[发明专利]扫描电子显微镜的物镜校准

说明书

可使用所揭示技术及系统来获得运用较少图像采集对扫描电子显微镜复检工具进行的物镜对准。可基于图像确定用于所述扫描电子显微镜的两个不同X‑Y电压对。基于第一X‑Y电压对的第二图像可用于确定第二X‑Y电压对。可将所述X‑Y电压对施加在所述扫描电子显微镜的Q4透镜或其它光学组件处。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2017年6月29日申请且转让给第62/526,804号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述案的揭示内容由此以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及电子束系统中的校准。

背景技术

制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量半导体制造过程处理半导体晶片来形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从主光罩转印到布置在半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含但不限于化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上呈某个布置制造多个半导体装置且接着将其分离成个别半导体装置。

在半导体制造期间的各个步骤使用检查过程来检测晶片上的缺陷以促进制造过程中的较高良率及因此较高利润。检查始终为制造半导体装置(例如集成电路)的重要部分。然而，随着半导体装置尺寸减小，检查对于成功地制造可接受半导体装置变得甚至更为重要，因为较小缺陷可引起所述装置发生故障。例如，随着半导体装置尺寸减小，减小大小的缺陷的检测已成为必要，因为甚至相对小缺陷仍可引起半导体装置中的多余像差。

可在半导体制造期间使用扫描电子显微镜(SEM)来检测缺陷。SEM系统通常由三个成像相关子系统组成：电子源(或电子枪)、电子光学件(例如，静电透镜及/或磁透镜)及检测器。这些组件在一起形成SEM系统的柱。可执行柱校准以确保SEM系统中的恰当工作条件及良好图像质量，所述柱校准包含将柱中的各种组件与电子束对准。物镜对准(OLA)是一个此类校准任务。OLA通过调整射束对准以确保射束行进通过物镜(OL)的中心而将电子束与OL对准。在图1的SEM系统100中，电子源101生成电子束102(用虚线展示)，电子束102朝向平台106上的晶片105行进通过Q4透镜103及物镜104。

OLA通常使用安装在载台上的校准芯片作为对准目标。图2的图像200(具有对应电子束位置)中展示具有居中于图像视场(FOV)的目标图像的对准OL。如果OL未对准，那么射束中心将偏离透镜中心。因而，目标图像将呈现为偏离图像FOV的中心，如图2的图像201(具有对应电子束位置)中所见。图像偏移量与未对准量成正比。通过检测在X及Y上的偏移且将其转换为施加到射束对准器的X及Y电压(Vx、Vy)，可使目标图像回到中心，这可提供对准OL。

当前OLA是使用多个逐步变小的FOV的迭代程序。首先，控制软件将FOV设置为某个值且在摆动晶片偏置时调整射束对准器电压，这引起如果OL未对准那么FOV中的目标图案横向移位。图案匹配算法检测移位。使用查找表将像素的移位转换为电压且将所述电压发送到射束对准器以最小化移位。接着，将FOV降低到某个较小值且重复相同步骤。接着，进一步将FOV降低到甚至更小值且执行最后回合的调整以使图像稳定，从而完成对准。

这种技术具有多个缺点。需要使用至少三个不同FOV来进行射束对准器调整且在每一FOV处必须采集多个图像。这是缓慢、繁琐的过程，因为存在许多电子束且必须周期性地对准每一电子束。此外，对于较高对准准确度，FOV需要低于3μm。然而，校准芯片上的最小目标约为0.5μm。当FOV低于3μm时，目标图像变得过大。另外，由于OLA的特殊扫描设置，仅射束中心周围的小区域(例如，近似0.2μm到0.3μm)对焦，这进一步减少有效FOV。因此，目标可能落在聚焦区域外部且变得不可见。这可使对准失败且限制可实现的对准准确度。

因此，需要一种用于校准的改善技术及系统。

发明内容