本文的描述涉及帶電粒子檢測，并且更具體而言，涉及可應(yīng)用于帶電粒子束檢測的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
1、檢測器可以被用于感測物理上可觀察到的現(xiàn)象。例如，諸如電子顯微鏡的帶電粒子束工具可以包括接收從樣品投射的帶電粒子并且輸出檢測信號的檢測器。檢測信號可以被用于重建受檢查的樣品結(jié)構(gòu)的圖像，并且可以被用于例如揭示樣品中的缺陷。在半導(dǎo)體設(shè)備的制造中，檢測樣品中的缺陷變得越來越重要，半導(dǎo)體設(shè)備可以包括大量密集封裝的小型化集成電路(ic)組件。為此，可以提供專用的檢查工具。
2、在檢查領(lǐng)域的一些應(yīng)用中，例如使用掃描電子顯微鏡(sem)的顯微鏡，可以跨樣品掃描電子束，以從樣品生成的反向散射或次級電子中導(dǎo)出信息。反向散射電子(或更一般的反向散射粒子)和次級電子(或更一般的次級粒子)可以被統(tǒng)稱為返回粒子。在相關(guān)技術(shù)中，sem工具中的電子檢測系統(tǒng)可以包括被配置為檢測來自樣品的電子的檢測器。sem工具中現(xiàn)有的檢測器可以只檢測射束的強度。常規(guī)檢測系統(tǒng)的靈敏度可能受到較差的信噪比(snr)的限制，特別是當(dāng)射束電流降低到例如皮安范圍時。在一些檢測方法中，可以使用面積等于、小于或大于射束點面積的大面積半導(dǎo)體檢測器或一組小面積半導(dǎo)體檢測器。由傳入的電子束感生的電流可以在檢測器內(nèi)生成，然后被檢測器后面的放大器放大。
3、隨著半導(dǎo)體設(shè)備的持續(xù)小型化，檢測系統(tǒng)可以使用越來越低的電子束電流。隨著射束電流的降低，維持snr變得更加困難。例如，當(dāng)探針電流降低至200pa或以下時，snr可能急劇下降。較差的snr可以需要采取措施，諸如圖像平均或延長與樣品圖像中每個像素的信號相對應(yīng)的積分時間，這可能增加樣品表面上的電子劑量，造成表面充電偽影或其他有害影響。這類措施也可以降低檢查系統(tǒng)的總吞吐量。
4、在相關(guān)技術(shù)中，粒子計數(shù)可以用于低電流應(yīng)用。粒子計數(shù)可以被用于檢測器，諸如everhart-thornley檢測器(etd)，該檢測器可以使用閃爍體和光電倍增管(pmt)。在一些應(yīng)用的探針電流范圍內(nèi)，諸如8pa至100pa，etd可以表現(xiàn)出良好的snr。然而，閃爍體的光產(chǎn)率可能隨著累積的電子劑量而降低，因此具有有限的壽命。閃爍體的老化也可能造成系統(tǒng)級的性能漂移，并且可能造成生成不均勻的圖像。因此，etd可能不適合用在檢查工具中，尤其是當(dāng)用于半導(dǎo)體制造設(shè)施中時，在半導(dǎo)體制造設(shè)施中，可能需要每周7天、每天24小時運行。
5、需要一種帶電粒子檢測器，該帶電粒子檢測器可以在寬范圍的探針電流下(例如從約40pa至1na)實現(xiàn)高snr和良好性能。同時，檢測器應(yīng)當(dāng)確保穩(wěn)定的量子效率和長壽命以及低性能漂移，例如即使在連續(xù)操作中使用1na或更大的探針電流時。
6、采用相關(guān)技術(shù)方法的檢測系統(tǒng)可能面臨檢測靈敏度和snr的限制，特別是在低電子劑量下。為了改進snr，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)提出了所謂的像素化電子計數(shù)檢測器，其中檢測器被細分為大量的感測元件，這些感測元件的輸出被組合以生成檢測信號。然而，像素化電子計數(shù)檢測器仍然受到噪聲的影響，在這方面需要另外的改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本公開的實施例提供了一種校準(zhǔn)帶電粒子評估裝置中的帶電粒子檢測器的方法，該帶電粒子檢測器具有感測元件陣列，該感測元件陣列被配置為響應(yīng)于來自樣品的入射次級粒子或反向散射粒子而生成電信號；該方法包括：
2、跨包括如邊緣的感興趣特征和平坦形貌的校準(zhǔn)樣品掃描帶電粒子束；
3、響應(yīng)于返回粒子而從感測元件接收電信號，返回粒子響應(yīng)于帶電粒子束而被生成，以針對特征形貌獲得作為檢測器上的位置的函數(shù)的返回粒子的特征分布，以及針對平坦形貌獲得作為檢測器上的位置的函數(shù)的返回粒子的平坦分布；以及
4、基于特征分布和平坦分布，選擇感測元件的子集以用于樣品的評估。
5、本公開的實施例提供一種校準(zhǔn)帶電粒子評估裝置中的帶電粒子檢測器的方法，該帶電粒子檢測器具有感測元件陣列，該感測元件陣列被配置為響應(yīng)于來自樣品的入射次級粒子或反向散射粒子而生成電信號；該方法包括：
6、跨具有已知形貌的校準(zhǔn)樣品掃描帶電粒子束；
7、響應(yīng)于次級粒子和反向散射粒子而從感測元件接收電信號，次級粒子和反向散射粒子響應(yīng)于帶電粒子束而被生成，以獲得作為檢測器上的位置的函數(shù)的次級粒子和反向散射粒子的組合分布；
8、估計次級粒子和反向散射粒子之中的作為檢測器上的位置的函數(shù)的反向散射粒子的分布；
9、從次級粒子和反向散射粒子的組合分布中減去反向散射粒子的分布，以獲得次級粒子的分布；以及
10、基于反向散射粒子的分布和次級粒子的分布，選擇感測元件的子集以用于樣品的評估。
11、本公開的實施例提供了一種帶電粒子評估系統(tǒng)，包括：
12、帶電粒子束裝置，該帶電粒子束裝置被配置為將帶電粒子束引導(dǎo)到樣品上，使得次級粒子和反向散射粒子響應(yīng)于帶電粒子束而被生成；
13、感測元件陣列，該感測元件陣列被配置為響應(yīng)于來自樣品的入射次級粒子或反向散射粒子而生成電信號；以及
14、控制器，該控制器被配置為選擇性激活該感測元件集的第一子集，選擇性去激活該感測元件集的第二子集，并且將選定子集的電信號組合為檢測器輸出信號，其中選擇性激活和選擇性去激活基于次級粒子或反向散射粒子的預(yù)測分布。
15、本公開的實施例提供了一種檢測帶電粒子的方法，包括：
16、通過上述方法配置帶電粒子評估系統(tǒng)的檢測器；
17、使用帶電粒子評估系統(tǒng)將帶電粒子束引導(dǎo)到樣品上，使得次級粒子和反向散射粒子響應(yīng)于帶電粒子束而被生成；
18、將次級粒子和反向散射粒子引導(dǎo)到檢測器；
19、激活感測元件陣列的第一子集；
20、將第一子集的電信號組合為檢測器輸出信號；以及
21、去激活感測元件陣列的第二子集。
22、本公開的實施例提供一種配置帶電粒子評估系統(tǒng)的檢測器的方法，該檢測器具有感測元件陣列，該感測元件陣列被配置為響應(yīng)于來自樣品的入射次級粒子或反向散射粒子而生成電信號，該方法包括：
23、基于從次級粒子或反向散射粒子的預(yù)測分布導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，選擇該感測元件集的第一子集以用于激活；以及
24、基于預(yù)測分布，選擇該感測元件集的第二子集以用于去激活；
25、其中第一子集具有與第二子集不同的入射次級粒子與入射反向散射粒子的預(yù)測比率。
26、應(yīng)當(dāng)理解，前述一般說明和以下詳細說明僅為示例性和解釋性說明，并且不限制如可以要求保護的所公開的實施例。
1.一種帶電粒子評估系統(tǒng)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以比率模式操作，其中所述選定子集被選擇為實現(xiàn)跨所述感測元件陣列的次級粒子與反向散射粒子的檢測的期望比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以對比度模式操作，其中所述選定子集被選擇為實現(xiàn)所述檢測器輸出信號的期望對比度噪聲比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以靈敏度模式操作，其中所述選定子集被選擇為實現(xiàn)對所述樣品上的例如邊緣的特征的期望靈敏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以向內(nèi)徑向模式操作，其中所述選定子集由檢測器參考點的選定半徑內(nèi)的感測元件組成，所述檢測器參考點期望地是所述檢測器上的粒子的撞擊區(qū)域的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以向外徑向模式操作，其中所述選定子集由檢測器參考點的選定半徑外的感測元件組成，所述檢測器參考點期望地是所述檢測器上的粒子的撞擊區(qū)域的中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以環(huán)形徑向模式操作，其中所述選定子集由檢測器參考點的選定最大半徑內(nèi)和所述檢測器參考點的選定最小半徑外的感測元件組成，所述檢測器參考點期望地是所述檢測器上的粒子的撞擊區(qū)域的中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以形狀模式操作，其中所述選定子集由形成從以下構(gòu)成的組中選擇的形狀的感測元件組成：圓形、橢圓形、環(huán)形、正方形、矩形、鉆石形、菱形、凹凸形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為以分離模式操作，其中所述選定子集由形成多個分離區(qū)域的感測元件組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為：可選地通過去激活對未包括在所述選定子集中的感測元件的供電，來去激活未包括在所述選定子集中的感測元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子評估系統(tǒng)，其中所述帶電粒子束裝置被配置為將多個帶電粒子束引導(dǎo)到所述樣品上；并且包括用于所述多個帶電粒子束中的每一個帶電粒子束的感測元件陣列。
12.一種包括指令集的非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)，所述指令集能夠由控制器的一個或多個處理器實行，以使得所述控制器控制帶電粒子評估系統(tǒng)來執(zhí)行配置帶電粒子評估系統(tǒng)的檢測器的方法，所述檢測器具有感測元件陣列，所述感測元件陣列被配置為響應(yīng)于來自樣品的入射次級粒子或反向散射粒子而生成電信號，所述方法包括：
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其中所述第一子集被選擇為具有比所述第二子集高的入射次級粒子與入射反向散射粒子的預(yù)測比率；或者具有比預(yù)定比率高的入射次級粒子與入射反向散射粒子的預(yù)測比率；或者捕獲從所述樣品入射的至少預(yù)定比例的次級粒子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其中所述第一子集由檢測器參考點的選定半徑內(nèi)的感測元件組成，所述檢測器參考點期望地是所述檢測器上的粒子的撞擊區(qū)域的中心，并且所述第二子集由所述檢測器參考點的選定半徑外的感測元件組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其中所述第一子集被選擇為具有比所述第二子集高的對所述樣品上的預(yù)定特征類型的靈敏度。