CN117672786A - 磁多极器件、带电粒子束设备和影响沿光轴传播的带电粒子束的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于影响沿光轴传播的带电粒子束的磁多极器件。所述磁多极器件包括：第一磁偏转器，用于用多个第一鞍形线圈使所述带电粒子束在x方向上偏转；以及第二磁偏转器，用于用多个第二鞍形线圈使所述带电粒子束在垂直于x方向的y方向上偏转。所述第一鞍形线圈和所述第二鞍形线圈以12极磁校正器结构围绕所述光轴布置，其中12个极以均匀间隔的角间隔被提供。所述12极磁校正器结构被配置为将磁12极校正器的束校正场施加在所述带电粒子束上。还提供了一种具有磁多极器件的带电粒子束设备和一种用如本文所述的磁多极器件影响沿光轴传播的带电粒子束的方法。

Description

磁多极器件、带电粒子束设备和影响沿光轴传播的带电粒子 束的方法

技术领域

本文所述的实施例涉及带电粒子束设备，例如，用于检查系统应用、测试系统应用、光刻系统应用、缺陷审查或关键尺寸确定应用的带电粒子束设备，并且特别地涉及电子束检查设备，更特别地涉及扫描电子显微镜。本文所述的实施例进一步涉及用于影响带电粒子束设备中的带电粒子束的磁多极器件以及用多极器件影响带电粒子束的方法。特别地，本文所述的实施例涉及磁多极器件和用于以特定方式(例如，通过偏转和/或校正电子束，特别是在电子束检查和成像系统中)影响电子束的和方法。

背景技术

现代半导体技术已形成了对在纳米级甚至是亚纳米级下使试样结构化并对其进行检测的高需求。微米级和纳米级工艺控制、检查或结构化通常用带电粒子束(例如，电子束)完成，该带电粒子束在带电粒子束设备(诸如电子显微镜或电子束图案发生器)中生成、成形、偏转和聚焦。出于检查目的，与例如光子束等相比，带电粒子束提供了优异的空间分辨率。

使用带电粒子束的检查设备(诸如扫描电子显微镜(SEM))在多个工业领域中具有许多功能，包括但不限于在制造期间的电子电路检查、用于光刻的曝光系统、检测系统、缺陷检查工具和用于集成电路的测试系统。在此类粒子束系统中，可使用具有高电流密度的精细束探针。例如，在SEM的情况下，初级电子束生成可用于对试样进行成像、检查和分析的次级电子(SE)和/或后向散射电子(BSE)的信号粒子。

然而，提供适于快速检查试样的紧凑带电粒子束设备是有挑战性的。具体地，各种扫描偏转器、对准偏转器、透镜、束像差校正器和/或其他束光学部件可沿带电粒子束设备的真空壳体内的光轴提供并可消耗相当大的空间。然而，带电粒子束设备中的空间通常是有限的，特别是在靠近物镜的区域中。

为了将带电粒子束引导到试样上的预定位置，可提供束偏转器，其使用静电场或磁场来控制带电粒子束从第一方向到第二方向的偏转。例如，双轴磁束偏转器能够在两个正交方向上(例如在垂直于光轴的x-y平面上)偏转束，并且因此到达试样表面上的预定位置。然而，已知大多数束偏转器在偏转带电粒子束时引入束像差(诸如像散)，因为束偏转器通常相对于光轴不是旋转对称的。

束光学器件的像散导致带电粒子束变形为椭圆形横截面，这在高分辨率束系统中可能出现问题，因为像散束的束探针比非像散束的束探针大并具有延长的线焦点而不是小的点状焦点。

为此，除了束偏转器之外，通常还提供一个或多个束像差校正器，以便校正由束偏转器引入的束像差和/或其他束像差，从而提高可获得的分辨率。例如，8极(“八极”)可用作消像散器，以用于补偿任意方向上的像散。然而，与束偏转器分开且除了束偏转器之外的束校正器可使用带电粒子束设备的真空壳体中的相当大的空间。如果被激励以产生偶极场，则八极也可用作束偏转器，然而，八极的灵敏度是有限的，并且由八极产生的偶极场引起的束像差可能会相当大。

鉴于上述内容，提供一种适于灵活且可靠地影响带电粒子束、特别是用于双轴偏转带电粒子束和/或用于校正束像差的紧凑多极器件将是有益的。另外，即使可用空间有限，提供一种灵活且可靠地影响带电粒子束设备中的带电粒子束的方法也是有益的。最后，提供一种适于在有限空间内以期望方式影响带电粒子束、特别是用于将带电粒子束偏转到试样上的预定位置和/或用于校正带电粒子束的像差的带电粒子束设备将是有益的。

发明内容

鉴于上述，根据独立权利要求提供了一种用于影响沿光轴传播的带电粒子束的磁多极器件、一种具有磁多极器件的带电粒子束设备以及一种影响沿光轴传播的带电粒子束的方法。

根据第一方面，提供了一种用于影响沿光轴传播的带电粒子束的磁多极器件。该磁多极器件包括：第一磁偏转器，该第一磁偏转器用于使带电粒子束在x方向上偏转，包括多个第一鞍形线圈；以及第二磁偏转器，该第二磁偏转器用于使带电粒子束在垂直于x方向的y方向上偏转，包括多个第二鞍形线圈。多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈围绕光轴布置在12极磁校正器结构中，其中12个极以均匀间隔的角间隔被提供。

特别地，多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈围绕光轴布置在磁12极的配置中并被配置为对带电粒子束施加磁12极的束校正场。

在一些实施例中，多个第一鞍形线圈包括八个第一鞍形线圈，并且多个第二鞍形线圈包括八个第二鞍形线圈。八个第一鞍形线圈中的四个鞍形线圈和八个第二鞍形线圈中的四个鞍形线圈可分别以相同的角间隔布置并彼此重叠，使得提供四个“双线圈”。每个“双线圈”可包括彼此对准(即覆盖相同的角间隔)的第一鞍形线圈(即，多个第一鞍形线圈中的鞍形线圈)和第二鞍形线圈(即，多个第二鞍形线圈中的鞍形线圈)。总体上，可由第一磁偏转器的第一鞍形线圈和第二磁偏转器的第二鞍形线圈提供具有以均匀间隔的角间隔提供的12个极的12极磁校正器结构。

根据另一方面，提供了一种用于用带电粒子束(特别是用电子束)对试样进行成像和/或检查的带电粒子束设备。该带电粒子束设备可以是例如电子显微镜，特别是SEM。该带电粒子束设备包括用于产生带电粒子束的带电粒子束源、用于将带电粒子束聚焦在试样上的物镜和用于影响带电粒子束的磁多极器件，其中该多极器件根据本文所述的实施例中的任一者进行配置。

根据另一方面，提供了一种影响沿光轴传播的带电粒子束的方法。该方法包括引导带电粒子束穿过磁多极器件，该磁多极器件包括具有多个第一鞍形线圈的第一磁偏转器和具有多个第二鞍形线圈的第二磁偏转器，其中多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈围绕光轴布置在12极磁校正器结构中，其中12个极以均匀的角间隔被提供。该方法进一步包括以下操作中的一者或两者：(i)通过将x偏转电流施加到第一磁偏转器并将y偏转电流施加到第二磁偏转器来在x-y平面中偏转带电粒子束；以及(ii)通过单独调整流过12个极的电流来在带电粒子束上施加束校正场来校正带电粒子束的一个或多个束像差。

在一些实施例中，12极磁校正器结构的12个极中的每一者可由第一鞍形线圈、第二鞍形线圈或包括第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠的双线圈提供。任选地，可单独调整(例如，使用可变电阻器或电位计)流过12个极的电流。例如，相应可变电阻器或电位计可并联连接到第一鞍形线圈和第二鞍形线圈中的至少一些鞍形线圈，特别是并联连接到以均匀间隔的角间隔布置的第一鞍形线圈和第二鞍形线圈中的十二个鞍形线圈。

实施例还涉及用于进行所公开的方法的设备并包括用于执行单独方法动作的设备部分。该方法可借助于硬件零件、由适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。此外，实施例还涉及操作所描述的设备的方法。

可与本文所述的实施例组合的进一步的优点、特征、方面和细节从从属权利要求、说明书和附图中显而易见。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上文陈述的特征，可参考实施例来得到上文简要地概述的更具体的描述。附图涉及一个或多个实施例并在以下进行描述：

图1以垂直于光轴A的截面图示出了根据本文所述的实施例的磁多极器件的示意图，该磁多极器件适于根据本文所述的任何方法操作；

图2是根据本文所述的实施例中的任一者的磁多极器件的一个鞍形线圈的示意性透视图；

图3是根据本文所述的实施例的磁多极器件的示意性透视图；

图4以垂直于光轴A的截面图示出了根据本文所述的实施例的磁多极器件的示意图，该磁多极器件适于根据本文所述的任何方法操作；

图5是根据本文所述的实施例中的任一者的带电粒子束设备的示意图；

图6是示出根据本文所述的实施例中的任一者的影响带电粒子束的方法的流程图；并且

图7是已知双轴鞍形线圈偏转器的示意性截面图。

具体实施方式

现在将详细地参考各个实施例，附图中示出了这些实施例的一个或多个示例。在以下对各图的描述内，相同的附图标记是指相同的部件。一般来讲，仅描述相对于各别实施例的差异。每个示例以解释方式提供并且不意在作为限制。另外，被示出或描述为一个实施例的部分的特征可在其他实施例上或结合其他实施例使用，以产生又进一步的实施例。说明书旨在包括此类修改和变化。

图7是常规双轴鞍形线圈偏转器700的示意图。鞍形线圈偏转器700包括第一对鞍形线圈710和第二对鞍形线圈720，所述第一对鞍形线圈710在y方向上布置在光轴A的相对侧上用于使带电粒子束在x方向上偏转，所述第二对鞍形线圈720在x方向上布置在光轴A的相对侧上用于使带电粒子束在y方向上偏转。每个鞍形线圈在图7中示意性地描绘为阴影环段。第一对鞍形线圈和第二对鞍形线圈中的每个鞍形线圈可覆盖绕光轴的约120°的角，即，具有绕光轴的约120°的张角。

图7中示意性地示出了由第二对鞍形线圈720产生的磁场线。与具有较小张角(例如，90°或更小)的线圈相比，在周向方向上具有大张角(例如，120°或更大)的鞍形线圈提供更大的磁激励面积。因此，覆盖大张角的鞍形线圈相对于每激励电流的偏转灵敏度是有利的。

另外，具有相应120°的张角的相对布置的鞍形线圈理论上不产生任何六极场，并且因此与具有不同于120°的张角的鞍形线圈相比，引起更少的束像差。因此，“120°鞍形线圈偏转器”也是有益的，因为它可减少偏转器产生的束像差。

然而，束像差，通常还有像散，仍可由偏转器和/或带电粒子束设备的其他部件产生，使得除了束偏转器之外还可有利地在例如其上游或下游提供一个或多个束像差校正器。例如，静电或磁八极可用作用于像散补偿的消像散器。然而，除了鞍形线圈偏转器之外还提供校正器八极增加了带电粒子束设备的真空壳体中的复杂性和空间需求。使用八极进行偏转和像差校正也可能存在问题，因为八极的偏转灵敏度是有限的，并且通常需要将相当大的校正电流叠加在偏转电流上以补偿所产生的束像差。

鉴于上述，根据本文所述的实施例，提供了一种用于影响沿光轴传播的带电粒子束的磁多极器件，该磁多极器件可用作(1)双轴鞍形线圈偏转器和(2)用于补偿像散和/或其他束像差的磁十二极(12极)。下面给出根据本文所述的实施例的这种组合的双轴鞍形偏转器和12极磁校正器的进一步细节。

图1以垂直于光轴A的截面平面中的示意性截面图示出了根据本文所述的实施例的磁多极器件100。磁多极器件100包括用于沿在方向上偏转带电粒子束的第一磁偏转器110，其中第一磁偏转器110包括多个第一鞍形线圈112，特别是八个第一鞍形线圈。多个第一鞍形线圈112可包括在y方向上布置在光轴A的相对侧上的两组第一鞍形线圈111，使得可通过用第一电流激励两组第一鞍形线圈111使带电粒子束可在x方向上偏转。

磁多极器件100进一步包括用于在垂直于x方向的y方向上偏转带电粒子束的第二磁偏转器120，其中第二磁偏转器120包括多个第二鞍形线圈122，特别地八个第二鞍形线圈。多个第二鞍形线圈122可包括在x方向上布置在光轴A的相对侧上的两组第二鞍形线圈121，使得可通过用第二电流激励两组第二鞍形线圈121使带电粒子束可在y方向上偏转。通过用相应电流同时激励x方向偏转器和y方向偏转器两者，带电粒子束可被偏转至x-y平面中的试样表面上的预定位置。

如图1中示意性所示，多个第一鞍形线圈112和多个第二鞍形线圈122以12极校正器(＝磁十二极)的配置围绕光轴A布置，该12极校正器具有以基本均匀间隔的角间隔提供的12个极。12个极可分别由多个第一鞍形线圈中的第一鞍形线圈、由多个第二鞍形线圈中的第二鞍形线圈或由包括第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠(即以基本相同的角间隔设置)的“双线圈”来提供。

与图7的包括两对相对布置的鞍形线圈的已知双轴鞍形线圈偏转器不同，图1的双轴鞍形线圈偏转器包括两个多个鞍形线圈，每个多个鞍形线圈包括两组相对布置的鞍形线圈，特别地，其中每组包括在周向方向U上彼此靠近布置的四个鞍形线圈。总体来讲，两个多个鞍形线圈被布置为提供适于束像差校正(特别是通过生成12个极的磁校正场)的磁十二极校正器结构。因此，根据本文所述的实施例，双轴鞍形线圈偏转器和12极磁校正器的优点被顺序地、交替地或同时地组合在单个磁多极器件中，该单个磁多极器件可用作双轴鞍形线圈偏转器和/或用作磁12极。

图2是根据本文所述的实施例中的任一者的磁多极器件的一个鞍形线圈200的示意图。在透视图中示意性地描绘了鞍形线圈200(也称为鞍状线圈)。磁多极器件的其他鞍形线圈可围绕光轴类似地或对应地配置。

一般来说，鞍形线圈对于带电粒子束设备中的磁偏转器领域的技术人员来说是已知的。鞍形线圈200包括绕从光轴A基本上径向延伸的线圈轴线缠绕的一个或多个绕组210。鞍形线圈与环形线圈不同，环形线圈的线圈轴线在周向方向U上绕光轴A延伸。鞍形线圈200的一个或多个绕组201可在与光轴A同轴的(虚拟或真实)圆柱形结构的表面上围绕线圈轴线形成一个或多个环(在这方面也参见图3)。鞍形线圈可具有沿光轴的方向上的线圈高度(H)和周向方向上的线圈宽度(W)。例如，鞍形线圈可自支撑地布置，或者鞍形线圈可布置或安装在可包围光轴A的支撑结构的表面上。

当电流流过布置在光轴的相对侧上的两组鞍形线圈时，可在两组相对布置的鞍形线圈之间产生磁偶极场，该磁偶极场的方向基本上垂直于光轴A(带电粒子束沿光轴A传播)，使得带电粒子束的带电粒子可相对于初始传播方向偏转。偏转方向总体上垂直于磁场线的方向并直于带电粒子的传播方向，使得带电粒子的传播方向改变预定角。

需注意，其上可布置鞍形线圈的(虚拟或真实的)圆柱形结构应当在广义上理解，即，是指相对于光轴A同轴并具有沿光轴A的预定长度的任何结构。例如，圆柱形结构可以是圆柱体、锥状结构、壳状结构、具有多边形基部结构(诸如正12角多边形)的圆柱体或组合这些或类似结构的任何形状。例如，平行六面体结构的侧表面上的鞍形线圈产生“平坦”线圈，因为绕组分别布置在“平坦”平面中而不是弯曲表面上。例如，鞍形线圈可分别具有围绕光轴的曲率(如图2中示意性地示出的鞍形线圈200)，或者鞍形线圈可分别具有基本上平坦的线圈绕组。

返回图1，在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，第一磁偏转器110的多个第一鞍形线圈112可包括八个第一鞍形线圈，特别是两组，每组四个相邻布置的第一鞍形线圈，并且/或者第二磁偏转器120的多个第二鞍形线圈122可包括八个第二鞍形线圈，特别是两组，每组四个相邻布置的第二鞍形线圈，如图1示意性地描绘的。因此，磁多极器件可包括十六个鞍形线圈，这十六个鞍形线圈被布置成12极磁校正器结构的配置。

例如，通过以与八个第二鞍形线圈中的四个第二鞍形线圈相应相同的角间隔提供八个第一鞍形线圈中的四个第一鞍形线圈，特别是在径向方向上一个接一个，可将16个线圈布置成磁12极的设置，从而提供四个“双线圈”。四个“双线圈”中的每一者可包括以相同的角间隔径向上一个接一个布置的第一线圈中的一者和第二线圈中的一者。

在一些具体实施中，12极磁校正器结构的12个极中的每一者可由多个第一鞍形线圈中的第一鞍形线圈、由多个第二鞍形线圈中的第二鞍形线圈或由包括第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠的双线圈提供。特别地，如图1所描绘，12个极中的每第三个极(例如，图1中的极(1)、(4)、(7)、(10))可被提供作为双线圈，并且十二个极中的剩余八个极可分别由第一鞍形线圈或第二鞍形线圈提供。

12极磁校正器结构的12个极可分别以约30°的均匀间隔的角间隔提供，使得12个极在周向方向U上基本上包围光轴A，每个极覆盖基本上对应的角范围。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，12个极被配置成将磁12极校正器的束校正场施加在带电粒子束上来校正带电粒子束的像散和/或其他束像差。特别地，流过12个极中的每一者的电流可以是可单独调整的，使得可在带电粒子束上施加预定12极磁场。

由磁12极校正器校正的一个或多个束像差可包括像散、(多个)其他束像差和/或束传播或偏转角的不准确度中的任一者或多者。特别地，磁12极校正器可用于带电粒子束的精细偏转，而粗略偏转可由第一磁偏转器和第二磁偏转器执行，第一磁偏转器和第二磁偏转器可由偏转控制器(例如，x偏转控制器和y偏转控制器)控制。

对于构成“双线圈”的极(例如，图1中的极(1)、(4)、(7)、(10))，可单独调整流过相应双线圈的线圈中的一者的电流可能就足够了。在这种情况下，单独电流控制器件(例如可变电阻器和/或可调电流源)可仅连接到每个双线圈的线圈中的一者。特别地，流过以均匀间隔的角间隔布置的12个鞍形线圈中的每一者的电流可以是可单独调整的。替代地，流过磁多极器件的第一鞍形线圈和第二鞍形线圈中的每一者的电流可以是可单独调整的，例如通过将每个鞍形线圈连接到单独电流控制器件，例如，可变电阻器和/或可调电流源。特别地，流过双线圈的两个线圈中的每一者的电流可以是可单独调整的。

如图1示意性描绘的，第一磁偏转器的多个第一鞍形线圈112包括在x方向上布置在光轴的相对侧上的两组第一鞍形线圈111，每组第一鞍形线圈包括在周向方向上彼此相邻布置的四个第一鞍形线圈。两组111第一鞍形线圈在图1中用阴影线描绘。第二磁偏转器的多个第二鞍形线圈可包括在y方向上布置在光轴的相对侧上的两组121第二鞍形线圈，每组第二鞍形线圈包括在周向方向上彼此相邻布置的四个第二鞍形线圈。在图1中，两组第二鞍形线圈121未用阴影线描绘。因此，通过用x偏转电流激励两组相对布置的第一鞍形线圈111，产生导致束在x方向上偏转的磁偶极场，并且通过用y偏转电流激励两组相对布置的第二鞍形线圈121，产生导致束在y方向上偏转的磁偶极场。两个磁偏转场可叠加，这导致束偏转至x-y平面中的预定位置。

在一些实施方式中，每组第一鞍形线圈111在周向方向上覆盖110°与130°之间(特别是约120°)的角。替代地或附加地，每组第二鞍形线圈121在周向方向上覆盖110°与130°之间(特别是约120°)的角。由两组相对布置的鞍形线圈(每组的相邻布置的鞍形线圈一起覆盖约120°的角)产生的磁偏转场大体类似于由两组相对布置的鞍形线圈产生的磁偏转场，如图7所示，每个单鞍形线圈覆盖120°的角。因此，多组鞍形线圈不产生六极场分量或仅产生较小的六极场分量，使得由磁偏转器产生的束像差(特别是像散)可保持较低。

在一些实施方式中，两组第一鞍形线圈111和两组第二鞍形线圈121重叠，其中在四个重叠区域125中在周向方向上的重叠角分别为约30°。在每个重叠区域中布置有双线圈，该双线圈包括对准的第一鞍形线圈与第二鞍形线圈。特别地，每组第一鞍形线圈111可包括两个外第一鞍形线圈和两个内第一鞍形线圈，并且每组第二鞍形线圈121可包括两个外第二鞍形线圈和两个内第二鞍形线圈。每个外第一鞍形线圈可与相应的外第二鞍形线圈重叠并以相应的角间隔布置，使得四个重叠区域125中提供有四个双线圈。双线圈的两个鞍形线圈之间在径向方向上的距离可很小，通常为1cm或更小，特别地5mm或更小，更特别地1mm或更小，或甚至0.5mm或更小。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈中的每个鞍形线圈可在周向方向上覆盖20°或更大且40°或更小(特别是约30°)的角。例如，鞍形线圈本身可分别具有在周向方向上的20°至28°之间的张角，并且可分别在周向方向上彼此相邻的两个鞍形线圈之间提供2°至10°之间的角间隙。在图1的示例性实施方式中，每个鞍形线圈具有约28°的张角，并且在相邻鞍形线圈之间分别提供有约2°的周向间隙。特别地，两个相邻鞍形线圈可被布置为在周向方向上彼此靠近，其间具有5°或更小的间隙，但通常彼此不接触。通过围绕光轴布置十二个鞍形线圈(每个鞍形线圈在周向方向上覆盖约30°的角)可提供12极磁校正器结构。如上所述，双线圈可在四个重叠区域125中提供，使得同时可提供用于双轴偏转的120°鞍形线圈偏转器的一般结构。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，多个第一鞍形线圈同轴地布置在第二磁偏转器的多个第二鞍形线圈内侧，或者替代地同轴地布置在第二磁偏转器的多个第二鞍形线圈外侧。换句话说，多个第一鞍形线圈可基本上布置在围绕光轴A的具有第一直径(D1)的圆形曲线上，并且多个第二鞍形线圈可基本上布置在具有与第一直径不同的第二直径(D2)的圆形曲线上(在这方面参见图3)。第一直径(D1)和第二直径(D2)之间的差可以是例如2cm或更小，特别是1cm或更小，更特别是2mm或更小，或者甚至1mm或更小。因此，第一磁偏转器的第一鞍形线圈和第二磁偏转器的第二鞍形线圈在径向方向上彼此空间分离，并且可立即标识鞍形线圈中的任一者属于第一磁偏转器110和第二磁偏转器120中的哪一个。沿不同的圆形曲线布置第一鞍形线圈和第二鞍形线圈有利于第一磁偏转器和第二磁偏转器的电连接和控制，以实现在x方向和y方向上的预定偏转。另外，当多个第一鞍形线圈和第二鞍形线圈布置在距光轴不同距离处时，可在周向方向上部分重叠，使得可提供用于双轴偏转的120°鞍形线圈偏转器的结构。

由于第一磁偏转器和第二磁偏转器在沿光轴A的同一位置(在对应截面中)被提供，因此根据本文所述的实施例的磁多极器件能够在沿光轴A的一个位置处实现带电粒子束的双轴磁偏转和像差校正。可减少空间需求，并且可能不需要用于束偏转和束校正的空间分离的器件。单个磁多极器件可例如同时地用于束偏转和像差校正。另外，考虑到每组鞍形线圈的张角较大，特别是约120°，偏转灵敏度较大，这意味着激励电流与可获得的偏转角之间的比值较小。例如，与八极偏转器的偏转灵敏度相比，120°鞍形线圈偏转器的偏转灵敏度高约20°。

图3是根据本文所述的实施例的磁多极器件300的示意性透视图。图3的磁多极器件300可包括图1的磁多极器件100的一些特征或全部特征，使得可参考以上说明，而这里不再赘述。特别地，磁多极器件可包括用于x偏转的具有多个第一鞍形线圈的第一磁偏转器110和用于y偏转的具有多个第二鞍形线圈的第二磁偏转器120，第一鞍形线圈和第二鞍形线圈以12极磁校正器的配置围绕光轴A布置。在一些实施例中，提供八个第一鞍形线圈和八个第二鞍形线圈。

在一些实施例中，第一鞍形线圈和第二鞍形线圈中的每一者可以约30°的角间隔被提供，并且可覆盖例如20°与40°之间的角。

如图3示意性地描绘，多个第一鞍形线圈可布置在围绕光轴A的具有第一直径(D1)的圆形线上，并且多个第二鞍形线圈可布置在具有与第一直径(D1)不同的第二直径(D2)的圆形线上。例如，第一直径D1可为4mm或更大且100mm或更小，并且第二直径D2可比其稍小或稍大。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，第一鞍形线圈和第二鞍形线圈可具有沿光轴方向的相应线圈高度(H)，该线圈高度为5mm或更大且200mm或更小，特别是10mm或更大且50mm或更小。在一些实施例中，第一鞍形线圈和第二鞍形线圈可具有周向方向上的相应线圈宽度(W)，该线圈宽度为1mm或更大且26mm或更小，特别是3mm或更大且15mm或更小。具有这种尺寸的鞍形线圈适合产生适当的磁场以用于偏转和像差校正。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，磁多极器件300还可包括同轴地围绕第一磁偏转器的第一鞍形线圈和第二磁偏转器的第二鞍形线圈的屏蔽件310。例如，屏蔽件310可具有同轴地包围第一磁偏转器和第二磁偏转器并包围光轴A的圆柱形形状。特别地，屏蔽件310可形成为由屏蔽件材料(诸如金属)制成的圆柱体。在一些实施方式中，屏蔽件310可具有大于第一磁偏转器和第二磁偏转器的直径的第三直径D3。例如，屏蔽件310与鞍形线圈中的至少一些之间的径向距离可以是10mm或更小，特别是5mm或更小，例如在1mm与4mm之间。

屏蔽件310可具有屏蔽件高度(H2)，即屏蔽件沿光轴A的尺寸。屏蔽件高度(H2)可大于多个第一鞍形线圈和第二鞍形线圈沿光轴的线圈高度(H)，使得第一线圈和第二线圈可完全被屏蔽件310包围。特别地，屏蔽件高度(H2)可以是线圈高度(H)的至少两倍，如图3示意性描绘的。屏蔽件310可提供电磁屏蔽。特别地，可通过屏蔽件来减少或阻挡电磁场，使得可限制由第一磁偏转器和第二磁偏转器在磁多极的周围(例如，磁多极器件的径向外部)产生的磁场。可减少磁多极器件对其他部件的负面影响以及外部场对带电粒子束的影响。可提高偏转和校正准确度。

图4是根据本文所述的实施例的磁多极器件400的垂直于光轴A的截面图的示意图。磁多极器件可根据本文所述的任何方法操作。磁多极器件400可包括图1的磁多极器件100的一些特征或全部特征，使得可参考以上说明，而这里不再赘述。

磁多极器件400包括具有多个第一鞍形线圈(用阴影线描绘)的第一磁偏转器和具有多个第二鞍形线圈(未用阴影线描绘)的第二磁偏转器。第一磁偏转器和第二磁偏转器中的每一者可包括两组相对布置的四个鞍形线圈，每组覆盖约120°的角。多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈以12极磁校正器的配置布置。特别地，十二个极中的四个可被提供为包括相应第一鞍形线圈与相应第二鞍形线圈重叠的“双线圈”，和/或十二个极中的八个可被提供为仅包括第一鞍形线圈或仅包括第二鞍形线圈的“单线圈”。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，多个第一鞍形线圈可连接到电流源412的x偏转电流端子410。x偏转电流端子410可提供x偏转电流，该x偏转电流适于激励两个相对布置的第一鞍形线圈组之间的预定偶极偏转场，以引起x方向上的预定束偏转。可任选地提供x偏转控制器以用于适当地调整/设置x偏转电流来获得预定x偏转角，例如用于慢束偏转或用于快速束扫描(例如，以光栅扫描模式与叠加的y偏转一起)和/或用于带电粒子束“跳跃”到基板上的特定点或束移位。

多个第一鞍形线圈或至少其子集可以串联连接的方式连接到x偏转电流端子410。在图4的实施例中，第一磁偏转器的第一鞍形线圈全部串联连接到x偏转电流端子410。第一鞍形线圈与电流源的串联连接提供大体相同或相似的x偏转电流流到多个第一鞍形线圈中的每个线圈的优点，这有利于多个第一鞍形线圈的电连接并确保了由多个第一鞍形线圈产生x偏转偶极场。实际流过第一鞍形线圈或至少流过其子集的电流可由相应单独电流控制器件(例如，可变电阻器)单独调整，如下文进一步详细描述的。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，多个第二鞍形线圈可连接到电流源412或另一个电流源的y偏转电流端子。为了更清楚起见，图4中未示出y偏转电流端子和将第二鞍形线圈连接到y偏转电流端子的连接线。仅示意性地示出了x偏转电流端子410和相应连接线。

y偏转电流端子可提供y偏转电流，该y偏转电流适于激励在两组相对布置的第二鞍形线圈之间的预定偶极偏转场，以引起y方向上的预定束偏转。可任选地提供y偏转控制器以用于适当地调整/设置y偏转电流来获得预定y偏转，例如用于慢束偏转或用于快速束扫描(例如，以光栅扫描模式与叠加的y偏转一起)和/或用于带电粒子束“跳跃”到基板上的特定点或束移位。

多个第二鞍形线圈或至少其子集可以第二串联连接(图4中未描绘，但类似于多个第一鞍形线圈的串联连接)的方式连接到y偏转电流端子。具有相同y偏转电流端子的第二鞍形线圈的串联连接提供基本相同或相似的y偏转电流流到多个第二鞍形线圈中的每个线圈的优点，这有利于多个第二鞍形线圈的电连接并确保了多个第二鞍形线圈产生y偏转偶极场。实际流过第二鞍形线圈或至少流过其子集的电流可由相应单独电流控制器件(例如，可变电阻器)单独调整，如下文进一步详细描述的。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，磁多极器件被配置为通过单独调整流过12极磁校正器结构的12个极的电流来校正带电粒子束的一个或多个束像差。特别是，可例如通过相应电流控制器件、特别是(但不一定)通过相应可变电阻器或电位计来单独调整流过构成12个极的(多个)鞍形线圈的电流。

通常，与束偏转电流相比，束校正电流要小得多。因此，将磁偏转器的鞍形线圈连接到提供总偏转电流的相同电流端子是有益的。然后可在12极磁校正器结构的12个极中的每一者处特别是经由多个电流控制器件(诸如可变电阻器或电位计)单独调整总偏转电流来校正束像差。

特别地，在一些实施例中，12个极可分别由第一鞍形线圈、第二鞍形线圈或双线圈提供，并且可调整电阻器或电位计430可并联连接到12个极中的每一者来单独调整从中流过的电流。例如，可提供12个可变电阻器或电位计，每一极一个。由可变电阻器或电位计中的每一者提供的电阻值可由12极控制器控制。例如，12极控制器可适当地设定可变电阻器或电位计的电阻值来提供相应束校正场。

在一些实施例中，可调整电阻器或电位计430可分别并联连接到被提供为单线圈(即，不是双线圈的一部分)的第一鞍形线圈和第二鞍形线圈以及每个双线圈的线圈中的一者。在图4的示例性实施例中，可调整电阻器或电位计430并联连接到作为单线圈提供的八个第一鞍形线圈中的每一者和四个第二鞍形线圈。替代地，鞍形线圈中的每一者可提供有与其并联连接的可变电阻器。在一些实施例中，12个极中的每一者包括具有可变电阻器或可与其并联连接的另一电流控制器件的至少一个鞍形线圈。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，磁多极器件被配置为通过用x偏转电流激励第一磁偏转器和用y偏转电流激励第二磁偏转器来在x-y平面中双轴偏转带电粒子束。磁多极器件可被配置为在偏转的同时，通过单独调整流过多个第一鞍形线圈和第二鞍形线圈或至少其子集的电流来生成预定的束校正场以校正带电粒子束的一个或多个束像差。电流可任选地经由与相应鞍形线圈并联的可变电阻器或电位计单独调整，该鞍形线圈形成12极磁校正器结构的12个极。任选地，可提供12极控制器来调整可变电阻器或电位计的电阻值，使得叠加在双轴偏转场上的预定束校正场可施加到带电粒子束。

在一些实施例中，可提供12极控制器来设定或调整可变电阻器或电位计的电阻值，使得可由12极控制器设定或调整12极磁校正器结构的12个极获得的束校正。可提供x偏转控制器和y偏转控制器(其可组合在单个器件中)来设定或调整x偏转电流和y偏转电流，并且因此用于设定或调整束偏转。在一些实施例中，12极控制器可调整流过12个极的电流，以便获得精细偏转和/或像差校正，同时粗略束偏转可由x-/y-偏转控制器设置。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，偏转可以是快的并且校正可以是慢的。特别地，12极校正器(其可控制与12个极相关联的电阻值)可缓慢地改变电阻值，而x-/y-偏转控制器可快速地改变x-/y-偏转电流。例如，束偏转(由x电流和偏转电流引起)可快速地变化(例如，用于束扫描)，而可变电阻器的电阻值可至少暂时保持恒定或可更缓慢地变化。特别地，电阻值可在图像生成期间或带电粒子束沿线扫描期间保持恒定，而束偏转电流可变化(例如，用于快速束扫描和/或偏转)。在一些实施方式中，相比x-/y-偏转控制器，12极控制器可被配置为用于更慢输出信号，例如，12极控制器可被配置为用于慢信号变化，并且x-/y-偏转控制器可被配置为用于快信号变化。

在一些实施例中，第一磁偏转器和第二磁偏转器可被屏蔽件310包围。

图5是根据本文所述的任何实施例的带电粒子束设备500的示意性截面图。带电粒子束设备500可被配置用于用带电粒子束21(特别是用电子束)来检查试样20和/或对试样20成像。在一些实施例中，带电粒子束设备500是电子显微镜，特别是扫描电子显微镜(SEM)。

带电粒子束设备500包括用于产生沿光轴A传播的带电粒子束21的带电粒子束源505。带电粒子束源505可以是电子源，例如冷场发射器(CFE)、热场发射器(TFE)或另一类型的电子源。

带电粒子束设备500进一步包括物镜520以用于将带电粒子束21聚焦在可放置在试样台560上的试样20上。物镜520可以是磁物镜、静电物镜或组合的磁-静电物镜。

试样20(例如，晶片、电子电路或要检查的另一基板)可放置在试样台560上。试样台560可在试样平面中(即，在x-y平面中)和/或在光轴A的z方向上移动。

带电粒子束设备500可包括真空壳体501，带电粒子束设备500的束光学部件布置在真空壳体501中。真空壳体501可被抽空至低于1毫巴(例如10^-5毫巴或更低)的低于大气压的压力。

带电粒子束设备500可任选地包括进一步的束光学部件，诸如用于准直带电粒子束21的聚光透镜510、用于校正束像差的一个或多个像差校正器、用于将在带电粒子束21撞击试样20时产生的信号粒子(例如，二次电子SE和/或背散射电子BSE)与带电粒子束21分离的束分离器540、和/或用于检测信号粒子的检测器550。

带电粒子束设备500进一步包括根据本文所述的实施例中的任一者的用于影响带电粒子束21的磁多极器件100。磁多极器件100可被布置为使得光轴A延伸穿过磁多极器件100的中心开口102。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，磁多极器件100可被布置为与物镜520相邻或布置在物镜内。将磁多极器件100布置成靠近物镜520或甚至至少部分地布置在物镜520中可能是有益的，因为如果磁多极器件100布置成靠近试样20，则更大的偏转角是可能的。可提供具有大视场(FOV)的带电粒子束设备。图5示出了位于物镜上游位置处(例如距离物镜2cm或更小的位置处)的磁多极器件100。另外，磁多极器件100在物镜520中的替代位置在图5中以虚线示出。磁多极器件100与物镜520之间沿光轴A的距离可以是5cm或更小，使得可提供具有大FOV的电子束检查器件。

替代地或附加地，磁多极器件100或第二磁多极器件可布置在沿光轴的另一位置处，例如聚光透镜510的上游或下游。

在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，磁多极器件100被配置为通过用第一磁偏转器和第二磁偏转器在带电粒子束上施加磁偏转场来将带电粒子束偏转到试样的感兴趣区域。另外，磁多极器件100被配置成将磁12极校正器的束校正场施加在带电粒子束上来校正带电粒子束的一个或多个束像差，特别是用于校正像散。

图6是示出根据本文所述的实施例中的任一者的影响带电粒子束的方法的流程图。

在框610中，该方法包括引导带电粒子束穿过磁多极器件的中心开口，该磁多极器件包括具有多个第一鞍形线圈的第一磁偏转器和具有多个第二鞍形线圈的第二磁偏转器，其中多个第一鞍形线圈和多个第二鞍形线圈围绕光轴布置在具有12个极的12极磁校正器结构中。在一些实施例中，12个极以均匀间隔的角间隔布置，特别是每个极覆盖约30°的角间隔。

所述方法进一步包括(i)和(ii)中的任一者或两者，其中(i)和(ii)可相继或同时进行：(i)在框620中，通过将x偏转电流施加到第一磁偏转器并将y偏转电流施加到第二磁偏转器来在x-y平面中偏转带电粒子束，以及(ii)在框630中，通过单独调整流过12极磁校正器结构的12个极的电流来在带电粒子束上施加束校正场以校正带电粒子束的一个或多个束像差。

在一些实施例中，12极磁校正器结构的12个极分别由多个第一鞍形线圈中的第一鞍形线圈、由多个第二鞍形线圈中的第二鞍形线圈或由包括第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠、特别是彼此周向对准的双线圈提供。可单独调整(特别是经由可任选地并联连接到形成12个极的(多个)相应鞍形线圈的可变电阻器或电位计)流过12个极的电流。在可与其他实施方式组合的一些实施方式中，x偏转电流和/或y偏转电流可以第一变化速度变化，并且可变电阻器或电位计的电阻值可以与第一变化速度不同(特别是比第一变化速度慢的)的第二变化速度变化。

在一些实施例中，磁多极器件同时地将带电粒子束偏转到在x-y平面中的试样上的预定位置并校正带电粒子束的一个或多个束像差，特别是像散。

虽然前述内容针对实施例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想其他和进一步实施例，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种用于影响沿光轴传播的带电粒子束的磁多极器件，包括：

第一磁偏转器，所述第一磁偏转器用于使所述带电粒子束在x方向上偏转，所述第一磁偏转器包括多个第一鞍形线圈；以及

第二磁偏转器，所述第二磁偏转器用于使所述带电粒子束在垂直于所述x方向的y方向上偏转，所述第二磁偏转器包括多个第二鞍形线圈，

其中所述多个第一鞍形线圈和所述多个第二鞍形线圈围绕所述光轴布置以提供12极磁校正器结构，其中12个极位于均匀间隔的角间隔处。

2.根据权利要求1所述的磁多极器件，其中所述多个第一鞍形线圈包括八个第一鞍形线圈，并且所述多个第二鞍形线圈包括八个第二鞍形线圈，其中所述八个第一鞍形线圈中的四个第一鞍形线圈以与所述八个第二鞍形线圈中的四个第二鞍形线圈相同的角间隔被提供，从而得到所述12极磁校正器结构。

3.根据权利要求1所述的磁多极器件，其中所述12个极分别由第一鞍形线圈、由第二鞍形线圈或由包括第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠的双线圈提供。

4.根据权利要求1所述的磁多极器件，其中所述12个极被配置为对所述带电粒子束施加磁12极校正器的束校正场来校正所述带电粒子束的像散。

5.根据权利要求1所述的磁多极器件，其中

所述多个第一鞍形线圈包括在所述y方向上布置在所述光轴的相对侧上的两组第一鞍形线圈，每组包括在周向方向上彼此相邻布置的四个第一鞍形线圈，并且

所述多个第二鞍形线圈包括在所述x方向上布置在所述光轴的相对侧上的两组第二鞍形线圈，每组包括在所述周向方向上彼此相邻布置的四个第二鞍形线圈。

6.根据权利要求5所述的磁多极器件，其中每组第一鞍形线圈在所述周向方向上覆盖约120°的角，并且每组第二鞍形线圈在所述周向方向上覆盖约120°的角。

7.根据权利要求5所述的磁多极器件，其中所述两组第一鞍形线圈和所述两组第二鞍形线圈分别在四个重叠区域中以约30°的在所述周向方向上的重叠角重叠。

8.根据权利要求7所述的磁多极器件，其中每组第一鞍形线圈包括两个外第一鞍形线圈和两个内第一鞍形线圈，并且每组第二鞍形线圈包括两个外第二鞍形线圈和两个内第二鞍形线圈，每个外第一鞍形线圈与相应外第二鞍形线圈重叠并与其周向对准，使得四个双线圈在所述四个重叠区域中被提供。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，其中所述多个第一鞍形线圈和所述多个第二鞍形线圈中的每个鞍形线圈在所述周向方向上覆盖20°或更大且40°或更小的角。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，其中所述多个第一鞍形线圈同轴地布置在所述多个第二鞍形线圈外侧或替代地同轴地布置在所述多个第二鞍形线圈内侧。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，其中所述多个第一鞍形线圈至少部分地以串联连接的方式连接到电流源的x偏转电流端子。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，所述磁多极器件被配置为通过单独调整流过所述12极磁校正器结构的所述12个极的电流来校正所述带电粒子束的一个或多个束像差。

13.根据权利要求12所述的磁多极器件，其中所述12个极分别由第一鞍形线圈、由第二鞍形线圈或由第一鞍形线圈与第二鞍形线圈重叠的双线圈提供，其中可调整电阻器或电位计并联连接到所述12个极中的每一者来单独调整从中流过的电流。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，其中所述磁多极器件被配置为

(i)通过用x偏转电流激励所述第一磁偏转器并用y偏转电流激励所述第二磁偏转器，在x-y平面中双轴偏转所述带电粒子束；以及，同时地，

(ii)通过单独调整流过所述多个第一鞍形线圈和所述多个第二鞍形线圈或至少其子集的电流来生成预定束校正场以校正所述带电粒子束的一个或多个束像差。

15.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，其中所述第一鞍形线圈和所述第二鞍形线圈具有10mm或更大且50mm或更小的沿所述光轴的线圈高度。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，进一步包括屏蔽件，所述屏蔽件同轴地包围所述第一磁偏转器和所述第二磁偏转器，所述屏蔽件具有沿所述光轴的屏蔽件高度(H2)，所述屏蔽件高度大于所述多个第一鞍形线圈和所述多个第二鞍形线圈沿所述光轴的线圈高度(H)。

17.一种用于用带电粒子束对试样进行检查或成像的带电粒子束设备，包括：

带电粒子束源，所述带电粒子束源用于产生所述带电粒子束；

物镜，所述物镜用于将所述带电粒子束聚焦在所述试样上；以及

根据权利要求1至8中任一项所述的磁多极器件，所述磁多极器件用于影响所述带电粒子束。

18.一种影响沿光轴传播的带电粒子束的方法，包括：

引导所述带电粒子束穿过磁多极器件，所述磁多极器件包括具有多个第一鞍形线圈的第一磁偏转器和具有多个第二鞍形线圈的第二磁偏转器，其中所述多个第一鞍形线圈和所述多个第二鞍形线圈围绕所述光轴布置在12极磁校正器结构中，其中12个极位于均匀间隔的角间隔处；以及以下操作中的一者或两者

(i)通过将x偏转电流施加到所述第一磁偏转器并将y偏转电流施加到所述第二磁偏转器来在x-y平面中偏转所述带电粒子束；以及

(ii)通过单独调整流过所述12个极的电流来在所述带电粒子束上施加束校正场来校正所述带电粒子束的一个或多个束像差。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述12极磁校正器结构的所述12个极分别由第一鞍形线圈、由第二鞍形线圈或由包括所述第一鞍形线圈与所述第二鞍形线圈重叠的双线圈提供，并且流过所述12个极的所述电流经由可变电阻器或电位计单独调整。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述磁多极器件将所述带电粒子束偏转到所述x-y平面中的试样上的预定位置，同时校正所述带电粒子束的像散。