用于脉冲电压对比度检测和充电动态捕获的系统和方法技术方案

公开了使用带电粒子束装置以电压对比模式来观察样本的系统和方法。带电粒子束装置包括：带电粒子源；光源；被配置为检测带电粒子的带电粒子检测器；以及具有电路系统的控制器，其被配置为施加第一信号以使得光源生成光脉冲，将第二信号施加到带电粒子检测器以检测第二多个带电粒子，以及调整第一信号和第二信号之间的时间延迟。在一些实施例中，具有电路系统的控制器还可以被配置为获取结构的多个图像；基于结构的多个图像的灰度级变化率来确定结构的电特性；以及基于所确定的电特性，使用模型来模拟结构的物理特性。模型来模拟结构的物理特性。模型来模拟结构的物理特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于脉冲电压对比度检测和充电动态捕获的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月31日提交的美国申请63/059,568、于2020年11月13日提交的美国申请63/113,782以及于2021年7月7日提交的美国申请63/219,278的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本文提供的实施例公开了带电粒子束装置，并且更具体地公开了用于通过增强电子显微镜中的电压对比信号来改进缺陷检测能力和电路性能测试的系统和方法。

技术介绍

[0004]在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成或完成的电路部件以确保它们根据设计制造并且无缺陷。利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如，扫描电子显微镜(SEM))的检查系统可以被采用。随着IC部件的物理尺寸持续缩小并且它们的结构持续变得更加复杂，缺陷检测和检查中的准确度和生产量变得更加重要。电路或电路部件中的瞬态电缺陷可能导致所存储的电荷的有限变化率、对电荷流动的阻力、电荷泄漏等。尽管现有的电压对比缺陷检测技术可以检测具有毫秒到微秒范围内的时间常数的瞬态缺陷，但是具有纳秒到皮秒范围内的时间常数的高电阻缺陷可能未被检测到，使得缺陷检查过程和检查工具不足以用于其期望的目的。
[0005]此外，测试这些未完成或完成的电路部件以确保其性能(诸如速度或操作频率)符合预期设计或应用。尽管现有的测试技术一旦完成部件就可以提供所需的信息，但是当电路部件尚未完成时，人们可能无法在较早阶段收集类似的测试数据。<br/>[0006]在现有的电压对比检查方法中，结构的灰度级可以与参考灰度级值范围进行比较以检测缺陷。示出在参考范围之外的绝对灰度级值的结构可以被识别为缺陷。该方法虽然可以用作用于确定器件中的完全开路和泄漏的定性表征技术，但是不能提供器件结构中的缺陷(诸如，部分开路或空隙)的定量分析。

技术实现思路

[0007]本公开的一个方面涉及带电粒子束装置，带电粒子束装置包括：带电粒子源，其被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；光源，其被配置为生成与样本相互作用的脉冲光束，相互作用生成第一多个带电粒子；带电粒子检测器，其被配置为检测第二多个带电粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在样本上形成的探测点生成并且通过与第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改；以及具有电路系统的控制器，其被配置为施加第一信号以使得光源生成脉冲光束，并且施加第二信号以发起对第二多个带电粒子的检测。
[0008]在一些实施例中，脉冲光束可以包括多个激发脉冲。包括电路系统的控制器还可以被配置为将第一信号施加到光源以生成具有第一频率的多个激发脉冲，并且将第二信号施加到带电粒子检测器，第二信号具有与第一频率基本上类似的第二频率。在一些实施例
中，包括电路系统的控制器还可以被配置为向带电粒子源施加第三信号，以生成包括多个带电粒子脉冲的脉冲带电粒子束。
[0009]本公开的另一方面涉及带电粒子束装置，其包括：带电粒子源，其被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；光源，其被配置为生成脉冲光束，脉冲光束包括第一激发脉冲和第二激发脉冲，第一激发脉冲在与样本表面相互作用时，生成第一多个带电粒子的第一部分；第二激发脉冲在与样本表面相互作用时，生成第一多个带电粒子的第二部分；带电粒子检测器，其被配置为检测第二多个带电粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在样本上形成的探测点生成并且通过与第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改；以及具有电路系统的控制器，其被配置为调整脉冲光束的第一激发脉冲与对应的第一检测脉冲之间的第一时间延迟，并且调整脉冲光束的第二激发脉冲与对应的第二检测脉冲之间的第二时间延迟，其中第二时间延迟不同于第一时间延迟。在一些实施例中，第二时间延迟可以长于或短于第一时间延迟。
[0010]本公开的另一方面涉及带电粒子束装置，其包括：带电粒子源，其被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；光源，其被配置为生成辐射样本区域的光脉冲，其中辐射从样本区域生成第一多个带电粒子；带电粒子检测器，其被配置为检测第二多个带电粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在样本上形成的探测点生成并且通过与第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改；以及具有电路的控制器，其被配置为施加第一信号以使得光源生成光脉冲，将第二信号施加到带电粒子检测器以检测第二多个带电粒子，以及调整第一信号和第二信号之间的时间延迟。控制器可以包括电路系统，电路系统还被配置为施加第二信号的第一部分以发起对第二多个带电粒子的检测，并且施加第二信号的第二部分来终止对第二多个带电粒子的检测，其中第一部分包括第二信号相对于参考信号的上升沿，并且第二部分包括第二信号相对于参考信号的下降沿。控制器可以包括电路系统，电路系统还被配置为基于由带电粒子检测器生成的输出信号来确定与样本的探测点相关联的信息，并且其中输出信号基于在第二信号的第一部分和第二部分之间经过的检测时间内检测到的第二多个带电粒子。控制器可以包括电路系统，电路系统还被配置为基于所确定的与样本的探测点相关联的信息以检测缺陷。
[0011]本公开的另一方面涉及带电粒子束装置的控制器。控制器可以包括电路系统，电路系统被配置为施加第一信号以使得光源被配置为生成脉冲光束，脉冲光束与样本相互作用，相互作用生成第一多个带电粒子；以及将第二信号施加到带电粒子检测器，带电粒子检测器被配置为检测第二多个带电粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在样本上形成的探测点生成并且通过与第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改。
[0012]本公开的另一方面涉及带电粒子束装置的控制器。控制器可以包括电路系统，电路系统被配置为调整脉冲光束的第一激发脉冲和对应的第一检测脉冲之间的第一时间延迟；以及调整脉冲光束的第二激发脉冲与对应的第二检测脉冲之间的第二时间延迟，其中第二时间延迟不同于第一时间延迟。
[0013]本公开的另一方面涉及使用带电粒子束装置来形成样本图像的方法，带电粒子束装置包括带电粒子源、光源、带电粒子检测器和控制器。方法可以包括：激活带电粒子源，以沿着初级光轴生成初级带电粒子束；激活光源，以生成与样本相互作用的脉冲光束，相互作用生成第一多个带电粒子；使用控制器，向带电粒子检测器施加信号，以检测第二多个带电
粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在样本上形成的探测点生成并且通过与第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改；以及基于检测到的第二多个带电粒子，形成样本的图像。
[0014]本公开的另一方面涉及使用带电粒子束装置来形成样本图像的方法，带电粒子束装置包括带电粒子源、光源，带电粒子检测器和控制器。方法可以包括：激活带电粒子源，以沿着初级光轴生成初级带电粒子束；激活光源，以生成包括第一激发脉冲和第二激发脉冲的脉冲光束，第一激发脉冲在与样本表面相互作用时生成第一多个带电粒子的第一部分，第二激发脉冲在与样本表面相互作用时生成第一多个带电粒子的第二部分；使用带电粒子检测器，检测第二多个带电粒子，第二多个带电粒子由初级带电粒子束在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种带电粒子束装置，包括：带电粒子源，被配置为沿着初级光轴生成初级带电粒子束；光源，被配置为生成与样本相互作用的脉冲光束，所述相互作用生成第一多个带电粒子；带电粒子检测器，被配置为检测第二多个带电粒子，所述第二多个带电粒子从由所述初级带电粒子束在所述样本上形成的探测点生成并且通过与所述第一多个带电粒子的一部分相互作用而被修改；以及具有电路系统的控制器，被配置为：施加第一信号以使得所述光源生成所述脉冲光束；以及向所述带电粒子检测器施加第二信号以发起对所述第二多个带电粒子的检测。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一多个带电粒子包括光电子，并且所述第二多个带电粒子包括次级电子、背散射电子或俄歇电子。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器包括电路系统，所述电路系统还被配置为调整所述第一信号，以引起对所述脉冲光束的激发脉冲的特性的调整。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述激发脉冲的所述特性包括所述激发脉冲的强度、宽度、重复率或相位。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述激发脉冲的所述宽度是能够调整的，并且在0.05皮秒(ps)到1纳秒(ns)的范围内。6.根据权利要求4所述的装置，其中所述激发脉冲的所述重复率是能够调整的，并且在100kHz到1GHz的范围内。7.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器包括被配置为基于所述激发脉冲的所述特性来调整所述第二信号的电路系统，并且其中所述第二信号包括使得能够检测所述第二多个带电粒子的检测信号。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二信号的调整包括对所述检测信号的重复率、宽度或相位的调整。9.根据权利要求7所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：