TWI861935B

TWI861935B - 減少對二次輻射的敏感度的多束系統、多束形成單元、與多束帶電粒子顯微鏡、以及操作多束帶電粒子顯微鏡的多束形成單元之方法

Info

Publication number: TWI861935B
Application number: TW112122074A
Authority: TW
Inventors: 克里斯欽維特; 馬克思凱斯特納; 喬治久里治
Original assignee: 德商卡爾蔡司多重掃描電子顯微鏡有限公司
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2023-06-13
Publication date: 2024-11-11
Also published as: TW202507778A; JP2025519919A; EP4544580A1; NL2035149B1; WO2023247067A1; NL2035149A; CN119404277A; US20250125115A1; TW202416331A

Abstract

本發明揭露一種多束帶電粒子束系統、及一種以較高精度操作多束帶電粒子束系統之方法。該改善係針對具有二次電子、散射帶電粒子和X射線輻射較低敏感度之多束形成單元。因此，能夠以較高精度產生複數個一次帶電粒子束，並且使一多束形成單元具有更長的壽命。該系統和方法適用於改善的樣品檢測，例如晶圓或光罩檢測。

Description

減少對二次輻射的敏感度的多束系統、多束形成單元、與多束帶電粒子顯微鏡、以及操作多束帶電粒子顯微鏡的多束形成單元之方法

本發明有關一多束帶電粒子成像系統的具有一微透鏡或多極元件陣列的一多束形成單元。

專利申請案WO 2005/024881 A2揭露一種電子顯微鏡系統，其利用多重的電子小束(Beamlet)操作，以複數個電子小束平行掃描待檢測物件。用於多束帶電粒子顯微鏡的多重小束在一多束產生單元中產生。藉由將一次電子束引導到多束產生單元來產生複數個電子小束。多束形成單元包含一第一多孔元件或濾板，其具有多重開口。電子束的一部分電子入射到濾板並被吸收，而電子束的另一部分穿過濾板的孔徑開口。形成一電子小束，其剖面由孔徑開口的剖面所定義。此外，多束形成單元包含充當每個電子小束上的透鏡、偏轉器或散光器的另外多孔陣列元件。在多束產生單元的下游，配置另外電子光學元件以在物件或樣本的表面上形成電子小束的焦點。一次電子小束觸發二次電子或反向散射電子作為從物件發射的二次電子小束，這些二次電子小束被收集並成像到一檢測器上。每個二次子束入射到單獨的一檢測器元件上，使得用其檢測到的二次電子強度提供與在對應的一次小束入射到樣本上的位置處的樣本相關的資訊。複數個一次小束在樣品的表面上系統掃描，並且類似掃描電子顯微鏡，產生樣品的顯微影像。一掃描電子顯微鏡的解析度受到入射到物件上的一次小束的焦點直徑的限制。因此，在多束電子顯微鏡中，所有小束應在物件上形成相同的小焦點。

應瞭解，專利申請WO 2005/024881中以電子為例詳細說明的系統和方法通常非常適用於帶電粒子。因此，本發明之一目的是提出一種帶電粒子束系統，其利用多重帶電粒子束進行操作並且可用於實現較高的成像性能，諸如複數個小束中的每個小束的更佳解析度及更窄的解析度範圍。

多束帶電粒子顯微鏡通常在一帶電粒子投影系統中使用微光學陣列元件以及宏觀元件。多束產生單元包含用於分裂、部分吸收以及影響一帶電粒子束的元件。因此，產生一預定義光柵組態中的複數個帶電粒子束。多束產生單元包含微光學元件，諸如濾板，以及另外多孔元件，諸如微光學偏轉元件或多極陣列元件。這些陣列光學元件，例如多極或多散光器陣列或透鏡陣列配置在濾板的下游。陣列光學元件具有複數個孔，每個孔具有至少一電極或線圈，用於單獨或聯合影響每個一次電子小束。一用於陣列光學元件的複數電極或線圈的控制架構包含數個平行的微電子裝置。微電子裝置向複數個電極或線圈提供複數個預定電壓或電流。據觀察，在運行過程中，陣列光學元件的性能會發生漂移。陣列光學元件性能的漂移(drifts)可能有多種原因。具體原因可能是殘餘電荷和局部損壞，這些可能在使用陣列光學元件期間產生。

陣列光學元件性能的漂移的第一原因可能是被散射或被吸收的一次電子。漂移的第二原因可能是二次電子，例如在濾板處產生的二次電子。第三原因是二次輻射，包含X射線輻射。電子或二次輻射可在陣列光學元件的孔中被吸收或散射，並可能導致陣列光學元件的一電荷效應和一表面電位的局部變化。還觀察到，二次輻射會對陣列光學元件造成一損壞。其他效應可為一電子促成污染，例如陣列光學元件的孔的污染。

因此，本發明的一任務是提供一種用於多束帶電粒子系統的改善多束產生器，其對帶電效應和損壞的敏感度降低。

專利申請案WO 2021/180 365 A1揭露多束光柵單元的某些改善，諸如多束帶電粒子顯微鏡的多束產生單元和多束偏轉器單元。這些改善包括多束光柵單元的設計、製造和調整，包括特定形狀和尺寸的孔。這些改善能夠實現較高精度的多束產生和多束偏轉或散光。

專利申請案WO 2005/024 881 A2揭露一種粒子光學配置。粒子光學配置包含一用於產生帶電粒子束的帶電粒子源；一配置在帶電粒子束的射束路徑中的多孔板，其中多孔板具有以預定的第一陣列圖案形成於其中的複數個孔，其中從帶電粒子束在多孔板下游形成複數個帶電粒子束，並且其中由複數個小束在裝置的一影像平面中形成複數個束斑，該等複數個束斑以一第二陣列圖案配置；及一用於操縱帶電粒子束及/或複數個小束的粒子光學元件；其中第一陣列圖案在一第一方向上具有一第一圖案規則性，並且第二陣列圖案在電子光學對應於第一方向的一第二方向上具有一第二圖案規則性，並且其中第二規則性高於第一規則性。

專利申請案US 2003/0 209 673 A有關一種具有複數個電子透鏡的電光系統陣列。電光系統陣列包括沿複數個帶電粒子束的路徑配置的上電極、中電極以及下電極，上電極、中電極與下電極在複數個帶電粒子束的路徑上具有複數個孔；一上屏蔽電極，其插入在上電極與中電極之間，並具有與帶電粒子束的相對路徑相對應的複數個屏蔽；及一下屏蔽電極，其插入在下電極與中電極之間，並具有對應於帶電粒子束的相對路徑的複數個屏蔽。

本發明的任務之一藉由多束帶電粒子成像系統的帶電粒子多小束產生器的一改善架構來解決，該多束帶電粒子成像系統對電荷以及散射帶電粒子、二次電子和二次輻射造成的損壞的敏感度降低。

本案主張於2022年6月23日申請的德國專利申請案第10 2022 206 314.7號的優先權，其整個範圍的揭露內容透過引用結合於本文供參考。

這些任務由本發明解決，本發明由申請專利範圍以及各種具體實施例描述。本發明提供一種改善的多束帶電粒子成像系統以及一種此系統操作的改善方法。多束帶電粒子成像系統包含一帶電粒子多小束產生器，用於產生複數個一次帶電粒子束。多束帶電粒子成像系統包含一物件照射系統，用於將複數個一次帶電粒子束聚焦在一物件的表面上的複數個照射位置處。在使用期間，在物件表面上的每個照射位置處，產生二次帶電粒子，由此形成多個二次子束。多束帶電粒子成像系統包含二次電子成像系統，用於聚焦複數個二次子束並用於在影像平面中形成二次子束的複數個焦點。多束帶電粒子成像系統更包含一配置在影像平面中的偵測器。

改善的多束系統包含至少一主動陣列光學元件以及一控制單元，控制單元配置用於控制主動陣列光學元件。主動陣列光學元件包含以一光柵組態配置的複數J個孔，這些孔配置成在使用期間將第一複數J個一次帶電粒子束透射通過主動陣列光學元件。光柵組態能夠是J個孔的六邊形或矩形光柵，或者孔能夠配置在一連串的圓環上。主動陣列光學元件更包含複數個電極，該等電極包含配置在每個孔的周邊中的至少一電極。主動陣列光學元件能夠是在複數個孔中的每一者處具有一單環形電極的微透鏡陣列。主動陣列光學元件還能夠是包含複數個多極元件的一多極陣列，其中K個電極配置在複數個孔中每一者的周邊上，每個多極元件的電極數量K是二、四、六、八或十二。

在一第一具體實施例中，改善的多束系統包含一具有屏蔽多孔板的改善帶電粒子多小束產生器。屏蔽多孔板配置和配置成屏蔽散射的帶電粒子以及二次輻射，以免擊中主動陣列光學元件。二次輻射可為X射線輻射或二次電子，其導致主動陣列光學元件處的電荷效應或損壞。在一實例中，屏蔽多孔板配置在主動陣列光學元件的射束入口側。

根據第一具體實施例，改善的帶電粒子多小束產生器配置成使用期間產生複數J個一次帶電粒子束。根據本發明實施例的帶電粒子多小束產生器(300)包含一具有數個陣列光學元件的多束形成單元(305)，其包括一濾板(304)；一屏蔽多孔板(306)；及一第一主動陣列光學元件(307)，其配置在一次帶電粒子的傳播方向上。濾板(304)包含複數個第一孔(85.1)，每個第一孔具有一第一直徑D1，用於產生複數個一次帶電粒子小束(3)。一次帶電粒子束(309)撞擊濾板(304)。多數一次帶電粒子被濾板(304)吸收，而穿過第一孔(85.1)的一次帶電粒子形成一次帶電粒子小束(3)。第一主動陣列光學元件(307)包含複數個第三孔(85.3)，每個第三孔具有一第三直徑D3。在每個第三孔(85.3)附近配置至少一電極(81、82)，每個電極(81、82)配置成單獨影響一次帶電粒子小束(3)。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個環形電極(82)，配置成獨立產生一靜電場，用於聚焦一次帶電粒子小束(3)中的每一者。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個多極電極(81)，配置成獨立產生靜電場，用於偏轉一次帶電粒子小束(3)中的每一者或用於聚焦或用於校正像差。

在使用期間，一些一次帶電粒子在濾板(304)處散射並產生二次電子。根據本發明的第一具體實施例，減小散射的帶電粒子或二次電子的開度角或受光角α，而減少第一主動陣列光學元件(307)以及任何另外下游陣列光學元件的一電荷或損壞。由於有限的接收角或開度角α，使得減少可進入濾板(304)下方的多孔疊層的部分之散射帶電粒子或二次電子的量。藉由屏蔽多孔板(306)以及屏蔽多孔板(306)在多束形成單元(305)內的配置幾何形狀來實現開度角α的減小。屏蔽多孔板(306)設置在濾板(304)與第一主動陣列光學元件(307)之間。屏蔽多孔板(306)包含複數個第二孔(85.2)，每個第二孔具有一第二直徑D2。

濾板(304)具有一第一厚度L1。L1較佳保持在低於20μm的薄厚度，例如L1

10μm。屏蔽多孔板(306)具有一第三厚度L3，且配置在濾板(304) 下游的一距離L2處。在一實例中，距離L2、厚度L1和第二直徑D2定義開度角(Opening angle)α，其中tan(α)=D2/(L1+L2)。在一實例中，距離L2、厚度L1與L3和第二直徑D2定義開度角α，其中tan(α)=D2/(L1+L2+L3)。根據一第一實例，選擇距離L2、厚度L1或L3以及第二直徑D2，使得形成一減小的開度角，其中tan(α)<0.3，較佳tan(α)<0.25。開度角α藉由增加距離L2例如L2>70μm而減小，例如L2=70μm、L2=80μm或L2=100μm。例如，開度角α藉由增加厚度L3例如L3>70μm而減小，例如L3=100μm或L3=120μm。例如，開度角α藉由減小直徑D2例如D2<1.3 x D1而減小，例如D2<=40μm，例如D2=38μm。在一實例中，增加厚度或距離L2或L3中的至少一者，並減小直徑D2。在一實例中，厚度和距離(L1+L2+L3)的總和選擇為超過130μm，例如(L1+L2+L3)=150μm。在一實例中，根據1.1 X D1<D2<1.3 X D1來選擇第二直徑D2。

第三孔(85.3)具有一第三直徑D3，並且D2選擇為小於D3。例如，D3>1.6 x D1，但甚至能夠選擇D3>=1.8 x D1。因此，主動陣列光學元件(307)被屏蔽多孔板(306)實體屏蔽，且撞擊到主動陣列光學元件(307)上的二次電子或散射一次帶電粒子的數量甚至更有效減少。例如，在區間0.625 x D3<=D2<=1.3 x D1中選擇D2。例如，D2=1.3 x D1以及D3=1.8 x D1。例如，D2=1.2 x D1以及D3=1.7 x D1。例如，D2=1.1 x D1以及D3=1.6 x D1。例如，藉由實現約D2/D3<=0.75的一比率，主動陣列光學元件(307)的電極(81、82)被屏蔽多孔板(306)屏蔽，並且撞擊在電極(81、82)上的二次電子或散射一次帶電粒子的數量有效減少。

屏蔽多孔板(306)可更具有至少一吸收層或金屬層(361)，覆蓋屏蔽多孔板(306)的射束入口側。根據一實例，吸收或金屬層(361)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。此具有例如約1-2μm厚度的一層可為散射的帶電粒子和二次電子提供足夠的阻止能力。此一層的厚度甚至可選擇得更厚，例如大於10μm或甚至大於20μm，使得X射線輻射也被有效屏蔽。

屏蔽多孔板(306)還能夠配置用於改善散射帶電粒子和二次電子的減少。在一第一實例中，在屏蔽多孔板(306)的第二孔(85.2)之每一者處，形成用於吸收散射帶電粒子和二次電子的至少一擋板(369)。在一第二實例中，屏蔽多孔板(306)形成為一雙層結構，並且具有直徑D2的多個孔(85.2)之每一者形成在一第一層內，第一層的厚度L3.1<L3。因此，第二孔(85.2)內的帶電粒子或電子的散射減少。在一第三實例中，屏蔽多孔板(306)的每個第二孔(85.2)形成為一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑D2形成在屏蔽多孔板(306)的底部或射束出口側。吸收層(361)還可覆蓋圓錐形孔徑開口(85.2)。在一第四實例中，屏蔽多孔板的多個第二孔之每一者形成為一圓錐形狀，使得最小孔直徑D2形成在屏蔽多孔板的頂部或射束入口側。因此，減少污染物可能生長的一表面積。

在一實例中，一次多束形成單元(305)更包含另一多孔板，其形成為在濾板(304)與屏蔽多孔板(306)之間的一吸收板(371)。在一實例中，吸收板(371、371.1)的第四孔(85.4)的直徑D4選擇在第一直徑D1與第三直徑D3之間，例如D4選擇在1.1 x D1<D4<=D3的範圍內。

一次多束形成單元(305)可包含另外多孔板，包括另外主動陣列光學多孔板和一端末多孔板(310)。

由於第一具體實施例的改善，增加了一次多束形成單元的壽命。此外，減少由散射的帶電粒子和二次電子而導致的一主動陣列光學元件(307)的電荷或損壞。本發明的第二具體實施例進一步減少散射帶電粒子和二次電子的影響。根據本發明的第二具體實施例，一種帶電粒子多小束產生器(300)，包含具有一濾板(304)以及一第一陣列光學元件(307)的一多束形成單元(305)。帶電粒子多小束產生器(300)更包含一第一吸收板(371、371.1)，其具有直徑為D4的複數個第四孔(85.4)。第一吸收板(371、371.1)配置在濾板(304)的上游。濾板(304)包含複數個第一孔(85.1)，每個第一孔具有一第一直徑D1，用於產生複數個一次帶電粒子小束(3)。在一第一實例中，第四孔(85.4)的直徑D4選擇為大於第一孔(85.1)的直徑D1。一次帶電粒子束(309)首先撞擊第一吸收板(371、371.1)。多數一次帶電粒子被第一吸收板(371、371.1)吸收，並且穿過第四孔(85.4)的一次帶電粒子形成預成形的帶電粒子小束(312)。預成形的帶電粒子小束(312)撞擊濾板(304)。預成形帶電粒子小束(312)的一部分係被濾板(304)吸收，而穿過第一孔(85.1)的一次帶電粒子形成一次帶電粒子小束(3)。第一主動陣列光學元件(307)包含複數個第三孔(85.3)，每個第三孔具有一第三直徑D3。在每個第三孔(85.3)附近配置有至少一電極(81、82)，每個電極(81、82)配置成單獨影響一次帶電粒子小束(3)。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個環形電極(82)，配置成獨立產生一靜電場，用於聚焦每個一次帶電粒子小束(3)。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個多極電極(81)，配置成獨立產生靜電場，用於偏轉一次帶電粒子小束(3)之每一者或用於聚焦或用於校正像差。

由於吸收板(371、371.1)，有效減少濾板(304)下游的散射帶電粒子和二次電子的數量。在一實例中，吸收板(371、371.1)的第四孔(85.4)的直徑D4選擇在第一直徑D1與第三直徑D3之間，例如D4選擇在1.1 x D1<D4<=D3的範圍內。

藉由在吸收板(371、371.1)的頂側、底側或所有表面塗覆有效屏蔽X射線輻射的一厚金屬層(例如金)或藉由使用一全金屬吸收板(371、371.1)有效屏蔽X射線輻射，進一步減少位於吸收板下方的多孔堆疊的X射線引起的輻射損傷。例如，吸收板(371、371.1)可塗覆有比例如10μm或甚至20μm更厚的導電層。例如，吸收板(371、371.1)可由合適的金屬或金屬合金製成，諸如金、鎢或一金合金。在一實例中，屏蔽多孔板(306)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金的一群材料。在一實例中，導電層由具有較低原子量數的一材料或材料組合物形成。因此，減少二次電子的產生。例如，導電層(361)為一金屬層、一石墨層或一摻雜半導體層。合適的低原子量數金屬是鋁、錳、銅或銀。

在一實例中，一次多束形成單元(305)更包含具有一第二直徑D2的第二孔(85.2)的屏蔽多孔板(306)，屏蔽多孔板(306)具有一第三厚度L3；其中1.1 x D1<D2<=1.5 x D1。在一實例中，一次多束形成單元(305)包含位於濾板(304)與屏蔽多孔板(306)之間的一第二吸收板(371.2)。在一實例中，吸收板(371、371.1)的第五孔(85.5)的直徑D5選擇在第一直徑D1與第三直徑D3之間，例如D5的範圍選擇在1.1 x D1<D5<=D3內。一次多束形成單元(305)可包含另外多孔板，包括另外主動陣列光學多孔板和一端末多孔板(310)。

在屏蔽多孔板(306)、第一吸收板或第二吸收板(371、371.1、371.2)的每一者內，孔(85.2、85.4、85.5)的每一者都能夠具有至少一擋板(369)。多個孔的每一者能夠形成為一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑形成在相應孔(85.2、85.4、85.5)的射束入口側或射束出口側。在一替代實例中，多個孔的每一者可形成為一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑形成在相應孔(85.2、85.4、85.5)的上部或射束入口側。例如，一吸收板(371、371.1、371.2)能在吸收板(371、371.1、371.2)的上側或射束入口側處具有至少一金屬層(361)。

根據第二具體實施例的帶電粒子多小束產生器(300)更包含配置在濾板(304)上游的一次帶電粒子源(301)以及一準直透鏡(303.1、303.2)。根據第二具體實施例的第一實例，吸收板(371、371.1)配置在由準直透鏡(303.1、303.2)產生的一準直一次帶電粒子束(309)的射束路徑中。例如，吸收板(371、371.1)配置在準直透鏡(303.1、303.2)與濾板(304)之間。

根據第二具體實施例的一第二實例，吸收板(371、371.1)配置在一次帶電粒子源(301)與準直透鏡(303.1、303.2)之間的一發散(diverging)一次帶電粒子束(309)中。帶電粒子多小束產生器(300)能夠更包含一集光透鏡(315.1、315.2)，該集光透鏡配置在一次帶電粒子源(301)與吸收板(371) 之間。吸收板(371)具有以一第一節距P1配置的複數個第四孔(85.4)，配置成產生具有該第一節距P1的複數個預成形小束(312)。濾板(304)的第一孔(85.1)以一第二節距P2配置。帶電粒子多小束產生器(300)更包含一控制單元(830)，配置成向第一集光透鏡(315、315.2)提供一第一控制訊號，以調整複數個一次帶電粒子小束(3)的電流，並且配置成向準直透鏡(303.1、303.2)提供第二控制訊號，以將這些預成形小束(312)的節距P1與濾板(304)的第二節距P2匹配，並調整複數個預成形小束(312)的傳播角度，以形成一束的平行的預成形小束(312)。以一類似方式，吸收板(371、371.1)能配置在一次帶電粒子源(301)與準直透鏡(303.1、303.2)之間的會聚(converging)一次帶電粒子束(309)中。

根據一實例，吸收板(371、371.1、371.2)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。由於例如約50μm至300μm的厚度，可為散射的帶電粒子以及X射線提供足夠的阻止能力。在一實例中，吸收板(371、371.1、371.2)具有一導電層，導電層由具有較低原子量數的一材料或材料組合物形成。因此，減少二次電子的產生。例如，導電層(361)為一金屬層、一石墨層或一摻雜半導體層。合適的低原子量數金屬是鋁、錳、銅或銀。

由於根據第二具體實施例的至少一吸收板(371、371.1、371.2)，進一步減小一次多束形成單元(305)中的散射一次帶電粒子和二次電子的影響。此外，能夠進一步減少如X射線輻射等其他的二次輻射的影響，並且增加一次多束形成單元(305)的壽命。此外，減少由X射線、散射的帶電粒子和二次電子而導致一主動陣列光學元件(307)的電荷或損壞。

本發明的第三具體實施例提供一種配置成減少散射帶電粒子和二次電子影響之系統及方法。根據第三具體實施例，提供一種操作多束帶電粒子顯微鏡(1)的多束形成單元(305)之改善方法。該方法包含產生複數個電壓並將其提供給多束形成單元(305)的元件之步驟，其配置成減少二次電子的影響。

複數個電壓包含一提供給濾板(304)的第一電壓U1。濾板(304)包含複數個第一孔(85.1)，用於產生複數個一次帶電粒子小束(3)。複數個電壓包含提供給複數個電極(81、82)的複數個單獨的第四電壓U4，電極(81、82)配置在主動陣列光學元件(307)的複數個第三孔(85.3)附近，每個電極(81、82)配置成產生用於聚焦、偏轉或塑形一次帶電粒子小束(3)之一者的電場。複數個電壓包含提供給一屏蔽多孔板(306)的一第二電壓U2，屏蔽多孔板配置在濾板(304)與主動陣列光學元件(307)之間。調節包括第二電壓U2的複數個電壓，以實現對二次電子(353)的排斥力或吸引力，二次電子由一次帶電粒子束(309)在與濾板(304)的交會點(317)處產生。一般而言，選擇複數個電壓U0、U1、U2、U3、U4及U5，以沿著一次帶電粒子小束(3)的傳播方向形成一電位分佈G，使得出現以下三個實例中的至少一者。在實例A中，沿著z軸形成一電位障壁(Potential barrier)(以一電位階A1或或一電位最大值A2的形式)，其防止低能量二次或散射電子到達主動陣列光學元件(307)。在實例B中，設計一電位分佈，使得射束形成孔或濾板(304)位於沿z軸形成的一電位槽(Potential sink)B1中。在這情況下，源自槽的能量最小值的二次電子或散射電子不能沿著z軸逃離電位槽，並且被有效防止進一步穿透到濾板(304)下游的元件中。在實例C中，選擇電壓U0及U1，使得在吸收板371與濾板304之間形成一電場，該電場將二次電子或散射電子拉入負z方向，遠離主動陣列光學元件(307)。

在一第一實例中，選擇提供給濾板(304)的一第一電壓U1，以產生二次電子的一槽(Sink)。例如，U1選擇為大於U2。在一第二實例中，選擇提供給屏蔽孔板(306)的一第二電壓U2，以產生二次電子的障壁。例如，U2相對於U1較小，例如U2選擇為相對於接地準位U0為負，其中U2=U0-US。一次帶電粒子通常具有約EK=5-35keV的一大動能，對應於UE=5-35kV的一電壓差。為有效阻擋二次電子，一屏蔽電壓US小於UE的0.3%就足夠。在一實例中，屏蔽電壓US約為100V。在US<0.3% x UE如此低的電壓下，二次電子被有效減少，而一次帶電粒子僅受到輕微影響。在一實例中，屏蔽電壓US約為10V。在US<0.03% x UE如此低的電壓下，二次電子被有效減少，而一次帶電粒子僅受到輕微影響。

1:多束帶電粒子成像系統

3、3.1、3.2、3.3、3.4:一次電子束/一次帶電粒子小束

5、5.1、5.2、5.3:一次電子束聚焦點/聚焦點/焦點

7:物件

9:二次電子小束/二次粒子束

15:聚焦點/焦點

25:表面

81、81.1-81.8:電極

82:電極

83.1-83.3:間隔件

85、85.1、85.2、85.3:孔

86:間隔件

92:靜電浸沒透鏡場

94:孔/端末孔

98:電極層

99:導電塗層/吸收層/覆蓋層

100:照明系統/第一粒子光學單元

101:物平面

102:物鏡

103:場透鏡

108:交越點

110:第一掃描偏轉器

200:二次電子成像系統

205:投影透鏡

205.1-205.5:電子光學透鏡/磁透鏡

216:多孔板

222:第二偏轉掃描器/第二集合束偏轉器

225:偵測平面

300:射束產生裝置/帶電粒子多小束產生器

301:粒子源/帶電粒子源

303:聚光透鏡

304:濾板

305:一次多束形成單元/多束形成單元

306:第二多孔板/屏蔽多孔板

307:主動多孔板/主動陣列光學元件

308.1:場透鏡/聚光透鏡電極

308.2:場透鏡

309:一次帶電粒子束

310:端末多孔板

312:預成形帶電粒子小束

313:偏轉元件

315:集光透鏡

317、317.1:交會點

319:散射點

321:中間影像表面

323:傾斜分量

333:支撐區域

351:X射線輻射

353:二次電子

355:透射帶電粒子

359:散射帶電粒子

361:吸收層/金屬層

363:絕緣層

365:圓錐形狀

369:擋板

371、371.1:吸收板/第一吸收板

391:導電層

392:絕緣層

393:電極層

394:第二絕緣層

395:基底層

400:分束器

503:控制模組

600:空間解析粒子偵測器/偵測器

800:控制單元

810:影像數據獲取單元

830:控制單元

840:控制模組

860:掃描控制模組

880:控制處理器

890:記憶體

參考附圖將更佳理解本發明，其中：圖1示出一多束成像系統。

圖2為一次多束形成單元的圖示。

圖3為產生不想要的二次輻射之圖示。

圖4為習知技術的圖示。

圖5為根據第一具體實施例的一第一實例的圖示。

圖6為根據第一具體實施例的一第二實例之圖示。

圖7示出屏蔽孔板的一些實例。

圖8為根據第一具體實施例的一第三實例的圖示。

圖9為根據第二具體實施例的一實例之圖示。

圖10示出根據第二具體實施例的一第一實例。

圖11示出根據第二具體實施例的一第二實例。

圖12繪示根據第二具體實施例的另一實例。

圖13示出根據第三具體實施例的一實例。

圖14繪示根據第三具體實施例的三個實例A、B和C。

圖15繪示根據第三具體實施例的一實例之效果。

圖16繪示根據第三具體實施例的一實例之效果。

圖17繪示根據第三具體實施例的一實例之效果。

以下，相同的附標號表示相同的特徵件，即使這些特徵件在文本中沒有明確提及。

圖1為根據本發明具體實施例的一多束帶電粒子成像系統1(簡稱為多束系統1)之示意圖。多束系統1使用複數個帶電粒子束來形成一物件7的影像。多束系統1產生複數J個一次電子束3，所述一次電子束撞擊待檢驗的物件7，以產生交互作用產物，例如二次電子，其從物件7發出且隨後被偵測。多束系統1是掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)類型，其使用複數個一次電子束3，所述一次電子束在物件7的一表面上的複數個位置入射，並在該處產生空間彼此分離的複數個一次電子束聚焦點5。待檢驗的物件7可為任何期望的類型，例如一半導體晶圓或一半導體遮罩，並且能夠包含小型化元件的配置。物件7的表面25配置在一照明系統100的物鏡102的物平面101中。

在物平面101中塑形的一次電子束最小束點或一次電子束聚焦點5的直徑可很小。此直徑的示例值低於5奈米，例如4nm、3nm或更小。用於塑形聚焦點5的一次帶電粒子小束3的聚焦是由物鏡102執行。在這情況下，物鏡102能夠包含一磁浸沒透鏡。德國專利申請案第DE 102020125534 B3號中描述聚焦構件的其他實例，其全部內容併入本文供參考。

一次射束的複數個聚焦點5形成入射位置的一規則光柵配置，其形成在物平面101中。數量J個小束的一次小束可為五、二十五或多個。實際上，小束數量J、及因此入射位置或聚焦點5的數量可選擇明顯更大，諸如，例如J=10 x 10、J=20 x 30或J=100 x 100。入射位置之間的節距P的示例值為1微米、10微米或更大，例如40微米。為簡單起見，圖1中僅示出具有對應聚焦點5.1、5.2和5.3的三個一次帶電粒子小束3.1、3.2和3.3。

撞擊物件7的一次帶電粒子小束3的一次粒子產生從物件7的表面發出的交互作用產物，例如二次電子、背散射電子或由於其他原因經歷運動反轉的一次粒子。交互作用產物從物件7的表面發出並由物鏡102塑形，以形成二次電子小束9。為簡單起見，在本文中，所有交互作用產物統稱為二次電子，其形成二次電子小束9。

多束系統1提供一偵測射束路徑，用於將複數個二次粒子束9引導到二次電子成像系統200。二次電子成像系統200包含數個電子光學透鏡205.1至205.5，用於引導二次粒子束9朝向一空間解析粒子偵測器600。偵測器600配置在影像平面225中。偵測器600包含複數個偵測元件。偵測元件可例如為諸如PMD的二極體、或者CMOS偵測元件，其具有電子對光轉換元件，或者能夠形成為直接電子偵測元件。在一實例中，偵測器600包含一電子對光轉換元件(諸如一閃爍板)，藉由該電子對光轉換元件將二次電子轉換成光；及複數個光偵測元件。

以二次電子成像系統200的成像被強烈放大，使得晶圓表面上的一次射束的光柵節距以及一次射束的焦點的尺寸和形狀兩者以放大方式成像。舉例來說，放大倍數介於100x與300x之間，使得晶圓表面上的1nm被放大成像到介於100nm與300nm之間。在此過程中，直徑為例如100μm的一多束系統的像場被放大為約30mm。

一次粒子束3在一射束產生裝置300中產生，該射束產生裝置包含至少一粒子源301(例如，一電子源)、至少一準直透鏡303、一次多束形成單元305和場透鏡308.1、以及場透鏡308.2。粒子源301產生至少一發散粒子束309，其至少實質上由至少一準直透鏡303準直，並且照射一次多束形成單元305。一次多束形成單元305包含至少一第一多孔板或濾板304，其具有形成於其中以一第一光柵配置的複數J個開口。照明粒子束309的粒子穿過濾板304的J個孔或開口，並形成複數J個一次帶電粒子小束3。撞擊濾板304的照明束309的粒子被所述濾板吸收並且對形成一次帶電粒子小束3的形成沒有作用。一次多束形成單元305通常具有至少另一主動多孔板307，例如一透鏡陣列、一像散光陣列或一偏轉元件的陣列。

連同場透鏡308.1和場透鏡308.2，一次多束形成單元305以在一中間影像表面321中形成焦點的方式聚焦該等一次帶電粒子小束3中的每一者。選擇性地，射束焦點及中間影像表面321可為虛擬。中間影像表面321能夠彎曲以預補償配置在中間影像表面321下游的成像系統的一像場彎曲。

至少一場透鏡103和物鏡102提供一第一成像粒子光學單元，用於將形成有射束焦點的表面321成像到物平面101上，使得一次小束的焦點5在該處形成。典型上，物件7的表面25配置在物平面101中，且焦點5對應形成在物件表面25上。複數個一次帶電粒子小束3形成一交越點108，在交越點108附近配置一第一掃描偏轉器110。第一掃描偏轉器110用於共同地且同步地偏轉複數個一次帶電粒子小束3，使得複數個聚焦點5在物件7的表面25上同時移動。第一掃描偏轉器110由一掃描控制模組860驅動，使得在檢測操作模式中，獲取表面25的複數個二維影像數據。附加上，多束帶電粒子成像系統1還能夠包含另外靜態偏轉器，其配置成調整複數個一次帶電粒子小束3的位置。

物鏡102和投影透鏡205提供二次電子成像系統200，用於將物平面101成像到影像平面225上。因此，物鏡102作為第一和第二粒子光學單元兩者之一部分的透鏡或透鏡系統，而場透鏡103、主動多孔板307和場透鏡308僅屬於第一粒子光學單元100，且投影透鏡205僅屬於二次電子成像系統200。

一分束器400配置在場透鏡103與物鏡102之間的第一粒子光學單元100的射束路徑中。分束器400亦為物鏡102與投影透鏡205之間的射束路徑中的第二光學單元之一部分。

第一掃描偏轉器110配置在一次電子束路徑中或一聯合電子束路徑中。在圖1所示的實例中，二次電子小束9沿相反方向發射第一掃描偏轉器110，且二次電子小束9的掃描運動被部分補償。比起一次電子，二次電子典型上具有一不同的動能。因此，僅部分補償移動照射位置的掃描運動。為完全補償二次電子小束9的掃描運動，第二偏轉掃描器222配置在二次電子束路徑中。二次電子成像系統200包含第二集合束偏轉器222，其配置在二次電子小束9的一交越點附近。第二集合束偏轉器222與第一掃描偏轉器110同步操作，並且在補償二次電子小束9的射束偏轉，使得二次子束9的焦點15在影像平面225上保持恆定位置。

二次電子成像系統200包含電子光學透鏡205.1至205.5，以調整二次電子小束9的焦點15的一焦平面。電子光學透鏡205.1至205.5可實施為磁光元件，但不限於磁光元件，還能夠包含多個靜電透鏡元件或散光器(stigmator)。利用電子光學透鏡205.1至205.5，二次電子小束9的聚焦點15能夠被聚焦到二次電子成像系統200的影像平面225中。二次電子成像系統200包含複數個另外組件，例如一多孔陣列元件、一偏轉器或一可更換孔徑光闌中的至少一者。連同物鏡102，透鏡將二次電子小束9聚焦在空間解析偵測器600上，並且在此過程中補償由於磁透鏡所導致的複數個二次電子小束9的成像比例和扭曲，使得複數個二次電子小束9的焦點15的一第三光柵配置在影像平面225上保持恆定。例如，磁透鏡205.4和磁透鏡205.4以彼此相反的順序設計並且具有相反的磁場方向。二次電子小束9的拉莫爾旋轉(Larmor rotation)能夠藉由適當驅動磁透鏡205.4和205.5來補償。二次電子成像系統200還具有可用的校正元件，例如一多孔板216。

有關此類多束粒子束系統和其中使用的組件的進一步資訊，諸如，例如粒子源、多孔板和透鏡，可從PCT專利申請案WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2007/028596、WO 2011/124352和WO 2007/060017以及公開號DE 10 2013 016 113 A1和DE 10 2013 014 976 A1的德國專利申請中獲得，其內容的全部範圍透過引用併入本申請案供參考。

多束帶電粒子成像系統1更包含一控制單元800，其配置成用於控制多粒子束系統的各個粒子光學組件、及用於評估和分析由偵測器600所獲得的訊號。在這情況下，控制單元800能夠由複數個單獨的電腦或組件構成。舉例來說，控制單元800包含一控制處理器880和一控制模組840，用於控制二次電子成像系統200和物件照射系統100的電子光學元件。控制單元800還連接到一控制模組503，用於向物件7供應電壓，所述電壓也稱為汲取(extraction)電壓。因此，在物鏡102與物件7的表面25之間產生一汲取場。汲取場在到達樣本表面25之前使一次帶電粒子小束3的一次帶電粒子減速並對複數個一次帶電粒子小束3產生一附加的聚焦效應。同時，汲取場在使用期間用於加速二次粒子離開物件7的表面25。

此外，控制單元800包含掃描控制模組860。在檢測操作模式期間，二次電子小束的複數個焦點15形成在影像平面225中，並且在一次帶電粒子小束3在物件7的表面25上方掃描操作期間記錄複數個訊號。根據本發明實施例，偵測器600包含複數組偵測元件，其中針對每個二次電子小束9有一組偵測元件。每個組偵測元件配置成記錄所分配的二次電子小束9的強度訊號。複數個二次電子小束9的複數個強度訊號被傳送到影像數據獲取單元810，其中影像數據被處理並儲存在記憶體890。多束帶電粒子成像系統1的組件的設定最初被確定並儲存在多束帶電粒子成像系統1的控制單元800的記憶體890中。

根據第一具體實施例的一多束帶電粒子成像系統1包含一帶電粒子多小束產生器300，其具有一次多束形成單元305，用於產生複數個一次帶電粒子小束3。一次多束形成單元305繪示於圖2。在一次帶電粒子束309的一次帶電粒子的傳播方向上，一次多束形成單元305包含一濾板304、一第二多孔板306、一主動陣列光學元件307及一端末多孔板310。每個多孔板還能夠包含一較大厚度的支撐區域333。濾板304覆蓋有一導電塗層99，其配置成吸收來自一次帶電粒子束309的入射帶電粒子的主要部分。透過複數個孔85.1，形成複數個一次帶電粒子小束3.1至3.4。濾板304、第二多孔板306、主動陣列光學元件307、端末多孔板310中的每一者包含複數個孔85.1至94。在圖2中，僅提供濾板304的孔85.1和端末多孔板310的一孔94之標記。濾板304、第二多孔板306、主動陣列光學元件307、端末多孔板3105中每一者的複數個孔85.1至94設置在相同的光柵配置和節距P2內，並且形成孔的平行序列，使得經準直後的粒子小束3.1至3.4能夠直接通過孔序列中的每一者。一次多束形成單元305更包含至少一聚光透鏡電極308.1和複數個間隔件83.1至83.3和86。聚光透鏡電極308.1配置成產生一靜電浸沒透鏡場92，該靜電浸沒透鏡場部分穿透端末多孔板310的端末孔94。

主動陣列光學元件307和一端末多孔板310具有複數個電極81和82，其配置成單獨且獨立影響每個一次帶電粒子小束3.1至3.4。因此，一次帶電粒子小束3.1至3.4的焦點形成在一中間影像平面321中，該中間影像平面典型上彎曲且能夠具有一傾斜分量323。關於一次多束形成單元305的更多細節，在於2021年8月10日申請的德國專利申請案DE 102021208700.0中揭露，其通過引用併入本文供參考。

圖3更詳細繪示濾板304以及濾板304與一次帶電粒子束309的交互作用。一次帶電粒子不是透射過一孔85.1且形成一次帶電粒子小束3.1，就是在複數個交會點317(圖3中僅示出一些)處撞擊濾板304的吸收層99。基本上，在交會點317的每一者處能夠產生不同的交互作用產物。在一第一實例中，產生X射線輻射(也稱為制動輻射)351。這在交會點317.1處繪出。在一第二實例中，產生二次電子，所述二次電子可離開吸收塗層並形成二次電子小束353。除了二次電子和X射線之外，若干一次電子仍然可穿過濾板304並且形成一透射的電子束。一次帶電粒子也可能在例如孔85.1內的一散射點319處的污染物粒子處被散射，並且產生一散射電子小束359。因此，在濾板304的下游，不僅存在形成一次帶電粒子小束3.1的一次帶電粒子，還可存在二次輻射351、二次電子353、散射帶電粒子359和透射帶電粒子355。此多餘的輻射和多餘的帶電粒子導致濾板304鄰近的光學元件多餘的電荷、污染和損壞。

圖4繪示根據習知技術的一典型一次多束形成單元305的幾何特性。濾板304具有一吸收層99、一電極層98以及複數個直徑為D1的孔85.1。濾板(304)具有一第一厚度L1。L1較佳保持在低於20μm的薄厚度，例如L1<=10μm。濾板304甚至可在複數個孔85.1的每一者處具有減小的厚度L1.1。因此，減少產生孔85.1內的散射帶電粒子359。然而，厚度減少增加透射帶電粒子355的透射率。一第二多孔板306具有孔85.2，該孔85.2具有較大直徑D2，而D2>D1、厚度為L3。濾板304與第二多孔板306之間配置有厚度為L2的間隙。主動陣列光學元件307具有孔85.3、厚度為L5。孔85.3具有直徑D3，而D3<D2。第二多孔板 306與主動陣列光學元件307之間配置有厚度為L2的間隙。在孔85.3的每一者配置有至少一電極81.1至81.8，例如配置有八個電極81.1至81.8，藉由其能夠影響一次帶電粒子小束3.1(而在圖5的剖面中僅可見兩電極81.1和81.5)。每個電極(81)連接到控制單元(800)，其配置成向每個電極(81.1至81.8)提供一電壓，用於單獨影響每個一次帶電粒子小束(3)。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個環形電極(82)，其配置成獨立產生一靜電場，用於聚焦每個一次帶電粒子小束(3)。例如，第一主動陣列光學元件(307)能夠包含複數個多極電極(81)，其配置成獨立產生靜電場，用於偏轉一次帶電粒子小束(3)中的每一者或用於聚焦或用於校正像差。第二多孔板306或濾板的電極層98能夠配置成反向電極(counter-electrodes)以形成例如單透鏡(Einzel lens)。在習知技術的設計中，一第二多孔板306的第二直徑D2選擇為相對較大，以避免對一次帶電粒子小束3.1有負面影響，其中相對於第二直徑D2，第三直徑D3選擇為相對較小(D3<D2)。因此，減小提供給電極81.1至81.8的電壓，這對於產生用於影響一次帶電粒子小束3的靜電場是需要的。從第一孔85.1的邊緣開始，形成開度角約tan(α)=D2/(L1+L2+L3)。習知技術的大開度角α具有以下缺點：多餘的輻射和多餘的帶電粒子可能撞擊主動陣列光學元件307並對由電極81.1至81.8產生的靜電場產生寄生影響，進而導致由一次多束形成單元305所產生的焦點退化。例如，二次電子353可黏附到主動陣列光學元件307的上表面並產生一附加的電場。此類寄生電荷將隨著時間累積並逐漸降低一次多束形成單元305的性能。

圖5繪示本發明的一第一具體實施例。根據一第一實例，選擇距離L2、厚度L1和L3以及第二直徑D2，使得形成一減小的開度角tan(α)<0.3，較佳tan(α)<0.25。藉由選擇相對於D3的孔徑D2，實現減小開度角，使得D2<D3。在一實例中，D2的範圍選擇在介於1.1 X D1與1.3 X D1之間。第三孔(85.3)具有一第三直徑D3，並且D2選擇為小於D3。例如，D3>1.6 x D1，但甚至能夠選擇D3>=1.8 x D1。因此，主動陣列光學元件(307)係受到第二多孔板(306)實體屏蔽，減少撞擊到主動陣列光學元件(307)上的二次電子或散射一次帶電粒子的數量。因此，根據本發明，第二多孔板(306)也稱為一屏蔽多孔板(306)。例如，在區間0.625 x D3<=D2<=1.3 x D1中選擇D2。例如，D2=1.1 x D1，D3=1.8 x D1。例如，D2=1.2 x D1，D3=1.7 x D1。例如，D2=1.1 x D1，D3=1.6 x D1。例如，藉由實現約D2/D3<=0.75的比率，主動陣列光學元件(307)的電極(81、82)受到屏蔽多孔板(306)屏蔽，並且撞擊在電極(81、82)上的二次電子或散射一次帶電粒子的數量有效減少。例如，開度角α藉由例如D2<1.3 x D1減小直徑D2所減小，例如D2<=40μm。隨著屏蔽多孔板(306)的直徑D2減小，實現開度角α的減小，並且更多的透射帶電粒子355由屏蔽多孔板(306)所吸收。

例如，開度角α藉由例如L2>70μm增加距離L2而更減小，例如L2=100μm。圖6繪示距離L2增加的一實例。因此，即使增加散射帶電粒子359或透射帶電粒子355和二次電子353.1、353.2在屏蔽多孔板(306)處被吸收的概率，在屏蔽多孔板(306)處也不會造成任何傷害。例如，開度角α藉由例如L3>70μm增加厚度L3更減小，例如L3=120μm。

在一實例中，增加厚度或距離L2或L3中的至少一者，並減小直徑D2。在一實例中，厚度和距離(L1+L2+L3)的總和選擇超過130μm，例如(L1+L2+L3)=150μm。例如，為減少散射帶電粒子359的產生，濾板304的厚度選擇為L1=10μm，距離選擇為L2=20μm、L3=120μm。例如，濾板304的厚度選擇為L1=10μm，距離選擇為L2=70μm、L3=70μm。

屏蔽多孔板(306)還可具有至少一吸收或金屬層(361)，其覆蓋屏蔽多孔板(306)的射束入口側。根據一實例，吸收或金屬層(361)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。具有例如約1-2μm厚度的此一層能夠為散射帶電粒子359和二次電子353提供足夠的阻止能力。在另一實例中，屏蔽多孔板(306)還可具有至少一吸收層或金屬層(361)，其覆蓋屏蔽多孔板(306)的射束出口側。在另一實例中，屏蔽多孔板(306)由一吸收材料製成，例如含有鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金或其合金等的一群材料。

根據第一具體實施例的另一實例，屏蔽多孔板(306)還能夠配置成改善減少散射帶電粒子359和二次電子353的減少。圖7繪示用於減少散射帶電粒子359和二次電子353的若干構件。在圖7a所示的一第一實例中，在屏蔽多孔板(306)的第二孔(85.2)的每一者處，形成至少一用於吸收散射帶電粒子和二次粒子的擋板(369)。複數個擋板369能夠藉由例如複數個金屬層361和絕緣層363彼此上面堆疊而形成。金屬層361能夠連接到接地位準。在圖7b所示的一第二實例中，屏蔽多孔板(306)形成帶有一雙層結構，且多個具直徑為D2的孔(85.2)中的每一者形成在一第一層內，其厚度L3.1<L3。因此，減少孔(85.2)內的帶電粒子或電子的散射。在第二實例中，由於孔85.2的厚度減小，孔85.2的直徑D2甚至也能夠進一步減小，例如D1<D2<1.15 x D1。在圖7c所示的一第三實例中，屏蔽多孔板(306)的孔(85.2)中的每一者形成為一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑D2形成在屏蔽多孔板(306)的底側或射束出口側。吸收層(361)還可覆蓋圓錐形孔徑開口(85.2)。因此，藉由在屏蔽多孔板(306)的底側或射束出口射側具有最小孔直徑D2，開度角α進一步減小到最小。因此，改善屏蔽多孔板(306)對主動陣列光學元件(307)的保護或屏蔽。

在一第四實例中(如圖7d所示)，屏蔽多孔板(306)的第二孔(85.2)中的每一者形成為一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑D2形成在屏蔽多孔板(306)的頂側或射束入口側。因此，類似圖7b所示的第二實例，具有散射帶電粒子(359)或二次電子(353)的孔的剖面面積縮小，並且減少由散射帶電粒子(359)或二次電子引起的表面污染。在根據圖7b或7d的實例中，開度角α約由tan(α)=D2/(L1+L2)或tan(α)=D2/(L1+L2+L3.1)形成。為保持較小的開度角，在這些實例中可能需要較大的距離L2或較小的最小孔直徑D2。

圖8示出根據第一具體實施例的另一示例。在一實例中，一次多束形成單元(305)更包含另一多孔板，其形成為在濾板(304)與屏蔽多孔板 (306)之間的一吸收板(371)。吸收板(371、371.1)的孔(85.4)的直徑D4選擇在直徑D1與直徑D3之間，例如選擇D4的範圍在1.1 x D1<D4<=D3內。吸收板(371)的厚度為LX。以下在第二具體實施例中更詳細描述吸收板(370)的細節。

一次多束形成單元(305)可包含另外多孔板，其包括另外主動陣列光學多孔板和一端末多孔板(310)。

根據本發明的第一具體實施例，透射帶電粒子355、散射帶電粒子359或二次電子353的一受光角或開度角α減小，並且減少第一主動陣列光學元件(307)的電荷或損壞或污染，並增加一次多束形成單元305的壽命。

藉由根據本發明第二具體實施例的改善，進一步減少散射帶電粒子和二次電子的影響。圖9繪示根據本發明第二具體實施例的一實例。圖9示出具有一濾板(304)和一第一主動陣列光學元件(307)的一多束形成單元(305)。濾板(304)包含複數個第一孔(85.1)，每個第一孔具有一第一直徑D1，用於在使用期間產生複數個一次帶電粒子小束(3)。第一主動陣列光學元件(307)包含複數個第三孔徑(85.3)，每個第三孔徑具有直徑D3，類似本發明第一具體實施例中描述的第一主動陣列光學元件(307)。帶電粒子多小束產生器(300)更包含一第一吸收多孔板(371)，其具有複數個直徑為D4的孔(85.4)。在圖9的實例中，第一吸收多孔板(371)(簡稱：吸收板371)配置在濾板(304)的上游。孔(85.4)的直徑D4選擇為大於孔(85.1)的直徑D1。一次帶電粒子束(309)首先撞擊第一吸收板(371)。多數一次帶電粒子被第一吸收板(371)吸收，而穿過孔(85.4)的一次帶電粒子形成預成形帶電粒子小束(312)。預成形的帶電粒子小束(312)撞擊濾板(304)。部分的預成形帶電粒子小束(312)被濾板(304)吸收，而穿過第一孔(85.1)的一次帶電粒子形成一次帶電粒子小束(3)。

在一實例中，吸收板(371)的孔(85.4)的直徑D4選擇在直徑D1與直徑D3之間，例如D4的範圍選擇在1.1 x D1<D4<=D3內。由於吸收板 (371)，撞擊到濾板304上的帶電粒子的數量減少，透射帶電粒子355和二次電子353反而在吸收板371處產生。因此，有效減少濾板(304)下游的透射帶電粒子355和二次電子353的數量。

在根據圖9的實例中，一次多束形成單元(305)更包含一具有第二直徑D2的孔(85.2)的屏蔽多孔板(306)，該屏蔽多孔板(306)具有一第三厚度L3；其中1.1 x D1<D2<=1.5 x D1。在一實例中，一次多束形成單元(305)內的屏蔽多孔板(306)配置成減小開度角α並根據本發明的第一具體實施例配置。

圖10示出根據第二具體實施例的一帶電粒子多小束產生器(300)的一第一實例。帶電粒子多小束產生器(300)包含配置在濾板(304)上游的一次帶電粒子源(301)和一準直透鏡(303.1、303.2)。準直透鏡(303.1、303.2)能形成為一成對的磁透鏡303.1和303.2，並能夠更包含靜電元件，像似偏轉元件313。吸收板(371)配置在準直透鏡(303.1、303.2)下游的經準直一次帶電粒子束(309)的平行射束路徑中。例如，吸收板(371)配置在準直透鏡(303.1、303.2)與濾板(304)之間。經準直一次帶電粒子束(309)在吸收板(371)的入射側具有直徑DI。吸收板(371)產生作為平行小束的複數個預成形小束(312)，所述小束垂直撞擊在濾板304上。吸收板371和濾板304兩者具有在相同節距P2處的複數個孔。

圖11示出第二具體實施例的一第二實例。吸收板(371)配置在一次帶電粒子源(301)與準直透鏡(303.1、303.2)之間的發散一次帶電粒子束(309)中。此實例的帶電粒子多小束產生器(300)更包含一集光透鏡或透鏡對(315.1、315.2)，該透鏡或透鏡對配置在一次帶電粒子源(301)與吸收板(371)之間。吸收板(371)具有以一第一節距P1配置的複數個第四孔(85.4)，其配置成產生具有該第一節距P1的複數個預成形小束(312)。濾板(304)的第一孔(85.1)以一第二節距P2配置。帶電粒子多小束產生器(300)更包含一控制單元(830)，其配置成向第一集光透鏡(315.1、315.2)提供一第一控制訊號，以調整複數個一次帶電粒子小束(3)的電流。因此，藉由第一集光透鏡(315.1、315.2)的一可變焦距，來調整從一次帶電粒子源301聚集的一次帶電粒子的一集光角。集光透鏡對(315.1、315.2)能夠更包含第一多極元件313.1，用於調整一次帶電粒子束309在吸收板371的入射側的平均傳播方向和位置。控制單元(830)配置成向準直透鏡(303.1、303.2)提供一第二控制訊號，以將複數個預成形小束(312)的節距P1與濾板(304)的第二節距P2匹配，並調整複數個預成形小束(312)的傳播角度，以形成一束平行的預成形小束(312)。因此，該束平行的預成形小束(312)調整成平行和垂直於濾板，且一次帶電粒子小束3能夠穿過一次多束形成單元(305)內的複數個孔徑。

控制單元(830)能夠是帶電粒子多小束產生器(300)的一部分，並且連接到多小束帶電粒子顯微鏡系統的控制單元800，或者能夠是多小束帶電粒子顯微鏡系統的控制單元800的一部分。

在圖12繪示的一實例中，一次多束形成單元(305)包含根據以上實例的一第一吸收板(371.1)、以及在濾板(304)與屏蔽多孔板(306)之間的一第二吸收板(371.2)。在一實例中，第一吸收板(371.1)與第二吸收板(371.2)的第五孔(85.5)的直徑D5選擇在第一直徑D1與第三直徑D3之間，例如D5的範圍選擇在1.1 x D1<D5<=D3內。一次多束形成單元(305)可包含另外多孔板，其包括另外主動陣列光學多孔板和一端末多孔板(310)。

在屏蔽多孔板(306)、第一吸收板或第二吸收板(371、371.1、371.2)的每一者內，該等孔(85.2、85.4、85.5)的每一者能夠具有至少一擋板(369)。該等孔的每一者能夠形成一圓錐形狀(365)，使得最小孔直徑形成在相應孔(85.2、85.4、85.5)的射束入口側或射束出口側。第一吸收板或第二吸收板(371、371.1、371.2)、屏蔽板(306)和濾板(304)中的至少一者能夠在該第一吸收板或第二吸收板(371、371.1、371.2、304、306)的射束入口側或射束出口側具有至少一層導電層(361、99)。

根據一實例，吸收多孔板(371)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。在一實例中，厚度LX能是LX>20μm，例如LX=30μm或更大。由於厚度LX比濾板L1的厚度大，防止透射帶電粒子355的阻止能力增加，且在與一次帶電粒子交會處產生的X射線的消光增大。由於厚度例如約50μm至300μm，能夠提供幾乎完全阻止95%以上的X射線351的能力。例如，對於一層60μm的金，95%以上的X射線會被吸收。例如，利用由鎢製成的一吸收板(371)來實現更少的X射線透射。吸收板(371)還能夠具有一吸收層(361)，用於吸收電子或其他帶電粒子。吸收層(99、361)能夠形成為例如一摻雜矽或氧化矽或石墨層。因此，減少帶電粒子的反向散射。

由於根據第二具體實施例的至少一吸收板(371、371.1、371.2)，一次多束形成單元(305)中的散射一次帶電粒子和二次電子的影響被進一步減小。此外，能夠進一步減少諸如X射線輻射等其他二次輻射的影響，並且增加一次多束形成單元(305)的壽命。此外，減少由X射線、散射的帶電粒子和二次電子而導致的一主動陣列光學元件(307)的電荷或損壞。

本發明的第三具體實施例提供另一系統和方法，其配置成尤其減少二次電子的影響。比起一次帶電粒子，在濾板304或吸收板371處產生的二次電子353典型上具有低得多的動能。根據第三具體實施例，提供一種操作多束帶電粒子顯微鏡(1)的一多束形成單元(305)的改善方法，其中還提供另外構件以減少一次多束形成單元(305)的一主動陣列光學元件307的電荷或損壞。圖13繪示根據第三具體實施例的一次多束形成單元(305)。一次多束形成單元(305)包含一濾板304、一第二多孔板或屏蔽多孔板306及一主動陣列光學元件(307)。主動陣列光學元件(307)包含一第一或導電層391、一絕緣層392、以及一含有複數個電極(81、82)的電極層393、一第二絕緣層394及一基底層395。

濾板(304)包含複數個孔(85.1)，用於產生通過的複數個一次帶電粒子小束(3)。濾板可包含一導電塗層或吸收層99。主動陣列光學元件(307) 包含複數個電極(81、82)，該等電極配置在主動陣列光學元件(307)的複數個孔(85.3)附近，每個電極配置成產生一電場，用於聚焦、偏轉或塑形一次帶電粒子小束(3)中的一者。根據第一具體實施例，第二多孔板306能夠是一屏蔽多孔板306，其配置和建構成用於減小一開度角α。根據第三具體實施例的一次多束形成單元(305)能夠更包含本發明第二具體實施例的一吸收板371。所有元件彼此絕緣並電連接到一控制單元830。控制單元(830)配置成向多束形成單元(305)的元件提供複數個電壓，以減少根據第三具體實施例二次電子的影響。

該方法包含藉由控制單元830產生複數個電壓U4並將其提供給主動陣列光學元件(307)的電極(81、82)的步驟。電壓U4是例如基於帶電粒子多小束產生器(305)的設定，由控制單元830確定、產生並提供，該設定是在多小束帶電粒子顯微系統(1)的校準期間確定的並且儲存在控制單元800的記憶體中。該方法更包含藉由控制單元830產生複數個電壓並將其提供給多束形成單元(305)的元件。複數個電壓包含提供給一濾板(304)的第一電壓U1。複數個電壓包含提供給複數個電極(81、82)的複數個單獨的第四電壓U4。複數個電壓包含提供給一第二或屏蔽多孔板(306)的一第二電壓U2，該第二或屏蔽多孔板配置在濾板(304)與主動陣列光學元件(307)之間。例如，調節第二電壓U2，以實現對二次電子(353)的一排斥力或吸引力，所述二次電子由一次帶電粒子束(309)在與濾板(304)的交會點(317)處產生。第一電壓U1或第二電壓U2的振幅被調整到例如在濾板304處產生的二次電子353的動能範圍。因此，第一電壓U1或第二電壓U2的振幅遠小於一次帶電粒子的動能，對應於一次帶電粒子源301的陽極與濾板304之間的電壓差。選擇並配置電壓U1或U2以形成電位槽，電位槽的深度被調整到二次電子353的動能範圍。一次帶電粒子通常具有約EK=5-35keV的大動能，對應於UE=5-35kV的電壓差。二次電子通常具有小於100eV的動能，例如小於50eV。

通常，選擇該等複數個電壓U0、U1、U2、U3、U4及U5，使得出現以下三個實例中的至少一者。圖14中示出三個實例A、B及C。每個實例中，示出對應於電壓U0、U1、U2、U3、U4及U5的電位能G。產生電位G0、G1、G2、G3、G4及G5所需的電壓U0、U1、U2、U3、U4及U5係與電位負值成正比(U~-G)。

在圖14的底部，示意性示出一多束形成單元的多孔板，並且參考圖13及其描述。沿z軸穿過一孔的電位G0、G1、G2、G3、G4及G5對應於多孔板序列，其中由控制單元830提供對應的電壓U0、U1、U2、U3、U4及U5。

在實例A中，沿著z軸形成一電位障壁(以一電位階A1或一電位最大值A2的形式)，其防止低能量二次或散射電子到達主動陣列光學元件(307)。

在實例B中，設計一電位分佈，使得射束形成孔或濾板(304)位於沿z軸形成的一電位槽B1中。在這情況下，源自電位槽的能量最小值的二次電子或散射電子不能沿著z軸逃離電位槽，並且被有效防止進一步穿透到濾板(304)下游的元件中，包括主動陣列光學元件(307)。圖15中示出一實例。選擇提供給濾板(304)的一第一正電壓U1，以產生用於二次電子的一電位槽B1。例如，U1選擇超過提供給第二多孔板306的電壓U2，其中U1=U2+US，其中US低於100V。

在圖16所示的一第二實例中，選擇提供給第二或屏蔽多孔板(306)的一第二電壓U2，以產生二次電子的電位槽B2(參見圖14中的電位G)。例如，U2選擇成超過提供給主動陣列光學元件的一導電第一層391的第三電壓U3，其中U2=U3+US，US低於100V。在一實例中，U1與U2兩者超過U3。為有效阻擋二次電子353，在兩實例中，一屏蔽電壓US小於UE的0.3%就足夠。在一實例中，屏蔽電壓US約為100V。在US<0.3% x UE的此低電壓下，二次電子被有效減少，而一次帶電粒子僅受到輕微影響。電壓U0、U3及U5可設置成接地位準。在一實例中，U1與U2設置成接地位準，並且U3設置成-100V與0V之間的一負電壓。接地位準能是帶電粒子顯微鏡的任何參考位準。

在實例C中，選擇電壓U0及U1，使得在吸收板371與濾板304之間形成一電場，該電場將二次電子或散射電子拉入負z方向，遠離主動陣列光學元件(307)(圖17)。

應當理解，A、B及C的組合也可能。應當理解，在一些實例中，可省略吸收板371或第二多孔板306。

給定多孔板之間的小距離L2及L4，由濾板304、第二孔板306與主動陣列光學元件的第一層391之間的電壓差產生的場交互作用的體積(307)非常小，因此不會對高動能的一次帶電粒子產生顯著影響，同時有效防止慢速二次電子到達主動陣列光學元件(307)。因此，有效消除主動陣列光學元件(307)的電荷和損壞的一來源。

在本發明和申請專利範圍的實例中，描述諸如靜電微透鏡或靜電多極元件的靜電元件陣列，由至少一電壓供應單元向其提供驅動電壓。然而，主動多孔元件也可配置成具有線圈而不是電極的磁動力元件。在這些等效實例中，由至少一電流源單元提供驅動電流而不是電壓U4，該電流源單元可例如包含特殊應用積體電路(ASIC)或其他等效微電子器件。因此，線圈、驅動電流或電流供應單元是電極、驅動電壓或電壓供給單元的等效構件，並且本發明可毫無困難應用於磁動力陣列元件。

本發明藉由以下項目進一步描述：

項目1：一種操作多束帶電粒子顯微鏡(1)的多束形成單元(305)之方法，其包含下列步驟：- 產生一次帶電粒子束(309)；- 向一濾板(304)提供一第一電壓U1，該濾板(304)包含複數個孔(85)，用於形成和傳輸來自該一次帶電粒子束(309)的複數個一次帶電粒子小束(3)，其中該一次帶電粒子束(309)在該一次帶電粒子束(309)的一次電子與該濾板(304)的交會點(317)處產生二次電子(353)；或 - 向一主動陣列光學元件(307)的複數個電極(81、82)提供複數個單獨的第四電壓U4，該等電極配置在主動陣列光學元件(307)的複數個孔(85)附近，每個該等電極被配置成聚焦、偏轉或塑形該等複數個一次帶電粒子小束(3)中的一者；- 向配置在該濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間的一第二多孔板(306)提供至少一第二電壓U2，或向沿該一次帶電粒子束(309)的傳播方向配置在該濾板(304)上游的一吸收板(371)提供至少一吸收板電壓U0；- 調整該吸收板電壓U0、該第一電壓U1或該第二電壓U2中的至少一者，以藉由為該二次電子(353)實現一電位障壁(A1、A2)或一電位槽(B1、B2、C)，來防止該等二次電子(353)與該主動陣列光學元件(307)相交。

項目2：如項目1所述之方法，其中將該第二電壓U2調整為小於該第一電壓U1，從而為該第二多孔板(306)上游的該二次電子(353)實現一電位障壁(A1、A2)或一電位槽(B1)。

項目3：如項目1所述之方法，其中將該第二電壓U2調整為大於該第一電壓U1，從而為該第二多孔板(306)鄰近的該二次電子(353)實現一電位槽(B2)。

項目4：如項目1至3中任一項所述之方法，其中將該吸收板電壓U0調整為大於該第一電壓U1，從而為該濾板(304)上游的該二次電子(353)實現一電位槽(C)。

項目5：如項目1至4中任一項所述之方法，其中以一接地位準或基準位準，提供該吸收板電壓U0、該第一電壓U1或該第二電壓U2中的至少一者。

項目6：如項目1至5中任一項所述之方法，其更包含向該主動陣列光學元件(307)的一第一層(391)提供一第三電壓U3的步驟，該第三電壓U3等於該第一電壓U1或第二電壓U2。

項目7：如項目1至6中任一項所述之方法，其更包含向該主動陣列光學元件(307)的一第五層(395)提供一第五電壓U5的步驟，該第五電壓U5等於該第一電壓U1或第二電壓U2。

項目8：一種多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其包含：- 一帶電粒子源(301)和至少一聚光透鏡(303.1、303.2)，用於產生一次帶電粒子束(309)；- 一多束形成單元(305)，其包含：- 一具有複數個孔(85)的濾板(304)，用於形成來自該一次帶電粒子束(309)的複數個一次帶電粒子小束(3)；- 一具有複數個電極(81、82)的主動陣列光學元件(307)，該等電極配置在主動陣列光學元件(307)的複數個孔(85)附近，每個該等電被配置成聚焦、偏轉或塑形該等複數個一次帶電粒子小束(3)中的一者；- 至少一配置在該濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間的第二多孔板(306)，或至少一沿該一次帶電粒子束(309)的傳播方向上配置在該濾板(304)上游的吸收板(371)；- 一控制單元(830)，其配置成執行如項目1至7所述之方法中的任一者。

項目9：一種多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其包含：- 一帶電粒子源(301)和至少一聚光透鏡(303.1、303.2)，用於產生和形成一次帶電粒子束(309)；- 一多束形成單元(305)，其包含：- 一具有多個直徑D1的孔(85.1)的濾板(304)，用於形成複數個一次帶電粒子小束(3)； - 一具有複數個第三直徑D3的孔(85.3)的主動陣列光學元件(307)，該主動陣列光學元件(307)配置成單獨聚焦、偏轉或塑形至少一次帶電粒子小束(3)；- 至少一具有第二直徑D2的孔(85.2)的第二多孔板(306)，該第二多孔板(306)配置在濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間，或至少一具有多個直徑為D4的孔(85.4)的吸收板(371)，該吸收板(371)沿一次帶電粒子束(309)的傳播方向配置在該濾板(304)的上游；- 一控制單元(830)，其配置成調整並至少提供一第一電壓U1至該濾板(304)、至少提供一第二電壓U2至一第二多孔板(306)或至少提供一吸收板電壓U0到一吸收板(371)，以藉由為該主動陣列光學元件(307)上游的該二次電子(353)實現一電位障壁(A1、A2)或一電位槽(B1、B2、C)，來防止於該濾板(304)處產生的該二次電子(353)與該主動陣列光學元件(307)相交。

項目10：如項目9所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中- 該濾板(304)具有一第一厚度L1<20μm，較佳L1<=10μm；- 該第二多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處，且其中該距離L2、該厚度L1以及該第二直徑D2是根據D2/(L1+L2)<=0.3所選擇，較佳D2/(L1+L2)<0.25，由此改善於該濾板(304)處所產生的二次電子(353)或散射的一次電子(355、359)的屏蔽。

項目11：如項目9或10所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中- 該濾板(304)具有一第一厚度L1<20μm，較佳L1<=10μm；- 該第二多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處並具有一第三厚度L3，且其中該距離L2、該厚度L1和L3以及該第二直徑D2是根據D2/(L1+L2+L3)<=0.3所選擇，較佳D2/(L1+L2+L3)<0.25。

項目12：如項目9至11中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中D2和D3是根據D3>=D2>D1所選擇。

項目13：如項目12所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中D2是根據1.1 X D1<D2<1.3 X D1所選擇。

項目14：如項目10至13中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中(L1+L2+L3)>130μm，較佳>150μm。

項目15：如項目9至14中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成至少一擋板(369)。

項目16：如項目9至14中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成一具有厚度L3.1<L3的直徑D2之孔(85.2)。

項目17：如項目9至14中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成有一圓錐形狀(365)。

項目18：如項目17所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該最小孔直徑D2形成在該第二多孔板(306)的底側或射束出口側。

項目19：如項目17所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該最小孔直徑D2形成在該第二多孔板(306)的上側或射束入口側。

項目20：如項目9至19中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該第二多孔板(306)在該上側或射束入口側具有至少一金屬層(361)。

項目21：如項目9至20中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該D4在1.1 x D1<D4<D3的區間內。

項目22：如項目9至21中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其更包含一第二吸收板(371.2)，該第二吸收板(371.2)配置在該濾板(304)與該屏蔽多孔板(306)之間。

項目23：如項目9至22中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其更包含：- 一第一集光透鏡(315.1、315.2)；- 該吸收板(371)具有以一第一節距P1配置的複數個孔(85.4)，配置成產生具有該第一節距P1的複數個預成形小束(312)，該吸收板(371)被配置在該第一集光透鏡(315)與至少一準直透鏡(303.1、303.2)之間，- 該濾板(304)的該等孔(85.1)以一第二節距P2配置，該第二節距P2不同於該第一節距P1，其中- 該控制單元(830)配置成向該第一集光透鏡(315.1、315.2)提供一第一控制訊號，以調整該等一次帶電粒子小束(3)的一電流，並且配置成向該至少一準直透鏡(303.1、303.2)提供一第二控制訊號，以將該等預成形小束(312)的該第一節距P1與該濾板(304)的該第二節距P2匹配，並調整該等複數個預成形小束(312)的傳播角度，以形成平行的預成形小束(312)。

項目24：一種多束形成單元(305)，其包含：- 一具有第一直徑D1的孔(85.1)的濾板(304)，該濾板(304)具有一第一厚度L1；- 一具有第二直徑D2的孔(85.2)的屏蔽多孔板(306)，該屏蔽多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處並且具有一第三厚度L3； - 一具有複數個電極(81、82)的主動陣列光學元件(307)，該等電極配置在具有一第三直徑D3的複數個孔(85.3)附近，該主動陣列光學元件配置在該屏蔽多孔板(306)的下游，其中距離L2、厚度L1和第二直徑D2滿足以下要求：D2/(L1+L2)<=0.3，較佳D2/(L1+L2)<0.25。

項目25：如項目24所述之多束形成單元(305)，其中該距離L2、該厚度L1和L3以及該第二直徑D2是根據D2/(L1+L2)<=0.3所選擇，較佳D2/(L1+L2)<0.25。

項目26：如項目24或25所述之多束形成單元(305)，其中D3是根據D3>=D2>D1所選擇。

項目27：如項目24至26中任一項所述之多束形成單元(305)，其中D2是根據1.1 X D1<D2<1.3 X D1所選擇。

項目28：如項目24至27中任一項所述之多束形成單元(305)，其中(L1+L2+L3)>130μm，較佳>150μm。

項目29：如項目24至28中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成有至少一擋板(369)。

項目30：如項目24至29中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，具有直徑D2的一孔且具有一厚度L3.1<L3。

項目31：如項目24至30中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成有一圓錐形狀(365)。

項目32：如項目31所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D2形成在該屏蔽多孔板(306)的底側或射束出口側。

項目33：如項目31所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D2形成在該屏蔽多孔板(306)的上側或射束入口側。

項目34：如項目24至33中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該屏蔽多孔板(306)在該屏蔽多孔板(306)的上側或射束入口側具有至少一導電層(361)。

項目35：如項目34所述之多束形成單元(305)，其中該至少一導電層(361)是一金屬層、一石墨層或一摻雜半導體層中的一者。

項目36：如項目24至35中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該屏蔽多孔板(306)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。

項目37：如項目24至36中任一項所述之多束形成單元(305)，其更包含一具有複數個直徑為D4的孔(85.4)的第一吸收板(371、371.1)，其中1.1 x D1<D4<D3。

項目38：如項目37所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)與該屏蔽多孔板(306)之間。

項目39：如項目37所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)的上游。

項目40：如項目24至39中任一項所述之多束形成單元(305)，其更包含一第二吸收板(371.2)，該第二吸收板(371.2)配置在該濾板(304)與該屏蔽多孔板(306)之間。

項目41：一種多束形成單元(305)，其包含：- 一具有第一直徑D1的孔(85.1)的濾板(304)，該濾板(304)具有一第一厚度L1；- 一具有第二直徑D2的孔(85.2)的屏蔽多孔板(306)，該屏蔽多孔板(306)具有一第三厚度L3； - 一具有複數個電極(81、82)的主動陣列光學元件(307)，該等電極配置在具有直徑D3的複數個孔(85.3)附近，該主動陣列光學元件(307)具有一厚度L5；其中1.1 x D1<D2<=1.3 x D1。

項目42：如項目41所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成有複數個擋板(369)。

項目43：如項目41或42所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成具有具有厚度L3.1<L3的直徑D2之孔。

項目44：如項目41所述之多束形成單元(305)，其中在該屏蔽多孔板(306)的該等孔(85.2)之每一者內，形成一具有圓錐形狀(365)之孔。

項目45：如項目44所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D2形成在該屏蔽多孔板(306)的底側或射束出口側。

項目46：如項目44所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D2形成在該屏蔽多孔板(306)的上側或射束入口側。

項目47：如項目41至46中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該屏蔽多孔板(306)在該屏蔽多孔板(306)的上側或射束入口側具有至少一導電層(361)。

項目48：如項目47所述之多束形成單元(305)，其中該至少一導電層(361)是一金屬層、一石墨層或一摻雜半導體層中的一者。

項目49：如項目41至46中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該屏蔽多孔板(306)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。

項目50：如項目41至49中任一項所述之多束形成單元(305)，其更包含具有複數個直徑為D4的孔(85.4)的一第一吸收板(371、371.1)，其中1.1 x D1<D4<D3。

項目51：如項目50所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)與該屏蔽多孔板(306)之間。

項目52：如項目50所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)的上游。

項目53：如項目52所述之多束形成單元(305)，其更包含一第二吸收板(371.2)，該第二吸收板(371.2)配置在該濾板(304)與該屏蔽多孔板(306)之間。

項目54：一種多束形成單元(305)，其包含：- 一具有第一直徑D1的孔(85.1)的濾板(304)，該濾板(304)具有一第一厚度L1；- 一具有複數個電極(81、82)的主動陣列光學元件(307)，該等電極配置在具有直徑D3的複數個孔(85.3)附近，該主動陣列光學元件(307)具有一厚度L5；- 一具有多個直徑為D4的孔(85)的第一吸收板(371、371.1)，其中1.1 x D1<D4<D3。

項目55：如項目54所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)與該第一陣列光學元件(306.2)之間。

項目56：如項目54所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)配置在該濾板(304)的上游。

項目57：如項目54至56中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該第一吸收板(371、371.1)的該等孔(85.4)之至少一者內，形成有複數個擋板(369)。

項目58：如項目54至57中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該第一吸收板(371、371.1)的該等孔(85.4)之至少一者內，具有直徑D4的一孔形成且具有一厚度LX.1<LX。

項目59：如項目54至68中任一項所述之多束形成單元(305)，其中在該第一吸收板(371、371.1)的該等孔(85.4)之至少一者內，形成具有錐形狀的孔(365)。

項目60：如項目59所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D4形成在該第一吸收板(371、371.1)的底側或射束出口側。

項目61：如項目59所述之多束形成單元(305)，其中該最小孔直徑D4形成在該第一吸收板(371、371.1)的上側或射束入口側。

項目62：如項目54至61中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)在該第一吸收板(371、371.1)的上側或射束入口側具有至少一導電層(361)。

項目63：如項目62所述之多束形成單元(305)，其中該至少一導電層(361)是一金屬層、一石墨層或一摻雜半導體層中的一者。

項目64：如項目54至63中任一項所述之多束形成單元(305)，其中該第一吸收板(371、371.1)的材料，包含鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等的一群材料。

項目65：如項目56至64中任一項所述之多束形成單元(305)，其更包含一第二吸收板(371.2)，該第二吸收板(371.2)配置在該濾板(304)與該第一陣列光學元件(306.2)之間。

項目66：一種多束帶電粒子顯微鏡(1)，其包含如項目24至65中任一項所述之一多束形成單元(305)。

項目67：一種用於產生複數個一次帶電粒子小束(3)的多束產生單元(300)，其包含：- 一帶電粒子源(301)；- 一第一集光透鏡(315)，用於收集和形成一次帶電粒子束(309)；- 一吸收板(371)，其具有以一第一節距P1配置的複數個孔(85.4)，配置成產生具有該第一節距P1的複數個預成形小束(312)； - 一準直透鏡(303)；- 一多束形成單元(305)，其具有一濾板(304)，該濾板(304)具有以一第二節距P2配置的孔(85.1)；- 一控制單元(830)，其中- 該控制單元(830)配置成向該第一集光透鏡(315)提供一第一控制訊號，以調整該等複數個一次帶電粒子小束(3)的一電流，並且配置成向該準直透鏡(303)提供一第二控制訊號，以將該等複數個預成形小束(312)的該第一節距P1與該濾板(304)的該第二節距P2匹配，並調整該等複數個預成形小束(312)的傳播角度，以形成平行的預成形小束(312)。

項目68：一種多束帶電粒子顯微鏡(1)，其包含如項目67所述之一多束產生單元(300)。

項目69：一種多束帶電粒子顯微鏡(1)，其更包含如項目24至65中任一項所述之一多束形成單元(305)。

本發明所描述的具體實施例和示例能夠全部或部分地彼此組合，只要不產生技術矛盾即可。本發明也不限於特定具體實施例、實例及其組合，而具體實施例的變化也是可能的。例如，屏蔽板(306)或吸收板(371)的材料組成和結構，也能夠應用於濾板(304)，且濾板能夠由包含至少一金屬或金屬組合物製成，這些金屬選自鉬、釕、銠、鈀或銀、鎢、錸、鋨、銥、鉑或金等。因此，增加對X射線的阻止能力。覆蓋層(99)或濾板(304)能夠由低原子量的一導電材料製成，並且能夠實現為例如一石墨層或一高摻雜半導體層，或者一含有例如鋁、錳、銅或銀等較低原子量的金屬之金屬層。因此，減少產生二次電子。

儘管原則上參考晶圓作為一物件，但是本發明也適用於半導體製造中所使用的其他物件。舉例來說，該物件還可為一光罩，例如用於EUV微影的一光罩，而非一半導體晶圓。比起半導體晶圓，此類光罩通常是矩形的且具有一明顯更大的厚度。然而，本發明不限於半導體製造中所使用的物件，還適用於一般物件，包括例如礦物探針或組織。本發明以具有複數個一次電子小束的一多束系統為實例進行進一步描述，但也可使用其他帶電粒子，例如氦離子。

81:電極

82:電極

304:濾板

306:第二多孔板

307:主動陣列光學元件

371:吸收板

391:導電層

395:基底層

830:控制單元

Claims

一種操作多束帶電粒子顯微鏡(1)的多束形成單元(305)之方法，其包含下列步驟：- 產生一次帶電粒子束(309)；- 向一濾板(304)提供一第一電壓U1，該濾板(304)包含複數個孔(85)，用於形成和傳輸來自該一次帶電粒子束(309)的複數個一次帶電粒子小束(3)，其中該一次帶電粒子束(309)在該一次帶電粒子束(309)的一次電子與該濾板(304)的交會點(317)處產生複數個二次電子(353)；或- 向一主動陣列光學元件(307)的複數個電極(81、82)提供複數個單獨的第四電壓U4，該等電極配置在主動陣列光學元件(307)的複數個孔(85)附近，每個該等電極被配置用於聚焦、偏轉或塑形該等複數個一次帶電粒子小束(3)中的一者；- 向配置在該濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間的一第二多孔板(306)提供至少一第二電壓U2，或向沿該一次帶電粒子束(309)的傳播方向配置在該濾板(304)上游的一吸收板(371)提供至少一吸收板電壓U0；- 調整該吸收板電壓U0、該第一電壓U1或該第二電壓U2中的至少一者，以藉由實現該等二次電子(353)的一電位障壁(A1、A2)或一電位槽(B1、B2、C)，來防止該等二次電子(353)與該主動陣列光學元件(307)相交。
如請求項1所述之方法，其中將該第二電壓U2調整為小於該第一電壓U1，從而為該第二多孔板(306)上游的該些二次電子(353)實現該電位障壁(A1、A2)或該電位槽(B1)。
如請求項1所述之方法，其中將該第二電壓U2調整為大於該第一電壓U1，從而為該第二多孔板(306)鄰近的該些二次電子(353)實現該電位槽(B2)。
如請求項1至3中任一項所述之方法，其中將該吸收板電壓U0調整為大於該第一電壓U1，從而為該濾板(304)上游的該些二次電子(353)實現該電位槽(C)。
如請求項1至3中任一項所述之方法，其中以一接地位準或基準位準，提供該吸收板電壓U0、該第一電壓U1或該第二電壓U2中的至少一者。
如請求項1至3中任一項所述之方法，其更包含向該主動陣列光學元件(307)的一第一層(391)提供一第三電壓U3的步驟，該第三電壓U3等於該第一電壓U1或第二電壓U2。
如請求項1至3中任一項所述之方法，其更包含向該主動陣列光學元件(307)的一第五層(395)提供一第五電壓U5的步驟，該第五電壓U5等於該第一電壓U1或第二電壓U2。
一種多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其包含：- 一帶電粒子源(301)和至少一聚光透鏡(303.1、303.2)，用於產生一次帶電粒子束(309)；- 一多束形成單元(305)，其包含：- 一具有複數個孔(85)的濾板(304)，用於形成來自該一次帶電粒子束(309)的複數個一次帶電粒子小束(3)； - 一具有複數個電極(81、82)的主動陣列光學元件(307)，該等電極配置在主動陣列光學元件(307)的複數個孔(85)附近，每個電極被配置成聚焦、偏轉或塑形該等複數個一次帶電粒子小束(3)中的一者；- 至少一配置在該濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間的一第二多孔板(306)，或至少一沿該一次帶電粒子束(309)的傳播方向上配置在該濾板(304)上游的一吸收板(371)；- 一控制單元(830)，其配置成執行如請求項1至7所述之方法中的任一者。
一種多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其包含：- 一帶電粒子源(301)和至少一聚光透鏡(303.1、303.2)，用於產生和形成一次帶電粒子束(309)；- 一多束形成單元(305)，其包含：- 一具有複數個直徑D1的孔(85.1)一濾板(304)，用於形成複數個一次帶電粒子小束(3)；- 一具有複數個第三直徑D3的孔(85.3)的主動陣列光學元件(307)，該主動陣列光學元件(307)配置成單獨聚焦、偏轉或塑形至少一個該等一次帶電粒子小束(3)；- 至少具有第二直徑D2的孔(85.2)的一第二多孔板(306)，該第二多孔板(306)配置在該濾板(304)與該主動陣列光學元件(307)之間，或至少具有多個直徑為D4的孔(85.4)的一吸收板(371)，該吸收板(371)沿該一次帶電粒子束(309)的傳播方向配置在該濾板(304)的上游；- 一控制單元(830)，其配置成調整並至少提供一第一電壓U1至該濾板(304)、至少提供一第二電壓U2至該第二多孔板(306)或至少提供一吸收板電壓U0到該吸收板(371)，以藉由為該主動陣列光學元件(307)上游的複數個二次電子(353)實現一電位障壁(A1、A2)或一電位槽(B1、B2、C)，來防止該濾板(304)處產生的該等二次電子(353)與該主動陣列光學元件(307)相交。
如請求項9所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中- 該濾板(304)具有一第一厚度L1<20μm，較佳L1<=10μm。- 該第二多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處，且其中該距離L2、該厚度L1以及該第二直徑D2是根據D2/(L1+L2)<=0.3所選擇，較佳D2/(L1+L2)<0.25，由此改善於該濾板(304)處所產生的該些二次電子(353)或散射的一次電子(355、359)的屏蔽。
如請求項9或10所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中- 該濾板(304)具有一第一厚度L1<20μm，較佳L1<=10μm。- 該第二多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處並具有一第三厚度L3，且其中該距離L2、該厚度L1和L3以及該第二直徑D2是根據D2/(L1+L2+L3)<=0.3所選擇，較佳D2/(L1+L2+L3)<=0.3<0.25。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中D2和D3是根據D3>=D2>D1所選擇。
如請求項12所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中D2是根據1.1 X D1<D2<1.3 X D1所選擇。
如請求項10所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中(L1+L2+L3)>130μm，較佳(L1+L2+L3)>150μm。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的複數個孔(85.2)之每一者內，形成至少一擋板(369)。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的複數個孔(85.2)之每一者內，形成一具有厚度L3.1的直徑D2之孔(85.2)，而該第二多孔板(306)配置在距該濾板(304)的一距離L2處並具有一第三厚度L3，L3.1<L3。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中在該第二多孔板(306)的複數個孔(85.2)之每一者內，形成有一圓錐形狀(365)。
如請求項17所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中最小孔直徑形成在該第二多孔板(306)的底側或射束出口側。
如請求項17所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中最小孔直徑形成在該第二多孔板(306)的上側或射束入口側。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該第二多孔板(306)在上側或射束入口側具有至少一金屬層(361)。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其中該D4在1.1 x D1<D4<D3的區間內。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其更包含一第二吸收板(371.2)，該第二吸收板(371.2)配置在該濾板(304)與該第二多孔板(306)之間。
如請求項9至10中任一項所述之多束帶電粒子束顯微鏡(1)，其更包含：- 一第一集光透鏡(315.1、315.2)；- 該吸收板(371)具有以一第一節距P1配置的該些孔(85.4)，配置成產生具有該第一節距P1的複數個預成形小束(312)，該吸收板(371)被配置在該第一集光透鏡(315)與至少一準直透鏡(303.1、303.2)之間；- 該濾板(304)的該等孔(85.1)以一第二節距P2配置，該第二節距P2不同於該第一節距P1，其中- 該控制單元(830)配置成向該第一集光透鏡(315.1、315.2)提供一第一控制訊號，以調整該等一次帶電粒子小束(3)的電流，並且配置成向該至少一準直透鏡(303.1、303.2)提供一第二控制訊號，以將該等預成形小束(312)的該第一節距P1與該濾板(304)的該第二節距P2匹配，並調整該等預成形小束(312)的傳播角度，以形成平行的該等預成形小束(312)。