具有改善的信号电子检测性能的多束检测设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月9日提交的美国申请62/641,204的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

本文中提供的实施例公开了一种具有多个带电粒子束的带电粒子设备，并且更具体地，公开了一种利用多个带电粒子束来观察或检查样品表面的受观察区域的扫描区域的设备。

背景技术：

当制造半导体集成电路(ic)芯片时，在制造过程中，图案缺陷和/或不想要的颗粒(残留物)不可避免地出现在晶片和/或掩模上，从而大大降低了产率。例如，对于具有较小特征尺寸(这些已经被采用以满足ic芯片越来越高的性能要求)的图案，不请自来的颗粒可能会很麻烦。

当前，具有单个电子束的图案检查工具被用于检测缺陷和/或不请自来的颗粒。这些工具通常采用扫描电子显微镜(sem)。在sem中，具有相对较高能量的一次电子束被减速以便以相对较低的着陆能量落在样品上并且被聚焦以在其上形成探测斑。由于一次电子的这个聚焦探测斑，将从表面生成二次电子。通过在样品表面之上扫描探测斑并且收集二次电子，图案检查工具可以获取样品表面的图像。

技术实现要素：

本公开的实施例提供了一种具有多个带电粒子束的带电粒子设备，并且更具体地，提供了一种利用多个带电粒子束来观察或检查样品表面的观察区域的扫描区域的设备。

在一些实施例中，提供了一种用于将多个电子束引导到电子检测装置上的光电系统的交叉形成偏转器阵列。交叉形成偏转器阵列包括定位于光电系统的一个或多个光电透镜的集合的图像平面处或至少定位于一个或多个光电透镜的集合的图像平面附近的多个交叉形成偏转器，其中每个交叉形成偏转器与多个电子束中的对应电子束对准。

在一些实施例中，提供了一种用于将来自样品的多个二次电子束投射到多束设备中的相应电子检测表面上的光电系统。光电系统包括被配置为在交叉平面上形成多个二次电子束的交叉区域的多个交叉形成偏转器，其中多个交叉形成偏转器中的每个交叉形成偏转器与多个二次电子束中的对应的二次电子束相关联。光电系统还可以包括具有一个或多个孔的束限制孔板，束限制孔板位于交叉平面处或附近并且被配置为修整多个二次电子束。

在一些实施例中，提供了一种由二次成像系统执行以形成样品的图像的方法。该方法包括通过定位于二次成像系统的一个或多个图像平面处或至少定位于二次成像系统的一个或多个图像平面处附近的多个交叉形成偏转器来使二次电子束偏转以在交叉平面上形成交叉区域。该方法还可以包括通过具有位于交叉平面处或至少位于交叉平面附近的束限制孔的束限制孔板修整二次电子束。

在一些实施例中，提供了一种使用光电系统形成样品的图像的方法。该方法包括生成磁场以浸没样品的表面，并且通过一次投射成像系统将多个一次电子束投射到样品的表面上，其中多个一次电子束穿过磁场并且从样品生成多个二次电子束。该方法还包括通过二次成像系统将多个二次电子束投射到电子检测装置上以获取图像，其中多个二次电子束中的至少一些二次电子束被偏转以产生交叉区域并且在交叉区域处或至少在交叉区域附近被修整。

在一些实施例中，提供了一种非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质存储指令集，该指令集可由控制器的一个或多个处理器执行以引起控制器执行一种用于使用光电系统形成样品的图像的方法。该方法包括提供用于引起位于系统的一个或多个图像平面处或至少引起位于系统的一个或多个图像平面附近的多个交叉形成偏转器使二次电子束偏转以形成交叉区域的指令。该方法还包括提供用于引起束限制孔修整在交叉区域处或至少引起束限制孔修整在交叉区域附近的偏转的二次电子束的指令。

在一些实施例中，提供了一种非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质存储指令集，该指令集由控制器的一个或多个处理器可执行以引起控制器执行一种形成样品的图像的方法。该方法包括：指示物镜生成磁场以浸没样品的表面；并且指示一次成像系统将多个一次电子束投射到样品的表面上，其中多个一次电子束穿过磁场并且从样品生成多个二次电子束。该方法还包括指示二次成像系统将多个二次电子束投射到电子检测装置上以获取图像，其中多个二次电子束中的至少一些二次电子束被偏转以产生交叉区域并且在交叉区域处或至少在交叉区域附近被修整。

从以下结合附图的描述中，本发明的其他优点将变得很清楚，在附图中，通过说明和示例的方式阐述了本发明的某些实施例。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的示例性电子束检查(ebi)系统的示意图；

图2是示出根据本公开的实施例的作为图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性电子束工具的示意图；

图3a是示出具有磁透镜和静电透镜的物镜的示例性配置的示意图；

图3b分别示出了图3a的磁透镜和静电透镜的示例性磁场和静电场；

图3c是示出受到物镜影响的示例性二次电子束的示意图；

图3d是二次成像系统的束限制孔板的截面图；

图4a是示出根据本公开的实施例的二次成像系统的示例性偏转器的示意图；

图4b是示出根据本公开的实施例的在二次成像系统处的二次电子束的示例性交叉的示意图；

图4c是根据本公开的实施例的二次成像系统的束限制孔板的截面图；

图5a、5b和5c是示出根据本公开的实施例的具有偏转器的二次成像系统的示例性配置的示意图；

图6是示出根据本公开的实施例的具有以多个偏转器阵列配置的偏转器的二次成像系统的示例性配置的示意图；

图7是示出根据本公开的实施例的用于形成样品的表面的图像的示例性方法的流程图；以及

图8是示出根据本公开的实施例的用于使用光电系统形成样品的图像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，其示例在附图中示出。以下描述参考附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的元件。在以下对示例性实施例的描述中阐述的实施例并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求中所述的与本发明有关的各方面相一致的装置和方法的示例。

为了清楚起见，附图中的组件的相对尺寸可能被放大。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，并且仅描述相对于各个实施例的不同之处。

在不限制保护范围的情况下，实施例的所有描述和附图将示例性地称为电子束。然而，实施例不用于将本发明限制为特定带电粒子。

现在参考图1，图1是示出根据本公开的实施例的示例性电子束检查(ebi)系统的示意图。如图1所示，带电粒子束检查系统1包括主腔室10、装载/锁定腔室20、电子束工具100和设备前端模块(efem)30。电子束工具100位于主腔室10内。

efem30包括第一加载端口30a和第二加载端口30b。efem30可以包括其他加载端口。第一加载端口30a和第二加载端口30b可以例如容纳晶片前开式传送盒(foup)，该foup容纳晶片(例如，半导体晶片或由其他材料制成的晶片)或待检查的样品(晶片和样品在下文中统称为“晶片”)。efem30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片运送到加载/锁定腔室20。

装载/锁定腔室20连接到装载/锁定真空泵系统(未示出)，该系统去除装载/锁定腔室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)将晶片从加载/锁定腔室20运送到主腔室10。主腔室10连接到主腔室真空泵系统(未示出)，该主腔室真空泵系统除去主腔室10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，通过电子束工具100对晶片进行检查。尽管本公开提供了容纳电子束检查系统的主腔室10的示例，但是应当注意，本公开的各个方面在最广泛的意义上，而不限于容纳电子束检查系统的腔室。相反，应当理解，前述原理也可以应用于在第二压力下操作的其他工具。

现在参考图2，图2是示出根据本公开的实施例的作为图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性电子束工具100的示意图。电子束工具100(在本文中也称为设备100)包括电子源101、枪孔板171、聚光镜110、源转换单元120、主投射光学系统130、具有样品表面7的样品8、二次成像系统150和电子检测装置140m。主投射光学系统130可以包括物镜131。电子检测装置140m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可以放置在主投射光学系统130内部。

电子源101、枪孔板171、聚光镜110、源转换单元120、束分离器160、偏转扫描单元132和主投射光学系统130可以与设备100的主光学轴线100_1对准。二次成像系统150和电子检测装置140m可以与设备100的二次光学轴线150_1对准。

电子源101可以包括阴极(未示出)以及提取器和/或阳极(未示出)，其中在操作期间，电子源101被配置为从阴极发射一次电子并且一次电子通过提取器和/或阳极被提取和/或加速以形成一次电子束102，一次电子束102形成一次束的交叉(虚拟或真实)101s。一次电子束102可以被可视化为从一次束交叉101s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)和束限制孔阵列(图2中未示出)。源转换单元120的示例可以在美国专利no.9,691,586、美国专利no.15/216,258和国际申请no.pct/ep2017/084429中找到，其全部通过引用整体合并于此。图像形成元件阵列可以包括多个微偏转器和/或微透镜，以影响一次电子束102的多个一次小束波102_1、102_2、102_3并且形成一次束交叉101s的多个平行图像(虚拟或真实)，每个一次小束波102_1、201_2、102_3有一个平行图像。束限制孔阵列可以被配置为限制单个的一次小束波102_1、102_2和102_3的直径。图2示出了三个一次小束波102_1、102_2和102_3作为示例，并且应当理解，源转换单元120可以被配置为形成任何数目的一次小束波。

聚光透镜110被配置为聚焦一次电子束102。聚光透镜110还可被配置为通过改变聚光透镜110的聚焦焦度来调节源转换单元120下游的一次小束波102_1、102_2和102_3的电流。替代地，该电流可以通过改变与单个一次小束波相对应的束限制孔阵列内的束限制孔的径向尺寸来改变。物镜131(下面进一步解释)可以被配置为将小束波102_1、102_2和102_3聚焦到样品8上以进行检查，并且在当前实施例中，可以在表面7上形成三个探测斑102_1s、102_2s和102_3s。枪孔板171在操作中被配置为阻挡一次电子束102的外围电子以减小库仑效应。库仑效应可能会增大一次小束波102_1、102_2、102_3的每个探测斑102_1s、102_2s和102_3s的尺寸，并且因此会降低检查分辨率。

束分离器160例如可以是维恩滤波器，包括生成静电偶极场e1和磁偶极场b1(两者均在图2中未示出)的静电偏转器。在操作中，束分离器160可以被配置为通过静电偶极场e1在一次小束波102_1、102_2和102_3的个体电子上施加静电力。静电力的大小相等，但是方向与由束分离器160的磁偶极场b1对个体电子施加的磁力相反。一次小束波102_1、102_2和102_3因此可以以至少基本上为零的偏转角至少基本上笔直地穿过束分离器160。

偏转扫描单元132在操作中被配置为使一次小束波102_1、102_2和102_3偏转，以在表面7的一部分中的单个扫描区域上扫描探测斑102_1s、102_2s和102_3s。响应于一次小束波102_1、102_2和102_3的在探测斑102_1s、102_2s和102_3s处的入射，电子从样品8发出并且生成三个二次电子束102_1se、102_2se和102_3se，在操作中，这些二次电子束从样品8发出。二次电子束102_1se、102_2se和102_3se的每个通常包括具有不同能量的电子，包括二次电子(电子能量≤50ev)和背散射电子(电子能量在50ev到一次小束波102_1、102_2和102_3的着陆能量之间)。束分离器160被配置为使二次电子束102_1se、102_2se和102_3se朝向二次成像系统150偏转。二次成像系统150随后将二次电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测装置140m的检测元件140_1、140_2和140_3上。检测元件140_1、140_2和140_3被布置为检测对应的二次电子束102_1se、102_2se和102_3se并且生成对应信号，该对应信号被发送到信号处理单元(未示出)，例如，以构造样品8的对应扫描区域的图像。

现在参考图3a，图3a示出了图2的物镜131的示例性配置。为了获取由一次小束波102_1、102_2和102_3形成的更高分辨率的图像，物镜131可以是电磁复合透镜，其中样品可以浸没在物镜131的磁场中。

在一些实施例中，物镜131包括磁透镜131m和静电透镜131e。磁透镜131m具有在极靴131_mp1和131_mp2之间的磁路间隙g1。磁透镜131m被配置为以相对较低的像差聚焦每个一次小束波102_1、102_2和102_3，以在样品8上生成每个一次小束波102_1、102_2、102_3的相对较小的探测斑102_1s、102_2s、102_3s。

在一些实施例中，静电透镜131e由磁透镜131m的极靴131_mp1和/或极靴131_mp2、场控制电极131_e1和样品8形成。静电透镜131e被配置为影响每个一次小束波102_1、102_2和102_3的着陆能量以确保一次电子以相对较低的动能着陆在样品8上并且以相对较高的动能穿过该设备。

在一些实施例中，物镜131被配置为“浸没透镜”。结果，如图3b所示，样品8被浸没在静电透镜131e的静电场e(静电浸没)和磁透镜131m的磁场b(磁性浸没)中。当表面7上的磁场强度与峰值磁场强度的比率大于预设比率值(例如5％)时，可能会发生磁性浸没。在一些实施例中，样品8可以不浸没在磁场b中。

静电浸没和磁性浸没可以减小物镜131的像差。随着静电和磁场变强，物镜131的像差变小。然而，静电场e应当被限制在安全范围内，以避免在样品8上放电或电弧放电。图3a的场控制电极131_e1可以被配置为控制静电场e以保持在该安全范围内。由于静电场e的场强的这种限制，在电流浸没配置中磁场强度的进一步增强允许进一步减小物镜131的像差，并且从而提高图像分辨率。

在一些实施例中，一次小束波102_1、102_2、102_3可以在至少基本上垂直的方向上到达样品表面7。但是，磁性浸没可能会影响着陆在样品表面7上的所有一次小束波的着陆角。特别地，磁场b可以引起一次小束波中的每个电子获取角速度θ⁽¹⁾，如以下等式(1)所示：

其中c是与电子的初始角速度有关的常数，r是相对于物镜131的光学轴线的位置偏移，e和m分别是电子的电荷和质量。为了使电子以垂直方式着陆在表面7上，角速度θ⁽¹⁾在样品表面7上必须为零。

在一些实施例中，磁透镜131m被配置为以非磁性浸没模式操作，并且磁场b为零(或基本上为零)或低于表面7上的预设比率值。如果电子沿着子午线路径进入磁场b，其对应常数c为零，并且其角速度θ⁽¹⁾在样品8上将为零或基本上为零。此外，如果电子沿着特定子午线路径进入磁场b，则它可以在进入磁透镜131m之前跨过磁透镜131m的光学轴线100_1，并且垂直着陆在样品8上。换言之，物镜131在其前焦平面上具有真实前焦点。当离轴一次小束波102_2和102_3的主光线或主射线(或中心光线或射线)沿着某些特定子午线路径进入物镜131时，主光线或主射线可以穿过真实前焦点，并且离轴一次小束波102_2和102_3可以垂直地着陆在表面7上。因此，一次小束波102_1、102_2和102_3在前焦平面上重叠在一起，并且形成以实际前焦点为中心的相对尖锐的小束波交叉。

在其他实施例中，磁透镜131m被配置为以表面7上的磁场b不为零的磁性浸没模式进行操作。因此，当电子进入磁场b并且符合等式(2)中的条件时，如果其对应常数c不为零，则电子的角速度θ⁽¹⁾在样品8上可以为零(或基本上为零)：

当c不等于零时，电子沿着偏斜路径进入磁场b，并且在进入磁场b之前不能穿过磁透镜131m的光学轴线100_1。因此，电子只有沿着特定偏斜路径进入磁场b时才能垂直着陆在样品8上，并且电子在穿过磁场b时无法真正越过光学轴线100_1。因此，物镜131具有虚拟前焦点1。当离轴一次小束波102_2和102_3的主光线或主射线(或中心光线或射线)沿着某些特定偏斜路径进入物镜131时，它们实际上可以穿过虚拟前焦点1并且垂直着陆在样品表面7上。在这种情况下，离轴一次小束波102_2和102_3在物镜131的主平面2上彼此最接近，并且每个离轴一次小束波102_2和102_3具有相对于光学轴线100_1的径向偏移3。因此，一次小束波102_1-102_3在主平面2上仅彼此部分重叠，并且在主平面2上形成部分重叠的小束波交叉。此外，随着表面7上的磁场b增加，径向偏移3增加。部分重叠小束波交叉中的电流密度低于前述尖锐小束波交叉中的电流密度。因此，在磁性浸没模式下一次小束波102_1、102_2和102_3之间的库仑相互作用相对较低，从而进一步有助于探测斑102_1s-102_3s的小尺寸。

如上所述，当物镜131以磁性浸没模式操作时，离轴一次小束波102_2和103_3的主光线或主射线需要沿着某些特定偏斜路径进入磁场b或物镜131，使得离轴一次小束波102_2和102-3可以垂直地着陆在样品8上。离轴主光线或主射线的对应常数c由等式(2)确定。偏转器可以用于调节一次小束波以使其沿着其对应的特定偏斜路径进入物镜131。例如，源转换单元120中的微偏转器可以用于单独使离轴一次小束波102_2和102_3偏转以消除这些小束波在表面7上的角速度，使得这些小束波垂直地着陆在表面7上。

对于来自样品表面的二次电子发射，角度分布遵循朗伯定律。也就是说，角度分布与cosφ成比例，其中φ是相对于表面法线的发射角。因此，图3a中的离轴二次电子束102_2se和102_3se的主光线或主射线垂直于地离开样品表面7并且因此是沿子午线的(即，c＝0)。因此，离轴二次电子束102_2se、102_3se的主光线或主射线具有如等式(3)所示的角速度。

在在样品表面处磁场b为零的一些实施例中，物镜131以非磁性浸没模式操作。因此，出现的二次电子的角速度θ⁽¹⁾在样品表面上也将为零。在这样的实施例中，离轴二次电子束102_2se和102_3se的主光线或主射线在离开物镜131之后仍然是沿子午线的，并且可以能够穿过二次成像系统150的光学轴线150_1(图2中未示出)。此外，主光线或主射线可以在二次成像系统150中的相同位置(如果不考虑像差)处穿过光学轴线150_1。这样，二次电子束102_1se-102_3se可以被配置为在共同的交叉区域重叠，并且从而形成相对尖锐的二次束交叉。公共交叉区域或二次束交叉所在的平面称为交叉平面。

当物镜在非磁性浸没模式下操作时，二次成像系统150中具有二次束限制孔(例如，图3d、4c所示的二次束限制孔155a)的二次束限制孔板(例如，图3d、4c所示的二次束限制孔板155)可以放置在交叉平面处，使得二次电子束102_1se-102_3se可以以与图4c的示例性实施例相似的基本上相同的方式穿过二次束限制孔。在这种情况下，二次束限制孔以基本上均匀的方式阻隔二次电子束102_1se-102_3se的外围电子。通过以基本上均匀的方式阻隔外围电子，二次束限制孔可以允许二次电子束102_1se-102_3se具有相同或至少相似的通过率，并且因此有助于电子检测装置140m在整个检测到的二次电子束102_1se-102_3se上具有相对较高的收集效率的均匀性。而且，以基本上均匀的方式(例如，在任何径向方向上使用相同的阻挡效果)阻隔外围电子减小了电子检测装置140m上的二次电子束的串扰。

在替代实施例中，当磁场b在衬底表面7处不为零时，物镜131以磁性浸没模式操作。因此，出现的二次电子的角速度θ⁽¹⁾在样品表面上不为零。离轴二次电子束102_2se和102_3se的主射线在离开物镜之后具有角速度，并且将是偏斜射线。

现在参考图3c和3d，图3c和3d示出了在磁性浸没模式下的操作如何影响二次电子束。特别地，图3c示出了从样品8的表面7射出并且受到物镜131(未示出)的影响的示例性二次电子束的示意图，图3d示出了二次成像系统151的束限制孔板的截面图。在这些替代实施例中，离轴二次束102_2se和102_3se的主光线或主射线变得偏斜，使得它们不再与二次成像系统150的光学轴线150_1交叉。例如，在图3c中，二次电子束102_1se-102_3se仅在二次成像系统150中的一个或多个交叉平面(例如，交叉平面4)中部分重叠，并且在每个交叉平面处形成部分重叠的二次束交叉。在交叉平面4处，离轴二次电子束102_2se和102_3se的主光线或主射线具有相对于光学轴线150_1的径向偏移5。随着磁场b的增大，离轴二次电子束102_2se和102_3se与光学轴线150_1(和轴上二次电子束102_1se)的分离变大，从而进一步减小了二次电子束102_1se-102_3se之间的重叠量。

在这些实施例中，如图3d所示，二次成像系统150中的二次束限制孔155a放置在对应的交叉平面上的一个部分重叠的二次束交叉处。如图3d所示，二次电子束的主光线或主射线没有公共交叉点导致二次束限制孔155a阻隔不同的二次电子束102_1se-102_3se的外围电子的不同部分。与离轴二次电子束102_2se和102_3se相比，轴上二次电子束102_1se具有较高的通过率。虽然轴上二次电子束102_1se的外围电子在所有方位角上被一致地阻隔，但是离轴二次电子束102_2se和102_3se的外围电子不能在所有方位角上被一致地阻隔。例如，对于二次电子束102_2se，与左侧的相比，在右侧有更多外围电子被阻隔。因此，当使用以浸没配置的物镜时，二次电子束102_1se-102_3se的收集效率可能会出现差异，并且二次电子束102_1se-102_3se之间的串扰可能会更大(与以非磁性浸没模式操作的物镜相比)。

因此，当物镜131以磁性浸没模式操作时，尽管会不利地影响电子检测装置140m处的收集效率均匀性和二次电子束之间的串扰，但是二次成像系统的库仑效应得到减小。所公开的实施例提供了一种系统，在以磁性浸没模式操作时，该系统被配置为使公共交叉区域处离轴二次电子束的径向偏移最小化，使得二次束限制孔可以被放置在公共交叉区域处以均匀地减少所有二次电子束的外围电子。所公开的实施例被配置为减少串扰并且改善二次电子束的收集效率均匀性。

现在参考图4a，图4a示出了根据本公开的实施例的由二次成像系统使用的示例性偏转器。二次成像系统(例如，图2的二次成像系统150)可以包括偏转器d1，偏转器d1用于偏转二次电子束102_2se以减小二次电子束102_2se的主光线或主射线的角速度。结果，二次电子束的轨迹可以从偏斜轨迹改变为子午线轨迹。结果，偏转的二次电子束可以被配置为在设计位置处与二次光学轴线150_1交叉。

例如，偏转器d1可以放置在二次成像系统150的透镜或透镜集合的图像平面p1至少附近，并且可以与二次电子束102_2se光学对准。这种偏转器d1可以例如是多极结构。例如，当偏转器d1是四极结构时，零电压被施加到一对相对极，而具有相同绝对值但是极性相反的两个电压被施加到另一对相对极。随着相对极上的电压增加，小束波的偏转角也增大。

如上所述，偏转器d1至少放置在图像平面p1附近。在一些实施例中，偏转器d1放置在二次成像系统150的一个或多个透镜的图像平面p1处。在偏转器d1在图像平面p1附近的实施例中，二次电子束的偏转可以影响二次成像系统150的放大率，但是如果影响保持在一定范围内，则这种影响是可以接受的。

偏转器d1可以例如是偏转器阵列的一部分。因此，对于每个二次电子束，偏转器可以放置在图像平面至少附近并且与对应二次电子束光学对准。可以理解，对于轴上二次束，对应的偏转器可能不是必需的。

偏转器阵列的单个偏转器可以被配置成偏转它们的对应的二次电子束以在期望的交叉平面(图4a中未示出)处与二次光学轴线150_1交叉，并且在其上形成相对尖锐的二次束交叉。偏转器与交叉平面之间的距离可以取决于由偏转器引起的二次束的偏转角。例如，如图4a所示，偏转器d1使离轴二次电子束102_2se偏转，使得二次电子束102_2se的主光线或主射线在期望的交叉平面处与二次光学轴线150_1交叉。

现在参考图4b至4c，图4b至4c示出了与本公开的实施例一致的实施例。图4b是示出在二次成像系统中在交叉平面4上的二次电子束的示例性的相对尖锐的二次束交叉的示意图，而图4c示出了在交叉平面4上的示例性的束限制孔板的截面图。

在图4b中，离轴二次电子束102_2se和102_3se由它们的对应的偏转器(未示出)偏转以在交叉平面4处与二次光学轴线150_1交叉，并且在其上与轴上二次电子束102_1se形成相对尖锐的二次束交叉。结果，放置在二次束交叉处的任何束限制孔可以用于从单个二次电子束均匀地阻隔外围电子，以减少串扰并且确保相似的收集效率。这在图4c中示出。

图4c示出了当二次电子束穿过并且越过放置在图4b中的交叉平面4上的束限制孔板155中的二次束限制孔155a的开口时在交叉平面4上的横截面透视图。在图4c中，虚线圆圈示出了在二次束限制孔板155的表面上重叠的二次电子束102_1se、102_2se、102_3se。如图所示，二次束限制孔155a阻隔了二次电子束102_1se-102_3se的外围电子。尽管图4b-4c示出了通过在一个交叉平面上完全重叠的二次束102_1se-102_3se而形成的相对尖锐的二次束交叉的示例，但是应当理解，一个或多个二次电子束可以在交叉平面上彼此偏移并且二次束交叉可能不会那么尖锐。该偏移可以使来自束的至少80％的电子与其他电子重叠。

通常，当二次束限制孔155a的尺寸增加时，二次电子束102_1se-102_3se的收集效率增加，并且二次电子束102_1se-102_3se之间的收集效率差异和串扰也增加。当二次电子束102_1se-102_3se的收集效率增加时，多束检查(mbi)设备的检查生产量增加。另一方面，当二次电子束102_1se-102_3se的收集效率差异增大时，由二次电子束102_1se-102_3se形成的图像的灰度级相差更大，这需要一个或多个附加过程来消除由于该差异引起的检查误差，从而降低了检查总产量并且降低了mbi设备的分辨率。当二次电子束102_1se-102_3se之间的串扰增大时，由二次电子束102_1se-102_3se形成的图像的分辨率降低。也就是说，较大的串扰降低了mbi设备的检查分辨率。

现在参考图5a、5b和5c，图5a、5b和5c是示出根据本公开的实施例的包括偏转器的二次成像系统的示例性配置的示意图。

二次成像系统150可以包括布置在束分离器160与电子检测装置140m之间的一个或多个透镜的第一集合151和一个或多个透镜的第二集合152(如图5a、5b和5c所示)，其中电子检测装置140m被定位为与一个或多个透镜的第一集合151相比更靠近一个或多个透镜的第二集合152。每个集合包括一个或多个透镜，这些透镜一起执行光学功能，诸如放大、变焦和图像抗旋转等。例如，第一集合151可以被配置为具有缩放功能以减小一个图像平面上的多个二次电子束的放大率变化。特别地，一个或多个透镜的每个集合151和152可以被配置为形成用于二次电子束的图像平面。例如，一个或多个透镜的第一集合151可以被布置为形成用于二次电子束的图像平面p1。结果，偏转器可以有利地定位于图像平面p1处或附近以使二次电子束偏转。类似地，一个或多个透镜的第二集合152可以被布置为形成用于二次电子束的图像平面p2，使得例如电子检测装置140m可以定位于图像平面p2处或附近，以形成样品8的多个图像，每个二次电子束一个图像。

在一些实施例中，具有多个交叉形成偏转器的交叉形成偏转器阵列190在第一集合151之后沿着二次光学轴线150_1布置在图像平面pl处或附近。交叉形成偏转器阵列190中的每个交叉形成偏转器可以与二次电子束102_1se、102_2se、102_3se中的对应二次电子束对准，并且可以被配置为使对应的二次电子束偏转以在交叉平面4上与二次光学轴线150_1交叉。每个交叉形成偏转器可以例如是图4a的偏转器d1。

尽管图5a-5c示出了与离轴二次电子束102_2se和102_3se相关联的交叉形成偏转器阵列190中的交叉形成偏转器，但是应当理解，轴上二次电子束102_1se也可以使用附加的偏转器。

二次电子束102_1se-102_3se的偏转确保了二次电子束102_1se-102_3se在交叉平面4处或附近形成相对尖锐的二次束交叉。具有束限制孔155a的束限制孔板155位于交叉平面(例如，交叉平面4)处或附近。当二次电子束102_1se-102_3se的外围电子被束限制孔板155阻挡时，二次电子束102_1se-102_3se的中心电子穿过束限制孔155a。

束限制孔板155和交叉平面4的放置可以被设计为在多种位置处，例如根据交叉形成偏转器阵列190的偏转角和/或位置。例如，如图5a所示，束限制孔板155和交叉平面4的放置位于一个或多个透镜的第一集合151与一个或多个透镜的第二集合152之间。在诸如图5b所示的示例性配置等一些实施例中，束限制孔板155和交叉平面4的放置位于一个或多个透镜的第二集合152内部。在诸如图5c所示的示例性配置等一些实施例中，束限制孔板155和交叉平面4的放置位于一个或多个透镜的第二集合152与电子检测装置140m之间。如图5c所示的配置的好处在于，交叉形成偏转器阵列190中的单个交叉形成偏转器的偏转角相对较小。如此小的偏转角的好处是，交叉形成偏转器阵列190可以更容易制造，因为需要对每个交叉形成偏转器的较低的电激励。此外，这样的配置可以更加节能。

二次成像系统150被配置为将二次电子束102_1se、102_2se和102_3se从样品表面7的扫描区域聚焦到图像平面p2处的电子检测装置140m的对应检测元件140_1、140_2和140_3上，并且在其上分别形成二次束斑102_1sep、102_2sep和102_3sep。检测元件140_1、140_2和140_3被配置为检测对应的二次电子束102_1se、102_2se和102_3se，并且生成用于构造样品表面7的对应扫描区域的图像的对应信号。基于在二次成像系统150中提供的所公开的实施例，在二次成像系统150中使用交叉形成偏转器阵列190使得能够减少相邻二次电子束之间的串扰，同时提高了二次电子束102_1se-102_3se的收集效率均匀性。

现在参考图6，图6是示出根据本公开的实施例的包括多个交叉形成偏转器阵列以偏转二次电子束102_1se-102_3se的二次成像系统150的示例性替代配置的示意图。

二次成像系统150包括布置在束分离器160与电子检测装置140m之间的一个或多个透镜的多个集合151、152、153。在这些实施例中，一个或多个透镜的第一集合151被配置为将二次电子束102_1se-102_3se聚焦到布置在一个或多个透镜的第一集合151与一个或多个透镜的第二集合152之间的图像平面p1上。一个或多个透镜的第二集合152随后被配置为将二次电子束102_1se-102_3se聚焦到布置在一个或多个透镜的第二集合152与一个或多个透镜的第三集合153之间的图像平面p2上。一个或多个透镜的第三集合153最后将二次电子束102_1se-102_3se聚焦到电子检测装置140m所在的图像平面p3上。

在一些实施例中，二次成像系统150可以包括一个以上的交叉形成偏转器阵列190-1和190-2，其中每个阵列具有一个或多个交叉形成偏转器(例如，图4a的偏转器d1)。交叉形成偏转器阵列190-1和190-2分别放置在图像平面p1和p2处。交叉形成偏转器阵列190-1包括与图像平面p1上的第一集合(102_2se)二次电子束102_1se-102_3se对准并且使其偏转、而不会影响其他集合的二次电子束穿过的交叉形成偏转器。交叉形成偏转器阵列190-2包括与图像平面p2上的第二组(102_3se)二次电子束102_1se-102_3se对准并且使其偏转、而不会影响其他组的二次电子束穿过的交叉形成偏转器。交叉形成偏转器阵列190_1和190_2中的交叉形成偏转器的个体偏转角被配置为使得所有二次电子束102_1se-102_3se在交叉平面4处与二次光学轴线150_1交叉，并且在其上形成相对尖锐的交叉。如上所述，可以理解，交叉形成偏转器阵列190-1和190-2中的一个可以具有与二次电子束102_1se相对应的偏转器。

束限制孔板155和交叉平面4的放置可以被设计为在二次图像系统150内的多种位置处。例如，沿着二次光学轴线150_1，束限制孔板155和交叉平面4的放置可以在第二集合和第三集合一个或多个透镜152和153之间、在一个或多个透镜的第三集合153内部或者在一个或多个透镜的第三集合153之后并且在电子检测装置140m之前。

图7是示出根据本公开的实施例的用于形成样品的表面的图像的示例性方法700的流程图。方法700可以由二次成像系统(例如，图5a、5b、5c和6的二次成像系统150)在从样品获取二次电子束之后执行。

在步骤710中，通过定位于一个或多个图像平面处或至少附近的多个交叉形成偏转器来使二次电子束偏转以在交叉平面上形成交叉区域。偏转的二次电子束可以是由二次成像系统获取的所有二次电子束，也可以是离轴二次电子束。

在一些实施例中，二次电子束可以在一个图像平面处或至少附近被偏转。在被偏转之前，二次电子束可以穿过形成第一图像平面(例如，图像平面p1)的一个或多个透镜的第一集合(例如，一个或多个透镜的第一集合151)。二次电子束的偏转发生在第一图像平面处或至少附近。

在一些其他实施例中，二次电子束可以在多个图像平面处或至少附近被偏转。在这样的实施例中，第一组二次电子束通过定位于第一图像平面处或至少附近的第一交叉形成偏转器阵列被偏转，而第二组二次电子束通过定位于第二图像平面处或至少附近的第二交叉形成偏转器阵列被偏转。在偏转之前，第一组二次电子束可以穿过形成第一图像平面(例如，图像平面p1)的一个或多个透镜的第一集合(例如，一个或多个透镜的第一集合151)。第一组二次电子束的偏转发生在第一成图像平面处或至少附近。

在被偏转之前，第二组二次电子束可以穿过形成第二图像平面(例如，图像平面p2)的一个或多个透镜的第二集合(例如，一个或多个透镜的第二集合152)。第二组二次电子束的偏转发生在第二图像平面处或至少附近。

在步骤720中，通过位于与交叉区域相关联的交叉平面处或至少附近的束限制孔(例如，束限制孔155a)修整二次电子束。二次电子束的修整可以涉及二次电子束的外围电子的修整，并且可以允许二次电子束的中心电子穿过束限制孔。

在二次电子束在一个图像平面处或至少附近被偏转的实施例中，二次电子束的修整可以发生在形成图像平面(例如，图5a所示的图像平面p2)的一个或多个透镜的第二集合之前的交叉平面处、在形成图像平面(例如，图5b所示的图像平面p2)的一个或多个透镜的第二集合内或者在形成图像平面(例如，图5c所示的图像平面p2)的一个或多个透镜的第二集合之后。

在二次电子束在多个图像平面(诸如图6所示的图像平面p1和p2)处被偏转的实施例中，二次电子束的修整可以发生在形成第三图像平面(例如，图像平面p3)的一个或多个透镜的第三集合(例如，第三组一个或多个透镜153)之前的交叉平面处、在形成第三图像平面的第三组一个或多个透镜内或者在形成第三图像平面的一个或多个透镜的第三集合之后。

现在参考图8，图8是示出根据本公开的实施例的使用光电系统形成样品的图像的示例性方法800的流程图。方法800可以由电子束工具(例如，图2的电子束工具100)执行。

在步骤810中，生成磁场以浸没样品的表面(例如，样品8的表面7)。磁场可以由物镜(例如，物镜131)的磁透镜(例如，图3a的磁透镜131m)生成。

在步骤820中，通过物镜的磁场将多个电子束投射到表面上，其中多个电子束照射样品的表面以从该表面生成二次电子束。这些多个二次电子束穿过物镜和二次成像系统，以在电子检测装置上形成多个二次电子束斑。

多个二次电子束斑的形成包括步骤830和步骤840，步骤830涉及通过偏转器使二次电子束偏转以产生交叉区域，步骤840涉及通过束限制孔修整二次电子束。步骤830和840可以类似于图7的步骤710和720。

在步骤850中，通过电子检测装置(例如，电子检测装置140m)的多个检测元件(例如，检测元件140_1-140_3)检测多个二次电子束斑，并且形成样品的多个图像。

可以使用以下条款进一步描述实施例：

1.一种用于将多个电子束引导到电子检测装置上的光电系统的交叉形成偏转器阵列，所述交叉形成偏转器阵列包括：

多个交叉形成偏转器，定位于所述光电系统的一个或多个光电透镜的集合的图像平面处或至少定位于所述光电系统的一个或多个光电透镜的集合的图像平面附近，其中每个交叉形成偏转器与所述多个电子束中的对应电子束对准。

2.根据条款1所述的交叉形成偏转器阵列，其中每个交叉形成偏转器被配置为使对应电子束偏转使得所有电子束重叠以在交叉平面上形成交叉区域。

3.根据条款1所述的交叉形成偏转器阵列，其中每个交叉形成偏转器具有多极结构。

4.一种用于将来自样品的多个二次电子束投射到多束设备中的相应电子检测表面上的光电系统，所述光电系统包括：

多个交叉形成偏转器，被配置为在交叉平面上为所述多个二次电子束形成交叉区域，其中所述多个交叉形成偏转器中的每个交叉形成偏转器与所述多个二次电子束中的对应二次电子束相关联；

具有一个或多个孔的束限制孔板，位于所述交叉平面处或附近，并且被配置为修整所述多个二次电子束。

5.根据条款4所述的光电系统，其中所述多个交叉形成偏转器被配置为使所述多个二次电子束中的离轴二次电子束偏转到所述交叉区域。

6.根据条款4和5中任一项所述的光电系统，其中所述一个或多个孔包括以所述交叉区域为中心的第一孔。

7.根据条款4至6中任一项所述的光电系统，其中所述一个或多个孔被配置为具有不同尺寸。

8.根据条款6和7中任一项所述的光电系统，其中所述束限制孔板可移动以使所述一个或多个孔中的第二孔与所述交叉区域对准。

9.根据条款4至8中任一项所述的光电系统，还包括：

电子检测装置，包括用于所述多个二次电子束的检测表面以形成所述样品的多个图像。

10.根据条款9所述的光电系统，还包括：

与所述光电系统的光学轴线对准的一个或多个透镜的第一集合和一个或多个透镜的第二集合，其中所述电子检测装置被定位为与所述第一集合相比较靠近所述第二集合。

11.根据条款10所述的光电系统，其中所述多个交叉形成偏转器定位于所述第一集合与所述第二集合之间的所述第一集合的第一图像平面处或至少定位于所述第一集合与所述第二集合之间的所述第一集合的第一图像平面附近。

12.根据条款11所述的光电系统，其中所述一个或多个透镜的第一集合被配置为使所述多个二次电子束中的至少一些二次电子束与所述多个交叉形成偏转器中的对应的交叉形成偏转器对准。

13.根据条款11和12中任一项所述的光电系统，其中所述交叉平面位于所述第一集合与所述第二集合之间。

14.根据条款11和12中任一项所述的光电系统，其中所述交叉平面定位于所述电子检测装置与所述第二集合之间。

15.根据条款11和12中任一项所述的光电系统，其中所述交叉平面定位于所述第二集合内。

16.根据条款10所述的光电系统，还包括一个或多个透镜的第三集合，一个或多个透镜的第三集合与所述光电系统的光学轴线对准并且定位于所述第二集合与所述电子检测装置之间，其中所述多个交叉形成偏转器中的交叉形成偏转器的第一集合定位于所述一个或多个透镜的第一集合的在所述一个或多个透镜的第一集合与所述一个或多个透镜的第二集合之间的第一图像平面处或至少定位于所述第一图像平面附近，并且所述多个交叉形成偏转器中的交叉形成偏转器的第二集合定位于所述一个或多个透镜的第二集合的在所述一个或多个透镜的第二集合与所述一个或多个透镜的第三集合之间的第二图像平面处或至少定位于所述第二图像平面附近。

17.根据条款16所述的光电系统，其中所述交叉形成偏转器的第一集合和所述交叉形成偏转器的第一集合被配置为使对应的二次电子束偏转以重叠，以便在所述交叉平面处形成所述交叉区域。

18.根据条款17所述的光电系统，其中所述交叉平面定位于所述电子检测装置与所述一个或多个透镜的第三集合之间。

19.根据条款17所述的光电系统，其中所述交叉平面定位于所述一个或多个透镜的第三集合内。

20.根据条款10至19中任一项所述的光电系统，其中所述一个或多个透镜的第一集合和所述一个或多个透镜的第二集合中的至少一个被配置为在所述多个二次电子束中的每个二次电子束到达对应的交叉形成偏转器之前补偿所述多个二次电子束的旋转。

21.根据条款4至21中任一项所述的光电系统，其中所述光电系统被配置为在存在配置为将所述样品浸入所述物镜的磁场物镜的情况下，将二次电子束成像到所述检测表面上。

22.根据条款16至21中任一项所述的光电系统，其中所述一个或多个透镜的第一集合和所述一个或多个透镜的第二集合被配置为使所述多个二次电子束中的至少一些二次电子束与所述多个交叉形成偏转器中的对应的交叉形成偏转器对准。

23.根据条款22所述的光电系统，其中所述一个或多个透镜的第一集合和所述一个或多个透镜的第二集合中的至少一个被配置为在所述多个二次电子束中的每个二次电子束到达对应的交叉形成偏转器之前补偿所述多个二次电子束的位移。

24.一种由二次成像系统执行以形成样品的图像的方法，所述方法包括：

通过位于所述二次成像系统的一个或多个图像平面处或至少位于所述二次成像系统的一个或多个图像平面附近的多个交叉形成偏转器来使二次电子束偏转以在交叉平面上形成交叉区域；以及

通过具有定位于所述交叉平面处或至少定位于所述交叉平面附近的束限制孔的束限制孔板来修整二次电子束。

25.根据条款24所述的方法，其中修整二次电子束包括通过所述束限制孔板阻挡每个所述二次电子束的外围部分。

26.根据条款24和25中任一项所述的方法，其中修整二次电子束允许每个所述二次电子束的中心部分穿过所述束限制孔。

27.根据条款24至26中任一项所述的方法，还包括：

通过一个或多个透镜的第一集合形成所述一个或多个图像平面中的第一图像平面；以及

通过一个或多个透镜的第二集合形成所述一个或多个图像平面中的第二图像平面。

28.根据条款27所述的方法，其中通过至少定位于一个或多个图像平面附近的一个或多个偏转器来使二次电子束偏转以形成交叉区域还包括：

通过定位于所述第一图像平面处或至少定位于所述第一图像附近的所述多个交叉形成偏转器来使二次电子束偏转。

29.根据条款27和28中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第二集合形成所述二次电子束的所述第二图像平面之前。

30.根据条款27和28中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第二集合形成所述二次电子束的所述第二图像平面之后。

31.根据条款27和28中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第二集合形成所述二次电子束的所述第二图像平面期间。

32.根据条款27所述的方法，还包括：

通过一个或多个透镜的第三集合形成所述一个或多个图像平面中的第三图像平面。

33.根据条款32所述的方法，其中通过定位于一个或多个图像平面处或至少定位于一个或多个图像平面附近的一个或多个交叉形成偏转器来使二次电子束偏转以形成交叉区域还包括：

通过定位于所述第一图像平面处或至少定位于所述第一图像平面附近的交叉形成偏转器的第一集合来使所述二次电子束中的第一组二次电子束偏转；以及

通过定位于所述第二图像平面处或至少定位于所述第二图像平面附近的交叉形成偏转器的第二集合来使所述二次电子束中的第二组二次电子束偏转。

34.根据条款32和33中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第三集合形成所述二次电子束的所述第三图像平面之前。

35.根据条款32和33中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第三集合形成所述二次电子束的所述第三图像平面之后。

36.根据条款32和33中任一项所述的方法，其中修整二次电子束发生在所述第三集合形成所述二次电子束的所述第三图像平面期间。

37.一种使用光电系统形成样品的图像的方法，包括：

生成磁场以浸没所述样品的表面；

通过一次投射成像系统将多个一次电子束投射到所述样品的所述表面上，其中所述多个一次电子束穿过所述磁场并且从所述样品生成多个二次电子束；以及

通过二次成像系统将多个二次电子束投射到电子检测装置上以获取所述图像，其中所述多个二次电子束中的至少一些二次电子束被偏转以产生交叉区域，并且在所述交叉区域处或至少附近被修整。

38.一种非暂态计算机可读介质，包括指令集，所述指令集由控制器的一个或多个处理器可执行以引起所述控制器执行一种用于使用光电系统形成样品的图像的方法，所述方法包括：

提供用于引起定位于所述系统的一个或多个图像平面处或至少定位于所述系统的一个或多个图像平面附近的多个交叉形成偏转器使二次电子束偏转以形成交叉区域的指令；以及

提供用于引起束限制孔修整在所述交叉区域处或至少附近的偏转的二次电子束的指令。

39.一种非暂态计算机可读介质，包括指令集，所述指令集由控制器的一个或多个处理器可执行以引起所述控制器执行一种用于形成样品的图像的方法，所述方法包括：

指示物镜生成磁场以浸没样品的表面；

指示一次成像系统将多个一次电子束投射到所述样品的所述表面上，其中所述多个一次电子束穿过所述磁场并且从所述样品生成多个二次电子束；以及

指示二次成像系统将所述多个二次电子束投射到电子检测装置上以获取所述图像，其中所述多个二次电子束中的至少一些二次电子束被偏转以产生交叉区域，并且在所述交叉区域处或至少附近被修整。

应当理解，多束设备的控制器可以使用软件来控制上述功能。例如，控制器可以向前述透镜发送指令以分别生成适当的场(例如，磁场或静电场)。控制器还可以发送调节电压以控制上述偏转器阵列的指令。软件可以存储在非暂态计算机可读介质上。例如，非暂态介质的常见形式包括软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁数据存储介质、cd-rom、任何其他光学数据存储介质、具有孔模式的任何物理介质、ram、prom和eprom、flash-eprom或任何其他闪存、nvram、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒式磁带、及其网络版本。

尽管已经关于本发明的优选实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，在不背离如下文中要求保护的本发明的精神和范围的情况下，可以做出其他修改和变化。