级电子束中)的电子装置的空间尺寸，尤其是在大量初级射线束的情况下。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种根据上文所述的方法，从而减少上述的缺点。具体而言，本专利技术旨在获得一种检查试样表面的方法，其中多重度的限制被减少。根据本专利技术的第一方面，提供了一种检查试样表面的方法，包括以下步骤朝向试样表面方向产生多束初级射线束；将这些初级射线束聚焦在试样表面上的各个位置；收集由初级射线束入射到试样表面而产生的多束带电粒子的次级射线束；将所收集的次级射线束的至少之一转换成光束；以及检测该光束。通过将所收集的次级射线束的至少之一转换成光束，以及通过检测该光束，就不必要再在试样表面附近的位置处(该处的次级射线束干涉最小)检测次级射线束。由于光束的特性也可以在另一位置被确定，所以可利用更大的空间来搜索次级射线束中初始存在的信息，以便对于检测系统(包括数据传输装置)获得更多自由度。另一方面，由次级粒子束携带的信息可以更紧密地被检测。因此，多束初级射线束可以相互更接近地被加以排列，由此减少了传统检查方法的多重度限制，并增强了检测设备的生产能力。应该注意，在本申请的上下文中，试样表面包括样品顶层，其包括直接在样品边界面下的材料。还应该注意的是，在根据本专利技术的方法中由转换步骤产生的光束至少最初在非波导体积(non-waveguiding volume)或区域内传播。该非波导体积可以包括一种结构。该非波导体积也可以包括自由空间。根据本专利技术的一优选具体实施方式，所述检测步骤包括用光学检测器检测光束，以及转换步骤包括将所收集的次级射线束的至少之一在某一水平面转换成光束，该光束通过自由空间成像，其中所述光束与初级射线束的至少之一在光学检测器所处的平面上相交。这样，初级射线束被转换成光信号，而产生光信号的平面通过自由空间在具有光学检测器的平面上成像，而不会干扰初级射线束。另外，初级射线束可以更近地靠在一起，这样就增加了生产能力，而勿需在可利用的有限空间内必须将检测器相互之间更近地进行定位。在根据本专利技术的一优选具体实施方式中，将所收集的次级射线束转换成光束的步骤是借助于荧光物质(荧光材料)来完成的。有利地，所述荧光物质对于单初级射线束之间的最小距离不会增加条件。因此，初级射线束之间的距离可以被最小化。另外，转换步骤可以相对廉价的方式完成。在又一具体实施方式中，所述荧光物质被设置在多束初级射线束发射器和试样表面之间，其中将荧光物质加以布置以允许初级射线束通过。这样，在检查装置内的空间利用被提高。在另一具体实施方式中，布置微通道板(MCP)以允许初级射线束通过，其中将微通道板设置在样品和转换装置之间。这样，就增加了次级射线束中的电流，因此也增加了光束中的信号。在本专利技术的另一优选具体实施方式中，检测光束的步骤是在在封闭所述多束初级射线束相交的空间的体积外部的检测区内完成的。这样，由以下事实获得了优点所述光束可以穿过初级射线束而基本不发生干涉，使得光束可以在不受初级射线束几何形状所决定的条件限制的区域被检测。因此，初级射线束可以相互更近地被设置，从而形成更快速的检查方法和装置。应该注意到，在上述具体实施方式中，减少了从检测装置到用于进一步处理的装置和转换装置之间的数据传输系统的设计问题。由于检查装置所希望的扫描速度，所以可能需要高速数据连接装置，如同轴缆线，这在传统的多射线束装置中可能会限制每个射线束之间的最小距离。通过在封闭由多束初级射线束相交的空间的体积外部的检测区内来检测光束，对于高速数据连接的参数设计也变得宽松，因此使得每个初级射线束之间具有更小的距离。通过将光束聚焦在检测区域的检测系统上，例如通过透镜系统，就可以更精确地进行所述光束的检测，由此提高了检查方法和装置的性能。根据本专利技术的第二方本文档来自技高网...

【技术保护点】
检查试样表面的方法，包括以下步骤：朝向所述试样表面方向产生多束初级射线束；将所述多束初级射线束聚焦在所述试样表面上的各个位置；收集由所述初级射线束入射到所述试样表面而产生的多束次级射线束；将收集的所述次级射线束的至少之一转换成光束；以及检测所述光束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-7-23 04077130.51.检查试样表面的方法，包括以下步骤朝向所述试样表面方向产生多束初级射线束；将所述多束初级射线束聚焦在所述试样表面上的各个位置；收集由所述初级射线束入射到所述试样表面而产生的多束次级射线束；将收集的所述次级射线束的至少之一转换成光束；以及检测所述光束。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测步骤包括用光学检测器检测所述光束，并且所述转换步骤包括将在一个平面收集的所述次级射线束的至少之一转换成所述光束，所述光束通过自由空间被成像，其中所述光束在所述光学检测器所处的平面上与所述初级射线束的至少之一相交。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将收集的所述次级射线束转换成所述光束的步骤是借助于荧光物质来实现的。4.根据权利要求3所述的方法，包括将所述荧光物质设置在所述多束初级射线束的发射器和所述试样表面之间，其中将所述荧光物质加以布置以使所述初级射线束通过。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述检测所述光束的步骤是在封闭所述多束初级射线束相交的空间的体积外部的检测区内完成的。6.根据前述权利要求任一项所述的方法，包括将所述光束聚焦在所述检测区域中的检测系统上的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光束的初始光束直径不同于设置所述检测系统的位置处的光束直径。8.根据前述权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，所述检测所述光束的步骤是在由所述多束初级射线束相交的体积内的位置处完成的。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述检测所述光束的步骤是通过微电机系统来完成的。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将收集的所述次级射线束转换成所述光束的步骤是借助于至少一种电致变色材料和驱动发光二极管(LED)和激光器中的至少一个的一个或多个检流器来完成的。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述检测所述光束的步骤是通过设置为将所述光束导向光学检测器的光波导管来完成的。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述初级射线束是相对较宽的射线束，并且所述次级射线束包括被所述相对较宽的初级射线束轰击的表面的空间信息。13.用于检查试样表面的装置，包括至少一个发射器，配置用于朝向所述试样表面方向发射多束初级射线束；聚焦装置，配置用于将所述多束初级射线束聚焦在所述试样表面的各个位置；收集装置，用于收集由所述初级射线束入射到所述试样表面而产生的多束带电粒子的次级射线束；转换装置，用于将所收集的所述次级射线束的至少之一转换成光束；以及检测装置，用于检测所述光束。14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述检测装置包括用于检测所述光束的光学检测器，并且所述转换装置被设置用来将在一个平面所收集的所述次级射线束的至少之一转换成所述光束，所述光束通过自由空间被成像，其中所述光束与所述初级射线束的至少之一在所述光学检测器所处的平面上相交。15.根据前述权利要求13或14中任一项所述的装置，其中，所述转换装置包含荧光物质。16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述荧光物质设置在屏幕上。17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述荧光屏被设置在至少一个发射器和所述试样表面之间，并且如此构造以使所述初级射线束可以通过。18.根据前述权利要求13～17中任一项所述的装置，其中，所述收集装置和所述转换装置是集成的。19.根据前述权利要求13～18中任一项所述的装置，其中，所述检测装置位于在封闭所述多束初级射线束相交的空间的体积的外部。20.根据前述权利要求13～19中任一项所述的装置，进一步包括用于将所述光束聚焦至所述检测装置的光学聚焦装置。21.根据前述权利要求13～20中任一项所述的装置，进一步包括用于在由所述多束初级射线束相交的体积内的位置处检测所述光束的微电机系统。22.根据前述权利要求13～21中任一项所述的装置，其中，在所述初级射线束之间提供了最小距离，使得避免所述次级射线束之间的任何实质性重叠。23.根据前述权利要求13～22中任一项所述的装置，其中，所述初级射线束是相对较宽的射线束，并且所述次级射线束包括被所述相对较宽的初级射线束轰击的表面的空间信息。24.荧光物质在根据权利要求1所述的检查试样表面的方法用于将所收集的次级粒子射线束转换成所述光束的应用。25.根据权利要求24所述的荧光物质的应用，其中，所述荧光物质被配置在片状薄板中。26.根据前述权利要求24～25中任一项所述的荧光物质的应用，其中，荧光屏被设置在至少一个所述发射器和所述试样表面之间，如此构造以使所述初级射线束可以通过。27.检查试样表面的方法，包括以下步骤朝向所述试样表面方向产生多束初级射线束；将所述多束初级射线束聚焦在所述试样表面上的各个位置；收集由所述初级射线束入射所述试样表面而产生的多束带电粒子的次级射线束；以及将所收集的所述次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：米希尔戴维奈克尔克，彼得克勒伊特，
申请(专利权)人：荷兰应用科学研究会TNO，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]