TWI821618B - 藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置 - Google Patents

藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置 Download PDF

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TWI821618B
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胡學讓
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Abstract

本發明揭示使用一多光束裝置來形成一樣本之影像的系統及方法。該方法可包括在與複數個初級電子束交互之後，自該樣本上之複數個探測光點產生複數個次級電子束。該方法可進一步包括：調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向；引導該複數個次級電子束遠離該複數個初級電子束；補償該複數個經引導次級電子束之像散像差；將該複數個經引導次級電子束聚焦至一聚焦平面上；藉由一帶電粒子偵測器來偵測該複數個經聚焦次級電子束；以及將該帶電粒子偵測器之一偵測平面定位在該聚焦平面處或附近。

Description

藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置
本文提供之實施例揭示一種多光束裝置，且更特定言之，揭示一種藉由減少帶電粒子偵測器之偵測元件之間的串擾而具有增加的檢測產出量的多光束帶電粒子顯微鏡。
在積體電路(IC)之製造製程中，未完成或已完成電路組件經檢測以確保其根據設計而製造且無缺陷。可採用利用光學顯微鏡或帶電粒子(例如電子)束顯微鏡(諸如掃描電子顯微鏡(SEM))之檢測系統。隨著IC組件之實體大小繼續縮小，缺陷偵測中之準確度及良率變得愈來愈重要。儘管多重電子束可用以增加產出量，但次級電子偵測器之偵測元件之間的串擾可限制所要產出量，致使檢測工具不足以用於其所要目的。
本發明之一個態樣係針對一種藉由一多光束裝置執行以形成一樣本之影像的方法。該方法可包含在與複數個初級電子束交互之後，沿一主光軸自該樣本上之複數個探測光點產生複數個次級電子束。該方法可進一步包含將該複數個次級電子束聚焦在一聚焦平面上，以及相對於該聚焦平面定位一次級電子偵測器之一偵測表面。該複數個次級電子束可包 含一次級電子束陣列。
該方法可進一步包含調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向，其中調整該複數個初級電子束之該定向包含使該複數個初級電子束圍繞該主光軸旋轉，且可調整該次級電子束陣列之一定向。該方法可進一步包含使用一光束分離器將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。該方法可進一步包含調整一像散補償器之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差。
該次級電子偵測器可安置在一次級電子投影系統下游，該次級電子投影系統經組態以將該複數個次級電子束聚焦在該聚焦平面上，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。定位該次級電子偵測器之該偵測表面可包含調整該偵測表面與該聚焦平面之間的一傾斜角，其中調整該傾斜角可包含減小該次級電子偵測器之該偵測表面與該聚焦平面之間的該傾斜角。減小該傾斜角可包含調整該次級電子偵測器之該位置，使得該次級電子偵測器之該偵測表面與該聚焦平面實質上重合。
調整該次級電子偵測器之該位置可包含基於該次級電子偵測器之一收集效率而動態地調整該傾斜角或將該傾斜角調整為該傾斜角之一預定值。調整該次級電子偵測器之該位置可包含相對於該次光軸在一或多個平面中調整該傾斜角。
本發明之另一態樣係針對一種藉由一多重帶電粒子束裝置執行以形成一樣本之影像的方法。該方法可包含：在與複數個初級電子束交互之後，沿一主光軸自該樣本上之複數個探測光點產生複數個次級電子 束；調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向；在一最終影像平面上形成該樣本之該複數個探測光點之影像；以及相對於該最終影像平面之一位置調整一次級電子偵測器之一位置。
本發明之另一態樣係針對一種多光束裝置，其用於使用經組態以在一樣本上形成複數個探測光點的複數個初級電子束來檢測該樣本。該多光束裝置可包括一次級電子投影系統。該次級電子投影系統可經組態以接收由該等探測光點之該形成產生的複數個次級電子束，在一最終影像平面上形成該樣本上之該複數個探測光點之影像；以及一帶電粒子偵測器，其經組態以偵測該複數個次級電子束，其中該帶電粒子偵測器之一位置係基於該最終影像平面之一位置設置。
該複數個次級電子束可包含一次級電子束陣列。該多光束裝置可包括一物鏡，該物鏡經組態以聚焦該樣本上之該複數個初級電子束且沿一主光軸在一中間影像平面上形成該複數個探測光點之影像。該多光束裝置可進一步包括一光束分離器，該光束分離器經組態以將該複數個次級電子束沿該次光軸引導朝向該帶電粒子偵測器。該多光束裝置可進一步包含一像散補償器，該像散補償器經組態以補償該複數個次級電子束之像散像差。該帶電粒子偵測器可包含一次級電子偵測器，該次級電子偵測器安置在該次級電子投影系統下游且可包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
該次級電子偵測器之一位置之一設置可包含該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一經調整傾斜角。該次級電子偵測器之該位置之該設置可包含該偵測平面與該最終影像平面之間的一經 減小傾斜角，且其中該經減小傾斜角包含該次級電子偵測器之該位置之該設置，使得該偵測平面與該最終影像平面實質上重合。該次級電子偵測器之該位置之該設置可包含基於該次級電子偵測器之一收集效率的一經動態調整傾斜角，或該次級電子偵測器之該位置之該設置可包含該傾斜角之一預定值。該最終影像平面可包含一彎曲平面。
本發明之另一態樣係針對一種多光束裝置，其包含：一次級電子投影系統，其包含一像散補償器，該像散補償器經組態以影響由一樣本上之複數個探測光點產生的複數個次級電子束之路徑；以及一次級電子偵測器，其經組態以偵測該複數個次級電子束，其中該次級電子偵測器之一位置基於該複數個探測光點之一最終影像平面之一位置而相對於一次光軸調整。該像散補償器可包含一電動多極透鏡或一磁性多極透鏡。
本發明之另一態樣係針對一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存指令集，該指令集可由一多光束裝置之一或多個處理器執行以使得該多光束裝置執行形成一樣本之影像的一方法。該方法可包含：沿一主光軸自該樣本上之複數個初級電子束之複數個探測光點產生複數個次級電子束；使用一次級電子偵測器在一最終影像平面上獲取該樣本之該複數個探測光點之影像；以及基於該最終影像平面之一位置調整該次級電子偵測器之一位置。該裝置可進一步執行：使用一物鏡在實質上垂直於一主光軸之一中間影像平面上形成該複數個探測光點之一中間影像；以及使用一光束分離器將該複數個次級電子束沿該次光軸引導朝向該次級電子偵測器。該多光束裝置可進一步執行：調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向，其中調整該複數個初級電子束之該定向可包含使該複數個初級電子束圍繞該主光軸旋轉；以及調整該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終 影像平面之間的一傾斜角。該多光束裝置可進一步執行：調整一像散補償器之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差。
本發明之實施例之其他優勢將自結合隨附圖式進行的以下描述變得顯而易見，在隨附圖式中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。
10:主腔室
20:裝載鎖定腔室
30:設備前端模組
30a:第一裝載埠
30b:第二裝載埠
40:電子束工具
50:控制器
100:電子束檢測系統
201:電子源
202:初級電子束
203:初級光束交越
204:主光軸
208:樣本
211:初級細光束
211S:探測光點
212:初級細光束
212S:探測光點
213:初級細光束
213S:探測光點
220:源轉換單元
225:細光束控制單元
230:初級投影光學系統
231:物鏡
232:偏轉掃描單元
233:光束分離器
240:電子偵測器件
241:偵測元件
242:偵測元件
243:偵測元件
250:次級投影成像系統
251:次光軸
261:次級電子束
262:次級電子束
263:次級電子束
300:組態
310:平面
320:平面
333:光束分離器
335:電磁場
350:陣列
351:像散補償器
352:像散補償器
360:輪廓
360a:輪廓
361:次級電子束
361a:出射次級電子束
362:次級電子束
362a:出射次級電子束
363:次級電子束
363a:出射次級電子束
364:次級電子束
364a:出射次級電子束
365:次級電子束
365a:出射次級電子束
366:次級電子束
366a:出射次級電子束
367:次級電子束
367a:出射次級電子束
368:次級電子束
368a:出射次級電子束
369:次級電子束
369a:出射次級電子束
370:陣列
371:次級電子
372:次級電子
373:次級電子
400:多光束檢測裝置
404:主光軸
408:樣本
431:物鏡
433:光束分離器
440:電子偵測器件
440D:偵測表面
450:次級投影成像系統
451:次光軸
460:陣列
461:次級電子束
461a:出射次級電子束
461i:中間影像
461R:虛擬中間影像
461Ri:探測光點之影像
462:次級電子束
462a:出射次級電子束
462i:中間影像
462R:虛擬中間影像
462Ri:探測光點之影像
463a:出射次級電子束
464a:出射次級電子束
465a:出射次級電子束
466a:出射次級電子束
467a:出射次級電子束
468a:出射次級電子束
469a:出射次級電子束
470:陣列
500:多光束檢測裝置
504:主光軸
508:樣本
531:物鏡
533:光束分離器
540:電子偵測器件
540D:偵測表面
550:次級投影成像系統
551:次光軸
555:像散補償器
561:次級電子束
561a:出射次級電子束
562:次級電子束
562a:出射次級電子束
640:電子偵測器件
640D:偵測表面
641:偵測元件
642:偵測元件
643:偵測元件
644:偵測元件
645:偵測元件
646:偵測元件
647:偵測元件
648:偵測元件
649:偵測元件
661a:出射次級電子束
662a:出射次級電子束
663a:出射次級電子束
664a:出射次級電子束
665a:出射次級電子束
666a:出射次級電子束
667a:出射次級電子束
668a:出射次級電子束
669a:出射次級電子束
710:平面
720:平面
740:陣列
760:陣列
761:次級電子束
761a:出射次級電子束
762:次級電子束
762a:出射次級電子束
763:次級電子束
763a:出射次級電子束
764:次級電子束
764a:出射次級電子束
765:次級電子束
765a:出射次級電子束
766:次級電子束
766a:出射次級電子束
767:次級電子束
767a:出射次級電子束
768:次級電子束
768a:出射次級電子束
769:次級電子束
769a:出射次級電子束
800:方法
810:步驟
820:步驟
830:步驟
900:方法
910:步驟
920:步驟
930:步驟
940:步驟
B:磁場
B1:磁偶極子場
E:電場
E1:靜電偶極子場
Fm1:磁力
Fm2:磁力
Fm3:磁力
SP1:平面
SP1-R:虛擬中間影像平面
SP2:最終影像平面
X1:軸線
X2:軸線
Y1:軸線
Y2:軸線
Z1:軸線
Z2:軸線
α:角度
θ:著陸角
圖1為說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(electron beam inspection；EBI)系統的示意圖。
圖2為說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性電子束檢測系統之一部分的例示性電子束工具的示意圖。
圖3A及圖3B為說明符合本發明之實施例的多光束裝置中之次級電子束所經受之例示性力以及該等力對該等次級電子束之路徑之影響的示意圖。
圖3C及圖3D為說明符合本發明之實施例的次級電子束分別在進入多光束裝置之光束偏轉器之前以及離開該光束偏轉器之後的例示性投影的示意圖。
圖3E為說明符合本發明之實施例的在多光束裝置中包含像散補償器之例示性次級投影成像系統的示意圖。
圖4A為說明符合本發明之實施例的電子光學系統之例示性組態及多光束裝置中之次級電子束之路徑的示意圖。
圖4B及圖4C為說明符合本發明之實施例的次級電子束分別在多光束裝置之最終影像平面及電子偵測器上之例示性投影的示意圖。
圖5為說明符合本發明之實施例的電子光學系統之例示性 組態及多光束裝置中之次級電子束之路徑的示意圖。
圖6為說明符合本發明之實施例的多光束裝置中之電子偵測器之例示性組態的示意圖。
圖7A及圖7B為說明符合本發明之實施例的次級電子束分別在進入光束偏轉器之前以及離開光束偏轉器之後的例示性投射的示意圖。
圖8為表示符合本發明之實施例的在多光束檢測系統中使用多重光束來形成樣本之影像的例示性方法的過程流程圖。
圖9為表示符合本發明之實施例的在多光束檢測系統中使用多重光束來形成樣本之影像的例示性方法的過程流程圖。
現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於隨附圖式中。以下描述參考隨附圖式，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類似元件。闡述於例示性實施例之以下描述中之實施方案並不表示全部實施方案。實情為，其僅僅為符合關於所附申請專利範圍中所敍述之所揭示實施例的態樣的裝置及方法之實例。舉例而言，儘管一些實施例係在利用電子束的上下文中予以描述，但本發明不限於此。可相似地施加其他類型之帶電粒子束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測等。
電子器件由形成於稱為基板之矽片上的電路構成。許多電路可一起形成於同一矽片上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得更多該等電路可適配於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與縮略圖一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，各電晶體之 大小小於人類毛髮之大小的1/1000。
製造此等極小IC為往往涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴的製程。甚至一個步驟中之誤差會潛在地引起成品IC中之缺陷，藉此使得成品IC無用。因此，製造製程之一個目標為避免此類缺陷以使在此製程中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良製程之總良率。
改良良率之一個組分為監測晶片製作製程，以確保其正生產足夠數目個功能性積體電路。監視該製程之一種方式為在晶片電路結構形成之各種階段處檢測該等晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)來施行檢測。SEM可用以實際上將此等極小結構成像，從而獲取該等結構之「圖像」。影像可用於判定結構是否適當地形成，且亦判定該結構是否形成於適當位置中。若結構係有缺陷的，則可調整該製程，使得缺陷不大可能再現。
儘管多重帶電粒子束成像系統(諸如多光束SEM)看起來可提供高晶圓檢測產出量之優勢，但其可遭遇與聚焦自樣本產生之次級電子束相關的若干挑戰。由於散焦光束與聚焦光束相比具有更大橫截面且在偵測元件上具有更大覆蓋區，因此多個偵測元件中之每一者可接收來自對應次級電子束及其他鄰近光束的次級電子。因此，一個偵測元件之成像信號可包含源自對應次級電子束之主要分量及源自鄰近電子束之串擾分量。串擾分量等可降低成像信號之保真度，且因此不利地影響檢測產出量以及解析度。
為了減少串擾之發生，可在次級成像系統中採用孔徑機構來阻擋外圍次級電子，或可減小偵測元件之大小，等等。然而，阻擋外圍電子或減小偵測元件之大小可減少入射在電子偵測器上之電子的總數目， 且因此可不利地影響收集效率、檢測產出量或檢測解析度。
在當前現有的多光束SEM中，儘管諸如韋恩濾光器(Wien filter)之光束分離器可分離初級電子與次級電子，但其可使次級電子束散焦(像散像差)且亦可使次級電子束陣列變形，此兩種情況導致發生串擾以及其他情形。用於減少串擾之發生的若干方式中之一者可包括使用一或多個像散補償器來補償光束像散及光束陣列變形。然而，此類組態可使得次級投影系統之操作及維護非常複雜，從而不利地影響檢測產出量。另外，次級電子束之聚焦平面可不與電子偵測器之偵測平面對準，使得次級電子束在偵測平面上進一步散焦且引起串擾。因此，可能需要補償光束像散，且藉由允許電子偵測器與次級電子束之聚焦平面對準的機構來調整電子偵測器之位置。
本發明之一些實施例係針對形成樣本之影像的系統及方法。該方法可包括自由初級電子束與樣本之區域之交互作用所形成的探測光點產生次級電子束。所產生的次級電子束可通過光束分離器，該光束分離器經組態以使次級電子束朝向電子偵測器件偏轉。光束分離器之偏轉可導致次級電子束之像散像差。該方法可包括藉由調整像散補償器之電激發來補償像散像差，該像散校正器經組態以將校正的磁場或校正的電場施加至次級電子束。該方法可進一步包括在像散補償器下游之影像平面上形成探測光點之影像且基於該影像平面之位置來調整電子偵測器之位置。調整電子偵測器之位置的能力可允許使用者將次級電子束聚焦在偵測器之偵測表面上，從而將串擾減至最少，增加檢測效率，且因此維持高檢測產出量。
出於清楚起見，可將圖式中之組件的相對尺寸放大。在以 下圖式描述內，相同或類似附圖標號係指相同或類似組件或實體，且僅描述相對於個別實施例之差異。如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。
現在參看圖1，其說明符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統100。如圖1中所展示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40及設備前端模組(EFEM)30。電子束工具40位於主腔室10內。雖然描述及圖式係針對電子束，但應瞭解，實施例並非用以將本發明限制為特定帶電粒子。
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接收含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP)(晶圓及樣本在下文統稱為「晶圓」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將晶圓傳輸至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體分子以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(未展示)將晶圓自裝載鎖定腔室20傳輸至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未展示)，其移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受電子束工具40進行之檢測。在一些實 施例中，電子束工具40可包含單光束檢測工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多光束檢測工具。
控制器50可電連接至電子束工具40，且亦可電連接至其他組件。控制器50可為經組態以執行帶電粒子束檢測系統100之各種控制的電腦。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之處理電路。雖然控制器50在圖1中展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。
雖然本發明提供容納電子束檢測系統之主腔室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容納電子束檢測系統之腔室。實際上，應瞭解，前述原理亦可應用於其他腔室。
現在參看圖2，其說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性帶電粒子束檢測系統100之一部分的例示性電子束工具40之示意圖。電子束工具40(在本文中亦稱為裝置40)可包含電子源201、源轉換單元220、初級投影光學系統230、次級投影成像系統250及電子偵測器件240。可瞭解，可視需要添加/省略裝置40之其他通常已知的組件。
儘管圖2中未展示，但在一些實施例中，電子束工具40可包含槍孔徑板、前細光束成形機構、聚光器透鏡、機動樣本載物台、固持樣本(例如，晶圓或光遮罩)的樣本固持器。
電子源201、源轉換單元220、偏轉掃描單元232、光束分離器233及初級投影光學系統230可與裝置40之主光軸204對準。次級投影成像系統250及電子偵測器件240可與裝置40之次光軸251對準。
電子源201可包括陰極、提取器或陽極，其中初級電子可自陰極發射且經提取或加速以形成初級電子束202，該初級電子束202形 成初級光束交越(虛擬或真實)203。初級電子束202可視覺化為自初級光束交越203發射。
在一些實施例中，源轉換單元220可經組態以藉由影響初級電子束202之複數個細光束(諸如初級細光束211、212及213)而形成交越203之複數個影像。源轉換單元220可包含光束限制孔徑陣列及偏轉器陣列。光束限制孔徑陣列可形成初級細光束211、212及213，且偏轉器陣列可經組態以使初級細光束偏轉以形成交越203之複數個影像。在一些實施例中，源轉換單元220可包含孔徑透鏡陣列、光束限制孔徑陣列及成像透鏡。孔徑透鏡陣列可包含孔徑透鏡形成電極板及定位於孔徑透鏡形成電極板下方的孔徑透鏡板。在此上下文中，「在...下方」係指自電子源201向下游行進之初級電子束202在孔徑透鏡板之前照射孔徑透鏡形成電極板的結構配置。孔徑透鏡形成電極板可經由具有孔徑之板來實施，該孔徑經組態以允許初級電子束202之至少一部分通過。孔徑透鏡板可經由具有由初級電子束202橫穿的複數個孔徑或具有複數個孔徑的多重板來實施。孔徑透鏡形成電極板及孔徑透鏡板可經激發以在孔徑透鏡板上方及下方產生電場。孔徑透鏡板上方之電場可與孔徑透鏡板下方之電場不同，使得在孔徑透鏡板之每一孔徑中形成場鏡，且因此可形成孔徑透鏡陣列。孔徑透鏡陣列中之一個孔徑透鏡可聚焦一個初級細光束。
在一些實施例中，光束限制孔徑陣列可包含光束限制孔徑。應瞭解，可視需要使用任何數目的孔徑。光束限制孔徑陣列可經組態以限制個別初級細光束211、212及213之直徑。儘管圖2展示三個初級細光束211、212及213作為實例，然而，應瞭解，源轉換單元220可經組態以形成任何數目的初級細光束。
在一些實施例中，成像透鏡可包含經組態以將初級細光束211、212及213聚焦於中間影像平面上之集體成像透鏡。成像透鏡可具有與主光軸204正交的主平面。成像透鏡可定位在光束限制孔徑陣列下方，且可經組態以使初級細光束211、212及213聚焦，使得該等細光束在中間影像平面上形成交越203之複數個影像。
初級投影系統230可經組態以將影像(虛擬或真實)投影至樣本208上且在其上形成複數個探測光點。初級投影光學系統230可包含物鏡231、偏轉掃描單元232及光束分離器233。光束分離器233及偏轉掃描單元232可定位於初級投影光學系統230內部。物鏡231可經組態以將細光束211、212及213聚焦至樣本208上以用於檢測，且可在樣本208之表面上分別形成三個探測光點211S、212S及213S。在一些實施例中，細光束211、212及213可正著陸或實質上正著陸於樣本208上。在一些實施例中，藉由物鏡聚焦可包括減少探測光點211S、212S及213S之像差。
回應於初級細光束211、212及213於樣本208上之探測光點211S、212S及213S上之入射，次級電子可自樣本208出射且產生三個次級電子束261、262及263。次級電子束261、262及263中之每一者通常包含次級電子(具有
Figure 109142548-A0305-02-0015-1
50eV之電子能量)及反向散射電子(具有介於50eV與初級細光束211、212及213之著陸能量之間的電子能量)。
電子束工具40可包含光束分離器233。光束分離器233可具有韋恩濾光器類型，其包含產生靜電偶極子場E1及磁偶極子場B1(兩者皆在圖2中未展示)之靜電偏轉器。若應用該等光束分離器，則靜電偶極子場E1對細光束211、212及213之電子施加之力與磁偶極子場B1對該電子施加之力在量值上相等但在方向上相對。細光束211、212及213因此可以零 偏轉角直接通過光束分離器233。
偏轉掃描單元232可經組態以使細光束211、212及213偏轉，以使探測光點211S、212S及213S掃描偏及樣本208之表面之區段中的三個較小經掃描區域。光束分離器233可將次級電子束261、262及263朝向次級投影成像系統250引導。次級投影成像系統250可將次級電子束261、262及263聚焦至電子偵測器件240之偵測元件241、242及243上。偵測元件241、242及243可經組態以偵測對應次級電子束261、262及263，且產生用以建構樣本208之對應經掃描區域之影像的對應信號。
在圖2中，分別由三個探測光點211S、212S及213S產生之三個次級電子束261、262及263沿著主光軸204朝向電子源201向上行進，依次通過物鏡231及偏轉掃描單元232。三個次級電子束261、262及263藉由光束分離器233(諸如韋恩濾光器)轉向，以沿其次光軸251進入次級投影成像系統250。次級投影成像系統250可將三個次級電子束261、262及263聚焦至包含三個偵測元件241、242及243之電子偵測器件240上。因此，電子偵測器件240可同步產生由三個探測光點211S、212S及213S分別掃描之三個經掃描區的影像。在一些實施例中，電子偵測器件240及次級投影成像系統250形成一個偵測單元(未展示)。在一些實施例中，次級電子束之路徑上之電子光學元件，諸如(但不限於)物鏡231、偏轉掃描單元232、光束分離器233、次級投影成像系統250及電子偵測器件240，可形成一個偵測系統。
在一些實施例中，將與整個偵測系統一起展示及描述次級投影成像系統250，如圖2中所說明。參考圖2，僅展示相對於三個探測光點211S、212S及213S之三個次級電子束261、262及263，但可存在任何 數目個次級電子束。儘管未說明，但次級投影成像系統250可包括諸如變焦透鏡、投影透鏡、次級光束限制孔徑陣列及反掃描偏轉單元等組件，所有組件均與次光軸251對準。電子偵測器件240之偵測元件241、242及243可沿與次光軸251正交之平面置放。在一些實施例中，電子偵測器件240之位置及定向可為可調整的。當沒有偏轉掃描單元232時，變焦透鏡、投影透鏡及物鏡231可一起將樣本208之表面投影至次級電子束之聚焦平面上，亦即聚焦次級電子束261、262及263，以分別在偵測元件241、242及243上形成次級電子光點。
如在本領域中通常已知，次級電子之發射遵從朗伯定律(Lambert's law)且具有較大能量散佈。雖然次級電子之能量可高達50eV，但大部分次級電子具有大約為5eV之能量，此取決於樣本材料等等。初級電子細光束之著陸能量(諸如在樣本208上著陸之細光束211的能量)可在0.1keV至5keV的範圍內。著陸能量可藉由改變初級電子源201之電位或樣本208之電位中之任一者或兩者等而調整。物鏡231之激發可經調整以為三個細光束提供對應聚焦倍率。此外，對於經減小之像差，物鏡231可為經組態以旋轉細光束且影響著陸能量之磁性或電磁複合透鏡。由於次級電子束261、262及263在偵測元件241、242及243上形成之次級電子光點的大小、位置或放大率可變化，故次級電子光點可部分地進入鄰近於對應偵測元件之偵測元件。鄰近偵測元件所偵測到之次級電子可產生影像重疊，例如導致影像解析度降低及收集效率降低。來自一個偵測元件之影像信號可包括來自樣本208之多於一個經掃描區的資訊，該資訊由於串擾而引起解析度降低。
在一些實施例中，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(未展示)及儲存器(未展示)。影像獲取器可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算器件及其類似者，或其組合。影像獲取器可經由諸如以下之媒體通信耦接至裝置40之電子偵測器件240：電導體、光纖纜線、可攜式儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電及其他，或其組合。在一些實施例中，影像獲取器可自電子偵測器件240接收信號，且可建構影像。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、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執行對所獲取影像之亮度及對比度等的調整。在一些實施例中，儲存器可為諸如以下之儲存媒體：硬碟、快閃驅動器、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其類似者。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。
在一些實施例中，影像獲取器可基於自電子偵測器件240接收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。單個影像可儲存於儲存器中。單個影像可為可劃分成複數個區之原始影像。該等區中之每一者可包含含有樣本208之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含按一時間順序經多次取樣之樣本208之單個成像區域的多重影像。多重影像可儲存於儲存器中。在一些實施例中，控制器50可經組態以運用樣本208之同一位置之多重影像來執行影像處理步驟。
在一些實施例中，控制器50可包括量測電路(例如類比轉數位轉換器)以獲得偵測到之次級電子之分佈。在偵測時間窗期間所收集 之電子分佈資料與入射於晶圓表面上之初級細光束211、212及213中的每一者之對應掃描路徑資料組合可用以重建構受檢測晶圓結構之影像。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，且藉此可用以顯露可能存在於晶圓中的任何缺陷。
在一些實施例中，控制器50可控制機動載物台(未展示)以在檢測期間移動樣本208。在一些實施例中，控制器50可使得機動載物台能夠在一方向上以一恆定速度連續地移動樣本208。在其他實施例中，控制器50可使得機動載物台能夠取決於掃描程序之步驟而隨時間改變樣本208之移動的速度。在一些實施例中，控制器50可基於次級電子束261、262及263之影像來調整初級投影光學系統230或次級投影成像系統250之組態。
在一些實施例中，電子束工具40可包含細光束控制單元225，其經組態以自源轉換單元220接收初級細光束211、212及213，且將其朝向樣本208引導。細光束控制單元225可包括轉印透鏡，其經組態以將初級細光束211、212及213自影像平面引導至物鏡，使得初級細光束211、212及213正著陸或實質上正著陸在樣本208之表面上，或形成具有較小像差的複數個探測光點221、222及223。轉印透鏡可為固定透鏡或可移動透鏡。在可移動透鏡中，透鏡之聚焦功率可藉由調整透鏡之電激發來改變。
在一些實施例中，細光束控制單元225可包含細光束傾斜偏轉器，其經組態以使初級細光束211、212及213傾斜，以相對於樣本208之表面法線以相同或實質上相同的著陸角(θ)傾斜地著陸於樣本208之表面上。使細光束傾斜可包括使初級細光束211、212及213之交 越略微偏離主光軸204。此可用於檢測包括三維特徵或結構(諸如井之側壁，或溝渠，或台面結構)之樣本或樣本區。
在一些實施例中，細光束控制單元225可包含細光束調整單元，其經組態以補償歸因於上文所提及之透鏡中之一個或全部而引起的像差(諸如，像散及場彎曲像差)。細光束調整單元可包含像散補償器陣列、場彎曲補償器陣列及偏轉器陣列。場彎曲補償器陣列可包含複數個微透鏡以補償初級細光束211、212及213之場彎曲像差，且像散補償器陣列可包含複數個微像散補償器以補償初級細光束211、212及213之像散像差。
在一些實施例中，偏轉器陣列中之偏轉器可經組態以藉由改變朝向主光軸204之角度來使細光束211、212及213偏轉。在一些實施例中，離主光軸204更遠之偏轉器可經組態以使細光束偏轉至更大程度。此外，偏轉器陣列可包含多重層(未說明)，且偏轉器可提供於分離層中。偏轉器可經組態以彼此獨立地受到單獨控制。在一些實施例中，偏轉器可經控制以調整形成於樣本208之表面上的探測光點(例如，221、222及223)之間距。如本文中所提及，探測光點之間距可定義為樣本208之表面上的兩個緊鄰探測光點之間的距離。在一些實施例中，偏轉器可置放於中間影像平面上。
在一些實施例中，控制器50可經組態以控制如圖2中所說明之源轉換單元220、細光束控制單元225及初級投影光學系統230。儘管未說明，但控制器50可經組態以控制電子束工具40之一或多個組件，包括但不限於電子源201及源轉換單元220、初級投影光學系統230、電子偵測器件240及次級投影成像系統250之組件。儘管圖2展示電子束工具40使 用三個初級電子細光束211、212及213，但應瞭解，電子束工具40可使用兩個或更多個初級電子細光束。本發明並不限制用於裝置40之初級電子細光束的數目。
舉例而言，反向散射電子及次級電子可在樣本208之部分接收到初級電子細光束211、212及213之後自該部分發射。光束分離器233可將次級或反向散射電子束引導至電子偵測器件240之感測器表面。所偵測電子束可在電子偵測器件240之感測器表面上形成對應的光束光點。電子偵測器件240可產生表示所接收光束之強度的信號(例如電壓、電流)，且將該等信號提供至處理系統(諸如控制器50)。次級或反向散射電子束及所得光束光點之強度可根據樣本208之外部或內部結構改變。此外，如上文所論述，初級電子細光束211、212及213可偏轉至樣本208之頂部表面之不同位置上，以產生具有不同強度之次級或散射電子束(及所得光束光點)。因此，藉由用樣本208之位置來映射光束光點之強度，處理系統可重建構反映晶圓樣本208之內部或外部結構的影像。
現參看圖3A及圖3B，其為符合本發明之實施例的多光束裝置中之次級電子所經受之例示性力以及該等力對該等次級電子束之路徑之影響的示意圖。圖3A展示通過韋恩濾光器(例如圖2之光束分離器233)之例示性次級電子束361之次級電子371、372及373。應瞭解，儘管次級電子束包含一束電子，但出於說明之目的僅展示三個離散次級電子371、372及373。次級電子371、372及373可視覺化為沿Z1軸線(未展示)行進，該Z1軸線延伸進出紙張之平面。沿X1軸線之電場及沿Y1軸線之磁場分別表示為E及B。
在韋恩濾光器中，電位沿電場E之方向減小。因此，若次 級電子371、372及373在進入韋恩濾光器之前具有相同能量，則次級電子束361之離軸次級電子372之能量高於在軸次級電子371，且在軸次級電子371之能量高於離軸次級電子373。因此，施加於次級電子372上之磁力Fm2比施加於電子371上之磁力Fm1更強，且磁力Fm1比施加於電子373上之磁力Fm3更強。次級電子(例如，次級電子371、372及373)在通過韋恩濾光器時所經受的磁力之差異(Fm3<Fm1<Fm2)可使次級電子偏轉不同的偏轉角。次級電子束之電子的偏轉角之差異可導致光束像散以及其他。
現參看圖3B，其展示包含通過沿X1軸線安置之光束分離器333之次級電子束361的例示性組態300。應瞭解，次級電子束361及光束分離器333可分別類似於或實質上類似於圖2之次級電子束261及光束分離器233。
在一些實施例中，次級電子束361在進入光束分離器333之前可具有大體上圓形的橫截面。圖3B展示次級電子束361之大體上圓形橫截面在平面310上之投影。在一些實施例中，平面310可沿Z1軸線位於物鏡231與光束分離器333之間。次級電子束361在平面310上之投影在與光束分離器333中之電磁場335交互之前可為大體上圓形橫截面。在與光束分離器333之電磁場335交互之後，次級電子束361可偏轉，且次級電子束361在平面320上之橫截面可由於光束像散而修改為非圓形輪廓。
現參看圖3C及圖3D，其分別說明平面310及320上之次級電子束陣列之示意圖。如圖3C中所展示，陣列350可包含來源於樣本(例如圖2之樣本208)且經引導朝向光束分離器333的3×3次級電子束矩形陣列。舉例而言，陣列350表示包含九個次級電子束361、362、363、364、365、366、367、368及369之正方形陣列。在一些實施例中，正方形陣列 可視需要包含更少電子束(諸如在2×2陣列中)或更多次級電子束(諸如在5×5陣列中)。在一些實施例中，陣列可包含經引導朝向光束分離器333之次級電子束之矩形、圓形、螺旋形、橢圓形陣列、對稱陣列或不對稱陣列。
圖3C說明次級電子束361至369之例示性陣列350以及其在通過光束分離器333(例如圖3A中之光束分離器)之電場E(沿X1軸線方向)及磁場B(沿Y1軸線方向)之前在平面310上之投影。平面310可為實質上平行於包含X1軸線及Y1軸線之平面且實質上垂直於Z1軸線(未展示)的平面。Z1軸線可視覺化為延伸進出紙張。
在一些實施例中，陣列350可包含次級電子束361至369之投影的正方形陣列。如圖3C中所展示，各自具有圓形橫截面的次級電子束361至369之正方形陣列之輪廓360由虛線表示。在一些實施例中，陣列350可相對於X1軸線及Y1軸線以角度θ定向，使得其沿X1'軸線及Y1'軸線對準。若物鏡包含磁透鏡等，則陣列350相對於X1軸線及Y1軸線之定向可隨對應初級電子束(例如圖2之初級細光束211、212及213)之著陸能量而變化。如本文所使用，電子束之著陸能量可定義為初級電子束之電子撞擊樣本之能量。初級電子束之著陸能量等於電子發射源與載物台/樣本之間的電位差，且因此可藉由改變此兩個電位中之任一者或兩者而調整。
如圖3C中所展示，不同次級電子束可在沿其電場E之方向(X1軸線)的不同橫向位置處橫穿光束分離器333。因此，具有較大X1座標之光束與具有較小X1座標之光束相比可具有較高能量，且因此可經受更強磁力。針對次級電子束361至369，磁力之差異可導致偏轉角之差異，且可導致如圖3D中所展示之光束陣列變形。
圖3D說明出射次級電子束361a至369a之例示性陣列370及其在平面320上之投影。出射次級電子束361a至369a分別對應於通過光束分離器333之後的次級電子束361至369。如上文所論述，由於光束分離器333產生光束像散，因此出射次級電子束361a至369a可具有與入射次級電子束361至369之圓形橫截面不同的非圓形橫截面。舉例而言，出射次級電子束361a至369a之橫截面可包含卵形、橢圓形或非圓形形狀。在一些實施例中，出射次級電子束361a至369a可沿次光軸251朝向次級投影成像系統250偏轉。
在一些實施例中，如上文所解釋，由於光束分離器333產生光束陣列變形，因此出射次級電子束361a至369a之光束陣列可由入射次級電子束361至369之光束陣列之正方形形狀變成菱形形狀，如圖3D中所展示。具有菱形形狀的出射次級電子束361a至369a之變形後陣列370之輪廓360a由點劃線表示。為了比較，圖3D包括表示入射次級電子束361至369之陣列350之輪廓360。
在多光束檢測裝置(諸如多光束SEM)中，使用韋恩濾光器(例如圖3B之光束分離器333)來分離初級電子束(例如圖2之初級細光束211、212及213)與次級電子束(例如圖2之261、262及263)可導致像散像差及光束陣列變形以及其他。多光束SEM中之成像解析度可尤其取決於諸如次級電子偵測器之電子偵測器件(例如圖2之電子偵測器件240)所偵測的次級電子束之串擾。串擾可取決於入射在電子偵測器件上之次級電子束之聚焦。若每一次級電子束均聚焦使得其可由電子偵測器件之對應偵測元件偵測，則串擾將為零。光束分離器之光束像散可為影響次級電子束之聚焦的若干因素中之一者，其可導致光束輪廓失真以及其他。散焦電子束在次 級電子偵測器上可具有較大入射光點。光束分離器之光束陣列變形可為影響次級電子束之光束陣列形狀的若干因素中之一者，其可導致電子偵測器件上之光束間距失真以及其他。變形後的光束陣列可不與電子偵測器件之偵測元件陣列匹配。在習知多光束SEM中，散焦的次級電子束或變形後光束陣列中之次級光束可入射在電子偵測器件之多重偵測元件上。換言之，多重偵測元件中之每一者可自對應次級電子束及其他鄰近光束接收次級電子。因此，一個偵測元件之成像信號可包含源自對應次級電子束之主要分量及源自鄰近電子束之串擾分量。串擾分量等可降低成像信號之保真度。因此，希望將多重偵測元件之間的串擾減至最少以增加電子偵測器件之影像解析度且提高其檢測效率或收集效率，從而增加成像產出量。
用於減少串擾之發生及影響的若干方式中之一些可尤其包括在次級投影成像系統250中使用孔徑機構來阻擋外圍次級電子或減小電子偵測器件之對應偵測元件的大小。然而，藉由阻擋外圍電子或藉由減小對應偵測元件之大小來減少入射在電子偵測器上之次級電子之數目可不利地影響收集及檢測效率，進而減小檢測產出量以及其他。
在習知SEM系統中，多光束裝置中之次級投影成像系統可包括一或多個像散補償器來補償光束像散像差及光束陣列變形以便將串擾減至最少。圖3E說明多光束裝置(例如圖2之裝置40)中之次級投影成像系統350之示意圖。次級投影成像系統350可包含像散補償器351及352，其經組態以補償通過次級投影成像系統350的個別出射次級電子束361a、362a及363a之光束陣列變形及像散像差。在一些實施例中，像散補償器352可置放在出射次級電子束361a、362a及363a之交越處或接近交越置放，且經組態以補償光束像散像差。像散補償器351可遠離交越置放，且 可經組態以補償光束陣列形狀變形。
另外，儘管像散補償器351及352可經組態以藉由補償像散像差及光束陣列變形來將串擾減至最少，但使用多重像散補償器可增加次級投影成像系統350之結構性及操作性複雜度，進而不利地影響檢測產出量以及其他。儘管在圖3E中之橫截面圖中僅說明三個出射次級電子束，但應瞭解，視需要可存在任何數目之出射次級電子束。
在多光束檢測系統中，次級電子束之像散像差或光束陣列變形可導致串擾，且因此不利地影響檢測產出量及解析度以及其他。像散像差或光束陣列變形可由若干因素引起，包括(但不限於)如圖3A至圖3E中所論述使用韋恩濾光器作為光束分離器(例如圖3B之光束分離器333)、使用光束偏轉器(例如圖2之偏轉掃描單元232)或使用次級投影成像系統(例如圖2之次級投影成像系統250)。
現參看圖4A，其說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性帶電粒子束檢測系統100之一部分的多光束檢測裝置400的示意圖。多光束檢測裝置400(在本文中亦稱為裝置400)可包含包括物鏡431及光束分離器433的初級投影光學系統(類似於圖2之初級投影光學系統230)。裝置400可進一步包含次級投影成像系統450(類似於圖2之次級投影成像系統250)及電子偵測器件440以及其他相關組件。可瞭解，可視需要添加/省略裝置40之其他通常已知的組件。
物鏡431可實質上類似於圖2之物鏡231且可執行與物鏡231實質上類似的功能，包括(但不限於)將初級電子束或細光束聚焦至樣本408上以供檢測以及形成對應探測光點。光束分離器433可實質上類似於圖2之光束分離器233且可執行與光束分離器233實質上類似的功能，包括 (但不限於)將次級電子束461、462朝向次級投影成像系統450引導。儘管圖4A僅說明兩個次級電子束461及462，但應瞭解，視需要，由樣本408產生且朝向次級投影成像系統450引導的次級電子束之數目可更多或更少。物鏡431及光束分離器433可與裝置400之主光軸404對準，且次級投影成像系統450及電子偵測器件440可與裝置400之次光軸451對準。次光軸451可與主光軸404形成非零角。在一些實施例中，主光軸404與次光軸451之間的角度可基於光束分離器433對次級電子束461及462進行之所要偏轉以及其他而判定。
在初級電子束或細光束與樣本408交互之後，可自樣本408產生次級電子或反向散射電子。所產生的次級電子及反向散射電子可沿主光學路徑404在初級電子束之相反方向上行進。裝置400可以次級電子檢測模式或反向散射電子檢測模式或兩種模式操作。在次級電子檢測模式中，電子偵測器件440可經組態以偵測次級電子束461及462。物鏡431可經組態以將由樣本408上之對應探測光點產生的次級電子束461及462聚焦至平面SP1上，且因此在其上形成探測光點之中間影像461i及462i。因此，平面SP1為探測光點之中間影像平面。在一些實施例中，中間影像平面SP1可形成於光束分離器433與物鏡431之間，且可實質上垂直於主光軸404。中間影像平面SP1可為次級電子束461及462在進入光束分離器433之電場區或磁場區之前的聚焦平面。
光束分離器433可經組態以使次級電子束461及462朝向次級投影成像系統450偏轉。在圖4A中，在離開光束分離器433之後，次級電子束461及462變成出射次級電子束461a及462a(類似於圖3D之361a及362a)，且中間影像461i及462i變成虛擬中間影像平面SP1-R上之虛擬中間 影像461R及462R。虛擬中間影像461R及462R可為次級投影成像系統450之物件，且虛擬中間影像平面SP1-R可為次級投影成像系統450之物件平面。在一些實施例中，虛擬中間影像平面SP1-R可相對於中間影像平面SP1旋轉一角度，使得其不垂直於主光軸404。在一些實施例中，虛擬中間影像平面SP1-R可旋轉基於次級電子束之偏轉角的一角度。如圖4A中所展示，在軸次級電子束461可實質上平行於次光軸451且沿著次光軸451偏轉，並且虛擬中間影像平面SP1-R可不實質上垂直於次光軸451。
在習知多光束檢測系統中，電子偵測器件440及次級投影成像系統450可實質上垂直於次光軸451置放。次級投影成像系統450可經組態以將出射次級電子束461a及462a聚焦至平面SP2上，且因此將虛擬中間影像461R及462R成像在該平面上，亦即在平面SP2上形成探測光點之影像461Ri及462Ri。因此，平面SP2為探測光點之最終影像平面或次級電子束461及462之最終聚焦平面。在一些實施例中，虛擬中間影像平面SP1-R可不實質上垂直於次光軸451，且因此最終影像平面SP2可不垂直於次光軸451。因此，最終影像平面SP2可不與電子偵測器件440之偵測表面440D重疊。偵測表面440D可實質上垂直於次光軸451。偵測表面440D可包含電子偵測器件440之偵測元件的電子收集或電子接收表面。在一些實施例中，電子偵測器件440之偵測元件可配置成使得所有偵測元件之偵測表面形成單個共平面偵測表面440D。
在一些實施例中，最終影像平面SP2可相對於偵測表面440D形成角度α。最終影像平面SP2與電子偵測器件440之偵測表面440D的失配可導致出射次級電子束在電子偵測器件440之偵測表面440D上散焦且出射次級光束陣列在電子偵測器件440之表面440D上變形。散焦的次級 電子束及變形的次級光束陣列可產生串擾且降低收集或檢測效率，且因而可尤其不利地影響檢測解析度及檢測產出量。
現參看圖4B及圖4C，其說明符合本發明之實施例的出射次級電子束461a至469a分別在最終影像平面SP2上及電子偵測器件440之偵測表面440D上的例示性投影的示意圖。出射次級電子束461a至469a可在最終影像平面SP2上形成陣列460，如圖4B中所展示。在一些實施例中，陣列460可包含菱形、矩形或正方形陣列。聚焦的出射次級電子束461a至469a在最終影像平面SP2上之投影可為大體上圓形橫截面。
圖4C說明出射次級電子束461a至469a在電子偵測器件440之偵測表面440D上的投影。出射次級電子束461a至469a在電子偵測器件440之偵測表面440D上的投影可由陣列470表示。在一些實施例中，最終影像平面SP2相對於偵測表面440D之傾斜角可導致一或多個出射次級電子束461a至469a在偵測表面440D上之投影非圓形。最終影像平面SP2相對於偵測表面440D之傾斜角可導致出射次級電子束461a至469a之投影在偵測表面440D上形成變形的陣列470。變形陣列470可包含出射次級電子束461a至469a之非圓形投影之傾斜陣列。在本發明之上下文中，變形陣列(例如圖4C之變形陣列470)可包含散焦的次級電子束之投影陣列或具有與聚焦次級電子束之輪廓不同的離焦次級電子束之投影輪廓的陣列。
如圖4C中所說明，出射次級電子束在電子偵測器件440之偵測表面440D上的投影之大小可基於次級電子束461a至469a在最終影像平面SP2上之聚焦位置與偵測表面440D之間的距離。舉例而言，在軸出射次級電子束461a可看起來比離軸出射次級電子束462a更小，此係由於在最終影像平面SP2上在軸出射次級電子束461a比離軸出射次級電子束462a 更接近偵測表面440D。最終影像平面SP2可相對於偵測表面440D以一角度形成，使得出射次級電子束可例如在電子偵測器件440上游、在電子偵測器件440之偵測表面440D處或接近偵測表面440D處或者在電子偵測器件440下游聚焦。在本發明之上下文中，「上游」或「下游」可指一個系統元件沿次級電子束之路徑相對於另一元件之位置。舉例而言，若元件A在元件B下游，則應瞭解，元件A沿次級電子束路徑位於元件B後面。若元件A在元件B上游，則應瞭解，元件A沿次級電子束路徑位於元件B前面。應瞭解，陣列460可包含由光束分離器433引起之光束像散及光束陣列變形，從而導致一或多個出射次級電子束之非圓形投影。應瞭解，陣列470包含經修改次級電子束461a至469a之投影，該等經修改次級電子束之像散像差並未校正，從而導致一或多個經修改次級電子束之非圓形投影。亦應瞭解，雖然展示最終影像平面SP2相對於Z2軸線以角度α傾斜，但該最終影像平面可在X2軸線、Y2軸線或Z2軸線中之任一者或其組合上傾斜。
次級電子束陣列之變形及入射在電子偵測器件440上之散焦次級電子束可尤其導致收集效率降低或串擾減少。舉例而言，若電子偵測器(例如圖2之偵測元件241、242及243)之間距及大小無法覆蓋變形陣列470中之出射次級電子束461a至469a之位置偏差，則來自一個電子偵測器之影像信號可包括來自多於一個出射次級電子束之資訊，由此可出現串擾。在一些實施例中，對應電子偵測器僅可收集出射次級電子束之一部分電子，從而不利地影響檢測產出量及解析度。
在諸如多光束SEM之現有多光束檢測工具中，所遭遇到的一些挑戰尤其包括次級電子束陣列之每一次級電子束之收集效率限制及次級電子束陣列之次級電子束之間的串擾。可導致收集效率降低的若干因素 中之一者為入射在電子偵測器之偵測表面上的次級電子束之較大光點大小。入射在電子偵測器上的光束之大小尤其取決於電子偵測器相對於次級電子束之最終聚焦平面的位置。舉例而言，入射在電子偵測器上的次級電子束之大小可隨著次級電子束在次級電子束之最終聚焦平面上之位置與電子偵測器之間的距離增加而增加。因此，可能需要組態電子偵測器件以使得其偵測表面與次級電子束之最終影像平面儘可能地重疊。
在一些實施例中，次級電子束之最終影像平面SP2相對於偵測表面440D的傾斜角可隨著虛擬中間影像平面SP1-R相對於中間影像平面SP1之旋轉角而改變。旋轉角可隨著中間影像平面SP1之位置及光束分離器433之激發而改變。中間影像平面SP1之位置及光束分離器433之激發可尤其隨著樣本408上之初級電子束之著陸能量或探測電流而改變。因此，次級電子束之最終影像平面SP2相對於偵測表面440D之傾斜角可尤其基於應用條件而變化。因此，可能需要使電子偵測器件相對於次光軸451傾斜固定最佳角度或可調整角度(如圖5中所展示)而將應用條件範圍內之傾斜角減至最小，同時維持檢測產出量。
現參看圖5，其說明符合本發明之實施例的可為圖1之例示性帶電粒子束檢測系統100之一部分的多光束檢測裝置500的示意圖。多光束檢測裝置500(在本文中亦稱為裝置500)可包含尤其包括物鏡531及光束分離器533之初級投影光學系統(類似於圖2之初級投影光學系統230)。裝置500可進一步包含次級投影成像系統550(類似於圖2之次級投影成像系統250)及具有經組態以偵測次級電子之偵測表面540D的電子偵測器件540以及其他組件。可瞭解，可視需要添加/省略裝置40之其他組件。
在一些實施例中，在裝置500中，沿主光軸504行進之初級 電子細光束(圖中未展示，例如圖2之初級電子細光束211及212)可著陸在樣本508之表面上。在與樣本508交互之後，可自樣本508產生次級電子或反向散射電子。所產生的次級電子及反向散射電子可沿主光軸504在初級電子束之相反方向上行進。基於自樣本508產生的電子之能量，裝置500可以次級電子檢測模式或反向散射電子檢測模式或兩種模式操作。在次級電子檢測模式中，電子偵測器件440可經組態以偵測次級電子束461及462。在一些實施例中，物鏡531可實質上類似於圖4A之物鏡431且可執行與物鏡431實質上類似的功能。物鏡531可經組態以聚焦由樣本508上之對應探測光點產生的次級電子束561及562且在中間影像平面SP1上形成探測光點之影像。
次級電子束561及562經引導朝向光束分離器533(例如韋恩濾光器)，該光束分離器經組態以例如尤其基於能量或速度來分離初級電子束與次級電子束。光束分離器533可經組態以分別使次級電子束561及562偏轉且形成出射次級電子束561a及562a。出射次級電子束561a及562a可沿Z2軸線(在本文中亦稱為次光軸551)經引導朝向次級投影成像系統550，如圖5中所說明。出射次級電子束561a可包含在軸出射次級電子束，且經修改次級電子束562a可包含離軸出射次級電子束。在本發明之上下文中，「在軸」可指與參考軸實質上平行、對準或重合的電子束，且「離軸」可指不與參考軸平行或對準的電子束。應瞭解，在多光束組態中，可存在多於一個離軸初級電子束及對應的出射次級電子束。
在一些實施例中，次級投影成像系統550可包含經組態以補償次級電子束(諸如561及562)之像散的像散補償器555。可導致像散的若干因素中之一者為由光束分離器533產生的光束像散，如關於圖3A至圖 3E所論述。光束像散可指在光束中之電子通過光束分離器533之偏轉場時引起的電子束輪廓之變形。
諸如像散補償器555之像散補償器可經組態以在次級電子束通過時向該等次級電子束施加校正的四極場。次級電子所經受的四極場可藉由調整像散補償器555之電激發而調整。調整像散補償器555之電激發可包括(但不限於)調整施加至像散補償器555之一或多個極的電壓或線圈電流。在一些實施例中，像散補償器555可置放在次級電子束之交越平面上或接近該交越平面置放。在一些實施例中，儘管未說明，但次級投影成像系統550可進一步包含變焦透鏡、投影透鏡、反掃描偏轉單元及其類似者。
在一些實施例中，調整像散補償器555之電激發可包含將出射次級電子束561a及562a之輪廓自非圓形橫截面調整至大體上圓形橫截面。在一些實施例中，可視需要調整像散補償器555之電激發以調整一或多個次級電子束之輪廓。在一些實施例中，像散補償器555之電激發可基於應用、所要分析、樣本、所要產出量以及其他而調整。
次級投影成像系統550可經組態以將出射次級電子束561a及562a聚焦在最終影像平面SP2(在本文中亦稱為最終影像平面)上。最終影像平面SP2可包含出射次級電子束561a及562a之聚焦平面。在離開次級投影成像系統550之像散補償器555之後，聚焦的出射次級電子束561a及562a之輪廓可為大體上圓形，如圖5中所展示。在一些實施例中，最終影像平面SP2可包含平坦聚焦平面，使得出射次級電子束聚焦在同一平坦平面上。
然而，在實踐中，光束陣列之出射次級電子束可聚焦在包 含複數個平坦聚焦平面之彎曲聚焦平面上。出射次級電子束之非共平面聚焦的若干原因中之一者可包括(但不限於)場彎曲像差。在本發明之上下文中，場彎曲像差(亦被稱作珀茲伐(Petzval)場彎曲)可指其中與光軸正交之平坦物件不能正確聚焦於平坦影像平面上的成像假影或像差。當可見光經由透鏡聚焦時，藉由透鏡產生之影像平面為彎曲珀茲伐表面。該影像可聚焦於大量聚焦平面上方以在影像之邊緣上或中心產生銳利聚焦。當在顯微鏡中觀察樣品時，其在觀察場之中心或邊緣上(但非兩者)顯現得銳利且清晰。此假影被統稱為場彎曲或場之彎曲，且由此引起的像差被稱為場彎曲像差。
在一些實施例中，最終影像平面SP2可不垂直於次光軸551，此係部分由於由物鏡531及光束分離器533形成之虛擬中間影像平面SP1-R不垂直於次光軸551以及其他。在習知多光束檢測系統中，電子偵測器可垂直於次光軸置放，而最終影像平面不垂直於次光軸。此類組態可導致一或多個出射次級電子束在電子偵測器件之偵測表面上散焦以及出射次級電子束陣列在最終影像平面之傾斜方向上的變形。光束散焦及光束陣列變形可尤其導致收集效率降低及產出量減少。
在諸如裝置500之多光束檢測系統中，串擾之發生及收集效率之降低可藉由使電子偵測器件540傾斜以使其偵測表面與最終影像平面SP2重疊而減少。電子偵測器件540之傾斜角可為針對所有應用條件最佳化的固定值或可為可調整的。在一些實施例中，電子偵測器件540之位置或定向可為沿X2軸線、Y2軸線或Z2軸線或其組合可調整的。可調整的電子偵測器件540可置放在次級投影成像系統550下游。
在一些實施例中，電子偵測器件540可沿著偵測平面(未展 示)安置。在一些實施例中，電子偵測器件540之偵測平面可與最終影像平面SP2形成角度α，如圖4A中所說明。調整電子偵測器件540之位置可包含調整電子偵測器件540之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。在一些實施例中，調整角度α可包含使電子偵測器件540沿一或多個軸線傾斜一傾斜角以減小電子偵測器件540之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。在一些實施例中，角度α可減小，使得電子偵測器件540之主平面可與最終影像平面SP2實質上重合。在此上下文中，「實質上重合的」平面可指重疊或幾乎重疊的平面，使得平面之間的角度小於5°。在一較佳實施例中，幾乎重疊的平面之間的角度在0°至1°之間。
在一些實施例中，電子偵測器件540可包含偵測元件(例如圖2之偵測元件241至243)之陣列。電子偵測器件540可包含偵測元件之矩形陣列、正方形陣列、三角形陣列、圓形陣列或不規則陣列。在一些實施例中，電子偵測器件540之偵測元件可包含閃爍器、固態偵測器、閃爍器-光電倍增器總成以及其他。在一些實施例中，電子偵測器件540之偵測元件之偵測表面540D可表示次級電子束可入射在其上之表面。
在一些實施例中，控制器50可經組態以與電子偵測器件540通信且調整電子偵測器件540之移動。控制器50可經組態以基於電子偵測器件540之所判定收集效率而動態調整電子偵測器件540之位置及定向。舉例而言，若收集效率藉由使電子偵測器件540沿一軸線傾斜而增加，則控制器50可繼續使電子偵測器件540沿該軸線傾斜。
在一些實施例中，電子偵測器件540之位置或定向可藉由基於應用、所要分析、樣本、所要產出量以及其他來調整一或多個軸線上之傾斜角而調整。在一些實施例中，傾斜角可基於應用、所要分析、樣 本、所要產出量以及其他而以預定值調整。傾斜角之預定值可為基於著陸能量、探測電流及樣本上電場以及其他之範圍的最佳傾斜角。
在一些實施例中，電子偵測器件540可與次光軸551對準，使得電子偵測器件540之偵測表面540D之幾何中心與次光軸551相交，如圖5中所說明。入射在偵測元件上的次級電子束之光點大小可取決於該次級電子束在最終影像平面SP2上之位置與偵測表面540D之間的純量距離。電子偵測器件540可置放成將所有次級電子束之純量距離減至最小。
參看圖6，其說明符合本發明之實施例的電子偵測器件640之例示性組態及入射在其上的出射次級電子束之投影。電子偵測器件640可實質上類似於圖5之電子偵測器件540或執行與電子偵測器件540實質上類似的功能。在一些實施例中，電子偵測器件640可包括經組態以偵測出射次級電子束661a至669a之次級電子的偵測元件641至649之陣列。在一些實施例中，每一出射次級電子束可具有對應偵測元件，如圖6中所展示。此類組態可提供某些優點，包括(但不限於)減少的串擾、增加的產出量或更高收集效率。
圖6說明傾斜的次級電子束661a至669a在電子偵測器件640之偵測表面640D上的投影。偵測表面640D可經組態以接收或收集離開次級投影成像系統(例如圖5之次級投影成像系統550)且含有關於樣本(例如圖5之樣本508)之探測區之資訊的出射次級電子束661a至669a之次級電子。應瞭解，傾斜的次級電子束661a至669a在偵測表面640D上之投影之大體上圓形橫截面指示傾斜的次級電子束661a至669a實質上聚焦在偵測表面640D上。實質上聚焦出射次級電子束661a至669a且增加收集效率以及其他的若干方法中之一者可包括使用像散補償器(例如圖5之像散補償器 555)來補償像散像差以及調整電子偵測器件640之偵測表面640D之位置或定向以減小最終影像平面SP2與偵測表面(例如圖5之偵測表面540D)之間形成的角度α。在一些實施例中，為了最大化收集效率以及其他，可減小角度α，使得偵測表面640D與最終影像平面SP2實質上重合。
在一些實施例中，兩個或更多個偵測元件641至649之表面面積可相似。表面面積或電子收集面積可基於入射的出射次級電子束661a至669a之大小或橫截面。舉例而言，偵測元件641之表面面積可大於入射的出射次級電子束661a之大小以收集並偵測出射次級電子束661a之實質上所有次級電子，從而最大化收集效率及檢測產出量以及其他。在一些實施例中，可調整電子偵測器件640之位置或定向，使得出射次級電子束661a至669a之實質上所有次級電子可由其對應偵測元件641至649收集，以最大化收集效率及檢測產出量以及其他。
在一些實施例中，偵測元件641至649可以陣列配置，該陣列包含正方形陣列、矩形陣列、圓形陣列、三角形陣列、橢圓形陣列或其類似者。以陣列配置之偵測元件可沿X2軸線或Y2軸線具有均勻或不均勻間距。應瞭解，儘管圖6說明包含九個偵測元件641至649之電子偵測器件640，該九個偵測元件經組態以收集由入射在樣本(例如圖5之樣本508)之表面上的3×3初級電子細光束陣列產生的九個出射次級電子束661a至669a之次級電子，但基於所產生的次級電子束之數目以及其他，可採用更多或更少偵測元件。
在一些實施例中，除了補償像散像差以及使電子偵測器(例如圖5之電子偵測器件540)傾斜以外，可調整初級電子細光束(例如圖2之初級細光束211至213)相對於X1軸線及Y1軸線之定向，使得所產生的次級 電子束361至363可在光束分離器333之偏轉方向上對準。應瞭解，儘管圖2僅說明三個電子細光束，但視需要可使用至少兩個或更多個電子束。舉例而言，九個初級電子束之3×3陣列可用於產生次級電子束(例如圖3C之次級電子束361至369)之3×3陣列。應瞭解，光束分離器233、333、433及533可實質上類似，且可執行實質上類似的功能。
在一些實施例中，調整初級電子細光束之定向可包括使初級電子細光束圍繞主光軸(例如圖2之主光軸204)旋轉，使得所得次級電子束可相應地旋轉以形成次級電子束陣列740，如圖7A中所展示。次級電子束陣列740可包含在初級電子細光束與樣本(例如圖2之樣本208)交互之後發起且經引導朝向光束分離器(例如圖5之光束分離器533)的次級電子束761、762、763、764、765、766、767、768及769之大體上正方形3×3陣列。如圖7A中所說明，次級電子束陣列740可表示次級電子束761至769之陣列在進入光束分離器533之前在平面710上之投影。平面710可為實質上平行於包含X1軸線及Y1軸線(例如圖4A中所展示之X1軸線及Y1軸線)之平面且實質上垂直於Z1軸線(例如圖4A中所展示之Z1軸線)的平面。作為視覺輔助，Z1軸線可視覺化為延伸進出紙張。
在一些實施例中，用以形成次級電子束761至769之次級電子束陣列740的初級電子細光束之旋轉角可基於(但不限於)源轉換單元220之定向以及其他而判定。用以調整初級電子細光束之旋轉的源轉換單元220之定向可經調整，使得次級電子束陣列740在光束分離器533對次級電子束761至769之偏轉方向上對準。在一些實施例中，源轉換單元220之定向可基於包括(但不限於)應用、所要分析、樣本、物鏡激發、初級電子細光束之著陸能量等因素而預定為最佳值。然而，在一些實施例中，源轉換 單元220之定向可基於電子偵測器之收集效率、所要檢測產出量、應用、所要分析、樣本等而動態調整。
圖7B說明出射次級電子束陣列760，其表示出射次級電子束761a至769a之陣列在進入次級投影成像系統(例如圖5之次級投影成像系統550)之前在光束分離器(例如圖5之光束分離器533)下游的平面720上之投影。在此上下文中，出射次級電子束761a至769a可指藉由光束分離器偏轉使得其經引導朝向次級投影成像系統的次級電子束。在一些實施例中，離開光束分離器之後的出射次級電子束761a至769a可為非圓形橫截面，如圖7B中所說明。舉例而言，基於光束分離器之性能以及其他，出射次級電子束361a至369a之橫截面可包含卵形、橢圓形或非圓形形狀。
在一些實施例中，出射次級電子束陣列760可包含具有非圓形橫截面的出射次級電子束761a至769a之矩形陣列(變形陣列)。導致次級電子束橫截面改變及光束陣列變形的若干因素中之一者包括如圖3A至圖3D中所展示及解釋的光束分離器(例如圖5之光束分離器533)之偏轉性能以及其他。
現參看圖8，其說明表示符合本發明之實施例的在多光束檢測系統中使用多重光束來形成樣本之影像的例示性方法800的過程流程圖。方法800可由EBI系統100之控制器50執行，例如如圖1中所展示。控制器50可經程式化以執行方法800之一或多個區塊。舉例而言，控制器50可向像散補償器(例如圖5之像散補償器555)施加電信號以調整其四極場且補償次級電子束之像散像差，且實施其他功能。
在步驟810中，可自樣本(例如圖2之樣本208)產生複數個次級電子束。可激活帶電粒子源(例如圖2之電子源201)以產生帶電粒子束 (例如圖2之初級電子束202)。電子源可藉由控制器(例如圖2之控制器50)激活。舉例而言，可控制電子源以發射初級電子，以沿著主光軸(例如圖2之主光軸204)形成電子束。電子源可例如藉由使用軟體、應用程式或指令集遠程激活，以用於控制器之處理器經由控制電路向電子源供電。
複數個初級電子細光束(例如圖2之初級細光束211、212及213)可自初級電子束產生且使用物鏡(例如圖2之物鏡231)聚焦在樣本上。在與樣本交互之後，聚焦的初級電子細光束可在樣本上形成複數個探測光點且產生複數個次級電子束(例如圖3C之次級電子束361至369)。所產生的次級電子束可經引導朝向光束分離器(例如圖2之光束分離器233)，該光束分離器經組態以使次級電子束朝向次級投影成像系統(例如圖2之次級投影成像系統250)偏轉。進入光束分離器的次級電子束可偏轉以沿次光軸(例如圖2之次光軸251)行進，以形成出射次級電子束(例如圖3之經修改次級電子束361a至369a)。
次級電子束之偏轉可與次級電子束相對於沿其置放光束分離器之主光軸之位置以及其他相關。舉例而言，遠離X1-Y1軸線之中心的離軸次級電子束與在軸次級電子束相比可偏轉更大距離。
在諸如多光束SEM之多光束檢測裝置中，使用韋恩濾光器(例如圖3B之光束分離器333)來分離初級電子束與次級電子束可導致光束像散像差及光束陣列變形以及其他。SEM中之成像解析度可尤其取決於入射在諸如次級電子偵測器之電子偵測器件(例如圖2之電子偵測器件240)之偵測元件(例如圖2之偵測元件241)上的次級電子束之聚焦、所接收成像信號之品質、電子偵測器件之收集效率及檢測效率。影響次級電子束之聚焦的若干因素中之一者可為像散像差，其可導致光束輪廓失真或光束陣列變 形以及其他。散焦電子束在次級電子偵測器上可具有較大入射光點。在習知的多光束SEM中，散焦電子束可入射在次級電子偵測器之多重偵測元件上。換言之，多重偵測元件中之每一者可自對應次級電子束及其他鄰近光束接收次級電子。因此，一個偵測元件之成像信號可包含源自對應次級電子束之主要分量及源自鄰近電子束之串擾分量。串擾之發生可降低收集效率及檢測產出量以及其他。
在一些實施例中，像散補償器(例如圖5之像散補償器555)可經組態以補償由光束分離器所導致的像散像差。一或多個像散補償器可經組態以在次級電子束通過次級投影成像系統時向該等次級電子束施加校正的磁場或電場。次級電子所經受的磁場或電場可藉由調整像散補償器之電激發而調整。調整像散補償器之電激發可包括(但不限於)調整施加至像散補償器之一或多個極的電壓或線圈電流。
在一些實施例中，調整像散補償器之電激發可包含將出射次級電子束之輪廓自非圓形橫截面調整至大體上圓形橫截面。
在步驟820中，複數個次級電子束可聚焦在聚焦平面(例如圖5之最終影像平面SP2)上。最終影像平面SP2可包含出射次級電子束之聚焦平面。聚焦的出射次級電子束之輪廓在離開像散補償器之後可為大體上圓形的。最終影像平面SP2可包含平坦聚焦平面，使得出射次級電子束聚焦在同一平坦聚焦平面上。然而，在實踐中，光束陣列之出射次級電子束可聚焦在包含複數個平坦聚焦平面之彎曲聚焦平面上。經修改次級電子束之非共平面聚焦的若干原因中之一者可包括(但不限於)場彎曲像差。
平坦聚焦影像平面SP2可不垂直於次光軸，此係部分由於由物鏡及光束分離器形成之虛擬中間影像平面SP1-R不垂直於次光軸以及 其他。在習知多光束檢測系統中，電子偵測器可垂直於次光軸置放，而最終影像平面SP2不垂直於次光軸。此類組態可例如導致一或多個出射次級電子束在電子偵測器件之偵測表面(例如圖5之偵測表面540D)上散焦且出射次級電子束陣列在該偵測表面上在最終影像平面SP2之傾斜方向上變形。光束散焦及光束陣列變形可尤其導致收集效率降低、串擾增加及產出量減少。
在步驟830中，電子偵測器件之偵測表面可相對於聚焦平面定位。在一些實施例中，可調整電子偵測器件相對於聚焦平面之位置。電子偵測器件可沿著偵測平面安置。在一些實施例中，電子偵測器件之偵測平面可與最終影像平面SP2形成角度α，如圖4A中所說明。調整電子偵測器件之位置可包含調整電子偵測器件之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。調整角度α可包含使電子偵測器件沿一或多個軸線傾斜一傾斜角以減小電子偵測器件之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。角度α可減小，使得電子偵測器件540之偵測平面與最終影像平面SP2可重合。
現參看圖9，其說明表示符合本發明之實施例的在多光束檢測系統中使用多重光束來形成樣本之影像的例示性方法900的過程流程圖。方法900可由EBI系統100之控制器50執行，例如如圖1中所展示。控制器50可經程式化以執行方法900之一或多個區塊。舉例而言，控制器50可向像散補償器(例如圖5之像散補償器555)施加電信號以調整電場或磁場且補償次級電子束之像散像差，且實施其他功能。
在步驟910中，複數個初級電子細光束(例如圖2之初級細光束211、212及213)可自初級電子束(例如圖2之初級電子束202)產生且使 用物鏡(例如圖2之物鏡231)聚焦在樣本上。在與樣本交互之後，聚焦的初級電子細光束可在樣本上形成複數個探測光點且產生複數個次級電子束(例如圖3C之次級電子束361至369)。所產生的次級電子束可經引導朝向光束分離器(例如圖2之光束分離器233)，該光束分離器經組態以使次級電子束朝向次級投影成像系統(例如圖2之次級投影成像系統250)偏轉。進入光束分離器的次級電子束可沿次光軸(例如圖2之次光軸251)偏轉，以形成出射次級電子束(例如圖3之經修改次級電子束361a至369a)。
在步驟920中，可調整初級電子細光束之定向，使得所得次級電子束與光束分離器對次級電子束之偏轉方向對準。調整初級電子細光束之定向可包含使初級電子細光束圍繞主光軸旋轉，使得所得次級電子束可相應地旋轉以形成沿X1軸線及Y1軸線對準的次級電子束陣列。
形成次級電子束陣列的初級電子細光束之旋轉角可基於包括(但不限於)源轉換單元(例如圖2之源轉換單元220)之定向以及其他而判定。用以調整初級電子細光束之旋轉的源轉換單元之定向可經調整，使得次級電子束陣列在光束分離器對次級電子束之偏轉方向上對準。
在一些實施例中，像散補償器(例如圖5之像散補償器555)可經組態以補償由光束分離器所導致的像散像差。一或多個像散補償器可經組態以在次級電子束通過次級投影成像系統時向該等次級電子束施加校正的磁場或電場。次級電子所經受的磁場或電場可藉由調整像散補償器之電激發而調整。調整像散補償器之電激發可包括(但不限於)調整施加至像散補償器之一或多個極的電壓或線圈電流。
在步驟930中，樣本之複數個探測光點之影像可形成於最終影像平面(例如圖5之最終影像平面SP2)上。最終影像平面SP2可包含出 射次級電子束之聚焦平面。聚焦的出射次級電子束之輪廓在離開像散補償器之後可為大體上圓形的。最終影像平面SP2可包含平坦聚焦平面，使得出射次級電子束聚焦在同一平坦聚焦平面上。然而，在實踐中，光束陣列之出射次級電子束可聚焦在包含複數個平坦聚焦平面之彎曲聚焦平面上。
在步驟940中，可調整電子偵測器件相對於最終影像平面之位置的位置。電子偵測器件可沿著偵測平面安置。在一些實施例中，電子偵測器件之偵測平面可與最終影像平面SP2形成角度α，如圖4A中所說明。調整電子偵測器件之位置可包含調整電子偵測器件之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。調整角度α可包含使電子偵測器件沿一或多個軸線傾斜一傾斜角以減小電子偵測器件之偵測平面與最終影像平面SP2之間的角度α。角度α可減小，使得電子偵測器件540之偵測平面與最終影像平面SP2可重合。
可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於控制器(例如圖1之控制器50)之處理器實施以下操作的指令：影像檢測、影像獲取、激活帶電粒子源、調整像散補償器之電激發、調整電子之著陸能量、調整物鏡激發、調整次級電子偵測器位置及定向、載物台運動控制、光束分離器激發等等。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態磁碟機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。
應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所說明之確切構造，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本發明已結合各種實施例進行了描述，藉由考慮本文中所揭示之本發明之規格及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見的。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申請專利範圍指示。
可使用以下條項來進一步描述實施例：
1.一種藉由一多光束裝置執行以形成一樣本之影像的方法，該方法包含：在與複數個初級電子束交互之後，沿一主光軸自該樣本上之複數個探測光點產生複數個次級電子束；將該複數個次級電子束聚焦至一聚焦平面上；以及相對於該聚焦平面定位一次級電子偵測器之一偵測表面。
2.如條項1之方法，其中該複數個次級電子束包含一次級電子束陣列。
3.如條項1及2中任一項之方法，其進一步包含調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向。
4.如條項3之方法，其中調整該複數個初級電子束之該定向調整該次級電子束陣列之一定向。
5.如條項3及4中任一項之方法，其中調整該複數個初級電子束之該定向包含使該複數個初級電子束圍繞該主光軸旋轉。
6.如條項1至5中任一項之方法，其進一步包含使用一光束分離器將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。
7.如條項1至6中任一項之方法，其進一步包含調整一像散補償器之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差。
8.如條項1至7中任一項之方法，其中該次級電子偵測器安置在一次級電子投影系統下游，該次級電子投影系統經組態以將該複數個次級電子束聚焦在該聚焦平面上。
9.如條項8之方法，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
10.如條項8及9中任一項之方法，其中定位該次級電子偵測器之該偵測表面包含調整該偵測表面與該聚焦平面之間的一傾斜角。
11.如條項10之方法，其中調整該傾斜角包含減小該次級電子偵測器之該偵測表面與該聚焦平面之間的該傾斜角。
12.如條項11之方法，其中減小該傾斜角包含調整該次級電子偵測器之該位置，使得該次級電子偵測器之該偵測表面與該聚焦平面實質上重合。
13.如條項12之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含基於該次級電子偵測器之一收集效率而動態地調整該傾斜角。
14.如條項12至13中任一項之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含將該傾斜角調整為該傾斜角之一預定值。
15.如條項12至14中任一項之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含相對於該次光軸在一或多個平面中調整該傾斜角。
16.一種藉由一多重帶電粒子束裝置執行以形成一樣本之影像的方法，該方法包含： 在與複數個初級電子束交互之後，沿一主光軸自該樣本上之複數個探測光點產生複數個次級電子束；調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向；在一最終影像平面上形成該樣本之該複數個探測光點之影像；以及相對於該最終影像平面之一位置定位一次級電子偵測器之一偵測表面。
17.如條項16之方法，其中該複數個次級電子束包含一次級電子束陣列。
18.如條項16及17中任一項之方法，其中調整該複數個初級電子束之該定向調整該次級電子束陣列之一定向。
19.如條項16至18中任一項之方法，其中調整該複數個初級電子束之該定向包含使該複數個初級電子束圍繞該主光軸旋轉。
20.如條項16至19中任一項之方法，其進一步包含使用一光束分離器將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。
21.如條項16至20中任一項之方法，其進一步包含調整一像散補償器之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差。
22.如條項16至21中任一項之方法，其中該次級電子偵測器安置在一次級電子投影系統下游，該次級電子投影系統經組態以在該最終影像平面上形成該複數個探測光點之該等影像。
23.如條項22之方法，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
24.如條項22及23中任一項之方法，其中定位該次級電子偵測器之該 偵測表面包含調整該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一傾斜角。
25.如條項24之方法，其中調整該傾斜角包含減小該次級電子偵測器之該偵測平面與該最終影像平面之間的該傾斜角。
26.如條項25之方法，其中減小該傾斜角包含調整該次級電子偵測器之該位置，使得該次級電子偵測器之該偵測平面與該最終影像平面實質上重合。
27.如條項26之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含基於該次級電子偵測器之一收集效率而動態地調整該傾斜角。
28.如條項26至27中任一項之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含將該傾斜角調整為該傾斜角之一預定值。
29.如條項24至28中任一項之方法，其中調整該次級電子偵測器之該位置包含相對於該次光軸在一或多個平面中調整該傾斜角。
30.一種多光束裝置，其用於使用經組態以在一樣本上形成複數個探測光點的複數個初級電子束來檢測該樣本，該多光束裝置包含：一次級電子投影系統，其經組態以：接收由該等探測光點之該形成產生的複數個次級電子束，且在一最終影像平面上形成該樣本上之該複數個探測光點之影像；以及一次級電子偵測器，其經組態以偵測該複數個次級電子束，其中該帶電粒子偵測器之一位置係基於該最終影像平面之一位置設置。
31.如條項30之多光束裝置，其中該複數個次級電子束包含一次級電子束陣列。
32.如條項30至31中任一項之多光束裝置，其進一步包含一物鏡，該 物鏡經組態以聚焦該樣本上之該複數個初級電子束且沿一主光軸在一中間影像平面上形成該複數個探測光點之影像。
33.如條項30至32中任一項之多光束裝置，其進一步包含一光束分離器，該光束分離器經組態以將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。
34.如條項30至33中任一項之多光束裝置，其進一步包含一像散補償器，該像散補償器經組態以補償該複數個次級電子束之像散像差。
35.如條項30至34中任一項之多光束裝置，其中該次級電子偵測器安置在該次級電子投影系統下游。
36.如條項30至35中任一項之多光束裝置，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
37.如條項30至36中任一項之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之一位置之一設置包含該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一經調整傾斜角。
38.如條項37之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該設置包含該偵測平面與該最終影像平面之間的一經減小傾斜角。
39.如條項38之多光束裝置，其中該經減小傾斜角包含該次級電子偵測器之該位置之該設置，使得該偵測平面與該最終影像平面實質上重合。
40.如條項37至39中任一項之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該設置進一步包含基於該次級電子偵測器之一收集效率的一經動態調整傾斜角。
41.如條項37至40中任一項之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之 該位置之該設置進一步包含該傾斜角之一預定值。
42.如條項30至41中任一項之多光束裝置，其中該最終影像平面包含一彎曲平面。
43一種多光束裝置，其包含：一次級電子投影系統，其包含一像散補償器，該像散補償器經組態以影響由一樣本上之複數個探測光點產生的複數個次級電子束之路徑；以及一次級電子偵測器，其經組態以偵測該複數個次級電子束，其中該次級電子偵測器之一位置係基於該複數個探測光點之一最終影像平面之一位置而判定。
44.如條項43之裝置，其中該次級電子投影系統經組態以聚焦該複數個次級電子束且形成該最終影像平面。
45.如條項43及44中任一項之裝置，其中該像散補償器包含一電動多極透鏡或一磁性多極透鏡。
46.如條項43至45中任一項之裝置，其中該像散補償器之一電激發之一調整補償該複數個次級電子束之像散像差。
47.如條項43至46中任一項之裝置，其進一步包含一物鏡，該物鏡經組態以：聚焦複數個初級電子束以在該樣本上形成該複數個探測光點；以及在實質上垂直於一主光軸之一中間影像平面上形成該複數個探測光點之影像。
48.如條項43至47中任一項之裝置，其進一步包含一光束分離器，該光束分離器經組態以將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電 子偵測器。
49.如條項43至48中任一項之裝置，其中該次級電子偵測器安置在該次級電子投影系統下游。
50.如條項49之裝置，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
51.如條項49及50中任一項之裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之一調整包含該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一傾斜角之調整。
52.如條項51之裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該調整包含該偵測平面與該最終影像平面之間的該傾斜角之一減小。
53.如條項52之裝置，其中該傾斜角之該減小包含該次級電子偵測器之該位置之調整，使得該偵測平面與該最終影像平面實質上重合。
54.如條項51至53中任一項之裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該調整進一步包含基於該次級電子偵測器之該複數個次級電子束之一檢測效率的該傾斜角之一動態調整。
55.如條項51至54中任一項之裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該調整進一步包含將該傾斜角設置為一預定值。
56.一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存一指令集，該指令集可由一多光束裝置之一或多個處理器執行以使得該多光束裝置執行形成一樣本之影像的一方法，該方法包含：沿一主光軸自該樣本上之複數個初級電子束之複數個探測光點產生複數個次級電子束； 使用一次級電子偵測器在一最終影像平面上獲取該樣本之該複數個探測光點之影像；以及基於該最終影像平面之一位置定位該次級電子偵測器之一偵測表面。
57.如條項56之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該多光束裝置之一或多個處理器執行的該指令集使得該多光束裝置進一步執行以下操作：使用一物鏡在實質上垂直於一主光軸之一中間影像平面上形成該複數個探測光點之一中間影像；以及使用一光束分離器將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。
58.如條項57之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該多光束裝置之一或多個處理器執行的該指令集使得該多光束裝置進一步執行以下操作：調整與該樣本交互的該複數個初級電子束之一定向，其中調整該複數個初級電子束之該定向包含使該複數個初級電子束圍繞該主光軸旋轉；以及調整該帶電粒子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一傾斜角。
59.如條項58之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由該多光束裝置之一或多個處理器執行的該指令集使得該多光束裝置進一步執行調整一像散補償器之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差。
以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。
500:多光束檢測裝置
504:主光軸
508:樣本
531:物鏡
533:光束分離器
540:電子偵測器件
540D:偵測表面
550:次級投影成像系統
551:次光軸
555:像散補償器
561:次級電子束
561a:出射次級電子束
562:次級電子束
562a:出射次級電子束
SP1:平面
SP1-R:虛擬中間影像平面
SP2:最終影像平面
X1:軸線
X2:軸線
Y1:軸線
Y2:軸線
Z1:軸線
Z2:軸線

Claims (14)

  1. 一種藉由一多光束裝置執行以形成一樣本之影像的方法，該方法包含：在與複數個初級電子束交互之後(upon interaction)，沿一主光軸自該樣本上之複數個探測光點(probe spots)產生複數個次級電子束；將該複數個次級電子束聚焦至一聚焦平面上；以及相對於該聚焦平面定位一次級電子偵測器之一偵測表面，其中定位該次級電子偵測器之該偵測表面包含設置該次級電子偵測器之該偵測表面與該聚焦平面之間的一經調整傾斜角。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含調整一像散補償器(stigmator)之一電激發以補償該複數個次級電子束之像散像差(astigmatism aberration)。
  3. 一種多光束裝置，其用於使用經組態以在一樣本上形成複數個探測光點的複數個初級電子束來檢測該樣本，該多光束裝置包含：一次級電子投影系統，其經組態以：接收由該等探測光點之該形成所產生的複數個次級電子束，且在一最終影像平面上形成該樣本上之該複數個探測光點之影像；以及一次級電子偵測器，其經組態以偵測該複數個次級電子束，其中該次級電子偵測器之一位置係基於該最終影像平面之一位置設置，其中該次級電子偵測器之該位置之一設置包含該次級電子偵測器之一偵測平面與該最終影像平面之間的一經調整傾斜角。
  4. 如請求項3之多光束裝置，其中該複數個次級電子束包含一次級電子束陣列。
  5. 如請求項3之多光束裝置，其進一步包含一物鏡，該物鏡經組態以聚焦該樣本上之該複數個初級電子束且沿一主光軸在一中間影像平面上形成該複數個探測光點之影像。
  6. 如請求項3之多光束裝置，其進一步包含一光束分離器，該光束分離器經組態以將該複數個次級電子束沿一次光軸引導朝向該次級電子偵測器。
  7. 如請求項3之多光束裝置，其進一步包含一像散補償器，該像散補償器經組態以補償該複數個次級電子束之像散像差。
  8. 如請求項3之多光束裝置，其中該次級電子偵測器安置在該次級電子投影系統下游。
  9. 如請求項3之多光束裝置，其中該次級電子偵測器包含複數個偵測元件，且其中該複數個偵測元件中之一偵測元件與該複數個次級電子束中之一對應次級電子束相關聯。
  10. 如請求項3之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該設置 包含該偵測平面與該最終影像平面之間的一經減小傾斜角。
  11. 如請求項10之多光束裝置，其中該經減小傾斜角包含該次級電子偵測器之該位置之該設置，使得該偵測平面與該最終影像平面實質上重合(coincide)。
  12. 如請求項3之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該設置進一步包含基於該次級電子偵測器之一收集效率(collection efficiency)的一經動態調整傾斜角。
  13. 如請求項3之多光束裝置，其中該次級電子偵測器之該位置之該設置進一步包含該傾斜角之一預定值。
  14. 如請求項3之多光束裝置，其中該最終影像平面包含一彎曲平面(curved plane)。
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