CN116830236A - 用于具有多个带电粒子束的装置并用于绘制表面电势的2d像素化检测器的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种检测带电粒子的方法可以包括当初级带电粒子束沿着第一方向移动时，检测束强度；当初级带电粒子束沿着第二方向移动时，获取次级束点投射图案；以及基于所获取的次级束点投射图案来确定次级束点的参数。一种补偿检测器上的束点变化的方法可以包括获取检测器上的束点投射图案，确定束点投射图案的变化，以及基于该变化来调节检测器的检测器单元的参数。可以提供另一种用于相对于检测器的检测器单元来形成虚拟孔径的方法。

Description

用于具有多个带电粒子束的装置并用于绘制表面电势的2D像 素化检测器的操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月24日提交的美国申请63/130,576和于2021年5月26日提交的US申请63/193,575的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文中的描述涉及可以在带电粒子束系统领域有用的检测器，并且更具体地涉及可以适用于跟踪检测器上的次级(secondary)电子束点(spot)投射图案的系统和方法。

背景技术

检测器可以用于感测物理上可观察到的现象。例如，带电粒子束工具(诸如电子显微镜)可以包括接收从样品投射的带电粒子并且输出检测信号的检测器。检测信号可以用于重构被检查的样品结构的图像，并且可以用于例如揭示样品中的缺陷。在半导体器件的制造中，检测样品中的缺陷越来越重要，半导体器件可能包括大量密集封装的小型集成电路(IC)组件。可以出于这个目的来提供检查系统。扫描电子显微镜(SEM)是一种检查系统。

在SEM系统中，可以控制初级束(primary beam)以对样品表面执行光栅扫描。为了获取SEM图像的一条线，在样品表面上扫描的初级束可以以第一速度在第一方向上对样品表面进行线扫描动作。在线扫描期间，可以通过检测器检测对应次级电子束的强度。在第一方向上的线扫描完成之后，初级束可以以第二速度在第二方向上经历返回动作(例如，回扫)，以准备开始另一线扫描。第二方向可以与第一方向相反。返回动作可以将初级束移回到靠近第一线扫描开始的位置。在回扫期间，通常不会检测到对应次级电子束的强度。在一些SEM系统中，在每条线的回扫时段期间，初级束可以被转移到样品表面以外的位置，以减少被研究样品表面上的电荷积累(例如，通过消隐)。可以将回扫时段视为系统开销的一部分。在该时段期间可能不会发生检测，并且这段时间可能无法有效利用。系统的整体扫描操作中的回扫时间越多，系统的产量就越低。

此外，当初级束在样品上扫描时(例如，通过重复的线扫描)，电荷可以在样品上积累。表面充电可以改变从样品表面发射的次级电子的动能。因此，次级柱电子光学元件(例如，电子透镜、偏转器、散射元件等)可能不同地影响(多个)次级电子束。诸如样品表面充电等效应可能导致形成在检测器上的次级束点偏移，并且可能影响成像。偏移的束点可能导致收集效率的降低和串扰的增加。此外，次级电子动能的变化和近表面电场的变化可能导致检测器上的次级电子点的散焦以及电子点偏离检测器内的原始位置。因此，需要对检测的系统和方法进行改进。

发明内容

本公开的实施例提供了用于基于带电粒子束进行检测的系统和方法。在一些实施例中，可以提供包括一种检测器的带电粒子束系统。检测器可以用于束点跟踪。一种检测带电粒子的方法可以包括当初级带电粒子束沿着第一方向移动时，检测束强度；当初级带电粒子束沿着第二方向移动时，获取次级束点投射图案；以及基于所获取的次级束点投射图案来确定次级束点的参数。

在一些实施例中，可以提供一种补偿检测器上的束点变化的方法。该方法可以包括获取检测器上的束点投射图案，确定束点投射图案的变化，以及基于该变化来调节检测器的检测器单元的参数。

此外，在一些实施例中，可以提供一种相对于检测器的检测器单元来形成虚拟孔径的方法。该方法可以包括获取检测器上的束点投射图案，确定束点投射图案的束点的参数，基于束点的参数来确定与检测器单元相关联的孔径的参数，确定束点投射图案的变化，基于该变化来调节孔径，以及基于孔径内的感测元件的输出来确定与束点相关联的检测信号。

应当理解，上述一般描述和以下详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对可以要求保护的公开实施例的限制。

附图说明

通过结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面将变得更加明显。

图1是与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)系统的图解表示。

图2A和图2B是示出与本公开的实施例一致的带电粒子束装置的图，该带电粒子束装置可以是电子束工具的示例。

图3示出了与本公开的实施例一致的扫描区域和扫描路径。

图4A-图4C示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面。

图5A和图5B示出了与本公开的实施例一致的初级电子束扫描的侧视图。

图6A和图6B示出了与本公开的实施例一致的初级电子束扫描的俯视图。

图7A和图7B示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面的视图。

图8A和图8B示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面。

图9是示出与本公开的实施例一致的可以用于电子检测的方法的流程图。

图10是示出与本公开的实施例一致的可以用于电子检测的方法的流程图。

图11是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法的基础算法的图解表示。

图12是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法1200的基础算法的图解表示。

图13是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法1300的基础算法的图解表示。

图14A-图14E示出了与本公开的实施例一致的施加在2D像素化检测器上的虚拟孔径的示例。

图15是与本公开的实施例一致的用于实现虚拟孔径的方法1500的框图。

图16是与本公开的实施例一致的用于在检测器硬件级别实现动态虚拟孔径的信号处理方案的图解表示。

图17A-图17D示出了与本公开的实施例一致的具有预定形状的虚拟孔径的示例。

图18是与本公开的实施例一致的用于实现具有预定形状的虚拟孔径的方法1800的框图。

图19A示出了与本公开的实施例一致的用于在检测器硬件级别实现具有预定形状的动态虚拟孔径的方法。

图19B是与本公开的实施例一致的可以与方法1900相对应的检测器单元的图解表示。

图20是与本公开实施例一致的检测器的电路系统的图解表示。

图21示出了与本公开实施例一致的次级成像系统6的布置的示例。

图22A和图22B是与本公开的实施例一致的确定点偏移测量的图解表示。

图23A-图23C示出了与本公开的实施例一致的用于使用在其次级柱中具有分散能量元件的多束SEM来绘制表面电势变化的方法。

图24示出了与本公开的实施例一致的束点偏移。

图25A和图25B是与本公开的实施例一致的图24中考虑的情况下的收集效率和串扰的图形表示。

具体实施方式

现在将详细参考示例性实施例，其示例如图所示。以下描述涉及附图，其中不同附图中的相同数字表示相同或相似的元素，除非另有说明。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现并不表示与本发明一致的所有实现。相反，它们仅仅是与可以在所附权利要求中叙述的主题相关的方面一致的装置、系统和方法的示例。

电子器件是由形成在被称为衬底的一块硅上的电路构成的。很多电路可以一起形成在同一块硅上，并且称为集成电路或IC。随着技术的进步，这些电路的尺寸急剧减小，因此更多的电路可以安装在衬底上。例如，智能手机中的IC芯片可以像指甲一样小，但可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸小于人类头发宽度的1/1000。

制造这些极小的IC是一个复杂、耗时且昂贵的过程，其通常涉及数百个个体步骤。即使是一个步骤中的错误也有可能导致成品IC出现缺陷，使其变得无用。因此，制造工艺的一个目标是避免这种缺陷，以使工艺中制造的功能IC的数目最大化，即，提高工艺的总产率。

提高产率的一个组成部分是监测芯片制造过程，以确保生产足够数目的功能集成电路。监测该过程的一种方法是在芯片电路结构形成的各个阶段对其进行检查。可以使用扫描电子显微镜(SEM)进行检查。SEM可以用来对这些极小的结构进行成像，实际上就是对这些结构进行“拍照”。该图像可以用于确定该结构是否正确地形成、以及该结构是否在正确的位置形成。如果结构有缺陷，则可以调节工艺，这样缺陷就不太可以再次出现。为了提高产量(例如，每小时处理的样品数目)，希望尽快进行检查。

可以通过在晶片上扫描SEM系统的初级束(例如，“探针”束)并且在检测器处收集从晶片表面生成的粒子(例如，次级电子)来形成晶片的图像。次级电子可以形成指向检测器的束(“次级束”)。落在检测器上的次级电子可以使得在检测器中生成电信号(例如，电流、电荷、电压等)。这些信号可以从检测器输出，并且可以由图像处理器处理以形成样品的图像。

成像过程可以包括将初级束聚焦到一个点，并且偏转(例如，弯曲)该束，使得其以逐行模式(例如，光栅扫描)通过晶片的区域。在给定时间，束可以被聚焦到晶片上的特定位置，并且此时检测器的输出可以与晶片上的该特定位置相关。可以基于每次沿着束扫描路径的检测器输出来重构图像。

检测器可以包括多个感测元件的像素化阵列。像素化阵列可以是有用的，因为它可以允许适应形成在检测器上的束点的尺寸和形状。当使用多个初级束时(其中多个次级束入射到检测器上)，像素化阵列可以有助于分离检测器的与不同束点相关联的不同区域。

为了形成不同束点的检测组，首先可以获取检测器表面的图片。在“图片模式”中，可以读取像素化阵列的每个感测元件的输出，并且可以形成表示检测器表面上的次级束点的投射图案的图像。也就是说，生成整个检测器表面的图像。基于该图像，可以确定束点的边界。位于边界内的感测元件可以被分组在一起，并且它们的输出可以被合并在一起以获取与边界相关联的一个次级束点的强度。在“束模式”中，分组的感测元件的输出可以相加在一起，并且可以获取束点的强度。在束模式中，可以仅使用分组的感测元件的输出。

然而，可能会遇到一个问题，即，形成在检测器上的次级束点不是静态的。由于诸如带电粒子束装置的漂移和所研究的样品的充电条件的变化等影响，检测器上的次级束点可能会不断变化。次级束点可以改变它们在检测器表面上的尺寸、形状和位置。在现有SEM系统中，可以通过切换到图片模式、获取新的投射图案、然后切换回束模式来应对次级束点的变化。但是，在不同模式之间不断切换是耗时的，并且会导致产量下降。此外，在某些条件下，束点可能会迅速变化，并且在图片模式与束模式之间的切换可能需要花费太多时间，以至于不能准确地应对束点的快速变化，并且不能很好地跟踪束点。

本公开的实施例可以提供用于检测的系统和方法，该系统和方法使得能够实时跟踪检测器上的次级束点。在一些实施例中，可以使用以束模式操作的带电粒子束装置的扫描操作的回扫时段。在回扫时段期间，可以监测检测器的感测元件的一部分。通常，回扫期间的时间段可以不使用，并且初级束可以在回扫期间被消隐。然而，本公开的实施例可以在回扫时段期间保持初级束至少部分地照射样品，并且可以分析来自检测器的感测元件的信息以更新束跟踪。可以关注最有可能发生变化的感测元件(例如，束点边界附近的感测元件)。在回扫期间，可以只需要监测少量感测元件，从而在初级束回扫期间可用的有限时段内实现快速且高效的数据传输。可以利用每条扫描线来监测次级束点投射图案。可以以高保真度实时跟踪次级束点，同时可以在没有干扰的情况下检测次级束点的强度。

一些实施例可以涉及确定对形成在检测器上的次级束点的影响(诸如漂移或电荷积累)并且补偿该影响。这种影响可以包括表面电位的变化。补偿该影响可以包括操纵检测器或带电粒子束系统的其他组件，诸如次级光学系统。例如，形成在检测器上的次级束点可能由于样品表面充电而偏移，并且检测器可以被控制以调节检测器单元(其中束点信号可以被收集用于检测)以跟随偏移的束点。

可以控制次级光学系统，以基于所确定的影响来操纵通过次级光学系统的子束。例如，第二光学系统可以包括抗扫描偏转器，并且信号可以被提供给抗扫描偏振器以执行投射到检测器上的次级子束阵列的整体稳定。可以控制次级子束阵列，使得形成在检测器上的所有束点的位置稳定。

在一些实施例中，虚拟孔径可以用于修剪束点的一些区域，并且跟随束点以补偿诸如偏移等影响。虚拟孔径可以以电子方式实现。与物理孔径一样，虚拟孔径可以截断束的一些区域，但虚拟孔径可以通过操纵检测器中的哪些感测元件用于信号积分或改变其值(例如，将孔径孔外部的感测元件归零)来实现。例如，虚拟孔径可以被配置为基于束点偏移来改变位置，使得孔径总是以束点为中心。孔径的参数(诸如尺寸、形状、位置等)可以基于束点的变化而改变。

本公开的目的和优点可以通过本文中讨论的实施例中阐述的元件和组合来实现。然而，本公开的实施例不一定需要实现这样的示例性目的或优点，并且一些实施例可能不能实现所述目的或优点中的任何一个。

在不限制本公开范围的情况下，可以在利用电子束的系统中提供检测系统和检测方法的背景下描述一些实施例。然而，本公开并不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，用于检测的系统和方法可以用于其他成像系统，诸如光学成像、光子检测、x射线检测、离子检测等。此外，术语“子束”可以是指束的组成部分或从原始束中提取的单独束。术语“束”可以是指束或子束。

如本文中使用的，除非另有特别说明，否则术语“或”包括所有可能的组合，除非不可行。例如，如果声明一个组件包括A或B，则除非另有特别声明或不可行，否则该组件可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果声明该组件包括A、B或C，则除非另有特别声明或不可可行，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、或者A和B和C。诸如“至少一个”等表达不一定修饰之后列表的整体，也不一定修饰列表的每个成员，因此“A、B或C中的至少一个”应当被理解为包括仅一个的A、仅一个的B、仅一个的C、或A、B和C的任何组合。

现在参考图1，图1示出了与本公开的实施例一致的可以用于晶片检查的示例性电子束检查(EBI)系统10。如图1所示，EBI系统10包括主室11、装载/锁定室20、电子束工具100(例如，扫描电子显微镜(SEM))和设备前端模块(EFEM)30。电子束工具100位于主室11内，并且可以用于成像。EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可以包括附加装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b接收晶片前开式传送盒(FOUP)，FOUP容纳待检查的晶片(例如，半导体晶片或由其他材料制成的晶片)或样品(晶片和样品在本文中可以统称为“晶片”)。

EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片运送到装载/锁定室20。装载/锁定室20连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，该系统去除装载/锁定室20内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)可以将晶片从装载/锁定室20运送到主室11。主室11连接到主室真空泵系统(未示出)，该系统去除主室11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，晶片受到电子束工具100的检查。电子束工具100可以是单束系统或多束系统。控制器109电连接到电子束工具100，并且也可以电连接到其他组件。控制器109可以是被配置为执行EBI系统10的各种控制的计算机。虽然图1所示的控制器109位于包括主室11、装载/锁定室20和EFEM30的结构之外，但可以理解，控制器109可以是该结构的一部分。

带电粒子束显微镜(诸如由EBI系统10形成的或可以被包括在EBI系统中的带电粒子束显微)可以能够达到例如纳米级的分辨率，并且可以用作检查晶片上的IC组件的实用工具。利用电子束系统，初级电子束的电子可以聚焦在被检查晶片上的探针点处。初级电子与晶片的相互作用可能导致形成次级粒子束。次级粒子束可以包括由初级电子与晶片的相互作用产生的反向散射电子、次级电子或俄歇电子等。次级粒子束的特性(例如，强度)可以基于晶片的内部或外部结构或材料的特性而变化，并且因此可以指示晶片是否包括缺陷。

次级粒子束的强度可以使用检测器来确定。次级粒子束可以在检测器的表面上形成束点。检测器可以生成表示检测到的次级粒子束的强度的电信号(例如，电流、电荷、电压等)。电信号可以用测量电路系统测量，测量电路系统可以包括另外的组件(例如，模数转换器)以获取检测到的电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据、与入射在晶片表面上的初级电子束的对应扫描路径数据相结合可以用于重构被检查的晶片结构或材料的图像。重构的图像可以用于揭示晶片的内部或外部结构或材料的各种特征，并且可以用于揭示可以存在于晶片中的缺陷。

图2A示出了与本公开的实施例一致的带电粒子束装置，其可以是电子束工具100的示例。图2A示出了一种装置，该装置使用由初级电子束形成的多个子束来同时扫描晶片上的多个位置。

如图2A所示，电子束工具100A可以包括电子源202、枪孔径204、会聚透镜206、从电子源202发射的初级电子束210、源转换单元212、初级电子束210的多个子束214、216和218、初级电子投射光学系统220、晶片台(图2A中未示出)、多个次级电子子束236、238和240、次级电子光学系统242、以及电子检测设备244。电子源202可以生成初级粒子，诸如初级电子束210的电子。控制器、图像处理系统等可以耦合到电子检测设备244。初级电子投射光学系统220可以包括束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228。电子检测设备244可以包括检测子区域246、248和250。

电子源202、枪孔径204、会聚透镜206、源转换单元212、束分离器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与装置100A的初级光轴260对准。次级电子光学系统242和电子检测设备244可以与装置100A的次级电子光轴252对准。

电子源202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且被提取或加速以形成具有交叉(虚拟或真实)208的初级电子束210。初级电子束210可以被可视化为是从交叉208发射的。枪孔径204可以阻挡初级电子束210的外围电子，以减小束(探针)点270、272和274的尺寸。

源转换单元212可以包括图像形成元件阵列(图2A中未示出)和束限制孔径阵列(图2A中未示出)。源转换单元212的一个示例可以在以下项中找到：美国专利号9,691,586；美国公开号：2017/0025243；以及国际公开号WO 2018/122176，所有这些文献全部通过引用并入本文。图像形成元件阵列可以包括微偏转器和微透镜阵列。图像形成元件阵列可以利用初级电子束210的多个子束214、216和218形成交叉208的多个平行图像(虚拟或真实)。束限制孔径阵列可以限制多个子束214、216和218。

会聚透镜206可以减少初级电子束210的发散(例如，准直)。源转换单元212下游的子束214、216和218的电子束电流可以通过调节会聚透镜206的聚焦功率或通过改变束限制孔径阵列内对应束限制孔径的径向尺寸来改变。会聚透镜206可以是可调节会聚透镜，其可以被配置为使得其第一主平面的位置是可移动的。可调节会聚透镜可以被配置为磁性的，这可能导致离轴子束216和218以旋转角度落在子束限制孔径上。旋转角度随着聚焦功率和可调节会聚透镜的第一主平面的位置而变化。在一些实施例中，可调节会聚透镜可以是可调节抗旋转会聚透镜，其涉及具有可移动的第一主平面的抗旋转透镜。可调节会聚透镜的示例在美国公开号2017/0025241中进一步描述，其通过引用整体并入本文。

物镜228可以将子束214、216和218聚焦到晶片230上以进行检查，并且可以在晶片230的表面上形成多个探针点270、272和274。次级电子子束236、238和240可以从晶片230发射并且朝向束分离器222返回。

束分离器222可以是生成静电偶极场和磁偶极场的维恩滤波器类型的束分离器。在一些实施例中，如果施加它们，则由静电偶极场施加在子束214、216和218的电子上的力可以与由磁偶极场施加到电子上的力在大小上相等并且在方向上相反。子束214、216和218因此可以以零偏转角直接通过束分离器222。然而，由束分离器222生成的子束214、216和218的总分散度也可以是非零的。束分离器222可以将次级电子子束236、238和240与子束214、216和218分离，并且将次级电子子束236、238和240导向次级电子光学系统242。

偏转扫描单元226可以偏转子束214、216和218，以在晶片230表面上的区域上扫描探针点270、272和274。响应于子束214、216和218在探针点270、272和274处的入射，次级电子子束236、238和240可以从晶片230发射。次级电子子束236、238和240可以包括具有包括次级电子和反向散射电子的能量分布的电子。次级电子光学系统242可以将次级电子子束236、238和240聚焦到电子检测设备244的检测子区域246、248和250上。检测子区域246、248和250可以被配置为检测对应的次级电子子束236、238和240，并且生成用于重构晶片230的表面的图像的对应信号。检测子区域246、248和250可以包括单独的检测器封装、单独的感测元件或阵列检测器的单独区域。在一些实施例中，每个检测子区域可以包括单个感测元件。

现在将参考图2B讨论带电粒子束装置的另一示例。电子束工具100B(本文中也称为装置100B)可以是电子束工具100的一个示例，并且可以类似于图2A所示的电子束工具100A。然而，与装置100A不同的是，装置100B可以是单束工具，其每次仅使用一个初级电子束来扫描晶片上的一个位置。

如图2B所示，装置100B包括晶片保持器136，晶片保持器136由机动载物台134支撑以保持待检查的晶片230。电子束工具100B包括电子发射器，其可以包括阴极103、阳极121和枪孔径122。电子束工具100B还包括束限制孔径125、会聚透镜126、柱孔径135、物镜组件132和检测器144。在一些实施例中，物镜组件132可以是改进的SORIL透镜，其包括极片132a、控制电极132b、偏转器132c和激励线圈132d。在检测或成像过程中，从阴极103的尖端发出的电子束161可以被阳极121的电压加速，穿过枪孔径122、束限制孔径125、会聚透镜126，并且被改进的SORIL透镜聚焦到探针点170中，并且撞击到晶片230的表面上。探针点170可以通过偏转器(诸如偏转器132c或SORIL透镜中的其他偏转器)在晶片230的表面上扫描。从晶片表面发出的次级或散射粒子(诸如次级电子或散射的初级电子)可以由检测器144收集以确定束的强度，并且使得晶片230上感兴趣区域的图像可以被重构。

还可以提供一种图像处理系统199，图像处理系统199包括图像获取器120、存储装置130和控制器109。图像获取器120可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取器120可以包括计算机、服务器、主机、终端、个人计算机、任何种类的移动计算设备等、或其组合。图像获取器120可以通过诸如电导体、光纤线缆、便携式存储介质、IR、蓝牙、互联网、无线网络、无线无线电或其组合等介质与电子束工具100B的检测器144连接。图像获取器120可以从检测器144接收信号并且可以构造图像。图像获取器120因此可以获取晶片230的图像。图像获取器120还可以执行各种后处理功能，诸如图像平均、生成轮廓、在获取的图像上叠加指示符等等。图像获取器120可以被配置为执行所获取的图像的亮度和对比度等的调节。存储装置130可以是诸如硬盘、随机存取存储器(RAM)、云存储器、其他类型的计算机可读存储器等存储介质。存储装置130可以与图像获取器120耦合，并且可以用于将扫描的原始图像数据保存为原始图像并保存后处理图像。图像获取器120和存储装置130可以连接到控制器109。在一些实施例中，图像获取器120、存储装置130和控制器109可以集成在一起作为一个电子控制单元。

在一些实施例中，图像获取器120可以基于从检测器144接收的成像信号来获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像，这些成像区域可以包括晶片230的各种特征。单个图像可以存储在存储装置130中。成像可以基于成像帧来执行。

电子束工具的会聚镜和照明光学器件可以包括电磁四极电子透镜或由其补充。例如，如图2B所示，电子束工具100B可以包括第一四极透镜148和第二四极透镜158。在一些实施例中，四极透镜可以用于控制电子束。例如，第一四极透镜148可以被控制以调节束电流，并且第二四极透镜158可以被控制以调节束点尺寸和束形状。

图2B示出了一种带电粒子束装置，该装置可以使用单个初级束，该初级束被配置为通过使初级束与晶片230相互作用来生成次级电子。检测器144可以沿着光轴105放置，如图2B所示的实施例中。初级电子束可以被配置为沿着光轴105行进。因此，检测器144可以在其中心包括孔，使得初级电子束可以穿过以到达晶片230。图2B示出了在其中心具有开口的检测器144的示例。然而，一些实施例可以使用相对于初级电子束行进的光轴而离轴放置的检测器。例如，如图2A所示的实施例中，如上所述，可以提供束分离器222，以将次级电子束导向离轴放置的检测器。束分离器222可以被配置为将次级电子束朝向电子检测设备244转向角度α，如图2A所示。

带电粒子束系统中的检测器可以包括一个或多个感测元件。检测器可以包括单元件检测器或具有多个感测元件的阵列。感测元件可以包括二极管或类似于二极管的元件，其可以将入射能量转换为可测量信号。例如，检测器中的感测元件可以包括PIN二极管。贯穿本公开，感测元件可以表示为二极管，例如在附图中，但感测元件或其他组件可以偏离诸如二极管、电阻器、电容器等电气元件的理想电路行为。

图3示出了与本公开的实施例一致的扫描区域和扫描路径。如图3所示，扫描区域300可以设置在样品的表面上。扫描区域300可以对应于带电粒子束装置的FOV。扫描区域可以在带电粒子束装置的FOV内。在扫描操作期间，初级带电粒子束可以以光栅图案进线扫描以覆盖扫描区域300。在一些实施例中，可以使用多个子束，并且每个子束的扫描路径可以对应于图3所示的扫描路径，或者子束阵列的扫描路径可以对应于图3所示的扫描路径。扫描路径可以从点C11开始，并且以锯齿图案或某种其他图案进行。点C11、C12、C51和C52可以是扫描区域300的拐角。点C11、C12、C51和C52可以是束的完全偏转位置。

初级带电粒子束可以经历扫描操作。扫描操作可以包括第一迹线段T1，如图3所示。在扫描操作中，初级带电粒子束可以在第一方向上从第一位置行进到第二位置。扫描操作可以从点C11开始，并且进行到点C12。扫描可以以第一速度进行。从点C11到点C12的路径可以对应于扫描线。当初级束从点C11扫描到点C12时，可以在检测器处收集次级粒子。可以确定在检测器处收集的次级粒子束的强度，并且可以生成带电粒子束图像的扫描线。

初级带电粒子束也可以经历返回操作。返回操作可以包括第二迹线段T2，如图3所示。返回操作可以包括回扫。在回扫中，初级带电粒子束可以在第二方向上从第二位置行进到第三位置。在一些实施例中，第三位置可以与第一位置重合。第二方向可以与第一方向相反。在一些实施例中，可以使用锯齿状光栅扫描图案，并且回扫运动的第二方向可以相对于第一方向成角度。仍然，返回操作可以将初级束返回到与第一位置大致相同的位置，使得新的线上的新的扫描可以开始。第二方向可以与第一方向大致相反。

如图3所示，从C12点到C21点可能会出现回扫。返回操作可以以第二速度进行。进一步的扫描可以从点C21进行，并且扫描和回扫的循环可以重复。进一步的扫描操作可以在第一方向上进行。进一步的返回操作可以在第二方向上进行。

在相关技术中，SEM的初级电子束以光栅图案在样品上扫描。在每次线扫描期间，通过电子检测设备检测对应的次级电子束的强度。检测器可以检测被次级电子束撞击的一个或多个感测元件的电流。在线扫描之后，初级电子束将执行回扫。在回扫期间，不检测对应次级电子束的强度。在一些实施例中，将初级电子束被转向样品表面以外的位置(例如，初级电子束被遮蔽)，以减少样品上的电荷积聚。可以将回扫时段视为系统操作的开销的一部分。回扫时间在系统的总扫描时间中所占的比例越高，系统的产量就越低。

现在参考图4A，图4A示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面344。表面344可以是检测器144或电子检测设备244的检测表面。表面344的检测区域可以被划分为较小面积的PIN二极管元件的阵列。每个PIN二极管元件可以对应于离散的检测单元。PIN二极管可以以各种形式被像素化为单独的检测单元。例如，半导体检测单元可以通过由内部结构生成的内部场而被划分。此外，在一些实施例中，相邻感测元件之间可以存在物理分离。也就是说，在一些实施例中，检测器阵列可以设置有彼此物理间隔开的感测元件。相邻感测元件之间可以设置有一些隔离区域。

如图4A所示，表面344上可以存在感兴趣区域400。检测器上的感测元件的像素化阵列可以构成感兴趣区域400。在一些实施例中，感兴趣区域400之外的检测器中可以设置有更多的感测元件。感兴趣区域400可以是检测器的一部分。

图4B示出了与本公开的实施例一致的形成在检测器的表面344上的次级束点180。束点180可以具有明确定义的中心或轨迹。束点180可以具有近似圆形的形状。次级粒子可以响应于初级束入射到样品上而生成。次级粒子可以形成束(例如，次级电子束)。次级电子束可以入射在检测器上并且可以形成束点180。

此外，如图4B所示，可以确定边界410。可以提供边界410以包围从次级电子束接收带电粒子的感测元件。边界410内包含的感测元件可以至少部分被同一带电粒子束点覆盖。边界410可以包括束点180的边框。如本文中使用的，术语“边界”可以是指由检测器编码的包括束点的外周边。边界的形状可以符合个体感测元件的形状。“边框”可以是指束点的轮廓。束点的边框可以更紧密地对应于由撞击在表面上的束的带电粒子形成的自然形状。例如，束点可以具有近似圆形的边框和围绕边框的更正方形或锯齿状的边界。在一些实施例中，边框和边界可以重合。

确定束点边界可以基于所获取的束点投射图案。束点投射图案可以通过读取检测器中可以包括的感测元件的个体输出来获取。在“图片”模式中，可以获取检测器表面的图像，并且可以确定与束点相关联的感测元件的边界或分组。在图片模式期间，检测系统可以专用于投射图案获取。例如，可以确定在检测器表面上的一组感测元件中接收到电子。该组感测元件可以是连续的并且可以具有圆形形状。束点边界可以被绘制在组中的感测元件周围。边界内的每个感测元件可以至少部分在感测元件的表面积内接收电子。该组中包括的感测元件可以用于以后的处理，诸如束点强度确定(例如，使用“束”模式)。图片模式中的其他处理可以包括模式识别、边缘提取等。

在一些实施例中，束点180可以偏离圆形。图4C示出了具有细长形状的束点180。当束点180改变形状时，可以确定与新的形状相对应的新的边界411。可以相应地更新与束点180相关联的感测元件的分组。

形成在带电粒子束装置的检测器上的束点可能会由于例如带电粒子束装置的漂移和被调查样品的充电条件变化等原因而改变形状。漂移可以是带电粒子束系统的一种现象，其涉及被调查样品的表观运动。漂移可以由带电粒子束柱充电引起，并且可能影响撞击样品和检测器的带电粒子的轨迹。漂移可能导致检测器上的次级束点的特性在例如尺寸、形状和位置方面发生变化。漂移可以涉及时间方面的现象，并且可以随时间变得更加明显。漂移可以是一种随机现象，并且可能不容易预测和应对。

除了漂移之外，被调查样品的充电条件可能会因例如样品本身的性质等原因而发生变化。在初级带电粒子束扫描样品的位置处，充电条件可以由于样品的材料或结构而改变。充电条件的变化可能影响从样品表面形成并且朝向检测器的次级带电粒子的轨迹。这也可能导致检测器上的次级束点的特性改变。被调查样品的特性可能是未知的，因此正在对样品进行调查。因此，可能很难提前预测和应对检测器上次级带电粒子束点尺寸、形状或位置的变化。

在比较实施例中，图片模式可以用于获取检测器表面的图像。该图像可以揭示检测器上的束点投射图案。基于所获取的图像，可以确定与束点相关联的感测元件的边界或分组。然后，可以使用与束点相关联的感测元件来确定束强度。SEM成像可以在图片模式与束模式之间不断切换的情况下进行，以应对束点特性的变化。然而，在不同模式之间不断切换是耗时的，并且会导致产量下降。此外，在某些条件下，束点可能会迅速变化，并且在图片模式与束模式之间的切换可能需要花费太多时间，以至于不能准确地应对束点的快速变化，并且不能很好地跟踪束点。

在本公开的一些实施例中，可以在带电粒子束扫描操作的回扫时段期间执行束点投射跟踪。如上文参考图3所述，在正常SEM图像获取过程中，每次线扫描之后都可能发生回扫动作。例如，初级带电粒子束可以在扫描操作之后经历返回操作，该返回操作包括第二迹线段T2。回扫的时段可以大于或等于预定时间段。例如，回扫的时段可以从数百纳秒到几毫秒长。回扫的时段可以足够长以使得能够进行检测器的感测元件中的至少一些感测元件的感测元件读出。回扫的时段可以使得能够对被确定为在检测器的感兴趣区域中的感测元件进行感测元件读出。感兴趣区域可以包括束点的边缘。

在回扫时段期间执行的束点投射跟踪可以包括在投射图案跟踪模式下执行感测元件读出。投射图案跟踪模式可以包括或可以类似于图片模式。在投射图案跟踪模式中执行的读出可以包括使用与多个感测元件相关联的多个读出电路系统来执行多个感感测元件的并行读出。读出电路可以包括模拟信号路径和模数转换器(ADC)，它们可以设置在检测器中并且各自可以与相应感测元件相关联。

使用多个读出电路系统的多个感测元件的并行读出可以在带电粒子束扫描操作的每个回扫时段期间执行。可以针对回扫时段的一部分执行并行读出。例如，初级带电粒子束可以在回扫时段期间被部分地消隐，并且一些感测元件的并行读出可以在初级带电粒子束没有被消隐的同时执行。

在每个回扫时段期间，可以读出第一数目的感测元件，以获取检测器上的次级束点投射图案。在一些实施例中，取决于检测器中包括的感测元件的总数，在捕获每个SEM图像之后，可以获取次级束点投射图案的至少一部分。与SEM图像帧的获取速度相比，影响次级束点投射图案的特性的现象(例如，漂移)可以相对较慢。例如，当SEM系统处于操作中时，漂移可能导致次级束点投射图案的相对缓慢并且连续的变化。次级束点投射图案的至少部分获取可以在正常SEM线扫描之间的点处执行。次级束点投射图案的获取可以在回扫时段期间执行。次级束点投射图案可以以高保真度实时跟踪，同时可以在没有干扰的情况下检测次级束的强度。可以保持带电粒子束系统的总产量，同时可以通过提供精确束点跟踪来增强性能。

现在将参考图5A、图5B、图6A和图6B，其示出了与本公开的实施例一致的初级电子束的扫描。可以存在扫描样品表面的多个束，例如初级电子子束。图5A和图5B示出了初级带电粒子束柱的一部分的侧视图。子束214、216和218可以形成在初级电子柱中并且可以平行于初级光轴260行进。子束214、216和218可以分别撞击样品230并且形成束点270、272和274。偏转扫描单元226可以被配置为偏转行进通过其中的束。如图5B所示，偏转扫描单元226可以偏转子束214、216和218，以使得束点270、272和274在样品230上移动。图6A和图6B示出了样品230的相应俯视图。

在多束SEM的扫描操作模式中，初级偏转扫描单元可以在被检查区域上不断移动初级子束阵列。例如，偏转扫描单元226可以偏转子束214、216和218，使得束点270、272和274以锯齿形图案从位置A移动到位置B，如图6B所示。子束可以一起偏转，从而使样品表面上的束点作为一个单元移动。可以在样品表面上形成对应探针点的每个位置处生成次级电子。次级电子可以形成多个子束，并且可以指向次级电子光学系统242(参见图2A)。扫描期间的次级电子子束的原点位置可能由于扫描而在操作中不断地改变，并且次级电子子束通过次级电子光学系统242的路径也可能改变。扫描期间样品上的初级电子子束点的移动也可能影响形成在检测器上的次级束点的特性。

图7A示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面344的视图。检测器可以被配置为接收多个次级带电粒子子束。由于次级带电粒子束在检测器上的撞击，次级束点可以形成在表面344上。例如，次级电子子束236、238和240可以撞击电子检测设备244(参见图2A)，并且束点可以形成在电子检测设备244上。如图7A所示，次级束点236_S、238_S和240_S可以形成在表面344上。次级束点236_S、238_S和240_S中的每个可以类似于上面参考图4B讨论的束点180。次级束点236_S、238_S和240_S中的每个可以具有近似圆形的形状。

现在参考图7B，图7B示出了偏离圆形的多个束点。偏离圆形可以是由于例如漂移、充电条件的变化或束点的任何其他移动而发生的。与束点跟踪过程的刷新率相比，束点中的移动可以相对缓慢地发生。束点跟踪过程可以补偿束点的特性(例如，尺寸、形状、位置)的变化，这些变化可能是不可预测的并且难以以其他方式补偿。

如图7B所示，次级束点可以具有偏离标准圆形的特性。此外，一些次级束点可能彼此不同。图7B示出了具有细长形状的束点238_S和束点240_S。同时，束点236_S可以对应于轴上子束，并且可以具有近似圆形的形状。

如上所述，表面344可以包括检测器上的感测元件的像素化阵列。当束点改变形状时，不同感测元件可以被束点覆盖。为了适应束点的变化形状，感测元件的像素化阵列可以适应并且形成与每个束点相关联的新边界。与个体束点相关联的感测元件的分组可以相应地更新。

现在参考图8A，图8A示出了与本公开的实施例一致的检测器的表面344。多个次级带电粒子束可以入射在检测器上。检测器可以被配置为使得次级束点形成在检测器表面上的不同区域中。如图8A所示，可以有第一区域810、第二区域820、第三区域830和第四区域840。带电粒子束系统和检测器可以被配置为使得次级带电粒子子束被引导到检测器上其自身的区域。区域810、820、830和840中的每个可以被配置为接收次级带电粒子束点。应当理解，可以形成另外的区域。例如，对于被配置为生成初级带电粒子子束的3×3阵列的带电粒子束装置，检测器可以具有至少9个区域的阵列以接收相应次级带电粒子束点。这些区域可以是可配置的。

表面344可以包括多个感测元件。每个区域810、820、830和840可以包括多个感测元件。区域可以通过修改每个区域中包括哪些感测元件来改变。在一些实施例中，区域可以包括次级带电粒子束点的边界。例如，对于可以形成在表面344上的每个束点，可以形成边界。如图8A所示，可以形成第一边界815。类似地，可以形成第二边界825、第三边界835和第四边界845。每个边界可以对应于形成在表面344上的个体次级带电粒子束点。次级带电粒子束点可以具有圆形形状，并且边界815、825、835和845也可以具有近似圆形形状。

在第一模式中，可以获取表面344上的次级束点投射图案。第一模式可以包括投射图案跟踪模式。投射图案跟踪模式可以包括或可以类似于图片模式。第一模式可以包括读出表面344的区域中包括的感测元件的输出。感测元件的读出可以在每感测元件的基础上发生。例如，该区域中包括的感测元件的输出可以被一个接一个地读出。感测元件的读出可以用于形成表面344的区域的图片。例如，参考图8A，可以获取第一区域810中包括的感测元件的输出。使用第一区域810中包括的感测元件的输出，可以形成次级束点的图片。此外，可以确定边界815。可以确定边界815内的感测元件正在接收电子。

在第二模式中，可以确定表面344上的次级束点的强度。第二模式可以包括束模式。第二模式可以包括将感测元件分组在一起并且读出分组的感测元件的输出。分组的感测元件的输出可以一起读出，例如，使用连接多个感测元件的公共总线或电路系统。多个感测元件的输出可以一起读出，而不是一个接一个地读出。感测元件可以根据它们是否被包括在次级束点的边界内来分组。例如，参考图8A，可以获取边界815内包括的感测元件的输出。分组的感测元件的输出可以表示入射在表面344上的次级子束的强度。

次级带电粒子束点的特性可以在带电粒子束装置的操作中发生变化。类似于上面关于图4C讨论的束点180，入射在表面344上的多个束点中的一个或多个可以偏离圆形。图8B示出了具有细长形状的束点238_S。当束点238_S改变形状时，边界815可以被改变以对应于新的形状。与表面344上的束点238_S相关联的感测元件的分组可以相应地更新。

束点跟踪可以通过执行束点投射图案跟踪来执行。束点投射图案跟踪可以包括使用投射图案跟踪模式。束点投射图案跟踪可以包括次级束点投射图案获取。次级束点投射图案获取可以在不进行束强度确定的时间进行。在一些实施例中，次级束点投射图案获取可以在线扫描之间的回扫时段期间执行。在线扫描期间，带电粒子束系统可以执行束强度确定。束强度确定可以包括使用束模式。当带电粒子束装置的初级带电粒子束在不同方向上移动时，可以执行束强度确定和束点投射图案跟踪。在一些实施例中，在束强度确定和束点投射图案跟踪期间检测到的带电粒子可以有助于SEM图像的生成。在一些实施例中，可以仅基于在束强度确定期间检测到的带电粒子来生成SEM图像。在束点投射图案跟踪期间检测到的带电粒子可以用于调节感测元件的分组，其中不应用该带电粒子来生成SEM图像。

在一些实施例中，束强度确定的执行可以基于次级束点投射图案获取的结果。束强度确定可以使用来自束点边界中包括的感测元件的输出。束点边界可以根据次级束点投射图案获取来确定。束点边界的刷新可以在每次线扫描之后发生。基于刷新的束点边界，可以确定使用不同感测元件来进行束强度确定。刷新可以在回扫时段期间执行。

相同或不同组的感测元件可以用于束强度确定(例如，在束模式下)和束点投射图案跟踪。在一些实施例中，用于束强度确定的感测元件可以与用于束点投射图案跟踪的感测元件至少部分重叠。在一些实施例中，用于束强度确定的感测元件和用于束点投射图案跟踪的感测元件可以互斥。在一些实施例中，在束点投射图案跟踪中可以使用比在束强度确定中更多的感测元件。

为了进一步提高束点投射图案跟踪的刷新率，可以仅使用检测器的区域中包括的一些感测元件来执行束点边界的刷新。可以使用“感兴趣区域”，其中感兴趣区域包括比检测器中包括的感测元件总数更少的感测元件。例如，在获取次级束点投射图案的一个完整帧(例如，形成检测器表面的图片的完整帧)之后，可以标识次级带电粒子束点的临时位置、尺寸和形状。在一些实施例中，可以仅监测由束点覆盖的区域和束点周围的附近区域。以这种方式，在回扫时段期间，可以只需要以每感测元件的方式读出检测器表面的仅一部分而不是整个表面。

此外，在一些实施例中，可以调节用于数据传输的通道的数目，以优化性能并且最小化功耗。例如，如果实时次级带电粒子束点跟踪的总像素率降低到某一水平，则在用于跟踪的回扫时段期间需要启用的通道的数目可以减少。

可以使用感测元件的部分监测来执行束点跟踪。如图8A所示，区域810可以包括其他感兴趣区域。可以存在束内周边区域814。区域814可以在边界815内部。还可以存在束外周边区域816。区域816可以在边界815外部。在一些实施例中，可以仅使用感兴趣区域(诸如区域814或区域816)中包括的感测元件来执行次级束点投射图案获取。在一些实施例中，感兴趣区域可以包括区域814和区域816两者。

术语“次级束点投射图案获取”可以包括次级束点的完整图案的获取、或次级束点的仅一部分的获取。

次级束点投射图案获取可以包括确定束点的边界是否已经改变。确定边界是否已经改变可以包括仅监测一些感测元件，例如感兴趣区域中的那些感测元件。例如，当区域816中的感测元件接收带电粒子时，可以确定束点的边界已经改变。区域816可以在边界815外部。因此，如果在边界815外部的区域816的感测元件中接收到电子，则可以确定束点的形状已经改变，并且边界815应当被调节为包括接收到电子的感测元件。在一些实施例中，阈值可以用于确定感兴趣区域中的感测元件是否接收到带电粒子。阈值可以包括固定值，或者可以以自适应的方式设置。阈值的自适应设置可以有助于降低束点变化的错误检测率。阈值可以基于信号电平的变化来设置，该变化对应于感兴趣区域中感测元件中的感测元件接收的带电粒子的量。这也可以有助于降低错误检测率。

在一些实施例中，用于次级束点投射图案获取的感测元件可以与用于束模式的感测元件相同。例如，不是监测区域810中的所有感测元件，而是可以仅监测边界815内包括的感测元件，以用于次级束点投射图案获取。用于次级束点投射图案获取的感测元件可以包括用于束模式的所有相同感测元件。

在一些实施例中，用于次级束点投射图案获取的感测元件可以与用于束模式的感测元件不同。例如，仅区域816内包括的感测元件可以被监测以用于次级束点投射图案获取。用于次级束点投射图案获取或束模式的感测元件的分组可以是部分重叠的、互斥的，或者可以基于感测元件与束点之间的关系来选择。

在一些实施例中，束点周围的感测元件区域可以用于次级束点投射图案获取。该区域可以包括围绕束点的环。该区域可以包括也可以不包括用于束模式的感测元件。例如，可以存在用于束模式的感测元件的第一分组和包括围绕第一分组的环(并且不包括第一分组的任何感测元件)的感测元件的第二分组。在一些实施例中，第二分组可以包括检测器的所有感测元件。在一些实施例中，第二分组可以更加集中。在一些实施例中，第二分组可以包括围绕第一分组和第一分组中的所有或一些感测元件的环。该环可以包括区域816，如图8A所示。第一分组可以包括边界815内的感测元件。此外，在一些实施例中，束点可以包括形成在检测器上的多个次级束点，并且环可以包括围绕每个束点的相应分组的环。

在一些实施例中，一行感测元件可以用于次级束点投射图案获取。例如，如图8A所示，可以使用与边界815的边缘相邻的感测元件的行R1。当行R1中的感测元件开始接收电子时，可以确定束点已经改变形状，并且边界815应当改变以包括接收电子的感测元件。

诸如次级束点投射图案获取和束强度确定等模式之间的切换可以在单个步骤中进行。例如，在以每感测元件的方式获取感测元件输出(例如，执行一个完整表面监测)之后，从下一帧开始，要监测的区域可以减少到表面的仅一部分。可以在回扫时间期间进行全表面监测。或者，可以在开始正常的SEM图像获取之前进行。在回扫时段期间的局部表面监测阶段中，可以在一个步骤或多个步骤中执行监测区域的百分比减少。使用多个步骤，每个步骤可以减少一定量的面积。一种方法可以包括获取完整图片并且逐渐聚焦于感兴趣区域。聚焦于感兴趣区域可以包括目标获取过程。

目标获取过程可以有助于缩小感兴趣区域的范围，以监测束点变化。目标获取可以涉及确定关于检测器表面上的束点的变化趋势的信息，该信息包括诸如以下参数：(i)束点的移动方向，(ii)束点的移动速度，(iii)束点的加速度方向，(iv)加速度量，(v)束点边界上的每个点的移动方向，(vi)束点边界上的每个点的移动速度，(vii)束点边界上的每个点的加速度方向，以及(viii)束点边界上的每个点的加速度量。上述参数可以是在特定时间点确定的临时(例如，瞬时)参数。这些参数可以是相对于先前时间点(例如，先前获取)的。束点的参数可以基于代表性特征来确定，诸如束点的质心。例如，束点的移动速度可以基于束点的几何质心的移动速度来确定。

关于束点变化趋势的信息可以用于跟踪和预测束点的移动、尺寸和形状变化。束点的参数可以用于确定感兴趣区域。次级束点投射图案获取可以使用感兴趣区域中的感测元件来执行。从感兴趣区域中的感测元件读出的输出可以用于确定束点的边界是否要改变。

可以对束点的仅一部分执行束点的跟踪。可以确定除了束点的一部分之外束点是静态的。关于束点的变化趋势的信息可以用于缩小感兴趣区域以进行跟踪。例如，可以确定只有束点的上半部分具有变化的趋势。此外，可以仅对入射在检测器上的多个束点中包括的束点中的一些束点执行跟踪。例如，可以确定一些束点是静态的(例如，图7B所示的中心束点236_S)，而其他束点有变化的趋势。

在一些实施例中，关于束点变化趋势的信息可以用于确定检测器上次级束点投射图案的下一帧中的监测区域。如果某个或某些点的跟踪丢失，则可以获取整个区域(例如，整个检测器表面)以用于次级束点投射图案获取。可以在下一帧中进行全区域获取。可以在回扫时段期间或者通过中断SEM图像获取来执行全区域获取。

在一些实施例中，次级束点投射图案获取可以仅在回扫时段期间部分地执行。例如，次级束点投射图案获取可以仅在第二迹线段T2(参见图3)的一部分期间发生。用于次级束点投射图案获取的部分可以与SEM图像的一帧的获取时段相同或不同。在一些实施例中，整个回扫时段(例如，第二迹线段T2的整个长度)可以用于次级束点投射图案获取。

为了减少或控制对样品的充电影响，可以在某些回扫期间或在回扫时段的某些部分期间对初级带电粒子束进行消隐。初级带电粒子束可以从样品表面转向离开。消隐可以取决于检测器的刷新率和要成像的区域。

在一些实施例中，从次级束点投射图案获取中获取的信息也可以用于揭示样品的性质。例如，由于样品上的充电条件不同，检测器上可能会出现次级束点投射图案的不同漂移。

现在参考图9，图9是一个流程图，其示出了与本公开的实施例一致的可以用于电子检测的方法900。方法900可以由带电粒子束系统来执行。带电粒子束系统可以包括EBI系统10(参见图1)。如图9所示，方法900可以从开始成像的步骤S101开始。成像可以包括生成带电粒子的初级束。初级束可以包括多个子束。成像可以包括扫描样品的区域，诸如图3的扫描区域300。

方法900可以包括执行跟踪的步骤S110。步骤S110可以包括使初级带电粒子束在样品表面上经历线扫描动作。步骤S110可以包括使初级带电粒子束沿着第一迹线段T1移动(参见图3)。线扫描动作可以在第一方向上以第一速度进行。在线扫描期间，可以通过检测器检测对应次级电子束的强度。

方法900可以包括确定该区域的成像完成的步骤S120。确定该区域的成像完成可以包括确定覆盖该区域所需要的所有线扫描已经完成。如果该区域的成像完成，则方法900可以结束。如果该区域的成像没有完成，则方法900可以进行到回扫步骤S130。

步骤S130可以包括使初级带电粒子束经历返回动作。返回动作可以包括回扫。步骤S130可以包括使初级带电粒子束沿着第二迹线段T2移动(参见图3)。在第一方向上的前一线扫描完成之后，初级束可以以第二速度在第二方向上移动，以准备开始另一线扫描。第二方向可以与第一方向相反。返回动作可以将初级束移回到前一线扫描开始的位置附近。

在回扫期间，可以执行束点投射图案跟踪。步骤S130可以包括执行次级束点投射图案获取。步骤S130可以包括确定检测器上的次级束点的边界。步骤S130可以包括使用投射图案跟踪模式来获取检测器表面的图像。步骤S130可以包括确定与束点相关联的感测元件的分组。可以确定边界内包括的感测元件将被分组在一起以与次级束点相关联。

在步骤S130之后，方法900可以进行到步骤S135以确定次级束点的漂移或其他特性。例如，可以由于次级束点的边界的变化而确定次级束点漂移。步骤S135可以包括执行目标获取。目标获取可以包括确定关于次级束点的变化趋势的信息。

在步骤S135之后，方法900可以返回到执行跟踪的步骤S110。方法900可以在执行追踪和执行回扫的循环中进行。方法900可以用于对样品的区域进行逐行扫描。可以使用多个初级带电粒子子束，并且多个次级子束可以形成检测器的多个次级束点。步骤S110可以包括同时执行多个初级带电粒子子束的跟踪。步骤S130可以包括同时执行多个初级带电粒子子束的回扫和执行多个次级束点的束点投射图案跟踪。

步骤S110中使用的感测元件可以与步骤S130中使用的感测元件相同或不同。在一些实施例中，步骤S110可以包括使用被分组到与次级束点相关联的组中的感测元件执行线扫描，并且步骤S130可以包括仅使用未被分组到任何组中的那些感测元件来执行束点投射图案跟踪。在一些实施例中，步骤S130可以包括使用已经被分组为某些组的感测元件来执行束点投射图案跟踪。在回扫期间，可以不需要执行束强度检测。

在一些实施例中，束点投射图案跟踪可以包括(i)基于在一个或多个回扫时段期间获取的信息生成束点投射图案的新帧，并且使用这些帧来确定束点的变化；(ii)基于在一个或多个回扫时段期间获取的信息生成束点投射图案的部分帧，部分帧仅覆盖被束点覆盖的区域及其周围区域，并且使用部分帧来确定束点的变化；或(iii)基于在一个或多个回扫时段期间获取的信息来定义每个束点外部周围的边界，并且检测诸如束点穿过边界等事件。

现在参考图10，图10是一个流程图，其示出了与本公开的实施例一致的可以用于电子检测的方法1000。类似于方法900，方法1000可以由带电粒子束系统来执行。如图10所示，方法1000可以从开始成像的步骤S201开始。成像可以包括生成带电粒子的初级束。初级束可以包括多个子束。

方法1000可以包括设置成像条件的步骤S210。可以配置初始成像设置。

方法1000可以包括获取检测图像的步骤S220。步骤S220可以包括获取检测器的表面上的次级束点投射图案。步骤S220可以包括以图片模式进行操作。步骤S220可以包括获取检测器的表面的完整帧。步骤S220可以用于确定初始束点投射图案，束点跟踪可以基于该初始束点投射图案。

方法1000可以包括确定束点边界的步骤S225。步骤S225可以包括确定个体束点的边界以及确定要与个体束点相关联的感测元件的分组。

方法1000可以包括扫描初级带电粒子束的步骤S230。步骤S230可以包括执行跟踪。步骤230可以包括使初级带电粒子束在样品表面上经历线扫描动作。步骤S230可以包括使初级带电粒子束沿着第一迹线段T1移动(参见图3)。线扫描动作可以在第一方向上以第一速度进行。

方法1000可以包括获取次级束强度的步骤S240。步骤S240可以包括确定入射在检测器上的次级束点的强度。步骤S240可以包括读出与束点相关联的感测元件的输出。感测元件的输出可以包括电信号，诸如电流。步骤S240可以包括将来自被分组在一起并且与特定束点相关联的感测元件的电流输出相加在一起。束强度的确定可以在步骤S230的线扫描期间发生。

方法1000可以包括确定继续到下一扫描线的步骤S245。步骤S245可以用于确定区域的成像是否完成。确定该区域的成像完成可以包括确定覆盖该区域所需要的所有线扫描已经完成。如果没有另外的线要扫描，则方法1000可以结束。如果还有另外的线要扫描，则方法1000可以进行到回扫步骤S250。

步骤S250可以包括使初级带电粒子束经历返回动作。步骤S250可以包括使初级带电粒子束沿着第二迹线段T2移动(参见图3)。在第一方向上的前一线扫描完成之后，初级束可以以第二速度在第二方向上移动，以准备开始另一线扫描。第二方向可以与第一方向相反。返回动作可以将初级束移回到前一线扫描开始的位置附近。在一些实施例中，步骤S250可以至少包括消隐初级束的时段。

方法1000可以包括获取检测图像的步骤S255。步骤S255可以包括获取检测器表面的至少部分帧。步骤S255可以包括仅监测感兴趣区域中包括的感测元件。例如，步骤S255可以包括仅监测图8B的区域816。步骤S255可以包括执行次级束点投射图案获取。在一些实施例中，次级束点投射图案获取可以仅针对回扫时段的一部分发生。

方法1000可以包括确定束点边界的步骤S260。步骤S260可以包括确定是否已经发生对先前确定的边界的改变。先前确定的边界可以是在步骤S255中确定的边界。例如，可以确定束点已经侵入区域816，因此应当移动边界815以包括其他感测元件(参见图8B)。在一些实施例中，可以确定边界内包括的感测元件不再接收电子，因此应当移动边界815以排除这样的感测元件。

方法1000可以包括确定次级束点的参数的步骤S265。参数可以用于调节束点跟踪过程。可以确定修改可以用于如在步骤S255中获取检测图像的感兴趣区域。步骤S265可以包括目标获取过程，该目标获取过程可以用于缩小感兴趣区域的范围以监测束点变化。目标获取可以包括确定参数，诸如：(i)束点的移动方向，(ii)束点的移动速度，(iii)束点的加速度方向，(iv)加速度量，(v)束点边界上的每个点的移动速度，(vii)束点边界上的每个点的加速度方向，以及(viii)束点边界上的每个点的加速度量。

在步骤S265之后，方法1000可以返回到扫描初级束的步骤S230。方法1000可以循环进行执行扫描和执行回扫。束点跟踪可以发生在回扫时段期间。

束点跟踪可以用于更新检测过程(诸如束强度确定)中使用的感测元件分组。束点跟踪可以用于在发生带电粒子束成像时实时更新束点的边界并且更新与束点相关联的感测元件的分组。在线扫描之间可以发生回扫，并且可以使用与回扫相关联的时间段来执行束跟踪。通常被浪费的时间可以用于获取关于次级束点投射图案的信息。到新的线扫描开始时，关于次级束点投射图案的更新信息可以用于修改用于束强度确定的感测元件的分组。可以提高与个体束点相关联的带电粒子的收集效率。还可以使用实时束点投射图案跟踪来减少束之间的串扰。可以在SEM成像中实现改进，诸如信噪比(SNR)和总产量。束跟踪在使用低探针电流的应用中可以特别有效。

通过适当控制次级电子束投射图案跟踪过程和消隐，并且结合获取初级束的束强度的信息，可以操纵样品的充电。束跟踪在诸如电压对比度检查等应用中可以是有用的。

此外，在一些实施例中，可以提供用于操作基于具有多个带电粒子束的装置的二维(2D)像素化检测器的检测系统的系统和方法。系统和方法可以涉及稳定次级电子检测和最小化装置的子束串扰以及绘制表面电势的变化。操作模式可以用于例如多束扫描电子显微镜(SEM)中。具有多个带电粒子束的这种装置的示例可以在美国专利号9,691,588中找到。次级电子投射成像系统的示例可以在美国专利号10,141,160和美国临时申请号63/081,715中找到。一些实施例可以有助于以改进的收集效率和减少的串扰来增强对多个次级电子子束的检测。

在一些实施例中，可以提供2D像素化检测器的操作模式，其中次级电子子束的检测使用以下项来实现：(i)跟踪检测器上的束点位置的检测器单元和(ii)包围检测器上的束点的电子孔径。电子孔径的特性(诸如形状、尺寸和位置)可以动态地更新。一些实施例可以帮助最小化收集效率的变化和由扫描时检测器上的次级电子束点的变化引起的串扰。检测器上束点的偏移和变化可以是由诸如在带电表面区域上的扫描、电压对比度缺陷、抗扫描系统的不完美操作或任何其他原因等影响引起的。

对于在次级电子柱中具有分散(dispersive，也称为“色散”)元件的系统，一些实施例可以利用由次级电子动能的变化引起的2D检测器上束点的偏移来测量和绘制样品表面上的表面电势变化。

本文中的实施例可以涉及一种带电粒子装置，该装置可以具有多个带电粒子束。更具体地，一些实施例可以涉及一种装置，该装置使用多个带电粒子束(子束)来同时获取样品表面上观察区域的多个扫描区域的图像。这样的装置可以用于以高分辨率和高产量检查或审查晶片或掩模上的缺陷，并且可以在半导体制造业中有用。

在微芯片的制造过程中，个体半导体组件和微电路可以形成在一块硅或其他称为晶片(或晶片衬底)的材料上。形成在一个芯片内的微电路也称为集成电路(IC)。IC的制造是一个复杂的过程，通常需要数百个步骤。一旦制造工艺完成，即使在制造步骤中的一个制造步骤处形成的结构与设计图案的微小偏差也可能导致IC不起作用。一些缺陷会使芯片完全无用。由于微芯片的制造既耗时又昂贵，因此必须建立、微调和持续监测制造过程，以最大化制造产率，最小化失效芯片的数目。

芯片电路结构的组件可以在其形成的各个阶段进行检查，以最大化功能芯片的产率。一个目标可以是确保它们没有缺陷并且根据设计图案制造。对于检查，可以应用带电粒子束系统，该系统利用粒子束扫描被检查的表面区域，并且通过收集在表面处生成的次级粒子来重构表面细节。

特别地，基于SEM原理的检查工具可以用于缺陷检查和微电路结构的表征。通常，SEM使用电子束来扫描表面结构，由于分辨率的限制或对某些类型的缺陷缺乏敏感性，这些表面结构可能难以使用其他技术(例如，光学检查工具)来表征。SEM图像可以允许确定半导体组件和微电路是否已经正确地形成并且形成在适当位置。如果检测到缺陷，则可以调查问题的根本原因，并且可以对流程进行微调，以最小化缺陷再次出现的可能性。

与利用竞争技术的工具(例如，光学检查工具)相比，SEM晶片检查工具的一个显著优势是SEM测量对样品表面附近电子积聚的敏感性。SEM信号强度可以与样品表面内的电子密度成比例(通过导致电子产率变化的电子散射截面的变化)。它也可以对样品外部的电荷积累(表面充电)敏感，因为位于表面附近的电荷影响近表面电场，影响电子产率和离开样品表面的电子的动能。

在单束SEM中，通过用聚焦的初级电子束逐行扫描被检查区域来创建表面图像。当初级电子束撞击表面时，形成发射次级电子和反向散射电子的点。它可以称为探针点。次级电子和反向散射电子都可以称为次级电子。通过收集从表面上的探针点发射的次级电子并且绘制次级电子强度与探针点位置的关系来重构表面图像。

逐行创建表面的高分辨率图像可能是一个缓慢的过程(即使SEM扫描率很高)。因此，晶片检查可能非常耗时。多束SEM系统可以提高测量速度，并且实现晶片检查应用的更高产量。在多束SEM中，形成初级电子束(例如，子束)阵列以同时扫描被检查区域内的多个子区域。探针点阵列由初级束撞击样品表面的点形成。形成源自探针点的多个次级电子子束，并且经由次级电子柱将其引导到检测器。多束SEM检测器可以包括电子检测器元件(例如，感测元件)阵列。例如，可以提供个体传感器阵列或二维(2D)像素化检测器。在一些实施例中，可以使用可以由个体感测元件组成的像素组来形成检测器单元。SEM的次级柱可以被配置为使得每个检测器单元检测与探针点中的一个相关联的次级电子子束的强度，探针点扫描被检查区域的对应子区域。

SEM测量对样品/真空界面附近积聚的电荷的敏感性可以是利用SEM原理的检查工具的一大优势。然而，在充电表面上执行测量可以是一项具有挑战性的任务。

表面附近积聚的电荷可能会影响电子产率和从样品表面发射的电子的能量。这种电荷还可能影响局部电场，该局部电场被定制为收集从探针点发射的次级电子并且形成次级电子子束。电子产率因位于样品表面处的电荷而发生的变化可以在SEM图像上产生电压对比度，该电压对比度可以用于缺陷检查。但是，次级电子动能的变化和近表面电场的变化可能导致检测器上的次级电子点散焦以及电子点偏离检测器阵列内的原始位置。因此，对于多束SEM，在高充电表面(例如，在感兴趣区域中)上的测量或绘制电压对比度缺陷可能是具有挑战性的。

诸如表面充电等效应可能会改变从样品表面发射的次级电子的动能。因此，次级柱电子光学元件(例如，电子透镜、偏转器、散射元件或用于影响束的任何组件)将不同地影响次级电子束。在多束SEM系统中，表面充电可能导致检测器单元上的次级电子点的散焦，并且可以使电子点相对于检测器单元偏移(特别是在系统设计包括次级柱中的分散元件的情况下)。表面充电可能导致扫描时个体子束的收集效率和串扰的广泛变化，并且可能改变用多束SEM获取的图像。在充电表面(或带电表面元件)上获取的多束SEM图像上的某些特征可能具有与用传统单束SEM获取的对应图像上的相同特征不同的图像强度。图像可能完全或部分反转，具有明显的对比度，带电区域或元件的图像强度从亮变暗，反之亦然，这使得图像解释变得困难。

对具有由低导电材料形成的元件并且产生充电表面(例如，绝缘氧化物和氮化物)的结构的多束SEM测量、以及用于检测形成在半导体晶片上的微电路中的缺陷的电压对比度测量可以是半导体工业中非常感兴趣的主题。

为了在存在表面充电的情况下使用多束SEM来增强表面绘制和缺陷检查的性能，最小化次级电子子束的收集效率变化和串扰变化将是有益的。

在多束SEM中，从样品表面发射的电子在通过次级电子柱之后可能会撞击检测器。例如，如图2A所示，束点270、272、274可以形成在晶片230上，并且次级电子子束236、238和240可以从晶片230的表面发射。次级电子光学系统242可以将次级电子子束236、238和240投射到电子检测设备244上。电子检测设备244可以包括个体检测器元件(例如，单个感测元件)的阵列，或者可以使用用于检测多个次级电子子束的大面积二维(2D)像素化检测器来实现。例如，如图4A所示，可以提供一种检测器，其表面344构成其检测区域。在一些实施例中，对于像素化检测器，可以通过将像素分组为检测器单元来实现用于个体子束的检测器元件。如图8A所示，在检测器的表面344上可以形成第一区域810、第二区域820、第三区域830和第四区域840。区域810、820、830和840中的每个可以包括或构成检测器单元。

可以调节个体检测器单元的尺寸、形状和间距等参数，例如，如美国临时申请号63/081,715中所述。较大尺寸的检测器单元可以包括更多的像素(例如，更多的感测元件)。可以调节参数以优化系统的检测性能。例如，选择更大尺寸的每个检测器单元可以实现更大的收集效率。但它也可能导致更大的串扰，因为单元可以从相邻子束中收集更多的电子。相反，如果束点没有被检测器单元完全包围，则电子子束的某一部分可能会丢失，并且收集效率将很低。在一些实施例中，为了实现次级电子子束的高收集效率和最小串扰，检测器单元(或单个传感器)的尺寸、形状和位置可以被配置为紧密地再现(例如，匹配)束点。

在一些实施例中，次级电子柱的检测性能的有用参数可以是次级电子子束相对于个体检测器单元的稳定性。在一些实施例中，2D像素化检测器的检测器单元可以在扫描期间固定。每个检测器单元与探针点中的一个具有一一对应关系。可以选择单元的尺寸、形状和位置以最大化束点的收集效率并且最小化与其他子束的串扰。在没有扫描的情况下，电子点的位置相对于检测器和相应检测器单元应当是稳定的。在扫描期间，抗扫描系统可以被配置为补偿次级电子子束相对于它们在检测器上的标称(例如，静态)位置的偏移。然而，由于各种限制，例如，在扫描表面积累的电荷或抗扫描系统的不完美操作，在帧到帧的基础上，次级电子点在检测器上可能不完全稳定。

次级电子束点可以相对于其相应检测器单元发生偏移(或电子束点改变尺寸或形状)，部分超出单元边界。在这种情况下，收集效率(CE)可能会受到影响。在本公开的一些实施例中，2D像素化检测器的检测器单元可以被动态地重新定义，以便跟踪束点。可以避免由点相对于单元的偏移引起的收集效率的降低。

在一些实施例中，提供了一种用于通过稳定像素化二维检测器上束点和检测器单元的相对位置来稳定次级电子收集性能的方法。

在一个实施例中，该方法包括在逐帧的基础上(例如，时间尺度)调节检测器单元的位置，以便跟踪检测器上次级子束的束点的位置。系统可以被配置为使得以SEM扫描率读取形成在检测器上的完整帧图像。可以使用图像处理算法来分析图像，以确定次级电子束点位置(在一些实施例中，使用例如并行计算算法实时地或具有时间延迟地进行)。检测器单元可以被分配在束点周围，以测量个体子束信号。检测器单元可以是定制的，例如，具有正方形、矩形、圆形、椭圆形或任何任意形状。

现在参考图11，图11是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法1100的基础算法的图解表示。方法1100可以包括第一步骤S1110、第二步骤S1120和第三步骤S1130。步骤S1110可以包括确定检测器单元的标称参数。步骤S1110可以包括执行检测器的完整帧成像。如图11所示，可以提供检测器1111，检测器1111可以是具有多个检测器单元的2D像素化检测器，包括单元1113、单元1115和单元1117。单元1113、1115和1117的参数(诸如位置、形状和尺寸)可以是预定的。在一些实施例中，单元1113、1115和1117的参数可以基于对检测器1111的表面成像的结果来确定。步骤S1110可以包括执行次级束点投射图案获取。步骤S1110可以包括确定检测器1111上的束点的参数，诸如尺寸、形状和位置。例如，可以确定束点1123、1125和1127处于其标称位置。束点的标称位置可以对应于视场中心的探针点的未偏转位置。单元1113、1115和1117的标称参数可以被确定为与束点的标称位置相对应的参数。

如图11所示，检测器1111可以被配置为具有多个检测器单元，包括检测器单元1113、1115和1117。检测器单元可以用于收集样品上的特定探针点的信号。检测器单元可以用于确定收集效率和串扰。检测器单元可以被配置为使得特定检测器单元中的所有感测元件的输出信号被积分并且用于形成与束点相关联的检测信号。在步骤S1110中所示的状态中，束点1123、1125和1127以及检测器单元1113、1115和1117可以根据它们在N×N检测器阵列中的标称位置来布置。

步骤S1120可以包括在步骤S1110之后的时间获取次级束点投射图案。步骤S1120可以包括确定次级束点投射图案的变化。例如，步骤S1120可以包括确定束点的偏移。可以确定次级束点投射图案的多个束点的偏移。这种变化可以是基于诸如表面充电等效应。在一些实施例中，该变化可以包括束点的其他参数的变化，诸如尺寸、形状和取向的变化。次级束点投射图案可以使用一个或多个检测器单元中包括的一组感测元件来确定。步骤S1120可以包括从检测器1111获取用于束点的新采样位置的束点的图像。如图11所示，在步骤S1120中，可以记录新的完整帧检测器图像，该图像揭示了由于例如表面充电等效应，束点已经相对于先前位置偏移。如果偏移的束点与相应检测器单元不很好地重合，则可能降低个体子束的电子收集效率，并且可能增加与其他子束的串扰。

步骤S1130可以包括对步骤S1120中确定的变化执行补偿。步骤S1130可以被配置为消除或减轻例如由于电子点的偏移而导致的收集效率的降低和串扰的增加的影响。步骤S1130可以包括使用图像分析来标识束点的新位置，并且相应地移动检测器单元的位置。步骤S1130可以包括将检测器单元的位置调节为以束点的新位置为中心。步骤S1130可以在逐帧的基础上执行。在一些实施例中，步骤S1130中的检测器单元的位置可以用作在分析下一获取的图像中使用的检测器单元初始状态，或者检测器单元的相同未偏转位置可以用作单元的初始位置。步骤S1130可以包括调节检测器单元的参数，诸如位置、尺寸和形状。检测器单元可以包括检测器的多个感测元件，并且感测元件可以被布置成组并且与特定检测器单元相关联。与检测器单元相关联的感测元件可以用于对输出信号进行积分，以确定投射在检测器单元上的束点的强度。调节检测器单元的位置可以包括确定哪些感测元件与特定检测器单元相关联。例如，可以从与检测器单元相关联的一组感测元件中添加或移除一些感测元件，以使检测器单元移动到检测器上的新位置。

可以迭代地执行方法1100。在步骤S1130之后，该方法可以返回到步骤S1120并且可以继续处理。可以连续地获取次级束点投射图案，并且可以通过调节检测器单元来适应束点的偏移或其他变化。

在一些实施例中，可以采用一种方法来使用提供部分帧图像的检测器来实现。该方法可以应用于可能无法以目标扫描率提供完整帧图像的检测器。在一些实施例中，检测器的规格可以受到限制，使得以目标扫描率仅从检测器读取子帧(例如，完整检测器帧的子区域)。利用这样的检测器，可以希望将个体检测器元件配置为比用于收集个体次级电子子束的信号的单元大，并且足够大，使得束点在帧到帧的基础上的偏移不会导致束点移动到子帧外部。如果子帧的尺寸足够大以满足这些条件，则一个子帧可以用作一个检测器元件，该检测器元件用于记录用于进一步分析的子束信号。对于这种情况，可以以与从检测器获取完整检测器图像的情况类似的方式来实现次级电子收集性能的稳定。

现在参考图12，图12是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法1200的基础算法的图解表示。方法1200可以包括第一步骤S1210、第二步骤S1220、第三步骤S1230和第四步骤S1240。步骤S1210可以包括确定用于检测单元的标称参数。步骤S1210可以包括执行检测器的部分帧成像。如图12所示，可以提供多个检测器元件，包括检测器元件111a、检测器元件111b和检测器元件111c。检测器元件111a、111b和111c可以是分离的、独立的检测器。在一些实施例中，检测器元件111a、111b和111c可以是可配置的较大检测器的不同区域。在一些实施例中，检测器元件111a、111b和111c可以表示能够以目标扫描率逐帧地从检测器读取的检测器的子帧。

如图12所示，在步骤S1210中，束点1123、1125和1127可以与检测器元件111a、111b和111c以及检测器单元1213、1215和1217一起处于标称位置。如步骤S1220中所示，在新的扫描步骤中，检测器上的束点可以由于例如样品表面区域的不同充电而偏移，并且束点1123、1125和1127可以不与检测器单元1213、1215和1217或检测器元件111a、111b和111c对准。步骤S1220可以包括执行次级束点投射图案获取。步骤S1220可以包括获取每个检测器元件的点图像并且将它们存储在存储器中。

步骤S1230可以包括确定束点投射图案的变化。步骤S1230可以包括分析个体检测器元件内的束点的图像并且确定束点的位置。基于分析结果，可以调节检测器单元1213、1215和1217的位置，以便跟随束点1123、1125和1127。具有调节位置的检测器单元可以用于对个体子束的信号进行积分。

方法1200可以包括步骤S1240。步骤S1240可以包括调节检测器元件111a、111b和111c的位置，以便跟随检测器单元的位置。例如，检测器元件111a可以被移动，以便以检测器单元1213为中心。在一些实施例中，如果束点与标称位置的偏差足够小，使得束点保留在位于标称位置的相应检测器元件内，或者如果束点偏移在逐帧的基础上是随机的，则检测器元件111a、111b和111c的位置可以在扫描期间固定。在一些实施例中，检测器元件111a、111b和111c可以表示子帧，并且子帧可以基于所确定的束点投射图案的变化来调节。子帧的调节可以类似于检测器元件的调节，并且例如，调节子帧的位置可以包括确定检测器的哪些感测元件与特定子帧相关联。与子帧相关联的一组感测元件可以更大，并且可以包括与检测器单元相关联的一组感测元件。

方法1200可以迭代执行。在步骤S1240之后，该方法可以返回到步骤S1220并且可以继续处理。可以连续地获取次级束点投射图案，并且可以通过调节检测器单元和检测器元件来适应束点的偏移或其他变化。在一些实施例中，可以省略步骤S1240，并且方法1200可以通过在步骤S1230之后返回到步骤S1220来循环。

在一些实施例中，可以采用一种方法，其中使用个体检测器元件的子帧来处理束点跟踪的信息。由于检测器的技术限制或任何其他原因，可以使用子帧。在一些实施例中，只有尺寸小于用于实现基于个体子帧的检测器元件所需的尺寸的子帧才能被足够快地读取以支持目标扫描率。在这种情况下，可以通过利用子帧组来实现必要大小的个体检测器单元。

现在参考图13，图13是与本公开的实施例一致的用于束点跟踪的方法1300的基础算法的图解表示。方法1300可以包括第一步骤S1310、第二步骤S1320、第三步骤S1330和第四步骤S1340。步骤S1310可以包括确定用于检测单元的标称参数。如图13所示，可以提供多个检测器元件，包括检测器元件111d、检测器元件111e和检测器元件111f。每个检测器元件可以实现为一组子帧。子帧的数目可以是四个、或者任何其他数目。子帧组可以为相应检测器元件提供足够的面积，以实现足够大的检测器单元，从而对入射在检测器单元上的点的子束信号进行积分，并且如果束点相对于检测器元件移动则调节检测器单元的位置。如图13所示，在步骤S1310，束点1123、1125和1127可以与检测器单元1313、1315和1317一起处于标称位置。检测器元件111d、111e和111f中的每个可以使用四个子帧的组来实现。每个子帧可以具有其自己的专用处理器。例如，检测器元件111e可以被划分为四个子帧，并且每个子帧可以与用于分析在其子帧中收集的信号的处理器相关联。处理器可以被配置为并行操作。

如图13所示，步骤S1320可以包括在新的扫描步骤中获取个体检测器元件内的束点图像。束点可以相对于检测器元件偏移，例如，由于表面充电或某种其他效应。步骤S1330可以包括分析束点图像并且调节检测器单元的位置，使得检测器单元跟随束点的新位置。位于新位置的检测器单元可以用于对子束信号进行积分并且确定CE和CT。步骤S1340可以包括根据检测器单元的位置调节检测器元件的位置。例如，如果束点在扫描期间从其标称位置偏移足够小，使得束点保留在位于标称位置的检测器元件内，则检测器元件的位置可以在扫描期间固定。如果基于当前电子束点位置来偏移检测器元件对于预测新的电子束点位置没有用处(例如，如果束点偏移在逐帧的基础上是随机的)，则检测器元件的位置也可以是固定的。

在一些实施例中，可以在逐帧的基础上实时执行束点图像的分析。在这种情况下，基于跟随束点位置的检测器单元的多束SEM中的次级电子检测的稳定化可以被实现用于常规晶片检查测量(例如，作为一般操作方法)。如果计算资源不允许实时执行图像分析，则可以将图像帧(或子帧)存储在存储器中并且以时间延迟对其进行分析。在一些实施例中，可以使用并行计算，并且可以仅以较小的时间延迟(如果有的话)来实现图像分析。在这种情况下，与具有固定检测器单元的标准操作相比，所建议的操作方法可以被实现为单独的扫描模式，该扫描模式提供更好质量的图像，以更好地理解在SEM图像中观察到的对比度。

在一些实施例中，可以调节检测器单元的参数。例如，可以增加检测器单元的尺寸。增加检测器单元的尺寸可以防止束点离开检测器单元，从而稳定收集效率。然而，增大尺寸可能会增加串扰。在一些实施例中，可以针对参数(例如，检测器单元尺寸)建立收集效率与串扰之间的折衷关系，并且可以优化该参数。

在一些实施例中，检测器单元可以被选择为大于形成在检测器上的束点，并且每个检测器单元的仅一部分可以暴露于束点。只有检测器单元的一部分可以检测相应次级电子子束的电子，并且将有助于子束信号的检测。检测器单元的生成与子束强度成比例的信号的区域可以称为有效检测区域。有效检测区域可以被确定为束点与检测器单元区域之间的重叠。

沿着次级电子子束路径放置的物理孔径可以限制有效检测区域，部分阻挡次级电子子束的尾部并且减少串扰。然而，如果次级电子子束相对于孔径偏移，则收集效率可能降低。

一些实施例可以采用虚拟孔径。虚拟孔径可以包括电子孔径。与物理孔径类似，虚拟孔径可以用于控制2D像素化检测器单元上的检测器单元的有效检测区域。孔径可以以电子方式实现，并且可以包围检测器单元上的束点。孔径可以被配置为最大化个体子束的次级电子收集效率并且最小化串扰。孔径的参数(诸如形状、尺寸和位置)可以以任何频率动态地更新(例如，从静态到逐帧率)。孔径可以被配置为减少收集效率的变化和由扫描期间检测器单元上的束点的变化引起的个体次级电子子束的串扰，同时检测器单元被固定或以较低的频率更新。检测器上束点的变化可以由例如在带电表面区域上的扫描、电压对比度缺陷或任何其他原因引起。

2D检测器单元上的虚拟孔径可以通过选择性地控制来自检测器单元的特定区域(例如，个体像素或像素组)的信号来实现。与沿着电子束路径使用的物理孔径一样，虚拟孔径可以被配置为不影响孔径的内部区域内(例如，孔径孔边界内)的检测器像素的信号。孔径可以被配置为使来自孔径的外部区域(例如，孔径孔边界外部)的检测器像素的信号归零(或修改)。在一些实施例中，虚拟孔径可以在检测器硬件级别以电子方式实现。在一些实施例中，电子孔径的概念和底层算法也可以部分地或完全地利用使用计算机计算的数字图像处理来实现。

孔径可以被电子地(或虚拟地)实现，并且可以灵活地改变诸如形状、尺寸和位置等参数。这些参数可以针对当前SEM成像条件静态设置，或者在扫描期间动态定义，以便最大化收集效率并且最小化串扰。调节检测器单元的参数可以包括调节检测器单元上的孔径。例如，基于所确定的束点投射图案的变化来调节检测器单元的参数可以包括移动相对于检测器单元形成的孔径以跟随束点投射图案的特定束点。

特定检测器单元的像素(例如，组成检测器的个体感测元件)的信号可以通过设置阈值强度水平来控制，该阈值强度水平用于区分表示子束点信号(例如，高信号水平)的像素和表示子束点周围的背景信号(例如，低强度水平)的像素。高强度像素可以被配置为保持它们的信号强度，而来自低强度像素的信号可以被设置为零。因此，在一些实施例中，只有高强度像素将有助于积分的单元强度信号。

在一些实施例中，可以控制像素对总测量子束信号的贡献，以调制像素对次级电子的灵敏度(例如，设置像素对电子的高灵敏度或低灵敏度)。

在2D像素化检测器单元上实现电子孔径的基础算法示例如下所示。

可以将大的2D像素化检测器区域拆分为检测器单元阵列。例如，如图4所示，检测器的表面344可以包括多个感测元件。在表面344内，可以形成一个或多个检测器单元。例如，如图8A所示，可以形成第一区域810、第二区域820、第三区域830和第四区域840。区域810、820、830和840中的每个可以对应于检测器单元。检测器单元可以被定位在束点的标称位置处。检测器单元可以是正方形、矩形、平行四边形、细长形或任何其他形状。此外，检测器单元的阵列可以以规则的重复网格、正方形网格、矩形网格、偏移图案、旋转图案或任何其他布置形成。

现在参考图14A-图14E，其示出了与本公开的实施例一致的施加在2D像素化检测器上的虚拟孔径的示例。

在一些实施例中，一种方法可以涉及虚拟孔径，其补充具有多个检测器单元的2D像素化检测器。在对来自检测器单元的所有像素的子束信号强度进行积分之前，可以使用检测器单元的像素的阈值来实现每个检测器单元的孔径。用于确定孔径孔边界的阈值水平可以设置在某个水平，例如，点峰值最大值的0.5％至5％，或者与检测器单元的总强度成比例。

可以使用阈值设置分隔孔径内部和外部区域的孔径边界。阈值可以使用预定强度水平来设置，诸如检测器单元内束点强度的最大值的5％。强度值小于阈值的像素可以被滤出，并且强度值大于或等于阈值的像素可以用于贡献束点强度检测信号。例如，检测器单元内具有大于或等于阈值的强度的像素可以保持相同，并且可以对应于孔径孔的内部区域。检测器单元内具有小于阈值的强度的像素可以被设置为零，并且可以对应于孔径的外部区域。可以对来自检测器单元的整个区域的束点强度进行积分。孔径外部区域中的检测器单元的像素可以具有零值，因此束点强度可以仅使用孔径内部区域中的像素来确定。

图14A示出了检测器1410，其上投射有多个次级电子束点。束点可以包括例如形成在检测器单元1415中的束点1401。在图14A所示的位置，束点可以位于N×N检测器阵列中的标称位置。检测器单元1415可以用于检测和积分封闭在检测器单元1415中的束点的子束信号。可以在检测器单元1415中形成孔径1425。孔径1425可以具有细长形状，该细长形状可以基本上与束点1401匹配。孔径1425的细长形状可以表示虚拟孔径的边界。束点1401的外部部分1407可以在孔径1425外部，束点140的内部部分1409可以在孔径1425内部。

图14B示出了与图14A所示的束点投射图案相对应的虚拟孔径。如图14B所示，检测器单元1415中的孔径1425可以具有基本上对应于束点形状的细长形状。孔径的参数(例如，形状、尺寸、位置)可以被高达逐帧率地动态更新，同时保持检测器单元固定。在一些实施例中，孔径的参数可以用不同频率来更新。

检测器单元内的虚拟孔径可以被配置为不影响孔径边界内像素信号的信号。例如，由束点1401的内部部分1409覆盖的像素可以不受影响。另一方面，孔径边界外部的像素的信号可以被归零。例如，位于束点1401的外部部分1407中的像素(或未被任何束点覆盖的像素)可以使其信号为零。如图14B所示，这样的区域可以被遮蔽为深色，以表明它们的信号不用于束点强度检测。

图14C示出了束点由于表面充电等效应而偏移的情况。算法可以被配置为动态地跟随检测器单元内的束点。例如，当束点1401在检测器单元1415内移动时，算法可以确定强度水平高于、低于或等于阈值的个体像素，并且相应地更新孔径1425的参数。强度高于阈值的像素可以与孔径1425的内部区域相关联，并且强度低于阈值的像素可以与孔径1425的外部区域相关联并且可以使其值为零。孔径1425可以自动地移动以跟随束点1401。图14D示出了与图14C所示的束点投射图案相对应的虚拟孔径。

图14E示出了一种情况，其中相邻检测器单元的图像可以缝合在一起，以允许创建具有不同于原始检测器单元的尺寸的虚拟检测器单元。例如，检测器单元1415可以被配置为被扩展以包括由扩展边界1417界定的区域。可以处理从相邻检测器单元捕获的信息，并且可以创建包括来自检测器单元1415的信息加上来自相邻检测器单元的信息的虚拟检测器单元。与独立处理检测器单元时相比，虚拟检测器单元可以实现更宽的范围来补偿束点偏移。例如，当束点接近检测器单元的边缘时，使用相邻检测器单元的像素与该束点相关联可以是有用的。如图14E所示，孔径1425可以接近检测器单元1415的底部边缘。如果束点继续向下移动，则使用虚拟检测器单元可以允许孔径1425继续跟随束点，甚至进入由扩展边界1417界定的区域。检测器1410中的任何检测器单元都可以应用虚拟检测器单元。例如，检测器单元1435可以被配置为使用相邻检测器单元的像素进入由扩展边界1437界定的区域。检测器单元1445可以被配置为使用相邻检测器单元的像素进入由边界1447界定的区域。

图15是与本公开的实施例一致的用于实现虚拟孔径的方法1500的框图。方法1500可以被实现为一种算法。诸如控制器109等控制器可以被配置为执行方法1500。在一些实施例中，可以在诸如检测器144或电子检测设备244等组件中提供用于执行方法1500的电路系统。方法1500可以包括步骤S1510，步骤S1510可以包括获取检测器上的次级束点投射图案。束点图像可以通过暴露于次级电子子束的检测器单元来获取。

方法1500可以包括确定束点参数的步骤S1520。步骤S1520可以包括确定束点强度的最大值的步骤S1522。步骤S1522可以包括确定检测器单元的哪个像素具有最大强度值以及确定强度水平。可以针对每个检测器单元执行步骤S1522。步骤S1522可以使用每个检测器单元的若干像素来执行，以提高精度并且滤出可能的单像素尖峰。步骤S1520可以包括确定每个束点的总点强度的步骤S1524。在一些实施例中，步骤S1524可以替代步骤S1522来执行。可以确定其他参数，诸如束点的尺寸，可以使用这些参数，从而可以相应地更新孔径的参数(例如，响应于确定束点1401已经放大而增加孔径1425的半径)。

方法1500可以包括确定孔径参数的步骤S1530。步骤S1530可以包括设置阈值。每个检测器单元的阈值可以与在步骤S1520中确定的相应最大束点强度值或总强度值成比例地设置。

方法1500可以包括执行阈值处理的步骤S1540。在每个检测器单元内，强度高于阈值的像素被认为在电子孔径孔内并且保持其值。强度低于阈值的像素被视为在孔径孔外部并且被擦除。在一些实施例中，确定可以基于强度是否大于或等于阈值，或者基于强度是否小于或等于阈值来进行。

方法1500可以包括确定检测信号的步骤S1550。步骤S1550可以包括获取每个检测器单元的个体子束强度。步骤S1550可以包括对来自检测器单元的所有像素的信号进行积分。

根据与方法1500一致的算法，个体检测器单元的积分的次级电子束点强度可以仅包括强度大于阈值的像素的贡献。强度值低于阈值的检测器单元的像素可以对积分的检测器单元的点信号没有贡献。

检测器单元内的虚拟孔径可以在扫描前静态设置，也可以在扫描时逐帧动态设置。检测器单元内的虚拟孔径的边界可以自然地紧密再现次级电子束点的点的形状、尺寸和位置，并且限制检测器单元的有效检测面积。

根据与方法1500一致的算法，可以避免由于次级电子束点相对于检测器单元的偏移而导致的收集效率的降低。同时，检测器单元的有效检测区域可以保持较小，以仅包围次级电子点的主要部分，并且串扰(CT)可以被限制。

图16是与本公开的实施例一致用于在检测器硬件级别实现动态虚拟孔径的信号处理方案的图解表示。如图16所示，可以提供检测器设备1600。检测器设备1600可以包括检测器单元像素阵列1644、第一存储器阵列1650和第二存储器阵列1660。可以为检测器设备1600中的每个检测器单元提供检测器单元像素阵列1644。

最初，暴露于次级电子束的检测器单元可以获取束点的像素化图像。像素的强度值可以从检测器单元像素阵列1644复制到一个或多个存储器单元阵列中，诸如第一存储器阵列1650或第二存储器阵列1660。第一存储器阵列1650和第二存储器阵列1660可以用于单独的处理步骤。来自存储器阵列的信息可以用于找到束点的最大强度或检测器单元的总强度。阈值可以与先前确定的相应最大电子点强度或总强度成比例地定义。在一些实施例中，可以将存储在第二存储器阵列1660的单元中的强度值与阈值进行比较。阈值处理可以使用第一存储器阵列1650来执行。在表示检测器单元的存储器阵列内，具有高于阈值的强度的感测元件(例如，像素)可以被认为在虚拟孔径孔内并且保持它们的值。具有低于阈值的强度的感测元件(例如，像素)可以被视为在孔径外部并且被擦除。每个检测器单元的个体子束强度可以通过对来自表示整个检测器单元的区域的所有存储器元件的信号进行积分来获取。

在一些实施例中，可以为2D像素化检测器单元实现具有预定参数的虚拟孔径。2D像素化检测器的区域可以被拆分成检测器单元的阵列。检测器单元可以定位在检测器上的次级电子束点的标称位置处。孔径掩模可以设置为具有特定的边界轮廓和尺寸，以定义具有预定参数的虚拟孔径。可以确定虚拟孔径的参数，以便包围束点的特定区域。例如，虚拟孔径可以旨在包围束点的最大强度区域。虚拟孔径可以被配置为以最大强度的位置为中心。虚拟孔径可以具有任何形状，例如正方形、矩形、圆形、椭圆形、或者再现次级电子束点的形状。可以调节虚拟孔径的参数，以便跟随束点的变化。

现在参考图17A-图17D，其示出了与本公开的实施例一致的具有预定形状的虚拟孔径的示例。图17A示出了检测器1710，其上投射有多个次级电子束点。束点可以包括例如形成在检测器单元1715中的束点1701。在图17A所示的位置，束点可以位于N×N检测器阵列中的标称位置。检测器单元1715可以用于检测和积分封闭在检测器单元1711中的束点的子束信号。可以在检测器单元1715中形成孔径1725。孔径1725可以具有可以包围束点1701的质心的正方形形状。

图17B示出了与图17A所示的束点投射图案相对应的虚拟孔径。孔径的参数(例如，形状、尺寸、位置)可以被高达逐帧率地动态更新，同时保持检测器单元固定。在一些实施例中，孔径的参数可以用不同频率来更新。

图17C示出了束点由于诸如表面充电等效应而偏移的情况。算法可以被配置为动态跟踪检测器单元内的束点，例如，使用阈值处理或通过确定束点的质心。例如，当束点1701在检测器单元1715内移动时，算法可以确定检测器单元1715中的个体像素的强度水平，并且可以基于像素强度更新孔径1725的参数。在一些实施例中，孔径1725可以被配置为保持以最大强度的像素为中心。在一些实施例中，孔径1725可以被配置为保持以基于与束点相关联的像素的平均位置(例如，质心)而确定的束点中心为中心。在一些实施例中，孔径1725可以被配置为保持以具有高于阈值的强度水平的像素区域为中心。孔径1725可以自动地移动以跟随束点1701。图17D示出了与图17C所示的束点投射图案相对应的虚拟孔径。

在一些实施例中，来自相邻检测器元件的信息可以用于创建放大的虚拟检测器单元。例如，来自相邻检测器单元的图像可以被缝合在一起。虚拟检测器单元的尺寸可以大于原始检测器单元的尺寸。可以启用更宽的范围来补偿束点偏移。

图18是与本公开的实施例一致的用于实现具有预定形状的虚拟孔径的方法1800的框图。方法1800可以被实现为一种算法。方法1800可以包括步骤S1810，步骤S1810可以包括获取检测器上的次级束点投射图案。束点图像可以通过暴露于次级电子子束的检测器单元来获取。

方法1800可以包括确定束点参数的步骤S1820。步骤S1820可以包括确定束点的强度的最大值。对于每个检测器单元可以找到最大束点强度。基于最大束点强度，可以为每个单元确定束点的最大值的位置。在一些实施例中，还可以使用若干像素来找到最大值的位置，以提高精度并且滤出单个像素尖峰。替代地，束点中心可以被确定为暴露于次级电子子束点的像素的平均位置，其是通过检测到的像素强度进行加权的。在一些实施例中，点中心可以被发现作为束点的平均位置。可以针对每个检测器单元执行步骤S1820。

方法1800可以包括确定孔径掩模的步骤S1830。表示虚拟孔径的预定形状的孔径掩模可以使用对应束点的最大值的位置或在点中心处被施加在每个检测器单元上。与掩模孔(例如，虚拟孔径的孔)内的区域相对应的检测器单元的所有像素可以被配置为保持它们的值。可以擦除掩模孔(例如，虚拟孔径的孔)外部的像素。步骤S1830可以包括执行阈值处理。可以使用多个存储器阵列，使得存储在第一阵列中的像素的值可以用于确定阈值，而存储在第二阵列中的象素的值可以被擦除，以便在积分时不对束点强度检测信号作出贡献。

方法1800可以包括确定检测信号的步骤S1840。步骤S1840可以包括获取每个检测器单元的个体子束强度。步骤S1840可以包括对来自检测器单元的所有像素的信号进行积分。使用虚拟孔径，只有位于虚拟孔径轮廓内的像素的信号可以贡献于积分的检测器单元的读数。孔径外部的所有像素可以对总信号的贡献为零。

虚拟孔径的参数(例如，形状和尺寸)可以在逐帧的基础上随着束点参数(例如，强度、尺寸和形状)的变化而动态变化。例如，孔径的形状可以从正方形变为圆形。此外，可以在逐帧时间尺度上找到虚拟孔径的平均半径或最大半径。该半径可以用于实现预定形状的虚拟孔径，但被动态缩放以逐帧地跟随点尺寸变化。半径可以用于圆形孔径，而边长可以用于方形孔径。应当理解，也可以使用其他形状和其他尺寸。

现在参考图19A，图19A示出了与本公开的实施例一致的用于在检测器硬件级别实现具有预定形状的动态虚拟孔径的方法1900。方法1900可以对应于信号处理方案。图19B是与本公开的实施例一致的可以与方法1900相对应的检测器单元的图解表示。

方法1900可以包括获取次级束点投射图案的步骤S1910。在步骤S1910中，可以将检测器单元暴露于次级电子束，并且可以获取束点的像素化图像。方法1900可以包括获取像素强度值的步骤S1920。像素强度值可以从检测器像素阵列复制到存储器单元阵列中。如图19B所示，可以有第一存储的检测器单元信息1922和第二存储的检测器单元信息1924。第一存储的检测器单元信息和第二存储的检测器单元信息可以从所获取的束点投射图案1910中导出。

如图19A所示，方法1900可以包括确定束点的最大强度的步骤S1930。来自存储器阵列中的一个的信息可以用于找到束点的最大强度。例如，如图19B所示，第二存储的检测器单元信息1924可以用于确定束点最大强度像素表示1930。此外，可以确定点的最大值的位置。替代地，在一些实施例中，束点中心可以被确定为暴露于次级电子子束点的像素的平均位置，其由检测到的像素的强度加权。

如图19A所示，方法1900可以包括确定孔径掩模的步骤S1940。表示初始存储在补充存储器阵列中的虚拟孔径的预定形状的孔径掩模可以用于创建孔径掩模。孔径掩模可以位于束点最大值的位置或先前确定的束点中心。例如，如图19B所示，最初可以存储有孔径掩模信息1942。最初存储的孔径掩模信息1942可以包括孔径参数的信息。可以基于最初存储的孔径掩模信息1942和束点最大强度像素表示1930来确定经调节的孔径掩模信息1944。经调节的孔径掩模信息1944可以使用孔径参数，并且可以将孔径调节到束点的最大值的位置或束点中心。

如图19A所示，方法1900可以包括将虚拟孔径应用于检测器单元的步骤S1950。步骤S1950可以包括掩蔽孔径外部的检测器单元像素值。存储在第一存储器阵列的单元中的强度值可以与所确定的虚拟孔径阵列的单元重叠。例如，如图19B所示，可以基于经调节的孔径掩模信息1944和第一存储的检测器单元信息1922来获取掩模检测器单元1950。在表示检测器单元的存储器阵列内，与虚拟孔径边界内的区域相对应的所有存储器单元可以保持它们的值。虚拟孔径边界之外的像素可以被擦除。检测器单元的子束强度可以通过对来自表示整个检测器单元的区域的所有存储器元件的信号进行积分来获取。因为虚拟孔径边界之外的像素可以设置为零，所以检测器单元的子束强度可以仅表示虚拟孔径边界内的那些像素。

在一些实施例中，根据上述方法实现的虚拟孔径可以同时组合和应用。可以实现进一步的灵活性，以使用检测器次级电子点的参数来优化和稳定次级电子子束的检测，诸如：束点位置、束点强度和电子分布、束点形状和束点尺寸。

在一些实施例中，可以在扫描之前设置定义虚拟孔径的参数限制，以为算法的稳定性提供附加保护。例如，如果检测器信号中存在任何背景，则可以将其考虑在内，并且可以相应地校正零检测电平。

可以参考图20进一步理解在硬件层面具有移动检测器单元和虚拟孔径的检测器的实现，图20是与本公开的实施例一致的检测器的电路系统的图解表示。如图20所示，可以有多个感测元件，包括以阵列形式提供的感测元件2110和感测元件2120。感测元件阵列可以接收来自次级电子束的电子。感测元件阵列中的感测元件可以共享公共连接。如图20所示，感测元件可以具有公共阴极。另一方面，每个感测元件可以具有其自己的个体阳极，用于从每个感测元件到其对应的感测元件级电路的输入的信号传输。例如，感测元件2110连接到感测元件级电路2130，并且感测元件2120连接到感测元件级电路2140。在每个感测元件级电路中，模拟信号路径可以被配置为从感测元件阵列中的相应感测元件接收信号，并且进行信号调节或操纵，诸如：放大、滤波、积分和微分等。模拟信号路径可以由具有特定性能因素的放大器形成，诸如具有低通、高通或带通频域响应特性的特定带宽。放大器可以是接收电流或电荷信号并且输出电压信号的任何类型的放大器。放大器可以包括跨阻放大器(TIA)或电荷转移放大器(CTA)、或者像CTIA这样的双模放大器，其可以被配置为根据关于模拟信号处理的要求在TIA模式与CTA模式之间切换。如图20所示，形成模拟信号路径的放大器可以是CTA。数据转换器可以跟随每个感测元件级电路中的模拟信号路径，并且可以将来自模拟信号路径的模拟信号转换为其相应数字形式。每个感测元件级电路可以将其输出数据发送到控制单元2150。控制单元2150可以包括高速路由电路系统、双端口高速存储器和数字信号处理器。

在一些实施例中，检测器可以是具有部分类似于相机传感器的结构的高帧率像素化检测器。例如，使用如图20所示的结构的检测器可以是高帧率像素化检测器。仍然，与相机传感器不同，与本公开的实施例一致的高帧率像素化检测器可以被配置为以显著高于相机传感器的帧率的帧率连续运行。例如，对于每束像素率为100MP/s的应用场景，检测器可以被配置为以至少100Mf/s(每秒一亿帧)的帧率连续运行。假定检测器具有感测元件计数为320×320的感测元件阵列，则可以有102400个感测元件，并且每个感测元件级电路中的数据转换器可以具有8比特的比特分辨率。在这种情况下，从所有感测元件级电路到控制器的原始数据率可以是10.24TB/s。检测器控制器可以包含高速存储器、高速数据路由电路系统和高速数据/信号处理器，并且可以被配置为在检测器内连续地进行数据预处理。在这种情况下，检测器输出处的数据率可以降低到比原始数据率低至少2到3个数量级的数据率。对于检测器与下游功能块之间的数据路径，可以实现减少的负载。上述数据转换器可以具有任何比特分辨率，例如，在一些实施例中，8比特分辨率至低至1比特。例如，每个数据转换器可以仅包括一个电压比较器。在一些实施例中，检测器可以被配置为在其数据/信号处理器中具有基于硬件的数据/信号处理功能，以实现各种任务，诸如(i)形成虚拟(例如，电子)孔径，(ii)数据/信号操纵，其可以包括但不限于基于阈值来操纵来自每个感测元件级电路的输出数据的值，(iii)检测由特定束点覆盖的一组感测元件的一组输出中的最大值，(iv)生成该组输出的总和，(v)将处理后的结果存储在高速存储器中，(vi)与下游功能块通信并且发送处理后的数据，等等。这样的处理可以在数字域中进行。这里讨论的高速存储器可以是能够以数字形式存储数据的存储单元阵列，并且在一些实施例中，可以同时从感测元件级电路侧或控制器侧访问高速存储器。检测器可以被配置为使得控制器中的高速数据路由电路系统可以实时地将数据从感测元件级电路引导到高速存储器内的特定数据存储区域，而不会在数据传输期间造成任何数据阻塞。检测器还可以被配置为将存储在高速存储器的一个区域中的数据移动到高速存储器中的另一区域，而不会对从感测元件级电路到高速存储器的数据传输或对高速存储器与数据/信号处理器之间的双向数据传输造成任何干扰。在数据/信号处理期间，通过上述数据操作，可以将数据率从来自感测元件级电路的原始数据的数据率降低到比原始数据率低至少2～3个数量级的数据率。在一些实施例中，如果在SEM系统中有九个束，并且每个束的像素率是100MP/s，则可以仅需要8位灰度级来表示重构的SEM图像中的每个束的强度，并且降低的数据率可以是大约900MB/s。从原始数据率到检测器的处理数据率的数据率降低可以超过四个数量级。

在一些实施例中，可以提供反馈环路来补偿次级电子子束阵列的整体偏移。反馈环路可以被配置为稳定次级电子检测。反馈环路可以被配置为将次级电子子束阵列与检测器的中心或任何其他位置对准。反馈环路可以使用次级电子柱的偏转器(例如，抗扫描偏转器)来实现。

次级柱设计和次级电子投射成像系统在美国专利号9,691,588、美国专利号10,141,160和美国临时申请号63/081,715中讨论。抗扫描偏转系统可以同时作用于所有次级电子子束。控制用于稳定子束的偏转器的激励的信号可以基于在先前扫描步骤中检测到的子束阵列的偏移来生成。

图21示出了与本公开实施例一致的次级成像系统6的布置的示例。如图21所示，可以为抗扫描次级电子偏转单元157提供多个偏转器。例如，可以提供至少两个偏转器157_1和157_2。偏转器157_1可以被配置为朝向次光轴150_1偏转子束，偏转器157_2可以被配置为使子束回向偏转，使得它们具有平行于次光轴150_1的轨迹。偏移子束(例如，源自位置B的偏移子束)可以被回向偏转，使得它们与次级光轴150_1对准，类似于源自位置A的子束。子束可以通过消像散器9，消像散器9可以被配置为补偿由于诸如束分离器等组件而导致的进入次级成像系统6的多个次级电子束的像散像差。变焦透镜151和投射透镜152可以被配置为在检测器7上形成束点。

如图21所示，次级成像系统6可以被配置为使用反馈环路进行操作。反馈环路可以使用有源元件和检测器7来实现。例如，反馈环路可以使用次级成像系统6中包括的抗扫描偏转器。对于每个扫描步骤，可以对针对个体子束确定的束点的偏移进行平均，并且可以找到与束点的标称位置的平均偏差。基于束点偏移和平均偏差，可以生成反馈信号并且将其用于向抗扫描次级电子偏转单元157的偏转器提供信号。反馈信号可以被配置为稳定相对于检测器7的平均束点位置。例如，束点与其在检测器7上的标称位置的偏差可以通过对形成在检测器7的检测器单元上的2D图像进行图像处理来发现。在一些实施例中，也可以在检测器单元内创建子单元，并且将其用于生成反馈环路的控制信号。控制信号可以使用差分信号方案来生成，以测量束点位置与标称位置的偏差。例如，对于四象限检测器(例如，Q1、Q2、Q3、Q4)，可以通过对象限的信号进行积分并且根据公式对其进行处理来直接获取ΔX、ΔY的束点偏移。示例性公式如图21所示。在一些实施例中，用于补偿次级电子子束阵列的整体偏移的处理方案可以在硬件水平上实现。可以提高这种方案的处理速度。

此外，在一些实施例中，对于在次级电子柱中具有分散元件的多束SEM系统(例如，如美国专利号9,691,588、美国专利号10,141,160和美国临时申请号63/081,715中讨论的那些)，还可以实现用于测量由表面充电引起的表面电势的方法。用于测量表面电势的方法可以利用在多束SEM的检测器上观察到的次级电子子束的束点偏移。

对于具有多个次级电子子束的多束系统，任何子束都可以用于点偏移测量。在一些实施例中，可以使用轴上子束。轴上子束可以是指位于束点阵列中心的子束(例如，图23A的3×3阵列中所示的中心点)。轴上子束可以与次光轴150_1对准(参见图21)。通常，轴上的子束可以在检测器上具有最小点尺寸，这是因为在中心位置的子束可以最小地受到初级和次级柱的电子光学元件的像差的影响。例如，图7B所示的次级束点236_S具有最小点尺寸。

现在参考图22A和图22B，它们是与本公开的实施例一致的确定点偏移测量的图解表示。图22A示出了由表面充电引起的检测器上的次级电子子束峰值的偏移。用虚线示出的曲线2201可以表示原始峰值位置。用实线示出的曲线2202可以表示偏移的峰值位置。曲线可以表示束点在线性范围上的强度分布。对于没有经历宽度变化的峰值，偏移的值ΔY(例如，当分散元件沿着Y方向生成分散时)可以通过监测峰值的最大值的位置或峰值的边缘的偏移来确定。例如，如图22A所示，可以使用从峰值边缘到峰值边缘测量的偏移量2210。在一些实施例中，检测器上的子束峰值的偏移可以伴随着峰值宽度的变化和峰值形状的修改。图22B示出了曲线2221和曲线2222。曲线2222可以表示在位置上偏移并且还经历峰值宽度变化的峰值。曲线2221可以具有宽度2231，曲线2222可以具有宽度2232。峰值宽度或峰值形状的变化可以是由次级电子动能的变化引起的，次级电子动能的变化可以是由于样品表面附近的电荷局部化引起的。然而，一些实施例可以被配置为通过测量峰值最大值或峰值边缘的偏移来确定峰值偏移。检测器上的子束点的偏移ΔY可以转换为动能变化ΔE。转换因子可以通过实验或理论建模来确定。在一些实施例中，通过实验确定转换因子可以包括使用安装在SEM的晶片台上的校准样品。可以将样品偏置到不同的电压(ΔV)，并且可以确定在检测器上观察到的峰值偏移，以校准ΔE与ΔY的关系。在一些实施例中，值ΔV可以直接转换为ΔE。通过对不同样品执行校准测量并且进行交叉比较，可以考虑来自不同材料(和表面)的次级电子发射的能量和角度分布的差异。未充电表面的峰值的位置可以通过测量峰值的位置与初级束电流的关系、将初级电流减小到零以及将所得到的峰值位置曲线外推到零初级电流来找到。

在一些实施例中，由样品表面的不均匀充电引起的近表面场可以同时影响次级电子子束的动能，并且可以使子束倾斜远离样品表面的法向矢量。这两种效应可以通过在X和Y方向上执行多束SEM测量来分解开。在这两种情况下动能的变化可能导致确定子束点沿着检测器上的一个方向(例如，Y方向)的偏移。相反，由于倾斜而产生的偏移可以取决于样品的取向。

在一些实施例中，在次级电子柱中具有分散能量元件的多束SEM对位于表面附近的电荷的灵敏度可以用于实现扫描方法，以绘制晶片处的表面电荷分布(例如，由于表面充电而引起的表面电势的变化)。一种方法可以包括表面电势变化检测。在一些实施例中，一种方法可以包括使用点偏移操作模式。

在一些实施例中，可以提供一种测量由表面充电引起的表面电势的方法，并且可以检测检测器上的次级电子束点偏移并且将其转换为表面电势变化。一种方法可以包括监测次级电子点偏移与样品上的初级电子子束的位置的关系。使用这样的方法，可以绘制表面区域，并且可以重构表示扫描区域上的表面电荷的图。

影响次级电子能量的均匀表面充电可以与表面充电的不均匀性引起的次级电子子束偏离表面法线的倾斜无关。一些方法可以涉及在X和Y方向上执行扫描(其中Y方向可以对应于分散元件的能量分散方向)。在这两种情况下动能的变化都可能导致子束在检测器上沿着一个方向(例如，Y方向)移动。相反，由于倾斜引起的偏移可以遵循样品的取向。

在一些实施例中，可以使用例如使用象限检测器检测方案的差分强度测量来实现扫描方法。

现在参考图23A-图23C，其示出了与本公开的实施例一致的用于使用在其次级柱中具有分散能量元件的多束SEM来绘制表面电势变化的方法。象限检测器差分强度检测方案可以用于测量束点偏移。

如图23A所示，可以提供2D像素化检测器2300。可以提供多个检测器单元。例如，检测器2300可以包括3×3阵列的检测器单元。在检测器单元中，可以存在检测器单元2310。在每个检测器单元内，一个区域可以被拆分成四个子区域(例如，象限)。例如，如图23A所示，在检测器单元2310中可以存在区域2320。如图23B所示，区域2320可以拆分为四个象限Q1、Q2、Q3和Q4。在扫描之前，当次级电子点位于标称位置时，可以布置象限，使得束点在四个对应象限中的每个上具有几乎相等的强度权重。

在扫描带电表面区域时，次级电子束点可能会相对于检测器上的初始位置发生偏移。随着束点的偏移，象限之间的束点强度的平衡可能会改变。可以根据公式从测量的象限强度中提取与检测器上的束点偏移成比例的值。例如，可以使用如图23C所示的公式来确定束点偏移。

在一些实施例中，使用检测表面电势变化(表面电荷)的方法获取的信息可以与传统的SEM测量相结合，以为检测电压对比度缺陷提供附加信息通道。此外，虚拟孔径也可以用于扫描方法中，以稳定次级电子收集效率并且使串扰最小化。

在一些实施例中，模拟可以表明，一定量的表面充电会导致检测器上的束点偏移，从标称位置束点偏移了一定距离。例如，如图24所示，在帧(a)与(b)之间，束点可以相对于标称位置偏移了距离D。对于具有固定位置和固定正方形形状的虚拟孔径，由于束点偏移，收集效率可能会降低一定比例，串扰最大值可能会增加一定比例。本公开的一些实施例可以执行束点跟踪以补偿束点偏移。在一些比较实施例中，在没有束点跟踪的情况下，带电缺陷的成像可能导致缺陷图像的反转(例如，从亮缺陷变为暗缺陷)，并且可能导致缺陷的错误分类。

束点跟踪可以稳定多束SEM中个体子束的次级电子检测，并且可以实现更高的成像质量和更高的测量速度。对于晶片缺陷检查系统的应用，可以实现更高的产量、更高的灵敏度和更高的缺陷检测可靠性。

图24示出了检测器上的束点偏移。图24的帧(a)可以表示在非带电表面上扫描时在具有虚拟孔径的检测器上的束点。图24的帧(b)可以表示与表面带一定量电的情况相对应的束点。如帧(a)与(b)之间的差所示，束点可以相对于标称位置偏移距离d。距离d可以相对于中心束点来测量。如图24的帧(b)所示，虚拟孔径可以位于旧位置，并且由于束点不以偏移的束点位置为中心，因此收集效率和串扰可能恶化。图24的帧(c)示出了经调节以跟随束点的虚拟孔径。束点跟踪和虚拟孔径的调节可以补偿束点偏移。

图25A和图25B是图24所考虑的情况下的收集效率和串扰的图形表示。在图25A和图25B中，y轴可以表示视场(FOV)中值，x轴可以表示束限制孔径(BLA)尺寸。图25A可以表示收集效率。图25B可以表示串扰。

在图25A和图25B中，实线曲线2510、2550可以分别表示在没有表面电荷的情况下收集效率和串扰的上限和下限。短划线曲线2520、2560可以分别表示在表面充电的情况下收集效率和串扰的上限和下限。例如，可以存在一定数目伏特的电势。此外，虚拟孔径可以设置在旧位置(例如，标称位置，即使束点可能已经偏移)。如图25A所示，收集效率可能会降低一定比例。此外，如图25B所示，串扰最大值可能会高出一定比例。长点划线曲线2530、2570可以分别表示表面带电并且虚拟孔径跟随束点以补偿偏移的情况下的收集效率和串扰的上限和下限。如图25A和图25B所示，收集效率和串扰可以恢复。

在一些实施例中，由于若干原因，由位于近表面区域的电荷引起的表面电势的量化可能是显著的。例如，系统性能的理论模拟可以取决于系统模型中使用的表面电势的精确量化。此外，表面电势的量化可以用于不同系统参数的实验校准。此外，对于避免损坏形成在晶片上的微电路结构，了解在不同操作模式下由积聚在样品表面的电荷产生的表面电势可以是有用的。此外，由位于表面附近的电荷引起的次级电子动能的变化可能会影响次级电子投射成像系统的聚焦，并且表面电势的知识可以用于在扫描充电表面时实现对聚焦的校正。

使用检测表面电势变化的方法获取的信息可以与传统的SEM测量相结合，以为检测电压对比度缺陷提供附加信息通道。这可以为缺陷检测提供更高的灵敏度，并且增加在晶片上绘制电压对比度缺陷的可靠性和速度。

与本公开的实施例一致地，可以提供一种非暂态计算机可读介质，该介质存储用于控制器(例如，图1中的控制器109)的处理器的指令，该指令用于检测带电粒子或根据示例性方法执行其他功能(例如，如图9、图10-图13、图15、图16、图18、图19)。例如，存储在非暂态计算机可读介质中的指令可以由控制器的电路系统执行，以部分地或全部地执行方法900、方法1000、方法1100、方法1200、方法1300、方法1500、方法1600、方法1800或方法1900。例如，常见形式的非暂态介质包括软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、任何其他光学数据存储介质、具有孔图案的任何物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、以及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卡盒、以及其网络版本。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种检测带电粒子的方法，所述方法包括：

当初级带电粒子束沿着第一方向移动时，检测束强度；

当所述初级带电粒子束沿着第二方向移动时，获取次级束点投射图案；以及

基于所获取的次级束点投射图案来确定次级束点的参数。

2.根据条款1所述的方法，其中所述次级束点的所述参数包括尺寸、形状或位置。

3.根据条款1或条款2所述的方法，还包括：

基于所获取的次级束点投射图案来确定所述次级束点的边界。

4.根据条款1至3中任一项所述的方法，还包括：

确定与所述次级束点相关联的感测元件组；以及

基于所获取的次级束点投射图案，来更新与所述次级束点相关联的所述感测元件组。

5.根据条款4所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于检测束强度。

6.根据条款4或条款5所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

7.根据条款4或条款5所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，不同的感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

8.根据条款1至7中任一项所述的方法，其中所述次级束点投射图案包括检测器中包括的感测元件的一部分。

9.根据条款1至8中任一项所述的方法，其中所述次级束点投射图案包括感兴趣区域。

10.根据条款9所述的方法，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的外周边区域。

11.根据条款9或条款10所述的方法，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的内周边区域。

12.根据条款9所述的方法，其中所述感兴趣区域包括与所述次级束点的边缘相邻的一行感测元件。

13.根据条款9至12中任一项所述的方法，还包括：

基于所获取的次级束点投射图案来调节所述感兴趣区域。

14.根据条款1至13中任一项所述的方法，其中

基于第一组感测元件的输出，来检测束强度，并且

基于第二组感测元件的输出，来确定所述次级束点的所述参数。

15.根据条款14所述的方法，还包括：

读出所述第一组感测元件的组合输出。

16.根据条款14或条款15所述的方法，还包括：

在每感测元件的基础上读出所述第二组感测元件的输出。

17.根据条款14所述的方法，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件至少部分重叠。

18.根据条款14所述的方法，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件互斥。

19.根据条款1至18中任一项所述的方法，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

20.根据条款1至19中任一项所述的方法，其中

当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时检测束强度发生在扫描操作期间，并且

当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在回扫操作期间。

21.根据条款20所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在所述回扫操作的一部分期间。

22.根据条款1至21中任一项所述的方法，其中所述初级带电粒子束包括多个带电粒子子束，并且所述次级束点包括多个束点。

23.根据条款1至22中任一项所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时获取的数据用于生成SEM图像，并且当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取的数据对所述SEM图像没有贡献。

24.根据条款14所述的方法，其中所述第二组包括检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集。

25.根据条款14所述的方法，其中所述第二组包括围绕所述次级束点的感测元件区域。

26.根据条款25所述的方法，其中围绕所述次级束点的所述感测元件区域包括围绕所述次级束点的环。

27.根据条款14或条款24至26中的一项所述的方法，其中所述第二组包括所述第一组。

28.根据条款14、条款25或条款26所述的方法，其中所述第一组和所述第二组互斥。

29.根据条款26所述的方法，其中所述环是多个环中的一个，每个环分别围绕多个束点中的一个。

30.一种束点跟踪的方法，所述方法包括：

确定第一组感测元件，以检测检测器上的次级带电粒子束点的强度；

针对在扫描操作期间发生的多个回扫中的每个回扫：

使用第二组感测元件获取次级束点投射图案；以及

基于所述次级束点投射图案，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

31.根据条款30所述的方法，其中所述第二组包括所述检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集。

32.根据条款30所述的方法，其中所述第二组包括围绕所述次级带电粒子束点的感测元件区域。

33.根据条款32所述的方法，其中围绕所述次级带电粒子束点的所述感测元件区域包括围绕所述次级带电粒子束点的环。

34.根据条款30、条款32或条款33所述的方法，其中所述第二组包括所述第一组。

35.根据条款30、条款32或条款33所述的方法，其中所述第一组和所述第二组互斥。

36.根据条款33所述的方法，其中所述环是多个环中的一个，每个环分别围绕多个束点中的一个。

37.根据条款30所述的方法，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件至少部分重叠。

38.根据条款30至37中任一项所述的方法，其中所述第二组感测元件包括感兴趣区域。

39.根据条款30至38中任一项所述的方法，其中获取所述次级束点投射图案包括：

生成所述检测器上的束点投射图案图像的完整帧。

40.根据条款30至38中任一项所述的方法，其中获取所述次级束点投射图案包括：

生成所述检测器上的束点投射图案图像的部分帧，所述部分帧包括感兴趣区域。

41.根据条款40所述的方法，其中所述感兴趣区域包括围绕所述次级带电粒子束点的感测元件。

42.根据条款30至38中任一项所述的方法，其中获取所述次级束点投射图案包括：

确定所述次级带电粒子束点的边界。

43.根据条款30至42中任一项所述的方法，还包括：

确定所述次级束点投射图案的参数。

44.根据条款43所述的方法，其中所述参数包括：

(i)所述次级带电粒子束点的移动方向，

(ii)所述次级带电粒子束点的移动速度，

(iii)所述次级带电粒子束点的加速度方向，

(iv)所述次级带电粒子的加速度量，

(v)所述次级带电粒子的边框上的每个点的移动方向，

(vi)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的移动速度，

(vii)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的加速度方向，或者

(viii)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的加速度量。

45.根据条款43所述的方法，其中基于所述参数确定要调节所述第一组感测元件。

46.根据条款43所述的方法，其中基于所述参数确定要调节所述第二组感测元件。

47.根据条款46所述的方法，其中调节所述第二组感测元件包括调节所述第二组中包括的感测元件的数目。

48.根据条款40或条款41所述的方法，还包括：

响应于确定所述次级带电粒子束点进入所述感兴趣区域，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

49.根据条款42所述的方法，还包括：

响应于确定所述次级带电粒子束点穿过所述边界，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

50.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，所述指令集可由带电粒子束装置的控制器的一个或多个处理器执行以使得所述带电粒子束装置执行包括以下项的方法：

当初级带电粒子束沿着第一方向移动时，检测束强度；

当所述初级带电粒子束沿着第二方向移动时，获取次级束点投射图案；以及

基于所获取的次级束点投射图案来确定次级束点的参数。

51.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，所述指令集可由带电粒子束装置的控制器的一个或多个处理器执行以使得所述带电粒子束装置执行包括以下项的方法：

确定第一组感测元件，以检测检测器上的次级带电粒子束点的强度；

针对在扫描操作期间发生的多个回扫中的每个回扫：

使用第二组感测元件获取次级束点投射图案；以及

基于所述次级束点投射图案，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

52.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子束源，被配置为生成初级带电粒子束；

检测器；以及

控制器，具有被配置为进行以下项的电路系统：

当所述初级带电粒子束沿着样品的第一方向移动时，检测束强度；

当所述初级带电粒子束沿着所述样品的第二方向移动时，获取所述检测器上的次级束点投射图案；以及

基于所获取的次级束点投射图案，来确定所述检测器上的次级束点的参数。

53.根据条款52所述的装置，其中所述次级束点的所述参数包括尺寸、形状或位置。

54.根据条款52或条款53所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

基于所获取的次级束点投射图案来确定所述次级束点的边界。

55.根据条款52至54中任一项所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

确定与所述次级束点相关联的感测元件组；以及

基于所获取的次级束点投射图案，来更新与所述次级束点相关联的所述感测元件组。

56.根据条款55所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于检测束强度。

57.根据条款55或条款56所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

58.根据条款55或条款56所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，不同的感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

59.根据条款52至58中任一项所述的装置，其中所述次级束点投射图案包括检测器中包括的感测元件的一部分。

60.根据条款52至59中任一项所述的装置，其中所述次级束点投射图案包括感兴趣区域。

61.根据条款60所述的装置，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的外周边区域。

62.根据条款60或条款61所述的装置，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的内周边区域。

63.根据条款60所述的装置，其中所述感兴趣区域包括与所述次级束点的边缘相邻的一行感测元件。

64.根据条款60至63中任一项所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

基于所获取的次级束点投射图案来调节所述感兴趣区域。

65.根据条款39至51中任一项所述的装置，其中

基于第一组感测元件的输出，来检测束强度，并且

基于第二组感测元件的输出，来确定所述次级束点的所述参数。

66.根据条款65所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

读出所述第一组感测元件的组合输出。

67.根据条款65或条款66所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

在每感测元件的基础上读出所述第二组感测元件的输出。

68.根据条款65所述的装置，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件至少部分重叠。

69.根据条款65所述的装置，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件互斥。

70.根据条款52至69中任一项所述的装置，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

71.根据条款52至69中任一项所述的装置，其中

当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时检测束强度发生在扫描操作期间，并且

当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在回扫操作期间。

72.根据条款71所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在所述回扫操作的一部分期间。

73.根据条款52至72中任一项所述的装置，其中所述初级带电粒子束包括多个带电粒子子束，并且所述次级束点包括多个束点。

74.根据条款52至73中任一项所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时获取的数据用于生成SEM图像，并且当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取的数据对所述SEM图像没有贡献。

75.根据条款65所述的装置，其中所述第二组包括检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集。

76.根据条款65所述的装置，其中所述第二组包括围绕所述次级束点的感测元件区域。

77.根据条款76所述的装置，其中围绕所述次级束点的所述感测元件区域包括围绕所述次级束点的环。

78.根据条款65或条款75至77中的一项所述的装置，其中所述第二组包括所述第一组。

79.根据条款65、条款76或条款77所述的装置，其中所述第一组和所述第二组互斥。

80.根据条款77所述的装置，其中所述环是多个环中的一个，每个环分别围绕多个束点中的一个。

81.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子束源，被配置为生成初级带电粒子束；

检测器；以及

控制器，具有被配置为进行以下项的电路系统：

确定第一组感测元件，以检测所述检测器上的次级带电粒子束点的强度；

针对在扫描操作期间发生的多个回扫中的每个回扫：

使用第二组感测元件获取次级束点投射图案；以及

基于所述次级束点投射图案，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

82.根据条款81所述的装置，其中所述第二组包括所述检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集。

83.根据条款81或条款82所述的装置，其中所述第二组包括围绕所述次级带电粒子束点的感测元件区域。

84.根据条款83所述的装置，其中围绕所述次级带电粒子束点的所述感测元件区域包括围绕所述次级带电粒子束点的环。

85.根据条款81、条款83或条款84所述的装置，其中所述第二组包括所述第一组。

86.根据条款81、条款83或条款84所述的装置，其中所述第一组和所述第二组互斥。

87.根据条款84所述的装置，其中所述环是多个环中的一个，每个环分别围绕多个束点中的一个。

88.根据条款81所述的装置，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件至少部分重叠。

89.根据条款81至88中任一项所述的装置，其中所述第二组感测元件包括感兴趣区域。

90.根据条款81至89中任一项所述的装置，其中获取所述次级束点投射图案包括：

生成所述检测器上的束点投射图案图像的完整帧。

91.根据条款81至89中任一项所述的装置，其中获取所述次级束点投射图案包括：

生成所述检测器上的束点投射图案图像的部分帧，所述部分帧包括感兴趣区域。

92.根据条款91所述的装置，其中所述感兴趣区域包括围绕所述次级带电粒子束点的感测元件。

93.根据条款81至89中任一项所述的装置，其中获取所述次级束点投射图案包括：

确定所述次级带电粒子束点的边界。

94.根据条款81至93中任一项所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

确定所述次级束点投射图案的参数。

95.根据条款94所述的装置，其中所述参数包括：

(i)所述次级带电粒子束点的移动方向，

(ii)所述次级带电粒子束点的移动速度，

(iii)所述次级带电粒子束点的加速度方向，

(iv)所述次级带电粒子的加速度量，

(v)所述次级带电粒子的边框上的每个点的移动方向，

(vi)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的移动速度，

(vii)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的加速度方向，或者

(viii)所述次级带电粒子束点的边框上的每个点的加速度量。

96.根据条款94所述的装置，其中基于所述参数确定要调节所述第一组感测元件。

97.根据条款94所述的装置，其中基于所述参数确定要调节所述第二组感测元件。

98.根据条款97所述的装置，其中调节所述第二组感测元件包括调节所述第二组中包括的感测元件的数目。

99.根据条款91或条款92所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

响应于确定所述次级带电粒子束点进入所述感兴趣区域，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

100.根据条款99所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

响应于确定所述次级带电粒子束点穿过所述边界，调节所述第一组感测元件或所述第二组感测元件。

101.一种检测带电粒子的方法，所述方法包括：

当初级带电粒子束沿着第一方向移动时，使用第一组感测元件检测束强度；

当所述初级带电粒子束沿着第二方向移动时，使用不同于所述第一组的第二组感测元件来获取次级束点投射图案；以及

基于所获取的次级束点投射图案来确定次级束点的参数。

102.根据条款101所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时使用所述第一组感测元件检测束强度包括检测来自所述第一组感测元件的电荷或电流。

103.根据条款101或条款102所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时使用所述第二组感测元件来获取所述次级束点投射图案包括确定是否已经发生漂移。

104.根据条款101至103中任一项所述的方法，还包括调节所述第一组感测元件以补偿漂移。

105.根据条款101至104中任一项所述的方法，还包括仅使用当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时使用第一组感测元件而获取的数据来生成SEM图像。

106.根据条款101所述的方法，其中所述次级束点的所述参数包括尺寸、形状或位置。

107.根据条款101或条款102所述的方法，还包括：

基于所获取的次级束点投射图案来确定所述次级束点的边界。

108.根据条款101所述的方法，还包括：

基于所获取的次级束点投射图案来调节所述第一组。

109.根据条款101至108中任一项所述的方法，其中所述次级束点投射图案包括检测器中包括的感测元件的一部分。

110.根据条款101至109中任一项所述的方法，其中所述次级束点投射图案包括感兴趣区域。

111.根据条款110所述的方法，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的外周边区域。

112.根据条款110或条款111所述的方法，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的内周边区域。

113.根据条款110所述的方法，其中所述感兴趣区域包括与所述次级束点的边缘相邻的一行感测元件。

114.根据条款110至113中任一项所述的方法，还包括：

基于所获取的次级束点投射图案来调节所述感兴趣区域。

115.根据条款101至114中任一项所述的方法，还包括：

读出所述第一组感测元件的组合输出。

116.根据条款101至115中任一项所述的方法，还包括：

在每感测元件的基础上读出所述第二组感测元件的输出。

117.根据条款101至116中任一项所述的方法，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件至少部分重叠。

118.根据条款101至116中任一项所述的方法，其中所述第一组感测元件和所述第二组感测元件互斥。

119.根据条款101至118中任一项所述的方法，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

120.根据条款101至119中任一项的方法，其中

当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时检测束强度发生在扫描操作期间，以及

当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在回扫操作期间。

121.根据条款120所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取所述次级束点投射图案发生在所述回扫操作的一部分期间。

122.根据条款101至121中任一项所述的方法，其中所述初级带电粒子束包括多个带电粒子子束，并且所述次级束点包括多个束点。

123.根据条款101至122中任一项所述的方法，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时获取的数据用于生成SEM图像，并且当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时获取的数据对所述SEM图像没有贡献。

124.根据条款101所述的方法，其中所述第二组包括检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集

125.根据条款101所述的方法，其中所述第二组包括围绕所述次级束点的感测元件区域。

126.根据条款125所述的方法，其中围绕所述次级束点的所述感测元件区域包括围绕所述次级束点的环。

127.根据条款101所述的方法，其中所述第二组包括所述第一组。

128.根据条款101所述的方法，其中所述第一组和所述第二组互斥。

129.根据条款126所述的方法，其中所述环是多个环中的一个，每个环分别围绕多个束点中的一个。

130.根据条款3所述的方法，其中

基于第一组感测元件的输出，来检测束强度，

基于第二组感测元件的输出，来确定所述次级束点的所述参数，

所述第二组包括围绕所述次级束点的感测元件区域，并且

所述感测元件区域在所述次级束点的边界外部。

131.根据条款130所述的方法，其中所述第一组包括在所述边界内部的感测元件。

132.一种补偿检测器上的束点变化的方法，所述方法包括：

获取所述检测器上的束点投射图案；

确定所述束点投射图案的变化；

基于所述变化来调节所述检测器的检测器单元的参数。

133.根据条款132所述的方法，其中调节所述检测器单元的所述参数包括重新定位所述检测器单元以跟随所述束点投射图案的束点。

134.根据条款132或条款133所述的方法，其中所述检测器单元包括所述检测器的多个感测元件。

135.根据条款132至134中任一项所述的方法，其中所述变化包括束点的偏移、束点的尺寸变化、束点的形状变化、或束点的取向变化中的至少一项。

136.根据条款132至135中任一项所述的方法，其中获取所述束点投射图案包括确定所述检测器的完整帧图像。

137.根据条款132至135中任一项所述的方法，其中获取所述束点投射图案包括确定所述检测器的部分帧图像。

138.根据条款137所述的方法，其中所述检测器的所述部分帧图像包括多个子帧，其中所述多个子帧中的每个子帧包括所述检测器的大于并且包围检测器单元的区域。

139.根据条款138所述的方法，还包括调节所述多个子帧中的子帧的参数。

140.根据条款137所述的方法，其中所述部分帧图像是针对多个检测器元件中的对应的一个检测器元件而确定的，所述检测器元件中的每个是使用多个子帧而形成的，其中所述检测器元件中的每个包括所述检测器的大于并且包围检测器单元的区域。

141.根据条款140所述的方法，其中所述多个检测器元件中的每个包括四个子帧。

142.根据条款132至141中任一项所述的方法，其中调节所述检测器单元的所述参数包括调节相对于所述检测器单元而形成的虚拟孔径。

143.根据条款132至142中任一项所述的方法，还包括：

控制次级光学系统以基于所述变化来调节投射到所述检测器上的用于形成所述束点投射图案的多个次级带电粒子子束。

144.一种相对于检测器的检测器单元来形成虚拟孔径的方法，所述方法包括：

获取所述检测器上的束点投射图案；

确定所述束点投射图案的束点的参数；

基于所述束点的所述参数来确定与检测器单元相关联的孔径的参数；

确定所述束点投射图案的变化；

基于所述变化来调节所述孔径；以及

基于所述孔径内的感测元件的输出来确定与所述束点相关联的检测信号。

145.根据条款144所述的方法，还包括：

基于阈值确定所述孔径的边框，其中在所述边框之外的感测元件的感测元件输出的值小于所述阈值。

146.根据条款145所述的方法，还包括：

调节在所述边框之外的感测元件的感测元件输出的值。

147.根据条款146所述的方法，其中调节在所述边框之外的感测元件的感测元件输出的值包括将所述值归零。

148.根据条款144至147中任一项所述的方法，其中所述束点的所述参数包括最大强度值。

149.根据条款144至148中任一项所述的方法，其中确定所述束点投射图案的所述变化是逐帧地执行的。

150.根据条款144至149中任一项所述的方法，还包括：

控制次级光学系统以基于所述变化来调节投射到所述检测器上的用于形成所述束点投射图案的多个次级带电粒子子束。

151.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，所述指令集可由带电粒子束装置的一个或多个处理器执行以使得所述带电粒子束装置执行包括以下项的方法：

获取所述检测器上的束点投射图案；

确定所述束点投射图案的变化；

基于所述变化来调节所述检测器的检测器单元的参数。

152.一种存储指令集的非暂态计算机可读介质，所述指令集可由带电粒子束装置的一个或多个处理器执行以使得所述带电粒子束装置执行包括以下项的方法：

获取所述检测器上的束点投射图案；

确定所述束点投射图案的束点的参数；

基于所述束点的所述参数来确定与检测器单元相关联的孔径的参数；

确定所述束点投射图案的变化；

基于所述变化来调节所述孔径；以及

基于所述孔径内的感测元件的输出来确定与所述束点相关联的检测信号。

图中的框图可以说明根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，示意图中的每个块可以表示可以使用诸如电子电路等硬件来实现的某些算术或逻辑运算处理。块还可以表示包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、段或部分。应当理解，在一些替代实现中，块中指示的功能可以不按图中所示的顺序出现。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个块可以基本上同时执行或实现，或者两个块有时可以按相反的顺序执行。也可以省略一些块。还应当理解，框图的每个块以及块的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。

应当理解，本公开的实施例不限于上文所述和附图中所示的确切结构，并且在不偏离其范围的情况下可以进行各种修改和改变。例如，带电粒子检查系统可以只是与本公开的实施例一致的带电粒子束系统的一个示例。

Claims (15)

1.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子束源，被配置为生成初级带电粒子束；

检测器；以及

控制器，具有被配置为进行以下项的电路系统：

当所述初级带电粒子束沿着样品的第一方向移动时，检测束强度；

当所述初级带电粒子束沿着所述样品的第二方向移动时，获取所述检测器上的次级束点投射图案；以及

基于所获取的次级束点投射图案，来确定所述检测器上的次级束点的参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述次级束点的所述参数包括尺寸、形状或位置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

基于所获取的次级束点投射图案来确定所述次级束点的边界。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

确定与所述次级束点相关联的感测元件组；以及

基于所获取的次级束点投射图案，来更新与所述次级束点相关联的所述感测元件组。

5.根据权利要求4所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第一方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于检测束强度。

6.根据权利要求4所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，与所述次级束点相关联的所述感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

7.根据权利要求4所述的装置，其中当所述初级带电粒子束沿着所述第二方向移动时，不同的感测元件组用于获取所述次级束点投射图案。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述次级束点投射图案包括检测器中包括的感测元件的一部分。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述次级束点投射图案包括感兴趣区域。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的外周边区域。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述感兴趣区域包括所述次级束点的内周边区域。

12.根据权利要求9所述的装置，其中所述感兴趣区域包括与所述次级束点的边缘相邻的一行感测元件。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还包括被配置为进行以下项的电路系统：

基于所获取的次级束点投射图案来调节所述感兴趣区域。

14.一种带电粒子束装置，包括：

带电粒子束源，被配置为生成初级带电粒子束；

检测器；以及

控制器，具有被配置为进行以下项的电路系统：

确定第一组的感测元件，以检测所述检测器上的次级带电粒子束点的强度；

针对在扫描操作期间发生的多个回扫中的每个回扫：

使用第二组的感测元件，获取次级束点投射图案；以及

基于所述次级束点投射图案，调节所述第一组的感测元件或所述第二组的感测元件。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第二组包括所述检测器中包括的所有感测元件，并且所述第一组包括所述检测器中包括的所述感测元件的子集。