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TWI815231B - 帶電粒子工具、校正方法、檢測方法 - Google Patents

帶電粒子工具、校正方法、檢測方法 Download PDF

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TWI815231B
TWI815231B TW110144943A TW110144943A TWI815231B TW I815231 B TWI815231 B TW I815231B TW 110144943 A TW110144943 A TW 110144943A TW 110144943 A TW110144943 A TW 110144943A TW I815231 B TWI815231 B TW I815231B
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歐文 史羅特
艾爾伯圖斯 維克 傑拉杜斯 馬格努斯
瑪麗克 斯哥圖奇
厄文 保羅 史莫克曼
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荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

本發明揭示一種帶電粒子工具，該帶電粒子工具經組態以自一帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游之該等子射束引導朝向一樣本位置，該工具帶電粒子工具包含：至少三個帶電粒子光學組件；一偵測器模組；及一控制器。該偵測器模組經組態以回應於自該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號。該控制器經組態以在一校正模式下操作該工具。該等帶電粒子光學組件包括：一帶電粒子源，其經組態以發射一帶電粒子束；及一射束產生器，其經組態以產生該等子射束。該偵測信號含有關於該等帶電粒子光學組件中之至少兩者的對準的資訊。該等帶電粒子光學組件包含兩個或多於兩個帶電粒子光學元件，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含可監測該等帶電粒子之一孔徑陣列。

Description

帶電粒子工具、校正方法、檢測方法
本文中所提供的實施例大體而言係關於一種帶電粒子評估工具及檢測方法，且特定而言係關於使用多個帶電粒子子射束的帶電粒子評估工具及檢測方法。
在製造半導體積體電路(IC)晶片時，在製作程序期間，經常在基板(亦即晶圓)或遮罩上出現非所要圖案缺陷，藉此減少良率。此類缺陷可由於例如光學效應及入射粒子以及後續處理步驟(諸如蝕刻、沈積或化學機械研磨)的結果而發生的。因此，監測非所要圖案缺陷的程度為IC晶片製造中之重要程序。更一般而言，基板或其他物件/材料之表面的檢測及/或量測係其製造期間及/或之後的重要程序。
具有帶電粒子束之圖案檢測工具已用於檢測物件，例如偵測圖案缺陷。此等工具通常使用電子顯微鏡技術，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)。在SEM中，處於相對高能量的初級電子射束以最終減速步驟為目標，以便以相對低著陸能量著陸在樣本上。電子射束經聚焦為樣本上之探測點。探測點處之材料結構與來自電子射束之著陸電子之間的交互作用導致電子自表面發射，諸如次級電子、反向散射電子或歐傑電子。所產生次 級電子可自樣本之材料結構發射。藉由在樣本表面上方掃描作為探測點的初級電子射束進行掃描，可橫跨樣本之表面發射次級電子。藉由自樣本表面收集此等發射次級電子，圖案檢測工具可獲得表示樣本之表面之材料結構的特性的影像。
通常需要改良帶電粒子檢測裝置之產出量及其他特性。特定而言，必須校正電子光學柱的各種元件。此係需要改良的耗時程序。
本文中所提供的實施例揭示了一種帶電粒子束檢測裝置。
根據本發明之一第一態樣，提供了一種帶電粒子工具，該帶電粒子工具經組態以自一帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游之該等子射束引導朝向一樣本位置，該工具帶電粒子工具包含：至少三個帶電粒子光學組件；一偵測器模組，其經組態以回應於在該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號；及一控制器，其經組態以在一校正模式下操作該工具；其中：該等帶電粒子光學組件包括：一帶電粒子源，其經組態以發射一帶電粒子束；及一射束產生器，其經組態以產生該等子射束；且該偵測信號含有關於該等帶電粒子光學組件中之至少兩者的對準的資訊，該等帶電粒子光學組件中之該至少兩者包含兩個或多於兩個帶電粒子光學元件，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含一孔徑陣列。
根據本發明之一第二態樣，提供了一種校正方法，該方法包含：將來自一帶電粒子源之一帶電粒子束劃分成複數個子射束； 朝向一校正物件投影該複數個帶電粒子束；及使用一偵測器模組偵測返回電子以及自其獲得一對準校正值，該對準校正值與兩個或多於兩個帶電粒子光學元件相關，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含一孔徑陣列。
根據本發明之一第三態樣，提供了一種帶電粒子工具，其包含：一帶電粒子源，其經組態以產生一帶電粒子束；一控制器，其經組態以在一校正模式下操作該工具；及一電子光學柱，其經組態以自該帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游之該等子射束引導朝向一樣本位置，該柱包含一物鏡配置，該物鏡配置包含一射束產生器，其用以產生該複數個子射束，一射束整形器，其經組態以自傳入之子射束界定朝向該樣本位置投影之該等子射束，及一偵測器模組，其經組態以回應於在該樣本位置之方向之上游傳播的入射帶電粒子而產生一偵測信號，該射束產生器及該射束整形器具有預定義對準；且其中該偵測信號含有關於該帶電粒子源相對於該預先對準的射束產生器及射束整形器的對準的資訊。
10:主腔室
20:裝載鎖定腔室
30:設備前端模組(EFEM)
30a:第一裝載埠
30b:第二裝載埠
40:電子射束工具
50:控制器
100:帶電粒子束檢測裝置
111:孔徑板
201:帶電粒子源/電子源
202:初級電子射束
207:樣本架
208:樣本
209:電動載物台
211:子射束
212:子射束
213:子射束
221:探測點
222:探測點
223:探測點
230:投影裝置
231:聚光透鏡
233:中間焦點
234:物鏡
235:偏轉器
240:電子偵測器件
241:物鏡陣列
242:射束整形限制器
250:控制透鏡陣列
252:上射束限制器
260:掃描偏轉器陣列
271:準直器元件陣列
300:狹縫偏轉器
301:電極
302:狹縫
401:物鏡
401a:下電極/電極
401b:元件/電極
401c:上電極/電極
402:偵測器模組
404:基板
405:捕獲電極
406:射束孔徑
407:邏輯層
408:佈線層
409:矽穿孔
500:陣列
600:物件
601:電位源
602:校正目標
800:狹縫透鏡
dmirror:距離
e:電子
E:電場
V1:電位
V2:電位
V3:電位
V4:電位
V5:電位
V6:電位
V7:電位
V8:電位
V9:電位
V10:電位
V11:電位
V12:電位
自結合附圖進行的對例示性實施例的描述，本揭示內容之上述及其他態樣將變得較顯而易見。
圖1為說明例示性帶電粒子束檢測裝置的示意圖。
圖2為說明作為圖1之例示性帶電粒子束檢測裝置之一部分的例示性多射束裝置的示意圖。
圖3為根據實施例之例示性多射束裝置的示意圖。
圖4為根據實施例之檢測裝置之物鏡的示意性剖面圖。
圖5為圖4之物鏡的底視圖。
圖6為圖4之物鏡之修改方案的底視圖。
圖7為併入於圖4之物鏡中之偵測器的放大示意性剖面圖。
圖8為校正器陣列的示意性側視圖。
圖9為校正器陣列的示意性平面圖。
圖10為雙層校正器陣列的示意性側視圖。
圖11為根據實施例之例示性多射束裝置的示意圖。
圖12及圖13為展示根據實施例之例示性多射束裝置在掃描及校正模式下操作的示意圖。
圖14及圖15為闡釋電子軌跡的示意圖。
圖16至圖20為可用於本發明之實施例中之各種偵測器配置的示意圖。
現在將詳細地參考例示性實施例，該等實施例之實例在隨附圖式中說明。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同數字表示相同或相似的元件。在例示性實施例的以下描述中闡述的實施方案並不表示與本發明一致的所有實施方案。替代地，其僅為與如所附申請專利範圍中之與本發明相關的態樣一致的裝置及方法的實例。
電子器件之計算能力的增強，減少了器件的物理大小，此 可藉由顯著地增加IC晶片上之諸如電晶體、電容器、二極體等電路組件之封裝密度來實現。此係藉由提高的解析度實現的，從而使得能夠製造較小的結構。舉例而言，拇指甲大小且在2019年或更早可獲得的智慧型手機之IC晶片可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小不到人類頭髮的1/1000。因此，半導體IC製造係複雜且耗時的程序(具有數百個單獨的步驟)就不足為奇。甚至在一個步驟中之誤差有可能劇烈地影響最終產品的功能。僅一個「致命缺陷」即可導致器件故障。製造程序之目標係改良程序之整體良率。舉例而言，欲獲得50步程序之75%的良率(其中步驟可指示在晶圓上形成的層的數目)，每一個別步驟必須具有大於99.4%的良率。若每一個別步驟具有95%的良率，則整個程序良率將低至7%。
雖然IC晶片製造設施中期望高程序良率，但維持高基板(亦即晶圓)產出量(定義為每小時處理的基板的數目)亦為很重要。缺陷的存在可影響高程序良率及高基板產出量。若需要操作員介入來再檢測缺陷，則尤其如此。因此，藉由檢測工具(諸如掃描電子顯微鏡(「SEM」))對微米及奈米級缺陷的高產出量偵測及識別對於維持高良率及低成本係很重要的。
SEM包含掃描器件及偵測器裝置。掃描器件包含照明裝置，該照明裝置包含用於產生初級電子之電子源，及用於用初級電子之一或多個聚焦射束掃描諸如基板之樣本的投影裝置。至少照明裝置或照明系統及投影裝置或投影系統可一起被稱為電子光學系統或裝置。初級電子與樣本交互作用並產生次級電子。當掃描樣本時，偵測裝置自樣本捕獲次級電子，以使得SEM可創建樣本之掃描區之影像。對於高產出量檢測，檢測裝置中之一些使用初級電子之多個聚焦射束，亦即多射束。多射束之組件 射束可被稱為子射束或小射束。多射束可同時掃描樣本之不同部分。多射束檢測裝置因此可以比單射束檢測裝置高得多的速度檢測樣本。
下文描述已知多射束檢測裝置之實施方案。
諸圖為示意性的。因此為了清楚起見放大圖式中之組件的相對尺寸。在以下圖式描述中，相同或相似的參考編號係指相同或相似的組件或實體，且僅描述相對於個別實施例的不同之處。雖然描述及圖式針對電子光學裝置，但應瞭解，實施例並不用於將本揭示內容限制於特定帶電粒子。因此，貫穿本文件的對電子的引用可更一般而言被認為係對帶電粒子的引用，其中帶電粒子不一定係電子。
現在參考圖1，其為說明例示性帶電粒子束檢測裝置100的示意圖。圖1之帶電粒子束檢測裝置100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子射束工具40、設備前端模組(EFEM)30及控制器50。電子射束工具40位於主腔室10內。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。舉例而言，第一裝載埠30a及第二裝載埠30b可接收欲被檢測的含有基板(例如，半導體基板或由其他材料製成的基板)或樣本(基板、晶圓及樣本在下文中統稱為「樣本」)的基板前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod，FOUP)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將樣本輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20用於移除樣本周圍的氣體。此會產生真空，該真空係低於周圍環境壓力之局部氣壓。裝載鎖定腔室20可連接至裝載鎖定真空泵系統(未展示)，該裝載鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體粒子。裝載鎖定真空泵系統之操作使得裝載鎖定腔室能夠達到低 於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未展示)將樣本自裝載鎖定腔室20輸送至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未示出)。主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體粒子，以使得樣本周圍中之壓力達到低於第一壓力的第二壓力。在達到第二壓力之後，樣本輸送至電子射束工具，藉由該電子射束工具可對樣本進行檢測。電子射束工具40可包含多射束電子光學裝置。
控制器50電連接至電子射束工具40。控制器50可為經組態以控制帶電粒子束檢測裝置100的處理器(諸如電腦)。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能的處理電路系統。雖然控制器50在圖1中經示出為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構的外部，但應瞭解，控制器50可為結構之一部分。控制器50可位於帶電粒子束檢測裝置之組件元件中之一者中，或其可分佈在組件元件中之至少兩者上方。雖然本揭示內容提供容納電子射束檢測工具之主腔室10之實例，但應注意，本揭示內容之各態樣在其最廣泛的意義上並不限於容納電子射束檢測工具之腔室。相反，應瞭解，前述原理亦可應用於在第二壓力下操作的其他工具及其他裝置配置。
現在參考圖2，其為說明例示性電子射束工具40的示意圖，該例示性電子射束工具包括作為圖1之例示性帶電粒子束檢測裝置100之一部分的多射束檢測工具。多射束電子射束工具40(在本文中亦被稱為裝置40)包含電子源201、投影裝置230、電動載物台209及樣本架207。電子源201及投影裝置230可一起被稱為照明裝置。樣本架207由電動載物台209支撐，以便保持樣本208(例如，基板或遮罩)以進行檢測。多射束電子射束工具40進一步包含電子偵測器件240。
電子源201可包含陰極(未示出)及擷取器或陽極(未示出)。在操作期間，電子源201經組態以自陰極發射電子作為初級電子。初級電子由擷取器及/或陽極提取或加速以形成初級電子射束202。
投影裝置230經組態以將初級電子射束202轉換成複數個子射束211、212、213並且將每一子射束引導至樣本208上。儘管為了簡單起見說明了三個子射束，但可存在數十、數百或數千個子射束。子射束可被稱為小射束。
控制器50可連接至圖1之帶電粒子束檢測裝置100之各種部分，諸如電子源201、電子偵測器件240、投影裝置230及電動載物台209。控制器50可執行各種影像及信號處理功能。控制器50亦可產生各種控制信號來主控帶電粒子束檢測裝置之操作，包括帶電粒子多射束裝置。
投影裝置230可經組態以將子射束211、212及213聚焦至樣本208上以進行檢測並且可在樣本208之表面上形成三個探測點221、222及223。投影裝置230可經組態以偏轉初級子射束211、212及213以橫跨樣本208之表面之區段中之個別掃描區掃描探測點221、222及223。回應於初級子射束211、212及213入射於樣本208上之探測點221、222及223上，自樣本208產生電子，該等電子包括次級電子及反向散射電子。次級電子之電子能量通常
Figure 110144943-A0305-02-0010-26
50eV，且反向散射電子之電子能量通常在50eV與初級子射束211、212及213之著陸能量之間。
電子偵測器件240經組態以偵測次級電子及/或反向散射電子並且產生對應信號，該等對應信號經發送至控制器50或信號處理系統(未示出)例如以構建樣本208之對應掃描區之影像。期望地，電子偵測器件經併入至投影裝置中。替代地，電子偵測器件可與投影裝置分離，其中 提供次級電子光學柱以將次級電子及/或反向散射電子引導至電子偵測器件。
控制器50可包含影像處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(未示出)及儲存器件(未示出)。舉例而言，控制器可包含處理器、電腦、伺服器、大型主機、終端機、個人電腦、任何種類的行動計算器件及其類似物，或其組合。影像獲取器可包含控制器之處理功能之至少一部分。因此，影像獲取器可包含至少一或多個處理器。影像獲取器可以通信方式耦合至准許信號通信之裝置40之電子偵測器件240，諸如導電體、光纖纜線、可攜式儲存媒體、IR、藍芽、網際網路、無線網路、無線電及其他，或其組合。影像獲取器可自電子偵測器件240接收信號，可處理信號中所包含的資料並且可由此構建影像。影像獲取器因此可獲取樣本208之影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓，在所獲取影像上疊加指示符，及其類似物。影像獲取器可經組態以對所獲取影像執行亮度及對比度等的調整。儲存器可為諸如硬碟、隨身碟、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體及其類似物的儲存媒體。儲存器可與影像獲取器耦合，並且可用於將經掃描原始影像資料保存為原始影像及經後處理影像。
影像獲取器可以基於自電子偵測器件240接收之成像信號獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像的掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區之單個影像。單個影像可儲存在儲存器中。單個影像可為可被劃分成複數個區域的原始影像。區域中之每一者可包含一個成像區，該成像區含有樣本208之特徵。所獲取影像可包含在一時間段內多次採樣的樣本208之單個成像區之多個影像。多個影 像可儲存在儲存器中。控制器50可經組態以對樣本208之相同位置之多個影像執行影像處理步驟。
控制器50可包括量測電路系統(例如，類比轉數位轉換器)以獲得所偵測到次級電子的分佈。在偵測時間窗口期間收集之電子分佈資料可與入射在樣本表面上之初級子射束211、212及213中之每一者之對應掃描路徑資料結合使用，以重建經檢測之樣本結構之影像。所重建影像可用於揭示樣本208之內部或外部結構的各種特徵。因此，所重建影像可用於揭示樣本中可存在的任何缺陷。
控制器50可控制電動載物台209以在樣本208之檢測期間移動樣本208。控制器50可使得電動載物台209能夠至少在樣本檢測期間沿一方向較佳地連續地(例如以恆定速度)移動樣本208。控制器50可控制電動載物台209之移動，以使得其取決於各種參數改變樣本208之移動的速度。舉例而言，控制器可取決於掃描程序之檢測步驟之特性來控制載物台速度(包括其方向)。
圖3為包含電子源201及電子光學柱之評估工具的示意圖。(在另一配置中，源係電子光學柱之一部分)。電子光學柱包含複數個電子光學元件。電子光學元件為影響(例如，引導、成形或聚焦)電子射束並且可使用電場及/或磁場的任何元件。電子源201將電子引導朝向形成電子光學柱之一部分的聚光透鏡231陣列。期望地，電子源係在亮度與總發射電流之間具有良好折衷的高亮度熱場發射器。可存在數十個、數百個或數千個聚光透鏡231。聚光透鏡231可包含多電極透鏡並且具有基於EP1602121A1的構造，特定而言該文件特此以引用的方式併入至將電子射束分裂成複數個子射束的透鏡陣列的本揭示內容，其中陣列為每一子射 束提供透鏡。因此，聚光透鏡陣列用作分束器、射束分裂器、射束產生器或射束分離器。聚光透鏡陣列可採取至少兩個板的形式，充當電極，其中每一板中之孔徑彼此對準並且對應於子射束之位置。板中之至少兩者在操作期間維持處於不同的電位以實現所要的透鏡效應。因此，板具有孔徑陣列，每一孔徑對應於子射束之路徑。定位在最上游之板係射束分離器並且可被稱為射束限制孔徑。在不同配置中，射束分離器可為聚光透鏡陣列之一部分或與聚光透鏡陣列相關聯，具有對子射束進行透鏡化的單獨功能形式。
在一配置中，聚光透鏡陣列由三個板陣列形成，其中帶電粒子在其進入及離開每一透鏡時具有相同能量，該配置可被稱為單透鏡(Einzel lens)。射束能量在進入單透鏡時與離開單透鏡相同。因此，色散僅發生在單透鏡本身內(在透鏡之入口電極與出口電極之間)，藉此限制了離軸色差。當聚光透鏡之厚度較小時，例如數mm，此類像差具有較小或可忽略不計的效應。
陣列中之每一聚光透鏡將電子引導至各別子射束211、212、213中，該子射束聚焦在各別中間焦點233處。子射束相對於彼此發散。偏轉器235位於中間焦點233處。偏轉器235定位在小射束路徑中在對應中間焦點233或聚焦點(亦即，聚焦之點)之位置處或至少在該位置周圍。偏轉器定位在小射束路徑中在相關聯小射束之中間影像平面處，亦即在其焦點或聚焦點處。偏轉器235經組態以對各別小射束211、212、213進行操作。偏轉器235經組態以使各別小射束211、212、213彎曲一定量，該量有效地確保主光線(其亦可被稱為射束軸線)大體上法向地(亦即，以與樣本之標稱表面成大體上90°)入射於樣本208上。偏轉器235亦可 被稱為準直器或準直器偏轉器。偏轉器235實際上使小射束之路徑準直，以使得在偏轉器之前，小射束路徑相對於彼此發散。在偏轉器之下游，小射束路徑相對於彼此大體上平行，亦即大體上準直。合適的準直器係在2020年2月7日提交的EP申請案20156253.5中所揭示的偏轉器，該EP申請案特此關於將偏轉器應用於多射束陣列的以引用的方式併入本文。
在偏轉器235下面(亦即，在源201下游或遠離該源)，存在控制透鏡陣列250，該控制透鏡陣列包含用於每一子射束211、21、213之控制透鏡251。控制透鏡陣列250可包含連接至各別電位源之至少兩個(例如三個)板電極陣列。控制透鏡陣列250之功能係相對於射束縮小率最佳化射束張角及/或控制遞送至物鏡234之射束能量，物鏡中之每一者將各別子射束211、212、213引導至樣本208上。物鏡234在物鏡陣列241中。控制透鏡預聚焦子射束(例如，在子射束到達物鏡陣列241之前對子射束施加聚焦動作)。預聚焦可減少子射束之發散度或增加子射束之收斂速率。控制透鏡陣列及物鏡陣列一起操作以提供組合焦距。無中間焦點之組合操作可減少像差的風險。注意，對縮小率及張角的引用意欲係指相同參數的變化。在理想的配置中，縮小率及對應張角的乘積在一值範圍內係恆定的。
物鏡234經配置在諸如物鏡陣列241的物鏡陣列中。物鏡234可經組態以將電子射束縮小到小於1/10，期望地在1/100至1/50的範圍內或更小。物鏡234可為單透鏡。至少由聚光透鏡及對應的下游物鏡在射束中產生之色差可相互抵消。
電子偵測器件240提供在物鏡234與樣本208之間以偵測自樣本208發射的次級及/或反向散射電子。下文描述電子偵測系統之例示性構造。
視情況，掃描偏轉器陣列260提供在控制透鏡陣列250與物鏡234陣列之間。掃描偏轉器陣列260包含用於每一子射束211、212、213之掃描偏轉器261。每一掃描偏轉器經組態以在一個或兩個方向上偏轉各別子射束211、212、213，以便在一個或兩個方向上橫跨樣本208掃描子射束。
圖3之系統可經組態以控制電子在樣本上之著陸能量。可取決於正評估之樣本的性質選擇著陸能量以增加次級電子之發射及偵測。經提供以控制物鏡234之控制器可經組態以藉由使施加至控制透鏡及物鏡之電極的電位變化來控制著陸能量。控制透鏡及物鏡一起工作並且可被稱為物鏡總成。可取決於正評估之樣本的性質選擇著陸能量以增加次級電子之發射及偵測。控制器可經組態以將著陸能量控制為預定範圍內之任何所要值或複數個預定值中之所要值。在一實施例中，著陸能量可經控制為在自1000eV至5000eV範圍內的所要值。
期望地，著陸能量主要藉由控制離開控制透鏡之電子之能量而變化。物鏡內之電位差在此變化期間較佳地保持恆定，以使得物鏡內之電場保持儘可能高。另外，施加至控制透鏡之電位可用於最佳化射束張角及縮小率。控制透鏡亦可被稱為重新聚焦透鏡，因為其可用於鑒於著陸能量的改變而校正焦點位置。控制透鏡陣列的使用使得物鏡陣列能夠在其最佳電場強度下操作。可用於控制著陸能量之電極結構及電位的細節在EPA20158804.3中揭示，該文件以引用的方式併入本文中。
電子之著陸能量可在圖4之系統中控制，此係因為在小射束路徑中產生之任何離軸像差係在聚光透鏡231中或至少主要在該聚光透鏡中產生。圖3中所示出之系統之物鏡234不必係單透鏡。此係因為，在 射束經準直時，物鏡中將不會產生離軸像差。與在物鏡234中相比，聚光透鏡中之離軸像差可得到較佳地控制。藉由使聚光透鏡231大體上變薄，可使聚光透鏡對離軸像差(具體而言色差離軸像差)的貢獻值最小化。可使聚光透鏡231之厚度變化以調諧色差離軸貢獻值，從而平衡各別小射束路徑中之色差的其他貢獻值。因此物鏡234可具有兩個或多於兩個電極。進入物鏡時之射束能量可不同於其離開物鏡之能量，例如以提供減速物鏡。此外，在使用兩個電極時，使用儘可能少的電極，從而使得透鏡陣列能夠佔據較小體積。
在一些實施例中，帶電粒子評估工具進一步包含減少子射束中之一或多個像差之一或多個像差校正器。在一實施例中，至少一子組像差校正器中之每一者定位在中間焦點中之各別者中或直接毗鄰於中間焦點中之各別者(例如，在中間影像平面中或毗鄰於中間影像平面)。子射束在諸如中間平面之焦平面中或在該焦平面附近具有最小剖面面積。與在別處(亦即，中間平面之上游或下游)可用相比(或與將在不具有中間影像平面之替代配置中可用相比)，上述情形為像差校正器提供更多空間。
在一實施例中，定位在中間焦點(或中間影像平面或聚焦點)中或直接毗鄰於中間焦點(或中間影像平面或聚焦點)之像差校正器包含偏轉器，以校正對於不同射束似乎處於不同位置處之源201。可使用校正器來校正由源導致的巨觀像差，該等巨觀像差會妨礙每一子射束與對應物鏡之間的良好對準。在一些情況下，期望將校正器定位在儘可能遠上游。以此方式，小的角度校正可在樣本處實現較大位移，以使得可使用較弱的校正器。期望地，校正器經定位成使額外像差之引入最小化。另外或替代地，可校正源射束中之其他非均勻性；亦即，可校正源射束均勻性中 之像差。
像差校正器可校正其他妨礙恰當柱對準之像差。此類像差亦可導致子射束與校正器之間的對準偏差(misalignment)。出於此原因，可期望另外或替代地將像差校正器定位在聚光透鏡231處或其附近(例如，其中每一此類像差校正器與聚光透鏡231中之一或多者整合，或直接毗鄰於該等聚光透鏡中之一或多者)。上述情形係期望的，此係因為在聚光透鏡231處或其附近，像差將不會導致對應子射束之移位，此係因為聚光透鏡231垂直地靠近射束孔徑或與射束孔徑重合。亦即，與將校正器定位在更遠下游的情況相比，由校正器對任何角度誤差的校正將需要更小的位置移位。子射束211、212、213與校正器之間的對準偏差可影響校正在更遠下游(諸如在中間焦點處)之此類像差。然而，將校正器定位在聚光透鏡231處或其附近的挑戰在於，相對於更遠下游之位置，子射束在此位置處各自具有相對較大的剖面面積及相對較小的節距。在具有體積限制的情況下，校正器陣列或額外校正器陣列可定位成遠離此等較佳位置，諸如在聚光透鏡陣列與中間焦點位置之間。
在一些實施例中，至少一子組像差校正器中之每一者與物鏡234中之一或多者整合，或直接毗鄰於該等物鏡中之一或多者。在一實施例中，此等像差校正器減少以下各項中之一或多者：場曲率；對焦誤差；及像散。另外或替代地，一或多個掃描偏轉器(未示出)可與物鏡234中之一或多者整合或直接毗鄰於該等物鏡中之一或多者，以在樣本208上方掃描子射束211、212、214。在一實施例中，可使用US 2010/0276606中所描述之掃描偏轉器，該文件以全文引用的方式併入本文中。
像差校正器可為如EP2702595A1中所揭示之基於CMOS的 個別可程式化偏轉器或如EP2715768A2中所揭示之多極偏轉器陣列，其中兩個文件中對小射束操縱器的描述特此以引用的方式併入本文中。對於每一小射束，可存在此類設計之像差校正器，亦即，個別小射束校正器。個別小射束校正器可在橫跨多射束之陣列中，該陣列可被稱為校正器陣列。
在一實施例中，較早實施例中所提及之物鏡陣列係陣列物鏡。陣列中之每一元件係微透鏡，該微透鏡操作多射束中之不同射束或射束群組。靜電陣列物鏡具有至少兩個板，每一板具有複數個孔或孔徑。一板中之每一孔之位置對應於另一板中之對應孔之位置。對應孔在使用中對多射束中之同一射束或射束群組進行操作。陣列中之每一元件的透鏡類型的合適實例為雙電極減速透鏡。每一電極就其本身而言可被視為透鏡；每一電極可被視為電子光學元件。
物鏡之底電極為整合至多射束操縱器陣列中之CMOS晶片偵測器。將偵測器陣列整合至物鏡中替代次級柱。CMOS晶片較佳地經定向以面向樣本(因為樣本與電子光學系統底部之間的距離較小(例如，100μm))。在一實施例中，提供了用以捕獲次級電子信號之捕獲電極。捕獲電極可形成在例如CMOS器件之金屬層中。捕獲電極可形成物鏡之底層。捕獲電極可形成CMOS晶片中之底面。CMOS晶片可為CMOS晶片偵測器。CMOS晶片可整合至物鏡總成之面向樣本的表面中。捕獲電極為用於偵測次級電子之感測器單元之實例。捕獲電極可形成在其他層中。CMOS之功率及控制信號可藉由矽穿孔連接至CMOS。為了穩健，底電極較佳地由兩個元件組成：CMOS晶片及具有孔之被動Si板。該板屏蔽CMOS免受高電場的影響。
與物鏡之底部或面向樣本的表面相關聯的感測器單元係有益的，此係因為可在電子遇到電子光學系統之電子光學元件並且被該電子光學元件操縱之前偵測到次級及/或反向散射電子。有利地，可減少(較佳地最小化)偵測到此類樣本發射電子所花費的時間。
為了使偵測效率最大化，期望使電極表面儘可能大，以使得陣列物鏡之大體上所有區(除了孔徑之外)由電極佔據，並且每一電極的直徑大體上等於陣列節距。在一實施例中，電極之外形為圓形，但此可製成正方形以使偵測區最大化。亦可使基板穿孔之直徑最小化。電子射束之典型大小大約為5至15微米。
在一實施例中，單個捕獲電極環繞每一孔徑。在另一實施例中，在每一孔徑周圍提供複數個電極元件。電極元件係感測器元件之實例。由環繞一個孔徑之電極元件所捕獲的電子可組合成單個信號或用於產生獨立信號。電極元件可按以下方式劃分：徑向地(亦即，形成複數個同心環)、成角度地(亦即，形成複數個扇形件)、徑向地及成角度地兩者，或以任何其他便利的方式。
然而，較大的電極表面導致較大的寄生電容，因此導致較低的帶寬。出於此原因，可期望限制電極之外徑。尤其在較大電極僅給出稍微較大的偵測效率但顯著較大的電容的狀況下。圓形(環形)電極可在收集效率與寄生電容之間提供良好的折衷。
電極之較大外徑亦可導致較大的串擾(對鄰近孔的信號的敏感度)。上述情形亦可為使電極外徑變小的原因，尤其在較大電極僅給出稍微較大的偵測效率但顯著較大的串擾的情況下。
由電極收集之反向散射及/或次級電子電流經放大。放大器 之目的係使得能夠對欲量測的由感測器單元接收或收集之電流進行足夠靈敏的量測，且因此對反向散射及/或次級電子的數目進行足夠靈敏的量測。上述情形可藉由電阻器上之電流量測值或電位差進行量測。可使用數種類型之放大器設計來放大由電極收集的反向散射及/或次級電子電流(例如轉阻放大器)。
例示性實施例在圖4中示出，該圖以示意性剖面說明多射束物鏡401。在物鏡401之輸出側(面向樣本208之側)上，提供偵測器模組402。偵測器模組402為電子偵測器件之實例。圖5為偵測器模組402的底視圖，該偵測器模組包含基板404，在該基板上提供複數個捕獲電極405，每一捕獲電極環繞射束孔徑406。射束孔徑406足夠大以不會阻擋任何初級電子射束。捕獲電極405可被視為感測器單元之實例，該等感測器單元接收反向散射電極或次級電極並產生偵測信號，在此狀況下為電流。射束孔徑406可藉由蝕刻穿過基板404來形成。在圖5中所示出之配置中，射束孔徑406以矩形陣列示出。例如，射束孔徑406亦可以不同方式配置成六角形密積陣列，如在圖6中所繪示。
圖7以較大比例繪示了偵測器模組402之一部分的剖面。捕獲電極405形成偵測器模組402之最底(亦即最靠近於樣本之)表面。在操作中，捕獲電極405陣列面向樣本208。在捕獲電極405與矽基板404之主體之間提供邏輯層407。邏輯層407可包括放大器，例如轉阻放大器、類比至數位轉換器及讀出邏輯。在一實施例中，每捕獲電極405存在一個放大器及一個類比至數位轉換器。邏輯層407及捕獲電極405可使用CMOS程序製造，其中捕獲電極405形成最終金屬化層。
佈線層408提供在基板404之背面上並且藉由矽穿孔409連 接至邏輯層407。矽穿孔409的數目不必與射束孔徑406的數目相同。特定而言，若電極信號在邏輯層407中經數位化，則可僅需要少量的矽穿孔來提供資料匯流排。佈線層408可包括控制線、資料線及電力線。應注意，儘管有射束孔徑406，但仍存在用於所有必要連接的足夠空間。偵測模組402亦可使用雙極或其他製造技術來製作。印刷電路板及/或其他半導體晶片可提供在偵測器模組402之背面上。
圖4繪示了三電極物鏡，但應理解，亦可使用任何其他形式之物鏡，例如雙極透鏡。
在本發明之一實施例中，中間焦點233處之偏轉器235由狹縫偏轉器300體現。狹縫偏轉器300為操縱器之實例並且亦可被稱為狹縫校正器。如在圖8及圖9中所示出，狹縫偏轉器300包含界定一組狹縫302的一組細長電極301，例如平行板或平行條帶。電極301可由矽或金屬(例如基板之摻雜矽區域及形成在基板上之金屬化層)形成。矽電極可藉由選擇性蝕刻矽晶圓來形成。
用作像差校正器之狹縫偏轉器300可替代地或另外地定位在聚光透鏡231的正下面。
一排子射束路徑插置一對細長電極，該等細長電極可採取條帶陣列的形式，以使得電極之間的電位差引起子射束之偏轉。偏轉之方向係藉由相對於光軸之方向上的電位差之相對極性判定。偏轉之量值係藉由電位差之量值、電極之間的距離以及平行於子射束之傳播之方向上的電極寬度判定。此等尺寸可分別被稱為狹縫之寬度及深度。在一實施例中，狹縫之寬度在自10至100μm的範圍內，期望地為50μm。在一實施例中，狹縫之節距在自50至200μm的範圍內，期望地為100μm。在一實施例 中，狹縫之深度在50至200μm的範圍內。
在一實施例中，電極沿著其長度處於相同的電位並且狹縫具有恆定的寬度或深度，以使得穿過給定狹縫之所有子射束經歷大體上相同的偏轉，此係因為該等子射束皆具有大體上相同的能量。
在一實施例中，狹縫可具有非恆定剖面，例如寬度或深度的變化，以根據子射束沿著狹縫之長度的位置在子射束中提供預定的偏轉變化。
在一實施例中，細長電極限定一組平行狹縫，使得子射束中之每一者穿過狹縫。因此，各別細長電極之面向細長表面界定對應狹縫。期望地，施加至每一電極表面之電位係可單獨地控制的，以使得可根據垂直於狹縫之縱向方向之方向上的射束位置來控制偏轉。在一實施例中，一組預定的電壓施加至電極以提供一組預定的偏轉。舉例而言，若狹縫沿著笛卡兒座標系之Y軸延伸(亦即，電極之細長方向在Y方向上)，則可根據X方向上之子射束位置來控制偏轉。
在一實施例中，每一狹縫由兩個專用電極界定。將相反的電位施加至交替電極，例如奇數電極為負，且偶數電極為正。所施加電位的量值可隨位置變化，以便提供所要偏轉，該所要偏轉在垂直於電極之長度之方向上隨位置變化。舉例而言，電位線性地增加並且電位差同樣線性地增加。舉例而言，一組電極，例如偶數電極，可保持處於恆定電位，例如接地。
在替代實施例中，每一電極(除了在陣列末端處之電極之外)用於界定兩個狹縫中之每一者的一側。亦即，通常，沿射束路徑之方向延伸之電極的相對表面部分地界定鄰接之狹縫。在此類配置中，相對於 施加至電極「0」之電位，施加至電極「n」之電位係橫跨狹縫「1至n」施加之電位差的總和。因此，電位差之線性增加導致施加至電極之絕對電位比線性增加得更快。通常，電位差橫跨陣列單調地增加。
在一實施例中，在射束傳播方向上毗鄰地提供複數個狹縫偏轉器。此類配置可被稱為狹縫偏轉器堆疊。堆疊中之狹縫偏轉器以不同方式定向。
在一實施例中，子射束以矩形陣列配置並且兩個狹縫偏轉器提供有第一狹縫偏轉器之狹縫垂直於第二狹縫偏轉器之狹縫定向。狹縫偏轉器可以任何次序提供在堆疊中。狹縫偏轉器的更多細節可在EPA20156253.5中找到，其中多射束偏轉器裝置的描述特此以引用的方式併入本文中。
在一實施例中，子射束以六角形陣列配置並且提供兩個狹縫偏轉器。第一狹縫偏轉器之狹縫與第二狹縫偵測器之狹縫正交。第二狹縫偵測器具有小於第一狹縫偵測器的節距並且每狹縫具有少於第一狹縫偵測器的子射束。狹縫偏轉器可以任何次序提供在堆疊中。
可為子射束之其他配置提供多狹縫偏轉器之其他配置。舉例而言，狹縫可經配置為同心六角形。
在本發明之一實施例中，多個射束穿過由一對電極界定之狹縫。上述情形大體上減少提供偏轉電位所需要的連接數目。在具有數百或數千個射束的多射束工具中，即使並非不可能，亦難以為每一子射束提供獨立的偏轉電位，此係因為用於佈線或電路跡線(繞線)的空間有限。由於顯著地減少了所需要的跡線數目，因此本發明解決了此問題。在一些狀況下，本發明之一實施例可不能夠完全校正像差，例如3階旋轉對稱像 差。然而，本發明之一實施例可甚至實現無法完全校正之像差的顯著且有用的減少。
如上文所描述之狹縫偏轉器可在射束偏轉之方向上引入輕微的聚焦效應。若使用兩個或多於兩個以不同方式定向之狹縫偏轉器陣列，則將在兩個或多於兩個方向上存在聚焦效果。此聚焦效應之量值與偏轉之量值成比例。在一些狀況下，此聚焦效應可並非所要的。
為了補償狹縫偏轉器之聚焦效應，可添加狹縫透鏡。如在圖10中所示出，狹縫透鏡800包含細長電極301之陣列300(其界定第一細長狹縫陣列)及對應細長電極501之至少一其他陣列500(其界定第二細長特徵陣列)。每一細長電極陣列形成有一結構，該結構具有與本說明書前面所提及之狹縫偏轉器之形狀相似的形狀。透鏡係藉由具有在兩個偏轉器電極與兩個狹縫電極之平均值之間的電位差而製成。上述情形係藉由改變狹縫電極之電位或藉由向偏轉器電極添加電壓偏移來進行。
細長電極301可經設定處於各別電位，且對應細長電極501可經設定處於接地電位或處於各別不同電位。每一狹縫透鏡之強度可經選擇，使得使像散等於具有最大偏轉之狹縫偏轉器的像散。在校正器由偏轉器及用於每一軸線之狹縫透鏡陣列(通常為兩個，X及Y中之每一者各一個)組成的一實施例中，所得像散具有微透鏡陣列之特性。
圖11係例示性電子光學系統之另一設計的示意圖。電子光學系統可包含源201及包含複數個電子光學元件之電子光學柱。(在另一配置中，電子光學柱包含源201。)電子光學柱可包含如關於圖3所示出及所描述之物鏡陣列總成。此類物鏡陣列總成可具有控制透鏡陣列250、物鏡陣列241及偵測器陣列的特徵。
在圖11中所繪示之本配置中，物鏡陣列亦可具有上射束限制器252、準直器元件陣列271、掃描偏轉器陣列260及射束整形限制器242的特徵。(注意，在不同的配置中，電子光學柱包含此等特徵，而不是將其配置在共同透鏡總成中。)源201提供帶電粒子(例如，電子)束。聚焦在樣本208上之多射束源自由源201提供之射束。子射束可源自射束，例如，使用界定射束限制孔徑陣列之射束限制器，例如，上射束限制器252。期望地，源201係在亮度與總發射電流之間具有良好折衷的高亮度熱場發射器。
上射束限制器252界定射束限制孔徑陣列並且用作射束分離器或子射束產生器。上射束限制器252可被稱為上射束限制孔徑陣列或上游射束限制孔徑陣列。上射束限制器252可包含具有複數個孔徑之板(其可為板狀體)。上射束限制器252自由源201發射之帶電粒子束形成子射束。上射束限制器252可阻擋(例如，吸收)除了促進形成子射束的彼等以外的射束部分，以便不干擾下游之子射束。上射束限制器252可被稱為子射束界定孔徑陣列。
準直器元件陣列271提供在上射束限制器之下游。每一準直器元件準直各別子射束。準直器元件陣列271可使用MEMS製造技術形成以便在空間上緊湊。在一些實施例中，在圖3中例示，準直器元件陣列271為源201之下游之射束路徑中之第一偏轉或聚焦電子光學陣列元件。在另一配置中，準直器可全部或部分地採取大型準直器(未示出)的形式。此類大型準直器可位於上射束限制器252之上游。因此，大型準直器在產生多射束之前對來自源之射束進行操作。磁透鏡可用作大型準直器。
準直器元件陣列之下游存在控制透鏡陣列250。控制透鏡 陣列250包含複數個控制透鏡。每一控制透鏡包含連接至各別電位源之至少兩個電極(例如，兩個或三個電極)。控制透鏡陣列250可包含連接至各別電位源之兩個或多於兩個(例如三個)板電極陣列。控制透鏡陣列250與物鏡陣列241相關聯(例如，兩個陣列彼此靠近定位及/或彼此機械連接及/或作為一個單元一起控制)。控制透鏡陣列250定位在物鏡陣列241之上游。控制透鏡預聚焦子射束(例如，在子射束到達物鏡陣列241之前對子射束施加聚焦動作)。預聚焦可減少子射束之發散度或增加子射束之收斂速率。
掃描偏轉器陣列260包含複數個掃描偏轉器。可使用MEMS製造技術來形成掃描偏轉器陣列260。每一掃描偏轉器掃描樣本208上方之各別子射束。掃描偏轉器陣列260因此可包含用於每一子射束之掃描偏轉器。每一掃描偏轉器可在一個方向(例如平行於單個軸線，諸如X軸)或在兩個方向上(例如相對於兩個非平行軸線，諸如X軸及Y軸)偏轉子射束中之射線。偏轉使得在一個或兩個方向(亦即，一維或二維)上橫跨樣本208掃描子射束。
在一實施例中，可使用EP2425444(該文件特此以全文引用的方式併入本文中，具體地與掃描偏轉器相關)中所描述之掃描偏轉器來實施掃描偏轉器陣列260。掃描偏轉器陣列260定位在物鏡陣列241與控制透鏡陣列250之間。在所示出之實施例中，提供掃描偏轉器陣列260而非大型掃描偏轉器。與大型掃描偏轉器相比，掃描偏轉器陣列260(例如，使用如上文所提及之MEMS製造技術來形成)可在空間上更緊湊。
在其他實施例中，提供大型掃描偏轉器及掃描偏轉器陣列260兩者。在此類配置中，可藉由一起(較佳地同步地)控制大型掃描偏轉 器及掃描偏轉器陣列260，來實現在樣本表面上方掃描子射束。
提供掃描偏轉器陣列260替代大型掃描偏轉器可減少來自控制透鏡的像差。此係因為大型掃描偏轉器之掃描動作引起射束在射束整形限制器(亦被稱為下部射束限制器)上方的對應移動，該射束整形限制器界定控制透鏡之至少一個電極之下游的射束限制孔徑陣列，此增加來自控制透鏡之像差的貢獻值。當替代地使用掃描偏轉器陣列260時，射束在射束整形限制器上方移動的量小得多。此係因為自掃描偏轉器陣列260至射束整形限制器的距離短得多。由於上述情形，因此較佳將掃描偏轉器陣列260定位儘可能靠近物鏡陣列241(例如，使得掃描偏轉器陣列260直接毗鄰於物鏡陣列241，如在圖11中所繪示)。
射束整形限制器上方的較小移動導致使用每一控制透鏡之較小部分。因此，控制透鏡具有較小的像差貢獻值。為了最小化或至少減少由控制透鏡造成的像差，使用射束整形限制器來對來自控制透鏡之至少一個電極之下游的射束進行整形。此在架構上不同於習知系統，諸如在圖3中所示出及關於圖3所描述，其中射束整形限制器僅提供作為孔徑陣列，該孔徑陣列係射束路徑中之第一操縱器陣列之一部分或與其相關聯，並且通常自來自源之單個射束產生多射束。
在圖11之實施例中，提供準直器元件陣列271而非大型準直器。儘管未示出，但可在圖11之實施例中使用大型準直器，以提供具有大型準直器及掃描偏轉器陣列260之實施例。另一變化形式可具有大型準直器及大型掃描偏轉器。亦可能具有帶有大型掃描偏轉器及準直器元件陣列的圖11之實施例的變化形式。每一準直器元件準直各別子射束。與大型準直器相比，準直器元件陣列271(例如，使用MEMS製造技術形成)可在 空間上更緊湊。因此，將準直器元件陣列271及掃描偏轉器陣列260一起提供可提供空間節省。在包含此類物鏡總成之複數個電子光學系統提供在電子光學系統陣列(例如，多射束柱陣列)中的情況下，此空間節省係所要的。在此類實施例中，可不存在任何大型聚光透鏡或聚光透鏡陣列。在此情況下，控制透鏡因此提供了最佳化射束張角及著陸能量的改變的放大率的可能性。
如上文所描述，通常需要電子光學柱(諸如多射束SEM或多射束微影機)中之多個電子光學組件來產生複數個射束。電子光學組件形成電子光學孔徑、透鏡、偏轉器並執行射束之其他操縱。此等電子光學組件可包括MEMS元件，該MEMS元件可採取板的形式，其中界定複數個孔徑，並且需要準確對準以允許所有射束著陸在目標(例如樣本或偵測器)上。MEMS元件(例如呈其中界定複數個孔徑之板的形式，其彼此緊接近)可彼此上下堆疊並且相對容易對準。板的對準可意味著每一板之每一孔徑與另一板中之對應孔徑對準。
MEMS元件(例如可用作電極之板，其需要間隔開)可在柱中機械對準至一定公差，例如元件可需要機械對準至10μm及/或1mrad量級的公差。此類對準可需要對準例如呈板的形式之每一MEMS元件的對應孔徑。對於操作，需要較精細的電子光學公差，例如相對於射束源的對準，諸如10至20nm。用電子光學校正器(諸如偏轉器)以電子光學方式來實現最終對準的更嚴格公差，例如，如本說明書中先前所描述。
對準的校正，相對於構成多電子射束配置的子射束群組，可位於整個多電子射束配置上方，諸如條帶校正器，或針對可特定於每一子射束的對準，例如可因子射束而異，例如使用個別射束校正器。正確對 準元件的程序，例如用於最終對準，被稱為柱對準。柱對準考慮了多電子射束內之子射束在樣本之平面中的位置，亦即，例如以X及Y笛卡兒座標表達的該等子射束在樣本平面中之相對位移。
柱對準的已知程序使用置放在目標(樣本)位置處之偵測器，例如在樣本載物台上。期望地，偵測器能夠同時偵測所有射束以使柱對準程序所花費的時間最小化。已知的偵測器需要固持在可移動載物台上之偵測器板，該可移動載物台可定位在目標位置(諸如樣本載物台)處。偵測器板具有帶圖案之圖案化表面，該圖案可對應於多電子射束中之子射束配置。圖案化表面為樣本表面之平面。對準實際上在子射束之平面內，並且以笛卡兒座標表達，在X軸及Y軸上對準。圖案化表面之下游為閃爍體，該閃爍體在電子射束入射於其上的情況下閃爍。光子偵測器，諸如相機，例如CCD器件，可定位在閃爍體之下游，以便偵測由每一射束產生之光的參數，諸如其強度。偵測器板與相機之間的對準具有挑戰性，例如在解析閃爍體中產生之不同光射束方面，該等光射束可僅相隔大約50至100微米。
據建議，藉由使用帶電粒子偵測器，諸如偵測器陣列，對電子光學柱之元件(尤其諸如聚光鏡陣列及物鏡陣列等孔徑陣列，其可為MEMS元件)執行柱對準，該帶電粒子偵測器可在電子光學柱中之固定位置處同時偵測大量射束。偵測器經定位朝向電子光學柱之底部，較佳地在電子光學柱之底部處。偵測器靠近於樣本表面之平面，以使得偵測器可例如在檢測期間自樣本接收用於偵測信號的足夠數目的次級電子。與載物台中之例如感測器之閃爍體及光子偵測器相比，偵測器之位置可更接近於樣本表面。
期望地，帶電粒子偵測器係偵測器模組，該偵測器模組在檢測工具中用於偵測在初級電子入射於樣本上時產生的電子，諸如次級電子及反向散射電子。因此帶電粒子偵測器可具有兩個功能。帶電粒子偵測器具有在檢測工具在檢測模式(在圖12中所繪示)下操作時偵測樣本之性質的功能。帶電粒子偵測器之另一功能為在檢測工具在校正模式(在圖13中所繪示)下操作時偵測對準。
可使用各種方法來將帶電粒子流提供給取決於柱對準的帶電粒子偵測器。期望地，至每一偵測器元件之返回電子的電流與樣本位置處之各別子射束的電流成正比(或至少單調地相關)。在對準偏差的狀況下，子射束電流將減少，例如此係因為子射束之部分與電子光學柱之元件相交並且經散射或經吸收。因此，在來自相關聯偵測器之電流信號為最大時，實現小射束的最佳對準。在偵測到對準偏差時，使用偵測器信號來控制如上文所描述之相關校正器以增加對應子射束之偵測器信號並且期望地使偵測器信號最大化。
本發明可應用於具有多電子射束組態的特徵的工具，諸如各種不同架構之計量及檢測工具及微影裝置，包括本文中所繪示之彼等以及其他工具。圖12及圖13中所示出之例示性檢測工具具有帶電粒子源201，該帶電粒子源朝向孔徑板111(或射束限制孔徑陣列)發射帶電粒子，該孔徑板自帶電粒子產生(例如藉由分裂、分離或劃分)複數個子射束，極其類似於參考圖3所繪示及所描述之子射束。因此，孔徑板用作子射束產生器。聚光透鏡231將各別子射束引導至中間焦點。偏轉器235(其可為巨觀偏轉器或偏轉器陣列)調整子射束之傳播方向。物鏡陣列234將各別子射束朝向樣本208聚焦。電子偵測器件240或偵測器模組偵測返回電子，例 如由樣本發射的次級電子。
在本發明之一實施例中，使用帶電粒子鏡面(例如用於電子射束之電子鏡面)來將初級帶電粒子束朝向帶電粒子偵測器往回反射，如在圖13中所示出。帶電粒子鏡面可藉由將物件600定位在帶電粒子偵測器及電子光學柱之最後電子光學元件之下游來形成。物件600可為樣本、樣本架或由樣本架固持之另一物件。使用電位源601將物件600相對於帶電粒子源201之陰極設定處於預定負電位差。若帶電粒子束包含正帶電粒子而非電子，則將使用正電位。預定電位差可為大約-1至-100V，例如-50V。期望地，預定電位差在量值大於射束內及射束間能量分散。物件與陰極之間的電位差將致使每一射束朝向帶電粒子偵測器反轉方向。電位差之量值愈大，反轉帶電粒子軌跡所需要的距離愈短。物鏡陣列可經設定為特定電壓以最佳化偵測良率。
圖14及圖15中繪示使用電子鏡面的實施例中之電子的實例軌跡。在此實施例中，偵測器模組形成電子光學柱之最終元件。在圖14中，沿下游方向傳播之電子e經由由偵測器模組402中之孔徑406形成的負孔徑透鏡進入電場區域。其s射束電位取為U，其平行於電子光軸之速度為v z ，且垂直於電子光軸之速度為v r 。例如在徑向方向上垂直於電子光軸之電子e之速度在其離開孔徑透鏡時在其軌跡中應被視為零，亦即，v r =0。在沿著超出孔徑之軌跡傳播之後，電子e由電場E減速至完全停止，亦即至靜止點。靜止點位於沿著電子光軸距孔徑406距離dmirror處：
Figure 110144943-A0305-02-0031-27
然後電子e在反轉(上游)方向上加速。為了計算電子e自電子光軸行進之徑向距離△r，應注意負孔徑透鏡之焦距f。此焦距f由下式給 出：
Figure 110144943-A0305-02-0032-2
此處E為孔徑中之電場，其由樣本與其中界定孔徑406之板(例如物鏡陣列242之最底電極及/或偵測器板上之最底電極)之間的電位差設定。此得出徑向速度：
Figure 110144943-A0305-02-0032-3
此處h為在電子e自孔徑406至孔徑透鏡之電子光軸之軌跡中之任一點處的距離。若d mirror 遠大於電子獲得徑向速度的距離(其大約為孔徑大小)，則所行進的徑向距離可計算為△r=v r ×2t mirror (4)
其中
Figure 110144943-A0305-02-0032-4
此處tmirror為電子行進距離dmirror的時間。此致使電子e在其到達偵測器之捕獲電極405時所行進的徑向距離h藉由△r=4h.d mirror /f給出，此與射束電位U及電場E無關。此意味著至少一些遠離電子光軸穿過孔徑406的電子將實現足夠的徑向位移以接觸環繞孔徑406之偵測器模組402之捕獲電極405。因此，例如作為具有捕獲電極405陣列之板的偵測器與物件600之間的場實際上形成靜電透鏡。在電子e自孔徑406沿著軌跡投影並且朝向偵測器返回時，此產生徑向運動。只要透鏡及所施加電位經設置為具有超出臨限距離之鏡面點，一些穿過孔徑之電子即到達偵測器之捕獲電極405。因此，可產生指示返回(反射)電子的數目之信號，作為表示電子光學柱之相關元件的對準之信號。注意，徑向距離應係足夠的，使得返回電子e行進比孔徑406之半徑更遠，因此其可到達捕獲電極405。
圖15繪示了以與電子光軸α成角度離開孔徑之電子的軌跡，其中該角度為徑向速度vr與平行於電子光軸的速度vz之比，亦即
Figure 110144943-A0305-02-0033-5
。在此狀況下，位移由下式給出：△r=v r ×2t mirror =α×4d mirror (6)
電子(例如，小射束)之此類成角度軌跡可藉由對孔徑之上游之軌跡(或路徑)進行操作的偏轉器(例如物鏡)產生。另外地或替代地，成角度軌跡由諸如物鏡本身的透鏡元件(其中可形成孔徑)引起。使用參考圖3及圖11所描述之物鏡陣列，例如使用MEMS元件，電子之角度可為α=10mrad。
在例示性實施例中，物鏡可產生在~50至100微米之間的焦點。在約一毫米的鏡面距離(亦即，d mirror =1mm)的情況下，電子e將實現足以離開孔徑406之徑向距離，例如40μm。若孔徑透鏡處之射束電位為2.5kV，則可藉由2.5kV/mm之電場實現鏡面動作。由於至鏡面之距離遠大於焦點，因此「聚焦」射束中應存在足夠電子，其中角度足夠大以最終到達偵測器，因此此外足夠電子將經偏轉至捕獲電極以提供表示電子光學柱之相關元件的對準之信號。
由反射電子所產生的信號不必具有較大振幅，此係因為量測並非時效性(time critical)，並且可藉由增加量測時間來補償低信號。此外，可能使物件傾斜少量，例如大約1mrad，以產生不平行於物鏡之電子光軸之電場，如關於圖15所示出及所描述。傾斜係由定位系統實現，該定位系統控制支撐物件之支撐件(諸如載物台)。定位系統可以不平行於物鏡陣列的角度傾斜樣本。換言之，物件600不垂直於物鏡之電子光軸。此將提供返回電子之額外徑向偏轉，以確保返回電子與偵測器模組之捕獲電極 相交，而非穿過孔徑406返回。
因此，用於射束對準之偵測器可偵測到足夠電子，從而控制孔徑與樣本之間的距離、傳播電子e自孔徑406朝向樣本行進之角度以及樣本例如相對於電子光軸的相對傾斜度。具體而言，此係因為徑向位移與dmirror(沿著電子光軸之電子軌跡中自孔徑至靜止點的距離)成正比。由於此距離係由射束電位(U)與電位差(例如孔徑中之電場)之比來判定，因此當電位差等於射束電位時，距離dmirror為樣本與孔徑之間的距離。對於較大的徑向位移，樣本可經置放離孔徑更遠。
幾乎不存在對用於形成電子鏡面且特定而言其表面之物件的要求。電子不接觸物件並且其表面僅需要為扁平的，足夠(例如充分)平面，以使得維持電場之均勻性。亦即，物件之表面與理想平面表面的差異及偏差不影響電場之均勻性。
在本發明之另一實施例中，替代電子鏡面，在小射束之路徑中提供校正目標602，例如代替樣本。此類配置在圖16中示出。校正目標可為扁平或平面板，視情況具有均勻的塗層，或可未經塗層之矽晶圓，亦即裸(諸如未處理的)晶圓。校正目標可為金屬板。校正目標可為由樣本架支撐的樣本或虛擬樣本。校正目標可為樣本載物台之表面之一部分的一部分，例如靠近樣本架及在操作期間樣本之位置。樣本或虛擬樣本之表面可定位在與樣本架上之樣本相同的平面或大體上相同的平面處。在使用中，當由樣本架支撐時，校正目標可具有與樣本大體上共面的表面。
校正目標602具有已知回應(在回應於給定初級射束電流而產生次級電子方面)，期望地，該已知回應橫跨其區係恆定的。校正目標602之已知回應可藉由以下操作來判定：相對於標準校正目標回應於初級 射束而校正其效能，例如以在受控校正設定下產生次級電子。期望地，次級電子電流與初級射束電流單調地相關，例如與其成比例。校正目標602經置放在距物鏡已知距離處。
在對準程序中，根據所捕獲的次級電子，偵測器模組402量測校正目標602在產生次級電子時對初級射束的回應。
目標表面較佳地係平面的。目標表面由於次級電子邊緣增強效應而無例如奈米級的銳邊，此將使表面上之射束點之強度隨著小的移動或調整而迅速變化。校正目標之粗糙度可為大約或小於數微米；然而，由於電場係主導，因此校正目標之平坦度並非嚴格要求。
圖16繪示了使用校正目標以兩個電位V1及V2進行的校正。電位V1在校正目標602與物鏡之偵測器板402及/或下電極401a之間。注意，偵測器板402可為與下電極401a分開的實體，向該下電極施加相同電位。替代地，偵測器板402經整合至下電極401a中，因此共用共同所施加電位。電位V2在物鏡之另一電極401a與偵測器板402及/或下電極401a之間。在例示性實施例中，當樣本602靠近於偵測器402(例如~50微米)時，電位V1為50V。當401b為物鏡之頂部電極時，電位V2為小於著陸能量之源電位。若元件401b位於物鏡之上游，例如在沿著射束路徑之另一電子光學元件中，其可具有電子光學柱中彼位置之任何適當值。
圖17繪示了與在圖16中所示出相同的透鏡配置，其中等效電位差V3及V4分別代替V1及V2，該透鏡配置經調整以用作電子鏡面600。施加至偵測器板402及/或下電極401a之電位V3可大約為401a處之電子軌跡中之射束電位。因此，若射束能量為2keV，則V3應為2kV。考慮到能量分散，增加1至100伏；以使得施加至偵測器板402及/或下電極401之電 位V3在2.0kV與2.1kV之間。因此，鏡面配置中之物鏡之底電極的電壓設定實際上為底電極與射束能量的匹配電位。若上述情形未進行，則鏡面將無法工作。當V3為零時，V4經設定處於源電位30kV減去著陸能量(亦即，若電子在操作或檢測模式下著陸於樣本上，則著陸能量為樣本電位)。此假設401b為物鏡之另一電極，例如上電極。在不同的配置中，401b可為底電極之上游之任何元件，且然後元件401b之電位為在特定電子光學設計中意欲具有的任何組件。
在本發明之上文所描述之實施例中，偵測器模組不需要在物鏡之底面處，而是可替代地在電子光學柱的更上方，例如在物鏡內或物鏡陣列上面。注意，圖16及圖17之配置，其中上游元件401b為在物鏡陣列之上游之電子光學元件，示出所施加電位之電路特徵可與所繪示之彼等電路特徵完全不同。
物鏡中之合適位置可為在除最下游電極之外的物鏡電極(例如，最上游或中間電極)之緊下游，或整合至該物鏡電極之面向下游表面中。合適的位置包括：電子光學元件之下游；物鏡陣列之上游(例如，緊上游)；或物鏡陣列之上游之位置處的電子光學元件之上游。此類電子光學元件可為額外透鏡，諸如控制透鏡陣列，例如，在參考圖3及圖11所示出及所描述之物鏡總成中；或在如參考圖3所示出及所描述之物鏡總成上面之偵測器陣列中。
注意，將偵測器陣列定位在圖3之物鏡總成上面係可行的，此係因為小射束在物鏡總成之上游。對於在物鏡陣列之上游之此類偵測器，電子光學柱可具有雙向偏轉器陣列的特徵，雙向偏轉器陣列可具有韋恩濾光器陣列的特徵，對與初級電子不同的返回電子進行操作，以使得 初級電子經引導至樣本或目標且返回電子經引導至位於初級電子小射束之路徑之外的偵測器元件陣列。
儘管已描述諸如捕獲電極之電流偵測器，但可使用其他類型之偵測器架構，諸如PIN偵測器元件、偵測依賴於能隙能量之電子的偵測器元件及閃爍體。與在面向樣本之陣列中相比，在上游位置處可較佳地使用偵測器類型中之多者；而鑒於信雜比隨遠離樣本之距離而改變的方式，電流電極較佳地定位接近於樣本。
在圖18至圖20中示出了各種此類配置，與相關聯於物鏡之最底電極相比，該等配置具有定位在更遠上游之位置處之偵測器。如在此等圖中所繪示之所有配置中所示出，當偵測器模組402位於物鏡之最低(亦即，最下游)電極上面時，返回電子在到達偵測器模組之前可穿過交越部。此外，對於足夠數目的返回電子(諸如穿過電極返回之反射或次級電子)，最底電極中之孔徑可大於在偵測器面向樣本pr校正目標時的孔徑。
圖18及圖19示出使用校正目標來產生返回次級電子的不同配置。在圖18中，偵測器模組402定位在具有至少兩個電極之物鏡陣列之上游電極的面向下游表面上或與其相關聯。所施加電位V5及V6可類似於施加至圖16中所繪示之配置的電位V1及V2。圖18繪示了由於物鏡之透鏡效應在次級電子之路徑中之交越部(或焦點)。次級電子之平均能量低於初級電子。因此，與初級射束之物點相比，交越部(或焦點)較靠近於樣本表面。圖中之焦點為示意圖；與所繪示的相比，次級電子之焦點的確切位置可較靠近於樣本。
圖19示出了類似於如在圖18中所示出之配置的配置，除了偵測器模組402定位在三電極物鏡之上電極401c上以外。施加至三個所繪 示之電極401a、401b及401c的電位為V7、V8及V9。電位V7及V9對應於電位V5及V6。V8為低於V9之電位。在圖18及圖19中所示出之配置之替代解釋中，此等圖繪示偵測器模組402位於沿著物鏡401a上面的射束路徑的位置處，例如在控制透鏡之下游或上游或在物鏡總成內或在其上游。
圖20示出用於產生返回次級電子的電子鏡面600。偵測器模組402定位在三電極物鏡之上電極401c上。圖20中所繪示之特徵對應於圖19中所示出之彼等特徵。施加至電極401a、401b及401c之電位V10、V11及V12通常對應於電位V7、V8及V9。然而，施加至最下游電極401a及/或偵測器板402之電位可與射束能量有效地匹配，具有諸如1至100V之間的偏移，以考慮返回電子之能量分散。在替代配置中，物鏡可具有不同數目的電極，例如兩個。
在圖16至圖20中所繪示之配置中，底電極經示出為接地。此一個配置。在不同的配置中，物鏡陣列之上游電極接地，並且將負電位差施加至物鏡陣列之最底下電極；且然後亦施加至樣本。在此類配置中，在所繪示之不同配置中施加至底電極401a及/402之電位將分別為V2、V4、V6、V9或V12代替V1、V3、V5、V7或V10，具有與關於圖16至圖20所描述之極性相反的極性。如此等兩個配置證實，重要的是電極之間的相對電位差，而非其絕對電壓。此外，本文中所描述及所繪示之樣本及電子光學組件(諸如偵測器及最底電極)的各種電位設置為例示性的。可使用實現本文中所描述之功能的可能設定的任何配置。
偵測器模組可為用於對準目的的專用偵測器，而非用於成像之偵測器。
在本發明之所有實施例中，對準為在校正模式下執行之簡 單程序。操作電子光學柱以產生經引導至鏡面或校正目標的子射束。在偵測到返回電子的同時，影響對準之參數，例如校正器(諸如如本文中所描述之偏轉器)之設定係變化的。校正器之控制參數之變化可操作以調整對應子射束的對準。導致返回電流之最大值的參數值(例如校正器設定)指示最佳對準。使用對應的校正器或沿著子射束路徑配置的多個校正器為所有子射束來判定判定子射束之對準的參數值。所有子射束之最佳參數值判定多射束配置之校正器陣列(亦即多射束配置之所有子射束)的對準設定。亦即，對於偵測器之所有偵測器元件偵測到較佳地處於最大值的均勻信號可指示對準。對準設定的使用因此可實現多射束配置之子射束的相互對準並且因此實現多射束配置的對準。然後可在工具之檢測模式期間使用對準設定。相同的方法可與呈大型偏轉器(亦即，同時影響所有射束)或小型偏轉器(亦即，影響個別子射束或子射束群組)形式之校正器一起使用。校正程序可在工具調試時定期地(例如，在例行維護期間)執行。對準可由於電源供應器提供之電壓的變化而漂移，並且可以與電源供應器漂移相關的頻率(例如每天)執行。
對於如在圖3中所示出及關於圖3所描述之配置，源、聚光透鏡陣列及物鏡陣列(其可為物鏡總成之電子光學元件堆疊之一部分)可分別彼此成對及/或一起地對準。類似地，參考圖3所描述之具有源、大型掃描偏轉器及物鏡陣列的特徵的配置(例如作為具有一系列堆疊的電子光學組件的特徵的物鏡總成之一部分)可分別彼此成對及/或一起地對準。
對於在圖11中所示出及參考圖11所描述之實施例，除源之外的所有電子光學組件皆在透鏡總成(諸如物鏡總成)中，其中所有電子光學組件彼此機械地堆疊及整合。然而，此類電子光學系統在源與透鏡總成 之間仍可具有傾斜對準偏差。本發明可應用於此類電子光學系統。為了實施校正對準，可將諸如掃描偏轉器之大型校正器定位在物鏡總成之上游、源之下游。類似地，掃描偏轉器陣列及大型準直器的變化需要大型校正器(例如在物鏡總成之上游之大型偏轉器)之額外組件。
此外，具有關於圖11所描述之配置及其變化形式之電子光學柱具有由射束整形器整形的子射束，射束整形器在物鏡陣列之下游而非透鏡總成之最上游元件。然而，子射束係由在物鏡總成中預先對準的上射束限制器產生。因此，在操作校正器以實現子射束之間的對準時，應考慮此不同的配置，例如在上射束限制器(其可被稱為射束產生器或分離器)與射束整形器的預對準方面。
因此，本發明考慮沿著自源至偵測器的射束路徑(具有源極及/或偵測器)的電子光學元件之間或沿著多射束配置之路徑的電子光學組件中之兩者或多於兩者之間的對準。此類電子光學元件可包括對多射束配置之子射束之路徑操作的電子光學組件(諸如一其他電子光學組件)，例如，如在圖3及圖11中所示出及參考圖3及圖11所描述之例示性配置中所示出。此類電子光學組件可包含孔徑陣列(array of aperture或aperture array)。如本文中所提及，此類電子光學組件之典型實例可包含其中界定複數個孔徑的板或基板。該板可用作共同電極，例如具有共同所施加的電位。此類電子光學組件可自源射束(或由源發射之射束)產生或劃分複數個子射束。孔徑陣列中之每一孔徑可界定複數個子射束(例如，多射束配置)之子射束中之至少一者的例如穿過板之路徑。因此，本發明可應用於量測或監測多射束配置之子射束例如用於校正，並且可應用於電子光學組件的對準的校正，每一電子光學組件包含孔徑陣列。舉例而言，電子光學組件 中之至少一者可包含或甚至為電子光學元件，諸如板，其中界定複數個孔徑。因此，本發明可係關於沿著複數個子射束或甚至兩個不同電子光學元件的路徑定位的兩個不同電子光學組件之複數個孔徑的對準。兩個不同的電子元件可為不同的板，該等板可位於沿著多射束配置之路徑定位的不同電子光學組件中，或位於同一電子光學元件中，該電子光學元件可為板堆疊，該等板可為電極堆疊。
使用本發明之柱對準程序係有利的，此係因為其不需要在初級子射束之路徑中(諸如在載物台上)回應於初級射束而閃爍的目標。可直接量測多射束之子射束，或可直接量測指示性次級電子，而無需轉換為光子信號。在柱內使用偵測器進行對準有益地不需要準確的目標置放或使用載物台的表面。(使用載物台上之額外區可增加載物台之表面積及因此質量，從而影響載物台動態。)此類偵測器避免了對相機與偵測器板(例如在偵測器內)的具有挑戰性之對準的需求。
應定期地重複對準程序，以解決外部電源供應器及潛在源之設定中之漂移。電子光學柱或系統的對準可每天、每週或每月進行。
儘管出於沿著多射束配置之路徑校正子射束之間及電子光學組件(甚至電子光學元件)之間的對準的目的在監測多射束配置之子射束方面進行描述本發明，另外或替代地，本發明可用於監測其他類型的像差以進行校正。另外或替代地，可針對以下中之一或多者量測多射束配置之子射束：聚焦像差、源射束均勻性之像差及離軸像差，諸如場曲率、失真及像散。電子光學器件中之校正器可經控制以校正或至少減少此等像差中之一或多者的大小。
根據本發明之實施例的評估工具可為對樣本進行定性評估 (例如通過/失敗)的工具、對樣本進行定量量測(例如特徵之大小)的工具或產生樣本之映圖之影像的工具。評估工具之實例為檢測工具(例如用於識別缺陷)、再檢測工具(例如，用於分類缺陷)及計量工具。
多射束電子射束工具可包含槍孔徑板或庫侖孔徑陣列(未示出)。槍孔徑板為其中界定孔徑之板。其位於源之下游之電子光學柱中，並且位於任何其他電子光學器件之前。在圖3中，其將位於源201與聚光透鏡陣列231之間。在操作中，槍孔徑板271經組態以阻擋初級電子射束202之外圍電子以減少射束分離器之前的射束中之庫侖效應，例如在聚光透鏡陣列中或與聚光透鏡陣列相關聯。然而，槍孔徑陣列可具有少於聚光透鏡陣列之孔徑及少於多射束中下游之小射束數目的孔徑數目。由於槍孔徑陣列為孔徑陣列類型，且與諸如聚光透鏡陣列及物鏡陣列等其他射束限制孔徑陣列間隔開，因此其在對準程序中亦可以考慮。
本發明之例示性實施例在以下編號的段落中描述：
段落1.一種帶電粒子工具，其經組態以自一帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游之該等子射束引導朝向一樣本位置，該工具帶電粒子工具包含：至少三個帶電粒子光學組件；一偵測器模組，其經組態以回應於在該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號；及一控制器，其經組態以在一校正模式下操作該工具；其中：該等帶電粒子光學組件包括：一帶電粒子源，其經組態以發射一帶電粒子束，及一射束產生器，其經組態以產生該等子射束；且該偵測信號含有關於該等帶電粒子光學組件中之至少兩者的對準的資訊，較佳地該帶電粒子光學組件可包含一其他電子光學元件。
段落2.如段落1之工具，其中該控制器經組態以在一檢測 模式下操作該工具，其中該偵測信號含有關於該樣本位置處之一樣本之一性質的資訊。
段落3.如段落1或2之工具，視情況，其中該等帶電粒子光學組件進一步包含一物鏡陣列；該工具進一步包含一帶電粒子鏡面，該帶電粒子鏡面位於該物鏡陣列之下游並且可操作以在該校正模式期間將引導朝向該樣本位置的帶電粒子朝向該偵測器模組往回反射。
段落4.如段落3之工具，其中該帶電粒子鏡面包含一電位源，該電位源在該校正模式下經組態以相對於該帶電粒子源將位於該物鏡陣列之下游之一物件設定處於一預定電位。
段落5.如段落4之工具，其中該預定電位在自約-1V至約-100V的範圍內。
段落6.如段落4或5之工具，其中該工具進一步包含一樣本架，並且該物件為該樣本架或由該樣本架固持。
段落7.如段落1或2之工具，其進一步包含一樣本架，該樣本架經組態以在對準模式期間將一校正目標固持在該樣本位置處，其中該校正目標經配置以朝向該偵測器模組發射次級電子作為在該樣本位置之該方向之上游傳播的該等帶電粒子，期望地其中該等帶電粒子光學組件進一步包含一物鏡陣列。
段落8.如段落7之工具，其中該校正目標包含在該樣本架中或該校正目標由該樣本架支撐。
段落9.如段落6至8中任一項之工具，其中該控制器經組態以控制一定位系統來定位該物件或該校正目標，因此其一表面相對於該物鏡陣列之平面傾斜。
段落10.如前述段落中任一項之工具，其進一步包含一校正器，例如一偏轉器，其中該控制器經組態以在該校正模式下判定欲在該檢測模式下使用的該校正器之一參數的一設定值。
段落11.如段落10之工具，其中該控制器在該校正模式下經組態以使該校正器之該參數變化並且將該參數之該值判定為該設定值，該參數使在該樣本位置之該方向之上游傳播的帶電粒子之例如電流之信號最大化。
段落12.如段落10或11之工具，其中該校正器包含以下各項中之至少一者：一個別射束校正器陣列，其經組態以校正每一子射束；一條帶校正器，其經組態以對該等子射束進行操作；及一校正器，其經組態以對源射束進行操作。
段落13.如段落12之工具，其中該校正器定位在以下各項處或其之間：與該射束產生器相關聯的一聚光透鏡陣列，該聚光透鏡陣列將該等子射束聚焦至一中間焦點陣列；及該等中間焦點。
段落14.如前述段落中任一項之工具，其中該至少兩個帶電粒子光學組件中之兩者或多於兩者可包含一孔徑陣列，視情況，該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件沿著該等子射束之路徑位於不同位置處，較佳地至少一個帶電粒子光學組件接近於該樣本，視情況，每一子射束具有在該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件中界定之一對應孔徑，視情況，該等帶電粒子光學組件中之一或多者包含一板，其中界定該孔徑陣列。
段落15.如前述段落中任一項之工具，其中該偵測器模組為該電子光學柱之一最下游組件。
段落16.如段落1至14中任一項之工具，其中該偵測器模 組位於該電子光學柱之該最下游電子光學組件之上游。
段落17.如段落15或16之工具，其中該其他電子光學元件為該最下游電子光學元件並且為一物鏡陣列，該偵測器模組與該物鏡相關聯，期望地：與該物鏡陣列之一電極相關聯，較佳地該物鏡陣列之該電極為該物鏡陣列之最下游電極；或該物鏡陣列之上游，視情況，該其他電子光學元件包含該至少兩個帶電粒子光學組件中之一或多者，視情況，該其他電子光學元件包含該至少兩個帶電粒子光學元件中之一或多者。
段落18.如請求項15或16之工具，其中：該偵測信號含有關於該最下游電子光學元件的對準的資訊，該最下游電子光學元件為一物鏡陣列；並且該偵測器模組與該物鏡相關聯，期望地：相關聯於該物鏡陣列之一電極，例如，該物鏡之該最下游電極；或該偵測器模組在該物鏡之上游。
段落19.如前述段落中任一項之工具，其中該射束產生器為一射束限制孔徑陣列。
段落20.如段落19之工具，其中該射束限制孔徑陣列提供一聚光透鏡陣列之一上游電極，該聚光透鏡陣列較佳地經組態以將該等子射束中之每一者聚焦至一各別中間焦點；
段落21.如段落19之工具，其中該射束產生器包含：一上射束限制器，其經組態以產生子射束；及射束整形限制器，其與該上射束限制器相比更接近於該樣本位置，該射束整形限制器經組態以對由該上射束限制器產生之該等子射束進行整形。
段落22.一種校正方法，其包含：將來自一帶電粒子源之一帶電粒子束劃分成複數個子射束或自來自一帶電粒子源之一帶電粒子 束產生複數個子射束；朝向一校正物件投影該複數個帶電粒子束；及使用一偵測器模組偵測返回電子及自其獲得一對準校正值，視情況，該對準校正值與兩個或多於兩個帶電粒子光學元件相關，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含一孔徑陣列，該等帶電粒子光學元件包含在一或多個帶電粒子組件中，期望地，兩個或多於兩個帶電粒子組件，例如：一子射束產生器，其用於產生複數個帶電粒子；一帶電粒子光學組件，其用於投影該複數個帶電粒子束；及/或一偵測器陣列，其用於偵測該等返回電子；較佳地，至少一個帶電粒子光學組件接近樣本。
段落23.如段落22之校正方法，其進一步包含將一帶電粒子鏡面定位在該物鏡陣列之下游以將經引導朝向樣本位置之帶電粒子朝向該偵測器模組往回反射。
段落24.如段落23之校正方法，其中該帶電粒子鏡面包含一電位源，該電位源連接至位於該物鏡陣列之下游之一物件以相對於該帶電粒子源將該物件設定處於一預定電位。
段落25.如段落24之校正方法，其中該預定電位在自約-1V至約-100V的範圍內。
段落26.如段落24或25之校正方法，其中該物件為一樣本架或由一該樣本架固持。
段落27.如段落22或23之校正方法，其進一步包含將一校正目標固持在該樣本位置處，其中該校正目標經配置以朝向該偵測器模組發射次級電子，從而返回電子。
段落28.如段落26之校正方法，其中該校正目標包含在該樣本架中或該校正目標由該樣本架支撐。
段落29.如段落24至28中任一項之校正方法，其中固持該物件或該校正目標，因此其一表面相對於該物鏡陣列之平面成角度。
段落30.如段落22至29中任一項之校正方法，其進一步包含基於該對準校正值判定例如一偏轉器之一校正器的一參數的一設定值。
段落31.如段落30之校正方法，其進一步包含使該校正器之該參數變化並且將該參數之該值判定為該設定值，該參數使在該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子之例如電流之信號最大化。
段落32.一種使用一檢測工具的檢測方法，其包含：自來自一帶電粒子源之一帶電粒子束產生複數個子射束；將該複數個子射束投影至一樣本上；及使用一偵測器模組偵測次級電子並且自其獲得關於該樣本之一性質的資訊；其中使用藉由段落22至31中任一項之方法導出之一校正值來設定該檢測工具之一可控參數。
段落33.一種帶電粒子工具，其包含：一帶電粒子源，其經組態以產生一帶電粒子束；一控制器，其經組態以在一校正模式下操作該工具；及一電子光學柱，其經組態以自該帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游該等子射束引導朝向一樣本位置，該柱包含一物鏡配置，該物鏡配置包含：一射束產生器，其用以產生該複數個子射束；一射束整形器，其經組態以自傳入之子射束界定朝向該樣本位置投影之該等子射束；及一偵測器模組，其經組態以回應於自該樣本位置之方向之上游傳播的入射帶電粒子而產生一偵測信號，該射束產生器及該射束整形器具有預定義對準；且其中該偵測信號含有關於該帶電粒子源相對於該預先對準的射束產生器及射束整形器的對準的資訊。
段落34.一種帶電粒子工具，其包含：一帶電粒子源，其經組態以產生一帶電粒子束；一電子光學柱，其經組態以將該帶電粒子束分成複數個子射束，並且將下游該等子射束引導朝向一樣本位置；其中該電子光學柱包括一分束器、至少一個其他電子光學組件及一偵測器模組，該偵測器模組經組態以回應於自該樣本位置之方向之上游傳播的返回帶電粒子而產生一偵測信號；且其中該工具進一步包含一控制器，該控制器經組態以在一檢測模式下操作該工具，其中該偵測信號含有關於該樣本位置處之一樣本之一性質及一校正模式的資訊，其中該偵測信號含有關於以下各項中之至少兩者的對準的資訊：該帶電粒子源；該分束器；及該電子光學組件或一其他電子光學組件，視情況，該電子光學組件或一其他電子光學組件包含該至少兩個帶電粒子光學組件中之兩者或多於兩者，該至少兩個帶電粒子光學組件中之兩者或多於兩者可包含一孔徑陣列，視情況，該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件沿著該等子射束之路徑位於不同位置處，較佳地至少一個帶電粒子光學組件接近該樣本，視情況，每一子射束具有在該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件中界定之一對應孔徑，視情況，該等帶電粒子光學組件中之一或多者包含一板，其中界定該孔徑陣列。
段落35.一種帶電粒子工具，其包含：一帶電粒子源，其經組態以產生一帶電粒子束；一電子光學柱，其經組態以由該帶電粒子束產生複數個子射束，並且將下游該等子射束引導朝向一樣本位置；其中該電子光學柱包括一射束產生器、至少一個其他電子光學組件及一偵測器模組，該偵測器模組經組態以回應於自該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號；且其中該工具進一步包含一控制器，該控制器 經組態以在一校正模式下操作該工具，其中該偵測信號含有關於以下各項中之至少兩者的對準的資訊：該帶電粒子源；該射束產生器；及該其他電子光學組件，或該等其他電子光學組件中之至少兩者，視情況該電子光學組件或一其他電子光學組件包含該至少兩個帶電粒子光學組件中之兩者或多於兩者，該至少兩個帶電粒子光學組件中之兩者或多於兩者可包含一孔徑陣列，視情況，該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件沿著該等子射束之路徑位於不同位置處，較佳地至少一個帶電粒子光學組件接近該樣本，視情況，每一子射束具有在該兩個或多於兩個帶電粒子光學組件中界定之一對應孔徑，視情況，該等帶電粒子光學組件中之一或多者包含一板，其中界定該孔徑陣列。
段落36.一種帶電粒子工具，其經組態以自一帶電粒子束產生複數個子射束並且將下游該等子射束引導朝向一樣本位置，該工具帶電粒子工具包含：至少三個帶電粒子光學組件；一偵測器模組，其經組態以回應於自該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號；及一控制器，其經組態以在一校正模式下操作該工具；其中：該等帶電粒子光學組件包括：一帶電粒子源，其經組態以發射一帶電粒子束；及一射束產生器，其經組態以產生該等子射束；且該偵測信號含有關於包含在該至少三個帶電粒子組件中之至少兩個帶電粒子元件的對準的資訊。較佳地，至少三個帶電粒子光學組件包含一其他帶電粒子光學組件，該其他帶電粒子光學組件包含至少兩個帶電粒子光學元件。較佳地，該至少兩個帶電粒子光學元件包含包含在另外兩個帶電粒子光學組件中之兩個帶電粒子光學組件，使得關於至少兩個帶電粒子元件的對準的資訊係關於至少兩個帶電粒子光學組件。較佳地，至少一個帶電粒子光學組件接近樣本。
術語「子射束」及「小射束」在本文中可互換使用且皆理解為涵蓋藉由劃分或分裂父層輻射射束而自父層輻射射束導出的任何輻射射束。術語「操縱器」用於涵蓋影響子射束或小射束路徑的任何元件，諸如透鏡或偏轉器。
雖然已結合各種實施例描述本發明，但彼等熟習此項技術者在考慮本說明書及實踐本文所揭示本發明後可明瞭本發明之其他實施例。意欲將本說明書及實例僅視為例示性的，其中本發明之真正範疇及精神係由以下申請專利範圍指示。
405:捕獲電極
406:射束孔徑
dmirror:距離
e:電子
E:電場

Claims (15)

  1. 一種帶電粒子工具，其經組態以自一帶電粒子射束產生複數個子射束並且將下游之該等子射束引導朝向一樣本位置，該帶電粒子工具包含：至少三個帶電粒子光學組件；一偵測器模組，其經組態以回應於在該樣本位置之方向之上游傳播的帶電粒子而產生一偵測信號；及一控制器，其經組態以在一校正模式(calibration mode)下操作該帶電粒子工具；其中：該等帶電粒子光學組件包括：一帶電粒子源，其經組態以發射一帶電粒子束；及一射束產生器(beam generator)，其經組態以產生該等子射束；且該偵測信號含有關於該等帶電粒子光學組件中之至少兩者的對準的資訊，該等帶電粒子光學組件中之該至少兩者包含兩個或多於兩個帶電粒子光學元件，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含一孔徑陣列(array of apertures)。
  2. 如請求項1之帶電粒子工具，其中該控制器經組態以在一檢測模式下操作該帶電粒子工具，其中該偵測信號含有關於該樣本位置處之一樣本之一性質的資訊。
  3. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其中該等帶電粒子光學組件進一步包含一物鏡陣列(objective lens array)；且該帶電粒子工具進一步包含一 帶電粒子鏡面，該帶電粒子鏡面位於該物鏡陣列之下游並且可操作以在該校正模式期間將引導朝向該樣本位置的帶電粒子朝向該偵測器模組往回反射。
  4. 如請求項3之帶電粒子工具，其中該帶電粒子鏡面包含一電位源(potential source)，該電位源在該校正模式下經組態以相對於該帶電粒子源將位於該物鏡陣列之下游之一物件設定處於一預定電位。
  5. 如請求項4之帶電粒子工具，其中該帶電粒子工具進一步包含一樣本架，並且該物件為該樣本架或由該樣本架固持。
  6. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其進一步包含一樣本架，該樣本架經組態以在對準模式期間將一校正目標固持在該樣本位置處，其中該校正目標經配置以朝向該偵測器模組發射次級電子作為在該樣本位置之該方向之上游傳播的該等帶電粒子。
  7. 如請求項6之帶電粒子工具，其中該校正目標包含在該樣本架中或該校正目標由該樣本架支撐。
  8. 如請求項5之帶電粒子工具，其中該控制器經組態以控制一定位系統來定位該物件或該校正目標，因此該物件或該校正目標之一表面相對於該物鏡陣列之平面傾斜。
  9. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其進一步包含一校正器，例如一偏轉器，其中該控制器經組態以在該校正模式下判定欲在該檢測模式下使用的該校正器之一參數的一設定值。
  10. 如請求項9之帶電粒子工具，其中該控制器在該校正模式下經組態以使該校正器之該參數變化並且將該參數之一值判定為該設定值，該參數之該值使在該樣本位置之該方向之上游傳播的帶電粒子之例如電流之信號最大化。
  11. 如請求項9之帶電粒子工具，其中該校正器包含以下各項中之至少一者：一個別射束校正器陣列，其經組態以校正每一子射束；一條帶校正器，其經組態以對該等子射束進行操作；及一校正器，其經組態以對源射束進行操作。
  12. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其中該偵測器模組為一電子光學柱之一最下游組件。
  13. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其中該偵測器模組位於一電子光學柱之一最下游電子光學組件之上游。
  14. 如請求項1或2之帶電粒子工具，其中該射束產生器為一射束限制孔徑陣列。
  15. 一種校正方法，其包含：自來自一帶電粒子源之一帶電粒子束產生複數個子射束；朝向一校正物件投影該複數個子射束；及使用一偵測器模組偵測返回電子以及自其獲得一對準校正值，該對準校正值與兩個或多於兩個帶電粒子光學元件相關，該兩個或多於兩個帶電粒子光學元件包含一孔徑陣列。
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