用于检查和/或成像样品的带电粒子束装置和方法制造方法及图纸

描述成像和/或检查样品140的带电粒子束装置10。带电粒子束装置包括：发射一次带电粒子束105的束发射器150，带电粒子束装置适于沿光轴101将一次带电粒子束引导至样品以释放信号粒子；在撞击样品前阻滞一次带电粒子束的阻滞场装置100，阻滞场装置包括物镜110和代理电极130，其中代理电极包括允许一次带电粒子束和信号粒子通过的开口131；代理电极与物镜间的离轴背散射粒子的第一检测器120；以及放大第一检测器信号的前置放大器121，其中前置放大器为下列至少一者：(i)与第一检测器整合，(ii)在带电粒子束装置真空外壳102内侧邻近第一检测器布置，及(iii)固定安装在带电粒子束装置真空腔室中。也描述利用带电粒子束装置成像和/或检查样品的方法。像和/或检查样品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检查和/或成像样品的带电粒子束装置和方法


[0001]本文所述的实施例涉及用于用一个或多个带电粒子束(特定而言电子束)成像和/或检查样品的装置。具体地，描述了具有阻滞场装置的带电粒子束装置，所述带电粒子束装置经配置来在撞击样品之前使带电粒子束减速。实施例尤其涉及一种电子束检查系统，所述电子束检查系统用于通过检测背散射电子(backscattered electrons，BSE)来检查具有3D结构或具有高纵横比的结构的样品。实施例进一步涉及一种用于利用带电粒子束装置来检查和/或成像样品的方法。

技术介绍

[0002]带电粒子束设备在多个工业领域中具有许多功能，包括但不限于半导体装置在制造期间的临界尺寸测量、半导体装置的缺陷审查、半导体装置的检查、用于平版印刷术的曝光系统、检测装置和测试系统。因此，对于在微米和纳米级上的样本或样品的结构化、测试和检查具有高需求。
[0003]微米和纳米级过程的控制、检查或结构化通常利用例如电子束之类的带电粒子束来完成，所述带电粒子束在带电粒子束装置(诸如电子显微镜)中生成并聚焦。与例如光子束相比，由于其短波长，带电粒子束提供了优越的空间分辨率。
[0004]近年来，检查和/或成像具有3D结构或具有大纵横比(诸如大深度对开口宽度的比率大)的结构的图像样品变得越来越吸引人。如3D FinFET和3D NAND之类的装置具有带有大纵横比的结构，当使用二次电子(secondary electrons，SE)(即在一次电子束撞击样品表面时产生的低能信号电子)时，所述结构很难在扫描电子显微镜(scanning electron microscopes，SEM)中成像。SE可能很难从具有高纵横比的结构中逸出，并且可能通常无法利用合理的信噪比进行检测。特别地，高纵横比沟槽和接触孔的临界尺寸(CD)测量是一个挑战。使用背散射电子(backscattered electrons，BSE)(即从样品背散射的高能电子)的图像模式特别地在半导体工业中通常用于提高成像和/或检查的品质。
[0005]在现代带电粒子束检查系统中，以高检测效率同时检测二次带电粒子和背散射带电粒子将为有益的。这将允许以高分辨率对实质上在x
‑
y平面中延伸的样品表面和在z方向上具有深度的3D结构进行准确检查。在一些系统中，主要利用布置在靠近样品(例如，在物镜与样品之间)的第一检测器检测相对于光轴以各种角度离开样品的背散射带电粒子。另一方面，二次带电粒子主要利用第二检测器检测，所述第二检测器布置在距样品较大的距离处，例如在束源与物镜之间。然而，难以在不显著降低较低能量的信号带电粒子的检测效率的情况下有效地达成高BSE检测。
[0006]鉴于上述情况，提供一种克服了本领域中的至少一些问题的用于检查和/或成像样品的带电粒子束装置和方法将为有益的。

技术实现思路

[0007]鉴于以上内容，提供了根据独立权利要求的用于利用带电粒子束装置检查和/或
成像样品的带电粒子束装置和方法。根据从属权利要求、说明书和附图，其他方面、优点和特征为明显的。
[0008]根据一个方面，提供了一种用于成像和/或检查样品的带电粒子束装置。所述带电粒子束装置包括：束发射器，所述束发射器用于发射一次带电粒子束，所述带电粒子束装置适于沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于释放信号粒子；阻滞场装置，所述阻滞场装置用于在撞击所述样品之前阻滞所述一次带电粒子束，所述阻滞场装置包括物镜和代理电极，其中所述代理电极包括允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的开口；第一检测器，所述第一检测器用于所述代理电极与所述物镜之间的离轴背散射粒子；以及前置放大器，所述前置放大器用于放大所述第一检测器的信号，其中所述前置放大器为如下中的至少一者：(i)与所述第一检测器整合，(ii)在所述带电粒子束装置的真空外壳内侧邻近于所述第一检测器布置，以及(iii)固定地安装在所述带电粒子束装置的真空腔室中。
[0009]根据另一方面，提供了一种包括本文所述的带电粒子束装置的扫描电子显微镜。所述束发射器经配置来发射一次电子束的电子源，并且所述扫描电子显微镜进一步包括：样品台，所述样品台用于支撑所述样品；以及扫描偏转器，所述扫描偏转器用于以预定的扫描图案在所述样品的表面上扫描所述一次电子。
[0010]根据另一方面，提供了一种用于利用带电粒子束装置成像和/或检查样品的方法。所述方法包括：发射一次带电粒子束；沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于产生信号粒子；利用包括物镜和布置在所述物镜与所述样品之间的代理电极的阻滞场装置聚焦并阻滞所述一次带电粒子束；利用布置在所述代理电极与所述物镜之间的第一检测器检测离轴背散射粒子；以及利用邻近于所述第一检测器安装在所述带电粒子束装置内侧的真空环境中的前置放大器前置放大所述第一检测器的信号。
[0011]进一步描述了一种用于成像和/或检查样品的带电粒子束装置。所述带电粒子束装置包括：束发射器，所述束发射器用于发射一次带电粒子束，所述带电粒子束装置适于沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于释放信号粒子；阻滞场装置，所述阻滞场装置用于在撞击所述样品之前阻滞所述一次带电粒子束，所述阻滞场装置包括物镜和代理电极；以及第一检测器，所述第一检测器用于所述代理电极与所述物镜之间的离轴背散射粒子。所述代理电极具有允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的一个开口，其中所述一个开口经设置大小以允许从所述样品背散射的带电粒子相对于所述光轴以0
°
至20
°
或更高的角度(α)通过。
[0012]进一步描述了一种用于成像和/或检查样品的带电粒子束装置。所述带电粒子束装置包括：束发射器，所述束发射器用于发射一次带电粒子束，所述带电粒子束装置适于沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于释放信号粒子；阻滞场装置，所述阻滞场装置用于在撞击所述样品之前阻滞所述一次带电粒子束，所述阻滞场装置包括物镜和代理电极，其中所述代理电极包括允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的开口；以及第一检测器，所述第一检测器用于所述代理电极与所述物镜之间的离轴背散射粒子，其中所述第一检测器经配置来充当另外的电极以用于影响所述一次带电粒子束，并且包括朝向所述光轴导引的导电内表面和朝向所述物镜导引并经配置来设置在预定电势上的导电顶表面中的至少一者。
[0013]进一步描述了一种用于利用带电粒子束装置成像和/或检查样品的方法。所述方法包括：发射一次带电粒子束；沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于产生信号粒子；利用包括物镜和布置在所述物镜与所述样品之间的代理电极的阻滞场装置聚焦和阻滞所述一次带电粒子束，其中所述代理电极具有允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的一个开口，其中所述一个开口经设置大小以允许从所述样品背散射的带电粒子相对于所述光轴以0
°
至20
°
或更高的角度(α)通过；以及利用布置在所述代理电极与所述物镜之间的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于成像和/或检查样品的带电粒子束装置，包括：束发射器，所述束发射器用于发射一次带电粒子束，所述带电粒子束装置适于沿着光轴将所述一次带电粒子束引导至所述样品以用于释放信号粒子；阻滞场装置，所述阻滞场装置用于在撞击所述样品之前阻滞所述一次带电粒子束，所述阻滞场装置包括物镜和代理电极，其中所述代理电极包括允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的开口；第一检测器，所述第一检测器用于所述代理电极与所述物镜之间的离轴背散射粒子；以及前置放大器，所述前置放大器用于放大所述第一检测器的信号，其中所述前置放大器为如下中的至少一者：(i)与所述第一检测器整合，(ii)在所述带电粒子束装置的真空外壳内侧邻近于所述第一检测器布置，以及(iii)固定地安装在所述带电粒子束装置的真空外壳中。2.如权利要求1所述的带电粒子束装置，其中所述第一检测器为透镜内检测器，所述透镜内检测器具有允许所述一次带电粒子束通过的孔，并且具有至少部分地围绕所述孔的检测表面。3.如权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其中所述第一检测器包括布置在所述物镜与所述代理电极之间或安装在所述物镜处的支撑件，并且所述前置放大器安装在所述支撑件上。4.如权利要求1至3中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述第一检测器包括具有检测表面的半导体检测器，并且所述前置放大器以距所述检测表面3cm或更小的距离布置在所述带电粒子束装置的所述真空外壳内侧。5.如权利要求1至4中任一项所述的带电粒子束装置，进一步包括放大器，所述放大器用于放大由所述前置放大器提供的经前置放大的信号，所述放大器布置在所述带电粒子束装置的所述真空外壳外侧。6.如权利要求1至5中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述第一检测器包括多个检测器部段，并且所述前置放大器是多通道前置放大器。7.如权利要求1至6中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述第一检测器具有环形检测表面，所述环形检测表面经设置大小以至少用于检测以相对于所述光轴介于15
°
与30
°
之间的角度从所述样品背散射的带电粒子。8.如权利要求7所述的带电粒子束装置，其中所述环形检测表面经分段并且包括至少四个检测部段。9.如权利要求1至8中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述代理电极包括允许所述一次带电粒子束和所述信号粒子通过的一个开口，其中所述一个开口经设置大小以允许从所述样品背散射的带电粒子相对于所述光轴以0
°
至20
°
或更高的角度通过。10.如权利要求9所述的带电粒子束装置，其中所述一个开口经设置大小以允...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：ICT半导体集成电路测试有限公司，
类型：发明
国别省市：