CN111656169B - 用于多光束粒子检测器的位置反馈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多光束计量系统，其包含：照明源，其经配置以产生光束阵列；照明子系统，其将所述光束阵列引导到样本的测量位置阵列处；成像子系统，其使所述测量位置阵列成像为检测平面中的成像光点阵列；及检测组合件，其产生与所述成像光点中的每一者相关联的检测信号通道。所述检测组合件包含：检测元件阵列，其经配置以用单独检测元件接收所述成像光点；及一或多个位置检测器，其测量所述成像光点在所述检测平面中的位置。所述检测组合件进一步基于所述成像光点的所述测量位置来产生所述成像子系统的反馈信号以调整所述成像光点中的一或多者在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列对准。

Description

用于多光束粒子检测器的位置反馈
技术领域
本发明大体上涉及粒子束检测，且更特定来说，涉及多个粒子束的位置检测。
背景技术
检验系统识别及分类半导体晶片上的缺陷以产生样本上的缺陷群体。此外，检验系统可(例如，在一或多个制造步骤之前)或在样本制造期间的任何时间识别未处理晶片上的缺陷。给定半导体晶片(包含一或多个制造层)可包含数百个芯片，每一芯片含有数千个关注组件，且每一关注组件可在芯片的给定层上具有数百万个例子。因此，检验系统可在给定晶片上产生大量数据点(例如，一些系统产生数千亿个数据点)。此外，对不断缩小的装置的需求导致对检验系统的需求增加，这会负面影响处理能力。因此，期望提供一种用于处置例如上文识别的缺点的缺点的系统及方法。
发明内容
根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种多光束计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生光束阵列的照明源。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以将所述光束阵列引导到样本的测量位置阵列处的照明子系统。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以使所述测量位置阵列成像为检测平面中的成像光点阵列的成像子系统，所述成像子系统经进一步配置以调整所述成像光点中的一或多者在所述检测平面中的位置。在另一说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生与所述成像光点中的每一者相关联的检测信号通道的检测组合件。在一个说明性实施例中，所述检测组合件包含经配置以用单独检测元件接收所述成像光点的检测元件阵列。在另一说明性实施例中，所述检测组合件包含经配置以测量所述成像光点在所述检测平面中的位置的一或多个位置检测器。在另一说明性实施例中，所述检测组合件基于所述成像光点的所述测量位置产生所述成像子系统的反馈信号以调整所述成像光点中的一或多者在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列对准。
根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种检测组合件。在一个说明性实施例中，所述检测组合件包含经配置以用单独检测元件接收检测平面处的一或多个成像光点的检测元件阵列。在另一说明性实施例中，所述一或多个成像光点包含响应于来自多光束照明源的光束阵列而从样本发出且由成像子系统成像到所述检测平面的辐射。在另一说明性实施例中，所述检测组合件包含经配置以测量所述成像光点在所述检测平面中的位置的一或多个位置检测器。在另一说明性实施例中，所述检测组合件基于所述成像光点在所述检测平面中的所述测量位置产生所述成像子系统的反馈信号以调整所述成像光点中的一或多者在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列对准。
根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种用于检测多个粒子束的位置的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含用照明源产生粒子束阵列。在一个说明性实施例中，所述方法包含用照明子系统将所述粒子束阵列引导到样本上的测量位置阵列。在一个说明性实施例中，所述方法包含用成像子系统使所述测量位置阵列成像到检测平面处的成像光点阵列。在另一说明性实施例中，所述方法包含用检测元件阵列的单独检测元件接收所述成像光点。在另一说明性实施例中，所述方法包含用一或多个位置检测器测量所述成像光点在所述检测平面处的位置。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述成像光点的所述测量位置产生所述成像子系统的反馈信号以调整所述一或多个成像光点在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列对准。
应理解，以上概述及以下详细描述两者都仅具示范性及说明性且未必限制本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与一般描述一起用于说明本发明的原理。
附图说明
通过参考附图可使所属领域的技术人员更好理解本发明的众多优点，其中：
图1是根据本发明的一或多个实施例的多光束检验系统的概念图。
图2是根据本发明的一或多个实施例的包含2D成像光点阵列的检测平面的平面图。
图3是根据本发明的一或多个实施例的检测组合件的概念图，其中检测平面处的成像光点阵列作为二次图像重新成像到二次检测平面。
图4是根据本发明的一或多个实施例的包含固体浸没透镜的检测组合件的一部分的概念图。
图5A是根据本发明的一或多个实施例的包含检测元件阵列的检测组合件的俯视图。
图5B是根据本发明的一或多个实施例的包含制造于共同衬底层上的PIN检测元件阵列的检测组合件的侧视图。
图6A是根据本发明的一或多个实施例的包含用于位置检测的三个像素的检测元件的概念图。
图6B是根据本发明的一或多个实施例的检测元件阵列的俯视图，其中每一个别检测元件包含操作为位置检测器的三个像素。
图7A是根据本发明的一或多个实施例的倾斜样本的概念侧视图，其说明入射照明光束(实线箭头)及从样本发出的所得粒子(虚线箭头)。
图7B是根据本发明的一或多个实施例的响应于倾斜样本的检测平面的概念俯视图。
图8A是根据本发明的一或多个实施例的样本的概念侧视图，其展现响应于入射照明光束及从表面发出的所得粒子的均匀充电。
图8B是根据本发明的一或多个实施例的响应于均匀样本充电的检测平面的概念俯视图。
图9A是根据本发明的一或多个实施例的展现不均匀充电的样本的概念侧视图。
图9B是根据本发明的一或多个实施例的响应于不均匀样本充电的检测平面的概念俯视图。
图10A是根据本发明的一或多个实施例的基于粒子的多光束检验系统的概念图。
图10B是根据本发明的一或多个实施例的适合于修改一或多个成像光点在检测平面中的位置的可调整光束控制元件的概念图。
图11是说明根据本发明的一或多个实施例的在用于同时检测多个粒子束的位置的方法中执行的步骤的流程图。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的所揭示标的物。已相对于特定实施例及其特定特征特别展示及描述本发明。本文中陈述的实施例应被视为说明而非限制。所属领域的一般技术人员应易于明白，可在不背离本发明的精神及范围的情况下进行形式及细节的各种改变及修改。
本发明的实施例涉及一种多光束检验系统，其包含：照明子系统，其将光束阵列引导到样本的测量位置阵列处；成像子系统，其使测量位置成像为检测平面处的成像光点阵列；及检测组合件，其产生与成像光点中的每一者相关联的检测信号通道。就此而言，可并行询问样本的多个部分(例如，测量位置阵列)，此可提供相对于不具有光束阵列的系统的增加处理能力。
样本检验通常可使用所属领域中已知的任何类型的照明光束来执行，例如(但不限于)粒子束(例如，电子束、离子束或类似物)或电磁辐射束(例如，X射线、光束或类似物)。例如，与光束检验系统相比，粒子束检验系统通常可具有较高分辨率但较低处理能力。因此，可个别或组合地利用具有不同类型的照明光束的检验系统以利用互补优点。
如贯穿本发明所使用，术语“样本”通常是指适合于检验的任何样本。例如，样本可包含未处理半导体或非半导体材料(例如，晶片或类似物)。半导体或非半导体材料可包含(但不限于)单晶硅、砷化镓及磷化铟。通过另一实例，样本可包含处于任何制造阶段的半导体装置。例如，半导体装置可形成为图案化或未图案化材料的一或多个层。此类层可包含(但不限于)抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。所属领域中已知许多不同类型的此类层，且如本文中使用的术语“样本”希望涵盖其上可形成所有类型的此类层的样本。许多不同类型的装置可形成于样本上，且如本文中使用的术语“样本”希望涵盖其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的样本。通过另一实例，样本可包含用于制造过程中的一或多个元件，例如(但不限于)光罩或光掩模。
例如，样本可包含多个裸片，其各自具有可重复图案化特征。此类材料层的形成及处理可最终导致成品装置。此外，出于本发明的目的，术语“样本”及“晶片”应被解释为可互换。另外，出于本发明的目的，术语“图案化装置”、“掩模”及“光罩”应被解释为可互换。
本发明的额外实施例涉及一种检测组合件，其包含经配置以用单独检测元件接收成像光点中的每一者的检测元件阵列。例如，检测元件阵列可产生与成像光点中的每一者相关联的单独检测通道，成像光点又与光束阵列的每一光束相关联。就此而言，可通过组合与样本上的成像光点中的每一者相关联的检测通道信号而形成样本的图像。此外，可平移样本及/或光束阵列以建立任何任意大小的样本图像。
本发明的额外实施例涉及一种检测组合件，其包含位置检测器以测量成像光点在检测平面处的位置。就此而言，可监测成像光点在个别检测元件上的位置。
检测器组合件可以各种方式配置以同时使样本成像且监测每一成像光点在检测平面中的位置。例如，检测器组合件可包含定位于检测平面处以直接接收成像光点的多像素检测元件阵列。此外，一或多个位置检测器可包含多像素检测元件的一或多个像素。因此，可基于每一像素的相对信号强度来确定成像光点在多像素检测元件上的位置。通过另一实例，检测器组合件可包含检测器成像系统以将检测平面处的第一图像提供到耦合到检测元件的光纤阵列的输入面上且(例如，经由分束器)将第二图像提供到位置监测摄像机。此配置可适合于任何类型的照明光束。例如，用于粒子束检验系统的检测器组合件可包含定位于检测平面处的闪烁器以响应于来自样本的与成像光点相关联的所吸收二次电子而产生光子。检测器成像系统可接着使由闪烁器产生的光成像到光纤阵列以及位置监测摄像机上。
本发明的额外实施例涉及将反馈信号提供到成像子系统以调整成像光点在检测平面中的位置以基于位置检测器的输出来维持检测元件阵列对准。例如，成像子系统可包含适合于修改成像光点中的一或多者在检测平面处的位置的一或多个可调整光束控制元件(例如，聚焦元件、像差校正元件或类似物)。
在此应认识到，成像光点阵列与检测元件阵列的精确对准不仅对初始系统对准是必要的，而且对连续操作也为必要的。例如，成像光点阵列与检测元件阵列的对准可减少及/或最小化检测元件之间的串扰。通过另一实例，检测元件的灵敏度可依据跨输入面的位置而变化。例如，在检测元件阵列包含耦合到光学检测器的光纤阵列的情况中，成像光点在光纤的输入面上的相对位置将强烈影响光到光纤中的耦合效率。
在此应进一步认识到，成像光点在检测平面中的位置可归因于各种样本变化而偏移，例如(但不限于)物理性质、电性质、化学性质或光学性质的变化。例如，样本倾斜可引起全部成像光点在共同方向上偏移。通过另一实例，粒子束检验系统中的充电效应可引起一些成像光点相对于其它成像光点偏移，从而导致样本平面处的不对称失真。
本发明的额外实施例涉及将反馈信号提供到成像子系统以补偿成像光点在检测平面处的测量偏差。就此而言，反馈信号可响应于样本上的变化而维持检测器元件对准。
本发明的额外实施例涉及利用成像光点的位置作为补充检验数据。就此而言，成像光点在检测平面中的位置可提供关于样本上的变化(例如，样本倾斜、充电效应的分布或类似物)的诊断信息，其可补充由检测元件产生的图像。
图1是根据本发明的一或多个实施例的多光束检验系统100的概念图。在一个实施例中，多光束检验系统100包含：多光束照明源102，其产生照明光束阵列(例如，光束阵列、小光束阵列或类似物)；照明子系统104，其在测量位置阵列处(例如，定位于照明子系统104的图像平面处)用光束阵列照明样本；成像子系统106，其使测量位置阵列成像到检测平面以作为成像光点阵列；及检测组合件108，其接收检测平面处的成像光点阵列且产生与每一成像光点相关联的检测信号通道。就此而言，多光束检验系统100可同时用每一照明光束询问样本。在另一实施例中，多光束检验系统100包含控制器110，控制器110包含经配置以执行保存于存储器媒体114上的程序指令的一或多个处理器112。就此而言，控制器110的一或多个处理器112可执行贯穿本发明描述的各种程序步骤的任何者。
控制器110的一或多个处理器112可包含所属领域中已知的任何处理元件。从此意义上来说，一或多个处理器112可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，一或多个处理器112可由桌面计算机、主计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器或经配置以执行经配置以操作多光束检验系统100的程序的任何其它计算机系统(例如，网络计算机)构成，如贯穿本发明描述。应进一步认识到，术语“处理器”可经广泛定义以涵盖具有执行来自非暂时性存储器媒体114的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。
存储器媒体114可包含所属领域中已知的适合于存储可通过相关联的一或多个处理器112执行的程序指令的任何存储媒体。例如，存储器媒体114可包含非暂时性存储器媒体。通过另一实例，存储器媒体114可包含(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态磁盘及类似物。应进一步注意，存储器媒体114可与一或多个处理器112容置于共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体114可相对于一或多个处理器112及控制器110的物理位置远程定位。例如，控制器110的一或多个处理器112可存取可通过网络(例如，因特网、内部网络及类似物)存取的远程存储器(例如，服务器)。因此，上文描述不应被解译为限制本发明，而是仅为说明。
成像子系统106可从测量位置阵列收集从样本发出的任何类型的粒子及/或辐射以在检测平面处产生成像光点阵列。例如，响应于入射照明光束，样本可辐射电磁辐射(例如，X射线、光学辐射或类似物)及/或粒子(例如，二次电子、反向散射电子、离子、中性粒子或类似物)。因此，成像光点可包含由成像子系统106收集的电磁辐射及/或粒子。
在另一实施例中，检测组合件108包含检测元件116的阵列。例如，检测组合件108可用单独检测元件116接收每一成像光点(例如，响应于照明光束而从样本发出的电磁辐射及/或粒子)。就此而言，检测组合件108可产生与由照明光束照明的样本上的每一测量位置相关联的单独数据信号(例如，检测通道信号)。此外，控制器110可从检测元件116接收检测通道信号。
在另一实施例中，检测组合件108包含一或多个位置检测器118以测量成像光点在检测平面处的位置。因此，成像光点在检测平面处的位置可表示成像光点在检测元件116上的对准位置。此外，控制器110可从位置检测器118接收位置信号。
在另一实施例中，成像子系统106包含适合于操纵光束阵列的一或多个照明光束在检测平面处的位置的一或多个可调整光束控制元件。因此，控制器110可基于来自位置检测器118的位置信号而产生反馈信号且将反馈信号提供到成像子系统106。就此而言，成像子系统106可不断调整成像光点在检测平面中的位置以维持检测元件116对准。
现参考图2到4，描述用于同时产生检测平面处的成像光点阵列的检测信号通道且监测成像光点阵列在检测平面处的位置的检测组合件108的实施例。
图2是根据本发明的一或多个实施例的包含成像光点204的2D阵列的检测平面202的平面图。如本文中先前描述，成像光点204可包含响应于照明光束阵列而产生的从样本发出的粒子及/或电磁辐射。应理解，图2中说明的成像光点204的数目及分布仅供说明且不应被解释为限制。检测组合件108可经配置以产生检测通道信号且以所属领域中已知的任何分布确定成像光点204的位置。
图3是根据本发明的一或多个实施例的检测组合件108的概念图，其中检测平面202处的成像光点204的阵列作为二次图像重新成像到二次检测平面302。在一个实施例中，检测组合件108包含定位于检测平面202处的闪烁器304以吸收从样本发出的粒子且随后发射电磁辐射(例如，光)。闪烁器304可包含所属领域中已知的适合于响应于所吸收粒子而产生光的任何类型的闪烁器。例如，闪烁器304可(但未必)包含响应于吸收由摄像机312发射且由成像子系统106捕获的粒子而通过荧光发射光的荧光材料。因此，闪烁器304可包含任何类型的此荧光材料，包含(但不限于)有机或无机晶体或液体。在一个实施例中，闪烁器304包含塑料闪烁器(其包含本身响应于所吸收粒子而产生荧光的聚合物基质)或包含悬浮于聚合物基质内的荧光体。
在另一实施例中，闪烁器304吸收从样本产生的与成像光点204相关联的粒子且随后发射具有可见波长的光。在一个例子中，闪烁器304发射具有以约400纳米为中心的约20纳米带宽的光。
在另一实施例中，闪烁器304经选择以提供闪烁器304的快速荧光衰减时间以促进样本的快速扫描及高处理能力检测。例如，闪烁器304的荧光衰减时间可小于约20纳秒。通过另一实例，闪烁器304的荧光衰减时间可小于约10纳秒。通过另一实例，闪烁器304的荧光衰减时间可小于约5纳秒。
此外，由闪烁器304产生的光的强度可与来自组成成像光点204的粒子的所吸收能量成比例。就此而言，二次检测平面302处的光学图像的检测可提供与检测平面202处的成像光点204(包含粒子)的检测基本上相同的关于样本的信息。
在另一实施例中，检测组合件108包含检测器成像子系统306以使由闪烁器304响应于成像光点204而产生的光作为二次图像成像到二次检测平面302。检测器成像子系统306可包含任何数目个光学元件以捕获来自闪烁器304的光且在二次检测平面302处产生二次图像。例如，如图3中说明，检测器成像子系统306可包含一或多个检测器透镜308。在一个例子中，检测器透镜308可包含高数值孔径(高NA)透镜(例如，物镜或类似物)。
在另一实施例中，检测器成像子系统306包含放置成与闪烁器304接触的固体浸没透镜(SIL)(或与闪烁器304接触的衬底材料)。例如，SIL可包含(但不限于)半球面透镜或截断球面透镜(例如，维尔斯特拉斯(Weierstrauss)SIL或超半球面SIL)。图4是根据本发明的一或多个实施例的包含固体浸没透镜的检测组合件108的一部分的概念图。在一个实施例中，检测器成像子系统306包含与闪烁器304接触的维尔斯特拉斯SIL 402。SIL 402可提供高NA以高效地收集来自闪烁器304的光。此外，SIL 402的折射率可经选择为(但未必选择为)类似于闪烁器304的折射率以限制闪烁器304与SIL 402之间的接口处的折射。在另一实施例中，检测器成像子系统306包含一或多个额外检测器透镜404以收集由SIL 402捕获的光且在二次检测平面302处产生检测平面202的图像。
在一个实施例中，检测组合件108包含经定位以使输入面位于二次检测平面302处的光纤310的阵列(例如，光纤束)。就此而言，检测器成像子系统306可将来自闪烁器304的与成像光点204相关联的光耦合到光纤310中。例如，光纤310的空间分布可对应于光束阵列1002内的照明光束的分布的按比例调整版本。就此而言，与每一成像光点204相关联的光可耦合到不同光纤310中。
在另一实施例中，检测器成像子系统306放大检测平面202，使得成像光点204的二次图像匹配光纤310的核心直径以提供光到光纤310中的高效耦合。此外，情况可为在检测平面202处产生成像光点204时，成像子系统106提供样本的额外放大。因此，二次检测平面302上的二次图像的大小可包含照明子系统104及检测器成像子系统306级的组合放大。
光纤310可包含具有所属领域中可用的具有任何核心大小的任何类型的光纤。在一个实施例中，光纤310包含多模式光纤。多模式光纤的核心通常可在从约200微米到1,600微米的范围内。在一个例子中，具有400微米核心直径的多模式光纤310的阵列可需要约35倍总放大率以使样本上的照明光点成像到光纤310的核心上以进行高效耦合。因此，可在成像子系统106与检测器成像子系统306之间分割所需35倍放大率。例如，光点成像子系统106可提供(但未必提供)约3.5倍放大率，使得检测器成像子系统306可提供10倍放大率。
在另一实施例中，检测组合件108内的检测元件116的阵列可耦合到光纤310的输出面以检测耦合到光纤310中的光。因此，检测组合件108可为与每一成像光点204相关联(与由每一照明光束照明的样本的部分相关联)的光提供单独检测信号通道。
检测元件116可包含所属领域中已知的适合于检测由闪烁器304产生的光的任何类型的光学检测器。在一个实施例中，检测元件116包含光敏二极管。在另一实施例中，检测组合件108包含一或多个放大器以提高检测灵敏度。例如，检测元件116可包含(但未必包含)提供内部模拟增益的突崩光二极管。通过另一实例，检测组合件108可包含电子放大器以放大由检测元件116提供的电子检测信号。
在此应认识到，光纤310的输出面可布置成任何分布且无需对应于输入面的分布。例如，光纤310的输出面可彼此分离以提供检测元件116所需的物理空间。
在另一实施例中，多光束检验系统100中的至少一部分包含于真空腔室内。此外，检测组合件108可定位于腔室内、腔室外部或部分定位于腔室内部。例如，闪烁器304可与真空腔室的窗集成，使得检测组合件108中的至少一部分可定位于真空腔室外部。在一个例子中，闪烁器304安装于窗凸缘内部以代替透明窗材料或与透明窗材料并排。就此而言，闪烁器304的一个面可面向真空腔室且曝露到从样本发出的与成像光点204相关联的粒子。此外，由闪烁器304发射的光可在腔室外部传播以用检测器成像子系统306收集。
在另一例子中，SIL 402可用光学润滑脂直接安装到真空腔室窗(例如，闪烁器304或靠近闪烁器304的透明窗材料)以收集来自闪烁器304的光。此外，检测器成像子系统306的额外检测器透镜404可安装到SIL 402的固定位置中以产生成像光点204的二次图像。
在另一实施例中，检测元件116的阵列直接定位于二次检测平面302处(例如，代替图3及图4中说明的光纤310的阵列)。例如，检测元件116的阵列的空间分布可对应于光束阵列1002内的照明光束的分布的按比例调整版本，使得与每一成像光点204相关联的光可经引导到单独检测元件116。
在另一实施例中，如图3中说明，检测组合件108的一或多个位置检测器118可包含经定位以接收二次检测平面302的共轭图像的摄像机312。例如，检测器成像子系统306可包含分束器314，分束器314经定位使得检测器成像子系统306可在二次检测平面302及摄像机检测平面316处产生共轭图像。此外，在图3的上下文中包含分束器314仅供说明且不应被解释为限制。实情是，分束器314可包含于检测器成像子系统306的任何设计中。在一个例子中，分束器314可并入到图4中说明的检测器成像子系统306中。就此而言，分束器314可基于由SIL 402收集的光而在二次图像平面及摄像机检测平面316处产生共轭图像。
在另一实施例中，摄像机312针对检测平面中的成像光点204中的每一者产生位置数据。例如，可从摄像机312上的像素位置导出位置数据，摄像机312从闪烁器304接收与成像光点204中的每一者相关联的光。此外，位置数据可响应于样本上的变化而跟踪成像光点204中的每一者的位置的偏差。
在另一实施例中，由摄像机312产生的位置数据可经校准到检测元件116相对于成像光点204的所要对准。例如，校准可包含确定成像光点204的二次图像在摄像机312上的标称位置，所述位置对应于成像光点204的二次图像与光纤310的核心的对准。因此，由摄像机测量的成像光点204的位置的偏差可指示光纤310的未对准及因此光纤310的输出面处的检测元件116上的减小信号。
摄像机312可包含适合于检测从闪烁器304发射的光的任何类型的测量检测器。例如，摄像机可包含(但不限于)电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。
现参考图5A到6B，描述包含用于同时测量成像光点204的强度及位置的检测元件116的多像素阵列的检测组合件108的实施例。就此而言，检测元件116的阵列可定位于检测平面202处且可直接检测从样本发出的与成像光点204相关联的粒子及/或电磁辐射。
图5A是根据本发明的一或多个实施例的包含检测元件116的阵列的检测组合件108的俯视图。在一个实施例中，检测元件116的空间分布可对应于检测元件116的光束阵列1002内的照明光束的分布的按比例调整版本。因此，可由单独检测元件116接收每一成像光点204。此外，图5A中的点指示成像光点204在检测元件116上的标称位置。
图5A的检测元件116可包含所属领域中已知的适合于检测从样本发出的粒子及/或电磁辐射的任何类型的检测器。在一个实施例中，检测元件116包含对电子(例如，二次电子及/或反向散射电子)敏感的二极管。例如，检测元件116可包含PIN二极管。应注意，突崩增益(例如，例如APD中所产生)并非必要的且在一些应用中可引发过度加热及/或过度增益。
可使用各种技术进一步制造及封装检测元件116。图5B是根据本发明的一或多个实施例的包含制造于共同衬底层502上的PIN检测元件116的阵列的检测组合件108的侧视图。在一个实施例中，每一检测元件116包含至少一个单独接合垫，使得每一检测元件116可产生单独检测信号通道。在另一实施例中，如图5B中说明，检测元件116的接合垫可通过穿过共同衬底层502的填充通孔506连接到外部衬底504，使得检测信号通道可连接到额外电路(例如，一或多个放大器、控制器110或类似物)。此外，共同衬底层502可(但未必)经背部薄化以提供机械稳定性及到外部衬底504的短连接两者以获得高速性能。
在另一实施例中，检测组合件108包含与每一检测元件116集成的位置检测器118以确定成像光点204在检测元件116上的位置。例如，每一检测元件116可包含两个或更多个像素。就此而言，可基于由像素吸收的相对能量相对于由检测元件116吸收的总能量来确定成像光点204在检测元件116上的相对位置。
图6A是根据本发明的一或多个实施例的包含用于位置检测的三个像素602的检测元件116的概念图。在一个实施例中，检测元件116包含第一像素602a、第二像素602b及第三像素602c，其经布置使得将在三个像素602a、602b、602c之间平等地划分与标称地位于检测元件116中心的圆形成像光点204相关联的能量。然而，成像光点204与标称位置的偏差将导致由三个像素602a、602b、602c吸收的能量的不等分布。因此，可鉴于成像光点204的已知能量分布而计算包含成像光点204与标称位置的偏差的量值及方向的位置数据。
在另一实施例中，检测元件116的每一像素602(例如，图6A的像素602a、602b、602c)可具有到外部衬底504的单独电连接，使得可单独存取全部像素602的所吸收能量以计算位置数据。
图6B是根据本发明的一或多个实施例的检测元件116的阵列的俯视图，其中每一个别检测元件116包含操作为位置检测器118的三个像素602。就此而言，可确定每一成像光点204相对于检测元件116的位置。
应理解，图6A及6B中提供的具有三个像素602的检测元件116的描述连同相关联描述仅供说明且不应被解释为限制。检测组合件108的检测元件116可包含用于产生入射成像光点204的位置数据的任何数目个像素。在此应认识到，像素602的数目及分布可影响可产生位置数据的精确性。例如，包含对称地定向的两个像素的检测元件116可确定沿单个方向的位置数据。通过另一实例，检测元件116(包含所述检测元件116的有源区域的四个象限)可基于每一象限中吸收的相对能量来确定位置数据。另外，像素602可布置成任何几何形状，例如(但不限于)环形几何形状。
在另一实施例中，包含成像光点204在检测平面202中的位置的位置信号可用作到成像子系统106的反馈信号以维持检测元件116对准。例如，成像子系统106可包含适合于调整成像光点204的一或多者在检测平面202中的位置的一或多个可调整元件，例如(但不限于)可调整聚焦元件或像差校正元件。
在多光束检验系统100的操作期间，可出于各种目的利用包含成像光点204在检测平面202中的位置的反馈信号。在一个实施例中，反馈信号用于在运行时间之前对准检测组合件108。在另一实施例中，反馈信号用于在运行时间期间维持检测组合件108对准。例如，例如(但不限于)物理、化学、机械或光学性质的样本变化可导致一或多个成像光点204相对于检测元件116的未对准。因此，反馈信号可提供减轻未对准的方法。
图7A到9B说明样本变化的若干实例及对检测元件116的对准的影响。
图7A是根据本发明的一或多个实施例的倾斜样本700的概念侧视图，其说明入射照明光束702(实线箭头)及从样本700发出的所得粒子704(虚线箭头)。倾斜样本700将引发照明光束702的阵列照射于样本706上的位置与由成像子系统106沿倾斜方向成像的测量位置阵列之间的均匀失配。图7B是根据本发明的一或多个实施例的响应于倾斜样本的检测平面202的概念俯视图。在图7B中，成像光点204从检测元件116中的每一者上的标称位置均匀地偏转。因此，由位置数据产生的反馈信号可引导成像子系统106以均匀地偏转(例如，用偏转器)成像光点204。
图8A是根据本发明的一或多个实施例的样本800的概念侧视图，其展现响应于入射照明光束802(实线箭头)及从表面发出的所得粒子804(虚线箭头)的均匀充电。例如，绝缘结构及/或未经连接到接地源的结构可响应于由光束阵列引发的粒子(例如，二次电子、离子或类似物)空乏而在区域806中产生电荷(例如，正电荷或负电荷)。因此，所引发的电荷可偏转二次电子的轨迹，及因此成像光点204在检测平面202中的位置。图8B是根据本发明的一或多个实施例的响应于均匀样本充电的检测平面202的概念俯视图。在图8B中，成像光点204从检测元件116中的每一者上的标称位置不均匀地但对称地偏转。例如，均匀充电效应可引发透镜化及较高阶像差效应，其引起光束阵列1002的边缘附近的成像光点204相对于中心附近的成像光点偏转。因此，由位置数据产生的反馈信号可引导成像子系统106以通过焦点调整及/或像差校正来减轻透镜化效应。
图9A是根据本发明的一或多个实施例的样本900的概念侧视图，其展现响应于入射照明光束902(实线箭头)及从表面发出的所得粒子904(虚线箭头)的不均匀充电。例如，样本性质的变化及/或图案化特征的存在可引发不均匀充电效应(例如，在区域906中)，其可不均匀地偏转一些成像光点204相对于其它成像光点的轨迹。图9B是根据本发明的一或多个实施例的响应于不均匀样本充电的检测平面202的概念俯视图。在图9B中，成像光点204从检测元件116中的每一者上的标称位置不均匀地且不对称地偏转。因此，由位置数据产生的反馈信号可引导成像子系统106以通过不对称像差校正及/或一些成像光点204的偏转来减轻透镜化效应。
应理解，图7A到9B中说明的样本引发的未对准及相关联的反馈校正的实例仅供说明且不应被解释为限制。在此应认识到，检测组合件108的未对准可为由各种复杂因素引发，包含样本引发的效应、光束漂移及类似物。此外，情况可为基于来自位置检测器118的位置数据的反馈信号可部分而非完全减轻未对准。
在另一实施例中，由位置检测器118产生的成像光点204的位置数据是用于补充由检测元件116捕获的成像光点204的强度。例如，一或多个成像光点204的所观察偏转本身可充当与样本的检验相关的诊断信息。例如，如本文中先前描述且图8A到9B中说明，成像光点204在检测平面202中的相对位置可指示归因于已知结构以及异常结构(例如，缺陷)的充电效应。
再次参考图1，检测组合件108可与所属领域中已知的任何类型的多光束检验系统100组合使用，例如(但不限于)基于粒子的检验系统或光学检验系统。
此外，可通过比较样本裸片的电压对比图像与参考裸片的电压对比图像(例如，裸片对裸片(D2D)检验、标准参考裸片(SRD)检验或类似物)或通过比较样本裸片的电压对比图像与基于设计特性的图像(例如，裸片对数据库(D2DB)检验)而特性化样本裸片中的缺陷。在2012年2月28日发布的第8,126,255号美国专利中大体描述使用永久数据(例如，所存储数据)的检验系统，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2010年3月9日发布的第7,676,077号美国专利及2000年11月28日发布的第6,154,714号美国专利及2011年10月18日发布的第8,041,103号美国专利中大体描述使用样本的设计数据来促进检验的检验系统，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2005年7月19日发布的第6,920,596号美国专利、2015年6月5日发布的第8,194,968号美国专利及2006年2月7日发布的第6,995,393号美国专利中大体描述缺陷及故障源的确定，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2013年12月17日发布的第8,611,639号美国专利中大体描述装置性质提取及监测。在2003年1月21日发布的第6,509,197号美国专利、2003年3月4日发布的第6,528,818号美国专利、2003年6月10日发布的第6,576,923号美国专利及2003年10月21日发布的第6,636,064号美国专利中大体描述适合于VCI的样本装置设计，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2003年3月4日发布的第6,529,621号美国专利、2004年6月8日发布的第6,748,103号美国专利及2005年11月15日发布的第6,966,047号美国专利中大体描述检验系统中的光罩的使用，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2004年2月10日发布的第6,691,052号美国专利、2005年7月26日发布的第6,921,672号美国专利及2012年2月7日发布的第8,112,241号美国专利中大体描述产生检验过程或检验目标，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2005年9月20日发布的第6,948,141号美国专利中大体描述半导体设计数据的临界区域的确定，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。
在2005年8月16日发布的第6,930,309号美国专利中大体描述使用双能量电子泛流来中和带电衬底，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2004年10月12日发布的第6,803,571号美国专利及2007年5月15日发布的第7,217,924号美国专利中大体描述具有不同能量的粒子束的使用，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2004年8月10日发布的第6,774,646号美国专利、2008年6月24日发布的第7,391,033号美国专利及2013年1月29日发布的第8,362,425号美国专利中大体描述用于样本检验的多个粒子束的使用，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。在2013年6月4日发布的第8,455,838号美国专利中大体描述多柱粒子束系统及方法，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。
图10A是根据本发明的一或多个实施例的基于粒子的多光束检验系统100的概念图。在一个实施例中，多光束照明源102产生包含两个或更多个照明光束1002a的光束阵列1002。多光束照明源102可包含所属领域中已知的适合于产生包含任何类型的粒子的照明光束1002a的任何类型的粒子源。例如，多光束照明源102可包含电子源，使得一或多个照明光束1002a包含电子束。通过另一实例，多光束照明源102可包含离子源，使得一或多个照明光束1002a可包含离子束。此外，多光束照明源102可包含(但不限于)一或多个电子枪、一或多个离子枪、一或多个阴极源、一或多个射极尖端、一或多个阳极或适合于产生粒子辐射的一或多个闸阀。
如本文中先前描述，多光束照明源102可包含适合于为样本检验及/或样本对准的目的而照明样本的一或多个额外照明源(例如，光源或类似物)。例如，多光束照明源102可产生具有任何波长的电磁辐射，包含(但不限于)X射线、可见光(例如，紫外线(UV)波长、可见波长、红外线(IR)波长及类似物)。此外，照明光束1002a可展现任何所选择的程度的空间或时间相干性。
多光束照明源102可使用所属领域中已知的任何方法产生光束阵列1002。在一个实施例中，如图10A中说明，多光束照明源102可包含发射源1004及枪透镜1006以收集从发射源1004发射的粒子且将其引导到光束透镜阵列1008。例如，光束透镜阵列1008可包含一系列孔径及/或透镜，其经布置以将来自枪透镜1006的粒子分割到照明光束1002a的阵列中。多光束照明源102可进一步包含电流控制孔径1010(例如，电流控制孔径)以限制引导到光束透镜阵列1008的粒子的大小及/或电流。在一个实施例中，电流控制孔径1010可控制入射于光束透镜阵列1008上的粒子的空间范围且因此可控制光束阵列1002中的照明光束1002a的数目。
在另一实施例中，尽管未展示，但照明光束1002a的一或多者可由单独发射源1004产生，多光束照明源102可包含两个或更多个发射源1004以产生光束阵列1002的照明光束1002a。
照明子系统104可包含任何数目个聚焦元件及/或光束塑形元件以将光束阵列1002引导到样本1014所处的样本平面1012。就此而言，样本平面1012中的位置阵列表示由多光束检验系统100询问的测量位置阵列(例如，在样本1014上)。
在一个实施例中，照明子系统104包含一或多个照明子系统聚焦元件1016(例如，透镜)。例如，如图10A中说明，照明子系统聚焦元件1016可包含传送透镜1018及物镜1020，其形成复合系统以将光束阵列1002引导到样本平面1012(例如，到样本1014)。在一个例子中，照明子系统聚焦元件1016使光束透镜阵列1008成像到样本平面1012。在另一例子(未展示)中，光束透镜阵列1008将每一照明光束1002a聚焦到虚拟源平面，且照明子系统聚焦元件1016接着将虚拟源平面成像于样本1014上。此配置可促进对照明光束1002a的焦点性质的额外控制。
在另一实施例中，照明子系统104包含光束塑形元件以进一步修改照明光束1002a的特性。例如，照明子系统104可包含像差校正组件，例如(但不限于)用于减轻散光的像散校正器。
因此，照明子系统104可经选择及/或调整以在样本1014上提供照明光束1002a的所选择的焦点特性。例如，可基于照明子系统聚焦元件1016的放大率来调整照明光束1002a之间的间隔。通过另一实例，可基于照明子系统聚焦元件1016的焦度来调整照明光束1002a的数值孔径。
此外，照明子系统聚焦元件1016可包含所属领域中已知的任何类型的透镜，包含(但不限于)静电、磁性、单电势或双电势透镜。另外，照明子系统104可包含相对于样本1014保持在受控电势的一或多个元件以修改照明光束1002a的着陆能量。
成像子系统106可包含任何数目个聚焦元件及/或光束塑形元件以使测量光点阵列成像到检测平面202以用检测组合件108进行检测。在一个实施例中，成像子系统106包含一或多个粒子透镜(例如，静电、单电势、双电势透镜或类似物)以捕获粒子且使粒子成像，例如(但不限于)响应于照明光束1002a而来自样本1014的二次电子或反向散射电子。在另一实施例中，成像子系统106包含一或多个光学透镜以捕获响应于照明光束1002a而从样本1014发出的电磁辐射且使所述电磁辐射成像。
在一个实施例中，如图10A中说明，成像子系统106包含维因(Wien)滤波器1022以分离从样本1014发出的粒子(例如，电子)与照明光束1002a。例如，维因滤波器1022可定位于物镜1020上方以将由物镜1020收集的粒子重导引朝向检测组合件108。此外，成像子系统106可包含一或多个成像子系统聚焦元件1024以使测量位置阵列成像到检测平面202上。
在另一实施例中，尽管未展示，但成像子系统106包含二次电子弯曲器以进一步偏转由维因滤波器1022重导引的粒子。例如，二次电子弯曲器可包含(但未必包含)具有不同施加电压的带电板，所收集电子传播通过所述带电板。就此而言，二次电子弯曲器可促进包含可调整光束控制元件1026。
在另一实施例中，成像子系统106包含适合于基于反馈信号修改一或多个成像光点204在检测平面202中的位置的一或多个可调整光束控制元件1026。例如，可调整光束控制元件1026可从检测系统108(例如，检测组合件108的位置检测器118)接收指示一或多个检测元件116的未对准的反馈信号。作为响应，可调整光束控制元件1026可选择性地修改相关成像光点204的位置以维持检测元件116对准。
图10B是根据本发明的一或多个实施例的适合于修改一或多个成像光点204在检测平面202中的位置的可调整光束控制元件1026的概念图。在一个实施例中，可调整光束控制元件1026包含具有可调整焦度及/或旋转调整的一或多个可调整聚焦元件1028。例如，可调整聚焦元件1028可调整成像光点204的放大率及因此大小及成像光点204之间的间隔。在另一实施例中，可调整光束控制元件1026包含经配置以使成像光点204在一或多个所选择的方向上偏转的一或多个偏转器1030。例如，可调整光束控制元件1026可包含经配置以使成像光点204沿正交方向偏转的两个偏转器1030。在另一实施例中，可调整光束控制元件1026包含适合于将像差(例如散光)引入到成像光点204中及/或减轻像差的一或多个像散校正器1032。在另一实施例中，可调整光束控制元件1026提供近边缘校正作为调整一或多个成像光点204的位置的方法。例如，像散校正器1032可均匀地修改成像光点204。
多光束检验系统100可基于扫描样本1014及/或光束阵列1002而产生样本1014的延伸图像且基于从检测组合件108接收的信号而产生复合图像。在一个实施例中，多光束检验系统100包含样本载物台1034以固定及平移样本1014。样本载物台1034可包含适合于在多光束检验系统100内定位及/或扫描样本1014的任何装置。例如，样本载物台1034可包含线性平移载物台、旋转载物台、翻转/倾斜载物台或类似物的任何组合。
在另一实施例中，多光束检验系统100包含一或多个粒子扫描元件1036。粒子扫描元件1036可包含(但不限于)适合于控制照明光束1002a相对于样本1014的表面的位置的一或多个扫描线圈或偏转器。就此而言，粒子扫描元件1036可跨样本1014以所选择的图案扫描照明光束1002a。本文中应注意，多光束检验系统100可以所属领域中已知的任何扫描模式操作。例如，当跨样本1014的表面扫描照明光束1002a时，多光束检验系统100可以步进及扫描模式操作。就此而言，多光束检验系统100可跨样本1014扫描照明光束1002a，样本1014标称地相对于照明光束1002a固定或与照明光束1002a同步地运动。
此外，多光束照明源102可产生光束阵列1002，其具有用于照明样本1014的任何分布的任何所选择的数目个照明光束1002a。例如，多光束检验系统100可用沿第一方向分布的照明光束1002a的1D阵列(例如，线阵列)照明样本1014以产生线图像且可进一步沿正交方向平移安装于样本载物台1034上的样本1014以产生具有任何所要长度的线扫描图像。通过另一实例，多光束检验系统100可用照明光束1002a的2D阵列照明样本1014且可以协调模型平移样本1014及/或光束阵列1002以产生样本1014的图像。
图11是说明根据本发明的一或多个实施例的在用于同时检测多个粒子束的位置的方法1100中执行的步骤的流程图。申请人注意到，在多光束检验系统100的上下文中，本文中先前描述的实施例及实现技术不应被解释为延伸到方法1100。然而，应进一步注意，方法1100不限于多光束检验系统100的架构。
在一个实施例中，方法1100包含用照明源产生粒子束阵列的步骤1102。粒子束可包含任何类型的粒子，例如(但不限于)电子、离子或中性粒子。在另一实施例中，方法1100包含用照明子系统将粒子束阵列引导到样本上的测量位置阵列的步骤1104。在另一实施例中，方法1100包含用成像子系统使测量位置阵列成像到检测平面处的成像光点阵列的步骤1106。例如，成像子系统可收集响应于粒子束阵列而从样本发出的粒子，例如(但不限于)二次电子或反向散射电子。
在另一实施例中，方法1100包含用检测元件阵列的单独检测元件接收成像光点的步骤1108。例如，检测组合件可包含适合于为每一接收到的成像光点产生单独检测信号通道的检测元件阵列。在另一实施例中，方法1100包含用一或多个位置检测器测量成像光点在检测平面处的位置的步骤1110。例如，检测组合件可进一步包含经配置以测量且不断监测成像光点在检测平面处的位置的位置检测器。此外，位置检测器可经校准到检测元件阵列，使得位置检测器可监测成像光点在检测元件阵列上的对准的精确性。
成像光点的强度及成像光点在检测元件阵列上的位置的同时检测可以各种方式实现。在一个实施例中，闪烁器定位于检测平面处以吸收来自样本(例如，与成像光点相关联)的粒子且随后作为响应发射电磁辐射(例如，光)。此外，检测平面(及因此来自闪烁器的与成像光点相关联的光)可经重新成像到两个共轭二次图像平面。就此而言，检测元件可定位于共轭二次图像平面的一者处且位置检测器(例如，摄像机)可定位于另一共轭二次图像平面处。因此，成像光点在检测平面处的位置的偏差导致同时修改检测元件及位置检测器两者上的二次图像。
另外，检测元件阵列可耦合到光纤束。就此而言，光纤束的输入面可定位于共轭二次图像平面的一者处且可进一步布置为成像光点阵列的按比例调整版本。因此，检测平面的二次图像可经调整，使得成像光点的二次图像各自由不同光纤收集。
在另一实施例中，直接对来自样本的粒子敏感的多像素检测元件阵列可定位于检测平面处且布置为成像光点阵列的按比例调整版本，使得由单独多像素检测元件捕获每一成像光点。可基于由每一像素吸收的能量相对于由整个多像素检测元件吸收的汇总能量来确定成像光点在多像素检测元件上的位置。
在另一实施例中，方法1100包含基于成像光点的测量位置产生成像子系统的反馈信号以调整一或多个成像光点在检测平面中的位置以维持检测元件阵列对准的步骤1112。例如，成像子系统可包含可调整光束控制元件，例如(但不限于)适合于修改成像光点在检测平面处的位置的可调整透镜、偏转器、像散校正器或类似物。因此，成像子系统可不断调整成像光点在检测平面处的位置以维持检测元件对准。
本文中描述的标的物有时说明包含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘的架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的组件的任何布置经有效“相关联”，使得实现所要功能性。因此，在不考虑架构或中间组件的情况下，经组合以实现特定功能性的本文中的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得实现所要功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含(但不限于)可物理相互作用及/或物理相互作用的组件及/或可无线相互作用及/或无线相互作用的组件及/或可逻辑相互作用及/或逻辑相互作用的组件。
据信，将通过以上描述理解本发明及其许多伴随优点，且将明白，在不脱离所揭示的标的物或不牺牲所有其材料优势的情况下可对组件的形式、构造及布置做出各种改变。所描述形式仅为说明性的，且下列权利要求的意图是涵盖及包含此类改变。此外，应理解，由所附权利要求书定义本发明。

Claims (31)

1.一种多光束计量系统，其包括：
照明源，其经配置以产生光束阵列；
照明子系统，其包括一个或多个聚焦元件，所述一个或多个聚焦元件经配置以将所述光束阵列引导到样本的测量位置阵列处；
成像子系统，其经配置以使所述测量位置阵列成像为检测平面中的成像光点阵列，所述成像子系统包括可调整透镜、可调整偏转器或可调整像散校正器中的至少一者，所述一个或多个可调整光束控制元件经配置以调整所述成像光点中的一或多个成像光点在所述检测平面中的位置；及
检测组合件，其经配置以产生与所述成像光点中的每一者相关联的检测信号通道，所述检测组合件包括：
检测元件阵列，其经配置以用单独检测元件接收所述成像光点；及
一或多个位置检测器，其经配置以测量所述成像光点在所述检测平面中的位置，其中所述检测组合件基于所述成像光点在所述检测平面中的所述位置来产生指示所述检测元件阵列上的所述成像光点的对准的反馈信号，其中所述成像子系统基于所述反馈信号调整所述成像光点中的一或多个成像光点在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列上的所述成像光点的对准。
2.根据权利要求1所述的多光束计量系统，其中所述照明源包括：
一或多个粒子束源，其中所述光束阵列包含粒子束阵列。
3.根据权利要求2所述的多光束计量系统，其中所述粒子束阵列包括：
电子束或离子束中的至少一者的阵列。
4.根据权利要求2所述的多光束计量系统，其中所述检测组合件包括：
闪烁器，其经定位于所述检测平面处，所述闪烁器经配置以响应于接收与所述成像光点相关联的粒子而产生光学辐射；及
一或多个检测器透镜，其经配置以使由所述闪烁器产生的所述光学辐射成像到所述检测元件阵列上。
5.根据权利要求4所述的多光束计量系统，其中所述检测元件阵列包括：
光纤阵列，其中所述一或多个检测器透镜将由所述闪烁器产生的所述光学辐射的图像提供到所述光纤阵列的输入面；及
一或多个光学检测器，其经耦合到所述光纤阵列的输出面且经配置以接收由所述闪烁器产生且传播通过所述光纤阵列的所述光学辐射。
6.根据权利要求5所述的多光束计量系统，其中所述检测组合件进一步包括：
分束器，其经定位于所述一或多个检测器透镜与所述一或多个位置检测器之间，所述分束器经配置以将由所述闪烁器产生的所述光学辐射的二次图像提供到所述一或多个位置检测器，其中所述反馈信号基于所述二次图像来维持所述成像光点在所述光纤阵列的所述输入面上对准。
7.根据权利要求6所述的多光束计量系统，其中所述一或多个位置检测器包括：
摄像机。
8.根据权利要求7所述的多光束计量系统，其中所述摄像机包括：
电荷耦合装置或互补金属氧化物半导体装置中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的多光束计量系统，其中所述检测元件阵列包括：
二极管阵列，其经定位于所述检测平面处。
10.根据权利要求9所述的多光束计量系统，其中所述二极管阵列中的二极管包含两个或更多个像素，其中所述一或多个位置检测器包含所述两个或更多个像素，其中基于所述两个或更多个像素的相对信号强度来确定所述成像光点阵列中的成像光点在所述二极管上的位置，其中所述反馈信号维持所述成像光点在所述二极管阵列上对准。
11.根据权利要求10所述的多光束计量系统，其中所述两个或更多个像素包括：
三个像素。
12.根据权利要求9所述的多光束计量系统，其中所述二极管阵列包括：
PIN二极管阵列。
13.根据权利要求1所述的多光束计量系统，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来调整至少一个成像光点相对于所述检测平面的焦点位置。
14.根据权利要求1所述的多光束计量系统，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来调整至少一个成像光点在所述检测平面中的横向位置。
15.根据权利要求1所述的多光束计量系统，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来提供散光校正或近边缘校正中的至少一者。
16.一种检测组合件，其包括：
检测元件阵列，其经配置以用单独检测元件接收检测平面处的一或多个成像光点，其中所述一或多个成像光点包含响应于来自多光束照明源的光束阵列而从样本发出且由成像子系统成像到所述检测平面的辐射，其中所述成像子系统包括可调整透镜、可调整偏转器或可调整像散校正器中的至少一者；及
一或多个位置检测器，其经配置以测量所述成像光点在所述检测平面中的位置，其中所述检测组合件基于所述成像光点在所述检测平面中的所述位置来产生指示所述检测元件阵列上的所述成像光点的对准的反馈信号，其中所述成像子系统基于所述反馈信号调整所述成像光点中的一或多个成像光点在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列上的所述成像光点的对准。
17.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述光束阵列包括：
电子束或离子束中的至少一者的阵列。
18.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述检测组合件进一步包括：
闪烁器，其经定位于所述检测平面处，所述闪烁器经配置以响应于接收与所述成像光点相关联的粒子而产生光学辐射；及
一或多个检测器透镜，其经配置以使由所述闪烁器产生的所述光学辐射成像到所述检测元件阵列上。
19.根据权利要求18所述的检测组合件，其中所述检测元件阵列包括：
光纤阵列，其中所述一或多个检测器透镜将由所述闪烁器产生的所述光学辐射的图像提供到所述光纤阵列的输入面；及
一或多个光学检测器，其经耦合到所述光纤阵列的输出面且经配置以接收由所述闪烁器产生且传播通过所述光纤阵列的所述光学辐射。
20.根据权利要求19所述的检测组合件，其中所述检测组合件进一步包括：
分束器，其经定位于所述一或多个检测器透镜与所述一或多个位置检测器之间，所述分束器经配置以将由所述闪烁器产生的所述光学辐射的二次图像提供到所述一或多个位置检测器，其中所述反馈信号基于所述二次图像来维持所述成像光点在所述光纤阵列的所述输入面上对准。
21.根据权利要求20所述的检测组合件，其中所述一或多个位置检测器包括：
摄像机。
22.根据权利要求21所述的检测组合件，其中所述摄像机包括：
电荷耦合装置或互补金属氧化物半导体装置中的至少一者。
23.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述检测元件阵列包括：
二极管阵列，其经定位于所述检测平面处。
24.根据权利要求23所述的检测组合件，其中所述二极管阵列中的二极管包含两个或更多个像素，其中所述一或多个位置检测器包含所述两个或更多个像素，其中基于所述两个或更多个像素的相对信号强度来确定所述成像光点阵列中的成像光点在所述二极管上的位置，其中所述反馈信号维持所述成像光点在所述二极管阵列上对准。
25.根据权利要求24所述的检测组合件，其中所述两个或更多个像素包括：
三个像素。
26.根据权利要求23所述的检测组合件，其中所述二极管阵列包括：
PIN二极管阵列。
27.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来调整至少一个成像光点相对于所述检测平面的焦点位置。
28.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来调整至少一个成像光点在所述检测平面中的横向位置。
29.根据权利要求16所述的检测组合件，其中所述成像子系统经配置以基于所述反馈信号来提供散光校正或近边缘校正中的至少一者。
30.一种用于检测多个粒子束的位置的方法，其包括：
用照明源产生粒子束阵列；
将所述粒子束阵列引导到样本上的测量位置阵列；
用成像子系统使所述测量位置阵列成像到检测平面处的成像光点阵列，所述成像子系统包括可调整透镜、可调整偏转器或可调整像散校正器中的至少一者；
用检测元件阵列中的单独检测元件来接收所述成像光点；
用一或多个位置检测器来测量所述成像光点在所述检测平面处的位置；及
基于所述成像光点的所述测量位置而产生所述成像子系统的反馈信号以调整所述一或多个成像光点在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列上的所述成像光点的对准。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：
用所述成像子系统基于所述反馈信号来调整所述成像光点在所述检测平面中的所述位置以维持所述检测元件阵列对准。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7286778B2 (ja) * 2019-02-26 2023-06-05 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 利得要素を備えた荷電粒子検出器およびその製造方法
TWI821618B (zh) * 2019-12-19 2023-11-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置
CN115769068A (zh) * 2020-06-24 2023-03-07 Asml荷兰有限公司 单片颗粒检查设备
US20220196576A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Kla Corporation Methods And Systems For Compact, Small Spot Size Soft X-Ray Scatterometry
CN113654462B (zh) * 2021-08-23 2023-08-29 南开大学 监测超快电子显微镜探测光斑位置的方法及装置
DE102022114923A1 (de) * 2022-06-14 2023-12-14 Carl Zeiss Multisem Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops, Computerprogrammprodukt und Vielstrahl-Teilchenmikroskop

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103250035A (zh) * 2010-10-14 2013-08-14 爱尔康手术激光股份有限公司 用于光学相干断层扫描的具有用于控制探测器上的分散光的对准的可调偏转器的光谱仪

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175611B1 (en) * 1998-10-06 2001-01-16 Cardiac Mariners, Inc. Tiered detector assembly
US7525659B2 (en) * 2003-01-15 2009-04-28 Negevtech Ltd. System for detection of water defects
US20050200291A1 (en) * 2004-02-24 2005-09-15 Naugler W. E.Jr. Method and device for reading display pixel emission and ambient luminance levels
EP1941528B9 (en) * 2005-09-06 2011-09-28 Carl Zeiss SMT GmbH Particle-optical arrangement with particle-optical component
US7504622B2 (en) * 2006-04-03 2009-03-17 Applied Materials, Israel, Ltd. High throughput multi beam detection system and method
US9153413B2 (en) * 2007-02-22 2015-10-06 Applied Materials Israel, Ltd. Multi-beam scanning electron beam device and methods of using the same
US7972885B1 (en) * 2008-09-25 2011-07-05 Banpil Photonics, Inc. Broadband imaging device and manufacturing thereof
US9336981B2 (en) * 2010-04-09 2016-05-10 Applied Materials Israel Ltd. Charged particle detection system and multi-beamlet inspection system
CN107104029B (zh) * 2010-09-28 2020-10-09 以色列实用材料有限公司 粒子光学系统及布置与用于该系统及布置的粒子光学组件
US20120257037A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Valerica Raicu High speed microscope with two-stage scanning for detection of rarities in samples
JP6150632B2 (ja) * 2013-06-26 2017-06-21 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオンビーム測定装置及びイオンビーム測定方法
DE102013016113B4 (de) * 2013-09-26 2018-11-29 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Detektieren von Elektronen, Elektronendetektor und Inspektionssystem
US9263233B2 (en) * 2013-09-29 2016-02-16 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Charged particle multi-beam inspection system and method of operating the same
EP3454357B1 (en) * 2013-09-30 2020-08-12 Carl Zeiss Microscopy GmbH Charged particle beam system and method of operating the same
DE102014008083B9 (de) * 2014-05-30 2018-03-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlsystem
DE102014008105B4 (de) * 2014-05-30 2021-11-11 Carl Zeiss Multisem Gmbh Mehrstrahl-Teilchenmikroskop
EP2950325B1 (en) * 2014-05-30 2018-11-28 IMS Nanofabrication GmbH Compensation of dose inhomogeneity using overlapping exposure spots
DE102014008383B9 (de) * 2014-06-06 2018-03-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlsystem und Verfahren zum Betreiben einer Teilchenoptik
NL2013411B1 (en) * 2014-09-04 2016-09-27 Univ Delft Tech Multi electron beam inspection apparatus.
US9805910B1 (en) * 2015-03-14 2017-10-31 Kla-Tencor Corporation Automated SEM nanoprobe tool
US10236156B2 (en) * 2015-03-25 2019-03-19 Hermes Microvision Inc. Apparatus of plural charged-particle beams
JP2017151159A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社ニューフレアテクノロジー 検査装置及び検査方法
US9892885B2 (en) * 2016-03-24 2018-02-13 Kla-Tencor Corporation System and method for drift compensation on an electron beam based characterization tool
US10460903B2 (en) * 2016-04-04 2019-10-29 Kla-Tencor Corporation Method and system for charge control for imaging floating metal structures on non-conducting substrates
US9709386B1 (en) * 2016-04-05 2017-07-18 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for measuring properties in a TSV structure using beam profile reflectometry
US10497536B2 (en) * 2016-09-08 2019-12-03 Rockwell Collins, Inc. Apparatus and method for correcting arrayed astigmatism in a multi-column scanning electron microscopy system
US10365383B2 (en) * 2016-09-09 2019-07-30 Minnesota Imaging And Engineering Llc Structured detectors and detector systems for radiation imaging
US10090131B2 (en) * 2016-12-07 2018-10-02 Kla-Tencor Corporation Method and system for aberration correction in an electron beam system
US10176963B2 (en) * 2016-12-09 2019-01-08 Waviks, Inc. Method and apparatus for alignment of optical and charged-particle beams in an electron microscope

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103250035A (zh) * 2010-10-14 2013-08-14 爱尔康手术激光股份有限公司 用于光学相干断层扫描的具有用于控制探测器上的分散光的对准的可调偏转器的光谱仪

Also Published As

Publication number Publication date
US20190227010A1 (en) 2019-07-25
KR102445994B1 (ko) 2022-09-21
US10338013B1 (en) 2019-07-02
TWI762759B (zh) 2022-05-01
WO2019147872A2 (en) 2019-08-01
KR20200104427A (ko) 2020-09-03
TW201940871A (zh) 2019-10-16
WO2019147872A3 (en) 2019-09-26
CN111656169A (zh) 2020-09-11

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