电子束硅片图形检测系统中的纳米级对焦控制技术

摘要：

带电粒子束成像检测技术是一种可以提供纳米级测量精度的技术,广泛应用于半导体检测中.在进行硅片检测时,要求待测硅片在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围(DoF)内.本文提出一种毫米级控制范围、纳米级控制精度、高度测量时间在亚毫秒量级的粗精结合的闭环硅片高度控制技术.它的核心子系统是一套光学硅片高度测量系统,在进行粗控制时,数字相机的成像面作为一个光栅图像接收面,硅片的高度信息通过测量光栅线条在成像面上的位移获得.在接近目标高度时,数字相机的成像面作为一个虚拟的数字光栅使用.它与光学光栅图像存在一定周期差,两者构成类似机械游标卡尺的结构,本文称为光学游标卡尺,实验表明该技术可以在成像面上细分像素尺寸10×以上.当用其测量硅片高度时,粗测范围达毫米量级,粗测时间小于0.38 ms,精测分辨率小于80 nm,精测时间小于0.09 ms.利用该硅片高度测量系统进行硅片高度的初步闭环反馈控制,控制精度达到15 nm,在电子束硅片图形检测系统中具有广阔的应用前景.

关键词：对焦控制、高度测量、高度控制、带电粒子束检测、电子束检测、光学游标卡尺、焦深

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分类号：TP394.1;TH691.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：极大规模集成电路制造装备及成套工艺国家02专项资助项目2012ZX02701004

在线出版日期：2019-05-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：242-255