CN109243953A - 用于使光束对准至带电粒子束的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于观测和对准带电粒子束（CPB）系统（诸如电子显微镜或聚焦粒子束系统）的样本腔室中的光束的方法和系统。该方法包括在样本腔室内部提供具有校准表面的成像辅助设备，该校准表面被配置成使得当利用光照亮，并且同时被CPB照亮时，在也被光照亮的区中通过CPB引起的二次辐射的强度相对于具有较低光照明水平的区中通过CPB引起的二次辐射的强度是不同的，由此在校准表面上提供光束的图像。该光束的图像可以被用来使光束与带电粒子束对准。

Description

用于使光束对准至带电粒子束的方法

技术领域

本发明涉及带电粒子束系统，更具体地涉及用于使光束对准至带电粒子束系统内的带电粒子束的系统和方法。

背景技术

带电粒子束系统被用于在各种各样的应用，包括微型器件（诸如集成电路、磁性记录头和光刻掩模）的制造、维修和检查。带电粒子束系统的示例包括聚焦离子束（FIB）系统（其产生聚焦离子束）、电子显微镜（SEM、STEM和TEM）（其产生电子束）和双束系统（其包括用于生成聚焦离子和电子束二者的子系统）。

带电粒子束系统被频繁地用在期望以微尺度和/或纳米尺度精度从工件移除材料的加工应用中。在FIB系统的情况下，可以通过被称为喷溅的机制来实施材料移除，在喷溅中离子束的高能离子轰击工件，使粒子从工件表面上被射束撞击的位置局部喷射出来。

在某些情况下，期望另外将工件（也被称为“样本”或“样品”）暴露给带电粒子束系统的样本腔室内部的光束。例如，在某些加工应用中，使用激光烧蚀来以比使用聚焦离子束可以实现的更高的速率从工件移除材料。作为另一示例，一些应用单独使用聚焦或准直光束或者与带电粒子束组合地使用聚焦或准直光束以触发或改变工件诸如在固化、蚀刻和沉积操作中的表面化学性质。转让给本申请人并且为了所有目的通过引用将其合并于此的美国专利公开号No. 2014/0131195示出包括激光器和带电粒子束系统的系统的示例。

在许多应用中，期望将工件暴露在真空条件下，因此带电粒子束系统的样本腔室通常也是配备有用于对该腔室排气的泵的真空腔室。然而，当还期望在样本腔室内部用光束照亮样本时，真空腔室给操作者提出一个问题，因为真空腔室阻碍了操作者在腔室内部的光束视场(FoV)，使得难以使光束与被选择用于处理和/或分析的样本上的定位对准。因为操作者无法使光束在样本腔室内部的定位可见，所以难以使射束光斑与样本定位精确对准并且为光束实现的聚焦光学器件精确地设置工作距离。

因此，找到用于使光束与带电粒子束系统的真空腔室内部样本上的预选择分析/处理定位精确对准的方法是将有益的。提供能够执行此类方法的系统和装置将是进一步有益的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于使用带电粒子束来观测光束入射在工件上的位置的方法和装置，该观测可以被用来使光束与带电粒子束或工件上的特征对准。

在一些实施例中，公开一种用于观测和对准带电粒子束（CPB）系统（诸如电子显微镜或聚焦离子束系统）的样本腔室中的光束的方法和系统。该方法包括在具有校准表面的样本腔室内部提供成像辅助设备，该校准表面被配置成使得当被光照亮并同时被CPB照亮时，相对于具有较低光照明水平的区，在也被光照亮的区中的由CPB引起的二次辐射的强度增加，由此提供光束在校准表面上的（使用CPB生成的）图像。该光束的CPB图像可以被用来使光束例如与CPB或样本上的位置对准。通常，如对于扫描式电子显微镜常见的，光束与CPB的该对准包括使光束定心在由CPB的X-Y偏向形成的扫描光栅的中心来形成图像。在这种情况下，CPB扫描光栅的中心可能近似对应于CPB柱的光轴。

在一些实施例中，CPB系统包括具有成像辅助设备的样本腔室，该成像辅助设备具有设置在样本腔室内部的校准表面。第一子系统被配置成生成光束并且利用光束来照亮校准表面。第二子系统被配置成生成带电粒子束并且利用该带电粒子束照射校准表面。检测器被配置成测量从校准表面发出的二次辐射的强度并且输出传达作为时间的函数的强度的值的电子信号。计算设备被配置成通过分析电子信号来确定光束的一个或多个特性。该校准表面被配置成使得将校准表面的区域同时暴露给光束和CPB促使该区域以第一强度从该区域发出二次辐射，并且将该区域暴露给CPB而不将该区域暴露给光束促使该区域以不同于第一强度的第二强度发出二次辐射。对于一些实施例，第一强度高于第二强度。对于其他实施例，第一强度可以低于第二强度。在两种情况下，第一强度和第二强度之间的差可以使得光束在CPB扫描光栅（其确定CPB图像的大小和定位）内的定位能够被观测到。

在一些实施例中，一种非瞬时机器可读存储介质包括用于操作CPB系统的可执行指令，其中当被执行时该指令促使一个或多个处理器：指引被配置成生成并指引光束的子系统在间隔期间利用光束照射位置；指引CPB装置通过利用CPB在设置于样本腔室内的成像辅助设备的校准表面上的位置处同时照射校准表面达时间间隔来引起从该位置发出二次辐射；指引检测器测量二次辐射在该间隔期间的强度并且生成作为时间的函数的表示在该间隔内的强度值的信号；以及指引确定表征第一射束在该间隔期间的对准状态的性质的值的信号的分析。

前面提到的内容已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面的本发明的详细描述。将在下文中描述本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应该认识到，所公开的概念和具体实施例可以很容易地用作修改或设计用于实施本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，此类等同构造不偏离如在所附权利要求中阐述的本发明的范围。

附图说明

为了更透彻地理解本公开内容以及其优点，现在对结合附图进行的以下描述作出参考，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于将光束对准和聚焦在CPB系统的真空腔室内部的方法的流程图。

图2示出根据一个实施例的组合光和CPB系统。

图3示出根据一个实施例的组合光和CPB系统。

图4示出根据一个实施例的包括利用激光束照亮的超纳米晶体金刚石（UNCD）的成像辅助设备的SEM图像。

图5是根据一个实施例的用于将光束对准和聚焦在CPB系统的真空腔室内部的方法的流程图。

图6示出根据一个实施例的组合光和CPB系统的简化示意图。

图7示出根据一个实施例的由在利用激光束同时照亮的同时从利用电子束扫描的激光二极管表面发出的阴极发光的光形成的SEM图像。

图8是根据一个实施例的示出电子束和成像辅助设备的相互作用的示图。

图9是在利用激光的照明期间来自激光二极管的光发射的集成强度的图表，该集成强度被绘制为照明激光的功率的函数。

图10是在不存在激光束的情况下在利用电子束照射的同时来自图9的激光二极管的光发射的集成强度的图表，该集成强度被绘制为电子束的电流的函数。

图11是示出来自图6的CPB系统的光发射的集成强度的实验数据的图表。

图12是根据一个实施例的用于使光束对准且聚焦在CPB系统的真空腔室中的方法的流程图。

图13是确定光束在表面处的性质的方法的流程图。

具体实施方式

定义。

在下面的绘图和描述中，遍及本说明书和绘图通常利用相同的参考数字来分别标记相似的部分。此外，类似的参考数字可以指代本文中公开的不同实施例的类似部件。该图不一定按照比例来绘制。本发明的某些特征可以在尺度上放大地示出或者在某种程度上以示意图的形式来示出，并且为了清楚和简洁起见可能不会示出常规元件的一些细节。本发明易受不同形式的实施例的影响。在理解本公开内容不打算将本发明限于本文中图示和描述的实施例的情况下，详细地描述具体实施例并且在绘图中示出该具体实施例。要充分认识到，本文中讨论的实施例的不同教导可以单独采用或以任何适当组合采用以产生所期望的结果。

在下面的讨论和权利要求中，以开放端的方式来使用术语“包括”和“包含”，并且因此应该将术语“包括”和“包含”解释成意指“包括，但不限于…”。在本说明书中没有具体限定任何术语的情况下，意图使该术语被赋予其简单和普通的含义。此外，在本文中术语“和/或”的使用应该被解释为“包括性的”或，而不是“排除性的”或。例如，本文中使用的短语“A和/或B”将意指“A、B、或A和B”。作为另一示例，本文中使用的短语“A、B和/或C”将意指“A、B、C或其任何组合”。此外，在本文中无论何时使用术语“自动的”、“自动化的”或类似术语时，这些术语都将被理解成包括自动或自动化的过程或步骤的手动启动。

在本文中使用术语“光束子系统”来指代能够照亮放置在CPB系统的样本腔室内部的对象的部件的任何装置和/或实现。该光束可以被聚焦、未聚焦和/或准直。光束的源可以是例如激光器、LED或UV灯。在本文中使用术语“源”来指代带电粒子的源和/或聚焦或准直光的源。可互换地使用术语“多束系统”、“CPB系统”“带电粒子束系统”（在指示存在光束子系统的情况下）、和“组合激光和带电粒子束系统”或“组合激光和CPB系统”以指代被配置成向样本腔室的内部提供至少一种类型的CPB（例如聚焦离子束和/或电子束）和至少一种类型的光束（例如准直或聚焦激光束）的系统。

术语“样本”指代要被组合光和CPB系统照射和/或照亮的对象。在“目标”、“样品”、“基底”或“工件”被描述为设置在组合光和CPB系统内部的实例中，该目标、样品、基底或工件是组合光和CPB系统中的样本。

对于一些应用，期望将CPB和光束二者指引到样本上的近似相同位置。在一些系统中，可以朝向样本指引多个CPB（诸如电子束和离子束二者），并且还将它们指引到样本上的近似相同位置中。这样的系统包括用于制造纳米结构和分析工具（诸如拉曼光谱术仪器）的多束系统。在实施例中，采用成像辅助设备（IA）来作为用于使CPB与激光束对准的装置。在带电粒子系统中可检测激光束与IA的交点的位置、形状和大小，由此使得该交点能够被成像。

如在本文中使用的，“对准性质”是样本腔室内部的光束的一部分的可以有助于将样本腔室内部的光束的对准调整至期望状态的任何特性。适当的对准性质的示例包括但不限于强度、取向、焦点、形状（例如横截面分布图、轴向分布图等等）、尺寸（例如直径、长度等等）、光斑大小、光斑分布图和/或光斑定位。此外，表述“对准性质的确定”和“对准性质的值的确定”可以指代：由计算机实施的数值计算、在观测到从IA的同步照射区生成的图像数据时由人类操作员执行为精神步骤的数学或定性评估、或其组合。

如本文中使用的，光束在表面处的“形状”包括光束在表面处的聚焦状态和衍射图样。

实施例的流程图。

图1是根据本公开内容的一个实施例的用于将光束对准和聚焦在CPB系统的真空腔室内部的样本定位的方法100的流程图。该光束通常通过作为激光光学器件的一部分的管来进入真空腔室。在一些实施例中，该对准包括改变激光束的定点以使得它通过该管、平行于该管进入真空腔室，并且同时设置该管的定位以使得该激光束以优心（eucentric）高度聚焦、与电子束和/或离子束重合。将该束保持在该管中的中心并且平行于管轴会确保该束通过光学器件的中心，这会使偏差最小化。与光定位无关地确定优心高度，并且该优心高度牵涉到工作距离和工作台旋转的中心。通常关于该定位来完成对准。

方法100可以在框110或框120处开始。在框110处，将包括超纳米晶体金刚石（UNCD）样本的IA直接附接至样本保持器，但是还没有将感兴趣的样本装载到样本保持器上。备选地，在框120中，将UNCD样本安置在感兴趣的样本侧上或者沉积在样本的邻近感兴趣的区的区上，以使得UNCD样本和感兴趣的样本二者同时装载在样本保持器上。

在框130中，垂直移动样本工作台（例如样本工作台210（参见图2和图3））以便将UNCD上的特征安置到优心高度。

接下来，在框140中，在将激光束指引在UNCD样本上的同时，使用SEM对UNCD样本成像。SEM的电子束利用聚焦的初级电子束来照亮UNCD样本。归因于初级电子束的影响，发出二次发射（诸如二次电子（SE）和/或背散射电子（BSE））并利用一个或多个检测器来收集它们，而例如以光栅图样跨样本扫描初级射束。归因于照亮UNCD样本的激光和跨UNCD样本扫描的电子束之间的相互作用，获得激光束光斑在UNCD样本处的图像（参见例如图4）。

在框150中，调整激光光学器件（例如激光光学器件212（参见图2））以便通过沿着光束的轴关于UNCD样本调整焦点来产生最佳焦点。该程序利用激光光斑的实时图像来使得能够将激光光学器件调整成在UNCD样本上产生最小（且最亮）中心光斑（例如中心光斑402（参见图4）），其可以是最佳焦点。要注意，在框150中，UNCD样本（以及感兴趣的样本）可能还没有处于优心高度。

在框155处，将激光光学器件调整成将激光焦点定位成位于SEM的扫描场的中心处。使激光器在UNCD样本的X-Y平面中对准以确保激光器至CPB的对准。要指出，因为UNCD样本被倾斜或具有与CPB呈非法线角的表面（参见例如图2中的样本208），所以样本的X-Y平面（其近似垂直于光束的轴）也相对于呈水平的样本工作台的X-Y平面倾斜。该对准程序确保激光束与激光光学器件同轴地且平行于激光光学器件的轴而穿过激光光学器件，并且该激光束在优心高度处聚焦在样本处、与（一个或多个）CPB重合。

在框160中对准继续，在框160中通过工作台将UNCD样本（以及如果方法100在框120处开始则是感兴趣的样本）垂直移动至优心高度，并且相应地通过激光光学器件来调整激光焦点以便将激光焦点定位在优心高度处。

在离开框160之后，现在进入框170或框180。如果方法100从框110开始，则从框160出来进入框180，在这种情况下最初仅将UNCD样本装载在样本保持器上（即没有感兴趣的样本）。因此，在框180中，移除UNCD样本并且然后将感兴趣的样本装载在样本保持器中。如果方法100从框120开始，则从框160出来进入框170，并且最初将UNCD样本和感兴趣的样本两者都装载在样本保持器上。因此，在这种情况下，仅仅有必要使用样本工作台210来将感兴趣的样本（包含感兴趣的区ROI）移动至SEM的FoV中。

接下来，在框185中，垂直移动样本工作台210以便将感兴趣的样本（具有ROI）定位至优心高度。

方法100在框190处完成，在框190中对准激光束并且使其在优心高度处聚焦在感兴趣的样本上、与来自相应CPB柱（诸如柱204和304（参见例如图2或3））的电子束和/或离子束重合。尽管方法100描述了使激光器与电子束在优心定位处对准，但是方法100不限于在优心定位和优心高度处对准，该方法也不限于聚焦激光器。

在一些实施例中，调整光束的定位可能需要使第一射束光斑的中心在x、y和/或z方向上移动小于或等于100nm、小于或等于1µm、小于或等于10µm、小于或等于100µm、小于或等于1mm的距离。

实施例的系统示图。

图2示出根据本公开内容的一个实施例的组合光和CPB系统200。可以例如使用IA来在系统200上实施方法100以便使光束与一个或多个CPB对准。尽管光可以通过空气和真空二者，但是一般来说带电粒子因为散射所以不能通过空气，因此真空腔室202被配置成包含样本208、CPB柱204（生成CPB 206）和激光光学器件212。该真空腔室202通常被配置有用于移除腔室202中的大部分空气的低真空泵（未示出），并且然后是用来几乎移除所有剩余空气以便在腔室202内部至少产生高真空的高真空泵（未示出）（诸如涡轮分子泵）。将IA（诸如UNCD）和感兴趣的样本安装在样本工作台210上。该样本工作台210实现沿着旋转的各个线性轴和/或围绕旋转的不同轴的移动以促进将样本208（IA和/或感兴趣的样本）定位在CPB 206和光束240二者下面。

激光光学器件212延伸通过通常具有柔性气密波纹管或等同物的真空腔室202的壁。通过安装包括X-Y运动工作台214和Z运动工作台216的结构来实现在多个线性和角轴上的精确定位。用于安装结构的各个配置落在本发明的范围内。Z运动工作台216的Z轴取向为沿着激光光学器件212的轴，因此沿着Z轴的运动使激光束能够聚焦到样本208的表面（其可以如所示的那样倾斜）上。沿着运动工作台214的X-Y轴运动使得能够关于CPB柱扫描光栅（例如由CPB 206限定的轴）来定位激光束。通过在真空腔室202上的法兰构造来确定激光光学器件的倾斜。在一些实施例中，可以采用倾斜工作台（结合X-Y-Z运动工作台来工作）。

激光器232生成部分通过分色镜224的激光束218。尽管本文中公开的过程已经被示出为以在约500nm和约800nm之间的波长来工作，但是500nm以下的可见光和/或UV波长可能有效。在一个实施例中，使用具有532nm波长的激光束。在图2中向下指引被反射离开镜224的光（未示出）。中继镜222将激光反射至扫描镜220，其被安装在致动器223上，从而使得能够在进入激光光学器件212的定位和方向上改变激光束，由此改变激光束在UNCD样本和感兴趣的样本处的位置。来自样本208的光被扫描镜220、并且然后被中继镜222反射离开，返回通过激光光学器件212。该光的一部分还被反射离开分色镜224，并且向上通过透镜226（其将光238聚焦在导向分光计230的光纤228的入口中）。分光计230可以将来自光纤228的入射光分成分量频率（波长）以便执行各种类型的光学光谱术。激光束240在样本208上的对准需要镜222、220和激光光学器件212的交替对准（使用运动工作台214和216）。例如在授予Straw等人的美国专利No. 8,766,213“Automated Method for Coincident Alignment ofa Laser Beam and a Charged Particle Beam”中示出用于将激光束定位在CPB真空腔室内的系统，出于所有目的通过引用将该美国专利合并于此。尽管激光器和相关联的光学器件被示出在真空腔室202的外部，但是在一些实施例中，可以将激光器定位在真空腔室202内，并且激光器关于真空腔室的任何物理位置都在本公开的范围内并且在本文的设想中。

检测器207可以检测由样本208发出的二次电子（SE）、背散射电子（BSE）或SE和BSE二者。SE和/或BSE的检测允许样本208（诸如样本的表面）的成像，并且可以响应于CPB 206来生成。

一个或多个处理器250连接至系统200或300的各个部件，诸如柱204、检测器207、激光器232、致动器223、分光计230以及机械化工作台等等。非瞬时机器可读存储介质252可以包括用于CPB系统200的可执行指令。当被执行时，这些可执行指令促使一个或多个处理器250控制系统操作的各个方面，诸如CPB 206的生成、激光器232的操作、扫描镜220的倾斜和分光计230的控制等等。在各个实施例中，非瞬时机器可读存储介质252包括用于实施本文中公开的方法中的一个或多个（诸如方法100、500和/或1200）的可执行指令。在这样的实施例中，当被一个或多个处理器250执行时，该可执行指令协调并指引系统200的部件来执行该方法的步骤。

实施例的示图的系统。

图3示出一个示例系统300，其是光系统和带电粒子束系统的组合。系统300类似于系统200（图2），但是具有生成第二CPB 306的附加带电粒子光学柱304。用相同的参考数字来指代与图2中的那些相同的图3中的元件。通常，如果CPB 206是电子束，则CPB 306将是离子束306。具有生成两个不同带电粒子束的两个柱的系统通常被称为“双束系统”。

本文中公开的对准方法可以被用来使CPB 206与激光束240、以及/或者CPB 306与激光束240对准。通常，在双束系统中，可以通过执行FIB铣削操作、然后利用SEM对铣削操作的结果成像来完成两个CPB之间的对准。然而，使射束206和240对准并且然后使射束306和240对准也是可能的，结果是现在射束206和306也彼此对准。这种间接对准方法可能对FIB铣削对其不可能或不可取的样本有用。

针对实施例的SEM图像。

图4示出根据本文中公开的一个实施例的包括被激光束和CPB同时照亮的UNCD的IA的SEM图像400。产生光中心区402和光第一环406以及环406周边的其他同心光环的对比机制是由激光束的光子到达与CPB 206正到达的UNCD的相同表面上引起的SE发射的增强。在该上下文中，“对比”是来自被光子照亮的区域的信号与来自没有被光子照亮的周边区域的信号的比。尽管不希望受到理论的约束，但由于激光照明局部改变了UNCD的带电特性，因而认为产生了SE发射的激光增强的效应。也展示了该SE发射增强效应的其他材料包括氧化铝和阳极化铝、氧化镁、氧化镍、氧化铜，或者其中IA包括第一材料层，该层提供校准表面。该校准表面表示IA的“有源层”。该层是“有源的”的意义在于，在存在光束的情况下当电荷粒子束撞击时它增强二次发射。有源层可以包括例如UNCD、在其中制造激光二极管的半导体、或在存在照明光的情况下增强二次发射的其他材料。这些材料中的SE发射增强持续几秒钟。UNCD材料的独特之处表现为具有短得多的增强时间，这是为了减少或消除SEM图像中使用SE发射和检测的“滞后”而优选的。如果改变任何参数（诸如激光定位、激光焦点、样本高度或定位等等），较长的滞后时间可能会导致图像的“模糊”，从而使作为对准辅助设备的操作更慢。UNCD材料还展示出比其他材料大得多的SE发射增强效应。使用UNCD材料的附加益处是SE发射的增强看起来取决于激光束的强度，这可以在作为灰度级图像的图4中看到，在中心光斑402比环406更亮的情况下，从艾里斑理论已知这将具有更低的光强度。图4是使用被小的圆形孔径限制以产生示出的艾里斑的532nm激光而生成的。图像中的条纹归因于UNCD样本的表面上的划痕。在实验上使用SEM和聚焦离子束两者来观测SE发射增强效应。UNCD样本通常是薄的小膜，在不存在感兴趣的样本的情况下其可以被装载到样本保持器上（例如如在框110中）或者紧邻感兴趣的样本（例如在框120中）。

实施例的流程图。

图5是根据本公开内容的一个实施例的用于将光束对准和聚焦在CPB系统的真空腔室内部的优心样本定位处的方法500的流程图。可以例如由系统200和/或300来实施该方法500。

方法500可以在框510或框520处开始。在框510中，直接将激光二极管（LD）附接至样本保持器，并且还没有将感兴趣的样本装载在样本保持器中。备选地，在框520中，将LD设置在感兴趣的样本的侧上，以使得LD和感兴趣的样本二者都同时装载在样本保持器上。

在框530中，垂直移动样本工作台（诸如样本工作台610（参见图6））来将LD设置至优心高度。

在框540中，在将激光束指引至LD上的同时使用SEM对LD成像。SEM利用聚焦的初级电子束照亮LD。因为初级电子束的影响，可以在LD中引起阴极发光和/或光致发光，从而引起如在图6中描述的所检测到光的发射。因为照亮LD的激光和跨LD扫描的电子束之间的相互作用，获得激光束光斑在LD上的图像（参见图7）。图9-11示出解释成像对比的起源的图表。

接下来，在框550中，通过关于LD垂直地调整焦点高度来调整激光光学器件以产生最佳焦点。该程序利用如图7中的激光光斑的实时图像来使得能够将激光光学器件调整成产生最小（且最亮）中心光斑702。要注意，在框550中，LD（以及感兴趣的样本）可能还没有处于优心高度。

在框555中，将激光光学器件调整成将激光焦点定位成位于SEM的扫描场的中心处。使激光器在样本的水平X-Y平面中对准以确保激光器至CPB的对准。该对准程序确保激光束与激光光学器件同轴地且平行于激光光学器件的轴而穿过激光光学器件，并且该激光束在优心高度处聚焦在样本处、与CPB重合。

在框560中X-Y中的对准继续，在那里将LD（以及如果方法500在框520处开始则是感兴趣的样本）垂直移动至优心高度，并且相应地通过激光光学器件来调整激光焦点以便将激光焦点定位在优心高度处。

在离开框560之后，现在进入框570或框580。如果方法500从框510开始，则从框560出来进入框580，在这种情况下最初仅将LD装载在样本保持器上（即没有感兴趣的样本）。因此，在框580中，移除LD并且然后将感兴趣的样本装载在样本保持器中。如果方法500从框520开始，则从框560出来进入框570，并且最初将LD和感兴趣的样本二者装载在样本保持器中。因此，在这种情况下，仅仅有必要使用样本工作台610来将感兴趣的样本（包含感兴趣的区ROI）移动至SEM的FoV中。

现在进入框585，在框585中垂直移动样本工作台610以便将感兴趣的样本（具有ROI）定位至优心高度。

方法500在框590处完成，在框590中对准激光束并且使其在优心高度处聚焦在感兴趣的样本上、与来自相应CPB柱604的电子束和/或离子束606重合。

实施例的系统示图。

图6示出根据本公开内容的一个实施例的组合光和CPB系统600的简化示意图。尽管光可以通过空气和真空二者，但是一般来说带电粒子因为散射所以不能通过空气，因此真空腔室602被配置成包含样本608、带电粒子柱604（生成CPB 606）和激光光学器件607。应用与图2中的腔室202相同的泵浦考虑。将LD样本（参见图7）和感兴趣的样本安装在样本工作台610上，该样本工作台610实现沿着旋转的各个线性轴和/或围绕旋转的不同轴的运动以促进将样本608定位在CPB 606和光束634二者下面。检测器609可以检测SE、BSE或二者。

激光光学器件607被示出为从腔室602的壁向内延伸，在这种情况下观察口将被定位成允许来自激光器630的激光束634向内通过并且来自LD或感兴趣的样本的光618向外通过。如所示的，光618通过分色镜624并且被检测器632收集，而来自激光器630的光634部分从分色镜624反射离开以朝向图6的左侧通过并且进入腔室602，如所示。激光光学器件607包括位于柱604和样本608之间的抛物面聚焦镜-小的孔位于（未示出）光学器件607中以允许CPB 606从柱604通过至样本608。抛物面镜的焦点近似在CPB 606和样本608的表面的交点处。激光束634从右侧进入腔室602（在反射离开镜624之后），并且激光束634通过抛物面镜聚焦在样本608的表面上。入射在抛物面镜上的从表面发出的光将被反射为从腔室602传出来的平行光束618。光束618部分透射通过镜624并且被检测器632检测到。

一个或多个处理器650连接至系统600的各个部件，诸如柱604、激光器630、分光计632以及机械化工作台等等。非瞬时机器可读存储介质652可以包括用于CPB系统的可执行指令。当被执行时，这些可执行指令促使一个或多个处理器650控制系统操作的各个方面，诸如射束606的生成、激光器630和分光计632的操作等等。

来自激光二极管的光光学图像。

图7示出根据本公开内容的一个实施例的由在利用激光束同时照亮的同时从利用电子束扫描的LD样本发出的阴极发光的光形成的光光学图像700。用来产生图像700的机制如下。将入射激光束618的功率例如调谐成激发仅仅在发射激光阈值以下的LD，超线性输出标度（参见图9-11）允许从电子束606输入的小的附加功率用来从接收组合的电子束和激光束激发的区域（其对应于激光束的定位）产生更亮的光学发射信号。因此，光检测器632可以被用来生成激光光斑的图像，从而允许用户将它们的光学对准调整成近似以SEM的FoV中的激发区域为中心。区域704在激光束618的区之外并且因为不存在超线性输出标度而对应地变暗。

电子和激光束的相互作用。

图8是示出具有激发体积804的电子束803和具有激发体积802的激光束801（二者都撞击在量子阱激光器上）的示图800。量子阱激光器是在其中器件的有源区如此窄（由堆叠中的不同材料的薄层形成）因而发生量子限制的LD。可以使用（不像硅）能够有效发光的化合物半导体材料（例如GaAs、AlGaAs、InGaAs等等）来形成LD。通过有源区的宽度（厚度）而不是仅通过从其来构造有源区的材料的带隙来确定由量子阱LD发出的光的波长。因此，可以从量子阱LD而不是使用特定半导体材料从常规LD获得更长得多的波长。因为量子阱LD的状态函数的密度的阶梯式形式，量子阱LD的效率也比常规LD更大。

层806是保护所示的量子阱816的三个层808-812的表面层。层808和812可以包括GaAs，而中心层810可以包括AlGaAs。包括量子阱的薄层的其他结构也落入本发明的范围内，其包括但不限于嵌入GaAs的层808和812之间的InGaAs（量子阱）的薄层810。其他量子阱可以包括嵌入AlGaAs的层808和812之间的GaAs（量子阱）的薄层810。层806-812被沉积在衬底814上并且由衬底814来支持。要指出，电子束激发体积804通常远大于入射电子束803的直径。然而，激光激发体积802的大小通常大于电子束激发体积804。一般来说，图像700中的分辨率受控于电子束相互作用体积804的直径，并且不会受控于激光相互作用体积802的直径。

超线性输出标度。

图9-11示出图示诸如图6中的实施例的超线性输出标度成像方法的三个图表。调谐入射激光束618的功率以激发仅仅在发射激光阈值以下的LD，超线性输出标度允许从电子束606输入的小的附加功率用来从接收组合的电子-激光束激发的区域（其对应于激光束的定位）产生亮的光学发射信号。因此，光检测器632可以被用来生成激光光斑的图像，从而允许用户调整它们的光学对准以便在SEM的FoV中准确地定位激发区域。区域704在激光束618的区之外并且因为不存在超线性输出标度而对应地变暗。

图9是在样本仅被根据诸如图6中的实施例的激光束照亮时针对激光功率904绘制的集成激光二极管强度（以个数/秒计）902的图表900。在该示例中，用具有沿着水平轴904绘制的激光功率的442nm激光来照亮LD。要注意，一直到约400 µW，不存在来自LD的可观测光发射。在大约700 µW的发射激光的阈值功率（参见图10和11）处，光发射迅速上升，这对应于从LD发射激光的开始。线908表示对于700 µW的激光器输入功率的集成激光强度—点910是线906（700 µW）和908的交点。

图10是在样本仅被根据诸如图6中的实施例的5keV电子束照亮时针对电子束电流1004绘制的集成激光二极管强度（以个数/秒计）1002的图表1000。一直到25 nA以上的电子束电流（线1006），基本上不会观测到来自LD的光发射。在对于25 nA电子束电流观测的光强度处线1008与轴1002相交——点1010是线1006和1008（25nA射束电流）的交点，表示当LD仅被5keV电子的25nA照亮时的光强度（125µW总射束功率，如可以从图8看到的在LD中其没有被完全吸收，在这种情况下电子激发体积的一些部分在三个LD层808-812之外延伸）。

图11是在样本被根据诸如图6中的实施例的5keV电子束和442nm激光束（(700 µW）二者同时照亮时针对电子束电流1104绘制的集成激光二极管强度（以个数/秒计）1102的图表1100。要指出，集成强度轴1102上的值是针对图表900或1000的值的10倍。因此，442nm激光和5keV电子两者的双重激发展示超线性输出标度。要指出，图11中示出的针对个数/秒的绝对值是用来收集光的装置的光学部件使用的特定设置装置的收集效率的函数。

实施例的流程图。

图12是根据本公开内容的一个实施例的用于使光束对准且聚焦在CPB系统的真空腔室内部的优心样本定位的方法1200的流程图。

方法1200可以在框1210或框1220处开始。在框1210处，将IA直接附接至样本保持器，但是还没有将感兴趣的样本装载到样本保持器上。IA的示例包括但不限于：UNCD、LD或可以保留电荷达短的时间段（诸如几秒）的材料（包括但不限于氧化铝或阳极化铝、氧化镁、氧化镍和氧化铜）。备选地，在框1220中，可在感兴趣区的那一侧将IA沉积在样本的上。对于两个框1210和1220，可以将样本保持器安装在样本工作台上。

在框1230中，垂直移动样本工作台以便IA定位在优心高度处。

接下来，在框1240中，在将激光束指引IA上的同时，使用SEM对IA成像。SEM利用聚焦的初级电子束来照亮IA。归因于初级电子束的影响，发出二次粒子（诸如二次电子、背散射电子、或者归因于阴极发光或光致发光的光子）并利用检测器来收集它们，而以光栅图样跨样本扫描初级射束。归因于照亮IA的激光和跨IA扫描的电子束之间的相互作用，可以获得激光束光斑在IA处的图像（例如，诸如400或700）。

在框1250中，调整激光光学器件以便通过关于IA垂直地调整焦点来产生最佳焦点。使激光器在样本的X-Y平面中对准以确保激光器至CPB的对准。该X-Y对准程序确保激光束与激光光学器件同轴地且平行于激光光学器件的轴而穿过激光光学器件，并且该激光束在优心高度处聚焦在样本处、与（一个或多个）CPB重合。如针对图2所讨论的，可以通过对于激光光学器件的安装法兰的构造和/或利用附加的倾斜工作台来控制激光束的倾斜。

在框1255中，将激光光学器件调整成将激光焦点定位成位于SEM的扫描场的中心处。使激光器在IA的平面中对准以确保激光器至CPB的对准。

在框1260中对准继续，在框1260中将IA（以及如果方法1200在框1220处开始则是感兴趣的样本）垂直移动至优心高度，并且相应地通过激光光学器件来调整激光焦点以便将激光焦点定位在优心高度处。框1255和1260中的该对准程序确保激光束与激光光学器件同轴地且平行于激光光学器件的轴而穿过激光光学器件，并且该激光束在优心高度处聚焦在样本处、与（一个或多个）CPB重合。

在离开框1260之后，现在进入框1270或框1280。如果方法1200从框1210开始，则从框1260出来进入框1280，在这种情况下最初仅将IA装载在样本保持器上（即没有感兴趣的样本）。因此，在框1280中，移除IA并且然后将感兴趣的样本装载在样本保持器中。如果方法1200从框1220开始，则从框1260出来进入框1270，并且最初将IA和感兴趣的样本两者都装载在样本保持器中。因此，在这种情况下，仅仅有必要使用样本工作台210来将感兴趣的区移动至SEM的FoV中。

接下来，在框1285中，垂直移动样本工作台以便将感兴趣的样本（具有ROI）定位至优心高度。

方法1200在框1290处完成，在框1290中对准激光束并且使其在优心高度处聚焦在感兴趣的样本上、与来自带电粒子柱的电子束和/或离子束重合。尽管方法1200描述了使激光器与电子束在优心定位处对准，但是方法1200不限于在优心定位和优心高度处对准，该方法也不限于聚焦激光器。

可以使用诸如200、300和600的实施例来执行方法100、500和1200。用于执行方法100、500和1200的其他实施例也落入本发明的范围内。

上面的实施例描述使用CPB来使得工件上的光束入射区域可见。尽管可以使得光束可见以用于使光束与CPB对准，但是还可以将光束呈现为可见以用于其他目的，诸如使光束与工件表面上的特征对准。例如，光束可以被用于电荷控制、样本处理或光产额（photoyield）光谱术。适当的光源（其可以是例如激光器、LED或UV灯）将随着应用而变化。尽管上面的实施例描述调整光束的入射区以便与带电粒子束的入射区重合，但是可以将带电粒子束的入射区的定位调整成与光束重合。下面是根据本公开内容的附加枚举实施例。

图13是确定光束在校准表面处的性质的方法1300的流程图。在步骤1302中，利用光束照亮校准表面的区。该光束可以是例如激光束、可见光束、紫外光束或例如来自激光源、LED或UV灯的其他类型的射束。在步骤1304中，使带电粒子束在被光束照亮的校准表面的区上扫描。优选地，使射束在包括被光束照亮的区的一部分或所有并且还包括没有被光束照亮的区的区上扫描。在被照亮的区和没有被照亮的区之间的边界在使用二次辐射形成的图像上可见。也就是说，一个区（通常被照亮的区）将比图像中的其他区更亮，并且亮的区或更暗的区之间的线画出照明的边界的轮廓。带电粒子束可以是例如电子束或离子束。

在步骤1306中，收集响应于带电粒子束的入射从该区发出的二次辐射。该二次辐射可以是例如二次电子、背散射电子或光子。在步骤1308中，根据被光束照亮的带电粒子束所撞击的区和没有被光束照亮的带电粒子束所撞击的区之间的二次辐射中的差来确定光束在校准表面处的性质。该性质可以是例如射束的定位或射束的强度。该校准表面起到成像辅助设备的作用，从而允许通过改变响应于入射带电粒子束发出的二次辐射来使得被光束区域照亮的校准表面的区可见。例如，如果校准表面包括UNCD、氧化铝、经阳极化的铝、氧化镁、氧化镍、或氧化铜，则响应于带电粒子束的入射从被光束照亮的区域和没有被光束照亮的区域发出的二次电子的数目将是不同的，由此使得在带电粒子束图像中被照亮的区域可见。对于另一示例，如果校准表面包括激光二极管，则响应于带电粒子束从被光束照亮的区域和没有被光束照亮的区域而发出的光的强度将是不同的，由此使得在带电粒子束图像中被照亮的区域可见。如果照亮光的强度在被照亮区域上变化，则响应于带电粒子束发出的二次辐射可以随着照亮射束的强度而变化，由此提供照亮光的强度的图。

通过观测校准表面的不同区域之间的二次辐射中的差别，可以确定校准表面上的光束关于带电粒子束的定位。确定光束相对于带电粒子束的定位的定位，允许两个射束的对准以及光束的聚焦。该射束通常在优心点处对准。在校准表面的不同区域之间的二次辐射中的差别还可以被用来确定光束何时聚焦，射束何时可在期望点处对准且聚焦。

第一实施例，其是一种观测CPB系统的样本腔室中的光束的方法，该方法包括在样本腔室内部提供IA，该IA具有校准表面，该校准表面被配置成使得利用第一光束照亮校准表面上的经历被第二带电粒子束照射的任何区域会改变二次射束促使从校准表面发出的二次辐射的强度；在二次射束照射校准表面的区并且引起来自该区的二次辐射的发射的同时利用第一射束照亮该区，其中二次辐射可能是光、二次电子或背散射电子；使用检测器对二次辐射的强度进行测量；基于传达作为时间的函数的二次辐射的强度值的测量结果来生成电子信号；以及通过分析该电子信号来确定第一射束的对准性质的值。

第二实施例，其是第一实施例的方法，进一步包括通过根据跨校准表面的图样扫描第二射束来获得校准表面的二次辐射图像，并且其中在第二射束照射该区的同时利用第一射束照亮该区包括在第二射束扫描该区的同时利用第一射束照射该区。

第三实施例，其是第二实施例的方法，其中校准表面的二次辐射图像包括叠加在该区上的第一射束的射束光斑的图像；以及确定对准性质的值包括分析二次辐射图像和射束光斑的图像。

第四实施例，其是第三实施例的方法，其中分析二次辐射图像和射束光斑的图像包括使用图像识别软件来分析二次辐射图像和射束光斑的图像。

第五实施例，其是第三实施例的方法，其中图像对比是来自被光照亮的区域的信号与来自没有被光照亮的周边区域的信号的比。

第六实施例，其是第一实施例的方法，其中对准性质的值是在射束照亮该区的同时第一射束的对准性质的第一值，进一步包括使用对准性质的第一值来计算对激光束系统的可以将第一射束的对准性质的值变成第二预选值的第一调整；执行第一调整；以及将样本定位在样本腔室内以使得被选择用于通过CPB系统的后续分析和/或处理的样本定位邻近校准表面。

第七实施例，其是第六实施例的方法，进一步包括将校准表面定位在样本腔室的优心高度处，并且其中对准性质的第一值包括在第一射束照亮该区的同时第一射束的射束光斑在校准表面上的定位；对准性质的第二值是射束光斑在定位于优心高度处且邻近校准表面的样本上的定位；该预选值包括样本位置的定位；以及执行第一调整将第一射束移动成使得射束光斑近似在样本位置的中心。

第八实施例，其是第七实施例的方法，其中照亮校准表面的区包括使第一射束通过聚焦光学器件，该聚焦光学器件将第一射束指引且聚焦在校准表面上，并且进一步包括通过分析电子信号来确定在该区的照明期间聚焦光学器件的工作距离的值；使用工作距离的值来计算CPB系统的第二调整，该第二调整包括将把第一射束聚焦在近似优心高度处的工作距离的调整；以及执行第二调整。

第九实施例，其是第一实施例的方法，进一步包括在邻近被选择用于通过CPB系统的分析和/或处理的感兴趣区的位置处将IA提供为设置在样本的表面上的薄层。

第十实施例，其是第一实施例的方法，其中二次辐射的发射包括二次电子和/或背散射电子的发射。

第十一实施例，其是第一实施例的方法，其中该第一射束包括激光束、LED或UV灯。

第十二实施例，其是第十一实施例的方法，其中该激光束的波长在从UV至近红外的范围中。

第十三实施例，其是第一实施例的方法，其中第二射束包括聚焦离子束。

第十四实施例，其是第一实施例的方法，其中二次辐射的发射包括具有比10nm更长的波长的电磁辐射的发射。

第十五实施例，其是第十四实施例的方法，其中二次辐射的发射包括由该区的阴极发射引起的可见光的发射。

第十六实施例，其是第一实施例的方法，其中IA在校准表面处的材料的发射激光的阈值功率大于在利用第二射束扫描该区期间第一射束的功率和第二射束的功率；并且小于第一射束的功率和第二射束的功率的和。

第十七实施例，其是第一实施例的方法，其中该样本腔室是扫描电子显微镜的真空腔室，并且第二射束是由扫描电子显微镜生成的电子束。

第十八实施例，其是第十七实施例的方法，其中该扫描电子显微镜被配置成实施拉曼光谱术并且二次辐射包括无弹性散射光的拉曼发射。

第十九实施例，其是一种CPB系统，其包括：样本腔室；设置在样本腔室内部并且具有校准表面的IA；第一子系统，其被配置成生成第一光束并且利用第一光束照亮校准表面；第二子系统，其被配置成生成带电粒子的第二光束并且利用该第二光束照射校准表面；检测器，其被配置成测量从校准表面发出的二次辐射的强度并且输出传达作为时间的函数的强度的值的电子信号；计算设备，其被配置成通过分析电子信号来确定第一射束的一个或多个特性；以及其中该校准表面被配置成使得将校准表面的区域同时暴露给第一射束和第二射束促使该区域以第一强度从该区域发出二次辐射，以及在没有将该区域暴露给第一射束的同时将该区域暴露给第二射束促使该区域以不同于第一强度的第二强度发出二次辐射。

第二十实施例，其是第十九实施例的方法，其中该第二子系统包括聚焦离子束柱、电子显微镜或其组合；以及第一子系统包括激光束装置和聚焦光学器件，该激光束装置被配置成生成作为激光束的第一射束，并且该聚焦光学器件被配置成将激光束从样本腔室内部的定位聚焦并指引到校准表面上。

第二十一实施例，其是第二十实施例的方法，其中该第二子系统包括扫描电子显微镜；该样本腔室包括真空腔室，该真空腔室的壁配备有窗口，其包括提供用于使激光束透射通过壁的透射路径的激光透射材料；以及该激光束装置被配置成在真空腔室之外的定位处生成激光束，并且经由透射路径将激光束指引到真空腔室中。

第二十二实施例，其是第十九实施例的方法，其中该第二子系统包括扫描电子显微镜，该检测器包括光子检测器，并且IA包括激光二极管，该激光二极管包括量子阱。

第二十三实施例，其是第十九实施例的方法，其中该二次辐射包括二次电子并且该检测器包括Everhart-Thornley检测器。

第二十四实施例，其是第二十三实施例的方法，其中IA在校准表面处的材料包括UNCD。

第二十五实施例，其是第二十三实施例的方法，其中该IA包括设置在包括第二材料的衬底上的第一材料层，并且该校准表面是该层的表面。

第二十六实施例，其是第二十五实施例的方法，其中该第一材料包括氧化物，该氧化物的化学成分包括从由铝、镁、镍和铜组成的组中选择的至少一个元素。

第二十七实施例，其是一种包括用于操作CPB系统的可执行指令的非瞬时机器可读存储介质，当被执行时该指令促使一个或多个处理器：指引被配置成生成且指引光束的子系统在间隔期间利用第一光束来照射位置；指引CPB装置通过利用第二带电粒子射束在CPB在设置于样本腔室内的IA的校准表面上的位置处同时照射校准表面达时间间隔来引起从该位置发出二次辐射；指引检测器测量二次辐射在该间隔期间的强度并且生成作为时间的函数的表示在该间隔内的强度值的信号；以及指引确定表征第一射束在该间隔期间的对准状态的性质的值的信号的分析。

第二十八实施例，其是第二十七实施例的非瞬时机器可读存储介质，其中该对准的状态是对准的第一状态，并且其中当被执行时该可执行指令促使一个或多个处理器计算将使第一射束从第一对准状态变成预选的第二对准状态的调整；以及指引被配置成生成并指引光束的子系统实施所计算的调整。

第二十九实施例，其是第二十八实施例的非瞬时机器可读存储介质，其中该性质包括第一射束在校准表面上的射束光斑的定位，以及该调整是将射束光斑移动至样本上的要通过第一射束来分析和/或处理的感兴趣的区的调整。

第三十实施例，其是一种使用具有校准表面的IA来观测光束在排气腔室中的样本的表面上的入射区域的方法，该校准表面被配置成使得利用CPB来照亮也被光束照亮的校准表面的一部分会促使在CPB撞击在校准表面上时发出的二次辐射的强度的变化，该方法包括利用光束照亮校准表面的区；使CPB扫描到被光束照亮的校准表面的区上，该CPB在校准表面上具有比被光束照亮的区更小的光斑大小；检测响应于当CPB扫描该区时CPB的入射从该区发出的二次辐射的发射；以及根据被光束照亮的CPB所撞击的区和没有被光束照亮的CPB所撞击的区之间的二次辐射中的差来确定光束在校准表面处的性质。

第三十一实施例，其是第三十实施例的方法，其中确定光束在校准表面处的性质包括确定光束在校准表面处的定位。

第三十二实施例，其是第三十一实施例的方法，其中扫描CPB包括使用CPB参考系将CPB定位在校准表面上的点处，以及其中确定光束在校准表面上的定位包括确定光束在CPB参考系中的定位。

第三十三实施例，其是第三十一实施例的方法，进一步包括调整利用光束照亮的区的定位。

第三十四实施例，其是第三十实施例的方法，其中确定光束在校准表面处的性质包括确定光束在校准表面处的形状。

第三十五实施例，其是第三十实施例的方法，进一步包括从光束的路径移除IA并且将工件放置在光束的路径中；以及使用光束并且使用CPB来处理工件或对工件成像。

尽管已经详细描述了本发明以及其优点，但是应该理解可以在不偏离如由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下对本文中描述的实施例作出各种改变、替换和变化。此外，不打算将本申请的范围限于在说明书中描述的过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员将从本发明的公开内容容易认识到的，根据本发明可以利用目前存在或稍后要开发的执行与本文中描述的对应实施例基本上相同功能或实现与该对应实施例基本上相同结果的过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法或步骤。因此，打算使所附权利要求将这样的过程、机器、制造、物质的成分、装置、方法或步骤包括在它们的范围内。

本文中公开的发明的许多变化和修改是可能的，并且由组合、集成和/或省略本文中公开的实施例的特征而产生的备选实施例也在本发明的范围内。在明确阐述数值范围或限制的情况下，这样的明确范围或限制应该被理解成包括落入明确阐述的范围或限制内的相似幅度的迭代范围或限制（例如从约1至约10包括2、 3、 4等等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等等）。例如，每当公开具有下限R1和和上限Ru的数值范围时，具体公开落在该范围内的任何数字。特别地，具体公开在该范围内的以下数字：R=Rl+k*(Ru-Rl)，其中k是在从百分之1至百分之100范围中以百分之1递增的变量，即k是百分之1、百分之2、百分之3、百分之4、百分之5、百分之50、百分之51、百分之52、百分之95、百分之96、百分之97、百分之98、百分之99、或百分之100。此外，还具体公开了如在上面限定的通过两个R数字限定的任何数值范围。打算使术语“可选地”关于权利要求中的任何要素的使用意指需要该主题要素或者备选地不需要该主题要素。打算使两个备选都在权利要求的范围内。打算使用来介绍本公开内容的实施例的特征（例如“在一个实施例中”，该小部件可以连接至轮齿）的术语“可以”的使用意指叙述所述特征的实施例被视为在本发明的范围内并且这样的实施例应该被解释为被说明书肯定地叙述。然而，用来介绍实施例的特征的术语“可以”的使用并不指示未能叙述所述特征的实施例被视为在本发明的范围之外。进一步地，尽管以复数形式来描述实施例的各个特征（例如各附接表面、各局部吸引点等等），但是还设想具有单独地或与其他特征的单个或复数个实例相组合的所述特征的单个实例（例如一个附接表面、一个局部吸引点等等）在本发明的范围内，除非另外明确指示。更宽泛的术语（诸如“包括”、“包含”、“具有”等等）的使用应该被理解成对更窄术语（诸如“由…组成”、“基本上由…组成”、“基本上包括…”等等）提供支持。

因此，保护范围不受上面阐述的描述的限制，而是仅由下面的权利要求来限制，该范围包括权利要求的主题的所有等同物。将每一个权利要求都作为本发明的一个实施例合并在说明书中。因此，权利要求是进一步的描述并且是对本发明的实施例的添加。对具体实施方式的实施例中的引用的讨论并不承认它是本发明的现有技术，尤其是可能具有在本申请的优先权日期之后的出版日期的任何引用。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

利用光束照亮校准表面的区；

使带电粒子束在被光束照亮的校准表面的区上扫描；

响应于带电粒子束的入射来检测从该区发出的二次辐射；以及

根据被光束照亮的带电粒子束所撞击的区和没有被光束照亮的带电粒子束所撞击的区之间的二次辐射中的差来确定光束在校准表面处的性质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中成像辅助设备包括纳米晶体金刚石。

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定光束在校准表面处的性质包括确定光束在校准表面处的定位。

4.根据权利要求3所述的方法，其中使带电粒子束扫描包括使用带电粒子束参考系将带电粒子束定位在校准表面上的点处，以及其中确定光束在校准表面上的定位包括确定光束在带电粒子束参考系中的定位。

5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括调整利用光束照亮的区的定位。

6.根据权利要求1所述的方法，其中确定光束在校准表面处的性质包括确定光束在校准表面处的形状。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从光束的路径移除成像辅助设备并且将工件放置在光束的路径中；以及

使用光束并且使用带电粒子束来处理工件或对工件成像。

8.一种观测带电粒子束系统的样本腔室中的光束的方法，该方法包括：

在样本腔室内部提供成像辅助设备，该成像辅助设备具有校准表面，该校准表面被配置成使得利用第一光束照亮校准表面上的经历被第二带电粒子束照射的任何区域会改变二次射束促使从校准表面发出的二次辐射的强度；

在二次射束照射校准表面的区并且引起来自该区的二次辐射的发射的同时利用第一射束照亮该区，其中二次辐射可能是光、二次电子或背散射电子；

检测二次辐射；

生成对应于作为时间的函数的二次辐射的强度的电子信号；以及

通过分析该电子信号来确定第一射束的对准性质的值。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括通过根据跨校准表面的图样使第二射束扫描来获取校准表面的二次辐射图像，并且其中在第二射束照射该区的同时利用第一射束照亮该区包括在第二射束扫描该区的同时利用第一射束照射该区。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

该校准表面的二次辐射图像包括叠加在该区上的第一射束的射束光斑的图像；以及

确定对准性质的值包括分析二次辐射图像和射束光斑的图像。

11.根据权利要求8所述的方法，其中该对准性质的值是在射束照射该区的同时第一光束的对准性质的第一值，并且其中该第一光束是由激光束系统生成的激光束，进一步包括：

使用该校准性质的第一值来计算对激光束系统的能够将第一射束的对准性质的值变成第二预选值的第一调整；

执行第一调整；以及

将样本定位在样本腔室内以使得被选择用于通过带电粒子束系统的后续分析和/或处理的样本位置邻近校准表面。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括将校准表面定位在样本腔室的优心高度处，以及其中：

该对准性质的第一值包括在第一射束照亮该区时第一射束的射束光斑在校准表面上的定位；

该对准性质的第二值是射束光斑在定位于优心高度处且邻近校准表面的样本上的定位；

该预先值包括样本位置的定位；以及

执行第一调整将第一射束移动成使得射束光斑近似在样本位置的中心。

13.根据权利要求12所述的方法，其中照亮校准表面的区包括使第一射束通过聚焦光学器件，该聚焦光学器件将第一射束指引且聚焦在校准表面上，并且进一步包括：

通过分析电子信号来确定在该区的照明期间聚焦光学器件的工作距离的值；

使用工作距离的值来计算带电粒子束系统的第二调整，该第二调整包括将把第一射束聚焦在近似优心高度处的工作距离的调整；以及

执行第二调整。

14.根据权利要求8所述的方法，其中提供成像辅助设备包括在邻近被选择用于通过带电粒子束系统的分析和/或处理的感兴趣区的位置处将成像辅助设备提供为设置在样本的表面上的薄层。

15.根据权利要求8所述的方法，其中该第一射束包括激光束并且二次辐射的发射包括二次电子、背散射电子的发射和/或由该区的阴极发光引起的可见光的发射。

16.根据权利要求8所述的方法，其中该成像辅助设备的材料在校准表面处的发射激光阈值功率：

大于在利用第二射束扫描该区期间第一射束的功率和第二射束的功率；以及

小于第一射束的功率和第二射束的功率的和。

17.一种带电粒子束系统，包括：

样本腔室；

设置在样本腔室内部并且具有校准表面的成像辅助设备；

第一子系统，其被配置成生成第一光束并且利用第一光束照亮校准表面；

第二子系统，其被配置成生成带电粒子束并且利用该带电粒子束照射校准表面；

检测器，其被配置成测量从校准表面发出的二次辐射的强度并且输出传达作为时间的函数的强度的值的电子信号；以及

计算设备，其被配置成通过分析电子信号来确定第一射束的一个或多个特性，

其中基于将校准表面的区域同时暴露给第一光束和带电粒子束来促使该暴露的区域以第一强度从该暴露区域发出二次辐射，以及

其中，基于在没有将该区域暴露给光束的同时将该区域暴露给带电粒子束来促使该暴露的区域以不同于第一强度的第二强度发出二次辐射。

18.根据权利要求17所述的系统，其中：

该第二子系统包括聚焦离子束柱、电子显微镜或其组合；以及

该第一子系统包括激光束装置和聚焦光学器件，该激光束装置被配置成生成作为激光束的第一射束，并且该聚焦光学器件被配置成将激光束从样本腔室内部的定位聚焦并指引到校准表面上。

19.根据权利要求17所述的系统，其中在校准表面处的成像辅助设备包括超纳米晶体金刚石。

20.根据权利要求17所述的系统，其中该成像辅助设备包括设置在包括第二材料的衬底上的第一材料层，并且该校准表面是该层的表面。