[发明专利]用于在非导电衬底上成像浮动金属结构的充电控制的方法及系统

说明书

本发明揭示一种扫描电子显微镜系统。所述系统包含样本台，所述样本台经配置以固定具有安置在绝缘衬底上的导电结构的样本。所述系统包含电子光学柱，所述电子光学柱包含：电子源，其经配置以生成初级电子束；及一组电子光学元件，其经配置以将所述初级电子束的至少一部分引导到所述样本的一部分上。所述系统包含检测器组合件，所述检测器组合件经配置以检测从所述样本的表面射出的电子。所述系统包含控制器，所述控制器通信地耦合到所述检测器组合件。所述控制器经配置以引导所述电子光学柱及所述台使用所述初级电子束来执行所述样本的所述部分的图像扫描及泛射扫描的交替系列，其中在所述成像扫描中的一或多者之后执行所述泛射扫描中的每一者。

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张发明人为阿尔琼·赫格德(Arjun Hegde)、卢卡·歌利亚(Luca Grellla)及克里斯多夫·西尔斯(Christopher Sears)的在2016年4月4日申请的标题为“用于使用扫描电子显微镜成像非导电衬底上的浮动金属结构的充电控制方法(CHARGE CONTROL METHODS FOR IMAGING FLOATING METAL STRUCTURES ON NON-CONDUCTING SUBSTRATES USING SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)”的第62/318,078号美国临时申请案的权利且构成所述案的正式(非临时)专利申请案，所述申请案的全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及基于电子束的检验及重检，且特定来说，涉及扫描电子显微镜系统的充电控制。

背景技术

自动检验及重检系统在半导体及相关微电子工业的过程控制及良率管理中是很重要的。此类检验及重检系统可包含基于光学及电子束的系统。

半导体芯片制造是非常复杂的，这是归因于在最终装置制成之前涉及几百个过程步骤的事实。制造芯片所需的过程步骤的数目随着相关联设计规则收紧而显著增加。在制造半导体装置期间，制造过程中的物理缺陷及电气故障的早期检测对缩短产品开发周期及提高产品良率及生产力来说已变得越来越重要。使用自动检验及重检系统来捕获损害良率的缺陷以发现良率损失的原因。电子束检验及重检系统由于电子束系统的极高分辨率(与其光学对应物相比)而提供对小缺陷的绝佳敏感度。

在常规扫描电子显微镜中，在样本(例如半导体晶片)上扫描电子束。通常在样本的区域上执行多次光栅扫描。电子束与样本交互且引起次级电子发射或从样本反射为背向散射电子。接着，由耦合到计算机系统的检测器检测次级电子及/或背向散射电子。计算机系统生成计算机系统上存储及/或显示的图像。

通常，需要一定量电荷来提供满意图像。这个电荷量有助于显现样本的对比特征。尽管常规电子显微镜系统及技术通常在一些条件下产生具有足够质量水平的图像，但其针对一些应用产生样本的不良质量图像。例如，在样本由基本上绝缘的材料(例如二氧化硅)制成的情况下，在小区域上执行一或多次扫描引起样本在小区域中相对于样本的其余区域累积过量正电荷或负电荷。具有安置在绝缘衬底(其不具有到接地的导电路径)上的金属结构(浮动金属)的样本易于充电到大电压，这可影响用于扫描样本的初级电子束。归因于局部电荷积聚的杂散电场在浮动金属结构上可极高，这是因为电荷易于积累在浮动金属的外表面附近且这些结构通常具有尖锐边缘。通常，这导致归因于散焦及/或散光的模糊图像且可导致样本上的非所要电子束位置误差，从而极难采集多帧图像。在扫描过程期间积聚的电荷可长时间存留且可引起后续运行中的失真。

用来校正由表面充电引发的散焦、散光及束位置误差的现有自动方法高度不可靠且易于归因于充电的动态性而变慢。因此，将期望提供一种解决上文所识别的现有方法的缺点的方法及系统。

发明内容