CN117501399A - 失真优化的多射束扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多射束带电粒子检查系统和一种操作具高产量、高分辨率和高可靠性的多射束带电粒子检查系统以进行晶片检查的方法。该方法和该多射束带电粒子束检查系统包括用于减少和补偿扫描所引起的像差的构件，诸如用于以相对于该多射束带电粒子检查系统的光学轴的一定角度传播的子射束的聚合多射束光栅扫描仪的扫描失真。
Description
技术领域
本发明涉及关于多射束带电粒子检查系统、以及一种操作多射束带电粒子检查系统的方法。特别地，本发明涉及一种用于晶片检查具有高分辨率的多射束带电粒子束检查系统，所述高分辨率通过用于扫描多个初级带电粒子子射束偏转的优化扫描仪系统、以及用于以极低失真和高像散校正进行检查的扫描校正器所提供。通过该方法和该多射束带电粒子束检查系统，能够在大成像场上进行高精度的晶片检查。
背景技术
随着诸如半导体装置之类越来越小并且更复杂的微结构不断发展，需要进一步开发和优化平面制造技术，及用于小尺寸微结构的制造和检查的检查系统。半导体装置的开发和制造需要例如测试晶片的设计验证，而平面制造技术有关用于可靠高通量制造的处理优化。另外，最近需要对半导体晶片进行分析，以用于半导体装置的逆向工程和定制化、个性化设置。因此，需要用于以高精度试验晶片上微结构的高通量检查工具。
用于制造半导体装置的典型硅芯片直径最大为12英寸(300毫米)。每个晶片分割成30至60个重复区域(「晶粒」)，最大面积约为800平方毫米。半导体装置包括通过平面整合技术在晶片表面上分层制造的多个半导体结构。由于所有关的制程，半导体晶片通常具有平坦表面。整合式半导体结构的部件尺寸在数μm范围内向下延伸至5nm的关键尺寸(CD)，并且在不久的将来甚至会逐渐减小特征尺寸，例如3nm以下(例如2nm)的部件尺寸或关键尺寸(CD)，或者甚至低于1nm。利用前述小的结构尺寸，必须在短时间内在很大区域中识别出关键尺寸的尺寸缺陷。对于数种应用，由检查装置提供对测量精度的规格要求甚至更高，例如两倍或倍数数量级。例如，半导体特征件的宽度必须以低于1nm，例如0.3nm或甚至更细的精度来测量，并且半导体结构的相对位置必须以低于1nm，例如0.3nm或甚至更细的覆盖精度来确定。
因此，本发明实施例目的是提供一种带电粒子系统和高通量带电粒子系统操作方法，其以低于1nm、低于0.3nm或甚至0.1nm的精度对半导体特征件进行高精度测量。
带电粒子显微镜(CPM)领域的最新发展为该多射束带电粒子显微镜(MSEM)，例如在专利文献US7244949和US20190355544中公开了一种多射束扫描电子显微镜。在多射束电子显微镜中，样品由包括例如4至高达10000个电子束(当成初级辐射)的电子子射束阵列所照射，从而每一电子束与其下一相邻电子束之间分隔距离为1～200微米。例如，多射束带电粒子显微镜具有配置成六边形阵列的约100个分隔电子束或子射束，其中电子子射束分开约10μm的距离。多个初级带电粒子子射束通过共享物镜聚焦在受研究样品的表面上，例如固定在晶片盘上的半导体晶片，该晶片盘安装在可移动平台上。在用初级带电粒子子射束照射晶片表面期间，相互作用产物(例如次级电子)起源于由初级带电粒子子射束焦点形成的多个交点，而相互作用产物的数量和能量则取决于晶片表面的材料成分和形貌。相互作用产物形成多个次级带电粒子子射束，其由共享物镜收集并通过多射束检查系统的投射成像系统引导到配置于检测器平面上的检测器上。该检测器包括多个检测区域，每一区域包括多个检测像素，并且检测所述多个次级带电粒子子射束中的每一者的强度分布，并且获得例如100μm×100μm的图像块。先前技术的多射束带电粒子显微镜包括一系列静电元件和磁性元件。至少一些静电元件和磁性元件可调整，由此调整多个次级带电粒子束的焦点位置和像散。先前技术的多射束带电粒子显微镜包括初级或次级带电粒子之至少交叉平面。先前技术的多射束带电粒子显微镜包括便于调整的检测系统。先前技术的多射束带电粒子显微镜至少包括偏转扫描仪，用于在样品表面的区域上整个扫描多个初级带电粒子子射束，以获得样品表面的图像块。在2021年4月29日所申请的专利文献PCT/EP2021/061216中公开了多射束带电粒子显微镜和多射束带电粒子显微镜操作方法的更多细节，其并入本文供参考。
然而，在用于晶片检查的带电粒子显微镜中，会希望保持成像条件稳定，从而能够以高可靠性和高重复性进行成像。通量取决于数个参数，例如载台的速度和新测量点的重新对准、以及每个获取时间本身的测量面积，后者由停留时间、分辨率和子射束数决定。此外，对于多射束带电粒子显微镜，需要进行耗时的图像后置处理，例如多射束带电粒子显微镜检测系统产生的信号必须经过数字校正，然后才能将来自多个图像子场域的图像块拼接在一起。
多个初级带电粒子子射束可从光栅组态(例如六边形光栅组态)内的规律光栅位置劣化。此外，多个初级带电粒子子射束会从平面区段内光栅扫描操作的规律光栅位置劣化，并且多射束带电粒子检查系统的分辨率可能不同，并且取决于多个初级带电粒子子射束中每个单独子射束的单独扫描位置。迄今为止，尚未解决多个初级带电粒子子射束之间的这些扫描引起之失真差异。对多个初级带电粒子子射束而言，每个子射束以不同的角度入射到共享扫描偏转器的相交体积上，并且每个子射束偏转至不同的出射角，并且每个子射束穿过不同路径上共享扫描偏转器的相交体积(intersection volume)。因此，每个子射束在扫描操作期间会经历不同的失真模式。先前技术的单束动态校正器不适于减轻多个初级子射束的任何扫描引起之失真。专利文献US20090001267 A1例示包括五个初级带电粒子子射束的多射束带电粒子系统的初级射束布局或静态光栅图案组态的校准。在此例示光栅图案偏差的三个原因：初级射束布局的旋转、初级射束布局的放大或缩小、整个初级射束布局的偏移。因此，专利文献US20090001267 A1考虑由多个初级子射束的静态焦点形成的静态初级射束光栅图案之基本一阶失真(旋转、放大、全局偏移或位移)。此外，专利文献US20090001267 A1包括聚合光栅扫描仪的一阶特性、偏转宽度和偏转方向之校准，用于对多个初级子射束进行聚合光栅扫描。在此已讨论在初级射束布局中补偿这些基本误差的方法。对于静态光栅图案的高阶失真，例如三阶失真，没有提供解决方案。即使在对初级射束布局和选择性也对次级电子束路径进行校准之后，在每个单独初级子射束中的扫描期间也会引入扫描失真，这不能通过校准多个初级子射束的静态光栅图案来解决。
专利文献US20190088440 A1提出多射束产生单元中的多孔板，其包括具有多个电极的多个开口，用于控制多个初级射束焦点的光斑尺寸和形状。在此并未提供在图像扫描期间控制扫描失真像差的动态装置。
用于单束扫描系统的动态校正器在本领域中是众所周知的。例如，在单个带电粒子束扫描期间，如何动态补偿单个扫描电子束的场曲或场相关像散是众所周知的。通过在扫描偏转器的线性扫描功率上增加三次校正场项，可补偿单束扫描引起的三阶失真。然而，利用先前技术方法，只是针对以相对于光学轴的单个入射角和单个出射角穿过具有单束路径的扫描偏转器相交体积之单束校正动态像差。
专利文献WO2007028596 A1描述配置为用于多个初级带电粒子子射束的预定偏转之多孔板组态。根据该组态，执行多个子射束的聚合偏转，并且例如可实现操作模式的快速切换。在一特定示例中，通过将多个子射束偏转到束光栏中，以改变初级子射束的数量。在一示例中，所述多个初级子射束中的每一者的单独偏转角由一对连续多孔板的机械布局及在两多孔板之间施加适当电压差来确定。由此，例如实现多个子射束的预定远心特性。然而，专利文献WO2007028596 A1并没有提供处理扫描所引起的失真的解决方案。专利文献WO2007028596 A1提到所谓的消隐(blanking)孔径阵列。类似于专利文献WO2007028596 A1的模式切换操作，消隐孔径阵列配置为用于子射束在开启状态与关闭状态之间快速二进制切换操作，而不提供用于以高精度进行单个和连续扫描偏转之任何装置。
专利文献US 6897458 B2显示一种扫描偏转器阵列，用于共同扫描多栏系统的多个子射束之偏转。专利文献US20100248166A1显示用于多个初级子射束聚合扫描偏转的聚合扫描偏转器，与用于调整每个初级子射束位置的静态偏转器阵列结合。静态偏转器阵列用于调整静态光栅组态之内的静态焦点。
本发明实施例所要解决的问题在于：提供一种多射束带电粒子检查系统，其具有能够以高通量实现高精度和高分辨率图像获取的构件。本发明实施例的另一问题为提供一种多射束带电粒子检查系统，该系统在测量任务的规范要求内实现平面区段的高精度图像获取，该平面区段具有与预定光栅位置的偏差。
随着对分辨率和通量的需求不断增加，传统的带电粒子显微镜已达到极限。即使在单束校正带电粒子显微镜中，扫描引起的像差，如残留扫描引起的失真、扫描引起的像散或球面像差也会降低分辨率和精度。因此本发明实施例的问题在于提供带电粒子检查系统，其具有能够以高通量实现高精度和高分辨率图像获取的构件。本发明实施例之另一目的为提供用于在使用多射束系统的聚合偏转扫描仪进行图像扫描操作期间，校正多个初级子射束的扫描所引起的失真差异的构件。本发明实施例之另一目的为补偿聚合偏转扫描仪或成像光学装置的失真误差变化，用于光栅扫描和将多个初级射束聚焦在晶片表面上。
发明内容
通过本发明的具体实施例，减少带电粒子显微镜扫描所引起的像差。本发明提供改进的多射束带电粒子显微镜、改进的多射束带电粒子显微镜操作方法和改进的多射束带电粒子显微镜校准方法。通过改进，减少在多射束带电粒子显微镜像场上多个J初级带电粒子子射束的聚合光栅扫描期间所引起的扫描所引起的像差，诸如扫描所引起的失真。改进的多射束带电粒子显微镜包括用于补偿扫描所引起的像差的构件。用于补偿扫描所引起的像差的构件包括至少静电校正组件，该组件配置为在使用期间影响多个J初级带电粒子子射束的至少第一初级带电粒子子射束；以及控制构件，该构件在使用期间操作该静电校正组件与多个J初级带电粒子子射束的聚合(collective)光栅扫描偏转同步。改进的操作方法配置为将扫描所引起的像差降至最低，例如与使用聚合光栅扫描偏转器对多个J初级带电粒子子射束之光栅扫描同步的扫描所引起的失真。聚合光栅扫描偏转器经过构造及控制成在包括多个J图像子场域的图像场上诸如晶片这类物体的表面区域上，对多个J初级带电粒子子射束进行光栅扫描。所述多个J初级子射束中的每一者是在对应图像子场域上被光栅扫描。在横向延伸约8μm至12μm，例如10μm的每个图像子场域内，初级带电粒子子射束与多个J初级带电粒子子射束同步偏转扫描，以分辨率为约0.5nm至3nm，例如1nm或2nm，以曝光多个图像像素位置，并获得表面积的图像信息。运用本发明实施例，减少相对图像子场域内对每个初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真。对于相对图像子场域内每个初级带电粒子子射束，扫描所引起的失真可不同。在一示例中，已减少多个图像子场域内扫描所引起的失真之间的差异。在一示例中，通过改进的校准方法在多个图像子场域中的每一者中确定约0.1nm至5nm扫描所诱发的失真，并确定控制参数，可适用于操作具有已减少扫描所引起的失真的已改进多射束带电粒子显微镜。在改进的多射束带电粒子显微镜操作期间，应用控制参数以减少多个J初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真。由此，已减少多个J图像子场域内的扫描所引起的失真。例如，已减少多个图像子场域内扫描所引起的失真之间的差异。改进的校准方法配置为确定扫描所引起的失真，并导出控制构件的控制参数。然而，本发明不限于多个初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真，还可应用于扫描所引起的像差，诸如扫描所引起像散的变化或差异、扫描所引起焦点位置改变的变化或差异、扫描所引起多个J初级带电粒子子射束的球面像差之变化或差异。
根据本发明的一些具体实施例之用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)包括：一带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；以及一物体照射单元(100)，用于通过多个J初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的一图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)发出的多个J次级电子子射束(9)；以及一检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个J次级电子子射束(9)成像在图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像。图像块(17.1)划分为多个J图像子场域(31)，其中所述子场域中的每一者对应一个初级带电粒子子射束。该多射束带电粒子显微镜(1)进一步包括一聚合多射束光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极和一相交体积(189)，所述多个J初级带电粒子子射束(3)在使用期间穿过该相交体积(189)；以及一控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给第一组偏转电极，用于在第一或p方向上对多个J初级带电粒子子射束(3)进行聚合光栅扫描。该多射束带电粒子显微镜(1)进一步包括单独补偿至少第一初级带电粒子子射束的残余扫描所引起的失真的构件。多个J初级带电粒子子射束包括至少以第一倾角β1入射在相交体积(189)上的第一初级带电粒子子射束和以第二倾角β2(不同于第一倾角β1)入射在相交体积(189)上的第二初级带电粒子子射束。在图像扫描期间，该第一初级子射子束由聚合多射束光栅扫描仪(110)在第一图像子场域上被光栅扫描，第二初级子射束由聚合多射束光栅扫描仪(110)在第二图像子场域上同步被光栅扫描。每一图像子场域具有大约5μm至12μm的直径，例如8μm或10μm。通过该构件来补偿至少第一初级带电粒子子射束的残余扫描所引起的失真，第一图像子场域与第二图像子场域之间扫描所引起的失真的差异降至最低。因此，第一和第二初级带电粒子子射束的两焦点在使用期间被光栅扫描于第一和第二子场域内的相对预定光栅坐标上，其偏差低于预定临界，例如1nm、低于0.3nm或甚至低于0.1nm。用于补偿残余扫描所引起的失真的构件配置为通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)而与多个初级带电粒子子射束的扫描偏转同步操作。
在一示例中，用于补偿残留扫描所引起的失真的构件包括扫描所引起的失真的补偿器阵列，以单独补偿包括第一初级带电粒子子射束和第二初级带电粒子子射束的多个初级子射束之残留扫描所引起的失真。
在一示例中，用于补偿残余扫描所引起的失真的构件包括聚合光栅扫描仪(110)的构件，该构件配置为在相交体积(189)中产生预定的非均匀扫描偏转场分布，用于减少因以偏离第一倾角β1的第二倾角β2入射到相交体积(189)之多个初级带电粒子子射束(包括第一初级带电粒子子射束和第二初级带电粒子子射束)的扫描所引起的失真。
多射束带电粒子显微镜包括用于至少次带电粒子子射束的长行程扫描偏转之光栅扫描仪，在使用期间向其提供扫描偏转电压差VSp(t)。扫描偏转电压差VSp(t)是随时间变化的电压差，例如电压斜坡(voltage ramp)，施加到光栅扫描仪电极用于多个初级带电粒子子射束的聚合扫描偏转。多射束带电粒子显微镜进一步包括至少第一扫描校正器组件，在使用期间向其提供第一校正电压差VC1(t)。校正电压差VC1(t)是由静电压转换单元根据扫描偏转电压差VSp(t)所产生，本质上是将扫描偏转电压差VSp(t)降低到校正电压差VC1(t)至少量级，最好是两或多个量级。静电压转换单元可包括一可编程电阻序列或阵列，其由多个控制信号控制。因此，校正电压差VC1(t)减小并与扫描偏转电压差VSp(t)成比例。从而可高速控制与聚合光栅扫描仪同步的多个扫描校正组件。通常，扫描偏转具有大约80MHz到200MHz的时间频率，例如100MHz。利用根据本发明实施例的静电压转换单元，可使用大约80MHz到200MHz的相同时间频率以提供多个已同步校正电压差给多个校正组件。使用根据本发明实施例的静电压转换单元，用于所述多个初级带电粒子子射束中的每一者的长行程(long stroke)扫描偏转，例如10μm的扫描偏转电压差VSp(t)减小为校正电压差VC1(t)，用于多个初级带电粒子子射束中的每一者的短行程扫描偏转，例如5nm，从而减少初级带电粒子子射束的单独扫描所引起的失真。因此，利用本发明的具体实施例，可在大行程偏转的扫描电压与多个高达约100mV的校正电压差VCi(t)(与扫描偏转电压差VSp(t)同步并且具有例如100MHz的相同扫描频率)之间，使用大约例如100MHz的扫描频率产生大约-100V到100V的扫描偏转电压差VSp(t)。
在一示例中，第一扫描校正器组件为第一扫描偏转元件，配置为用于与长行程偏转同步的至少第一初级带电粒子子射束之短行程偏转。在一示例中，多个带电粒子子射束由第一长行程光栅扫描仪在例如+/-5μm的图像子场域D之维度上进行光栅扫描，并且与长行程光栅扫描仪平行和同步，多个初级子射束中的每一者的扫描所引起的失真由多个短行程光栅扫描仪补偿，形成扫描校正器阵列，最大扫描所引起的失真高达+/-5nm。用于减少单独子射束的扫描所引起的像差之每个短行程扫描偏转元件与长行程扫描操作同步，扫描功率减少大约3个数量级。每个子射束由多射束带电粒子显微镜的物镜聚焦在预定扫描坐标上，精度比扫描坐标高3个数量级以上。例如，以低于3nm、较佳低于0.3nm或甚至低于0.1nm的精度，实现5.0μm的图像子场域中最大图像高度处的预定最大扫描坐标。
多射束带电粒子显微镜可包括另外的扫描校正器组件，在使用期间向其提供与扫描偏转电压差VSp(t)同步且成比例的另外之校正电压差VCi(t)。由此，在图像扫描期间减少扫描所引起的像差，诸如扫描所引起远心像差或扫描所引起像散。除了用于初级子射束在第一或p方向的长行程扫描偏转的扫描偏转电压差VSp(t)之外，可提供第二扫描偏转电压差VSq(t)给长行程光栅扫描仪，以用于在第二或q方向(垂直于p方向)的长行程扫描偏转。在使用期间，将另外校正电压差VCj(t)提供给扫描校正器组件，其与第二扫描偏转电压差VSq(t)同步并成比例。
在第一具体实施例中，多射束带电粒子显微镜包括用于多个初级带电粒子子射束的长行程扫描偏转的聚合多射束光栅扫描仪。第一扫描校正器组件布置在聚合多射束光栅扫描仪内，并且聚合多射束光栅扫描仪的扫描所引起的像差通过改进的光栅扫描仪设计降至最低。通常，扫描所引起的像差随着传播通过聚合多射束光栅扫描仪的相交体积之子射束传播角β增加而增加。使用改进的偏转扫描仪设计，产生不均匀的可变静电偏转场，由此对于以角度β传播通过相交体积的子射束，特别是对于以大角度β传播通过相交体积的子射束，扫描所引起的像差降至最低。在一示例中，聚合多射束光栅扫描仪包括一组偏转电极和至少第一组校正电极，其配置为在使用期间产生除扫描偏转场之外的校正场。非均匀校正场是由提供给该组校正电极的扫描电压差与提供给该组偏转电极的扫描电压差同步产生的扫描校正场。在一示例中，附加的扫描所引起的像差，例如在多射束带电粒子显微镜的物镜中所引起，通过预定的非均匀静电偏转场降至最低。该组校正电极和提供给该组校正电极的扫描电压差配置为产生预定的非均匀静电偏转场，其与提供给该组偏转电极的扫描电压差同步，并且多射束带电粒子显微镜的扫描所引起的像差降至最低。
在第一具体实施例中，用于晶片检查的该多射束带电粒子显微镜(1)包括一带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；以及一物体照射单元(100)，用于通过多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的一图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)所发出的多个次级电子子射束(9)；以及一检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像。该多射束带电粒子显微镜(1)进一步包括一聚合多射束光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极和一相交体积(189)，所述多个初级带电粒子子射束(3)在使用期间穿过该相交体积(189)；以及一控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给第一组偏转电极，用于在第一或p方向内聚合光栅扫描多个初级带电粒子子射束(3)。该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为在相交体积(189)中产生预定的非均匀扫描偏转场分布，以偏离多射束带电粒子显微镜(1)光学轴之倾角，减少入射在相交体积(189)上的初级带电粒子子射束的扫描所引起的像差。
在一示例中，第一组偏转电极的偏转电极由两个空间相隔的电极构成，并且该控制单元(800)配置为在使用期间提供第一和第二扫描电压差VSp1(t)和VSp2(t)到所述两个空间相隔电极，其中第一和第二扫描电压差VSp1(t)和VSp2(t)不同。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)的聚合多射束扫描光栅扫描仪(110)包括第二组偏转电极，用于在使用期间产生第二预定非均匀扫描偏转场分布，多个初级带电粒子子射束(3)穿过相交体积(189)中的第二预定非均匀扫描偏转场分布，用于在垂直于第一方向的第二或q方向上之多个初级带电粒子子射束(3)扫描偏转，并且该控制单元(800)配置为在使用期间提供至少第二扫描电压差VSq(t)给第二组偏转电极。
在一示例中，聚合多射束光栅扫描仪(110)的至少第一组或第二组偏转电极之形状和几何适应于多个初级带电粒子子射束(3)的相交体积(189)的轮廓。在一示例中，相交体积(189)的轮廓为六边形，并且第一组或第二组偏转电极布置在椭圆周边上。在一示例中，相交体积(189)的轮廓为四边形，并且第一组或第二组偏转电极布置在四边形周边上。由此，可产生不均匀静电场分布的预定场不均匀性。
在一示例中，在多个初级带电粒子子射束(3)的平均传播方向上，第一组偏转电极和第二组偏转电极具有不同的长度。由此，可产生不均匀静电场分布的预定场不均匀性。
在一示例中，聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第一组校正电极(185、193)，其配置为在使用期间产生有助于预定非均匀静电场分布的预定扫描校正场。在一示例中，第一组校正电极的电极(185.1、185.2、185.3、185.4)布置在相交体积(189)外部，第一组偏转电极的电极与第二组偏转电极的电极之间之空间中。在一示例中，聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第二组校正电极(187、195)，其配置为在使用期间产生有助于预定非均匀静电场分布的预定第二扫描校正场。
在一示例中，聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为相对于相交体积调整预定的非均匀扫描偏转场分布的横向位置，并且控制单元(800)配置为在使用期间提供电压偏移给该第一组偏转电极或该第二组偏转电极中的至少一者。由此，预定非均匀静电场分布的位置经过调整，并且将多个初级带电粒子子射束之间扫描所引起的像差差异降至最低。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)包括布置在带电粒子多子射束发生器(300)与聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第一静态偏转系统(701)，其配置并配置为用于调整多个初级带电粒子子射束(3)相对于相交体积(189)的横向位置。由此，多个初级带电粒子子射束相对于预定非均匀静电场分布的位置经过调整，并且将多个初级带电粒子子射束之间扫描所引起的像差差异降至最低。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)包括位于带电粒子多射束带发生器(300)与聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(701)，其配置并配置为用于在相交体积(189)的入口侧调整多个初级带电粒子子射束(3)的平均入射角，而多个初级带电粒子子射束(3)的平均入射角为每个单独初级子射束的多个入射角的平均值。由此，将多个初级带电粒子子射束之间的扫描所引起的像差差异降至最低。
在第二具体实施例中，多射束带电粒子显微镜的物体照射单元包括第一多射束扫描校正器或多射束扫描校正系统，例如扫描失真补偿器阵列，用于单独补偿光栅或图像扫描期间每个初级子射束的扫描所引起的像差。在使用长行程聚合多射束光栅扫描仪进行聚合光栅扫描期间，第一多射束扫描校正系统控制样本表面上聚合光栅扫描的位置。聚合多射束光栅扫描仪在基板表面上各个图像子场域之上聚合偏转多个初级带电粒子子射束，图像子场域扩展约为D＝8μm或12μm。聚合多射束扫描偏转器可为根据第一具体实施例的优化多射束扫描偏转器。第一多射束扫描校正系统配置为具有多个孔径的阵列组件，并且在多个孔径处设置有多个偏转元件，并且多个初级子射束的每一子射束可通过不同量的扫描偏转进行单独扫描偏转，与由聚合多射束光栅扫描仪对多个初级子射束的聚合光栅扫描同步。多射束扫描校正系统，例如扫描失真补偿器阵列，针对每个子射束，将大约r＝1nm至5nm的残余扫描失真动态校正为低于0.3nm之值，较佳低于0.2nm或甚至低于0.1nm。
根据本发明的第二具体实施例，一用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)包括一带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；一物体照射单元(100)，用于通过多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的一图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)所发出的多个次级电子子射束(9)；一检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；以及一聚合多射束光栅扫描仪(110)。该多射束带电粒子显微镜(1)进一步包括一多射束扫描校正系统，其配置为一扫描失真补偿器阵列(601)，其布置在聚合多射束光栅扫描仪(110)上游的多个初级带电粒子传播方向上，具有多个孔径，所述多个孔径中的每一者配置为用于在使用期间传输多个初级带电粒子子射束中相对初级带电粒子子射束，所述多个孔径中的每一者包括第一偏转元件，用于在第一或p方向单独偏转每个相对初级带电粒子子射束；以及第二偏转元件，用于在该第一方向垂直的第二或q方向单独偏转每个相对初级带电粒子子射束；以及一控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在第一或p方向内扫描偏转多个初级带电粒子子射束(3)。该扫描失真补偿器阵列(601)进一步包括一扫描阵列控制单元(622)，其具有第一静电压转换单元或阵列(611)，配置为将多个第一校正电压差提供给多个第一偏转元件；以及第二静电压转换阵列(612)，配置为将多个第二校正电压差提供给多个第二偏转元件，以补偿多个初级带电粒子子射束(3)在沿着该第一方向的扫描偏转期间的扫描所引起的像差。该第一静电压转换阵列(611)与该第二静电压转换阵列(612)耦接到控制单元(800)，并配置为将与第一扫描电压差VSp(t)同步的至少多个第一电压差分量提供给多个第一和第二偏转元件中的每一者。
在一示例中，该控制单元(800)配置为在使用期间将第二扫描电压差VSq(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在与该第一方向垂直的第二或q方向内扫描偏转多个初级带电粒子子射束(3)。该第一静电压转换阵列(611)与该第二静电压转换阵列(612)耦接到控制单元(800)，并配置为将与第二扫描电压差VSq(t)同步的至少多个第二电压差分量提供给多个第一和第二偏转元件中的每一者。在一示例中，第一静电压转换阵列(611)耦接到控制单元(800)，并配置为将与第一扫描电压差VSp(t)同步的至少第一电压分量及与第二扫描电压差VSq(t)同步的第二电压分量提供给多个第一偏转元件中的每一者。
在一示例中，第一或第二静电压转换阵列(611、612)配置为一可编程电阻阵列。
由此，多个初级带电粒子子射束在物表面上的多个焦点的扫描位置经过调整与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束之间扫描所引起的失真差异降至最低。
在第三具体实施例中，该物体照射单元包括第二多射束扫描校正系统，例如一用于补偿扫描所引起远心像差的扫描补偿器阵列(602)，其布置在第一多射束扫描校正系统和聚合多射束光栅扫描仪之间，用于单独控制样品表面上每个单独子射束的入射角。该第二扫描补偿器阵列(602)用于补偿扫描所引起远心像差，其布置在多射束带电粒子显微镜(1)的中间像平面(321)附近，具有多个偏转元件布置在多个孔径上和具有第二静电压转换阵列的第二扫描阵列控制单元(622.2)，配置为将多个第二校正电压差提供给多个偏转元件中的每一者，以补偿图像扫描期间用于所述初级带电粒子子射束(3)中的每一者的扫描所引起远心像差。由此，多个初级子射束中每个子射束可通过不同偏转量单独偏转，与由聚合多射束偏转扫描仪对多个初级子射束的聚合偏转扫描同步。由此，多个初级带电粒子子射束在物表面上的入射角经过调整与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起的远心误差降至最低。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)包括一进一步多射束扫描校正系统，该系统配置为一扫描像散阵列或一扫描透镜阵列，用于补偿扫描所引起的像差，诸如扫描所引起像散，或在多个初级带电粒子子射束(3)的光栅扫描期间，多个初级带电粒子子射束(3)的每一子射束之焦平面偏差。由此，多个初级带电粒子子射束中的每一者在物表面上的成像像差，诸如像散，经过调整与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起的成像像差降至最低。
在第四具体实施例中，提供一种多射束带电粒子显微镜的操作方法，包括通过测量扫描所引起的像差来校准带电粒子显微镜的步骤。在进一步的步骤中，导出静态控制参数或信号，并且产生用于校正电极或第一或第二扫描校正系统的驱动电压差VC(t)之缩小因子。静态控制参数和缩小的驱动电压差提供给第一或第二扫描校正系统。在图像扫描期间，扫描偏转电压差VS(t)通过缩小因子缩小到至少驱动或校正电压差VC(t)，并提供给校正电极，并且在带电粒子显微镜操作期间缩小扫描所引起的像差。
根据本发明的第五具体实施例，一用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)包括一带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；一物体照射单元(100)，用于通过多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的一图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)发射的多个次级电子子射束(9)；一检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；以及一聚合多射束光栅扫描仪(110)，其具有至少第一组偏转电极和一相交体积(189)，所述多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)。该多射束带电粒子显微镜(1)进一步包括布置在带电粒子多子射束发生器(300)与聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第一静态偏转系统(701)，其配置为用于调整多个初级带电粒子子射束(3)相对于相交体积(189)的横向位置。一控制单元(800)配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在第一或p方向内扫描偏转多个初级带电粒子子射束(3)。多射束带电粒子显微镜的聚合多射束光栅扫描仪配置为具有一相交体积，在使用期间多个初级带电粒子子射束通过该相交体积传播。根据第一具体实施例，聚合多射束光栅扫描仪配置为在相交体积中产生非均匀静电扫描偏转场。残余扫描所引起的像差取决于多个初级子射束在聚合多射束偏转扫描仪的相交体积处之横向移动位置和入射角。在第五具体实施例中，多射束带电粒子显微镜包括聚合多射束偏转扫描仪上游的第一静态偏转器。利用该第一静态偏转器，在相交体积处调节多个初级带电粒子子射束的横向移动位置或入射角。在一示例中，多射束带电粒子显微镜的物体照射单元包括一位于第一静态偏转器与聚合多射束光栅扫描仪之间的第二静态偏转器，用于调整多个初级子射束的横向移动位置和入射角。在操作方法中，通过第一静态偏转器将相交体积处的移动位置调整到预定位置，并且通过第二静态偏转器调整多个初级子射束在相交体积上的平均入射角。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)包括布置在带电粒子多子射束发生器(300)与聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(703)，该聚合多射束光栅扫描仪配置并配置为用于调整多个初级带电粒子子射束(3)在相交体积(189)的入口侧处之平均入射角。
由此，扫描所引起成像像差，诸如多个初级带电粒子子射束中的每一者在物表面上的失真或像散，缩小、与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起成像像差降至最低。
在第六具体实施例中，改进的多射束带电粒子显微镜设置有能够横向位移或倾斜的长行程光栅扫描仪。在一示例中，通过附加校正电极相对于相交体积横向移动或倾斜静电偏转场，或通过将多个预定电压偏移提供给本发明的第一具体实施例之偏转电极和校正电极，以实现横向位移或倾斜。在一替代示例中，长行程光栅扫描仪包括机械构件，该机械构件包括一引导组件或载台和至少致动器，用于调整偏转电极和选择性修正电极的横向位置或倾斜角，以相对于交点体积位移该静电偏转场。
由此，扫描所引起成像像差，诸如多个初级带电粒子子射束中的每一者在物表面上的失真或像散，缩小、与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起成像像差降至最低。
在第七具体实施例中，提供一种结合第五和第六具体实施例之改进的多射束带电粒子显微镜。
在一示例中，提供一种多射束带电粒子显微镜的操作方法。在第一步骤1中，系统已校准，并且实际控制参数已储存在内存中。在第二步骤2中，调整聚合多射束光栅扫描仪的相交体积处多个初级子射束之束位置。在根据第五具体实施例的示例中，通过第一静态偏转器和选择性第二静态偏转器实现调整。在根据第六具体实施例的示例中，通过将偏移信号提供给聚合多射束偏转扫描仪，以获得非均匀偏转场的横向位移。在第三步骤中，提供控制信号。在一示例中，校正场由具有步骤1中所储存实际控制参数的控制信号产生，并且扫描校正场由提供与扫描电压差同步的校正电压差之校正电极产生。在一示例中，多个校正电压差由静态控制信号产生，并且所述子射束中的每一者由多射束扫描校正系统单独偏转。由此，扫描所引起的成像像差(诸如多个初级带电粒子子射束中的每一者在物表面上的失真或像散)缩小并与图像扫描同步，并且将多个初级带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起的成像像差降至最低。
在第八具体实施例中，结合前述第一至第七具体实施例的装置中的至少两者，并且实现扫描所引起的像差进一步减小。
在本发明的第九具体实施例中，提供一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜，包括用于产生至少第一初级带电粒子子射束的子射束发生器，和用于照射由第一初级带电粒子子射束和聚合光栅扫描仪排列在物平面中的样品表面图像子场域之物体照射单元。多射束带电粒子显微镜进一步包括控制单元，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给聚合光栅扫描仪，用于图像子场域上在第一或p方向扫描偏转至少第一初级带电粒子子射束，该图像子场域具有至少5μm，较佳8μm或更大的横向延伸，并且至少第一扫描校正器配置为在使用期间产生用于影响第一初级带电粒子子射束的第一扫描校正场。控制单元配置为将第一扫描电压差VSp(t)提供给第一扫描校正器，并且第一扫描校正器配置为减少与多个初级带电粒子子射束的聚合扫描偏转同步之第一初级带电粒子子射束的扫描所引起的像差。第一扫描校正器包括一静电压转换单元，用于将第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与第一扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描校正场。静电压转换单元可包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号编程，使得静电压转换单元配置为产生与第一扫描电压差VSp(t)成比例的第一扫描修正电压差VCp(t)。控制单元可包括第一延迟线，其配置为使第一扫描校正场与由聚合光栅扫描仪对多个初级带电粒子子射束的聚合光栅扫描同步。第一扫描校正器包括至少第一偏转元件，该组件配置为在使用期间将至少第一初级带电粒子子射束的大约0.5nm至5nm的扫描所引起的失真补偿到低于0.3nm、较佳低于0.2nm或低于0.1nm的减少量。同样地，可减少多射束带电粒子显微镜的其他扫描所引起的像差，例如扫描所引起的像散，其通常随着第一初级带电粒子子射束的图像子场域之场高增加而增加。在一示例中，扫描所引起的像差为残余扫描所引起的失真，并且第一偏转元件配置为在使用期间，单独补偿第一初级带电粒子子射束在第一方向的扫描所引起的失真，其与多个初级带电粒子子射束通过聚合光栅扫描仪在第一方向的扫描偏转同步。第二偏转元件可配置为在使用期间单独补偿第一初级带电粒子子射束在第二方向的扫描所引起的失真，其与多个初级带电粒子子射束通过聚合光栅扫描仪在与第二方向垂直的第一方向的扫描偏转同步。通常，扫描所引起的像差为至少扫描所引起的失真、扫描所引起像散、扫描所引起远心像差、扫描所引起球面像差或扫描所引起发尾像差之一者。在一示例中，多射束带电粒子显微镜包括用于校正色散、场曲或静态球面像差的静态校正系统。在一示例中，多射束带电粒子显微镜进一步包括第二扫描校正器，其配置为用于在第一初级带电粒子子射束通过及和光栅扫描仪进行光栅扫描期间减少第二扫描所引起的像差，该第二扫描所引起的像差为例如扫描所引起像散、扫描所引起远心像差、扫描所引起球面像差或扫描所引起的发尾像差(coma)。
在本发明的第十具体实施例中，提供一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，该显微镜具有带电粒子多子射束发生器(300)、物体照射单元(100)、检测单元(200)、用于对多个初级带电粒子子射束(3)进行聚合光栅扫描的聚合多射束光栅扫描仪(110)、以及布置在该聚合多射束光栅扫描仪(110)的多个初级带电粒子上游传播方向上的扫描失真补偿器阵列(601)、以及一控制单元(800)。该方法包括下列步骤：
提供至少第一扫描电压差VSp(t)给扫描阵列控制单元(622)；
从至少第一电压差VSp(t)和多个静态控制信号中产生多个电压差分量；以及
提供多个电压差分量给扫描失真补偿器阵列(601)的多个偏转元件，以单独地扫描偏转多个初级带电粒子子射束中的每一子射束，以补偿在多个初级带电粒子子射束(3)的聚合光栅扫描期间的扫描所引起的失真。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法进一步包括下列步骤：
通过在参考物体的图像块上对多个初级带电粒子进行光栅扫描，以确定扫描所引起的失真；
提取每个初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真的至少线性部分的多个振幅；
从多个振幅中的每一者导出多个静态控制信号；以及
提供多个静态控制信号给扫描失真补偿器阵列(601)的扫描阵列控制单元(622)。
利用本发明的多个具体实施例，平行及同步于多个初级子射束的聚合光栅扫描操作以补偿单独初级子射束的扫描所引起的像差。单独初级子射束的扫描所引起的像差通过扫描校正器进行补偿，该扫描校正器包括第一扫描校正器，其中产生多个单独电压差。所述多个单独电压差系根据光栅扫描仪在第一扫描方向针对长行程光栅扫描产生的电压差VSp(t)所产生。因此，根据具体实施例之用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜包括用于产生多个初级子射束的发生器，所述子射束包括至少第一单独子射束；一物体照射单元，用于由多个初级子射束照射在配置于物平面中的样品表面上的图像块，从而在使用期间产生从该表面所发出的多个次级电子子射束；以及一具有投射系统和图像传感器的检测单元，用于将多个次级电子子射束成像到图像传感器，以在使用期间获取样品表面图像块的数字图像。根据多个具体实施利用于晶片检查的该多射束显微镜进一步包括一聚合多射束光栅扫描仪，其包括至少第一组偏转电极和一相交体积，所述多个子射束横过该相交体积；至少第一扫描修正器，其配置为在使用期间产生第一扫描静电场，用于影响至少该第一单独初级子射束；以及一控制单元，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给第一组偏转电极，用于在第一或p方向内多个初级子射束的聚合光栅扫描。该控制单元更配置为提供第一扫描电压差VSp(t)给该第一扫描校正器，该第一扫描校正器配置为减少至少该第一单独子射束的扫描所引起的像差。在一示例中，多射束带电粒子显微镜的第一扫描校正器包括第一静电压转换单元，用于将第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与第一扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描校正场。在一示例中，第一静电压转换单元配置为产生与第一扫描电压差VSp(t)成比例的第一扫描校正电压差VCp(t)。在一示例中，静电压转换单元包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号编程。在一示例中，该控制单元包括第一延迟线，其配置为使第一扫描校正场与由聚合多射束光栅扫描仪对多个初级子射束的聚合光栅扫描同步。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜的第一扫描校正器包括多个偏转元件，其配置为在使用期间补偿多个初级子射束中的每一者的扫描所引起的失真。例如，多个偏转元件包括第一偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第一单独初级子射束在第一方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步；以及第二偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第一单独初级子射束在第二方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步。所述多个偏转元件进一步包括第三偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第二单独初级子射束在第一方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步。所述多个偏转元件包括其他偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿每个单独初级子射束在第一方向的扫描所引起的失真，并且其他偏转元件配置为在使用期间单独补偿每个单独初级子射束在第二方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步。在一示例中，静电压转换单元包括多个可编程电阻序列，每个可编程电阻序列电连接到多个偏转元件中的一偏转元件，所述多个可编程电阻序列形成由多个静态控制信号控制的可编程电阻阵列，配置为在使用期间产生多个扫描校正电压差VCap(i,t)，每个扫描校正电压差与第一扫描电压差VSp(t)同步。
在一示例中，第一扫描校正器包括至少校正电极，该电极配置为在使用期间有贡献于在聚合多射束偏转系统的相交体积中产生之不均匀静电场分布，配置为减少以偏离多射束带电粒子显微镜光学轴的倾角入射在相交体积上的单独初始子射束的扫描所引起的像差。
一种根据具体实施例的多射束带电粒子显微镜操作方法包括下列步骤：产生扫描电压差VSp(t)并将扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪，以用聚合多射束光栅扫描仪在第一方向聚合偏转扫描多个初级子射束。该方法进一步包括从扫描电压差VSp(t)产生至少与扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描校正电压差VCp(t)，并将第一扫描校正电压差VCp(t)提供给扫描校正器的偏转元件，用于减少至少单独初级子射束的扫描所引起的像差。为了产生第一扫描校正电压差VCp(t)，该方法包括提供多个静态控制信号至扫描校正器，以产生第一扫描校正电压差VCp(t)的步骤。为了使至少初级子射束的扫描偏转与至少单独子射束的扫描所引起的像差之减少同步，该方法进一步包括在第一扫描校正电压差VCp(t)与扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟的步骤。
根据上述各具体实施例的多射束带电粒子显微镜包括一静电压转换阵列，其配置为根据图像或光栅扫描期间一像场内的扫描位置(p,q)，提供至少扫描校正电压差给至少扫描校正器或补偿组件。静电压转换阵列配置为提供来自至少共享、长行程扫描电压差的扫描校正电压差，从而保持图像扫描期间扫描感应像差与图像场中扫描位置(p,q)的依赖性。在一示例中，静电压转换阵列可由多个静态控制信号编程。多射束带电粒子显微镜进一步包括控制单元，用于提供多个静态控制信号给静电压转换阵列。在一示例中，控制单元配置为从校准测量产生多个静态控制信号。在一示例中，控制单元配置为从校准测量产生多个静态控制信号。
该控制单元配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给第一组偏转电极，用于在第一或p方向聚合光栅扫描多个初级带电粒子子射束。该控制单元更配置为提供第一扫描电压差VSp(t)给该第一扫描校正器，该第一扫描校正器配置为减少至少该第一单独初级子射束的扫描所引起的像差。在一示例中，多射束带电粒子显微镜的第一扫描校正器包括第一静电压转换单元，用于将第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与第一扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描静电场。第一静电压转换单元配置为产生与第一扫描电压差VSp(t)成比例的第一扫描校正电压差VCp(t)。
示例的静电压转换阵列实现为一可编程电阻阵列，其配置为由多个静态控制信号编程。透过可编程电阻阵列，补偿多个子射束每一者的扫描失真所需的动态信号减少到仅两扫描控制电压差VCp(t)和VCq(t)，其是从扫描控制单元产生的扫描电压差VSp(t)和VSq(t)中获得，用于驱动聚合多射束光栅扫描仪。通过两控制电压差VCp(t)和VCq(t)，实现扫描所引起的像差的补偿或校正，例如扫描所引起的失真、扫描所引起的远心像差或扫描所引起的像散。在一示例中，该控制单元包括第一延迟线，其配置为使第一扫描校正器场与由聚合多射束光栅扫描仪对多个初级子射束的聚合光栅扫描同步。补偿或校正通过延迟线直接连接，因此直接取决于扫描电压差VSp(t)和VSq(t)，因此扫描引起像差的补偿或校正与扫描操作同步，并与每一图像子场域的扫描坐标(p,q)成比例。在一示例中，构成扫描所引起的像差主要部分的扫描所引起的像差线性部分通过控制电压差VCp(t)和VCq(t)与扫描电压差VSp(t)和VSq(t)的比例来补偿。对于多个图像子场域和对应子射束中的每一者，扫描所引起的像差的线性部分振幅不同，所需的控制信号来自共享控制电压差VCp(t)和VCq(t)，例如通过可编程电阻阵列，如此对于每个电极，从共享控制电压差VCp(t)和VCq(t)产生相对的比例电压差。提供给例如扫描失真补偿器阵列的电极或聚合多射束光栅扫描仪的校正电极之每个单独电压差，经由可编程电阻阵列的可编程电阻序列，以直接耦接到共享控制电压差VCp(t)和VCq(t)。例如，提供给电极以补偿单独子射束的扫描所引起的像差之单独电压差由多个预定静态控制信号控制，如此对每个可编程电阻序列进行编程。因此，单独电压差也与扫描电压差VSp(t)和VSq(t)成比例，因此与每个图像子场域中的扫描坐标(p,q)成比例。通过对例如扫描失真补偿器阵列的适当设计，包括至少静电压转换阵列及对每个单独偏转器电极的导电连接线，传播效应(亦即不同偏转器的时间延迟)减少并且具有50MHz和更大动态范围，例如大约80MHz，甚至100MHz的扫描所引起的像差之高动态补偿是可能的。实施静态延迟线，以将扫描所引起的像差的补偿与多个初级带电粒子子射束的扫描偏转与聚合多射束偏转系统同步。此外，用于提供高动态校正电压差给电极的导电连接可配置为高频连接，并且例如由接地线屏蔽并且避免干扰或辐射损失。
在一示例中，多射束带电粒子显微镜的扫描校正器包括多个偏转元件，其配置为在使用期间补偿多个初级子射束中的每一者的扫描所引起的失真。例如，多个偏转元件包括第一偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第一单独子射束在第一方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步；以及包括第二偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第一单独初级子射束在第二方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步。所述多个偏转元件进一步包括第三偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿第二单独子射束在第一方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪在该第一方向对多个初级子射束的扫描偏转同步。在一示例中，静电压转换单元包括多个可编程电阻序列，每个可编程电阻序列连接到多个偏转元件中的一偏转元件，所述多个可编程电阻序列形成由多个静态控制信号控制的可编程电阻阵列，配置为在使用期间产生多个扫描校正电压差VCap(i,t)，每个扫描校正电压差与第一扫描电压差VSp(t)同步。
在一示例中，第一扫描校正器包括至少校正电极，该电极配置为在使用期间有贡献于在聚合多射束偏转系统的相交体积中产生之不均匀静电场分布，配置为用于减少以偏离多射束带电粒子显微镜光学轴的角度在相交体积至少部分中传播之单独初级子射束的扫描所引起的像差。
一种根据具体实施例的多射束带电粒子显微镜操作方法包括下列步骤：产生扫描电压差VSp(t)并将扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪，以用聚合多射束光栅扫描仪在第一方向聚合偏转扫描多个初级子射束。该方法进一步包括从扫描电压差VSp(t)产生至少与扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描校正电压差VCp(t)，并将第一扫描校正电压差VCp(t)提供给扫描校正器的偏转元件，用于减少多个初级子射束的至少单独子射束的扫描所引起的像差。为了产生第一扫描校正电压差VCp(t)，该方法包括提供多个静态控制信号至扫描校正器，以产生第一扫描校正电压差VCp(t)的步骤。为了使多个初级子射束的聚合光栅扫描与至少单独子射束的扫描所引起的像差之减少同步，该方法进一步包括在第一扫描校正电压差VCp(t)与扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟的步骤。
在一些示例中，通过第一聚合多射束光栅扫描仪(110)仅在第一方向上实现对晶片表面之上多个初级带电粒子子射束的扫描，并且晶片由晶片载台沿着第二方向连续移动。在此示例中，沿着第二方向的扫描电压差VSq(t)处于恒定电压差或为零。
根据第一具体实施例之用于聚合偏转扫描多个初级带电粒子的聚合多射束光栅扫描仪在使用期间产生缩小的扫描所引起的像差。通过聚合多射束光栅扫描仪的优化设计，为偏转扫描产生预定的非均匀场分布，减少扫描所引起的像差。每个子射束的残余扫描所引起的像差并不同，因为对于每个子射束，通过聚合多射束光栅扫描仪的相交体积之传播角是不同的。通常，即使例如对于与光学轴具有相似距离的多个带状场点最小化非线性扫描像差，对于对应于其他子射束的其他场点也将存在例如残余扫描失真。因此，本发明对于包括在不同对称位置处穿过偏转扫描仪的一个以上的光束之多射束系统，及对于例如多射束扫描电子显微镜的大视野非常重要。扫描偏转器处光束角的角扩展对应于场补片大小除以物镜焦距f。由于物镜焦距f不能变得非常大，并且物镜焦距f受物镜直径的实际限制，因此与单束扫描仪相比，多SEM扫描仪的角扩展要大得多。相较于典型的单束SEM，场补片大小(field patch size)例如高出10倍。对于1nm的迭加或绝对位置精度，聚合多射束光栅扫描仪提供的比率为100.000:1。因此16位分辨率并不足，至少需要32位对应于32位DAC转换，以产生偏转电压差VSp(t)和VSq(t)。
通常，物镜包括一厚磁透镜。多个初级带电粒子子射束的穿越路径对于所有场点是不同，并且在扫描过程中会发生变化。由此，在扫描期间，物镜导入残余像差和单独子射束之间的像差差异。通过偏转电极的改进设计，在图像扫描期间减少图像子场域中的扫描所引起的失真。例如，随着偏转电极分离成偏转电极配对，具有修改的方位角或纵向延伸的偏转电极，或者具有针对多个初级带电粒子子射束的光栅配置优化或调整之偏转电极，图像子场域内的扫描所引起的失真减少。使用附加的校正电极，可进一步减少扫描的失真。在较佳示例中，偏转系统的性能与诸如物镜(102)等其他光学组件所引起成像像差一起优化，并且每个初级带电粒子子射束的多个图像子场域中扫描所引起的失真进一步减少。由于更多偏转电极和校正电极的附加自由度，偏转系统的制造公差或漂移可通过调整施加到多个偏转电极和多个校正电极之多个电压来补偿。根据第一具体实施例的已修改偏转系统可将残余扫描所引起的失真减少例如至少15％、至少20％或甚至30％。相较于使用例如约2nm的常规偏转系统之未校正扫描失真，利用第一具体实施例实现例如低于1.5nm的残余扫描失真。如此可实现进一步改进，但会增加对于对准误差、噪声和漂移的灵敏度。在第二具体实施例中描述成像性能的附加改进。从而扫描失真降低至少80％，实现小于0.3nm的残余扫描所引起的失真。通过上述具体实施例的任何构件，自聚合多射束光栅扫描仪和其他光学组件(诸如物镜)的扫描所引起的像差得到补偿，并且因扫描所引起的像差有效地降至最低。通过结合第八具体实施例所述的具体实施例，残余扫描失真降低至少90％，例如95％，实现残余扫描失真例如低于0.2nm，较佳低于0.1nm或甚至更低。
利用本发明的多个具体实施例，与多个初级子射束的聚合光栅扫描平行并同步补偿单独初级子射束的扫描所引起的像差。单独初级子射束的扫描所引起的像差通过扫描校正器进行补偿，该扫描校正器包括第一扫描校正器，其中提供多个单独电压差或其中产生多个单独电压差。用于校正或补偿扫描所引起的像差的多个单独电压差，系根据聚合多射束光栅扫描仪为聚合光栅扫描而产生之电压差VSp(t)和VSq(t)所产生。本发明实施例提供一种用于将扫描所引起的像差降至最低，尤其是多射束带电粒子显微镜的扫描所引起的失真之解决方案。传统多射束带电粒子显微镜的成像性能因扫描失真[dp,dq]而恶化，例如，扫描所引起的失真在晶片表面的图像块数字图像之上产生重叠误差和像素间距或像素尺寸之变化。对于具有大量J子射束的系统，扫描所引起的失真会增加，并且可达到2nm至5nm或更高值。除了扫描失真外，其他扫描所引起成像像差，如扫描像散或扫描散焦，会降低成像性能。本发明实施例的一态样是，所需扫描校正系通过降低与扫描所引起的像差相对应的巨大数据速率来实现，并且可用高速补偿扫描像差。扫描所引起的像差的校正或补偿系通过在每个图像子场域的预定扫描所引起的像差向量组中扩展扫描诱发像差，确定多个图像子场域中的每一者的正常化扫描所引起的像差向量之多个振幅来实现，从每个图像子场域的振幅中导出多个静电校正或补偿控制信号，并且获得静电补偿或校正组件的控制电压差，该控制电压差与每个图像子场域中的第一和第二扫描方向(p,q)上的共享扫描电压差VSp(t)、VSq(t)成比例，由此比例性系通过静态校正或补偿控制信号控制的静电压转换阵列来实现。例如，多个J图像子场域中的多个J线性扫描失真，通过使用聚合多射束光栅扫描仪扫描多个J初级带电粒子子射束而平行扫描，至少通过用于每一子射束，由至少静电补偿或校正组件产生的静电校正场进行补偿，从而所述J子射束中的每一者的至少静电补偿或校正组件之每一校正电压差由静电压转换阵列提供。静电压转换阵列例如实现为一可编程电阻阵列，包括多个可编程电阻序列，具有与共享扫描电压差VSp(t)和VSq(t)成比例的两个高动态驱动信号，用于多个J初级带电粒子子射束使用聚合多射束光栅扫描仪在第一和第二方向(p,q)之平行扫描。
进一步细节说明于具体实施例的示例内。进一步的具体实施例包括前述的多个示例和具体实施例之组合或变化。
附图说明
以下将参考附图公开了更多细节。其示出：
图1为根据一具体实施例的多射束带电粒子显微镜系统的图式。
图2为包括第一和第二图像块的第一检查部位及第二检查部位的坐标的图式。
图3为多个初级带电粒子子射束(3)的静态失真偏移图式。
图4为扫描偏转器处的扫描偏转图式，(a)用于轴向子射束和(b)具有传播角β的离轴子射束的扫描所引起的失真。
图5为具有传播角β的离轴子射束的扫描所引起远心像差图式。
图6为在具有图像子场域坐标(p,q)的图像子场域之上扫描期间单个子射束的典型扫描所引起的失真的图式；a)扫描失真向量dp、dq；b)扫描失真振幅。
图7为具有图像子场域中心坐标xij,yij的多个初级带电粒子子射束的每一图像子场域之最大扫描失真向量图式。
图8为用于在多个初级带电粒子子射束的相交体积内部，产生非均匀静电偏转场的聚合多射束光栅扫描仪之偏转电极和校正电极的两个示例图式。
图9为扫描偏转之依赖于扫描角α的电压差；a)用于单个偏转电极；b)用于由两独立电极所配置为的偏转电极。
图10为用于在多个初级带电粒子子射束的相交体积内部，产生非均匀静电偏转场，布置在传播方向的聚合多射束光栅扫描仪之偏转电极和校正电极的图式。
图11为用于在多个初级带电粒子子射束的相交体积内部，产生非均匀静电偏转场的不同长度偏转电极的图式。
图12为布置在多射束扫描失真补偿器阵列或远心像差扫描补偿器阵列的多个孔径处之多个偏转元件图式。
图13系以扫描失真补偿器阵列为例的扫描阵列控制单元的图式。
图14系以静电压转换单元为例的可编程电阻阵列的图式。
图15系以扫描电压差为例的驱动信号之示例。
图16为具有减少扫描所引起的像差的多射束带电粒子显微镜操作的方法图式。
图17a-h为四个线性失真向量SDV(i)的图像块坐标(x,y)之上典型场相关性及其在具有子场域坐标(p,q)的图像子场域中之特征的图式。
图18为包括用于调整的附加第一和第二静态多射束偏转系统的多射束带电粒子显微镜的图式。
图19为对于具有未对准系统的扫描所引起的失真像差对图像块坐标(x,y)的典型场相关性。
图20为根据本发明的第八具体实施例的多射束带电粒子显微镜。
图21为具有相对于光学轴的倾斜角的扫描校正电极示例，用于在多个初级带电粒子子射束的相交体积内产生非均匀静电偏转场。
具体实施方式
在以下所述的示例性具体实施例中，在功能和结构上相似的部件尽可能用同样或相同的参考编号表示。
图1的示意图示意说明根据本发明的一些具体实施例的多射束带电粒子显微镜系统1之基本特征和功能。要注意的是，图中所使用的符号并不代表所例示部件的实体组态，而是已经过选择来象征其各自功能。所示系统类型为多射束扫描电子显微镜(MSEM或Multi-SEM)，该系统使用多个初级电子子射束3在物体7的表面上，诸如具有顶表面25位于物镜102的物平面101中的晶片，产生多个初级带电粒子束斑点5。为简单起见，仅显示五个初级带电粒子子射束3和五个初级带电粒子束斑点5。可使用电子或其他类型的初级带电粒子(例如离子，特别是氦离子)，以实现多子射束带电粒子显微镜系统1的特性和功能。
显微镜系统1包括一物体照射单元100和一检测单元200、以及一用于将次级带电粒子束路径11与初级带电粒子束路径13分离的分束器单元400。物体照射单元100包括用于产生多个初级带电粒子子射束3并适应于将多个初级带电粒子子射束3聚焦在物平面101中的带电粒子多射束发生器300，其中晶片7的表面25由样品台500定位。
初级射束发生器300在中间图像表面321内产生多个初级带电粒子子射束斑点311，该表面通常是球面弯曲表面，以补偿物体照射单元100的场曲。初级子射束发生器300包括初级带电粒子(例如电子)的来源301。初级带电粒子源301发射一发散的初级带电粒子束309，其由至少准直透镜303准直以形成准直束。准直透镜303通常由一或多个静电或磁性透镜组成，或者由静电和磁性透镜组合而成。准直的初级带电粒子束入射在初级多射束形成单元305上。多射束形成单元305基本上包括由初级带电粒子束309照射的第一多孔板306.1。第一多孔板306.1包括于光栅组态下的多个孔，用于产生多个初级带电粒子子射束3，这些子射束通过准直的初级带电粒子束309透射过多个孔而产生。多子射束形成单元305包括至少另外的多孔板306.2和306.3，其相对于电子束309中电子的运动方向位于第一多孔板306.1的下游。例如，第二多孔板306.2具有微透镜阵列的功能，并且较佳设定为已界定电位，从而调节中间图像表面321内的多个初级子射束3之聚焦位置。第三主动多孔板配置306.3(未显示)包括用于多个孔中的每一者的单独静电元件，以分别影响多个子射束中的每一者。主动多孔板配置306.3由具有静电元件的一或多个多孔板组成，诸如用于微透镜的圆形电极、多极电极或一系列多极电极以形成静态偏转器阵列、微透镜阵列或像差补偿器(Stigmator)阵列。多子射束形成单元305由相邻的第一静电场透镜307构成，并且与第二场透镜308和第二多孔板306.2一起，将多个初级带电粒子子射束3聚焦在中间像平面321内或附近。在多子射束形成单元305的下游，可配置根据本发明的第二具体实施例的扫描失真补偿器阵列601。以下更详细描述扫描失真补偿器阵列601。
在中间像平面321内或附近，静态光束转向(beam steering)多孔板390配置具有静电元件(例如，偏转器)的多个孔，以分别操纵多个带电粒子子射束3中的每一者。光束转向多孔板390的孔径配置为具有更大直径，以允许多个初级带电粒子子射束3通过，即使在初级带电粒子子射束3的焦点偏离中间像平面或其设计位置的情况下也是如此。在中间像平面附近，已配置根据本发明的第三具体实施例之用于补偿扫描所引起远心误差的扫描补偿器阵列602。下面更详细描述用于补偿扫描所引起远心误差的扫描补偿器阵列602。在一示例中，光束转向多孔板390和扫描补偿器阵列602也可形成为单个多孔组件。
穿过中间像平面321的初级带电粒子子射束3之多个焦点在像平面101中由场透镜组103和物镜102成像，在像平面中定位有物体7的探讨表面25。物体照射系统100进一步包括在第一光束交叉点108附近的一聚合多射束光栅扫描仪110，如此多个带电粒子子射束3可沿着与光束传播方向或物镜102的光学轴105垂直之方向偏转。在图1的示例中，光学轴105与z方向平行。根据本发明的第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110针对以不同传播角β通过聚合多射束光栅扫描仪110的多个初级带电粒子之最低扫描所引起的失真进行优化。以下所述根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110之细节。物镜102和聚合多射束光栅扫描仪110置中于与晶片表面25垂直的多子射束带电粒子显微镜系统1之光学轴105上。然后用聚合多射束光栅扫描仪110光栅扫描布置在像平面101中的晶片表面25。由此在晶片表面101上同步扫描形成光栅组态配置的多个束斑5之多个初级带电粒子子射束3。在一示例中，多个初级带电粒子子射束3的焦点5之光栅组态为约一百个或多个初级带电粒子子射束3的六边形光栅。初级射束斑5具有约6μm至15μm的距离，且直径小于5nm，例如3nm、2nm或甚至更小。在一示例中，束斑尺寸约为2nm，且两相邻束斑之间的距离为8μm。在所述多个初级射束斑5中的每一者的每一扫描位置处，分别产生多个次级电子，以相同于初级射束斑5的光栅组态形成多个次级电子子射束9。在每个束斑5处产生的次级带电粒子之强度取决于撞击的初级带电粒子子射束3之强度、照亮相对斑以及束斑5下物体7的材料组成和形貌。次级带电粒子子射束9在样品带电单元503所产生的静电场作用下加速，并由物镜102收集，由分束器400导向检测单元200。检测单元200将次级电子子射束9成像到图像传感器207上，以在其中形成多个次级带电粒子像斑15。该检测器包括多个检测器像素或单独检测器。对于多个次级带电粒子束斑15中的每一者分别检测强度，并以高通量对大图像块以高分辨率检测晶片表面25的材料成分。例如，对于具有8μm间距的10×10子射束光栅，利用聚合多射束光栅扫描仪110的一次图像扫描，图像分辨率为例如2nm或以下，产生大约88μm×88μm的图像块。例如，以一半的束斑尺寸对图像块进行采样，因此对于每个子射束，每个图像行的像素数为8000像素，从而呈现出由100个子射束所产生的图像块之数字数据集包括64亿像素。控制单元800收集图像数据，在德国专利申请案102019000470.1和美国专利文献US 9.536.702中公开的使用例如平行处理的图像数据收集和处理之细节，其在此并入本文供参考。
多个次级电子子射束9通过第一聚合多射束光栅扫描仪110，并由第一聚合多射束光栅扫描仪110偏转并由分束器单元400引导，以跟随检测单元200的次级粒子束路径11。多个次级电子子射束9与初级带电粒子子射束3在相反方向上行进，并且分束器单元400配置为通常藉助于磁场或电磁场的组合，将次级粒子束路径11与一级粒子束路径13分开。选择上，附加磁修正组件420存在于初级粒子束路径或次级粒子束路径中。投射系统205进一步包括至少第二聚合光栅扫描仪222，其连接到投射系统控制单元820。控制单元800配置为补偿多个次级电子子射束9的多个焦点15之位置上残余差(residual difference)，使得多个次级电子焦点15的位置在图像传感器207上保持恒定。
检测单元200的投射系统205包括多个次级电子子射束9的附加静电或磁性透镜208、209、210及第二交叉点(cross over)212，孔径214位于其中。在一示例中，孔径214进一步包括一检测器(未显示)，其连接至投射控制控制单元820。投射系统控制单元820进一步连接到至少静电透镜206和第三偏转单元218。投射系统205进一步包括至少第一多孔修正器220，其具有用于分别影响多个次级电子子射束9中的每一者的孔径和电极、以及一选择性进一步主动组件216，例如连接至控制单元800的多极组件。
图像传感器207由感测区域的阵列构成，而感测分区图案兼容于由投射透镜205聚焦到图像传感器207上的次级电子子射束9之光栅配置。这使得能够检测与入射在图像传感器207上的其他次级电子子射束无关的每个单独的次级电子子射束。建立多个电信号并将其转换为数字图像数据，并由控制单元800进行处理。在图像扫描期间，控制单元800配置为触发图像传感器207，以预定时间间隔检测来自多个次级电子子射束9的多个及时解析强度信号，并且图像块的数字图像累积并从多个初级带电粒子子射束3的所有扫描位置拼接在一起。
图1所示的图像传感器207可为电子灵敏度检测器阵列，例如CMOS或CCD传感器。这种电子灵敏度检测器阵列可包括电子到光子转换单元，诸如闪烁体组件或闪烁体组件的阵列。在一示例中，图像传感器207可配置为布置在多个次级电子粒子像斑15的焦平面中之电子到光子转换单元或闪烁体板。在此示例中，图像传感器207可进一步包括一中继光学系统，用于在诸如多个光电倍增管或雪崩光电二极管(未显示)之类专用光子检测组件上的次级带电粒子像斑15处，将由电子至光子转换单元产生的光子成像并引导。在专利文献US 9,536,702中揭露上面已引用的此图像传感器。在一示例中，中继光学系统进一步包括一用于将光分离并引导至第一慢光检测器和第二快速光检测器的分束器。第二快速光检测器例如由诸如雪崩光电二极管的光电二极管阵列构成，该检测器的速度足够快来根据多个初级带电粒子子射束3的扫描速度，以解析多个次级电子子射束9的图像信号。第一慢光检测器较佳为CMOS或CCD传感器，其提供高分辨率传感器数据信号，以监视焦点15或多个次级电子子射束9并控制多射束带电粒子显微镜的操作。
在一示例中，初级带电粒子源以电子源301的形式实现，该电子源具有发射器尖端和提取电极。当使用除电子之外的初级带电粒子时，例如氦离子，初级带电粒子源301的配置可与所示的不同。初级带电粒子源301和主动多孔板配置306.1……306.3及束转向多孔板390由连接到控制单元800的初级子射束控制模块830所控制。
在通过扫描多个初级带电粒子子射束3来提取图像块期间，较佳不移动平台500，并且在提取图像块之后，将平台500移动至下一要提取的图像块处。在替代具体实施方式中，平台500在第二方向上连续移动，同时通过利用聚合多射束光栅扫描仪110在第一方向上扫描多个初级带电粒子子射束3，以提取图像。平台移动和平台位置由业界已知的传感器监测和控制，诸如雷射干涉仪、光栅干涉仪、共聚焦微透镜阵列或类似仪器。
图2对于通过获取图像块来检查晶片的方法有更详细说明。将晶片以其晶片表面25置放在多个初级带电粒子子射束3的聚焦平面中，并以第一图像块17.1的中心21.1置放。图像块17.1...k的预定位置对应于晶片上用于半导体特征检查的检查部位。该应用不限于晶片表面25，而是例如也适用在用于半导体制造的微影光罩。因此，术语「晶片」不应限于半导体晶片，而是包括用于半导体制造或在半导体制造期间制造的一般物体。
从标准文件格式的检查档案中，载入第一检查部位33和第二检查部位35的预定位置。预定的第一检查部位33分成多个图像块，例如第一图像块17.1和第二图像块17.2，且第一图像块17.1的第一中心位置21.1在多射束带电粒子显微镜1的光学轴105下方对准，用于该检查任务的第一图像提取步骤。选择第一图像块21.1的第一中心当成用于获取第一图像块17.1的第一局部晶片坐标系统原点。对准晶片7以注册晶片表面25并产生晶片坐目标局部坐标系统之方法在本领域中是众所周知的。
多个初级子射束3以规则的光栅组态分布在每一图像块17.1...k中，并且通过光栅扫描机构进行扫描，以产生图像块的数字图像。在此示例中，多个初级带电粒子子射束3以矩形光栅组态配置，在具有N个束斑的第一行中具有N个初级射束斑5.11、5.12至5.1N，而第M行具有束斑5.11至束斑5.MN。为了简单起见，仅示出了数量为M＝5乘上N＝5的束斑，但是束斑数量J＝M乘N可更大，例如J＝61个子射束，或者大约100个子射束或更多，并且多个束斑5.11至5.MN可具有不同光栅组态，例如六边形或圆形光栅。
每个初级带电粒子子射束扫描于晶片表面25上，如具有束斑5.11和5.MN并且扫描路径27.11和扫描路径27.MN的初级带电粒子子射束示例所示。例如，沿着扫描路径27.11...27.MN来回移动来执行多个初级带电粒子中的每一者的扫描，并且多射束扫描偏转器系统110使每个初级带电粒子子射束的每个焦点5.11...5.MN从图像子场域线的起始位置开始沿着x方向共同移动，该图像子场域线在该示例中为例如图像子场域31.MN的最左侧图像点。然后，通过将初级带电粒子子射束3聚合扫描到正确位置，以聚合扫描每个焦点5.11...5.MN，然后聚合多射束光栅扫描仪110将多个带电粒子子射束中的每一者平行移动到每一单独子场域31.11...31.MN中下一线的线起始位置。返回到下一条扫描线的线起始位置之移动称为返驰(flyback)。多个初级带电粒子子射束3在平行扫描路径27.11至27.MN中遵随，从而同时获得各个子场域31.11至31.MN的多个扫描图像。对于图像提取，如前述，在焦点5.11至5.MN处发射多个次级电子，并且产生多个次级电子子射束9。多个次级电子子射束9由物镜102收集，通过第一聚合多射束光栅扫描仪110，并受引导至检测单元200，并由图像传感器207检测。多个次级电子子射束9中的每一者的顺序数据串流与多个2D数据集内扫描路径27.11…27.MN同步变换，从而形成每一子场域的数字图像数据。最后，通过图像拼接单元将多个图像子场域的多个数字图像拼接在一起，以形成第一图像块17.1的数字图像。每个图像子场域配置为与相邻图像子场域具有小的重叠区域，如子场域31.mn和子场域31.m(n+1)的重叠区域39所示。
接下来，说明晶片检查任务的要求或规格。对于高通量晶片检查，每个图像块17.1...k的图像提取时间(包括图像后置处理所需的时间)必须要快。另一方面，必须保持严格的图像质量规格，例如图像分辨率、图像精度和可重复性。例如，图像分辨率的要求通常为2nm或以下，并且具有很高的可重复性。图像精度也称为图像传真度，例如，部件的边缘位置，通常部件的绝对位置精度将以高绝对精度来决定。通常，对位置精度的要求约为分辨率要求的50％甚至更低。例如，测量任务需要半导体特征件尺寸的绝对精度，其精度低于1nm，低于0.3nm甚至是0.1nm。因此，多个初级带电粒子子射束3的每个焦点5之横向位置精度必须小于1nm，例如小于0.3nm或甚至小于0.1nm。在高图像可重复性下，应当理解，在相同区域的重复图像提取下，产生第一和第二重复的数字图像，并且第一和第二重复数字图像之间的差低于预定临界。例如，第一和第二重复数字图像之间的图像失真差异必须低于1nm，例如0.3nm，或甚至较佳低于0.1nm，并且图像对比度差异必须低于10％。如此，即使通过重复成像操作也可获得相似的图像结果。这对于例如图像提取和不同晶片晶粒中类似半导体结构的比较，或对于将获得的图像与从CAD数据或数据库或参考图像的图像仿真所获得的代表性图像进行比较而言非常重要。
晶片检查任务的要求或规格之一是通量。每提取时间的测量面积由停留时间、分辨率和子射束数决定。停留时间的典型示例在20ns至80ns之间。因此，快速图像传感器207处的像素速率在12Mhz和50MHz之间的范围内，并且每分钟可获得大约15至20个图像块或帧。对于100个子射束，像素尺寸为0.5nm的高分辨率模式下，通量的典型示例约为0.045sqmm/min(平方毫米每分钟)，并且子射束的数量较大，例如10000个子射束和25ns的停留时间，则通量可能超过7sqmm/min。但是，在现有技术的系统中，对数字图像处理的要求极大地限制了通量，例如，现有技术扫描失真的数字补偿非常耗时，因此并不希望。在本发明的具体实施例中，降低图像后置处理的要求，并且提高具有高精度测量任务的通量。本发明的多个具体实施例实现晶片检查任务的高通量，同时将图像性能规格良好维持在前述要求内。
带电粒子显微镜1的成像性能受限于物体照射单元100的静电或磁性元件之设计，以及高阶像差和例如初级多子射束形成单元305的制造公差。成像性能受到像差的限制，例如多个带电粒子子射束的失真、聚焦像差、远心度和像散。图3以示例例示出像平面101中的多个初级带电粒子子射束3之典型静态失真像差。多个初级带电粒子子射束3在像平面中聚焦，以形成光栅组态中的多个初级带电粒子束斑5(列出三个)，在此示例中为六边形光栅。在理想系统中，在聚合多射束光栅扫描仪110关闭的情况下，每个束斑5形成于相对图像子场域31.mn的中心位置29.mn(见图2)处(索引m用于行号并且n为栏号)。然而，在实际系统中，束斑5形成在略微偏离的位置，这些位置偏离理想光栅上的理想位置，如图3中的静态失真向量所示。对于主束斑141的例示示例，与六边形光栅上理想位置的偏差由失真向量143描述。失真向量给定与理想位置的横向差异[dx,dy]，失真向量的最大绝对值可在数nm的范围内，例如1nm以上、2nm甚至5nm以上。通常，真实系统的静态失真向量由静态偏转元件阵列测量和补偿，例如任何主动多孔板配置306.2。此外，如2020年5月28日所申请的第102020206739.2号德国专利申请案中所述，考虑并补偿静态失真的漂移或动态变化，该申请通过引用并入本文中。像差的控制和补偿系通过监控或检测系统以及能够在图像扫描期间例如多次驱动补偿器的控制回路来实现，从而补偿多射束带电粒子显微镜1的像差。
然而，带电粒子显微镜的成像性能不仅受物体照射单元100的静电或磁性元件的设计像差和漂移像差之限制，而且特别受第一聚合多射束光栅扫描仪110的限制。已经对单束显微镜的偏转扫描系统及其特性进行深入研究。然而，对于多射束显微镜，用于扫描偏转多个带电粒子子射束的常规偏转扫描系统表现出在先前技术中未公开的固有特性。图4中通过偏转扫描仪的光束路径更详细说明固有特性。
图4a例示单个初级带电粒子束通过先前技术具有偏转电极153.1和153.2以及电压源的扫描偏转器110之光束路径。为了简单起见，仅例示用于在第一方向上进行光栅扫描偏转的偏转扫描仪电极。在使用期间，施加扫描偏转电压差VSp(t)，并且用电极153.1和153.2之间的等电位线155形成静电场。对应于具有与光学轴105重合的图像块中心29.c的图像块31.c的轴向带电粒子子射束150a通过静电场偏转，并沿真实光束路径151f穿过偏转器电极153.1与153.2之间的相交体积189。光束轨迹可通过第一阶光束路径150a和150f在枢轴点159处具有单个虚拟偏转来近似。沿着路径150z行进的带电粒子子射束通过物镜102聚焦在物平面101中，如图4a的下部所示。在相对于子场域31.c的中心点29.c之相对坐标(p,q)中给出子场域坐标。
对于到坐标pf处的最大子场域点之最大偏转，施加最大电压差VSpmax，并且对于入射子射束150a到距离pz处的子场域点之偏转，施加相对的电压VSp，并且入射子射束150a在光束路径150z的方向上通过偏转角偏转。通过确定偏转角和偏转器电压差VSp的函数相关性，以补偿偏转器的非线性。通过函数相关性VSp(sin(α))的校准，实现用于单个初级带电粒子子射束的近乎理想扫描仪，具有用于单个带电粒子子射束的偏转扫描之单个共享枢轴点159。注意，像平面中束斑位置的横向位移(p,q)与物镜102的焦距f乘上sin(α)成正比。例如区域场点，pz＝f sin(αz)。对于小角度α，函数sin(α)通常近似于α。如以下将更详细描述，尽管可将单束显微镜的扫描所引起的失真最小化，但是其他扫描所引起的像差，例如像散、散焦、发尾像差或球面像差会随场大小增加而降低带电粒子显微镜的分辨率。此外，随着场大小的增加，与虚拟枢轴点159的偏差变得越来越显著。
在多射束系统中，根据函数相关性VSp(sin(α))，使用相同偏转扫描气和相同电压差，平行扫描多个带电粒子子射束。在图4b中，多个初级带电粒子子射束的交叉点108与轴向初级子射束150a的虚拟枢轴点159重合，并且每个带电粒子子射束以不同的角度通过静电场。例示入射角为β的带电粒子子射束157a，对应的子场域31.o具有图像子场域29.o的中心。该角度β与中心坐标29.o到光学轴105的距离X由sin(β)＝X/f相关，物镜102的焦距为f。随着偏转扫描仪110关闭(VSp(t)＝0V)，子射束穿过路径157a并且通过物镜102聚焦到子场域31.o的中心点29.o。然而，如果施加电压差，尽管偏转扫描仪对于如图4a所示的轴向子射束近似理想，但对于入射角β下的场子射束来说并不理想。由于偏转场的厚度有限，对于不同入射角β的每个入射子射束，通过静电场的路径长度不同，并且实际束路径157z和157f偏离第一阶理想光束路径163z和163f。这针对坐标为pz和pf的两个子场域点之光束路径，以及实际光束路径157z和157f进行说明。实际光束路径157z和157f的角度偏离理想光束路径163z和163f的角度，并且每个光束在不同的虚拟枢轴点161z和161f处虚拟偏转，偏离光束交叉点108。例如，如果施加电压VSp(sin(α0))，则初级带电粒子子射束157a偏转角度而不是角度α0，并且沿着具有虚拟偏转点161z的光束路径157z。因此，带电粒子束斑因局部失真向量dpz而失真。
偏转角的偏离随着入射角增加而增加，并且由聚合多射束光栅扫描仪110产生的扫描所引起的失真也随之增加。在本发明的第一具体实施例中，通过聚合多射束光栅扫描仪110的修改设计和操作来减少扫描所引起的失真。在本发明的第二具体实施例中，提供第一多射束扫描校正系统601，进一步减少残留扫描所引起的失真。
偏转角的差异会产生扫描所引起的失真，虚拟枢轴点的位置差异是扫描所引起远心像差的原因。图5简单例示扫描聚合多射束光栅扫描仪110前面的系统171，多个初级带电粒子从该系统入射到第一聚合多射束光栅扫描仪110上。多个带电粒子子射束由包括轴向带电粒子子射束3.0和离轴子射束3.1的两个子射束示出，其通过光栅扫描仪110的相交体积189并由物镜102聚焦以形成多个焦点，由晶片7的表面25上之焦点5.0和5.1示出。当光栅扫描仪110处于关闭状态并且没有电压差VSp施加到电极153时，束斑5.0和5.1位于各个图像子场域的中心点29.0和29.1处。如果已施加电压差VSp(sin(α0))，则子射束3.0遵循理想路径150并且偏转至带状场点Z0。在图5的线性表示中，子射束3.0看起来在对应于图4a的虚拟枢轴点159之光束交叉点108处偏转。因此，子射束3.0以与中心位置29.0相同的入射角照射晶片表面25。离轴子射束3.1已偏转到相对图像子场域的相对带状场点Z1。离轴子射束3.1似乎在虚拟偏转点161处沿着代表性光束路径157偏转，偏离光束交叉点108。因此，子射束3.1在扫描位置针对带状(zonal)场点Z1的远心角偏离中心场29.1处的远心角，除了对应于前述失真之外，还对应于子射束3.1的扫描所引起远心像差。在本发明的第三具体实施例中，第二多射束扫描校正系统602减少扫描所引起远心像差。
多个带电粒子子射束3中的每一者的扫描位置处焦点位置之偏差由每个图像子场域31.11至31.MN的扫描失真向量场来描述。图6例示图像子场域31.15(见图7)示例中的扫描失真。在本文中，使用相对于每个图像子场域31.mn各自中心的图像子场域坐标(p,q)，而扫描失真系由向量[dp,dq]描述为每个单独图像子场域31.mn的图像子场域坐标(p,q)之函数。每个图像子场域的中心位置(p,q)＝(0,0)，以相对于光学轴105的(x,y)坐标描述。每个图像中心坐标可以(x,y)坐标函数的静态偏移(dx,dy)从预定的理想光栅组态失真，如图3所示。静态失真通常由静态多孔板306.2补偿，并且不在扫描失真[dp,dq]中考虑。由于每个图像子场域31.11…31.MN中扫描失真不同，所以扫描失真一般用四维扫描失真向量[dp,dq]＝[dp,dq](p,q；xij,yij)来描述，具有局部图像子场域坐标(p,q)和图像子场域的离散中心坐标(xij,yij)。
图6显示图像子场域31.15上的扫描失真向量[dp,dq]。在此示例中，最大扫描失真位于最大图像子场域坐标p＝q＝6μm，具有扫描失真向量[dp,dq]＝[2.7nm,-1.6nm]。该图像子场域中最大扫描失真向量的长度为3.5nm。图像子场域中典型的最大扫描失真像差在1nm至4nm的范围内，但甚至可能超过5nm。
图7例示在完美对准常规多射束带电粒子显微镜示例中每个图像子场域31.11至31.MN的最大扫描失真，其中具有六边形光栅组态中的多个J＝61初级带电粒子子射束。每个图像子场域的最大扫描失真由圆圈面积表示。多射束带电粒子显微镜光学轴上图像子场域31.55的最大扫描失真很小或几乎为零。最大扫描失真随图像子场域至光学轴的距离增加而增加，并且在图像子场域31.15或31.91处达到所有最大扫描失真的最大值，并且到光学轴的距离最大，因此相对于光学轴105在束交叉点108处具有最大传播角β。圆圈的面积代表每个子场域的最大扫描失真，圆圈的直径随着图像子场域中心到光学轴的距离呈线性增加，如线197所示。在一示例中，扫描失真具有主要部分，其与子场域坐标(p,q)呈线性相关性，并且与图像子场域中心位置(x,y)呈次级相关性(quadratic dependency)。
在图7的示例中，聚合多射束光栅扫描仪110配置为用于减少中心子场域31.55的轴向子射束处扫描所引起的失真，以及与对应至具有大入射角至相交体积的初级子射束之子场域的最大扫描所引起的失真。在本发明的示例中，聚合多射束光栅扫描仪110的扫描偏转电压VSp(t)和VSq(t)经过设置，以轴向子射束的扫描所引起的失真为代价来最小化最大扫描所引起的失真，使得中心子场域31.55的轴向子射束发生一些扫描所引起的失真，但最大扫描所引起的失真从例如5nm减小到3nm以下。
在本发明的第一具体实施例中，含有多射束带电粒子显微镜1的扫描失真的扫描成像像差通过聚合多射束光栅扫描仪110的改进设计而降低。根据第一具体实施例的已改进聚合多射束光栅扫描仪110通过产生横向优化静电偏转场将扫描失真降至最低，使得在操作期间，以不同角度β入射和传播通过静电场的初级子射束通过已校正偏转角α偏转，并且约略在对应于多个初级带电粒子子射束3的束交叉点之共享虚拟枢轴点处经过偏转。改进的聚合多射束光栅扫描仪110包括一组具有优化偏转电极物理设计的偏转电极，以及一组用于在多个初级带电粒子子射束扫描偏转期间动态调整静电偏转场的校正电极。在一示例中，该组校正电极包括布置在两个偏转电极之间的校正电极。在一示例中，一组校正电极包括在初级带电粒子子射束的传播方向上，布置在至少偏转电极的上游或下游之至少校正电极。在第一具体实施例中，含有多射束带电粒子显微镜的扫描失真在内的扫描成像像差通过优化多射束偏转扫描仪设计而减少，其中已对偏转系统110的像差和带电粒子显微镜(例如物镜102)的附加扫描像差进行补偿。
图8a显示第一具体实施例的第一示例。一组扫描偏转电极包括用于在第一方向上扫描偏转多个初级带电粒子子射束的第一偏转电极181.1和181.2、以及用于在第二方向上扫描偏转多个初级带电粒子子射束的第二偏转电极183.1和183.2。例如由E.R.韦德利奇(E.R.Weidlich)在Microelectronic Engineering Vol.11,p.347-350(1990)内所发表「Design of a non-equisectored 20-electrode Deflector for E-beam LithographyUsing a Field Emission Electron Beam」，系针对单电子束系统描述了为产生均匀偏转场而最佳的一组偏转电极之设计，其在此并入本文供参考。多个初级带电粒子子射束以六边形光栅组态配置，并且每个子射束通过与六边形光栅中位置相对应的聚合多射束光栅扫描仪110具有不同的传播角(βx,βy)。多个初级带电粒子子射束的相交体积189的轮廓因此近似为六边形形状。为了通过磁性物镜102补偿多个初级带电粒子子射束的旋转，该组偏转电极181和183以及相交体积189相对于全局x-y坐标系统旋转。图7中所例示的最大扫描失真区域由箭头191指示。已修改的偏转扫描仪设计包括偏离圆形形状(虚线)的一组偏转电极之组态。在一示例中，偏转电极配置成椭圆形，在箭头191所示的最大扫描失真区域方向上，偏转电极与相交体积189的距离更近。在一示例中，偏转电极具有不同的方位角延伸。相较用于在具有方位角扩展φ1的第一方向上偏转扫描之偏转电极181.1和181.2，用于在第二方向上偏转扫描的偏转电极183.1和183.2具有不同的方位角扩展φ3。
此外，包括电极185.1、185.2、185.3、185.4的一组校正电极185布置在相交体积189的外部，并且依序布置在该组偏转电极之间。在使用期间，多个校正电压差VC(i＝1…4、t)施加到校正电极，与偏转电极组的扫描电压差VSp(t)和VSq(t)同步。在使用期间，校正电极185产生可变的校正偏转场，该场新增至由该组偏转电极181和183产生的偏转场中。该组校正电极配置为在使用期间产生校正场，该校正场在扫描期间尤其作用于六边形光栅组态的转角中最大传播角之子射束。在扫描期间，校正电压差VC(i＝1…4,t)根据扫描失真而变化，如图6所示。从而减少图像扫描过程中的扫描失真。
图8b例示第一具体实施例的第二示例，其中已修改的聚合多射束光栅扫描仪110适用于光栅组态的对称性。在此示例中，多个初级带电粒子子射束以具有对应角度βx,βy的笛卡尔或矩形光栅组态排列，并且相交体积189的轮廓具有近似矩形的形式。如图8a中，图8b的偏转器系统110相对于全局坐标系统(x,y)旋转，以预补偿由布置在聚合多射束光栅扫描仪110下游的物镜102(见图1)之旋转。用于产生用于多个初级带电粒子子射束的扫描偏转之偏转场的该组偏转电极181和183配置成矩形，包括用于在第一方向偏转或光栅扫描的偏转电极181.11、181.12、181.21和181.22、以及用于在第二方向偏转或光栅扫描的偏转电极183.11、183.12、183.21和183.22。聚合多射束光栅扫描仪110进一步包括第一组校正电极185，其包括布置在最大传播角的子射束附近之第一校正电极185.1至185.4。第一组校正电极185配置为局部添加非均匀校正场，其特别作用于具有大角度并因此大扫描所引起的失真的初级带电粒子子射束。接下来，聚合多射束光栅扫描仪110进一步包括第二组校正电极187.1至187.8，其布置在每对偏转电极181或183与第一校正电极185之间。利用第二组校正电极，提供校正场产生的附加自由度，例如以控制由第一组校正电极产生的非均匀校正场覆盖范围。
在此示例中，用于在图像扫描期间产生偏转场的每一偏转电极配置为一对偏转电极，例如第一对偏转电极181.11和181.12及第二对偏转电极181.21和181.22，用于在第一方向扫描偏转。通过由一对两或多个电极配置偏转电极，提供进一步的自由度。例如，在使用偏转电极181.11至181.22在第一方向的图像扫描期间，可产生可变非均匀扫描偏转场，其在相交体积190的中心区域中是均匀的，但是对于通过区域189的大传播角的子束具有预定可变非均匀性。此外，在偏转电极183.11至183.22在第二方向的图像扫描期间，偏转电极181.11至181.22可在第一扫描方向的方向中产生预定可变非均匀扫描校正场，其与在第二方向的扫描偏转同步，并且例如可补偿具有较大传播角的子射束的图像旋转形式的扫描失真。此外，通过进一步的自由度，例如可补偿真正的聚合多射束光栅扫描仪110之制造公差。
图9例示根据图8b的已改进偏转扫描仪的态样，其中通过对聚合多射束光栅扫描仪110的偏转电极对电压差之改进选择，以优化偏转扫描仪性能。在一示例中，用于在第一方向偏转扫描的偏转电极181包括第一对偏转电极181.11和181.12以及第二对偏转电极181.21和181.22。在图9a中，例示作为偏转角VSp(sinα)的函数所需电压差，该偏转扫描器具有单个偏转电极。该曲线图说明施加到两单个偏转电极181.1和181.2以在第一方向进行偏转扫描所需之电压差175。如前述的非线性效应通过电压差175与线性线173之偏差来补偿。图9b内例示两对偏转电极的修正电压差。在使用期间，第一电压差177.1分别施加到符号相反的相对电极181.11和181.21，并且第二电压差177.2分别施加到符号相反的相对电极181.12和181.22。施加到该对电极的平均电压差与电压差175相同。轴向子射束和靠近光学轴的子射束透射图8b中之内部区域190。在此区域中，电压差177.1和177.2产生的静电场差几乎没有影响。剩余旋转可通过将可变偏移电压179.1和179.2(未按比例示出)施加到该对电极183.11至183.22以在第二方向扫描来补偿。因此，透射区域189的外部区域之子射束经历稍微不均匀的偏转场。因此，可减少扫描所引起的失真。
图10例示第一具体实施例的一其他示例。在此示例中，该组校正电极包括布置在多个初级带电粒子子射束3的传播方向上在偏转电极的上游或下游之电极。第一和第二偏转电极181.11、181.12与第一和第二偏转电极181.31、181.32相对并配置为用于在第一方向X'偏转扫描。由于多个初级带电粒子子射束的发散性，多个子射束透射相交体积189形成包括不同横向延伸的z区段189.1至189.3之束管。在一示例中，提供并设置一组第一校正电极195.1至195.4，以在多个初级带电粒子子射束的扫描偏转期间添加校正场。校正电极布置在初级带电粒子子射束的传播方向上，在图10中为z方向，位于偏转电极181的上游和下游。在这些z位置处，具有较大传播角的初级子射束，例如子射束3.1和3.2，到达光学轴105的距离较大，并且由校正电极产生的非均匀校正场之影响随子射束的传播角增加而增加。附加的第二组校正电极193.1至193.4提供附加的自由度，以优化相交体积189中的该已修改非均匀扫描偏转场。在图10中以剖面例示校正电极193或195，并且沿初级子射束的圆周成段配置，用于局部影响多个带电粒子子射束，类似于图8中所例示的校正电极。在使用期间，将可变校正电压差施加到校正电极，并且在偏转扫描期间，随时间变化的非均匀校正场同步添加至扫描偏转场。例如，在偏转场中，初级带电粒子子射束3.1向右偏转并沿路径3.1f传播，并透射由校正电极193.2和195.2产生的校正场，而循着路径3.2f的初级带电粒子子射束3.2更远离电极193.2和195.2，并且不会经历非均匀校正场。由此，可对不同图像子场域中不同局部扫描失真的变化进行校正。
图11例示已改进的偏转扫描系统110之另一态样。通过将偏转电极的长度或纵向延伸沿着z方向调整用于沿着第一方向扫描偏转的偏转电极181.1和181.2之长度Z1，以及用于沿着第二方向扫描偏转的偏转电极183.1和183.2之长度Z3，可减少四个角中增加的扫描失真，如图8a中的箭头191所示。
通过偏转电极的已修改设计，在聚合多射束光栅扫描仪110的相交体积189内提供预定的非均匀静电场。预定的非均匀静电场随时间变化，从而实现多个初级带电粒子子射束的偏转扫描，从而将扫描所引起的像差降至最低，例如随着与光学轴的角度增加而透射相交体积的子射束的扫描所引起的失真。在第一示例中，偏转电极配置为产生预定的非均匀静电扫描偏转场，其中随着增加角度β，增加初级子射束透射相交体积189的非均匀性。在第二示例中，提供附加校正电极用于在图像扫描期间产生随着扫描偏转角α的增加，初级子射束透射相交体积189的可变增加之非均匀性。在多射束带电粒子显微镜1的设计和仿真期间，对扫描电极的形状和位置以及校正电极的形状和位置进行优化。在一示例中，考虑光学系统的其他组件之附加像差。计算产生扫描偏转场和扫描校正场所需的理论电压差VS(t)和VC(t)，并将用于产生扫描校正电压差VC(t)的控制信号储存在多射束带电粒子显微镜1的控制单元800之内存内。在多射束带电粒子显微镜1的调整与校准期间，扫描偏转和校正场所需的电压差VS(t)和VC(t)已调整并校准，并且已校准电压差VS(t)和用于产生扫描校正电压差VC(t)的控制信号储存在多射束带电粒子显微镜1的控制单元800之内存内。在图像扫描期间，产生校准电压差VS(t)和VC(t)。以下所述产生与扫描电压差VS(t)同步的校正电压差VC(t)之示例。在一示例中，扫描偏转场的非均匀性系沿着第一或第二扫描方向，用抛物线形状或更高阶形状的校正场所产生。在一示例中，偏转场的非均匀性由校正场产生，其在光学轴上具有鞍点形状并且在第一和第二方向上显示出相反符号的抛物线或更高阶的不均匀性。
图21例示具有预定非均匀场分布的聚合光栅扫描仪110之另一示例。在此示例中，提供附加电极153.1a、153.1c和153.2a、153.2c，其与带电粒子显微镜的光学轴形成一角度。由此，在相交体积189的带电粒子子射束入口侧和出口侧，控制电场的倾斜角。利用与光学轴形成倾角的校正电极，可优化具有不同入射角的多个子射束的扫描偏转场效果，包括平行于光学轴的子射束3.0及具有与光学轴夹最大角度β2的子射束3.1。
根据本发明的第二具体实施例，多射束带电粒子显微镜1包括一多射束扫描校正系统，诸如一扫描失真补偿器阵列601，其配置为用于在图像扫描期间补偿残余扫描所引起的失真(参见图1)。利用初级带电粒子束路径中的扫描失真补偿器阵列601，每个单独的初级带电粒子子射束单独地受影响，并且通过每一初级子射射的扫描偏转，针对每个单独图像子场域，补偿由长行程聚合多射束光栅扫描仪110所引起的扫描失真几nm。扫描失真补偿器阵列601例示于图12至图15。短行程扫描失真补偿器阵列601配置为多孔阵列620，并包括以多个初级带电粒子子射束3的光栅组态配置的多个孔，在此示例中，其为六边形光栅组态。图12例示多孔阵列620的态样。其中三个孔用参考编号685.1至685.3表示。在多个孔中的每一者的圆周上，配置多个电极681.1～681.8，在此示例中，每个孔685的电极数量为八个，但是也可为其他数量，例如四或多个。电极681相对于彼此并且相对于多孔阵列620的载体电绝缘。每个电极通过导电线607电连接到一快速阵列扫描控制模块。
尽管静态多孔阵列620的设计原则上已知用于如图3所述的静态失真之静态补偿，但是使用习知方法不可能进行扫描校正或扫描所引起的像差的补偿。对于与扫描操作同步的扫描校正，每个子射束至少有两个高动态的扫描校正电压差，例如产生八个扫描校正电压差，并以全扫描速度进入真空来提供给J个初级子射束中的每一者。通过将与图像光栅扫描同步的一系列预定扫描电压差VCA(t)施加到所述电极681中的每一者，通过所述孔685之一者的每个初级带电粒子子射束经过扫描偏转，与通过长行程聚合多射束光栅扫描仪110的扫描偏转同步。因此，图像子场域中扫描失真通过对应于图像子场域的单独子射束在相反方向上之偏转，补偿例如高达3nm的残余扫描所引起的失真量。由于仅有关静电效应，透射相对孔685的带电粒子子射束可单独与长行程光栅扫描同步高速调整或改变。
更多细节例示于孔685.3的示例内。在此提供第一组电极687.1和687.2，用于在第一或p方向通过孔685.3的初级带电粒子子射束之偏转扫描。在此提供第二组电极688.1和688.2，用于在第二或q方向通过孔685.3的初级带电粒子子射束之偏转扫描。在此可提供另外电极，用于带电粒子子射束通过孔685.3的其他操纵，此等电极用于校正像散。
施加到第一组和第二组偏转电极的多个扫描校正电压差VCA(t)，与以约20MHz至50MHz的信号频率提供给聚合多射束光栅扫描仪110之光栅扫描电压差VSp(t)和VSq(t)同步提供。图13例示根据本发明的第二具体实施例的扫描失真补偿器阵列601之组态，其能够偏转扫描多个J＝M×N初级带电粒子子射束，其中带电粒子子射束的数量J大于10个子射束，较佳约J＝61个子射束或更多，例如J>100个子射束或甚至J>1000个子射束。考虑每个子射束至少有4个偏转电极，J子射束偏转扫描的驱动信号或电压差VCA(i＝1…4J,t)之数量至少为4J，4J信号或电压差VCA(i＝1…4J,t)每一者提供大约20MHz到50MHz甚至更高的信号频率，根据每个像素处大约25ns的驻留时间。因此，数据速率通常超过10Gbit/秒。图13和图14例示在施加到聚合扫描电压VSp(t)和VSq(t)的静电压转换阵列611和612之示例中实现这种高数据速率的一示例。扫描失真补偿器阵列601包括具有多个孔685的多孔板620，和如图12内所示的偏转电极，以及扫描阵列控制单元622。用于在第一方向偏转扫描的每个电极通过导电线607.1和第一多条导电线613连接至第一静电压转换阵列或单元611之输出。第一静电压转换阵列611由扫描阵列控制单元622的操作控制内存626提供之第一静态控制信号615所控制。用于多个初级带电粒子子射束中的每一者在第一方向平行扫描偏转的第一扫描偏转电压差VCAP(t)由扫描电压发生器(未示出)经由第一电源线609提供。第一扫描偏转电压差VCAP(t)与由聚合多射束扫描偏转器110产生用于偏转扫描的聚合扫描电压VSp(t)成比例。第一方向是子场域坐标p的方向，平行于图像平面中的x方向。扫描阵列控制单元622包括用于储存第一多个控制信号615的内存626，包括用于在第一方向扫描校正的每组偏转电极之静态控制信号，例如图12的电极687.1和687.2。第一静电压转换阵列611产生多个适当电压差VCAp(u＝1…2J,t)给该组u个偏转电极，用于在第一方向与第一扫描偏转电压差VCAP(t)同步的每个带电粒子子射束的扫描偏转。施加到用于在第一方向偏转的偏转电极，例如电极687.1和687.2的每个电压差与扫描偏转电压差VCAP(t)成比例，因此与聚合扫描电压差VSp(t)成比例。
第二组静态控制信号616提供给第二静电压转换阵列612，其经由导电线614和布线607.2与用于在第二方向偏转扫描的v个第二电极中的每一者连接，例如包括孔685.3的电极688.1和688.2，如图12所示。第二静电压转换阵列612为v个偏转电极中的每一者产生多个第二电压差VCAq(v＝1…2J,t)，用于通过从经由第二电源线610提供的第二扫描偏转电压差VCAq(t)减小子射束在第二方向(此处为子场域坐标q的方向，平行于图像平面中的y方向)的扫描偏转。施加到用于在第二方向偏转的每一偏转电极，例如电极688.1和688.2的每个电压差与扫描偏转电压差VCAq(t)成比例，因此与聚合扫描电压差VSq(t)成比例。
如图6所示，图像子场域中的扫描失真向量[dp,dq]通常在第一方向(此处为p坐标)和第二方向(此处为q坐标)上具有扫描失真向量分量。因此，在图13的示例中，第一和第二电压转换单元611、612通过信号线618连接，并且除前述之外，产生与第一扫描偏转电压差VCAp(t)成比例并用于在第二方向扫描偏转的多个电压差VCp(v,t)，并提供给多个电极来在第二方向扫描，对于VCAq(u,t)反之亦然。由此，第一方向dp(p,q)和第二方向dq(p,q)上的残余扫描失真向量分量与提供给聚合多射束光栅扫描仪110的聚合扫描信号VSp(t)和VSp(t)同步补偿。因为扫描失真振幅||dp；dq||小，例如低于3nm，或低于1.5nm，对多个带电粒子子射束中的每一者的扫描感应失真进行单独补偿所需之电压差非常低，例如低于100mV，低于10mV甚至更低。
静电压转换阵列或单元611或612的一示例由可编程电阻阵列赋予，其产生与可变输入电压成比例的多个输出电压。图14例示静电压转换阵列611的示例。在此示例中，静电压转换阵列611配置为可编程电阻阵列，用于将可变驱动电压VCAp(t)和VCAq(t)单独降低到多个电压差VCAp(u,t)和VCAp(v,t)，用于对多个带电粒子子射束中的每一者的扫描所引起的失真(dp,dq)进行单独补偿。静电压转换阵列611提供至少两电压差分量给u＝1…2J校正偏转电极中的每一者，包括一同步于驱动电压VCap(t)的第一电压差VCAp(u,t)及一同步于驱动电压VCAq(t)的第二电压差VCAq(u,t)。第一和第二驱动电压VCAp(u,t)和VCAq(u,t)由电压新增器641.u新增，并提供给相对的uth电极，例如电极687.1，用于补偿第一方向内单个初级子射束的扫描所引起的失真。对于j＝1…4J偏转电极中的每一者，具有增加阻抗的第一电阻序列633.j，例如具有1Ω、2Ω、4Ω、8Ω的一序列电阻系串联与并联每个电阻器，并配置一序列晶体管639.n。例如，对于偏转电极687.1，第一序列电阻633.11至633.14系与第一序列晶体管639.11至639.14并联配置，以降低在电源线609处提供的驱动电压VCAp(t)，由此电压降低量由提供给第一序列晶体管639.11至639.14之多个静态控制信号635.11至635.14控制。通过由提供给电阻639.13的闸极之控制信号635.13，将例如晶体管639.13从断开状态切换到导通状态，桥接相对的电阻633.13并且电压不被电阻633.13降低。如果晶体管639.11至639.14处于断开状态，则驱动电压，例如扫描偏转电压差VCap(t)，由相对的电阻633.11至633.14降低。如果所有晶体管切换到断开状态，则驱动电压差VCAp(t)减小到最小值并且实现相对子射束的最小偏转。如果所有晶体管切换到导通状态，则完全扫描偏转电压差VCAp(t)供应给相对电极，并实现相对子射束的最大偏转。由此，例如子射束大约高达5nm的扫描失真最大值得到补偿。4个电阻串联后，驱动电压差VCAp(t)可降低到最大与最小电压差之间的16个不同电压电平，从而将5nm左右的最大残余失真降低到0.3nm左右。
通过提供给晶体管639的序列之多个静态控制信号635用于切换晶体管并将晶体管保持在导通或断开状态，扫描偏转电压差VCAp(t)以预定方式针对多孔阵列620的多个电极中的每一者减小。提供给特定第u电极(例如图12的电极687.1)之输出电压VCAp(u,t)613.1包括与驱动电压VCAp(t)同步的第一校正电压分量VCAp(u,t)，其与第一扫描偏转电压差VSp(t)成比例，用于初级带电粒子子射束在第一或p方向的长行程光栅扫描。
在一示例中，第一方向(例如p方向)上的扫描校正取决于第二方向(例如q方向)上的扫描位置。因此，静电压转换阵列611进一步包括电压组合器641.1，其连接到可编程电阻阵列，该阵列包括由电源线610提供的第二扫描偏转电压差VCAq(t)驱动之电阻633.3。利用一组驱动信号637.11至637.14，产生与驱动电压VCAq(t)同步的第二校正电压分量VCAq(u,t)来与第二扫描偏转电压差VCAq(t)成比例，并加到第一校正电压分量与第二扫描偏转电压差VSq(t)成比例并同步，用于在第二或q方向的长行程光栅扫描。
在一示例中，第二方向(例如q方向)上的扫描校正取决于第一方向(例如p方向)上的扫描位置。因此，静电压转换阵列611包括其他可编程电阻阵列，该阵列由电源线609提供的第一扫描偏转电压差VCAp(t)驱动。使用一组驱动信号(未示出)，与第一扫描偏转电压差VSp(t)成比例地产生与驱动电压VCAp(t)同步的第二校正电压分量VCAp(v,t)，但用于补偿在第二或q方向的扫描失真向量分量dq(p,q)，与第一方向上的扫描位置成比例。
用于将扫描偏转电压差减小到预定电压差，以补偿扫描感应失真的电阻、晶体管和静态控制信号之数量L举例说明为L＝4，但数量L可更大。电压组合器641还可连接到附加电压差信号，例如提供单独预定电压偏移给每一孔685，以补偿静态失真偏移，如图3所示。可编程电阻阵列是准静电压转换器的一示例，通过它能够产生大量数据速率，并可将其提供给扫描失真补偿器阵列601的4J电极。等效实施也可能，例如可编程源极跟随器(follower)晶体管阵列，其将每个源极跟随器晶体管的驱动电压差限制为与在每个源极跟随器晶体管相对闸极处提供的静态信号成比例之量。
含有控制信号635.11至635.14和控制信号637.11至637.14之多个静态控制信号在校准步骤中确定，并储存在扫描阵列控制单元622的内存626中，用于扫描失真补偿器阵列601的至少4J个电极中的每一者。在多射束带电粒子显微镜的操作期间，例如在第一图像块与第二图像块的图像获取之间，可修改储存在内存626中的静态控制信号。因此，扫描阵列控制单元622通过数据连接631(见图13)连接到操作控制单元800。在一示例中，扫描阵列控制单元622已连接到频率线624，以使扫描失真补偿器阵列601的操作与聚合多射束光栅扫描仪110同步。在图像块的图像获取期间，多个静态控制信号615和616是恒定的，并且通过将多个4J电压差提供给4J偏转电极，以校正每个图像子场域中的扫描失真，由此每个4J电压差包括与第一和第二扫描偏转电压差VCAp(t)和VCAq(t)成比例的第一和第二分量，其与提供给长行程聚合多射束光栅扫描仪110的偏转扫描仪电极的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)同步。因此，根据第二具体实施例，由聚合多射束光栅扫描仪110与诸如物镜102的附加光学组件组合产生的扫描失真由扫描失真补偿器阵列601补偿。
在一示例中，光栅组态中的初级带电粒子子射束的数量J为J＝100。至少需要4个具有校正电压差的电极来校正每个子射束的扫描所引起的失真[dp,dq]，因此可编程电阻阵列产生4J＝400个校正电压差并提供给多个电极。对于每个电极，电压差是两个分量的迭加，第一分量与第一扫描方向线性相关，第二分量与第二扫描方向线性相关，4J＝400个电极产生8J＝800个电压差分量需要8J＝800个可编程电阻序列。例如，通过依序使用4个电阻和用于产生每个电压差分量的四个控制信号，实现将残余扫描失真减少多于10倍，例如高达16倍。多个32J＝3200个静态控制信号可由操作控制单元622的内存预先确定和提供。
通过依序提供四个以上的可编程电阻，例如8个电阻，可实施进一步减少，由此可实现超过100倍的扫描所引起的失真减少，例如高达256倍。因此，扫描失真减少至少10倍，较佳减少100倍以上。
典型的第一和第二扫描偏转电压VSp(t)和VSq(t)用于子射束在第一和第二方向的扫描偏转，如图15所示。为了在第一方向(每个子场域中的p坐标，平行于x坐标)使用聚合多射束光栅扫描仪110进行扫描偏转，产生一系列快速电压斜坡VSp(t)，其偏脱机性斜坡以补偿偏转扫描仪的非线性效应，如前述。在第n行的时间间隔tl(n)之后，用于在第二方向(这里为晶片层面上的q方向，平行于y坐标)偏转的扫描偏转电压VSq(t)改变，以偏转下一行编号为(n+1)的子射束，并且将扫描偏转电压VSp(t)设置回VSpmin。随着时间间隔tl(n+1)期间的下一电压斜坡，子射束在行(n+1)中偏转扫描，直到达到行的末端，并具有VSpmax。时间间隔tb为前述的返驰间隔。以逐步方式产生和提供两电压，例如第一电压斜坡VSp(t)包括一系列恒定电压，这些恒定电压在每个像素的驻留时间td期间是恒定的，直到电压VSp(t)更改为偏转电压，用于将光束偏转到下一像素(参见放大细节部分)。
应该提到的是，在具有扫描晶片载台的系统中，多个带电粒子子射束仅在第一方向扫描偏转，而子射束在第二方向上的位置是恒定的。在此示例中，VSq(t)为恒定。
图15所示的电压差VSp(t)、VSq(t)为使用聚合多射束光栅扫描仪110提供给多个初级带电粒子子射束的光栅扫描偏转之电压差VSp(t)和VSq(t)之代表。电压差VSp(t)、VSq(t)也代表驱动电压VCAp(t)和VCAq(t)，如提供给前述扫描失真补偿器阵列601的电源线609和610。然而，最大和最小电压差VCApmin、VCApmax和VCAqmin、VCAqmax至少相差两个数量级。长行程聚合多射束光栅扫描仪110的最大扫描电压差通常约为VSpmax＝10V或更大，这取决于初级带电粒子J的数量。根据最大扫描失真，可确定用于补偿扫描失真的最大驱动电压差VCAPmax，例如用于补偿大约低于5nm，例如2nm或1.5nm的最大扫描失真。因此，对于扫描失真补偿器阵列601，根据图15中电压斜坡的最大电压VCapmax通常在10mV到100mV的范围内，例如大约50mV。
通常，对于对称扫描系统，扫描电压差的最小值与最大扫描电压差对称。特别是对于扫描失真的线性部分，最小电压差由VCApmin＝-VCApmax，VCAqmin＝-VCAqmax给出。多射束带电粒子显微镜的制造误差或热漂移可引起多个初级带电粒子子射束中的每一者的附加静态失真偏移，并且可通过如前述的静态失真补偿器306来补偿。
在一示例中，提供给扫描失真补偿器阵列601的驱动电压VCAp(t)和VCAq(t)，可通过用于聚合多射束光栅扫描仪110的相同扫描电压发生器，与扫描电压差VSp(t)和VSq(t)同步产生，或者通过电阻从扫描电压差VSp(t)和VSq(t)减小到所需的最大电压VCApmax和VCAqmax。因此，由具有可编程电阻阵列的扫描失真补偿器阵列601提供的扫描失真校正，直接与由聚合多射束光栅扫描仪110产生的扫描偏转链接。
图15为简化表示，仅说明四条线的扫描电压差VSp(t)、VSq(t)，但扫描线的数量更多，例如M＝5000或更多。
用于提供与第一和第二扫描校正电压差VSp(t)和VSq(t)成比例的多个校正电压差VCp(t)和VCq(t)之电压转换单元611或612之类似实现，也可用于根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110之该组校正电极之控制，例如用于该组校正电极185.1至185.4、187.1至187.4或195.1至195.4的控制。由此，多个校正电压差提供给与驱动电压差VSp(t)、VSq(t)同步的校正电极，用于偏转电极的偏转扫描。
在一示例中，使用扫描失真补偿器阵列601另补偿了其他扫描所引起的像差，例如扫描所引起像散或焦平面的变化。动态扫描失真通常与扰动和未扰动系统发生的动态光斑形状像差有关。在一示例中，提供类似于扫描失真补偿器阵列的扫描像散器阵列，并且每个像散器电极的校正电压差由如前述的可编程电阻阵列或网络产生。多个例如两或三个此多孔板依序配置，具有用于补偿诸如像散和散焦的像差之相对电极。根据驱动电压差VSp(t)、VSq(t)以类似方式提供多个校正电压。例如，需要两电压差VCCp(t)和VCCq(t)用于像散校正。同样地，远心像差扫描补偿器阵列620可经过设置和操作，如下文将更详细描述。
扫描失真补偿器阵列601的一些态样例示于图1中。在一示例中，扫描失真补偿器阵列601设置在初级多子射束形成单元305之后的多个初级带电粒子子射束之传播方向上，例如在初级多子射束形成单元305与第一场透镜307之间。在一示例中，扫描失真补偿器阵列601构造为主动多孔板配置306.1或306.2的附加组件，例如通过其补偿诸如图3中所示静态失真偏移的静态像差。在另一示例中，扫描失真补偿器阵列601是初级多子射束形成单元305的组件。如前述，扫描失真补偿器阵列601还可配置为补偿静态失真偏移，如图3所示。使用扫描失真补偿器阵列601，在图像或光栅扫描期间，中间像平面321中每个带电粒子子射束焦点311的位置系与长行程光栅扫描同步改变，且方向与由使用聚合多射束光栅扫描仪110对多个初级带电粒子子射束进行聚合光栅扫描所导致的该扫描所引起的失真相反。
在第三具体实施例中，多射束带电粒子显微镜包括第二多射束扫描校正系统，诸如一用于补偿如前述扫描远心误差的扫描补偿器阵列。用于补偿扫描远心误差的扫描补偿器阵列602布置在中间像表面321附近。用于补偿扫描远心误差的扫描补偿器阵列602配置为类似于扫描失真补偿器阵列601，并具有多个用于补偿扫描感应远心误差的控制信号。除了用于补偿静态远心误差的静态补偿器390之外，还可配置一用于补偿扫描远心误差的扫描补偿器阵列602，或可配置为另外提供多个用于补偿远心误差静态偏转的偏转电压。利用用于补偿扫描远心误差的扫描补偿器阵列602，通过调整中间像平面311附近每个子射束的单独传播角度来补偿扫描所引起远心误差，使得在图像扫描期间，多个初级带电粒子子射束中的每一者以90°的角度，偏差低于3mrad或甚至更低，撞击在晶片表面25上。
根据第四具体实施例，提供一种具有减少扫描失真的多射束带电粒子显微镜和一种具有减少扫描失真的多射束带电粒子显微镜操作方法。为了优化和调整偏转扫描仪，以及为了导出例如扫描失真补偿器阵列601的多个控制信号，如图6a所示每个图像子场域的扫描失真[dp,dq]扩展为一强化序列的图像子场域坐标(p,q)：
其中根据下式的复数符号：
γ＝p+iq，
dγ＝dp+idq
扫描失真中a+b＝1的最低阶或线性部分描述为：
并且可写成：
其中混合角μ、正交性偏差ω和旋转角ρ。因此，描述四种线性扫描失真的一种方式由四种线性失真像差标度M、矩形度SQ、正交性OR和旋转度ROT给出，其中：
SQ＝1-cot(μ)，
ROT＝ρ。
高阶失真例如是像枕形(pincushion)失真那样的三阶失真。通常，每个子场域的线性失真像差占总扫描所引起的失真的80％以上。利用根据第二具体实施例的扫描失真补偿器阵列601，可通过提供给偏转电极的多个电压差来补偿线性扫描失真，这些电压差与扫描电压差VSp(t)和VSq(t)成比例，其与每一图像子场域内的扫描位置(p,q)成比例。扫描失真的线性部分由四个正常化线性失真像差向量M、SQ、OR和ROT描述，每个图像子场域具有光栅坐标(n,m)。从而补偿了扫描失真(dp,dq)的线性部分。
在一示例中，线性部分M、SQ、OR和ROT由四个正常化向量SDV(i)描述，其中SDV(1)代表M，SDV(2)代表SQ，SDV(3)代表OR以及SDV(4)表示ROT，扫描失真的线性部分由正常化扫描失真向量的多个振幅A(i；n,m)描述：
[dp,dq](p,q；n,m)＝E·∑iA(i；n,m)·SDV(i；p,q)
在一示例中，通过将每个线性失真向量SDV(i)的最大值设定为1nm，并通过设定索引为(n,m)的所有子场域之最大振幅总和max{∑iA(i；n,m)}＝1来实现正常化。然后比例因子E为乘法因子，代表扫描所引起的失真的最大强度[dp,dq](p,q；n,m)。
图16说明具有减少扫描失真的多射束带电粒子显微镜操作方法。在具有减少扫描失真的多射束带电粒子显微镜1操作方法之第一步骤S1中，确定残余扫描失真的线性部分。该确定例如通过校准样品处的扫描失真之校准测量来实现。校准样品可包括在校准位置处的多个校准结构，并且设置于晶片载台上。在一示例中，校准包括在类似于多个带电粒子子射束的光栅组态这类光栅组态中之多个重复图案，并且重复扫描失真校准测量，其中校准图案的相对位移对应于第一与第二测量之间至少图像子场域的长度。可导出第一和第二测量的差异，并且可确定对应于扫描失真的图像子场域间之相对差异。分析测量的扫描失真，并通过分解每个子场域(nm)的扫描失真误差向量[dp,dq]，计算每个图像子场域(n,m)的线性部分M(nm)、SQ(nm)、OR(nm)和ROT(nm)。确定最大扫描失真向量，确定缩放因子E，并确定多个振幅A(i；n,m)。
在步骤S2中，根据缩放因子E确定扫描失真补偿器阵列601所需的校正电压差VCApmax、VCAqmax的最大值，并确定第一和第二减少因子F1和F2。确定减少因子F1和F2，以根据提供给聚合多射束光栅扫描气110的扫描电压差VSp(t)、VSq(t)，实现用于对多个初级带电粒子子射束进行扫描校正的校正电压差VCAp(t)、VCAq(t)。
在步骤S3中，根据线性失真向量SDV(i)的多个振幅A(i；n,m)与图像子场域坐标(n,m)的相关性，导出用于控制可编程电阻阵列611和612的多个控制信号635和637(参见图12至图14的参考编号)。对于扫描失真补偿器阵列601的多个孔685中的每一者之偏转电极687、688中的每一者，分别用于每个子射束或坐标(n,m)的每个图像子场域，从多个振幅A(i；n,m)中导出导出用于控制可编程电阻阵列611和612的多个(至少8个)控制信号635和637，并储存在操作控制单元622的内存中。控制信号来自坐标(n,m)的图像子场域中扫描所引起的失真之所需补偿。将振幅A(i；n,m)缩放到任意单位的最大失真1，线性向量分量对应于矩阵组件，并且可通过矩阵乘法计算可编程电阻阵列的相对控制参数，并且根据串联电阻数以位长度进行二进制数转换。
在步骤S4中，在图像扫描期间，多个控制信号635和637提供给可编程电阻阵列611和612。扫描电压差VSp(t)和VSq(t)由减小因子F1和F2减小，并且将减小的校正电压差VCAP(t)、VCAq(t)提供给可编程电阻阵列611的电源线609和610。由此，在图像扫描期间，多个初级带电粒子子射束由聚合光栅扫描仪110偏转扫描，并且残余扫描失真的线性部分由扫描失真补偿器阵列601补偿。
由此，残余扫描失真减少至少80％，例如减了10倍，并且实现例如低于0.3nm或甚至低于0.2nm的残余扫描所引起的失真。
图17说明在多射束带电粒子显微镜的示例中，线性扫描失真向量对多个初级带电粒子子射束的典型场相关性，其中J＝61子射束具有六边形光栅组态。在图像17a、c、e和g中，正数用圆圈表示，负数用方块表示，线性失真向量的最大值或最小值由圆圈或方块的面积表示。图17b显示正常化线性标度SDV(1)～M，图17a例示线性标度SDV(1)对J＝61子射束中的每一者形成具有图像子场域中心坐标(xnm,ynm)的图像块相关性。图17d显示正常化的方正度SDV(2)～SQ，其分布在图17c中的图像块坐标(xnm,ynm)上。图17f显示图像子场域坐标(p,q)中图像子场域的典型正常化正交性SDV(3)～OR，其图像块相关性如图17e所示。图17g显示图像赌片坐标(xnm,ynm)的J＝61子射束中的每一者的正常化旋转ROT＝SDV(4)，正常化旋转如图17h所示。
在一示例中，线性失真向量SDV(i)的场相关性由以下振幅A(i；n,m)的多项式展开描述：
其中多项式G(j；x,y)描述线性扫描失真向量SDV与图像子场域中心位置的相关性。因此，扫描失真由两多项式G和SDV的乘积描述，振幅由矩阵描述：
通常，失真振幅的场相关性主要部分由少数多项式G给出，例如由多项式展开G的抛物线项给出。在此示例中，残余扫描失真由例如3x 4矩阵描述。可在第一固定电阻阵列中实施G(j；x,y)的每个抛物线项，并在第二固定电阻阵列中实施每个扫描失真向量SDV(i)，而不是具有至少8J个可编程电阻序列的可编程电阻阵列，其中J为初级带电粒子的数量。第一和第二固定电阻阵列依序提供给扫描失真补偿器阵列601的多个电极之电压差，由具有3×4振幅矩阵/>的可编程电阻阵列控制。
利用图14中描述的混合组件641，提供的校正电压包括第一分量，其与用于在图像子场域中p坐目标第一方向上扫描的扫描电压差VSp(t)成比例；以及第二分量，其与用于在图像子场域中q坐目标第二方向上扫描的扫描电压差VSQ(t)成比例。从而补偿了扫描所引起的像差的线性部分。根据驱动校正组件所需的最大驱动电压差，可从扫描电压差VSp(t)和VSq(t)中减去在电源线609和610处提供的驱动电压差VCAp(t)和VCAq(t)。从而补偿来自图像子场域坐标(p,q)的线性图像子场域相关性之线性分量。每个图像子场域的校正或补偿振幅例如由静态可编程电阻阵列611提供，每个补偿器或校正电极具有一系列电阻。高阶部分具有与图像子场域坐标(p,q)的扫描所引起的像差之更高阶相关性，可通过添加更多电压差分量来补偿，例如与图像子场域坐标(p,q)具有次级相关性的第三分量，例如p和q的乘积。在一示例中，静电压转换阵列进一步包括非线性电压降低单元或非线性电压放大器，其产生与第一和第二驱动电压差VCAp(t)和VCAq(t)的乘积成比例之第三驱动电压差VCApq(t)。示例非线性电压降低单元包括源极跟随器晶体管，其在闸极具有第一驱动电压差VCAp(t)，并且在汲极具有第二驱动电压差VCAq(t)，连接到已知容量的偏转电极。非线性电压转换单元的其他示例利用Zener二极管的非线性响应。
通过类似设定，可补偿对图像块坐标(xij,yij)的相关性，每个图像子场域至少有一系列电阻。由此，补偿了来自图像块坐标(xij,yij)的最大图像子场域失真之次级相关性或更高阶相关性。
通过类似的方法，在使用多射束带电粒子显微镜期间，操作用于补偿扫描远心误差的扫描补偿器阵列602。扫描所引起远心误差以类似方式扩展为线性分量，并相对导出控制信号以补偿扫描所引起远心误差。
使用类似的方法，在使用多射束带电粒子显微镜1期间，操作用于补偿扫描像差(诸如像散或散焦)的扫描补偿器阵列。扫描所引起的像差以类似的方式在线性分量中扩展，并导出用于多射束像散器阵列或多射束透镜阵列的控制信号，以相对补偿扫描所引起的像差。
以类似的方法，可导出根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110的多个校正电极之校准校正电压差VCp(t)和VCq(t)，并将其提供给聚合多射束光栅扫描仪110的多个校正电极。由此，残余扫描失真减少至少10％，例如减少20％，并且实现例如低于1.5nm的残余扫描所引起的失真。
在一类似的方法中，根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110的多个校正电极之校准校正电压差VCp(t)和VCq(t)，以及根据第二具体实施例之用于扫描失真补偿器阵列601的偏转电压差VCAp(t)和VCAq(t)，导出并提供给用于校正或补偿扫描失真的装置，并且残余扫描失真减少至少90％，例如减少95％，并且实现例如低于0.2nm，较佳低于0.1nm的残余扫描所引起的失真。
根据第五具体实施例，提供一种具有减少扫描失真的已改进多射束带电粒子显微镜和一种具有减少扫描失真的多射束带电粒子显微镜已改进操作方法。已改进多射束带电粒子显微镜包括根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110，其具有预定非均匀静电扫描偏转场，以减少扫描失真。已改进多射束带电粒子显微镜1进一步包括至少第一静态聚合多射束偏转系统701，用于在根据第一具体实施例的聚合多射束光栅扫描仪110处调整多个初级带电粒子子射束的位置。因此，减少由于聚合多射束光栅扫描仪110相对于多个初级带电粒子子射束光栅组态的未对准而导致的残余扫描所引起的失真。图18用一示例说明已改进多射束带电粒子显微镜1。一些参考编号与图1中使用的相同。除了图1中描述的组件之外，根据第五具体实施例的已改进多射束带电粒子显微镜包括第一静态聚合偏转系统701，用于在横向(x/y方向)上偏转多个初级带电粒子子射束3，从而调整光束交叉点108相对于聚合多射束光栅扫描仪110的横向位置。由此，进一步减少由于聚合多射束光栅扫描仪110相对于透射聚合多射束光栅扫描仪110的多个初级带电粒子子射束之横向未对准而产生的扫描失真。
在一示例中，根据第五具体实施例的已改进多射束带电粒子显微镜1进一步包括第二静态聚合偏转系统703，用于在横向(x/y方向)上偏转多个初级带电粒子子射束，从而调整多个初级带电子射束相对于光学轴的平均传播角度。由此，进一步减少由于聚合多射束光栅扫描仪110相对于透射聚合多射束光栅扫描仪110的多个初级带电粒子子射束之横向未对准而产生的扫描失真。第一静态偏转系统701和第二静态偏转系统703连接到静态调整控制单元870，该单元提供多个静电压差，用于调整多个初级带电粒子子射束3通过聚合多射束光栅扫描仪110的相交体积189之位置和平均传播方向。
扫描失真对位置和传播角度敏感，其中子射束传播通过前述相交体积中的静电扫描偏转场。特别是对于根据本发明的第一具体实施例的优化聚合多射束光栅扫描仪110，残余扫描所引起的失真对于聚合多射束光栅扫描仪110相对于多个初级带电粒子子射束3的光束交叉点108之横向位置未对准敏感。通过第一静态偏转系统701和第二静态偏转系统703，可调整多个初级带电粒子子射束的横向位置和传播角度。
在根据第五具体实施例的已改进多射束带电粒子显微镜操作方法中，如根据第四具体实施例的步骤1中所述测量残留扫描所引起的失真。分析残余扫描失真，并确定由未对准引起的扫描失真分量。静电压由调整单元870确定并提供给第一静态偏转系统701和第二静态偏转系统703，并且再次测量残余扫描失真。分析残余扫描失真，并确定由残余未对准引起的残余扫描失真分量。重复该程序，直到由残余未对准引起的残余扫描失真分量低于预定临界。该调整方法可在多射束带电粒子显微镜的操作过程中重复进行，例如可补偿由多射束带电粒子显微镜的漂移所引起的扫描所引起的像差。
图19说明由未对准所引起扫描失真的典型场相关性。通常，与完美对准的多射束带电粒子显微镜之残余扫描失真相比，由未对准所引起扫描失真具有不同的场相关性。在一示例中，可确定组件相对于理想位置的位移对扫描失真的不同场相关性之灵敏度，并可从扫描失真测量以及扫描失真的场相关性确定中，推导出实现完美调整多射束带电粒子显微镜之必要调整。
在第六具体实施例中，改进的多射束带电粒子显微镜设置有能够横向位移或倾斜的聚合多射束光栅扫描仪110。在一示例中，通过附加校正电极相对于相交体积横向移动或倾斜静电偏转场，或通过将多个预定电压偏移提供给本发明的第一具体实施例之偏转电极和校正电极，以实现横向位移或倾斜。在替代示例中，聚合多射束光栅扫描仪包括机械构件，该机械构件包括引导组件或载台和至少致动器，用于调整偏转电极和选择性修正电极的横向位置或倾斜角，以相对于相交体积189位移该静电偏转场。
利用附加构件，提供非均匀偏转场相对于相交体积189的横向位移或倾斜，从而实现非均匀偏转场相对于多个初级带电粒子子射束的横向位置和平均传播角之调整。一种方法例如通过在聚合偏转扫描仪110中相交体积189中产生四极或多极场来提供。四极或多极场可通过向偏转电极施加预定电压差来产生，例如提供给第一偏转电极以用于在第一方向偏转扫描的第一相同电压差，以及提供给第二偏转电极以用于在第二方向偏转扫描的第二相同电压差。例如，第二电压差由第一电压差乘以-1给出。在对准或调整期间，用于产生四极或多极场的第一和第二电压差被改变，并且监控沿带电粒子显微镜1的光学轴105行进之中心初级子射束。然后通过改变第一和第二电压差来改变四极或多极场的横向位置或倾斜角，直到在四极或多极场改变期间中心初级子射束的焦点位置不改变。如果四极或多极场以光学轴为中心，当四极或多极场强度改变时，中心初级子射束不会在晶片上移动。因此，残余扫描失真降至最低。
在第七具体实施例中，提供一种与第五和第六具体实施例结合的已改进多射束带电粒子显微镜；因此，偏转扫描仪内的非均匀静电偏转场相对于相交体积横向位移，例如通过提供给多个电极的预定偏移电压，从而非均匀静电偏转场例如相对于多射束带电粒子显微镜的物镜进行调整。因此，由光栅扫描仪110和例如物镜102的未对准所引起的扫描像差得到补偿。利用第一和第二静态偏转器，然后相对于非均匀静电偏转场分布的调整位置横向调整多个初级带电粒子子射束。
根据本发明的多个具体实施例，提供一种已改进多子射束带电粒子显微系统1和多子射束带电粒子显微系统1之操作方法，以执行高精度和高通量的晶片检查任务。用于晶片检查的已改进多子射束带电粒子显微系统1具有补偿或校正扫描所引起的像差，诸如扫描失真、扫描远心像差或扫描所引起像散的构件。在第八具体实施例中，结合前述具体实施例的构件，并且实现扫描所引起的像差的最大减小。图20例示根据第八具体实施例之用于晶片检查的多子射束带电粒子显微镜1。在第八具体实施例的示例中，描述已改进多子射束带电粒子显微系统1的进一步细节和前述每个具体实施例的操作方法。使用如先前图式中的相同参考编号并且也参考先前的图式。
用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜1包括用于产生多个初级带电粒子子射束3的带电粒子多子射束发生器300。多射束带电粒子显微镜1进一步包括物体照射单元100，该单元包括第一聚合多射束光栅扫描仪110，用于在配置于物平面101中的晶片表面25上扫描每个图像子场域中多个初级带电粒子子射束3中的每一者，以产生从晶片表面发射的多个次级电子子射束9。多个次级电子子射束9由检测单元200和用于将多个次级电子子射束9成像到图像传感器207上的第二聚合多射束光栅扫描仪222成像，并在使用期间获取晶片表面25的第一图像块17的数字图像。多射束带电粒子显微镜1进一步包括一样品载台500，用于在获取第一图像块17的数字图像期间将晶片表面25定位和维持在物平面101中。
多射束带电粒子显微镜1包括控制单元800。控制单元800进一步包括一一图像数据采集单元810。在使用期间，电子灵敏度图像传感器207接收多个次级电子强度值的图像传感器数据之大图像数据串流，并将图像数据馈送到控制单元800的图像数据采集单元810。图像数据采集单元810用于将图像传感器207的传感器信号提供给图像拼接单元812。通过减少扫描所引起的像差，例如根据本发明的具体实施例减少扫描所引起的失真，实现无需数字图像处理的快速图像拼接，并且将来自每个图像子场域的数字数据拼接在一起，以形成具有高速和低计算量的图像块的数字图像。由此，提高晶片检查任务的通量。由于图像拼接单元812配置为在没有数字图像处理的情况下进行快速图像拼接，最终的数字图像直接提供给输出单元814，其中例如分析数字图像中半导体特征的缺陷或尺寸。
多个初级带电粒子子射束3在使用期间，通过根据本发明的第一具体实施例的第一聚合多射束光栅扫描仪110的相交体积189传播。第一聚合多射束光栅扫描仪110的第一扫描电极在使用期间于相交体积189中产生第一扫描偏转场分布，用于多个初级带电粒子子射束3的长行程扫描偏转。第一聚合多射束光栅扫描仪110的第二扫描电极在使用期间于相交体积中产生第二扫描偏转场分布，用于多个初级带电粒子子射束3在第二方向或q方向(与第一方向垂直)的长行程扫描偏转。控制单元800包括扫描偏转控制模块860，其配置为产生扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)，用于多个初级带电粒子子射束3在第一或p方向及第二或q方向的扫描偏转。扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)的示例如图15所示。
控制单元800包括延迟线阵列862。扫描偏转控制模块860配置为提供扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)给延迟线阵列862，其配置为产生具有时间延迟的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之多个副本。例如，将具有第一时间延迟t1的扫描偏转电压差VSp(t)的第一副本提供给第一聚合多射束光栅扫描仪110，用于在第一方向扫描偏转多个初级带电粒子子射束3。
第一聚合多射束光栅扫描仪110进一步包括校正组件112，该组件包括根据第一具体实施例的多个校正电极，例如图8和图10所示的校正电极185、187、193或195。校正组件112配置为在相交体积中产生静电偏转场分布的可变非均匀性，以减少在多个初级带电粒子子射束3的扫描偏转期间扫描所引起的失真。第一聚合多射束光栅扫描仪110进一步包括具有静电压转换阵列的扫描校正控制模块120，其通过延迟线阵列862中的延迟线连接到扫描偏转控制模块860。扫描校正控制模块120的设置类似于第二具体实施例的扫描阵列控制单元622。如前述，图13和图14中扫描阵列控制单元622的组件和特征可类似应用于其他扫描校正组件，诸如校正组件112。
延迟线阵列862配置为提供具有第二时间延迟t2的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之第二副本给扫描校正控制模块120。扫描校正控制模块120进一步包括静电压降低单元，其将扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)的第二副本降低到第一校正电压差VC1p(t)和VC1q(t)，用于产生静电场分布的预定非均匀性之所需。第一校正电压差VC1p(t)例如至少比用于在第一或p方向扫描偏转的扫描偏转电压差VSp(t)小一数量级。扫描校正控制模块120的静电压转换阵列由第一校正电压差VC1p(t)和VC1q(t)产生多个校正电压差。在一示例中，静电压转换阵列是可编程电阻阵列，如图13和图14所示。多个校正电压差配置为校正组件112的多个校正电极。扫描校正控制模块120的可编程电阻阵列由多个第一静态控制信号控制，所述信号储存在扫描校正控制模块120的内存中。在校准步骤期间，通过初级射束路径控制模块830可改变多个第一静态控制信号。
延迟线阵列862更配置为提供具有第三时间延迟t3的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之第三副本给第二聚合多射束光栅扫描仪222，用于扫描多个次级电子子射束9。由此，次级电子子射束9的束斑在图像检测器207处保持恒定。
根据本发明的第二具体实施例，多射束带电粒子显微镜1包括一具有第一扫描阵列控制单元622.1的扫描失真补偿器阵列601。第一扫描阵列控制单元622.1经由延迟线阵列862连接到扫描偏转控制模块860。延迟线阵列862配置为提供具有第四时间延迟t4的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之第四副本给第一扫描阵列控制单元622.1。第一扫描阵列控制单元622.1包括一静电压降低单元，该单元将扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)的第四副本降低到第二校正电压差VC2p(t)和VC2q(t)，用于通过扫描失真补偿器阵列601产生子射束的预定最大偏转之所需。第二校正电压差VC2p(t)例如至少比用于在第一或p方向扫描偏转的扫描偏转电压差VSp(t)小两个数量级。在上面的说明中，VCap(t)用来当成VC2p(t)的符号。
根据本发明的第三具体实施例，多射束带电粒子显微镜1包括用于补偿扫描所引起远心误差的扫描补偿器阵列602。扫描补偿器阵列602包括第二扫描阵列控制单元622.2。第二扫描阵列控制单元622.2经由延迟线阵列862连接到扫描偏转控制模块860。延迟线阵列862配置为提供具有第五时间延迟t5的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之第五副本给第二扫描阵列控制单元622.2。第二扫描阵列控制单元622.2包括静电压降低单元，其将扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)的第五副本降低到第三校正电压差VC3p(t)和VC3q(t)，用于通过扫描补偿器阵列602产生子射束传播角的预定最大校正以补偿扫描所引起远心误差之所需。第三校正电压差VC3p(t)例如至少比用于在第一或p方向扫描偏转的扫描偏转电压差VSp(t)小两个数量级。
通过提供具有多个预定时间延迟的扫描偏转电压差VSp(t)和VSq(t)之多个副本，通过例如扫描失真补偿器阵列601和远心像差扫描补偿器阵列602与多个带电粒子子射束3的扫描偏转同步，以补偿扫描所引起的像差。第一至第五时间延迟t1…t5例如在设计期间确定，并在多射束带电粒子显微镜1的设定或校准步骤中进行调整，并储存在延迟线阵列862中。
第八具体实施例的多射束带电粒子显微镜1进一步包括根据本发明的第五具体实施例的第一静态偏转器701，其连接到初级射束路径控制模块830。图18例示的静态调整控制单元870可为初级射束路径控制模块830的一部分。在校准步骤期间，确定多个初级带电粒子子射束在第一聚合多射束光栅扫描仪110处的横向位置。在使用期间，多射束带电粒子显微镜1配置为调整多个初级带电粒子子射束在第一聚合多射束光栅扫描仪110与第一静态偏转器701的相交体积189处之横向位置。多射束带电粒子显微镜1包括第二静态偏转器703，其连接到初级射束路径控制模块830。在校准步骤期间，确定多个初级带电粒子子射束在第一聚合多射束光栅扫描仪110处的平均入射角。在使用期间，多射束带电粒子显微镜1配置为调整多个初级带电粒子子射束3在第一聚合多射束光栅扫描仪110与第二静态偏转器703的相交体积189处之平均入射角。
扫描校正控制模块120和第一和第二扫描阵列控制单元622.1和622.2进一步连接到初级射束路径控制模块830，其中根据校准结果或通过其他方式，调整用于静电压转换单元的静态控制信号，如本发明的第四具体实施例所述。初级射束路径控制模块830连接到控制操作处理器840，其例如从根据第四具体实施例的校准测量导出来自校准步骤的一组实际静态控制信号，包括扫描所引起的失真的测量步骤。
在一示例中，图像拼接单元812连接到控制操作处理器840，且图像拼接单元812配置为导出并提供拼接质量参数给控制操作处理器840。如果拼接质量参数低于预定临界，则控制操作处理器840配置为开始多射束带电粒子显微镜1的校准，以产生用于补偿扫描所引起的失真的一组实际控制信号。拼接质量参数的示例为两个相邻图像子场域的重叠区域39中的图像对比度，如图2所示。由于扫描所引起的像差降低到例如低于0.3nm，较佳低于0.1nm，没有数字图像处理的图像拼接也是可能的，并且通过迭加来自重叠区域39中两图像子场域的数字图像数据重叠的图像拼接产生高图像对比度。由例如多射束带电粒子显微镜1的漂移或未对准引起的残余扫描所引起的失真，使重叠区域39中的图像对比度退化。重叠区域39中的图像对比度为拼接质量参数的示例，并可当成扫描所引起的像差的补偿或校正质量的指针，因此当成例如多射束带电粒子显微镜1的漂移或未对准的指标。在校准步骤中，针对每个图像子场域确定扫描所引起的像差。例如，控制操作处理器840配置为分析扫描所引起的失真[dp,dq](p,q；xij,yij)，例如通过如第四具体实施例中所述的扫描所引起的失真的展开，并且控制操作处理器840配置为导出多个实际静态控制信号给聚合多射束光栅扫描仪110的校正组件112、扫描失真补偿器阵列601、远心像差扫描补偿器阵列602、第一静态多射束偏转系统701及第二静态多射束偏转系统703。控制操作处理器840配置为提供多个实际静态控制信号给初级射束路径控制模块830，该模块配置为提供多个实际静态控制信号给多射束带电粒子显微镜1的单独补偿器或校正组件112、601、602、701或701。
前述具体实施例较佳应用于初级射束路径13，以补偿扫描期间或多个初级带电粒子3期间的扫描所引起的像差。然而，亦可将具体实施例应用于次级射束路径11，从而校正例如扫描所引起对比度变化。请即参考图1。多个次级电子子射束由第一聚合多射束光栅扫描仪110和第二聚合多射束光栅扫描仪222的组合偏转扫描，并且图像对比度例如由孔径滤镜214控制。次级射束路径11中的扫描所引起的像差，例如次级电子子射束11的扫描所引起远心像差导致扫描所引起对比度变化，可通过类似于第二或第三具体实施例的多射束扫描校正系统来补偿，例如布置在组件220的位置处的次级射束路径11中。
利用多射束带电粒子显微镜和多射束带电粒子显微镜操作方法，例如补偿扫描所引起的失真。聚合多射束光栅扫描仪(110)形成相交体积(189)并配置为执行多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描，以形成图像块(17)的图像扫描。多个初级子射束包括至少在第一图像子场域(31.55)上扫描的第一初级子射束(3.55)和在图像块(17)的第二图像子场域(31.15)上同步扫描之第二初级子射束(3.15)。第一初级子射束以第一角度1穿过相交体积(189)，第二初级子射束以不同于第一角度1的第二角度2穿过相交体积(189)。因此，利用习知光栅扫描仪和习知光栅扫描仪操作方法，在第一子射束与第二子射束之间的扫描所引起的失真中产生显著差异。第一扫描校正器(601)连接到控制单元(800)，第一图像子场域(31.55)中的第一初级子射束(3.55)与第二图像子场域(31.55)中的第二初级子射束(3.15)之间的扫描所引起的失真差减少。此外类似于扫描所引起的失真差，第一图像子场域(31.55)中的第一初级子射束(3.55)与第二图像子场域(31.15)中的第二初级子射束(3.15)之间的扫描所引起远心差得到远心像差602的第二扫描补偿器阵列之补偿。
第一聚合光栅扫描仪110配置为用于在具有大约8μm至12μm的尺寸，例如D＝10μm，扫描范围为+/-5μm的相对图像子场域上，对每个子射束进行长行程光栅扫描。第一扫描校正器(601)形成第二短行程光栅扫描仪，通过该扫描仪以例如高达5nm的小扫描范围，单独校正每个子射束的扫描所引起的失真。由此，减少扫描所引起的失真并且以优于3个数量级的精度实现光栅扫描坐标，例如对于5.0μm的扫描坐标，具有更好的0.5nm、较佳0.3nm甚至更低的精度。
当多个初级带电粒子子射束以不同角度穿过相交体积时，本发明对于多射束带电粒子系统很重要。多射束带电粒子显微镜包括用于产生多个初级子射束的多子射束发生器。在此多射束带电粒子显微镜(1)中，子射束发生器产生至少第一和第二初级带电粒子子射(3.0、3.1、3.2)，并且第一扫描校正器进一步包括多个偏转元件，所述偏转元件配置为在使用期间单独补偿例如第二初级带电粒子子射束(3.1或3.2)的扫描所引起的失真。多射束带电粒子显微镜进一步包括物体照射单元，用于照明多个图像子场域，通过多个初级子射束在配置于物平面中的样品表面上一起形成图像块，从而在使用期间产生从该表面发射的多个次级电子子射束；以及检测单元，其具有一投射系统和一图像传感器，用以将多个次级电子子射束成像到图像传感器，以在使用期间获取样品表面图像块的数字图像。根据具体实施例之用于晶片检查的多射束显微镜进一步包括聚合多射束光栅扫描仪。该聚合多射束光栅扫描仪包括至少第一组偏转电极和一介于第一组偏转电极之间的相交体积，多个初级子射束穿过该相交体积。该相交体积配置为用于传输以不同入射角入射在该相交体积上的多个初级子射束。多射束带电粒子显微镜进一步包括至少第一扫描校正器或补偿组件，用于校正扫描所引起的像差。第一扫描校正器配置为在使用期间产生第一扫描静电场，以影响至少该第一单独子射束。
根据本发明的具体实施例之多射束带电粒子显微镜包括用于产生多个初级带电粒子子射束之子射束发生器、用于照射布置在物平面101中样品7的表面25上图像子场域之物体照射单元100，从而在使用期间产生从每个图像子场域内初级子射束3的焦点5发射之多个次级电子子射束9。子场域通常具有至少5μm、较佳8μm、12μm或更多的横向延伸。物体照射单元100进一步包括第一至第三静电或磁透镜和物镜102。多射束带电粒子显微镜1进一步包括检测单元200，用于在使用期间获取样品表面上每个图像子场域的数字图像。检测单元200包括电子传感器207和选配的静电或电磁偏转元件222。多射束带电粒子显微镜1进一步包括一电磁分束系统400，用于在初级射束路径13引导初级子射束3，并且在次级射束路径11引导次级子射束9。由物镜102收集的次级子射束9与初级子射束3相对传播，因此通过磁分束系统400与初级子射束3分离。
根据具体实施例之用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜1进一步包括一长行程聚合光栅扫描仪110，聚合光栅扫描仪110包括至少第一组偏转电极(181)和介于第一组偏转电极(181)之间的相交体积189，多个初级带电粒子子射束3穿过相交体积189。根据第九具体实施例之用于晶片检查的带电粒子显微镜1进一步包括控制单元800，其配置为在使用期间提供至少第一扫描电压差VSp(t)给第一组偏转电极(181)，用于在相交体积189中产生静电偏转场，以用于多个第一初级带电粒子子射束3在第一或p方向的长行程扫描偏转，从而在使用期间于整个图像子场域上以延伸超过1μm，例如大约8-10μm，扫描初级子射束。
多射束带电粒子显微镜1进一步包括至少第一扫描校正器112，用于校正多个初级带电粒子子射束3的扫描所引起的像差。第一扫描校正器112配置为在使用期间产生第一扫描静电场，以影响多个初级子射束3，且控制单元800更配置为提供第一扫描电压差VSp(t)给第一扫描校正器112，该第一扫描校正器配置为减少至少第一初级带电粒子子射束3.1的扫描所引起的像差。在一示例中，第一扫描校正器112包括第一静电压转换单元，用于将第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于通过扫描校正电极185产生与第一扫描电压差VSp(t)同步的第一扫描校正场。如前述，该静电压转换单元可包括至少可编程电阻序列，其配置为由用于产生扫描校正电压差VCp(t)的多个静态控制信号编程。因此，第一扫描校正器112连接到初级射束路径控制模块830。在一示例中，第一静电压转换单元配置为产生与第一扫描电压差VSp(t)成比例或线性相关的第一扫描校正电压差VCp(t)。为了同步扫描所引起的像差的校正，控制单元800进一步包括延迟线阵列862，包括至少第一延迟线，其配置为使第一扫描校正场通过光栅扫描仪(110)与多个初级带电粒子子射束3的多个长行程扫描偏转同步。通过前述组件，包括至少第一短行程偏转元件185的第一扫描校正器112配置为在使用期间补偿扫描所引起的像差，例如将大约0.5nm至3nm量的扫描所引起像散至低于0.3nm，较佳低于0.2nm或0.1nm的残余扫描所引起像散。在一示例中，第一校正组件185配置为在使用期间单独补偿第一初级带电粒子子射束3.1的扫描所引起像散，以通过光栅扫描仪1110在第一方向与第一初级带电粒子子射束1003的扫描偏转同步。
在另一示例中，补偿残余失真。当初级子射束3.1通过长行程扫描偏转器110，在扩展超过1μm的图像子场域上进行扫描时，第一扫描校正器112在使用期间作为一同步短行程偏转器，通过初级子射束3.1在扫描所引起的失真的相反方向之同步短行程扫描偏转，以补偿大约高达5nm的扫描所引起的失真。在一示例中，第一扫描校正器112包括第二校正组件187，其配置为在使用期间单独补偿第一初级带电粒子子射束3.1在第二方向的扫描所引起的失真，其与第一初级带电粒子子射束3.1通过聚合光栅扫描仪110在与该第二方向垂直的该第一方向的扫描偏转同步。
根据第九具体实施例具有减小扫描所引起的像差的多射束带电粒子显微镜1包括一长行程偏转系统110，用于多个初级带电粒子子射束3的长行程偏转，由施加至偏转系统110的偏转电压差VSp(t)产生；以及扫描校正系统，用于校正多个初级子射束的每个单独子射束的扫描所引起的像差，其在使用期间提供校正电压差VC(t)。校正电压差VC(t)系利用由一组静态控制信号控制的静电压转换单元，例如可编程电阻序列或阵列，从偏转电压差Vp(t)所产生。因此，例如0.5nm到5nm的小扫描所引起的像差被有效减少到低于0.3nm、较佳低于0.2nm或甚至低于0.1nm的残余像差。
本发明和一些具体实施例可通过使用以下多个子项来进一步描述。然而，本发明不应限于以下子项。
子项1：一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；
物体照射单元(100)，用于通过多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)，
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极和相交体积(189)，所述多个初级带电粒子子射束(3)在使用期间穿过该相交体积(189)；
控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该第一组偏转电极，用于在第一或p方向上扫描偏转多个初级带电粒子子射束(3)，
其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为在该相交体积(189)中产生预定的非均匀扫描偏转场分布，用于减少以偏离多射束带电粒子显微镜(1)光学轴之倾角而入射在该相交体积(189)上的第一初级带电粒子子射束的扫描所引起的像差。
子项2：如子项1所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组偏转电极的一偏转电极由两个空间相隔的电极构成，并且该控制单元(800)配置为在使用期间提供第一和第二扫描电压差VSp1(t)和VSp2(t)到所述两个空间相隔的电极，其中第一和第二扫描电压差VSp1(t)和VSp2(t)不同。
子项3：如子项1或2所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束扫描光栅扫描仪(110)包括第二组偏转电极，用于在使用期间产生第二预定非均匀扫描偏转场分布，多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)中的第二预定非均匀扫描偏转场分布，以在第二或q方向扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)；以及该控制单元(800)，其配置为在使用期间提供至少第二扫描电压差VSq(t)给该第二组偏转电极。
子项4：如子项3所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)的该至少第一组或第二组偏转电极之形状和几何适应于该相交体积(189)的轮廓。
子项5：如子项3或4所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中在该多个初级带电粒子子射束(3)的平均传播方向上，该第一组偏转电极和该第二组偏转电极具有不同的长度。
子项6：如子项1至5中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第一组校正电极(185、193)，其在使用期间产生对预定非均匀静电场分布有贡献的预定扫描校正场。
子项7：如子项6所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组校正电极的电极(185.1、185.2、185.3、185.4)布置在该第一组偏转电极的电极与该第二组偏转电极的电极之间之空间中的相交体积(189)外部。
子项8：如子项6或7中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第二组校正电极(187、195)，其配置为在使用期间产生对该预定非均匀静电场分布有贡献的预定第二扫描校正场。
子项9：如子项1至8中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为相对于该相交体积调整预定的非均匀扫描偏转场分布的横向位置，并且该控制单元(800)在使用期间提供电压偏移(voltage offset)给该第一组偏转电极或该第二组偏转电极中的至少一者。
子项10：如子项1至9中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第一静态偏转系统(701)，其配置为用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)相对于该相交体积(189)的横向位置。
子项11：如子项1至10中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(701)，其用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)在于该相交体积(189)入口处上的平均入射角。
子项12：如子项1至11中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括扫描失真补偿器阵列(601)，其具有布置在多个孔径上的多个偏转元件和具有第一静电压转换阵列的第一扫描阵列控制单元(622.1)，用以将多个第一校正电压差提供给多个偏转元件中的每一者，以补偿图像扫描期间用于所述初级带电粒子子射束(3)中的每一者的扫描所引起的像差。
子项13：如子项12所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中通过该该第一扫描阵列控制单元(622.1)，多个第一校正电压差中的每一者连接到扫描电压差VSp(t)或VSq(t)中的至少一者，以通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)扫描该多个初级带电粒子子射束(3)。
子项14：如子项1至13中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括扫描补偿器阵列(602)，用于补偿扫描所引起的远心像差，其布置在该多射束带电粒子显微镜(1)的中间像平面(321)附近，该扫描补偿器阵列(602)具有布置在多个孔径上的多个偏转元件和具有第二静电压转换阵列的第二扫描阵列控制单元(622.2)，用以将多个第二校正电压差提供给多个偏转元件中的每一者，以补偿图像扫描期间扫描所述初级带电粒子子射束(3)中的每一者所引起的远心像差。
子项15：如子项14所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中多个第二校正电压差中的每一者包括连接到扫描电压差VSp(t)或VSq(t)中的至少一者之一电压差，以通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)扫描该多个初级带电粒子子射束(3)。
子项16：一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；
物体照射单元(100)，用于通过该多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)；
扫描失真补偿器阵列(601)，具有多个孔径而布置在该多个初级带电粒子子射束传播方向上该聚合多射束光栅扫描仪(110)上游，所述多个孔径中的每一者在使用期间传输该多个初级带电粒子子射束中相应的一个初级带电粒子子射束，所述多个孔径包括多个第一偏转元件，用于在第一或p方向上单独地偏转每个相应初级带电粒子子射束；以及所述多个孔径包括多个第二偏转元件，用于在与该第一方向垂直的第二或q方向上单独地偏转每个相应初级带电粒子子射束，所述多个偏转元件中的每一者布置在该多个孔径每一者的周边内；
控制单元(800)，其在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在该第一或p方向上扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)；
其中该扫描失真补偿器阵列(601)进一步包括扫描阵列控制单元(622)，其具有第一静电压转换阵列(611)，配置为将多个第一校正电压差提供给多个该第一偏转元件，及具有第二静电压转换阵列(612)，配置为将多个第二校正电压差提供给该多个第二偏转元件，以补偿该多个初级带电粒子子射束(3)在该第一方向上的扫描偏转期间的扫描所引起的像差。
子项17：如子项16所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)耦接到该控制单元(800)，并将与该第一扫描电压差VSp(t)同步的至少多个第一电压差分量提供给该多个第一和第二偏转元件中的每一者。
子项18：如子项16或17所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)在使用期间将第二扫描电压差VSq(t)提供给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在该第二或q方向上扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)。
子项19：如子项18所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)和该第二静电压转换阵列(612)耦接到该控制单元(800)，并将与该第二扫描电压差VSq(t)同步的至少多个第二电压差分量提供给多个第一和第二偏转元件中的每一者。
子项20：如子项18或19所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)耦接到该控制单元(800)，并将至少与该第一扫描电压差VSp(t)同步的第一电压差分量以及与该第二扫描电压差VSq(t)同步的第二电压差分量提供给多个第一偏转元件中的每一者。
子项21：如子项16至20中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一或第二静电压转换阵列(611、612)配置为一可编程电阻阵列。
子项22：如子项16至20中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)包括至少第一组偏转电极和相交体积(189)，该多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为在该相交体积(189)中产生预定的非均匀扫描偏转场分布，用于减少以偏离该多射束带电粒子显微镜(1)的光学轴之倾角β而入射到该相交体积(189)上一个初级带电粒子子射束的扫描所引起的像差。
子项23：如子项22所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组偏转电极的偏转电极由两个空间相隔的电极构成，并且该控制单元(800)在使用期间提供该第一扫描电压差VSp1(t)和该第二扫描电压差VSp2(t)到所述两个空间相隔的电极，其中该第一扫描电压差VSp1(t)和该第二扫描电压差VSp2(t)不同。
子项24：如子项22或23所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束扫描光栅扫描仪(110)包括第二组偏转电极，用于在使用期间产生第二预定非均匀扫描偏转场分布，多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)中的第二预定非均匀扫描偏转场分布，以在该第二或q方向上扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)。
子项25：如子项24的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)的该至少第一组或第二组偏转电极之形状和几何适应于该相交体积(189)的轮廓。
子项26：如子项24或25所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中在该多个初级带电粒子子射束(3)的平均传播方向上，该第一组偏转电极和该第二组偏转电极具有不同的长度。
子项27：如子项16至26中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第一组校正电极(185、193)，其在使用期间产生对该预定非均匀静电场分布有贡献的预定扫描校正场。
子项28：如子项27所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组校正电极的电极(185.1、185.2、185.3、185.4)布置在第一组偏转电极的电极与第二组偏转电极的电极之间之空间中。
子项29：如子项27或28中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第二组校正电极(187、195)，其在使用期间产生对该预定非均匀静电场分布有贡献的预定第二扫描校正场。
子项30：如子项16至29中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为相对于该相交体积调整预定的非均匀扫描偏转场分布的横向位置，并且该控制单元(800)在使用期间提供电压偏移给该第一组偏转电极或该第二组偏转电极中的至少一者。
子项31：如子项16至30中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第一静态偏转系统(701)，其配置为用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)相对于该相交体积(189)的横向位置。
子项32：如子项16至31中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(701)，其用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)在于该相交体积(189)入口处上的平均入射角。
子项33：如子项16至32中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括扫描补偿器阵列(602)，用于补偿扫描所引起的远心像差，其布置在该多射束带电粒子显微镜(1)的中间像平面(321)附近；该扫描补偿器阵列(602)具有布置在多个孔径上的多个偏转元件和具有第二静电压转换阵列的第二扫描阵列控制单元(622.2)，其用以将多个第二校正电压差提供给该多个偏转元件中的每一者，以补偿图像扫描期间扫描所述初级带电粒子子射束(3)中的每一者所引起的远心像差。
子项34：如子项16至33中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括另一扫描补偿器阵列，用于补偿扫描所引起的像差，诸如所述多个初级带电粒子子射束(3)之每一子射束的扫描所引起的像散或是焦平面偏差。
子项35：一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
带电粒子多子射束发生器(300)，用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；
物体照射单元(100)，用于通过该多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该晶片表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)，其具有至少第一组偏转电极和相交体积(189)，所述多个初级带电粒子子射束(3)在使用期间穿过该相交体积(189)；
控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在第一或p方向上扫描偏转多个初级带电粒子子射束(3)；
第一静态偏转系统(701)，布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间，其配置为用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)相对于该相交体积(189)的横向位置。
子项36：如子项35所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(701)，其用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)在于该相交体积(189)入口处上的平均入射角。
子项37：一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，该显微镜具有带电粒子多子射束发生器(300)、物体照射单元(100)、检测单元(200)、用于对多个初级带电粒子子射束(3)进行聚合光栅扫描的聚合多射束光栅扫描仪(110)、以及布置在该多个初级带电粒子子射束传播方向上该聚合多射束光栅扫描仪(110)的上游的扫描失真补偿器阵列(601)、以及控制单元(800)，其包括下列步骤：
提供至少第一扫描电压差VSp(t)给扫描阵列控制单元(622)；
从至少该第一电压差VSp(t)和多个控制信号中产生多个电压差分量；
提供该多个电压差分量给该扫描失真补偿器阵列(601)的多个偏转元件，以单独地扫描偏转该多个初级带电粒子子射束的每一子射束，以补偿在该多个初级带电粒子子射束(3)的扫描偏转期间多个扫描所引起的失真。
子项38：如子项37所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括下列步骤：
通过在参考物体的图像块上扫描该多个初级带电粒子，以确定扫描所引起的失真；
提取每个初级带电粒子子射束的多个扫描所引起的失真中的每一者的至少线性部分的多个振幅；
从所述多个振幅中的每一者导出多个控制信号；
提供该多个控制信号给该扫描失真补偿器阵列(601)的该扫描阵列控制单元。
子项39：一种用于晶片检查的多射束显微镜(1)，其包括：
多子射束发生器(300)，用于产生多个初级子射束(3)，其包括至少第一单独子射束；
物体照射单元(100)，用于通过该多个初级子射束(3)照射布置在物平面(101)中样品表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极和相交体积(189)，所述多个初级子射束(3)穿过该相交体积(189)；
至少第一扫描校正器，其配置为在使用期间产生第一扫描静电场，以影响至少该第一单独子射束；
控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该第一组偏转电极，用于在第一或p方向上聚合光栅扫描该多个初级子射束(3)，
其中该控制单元(800)更提供该第一扫描电压差VSp(t)给该第一扫描校正器，该第一扫描校正器减少至少该第一单独子射束的扫描所引起的像差。
子项40：如子项39所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器包括第一静电压转换单元，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的该第一扫描静电场。
子项41：如子项40所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号编程。
子项42：如子项40或41所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换单元产生与该第一扫描电压差VSp(t)成比例的该第一扫描校正电压差VCp(t)。
子项43：如子项39至42中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器场与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)对该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描同步。
子项44：如子项39至43中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器包括多个偏转元件，所述偏转元件配置为在使用期间补偿多个初级子射束(3)中每个初级子射束的扫描所引起的失真。
子项45：如子项44所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件包括第一偏转元件，其在使用期间单独补偿该第一单独子射束沿着该第一方向的扫描所引起的失真，该失真与聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项46：如子项45所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件进一步包括第二偏转元件，其在使用期间单独补偿该第一单独子射束在该第二方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项47：如子项45或46所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件进一步包括第三偏转元件，其在使用期间单独补偿该第二单独子射束在该第一方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项48：如子项44至47中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括多个可编程电阻序列，每个可编程电阻序列连接到多个偏转元件中的偏转元件，所述多个可编程电阻序列形成由多个静态控制信号控制的可编程电阻阵列，其在使用期间产生多个扫描校正电压差VCap(i,t)，每个扫描校正电压差与该第一扫描电压差VSp(t)同步。
子项49：如子项39至43中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器包括至少校正电极，该电极配置为在使用期间有贡献于在该聚合多射束偏转系统(110)的该相交体积(189)中产生之不均匀静电场分布，减少以偏离该多射束带电粒子显微镜(1)的光学轴的倾角β入射在该相交体积(189)上的单独初级子射束的扫描所引起的像差。
子项50：一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，包括下列步骤：
产生扫描电压差VSp(t)；
将该扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，以使用该聚合多射束光栅扫描仪(110)在第一方向上聚合偏转扫描多个初级子射束(3)；
从该扫描电压差VSp(t)产生至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其与该扫描电压差VSp(t)同步；
将该第一扫描校正电压差VCp(t)提供给扫描校正器的偏转元件，以减少该多个初级子射束(3)中的至少单独子射束的扫描所引起的像差。
子项51：如子项50所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括提供多个静态控制信号至该扫描校正器，以产生该第一扫描校正电压差VCp(t)的步骤。
子项52：如子项50或51所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括在该第一扫描校正电压差VCp(t)与该扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟，以同步该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描并减少该至少单独子射束的扫描所引起的像差的步骤。
子项53：一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1、1001)，包括：
子射束发生器，用于产生至少第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)；
物体照射单元(100)，用于通过该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)照射布置在物平面(101)中的样品表面(25)之像场；
光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极(153)和一相交体积(189)，该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)穿过该相交体积(189)；
控制单元(800)，配置为在使用期间提供至少第一扫描电压差VSp(t)给该第一组偏转电极(153)，用于在该像场上在第一或p方向上该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转，该像场的横向延伸至少为5μm，较佳为8μm或更多；
至少第一扫描校正器(601、185、193)，其配置为在使用期间产生用于影响该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的第一扫描校正场，
其中该控制单元(800)更配置为将单独地第一扫描电压差VSp(t)提供给该第一扫描校正器(601、185、193)，该第一扫描校正器(601、185、193)减少与该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转同步之该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描所引起的像差。
子项54：如子项53所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601、185、193)包括第一静电压转换单元，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的该第一扫描修正场。
子项55：如子项54所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号编程。
子项56：如子项54或55所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元产生与该第一扫描电压差VSp(t)成比例的该第一扫描校正电压差VCp(t)。
子项57：如子项53至56中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器场与通过该光栅扫描仪(110)对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的光栅扫描同步。
子项58：如子项53至57中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601、185、193)包括至少第一偏转元件，该第一偏转元件在使用期间将该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的大约0.5nm至5nm的扫描所引起的像差补偿到低于0.3nm、较佳低于0.2nm或低于0.1nm的减少量。
子项59：如子项58所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描所引起的像差为扫描所引起的失真。
子项60：如子项58或59所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)沿着第一方向的扫描所引起的失真，其与通过该光栅扫描仪(110)沿着在该第一方向上对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转同步。
子项61：如子项60所述的多射束带电粒子显微镜(1)，进一步包括第二偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)沿着该第二方向的扫描所引起的失真，其与通过该光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转同步。
子项62：如子项58所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描所引起的像差为至少扫描所引起的失真、扫描所引起像散、扫描所引起远心像差、扫描所引起球面像差或扫描所引起发尾像差的群组之一者。
子项63：如子项53至62中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括一子射束发生器，其用于产生至少第二初级带电粒子子射束(3.1或3.2)。
子项64：如子项63所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器进一步包括第三偏转元件，其在使用期间单独补偿该第二初级带电粒子子射束(3.1或3.2)的扫描所引起的像差。
子项65：如子项64所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少第一可编程电阻序列，该可编程电阻序列连接到该第一偏转元件并由多个静态控制信号控制，在使用期间产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的扫描校正电压差VCAp(t)。
子项66：如子项53至65中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括第二扫描校正器(602、187、195)，其用于在该光栅扫描仪(110)对至少第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的光栅扫描期间减少第二扫描所引起的像差。
子项67：一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
多子射束发生器(300)，用于产生多个初级子射束(3)，其包括至少第一初级子射束和第二初级子射束；
物体照射单元(100)，用于照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)的图像块(17)，从而在使用期间产生从该表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
聚合多射束光栅扫描仪(110)形成相交体积(189)，用于执行多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描，以形成该图像块(17)的图像扫描，其包括至少在第一图像子场域(31.55)上扫描的该第一初级子射束(3.55)和在该图像块(17)的第二图像子场域(31.15)上同步扫描的该第二初级子射束(3.15)；
检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在图像扫描期间获取一数字图像；
第一扫描校正器(601)，其连接到控制单元(800)并在图像扫描期间，减少该第一图像子场域(31.55)中的该第一初级子射束(3.55)与该第二图像子场域(31.55)中的该第二初级子射束(3.15)间的扫描所引起的失真差。
子项68：如子项67所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601)在使用期间产生用于影响该多个初级子射束的多个扫描静电场，其包括用于影响该第一初级子射束(3.55)的第一扫描静电场和一用于独立影响第二初级子射束(3.15)的第二扫描静电场。
子项69：如子项68所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601)包括多个偏转元件，其包括第一偏转元件和第二偏转元件，其在使用期间补偿该多个初级子射束(3)中的每一者的多个扫描所引起的失真，其包括该第一初级子射子束(3.55)的第一扫描所引起的失真和该第二初级子射子束(3.15)的第二扫描所引起的失真。
子项70：如子项68至69中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)在使用期间提供第一扫描电压差VSp(t)给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，其中该第一扫描校正器(601)包括扫描阵列控制单元(622)，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为多个扫描校正电压差VCAp(i,t)，适应于在使用期间产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的多个静电场。
子项71：如子项70所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描阵列控制单元(622)包括多个静电压转换单元(611、612)，其在使用期间从该第一扫描电压差VSp(t)产生该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)。
子项72：如子项71所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个静电压转换单元(611、612)中的每一者构造为一可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号控制。
子项73：如子项68至72中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器(601)的扫描静电场与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)对多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描同步。
子项74：如子项69至73中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第一初级子射束(3.55)沿着第一方向的扫描所引起的失真，其与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项75：如子项74所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件更配置为在使用期间单独补偿该第一初级子射束(3.55)沿着第二方向的扫描所引起的失真，其与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项76：如子项74或75所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第二偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第二初级子射束沿着该第一方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
子项77：如子项67至76所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中在使用期间该第一初级子射束以第一角度β1穿过该相交体积(189)，并且第二初级子射束以不同于该第一角度β1的第二角度β2穿过该相交体积(189)。
子项78：如子项67至77所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括第二扫描校正器(602)，其连接到一控制单元(800)并在图像扫描期间，减少该第一图像子场域(31.55)中的该第一初级子射束(3.55)与该第二图像子场域(31.55)中的该第二初级子射束(3.15)间的扫描所引起的远心差。
子项79：一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，其包括下列步骤：
产生扫描电压差VSp(t)；
将该扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，以使用该聚合多射束光栅扫描仪(110)在第一方向上聚合偏转扫描多个初级子射束(3)；
通过多个静电压转换单元，从该扫描电压差VSp(t)产生多个扫描校正电压差VCAp(i,t)，其与该扫描电压差VSp(t)同步；
将多个扫描校正电压差VCAp(i,t)提供给扫描校正器的多个偏转元件，以减少该多个初级子射束(3)的扫描所引起的失真。
子项80：如子项79所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括提供多个静态控制信号给该多个静电压转换单元，以产生该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)的步骤。
子项81：如子项79或80中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括在该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)与该扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟，以同步该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描并减少扫描所引起的失真的步骤。
子项82：如子项79所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括下列步骤：
通过在参考物体的图像块上扫描多个初级带电粒子，以确定定扫描所引起的失真；
提取每个初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真的至少线性部分的多个振幅；
从所述多个振幅中的每一者导出多个静态控制信号。
子项83：一种用于晶片检查的多射束带电粒子束显微镜(1)，其包括：
第一长行程光栅扫描仪(110)，用于执行多个初级带电粒子子射束(3)的光栅扫描，其包括至少第一初级子射束(3.0、3.1、3.2)，并在对应于晶片表面(25)上图像子场域(31)的延伸D＝5μm至12μm的扫描范围内，聚合扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)中的每一者；
第二短行程光栅扫描仪(601)，其配置为单独地校正包括该第一初级子射束(3.0、3.1、3.2)的每个初级带电粒子子射的扫描所引起的像差，该扫描所引起的像差为在该第一长行程光栅扫描仪(110)的聚合扫描偏转期间导入；
控制单元(800)，其配置为将该第二短行程光栅扫描仪(601)，以校正单独扫描所引起的像差与该第一长行程光栅扫描仪(110)的扫描偏转同步。
子项84：如子项83所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描所引起的像差为扫描失真，并且其中该第二短行程光栅扫描仪(601)在对应于最大扫描失真rm的扫描范围内扫描偏转每个初级子射束，其中|rm|<D/1000。
子项85：如子项83或84所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该带电粒子束显微镜(1)包括第三短行程光栅扫描仪(602)，用于对扫描所引起的远心像差进行扫描校正，其校正该第一长行程光栅扫描仪(110)对该多个初级子射束(3)的扫描偏转期间导入的扫描所引起的远心像差，并且其中控制单元(800)将该第三短行程光栅扫描仪(602)与以该第一长行程光栅扫描仪(110)对该多个初级子射束的扫描偏转以及以该第二短行程光栅扫描仪(601)对该扫描所引起的像差的扫描校正同步。
子项86：如子项83至85中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括至少扫描阵列控制单元(622)，其用于将一扫描电压差VSp(t)转换为多个扫描校正电压差VCap(i,t)，以进行扫描所引起的像差的扫描校正。
子项87：如子项86所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描阵列控制单元(622)包括多个静电压转换单元(611、612)，其在使用期间从该第一扫描电压差VSp(t)产生该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)。
子项88：如子项87所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个静电压转换单元(611、612)中的每一者构造为一可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号控制。
子项89：如子项83至88中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括子射束发生器(300)用于产生多个初级子射波束(3)；以及物体照射单元(100)，用于照射布置在物平面(101)中的物体(7)的表面(25)之多个图像块(17)，从而在使用期间产生从表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)。
子项90：如子项89所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该子射束发生器(300)配置为用于产生至少第二初级子射束，并且该第一长行程光栅扫描仪(110)在对应于晶片表面上图像子场域扩展D的扫描范围上，聚合扫描偏转该至少第一和第二初级子射束中的每一者，并且其中该第二短行程光栅扫描仪(601)配置为单独地校正第一和第二初级子射束的扫描所引起的像差。
子项91：如子项83至90中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在图像传感器(207)上，并用于在图像扫描期间获取数字图像。
从说明书中将清楚了解，多个示例和具体实施例的组合及各种修改是可能，并可类似于多个具体实施例或示例来应用。初级光束带电粒子可例如是电子，但亦可为其他带电粒子，诸如氦离子。次级电子在狭义上包括此及电子，但亦包括通过初级带电粒子子束与样品相互作用而产生的任何其他次级带电粒子，诸如由反向散射电子产生的反向散射电子或第二级次级电子。在另一示例中，可收集次级离子而不是次级电子。
附图标记
1 多子射束带电粒子显微系统
3 初级带电粒子子射束，形成多个初级带电粒子子射束
5 初级带电粒子束斑
7 物体
9 次级电子子射束，形成多个次级电子子射束
11 次级电子束路径
13 初级射束路径
15 次级带电粒子像斑
17 图像块
19 图像块的重叠区域
21 图像块中心位置
25 晶片表面
27 初级子射束的扫描路径
29 图像子场域的中心
31 图像子场域
33 第一检查部位
35 第二检查部位
39 子场域31的重叠区域
100 物体照射单元
101 物平面或像平面
102 物镜
103 场透镜群
105 多子射束带电粒子显微系统的光学轴
108 第一束交叉点
110 第一多射束光栅扫描仪
112 多射束光栅扫描仪的校正组件
120 扫描校正控制模块
141 初级射束斑位置的示例
143 初级射束斑的静态位移向量
150 中心子射束
151 真实子射束轨道
153 偏转器电极
155 静电电位的等位线
157 离轴或场子射束
159 虚拟共享枢转点
161 虚拟枢转点
163 第一阶束路径
171 系统前面扫描仪110
173 线性曲线
175 作为偏转角函数的电压差
177 作为偏转角函数的电压差施加到由电极对组成的偏转电极上
179 作为偏转角函数的偏移电压施加到由电极对组成的偏转电极上
181 沿着第一方向偏转的偏转电极
183 沿着第二方向偏转的偏转电极
185 第一组校正电极
187 第二组校正电极
189 行进束的相交体积
190 相交体积的内部区域
191 非对称方向
193 第一组校正电极
195 第二组校正电极
197 例示线性相关性的线
200 检测单元
205 投射系统
206 静电透镜
207 图像传感器
208 成像透镜
209 成像透镜
210 成像透镜
212 第二交叉点
214 孔径滤镜
216 主动组件
218 第三偏转系统
220 多孔校正器
222 第二偏转系统
300 带电粒子多子射束发生器
301 带电粒子源
303 准直透镜
305 初级多子射束形成单元
306 主动多孔板
307 第一场透镜
308 第二场透镜
309 电子束
311 初级电子子射束斑点
321 中间像平面
390 光束转向多孔板
400 分束器单元
420 磁性元件
500 样品载台
503 样品电压供应器
601 第一扫描校正器或扫描失真补偿器阵列
602 第二扫描校正器或远心像差的扫描补偿器阵列
607 导电线
609 第一电源线
610 第二电源线
611 第一电压转换单元
612 第二电压转换单元
613 第一多个导电线
614 第二多个导电线
615 第一多个控制信号
616 第二多个控制信号
618 连接信号线
620 多孔板
622 扫描阵列控制模块
624 频率线
626 操作控制内存
631 数据或电压连接线
633 电阻序列
635 第一组控制信号
637 第二组控制信号
639 晶体管序列
641 电压结合器
681 电极
685 孔或多个孔
687 沿着第一方向偏转的电极
688 沿着第二方向偏转的电极
701 第一静态多射束偏转系统
703 第二静态多射束偏转系统
800 控制单元
810 图像数据采集单元
812 图像拼接单元
814 图像数据输出
820 投射系统控制模块
830 初级射束路径控制模块
840 控制操作处理器
860 扫描偏转控制模块
862 延迟线阵列
870 静态调整控制模块
Claims (64)
1.一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，包括：
带电粒子多子射束发生器(300)，其用于产生多个初级带电粒子子射束(3)；
物体照射单元(100)，其用于通过该多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中物体(7)的表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并且用于在使用期间获取晶片表面(25)的该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)；
扫描失真补偿器阵列(601)，其布置在该多个初级带电粒子子射束传播方向上该聚合多射束光栅扫描仪(110)的上游，具有多个孔径，该多个孔径中的每一者在使用期间传输该多个初级带电粒子子射束(3)中相应的初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)，该多个孔径中的每一者包括第一偏转元件，用于在第一或p方向上单独地偏转每个相应初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)；以及该多个孔径中的每一者包括第二偏转元件，用于在与该第一方向垂直的第二或q方向上单独地偏转每个相应初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)；
控制单元(800)，其在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，以在该第一或p方向上扫描该多个初级带电粒子子射束(3)的偏转，
其中该扫描失真补偿器阵列(601)进一步包括扫描阵列控制单元(622)，其具有第一静电压转换阵列(611)，其配置为将多个第一校正电压差提供给该多个第一偏转元件；以及第二静电压转换阵列(612)，其配置为将多个第二校正电压差提供给该多个第二偏转元件，以补偿该多个初级带电粒子子射束(3)在该第一方向上的扫描偏转期间的扫描所引起的像差。
2.如权利要求1所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)耦接到该控制单元(800)，并将与该第一扫描电压差VSp(t)同步的至少多个第一电压差分量提供给该多个第一和第二偏转元件中的每一者。
3.如权利要求1或2所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)在使用期间将第二扫描电压差VSq(t)提供给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，用于在该第二或q方向上扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)。
4.如权利要求3所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)和该第二静电压转换阵列(612)耦接到该控制单元(800)，并将与该第二扫描电压差VSq(t)同步的至少多个第二电压差分量提供给多个第一和第二偏转元件中的每一者。
5.如权利要求3或4所述的用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换阵列(611)耦接到该控制单元(800)，并将至少与该第一扫描电压差VSp(t)同步的第一电压差分量及与该第二扫描电压差VSq(t)同步的第二电压差分量提供给多个第一偏转元件中的每一者。
6.如权利要求1至5中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一或第二静电压转换阵列(611、612)配置为一可编程电阻阵列。
7.如权利要求1至6中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)包括至少第一组偏转电极和一相交体积(189)，该多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该相交体积(189)中产生预定的非均匀扫描偏转场分布，用于减少以偏离该多射束带电粒子显微镜(1)的光学轴的倾角而入射到该相交体积(189)上的初级带电粒子子射束的扫描所引起的像差。
8.如权利要求7所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组偏转电极的一偏转电极由两个空间相隔的电极构成，并且该控制单元(800)在使用期间将第一扫描电压差VSp1(t)和第二扫描电压差VSp2(t)提供至该两个空间相隔的电极，其中该第一扫描电压差VSp1(t)和该第二扫描电压差VSp2(t)不同。
9.如权利要求7或8所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束扫描光栅扫描仪(110)包括第二组偏转电极，用于在使用期间产生第二预定非均匀扫描偏转场分布，该多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)中的第二预定非均匀扫描偏转场分布，以在该第二或q方向上扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)。
10.如权利要求9所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)的该至少第一组或第二组偏转电极的形状和几何适应于该相交体积(189)的轮廓。
11.如权利要求9或10所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中在该多个初级带电粒子子射束(3)的平均传播方向上，该第一组偏转电极和该第二组偏转电极具有不同的长度。
12.如权利要求7至11中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第一组校正电极(185、193)，该第一组校正电极在使用期间产生有助于该预定非均匀静电场分布的一预定扫描校正场。
13.如权利要求12所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一组校正电极中的电极(185.1、185.2、185.3、185.4)布置在该第一组偏转电极中的电极与该第二组偏转电极中的电极之间的空间中。
14.如权利要求11或12中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)进一步包括第二组校正电极(187、195)，该第二组校正电极在使用期间产生有助于该预定非均匀静电场分布的一预定第二扫描校正场。
15.如权利要求1至14中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该聚合多射束光栅扫描仪(110)配置为调整该预定非均匀扫描偏转场分布相对于该相交体积的横向位置，并且该控制单元(800)配置为在使用期间将电压偏移提供至该第一组偏转电极或该第二组偏转电极中的至少一者。
16.如权利要求1至15中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第一静态偏转系统(701)，该第一静态偏转系统用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)相对于该相交体积(189)的横向位置。
17.如权利要求1至16中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括布置在该带电粒子多子射束发生器(300)与该聚合多射束光栅扫描仪(110)之间的第二静态偏转系统(701)，该第二静态偏转系统用于调整该多个初级带电粒子子射束(3)在该相交体积(189)的入口侧的平均入射角。
18.如权利要求1至17中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括扫描补偿器阵列(602)，该扫描补偿器阵列用于补偿扫描所引起的远心像差，其布置在该多射束带电粒子显微镜(1)的中间像平面(321)附近，该扫描补偿器阵列(602)具有布置在多个孔径上的多个偏转元件和具有第二静电压转换阵列的第二扫描阵列控制单元(622.2)，其配置为将多个第二校正电压差提供至该多个偏转元件中的每一者，以补偿图像扫描期间扫描该初级带电粒子子射束(3)中的每一者所引起的远心像差。
19.如权利要求1至18中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括另一扫描补偿器阵列，该另一扫描补偿器阵列用于补偿扫描所引起的像差，诸如该多个初级带电粒子子射束(3)中的每一子射束的扫描所引起的像散或是焦平面偏差。
20.一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，该显微镜具有带电粒子多子射束发生器(300)、物体照射单元(100)、检测单元(200)、用于对多个初级带电粒子子射束(3)进行聚合光栅扫描的聚合多射束光栅扫描仪(110)、布置在该多个初级带电粒子子射束传播方向上该聚合多射束光栅扫描仪(110)的上游的扫描失真补偿器阵列(601)、以及控制单元(800)，其包括下列步骤：
提供至少第一扫描电压差VSp(t)给一扫描阵列控制单元(622)；
从至少该第一电压差VSp(t)和多个静态控制信号(635)中产生多个电压差分量；
提供该多个电压差分量给该扫描失真补偿器阵列(601)的多个偏转元件，以单独地扫描偏转该多个初级带电粒子子射束(3)的每一子射束(3.0、3.1、3.2)，以补偿在该多个初级带电粒子子射束(3)的扫描偏转期间多个扫描所引起的失真。
21.如权利要求20所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括下列步骤：
通过在参考物体的图像块(17)上扫描该多个初级带电粒子(3)，以确定扫描所引起的失真；
提取每个初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的多个扫描所引起的失真中的每一者的至少线性部分的多个振幅；
从所述多个振幅中的每一者导出多个控制信号(635)；
提供该多个控制信号(635)给该扫描失真补偿器阵列(601)的该扫描阵列控制单元(622)。
22.一种用于晶片检查的多射束显微镜(1)，其包括：
多子射束发生器(300)，用于产生多个初级子射束(3)，其包括至少第一单独子射束；
物体照射单元(100)，用于通过该多个初级子射束(3)照射布置在物平面(101)中物体(7)的表面(25)上的图像块(17.1)，从而在使用期间产生从该表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
检测单元(200)，其具有投射系统(205)和图像传感器(207)，用于将该多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在使用期间获取该表面(25)上该图像块(17.1)的数字图像；
聚合多射束光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极和相交体积(189)，所述多个初级子射束(3)穿过该相交体积(189)；
至少第一扫描校正器，其配置为在使用期间产生第一扫描静电场，以影响至少该第一单独子射束；
控制单元(800)，其配置为在使用期间将至少第一扫描电压差VSp(t)提供给该第一组偏转电极，用于在第一或p方向上聚合光栅扫描该多个初级子射束(3)，
其中该控制单元(800)更提供该第一扫描电压差VSp(t)给该第一扫描校正器，该第一扫描校正器减少至少该第一单独子射束的扫描所引起的像差。
23.如权利要求22所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器包括第一静电压转换单元，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的该第一扫描静电场。
24.如权利要求23所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号(635)编程。
25.如权利要求22或23所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一静电压转换单元产生与该第一扫描电压差VSp(t)成比例的该第一扫描校正电压差VCp(t)。
26.如权利要求22至25中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器场与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)对该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描同步。
27.如权利要求22至26中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器包括多个偏转元件，所述偏转元件配置为在使用期间补偿多个初级子射束(3)中每个初级子射束的扫描所引起的失真。
28.如权利要求27所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件包括第一偏转元件，其在使用期间单独补偿该第一单独子射束沿着该第一方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
29.如权利要求28所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件进一步包括第二偏转元件，其在使用期间单独补偿该第一单独子射束在该第二方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
30.如权利要求28或29所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个偏转元件进一步包括第三偏转元件，其在使用期间单独补偿该第二单独子射束在该第一方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
31.如权利要求27至30中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括多个可编程电阻序列，每个可编程电阻序列连接到多个偏转元件中的一偏转元件，所述多个可编程电阻序列形成由多个静态控制信号控制的可编程电阻阵列，其在使用期间产生多个扫描校正电压差VCap(i,t)，每个扫描校正电压差与该第一扫描电压差VSp(t)同步。
32.一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，其包括下列步骤：
产生一扫描电压差VSp(t)；
将该扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，以使用该聚合多射束光栅扫描仪(110)在第一方向上聚合偏转扫描多个初级子射束(3)；
从该扫描电压差VSp(t)产生至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其与该扫描电压差VSp(t)同步；
将该第一扫描校正电压差VCp(t)提供给一扫描校正器的一偏转元件，以减少该多个初级子射束(3)中至少单独子射束的扫描所引起的像差。
33.如权利要求32所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括提供多个静态控制信号至该扫描校正器，以产生该第一扫描校正电压差VCp(t)的步骤。
34.如权利要求32或33所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括在该第一扫描校正电压差VCp(t)与该扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟，以同步该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描并减少该至少单独子射束的扫描所引起的像差的步骤。
35.一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
一子射束发生器(300)，用于产生包括至少第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的多个初级带电粒子子射束；
一物体照射单元(100)，以该多个初级带电粒子子射束(3)照射布置在物平面(101)中的一样品之一表面(25)之像场；
聚合光栅扫描仪(110)，其包括至少第一组偏转电极(153)和一相交体积(189)，所述多个初级带电粒子子射束(3)穿过该相交体积(189)；
一控制单元(800)，其在使用期间提供至少第一扫描电压差VSp(t)给该第一组偏转电极(153)，用于在其对应像场上在第一或p方向上所述多个初级带电粒子子射束(3)中的每一者的扫描偏转，该像场的横向延伸至少为5μm，较佳为8μm或更多；
至少第一扫描校正器(601、185、193)，其配置为在使用期间产生用于单独地影响所述多个初级带电粒子子射束(3)的第一扫描校正场，
其中该控制单元(800)更将该第一扫描电压差VSp(t)提供给该第一扫描校正器(601、185、193)，该第一扫描校正器(601、185、193)减少与所述多个初级带电粒子子射束(3)中的每一者的扫描偏转同步之所述多个初级带电粒子子射束(3)的扫描所引起的像差。
36.如权利要求35所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601、185、193)包括第一静电压转换单元，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为至少第一扫描校正电压差VCp(t)，其适应于产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的该第一扫描修正场。
37.如权利要求36所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号编程。
38.如权利要求36或37所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元产生与该第一扫描电压差VSp(t)成比例的该第一扫描校正电压差VCp(t)。
39.如权利要求35至38中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器场与通过该聚合光栅扫描仪(110)对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的光栅扫描同步。
40.如权利要求35至39中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601、185、193)包括至少第一偏转元件，该第一偏转元件在使用期间将该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的大约0.5nm至5nm的扫描所引起的像差补偿到低于0.3nm、较佳低于0.2nm或低于0.1nm的减少量。
41.如权利要求40所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描所引起的像差为扫描所引起的失真。
42.如权利要求40或41所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)沿着该第一方向的扫描所引起的失真，其与通过该光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转同步。
43.如权利要求42所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括第二偏转元件，其配置为在使用期间单独补偿该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)沿着该第二方向的扫描所引起的失真，其与通过该光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的扫描偏转同步。
44.如权利要求40所述的带电粒子显微镜(1)，其中该扫描所引起的像差为一扫描所引起的失真、一扫描所引起像散、一扫描所引起远心像差、一扫描所引起球面像差或一扫描所引起发尾像差的群组中的至少一者。
45.如权利要求35至44中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1、1001)，其中该子射束发生器(300)产生至少第二初级带电粒子子射束(3.1或3.2)。
46.如权利要求45所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器进一步包括第三偏转元件，其在使用期间单独补偿该第二初级带电粒子子射束(3.1或3.2)的扫描所引起的像差。
47.如权利要求36至46中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该静电压转换单元包括至少第一可编程电阻序列，该可编程电阻序列连接到该第一偏转元件并由多个静态控制信号控制，其在使用期间产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的一扫描校正电压差VCAp(t)。
48.如权利要求35至47中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括第二扫描校正器(602、187、195)，其用于在该光栅扫描仪(110)对至少第一初级带电粒子子射束(3.0、3.1、3.2)的光栅扫描期间减少第二扫描所引起的像差。
49.一种用于晶片检查的多射束带电粒子显微镜(1)，其包括：
一多子射束发生器(300)，用于产生多个初级子射束(3)，其包括至少第一初级子射束和第二初级子射束；
一物体照射单元(100)，用于照射布置在物平面(101)中晶片(7)的一表面(25)的图像块(17)，从而在使用期间产生从该表面(25)发出的多个次级电子子射束(9)；
聚合多射束光栅扫描仪(110)形成一相交体积(189)，其用于执行多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描，以形成该图像块(17)的图像扫描，其包括至少在第一图像子场域(31.55)上扫描的该第一初级子射束(3.55)和在该图像块(17)的第二图像子场域(31.15)上同步扫描之该第二初级子射束(3.15)；
一检测单元(200)，其具有一投射系统(205)和一图像传感器(207)，用于将多个次级电子子射束(9)成像在该图像传感器(207)上，并用于在图像扫描期间获取一数字图像；
第一扫描校正器(601)，其连接到一控制单元(800)并在图像扫描期间，减少该第一图像子场域(31.55)中的该第一初级子射束(3.55)与该第二图像子场域(31.55)中的该第二初级子射束(3.15)间的扫描所引起的失真差。
50.如权利要求49所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601)在使用期间产生用于影响该多个初级子射束的多个扫描静电场，其包括一用于影响该第一初级子射束(3.55)的第一扫描静电场和一用于独立影响该第二初级子射束(3.15)的第二扫描静电场。
51.如权利要求50所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一扫描校正器(601)包括多个偏转元件，该多个偏转元件包括第一偏转元件和第二偏转元件，在使用期间补偿该多个初级子射束(3)中的每一者的多个扫描所引起的失真，该多个扫描所引起的失真包括该第一初级子射子束(3.55)的第一扫描所引起的失真和该第二初级子射子束(3.15)的第二扫描所引起的失真。
52.如权利要求49至51中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)在使用期间提供第一扫描电压差VSp(t)给该聚合多射束光栅扫描仪(110)，其中该第一扫描校正器(601)包括一扫描阵列控制单元(622)，用于将该第一扫描电压差VSp(t)转换为多个扫描校正电压差VCAp(i,t)，适应于在使用期间产生与该第一扫描电压差VSp(t)同步的多个静电场。
53.如权利要求52所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该扫描阵列控制单元(622)包括多个静电压转换单元(611、612)，其在使用期间从该第一扫描电压差VSp(t)产生该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)。
54.如权利要求53所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中所述多个静电压转换单元(611、612)中的每一者构造为一可编程电阻序列，其配置为由多个静态控制信号控制。
55.如权利要求49至54中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该控制单元(800)进一步包括第一延迟线，其使该第一扫描校正器(601)的扫描静电场与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)对多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描同步。
56.如权利要求51至55中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第一初级子射束(3.55)沿着第一方向的扫描所引起的失真，其与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
57.如权利要求56所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第一偏转元件更配置为在使用期间单独补偿该第一初级子射束(3.55)沿着第二方向的扫描所引起的失真，其与通过该聚合多射束光栅扫描仪(110)在与该第二方向垂直的该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
58.如权利要求56或57所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中该第二偏转元件配置为在使用期间单独补偿该第二初级子射束沿着该第一方向的扫描所引起的失真，其与该聚合多射束光栅扫描仪(110)在该第一方向上对该多个初级子射束(3)的扫描偏转同步。
59.如权利要求49至58任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其中在使用期间该第一初级子射束以第一角度β1穿过该相交体积(189)，并且该第二初级子射束以不同于该第一角度β1的第二角度β2穿过该相交体积(189)。
60.如权利要求49至59任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)，其进一步包括第二扫描校正器(602)，其连接到该控制单元(800)并在图像扫描期间，减少该第一图像子场域(31.55)中的该第一初级子射束(3.55)与该第二图像子场域(31.55)中的该第二初级子射束(3.15)间的扫描所引起的远心差。
61.一种多射束带电粒子显微镜(1)的操作方法，其包括下列步骤：
产生一扫描电压差VSp(t)；
将该扫描电压差VSp(t)提供给聚合多射束光栅扫描仪(110)，以该聚合多射束光栅扫描仪(110)在第一方向上聚合偏转扫描多个初级子射束(3)；
通过多个静电压转换单元，从该扫描电压差VSp(t)产生多个扫描校正电压差VCAp(i,t)，其与该扫描电压差VSp(t)同步；
将多个扫描校正电压差VCAp(i,t)提供给一扫描校正器的多个偏转元件，以减少该多个初级子射束(3)的扫描所引起的失真。
62.如权利要求61所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括提供多个静态控制信号给该多个静电压转换单元，以产生该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)的步骤。
63.如权利要求61或62中任一项所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括在该多个扫描校正电压差VCAp(i,t)与该扫描电压差VSp(t)之间产生预定时间延迟，以同步该多个初级子射束(3)的聚合光栅扫描并减少扫描所引起的失真的步骤。
64.如权利要求62所述的多射束带电粒子显微镜(1)操作方法，其进一步包括下列步骤：
通过在参考物体的图像块上扫描多个初级带电粒子，以确定扫描所引起的失真；
提取每个初级带电粒子子射束的扫描所引起的失真的至少线性部分的多个振幅；
从该多个振幅中的每一者导出多个静态控制信号。
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