CN103050361B - 粒子束系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

一种运行粒子束系统的方法，其包括确定连接至数据网络的束偏转模块的偏转量及偏转时间；确定连接至数据网络的束熄灭模块的不熄灭时间；确定连接至数据网络的束熄灭模块的熄灭时间；产生包括多个数据记录的数据结构，其中每一个数据记录包括表示用于至少一个模块的指令的命令，以及表示将指令发送给数据网络的时间的命令时间；按照命令时间将数据结构的记录分类；基于数据结构，产生一组数字命令；以及以与分类的记录的顺序相应的顺序发送该组的数字命令至网络。

Description

粒子束系统及其运行方法

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为61/541154、申请日为2011年9月30日的美国的名称为“粒子束系统及其运行方法”的美国临时专利申请的优先权。本申请同样要求申请号为110079803、申请日为2011年9月30日的欧洲的名称为“粒子束系统及其运行方法”的欧洲专利申请的优先权。通过引用将这些申请的这些内容合并于此。

技术领域

本发明涉及一种带电粒子束系统及运行带电粒子束系统的方法。本发明特别涉及使用带电粒子系统执行线扫描(line scans)。

背景技术

通常的带电粒子束系统包括束源和将带电粒子束引导至物体上的聚焦透镜、用于熄灭和不熄灭束的束熄灭器以及用于在物体上扫描束的束偏转器。带电粒子束系统可进一步包括用于检测带电粒子和/或由于入射束而自物体出现的辐射。使用检测器，可通过在物体上扫描束以及将检测的粒子强度与对应的扫描位置相关联来产生物体的图像。在物体上的束的扫描典型地包括执行多个线扫描，其中物体上的束的入射位置沿着直线路径连续移动。线扫描典型地由触发信号发起，通过提供可调延迟电路于各自的控制束偏转器的电子电路、束熄灭器和数据采集中来相对于触发信号分别地电子控制其他的诸如开始扫描偏转、结束扫描偏转、不熄灭束、熄灭(blank)束、开始数据采集和停止数据采集等必要动作。也可使用其它带电粒子系统，用于例如通过偏转束到将被写入的图案特征的位置中而在物体上写入图案，熄灭束，并进一步偏转束，使得其在图案特征中的其他位置入射。

发明内容

已经发现，对执行这些运行是必需的多个电子延迟电路的调整是冗长 的，缺乏再现性，并且不灵活。

当考虑了上述问题时，作出了本发明。

根据本发明的实施例，一种运行粒子束系统的方法包括数字地控制粒子束系统的第一数字控制模块和粒子束系统的第二数字控制模块；发送数字命令数据至第一和第二数字控制模块，其中数字命令数据至少包括用于第一数字控制模块的第一命令和用于第二数字控制模块的第二命令，其中基于表示第一命令将由第一数字控制模块执行的时间的信息、以及基于表示第二命令将由第二数字控制模块执行的时间的信息而产生数字命令数据。特别地，第一和第二数字控制模块可为束偏转器和束熄灭器、第一和第二束偏转器、束偏转器和信号检测器、以及束熄灭器和信号检测器中的任一个。

根据一些实施例，一种运行带电粒子束系统的方法包括：确定至少一个偏转量和至少一个偏转时间；产生第一数字命令，其表示用于连接至粒子束系统的数据网络的粒子束系统的束偏转模块以提供至少一个对应于偏转量的偏转给带电粒子束的指令；以及为了执行指示的操作，即在偏转时间提供对应于偏转量的偏转，发送数字命令至数据网络，使得束偏转模块可接收数字命令。

该方法可进一步包括：确定束不熄灭时间和束熄灭时间；产生第二数字命令数据，其指示带电粒子系统的连接至数据网络的束熄灭模块，以在束不熄灭时间不熄灭带电粒子束，并且在束熄灭时间熄灭带电粒子束；以及为了执行指示的操作，发送第二数字命令数据至数据网络，使得束熄灭模块可接收该数字命令数据。

根据特定的实施例，该方法可进一步包括：产生包括多个数据记录的数据结构，其中每一个数据记录包括表示用于束偏转模块和束熄灭模块的至少一个的指令的命令、以及表示将指令发送至数据网络的时间的命令时间；按照命令时间将数据结构的记录分类；以及发送一组数字命令，该数字命令以与分类的记录的顺序对应的顺序编码包括在数据记录中的命令至网络。

根据一些实施例，该方法包括：确定第一和第二偏转量以及第一和第二偏转时间。例如，第一和第二偏转量和时间可用于指示线扫描，在第一偏转时间使用该第一偏转量开始，在第二偏转时间使用第二偏转量结束，其中偏转在第一偏转时间和第二偏转时间之间的时间周期内连续地或以离散的步幅(step)变化。

根据在此的特定实施例，该组的至少一个数字命令表示用于束偏转模块的组合指令，以提供对应于第一偏转量的偏转给束，并随后提供对应于第二偏转量的偏转给束。该至少一个数字命令可包括，例如，表示在第二偏转时间和第一偏转时间之间的时间差的至少一个数据元素。此外，该至少一个数字命令可包括至少一个数据元素，其表示以下中的至少一个：第一束偏转模块在后续时间步幅(time step)中改变束的偏转的偏转步进尺寸、以及第一束偏转模块在第一偏转时间和第二偏转时间之间改变束的偏转的步数。

根据另外的实施例，该方法进一步包括：确定数据采集开始时间和数据采集停止时间；产生数字命令，其指示带电粒子系统的连接至数据网络的数据采集模块，以开始收集表示在采集开始时间检测到的粒子强度的数据和停止收集表示在采集停止时间检测到的粒子强度的数据；以及发送这些数字命令至数据网络，使得数据采集模块可接收数字命令，以执行指示的操作。然后，所分类的数据结构的一个或多个数据记录可包括表示用于数据采集模块的相应指令的命令。

在本发明中的数据网络为支持在连接至通信设备的模块之间的数字数据传输的通信设备。该网络可配置成具有特定拓扑，比如，点对点，总线，星型和环型。

根据某些实施例，产生数字命令数据的组，使得该组的至少一个数字命令表示用于束偏转模块以提供对应于偏转量的偏转至束的指令和用于束熄灭模块以不熄灭束的指令。在这里的示例实施例中，指示不同模块以改变它们的状态的多个数字命令，比如束偏转模块改变提供的偏转或束熄灭模块将熄灭束改变为不熄灭束，还可包括用于其他模块以保持它们的状态的指令。这些后面的指令不影响其他的模块，但允许有数字命令的统一形式并易于以广播类型的协议分布到连接至网络的模块。

通过网络发送的单个数字命令数据可作为一个数据包发送，或它们可分离以适合多个数据包。不管单个命令数据是否分离成多个数据包，它们可表示成缓冲器或一组表示一个或多个数据元素的多个位。在单个数字命令数据缓冲器中，至少一个数据元素确定将由连接至网络的寻址模块执行的命令。例如，数据元素可以表示命令“不熄灭束”或“熄灭束”，用于由束熄灭器执行，或“开始扫描”或“停止扫描”，用于由束偏转器执行。数字命令数据可进一步包括一个或更多的数据元素，其表示为特定命令的执行提供附加 信息的命令参数。例如，命令“开始扫描”可伴随一个或更多的参数，其表示扫描持续时间或扫描步数以及在扫描期间束应该保持在相同扫描位置的持续时间。

根据实施例，本发明提供一种粒子束系统，其至少包括：第一数字控制模块，第二数字控制模块，以及配置为产生数字命令数据的编码模块，其中数字命令数据至少包括用于第一数字控制模块的第一命令和用于第二数字控制模块的第二命令，其中基于表示第一命令由第一数字控制模块执行的时间的信息、并基于表示第二命令由第二数字控制模块执行的时间的信息而产生数字命令数据。特别地，第一和第二数字控制模块可以是束偏转器和束熄灭器、第一和第二束偏转器、束偏转器和信号检测器、以及束熄灭器和信号检测器中的任何一种。

根据示例实施例，一种粒子束系统包括：配置成产生带电粒子束的带电粒子束源；数据网络；连接至该数据网络并配置成熄灭和不熄灭带电粒子束的束熄灭模块；配置成将带电粒子束聚焦在物体上的聚焦透镜；连接至数据网络并配置成偏转束的束偏转模块；计算模块，其配置成确定偏转时间、束不熄灭时间和束熄灭时间，以产生包括多个数据记录的数据结构，其中每一个数据记录包括表示用于束偏转模块和束熄灭模块中的一个的指令的命令，以及表示将指令发送至数据网络的时间的命令时间，并且按照命令时间将数据结构的数据记录分类；以及配置成产生一组数字命令的编码模块，其编码包括在数据记录中的命令，并以与分类的记录的顺序对应的顺序发送产生的数字命令至网络。

附图说明

前述公开的内容以及其他有利的特征将从参考附图的示例实施例的以下详细描述中变得更为清楚。需注意的是，不是所有可能的实施例必须呈现在此确定的优势的每一个或任何一个。

图1为根据示例实施例的带电粒子束系统的示意图；

图2为示出了图1中示出的系统的控制模块执行线扫描的运行时序的图；

图3为包括在图1中示出的系统的运行的执行中的控制模块的示意图；

图4a和4b为用于图3中示出的控制模块之间的通信的命令数据的图示；

图5为根据进一步的示例实施例的带电粒子束系统的示意图；和

图6为图5中示出的带电粒子束系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

在下述示例实施例中，功能和结构相似的组件通常由相同的附图标记指定。因此，为了理解具体实施例的单个组件的特征，可参照其他实施例的描述和发明内容。

图1为粒子束系统的实施例的示意图，该粒子束系统在示出的示例中为电子显微镜。粒子束系统1包括粒子束源3，粒子束源3包括阴极5、抑制电极7和提取电极9，用于产生电子束11。从提取电极9中的一个开口出现的电子束11由阳极13加速到预定动能并通过阳极13中的开口进入束管15。

电子束可穿过聚光透镜17、设置在电子检测器21中的孔径19。电子束进一步穿过物镜23，用于将电子束11聚焦于在物镜23的物平面27中的位置25上。使用粒子束系统1检查或操作的物体29的表面可布置在物平面27中。物镜23包括布置在环形极靴(annular polepiece)33中的环形线圈31，该环形极靴33包括环形上极靴35和环形下极靴37，使得聚焦电子束11的磁场产生于在两个极靴35和37之间的环形间隙中。物镜进一步包括终端电极39，其布置成与束管15的下端41隔离开，并具有供电子束11穿过的开口。在束管41的下端和终端电极39之间产生的电场使以高动能传播进入束管15的电子减速至入射到物体29上的期望的较低动能。这个电场可和磁场一起提供附加的聚焦效应。

粒子束系统1的单个部件由控制器42控制。控制器在图1中作为功能框图示出，并包括多个控制模块，其可以在空间上彼此分开或一起布置在例如壳体中。而且，这些多个控制模块的一个或多个可以实现为单独的电路，和/或其也可以与其它控制模块或执行其它任务的模块(诸如为系统1提供用户接口的模块)一起实现为运行在合适处理器，例如通用处理器(general purpose processor)上的软件模块。

控制器42的一个模块通过连接器43控制束源，用于供应加热电流至阴极5并限定阴极的电势。通过连接器44控制抑制电极7和提取电极9的电势。束管15和阳极13的电势由控制器通过连接器45限定。出于这个目的，控制器42包括稳定的高压源，其提供相对于地的诸如8kV的电压至连接器 45。

由控制器42的束偏转模块通过连接器48控制的束偏转器47可布置在物镜23中。束偏转器可以为磁束偏转器，该磁束偏转器可在束管15中提供可调偏转磁场，以改变电子束11入射到物体29上的位置25，并在物体29的表面27的部分上扫描粒子束11。

入射到物体29上的粒子束11导致二级电子或后向散射电子从物体29发射出。这些电子的一部分会进入束管15并可由电子检测器21检测到。

入射到电子检测器21上的二级电子的示例轨迹在图1中用附图标记51标示。入射电子触发的检测信号由电子检测器21在连接器53处输出，并可由控制器42的数据采集模块读入。

粒子束源3优选地以固定模式运行，即，一旦其投入运行，粒子束源3在恒定条件下运行数个小时甚至数天，使得电子束11连续地产生。然而，期望不允许电子束11恒定地入射到物体29上并期望可根据需要开关该束。出于这个目的，粒子束系统1包括束熄灭器系统55，其包括一对偏转器电极56、57，该偏转器电极56、57可布置在束管15的内部，使得该电子束11穿过形成在偏转器电极56、57之间的间隙。控制器42包括通过连接器58和59向偏转器电极56、57提供电势的束熄灭模块。

如果两个偏转器电极56、57处于相同电势，束11沿着直线穿过偏转器电极之间的间隙。优选地，偏转器电极处于和束管15相同的电势。

如果偏转器56、57处于不同电势，在两个偏转器电极之间产生静电场。这个电场使电子束11偏转，远离其原始的轨迹。偏转的电子束在图1中作为虚线11’示出，并入射到布置在束管15中的板61上。板61具有孔径62，该孔径62由将入射到物体29的表面27上的未偏转的束11穿过。入射到板61上的电子束11’被吸收，而不能到达物体29的表面27。

图2示出了由控制器42的束偏转模块、束熄灭模块和数据采集模块执行的动作的时序的图。在程序中执行这些动作以使用在图1中示出的电子显微镜记录图像。记录图像包括通过沿着线扫描束记录的图像信息的多个线和记录相应的检测到的粒子强度。在图2中描述的特定动作涉及执行一个这种线扫描。

图(a)表示依赖于时间的供给束偏转器的电流I。为了首先提供与第一偏转量对应的偏转，这个电流处于恒定的第一水平101。束扫描开始于时间 Tss并停止于时间Tse，使得电流处于不同的恒定的第二水平105，以在时间Tse后提供与第二偏转量对应的偏转。在时间Tss和Tse之间，为了连续改变提供的偏转使得在时间Tss和Tse之间的时间周期中执行线扫描，产生连续增加的电流水平，如由参考数字106指出的。根据线101、105和106的电流由束偏转模块基于接收相应命令来产生。将开始扫描的命令发送给网络并由束偏转模块在时间Tss之前的时间Tcss时接收。时间Tss和Tcss之间的时间差δT对应于束偏转模块的内部处理时间。该处理时间δT是预定的和已知的，使得可适当地选择时间Tcss，这样束偏转的物理开始发生在时间Tss时。类似地，将停止扫描的命令发送给网络，并由束偏转模块在时间Tcse接收该停止扫描的命令。又一次地，时间Tcse早于时间Tse，其中在时间Tse和时间Tcse之间的时间差δT，说明由束偏转模块停止扫描所需要的处理时间。这个Tcse之后的处理时间δT可具有与Tcss之后的处理时间δT相同的持续时间或不同的持续时间。

图(b)示出了施加至束熄灭器的电极56、57的电压的时间依赖性。在该示例中，束的不熄灭发生在时间Tub时，而束的熄灭发生在时间Tb时。因为束熄灭模块需要一些时间以执行接收的命令并改变施加到电极的电压，所以分别在较早的命令时间Tcub和Tcb，将相应的命令发送至网络并由束熄灭模块接收该命令。在此，Tub和Tcub之间的时间差δT1可长于Tb和Tcb之间的时间差δT2。熄灭束包括少量地偏转将穿过孔径62的束，使得其入射到板61上。这可以相当地迅速，因为束甚至在将由偏转器56、57提供的束偏转设定在固定值之前是不熄灭的。另一方面，不熄灭束包括引导最初入射到板61上的束，使得其在将由偏转器56、57提供的束偏转设定为固定值后精确穿过孔径62。这可需要相对更多的时间。δT1和δT2的示例值可处于一范围内，比如从50ns至300ns。特别地，δT1和δT2可具有不同的值。比如，δT1可长于δT2。

根据一些实施例，在熄灭时间和不熄灭时间之间的时间差同第二命令时间和第一命令时间之间的时间差相差大于50ns，大于100ns或大于200ns。

在示出的示例中，不熄灭束的时间Tub早于束偏转模块开始扫描的时间Tss。这是由于粒子需要时间以在束熄灭器的电极56、57和束偏转器的偏转线圈47之间行进。由于这个行进时间，束熄灭器必须早于束偏转器运行。类似地，束熄灭器熄灭束的时间Tb早于束偏转模块停止扫描束的时间Tse。

图(c)示出了控制器42的数据采集模块的运行。检测器21连续地产生模拟检测信号，不管是否熄灭或不熄灭或扫描束。为了记录物体的电子显微图像，必须将检测的粒子强度和记录时间时束的扫描位置(即物体的位置)关联。出于这个目的，期望收集表示检测的粒子强度的一序列数据值，其中该序列在扫描束位于相应开始位置(例如对应于左图像边缘)时开始，并且该序列在扫描束在不同的位置(例如对应于右图像边缘)时停止。数据采集的开始和停止必须和束的扫描同步，其中，由于需要时间用于初级粒子从偏转器行进至该物体，并且二级粒子需要时间从物体行进到检测器，所以相对于束偏转延迟数据采集。如图(c)中所示，数据采集模块在晚于束偏转模块开始扫描的时间Tss的时间Tas开始收集数字图像数据。类似地，数据采集模块在晚于束偏转模块停止扫描的时间Tse的时间Tae停止数据采集。再次地，因为数据采集模块需要一些用于执行命令的处理时间，所以在早于Tas的时间Tcas，将用于指示数据采集模块开始收集数据的命令发送给网络，并由数据采集模块接收该命令，以及在早于Tae的时间Tcae，将用于指示数据采集模块停止收集数据的命令发送给网络，并由数据采集模块接收该命令。

图(d)示出了上面示出的用于本示例实施例的命令时序：

Tcub<Tcss<Tcas<Tcb<Tcse<Tcae。

根据其他实施例，其他时序也是可以的，比如，依赖于在系统中的粒子行进时间和单独模块的处理时间的时序。

图3为用于控制束熄灭器、束偏转器和数据采集的控制器42的一部分的示意图。出于这个目的，控制器42包括基于多个参数确定时间Tub、Tss、Tas、Tb、Tse、Tae的计算模块111。一些参数通过接口113接收，该接口113可以为局域网的接口或配置成接收表示将执行的任务的数据的键盘，这些参数诸如记录的图像的左右边界、像素速度、图像分辨率和其他参数。由模块111执行的计算可占用相当大的处理时间量，并且为了计算相应行进时间，考虑诸如动能和带电粒子速度的表示带电粒子束系统的物理属性的其他参数，以及其他参数。

一旦模块111完成时间Tub、Tss、Tas、Tb、Tse、Tae的计算，相应的较早的命令时间Tcub、Tcss、Tcas、Tcb、Tcse、Tcae就可基于各个模块执行命令需要的处理时间而计算出来。将表示Tcub、Tcss、Tcas、Tcb、Tcse、Tcae以及附加的命令参数的数据传输给命令产生模块115，模块115将命令和附 加的参数编码成适合穿过网络117发送给相应模块的数字命令数据。模块115还根据图2的图(d)所示的时序将产生的命令数据供给网络117。出于这个目的，模块115接收来自时钟119的时钟信号。同样将相同的时钟信号供给网络117的组件和束熄灭器的电极56、57连接的束熄灭模块121，束偏转器47连接的束偏转模块123，检测器21连接的数据采集模块125。将由数据采集模块125收集的数据提供给图像存储器127。

将束熄灭模块121、束偏转模块123和数据采集模块125连接至网络117，使得它们可接收由模块115提供的命令。将模块121、123、125配置成基于从网络117接收的命令执行相应动作。在本图中，假设在发送命令至网络和通过各模块接收命令之间的时间是可忽略的。然而，如果这种假设在实际中不够精确，那么在基于时间Tub、Tss、Tas、Tb、Tse、Tae计算时间Tcub、Tcss、Tcas、Tcb、Tcse、Tcae时，可考虑命令穿过网络行进所必需的时间。

图4a示意地示出了在编码示例命令的数据缓冲器中的数据元素的示例的布局。数据缓冲器包括具有位于图4a左侧的低阶位的以及具有位于图4a右侧的高阶位的多个n位。第一多个连续位141表示命令的目的模块在网络内的地址。依赖于该网络的拓扑，该地址可以省略。例如，具有点对点拓扑的网络，将不需要将寻址模块的地址包括在命令内。

第二多个连续位143表示命令。在示出的示例中，该命令为指示束偏转模块开始扫描的“开始扫描”。

第三多个连续位145形成表示命令参数的数据元素。在示出的示例中，这个命令参数为扫描的持续时间并指示束偏转模块在该持续时间之后停止扫描。因而，不需要单独的后续命令单独地指示束偏转模块停止扫描。因此，指示束偏转模块开始扫描和指示束偏转模块停止扫描的两个命令组合成单个组合命令。根据其他示例，不使用这种组合命令，并且产生单独的命令以开始和停止扫描，其中表示扫描的持续时间的数据元素不需要包括在命令数据中。

第四多个连续位147形成表示其他命令参数的数据元素，该命令参数为要在开始扫描和停止扫描之间执行的扫描步数。因此，这个参数决定采用扫描达到的图像分辨率。

图4b示意的示出了编码多个命令的数据缓冲器中的数据元素的另一个示例布局。数据缓冲器包括具有位于图4b左侧的低阶位和位于图4b右侧的 高阶位的多个m位。

第一多个连续位149表示用于束熄灭模块熄灭或不熄灭束的命令。例如，这个命令可由一个单个位来编码。

第二多个连续位151表示用于数据采集模块收集数据或不收集数据的命令。同样，这个命令可由一个单个位来编码。

第三多个连续位153表示用于束偏转模块向束提供对应于给定偏转量的偏转的命令。例如，该偏转量可通过第三多个连续位153中的连续位的两个子组155和157来编码，其中子组155编码在x方向的偏转，子组157编码偏转模块的y方向的偏转。

数据缓冲器可被同时广播至所有模块，即束偏转模块、束熄灭模块和数据采集模块，其中束熄灭模块从数据缓冲器提取位149并处理这些位作为接收命令，数据采集模块从数据缓冲器提取位151并处理这些位作为接收命令，并且束熄灭模块从数据缓冲器提取位153并处理这些位作为接收命令。

如果利用这种布局，必须通过命令改变仅一个模块的状态，那么基于需要的变化足够产生用于这个模块的命令，并且容易产生用于其他模块的命令，使得它们对于那些模块的先前的命令或这些模块的当前状态是同样的。例如，如果在束熄灭模块的状态应当保持不变，即是不熄灭的时，第一命令包括用于束熄灭模块不熄灭束的指令，并且后续命令包括用于束偏转模块开始线扫描的指令，那么后续命令可包括重复指令以不熄灭束，因为这种重复指令将不改变束熄灭器的当前状态。根据另一个示例，如果在束偏转模块的状态应该保持不变，即束偏转器应当继续线扫描时，第一命令包括用于束偏转模块开始线扫描的指令，并且后续命令包括用于束熄灭模块不熄灭束的指令，那么该后续命令可包含新的用于束偏转模块开始线扫描的指令，其中将新线扫描的参数选择为使得新线扫描没有间断的稳定地继续先前的线扫描。

显然，在图4a和4b中示出的命令数据布局可以有多种变形。

图5为粒子束系统的实施例的示意图，该系统在示出的示例中为离子束系统。离子束系统1包括离子源3和用于从源3提取离子并加速提取的离子以产生离子束11的电极7和9，该离子束11由聚光透镜17准直。束11进一步通过电极13加速并穿过包括偏转器电极56和57的束熄灭器55、以及具有孔径62的板61，将该孔径62配置为使得束11在将相同电势施加至电极56和57时，能够穿过孔径62，并且使得如果将不同电势施加至电极56 和57时，束11入射到板61上并由板61吸收。

配置成将离子束11聚焦在物平面27中的物镜23设置在束熄灭器55的下游。

离子束系统1还包括布置在束熄灭器55下游的第一束偏转器47，以及布置在第一束偏转器47下游和物镜23上游的第二束偏转器47’。将束偏转器47和47’配置成引导离子束11至物平面27中的选定位置。在图5的例证中，离子束11在离物镜23的对称轴2的距离d处聚焦于物平面27。为完成离子束11的这个偏转，第一偏转器47将束偏转远离对称轴2，而随后的第二偏转器47’朝向对称轴2偏转束使得束11靠近物镜23的对称轴穿过物镜23，使得由该物镜23引起的像差维持在相对低的水平。

二级粒子检测器21位于靠近物平面27处，使得可检测到由入射离子束11产生的二级粒子。图5中的线51表示从物体释放并入射到检测器21上的电子的示例轨迹。

离子束系统1包括用于控制用于产生和引导离子束11至物平面27的单个组件的控制器。与图1中的例证相似，将控制器42作为功能框图示出，其包括多个控制模块，该多个控制模块可彼此物理地分离和/或实施为在适合的处理器上运行的软件模块。特别地，通过连接器43将离子源3连接至控制器42，使得控制器42可给与离子源3能量并操作离子源3。通过连接器44和45将电极7、9、13和61连接至控制器42，使得施加到电极的电势可由控制器42调整。类似地，提供连接器49以将透镜17和23连接至控制器42，使得控制器42可提供合适的电势和电流至透镜，以准直和聚焦离子束11。

第一和第二束偏转器47和47'的每一个包括分布在对称轴2周围的多个偏转电极46。例如，偏转电极46的数量例如可以为2、4、8，如示出的实施例中的，或者甚至可以大于8。通过连接器48将偏转电极46连接至控制器42，使得控制器42可调整由偏转器47、47'提供给离子束11的偏转的角度和方向。

类似地，通过连接器53将检测器21连接至控制器42，使得控制器可接收由检测器21产生的检测信号。

控制器42可具有和上述图3所示的构造类似的构造。特别地，控制器42可包括：用于接收将由离子束系统1执行的任务的参数的接口，配置为确 定适合控制束熄灭器55、第一和第二偏转器47、47'和通过检测器21的测量数据的采集的命令和命令参数的计算模块。控制器42可进一步包括：用于将计算的命令和命令参数编码成数字命令数据的命令产生模块，和用于分配数字命令数据至控制离子束系统1的组件的控制模块的网络，这些组件诸如束熄灭模块、用于第一束偏转器47的束偏转模块、用于第二束偏转器47'的束偏转模块和用于从检测器21采集测量数据的数据采集模块。

图6为示出控制离子束系统1的多个模块的方法的流程图。

在步骤201，确定首要任务的参数。在示出的示例中，该任务为沿着样品上的直线扫描聚焦的离子束，并记录由检测器21产生的相应检测信号。相应的首要任务为控制第一和第二偏转器，使得施加到第一偏转器47的相对偏转电极46上的电压在时间Tss1开始从给定电压水平(位置)以一定的速率(速度)上升，并且在时间Tse1停止上升。将相应程序限定用于第二偏转器47'，其中位置和速度可在偏转器之间变化，因为第二偏转器47'必须比第一偏转器47偏转束更大的量。此外，由于在第一偏转器47和第二偏转器47'之间的离子的行进时间，开始时间和停止时间将在偏转器之间变化。首要任务的参数可由用户输入，或者它们可由某些软件产生并通过其接口供给控制器42。首要任务的参数可由数据结构表示，该数据结构在图6中示出为表203，在表203中，分隔的行表示用于操作组件的不同命令，并且在表203中，列表示执行给定命令的时间、执行命令的组件、由组件执行的命令和各个命令的参数。

在步骤205，确定附加次要任务，该次要任务对于执行首要任务是必须的。例如，为了在时间Tss1利用给定电压水平(位置)采用偏转器1开始偏转，必须在更早的时间Tss1-Δ设定初始电压水平(位置)，其中将Δ选择成使得施加到电极46的对的电压在时间Tss1被决定并是足够稳定的。一个类似的过程应用于第二偏转器。此外，必须在时间Tub控制束熄灭器以不熄灭束，时间Tub由于束熄灭器和第一偏转器之间的离子的行进时间而早于偏转器1的偏转开始。同样确定用于束熄灭器熄灭束的时间Tb。此外，确定用于在时间Tas开始数据采集和用于在时间Tae结束数据采集的命令。由于离子朝向样品及来自样品的二级粒子朝向检测器21的行进时间，时间Tas会晚于使用第一偏转器开始偏转的时间Tss1。

在增加次要任务后，可将表示命令的数据结构描绘成表207，其中不同 行表示不同的命令，列表示时间、组件、命令和参数。

增加次要任务的步骤205可由控制器42的计算模块执行。

表207的某些命令可在步骤209中组合成组合命令。例如，指示第一偏转器在Tss1开始偏转并在Tse1停止偏转的命令可以组合成组合命令，该组合命令指示第一偏转器在Tss1开始偏转，其中偏转的持续时间为命令的参数。类似地，用于开始和停止第二偏转器的偏转的命令和用于不熄灭和熄灭束的命令可组合成具有作为参数的持续时间的组合命令。可将表示组合命令的数据结构描绘成表211。组合任务的步骤209同样由控制器42的计算模块执行。

在步骤213中，针对控制模块和接收各自命令与开始执行命令之间的电子组件和电路所需要的延迟，校正一些命令。例如，通过延迟δtd来校正使用第一偏转器开始偏转的时间Tss1，该δtd是为了执行偏转，偏转模块接收和分析命令以及设置诸如电压发生器的电子电路所需的时间。校正后的时间Tcss1＝Tss1-δtd表示命令时间，在该命令时间，将命令发送至网络，使得束扫描在时间Tss1开始。类似地，用于指示束熄灭器在Tub不熄灭束的命令时间Tcub通过从Tub减去δtb来确定，并且指示数据采集模块开始和停止数据采集的命令的命令时间Tcas和Tcae通过从Tas和Tae分别减去δta来确定。在示出的示例中，没有针对附加的电子延迟校正时间Tss1-Δ和Tss2-Δ，因为已经将时间Δ选择成使得初始电压分别被设置为充分超前于Tss1和Tss2。因此，用于指示束偏转模块的这些命令的命令时间等于Tss1-Δ和Tss2-Δ。将表示在步骤213中产生的命令的数据结构在图6中示为表215。同样，步骤213可由控制器42的计算模块执行。

在步骤217中按照命令时间分类(sort)步骤213中产生的命令，使得该命令根据它们的对应时间排列。在图6中将分类的命令示为表219。同样，步骤217可由控制器42的计算模块执行。

而后，在步骤221中，将命令编码成与命令时间表关联的数字命令数据。可将每个命令的数字命令数据发送通过网络，到达控制器42的接收控制模块。将数字命令数据和时间表在图6中描绘为表223。在步骤221中的命令的编码可在从计算模块接收到计算命令后，由控制器42的命令产生模块执行。

然后，在步骤225中，在时间表定义的时间，命令产生模块将发送数字 命令数据的序列到网络。发送命令的序列的开始时间，可由时钟产生的或供给的触发信号单独定义。数字命令数据由束熄灭模块、束偏转模块和数据采集模块从网络、以及解释命令和控制束熄灭器的模块、偏转器和数据采集组件接收，使得命令按期望执行。

在上面参照图6示出示例中，每一个数字命令包括用于带电粒子系统的一个模块的指令。根据其他的例子，可将数字命令产生为使得一些或全部数字命令的每一个包括用于多于一个模块的指令，如上面参考图4b所示出的。

在上面示出的示例中，使用运行粒子束系统的方法，用于采用带电粒子束执行线扫描，该粒子束系统使用发送至网络的分类的命令，使得它们由束偏转模块和束熄灭模块接收。然而，这些方法也可用于使用带电粒子系统执行其他程序，比如通过在样品上沉积材料或从样品上去除材料来修改样品，其可通过向样品供应活性气体，或在抗蚀剂(resist)中写入图案来协助。这些程序需要偏转束至样品上的目标位置的操作，并且当束到达目标位置时，不熄灭束，使得将带电粒子剂量传递给样品的表面以执行所需的动作，比如去除材料、沉积材料和修改抗蚀剂。依赖于图案的构造，偏转束使得将其引导至特定的图案特征中的目标位置的初始偏转依赖于这个特定图案特征离另一个先前处理的图案特征的距离。例如，将束从先前处理的图案特征移动至紧邻的图案特征需要相对小的偏转，而将束从先前处理的图案特征移动至远离的下一个图案特征则需要充分更大的偏转量。依赖于偏转量，在完成偏转后直到束稳定并且指向下一特征内的期望目标为止，需要不同的设置时间。通常，该设置时间或附加等待时间对于更大的偏转是更长的。为了以高准确度执行诸如写图案的期望动作，束仅在这种设置时间终止后是不熄灭的。使用上述方法，这种附加的和可变的等待时间可以轻易地实现。根据本文的一个示例实施例，束不熄灭时间晚于偏转停止时间，并且束不熄灭时间和偏转停止时间之间的时间差是可变的。例如，这个时间差的变化可以大于5μs和50μs。

在上述实施例中，通过使用用于产生数字命令的方法来控制诸如图1中示出的电子束列和图5中示出的离子束列的粒子束列，该数字命令用于控制如上所述的粒子束列的模块。然而，也可以使用这种方法控制分布在多个离子束列上的模块。例如，可使用这种方法控制包括电子束列和离子束列的系统，其中诸如偏转器、束熄灭器和检测器的两个粒子束列的多种模块可连接 至共同的数据网络。该两个粒子束的模块可接收基于分类的数据记录产生的命令，该数据记录包括表示用于单个模块的指令的命令。例如，数字命令可由一个控制器产生。

虽然关于本发明的某些示例实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，多种替换、修改和变形是显而易见的。因此，于此阐明的本发明的示例实施例旨在示意性，而不以任何方式限制。可以实现多种改变，而不脱离后续权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种运行粒子束系统的方法，所述方法包括：

确定至少一个偏转量和至少一个偏转时间，在该偏转时间，连接至所述粒子束系统的数据网络的所述粒子束系统的第一束偏转模块将对应于所述偏转量的至少一个偏转提供给带电粒子束；

确定不熄灭时间，在该不熄灭时间，连接至所述数据网络的所述粒子束系统的束熄灭模块不熄灭所述束；

确定熄灭时间，在该熄灭时间，连接至所述数据网络的所述束熄灭模块熄灭所述束；

产生包括多个数据记录的数据结构，其中每一个数据记录包括命令和命令时间，该命令表示用于所述第一束偏转模块和所述束熄灭模块的至少一个的指令，该命令时间表示将所述指令发送给所述数据网络的时间；

按照命令时间将所述数据结构的记录分类；

基于所述数据结构，产生一组数字命令，其中为每一个所述记录产生一个数字命令；以及

以与所分类的记录的顺序对应的顺序发送所述组的数字命令至所述网络；

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述第一束偏转模块以将对应于所述偏转量的偏转提供给所述束的指令；

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述束熄灭模块以不熄灭所述束的指令；以及

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述束熄灭模块以熄灭所述束的指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述第一束偏转模块以将对应于所述偏转量的偏转提供给所述束的指令和用于所述束熄灭模块以不熄灭所述束的指令二者。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述第一束偏转模块以将对应于所述偏转量的偏转提供给所述束的指令和用于所述束熄灭模块以熄灭所述束的指令二者。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述方法包括确定第一和第二偏转量以及第一和第二偏转时间；

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述第一束偏转模块以将对应于第一偏转量的偏转提供给所述束和随后将对应于第二偏转量的偏转提供给所述束的组合指令。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个数字命令包括至少一个数据元素，该数据元素表示所述第二偏转时间和所述第一偏转时间之间的时间差。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个数字命令包括至少一个数据元素，该数据元素表示以下中的至少一个：所述第一束偏转模块在后续时间步辐中用来改变所述束的偏转的偏转步进大小；以及所述第一束偏转模块在所述第一偏转时间和所述第二偏转时间之间改变所述束的偏转的步数。

7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述不熄灭时间晚于所述偏转时间，并且其中所述不熄灭时间和所述偏转时间之间的时间差是可变的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述不熄灭时间和所述偏转时间之间的时间差能够变化大于5μs或大于50μs。

9.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述数据结构包括第一数据记录，该第一数据记录包括表示用于所述束熄灭模块以不熄灭所述束的指令的命令和表示将该指令发送给所述数据网络的时间的第一命令时间；

其中所述数据结构包括第二数据记录，该第二数据记录包括表示用于所述束熄灭模块以熄灭所述束的指令的命令和表示将该指令发送给所述数据网络的时间的第二命令时间；以及

其中所述熄灭时间和所述不熄灭时间之间的时间差不同于所述第二命令时间和所述第一命令时间之间的时间差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述熄灭时间和所述不熄灭时间之间的时间差与所述第二命令时间和所述第一命令时间之间的时间差相差大于50ns、大于100ns或大于200ns。

11.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述数据结构包括至少一个记录，该至少一个记录包括表示用于所述束熄灭模块以不熄灭所述束的指令和用于所述束熄灭模块以熄灭所述束的指令二者的命令，其中所述命令包括至少一个数据元素，该数据元素表示在所述熄灭时间和所述不熄灭时间之间的时间差。

12.根据权利要求1至3之一所述的方法，其进一步包括：

确定数据采集开始时间，在该开始时间，连接至所述数据网络的所述粒子束系统的数据采集模块开始收集表示检测的粒子强度的数据；以及

确定数据采集停止时间，在该停止时间，所述数据采集模块停止收集数据；

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述数据采集模块以开始收集所述数据的指令；以及

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述数据采集模块以停止收集所述数据的指令。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述数据采集模块以开始收集所述数据以及随后停止收集所述数据的组合指令。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个数字命令包括至少一个数据元素，该数据元素表示所述采集停止时间和所述采集开始时间之间的时间差。

15.根据权利要求1至3之一所述的方法，其进一步包括：

确定至少一个偏转量、和偏转时间，在该偏转时间，连接至所述粒子束系统的数据网络的所述粒子束系统的第二束偏转模块为所述带电粒子束提供对应于所述偏转量的偏转；

其中所述组的至少一个数字命令表示用于所述第二束偏转模块以为所述束提供对应于所述偏转量的偏转的指令。

16.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中以下的至少一个大于1ns：

包括表示用于所述第一束偏转模块以为所述带电粒子束提供对应于所述偏转量的偏转的指令的命令的数据记录的命令时间和所述偏转时间之间的时间差；

包括表示用于所述束熄灭模块以不熄灭所述束的指令的命令的数据记录的命令时间和所述不熄灭时间之间的时间差；以及

包括表示用于所述束熄灭模块以熄灭所述束的指令的命令的数据记录的命令时间和所述熄灭时间之间的时间差。

17.一种粒子束系统，其包括：

带电粒子束源，其配置成产生带电粒子束；

数据网络；

束熄灭模块，其连接至所述数据网络并配置成熄灭和不熄灭所述带电粒子束；

聚焦透镜，其配置成将所述带电粒子束聚焦在物体上；

束偏转模块，其连接至所述数据网络并配置成偏转所述束；

计算模块，其配置为确定偏转时间、不熄灭时间和熄灭时间，以产生包括多个数据记录的数据结构，并且按照命令时间将所述数据结构的数据记录分类，其中每一个数据记录包括：表示用于所述束偏转模块和所述束熄灭模块的至少一个的指令的命令、以及表示将所述指令发送至所述数据网络的时间的命令时间；以及

编码模块，其配置为产生一组数字命令数据，所述数字命令数据编码包括在所述数据记录中的命令，并以与所分类的记录的顺序对应的顺序发送所产生的数字命令数据至所述网络。

18.根据权利要求17所述的粒子束系统，其进一步包括：

检测器，其配置为检测自所述物体射出的带电粒子；以及

数据采集模块，其配置为从所述检测器接收检测信号并收集表示检测的粒子强度的数据；并且

其中所述计算模块进一步配置为确定采集开始时间和采集停止时间，并产生所述数据结构使得其包括至少一个数据记录，该至少一个数据记录包括表示用于所述数据采集模块的指令的命令。