减小在样品与电子束工具的吸盘之间的温差的制作方法

减小在样品与电子束工具的吸盘之间的温差
1.交叉引用
2.本技术要求在2020年8月17日申请的美国申请第16/995,058号的优先权。该申请的公开内容通过引用以其全部并入本文中用于所有目的。


背景技术：

3.扫描电子显微镜是用于评估诸如半导体晶片之类的样品的高分辨率工具。
4.存在不同类型的扫描电子显微镜，包括用于检查可疑的缺陷的检查扫描电子显微镜，以及用于测量样品的微观结构的临界尺寸的临界尺寸扫描电子显微镜。
5.在每个扫描电子显微镜中，将样品定位在扫描电子显微镜的真空腔室内的同时对样品进行评估。
6.样品由吸盘支撑。吸盘由机械台移动。机械台包括引擎以及可在移动期间加热的其他部件，从而加热吸盘。
7.扫描电子显微镜应表现出纳米级分辨率。通过用具有极小横截面的电子束扫描样品区域来获得此纳米级分辨率。可以扫描样品的多个区域，通常是一个区域接另一个区域地扫描。
8.样品的区域预期包括感兴趣的纳米级特征。例如，感兴趣的纳米级特征可能遭受可疑缺陷。另外地或替代地，感兴趣的纳米级特征可以是应被测量的特征。
9.在扫描区域之前，机械台可以移动样品，使得区域位于电子束的视野内。
10.电子束的定位应该非常精确以便扫描感兴趣的纳米级特征。
11.归因于吸盘的加热，在吸盘与样品之间可能存在显著温差，使得当样品定位在吸盘上时，样品可能略微变形。
12.样品的变形可能引入不可容忍的位置误差。
13.越来越需要有效地减小吸盘与样品之间的显著温差。


技术实现要素：

14.可以提供用于减小吸盘与样品之间的温差的方法、非暂态计算机可读介质和检测系统。
附图说明
15.在本说明书的结束部分尤其指出和清楚地要求保护被视为本公开内容的实施例的主题。然而，当结合附图解读时，通过参考下列详细说明，可以最佳地理解本公开内容的关于组织和操作方法的实施例以及对象、特征和其优点，其中：
16.图1示出了方法的示例；
17.图2示出了电子束系统的示例；以及
18.图3示出了电子束系统的示例。
具体实施方式
19.在以下详细说明中，阐明许多特定细节以便提供对本公开内容的实施例的透彻理解。
20.然而，本领域技术人员应理解，可以在不存在这些特定细节的情况下实践本公开内容的本实施例。在其他情况下，并未详述所熟知的方法、程序和部件以免模糊本公开内容的本实施例。
21.在本说明书的结束部分尤其指出和清楚地要求保护被视为本公开内容的实施例的主题。然而，当结合附图解读时，通过参考下列详细说明，可以最佳地理解本公开内容的关于组织和操作方法的实施例以及对象、特征和其优点。
22.应了解，出于说明的简单和清晰的目的，附图中所示的元件未必按比例绘制。例如，为了清晰，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当时，附图标记可以在附图之间重复以指示对应或相似的元件。
23.因为本公开内容的所示出的实施例可以在大多数情况下使用本领域技术人员已知的电子部件和电路来实施，所以为了理解和了解本公开内容的本实施例的潜在概念并且为了不使本公开内容的本实施例的教导模糊或分散，不会以比上文所示出的被视为必需的程度更高的程度来解释细节。
24.本说明书中对方法的任何引用应该加以必要的变通应用于能够执行所述方法的系统并且应该加以必要的变通应用于非暂态并且存储用于执行所述方法的指令的计算机可读介质。
25.本说明书中对系统的任何引用应该加以必要的变通应用于可以被所述系统执行的方法并且应该加以必要的变通应用于非暂态并且存储被所述系统执行的指令的计算机可读介质。
26.本说明书中对非暂态计算机可读介质的任何引用应该加以必要的变通应用于在执行存储在计算机可读介质中的指令时可以应用的方法，并且应该加以必要的变通应用于被配置成执行存储在计算机可读介质中的指令的系统。
27.术语“和/或”意指另外地或替代地。
28.术语“电子束工具”是指可以产生一个或多个电子束并且用一个或多个电子束扫描样品(或样品的区域)的工具。扫描电子显微镜是电子束工具的非限制性示例。
29.图1示出了用于减小样品与电子束工具的吸盘之间的温差的方法100。
30.方法100可以从步骤110开始，其中确定位于电子束工具的装载端口处的样品的目标温度。
31.短语“位于装载端口处的样品”可以包括位于装载端口内的样品、由装载端口支撑的样品、定位在装载端口上的样品，、位于在装载端口内的样品架内的样品、位于由装载端口支撑的样品架中的样品、位于定位在装载端口上的样品架中的样品等。
32.步骤110可以包括监测吸盘温度的步骤112。
33.吸盘的温度可以随时间改变。一方面，机械台的移动可以加热吸盘。另一方面，吸盘的温度可以在两次移动之间降低
34.监测应该跟踪温度变化或至少跟踪在相关时间窗期间的温度。相关时间窗可以在将每一个样品提供到吸盘之前。
35.监测可以包括测量吸盘的一个或多个位置的温度。监测可以包括测量与吸盘热耦接的一个或多个位置或与吸盘具有已知温度关系的任何位置的温度。可以以连续方式或以非连续方式等来执行温度的测量。
36.可以例如在一个或多个样品被发送到吸盘之前监测温度。监测可以在将样品发送到吸盘之前发生足够多次，使得可以在样品被发送之前将样品的温度设定为目标温度。
37.可以在不监测温度的情况下估计吸盘的温度。例如，对吸盘温度的估计可以基于对温度的模拟或基于对吸盘的归因于移动的预期温度变化的任何其他估计。
38.步骤110也可以包括步骤116。步骤112后面可以是步骤116，其中基于步骤112的结果确定目标温度。
39.步骤116也可以对在样品从装载端口到吸盘的移动期间的样品温度变化作出响应。可以以任何其他方式监测、估计或计算温度变化。样品的温度预期在将样品从样品架传送到吸盘期间降低。
40.步骤110也可以包括步骤114，其中在样品从装载端口到吸盘的移动期间监测样品的温度变化。这可以包括提供来自沿着样品路径的不同位置的温度测量值。
41.当步骤114被执行时，步骤116也对步骤114的结果作出响应。
42.步骤110后面可以是步骤120，其中将位于装载端口的样品的温度设定为目标温度。
43.设定多个样品的温度(当样品位于装载端口时)防止由只有在样品被移动到晶片腔室时才设定样品温度所带来的瓶颈或任何延迟。
44.通过去除在连续将单个样品提供到吸盘中的延迟，步骤120增大了系统的产量。
45.步骤120可以包括使具有受控温度的气体朝向样品架内的样品流动。
46.当被定位在装载端口处时，样品可以位于样品架内。样品架可以是盒、前开式标准舱(foup)等。
47.步骤120可以包括向样品架的一个或多个气体分配器提供具有受控温度的气体。气体分配器可以包括气体导管和入口和多个出口，其位于不同高度处和/或位于沿着气体分配器的宽度的不同位置处。入口可以由任何其他气流控制元件的值来选择性地关闭。
48.步骤120可以包括向定位在样品架外部的，例如定位在样品传送单元中的一个或多个气体分配器提供具有受控温度的气体。
49.步骤120后面可以是步骤130，其中将样品(从多个样品中)从装载端口移动到吸盘。吸盘位于真空腔室内。样品是从样品架取到的。
50.样品的移动可以包括(a)将样品移动到装载锁定(例如通过自动材料处理系统，诸如样品传送单元的机械手)，以及(b)将样品从装载锁定移动到真空腔室。
51.步骤130后面可以是步骤140，其中将样品定位在吸盘上，其中当被定位在吸盘上时，样品的温度实质上等于吸盘的温度。
52.步骤140后面可以是在评估时段期间评估样品。评估可以包括检查样品、测量样品的尺寸(诸如临界尺寸)等中的至少一者。可以在评估时段的至少一些时间点期间监测吸盘的温度。
53.当样品的温度与吸盘的温度之间的温差：(a)低于温度阈值，例如低于0.5摄氏度；以及另外地或替代地，(b)是引起低于样品变形阈值(例如低于100纳米)的样品变形的值
时，样品的温度可以被认为是实质上等于吸盘的温度。可以提供除了0.5摄氏度和100纳米以外的值。
54.步骤110、120、130和140可以重复多次。在每次重复期间，一个或多个样品被从装载端口移动到吸盘。例如，如果步骤110、120、130和140的每次重复与单个样品相关联，则对装载端口中的多个样品执行多次重复。
55.在样品的评估结束之后，样品可以被送回装载端口。
56.可以提供用于减小在样品与电子束工具的吸盘之间的温差的系统。系统可以是电子束工具，系统可以被包括在电子束工具中，或系统可以具有被添加到电子束工具的至少一个单元。
57.图2和图3示出了电子束工具10的示例。
58.在图2和图3中，假定系统被包括在电子束工具10中。
59.电子束工具10包括装载端口12、样品传送单元13、装载锁定14、可以包括自动材料处理系统18的移动机构、吸盘20、机械台22、真空腔室24、电子束柱26、控制器28、处理器30、一个或多个温度控制单元32、一个或多个温度传感器34和监测器36。
60.样品40(1)到40(n)可以被固持在样品架42中。n是大于一的整数。单个样品被表示为42(n)，n在1与n范围内。
61.样品架42可以被定位在装载端口12处。装载端口12或者说样品架42经由样品传送单元13的门13(1)与样品传送单元13交界。
62.可以将门13(1)关闭以限定样品传送单元的内部空间13(2)。
63.样品架42可以包括外壳，所述外壳可以包括可以被定位在门13(1)前方的样品架门42(1)。
64.外壳可以提供封闭环境，当样品架门42(1)被打开时，所述封闭环境可以暴露于门13(1)。
65.可以经由门13(1)并且经由样品架门42(1)从样品架42取到样品或将样品送回样品架42。
66.可以通过设定样品传送单元13的至少一部分内的温度，特别是通过引导具有受控温度的气体流过门13(1)并且随后流过样品架门42(1)来设定样品架42内的样品温度。
67.在图2中，一个或多个温度控制单元32被定位在样品架42外部，并且位于样品传送单元13内，面向门13(1)。
68.图2也示出了温度控制单元的侧视图，所述温度控制单元包括气体分配器，诸如具有可以被定位成面向样品40(1)到42(n)的多个孔33(1)到33(k)的管33。n可以等于k。k可以小于n。例如，k可以等于n的一半。k可以超过n。可以通过外部气体供应单元35为管33馈送气体。孔可以形成柱，可以用于二维阵列，可以位于不同高度处并且被定位在管的不同宽度坐标处。
69.自动材料处理系统18可以被配置成将样品40(n)从样品架42移动到装载锁定14。
70.装载锁定14被配置成接收样品，在装载锁定14内引入期望的真空度，并且随后使样品40(n)暴露于真空腔室24。
71.机械手或其他机械单元(未示出)可以将样品从装载锁定14移动到吸盘20。吸盘20由机械台22支撑，在真空腔室内由机械台22移动，并且被机械台22加热。
72.在图2中，一个或多个温度传感器34被示出为与吸盘20热耦合并且被配置成测量吸盘20的温度的单个温度传感器。
73.可以基于从位于一个或多个位置的一个或多个传感器取得的测量值来估计吸盘的温度。
74.应注意，一个或多个温度传感器34可以测量装载端口12的机械台22、装载锁定14、样品40(n)、样品架42等中的至少一者的温度。
75.任何温度传感器的温度测量值可以被馈送到监测器36。监测器36可以确定吸盘的温度并且将关于吸盘温度的温度信息送到控制器28。
76.基于温度信息，控制器28可以确定样品架内的样品的目标温度。
77.应注意，控制器28与监测器36可以被合并，或温度监测任务可以至少部分地由控制器28执行。
78.温度被设定为使得吸盘的温度(当样品40(n)被定位在吸盘上时)实质上等于样品40(n)的温度(当被定位在吸盘上时)。吸盘的温度应该实质上等于样品的目标温度减去由样品40(n)的从样品架到吸盘的移动引入的温度变化。
79.吸盘可以比样品架内的样品更热(当样品架42内未被施加温度设定时)。温度的设定通常涉及加热在样品架中的样品。
80.尽管如此，吸盘的温度发生变化，并且可能在一些时间窗期间，通常在机械台停止移动之后降低。在这样的情况下，样品的目标温度可以更低。
81.在图3中，一个或多个温度控制单元32包括在样品架中。
82.图3也示出了气体分配器，诸如管33，管33具有被包括在样品架中的多个孔33(1)到33(k)。管可以由位于样品架外部的外部气体供应单元35馈送。
83.在图3中，一个或多个温度传感器34被示出为包括(a)温度传感器，其与吸盘20热耦合并且被配置成测量吸盘20的温度，和(b)另一温度传感器，其被配置成感测样品架中的样品的温度。
84.在前述说明书中，已经参考本公开内容的实施例的特定示例描述本公开内容的实施例。然而，将显而易见的是，在不脱离如随附权利要求书中阐明的本公开内容的实施例的广阔精神和范围的情况下，可以在其中做出各种修改和变化。
85.此外，在说明书和权利要求书中的术语“在
……
前方”、“在
……
后方”、“顶部”、“底部”、“在
……
之上”、“在
……
之下”等(如有)用于描述目的并且并不一定用于描述永久的相对位置。应理解，在适当的情况下，如此使用的术语可互换以使得本文中描述的本公开内容的实施例例如能够在不同于在本文中示出或以其他方式描述的实施例的其他取向中操作。
86.如本文中讨论的连接可以是适合于例如经由中间装置传送来自相应节点、单元或装置的信号或将信号传送到相应节点、单元或装置的任何类型的连接。因此，除非另外暗示或陈述，否则连接可以是例如直接连接或间接连接。可以关于单个连接、多个连接、单向连接或双向连接来示出或描述连接。然而，不同的实施例可以改变连接的实施。例如，可以使用分开的单向连接而不是双向连接，反之亦然。此外，可以用串联地或以时分多路复用方式传送多个信号的单个连接来取代多个连接。同样地，可以将携载多个信号的单个连接分离为携载这些信号的子集的多个不同的连接。因此，存在用于传送信号的多种选择。
87.为达成相同的功能的任何部件布置都被有效地“关联”以使得达成期望的功能。因
此，与构造或中间部件无关，本文中被组合以达成特定功能的任何两个部件可以视为彼此“相关联”以使得达成期望的功能。同样地，以此方式关联的任何两个部件还可以视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦接”以达成期望的功能。
88.此外，本领域技术人员将认识到，上文所描述的操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以被组合成单个操作，单个操作可以被分配在额外操作中，并且可以在时间上至少部分地重叠执行操作。此外，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在各种其他实施例中操作的次序可以改变。
89.并且，例如，在一个实施例中，所示出的示例可以以位于单个集成电路上或在相同的装置内的电路系统的形式被实施。替代地，示例可以以任何数量的以适当方式彼此互连的单独的集成电路或单独的装置的形式实施。
90.然而，其他修改、变型和替代也是可能的。因此，说明书和附图应该从说明性而不是限制性意义来看待。
91.在权利要求书中，任何放置在括号之间的附图标记都不应被理解为限制权利要求。词语“包括”并不排除除了在权利要求书中列出的要素或步骤以外的其他要素或步骤的存在。此外，如本文中所用，术语“一(a)”或“一个(an)”定义为一个或多于一个。此外，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一(a)”或“一个(an)”之类的不定冠词时，在权利要求书中使用的诸如“至少一个”和“一个或多个”之类的介绍性短语不应被理解为暗示通过不定冠词“一(a)”或“一个(an)”来引入另一权利要求要素限制了含有此类被引入到本公开内容的实施例的权利要求要素的任何特定权利要求仅含有一个这样的要素。这也适用于定冠词的使用。除非另外陈述，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意地区分这样的术语所描述的要素。因此，这些术语不一定旨在指示这样的要素的时间或其他优先性。在相互不同的权利要求中记载某些措施的事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
92.尽管本文中已经示出和描述本公开内容的实施例的某些特征，但是许多修改、替换、变化和等效物现在将被一般本领域技术人员想起。因此，应理解，随附权利要求书旨在覆盖落在本公开内容的实施例的真正精神内的所有这样的修改和变化。