TW202414491A - 改善二次電子小束成像在偵檢器上的多束帶電粒子束成像系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多束帶電粒子束系統以及以更高精度操作多束帶電粒子束系統之方法。該系統和方法設置成用於改善二次電子焦點到多組偵檢元件分配之確定。該系統和方法另設置成調整該分配，並用於校準監測該分配的監測方法和系統。該系統和方法適用於改善的樣品檢測，例如晶圓或光罩檢測。

Description

改善二次電子小束成像在偵檢器上的多束帶電粒子束成像系統

本發明係關於多束帶電粒子束成像系統，以及操作多束帶電粒子束成像系統之改善方法。更具體來說，本發明係關於用於將二次電子小束成像在偵檢器上的控制單元及方法。

隨著諸如半導體組件之類越來越小並且更複雜的微結構不斷發展，需要進一步開發和最佳化平面生產技術，以及用於小尺寸微結構的生產和檢測之檢測系統。舉例來說，半導體元件的開發和生產需要具有高產量的高解析度計量工具。平面生產技術需要處理監控和處理最佳化，以實現高產量的可靠生產。再者，最近還需要分析用於半導體組件的逆向工程和客戶專屬個別組態的半導體晶圓。因此，需要能夠以高產量、以高精度檢查晶圓上微結構的檢測裝置。

最近，已導入多束掃描電子顯微鏡，以支援微電子半導體元件的開發和製造。舉例來說，在US 7244949 B2和US 2019/0355544 A1中揭示一多束掃描電子顯微鏡。在多束帶電粒子束顯微鏡或MSEM的情況下，樣品被多個個別電子束同時照射，這些電子束以場（field）或光柵（raster）方式佈置。舉例來說，可提供J = 4到J = 10,000個個別電子束當成一次輻射，每個個別電子束與相鄰的個別電子束分開1到200微米的間距。舉例來說，MSEM具有大約J = 100個個別電子束（「小束（beamlets）」），例如配置成六邊形網格，其中個別電子束以大約10 μm的間距分開。多個J個別帶電粒子束（一次射束）通過共用物鏡，聚焦在待檢驗樣品的表面上。舉例來說，樣品可為透過組裝在可移動台上晶圓夾具的半導體晶圓。在用一次個別粒子束照射晶圓表面期間，相互作用產物，例如二次電子或背散射電子，從晶圓表面發出。其起點對應於該樣品（在其上每一該等J個一次個別粒子束所聚焦）上的那些位置。相互作用產物的數量和能量取決於材料成分和晶圓表面的形貌。相互作用產物形成多個二次個別粒子束（二次射束），其由共用物鏡所聚束並由配置在像平面中偵檢器處的二次電子光學成像系統所引導。偵檢器包括多個偵檢區域，每個區域都包括至少一個偵檢元件，並且偵檢器測量該等J個二次個別粒子束中每一者的強度分佈。在該處理中獲得例如100 µm × 100 µm的像場之數位影像。

多個二次小束由二次電子光學成像系統聚焦，並且二次小束的多個焦點形成在其中佈置有偵檢器的像平面上。偵檢器一般包括多個偵檢元件，偵檢元件的數量至少與小束的數量一樣多，使得每個二次小束由至少一個偵檢元件偵檢。通常，每個二次小束都分配給一組偵檢元件，通過這些偵檢元件偵檢一個對應的二次小束之強度。在一範例中，每個二次小束都分配給一組偵檢元件，其中每組偵檢元件包括至少一個，例如四個、九個或更多個個別的偵檢元件。然而，該組偵檢元件到二次電子小束焦點的光柵組態之初始分配可能會在多束帶電粒子束顯微鏡系統中發生變化或漂移。因此，可降低所收集二次電子的信號強度否則會增加串擾。串擾通常是一組偵檢元件對不需要的二次電子之偵檢影響，其中不需要的二次電子是例如來自未分配給相應組偵檢元件的其他此及電子小束之二次電子。

在用於晶圓檢測的掃描電子顯微鏡之情況下，一般希望保持成像條件穩定，從而可以高可靠性、高產量和高重複性進行成像。尤其是產量和可重複性是由二次電子小束的焦點相對於其分配的一組偵檢元件之精確對準來確定。先前技術中已經提出用於輔助小束焦點與偵檢元件監測和對準的多種解決方案。US 9,702,983 B2和US 9,336,982 BB顯示包括電子光轉換元件（即閃爍器板）的偵檢器。多個二次電子小束的焦點形成於電子光轉換元件上。激發光由光纖束上的光中繼系統成像。每根光纖連接到個別的偵檢元件，並且光纖束中光纖的入口或輸入端對應於偵檢器的偵檢元件。為了監測來自光纖束入口或輸入端上的電子光轉換元件的激發光之光學影像對準，因此實施第二監測系統。US 9,702,983 B2和US 9,336,982 BB的第二監測系統由光學中繼系統中的選擇性可伸縮光學監測系統給出，其設置成將激發光成像在高解析度偵檢器上。US 2020124546 AA中已提出非常相似的解決方案。在US 2020124546 AA中，提出了各種第二監測系統，或者是可選地可伸縮光學監測系統的形式，或者是例如二次電子束路徑中的束偏轉器，其設置成引導第二偵檢器上的多個二次電子小束。然而，先前技術提供的解決方案需要對包括第二偵檢器的第二監測系統相對於第一偵檢器的偵檢元件進行精確校準。此外，隨著對多束帶電粒子束成像系統的解析度和產量之需求不斷增加，必須頻繁地重複第二監測系統耗時的重新校準。

US 2020/0211811 A1揭示一種具有改良式來源轉換單元的多束檢測設備。該改良式來源轉換單元可包括含有多個多極結構的微結構偏轉器陣列。微偏轉器陣列可包括第一多極結構，其具有相對於陣列中心軸的第一徑向位移，以及第二多極結構，其具有相對於陣列中心軸的第二徑向位移。第一徑向位移大於第二徑向位移，並且第一多極結構包括比第二多極結構更多數量的極電極，以在多個多極結構偏轉多個帶電粒子束時減少偏轉像差。

DE 10 2013 016 113 A1揭示一種利用與光偵檢系統結合的閃爍器板來偵檢多個電子束之偵檢系統和偵檢方法。電子束撞擊閃爍器板的撞擊位置緩慢變化，以便補償閃爍器板的品質隨時間的推移而降低。例如，由於閃爍器材料的老化或由於殘留氣體在閃爍器板上的沉積，可能會出現閃爍器板品質下降。

因此，本發明的任務就是提供一種改善的多束帶電粒子束成像系統以及這種系統的改善操作方法，其設置成以更高精度確定偵檢器上二次電子小束焦點的光柵組態，並且無需頻繁地重新校準第二監測系統。本發明的另一項任務是重新調整或修改偵檢元件組對二次電子小束焦點的光柵組態之分配。本發明的另一項任務是提供一種快速且有效的方法來校準第二監測系統。本發明的另一項任務是增加所收集的二次電子之信號強度。本發明的另一項任務是增加多束帶電粒子束成像系統的產量。本發明的另一項任務是減少串擾的影響。

這些任務由本發明解決，本發明由申請專利範圍和本發明的各種具體實施例描述，如下所述。

本發明提供一種改善的多束帶電粒子束成像系統，以及操作這種系統之改善方法。該多束帶電粒子束成像系統包括用於產生多個一次帶電粒子小束的裝置。該多束帶電粒子束成像系統包括一物件照射系統，用於將多個一次帶電粒子小束聚焦在物件表面上多個照射位置處。在使用期間，在每個照射位置處，產生二次帶電粒子，由二次帶電粒子形成多個二次小束。多束帶電粒子束成像系統包括二次電子成像系統，用於聚焦多個二次子射束並在像平面中形成二次小束的多個焦點。多束帶電粒子束成像系統另包括佈置在像平面中的偵檢器。根據本發明，偵檢器包括多組偵檢元件，其中每個二次電子小束對應一組偵檢元件。多組偵檢元件佈置成光柵組態。二次電子光學成像系統、偵檢器的設定以及該組偵檢元件到二次電子小束焦點的分配被初始確定，並儲存在多束帶電粒子束成像系統的記憶體中。

根據本發明的多束帶電粒子束成像系統包括用於產生以第一光柵組態佈置的多個一次帶電粒子小束之裝置。在一次帶電粒子小束的每個照射位置處，產生二次帶電粒子，其形成多個二次小束。因此，多個二次小束的原點佈置在第二光柵組態中，其類似於一次帶電粒子小束的第一光柵組態。在使用期間，二次小束的焦點以第三光柵組態形成在二次電子成像系統的像平面中。通常，第三光柵組態類似於第一或第二光柵組態。該組偵檢元件佈置在第四光柵組態中，其理想上與第三光柵組態相同。然而，由於檢測操作期間的偏差或漂移，二次電子小束焦點的第三光柵組態可能顯著偏離該組偵檢元件的第四光柵組態。根據本發明的多束帶電粒子束成像系統設置成以有效率方式監測第三光柵組態、偵檢偏差並控制調整裝置，以維持二次電子小束的焦點與多組偵檢元件的第四光柵組態間之最小偏差。

多束帶電粒子束成像系統另包括第一偏轉掃描器和掃描控制單元。在檢測操作模式期間，掃描控制單元設置成控制第一偏轉掃描器，使得多個一次帶電粒子小束在樣品的表面上掃描。因此，在檢測操作模式期間，在樣品的表面上形成光柵組態的多個移動照射位置。在檢測模式期間，二次小束的原點也隨著時間在樣品表面上移動。多束帶電粒子束成像系統另包括第二偏轉掃描器。在檢測操作模式期間，掃描控制單元設置成與第一偏轉掃描器同步地控制第二偏轉掃描器。在檢測操作模式期間，掃描控制單元設置成控制第二偏轉掃描器，其中偏轉幅度經過調整，使得二次電子小束的焦點在二次電子成像系統的像平面處保持恆定。

多束帶電粒子束成像系統的二次電子成像系統另包括電子光學透鏡，以改變二次電子小束焦點的焦平面。由此，二次電子小束的焦點可聚焦到二次電子成像系統的像平面中或可散焦。

多束帶電粒子束成像系統另可包括操作控制單元，其設置成用於例如在多束粒子成像系統的調整和校準操作期間，確定該組偵檢元件到二次電子小束焦點的第三光柵組態之分配。由此，調整第三光柵組態與第四光柵組態之間的放大率或比例、位移或旋轉。該二次電子光學成像系統和偵檢器的設定儲存在操作控制單元的記憶體中。

根據本發明的第一具體實施例，提供一種設置用於監測操作的多束帶電粒子束成像系統。該多束帶電粒子束成像系統設置成用於確定二次電子小束焦點的第三光柵組態。在監測操作期間，多束帶電粒子束成像系統的掃描控制單元設置成在二次電子成像系統的像平面上聯合掃描二次電子小束的焦點。該多束帶電粒子束成像系統另包括監測資料獲取系統，其設置成根據由掃描控制單元控制的掃描座標（p,q）來記錄每個二次電子小束的掃描強度信號。掃描係通過至少一個共用掃描偏轉器來實現，該掃描偏轉器設置並受控制來依序偏轉多個一次帶電粒子或二次電子小束，使得每個二次電子小束聚焦在二次電子成像系統的像平面中之不同相對掃描座標（p,q）上。強度信號的時間序列由監測資料獲取系統轉換成像平面中二次電子小束的相對掃描坐標（p,q）之空間順序。在監測操作期間，監測資料獲取系統設置成確定每個二次小束的每個焦點與分配的一組偵檢元件之相對橫向位置。

包括每個二次電子小束的掃描強度信號之多個掃描強度信號暫時儲存在監測資料獲取系統的記憶體中。在一範例中，監測資料獲取系統另設置成確定二次電子小束焦點在每個掃描強度信號內的相對位置。在一範例中，焦點的相對位置係以具有最大強度信號的掃描位置處被確定。其他範例包括通過影像處理和模式識別技術，評估掃描強度信號。這種方法可包括匹配過濾技術或機器學習技術。二次電子小束的每個焦點的相對位置暫時儲存在監測資料獲取系統的記憶體中。多束帶電粒子束成像系統另設置成確定二次電子小束焦點的第三光柵組態相對於該組偵檢元件的第四光柵組態之偏差。

根據第一具體實施例，監測資料獲取系統設置成根據掃描座標（p,q）記錄每組偵檢元件的掃描強度信號。在一範例中，可選擇不同的掃描座標（p,q）之掃描範圍。在一範例中，選擇大的掃描範圍，使得二次電子小束不僅在分配的一組偵檢元件上掃描，而且在相鄰組偵檢元件上掃描。在此範例中，每個掃描強度信號包括在一組偵檢元件上掃描的多個二次電子小束的多個焦點之強度信號。在監測操作期間，監測資料獲取系統設置成確定掃描強度信號中所選二次小束的所選焦點之相對位置。在監測操作期間，監測資料獲取系統進一步設置成確定掃描強度信號中相鄰二次小束的其他焦點之相對位置。由此，例如能夠高精度確定第三光柵組態與第四光柵組態之間的旋轉。

根據本發明的第一具體實施例，多束帶電粒子束成像系統設置成確定二次電子小束焦點的第三光柵組態，並且確定二次電子小束焦點的第三光柵組態與該組偵檢元件的第四光柵組態間之偏差。在進一步範例中，該監測操作設置成監測該組偵檢元件對二次電子小束焦點的第三光柵組態之分配。

在一範例中，多束帶電粒子束成像系統的配置不限於確定二次電子小束焦點的橫向位置。在一範例中，多束帶電粒子束成像系統設置成用於確定每個二次電子小束的傳播角。每個二次電子小束的平均傳播角也描述為二次電子小束的遠心特性。在此範例中，該掃描控制單元設置成在垂直於二次電子成像系統的像平面上聯合掃描二次電子小束的焦點。通過控制至少一個設置成調整二次電子小束焦平面的電光元件，來實現垂直於像平面的掃描操作。通過連續改變焦平面，將二次小束的傳播角轉換為相應二次小束與像平面的相交位置之橫向位移。根據第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統設置成確定二次電子小束的焦點在像平面內之橫向位置，並且因此也可應用於確定二次電子小束的遠心特性。

根據本發明的第二具體實施例，多束帶電粒子束成像系統設置成確定第三光柵組態與第四光柵組態之間的偏差，並且設置成調整第三或第四光柵組態以最小化偏差。由此，在檢測操作模式期間，第三和第四光柵組態之間的差異保持在預定臨界之下。根據第二具體實施例的多束帶電粒子束成像系統包括用於調整第三或第四或兩者光柵組態之調整裝置。該調整裝置設置成調整第三光柵組態或第四光柵組態或兩者，使得每個二次小束焦點與已分配的一組偵檢元件之重疊最大化。從而，實現二次電子信號的最大信號強度，並且可增加產量，並且將串擾降至最低。

該調整裝置包括以下之至少一者：a）該二次電子光學成像系統的元件，b）該偵檢器的調整或旋轉裝置，c）該偵檢器之內光學中繼系統的光學裝置，或d）偵檢器，具有多個偵檢元件和控制單元，設置成改變偵檢元件對多組偵檢元件的分配。在另一範例中，該調整裝置另包括用於調整二次電子小束遠心特性的裝置。

多束帶電粒子束成像系統另包括設置成確定二次電子小束焦點的第三光柵組態與該組偵檢元件的第四光柵組態之間偏差的控制單元。在一範例中，該確定包括確定二次電子小束的遠心特性。該控制單元另設置成從該偏差導出至少一個控制信號，並且在使用期間將至少一個控制信號提供給至少一個調整裝置。

在一範例中，該控制單元設置成分析該偏差，並導出多個偏差分量中的至少一個。偏差分量包括例如第三和第四光柵組態之間的位移、比例差異、旋轉或失真。在一範例中，偏差分量另包括與完美遠心特性的偏差。然而，另可導出其他偏差分量。該偏差分量可個別分配給調整裝置，其設置成補償相應的偏差分量。

在第一範例中，多束帶電粒子束成像系統的二次電子光學成像系統包括用於調整多個二次電子小束之放大率、偏轉、旋轉或遠心特性的電子光學裝置。例如，二次電子光學成像系統可包括至少兩個具有可變光功率的電子光學成像透鏡，以調整多個二次電子小束的放大率。例如，二次電子光學成像系統可包括至少一個偏轉器，以調整多個二次電子小束的位移。例如，二次電子光學成像系統可包括至少一個具有可變光功率的磁透鏡，以調整多個二次電子小束的旋轉。例如，二次電子光學成像系統可包括至少一個具有可變光功率的磁透鏡，以調整多個二次電子小束的方位角遠心分量。

在第二範例中，該偵檢器包括用於調整該組偵檢元件位移或旋轉的機械裝置。例如，該偵檢器或偵檢器的元件可安裝在設置用於偵檢器或偵檢器的偵檢元件位置之橫向調整和旋轉的致動台上。

在第三範例中，該偵檢器包括用於調整放大率、位移或旋轉的光學裝置。第三範例的偵檢器包括用於將激發光從電子光轉換元件成像並引導至光偵檢元件之光學中繼(relay)系統。為此目的，該光學中繼系統可包括變焦透鏡系統、反射鏡、影像旋轉稜鏡和光纖。

在第四範例中，該偵檢器包括多個個別的偵檢元件，和用於修改多個個別的偵檢元件到多組偵檢元件分配之控制裝置。由此，由該已修改偵檢元件組形成的第四光柵被調整為該二次電子小束焦點的第三光柵組態。

利用該調整裝置中至少一個或其任意組合，例如調整第三光柵組態與第四光柵組態之間的放大率或比例偏差、位移或旋轉。利用該調整裝置中的至少一個或其任意組合，例如二次電子小束的傳播角之偏差減小，並且實現幾乎完美的遠心特性。

在一範例中，多束帶電粒子束成像系統的控制單元設置成在操作期間頻繁地從檢測操作模式切換到監測操作模式，並且頻繁地確定第三光柵組態與第四光柵組態之間的偏差。多束帶電粒子束成像系統另設置成頻繁調整該調整裝置，以最小化第三與第四光柵組態之間的偏差。由此，在檢測操作模式期間持續保持最大信號強度、最小雜訊和最高成像精度。多束帶電粒子束成像系統的控制單元例如可設置成在物件的兩個檢測位置之間或者在第一物件與第二物件交換之間，切換到監測操作模式以進行檢測。

根據本發明的第三具體實施例，提供一種監測方法，以確定多個二次電子小束焦點的第三光柵組態與多組偵檢元件的第四光柵組態間之偏差。根據第三具體實施例，在像平面上聯合掃描二次電子小束的焦點，在該像平面中佈置有偵檢器。取決於二次電子小束焦點的掃描位置，為每個二次電子小束記錄強度信號。強度信號對應於一組偵檢元件收集的信號，該信號分配給二次電子小束。確定每個二次電子射束與已分配的偵檢元件組之相對位置。例如可根據最大強度信號的掃描位置來確定相對位置。其他範例包括通過影像處理和模式識別技術，評估掃描強度信號。這種方法可包括匹配過濾技術或機器學習技術。由此，確定二次電子小束焦點的第三光柵組態與該組偵檢元件的第四光柵組態間之偏差。

根據第三具體實施例操作多束帶電粒子束系統的方法範例包括利用第一偏轉掃描器，在樣品的表面上掃描偏轉多個一次帶電粒子小束。在操作期間，在樣品的表面上形成光柵組態的多個移動照射位置。移動的照射位置形成二次小束的多個原點。在操作期間，二次小束的原點也在樣品的表面上執行掃描移動。一種操作多束帶電粒子束系統的方法包括利用第二掃描偏轉器，對多個二次帶電粒子小束進行掃描偏轉。在檢測操作模式中，控制多個二次帶電粒子小束的掃描偏轉，以補償二次小束原點的掃描移動，使得每個二次小束的每個焦點都維持在其指定的偵檢元件之位置組內。在檢測方法期間，該第二偏轉掃描器與該第一偏轉掃描器同步操作，其中偏轉幅度經過調整，使得二次電子小束的焦點在二次電子成像系統的像平面處保持恆定。

在根據第三具體實施例的監測操作模式中，控制多個一次或二次帶電粒子小束的掃描偏轉，以引起在二次電子成像系統的像平面中二次電子小束焦點之掃描移動。根據第三具體實施例，監測操作方法包括控制第一偏轉掃描器和第二偏轉掃描器之至少一者，使得在二次電子成像系統的像平面中掃描二次電子小束的焦點。在一範例中，第一偏轉掃描器設定在關閉操作模式中，並且二次電子小束由第二偏轉掃描器掃描偏轉。在一範例中，第二偏轉掃描器設定在關閉操作模式中，並且不補償二次電子小束的原點掃描移動。在一範例中，第一偏轉掃描器和第二偏轉掃描器都以不同步操作方式控制，使得實現二次電子小束的焦點在像平面中之殘餘掃描移動。

根據第三具體實施例，該方法設置成使得在指定的一組偵檢元件上掃描二次小束的每個焦點，並且在掃描時間內記錄多個掃描影像資料或掃描強度信號並將其指定給對應的掃描座標（p,q）。

例如，確定每個焦點與一組偵檢元件的重疊信號，並且根據每個焦點與所分配的一組偵檢元件之最佳重疊掃描位置座標，來確定最大信號強度。可調整二次小束的掃描範圍或掃描幅度，以掃描至少一組偵檢元件，例如三組偵檢元件。由此，能夠高精度確定第三與第四光柵組態之間的旋轉。

在一範例中，該監測方法不限於確定二次電子小束焦點的橫向位置。在一範例中，該監測方法設置成用於確定每個二次電子小束的傳播角。在此範例中，該監測方法包括在垂直於二次電子成像系統的像平面上聯合掃描二次電子小束焦點的步驟。通過由二次電子成像系統的至少一個電光元件改變二次電子小束的焦平面，來實現垂直於像平面的掃描。通過像平面連續掃描焦平面，將二次小束的傳播角轉換為像平面內二次小束的相交位置之橫向位移。因此，根據第三具體實施例的監測操作可包括確定二次電子小束的焦點在像平面內的橫向位置之步驟，以及確定二次電子小束的傳播角之步驟。根據每個二次電子小束的傳播角，確定多個二次電子小束的遠心特性。

根據本發明的第四具體實施例，利用根據第三具體實施例確定的偏差來控制一組調整裝置。多束帶電粒子束成像系統的該組調整裝置設置成調整第三光柵組態或第四光柵組態或兩者，使得每個二次小束與該組偵檢元件之重疊最大化。從而，實現二次電子的最大信號強度，並且將串擾降至最低。根據第四具體實施例的範例，分析偏差，並且導出多個偏差分量之至少一者。偏差分量包括例如第三和第四光柵組態之間的位移、比例差異、旋轉或失真。偏差分量可個別分配給調整裝置。該偏差另可包括與多個二次電子小束的完美遠心度偏差之偏差分量。該調整裝置可包括用於調整二次小束遠心特性的裝置。可調整二次小束的遠心特性，以實現二次小束的完美遠心度。由此，即使例如由於樣品的形貌或樣品的充電效應而沒有在像平面中形成二次電子小束的焦點，也可實現二次電子的最佳信號強度。

根據本發明的第五具體實施例，提供一種校準第二監測系統的方法。根據第五具體實施例，多束帶電粒子束系統包括第二監測系統。在一範例中，第二監測系統由選擇性可伸縮監測系統提供，其設置成將二次電子小束的焦點成像在高解析度偵檢器上。在另一範例中，第二監測系統由偵檢器的光學中繼系統中選擇性可伸縮光學監測系統提供。另可有各種其他第二監測系統，例如二次電子束路徑中的束偏轉器，其設置成另外引導第二偵檢器上的多個二次電子小束。根據第五具體實施例，提供一種校準第二監測系統的方法。第二監測系統包括第二偵檢器。利用根據第一至第四具體實施例的設備和方法，可確定多個二次電子小束的光柵組態和遠心特性。可通過調整裝置來調整光柵組態和遠心特性，並且可利用所確定或調整的光柵組態和遠心特性來校準第二監測系統。因此，可進行第二監測系統精確校準。根據第五具體實施例的第二監測系統之校準可頻繁或自動重複，而無需監督互動。從而，在檢測操作期間，可保持高精度監測，並且可將檢測操作的信號強度和性能保持在最佳水準。

在本發明的上下文中，光柵組態為在規則光柵網格（grid）（例如六邊形光柵網格grid）中的元件（這裡指的是一次或二次小束的焦點位置）佈置，其中多個元件之間具有預定義的相對距離。然而，光柵組態的絕對尺寸或比例以及旋轉，在多束帶電粒子束成像系統內的不同位置處可以是不同的。典型的光柵組態包括例如佈置成六邊形或矩形光柵的多於60個、多於90個或甚至多於300個一次小束。其他光柵組態為圓形光柵組態，其中多個小束佈置在至少一個圓環上。

本發明不限於特定具體實施例和範例，但是具體實施例的變化也是可能的。儘管原則上參考晶圓作為物件，但是本發明也適用於半導體製造中使用的其他物件。舉例來說，該物件還可為光罩，例如用於EUV微影的光罩，而不是半導體晶圓。與半導體晶圓相比，這種光罩通常是矩形的，並且具有明顯更大的厚度。然而，本發明不限於半導體製造中使用的物件，而是另適用於一般物件，包括例如礦物探針或組織。本發明以具有多個一次電子小束的多束系統範例進行進一步描述，但是也可使用其他帶電粒子，例如氦離子。

本發明的上述具體實施例可全部或部分地彼此組合，只要結果不出現技術上的矛盾即可。不言而喻的是，精通技術人士認為示範具體實施例的明顯變化是可能的，並且不排除在描述中。

下面，相同的參考符號表示相同的元件，即使這些在正文中沒有明確提及。

圖1為根據本發明第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1（簡稱為多束系統1）之示意圖。多束系統1使用多個帶電粒子束來形成物件7的影像。多束系統1產生多個J一次粒子束3，撞擊在待試驗的物件7上，以便在此產生相互作用產品，例如二次電子，這些產品從物件7發出並接著被偵檢到。多束系統1為一種掃描式電子顯微鏡（SEM，scanning electron microscope），其使用多個一次電子束3入射到多個位置上物件7之表面，並且在此產生多個空間上彼此隔開的一次電子束焦點5。待檢查的物件7可為任意類型，例如半導體晶圓或半導體光罩，以及可包括小型化元件的配置。物件7的表面25排列在一照明系統100的物鏡102之物平面101內。物件7可為晶圓或半導體光罩或具有例如規則微觀圖案結構27（未示出）的參考物件7R。

在物平面101內形成的最小束點或焦點5之直徑並不大，該直徑的示範值低於4奈米，例如3奈米或更小。利用物鏡系統102執行用於形成焦點5的一次粒子束3之聚焦。在這種情況下，物鏡系統102可包括磁浸沒透鏡。在德國專利DE 102020125534 B3中描述聚焦裝置的其他範例，其完整內容在此併入本文中。

一次粒子束3的多個焦點5形成入射位置的規則光柵佈置，其形成在物平面101中。一次小束的數量J可為五個、二十五個或更多。在實踐中，可選擇明顯更大的小束數量J以及入射位置或焦點5的數量，例如J = 10 x 10、J = 20 x 30或J = 100 x 100。入射位置之間間距P2的示範值為1微米、10微米或更大，例如40微米。為了簡單起見，圖1中僅示出具有相應焦點5.1、5.2和5.3的三個一次粒子束3.1、3.2和3.3。

該等一次粒子束3撞擊物件7而產生相互作用產品，例如二次電子、背散射電子或因為其他因素而經歷逆向運動的主要粒子，其從物件7的表面發出。從物件7表面冒出的該等相互作用產品由物鏡102形成二次電子小束9。為了簡單起見，在發明中，所有相互作用產物統稱為二次電子，形成二次電子小束9。

多束系統1提供一偵檢束路徑，用於將多個二次粒子小束9引導至二次電子成像系統200。二次電子成像系統200包括若干電子光學透鏡205.1至205.5，用於將二次電子小束9引導朝向空間解析粒子偵檢器600。偵檢器600排列於像平面225中。偵檢器600包括多個偵檢元件，偵檢元件可例如為諸如PMD的二極體，或者CMOS偵檢元件，其配備有電子到光轉換元件，或者可形成為直接電子偵檢元件。

在一範例中，偵檢器600包括電子到光轉換元件（例如閃爍器板）和多個光偵檢元件，通過該電子到光轉換元件將二次電子轉換成光。電子至光轉換元件和多個光偵檢元件的組合由此一起形成多個電子偵檢元件。下面在圖7的範例中描述偵檢器的另一個範例。

利用二次電子成像系統200的成像被強烈放大，使得晶圓表面上一次束的光柵間距以及一次束焦點的尺寸和形狀都以大幅放大的方式成像。舉例來說，放大倍數在100倍到300倍之間，使得晶圓表面上的1 nm成像放大到100 nm到300 nm之間。在此處理中，直徑為100 µm的多束系統之像場被放大到大約30 mm。

多束產生器300內產生一次粒子束3，該設備包括至少一個粒子來源301（例如一電子來源）、至少一個準直透鏡303、一個多孔徑配置305以及第一場透鏡307和第二場透鏡308。粒子來源301產生至少一個發散粒子束309，其利用至少一個準直透鏡303至少大體上準直，以便照射多孔徑配置305。多孔徑配置305包括至少一個第一多孔徑板306，其具有在第一光柵配置中形成於其中的多個J開口。照明粒子束309的粒子通過J孔或第一多孔徑板306的開口，並形成多個J一次粒子束3。撞擊在第一多孔徑板306上的照明束309之粒子由第一多孔徑板306吸收，因此不會用於形成一次粒子束3。多孔徑配置305通常具有至少另一個多孔徑板，例如透鏡陣列、像散鏡陣列或偏轉元件陣列。

多孔徑配置305與第一場透鏡307和第二場透鏡308一起，以在中間像表面321中形成焦點的方式，聚焦每個一次粒子束3。選擇性地，束焦點和中間像表面321可以是虛擬的。中間像表面321可彎曲以預補償佈置在中間像表面321下游的成像系統之場曲。

至少一個場透鏡103和物鏡102提供第一成像粒子光學單元，用於將其中形成束焦點的中間像表面321成像到物平面101上，使得在此形成一次粒子束3的焦點5之第二光柵組態。通常，物件7的表面25應配置在物平面101內，焦點5據此形成於物件表面25上（另請參閱圖2）。多個一次粒子束3形成交叉點108，在其附近佈置第一掃描偏轉器110。第一掃描偏轉器110用於共同且同步偏轉多個一次粒子束3，使得多個焦點5在物件7的表面25上同時移動。第一掃描偏轉器110由掃描控制單元860驅動，使得在檢測操作模式中獲取表面的多個二維影像資料。另外，多束系統1另可包括設置成調整多個一次粒子束3位置的另外靜態偏轉器。

物鏡102和投影透鏡205提供一二次電子成像系統200，用於將物平面101成像至偵檢平面225上。如此，物鏡102是一個同時屬於該第一以及該第二粒子光學單元零件的透鏡或透鏡系統，而場透鏡103、第一場透鏡307和第二場透鏡308只屬於第一粒子光學單元100，並且投影透鏡205只屬於該二次電子成像系統200。

分束器400配置於場透鏡103與物鏡系統102之間該第一粒子光學單元100之粒子束路徑內。分束器400也是物鏡系統102與投影透鏡205之間粒子束路徑內該第二光學單元之零件。

第一偏轉掃描器110佈置在一次電子束路徑中或聯合電子束路徑中。在圖1顯示的範例中，二次電子小束9在第一偏轉掃描器110運作期間沿相反方向發射，並且二次電子小束9的掃描移動經過部分補償。與一次電子相比，二次電子通常具有不同的動能。因此，僅部分補償移動照射位置的掃描移動。為了完全補償二次電子小束9的掃描運動，第二偏轉掃描器222佈置在二次電子束路徑中。二次電子成像系統200包括佈置在二次電子小束9的交叉點附近之第二偏轉掃描器222。第二偏轉掃描器222與第一束偏轉器110同步操作，並且補償二次電子小束9的束偏轉，使得二次電子小束9的焦點15保持在偵檢平面225上恆定位置處。由此，每個個別二次電子小束9的每個焦點15都保持在分配給個別二次電子小束9的一組偵檢元件區域內。

二次電子成像系統200包括電子光學透鏡205.1至205.5，以調整二次電子小束9的焦點15之焦平面。電子光學透鏡205.1至205.5顯示為磁光元件，但不限於磁光元件並且另可包括靜電透鏡元件或像散器。利用電子光學透鏡205.1至205.5，二次電子小束9的焦點15可聚焦到二次電子成像系統200的像平面225中。二次電子成像系統200包括多個另外的元件，例如多孔陣列元件、偏轉器或可交換孔徑光欄之至少一種。透鏡與物鏡102一起用於將二次束9聚焦在空間解析度的偵檢器600上，並且在此處理中補償由於磁透鏡而導致的多個二次電子小束9的成像比例和扭曲，使得多個二次電子小束9的焦點15之第三光柵配置在偵檢器平面225上保持恆定。例如，第一磁透鏡205.4和第二磁透鏡205.4以彼此相反的順序設計，並且具有相反方向的磁場。二次電子小束9的拉莫爾旋轉可通過適當驅動磁透鏡205.4和205.5來補償。二次電子成像系統200還具有可用的校正元件，例如多孔徑板216。

從PCT專利申請案WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2007/028596、WO 2011/124352和WO 2007/060017當中，以及德國專利申請案編號DE 10 2013 016 113 A1和DE 10 2013 014 976 A1的當中，可獲得本文內所使用有關這種多束粒子束系統及所使用組件的進一步資訊，例如粒子來源、多孔徑平板以及透鏡，這些申請案的完整揭露事項都在此併入當成本案的參考。

多束帶電粒子束成像系統1更進一步包括一控制單元800，其設置成控制該多粒子束系統的該等個別粒子光學組件，以及用於評估與分析偵檢器600所獲得的該等信號。在這種情況下，控制單元800可由多個個別的電腦或組件構成。舉例來說，控制單元800包括控制處理器880和控制模組840，用於控制二次電子成像系統200和照明系統100的電子光學元件。控制單元800另連接到控制模組503，用於向物件7供應電壓，該電壓也稱為提取電壓。由此，在使用期間，在物鏡102與物件7的表面25之間產生提取場（extraction field）。在使用期間，該提取場讓一次粒子束3的一次帶電粒子在到達物件7的表面25之前減速，並且對多個一次粒子束3產生附加聚焦效果。同時，提取場將二次粒子加速離開物件7的表面25。

進一步，控制單元800包括掃描控制模組860。在檢測操作模式期間，二次電子小束的多個焦點15形成於偵檢平面225中，並且在一次粒子束3於物件7的表面25上方之掃描操作期間記錄多個信號。根據本發明實施例，偵檢器600包括多組偵檢元件，其中每個二次電子小束9對應一組偵檢元件。在使用期間，每組偵檢元件都設置成記錄所分配的二次電子小束9之強度信號。多個二次電子小束9的多個強度信號被傳送到影像資料獲取單元810，在此影像資料經過處理並儲存在記憶體890中。該組偵檢元件佈置在第四光柵組態內。二次電子光學成像系統200、偵檢器600的設定以及該組偵檢元件到二次電子小束9的焦點15之分配被初始決定，並儲存在多束帶電粒子束成像系統1的控制單元800之記憶體890中。

根據圖1的範例，多束帶電粒子束成像系統1另包括實施為可伸縮監測系統的第二監測系統230，其可插入到偵檢平面225前面的二次電子束路徑中。第二監測系統230另包括成像元件和高解析度偵檢器，其包括大量偵檢元件。第二監測系統230連接到監測控制單元820。

根據第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1包括用於產生以第一光柵組態佈置的多個一次帶電粒子小束3之裝置。圖2a例示第一光柵組態41.1的範例。圖2a例示以第一光柵組態41.1具有多個孔徑85的第一多孔徑板306。在此範例中，第一光柵組態41.1為具有例如100 μm的光柵間距p1之六邊形光柵。

圖2b例示由一次粒子束3的焦點5所形成的二次電子小束9之原點。在一次帶電粒子小束3的物件7之表面25上每個照射位置處，產生二次電子，其形成多個二次電子小束9。因此，多個二次電子小束9的原點佈置在第二光柵組態41.2中，其類似於一次電子小束3的第一光柵組態41.1。第二光柵組態41.2可相對於第一光柵組態41.1旋轉，並且可具有不同的間距，例如p2 ＝ 10 μm。

圖2c例示像平面225中二次電子小束9的焦點15。二次電子小束9的焦點15以第三光柵組態41.3形成在二次電子成像系統200的像平面225中。第三光柵組態41.3可相對於第一光柵組態41.1和第二光柵組態41.2旋轉，並且可具有p3 ＝ 1000 μm的第三間距。多組偵檢元件625佈置在第四光柵組態41.4（參見圖2d）中，其理想上與第三光柵組態相同，即具有相同的光柵間距p4 ＝ p3和相同的旋轉角度。然而，由於檢測操作期間的偏差或漂移，二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3可能顯著偏離該組偵檢元件625的第四光柵組態41.4。通常，光柵組態彼此相似。對於術語「相似」，這裡使用根據數學定義的相似性。因此，「相似」意味著通過比例變換、平移、反射或旋轉而彼此相關。

根據第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1包括連接到掃描控制單元860的第一偏轉掃描器110。在檢測操作模式期間，掃描控制單元860設置成控制第一偏轉掃描器110，使得多個一次帶電粒子小束3在物件7的表面上掃描。因此，在檢測操作模式期間，在物件7的表面上形成第二光柵組態的多個移動照射位置。在檢測模式期間，二次電子小束9的原點也隨著時間在物件7的表面上移動。多束帶電粒子束成像系統1另包括第二偏轉掃描器222。在檢測操作模式期間，掃描控制單元860設置成與第一偏轉掃描器110同步控制第二偏轉掃描器222。在檢測操作模式期間，掃描控制單元860設置成控制第二偏轉掃描器222，其中偏轉幅度經過調整，使得二次電子小束9的焦點15在二次電子成像系統200的像平面225處保持恆定。恆定區域對應於由多組偵檢元件形成的區域。

第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1另包括操作控制單元800，設置成用於執行監測操作。在監測操作期間，操作控制單元800設置成確定該組偵檢元件625對二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3之分配。由此，確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的放大率或比例、位移或旋轉，並且二次電子光學成像系統200和偵檢器600的設定都儲存在控制單元800的記憶體890中。

根據本發明的第一具體實施例，多束帶電粒子束成像系統1設置成用於確定二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3。在監測操作前間，掃描控制單元860設置成在二次電子成像系統200的像平面225上聯合掃描二次電子小束9的焦點15。多束帶電粒子束成像系統1另包括影像資料獲取系統810，其設置成根據由掃描控制單元860控制的掃描座標（p,q），來記錄每個二次電子小束9的掃描強度信號901。圖3a例示焦點15.1至15.7的第三光柵組態41.3與像平面225中偵檢元件組625.1至625.7的第四光柵組態41.4完美對準之範例。掃描座標p和q由中心焦點15.2的掃描座標系統例示。圖3b例示第三光柵組態41.3的範例，其相對於第四光柵組態41.4旋轉了旋轉角905，並且移位了位移向量903。掃描座標p和q再次由中心焦點15.2的掃描座標系統例示。在此範例中，顯示六邊形光柵組態41.3，而僅顯示二次電子小束9的七個焦點15.1至15.7。每個小束9被分配給一組偵檢元件625.1至625.7。例如，焦點15.2分配給偵檢元件組625.2。各組偵檢元件625之間形成有間隙。然而，也可不形成間隙，並且例如在偵檢元件之間佈置另外的偵檢元件。

圖4例示一組偵檢元件625.i的範例，其包括7個個別的偵檢元件623.1至623.7。例如，二次電子小束15.i分配給偵檢元件組625.i，其包括七個偵檢元件623.71至623.77。每個偵檢元件623.1至623.7在特定獲取時間期間對落在與偵檢元件623.1至623.7相對應區域上的所有已收集電子進行積分。每個偵檢元件623.1至623.7都連接到影像資料獲取單元810。該組偵檢元件625.i的偵檢元件623.1至623.7之信號進行積分，以形成對應於一個二次電子小束9.i的信號。例如，該組偵檢元件625.i的偵檢元件623.1至623.7之信號經過影像資料獲取單元810積分，以形成與二次電子小束9.i相對應的強度信號970.i。例如經由至少一個已編程ASIC 812來執行整合，其中偵檢元件623.1至623.7到該組偵檢元件625.i的分配已編碼。圖4僅針對單組偵檢元件625.i顯示這種簡化，但應當理解，為偵檢器600的所有該組偵檢元件625佈置類似結構。二次小束的第三光柵組態例如經過初次調整，使得實現每個二次電子小束9的最大信號強度和相鄰組偵檢元件625之間的串擾為最小。二次電子小束9的信號強度取決於物件7的材料對比度和形貌，以及焦點與該組偵檢元件的區域之重疊。因此，焦點與該組偵檢元件的區域之重疊誤差降低信號強度，並降低信噪比（SNR）。本發明態樣提供一種設置成監測第三光柵組態至第四光柵組態的分配，並因此監測信號強度的系統及方法。

由於信號強度的偵檢通常在多束帶電粒子束系統1的大約20MHz或更高之高掃描速度下進行，因此資料獲取速率非常高，並且不允許在影像獲取期間跟踪焦點15。由於大約20MHz或更高的高資料獲取速率，分配給一組偵檢元件625的各個偵檢元件623之信號積分是固定的，並且不容易在影像獲取期間動態調整。因此，如果第三光柵組態出現漂移，則由一組偵檢元件記錄的強度信號可能下降或者可能產生串擾。

焦點15的數量J、偵檢元件623的數量以及偵檢元件625的組數可大得多，例如，可形成約J=91或更多的焦點15，其中偵檢元件625的組數至少與焦點15的數量J一樣大。每組偵檢元件625的偵檢元件數量可為兩個或可以更多，例如每組偵檢元件625具有四個或更多個偵檢元件623。然而，每組偵檢元件625也可僅包括一個偵檢元件623。

在監測操作模式期間，在像平面225上掃描二次電子小束9的多個焦點15，並且在掃描座標（p,q）上記錄多個掃描強度信號901。根據從一組偵檢元件獲得的強度信號流970，將強度信號分配給對應的掃描座標（p,q），並且產生掃描強度信號901。圖5中例示掃描強度信號901的一些範例。圖5a例示在掃描座標（p,q）之上像平面225上掃描的一個二次電子小束9.2之掃描強度信號901a的第一範例。在圖5a的範例中，焦點15的第三光柵組態41.3與該組偵檢元件625的第四光柵組態41.4對準，並且掃描強度信號901a居中、對稱且不旋轉。此範例代表具有最佳信號強度的理想調整。在此範例中，選擇掃描座標（p,q）中的掃描範圍，使得每個二次電子小束9至少部分在接下來的相鄰組偵檢元件上掃描，因此例如小束15.1也至少部分在該組偵檢元件625.2上掃描。因此，圖5a的掃描強度信號901a包括根據在該組偵檢元件625.2上掃描的另外焦點15.1、15.3、15.4、15.5、15.6和15.7之另外強度分佈。

圖5b顯示一個範例，其中焦點15.2通過位移向量903偏心(decentered)，並且第三光柵相對於第四光柵旋轉一個旋轉角905。圖5b的掃描強度信號901b因此顯示偏心的、不對稱的和旋轉的強度分佈。在每個掃描強度信號901.i中分析每個小束9的每個個別焦點15.i之偏心距離，並且導出放大率變化、位移、變形或旋轉。注意，掃描座標（p,q）、比例誤差或位移向量903可以任意單位確定，其可相對於例如該組偵檢元件625的已知物理尺寸來校準。可相對於任意選擇的座標軸來確定旋轉角905。

為了說明起見，對應於像平面225中焦點15的強度分佈在圖5中例示為單個局部區域。然而，焦點15更多的是例如具有不均勻強度分佈和大延伸的高斯形狀，例如達到多組偵檢元件。因此，即使完美對齊，一些串擾也是不可避免的。掃描強度信號901中每個焦點15的形狀對應於像平面225中焦點15與對應一組偵檢元件625的面積之卷積(convolution)。這在圖5中簡化為每組偵檢元件625的近似圓形區域。對應於圖5中焦點15的掃描強度信號901僅例示焦點15的邊界，其中強度臨界值例如是所應用的最大強度值之50%。

在圖6a)至b)中，二次電子小束9的掃描強度信號例如利用同質的參考物件來實現，使得掃描強度信號901可僅由二次電子小束9的焦點15之重疊來確定。然而，在一範例中，在監測操作期間，於物件7的表面25上掃描多個一次帶電粒子小束，並且掃描強度信號901顯示由於物件7的表面25上之圖案或結構而導致的對比度變化。圖5c例示一個範例，其中使用具有規則圖案結構27的參考物件7R。規則圖案結構27產生二次電子產率(yield)的空間依賴性，並因此產生掃描強度信號901c中的附加對比度變化。利用規則圖案結構27，可確定第二光柵組態。在圖5c的範例中，規則圖案結構存在於參考物件7R上，而二次電子小束9的掃描包括一次電子小束3的焦點5在物平面101上之掃描，而物平面101設置有參考物件7R的表面25。根據掃描強度信號901c的每個二次電子焦點15.1至15.7內之規則圖案結構27，可確定第二光柵組態中一次帶電粒子小束3的焦點5相對於規則圖案結構27的對準。因此，監測方法不僅能夠確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的偏差，而且能夠確定物平面101中一次粒子束3的焦點5之第二光柵組態41.2與參考物件7R的規則圖案結構27之偏差。因此，根據第一具體實施例的多束系統1可設置有參考物件7R，並且控制單元800設置成在控制單元800啟動監測方法之前，將參考物件7R佈置在物平面101中。

根據第一具體實施例的多束系統1另可設置成用於確定多個二次電子小束9的遠心特性。多個二次電子小束9的遠心特性由多個二次電子小束9在像平面225處的傳播角所界定。理想來說，多個二次電子小束9中每一者都垂直入射在像平面225上，並且所有小束9都彼此平行。這樣的多個平行二次電子小束9形成小束9的完美遠心束。然而，由於漂移或其他效應，二次電子小束9可能偏離在像平面225上的垂直入射。例如，多個二次電子小束9可具有指向共同交叉點的傳播角，形成同心束小束。在另一範例中，多個二次電子小束9彼此平行，但與垂直於像平面225的表面成一定角度。多個二次電子小束9的傳播角共同形成多個二次電子小束9的遠心特性。為了確定多個二次電子小束9的遠心特性，多束系統1的控制單元800另可設置成在改變二次電子成像系統200的焦平面之後，重複獲取掃描強度信號901。圖5d顯示二次電子成像系統200的第一焦平面z1處之第一掃描強度信號901.1，其中焦點15.2的第一位移D1位於像平面225內。圖5e顯示二次電子成像系統200的第二焦平面z2處之第二掃描強度信號901.2，其中焦點15.2的第二位移D2位於像平面225內。根據位移，可以根據tan(α) = (D2-D1)/(z2-z1)確定對應於焦點15.2的二次電子小束之傳播角α。在此範例中，選擇掃描座標（p,q）中較小的掃描範圍。

根據第一具體實施例的多束系統1另可設置成確定二次電子小束9的焦點15之形狀。圖5f例示一個範例，其中多個二次電子小束9的焦點15具有橢圓形形狀。焦點15.1至15.7的橢圓形狀可例如由二次電子成像系統200內產生的像散所產生。不過圖5f誇大了效果。

在監測操作期間，控制單元800確定每個二次電子小束9的每個焦點15與已分配組偵檢元件625之相對位置。在一範例中，在具有最大強度信號的掃描位置處確定焦點的相對位置。其他範例包括通過影像處理和模式識別技術，評估掃描強度信號901。這種方法可包括匹配過濾技術或機器學習技術。匹配濾波器技術可受益於與多束帶電粒子束系統1的理想調整相對應之掃描強度信號。機器學習技術可通過具有已知光柵組態偏差的多個掃描強度信號來訓練。用於不同數值方法的指令和可執行檔案可儲存在記憶體890中，並且可由控制處理器880執行。

在一範例中，多束帶電粒子束成像系統1根據多個掃描強度信號901確定二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3，並且確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的偏差。

控制單元800分析偏差並導出若干偏差分量中的至少一個，例如控制處理器880用指令將偏差擴展為若干不同的偏差分量。偏差分量包括例如第三和第四光柵組態之間的位移、比例差異、旋轉或失真。然而，另可導出其他偏差分量。圖6顯示第三光柵組態41.3相對於第四光柵組態的偏差分量之一些範例。第四光柵組態由方框45示意性示出。圖6a例示第三光柵組態41.3a相對於第四光柵組態之間的成像比例偏差範例。圖6b顯示具有位移向量d的第三光柵組態41.3b之橫向位移。圖6c顯示變形比例誤差，其中比例或光柵間距在光柵組態41.3c的正交方向上不同。圖6d顯示第三光柵組態41.3d相對於第四光柵組態（由方框45描繪）旋轉一旋轉角905。從描述清楚知道，術語偏差意味著第三和第四光柵組態之間的相對偏差。例如在多束系統1的校準期間，最初調整第三和第四光柵組態。由於例如漂移而導致的第三與第四光柵組態間之任何偏差可能具有不同原點。在第一範例中，二次次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3可能遭受漂移。在第二範例中，偵檢器600的漂移可能是偏差的根源。偵檢器600的這種漂移包括偵檢器600的光學中繼系統之橫向位移、熱膨脹或漂移（參見下圖7）。

在一範例中，多束帶電粒子束成像系統1的控制單元800不限於確定二次電子小束9的焦點15之橫向位置。在一範例中，控制單元800設置成用於確定每個二次電子小束9的傳播角。在此範例中，調整控制單元840設置成在垂直於二次電子成像系統200的像平面225上聯合掃描二次電子小束9的焦點15。通過控制至少一個設置成調整二次電子小束9的焦平面之電光元件，來實現垂直於像平面的掃描操作。通過連續改變焦平面，將二次電子小束9的傳播角轉換為相應二次電子小束9與像平面225（參閱圖5d和5e）的相交位置之橫向位移。根據第一具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1設置成確定二次電子小束9的焦點15在像平面225內之橫向位置，並且確定二次電子小束9的遠心特性。例如，平行前進的多個二次電子小束9的二次小束2 9之遠心束傾斜角，將在散焦之後產生與圖6b所示位移類似的位移。在散焦之後，與多個二次電子小束9的遠心度之偏差導致類似於圖6a所示比例誤差的比例誤差。多個二次電子小束9的方位角分量偏差導致第三光柵組態41.3的旋轉，如圖6d所示。

根據本發明的第二具體實施例，多束帶電粒子束成像系統1設置成根據第一具體實施例確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的偏差，並且進一步設置成調整第三或第四光柵組態41.3或41.4以最小化偏差。由此，在檢測操作模式期間，第三和第四光柵組態41.3和41.4之間的差異保持在預定臨界之下。多束帶電粒子束成像系統1的調整裝置調整第三光柵組態41.3或第四光柵組態41.4或兩者，使得每個二次電子小束9的焦點15與已分配組偵檢元件625之重疊最大化。從而，實現二次電子信號的最大信號強度，並且可增加產量，並且將串擾降至最低。

因此，根據第二具體實施例的多束帶電粒子束成像系統1包括用於調整第三或第四或兩者光柵組態41.3和41.4之調整裝置。該調整裝置包括以下之至少一者： a）二次電子光學成像系統200的元件，例如透鏡205、偏轉器（例如第二掃描偏轉器222）或多孔徑板216。 b）偵檢器600的調整或旋轉裝置，例如偵檢器600可安裝在連接至致動器的平台上，通過致動器可移動或旋轉偵檢器600。 c）偵檢器600之內光學中繼系統的光學裝置。例如，偵檢器600可包括下面更詳細描述的光學中繼系統。光學中繼系統可包括變焦系統或影像旋轉稜鏡，其設置成將第四光柵組態調整為第三光柵組態。 d）具有多個偵檢元件623和控制單元800的偵檢器600，可改變偵檢元件623對多組偵檢元件625的分配。

多束帶電粒子束成像系統1另包括確定二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3與該組偵檢元件625的第四光柵組態41.4之間偏差而具有控制處理器880之控制單元800。在一範例中，確定偏差包括確定二次電子小束9的遠心特性。控制單元800另包括一調整控制單元840，其設置成從該偏差導出至少一個控制信號，並且在使用期間將至少一個控制信號提供給至少一個調整裝置。該調整裝置可個別地分配給偏差分量，並且可補償相應的偏差分量。控制信號可從每個調整裝置相對於偏差分量的預定和已儲存的靈敏度導出。

在第一範例（a）中，多束帶電粒子束成像系統1的二次電子光學成像系統200包括用於調整多個二次電子小束9之放大率、偏轉、旋轉或遠心特性的電子光學裝置205.1至205.5。例如，二次電子光學成像系統200可包括至少兩個具有可變光功率的電子光學成像透鏡205.1至205.5，以調整多個二次電子小束9的放大率。例如，二次電子光學成像系統200可包括至少一個具有可變光功率的磁透鏡205.4和205.5，以調整多個二次電子小束的旋轉。例如，二次電子光學成像系統200可包括至少一個偏轉器222，設置成用以調整多個二次電子小束9的額外、準靜態位移。例如，控制單元800可向第二掃描偏轉器222提供恆定的偏移電壓，以引起多個二次電子小束9的偏移位移。在另一範例中，二次電子光學成像系統200的元件包括用於調整二次電子小束9的遠心特性之裝置。

在第二範例（b）中，偵檢器600包括機械裝置。控制單元800可設置成共同調整多組偵檢元件625的位移或旋轉。例如，偵檢器600可安裝在設置用於偵檢器600的位置之橫向調整和旋轉的致動台上。

在第三範例（c）中，偵檢器600包括用於調整放大率、位移或旋轉的光學裝置。圖7例示第三範例的偵檢器之範例。偵檢器600包括佈置在像平面225中的電子光轉換元件602。電子光轉換元件602設置成將二次電子小束9的焦點15.1至15.3中之二次電子轉換為光。偵檢器另包括具有光學元件605和光學變焦系統611的光學中繼系統，用於將激發光從電子光轉換元件602成像並引導至偵檢元件623。為此目的，該光學中繼系統可包括光學變焦系統611、反射鏡607、旋轉稜鏡（未示出）和光纖615。在圖7的範例中，偵檢器600設置成將來自電子光轉換元件602的激發光成像到像平面613中，在其中佈置有光纖615的多個入口開口。第四光柵組態41.4由此由光纖615的入口開口之佈置，以及由包括透鏡605和光學變焦系統611的光學系統之放大率來界定。此範例中多束系統1的調整裝置包括光學變焦系統611。此外，多個光纖端部固定在可移動或旋轉的可移動框架617中。由此，對應於該組偵檢元件625內光纖615的入口開口之第四光柵組態的位置和旋轉，可調整為在像平面225中形成焦點15的第三光柵組態。

偵檢器600另包括具有高解析度偵檢器232的第二監測系統230，以及該監測系統的光學中繼透鏡235。第二監測系統230可為選擇性地可收縮的（由箭頭630指示）和/或可通過分束器237連結的。高解析度偵檢器232通常以例如每秒大約10至20幀的低幀速率操作，並且因此不能以大約20MHz的掃描速度收集強度信號。然而，高解析度偵檢器232能夠偵檢光柵組態。如下文將解釋，本發明的第五具體實施例提供一種可靠且快速的第二監測系統230之校準方法。

在第四範例中，偵檢器600包括多個偵檢元件623和用於修改多個偵檢元件623到該組偵檢元件625的分配之控制裝置。由此，由該已修改偵檢元件組形成的已修改第四光柵組態41.4b調整為二次電子小束9的焦點15b之第三光柵組態41.3b。範例例示於圖8內。圖8a顯示焦點15.1a至15.4a的第一光柵組態41.3a。例如，焦點15.1a的二次電子由該組偵檢元件625.1a累積，焦點15.2a的二次電子由該組偵檢元件625.2a累積。偵檢元件623到偵檢元件組625.1a至625.4a的第一分配初次確定並儲存在記憶體中。圖8b顯示根據例如二次電子成像系統200的漂移焦點15.1b至15.4b所修改之光柵組態41.3b。從每個焦點15b，確定一組已修改偵檢元件625.1b至625.4b，並且在下游檢測任務中使用該已修改的分配。已修改組偵檢元件625b不僅可位於對應於焦點15b的不同橫向位置處，而且還可具有不同形狀或數量的偵檢元件。由此，也可考慮焦點15的形狀偏差。從而，實現具有最小串擾的最大信號強度。根據第一具體實施例的多束系統1可設置成根據掃描強度信號901偵檢焦點15的形狀偏差，並且可設置成在通過根據第二具體實施例的調整裝置進行調整時考慮焦點偏差。

利用該調整裝置中至少一個或其任意組合，例如調整第三光柵組態41.3與/或第四光柵組態41.4之間的放大率或比例偏差、變形、位移或旋轉。在一範例中，控制單元800設置成在操作期間頻繁從檢測操作模式切換到監測操作模式，並且頻繁確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的偏差。多束帶電粒子束成像系統1另設置成頻繁調整該調整裝置，以最小化第三與第四光柵組態之間的偏差。由此，在檢測操作模式期間持續保持最大信號強度、最小雜訊和最高成像精度。多束帶電粒子束成像系統1的控制單元800例如可設置成在晶圓7的兩個檢測位置之間或者在第一晶圓與第二晶圓的交換之間，切換到監測操作模式。

然而，根據第二具體實施例的系統不限於第三光柵組態41.3或第四光柵組態41.4的調整。利用相對於參考物件7R的規則圖案結構27來確定多個一次帶電粒子小束3的焦點5之第二光柵組態41.2的系統，另可利用一次束照明系統100的調整裝置，來調節多個一次帶電粒子小束3的焦點5之第二光柵組態41.2。一次束照明系統100的調整裝置例如為第一場透鏡307、第二場透鏡308、場透鏡103和物鏡102，通過其可調整放大率和影像旋轉，或者是偏轉器，包括第一偏轉掃描器110，通過其可調整第二光柵組態41.2橫向位置。

根據本發明的第三具體實施例，提供一種監測方法MM，以確定多個二次電子小束焦點的第三光柵組態與多組偵檢元件的第四光柵組態間之偏差。該方法MM例示於圖9內。

該監測方法包括第一觸發步驟S1，在該步驟期間，例如在檢測操作期間啟動監測。該監測方法另選擇性包括步驟S2，在該步驟期間，將參考物件7R放置在多束帶電粒子束系統1的物平面101中。參考物件7R可例如放置在樣品台500的晶圓安裝座四周中。參考物件可例如包括非結構化表面或規則圖案結構27。

在步驟M1中，在像平面225上聯合掃描二次電子小束9的焦點15，在該像平面中佈置有偵檢器600。對於每個二次電子小束9記錄掃描座標（p,q）上的掃描強度信號901。掃描強度信號901對應於一組偵檢元件收集的信號，該信號分配給二次電子小束。圖5中例示掃描強度信號901的一些範例，說明如上。

步驟M1的範例包括利用第一偏轉掃描器110，在物件7的表面上掃描偏轉多個一次帶電粒子小束3。在操作期間，在物件7的表面上形成光柵組態的多個移動照射位置。移動的照射位置形成二次電子小束9的多個原點。在一範例中，步驟M1包括利用第二掃描偏轉器222掃描偏轉多個二次帶電粒子小束9。在根據第三具體實施例的監測操作模式期間，控制多個一次或二次帶電粒子小束的掃描偏轉，以引起在二次電子成像系統200的像平面225中二次電子小束9的焦點15之掃描移動。掃描移動包括橫向掃描以及焦平面的掃描或改變。因此，步驟M1包括控制第一偏轉掃描器110和第二偏轉掃描器222之至少一者，使得在二次電子成像系統200的像平面115中掃描二次電子小束9的焦點15。在一範例中，第一偏轉掃描器110設定在關閉操作模式中，並且二次電子小束9由第二偏轉掃描器222掃描偏轉。在一範例中，第二偏轉掃描器222設定在關閉操作模式中，並且不補償二次電子小束9的原點掃描移動。在一範例中，第一偏轉掃描器110和第二偏轉掃描器222都以不同步操作方式控制，使得實現二次電子小束9的焦點15在像平面225中之殘餘掃描移動。在一範例中，通過改變二次電子成像系統200的電子光學透鏡元件205之至少一者的功率，來實現多個二次電子小束9的焦平面掃描。

在步驟IA中，根據在步驟M1中獲得的每個掃描強度信號901，來確定每個二次電子小束9與偵檢元件組625的相對位置。圖5中例示一些範例，說明如上。例如可根據最大強度信號的掃描位置來確定相對位置。由此，確定二次電子小束9的焦點15之第三光柵組態41.3與該組偵檢元件625的第四光柵組態41.4間之偏差。

焦點15的相對位置根據掃描強度信號901的評估來確定。評估可利用影像處理和模式識別技術或機器學習技術。影像處理可通過匹配濾波器技術或影像相關技術來執行。匹配濾波器技術可受益於與多束帶電粒子束系統1的理想調整相對應之掃描強度信號901。機器學習可執行檔案可通過具有已知光柵組態偏差的多個掃描強度信號901來訓練。

根據第三具體實施例，步驟M1使得二次電子小束9的每個焦點15在已分配的一組偵檢元件625上掃描，並且記錄多個影像資料流並分配給焦點15的相應掃描座標。在步驟IA內確定每個焦點與一組偵檢元件625的重疊信號，並且根據每個焦點與所分配的一組偵檢元件之最佳重疊位置，來確定最大信號強度。可調整二次電子小束9的掃描範圍，以掃描至少一組偵檢元件625，例如三組偵檢元件625。由此，如圖5b所示，即使從單個掃描強度信號901也可高精度確定第三和第四光柵組態間之旋轉。

在步驟IA期間，確定多個掃描強度信號901.i內的多個個別焦點15.i之位移。根據多個位移，確定第三光柵組態41.3相對於第四光柵組態41.4的偏差。圖6中例示一些偏差範例，說明如上。

在根據第三具體實施例的監測方法之另一範例中，對於二次電子成像系統200的至少兩個不同聚焦功率，至少重複兩次掃描強度信號901的獲取。由此，形成多個二次電子小束9的焦點15之焦平面發生變化，並且至少一個焦平面偏離像平面225。在步驟IA期間，根據至少兩個掃描強度信號901.1和901.2確定多個二次電子小束9的遠心特性（參見圖5d和5e）。如上所述，確定掃描強度信號901.1中焦點15.2的第一位移D1，以及掃描強度信號901.2中焦點15.2的第二位移D1。從第一位移和第二位移之間的差，根據tan(α) = (D2-D1)/(z2-z1)確定相應二次電子小束的傳播角α。

在另一範例中，在根據第三具體實施例的監測方法期間，於物件7的表面25上掃描多個一次帶電粒子小束3，並且掃描強度信號901顯示由於物件7的表面25上之圖案或結構而導致的對比度變化。在一範例中，在掃描強度信號901的獲取期間使用具有例如規則圖案結構27的參考物件7R，如圖5c所示。規則圖案結構27產生二次電子產率的空間依賴性，並因此產生掃描強度信號901中的附加對比度變化。在根據第三具體實施例的監測方法範例中，步驟IA進一步包括對掃描強度信號901內每個焦點15的規則圖案結構27之評估。評估可包括影像處理和機器學習方法，後者由多個標記的掃描強度信號901影像來訓練。運用此方法，可確定多個一次粒子束3的焦點5之第二光柵組態41.2。因此，根據第三具體實施例的監測方法不僅能夠確定第三光柵組態41.3與第四光柵組態41.4之間的偏差，而且能夠確定物平面101中一次粒子束3的焦點5之第二光柵組態41.2與參考物件7R的規則圖案結構27之偏差。

在根據第三具體實施例的監測操作之另一範例中，對於一次束照明系統100的至少兩個不同聚焦功率，至少重複兩次掃描強度信號901的獲取。隨著一次束照明系統100的聚焦功率改變，物平面101中主焦點5的尺寸改變，並且因此二次電子的原點或來源之尺寸也改變（比較圖5d和5e中的不同尺寸）。因此，像平面225中二次電子小束9的焦點15之尺寸也改變。根據尺寸的變化，可在焦點15的最小尺寸或二次電子小束9收集的強度之最大信號強度位置處，確定一次束照明系統100的理想聚焦功率。

在根據第三具體實施例的監測方法之另一範例中，在步驟IA期間對掃描強度信號901的分析可包括確定焦點15的形狀之偏差。圖5f中例示具有像散的二次電子小束9的範例，導致焦點15的形狀為橢圓形。在這種情況下，通常信號強度會降低，並且串擾會增加。

根據本發明的第四具體實施例，利用根據第三具體實施例確定的偏差來控制一組調整裝置。根據第四具體實施例的方法包括第三具體實施例的步驟。多束帶電粒子束成像系統１的該組調整裝置設置成調整第三光柵組態或第四光柵組態或兩者，使得每個二次小束焦點與該組偵檢元件之重疊最大化。從而，實現二次電子的最大信號強度，並且將串擾降至最低。

根據第四具體實施例，圖9的方法另包括步驟C。在步驟C期間，分析第三和第四光柵組態之間的偏差，並且確定多個偏差分量中的至少一者。第三光柵組態41.3和第四光柵組態41.4之間的系統偏差分量的確定，例如可通過對第三光柵組態41.3的光柵位置處多個位移向量進行向量變換的近似來執行。例如，光柵組態之間的旋轉通常以中心焦點為中心，並且隨著到旋轉中心的距離增加而增加位移。偏差分量包括例如第三和第四光柵組態之間的位移、比例差異、變形、旋轉或失真。偏差分量另可包括遠心像差，或者物平面101中一次帶電粒子小束3的焦點5中第二光柵組態41.2之偏差。

範例例示於圖10內。圖10顯示七個掃描強度信號901.1至901.7，每一者位於以第四光柵組態41.4的光柵網格的中心。光柵網格位置在圖10中由粗體點突出顯示，並且包括中心光柵網格位置和佈置在半徑對應於第四光柵組態41.4的圓上之六個光柵網格位置。七個掃描強度信號901.1至901.7中每一者都是通過在指定的一組偵檢元件625上掃描此及電子小束9來獲得。注意，圖10中所示的每個焦點15.1至15.7僅為二次電子小束9的焦點15與一組偵檢元件625的卷積，因此與在像平面225中形成的焦點15不同。掃描強度信號901.1至901.7內的強度信號僅對應於焦點15.1至15.7。然而，仍然可以高精度確定焦點15的中心位置。分析每個掃描強度信號901.1至901.7，並且確定每個焦點15.1至15.7的中心。一同分析每個焦點15.1至15.7中心的位移向量903.1至903.7，以導出偏差分量。在圖10中，例示放大率或比例的偏差之範例。除了中心點15.2之外，所有位移向量903.1至903.7顯示徑向方向上的分量，其端點在表示具有比例或放大偏差的第三光柵組態41.3之圓上。

偏差分量可個別分配給調整裝置。該分配可儲存在多束系統1的記憶體中。根據偏差分量，確定多個控制信號，並將其提供給調整裝置。控制信號可從每個調整裝置相對於偏差分量的預定和已儲存的靈敏度導出。

第三至第四光柵組態的調整結果在重複監測步驟M2中確定，其可與步驟M1相同。在最後的步驟V中，控制由已分配的一組偵檢元件625收集的每個二次電子小束9之信號強度，並且驗證在步驟C中實現的調整，或者從步驟IA開始迭代該方法。在成功實現每個二次電子小束9的最大信號強度之後，監測和調整方法通過步驟「退出」完成，並且可繼續檢測操作。

該監測方法和該調整方法不限於確定二次電子小束焦點的橫向位置。在一範例中，該監測方法設置成用於確定每個二次電子小束的傳播角。在此範例中，該監測方法包括在步驟M1期間，在垂直於二次電子成像系統200的像平面225上聯合掃描二次電子小束9的焦點15。通過由二次電子成像系統200的至少一個電光元件205.1至205.5改變二次電子小束9的焦平面，來實現垂直於像平面225的掃描。通過像平面225連續掃描焦平面，將二次電子小束9的傳播角轉換為像平面225內二次電子小束9的相交位置之橫向位移。因此，根據第三具體實施例的監測操作可包括確定二次電子小束9的焦點15在像平面225內的橫向位置之步驟，以及確定二次電子小束9的遠心特性之步驟。

該偏差另可包括與多個二次電子小束9的完美遠心度偏差之偏差分量。根據調整方法的調整裝置可包括二次電子小束9的遠心特性調整。可調整二次電子小束9的遠心特性，以實現二次電子小束9的完美遠心度。由此，即使例如由於物件7的形貌或物件7的充電效應而沒有在像平面225中形成二次電子小束9的焦點15，也可實現二次電子9的最佳信號強度。

根據本發明的第五具體實施例，提供一種校準第二監測系統的方法。多束帶電粒子束系統1包括第二監測系統230。在一範例中，第二監測系統230由選擇性可伸縮監測系統提供，其設置成將二次電子小束的焦點成像在高解析度偵檢器上。這種系統顯示於圖1內。在另一範例中，第二監測系統230由偵檢器600的光學中繼系統中選擇性可伸縮光學監測系統提供，如圖7內所示。另可有各種其他第二監測系統，例如二次電子束路徑中的束偏轉器，其設置成另外引導高解析度偵檢器232上的多個二次電子小束。這種系統顯示於圖12內。圖12例示根據第一和第二具體實施例的多束系統1；請參考圖1以及圖1的描述。二次電子成像系統200包括第二偏轉掃描器222，其設置成沿著第一二次電子成像路徑201a在第一方向上，或者在沿著第二二次電子成像路徑201b在第二方向上，偏轉多個二次電子小束9。在第一二次電子成像路徑201a的像平面225a中配置有偵檢器600。第二二次電子成像路徑201b形成具有高解析度偵檢器232的第二監測系統230。對於任何第二監測系統230，二次電子小束9的焦點15b之第五光柵組態可用高解析度偵檢器232來監測。然而，第二監測系統230需要相對於在像平面225中形成的第三光柵組態，來校準第五光柵組態的測量。

根據第五具體實施例，提供一種校準第二監測系統230的方法。第二監測系統230包括高解析度偵檢器232。利用根據第一至第四具體實施例的設備和方法，可利用佈置在像平面225中的主偵檢器600，來確定第三光柵組態41.3和多個二次電子小束9的焦點15之遠心特性。可通過調整裝置來調整第三光柵組態和遠心特性，並且可利用所確定或調整的光柵組態和遠心特性來校準第二監測系統230。因此，可進行第二監測系統230精確校準。根據第五具體實施例的第二監測系統230之校準可頻繁或自動重複，而無需監督互動。從而，在檢測操作期間，可保持高精度監測，並且可將檢測操作的信號強度和性能保持在最佳水準。

圖11例示根據第五具體實施例的校準方法步驟。在第一步驟S中，啟動校準，並且將計量物件定位在多束帶電粒子束系統1的物平面101中。

在步驟MC1中，利用第二監測系統230確定二次電子小束9的焦點15之第五光柵組態。第五光柵組態係在第二座標系統中，並利用第二監測系統230的第二比例和第二旋轉角度來確定。

在步驟MC2中，利用本發明第三具體實施例中提供的方法，確定二次電子小束9的焦點15b在像平面225中的第三光柵組態41.3。因此，步驟MC2包括步驟M1，在此期間於像平面225上聯合掃描二次電子小束9的焦點15，在該像平面中佈置有偵檢器600。步驟MC2另包括步驟IA，在此期間根據在步驟M1中實現的掃描強度信號901，來確定每個二次電子小束9與偵檢元件組625的相對位置。第三光柵組態係在第一座標系統中，並利用偵檢器600的第一比例和第一旋轉角度來確定。

在步驟C中，將第二監測系統230中具有第二尺度和第二旋轉角度的第二座標系統調整為探測器600中具有第一尺度和第一旋轉角度的第一座標系統。例如通過第二座標系統到第一座標系統的數值調整，來虛擬執行調整。該調整另可包括座標系統的位置和比例之機械或光學調整，例如通過選擇性可伸縮的第二監測系統之機械調整，或者通過偏轉器222的校準。經過步驟C的校準後，第二監測系統230提供的測量結果直接對應於第三具體實施例中監測方法的判斷結果。

步驟MC1和MC2的順序也可顛倒。該校準方法另可包括驗證步驟V，重複步驟MC1或步驟MC2或兩個步驟，驗證校準。

因此，在步驟MC2期間執行根據第三具體實施例的方法使得能夠精確校準多束帶電粒子束系統1的第二監測系統230。因此，根據第五具體實施例的校準可用於多束帶電粒子束系統1中，而無需任何另外的特殊計量裝置或無需使用者互動。因此，例如可補償第二監測系統中的漂移並且可重新校準第二監測系統。

在另一具體實施例中，本發明方法應用於第一偏轉掃描器110和第二偏轉掃描器222的同步操作之校準。例如，在根據第三具體實施例的方法期間，產生多個掃描強度信號901並且確定第一偏轉掃描器110和第二偏轉掃描器222的偏移。偏轉掃描器的偏移引起光柵組態的位移，類似於圖6b中所示的位移。利用根據第四具體實施例的方法，調整第一偏轉掃描器110和第二偏轉掃描器222的偏轉器偏移。

在本發明的上下文中，光柵組態為規則光柵網格，例如六邊形光柵網格中的元件（這裡：一次或二次小束的焦點位置），以多個元件之間的預定義相對距離之佈置。然而，光柵組態的絕對尺寸或比例以及旋轉，在多束帶電粒子束成像系統內的不同位置處可以是不同的。典型的光柵組態包括例如佈置成六邊形或矩形光柵的多於60個、多於90個或甚至多於900個一次小束。其他光柵組態為圓形光柵組態，其中多個小束佈置在至少一個圓環上。

本發明不限於特定具體實施例和範例，但是具體實施例的變化也是可能的。儘管原則上參考晶圓當成物件，但是本發明也適用於半導體製造中使用的其他物件。舉例來說，該物件還可為光罩，例如用於EUV微影的光罩，而不是半導體晶圓。與半導體晶圓相比，這種光罩通常是矩形的，並且具有明顯更大的厚度。本發明根據具有多個一次電子小束的多束系統進行進一步描述，但是也可使用其他帶電粒子，例如氦離子。

通過以下項目進一步描述本發明：

第1項：一種多束帶電粒子束成像系統（1）的操作方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來產生多個二次帶電粒子小束（9）， - 在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成多個二次電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， - 以該等二次電子焦點（15）在該偵檢器（600）上掃描， - 記錄多個掃描強度信號（901）， - 從該等多個掃描強度信號（901）確定該第三光柵組態（41.3）。

第2項：如項目1之方法，其中確定該第三光柵組態（41.3）包括應用於該等多個掃描強度信號（901）的影像處理、匹配濾波或機器學習方法之至少一者，以及確定該第三光柵組態（41.3）的比例、橫向位置或旋轉。

第3項：如項目1或2之方法，其中該偵檢器（600）包括以第四光柵組態（41.4）佈置的多組偵檢元件（625），並且其中該第三光柵組態（41.3）係根據該等二次電子焦點（15）在該多組偵檢元件（625）上的橫向掃描來確定。

第4項：如項目3之方法，其中確定該第三光柵組態（41.3）包括確定該第三光柵組態（41.3）與該第四光柵組態（41.4）之間的偏差。

第5項：如項目1至4任一項之方法，其中根據該等掃描強度信號（901）確定該第三光柵組態（41.3）包括應用於該等掃描強度信號（901）的影像處理、匹配濾波或機器學習方法之至少一者。

第6項：如項目1至5任一項之方法，另包括確定該等二次帶電粒子小束（9）的遠心特性之步驟，其中遠心特性係通過垂直於像平面（225）的該等二次電子焦點（15）之縱向掃描或散焦來確定，其中該偵檢器（600）設置於該像平面（225）。

第7項：如項目1至6任一項之方法，其中該偵檢器（600）另包括利用佈置在該像平面（225）中的電子光轉換元件（602）將二次電子轉換為光，並且其中該等二次電子焦點（15）形成於該電子光轉換元件（602）處。

第8項：如項目1至6任一項之方法，其中該等多組偵檢元件（625）中每一組均包括至少兩個偵檢元件（623），並且其中記錄該等多個掃描強度信號（901）的步驟包括對該等多組偵檢元件中一組偵檢元件（625）的至少兩個偵檢元件（623）的掃描信號進行積分。

第9項：如項目1至8任一項之方法，以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第一偏轉掃描器（110）以該等多個一次帶電粒子小束（3）在該物件（7）上掃描。

第10項：如項目1至8任一項之方法，其中以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第二偏轉掃描器（222）以該等多個二次帶電粒子小束（9）進行掃描。

第11項：如項目1至8任一項之方法，其中以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第一偏轉掃描器（110）以該等多個一次帶電粒子小束（3）在該物件（7）上掃描，以及通過第二偏轉掃描器（222）以該等多個二次帶電粒子小束（9）進行掃描。

第12項：如項目1至11任一項之方法，另包括修改該等二次電子焦點（15）的該第三光柵組態（41.3）之步驟。

第13項：如項目12之方法，另包括該第三光柵組態（41.3）中成像比例的調整、變形的調整、位移的調整或旋轉的調整之至少一者。

第14項：如項目12或13之方法，其中該偵檢器（600）包括電子光轉換元件（602），該方法包括 - 在該電子光轉換元件（602）上形成的該等多個二次帶電粒子小束（9）之該等二次電子焦點（15）處激發多個光束，以及 - 通過光學中繼系統（605、611、615）將來自該電子光轉換元件（602）的激發光束成像在該等偵檢元件（623）上，以及 其中該修改步驟包括通過該光學中繼系統（605、611、615）調整該等多個光束的放大率、位移或旋轉。

第15項：如項目14之方法，其中該偵檢器（600）另包括光學變焦系統（611），並且其中該調整包括該光學變焦系統（611）的放大倍數調整。

第16項：如項目12至15任一項之方法，其中該偵檢器（600）包括以第四光柵組態（41.4）佈置的多組偵檢元件（625），該方法另包括： - 調整該等多組偵檢元件（625）的該第四光柵組態（41.4）。

第17項：如項目16之方法，其中該第四光柵組態（41.4）的調整包括重新分配至少一個偵檢元件（623），以修改該等多組偵檢元件（625）。

第18項：如項目16或17之方法，另包括通過用於移動或旋轉該偵檢器（600）的該等偵檢元件（623）之機械裝置，調整該第四光柵組態（41.4）。

第19項：一種操作多束帶電粒子束成像系統（1）的方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來以第二光柵組態（41.2）產生多個二次帶電粒子小束（9）， -在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成該等二次帶電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， - 控制該多束帶電粒子束成像系統（1）的操作模式，用於以第一模式或檢查模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1），以獲得該物件（7）的表面片段影像，或以第二模式或監測模式用來確定該第三光柵組態（41.3）。

第20項：如項目19之方法，其中在以該第一模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，該方法包括以同步方式操作用於偏轉該等多個一次帶電粒子小束（3）的第一偏轉掃描器（110）以及用於以同步方式偏轉該等多個二次帶電粒子小束（9）的第二偏轉掃描器（222），以將該等多個二次帶電粒子小束（9）的該等二次電子焦點（15）保持在該偵檢器（600）上恆定位置之步驟。

第21項：如項目19或20之方法，其中在以該第二模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，該方法包括操作用於偏轉該等多個一次帶電粒子小束（3）的第一偏轉掃描器（110），或操作用於偏轉該等多個二次帶電粒子小束（9）的第二偏轉掃描器（222），或一併操作第一偏轉掃描器（110）和第二偏轉掃描器（222），以在該偵檢器（600）上掃描該等多個二次帶電粒子小束（9）的該等二次電子焦點（15）之步驟。

第22項：如項目22之方法，另包括在以該第二模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，進行項目1至18的方法步驟任一者。

第23項：一種多束帶電粒子束成像系統（1），包括： - 一多束產生器（300），用於以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 一一次電子光學系統（100），其用於於物件（7）的表面（25）上形成該等多個一次帶電粒子小束（3）的多個焦點（5），其中該一次電子光學系統（100）包括一第一偏轉掃描器（110）， - 一分束器（400）， - 一偵檢器（600），其包括第四光柵組態（41.4）中的多組偵檢元件（625）， - 一二次電子光學系統（200），用於在該偵檢器（600）上形成第三光柵組態（41.3）的二次帶電粒子小束（9）之多個焦點（15），由此該等多個二次帶電粒子小束（9）源自該等多個一次帶電粒子小束（3）的焦點（5），並且其中該二次電子光學系統（200）包括一第二偏轉掃描器（222）， - 一控制單元（800），其設置成用於在第一檢測操作模式與第二對準操作模式之間切換該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）之操作， 其中 - 在該第一檢測操作模式期間，該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）的操作經過同步和調整，使得該等二次帶電粒子小束（9）的多個焦點（15）保持在該偵檢器（600）處的固定位置上，使得每個二次帶電粒子小束（9）都分配給預定的一組偵檢元件（625）並由其收集， - 在該第二對準操作模式期間，調整該第一偏轉掃描器（110）及/或該第二偏轉掃描器（222）的操作，使得該等多個二次粒子小束（9）橫向掃過該偵檢器（600）。

第24項：如項目23之系統，其中在該第二操作模式中，該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）其中之一關閉。

第25項：如項目23或24之系統，其中該控制單元（800）另設置成在該第二操作模式期間確定該第三光柵組態（41.3）相對於該組偵檢元件（625）的偏差，並且其中該控制單元（800）另設置成調整該等多組偵檢元件（625）或該第三光柵組態（41.3）。

第26項：如項目25之系統，其中該二次電子光學系統（200）或該偵檢器（600）另包括用於調整該第三光柵組態或該第四光柵組態的比例、位置或旋轉之裝置。

第27項：如項目26之系統，其中該偵檢器（600）包括將該等偵檢元件組（625）的比例、位置或旋轉調整至該第三光柵組態的裝置。

第28項：如項目23至27任一項之系統，其中一組偵檢元件（625）包括一個、四個、九個或更多個偵檢元件（623）。

第29項：如項目28之系統，其中該等多組偵檢元件（625）中每一者都包括至少兩個偵檢元件（623），其中該控制單元（800）另包括一影像資料獲取單元（810），其設置成用於在記錄每個二次電子小束（9）的掃描強度信號（901）期間，對該等多組偵檢元件中一組偵檢元件（625）的至少兩個偵檢元件（623）之掃描信號進行積分。

第30項：如項目23至29任一項之系統，其中該偵檢器（600）包括電子光轉換元件（602）和光學中繼系統（605、611、615），其設置成用於調整該等多個光束的放大率、位移或旋轉。

第31項：如項目30之系統，其中該偵檢器（600）另包括光學變焦系統（611），其設置成用於調整該等光束的放大率或比例。

第32項：如項目23至29任一項之系統，另包括用於移動或旋轉該第四光柵組態（41.4）的機械裝置。

第33項：一種校準多束帶電粒子束成像系統（1）的監測系統之方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來產生多個二次帶電粒子小束（9）， -在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成該等二次帶電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， -以該等二次電子焦點（15）在該偵檢器（600）上掃描，並產生多個掃描強度信號（901）， - 根據該等多個掃描強度信號（901），確定該第三光柵組態（41.3）的第一比例、第一橫向位置或第一旋轉之至少一者； - 利用第二監測系統（230），確定該等多個二次帶電粒子小束（9）的焦點（15）之第二比例、第二橫向位置和第二旋轉； - 將該第二比例、該第二橫向位置和該第二旋轉與該第一比例、該第一橫向位置和該第一旋轉匹配。

第34項：如項目33之方法，其中根據該等掃描強度信號（901），確定該第一比例、該第一橫向位置和該第一旋轉之至少一者包括應用於掃描強度信號（901）的至少影像處理、匹配濾波或機器學習方法之一者。

第35項：校準多束系統（1）中用於掃描偏轉多個一次帶電粒子小束（3）之第一偏轉掃描器（110）和用於掃描偏轉多個二次電子小束（9）之第二偏轉掃描器（222）的同步操作之方法， - 根據項目1至11中任一項來產生多個掃描強度信號（901），以及 - 確定該第一或該第二偏轉掃描器（110、222）的偏移。

第36項：如項目35之方法，另包括調整該第一或該第二偏轉掃描器（110、222）的偏轉器偏移之步驟。

1:多束帶電粒子束成像系統/多束系統 3:一次粒子束/一次電子束 3.1,3.2,3.3:一次粒子束 5:焦點 5.1,5.2,5.3,15.1-15.7:焦點 7:物件 7R:參考物件 9:二次電子小束 15, 15.1a~15.4a:焦點 25:表面 27:規則微觀圖案結構 41.1:第一光柵組態 41.2:第二光柵組態 41.3,41.3a,41.3b,41.3c,41.3d:第三光柵組態 41.4,41.4b:第四光柵組態 45:方框 85:孔徑 100:照明系統/第一粒子光學單元 101:物平面 102:物鏡/物鏡系統 103:場透鏡 108:交叉點 110:第一偏轉掃描器 200:二次電子成像系統 201a:第一二次電子成像路徑 201b:第二二次電子成像路徑 205:投影透鏡/電子光學透鏡元件 205.1-205.5:電子光學裝置/電子光學成像透鏡/磁透鏡 222:第二偏轉掃描器 225:像平面/偵檢平面 230:第二監測系統 232:高解析度偵檢器 237,400:分束器 300:多束產生器 301:粒子來源 303:準直透鏡 305:多孔徑配置 306:第一多孔徑板 307:第一場透鏡 308:第二場透鏡 309:發散粒子束 321:中間像表面 500:樣品台 503,840:控制模組 600:偵檢器 602:電子光轉換元件 605:光學元件/透鏡 607:反射鏡 611:光學變焦系統 613:像平面 615:光纖 617:可移動框架 623.1-623.7,625,625b:偵檢元件 625.1~625.7:偵檢元件組 630:箭頭 800:控制系統 810:影像資料獲取單元 840:調整控制單元 860:掃描控制單元；掃描控制模組 880:控制處理器 890:記憶體 901,901.1-901.7,901a,901c:掃描強度信號 903,903.1-903.7:位移向量 905:旋轉角 D1:第一位移 D2:第二位移 z1:第一焦平面 z2:第二焦平面

參考附圖將更能夠理解本發明，其中： 圖1顯示根據第一具體實施例和第二具體實施例的多束成像系統。 圖2為多束形成單元、物平面、像平面和該組偵檢元件處的光柵組態圖。 圖3例示具有多組偵檢元件和二次電子小束焦點的偵檢器。 圖4例示包括多個個別偵檢元件的一組偵檢元件。 圖5例示在掃描二次電子小束之後一組偵檢元件的掃描強度分佈之範例。 圖6顯示第三光柵組態的一些典型偏差之圖式。 圖7顯示二次電子小束偵檢器的範例。 圖8例示偵檢元件到已修改偵檢元件組的重新分配。 圖9顯示根據本發明第三和第四具體實施例的方法。 圖10顯示偏差分量的確定之範例。 圖11顯示用於校準監測系統的校準方法。 圖12例示具有二次電子監測系統的多束成像系統。

15.1-15.7:焦點

41.3:第三光柵組態

225:偵檢平面

625.1~625.7:偵檢元件組

903:位移向量

905:旋轉角

Claims (34)

1. 一種多束帶電粒子束成像系統（1）的操作方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來產生多個二次帶電粒子小束（9）， - 在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成該等二次帶電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， -以該等二次電子焦點（15）在該偵檢器（600）上掃描， - 記錄多個掃描強度信號（901）， - 從該等多個掃描強度信號（901）確定該第三光柵組態（41.3）。
2. 如請求項1之方法，其中確定該第三光柵組態（41.3）包括應用於該等多個掃描強度信號（901）的影像處理、匹配濾波或機器學習方法之至少一者，以及確定該第三光柵組態（41.3）的比例、橫向位置或旋轉。
3. 如請求項1或2之方法，其中該偵檢器（600）包括以第四光柵組態（41.4）佈置的多組偵檢元件（625），並且其中該第三光柵組態（41.3）係根據該等二次電子焦點（15）在該多組偵檢元件（625）上的橫向掃描來確定。
4. 如請求項3之方法，其中確定該第三光柵組態（41.3）包括確定該第三光柵組態（41.3）與該第四光柵組態（41.4）之間的偏差。
5. 如請求項1至4任一項之方法，其中根據該等多個掃描強度信號（901）確定該第三光柵組態（41.3）之步驟包括應用於該等掃描強度信號（901）的影像處理、匹配濾波或機器學習方法之至少一者。
6. 如請求項1至5任一項之方法，另包括確定該等二次帶電粒子小束（9）的遠心特性之步驟，其中遠心特性係通過垂直於像平面（225）的該等二次電子焦點（15）之縱向掃描或散焦來確定，其中該偵檢器（600）設置於該像平面（225）。
7. 如請求項1至6任一項之方法，其中該偵檢器（600）另包括利用佈置在該像平面（225）中的電子光轉換元件（602）將二次電子轉換為光，並且其中該等二次電子焦點（15）形成於該電子光轉換元件（602）處。
8. 如請求項1至6任一項之方法，其中該等多組偵檢元件（625）中每一組均包括至少兩個偵檢元件（623），並且其中記錄該等多個掃描強度信號（901）的步驟包括對該等多組偵檢元件中一組偵檢元件的至少兩個偵檢元件（623）的掃描信號進行積分。
9. 如請求項1至8任一項之方法，其中以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第一偏轉掃描器（110）以該等多個一次帶電粒子小束（3）在該物件（7）上掃描。
10. 如請求項1至8任一項之方法，其中以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第二偏轉掃描器（222）以該等多個二次帶電粒子小束（9）進行掃描。
11. 如請求項1至8任一項之方法，其中以該等二次電子焦點（15）掃描的步驟包括通過第一偏轉掃描器（110）以該等多個一次帶電粒子小束（3）在該物件（7）上掃描，以及通過第二偏轉掃描器（222）以該等多個二次帶電粒子小束（9）進行掃描。
12. 如請求項1至11任一項之方法，另包括修改該等二次電子焦點（15）的該第三光柵組態（41.3）之步驟。
13. 如請求項12之方法，另包括該第三光柵組態（41.3）中成像比例的調整、變形的調整、位移的調整或旋轉的調整之至少一者。
14. 如請求項12或13之方法，其中該偵檢器（600）包括電子光轉換元件（602），該方法包括 - 在該電子光轉換元件（602）上形成的該等多個二次帶電粒子小束（9）之該等二次電子焦點（15）處激發多個光束，以及 - 通過光學中繼系統（605、611、615）將來自該電子光轉換元件（602）的該等多個光束成像在該等偵檢元件（623）上，以及 其中該修改步驟包括通過該光學中繼系統（605、611、615）調整該等多個光束的放大率、位移或旋轉。
15. 如請求項14之方法，其中該偵檢器（600）另包括光學變焦系統（611），並且其中該調整包括該光學變焦系統（611）的放大倍數調整。
16. 如請求項12至15任一項之方法，其中該偵檢器（600）包括以第四光柵組態（41.4）佈置的多組偵檢元件（625），該方法另包括： - 調整該等多組偵檢元件（625）的該第四光柵組態（41.4）。
17. 如請求項16之方法，其中該第四光柵組態（41.4）的調整包括重新分配至少一個偵檢元件（623），以修改該等多組偵檢元件（625）。
18. 如請求項16或17之方法，另包括通過用於移動或旋轉該偵檢器（600）的該等偵檢元件之機械裝置，調整該第四光柵組態（41.4）。
19. 一種操作多束帶電粒子束成像系統（1）的方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來以第二光柵組態（41.2）產生多個二次帶電粒子小束（9）， -在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成該等二次帶電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， - 控制該多束帶電粒子束成像系統（1）的操作模式，用於以第一模式或稱為檢查模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1），以獲得該物件（7）的表面片段影像，或以第二模式或稱為監測模式用來確定該第三光柵組態（41.3）。
20. 如請求項19之方法，其中在以該第一模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，該方法包括以同步方式操作用於偏轉該等多個一次帶電粒子小束（3）的第一偏轉掃描器（110）以及用於偏轉該等多個二次帶電粒子小束（9）的第二偏轉掃描器（222），以將該等多個二次帶電粒子小束（9）的該等二次電子焦點（15）保持在該偵檢器（600）上恆定位置之步驟。
21. 如請求項19或20之方法，其中在以該第二模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，該方法包括操作用於偏轉該等多個一次帶電粒子小束（3）的第一偏轉掃描器（110），或操作用於偏轉該等多個二次帶電粒子小束（9）的第二偏轉掃描器（222），或一併操作該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222），以在該偵檢器（600）上掃描該等多個二次帶電粒子小束（9）的該等二次電子焦點（15）之步驟。
22. 如請求項22之方法，另包括在以該第二模式操作該多束帶電粒子束成像系統（1）期間，進行請求項1至18的方法步驟任一者。
23. 一種多束帶電粒子束成像系統（1），包括： - 一多束產生器（300），用於以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 一一次電子光學系統（100），其設置成用於於物件（7）的表面（25）上形成該等多個一次帶電粒子小束（3）的多個焦點（5），其中該一次電子光學系統（100）包括一第一偏轉掃描器（110）， - 一分束器（400）， - 一偵檢器（600），其包括第四光柵組態（41.4）中的多組偵檢元件（625）， - 一二次電子光學系統（200），用於在該偵檢器（600）上形成第三光柵組態（41.3）的二次帶電粒子小束（9）之多個焦點（15），該等多個二次帶電粒子小束（9）源自該等多個一次帶電粒子小束（3）的焦點（5），並且其中該二次電子光學系統（200）包括一第二偏轉掃描器（222）， - 一控制單元（800），其設置成用於在第一檢測操作模式與第二對準操作模式之間切換該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）之操作， 其中 - 在該第一檢測操作模式期間，該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）的操作經過同步和調整，使得該等二次帶電粒子小束（9）的多個焦點（15）保持在該偵檢器（600）處的固定位置上，使得每個二次帶電粒子小束（9）都分配給預定的一組偵檢元件（625）並由其收集， - 在該第二對準操作模式期間，調整該第一偏轉掃描器（110）及/或該第二偏轉掃描器（222）的操作，使得該等多個二次帶電粒子小束（9）橫向掃過該偵檢器（600）。
24. 如請求項23之系統，其中在該第二操作模式中，該第一偏轉掃描器（110）和該第二偏轉掃描器（222）其中之一關閉。
25. 如請求項23或24之系統，其中該控制單元（800）另設置成在該第二操作模式期間確定該第三光柵組態（41.3）相對於該組偵檢元件（625）的偏差，並且其中該控制單元（800）另設置成調整該等多組偵檢元件（625）或該第三光柵組態（41.3）。
26. 如請求項25之系統，其中該二次電子光學系統（200）或該偵檢器（600）另包括用於調整該第三光柵組態或該第四光柵組態的比例、位置或旋轉之裝置。
27. 如請求項26之系統，其中該偵檢器（600）包括將該等偵檢元件組（625）的比例、位置或旋轉調整至該第三光柵組態的裝置。
28. 如請求項23至27任一項之系統，其中一組偵檢元件（625）包括一個、四個、九個或更多個偵檢元件（623）。
29. 如請求項28之系統，其中該等多組偵檢元件（625）中每一者都包括至少兩個偵檢元件（623），其中該控制單元（800）另包括一影像資料獲取單元（810），其設置成用於在記錄每個二次電子小束（9）的掃描強度信號（901）期間，對該等多組偵檢元件中一組偵檢元件（625）的至少兩個偵檢元件（623）之掃描信號進行積分。
30. 如請求項23至29任一項之系統，其中該偵檢器（600）包括電子光轉換元件（602）和光學中繼系統（605、611、615），其設置成用於調整該等多個光束的放大率、位移或旋轉。
31. 如請求項30之系統，其中該偵檢器（600）另包括光學變焦系統（611），其設置成用於調整該等光束的放大率或比例。
32. 如請求項23至29任一項之系統，另包括用於移動或旋轉該第四光柵組態（41.4）的機械裝置。
33. 一種校準多束帶電粒子束成像系統（1）的監測系統之方法，包括： - 以第一光柵組態（41.1）產生多個一次帶電粒子小束（3）， - 通過用該等多個一次帶電粒子小束（3）照射一物件（7）的表面（25），來產生多個二次帶電粒子小束（9）， -在一偵檢器（600）上以第三光柵組態（41.3）形成該等二次帶電粒子小束（9）的二次電子焦點（15）， - 以該等二次電子焦點（15）在該偵檢器（600）上掃描，並產生多個掃描強度信號（901）， - 根據該等多個掃描強度信號（901），確定該第三光柵組態（41.3）的第一比例、第一橫向位置或第一旋轉之至少一者； - 利用第二監測系統（230），確定該等多個二次帶電粒子小束（9）的焦點（15）之第二比例、第二橫向位置和第二旋轉； - 將該第二比例、該第二橫向位置和該第二旋轉與該第一比例、該第一橫向位置和該第一旋轉匹配。
34. 如請求項33之方法，其中根據該等掃描強度信號（901），確定該第一比例、該第一橫向位置和該第一旋轉之一者包括應用於掃描強度信號（901）的影像處理、匹配濾波或機器學習方法之至少一者。

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