TWI788570B - 使用疊層成像之反射模式電子束檢測 - Google Patents

使用疊層成像之反射模式電子束檢測 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種粒子束檢測系統，其包含：一反射粒子束成像系統，其提供一樣本之一選定部分之一影像及該樣本之該選定部分之一繞射圖案；及一控制器，其通信耦合至該反射粒子束成像系統。該控制器可自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊。該控制器可進一步自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像。該控制器可進一步使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。

Description

使用疊層成像之反射模式電子束檢測
本發明大體上係關於半導體檢測，且更特定而言，本發明係關於使用電子束之半導體檢測。
檢測度量常用於評估及/或控制整個半導體製程中之各個程序步驟。通常期望依一高通量提供高解析度檢測以提供足以用於可接受通量要求內之評估及/或控制之資料。各種檢測技術提供解析度與通量之間的不同權衡且因此可戰略性用於一檢測程序內。然而，提供更小及更複雜裝置之先進製造技術需要同等先進之檢測技術來維持一所要通量。因此，期望提供用於精確及高效率檢測之系統及方法。
根據本發明之一或多個說明性實施例，揭示一種粒子束檢測系統。在一說明性實施例中，該系統包含提供一樣本之一選定部分之一影像及該樣本之該選定部分之一繞射圖案的一反射粒子束成像系統。在另一說明性實施例中，該系統包含通信耦合至該反射粒子束成像系統之一控制器。在另一說明性實施例中，該控制器自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊。在另一說明性實施例中，該控制器自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像。在另一說明性實施例中，該控制器使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
根據本發明之一或多個說明性實施例，揭示一種粒子束檢測系統。在一說明性實施例中，該系統包含通信耦合至一反射粒子束成像系統之一控制器，該反射粒子束成像系統提供一樣本之一選定部分之一影像及該樣本之該選定部分之一繞射圖案。在另一說明性實施例中，該控制器自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊。在另一說明性實施例中，該控制器自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像。在另一說明性實施例中，該控制器使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
根據本發明之一或多個說明性實施例，揭示一種檢測方法。在一說明性實施例中，該方法包含自反射粒子束成像系統接收與樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊。在另一說明性實施例中，該方法包含自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像。在另一說明性實施例中，該方法包含使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
應瞭解，以上一般描述及以下詳細描述兩者僅供例示及說明且未必限制本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且與一般描述一起用於解釋本發明之原理。
相關申請案之交叉參考 本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張名叫Weijie (Jason) Huang之發明者在2018年5月23日以名稱「HIGH SPEED ELECTRON INSPECTION APPARATUS USING PTYCHOGRAPHIC IMAGING」申請之美國臨時申請案第62/675,645號之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考附圖中所繪示之揭示標的。已相對於特定實施例及其特定特徵來特別展示及描述本發明。本文中所闡釋之實施例應被視為說明而非限制。一般技術者應易於明白，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下對形式及細節進行各種改變及修改。
本發明之實施例係針對在適合於檢測半導體裝置之一反射模式組態中使用高效率高解析度檢測之粒子束來疊層成像之系統及方法。在一些實施例中，反射疊層成像藉由基於疊層技術使用來自樣本平面影像之相位資訊變換包含樣本之繞射圖案之繞射平面影像來產生樣本之高解析度輸出影像。就此而言，繞射成像及疊層成像之組合可提供具有比直接產生之樣本平面影像高之解析度之輸出影像。
基於成像之檢測系統通常藉由產生一樣本之一影像且比較該影像與一參考(其可包含一參考樣本之一影像、一模擬影像、設計資料或其類似者)來特徵化該樣本。可透過各種技術來產生一樣本影像。例如，一掃描成像系統可藉由使一緊聚焦檢測束(例如一粒子束、一光束或其類似者)掃描樣本且使用一單像素偵測器對自樣本發出之捕獲輻射(例如電子、光子或其類似者)取樣以逐像素構建影像來產生一影像。舉另一實例而言，一投影成像系統可照射樣本上之一相對較大區域(例如一視域)且在一多像素偵測器上產生整個視域之一影像。
在此應認識到，投影成像歸因於在一既定時間特徵化相對較大樣本區域而提供相對高於掃描成像之通量，但可提供較低解析度。一掃描成像系統之解析度通常受限於照明束之聚焦光點大小。因此，高解析度掃描系統通常使用適合於緊聚焦之粒子束(例如電子束、離子束、中性粒子束或其類似者)。相比而言，成像元件之像差(例如球面像差、色像差及其類似者)通常限制投影成像系統之解析度及/或視域。
應進一步認識到，歸因於材料及存在於樣本上之圖案，檢測半導體裝置通常需要一反射模式系統。然而，反射粒子束投影成像檢測技術(諸如(但不限於)低能電子顯微術(LEEM))對由反射成像光學器件誘發之像差特別敏感。作為一說明性實例，未校正LEED顯微術通常會受限於約數十奈米之解析度，而透射模式電子成像可提供亞奈米解析度。此外，用於反射投影模式粒子成像之像差校正技術可提供略有提高之解析度，但會帶來非期望系統成本及/或複雜性。美國專利第7,348,566號中大體上描述像差校正陰極透鏡顯微術，該專利之全文以引用的方式併入本文中。
在本發明之一些實施例中，反射粒子束投影成像檢測利用基於一樣本平面及一繞射平面兩者處之一樣本之影像之繞射成像來產生樣本之一高解析度影像，即使存在由成像光學器件誘發之像差。一樣本平面(例如一影像平面或其類似者)與樣本共軛且指示樣本上之特徵之空間佈局。相比而言，一繞射平面(例如與一物鏡之一後焦平面共軛之一平面)指示自樣本發射輻射之角度。因此，一樣本平面及一繞射平面之分佈可藉由一傅立葉(Fourier)變換關係來關聯。例如，可透過一傅立葉逆變換運算來將一繞射平面影像轉換成一樣本平面影像。
此外，一繞射平面影像可含有具有一高空間解析度(例如亞奈米解析度)之振幅資訊(即使存在由成像光學器件誘發之像差)，但可能缺少足以透過一傅立葉逆變換運算來直接提供一對應高解析度樣本平面影像之相位資訊。在一些實施例中，藉由對由來自一樣本平面影像之相位資訊補充之一繞射平面影像執行一傅立葉逆變換運算來建構樣本之一輸出影像。就此而言，在存在像差之情況下，所得輸出影像可具有高於樣本平面影像之一解析度。美國專利公開案第2017/0031246號中大體上描述繞射成像，該案之全文以引用的方式併入本文中。
在本發明之一些實施例中，反射粒子束投影成像檢測利用疊層繞射成像。在此應認識到，由來自一樣本平面影像之相位資訊補充一繞射平面影像需要關注目標具有一有限邊界(例如其中僅存在關注目標之真實空間之一面積或體積)。然而，大部分樣本在兩個或三個維度上擴展超過成像區域以無法滿足有限邊界要求。在一些實施例中，藉由對樣本上之重疊區域取樣來克服有限邊界約束。例如，可在多個重疊位置處產生樣本平面及繞射平面影像。就此而言，可使用一疊層成像技術來使重疊繞射平面影像由來自重疊樣本平面影像之相位資訊補充以在一反射模式組態中產生一擴展樣本之一高解析度輸出影像。
應注意，為清楚起見，本發明聚焦於電子束(e束)檢測。然而，併入電子束之描述及實例不應被解譯為限制，而是可應用於任何類型之粒子束，諸如(但不限於)離子束或中性粒子束。
圖1A係根據本發明之一或多個實施例之適合於使用粒子束之反射模式成像之一疊層檢測系統100之一方塊圖。
在另一實施例中，疊層檢測系統100包含一投影成像子系統102以依一反射模式使用粒子束照明來產生一樣本之影像。投影成像子系統102可包含用於產生一影像之任何數目或類型之粒子束，其包含(但不限於)一或多個電子束、一或多個離子束或一或多個中性粒子束。此外，投影成像子系統102可包含此項技術中已知之任何類型之反射投影模式成像系統，諸如(但不限於)一LEEM系統。
在另一實施例中，投影成像子系統102經組態以在樣本上之任何一或若干選定區域處產生至少一樣本平面影像及一繞射平面影像。在另一實施例中，儘管圖中未展示，但疊層檢測系統100包含用於產生一或多個樣本平面影像之一光學成像子系統(例如一光學顯微鏡)。此外，光學成像子系統可與一基於粒子之成像子系統(例如投影成像子系統102)整合或分離。
在另一實施例中，疊層檢測系統100包含通信耦合至投影成像子系統102之一控制器104。在另一實施例中，控制器104包含經組態以執行保存於一記憶體媒體108上之程式指令之一或多個處理器106。就此而言，控制器104之一或多個處理器106可執行本發明中所描述之各種程序步驟之任何者。例如，一或多個處理器106可自投影成像子系統102接收樣本平面及繞射平面影像。舉另一實例而言，處理器106可對樣本平面及繞射平面影像執行一或多個處理步驟。在一些實施例中，使用繞射成像或疊層技術之任何組合，處理器106使用來自投影成像子系統102之樣本平面及繞射平面影像來建構一樣本之一輸出影像。
一控制器104之一或多個處理器106可包含此項技術中已知之任何處理元件。就此而言，一或多個處理器106可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一實施例中，一或多個處理器106可包含一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行一程式(其經組態以操作疊層檢測系統100)之任何其他電腦系統(例如網路電腦)，如本發明中所描述。應進一步認識到，術語「處理器」可經廣義界定以涵蓋具有一或多個處理元件之任何裝置，其執行來自一非暫時性記憶體媒體108之程式指令。此外，可由一單一控制器104或替代地，多個控制器實施本發明中所描述之步驟。另外，控制器104可包含收容於一共同外殼中或多個外殼內之一或多個控制器。依此方式，任何控制器或控制器組合可單獨封裝為適合於整合至疊層檢測系統100中之一模組。
記憶體媒體108可包含此項技術中已知之任何儲存媒體，其適合於儲存可由相關聯之一或多個處理器106執行之程式指令。例如，記憶體媒體108可包含一非暫時性記憶體媒體。舉另一實例而言，記憶體媒體108可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及其類似者。應進一步注意，記憶體媒體108可與一或多個處理器106一起收容於一共同控制器外殼中。在一實施例中，可相對於一或多個處理器106及控制器104之實體位置遠端定位記憶體媒體108。例如，控制器104之一或多個處理器106可存取可透過一網路(例如網際網路、內部網路及其類似者)來存取之一遠端記憶體(例如伺服器)。因此，以上描述不應被解譯為限制本發明，而是僅為一說明。
圖1B係根據本發明之一或多個實施例之一投影成像子系統102之一概念圖。
在一實施例中，投影成像子系統102包含用於產生一粒子照明束112 (例如一電子束、一粒子束或其類似者)之一粒子源110 (例如一電子束源、一離子束源或其類似者)。粒子源110可包含適合於產生一照明束112之此項技術中已知之任何粒子源。例如，粒子源110可包含此項技術中已知之任何類型之粒子源，其包含(但不限於)一電子源、一離子源或一中性粒子源。就此而言，照明束112可包含一電子束(e束)、一離子束或一中性粒子束。
此外，粒子源110可使用此項技術中已知之任何技術來產生照明束112。在一實施例中，粒子源110係一槍源(例如一電子槍、一離子槍或其類似者)。就此而言，粒子源110可操作為一點源且產生一發散照明束112。舉另一實例而言，粒子源110可包含一光陰極源(例如一電子光陰極)。就此而言，粒子源110回應於一電極上之入射照明(例如一雷射)而產生粒子。例如，一電子光陰極源可基於使用一雷射源照射一電極來產生一電子束。在此應認識到，光陰極源可適合於產生高度平行粒子束。
在另一實施例中，投影成像子系統102包含經組態以使用用於成像之照明束112來照射一樣本114之一擴展區域(例如一目標區域)之一或多個光學元件。應瞭解，為了本發明，術語「光學」、「光學元件」、「透鏡」及其類似者用於描述適合於任何類型之照明束112 (其包含(但不限於)粒子束或光束)之元件。
在一實施例中，投影成像子系統102包含經組態以定位於樣本114附近之一物鏡116。在另一實施例中，投影成像子系統102可包含經組態以控制、整形及/或修改來自粒子源110之照明束112之一或多個照明光學器件118。例如，照明光學器件118可包含控制、修改、整形或過濾照明束112之任何數目個組件，諸如(但不限於)一或多個透鏡、一或多個孔隙、一或多個光闌、一或多個光瞳、一或多個濾波器(例如一或多個能量濾波器)或用於整形照明束112之一或多個光束校正器。
在另一實施例中，投影成像子系統102包含用於將輻射(例如樣本輻射122)自樣本114導引至至少一偵測器124之投影光學器件120。例如，投影光學器件120可包含用於控制、修改、整形或過濾樣本輻射122之任何數目個組件，諸如(但不限於)一或多個透鏡、一或多個孔隙、一或多個光闌、一或多個光瞳或一或多個濾波器。
此外，投影成像子系統102內之光學元件(例如物鏡116、照明光學器件118、投影光學器件120或其類似者)可包含適合於粒子束之此項技術中已知之任何類型之透鏡，其包含(但不限於)靜電、磁性、單電位或雙電位透鏡。
偵測器124可包含此項技術中已知之任何類型之偵測器。在一實施例中，偵測器124包含適合於回應於入射照明束112而偵測自樣本114發出之電子之一或多個電子偵測器(例如二次電子偵測器、回散射電子偵測器或其類似者)。在另一實施例中，偵測器124包含用於回應於入射照明束112而偵測自樣本114發出之光子之一或多個光子偵測器(例如一光偵測器、一X射線偵測器、耦合至光倍增管(PMT)偵測器之一閃爍元件或其類似者)。此外，偵測器124可包含適合於產生與樣本114之目標區域相關聯之一選定平面(例如一樣本平面或一繞射平面)之一影像之一偵測元件陣列(例如電子偵測器、光子偵測器或其類似者)。
在此應認識到，偵測器124之一動態範圍可嚴重影響疊層檢測系統100之效能。特定而言，可期望提供繞射平面影像之一高動態範圍。例如，一繞射平面影像之低頻信號(例如與照射束112之非散射或反射部分相關聯)可實質上強於(有時大幾個數量級)高頻信號(例如與照射束112之散射或繞射部分、二次發射、回散射發射或其類似者相關聯)。在一實施例中，偵測器124提供高於雜訊底限之至少16至20有效位元解析度。然而，應瞭解，偵測器124可提供適合於提供一選定效能位準之任何選定動態範圍及/或位元解析度。
在另一實施例中，物鏡116同時導引照明束112至樣本114且自樣本114收集樣本輻射122。例如，投影成像子系統102可包含用於同時導引照射束112至物鏡116且使樣本輻射122與照明束112分離使得偵測器124可接收樣本輻射122之一或多個元件。例如，投影成像子系統102可包含(但不限於)磁性元件、靜電元件或其等之組合(例如一維恩(Wien)濾波器或其類似者)。在一實施例中，如圖1B中所繪示，投影成像子系統102可包含用於同時導引照明束112至物鏡116且使樣本輻射122與照明束112分離之一磁稜鏡126。
投影成像子系統102可使用此項技術中已知之任何技術來產生樣本114之樣本平面影像及繞射平面影像。例如，投影成像子系統102可提供(但不限於提供)明場或暗場影像。在一實施例中，投影成像子系統102包含一或多個孔隙128。例如，投影成像子系統102可在物鏡116之一後焦平面處包含用於限制導引至偵測器124之樣本輻射122之角度之一孔隙128。此外，一孔隙128可用於在明場與暗場成像之間選擇。
在另一實施例中，粒子源110經組態以提供具有一可調諧能量之一粒子束。例如，包含一電子源之一粒子源110可(但不限於)提供約0.01 eV至約50 kV之範圍內之一加速電壓。例如，包含一電子源之一粒子源110可(但不限於)提供約0.1 eV至約30 kV之範圍內之一加速電壓。作為另一實例，包含一離子源之一粒子源110可(但未必)提供具有約1 keV至約50 keV之範圍內之一能量之一離子束。
在另一實施例中，樣本114上粒子之著陸能可調。例如，可藉由控制粒子源110與樣本114之間的電位差來調整樣本114上粒子之著陸能，其中降低粒子源110與樣本114之間的電位差降低著陸能。在此應認識到，照明束112之穿透深度可取決於樣本114上粒子之著陸能，使得較高能量束通常更深穿透至樣本114中。此外，依據粒子能而變化之穿透深度可隨不同材料變動，使得一特定層之粒子能之選擇可隨不同材料變動。
在此應進一步認識到，提供樣本114之多像素成像之疊層檢測系統100之解析度不受限於照明束112之真實光點大小。可將照明束112之一束流大體上增大至任何選定位準以提供信號(例如樣本輻射122)之一所要位準且不損及系統解析度。
在一實施例中，投影成像子系統102組態為一低能電子成像系統。就此而言，樣本平面影像可對應於LEEM影像且繞射平面影像可對應於低能電子繞射(LEED)影像。就此而言，低著陸能電子可受限於表面互動且因此可適合於複合表面之高解析度成像。此外，在此應認識到，低著陸能電子可產生低能樣本輻射122，其通常無法穿透樣本輻射122。因此，依反射模式操作之投影成像子系統102可捕獲包含(但不限於)自樣本表面發出之二次及/或繞射電子之樣本輻射122。
組態為一低能電子成像系統之投影成像子系統102可提供具有任何選定著陸能之電子。在一實施例中，來自照明束112之電子具有小於約1 keV之一著陸能。在另一實施例中，來自照明束112之電子具有約500 eV之一著陸能。在一實施例中，來自照明束112之電子具有小於約100 eV之一著陸能。然而，應瞭解，上述實例僅供說明且不應被解譯為限制。投影成像子系統102可提供具有任何選定著陸能之一照明束112。
應認識到，疊層檢測系統100之有效視域可受限於樣本114上照明束112之時間及橫向同調性。此外，照明束112之視域與影像大小(例如樣本平面影像及/或繞射平面影像之大小)及通量相關，其中增大視域增加系統通量。因此，投影成像子系統102使用此項技術中已知之任何技術來提供一同調照明束112，諸如(但不限於)提供一相對較小虛擬源大小、提供一相對較窄頻寬或提供樣本114上之一高度平行照明束112。此外，投影成像子系統102之組件(諸如(但不限於)照明光學器件118及/或物鏡116)可將來自粒子源110之照明束112中繼為一高度平行束。在一實施例中，粒子源110包含實質上操作為一點源之一冷場發射器。就此而言，照明光學器件118及/或物鏡116可準直來自粒子源110之一發散照明束112且導引準直束至樣本114。在另一實施例中，粒子源110包含用於提供一高度平行照明束112之一雷射泵浦光陰極。因此，照明光學器件118及/或物鏡116可將平行照明束112中繼至樣本114。
投影成像子系統102可使用此項技術中已知之任何技術來產生樣本114之任何選定部分之一樣本平面影像及一繞射平面影像。在一實施例中，投影成像子系統102使用一單一偵測器124來循序產生樣本114之一選定部分之一樣本平面影像及樣本114之選定部分之一繞射平面影像。例如，投影光學器件120可包含具有可調位置之一或多個透鏡。就此而言，可選擇性調整投影光學器件120 (例如在自控制器104接收一或多個控制信號之後)，使得偵測器124與一樣本平面影像之一樣本平面130共軛或與一繞射平面影像之一繞射平面132 (例如物鏡116之一後焦平面)共軛。例如，投影光學器件120可包含用於選擇性定位一或多個透鏡以提供樣本平面成像或繞射平面成像之一或多個平移台。在另一例項中，投影光學器件120可包含具有可控聚焦力以選擇性提供樣本平面成像或繞射平面成像之一或多個電子控制透鏡(例如磁性及/或靜電透鏡)。
可使用此項技術中已知之任何技術來使樣本114之連續區域成像(例如用於樣本平面及/或繞射平面影像)。例如，可藉由經由一樣本台平移樣本114來使樣本114之連續區域成像。在另一例項中，可藉由使照明束112掃描整個樣本114 (例如使用磁性或靜電偏轉器)來使樣本114之連續區域成像。然而，由掃描誘發之照明束112之波前變動會負面影響疊層成像。因此，可選擇掃描光學器件及一掃描範圍以限制此等波前變動。另外，可使用包含(但不限於)一按部就班技術或一連續掃描帶運動之各種技術來使樣本114之連續區域成像(例如為避免安定時間)。
應瞭解，圖1B中所描繪之一投影成像子系統102之描述及以上相關聯描述僅供說明且不應被解譯為限制。例如，投影成像子系統102可包含適合於同時詢問樣本114之多個部分之一多束及/或多柱系統。
圖2係繪示根據本發明之一或多個實施例之一檢測方法200中所執行之步驟的一流程圖。申請人注意到，本文先前在疊層檢測系統100之內文中所描述之實施例及啟用技術應被解譯為擴展至方法200。然而，應進一步注意，方法200不受限於疊層檢測系統100之架構。
在一實施例中，方法200包含一步驟202：自一反射粒子束成像系統接收與樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中樣本之兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊。例如，兩個或兩個以上樣本平面影像對應於其中一偵測器(例如偵測器124)與樣本(例如對應於樣本114之一表面之樣本平面130)共軛之影像。就此而言，偵測器上所產生之影像對應於樣本上元件之一空間佈局。
在另一實施例中，方法200包含一步驟204：自反射電子成像系統接收與樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像。例如，兩個或兩個以上繞射平面影像可對應於其中偵測器(例如偵測器124)與一繞射平面(例如繞射平面132)共軛之影像。就此而言，偵測器上所產生之影像對應於由樣本照明(例如照明束112)之一繞射圖案。
在另一實施例中，方法200包含一步驟206：使用自兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使樣本之兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
在此應認識到，一繞射平面影像中所捕獲之繞射圖案可對應於與一樣本相關聯之一目標函數之一傅立葉變換。就此而言，一樣本平面影像及一繞射平面影像可藉由一傅立葉關係來關聯。
在一實施例中，步驟206包含使用一繞射成像技術來建構樣本之一或多個輸出影像。就此而言，組合與樣本之相同部分相關聯之一樣本平面影像及一繞射平面影像兩者之態樣以形成一輸出影像，其可在存在與成像系統相關聯之像差之情況下提供高於樣本平面影像之一解析度。美國專利公開案第2017/0031246號中大體上描述繞射成像，該案之全文以引用的方式併入本文中。
例如，一繞射影像可包含對應於一高空間解析度之振幅資訊，但可能本身缺少在應用一傅立葉逆變換時提供一高解析度輸出影像所需之相位資訊。例如，鑒於一繞射平面影像之高頻信號與照明束(例如照明束112)之散射或繞射部分相關聯且可因此促進一樣本平面影像之建構，一繞射平面影像之低頻信號可僅對應於照明之非散射或反射部分。然而，一直接產生之樣本平面影像(例如由具有一偵測器之一系統在一樣本平面處直接產生之一影像)可提供可用於補充繞射平面影像之相位資訊之至少一些相關相位資訊。在一例項中，來自一繞射影像之振幅資訊及來自一樣本影像之相位資訊可用於一反覆相位恢復演算法中以產生具有比直接產生之樣本影像高之一解析度之一輸出影像。
在此應認識到，偵測器124之一動態範圍可嚴重影響疊層檢測系統100之效能。特定而言，可期望提供繞射平面影像之一高動態範圍。例如，一繞射平面影像之低頻信號(例如與照明束112之非散射或反射部分相關聯)可實質上強於(有時大幾個數量級)高頻信號(例如與照射束112之散射或繞射部分、二次發射、回散射發射或其類似者相關聯)。在一實施例中，偵測器124提供高於雜訊底限之至少16至20有效位元解析度。然而，應瞭解，偵測器124可提供適合於提供一選定效能位準之任何選定動態範圍及/或位元解析度。
圖3係繪示根據本發明之一或多個實施例之用於自樣本之一共同部分(例如一共同視域)之一繞射平面影像
Figure 02_image001
及一樣本平面影像
Figure 02_image003
產生一高解析度輸出影像之一反覆繞射成像演算法300的一流程圖。然而，應注意，圖3之反覆繞射成像演算法需要或假定有限支援，其中樣本平面影像及繞射平面影像之視域僅包含關注目標。換言之，當目標函數在視域外係零時，滿足有限支援。
在一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟302：將一樣本平面影像
Figure 02_image005
傳播至一繞射平面以產生一建構繞射平面影像。例如，步驟302可包含執行一樣本平面影像
Figure 02_image005
之一傅立葉變換運算(諸如(但不限於)一快速傅立葉變換(FFT))以產生一建構繞射平面影像：
Figure 02_image007
(1) 其中
Figure 02_image009
係振幅且
Figure 02_image011
係與樣本平面影像
Figure 02_image005
之傅立葉變換相關聯之相位。
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟304：將一繞射平面影像
Figure 02_image013
反向傳播至一樣本平面以產生一建構影像
Figure 02_image015
。例如，步驟304可包含執行一繞射平面影像
Figure 02_image017
之一傅立葉逆變換運算(諸如(但不限於)一快速傅立葉逆變換(IFFT))以形成一建構影像
Figure 02_image015
：
Figure 02_image019
(2)
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟306：應用有限支援以產生一經修改建構影像
Figure 02_image021
。例如，步驟306可包含根據值
Figure 02_image023
超出視域來將
Figure 02_image015
設定為零以產生一經修改建構影像
Figure 02_image021
。
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟308：執行經修改建構影像
Figure 02_image021
之一傅立葉變換以產生一經修改繞射影像
Figure 02_image025
：
Figure 02_image027
(3) 其中
Figure 02_image029
係振幅且
Figure 02_image031
係
Figure 02_image033
之相位。
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟310：用來自信號平面影像
Figure 02_image005
(例如來自步驟302)之相位資訊替換經修改繞射影像
Figure 02_image033
之相位之至少一部分。例如，步驟310可包含用
Figure 02_image011
之至少一部分替換
Figure 02_image035
之至少一部分。例如，可用來自
Figure 02_image011
之低頻資訊替換來自
Figure 02_image031
之低頻資訊。在此應認識到，與一成像系統相關聯之像差對相位
Figure 02_image011
之高頻部分之影響通常可大於對低頻部分之影響。因此，由
Figure 02_image011
之對應部分補充建構相位
Figure 02_image031
之至少低頻部分可促進一高解析度建構影像
Figure 02_image015
產生。
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟312：用來自繞射平面影像之振幅替換來自經修改繞射影像之振幅。例如，步驟312可包含用來自繞射平面影像
Figure 02_image013
之振幅
Figure 02_image037
替換經修改繞射影像之D' 。
在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟314：反覆步驟304至312，直至
Figure 02_image039
之值等於一選定容限內之
Figure 02_image037
之值。在另一實施例中，繞射成像演算法300包含一步驟316：提供經修改建構影像作為一輸出。因此，反覆相位恢復步驟可利用繞射平面影像之振幅
Figure 02_image037
及樣本平面影像之相位
Figure 02_image011
之至少部分兩者來產生具有比樣本平面影像高之解析度之一輸出影像
Figure 02_image015
(例如來自滿足終止條件之繞射成像演算法300之最後反覆之步驟304)，儘管成像系統中存在像差。
然而，在此應認識到，與圖3之相位恢復演算法相關聯之有限支援要求可能不適用於其中沿兩個或三個維度擴展一關注樣本之諸多檢測應用。
在另一實施例中，疊層技術用於將繞射成像技術(諸如(但不限於)圖3中所繪示之演算法)應用於適合於檢測系統之擴展樣本。例如，在一疊層技術中，針對多個樣本位置(例如成像區域)捕獲來自兩個或兩個以上部分之樣本平面影像及繞射平面影像兩者以形成一樣本之一擴展部分(例如大於一成像系統之一視域)，其中樣本之相鄰部分(例如相鄰視域)之影像重疊。就此而言，兩個或兩個以上影像之各者之部分可用於成像演算法且重疊成像區域可補償任何給定成像區域中有限支援之缺乏。美國專利第10,162,161號之M.J. Humphry等人之「Ptychographic Electron Microscopy Using High-Angle Dark-Field Scattering for Sub-nanometer Resolution Imaging」(Nature Communications 3，730 (2012))及J.M. Rodenburg之「Ptychography and Related Diffractive Imaging Methods」(Advances in Imaging and Electron Physics 150，87-184 (2008))中大體上描述疊層成像技術，所有該等專利之全文以引用的方式併入本文中。
圖4係根據本發明之一或多個實施例之適合於疊層成像之一樣本上之一系列成像區域之一示意圖。在一實施例中，在各成像區域402處產生一樣本平面影像及一繞射平面影像。此外，可依任何選定分佈配置成像區域402，其中相鄰成像區域402至少部分重疊。例如圖4中所繪示，成像區域402可分佈成一陣列圖案以覆蓋樣本之一擴展區域。然而，應瞭解，圖4中所繪示之陣列圖案僅供說明且不應被解譯為限制。確切而言，可依任何選定分佈分佈成像區域402以形成具有任何大小或形狀之一擴展區域。
另外，各成像區域402可具有包含(但不限於)圓形(例如圖4中所繪示)、正方形或矩形之任何適合形狀。例如，各成像區域402之大小及形狀可對應於一成像系統(例如疊層檢測系統100)之一有效視域。因此，各成像區域402之大小及形狀可取決於及/或受限於系統之任何組件(其包含(但不限於)一偵測器或一孔隙)。
圖5係繪示根據本發明之一或多個實施例之適合於使擴展樣本成像之一疊層成像技術500的一流程圖。然而，應瞭解，本文中所描述之疊層成像技術500僅供說明且不應被解譯為限制。確切而言，本發明之系統及方法可併入此項技術中已知之任何疊層成像技術，諸如(但不限於)一疊層反覆引擎(PIE)、增加型PIE (ePIE)或其類似者。
在一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟502：估計樣本之兩個或兩個以上選定部分(例如成像區域402)之一目標函數
Figure 02_image041
。例如，樣本之兩個或兩個以上成像區域402可表示為
Figure 02_image043
，其中
Figure 02_image045
係成像區域402之數目。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟504：估計具有一照明束之樣本之兩個或兩個以上成像區域402之一照明函數
Figure 02_image009
。例如，就圓形照明而言，照明函數可表示為：
Figure 02_image047
(4) 其中
Figure 02_image049
對應於一指數且
Figure 02_image051
對應於照明位置(例如成像區域402)之一陣列之第
Figure 02_image049
元素之位置處之照明函數，其中各照明元素具有一R半徑。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟506：基於目標函數及照明函數來形成樣本之兩個或兩個以上成像區域402之一出射波函數。例如，一出射波函數可形成為：
Figure 02_image053
(5) 應注意，
Figure 02_image041
及
Figure 02_image009
兩者包含兩個或兩個以上成像區域
Figure 02_image043
。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟508：將出射波函數傳播至遠場以形成兩個或兩個以上成像區域402之一估計繞射圖案。例如，可使用一傅立葉變換運算(諸如(但不限於)一快速傅立葉變換運算)來將出射波函數傳播至遠場。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟510：用來自與兩個或兩個以上成像區域402相關聯之信號平面影像之相位資訊替換估計繞射圖案之一相位之至少一部分。例如，可用來自各成像區域402之信號平面影像之低頻資訊替換來自估計繞射圖案之低頻資訊。如本文先前所描述，與一成像系統相關聯之像差對相位之高頻部分之影響通常可大於對低頻部分之影響。因此，由來自樣本平面影像之對應相位資訊補充估計繞射圖案之至少低頻部分可促進一高解析度輸出影像
Figure 02_image015
產生。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟512：用來自樣本之兩個或兩個以上成像區域402之繞射平面影像之振幅替換估計繞射圖案之一振幅以形成一更新估計繞射圖案。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟514：反向傳播估計繞射圖案以形成一更新出射波函數
Figure 02_image055
。例如，可藉由使用一傅立葉逆變換運算(諸如(但不限於)一快速傅立葉逆變換運算)反向傳播估計繞射圖案來形成更新出射波函數。
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟516：基於更新出射波函數來更新目標函數。例如，更新目標函數可特徵化為：
Figure 02_image057
(6)
在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟518：反覆步驟506至516，直至兩個連續估計出射波函數之間的差(例如
Figure 02_image059
)低於一選定收斂臨限值。在另一實施例中，疊層成像技術500包含一步驟520：提供更新目標函數作為一輸出。就此而言，基於輸出目標函數之建構樣本平面影像可具有高於一直接產生之樣本平面影像之一解析度。
此外，在此應認識到，相鄰影像(例如樣本平面影像及/或繞射平面影像)之間的重疊度可影響疊層成像技術500之通量之敏感度及/或效率。例如，增加相鄰成像區域之間的重疊可減少收斂所需之反覆數。然而，增加相鄰成像區域之間的重疊會因需要捕獲更多影像來特徵化樣本上之一選定區域而負面影響總通量。因此，可調整連續成像區域之間的重疊度(例如與樣本平面及/或繞射平面影像相關聯)以提供疊層成像技術500之通量與敏感度之間的一選定平衡。
本文中所描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解，此等描繪架構僅供例示，且事實上，可實施達成相同功能之諸多其他架構。就概念而言，用於達成相同功能之組件之任何配置經有效「相關聯」以達成所要功能。因此，本文中經組合以達成一特定功能之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」以達成所要功能，不管架構或中間組件如何。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能。「可耦合」之具體實例包含(但不限於)可實體互動及/或實體互動組件、及/或可無線互動及/或無線互動組件及/或可邏輯互動及/或邏輯互動組件。
據信，可藉由以上描述來理解本發明及其諸多伴隨優點，且應明白，可在不背離本發明或不犧牲其所有材料優點之情況下對組件之形式、建構及配置作出各種改變。所描述之形式僅供說明，且以下申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外，應瞭解，本發明由隨附申請專利範圍界定。
100:疊層檢測系統 102:投影成像子系統 104:控制器 106:處理器 108:記憶體媒體 110:粒子源 112:照明束 114:樣本 116:物鏡 118:照明光學器件 120:投影光學器件 122:樣本輻射 124:偵測器 126:磁稜鏡 128:孔隙 130:樣本平面 132:繞射平面 200:檢測方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 300:繞射成像演算法 302:步驟 304:步驟 306:步驟 308:步驟 310:步驟 312:步驟 314:步驟 316:步驟 402:成像區域 500:疊層成像技術 502:步驟 504:步驟 506:步驟 508:步驟 510:步驟 512:步驟 514:步驟 516:步驟 518:步驟 520:步驟
熟習技術者可藉由參考附圖來較佳理解本發明之諸多優點，其中： 圖1A係根據本發明之一或多個實施例之適合於使用粒子束之反射模式成像之一疊層檢測系統之一方塊圖； 圖1B係根據本發明之一或多個實施例之一投影成像子系統之一概念圖； 圖2係繪示根據本發明之一或多個實施例之一檢測方法中所執行之步驟的一流程圖； 圖3係繪示根據本發明之一或多個實施例之用於自樣本之一共同部分之一繞射平面影像及一樣本平面影像產生一高解析度輸出影像之一反覆繞射成像演算法的一流程圖； 圖4係根據本發明之一或多個實施例之適合於疊層成像之一樣本上之一系列成像區域之一示意圖；及 圖5係繪示根據本發明之一或多個實施例之適合於成像擴展樣本之一疊層成像技術的一流程圖。
100:疊層檢測系統
102:投影成像子系統
104:控制器
106:處理器
108:記憶體媒體
110:粒子源
112:照明束
114:樣本
116:物鏡
118:照明光學器件
120:投影光學器件
122:樣本輻射
124:偵測器
126:磁稜鏡
128:孔隙
130:樣本平面
132:繞射平面

Claims (32)

  1. 一種粒子束檢測系統，其包括：一反射粒子束成像系統，其提供一樣本之一選定部分之一影像及該樣本之該選定部分之一繞射圖案；及一控制器，其通信耦合至該反射粒子束成像系統，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器：自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊；自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像；及使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  2. 如請求項1之粒子束檢測系統，其中該一或多個輸出影像具有比與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像及該兩個或兩個以上繞射平面影像高之解析度。
  3. 如請求項1之粒子束檢測系統，其中該一或多個處理器經組態以藉由以下操作來使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該 樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構：基於一疊層成像技術，使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  4. 如請求項3之粒子束檢測系統，其中該一或多個處理器經組態以藉由以下操作來執行該疊層成像技術：估計該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一目標函數；估計具有一照明束之該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一照明函數；基於該目標函數及該照明函數來形成該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一出射波函數；將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數；反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；基於該更新出射波函數來更新該目標函數；及基於該更新目標函數來提供一輸出影像。
  5. 如請求項4之粒子束檢測系統，其進一步包括： 反覆以下步驟：將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數；反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；及基於該更新出射波函數來更新該目標函數，直至兩個連續估計出射波函數之間的一差低於一選定收斂臨限值，其中該輸出影像係基於該更新目標函數提供低於該選定收斂臨限值之兩個連續估計出射波函數之間的該差。
  6. 如請求項1之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統包括：一反射電子束成像系統。
  7. 如請求項6之粒子束檢測系統，其中與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像包括：低能電子顯微鏡影像。
  8. 如請求項6之粒子束檢測系統，其中該反射電子束成像系統包括：一電子源，其經組態以產生一電子束；一物鏡；一磁稜鏡，其導引該電子束至該物鏡，其中該物鏡使用該電子束來 照射一樣本之選定部分，其中該物鏡自該樣本之該選定部分收集發射電子；一或多個電子偵測器；及一或多個投影透鏡，其中該磁稜鏡導引由該物鏡收集之該等發射電子至該一或多個投影透鏡，其中該一或多個投影透鏡將該兩個或兩個以上樣本平面影像提供於該一或多個電子偵測器之至少一者上且將該兩個或兩個以上繞射平面影像提供於該一或多個電子偵測器之至少一者上。
  9. 如請求項8之粒子束檢測系統，其中該一或多個電子偵測器包括：一單一電子偵測器，其中該一或多個投影透鏡循序提供：該單一電子偵測器上之一選定樣本位置之該兩個或兩個以上樣本平面影像之一者；及至該單一電子偵測器之該樣本之該選定部分之該兩個或兩個以上繞射平面影像之一者。
  10. 如請求項9之粒子束檢測系統，其進一步包括：一或多個平移台，其等選擇性定位該一或多個投影透鏡之至少一者。
  11. 如請求項9之粒子束檢測系統，其中該一或多個投影透鏡之至少一者具有一可選聚焦力。
  12. 如請求項7之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統中之該樣 本上之一電子束之一著陸能可調。
  13. 如請求項1之粒子束檢測系統，其中該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者之間的該重疊可調。
  14. 如請求項1之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統包括：一反射離子束成像系統。
  15. 一種粒子束檢測系統，其包括：一控制器，其通信耦合至一反射粒子束成像系統，該反射粒子束成像系統提供一樣本之一選定部分之一影像及該樣本之該選定部分之一繞射圖案，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器：自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊；自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像；及使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  16. 如請求項15之粒子束檢測系統，其中該一或多個輸出影像具有比與 該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像及該兩個或兩個以上繞射平面影像高之解析度。
  17. 如請求項15之粒子束檢測系統，其中該一或多個處理器經組態以藉由以下操作來使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構：基於一疊層成像技術，使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  18. 如請求項17之粒子束檢測系統，其中該一或多個處理器經組態以藉由以下操作來執行該疊層成像技術：估計該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一目標函數；估計具有一照明束之該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一照明函數；基於該目標函數及該照明函數來形成該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一出射波函數；將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數； 反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；基於該更新出射波函數來更新該目標函數；及基於該更新目標函數來提供一輸出影像。
  19. 如請求項18之粒子束檢測系統，其中基於該更新出射波函數來更新該目標函數包括：反覆以下步驟：將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數；反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；及基於該更新出射波函數來更新該目標函數，直至兩個連續估計出射波函數之間的一差低於一選定收斂臨限值，其中該輸出影像係基於該更新目標函數提供低於該選定收斂臨限值之兩個連續估計出射波函數之間的該差。
  20. 如請求項15之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統包括：一反射電子束成像系統。
  21. 如請求項20之粒子束檢測系統，其中與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像包括： 低能電子顯微鏡影像。
  22. 如請求項20之粒子束檢測系統，其中該反射電子束成像系統包括：一電子源，其經組態以產生一電子束；一物鏡；一磁稜鏡，其導引該電子束至該物鏡，其中該物鏡使用該電子束來照射一樣本之選定部分，其中該物鏡自該樣本之該選定部分收集發射電子；一或多個電子偵測器；及一或多個投影透鏡，其中該磁稜鏡導引由該物鏡收集之該等發射電子至該一或多個投影透鏡，其中該一或多個投影透鏡將該兩個或兩個以上樣本平面影像提供於該一或多個電子偵測器之至少一者上且將該兩個或兩個以上繞射平面影像提供於該一或多個電子偵測器之至少一者上。
  23. 如請求項22之粒子束檢測系統，其中該一或多個電子偵測器包括：一單一電子偵測器，其中該一或多個投影透鏡循序提供：該單一電子偵測器上之一選定樣本位置之該兩個或兩個以上樣本平面影像之一者；及至該單一電子偵測器之該樣本之該選定部分之該兩個或兩個以上繞射平面影像之一者。
  24. 如請求項23之粒子束檢測系統，其進一步包括：一或多個平移台，其等選擇性定位該一或多個投影透鏡之至少一 者。
  25. 如請求項23之粒子束檢測系統，其中該一或多個投影透鏡之至少一者具有一可選聚焦力。
  26. 如請求項21之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統中之該樣本上之一電子束之一著陸能可調。
  27. 如請求項15之粒子束檢測系統，其中該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者之間的該重疊可調。
  28. 如請求項15之粒子束檢測系統，其中該反射粒子束成像系統包括：一反射離子束成像系統。
  29. 一種檢測方法，其包括：自一反射粒子束成像系統接收與樣本之兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上樣本平面影像，其中該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之至少若干者重疊；自該反射粒子束成像系統接收與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之兩個或兩個以上繞射平面影像；及使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  30. 如請求項29之方法，其中使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構包括：基於一疊層成像技術，使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由兩個或兩個以上繞射平面影像建構。
  31. 如請求項30之方法，其中基於一疊層成像技術使用自該兩個或兩個以上樣本平面影像獲得之相位資訊來使該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一或多個輸出影像由該兩個或兩個以上繞射平面影像建構包括：估計該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一目標函數；估計具有一照明束之該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一照明函數；基於該目標函數及該照明函數來形成該樣本之該兩個或兩個以上選定部分之一出射波函數；將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數；反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；基於該更新出射波函數來更新該目標函數；及 基於該更新目標函數來提供一輸出影像。
  32. 如請求項31之方法，其進一步包括：反覆以下步驟：將該出射波函數傳播至遠場以形成一估計繞射圖案；用來自與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上樣本平面影像之相位資訊替換該估計繞射圖案之一相位；用與該樣本之該兩個或兩個以上選定部分相關聯之該兩個或兩個以上繞射平面影像替換該估計繞射圖案之一模數；反向傳播該估計繞射圖案以形成一更新出射波函數；及基於該更新出射波函數來更新該目標函數，直至兩個連續估計出射波函數之間的一差低於一選定收斂臨限值，其中該輸出影像係基於該更新目標函數提供低於該選定收斂臨限值之兩個連續估計出射波函數之間的該差。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3110026B1 (fr) * 2020-05-05 2022-06-10 Commissariat Energie Atomique Source pulsée d’électrons et système d’analyse de surface comprenant une telle source pulsée
CN116385578A (zh) * 2023-03-06 2023-07-04 中国科学院上海光学精密机械研究所 单像素衍射成像方法
EP4575645A1 (en) * 2023-12-20 2025-06-25 ASML Netherlands B.V. Leed and ptychography based surface profile determination

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160266366A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-15 California Institute Of Technology Correcting for aberrations in incoherent imaging systems using fourier ptychographic techniques
US20170031246A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Asml Netherlands B.V. Inspection Apparatus, Inspection Method and Manufacturing Method
US20180048811A1 (en) * 2015-01-29 2018-02-15 The Regents Of The University Of California Patterned-illumination systems adopting a computational illumination

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7348566B2 (en) 2006-02-28 2008-03-25 International Business Machines Corporation Aberration-correcting cathode lens microscopy instrument
EP2690648B1 (en) 2012-07-26 2014-10-15 Fei Company Method of preparing and imaging a lamella in a particle-optical apparatus
GB201215558D0 (en) * 2012-08-31 2012-10-17 Phase Focus Ltd Improvements in phase retrieval
US10162161B2 (en) 2014-05-13 2018-12-25 California Institute Of Technology Ptychography imaging systems and methods with convex relaxation
EP3106862B1 (en) * 2015-06-18 2019-01-16 FEI Company Method of ptychographic imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180048811A1 (en) * 2015-01-29 2018-02-15 The Regents Of The University Of California Patterned-illumination systems adopting a computational illumination
US20160266366A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-15 California Institute Of Technology Correcting for aberrations in incoherent imaging systems using fourier ptychographic techniques
US20170031246A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Asml Netherlands B.V. Inspection Apparatus, Inspection Method and Manufacturing Method

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