带电粒子多束系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及多束带电粒子束检查系统及以两种模式操作该系统的方法。更具体地，本发明专利技术涉及补偿在多束系统中检查期间的样本910的充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带电粒子多束系统及方法本专利技术涉及带电粒子束系统及方法。更具体地，本专利技术涉及多束带电粒子束系统及相关方法。例如，在WO2005024881A2和在WO2016/124648中公开了多束带电粒子束系统。对于多束带电粒子束系统，比如多束电子显微镜，源自不同初级带电粒子束的交互产物(即二次电子)需要通过投射系统成像到单独检测器上。为此，可以使用静电提取场。均匀的提取场确保将交互产物(比如二次电子)成像到各个检测器上，并且扫描偏转器电压与位于多检测器的各个检测器处的相应束位置之间的映射是如实的。在多检测器(例如形成多检测器的部件的闪烁器)处的二次电子的斑点形状关键取决于静电提取场的均匀性。当一个斑点成像到一个对应的检测器上时，静电提取场的均匀性决定了束与对应的检测信号之间的串扰。在样本表面上存在残余电荷的情况下，静电提取场可能局部变形。因此，到单独检测器的成像可能被扰动到不可能进行表面的可行扫描的程度。特别地，束在检测器处的定位可能变得强烈地取决于时间并且取决于初级束位置。扫描电子显微镜(SEM)中用于电荷缓解的常用方法不能直接适应多束扫描束系统的初级和二次束路径，特别地是关于良好二次成像的提取场均匀性约束。在稳态情况下(即，在工作流程运行之间或在图像框(frame)的记录之间)重新对准检测器的可用方法不够快到在多束带电粒子束系统中操控束。利用带电粒子束如实地对充电样品成像的一种广泛使用的策略是利用第二带电粒子发生器(所谓的淹没式电子枪)对样品进行预充电，使得淹没后的表面电位被设定为在屈服中性点(yield-neutralpoint)执行并行成像步骤的值。淹没式电子枪(floodgun)从侧面指向样本，在成像和淹没模式之间切换而不移动样品，或者淹没式电子枪在成像系统旁边安装在腔室盖上，并且通过在这两个位置之间移动样品来进行浸没。对于高通量带电粒子束成像系统，这些策略都不是非常理想的，因为在淹没和成像位置之间来回移动样品将降低通量。多束带电粒子成像系统的大FOV极片几何形状使得将淹没式电子枪指向待成像的位置具有挑战性，因为最低极片与样品之间的距离大约为几毫米或更小，在最低极片与样品之间在大面积上具有小裂缝。即使淹没式电子枪将此裂缝内的淹没束引导向成像位置，在此区域中存在的静电场将对使淹没束如实地指向添加另外的挑战。本专利技术的目的是提供一种用于操作多束带电粒子束系统的解决方案，同样在样品由于撞击的初级带电粒子束或小束而充电的情况中。这些和其他目的是通过具有权利要求1的特征的系统和具有权利要求23的特征的方法来解决的。在从属权利要求中公开了有利的实施方式。本专利技术涉及一种带电粒子束系统，该带电粒子束系统至少包括：第一带电粒子源，该第一带电粒子源被配置为生成第一带电粒子束；多束发生器，该多束发生器被配置为由进入的第一带电粒子束生成多个带电粒子小束；物镜；投射系统；样品台；检测器系统，该检测器系统包括多个单独的检测器；以及控制器，该控制器被配置为控制该多束发生器、该物镜以及该投射系统的操作。该控制器提供第一操作模式以及第二操作模式。在该第一操作模式下，该控制器控制该多束发生器被配置为将该多个带电粒子小束中的每个单独的小束在空间上与该多个带电粒子小束中的其他小束分离；并且在该第一操作模式下，该控制器进一步控制该物镜被配置为以如下方式将进入的带电粒子小束聚焦在第一平面中：该多个带电粒子小束中的第一单独的小束撞击在该第一平面中的第一区域与该多个带电粒子小束中的第二单独的小束撞击在该第一平面中的第二区域在空间上分离；并且在该第一操作模式下，该控制器控制该投射系统被配置为将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第一区域的交互产物成像到该多个单独的检测器中的第一检测器上，并且将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第二区域的交互产物成像到该多个单独的检测器的第二检测器上。在该第二操作模式下，该控制器控制该多束发生器的操作结合控制该物镜被配置为在该第一平面中提供单个或多个散焦带电粒子束。在本公开中结合地控制多束发生器的操作意味着如果仅改变多束发生器的调节足以在第一平面中实现足够宽的散焦带电粒子束的话，则控制器在第一操作模式与第二操作模式之间切换时仅改变多束发生器的调节；或可替代地，当在第一操作模式与第二操作模式之间切换时，控制器改变多束发生器的调节以及物镜的调节，如果这对于在第一平面中实现足够宽的散焦带电粒子束是必要的话。在实施方式中，该带电粒子束系统进一步包括电压源，该电压源被配置为向该样品台供应可变电压，其中，在该第一操作模式下，该控制器以带电粒子小束的带电粒子在该第一平面中具有第一平均动能的方式控制该物镜的电压源和/或该样品台的电压源，并且其中，在该第二操作模式下，该控制器以带电粒子在该第一平面中具有与该第一平均动能不同的第二平均动能的方式控制该物镜的电压源和/或该样品台的电压源。第一平均动能可以大于400eV、可替代地大于1000eV，可替代地大于1500eV，或可替代地大于2000eV，这取决于成像的样品的类型以及所期望的样品对比度。第二平均动能小于1000eV、可替代地小于500eV、可替代地小于200eV、可替代地小于50eV，这取决于样品组成和根据进入的带电粒子的动能而变的充电特性。特别地，第一平均动能可以被调节到400eV与3000eV之间的范围内的任何值。更较佳的是，第一平均动能可以被调节到200eV与5000eV之间的范围内的任何值。第二平均动能可以被调节到200eV和1000eV之间的范围内的任何值。更较佳的是，第二平均动能可以被调节到50eV和2000eV之间的范围内的任何值。在另一个实施方式中，在该第二操作模式下，散焦带电粒子束在该第一平面中具有第二直径，其中，在该第一操作模式下，围绕该多个带电粒子小束在该第一平面中撞击到的区的圆的最小直径具有第一直径，并且其中，该第二直径是该第一直径的至少1.2倍、更较佳的是2倍、甚至更较佳的是5倍、甚至更较佳的是10倍、最较佳的是50倍。在另一个实施方式中，在该第二操作模式下，散焦带电粒子束在该第一平面中照射具有第二表面面积的表面，其中，在该第一操作模式下，该多个带电粒子小束中的所有小束在该第一平面中撞击的最小表面面积具有第一面积，并且其中，该第二表面面积是该第一表面面积的至少1.5倍、更较佳的是4倍、甚至更较佳的是10倍、甚至更较佳的是100倍、最较佳的是200倍。在该带电粒子束系统的实施方式中，该多束发生器包括至少第一孔板，其中，该第一多孔板包括用于形成该多个带电粒子小束的多个孔。该第一多孔板中的孔可以具有第一孔直径，并且该第一多孔板可以具有至少一个具有第二孔直径的第二孔，其中，该第二孔直径系该第一孔直径的至少5倍。在另外一实施方式中，除了用于形成多个带电粒子小束的第一孔外，第一多孔板可以具有多于一个，即两个、三个或甚至更多个具有第二孔直径的第二孔，其中，第二孔直径系第一个孔直径的至少5倍。在实施方式中，第一多孔板可在垂直于带电粒子束的束传播方向的方向上移位。通过使第一多孔板相对于第一带电粒子束移位使得第一带电粒子束撞击第二孔中的一个或多个，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带电粒子束系统，包括：/n至少第一带电粒子源，该第一带电粒子源被配置为生成第一带电粒子束；/n多束发生器，该多束发生器被配置为由进入的第一带电粒子束生成多个带电粒子小束；/n物镜；/n投射系统；/n样品台；/n检测器系统，该检测器系统包括多个单独的检测器；以及/n控制器，该控制器被配置为控制该多束发生器、该物镜和该投射系统的操作，其中，该控制器提供第一操作模式和第二操作模式，/n其中，在该第一操作模式下，该控制器控制该多束发生器被配置为将该多个带电粒子小束中的每个单独的小束与该多个带电粒子小束中的其他小束在空间上分离开；/n其中，在该第一操作模式下，该控制器进一步控制该物镜被配置为以如下方式使进入的带电粒子小束聚焦在第一平面中：该多个带电粒子小束中的第一单独的小束撞击在该第一平面中的第一区域与该多个带电粒子小束中的第二单独的小束撞击在该第一平面中的第二区域在空间上分离开；/n其中，在该第一操作模式下，该控制器控制该投射系统被配置为将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第一区域的交互产物成像到该多个单独的检测器中的第一检测器上，并且将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第二区域的交互产物成像到该多个单独的检测器的第二检测器上；并且/n其中，在该第二操作模式下，该控制器控制该多束发生器的操作结合控制该物镜被配置为在该第一平面中提供单个或多个散焦带电粒子束。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180227 US 62/635,9191.一种带电粒子束系统，包括：
至少第一带电粒子源，该第一带电粒子源被配置为生成第一带电粒子束；
多束发生器，该多束发生器被配置为由进入的第一带电粒子束生成多个带电粒子小束；
物镜；
投射系统；
样品台；
检测器系统，该检测器系统包括多个单独的检测器；以及
控制器，该控制器被配置为控制该多束发生器、该物镜和该投射系统的操作，其中，该控制器提供第一操作模式和第二操作模式，
其中，在该第一操作模式下，该控制器控制该多束发生器被配置为将该多个带电粒子小束中的每个单独的小束与该多个带电粒子小束中的其他小束在空间上分离开；
其中，在该第一操作模式下，该控制器进一步控制该物镜被配置为以如下方式使进入的带电粒子小束聚焦在第一平面中：该多个带电粒子小束中的第一单独的小束撞击在该第一平面中的第一区域与该多个带电粒子小束中的第二单独的小束撞击在该第一平面中的第二区域在空间上分离开；
其中，在该第一操作模式下，该控制器控制该投射系统被配置为将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第一区域的交互产物成像到该多个单独的检测器中的第一检测器上，并且将由于撞击的带电粒子而离开该第一平面内的第二区域的交互产物成像到该多个单独的检测器的第二检测器上；并且
其中，在该第二操作模式下，该控制器控制该多束发生器的操作结合控制该物镜被配置为在该第一平面中提供单个或多个散焦带电粒子束。


2.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该物镜包括开口，其中，所述初级带电粒子小束在该第一操作模式下穿过该物镜的开口，并且其中，在该第二操作模式下，一个或多个带电粒子束穿过该物镜中的开口。


3.如权利要求1或2所述的带电粒子束系统，进一步包括：电压源，该电压源被配置为向该样品台供应可变电压，其中，在该第一操作模式下，该控制器以这些带电粒子小束的带电粒子在该第一平面中具有第一平均动能的方式控制该物镜和/或该样品台的电压源，并且其中，在该第二模式下，该控制器以这些带电粒子在该第一平面中具有与该第一平均动能不同的第二平均动能的方式控制该物镜和/或该样品台的电压源。


4.如权利要求3所述的带电粒子束系统，其中，该第一平均动能大于400eV、可替代地大于1000eV、可替代地大于1500eV、或者可替代地大于2000eV，并且其中，该第二平均动能小于1000eV、可替代地小于500eV、可替代地小于200eV、或者可替代地小于50eV。


5.如权利要求1至4中任一项所述的带电粒子束系统，其中，在该第二操作模式下，该散焦带电粒子束在该第一平面中具有第二直径，其中，在该第一操作模式下，围绕该多个带电粒子小束在该第一平面中撞击到的区的圆的最小直径具有第一直径，并且其中，该第二直径是该第一直径的至少1.2倍、更较佳的是该第一直径的至少2倍、甚至更较佳的是该第一直径的至少5倍、甚至更较佳的是该第一直径的至少10倍、最较佳的是该第一直径的至少50倍。


6.如权利要求1至4中任一项所述的带电粒子束系统，其中，在该第二操作模式下，该散焦带电粒子束在该第一平面中照射具有第二表面面积的表面，其中，在该第一操作模式下，该多个带电粒子小束中的所有小束在该第一平面中撞击的最小表面面积具有第一面积，并且其中，该第二表面面积是该第一表面面积的至少1.5倍、更较佳的是4倍、甚至更较佳的是10倍，甚至更较佳的是100倍、最较佳的是200倍。


7.如权利要求1至6中任一项所述的带电粒子束系统，该多束发生器包括至少第一多孔板，其中，该第一多孔板包括用于形成该多个带电粒子小束的多个孔。


8.如权利要求7所述的带电粒子束系统，其中，该第一多孔板中的孔具有第一孔直径，并且其中，该第一多孔板具有至少一个具有第二孔直径的第二孔，并且其中，该第二孔直径是该第一个孔直径的至少5倍。


9.如权利要求8所述的带电粒子束系统，其中，该第一多孔板在垂直于该带电粒子束的束传播方向的方向上是可移位的。


10.如权利要求7或8所述的带电粒子束系统，其中，该带电粒子束系统进一步包括安排在该带电粒子源与该第一多孔板之间的第一单偏转系统或双偏转系统、以及安排在该第一多孔板与该物镜之间的第二单偏转系统或双偏转系统。


11.如权利要求10所述的带电粒子束系统，其中，在该第二操作模式下，该控制器控制该第一单偏转系统或双偏转系统以及该第二单偏转系统或双偏转系统，以使该带电粒子束穿过该至少一个第二孔。


12.如权利要求1至11所述的带电粒子束系统，进一步包括该物镜上游的分束器布...

【专利技术属性】
技术研发人员：D齐德勒，
申请(专利权)人：卡尔蔡司MultiSEM有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE