[发明专利]低剂量带电粒子量测系统

说明书

公开了用于进行临界尺寸量测的系统和方法。带电粒子束装置产生用于对第一区域540和第二区域541‑547成像的束。获取对应于第一区域中的第一特征的测量结果，并且获取对应于第二区域中的第二特征测量结果。第一区域和第二区域位于样品上的分离位置处。组合的测量结果基于第一特征的测量结果和第二特征的测量结果进行计算。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月10日提交的美国申请62/570624的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及带电粒子束成像领域，并且更具体地，涉及用于带电粒子量测的系统和方法。

背景技术

带电粒子束量测系统可以用于一些半导体制造工艺的工艺控制中。例如，临界尺寸扫描电子显微镜(CD SEM)可以用作用于测量在半导体晶片上形成的精细图案的尺寸的专用系统。为了确定特定的CD SEM是否可以适于控制特定工艺，高准确度和高精确度是必须的。高分辨率SEM工具已被确立为许多先进半导体制造工艺中的直接临界尺寸测量的标准。

然而，如在SEM工具中使用的高能粒子对晶片表面上的敏感材料(诸如，在光刻图案化中使用的光致抗蚀剂)的轰击可能对测量产生负面影响。例如，电子对电子敏感材料的轰击可能会损坏目标形貌并且引入测量不确定性。在一些技术中，SEM量测的基本精确度应当为例如约0.1nm，以便量化SEM图像中表示的特征的质量。但是，由电子撞击引入的测量不确定性可能在过程随机性的数量级，例如可能为约0.5nm至4nm。因此，损坏引起的不确定性可能大于过程精确度极限。

此外，损坏引起的不确定性可能与图案有关。也就是说，损伤引起的不确定性的量可能取决于局部图案的密度和形貌。因此，基于二维经典CD SEM的测量对于某些应用(诸如，临界光致抗蚀剂测量)可能是不可靠的量测技术。

相关技术系统可以使用具有例如1keV的电子着陆能量的成像条件，以便减少样品损坏。但是，在电子能量剂量和信噪比(SNR)之间存在折衷关系。例如，降低着陆能量可能产生质量不足的SEM图像，而无法进行测量。因此，相关技术系统面临的限制在于，在不对应降低图像精确度的情况下，不能降低着陆能量。需要本领域中的进一步改进。

发明内容

本公开的实施例提供了用于带电粒子成像和测量的系统和方法。在一些实施例中，提供了一种带电粒子系统。带电粒子系统可以包括被配置成产生带电粒子束的带电粒子束装置。

在一些实施例中，量测系统包括带电粒子束装置、控制器和存储装置。控制器可以被配置成基于带电粒子束而获取样品的多个图像，并且将多个图像存储在存储装置中。控制器还可以被配置成获取与样品的第一特征相关联的第一多个测量结果，获取与样品的第二特征相关联的第二多个测量结果，并且基于第一多个测量结果和第二多个测量结果来计算组合的测量结果，其中第二特征与第一特征位于样品上的分离位置处。

根据一些实施例，可以实现一种布置，该布置消除了带电粒子剂量与测量精确度之间的折衷关系。可以提供一种带电粒子检测系统，使得其可以实现减少的剂量、高灵活性，并且不会对应地降低精确度和损害样品。

所公开的实施例的附加目的和优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从说明书中将变得明显，或者可以通过实施例的实践而获知。所公开的实施例的目的和优点可以通过权利要求中阐述的要素和组合来实现和获得。然而，不一定需要本公开的示例性实施例来实现这种示例性目的和优点，并且一些实施例可以不实现任何陈述的目的和优点。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求保护的公开实施例。

附图说明

图1A-图1D是图示与本公开的实施例一致的晶片的截面图的示图。