【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术可应用于多束带电粒子系统，并尤其适用于含有至少一阵列的带电粒子光学元件以及全局带电粒子部件的多束带电粒子系统的操作。
技术介绍
1、随着半导体器件等越来越小且更复杂的微结构的不断开发，本领域亟需对用于所述微结构的小尺寸的制造与检查的平面制造技术和检查系统进行进一步开发与优化。所述半导体器件的开发与制造需要例如测试晶片的设计验证，且所述平面制造技术涉及用于可靠高产量(throughput)制造的制程优化。此外，近来需要对半导体晶片进行逆向工程分析，并对半导体器件进行客制化个别配置。因此，需要用于具高精确度对晶片上的微结构进行检验的高产量检查工具。
2、用于制造半导体器件的一般硅晶片具有最高可达12英寸(300mm)的直径。每个晶片被分割成最高可达约800mm2大小的30至60个重复性区域(“裸芯(die)”)。半导体器件包含多个半导体结构，其通过平面集成技术而在晶片的表面上分层制造。由于所涉及的制程，使得半导体晶片通常具有平坦表面。集成半导体结构的特征大小在数μm(微米)之间向下至5nm(纳米)的临界尺寸(critical dimension，cd)，而在不久将来结构尺寸会变得甚至更小，例如低于3nm的特征大小或临界尺寸(cd)，例如2nm，或甚至低于1nm。采用以上所提及的小结构大小，所述临界尺寸的大小的缺陷必须在短时间内在非常大的区域中被识别。
技术实现思路
1、因此，本专利技术实施例的一目的是提供一种带电粒子系统以及带电粒子系统的操作方法，其允许在开发期间
2、在带电粒子显微镜(charged particle microscope，cpm)的领域中的新近开发的是多束带电粒子显微镜。例如，在专利案us 7,244,949 bb和us 10,896,800bb中揭示一种多束带电粒子束显微镜。在多束带电粒子显微镜(诸如多束扫描电子显微镜)中，样本由作为一次辐射的电子小射束(beamlet)的阵列(包含例如4至多达10000个电子束)所照射，因此每个电子束与其下一相邻电子束分开1至200μm的距离。例如，msem具有设置在六角形阵列上的100个分开的电子束或小射束，其中所述电子小射束分开约10μm的距离。所述多个一次带电粒子小射束由所要检查的样本的表面(例如固定在安装在可移动载台上的晶片卡盘上的半导体晶片)上的物镜来聚焦。在采用一次带电粒子小射束对晶片表面进行照明期间，交互作用产物(如二次电子)源自由所述一次带电粒子小射束的聚焦点所形成的多个相交点，而交互作用产物的量和能量依晶片表面的材料组成和表面形貌(topography)而定。所述交互作用产物形成多个二次带电粒子小射束，其由该物镜收集并由该多束检查系统的投射成像系统引导到设置在检测器平面处的检测器上。该检测器包含多个检测区域，其中每个区域包含多个检测像素，并检测所述多个二次带电粒子小射束中的每一者的强度分布，而且获得例如100μm×100μm的图像区块。
3、现有技术的多束带电粒子显微镜包含一系列静电与磁性元件。所述静电与磁性元件中的至少一些者为可调整的，以调整所述多个二次带电粒子束的聚焦位置和像散校正(stigmation)。例如，专利案us10535494提出若二次带电粒子小射束的聚焦的所检测到强度分布偏离预定强度分布，则对该带电粒子显微镜进行重新调整。若所检测到强度分布与预定强度分布一致，则实现调整。二次带电粒子小射束的强度分布的全局移位或变形，允许得出有关该样本的表面形貌效应、几何形状、或倾斜、或样本的充电效应的结论。专利案us9,336,982 bb揭示一种具有闪烁体(scintillator)板以将二次带电粒子变换成光的二次带电粒子检测器。
4、专利案us2019 0355544aa揭示一种具有可调整投射系统以补偿样本在扫描期间的充电的多束带电粒子显微镜。因此，该投射系统配置有快速静电元件，以维护二次带电粒子小射束从该样本适当成像到检测器。现有技术的多束带电粒子显微镜包含检测系统，以促成调整。
5、一般来说，需要改变带电粒子显微镜的成像设定。将多束带电粒子显微镜的图像采集设定从第一成像设定改变成不同的第二成像设定的方法在专利案us 9,799,485 bb中说明。
6、然而，在用于晶片检查的带电粒子显微镜中，所需的是实现具有高可靠度和高可重复性的成像分辨率。采用多束系统，图像由多个个别带电粒子小射束(每个形成个别图像片段)来获得。即使在对场曲率进行补偿之后，但采用个别小射束所成像的每个图像片段仍以依该对应小射束的射束质量而定的指定分辨率来获得。每个图像片段的分辨率皆可偏离预定成像分辨率，例如其可超过分辨率要求的临界值，且每个图像片段中的分辨率可对于每个不同小射束皆不同。这可由(全局)照明系统的场相关像差造成。此外，多束系统的分辨率可随着时间改变，或依调查中的对象的检查位点而定。尤其，多束系统的成像分辨率可由每个小射束的个别像差所退化。
7、本专利技术的问题在于需要提供一具有能够实现高精确度和具有高可靠度的高分辨率图像采集的构件的多束带电粒子检查系统。本专利技术的一问题在于，提供一具有能够监控及控制所述多个一次带电粒子小射束中每一者的每个图像片段分辨率的构件的多束带电粒子检查系统。本专利技术的进一步问题在于，提供具有能够在一系列图像区块的高可靠度的图像采集期间维持高分辨率和高图像对比的构件的多束带电粒子检查系统。
8、一般来说，本专利技术的问题在于，提供一用于晶片检查的多束带电粒子检查系统，其具有对由多个带电粒子小射束所获得的多个图像片段实现高精确度与高可靠度的高分辨率图像采集的构件。本专利技术的进一步问题在于，监控及补偿该多束系统的每个小射束的个别像差，并针对每个小射束提供同样经像散校正的成像条件。
9、
技术实现思路
10、本专利技术的具体实施例通过多束带电粒子显微镜来解决本专利技术的目的，该多束带电粒子显微镜包含至少全局补偿器；以及补偿器的阵列元件，其配置用于对多个一次带电粒子小射束的波前像差进行决定与补偿。本专利技术提供用于决定所述多个一次带电粒子小射束中的每一者的多个波前像差的方法。本专利技术进一步提供用于补偿所述多个一次带电粒子小射束中的每一者的多个波前像差的方法。本专利技术进一步提供在晶片检查工作期间对所述多个一次带电粒子小射束中的每一者的多个波前像差进行监控的方法。因此，本专利技术提供以多个一次带电粒子小射束中的每一者的低像差来操作多束带电粒子显微镜的方法。采用根据本专利技术操作多束带电粒子显微镜的方法，检查工作符合晶片检查工作的高处理量要求和分辨率要求。
11、本专利技术进一步提供配置用于进行以高处理量和低像差操作多束带电粒子显微镜的方法的多束带电粒子显微镜。根据本专利技术的多束带电粒子显微镜包含补偿器的阵列元件，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多束带电粒子显微镜(1)，包含：
2.如权利要求1所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该全局补偿元件(603)是含有多重静电或磁极的至少第一层的多极元件，且所述波前像差幅度的该场相依性的该全局分量AG1对应于由该全局补偿元件(603)所影响的所述波前像差幅度的低阶场相依性。
3.如权利要求1或2所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该补偿器部件的阵列(601)包含至少第一层，其具多个J个孔径以及配置在每个孔径的周围中的多重静电极；且其中，所述波前像差幅度的该场相依性的所述残余分量Ares(j)对应于无法采用该全局补偿元件(603)补偿的残余波前像差。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该控制单元进一步配置成将由该变化元件(605)的变化来决定的所述波前像差幅度转换成正规化灵敏度单位，并以正规化灵敏度单位从所述波前像差幅度的该残余分量决定用于该补偿元件的阵列(601)的多个控制信号。
5.如权利要求4所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该控制单元配置成以正规化灵敏度单位，从该波前像差幅度AG
6.如权利要求1至5中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该变化元件(605)由偏转扫描仪(110)、或该多束带电粒子显微镜(1)的磁力校正元件(420)所给定。
7.如权利要求1至4中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该变化元件(605)与该多束带电粒子显微镜(1)的该全局补偿元件(603)相同。
8.如权利要求1至7中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该设定点包含在该像平面(101)、该补偿器部件的阵列(601)、该全局补偿元件(603)、和/或该变化元件(605)的坐标系统之间的所述多个一次带电粒子小射束(3)的光栅配置(41)的预定旋转的偏差；且其中，该控制单元配置成补偿所述补偿元件(601、603)和/或该变化元件(605)之间的波前像差的旋转差值。
9.一种决定多束带电粒子显微镜(1)的多个波前像差幅度的方法，包含：
10.如权利要求9所述的方法，其中，步骤c包括为所述多个J个一次带电粒子小射束(3)中的每一者计算i＝1…SI对比值C(j,i)的拋物线、双曲线、或多项式近似法。
11.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，采取正规化灵敏度单位的多个J个波前幅度A(j)中的每一者是从在最大对比值maxC(j)处的至少一个变化控制信号SV(maxC(j))除以该变化元件605的正规化范围RV来决定，和/或从该对比曲线C(j)的拋物线系数KV(j)来决定。
12.如权利要求11所述的方法，更包含通过决定达成所述多个J个一次带电粒子小射束中的至少一者的图像对比度的预定变化所需的最大与最小控制信号SV来决定该正规化范围RV的步骤。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，更包含下列步骤：
14.一种在设定点处补偿多束带电粒子显微镜(1)的多个波前像差的方法，包含：
15.如权利要求14所述的方法，其中，步骤a)包含决定所述多个J个波前像差幅度A(j)的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其中，决定所述多个J个波前像差幅度A(j)的步骤包含：
17.如权利要求16所述的方法，更包含为所述多个J个一次带电粒子小射束(3)中的每一者计算所述i＝1…SI对比值C(j,i)的拋物线、双曲线、或多项式近似法。
18.如权利要求17所述的方法，其中，采取正规化灵敏度单位A(j)的该多个J个波前幅度中的每一者是从在最大对比值maxC(j)处的至少一个变化控制信号SV(maxC(j))除以该变化元件605的正规化范围RV来决定，和/或从该对比曲线C(j)的拋物线系数KV(j)来决定。
19.如权利要求14至18中任一项所述的方法，更包含下列步骤：
20.如权利要求14至19中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，通过与该全局补偿元件(603)的预定正规化范围RC的相乘或是从该全局补偿元件(603)的预定拋物线灵敏度参数KC，以正规化灵敏度单位从该幅度AG1获得该全局修正信号GCS。
21.如权利要求14至20中任一项所述的方法，其中，在步骤e)中，通过与该补偿器元件的阵列(601)的补偿器元件中的每一者的预定正规化范围RL的相乘或是从该补偿元件的阵列(601)的多个预定拋物线灵敏度参数KLC(j)，以正规化灵敏度单位从多个残余波前像差幅度Ares(j)获得所述多个区域补偿...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种多束带电粒子显微镜(1)，包含：
2.如权利要求1所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该全局补偿元件(603)是含有多重静电或磁极的至少第一层的多极元件，且所述波前像差幅度的该场相依性的该全局分量ag1对应于由该全局补偿元件(603)所影响的所述波前像差幅度的低阶场相依性。
3.如权利要求1或2所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该补偿器部件的阵列(601)包含至少第一层，其具多个j个孔径以及配置在每个孔径的周围中的多重静电极；且其中，所述波前像差幅度的该场相依性的所述残余分量ares(j)对应于无法采用该全局补偿元件(603)补偿的残余波前像差。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该控制单元进一步配置成将由该变化元件(605)的变化来决定的所述波前像差幅度转换成正规化灵敏度单位，并以正规化灵敏度单位从所述波前像差幅度的该残余分量决定用于该补偿元件的阵列(601)的多个控制信号。
5.如权利要求4所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该控制单元配置成以正规化灵敏度单位，从该波前像差幅度ag1的该全局分量决定用于所述全局补偿元件(603)的控制信号。
6.如权利要求1至5中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该变化元件(605)由偏转扫描仪(110)、或该多束带电粒子显微镜(1)的磁力校正元件(420)所给定。
7.如权利要求1至4中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该变化元件(605)与该多束带电粒子显微镜(1)的该全局补偿元件(603)相同。
8.如权利要求1至7中任一项所述的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该设定点包含在该像平面(101)、该补偿器部件的阵列(601)、该全局补偿元件(603)、和/或该变化元件(605)的坐标系统之间的所述多个一次带电粒子小射束(3)的光栅配置(41)的预定旋转的偏差；且其中，该控制单元配置成补偿所述补偿元件(601、603)和/或该变化元件(605)之间的波前像差的旋转差值。
9.一种决定多束带电粒子显微镜(1)的多个波前像差幅度的方法，包含：
10.如权利要求9所述的方法，其中，步骤c包括为所述多个j个一次带电粒子小射束(3)中的每一者计算i＝1…si对比值c(j,i)的拋物线、双曲线、或多项式近似法。
11.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，采取正规化灵敏度单位的多个j个波前幅度a(j)中的每一者是从在最大对比值maxc(j)处的至少一个变化控制信号sv(maxc(j))除以该变化元件605的正规化范围rv来决定，和/或从该对比曲线c(j)的拋物线系数kv(j)来决定。
12.如权利要求11所述的方法，更包含通过决定达成所述多个j个一次带电粒子小射束中的至少一者的图像对比度的预定变化所需的最大与最小控制信号sv来决定该正规化范围rv的步骤。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，更包含下列步骤：
14.一种在设定点处补偿多束带电粒子显微镜(1)的多个波前像差的方法，包含：
15.如权利要求14所述的方法，其中，步骤a)包含决定所述多个j个波前像差幅度a(j)的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其中，决定所述多个j个波前像差幅度a(j)的步骤包含：
17.如权利要求16所述的方法，更包...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·里德塞尔，
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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