多束带电粒子系统与在多束带电粒子系统中控制工作距离的方法与流程

本发明涉及粒子束系统及操作多束带电粒子系统的方法。

背景技术：

1、粒子束系统使用粒子光学单元以所期望的方式影响带电粒子束，使得例如用带电粒子束可以获得成像。带电粒子可以是例如电子或离子，并且粒子束系统可以用于例如显微镜或微光刻装置。

2、用于晶圆检查的多束带电粒子系统通常具有多个粒子光学部件，每个部件影响通过各自的粒子光学部件的粒子束。举例来说，粒子光学部件可以是粒子光学透镜，其对于粒子束具有聚焦效果；或粒子光学部件可以是束偏转器，其将粒子束偏转一角度。为此目的，粒子光学部件提供作用在粒子束的带电粒子上的电场和/或磁场，并且通过所改变的电场和/或磁场强度可以设定这些效果的值或强度，例如通过改变施加到提供电场的元件的电压，或通过改变馈送给产生磁场的线圈的电流。

3、在粒子光学单元的情况中，每个粒子光学部件的效果必须设定，使得用于晶圆检查的多束带电粒子系统提供所期望的效果，诸如，例如物平面到像平面的粒子光学成像。实际上，正确设定用于晶圆检查的多束带电粒子系统的粒子光学部件的效果通常并不容易，因为多个粒子光学部件以复杂的方式相互作用。

4、在用于晶圆检查的多束带电粒子系统提供粒子光学成像的情况中，可能期望改变成像的工作距离wd。工作距离是粒子光学透镜的下平面与物平面之间的距离，待研究的晶圆表面位于物平面中。通常，工作距离wd的变化通过可在z方向上移动的晶圆台来避免。通过晶圆台的移动，可以将不同厚度的基材表面定位在像平面中。然而，利用在z方向具有移动能力的晶圆台，引入其他不需要的效果。例如，晶圆台可能会受到定位不精确的效果，包括倾斜和由漂移或振动所引起的效果。因此，希望避免使用在z方向上可移动的晶圆台，但在诸如晶圆的基材的厚度变化的情况下，仍然存在用于晶圆检查的多束带电粒子系统中工作距离wd变化的问题。

5、这可以通过改变粒子光学透镜中的一个的聚焦效果来实现。然而，这通常也具有其他效果，诸如旋转的变化、放大率的变化、粒子子束流远心度的变化或次级电子收集效率的变化。为了避免这种现象，则也必须改变其他粒子光学部件的效果。

6、多束带电粒子系统用于晶圆检查任务。在此，除了对分辨率和图像传真度的高要求外，高产量(throughput)也非常重要。特别是当单个晶圆的不同检查点之间发生厚度变化时，必须非常快速实现wd改变。用于操作多束带电粒子系统帮助设定粒子光学部件效果的处理，使得多束带电粒子系统总体上具有改变wd的预期效果，而不会引起其他寄生效应的现有技术方法对于晶圆检查任务来说太慢了。在实践中，希望改变用于晶圆检查的多束带电粒子系统的wd，使得由于wd的改变，仅wd改变，而其他性能规格保持不变。为此，需要联合改变多个粒子光学部件的参数。然而，难以确定单个粒子光学部件的操作参数所需的变化。在现有技术中，这被迭代地执行，因此对于具有高产量要求的晶圆检查任务来说变慢。

7、因此，本发明之目的是提出一种用于快速操作用于晶圆检查的多束带电粒子系统的方法，该方法包括粒子光学部件的设定效果，使得工作距离wd在短时间内改变，而不对图像分辨率和图像传真度产生任何寄生或不必要的效果。此外，本发明之目的是提供一种粒子束系统，其使用多重粒子束来产生成像，其中工作距离可以快速有效的方式设定，而晶圆台不在平行于工作距离的方向上移动。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种操作用于晶圆检查的多束带电粒子系统的方法，该系统具有多个粒子光学部件，至少一个粒子束穿过这些部件，并且通过其可快速改变工作距离wd，而不会对成像性能(例如分辨率或图像传真度)产生任何不良效果。该方法让晶圆检查任务具备高产量。

2、根据实施例，本发明提供一种设定用于晶圆检查的多束带电粒子系统(1)的工作距离wd的方法、及用于晶圆检查的多束带电粒子系统(1)。多束带电粒子系统(1)配置为利用多个初级带电粒子子束流(3)的光栅(41)执行晶圆检查任务。工作距离wd定义为多束带电粒子系统(1)的参考平面(109)与晶圆(7)的晶圆表面(25)之间平行于光轴(105)的距离。该方法包含确定多束带电粒子系统(1)在第一晶圆检查任务的第一检查部位(33、35)处的第一工作距离wd1的步骤、及确定第一工作距离wd1的所需变化dwd以实现后续第二晶圆检查任务的在第二检查部位(33、35)处第二工作距离wd2的步骤。该方法还包含在维持晶圆检查任务成像规格的同时，计算能够联合将第一工作距离wd1改变到第二工作距离wd2的一组n个部件参数中的n个参数值p(1…n)的步骤。在进一步的步骤中，将计算出的n个参数值p(1…n)提供给多束带电粒子系统(1)的部件，并在第二检查部位以具有所计算参数值p(1…n)的检查设定以及第二晶圆检查任务的成像规格内的对应图像特性，来执行第二晶圆检查任务。为了实现晶圆检查任务的高产量要求，计算该组n个参数的n个参数值p(1…n)，例如通过从该组n个参数的第一组预定校正参数值p(c1,1…n)进行插值。在示例中，该组n个参数包含调整或改变扫描程序以操作多束带电粒子系统(1)的扫描偏转器(110)的参数，其中扫描程序改变包含扫描旋转以补偿多个初级子束流(3)的光栅(41)旋转和/或改变扫描线中扫描像素数以补偿多个初级子束流(3)之间的间距。在示例中，该组n个参数还包含至少参数以控制多束带电粒子系统(1)的以下多个部件之一：微透镜阵列(306.1)、作为偏转器阵列(306.3)以调整多个子束流(3)的间距的阵列元件、第一场透镜(307、308)、第二场透镜(99)、物镜(102)、分束器(400)、用于供电极产生延迟场的电压供应器(503)、或远心补偿器阵列(390)。在示例中，确定第一工作距离wd1的步骤包含用距离传感器(107)测量晶圆表面(25)与参考平面(109)之间的第一工作距离wd1。

3、在实施例中，该方法还包含将晶圆(7)装载到晶圆台(500)的步骤，该晶圆台具有在平行于多束带电粒子系统(1)的光轴(105)的z方向上的固定位置，并将晶圆(7)定位在多束带电粒子系统(1)的物镜(102)的参考平面(109)外的第一检查部位(33、35)。该方法还包含用具有在平行于多束带电粒子系统(1)的光轴(105)的z方向上具有固定位置的晶圆台(500)，将晶圆(7)移动至第二检查部位(33、35)的步骤。在示例中，确定实现第二工作距离wd2所需的变化dwd的步骤包括用距离传感器(107)测量晶圆表面(25)与参考平面(109)之间的第二工作距离wd2。

4、在实施例中，计算n个参数值p(1…n)的步骤包含从具有第一组校正参数值p(c1,1…n)的第一检查设定及具有第二组校正参数值p(c2,1…n)的第二检查设定中选择检查设定的步骤。检查设定的选择可根据工作距离变化相对于根据第一组或第二组校正参数值p(c1,1…n)或p(c2,1…n)的n个参数值之至少一参数变化之灵敏度来执行。例如，根据第二晶圆检查任务的鲁棒性要求而通过选择第二检查设定来选择检查设定，其中工作距离的变化相对于n个参数值中的至少一参数变化具有最小灵敏度。在替代的示例中，根据第二晶圆检查任务的速度要求通过选择检查设定来选择检查设定，其中工作距离的变化相对于n个参数值中的至少一个参数变化具有最大灵敏度。在进一步的示例中，检查设定的选择系根据第二晶圆检查任务的成像性能的阈值要求来执行。

5、一般而言，第一组预定校正参数值p(c1,1…n)包含在至少三个校正工作距离的预定校正参数值p(c1,1…n)，以及根据第二工作距离wd2的n个参数值p(1…n)根据在至少三个校正工作距离的预定校正参数值p(c1,1…n)插值所得到。

6、在实施例中，该方法还包含在至少三个校正工作距离z1、z2和z3处确定第一组预定校正参数值p(c1,1…n)，并将该预定校正参数值p(c1,1…n)存储在多束带电粒子系统(1)的存储器中的校正步骤。

7、在实施例中，该方法还包含以下步骤：将检查设定与第二检查任务的检测结果一起存储在存储器中，及执行该检测结果的后处理并在该后处理期间考虑所存储的检查设定。随着根据检查设定改变wd，成像性能也可改变。成像性能的改变在检查设定选择期间经常为已知，例如当检查设定包括晶圆检查任务的扫描程序改变时。成像性能的这种变化可在检测结果的后处理期间得到补偿，例如在图像拼接操作或计量应用期间。

8、根据本发明的实施例，提供一种用于晶圆检查的多束带电粒子系统(1)，其配置为执行前述任何方法。一种用于晶圆检查的多束带电粒子系统(1)包含对象照射单元(100)，用于将多个初级带电粒子子束流(3)聚焦在晶圆(7)的表面(25)上；及晶圆台(500)，其配置为用于将晶圆(7)保持在具有与多束带电粒子系统(1)的光轴(105)平行的z方向上的固定位置，并且配置为横向移动晶圆(7)。多束带电粒子系统(1)还包含检测单元(200)，其包含带电粒子检测器(207)；及多个部件，用于联合改变晶圆表面(25)与照射单元(100)中物镜(102)的参考表面(109)间之工作距离wd，同时维持晶圆检查任务的成像规格。多束带电粒子系统(1)还包含控制单元(800)，其配置为用于确定晶圆表面(25)上检查部位的第一工作距离wd1。控制单元(800)连接到用于联合改变工作距离wd的多个部件。控制单元(800)配置为确定参数值p(1…n)并将参数值p(1…n)提供给多个部件，用于联合将工作距离改变为第一工作距离wd1，同时维持晶圆检查任务的成像规格。控制单元(800)还包含用于存储至少第一组预定校正参数值p(c1,1…n)的存储器，并且其中控制单元(800)配置为计算来自第一组预定校正参数值p(c1,1…n)的参数值p(1…n)，例如通过插值。多个部件中的第一部件可以是扫描偏转器(110)，并且控制单元(800)可以决定扫描程序并将其提供给扫描偏转器(110)，以维持晶圆检查任务的成像规格。一般来说，多个部件可包含微透镜阵列(306.1)、作为偏转器阵列(306.3)以调整多个子束流(3)的间距的阵列元件、第一场透镜(307、308)、第二场透镜(99)、物镜(102)、分束器(400)、用于电极产生延迟场的电压供应器(503)、或远心补偿器阵列(390)的至少一个。多束带电粒子系统(1)可以还包含距离传感器(107)，其连接到控制单元(800)，其在使用期间测量参考表面(109)和晶圆表面(25)之间的工作距离。