多带电粒子束检查中的调平传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月13日提交的美国申请62/989，488的优先权权益，并且通过参考以其整体并入本文。
技术领域
3.本文提供的实施例涉及一种调平传感器，并且更具体地涉及一种在多带电粒子束检查中的调平传感器的相移(phase out)投射图案。
背景技术：4.在集成电路系统(ic)的制造过程中，检查未完成或已完成的电路系统部件以确保其根据设计制造且无缺陷。可采用利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如扫描电子显微镜(sem))的检查系统。随着ic部件的物理尺寸持续缩小，缺陷探测的精度和成品率变得更加重要。
5.然而，检查工具的成像分辨率和吞吐量与ic部件的不断减小的特征尺寸保持一致。这种检查工具的精度、分辨率和吞吐量可能由于在探测晶片位移时缺乏精度而受到限制。
技术实现要素：6.本文提供的实施例公开了一种粒子束检查设备，更具体地，公开了一种使用多个带电粒子束的检查设备。
7.在一些实施例中，带电粒子束检查系统包括配置为保持样品的台和配置为确定样品的竖直位移的调平传感器。调平传感器包括配置为将第一图案投射到样品上的光源和配置为在第一图案被投射到样品上之后捕获经投射图案的图像的探测器。第一图案包括不规则性，以使得能够确定样品的竖直位移。
8.在一些实施例中，提供了一种用于调整在包括调平传感器的带电粒子束检查系统中的样品高度的方法。该方法包括：生成样品上的经投射图案的光强度图像，其中该经投射图案由调平传感器的光源在样品上投射第一图案形成；进行光强度图像和参考图像之间的互相关；以及基于互相关确定样品的竖直位移。第一图案包括不规则性，以能够确定样品的竖直位移。
9.在一些实施例中，公开了一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，该指令集可由计算设备的至少一个处理器执行以使该计算设备执行用于调整在包括调平传感器的带电粒子束检查系统中的样品高度的方法。该方法包括：生成样品上的经投射图案的光强度图像，其中该经投射图案由调平传感器的光源通过在样品上投射第一图案形成；进行光强度图像和参考图像之间的互相关；以及基于互相关确定样品的竖直位移。第一图案包括不规则性，以能够确定样品的竖直位移。
10.在一些实施例中，调平传感器包括被配置为将第一图案投射到样品上的光源和被
配置为在第一图案被投射到样品上之后捕获经投射图案的图像的探测器。第一图案可以包括不规则性，以便能够确定样品的竖直位移。
11.本公开的实施例的其他优点将从以下结合附图进行的描述中变得显而易见，其中在附图中通过图示和示例的方式阐述了本发明的某些实施例。
附图说明
12.图1是图示与本公开的实施例一致的示例电子束检查(ebi)系统的示意图。
13.图2是图示与本公开的实施例一致的、可以是图1的电子束检查系统的一部分的示例电子束工具的示意图。
14.图3a是图示与本公开的实施例一致的包括示例调平传感器的示例检查系统的示意图。
15.图3b是图示与本公开的实施例一致的根据晶片高度的调平传感器的操作的示意图。
16.图4是调平传感器中的光学图案、对应的所测量的图像，以及所测量的图像与参考图像之间的相关图的示例。
17.图5a至图5e各自是与本公开的实施例一致的调平传感器中的光学图案、对应的测量图像，以及测量图像与参考图像之间的相关图的示例。
18.图6图示了与本公开的实施例一致的包括局部相移特征的光学图案的示例。
19.图7图示了与本公开的实施例一致的包括二维相移特征的光学图案的示例。
20.图8是表示与本公开的实施例一致的用于调整晶片高度的示例方法的处理流程图。
具体实施方式
21.现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中图示。以下描述参考附图，其中不同附图中的相同数字表示相同或类似的元件，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现方式不代表所有实现方式。相反，它们仅仅是与如所附权利要求中所述的与所公开的实施例相关的方面一致的装置和方法的示例。例如，尽管在利用电子束的上下文中描述了一些实施例，但是本公开不限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束。此外，可以使用其它成像系统，诸如光学成像、光探测、x射线探测等。
22.电子器件由形成在称为衬底的硅片上的电路系统构成。许多电路系统可以一起形成在同一块硅片上，并且被称为集成电路系统或ic。这些电路系统的尺寸已经急剧减小，使得它们中的许多可以安装在衬底上。例如，智能电话中的ic芯片可以小至拇指甲并且还可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸小于人的毛发尺寸的1/1000。
23.制造这些极小的ic是复杂，耗时且昂贵的工艺，通常涉及数百个单独的步骤。即使在一个步骤中的错误也有可能导致完成的ic中的缺陷，使其无用。因此，制造工艺的一个目标是避免这种缺陷，以使工艺中制造的功能ic的数量最大化，即，改进工艺的总成品率。
24.提高成品率的一个部件是监控芯片制造过程以确保其生产足够数量的功能集成电路系统。监视该过程的一种方式是在芯片电路系统结构形成的各个阶段检查芯片电路系统结构。可以使用扫描电子显微镜(sem)执行检查。sem可用于成像这些极小的结构，实际
上，拍摄这些结构的“照片”。该图像可用于确定该结构是否被正确地形成以及它是否在正确的位置上形成。如果该结构是有缺陷的，则可以调整该过程，使得缺陷不太可能再次出现。
25.在电子束检验系统中，调平传感器(或z传感器)探测检查样品的高度变化以将检验样品维持在目标高度处且将检验样品保持在主电子束的焦点处(例如，图2的102)。随着ic部件的物理尺寸减小并且检查图像(例如，sem图像)的质量可以随着束焦点与样品高度之间的轻微位移(例如，数十纳米)而显著降级，需要对样品的高度位移进行高度敏感性探测。
26.本公开的实施例提供一种用于通过使用包括不规则性(诸如，可变周期、局部相移特征等)的相移光学图案来以高精度探测样品的高度位移的技术。调平传感器中的相移光学图案可以增强对噪声的抵抗力，并且因此能够以高精度和效率探测样品的竖直位移。
27.为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸可能被放大。在以下附图描述中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于单个实施例的区别。如本文所用，除非另外具体说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明部件可以包括a或b，则除非另外具体指出或不可行，该部件可以包括a或b，或a和b。作为次级个示例，如果声明部件可以包括a，b或c，则除非具体说明或不可行，部件可以包括a、或b、或c、或a和b、或a和c、或b和c、或a和b和c。
28.现在参考图1，其图示了与本公开的实施例一致的示例电子束检查(ebi)系统100。如图1所示，带电粒子束检查系统100包括主室10、负载锁定室20、电子束工具40和设备前端模块(efem)30。电子束工具40位于主室10内。虽然描述和附图是针对电子束的，但是应当理解，这些实施例不用于将本公开限制为特定的带电粒子。
29.efem 30包括第一装载口30a和第二装载口30b。efem 30可以包括附加的装载口。第一装载口30a和第二装载口30b接收晶片前开式标准晶圆盒(foup)，该晶片前开式标准晶圆盒包含晶片(例如，半导体晶片或由其它材料制成的晶片)或要被检查的样品(晶片和样品在下文统称为“晶片”)。efem 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片运送到负载锁定室20。
30.负载锁定室20连接到负载/锁定真空泵系统(未示出)，该真空泵系统去除负载锁定室20中的气体分子以达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将晶片从负载锁定室20运送到主室10。主室10连接到主室真空泵系统(未示出)，其去除主室10中的气体分子以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片通过电子束工具40接受检查。在一些实施例中，电子束工具40可以包括单束检查工具。在其它实施例中，电子束工具40可包括多束检查工具。
31.控制器50可以电连接到电子束工具40并且也可以电连接到其它部件。控制器50可以是计算机，其被配置为执行带电粒子束检查系统100的各种控制。控制器50还可以包括处理电路系统，其被配置为执行各种信号和图像处理功能。虽然控制器50在图1中示出为在包括主室10、负载锁定室20和efem 30的结构的外部，但是应当理解，控制器50可以是该结构的一部分。
32.虽然本公开提供了容纳电子束检查系统的主室10的示例，但是应当注意，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子束检查系统的室。相反，应当理解，上述原理
也可以应用于其它室。
33.现在参考图2，其图示了图示与本公开的实施例一致的示例电子束工具40的示意图，该示例电子束工具40可以是图1的示例带电粒子束检查系统100的一部分。电子束工具40(本文也称为装置40)包括电子源101、具有枪孔103的枪孔径板171、预子束形成机构172、聚光透镜110、源转换单元120、主投射光学系统130、样品台(图2中未示出)、二级成像系统150以及电子探测设备140。主投射光学系统130可以包括物镜131。电子探测设备140可包括多个探测元件140_1、140_2和140_3。束分离器160和偏转扫描单元132可以放置在主投射光学系统130内。可以理解，可以适当地添加/省略装置40的其它公知部件。
34.电子源101、枪孔径板171、聚光透镜110、源转换单元120、束分离器160、偏转扫描单元132和主投射光学系统130可以与装置100的主光轴100_1对准。次级成像系统150和电子探测设备140可以与装置40的次级光轴150_1对准。
35.电子源101可以包括阴极、提取器或阳极，其中主电子可以从阴极发射并被提取或加速以形成主电子束102，该主电子束102形成交叉(虚的或实的)101s。主电子束102可以被可视化为从交叉101s发射。
36.源转换单元120可以包括图像形成元件阵列(图2中未示出)、像差补偿器阵列(未示出)、束限制孔径阵列(未示出)和预弯曲微偏转器阵列(未示出)。图像形成元件阵列可包括多个微偏转器或微透镜，以形成具有主电子束102的多个子束的交叉101的多个平行图像(虚的或实的)。图2将三个子束102_1，102_2和102_3作为示例示出，并且应当理解，源转换单元120可以处理任何数量的子束。
37.在一些实施例中，源转换单元120可以设置有束限制孔径阵列和成像元件阵列(两者均未示出)。束限制孔径阵列可以包括束限制孔径。应当理解，可以适当地使用任何数量的孔径。束限制孔径可以被配置为限制主电子束102的子束102_1、102_2和102_3的大小。成像元件阵列可以包括成像偏转器(未示出)，其被配置为通过改变朝向主光轴100_1的角度来偏转子束102_1、102_2和102_3。在一些实施例中，进一步远离主光轴100_1的偏转器可以更大程度地偏转子束。此外，图像形成元件阵列可以包括多个层(未示出)，并且偏转器可以提供在分离的层中。偏转器可以被配置为彼此独立地被单独控制。在一些实施例中，可以控制偏转器以调整形成在样品1的表面上的探针斑点(例如，102_1s、102_2s和102_3s)的节距。如本文所提到的，探针斑点的节距可以限定为样品1的表面上两个直接相邻的探针斑点之间的距离。
38.成像元件阵列的位于中心的偏转器可以与电子束工具40的主光轴100_1对准。因此，在一些实施例中，中心偏转器可被配置为维持子束102_1的轨迹为直的。在一些实施例中，可以省略中心偏转器。然而，在一些实施例中，主电子源101可以不必与源转换单元120的中心对准。此外，应当理解，尽管图2图示了装置40的侧视图，其中子束102_1在主光轴100_1上，但是当从不同侧观察时，子束102_1可以偏离主光轴100_1。即，在一些实施例中，所有的子束102_1、102_2和102_3可以是离轴的。离轴分量可以相对于主光轴100_1偏移。
39.偏转的子束的偏转角可以基于一个或多个标准来设置。在一些实施例中，偏转器可以使离轴子束径向向外或远离(未示出)主光轴100_1偏转。在一些实施例中，偏转器可以被配置为使离轴子束径向向内或朝向主光轴100_1偏转。子束的偏转角可以被设置为使子束102_1、102_2和102_3垂直地落在样品1上。通过调整穿过透镜的子束的路径，可以减小由
于透镜(例如，物镜131)引起的图像离轴像差。因此，可以设置离轴子束102_2和102_3的偏转角，使得探针斑点102_2s和102_3s具有小的像差。子束可以被偏转，以便通过或接近物镜131的前焦点，以减小离轴探针斑点102_2s和102_3s的像差。在一些实施例中，偏转器可以被设置为使子束102_1、102_2和102_3垂直地落在样品1上，而探针点102_1s、102_2s和102_3s具有小的像差。
40.聚光透镜110被配置为聚焦主电子束102。源转换单元120下游的子束102_1、102_2和102_3的电流可通过调整聚光透镜110的聚焦功率或通过改变束限制孔径阵列内的相应束限制孔径的径向尺寸来改变。可以通过改变束限制孔径的径向尺寸和聚光透镜110的聚焦能力来改变电流。聚光透镜110可以是可调整的聚光透镜，其可以被配置为使得其第一主平面的位置是可移动的。可调整聚光透镜可以被配置为磁性的，这可以生成具有旋转角度的离轴子束102_2和102_3照明源转换单元120。旋转角可以随着可调整聚光透镜的聚焦能力或第一主平面的位置而改变。因此，聚光透镜110可以是抗旋转聚光透镜，其可以被配置为在聚光透镜110的聚焦能力改变时保持旋转角不变。在一些实施例中，聚光透镜110可以是可调整的抗旋转聚光透镜，其中当聚光透镜110的第一主平面的聚焦能力和位置改变时，旋转角不改变。
41.电子束工具40可包括预子束形成机构172。在一些实施例中，电子源101可被配置为发射主电子并且形成主电子束102。在一些实施例中，枪孔径板171可以被配置为阻挡主电子束102的外围电子以减小库仑效应。在一些实施例中，预子束形成机构172还切断主电子束102的外围电子以进一步减小库仑效应。主电子束102可在穿过预子束形成机构172之后修整成三个主电子子束102_1，102_2和102_3(或任何其它数目的子束)。电子源101、枪孔径板171、预子束形成机构172和聚光透镜110可以与电子束工具40的主光轴100_1对准。
42.预子束形成机构172可以包括库仑孔径阵列。预子束形成机构172的中心孔径(本文中也称为轴线上孔径)和源转换单元120的中心偏转器可与电子束工具40的主光轴100_1对准。预子束形成机构172可以设置有多个预修整孔径(例如，库仑孔径阵列)。在图2中，当主电子束102穿过三个预修整孔时，生成三个子束102_1，102_2及102_3，并且主电子束102的许多剩余部分被切断。即，预子束形成机构172可以修整来自不形成三个子束102_1，102_2及102_3的主电子束102的许多或大部分电子。在主电子束102进入源转换单元120之前，预子束形成机构172可切断将最终不用于形成探针斑点102_1s102_2s和102_3s的电子。在一些实施例中，枪孔径板171可以靠近电子源101提供以在早期阶段切断电子，而预子束形成机构172也可以提供以进一步切断多个子束周围的电子。尽管图2示出预子束机构172的三个孔径，但可以理解，可以适当地存在任何数量的孔径。
43.在一些实施例中，预子束形成机构172可以放置在聚光透镜110下方。更靠近电子源101放置预子束形成机构172可以更有效地减小库仑效应。在一些实施例中，当预子束形成机构172能够位于足够靠近源101同时仍可制造时，可以省略枪孔径板171。
44.物镜131可以被配置为将子束102_1、102_2和102_3聚焦到样品1上用于检查，并且可以在样品1的表面上形成三个探测斑点102_1s，102_2s和102_3s。电子枪孔径板171可以阻挡不使用的主电子束102的外围电子，以减小库仑相互作用效应。库仑相互作用效应可以扩大探针斑点102_1s、102_2s和102_3s中的每一个斑点的尺寸，并且因此降低检查分辨率。
45.束分离器160可以是维恩过滤器(wien filter)类型的束分离器，其包括生成静电
偶极场e1和磁偶极场b1的静电偏转器(两者均未在图2中示出)。如果施加它们，则静电偶极场e1施加在子束102_1、102_2和102_3的电子上的力大小相等，与由磁偶极场b1施加在电子上的力的方向相反。因此，子束102_1、102_2和102_3可以以零偏转角度直接穿过束分离器160。
46.偏转扫描单元132可以偏转子束102_1、102_2和102_3，以在样品1的表面的一部分中的三个小扫描区域之上扫描探针斑点102_1s、102_2s和102_3s。响应于探测斑点102_1s、102_2s和102_3s处的子束102_1、102_2s和102_3s的入射，可以从样品1发射三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se。次级电子束102_1se、102_2se和102_3se中的每一束可以包括具有包括次级电子(能量≤50ev)及背散射电子(介于50ev与子束102_1、102_2及102_3的着陆能量之间的能量)的能量分布的电子。束分离器160可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se引向次级成像系统150。次级成像系统150可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子探测设备140的探测元件140_1、140_2和140_3上。探测元件140_1、140_2和140_3可以探测相应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se，并生成用于构造样品1的相应扫描区域的图像的相应信号。
47.在图2中，分别由三个探测斑点102_1s、102_2s和102_3s生成的三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se沿主光轴100_1朝向电子源101向上传播，相继穿过物镜131和偏转扫描单元132。三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se被束分离器160(例如维恩过滤器)转向，以沿次级成像系统150的次级光轴150_1进入次级成像系统150。次级成像系统150将三个次级电子束102_1se～102_3se聚焦到包括三个探测元件140_1、140_2和140_3的电子探测设备140上。因此，电子探测设备140可以同时生成分别由三个探针点102_1s、102_2s和102_3s扫描的三个扫描区域的图像。在一些实施例中，电子探测设备140和次级成像系统150形成一个探测单元(未示出)。在一些实施例中，次级电子束路径上的电子光学元件(诸如但不限于物镜131、偏转扫描单元132、束分离器160，次级成像系统150和电子探测设备140)可形成一个探测系统。
48.在一些实施例中，控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)和存储装置(未示出)。图像获取器可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等，或其组合。图像获取器可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、因特网、无线网络、无线电等介质或其组合通信地耦合到装置40的电子探测设备140。在一些实施例中，图像获取器可以从电子探测设备140接收信号并且可以构造图像。因此，图像获取器可以获取样品1的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能(诸如生成轮廓，在所获取的图像上叠加指示符等)。图像获取器可以被配置为执行所获取图像的亮度和对比度等的调整。在一些实施例中，存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储器、随机存取存储器(ram)、其它类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储装置可以与图像获取器耦合，并且可以用于将扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理的图像。
49.在一些实施例中，图像获取器可基于从电子探测设备140接收到的一个或多个成像信号来获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像，或者可以涉及多个图像。单个图像可以存储在存储装置中。单个图像可以是可被划分为多个区域的原始图像。每个区域可
以包括一个包含样品1的特征的成像区域。所获取的图像可以包括在时间序列上多次采样的样品1的单个成像区域的多个图像，或者可以包括样品1的不同成像区域的多个图像。多个图像可以存储在存储装置中。在一些实施例中，控制器50可以被配置为对样品1的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。
50.在一些实施例中，控制器50可以包括测量电路系统(例如，模数转换器)以获得探测到的次级电子的分布。在探测时间窗期间收集的电子分布数据组合于入射到晶片表面上的主子束102_1、102_2和102_3中的每一束的对应扫描路径数据可以用于重构受检查的晶片结构的图像。重构的图像可用于揭示样品1的内部或外部结构的各种特征，从而可用于揭示可能存在于晶片中的任何缺陷。
51.在一些实施例中，控制器50可以控制电动台(未示出)以在检查期间移动样品1。在一些实施例中，控制器50可以使该电动台能够在一个方向上以恒定速度连续地移动样品1。在其它实施例中，控制器50可以使得电动台能够根据扫描过程的步骤随时间改变样品1的移动速度。在一些实施例中，控制器50可以基于次级电子束102_1se、102_2se和102_3se的图像调整主投射光学系统130或次级成像系统150的配置。
52.尽管图2示出电子束工具40使用三个主电子束，但应当理解，电子束工具40可使用两个或两个以上数目的主电子束。本公开不限制在装置40中使用的主电子束的数量。
53.现在参考图3a，图3a图示了与本公开的实施例一致的包括示例调平传感器的检查系统300。如图3a所示，检查系统300包括电子束工具310，其上设置有要检查的样品(例如，晶片321)的台320，以及调平传感器330。电子束工具310可以将主电子束312发射到晶片321上的感兴趣区域(roi)上，并且收集从晶片321生成的次级电子以在晶片321上形成roi的图像。检查系统300可以是图1的ebi系统100的一部分，或者电子束工具310可以是图2的电子束工具40。应当理解，在本公开的上下文中，带电粒子和电子可以互换使用。类似地，描述带电粒子束的所要求保护的装置或方法的元件可以适当地与电子束互换地使用。
54.实际上，可以在检查系统300中以高放大率观察晶片321，同时台320稳定地支撑晶片321并且沿例如水平x-y轴、竖直z轴、台倾斜或台旋转平滑地移动。虽然在x和y轴上的移动可以用于选择视场(fov)，但是在z轴上的移动可能是用于改变图像分辨率，聚焦深度等所需要的。在一些实施例中，可以基于标准样品的高度测量或高度感测来常规地确定台320的竖直位移以用于装备校准。例如，包括标准图案化特征(诸如金属线、光刻胶层，沉积在晶片上的反射膜等)的晶片可用于校准装备，传感器，马达或台。晶片321的表面通常是不均匀的，因为晶片321包括图案化的特征，并且因此在检查晶片321时可以调整晶片321的高度以获得图像分辨率。
55.在一些实施例中，调平传感器330可用于确定晶片321的竖直位移。如本文所提到的，晶片321的竖直位移可以对应于晶片321在z轴上的目标位置和实际位置之间的差。调平传感器330可以与高度控制器340(稍后详细描述)通信，使得调平传感器330的输出被分析并用于进一步调整晶片高度。可基于所期望的高度感测的复杂性和精度来采用一个或多个光学高度传感器(诸如调平传感器330)。
56.根据本公开的实施例，调平传感器330可以包括光源331和探测器336，该光源331将主光束332通过选择性光通过对象333投射到晶片321上，并且该探测器336捕获来自晶片321的次级光束335的图像。由通过选择性光通过对象333的主光束332形成的投射图案被投
射到晶片321上。次级光束335可以包括从晶片321的表面散射的光束、从晶片321的表面衍射的光束，或从晶片321的表面散射的光束和从晶片321的表面衍射的光束的组合。次级光束335的图像可以对应于晶片321上的投射图案。
57.在一些实施例中，调平传感器330还可以包括在光源331和晶片321之间的第一光学系统334以及在晶片321和探测器336之间的次级光学系统337。第一光学系统334可以包括被配置为将主光束332聚焦到晶片321上的一个或多个光学透镜。次级光学系统337可以包括被配置为将次级光束335聚焦到探测器336上的一个或多个光学透镜。探测器360可以是电荷耦合器件(ccd)照相机或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器，其探测次级光束335以形成次级光束335的图像。
58.在一些实施例中，调平传感器330可用于确定晶片321在主电子束312聚焦的位置处的高度位移，使得可获得感兴趣区域(例如，主电子束312的探测斑点)上的高分辨率检查图像。
59.现在参考图3b，其图示了根据晶片高度的调平传感器330的操作。在图3b中，主电子束312的光轴表示为具有参考数字312_1的竖直虚线，且主电子束312的探测斑点(例如，102_1s，102_2s或102_3s)表示为位于x轴上的x＝0处。如图3b中所示，当晶片321位于z轴上的目标高度321_t处时，投射在晶片321上的投射图案的中心与晶片321上的主电子束312的探测斑点(即，x＝0)匹配。当晶片321位于比目标高度321_t更高的位置321_h处时，经投射图案的中心与主电子束312的目标探测斑点(即，在x＝0处的目标探测斑点)不匹配。相反，经投射图案的中心可以位于x《0的位置处。根据本公开的实施例，基于由探测器336获得的图像，可以确定需要降低晶片321的高度，使得投射图案的中心移动到右侧，即，移动到x＝0，以与目标主束312的焦点匹配。当晶片321位于比目标高度321_t更低的位置321_l时，经投射图案的中心与主电子束312的目标探测斑点(即，在x＝0处的目标探测斑点)不匹配。相反，经投射图案的中心可以位于x》0的位置。根据本公开的实施例，基于由探测器336获得的图像，可以确定需要升高晶片321的高度，使得经投射图案的中心移动到左侧，即，移动到x＝0，以与目标主束312的焦点匹配。
60.再参考图3a，调平传感器330可以与高度控制器340通信，使得调平传感器330的输出被分析并且用于进一步调整晶片高度。应当理解，高度控制器340可以为带电粒子束检查系统(例如，图1的电子束检查系统100或图3a的检查系统300)的一部分或可与带电粒子束检查系统分离。在一些实施例中，高度控制器340可以是控制器50的一部分，并且可以包括图像获取器，测量电路系统或存储装置等。在一些实施例中，高度控制器340可以包括图像处理系统，并且可以包括图像获取器，存储装置等。还应当理解，在各种实施例中，高度控制器340可以是调平传感器330的一部分或者可以与调平传感器330分离。
61.如图3a所示，根据本公开的实施例，高度控制器340可以包括信号处理器341和分析器342。信号处理器341可以包括一个或多个处理器。例如，信号处理器341可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机，任何类型的移动计算设备等，或其组合。信号处理器341可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、因特网、无线网络、无线电等介质或其组合通信地耦合到探测器336。信号处理器341可以被配置为接收来自探测器336的信号并且基于来自探测器336的信号构造光强度图像。将参考图4进一步解释信号处理器341，图4图示了调平传感器320中的光学图案和由信号处理器341生成的相应测量图像
的示例。
62.当选择性光通过对象333具有如图4所示的投射图案400a时，可以由信号处理器341生成晶片321上的投射图案400a的经投射图案的光强度图案400b。应当理解，图4所示的图案400a可以是选择性光通过对象333的整个图案的一部分。选择性光通过对象333可以包括平行于x轴布置的多个光阻挡条411(如图4所示)，当投射到晶片321上时，x轴与晶片321的x轴对准。主光束322可以穿过由多个光阻挡条411中的相邻两个光阻挡条411形成的狭缝412。在该示例中，选择性光通过对象333的图案400a在x轴上具有规则间隔的条纹图案，因此从晶片321上的投射图案400a的经投射图案所测量的光强度图案400b在x轴上可以具有规则性并且可以是周期性的。
63.由于检查系统300的物理或光学限制，晶片321上的经投射图案可能失真。例如，主光束332可以通过电子束工具310和晶片321之间的小间隙(例如，图3a中的高度“g”)投射到晶片321上。因此，可以限制主光束332的入射角(例如，图3a中的“θ”)，并且还可以限制主光束332的光锥角。因此，主光束332在晶片321上的经投射图案可以被模糊，例如，导致脉冲边缘被平滑。因此，从晶片321上的经投射图案所测量的光强度图案400b可以近似地表示为周期余弦函数，而不是具有正方形形状，如下：
64.f(x)＝cos(kx)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(等式1)
65.这里，k＝2π/λ并且λ是投射图案400a的周期，其可以被确定为对应于重复图案的单位周期的长度(例如，在x轴上)。例如，在光强度图案400b中，图案的一个周期对应于x轴的长度5，因此λ可以设定为常数5。
66.再参考图3a，分析器342可以被配置为确定晶片321是否位于目标高度或者晶片321是否从目标高度移位。分析器342还可以被配置为确定晶片321的竖直位移的程度。在一些实施例中，分析器342被配置为将晶片321上的经投射图案的测量数据与参考数据互相关。在一些实施例中，分析器342可以被配置为将晶片321上的经投射图案的光强度图像与预定参考光强度图像互相关。根据本公开的实施例，参考光强度图像可以是通过使用与当前用于检查目标晶片321的投射图案相等的投射图案而获得的光强度图像。在一些实施例中，可以通过将投射图案投射到标称参考晶片上，然后通过测量投射图案在标称参考晶片上的经投射图案来获得参考光强度图像。这里，参考晶片可以具有平整表面，并且在拍摄参考光强度图像时被放置在目标位置处(例如，在目标高度处)。在一些实施例中，可在检查目标晶片321之前获取参考光强度图像并将其存储在可位于检查系统300内或外的存储装置(未示出)中。分析器342可以访问存储在存储装置中的参考光强度图像，或者可以根据需要从存储装置接收参考光强度图像。
67.基于表示光强度图案400b的等式1，晶片321上的经投射图案的光强度图像与预定参考光强度图像之间的互相关函数可如下表示：
[0068][0069]
这里，τ表示光强度图案400b在x轴上的图案移位，并且从-α到α的范围表示积分区间。注意，晶片321上的经投射图案的光强度图像和预定参考光强度图像在等式2中具有相
同的函数f(x)，因此可以理解，等式2表示自互相关。因为k是常数值，等式2可以表示为下面的等式3：
[0070][0071]
如等式3所示，当图案在x轴上是周期性和无边界时，峰的幅度值不改变。因此，当从理论互相关投射到晶片321上时，难以找到图案移位。例如，如果投射图案在x轴上移位一个周期(例如，λ)，则难以确定投射图案是否由于周期性而移动。
[0072]
实际上，选择性光通过对象333光具有有限的面积，因此投射图案被限制在x轴的特定范围内。在一些实施例中，选择性光通过对象333可以具有使得晶片321上的经投射图案能够覆盖感兴趣区域(例如，主电子束312的探测斑点)的尺寸，使得可以在感兴趣区域中适当地调整晶片高度。例如，晶片321上的经投射图案的面积可以等于或大于感兴趣区域。再参考图4，图4的互相关图400c表示光强度图像400b与参考光强度图像的互相关的结果数据。这里，通过将投射图案400a投射到放置在目标高度处的标称参考晶片上，并且通过测量晶片上的经投射图案的光强度，可以获得参考光强度图像。在该示例中，还假设当晶片321被放置在目标高度(例如，图3b中的321_t)时也拍摄光强度图像400b，并且因此光强度图像400b和参考光强度图像的图案可沿x轴匹配。如图4所示，由于x轴上的有界投射图案，互相关图400c中的峰值从x＝－100到x＝0逐渐增大，然后从x＝0到x＝100逐渐减小。基于图4的互相关图400c，可以确定光强度图像400b和参考光强度图像的图案在位置x＝0处匹配最佳，否则不匹配。这可以导致以下结论：投射图案400a没有移位，并且投射图案400a的中心位于主电子束312的焦点(即，x＝0)处。
[0073]
在这种情况下，不需要晶片321的高度调整。因此，当使用有界投射图案时，光强度图像和参考光强度图像之间的互相关图可以在确定投射图案的移位时提供更好的精度。
[0074]
然而，即使是小的噪声引入也会导致互相关图(例如，图4中的400c)的峰值被干扰，因为互相关图中相邻峰值之间的差异基本上不同。特别地，最大峰值和相邻峰值之间的差可能不能用噪声来区分。例如，探测器(例如，图3a中的探测器366)噪声、光强度波动等可能使得难以基于互相关来定位晶片321上的投射图案的中心c。此外，晶片321的制造工艺会导致晶片321表面上的不均匀的反射系数。对于小的噪声或失真，投射图案的中心c处的峰值可能小于别处的峰值，这导致竖直位移的不正确探测。
[0075]
为了在探测投射图案的移位时增强对噪声或失真的抵抗，本公开的实施例可以提供使用投射图案的调平传感器320，该投射图案可在晶片321上的投射图案的中心c处的互相关图中提供区别性峰值。在一些实施例中，投射图案可以具有沿某个方向(例如，x轴)不是周期性的相移图案。通过使用周期沿某个方向变化的投射图案，除了在晶片321上的经投射图案的中心c处之外，晶片321上的投射图案的测量图像和参考图像不能很好地匹配。当使用相移图案时，从晶片321上的经投射图案所测量的光强度图像可以近似地表示如下：
[0076]
f(x)＝cos(g(x)
·
x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(等式4)
[0077]
在等式4中，余弦函数f(x)的周期根据函数g(x)而变化。
[0078]
根据本公开的实施例，选择性光通过对象333可以具有可符合等式4的各种投射图案。将参照图5a至图5e来解释相移投射图案的示例，每个图是与本公开的实施例一致的调
平传感器320中的光学图案，对应的测量图像和相关图的示例。在图5a至图5e中，投射图案501a至501e具有多个光阻挡条511，并且两个相邻的光阻挡条511之间的间隙(即，狭缝512的宽度)在x轴上不均匀。
[0079]
图5a图示了投射图案501a，其中布置了多个光阻挡条511，使得在x轴上的相邻光阻挡条511之间的间隙表示如下：
[0080][0081]
这里，k1和k2是常数，“a”是图案周期变化的x轴上的值。在一些实施例中，可以根据调平传感器320的设计，实施例的要求等来确定参数k1、k2和“a”。在图5a中，中心区域处的两个相邻光阻挡条511之间的距离大于别处的两个相邻光阻挡条511之间的距离。在该示例中，k1大于k2，并且“a”可以具有在x轴上的值，其中最靠近中心区域的光阻挡条被定位。图5a中的光强度图像502a示出所测量的图案还具有沿x轴的不规则周期，即，在中心区域中的大周期和在别处的较小周期。如图5a的光强度图像502a和参考光强度图像之间的互相关图503a所示，互相关图503a的峰值基本上沿x轴变化。即，x＝0处的峰值(这里，对应于投射图案501a的经投射图案的中心c)远大于x≠0处的其它峰值，因为由于投射图案501a的不规则周期，除了经投射图案的中心c之外，被投射晶片321上的图案的光强度图像502a和参考图像不能很好地匹配。
[0082]
图5b图示了投射图案501b，其中布置了多个光阻挡条511，使得在x轴上的相邻光阻挡条511之间的间隙表示如下：
[0083][0084]
这里，k1和k2是常数，“a”和“b”是图案周期变化的x轴上的值，并且a》b。在一些实施例中，可以根据调平传感器320的设计，实施例的要求等来确定参数k1、k2、“a”和“b”。在图5b中，“a”和“b”之间的两个相邻光阻挡条511之间的距离不同于别处的两个相邻光阻挡条511之间的距离。在该示例中，k2大于k1。图5b中的光强度图像502b示出了所测量的图案还具有沿x轴的不规则周期，即，在a≤|x|≤b处的较小周期和较大周期。如图5b的光强度图像502b和参考光强度图像之间的互相关图503b所示，互相关图503b的峰值沿x轴变化。这里，x＝0处的峰值(这里，对应于投射图案501b的经投射图案的中心c)比x≠0处的其它峰值大得多，因为由于投射图案501b的不规则周期导致，除了经投射图案的中心c之外，晶片321上的经投射图案的光强度图像502b和参考光强度图像不能很好地匹配。
[0085]
类似地，图5c图示了投射图案501c，其中布置了多个光阻挡条511，使得在x轴上的相邻光阻挡条511之间的间隙表示如下：
[0086][0087]
这里，c1和c0是常数。在一些实施例中，可根据调平传感器320的设计，实施例的要求等来确定参数c1和c0。在图5c中，两个相邻光阻挡条511之间的距离随着距投射图案501c的中心c的距离增加而增加。即，两个相邻的光阻挡条之间的距离与距投射图案501c的中心的距离成反比。图5c中的光强度图像502c示出所测量的图案也具有沿x轴的不规则周期，
即，该周期随着距中心c的距离增加而增加。如图5c的光强度图像502c和参考光强度图像之间的互相关图503c所示，互相关图503c的峰值沿x轴变化。这里，x＝0处的峰值(这里，对应于投射图案501c的经投射图案的中心c)比x≠0处的其它峰值大得多，因为由于投射图案501c的不规则周期，除了经投射图案的中心c之外，晶片321上的经投射图案的光强度图像502c和参考光强度图像不能很好地匹配。
[0088]
图5d图示了投射图案501d，其中布置了多个光阻挡条511，使得在x轴上的相邻光阻挡条511之间的间隙表示如下：
[0089][0090]
这里，c2、c1和c0是常数。在一些实施例中，可以根据调平传感器320的设计，实施例的要求等来确定参数c2、c1和c0。在图5d中，两个相邻光阻挡条之间的距离随着距投射图案501d的中心c的距离增加而增加。这里，两个相邻光阻挡条之间的距离与距投射图案501d的中心c的距离的平方成反比。图5d中的光强度图像502d示出所测量的图案也具有沿x轴的不规则周期，即，该周期随着距中心c的距离增加而增加。如图5d的光强度图像502d和参考光强度图像之间的互相关图503d所示，互相关图503d的峰值沿x轴变化。这里，x＝0处的峰值(这里，对应于投射图案501d的经投射图案的中心c)远大于x≠0处的其它峰值，因为由于投射图案501d的不规则周期，除了经投射图案的中心c之外，晶片321上的经投射图案的光强度图像502d和参考光强度图像不能很好地匹配。
[0091]
类似地，图5e图示了投射图案501e，其中布置了多个光阻挡条511，使得在x轴上的相邻光阻挡条511之间的间隙表示如下：
[0092][0093]
这里，“d”和σ是常数。在一些实施例中，可根据调平传感器320的设计，实施例的要求等来确定参数“d”和σ。在图5e中，两个相邻光阻挡条511之间的距离随着距x＝0的距离增加而增加。这里，两个相邻光阻挡条之间的距离与成反比。图5e中的光强度图像502e示出所测量的图案也具有沿x轴的不规则周期，即，周期随着距中心c的距离增加而增加。如图5e中光强度图像502e和参考光强度图像之间的互相关图503e所示，互相关图503e的峰值沿x轴变化。这里，x＝0处的峰值(这里，对应于投射图案501e的经投射图案的中心c)远大于x≠0处的其它峰值，因为由于投射图案501e的不规则周期，除了投射图案的中心c之外，晶片321上的经投射图案的光强度图像502e和参考光强度图像不能很好地匹配。
[0094]
当使用相移投射图案501a至501e时，互相关图503a至503e中的相邻峰值之间的差变得大于使用规则投射图案(例如，图4中的400a)的互相关图(例如，图4中的400c)，并且因此检查系统300可以对由于晶片表面变化，探测器噪声，光强度波动等引起的噪声或失真具有更好的容限。在一些实施例中，相移投射图案可以被设计为使得所得到的互相关图的最大峰值与第二最大峰值(或与最大峰值相邻的峰值)具有等于或大于阈值比率的比率。例如，等式(例如，等式5至9)或参数(例如，k1、k2、“a”、“b”、c2、c1、c0、“d”或σ)可以被设置为使得最大峰值与第二最大峰值(或与最大峰值相邻的峰值)的比率等于或大于阈值比率。可以
根据实施例的要求、期望的精度水平等来设置阈值比率。在一些实施例中，可以部分地基于晶片反射率测量，具有各种图案设计的实验结果等，将相移投射图案设计为具有最大峰值和第二最大峰值之间的目标比率。
[0095]
再参考图3a，分析器342可以基于对应于相移投射图案的测量光强度图像和参考光强度图像之间的互相关结果来确定晶片321的竖直位移。当经投射图案的中心与位置x＝0(例如，主电子束的焦点)不匹配时，互相关图将在x≠0处具有最大峰值。在一些实施例中，分析器342可以基于移位确定晶片321的竖直位移。例如，如果互相关图的最大峰值位于x＝5处，则分析器342可以确定晶片321应该被提升以将投射图案的中心c移动到位置x＝0。如果互相关图的最大峰值位于x＝－5，则分析器342可以确定应该降低晶片321以将投射图案的中心c移动到位置x＝0。在一些实施例中，分析器342可以基于互相关图的最大峰值的移位量来确定晶片321的竖直位移。在一些实施例中，可基于实验、测量、测试等预先建立晶片的竖直位移与经投射图案的移位量之间的关系。
[0096]
在一些实施例中，高度控制器340还可以包括台运动控制器343，其被配置为根据所确定的竖直位移调整晶片321的高度。台运动控制器343可以基于由分析器342确定的竖直位移控制台320移动晶片321。
[0097]
虽然已经关于作为选择性光通过对象333的相移投射图案在一个方向(例如，x轴)上具有可变周期的投射图案解释了本公开的实施例，但是应当注意，当其他类型的相移投射图案用于调平传感器320时，本公开也是适用的。参照图6和图7，将说明其它类型的相移投射图案。
[0098]
图6图示了与本公开的实施例一致的包括局部相移特征的光学图案的示例。根据本公开的一些实施例，可以添加局部化特征以增强对噪声的容限并增强探测晶片321的竖直位移的精度。局部化特征还能够探测晶片的高度位移而不是经投射图案的中心。如投射图案600a到600d中所示，局部化特征613a、613b、613c或613d可以添加到具有规则周期的投射图案中。
[0099]
根据本公开的一些实施例，局部化特征可以具有破坏投射图案的周期性的图案。例如，在投射图案600a中，具有规则狭缝612的不同形状的圆形开口613a被添加到投射图案600a中，该投射图案600a具有由相邻的两个光阻挡条611形成的规则间隔的狭缝612。在投射图案600b中，狭缝613b被添加到投射图案600b中，该狭缝613b在x轴上延伸而规则间隔的狭缝612沿y轴延伸，该投射图案600b具有由相邻的两个光阻挡条611形成的规则间隔的狭缝612。在投射图案600c中，狭缝613c被添加到投射图案600c中，该狭缝613c沿x轴延伸，而规则间隔的狭缝612沿y轴延伸，并且其具有比规则间隔的狭缝612更宽的宽度。在投射图案600d中，类似于狭缝613b的狭缝613d被添加到投射图案600d中。
[0100]
根据本公开的一些实施例，可以添加局部化特征以破坏投射图案的周期性。例如，虽然具有规则间隔的狭缝612的投射图案600a沿x轴具有恒定的周期，但是圆形开口613a被添加在投射图案600a中的位置处，以破坏x轴上的规则性。即，圆形开口613a不是规则地放置在x方向上。类似地，在投射图案600b至600d中的位置处添加狭缝613b、613c和613d以破坏x方向上的规则性。
[0101]
在一些实施例中，当在束焦点之外的位置处同时测量高度时，或者当经投射的图案或所测量的光强度图像的一部分失真时，增强非周期性投射图案的不规则性可有所帮
助。在一些实施例中，添加局部化特征使得能够在不同于束焦点或投射图案中心的位置处探测晶片321的竖直位移。根据本公开的一些实施例，可以添加局部化特征以增强非周期性投射图案的不规则性。例如，投射图案600e和600f在x轴上具有可变周期(即，随着距中心的距离增加，沿x轴的周期增加)，并且在x轴上延伸而狭缝612在y轴上延伸的613e和613f被添加在用于破坏x方向上的规则性的位置处。
[0102]
图7图示了与本公开的实施例一致的包括二维相移特征的光学图案的示例。图7的投射图案700a通过由光阻挡条711形成的狭缝712在x轴上具有第一可变周期，并且狭缝712的间隙沿x轴变化(例如，随着距投射图案700a的中心的距离增加而增加)。图7的投射图案700a还通过由光阻挡条713形成的狭缝714在y轴上具有第二可变周期，并且狭缝714的间隙沿y轴变化(例如，随着距投射图案700a的中心的距离增加而增加)。投射图案700b通过由光阻挡环715形成的狭缝716在两个维度(例如，x轴和y轴)上具有可变周期，并且狭缝716的间隙径向变化。通过将投射图案的不规则性扩展到二维，可以提高探测投射图案中心处的晶片的竖直位移的精度。
[0103]
虽然已经关于在某些轴线(例如，x轴和y轴)上具有可变周期的投射图案解释了本公开的实施例，但是应当注意，本公开适用于在任何两个方向上具有可变周期的投射图案。还应当理解的是，在设计相移投射图案时应当考虑不规则性的水平，因为如果周期变化太大，则探测竖直位移的灵敏度可能由于投射图案的有限尺寸，有限的感兴趣区域等而降低。还应当理解，在设计相移投射图案时还可以考虑检查系统的数值孔径(例如，图3a中的“g”)，因为经投射图案的模糊度可以取决于数值孔径。
[0104]
图8是表示与本公开的实施例一致的用于调整晶片高度的示例方法的处理流程图。为了说明的目的，将参考图3a描述用于调整晶片高度的方法。
[0105]
在步骤s810中，可以生成光强度图像。其中步骤s810可以由例如信号处理器341等执行。根据本公开的实施例，可获得来自探测器336的信号以测量晶片321上的经投射图案。在一些实施例中，可以生成晶片321上的经投射图案的光强度图像。在一些实施例中，来自晶片321的经投射图案可以对应于选择性光通过对象333的投射图案。根据本公开的实施例，选择性光通过对象333的投射图案可以具有不规则性。在一些实施例中，投射图案可以在一个维度上具有可变周期(例如，如参照图5a至图5e所示)。在一些实施例中，投射图案可以具有局部化相移特征(例如，如参照图6所示)。在一些实施例中，投射图案可以在两个维度上具有可变周期(例如，如参照图7所示)。
[0106]
在步骤s820中，执行光强度图像和参考光强度图像之间的互相关。步骤s820可以由例如分析器342等执行。根据本公开的实施例，可以执行晶片321上的经投射图案的光强度图像与预定参考光强度图像的互相关。根据本公开的实施例，参考光强度图像可以是从基于选择性光通过对象333的经投射图案测量的光强度图像，该选择性光通过对象333的投射图案等于当前用于检查目标晶片321的投射图案。在一些实施例中，可以通过将投射图案投射到标称参考晶片上来获得参考光强度图像。这里，参考晶片可以具有平整表面，并且在拍摄参考光强度图像时被放置在目标位置(例如，目标高度)处。在一些实施例中，可在检查目标晶片321之前拍摄参考光强度图像并将其存储在可位于检查系统300内或外的存储装置(未示出)中。存储在存储装置中的参考光强度图像可以根据需要从存储装置访问或接收。
[0107]
在步骤s830中，确定台的竖直位移。步骤s830可以由例如分析器342等执行。根据本公开的实施例，晶片321的竖直位移可以基于对应于相移投射图案的所测量的光强度图像和参考光强度图像之间的互相关结果来确定。当经投射图案的中心与位置x＝0(例如，主电子束的焦点)不匹配时，互相关图将在x≠0处具有最大峰值。在一些实施例中，晶片321的竖直位移可以基于移位来确定。例如，如果互相关图的最大峰值位于x＝5处，则可以确定应该提升晶片321以将投射图案的中心c移动到位置x＝0。如果互相关图的最大峰值位于x＝－5处，则可以确定应该降低晶片321以将投射图案的中心c移动到位置x＝0。在一些实施例中，可以基于互相关图的最大峰值的移位量来确定晶片321的竖直位移。在一些实施例中，可以基于实验、测量、测试等预先确定晶片的竖直位移和投射图案的移位量的移位量之间的关系。
[0108]
在步骤s840中，调整晶片高度。步骤s840可以由例如台运动控制器343等执行。根据本公开的实施例，晶片321的高度可以根据所确定的竖直位移来调整。在一些实施例中，可以控制台320以基于在步骤s830确定的竖直位移移动晶片321。
[0109]
本公开的各方面在以下编号条款中阐述：
[0110]
1.一种带电粒子束检检查系统，包括：
[0111]
台，被配置为保持样品；以及
[0112]
调平传感器，被配置为用于确定所述样品的竖直位移并且包括：
[0113]
光源，被配置为将第一图案投射到所述样品上；以及
[0114]
探测器，被配置为用于在将所述第一图案投射到所述样品上之后捕获经投射图案的图像，
[0115]
其中，所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样本的所述竖直位移。
[0116]
2.根据条款1所述的系统，其中所述调平传感器还包括在所述光源和所述样品之间的选择性光通过对象，并且所述选择性光通过对象具有所述第一图案。
[0117]
3.根据条款1或2所述的系统，其中所述调平传感器还包括具有电路系统的控制器，所述电路系统被配置为：
[0118]
生成所述经投射图案的光强度图像；
[0119]
进行所述光强度图像与参考图像的互相关；以及
[0120]
基于所述互相关确定所述样本的所述竖直位移。
[0121]
4.根据条款3所述的系统，还包括台运动控制器，所述台运动控制器具有被配置为根据所确定的所述竖直位移来调整所述样品的高度的电路系统。
[0122]
5.根据条款3或4所述的系统，其中所述参考图像通过将所述第一图案投射到参考样品的表面上而被获得。
[0123]
6.根据条款3-5中任一项所述的系统，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。
[0124]
7.根据条款1-6中任一项所述的系统，其中所述不规则性包括沿第一轴线的可变周期。
[0125]
8.根据条款1-6中任一项所述的系统，其中所述不规则性包括局部化特征。
[0126]
9.根据条款1-6中任一项所述的系统，其中所述不规则性包括沿第一轴线和与所述第一轴线相交的第二轴线的可变周期。
[0127]
10.一种用于在包括调平传感器的带电粒子束检查系统中调整样本高度的方法，所述方法包括：
[0128]
生成样品上的经投射图案的光强度图像，其中所述经投射图案通过由所述调平传感器的光源将第一图案投射到所述样品上而形成；
[0129]
进行所述光强度图像和参考图像之间的互相关；以及
[0130]
基于所述互相关来确定所述样本的竖直位移，其中，所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样本的所述竖直位移。
[0131]
11.根据条款10所述的方法，还包括：根据所述所确定的竖直位移来调整所述样品的高度。
[0132]
12.根据条款10或11所述的方法，还包括：通过在所述参考样品的表面上投射所述第一图案来获得所述参考图像。
[0133]
13.根据条款10-12中任一项所述的方法，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。
[0134]
14.根据条款10-13中任一项所述的方法，其中所述不规则性包括沿着第一轴线的可变周期。
[0135]
15.根据条款10-13中任一项所述的方法，其中所述不规则性包括局部化特征。
[0136]
16.根据条款10-13中任一项所述的方法，其中所述不规则性包括沿着第一轴线和与所述第一轴线相交的第二轴线的可变周期。
[0137]
17.一种非暂态计算机可读介质，存储能够由计算设备中的至少一个处理器执行的指令集，以使所述计算设备执行用于调整包括调平传感器的带电粒子束检查系统中的样本高度的方法，所述方法包括：
[0138]
生成样品上的经投射图案的光强度图像，其中所述经投射图案通过由所述调平传感器的光源将第一图案投射到所述样品上而形成；
[0139]
进行所述光强度图像和参考图像之间的互相关；以及
[0140]
基于所述互相关来确定所述样本的竖直位移，
[0141]
其中所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样本的竖直位移。
[0142]
18.根据条款17所述的计算机可读介质，其中所述指令组能够由计算设备中的至少一个处理器执行，以使所述计算设备进一步执行：
[0143]
根据所确定的所述竖直位移，调整所述样品的高度。
[0144]
19.根据条款17或18所述的计算机可读介质，其中所述指令集能够由所述计算设备的至少一个处理器执行，以使所述计算设备进一步执行：
[0145]
通过将所述第一图案投射在参考样品的表面上，获得所述参考图像。
[0146]
20.根据条款17-19中任一项所述的计算机可读介质，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。
[0147]
21.根据条款17-20中任一项所述的计算机可读介质，其中所述不规则性包括沿第一轴线的可变周期。
[0148]
22.根据条款17-20中任一项所述的计算机可读介质，其中所述不规则性包括局部化特征。
[0149]
23.根据条款17-20中任一项所述的计算机可读介质，其中所述不规则性包括沿第
一轴线和与所述第一轴线相交的第二轴线的可变周期。
[0150]
24.一种调平传感器，包括：
[0151]
光源，被配置为将第一图案投射到样品上；以及
[0152]
探测器，被配置为用于在将所述第一图案投射到所述样品上之后捕获所投射的图案的图像，
[0153]
其中所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样本的竖直位移。
[0154]
25.根据条款24所述的调平传感器，还包括在所述光源和所述样品之间的选择性光通过对象，并且所述选择性光通过对象具有所述第一图案。
[0155]
26.根据条款24或25所述的调平传感器，还包括具有电路系统的控制器，所述电路系统被配置为：
[0156]
生成所述投射图案的光强度图像；
[0157]
进行所述光强度图像与参考图像的互相关；以及
[0158]
基于所述互相关确定所述样本的竖直位移。
[0159]
27.根据条款26所述的调平传感器，还包括台运动控制器，所述台运动控制器具有被配置成根据所确定的所述竖直位移来调整所述样本的高度的电路系统。
[0160]
28.根据条款26或27所述的调平传感器，其中所述参考图像通过将所述第一图案投射到参考样本的表面上而被获得。
[0161]
29.根据条款26-28中任一项所述的调平传感器，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。
[0162]
30.根据条款24-29中任一项所述的调平传感器，其中所述不规则性包括沿第一轴线的可变周期。
[0163]
31.根据条款24-29中任一项所述的调平传感器，其中所述不规则性包括局部化特征。
[0164]
32.根据条款24-29中任一项所述的调平传感器，其中所述不规则性包括沿第一轴线和与所述第一轴线相交的第二轴线的可变周期。
[0165]
可以提供一种非暂态计算机可读介质，其存储用于控制器(例如，图1的控制器50)的处理器的指令，以执行图像检查，图像获取，台定位，束聚焦，电场调整，束弯曲，聚光透镜调整，激活带电粒子源，束偏转和方法900和1000等。非暂时介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、光盘只读存储器(cd-rom)、任何其他光学数据存储介质、具有孔洞图案的任何物理介质、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)、闪存eprom或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(nvram)、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或磁带盒(cartridge)，以及相同的联网版本。
[0166]
应当理解，本公开的实施例不限于上文已描述且在附图中说明的确切构造，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下作出各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指示。
[0167]
以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱
离以下阐述的权利要求的范围的情况下，可以如所描述的那样进行修改。
技术特征：1.一种带电粒子束检查系统，包括：台，被配置为保持样品；以及调平传感器，被配置为确定所述样品的竖直位移并且包括：光源，被配置为将第一图案投射到所述样品上；以及探测器，被配置为在将所述第一图案投射到所述样品上之后捕获经投射图案的图像，其中所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样品的竖直位移。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述调平传感器还包括在所述光源和所述样品之间的选择性光通过对象，并且所述选择性光通过对象具有所述第一图案。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述调平传感器还包括具有电路系统的控制器，所述电路系统被配置为：生成所述经投射图案的光强度图像；进行所述光强度图像与参考图像的互相关；以及基于所述互相关，确定所述样品的所述竖直位移。4.根据权利要求3所述的系统，还包括台运动控制器，所述台运动控制器具有被配置为根据所确定的所述竖直位移调整所述样品的高度的电路系统。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述参考图像通过将所述第一图案投射到参考样品的表面上而被获得。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述不规则性包括沿第一轴线的可变周期。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述不规则性包括局部化特征。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述不规则性包括沿第一第一轴线和与所述第一轴线相交的第二轴线的可变周期。10.一种非暂态计算机可读介质，存储能够由计算设备的至少一个处理器执行的指令集，以使所述计算设备执行用于调整包括调平传感器的带电粒子束检查系统中的样品高度的方法，所述方法包括：生成样品上的经投射图案的光强度图像，其中所述经投射图案通过由所述调平传感器的光源将第一图案投射到所述样品上而形成；进行所述光强度图像和参考图像之间的互相关；以及基于所述互相关，确定所述样品的竖直位移，其中所述第一图案包括不规则性，以使得能够确定所述样品的所述竖直位移。11.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述指令集能够由所述计算设备的至少一个处理器执行，以使所述计算设备进一步执行：根据所确定的所述竖直位移，调整所述样品的高度。12.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述指令集能够由所述计算设备的至少一个处理器执行，以使所述计算设备进一步执行：通过将所述第一图案投射在参考样品的表面上，获得所述参考图像。13.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述互相关具有所述互相关的最大峰值与第二最大峰值的比率，所述比率等于或大于预定阈值。
14.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述不规则性包括沿第一轴线的可变周期。15.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述不规则性包括局部化特征。
技术总结公开了一种用于在带电粒子束检查系统中调整样品高度的改进的调平传感器和方法。一种改进的调平传感器包括：光源，被配置为将第一图案投射到样品上；以及探测器，被配置为在第一图案被投射到样品上之后捕获经投射图案的图像。第一图案可以包括不规则性，以能够确定样品的竖直位移。样品的竖直位移。样品的竖直位移。
技术研发人员：张剑 王琰 唐亮 王義向
受保护的技术使用者：ASML荷兰有限公司
技术研发日：2021.02.25
技术公布日：2022/11/1
