[發明專利]用于帶電粒子浸沒以增強電壓對比缺陷信號的系統和方法

有效

• 申請號: 201880050688.0
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN111052298B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: F·N·張;陳仲瑋;王義向;Y·C·沈
• 申請（專利權）人: ASML荷蘭有限公司
• 主分類號: H01J37/26
• 分類號: H01J37/26;H01J37/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

公開了用于在帶電粒子束裝置中實施帶電粒子浸沒的系統和方法。根據特定實施例，帶電粒子束系統包括帶電粒子源和控制器，控制器控制帶電粒子束系統以第一模式和第二模式發射帶電粒子束，在第一模式中束被散焦，而在第二模式中束被聚焦在樣本的表面上。

相關申請的交叉參考

本申請要求2017年8月2日提交的美國申請62/540,548和2017年8月26日提交的美國申請62/550,613的優先權，它們通過引用全部并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及帶電粒子束裝置領域，更具體地，涉及用于在帶電粒子束裝置中實施帶電粒子浸沒(flooding)的系統和方法。

背景技術

在集成電路(IC)的制造工藝中，未完成或完成的電路部件被檢查，以確保它們按設計制造且沒有缺陷。使用光學顯微鏡的檢查系統具有的分辨率通常可達到幾百納米，并且分辨率受到波長的限制。隨著IC部件的物理尺寸不斷減小到100納米以下甚至10納米以下，需要比光學顯微鏡具有更高分辨率的檢查系統。此外，晶圓上的電氣缺陷(諸如開路接觸故障、開路/短路布線故障等)不能通過光學檢查而檢測到。

帶電粒子(例如，電子)束顯微鏡(諸如掃描電子顯微鏡(SEM)，其分辨率小于納米)用作用于檢查具有小于100納米范圍的特征尺寸的晶圓上的IC部件的實用工具。通過SEM，初級電子束(電子束)的電子可聚焦在被檢查晶圓的探針斑處。初級電子與晶圓的交互可產生一個或多個次級電子束。次級電子束可包括反向散射電子、次級電子或俄歇電子，其由初級電子與晶圓的交互而產生。一個或多個次級電子束的強度可基于晶圓的內部和/或外部結構的特性而變化，由此指示晶圓是否包括缺陷。

次級電子束的強度可使用檢測設備或檢測器來確定。次級電子束可在檢測器表面上的預定位置形成一個或多個束斑。檢測器可生成表示被檢測次級電子束的強度的電信號(例如，電流、電壓等)。電信號可通過測量電路裝置(例如，模數轉換器)來測量，以獲得所檢測電子的分布。在檢測時間窗期間收集的電子分布數據與入射到晶圓表面的初級電子束的對應掃描路徑數據組合可用于重建被檢查晶圓結構的圖像。重建的圖像可用于揭示晶圓的內部和/或外部結構的各種特征，并且可用于揭示晶圓中可能存在的任何缺陷。

此外，可使用帶電粒子檢查系統的電壓對比法來檢測晶圓上的物理和電氣缺陷。為了檢測電壓對比缺陷，通常采用稱為預充電的工藝，其中在進行檢查之前，將帶電粒子施加于將被檢查的區域。預充電的優勢包括：1)減少將導致圖像的散焦和失真的晶圓表面的充電；以及2)能夠向晶圓的特征施加適當的電壓，使得缺陷和周圍的非缺陷特征在檢查時表現不同。此外，預充電增強了缺陷的電壓對比信號，使得可以在帶電粒子檢查系統中獲得令人滿意的信噪比(SNR)并且將容易檢測到缺陷。

目前，已經采用專用電子束浸沒槍作為對晶圓表面進行預充電以及設置充電條件的有用工具。專用電子束浸沒槍可增強電壓對比缺陷信號，以便增加缺陷檢測靈敏度和/或吞吐量。在浸沒過程中，浸沒槍被用于提供相對大量的電子來給預定區域充電。隨后，電子束檢查系統的初級電子源被應用于掃描預充電區域內的區域以實現該區域的成像。

雖然傳統的浸沒槍能夠生成大的帶電粒子電流并且可以在短時間內實現整個晶圓的浸沒，但傳統的浸沒槍在帶電粒子束檢查應用中面臨缺陷。例如，在小存儲器件的帶電粒子束檢查中，由于待檢查區域小而否定了傳統浸沒槍的優點。浸沒槍還由于其獨立于檢查系統的帶電粒子源而面臨限制。此外，系統需要在兩種不同的工作模式之間切換，一種模式用于浸沒，一種模式用于檢查。由于兩種工作模式都處于高壓狀態下，因此接通一個而關閉另一個是耗時的，并且引入了系統設計復雜度。