多电子束检查装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于检查样本的表面的组件。该组件包括两个或更多个多束电子柱单元。每个单元包括：单个热场发射器，用于朝向分束器发射发散的电子束；其中分束器包括第一多孔板，该第一多孔板包括用于创建多个初级电子束的多个孔；准直器透镜，用于将来自发射器的发散的电子束准直；物镜单元，用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本上；以及多传感器检测器系统，用于分开地检测由所述经聚焦的初级电子束中的每个在所述样本上创建的次级电子束的强度。两个或更多个多束电子柱单元布置为彼此相邻，用于同时检查样本的表面的不同部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多电子束检查装置
本专利技术涉及用于检查样本的表面的组件。
技术介绍
集成电路的生产过程中的常规步骤之一是检查经图案化的表面，尤其是在开始新设计时。将整个300mm晶片的主要部分成像，以检查图案中的缺陷并检查嵌入在图案中的或晶片顶部上的颗粒。这种检查目前通过高通量光学显微镜在专用仪器中执行。随着光刻的进步，仪器必须检测越来越小的缺陷和颗粒。问题是，当粒子的尺寸减小时，来自粒子的光散射迅速地减少，因此信号-背景(和噪声)比降低。为了解决这个问题，已经使用了电子束检查机，并且出于某些目的电子束检查机仍在使用中。电子束检查机可以具有比光学系统高得多的分辨率。但是，电子束检查机在其检查晶片的速度方面受到限制。为了提高速度，已经提出了多柱电子束系统。例如，WO2004/017355公开了用于多柱电子束检查工具的电子光学组件的示例，该多柱电子束检查工具具有分布在半导体晶片的区域上方的大约52个电子束柱。每个柱包括其自己的电子枪。根据WO2004/017355，有利的是，组件包括一个或多个电子光学部件，所述一个或多个电子光学部件是用于电子束柱的整个组件的单个的结构，诸如第一个加速器电极、最终加速器电极、聚焦电极安装板和枪安装板。这些单个的结构为电子光学组件提供机械完整性并且便于组件的制造。由于52个电子束柱的使用，可以提高生产率。但是，例如，对于具有量级为每小时一个晶片的吞吐量的电子束检查装置来说，这个电子束柱的数量太少，如下所示：为了制作具有合理的信噪比的图像，需要大约每个像素300至400个初级电子(考虑到约0.3的量子检测效率)。对于检测10nm缺陷来说，具有300mm直径的半导体晶片包含大约7×1014个10×10nm的像素。为了获得每小时一个晶片的吞吐量，需要大约10μA的电流。实际所需的电流依赖于许多因素，诸如缺陷对比度、束尺寸的选择和所需的缺陷捕获率。但是，所需的电流将是这个数量级的。具有高亮度源的电子显微镜中的典型电流为nA的量级。因此，只能使用例如并联的10000个电子束柱或更多个电子束柱来获得每小时1个晶片的期望的吞吐量。这种系统需要电子束柱被小型化到大约7mm2的柱占用面积，这对于制造是困难且昂贵的。本专利技术的目的是提供替代的检查装置，该替代的检查装置允许对样本(特别是半导体晶片)的高吞吐量检查。
技术实现思路
本专利技术提供了包括多个多束电子柱单元的组件，用于同时检查样本的表面的不同部分。本专利技术还包括多束电子柱单元的若干新颖方面，包括用于所述单个热场发射源的单独的高真空腔室的设计、用于校正所述发射源的漂移的校正设备的设计，以及次级电子收集和检测系统的设计。根据第一方面，本专利技术涉及用于检查样本的表面的组件，其中该组件包括两个或更多个多束电子柱单元，每个多束电子柱单元包括：单个热场发射源，优选地是肖特基(Shottky)类型，用于朝向分束器发射发散的电子束，分束器包括第一多孔板，该第一多孔板包括布置成用于创建多个初级电子束的多个孔，所述第一多个孔中的每个孔创建一个初级电子束，准直器透镜，用于将来自发射器的发散的电子束基本准直，物镜单元，用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本上，以及多传感器检测器系统，用于分开地检测由所述经聚焦的初级电子束中的每一个在所述样本上创建的次级电子束的强度，其中所述两个或更多个多束电子柱单元布置为彼此相邻，并且布置成将它们的多个初级电子束聚焦在样本的表面上，用于同时检查样本的表面的不同部分。应当指出，多束电子柱本身是已知的。这种系统的示例尤其在US6,774,646、US7,504,622、US8,039,813、US2010/0133433、US2010/0320382、US2012/0231606和WO2006/009444中公开。应当指出，至少在理论上，当今的多电子束柱通常具有与300mm半导体晶片相同数量级的直径，并且可以布置成将数以千计的电子束提供到样本上。本专利技术提出使用包括多个多电子束柱的组件，代替使用如从现有技术已知的一个多电子束柱。本领域技术人员知道，由于使用第一多孔板用来创建多个初级电子束，由电子源产生的电流的相当大的一部分被所述第一多孔板阻挡。考虑到这一点，清楚的是，高亮度电子枪(诸如冷场发射器或肖特基类型枪)不能为10000个电子束提供足够的总电流。提供足够的总电流的电子枪不具有所需的亮度。这个限制已经被本专利技术撇开。根据本专利技术的组件提供允许使用具有尽可能少的源的高亮度热场发射(TFE或“肖特基类型”)电子源的解决方案。由于单个TFE源可以为100至1000个具有大约1nA的电流的探针输送足够的电流，因此总数为10至100个的TFE源足以满足高吞吐量检查装置的要求。例如，根据数据传输的观点，将10000个束划分成例如各自有100个电子束的100个单元也是有利的。在1nA束的情况下，每个像素400个电子的像素率为16×106s-1。对于100个电子束单元，这给出大约1GB/s的数据。这对于单个数据线和处理单元是适当的。因此，在实施例中，两个或更多个多束电子柱单元中的至少一个包括单个信号处理单元，该单个信号处理单元连接到两个或更多个多束电子柱单元中的所述一个的多传感器检测器系统。优选地，所述两个或更多个多束电子柱单元中的所述一个经由单个信号线或数据线连接到组件的中央信号处理单元。在实施例中，分束器包括与第一多孔板一起提供第一静电透镜阵列的第一电极，其中在使用中所述第一多孔板的基本每个孔都包括静电透镜，以及其中第一静电透镜阵列的静电透镜布置成将多个初级电子束聚焦在第一焦平面中。在这个实施例中，分束器的功能与静电透镜阵列的功能相结合，用于为第一多孔板中的每个孔提供聚焦透镜，以及因此为多电子束柱单元中的每个电子束提供聚焦透镜。在使用中，所述多电子束单元的电子束聚焦在第一焦平面中，该第一焦平面优选地布置在TFE源和物镜单元之间的位置处。在实施例中，第一焦平面布置在准直器透镜单元中或准直器透镜单元附近。在使用中，各个电子束聚焦在准直器透镜中或聚焦在准直器透镜附近，准直器透镜优选地是用于所述多电子束单元中的所有电子束的单个透镜，在本文中也被表示为微距透镜。通过将第一焦平面布置在准直微距透镜中或在准直微距透镜附近，可以在很大程度上减小由于微距透镜的像差引起的各个电子束的失真。在实施例中，物镜单元包括用于将所述多个初级电子束聚焦在样本的表面上的第二静电透镜阵列，其中第二静电透镜阵列至少包括第二多孔板，其中在使用中的所述第二多孔板的基本每个孔都包括静电透镜。因此，物镜单元包括静电透镜的阵列，具体来说每个单独电子束一个静电透镜。在实施例中，所述第二静电透镜阵列包括距离第二多孔板一定距离的第二电极，其中所述第二电极包括具有孔的阵列的多孔板，其中孔的阵列与第二多孔板的孔对准。将孔对准，以便提供多个初级电子束中的一个通过第二电极的多孔板的一个孔和第二多孔板的一个相关联的孔的通路。在使用中，所述第二电极相对于第二多孔板设定在不同的电压。所述电压差在第二电极与第二多孔板之间产生电场，该电场充当用于电子束行进通过第二电极的多孔板的所述一个孔和第二多孔板的所述相关联的孔的透镜。使用至少两个这种经对准的多孔板提供了良好限定的静电透镜的阵列，用于将多个初级电子束中的每一个准确地聚焦到样本的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检查样本的表面的组件，其中所述组件包括两个或更多个多束电子柱单元，每个多束电子柱单元包括：单个热场发射源，优选地是肖特基类型，用于朝向分束器发射发散的电子束，其中所述分束器包括第一多孔板，所述第一多孔板包括布置成用于创建多个初级电子束的多个孔，所述第一多个孔中的每个孔创建一个初级电子束，准直器透镜，用于将来自发射器的发散的电子束基本准直，物镜单元，用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本上，其中所述物镜单元包括用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本的表面上的第二静电透镜阵列，其中所述第二静电透镜阵列至少包括第二多孔板，其中在使用中的所述第二多孔板的基本每个孔都包括静电透镜，以及多传感器检测器系统，用于分开地检测由所述经聚焦的初级电子束中的每一个在所述样本上创建的次级电子束的强度，其中所述两个或更多个多束电子柱单元布置为彼此相邻，并且布置成将它们的多个初级电子束聚焦到所述样本的表面上，用于同时检查所述样本的表面的不同部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 NL 20134111.一种用于检查样本的表面的组件，其中所述组件包括两个或更多个多束电子柱单元，每个多束电子柱单元包括：单个热场发射源，优选地是肖特基类型，用于朝向分束器发射发散的电子束，其中所述分束器包括第一多孔板，所述第一多孔板包括布置成用于创建多个初级电子束的多个孔，所述第一多个孔中的每个孔创建一个初级电子束，准直器透镜，用于将来自发射器的发散的电子束基本准直，物镜单元，用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本上，其中所述物镜单元包括用于将所述多个初级电子束聚焦在所述样本的表面上的第二静电透镜阵列，其中所述第二静电透镜阵列至少包括第二多孔板，其中在使用中的所述第二多孔板的基本每个孔都包括静电透镜，以及多传感器检测器系统，用于分开地检测由所述经聚焦的初级电子束中的每一个在所述样本上创建的次级电子束的强度，其中所述两个或更多个多束电子柱单元布置为彼此相邻，并且布置成将它们的多个初级电子束聚焦到所述样本的表面上，用于同时检查所述样本的表面的不同部分。2.根据权利要求1所述的组件，其中所述两个或更多个多束电子柱单元中的至少一个多束电子柱单元包括单个信号处理单元，所述单个信号处理单元连接到所述两个或更多个多束电子柱单元中的所述一个多束电子柱单元的多传感器检测器系统。3.根据权利要求2所述的组件，其中所述两个或更多个多束电子柱单元中的所述一个多束电子柱单元经由单个信号线连接到所述组件的中央信号处理单元。4.根据权利要求1、2或3所述的组件，其中所述分束器包括与所述第一多孔板一起提供第一静电透镜阵列的第一电极，其中在使用中的所述第一多孔板的基本每个孔都包括静电透镜，以及其中所述第一静电透镜阵列的静电透镜布置成将所述多个初级电子束聚焦在第一焦平面中。5.根据权利要求4所述的组件，其中所述第一焦平面布置在所述准直器透镜单元中或所述准直器透镜单元附近。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的组件，其中所述第二静电透镜阵列包括距离所述第二多孔板一定距离的第二电极，其中所述第二电极包括用于使所述多个初级电子束通过的单个洞。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的组件，其中，所述第二多孔板在使用中被设定在与所述样本的表面不同的电压，以便在所述第二多孔板和所述样本的表面之间为初级电子提供静电减速场，所述静电减速场小于所述第二电极和所述第二多孔板之间的静电减速场。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的组件，其中每个多束电子柱单元还包括电-磁偏转单元，用于将来自所述分束器的所述多个初级电子束对准到所述第二静电透镜阵列中的透镜的中心。9.根据权利要求8所述的组件，其中所述电-磁偏转单元布置成用于为所述多个初级电子束的所有初级电子束提供基本相等的偏转。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的组件，其中所述准直器透镜是组合的磁和静电准直器透镜，用于将通过所述分束器创建的所述多个初级电子束的间距和旋转调整到所述第二静电透镜阵列中的透镜的中心的间距和旋转位置。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的组件，其中所述多束电子柱包括可单独地调整的偏转元件的阵列，用于将来自所述分束器的多个初级电子束转向到所述第二静电透镜阵列中的透镜的中心上。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的组件，其中，至少在使用中所述第二静电透镜阵列中的每个透镜布置成，与所述初级电子束相比，以一个附加的交叉将来自所述样本的次级电子聚焦到所述多传感器检测器上。13.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述多束电子柱单元中的每个都包括在所述准直器透镜和所述物镜单元之间的电-磁偏转系统，用于将次级电子束朝向所述多传感器检测器系统偏转。14.根据权利要求13所述的组件，其中所述电-磁偏转系统布置成用于使所述次级电子束在1和20度之间的角度上偏转，优选地在大约3度的角度上偏转。15.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述多传感器检测器系统包括：荧光板，布置成用于接收次级电子束以及用于为所述次级电子束中的每一个生成基本分开的发光斑点，以及镜子，用于将所述发光斑点成像在多传感器检测器上，其中所述镜子优选地包括基本椭圆形的反射表...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·克瑞特，
申请(专利权)人：代尔夫特工业大学，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL