[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。本发明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。

本发明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。

背景技术

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(extraction field)。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(field penetration)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。

发明内容

考虑上述技术问题，完成本发明。