用多个射束和多个检测器对样本成像的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于用大量聚焦射束来检查或处理样本的多射束装置，该装置被装配成在样本上扫描大量的N个射束，该装置装配有用于检测在所述样本被大量射束照射时由样本发射的二次辐射的大量的M个检测器，检测器中的每个能够输出检测器信号，其表示由检测器检测的二次辐射的强度，在工作中，每个检测器信号包括由多个射束引起的信息，由一个射束引起的信息因此遍布多个检测器，该装置装配有可编程控制器，其用于使用加权因数来将大量的检测器信号处理成大量输出信号，使得每个输出信号表示由单个射束引起的信息。
[0002]本发明还涉及一种使用此类装置的方法。
【背景技术】
[0003]针对授予富士通有限公司的美国专利申请号US5557105A来了解此类装置。本申请描述了一种用于通过向检查样本上照射多个电子束并检测从检查样本的表面反射的二次或后向散射电子和/或通过检查样本的透射电子来检查诸如掩模或晶片等的样本的多射束电子束检查工具。该装置包括检测器单元，其具有用于检测包含与检查样本的构造有关的信息的电子的多个电子检测元件，以及用于同时地或以并行形式处理检测器的电子检测元件的输出的检测信号处理器。当将多个电子束用于检查样本的同时照射时，图案检查装置包括用于避免相邻的电子束的反射电子之间的干扰的机制。
[0004]可以认为该机制通过使用表示射束之间的干扰的加权因数而操作，参见其图40(a)和 40 (b)o
[0005]挑战是寻找导致射束之间的最小干扰的加权因数。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供对此问题的改善的解决方案。
[0007]为此，加权因数是取决于射束相对于检测器的扫描位置以及样本与检测器之间的距离的动态加权因数。
[0008]该加权因数描述每个射束对每个检测器的贡献。本发明是基于这样的认识，即当在样本上扫描射束时，其中形成二次辐射位置(撞击位置)的位置改变。因此，加权因数应是扫描位置的函数。
[0009]并且，样本与检测器之间的距离(工作距离)对加权因数具有类似的影响。
[0010]并且，射束能量可影响加权因数，因为例如发射的后向散射电子的量和方向取决于射束能量。
[0011]应注意的是，由于撞击位置始终是已知的，所以加权因数可以是扫描位置和工作距离的已知函数。
[0012]还应注意的是可以独立地扫描每个射束。然而，一个射束的加权因数并不受其它射束的位置的影响。
[0013]在本发明的上下文中，“(处理器)输出信号”可例如指的是被传输到诸如监视器之类的输出设备的电信号，但是还可指的是专用于存储仅由一个射束引起的信息的控制器存储器(计算机存储器)的一部分，计算机存储器的所述部分用于显示目的或者用于对数据进行后处理。
[0014]还应注意的是可编程控制器(等价于计算机)可以是独立处理器(计算机)，或者是已包括在装置中的控制器的一部分。
[0015]在本发明的实施例中，一致地扫描射束。
[0016]通过一致地扫描射束(亦即:通过保持其相对位置恒定)，装置被简化，因为用于所有射束的扫描发生器可以具有公共的电子装置，并且还可至少部分地通过使用‘该’扫描位置而不是单个地每个射束的扫描位置来确定加权因数的确定(determinat1n)。
[0017]在另一实施例中，射束是来自带电粒子束、离子束和电子束及其组合的群组的射束，并且加权因数进一步取决于射束能量。
[0018]用其来对样本进行检查(检验、成像)的射束本质上可以是光子的(光、UV或X射线)，但是优选地包括带电粒子(例如，离子或电子)。射束的能量影响加权因数，因为例如后向散射电子的包络的形式是能量相关的。
[0019]在本发明的另一实施例中，将所述大量检测器装配成检测可见光光子、UV光子、X射线光子、二次电子、后向散射电子和/或其组合。
[0020]响应于被射束照射，样本发射二次福射，诸如光子福射(光、UV或X射线)、后向散射电子(BSE)、二次电子(SE)以及二次离子。
[0021]应注意的是光可以是通过撞击激光而引起的反射光，或者是例如荧光，或者光可以是由被电子束照射引起的荧光和/或磷光。X射线可通过用电子照射而引起，如BSE (具有超过50 eV的能量)那样。可以响应于撞击电子或离子而发射SE (具有小于50 eV的能量)，同时通常响应于撞击离子或高能光子(烧蚀)而发射二次离子。
[0022]在本发明的优选实施例中，所述大量射束由单个源生成。
[0023]在授予富士通有限公司的前述US5，557，105A中，使用其中将一个射束分裂成多个射束的射束模块，参见其图23和所附文本。
[0024]在本发明的又一实施例中，将控制器编程为执行源分离技术以处理所述大量检测器信号，使得每个输出信号表示由单个射束引起的信息。
[0025]源分离技术可包括使用加权因数(的知识)、包括高斯消元法、盲去卷积等的线性系统求解/反演技术将信号组合。
[0026]应注意的是优选地依赖于射束相对于样本的扫描位置来实现加权因数和/或去卷积参数，因为改变扫描位置(其中射束撞击样本的位置)导致不同的加权因数。
[0027]然而还应注意的是，在另一技术领域中，例如从P.Comon和C.Jutten在 Academic Press,2010 [-1-] 中的“Handbook of Blind Source Separat1n:1ndependent Component Analysis and Applicat1ns” 及 A.Hyvarinen 和 E.0ja 在Neural Networks, Vol.13(4-5) (2000), p.411 - 430 [-2-]中的“IndependentComponent Analysis: Algorithms and Applicat1ns，，中了角军盲去卷积。
[0028]在本发明的一方面中，一种用于用多射束装置来检查或处理样本的方法，该装置在样本上扫描大量的N个聚焦射束，样本响应于用射束照射而发射二次辐射，该二次辐射被大量的M个检测器检测，M个检测器中的每一个输出表示由检测器检测的二次辐射的强度的检测器信号，每个检测器的检测器信号包括由多个射束引起的信息，由一个射束引起的信息因此遍布多个检测器，并且通过使用加权因数将多个检测器的信号组合来重构由每个射束引起的信息，其特征在于加权因数是取决于射束相对于检测器的扫描位置以及样本与检测器之间的距离的动态加权因数。
[0029]在该方法的实施例中，一致地扫描射束。
[0030]在本发明的方法的另一实施例中，所述大量射束可以是来自带电粒子束、离子束和电子束或其组合的群组的射束，并且加权因数进一步取决于射束能量。
[0031]在本发明的方法的又一实施例中，二次辐射包括可见光光子、UV光子、X射线光子、二次电子、后向散射电子及其组合。
[0032]在本发明的方法的又一实施例中，所述大量的M个检测器中的每个检测器共享对二次辐射的类似响应。
[0033]通过使用共享类似响应的检测器，其意味着检测器对于相同的输入信号而言具有相同或几乎相同的响应。
[0034]在本发明的方法的又一实施例中，在样本上扫描大量的N个射束导致照射邻接区，并且因此对邻接区进行成像。
[0035]在本发明的方法的又一实施例中，射束由一个源发射。
[0036]使用一个源减少了用于完整机器的零件的量，例如高压单元的数目、透镜供应(supply)的数目等。还更容易将射束的强度控制成相同的。然而，并不意图从本发明排除使用多个柱(column)的装置的使用。
[0037]使用简单高斯消元法(或另一线性系统求解/反演技术)，可以解决描述具有至少与射束一样多的检测器的系统的问题，因为然后该问题在数学上很好地确定或者甚至由多种因素确定(overdetermine)。
[0038]如果不知道或未使用加权因数，则可以使用盲去卷积，因为盲去卷积根据使用统计技术或贝叶斯推断的数据来估计未知加权因数。
[0039]应注意的是加权因数是装置的参数(射束能量、扫描位置等)的函数，但也是样本的函数:如果例如一个射束在重金属标记上扫描，并且相邻射束在轻质材料(例如有机材料或聚合物)上扫描，则撞击重金属的射束比其它射束生成更多的后向散射。因此当样本在材料类型方面或多或少地是均质(例如有机材料)时，仅推荐仅使用加权因数。
[0040]应注意的是优选地检测器的数目M等于或大于射束的数目。
[0041 ] 当检测器的数目等于或大于射束的数目时，该问题在数学上很好地确定或者甚至由多种因素确定。
[0042]应注意的是当检测器的数目小于射束的数目时，当存在不同射束的贡献的足够知识时仍可以解决该问题，例如通过周期性强度调制(例如消隐)或者一个射束以比另一个高(得多)的扫描速率进行扫描，使得可以将一个射束的贡献与另一个区别开。
[0043]还应注意的是具有比射束更少的检测器的装置也是本发明的一部分。在那种情况下，不能使用基于例如高斯消元法的数学解。然而，对射束的其它了解可例如基于实验、校准等获得。
[0044]当射束中的某些以高得多的扫描速率进行扫描且源分离技术(包括但不限于高频/低频滤波、积分或另一频率/空间分离技术)使得实现了快速扫描图像相对于慢速扫描图像的解开(disentaglement)时发生一个此类示例。
[0045]另一此类示例是通过射束的一部分的临时消隐(或者至少使用强度调制)来估计射束的一部分的贡献。这类似于结构化照明成像技术，并且还类似于某些压缩感测方法。
[0046]还应注意的是在本上下文中，检测器是对二次辐射敏感的表面，并且不能够引起撞击二次辐射的位置