扫描电子显微镜装置、半导体制造装置及其控制方法制造方法及图纸

提供了扫描电子显微镜(SEM)装置和半导体制造装置。该SEM装置包括：电子束源，其被配置为发射电子束；透镜单元，其设置在电子束源与被配置为安置包括具有图案的结构的物体的台之间，并且包括扫描线圈和像散调节器，扫描线圈被配置为生成电磁场以提供透镜；以及控制单元。控制单元被配置为改变透镜单元与物体之间的工作距离以获得多个原始图像，从多个原始图像获得其中出现结构的图案图像和其中出现电子束在物体上的分布的多个核心图像，并且利用从多个核心图像提取的特征值来控制像散调节器调节透镜单元的聚焦和像散。器调节透镜单元的聚焦和像散。器调节透镜单元的聚焦和像散。

【技术实现步骤摘要】
扫描电子显微镜装置、半导体制造装置及其控制方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年9月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0119819的优先权的权益，该申请的公开内容以引用方式全部并入本文中。


[0003]本公开涉及扫描电子显微镜装置、半导体制造装置和控制该半导体制造装置的方法。

技术介绍

[0004]对于诸如扫描电子显微镜(SEM)装置的使用电子束的装置，期望将电子束准确地照射到要分析的物体和/或要处理的物体。从电子束源发射的电子束穿过由电磁场形成的聚光透镜，并入射到靶上。然而，可能需要大量的时间来手动地调节聚焦和像散，使得处理的效率可能降低。

技术实现思路

[0005]示例实施例提供了一种可以调节并同时优化或改善聚焦和像散以改善处理效率的扫描电子显微镜装置、半导体制造装置和控制半导体制造装置的方法。
[0006]根据示例实施例，扫描电子显微镜(SEM)装置包括：电子束源，其被配置为发射电子束；透镜单元，其设置在电子束源与被配置为安置包括具有图案的结构的物体的台之间，并且包括扫描线圈。扫描线圈被配置为生成电磁场以提供透镜。透镜单元包括像散调节器。控制单元被配置为改变透镜单元与物体之间的工作距离以获得多个原始图像，从多个原始图像获得其中出现结构的图案图像和其中出现电子束在物体上的分布的多个核心图像，并且利用从多个核心图像提取的特征值来控制像散调节器调节透镜单元的聚焦和像散。
>[0007]根据示例实施例，半导体制造装置包括：电子束源，其被配置为向物体发射电子束；透镜单元，其位于物体与电子束源之间；以及控制单元，其被配置为改变透镜单元与物体之间的工作距离以获得多个原始图像，从多个原始图像获得其中以点扩散函数的形式表示聚焦在物体上的电子束的分布的多个核心图像，并且基于从多个核心图像提取的特征值来改善工作距离以及透镜单元的像散。
[0008]根据示例实施例，提供了一种控制半导体制造装置的方法，该半导体制造装置包括：电子束源，其被配置为向物体照射电子束；以及透镜单元，其被布置为位于电子束源与物体之间。该方法包括：调节透镜单元与物体之间的工作距离以获得多个原始图像；从原始图像获得单个图案图像和多个核心图像，单个图案图像包括物体中包括的结构，多个核心图像包括电子束在物体中的分布；从多个核心图像提取特征值；将特征值映射到二维平面；以及在二维平面中，参考利用将特征值彼此连接的向量生成的代表向量来确定用于调节透镜单元的像散的补偿方向。
附图说明
[0009]从以下结合附图的详细描述中，将更加清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点。
[0010]图1是根据示例实施例的半导体制造装置的示意图。
[0011]图2是示出根据示例实施例的半导体制造装置的操作的示图。
[0012]图3、图4A、图4B、图5A和图5B是示出根据示例实施例的半导体制造装置的操作的示图。
[0013]图6是示出根据示例实施例的半导体制造装置的聚焦和像散的示图。
[0014]图7A、图7B、图8A和图8B是示出根据示例实施例的半导体制造装置的聚焦和像散的示图。
[0015]图9和图10是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的流程图。
[0016]图11A和图11B是示出根据示例实施例的由扫描电子显微镜(SEM)装置获得的图像的示图。
[0017]图12A至图12C是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0018]图13包括示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0019]图14A至图14I是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0020]图15包括示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0021]图16至图18是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0022]图19和图20是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0023]图21是示出根据示例实施例的控制半导体制造装置的方法的示图。
[0024]图22是示出根据示例实施例的半导体制造装置的示意图。
具体实施方式
[0025]在下文中，参照附图描述示例实施例。
[0026]图1是根据示例实施例的半导体制造装置的示意图。
[0027]图1中所示的根据示例实施例的半导体制造装置可以是扫描电子显微镜(SEM)装置10。参照图1，根据本专利技术的实施例的SEM装置10可以包括电子束源20、透镜单元30、控制单元40等。SEM装置10可以通过向安置在台50上的物体60照射电子束并且收集从物体60发射的信号来获得物体60的图像。例如，通过照射到物体60的电子束而从物体60发射的信号可以包括二次电子(SE)、背散射电子(BSE)、X射线、可见射线和阴极荧光等。
[0028]电子束源20可以生成并发射电子束，从电子束源20发射的电子束可以被加速，并且被透镜单元30聚焦以照射到物体60。作为示例，电子束源20可以包括电子枪。电子枪可以加热由钨等形成的灯丝以生成电子，并且可以将电压施加到电子以加速电子束。
[0029]透镜单元30可以包括第一聚焦透镜31、第二聚焦透镜32、物镜33等。第一聚焦透镜31和第二聚焦透镜32可以聚焦从电子束源20发射的电子束，使得电子束有效地聚焦在物体60的单个点上。作为示例，照射到物体60的电子束的直径越小，由控制单元40获得的图像的分辨率越高。此外，透镜单元30可以包括两个或更多个聚焦透镜31和32以提高图像的分辨率。从电子束源20发射的电子束可以在穿过第一聚焦透镜31和第二聚焦透镜32的同时逐渐减小直径。
[0030]物镜33可以将通过第一聚焦透镜31和第二聚焦透镜32聚焦的电子束聚焦在物体60上。例如，物镜33可以确定照射到物体60的电子束的强度。可以将物镜33与物体60之间的距离定义为工作距离，照射到物体60的电子束的直径可以根据工作距离而改变。因此，可以调节物镜33的位置以调节与物体60对应的图像的分辨率。
[0031]物镜33可以包括多个线圈，可以通过流到线圈的电流来改变照射到物体60的电子束的扫描角度和/或扫描方向。作为示例，电子束的折射程度可以根据流到线圈的电流而改变。如上所述，可以通过透镜单元30的像散来改变照射到物体60的电子束的分布。结果，可以通过诸如调节流到线圈的电流的方法来调节透镜单元30的像散，以按照期望的形状向物体60准确地照射电子束。
[0032]然而，透镜单元30的聚焦和像散可以是彼此影响的参数。例如，当调节物镜33与物体60之间的工作距离使得透镜单元30具有期望的聚焦并且随后调节流到物镜33的线圈的电流以调节像散时，在像散的调节期间，聚焦可能偏移。因此，可以同时优化或改善透镜单元30的聚焦和像散。
[0033]当操作者手动地调节透镜单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描电子显微镜装置，包括：电子束源，其被配置为发射电子束；透镜单元，其设置在所述电子束源与台之间，所述台被配置为安置包括具有图案的结构的物体，所述透镜单元包括扫描线圈，所述扫描线圈被配置为生成电磁场以提供透镜，并且所述透镜单元包括像散调节器；以及控制单元，其被配置为：改变所述透镜单元与所述物体之间的工作距离，以获得多个原始图像，从所述多个原始图像获得其中出现所述结构的图案图像和其中出现所述电子束在所述物体上的分布的多个核心图像，并且利用从所述多个核心图像提取的特征值来控制所述像散调节器调节所述透镜单元的聚焦和像散。2.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜装置，其中，在所述多个核心图像中的每一个中，所述电子束的分布被表示为具有高斯分布的点扩散函数。3.根据权利要求2所述的扫描电子显微镜装置，其中，在所述多个核心图像中的至少一个中，所述电子束的分布被表示为具有方向性的点扩散函数。4.根据权利要求3所述的扫描电子显微镜装置，其中，在所述多个核心图像中的一些中，所述电子束的分布被表示为具有不同的方向性的点扩散函数。5.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述多个原始图像包括通过在所述透镜单元的过焦状态下捕获所述物体而获得的过焦图像以及通过在所述透镜单元的欠焦状态下捕获所述物体而获得的欠焦图像中的至少一者。6.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述多个原始图像中的每一个分别与所述图案图像以及所述多个核心图像中的每一个的卷积对应，并且所述控制单元被配置为将去卷积操作应用于所述多个原始图像中的每一个，以获得所述图案图像和所述多个核心图像。7.根据权利要求6所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述控制单元被配置为通过所述去卷积操作获得与所述图案图像对应的第一等式以及第二等式，所述电子束的分布出现在所述多个核心图像中的每一个中，并且所述控制单元被配置为改善所述第一等式和所述第二等式。8.根据权利要求7所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述控制单元利用梯度下降方法来改善所述第一等式和所述第二等式，以获得所述图案图像和所述多个核心图像。9.根据权利要求7所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述控制单元被配置为将所述图案图像初始化为随机噪声图像。10.根据权利要求7所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述控制单元被配置为将所述多个核心图像中的每一个初始化为具有不具有方向性的高斯分布的点扩散函数。11.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜装置，其中，所述控制单元包括中央处理单元和与所述中央处理单元不同的图形处理单元，并且
所述图形处理单元被配置为执行用于从所述多个原始图像获得关于所述物体的所述图案图像和所述多个核心图像的操作。12.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵润济，孙秀奉，李明俊，李泰衡，林蕊呢，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：