CN119404282A 半导体带电粒子检测器及其方法 （Asml荷兰有限公司）

2024.12.20PCT/EP2023/0695542023.07.13WO2024/028076EN2024.02.08公开了在带电粒子束装置中使用带电粒子测元件被配置为接收从样品生成的多个带电粒许多个带电粒子中的能量大于第一阈值的带电备被配置为检测被允许通过第一设备的带电粒2衬底，包括多个感测元件，所述多个感测元件被配置为接收从样品检测所述多个带电粒子中的能量等于或低于第一阈值的2.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第一设备还被配置为在高于所述3.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第一设备包括单光子雪崩二极管4.根据权利要求3所述的带电粒子检测器，其中所述第一设备还被配置为在盖革模式5.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第一阈值取决于所述第一设备的6.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第一阈值取决于所述第一设备的7.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第一阈值取决于施加到所述第一8.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中响应于检测到所述多个带电粒子中的所述带电粒子，所述第一设备被配置为生成与所述带电粒子的到达时间相对应的第一信9.根据权利要求1所述的带电粒子检测器，其中所述第二设备相对于传入带电粒子的12.根据权利要求11所述的带电粒子检测器，其中所检测到的所述带电粒子的所述能13.根据权利要求12所述的带电粒子检测器，其中所检测到的所述带电粒子的所述能量基于所生成的所述信号的所述幅度高于预定阈值能量的持14.根据权利要求11所述的带电粒子检测器，其中由所述第二设备检测到的所述带电粒子的所述能量高于所述第一阈值而低于第3激活所述第一设备以使得能够检测所述多个带电粒子中的能量等于或低于第一阈值在所述多个带电粒子中的能量大于所述第一阈值的第二带电粒子经过所述第一设备4[0002]本申请要求于2022年8月4日提交的并且其全部内容通过引用并入本文的美国申5[0008]本公开的另一方面涉及一种使用包括多个感测元件的衬底进行带电粒子检测的[0012]图2是图示了根据本公开的实施例的可以是图1的示例性电子束检查系统的一部[0013]图3图示了根据本公开的实施例的被配置为从样品接收次级带电粒子的带电粒子[0014]图4图示了根据本公开的实施例的包括感测元件的示例性带电粒子检测器的示意[0015]图5A图示了根据本公开的实施例的图4的带电粒子检测器的示例性感测元件的横[0016]图5B图示了根据本公开的实施例的图4的带电粒子检测器的示例性感测元件的横[0018]图7图示了根据本公开的实施例的示例性检测设备对接收和检测诸如广泛能量范6[0023]提高产率的一个部件是监测芯片制造过程以确保其生产足够数目的功能集成电[0024]在SEM中，初级探测电子束的电子与样品相互作用可以生成次级电子、背散射电取样品信息的几种方式中的一个方式是检测带电粒子并且将它们所携带的信息转换为诸互作用体积的较深区域发射的能量较高的背散射电子可以提供与材料的化学组成物和整极管)上的传入电子的几种现有技术中的一种现有技术包括设定阈值。可以设置一个或多电子能量下的第二阈值可以被用来标识由感测元件接收的电子是来自样品的次级电子还7[0026]本公开的一些方面可以通过提供包括SPAD和PIN二极管设备的带电粒子检测器来在同一衬底上的SPAD设备和PIN二极管设备。相对于从样品发射的传入带电粒子的入射方PIN设备用于解析能量可以实现更大的动态范围辨别。SPAD设备还可以对带电粒子的到达[0028]现在，参考图1，图1图示了根据本公开的实施例的示例性电子束检查(EBI)系统[0030]装载锁定腔室20连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，该装载/锁定真空泵系50可以是被配置为实施对带电粒子束检查系统100的各种控制的计算机。控制器50还可以8[0036]在一些实施例中，物镜组件232可以包括经修改的摆动物镜减速浸没透镜初级电子束204由被施加到阳极222的加速电压加速。初级电子束204的一部分穿过枪孔径径阵列235中的孔径。穿过限束孔径阵列235中的孔径的电子可以被经修改的SORIL透镜聚减少在样品250的表面附近和在样品250的表面上撞击初级电子束204的能量。与极片232a组件的一个或多个偏转器可以使初级电子束204偏转以便于在样品250上进行束扫描。例子束204偏转到样品250的顶部表面的不同位置上，以为样品250的不同部分的图像重构提[0038]在接收到初级电子束204时，背散射电子(BSE)和次级电子(SE)可以从样品250的传感器表面上形成对应束斑。电子检测器244可以生成表示所接收到的次级电子束斑的强背散射电子束的强度和所得次级电子束斑可以根据样品250的外部结构或内部结构而变9此，图像获取器可以获取样品250的各区域的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功检晶片结构的图像。经重构的图像可以被用来揭示样品250的内部结构或外部结构的各种[0041]在一些实施例中，控制器50可以控制电动载物台234以在检查期间移动样品25在一些实施例中，控制器50可以使得电动载物台234能够以恒定速度在一个方向上连续移射样品350(类似于图2的样品250)的区域。在与初级带电粒子束304的带电粒子相互作用俄歇电子等带电粒子。类似于图2的带电粒子检测器244的带电粒子检测器344可以放置在[0044]带电粒子检测器344可以被设置为具有由检测器板的厚度分开的前表面352和后初级带电粒子束304沿着初级光轴301朝向样品350行进的路像处理器的高速晶片成像SEM。由EBI系统100生成的电子束可以照射样品的表面或可以穿444还可以包括不含有源部件(诸如感测元件之类)的区域456。区域456可以包括孔径或通电路系统可以控制用于将感测元件彼此连接的开[0051]在一些实施例中，带电粒子检测器的感测元件500可以包括形成在衬底上的两个设备520和PIN二极管设备540的近似边界进行标记的虚线是仅用于说明目的的视觉辅助是SPAD设备520的高掺杂p++区512可以通过蚀刻到衬底528中的、并且填充有导电材料的过例中，掺杂p区532可以形成触点汇流线，该触点汇流线被配置为形成与感测元件阵列(例备540可以包括由高电阻率、轻掺杂p型衬底528提供的p区和n区522。附加地或可替代地，n区522之间的电阻最小。反向偏压下的PIN二极管可以形成耗尽区(未图示)或不含电荷载[0056]在被配置为用于带电粒子检测的二极管中，由于例如半导体结构的晶格中的缺射等之类的各种噪声源可能在检测器输出中会造成非预期的电流波动[0058]在SEM中，带电粒子(诸如初级探测电子束的电子)与样品的相互作用可以生成次量可以在从1eV到初级带电粒子束的着陆能量的范围内。发射能量可以是发射深度和相互用体积的较深区发射的能量较高的背散射电子可以提供与材料的化学组成物和整体性质[0059]在电子检测器上解析能量水平并且标识传入电子的几种现有技术中的一种现有高电子能量水平，但是解析从1eV跨越至初级带电粒子的着陆能量的广泛范围的电子能量测低能量电子的几种方式中的一种方式可以包括使用SPAD设备，其提供高增益或信号放[0060]感测元件500的SPAD设备520可以被配置为检测低能带电粒子(例如，低能次级电体制作技术可以被用来制作SPAD设备520和PIN二极管设或0.4[0063]在一些实施例中，可以基于高掺杂n++区514或高掺杂p++区512或两者的掺杂浓度原子/cm3或更大、1×1016原子/cm3或更大、1++区514或高掺杂p++区512。控制器(例如，图2的控制器50)可以包括被配置为向SPAD设备二极管中的电流流动可能未必停止。可以通过将二极管与电源断开来停止二极管中的电[0068]使用诸如被偏压到雪崩模式或盖革计数模式的二极管的增益效应可能会牵涉到与增益效应相关联的有限时间。二极管可以具有与增益效应发生所花费的时间有关的速[0069]再次参考图5A，PIN二极管设备540可以被配置为检测能量高于阈值能量Ths的带阈值可以辨别能量介于10eV至20eV的范围之间的带电粒子，第二阈值可以辨别能量介于能带电粒子的阈值能量可以基于p型衬底528的厚度而被确定。待由SPAD设备520检测的带PIN二极管设备540都没有被触发，则可能存在两个可能的原因—感测元件500没有接收到[0076]图6B图示了SPAD设备520可以被触发而PIN二极管设备540可以不被触发的情况。在这种情况下，可能存在两个可能的原因—低能带电粒子的到达记录或感测元件500计数粒子检测器获得的模拟结果的数据图700。半导体模拟器工具可以被用来模拟组合式SPAD和PIN二极管检测器在受到具有广泛范围的能量的带电粒子的影响时的响应。用于模拟的上的单光子雪崩二极管(SPAD)和PIN二极管的带电粒子检测设备，来检测广泛动态能量范的带电粒子。感测元件中的每个感测元件可以包括第一带电粒子检测设备(例如，图5A的[0083]在步骤830中，在多个带电粒子中的能量大于第一阈值的第二带电粒子通过第一子朝向第二设备(PIN二极管设备)通过。相对于来自样品的传入带电粒子的入射方向，在随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、[0092]2.根据条款1所述的带电粒子检测[0094]4.根据条款3所述的带电粒子检[0102]12.根据条款11所述的带电粒子检测器[0103]13.根据条款12所述的带电粒子检测量基于所生成的所述信号的所述幅度高于预定阈值能量的持[0104]14.根据条款11至13中任一项所述的[0105]15.根据条款13所述[0107]17.根据条款16所述的带电粒子[0108]18.根据条款16至17中任一项所述的带电[0109]19.根据条款16至18中任一项所述的带[0110]20.根据条款19所述的带电粒子检测器，其[0111]21.根据条款19至20中任一项所述的带电粒[0112]22.根据条款19至21中任一项所述的带电带电粒子，并且允许所述多个带电粒子中的能量大于所述第一阈值能量的带电粒子通过；[0121]26.根据条款25所述的带电粒子束装[0122]27.根据条款25和26中任一项所述[0123]28.根据条款27所述的带电粒子束装置，[0124]29.根据条款25至28中任一项所述的带电[0125]30.根据条款25至29中任一项所述的带[0126]31.根据条款25至30中任一项所述[0127]32.根据条款25至31中的任一项所[0128]33.根据条款25至32中任一项所述的带[0130]35.根据条款25至34中的任一项[0131]36.根据条款35所述的带电粒子束装[0132]37.根据条款36所述的带电粒子束量基于所生成的所述信号的所述幅度高于预定阈值能量的持[0133]38.根据条款35至37中任一项所述的带电[0134]39.根据条款37所述的[0136]41.根据条款40所述的带电粒[0137]42.根据条款40至41中任一项所述的带[0138]43.根据条款40至42中任一项所述的[0139]44.根据条款43所述的带电粒子束装置，[0140]45.根据条款43至44中任一项所述的带电粒子束[0141]46.根据条款43至45中任一项所述的带电[0142]47.根据条款25至46中任一项[0143]48.根据条款25至47中任一项所述的带电[0144]49.一种使用包括多个感测元件的衬底[0145]使用所述第一设备检测所述多个带电粒子中的能量等于或低于第一阈值的第一[0146]在所述多个带电粒子中的能量大于所述第一阈值的第二带电粒子穿过所述第一[0148]51.根据条款49和50中任一项所述的[0149]52.根据条款51所述的方法，其中所述第[0150]53.根据条款49至52中任一项所述[0151]54.根据条款49至53中任一项所[0152]55.根据条款49至54中任一项所[0153]56.根据条款49至55中任一项所述的方[0154]57.根据条款49至56中任一项所述[0156]59.根据条款49至58中任一项所述的方法[0157]60.根据条款