带电粒子评估工具及检查方法与流程

带电粒子评估工具及检查方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年2月21日提交的ep申请20158804.3和于2020年11月11日提交的ep申请20206984.5的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本文中所提供的各实施例一般涉及一种带电粒子评估工具和检查方法，具体涉及使用带电粒子的多个子射束的带电粒子评估工具和检查方法。


背景技术：

4.当制造半导体集成电路(ic)芯片时，作为例如光学效果和附带粒子的结果，在制造过程期间在衬底(即，晶片)或掩模上不可避免地出现非期望的图案缺陷，从而降低了成品率。因此，监测非期望的图案缺陷的程度是ic芯片制造中的重要过程。更一般地，对衬底或其他物体/材料的表面的检查、和/或测量是其制造期间和/或之后的重要过程。
5.具有带电粒子射束的图案检查工具已经用于检查物体，例如，用于检测图案缺陷。这些工具通常使用电子显微镜技术，诸如扫描电子显微镜(sem)。在sem中，能量相对较高的电子的初级电子射束以最终减速步骤为目标，以便以相对较低的着陆能量着陆在样品上。电子射束作为探测斑点聚焦在样品上。探测斑点处的材料结构与来自电子射束的着陆电子之间的相互作用使得电子从表面发射，诸如次级电子、背散射电子或俄歇(auger)电子。所生成的次级电子可以从样品的材料结构发射。通过在样品表面上扫描作为探测斑点的初级电子射束，可以跨越样品表面发射次级电子。通过从样品表面收集这些发射的次级电子，图案检查工具可以获得表示样品的表面的材料结构的特点的图像。
6.通常需要改进带电粒子检查装置的吞吐量和其他特点。


技术实现要素：

7.本文中所提供的各实施例公开了一种带电粒子射束检查装置。
8.根据本发明的第一方面，提供了一种带电粒子评估工具，包括：
9.会聚透镜阵列，被配置为将带电粒子的射束划分成多个子射束、并且将多个子射束中的每个子射束聚焦到相应的中间焦点；
10.准直器，位于每个中间焦点处，准直器被配置为偏转相应的子射束以使得该子射束基本上垂直地入射在样品上；
11.多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子射束中的一者投射在样品上，其中
12.每个物镜包括：
13.第一电极；以及
14.第二电极，在第一电极和样品之间；以及
15.电源，被配置为将第一电势和第二电势分别施加到第一电极和第二电极，使得相应的带电粒子射束被减速，从而以期望的着陆能量入射在样品上。
16.根据本发明的第二方面，提供一种检查方法，包括：
17.将带电粒子的射束划分成多个子射束；
18.将子射束中的每个子射束聚焦到相应的中间焦点；
19.使用位于每个中间焦点处的准直器，偏转相应的子射束以使得该子射束基本上垂直地入射在样品上；以及
20.使用多个物镜，将多个带电粒子射束投射在样品上，每个物镜包括第一电极、和在第一电极和样品之间的第二电极；以及
21.控制被施加到每个物镜的第一电极和第二电极的电势，使得相应的带电粒子射束被减速，从而以期望的着陆能量入射在样品上。
22.根据本发明的第三方面，提供一种多射束带电粒子光学系统，包括：
23.会聚透镜阵列，被配置为将带电粒子的射束划分成多个子射束、并且将多个子射束中的每个子射束聚焦到相应的中间焦点；
24.准直器，位于每个中间焦点处，准直器被配置为偏转相应的子射束以使得该子射束基本上垂直地入射在样品上；
25.多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子射束中的一者投射在样品上，其中
26.每个物镜包括：
27.第一电极；以及
28.第二电极，在第一电极和样品之间；以及
29.电源，被配置为将第一和第二电势分别施加到第一电极和第二电极，使得相应的带电粒子射束被减速，从而以期望的着陆能量入射在样品上。
30.根据本发明的第四方面，提供一种用于多射束投射系统的最后一个带电粒子光学元件，该多射束投射系统被配置为将多个带电粒子射束投射到样品上，该最后一个带电粒子光学元件包括：
31.多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子射束中的一者投射在样品上，其中
32.每个物镜包括：
33.第一电极；以及
34.第二电极，在所述第一电极和所述样品之间；以及
35.电源，被配置为将第一电势和第二电势分别施加到第一电极和第二电极，使得相应的带电粒子射束被减速，从而以期望的着陆能量入射在样品上。
附图说明
36.通过结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面变得更加显而易见。
37.图1是图示了示例性带电粒子射束检查装置的示意图。
38.图2是图示了示例性多射束装置的示意图，该多射束装置作为图1的示例性带电粒子射束检查装置的一部分。
39.图3是根据实施例的示例性多射束装置的示意图。
40.图4是根据实施例的另一示例性多射束装置的示意图。
41.图5是着陆能量与斑点尺寸的关系图。
42.图6是本发明的实施例的物镜的放大图。
43.图7是根据实施例的检查装置的物镜的示意性横截面视图。
44.图8是图7的物镜的仰视图。
45.图9是图7的物镜的变型的仰视图。
46.图10是并入图7的物镜中的检测器的示意性横截面放大视图。
具体实施方式
47.现在，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，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现方式并不代表与本发明一致的所有实现方式。相反，它们仅仅是与所附权利要求中所述的与本发明有关的各方面一致的装置和方法的示例。
48.可以通过显著增加ic芯片上的电路部件(诸如晶体管、电容器、二极管等)的封装密度(其减小设备的物理尺寸)来增强电子设备的计算能力。这已经通过增加分辨率来实现，从而使得能够制造甚至更小的结构。例如，智能电话的ic芯片可以包括20亿个以上的晶体管，每个晶体管的尺寸小于人发的1/1000，该ic芯片的尺寸是拇指指甲的尺寸并且在2019年或更早可用。因此，半导体ic制造是具有数百个分开的步骤的复杂且耗时的工艺并不令人惊讶。即使一个步骤中的误差也有可能显著影响最终产品的功能。仅一个“致命缺陷”就会导致设备故障。制造工艺的目标是提高工艺的总良率。例如，对于50步工艺(其中一步可以指示在晶片上形成的层的数目)，为了获得75％的良率，每个单独步骤的良率必须大于99.4％。如果单个步骤的良率为95％，则总工艺良率将低至7％。
49.虽然在ic芯片制造设备中需要高工艺良率，但是维持高衬底(即，晶片)产出量(被定义为每小时处理的衬底的数目)也有必要。缺陷的存在会影响高工艺良率和高衬底产出量。尤其是在需要操作员干预来检查缺陷时。因此，通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(“sem”))对微米级和纳米级缺陷的高产出率检测和标识，对于维持高良率和低成本很有必要。
50.sem包括扫描设备和检测器装置。扫描设备包括照射装置，该照射装置包括电子源和投射装置，该电子源用于生成初级电子，该投射装置用于使用一个或多个初级电子聚焦射束来扫描诸如衬底之类的样品。至少照射装置或照射系统和投射装置或投射系统可以一起称为电子光学系统或装置。初级电子与样品相互作用，并且生成次级电子。在扫描样品时，检测装置从样品捕获次级电子，使得sem可以产生样品的被扫描区域的图像。对于高产出率检查，检查装置中的一些检查装置使用初级电子的多个聚焦射束，即，初级电子的多射束。多射束的组成射束可以被称为子射束或束波。多射束可以同时扫描样品的不同部分。因此，多射束检查装置能够以比单射束检查装置高得多的速度检查样品。
51.下文对已知多射束检查装置的实现方式进行描述。
52.附图是示意性的。因此，为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸被放大。在附图的以下描述中，相同或相似的附图标记是指相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于各个实施例的差异。虽然描述和附图针对电子光学装置，但是应当领会，这些实施例不用于将本公开限于特定带电粒子。因此，在本文件中对电子的引用可以更一般地被认为是对带电粒子的引用，其中带电粒子不一定是电子。
53.现在，参考图1，图1是图示了示例性带电粒子射束检查装置100的示意图。图1的带电粒子射束检查装置100包括主腔室10、负载锁定腔室20、电子射束工具40、设备前端模块(efem)30和控制器50。电子射束工具40位于主腔室10内。
54.efem 30包括第一装载口30a和第二装载口30b。efem 30可以包括附加装载口。例如，第一装载端口30a和第二装载端口30b可以接纳衬底前开式晶片盒(foup)，其包含衬底(例如，半导体衬底、或由一种或多种其他材料制成的衬底)或待检查样品(衬底、晶片和样品下文统称为“样品”)。efem 30中的一个或多个机器人臂(未示出)将样品输送到负载锁定腔室20。
55.负载锁定腔室20用于除去样品周围的气体。这产生了局部气体压力低于周围环境中的压力的真空。负载锁定腔室20可以连接到负载锁定真空泵系统(未示出)，该负载锁定真空泵系统除去负载锁定腔室20中的气体颗粒。负载锁定真空泵系统的操作使得负载锁定腔室能够达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力后，一个或多个机器人臂(未示出)将样品从负载锁定腔室20输送到主腔室10。主腔室10连接到主腔室真空泵系统(未示出)。主腔室真空泵系统除去主腔室10中的气体颗粒，使得样品周围的压力达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，样品被输送到电子射束工具，通过该工具，可以检查样品。电子射束工具40可以包括多射束电子光学装置。
56.控制器50以电子方式连接到电子射束工具40。控制器50可以是被配置为控制带电粒子射束检查装置100的处理器(诸如计算机)。控制器50还可以包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路系统。虽然控制器50在图1中被示为位于包括主腔室10、负载锁定腔室20和efem 30的结构的外部，但是应当领会，控制器50可以是该结构的一部分。控制器50可以位于带电粒子射束检查装置的组成元件中的一个组成元件中、或它可以分布在组成元件中的至少两个组成元件上。虽然本公开提供了容纳电子射束检查工具的主腔室10的示例，但是应当指出，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子射束检查工具的腔室。相反，应当领会，上述原理也可以适用于在第二压力下操作的其他工具和装置的其他布置。
57.现在，参考图2，图2是图示了包括作为图1的示例性带电粒子射束检查装置100的一部分的多射束检查工具的示例性电子射束工具40的示意图。多射束电子射束工具40(本文中也称为装置40)包括电子源201、初级投射装置230、电动台209和样品保持器207。电子源201和投射装置230可以一起成为照射装置。样品保持器207由电动台209支撑，以便保持样品208(例如，衬底或掩模)以供检查。多射束电子射束工具40还可以包括电子检测设备240。
58.电子源201可以包括阴极(未示出)、和提取器或阳极(未示出)。在操作期间，电子源201被配置为从阴极发射电子作为初级电子。初级电子被提取器和/或阳极提取或加速，以形成初级电子射束20。
59.投射装置230被配置为将初级电子射束202转换成多个子射束211、212、213，并且将每个子射束引导到样品208上。尽管为简单起见示出了三个子射束，但是可以有几十、几百或几千个子射束。子射束可以被称为束波。
60.控制器50可以连接到图1的带电粒子射束检查装置100的各个部分，诸如电子源201、电子检测设备240、投射装置230和电动台209。控制器50可以执行各种图像和信号处理
功能。控制器50还可以生成各种控制信号以管控带电粒子射束检查装置(包括带电粒子多射束装置)的操作。
61.投射装置230可以被配置为将子射束211、212和213聚焦到样品208上以进行检查，并且可以在样品208的表面上形成三个探针斑点221、222和223。投射装置230可以被配置为偏转初级子射束211、212和213，以跨越样品208的表面的区段中的各个扫描区域扫描探针斑点221、222和223。响应于初级子射束211、212和213入射在样品208上的探测斑点221、222和223上，从样品208生成包括次级电子和背散射电子的电子。次级电子的电子能量通常为≤～50ev。背散射电子的电子能量通常介于50ev与初级子射束211、212和213的着陆能量之间。
62.电子检测设备240被配置为检测次级电子和/或背散射电子，并且生成发送到控制器50或信号处理系统(未示出)的对应信号，例如，以构造样品208的对应扫描区域的图像。电子检测设备可以并入投射装置中，或可以与投射装置分离，其中提供次级光学装置列以将次级电子和/或背散射电子引导到电子检测设备。
63.控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)和存储设备(未示出)。例如，控制器可以包括处理器、计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等，或其组合。图像获取器可以包括控制器的处理功能的至少一部分。因此，图像获取器可以包括至少一个或多个处理器。图像获取器可以以通信方式耦合到准许信号通信的装置40的电子检测设备240，诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、因特网、无线网络、无线电等，或其组合。图像获取器可以从电子检测设备240接收信号，可以处理包括在信号中的数据，并且可以从其构造图像。因此，图像获取器可以获取样品208的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓，在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为执行对所获取的图像的亮度和对比度等的调整。存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(ram)、其他类型的计算机可读存储器等之类的存储介质。存储装置可以与图像获取器耦合，并且可以用于将所扫描的原始图像数据保存为原始图像和经后处理的图像。
64.图像获取器可以基于从电子检测设备240接收的成像信号，获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以存储在存储装置中。单个图像可以是可以被划分为多个分区的原始图像。多个分区中的每个分区可以包括包含样品208的特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括在一时段内被多次采样的样品208的单个成像区域的多个图像。多个图像可以存储在存储装置中。控制器50可以被配置为使用样品208的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。
65.控制器50可以包括测量电路系统(例如，模数转换器)以获得所检测到的次级电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据可以与入射在样品表面上的初级子射束211、212和213中的每个初级子射束的对应扫描路径数据组合使用，以重构检查中的样品结构的图像。经重构的图像可以用于揭示样品208的内部结构或外部结构的各种特征。因此，经重构的图像可以用于揭示样品中可能存在的任何缺陷。
66.控制器50可以控制电动台209以在检查样品208期间移动样品208。至少在样品检查期间，控制器50可以使电动台209在一方向上(优选地，连续地)例如以恒定速度移动样品
208。控制器50可以控制电动台209的移动，使得它依据各种参数改变样品208的移动速度。例如，控制器可以依据扫描过程的检查步骤的特点来控制台速度(包括其方向)。
67.图3是评估工具的示意图。电子源201将电极引向形成投射系统230的一部分的会聚透镜231的阵列。电子源是亮度与总发射电流之间具有良好折衷的所期望的高亮度热场发射器。可能存在数十、数百或数千个会聚透镜231。会聚透镜231可以包括多电极透镜且具有基于ep1602121a1的构造，该文献通过引用具体并入，特定而言是关于将电子射束分成多个子射束的透镜阵列的公开内容，其中该阵列为每个子射束提供透镜。透镜阵列可以采用至少两个板的形式。透镜阵列可以包括射束限制孔径阵列，该射束限制孔径阵列可以是至少两个板中的一个板。至少两个板充当电极，其中每个板中的孔径彼此对齐并且对应于子射束的位置。至少两个板在操作期间维持在不同的电势以实现期望透镜化效果。
68.在一种布置中，会聚透镜阵列由三个板阵列形成，其中带电粒子在它们进入和离开各个透镜时具有相同能量，该布置可以被称为单透镜(einzel透镜)。因此，色散发生在单透镜自身内(透镜的进入电极和离开电极之间)，因此限制离轴色差。当会聚透镜的厚度较小，例如几毫米时，这些像差具有小的影响或者可以忽略不计的影响。
69.阵列中的每个会聚透镜将电子引导到相应子射束211、212、213中，该子射束211、212、213聚焦在相应中间焦点233处。子射束相对于彼此发散。中间焦点233的下游是多个物镜234，其中每个物镜将相应子射束211、212、213引导到样品208上。物镜234可以是单透镜。至少由会聚透镜和对应下游物镜在射束中生成的色差可以相互抵消。
70.在物镜234与样品208之间提供电子检测设备240以检测从样品208发射的次级电子和/或背散射电子。下文对电子检测系统的示例性构造进行描述。
71.在图3的系统中，束波211、212、213沿着直线路径从会聚透镜231传播到样品208。束波路径在会聚透镜231的下行射束发散。图4中示出了一种变型系统，其与图3的系统相同，除了偏转器235设置在中间焦点233处。偏转器235位于束波路径中对应中间焦点233或聚焦点(即，聚焦的点)的位置处或至少在其周围。偏转器位于相关束波的中间像平面处，即，在其焦点或聚焦点处的束波路径中。偏转器235被配置为对相应束波211、212、213进行操作。偏转器235被配置为将相应束波211、212、213弯曲达一量，以有效地确保主射线(其还可以称为射束轴线)基本垂直(即，与样品的标称表面基本成90
°
)入射在样品208上。偏转器235还可以被称为准直器或准直器偏转器。偏转器235实际上准直束波的路径，使得在偏转器之前，束波路径相对于彼此发散。偏转器的下行射束(束波路径)基本彼此平行，即，基本准直。因此，每个束波路径可以在会聚透镜231的阵列与准直器(例如，偏转器235阵列)之间的直线上。每个束波路径可以在偏转器235阵列与物镜阵列234和可选的样品208之间的直线上。合适准直器是于2020年2月7日提交的ep申请20156253.5中公开的偏转器，该申请在此通过引用结合到多射束阵列的偏转器的申请中。
72.图4的系统可被配置为控制样品上的电子的着陆能量。着陆能量可以被选择，以视正被评估的样品的性质而定，来增加次级电子的发射和检测。经设置以控制物镜234的控制器可以被配置为将着陆能量控制到预定范围内的任何期望值、或多个预定值中的期望预定值。在一个实施例中，着陆能量可以被控制为从1000ev到4000ev或甚至5000ev的范围内的期望值。因为在束波路径中生成的任何离轴像差在会聚透镜231中生成或至少主要在会聚透镜231中生成，所以在图4的系统中可以控制电子的着陆能量。图4所示系统的物镜234不
必是单透镜。这是因为如果射束被准直，则在物镜中不会生成离轴像差。在会聚透镜中可以比在物镜234中更好地控制离轴像差。通过使会聚透镜231实质上更薄，可以使会聚透镜对离轴像差(特别是色度离轴像差的贡献)的贡献最小。可以改变会聚透镜231的厚度以调谐色度离轴贡献，从而平衡相应束波路径中的色差的其他贡献。因此，物镜234可以具有两个或更多个电极。进入物镜时的射束能量可以与其离开物镜的能量不同。
73.图6是物镜阵列的一个物镜300的示意性放大视图。物镜300可以被配置为将电子射束缩小大于10倍，理想情况下，在50到100或更大的范围内。物镜包括中间电极或第一电极301、下部电极或第二电极302和上部电极或第三电极303。电压源v1，v2，v3被配置为分别向第一电极、第二电极和第三电极施加电势。另一电压源v4连接到样品，以施加第四电势，该第四电势可以是接地。可以相对于样品208定义电势。第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极都设有孔径，相应子射束通过该孔径传播。第二电势可以类似于样品的电势，例如，约50v至200v更正的范围内。可替代地，第二电势可以在约+500v至约+1,500v的范围内。如果检测器在光学列中高于最低电极，则较高电势是有用的。第一电势和/或第二电势可以按照孔径或孔径群而发生变化以实现焦点校正。
74.合乎需要地，在一个实施例中，省略了第三电极。与具有更多电极的物镜相比，具有仅两个电极的物镜可以具有较低的像差。三电极物镜可以具有电极之间的更大电势差，并且因此实现更强的透镜。额外的电极(也就是，超过两个电极)提供用于控制电子轨迹的额外自由度，例如以聚焦次级电极以及入射光束。
75.为了向物镜300提供减速功能，从而可以确定着陆能量，期望改变最低电极和样品的电势。为了使电子减速，与中心电极相比，使下部(第二)电极具有更负电位。当选择最低着陆能量时，出现最高静电场强度。选择第二电极与中间电极之间的距离、第二电极与中间电极之间的最低着陆能量以及最大电势差，以使所得场强能够接受。对于较高着陆能量，静电场变得较低(在相同长度上减速较少)。
76.因为在电子源与射束限制孔径之间的电子光学器件配置(刚好在会聚透镜上方)保持相同，所以射束电流随着着陆能量的改变而保持不变。改变着陆能量可以影响分辨率，从而要么提高要么降低分辨率。图5是示出了在两种情况下着陆能量与斑点尺寸的关系的曲线图。具有实心圆的虚线指示仅改变着陆能量的效果，即，会聚透镜电压保持相同。具有空心圆的实线指示如果着陆能量被改变、并且会聚透镜电压(放大率对开口角度优化)被重新优化的效果。
77.如果会聚透镜电压发生改变，则准直器对于所有着陆能量都不会在精确的中间像平面中。因此，期望校正由准直器引起的像散。
78.在一些实施例中，带电粒子评估工具还包括减少子射束中的一个或多个像差的一个或多个像差校正器。在一个实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每个像差校正器位于中间焦点中的相应中间焦点中、或与相应中间焦点该直接相邻(例如，位于中间像平面中、或与中间像平面相邻)。子射束在诸如中间平面之类的焦平面中、或焦平面附近具有最小的截面积。比其他地方(即，中间平面的上行射束或下行射束)中的可用空间相比(或与在没有中间像平面的备选布置中可用的空间相比)，这为像差校正器提供了更多的空间。
79.在一个实施例中，位于中间焦点(或中间像平面或焦点)中、或与中间焦点直接相邻的像差校正器包括偏转器，以校正对于不同射束看起来在不同位置处的源201。校正器可
以用于校正由光源产生的宏观像差，该宏观像差防止每个子射束与对应物镜之间的良好对准。
80.像差校正器可以校正像差，该像差妨碍正确列对准。这种像差也可能导致子射束与校正器之间的未对准。为此，附加地或可替换地，可能期望将像差校正器定位在会聚透镜231处或附近(例如，其中每个这样的像差校正器与一个或多个会聚透镜231集成在一起、或与一个或多个会聚透镜231直接相邻)。因为会聚透镜231与射束孔径垂直接近或重合，所以因为在会聚透镜231处或附近，像差还不会导致对应子射束的偏移，因此这合乎需要。然而，将校正器定位在会聚透镜231处或附近的挑战在于：相对于更下游的位置，每个子射束在该位置处具有相对较大的截面积和相对较小的节距。
81.在一些实施例中，像差校正器的至少一个子集中的每个像差校正器与物镜234中的一个或多个物镜集成、或一个或多个物镜其直接邻近。在一个实施例中，这些像差校正器减少以下各项中的一项或多项：场曲率、聚焦误差和像散。附加地或可替代地，一个或多个扫描偏转器(未示出)可以与一个或多个物镜234集成、或与一个或多个物镜234直接邻近，以用于在样品208上扫描子射束211、212、214。在一个实施例中，可以使用如us 2010/0276606中的扫描偏转器，其全部内容在此通过引用并入。
82.像差校正器可以是如ep2702595a1中公开的基于cmos的单独可编程偏转器、或是如ep2715768a2中所公开的多极偏转器阵列，在这两篇文献中对束波操纵器的描述在此通过引用并入。
83.在一个实施例中，前面实施例中提到的物镜是阵列物镜。阵列中的每个元件是操作多射束中的不同射束或射束群的微透镜。静电阵列物镜具有至少两个板，每个板具有多个孔洞或孔径。板中每个孔洞的位置对应于另一板中对应孔洞的位置。对应孔洞使用时，在多射束中的相同射束或射束群上操作。用于阵列中每个元件的透镜类型的合适示例是双电极减速透镜。物镜的底部电极是检测器，例如cmos芯片。该检测器被集成到多射束操纵器阵列(诸如物镜)中。将检测器阵列集成到物镜中以替代次级列。检测器阵列(例如，cmos芯片)优选地被定向为面向样品(因为晶片与电子光学系统的底部之间的小距离(例如，100μm))。在一个实施例中，在cmos器件的顶部金属层中形成用于捕获次级电子信号的电极。电极可以形成在其他层中。cmos的功率和控制信号可以通过穿硅过孔而被连接到cmos。为了坚固性，底部电极优选由两个元件组成：cmos芯片和具有孔洞的无源si板。该板屏蔽cmos以不受高电子场的影响。
84.为了使检测效率最高，期望使电极表面尽可能大，使得阵列物镜的(除了孔径之外的)基本所有区域被电极占据，并且每个电极的直径基本等于阵列节距。在一个实施例中，电极的外部形状为圆形，但是这可以制成正方形以使检测区域最大。此外，可以使穿过衬底的孔洞的直径最小。电子射束的典型尺寸约为5微米至15微米。
85.在一个实施例中，单个电极包围每个孔径。在另一实施例中，围绕每个孔径设置多个电极元件。由包围一个孔径的电极元件捕获的电子可以组合成单个信号或用于生成单独信号。可以以径向方式(即，以形成多个同心环形物)、以角度方式(即，以形成多个扇形片)、以径向方式和以角度方式两者或以任何其他方便的方式，来划分电极元件。
86.然而，较大的电极表面导致较大的寄生电容，因此导致较低的带宽。为此，可能期望限制电极的外径。尤其是，在较大的电极仅给出稍高的检测效率、但给出明显较大的寄生
电容的情况下。圆形(环形)电极可以在收集效率与寄生电容之间提供良好折衷。
87.电极的较大外径还可能导致较大串扰(对相邻孔洞的信号的灵敏度)。这还可能是使电极外径较小的原因。尤其是，在较大的电极仅给出稍高的检测效率、但给出明显较大的串扰的情况下。
88.由电极收集的背散射电子和/或次级电子电流由跨阻抗放大器放大。
89.图7中示出了被集成到物镜阵列中的检测器的示例性实施例，其图示了多射束物镜401的示意性横截面。在物镜401的输出侧(即，面对样品403的一侧)上，提供检测器模块402。图8是检测器模块402的仰视图，该检测器模块402包括衬底404，在该衬底404上设置多个捕获电极405，每个捕获电极405包围射束孔径406。射束孔径406可以通过蚀刻穿过衬底404而形成。在图8所示的布置中，射束孔径406以矩形阵列示出。射束孔径406还可以以不同方式(例如，如图9所描绘的六边形密堆积阵列)布置。
90.图10以较大比例描绘了检测器模块402的一部分的横截面。捕获电极405形成检测器模块402的最底部，即，最靠近样品的表面。在捕获电极405与硅衬底404的主体之间设置逻辑层407。逻辑层407可以包括放大器，例如，跨阻抗放大器、模数转换器和读出逻辑。在一个实施例中，每个捕获电极405有一个放大器和一个模数转换器。可以使用cmos过程制造逻辑层407和捕获电极405，其中捕获电极405形成最终金属化层。
91.布线层408设在衬底404的背侧上，并且通过穿硅过孔409连接到逻辑层407。穿硅过孔409的数目不必与射束孔径406的数目相同。具体地，如果电极信号在逻辑层407中被数字化，则可能仅需要少量的穿硅过孔来提供数据总线。布线层408可以包括控制线、数据线和电源线。应当指出，尽管存在射束孔径406，但是对于所有必要的连接都有足够的空间。还可以使用双极或其他制造技术来制造检测模块402。可以在检测器模块402的背侧上设置印刷电路板和/或其他半导体芯片。
92.上述集成检测器阵列当与具有可调谐着陆能量的工具一起使用时特别有利，因为可以针对着陆能量范围优化次级电子捕获。检测器阵列也可以被集成到其他电极阵列，而不仅被集成到最低电极阵列中。
93.根据本发明的实施例的评估工具可以是对样品进行定性评估(例如，通过/失败)的工具、对样品进行定量测量(例如，特征的尺寸)的工具、或生成样品的地图的图像的工具。评估工具的示例是检查工具(例如用于识别缺陷)、核验工具(例如用于分类缺陷)和量测工具。
94.术语“子射束”和“束波”在本文中可以互换使用且都被理解为涵盖由划分或分解母辐射射束而来源于母辐射射束的任何辐射射束。术语“操纵器”被用于涵盖影响子射束或束波的路径的任何元件，诸如透镜或偏转器。本文中所描述的实施例可以采取如下的形式：沿着射束或多射束路径以阵列布置的一系列孔径阵列或电子光学元件。这种电子光学元件可以是静电的。在一个实施例中，所有的电子光学元件(例如，在到样品之前的子射束路径中，从射束限制孔径阵列到最后一个电子光学元件)可以是静电的、和/或可以是孔径阵列或板阵列的形式。在布置中，电子光学元件中的一个或多个电子光学元件可以被制造为微电子机械系统(mems)。
95.术语
‘
相邻’可以包括含义
‘
邻接’。
96.通过以下条款来提供本发明的实施例：
97.条款1：一种带电粒子评估工具，包括：会聚透镜阵列，被配置为将带电粒子的射束划分成多个子射束、并且将多个子射束中的每个子射束聚焦到相应的中间焦点；准直器，位于每个中间焦点处，准直器被配置为偏转相应的子射束以使得该子射束基本上垂直地入射在样品上；多个物镜，每个物镜被配置为将多个带电粒子射束中的一者投射在样品上，其中每个物镜包括：第一电极；以及第二电极，在第一电极和样品之间；以及电源，被配置为将第一电势和第二电势分别施加到第一电极和第二电极，使得相应的带电粒子射束被减速，从而以期望的着陆能量入射在样品上。
98.条款2.根据条款1所述的工具，其中第一电势比第二电势更正。
99.条款3.根据条款1或2所述的工具，其中第二电势相对于样品是正的，且期望相对于样品在+50v至+200v的范围内。
100.条款4.根据条款1或2所述的工具，其中第二电势相对于样品是正的，且期望相对于样品在+500v至+1500v的范围内。
101.条款5.根据条款1、2、3或4所述的工具，其中每个物镜还包括第三电极，第三电极位于第一电极和带电粒子射束源之间；以及电源被配置为将第三电势施加到第三电极，优选地，电源被配置为将不同的电势施加到第一电极和第二电极中的至少一些电极。
102.条款6.根据前述条款中任一项所述的工具，还包括检测器，检测器被配置为检测发射自样品的带电粒子，检测器位于多个物镜和样品之间。
103.条款7.根据前述条款中任一项所述的工具，其中电源被配置为将相同的第一电势施加到所有第一电极，并且将相同的第二电势施加到所有第二电极。
104.条款8.根据前述条款中任一项所述的工具，还包括一个或多个像差校正器，被配置降低子射束中的一个或多个像差，优选地像差校正器中的至少一个子集中的每个像差校正器被定位在中间焦点中的相应一个中间焦点中，或者与该中间焦点直接相邻。
105.条款9.根据前述条款中任一项所述的工具，还包括一个或多个扫描偏转器，用于在样品上扫描子射束。
106.条款10.根据条款11所述的工具，其中一个或多个扫描偏转器与物镜中的一个或多个物镜集成在一起或者与一个或多个物镜直接相邻。
107.条款11.根据前述条款中任一项所述的工具，其中准直器是一个或多个准直器偏转器。
108.条款12.根据条款11所述的工具，其中一个或多个准直器偏转器被配置成使得相应束波弯曲达一量，以有效地确保该子射束的主射线基本上垂直地入射在样品上。
109.条款13.根据前述条款中任一项所述的工具，在每个中点焦点处的准直器包括在子射束路径的相应焦点的位置处基本上被定位在子射束的发散路径中的准直器。
110.条款14.根据前述条款中任一项所述的工具，其中准直器被配置为在相应的发散子射束上操作，使得在准直器的下游使子射束相对于彼此准直。
111.条款15.一种检查方法，包括：将带电粒子的射束划分成多个子射束；将子射束中的每个子射束聚焦到相应的中间焦点；使用位于每个中间焦点处的准直器，偏转相应的子射束以使得该子射束基本上垂直地入射在样品上；以及使用多个物镜，将多个带电粒子射束投射在样品上，每个物镜包括第一电极、和在第一电极和样品之间的第二电极；以及控制被施加到每个物镜的第一电极和第二电极的电势，使得相应的带电粒子射束被减速，从而
以期望的着陆能量入射在样品上。
112.虽然已经结合各种实施例对本发明进行了描述，但是通过考虑本文中所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指示。