CN113892163A - 具有低串扰的多带电粒子射束设备 - Google Patents

Abstract

公开了通过减少多射束设备中的二次带电粒子检测器的检测元件之间的串扰，来增强成像分辨率的系统和方法。多射束设备包括用于将来自样品的多个二次带电粒子射束投射到带电粒子检测器(140)上的电光系统。该电光系统包括第一预限制孔径板(155P)和射束限制孔径阵列(155)，第一预限制孔径板(155P)包括被配置为阻挡多个二次带电粒子射束的外围带电粒子的第一孔径；射束限制孔径阵列(155)包括被配置为修整多个二次带电粒子射束的第二孔径。带电粒子检测器可以包括多个检测元件(140_1、140_2、140_3)，其中多个检测元件中的一个检测元件与多个二次带电粒子射束中的对应修整后的射束相关联。

Description

具有低串扰的多带电粒子射束设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月28日提交的美国申请62/853,677的优先权，并且该申请通过整体引用并入本文。

技术领域

本文提供的实施例公开了一种多射束设备，更具体地公开了一种具有增强成像信号保真度的多射束带电粒子显微镜，该多射束带电粒子显微镜使用被配置为减少串扰的孔径阵列的组合。

背景技术

在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成或已完成的电路组件以确保它们是根据设计制造的并且没有缺陷。可以采用利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)射束显微镜(诸如扫描电子显微镜(SEM))的检查系统。随着IC组件的物理尺寸不断缩小，缺陷检测的准确性和产量变得更加重要。尽管可以使用多个电子射束来增加吞吐量，但是带电粒子检测器所接收的成像信号保真度的限制，可能会限制用于可靠缺陷检测和分析所期望的成像分辨率，从而致使检测工具不足以满足其所期望的目的。

发明内容

在本公开的一些实施例中，公开了一种多带电粒子射束设备的电光系统。电光系统可以包括第一预限制孔径板和射束限制孔径阵列，第一预限制孔径板包括被配置为阻挡来自样品的多个二次带电粒子射束的外围带电粒子的第一孔径；射束限制孔径阵列包括被配置为修整多个二次带电粒子射束的第二孔径。电光系统还可以包括带电粒子检测器，该带电粒子检测器包括多个检测元件，其中多个检测元件中的检测元件与多个二次带电粒子射束中的对应修整后的射束相关联。

第一预限制孔径板和射束限制孔径阵列之间的距离可以是5mm或更小。第一预限制孔径板可以被定位在射束限制孔径阵列的上游或下游。电光系统可以包括第二预限制孔径板。第一预限制孔径板可以被定位在射束限制孔径阵列的上游、并且第二预限制孔径板可以被定位在射束限制孔径阵列的下游。射束限制孔径阵列可以包括不同尺寸的多个孔径。多个孔径中的至少两个孔径可以具有相似的尺寸。多个孔径可以以矩形、圆形或螺旋图案来布置。

多个二次带电粒子射束可以包括以下项中的至少一个：响应于多个初级带电粒子射束和样品之间的相互作用而生成的来自样品的二次电子或背向散射电子。多个二次带电粒子射束可以重叠以在垂直于电光系统的副光轴的交叉平面上创建交叉区域。射束限制孔径阵列可以被放置在交叉平面的位置上或交叉平面的位置的范围之内，并且被放置为垂直于副光轴。可以基于多个初级带电粒子射束在样品上的着陆能量，来确定交叉平面的位置的范围。射束限制孔径阵列可以基于交叉平面的位置的范围沿着副光轴移动。

第二孔径可以以交叉区域为中心。第一孔径和第二孔径的中心可以与副光轴对准。射束限制孔径阵列可以是可移动的，以将多个孔径中的孔径与交叉区域对准。第一预限制孔径板的平面可以在交叉平面的位置的范围之外，并且射束限制孔径阵列和第一预限制孔径板的平面可以在交叉平面的位置的范围之内。

在本公开的另一个实施例中，公开了一种多带电粒子射束设备。多带电粒子射束设备可以包括用于将来自样品的多个二次带电粒子射束投射到带电粒子检测器上的电光系统。电光系统可以包括第一预限制孔径板和射束限制孔径阵列，第一预限制孔径板包括被配置为阻挡多个二次带电粒子射束的外围带电粒子的第一孔径；射束限制孔径阵列包括被配置为修整该多个二次带电粒子射束的第二孔径。带电粒子检测器可以包括多个检测元件，并且多个检测元件中的检测元件可以与多个二次带电粒子射束中的对应修整后的射束相关联。

在本公开的一些实施例中，可以公开一种由二次成像系统执行以形成样品的图像的方法。该方法可以包括生成来自样品的多个二次带电粒子射束，使用预定孔径板来阻挡多个二次带电粒子射束的外围带电粒子，使用射束限制孔径阵列的孔径来修整该多个二次带电粒子射束；并且将修整后的多个二次带电粒子射束投射到带电粒子检测器的相应的检测元件上。

通过结合附图进行的以下描述，本公开实施例的其他优点将变得清楚，其中通过说明和示例的方式阐述了本发明的某些实施例。

附图说明

图1是图示了与本公开的实施例一致的示例性电子射束检查(EBI)系统的示意图。

图2是图示了与本公开的实施例一致的示例性电子射束工具的示意图，该示例性电子射束工具可以是图1的示例性电子射束检查系统的一部分。

图3是图示了与本公开实施例一致的多射束设备中的二次成像系统的示例性配置的示意图。

图4是图示了与本公开的实施例一致的图3的二次成像系统的孔径阵列上的孔径的示例性布置的示意图。

图5是图示了与本公开实施例一致的多射束设备中的二次成像系统的示例性配置的示意图。

图6A至图6D是图示了与本公开的实施例一致的图5的二次成像系统的孔径阵列的孔径的示例性布置的示意图。

图7是图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的二次成像系统的示例性配置的示意图。

图8是图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的二次成像系统的示例性配置的示意图。

图9是表示与本公开的实施例一致的使用图5的二次成像系统检测来自样品的二次带电粒子的示例性方法的过程流程图。

具体实施方式

现在将对示例性实施例进行详细参考，其示例在附图中被图示。以下说明均参考附图，除非另有说明，否则不同附图中的相同标号表示相同或相似的元素。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现不表示所有实现。相反，它们仅仅是与所附权利要求中记载的与所公开的实施例相关的各方面一致的设备和方法的示例。例如，虽然在利用电子射束的上下文中描述了一些实施例，但是本公开不限于此。其他类型的带电粒子射束可以类似地被应用。此外，可以使用其他成像系统，诸如光学成像、光检测、X射线检测等。

电子装置由形成在被称为衬底的硅片上的电路构成。许多电路可以一起形成在同一硅片上，并且被称为集成电路或IC。这些电路的尺寸已极大地减小，因此更多的电路可以被装配在衬底上。例如，智能电话中的IC芯片可能和拇指甲一样小，但可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸不到人类头发尺寸的1/1000。

制造这些极小的IC是一个复杂、耗时且昂贵的过程，通常涉及数百个个体步骤。即使在一个步骤中的错误，也有可能导致成品IC出现缺陷，致使其无法使用。因此，制造过程的一个目标是避免此类缺陷，以将过程中制作的功能IC的数目最大化，即，提高过程的整体产量。

提高产量的一个组成部分是监视芯片制造过程以确保它生产足够数目的功能集成电路。监视该过程的一种方法是在形成芯片电路结构的各个阶段检查芯片电路结构。可以使用扫描电子显微镜(SEM)来进行检查。SEM可以被用来对这些极小的结构进行成像，实际上是拍摄结构的“照片”。图像可以被用来确定结构是否被正确形成，以及它是否在正确的位置被形成。如果结构有缺陷，那么可以对过程进行调整，以使缺陷不太可能再次发生。

诸如多射束SEM之类的尽管多射束带电粒子成像系统可以用于增加晶片检查吞吐量，但是多射束SEM的成像分辨率可能受到由二次电子检测系统接收并检测的成像信号质量的限制。诸如电子射束之类的二次带电粒子射束由初级小射束(beamlet)在样品表面上的相互作用来生成，可以包含具有～50eV的大能量扩散和相对于样品表面的法线为～90°的大发射角范围的二次电子。这种散焦电子射束在二次电子检测器上可能具有大的入射斑点。在传统的多射束SEM中，散焦电子射束可以入射在二次电子检测器的多个检测元件上。换言之，多个检测元件中的每一个可以从对应的二次电子射束和其他相邻射束接收二次电子。因此，一个检测元件的成像信号可以包括源自对应的二次电子射束的主要分量和源自相邻电子射束的串扰分量。除其他外，串扰分量可能会恶化成像信号的保真度。因此，将多个检测元件之间的串扰最小化以提高成像分辨率是所期望的。

为了减轻串扰的发生，可以在二次成像系统中采用孔径机构来阻挡外围二次电子。然而，如果二次电子射束半径大于孔径机构的两个孔径之间的距离，则二次电子射束的一些电子可能通过相邻孔径逃逸，从而导致二次电子检测器的检测元件之间的串扰。

为了适应二次电子射束的大半径，孔径可以被放置得较远，并且孔径机构可以相对于二次成像系统的光轴(z轴)而在x轴和y轴上移动。然而，由于二次成像系统内的空间限制，孔径机构在x和y轴上的移动可能受到限制，并且因此可能限制了孔径阵列内的孔径数目。可能遇到的几个问题之一是孔径机构可能无法减轻串扰，同时允许最大数目的二次电子通过以增强成像分辨率。

在本公开的一些实施例中，多射束设备可以包括用于将来自样品的多个二次电子投射到带电粒子检测器上的电光系统。电光系统可以包括被配置为阻挡外围二次电子的预限制孔径板，以及包括被配置为修整多个二次电子的孔径的射束限制孔径阵列。预限制孔径板可以被定位在射束限制孔径阵列的上游，并且可以防止外围二次电子辐照射束限制孔径阵列的非预期孔径，并且射束限制孔径阵列可以进一步防止外围二次电子辐照检测电子检测器的检测元件。预限制孔径板和射束限制孔径阵列的组合可以减轻检测元件之间的串扰，从而增强成像分辨率。

为清楚起见，附图中的组件的相对尺寸可能被夸大。在以下附图描述内，相同或相似的参考标号指代相同或相似的组件或实体，并且仅描述相关于各个实施例的不同之处。如本文中所使用的，除非另外特别说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明一个组件可以包括A或B，那么除非另外明确说明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或A和B。作为第二个示例，如果声明一个组件可以包括A、B或C，那么除非另外明确说明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。

现在对图1进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的示例性电子射束检查(EBI)系统100。如图1中所示，带电粒子射束检测系统100包括主室10、负载锁闭室20、电子射束工具40和装备前端模块(EFEM)30。电子射束工具40被定位在主室10内。虽然描述和附图是针对电子射束的，但是应当了解，实施例并不被用来将本公开内容限制为特定的带电粒子。

EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可以包括附加的(一个或多个)装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b接收包含晶片(例如，半导体晶片或由(一个或多个)其他材料制成的晶片)或待检查样品(晶片和样品在下文中被统称为“晶片”)的晶片前端开口统一容器(FOUP)。EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片传送到负载锁闭室20。

锁闭室20连接到装载/锁闭真空泵系统(未示出)，其去除负载锁闭室20中的气体分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将晶片从负载锁闭室20传送到主室10。主室10连接到主室真空泵系统(未示出)，其去除主室10中的气体分子以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片经受电子射束工具40的检查。在一些实施例中，电子射束工具40可以包括单射束检查工具。在其他实施例中，电子射束工具40可以包括多射束检查工具。

控制器50可以电连接到电子射束工具40并且也可以电连接到其他组件。控制器50可以是被配置为执行带电粒子射束检查系统100的各种控制的计算机。控制器50还可以包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路。虽然控制器50在图1中被示为在包括主室10、负载锁闭室20和EFEM 30的结构之外，但是应当了解，控制器50可以是该结构的一部分。

虽然本公开提供了容纳电子射束检查系统的主室10的示例，但是应当注意，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子射束检查系统的室。相反，应当了解，前述原理也可以被应用于其他室。

现在对图2进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的示意图，该示意图图示了示例性电子射束工具40，该电子射束工具40可以是图1的示例性带电粒子射束检查系统100的一部分。电子射束工具40(在本文中也被称为设备40)包括电子源101、具有枪孔径103的枪孔径板171、预小射束形成机构172、聚光透镜110、源转换单元120、初级投影光学系统130、样品台(图2中未示出)、二次成像系统150和电子检测装置140。初级投影光学系统130可以包括物镜131。电子检测装置140可以包括多个检测元件140_1、140_2和140_3。射束分离器160和偏转扫描单元132可以被放置在主投影光学系统130内部。可以了解，可以适当地添加/省略设备40的其他公知组件。

电子源101、枪孔径板171、聚光透镜110、源转换单元120、射束分离器160、偏转扫描单元132和初级投影光学系统130可以与设备100的初级光轴100_1对准。二次成像系统150和电子检测装置140可以与设备40的第二光轴150_1对准。

电子源101可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并被提取或被加速以形成初级电子射束102，其形成交叉(虚拟或真实)101s。初级电子射束102可以被可视化为从交叉器101s发射。

源转换单元120可以包括成像元件阵列(图2中未示出)、像差补偿器阵列(未示出)、射束限制孔径阵列(未示出)和预弯曲微偏转器阵列(未示出)。成像元件阵列可以包括多个微偏转器或微透镜，以与多个初级电子射束102的小射束形成交叉101s的多个平行图像(虚拟或真实)。图2示出了三个小射束102_1、102_2和102_3作为示例，可以了解，源转换单元120可以处理任意数目的小射束。

在一些实施例中，源转换单元120可以提供有射束限制孔径阵列和成像元件阵列(两者都未示出)。射束限制孔径阵列可以包括射束限制孔径。应当了解，可以适当地使用任何数目的孔径。射束限制孔径可以被配置为限制初级电子射束102的小射束102_1、102_2和102_3的尺寸。成像元件阵列可以包括被配置为通过改变朝向主光轴100_1的角度来偏转小射束102_1、102_2和102_3的成像偏转器(未示出)。在一些实施例中，离主光轴100_1更远的偏转器可以更大程度地偏转小射束。此外，成像元件阵列可以包括多个层(未图示)，并且偏转器可以被提供在分开的层中。偏转器可以被配置为彼此独立地单独控制。在一些实施例中，可以控制偏转器以调整形成在样品1的表面上的探测斑点(例如，102_1S、102_2S和102_3S)的间距。如本文中所指，探测斑点的间距可以被定义为样品1的表面上的两个直接相邻的探测斑点之间的距离。

成像元件阵列的被定位在中心的偏转器可以与电子射束工具40的主光轴100_1对准。因此，在一些实施例中，中心偏转器可以被配置为保持小射束102_1的轨迹是直的。在一些实施例中，可以省略中央偏转器。然而，在一些实施例中，初级电子源101可能不必与源转换单元120的中心对准。此外，应当了解，虽然图2示出了设备40的侧视图，其中小射束102_1在初级光轴100_1上，当从不同侧观察时，小射束102_1可能偏离主光轴100_1。即，在一些实施例中，所有小射束102_1、102_2和102_3都可能离轴。离轴分量可以相对于主光轴100_1偏移。

可以基于一个或多个标准来设置被偏转的小射束的偏转角。在一些实施例中，偏转器可以径向向外或远离(未图示)主光轴100_1偏转离轴小射束。在一些实施例中，偏转器可以被配置为径向向内或朝向主光轴100_1偏转离轴小射束。可以设置小射束的偏转角，以使得小射束102_1、102_2和102_3垂直落在样品1上。可以通过调整小射束穿过透镜(诸如物镜131)的路径来减少由于透镜所引起的离轴像差。因此，离轴小射束102_2和102_3的偏转角可以被设置为使得探测斑点102_2S和102_3S具有小的像差。小射束可以被偏转以便穿过或接近物镜131的前焦点，以减少离轴探测斑点102_2S和102_3S的像差。在一些实施例中，偏转器可以被设置为使小射束102_1、102_2和102_3垂直落在样品1上，同时探测斑点102_1S、102_2S和102_3S具有小的像差。

聚光透镜110被配置为聚焦初级电子射束102。通过调整聚光透镜110的聚焦功率或通过改变射束限制孔径阵列内的对应射束限制孔径的径向尺寸，可以改变源转换单元120下游的小射束102_1、102_2和102_3的电流。可以通过改变射束限制孔径的径向尺寸和聚光透镜110的聚焦功率二者来改变电流。聚光透镜110可以是可调聚光透镜，其可以被配置为使得其第一主平面的位置是可移动的。可调聚光透镜可以被配置为磁性的，这可以导致离轴小射束102_2和102_3以旋转角度照射源转换单元120。旋转角度可以随着聚焦功率或可调聚光透镜的第一主平面的位置而改变。因此，聚光透镜110可以是抗旋转聚光透镜，其可以被配置为在聚光透镜110的聚焦功率改变时保持旋转角不变。在一些实施例中，聚光透镜110可以是可调抗旋转聚光透镜，其中当聚光透镜110的第一主平面的聚焦功率和位置变化时，旋转角不改变。

电子射束工具40可以包括预小射束形成机构172。在一些实施例中，电子源101可以被配置为发射初级电子并形成初级电子射束102。在一些实施例中，枪孔径板171可以被配置为阻挡初级电子射束102的外围电子以减少库仑效应。在一些实施例中，预小射束形成机构172进一步切割初级电子射束102的外围电子以进一步减少库仑效应。初级电子射束102在穿过预小射束形成机构172之后可以被修整为三个初级电子小射束102_1、102_2和102_3(或任何其他数目的小射束)。电子源101、枪孔径板171、预小射束形成机构172和聚光透镜110可以与电子射束工具40的主光轴100_1对准。

预小射束形成机构172可以包括库仑孔径阵列。预小射束形成机构172的中心孔径(在本文中也被称为轴上孔径)和源转换单元120的中心偏转器可以与电子射束工具40的主光轴100_1对准。预小射束形成机构172可以提供有多个预修整孔径(例如，库仑孔径阵列)。在图2中，当初级电子射束102穿过三个预修整孔径时生成三个小射束102_1、102_2和102_3，并且初级电子射束102的大部分剩余部分被切断。即，预小射束形成机构172可以修整来自初级电子射束102的没有形成三个小射束102_1、102_2和102_3的大部分或绝大部分电子。预小射束形成机构172可以在初级电子射束102进入源转换单元120之前，切断将最终不被用来形成探测斑点102_1S、102_2S和102_3S的电子。在一些实施例中，可以提供枪孔板171靠近电子源101，以在早期切断电子，同时还可以提供预小射束形成机构172以进一步切断多个小射束周围的电子。尽管图2展示了预小射束形成机构172的三个孔径，但是应该了解，可以适当地存在任意数目的孔径。

在一些实施例中，预小射束形成机构172可以被放置在聚光透镜110下方。将预小射束形成机构172放置得更靠近电子源101可以更有效地减少库仑效应。在一些实施例中，当预小射束形成机构172能够被定位得足够靠近源101同时仍然是可制造的时，可以省略枪孔径板171。

物镜131可以被配置为将小射束102_1、102_2和102_3聚焦到样品1上以进行检查并且可以在样品1的表面上形成三个探测斑点102_ls、102_2s和102_3s。枪孔径板171可以阻挡初级电子射束102的外围电子未被用来减少库仑相互作用效应。库仑相互作用效应会扩大探测斑点102_1s、102_2s和102_3s中的每一个的尺寸，并且因此恶化检查分辨率。

射束分离器160可以是维恩滤光器类型的射束分离器，其包括生成静电偶极场E1和磁偶极场B1(两者均未在图2中示出)的静电偏转器。如果它们被施加，则由静电偶极场El施用在小射束102_1、102_2和102_3的电子上的力与由磁偶极场Bl施用在电子上的力大小相等，方向相反。小射束102_1、102_2和102_3因此可以以零偏转角直接穿过射束分离器160。

偏转扫描单元132可以偏转小射束102_1、102_2和102_3，以在样品1的表面的一部分中的三个小扫描区域上扫描探测斑点102_1s、102_2s和102_3s。响应于小射束102_1、102_2和102_3在探测斑点102_1s、102_2s和102_3s处的入射，三个二次电子射束102_lse、102_2se和102_3se可以从样品1发射。二次电子射束102_lse、102_2s和102_3s中的每一个可以包括能量分布包括二次电子(能量<50eV)和背向散射电子(50eV与小射束102_1、102_2和102_3的着陆能量之间的能量和)的电子。射束分离器160可以将二次电子射束102_1se、102_2se和102_3se朝向二次成像系统150引导。二次成像系统150可以将二次电子射束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测装置140的检测元件140_1、140_2和140_3上。检测元件140_1、140_2和140_3可以检测对应的二次电子射束102_lse、102_2se和102_3se并生成被用来构造样品1的对应扫描区域的图像的对应信号。

在图2中，分别由三个探测斑点102_1S、102_2S和102_3S生成的三个二次电子射束102_lse、102_2se和102_3se，沿着主光轴100_1向上朝向电子源101行进，连续穿过物镜偏转透镜11和偏转扫描单元132。三个二次电子射束102_1se、102_2se和102_3se被射束分离器160(诸如维恩滤光器)转向，以沿着二次成像系统150的副光轴150_1进入二次成像系统150。二次成像系统150将三个二次电子射束102_lse～102_3se聚焦到包括三个检测元件140_1、140_2和140_3的电子检测装置140上。因此，电子检测装置140可以同时生成由三个探测斑点102_1S、102_2S和102_3S分别扫描的三个扫描区域的图像。在一些实施例中，电子检测装置140和二次成像系统150形成一个检测单元(未示出)。在一些实施例中，二次电子射束路径上的电子光学元件诸如但不限于物镜131、偏转扫描单元132、射束分离器160、二次成像系统150和电子检测装置140，可以形成一个检测系统。

在一些实施例中，控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像采集器(未示出)和存储装置(未示出)。图像采集器可以包括一个或多个处理器。例如，图像采集器可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何种类的移动计算设备等，或者它们的组合。图像采集器可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线电等或其组合的介质而可通信地耦合到设备40的电子检测装置140。在一些实施例中，图像采集器可以从电子检测装置140接收信号并且可以构建图像。图像采集器因此可以采集样品1的图像。图像采集器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓、在所采集的图像上叠加指示符等。图像采集器可以被配置为对所采集的图像执行亮度和对比度等的调整。在一些实施例中，存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储装置、随机存取存储器(RAM)、其他类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储装置可以与图像采集器耦合，并且可以被用于保存扫描的原始图像数据(作为原始图像)和后处理图像。

在一些实施例中，图像采集器可以基于从电子检测装置140接收的成像信号来采集样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于实施带电粒子成像的扫描操作。所采集的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以被存储在存储装置中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。每个区域可以包括一个包含样品1的特征的成像区域。所采集的图像可以包括在时间序列上多次采样的样品1的单个成像区域的多个图像。多个图像可以被存储在存储装置中。在一些实施例中，控制器50可以被配置为对样品1的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。

在一些实施例中，控制器50可以包括测量电路(例如，模数转换器)，以获得检测到的二次电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据，结合入射在晶片表面上的每一个初级小射束102_1、102_2和102_3的对应扫描路径数据，可以被用来重建待检查的晶片结构的图像。重建图像可以被用来揭示样品1的内部或外部结构的各种特征，从而可以被用来揭示晶片中可能存在的任何缺陷。

在一些实施例中，控制器50可以控制电动载物台(未示出)以在检查期间移动样品1。在一些实施例中，控制器50可以使得电动载物台能够以恒定速度在一个方向上连续移动样品1。在其他实施例中，控制器50可以使得电动载物台能够取决于扫描过程的步骤随时间改变样品1的移动速度。在一些实施例中，控制器50可以基于二次电子射束102_1se、102_2se和102_3se的图像来调整初级投影光学系统130或二次成像系统150的配置。

虽然图2示出电子射束工具40使用三个初级电子射束，但是应当了解，电子射束工具40可以使用两个或更多初级电子射束。本公开不限制设备40中使用的初级电子射束的数目。

现在对图3进行参考，其是与本公开的实施例一致的多射束设备中的二次成像系统的示例性配置的示意图。应当了解，二次成像系统150可以是带电粒子射束检查系统(例如，图1的电子射束检查系统100)的一部分。

在一些实施例中，二次成像系统150将与整个检测系统一起被示出和描述，如图3中所图示。参考图3，仅示出了相关于三个探测斑点的三个二次电子射束，但是可以存在任意数目的二次电子射束。在整个检测系统内，从样品1开始，第一部分沿着主光轴100_1，并且第二部分沿着副光轴150_1。仅出于说明目的且与实际配置不相似，第一部分被旋转以沿着副光轴150_1旋转，以使得整个检测系统可以沿着一条直线光轴被示出。

在一些实施例中，如图3中所图示，二次成像系统150可以包括变焦透镜151、投影透镜152、二次射束限制孔径阵列155和抗扫描偏转单元(未示出)，所有这些都与副光轴150_1对准。电子检测装置140的检测元件140_1、140_2和140_3可以被放置在检测平面SP3上，垂直于副光轴150_1。当偏转扫描单元132关闭时，变焦透镜151、投影透镜152和物镜131共同将样品1的表面投影到检测平面SP3上，即聚焦二次电子射束102_lse～102_3se，以分别在检测元件140_1、140_2和140_3上形成二次电子斑点。

在一些实施例中，变焦透镜151可以包括两个静电透镜151_11和151_12。变焦透镜151的图像平面可以在传输平面SP2处，如图3中所图示。投影透镜152可以包括一个静电透镜和一个磁透镜(二者均未示出)，并且其图像平面可以在检测平面SP3处。从样品1的表面到传输平面SP2的第一成像放大率Ml可以通过物镜131和变焦透镜151实现，而从传输平面SP2到检测平面SP3的第二成像放大率M2可以通过投影透镜152实现，并且可以基于M1和M2来确定从样品1的表面到检测平面SP3的总成像放大率M。具体地，总成像放大率M可以基于M1*M2。

在一些实施例中，变焦透镜151可以被配置为执行变焦功能。通过调整两个静电透镜151_11和151_12的聚焦功率，可以改变第一成像放大率M1以达到总成像放大率M的期望值。投影透镜152可以被配置为执行防旋转功能。通过调整磁透镜的磁场和静电透镜的聚焦功率，检测平面SP3上的总图像旋转和第二成像放大率M2可以保持不变。反扫描偏转单元(未示出)可以被配置为执行反扫描功能。通过利用偏转扫描单元132同步偏转二次电子射束，可以基本抵消三个二次电子光点在检测平面SP3上的位移。因此，可以始终保持多个探测斑点与多个检测元件之间的对应关系。为了减少由偏转扫描单元132所生成的二次电子射束偏转引起的变焦透镜151和投影透镜152的附加像差，反扫描偏转单元最好被放置在变焦透镜151之前，并且因此，二次电子射束将以偏转扫描单元132关闭的方式穿过变焦透镜151和投影透镜152。然而，在这种情况下，变焦透镜151可能被放置得远离射束分离器160，并且因此可能会生成大的初始像差。

如本领域公知的，二次电子的发射遵循朗伯定律并且具有大能量扩散。虽然二次电子的能量可能高达50eV，但是大多数具有大约5eV的能量，这取决于样品材料等等。初级电子小射束的着陆能量，诸如小射束102_1在它落在样品上时的能量，可以在0.1keV到5keV的范围内。可以通过改变初级电子源101的偏压或样品1的偏压中的任一个或两个来调整着陆能量。因此，可以调整物镜131的激发以提供用于三个小射束的对应聚焦功率。此外，为了减少像差，物镜131可以是磁性或电磁复合透镜，其被配置为旋转小射束并影响着陆能量。由于二次电子射束102_lse、102_2se和102_3se在检测元件140_1、140_2和140_3上形成的二次电子斑点的尺寸、位置或放大率可能不同，所以二次电子斑点可能会部分地进入与对应的检测元件相邻的检测元件。由相邻的检测元件检测到的二次电子可能会生成图像重叠，例如，引起图像分辨率的恶化。来自一个检测元件的图像信号可以包括来自样品1的一个以上扫描区域的信息，从而导致由于串扰而引起的分辨率损失。

例如，通过使用二次射束限制孔径阵列155来切断诸如102_lse之类的二次电子射束的外围二次电子，可以减轻诸如EBI系统100之类的多射束SEM中的串扰。二次射束限制孔径阵列155可以包括多个孔径。尽管图3仅图示出了两个孔径155_1和155_2，但是可以适当地使用任意数目的孔径。例如，图4(稍后描述)中所图示的二次射束限制孔径阵列155包括六个孔径，155_1、155_2、155_3、155_4、155_5和155_6。

一般而言，当二次射束限制孔径155的孔径(例如，图3的孔径155_1)的尺寸增加时，二次电子检测器的总收集效率可以增加。然而，检测器的每个检测元件的收集效率的差异也可能增加，并且检测元件140_1、140_2和140_3之间的串扰也可能增加。虽然电子检测装置140的整体收集效率的增加增加了吞吐量，然而，每个检测元件140_1、140_2和140_3的收集效率的差异可能导致由二次电子射束102_lse-102_3se形成的图像的灰度级别更加不同。可以执行一个或多个附加过程以消除由于灰度级别差异所引起的从而降低检查吞吐量并恶化MBI设备的分辨率的检查错误。当二次电子射束102_lse-102_3se之间的串扰增加时，由二次电子射束102_lse-102_3se形成的图像可能会劣化。即，大的串扰恶化了MBI设备的检查分辨率。

在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155的每个孔径可以具有均匀或不均匀的尺寸、形状或截面。孔径的径向尺寸越小，检测元件140_1、140_2和140_3的成像信号的收集效率和串扰通常将越低。因此，孔径的径向尺寸可以取决于应用或期望的结果。

在物镜131以非磁性浸没模式起作用的一些实施例中，在样品表面上出现的二次电子的角速度可以为零。在这样的实施例中，离轴二次电子射束102_2se和102_3se的主射线在离开物镜131之后仍然可以是经向的并且可以能够穿过二次成像系统150的副光轴150_1。此外，主射线可以在二次成像系统150中的相同位置(如果不考虑像差)处穿过副光轴150_1。如此，二次电子射束102_lse-102_3se可以被配置为在公共交叉区域处重叠并且因此形成相对尖锐的二次射束交叉。交叉或二次射束交叉的公共区域所在的平面被称为交叉平面或二次射束交叉平面。

虽然图3图示了示例性的相对尖锐的二次电子射束交叉平面，该二次电子射束交叉平面由在一个交叉平面上完全重叠的二次电子射束102_lse_102_3se所形成，但是应当了解，二次电子射束中的一个或多个可以在交叉平面上与其他二次电子射束偏移并且二次射束交叉可能不那么尖锐，沿着副光轴150_1形成一系列二次射束交叉平面。二次射束交叉平面的位置可以取决于初级小射束的着陆能量或物镜131的激发等等。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155可以被定位在二次射束交叉平面上，或者换言之，二次射束限制孔径阵列155的平面可以与二次射束交叉平面重合。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155的平面可以在二次射束交叉平面的位置的移动范围内。二次射束限制孔径阵列155可以沿着二次射束交叉平面移动，以使得期望的孔径或孔径尺寸可以被用来阻挡朝向电子检测装置140引导的外围二次电子。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155可以被放置在二次射束交叉平面位置的范围内的最佳位置处。

现在对图4进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的二次射束限制孔径阵列155上的孔径的示例性布置的示意图。尽管图4中图示出了射束限制孔径阵列155包括六个不同尺寸的孔径，但是可以使用任何数目的孔径。

如图4中所示，截面102se表示重叠的二次电子射束102_lse-102_3se入射在二次射束限制孔径阵列155上的截面。在一些实施例中，二次电子射束102_lse-102_3se可以不在同一交叉平面处重叠以形成尖锐的二次射束交叉，而是可以沿着副光轴150_1偏移，以使得它们形成一系列交叉平面。在这种情况下，重叠的二次电子射束102_lse-102_3se的截面102se可能不尖锐。

在一些实施例中，为了将串扰的发生最小化，诸如155_2和155_3之类的两个相邻孔径之间的距离，可以大于重叠的二次电子射束102se的半径R与两个孔径中较大者的半径的总和。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155可以包括至少两个相同尺寸的孔径，并且在这种情况下，诸如155_2和155_3之类的两个相邻孔径之间的距离，可以大于重叠的二次电子射束102_lse-102_3se的截面102se的半径R与两个孔径中任一个的半径的总和。

在一些实施例中，重叠的二次电子射束102_lse-102_3se的截面102se的半径R可以取决于初级小射束的着陆能量或物镜131的激发。因此，为了适应重叠的二次电子射束102_lse-102_3se的宽广半径范围(由图4的截面102se表示)，可以基于半径R的最大值来确定两个相邻孔径之间的距离。

现在对图5进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的多射束设备的电子射束工具500中的二次成像系统150的示例性配置。与图3的电子射束工具40的二次成像系统150相比，电子射束工具500的二次成像系统150可以包括预限制孔径板155P。

如图5中所图示，预限制孔径板155P可以包括具有孔径的板，该孔径被配置为阻挡外围电子同时允许二次电子射束102_1se-102_3se的轴向电子。在一些实施例中，预限制孔径板155P可以与二次射束限制孔径阵列155和副光轴150_1对准，以使得它阻挡离轴二次电子射束102_2se和102_3se的大部分外围电子。在一些实施例中，预限制孔径板155P可以被配置为防止二次电子辐照二次射束限制孔径阵列155的非预期孔径。

在一些实施例中，预限制孔径板155P可以被定位在二次射束限制孔径阵列155的上游，如图5中所图示。在本公开的上下文中，“上游”是指预限制孔径板155P的位置，使得一个或多个二次电子射束102_lse-102_3se可以在辐照二次射束限制孔径阵列155之前，入射在预限制孔径板155P上。

预限制孔径板155P可以被放置在二次射束限制孔径阵列155之前，以使得预限制孔径板155P的孔径与二次射束限制孔径阵列155的期望孔径对准。在这种情况下，可以将入射在二次射束限制孔径阵列155上的外围二次电子的数目减少或最小化。在一些实施例中，预限制孔径板155P可以被配置为阻挡外围二次电子入射在二次射束限制孔径阵列155的其他非预期孔径上，从而减少串扰。这种配置还可以使得二次射束限制孔径阵列155的孔径能够被定位得彼此更靠近，从而允许在减轻串扰发生的同时将更多孔径放置在孔径阵列155上的更小的区域中。

二次射束限制孔径阵列155的孔径的大小和形状可以基于使用的持续时间、材料、检查参数等而随时间变化。例如，暴露于二次电子可能导致在孔径的边缘上的污染和碎片形成，从而减小了二次电子可以穿过的孔径的有效尺寸和形状。在一些实施例中，在二次射束限制孔径阵列155前面放置预限制孔径板155P，可以通过减少入射的外围二次电子的数目来将二次射束限制孔径阵列155的孔径的尺寸和形状的变化降低或最小化。

在一些实施例中，如图4中所图示，二次射束限制孔径阵列155的孔径155_1和155_2可以彼此分离，以使得穿过预限制孔径板155P的二次电子可以仅穿过二次射束限制孔径阵列155的一个预期孔径。在一些实施例中，预限制孔径板155P可以被配置为阻挡外围电子，以使得它们不穿过与二次射束限制孔径阵列155的预期孔径相邻的孔径，使得二次射束限制孔径阵列155的孔径能够被定位得彼此更靠近。这可以允许在减轻串扰发生的同时在孔径阵列155上的更小区域中设计包括更多孔径尺寸的孔径阵列。

在一些实施例中，预限制孔径板155P可以被定位在二次射束限制孔径阵列155的下游(该实施例未图示)，例如在二次射束限制孔径阵列155和电子检测装置140之间。在本公开的上下文中，“下游”是指预限制孔径板155P的位置，使得一个或多个二次电子射束102_1se-102_3se可以在辐照二次射束限制孔径阵列155之后，入射在预限制孔径板155P上。限制孔径板155P可以比电子检测装置140更靠近二次射束限制孔径阵列155。

尽管在图5中未图示，但是在一些实施例中，二次成像系统150可以包括多于一个的预限制孔径板155P。例如，初级预限制孔径板155P_1(未图示)可以被定位在二次射束限制孔径阵列155的上游，并且二次预限制孔径板155P_2(未图示)可以被定位在二次射束限制孔径阵列155的下游。在这样的配置中，初级预限制孔径板155P_1可以被配置为阻挡大部分外围二次电子辐照二次射束限制孔径阵列155的非预期孔径，并且二次预限制孔径板155P_2可以被配置为阻挡可能未被初级预限制孔径板155阻挡的任何杂散的外围二次电子，从而减轻了串扰的发生。应当了解，预限制孔径板的数目及其布置的其他组合也是可能的。

如图5中所图示，预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155可以被分开最佳距离155G。虽然可能期望将预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155之间的距离155G最小化，以减少外围二次电子逃逸和照射二次射束限制孔径阵列155的其他孔径的可能性，但是距离155G可以被优化以允许预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155的不受限制的移动。在一些实施例中，预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155之间的距离可以是5mm。在一些实施例中，可以基于机械设计考虑、可用空间、可制造性和成本效率等等来确定距离155G。例如，可以使用一些技术来可靠且可重复地实现预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155之间的3mm到5mm的距离。在一些实施例中，基于包括但不限于空间可用性、设计限制、成本效率、材料和预期应用的因素，距离155G可以大于5mm，例如10mm。

现在对图6A至图6D进行参考，它们是与本发明实施例一致的图5中所示的电子射束工具500的二次成像系统150中的二次射束限制孔径阵列155的孔径布置的示意图。可以了解，孔径的尺寸、二次射束限制孔径阵列155的尺寸、在预定孔径板155P前面的二次电子射束尺寸，以及在穿过预限制孔径板155P之后入射在二次射束限制孔径阵列155上的二次电子射束尺寸仅用于说明目的，并且未按比例绘制。

如图6A至图6D中所图示，截面102se表示在与探测斑点102_1S、102_2S和102_3S处的样品相互作用之后，分别由初级小射束(例如，图2的初级小射束102_1、102_2和102_3)生成的二次电子射束的廓形。

图6A图示出了包括三个孔径155_1、155_2和155_3的二次射束限制孔径阵列155A，这些孔径被放置在一个方向上以使得所有孔径的几何中心沿着轴(例如x轴)对准。尽管只示出了三个孔径，但是可以使用任意数目的孔径。在一些实施例中，基于二次成像系统150中可用的物理空间，这种配置中的孔径的数目可能受到二次射束限制孔径阵列155A的可允许尺寸的限制。使用预限制孔径板155P的若干优点之一在于，它通过以下方式而允许减小两个相邻孔径之间的分隔距离：阻挡所有外围二次电子照射不用于检测的二次射束限制孔径阵列155A的孔径。此外，使用预限制孔径板155P可以允许减少串扰。

图6A中示出了两个相邻孔径之间减小的分隔距离。在此上下文中，两个孔径之间的分隔距离可以被称为两个相邻孔径的几何中心之间的线性距离。在一些实施例中，在整个阵列上的两个孔径之间的分隔距离可以是均匀的。例如，孔径155_1和155_2之间的分隔距离可以类似于孔径155_2和155_3之间的分隔距离。在一些实施例中，分隔距离可以是不均匀的。

在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155A可以被配置为沿着诸如x轴之类的单个轴移动，以调整重叠的二次电子射束可以穿过的孔径的尺寸。

如图6A中所示，二次射束限制孔径阵列155A可以包括不同尺寸的孔径。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155A的孔径155_1、155_2和155_3在尺寸、形状、截面和间距上可以是均匀的。在一些实施例中，预限制孔径板155P的孔径的半径可以略大于二次射束限制孔径阵列155的最大孔径的半径。预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155可以被对准，以使得预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155的孔径的几何中心与副光轴150_1对准。

图6B图示了包括沿着x轴和y轴放置在矩形矩阵中的六个孔径155_1-155_6的二次射束限制孔径阵列155B。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155B可以包括不同尺寸的孔径。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155B可以包括至少两个类似尺寸的孔径。截面102se_155P表示由初级小射束102_1、102_2和102_3生成并穿过预定孔径板155P的二次电子射束(由截面102se表示)的廓形。应当了解，截面102se和102se_155P表示沿着副光轴150_1的不同平面处的二次电子射束的廓形。

在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155B可以被配置为沿着x轴和y轴两者移动，以调整重叠的二次电子射束可以穿过的孔径的尺寸。虽然图6A和图6B图示了矩形二次射束限制孔径阵列(例如，155A和155B)，但是可以使用其他形状，包括但不限于圆形、三角形、椭圆形等。可以了解，可以基于可用的物理空间、机械设计考虑、成本效率等来确定二次射束限制孔径阵列的尺寸和形状。

现在对图6C进行参考，其图示了包括七个孔径155_1-155_7的圆形二次射束限制孔径阵列155C。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155C可以包括中心孔径155_1和围绕中心孔径155_1径向布置的六个偏心孔径155_2-155_7。如图6C中所图示，偏心孔径可以沿着虚拟圆155R被定位成使得中心孔径155_1的中心和偏心孔径155_2-155_7中的每一个的中心之间的分隔距离可以是均匀的。换言之，中心孔径155_1的中心与偏心孔径155_2-155_7中的每一个的中心之间的分隔距离可以与155R的半径相似或基本上相似。在这样的实施例中，可以基于截面102se_155P的半径和二次射束限制孔径阵列155C的最大孔径(例如，图6C的孔径155_6)的半径，来确定虚拟圆155R的分隔距离或半径。在一些实施例中，分隔距离可以大于截面102se_155P的半径与例如二次射束限制孔径阵列155C的最大孔径155_6的半径的总和。

如图6C中所图示，二次射束限制孔径阵列155C可以包括不同尺寸的孔径。与偏心孔径155_2-155_7相比，中心孔径155_1的尺寸可以不同。在一些实施例中，每个偏心孔径可以具有不同的尺寸，沿着虚拟圆155R的圆周在尺寸上随机布置。

在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155C可以被配置为沿着x轴和y轴两者移动，以调整重叠的二次电子射束可以穿过的孔径的尺寸。二次射束限制孔径阵列155C中的孔径的圆形布置的若干优点之一在于，可以在x轴和y轴上的有限移动的情况下进出各种孔径尺寸。

图6D图示了包括七个孔径155_1-155_7的圆形二次射束限制孔径阵列155D。与图6C相比，二次射束限制孔径阵列155D的两个或更多孔径在尺寸上可以是相似或基本上相似的。例如，偏心孔径155_3和155_7在尺寸上是相似的。尽管图6D图示了具有相似尺寸的两个偏心孔径155_3和155_7，但是应当了解，任何两个或更多孔径可以具有相似尺寸。

在一些实施例中，孔径可能在长时间使用之后被污染，例如由于由入射在二次射束限制孔径阵列155D上的二次电子所生成的粒子、碎片和气体。污染可能会改变孔径的有效尺寸或形状，影响电子检测装置140的检测元件(例如，图3的140_1、140_2和140_3)的收集效率，并因此影响图像的整体吞吐量和分辨率。污染问题在较小的孔径(诸如155_3)中可能会被放大，部分原因是：与较大的孔径相比，小孔径阻挡了入射在阵列上的大部分二次电子。此外，较小的孔径具有较小的周长，并且因此，对于对二次电子的相同暴露持续时间，与较大的孔径相比，孔径的有效尺寸减小的百分比可能会更大。具有两个或更多相似尺寸的孔径的若干优点之一可以减少由于维护而导致的工具停机时间。例如，如果其中一个孔径被污染，则可以使用相似尺寸的第二个孔径，从而允许不间断地使用工具并因此提高晶片检查的整体吞吐量。

现在对图7进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的二次成像系统150的示例性配置700。应当了解，二次成像系统150可以是带电粒子射束检查系统(例如，图1的电子射束检查系统100)的一部分。

如图7中所图示，二次成像系统150可以包括可移动二次射束限制孔径阵列155，其被配置为沿着x、y和z轴在三个方向上移动。在一些实施例中，二次射束限制孔径阵列155可以沿着x和y轴移动以选择所期望的孔径尺寸，并沿着z轴移动以匹配二次射束交叉平面的位置，同时预限制孔径板155P被固定在其位置。x轴和y轴可以垂直于副光轴150_1并且z轴可以平行于副光轴150_1。

在一些实施例中，可以至少基于包括但不限于初级小射束的着陆能量和物镜131的激发在内的因素来确定沿着副光轴150_1的二次射束交叉平面的位置。在一些实施例中，可以基于模拟和数据建模算法来确定针对初级小射束的着陆能量范围的二次射束交叉平面的对应位置。

基于初级小射束的着陆能量，二次电子射束可以在垂直于副光轴150_1的不同平面处重叠，从而形成针对对应范围的着陆能量的二次射束交叉平面位置的范围。在一些实施例中，可以基于着陆能量的模拟来确定交叉平面位置，并且因此，可以基于系统中使用的着陆能量的范围来确定二次射束交叉平面位置的范围。例如，用户或系统可以基于诸如算法之类的模拟，针对初级小射束的着陆能量的给定值在理论上确定二次射束交叉平面的坐标。

在一些实施例中，如果沿着z轴调整二次射束限制孔径阵列155的位置以与二次射束交叉平面的位置对准，则预限制孔径板155P的位置可能偏离二次射束交叉平面位置的范围。这可能会增加入射在二次射束限制孔径阵列155上的二次电子射束(例如，在图6A-6D中被表示为102se_155P)的尺寸。尽管入射在二次射束限制孔径阵列155上的大射束尺寸可以增加入射在电子检测装置的检测元件上的二次电子的数目，但是它也可能会增加串扰发生的可能性。

现在对图8进行参考，其图示了与本公开的实施例一致的多射束设备中的二次成像系统150的示例性配置800。应当了解，二次成像系统150可以是带电粒子射束检查系统(例如，图1的电子射束检查系统100)的一部分。

如图8中所图示，二次成像系统150可以包括可移动预限制孔径板155P和可移动二次射束限制孔径阵列155。可移动预限制孔径板155P可以被配置为沿着x、y和z轴在三个方向上独立地移动。在一些实施例中，可移动预限制孔径板155P可以被配置为与可移动二次射束限制孔径阵列155一起移动，从而保持距离155G。

在一些实施例中，可移动预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155可以一起移动，以使得二次射束限制孔径阵列155的位置与二次射束交叉平面的位置对准。在这样的场景中，基于距离155G和交叉位置的范围，预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155都可以被放置在交叉位置的范围内。在一些实施例中，可能期望沿着副光轴150_1在交叉位置的范围内具有预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155，以有效地阻挡外围电子并降低串扰的可能性。

现在对图9进行参考，其图示了表示与本公开的实施例一致的由二次成像系统(例如，图3的二次成像系统150)执行以形成样品的图像的示例性方法900的过程流程图。方法900可以由EBI系统100的控制器50执行，例如如图1中所示。控制器50可以被编程以实现方法900的一个或多个步骤。例如，控制器50可以指令带电粒子射束设备的模块激活带电粒子源以生成带电粒子射束，其在与样品相互作用时可以生成二次带电粒子射束。

在步骤910中，在初级小射束(例如，图2的102_1、102_2和102_3)与样品的探测斑点(例如，图2的102_1S、102_2S和102_3S)的相互作用后，可以生成来自样品(例如，图2的样品1)的多个二次电子射束(例如，图3的102_1se、102_2se、102_3se)。在一些实施例中，所生成的二次电子射束的数目可以等于入射在样品上的初级小射束的数目。三个二次电子射束102_1se、102_2se和102_3se可以被诸如维恩滤光器之类的射束分离器(例如，图2的射束分离器160)转向，以沿着二次成像系统150的副光轴150_1进入二次成像系统150。

步骤910还可以包括引导二次电子射束102_1se-102_3se，以使得它们沿着副光轴在公共交叉区域处重叠并因此形成二次射束交叉(例如，诸如相对尖锐的二次射束交叉)。交叉或二次射束交叉的公共区域所在的平面被称为交叉平面或二次射束交叉平面。射束限制孔径阵列(例如，图3的二次射束限制孔径阵列155)可以被定位在二次射束交叉平面处或附近。在一些实施例中，预限制孔径板(例如，图3的预限制孔径板155P)可以被放置在二次射束限制孔径阵列之前。

在步骤920中，在照射二次电子射束限制孔径阵列之前，可以使用预限制孔径板阻挡二次电子射束的外围二次电子。预限制孔径板可以包括具有孔径的板，该孔径被配置为阻挡外围电子同时允许二次电子射束的轴向电子。在一些实施例中，预限制孔径板可以与二次射束限制孔径阵列和副光轴对准，以使得它阻挡离轴二次电子射束的大部分外围电子。

在一些实施例中，预限制孔径板和二次射束限制孔径阵列可以被分开最佳距离(例如，如图5中所图示的距离155G)。虽然可能期望将预限制孔径板和二次射束限制孔径阵列之间的距离最小化，以减少外围二次电子逃逸和照射二次射束限制孔径阵列的其他非预期孔径的可能性，但是它可以被优化以允许预限制孔径板和二次射束限制孔径阵列的不受限制的移动。在一些实施例中，预限制孔径板和二次射束限制孔径阵列之间的距离可以是5mm。在一些实施例中，可以基于机械设计考虑、可用空间、可制造性和成本效率等等来确定距离。例如，可以使用一些技术来可靠且可重复地实现预限制孔径板155P和二次射束限制孔径阵列155之间的3mm到5mm的距离。在一些实施例中，基于包括但不限于空间可用性、设计限制、成本效益、材料和预期应用的因素，该距离可以大于5mm，例如10mm。

在步骤930中，可以使用射束限制孔径阵列来进一步修整二次电子射束。二次射束限制孔径阵列可以被放置在二次射束交叉平面的位置的移动范围处或内。二次射束限制孔径阵列可以沿着二次射束交叉平面移动，以使得期望的孔径或孔径尺寸可以被用来阻挡朝向带电粒子检测元件(例如，图3的电子检测装置140)引导的外围二次电子。二次射束交叉平面的位置可以取决于初级小射束的着陆能量或物镜(例如，图2的物镜131)的激发等等。二次射束限制孔径阵列可以被放置在二次射束交叉平面移动范围内的最佳位置处。

在一些实施例中，步骤920和930的顺序可以互换。例如，预限制孔径板可以被放置在二次射束限孔径阵列的上游或下游，以使得二次电子射束102_lse-102_3se可以分别在辐照二次射束限孔径阵列之前或之后入射在其上。在一些实施例中，预限制孔径板(例如，初级预限制孔径板155P_1(未图示))可以被放置在二次射束限制孔径阵列的上游，并且另一个预限制孔径板(例如，预限制孔径板155P_2(未图示))可以被放置在二次射束限制孔径阵列155的下游。在这样的配置中，一个预限制孔径板(例如，155P_1)可以被配置为阻挡大部分外围二次电子辐照二次射束限制孔径阵列155的非预期孔径，并且另一个预限制孔径板(例如，155P_2)可以被配置为阻挡可能未被第一预限制孔径板阻挡的任何杂散外围二次电子，从而减轻了串扰发生的可能性。应当了解，可以根据需要使用预限制孔径板的数目及其布置的其他组合。

在步骤940中，可以将修整后的二次电子射束投射到电子检测装置的检测元件(例如，图3的140_1、140_2和140_3)以创建样品的探测区域的图像。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种电光系统，包括：

第一预限制孔径板，该第一预限制孔径板包括被配置为阻挡来自样品的多个二次带电粒子射束的外围带电粒子的第一孔径；和

射束限制孔径阵列，该射束限制孔径阵列包括被配置为修整多个二次带电粒子射束的第二孔径。

2.根据条款1所述的系统，还包括：包括多个检测元件的带电粒子检测器，其中多个检测元件中的一个检测元件与多个二次带电粒子射束中的对应修整射束相关联。

3.根据条款1和2中任一项所述的系统，其中第一预限制孔径板和射束限制孔径阵列之间的距离为5mm或更小。

4.根据条款1-3中任一项所述的系统，其中第一预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的上游。

5.根据条款2-4中任一项所述的系统，其中第一预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的下游。

6.根据条款1和2中任一项所述的系统，还包括第二预限制孔径板。

7.根据条款6所述的系统，其中第一预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的上游，并且第二预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的下游。

8.根据条款1-7中任一项所述的系统，其中多个二次带电粒子射束包括以下项中的至少一个：响应于多个初级带电粒子射束与样品之间的相互作用而生成的来自样品的二次电子或背向散射电子。

9.根据条款1-8中任一项所述的系统，其中射束限制孔径阵列包括不同尺寸的多个孔径。

10.根据条款9所述的系统，其中多个孔径中的至少两个具有相似的尺寸。

11.根据条款9-10中任一项所述的系统，其中多个孔径以矩形、圆形或螺旋图案来布置。

12.根据条款1-11中任一项所述的系统，其中多个二次带电粒子射束重叠以在垂直于电光系统的副光轴的交叉平面上创建交叉区域。

13.根据条款12所述的系统，其中射束限制孔径阵列被放置在交叉平面的位置上或交叉平面的位置的范围之内，并且被放置为垂直于副光轴。

14.根据条款12和13中任一项所述的系统，其中基于多个初级带电粒子射束在样品上的着陆能量，来确定交叉平面的位置的范围。

15.根据条款12-14中任一项所述的系统，其中第二孔径以交叉区域为中心。

16.根据条款12-15中任一项所述的系统，其中第一孔径和第二孔径的中心与副光轴对准。

17.根据条款12-16中任一项所述的系统，其中射束限制孔径阵列是可移动的，以将多个孔径中的孔径与交叉区域对准。

18.根据条款14-17中任一项所述的系统，其中基于交叉平面的位置的范围，射束限制孔径阵列可沿着副光轴移动。

19.根据条款12-18中任一项所述的系统，其中第一预限制孔径板的平面在交叉平面的位置的范围之外。

20.根据条款19所述的系统，其中射束限制孔径阵列和第一预限制孔径板的平面在交叉平面的位置的范围之内。

21.一种多带电粒子射束设备，包括：

用于将来自样品的多个二次带电粒子射束投射到带电粒子检测器上的电光系统，该电光系统包括：

第一预限制孔径板，该第一预限制孔径板包括被配置为阻挡来自样品的多个二次带电粒子射束的外围带电粒子的第一孔径；和

射束限制孔径阵列，该射束限制孔径阵列包括被配置为修整该多个二次带电粒子射束的第二孔径，

其中带电粒子检测器包括多个检测元件，并且其中多个检测元件中的一个检测元件与多个二次带电粒子射束中的对应修整射束相关联。

22.根据条款21所述的设备，其中第一预限制孔径板和射束限制孔径阵列之间的距离为5mm或更小。

23.根据条款21和22中任一项所述的设备，其中第一预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的上游。

24.根据条款21-23中任一项所述的设备，其中第一预限制孔径板被定位在射束限制孔径阵列的下游。

25.根据条款21所述的设备，还包括第二预限制孔径板。

26.根据条款25所述的设备，其中第一预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的上游，并且所述第二预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的下游。

27.根据条款21-26中任一项所述的设备，其中多个二次带电粒子射束包括以下项中的至少一个：响应于多个初级带电粒子与样品之间的相互作用而生成的来自样品的二次电子或背向散射电子。

28.根据条款21-27中任一项所述的设备，其中射束限制孔径阵列包括不同尺寸的多个孔径。

29.根据条款28所述的设备，其中多个孔径中的至少两个孔径具有相似的尺寸。

30.根据条款28和29中任一项所述的设备，其中多个孔径以矩形、圆形或螺旋图案来布置。

31.根据条款21-30中任一项所述的设备，其中多个二次带电粒子射束重叠以在垂直于所述电光系统的副光轴的交叉平面上创建交叉区域。

32.根据条款31所述的设备，其中所述射束限制孔径阵列被放置在交叉平面的位置上或交叉平面的位置的范围之内，并且被放置为垂直于副光轴。

33.根据条款31和32中任一项所述的设备，其中基于多个初级带电粒子射束在样品上的着陆能量，来确定交叉平面的位置的范围。

34.根据条款31-33中任一项所述的设备，其中第二孔径以交叉区域为中心。

35.根据条款31-34中任一项所述的设备，其中第一孔径和第二孔径的中心与副光轴对准。

36.根据条款31-35中任一项所述的设备，其中射束限制孔径阵列是可移动的，以将多个孔径中的孔径与交叉区域对准。

37.根据条款33-36中任一项所述的设备，其中基于交叉平面的位置的范围，射束限制孔径阵列可沿着副光轴移动。

38.根据条款31-37中任一项所述的设备，其中第一预限制孔径板的平面在交叉平面的位置的范围之外。

39.根据条款38所述的设备，其中射束限制孔径阵列和第一预限制孔径板的平面在交叉平面的位置的范围之内。

40.一种由二次成像系统执行以形成样品的图像的方法，该方法包括：

生成来自样品的多个二次带电粒子射束；

使用预限制孔径板来阻挡多个二次带电粒子射束的外围带电粒子；

使用射束限制孔径阵列的孔径来修整该多个二次带电粒子射束；以及

将修整后的多个二次带电粒子射束投射到带电粒子检测器的对应的检测元件上。

可以提供存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令供控制器(例如，图1的控制器50)的处理器执行图像检查、图像采集、聚光镜调整、激活带电粒子源、射束偏转、射束限制孔径阵列(例如，二次射束限制孔径阵列155)的定位、预限制孔径板(例如，预限制孔径板155P)的定位等。非暂时性介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁数据存储介质、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、任何其他光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒以及它们的网络版本。

应当了解，本公开的实施例不限于上面已经描述和在附图中图示出的确切构造，并且可以在不背离其范围的情况下进行各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和精神由以下权利要求来指示。

以上描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不背离下面阐述的权利要求的范围的情况下进行所描述的修改。

Claims (15)

1.一种电光系统，包括：

第一预限制孔径板，所述第一预限制孔径板包括第一孔径，所述第一孔径被配置为阻挡来自样品的多个二次带电粒子射束的外围带电粒子；以及

射束限制孔径阵列，所述射束限制孔径阵列包括第二孔径，所述第二孔径被配置为修整所述多个二次带电粒子射束。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括带电粒子检测器，所述带电粒子检测器包括多个检测元件，其中所述多个检测元件中的检测元件与所述多个二次带电粒子射束中的对应修整后的射束相关联。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一预限制孔径板与所述射束限制孔径阵列之间的距离为5mm或更小。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的上游。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的下游。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括第二预限制孔径板。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的上游，并且所述第二预限制孔径板被定位在所述射束限制孔径阵列的下游。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个二次带电粒子射束包括以下项中的至少一项：响应于多个初级带电粒子射束与所述样品之间的相互作用而生成的来自所述样品的二次电子或背向散射电子。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述射束限制孔径阵列包括不同尺寸的多个孔径。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个孔径中的至少两个孔径具有相似的尺寸。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个孔径以矩形、圆形或螺旋图案来布置。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个二次带电粒子射束重叠，以在垂直于所述电光系统的副光轴的交叉平面上创建交叉区域。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述射束限制孔径阵列被放置在所述交叉平面的位置上或所述交叉平面的位置的范围之内，并且被放置为垂直于所述副光轴。

14.根据权利要求12所述的系统，其中基于所述多个初级带电粒子射束在所述样品上的着陆能量，来确定所述交叉平面的位置的所述范围。

15.一种由二次成像系统执行以形成样品的图像的方法，所述方法包括：

生成来自所述样品的多个二次带电粒子射束；

使用预限制孔径板，阻挡所述多个二次带电粒子射束的外围带电粒子；

使用射束限制孔径阵列的孔径，修整所述多个二次带电粒子射束；以及

将修整后的所述多个二次带电粒子射束，投射到带电粒子检测器的对应检测元件上。

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