具有双孔径方案的高分辨率电子束设备制造技术

一种电子源发射电子束。所述电子束由限束组合件接收。所述限束组合件具有具备第一直径的第一限束孔径及具备大于所述第一直径的第二直径的第二限束孔径。所述第一限束孔径接收所述电子束。此限束组合件减少库伦相互作用的影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双孔径方案的高分辨率电子束设备


[0001]本公开涉及电子束系统。

技术介绍

[0002]半导体制造产业的演进对良率管理且尤其对度量衡及检验系统提出更高要求。临界尺寸继续缩小，而产业需要减少用于达成高良率、高价值生产的时间。最小化从检测到良率问题到解决所述问题的总时间确定半导体制造商的投资回报率。
[0003]制造例如逻辑及存储器器件的半导体装置通常包含使用大量制造过程处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从倍缩光罩转印到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。制造于单个半导体晶片上的多个半导体装置的布置可被分成个别半导体装置。
[0004]在半导体制造期间的各个步骤使用检验过程以检测晶片上的缺陷以促进制造过程中的更高良率及因此更高利润。检验始终是制造半导体装置(例如集成电路(IC))的重要部分。然而，随着半导体装置的尺寸减小，检验对于可接受半导体装置的成功制造变得甚至更为重要，因为较小缺陷可引起装置故障。例如，随着半导体装置的尺寸减小，具有减小的大小的缺陷的检测已变得必要，因为甚至相对小缺陷可引起半导体装置中的非所要像差。
[0005]然而，随着设计规则缩小，半导体制造过程可依更接近对过程的效能能力的限制操作。另外，随着设计规则缩小，较小缺陷可对装置的电参数具有影响，其驱动更灵敏检验。随着设计规则缩小，通过检验检测的潜在良率相关缺陷的群体大幅增长，且通过检验检测的扰乱点缺陷的群体也大幅增加。因此，可在晶片上检测更多缺陷，且校正过程以剔除全部缺陷可为困难且昂贵的。确定哪些缺陷实际上对装置的电参数及良率具有影响可容许过程控制方法聚焦于所述缺陷而大体上忽略其它缺陷。此外，在较小设计规则下，在一些情况中，过程引发的故障趋于系系统性的。此外，过程引发的故障趋于在通常在设计内重复许多次的预定设计图案下故障。空间系统性、电相关缺陷的剔除可对良率具有影响。
[0006]聚焦电子束系统(电子束)通常用于产生或检查物品(例如在制造集成电路时使用的硅晶片)的微结构。使用从在其与晶片相互作用以检查微结构时用作精细探针的电子枪中的射极发射的电子形成电子束。
[0007]图1是用于产生电子束的电子枪的先前实施例的实施例。在热场发射(TFE)机制中，提取器控制来自尖端的电子的发射亮度。抑制器控制电子的聚焦(轨迹)。电子由阳极加速到特定射束能量(BE)，例如10kV、20kV或30kV。阳极的设计可变动。例如，图1中的限束孔径(BLA)及BLA的固持器构成阳极。阳极大部分接地。磁性枪透镜的极片及线圈通常密封于空气中以减少电子发射及电子光学器件可能需要的高真空的污染。
[0008]磁性枪透镜的极片经设计以将电子源浸入聚焦磁场中用于使聚焦距离短且枪透镜像差小。因此，等效枪透镜(GL)形成于尖端与BLA之间，如图1中展示。图1展示其中大多数发射电子由BLA阻挡，且BLA仅选择在立体角α中的电子的中心部分以形成用于晶片检查应
用(例如半导体晶片的检视及检验)的原始射束电流(Iraw)。通过磁性透镜线圈的电流控制由BLA选择的电子束的聚焦。BLA选定电子束可经聚焦以形成射束交越(xo)或经散焦以照明电子束柱光学器件中的后续透镜。
[0009]图2A到2B展示先前的聚焦电子束光学器件。为了使用固定BLA及柱孔径(APT)选择用于各种用途的大射束电流范围(例如，约0.1nA到500nA)且为了针对每一射束电流优化晶片(WF)处的分辨率，使用图2A到2B中的四透镜光学配置。图2A是用于与低射束电流(例如，约0.1nA到30nA)一起使用的光学器件且图2B是用于与高射束电流(例如，约30nA到500nA)一起使用的光学器件。
[0010]在图2A中，由BLA选择的原始射束电流(Iraw)中的电子由第一聚光透镜(CL1)聚焦以在CL1与APT之间形成交越(xo)且接着照明APT。APT从原始电流Iraw选择射束电流(BC)。使用第二聚光透镜(CL2)及物镜(OL)以优化数值孔径(NA，即，晶片处的电子束聚焦角度)以最小化像差模糊(即，最小化透镜球面像差、透镜色差及绕射像差的组合以及由电子之间的库伦(Coulomb)相互作用引起的模糊)。CL1及CL2可为静电透镜或磁性透镜。物镜(OL)可为与静电阻滞场组合以将电子从射束能量(BE)减速到着陆能量(LE)的浸入式磁性透镜。
[0011]在图2B中，尖端发射的电子由枪透镜(GL)强烈聚焦以在BLA与CL1之间形成第一交越(xo1)。图2B中的BLA选定Iraw高于图2A中的BLA选定Iraw，因为图2B中的发射角α大于图2A中的发射角α。APT选择通过CL1聚焦在第二交越(xo2)处的更高射束电流且CL2选择最佳NA以在结合更高BC的使用中获得最佳分辨率。
[0012]可在图2A到2B的设计中发生由于电子之间的库伦相互作用的光学分辨率的降级，此可妨碍操作。原始射束电流(Iraw)越高，光学分辨率将越差。
[0013]给定用于特定用途的BC，BLA与APT之间的(Iraw
‑
BC)的射束电流中的残余电子将在晶片处产生额外光学模糊，此使光学分辨率降级。在一个实例中，给定图2A中的30nA的Iraw，如果将BC选择为1nA以用于晶片检视，那么存在29nA的残余电子。这些29nA电子将产生额外库伦相互作用(CI)模糊以使光学分辨率降级。在另一实例中，给定图2B中的200nA的Iraw，如果将BC选择为50nA以用于物理偏转的晶片检验，那么存在150nA残余电子。这些150nA电子将产生额外CI模糊以使针对结合50nA BC的使用的分辨率降级。
[0014]库伦相互作用不仅使电子束光点的中心部分中的分辨率降级，而且也使射束电子分布的尾部更长且更宽，此污染由射束的中心电子提取的有用信号。
[0015]使用图2B的设计，使用蒙特卡罗(Monte Carlo)法的计算机仿真展示晶片上的电子如何在从尖端到晶片的完整光学器件的最佳聚焦下分布，如图3A到3B中展示。针对结合10kV BE及1keV LE使用的50nA BC给定图2B中的100nA Iraw，图3A展示晶片上的电子如何以长尾部及模糊光点分布。电子光学器件中的光点大小(或分辨率)可使用分布电子的中心部分界定。例如，FWxx用于界定全宽光点大小，其内包含射束电流中的总电子的xx％(例如，FW50
→
50％)。使用FW50、FW75及FW85以测量图3A中的电子分布，图3B展示中心光点大小如何随着电子分布的尾部改变。
[0016]因此，需要用于产生电子束的经改进系统及方法。

技术实现思路

[0017]在第一实施例中提供一种系统。所述系统包含：电子源，其经配置以发射电子束；
抑制电极，其经安置成接近所述电子源；提取电极，其经安置成接近所述电子源；限束组合件；及至少一个极片，其经安置成邻近所述限束组合件。所述限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包括：电子源，其经配置以发射电子束；抑制电极，其经安置成接近所述电子源；提取电极，其经安置成接近所述电子源；限束组合件，其界定具有第一直径的第一限束孔径、具有第二直径的第二限束孔径及介于所述第一限束孔径与所述第二限束孔径之间的通道，其中所述通道具有大于所述第一限束孔径的所述第一直径及所述第二限束孔径的所述第二直径的第三直径，且其中所述限束组合件经定位以在所述第一限束孔径中接收所述电子束；及至少一个极片，其经安置成邻近所述限束组合件。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述限束组合件包含在所述限束组合件的接收来自所述电子源的所述电子束的表面上的凸缘，其中所述凸缘安置于所述电子源与所述至少一个极片之间。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一限束孔径经安置以比所述第二限束孔径更接近所述电子源。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述限束孔径进一步包含在所述第一限束孔径与所述通道之间的过渡区域，其中所述过渡区域具有从所述第一直径增加到所述第三直径的直径，且其中所述过渡区域具有沿着所述电子束的方向的从1mm到10mm的长度。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第三直径经配置以阻挡大多数二次电子而不削减一次电子。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一直径是所述第二直径的1.5到5.0倍。7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括物镜、安置于所述电子束的路径中介于所述限束组合件与所述物镜之间的孔径及安置于所述电子束的所述路径中介于所述孔径与所述限束组合件之间的聚光透镜。8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括物镜、安置于所述电子束的路径中介于所述限束组合件与所述物镜之间的孔径及安置于所述电子束的所述路径中介于所述孔径与所述物镜之间的聚光透镜。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述限束组合件在接收来自所述电子源的所述电子束的所述表面上界定凹槽，其中所述第一限束孔径安置于所述凹槽的基底中，且其中所述凹槽具有大于所述第一直径及所述第二直径的第四直径。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二限束孔径沿着所述电子束的路径与所述第一限束孔径隔开5mm到10mm。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第三直径是约1mm直径且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜辛容，C，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：