CN118302837A - 成像多电子束的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

形成数百个小射束的多电子束系统可聚焦所述小射束，降低库仑相互作用效应，且改进所述小射束的分辨率。具有静电及磁偏转场的维恩过滤器可将二次电子束与初级电子束分离且可同时校正所有所述小射束的像散及源能量分散模糊。

Description

成像多电子束的方法及系统
技术领域
本公开涉及电子束系统。
背景技术
半导体制造工业的演进对良率管理及特定来说计量及检验系统提出越来越高的要求。临界尺寸不断缩小，但工业需要减少用于达成高良率、高价值生产的时间。最小化从检测到良率问题到解决所述问题的总时间确定半导体制造商的投资回报率。
制造例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常包含使用大量制造工艺来处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从光罩转印到布置在半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含但不限于化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。可将于单个半导体晶片上制造的多个半导体装置的布置分离成个别半导体装置。
在半导体制造期间的各个步骤使用检验过程来检测晶片上的缺陷以促成制造工艺中的较高良率及因此较高利润。检验始终为制造例如集成电路(IC)的半导体装置的重要部分。然而，随着半导体装置的尺寸减小，检验对于可接受半导体装置的成功制造来说变得更为重要，这是因为较小缺陷可能引起装置故障。例如，随着半导体装置的尺寸减小，尺寸减小的缺陷的检测已变得有必要，这是因为甚至相对较小缺陷仍可能引起半导体装置中的非所要像差。
然而，随着设计规则缩小，半导体制造工艺可更接近对工艺的性能能力的限制进行操作。另外，随着设计规则缩小，较小缺陷可能对装置的电气参数具有影响，此驱使更灵敏检验。随着设计规则缩小，通过检验检测到的潜在良率相关缺陷的群体急剧增长，且通过检验检测到的扰乱点缺陷的群体也急剧增长。因此，可在晶片上检测到更多缺陷，且校正工艺以消除全部缺陷可为困难的且昂贵的。确定缺陷的哪一者实际上对装置的电气参数及良率具有影响可允许工艺控制方法专注于所述缺陷而在很大程度上忽略其它缺陷。此外，在较小设计规则下，工艺诱发的故障在一些情况中趋于为系统性的。即，工艺诱发的故障趋于在通常在设计内重复许多次的预定设计图案处发生故障。消除空间系统性的电气相关缺陷可对良率具有影响。
聚焦电子束系统通常用于创建或检查物品的微结构，例如用于集成电路的制造中的硅晶片。电子束是用从电子枪中的发射器发射的电子形成，所述电子束在其与晶片相互作用以检查微结构时充当精细探针。单个电子束先前用于晶片检验及重检以检查纳米临界尺寸(CD)级别的成品或未完成IC组件。单个电子束设备的处理量相当低。半导体制造商正在寻求较高处理量系统。
多电子束设备的处理量是由子射束的数目或总电子小射束的数目特性化。小射束数目越大，那么处理量将越高。然而，增加小射束的数目被成像投影光学器件阻止，所述成像投影光学器件由包含全局物镜及维恩(Wien)过滤器的全局光学元件组成。在对更多电子小射束的需求增加以达到较高处理量的情况下，由于来自外小射束的离轴像差、源能量分散模糊、归因于维恩过滤器的存在的光学像散及归因于在具有较多小射束的情况下的较高射束电流的强库仑(Coulomb)相互作用影响，难以运用成像投影系统跨较大视域(FOV)提供成像均匀性。
先前电子束系统归因于库仑相互作用的影响而遭受低分辨率。多电子束系统的分辨率在很大程度上受限于从中间图像平面(IIP)到晶片的成像投影光学器件，其是接近晶片的射束交叉。小射束成像分辨率主要由交叉周围的库仑相互作用效应门控。
先前电子束系统也遭受归因于维恩过滤器的存在而具有源能量分散模糊及像散模糊的问题。为移除多电子束设备中的小射束信号之间的串扰，维恩过滤器通过高维恩过滤器强度以较大二次电子束(SEB)偏转角将SEB与初级电子束(PEB)分离。此引起跨大FOV的每一小射束的较重源能量分散模糊及像散模糊。
需要经改进系统及方法。
发明内容
在第一实施例中提供一种系统。所述系统包含产生电子束的电子束源。所述电子束源包含尖端、抑制电极及提取电极。所述系统进一步包含：载物台，其经配置以将晶片固持在所述电子束的路径中；物镜，其在所述电子束的所述路径中；维恩过滤器，其在所述物镜与所述电子束源之间的所述电子束的所述路径中；转移透镜(transfer lens)，其在所述维恩过滤器与所述电子束源之间的所述电子束的所述路径中；及检测阵列，其经配置以接收来自所述载物台上的所述晶片的至少一个二次电子束。所述转移透镜包含极片及转移透镜线圈。所述物镜包含：上极片；下极片；物镜线圈，其安置在所述上极片上；电荷控制板，其安置在所述下极片上；加速电极，其安置在所述上极片与所述下极片之间的所述电子束的所述路径中；及扫描仪，其安置在所述上极片上。
维恩过滤器可包含静电偏转器及磁偏转器。
所述系统可进一步包含在电子束的路径中的准直透镜及在所述准直透镜与电子束源之间所述电子束的所述路径中的限束孔径。
所述系统可进一步包含：孔径阵列，其安置在电子束的路径中；微像散校正器(stigmator)阵列，其安置在所述孔径阵列与转移透镜之间的所述电子束的所述路径中；微偏转器阵列，其安置在所述微像散校正器阵列与所述转移透镜之间的所述电子束的所述路径中；及微透镜阵列，其安置在所述微偏转器阵列与所述转移透镜之间的所述电子束的所述路径中。所述孔径阵列将所述电子束分离成多个小射束。所述多个小射束包含至少100个所述小射束。所述电子束可为在所述孔径阵列上游的远心射束。
在例子中，电子束的路径成第一定向离开转移透镜且成不同于所述第一定向的第二定向离开维恩过滤器，使得所述第一定向与所述第二定向成非平行角度。
所述系统可包含在维恩过滤器与转移透镜之间的电子束的路径中的第二维恩过滤器。所述第二维恩过滤器可包含第二静电偏转器及第二磁偏转器。
在第二实施例中提供一种方法。所述方法包含引导多个小射束通过在电子束源下游的转移透镜，借此聚焦电子束。引导所述小射束通过在所述转移透镜下游的维恩过滤器，借此将一或多个二次电子束与所述小射束分离。引导所述小射束通过物镜的上极片。所述物镜在所述维恩过滤器下游。引导所述小射束通过在所述上极片下游的加速电极。引导所述小射束通过安置在所述物镜的下极片中的电荷控制板。所述电荷控制板安置在所述物镜的与所述上极片相对的侧上。引导所述小射束于晶片处。在检测阵列处接收来自所述晶片的至少一个二次电子束。
多个小射束可包含至少100个小射束。
所述方法可进一步包含使用电子束源产生电子束及将所述电子束转换成多个小射束。
所述方法可进一步包含引导电子束通过安置在电子束源与转移透镜之间电子束的路径中的准直透镜及限束孔径。
所述方法可进一步包含运用安置在上极片上的扫描仪来使小射束扫描。
维恩过滤器可包含静电偏转器及磁偏转器。
所述方法可进一步包含：使用孔径阵列将电子束分离成小射束；引导所述小射束通过安置在所述孔径阵列与转移透镜之间的所述小射束的路径中的微像散校正器阵列；引导所述小射束通过安置在所述微像散校正器阵列与所述转移透镜之间的所述小射束的所述路径中的微偏转器阵列；及引导所述小射束通过安置在所述微偏转器阵列与所述转移透镜之间的所述小射束的所述路径中的微透镜阵列。所述孔径阵列安置在电子束源与所述转移透镜之间的所述电子束的路径中。所述多个小射束可包含至少100个所述小射束。所述电子束可为在所述孔径阵列上游的远心射束。
所述方法可进一步包含使用维恩过滤器改变小射束的方向，使得所述小射束按相对于其进入所述维恩过滤器的定向的角度被引导离开所述维恩过滤器。
所述方法可进一步包含引导小射束通过在维恩过滤器与转移透镜之间的小射束的路径中的第二维恩过滤器。
加速电极可经配置以改变小射束的分辨率。
维恩过滤器可经配置以同时调整小射束的分散及像散。
附图说明
为了更充分理解本公开的性质及目的，应参考结合附图进行的以下详细描述，其中：
图1是根据本公开的系统的实施例；
图2是根据本公开的成像光学器件的实施例；
图3是具有一个八极静电偏转器及八极磁偏转器的维恩过滤器的实施例；
图4说明八极静电偏转器中的静电偏转场；
图5说明在不存在图1及图2的维恩过滤器的情况下，如晶片的多电子光斑大小；
图6是展示多电子束分辨率随加速电压(Va)的改进的曲线图；
图7展示归因于维恩过滤器的存在的源能量分散模糊；
图8是根据本公开的校正源能量分散模糊的全局倾斜光学柱的实施例；
图9展示归因于维恩过滤器的存在的像散模糊；
图10说明在维恩过滤器中包含八极偏转板的全局静电像散校正器；
图11展示在校正能量分散及像散后跨具有331个小射束的大视域的图像均匀性；
图12是根据本公开的系统的另一实施例；及
图13是根据本公开的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
尽管将依据特定实施例描述所主张目标物，但其它实施例(包含未提供本文中所阐述的全部优点及特征的实施例)也在本公开的范围内。可作出各种结构、逻辑、工艺步骤及电子改变而不脱离本公开的范围。因此，仅通过参考所附权利要求书来定义本公开的范围。
本文中公开形成数百个小射束的多电子束系统。转移透镜(TL)场将小射束聚焦到最佳光学放大率。能量加速增压器场降低库仑相互作用效应且改进小射束的分辨率。可使用电子能量延迟(减速)及基板充电场来获得所要晶片充电、提取场及着陆能量。磁性物镜场可以最小化光学像差使多电子束在晶片处成像。具有静电及磁偏转场的维恩过滤器可将一或多个二次电子束(SEB)与一或多个初级电子束分离且可同时校正全部小射束的源能量分散模糊。维恩过滤器可包含静电(或磁)像散校正器场以同时校正小射束像散。转移透镜可选择光学放大率且加速电极可降低库仑相互作用。在实施例中，可归因于维恩过滤器的存在而校正小射束的源能量分散模糊。在另一实施例中，可归因于维恩过滤器的存在而校正小射束的像散模糊。在又一实施例中，可补偿两个维恩过滤器之间的源能量分散，使得移除小射束的全部能量分散模糊且同时将二次电子束偏转到侧检测阵列。
图1展示多电子束设备的实施例的光学器件。其包含电子枪(“枪”)、准直透镜(“CL”)、多电子束创建(“MBC”)及投影成像(“投影”)的四个光学模块。
如图1中所展示，系统100包含产生电子束113的电子束源。电子束源可包含尖端101。电子束源也可包含抑制电极及提取电极。电子束源可为从发射器尖端发射电子的热场发射(TFE)或冷场发射(CFE)源。电子是由枪透镜(GL)102聚焦成大尺寸电子束113。高电流电子束113是由准直透镜126准直成远心射束以照明孔径阵列103(AA)。孔径阵列103也可被称为微孔径阵列。例如阳极的额外电子能量加速元件可搭配电子束源使用。
在枪透镜102之后的限束孔径(BLA)125可选择照明孔径阵列103的总射束电流，孔径阵列103将电子束113分离成小射束114。孔径阵列103是用于选择每一单个小射束114的射束电流。对于每一小射束114，在孔径阵列103中存在一个孔。孔可为圆形、六边形或其它形状。为简单起见在图1中说明三个小射束114，但其它数目是可能的。例如，可存在至少100个小射束114(例如，大于300个)。在孔径阵列103下游，微透镜阵列(MLA)106将每一小射束114聚焦到中间图像平面(IIP)上。微透镜阵列106中的每一微透镜可为磁透镜或静电透镜。磁性微透镜可为由线圈激励或永磁体供电的若干磁极片。静电微透镜可为静电单透镜或静电加速/减速单电位透镜。
系统100包含在电子束113的路径中的准直透镜126。准直透镜126可为静电透镜或磁透镜，其用以在照明MBC模块前将来自枪的发散电子束聚焦成远心射束。准直透镜126可减少外电子小射束的枪球面像差，此可辅助增加小射束数目以获得较高处理量。限束孔径125在准直透镜126与电子束源之间电子束113的路径中。
微像散校正器阵列104(MSA)安置在孔径阵列103与转移透镜112之间的电子束113的路径中且可校正每一小射束114的像散。微偏转器阵列105(MDA)安置在微像散校正器阵列104与转移透镜112之间的电子束113的路径中。微偏转器阵列105可校正每一小射束114的失真及/或以给定子FOV使每一小射束114在晶片107上方扫描。微透镜阵列106(MLA)安置在微偏转器阵列105与转移透镜112之间的电子束113的路径中。术语“微”可指代组件的大小，但也可指示这些组件是搭配小射束114使用。小射束114小于电子束113。
载物台108经配置以将晶片107固持在电子束113的小射束114的路径中。物镜109及维恩过滤器110是在载物台108上游。
电子源从尖端101发射电子且接着电子由枪透镜102加速且聚焦成大尺寸的电子束113。具有高射束电流的电子束113是由准直透镜126准直成远心射束以照明孔径阵列103。在给定源亮度或角强度的情况下，电子束113是由图1中的尖端发射角α特性化。在枪透镜102之后的限束孔径125是用于选择照明孔径阵列103的总射束电流。孔径阵列103是用于选择每一单个小射束114的射束电流。在孔径阵列103、微像散校正器阵列104及微偏转器阵列105后，微透镜阵列106将每一小射束114聚焦到中间图像平面上。中间图像平面是下柱中的投影成像光学器件的物体平面。
在转移透镜112与物镜109之间存在射束交叉(xo)。中间图像平面处由上柱形成的小射束114是由转移透镜112及物镜109以所要放大率投影于晶片(WF)107上。放大率可经配置以最小化晶片处的每一小射束的所有射束模糊。最佳放大率被给定为Di/Do，其中Di及Do分别为晶片平面(图像平面)及中间图像平面(物体平面)中的多电子束(MB)FOV。转移透镜112可选择射束交叉(xo)的所要位置(或交叉角θ)，在所述位置处，每一小射束114的总光斑大小是最小的，同时平衡电子之间的轴向像差、离轴像差及库仑相互作用。
为检验及重检晶片，归因于每一初级小射束114电子的轰击而从晶片107发射的二次电子(SE)及/或反向散射电子(BSE)可从光轴分离且由维恩过滤器110偏转朝向检测阵列111。
如图2中所展示，物镜109是在电子束113的小射束114的路径中。物镜109包含上极片115及下极片116。物镜线圈117安置在上极片115上。电荷控制板118安置在下极片116上。加速电极119安置在上极片115与下极片116之间的电子束113的路径中。扫描仪120安置在上极片115上。扫描仪120可以相同方式(例如，光栅扫描)及相同扫描FOV使所有小射束114同时扫描。扫描FOV大小用晶片107上的小射束间距给出。
维恩过滤器110在物镜109与电子束源之间的电子束113的小射束114的路径中。在实施例中，维恩过滤器110包含静电偏转器121及磁偏转器122。
维恩过滤器110可在操作期间被移除或未激活。此对于多电子束光刻或运用环形检测阵列(例如，具有与初级射束光轴相同的中心检测器轴)的多电子束重检及检验可为有益的。光刻是在晶片光致抗蚀剂上的直接书写而无需收集二次电子或无需将初级电子(PE)与二次电子分离。如果使用环形检测阵列，那么每一SE小射束直接命中固定子检测器而无需改变方向(偏转)。因此，这些应用可能无需维恩过滤器。例如，对于较简单应用，射束能量及着陆能量都为固定的以用于一种特殊用途，且SE轨迹是固定的。如果使用条件改变，那么SE轨迹也改变。在此情况中，固定环形检测阵列可能不足以满足所有应用。
转移透镜112(TL)在维恩过滤器110与电子束源之间的电子束113的小射束114的路径中。转移透镜112包含极片123及转移透镜线圈124。转移透镜112可为用于运用经整形射束或多电子束改进离轴光学性能的磁透镜。
物镜109可包含静电区段及磁区段。物镜109的静电区段可包含接地电极、具有电压Va的加速电极119、电荷控制板118及载物台108。这些组件中的一或多者可用于对晶片107进行充电且将电子从射束能量延迟(减速)到晶片107上的着陆能量。例如，如果电子束在柱中为30keV，那么针对1keV的电子束着陆能量，可在-29kV偏置晶片107。1keV可用于电子束检验及重检，但其它值是可能的。为运用晶片表面上的提取场对晶片107进行充电，应根据应用要求偏置电荷控制板118。物镜109的磁区段可包含上极片115、下极片116及线圈。上极片115及下极片116可由磁性材料制成。上极片115可连接到接地电极，如维恩过滤器屏蔽件或扫描仪屏蔽件。下极片116可连接到电荷控制板118电极。下极片116与上极片115之间的外间隙可用绝缘体材料密封。
检测阵列111(DA)经配置以接收来自载物台108上的晶片107的二次电子束。可使用来自检测阵列111的信号来产生测量值或图像。检测阵列111可与用于图像产生、检验、计量或其它功能的处理器电子通信。
图1中的多电子束交叉(xo)布置在加速电极119周围以降低库仑相互作用(CI)，这是因为CI诱发的光学模糊可能主导晶片107处的每一小射束114的分辨率。可能主要在交叉处产生库仑相互作用。将交叉布置在加速电极119周围可使电子加速，此可降低库仑效应。
图2中的扫描仪120可同时在FOV内使所有电子小射束114扫描。也可运用图1中的微偏转器阵列105分开扫描每一小射束，其中可独立地控制每一微偏转器。
维恩过滤器110可包含具有正交静电场(E场)及磁场(B场)的静电偏转器及磁偏转器。此是由静电偶极121及磁偶极122展示。图3展示包含一个八极静电偏转器及一个八极磁偏转器的维恩过滤器的构造。使用磁偏转场作为实例，图3展示八极磁偏转器(MD)的横截面视图。八个磁极片是以旋转对称方式布置为一个八极偏转器，且相同数目个线圈匝是缠绕在每一极片周围。极片如图3中展示般被屏蔽。运用通过线圈的电流的适合设置，较大中心区域中的磁偏转场的分布可能相当均匀，以最小化数百个小射束中的外射束的彗形像差模糊。例如，针对y轴方向上的均匀B场，可将线圈电流施加为Iy＝1个单位，Ix＝0个单位，及缩放因子a＝1/√2。在另一实例中，针对x轴方向上的均匀B场，可将线圈电流施加为Ix＝1个单位，Iy＝0个单位，及a＝1/√2。
图4中展示一个八极静电偏转器(ED)，其是从图3的虚线区域截取。如果设置偏转电压为Vx＝1个单位，Vy＝0个单位及缩放因子a＝1/√2，那么运用较大中心区域中的相当均匀场分布来产生x轴方向上的静电偏转场，如在直线等电位线可见。
进行计算机模拟以证实晶片处的数百个电子小射束成像，如图5中所展示。图5中的实例是针对具有六边形分布的331个电子小射束，但其它数目个小射束或分布是可能的。晶片107处的多电子束FOV(即，图1中的Di)被定义为最远隅角射束到最远隅角射束，如果从IIP到晶片的光学缩小率(demagnification)是8X，那么其可为图1中的晶片107处从大约200微米到300微米的Di或IIP处从大约1600微米到2400微米的Do。
进一步进行计算机模拟以证实光斑大小对射束电流关系，如图6中所展示。总射束电流是所有小射束(例如，图5中的331个射束)电流的加总，且光斑大小反映包含考虑所有光学模糊(例如，归因于透镜像差及归因于电子之间的库仑相互作用的模糊)的光学性能(分辨率)。在模拟中，加速电压Va分别经施加具有0kV、25kV、50kV及100kV。对于每一加速电压Va，物镜109的磁激励(线圈电流)是用于将射束聚焦在晶片107上。交叉(xo)是设置在加速电极119(Va)周围以用于将交叉周围的射束能量提高到(BE+Va)，其中BE是在电子被加速前柱中的射束能量。基于图6，增压器上的加速电压Va可帮助改进多电子束分辨率。
尽管图5展示晶片107处的电子束光斑的分布，但其可进一步用于说明图1及图2中的光学器件的x-y平面中的一些性质。
图5展示图1中的孔径阵列103。孔径阵列103的孔可为六边形分布的，这是因为六边形在光学中接近旋转对称。其它形状是可能的。孔径阵列103中的每一孔的大小是用于选择小射束的电子电流。孔径阵列103中的孔的数目是小射束的数目。
可按等式(1)来缩放图1中的总MB(多电子束)数(MBtot)。
在等式(1)中，Mx是图5中的x轴上的所有小射束的数目。例如，在图5中的六边形分布的小射束的五个环内，x轴上的所有小射束的数目是Mx＝11，而给出总小射束的数目MBtot＝91。在10个环内，Mx＝21，且MBtot＝331。
图5也可展示图1中的微像散校正器阵列104中的每一微像散校正器、微偏转器阵列105中的每一微偏转器及微透镜阵列106中的每一微透镜的位置及大小。图5也可展示图1及图2中的中间图像平面，其中多电子束经成像具有呈六边形分布的中间光斑大小阵列。
图5也展示图1及图2中的样本(晶片)平面，其中多电子束经成像具有呈六边形分布的最终光斑大小阵列。从中间图像平面到晶片平面，多电子束FOV被缩小为1/M。M是从IIP到晶片的光学放大率。在图1中，光学放大率是M＝Di/Do，其中Di及Do分别被称为投影光学器件的图像平面及物体平面中的FOV。Do＝2xn＝2np，其中n是六边形环的数目且p是小射束之间的间距。
运用图5，用等式(1)来计算总小射束且用环号(第n环，n＝0,1,2,3,…)及极角来寻址每一小射束。例如，(第10环，60°)及(第10环，120°)分别寻址成60°及120°的最远隅角小射束。
在期望具有更多电子小射束的更高处理量的情况下，图1及图2中的二次电子束可与光轴分离且经偏转朝向侧检测阵列111以用于减少二次电子束之间的串扰。图1及图2中的维恩过滤器可实现此分离。然而，此可引入晶片107处的小射束的能量分散模糊，这是因为从电子源发射的所有电子具有能量发散(例如，对于TFE源，大约1eV)。
图1及图2中的光学系统的计算机模拟展示晶片处的小射束光斑的电子在相同方向上扩展及分布，如图7中所展示，这是因为电子的能量分散角仅分布在静电力与磁力之间的维恩过滤器平衡的方向(例如，x轴或y轴方向)上。即使在电子经历磁性物镜109的聚焦时电子的旋转的情况下，电子仍保持能量分散分布的相同方向。图7展示中心(第0环)及第10环处分别具有0°、60°、120°、180°、240°及300°的典型小射束的七个源能量分散模糊。
可运用全局倾斜光学柱来校正归因于维恩过滤器110的存在的所有小射束的源能量分散模糊，如图8中所展示，其中θp是初级多电子束相对于维恩过滤器110的中心的柱倾斜角，且θs是朝向检测阵列111的二次电子束(SEB)角。电子束114的路径离开转移透镜112是成第一定向且离开维恩过滤器110是成不同于第一定向的第二定向，使得第一定向与第二定向成非平行角度。θs是通过维恩过滤器110的二次电子束偏转角。如果角度θp及θs符合特定条件，那么可校正图7中的全部能量分散模糊。针对多射束用途，二次电子角θs可为大约10°到45°且可用等式给出初级电子束角θs。
如果图8中的角度θp及θs符合等式(2)中所定义的关系，那么由维恩过滤器110中的静电及磁偏转场产生的源能量分散模糊可彼此抵消。等式(2)及(3)可用于平衡能量分散的校正。
在等式(2)及(3)中，Vp及Vs是维恩过滤器区中的初级电子束及二次电子束的能量电压，且LE是晶片上的初级电子束的着陆能量。例如，如果LE＝1kV且Vp＝30kV，那么ρ＝1/30，而给出θp/θs＝0.33。因此，柱倾斜角θp是检测阵列角θs的三分的。对于具有数百个小射束的多电子束系统，SEB角θs可能相对较大(例如，θs＝15°)，因此倾斜柱角可为θp＝5°。
等式(2)不仅符合源能量分散的抵消条件，而且符合初级射束的对准条件。如果符合对准条件，那么具有图8中的角度θp的倾斜初级射束被对准到物镜109光轴。对准条件可要求维恩过滤器110的静电场在y方向上偏转角度θp且要求维恩过滤器110的磁场在-y方向上偏转角度2θp。此假定图8的横截面在y-z平面中。
维恩过滤器110静电及磁偏转场可分别由图3及图4中的八极产生。归因于偏转场在较大中心区(即，图4中的等电位线)中相当均匀的事实，能量分散抵消可在较大区中相当均匀，使得可通过全局维恩过滤器同时抵消图7中的数百个小射束的能量分散模糊。
如果初级射束着陆能量(LE)在范围内改变，那么与给定(即，固定)检测阵列111角θs相比，二次电子束可能过偏转或欠偏转。然而，可运用二次电子收集光学器件(未展示)中的对准器(即，偏转器)来校正此未对准二次电子束。
图8中的维恩过滤器110的存在引入晶片107处的小射束的像散模糊。图8中的光学系统上的计算机模拟展示晶片107处的像散光斑(椭圆光斑)的电子分布在相同方向上，如图9中所展示。即使在电子在其经历磁性物镜109的聚焦时旋转的情况下，电子仍在晶片107处保持与其经历维恩过滤器110相同的方向。图9展示中心(第0环)及第10环处分别具有0°、60°、120°、180°、240°及300°的典型小射束的七个像散模糊。
可运用全局像散校正器来校正归因于维恩过滤器110的存在的全部小射束的像散模糊，如图10中所展示。可使用图10中的八极(静电)偏转器的八个板作为施加两群组电压±Va及±Vb的两个像散校正器。例如，在施加电压Va＝1个单位及Vb＝0个单位的情况下，通过计算机模拟给出图10中的等电位线。此实例产生在y轴方向上聚焦电子束且在x轴方向上散焦电子束的静电场分布。改变Va及Vb可将极角周围的组合静电力从0度改变为360度，使得可通过选择Va及Vb电压来校正任何方向上的像散模糊。
在运用图8的全局倾斜柱及图10的全局像散校正器进行源能量分散及像散的校正后，跨331个小射束的大视域的最终光斑大小可符合所要分辨率及成像均匀性，如图11中所展示。计算机模拟进一步展示可再次由图6中的标绘图特性化光斑大小对射束电流关系，此意味着源能量分散及像散全部被移除而不影响最终分辨率。类似于图7及9，图11中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)及(g)是中心(第0环)及第10环处分别具有0°、60°、120°、180°、240°及300°的小射束的最终光斑。
如图12中所展示，可沿维恩过滤器110与转移透镜112之间的小射束的路径增添第二维恩过滤器127。第二维恩过滤器包含第二静电偏转器128及第二磁偏转器129。
可使用两个维恩过滤器来校正归因于图7中的维恩过滤器的存在的源能量分散模糊。在图12中，较接近晶片107的下维恩过滤器110可用于将二次电子束偏转朝向侧检测阵列111。较接近转移透镜112的第二(或上)维恩过滤器127可用于补偿能量分散。在维恩过滤器127中产生的能量分散可用于补偿在维恩过滤器110中产生的能量分散。在美国专利10,090,131中进一步描述两个维恩过滤器的使用，所述美国专利的全文以引用的方式并入。
运用图2及图8中的加速磁性物镜方案，通过增加加速电压Va而改进多电子小射束的分辨率。加速电压Va可增加到没有电弧的电平且使得电子小射束用磁激励稳定地聚焦在晶片上。
使用两个维恩过滤器来校正图7中的源能量分散模糊，初级射束光学柱是竖直柱，但可提供与图8中的倾斜柱类似的校正性能。
图13是方法200的流程图。在201，引导多个小射束通过在电子束源下游的转移透镜，借此聚焦电子束。例如，可存在至少100个小射束(例如，大于300个小射束)。在202，引导小射束通过在转移透镜下游的维恩过滤器，借此将二次电子束与小射束分离。维恩过滤器可具有静电偏转器及磁偏转器。在203，引导小射束通过物镜的上极片。物镜在维恩过滤器下游。维恩过滤器可经配置以同时调整小射束的分散及像散。在204，引导小射束通过在上极片下游的加速电极。加速电极可经配置以改变小射束的分辨率。在205，引导小射束通过安置在物镜的下极片中的电荷控制板。电荷控制板安置在物镜的与上极片相对的侧上。在206，引导小射束于晶片处。在207，在检测阵列处接收来自晶片的一或多个二次电子束。
方法200可进一步包含使用电子束源产生电子束及将电子束转换成多个小射束。电子束可经引导通过安置在电子束源与转移透镜之间电子束的路径中的准直透镜及限束孔径。
方法200可进一步包含运用安置在上极片上的扫描仪(即，偏转器)来使小射束扫描。
方法200可进一步包含使用孔径阵列将电子束分离成小射束。孔径阵列安置在电子束源与转移透镜之间的电子束的路径中。小射束经引导通过：微像散校正器阵列，其安置在孔径阵列与转移透镜之间的小射束的路径中；微偏转器阵列，其安置在微像散校正器阵列与转移透镜之间的小射束的路径中；及微透镜阵列，其安置在微偏转器阵列与转移透镜之间的小射束的路径中。电子束可为在孔径阵列上游的远心射束。
方法200可进一步包含使用维恩过滤器改变小射束的方向，使得小射束按相对于其进入维恩过滤器的定向的角度被引导离开维恩过滤器。
方法200可包含引导小射束通过在维恩过滤器与转移透镜之间的小射束的路径中的第二维恩过滤器。
可在系统的条件改变时使用方法200。例如，可在改变射束能量、着陆能量、射束电流、FOV或其它参数时使用方法200。
尽管已关于一或多个特定实施例描述本公开，但将了解，可在不脱离本公开的范围的情况下制作本公开的其它实施例。因此，本公开被视为仅受限于所附权利要求书及其合理解释。

Claims (22)

1.一种系统，其包括：
电子束源，其产生电子束，其中所述电子束源包含尖端、抑制电极及提取电极；
载物台，其经配置以将晶片固持在所述电子束的路径中；
物镜，其在所述电子束的所述路径中，其中所述物镜包含：
上极片；
下极片；
物镜线圈，其安置在所述上极片上；
电荷控制板，其安置在所述下极片上；
加速电极，其安置在所述上极片与所述下极片之间所述电子束的所述路径中；及
扫描仪，其安置在所述上极片上；
维恩过滤器，其在所述物镜与所述电子束源之间所述电子束的所述路径中；
转移透镜，其在所述维恩过滤器与所述电子束源之间所述电子束的所述路径中，其中所述转移透镜包含极片及转移透镜线圈；及
检测阵列，其经配置以接收来自所述载物台上的所述晶片的至少一个二次电子束。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述维恩过滤器包含静电偏转器及磁偏转器。
3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
准直透镜，其在所述电子束的所述路径中；及
限束孔径，其在所述准直透镜与所述电子束源之间所述电子束的所述路径中。
4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
孔径阵列，其安置在所述电子束的所述路径中，其中所述孔径阵列将所述电子束分离成多个小射束；
微像散校正器阵列，其安置在所述孔径阵列与所述转移透镜之间所述电子束的所述路径中；
微偏转器阵列，其安置在所述微像散校正器阵列与所述转移透镜之间所述电子束的所述路径中；及
微透镜阵列，其安置在所述微偏转器阵列与所述转移透镜之间所述电子束的所述路径中。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个小射束包含至少100个所述小射束。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述电子束是在所述孔径阵列上游的远心射束。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述电子束的所述路径成第一定向离开所述转移透镜是且成不同于所述第一定向的第二定向离开所述维恩过滤器，使得所述第一定向与所述第二定向成非平行角度。
8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括在所述维恩过滤器与所述转移透镜之间的所述电子束的所述路径中的第二维恩过滤器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二维恩过滤器包含第二静电偏转器及第二磁偏转器。
10.一种方法，其包括：
引导多个小射束通过在电子束源下游的转移透镜，借此聚焦所述电子束；
引导所述小射束通过在所述转移透镜下游的维恩过滤器，借此将至少一个二次电子束与所述小射束分离；
引导所述小射束通过物镜的上极片，其中所述物镜在所述维恩过滤器下游；
引导所述小射束通过在所述上极片下游的加速电极；
引导所述小射束通过安置在所述物镜的下极片中的电荷控制板，其中所述电荷控制板安置在所述物镜的与所述上极片相对的侧上；
引导所述小射束于晶片处；及
在检测阵列处接收来自所述晶片的所述至少一个二次电子束。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个小射束包含至少100个所述小射束。
12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
使用所述电子束源产生电子束；及
将所述电子束转换成所述多个小射束。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
引导所述电子束通过安置在所述电子束源与所述转移透镜之间所述电子束的路径中的准直透镜及限束孔径。
14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括运用安置在所述上极片上的扫描仪来使所述小射束扫描。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述维恩过滤器包含静电偏转器及磁偏转器。
16.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
使用孔径阵列将电子束分离成所述小射束，其中所述孔径阵列安置在所述电子束源与所述转移透镜之间所述电子束的路径中；
引导所述小射束通过安置在所述孔径阵列与所述转移透镜之间所述小射束的所述路径中的微像散校正器阵列；
引导所述小射束通过安置在所述微像散校正器阵列与所述转移透镜之间所述小射束的所述路径中的微偏转器阵列；及
引导所述小射束通过安置在所述微偏转器阵列与所述转移透镜之间所述小射束的所述路径中的微透镜阵列。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个小射束包含至少100个所述小射束。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述电子束是在所述孔径阵列上游的远心射束。
19.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括使用所述维恩过滤器改变所述小射束的方向，使得所述小射束按相对于其进入所述维恩过滤器的定向的角度被引导离开所述维恩过滤器。
20.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括引导所述小射束通过在所述维恩过滤器与所述转移透镜之间所述小射束的路径中的第二维恩过滤器。
21.根据权利要求10所述的方法，其中所述加速电极经配置以改变所述小射束的分辨率。
22.根据权利要求10所述的方法，其中所述维恩过滤器经配置以同时调整所述小射束的分散及像散。
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