CN103794451B - 监测扫描电子显微镜的电子束状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种监测扫描电子显微镜（SEM）的电子束状态的方法和装置。SEM包括电子枪和电磁透镜***。电子枪发出的电子束作为电磁透镜***的输入电子束，经过电磁透镜***后作为输出电子束入射到样品表面，电磁透镜***以一组工作参数来表示电磁透镜***对输入电子束的调整操作。监测方法包括：第一获取步骤，用于获取输入电子束的质量参数；第二获取步骤，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数；计算步骤，用于根据输入电子束的质量参数与当前的一组工作参数中的一个或多个工作参数，计算输出电子束的质量参数；确定步骤，用于基于输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。本发明实施例可以实现对SEM的电子束状态的在线监控。

Description

监测扫描电子显微镜的电子束状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope，SEM），尤其涉及监测SEM的电子束状态的方法和装置。

背景技术

SEM具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点。近年来，SEM在各种领域中具有广泛的应用。例如，在半导体制造工艺中，SEM可以用来检查晶圆缺陷，测量关键尺寸等。

SEM的工作原理是利用电子束扫描样品表面从而获得样品信息，诸如样品的表面结构，样品的物理和化学性质等等。在SEM中，利用电子束***来产生用于扫描样品的电子束。电子束***通常包括电子枪和电磁透镜***。电子枪用于产生电子，而电磁透镜***包括一系列电磁透镜，用于汇聚电子枪发射的电子并使电子束聚焦到样品表面。一般地，希望入射到样品上的电子束截面尽量小而圆，以获得高的分辨率并且分辨率在各个方向基本一致。

在实际应用中，由于电子枪状态的漂移、电磁透镜***中各个透镜的状态的漂移、样品台的机械位置和工作电压不稳定等因素，会导致入射到样品表面的电子束状态不稳定，随着时间的变化而变化，从而影响成像质量。为简明起见，在下文中，提到“电子束状态”时，指的是入射到样品表面的电子束的状态。在节点尺寸不断减小的先进半导体工艺中，SEM的检查结果对电子束状态很敏感，该问题尤其突出。针对该问题，现有技术通常采用定期对SEM进行离线校准的方法，即：在SEM工作的过程中，无论电子束状态如何，均按照预设的固定时间间隔，例如，每隔10～12小时，对SEM进行离线校准。在进行离线校准时，通过对参数已知的一个标准样品进行测量来对SEM进行校准，以获得良好的电子束状态。

发明内容

在实现本发明的过程中，发明人发现上述采用按照固定时间间隔对SEM进行离线校准的方法至少存在以下问题：由于无法在线监测SEM的电子束状态，因此无法确定SEM何时需要校准，从而无法保证SEM的工作质量。另一方面，若要维持较好的电子束状态，就需要减小对SEM进行离线校准的时间间隔，然而频繁的离线校准会降低SEM可扫描样品的数量，带来生产率的损失；并且由于每次校准后的电子束状态可能有一定差别，频繁的校准还可能引起样品测量基准的频繁变化，导致样品测量结果的一致性较差。

为此，有必要提供一种监测SEM的电子束状态的方法和装置，以实现对SEM的电子束状态的在线监控。

根据本发明的一个实施例，提供一种监测SEM的电子束状态的方法，所述SEM包括电子枪和电磁透镜***；其中，电子枪发出的电子束作为电磁透镜***的输入电子束，经过电磁透镜***后作为输出电子束入射到样品表面，所述电磁透镜***以一组工作参数来表示所述电磁透镜***对所述输入电子束的调整操作。所述方法包括：第一获取步骤，用于获取所述输入电子束的质量参数；第二获取步骤，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数；计算步骤，用于根据所述输入电子束的质量参数与所述当前的一组工作参数中的一个或多个工作参数，计算所述输出电子束的质量参数；以及确定步骤，用于基于所述输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

根据一个实施例，所述输入电子束的质量参数包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合；并且所述输出电子束的质量参数包括输出电子束的直径、椭圆度、准直程度、或其任何组合。

根据一个实施例，获取所述输入电子束的质量参数包括：从电子枪的工作日志中读取所述输入电子束的质量参数。

根据一个实施例，获取电磁透镜***当前的一组工作参数包括：从电磁透镜***的工作日志中读取电磁透镜***当前的一组工作参数。

根据一个实施例，所述计算步骤包括：利用所述当前的一组工作参数和预先获得的所述电磁透镜***的传输函数，计算所述电磁透镜***针对所述输入电子束的传输矩阵；以及基于所述输入电子束的质量参数和所述传输矩阵，计算所述输出电子束的质量参数。

根据一个实施例，所述传输函数是一个矩阵，所述矩阵中的每个元素分别是所述一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。

根据一个实施例，所述传输函数是通过以下操作来计算的：利用所述SEM对一个或多个具有已知标准图案的样品进行多次成像，在每次成像时，分别获取输入电子束的质量参数和电磁透镜***的一组工作参数，并基于所述样品的成像结果获得输出电子束的质量参数；以及基于所述多次成像中分别获得的输入电子束的质量参数、电磁透镜***的一组工作参数和输出电子束的质量参数，计算所述传输函数。

根据一个实施例，所述确定步骤包括：将所述输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于比较结果，确定是否要对SEM进行校准。

根据一个实施例，对SEM的校准包括在线校准或离线校准；并且，基于所述比较结果，确定是否要对SEM进行校准进一步包括：响应于确定要对SEM进行校准，基于所述比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。

根据一个实施例，所述样品上布置有已知标准图案，并且，对SEM进行在线校准包括：利用所述样品上的所述已知标准图案来调整所述电磁透镜***当前的一组工作参数中的至少一个工作参数，以对SEM进行在线校准。

根据一个实施例，对SEM进行离线校准包括：利用布置有已知标准图案的样品，对所述电磁透镜***和/或用于放置样品的样品台进行离线校准，其中，对电磁透镜***的离线校准包括调整电磁透镜***的所述一组工作参数中的至少一个工作参数。

根据本发明的另一个实施例，提供一种监测SEM的电子束状态的装置，所述SEM包括电子枪和电磁透镜***；其中，电子枪发出的电子束作为电磁透镜***的输入电子束，经过电磁透镜***后作为输出电子束入射到样品表面，所述电磁透镜***以一组工作参数来表示所述电磁透镜***对所述输入电子束的调整操作。所述装置包括：第一获取单元，用于获取所述输入电子束的质量参数；第二获取单元，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数；计算单元，用于根据所述第一获取单元获取到的输入电子束的质量参数与所述第二获取单元获取到的所述当前的一组工作参数中的一个或多个工作参数，计算所述输出电子束的质量参数；以及确定单元，用于基于所述计算单元计算出的所述输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

根据一个实施例，所述输入电子束的质量参数包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合；并且所述输出电子束的质量参数包括电子束的直径、椭圆度、准直程度、或其任何组合。

根据一个实施例，所述第一获取单元从电子枪的工作日志中读取所述输入电子束的质量参数；并且所述第二获取单元从电磁透镜***的工作日志中读取电磁透镜***当前的一组工作参数。

根据一个实施例，所述计算单元包括：第一计算子单元，用于利用所述第二获取单元获取到的所述当前的一组工作参数和预先获得的所述电磁透镜***的传输函数，计算所述电磁透镜***针对所述输入电子束的传输矩阵；和第二计算子单元，用于基于所述第一获取单元获取到的所述输入电子束的质量参数和第一计算子单元计算出的所述传输矩阵，计算所述输出电子束的质量参数。

根据一个实施例，所述传输函数是一个矩阵，所述矩阵中的每个元素分别是所述一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。

根据一个实施例，所述确定单元将所述输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于比较结果，确定是否要对SEM进行校准。

根据一个实施例，对SEM的校准包括在线校准或离线校准；并且，所述确定单元响应于确定要对SEM进行校准，基于所述比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。

根据一个实施例，所述样品上布置有已知标准图案，并且所述装置还包括：在线校准单元，用于利用所述样品上的所述已知标准图案来调整所述电磁透镜***的所述一组工作参数中的至少一个工作参数，以对SEM进行在线校准。

根据本发明的又一个实施例，提供一种SEM，包括本发明上述实施例的监测SEM的电子束状态的装置。

基于本发明的实施例的一个优点在于，能够实现对SEM的电子束状态的在线监测，由此确定SEM何时需要进行校准。从而，可以保证SEM的工作质量，并且不对产量产生显著影响。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的SEM的示意性框图。

图2为根据本发明的一个实施例的监测SEM的电子束状态的方法的示意性流程图。

图3为根据本发明的一个实施例的具有已知标准图案的样品的一个图像示例。

图4为根据本发明的一个实施例的监测SEM的电子束状态的装置的示意性框图。

图5为根据本发明的另一个实施例的监测SEM的电子束状态的装置的示意性框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为根据本发明的一个实施例的SEM的示意性框图。为了避免不必要地掩蔽本发明的构思，仅仅示出了与本发明密切相关的SEM的部件。如图1所示，SEM包括电子枪1和电磁透镜***2，用于产生具有很小的直径和椭圆度的电子束入射到样品3的表面，用以对样品3扫描成像。其中，电子枪1产生的电子束作为电磁透镜***2的输入电子束。电磁透镜***2可以包括一个以上的电磁透镜，用于对输入电子束进行调整。电磁透镜***2通常包括一系列的透镜，其中，物镜位于电磁透镜***2中的最下方，负责将电子束聚焦到样品3表面。这样，输入电子束经过电磁透镜***2后作为输出电子束入射到样品3表面。可以用电磁透镜***2的一组工作参数来表示电磁透镜***2对输入电子束的调整操作。换而言之，可以用电磁透镜***2的一组工作参数来表示输入电子束与输出电子束之间的传输函数。示例性地，这一组工作参数可以包括表示电磁透镜***2的各个部件的位置、角度等的参数。在正常工作时，SEM不对这些工作参数进行修改。然而这些工作参数可能会随时间而漂移。在进行校准时，通过改变电磁透镜***2的一个或多个工作参数，可以改变输出电子束的状态，从而实现对SEM的校准。此外，在离线校准的情况下，还可以对样品台4进行调整，以获得更好的校准结果。容易理解，以上对电子枪1和电磁透镜***2的描述仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据需要采用具有任何适当配置的电子枪和电磁透镜***。

图2为根据本发明的一个实施例的监测SEM的电子束状态的方法的示意性流程图。如图2所示，根据该实施例，监测SEM的电子束状态的方法可以包括：

第一获取步骤101，用于获取输入电子束的质量参数。示例性地，该输入电子束的质量参数可以包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合。

第二获取步骤102，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数。需要注意的是，虽然图中例示出先执行第一获取步骤101再执行第二获取步骤102，但是二者的执行顺序可以调换或者并行执行。实际上，它们是两个独立的步骤，不应对其顺序有任何的限制。在一个优选的实施例中，二者可以同时执行。

计算步骤103，用于根据获取到的输入电子束的质量参数与当前的一组工作参数中的一个或多个工作参数，计算输出电子束的质量参数。示例性地，该输出电子束的质量参数可以包括输出电子束的直径、椭圆度、准直程度、或其任何组合。

确定步骤104，用于基于输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

本发明上述实施例提供的监测SEM的电子束状态的方法中，可以定期地或根据需要随时获取SEM中输入电子束的质量参数与电磁透镜***当前的一组工作参数，据此计算出输出电子束的质量参数，从而实现对SEM的电子束状态的在线监控。与定期对SEM进行离线校准相比，根据输出电子束的质量参数来确定是否要对SEM进行校准，能够保证SEM始终具有良好电子束状态。此外，由于在较好的电子束状态下无需对SEM进行校准，避免了不必要的频繁离线校准对SEM扫描产量和样品测量基准的不利影响，能够提高生产率和样品测量结果的一致性。

根据本发明监测SEM的电子束状态的方法的实施例的一个具体示例而非限制，电子枪1的工作日志中可以记录该电子枪1输出的电子束的质量参数，因此，在第一获取步骤101中，可以从电子枪1的工作日志中读取输入电子束的质量参数。

根据本发明监测SEM的电子束状态的方法的实施例的另一个具体示例而非限制，在第二获取步骤102中，可以从电磁透镜***2的工作日志中读取电磁透镜***2当前的一组工作参数。作为替换，也可以通过其他方式获取电磁透镜***2当前的一组工作参数，例如，在电磁透镜***2工作的过程中，实时检测电磁透镜***2当前的一组工作参数。

如下表1所示，为电磁透镜***2的工作日志中记录的电磁透镜***2的一组工作参数X1～Xn的示例。在这一组工作参数X1～Xn中（n为大于1的整数），涉及同一个透镜的工作参数可以仅有一个，也可以有多个。此外，还可以包括与电磁透镜***整体工作状态有关的参数。A1～An分别是X1～Xn的当前值。

表1

工作参数的名称	工作参数的当前值	工作参数的含义
			X1	A1	延迟
X2	A2	透镜1的X轴倾斜度
			X3	A3	透镜1的Y轴倾斜度
X4	A4	透镜2的X轴倾斜度
			…	…	…
Xn	An	…

容易理解的是，表1示出的仅仅是电磁透镜***的工作参数的示例，作为替换，可以用另外的参数来表示电磁透镜***的工作状态。

在本发明监测SEM的电子束状态的方法的一个实施例中，计算步骤103具体可以通过如下方式来实现：

利用电磁透镜***2当前的一组工作参数和预先获得的电磁透镜***2的传输函数M，计算电磁透镜***2针对当前输入电子束的传输矩阵；然后，基于第一获取步骤101获取到的输入电子束的质量参数和计算出的传输矩阵，计算输出电子束的质量参数。

具体地，电磁透镜***2的传输函数M表明输入电子束与输出电子束之间的关系。换而言之，该传输函数M表示电磁透镜***2对输入电子束的操作。示例性地，该传输函数M可以是一个矩阵，该矩阵中的每个元素分别是电磁透镜***2的一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。例如，该矩阵M中的元素M1可以是表1所示一组工作参数X1～Xn中的m个工作参数X1～Xm的函数，表示为：M1＝f（X1，…，Xm），其中，m为大于等于1且小于等于n的整数。作为一个简单的示例，M1可以为X1～Xm的线性组合，即，M1＝C1×X1＋C2×X2＋…+Cm×Xm，其中，C1～Cm为常数。由此，基于工作参数X1～Xn的当前取值A1～An，可以计算出传输函数M中各个元素的值，从而得到电磁透镜***2的传输函数的当前值，即，电磁透镜***2的针对当前输入电子束的传输矩阵。基于该传输矩阵和已经获得的当前输入电子束的质量参数，就可以计算出输出电子束的质量参数。如上面所述的，输出电子束的质量参数可以包括例如输出电子束的直径、椭圆度、准直程度、或其任何组合，等等。

作为示例，根据本发明的一个实施例，可以按照如下的方式来预先获得传输函数M：

利用SEM对一个或多个具有已知标准图案的样品进行多次成像，在每次成像时，分别获取输入电子束的质量参数和电磁透镜***的一组工作参数，并基于样品的成像结果获得输出电子束的质量参数；基于多次成像中分别获得的输入电子束的质量参数、电磁透镜***的一组工作参数和输出电子束的质量参数，推导出传输函数。本领域技术人员可以基于这些已知参数来推导传输函数，在此不再详细描述。

上述利用SEM对一个或多个具有已知标准图案的样品进行多次成像时，可以对不同样品上的同一个图案或不同图案分别进行成像，也可以对同一样品上的同一个图案或不同图案分别进行成像。其中，对不同样品上的不同图案分别成像，可以使得计算出的传输函数具有更好的对不同样品的适用性。然而，实际操作中，为了避免更换样品可能带来的SEM工作环境的变化，可以对同一样品上的不同图案分别进行成像，这样，可以提高计算出的传输函数的准确性，同时使得计算出的传输函数可以适用于不同样品。

在本发明监测SEM的电子束状态的方法的又一个实施例中，确定步骤104可以通过如下方式来实现：

将通过计算步骤103计算出的输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于该比较结果，确定是否要对SEM进行校准。该理想输出电子束质量参数可以根据具体的需要进行设定。通过设定理想的输出电子束质量参数，可以为衡量输出电子束的质量参数确立基准，有利于获得更为一致的校准结果。

对SEM的校准可以是在线校准，也可以是离线校准。若确定要对SEM进行校准，则还可以基于比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。作为示例，在上述实施例中，可以在输出电子束的质量参数相对于预设的理想输出电子束质量参数的差别大于第一预设阈值时，确定需要对SEM进行校准。进一步地，在该差别大于第二预设阈值时，确定需要对SEM进行离线校准；在该差别大于第一预设阈值而不大于第二预设阈值时，确定需要对SEM进行在线校准；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值。应当理解的是，这仅仅是一个示例，本领域技术人员可以根据需要采用别的替换方式。

根据本发明监测SEM的电子束状态的方法实施例的一个具体示例而非限制，在待测样品上可以布置有已知的标准图案。如图3所示，为根据本发明的一个实施例的具有已知标准图案的待测样品的示意图。参见图3，待测样品为晶圆301，晶圆301上的划片道302将晶圆301划分成多个芯片303。由于每个划片道302具有一定的宽度，可以在划片道302中设置标准图案304。为了更清楚地表示，图3的右侧示出了一个标准图案304的放大的图示。标准图案304可以具有预定的尺寸和形状，并且通常具有一定的对称性和足够清晰的边缘对比度，以用于SEM的校准。从而，可以在使用SEM对样品进行观察或测量的过程中，利用布置在该样品的划片道302中的已知的标准图案304来调整电磁透镜***2当前的一组工作参数中的至少一个工作参数，从而对SEM进行在线校准。该在线校准无需将SEM下线并使用专门用于校准的标准样品，从而可以提高生产率。

根据本发明监测SEM的电子束状态的方法实施例的另一个具体示例而非限制，可以对SEM进行离线校准。在离线校准中，可以利用布置有已知标准图案的样品，对电磁透镜***和/或用于放置样品的样品台进行校准。对电磁透镜***的离线校准可以包括调整电磁透镜***的一组工作参数中的至少一个工作参数。对样品台进行离线校准可以是调整样品台的机械位置、工作电压等工作参数。对于离线校准，除了电磁透镜***以外，还可以对样品台进行调整，从而获得更好的校准结果。

本发明上述实施例监测SEM的电子束状态的方法可以定期执行，也可以根据需求随时执行，从而实现对SEM的电子束状态的在线监控，以及对SEM的按需校准。

图4为根据本发明的一个实施例的监测SEM的电子束状态的装置的示意性框图。其中的SEM可以是如图1所示的SEM，包括电子枪1、电磁透镜***2以及其它部件。其中，电子枪1发出的电子束作为电磁透镜***2的输入电子束，经过电磁透镜***2后作为输出电子束入射到样品3表面，电磁透镜***2以一组工作参数来表示电磁透镜***2对输入电子束的调整操作。

图4所示实施例的监测SEM的电子束状态的装置可用于实现本发明上述各实施例监测SEM的电子束状态的方法。该装置及其中的各个单元可以用软件、硬件、或软件与硬件的组合来实现。该装置可以作为SEM的一部分并入SEM中，或者可替换地，可以实现为一个单独的设备并与SEM结合使用。

参见图4，该监测SEM的电子束状态的装置可以包括第一获取单元501、第二获取单元502、计算单元503与确定单元504。

第一获取单元501用于获取输入电子束的质量参数。示例性地，输入电子束的质量参数可以包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合。

第二获取单元502用于获取电磁透镜***2当前的一组工作参数。

计算单元503用于根据第一获取单元501获取到的输入电子束的质量参数与第二获取单元502获取到的当前的一组工作参数中的一个或多个工作参数，计算输出电子束的质量参数。示例性地，这一组工作参数可以包括表示电磁透镜***2的各个部件的位置、角度等的参数。输出电子束的质量参数可以包括输出电子束的直径、椭圆度、准直程度、或其任何组合。

确定单元504用于基于计算单元503计算出的输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

根据本发明监测SEM的电子束状态的装置实施例的一个具体示例而非限制，第一获取单元501可以从电子枪1的工作日志中读取输入电子束的质量参数，第二获取单元502可以从电磁透镜***2的工作日志中读取电磁透镜***2当前的一组工作参数。

在本发明监测SEM的电子束状态的装置的又一个实施例中，确定单元504可以将输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于比较结果，确定是否要对SEM进行校准。

在本发明监测SEM的电子束状态的装置的再一个实施例中，对SEM的校准可以是在线校准或离线校准。若确定要对SEM进行校准，则确定单元504还可以基于比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。作为示例，在上述实施例中，可以在输出电子束的质量参数相对于预设的理想输出电子束质量参数的差别大于第一预设阈值时，确定需要对SEM进行校准。进一步地，在该差别大于第二预设阈值时，确定需要对SEM进行离线校准；在该差别大于第一预设阈值而不大于第二预设阈值时，确定需要对SEM进行在线校准；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值。应当理解的是，这仅仅是一个示例，本领域技术人员可以根据需要采用别的替换方式。

为了进行在线校准，根据一个实施例，可以在待测样品上布置已知的标准图案。并且，该监测电子束状态的装置可以包括在线校准单元，用于在使用SEM对样品进行观察或测量的过程中，利用该样品上的已知标准图案来调整电磁透镜***2当前的一组工作参数中的至少一个工作参数，以对SEM进行在线校准。

图5为根据本发明的另一个实施例的监测SEM的电子束状态的装置的示意性框图。与图4所示的监测SEM的电子束状态的装置相比，在图5所示的实施例中，计算单元503可以包括第一计算子单元601与第二计算子单元602，其余的单元与图4示出的相同，在此不再详细描述。

第一计算子单元601用于利用第二获取单元502获取到的电磁透镜***2的当前的一组工作参数和预先获得的电磁透镜***2的传输函数，计算电磁透镜***2针对当前输入电子束的传输矩阵。示例性地，传输函数可以是一个矩阵，该矩阵中的每个元素分别是电磁透镜***2的一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。从而，基于电磁透镜***2的工作参数的当前值，可用计算出传输函数中各个元素的值，从而得到电磁透镜***2的传输函数的当前值，即，电磁透镜***2的针对当前输入电子束的传输矩阵。

第二计算子单元602用于基于第一获取单元501获取到的输入电子束的质量参数和第一计算子单元601计算出的传输矩阵，计算输出电子束的质量参数。

根据本发明的一个实施例，还提供一种SEM，该SEM可以包括本发明上述任一实施例的监测SEM的电子束状态的装置。

根据本发明的实施例的SEM可以是任意一种对样品进行扫描的电子显微镜，例如，可以是用于半导体制造工艺中的关键尺寸扫描电子显微镜（CriticalDimensionScanningElectronMicroscope，CD-SEM）。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置、SEM实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

可能以许多方式来实现本发明实施例监测SEM的电子束状态的方法、装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明实施例监测SEM的电子束状态的方法、装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (20)

1.一种监测扫描电子显微镜SEM的电子束状态的方法，所述SEM包括电子枪和电磁透镜***；其中，电子枪发出的电子束作为电磁透镜***的输入电子束，经过电磁透镜***后作为输出电子束入射到样品表面，所述电磁透镜***以一组工作参数来表示所述电磁透镜***对所述输入电子束的调整操作；其特征在于，所述方法包括：

第一获取步骤，用于获取所述输入电子束的质量参数；

第二获取步骤，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数值；

计算步骤，用于根据所述输入电子束的质量参数与所述当前的一组工作参数值中的一个或多个，计算所述输出电子束的质量参数；以及

确定步骤，用于基于所述输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入电子束的质量参数包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合；并且

所述输出电子束的质量参数包括输出电子束的直径、椭圆度、准直程度或其任何组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述输入电子束的质量参数包括：

从电子枪的工作日志中读取所述输入电子束的质量参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取电磁透镜***当前的一组工作参数值包括：

从电磁透镜***的工作日志中读取电磁透镜***当前的一组工作参数值。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述计算步骤包括：

利用所述当前的一组工作参数值和预先获得的所述电磁透镜***的传输函数，计算所述电磁透镜***针对所述输入电子束的传输矩阵；以及

基于所述输入电子束的质量参数和所述传输矩阵，计算所述输出电子束的质量参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述传输函数是一个矩阵，所述矩阵中的每个元素分别是所述一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传输函数是通过以下操作来计算的：

利用所述SEM对一个或多个具有已知标准图案的样品进行多次成像，在每次成像时，分别获取输入电子束的质量参数和电磁透镜***的一组工作参数值，并基于所述样品的成像结果获得输出电子束的质量参数；以及

基于所述多次成像中分别获得的输入电子束的质量参数、电磁透镜***的一组工作参数值和输出电子束的质量参数，计算所述传输函数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括：

将所述输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于比较结果，确定是否要对SEM进行校准。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对SEM的校准包括在线校准或离线校准；并且

基于所述比较结果，确定是否要对SEM进行校准进一步包括：

响应于确定要对SEM进行校准，基于所述比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述样品上布置有已知标准图案，并且，对SEM进行在线校准包括：

利用所述样品上的所述已知标准图案来调整所述电磁透镜***的所述一组工作参数中的至少一个工作参数，以对SEM进行在线校准。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对SEM进行离线校准包括：

利用布置有已知标准图案的样品，对所述电磁透镜***和/或用于放置样品的样品台进行离线校准，其中，对电磁透镜***的离线校准包括调整电磁透镜***的所述一组工作参数中的至少一个工作参数。

12.一种监测扫描电子显微镜SEM的电子束状态的装置，所述SEM包括电子枪和电磁透镜***；其中，电子枪发出的电子束作为电磁透镜***的输入电子束，经过电磁透镜***后作为输出电子束入射到样品表面，所述电磁透镜***以一组工作参数来表示所述电磁透镜***对所述输入电子束的调整操作；其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取所述输入电子束的质量参数；

第二获取单元，用于获取电磁透镜***当前的一组工作参数值；

计算单元，用于根据所述第一获取单元获取到的输入电子束的质量参数与所述第二获取单元获取到的所述当前的一组工作参数值中的一个或多个，计算所述输出电子束的质量参数；以及

确定单元，用于基于所述计算单元计算出的所述输出电子束的质量参数，确定是否要对SEM进行校准。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述输入电子束的质量参数包括输入电子束的散射角度、速度、电流大小或其任何组合；并且

所述输出电子束的质量参数包括输出电子束的直径、椭圆度、准直程度或其任何组合。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元从电子枪的工作日志中读取所述输入电子束的质量参数；并且

所述第二获取单元从电磁透镜***的工作日志中读取电磁透镜***当前的一组工作参数值。

15.根据权利要求12至14任意一项所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括：

第一计算子单元，用于利用所述第二获取单元获取到的所述当前的一组工作参数值和预先获得的所述电磁透镜***的传输函数，计算所述电磁透镜***针对所述输入电子束的传输矩阵；和

第二计算子单元，用于基于所述第一获取单元获取到的所述输入电子束的质量参数和第一计算子单元计算出的所述传输矩阵，计算所述输出电子束的质量参数。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述传输函数是一个矩阵，所述矩阵中的每个元素分别是所述一组工作参数中一个或多个工作参数的函数。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述确定单元将所述输出电子束的质量参数与预设的理想输出电子束质量参数进行比较，基于比较结果，确定是否要对SEM进行校准。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，对SEM的校准包括在线校准或离线校准；并且

所述确定单元响应于确定要对SEM进行校准，基于所述比较结果进一步确定要对SEM进行在线校准还是离线校准。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述样品上布置有已知标准图案，并且所述装置还包括：

在线校准单元，用于利用所述样品上的所述已知标准图案来调整所述电磁透镜***的所述一组工作参数中的至少一个工作参数，以对SEM进行在线校准。

20.一种扫描电子显微镜SEM，其特征在于，包括权利要求12至19任意一项所述的监测SEM的电子束状态的装置。