粒子光学系统及布置与用于该系统及布置的粒子光学组件技术方案

本发明专利技术涉及一种带电粒子多小波束系统，其包含带电粒子源；具有多个孔径的第一多孔径板，其布置在系统的带电粒子束路径中源的下游；第一多孔径选择器板，具有多个孔径；载体，第一多孔径选择器板安装在载体上；致动器，构造为移动载体，使在系统的第一操作模式中将第一多孔径选择器板布置在系统带电粒子束路径中源的下游，且使在系统的第二操作模式中将第一多孔径选择器板布置在带电粒子束路径之外。源、第一多孔径板和载体被布置为使在第一操作模式中，在第一多孔径板和第一多孔径选择器板二者下游的位置处产生第一数量的带电粒子小波束，且使在第二操作模式中，在位置处产生第二数量的带电粒子小波束，小波束的第一数量与小波束的第二数量不同。

【技术实现步骤摘要】
粒子光学系统及布置与用于该系统及布置的粒子光学组件本申请是申请号为201180057076.2、申请日为2011年9月23日、专利技术名称为“粒子光学系统及布置，以及用于这种系统及布置的粒子光学组件”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及产生和使用带电粒子的多个小波束(beamlet)的带电粒子系统。本专利技术尤其涉及一种带电粒子检查系统，诸如显微镜系统，以及涉及带电粒子修改(modification)系统，例如电子光刻或选择性材料沉积/去除系统。本专利技术可应用于任何类型的带电粒子，例如电子、离子(带电原子或分子)、正电子、μ介子等。
技术介绍
对更小和更复杂的微结构化器件的日益增加的需求，以及对增加它的制造和检查过程的吞吐量的需求已经称为粒子光学系统的发展的动机，所述粒子光学系统使用多个带电粒子小波束来取代单个带电粒子束，因此明显改善这种系统的吞吐量。多个带电粒子小波束可由例如使用多孔径阵列的单个柱(column)，或由多个单独的柱，或二者的组合来提供，如下文将更详细说明的。多小波束的使用关系到对粒子光学组件、布置和系统(例如显微镜、光刻系统和掩模修复系统)的全范围的新挑战。从US6,252,412Bl可知传统的多带电粒子多小波束系统。那里公开的电子显微镜设备用于检查物体，例如半导体晶片。多个一次电子束彼此并行地聚焦在物体上，以在物体上形成多个一次电子束斑点(spot)。检测由一次电子产生并从各自的一次电子束斑点发出的二次电子。针对每一个一次电子束，提供分离的电子束柱。紧密地组装多个分离的电子束列。形成在物体上的一次电子束斑点的密度被形成电子显微镜设备的电子束柱的残存足印所限制。因此，实际上还限制了可同时形成在物体上的一次电子束斑点的数量，导致在以高分辨率检查半导体晶片时设备的吞吐量受限。从US5,892,224、US2002/0148961Al、US2002/0142496Al,US2002/0130262Al、US2002/0109090Al、US2002/0033449Al、US2002/0028399Al可知使用聚焦在待检查的物体的表面上的多个一次电子小波束的电子显微镜设备。从WO2005/024881可知一种粒子光学系统，其中通过照明其中形成多个孔径的多孔径板来产生多个小波束，其中通过设置在多孔径板上游的电子源产生单个电子束。电子小波束由电子束的穿过孔径的电子形成在多孔径板下游。多个一次电子小波束通过具有孔的物镜而聚焦物体上，该孔被所有的一次电子小波束穿过。然后，一次电子斑点的阵列形成在物体上。由各个一次电子斑点发射的二次电子形成各自的二次电子小波束，使得产生与多个一次电子束斑点相应的多个二次电子小波束。多个二次电子小波束也穿过物镜，并且设备提供二次电子束路径，使得将各个二次电子小波束被提供给多个检测器中相应的一个。维恩(Wien)滤波器用于将二次电子束路径从一次电子小波束的束路径分离。因为使用了包含多个一次电子小波束的一个共同的一次电子束路径和包含多个二次电子小波束的一个共同的二次电子束路径，所以可在视场内的多个子区域中同时执行物体的辐射和成像，因此通过减少检查或处理时间而提高了系统的吞吐量。因此，增加所用的一次小波束的数量可提高这种系统的吞吐量。在可利用的视场内的小波束的最大可能数量由可实现的最小的小波束节距(pitch)来限定，其继而直接与二次电子光学系统的分辨率相关。二次电子光学系统的分辨率主要是存在于样品表面与粒子光学系统的物镜之间的空间内的电场强度的函数，该电场强度用作二次电子的提取场(extractionfield)。提取场的强度的增加通常提高二次电子光学系统的横向分辨率(横向于系统的光轴)。然而，不能随意调整样品表面上方的电场强度，这是因为许多样品仅容忍受限的电场强度在其表面上。更高强度的电场可导致样品表面构造的不期望修改达到损坏样品的程度。因为样品表面的提取场强度在某种程度上由来自系统的带电粒子光学柱的组件的场穿透(fieldpenetration)所决定，所以提取场在宽范围上的变化需要柱的机械设置的适配以及施加至它的电-光操作组件的电势的适配。因为粒子光学柱中的电势通常是预先确定的，所以带电粒子光学柱的相应变化是不可能的。从而，提取场强度的由来自系统的带电粒子光学柱的组件的穿透所限定的部分形成受限的参数，所以提取场强度通常仅可在受限制的范围内变化。因此，可能对于带电粒子光学系统的应用(其中使用允许更高提取场强度的样品)未最优化一次小波束的最大可能数量以及因此未最优化系统的吞吐量。因此，期望带电粒子光学系统中可以具有能够针对特定应用而有效且容易地管理系统的适配的特征。
技术实现思路
考虑上述技术问题，完成本专利技术。本专利技术的实施例提供了一种带电粒子多小波束系统，用于形成多个带电粒子小波束，其数量可容易地适配于系统的特定应用。带电粒子多小波束系统包含：带电粒子的源；具有多个孔径的第一多孔径板，其布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游；第一多孔径选择器板，具有多个孔径；载体，其中所述第一多孔径选择器板安装在所述载体上；致动器，构造为移动所述载体，使得在所述系统的第一操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游，并且使得在所述系统的第二操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述带电粒子束路径之外。因此，所述源、所述第一多孔径板和所述载体被布置为使得在所述第一操作模式中，在所述第一多孔径板和所述第一多孔径选择器板二者下游的位置处产生第一数量的带电粒子小波束，并且使得在所述第二操作模式中，在所述位置处产生第二数量的带电粒子小波束，其中小波束的第一数量与小波束的第二数量不同。带电粒子多小波束系统还可包含聚焦透镜，其布置在所述第一多孔径板和所述第一多孔径选择器板二者下游的束路径中。这种聚焦透镜使得小波束能够聚焦于布置在聚焦透镜下游的物体表面上，用于在物体表面上形成多个一次带电粒子束斑点。对于物体的定位，该系统优选包含载台，用于将物体安装在位于聚焦透镜下游的物平面中。带电粒子多小波束系统还可包含第一电压源，其构造为将第一电压提供给所述第一多孔径板，使得穿过所述第一多孔径板的孔径的带电粒子小波束各自在所述第一多孔径板下游的一距离处具有小波束焦点。通过为第一多孔径板设定相应的电势，第一多孔径板代表单独静电透镜(electrostaticlenses)的阵列，其在下文中也称为微透镜阵列。因此，优选地，带电粒子多小波束系统的聚焦透镜构造为使得小波束焦点成像于物平面上。因此，布置在聚焦透镜的物平面中的物体或样品表面上的一次带电粒子束斑点的尺寸被最小化。带电粒子多小波束系统还可包含具有孔径的场分离电极，其布置在所述聚焦透镜下游且在所述物平面上游的带电粒子束路径中。各个场分离电极分别影响位于物平面中或在其附近的物体的表面处的场强度，并因此降低改变待测量的器件或样品的表面构造的风险。在另一实施例中，场分离电极的孔径具有一直径，使得该孔径在第一操作模式中由第一数量的小波束穿过，而在第二操作模式中由第二数量的小波束穿过。通过在不同的操作模式中将场分离电极的孔径适配于不同的小波束构造，不同的操作模式之间的转换变得容易。在优选的实施例中，场分离电极的直径小于2.0mm、1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带电粒子多小波束系统，包含：带电粒子的源；具有多个孔径的第一多孔径板，其布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游；第一多孔径选择器板，具有多个孔径；载体，其中所述第一多孔径选择器板安装在所述载体上；致动器，构造为移动所述载体，使得在所述系统的第一操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游，并且使得在所述系统的第二操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述带电粒子束路径之外；其中，所述源、所述第一多孔径板和所述载体被布置为使得在所述第一操作模式中，在所述第一多孔径板和所述第一多孔径选择器板二者下游的位置处产生第一数量的带电粒子小波束，并且使得在所述第二操作模式中，在所述位置处产生第二数量的带电粒子小波束，其中小波束的第一数量与小波束的第二数量不同。

【技术特征摘要】
2010.09.28 US 61/404,1261.一种带电粒子多小波束系统，包含：带电粒子的源；具有多个孔径的第一多孔径板，其布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游；第一多孔径选择器板，具有多个孔径；载体，其中所述第一多孔径选择器板安装在所述载体上；致动器，构造为移动所述载体，使得在所述系统的第一操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述系统的带电粒子束路径中所述源的下游，并且使得在所述系统的第二操作模式中将所述第一多孔径选择器板布置在所述带电粒子束路径之外；其中，所述源、所述第一多孔径板和所述载体被布置为使得在所述第一操作模式中，在所述第一多孔径板和所述第一多孔径选择器板二者下游的位置处产生第一数量的带电粒子小波束，并且使得在所述第二操作模式中，在所述位置处产生第二数量的带电粒子小波束，其中小波束的第一数量与小波束的第二数量不同。2.根据权利要求1所述的带电粒子多小波束系统，还包含聚焦透镜，其布置在所述第一多孔径板和所述第一多孔径选择器板二者下游的束路径中。3.根据权利要求2所述的带电粒子多小波束系统，还包含载台，用于将物体安装在位于所述聚焦透镜下游的物平面中。4.根据前述权利要求中的任一项所述的带电粒子多小波束系统，还包含第一电压源，其构造为将第一电压提供给所述第一多孔径板，使得穿过所述第一多孔径板的孔径的带电粒子小波束各自在所述第一多孔径板下游的一距离处具有小波束焦点。5.根据权利要求3所述的带电粒子多小波束系统，其中，所述聚焦透镜被构造为使得所述小波束焦点成像于所述物平面上。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的带电粒子多小波束系统，还包含具有孔径的场分离电极，其布置在所述聚焦透镜下游且在所述物平面上游的带电粒子束路径中。7.根据权利要求6所述的带电粒子多小波束系统，其中，所述场分离电极的孔径具有一直径，使得其在所述第一操作模式中由所述第一数量的小波束穿过，而在所述第二操作模式中由所述第二数量的小波束穿过。8.根据权利要求6和7所述的带电粒子多小波束系统，其中，所述场分离电极的孔径的直径小于2.0mm、1.5mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm和0.4mm中的至少一个。9.根据权利要求6至8中的任一项所述的带电粒子多小波束系统，其中，所述聚焦透镜具有孔直径，并且其中满足以下关系中的至少一个：Db/De>2，Db/De>5，Db/De>10以及Db/De>20，其中Db为所述聚焦透镜的孔直径，以及De为所述场分离电极的孔径的直径。10.根据权利要求6至9中的任一项所述的带电粒子多小波束系统，其中，所述场分离电极与所述物平面的距离小于2.0mm、1.2mm、0.8mm、0.5mm、0.3mm和0.2mm。11.根据权利要求6至10中的任一项所述的带电粒子多小波束系统，还包含第二电压源和第三电压源，该第二电压源被构造为将第二电压提供给所述场分离电极，该第三电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：D蔡德勒，T凯曼，P安格，A卡萨里斯，C里德赛尔，
申请(专利权)人：以色列实用材料有限公司，卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL