带电粒子探测系统和多小波束检查系统技术方案

一种带电粒子探测系统，其包含多个探测元件和接近探测元件的多孔径板。带电粒子小波束可穿过多孔径板的孔径，以入射到探测元件上。可提供多于一个的多孔径板，以形成接近探测器的多孔径板的板组。提供给多孔径板的合适电势可具有对于穿过板的孔径的多个带电粒子小波束的能量过滤特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带电粒子探测和检查系统，并且本专利技术尤其涉及使用带电粒子的多小波束(multiple beamlet)的这种系统。
技术介绍
从WO 2005/024881可知 传统的多小波束检查系统。其中公开的多小波束检查系统用于检查物体，例如半导体晶片。多个一次电子小波束彼此平行地聚焦，以在物体上形成一次电子束斑点(spot)的阵列。由一次电子产生并从各自一次电子束斑点发出的二次电子由带电粒子成像光学系统接收，以形成二次电子小波束的相应阵列，将二次电子小波束提供给具有探测元件的阵列的电子探测系统，使得每一个二次电子小波束入射到分离的探测元件上。由探测元件产生的探测信号表示物体在形成一次电子束斑点的位置处的特性。通过在物体的表面上扫描一次电子束斑点的阵列，可以获得物体的电子显微图像。期望在每单位时间内获得大量物体的图像，使得能够实现高吞吐量。为了该目标，期望获得被检查的表面的具有高对比度的电子光学图像。使用单个一次电子束的传统电子检查系统，例如扫描电子显微镜(SEM)，使用能量滤波器(energy filter)来增加图像对比度。能量滤波器允许超过阈值能量的二次电子穿过滤波器并入射到探测器上，但是拒绝具有低于阈值能量的动能的二次电子，不允许其入射到探测器上。这种在扫描电子显微镜中使用的传统能量滤波器可包含网格电极，其设置在物体表面和接收电子束的物镜之间的二次电子束路径中。期望在使用多重带电粒子小波束的阵列的带电粒子系统中也具有能量滤波的特征。
技术实现思路
考虑上述问题，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探测系统，其包含具有多个探测元件的阵列的探测器，该探测元件用于探测带电粒子，并具有能量过滤特性。本专利技术的其他实施例提供了一种带电粒子探测系统，其包含探测器，该探测器具有用于探测带电粒子的多个探测元件的阵列和用于减少在入射到探测元件上的带电粒子小波束之间的串扰的特性。根据本专利技术的示例实施例，带电粒子探测系统包含具有多个探测元件的阵列的探测器和具有多个孔径的第一阵列的第一孔径板，该多个孔径要由带电粒子小波束穿过，其中第一孔径板设置在离探测器的第一距离处。带电粒子探测系统还包含电压源，用于为第一探测器和第一孔径板提供电势，并且第一孔径板的孔径和第一探测器的探测元件相对于彼此对齐，使得带电粒子的多个小波束可各自穿过第一孔径板的孔径，以入射到第一探测器的探测元件上。可将提供给第一探测器和第一孔径板的电势设置为使得仅具有大于阈值能量的动能的小波束的带电粒子可穿过第一孔径板的各个孔径，以入射到各个探测元件上。于是，具有低于阈值能量的动能的其他带电粒子不能穿过孔径，并且它们相应地不能入射到探测元件上。根据这里的特定实施例，带电粒子探测系统还包含第二孔径板，其具有多个孔径的第二阵列并设置在离探测器的第二距离处，该多个孔径要被带电粒子穿过，第二距离大于第一距离。电压源构造为还提供电势至第二孔径板。而且，可提供电压使得第一和第二孔径板对穿过孔径板的多个带电粒子小波束中的每一个提供聚焦效应，使得每一个小波束的横截面随着离探测元件的距离的减少而减少。这将减少穿过第一孔径板的给定孔径并然后入射到与一个与被穿过的给定孔径相关联的探测元件相邻的探测元件上的带电粒子轨迹存在的可能性。根据某些实施例，第一距离的值可在从6mm至20mm的示例范围内。根据这里的某些实施例，第二距离的值可在从IOmm至30mm的示例范围内。根据这里的某些实施例，第二距离的值可比第一距离的值大从2mm至20mm的示例范围内的量。根据使用负粒子(诸如电子或负离子)作为带电粒子的示例实施例，电压源构造为施加第一电势至第一探测器，相对于参考电势，该第一电势大于施加至第一孔径板的第二电势。在这种构造的情况下，具有低于阈值能量的动能的带电粒子不穿过第一孔径板的孔径，但是具有大于阈值能量的动能的带电粒子可以穿过第一孔径板的孔径，并被朝着探测器加速，以入射到各个探测元件上。在使用正粒子(例如正离子)作为带电粒子的实施例中，第一电势可小于第二电势。在具有第二孔径板的实施例中，电压源可构造为施加第三电势至第二孔径板，相对于参考电势，该第三电势大于施加至第一孔径板的第二电势。在这种布置的情况下，可以获得穿过第二孔径板的孔径的带电粒子小波束朝着第一孔径板的相应孔径的聚焦，使得能量过滤特性的准确度以及串 扰的防止得到改进。根据其它示例实施例，带电粒子探测系统包含第三孔径板，其具有多个孔径的阵列，并设置在第一探测器和第一孔径板之间，其中还将电压源构造为施加第四电势至第三孔径板。根据这里的示例实施例，第四电势可在施加至第一探测器的电势和施加至第一孔径板的电势之间。这种布置可有益于进一步改进能量过滤特性和相邻元件之间的串扰的防止。根据其它示例实施例，带电粒子探测系统包含第四孔径板，其具有多个孔径的阵列，并设置在第一孔径板和第二孔径板之间，其中还将电压源构造为施加第五电势至第四孔径板。根据这里的特定实施例，第五电势可具有在施加至第一孔径板的电势的值和施加至第二孔径板的电势的值之间的值。考虑到改进能量过滤特性，这种布置关于朝着第一孔径板的各个孔径聚焦带电粒子小波束可以是有利的。根据其它示例实施例，带电粒子探测系统包含至少一个带电粒子透镜，其设置在离探测器的一距离处，该距离大于第一孔径板离探测器的距离，或者在具有第二孔径板的实施例中，该距离大于第二孔径板离探测器的距离。该至少一个带电粒子透镜构造为接收多个带电粒子小波束，并分别朝着第一和第二孔径板引导多个带电粒子小波束，使得每个带电粒子小波束穿过孔径板的各个相应孔径。该至少一个带电粒子透镜可包含提供静电场的静电透镜和提供磁场的磁透镜，以及提供静电场和磁场二者的静电透镜和磁透镜的组合。根据这里的实施例，该至少一个带电粒子透镜具有孔，该孔由多个带电粒子小波束共同穿过。根据其它示例实施例，带电粒子探测系统包含波束分裂器，其构造为将朝着第一探测器引导的带电粒子小波束的轨迹与包含在那些小波束中并被第一多孔径板或在这些实施例中可存在的第一、第二、第三和第四孔径板的组合的能量过滤特性拒绝的带电粒子的轨迹分离。在这里的特定实施例中，带电粒子探测系统还包含第二探测器，其被设置为使得被能量过滤特性拒绝的带电粒子入射到第二探测器上，以产生相应的探测信号。这种布置允许确定包含在被引导至孔径板的带电粒子小波束中具有低于阈值能量的动能的带电粒子的数量和比例，该阈值能量由施加在一个或更多的孔径板和探测器上的电势决定。根据这里的特定实施例，第二探测器可包含多个探测元件。第二探测器的探测元件的数量可小于第一探测器的探测元件的数量，并且第一和第二探测器也可以具有相同数量的探测元件。根据本专利技术的其他示例实施例，提供了用于检查基底的多小波束检查系统，其中该系统包含带电粒子探测系统；带电粒子源，其用于产生带电粒子小波束的第一阵列；第一束整形光学系统，其用于引导带电粒子小波束的阵列至基底上，以在基底上形成采用带电粒子照明的斑点的阵列；以及第二束整形光学系统，其用于接收从基底发出的带电粒子，并朝着带电粒子探测系统引导作为带电粒子小波束的第二阵列的接收的带电粒子；其中带电粒子探测系统包含第一探测器，其具有用于探测带电粒子的多个探测元件的阵列;第一孔径板，其具有多个孔径的第一阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.09 US 61/342,2561.一种带电粒子探测系统，其包含 第一探测器，其具有用于探测带电粒子的多个探测元件的阵列； 第一孔径板，其具有多个要被带电粒子穿过的孔径的第一阵列，并被设置在离所述第一探测器的第一距离处； 第二孔径板，其具有多个要被带电粒子穿过的孔径的第二阵列，并被设置在离所述第一探测器的第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离；以及 电压源，其为所述第一探测器、所述第一孔径板和所述第二孔径板提供电势； 其中所述第一孔径板的孔径、所述第二孔径板的孔径和所述第一探测器的探测元件相对于彼此基本对齐，使得带电粒子的多个小波束能够各自穿过所述第一孔径板的孔径和所述第二孔径板的孔径，以入射到所述第一探测器的探测元件上。2.根据权利要求1所述的带电粒子探测系统，其中所述第一距离大于相邻探测元件之间的最小距离的50倍。3.根据权利要求1或2所述的带电粒子探测系统，其中所述第一距离小于相邻探测元件之间的最小距离的1000倍。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的带电粒子探测系统，其中所述第二距离大于所述第一距离的1. 5倍。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的带电粒子探测系统，其中所述第二距离小于所述第一距离的5倍。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的带电粒子探测系统，其中所述电压源被构造为施加第一电势至所述第一探测器，并施加第二电势至所述第一孔径板，其中相对于相同的参考电势测量所述第一和第二电势，并且其中所述第一电势的绝对值大于所述第二电势的绝对值。7.根据权利要求6所述的带电粒子探测系统，其中所述电压源被构造为施加第三电势至所述第二孔径板，相对于所述参考电势，所述第三电势小于施加于所述第一孔径板的第一由热8.根据权利要求1至7中的任一项所述的带电粒子探测系统，其还包含第三孔径板，该第三孔径板具有多个孔径的阵列，并被设置在离所述第一探测器的第三距离处，该第三距离小于所述第一距离，其中所述第三孔径板的孔径相对于所述第一孔径板的孔径对齐，使得所述带电粒子的多个小波束中的每个能够穿过所述第三孔径板的孔径。9.根据权利要求8所述的带电粒子探测系统，其中所述电压源构造为施加第四电势至所述第三孔径板，该第四电势在施加于所述第一探测器的电势和施加于所述第一孔径板的电势之间。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的带电粒子探测系统，其还包含第四孔径板，该第四孔径板具有多个孔径的阵列，并被设置在离所述第一探测器的第四距离处，该第四距离大于所述第一距离并小于所述第二距离，其中所述第四孔径板...

【专利技术属性】
技术研发人员：R尼佩尔迈耶，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，以色列实用材料有限公司，
类型：
国别省市：