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以散焦束引导在对比操作模式下操作多束粒子显微镜的方法、计算机程序产品以及多束粒子显微镜技术

技术编号:41201548 阅读:3 留言:0更新日期:2024-05-07 22:27
本发明专利技术揭示一种用于在对比操作模式下操作多束粒子显微镜的方法,该方法包含以下步骤:用多个带电的第一个别粒子束照射一对象,其中每个第一个别粒子束以扫描方式照射该对象的个别场区域;收集由于所述第一个别粒子束而从该对象出现或发出的第二个别粒子束;将所述第二个别粒子束以散焦方式投射到一检测单元的检测区域上,使得从两个不同个别场区域出现或发出的所述第二个别粒子束投射到不同的检测区域上,其中将多个检测通道指定给每个检测区域,其中所述检测通道中的每一者编码该第二个别粒子束从该对象开始时的角度信息和/或方向信息;以及基于通过来自所述检测区域中的每一者以及其分别指定的检测通道的信号所获得或已获得的数据,产生个别场区域中的每一者的个别图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术关于一种以散焦束引导在对比操作模式下操作多束粒子显微镜的方法,也关于相关计算机程序产品以及也关于多束粒子显微镜。


技术介绍

1、随着诸如半导体部件之类越来越小并且更复杂的微结构不断发展,需要进一步开发和优化平面生产技术,以及用于小尺寸微结构的生产和检查的检查系统。举例来说,半导体部件的开发和生产需要监控晶片的设计,而平面生产技术需要流程优化,以实现高产量的可靠生产。再者,最近还需要分析用于逆向工程的半导体晶片和客户专属、个别的半导体部件配置。因此,需要能够以高产量、以高精度检查晶片上微结构的检查器件。

2、用于生产半导体部件的典型硅晶片的直径可达300mm(毫米)。每个晶片细分为30至60个重复区域(“裸芯”),最大尺寸为800mm2。半导体装置包含通过平面集成技术在晶片表面上分层生产的多个半导体结构。由于生产处理的原因,半导体晶片通常具有一平坦表面。在此情况下已集成的半导体结构的结构尺寸从几μm(微米)扩展到5nm(纳米)的临界尺寸(cd),其中结构尺寸在不久的将来会变得更小;未来,预计结构尺寸或临界尺寸(cd)将小于3nm,例如2nm,甚至小于1nm。在上述结构尺寸较小的情况下,必须在非常大的区域内快速识别出临界尺寸大小的缺陷。对于几种应用,由检查装置提供对测量精度的规格要求甚至更高,例如两或一倍数量级。举例来说,半导体特征的宽度必须以低于1nm,例如0.3nm或甚至更小的精度来测量,并且半导体结构的相对位置必须以低于1nm,例如0.3nm或甚至更小的覆盖精度来确定。

3、msem多束扫描电子显微镜是带电粒子系统(带电粒子显微镜,cpm)领域相对较新的发展。举例来说,在专利案us 7 244 949 b2和us 2019/0355544a1中揭示一多束扫描电子显微镜。在多束电子显微镜或msem的情况下,样品被多个个别电子束同时照射,这些电子束以场或网格方式配置。举例来说,可提供4至10000个个别电子束当成一次辐射,每个个别电子束与相邻的个别电子束分开1至200微米的间距。举例来说,msem具有约100个分离的个别电子束(“小射束”),例如配置成六边形网格,其中个别电子束以约10μm的间距分开。多个带电个别粒子射束(一次射束)通过共享物镜,聚焦在待检验样品的表面上。举例来说,样品可为固定到组装在可移动台上的晶片支架的半导体晶片。在用带电一次个别粒子射束照射晶片表面期间,相互作用产物,例如二次电子或背散射电子,从晶片表面发出。其起点对应于每一个多个二次个别粒子射束聚焦在样品上的那些位置。相互作用产物的数量和能量取决于材料成分和晶片表面的形貌。相互作用产物形成多个二次个别粒子射束(二次射束),其由共享物镜收集并通过多束检查系统的投射成像系统入射到配置于检测平面上的检测器上。检测器包含多个检测区域,每个区域都包括多个检测像素,并且检测器捕获所述二次个别粒子射束中每一者的强度分布。在该处理中获得例如100μm(微米)×100μm的像场。

4、现有技术的多束电子显微镜包含一系列静电元件和磁性元件。至少一些静电元件和磁性元件是可设定的,以调整多个带电个别粒子射束的焦点位置和像散。现有技术的具有带电粒子的多束系统更包含一次或二次带电个别粒子射束的至少一个交叉平面。此外,现有技术的系统包含检测系统以使设定更容易。现有技术的多束粒子显微镜包含至少一个束偏转器(“偏转扫描仪”),用于通过多个一次个别粒子射束集体扫描样品表面的区域,以获得样品表面的像场。关于多束电子显微镜及其操作方法的更多细节都说明于2020年5月28日所提交申请案第102020206739.2号的德国专利申请案中及相关专利系列文献中,其揭露内容通过引用方式整个并入本专利申请案供参考。

5、具体取决于应用或样品,使用多束电子显微镜或更一般的多束粒子显微镜的检查任务必须满足不同的要求。举例来说,目标可为高速获得样品的概观图像(例如,在正常操作模式或正常检查模式下)。然而,也可更仔细检查样品中特别感兴趣的区域。这里的问题有关例如边缘的确切路线(形貌对比或边缘对比)、样品中的材料边界(材料对比)或样品上的局部电荷积累(电荷对比)。在所谓的对比操作模式下,对比孔径配置在二次射束的束交叉(交叉;光瞳平面)的区域中多束粒子显微镜的投射路径或二次路径内,并且使得从样品开始或发出的二次粒子能够根据其起始角度或更一般根据其轨迹来过滤。可通过选择和/或组合不同的对比孔径,来检查不同的对比度。在通过对比孔径之后,二次粒子或第二个别粒子束分别以聚焦的方式撞击检测器的检测区域。例如在专利案de 2015 202 172b4中描述这方面的更多细节,其揭露内容通过引用整个并入本专利申请案供参考。

6、根据现有技术,需要以不同的设定进行多次记录,以获得不同的对比信息(边缘对比、材料对比、电压对比)。对获得边缘对比有利或必要的设定与获得材料对比或电压对比的设定不同。此外,通常希望进一步改进对比记录。

7、martin kienle,aufbau和erprobung eines auβeraxialenvielkanalspektrometers für [setup and testing of an off-axis multi-channel spectrometer for secondary electrons],论文,图宾根大学,2002年,揭示在调整多通道光谱仪期间二次粒子在光导上的散焦入射。


技术实现思路

1、因此,本专利技术的目的是提出一种用于在对比操作模式下操作多束粒子显微镜的改良方法。该方法旨在促进和/或改良特别是对比信息的产生。此外,旨在使得原则上可通过单次扫描/单次记录获得不同的对比信息。

2、通过独立权利要求所述的
技术实现思路
可实现该目的。根据从属权利要求可明白本专利技术的有利具体实施例。

3、本专利申请案主张2021年9月17日的申请专利案第10 2021 124 099.9号的德国专利申请案的优先权,其整个公开内容通过引用方式并入本申请案供参考。

4、本专利技术实施例尤其基于这样的考虑,即二次粒子射束的角频谱包含迄今为止已经存在的对比操作模式中未使用的对比信息。在将二次光束聚焦成像到检测器期间,此对比信息会丢失。相反地,本专利技术允许使用来自角频谱的此信息。更准确来说,本专利技术不仅可使用来自角频谱的角度信息,还可使用方向信息。如果二次粒子射束在检测器上的成像有意以散焦而非聚焦的方式进行,并且如果将不同的检测通道指定给检测器上由此产生的增加的入射区域(检测区域),则此信息变成可存取,如此该检测通道的相应信号允许对角度信息和/或方向信息进行评估。

5、根据本专利技术的第一方面,本专利技术关于一种用于操作多束粒子显微镜的方法,该方法包括下列步骤:

6、以一对比操作模式操作多束粒子显微镜,包括下列步骤:

7、用多个带电的第一个别粒子束照射一对象,其中每个第一个别粒子束以扫描方式照射该对象的分离的个别场区域;

8、收集由于该第一个别粒子束而从该本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于操作多束粒子显微镜(1)的方法,该方法包括下列步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

3.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

5.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

6.如前述权利要求3至5中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

7.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

8.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

9.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

10.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

11.如前述权利要求中任一项所述的方法,在该对比操作模式下更包括下列步骤:

12.如前述权利要求中任一项所述的方法,其更包括下列步骤:

13.如权利要求12所述的方法,

14.如前述权利要求中任一项所述的方法,

15.一种含有用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的程序代码的计算机程序产品。

16.一种多束粒子显微镜(1),其包含下列:

17.如权利要求16所述的多束粒子显微镜(1),

18.如权利要求16或17所述的多束粒子显微镜(1),其中该检测系统(207、209)包含一个或多个粒子检测器以及多个配置于其下游的光检测器。

19.如权利要求18所述的多束粒子显微镜(1),

20.如权利要求19所述的多束粒子显微镜(1),

21.如权利要求18所述的多束粒子显微镜(1),

22.如权利要求16至21中任一项所述的多束粒子显微镜(1),其中每一检测通道(235)具有圆形或三角形或六边形的信号进入表面。

23.如权利要求22所述的多束粒子显微镜(1),

24.如权利要求16至23中任一项所述的多束粒子显微镜(1),其中三或四或六个检测通道(235)在该对比操作模式下被指定给的检测区域(215)。

25.如权利要求16至24中任一项所述的多束粒子显微镜(1),其中信号进入表面的同心壳状配置的至少两个壳层在该对比操作模式下被指定给检测区域(215)。

26.如权利要求25所述的多束粒子显微镜(1),其中所述检测通道(235)的信号进入表面配置为六边形,并且最内壳层包含恰好1、恰好7或恰好19个检测通道(235)。

27.如权利要求25所述的多束粒子显微镜(1),其中所述检测通道(235)的信号进入表面配置为六边形,并且最内壳层包含恰好6或恰好24个检测通道(235)。

28.如权利要求25所述的多束粒子显微镜(1),其中所述检测通道(235)的信号进入表面配置为矩形,并且最内壳层包含恰好1、恰好9或恰好16个检测通道(235)。

...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于操作多束粒子显微镜(1)的方法,该方法包括下列步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

3.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

5.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

6.如前述权利要求3至5中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

7.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

8.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

9.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

10.如前述权利要求中任一项所述的方法,其在该对比操作模式下更包括下列步骤:

11.如前述权利要求中任一项所述的方法,在该对比操作模式下更包括下列步骤:

12.如前述权利要求中任一项所述的方法,其更包括下列步骤:

13.如权利要求12所述的方法,

14.如前述权利要求中任一项所述的方法,

15.一种含有用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的程序代码的计算机程序产品。

16.一种多束粒子显微镜(1),其包含下列:

17.如权利要求16所述的多束粒子显微镜(1),

18.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·舒伯特
申请(专利权)人:卡尔蔡司MultiSEM有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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