CN110729163B - 带电粒子束装置、以及用于操作带电粒子束装置的方法 - Google Patents

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Abstract

描述一种多束带电粒子束装置。所述多束带电粒子束装置包括：带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及消隐装置，所述消隐装置包括：用于所述第一子束的至少第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及屏蔽组件，所述屏蔽组件具有部分地或完全地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件。

Description

带电粒子束装置、以及用于操作带电粒子束装置的方法
技术领域
本公开的实施方式涉及一种带电粒子束装置、一种用于带电粒子束装置的多束消隐器、特别是一种多束单柱带电粒子束装置的每一子束的多束消隐器，以及一种用于操作带电粒子束装置的方法。本公开的实施方式特别涉及电子束检查(EBI)。
背景技术
带电粒子束装置在多个行业领域中具有许多功能，包括但不限于电子束检查(EBI)、在制造期间的半导体器件的临界尺寸(CD)测量、在制造期间的半导体器件的缺陷检查(DR)、用于光刻的曝光系统、检测装置、以及测试系统。因此，对在微米级和纳米级的范围内的样本的结构化、测试和检查存在很高需求。微米级和纳米级工艺控制、检查或结构化可以用带电粒子束(例如，电子束)完成，这种带电粒子束在带电粒子束装置(诸如电子显微镜)中产生和聚焦。与例如因短波长造成的光子束相比，带电粒子束提供优异的空间分辨率。
高吞吐量电子束检查(EBI)系统可以利用多束带电粒子束装置，诸如电子显微镜，这种装置能够在带电粒子束装置的单个束内产生、聚焦和扫描多个初级带电粒子束。可以由聚焦初级带电粒子束或子束的阵列对样本进行扫描，进而产生多个信号带电粒子束。各个信号带电粒子束可以映射为检测元件。
在高分辨率下单束电子检查的吞吐量达到极限。可以由多个电子束提供解决方案。一般，存在不同的方法，即，提供多个单束柱、具有多个带电粒子子束的单个柱、或具有多个带电粒子子束的多个柱。
带电粒子检查系统倾向于对样品或样本上的非导电区域进行充电。非导电区域的充电可能导致周围导电区域的成像特性的图像劣化。此外，敏感区域可能因电子束辐照而损坏。
鉴于上述，克服本领域中的至少一些问题的改善的带电粒子束装置和用于操作带电粒子束装置的改善的方法是有益的。
发明内容
鉴于上述，提供了一种带电粒子束装置、一种用于带电粒子束装置的针对多个束的消隐器、以及一种用于操作带电粒子束装置的方法。从权利要求书、说明书和附图，本公开的其它方面、益处和特征是显而易见的。
根据本公开的一个方面，提供了一种多束带电粒子束装置。所述多束带电粒子束装置包括：带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及消隐装置，所述消隐装置包括：至少用于所述第一子束的至少第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及屏蔽组件，所述屏蔽组件具有部分地或完全地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于操作带电粒子束装置的方法。所述方法包括：产生初级带电粒子束；从所述初级带电粒子束产生第一子束和从所述初级带电粒子束产生第二子束；使所述第一子束和所述第二子束跨样本进行扫描；用用于所述第一子束的第一消隐偏转器的第一偏转场消隐所述第一子束；以及屏蔽所述第一消隐偏转器的所述第一偏转场以减少对所述第二子束的串扰。
附图说明
因此，为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施方式获得上面简要地概述的本公开的更具体的描述。附图涉及本公开的实施方式，并且如下描述：
图1A示出了根据本文所述的实施方式的带电粒子束装置的示意图；
图1B示出了根据本文所述的实施方式的另一个带电粒子束装置的示意图；
图2示出了根据本文所述的实施方式的具有屏蔽组件的消隐装置的示意图，其中提供分束器和消隐装置；
图3A示出了根据本文所述的实施方式的具有屏蔽组件的消隐装置的示意图，其中提供分束器和消隐装置的另一个布置；
图3B示出了根据本文所述的实施方式的具有屏蔽组件的消隐装置的示意图，其中提供分束器和消隐装置的另一个布置；
图3C示出了根据本文所述的实施方式的具有屏蔽组件的消隐装置的示意图，其中提供消隐装置的又一个布置；
图4示出了根据本文所述的实施方式的消隐偏转器的示意图；
图5A和5B示出了根据本文所述的实施方式的静电多极装置(诸如消隐偏转器)的示意图；
图6示出了根据本文所述的实施方式的用于操作带电粒子束装置的方法的流程图；以及
图7A和7B示出了根据本公开的实施方式的可与根据本公开的实施方式的多束带电粒子束装置一起使用的束转储器的示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本公开的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例在附图中示出。在以下对附图的描述中，相同的附图标记表示相同的部件。仅描述了相对于各个实施方式的差异。每个示例以解释本公开的方式提供，并且不意味着对本公开的限制。另外，作为一个实施方式的一部分示出或描述的特征可以在其它实施方式上使用或与其它实施方式结合使用，以产生又一个实施方式。本说明书旨在包括这些修改和变化。
在不限制本申请的保护范围的情况下，在下文中，带电粒子束装置或其部件将被示例性地称为使用电子作为带电粒子的带电粒子束装置。然而，可以使用其它类型的初级带电粒子，例如离子。在由带电粒子束(也被称为“初级带电粒子束”)照射样本或样品时，产生可携带关于样本的形貌、化学成分和/或静电位等的信息的信号带电粒子，诸如次级电子(SE)。信号电子可以包括次级电子、后向散射电子和俄歇电子中的至少一种。信号带电粒子可以被收集并导向到传感器，例如闪烁器、引脚二极管等。
根据本文所述的实施方式，针对电子束成像设备(例如电子束检查设备)，可能提供了对样品或样本上的非导电区域的充电。提供一种多束消隐器，其中初级带电粒子束或子束可以单独地消隐。束消隐装置可以使电子束消隐和未消隐。每个子束可以是可单独地控制的，以最大化吞吐量。与例如用于光刻的束消隐器相比，该装置应当是快速的，即，使束在微秒范围内(即，小于扫描单行的时间标度)消隐。另外，消隐一个子束不应影响用其它子束获得的图像，即，在束消隐元件之间不应存在串扰。
根据本公开的实施方式，提供了具有源(即，单个源)的带电粒子束柱。在带电粒子束柱(例如，具有多个子束的单个柱)内产生多个带电粒子子束，即初级带电粒子子束。多个带电粒子子束在样本上进行扫描。特别地，在扫描绝缘体与待检查的区域之间的边界处的区域时，可以使多个子束中的一个跨绝缘体进行扫描，同时使多个子束中的另一个跨待检查的区域进行扫描。在跨绝缘体(例如强绝缘体)进行扫描的情况下，可能发生对样本的充电。对样本的充电可能导致待提供的图像中的充电伪像。因此，可以消隐跨绝缘体扫描的一个或多个子束。可以提供其它束的扫描。
根据一个实施方式，提供一种多束带电粒子束装置。该装置包括：带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及消隐装置，所述消隐装置包括：用于所述第一子束的至少第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及屏蔽组件，所述屏蔽组件具有至少部分地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件。所述屏蔽组件被配置为减少用于第一子束的第一消隐偏转器对第二子束(即，与第一子束不同的子束)的串扰。
图1A示出了根据本文所述的实施方式的带电粒子束装置100的示意图。带电粒子束装置100可以是电子显微镜，诸如扫描电子显微镜(SEM)。带电粒子束装置100包括具有柱壳101的柱。
带电粒子束装置100包括：带电粒子源20，所述带电粒子源被配置为发射(初级)带电粒子束14；聚光透镜布置110；孔隙布置120，所述孔隙布置被配置为产生初级带电粒子束14的两个或更多个子束14A、14B、14C；以及多极布置130，所述多极布置130被配置为作用在两个或更多个子束14A、14B、14C上，特别是单独地作用在第一子束和第二子束上。孔隙布置120包括多个开口122。多极布置130可以被配置为作用在两个或更多个子束上。聚光透镜布置110可以包括磁性聚光透镜或静电聚光透镜，或组合的磁性静电聚光透镜。子束的放大倍率和/或电流可以由聚光透镜布置控制。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，聚光透镜布置包括一个或多个聚光透镜，诸如单个聚光透镜或两个或更多个聚光透镜。聚光透镜布置可以被配置为提供具有交叉的束路径和/或没有交叉的束路径。聚光透镜布置110可以具有可调整的透镜激励装置，以用于进行改变焦距和改变孔隙布置120的照射角度中的至少一个。例如，聚光透镜布置可以设有用于焦距改变的可控制的透镜激励装置，以使得能够实现可变源放大和/或缩小。另外地或替代地，聚光透镜布置可以设有可控制的透镜激励装置，以用于控制孔隙布置和/或多极布置(例如，偏转器阵列)的照射角度。在一些实施方式中，聚光透镜布置110可以提供孔隙布置120的基本上平行的照射。
孔隙阵列120将带电粒子源发射的初级束分离为初级子束。孔隙阵列可以被认为是分束器的一部分，并且可以例如处于接地电位。分束器将“主”束分成多个子束。多极布置130可以将子束引导到物镜的彗差自由平面。孔隙布置120中的开口以及因此子束可以以阵列形式或环形形式布置。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以提供一个单带电粒子源。带电粒子源20可以是高亮度枪。例如，带电粒子源20可以选自包括以下项的组：冷场发射器(CFE)、肖特基发射器、TFE或其它高亮度电子束源。源可以处于-30kV的电位，并且发射电子由提取电极和保持接地的阳极加速到30keV的能量。源可以被配置为提供达～40mrad的角度的均匀照射，例如，在30kV提取电压下。
聚光透镜布置110用(初级)带电粒子束14(诸如电子束)照射孔隙布置120。所得的两个或更多个子束14A、14B和14C可以使用多极布置130的偏转器6A、6B和6C偏转，使得两个或更多个子束14A、14B和14C看起来像来自不同的源。例如，子束的电子看起来是从带电粒子源20的垂直于光轴4的平面21中的不同位置发射的。如图1A所示，源提供的电子看上去像来自虚拟源。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，束分离器114，即将初级子束与信号子束分开的分离器，可以由磁性偏转器或磁性偏转器和静电偏转器的组合(例如，维恩滤波器)提供。扫描偏转器12可以使束或子束在样本8的表面上进行扫描。初级子束，即两个或更多个子束，使用共同物镜聚焦在样本或样品8上。初级子束可以穿过物镜10中的一个开口。样品8设置在样品台7上，样品台7可以被配置为在垂直于光轴4的至少一个方向上移动样品8。由于偏转器6A-6C(例如，静电多极装置)和物镜10的组合作用，在样本或样品8上产生多个斑点(束源2的图像)，每个斑点对应于一个子束。
本文提到的“样品”或“样本”包括但不限于半导体晶片、半导体工件、以及其它工件，诸如存储器盘等。本公开的实施方式可应用于沉积有材料的任何工件或结构化的任何工件。在由电子束照射样品8时，产生可携带关于样品的形貌、化学成分和/或静电位等的信息的信号带电粒子，诸如次级电子(SE)。信号带电粒子可以被收集并导向到检测器装置，该检测器装置可以是传感器，例如闪烁器、引脚二极管等。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，物镜10可以是静电磁性复合透镜，特别是具有将柱内的能量从柱内的高能量减少到较低着陆能量的静电透镜。从柱能量到着陆能量的能量减少可以是至少10倍，例如至少30倍。
在一些实施方式中，可以提供包括提供给样品8的电位的减速场。根据可与本文所述的其它实施方式组合的又一些实施方式，可以提供其中柱处于接地电位而带电粒子源20和样品8处于高电位的配置。例如，柱部件的大部分或全部可以以接地电位提供。
例如，如图1A所示，可以使用共同扫描偏转器使多个或所有初级子束跨样品8的表面进行扫描。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，扫描偏转器12可以在物镜10内或靠近物镜10。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，扫描偏转器12可以是静电和/或磁性八极。
图1A中所示的带电粒子束装置100包括信号电子光学器件。从样品8释放或后向散射的粒子形成携带关于样品8的信息的信号子束。该信息可以包括关于样品8的形貌、化学成分、静电位等的信息。使用束分离器114使信号子束与初级子束分离。可以任选地提供束弯曲器(未示出)。例如，束分离器可以包括至少一个磁性偏转器、维恩滤波器或任何其它装置，其中例如由于取决于速度的洛伦兹力，电子被引导远离初级束。
图1B示出了包括初级子束与信号子束之间的束分离装置的柱的另一个束路径。束分离器114可以被提供作为磁性偏转器。提供另一个磁性偏转器115。两个磁性偏转器使子束在相反方向上偏转。子束可以由第一磁性偏转器115倾斜，并且由第二磁性偏转器与物镜的光轴4(例如，图1A和1B中的垂线)对准。信号子束通过物镜向上返回到束分离器114，束分离器将信号子束与初级子束分离。
信号子束可以由聚焦透镜172聚焦。聚焦透镜172将信号子束聚焦在检测器组件170的检测器元件(诸如传感器、闪烁器、引脚二极管等)上。例如，检测器组件可以包括：第一传感器，用于检测由第一子束产生的第一信号子束；以及第二传感器，用于检测由第二子束产生的第二信号子束。根据其它实施方式，可以由能够校准放大和旋转的透镜系统来执行次级子束的聚焦。根据一些实施方式，一个或多个偏转器174、176沿着信号子束的路径提供。
根据本文所述的实施方式，多子束柱设有多个束，诸如两个或更多个，或5个或更多个，或8个或更多个，根据一些示例，多达200个。多子束柱被配置为使得多子束柱也可以排列在多柱系统中。
根据本文所述的实施方式，在样本(例如，晶片)上的间距，即在样本上两个初级子束之间的最小距离，可以是10μm或更大，例如40μm至100μm。因此，实施方式提供了一种多束装置，这种装置在一个电子光学柱内产生合理数量的初级电子子束，其中减小了在子束行进通过该柱时在子束之间的串扰。
根据本公开的实施方式，提供了一种多束消隐器。图1A示出了消隐装置150。消隐装置150可以使各个子束消隐。例如，图1A示出了子束14A、14B和14C，其中子束14B被消隐，而其它子束未消隐。图1A示出了在孔隙布置120下游(例如，紧接在其之后)的消隐装置150。消隐装置150包括多个消隐器。图1A示例性地示出了消隐器15A、15B和15C。例如，消隐器可以布置在阵列或环上。阵列形式或环形形式对应于孔隙布置120中的开口122的阵列形式或环形形式(或其它形式)。消隐器可以使每个子束关闭和打开。如果束被消隐，那么它可以径向向外朝向束阑160偏转。束阑可以具有一个或多个束转储器。
根据本公开的实施方式，消隐装置包括屏蔽组件155。屏蔽组件减少或避免串扰。一个束的消隐器具有减少的或基本上不会有(<104个数量级减少)对另一个子束或另一个子束(例如，相邻子束)的偏转的影响。根据本文所述的实施方式，消隐装置的消隐器是快速的，并且在用于诸如EBI系统的成像系统时，由消隐器产生的场的影响受到极大地抑制。因此，例如不具有显著减少的消隐器串扰的光刻系统的消隐装置可能不适合于EBI。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，用于EBI多束系统的消隐装置，特别是具有单独的子束消隐的消隐装置，提供子束的快速消隐。例如，子束可以在10μs或更短的时间内消隐。例如，消隐偏转器，例如用于第一子束的第一消隐偏转器和用于第二子束的第二消隐偏转器，可以用由多个线提供到偏转器元件(例如，电极)的信号控制。这些线向偏转元件提供电信号。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，线可以是高导电和低电容的线。例如，线和偏转器元件(即，偏转电极)的组合的电容可以是100pF或更低。线(或导体)的电阻可以是200欧姆或更低。根据另外实施方式，瞬态信号可以被界定为在μs区域内。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，用于第一子束的第一消隐偏转器和/或用于第二子束的第二消隐偏转器由具有低电阻和低电容的线或导体控制。
本公开的实施方式提供了一种多束检查柱，其中子束可以单独地关闭和打开。如图2中示例性地示出的那样，可以提供消隐装置150的微消隐器。每个微消隐器被配置为产生每一子束的静电偶极子场。当被激活时，静电偶极子场使子束消隐，即，引导子束远离初级路径转入束转储器或孔隙，使得被消隐的子束不再到达晶片。包括根据本公开的实施方式的屏蔽组件允许消隐操作不影响由未消隐的子束产生的图像。未消隐的子束保留在其原始路径上。
根据本公开的实施方式，并且如图1A中示例性地示出，消隐装置150可以靠近分束器放置(在分束器的长度的5倍至15倍内，例如10倍，诸如0.5*10＝5mm)。分束器和消隐装置之间的小距离减少对准困难并可能消除两个元件之间的对准偏转器。
根据另外实施方式，消隐装置可以沿着光轴设于与分束器相同的位置。例如，可以提供多极元件，并且在子束位置周围提供多个电极。一些电极可以用于束消隐，并且一些电极可以用于束拆分，即分别在样本上产生多个带电粒子斑点或产生两个或更多个虚拟带电粒子源。根据可与本文所述的其它实施方式组合的另一实施方式，消隐偏转器，例如第一消隐偏转器，包括多极装置，以用于将第一子束与第二子束分开并用于消隐第一子束。根据另外附加或替代修改，可以控制多极装置以另外地产生像差校正场，例如，用于校正六极场或用于校正像散。
包括孔隙组件和消隐装置的布置的示例性实施方式在图2中示出。分束器，例如孔隙布置和偏转器，可以由第一晶片201提供。例如包括束消隐器的静电偏转器的有源部件可以由晶片203提供。晶片203可以例如通过晶片202物理地连接到分束器。例如，可以每一子束提供一个孔222。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以提供第四晶片204。第四晶片204还可以每一子束具有另外的孔242。4个晶片可以精确地定位并粘结在一起，例如，其中每一晶片的横向精度<5微米。晶片202中的孔222和晶片204中的孔242可以包括导电材料或可由导电材料组成。晶片202和204可以接地。导电材料可以充当消隐的束与相邻束之间的静电串扰的屏障。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以在第一晶片上提供消隐装置，并且可以在第二晶片上或由第二晶片提供屏蔽元件，诸如第二(另外)屏蔽元件。第二屏蔽元件和/或第三屏蔽元件可以具有第一孔径，并且可以进一步包括用于子束(例如，第一子束)的一个或多个第一孔隙，第一孔隙具有与第一孔径不同的第一孔隙直径。
根据一些实施方式，晶片202和/或晶片204可以具有与有源消隐元件相同的长度(晶片厚度)，并且可以由硅晶片制成。这可以使制造变得更容易。另外地或替代地，并且如针对第四晶片204示例性地示出，可以提供孔隙244。孔隙244例如在孔242之外另外地提供。图2示出了在晶片204的上侧(一侧)处的孔隙244。孔隙244可以提供在第一侧、第二侧或两侧。孔隙被配置为进一步减少串扰。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，孔隙可以比晶片的束限制孔隙大至少1.5倍。
图2示出了具有偏转器211和孔隙214的第一晶片201。晶片202中的孔222和晶片204中的孔242提供屏蔽组件155的屏蔽元件245以减少串扰。晶片203包括消隐偏转器231，以使束朝着在消隐装置下游的束转储器偏转。另外，提供屏蔽元件255。
分离动态和静态电信号是有益的。因此，根据本公开的一些实施方式，可以提供分束器的偏转器211和消隐装置的消隐偏转器231。偏转器211上的电压可以是恒定的，并且消隐偏转器可以用于将子束转向到束转储器。例如，与分束器相比，消隐器可以具有更强的偏转场。具有更强的消隐偏转器是有益的，因为束转储器可能位于足够远离初级子束的位置，例如，以避免靠近子束的区域被污染和/或被充电。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，与偏转器211的电极相比，消隐偏转器231的消隐电极可以更靠近地在一起。例如，本文所述的实施方式可以在消隐偏转器231的电极之间具有1mm或更低、诸如0.5mm或更低、特别是0.25mm或更低的开口。另外地或替代地，消隐装置可以使用更大的电压。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的另外的实施方式，分束器和消隐装置的布置可以偏离关于图2解释的示例。例如，可以不提供第二晶片202，并且晶片201和晶片203可以彼此直接地结合。另外地或替代地，晶片可以是未附接的(未粘结的)，并且可以在相邻晶片之间提供真空。
图3A示出了可与本文所述的其它实施方式组合的实施方式，其中消隐装置150在分束器330的上游。可以提供另外的束限制孔隙344。束限制孔隙可以减少或防止杂散电子落在消隐偏转器231上。
根据本文所述的实施方式，可以为每一子束提供分束器的偏转器和消隐偏转器。例如，图3A示出了消隐偏转器231。消隐偏转器包括产生偶极场的电极，以引导子束朝向可在下游提供的束阑或束转储器(参见例如图1A)。束限制孔隙344提供用于减少消隐偏转器的污染和/或充电。提供在屏蔽元件255处的孔242。屏蔽元件255减小在子束之间的串扰。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，消隐偏转器提供在屏蔽元件之间和/或可以被屏蔽元件环绕。例如，可以在提供在屏蔽元件处的孔中提供消隐偏转器。根据各种实施方式，例如，当带电粒子源的发射器尖端在样本上成像时，分束器可以在样本的平面中分离子束。换句话说，可以在带电粒子源的平面中产生虚拟源。另外，根据各种实施方式，分束器可以由单独地作用在柱中的子束上的多个多极布置提供，由作用在子束上的透镜提供，或由透镜和多极布置的组合提供。例如，透镜可以布置在初级带电粒子子束的焦平面中。根据一些实施方式，透镜可以是加速透镜。
可以参考图3B描述消隐装置的另一个示例。分束器的偏转器211和消隐偏转器231可以由屏蔽元件255环绕。如上所述，消隐偏转器和分束器的偏转器可以彼此电隔离和/或可以提供不同的物理实体。另外，分束器的偏转器可以形成消隐装置的一部分。例如，电极可以用作分束器的偏转器的一部分并用作消隐偏转器231的一部分。如果通过消隐产生串扰，那么可以通过多极分析来表示串扰。典型地，最大分量将是偶极子或四极(消像散)串扰。如果如图3B中示例性地示出的偏转电极被提供为八极，那么这一情况可以得到校正。
如图3B所示，消隐装置可以是分束器的一部分。偏转器211可以被操作来用于分束，或可以与消隐偏转器231一起被激活以用于消隐子束，特别是用于单独地消隐子束。
如图3C所示，消隐装置可以沿着光轴处于与分束器相同的位置(相同z位置)。偏转器可以被操作来用于分束，或可以作为消隐偏转器231被激活以用于消隐子束，特别是用于单独地消隐子束。用于消隐和分束的场可以叠加。另外，可以使用在z位置处在同一平面中具有各种位置的不同偏转器。一些偏转器可以充当消隐偏转器，并且一些偏转器可以充当分束偏转器。例如，可以提供具有屏蔽元件的多极装置。根据又一些附加或替代修改形式，可以控制多极装置以另外地产生像差校正场，例如，用于校正六极场或用于校正像散。
图4中示意性地示出了消隐偏转器231的电极布置。图4示出了沿着子束的光轴的视图。消隐电极412可以连接到控制器以偏置到相反电位。例如，上部消隐电极412可以具有约+100V的电压，并且下部消隐电极412可以具有约-100V的电压。提供反对称电压分布。与具有单个电极的消隐偏转器相比，这可能是有益的，因为反对称布置在消隐的束中产生较少像散。因此，束转储器或束阑的大小可以减小。另外，与具有例如以接地为基准的电压的单个电极相比，正电压和负电压降低整体电压。因此，可以用降低的绝对电压实现用于束消隐的类似的偏转角，从而降低电弧放电的风险和/或提供更容易的真空馈通。消隐偏转器231还可以包括调整电极414。调整电极可以允许在消隐或成像期间进行束调整。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，提供在消隐偏转器和/或调整偏转器之间或提供用于支撑消隐偏转器和/或调整偏转器的绝缘体可以涂覆有薄碳层。例如，该层的厚度可以是100nm或更低和/或5nm或更高，特别是50nm或更低。薄碳层提供高电阻层并允许减少在绝缘体上的电荷累积。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，消隐装置包括具有碳涂层的绝缘体。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的本公开的实施方式，消隐电极412可以形成约120°的弧。例如，弧可以是至少100°和/或最大140°。对应偶极场具有减少的六极部件或没有六极部件。这可以进一步减小消隐束的束轮廓的大小并允许减小束转储器或束阑的大小。
本公开的实施方式包括屏蔽组件，屏蔽组件具有包围消隐偏转器的屏蔽元件、在消隐偏转器上游和/或下游的屏蔽元件、以及屏蔽孔隙(即，与屏蔽元件中的孔相比具有减小的开口直径的孔隙)中的一个或多个。例如，第一屏蔽元件可以至少部分地包围第一子束的消隐偏转器，并且屏蔽组件可以进一步包括在第一消隐偏转器上游(和/或下游)的至少第二屏蔽元件，例如第二屏蔽元件或第二屏蔽元件和第三屏蔽元件。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的又一些实施方式，消隐装置可以具有沿着光轴的250μm或更大、例如400μm或更大的长度。具有屏蔽组件的消隐装置的长度进一步改善了串扰减少。
因此，与已知消隐器相比，串扰可以被减少了至少一个数量级，并且可以小于0.1％或甚至小于0.01％。因此，一个子束的消隐不会影响相邻子束。另外，本文示出的静电偏转器是快速的。这两个优点对于电子束检查系统特别有用，其中提供用一个柱内的多个子束对样本或样品的成像。
图5A示出了可在本文所述的实施方式中使用的静电多极装置500。静电多极装置500可以是消隐装置150的一部分，并且可以为子束提供消隐偏转器231。例如，静电多极装置500可以被提供为八极装置。然而，在一些实施方式中，多极装置500可以具有少于或多于八个电极。
多极装置500包括支撑装置505，支撑装置至少部分地涂覆有高电阻层510。在一些实施方式中，仅支撑装置505的面向光轴的表面涂覆有高电阻层。在一些实施方式中，支撑装置505的可垂直于光轴延伸的一个或多个侧表面涂覆有高电阻材料。在一些实施方式中，支撑装置505的整个外表面可涂覆有高电阻材料，从而可以减少或完全地避免多极装置表面上的表面电荷累积。
根据可任选地提供用于本文所述的实施方式的其它实施方式，消隐偏转器可涂覆有薄碳层，例如，具有10μm或更小、诸如100nm或更低、诸如约20nm的厚度。薄碳层具有高电阻，以允许保持用于消隐的电压并进一步允许不需要的电荷(来自杂散电子的偶发电流)逐渐耗尽。例如，支撑装置的外表面可以完全地覆盖有诸如碳的高电阻材料的薄层，其中层厚度可以在5nm和100nm之间的范围内。或者，高电阻层可以是50nm或更低。
在可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式中，支撑装置505包括硅晶片和/或由绝缘材料制成的底板。在一些实施方式中，支撑装置505至少部分地涂覆有绝缘材料，绝缘材料可以至少部分地涂覆有高电阻层。特别地，可以将高电阻层涂覆到绝缘表面上。这种布置可以保证经由高电阻层提供各个电触点之间的预定电阻。
在图5A中所示的实施方式中，支撑装置505包括用于带电粒子束的开口，其中开口的至少柱形内表面涂覆有高电阻层510。因此，高电阻层510的主表面540平行于光轴A延伸，并且可以完全地包围光轴A，而沿着周向方向无任何间隙或间断。
在可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式中，开口的柱形内表面在光轴A的方向上延伸超过0.2mm和/或小于5mm，特别是超过0.5mm和/或小于2mm。换句话说，高电阻层510可以平行于光轴延伸超过0.2mm和/或小于5mm。因此，在传播方向上基本上均匀的多极电场可以在多于0.2mm的距离上作用于带电粒子束。通过在开口内提供长的传播距离，可以减少可能存在于开口的入口处和出口处的边缘场的影响。
图5A中所示的静电八极装置包括八个电触点，其中每个电触点在相关联的周向位置处接触高电阻层510。周向位置可以以45°的规则间隔隔开。电触点中的至少一个，例如，第一电触点521和/或第二电触点522，可以提供作为导线，这些导线在径向方向上朝向高导电层或在高导电层上方延伸。
在一些实施方式中，电触点521、522可以提供在支撑装置505的至少一个侧表面上，例如，提供在朝向开口的入口侧(参见图5B)的表面上和/或提供在朝向开口的出口侧154(参见图5B)的表面上。侧表面可以预覆有高电阻材料。
如在图5B的剖视图中可以看到，在一些实施方式中，至少一个电触点包括在柱形开口的入口侧(上游侧)处径向延伸的第一导线551和在柱形开口的出口侧154(下游侧)处以对应的角位置径向延伸的第二导线553。第一导线和第二导线都可以在第一周向位置531处接触高电阻层510。在操作期间，第一导线和第二导线可以连接到第一电位P1。通过在开口的相对侧为第一电触点521提供与高电阻层接触的两条导线，高电阻层510的主表面540可以从入口侧到出口侧在第一周向位置531处保持在基本上恒定的电位P1。可以在第二周向位置532处提供第二电位P2。如上所述，根据一些实施方式，第一电位P1和第二电位P2可以是反对称的。
根据本公开的实施方式，可以通过单独地消隐带电粒子束来为多束带电粒子束装置提供电荷控制。用于多束带电粒子束装置的单独消隐增加了吞吐量，特别是对于电子束检查、即晶片检查来说。
带电粒子子束消隐可以通过消隐装置提供，并且特别是通过消隐装置结合束转储器提供。束转储器可以提供用于带电粒子子束的阱，并且有益地捕获初级子束的电子。另外，减少初级子束的逃逸电子以及逃逸的次级电子或后向散射电子的数量改善了多束带电粒子束装置的性能。
常见的束转储器的示例可以包括法拉第杯。法拉第杯可以用于测量进入法拉第杯的电流。然而，法拉第杯可能不适用于作为多束带电粒子束装置的束转储器。
根据本公开的实施方式的用于多束带电粒子束装置的带电粒子束转储器包括环形主体，该环形主体具有内周壁，该内周壁限定可供初级带电粒子子束穿透的开放环带，该环形主体具有外周壁和底壁。另外，提供部分地提供在环形主体上方的环形电极。环形电极具有内周侧和外周侧，其中内周侧在环形主体的内周壁的半径外。
图7A和图7B中所示的束转储器160包括环形主体。内周壁640提供中心开口。未消隐的子束(例如，子束14A)可以穿过中心开口。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以在中心开口中提供具有用于单独子束的开口的孔隙板。消隐的子束，例如子束14B，进入环形开口。环形开口可以提供在环形主体的内周壁640与环形电极610的内周侧之间。环形电极610可以包括内周侧和与之相对的外周侧612。与束转储器160的长度(例如，沿着光轴的长度)相比，环形开口，即提供在直径642与直径618之间的开口可以是小的。例如，束转储器160或环形主体的长度分别可以是环形开口的宽度((直径618-直径642)乘以0.5)的至少五倍。
根据本公开的实施方式，术语“环形”和/或“环带”不界定来描述圆形结构。几何形状也可以是呈略椭圆形或多边形的，例如六边形或方形。环形结构可以被描述为环形，其中主体具有外周壁和内周壁，该内周壁在结构中限定开口。典型地，旋转对称形状可能是有益的。因此，圆形形状可能是优选的，因为它提供了最高阶旋转对称性。
根据一些实施方式，环形主体具有内周壁640、外周壁620和底壁630。底壁可以在环形主体的底侧封闭环形主体。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，底壁具有倾斜表面。倾斜表面可以径向向外倾斜。倾斜的、即特别地成角度的束转储器的底部可以用于将后向散射的电子或次级电子径向向外引导，以防止后向散射的电子或次级电子逸出束转储器。
如图7A和7B所示，环形电极610的外周侧612延伸超出环形主体的外周壁的半径。或者，环形主体的外周侧可以延伸到环形主体的外周壁的半径。环形电极部分地封闭环形主体的上侧，例如，以将带电粒子捕获在束转储器中。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，电极650提供在环形主体内。电极可以是环形的，即柱形或环形。电极可以完全地或部分地提供在环形电极下方。如图7B所示，电极650连接到电源652。电源被配置为将电极偏置到正电位，例如400V或更低，诸如约200V。电极，诸如环形电极，有助于通过产生偏转电子的电场来收集电子，诸如次级或后向散射电子。可以由环形电极610和环形主体的壁将电极650的电场与外部屏蔽。
由于消隐的束被约束在环形主体中并具有高能量，因此它行进到环形主体的底部而不撞击侧壁。在束转储器的可具有倾斜部分632的底部(例如，底壁630)处，初级子束与材料相互作用并产生通常能量大于0eV且角度为0°到90°的次级和/或后向散射电子。束转储器的长窄几何形状仅允许具有低径向角度的电子逃逸。如上所述，倾斜部分632可以增加径向角。为了减少从束转储器逃逸的电子的数量，提供由电极650产生的电场。几何结构和电极650的组合允许捕获高达几kV的电子。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，至少底壁630或例如底壁和内周壁640可由绝缘支撑件支撑。绝缘支撑件允许分别测量撞击在底壁或底壁和内周壁640上的子束的束电流。束电流的测量对于带电粒子束装置的对准特别有益。在测量子束电流时，子束可以被偏转到束转储器中。可以估计子束电流以确定子束是否例如撞击在底壁上。例如，可以通过验证子束是否撞击底壁来调整子束的偏转角。因此，用于操作带电粒子束装置的方法可以包括：产生初级带电粒子束；从初级带电粒子束产生第一子束和从初级带电粒子束产生第二子束；使第一子束和第二子束跨样本扫描；以及用第一消隐偏转器的第一偏转场将第一子束导向到带电粒子束转储器的环形主体中。另外，该方法可以包括通过测量束转储器中的第一子束的电流来校准偏转角以将第一子束导向到束转储器中。
根据本公开的实施方式，束转储器的环形形状和/或在束转储器的上侧处的开口的环形形状使得多束带电粒子束装置的不同子束能够容易地偏转到束转储器中。另外，环形主体中的环形电极便于在环形主体中收集电子以用于多束应用。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，环形形状可以特别地有益于具有提供在环上的开口的孔隙布置，即特别地有益于提供在环上的不同子束。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，可以在孔隙布置和/或分束器的下游提供较深的束转储器。例如，可以在沿着光轴的位置处提供束转储器，使得未计划的子束和消隐的子束具有仅几mrads(例如，10mrads或更低)的偏转。另外，另外地或替代地，束转储器可以在未计划的子束的共同交叉的位置或未计划的子束靠近在一起的位置处。
根据另外可选实施方式，环形主体的内表面可涂覆有减少后向散射或次级粒子的产生的材料。可以减少可能从束转储器逃逸的粒子的量。
另外，如本文所述的束转储器可以与具有如本文所述的屏蔽组件的消隐装置组合。根据一些实施方式，束转储器还可以提供用于具有单带电粒子束的单束应用，例如，在样本上扫描的单带电粒子束，诸如SEM。
包括具有屏蔽组件的消隐装置和/或束转储器的本公开的一些实施方式可以涉及多束应用或多子束应用，其中两个或更多个带电粒子束(诸如电子束)在一个柱中被导向。可以使多个束或子束在样本上扫描。样本可以是晶片，例如在半导体制造期间的晶片。可以单独消隐束或子束。应用可以包括来自下组的一个或多个应用：电子束检查(EBI)、热点(HS)检查、临界尺寸(CD)应用、缺陷检查(DR)应用、掩模检查和光刻。光刻可能不会进行信号子束检测或进行不复杂的信号子束检测。然而，也可以将各个子束的束消隐应用于此类其它应用，例如，光刻。另外，多束带电粒子束装置的应用可以包括生物医学和生物学应用
本公开的实施方式还可以涉及用于操作带电粒子束装置的方法。该方法包括：产生初级带电粒子束；从初级带电粒子束产生第一子束和从初级带电粒子束产生第二子束；使第一子束和第二子束跨样本扫描；用第一消隐偏转器的第一偏转场将第一子束导向到带电粒子束转储器(特别是根据本公开的实施方式的带电粒子束转储器)的环形主体中。电子可以被吸引向束转储器的环形主体中的电极650。另外，根据本文所述的方面、细节和修改形式，可以捕集带电粒子束装置。
高吞吐量电子束检查(EBI)系统可以利用多束带电粒子束装置，诸如电子显微镜，其能够在带电粒子束装置的单柱内产生、聚焦和扫描多个初级带电粒子束或子束。可以通过聚焦的初级带电粒子子束阵列扫描样本，这又产生多个信号带电粒子束或子束。可以将各个信号带电粒子子束映射为一个或多个检测元件。例如，可以轴上或如图1A所示的那样离轴检测信号带电粒子子束。根据本文所述的实施方式，提供具有屏蔽组件155的消隐装置150(参见图1A)。屏蔽组件减少了消隐子束对相邻子束的串扰。另外，偏转器或多极装置(参见例如图4、5A和5B)可以是静电的，并且可以设计用于快速消隐。
根据用于操作带电粒子束装置的方法的实施方式，可以提供子束的消隐，即，多个子束中的一个或多个子束的单独消隐，如图6中示例性地示出的。例如，用带电粒子源20(参见图1A)产生初级带电粒子束(参见框602)。由孔隙布置120产生多个子束。例如，如框604所示，从初级带电粒子束产生第一子束并从初级带电粒子束产生第二子束。使第一子束和第二子束跨样本扫描(参见框606)。例如，第一子束和第二子束可以通过图1A中所示的扫描偏转器12以同步方式扫描。消隐子束，例如，偏转于束转储器中。如框608所示，可以用用于第一子束的第一消隐偏转器的第一偏转场偏转或消隐第一子束。屏蔽第一消隐偏转器的第一偏转场(参见框610)以减少对第二子束的串扰。因此，可以消隐在绝缘体上扫描的一个或多个子束。可以提供其它束的扫描。
如上所述，根据一些实施方式，第一偏转场由施加到第一消隐偏转器的反对称电位产生。
虽然前述内容针对的是本公开的实施方式，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其它和进一步实施方式，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (22)

1.一种多束带电粒子束装置，包括：
带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；
孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及
消隐装置，所述消隐装置包括：
用于所述第一子束的第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及
屏蔽组件，所述屏蔽组件具有部分地或完全地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件，所述第一消隐偏转器被提供在所述第一屏蔽元件的孔内。
2.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，其中所述屏蔽组件被配置为减少所述第一消隐偏转器对所述第二子束的串扰。
3.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，所述屏蔽组件进一步包括：
在所述第一消隐偏转器上游的用于所述第一子束的第二屏蔽元件。
4.如权利要求3所述的多束带电粒子束装置，其中所述消隐装置提供在第一晶片上，并且所述第二屏蔽元件提供在第二晶片上或由所述第二晶片提供。
5.如权利要求4所述的多束带电粒子束装置，进一步包括：
多极布置，所述多极布置被配置为单独地作用在所述第一子束和所述第二子束上，其中所述多极布置提供在第三晶片上，并且其中所述第一晶片、所述第二晶片和所述第三晶片以任意次序彼此堆叠。
6.如权利要求3所述的多束带电粒子束装置，其中所述第二屏蔽元件具有第一孔径，并且进一步包括用于所述第一子束的一个或多个第一孔隙，所述第一孔隙具有与所述第一孔径不同的第一孔隙直径。
7.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，所述屏蔽组件进一步包括：
在所述第一消隐偏转器下游的用于所述第一子束的第三屏蔽元件。
8.如权利要求7所述的多束带电粒子束装置，其中所述第三屏蔽元件具有第二孔径，并且进一步包括用于所述第一子束的一个或多个第二孔隙，所述第二孔隙具有不同于所述第二孔径的第二孔隙直径。
9.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，其中所述第一消隐偏转器包括用于将所述第一子束与所述第二子束拆分的多极装置。
10.如权利要求9所述的多束带电粒子束，其中所述第一子束和所述第二子束的所述拆分提供样本上的分离的子束位置，和/或提供垂直于光轴的平面中的所述第一子束和所述第二子束的虚拟源。
11.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，进一步包括：
多极布置，所述多极布置被配置为单独地作用在所述第一子束和所述第二子束上。
12.如权利要求11所述的多束带电粒子束装置，其中所述多极布置提供在第三晶片上。
13.如权利要求11所述的多束带电粒子束装置，其中所述多极布置和所述消隐装置提供在第一晶片上。
14.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，其中所述消隐装置具有沿着光轴的250μm或更大的长度。
15.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，进一步包括：
用于所述第一子束和所述第二子束的束转储器。
16.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，进一步包括：
检测器组件，所述检测器组件具有：第一传感器，用于检测由所述第一子束产生的第一信号子束；以及第二传感器，用于检测由所述第二子束产生的第二信号子束。
17.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，其中所述屏蔽组件进一步包括在所述第一消隐偏转器上游的用于所述第一子束的第二屏蔽元件、以及在所述第一消隐偏转器下游的用于所述第一子束的第三屏蔽元件。
18.如权利要求1所述的多束带电粒子束装置，其中所述第一屏蔽元件在所述第一消隐偏转器的平面中完全包围所述第一消隐偏转器。
19.一种多束带电粒子束装置，包括：
带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；
孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及
消隐装置，所述消隐装置包括：
用于所述第一子束的第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及
屏蔽组件，所述屏蔽组件具有部分地或完全地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件，其中所述第一消隐偏转器包括具有100°或更大的弧度的电极。
20.一种多束带电粒子束装置，包括：
带电粒子源，所述带电粒子源被配置为发射初级带电粒子束；
孔隙布置，所述孔隙布置具有开口，所述孔隙布置被配置为至少产生所述初级带电粒子束的第一子束和第二子束；以及
消隐装置，所述消隐装置包括：
用于所述第一子束的第一消隐偏转器和用于所述第二子束的第二消隐偏转器；以及
屏蔽组件，所述屏蔽组件包括：部分地或完全地包围所述第一消隐偏转器的第一屏蔽元件、用于所述第二子束并部分地或完全地包围所述第二消隐偏转器的另外的第一屏蔽元件、用于所述第二子束并在所述另外的第一消隐偏转器上游的另外的第二屏蔽元件、以及在所述另外的第一消隐偏转器下游的用于所述第二子束的另外的第三屏蔽元件。
21.一种用于操作带电粒子束装置的方法，包括：
产生初级带电粒子束；
从所述初级带电粒子束产生第一子束和从所述初级带电粒子束产生第二子束；
使所述第一子束和所述第二子束跨样本进行扫描；
用用于所述第一子束的第一消隐偏转器的第一偏转场消隐所述第一子束；以及
屏蔽所述第一消隐偏转器的所述第一偏转场以减少对所述第二子束的串扰，所述第一消隐偏转器被提供在第一屏蔽元件的孔内。
22.如权利要求21所述的方法，其中通过施加到所述第一消隐偏转器的反对称电位产生所述第一偏转场。
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