[go: up one dir, main page]

CN111164726B - 利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置 - Google Patents

利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111164726B
CN111164726B CN201880064037.7A CN201880064037A CN111164726B CN 111164726 B CN111164726 B CN 111164726B CN 201880064037 A CN201880064037 A CN 201880064037A CN 111164726 B CN111164726 B CN 111164726B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
charged particle
particle beam
objective lens
surface area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880064037.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111164726A (zh
Inventor
伯纳德·G·穆勒
库普雷特·辛格·维迪
伯恩哈德·舒勒
罗伯特·特劳纳
路德威格·里德尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN111164726A publication Critical patent/CN111164726A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111164726B publication Critical patent/CN111164726B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/21—Means for adjusting the focus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/418—Imaging electron microscope
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/049—Focusing means
    • H01J2237/0492—Lens systems
    • H01J2237/04922—Lens systems electromagnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/21—Focus adjustment
    • H01J2237/216—Automatic focusing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
    • H01J2237/2811—Large objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2814—Measurement of surface topography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

描述了一种利用带电粒子束装置检查样本(10)的方法。所述方法包括将样本(10)布置于载物台(20)上；确定物镜(150)的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束(101)于样本的第一表面区域(11)上，样本的第一表面区域在光轴(A)的方向中布置在距物镜(150)的第一距离(D1)处；基于所确定的第一聚焦强度，计算第一距离(D1)与预定工作距离(WD)之间的差值(13)；通过所计算的差值调整第一表面区域(11)与物镜(150)之间的距离；以及检查第一表面区域(11)。根据另一方面，描述了一种经配置以根据以上方法操作的带电粒子束装置。

Description

利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置
技术领域
本公开内容涉及一种利用带电粒子束装置检查样本的方法。特别地，检查可具有非平面表面的用于显示器制造的大面积基板。更特别地，本文所述的实施方式涉及用于利用聚焦的带电粒子束检查样本的方法和设备，特别是用于样本的成像、检验(reviewing)、检查缺陷和进行临界尺寸(critical dimension)测量中的至少一项。再者，描述一种用于检查样本的带电粒子束装置。
背景技术
在许多应用中，将薄层沉积于基板上，例如沉积于玻璃基板上。通常在涂布设备的真空腔室中涂布基板。对于一些应用来说，使用蒸汽沉积技术在真空腔室中涂布基板。过去几年来，电子装置，特别是光电装置的价格已经显著地降低。再者，显示器中的像素密度(pixel density)增大。对于薄膜晶体管(TFT)显示器来说，高密度TFT集成是有益的。尽管装置内的薄膜晶体管的数量增加，但产量要增加并且制造成本要进一步降低。
一个或多个结构或层可沉积于基板上，诸如沉积于玻璃基板上，以在基板上形成电子装置或诸如TFT的光电装置的阵列。在本文中具有形成于基板上的电子或光电结构的基板也称为“样本”。在制造TFT显示器和其他样本期间，检查沉积于样本上的一个或多个结构来监控样本的质量可以是有益的。
可例如通过光学系统执行样本的检查。然而，样本的一些特征的尺寸或要识别的缺陷的大小可能低于光学分辨能力(optical resolution)，而使得一些缺陷对光学系统来说是不可鉴别的(non-resolvable)。可利用诸如电子的带电粒子来检查样本的表面，这可提供相较于光学系统而言更好的分辨能力。
然而，利用带电粒子束检查具有非平面表面的样本可能具有挑战性，因为并非整个样本表面可位于距物镜的相同距离处，并且带电粒子束装置的景深(depth of field)是有限制的。重新聚焦(refocusing)带电粒子束改变装置的工作距离，并且可引入束像差(aberration)和/或测量误差。
因此，鉴于对提高大面积基板上显示器质量的需求增长，需要用于以高测量准确性、减少的束像差并且用快速且可靠的方法调查(investigate)样本的改善的方法。特别地，需要例如在执行临界尺寸测量时以高测量准确性检查非平面的大面积样本。
发明内容
根据实施方式，提出利用带电粒子束装置检查样本的方法以及用于检查样本的带电粒子束装置。本公开内容的另外的方面、优点和特征由权利要求书、说明书和附图而清楚。
根据一个实施方式，提出一种利用带电粒子束装置检查样本的方法。所述方法包括将样本布置于载物台上；确定物镜的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于样本的第一表面区域上，样本的第一表面区域在光轴的方向中布置在距物镜的第一距离处；基于所确定的第一聚焦强度，计算第一距离与预定工作距离之间的差值；通过所计算的差值调整第一表面区域与物镜之间的距离；以及检查第一表面区域。
根据另一实施方式，提出一种利用带电粒子束装置检查样本的方法。所述方法包括将样本布置于载物台上，其中要检查的样本表面和/或载物台表面是非平面的，使得样本的第一表面区域设于第一水平处而样本的第二表面区域设于第二水平处，第二表面区域与第一表面区域横向地(laterally)分开；以及通过提供沿着带电粒子束装置的光轴的载物台的位置的实时控制，在带电粒子束装置的相同预定工作距离处检查第一表面区域和第二表面区域两者。
根据另外的方面，提出一种用于检查样本的带电粒子束装置。带电粒子束装置包括载物台，载物台用于布置要检查的样本；物镜，经配置以聚焦沿着光轴传播的带电粒子束于样本上；处理单元，经配置以确定物镜的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于样本的第一表面区域上，样本的第一表面区域在光轴的方向中布置在距物镜的第一距离处；计算单元，经配置以基于所确定的第一聚焦强度计算第一距离与预定工作距离之间的差值；和调整单元，经配置以通过所计算的差值调整第一表面区域与物镜之间的距离。
本公开内容的其他方面、优点和特征由说明书和附图而清楚。
附图简述
在申请文件包括对附图的参考的剩余部分中阐述对于本领域技术人员来说完整并且能够执行的的公开内容，在附图中：
图1示出经配置以根据本文描述的方法操作的带电粒子束装置；
图2示出在用于检查样本的状态中的图1的带电粒子束装置；
图3示出用于说明聚焦距离对聚焦强度的依赖性的物镜的示意图；
图4A和图4B示出视场对带电粒子束装置的工作距离的依赖性；
图5是建立物镜的聚焦强度与聚焦距离的关系的表格或函数的示意性图示；
图6是建立物镜的聚焦强度与聚焦距离的关系表格或函数的示意性图示；
图7是示出根据本文所述实施方式的检查样本的方法的流程图；并且
图8是示出根据本文所述实施方式的检查样本的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施方式，在图中示出了示例性实施方式的一个或多个示例。每个示例是通过解释的方式提供而不意味为限制。举例来说，示出或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式上或与其他实施方式结合，以取得再另外的实施方式。本公开内容意图包括这样的调整和变化。
在以下对附图的说明中，相同参考数字表示相同的部件。仅描述有关于个别实施方式的相异处。在附图中示出的结构不一定以真实比例描绘，而是有助于更好地理解实施方式。
图1示出经配置以根据本文所述的方法操作的带电粒子束装置100。带电粒子束装置100可包括扫描电子显微镜102。扫描电子显微镜102具有束源110，束源110经配置以产生带电粒子束101，特别是产生电子束。可沿着光轴A导引带电粒子束101通过扫描电子显微镜102的柱(column)103。可抽空(evacuate)柱103的内部容积。扫描电子显微镜102可包括束影响元件，诸如一个或多个束偏转器、扫描偏转器140、加速器115、减速器、透镜元件120或其他聚焦或散焦(defocusing)元件、束校正器(corrector)、分束器、检测器和/或另外的元件，被提供以用于影响沿着光轴A传播的带电粒子束101。
带电粒子束装置100包括载物台20和物镜150，载物台20用于将要检查的样本10布置于载物台20上，物镜150经配置以聚焦带电粒子束于布置在载物台20上的样本10上。
载物台20可布置于样本检查腔室105中，在一些实施方式中，可抽空样本检查腔室105。在一些实施方式中，载物台20可为可移动载物台。特别地，载物台20可以是在垂直于带电粒子束装置100的光轴A的平面(在本文中也称为X-Y平面)中可移动的。通过在X-Y平面中移动载物台20，样本10的特定表面区域移动至扫描电子显微镜102下方的区域中，使得可通过将带电粒子束101聚焦于此特定表面区域上来检查此特定表面区域。举例来说，在图1中，样本10的第一表面区域11与扫描电子显微镜102的光轴A相交，使得能够检查第一表面区域11。如将在下文中更详细说明的，载物台20也可以在Z方向中是可移动的，也就是在光轴A的方向中是可移动的。
根据本文所述的实施方式，利用带电粒子束装置100检查样本10的一个或多个表面区域。如本文使用的术语“样本”可涉及具有形成在基板上的一个或多个层或特征的基板。可为了以下的一项或多项检查样本(i)对样本的表面成像；(ii)例如在横向方向中(也就是在X-Y平面中)测量样本的一个或多个特征的尺寸；(iii)执行临界尺寸测量和/或计量；(iv)检查缺陷；和/或(v)调查样本的质量。
样本10可包括非柔性基板或柔性基板，非柔性基板例如为玻璃基板或玻璃板，柔性基板诸如卷材(web)或箔。样本可为经涂布的基板，其中例如通过物理气相沉积(PVD)工艺或化学气相沉积(CVD)工艺，将一个或多个薄材料层或其他特征沉积于基板上。特别地，样本可以是用于显示器制造的基板，具有形成在所述基板上的多个电子或光电装置。形成于基板上的电子或光学装置通常是包括薄层堆叠结构的薄膜装置。举例来说，样本可以是具有形成于基板上的薄膜晶体管(TFT)的阵列的基板，例如基于薄膜晶体管的(thin filmtransistor based)基板。
本文所述的实施方式特别地涉及样本的检查，其中样本包括形成于基板上的结构。在一些实施方式中，结构可通过平版印刷术和/或蚀刻形成。结构可包括电子或光电装置，电子或光电装置诸如晶体管，特别是薄膜晶体管。样本可包括大面积基板，特别是用于显示器制造的大面积基板，例如具有1m2或更大的表面积。
在一些实施方式中，要检查的样本的表面可为非平面表面。举例来说，样本表面可以是粗糙的、不平坦的或者可以包括形成在样本表面上的具有不同高度的三维特征或结构。如图1中示意性描绘的，样本10可包括第一表面区域11和第二表面区域12，第一表面区域11设于第一水平处，横向地与第一表面区域11分开的第二表面区域12设于第二水平处。换句话说，相对物镜150的平面，第一表面区域11的高度不同于第二表面区域12的高度。
在一些实施方式中，样本(样本可具有平面的或非平面的样本表面)可布置在载物台20上，其中载物台20具有非平面的载物台表面。因此，当样本10布置在非平面的载物台表面上时，样本具有布置于不同水平的第一表面区域11和第二表面区域12。布置于载物台上的样本的表面区域的“水平(level)”可表示在光轴A的方向中的表面区域的高度，也就是相对于物镜150的平面。
根据一些实施方式，样本可包括具有至少1m2的尺寸的大面积基板。尺寸可从约1.375m2(1100mm×1250mm–第五代)至约9m2，更特别是从约2m2至约9m2或甚至大至12m2。举例来说，基板可为第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代，第7.5代对应于约4.39m2的表面积(1.95m×2.25m)，第8.5代对应于5.7m2的表面积(2.2m×2.5m)，第10代对应于约9m2的表面积(2.88m×3.13m)。可应用甚至诸如第11代和第12代的更大的代。
为了利用带电粒子束101检查样本，一般利用物镜150将带电粒子束聚焦于样本表面上。当带电粒子束101撞击于样本表面上时产生二次电子(secondary electron)或背散射电子(backscattered electron)(也称为“信号电子”)。信号电子提供关于样本表面的特征的空间特性和尺寸的信息，并且利用检测器130检测信号电子。通过例如利用扫描偏转器140在样本表面范围内扫描带电粒子束101，并且检测随信号电子的产生位置而变的信号电子，样本表面或样本表面的部分可成像。
在一些实施方式中，可提供一个或多个扫描偏转器140而用于例如在X方向中和/或在Y方向中在样本的表面范围内扫描带电粒子束101。
样本表面上聚焦的带电粒子束的小的点(spot)增大可获得的图像分辨率。因此，在检查期间，样本表面应布置在物镜的焦平面中。在物镜150的下游端与要布置样本表面的带电粒子束的焦平面之间的距离通常称为带电粒子束装置100的“工作距离”。
利用带电粒子束检查非平面的样本表面可能具有挑战性，因为不是全部的表面区域都位于共同的焦平面中。在不局部调整物镜的聚焦强度的情况下，向上突出的表面区域无法清晰地成像。例如通过利用自动聚焦工艺，可根据要检查的表面区域的局部高度调整物镜的聚焦强度。举例来说，物镜可包括磁性透镜部件151，具有一个或多个线圈。可通过增大施加到磁性透镜部件151的一个或多个线圈的聚焦电流FC(减小聚焦距离FD)来增大物镜的聚焦强度，并且可通过减小施加到一个或多个线圈的聚焦电流FC(增大聚焦距离FD)来减小物镜的聚焦强度。聚焦距离FD可理解为当利用相关联的聚焦电流FC激发物镜时，在物镜的下游端与焦平面之间的距离。
图3示出以三个不同聚焦强度(聚焦电流FC-1、FC-2、FC-3)操作的物镜150的三个不同聚焦距离FD-1、FD-2、FD-3。通过调整物镜的聚焦电流FC，焦平面可朝向物镜150或远离物镜150位移。可通过局部地调整物镜的聚焦电流FC使具有变化的表面水平的样本清晰地成像。换句话说，当要检查不平坦的样本表面或布置于非平面的载物台上的样本时，可根据要检查的表面区域的水平改变物镜150的聚焦电流。
然而，用于将带电粒子束101聚焦于要检查的表面区域上的物镜150的聚焦电流FC的改变造成像素尺寸(nm/像素)的改变，扫描振幅保持相同。特别地，在启动或保养带电粒子束装置100期间执行的校准仅对于特定范围的聚焦强度有效。由样本表面的不平坦造成的物镜的聚焦强度剧烈改变因此负面地影响测量准确性。
图4A和图4B示出变化的聚焦强度对测量准确性的负面影响。为了校准带电粒子束装置，具有一个或多个已知尺寸的校准物体放置于距物镜150的预定工作距离WD处，预定工作距离WD对应于物镜150的预定聚焦强度。换句话说，校准通常在预定焦平面中执行。施加扫描偏转器140的给定扫描电流来用于使具有已知尺寸的校准物体成像。使用与在预定工作距离WD处的此已知的校准物体的尺寸的相互关系(correlation)，允许计算对应于图像的给定尺寸的扫描电流，图像的给定尺寸也称为“视场”(field of view，FOV)。因此，可确定适用于任何给定的FOV的扫描电流。
当非平面的样本的高度改变未知的数值，并且选择FOV以使样本成像时，引起不准确性。特别地，所使用的扫描电流产生的FOV不是样本的区域的实际FOV，样本的区域的实际FOV不在执行校准的预定焦平面中。
举例来说，图4A示出布置于执行校准的预定焦平面中的样本10。换句话说，图4A的样本10的表面布置在相对于物镜150的预定工作距离WD处。因此，扫描电流与FOV之间的相互关系是已知的，并且可测量样本的特征410的实际尺寸。
图4B示出布置于更远的平面中的样本10，使得样本10的表面区域与物镜之间的聚焦距离FD-3大于预定工作距离WD。因此，样本10的特征410显得比特征410的实际尺寸小。类似地，当要检查的样本的表面区域与物镜之间的距离小于预定工作距离时，样本的特征显得比实际结构的尺寸大。
在本文中，值得注意的是，对于样本上的具有高着陆能量(landing energy)的带电粒子束来说，上述的测量误差可能较低。然而，当使用具有低着陆能量的带电粒子束时，测量误差可能变得显著，例如在具有1keV或更小的着陆能量的电子束的情况中。因此，测量误差可能在包括低电压SEM(LV-SEM)的带电粒子束装置的情况中变得显著。
低能量电子束有益于检查玻璃样本或其他非导电的样本。然而，低能量电子束对样本表面的高度变化更为敏感。
确定要检查的样本的适当定位的常规方法不能将样本的适当定位确定至适用于检查大面积基板的准确度水平，大面积基板诸如玻璃基板，使用于制造平板显示器和/或基于TFT的显示器。
根据本文所述的方法，可准确地控制带电粒子束装置的焦点，使得要调查的样本表面保持靠近预先执行校准测量的预定焦平面。可以因此以高准确性和减少的测量误差操作带电粒子束装置。
现在回到图1，本文所述的检查样本10的方法包括将样本10布置于载物台20上。样本10包括要利用带电粒子束装置100检查的第一表面区域11。第一表面区域11布置于距物镜150的(初始未知的)第一距离D1处。由于从物镜150到第一表面区域11的第一距离D1不是初始已知的，第一表面区域11可能没有位于物镜的焦平面中。进一步地，第一表面区域11可能没有位于距物镜150的预定工作距离WD处。
根据本文所述的方法，确定物镜150的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束101于样本的第一表面区域11上。举例来说，可利用变化的聚焦电流FC激发物镜150，并且可获取各个图像。可调查这些图像，并且可将各个图像中产生具有最佳焦点(bestfocus)的图像的聚焦电流FC确定为第一聚焦强度。
在一些应用中，可利用自动聚焦工艺确定物镜150的第一聚焦强度。
值得注意的是，第一表面区域11的清晰图像可以是通过以第一聚焦强度将带电粒子束101聚焦于第一表面区域11上而可获得的。然而，第一表面区域11没有布置在先前执行校准测量所在的预定工作距离WD处。因此，当第一表面区域11布置在第一距离D1处时，不能准确地测量第一表面区域11的尺寸值并且不能准确地执行计量。
接着，基于所确定的第一聚焦强度计算第一距离D1与预定工作距离WD之间的差值13。图1示意性示出计算单元170，计算单元170可从处理单元160接收第一聚焦强度作为输入参数，并且可提供差值13作为输出参数。
接着通过所计算的差值13调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。在调整距离之后，第一表面区域11基本上布置在距物镜150的先前执行校准测量所在的预定工作距离WD处。因此，可执行样本表面的尺寸的准确测量。图1示意性示出调整单元180，调整单元180接收所计算的差值13，并且例如通过在光轴A的方向中移动载物台20来调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。
图2示意性示出在用于检查第一表面区域11的状态中的图1的带电粒子束装置100。已经通过所计算的差值13调整第一表面区域11与物镜150之间的距离，使得第一表面区域11布置在距物镜的预定工作距离WD处。特别地，载物台20在向下方向中离开物镜150移动所计算的差值13。
在通过所计算的差值13调整第一表面区域11与物镜150之间的距离之后，检查第一表面区域11。举例来说，可执行临界尺寸测量和计量并且/或者可使第一表面区域11成像。值得注意的是，当第一表面区域11基本上布置在距物镜150的预定工作距离WD处时，扫描偏转器140的扫描电流与视场FOV之间的相互关系更准确。
在一些应用中，通过在光轴A的方向中将载物台20移动所计算的差值13来调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。特别地，载物台20可以在光轴A的方向(本文中也称为为Z方向)中是可移动的，也就是远离物镜150和/或朝向物镜150是可移动的。通过在Z方向中将具有位于载物台20上的样本10的载物台20移动所计算的差值13，第一表面区域11移动至预定焦平面，预定焦平面布置在距物镜150的预定工作距离WD处。可提供用于在Z方向中移动载物台20的载物台移动系统。如上文已经提及的，载物台20可额外地在垂直于光轴A的X-Y平面中是可移动的。
根据本文所述的实施方式的方法可实时地执行，也就是在检查具有预先未知的表面粗糙度或非平面性的样本10期间。再者，不必须预先知道载物台移动系统的潜在不精确性和/或具体考虑因样本检查腔室105与带电粒子束装置100所在的外部大气之间的压力改变造成的部件位移。举例来说，样本检查腔室105与大气之间的压力梯度的改变可能致使样本检查腔室105的顶表面在抽空期间向下移动，柱103安装于样本检查腔室105的顶表面上。这样的因素不会负面地影响根据所述的方法获得的测量结果，因为测量总是基本上在预定工作距离WD处进行。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，通过自动聚焦工艺确定物镜150的第一聚焦强度。可以用快速并且可靠的方式执行自动聚焦工艺。
在一些实施方式中，自动聚焦工艺包括利用物镜150的不同聚焦强度来使第一表面区域11成像，和分析图像清晰度或图像对比度。举例来说，只要分别获取的图像的图像质量(例如图像清晰度或图像对比度)改善，物镜150的聚焦电流可逐步(stepwise)增大(或逐步减小)。带来具有最高图像质量的聚焦电流对应于第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，基于所确定的第一聚焦强度并且使用预先获取的表格或函数171来计算第一距离D1与预定工作距离WD之间的差值13，表格或函数171建立物镜150的聚焦强度与相应的聚焦距离FD的关系。
值得注意的是，假设装置的给定工作点，物镜的每个聚焦强度(也就是应用至物镜150的一个或多个线圈的每个聚焦电流FC)与物镜150的对应的聚焦距离FD相关。换句话说，聚焦距离FD是聚焦电流FC的单调函数(monotonic function)。聚焦距离FD与聚焦电流FC之间的给定关系在装置的给定工作点保持成立。当工作点改变时，例如通过改变带电粒子束的能量或通过改变列(column)能量，物镜150的聚焦距离FD与聚焦电流FC之间的关系也改变。对于不同组的条件(特别是包括不同束能量)来说，存在FD与FC之间相关联的关系。举例来说，对于不同组的条件，函数的形状可为相似的，但大小(magnitude)可改变。因此，表格或函数171对给定的物镜150不是通用的。
可例如在适当的测试位置和设定特定工作点时预先确定聚焦强度与聚焦距离之间的关系，通过例如利用具有布置于已知水平上的多个区域的校准物体而逐步地改变聚焦距离FD。可产生表格或函数171而将多个聚焦强度指定(assign)到对应的聚焦距离FD。通过插值法(interpolation)，可在特定工作点处获得作为聚焦电流FC的单调函数的聚焦距离FD。图1示意性示出包括存储器的计算单元170，其中作为聚焦距离FD的单调函数的聚焦电流例如以表格或函数171的形式储存。实际上，所述的单调函数在靠近本应用关注的工作距离WD的区域中是基本上线性的函数。
图5是表格或函数171的示意图，基于所确定的第一聚焦强度，可使用表格或函数171来计算预定工作距离WD与(初始未知的)第一距离D1之间的差值13。函数显示出在距物镜1mm与2mm之间的(示例性)区域中取决于聚焦距离FD的聚焦强度。聚焦强度用要施加于物镜150的磁性透镜部件151的一个或多个线圈的聚焦电流FC(以安培)表示，适用于获取对应的聚焦距离。图5中清楚地示出，基于所确定的第一聚焦强度，例如通过预先内插(interpolate)存储在相应表格中的数值，可计算差值13。
举例来说，表格可包括在1mm与5mm之间的范围中、特别是在1mm与2mm之间的范围中的多个聚焦距离FD，和对应的聚焦强度，聚焦强度可用在特定工作点处施加至物镜的聚焦电流来表示。
在应用中，在检查样本之前，可检查校准物体，校准物体具有包括多个水平的结构，多个水平具有已知的水平高度，并且可获取对应的物镜的聚焦电流FC。这些水平中的一个可设于距物镜的预定工作距离WD处，使得表格也包含对应于预定工作距离WD的预定聚焦强度的数值。或者，可通过实际测量值的内插来获取对应于预定工作距离WD的预定聚焦强度。
在已经确定第一聚焦强度的情况下，利用所述的表格或函数171，可基于所确定的第一聚焦强度计算第一距离D1与预定工作距离WD之间的差值13，如图5中示意性所示。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，在检查第一表面区域11之前，可用迭代工艺调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。
特别地，在通过所计算的差值13调整第一表面区域11与物镜150之间的距离之后，第一表面区域11可能仍旧没有准确地布置在预定工作距离WD处，例如由于载物台移动系统的不精确性，载物台移动系统可能没有依照所计算的差值准确地移动载物台。
举例来说，如图6中所示，在调整距离之后，第一表面区域11可布置在靠近预定工作距离WD的第二距离D2处，但并非准确地位于预定工作距离WD处。举例来说，载物台20可能例如因机械公差已经略微地移动太远。因此，在迭代工艺中调整载物台的位置可为合理的，其中每次迭代可将样本10的第一表面区域11移动得更靠近预定焦平面，预定焦平面布置在距物镜的预定工作距离WD处。
在一些应用中，在通过将载物台20移动所计算的差值13而调整第一表面区域11与物镜150之间的距离之后，(例如利用表格或函数171)可确定目前聚焦带电粒子束于第一表面区域11上的物镜的聚焦强度是否确实基本上对应于预定工作距离WD。因此，例如通过使用上文提及的自动聚焦工艺，可确定物镜的第二聚焦强度，第二聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域11上。可接着(例如再次利用表格或函数171)计算第二聚焦强度与预定聚焦强度之间的差值是否小于预定阈值15。预定聚焦强度是将带电粒子束聚焦于布置在预定工作距离WD处的样本表面上的物镜的聚焦强度。
在肯定的计算结果的情况中，此方法可继续检查第一表面区域11。在图6中所示的示例中，第一表面区域11布置得足够靠近预定工作距离WD，使得第二聚焦强度与预定工作强度之间的差值小于预定阈值15。因此，此计算会产生肯定的结果并且此方法会继续检查第一表面区域11。
在否定的计算结果的情况中，可继续迭代工艺，直到第一表面区域11布置得足够靠近预定工作距离WD，使得以所要求的测量准确性检查样本是可能的。在继续迭代工艺的情况中，载物台可在光轴A的方向中第二次移动第二个所计算的差值，以使第一表面区域11更靠近预定工作距离WD。
在一些实施方式中，可设定预定阈值15，使得当第二聚焦强度偏离预定聚焦强度不多于预定阈值15时，能够实现以所要求的测量准确性检查样本。
在可与本文所述其他应用结合的一些应用中，可预先指定所要求的测量准确性。举例来说，可根据要执行的特定测量或特定情况和应用的准确性需求来决定可允许的测量误差。举例来说，可预先指定最大相对测量误差(以％表示)，或可预先指定对于给定视场(FOV)的以nm表示的最大绝对测量误差。在示例中，具有200nm的实际尺寸的特征所测量的尺寸应不为198nm或更小，或202nm或更大(对应于约1％的最大相对测量误差)。接着，可确定在预定聚焦强度附近的聚焦强度的对应范围，使得在给定的FOV和图像大小的情况下用于使物体成像的测量准确性总是优于所要求的准确性。可从聚焦强度的所述范围(例如用聚焦电流FC表示)确定预定阈值15，预定阈值15的超过数将带来迭代工艺的进一步迭代。
总结以上，可确定预定阈值15，使得在肯定的计算结果的情况中，第一表面区域11布置得足够靠近预定工作距离WD来以优于或等于预先指定的测量准确性的测量准确性检查第一表面区域11。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，可预先校准带电粒子束装置。校准可包括：将具有一个或多个已知横向尺寸的扫描物体布置于预定工作距离WD处；和确定扫描偏转器140的至少一个扫描电流与扫描物体的至少一个横向尺寸之间的关系。通过利用布置在预定工作距离WD处的扫描物体来校准带电粒子束装置100，可转而在布置得靠近预定工作距离WD或准确地处于预定工作距离WD处的样本区域上执行高度准确的测量。本文所述的方法提供布置在初始未知水平的样本区域基本上或准确地处于距物镜150的预定工作距离WD处的自动布置，而允许高度准确并且可靠的样本测量和计量。
在一些应用中，可预先调整带电粒子束装置100，以检查布置在预定工作距离WD处的物体。特别地，可设定带电粒子束装置100的工作点WP，使得可在布置于预定工作距离WD处的物体上执行高准确性测量。举例来说，预先调整带电粒子束装置可包括以下的一项或多项：设定束能量；设定带电粒子束的着陆能量；对准一个或多个束偏转器；对准一个或多个扫描偏转器；对准一个或多个加速器或减速器；对准一个或多个束像差校正器(beamaberration corrector)；和/或对准物镜。工作点设定可包括束影响装置的适当对准设定，用于束沿着光轴A以减少的像差传播，像差像是色差、球面像差、歪斜(skew)和/或像散(astigmation)。在工作点设定处，像差最小化的束可以预定聚焦强度聚焦于预定焦平面，预定焦平面位于预定工作距离WD处。
特别地，可设定带电粒子束装置的工作点WP，使得像差最小化的并且高度准确的测量在布置于预定工作距离WD处的样本表面上是可能的。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，以5keV或更少，特别是1keV或更少的着陆能量，带电粒子束101撞击于样本上。举例来说，物镜150可包括减速场部件152，经配置以将带电粒子束101减速至5keV或更少的着陆能量。减速场部件可包括减速电极。特别地，带电粒子束装置100可包括低电压SEM(LV-SEM)。
低能量带电粒子束(特别是低能量电子束)不深入地穿透到样本中并且可因此提供关于样本表面上的特征的优良高质量信息。特别地，具有5keV或更少的着陆能量，特别是2keV或更少的着陆能量的优点是撞击于样本上的电子束相较于高能量电子束产生更强的信号。由于沉积在基板上的层(例如低温多晶硅(LTPS)层)是薄的并且由于高能量电子较深地穿透到样本中，也就是在层下方，仅有一些高能量电子可产生包含关于表面层的信息的检测器信号。相较之下，低能量电子仅穿透至样本的浅区域中，并且因此提供更多关于表面层的信息，低能量电子诸如具有2keV或l keV或更少的着陆能量的电子。因此，甚至在如由本文所述实施方式所提供的没有执行基板的表面蚀刻时，可提供例如晶界(grainboundary)的改善的图像。
然而，带电粒子束的着陆能量越低，在检查期间相对于物镜的变化聚焦电流的可允许的容许偏差一般越小。这是因为对于低能量粒子来说，聚焦电流FC的小变化已经可带来可观的测量误差，如在图4B中示意性所示。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，可使样本10的多个表面区域顺序地成像。举例来说，首先检查图1的样本10的第一表面区域11，然后检查具有较高的水平的样本10的第二表面区域12。可能没有预先得知样本10的表面轮廓，使得为了获取高准确性测量，在检查多个表面区域的每一个之前，可能需要在部分或完全自动化的测量程序的过程中实时调整载物台位置。
检查多个表面区域的每个表面区域可包括：确定适用于聚焦带电粒子束101于相应表面区域上的相应聚焦强度，相应表面区域布置在距物镜的相应(初始未知的)距离处；基于相应聚焦强度，计算相应距离与预定工作距离WD之间的差值；和通过在光轴A的方向中将载物台20移动所计算的差值，调整相应表面区域与物镜150之间的距离。可选地，对于要检查的每个表面区域来说，以迭代方式调整相应表面区域与物镜之间的距离，直到相应表面区域布置得足够靠近预定工作距离。可提供预先指定的测量准确性。
换句话说，在检查要检查的多个表面区域的相应表面区域之前，在光轴的方向中移动载物台，使得相应表面区域布置得足够靠近距物镜的预定工作距离WD或基本上处于距物镜的预定工作距离WD处。可预先在焦平面中执行带电粒子束装置的校准测量，焦平面在预定工作距离WD处延伸。
再者，为了在布置于预定工作距离WD处的样本上执行测量，可预先调整带电粒子束装置的工作点WP。工作点设定可包括调整一个或多个束影响部件，使得可提供聚焦于预定工作距离WD处的像差减少的束。因此，可在具有高准确性和减少的像差的情况下检查每个表面区域。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，第一表面区域11和样本10的与第一表面区域横向地分开的第二表面区域12在光轴A的方向中位于不同水平中，也就是在不同高度处。所述方法包括通过提供沿着光轴A的载物台20的位置的实时控制，相继地在预定工作距离WD处检查第一表面区域11和第二表面区域12。
如本文所使用的“实时控制”可理解为在部分或完全自动化的测量工艺期间使得能够在预定工作距离处检查多个横向分开的表面区域的载物台位置控制。特别地，可自动地控制在Z方向中的载物台位置，使得第一表面区域11和第二表面区域12两者都在位于预定工作距离WD处时被检查。可提供轴上(on-axis)控制，也就是可沿着光轴A校验和控制要检查的样本表面与物镜之间的距离。
根据本文所述的另外的方面，描述利用带电粒子束装置100检查样本10的方法。所述方法包括将样本10布置于载物台20上，其中要检查的样本表面和/或载物台表面是非平面的，使得相对于带电粒子束装置的光轴A，样本的第一表面区域11设于第一水平处而样本的第二表面区域12设于第二水平处。第一表面区域11和第二表面区域12在布置于距带电粒子束装置100的物镜150的相同预定工作距离WD处被相继地检查。为了将第一表面区域和第二表面区域两者布置于预定工作距离WD处，在相应测量工艺的过程中实时控制沿着光轴的载物台20的位置。
所述方法可包括上述方法的一些或全部特征，使得可参考以上解释而不在此重复。
特别地，所述方法可包括确定物镜的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上；基于所确定的第一聚焦强度，计算第一距离与预定工作距离WD之间的差值；沿着光轴使载物台20移动所计算的差值；和检查第一表面区域。接着，可在横向方向中移动样本，直到可利用带电粒子束101检查第二表面区域12。然而，第二表面区域12还未布置于距物镜150的预定工作距离WD处。因此，所述方法可进一步包括确定适用于聚焦带电粒子束于第二表面区域上的物镜的聚焦强度；基于所述的确定的聚焦强度，计算所述的距离与预定工作距离WD之间的差值；沿着光轴使载物台20移动所述的计算的差值；和检查第二表面区域。可在具有高测量准确性的情况下检查第二表面区域，因为第二表面区域布置为基本上处于距物镜的预定工作距离处。如以上所解释的，可选地有可能应用迭代工艺，其中每次迭代可使相应表面区域更靠近预定工作距离WD。
图1和图2在示意图中示出根据本文所述实施方式的用于检查样本的带电粒子束装置100。带电粒子束装置包括载物台20和物镜150，载物台20用于布置要检查的样本，物镜150经配置以聚焦沿着光轴A传播的带电粒子束101于样本10上。带电粒子束装置100进一步包括处理单元160、计算单元170和调整单元180。
处理单元160经配置以确定物镜150的第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束101于样本10的第一表面区域11上，第一表面区域11在光轴A的方向中布置在距物镜150的第一距离D1处。在一些应用中，处理单元160可包括图像采集和分析单元，特别是自动聚焦装置。处理单元160可连接于带电粒子束装置100的物镜150和检测器130。因此，可控制物镜的聚焦电流FC。处理单元160可获得在物镜150的变化的聚焦强度下的第一表面区域11的图像，并且可分析所取得的图像。用来取得具有最大图像清晰度或图像对比度的图像的聚焦电流FC对应于第一聚焦强度，第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域11上。
基于所确定的第一聚焦强度，计算单元170可经配置以计算出第一距离D1与预定工作距离WD之间的差值13。在一些应用中，计算单元可包括存储器或者计算单元可以存取存储器，其中表格或函数171储存于存储器中。表格或函数可建立物镜的聚焦强度与相应的聚焦距离FD的关系。举例来说，如图1和图2中示意性描绘的，表格或函数171可将物镜的多个聚焦电流FC指定到物镜150的相应聚焦距离FD。所述的表格或函数的一个项目(entry)可将物镜的预定聚焦强度指定到预定工作距离WD。基于第一聚焦距离并且利用所述的表格或函数171，可计算第一距离D1与工作距离WD之间的差值。
可通过例如利用具有布置在已知水平或高度的多个区域的校准物体而在预先执行的校准的过程中在存储器中获得和保存所述的表格或函数171。或者，表格或函数171可从另一来源获得而储存于带电粒子束装置100的存储器中。
调整单元180可经配置以通过所计算的差值13调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。在一些应用中，调整单元180包括载物台运动控制器181，经配置以在光轴A的方向中移动载物台20，也就是在Z方向中移动载物台20。在一些实施方式中，载物台20可以进一步地在X-Y平面中为可移动的，也就是垂直于光轴A为可移动的。
在一些实施方式中，物镜150可包括减速场部件152，经配置以使带电粒子束101减速至5keV或更少、特别是2keV或更少、更特别是1keV或更少、或甚至是500eV或更少的着陆能量。
载物台20可经配置以用于支撑用于显示器制造的大面积基板，特别是具有1m2或更大的尺寸的基板。特别地，载物台20可具有载物台表面，用于支撑具有1m2或更大的表面积的样本。大载物台表面一般不是完美的平面。举例来说，载物台表面可与完美的平面表面有在数十微米的范围中的局部偏差。当大面积样本放置于载物台表面上时，基板支撑表面的非平面性可能影响样本表面的高度结构。举例来说，样本的非平面性可能通过放置样本于载物台上而增加。根据本文所述的方法，即使样本放置在载物台20的非完美平面的载物台表面上，可对平面或非平面的样本执行准确的尺寸测量。
可利用本文所述的带电粒子束装置100检查具有1m2或更大、特别是2m2或更大的表面积的大面积样本。
在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，带电粒子束装置100可进一步包括控制单元，控制单元经配置以控制调整单元180在迭代工艺中调整第一表面区域11与物镜150之间的距离，其中在每次相继的迭代期间，使第一表面区域11更靠近预定工作距离WD。
图7是用于示出根据本文所述实施方式的检查样本的方法的流程图。
在(可选的)方框710中，获得表格或函数，表格或函数建立物镜150的聚焦强度与物镜150的相应聚焦距离的关系。物镜150可以是根据本文所述的实施方式的带电粒子束装置100的一部分。聚焦距离是距物镜的距离，在所述聚焦距离布置样本表面，以在利用对应的聚焦强度(例如利用对应的聚焦电流FC)激发物镜时获得样本表面的清晰图像。
可选地，在方框710中，可利用校准物体校准带电粒子束装置100，校准物体布置在距物镜的预定工作距离WD处。可选地，在方框710中，可设定带电粒子束装置的工作点，使得可从布置于预定工作距离处的样本表面获得像差减少的图像。
在方框720中，待检查的样本10布置在带电粒子束装置的载物台20上。样本具有第一表面区域11，第一表面区域11在光轴的方向中布置在距物镜150的(初始未知的)第一距离D1处。例如通过执行自动聚焦工艺，确定适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上的物镜的第一聚焦强度。接着，基于所确定的第一聚焦强度并且利用在方框710中获得的表格或函数计算第一距离D1与预定工作距离WD之间的差值。
在方框730中，通过使载物台20移动在方框720中计算的差值来调整第一表面区域11与物镜150之间的距离。因此，第一表面区域11移动至布置于距物镜的预定工作距离WD处的焦平面中。可接着检查第一表面区域11，例如用于执行以下的一项或多项：缺陷检验、样本的特征的计量和检查和/或诸如临界尺寸测量的测量。
图8是用于示出根据本文所述实施方式的检查样本的方法的流程图。
在方框710中，如以上已经解释的，可获得表格或函数，表格或函数建立物镜的聚焦强度与物镜150的相应聚焦距离FD的关系。
在方框810中，待检查的样本10布置于带电粒子束装置的载物台20上。样本具有第一表面区域11，第一表面区域11在光轴的方向中布置在距物镜150的(初始未知的)距离处。例如通过执行自动聚焦工艺，确定适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上的物镜的聚焦强度。
在方框820中，基于在方框810中确定的聚焦强度并且利用在方框710中获得的表格或函数计算所述距离与预定工作距离WD之间的差值。
在方框830中，通过将载物台20移动在方框820中计算的差值来调整第一表面区域与物镜150之间的距离。因此，第一表面区域11移动而靠近布置于距物镜预定工作距离WD处的焦平面。然而，例如由于载物台移动系统的机械公差，第一表面区域11可能还没有准确地布置在预定工作距离处。因此，可校验第一表面区域目前是否布置得足够靠近预定工作距离WD。
在肯定的校验结果的情况中，此方法继续检查第一表面区域的方框840。
在否定的校验结果的情况中，方法回到方框820，在方框820基于适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上的第二聚焦强度并且利用在方框710中获得的表格或函数计算(已经调整的)距离与预定工作距离WD之间的差值。在方框830中，将载物台移动所述的计算的差值，使得第一表面区域更靠近预定工作距离。
在方框830中，可以可选地通过确定适用于聚焦带电粒子束于第一表面区域上的物镜的第二聚焦强度，和计算第二聚焦强度与预定聚焦强度之间的差值是否小于预定阈值，执行所述的校验。
检查第一表面区域例如用于执行以下的一项或多项：缺陷检验、样本的特征的计量和检查和/或诸如临界尺寸测量的测量。
本文所述的方法允许(i)实时控制扫描电子显微镜的柱与要检查的样本表面之间的距离。(ii)此控制是轴上的并且提供在光轴(A)的方向中的样本位置的校正。其他技术可测量样本与物镜之间的离轴(off-axis)距离，而可能较不准确。(iii)通过沿着光轴A校正样本表面的位置，可维持nm/pixel的校准准确性，并且可提供用于在计量中维持临界尺寸(CD))控制的强健方法(特别是对于跨越数平方米量级的面积的样本)。(iv)本文所述的方法增强LV-SEM的CD准确性，特别是对于面积大和/或非平面和/或电浮接(electricallyfloating)(不可使电浮接的样本处于特定电位)的样本。(v)因此，提供对于LV-SEM的样本与扫描电子显微镜之间的距离的实时控制，这转而带来要执行的计量测量的误差最小化。
规律的工艺控制可有益于生产扁平面板(flat panel)、显示器、诸如有机发光二极管(OLED)屏幕的OLED装置、基于TFT的基板和包括形成与样本上的多个电子或光电装置的其他样本。工艺控制可包括规律的监控、成像和/或检查特定的临界尺寸以及缺陷检验。
虽然前述内容针对以下实施方式，在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计其他和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围通过所附的权利要求书确定。

Claims (28)

1.一种利用带电粒子束装置(100)检查样本(10)的方法，包括：
将所述样本(10)布置于载物台(20)上；
确定物镜(150)的第一聚焦强度，所述第一聚焦强度适用于聚焦带电粒子束(101)于所述样本的第一表面区域(11)上，所述样本的所述第一表面区域在光轴(A)的方向中布置在距所述物镜(150)的第一距离(D1)处；
基于在所确定的所述第一聚焦强度处的聚焦电流，计算所述第一距离(D1)与预定工作距离(WD)之间的差值(13)；
通过所计算的所述差值调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的距离；以及
检查所述第一表面区域(11)。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过在所述光轴(A)的所述方向中使所述载物台(20)移动所计算的所述差值(13)，调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的所述距离。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过自动聚焦工艺确定所述物镜(150)的所述第一聚焦强度。
4.如权利要求2所述的方法，其中通过自动聚焦工艺确定所述物镜(150)的所述第一聚焦强度。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述自动聚焦工艺包括利用所述物镜(150)的不同的聚焦强度来使所述第一表面区域(11)成像，以及分析所获得的图像的图像清晰度或图像对比度。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述自动聚焦工艺包括利用所述物镜(150)的不同的聚焦强度来使所述第一表面区域(11)成像，以及分析所获得的图像的图像清晰度或图像对比度。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中基于在所确定的所述第一聚焦强度处的所述聚焦电流并且使用预先获得的表格或函数来计算所述差值(13)，预先获得的所述表格或函数建立所述物镜(150)的聚焦电流与所述物镜(150)的相应的聚焦距离(FD)的关系。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在迭代工艺中调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的所述距离。
9.如权利要求7所述的方法，其中在迭代工艺中调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的所述距离。
10.如权利要求1至6中任一项所述的方法，进一步包括，在通过所计算的所述差值(13)调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的所述距离之后：
确定所述物镜(150)的第二聚焦强度，所述第二聚焦强度适用于聚焦所述带电粒子束于所述第一表面区域(11)上；以及
计算所述第二聚焦强度与预定聚焦强度之间的差值是否小于预定阈值，以及在肯定的计算结果的情况中，继续所述第一表面区域(11)的所述检查。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括预先指定测量准确性；以及
确定所述预定阈值，使得在所述肯定的计算结果的情况中，所述第一表面区域(11)布置得足够靠近所述预定工作距离(WD)来利用优于或等于预先指定的所述测量准确性的测量准确性检查所述第一表面区域(11)。
12.如权利要求1至6中任一项所述的方法，进一步包括：通过以下步骤预先校准所述带电粒子束装置(100)：
将扫描物体布置于所述预定工作距离(WD)处，所述扫描物体具有一个或多个已知横向尺寸；以及
确定扫描偏转器(140)的扫描电流与所述扫描物体的至少一个横向尺寸之间的关系。
13.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述带电粒子束(101)以5keV或更少的着陆能量撞击于所述样本上。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述带电粒子束(101)以1keV或更少的着陆能量撞击于所述样本上。
15.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中顺序地检查所述样本(10)的多个表面区域(11、12)，所述多个表面区域的每一个的所述检查包括：
确定相应聚焦强度，所述相应聚焦强度适用于聚焦所述带电粒子束(101)于相应的所述表面区域上，相应的所述表面区域布置在距所述物镜(150)的相应距离处；
基于所述相应聚焦强度，计算所述相应距离与所述预定工作距离(WD)之间的差值；以及
通过在所述光轴(A)的所述方向中使所述载物台(20)移动所计算的所述差值，调整相应的所述表面区域与所述物镜(150)之间的距离。
16.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述样本(10)的所述第一表面区域(11)和第二表面区域(12)在所述光轴(A)的所述方向中位于不同水平处，所述第二表面区域与所述第一表面区域横向地分开，所述方法进一步包括：
通过提供沿着所述光轴(A)的所述载物台(20)的位置的实时控制，在所述预定工作距离(WD)处相继地检查所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)。
17.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述样本(10)包括用于显示器制造的大面积基板，所述基板具有1m2或更大的表面积。
18.一种利用带电粒子束装置(100)检查样本(10)的方法，包括：
将所述样本(10)布置于载物台(20)上，其中要检查的样本表面和载物台表面中的至少一个是非平面的，使得所述样本的第一表面区域(11)设于第一水平处而所述样本的第二表面区域(12)设于第二水平处；以及
通过提供沿着所述带电粒子束装置(100)的光轴(A)的所述载物台(20)的位置的实时控制，在相同的预定工作距离(WD)处检查所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)。
19.一种用于检查样本的带电粒子束装置(100)，包括：
载物台(20)，用于布置要检查的样本(10)；
物镜(150)，经配置以聚焦沿着光轴(A)传播的带电粒子束(101)于所述样本(10)上；
处理单元(160)，经配置以确定所述物镜(150)的第一聚焦强度，所述第一聚焦强度适用于聚焦所述带电粒子束(101)于所述样本(10)的第一表面区域(11)上，所述样本的所述第一表面区域在光轴(A)的方向中布置在距所述物镜(150)的第一距离(D1)处；
计算单元(170)，经配置以基于在所确定的所述第一聚焦强度处的聚焦电流计算所述第一距离(D1)与预定工作距离(WD)之间的差值(13)；和
调整单元(180)，经配置以通过所计算的所述差值(13)调整所述第一表面区域(11)与所述物镜(150)之间的距离。
20.如权利要求19所述的带电粒子束装置，其中所述调整单元(180)包括载物台运动控制器(181)，所述载物台运动控制器经配置以在所述光轴(A)的所述方向中移动所述载物台(20)。
21.如权利要求19所述的带电粒子束装置，其中所述处理单元(160)包括图像采集和分析单元。
22.如权利要求19所述的带电粒子束装置，其中所述处理单元(160)包括自动聚焦装置。
23.如权利要求19至22中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述计算单元(170)包括存储器，其中表格或函数储存于所述存储器中，所述表格或函数建立所述物镜(150)的聚焦强度与所述物镜(150)的相应聚焦距离(FD)的关系。
24.如权利要求19至22中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述物镜(150)包括减速场部件(152)，所述减速场部件经配置以将所述带电粒子束(101)减速至5keV或更少的着陆能量。
25.如权利要求23所述的带电粒子束装置，其中所述物镜(150)包括减速场部件(152)，所述减速场部件经配置以将所述带电粒子束(101)减速至5keV或更少的着陆能量。
26.如权利要求19至22中任一项所述的带电粒子束装置，其中所述载物台(20)经配置以用于支撑用于显示器制造的大面积基板，所述大面积基板具有1m2或更大的尺寸。
27.如权利要求23所述的带电粒子束装置，其中所述载物台(20)经配置以用于支撑用于显示器制造的大面积基板，所述大面积基板具有1m2或更大的尺寸。
28.如权利要求24所述的带电粒子束装置，其中所述载物台(20)经配置以用于支撑用于显示器制造的大面积基板，所述大面积基板具有1m2或更大的尺寸。
CN201880064037.7A 2017-10-12 2018-08-23 利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置 Active CN111164726B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/782,649 2017-10-12
US15/782,649 US10345250B2 (en) 2017-10-12 2017-10-12 Method of inspecting a sample with a charged particle beam device, and charged particle beam device
PCT/EP2018/072802 WO2019072448A1 (en) 2017-10-12 2018-08-23 METHOD FOR INSPECTING SAMPLE WITH CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, AND CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111164726A CN111164726A (zh) 2020-05-15
CN111164726B true CN111164726B (zh) 2023-07-18

Family

ID=63556277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880064037.7A Active CN111164726B (zh) 2017-10-12 2018-08-23 利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10345250B2 (zh)
KR (1) KR102477184B1 (zh)
CN (1) CN111164726B (zh)
TW (1) TWI746884B (zh)
WO (1) WO2019072448A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7237769B2 (ja) * 2019-08-08 2023-03-13 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
US11328895B2 (en) * 2020-07-24 2022-05-10 Fei Company Particle beam focusing
KR102824090B1 (ko) * 2020-07-29 2025-06-20 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 하전 입자 빔 디바이스로 샘플을 이미징하는 방법, 하전 입자 빔 디바이스를 교정하는 방법 및 하전 입자 빔 디바이스
US11791128B2 (en) * 2021-10-13 2023-10-17 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Method of determining the beam convergence of a focused charged particle beam, and charged particle beam system
JP2023068825A (ja) 2021-11-04 2023-05-18 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
US20230326704A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Kla Corporation Miniature hybrid electron beam column
US12308203B2 (en) * 2022-04-27 2025-05-20 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Methods of determining aberrations of a charged particle beam, and charged particle beam system
CN115219538B (zh) * 2022-06-21 2024-12-31 无锡量子感知研究所 校准方法、扫描电镜、控制装置和存储介质
CN117706757B (zh) * 2023-11-20 2024-08-23 奈米科学仪器装备(杭州)有限公司 基于双z轴的对焦装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102332382A (zh) * 2010-06-22 2012-01-25 卡尔蔡司Nts有限责任公司 加工物体的方法
CN104870986A (zh) * 2012-12-28 2015-08-26 Fei公司 用于执行自动化矿物学的过程
KR20170083583A (ko) * 2014-12-10 2017-07-18 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 높이 측정 장치 및 하전 입자선 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1308203C (en) * 1989-06-01 1992-09-29 Nanoquest (Canada) Inc. Magnification compensation apparatus
US20060060781A1 (en) 1997-08-11 2006-03-23 Masahiro Watanabe Charged-particle beam apparatus and method for automatically correcting astigmatism and for height detection
US6107637A (en) * 1997-08-11 2000-08-22 Hitachi, Ltd. Electron beam exposure or system inspection or measurement apparatus and its method and height detection apparatus
US6335532B1 (en) * 1998-02-27 2002-01-01 Hitachi, Ltd. Convergent charged particle beam apparatus and inspection method using same
JP4084905B2 (ja) * 1999-05-14 2008-04-30 株式会社東芝 パターン寸法測定装置およびパターン寸法測定方法
US6521891B1 (en) * 1999-09-03 2003-02-18 Applied Materials, Inc. Focusing method and system
JP2001304840A (ja) * 2000-04-26 2001-10-31 Advantest Corp 電子ビーム測長装置及び測長方法
JPWO2002056332A1 (ja) * 2001-01-10 2004-05-20 株式会社荏原製作所 電子線による検査装置、検査方法、及びその検査装置を用いたデバイス製造方法
JP2005005125A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP4511303B2 (ja) * 2004-10-05 2010-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置および寸法測定方法
JP4426519B2 (ja) 2005-11-11 2010-03-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光学的高さ検出方法、電子線測定装置および電子線検査装置
JP5474312B2 (ja) * 2007-06-20 2014-04-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子ビーム装置及びその制御方法
US7960697B2 (en) * 2008-10-23 2011-06-14 Hermes-Microvision, Inc. Electron beam apparatus
US9330884B1 (en) * 2014-11-11 2016-05-03 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Dome detection for charged particle beam device
CN107110799A (zh) * 2014-12-22 2017-08-29 应用材料公司 用于检查基板的设备、用于检查基板的方法、大面积基板检查设备及其操作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102332382A (zh) * 2010-06-22 2012-01-25 卡尔蔡司Nts有限责任公司 加工物体的方法
CN104870986A (zh) * 2012-12-28 2015-08-26 Fei公司 用于执行自动化矿物学的过程
KR20170083583A (ko) * 2014-12-10 2017-07-18 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 높이 측정 장치 및 하전 입자선 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
扫描电镜工作距离和加速电压与图像清晰度的关系研究;史永红;许长峰;缪有志;邹珍友;邹如意;杨梦;徐茂鑫;邢桂培;林国庆;王庆亚;;实验技术与管理(第08期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200068681A (ko) 2020-06-15
KR102477184B1 (ko) 2022-12-12
TWI746884B (zh) 2021-11-21
TW201930867A (zh) 2019-08-01
US10345250B2 (en) 2019-07-09
WO2019072448A1 (en) 2019-04-18
CN111164726A (zh) 2020-05-15
US20190113470A1 (en) 2019-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111164726B (zh) 利用带电粒子束装置检查样本的方法、和带电粒子束装置
US9966227B2 (en) Specimen observation method and device using secondary emission electron and mirror electron detection
US11610755B2 (en) Method of automatically focusing a charged particle beam on a surface region of a sample, method of calculating a converging set of sharpness values of images of a charged particle beam device and charged particle beam device for imaging a sample
TWI813795B (zh) 用於在基板上進行臨界尺寸量測的方法、及用於檢測基板及切割在基板上的電子裝置的設備
TWI827955B (zh) 使用帶電粒子束裝置對樣品成像的方法、校準帶電粒子束裝置的方法及帶電粒子束裝置
KR102779556B1 (ko) 하전 입자 빔의 수차들을 결정하는 방법들, 및 하전 입자 빔 시스템
KR20250061650A (ko) 하전 입자 빔 시스템에서 검출 경로를 특성화하는 방법 및 하전 입자 거울
KR20250016322A (ko) 하전 입자 빔 디바이스의 편향기들을 교정하기 위한 방법, 및 하전 입자 빔 디바이스
CN118872022A (zh) 基板的在线检查方法、扫描电子显微镜、和计算机可读取介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant