CN113412531A - 用于操作具有多个细束的带电粒子装置的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种操作带电粒子束装置的方法，所述方法包括使多个细束中的每个细束依序通过偏转器(6)和扫描仪(12)。用物镜将细束中的每个细束聚焦在样本上以形成多个焦斑，从而形成阵列。第一细束(4A)聚焦在第一光斑(40A)上，并且第二细束(4D)聚焦在第二光斑(40D)上。在装置的居中配置中，多个细束中的每个细束由偏转器引导朝向无彗差点(100)。在装置的细束移位的配置中，扫描仪被扫描，使得第一细束通过可接受的像差点(105)，第一细束扫描经移位的第一视场；并且第一光斑从规则的第一焦斑移位到经移位的第一焦斑(45A)。

Description

用于操作具有多个细束的带电粒子装置的装置和方法

技术领域

本文所述的实施例涉及用于检查、缺陷检测、和/或关键尺寸应用中的带电粒子束装置。实施例还涉及操作带电粒子束装置的方法，所述带电粒子束装置诸如包括多于一个带电粒子的细束(beamlet)的装置。多束系统可用于诸如成像之类的一般目的，以及用于高通量电子束检查(EBI)。实施例还可涉及扫描带电粒子束装置以及使用诸如扫描电子显微镜(SEM)之类的扫描带电粒子束装置的检查方法。

背景技术

带电粒子束装置有许多用途，诸如检查具有纳米级特征的半导体装置。现代半导体技术高度依赖于对在集成电路生产期间使用的各种工艺的精确控制。因此，检查半导体晶片以便检测问题。此外，可以对掩模或光罩(reticle)进行检查，以便确保掩模或光罩准确地界定期望的图案。

对晶片或掩模缺陷的检查可以包括对整个晶片或掩模区域的检查。因此，以高分辨率检查大面积是具有挑战性的。此外，尽可能地，期望要快速地执行检查，使得如果可能的话，生产产量不受检查过程的限制。

扫描电子显微镜(SEM)已用于检查晶片。晶片表面可以使用聚焦良好的电子束来扫描。当电子束照射晶片时，产生并可检测出二次电子和/或反向散射电子，即信号电子。例如，晶片上某个位置处的缺陷可以通过将二次电子的强度信号与对应于图案上相同位置的参考信号进行比较来检测。

半导体技术中的晶片和掩模缺陷检查受益于高分辨率和快速检查工具，这些工具可覆盖完整的晶片/掩模应用和/或热点检查。电子束可用于提供样本的高分辨率检查，从而能够检测出小的缺陷。特别地，从20nm节点及以上，需要基于电子束的成像工具的高分辨率潜力以检测许多感兴趣的缺陷。

然而，由于特征尺寸的减小和对更高分辨率的需求的增加，扫描晶片的整个表面可能耗费很长的时间。因此，由于产量限制，使用单束扫描电子显微镜(SEM)进行晶片检查可能不是理想的。由此，需要一种多束的SEM。例如，多个束或细束可以允许在样本上的多个位置处同时进行检查，从而增加产量。然而，当使用了需要创新解决方案的多束系统时，可能会遇到许多技术困难，诸如产生、控制和操作多个带电粒子束的困难。

发明内容

本文公开了一种操作带电粒子束装置(1)的方法，所述方法包括使多个细束(4A、4D)中的每个细束通过偏转器(6)和扫描仪(12)。细束在通过偏转器之后通过扫描仪。用物镜将细束中的每个细束聚焦在样本上以形成多个焦斑(focal spot)，从而形成阵列。第一细束聚焦在第一光斑(spot)上，并且第二细束聚焦在第二光斑上。在装置的居中配置中，多个细束中的每个细束由偏转器引导朝向垂直于光轴的虚拟平面上的无彗差点；第一光斑(40A)是由第一细束(4A)形成的规则的(regular)第一焦斑(40A)；并且扫描仪被扫描。在装置的细束移位的配置中(图4)，扫描仪被扫描，可选地与偏转器同步，使得第一细束(4A)通过虚拟平面(210)上的可接受的像差点105，第一细束4A扫描经移位的第一视场405A；并且第一光斑(40A或45A)从规则的第一焦斑(40A)移位到经移位的第一焦斑(45A)。

本文公开了一种带电粒子束装置，包括带电粒子源和多孔板，所述多孔板包括多个孔，每个孔用于使细束通过，多孔板形成带电粒子的多个细束。装置还包括：偏转器；扫描仪；以及物镜，所述物镜被配置成将多个细束聚焦在多个焦斑上以形成阵列，所述阵列包括聚焦在第一光斑上的第一细束和聚焦在第二光斑上的第二细束。带电粒子束装置具有居中配置和细束移位的配置。在居中配置中，偏转器被配置成将多个细束中的每个细束引导朝向垂直于光轴的虚拟平面上的无彗差点，并且多个焦斑包括第一光斑，所述第一光斑是由第一细束形成的规则的第一焦斑。在细束移位的配置中，扫描仪和偏转器各自配置成被扫描，使得偏转器使第一细束偏转通过虚拟平面上的可接受的像差点，并且第一细束扫描经移位的第一视场，并且第一光斑从规则的第一焦斑移位到经移位的第一焦斑。

实施例还针对用于执行所公开的方法的设备，并且包括用于执行每个所描述的方法特征的设备部件。可以通过例如计算机和/或控制器之类的硬件部件来执行方法特征。计算机和/或控制器可以是诸如通过适当的软件而可配置的、可编程的、经配置的和/或经编程的。此外，实施例还针对可以由所描述的设备执行的方法。实施例包括用于执行设备的每个功能的方法特征。

附图说明

为了可以详细地理解上述特征的方式，可以通过参考实施例来获得上文简要概述的更具体的描述。附图涉及实施例，并在以下进行描述：

图1示出了根据本文所述的实施例的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例的在居中配置中的带电粒子装置的部分；

图3A示出了根据本文所述的实施例的在居中配置中的带电粒子装置的部分；

图3B示出了根据本文所述的实施例的在居中配置中的带电粒子装置的部分；

图4示出了根据本文所述的实施例的在细束移位的配置中的带电粒子装置的部分；

图5示出了根据本文所述的实施例的在细束移位的配置中的带电粒子装置的部分；

图6示出了根据本文所述的实施例的在细束移位的配置中的带电粒子装置的部分；

图7示出了根据本文所述的实施例的操作带电扫描装置的方法。

具体实施方式

现将详细参照各种实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。在附图的以下描述中，相同的附图标记指代相同的部件。描述了关于各个实施例的差异。每个示例都是通过解释的方式来提供，并且不意味着限制。此外，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以在其他实施例上或与其他实施例结合使用以产生又进一步的实施例。本实施方式旨在包括修改和变化。

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可以被称为带电粒子束装置或“装置”，所述装置可以包括用于检测二次或反向散射的粒子(诸如电子)部件。实施例可以包括可检测可用于获得样本图像的电子、离子、光子、X射线、和/或其他信号形式的二次和/或反向散射的带电粒子的设备和部件。如本文所述，关于检测的讨论和描述是关于扫描电子显微镜中的电子而示例性地描述的。其他类型的带电粒子(例如，正离子)可由装置在各种不同的仪器中检测。

在本文中，初级带电粒子束或初级带电粒子细束可以由粒子束源产生，并且可以被引导至待检查和/或成像的样本。

在本文中，束可以是初级束；细束可以是初级细束。初级束或细束用于照射样本。初级细束可以是用于照射样本的细束。

根据可以与其他实施例组合的本文的实施例，带电粒子的信号束可以指的是二次粒子和/或反向散射粒子的束。通常，通过初级束或初级细束在样本上的冲击和/或通过初级束从样本的反向散射来产生信号束或次级束。

本文所指的“样本(specimen)”或“样本(sample)”包括，但不限于，半导体晶片、半导体工件、光刻掩模和其他工件，诸如存储器盘等。实施例可以应用于在其上沉积材料或被结构化的任何工件。样本可以包括要被结构化的表面或在其上沉积有层的表面，边缘，以及典型的斜面。

根据一个实施例，图1示出了包括多个带电粒子细束4A、4D、4G的带电粒子束装置1。所述装置可用于样本检查。带电粒子束装置1包括带电粒子源2，带电粒子源2可以产生带电粒子，带电粒子被引导到多孔板5。多孔板5的孔5A、5D、5G各自可以通过细束4A、4D、4G。所述细束中的每个细束可以在通过偏转器6之后通过扫描仪12。

细束可以由物镜10聚焦以形成多个焦斑40A、40D。第一细束4A聚焦在第一光斑40A上，而第二细束4D聚焦在第二光斑40D上。

带电粒子束装置1包括偏转器6，偏转器6可以包括偏转器元件6A、6D，偏转器元件6A、6D可以分别将细束4A、4D引导朝向物镜10。偏转器元件6A、6D可以由控制器110寻址。偏转器元件6A、6D可以被配置成使得每个偏转器元件使细束中的一个细束通过。偏转器元件6A、6D可包括第一偏转器元件6A和第二偏转器元件6D。第一偏转器元件6A可以使第一细束4A通过。第二偏转器元件6D可以使第二细束4D通过。可以操作MEM，以同时为每个偏转器元件通电。偏转器6可以包括MEM。MEM可以被配置成在每个偏转器元件6A、6D处产生电多极(multipole)，诸如偶极(dipole)、四极(quadrupole)、六极(hexapole)、八极(octupole)、和/或更高的多极。

控制器110可寻址每个偏转器元件6A、6D。控制器110可以将第一信号发送到第一偏转器元件6A，并且将第二信号发送到第二偏转器元件6D。第一信号和第二信号可以是相同的或可以是不同的。第二信号可以与由控制器110发送到偏转器6的附加偏转器元件的附加信号相同。控制器110可以控制每个偏转器元件6A、6D，例如，使得每个偏转器元件6A、6D接收唯一的信号，或者接收相同的信号。

偏转器6可以使细束看起来来自空间上分开的源。替代地/附加地，带电粒子束装置1可包括聚光镜(未示出)，聚光镜可被放置在例如源2与多孔板5之间。聚光镜可将带电粒子直接引导到多孔板5。替代地/附加地，可以将聚光镜放置在多孔板5之后，诸如紧接在多孔板5之后。聚光镜可以直接或间接地朝向物镜10准直带电粒子和/或引导它们。

偏转器6和扫描仪12可以被配置用于同步，并且小透镜300或小透镜阵列也可以与偏转器和/或扫描仪同步。控制器110可以使扫描仪12的扫描和偏转器6的扫描以及可选的小透镜300或小透镜阵列同步。控制器110可以控制带电粒子装置1的配置，诸如在居中配置与细束移位的配置之间切换。

偏转器6和/或扫描仪12可以使带电粒子细束4A、4D、4G在样本8之上移动。样本8可以在平台7上(诸如可平移平台)，平台7还可帮助移动样本8，从而辅助对样本8的成像和/或检查。

当细束4A、4D、4G撞击样本8的表面时，它们可以经历与样本的相互作用。相互作用可以产生各种发射，诸如电子、X射线、热和光。这些发射中的许多发射可用于产生样本的图像和/或从样本8收集数据。用于检查或图像形成的感兴趣的发射来自以相对较低的能量(1eV至50eV)以各种角度从样本8逸出的信号电子。可以通过物镜10从样本收集包括反向散射电子和/或二次电子的信号电子。可以在束分离器组件中将二次电子与反向散射电子和/或细束4A、4D、4G分离，束分离器可以被放置在光学路径中，使得由物镜10收集的信号电子可以被引导到检测器组件。检测器组件可包括检测器元件，检测器元件可配置用于产生测量信号，例如，与所检测到的信号电子相对应的电子信号。计算机和/或控制器可接收由装置产生的数据。

通过以细束4A、4D、4G照射样本并显示和/或记录检测器组件的输出，可以提供用于样本的检查/测试的数据，包括样本8的表面的多个图像。每个图像可以提供关于样本表面不同部分的信息。因此，与单束装置相比，可以通过使用多个细束来增加数据获取的速度。平台7(或样本支撑件)可以是可移动的，诸如可以在所有方向上水平地移动。这可以允许细束4A、4D、4G到达样本上要检查的目标区域。

图1还示出无彗差点100，无彗差点100被示为在物镜10中。无彗差点100可以替代地位于扫描仪12中或在扫描仪与物镜10之间。可以看到细束4A、4D、4G通过无彗差点100。通过穿过无彗差点100，可以减小和/或最小化像差，并且可以减小和/或最小化聚焦的细束光斑尺寸以改善分辨率。扫描仪12可以操作以便动态地偏移细束4A、4D，使得它们在扫描期间间歇地和/或周期性地通过无彗差点100。

扫描仪12可以增加像差，例如像散、彗差和像场弯曲(field curvature)像差。可以基于可接受的像差的量和/或分辨率损失来确定和/或选择可以确定视场的尺寸的扫描范围。更大的范围和/或视场可能导致更大的像差、更大的细束焦斑尺寸、以及恶化的分辨率。

在一个示例中，细束的焦斑阵列延伸到大约80μm半径的范围，例如，细束阵列置于大约80μm的半径的虚拟环上；细束中的一个细束的视场可以为约±5μm。如果扫描范围大于所述范围，则可能导致空间分辨率的显著损失，诸如光斑尺寸增加5％或更大。扫描仪12可增加显著的像差。替代地/附加地，可以限制扫描仪的操作，以保持分辨率，或者至少保持可接受的分辨率。例如，如果细束4A、4D相对远离无彗差点100被间歇地和/或周期性地扫描，则细束的光斑尺寸在远离无彗差点100的位置处增大，并且分辨率，特别是在视场的外边缘附近，可能会变得更糟。在相对高的扫描范围，细束像差可能会达到不可接受的高水平，使得光斑尺寸变得不可接受地大且分辨率不可接受地差。可以预先确定或选择什么是可接受的和什么是不可接受。

在一个实施例中，可以限制由扫描仪12进行的扫描的范围，使得像差不大于可接受的，诸如限制像差使得光斑尺寸从当束通过无彗差点100时光斑尺寸增加小于1％、2％、5％、或10％。如果我们定义垂直于光轴0的虚拟平面210(参见图2)，则可接受的像差点105可定义为虚拟平面210上的包括无彗差点100的点。可接受的像差点105可以是虚拟平面210上的细束可以通过的点，这可能导致聚焦的细束的光斑尺寸比通过无彗差点100的细束的光斑尺寸增加小于预定量；所述预定量可以是10％、5％、2％、或1％。

扫描仪12可以从无彗差点100动态地偏移细束4A、4D，这可能增加像散、彗差和像场弯曲。可能在技术上具有挑战性是，寻找操作方法和相关连的硬件(诸如光学元件和控制器)布置，所述操作方法和相关连的硬件布置可以最小化像差而同时提供带电粒子装置，所述带电粒子装置能够以具有优异的空间分辨率能力的大视场操作，尤其是当如在半导体检查应用中期望快速吞吐量时。

图2示出了根据本文描述的实施例的装置的居中配置。在装置的居中配置中，偏转器6将多个细束4A、4D中的每个细束引导朝向虚拟平面210上的无彗差点100。

无彗差点可以位于物镜10的场中，诸如位于物镜10中(例如，如图1所见)，即，例如，不在无场区域中。无彗差点100可以位于光轴0上。无彗差点100可以位于扫描仪12中，诸如扫描仪12的中心。无彗差点100可以位于物镜10与扫描仪12之间。无彗差点可以位于扫描仪12、物镜10和用于在带电粒子束撞击样本之前使带电粒子束减速的静电透镜中的至少一者的场中，或者位于扫描仪12、物镜10与用于减速的静电透镜之间的位置。

图2示出了由物镜10聚焦以形成多个焦斑40A、40D的细束4A、4D。第一细束4A聚焦在第一光斑40A上且第二细束4D聚焦在第二光斑40D上。多个焦斑可以形成阵列，诸如规则地间隔开的阵列。如图2所示，焦斑可以位于虚拟环25上，虚拟环25可以以光轴0为中心。焦斑40A、40D可以位于焦平面20上，诸如垂直于光轴0的焦平面20。

当装置处于居中配置时，第一光斑40A被称为规则的第一焦斑40A。

在可以与本文描述的其他实施例组合的实施例中，可以诸如通过扫描仪12和偏转器6的操作、尤其是通过同步地扫描扫描仪12和偏转器6来扫描细束，使得细束通过无彗差点100。

图3A示出了根据本文描述的实施例的装置的居中配置。图3A示出了包括无彗差点100、以及细束4A、4D的焦斑40A、40D的虚拟平面210。为了简化说明，在图3A中未示出物镜10。物镜10被理解为放置在扫描仪12之后。在居中配置中，规则第一焦斑40A可以在第一视场中居中，第一视场可以被视为规则第一视场400A。第二细束4D可以形成第二焦斑40D，第二焦斑40D可以在第二视场400D中居中。偏转器6可以将细束4A、4D中的每个细束引导朝向无彗差点100。扫描仪12可以扫描细束4A、4D，使得第一细束4A和第二细束4D的各自的视场400A、400D在扫描期间被细束4A、4D照射，而带电粒子装置处于居中配置。

图3B示出了根据本文描述的实施例的装置的居中配置。在居中配置中，由偏转器6引导朝向无彗差点100的至少第一细束4A(诸如每个细束4A、4D)可以诸如在扫描期间被扫描仪12动态地偏移远离无彗差点100。细束4A、4D中的每个细束，包括由偏转器6引导朝向无彗差点100的那些细束，可以在扫描期间由扫描仪12偏移。扫描仪12对细束的操作可能导致细束在从无彗差点100移位的一点处通过虚拟平面210。每个细束4A、4D可以间歇地和/或周期性地通过无彗差点100，诸如与扫描频率同步地通过无彗差点100。

扫描仪12可以被布置为使得每个束近似相等地动态偏移，从而引起每个束的近似相同的动态偏移。可以将规则第一焦斑40A和第二焦斑40D定位成使得第一细束4A和第二细束4D在扫描期间各自通过无彗差点100。规则第一焦斑40A和第二焦斑40D可以分别在各自的视场内，诸如分别在第一视场400A和第二视场400D内，如图3A和图3B所示。规则的第一焦斑40A和第二焦斑40D可以在它们各自的视场、第一视场400A和第二视场400D内居中。

如果偏转器6朝着可接受的像差点105静态地偏转(和/或引导)第一细束4A，并且扫描仪12动态地使细束4A、4D偏移，则第一细束4A可以在围绕可接受的像差点105振荡的点处通过虚拟平面210。如果振荡太大，则可能导致不期望的光斑尺寸增加和分辨率损失。

在图3B中，第一细束3A被示为被扫描仪偏转，从而形成束路径33A和33A'。束路径33A、33A'可以在从无彗差点100移位的点处通过虚拟平面210，到达规则视场400A的边缘。扫描的范围和/或视场400A、400D可以被限制到预定范围。所述预定范围可以是基于可接受的光斑尺寸的增加，这可以与在视场边缘处的可容忍的分辨率损失相关。

光斑尺寸的增加和分辨率的损失往往随着细束从虚拟平面210上的无彗差点的移位程度而缩放。通过参考可接受的像差点105(参见图4)来确定扫描参数(诸如视场400A)的限制可能是有用的。例如，在居中配置中，可以限制第一细束4A的规则第一视场400A，使得当第一细束4A到达规则第一视场400A的边缘时，第一细束4A通过居中配置的可接受的像差点104、104'。

扫描仪12可以使细束4A、4D偏转，使得在扫描仪12的最大偏转处，细束4A、4D达到可接受的像差点。细束4A、4D的视场400A、400D的范围可以由可接受的像差点和/或以最大偏转通过虚拟平面的细束的相关联的分辨率损失来确定。

扫描仪12可以是多极，诸如六极、八极、或更高。带电束装置被配置成使得对于每个束，可以应用单独的像散和多极(诸如六极或更高)校正，诸如通过调节与每个细束4A、4D相对应的偏转器元件6A、6D。

在没有显著分辨率损失的情况下，将细束引导到细束的规则视场之外的感兴趣的区域可能在技术上是困难的。在带电粒子装置的一些配置中，热点或其他感兴趣的区域可能被相对较差解析(resolved)。

图4示出了根据本文所述的实施例的带电粒子束装置1的细束移位的配置。如图3A和图3B，为了简化描述，在图4中未示出物镜10。物镜10被理解为在扫描仪12下方。如图4所示，在细束移位的配置中，偏转器6可使第一细束4A朝向可接受的像差点105偏转，而偏转器6使第二细束4D朝向无彗差点100偏转。

在细束移位的配置中，可接受的像差点105可以从无彗差点100移位。第一细束4A的焦斑可以从规则第一焦斑40A(参见图3)移位到经移位的第一焦斑45A。可能存在第一焦斑的最大细束偏移，所述最大细束偏移与可接受的像差点105和/或光斑尺寸的预定的可接受的增加(例如1％、2％、5％、或10％)有关，诸如对于居中配置。

在细束移位的配置中，第一细束4A可用于照射和/或成像诸如热点等的感兴趣区域，而第二细束4D或多个细束中的任何数量的其他细束可以与在居中配置中类似地/相同地操作。换言之，有可能将细束中的一个细束，例如第一细束4A，引导到诸如热点之类的感兴趣的区域，而阵列的其他细束4D、4G可以继续如在居中配置中操作。如果用于细束4A、4D中的每一者的偏转器元件6A、6D中的每一者是可单独寻址的，则可以是有利的。偏转器6可以被配置成以便单独地偏转细束4A、4D中的每一者，诸如独立于其他细束来偏转细束4A、4D中的每一者。

在细束移位的配置中，可以扫描扫描仪12和偏转器6，使得第一细束4A通过虚拟平面210上的可接受的像差点105。扫描可以是使得在扫描期间第一细束4A连续地通过可接受的像差点100。替代地，可以扫描执行为使得第一细束4A与扫描同步地围绕可接受的像差点100振荡，诸如如果偏转器6将第一细束4A静态地引导朝向可接受的像差点105；第一细束4A可以间歇地或周期性地通过可接受的像差点。

移位的第一焦斑45A可以在特别感兴趣的样本8的热点和/或位置处被引导。期望能够调整阵列的至少一个细束，诸如阵列的任意细束，以能够照射感兴趣的点或“热点”。热点等可能位于这样的位置处：在带电粒子装置的通常配置下，细束4A、4D中的每个细束由于显著的像差而无法在没有明显的分辨率损失的情况下能到达所述位置。可能期望要操作带电粒子装置，使得即使当照射/成像在可能位于样本上任意位置的热点时，分辨率损失也最小化。

如图4所示，经移位的第一光斑45A可以在第一细束4A的经移位的视场405A中居中。第二光斑40D可以在由第二细束4D形成的第二视场400D中居中。第二光斑40D和/或第二视场400D在带电粒子束装置1的居中配置和束移位的配置中可能是无法区分的。偏转器6可以将第一细束4A引导朝向可接受的像差点105。

在移位细束的配置中，第一细束4A可以照射经移位的第一视场405A。经移位的第一光斑45A可以从规则第一焦斑40A移位第一细束偏移415A。在移位细束的配置中，偏转器6可使第一细束4A朝向不在由多个细束4A、4D形成的规则阵列(例如，或环)上的热点等移动。换言之，在细束移位的配置中，第一细束4A的第一光斑可以从由细束形成的焦斑的阵列移位，或者，在居中配置中的多个焦斑形成环的情况下，从环移位。

本文公开了(特别是在移位细束的配置中)利用细束(例如，第一细束)的多次偏转的方法和设备来优化细束路径，从而满足可能的目标，诸如降低噪声、保持可接受的分辨率、最小化像差、和/或增加扫描速率，特别是在使用细束来照射热点/对热点成像时。

根据本文公开的实施例，图5示出带电粒子装置的移位细束的配置。移位的视场405A可由第一细束4A照射，第一细束4A可以连续地通过虚拟平面210上的可接受的像差点105。考虑到由于扫描仪12而造成的偏转，偏转器6可以将第一细束4A引导朝向可接受的像差点105。图5示出第一细束4A的两个光学路径44A、44A'，光学路径44A、44A'各自到达第一细束的移位视场405A的场的边缘。偏转器元件6A可以使第一细束4A沿着光学路径44A、44A'偏转以到达移位的视场405A的边缘。移位的第一焦斑45A可以位于移位的视场405A中，诸如在移位的视场405A的中心。偏转器6的扫描，或更具体地，第一偏转器元件6A的扫描可以补偿扫描仪12的偏转，使得第一细束4A连续地通过可接受的像差点105。换言之，偏转器6可以与扫描仪12同步地被扫描，使得第一细束4A连续地通过可接受的像差点105，而其他细束4D、4G被静态地引导朝向无彗差点100。

在又另一实施例中，偏转器6与扫描仪12同步地被扫描，使得第一细束连续地通过可接受的像差点105，而其他细束4D、4G被静态地引导朝向无彗差点100。在可以与本文公开的任何其他实施例组合的实施例中：多个细束4A、4D中的每个细束由扫描仪12扫描；第一细束4A由偏转器6扫描；并且第二细束4D由偏转器6朝着无彗差点100静态地偏转。

图5还示出了可以校正第一细束4A的像场弯曲像差的小透镜300。对于多个细束4A、4D中的每个细束4A、4D，可以有小透镜阵列，以校正各个细束的像场弯曲。小透镜阵列的每个小透镜可以由控制器110寻址，并且可以与扫描仪12和/或偏转器6同步地扫描。第一细束4A或细束中的任何细束的校正像场弯曲可以与扫描仪12和/或偏转器6的扫描同步。小透镜中的每个小透镜(诸如用于第一细束4A的小透镜300)可以与扫描仪和/或偏转器同步地扫描。

如图5所示，偏转器6对(多个)细束的预偏转可以在照射感兴趣的区域(诸如居中配置中的细束中的任何细束的规则视场外的热点)时，将(多个)细束保持在可接受的像差点105处。动态的像散校正和六极校正可以进一步延伸多个细束中的细束的相应视场。作为示例，当细束被偏转器预偏转时可获得的视场具有约5-10μm的范围。

控制器可以包括被配置成寻址偏转器6的偏转器元件6A、6D中的每一者的电子设备。控制器可以为偏转器6的偏转器元件6A、6D的子元件(诸如，极(poles))提供快速切换电压。控制器可与扫描仪12同步地提供适合于由偏转器元件6A、6D中的至少一个偏转器元件偏转细束4A、4D的信号和/或功率。到偏转器6和扫描仪12(以及可选地小透镜阵列)的同步控制信号和/或功率信号的相对相位和幅度可以是可调整的。

每个偏转器元件6A、6D可被配置成使细束4A、4D中的一者通过。偏转器可包括MEM，所述MEM被配置成在偏转器6的每个偏转器元件6A、6D处产生电偶极或更高极。MEM可被配置成在每个偏转器元件6A、6D处同时产生偶极、四极和六极。例如，每个偏转器元件6A、6D包括8个或更多个极/电极，特别用于同时产生偶极、四极和六极。还设想了更高阶的MEM，诸如MEMS，MEMS包括例如多达20个极/电极或甚至更高的偏转器元件6A、6D。

每个偏转器元件6A、6D可以被配置成静态地和/或动态地产生场(包括静态场和动态场的叠加)，诸如可以由来自控制器的信号和/或功率来确定。每个偏转器元件6A、6D可被配置成诸如通过控制器与其他偏转器元件一致地操作或独立于其他偏转器元件操作。

对于布置在80μm半径的虚拟环中的细束阵列，通过小透镜300(和/或小透镜阵列)的像场弯曲的动态校正，以及通过偏转器6的动态预偏转，可以使细束从规则焦斑朝向感兴趣的区域(或热点)的可能偏移延伸高达约20μm，并且允许每个细束的视场为约20μm。在可接受的分辨率损失下，具有可能的与规则阵列的大偏差和可能的大视场是有利的。

图6示出了根据本文描述的实施例的移位细束的配置。为了清楚起见，未示出物镜10，物镜10被理解为在扫描仪12下方(沿光轴的更远处)。图6也未示出多个细束中的其他细束6D、6G。其他细束也应理解为是存在的，其与先前所述的类似地通过光学元件。例如，第二细束4D(和/或多个细束中的任何其他细束)可以通过偏转器6和扫描仪12朝向无彗差点。

偏转器6可以包括第一MEM 61和第二MEM 62。第一MEM 61和第二MEM 62可以沿着光轴0布置。每个细束4A、4D可以顺序地通过第一MEM 61和第二MEM 62。控制器可以通过控制偏转器6来控制第一MEM 61和第二MEM 62中的每一者。控制器110可以寻址每个MEM的各个元件61A、61D、62A、62D。第一细束4A可以顺序地被第一MEM 61的第一偏转器元件61A偏转，接着被第二MEM 62的第一偏转器元件62A偏转。第二细束4D可以顺序地被第一MEM 61的第二偏转器元件62A偏转，接着被第二MEM 62的第二偏转器元件62D偏转。

偏转器可包括第一MEM和第二MEM，使得在细束移位的配置中，可接受的像差点是包括无彗差点100的虚拟平面210上的最小像差点111，并且第一细束4A连续地通过最小像差点111。控制器和MEM可以被配置成使得多个细束中的细束4A、4D中的任何一个细束可以被偏转器6和扫描仪12偏转，使得细束连续地通过最小像差点111。

可以使用第一MEM 61和第二MEM 62将第一细束4A(或任何细束)对准感兴趣的区域或热点，以将细束保持在最小像差点111上。可以优化六极校正和像散校正。通过与通过MEM偏转器的动态预偏转同步、与扫描仪12同步的小透镜的像场弯曲的动态校正，可以减小像差和/或保持细束通过最小像差点。

在一个实施例中，最小像差点111是包括无彗差点100的虚拟平面210上的点，扫描细束可以连续地通过所述点，最小像差点111使得当扫描细束聚焦在焦平面的连续部分上时，细束保持合理的最小光斑尺寸。合理的最小光斑尺寸可以比当细束通过无彗差点到达居中配置的视场中心时的光斑尺寸更大小于10％、5％、2％或1％。焦平面的连续部分可以不同于正常视场。

最小像差点111可以对应于居中配置的无彗差点100。

对于布置在半径为80μm的虚拟环中的细束阵列，通过小透镜300(和/或小透镜阵列)的像场弯曲的动态校正，以及通过偏转器6使用串联的两个MEM的动态预偏转，可以将细束从规则焦斑朝向感兴趣的区域(或热点)的可能偏移延伸高达约40μm，并且允许每个细束的视场为约40μm。

在一个实施例中，在细束移位的配置中，扫描仪12和偏转器6被同步地扫描，使得第一细束4A连续地通过最小像差点111，诸如到达从居中配置的规则第一焦斑40A移位的经移位的第一焦斑45A。可能的是，当通过最小像差点111的第一细束4A扫描经移位的第一视场405A时，第二细束4D通过无彗差点100并扫描规则第二视场400D。

偏转器6、扫描仪12、以及小透镜300或小透镜阵列可以诸如由控制器110同步。小透镜阵列可以被配置成独立于第二细束4D来校正第一细束4A的像场弯曲像差，尤其是当带电粒子束装置1处于细束移位的配置时。小透镜阵列可以直接相邻地定位，诸如在偏转器6的正上方或正下方。

通常，扫描仪12可以被配置成彼此同步地同时扫描所有细束4A、4D。在细束移位的配置中，偏转器6可以与扫描仪同步地使细束中的一个或多个细束(诸如第一细束)动态地偏转，同时偏转器6使其他细束(例如，包括第二细束)朝向无彗差点静态地偏转。偏转器6的动态偏转可以引导一个细束(诸如第一细束4A)，使得所述系数连续地通过可接受的像差点105和/或最小像差点111。

实施例可包括在细束移位的配置中被配置成与扫描仪的扫描同步地动态校正像散的第一MEM和第二MEM。对于通过偏转器的每个细束，偏转器可以包括至少一个偏转器元件(和/或MEM元件)，诸如两个偏转器元件(和/或MEM元件)。每个MEM元件可以产生偶极或更高极。

MEM中的一个MEM或每个MEM可被配置成在偏转器6的每个偏转器元件处产生电偶极或更高极。(多个)MEM可以(各自)被配置成在每个偏转器元件处同时产生偶极、四极和六极。例如，每个偏转器元件包括8个或更多个极/电极，特别是用于同时产生偶极、四极和六极。还设想了更高阶的MEM，诸如MEMS，MEMS包括具有例如多达20个极/电极或甚至更多个极/电极的偏转器元件。

(多个)MEM的每个偏转器元件可以被配置成静态地和/或动态地产生场(包括静态场和动态场的叠加)，诸如可以由来自控制器的信号和/或功率来确定。每个偏转器元件可被配置成诸如通过控制器与其他偏转器元件一致地操作或独立于其他偏转器元件来操作。当存在两个MEM时，每个细束可以通过唯一的偏转器元件对，每个MEM提供一个偏转器元件，并且每个唯一的偏转器元件对可以同步地动态操作，特别是用于最小化细束移位的配置中的像差。

控制器110可以被配置成控制带电粒子装置1的配置，诸如在居中配置与细束移位的配置之间切换。控制器110可以选择使多个细束中的哪些细束移位。控制器110可以对扫描仪12的扫描和偏转器6(或其中的任何一个或多个元件)的扫描、以及可选地小透镜阵列(或其中的任何一个或多个小透镜)的扫描进行控制、同步和/或供电。

本文进一步设想和公开用于MEMS和/或小透镜的高速电子设备。这样的高速电子设备可以包括多个通道。例如，在控制具有8个极/电极的MEM时，每个MEM元件可以具有由控制器110以与扫描仪12同步地高速来控制的高达8个通道。为了简单起见，具有4个极的MEMS可能是有利的。

图7示出了根据本文描述的实施例的操作带电扫描装置500的方法。多个细束通过偏转器和扫描仪510。装置以居中配置操作520，并且装置以细束移位的配置操作530。用物镜将细束聚焦在样本上540。

本公开旨在包括以下列举的实施例，其中提及对附图标记和附图的参考以帮助理解，而没有参考或附图是限制性的意图：

1.一种操作带电粒子束装置(1)的方法，包括：

使多个细束(4A、4D)中的每个细束通过偏转器(6)和扫描仪(12)，其中细束在通过偏转器之后通过扫描仪；

用物镜(10)将多个细束(4A、4D)中的每个细束聚焦在样本上以形成构成阵列的多个焦斑(40A、40D)，所述聚焦包括将第一细束(4A)聚焦在第一光斑(40A)上以及将第二细束聚焦在第二光斑(40D)上；

在装置的居中配置中，

用偏转器(6)将多个细束中的每个细束引导朝向垂直于光轴的虚拟平面(210)上的无彗差点(100)，其中

第一光斑(40A)是由第一细束(4A)形成的规则的第一焦斑(40A)，并且

扫描扫描仪12，使得细束中的每个细束扫描规则的视场，包括第一细束扫描规则的第一视场和第二细束扫描规则的第二视场；以及

在装置的细束移位的配置(图4)中，

扫描扫描仪，使得第一细束(4A)通过虚拟平面(210)上的可接受的像差点105，第一细束4A扫描经移位的第一视场405A，其中

第一光斑(40A或45A)从规则的第一焦斑(40A)移位到经移位的第一焦斑(45A)。

在细束移位的配置中，扫描仪和偏转器可以(诸如同步地)被扫描，使得第一细束通过可接受的像差点。

2.如实施例1所述的操作带电粒子束装置的方法，其中，

在细束移位的配置中，

经移位的第一视场(405A)在基本上垂直于光轴的方向上从规则的第一视场(400A)移位，并且

扫描仪被扫描，使得第二细束扫描规则的第二视场。扫描仪可以同步地扫描细束中的每个细束，例如，使得同时从每个细束扫描每个相应的视场。

3.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中，

在居中配置中，规则的第一焦斑(40A)在第一细束(4A)的规则的第一视场(400A)中居中；并且

在细束移位的配置中，经移位的第一光斑(45A)在第一细束的经移位的视场中居中。

4.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

在居中配置和细束移位的配置中，第二光斑(40D)在第二细束的规则的第二视场(400D)中居中。

5.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

在居中配置中，阵列是规则地间隔开的。在细束移位的配置中，细束中的至少一个细束(诸如第一细束)可以聚焦在偏离所述细束的规则光斑的位置。

6.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

居中配置使得阵列的每个焦斑布置在虚拟环上；以及

在细束移位的配置中，第一光斑从虚拟环移位。

7.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

偏转器包括MEM，所述MEM被配置成在偏转器(6)的每个偏转器元件(6A、6D)处至少产生电偶极和电四极；并且每个偏转器元件被配置成使细束中的一个细束通过。MEM也可配置成产生六极。MEM可具有8个极/电极。MEM可被配置成产生甚至更高的多极，诸如高达20。

8.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

可接受的像差点从虚拟平面上的无彗差点移位；其中

无彗差点位于物镜的场中。

9.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

在居中配置中和在细束移位的配置中，细束中的每个细束由扫描仪扫描；以及

在细束移位的配置中，第一细束由偏转器扫描，并且

第二细束由偏转器朝向无彗差点静态地偏转。扫描仪可以同步地扫描细束中的每个细束。偏转器可以与扫描仪同步地扫描第一细束。

10.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，进一步包括：

使第一细束通过小透镜，所述小透镜校正第一细束的像场弯曲。小透镜可以与扫描仪的扫描同步地调变。

11.如实施例10所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

校正第一细束的像场弯曲与扫描仪和/或偏转器的扫描同步；并且小透镜与扫描仪和/或偏转器同步地扫描。

12.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

偏转器包括第一MEM和第二MEM，使得在细束移位的配置中，

可接受的像差点是最小像差点，并且

在扫描仪的扫描和偏转器的扫描期间，第一细束连续地通过最小像差点。

13.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中

在细束移位的配置中，扫描偏转器包括：

扫描第一细束，以便使第一细束动态地偏转，同时使第二细束静态地偏转。

14.如任一前述实施例所述的操作带电粒子束装置的方法，其中，

在细束移位的配置中，扫描仪和偏转器被同步地扫描，使得第一细束连续地通过可接受的像差点。

15.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子源和多孔板，所述多孔板包括多个孔，每个孔用于使细束通过，多孔板形成带电粒子的多个细束；

偏转器；

扫描仪；

物镜，所述物镜被配置成将多个细束聚焦在多个焦斑上以形成阵列，所述阵列包括聚焦在第一光斑上的第一细束和聚焦在第二光斑上的第二细束；以及

其中

带电粒子束装置具有居中配置和细束移位的配置；其中

在居中配置中，

偏转器被配置成将多个细束中的每个细束引导朝向垂直于光轴的虚拟平面上的无彗差点，并且

多个焦斑包括第一光斑，所述第一光斑是由第一细束形成的规则的第一焦斑；以及

在细束移位的配置中，

扫描仪和偏转器各自配置成被扫描，使得

偏转器使第一细束偏转通过虚拟平面上的可接受的像差点，并且

第一细束扫描经移位的第一视场，其中

第一光斑从规则的第一焦斑移位到经移位的第一焦斑。

16.如实施例15所述的带电粒子束装置，进一步包括

小透镜阵列，所述小透镜阵列被配置成当带电粒子束装置处于细束移位的配置时，独立于第二细束来校正第一细束的像场弯曲像差。

17.如实施例15或实施例16所述的带电粒子束装置，其中

扫描仪被配置成同步地同时扫描多个细束中的每个细束；以及

在细束移位的配置中，

偏转器被配置成与扫描仪同步地动态偏转第一细束，并且

偏转器被配置成使第二细束朝向无彗差点静态地偏转。

18.如实施例15、实施例16或实施例17所述的带电粒子束装置，其中偏转器包括第一MEM和第二MEM，所述第一MEM和第二MEM被配置成使得，

在细束移位的配置中，可接受的像差点是最小像差点，并且

偏转器和扫描仪被配置用于同步，使得第一细束连续地通过最小像差点。

19.如实施例15、实施例16、或实施例17、或实施例18所述的带电粒子束装置，其中

偏转器包括第一MEM和第二MEM，并且

第一MEM和第二MEM在细束移位的配置中被配置成与扫描仪的扫描同步地动态校正像散。每个MEM可被配置成产生偶极、四极、六极及其组合。每个MEM还可能产生更高的多极，诸如高达20。

20.如实施例15-19中任一项所述的带电粒子束装置，包括

控制器，所述控制器控制带电粒子束装置的配置，其中扫描仪和偏转器由控制器控制；并且其中控制器使扫描仪和偏转器同步。

21.如实施例15-20中任一项所述的带电粒子束装置，其中

偏转器包括配置成产生电偶极或更高极(诸如偶极、四极和六极)的MEM；以及

扫描偏转器是用偏转器诸如与扫描仪的扫描同步地动态偏转至少一个细束。

虽然前述内容针对本公开的实施例，但可在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种操作带电粒子束装置的方法，包括：

使多个细束中的每个细束通过偏转器和扫描仪，其中所述细束在通过所述偏转器之后通过所述扫描仪；

用物镜将所述多个细束中的每个细束聚焦在样本上以形成构成阵列的多个焦斑，所述聚焦包括将第一细束聚焦在第一光斑上以及将第二细束聚焦在第二光斑上；

在所述装置的居中配置中，

用所述偏转器将所述多个细束中的每个细束引导朝向垂直于光轴的虚拟平面上的无彗差点，其中

所述第一光斑是由所述第一细束形成的规则的(regular)第一焦斑，并且

扫描所述扫描仪，使得所述细束的每个细束扫描规则的视场，包括所述第一细束扫描规则的第一视场和所述第二细束扫描规则的第二视场；以及

在所述装置的细束移位的配置中，

扫描所述扫描仪，使得所述第一细束通过所述虚拟平面上的可接受的像差点，所述第一细束扫描经移位的第一视场，其中

所述第一光斑从所述规则的第一焦斑移位到经移位的第一焦斑。

2.如权利要求1所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中，

在所述细束移位的配置中，

所述经移位的第一视场在基本上垂直于所述光轴的方向上从所述规则的第一视场移位，并且

所述扫描仪被扫描，使得所述第二细束扫描所述规则的第二视场。

3.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中，

在所述居中配置中，所述规则的第一焦斑在所述第一细束的规则的第一视场中居中；并且

在所述细束移位的配置中，所述经移位的第一光斑在所述第一细束的经移位的视场中居中。

4.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

在所述居中配置和所述细束移位的配置中，所述第二光斑在所述第二细束的规则的第二视场中居中。

5.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

在所述居中配置中，所述阵列是规则地间隔开的。

6.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

所述居中配置使得所述阵列的每个焦斑布置在虚拟环上；以及

在所述细束移位的配置中，所述第一光斑从所述虚拟环移位。

7.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

所述偏转器包括MEM，所述MEM被配置成在所述偏转器的每个偏转器元件处至少产生电偶极(dipole)和电四极(quadrupole)；并且每个偏转器元件被配置成使所述细束中的一个细束通过。

8.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

所述可接受的像差点从所述虚拟平面上的所述无彗差点移位；其中

所述无彗差点位于所述物镜的场中。

9.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

在所述居中配置中和在所述细束移位的配置中，所述细束中的每个细束由所述扫描仪扫描；以及

在所述细束移位的配置中，所述第一细束由所述偏转器扫描，并且

所述第二细束由所述偏转器朝向所述无彗差点静态地偏转。

10.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，进一步包括：

使所述第一细束通过小透镜，所述小透镜校正所述第一细束的像场弯曲(fieldcurvature)。

11.如权利要求10所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

校正所述第一细束的像场弯曲与所述扫描仪和/或所述偏转器的所述扫描同步；并且所述小透镜与所述扫描仪和/或偏转器同步地扫描。

12.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

所述偏转器包括第一MEM和第二MEM，使得在所述细束移位的配置中，

所述可接受的像差点是最小像差点，并且

在所述扫描仪的扫描和所述偏转器的扫描期间，所述第一细束连续地通过所述最小像差点。

13.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中

在所述细束移位的配置中，扫描所述偏转器包括：

扫描所述第一细束，以便使所述第一细束动态地偏转，同时使所述第二细束静态地偏转。

14.如任一前述权利要求所述的操作所述带电粒子束装置的方法，其中，

在所述细束移位的配置中，所述扫描仪和偏转器被同步地扫描，使得所述第一细束连续地通过所述可接受的像差点。

15.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子源和多孔板，所述多孔板包括多个孔，每个孔用于使细束通过，所述多孔板形成带电粒子的多个细束；

偏转器；

扫描仪；

物镜，所述物镜被配置成将所述多个细束聚焦在多个焦斑上以形成阵列，所述阵列包括聚焦在第一光斑上的第一细束和聚焦在第二光斑上的第二细束；以及

其中

所述带电粒子束装置具有居中配置和细束移位的配置；其中

在所述居中配置中，

所述偏转器被配置成将所述多个细束中的每个细束引导朝向垂直于光轴的虚拟平面上的无彗差点，并且

所述多个焦斑包括所述第一光斑，所述第一光斑是由所述第一细束形成的规则的第一焦斑；以及

在所述细束移位的配置中，

所述扫描仪和偏转器各自配置成被扫描，使得

所述偏转器使所述第一细束偏转通过所述虚拟平面上的可接受的像差点，并且

所述第一细束扫描经移位的第一视场，其中

所述第一光斑从所述规则的第一焦斑移位到经移位的第一焦斑。

16.如权利要求15所述的带电粒子束装置，进一步包括

小透镜阵列，所述小透镜阵列被配置成当所述带电粒子束装置处于所述细束移位的配置时，独立于所述第二细束来校正所述第一细束的像场弯曲像差。

17.如权利要求15或权利要求16所述的带电粒子束装置，其中

所述扫描仪被配置成同步地同时扫描所述多个细束中的每个细束；以及

在所述细束移位的配置中，

所述偏转器被配置成与所述扫描仪同步地动态偏转所述第一细束，并且

所述偏转器被配置成使所述第二细束朝向所述无彗差点静态地偏转。

18.如权利要求15、权利要求16或权利要求17所述的带电粒子束装置，其中

所述偏转器包括第一MEM和第二MEM，所述第一MEM和所述第二MEM被配置成使得，

在所述细束移位的配置中，所述可接受的像差点是最小像差点，并且

所述偏转器和所述扫描仪被配置用于同步，使得所述第一细束连续地通过所述最小像差点。

19.如权利要求15至18中任一项所述的带电粒子束装置，其中

所述偏转器包括第一MEM和第二MEM，并且

所述第一MEM和所述第二MEM在所述细束移位的配置中被配置成与所述扫描仪的所述扫描同步地动态校正像散。

20.如权利要求15至19中任一项所述的带电粒子束装置，包括

控制器，所述控制器控制所述带电粒子束装置的配置，其中所述扫描仪和所述偏转器由所述控制器控制；并且其中所述控制器使所述扫描仪和所述偏转器同步；其中可选地

所述偏转器包括配置成产生电偶极或更高极的MEM；以及

扫描所述偏转器是用所述偏转器诸如与所述扫描仪的所述扫描同步地动态偏转至少一个细束。

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