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    • 专利摘要:
    本發明提供關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)免受電磁干擾之裝置與屏蔽方法。一實施例提供一種掃描式電子顯微鏡，包括：一電子槍，用於產生電子束以射向樣品；一二次電子偵測器，用於偵測因電子束撞擊樣品，而由樣品產生之二次電子的反射；一數層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一磁性屏蔽薄層；以及一金屬箔片層。
    公开号:TW201303952A
    申请号:TW101113125
    申请日:2012-04-13
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Chia-Chi Tsao；Syun-Jie Jhan；Yi-Cheng Shih；Chwen Yu
    申请人:Taiwan Semiconductor Mfg；
    IPC主号:H05K9-00
    专利说明:
    掃描式電子顯微鏡、使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置與屏蔽方法
    本發明係有關於一種掃描式電子顯微鏡，且特別是有關於一種關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)的裝置與方法。
    於製作積體電路光罩的時候，舉例而言，每個製程階段必須執行關鍵尺寸(critical dimension,CD)的控制，以確定尺寸(例如間距與線寬)維持在預定的規格內。目前為了判斷關鍵尺寸的誤差(error)，通常利用儀器(例如關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(critical dimension scanning electron microscopy,CD-SEM))進行關鍵尺寸的測量。關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)利用掃描式電子顯微鏡捕捉出圖案結構特徵的綜合(top-down)影像，以及從該些影像中得到尺寸的資訊。
    關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)的製程環境中充滿了電磁干擾(electro-magnetic interference,EMI)，此干擾對關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡造成負面的影響，因此會得到模糊不清的影像與造成偵測點的晃動。簡單而言，此現象亦會對品質管制(quality control,QC)造成負面影響。目前用於關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)會提供一定程度的電磁干擾屏蔽。舉例而言，至少有一市售關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)具有一封蓋(cover)，此封蓋由厚度1mm的鐵所組成，此設備可提供3毫高斯(milligauss,mG)的電磁干擾屏蔽。然而，此種封蓋對於寬頻的電磁干擾(例如高頻或低頻)通常是無效的，這些電磁干擾來自於無塵室中10-15毫高斯(mG)的各種干擾源。
    因此，業界需要一種改良的方法與系統，使得關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)免受無塵室中的電磁干擾。
    本發明提供一種掃描式電子顯微鏡，包括：一電子槍，用於產生電子束以射向樣品；一二次電子偵測器，用於偵測因電子束撞擊樣品，而由樣品產生之二次電子的反射；一數層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一磁性屏蔽薄層；以及一金屬箔片層。
    本發明另提供一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，包括：一雙層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一第一層，其包括一磁性屏蔽薄層；以及一第二層，其包括一金屬箔片層。
    本發明亦提供一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽方法，包括以下步驟：提供一第一屏蔽層圍繞該二次電子偵測器；以及提供一第二屏蔽層位於該第一屏蔽層之上。
    為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    以下特舉出本發明之實施例，並配合所附圖式作詳細說明。以下實施例的元件和設計係為了簡化所揭露之發明，並非用以限定本發明。本發明於各個實施例中可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述結構之間的關係。此外，說明書中提及形成第一結構特徵位於第二結構特徵之上，其包括第一結構特徵與第二結構特徵是直接接觸的實施例，另外也包括於第一結構特徵與第二結構特徵之間另外有其他結構特徵的實施例，亦即，第一結構特徵與第二結構特徵並非直接接觸。此外，本發明於各個實施例中可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述結構之間的關係。
    於說明書中之相對用語，例如”在---之下(beneath)”、”之下(below)”、”低於(lower)”、”在---之上(above)”、”之上(upper)”或類似的用語，係用於說明顯示於圖中的某一特徵與另一特徵之間的關係。除了描繪於圖中的方向以外，這些相對用語包括使用或操作這些元件的不同方向。舉例而言，當圖中的元件反轉時，原本使用某些特徵位於另一特徵”之下(below)”或”在---之下(beneath)”，會反轉成某些特徵位於另一特徵”之上(above)”。因此，示範的用語”之下(below)”包括之上或之下兩種方向。元件也有可能具有其他方向(轉90度或位於其他方向)，且內文中關於空間的相對敘述可依據上述原則作類似的解釋。
    請參見第1圖，此圖顯示本發明一實施例之關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100。如第1圖所示，關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100包括電子槍102與二次電子偵測器104。如本領域人士所熟知，於操作電子槍102時，電子束以熱離子式(thermionically)從電子槍102中發出。藉由一系列的透鏡(未顯示於圖中)聚焦電子束並且在x軸、y軸方向上進行位移與轉向，因此，電子束以光柵形式掃描樣品表面的矩形區域。當電子束與樣品(例如光罩)作用時，電子束與樣品之間的能量轉移會導致二次電子的反射，此二次電子的反射係為一種非彈性散射(inelastic scattering)。關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100尚包括一封蓋106，顯示的實施例中，封蓋106的前側與上側已經被移除，因此，可以看到關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100的內部。於一實施例中，封蓋106由鐵所組成且厚度為約1 mm。封蓋106能屏蔽電子槍102，且更重要的是，封蓋106能屏蔽二次電子偵測器104，使其免受小於或等於約3毫高斯(mG)的電磁干擾108。不幸的是，同前所述，當使用於半導體無塵室的環境時，關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100會受到超過10毫高斯(mG)的電磁干擾。如此一來，封蓋106無法有效地屏蔽電磁干擾。
    於本發明的實施例中，一雙層屏蔽107包括一屏蔽單元108設置於一屏蔽元件110之中，雙層屏蔽107圍繞電子槍102的周圍，且更重要的是，圍繞二次電子偵測器104之周圍，因此，能完全地包圍二次電子偵測器。於一實施例中，屏蔽單元108包括由鎳-鐵合金所組成之磁性屏蔽薄層，而屏蔽元件110包括由鋁所組成之屏蔽箔片。鎳-鐵合金屏蔽薄層是有效的，因為其具有高導磁率(permeability,μ)(約為2.4×10-2 henry/meter(H/m))，與高相對導磁率(μ/μ0)(約為8000)。其他具有高導磁率或高相對導磁率的鐵磁材料，亦可取代鎳-鐵合金，包括，但並不限於鋼板或鉑。鋁屏蔽箔片是有效的，因為其具有高導電率(conductivity,σ)(約為3.5×107 siemes/meter(S/m)於20℃)，與低電阻(resistivity,ρ)(約為2.82×10-8 ohm meters(Ωm)於20℃)，相對低價格(比起其他具有類似特性的材料)，以及抗腐蝕功能。其他具有類似抗腐蝕效果的導體可用於取代鋁，包括，但不限於金、銅與銀。
    由於上述材料之組合，且特別是由於高導電率與高導磁率材料組成雙層屏蔽107，因而可以有效阻擋來自於無塵室環境中會影響關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100與二次電子偵測器104性能表現的電磁干擾。舉例而言，雙層屏蔽107(由於鎳-鐵合金的高導磁率)能夠阻擋大約4-15毫高斯(mG)的電磁干擾，此電磁干擾係由副廠房電力槽(sub-fab power tray)於頻率60赫茲(Hz)所產生，同樣的，雙層屏蔽107(由於鋁的高導電率)能夠阻擋大約12毫高斯(mG)的電磁干擾，此電磁干擾係由自動化材料處理系統(automated material handling system,AMHS)懸掛式搬運系統(overhead transport,OHT)於頻率400-10,000赫茲(Hz)所產生。
    第2圖顯示另一實施例之關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 200的設置局部圖。如第2圖所示，關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 200也包括一電子槍202與二次電子偵測器204設置於一封蓋206中，其中元件202,204,206類似於或同於關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100的元件102,104,106。如第1圖中所述，關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 200也包括一雙層屏蔽207，包括一屏蔽單元208設置於一屏蔽元件210之中，雙層屏蔽207圍繞電子槍202的周圍，且圍繞二次電子偵測器204之周圍，以完全地包圍二次電子偵測器。
    關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 200與關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 100之差別在於，關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM) 200包括一電感線圈212，此電感線圈212穿過由電子槍202產生的電子束所經過的路徑。電感線圈212部份地保護電子束免受電磁干擾。特別的是，電感線圈保護檢查線(inspection line)免受與電磁干擾的Y軸呈90度的電磁干擾。然而，電感線圈能夠保護檢查線免受與電磁干擾的Y軸呈0度的電磁干擾，或與電磁干擾的X軸呈0-90度的電磁干擾。由於雙層屏蔽207結合了高導磁率與高導電率的特性，因此只有雙層屏蔽207能夠屏蔽全部的4條檢查線，使其免受電磁干擾。
    第3圖顯示本發明一實施例屏蔽之前與之後的品質管制線(quality control line)移動全距(moving range)的數據圖300。特別的是，數據的第一部份302顯示屏蔽之前的移動全距，第二部份304顯示屏蔽之後的移動全距。由數據圖300可知，屏蔽對於移動全距確實有明顯的影響。特別的是，屏蔽之前，移動全距為約2.4 nm，而屏蔽之後，移動全距為0.4 nm。
    本發明提供一種掃描式電子顯微鏡，包括：一電子槍，用於產生電子束以射向樣品；一二次電子偵測器，用於偵測因電子束撞擊樣品，而由樣品產生之二次電子的反射；一數層屏蔽，圍繞且包圍二次電子偵測器，其中雙層屏蔽包括：一磁性屏蔽薄層以及一金屬箔片層。
    本發明另提供一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，包括：一雙層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一第一層，其包括一磁性屏蔽薄層；以及一第二層，其包括一金屬箔片層。
    本發明亦提供一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽方法，包括以下步驟：提供一第一屏蔽層圍繞該二次電子偵測器；以及提供一第二屏蔽層位於該第一屏蔽層之上。
    雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)
    102．．．電子槍
    104．．．二次電子偵測器
    106．．．封蓋
    107．．．雙層屏蔽
    108．．．屏蔽單元
    110．．．屏蔽元件
    112．．．電磁干擾(EMI)
    200．．．關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)
    202．．．電子槍
    204．．．二次電子偵測器
    207．．．雙層屏蔽
    208．．．屏蔽單元
    210．．．屏蔽元件
    212．．．電感線圈
    300．．．品質管制線(quality control line)移動全距(moving range)的數據圖
    302．．．第一部份
    304．．．第二部份
    第1圖為一示意圖，用以說明本發明實施例之關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)。
    第2圖為一示意圖，用以說明本發明另一實施例的關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)。
    第3圖為一數據圖，用以說明本發明實施例屏蔽之前與之後的品質管制線(quality control line)移動全距(moving range)的數據。
    100．．．關鍵尺寸量側掃描式電子顯微鏡(CD-SEM)
    102．．．電子槍
    104．．．二次電子偵測器
    106．．．封蓋
    107．．．雙層屏蔽
    108．．．屏蔽單元
    110．．．屏蔽元件
    112．．．電磁干擾(EMI)
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種掃描式電子顯微鏡，包括：一電子槍，用於產生電子束以射向樣品；一二次電子偵測器，用於偵測因電子束撞擊樣品，而由樣品產生之二次電子的反射；一數層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一磁性屏蔽薄層；以及一金屬箔片層。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之掃描式電子顯微鏡，其中該磁性屏蔽薄層包括高鐵磁材料、鎳-鐵合金、鋼片或鉑。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之掃描式電子顯微鏡，其中該金屬箔片層包括高反射導體、鋁箔、金箔、銅箔或銀箔。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之掃描式電子顯微鏡，其中該雙層屏蔽包括一第一層設置於一第二層之上，或是一第二層設置於一第一層之上。
    [5] 一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，包括：一雙層屏蔽，圍繞且包圍該二次電子偵測器，其中該雙層屏蔽包括：一第一層，其包括一磁性屏蔽薄層；以及一第二層，其包括一金屬箔片層。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，其中該磁性屏蔽薄層包括鎳-鐵合金、鋼片或鉑。
    [7] 如申請專利範圍第5項所述之使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，其中該金屬箔片層包括鋁箔、金箔、銅箔或銀箔。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽裝置，其中該雙層屏蔽包括該磁性屏蔽薄層設置於該金屬箔片層之上，或該雙層屏蔽包括該金屬箔片層設置於該磁性屏蔽薄層之上。
    [9] 一種使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽方法，包括以下步驟：提供一第一屏蔽層圍繞該二次電子偵測器；以及提供一第二屏蔽層位於該第一屏蔽層之上。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之使掃描式電子顯微鏡之二次電子偵測器免受電磁干擾之屏蔽方法，其中該第一層或該第二層兩者之一包括一金屬箔片層，另一包括一磁性屏蔽薄層，其中該金屬箔片層包括鋁、銅、金或銀，該磁性薄片層包括鎳-鐵合金、鋼片或鉑。
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