TWI704344B - 粒子束系統及操作粒子光學單元的方法 - Google Patents

粒子束系統及操作粒子光學單元的方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於操作一多光束粒子光學單元之方法：包含 (1) 提供粒子光學組件效果的一第一設定，其中利用至少兩參數將一粒子光學成像特徵化； (2) 決定一矩陣 A，以使以下為真：
Figure 01_image001
其中
Figure 01_image003
Figure 01_image005
代表在該第一設定案例中該等組件的該等效果內之改變， 代表在該第一設定的案例中該等參數內之改變， (3) 決定一矩陣 S，以使以下為真： S·A=D A, 其中 D A 為一對角矩陣； (4) 定義將一所要成像特徵化的參數值； (5) 提供該等組件的該等效果之一第二設定，如此該粒子光學成像由具有該等定義值的該等參數特徵化，其中該第二設定所需的該等效果根據以下來決定：
Figure 01_image007
其中：
Figure 01_image009
代表在該第二設定案例中該等組件的該等效果，以及

Description

粒子束系統及操作粒子光學單元的方法
本發明係關於粒子束系統及操作粒子光學單元的方法。
粒子束系統使用粒子光學單元以所要方式影響帶電粒子束，如此例如使用該帶電粒子束就可獲得一光學成像，該等帶電粒子可為例如電子或離子，並且該等粒子束系統可用於例如顯微鏡或微影設備。
一粒子光學單元通常具有複數個粒子光學組件，每一者都會影響通過個別粒子光學組件的粒子束。藉由範例，該粒子光學組件可為一粒子光學透鏡，其對於該粒子束具有聚焦效果，或該粒子光學組件可為一光束偏轉器，其將該粒子束偏轉一角度。為此目的，該等粒子光學組件提供作用在該粒子束帶電粒子上的電場及/或磁場，並且利用所改變的電場及/或磁場強度可設定這些場的值或強度，例如利用改變供應給提供電場的元件之電壓，或利用改變輸送給產生磁場的元件之電流。
在一粒子光學單元的案例中，每一粒子光學組件的效果都必須設定，如此該粒子光學單元整體提供所要的效果，像是例如一個平面至另一個平面的粒子光學成像。實際上，正確設定粒子光學單元的粒子光學組件通常並不容易，因為複數個粒子光學組件會以複雜的方式互動。
在粒子光學單元提供粒子光學成像的案例中，吾人想要改變該成像的成像比例。這可利用改變該等粒子光學透鏡之一者的聚焦效果來達成。然而，這通常也具有彼此成像的兩平面間之距離改變的效果，如此除了成像比例改變以外，同時會發生失焦的情況。為了避免這種現象，則其他粒子光學組件的效果也必須改變。除了該成像比例以及彼此成像的平面間之距離以外，特別是在其中廣泛區域以粒子光學方式彼此成像的粒子束系統案例中，該光束路徑的收斂以及該旋轉都是要設定為所要值的參數。其中廣泛區域以粒子光學方式彼此成像的粒子束系統範例包含電子顯微鏡以及用多個平行粒子束來運作的微影蝕刻設備。
本發明的目的在於提出一種粒子光學單元操作方法，幫助設定粒子光學組件效果，如此該粒子光學單元整體具有所要的效果。更進一步，本發明的目的為提供一種粒子束系統，其使用多個粒子束來產生一成像，其中該成像比例、該光束路徑的收斂以及該旋轉都可設定為該成像的參數。
本發明的具體實施例提供具有至少二，尤其是三或四個粒子光學組件的粒子光學單元操作方法，至少一粒子束通過這些組件，並且該粒子束上的個別效果可設定。該方法包含提供該等粒子光學組件效果的第一設定，如此包含該粒子束粒子的第一平面用粒子光學方式成像至第二平面內，其中該粒子光學成像可利用至少二、尤其是三或四個參數來特徵化。該等參數可包含例如一成像比例、一旋轉、該光束路徑的一收斂以及沿著該第一平面與該第二平面之間該光束路徑的一距離。該成像比例為要在該第一平面內成像的物體範圍與要在該第二平面內成像的物體範圍間之比例。該旋轉將要在該第二平面內繞著該粒子光學單元光學軸成像的物體影像之旋轉特徵化，因為粒子光學組件藉由特別是造成該旋轉改變的旋轉對稱磁場，來提供其效果。該光束路徑收斂將提供光學效果的該粒子束主射線撞擊該第二平面之角度特徵化。這通常要提供一種俗稱的遠心成像，其中該粒子束的主射線獨立於該平面內橫向位置，以正交方式通過該第一平面與該第二平面。該第一與第二平面之間的該距離將一操作距離特徵化，在該距離上一物體以該物體表面與該第二平面重疊的順序，相對於該粒子光學單元來排列，如此該第一平面清晰成像在該物體表面上。
在提供該等粒子光學組件效果的該第一設定之處理之後，該粒子光學單元設定為一成像粒子光學單元。然後該方法更進一步包含決定一線性或非線性算術映射，其描述該等粒子光學組件效果改變之間的關係，例如考量透過線圈或電極上電壓的電流改變，以及將該粒子光學成像特徵化的該等參數改變，例如該成像比例或收斂。根據具體實施例，利用矩陣 A可說明線性案例中的這種關係，以使以下為真：
Figure 02_image001
Figure 02_image021
其中為具有分量
Figure 02_image025
的向量，其中 n為粒子光學組件數，並且每一組件
Figure 02_image029
都代表在該第一設定案例中該等粒子光學組件每一者的效果值；
Figure 02_image033
為具有分量
Figure 02_image037
的向量，其代表與該第一設定不同設定的案例中，該等粒子光學組件的效果值；
Figure 02_image041
為具有分量
Figure 02_image045
的向量，其中 m為將該粒子光學成像特徵化的參數量，並且每一該等分量
Figure 02_image049
都代表該第一設定案例中該等參數之一者之值；以及
Figure 02_image053
為具有分量
Figure 02_image057
的向量，其代表與該第一設定不同的該設定案例中該等參數之值。
根據具體實施例，該矩陣 A可由實驗決定。藉由出自於該等粒子光學組件效果第一設定之範例，獨立效果可改變並且可利用例如測量，決定將該粒子光學成像特徵化的該等參數之改變結果。
其可進行 m× n測量，以便決定該矩陣 A的該等 m × n項目：針對該等 m個參數之每一者，該等 n個粒子光學組件已經改變，並且在每一案例中決定該等組件在該相關參數上的每一改變之影響。這針對所有參數來執行。針對每一參數，此導致等式數量等於粒子光學組件數量。在此案例中，該等粒子光學組件的改變必須受到影響，使得出現等式的線性無關系統。從所有該等參數的等式來說，用此方式出現該矩陣 A的所有分量。以算術方式表示，在針對該矩陣 A的該等 m列向量 a i 1、 a i 2、…、 a i n( i=1、…、 m)每一者之該等 n測量每一者內， n等式的數量產生，其可關於該列向量 a i 1、 a i 2、…、 a i n( i=1、…、 m)的該等元件來解出。也就是說，使用 m× n測量可決定該矩陣 A的所有矩陣元件。針對 m不等於 n的案例，產生等式的超定或欠定系統。不過，這並不會造成該方法的下一步驟中有任何限制。
Figure 02_image061
藉由範例，在最簡單的案例中，決定該矩陣 A可包含產生與該第一設定不同的設定，如此只有該向量    的該等分量Δ w 1、Δ w 2、…、Δ w n 之一者不為零，該粒子光學成像出現在已經分析該等粒子光學組件的該設定與該第一設定不同之案例中，以及在已經決定該等參數將該粒子光學成像特徵化之案例中。然後對應列向量的等式系統降至一對角系統。
Figure 02_image063
Figure 02_image065
Figure 02_image067
依照本說明書內的具體實施例，決定該矩陣 A更進一步包含重複產生與該第一設定不同的該設定之處理，其中每次只有一個與該向量的該等分量Δ w 1、Δ w 2、…、Δ w n 之一者不同並不為零，但是同時該向量 的所有其他分量都為零。不過，也有可能有該向量       的二或多個分量不為零。這最終對應至上述的一般案例。
根據進一步具體實施例，決定該矩陣A包含數值模擬該粒子光學成像，如此根據該數值模擬，決定在該等粒子光學組件效果改變事件中所帶來將該成像特徵化的參數內之改變。
該等粒子光學組件可包含粒子光學透鏡，其可設定的效果為聚焦效果、像差補償器，其可設定的效果為像散效應，以及其他粒子光學組件及這些的組合。
根據具體實施例，一粒子光束系統包含：一多光束來源，其設置用於產生複數個第一粒子束的一第一場；一第一粒子光學單元，其設置用於將該等第一粒子束指引到一物體上；以及一控制器；其中該第一粒子光學單元包含至少兩個，尤其是三個或四個粒子光學透鏡，這些透鏡都排列在該第一粒子光學單元的一光束路徑內；其中該控制器設置成用於設定該等第一粒子束上該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之每一者之效果，如此含該等第一粒子束粒子的一第一平面以粒子光學方式成像到一第二平面上，並且該第二平面與一物體平面重疊，如此該等第一粒子束在位於一第二場的一撞擊位置上撞擊該物體。
用於該粒子束系統內的該第一粒子光學單元首先允許一設定，如此該第一平面與該第二平面間之距離可設定，如此若例如以相對固定於該第一粒子光學單元來定位該第一平面並且該物體排列在與該第一平面相距一已知距離，則該第二平面可設定成其排列在該物體上，並且與例如該物體的表面重疊。該第一粒子光學單元第二允許將該粒子光學成像特徵化的進一步參數設定為所要值，該等參數特別包含該成像比例、該旋轉以及該光束路徑收斂，其中這些參數可用彼此特別獨立的方式來設定。這表示例如該成像比例可在該光束路徑收斂以及該旋轉不變之下改變，或該旋轉可在該成像比例以及該光束路徑收斂不變之下改變。
根據具體實施例，設置多光束來源，如此所產生的光束從安排在彼此相距一距離的位置上通過該第一平面，並且在該第一平面內定義該第一場。這些位置可定位在每一案例中彼此相距一樣距離的該場內。更進一步，該等位置可形成矩形方格或六角形方格。尤其是，該等位置之間的距離可固定，也就是不可改變。該第一平面內的這些位置由該等粒子束成像至該第二平面內位置上或該物體上，其上該等粒子束通過該第二平面或撞擊該物體。在該第二平面或該物體上，這些位置形成該第二場，其以粒子光學方式對應至該第一場，其中該第二場內該等位置間之距離取決於該粒子光學成像之該成像比例。根據具體實施例，該控制器設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，來改變該成像比例以及因此改變該第二場之內該等撞擊位置間之距離。
該第二平面內或該物體上該第二場的方位取決於該粒子光學成像之旋轉。根據具體實施例，該控制器進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，來改變該旋轉以及因此改變撞擊位置的該第二場相對於該等粒子光學透鏡之方位。
該控制器更進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，不改變該處理中撞擊位置的該第二場相對於該等粒子光學透鏡之該方位，來改變該第二場之內該等撞擊位置間之距離。
該控制器有可能設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，不改變該處理中該第二場之內該等撞擊位置間之距離，來改變撞擊位置的該第二場相對於該等粒子光學透鏡之該方位。
根據具體實施例，該粒子光束系統另包含：一偵測器，其具有排列在一第三場內的複數個偵測區；一第二粒子光學單元，其設置成將從該物體上撞擊位置的該第二場內該等撞擊位置冒出之第二粒子束引導至偵測區域的該第三場上；其中該第二粒子光學單元包含至少兩個，尤其是三個或四個粒子光學透鏡，這些透鏡都排列在一第三平面與一第四平面之間該第二粒子光學單元的一光束路徑內。該控制器設置成將該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡每一者之效果設定到該第二粒子束上，如此該第三平面成像於該第四平面上。在此案例中，該第三平面可與該物體的該表面重疊，並且偵測區的該場可排列在該第四平面內，如此該等第二粒子束每一者都撞擊排列在該第三場內至少該等偵測區之一者上，互不相同的第二粒子束撞擊到互不相同的偵測區。
此粒子束系統可操作為一粒子束顯微鏡，其同時在該物體的複數個位置上執行該物體屬性測量。
該第二粒子控制單元設置成如此首先該第三平面與該第一粒子光學單元的該第二平面或該物體的表面重疊，並且該第三平面藉由該等第二粒子束從該第三平面進入該第四平面來成像，該第四平面內排列偵測區的該第三場。第二，該第二粒子光學單元可設置成設定該成像的進一步參數，例如該成像比例、該旋轉以及該光束路徑的收斂。考慮到該成像比例的可設定度，如此在已知該等偵測區之間距離並且該第二平面內該等第一粒子束的該等撞擊位置間之距離可變之下，可藉由該等第二粒子束將該獨立撞擊位置成像在對應的偵測區域上。
有可能並非所有該等參數都與該多束粒子系統的特定操作模式有關，有可能例如該第二粒子光學單元內該光束路徑的收斂與該旋轉或該成像比例較無關係。然後較少的粒子光學組件就足夠設定所要的剩餘參數。例如若衍射平面的該位置要故意維持基本上恆定，則可針對在該衍射平面的該位置上具有高決定影響的特定透鏡，預先選擇並決定一固定激勵。
根據具體實施例，該控制器更進一步設置成利用改變該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，補償該第二場之內該等撞擊位置之間距離的改變，如此在該第二場之內該撞擊位置之間該等距離改變的事件中，撞擊至少該等偵測區之一者的每一該第二粒子束都排列在該第三場內，並且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
根據本說明書中的示範具體實施例，該控制器更進一步設置成利用改變該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，補償撞擊位置的該第二場相對於該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之方位改變，如此在撞擊位置的該第二場方位改變之事件中，撞擊至少該等偵測區之一者的每一該等第二粒子束都排列在該第三場內，並且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
該等第一和第二粒子光學單元可具體實施為無共用粒子光學透鏡的個別粒子光學單元。不過，也可能該第一粒子光學單元的該等至少二個，尤其是三個或四個粒子光學透鏡的至少一個粒子光學透鏡為該第二粒子光學單元的該等至少二個，尤其是三個或四個粒子光學透鏡的至少之一者，如此該等第一和第二粒子光學單元具有一個或複數個共用透鏡。該等至少一個共用透鏡可為例如一粒子光學顯微鏡的一物鏡。根據本說明書中的具體實施例，該粒子束系統包含一粒子光學開關，其排列在該等第一和第二粒子光學單元的該等光束路徑內。
於具體實施例1本發明提供一種用於操作一多光束粒子光學單元之方法，其中該多光束粒子光學單元具有至少兩粒子光學組件，在每一案例中透過此有複數個粒子束通過，並且其在該粒子束上的效果可設定，並且其中該方法包含： (1) 提供該等粒子光學組件效果的一第一設定，如此包含該粒子束粒子的一第一平面用粒子光學方式成像至一第二平面內，其中該粒子光學成像可利用至少二參數來特徵化； (2) 決定一矩陣 A，以使以下為真：
Figure 02_image069
其中
Figure 02_image071
為具有分量
Figure 02_image073
的一向量，其中 n為粒子光學組件數，並且每一該等分量
Figure 02_image075
代表在該第一設定案例中該等粒子光學組件效果之值，
Figure 02_image077
為具有分量
Figure 02_image080
的一向量，其代表一設定與該第一設定不同的案例中，該等粒子光學組件的該等效果之值，
Figure 02_image083
為具有分量
Figure 02_image085
的一向量，其中 m為將該粒子光學成像特徵化的參數量，並且每一該等分量
Figure 02_image088
代表在該第一設定案例中該參數之一者之值，以及
Figure 02_image091
為具有分量
Figure 02_image093
的一向量，其代表該設定與該第一設定不同的案例中，該等參數之值， (3) 決定一矩陣 S，以使以下為真： S·A=D A, 其中 D A 為一對角矩陣； (4) 定義將一所要粒子光學成像特徵化的參數值； (5) 提供該等粒子光學組件的該等效果之一第二設定，如此該粒子光學成像由具有該等定義值的該等參數特徵化，其中該第二設定所需的該等效果根據以下來決定
Figure 02_image096
其中：
Figure 02_image098
為具有分量
Figure 02_image102
的一向量，其代表該第二設定的案例中，該等粒子光學組件的該等效果之值，
Figure 02_image106
為具有分量
Figure 02_image110
的一向量，其代表該等參數的該等已定義值。
於具體實施例2本發明提供一種如具體實施例1之方法，其中從一參數群組當中選擇將該粒子光學成像特徵化的該等至少兩參數，包含一成像比例、一旋轉、該光束路徑的一收斂以及沿著該第一平面與該第二平面之間該光束路徑的一距離。
於具體實施例3本發明提供一種如具體實施例1或2之方法，其中決定該矩陣A包含：
Figure 02_image114
Figure 02_image116
產生與該第一設定不同的設定，如此只有該向量     的該等分量                 之一者不為零，分析已經出現該等粒子光學組件的該設定與該第一設定不同案例中之該粒子光學成像，以及決定將該粒子光學成像特徵化之該等參數。
Figure 02_image118
Figure 02_image116
於具體實施例4本發明提供一種如具體實施例3之方法，更進一步包含重複產生與該第一設定不同的該設定之處理，其中每次該向量 的該等分量 GSFDGSDFGSDF 之不同一者不為零。
於具體實施例5本發明提供一種如具體實施例1至4中任一之方法，其中決定該矩陣A包含數值模擬該粒子光學成像。
於具體實施例6本發明提供一種如具體實施例1至5中任一之方法，其中該等至少兩粒子光學子組件包含至少一個粒子光學透鏡，並且該粒子光學透鏡的該可設定效果為該粒子光學透鏡的一聚焦效果。
於具體實施例7本發明提供一種如具體實施例1至6中任一之方法，其中該等至少兩粒子光學子組件包含至少一個像差補償器，並且該可設定效果為該像差補償器的一像差效果。
於具體實施例8本發明提供一種粒子束系統，包含：一多光束來源，其設置用於產生複數個第一粒子束的一第一場； 一第一粒子光學單元，其設置用於將該等第一粒子束指引到一物體上；以及 一控制器； 其中該第一粒子光學單元包含至少兩個粒子光學透鏡，這些透鏡都排列在該第一粒子光學單元的一光束路徑內； 其中該控制器設置成用於設定該等第一粒子束上該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之每一者之效果，如此含該等第一粒子束粒子的一第一平面以粒子光學方式成像到一第二平面上，並且該第二平面與一物體平面重疊，如此該等第一粒子束在形成一第二場的一撞擊位置上撞擊該物體。
於具體實施例9本發明提供一種如具體實施例8之粒子束系統，其中該多光束來源相對於該第一粒子光學單元的該粒子光學透鏡來固定排列，並且該等第一粒子束位於彼此之間具有固定距離的位置上該第一場之內，以及其中該控制器更進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，來改變該第二場之內該等撞擊位置間之距離。
於具體實施例10本發明提供一種如具體實施例9之粒子束系統，其中該控制器更進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，來改變撞擊位置的該第二場相對於該等粒子光學透鏡之方位。
於具體實施例11本發明提供一種如具體實施例10之粒子束系統，其中該控制器更進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，不改變該處理中撞擊位置的該第二場相對於該等粒子光學透鏡之該方位，來改變該第二場之內該等撞擊位置間之距離。
於具體實施例12本發明提供一種如具體實施例10或11之粒子束系統，其中該控制器更進一步設置成利用改變該第一粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，不改變該處理中該第二場之內該撞擊位置間之該等距離，來改變撞擊位置的該第二場相對於該粒子光學透鏡之該方位。
於具體實施例13本發明提供一種如具體實施例8至12任一之粒子束系統，更進一步包含： 一偵測器，其具有排列在一第三場內的複數個偵測區； 一第二粒子光學單元，其設置成將從該物體上撞擊位置的該第二場內該等撞擊位置冒出之第二粒子束引導至偵測區域的該第三場上； 其中該第二粒子光學單元具有至少兩個粒子光學透鏡，這些透鏡都排列在該第二粒子光學單元的一光束路徑內； 其中該控制器設置成用於設定該等第二粒子束上該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之每一者之效果，如此含該等第二粒子束粒子的一第三平面以粒子光學方式成像到一第四平面上，其中該第三平面位於該物體上，並且該第四平面位於偵測區的該第三場上，如此該等第二粒子束之每一者撞擊在配置於該第三場內該偵測區至少一者上，並且互相不同的第二粒子束撞擊在互相不同的偵測區上。
於具體實施例14本發明提供一種如具體實施例13之粒子束系統，其中該等偵測區相對於該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡來固定排列，並且該等偵測區以彼此固定距離配置在該第三場之內，以及 其中該控制器更進一步設置成利用改變該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，補償該第二場之內該等撞擊位置之間距離的改變，如此在該第二場之內該撞擊位置之間該等距離改變的事件中，撞擊至少該等偵測區之一者的每一該第二粒子束都排列在該第三場內，並且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
於具體實施例15本發明提供一種如具體實施例13或14之粒子束系統，其中該控制器更進一步設置成利用改變該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之效果，補償撞擊位置的該第二場相對於該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之方位改變，如此在撞擊位置的該第二場方位改變之事件中，撞擊至少該等偵測區之一者的每一該等第二粒子束都排列在該第三場內，並且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
於具體實施例16本發明提供一種如具體實施例13至15任一之粒子束系統，其中該第一粒子光學單元的該等至少兩粒子光學子透鏡之一粒子光學透鏡為該第二粒子光學單元的該等至少兩粒子光學透鏡之一者。
於具體實施例17本發明提供一種如具體實施例13至16任一之粒子束系統，其中一粒子光學開關配置在該第一粒子光學單元的該光束路徑內，以及該第二粒子光學單元的該光束路徑內。
於具體實施例18本發明提供一種如具體實施例13至17任一之粒子束系統，其中利用根據具體實施例1至7任一之方法，來操作該第二粒子光學單元。
於具體實施例19本發明提供一種如具體實施例8至18任一之粒子束系統，其中利用根據具體實施例1至7任一之方法，來操作該第一粒子光學單元。
圖1為使用複數個粒子束的多束檢測系統之示意圖。該檢測系統產生複數個粒子束，撞擊在要試驗的物體上，以便在此產生電子，這些電子從該物體發出並接著被偵測到。檢測系統1為一種掃描式電子顯微鏡(SEM，scanning electron microscope)，其使用複數個主要電子束3撞擊物體7表面上位置5，並且在此產生複數個電子束點。要試驗的物體7可為任意類型，並且包含例如一半導體晶圓、一生物樣本以及小型化元件的配置等等。物體7的該表面排列在一物鏡系統100的物鏡102之物體平面101內。
圖1內的放大摘錄I1顯示物體平面101的平面圖，內含形成於平面101內的撞擊位置5之一般矩形場103。在圖1內，撞擊位置的數量為25，排列成一5 × 5場103。為了簡化起見，所以選擇撞擊位置數25這小數量。尤其是，粒子束或撞擊位置的數量可選擇大一點，像是例如20 × 30、100 × 100等。
在例示的具體實施例內，撞擊位置5的場103大體上為一般矩形場，在相鄰撞擊位置之間具有恆定距離P 1。距離P 1的示範值為1 µm、10 µm或40 µm。不過，場103也可具有其他對稱性，像是例如六角對稱。
在物體平面101內形成的粒子束點直徑並不大，此直徑的示範值為1 nm、5 nm、100 nm和200 nm。利用物鏡系統100執行用於形成粒子束點5的粒子束3之聚焦。
該等粒子撞擊該物體，產生電子從物體7的表面冒出。從物體7表面冒出的該等電子由物鏡102塑型來形成電子束9。檢測系統1提供一電子束路徑11，以便將多個電子束9送至偵測系統200。偵測系統200包含具有投影透鏡系統205的一電子光學單元，以便將電子束9導引至電子多重偵測器209上。
圖1內的摘錄I 2顯示平面211的平面圖，其中排列個別偵測區，其上電子束9撞擊位置213。撞擊位置213形成一第二場217，在該等撞擊位置之間具有規則距離P 2，距離P 2的示範值為10 µm、100 µm或200 µm。
光束產生裝置300內產生主要電子束3，該裝置包含至少一個電子來源301、至少一個準直透鏡303、一個多孔徑配置305以及一個場透鏡系統307。電子來源301產生一發散電子束309，其利用準直透鏡303準直，以便塑造光束311照射多孔徑配置305。
圖1內的摘錄I3顯示多孔徑配置305的平面圖。多孔徑配置305包含一多孔徑平板313，其內形成複數個開口或孔徑315。開口315的中點317配置在一場319內，其對應至物體平面101內光束點5所形成的場103。孔徑315的中點317間之距離P 3可具有5 µm、100 µm和200 µm的示範值。孔徑315的直徑D小於該等孔徑中點間之距離P 3，直徑D的示範值為0.2 × P 3、0.4 × p3和0.8 × P 3。
照射束311的電子通過孔徑315，並形成電子束3。該晶格會捕捉入射平板313的照射束311之電子，因此不會用於形成電子束3。
多孔徑配置305將電子束3聚焦，如此在平面325內形成光束焦點323。焦點323的直徑可為10 nm、100 nm和1 µm。
場透鏡系統307和物鏡102提供用於將平面325成像的一第一成像粒子光學單元，其中該焦點形成於物體平面101上，如此在物體7的表面上形成撞擊位置5的一場103或光束點。
物鏡102和投影透鏡系統205提供一第二成像粒子光學單元，用於將物體平面101成像至偵測平面211上。如此，物鏡102是一個同時為第一粒子光學單元零件以及第二粒子光學單元零件的透鏡，而場透鏡系統307只屬於該第一粒子光學單元，並且投影透鏡系統205只屬於該第二粒子光學單元。
光束開關400提供於多孔徑配置305與物鏡系統100之間該第一粒子光學單元之該光束路徑內。光束開關400也是物鏡系統100與偵測系統200之間該光束路徑內該第二粒子光學單元之零件。
光束開關400構成一非旋轉對稱電子光學成像系統。針對在主要光束路徑13內此粒子光學單元400之成像效能，最重要是該主要光束路徑內的該等粒子以正確入射角以及正確入射位置，通過該粒子光學單元。在此意義上，正確意味著入射角以及入射位置的偏差偏離數值模擬內所使用值足夠小之程度。不過，在考慮到其非旋轉對稱構造，光束開關400不提供用於決定該入射位置與入射角的直接標準。用於決定這些俗稱入射條件的直接可能性為例如將孔徑導入至該光束開關的該光束路徑上游，該等孔徑為可調整，相對於該光束開關的扇形場來說非常精準。因為考量到廣泛的成像場，該等孔徑不應固定安裝在該光束開關的上游，而是應該可藉由機械光圈驅動伸縮，該等孔徑的使用並非總是可用於空間因素。在此情況下，在光束產生裝置300與光束開關400之間插入一調整透鏡403 (請參閱圖1)具有其優點。該調整透鏡403至少由一線圈以及選擇性一透鏡軛所構成，這兩者都可用機械方式非常精準地與光束開關400匹配。也就是說，該線圈關於光束開關400的該位置公差非常小。例如藉由電子光學模擬，可決定調整透鏡403相關於光束開關400的確切機械位置。在該粒子光學系統的正常操作期間，該調整透鏡的該線圈關閉。在調整操作中，藉由偏轉器(未顯示)可設定光束產生裝置300的該光束路徑下游，如此在調整透鏡403的該激勵改變之事件中及/或在調整透鏡403的極性反轉之事件中，主要光束13並不會飄移。在此情況下，確定該主要光束撞擊調整透鏡403的中央，並且與該調整透鏡的光學軸平行運行。考量到調整透鏡403相關於該光束開關的匹配，因此確定該光束開關內的入射位置與入射角度足夠精準，在來自該模擬的該等值之公差範圍(誤差預算)之內。
從國際專利申請案WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2007/028596和WO 2007/060017當中，以及具有申請編號DE 10 2013 016 113.4和DE 10 2013 014 976.2的德國專利申請案當中，可獲得本文內所使用有關這種多光束檢測系統以及組件的進一步資訊，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申請案的參考。
該第一粒子光學單元將第一平面325的粒子光學成像提供至第二平面101內。用於將該粒子光學成像特徵化的一個參數為沿著該光束軸，介於第一平面325與第二平面101之間的該距離。此距離可變，例如利用改變場透鏡系統307的影響或透鏡102的影響。用於將該粒子光學成像特徵化的進一步參數為該旋轉，憑藉由磁場所產生的透鏡307和102之效果所產生。磁場導致旋轉，如此該等個別粒子束不會沿著該光束路徑直線移動，而是沿著螺旋路徑移動。
圖1顯示例如該等撞擊位置的場103之所要方位，如此撞擊位置沿著圖1內水平與垂直線排列。此方位的值由圖1內的該角度R0所設計，考量到該第一粒子光學單元所提供的該粒子光學成像之旋轉，該等粒子束的場必須具有一方位，如此該粒子束在通過該第一粒子光學單元之後，撞擊平面101形成具有該方位R0的一場。該等已產生粒子束的場319之必要方位由圖1內的該角度R 1所表示。
該第二粒子光學單元也提供一粒子光學成像，其可具有介於平面101與211之間的該距離當成一特徵化參數。更進一步，該旋轉也為將該第二粒子光學單元特徵化之參數。第二粒子束的場103來自於平面101並具有方位R0，在通過該第二粒子光學單元之後，以一方位，就圖1內該角度R 2所指定，撞擊平面211。
在圖1的示意圖中，個別粒子束3、9的主要射線都垂直通過平面325、101和211。這種光束路徑指定為一遠心光束路徑，實際上有其優點，因為例如改變物體7與物鏡102之間的距離會導致該物體上該光束點放大，但是不會改變該等光束點之間的該距離P 1。不過，在該第一及/或第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡之效果已改變的案例中，該光束路徑的收斂改變，也就是說，例如與物鏡102的光學軸相距一段距離運行的粒子束3之主要射線不再垂直撞擊平面101。
圖2a為一粒子光學單元1的示意圖，該單元包含四個粒子光學透鏡2、3、4和5，這些都沿著粒子光學單元1的光學軸7排列。透鏡2、3、4、5具體實施為磁性透鏡，其線圈由控制器9供應激勵電流，產生透鏡的磁場，其中該激勵電流可針對每一透鏡調整，如圖2a內用箭頭9圖解代表可設定的激勵電流。透鏡2、3、4、5之間沿著光學軸7的距離通常藉由透鏡的設計來固定，也就是說在操作期間不可改變。不過，利用改變該等透鏡在一粒子束上的效果，藉由該控制器9將可設定的激勵電流供應給個別透鏡，則可由控制器9改變該粒子光學單元的光學特性。
粒子光學單元1以粒子光學方式將一第一平面13成像至一第二平面15內，這兩平面沿著光學軸7彼此相隔一距離。在圖2a的示意圖中，此成像由配置在第一平面13內的箭頭17，以及將箭頭17成像至配置在第二平面15內的箭頭21之粒子束主要射線的兩場射線19所呈現。
此成像可由四個參數特徵化：第一參數為第一平面13與第二平面15之間沿著光學軸7的距離，第二參數為該成像的該成像比例，其來自於箭頭21與17的長度比例，第三參數為該旋轉，來自於針對箭頭17的已知方位繞著光學軸7旋轉，造成箭頭21的方位繞著光學軸7旋轉，在圖2a內，箭頭17的方位用一角度R呈現，並且箭頭21的方位用一角度R 1呈現，第四參數為該光束路徑的收斂，來自於場射線19與光學軸7相距一已知距離，以一角度通過平面13和15，在圖2a內，其可為平面13上的直角23以及平面15上的直角T 1，如此該成像為遠心。
此時應該假設由粒子光學單元1參考圖2a描述的該粒子光學成像要改變，特別是如此會提高該成像比例。為此，該控制器根據圖2a，修改透鏡2、3、4和5的效果之設定。
圖2b顯示透鏡2、3、4和5與根據圖2a設定不同的效果設定，其中透鏡2、4和5的效果設定與根據圖2a的設定相同，只有透鏡3的設定與根據圖2a的設定不同。這首先導致該成像比例值增加，從圖2b內箭頭21的長度比圖2a中還要長可得到證明。不過，這也具有第一平面13成像至第二平面15’的效果，該第二平面與第一平面13相距一段距離，該距離比根據圖2a的該設定情況中之對應距離要小一值Δ F。更進一步，箭頭21配置在平面15’內，具有與圖2a內該方位 R 1不同之方位 R 3。如此，該成像的旋轉已經由Δ R= R 3– R 1所改變。
更進一步，圖2b內的場射線19以一角度T 3撞擊平面15’，如此相較於根據圖2a的該設定，該光束路徑的遠心度或收斂可能改變，其中該光束路徑收斂的改變值可顯示為Δ T= T 3- T 1。
這顯示在一粒子光學單元內只有一個粒子光學組件之效果改變，會導致將該粒子光學單元所提供的該粒子光學成像特徵化之四個參數改變。
不過實際上，吾人想要改變一粒子光學單元的設定，如此由於該設定改變結果，只有將該粒子光學成像特徵化的一個參數改變，其他參數保留未變。為此，需要改變複數個粒子光學組件的效果設定一起改變。不過難以決定為了達成此目標，決定該個別粒子光學組件的效果值之必要改變。實際上，這傳統上通常反覆執行。
底下參考圖3，說明一粒子光學單元的粒子光學組件效果之設定方法範例，如此該等參數將具有所要值的該成像特徵化。在此情況下，該方法的起點為步驟51，在此提供該粒子光學組件的效果之第一設定，如此一第一平面成像至一第二平面。該第一設定內該個別粒子光學組件的效果值由一向量來呈現，將該成像特徵化的該等參數之值可由一向量來呈現。
此時應想要修改該粒子光學組件的效果之該第一設定，如此在一第二設定內，將具有所要值的該成像特徵化之該等參數由一對應向量
Figure 02_image108
所呈現。然後該任務由找出此第二設定所需效果之值所構成。
為此，在步驟53內，已經決定一矩陣 A，以使以下為真：
Figure 02_image122
Figure 02_image124
Figure 02_image126
Figure 02_image128
Figure 02_image124
在此      為一向量，代表與步驟51內該設定   比較的該光學組件效果值改變，並且    為一向量，指出當效果值由              改變時所產生的該等參數值變化。
該矩陣 A可例如由數值模擬來決定，或在該粒子光學單元本身上用實驗來決定，利用其中已改變的設定由改變該個別粒子光學組件效果值來進行之程序，並且將該等粒子光學成像特徵化的該等參數內之結果變化由測量所決定。
其可進行 m× n測量，以便決定該矩陣 A的該等 m× n項目：針對該等 m個參數之每一者，該等 n個粒子光學組件已經改變，並且在每一案例中決定該等組件在該相關參數上的每一改變之影響。這針對所有參數來執行。針對每一參數，此導致等式數量等於粒子光學組件數量。
底下解釋一範例，其中將該成像特徵化的該等參數為該收斂、該旋轉以及該成像比例，如此該數為 m= 3，Δ tele、Δ rot和Δ mag依序代表這些參數的改變。在此範例中，該成像由四個透鏡所提供，如此粒子光學組件的數量為 n= 4。電流 I產生該等透鏡的效果。
Figure 02_image131
Figure 02_image133
該 =A·           等式可寫成電流Δ I i的變化，如下
Figure 02_image135
其中該等參數Δ tele、Δ rot和Δ mag內的結果改變以三種測量方式測量。該矩陣的分量 a ij 一開始未知。設定 n= 4的總數與該等電流Δ I i的變化不同，並且在該四個設定之每一者內測量該等參數Δ tele、Δ rot和Δ mag的三種變化，如此要執行總共12次測量。
然後，該等值 a 11、…、 a 14可由該第一參數Δ tele的該等改變之設定來決定
Figure 02_image137
Figure 02_image139
其中上標字指出該等電流變化數量。此等式可用 a 11、…、 a 14來解出，結果獲得該矩陣 A的第一列之元素。然後，一對應程序調整用於Δ rot和Δ mag，以便計算該矩陣 A的第二和第三列之元素，如此計算出該矩陣 A的所有元素。對此，若該等電流的變化已經選取就有用，如此在上面的等式內，該列向量具有元素     ，為線性獨立。此方法同樣可套用至其他粒子光學組件，像是例如像差補償器。在此案例中，使用複數代表該等參數
Figure 02_image141
、該矩陣 A以及該等效果
Figure 02_image143
有其好處。
在步驟53內已經決定一矩陣 A之後，在步驟55內，決定一矩陣 S，以使以下為真： S·A=D A, 其中 D A 唯一對角矩陣或幾乎是對角式的矩陣。若該等非對角元素顯著小於該等對角元素，則一矩陣就幾乎為對角式。若以數值計算該矩陣 S並且該矩陣 A為病態，則特別產生這種矩陣。在此案例中，特別是可能決定該矩陣 S，如此 S = A -1為真，也就是說該矩陣 S利用該矩陣 A的顛倒來計算。然後，該矩陣 D A 為單位矩陣或幾乎是單位矩陣，也就是說該矩陣 D A 的該等對角元素只稍微差異1，並且該等非對角元素只稍微差異0。
Figure 02_image145
之後，在步驟57內定義將該所要成像特徵化之該等參數值。這些值可表示為一向量
Figure 02_image147
。之後在步驟59內，獲得該等所要值
Figure 02_image147
相對於來自步驟51的該設定所需之該等效果    變化都可依照以下來決定
Figure 02_image150
Figure 02_image152
如此由於該等式
Figure 02_image155
=
Figure 02_image128
+     之結果，產生該第二設定所需的該等效果
Figure 02_image155
。在步驟61內設定該等效果的這些值，如此該粒子光學單元可用該所要的成像來操作。
更進一步，後續可執行進一步、不同的該等粒子光學組件之該等效果設定。為此，該方法可跳至步驟57，其中決定該等參數的所要值，並且可在步驟59內執行該等新效果之設定，其中先前在步驟55內已經決定的該對角矩陣 D A 用於該計算。這很容易做到，尤其是若該向量       的幅度不大，並且相較於步驟51內提供的該設定，該等粒子光學組件的該等效果當中需要有小幅度改變時。在該等效果中需要較大改變的案例中，最好在步驟61之後跳至步驟53內的處理，以便計算在步驟61內已生效的該設定之新矩陣 A，接著將該新矩陣顛倒，並且用於計算步驟59和61內該等效果的新設定。
上面解釋的該方法可修改根據圖2a中透鏡2、3、4、5的該等效果之設定，如此只有該成像的該成像比例增加，該第一和第二平面之間的距離維持相同(Δ F=0)，該旋轉維持相同(Δ R= R 2- R 1=0)並且該光束路徑的該收斂維持相同(Δ T= T 2- T 1=0)。圖2c內例示這種該等粒子光學組件，也就是透鏡2、3、4、5，的該等效果之設定。
上面已經參考圖2a、2b和2c並且根據一粒子光學單元，其使用四個透鏡將第一平面成像至第二平面，其中該等四個透鏡排列在這兩平面之間，來解釋設定一粒子光學單元的該方法。不過，該方法並不受限於此。可使用更多或更少的透鏡來提供該成像。一虛擬成像可實現，如此並非提供該成像的所有該等透鏡都需要排列在該兩平面之間，一或多個透鏡可排列在該第一平面的該光束路徑上游或該第二平面的光束路徑下游。更進一步，該成像可將該第一平面成像至一或多個中間成像平面，然後接著成像至該第二平面。更進一步，並不需要確實在該第一與第二平面之間形成一個交叉。而是可形成複數個交叉或完全不交叉。
吾人想要參考圖1解釋的該電子顯微鏡系統可操作，如此該物體上粒子束3的相鄰撞擊位置間之該距離P 1可設定，並且撞擊位置的該場之該方位 R0可能可設定。為此，需要每一案例中的該第一和第二粒子光學單元設置成彼此獨立設定該成像比例與該旋轉，尤其較佳是如此不改變該光束路徑的收斂。這可由上面參考圖2a和圖3所解釋的方式來修改該第一和第二粒子光學單元來達成，這表示在圖1內對稱顯示的該等兩粒子光學單元每一者內排列四或更多個透鏡，這些透鏡可根據上面參考圖3所解釋的方法由一控制器控制。
底下解釋測試圖案，其可用來決定像是參考圖1所解釋的一多光束粒子光學單元之成像參數。例如藉由微影蝕刻方法，可在矽晶圓上高精準產生這種測試圖案。
從WO 2013/032949 A1可收集到有關用於多光束粒子系統的測試圖案之背景資訊，其在此完整併入當成本專利申請案之參考。
這些測試圖案較佳固定在也承載物體7的一移動桌面上，如此在該多光束粒子系統的操作期間，必要時該測試圖案可移動進入光束路徑9，以便實施該多光束粒子系統的測量、校正與調整。在該測量、校正與調整的結論之後，再次導入物體7並且繼續該物體的試驗。
圖4顯示測試圖案31的一個範例。測試圖案31包含例如四個方形Q1、Q2、Q3和Q4以及例如四個調整標記33。該等方形Q1和Q2每一者都包含例如10 × 10 = 100小型場，而該等方形Q3和Q4每一者都包含例如7 × 7 = 49較大場。所有該等方形內的該等場在結構方面都是一致的測試圖案，底下有更詳細說明，但是尺寸有所差異。該等方形Q1和Q2的該等小型場提供用於測量具有12微米長度的粒子束之場，而該等方形Q3和Q4的該等較大場提供用於測量具有18微米長度的粒子束之場。圖式內用黑白例示的該等測試圖案對應至該測試晶圓上的圖案，考量到其拓撲，也就是說例如考量到其表面的方位及/或考量到其結構，也就是說例如考量到其化學成分，導致在該記錄的二次電子影像中強烈對比。
圖5詳細顯示一個這種場37。其大約是六角輪廓，並且由127個部分場排列構成，其中圖5內的最頂端列包含七個部分場39。由上而下，每一案例中部分場39的數量逐列加一，直到中間列包含13個部分場。之後，每一案例中每列部分場39的數量逐列減一，直到圖5內最底列再度包含七個部分場。每一該等部分場都提供用於由粒子束場的一粒子束掃描。因為該場37內部分場39的配置對應至粒子束場內該等粒子束之配置。也就是說，粒子束場並未如圖1內所示排列成一矩形圖案，而是六角形圖案。
圖6顯示具有來自圖5的七個部分場39之放大摘錄。每一部分場39都包含參考標記41、42、43和44、水平編碼區45、垂直編碼區46以及一測試圖案47。在圖6內例示的範例中，在每一案例中，測試圖案47為四個巢狀方形群組。編碼區45細分成12個地區，例如每一地區都可或不可內含一編碼元素，例如像是一方形，如此每一編碼區都可編碼一數量。在此案例中，垂直區46編碼該場37內一特定部分場39所保有之數，並且水平區45編碼該等方形Q1、Q2、Q3和Q4之一者內一特定場37所保有之數。
圖7以放大圖顯示測試圖案47。該等個別線可具有例如60奈米的線寬。
圖8至圖12顯示來自圖7的該測試圖案之變化。圖8內的該測試圖案由水平線構成，圖9內的該測試圖案由垂直線構成，圖10內的該測試圖案由交叉線構成，圖11內的該測試圖案由矩形方格配置構成，圖12內的該測試圖案由所有測試圖案內十字都遠離中央測試圖案(右側部分)所構成。該中央測試圖案進一步由一方形圍繞十字(左側部分)所構成。圖13內的該測試圖案為元素的非週期性圖案，其寬度由左至右並且由下至上以非線性方式改變。此測試圖案特別適合用於運用傅立葉轉換當成該成像處理步驟之測試。
上面解釋的該等測試圖案適合用於決定利用該粒子光學單元所提供的該成像所獲得之該成像比例以及該旋轉。例如設計為截頭金字塔的測試圖案適合用於決定該光束路徑的收斂，如此一截頭的金字塔具有四個大小一致的斜側面。在一粒子束垂直撞擊這種測試結構時，該等斜側面的尺寸似乎一致，而在歪斜撞擊粒子束的案例中，尺寸似乎不同。從該等斜側面的寬度測量當中，其可縮減該粒子束的撞擊角度，如此縮減其收斂度。
該測試晶圓的結構可運用在不同方式中來調整該等多光束設備，尤其是：該等粒子束的位置之決定、該等粒子束之間該距離的設定以及相對於該物體檯子的該多光束之相對方位、該遠心率，以便確定所有物體點都受到軸向平行束照射，該掃描的校正，以避免該掃描場扭曲與非線性，以及其他。
一般而言，該測試晶圓已經併入該物體檯子，如此該測試晶圓結構的方位對應至該階段的移動軸。 光束位置測量：
為了決定該樣本平面內該等光束的撞擊地點之位置，從此依序決定例如該放大率以及該旋轉，則可使用以下方法： a) 使用校正測試樣本的測量法
使用具有校正結構的一測試樣本，也就是說，關於該測試樣本座標系統已知該等結構的位置。使用所有(或從全部當中選取)光束掃描該測試樣本。該掃描(尤其是該影像座標系統相關於該測試樣本座標系統的像素尺寸以及方位)可在之前校正，或可同時校正。從產生的影像可計算該等個別光束的位置(或形成該等影像內該等結構的位置)，這可例如用明確識別該等影像內的該等結構，並決定該等影像內的該等位置來執行。在該測試樣本內賦予該等結構的已知位置，並且知道該測試樣本座標系統與該影像座標系統之間的轉換 M，則可從該掃描影像內該等結構的位置，計算出該光束在該測試晶圓上的位置。取代明確識別該等個別影像內的該等結構，也可使用定期結構樣本。然後可決定每一案例中兩粒子束之間的該影像置換：若該定期結構的一個元素位於例如置中於一第一粒子束的該影像內，但是在一第二粒子束的該影像內，該定期結構的一個(不同)元素用來自該影像中央的(dx, dy)像素置換，則可藉由該測試樣本座標系統內一轉換矩陣 M來呈現該置換向量(dx, dy)。賦予該定期結構的該等元素相關於彼此之一已知位置，則可計算出該第二粒子束關於該第一粒子束位置的位置。這對其他粒子束都一樣，其中在每一案例中決定相對於該相同粒子束(例如該第一粒子束)的該置換有其優點，以便不增加錯誤。 b) 重疊測量法
取代含已校正結構的測試樣本，也可使用任意結構樣本。為此，已經記錄影像，該影像大小超過該樣本上該等粒子束的該等撞擊位置間之預期距離，也就是說，相鄰光束的影像重疊。若已比較兩相鄰粒子束的影像並且該等影像關於彼此的置換係根據該一致重疊區來決定，則在一校正掃描(像素大小)的案例中，可決定在該影像座標系統內該等兩粒子束關於彼此的該位置。如此，獲得每一相鄰粒子束配對的一相對位置向量。根據這些位置向量，可計算出所有該等粒子束關於彼此的該等相對位置。兩粒子束之間的該相對位置可直接或藉由運用其他光束的間接路徑(個別位置向量的總和)來決定。 遠心度測量：
如同藉由含升高結構的一測試樣本來替代上述測量，也可使用一任意平坦、結構測試樣本，其可藉由馬達驅動的檯子往該z方向移動(也就是說往高度方向，與該光學軸平行)。然後在每一案例中將掃描影像(所有光束的或從該等光物所選取的)記錄在至少兩不同z位置上。接著決定(手動或自動)一任意粒子束的影像內在一第一高度z1上的該樣本結構如何相對於該相同粒子束的影像內在相對於該第一高度z1改變的一第二高度z2上之該樣本結構來置換。在一已校正掃描的案例中，該置換可從像素轉換成例如奈米。整合該(已校正)樣本檯子的該等兩高度z1–z2間之差異或距離，然後可從該已決定的至換來計算該相對粒子束的該撞擊角度：t = atan (置換/(z1–z2))。若可能有超過兩個z位置，則可多次計算該遠心度並平均。在此案例中，該兩高度z1和z2應該經過選擇，如此該等影像位於該成像的聚焦深度上，也就是說，不用重新調整(聚焦)電子光學元件，就可顯示足夠的對比或樣本細節，也就是說該兩高度z1、z2應該都接近該聚焦平面。此外，該等高度z1-z2的差異應該經過選擇，如此一任意粒子束在所有高度位置上的影像顯示該樣本結構的一共用區，也就是說，該置換不得過大。另外，其他地方說明的該粒子束位置測量也可在每一高度位置上執行，然後該等粒子束關於彼此的該相對撞擊角度可從該等粒子束位置之間的差異，以及該(已校正)樣本檯子高度位置之間的差異z1-z2來計算。針對此方法，並不需要讓特定粒子束的影像顯示所有高度位置內該樣本結構之共用區。 掃描校正：
該掃描產生器要經過校正，以確切設定該掃描場。這包含針對該掃描方向的偏轉幅度、該掃描的線性度、該兩偏轉方向的正交度以及該傾斜點的設定，用於獲得相對較大掃描場案例中的遠心度。這可執行如下：該掃描校正演算法使用該掃描影像內的測量位置，比較該測試晶圓上重複結構的真實已知位置。根據該等差異，可決定並修正該掃描影像內的放大、旋轉與扭曲。 相對解析度測量：
針對該等多光束設備的常規操作，每一光束內的該解析度都必須只能在一指定公差範圍之內(例如±5%、±510%或±520%)。更進一步，最重要是知道所有光束的絕對解析度值。使用含統計分布結構與距離的一(無定形)樣本，可執行高解析度測量。此樣本有利地具有一改變的平坦載體，其平坦度小於該多光束粒子設備的聚焦深度。在此案例中，該載體具有相對低的二次電子產量(例如矽、碳)，同時供應具有高二次電子產量的重金屬島(例如金、鉑)。
例如藉由使用該影像資訊邊緣陡度的方法，該絕對解析度決定在計算上相對複雜。儘管高精確度，此測量在大量光束的案例中並不實際。根據2D傅立葉轉換，其他解析度方法的計算複雜度較低。不過，例如在該傅立葉轉換法的案例中該絕對解析度值大幅取決於該切斷臨界之選擇，其導致該相互空間內的該切換頻率，產生該解析度的測量。一個針對一多光束粒子設備的解析度決定之優點實施，構成只根據一個別粒子束(參考束)的影像來實施該絕對解析度測量，並且藉由關於絕對條件內特徵化的該參考光束之一相對解析度標準，決定該等剩餘粒子束的影像。這藉由該傅立葉轉換法有利地執行，其中可針對所有該等影像定義一恆等切斷頻率。因此，該切斷臨界的該絕對選擇與該相對解析度無關。如此，該對應空間頻率的偏差形成該等光束之間該解析度等向性的修正值。每一個別光束的絕對解析度來自於以絕對條款測量的該參考光束之解析度以及該修正值。
圖14a、圖14b和圖14c闡述一項校正該位置並相對於該粒子束系統的物鏡102來傾斜一樣本檯子63之技術。為此，例如三個測量探針53裝入樣本檯子63或裝入一參考檯子51，以便測量樣本檯子63或參考檯子51在三個位置上的距離，其以散佈在圍繞物鏡102的主軸周邊方向，相關於物鏡102的參考表面55之方式來排列，則樣本檯子63可相對於物鏡102正確對準。然後，可移除該等測量探針，以便其上排列一樣本的該樣本檯可相對於該等物鏡移動。
圖14c顯示樣本檯63 (其上具有一樣本65)相對於該粒子束系統的物鏡102之配置。在此只顯示物鏡102的下方極靴。可平行與垂直將該樣本移動至該樣本表面的一移動台57藉由至少三個致動器59，固定至該樣本室61。這些致動器可改變該樣本檯相關於該室的校準，如此相關於物鏡102的校準，其藉由進一步機械組件(此處未顯示)固定至該室61。致動器59可為例如手動可調整的設定螺絲或壓電致動器。
圖14a顯示在這方面一測量系統裝入移動台57，以便校正樣本檯63相關於物鏡102的該位置與該傾斜。該測量系統由一參考平板51構成，其可固定例如三個測量探針53，以便測量三個位置上參考檯51的距離，這些探針以分布圍繞物鏡102的主軸四周方向之方式排列，相關於物鏡102的一參考表面55。垂直於物鏡102的該軸可非常精準地產生該參考表面55。取代固定在一參考平板51上，該測量探針也可固定在該樣本檯63上。
針對正確測量該等測量探針的該等參考位置，圖14b顯示可固定在參考平板51上的校正物體104。該等測量探針的參考表面55’可非常精準的產生平行於參考表面55”，而該校正物體位於參考平板51上。在第一步驟中，已經固定校正物體104，並且已經決定測量探針53相對於參考表面55’的位置。在第二步驟中，已經移除校正物體104，並且測量探針53已經相對於物鏡102移動。利用調整該等設定螺絲，其可用將該第一步驟內該測量與該第二步驟內該測量之間，每一測量探針位置內的差異設定為在所有測量探針案例中相同值，正確相對於物鏡102對齊參考平板51。之後，可移除測量探針53和參考平板51並且可固定樣本檯63。移動台57的軸可相關於樣本檯63非常精準平行與垂直地產生。在上述方法中設定螺絲59的調整之後，如此其上配置一樣本65的一樣本檯63可相對於物鏡102移動，並且垂直於物鏡102的軸，如此物鏡102的軸方向內關於樣本65之距離只些微改變。
1               粒子光學單元 1               檢測系統 2               粒子光學透鏡 3               粒子光學透鏡、電子束 4               粒子光學透鏡 5               位置、粒子光學透鏡 7               光學軸、物體 9               控制器 9               電子束 13             第一平面 15             第二平面 15’            第二平面 17             箭頭 19             場射線 21             箭頭 23             直角 37             場 39             部分場 41             參考標記 42             參考標記 43             參考標記 44             參考標記 45             水平編碼區 46             垂直編碼區 47             測試圖案 51             參考檯 53             測量探針 55             參考表面 55’            參考表面 55”           參考表面 57             移動台 59             致動器 61             樣本室 63             樣本檯 65             樣本 100           物鏡系統 101           物體平面 102           物鏡 103           一般矩形場 104           校正物體 200           偵測系統 205           投影透鏡系統 209           電子多重偵測器 211           平面 213           位置 217           第二場 300           光束產生裝置 301           電子來源 303           準直透鏡 305           多孔徑配置 307           場透鏡系統 309           發散電子束 311           光束 313           多孔徑平板 315           開口 317           中點 319           場 323           光束焦點 325           平面 400           光束開關 403           調整透鏡
下面將參考圖式來更詳細說明本發明的具體實施例，其中： 圖1顯示一傳統粒子束系統； 圖2a、圖2b和圖2c顯示根據本發明的一個粒子束系統具體實施例內之成像示意圖； 圖3顯示用於闡明一個粒子光學單元操作方法具體實施例的流程圖； 圖4、圖5和圖6在逐漸放大的例圖中顯示一個測試圖案具體實施例； 圖7至圖13顯示測試圖案的變化；以及 圖14a、圖14b和圖14c顯示一物鏡、一測量系統以及一校正物體的剖面圖來闡明一調整技術。
51, 53, 55, 57, 59, 61 步驟

Claims (12)

  1. 一種粒子束系統，包含： 一多光束來源，其設置用於產生複數個第一粒子束的一第一陣列； 一第一粒子光學單元，其設置用於將該等第一粒子束指引到一物體上；及 一控制器； 其中： 該第一粒子光學單元包含排列在該第一粒子光學單元的一光束路徑內的至少兩個粒子光學透鏡； 該控制器設置成用於設定該至少二個粒子光學透鏡中每一者對該第一粒子束之效果，使得，在使用該粒子束系統期間: 該第一粒子束的粒子用於將一第一平面成像到一第二平面上；且 該第二平面與一物體平面重疊使得該第一粒子束在形成一第二陣列的撞擊位置處撞擊該物體； 該多光束來源相對於該第一粒子光學單元的該粒子光學透鏡是固定的； 在使用該粒子束系統期間，該第一粒子束以彼此間具固定距離的位置位於該第一陣列內； 該控制器設置成用於改變該第一平面和該第二平面之間的一距離； 該控制器設置成透過改變該第一粒子光學單元的該粒子光學透鏡的該效果來改變該第二陣列內該撞擊位置之間的距離；且 該控制器設置成在不改變該第二陣列內該撞擊位置間的該距離及不改變該第一粒子光學單元的一光束路徑的一收斂下，改變該第一平面和該第二平面之間的該距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，進一步包含： 一偵測器包含排列在一第三陣列內的複數個偵測區；且 一第二粒子光學單元，其設置成將從該物體上撞擊位置的該第二陣列內該等撞擊位置冒出之第二粒子束指引至偵測區域的該第三陣列上，其中： 該第二粒子光學單元包含設置在該第二粒子光學單元的一光束路徑上的至少兩個粒子光學透鏡；且 該控制器設置成用於設定在該等第二粒子束上的該第二粒子光學單元的該等粒子光學透鏡之每一者之一效果，使得，在使用該粒子束系統期間: 該第二粒子束的粒子用於將一第三平面成像到一第四平面上； 該第三平面位在該物體上且該第四平面位在偵測區域的該第三陣列，使得，每個該第二粒子束撞擊在設置在該第三陣列中的該偵測區域中的至少一個上，且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  3. 如申請專利範圍第2項之粒子束系統，其中: 該偵測區域相對於該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡是固定的； 該偵測區域以彼此間具固定距離地位於第三陣列內；且 該控制器設置成透過改變該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡之效果來補償該第二陣列內該撞擊位置間的該距離的改變，使得，在使用該粒子束系統期間，當該第二陣列內的該撞擊位置間的該距離有變化時，每個該第二粒子束撞擊在排列在該第三陣列中的至少一個該偵測區域上且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  4. 如申請專利範圍第2項之粒子束系統，其中該控制器設置成透過改變該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡之該效果來補償相對於該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡，撞擊位置的該第二陣列的該方位中改變，使得，在使用該粒子束系統期間，當該撞擊位置的該第二陣列內有方位改變時，每個該第二粒子束撞擊在排列在該第三陣列中的至少一個該偵測區域上且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  5. 如申請專利範圍第2項之粒子束系統，其中該第一粒子光學單元的至少兩個粒子光學透鏡的其中一個是該第二粒子光學單元的至少兩個粒子光學透鏡中的其中一個。
  6. 如申請專利範圍第2項之粒子束系統，進一步包含在該第一粒子光學單元的光束路徑及該第二粒子光學單元的該光束路徑內的一粒子光學開關。
  7. 一粒子光束系統，包含: 一多光束來源，其設置用於產生複數個第一粒子束的一第一陣列； 一第一粒子光學單元，其設置用於將該等第一粒子束指引到一物體上； 及一控制器； 其中: 該第一粒子光學單元包含排列在該第一粒子光學單元的一光束路徑中的至少兩個粒子光學透鏡； 該控制器設置成用於設定至少兩個粒子光學透鏡中每一個對該第一粒子束之效果，使得，在使用該粒子束系統期間: 該第一粒子束的粒子用於將一第一平面成像到一第二平面上；且 該第二平面與一物體平面重疊，使得，該第一粒子束在形成一第二陣列的撞擊位置處撞擊該物體； 該多光束來源相對於該第一粒子光學單元的該粒子光學透鏡是固定的； 在使用該粒子束系統期間，該第一粒子束位於該第一陣列內彼此間具固定距離的位置； 該控制器設置成用來改變該第一平面和該第二平面之間的一距離； 該控制器設置成透過改變該第一粒子光學單元的該粒子光學透鏡的該效果來改變相對於該粒子光學透鏡的撞擊位置的該第二陣列之一方位；及 該控制器設置成在不改變撞擊位置的該第二陣列的該方位且不改變該第一粒子光學單元的一光束路徑的一收斂的狀況下，改變該第一平面和該第二平面之間的該距離。
  8. 如申請專利範圍第7項之粒子束系統，進一步包含: 一偵測器包含具有排列在一第三陣列內的複數個偵測區；且 一第二粒子光學單元設置成將從該物體上撞擊位置的該第二陣列內該等撞擊位置冒出之第二粒子束指引至偵測區域的該第三陣列上，其中: 該第二粒子光學單元包含排列在該第二粒子光學單元的一光束路徑內的至少兩個粒子光學透鏡；且 該控制器設置成用於設定該第二粒子光學單元的每個該粒子光學透鏡對該第二粒子束的一影響，使得，在使用粒子束系統期間: 該第二粒子束的粒子用於將一第三平面成像到一第四平面上； 該第三平面位於該物體且該第四平面位於偵測區域的該第三陣列，使得，每個該第二粒子束撞擊在排列在第三陣列中的至少一個該偵測區域上，且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  9. 如申請專利範圍第8項之粒子束系統，其中: 該偵測區域相對於該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡是固定的； 該偵測區域在第三陣列內，彼此間具有固定距離；且 該控制器設置成透過改變該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡的該效果來補償該第二陣列內該撞擊位置間的距離改變，使得，在使用該粒子束系統期間，當該第二陣列內的該撞擊位置間的該距離改變時，每個該第二粒子束撞擊在排列在第三陣列中的至少一個該偵測區域上且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  10. 如申請專利範圍第8項之粒子束系統，其中該控制器設置成透過改變該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡的效果來補償相對於該第二粒子光學單元的該粒子光學透鏡撞擊位置的該第二陣列的方位改變，使得，在使用該粒子束系統期間， 當該第二陣列的該撞擊位置的該方位改變時，每個該第二粒子束撞擊在排列在第三陣列中的至少一個該偵測區域上且互不相同的第二粒子束撞擊在互不相同的偵測區域上。
  11. 如申請專利範圍第8項之粒子束系統，其中該第一粒子光學單元的至少兩個粒子光學透鏡中的一個是該第二粒子光學單元的至少兩個粒子光學透鏡中的一個。
  12. 如申請專利範圍第8項之粒子束系統，進一步包含該第一粒子光學單元的該光束路徑及該第二粒子光學單元的該光束路徑中的一粒子光學開關。
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