CN113272934A - 用于多个带电粒子束的装置 - Google Patents

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Abstract

公开了在多束装置中观察样本的***和方法。多束装置可以包括：电子源，被配置为生成初级电子束；预限流孔阵列，包括多个孔并且被配置为从初级电子束形成多个束波，多个束波中的每个小束具有相关联的束电流；聚束器透镜，被配置为准直多个束波中的每个束波；束限制单元，被配置为修改多个束波中的每个束波的相关联的束电流；以及扇区磁体单元，被配置为定向多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将多个束波中的每个束波聚焦到样本的表面上并且在其上形成多个探测点。

Description

用于多个带电粒子束的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月28日提交的美国申请62/786,259的优先权，并且该美国申请通过引用被整体并入本文。
技术领域
本文中所提供的实施例公开了多束装置，并且更具体地，公开了包括束限制孔阵列(例如，以减轻库仑相互作用效应)的多束电子显微镜。
背景技术
在集成电路(IC)的制造过程中，检查未完成的电路组件或完成的电路组件以确保它们是根据设计制造的并且没有缺陷。可以采用利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(诸如，扫描电子显微镜(SEM))的检查***。随着IC组件的物理尺寸不断缩小，缺陷检测的准确性和产率变得越来越重要。尽管可以使用更高的束电流来增加吞吐量，然而，空间成像分辨率可能受到影响，致使检测工具不足以满足其所期望的目的。
因此，由于显著的库仑相互作用效应、电光组件的对准和噪声屏蔽，相关技术***面临例如空间图像分辨率方面的限制。需要本领域的进一步改进。
发明内容
在一个方面中，本公开涉及一种用于观察样本的多束装置。多束装置可以包括：电子源，被配置为生成初级电子束；预限流孔阵列，包括多个孔并且被配置为从初级电子束形成多个束波，多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；聚束器透镜，被配置为准直多个束波中的每个束波；束限制单元，被配置为修改多个束波中的每个束波的相关联的束电流；以及扇区磁体单元，被配置为定向多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，物镜被配置为将多个束波中的每个束波聚焦到样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
多束装置可以还包括具有多个检测元件的电子检测器件，该多个检测元件被配置为检测从样本上的多个探测点生成的多个次级电子束。扇区磁体单元可以被配置为将从多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件。束限制单元可以包括：包括第一多个孔的第一微透镜阵列，包括第二多个孔的第二微透镜阵列，以及包括第三多个孔的限流孔，其中第三多个孔在直径上小于第一多个孔和第二多个孔。预限流孔阵列中的多个孔可以在直径上小于限流孔阵列中的第三多个孔。限流孔阵列可以被设置在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间。第一微透镜阵列和第二微透镜阵列可以包括微机电***(MEMS)光学器件或激光加工光学器件中的一个光学器件。经修改的束电流与多个束波中的每个束波的相关联的束电流的比率可以在2至200的范围内。
在另一方面中，本公开涉及一种多束装置，该多束装置包括束限制单元，束限制单元被配置为接收从初级电子束生成的多个束波。束限制单元可以包括：第一微透镜阵列，包括第一多个孔；第二微透镜阵列，包括第二多个孔；以及限流孔阵列，包括第三多个孔，其中第三多个孔在直径上小于第一多个孔和第二多个孔。多束装置可以还包括扇区磁体单元，该扇区磁体单元被配置为定向多个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将多个束波中的每个束波聚焦到样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
多束装置可以包括具有多个孔的预限流孔阵列并且被配置为从初级电子束形成多个束波，多个束波中的每个束波具有相关联的束电流。束限制单元可以被配置为修改多个束波中的每个束波的相关联的束电流，并且将多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。多束装置可以还包括：电子源，被配置为生成初级电子束；聚束器透镜，被配置为准直多个束波；具有多个检测元件的电子检测器件，该多个检测元件被配置为检测从样本上的多个探测点生成的多个次级电子束；以及束偏转器阵列，具有被设置在焦平面中的多个束偏转器，并且多个束偏转器中的每个束偏转器可以与多个束波中的对应束波相关联。多个束偏转器可以包括多极结构。
扇区磁体单元可以还被配置为将从多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件，并且将入射在样本的表面上的多个束波与多个次级电子束分离。预限流孔阵列中的多个孔在直径上小于限流孔阵列的第三多个孔。限流孔阵列可以被设置在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间。第一微透镜阵列和第二微透镜阵列可以包括微机电***(MEMS)光学器件或激光加工光学器件中的一个光学器件。经修改的束电流与多个束波中的每个束波的相关联的束电流的比率可以在2至200的范围中。
在又一方面中，本公开涉及一种使用多束装置观察样本的方法。该方法可以包括：通过预限流孔阵列从初级电子束形成多个束波，多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；通过聚束器透镜准直多个束波中的每个束波；通过束限制单元修改多个束波中的每个小束的相关联的束电流；以及通过扇区磁体单元定向多个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将多个束波中的每个束波聚焦到样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
该方法可以还包括通过扇区磁体单元将从多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件，该电子检测器件包括多个检测元件，该多个检测元件被配置为检测多个次级电子束，并且通过束限制单元将多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
使用多束装置观察样本的方法可以包括束限制单元。束限制单元可以包括：第一微透镜阵列，包括第一多个孔；第二微透镜阵列，包括第二多个孔；以及限流孔阵列，包括第三多个孔，其中第三多个孔在直径上小于第一多个孔和第二多个孔。扇区磁体单元可以被配置为将入射在样本的表面上的多个束波与次级电子束分离，并且具有多个束偏转器的束偏转器阵列可以被设置在焦平面中，并且束偏转器中的每个束偏转器可以被配置为将多个束波中的对应束波定向到扇区磁体单元。
在又一个方面中，本公开可以涉及一种存储指令的集合的非暂时性计算机可读介质，该指令的集合能够由多束装置的一个或多个处理器执行以使多束装置执行方法来观察样本。该方法可以包括：通过预限流孔阵列从初级电子束形成多个束波，多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；通过束限制单元修改多个束波中的每个束波的相关联的束电流；通过扇区磁体单元定向多个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将多个束波中的每个束波聚焦到样本的表面上并且在其上形成多个探测点；以及通过扇区磁体单元将从多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件，该电子检测器件包括多个检测元件，该多个检测元件被配置为检测多个次级电子束。该指令的集合可以还使多束装置通过聚束器透镜准直多个束波，并且通过束限制单元将多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
附图说明
图1是图示与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)***的示意图。
图2是图示与本公开的实施例一致的示例性电子束工具的示意图，该示例性电子束工具可以是图1的示例性电子束检查***的部分。
图3是图示与本公开的实施例一致的多束检查***中的示例性初级束路径的示意图。
图4是图示与本公开的实施例一致的多束检查***中的示例性次级束路径的示意图。
图5是图示与本公开的实施例一致的通过多束检查***中的扇区磁体单元的示例性初级束路径的示意图。
图6是图示与本公开的实施例一致的多束检查***中的示例性束限制单元的示意图。
图7是与本公开的实施例一致的多束检查***的示例性预限流孔阵列的扫描电子显微镜图像。
图8A和图8B是各自图示了与本公开的实施例一致的多束检查***的预限流孔阵列的示例性配置的示意图。
图9是示出与本公开的实施例一致的使用多束检查***观察样本的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，该示例性实施例的示例在附图中被图示。以下描述参考附图，其中不同附图中的相同标记表示相同或相似的元件，除非另有表示。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现不代表与本发明一致的所有实现。相反，它们仅仅是如所附权利要求中所述的与本发明相关的方面一致的装置和方法的示例。例如，尽管在利用电子束的上下文中描述了一些实施例，但本公开不限于此。可以类似地应用其它类型的带电粒子束。此外，可以使用其它成像***，诸如光学成像、照片检测、x射线检测等。
在减小器件的物理尺寸的同时电子设备的增强计算能力可以通过显著地增加IC芯片上的电路组件(诸如，晶体管、电容器、二极管等)的封装密度来实现。例如，在智能电话中，(拇指指甲大小的)IC芯片可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的尺寸可以小于人类头发的1/1000。毫不奇怪，半导体IC制造是复杂的过程，具有数百个单独的步骤。即使在一个步骤中出现错误，也有可能显著影响最终产品的功能。甚至一个“致命缺陷”可以引起设备故障。制造过程的目标是提高过程的整体产率。例如，对于50个步骤的工艺要获得75％的产率，每个单独的步骤必须具有大于99.4％的产率，并且如果单独的步骤产率为95％，则整体工艺产率下降到7％。
随着几何尺寸的缩小和IC芯片行业迁移到三维(3D)架构(诸如，与非门、鳍式场效应晶体管(FinFET)和高级动态随机存取存储器(DRAM))，寻找缺陷在每个较低节点处变得更具挑战性和昂贵。尽管高工艺产率在IC芯片制造设施中是满足需要的，但是保持高晶圆生产量也很重要，晶圆生产量被定义为每小时处理的晶圆的数目。高工艺产率以及高晶圆生产量可以受到缺陷存在的影响，尤其是当涉及操作员介入时。因此，通过检查工具(诸如，SEM)检测和标识微米级和纳米级缺陷对于保持高产率、高生产量和低成本可能是必不可少的。
半导体芯片在极其清洁和受控的环境中被制造，该环境具有非常低水平的污染物(诸如，灰尘、空气传播的颗粒、气溶胶颗粒和化学蒸汽)。更具体地，要求半导体洁净室具有受控的污染水平，该污染水平由指定颗粒尺寸下的每立方英尺的颗粒数目指定。典型的芯片制造洁净室每立方英尺空气包含1-10个颗粒，每个颗粒的直径小于5um。相比之下，典型城市环境中外部的环境空气每立方英尺包含大约12.5亿个颗粒，每个颗粒具有直径为200um的平均尺寸。工艺中的晶圆上的一粒小至1um的灰尘可以跨越位于芯片上的数千个晶体管，这可能致使整个芯片无效。在一些情况下，被用来在晶圆上创建重复图案的掩模版或光掩模上的一粒灰尘可能引起反复出现的物理缺陷或电缺陷。例如，单个芯片中连接晶体管的一个或多个金属线可能重叠或可能通过灰尘颗粒被非所期望地连接，引起遍及整个芯片的电路短路。
尽管多束带电粒子成像***(诸如，多束SEM)可以被用在增加晶圆检查生产量中，但是多束SEM的空间和横向分辨率可能受到由大束电流引入的库仑相互作用效应的影响。为了实现高分辨率，期望束包含尽可能多的电子。然而，由于电子之间的排斥性库仑相互作用，难以将大数目的电子限制在非常小的体积中。此外，这些相互作用可以加宽束的宽度并且改变电子的飞行的方向。结果，探测点将更大，因此影响SEM的整体分辨率。期望保持多束SEM的高分辨率以减轻库仑相互作用效应。
在常规的SEM中，控制束电流的方法中的一个方法是采用两个或多个聚束器透镜，聚束器透镜中的一个聚束器透镜可以是可移动的。两个或多个聚束器透镜的使用不仅增加了SEM柱的长度和复杂性，而且难以对准透镜并且难以使它们免受内部噪声以及外部噪声的影响。本公开的一些实施例提供了仅包括一个聚束器透镜的多束装置，使得能够降低SEM柱的高度。此外，与常规的SEM不同，单个聚束器透镜可以不被移动，允许容易对准和噪声屏蔽。
此外，在当前现有的SEM中，高电压被施加到微机电***(MEMS)光学层以控制束电流。由于控制线之间的小距离，被施加的高电压导致高电场，高电场能够引起电弧放电并且最终致使透镜失效。本公开的一些实施例提供了通过使用聚束器透镜下游的微透镜阵列来控制束电流的方法，允许通过1-2KV/mm的合理可接受的并且安全的电场来控制束电流。
在本公开的一个方面中，可以使用包括预限流孔阵列的多束装置来减轻库仑相互作用效应。预限流孔阵列可以包括多个孔以形成来自初级电子源的多个束波。聚束器透镜可以准直束波，并且包括限流孔阵列的束限制单元可以在被定向到扇区磁体单元之前修改与准直的束波中的每个准直的束波相关联的束电流。然后，扇区磁体单元可以被配置为定向多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，并且被配置为将从样本上的多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件。预限流孔阵列的孔在直径上可以小于在束限制单元中的限流孔阵列的孔。
利用预限流孔阵列和束限制单元来调整束电流可以减轻库仑相互作用效应并且保持高分辨率。可以基于预限流孔阵列而不是依靠聚束器透镜来调整探测束电流。扇区磁体单元可以被配置使得其将入射在样本表面上的初级束波与由探测点生成的次级束分开并且将次级束定向到电子检测器件。被定向到样本的表面的初级束波被定向使得它们被入射在样本表面上。所要求保护的多束装置的其它优势中的一些优势包括但不限于更简单的结构、更容易的操作、降低的库仑相互作用效应、高空间分辨率、改进的对准和噪声屏蔽以及高晶圆检查生产量。
为清楚起见，附图中组件的相对大小可能被夸大。在附图的以下描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的组件或实体，并且仅描述关于各个实施例的不同之处。
如本文中所使用的，除非另有具体声明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，其中不可行的除外。例如，如果声明数据库可以包括A或B，则除非另有具体声明或不可行，否则该数据库可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果声明数据库可以包括A、B或C，则除非另有具体声明或不可行，否则该数据库可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。
现在参考图1，图1图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)***100。如图1所示，带电粒子束检查***1包括：主室10、装载/锁定室20、电子束工具100以及设备前端模块(EFEM)30。电子束工具100位于主室10内。
EFEM 30包括第一装载端口30a和第二装载端口30b。EFEM 30可以包括附加的(多个)装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b接收晶圆前端开ロ盒(FOUP)，该晶圆前端开ロ盒(FOUP)包含晶圆(例如，半导体晶圆或由其它(多个)材料制成的晶圆)或待检查的样本(晶圆和样本在下文中统称为“晶圆”)。EFEM 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶圆输送到装载/锁定室20。
装载/锁定室20被连接到装载/锁定真空泵***(未示出)，该装载/锁定真空泵***移除装载/锁定室20中的气体分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)将晶圆从装载/锁定室20输送到主室100。主室100被连接到主室真空泵***(未示出)，该主室真空泵***移除主室100中的气体分子以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶圆经受电子束工具100的检查。尽管本公开提供了容纳电子束检查***的主室100的示例，但是应注意，本公开的方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子束检查***的室。相反，应理解，前述原理也可以被应用到其它室。
现在参考图2，图2图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束工具的示意图，该电子束工具可以是图1的示例性带电粒子束检查***的部分。电子束工具100(本文中也被称为装置100)包括：电子源101、具有枪孔103的枪孔板171、聚束器透镜110、源转换单元120、初级投影光学***130、样本台(图2中未示出)、次级光学***150以及电子检测器件140。初级投影光学***130可以包括物镜131。电子检测器件140可以包括多个检测元件140_1、140_2和140_3。束分离器160和偏转扫描单元132可以被放置在初级投影光学***130内部。可以理解，可以适当地添加/省略装置100的其它公知的组件。
电子源101、枪孔板171、聚束器透镜110、源转换单元120、束分离器160、偏转扫描单元132和初级投影光学***130可以与装置100的初级光学轴线100_1对准。次级光学***150和电子检测器件140可以与装置100的次级光学轴线150_1对准。
电子源101可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极被发射并且被提取或加速以形成初级电子束102，初级电子束102形成(虚拟的或真实的)交叉101s。初级电子束102可以被想象为从交叉101s被发射。
源转换单元120可以包括图像形成元件阵列(图2中未示出)。该图像形成元件阵列可以包括多个微偏转器或微透镜，以形成具有初级电子束102的多个束波的交叉101s的多个(虚拟的或真实的)平行图像。图2示出了三个束波102_1、102_2和102_3作为示例，并且可以理解，源转换单元120可以处理任意数目的束波。
聚束器透镜110可以聚焦初级电子束102。源转换单元120下游的束波102_1、102_2和102_3的电流可以通过调整聚束器透镜110的聚焦能力或通过改变束限制孔阵列内的对应的束限制孔的径向尺寸而变化束。物镜131可以将束波102_1、102_2和102_3聚焦到用于检查的样本190上并且可以在样本190的表面上形成三个探测点102_1s、102_2s和102_3s。枪孔板171可以阻挡并非用来降低库仑相互作用效应的初级电子束102的***电子。库仑相互作用效应可以扩大探测点102_1s、102_2s和102_3s中的每个探测点的尺寸，并且因此恶化检查分辨率。
束分离器160可以是维恩滤波器类型的束分离器，该束分离器包括生成静电偶极场E1和磁偶极场B1(两者均未在图2中示出)的静电偏转器。如果它们被施加，则静电偶极场E1对束波102_1、102_2和102_3的电子施加的力与磁偶极场B1对电子施加的力大小相等并且方向相反。因此，束波102_1、102_2和102_3可以以零偏转角直接穿过束分离器160。
偏转扫描单元132可以偏转束波102_1、102_2和102_3以在样本190的表面的部分中的三个小扫描区域之上扫描探测点102_1s、102_2s和102_3s。响应于在探测点102_1s、102_2s和102_3s处的束波102_1、102_2和102_3的入射，三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se可以从样本190被发射。次级电子束102_1se、102_2se和102_3se中的每个次级电子束可以包括具有能量分布的电子，该具有能量分布的电子包括次级电子(能量≤50eV)和背散射电子(能量在50eV和束波102_1、102_2和102_3的降落能量(landing energy)之间)。束分离器160可以朝次级光学***150将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se定向。次级光学***150可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测器件140的检测元件140_1、140_2和140_3上。检测元件140_1、140_2和140_3可以检测对应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se并且生成被用来构建样本190的对应扫描区域的图像的对应信号。
现在参考图3，图3图示了与本公开的实施例一致的多束装置300中的初级电子束路径。如本文中所使用的，初级束路径可以是由初级电子束或束波从电子源到正被检查的样本而穿过的路径。在一些实施例中，如图3所示，多束装置300可以包括：初级电子源301、初级电子束302、束限制孔阵列305、聚束器透镜310、束限制单元320、偏转器阵列340、扇区磁体单元360、物镜组装380和样本390。
多束装置300的初级电子源301和初级电子束302基本上类似于图2中所图示的电子束工具100的电子源101和初级电子束102。在一些实施例中，初级电子源301可以例如包括钨丝、六硼化镧(LaB6)阴极、六硼化铈(CeB6)、钨/氧化锆(W/ZrO2)等。电子源可以通过来自热源的热离子发射或通过来自阴极的电场诱发的发射来生成电子。电子发射或电子生成的其它合适的方法也可以被采用。
初级电子束302可以包括由于高加速电场而具有高动能的电子，以驱动电子朝向样本。电子的动能可以在0.2–40keV或更高的范围中。在一些实施例中，初级电子束302可以具有光学轴线(未图示)，初级电子束302沿该光学轴线朝向扇区磁体单元360行进。
在一些实施例中，初级电子束302可以具有相关联的初级束电流。相关联的初级束电流可以直接与但不限于束中的电子的数目、电子的能量、被施加到初级电子源301的提取电压等成比例。相关联的初级束电流可以在5微安(uA)至100uA的范围中。在一些实施例中，用于相关联的初级束电流的优选范围可以是10uA至20uA。可以适当地使用相关联的初级束电流的其它范围和值。
在一些实施例中，多束装置300可以包括预限流孔阵列305，该预限流孔阵列305具有多个孔以形成多个束波。图3示出了三个束波302_1a、302_2a和302_3a作为示例，但是应理解，预限流孔阵列305可以适当地形成任意数目的束波。预限流孔阵列305的孔的横截面可以是例如圆形、矩形、椭圆形或它们的组合。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括被放置在距初级电子源301预定距离处的基本上平面的结构，使得预限流孔阵列305的平面垂直于初级电子束302的光学轴线。距离A1(被称为初级电子源301和预限流孔阵列305之间的垂直距离)可以在5mm至10mm的范围中。预限流孔阵列305沿光学轴线的位置可以适当地被固定或可调整。在本公开的优选实施例中，距离A1可以是大约6mm。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括均匀孔的矩阵，例如，预限流孔阵列305的孔中的每个孔在横截面、形状或尺寸上可以是一致的。在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括非均匀孔的矩阵，该非均匀孔的矩阵包括非一致的横截面、形状或尺寸的孔。在一些实施例中，孔可以以线性、圆形、矩形、螺旋形、锯齿形、蛇形、三角形图案或它们的组合来布置。应理解，预限流孔阵列305的孔可以跨阵列被随机地布局。孔的其它合适的布局和配置也可以被使用。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括金属、陶瓷、塑料、合金、复合材料、半导体或与真空兼容并且可以被处理以形成孔的任何合适的材料。预限流孔阵列305的孔可以使用光刻、压印、超精密激光加工、注射成型、机械钻孔等或任何合适的技术来制造。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以被配置为通过将初级电子束302分成多个初级束波302_1a、302_2a和302_3a来降低初级束电流。初级束波302_1a、302_2a和302_3a中的每个初级束波可以具有比初级电子束302的初级束电流低的相关联的初级束波电流。
在一些实施例中，与初级束波(诸如，302_1a)相关联的电流可以基于被配置为生成初级束波302_1a的预限流孔阵列305的孔的尺寸。在包括具有均匀孔的预限流孔阵列305的装置中，所生成的束波中的每个束波可以具有基本类似的相关联的束波电流值。在一些实施例中，初级束波302_1a、302_2a和302_3a中的每个初级束波可以具有在5纳安(nA)至50nA的范围中的相关联的初级束波电流。在优选实施例中，相关联的初级束波电流可以在5nA-40nA的范围中。
返回参考图3，多束装置300可以包括聚束器透镜310。多束装置300的聚束器透镜310基本上类似于图2中所图示的电子束工具100的聚束器透镜110。聚束器透镜310可以被配置为准直初级束波302_1a、302_2a和302_3a。电子束本质上是发散的，并且未准直的电子束可以生成不期望的较大的探测点，导致所获得的图像的分辨率较差。例如，在SEM中，初级电子束302在穿过阳极板之后可能发散并且可能必须由聚束器透镜310准直成多个相对平行的束波。
在一些实施例中，多束装置300可以包括束限制单元320，该束限制单元320被配置为修改初级束波302_1a、302_2a和302_3a中的每个初级束波的相关联的初级束波电流。束限制单元320可以包括：第一微透镜阵列322、第二微透镜阵列326和限流孔阵列324。微透镜阵列(例如，第一微透镜阵列322和第二微透镜阵列326)可以使用基于采用半导体制造工艺(诸如，光刻、湿法/干法蚀刻、薄膜沉积、钝化等)的组合的方法的微机电***(MEMS)来制造。制造透镜阵列的其它方法可以包括但不限于飞秒激光湿法蚀刻、超精密微加工技术(包括单点金刚石车削、金刚石微铣削等)。
如图3中所图示的，第一微透镜阵列322可以包括多个静电透镜或电磁透镜或它们的组合。在一些实施例中，第一微透镜阵列322可以包括三电极透镜阵列。三个电极透镜中的每个电极透镜可以包括多个孔(本文中也被称为透镜孔)。三个电极透镜中的每个电极透镜可以被对准使得每个电极透镜中的孔或透镜孔被对准以允许初级束波302_1a、302_2a和302_3a中的每个初级束波穿过。另外，三个电极可以以初级电子束302的中心穿过每个电极透镜的几何中心的方式被对准。在一些实施例中，第一微透镜阵列322可以包括具有一个或多个宏电极的单个平面电极，该单个平面电极被配置为形成会聚并且基本平行的束波。
在一些实施例中，第一微透镜阵列322的电极透镜的孔在形状、尺寸或横截面上可以是一致的。另外，第一微透镜阵列322的电极透镜中的每个电极透镜可以包括具有一致的形状、尺寸或横截面的孔。在一些实施例中，电极透镜内的孔在形状、尺寸或横截面上可以是非一致的。
在一些实施例中，每个电极透镜中的孔或透镜孔可以具有圆形横截面或椭圆形横截面。应理解，孔可以优选地具有用于像散校正的椭圆形横截面，并且针对用于场曲校正的离轴透镜，孔的尺寸(例如由直径所指示的)被制造得更大。场曲还可以通过增加第一微透镜阵列322中的离轴透镜的透镜半径来校正。
在本公开的上下文中，场曲(在显微镜学中通常被称为佩兹伐场曲)是指光学像差的成像伪影，在光学像差中正交于光学轴线的平坦对象不能被适当地聚焦在平坦图像平面上。当可见光通过弯曲透镜被聚焦时，由透镜产生的图像平面是弯曲的佩兹伐表面。图像可以被聚焦在大数目的焦平面之上，以在图像的边缘或图像的中心产生清晰的聚焦。当标本在显微镜下被观察时，它在视野的中心或边缘显得清晰或离散，但不能同时出现。该伪影通常被称为场曲或象场弯曲。最小化场曲的解决方案中的一个解决方案是在透镜阵列中使用具有更大焦距或增加离轴透镜的半径的透镜。
在一些实施例中，如图3所图示的，束限制单元320可以包括位于第一微透镜阵列322的下游的第二微透镜阵列326。第二微透镜阵列326可以包括三电极透镜阵列，或者具有一个或多个宏电极的单个平面电极，或二电极透镜阵列。在类似于第一微透镜阵列322的三电极透镜阵列配置中，三个电极透镜中的每个电极透镜可以包括多个孔。在一些实施例中，第二微透镜阵列326可以在结构上类似于第一微透镜阵列，例如，第二微透镜阵列326的孔可以在形状、尺寸或横截面上与第一微透镜阵列322基本上类似。第二微透镜阵列326的电极透镜中的每个电极透镜可以彼此对准以及与第一微透镜阵列322的电极透镜对准，使得初级电子束302的中心穿过第一微透镜阵列和第二微透镜阵列两者的每个电极透镜的几何中心。
束限制单元320可以包括限流孔阵列324，限流孔阵列324包括多个孔。限流孔阵列324可以被放置在第一微透镜阵列322和第二微透镜阵列326之间。在一些实施例中，限流孔阵列324可以被放置在第二微透镜阵列326的下游，使得它被设置在第二微透镜阵列326和偏转器阵列340(稍后描述)之间。在一些实施例中，第一微透镜阵列322、限流孔阵列324和第二微透镜阵列326可以以它们彼此对准并且与初级光学轴线对准的方式被设置。
限流孔阵列324的孔可以小于第一微透镜阵列322的孔或第二微透镜阵列326的孔。在一些实施例中，预限流孔阵列305的孔可以小于限流孔阵列324的孔。与初级束波302_1a、302_2a和302_3a中的每个初级束波相关联的电流可以在穿过束限制单元320时至少基于限流孔阵列324和第一微透镜阵列322的孔尺寸的选择来调整，形成束限制单元320的下游的初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m。在一些实施例中，初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m中的每个初级修改的束波可以具有修改的束波电流或基于孔的束波尺寸。例如，初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m中的每个初级修改的束波可以具有在10皮安(pA)-100pA的范围中的相关联的经修改的束波电流。
在一些实施例中，如本文中所提及的，电流降低因子是与束限制单元320(例如，初级束波302_1a、302_2a和302_3a)上游的初级束波中的每个初级束波相关联的电流和与束限制单元320下游的对应束波(例如，束波302_1m、302_2m和302_3m)相关联的电流的差异。在一些实施例中，其中束波中的每个束波在尺寸、形状和横截面上基本一致，电流降低因子可以基于平均初级束波电流与平均修改的束波电流的比率。电流降低比率可以在2至1000的范围中，或者任何合适的范围中。在优选的实施例中，比率在2至200的范围中。在一些实施例中，也可以针对单独的束波来确定电流降低因子。
在一些实施例中，束限制单元320可以被配置使得初级修改的束波中的每个初级修改的束波在交叉平面中交叉。交叉平面的定位可以基于第一微透镜阵列322的焦点强度或第二微透镜阵列326的焦点强度等因素。交叉平面可以被形成基本上垂直于初级光学轴线。束限制单元320沿初级光学轴线的垂直长度可以优选地在10mm-20mm的范围中。
在一些实施例中，多束装置300可以包括偏转器阵列340，该偏转器阵列340包括多个束偏转器。偏转器阵列340基本上类似于图2的偏转扫描单元132。偏转器阵列340可以被设置在由束限制单元320形成的交叉平面中。在一些实施例中，偏转器阵列340可以被配置为将初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m中的每个初级修改的束定向到扇区磁体单元360中。
扇区磁体单元360可以包括电子束弯曲磁体***，该电子束弯曲磁体***使用多个扇区磁体。来自电子源(例如，图3的初级电子源301)的出射电子束可以被磁偏转以被定向到样本目标。在双磁体***中，一个磁体可以使电子束偏转大于180°的角度，并且另一磁体可以使束偏转小于90°。如果有限能量扩散束被注入到具有大于180°偏转的磁体中，则输出束将被会聚。如果相同的束被垂直向上地注入到小于90°的偏转磁体中，则输出束将是发散束。束的会聚和发散的量可以取决于每个磁体的弯曲角度以及第一磁体的出口边缘和第二磁体的入口处的极面角度。应理解，也可以采用用于束弯曲和会聚的扇区磁体的其它配置。
在一些实施例中，扇区磁体单元360可以包括多个磁体。多个磁体可以包括：磁板、磁扇区、磁柱、磁盘或它们的组合。也可以使用其它形式和形状的磁体。在一些实施例中，扇区磁体单元360可以包括两个磁板，在两个磁板之间具有均匀的磁场。
如图3所示，扇区磁体单元360可以被配置为将进入的初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m中的每个初级修改的束波朝物镜380或晶圆390定向。在一些实施例中，扇区磁体单元360可以被配置为使束波弯曲任何合适的角度，使得初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m朝物镜组装380或晶圆390被定向并且在物镜组装380内或至少在物镜组件380附近的交叉平面处会聚。如本文中所使用的，物镜组装380“内”是指在由具有圆柱形横截面和中空核心的物镜包围的空间内的交叉平面的存在。应理解，物镜的规模可以基于设计和目的而变化。如本文中所使用的，物镜组装“附近”是指交叉平面与物镜的物理接近。交叉平面可以被形成在物镜组装380外部但直接邻近于物镜组装380，使得交叉平面和物镜组装380之间的距离可以为5mm或更小。应理解，交叉平面可以被形成与物镜组装380相距适当的距离。
在一些实施例中，扇区磁体单元360还可以被配置为将次级束波(例如，图4的次级束波402_1b、402_2b和402_3b，稍后讨论)与初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m分离。
在一些实施例中，物镜组装380基本上类似于包括图2的物镜131的初级光学***130。为了获取由带电粒子束(诸如，图2的初级电子束102)形成的图像的更高分辨率，物镜131可以是电磁复合透镜，其中样本可以被浸入在物镜131的磁场中。在一些实施例中，物镜131可以包括磁透镜和静电透镜(未图示)。磁透镜可以被配置为以相对低的像差来聚焦带电粒子束或多束装置(诸如，图2的电子束工具100)中的每个初级束波，以在样本上生成相对小的探测点。静电透镜可以被配置为影响带电粒子束或每个初级束波的降落能量，以确保初级带电粒子以相对低的动能落在样本上并且利用相对高的动能穿过装置。在一些实施例中，物镜131可以被配置为“浸没透镜(immersion lens)”。结果，样本可以被浸入静电透镜的静电场E(静电浸没)和磁透镜的磁场B(磁浸没)中。静电浸没和磁浸没可以降低物镜131的像差。随着静电场和磁场变强，物镜131的像差可以变小。然而，静电场E应该被限制在安全范围内，以便避免在样本上放电或形成电弧。由于静电场E的场强的这种限制，浸没配置中的磁场强度的进一步增强可以允许物镜131的像差的进一步降低，并且从而提高图像分辨率。
返回参考图3，在一些实施例中，初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m可以在至少基本垂直的方向上到达样本表面(诸如，晶圆390)。然而，磁浸没可能影响所有初级修改的束波落在晶圆390上的降落角度。特别地，磁场B可以使经修改的束波中的每个电子获取角速度θ(1)，如下面等式(1)中所示的：
Figure BDA0003134156910000171
其中C是与电子的初始角速度有关的常数，r是离物镜131的光学轴的定位偏移，以及e和m分别是电子的电荷和质量。为了使电子以垂直方式落在晶圆390上，角速度θ(1)在晶圆390上必须为零。
在一些实施例中，磁透镜可以被配置为在非磁浸没模式中操作，并且磁场B为零(或基本上为零)或低于晶圆390上的预设比率值。如果电子沿经向路径进入磁场B，则其对应的常数C为零，并且其角速度θ(1)在晶圆390上将为零或基本上为零。物镜131可以在其前焦平面上具有真实的前焦点。当离轴初级束波302_2m和302_3m的主射线(或中心射线)沿一些特定经向路径进入物镜131时，主射线可以穿过真实的前焦点并且离轴初级束波302_2m和302_3m可以垂直落在晶圆390上。因此，初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m在前焦平面上重叠在一起并且形成以真实的前焦点为中心的相对清晰的束波交叉。
在其它实施例中，磁透镜可以被配置为在磁浸没模式中操作，其中磁场B在晶圆390上不为零。因此，当电子进入磁场B并且符合等式(2)中的条件时，如果电子的角速度θ(1)对应的常数C不为零，则电子的角速度θ(1)在晶圆390上可以为零(或基本上为零)：
Figure BDA0003134156910000181
当C不等于零时，电子沿偏斜路径进入磁场B，并且在进入磁场B之前不能跨过初级光学轴线。因此，电子只有沿特定的偏斜路径进入磁场B才能垂直地落在晶圆390上，并且电子在穿过磁场B期间不能真正地跨过初级光学轴线。因此，物镜131可以具有虚拟的前焦点。当离轴初级修改的束波302_2m和302_3m的主射线(或中心射线)沿一些特定的偏斜路径进入物镜131时，它们实际上可以穿过虚拟的前焦点并且垂直地落在晶圆390上。在这种场景下，离轴初级束波302_2m和302_3m在物镜131的主平面上彼此最接近，并且每个离轴初级束波302_2m和302_3m具有与初级光学轴线的径向偏移。初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m因此仅在主平面上彼此部分地重叠并且在主平面上形成部分重叠束波交叉。此外，径向偏移随着晶圆390上的磁场B增加而增加。电流密度在部分重叠束波交叉中比在前述清晰束波交叉中低。因此，在磁浸没模式中的初级束波302_1m、302_2m和302_3m之间的库仑相互作用效应相对较低，从而进一步有助于探测点的小尺寸。
现在参考图4，其图示了与本公开的实施例一致的多束装置300中的次级束路径。如本文中所使用的，次级束路径可以是由样本上的探测点生成的次级电子到电子检测器件(诸如，电子检测器)所穿过的路径。响应于初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m在探测点(未示出)处的入射，电子从晶圆390出现并且生成三个次级电子束波(本文中被称为次级束波402_1b、402_2b和402_3b)，在操作中该三个次级电子束波从晶圆390被发射。次级束波302_1b、302_2b和302_3b中的每个次级束波典型包括具有不同能量的电子，该不同能量的电子包括次级电子(具有≤50eV的电子能量)和反向散射电子(具有在50eV和初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m的降落能量之间的电子能量)。
如图4所示，扇区磁体单元360可以被配置为将次级束波402_1b、402_2b和402_3b偏转朝向投影透镜组装450(其可以类似于图2的次级光学***150)。投影透镜组装450可以将次级束波402_1b、402_2b和402_3b聚焦到电子检测器件440(其可以类似于图2的电子检测器件)的检测元件上。检测器件440可以包括检测元件，该检测元件被配置为检测次级束波402_1b、402_2b和402_3b并且生成可以被发送给信号处理单元(未示出)的对应信号，例如以构建晶圆390的对应扫描区域的图像。
在一些实施例中，扇区磁体单元360可以被配置为当扫描时将次级束波(例如，402_1b、402_2b和402_3b)与初级修改的束波(例如，302_1m、302_2m和302_3m)分离。在一些实施例中，次级束波402_1b、402_2b和402_3b可以在进入扇区磁体单元360之前在平面中形成交叉。因此，扇区磁体单元360被设置在次级束波402_1b、402_2b和402_3b的交叉的下游。扇区磁体单元360可以被配置为通过调整被施加在初级修改的束波(例如，302_1m、302_2m和302_3m)上的磁力而作为场透镜起作用，并且作为维恩滤波器起作用以将束波中的电子选择性地偏转朝向电子检测器件440。
如本文中所使用的，场透镜可以被称为磁透镜、电透镜或电磁透镜，该磁透镜、电透镜或电磁透镜被配置为通过将磁场和电场同时地施加到入射电子来调整电子束中的电子的降落能量。例如，电迟滞场透镜可以被使用，该电迟滞场透镜在几毫米的距离内将初级电子束从大约10keV的能量减慢到1keV的能量。磁场可以被叠加到电迟滞场上，以便初级电子束可以被聚焦。
图5图示了与本公开的实施例一致的用于带电粒子束(例如，电子)通过多束装置300中的扇区磁体单元360的示例性初级路径。扇区磁体单元360可以包括两个或多个磁板，该两个或多个磁板在板之间具有均匀的磁场，该板被配置为弯曲一个或多个初级修改的束波(例如，302_1m、302_2m和302_3m)。在一些实施例中，如图5所示，进入扇区磁体单元360的初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m在退出前可以遵循迂回路径。
图5中所示的圆形环表示在扇区磁体单元360的井形扇区磁体不存在的情况下的电子的假想路径。利用扇区磁体的适当设计的形状，束波302_1m、302_2m和302_3m可以以相对于由进入束波所形成的角度的预定角度退出扇区磁体单元360。
在一些实施例中，与初级束波302_1a、302_2a和302_3a相比，退出扇区磁体单元360的初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m中的电子可以具有不同的动能。在一些实施例中，扇区磁体单元360可以被配置为修改初级束波302_1a、302_2a和302_3a的特性，该特性包括但不限于方向、束能量、束扩散、束波的交叉焦平面距离。应理解，仅出于说明性的原因，图5省略了多束装置300的一些组件，例如，预限流孔阵列305、聚束器透镜310、束限制单元320和偏转器阵列340。
现在参考图6，图6图示了与本公开的实施例一致的多束检查***中的示例性束限制单元320。如所图示的，束限制单元320可以包括：MEMS光学器件，包括第一微透镜阵列322和第二微透镜阵列326；以及限流孔阵列324，被设置在两个微透镜阵列之间。在一些实施例中，第一微透镜阵列322可以包括等距间隔开的三个电极透镜322_1、322_2和322_3。直接邻近的电极透镜之间的距离(例如，322_1和322_2之间或322_2和322_3之间的距离)可以是3mm或更低、2.5mm或更低、2mm或更低、1.5mm或更低、1mm或更低、0.5mm或更低、或0.2mm。
在一些实施例中，第二微透镜阵列326可以包括等距间隔开的三个电极透镜326_1、326_2和326_3。直接邻近的电极透镜之间的距离(例如，326_1和326_2之间或326_2和326_3之间的距离)可以是3mm或更低、2.5mm或更低、2mm或更低、1.5mm或更低、1mm或更低、0.5mm或更低、或0.2mm。应理解，微透镜阵列内的电极透镜中的任意两对电极透镜之间的距离也可以不同。
在一些实施例中，被施加到微透镜阵列(例如，第一微透镜阵列322)的电压可以不超过由最大可允许电场和电极(例如，电极322_1和322_2)之间的距离确定的最大可允许电压。如本文中所使用的，最大可允许电场可以被定义为MEMS层(例如，电极322_1和322_2)之间的电弧放电在其上方可以发生的电场。
在一些实施例中，第一微透镜阵列322和第二微透镜阵列326中的电场可以确定由束限制单元320形成的交叉平面的距离。如本文中所提及的，交叉平面的距离可以被定义为在电极326_3和偏转器阵列(例如，图3的偏转器阵列340)之间沿初级光学轴的垂直距离。在一些实施例中，交叉平面的距离可以与第一微透镜阵列322中的电场成反比，例如，针对第一微透镜阵列322中的5kV/mm的电场，交叉平面距束限制单元320的距离可以是45mm，并且针对2kV/mm的电场，交叉平面的距离可以是105mm。换言之，被设置在交叉平面中的偏转器阵列340的距离可以基于第一微透镜阵列322或第二微透镜阵列326中的电场来确定。交叉平面距电极326_3的距离可以在20mm至250mm的范围中，并且优选地在50mm至200mm的范围中。
现在参考图7，图7图示了与本公开的实施例一致的示例性多束装置300的预限流孔阵列305的部分的扫描电子显微镜图像700。如所图示的，预限流孔阵列305可以包括以矩形矩阵布置的孔710的阵列。在一些实施例中，每个孔710在尺寸、形状和横截面上可以是基本上一致的，以生成基本上类似的束尺寸、束能量和束扩散等参数的初级束波。在一些实施例中，与限流孔阵列324的孔相比，孔710的尺寸可以更小，以减轻库仑相互作用效应，从而保持或增强多束装置的空间分辨率。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括非一致的形状、尺寸或横截面的孔710，以生成具有一定范围的束尺寸、束能量或束扩散的束波。因此，每个初级束波(例如，初级束波302_1a、302_2a和302_3a)可以生成具有非一致尺寸的探测点。
在一些实施例中，预限流孔阵列305可以包括板720，该板720由包括金属、或陶瓷、或金属合金、半导体、加强的塑料、真空兼容塑料等的材料制成。孔710的阵列可以通过晶圆厂中的光刻工艺、MEMS工艺或使用超精密激光加工工艺、增材制造工艺(诸如，3D打印)或减材制造等来制造。也可以采用其它合适的技术。
现在参考图8A和图8B，图8A和图8B是与本公开的实施例一致的在预限流孔阵列(例如，图3的预限流孔阵列305)的X-Y平面处的横截面图。图8A示出了具有可以被对角、水平或垂直放置的各种长度的细长孔的示例。为了在多束装置中获取更高的生产量，需要更多的束波并且可能还需要更大的探测电流变化。如果两个孔之间的距离较小，则一些孔可以部分地重叠形成更大的孔，如图8B所示。部分重叠的束波形成孔可以被配置为一个组合的束波形成孔。图8B中所图示的预限流孔阵列可以生成二十五个束波、四个组合的束波形成孔和十七个单束波形成孔。
每个束波形成孔的形状可以被配置为降低其尺寸，以便库仑相互作用效应可以被相应地降低。应理解，每个束波形成孔的尺寸可以被尽可能地降低，以相应地尽可能降低库仑相互作用效应。因此，束波形成孔的形状可以彼此相同或彼此不同。束波形成孔可以被配置圆形、椭圆形、多边形或任何其它任意形状。
图9是与本公开的实施例一致的使用多束装置观察样本的示例性方法的工艺流程图。观察样本的方法可以包括：形成多个束波(例如，图3的初级束波302_1a、302_2a和302_3a)；修改通过扇区磁体(例如，图3的扇区磁体单元360)的束波；以及检测由入射在样本上的修改的束波生成的次级电子。
在步骤910中，预限流孔阵列(例如，图3的预限流孔阵列305)可以被配置为从发散的带电粒子束(例如，图3的初级电子束302)生成多个初级束波。预限流孔阵列可以包括多个束波形成孔，该多个束波形成孔在形状、尺寸和横截面上可以是一致的或非一致的。初级束波中的每个初级束波可以具有相关联的束电流，该相关联的束电流可以通过选择适当的束波形成孔来调整。在一些实施例中，可以改变束波形成孔的径向尺寸以修改与每个束波相关联的电流。
预限流孔阵列可以被配置为阻挡初级电子束的***电子和离轴束电子，以降低库仑相互作用效应。库仑相互作用效应可以扩大探测点中的每个探测点的尺寸，并且因此恶化检查分辨率。
在步骤920中，聚束器透镜(例如，图3的聚束器透镜310)可以被配置为将发散的初级束波中的每个发散的初级束波准直成基本上平行的电子束。聚束器透镜可以包括电磁透镜以使束波聚焦。在一些实施例中，聚束器透镜的强度可以是固定的，并且因此分辨率可以使用预限流孔阵列来调整。
在步骤930中，初级束波可以进入束限制单元(例如，图3的束限制单元320)，该束限制单元被配置为通过降低初级束波中的每个初级束波的相关联的束电流来修改初级束波。束限制单元可以包括一个或多个MEMS微透镜阵列(例如，图3的微透镜阵列322和图4的微透镜阵列326)以及限流孔阵列(例如，图3的限流孔阵列324)。在一些实施例中，限流孔阵列可以被设置在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间。备选地，限流孔阵列可以被设置在第二微透镜阵列和偏转器阵列(例如，图3的偏转器阵列340)之间的束限制单元的下游。
初级电子束波本质上是发散的；因此在检查或图像采集期间，由此导致的束扩散可以造成更大的探测点和较差的空间分辨率。束限制单元可以还被配置为修改初级束波，使得初级束波中的每个束波会聚在垂直于初级光学轴的焦平面中。焦平面在本文中还可以被称为初级束波中的每个初级束波的交叉平面。
在一些实施例中，经修改的束波(例如，图3的初级修改的束波302_1m、302_2m和302_3m)中的每个经修改的束波可以具有比初级相关联的束波电流更低的经修改的束波电流。限流孔阵列可以包括多个孔以进一步阻挡来自初级束波的***电子，形成具有更低的相关联的电流的经修改的束波。在一些实施例中，限流孔阵列的孔的尺寸可以比预限流孔阵列的孔大并且比第一微透镜阵列或第二微透镜阵列的孔小。
初级修改的束波可以通过偏转器阵列被定向到扇区磁体(例如，图3的扇区磁体单元360)。偏转器阵列可以被配置为将经修改的束波中的每个经修改的束波偏转到扇区磁体单元中。偏转器阵列可以被设置在垂直于初级光学轴的交叉平面中。
在步骤940中，扇区磁体单元可以被配置为通过将束波弯曲朝向物镜(例如，图3的物镜组装380)来定向初级修改的束波中的每个初级修改的束波，使得交叉被形成在物镜内或至少在物镜附近。弯曲的角度可以基于物镜和样本表面相对于扇区磁体单元和初级光学轴的配置和布局。物镜可以被配置为将单独的经修改的束波聚焦在样本表面(例如，图3的晶圆390)上。
初级修改的束波可以形成入射在晶圆上的对应探测点，并且基于束波中的电子和晶圆之间的相互作用来生成次级电子。生成的次级电子从晶圆穿过次级束路径到电子检测器件(例如，图4的电子检测器件440)，穿过扇区磁体单元和投影透镜组装(例如，图4的投影透镜组装450)。扇区磁体单元可以被配置为将包括次级电子的次级束波(例如，图4的次级束波402_1b、402_2b和402_3b)与初级修改的束波分离，因此消除了对单独的维恩滤波器的需要。
可以使用以下条款进一步描述实施例：
1.一种用于观察样本的多束装置，包括：
电子源，被配置为生成初级电子束；
预限流孔阵列，包括多个孔并且被配置为从所述初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
聚束器透镜，被配置为准直所述多个束波中的每个束波；
束限制单元，被配置为修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；以及
扇区磁体单元，被配置为定向所述多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
2.根据条款1所述的多束装置，其中所述束限制单元还被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
3.根据条款1和条款2中的任一项条款所述的多束装置，还包括束偏转器阵列，该束偏转器阵列具有被设置在所述焦平面中的多个束偏转器，其中所述多个束偏转器中的每个束偏转器与所述多个束波中的对应束波相关联。
4.根据条款3所述的多束装置，其中所述多个束偏转器中的每个束偏转器包括多极结构。
5.根据条款1至条款4中的任一项条款所述的多束装置，还包括具有多个检测元件的电子检测器件，该多个检测元件被配置为检测从所述样本上的所述多个探测点生成的多个次级电子束。
6.根据条款5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元还被配置为将从所述多个探测点生成的所述多个次级电子束定向到所述电子检测器件。
7.根据条款5和条款6中的任一项条款所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元还被配置为将入射在所述样本的所述表面上的所述多个束波与所述多个次级电子束分离。
8.根据条款1至条款7中的任一项条款所述的多束装置，其中所述束限制单元包括：
第一微透镜阵列，包括第一多个孔；
第二微透镜阵列，包括第二多个孔；以及
限流孔阵列，包括第三多个孔，其中所述第三多个孔在直径上小于所述第一多个孔和所述第二多个孔。
9.根据条款8所述的多束装置，其中所述预限流孔阵列的所述多个孔在直径上小于所述限流孔阵列的所述第三多个孔。
10.根据条款8和条款9中的任一项条款所述的多束装置，其中所述限流孔阵列被设置在所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间。
11.根据条款8至条款10中的任一项条款所述的多束装置，其中所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列包括微机电***(MEMS)光学器件或激光加工光学器件中的一个光学器件。
12.根据条款1至条款11中的任一项条款所述的多束装置，其中经修改的束电流与所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流的比率在2至200的范围中。
13.一种用于观察样本的多束装置，包括：
束限制单元，被配置为接收从初级电子束生成的多个束波，所述束限制单元包括：
第一微透镜阵列，包括第一多个孔；
第二微透镜阵列，包括第二多个孔；以及
限流孔阵列，包括第三多个孔，第三多个孔在直径上小于所述第一多个孔和所述第二多个孔。
14.根据条款13所述的多束装置，还包括扇区磁体单元，该扇区磁体单元被配置为定向所述多个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，所述物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
15.根据条款13和条款14中的任一项条款所述的多束装置，还包括具有多个孔的预限流孔阵列，并且该预限流孔阵列被配置为从所述初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流。
16.根据条款15所述的多束装置，其中所述预限流孔阵列的所述多个孔在直径上小于所述限流孔阵列的所述第三多个孔。
17.根据条款15和条款16中的任一项条款所述的多束装置，其中所述束限制单元还被配置为：
修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束；以及
将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
18.根据条款14至条款17中的任一项条款所述的多束装置，还包括：
电子源，被配置为生成所述初级电子束；
聚束器透镜，被配置为准直所述多个束波；以及
具有多个检测元件的电子检测器件，该多个检测元件被配置为检测多个次级电子束，该多个次级电子束从所述样本上的所述多个探测点被生成。
19.根据条款17至条款18中的任一项条款所述的多束装置，还包括束偏转器阵列，该束偏转器阵列具有被设置在所述焦平面中的多个束偏转器，其中所述多个束偏转器中的每个束偏转器与所述多个束波中的对应束波相关联。
20.根据条款19所述的多束装置，其中所述多个束偏转器中的每个束偏转器包括多极结构。
21.根据条款14至条款20中的任一项条款所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元还被配置为：
将从所述多个探测点生成的多个次级电子束定向到所述电子检测器件；以及
将入射在所述样本的所述表面上的所述多个束波与所述多个次级电子束分离。
22.根据条款13至条款21中的任一项条款所述的多束装置，其中所述限流孔阵列被设置在所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间。
23.根据条款13至条款22中的任一项条款所述的多束装置，其中所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列包括微机电***(MEMS)光学器件或激光加工光学器件中的一个光学器件。
24.根据条款15至条款23中的任一项条款所述的多束装置，其中所述多个束波中的每个束波的经修改的束电流与所述相关联的束电流的比率在2至200的范围中。
25.一种使用多束装置观察样本的方法，所述方法包括：
使用预限流孔阵列从初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
准直所述多个束波中的每个束波；
使用束限制单元修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；以及
使用扇区磁体单元定向所述多个束波，以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，所述物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
26.根据条款25所述的方法，还包括通过所述扇区磁体单元将从所述多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件。
27.根据条款25和条款26中的任一项条款所述的方法，还包括通过所述束限制单元将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
28.一种存储指令的集合的非暂时性计算机可读介质，该指令的集合能够由多束装置的一个或多个处理器执行，以使所述多束装置执行方法以观察样本，所述方法包括：
通过预限流孔阵列从初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
通过束限制单元修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；
通过扇区磁体单元定向所述多个束波，以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，所述物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点；以及
通过所述扇区磁体单元将从所述多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件，所述电子检测器件包括多个检测元件，该多个检测元件被配置为检测所述多个次级电子束。
29.根据条款28所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令的集合能够由所述多束装置的所述一个或多个处理器执行，以使所述多束装置还执行：
通过聚束器透镜准直所述多个束波；以及
通过所述束限制单元将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
30.一种用于观察样本的多束装置，包括：
预限流孔阵列，包括多个孔并且被配置为从初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
束限制单元，被配置为修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；以及
扇区磁体单元，被配置为定向所述多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，该物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
31.根据条款5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被设置在所述多个次级电子束的交叉的下游。
32.根据条款5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被配置为：在所述多个束波上施加可调节的磁力；并且选择性地偏转所述多个次级电子束中的电子。
33.根据条款5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被配置作为电磁场透镜。
可以提供非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质存储用于处理器执行图像检查、图像采集、载物台定位、束聚焦、电场调整、束弯曲等的指令。例如，非暂时性介质的常见形式包括：软盘、软磁盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其它磁性数据存储介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、任何其它光学数据存储介质、具有孔图案的任何物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)以及可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存-EPROM或任何其它闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、寄存器、任何其它存储器芯片或盒带以及它们的联网的版本。
应当理解，本公开的实施例不限于上文已经描述和在附图中示出的确切构造，并且可以在不脱离其范围的情况下进行各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由以下权利要求指示。
以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下进行所描述的修改。

Claims (15)

1.一种用于观察样本的多束装置，包括：
电子源，被配置为生成初级电子束；
预限流孔阵列，包括多个孔并且被配置为从所述初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
聚束器透镜，被配置为准直所述多个束波中的每个束波；
束限制单元，被配置为修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；以及
扇区磁体单元，被配置为定向所述多个束波中的每个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，所述物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点。
2.根据权利要求1所述的多束装置，其中所述束限制单元还被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
3.根据权利要求1所述的多束装置，还包括束偏转器阵列，所述束偏转器阵列具有被设置在所述焦平面中的多个束偏转器，其中所述多个束偏转器中的每个束偏转器与所述多个束波中的对应束波相关联。
4.根据权利要求1所述的多束装置，还包括具有多个检测元件的电子检测器件，所述多个检测元件被配置为检测从所述样本上的所述多个探测点生成的多个次级电子束，其中所述扇区磁体单元还被配置为将从所述多个探测点生成的所述多个次级电子束定向到所述电子检测器件。
5.根据权利要求4所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元还被配置为将被定向到所述样本的所述表面的所述多个束波与所述多个次级电子束分离。
6.根据权利要求5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被设置在所述多个次级电子束的交叉的下游。
7.根据权利要求5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被配置为：在所述多个束波上施加可调节的磁力；并且选择性地偏转所述多个次级电子束中的电子。
8.根据权利要求5所述的多束装置，其中所述扇区磁体单元被配置作为电磁场透镜。
9.根据权利要求1所述的多束装置，其中所述束限制单元包括：
第一微透镜阵列，包括第一多个孔；
第二微透镜阵列，包括第二多个孔；以及
限流孔阵列，包括第三多个孔，其中所述第三多个孔小于所述第一多个孔和所述第二多个孔。
10.根据权利要求8所述的多束装置，其中所述预限流孔阵列的所述多个孔小于所述限流孔阵列的所述第三多个孔。
11.根据权利要求8所述的多束装置，其中所述限流孔阵列被设置在所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间。
12.根据权利要求8所述的多束装置，其中所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列包括微机电***(MEMS)光学器件或激光加工光学器件中的一个光学器件。
13.根据权利要求1所述的多束装置，其中经修改的束电流与所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流的比率在2至200的范围中。
14.一种存储指令的集合的非暂时性计算机可读介质，所述指令的集合能够由多束装置的一个或多个处理器执行以使所述多束装置执行方法来观察样本，所述方法包括：
通过预限流孔阵列从初级电子束形成多个束波，所述多个束波中的每个束波具有相关联的束电流；
通过束限制单元修改所述多个束波中的每个束波的所述相关联的束电流；
通过扇区磁体单元定向所述多个束波以在物镜内或至少在物镜附近形成交叉，所述物镜被配置为将所述多个束波中的每个束波聚焦到所述样本的表面上并且在其上形成多个探测点；以及
通过所述扇区磁体单元将从所述多个探测点生成的多个次级电子束定向到电子检测器件，所述电子检测器件包括多个检测元件，所述多个检测元件被配置为检测所述多个次级电子束。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述方法还包括：
通过聚束器透镜准直所述多个束波；以及
通过所述束限制单元将所述多个束波中的每个束波聚焦在焦平面上。
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