TWI813948B - 帶電粒子評估工具及檢測方法 - Google Patents

帶電粒子評估工具及檢測方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI813948B
TWI813948B TW110105899A TW110105899A TWI813948B TW I813948 B TWI813948 B TW I813948B TW 110105899 A TW110105899 A TW 110105899A TW 110105899 A TW110105899 A TW 110105899A TW I813948 B TWI813948 B TW I813948B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
charged particle
corrector
sample
tool
array
Prior art date
Application number
TW110105899A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202139239A (zh
Inventor
瑪寇 傑 加寇 威蘭德
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP20158863.9A external-priority patent/EP3869536A1/en
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Publication of TW202139239A publication Critical patent/TW202139239A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI813948B publication Critical patent/TWI813948B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • H01J37/3177—Multi-beam, e.g. fly's eye, comb probe
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/153—Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1471—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path for centering, aligning or positioning of ray or beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
    • H01J2237/1534—Aberrations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
    • H01J2237/2811—Large objects

Abstract

一種帶電粒子評估工具包含複數個射束柱。每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射的帶電粒子形成為複數個帶電粒子束；及複數個物鏡，其各自經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至一樣本上。該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本之相鄰區上。

Description

帶電粒子評估工具及檢測方法
本文中所提供的實施例大體上係關於帶電粒子評估工具及檢測方法，且具體地係關於使用帶電粒子之多個子射束的帶電粒子評估工具及檢測方法。
在製造半導體積體電路(IC)晶片時，由於例如光學效應及偶然粒子所導致的非所需圖案缺陷在製造製程期間不可避免地出現在基板(亦即，晶圓)或遮罩上，藉此降低了良率。因此，監測非所需圖案缺陷之程度為製造IC晶片的重要製程。更一般而言，基板或另一物件/材料之表面的檢測及/或量測為在其製造期間及/或之後的重要製程。
運用帶電粒子束之圖案檢測工具已用於檢測物件，例如偵測圖案缺陷。此等工具通常使用電子顯微技術，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)。在SEM中，運用最終減速步驟定向以相對較高能量下之電子的初級電子束為目標以便以相對較低的導降能量導降於樣本上。電子束經聚焦作為樣本上之探測光點。探測光點處之材料結構與來自電子束之導降電子之間的相互作用使得自表面發射電子，諸如次級電子、反向散射電子或鄂傑(Auger)電子。可自樣本之材料結構發射所產生的次級電子。藉由在樣本表面上方掃描呈探測光點形式之初級電子束，可跨樣本之表面發射次級 電子。藉由自樣本表面收集此等經發射次級電子，圖案檢測工具可獲得表示樣本之表面之材料結構的特性之影像。
通常需要改良帶電粒子檢測裝置之產出率及其他特性。
本文中提供之實施例揭示一種帶電粒子束檢測裝置。
根據本發明之一第一態樣，提供一種帶電粒子評估工具，其包含：複數個射束柱，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數個帶電粒子束；及複數個物鏡，該等物鏡各自經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至一樣本上；其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上。
根據本發明之一第二態樣，提供一種檢測方法，其包含：使用複數個射束柱以發射帶電粒子束朝向一樣本，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數個帶電粒子束；及複數個物鏡，該複數個物鏡各自經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至該樣本上；其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上。
根據本發明之一第三態樣，提供一種用於一帶電粒子工具之帶電粒子多射束柱陣列，該帶電粒子工具用於投射複數個帶電粒子多射 束朝向一樣本，該帶電粒子多射束柱陣列包含：複數個帶電粒子多射束柱，其經組態以將各別多射束同時投射至樣本的不同區上；及聚焦校正器，該聚焦校正器經組態以將群組聚焦校正施加至多射束之子射束的複數個群組中之每一者，每一群組聚焦校正對於各別群組的子射束之全部為相同的。
根據本發明之一第四態樣，提供一種檢測方法，其包含：使用一多射束柱陣列來投射複數個帶電粒子多射束朝向樣本；及施加群組聚焦校正至多射束的子射束之複數個群組中的每一者，每一群組聚焦校正對於各別群組之子射束的全部為相同的。
10:主腔室
20:裝載鎖定腔室
30:設備前端模組(EFEM)
30a:第一裝載埠
30b:第二裝載埠
40:電子束工具
50:控制器
100:帶電粒子束檢測裝置
110-1:多射束柱
110-2:多射束柱
110-3:多射束柱
110-n:多射束柱
118:物鏡
201:電子源
202:初級電子束
207:樣本固持器
208:樣本
209:機動載物台
211:子射束
212:子射束
213:子射束
221:探測光點
222:探測光點
223:探測光點
230:投影裝置
231:聚光透鏡
233:中間焦點
234:物鏡
235:偏轉器
240:電子偵測器件
300:物鏡
301:中間或第一電極
302:下部或第二電極
303:上部或第三電極
351:電壓源
352:電壓源
353:電壓源
401:多射束物鏡
402:偵測器模組
404:基板
405:捕捉電極
406:射束孔徑
407:邏輯層
408:配線層
409:矽穿孔
601:校正器孔徑陣列
602:校正器孔徑陣列
603:校正器孔徑
605:校正器孔徑
611:上行射束電極
612:下行射束電極
621:電極系統
622:電極系統
630:機械致動器
631:狹長導電條帶
632:狹長導電條帶
633:導電元件
651:上行射束電極
652:下行射束電極
V1:電位
V2:電位
V3:電位
本發明之上述及其他態樣自結合附圖進行的例示性實施例之描述將變得更顯而易見。
圖1為說明例示性帶電粒子束檢測裝置的示意圖。
圖2為說明例示性多射束裝置的示意圖，該多射束裝置為圖1之例示性帶電粒子束檢測裝置的部分。
圖3為根據實施例之例示性多射束裝置的示意圖。
圖4為根據實施例之另一例示性多射束裝置之示意圖。
圖5為導降能量對光點大小的圖形。
圖6為本發明之一實施例的物鏡之放大圖。
圖7為根據實施例之檢測裝置之物鏡的橫截面示意圖。
圖8為圖7之物鏡的仰視圖。
圖9為圖7之物鏡之修改的仰視圖。
圖10為併入於圖7之物鏡中的偵測器之放大橫截面示意圖。
圖11為具有多個相鄰光學柱之檢測工具的示意性側視圖。
圖12為具有呈矩形配置之多個相鄰光學柱的檢測工具之示意性平面圖。
圖13為具有呈六邊形配置之多個相鄰光學柱的檢測工具之示意性平面圖。
圖14為與物鏡陣列整合的校正器孔徑陣列的示意性側視截面圖，該物鏡陣列包含兩個電極。
圖15為與物鏡陣列整合的校正器孔徑陣列的示意性側視截面圖，該物鏡陣列包含三個電極。
圖16為實例校正器孔徑陣列中的電極之示意性俯視圖，該等電極包含在第一方向上對準的相對寬的狹長導電條帶。
圖17為其他實例校正器孔徑陣列中電極的示意性俯視圖，該等電極包含在第二方向上對準的相對寬的狹長導電條帶。
圖18為其他實例校正器孔徑陣列中電極的示意性俯視圖，該等電極包含在第一方向上對準的相對狹窄的狹長導電條帶。
圖19為其他實例校正器孔徑陣列中電極的示意性俯視圖，該等電極包含在第二方向上對準的相對狹窄的狹長導電條帶。
圖20為其他實例校正器孔徑陣列之電極的示意性俯視圖，該等電極包含較低縱橫比的鑲嵌導電元件。
現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於附圖中。以下 描述參考附圖，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或相似元件。在以下例示性實施例描述中闡述的實施並不表示符合本發明之所有實施。實情為，其僅為符合關於隨附申請專利範圍中所敍述的本發明之態樣的裝置及方法之實例。
可藉由顯著增加IC晶片上之電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等)之填集密度來實現電子器件之增強之運算能力，此情形減小器件之實體大小。此情形已藉由提高之解析度來實現，從而使得能夠製作更小的結構。舉例而言，智慧型電話之IC晶片(其為拇指甲大小且在2019年或比2019年稍早可得到)可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之1/1000。因此，半導體IC製造係具有數百個個別步驟之複雜且耗時的製程並不出人意料。甚至一個步驟中之誤差亦有可能顯著影響最終產品之功能。僅一個「致命缺陷」可造成器件故障。製造製程之目標為改良製程之總良率。舉例而言，為獲得針對50步驟製程(其中步驟可指示形成於晶圓上之層的數目)之75%良率，每一個別步驟必須具有大於99.4%之良率。若每一個別步驟具有95%之良率，則總製程良率將低達7%。
儘管高製程良率在IC晶片製造設施中係合乎需要的，但維持高基板(亦即，晶圓)產出量(經定義為每小時處理之基板的數目)亦為必不可少的。高製程良率及高基板產出量可受缺陷存在之影響。若需要操作員干預來查核缺陷，則此情形尤其影響良率及產出量。因此，藉由檢測工具(諸如掃描電子顯微鏡(「SEM」))進行之微米及奈米級缺陷之高產出量偵測及識別對於維持高良率及低成本係至關重要的。
SEM包含掃描器件及偵測器裝置。掃描器件包含照明裝 置，該照明裝置包含電子源及投影裝置。電子源是用於產生初級電子。投影裝置是用於運用初級電子之一或多個聚焦射束來掃描樣本，諸如基板。至少照明裝置或照明系統及投影裝置或投影系統可統稱為電子光學系統或裝置。初級電子與樣本相互作用，且產生二次電子。偵測裝置在掃描樣本時捕捉來自樣本之次級電子，使得SEM可產生樣本之掃描區域的影像。對於高產出率檢測，一些檢測裝置使用初級電子之多個聚焦射束，亦即，多射束。多射束之組成射束可稱為子射束或細射束。多射束可同時掃描樣本之不同部分。因此，多射束檢測裝置可以比單射束檢測裝置高得多的速度檢測樣本。
下文描述已知多射束檢測裝置之實施。
圖式為示意性的。為了清楚起見，因此放大了圖式中之組件的相對尺寸。在以下圖式描述內，相同或類似參考數字係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。雖然描述及圖式係針對電子光學裝置，但應瞭解，實施例不用於將本發明限制為特定帶電粒子。因此，更一般而言，貫穿本發明文獻對電子之參考可被視為對帶電粒子之參考，其中帶電粒子不一定為電子。
現參考圖1，圖1為說明例示性帶電粒子束檢測裝置100的示意圖。圖1之帶電粒子束檢測裝置100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40、設備前端模組(EFEM)30及控制器50。電子束工具40定位於主腔室10內。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b可例如收納基板前開式單元匣(FOUP)。FOUP含有基板(例如，半導體基板或由其他材料製 成的基板)或待測樣本(基板、晶圓及樣本下文被統稱為「樣本」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(圖中未繪示)將樣本輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20用於移除樣本周圍之氣體。此產生局部氣體壓力低於周圍環境中之壓力的真空。可將裝載鎖定腔室20連接至裝載鎖定真空泵系統(圖中未繪示)，該裝載鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體粒子。裝載鎖定真空泵系統之操作使得裝載鎖定腔室能夠達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(圖中未繪示)可將樣本自裝載鎖定腔室20運輸至主腔室10。將主腔室10連接至主腔室真空泵系統(圖中未繪示)。主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體粒子，使得樣本周圍之壓力達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，將樣本輸送至可檢測樣本藉由之電子束工具。電子束工具40可包含多射束電子光學裝置。
控制器50電子地連接至電子束工具40。控制器50可為經組態以控制帶電粒子束檢測裝置100之處理器(諸如電腦)。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能的處理電路系統。雖然控制器50圖1中展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30的結構外部，但應理解，控制器50可為結構的部分。控制器50可位於帶電粒子束檢測裝置之組成元件中之一者中或其可分佈於組成元件中之至少兩者上方。雖然本發明提供收容電子束檢測工具之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上而言不限於收容電子束檢測工具之腔室。確切而言，應理解，亦可將前述原理應用於裝置之在第二壓力下操作的其他工具及其他配置。
現參看圖2，其為說明包括多射束檢測工具之例示性電子 束工具40的示意圖，該多射束檢測工具為圖1之例示性帶電粒子束檢測裝置100的部分。多射束電子束工具40(在本文中亦稱為裝置40)包含電子源201、投影裝置230、機動載物台209及樣本固持器207。電子源201及投影裝置230可一起稱為電子光學裝置。樣本固持器207由機動載物台209支撐，以便固持用於檢測之樣本208(例如，基板或遮罩)。多射束電子束工具40進一步包含電子偵測器件240。
電子源201可包含陰極(圖中未繪示)及提取器或陽極(圖中未繪示)。在操作期間，電子源201經組態以自陰極發射電子作為初級電子。藉由提取器及/或陽極提取或加速初級電子以形成初級電子束202。
投影裝置230經組態以將初級電子束202轉換成複數個子射束211、212及213且將每一子射束引導至樣本208上。儘管為簡單起見說明三個子射束，但可能存在數十、數百或數千個子射束。子射束可稱為細射束。
控制器50可連接至圖1之帶電粒子束檢測裝置100的各個部分，諸如電子源201、電子偵測器件240、投影裝置230及機動載物台209。控制器50可執行各種影像及信號處理功能。控制器50亦可產生各種控制信號以控管帶電粒子束檢測裝置(包括帶電粒子多射束裝置)之操作。
投影裝置230可經組態以將子射束211、212及213聚焦至用於檢測之樣本208上且可在樣本208之表面上形成三個探測光點221、222及223。投影裝置230可經組態以使初級子射束211、212及213偏轉以使探測光點221、222及223跨樣本208之表面之區段中的個別掃描區域進行掃描。回應於初級子射束211、212及213入射於樣本208上之探測光點221、222及223上，由樣本208產生電子，該等電子包括次級電子及反向散射電 子。次級電子通常具有
Figure 110105899-A0305-02-0011-1
50eV的電子能。反向散射電子通常具有50eV與初級子射束211、212及213之導降能量之間的電子能。
電子偵測器件240經組態以偵測次級電子及/或反向散射電子且產生對應信號，將該等對應信號發送至控制器50或信號處理系統(圖中未繪示)例如以建構樣本208之對應掃描區域的影像。電子偵測器件可併入於投影裝置中或可與該投影裝置分離，其中次級光學柱經提供以引導次級電子及/或反向散射電子至電子偵測器件。
控制器50可包含影像處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(圖中未繪示)及儲存器件(圖中未繪示)。舉例而言，控制器可包含處理器、電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動運算器件及類似者，或其組合。影像獲取器可包含控制器之至少一部分處理功能。因此，影像獲取器可包含至少一或多個處理器。影像獲取器可通信耦接至准許信號通信之裝置40的電子偵測器件240，諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍芽、網際網路、無線網路、無線電以及其他或其組合。影像獲取器可自電子偵測器件240接收信號，可處理信號中所包含之資料且可根據該資料建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本208之影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓線、疊加指示符於所獲取影像上，及類似者。影像獲取器可經組態以對所獲取影像之亮度及對比度等執行調整。儲存器可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、快閃驅動機、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體及類似者。儲存器可與影像獲取器耦接，且可用於保存作為原始影像之經掃描原始影像資料以及後處理影像。
影像獲取器可基於接收自電子偵測器件240之成像信號獲 取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區域之單個影像。單一影像可儲存於儲存器中。單一影像可為可劃分成複數個區之原始影像。區中之每一者可包含含有樣本208之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含在時間週期內經取樣多次的樣本208之單個成像區域的多個影像。可將多個影像儲存於儲存器中。控制器50可經組態以運用樣本208之相同方位之多個影像來執行影像處理步驟。
控制器50可包括量測電路(例如，類比/數位轉換器)以獲得偵測到之次級電子的分佈。在偵測時間窗期間收集到的電子分佈資料可與入射於樣本表面上之初級子射束211、212及213中之每一者的對應掃描路徑資料組合使用以重建構待檢測樣本結構的影像。經重建構影像可用以顯露樣本208之內部或外部結構的各種特徵。經重建構影像可由此用於顯露可存在於樣本中之任何缺陷。
控制器50可控制機動載物台209以在樣本208之檢測期間移動樣本208。控制器50可使得機動載物台209能夠至少在樣本檢測期間例如以恆定速度在某一方向上(較佳地連續地)移動樣本208。控制器50可控制機動載物台209之移動，使得其視各種參數而定來改變樣本208之移動速度。舉例而言，控制器可視掃描製程之檢測步驟的特性而定來控制載物台速度(包括其方向)。
圖3為根據本發明之實施例的檢測工具之示意圖。電子源201引導電極朝向形成投影系統230之部分的聚光透鏡231之陣列。電子源所要地為具有亮度與總發射電流之間的良好折衷的高亮度熱場發射器。可能存在數十、數百或數千個聚光透鏡231。聚光透鏡所要地為單透鏡，且 可如EP1602121A1中所描述而建構，該文獻特此特定參看用以將電子束分裂成複數個多射束之透鏡陣列的揭示內容以引用之方式併入，其中陣列針對每一細射束提供一透鏡。透鏡陣列可採取至少兩個板的形式。至少兩個板充當電極。在至少兩個板中之每一者中界定孔徑，該孔徑彼此對準且對應於細射束的方位。每一板在操作期間維持於不同電位處以達成所要透鏡效應。透鏡陣列可包含可為至少兩個板中之一者的射束限制孔徑陣列。
在一配置中，聚光透鏡陣列可由三板陣列形成，該三板陣列中，透鏡之入口及出口具有相同射束能量，該配置可被稱作單透鏡。此情形為有益的，此是因為離軸色像差受到限制，因為色散僅發生於單透鏡內。當此透鏡之厚度為大約數mm時，此等像差為可忽略的。
陣列中之每一聚光透鏡將電子引導至各別子射束211、212、213中，該各別子射束聚焦於各別中間焦點233處。子射束關於彼此發散。中間焦點233的下行射束為複數個物鏡234，該等物鏡中之每一者將各別子射束211、212、213引導至樣本208上。物鏡234可為單透鏡。藉由聚光透鏡及對應下行射束物鏡在射束中產生的至少色像差可相互消除。
藉由控制電子在樣本上的導降能量，有可能控制聚焦參數且引入其他校正。導降能量可經選擇以增大次級電子的發射及偵測。經設置以控制物鏡234之控制器可經組態以將導降能量控制為預定範圍內之任何所要值或複數個預定值中之所要值。在實施例中，導降能量可經控制為在1000eV至4000eV或甚至5000eV範圍內之所要值。
電子偵測器件240經設置於物鏡234與樣本208之間以偵測自樣本208發射之次級及/或反向散射電子。下文描述電子偵測系統之例示性構造。
在圖3之系統中，細射束211、212、213沿著自聚光透鏡231至樣本208的筆直路徑傳播。細射束路徑使聚光透鏡231的射束向下發散。變化構造展示於圖4中，該變形構造與圖3之系統相同，除了偏轉器235設置於中間焦點233處外。偏轉器235定位於細射束路徑中，該等細射束路徑在對應中間焦點233或焦點(focus point)(亦即，焦點(points of focus))的位置處或至少包圍該位置。偏轉器定位於關聯細射束之中間影像平面處，亦即其焦點(focus)或焦點(focus point)處的細射束路徑中。偏轉器235經組態以對各別細射束211、212、213進行操作。偏轉器235經組態以使各別細射束211、212、213彎曲達一量，以有效確保主射線(其亦可被稱作射束軸線)大體垂直入射於樣本208上(亦即，對於樣本之標稱表面以大體上90°)。偏轉器235亦可稱為準直儀或準直儀偏轉器。偏轉器235實際上使細射束之路徑準直，使得在偏轉器之前，細射束路徑關於彼此為發散的。細射束路徑之偏轉器的下行射束相對於彼此為大體上平行的，亦即大體上經準直。因此，每一細射束路徑可為聚光透鏡231之陣列與準直儀，例如偏轉器235之陣列之間的直線。每一細射束路徑可為偏轉器235之陣列與物鏡陣列234且視需要樣本208之間的直線。合適準直儀係在2020年2月7日申請之歐洲申請案第20156253.5中揭示的偏轉器，該歐洲專利申請案據此關於多射束陣列之偏轉器的應用特此以引用之方式併入。
電子之導降能量在圖4之系統中可更易於控制，此是因為細射束路徑中產生的任何離軸像差在聚光透鏡231中或至少主要在該等聚光透鏡中產生。展示於圖4中之系統的物鏡234不必為單透鏡。此是因為，若射束經準直，則離軸像差將不會在物鏡中產生。離軸像差相較於物鏡234在聚光透鏡中可更好地控制。藉由使聚光透鏡231大體上更薄，聚 光透鏡對離軸像差，具體而言色度離軸像差的貢獻可經最小化。聚光透鏡231之厚度可發生變化以調諧色度離軸貢獻，從而使各別細射束路徑中色度像差的其他貢獻平衡。因此，物鏡234可具有兩個或兩個以上電極。進入物鏡的射束能量可不同於其離開物鏡的能量。
圖6為物鏡陣列之一個物鏡300的放大示意圖，該物鏡係呈三電極配置，諸如單透鏡。物鏡300可經組態以使電子束縮小達大於10，所要地在50至100或以上之範圍內的因數。物鏡包含中間或第一電極301、下部或第二電極302及上部或第三電極303。電壓源351、352、353經組態以分別施加電位V1、V2、V3至第一、第二及第三電極。其他電壓源連接至樣本以施加可為接地的第四電位。電位可相對於樣本208界定。所要地，在一實施例中，第三電極被省略。此配置為兩電極物鏡，該等物鏡可用於關於圖4所展示並描述的配置中。第一、第二及第三電極各自具備孔徑，各別子射束傳播通過該孔徑。第二電位可類似於樣本的電位，例如約50V以上的正電位。替代地，第二電位可係在約+500V至約+1,500V的範圍內。
第一及/或第二電位可按孔徑發生變化以實現聚焦校正。
為了向物鏡300提供減速功能，使得導降能量可予以判定，所要的是改變最低電極及樣本的電位。為了使電子減速，相較於中心電極，使得較低(第二)電極具有更負電位。當選擇最低導降能量時，最高靜電場強度產生。第二電極與中間電極之間的距離、第二電極與中間電極之間的最低導降能量及最大電位差經選擇，使得所得場強度為可接受的。對於較高導降能量，靜電場變得更低(在相同長度上較低的減速)。
因為電子源與射束限制孔徑之間的電子光學組態(僅在聚光 透鏡上方)保持相同，所以射束電流在導降能量改變情況下保持不改變。改變導降能量可影響解析度以改良解析度或減小解析度。圖5為展示兩個狀況下導降能量對光點大小的圖形。具有實心圓的虛線指示，改變僅導降能量的效應，亦即，聚光透鏡電壓保持相同。具有空心圓的實線指示導降能量經改變且聚光透鏡電壓(放大率對開度角最佳化)經重新最佳化情況下的效應。
若聚光透鏡電壓經改變，則準直儀針對所有導降能量將並非處於精準中間影像平面。因此，所要的是校正藉由準直儀誘發的像散。
在實施例中，先前實施例中所提及的物鏡為陣列物鏡。陣列中之每一元件為操作多射束中之不同射束或射束群組之微透鏡。靜電陣列物鏡具有至少兩個板，該兩個板各自具有複數個孔或孔徑。每一孔在板中之位置對應於對應孔在另一板中之位置。對應孔在使用時於多射束中之相同射束或射束組上操作。用於陣列中之每一元件的透鏡類型之適合實例為雙電極減速透鏡。可提供額外電極。物鏡之底部電極為整合至多射束操控器陣列中之CMOS晶片偵測器。偵測器陣列至物鏡中的整合替換次級柱。偵測器陣列，例如CMOS晶片較佳地經定向以面向樣本(因為晶圓與電子光學系統之底部之間的較小距離(例如，100μm))。在實施例中，用以捕捉次級電子信號的電極形成於CMOS器件的頂部金屬層中。電極可形成於其他層中。可藉由矽穿孔將CMOS之功率及控制信號連接至CMOS。為了穩健性，較佳地，底部電極由兩個元件組成：CMOS晶片及具有孔之被動Si板。板遮蔽CMOS以免受高電子場影響。
為了使偵測效率最大化，需要使電極表面儘可能大，使得陣列物鏡之基本上所有區域(除孔徑之外)被電極佔據且每一電極具有基本 上等於陣列間距之直徑。在實施例中，電極之外部形狀為圓形，但可使此形狀為正方形以使偵測區域最大化。亦可使基板穿孔之直徑最小化。電子束之典型大小為大約5至15微米。
在實施例中，單個電極包圍每一孔徑。在另一實施例中，複數個電極元件經設置於每一孔徑周圍。藉由包圍一個孔徑之電極元件捕捉的電子可經組合成單個信號或用於產生非依賴性信號。電極元件可經徑向劃分(亦即，以形成複數個同心環)、經成角度地劃分(亦即，以形成複數個區段狀塊)、經徑向地及成角度地劃分或以任何其他適宜方式經劃分。
然而，更大電極表面導致更大寄生電容，因此導致較低頻寬。因此，可能需要限制電極之外徑。尤其在較大電極僅產生略微較大之偵測效率，但明顯更大的電容之情況下。環形(環狀)電極可提供收集效率與寄生電容之間的良好折衷。
電極之更大外徑亦可導致較大串擾(對相鄰孔之信號的靈敏度)。此亦可為使電極外徑較小之原因。尤其在較大電極僅產生略微較大偵測效率，但明顯更大的串擾之情況下。
藉由電極收集之反向散射及/或次級電子電流藉由跨阻放大器放大。
例示性實施例展示於圖7中，圖7以示意性橫截面形式說明多射束物鏡401。在物鏡401之輸出側(面向樣本403之側)上設置了偵測器模組402。圖8為偵測器模組402之仰視圖，該偵測器模組包含其上設置複數個捕捉電極405之基板404，該複數個捕捉電極各自包圍射束孔徑406。射束孔徑406可藉由蝕刻穿過基板404來形成。在圖8中所展示之配置中， 射束孔徑406以矩形陣列形式展示。射束孔徑406亦可以不同方式配置，例如以如圖9中所描繪之六邊形封閉封裝陣列形式配置。
圖10以橫截面形式以較大比例描繪偵測器模組402的一部分。捕捉電極405形成偵測器模組402之最底部(亦即，最接近樣本的)表面。在捕捉電極405與矽基板404之主體之間設置邏輯層407。邏輯層407可包括放大器(例如，跨阻放大器)、類比/數位轉換器及讀出邏輯。在實施例中，每一捕捉電極405存在一個放大器及一個類比/數位轉換器。可使用CMOS製程製造邏輯層407及捕捉電極405，其中捕捉電極405形成最終金屬化層。
配線層408經設置於基板404之背側上且藉由矽穿孔409連接至邏輯層407。矽穿孔409的數目無需與射束孔徑406的數目相同。特定而言，若電極信號在邏輯層407中經數位化，則可僅需要少數矽穿孔來提供資料匯流排。配線層408可包括控制線、資料線及電力線。應注意，不管射束孔徑406，存在用於所有必要連接之充分空間。亦可使用雙極或其他製造技術來製造偵測模組402。印刷電路板及/或其他半導體晶片可經設置於偵測器模組402之背側上。
上述整合式偵測器陣列特定言之在與具有可調諧導降能量的工具一起使用時為有利的，此是由於次級電子捕捉可針對導降能量範圍來最佳化。
所要的是增大樣本可經評估或檢測所用的速率(每單位時間的區域)。在使用帶電粒子束的工具中，因為對源亮度及總發射電流的限制，通常並非有可能藉由增大射束強度來增大操作的速度。增大射束電流歸因於帶電粒子的互斥力增大隨機效應。
如圖11至圖13中所展示，提議提供一種工具，該工具包含彼此相鄰的複數個多射束柱110-1至110-n以便將帶電粒子束投射至同一基板上。每一多射束柱110包含如上文所述的投影裝置230。術語「多射束柱」本文中用以指明射束柱，該射束柱將複數個電子束同時引導至樣本上。樣本之增大的面積可藉此一次性評估。為了使柱之間的間距最小化，需要的是聚光透鏡及/或物鏡形成為MEMS或CMOS器件。若準直儀存在，則需要的是準直儀亦形成為MEMS或CMOS器件。準直儀可為偏轉器，且可被稱作準直儀偏轉器。多射束柱110-1至110-n可配置成如圖12中所展示的矩形陣列或如圖13中所展示的六邊形陣列。
如上所提及，多射束柱110之每一子射束可越過置放樣本所在的物件平面之各別單獨掃描區域予以掃描，該平面可被稱作子射束可定址區域。多射束柱110之所有子射束的子射束可定址區域可被統稱為柱可定址區域。柱可定址區域並非連續的，此是因為子射束之掃描範圍小於物鏡的間距。樣本之連續區可藉由貫穿物件平面機械地掃描樣本來掃描。樣本之機械掃描可為曲折或步進掃描類型移動。
涵蓋柱可定址區域的連續區域本文中被稱作區。區可為圓形或多邊形。區為最小的，使得該區涵蓋柱可定址區域。藉由相鄰多射束柱110可定址的區在置放於物件平面中時在樣本上為相鄰的。相鄰區不必對接。多射束柱110可經配置以覆蓋樣本的至少一部分至全部。區可經隔開，使得完整部分可藉由多射束柱110投射至上面。載物台可相對於多射束柱110移動，使得與柱相關聯的區在較佳無重疊情況下覆蓋樣本的完整部分。多射束柱110之佔據面積(亦即，多射束柱110至物件平面上的投影)很可能大於多射束柱110投影子射束所在的區。
在一實施例中，提供聚焦校正器，該等聚焦校正器用以校正個別射束或射束群組在樣本上的焦點，以便慮及樣本中的任何不平坦。聚焦校正器可為靜電的及/或機械的。聚焦校正可包括Z、Rx及Ry方向上的校正中之任一者或全部。機械聚焦校正器可包括致動器，該等致動器經組態以使整個柱或僅其部分，例如物鏡陣列傾斜及/或移位。聚焦校正器在下文進一步描述。
在一實施例中，物鏡具有像散校正器。像散校正器可與聚焦校正器組合。
在一些實施例中，帶電粒子評估工具進一步包含減少子射束中之一或多個像差的一或多個像差校正器。在實施例中，至少像差校正器之子集中之每一像差校正器經定位於中間焦點中的各別一者中或直接相鄰於中間焦點中的各別一者(例如，在中間影像平面233、235或焦點中或相鄰於中間影像平面或焦點)。子射束在諸如中間平面之焦平面中或附近具有最小截面積。與其他地方(亦即，中間平面之上行射束或下行射束)中可用之空間相比(或與將在不具有中間影像平面之替代配置中可用的空間相比)，此針對像差校正器提供更多的空間。
在實施例中，定位於中間焦點(或中間影像平面)中或直接相鄰於中間焦點(或中間影像平面)定位之像差校正器包含偏轉器以校正出現在不同射束的不同位置處之源201。校正器可用於校正由源引起之宏觀像差，該等宏觀像差阻止每一子射束與對應物鏡之間的良好對準。
像差校正器可校正阻止正確柱對準之像差。此類像差亦可致使子射束與校正器之間的未對準。因此，另外或替代地，可能需要將像差校正器定位於聚光透鏡231處或附近(例如，其中每一此像差校正器與聚 光透鏡231中之一或多者整合或直接相鄰於聚光透鏡中之一或多者)。此為合乎需要的，此係因為在聚光透鏡231處或附近，像差將尚未導致對應子射束之移位，此係因為聚光透鏡231豎直地接近射束孔徑或與射束孔徑一致。然而，將校正器定位於聚光透鏡231處或附近之挑戰為子射束相對於進一步下游之方位而在此方位處各自具有相對較大的截面積及相對較小的間距。
在一些實施例中，至少像差校正器之子集中之每一像差校正器與物鏡234中之一或多者整合或直接相鄰於物鏡234中之一或多者。在實施例中，此等像差校正器減少以下各者中之一或多者：像場曲率；聚焦誤差；及像散。另外或替代地，一或多個掃描偏轉器(圖中未繪示)可與物鏡234中之一或多者整合或直接相鄰於物鏡234中之一或多者，從而在樣本208上方掃描子射束211、212、213。在實施例中，掃描偏轉器可如EP2425444A1中所描述而使用(特此以全文引用且特定參看孔徑陣列作為掃描偏轉器之使用的揭示內容之方式併入)。
像差校正器可為如EP2702595A1中所揭示之基於CMOS之個別可程式化偏轉器或如EP2715768A2中所揭示之多極偏轉器陣列，兩個文獻中的細射束操控器之描述特此以引用之方式併入。
在諸如展示於圖3中的實施例中，像差校正器，例如與物鏡234相關聯的像差校正器126包含減小場曲率的場曲率校正器。減小場曲率減小藉由場曲率引起之誤差，諸如像散及聚焦誤差。在缺少校正的情況下，歸因於物鏡234上之所得傾斜入射角，在子射束211、212、213沿著聚光透鏡231與物鏡234之間的直線路徑傳播的實施例中，顯著的場曲率像差效應被預期為在物鏡234處發生。場曲率效應可藉由在子射束 211、212、213到達物鏡234之前使子射束211、212、213準直來減小或移除。然而，物鏡234上游之準直儀的提供將添加複雜性，如在圖4中所展示的實施例中所相關。場曲率校正器使得有可能避免準直儀且藉此減小複雜度。如上文所提及，物鏡234上游之準直儀的不存在可藉由允許物鏡以較大間距設置而另外允許射束電流被增大。
在實施例中，場曲率校正器與物鏡234中之一或多者整合，或與物鏡中的一或多者直接相鄰。在實施例中，場曲率校正器包含被動式校正器。被動式校正器可例如藉由使物鏡118之孔徑的直徑及/或橢圓率發生變化來實施。被動式校正器可例如如EP2575143A1中所描述來實施，該EP2575143A1特此特定參看孔徑圖案的所揭示使用以校正像散而以引用之方式併入。被動式校正器的被動本質為所要的，此是因為其意謂不需要控制電壓。在被動式校正器藉由使物鏡118之孔徑的直徑及/或橢圓率發生變化來實施的實施例中，被動式校正器提供並不需要任何額外元件，諸如額外透鏡元件的其他所要特徵。被動式校正器情況下的挑戰為，該等校正器為固定的，使得所要求校正需要提前經仔細地計算。另外或替代地，在實施例中，場曲率校正器包含主動式校正器。主動式校正器可控制地校正帶電粒子以提供校正。藉由每一主動校正施加的校正可藉由控制主動式校正器之一或多個電極中每一者的電位來控制。在實施例中，被動式校正器施加粗略校正，且主動式校正器施加更精細及/或可調諧校正。
在一些實施例中，如圖14至圖20中所例示，帶電粒子多射束柱陣列包含聚焦校正器。聚集校正器可經組態以施加聚焦校正至每一個別子射束。在其他實施例中，聚焦校正器將群組聚焦校正施加至多射束中之子射束的複數個群組中的每一者。聚焦校正可包括Z、Rx及Ry方向上的 校正中之任一者或全部。每一群組聚焦校正對於各別群組之子射束的全部為相同的。如上文所提及，施加群組中之校正可減小佈線要求。在一些實施例中，聚焦校正施加不同校正至來自不同多射束的子射束。因此，施加至來自一個多射束柱110之多射束的聚焦校正對於施加至來自同一陣列中之不同多射束柱110之多射束的聚焦校正為不同的。聚焦校正器因此能夠校正不同多射束柱110之間的製造或安裝差及/或不同多射束柱110之間的樣本208之表面之高度的差。替代地或另外，聚集校正器可施加不同校正至相同多射束內的不同子射束。因此，聚焦校正器可能能夠提供更精細粒度位準的聚焦校正，藉此校正例如多射束柱110內的製造變化及/或樣本208之表面之高度上的相對小範圍變化。
在一些實施例中，聚集校正器包含機械致動器630。機械致動器630至少部分地藉由聚集調整元件之機械致動而施加群組聚焦校正中一或多者中的每一者。聚集調整元件之機械致動可施加整個多射束柱110或僅其部分，例如物鏡陣列118之傾斜及/或移位。舉例而言，聚焦調整元件可包含物鏡陣列118之一或多個電極，且機械致動器630可藉由移動物鏡陣列118之一或多個(例如，全部)電極(例如，朝向或遠離樣本208的表面)來調整焦點。
在一些實施例中，聚焦校正器至少部分地藉由改變施加至一或多個電極中之每一者的電位而施加群組聚焦校正中之一或多者中的每一者。在一些實施例中，如圖14至圖20中所例示，聚焦校正器包含至少一個校正器孔徑陣列601、602。校正器孔徑陣列601界定校正器孔徑603之複數個群組(各群組含有複數個校正器孔徑603)。校正器孔徑陣列601可與物鏡陣列118整合，及/或直接相鄰於該物鏡陣列。舉例而言，校正器孔 徑陣列601可形成於物鏡陣列118的電極(例如，界定孔徑的本體)上。
在展示於圖14中之實例中，校正器孔徑陣列601形成於兩電極物鏡陣列118的上行射束電極611上。在圖14中所展示之實例中，其他校正器孔徑陣列602形成於物鏡陣列118之下行射束電極612上。其他校正器孔徑陣列602可界定校正器孔徑605的其他複數個群組。
在展示於圖15中之實例中，校正器孔徑陣列601形成於三電極物鏡陣列118之中心電極的上行射束表面上(或形成該上行射束表面)。在展示於圖15中的實例中，界定校正器孔徑605之其他複數個群組的其他校正器孔徑陣列602形成於中心電極之下行射束表面上(或形成該下行射束表面)。校正器孔徑陣列601與校正器孔徑陣列602之間的電位差可足夠小，以避免該兩個校正器孔徑陣列601、602之間的區中之任何顯著透鏡效應。三電極物鏡陣列118可經組態以作為單透鏡陣列操作。
至少一個校正器孔徑陣列601、602可形成於物鏡陣列中任何電極之任何表面上(或可形成該任何表面)。需要在相較於物鏡陣列中之其他電極具有更強透鏡效應的電極上提供至少一個校正器孔徑陣列601、602。此情形允許至少一個校正器孔徑陣列601、602對於給定所施加電位差具有最強效應。在圖15之配置中，中心電極相較於上行射束電極651及下行射束電極652具有更強透鏡效應，使得兩個校正器孔徑陣列601、602與中心電極相關聯。
每一校正器孔徑陣列601、602包含各別電極系統621、622。每一電極系統621、622包含複數個電極。每一電極施加共同電位至校正器孔徑群組中之不同群組中的所有孔徑之孔徑周邊表面。每一電極系統621、622中之每一電極與電極系統621、622中之每另一電極電隔離。 每一電極同時電連接至校正器孔徑603、605之數個群組中之一個不同群組中的所有孔徑之孔徑周邊表面。每一校正器孔徑603、605沿著子射束路徑與物鏡陣列118中之各別物鏡對準。在圖14及圖15之實例中，物鏡陣列118中之每一物鏡藉由電極中之孔徑界定，該等電極沿著各別子射束路徑彼此對準。每一校正器孔徑603、605可因此與上行射束及下行射束電極中的孔徑對準，該等電極沿著各別子射束路徑彼此對準。
在實施例中，在校正器孔徑603、605之群組中之一或多個群組中的每一者中，校正器孔徑603、605對準的物鏡皆在同一多射束柱110中。替代地或另外，在一些實施例中，校正器孔徑603、605之群組中之一或多個群組中的每一者中，校正器孔徑603、605對準的物鏡之至少一子集是在多射束柱110中。校正器孔徑陣列603(及/或所提供的任何其他孔徑陣列605)可使用其各別複數個電極來校正聚焦誤差。校正藉由使用電極以控制子射束通過的區中之電場來施加。
在每一校正器孔徑陣列601、602內，獨立於施加至校正器孔徑陣列601、602中其他孔徑的電位，每一電極能夠同時施加電位至複數個校正器孔徑603、605。相較於每一電極連接至僅一個校正器孔徑情況下的狀況，因此將需要較少電極。具有較少電極促進電極的佈線，藉此促進製造且視需要啟用電極中校正器孔徑的更緻密圖案。相較於所有校正器孔徑電連接在一起的情況，諸如當校正器孔徑形成於一體式金屬板中時，獨立地控制施加至校正器孔徑603、605之群組的電位提供較大控制位準。因此，提供易於製造與子射束操縱之可控性的改良之平衡。
在一些實施例中，電極系統621、622各自提供為支撐結構上的導電層或結構。電極系統621、622可使用絕緣層上矽製程形成。電 極系統621、622可經提供為氧化矽之絕緣層上的導電層或結構。電極系統621、622可包含金屬化層及/或諸如矽或摻矽的導電半導體。電極系統621、622可包含金屬，諸如鉬或鋁。
在一些實施例中，如圖16至圖19中所例示，電極系統621、622中之一或多者中之每一者中的每一電極包含狹長導電條帶631、632。每一電極系統中的各別狹長導電條帶631、632可實施為例如一系列平行板。每一各別電極系統621、622之導電條帶631、632較佳彼此平行及/或為基本線性的。將電極配置於各別電極系統621、622中之導電條帶631、632中使得佈線更容易，此是因為至導電條帶631、632的電連接可製造於導電條帶631、632的末端處。在一些配置中，導電條帶631、632經配置以延伸至各別電極系統621、622的周邊邊緣處，如圖16至圖19中示意性地展示。使導電條帶631、632延伸至周邊邊緣，意謂至導電條帶631、632之電連接可製造於周邊邊緣處。展示於圖中之電極系統621、622的周邊邊緣是示意性的。周邊表面之形狀及相對大小在實際配置中可為不同的。周邊表面可經設定尺寸，例如以相較於圖中所展示含有更多校正器孔徑603、605。
在一些實施例中，校正器孔徑603、605配置成一規則陣列。規則陣列具有重複單元胞元。舉例而言，規則陣列可包含正方形陣列、矩形陣列或六邊形陣列。校正器孔徑603、605可替代地配置成包含複數個孔徑603、605的不規則配置，該不規則配置可被稱為不規則陣列。在具有規則陣列之配置中，可使得導電條帶631、632彼此平行且垂直於陣列的主軸。在展示於圖14至圖20中的實例中，校正器孔徑603、605配置成正方形陣列。規則陣列可具有在頁面之平面中為水平的一個主 軸及在頁面之平面中為垂直的另一主軸。圖16及圖18中之導電條帶631、632因此彼此平行且垂直於水平主軸。圖17及圖19中之導電條帶631、632彼此平行且垂直於垂直主軸。
導電條帶631、632可各自具有短軸及長軸。在圖16及圖18之實例中，每一短軸為水平的，且每一長軸為垂直的。在圖17及圖19的實例中，每一短軸為垂直的，且每一長軸為水平的。平行於短軸之導電條帶631、632的間距可大於陣列的平行於短軸之間距。每一垂直導電條帶可因此包含多行孔徑603、605，及/或每一水平條帶可因此包含多列孔徑603、605。此方法提供可控性與製造容易性之間的良好平衡。替代地，導電條帶631、632之平行於短軸的間距可等於陣列的平行於短軸之間距，此情形提供對電場的更精細空間控制。
在實施例中，提供複數個校正器孔徑陣列601、602。校正器孔徑陣列601、602可沿著子射束路徑彼此對準。在實施例中，校正器孔徑陣列601中之一者之電極系統621中的導電條帶631與校正器孔徑陣列602中之不同者之電極系統621中的導電條帶632不平行，例如垂直於該等導電條帶632。此配置可為特別較佳的，例如在導電條帶631、632在電極系統621、622中之每一者中彼此平行之處。舉例而言，校正器孔徑陣列601中之一者的電極系統621可包含如圖16或圖18中所展示的導電條帶631，且校正器孔徑陣列602中之不同者的電極系統622可包含如圖17或圖19中所展示的導電條帶632，或反之亦然。以此方式使不同電極系統621、622中的導電條帶631、632交叉提供各別校正器孔徑陣列中對應孔徑603、605之間的電位差之廣泛範圍之可能組合，而不使得至各別導電條帶631、632之電連接的佈線更困難。
在其他配置中，如圖20中所例示，電極系統621、622的複數個電極包含彼此鑲嵌的複數個導電元件633。在所示實例中，導電元件633為正方形。可使用其他鑲嵌形狀，諸如矩形、長菱形、平行四邊形及六邊形及/或鑲嵌的形狀之重複群組。此方法相較於使用如上文參看圖16至圖19論述之導電條帶的配置可提供用於操控帶電粒子的更大自由度，但電信號至個別電極的佈線可為更複雜的。
在一實施例中，射束柱配置成矩形陣列。
在一實施例中，射束柱配置成六邊形陣列。
在一實施例中，射束柱之數目係在9至200的範圍內。
在一實施例中，每一射束柱中之聚光透鏡的數目係在自1,000至100,000，所要地自5,000至25,000的範圍內。
在一實施例中，每一射束柱之聚光透鏡配置成各別陣列，該各別陣列具有在50至500μm之範圍內，理想地在70至150μm之範圍內的間距。
在一實施例中，聚光透鏡及/或物鏡形成為MEMS或CMOS器件。
在一實施例中，提供經組態以減小子射束中之一或多個像差的一或多個像差校正器。
在一實施例中，像差校正器之至少一子集中的每一者定位於中間焦點中的各別一者中，或直接相鄰於該各別一者。
在一實施例中，提供用於在樣本上方掃描子射束的一或多個掃描偏轉器。
在一實施例中，一或多個掃描偏轉器與物鏡中之一或多者 整合，或直接相鄰於物鏡中的一或多者。
在一實施例中，評估工具包含一或多個準直儀。一或多個準直儀係一或多個準直儀偏轉器。
在一實施例中，一或多個準直儀偏轉器經組態以使各別細射束偏轉一量，以有效地確保子射束之主射線大體上垂直入射於樣本上。
在一實施例中，提供整合於物鏡中的偵測器。
根據本發明之實施例的評估工具可為進行樣本之定性評估(例如，通過/失敗)之工具、進行樣本之定量量測(例如，特徵之大小)或產生樣本之映射影像的工具。評估工具之實例為檢測工具及度量衡工具。
術語「相鄰」可包括含義「抵靠」。
本文中所描述之實施例可採用沿著射束或射束路徑配置成陣列的一系列孔徑陣列或電子光學元件的形式。此類電子光學元件可為靜電的。在一實施例中，例如在樣本之前在子射束路徑中自射束限制孔徑陣列至最後電子光學元件的所有電子光學元件可為靜電的，及/或可呈孔徑陣列或板陣列的形式。在配置中，電子光學元件中之一或多者可製造為微機電系統(MEMS)。
雖然已經結合各種實施例描述了本發明，但自本說明書之考量及本文中揭示之本發明之實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見。意欲將本說明書及實例視為僅例示性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下條項及申請專利範圍指示。
條項1：一種帶電粒子評估工具，其包含：複數個射束柱，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數 個帶電粒子束；及複數個物鏡，該等物鏡各自經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至一樣本上；其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上。該等聚光透鏡可經組態以使複數個帶電粒子束聚焦至各別中間焦點。該複數個物鏡可經組態為中間焦點的下行射束。像差校正器可經組態以減小該複數個帶電粒子束中的一或多個像差。該等像差校正器可包含像散校正器、聚焦校正器及/或場曲率校正器。
條項2：如條項1之工具，其進一步包含聚焦校正器。
條項3：如條項1或2之工具，其中物鏡具有或包含像散校正器。
條項4：如條項1、2或3之工具，其中該等射束柱配置成一矩形陣列。
條項5：如條項1、2或3之工具，其中該等射束柱配置成一六邊形陣列。
條項6：如前述條項中任一項之工具，其中射束柱之數目在9至200之範圍內。
條項7：如前述條項中任一項之工具，其中每一射束柱中聚光透鏡的數目在1,000至100,000，理想地5,000至25,000之範圍內。
條項8：如前述條項中任一項之工具，其中每一射束柱的聚光透鏡配置成一各別陣列，該陣列具有在50至500μm之範圍內，理想地在70至150μm之範圍內的一間距。
條項9：如前述條項中任一項之工具，其中該等聚光透鏡及/或該等物鏡形成為MEMS或CMOS器件。
條項10：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含一或多個像差校正器，該等像差較正器經組態以減小子射束中的一或多個像差。
條項11：如條項9之工具，其中該等像差校正器之至少一子集中的每一者定位於該等中間焦點中的一各別一者中，或直接相鄰於該各別一者。
條項12：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含用於在該樣本上方對該等子射束進行掃描的一或多個掃描偏轉器，且視需要該一或多個掃描偏轉器與該等物鏡中之一或多者整合，或直接相鄰於該等物鏡中之該一或多者。
條項13：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含一或多個準直儀，其中該等準直儀的一者設置於一各別一或多個中間焦點處，且較佳地該準直儀係一或多個準直儀偏轉器，且視需要該一或多個準直儀偏轉器經組態以使一各別細射束彎曲一量，從而有效地確保該子射束的主射線大體上垂直入射於該樣本上。
條項14：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含整合於該等物鏡中的偵測器，且較佳地該等偵測器面向該樣本。
條項15：一種檢測方法，其包含：使用複數個射束柱以發射帶電粒子束朝向一樣本，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數個帶電粒子束；及複數個物鏡，該複數個物鏡各自經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至該樣本上；其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上。 該等聚光透鏡可經組態以使複數個帶電粒子束聚焦至各別中間焦點。該複數個物鏡可經組態為中間焦點的下行射束。像差校正器可經組態以減小該複數個帶電粒子束中的一或多個像差。
條項16：一種用於一帶電粒子工具之帶電粒子多射束柱陣列，該帶電粒子工具用於投射複數個帶電粒子多射束朝向一樣本，該帶電粒子多射束柱陣列包含：複數個帶電粒子多射束柱，其經組態以將各別多射束同時投射至樣本的不同區上；及聚焦校正器，該聚焦校正器經組態以將群組聚焦校正施加至多射束之子射束的複數個群組中之每一者，每一群組聚焦校正對於各別群組的子射束的全部為相同的。
條項17：如條項16之多射束柱陣列，其中聚焦校正器經組態以施加不同校正至來自不同多射束的子射束。
條項18：如條項16或17之多射束柱陣列，其中該聚焦校正器經組態以施加不同校正至同一多射束內的不同子射束。
條項19：如條項16至18中任一項之多射束柱陣列，其中該聚焦校正器經組態以至少部分藉由一聚焦調整元件之機械制動而施加該等群組聚焦校正中之一或多者中的每一者。
條項20：如條項16至19中任一項之多射束柱陣列，其中該聚焦校正器經組態以至少部分藉由改變施加至一或多個電極中之每一者的一電勢來施加該等群組聚焦校正中之一或多者中的每一者。
條項21：如條項20之多射束柱陣列，其中：每一多射束柱包含一子射束界定孔徑陣列，該子射束界定孔徑陣列經組態以自藉由與多射束柱相關聯之源及物鏡陣列發射的帶電粒子束形成子射束，每一物鏡經組態以將子射束投射至樣本上；聚焦校正器包含校正器孔徑陣列，在該校 正器孔徑陣列中，界定複數個校正器孔徑群組；且校正器孔徑陣列與物鏡陣列中之一或多者整合，及/或直接相鄰於該等物鏡陣列中的一或多者。
條項22：如條項21之多射束柱陣列，其中子射束界定孔徑陣列沿著子射束的路徑與物鏡陣列相鄰。
條項23：如條項21或22之多射束柱陣列，其中校正器孔徑陣列包含一電極系統，該電極系統包含複數個電極，每一電極與每另一電極電隔離且同時電連接至校正器孔徑群組中之不同孔徑群組中的所有孔徑之孔徑周邊表面。
條項24：如條項21至23中任一項之多射束柱陣列，其中該校正器孔徑陣列包含一電極系統，該電極系統包含複數個電極，每一電極經組態以將共同電位施加至校正器孔徑群組中之不同群組中的所有孔徑之孔徑周邊表面。
條項25：如條項21至24中任一項之多射束柱陣列，其中每一校正器孔徑沿著子射束路徑與各別物鏡對準。
條項26：如條項25之多射束柱陣列，其中在校正器孔徑群組中之一或多個群組中的每一者中，校正器孔徑對準的物鏡皆在同一多射束柱中。
條項27：如條項25或26之多射束柱陣列，其中在校正器孔徑群組中之一或多個群組中的每一者中，校正器孔徑對準之物鏡的至少一子集係在不同多射束柱中。
條項28：如條項16至27中任一項之多射束柱，其中每一柱進一步包含以下各者中之至少一者：複數個聚光透鏡，其經組態以自來自帶電粒子之複數個帶電粒子束形成，該等帶電粒子發射自帶電粒子束源； 各別一或多個中間焦點處的準直儀；與物鏡相關聯的像散校正器；一或多個像差校正器，該一或多個像差校正器經組態以減小子射束中的一或多個像差，其中較佳地像差校正器之至少一子集中的每一者定位於中間焦點中各別中間焦點中，或直接相鄰於該各別中間焦點；用於在樣本上對子射束進行掃描的一或多個掃描偏轉器，且視需要一或多個掃描偏轉器與物鏡中之一或多個物鏡整合或直接相鄰於該一或多個物鏡；及較佳地整合至物鏡中的偵測器。
條項29：一種檢測方法，其包含：使用一多射束柱陣列來投射複數個帶電粒子多射束朝向樣本；及施加群組聚焦校正至多射束之複數個子射束群組中的每一者，每一群組聚焦校正對於各別群組之子射束的全部為相同的。
條項30：如條項29之方法，其中施加該群組聚焦校正包含施加不同校正至來自不同多射束的子射束。
條項31：如條項29或30之方法，其中施加群組聚焦校正包含施加不同校正至同一多射束內的不同子射束。
條項32：如條項29至31中任一項之方法，其中群組聚焦校正經機械及/或靜電地施加。
條項33：一種檢測方法，其包含：使用條項1至28中任一項之多射束柱陣列以投射複數個帶電粒子多射束朝向樣本，及偵測發射自樣本的帶電粒子。
201:電子源
208:樣本
211:子射束
212:子射束
213:子射束
231:聚光透鏡
233:中間焦點
234:物鏡
240:電子偵測器件

Claims (15)

  1. 一種帶電粒子評估工具(charged-particle assessment tool)，其包含：複數個射束柱(beam columns)，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡(condenser lenses)，其經組態以將自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數個帶電粒子束，該等聚光透鏡經組態以使該複數個帶電粒子束聚焦至一各別中間焦點(intermediate focus)；複數個物鏡(objective lens)，其經組態處於該等中間焦點之下游，每一物鏡經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至一樣本上；及像差校正器(aberration correctors)，其經組態以減小該複數個帶電粒子束中的一或多個像差，其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上，及該等像差校正器之每一像差校正器與該複數個物鏡中之一或多者整合及/或直接相鄰。
  2. 如請求項1之工具，其中該等像差校正器包含聚焦校正器。
  3. 如請求項1或2之工具，該等像差校正器包含像散校正器及/或場曲率校正器，較佳地其中該等物鏡包含該等像散校正器。
  4. 如請求項1或2之工具，其中該等射束柱配置成一矩形陣列。
  5. 如請求項1或2之工具，其中該等射束柱配置成一六邊形陣列。
  6. 如請求項1或2之工具，其中射束柱之數目在9至200之範圍內。
  7. 如請求項1或2之工具，其中每一射束柱中聚光透鏡的數目在1,000至100,000，理想地5,000至25,000之範圍內。
  8. 如請求項1或2之工具，其中每一射束柱的該等聚光透鏡配置成一各別陣列，該陣列具有在50至500μm之範圍內，理想地在70至150μm之範圍內的一間距。
  9. 如請求項1或2之工具，其中該等聚光透鏡及/或該等物鏡形成為MEMS或CMOS器件。
  10. 如請求項1或2之工具，其中該等像差校正器之至少一子集的每一像差校正器定位於該等中間焦點中的一各別中間焦點中，或直接相鄰於該各別中間焦點。
  11. 如請求項1或2之工具，其進一步包含用於在該樣本上對該複數個帶電粒子束進行掃描的一或多個掃描偏轉器，且視需要該一或多個掃描偏轉器與該等物鏡中之一或多者整合，或直接相鄰於該等物鏡中之該一或多者。
  12. 如請求項1或2之工具，其進一步包含一或多個準直儀。
  13. 如請求項12之工具，其中該一或多個準直儀係一或多個準直儀偏轉器，且視需要該一或多個準直儀偏轉器經組態以使一各別射束彎曲一量，從而有效地確保該各別射束的主射線大體上垂直入射於該樣本上。
  14. 如請求項1或2之工具，其進一步包含整合於該等物鏡中的偵測器，且較佳地該等偵測器面向該樣本。
  15. 一種檢測方法，其包含：使用複數個射束柱以發射帶電粒子束朝向一樣本，每一射束柱包含：一帶電粒子束源，其經組態以發射帶電粒子；複數個聚光透鏡，其經組態以使自該帶電粒子束源發射之帶電粒子形成為複數個帶電粒子束且經組態以使該複數個帶電粒子束聚焦至一各別中間焦點；複數個物鏡，其各自經組態處於該等各別中間焦點的下游，該複數個物鏡經組態以將該複數個帶電粒子束中的一者投射至該樣本上；及像差校正器，其經組態以減小該複數個帶電粒子束中的一或多個像差；其中：該等射束柱彼此相鄰地配置，以便將該等帶電粒子束投射至該樣本的相鄰區上，及該等像差校正器之每一像差校正器與該複數個物鏡中之一或多者整合及/或直接相鄰。
TW110105899A 2020-02-21 2021-02-20 帶電粒子評估工具及檢測方法 TWI813948B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20158863.9A EP3869536A1 (en) 2020-02-21 2020-02-21 Inspection apparatus
EP20158863.9 2020-02-21
EP20184162.4 2020-07-06
EP20184162 2020-07-06
EP20206987.8 2020-11-11
EP20206987 2020-11-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202139239A TW202139239A (zh) 2021-10-16
TWI813948B true TWI813948B (zh) 2023-09-01

Family

ID=74556940

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112140553A TW202407739A (zh) 2020-02-21 2021-02-20 帶電粒子評估工具及檢測方法
TW110105899A TWI813948B (zh) 2020-02-21 2021-02-20 帶電粒子評估工具及檢測方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112140553A TW202407739A (zh) 2020-02-21 2021-02-20 帶電粒子評估工具及檢測方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220392745A1 (zh)
EP (1) EP4107773A1 (zh)
KR (1) KR20220129603A (zh)
CN (1) CN115298795A (zh)
IL (1) IL295627A (zh)
TW (2) TW202407739A (zh)
WO (1) WO2021165135A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050269528A1 (en) * 2004-05-17 2005-12-08 Pieter Kruit Charged particle beam exposure system
US20170243717A1 (en) * 2014-09-04 2017-08-24 Technische Universiteit Delft Multi electron beam inspection apparatus
TW201833967A (zh) * 2016-12-01 2018-09-16 以色列商應用材料以色列公司 以初級帶電粒子小束陣列檢查樣本的方法、用於以初級帶電粒子小束陣列檢查樣本的帶電粒子束裝置、及用於樣本之檢查的多柱顯微鏡
TW201835965A (zh) * 2017-02-24 2018-10-01 日商尼康股份有限公司 電子束裝置及曝光方法、以及元件製造方法
US20190013176A1 (en) * 2017-07-05 2019-01-10 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Aberration-corrected multibeam source, charged particle beam device and method of imaging or illuminating a specimen with an array of primary charged particle beamlets
EP2715768B1 (en) * 2011-05-30 2020-01-22 ASML Netherlands B.V. Charged particle multi-beamlet apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789748A (en) * 1997-05-29 1998-08-04 Stanford University Low voltage electron beam system
JP4484868B2 (ja) 2003-03-10 2010-06-16 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． 複数の小ビームを発生させるための装置
KR101051370B1 (ko) 2003-09-05 2011-07-22 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 입자광 시스템 및 장치와 이와 같은 시스템 및 장치용입자광 부품
NL1036912C2 (en) 2009-04-29 2010-11-01 Mapper Lithography Ip Bv Charged particle optical system comprising an electrostatic deflector.
NL2007604C2 (en) 2011-10-14 2013-05-01 Mapper Lithography Ip Bv Charged particle system comprising a manipulator device for manipulation of one or more charged particle beams.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050269528A1 (en) * 2004-05-17 2005-12-08 Pieter Kruit Charged particle beam exposure system
EP2715768B1 (en) * 2011-05-30 2020-01-22 ASML Netherlands B.V. Charged particle multi-beamlet apparatus
US20170243717A1 (en) * 2014-09-04 2017-08-24 Technische Universiteit Delft Multi electron beam inspection apparatus
TW201833967A (zh) * 2016-12-01 2018-09-16 以色列商應用材料以色列公司 以初級帶電粒子小束陣列檢查樣本的方法、用於以初級帶電粒子小束陣列檢查樣本的帶電粒子束裝置、及用於樣本之檢查的多柱顯微鏡
TW201835965A (zh) * 2017-02-24 2018-10-01 日商尼康股份有限公司 電子束裝置及曝光方法、以及元件製造方法
US20190013176A1 (en) * 2017-07-05 2019-01-10 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Aberration-corrected multibeam source, charged particle beam device and method of imaging or illuminating a specimen with an array of primary charged particle beamlets

Also Published As

Publication number Publication date
TW202139239A (zh) 2021-10-16
EP4107773A1 (en) 2022-12-28
CN115298795A (zh) 2022-11-04
JP2023514498A (ja) 2023-04-06
TW202407739A (zh) 2024-02-16
IL295627A (en) 2022-10-01
KR20220129603A (ko) 2022-09-23
US20220392745A1 (en) 2022-12-08
WO2021165135A1 (en) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11798783B2 (en) Charged particle assessment tool, inspection method
JP7477635B2 (ja) 荷電粒子評価ツール、検査方法
US20230037583A1 (en) Aperture assembly, beam manipulator unit, method of manipulating charged particle beams, and charged particle projection apparatus
US20230326715A1 (en) Charged particle system, method of processing a sample using a multi-beam of charged particles
TW202226313A (zh) 物鏡陣列總成、電子光學系統、電子光學系統陣列、聚焦方法；物鏡配置
CN115151998A (zh) 带电粒子评估工具、检查方法
US20230238215A1 (en) Charged-particle multi-beam column, charged-particle multi-beam column array, inspection method
JP7457820B2 (ja) 荷電粒子検査ツール、検査方法
KR20230098813A (ko) 대물 렌즈 어레이 조립체, 전자-광학 시스템, 전자-광학 시스템 어레이, 포커싱 방법
TWI813948B (zh) 帶電粒子評估工具及檢測方法
CN116210069A (zh) 带电粒子评估工具、检查方法
JP7482238B2 (ja) 検査装置
US11984295B2 (en) Charged particle assessment tool, inspection method
TW202303658A (zh) 補償電極變形之影響的方法、評估系統
KR20240007649A (ko) 평가 시스템, 평가 방법