多源照射装置的制作方法

多源照射装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月28日申请的ep19212139.0和于2020年8月3日申请的ep20189242.9的优先权，它们各自通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本文中所提供的各实施例一般涉及一种带电粒子照射装置，更具体涉及一种带电粒子射束照射装置，包括多于一个带电粒子源。


背景技术：

4.当制造半导体集成电路(ic)芯片时，由于例如光学效应和附带颗粒，所以在制造工艺期间在衬底(即晶片)或掩模上不可避免地出现非期望图案缺陷，从而降低了成品率。因此，监测非期望图案缺陷的程度是制造ic芯片时的重要过程。更一般地，对衬底或其他物体/材料的表面的检查和/或测量是在其制造期间和/或之后的输入过程。
5.具有带电粒子射束的图案检查工具已经用于检查物体，例如，用于检测图案缺陷。这些工具通常使用电子显微镜技术，诸如扫描电子显微镜(sem)。在sem中，能量相对较高的电子的初级电子射束以最终减速步骤为目标，以便以相对较低的着陆能量着陆在样品上。电子射束作为探测点聚焦在样品上。探测点处的材料结构与来自电子射束的着陆电子之间的相互作用使得电子从表面发射，诸如次级电子、背散射电子或俄歇电子。所生成的次级电子可以从样品的材料结构发射。通过在样品表面上扫描作为探测点的初级电子射束，可以跨越样品的表面发射次级电子。通过从样品表面收集这些发射的次级电子，图案检查工具可以获得表示样品的表面的材料结构的特点的图像。
6.带电粒子射束的另一应用是光刻。带电粒子射束与衬底的表面上的抗蚀剂层反应。通过控制带电粒子射束指向的抗蚀剂层上的位置，可以在抗蚀剂中产生期望图案。
7.通常需要改进带电粒子射束的生成，以用于电子显微镜以及其他应用，诸如光刻。


技术实现要素：

8.本文中所提供的各实施例公开了一种带电粒子射束照射装置。带电粒子射束照射装置可以用于生成多射束带电粒子。带电粒子射束照射装置可以包括在检查装置或光刻装置内。
9.根据本发明的第一方面，提供了一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；聚光透镜，该聚光透镜被布置为从多个源接收射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经穿过聚光透镜的射束；其中射束被布置为使得在聚光透镜的平面处，来自至少一个源的射束与来自多个源中的不同的一个源的另一射束的至少一部分相交；聚光透镜被配置为分开地大致准直从每个源接收的射束；并且操纵器阵列布置被配置为操纵已经被聚光透镜大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
10.根据本发明的第二方面，提供了一种多射束检查工具，包括根据第一方面的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射样品；以及检测器，该检测器被布置为检测从被照射的样品接收的带电粒子。
11.根据本发明的第三方面，提供了一种多射束光刻工具，包括根据第一方面的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射衬底上的抗蚀剂。
12.根据本发明的第四方面，提供了一种用于生成多射束带电粒子的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置包括射束输入和射束输出；其中射束输入被配置为从多个源接收射束；这些射束被布置为使得在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，每个射束的照射区域大致邻接一个或多个其他射束的照射区域；并且操纵器阵列布置被配置为使得从单列形式的射束输出中输出多射束带电粒子。
13.根据本发明的第五方面，提供了一种生成用于照射样品的一个或多个带电粒子射束的方法，该方法包括：通过多个源中的每个源发射带电粒子射束，使得射束至少部分相交；在沿着带电粒子光轴的射束至少部分相交的位置处，大致准直来自每个源的射束；操纵经大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
14.根据本发明的第六方面，提供了一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源；聚光透镜布置，该聚光透镜布置被配置为从每个源接收带电粒子射束并且分开地大致准直来自每个源的射束；至少一个源射束操纵器布置，其中每个源射束操纵器布置被布置在源与聚光透镜布置之间，并且被配置为对其间的射束进行操作；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经穿过聚光透镜布置的射束并且从多个源生成单个多射束带电粒子。
15.根据以下结合附图的描述，本发明的其他优点变得显而易见，其中通过说明和示例对本发明的某些实施例进行阐述。
附图说明
16.根据结合附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和其他方面变得更加显而易见。
17.图1是图示了示例性带电粒子射束检查装置的示意图。
18.图2是图示了作为图1的示例性带电粒子射束检查装置的一部分的示例性多射束装置的示意图。
19.图3是图示了图1的示例性带电粒子射束检查装置的源转换单元的示例性配置的示例性多射束装置的示意图。
20.图4是根据实施例的多源照射装置。
21.图5是根据实施例的过程的流程图。
22.图6是根据实施例的多源照射装置。
23.图7是根据实施例的多源照射装置的一部分。
24.图8是根据实施例的多源照射装置的一部分。
25.图9a和图9b示出了根据实施例的多源照射装置的不同配置。
26.图10a和图10b示出了根据实施例的多源照射装置的不同配置。
27.图11示出了根据实施例的多源照射装置的部分的若干个不同实现方式。
28.图12是根据实施例的多源照射装置。
29.图13是根据实施例的多源照射装置。
30.图14是根据实施例的多源照射装置的一部分。
31.图15是根据实施例的多源照射装置。
32.图16是根据实施例的多源照射装置的一部分。
33.图17是根据实施例的多源照射装置的一部分。
34.图18是根据实施例的多源照射装置的一部分。
35.图19是根据实施例的多源照射装置的一部分。
具体实施方式
36.现在，详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述参考附图，其中除非另有说明，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现方式并不代表与本发明一致的所有实现方式。相反，它们仅仅是与所附权利要求中所述的与本发明有关的各方面一致的装置和方法的示例。
37.可以通过显著增加ic芯片上的电路部件(诸如晶体管、电容器、二极管等)的封装密度(其减小设备的物理尺寸)来增强电子设备的计算能力。这已经通过增加分辨率来实现，从而使得能够制造甚至更小的结构。例如，智能电话的ic芯片可以包括20亿个以上的晶体管，每个晶体管的尺寸小于人发的1/1000，该ic芯片的尺寸是拇指指甲的尺寸并且在2019年或更早可用。因此，半导体ic制造是具有数百个分开的步骤的复杂且耗时的工艺并不令人惊讶。即使一个步骤中的误差也有可能显著影响最终产品的功能。仅一个“致命缺陷”就会导致设备故障。制造工艺的目标是提高工艺的总产率。例如，对于50步工艺(其中一步可以指示在晶片上形成的层的数目)，为了获得75％的产率，每个单独步骤的产率必须大于99.4％。如果单个步骤的产率为95％，则总工艺产率将低至7％。
38.虽然在ic芯片制造设备中需要高工艺产率，但是维持高衬底(即，晶片)产率(被定义为每小时处理的衬底的数目)也有必要。缺陷的存在会影响高工艺产率和高衬底产率。尤其是在需要操作员干预来检查缺陷时。因此，通过检查工具(诸如扫描电子显微镜(“sem”))对微米级和纳米级缺陷的高通量检测和标识对于维持高产率和低成本很有必要。
39.sem包括扫描装置和检测器装置。扫描装置包括照射装置和投影装置，该照射装置包括用于生成初级电子的电子源，该投影装置用于利用一个或多个初级电子聚焦射束来扫描诸如衬底之类的样品。初级电子与样品相互作用，并且生成次级电子。在扫描样品时，检测装置从样品捕获次级电子，使得sem可以产生样品的被扫描区域的图像。对于高通量检查，检查装置中的一些检查装置使用多个初级电子聚焦射束，即，多射束初级电子。多射束的分量射束可以被称为子射束或束波。多射束可以同时扫描样品的不同部分。因此，多射束检查装置能够以比单射束检查装置高得多的速度检查样品。
40.在多射束检查装置中，初级电子射束中的一些初级电子射束的路径偏离扫描设备的中心轴(即，初级电子光轴的中点)。为了确保所有电子射束以基本相同的入射角到达样品表面，需要操纵与中心轴具有更大径向距离的子射束路径，以与路径更靠近中心轴的子
射束路径相比，移动通过更大的角度。这种更强的操纵可能导致像差，这些像差导致样品衬底的模糊和离焦图像。特别地，对于不在中心轴上的子射束路径，子射束中的像差可以随着距离中心轴的径向位移而增加。当检测到次级电子时，这种像差可以保持与次级电子相关联。因此，这种像差降低了在检查期间产生的图像的质量。
41.下文对已知多射束检查装置的实现方式进行描述。
42.附图是示意性的。因此，为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸被放大。在附图的以下描述中，相同或相似的附图标记是指相同或相似的部件或实体，并且仅描述关于各个实施例的差异。虽然描述和附图针对电子光学装置，但是应当领会，这些实施例不用于将本公开限于特定带电粒子。因此，在本文件中对电子的引用可以更一般地被认为是对带电粒子的引用，其中带电粒子不一定是电子。
43.现在，参考图1，图1是图示了示例性带电粒子射束检查装置100的示意图。图1的带电粒子射束检查装置100包括主腔室10、负载锁定腔室20、电子射束工具40、设备前端模块(efem)30和控制器50。电子射束工具40位于主腔室10内。
44.efem 30包括第一装载口30a和第二装载口30b。efem 30可以包括附加装载口。例如，第一装载端口30a和第二装载端口30b可以接纳衬底前开式晶片盒(foup)，其包含衬底(例如，半导体衬底或由其他材料制成的衬底)或待检查样品(衬底、晶片和样品下文统称为“样品”)。efem 30中的一个或多个机器人臂(未示出)将样品输送到负载锁定腔室20。
45.负载锁定腔室20用于除去样品周围的气体。这产生了局部气体压力低于周围环境中的压力的真空。负载锁定腔室20可以连接到负载锁定真空泵系统(未示出)，该负载锁定真空泵系统除去负载锁定腔室20中的气体颗粒。负载锁定真空泵系统的操作使得负载锁定腔室能够达到低于大气压力的第一压力。在达到第一压力后，一个或多个机器人臂(未示出)将样品从负载锁定腔室20输送到主腔室10。主腔室10连接到主腔室真空泵系统(未示出)。主腔室真空泵系统除去主腔室10中的气体颗粒，使得样品周围的压力达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，样品被输送到电子射束工具，通过该工具，可以检查样品。电子射束工具40可以包括多射束电子光学装置。
46.控制器50电连接到电子射束工具40。控制器50可以是被配置为控制带电粒子射束检查装置100的处理器(诸如计算机)。控制器50还可以包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路系统。虽然控制器50在图1中被示为位于包括主腔室10、负载锁定腔室20和efem 30的结构的外部，但是应当领会，控制器50可以是该结构的一部分。控制器50可以位于带电粒子射束检查装置的组成元件中的一个组成元件中或它可以分布在组成元件中的至少两个组成元件上。虽然本公开提供了容纳电子射束检查工具的主腔室10的示例，但是应当指出，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子射束检查工具的腔室。相反，应当领会，上述原理也可以适用于在第二压力下操作的其他工具和装置的其他布置。
47.现在，参考图2，图2是图示了包括作为图1的示例性带电粒子射束检查装置100的一部分的多射束检查工具的示例性电子射束工具40的示意图。多射束电子射束工具40(本文中也称为装置40)包括电子源201、枪孔板271、聚光透镜210、源转换单元220、初级投影装置230、电动台209和样品保持器207。电子源201、枪孔板271、聚光透镜210、源转换单元220是多射束电子射束工具40所包括的照射装置的部件。样品保持器207由电动台209支撑，以
便保持样品208(例如，衬底或掩模)以供检查。多射束电子射束工具40还可以包括次级投影装置250和相关电子检测设备240。初级投影装置230可以包括物镜231。电子检测设备240可以包括多个检测元件241、242和243。射束分离器233和偏转扫描单元232可以位于初级投影装置230内部。
48.用于生成初级射束的部件可以与装置40的初级电子光轴对准。这些部件可以包括电子源201、枪孔板271、聚光透镜210、源转换单元220、射束分离器233、偏转扫描单元232和初级投影装置230。次级投影装置250及其相关电子检测设备240可以与装置40的次级电子光轴251对准。
49.初级电子光轴204由电子射束工具40的作为照射装置的一部分的电子光轴组成。次级电子光轴251是电子射束工具40的作为检测装置的一部分的电子光轴。初级电子光轴204在本文中也可以被称为初级光轴(为了便于参考)或带电粒子光轴。次级电子光轴251在本文中也可以被称为次级光轴或次级带电粒子光轴。
50.电子源201可以包括阴极(未示出)和提取器或阳极(未示出)。在操作期间，电子源201被配置为从阴极发射电子作为初级电子。初级电子被提取器和/或阳极提取或加速，以形成初级电子射束202，该初级电子射束202形成初级射束交叉(虚拟或真实)203。初级电子射束202可以被可视化为从初级射束交叉203发射。
51.在这种布置中，初级电子射束在其到达样品时，并且优选地在其到达投影装置之前是多射束。这种多射束可以以若干个不同方式从初级电子射束生成。例如，多射束可以由位于交叉之前的多射束阵列、位于源转换单元220中的多射束阵列或位于这些位置之间的任何点处的多射束阵列生成。多射束阵列可以包括跨越射束路径以阵列布置的多个电子射束操纵元件。每个操纵元件可以影响初级电子射束以生成子射束。因此，多射束阵列与入射初级射束路径相互作用以在多射束阵列的射束下方生成多射束路径。
52.操作时，枪孔板271被配置为阻挡初级电子射束202的外围电子以减小库仑效应。库仑效应可以扩大初级子射束211、212、213的探测点221、222和223中的每个探测点的尺寸，因此降低了检查分辨率。枪孔板271还可以被称为库仑孔阵列。
53.聚光透镜210被配置为聚焦(或大致准直)初级电子射束202。在一个实施例中，聚光透镜210可以被设计为聚焦(或大致准直)初级电子射束202，以变成大致平行射束并且大致垂直地入射到源转换单元220上。聚光透镜210可以是可移动聚光透镜，该可移动聚光透镜可以被配置为使得其第一主平面的位置是可移动的。在一个实施例中，可移动聚光透镜可以被配置为例如沿着光轴204物理移动。可替代地，可移动聚光透镜可以由两个或更多个电光元件(透镜)构成，其中聚光透镜的主平面随着各个电光元件的强度的变化而移动。(可移动)聚光透镜可以被配置为磁性透镜、静电透镜或磁性透镜和静电透镜的组合。在另一实施例中，聚光透镜210可以是防旋转聚光透镜。当聚光透镜210的焦度(准直能力)改变时和/或当聚光透镜的主平面移动时，防旋转聚光透镜可以被配置为保持旋转角度不变。
54.源转换单元220可以包括图像形成元件阵列、像差补偿器阵列、射束限制孔阵列和预弯曲微偏转器阵列。预弯曲微偏转器阵列可以偏转初级电子射束202的多个初级子射束211、212、213，以垂直进入射束限制孔阵列、图像形成元件阵列和像差补偿器阵列。在这种布置中，图像形成元件阵列可以用作多射束阵列，以在多射束路径中生成多个子射束，即，初级子射束211、212、213。图像形成阵列可以包括多个电子射束操纵器，诸如微偏转器、微
透镜(或两者的组合)，以影响初级电子射束202的多个初级子射束211、212、213，并且形成初级射束交叉203的多个平行图像(虚拟图像或真实图像)，一个平行图像用于初级子射束211、212和213中的一个初级子射束。像差补偿器阵列可以包括场曲率补偿器阵列(未示出)和像散补偿器阵列(未示出)。场曲率补偿器阵列可以包括多个微透镜，以补偿初级子射束211、212和213的场曲率像差。像散补偿器阵列可以包括多个微消像散器(micro-stigmator)，以补偿初级子射束211、212和213的像散像差。射束限制孔阵列可以被配置为限制各个初级子射束211、212和213的直径。图2示出了三个初级子射束211、212和213作为示例，并且应当理解，源转换单元220可以被配置为形成任何数目的初级子射束。控制器50可以连接到图1的带电粒子射束检查装置100的各种部件，诸如源转换单元220、电子检测设备240、初级投影装置230或电动台209。如下文所进一步详细解释的，控制器50可以执行各种图像和信号处理功能。控制器50还可以生成各种控制信号，以管控带电粒子射束检查装置的操作，该带电粒子射束检查装置包括带电粒子多射束装置。
55.聚光透镜210还可以被配置为通过使聚光透镜210的焦度发生变化，来调整源转换单元220的射束下方的初级子射束211、212、213的电流。可替代地或附加地，初级子射束211、212、213的电流可以通过更改射束限制孔阵列内的与各个初级子射束相对应的射束限制孔的径向尺寸来改变。如果聚光透镜是可移动聚光透镜和磁性聚光透镜，则离轴子射束212和213可以使得以旋转角度来照射源转换单元220。旋转角度随着可移动聚光透镜的焦度或第一主平面的位置而改变。作为防旋转聚光透镜的聚光透镜210可以被配置为在改变聚光透镜210的焦度的同时保持旋转角度不变。当聚光透镜210的焦度和其第一主平面的位置发生变化时，也可移动的这种聚光透镜210可以使得旋转角不变。
56.物镜231可以被配置为将子射束211、212和213聚焦到样品208上以进行检查，并且可以在样品208的表面上形成三个探测点221、222和223。
57.射束分离器233例如可以是维恩滤波器(图2中未示出)，其包括生成静电偶极子场和磁偶极子场的静电偏转器。操作时，射束分离器233可以被配置为通过静电偶极子场在初级子射束211、212和213的各个电子上施加静电力。静电力的大小相等，但方向与由射束分离器233的磁偶极子场施加在各个电子上的磁力相反。因此，初级子射束211、212和213可以以至少大致零偏转角至少大致笔直地穿过射束分离器233。
58.操作时，偏转扫描单元232被配置为偏转初级子射束211、212和213，以跨越样品208的表面的区段中的各个扫描区域扫描探针斑点221、222和223。响应于初级子射束211、212和213在样品208上的入射或探测点221、222和223，从样品208生成包括次级电子和背散射电子的电子。次级电子在三个次级电子射束261、262和263中传播。次级电子射束261、262和263通常具有次级电子(具有电子能量≤50ev)，并且还可以具有背散射电子中的至少一些背散射电子(具有介于50ev与初级子射束211、212和213的着陆能量之间的电子能量)。射束分离器233被布置为将次级电子射束261、262和263的路径朝向次级投影装置250偏转。次级投影装置250随后将次级电子射束261、262和263的路径聚焦到电子检测设备240的多个检测区域241、242和243上。检测区域可以是被布置为检测对应次级电子射束261、262和263的分开的检测元件241、242和243。检测区域生成对应信号，这些信号被发送到控制器50或信号处理系统(未示出)，例如，以构造样品208的对应扫描区域的图像。
59.检测元件241、242和243可以检测对应次级电子射束261、262和263。在次级电子射
束入射到检测元件241、242和243上时，这些元件可以生成对应强度信号输出(未示出)。输出可以被引导到图像处理系统(例如，控制器50)。每个检测元件241、242和243可以包括一个或多个像素。检测元件的强度信号输出可以是由检测元件内的所有像素生成的信号之和。
60.控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)和存储设备(未示出)。例如，控制器可以包括处理器、计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等，或其组合。图像获取器可以包括控制器的处理功能的至少一部分。因此，图像获取器可以包括至少一个或多个处理器。图像获取器可以以通信方式耦合到装置40的准许信号通信的电子检测设备240，诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、因特网、无线网络、无线电等等，或其组合。图像获取器可以从电子检测设备240接收信号，可以处理包括在信号中的数据，并且可以从其构造图像。因此，图像获取器可以获取样品208的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，诸如生成轮廓，在所获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为执行对所获取的图像的亮度和对比度等的调整。存储装置可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(ram)、其他类型的计算机可读存储器等之类的存储介质。存储装置可以与图像获取器耦合，并且可以用于将所扫描的原始图像数据保存为原始图像和经后处理的图像。
61.图像获取器可以与基于从电子检测设备240接收的成像信号获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。所获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以存储在存储装置中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。多个区域中的每个区域可以包括包含样品208的特征的一个成像区域。所获取的图像可以包括样品208的在一时段内被多次采样的单个成像区域的多个图像。多个图像可以存储在存储装置中。控制器50可以被配置为使用样品208的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。
62.控制器50可以包括测量电路系统(例如，模数转换器)以获得所检测到的次级电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据可以与入射在样品表面上的初级子射束211、212和213中的每个初级子射束的对应扫描路径数据组合使用，以重构检查中的样品结构的图像。经重构的图像可以用于揭示样品208的内部结构或外部结构的各种特征。因此，经重构的图像可以用于揭示样品中可能存在的任何缺陷。
63.控制器50可以控制电动台209以在检查样品208期间移动样品208。至少在样品检查期间，控制器50可以使电动台209在一方向上(优选地，连续地)例如以恒定速度移动样品208。控制器50可以控制电动台209的移动，使得它依据各种参数改变样品208的移动速度。例如，控制器可以依据扫描过程的检查步骤的特点来控制台速度(包括其方向)。
64.尽管图2示出了装置40使用三个初级电子子射束，但是应当领会，装置40可以使用两个或更多数目的初级电子子射束。本公开不限制装置40中使用的初级电子射束的数目。
65.现在，参考图3，图3是图示了图1的示例性带电粒子射束检查装置的源转换单元的示例性配置的示例性多射束装置的示意图。装置300可以包括选举源(election source)301、子射束预形成孔阵列372、聚光透镜310(类似于图2的聚光透镜210)、源转换单元320、物镜331(类似于图2的物镜231)和样品308(类似于图2的样品208)。选举源301、子射束预形成孔阵列372、聚光透镜310可以是装置300所包括的照射装置的部件。源转换单元320、物镜
331可以是装置300所包括的投影装置的部件。源转换单元320可以类似于图2的源转换单元220，其中图2的图像形成元件阵列是图像形成元件阵列322，图2的像差补偿器阵列是像差补偿器阵列324，图2的射束限制孔阵列是射束限制孔阵列321，图2的预弯曲微偏转器阵列是预弯曲微偏转器阵列323。选举源301、子射束预形成孔阵列372、聚光透镜310、源转换单元320和物镜331与装置的初级电子光轴304对准。电子源301通常沿着初级电子光轴304并且利用(虚拟或真实)源交叉301s生成初级电子射束302。子射束预形成孔阵列372切割初级电子射束302的外围电子以减小随之发生的库仑效应。库仑效应是由于不同子射束路径中电子之间的相互作用而导致的子射束的像差来源。通过子射束预形成机构的子射束预形成孔阵列372，初级电子射束302可以修整成指定数目的子射束，诸如三个子射束311、312和313。尽管在前面和后面的描述中提到了三个子射束和它们的路径，但是应当理解，该描述旨在将装置、工具或系统应用于任何数目的子射束。
66.源转换单元320可以包括具有射束限制孔的束波限制孔阵列321，该束波限制孔阵列被配置为限制初级电子射束302的子射束311、312和313。源转换单元320还可以包括具有成像微偏转器322_1、322_2和322_3的图像形成元件阵列322。相应微偏转器与每个子射束的路径相关联。微偏转器322_1、322_2和322_3被配置为使子射束311、312和313的路径朝向电子光轴304偏转。经偏转的子射束311、312和313形成源交叉301s的虚拟图像。虚拟图像通过物镜331投影到样品308上，并且在其上形成探测点，它们是三个探测点391、392和393。每个探测点对应于子射束路径在样品表面上的入射位置。源转换单元320还可以包括像差补偿器阵列324，该像差补偿器阵列324被配置为补偿子射束中的每个子射束的像差。每个子射束中的像差通常出现在可能形成在样品表面上的探测点391、392和393上。像差补偿器阵列324可以包括微透镜和场曲率补偿器阵列(未示出)。场曲率补偿器和微透镜被配置为针对探测光点391、392和393中明显的场曲率像差补偿子射束。像差补偿器阵列324可以包括具有微消像散器的像散补偿器阵列(未示出)。控制微消像散器对子射束进行操作，以补偿否则存在于探测点391、392和393中的像散像差。
67.源转换单元320还可以包括具有预弯曲微偏转器323_1、323_2和323_3的预弯曲微偏转器阵列323，以分别弯曲子射束311、312和313。预弯曲微偏转器323_1、323_2和323_3可以将子射束的路径弯曲到束波限制孔阵列321上。入射到束波限制孔阵列321上的子射束路径可以与束波限制孔阵列321的取向平面正交。聚光透镜310可以将子射束的路径引导到束波限制孔阵列321上。聚光透镜310可将三个子射束311、312和313聚焦以变为沿着初级电子光轴304的平行射束，使得其垂直入射到源转换单元320上，该源转换单元320可以对应于束波限制孔阵列321。
68.图像形成元件阵列322、像差补偿器阵列324和预弯曲微偏转器阵列323可以包括多层子射束操纵设备，其中一些层可以是阵列的形式，例如，微偏转器、微透镜或微消像散器。
69.在源转换单元320中，初级电子射束302的子射束311、312和313分别通过图像形成元件阵列322的微偏转器322_1、322_2和322_3朝向初级电子光轴304偏转。应当理解，子射束311路径在到达微偏转器322_1之前可能已经对应于电子光轴304，因而，子射束311路径可能不会被微偏转器322_1偏转。
70.物镜331将子射束聚焦到样品308的表面上，即，它将三个虚拟图像投影到样品表
面上。由三个子射束311至313在样品表面上形成的三个图像在该样品表面上形成三个探测点391、392和393。子射束311至313的偏转角由物镜331调整，以减小三个探测点391至393的离轴像差。因此，三个经偏转的子射束穿过或靠近物镜331的前焦点。
71.图2和图3中的上述部件中的至少一些部件可以单独地或彼此组合地被称为操纵器阵列或操纵器，因为它们操纵带电粒子的一个或多个射束或子射束。
72.上文所描述的多射束检查工具包括具有单个带电粒子源的多射束带电粒子光学装置。带电粒子光学装置包括照射装置和投影装置。照射装置可以从来自源的电子射束生成多射束带电粒子。该投影装置朝向样品透镜多射束带电粒子。使用多射束带电粒子对样品的表面的至少一部分进行扫描。
73.上文所描述的多射束照射装置的问题在于多个子射束中的每个子射束的电流受到源的亮度的限制。子射束的电流可以取决于由源提供的电流与射束限制孔阵列的表面(可以是源转换单元220的上表面)处的均匀照射区域的比例。所使用的电子源通常是高亮度源，诸如肖特基源或场发射源。一些已知的这种源正在接近可以实现的亮度的物理极限。因此，对光源设计的改进大致不会增加它们的亮度。对电子源的亮度和总发射电流的物理限制对可以由源生成的子射束的数目施加了固有限制。
74.对可以提供的子射束的数目的另一限制在于为了增加子射束的数目，需要增加由源照射的总区域/场，即，源的照射区域。然而，增加源的照射区域就增加了聚光透镜的像差量。特别地，对于与照射装置的电子光轴相距最大径向距离的子射束，像差会更大。
75.因此，存在如下的多个问题：增加由具有单个光源的多射束照射装置提供的射束的数目复杂化。
76.在多射束照射装置中增加射束的数目的已知方法是提供一个以上的源。每个源具有其自己的与其他源的列分离的列。该方法大致等同于提供多个彼此平行的单源照射装置。这种方法的一个问题在于对于每列所需的部件存在空间约束。特别地，由于空间约束，所以要求每列的聚光透镜相对较小。然而，减小聚光透镜的尺寸则增加了子射束的像差。
77.各实施例通过提供包括具有多于一个源和仅一个列的照射装置的扫描设备来改进上述技术。照射装置可以生成多射束带电粒子。照射装置可以用于检查装置、光刻装置或用于其他应用。
78.图4示出了根据实施例的多源照射装置。在该实施例中，多个源用于以单列的形式生成多射束带电粒子。多射束中的每个子射束可以是初级电子射束。照射装置可以是单列扫描设备的一部分。单列扫描设备还可以包括单个投影装置。
79.多源照射装置包括多个带电粒子源401。每个源401可以与先前参考图2和图3所描述的已知带电粒子源201、301大致相同。在图4中，示出了三个源401。然而，实施例包括任何数目的源401，只要源401的数目是两个或更多。例如，源401的数目可以是2、3、4、5、8、9、10、16、17、25、26、34或35。这些源可以被布置为网格；因此，源的数目可以是4、9、16、或任何其他的实数平方。
80.多源照射装置包括聚光透镜403。聚光透镜403具有来自源的带电粒子射束路径通过的平面。聚光透镜403的平面可以与照射装置的带电粒子光轴正交。
81.多源照射装置包括作为操纵器阵列布置的操纵器系统。操纵器系统可以包括至少两个带电粒子操纵阵列404，405，它们可以是偏转器阵列404和操纵器阵列405。实施例还包
括多于一个的操纵器系统，并且偏转器阵列404和操纵器阵列405在不同的操纵器系统中彼此分开提供。
82.偏转器阵列404可以包括多个分开的偏转器，其中每个偏转器具有一个或多个偏转器元件。偏转器的数目可以与源401的数目相同。每个偏转器与每个源401之间可以存在一对一的对应关系。因此，每个偏转器可以被布置为使来自一个不同的源401的带电粒子偏转。
83.操纵器阵列405可以包括用于依据由操纵器阵列405接收的每个射束生成多射束的一个或多个部件。因此，多射束可以由单列带电粒子投影装置投影。操纵器阵列405可以包括用于操纵每个多射束的一个或多个子射束的一个或多个部件。例如，操纵器阵列405可以包括用于聚焦子射束的部件(诸如微透镜阵列)、用于使子射束偏转的部件(诸如偏转器阵列)、用于改变子射束的横截面形状的部件、以及用于消隐子射束的部件。操纵器阵列405可以包括与图2中的源转换单元220和/或初级投影装置230和/或图3中的源转换单元320基本相同类型的部件。在一种布置中，操纵器阵列405包括与源转换单元220、320或初级投影装置230基本相同(如果不是完全相同)的部件。与图2中的源转换单元220和/或初级投影装置230和/或图3中的源转换单元320相比，操纵器阵列405可以支撑实质上更多数目的子射束。
84.现在，对根据实施例的多源照射装置的操作进行描述。多个源401中的每个源生成并发射带电粒子射束。带电粒子可以是电子。由多源照射装置中的每个源生成的射束在本文中可以称为
‘
源射束’。
85.由源401生成的每个带电粒子源射束的中心轴可以指向聚光透镜403的平面上大致相同的位置。因此，多个源射束可以在聚光透镜403的平面上的相同区域中彼此相交。也就是说，多个源射束的中心轴在聚光透镜403的平面处彼此交叉。两个或更多个源射束的相互交叉点可以称为交叉点(cross-over)。在优选实现方式中，所有源射束在相同交叉点相交。进一步地，交叉点可以在聚光透镜的大致正交于照射装置的带电粒子光轴的平面中的中心位置处。聚光透镜403将通过它的源射束中的每个源射束从发散射束路径转换为大致平行或大致准直的射束路径。尽管实施例包括将每个源射束路径转换为经精确准直的射束路径的聚光透镜403，但是实施例还包括将每个源射束路径转换为经基本准直的射束路径的聚光透镜403。也就是说，每个源射束路径在聚光透镜的射束下方仍然可能是发散的。例如，源射束路径与经精确准直的射束路径之间的角度可以是
±
10mrad。
86.聚光透镜403的中心点与不同定向的源射束的中心轴的相交允许射束增加操纵器系统的照射区域，而不会显著增加聚光透镜403的尺寸。使射束通过以不同方式引导的源射束的中心轴而穿过聚光透镜403的中心点或中点就会减少所生成的射束中的像差量。增加照射区域则允许提供更多的子射束。
87.已经通过聚光透镜403的来自相应多个源401的多个源射束各自具有经大致内部准直的射束路径(也就是说，每个射束在其自身的射束路径内被大致准直)。来自不同源的源射束路径各自相对于彼此发散。偏转器阵列404将这些分开的源射束路径转换为彼此大致平行或大致准直的射束路径。来自偏转器阵列404的射束下方的源射束路径可以都与照射装置的带电粒子光轴平行。来自每个源401的源射束可以被偏转器阵列404中的一个单独的偏转器偏转。偏转器阵列404的射束下方的射束路径是多个分开的源射束，其中源射束中
的每个源射束由一个不同的源401生成。在正交于带电粒子光轴的方向上，分开的源射束的路径之间的间隔可能非常小。偏转器阵列404的射束下方的源射束之间的这种最小间隔大致产生以下称为
‘
列射束’的单射束，以将其与源自单个源的射束区分开。该列射束可以具有比源射束中的任一源射束更大的射束宽度。
88.偏转器阵列404可以包括静电偏转器和/或磁偏转器。
89.在偏转器阵列404的射束下方，列射束被输入到操纵器阵列405。操纵器阵列405可以依据从偏转器阵列404接收的列射束以多射束的方式生成多个子射束。操纵器阵列405还可以通过例如聚焦子射束、偏转子射束、改变子射束的横截面形状和消隐子射束，来操纵并调节多射束内的一些或全部子射束。
90.由列射束与操纵器阵列405的相互作用生成的多射束路径可以指向样品，使得多射束根据已知多射束投影技术照射样品上的区域。多射束路径可以通过单列投影装置投影。
91.在另一实施例中，多源照射装置还包括孔阵列402，该孔阵列402可以被称为库仑孔阵列。库仑孔阵列402(也可以称为枪孔阵列)类似于图2的枪孔板271。库仑孔阵列402从至少一个源401接收源射束。库仑孔阵列402可以从所有源401接收源射束。库仑孔阵列402可以依据每个接收的源射束生成源多射束(source multi-beam)，即，从单个源射束生成的多射束。
92.聚光透镜403的操作可以与没有库仑孔阵列402的实施例基本相同。区别在于聚光透镜403从每个源401接收源多射束而非源射束。聚光透镜403的射束上方的每个源多射束中的子射束可以是发散的。在聚光透镜403的射束下方，每个源多射束中的多个子射束可以遵循大致平行或大致准直的路径。因此，从聚光透镜开始，每个源射束跟随经内部准直的射束路径。多射束内的每个子射束在多射束路径内被准直。
93.聚光透镜403的射束下方是偏转器阵列404。偏转器阵列404在源射束路径上的操作与如先前实施例中所描述的相同，除了每个源射束作为源多射束入射之外。偏转器阵列404中的偏转器接收的每个源多射束被偏转，使得其源子射束都与其他源射束路径大致平行，或源多射束路径在来自偏转器阵列404中的其他偏转器的射束下方。
94.偏转器阵列404的射束下方是操纵器阵列405。操纵器阵列405的操作可以大致如先前实施例所述。入射在操纵器阵列405上的子射束可以被布置为使得：对于每个子射束，操纵器阵列405上的子射束的照射区域大于操纵器阵列405上与子射束相对应的孔。因此，来自操纵器阵列405的射束下方的每个子射束的形状和电流取决于操纵器阵列405上的子射束的相应孔的尺寸和形状。
95.在上述两个实施例中，装置的部件可以以若干个方式实现。下文对根据实施例的实现方式中的一些实现方式进行描述。
96.操纵器阵列405和/或偏转器阵列404可以包括至少一个微机电系统mems。可以提供一个或多个mems用于操纵每个子射束。
97.操纵器阵列405和/或偏转器阵列404可以输出成形的多射束。平面图中的操纵器阵列的形状(以及因此，列射束中的子射束阵列的形状)可以是矩形、正方形、菱形或六边形。作为列多射束的子射束而生成的多射束可以是子射束的n
×
n正方形阵列，其中n是3、5、6、11或12。阵列中的子射束的数目可以介于100与5000之间。
98.聚光透镜403的平面可以大致垂直于照射装置的带电粒子光轴。从偏转器阵列404输出的多个大致平行的射束可以大致平行于装置的带电粒子光轴。
99.来自所有源401的所有射束可以在聚光透镜403的平面中的相同区域中彼此相交。可替代地，来自源401的两个或更多个但并非全部射束可以在聚光透镜403的平面中的相同区域中彼此相交。
100.在输入到操纵器阵列405的射束处，来自每个源401的射束的电流密度应当大致相同，使得每个子射束具有大致相同的电流。为此，源401中的每个源401可以被布置为具有大致相同的发射电流并且在操纵器阵列405上具有大致相同的照射区域。发射电流的变化可以通过照射区域的变化来补偿，从而在操纵器阵列405的孔处维持均匀的电流密度。
101.可替代地或附加地，一个或多个源401中的每个源可以包括用于控制该源的提取电压的控制器。可以测量由源401中的一个或多个源401发射的带电粒子射束的发射电流，并且反馈回路可以控制提取电压。因此，所有源401的发射电流可能独立可控，并且也可以被控制为相同，或以其他方式进行平衡和/或以适当方式进行控制，使得来自每个源401的电流密度在输入到操纵器阵列405的射束处是适当的。源401也可以全部具有相同或相似的类型和尺寸。
102.源401中的一个或多个源401中的每个源可以通过孔结构发射射束，其中孔结构具有开口。孔结构可以是源401的一部分。从源401发射的射束的射束宽度取决于孔结构的开口的尺寸和形状以及源的发射开口角度。可以提供一个或多个致动器来控制开口的尺寸和/或形状和/或孔结构的方位。发射开口角度取决于源401和提取场的尖端形状。实施例包括通过控制每个源410的阳极处的电压来控制发射开口角度，从而控制提取场。因此，由一个或多个或所有源401中的每个源发射的射束的射束宽度和方向可以是独立可控的。
103.每个孔结构可以被布置为赋予由源401发射的射束的横截面的形状。该孔包括一个或多个开口。一个或多个开口的基本形状可以成形为矩形、正方形、圆形、线性狭缝和/或曲线的形式，诸如大致月牙形，例如，具有香蕉形状的外观。
104.在偏转器阵列404的输入处并且在正交于装置的带电粒子光轴的平面中，来自每个源401的射束可以被布置为使得它接近来自另一源401的射束，但不与来自另一源401的射束重叠。这可以通过光源401、聚光透镜403和偏转器阵列404相对于彼此的适当定位来实现。另外，这可以通过上述用于控制由源401发射的射束的射束宽度和射束方向的技术来实现。
105.聚光透镜403可以是单个透镜。可替代地，聚光透镜403可以是包括彼此串联布置的多个透镜的聚光透镜布置403。多个透镜可以沿着装置的带电粒子光轴布置。来自源401的射束通过聚光透镜布置403的多个透镜。
106.两个或更多个源401可以关于装置的带电粒子光轴对称布置。
107.所有源401可以布置在正交于装置的带电粒子光轴的平面中。可替代地，所有源401可以被布置为与聚光透镜403的平面上的区域的中点等距，在该区域中，来自源401的射束彼此相交。
108.源可以被布置为使得当沿着带电粒子光轴观察时，源被布置为圆形或方形栅格。可能存在四个、九个或十六个源，或实际上源的数目可以是实数的平方。
109.当根据实施例的多源照射装置用于生成多射束时，多射束内的相邻子射束之间的
间隔可以大致恒定。也就是说，多射束的子射束的节距基本恒定。
110.图5是示出了根据实施例的生成用于照射样品的一个或多个带电粒子射束的过程的步骤的流程图。
111.在步骤501中，过程开始。
112.在步骤503中，通过多个源中的每个源发射带电粒子射束，使得这些射束至少部分相交。
113.在步骤505中，在沿着带电粒子光轴的射束至少部分相交的位置处，来自每个源的射束被大致准直。
114.在步骤507中，操纵经大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
115.在步骤509中，过程结束。
116.可选地，在步骤503和505之间，源射束可以通过穿过库仑孔阵列402转换为源多射束。因此，在步骤505处，对源多射束进行准直，使得每个源多射束内的子射束在源多射束路径内被准直。
117.实施例还包括对上述技术的许多改进。
118.聚光透镜结构可以引起射束中的像差。对于沿着正交于聚光透镜布置的平面的轴进入聚光透镜布置的射束，由聚光透镜布置引起的像差可能最小。像差可以随着射束相对于正交于聚光透镜布置的平面的轴的角度增加而增加。
119.在图4所示的实施例中，在来自不在带电粒子光轴上的源的射束中，聚光透镜布置403可以引起像差。可以通过减小每个射束进入聚光透镜布置403的进入角来减小由聚光透镜布置403引起的像差。射束的进入角是射束的射束路径与正交于聚光透镜布置403的平面的轴之间的角度。通过将源401更靠近地定位在一起可以减小射束的进入角。这可能需要增加每个源401与聚光透镜布置403之间的距离。然而，由于装置内的空间约束，所以可能难以将源更靠近地定位在一起。增加每个源401与聚光透镜布置403之间的距离也可能并不理想，因为它可能增加库仑相互作用效应。增大每个光源401与聚光透镜布置403之间的距离也可以增大通过减小进入角而被减小的像差。因此，增加每个源401与聚光透镜布置403之间的距离可以抵消通过减小进入角而获得的任何增益。
120.图6示出了用于减小由聚光透镜布置403引起的像差的实施例。注意，用于聚光透镜403的两个元件旨在指示聚光透镜403可以具有的可能的有效位置范围或实际位置范围。这适用于其中存在聚光透镜的其他附图。
121.图6所示的装置包括位于带电粒子光轴上的源601、不在带电粒子光轴上的源602、源射束偏转器603、聚光透镜结构403、以及操纵器阵列404、405。每个源601、602可以与如先前参考图4所描述的源401相同。聚光透镜布置403可以与聚光透镜403或聚光透镜布置403相同，如之前参考图4所描述的。操纵器阵列404、405可以与前面参考图4所描述的操纵器阵列404、405相同。因而，操纵器阵列404、405可以包括操纵器阵列偏转器404和用于生成子射束的操纵器孔阵列405。
122.图6所示的装置与图4所示的装置的不同之处在于还包括位于不在带电粒子光轴上的源602与聚光透镜布置403之间的每个射束路径中的源射束偏转器603。来自源602的射束在聚光透镜布置403的射束上方的偏转可以减小射束进入聚光透镜布置403的进入角。有
利地，图6所示的实现方式可以减小由聚光透镜布置403引起的像差。源601、602可以被定位为彼此进一步远离，因此装置内用于每个源601、602的可用空间可以增加。
123.当由每个源射束偏转器603施加的偏转角相同时，可以围绕装置的带电粒子光轴提供单个源环602。当由源射束偏转器603施加的偏转角存在差异时，可以围绕带电粒子光轴提供多于一个源环602。如果源位于与带电粒子光轴相距不同的距离处，则源可以布置在栅格上，该栅格例如可以是直线栅格或六边形栅格。
124.如上文所描述的，操纵器阵列404、405可以包括操纵器孔阵列405，其用于依据所接收的每个射束生成多射束。实施例还包括用于使从操纵器孔阵列405输出的子射束的电流发生变化的技术。
125.在单源多射束系统中，已知使用包括两个聚光透镜的聚光透镜布置。通过使用多于一个的聚光透镜，当使用不同的射束电流时，操纵器孔阵列可以由经准直的射束照射。照射操纵器孔阵列的射束电流取决于操纵器孔阵列上的射束的照射区域。可以通过对聚光透镜布置进行调整来使射束在操纵器孔阵列上的照射区域发生变化。
126.在图4和图6所示的多源装置中，包括多个透镜的聚光透镜布置还可以用于使照射操纵器孔阵列405的射束电流发生变化。然而，来自不同源601、602的射束优选地被布置/控制为使得它们在操纵器孔阵列405上不重叠。如果操纵器孔阵列405的子射束孔被来自多于一个源601、602的源射束照射，则由子射束孔生成的子射束可以具有与其他子射束中的一些子射束大致不同的电流。库伦孔效应也可以被增强。
127.实施例包括如下的技术：当改变源601、602的射束电流时，维持由每个源射束实现的操纵器孔阵列405的大致恒定的照射区域。因此，可以例如通过操作聚光透镜布置403来改变射束电流，而无需由来自多于一个源601、602的源射束照射操纵器孔阵列的子射束孔。由此可以控制从操纵器孔阵列405输出的子射束的电流。
128.图7和图8示出了根据实施例的用于控制源射束宽度的技术。对于每个源601、602，可以提供对应宽度孔701、801。每个宽度孔701、801被布置为约束源射束宽度，从而约束由每个源601、602实现的操纵器孔阵列405的最大照射区域。宽度孔例如可以是圆形的金属盘中的开口。
129.在图7和图8中，仅示出了位于带电粒子光轴上的源601的宽度孔701、801。然而，针对偏离带电粒子光轴定位(即，它们不在装置的带电粒子光轴上)的源602，宽度孔701、801也可以以类似的方式使用。注意，宽度孔701、801以实线和虚线轮廓示出，以指示这些特征可以具有一定范围的设置。射束路径的虚实和虚线轮廓旨在指示宽度孔对射束路径可能具有的影响范围。
130.在图7所示的实施例中，宽度孔701的直径可能恒定。宽度孔701约束源射束宽度的程度可以通过沿着源射束的射束路径移动宽度孔701来发生变化。也就是说，宽度孔701在源射束的路径上的位置可以是可变的且可选择的。
131.在图8所示的实施例中，宽度孔801的直径可能可变。宽度孔801约束源射束宽度的程度通过调整宽度孔801的尺寸来发生变化。例如，可以调整单宽度孔801的直径，以便调整射束的宽度。可替代地，可以存在包括多个宽度孔801的条带，其中每个宽度孔801具有不同的直径。可以移动条带以改变所使用的宽度孔801。由此可以选择适当尺寸的宽度孔801。
132.实施例包括宽度孔701、801，如图7所示两者均可沿着源射束的射束路径移动，并
且如图8所示宽度孔701、801具有可调整的尺寸。
133.因此，实施例包括使用宽度孔来控制每个源射束宽度以及使用聚光透镜布置403来控制照射操纵器孔阵列405的射束电流。因此，对于不同的射束电流，每个源射束可以在操纵器孔阵列上具有大致恒定的照射区域。
134.图9a和图9b示出了用于控制操纵器孔阵列405上的源射束电流的另一实施例。
135.在图9a和图9b所示的实施例中，如上文参考图6所描述的，使用源射束偏转器603来减小每个源射束进入聚光透镜布置403的进入角。聚光透镜布置403可以用于改变每个射束在操纵器孔阵列405上的照射区域。
136.图9a示出了采用第一配置的聚光透镜布置403，其用于通过每个源射束提供最小照射区域，从而提供最大子射束电流。
137.图9b示出了采用第二配置的聚光透镜布置403，其用于通过每个源射束提供更大的照射区域，从而提供更低的子射束电流。聚光透镜布置403用于产生更宽的中心射束，从而导致每个子射束孔的电流更小。该较宽的射束用于覆盖操纵器孔阵列405中的更多孔。来自其他源602的射束也更宽。源射束偏转器603被配置为对输入射束施加偏转，从而避免相邻射束之间的重叠。因此，相邻射束彼此不重叠。
138.可以使用若干种已知技术来控制聚光透镜布置403，以便调整光源601、602的照射区域。例如，整个聚光透镜布置403可以沿着带电粒子光轴移动。可替代地或附加地，聚光透镜布置403内的透镜可以具有可变参数。例如，透镜可以彼此相对移动。可替代地或附加地，聚光透镜布置可以包括一个或多个电磁透镜。每个电磁透镜的激励状态可以例如因通过电磁透镜的电流不同而不同。
139.对于聚光透镜布置403的每种配置，每个光源601、602的开口角度可以相同或变化。
140.如图9b所示，当每个源射束被加宽时，经准直的源射束不适配在操纵器阵列偏转器404内。尽管图9b中未示出，但是实施例包括移动操纵器阵列偏转器404并且增加每对操纵器阵列偏转器404之间的宽度。由此可以改变操纵器阵列偏转器404的位置，使得每对操纵器阵列偏转器404可以以适当方式偏转单个射束。
141.可替代地，操纵器阵列可以不包括如图9a所示的用于每个源射束的操纵器阵列偏转器404。可替代地，操纵器阵列可以包括用于操纵器孔阵列405中的每个孔的一个单独的偏转器。每个子射束的偏转器可以位于操纵器孔阵列405中的每个孔的上方或下方。
142.图10a和图10b示出了用于控制子射束电流的另一实施例。在本实施例中，操纵器阵列包括操纵器孔阵列布置1001。操纵器孔阵列布置1001包括用于定义子射束的两个操纵器孔阵列。操纵器孔阵列布置1001的第一操纵器孔阵列被布置为使得它被源射束照射并且生成子射束。这两个操纵器阵列可以被称为第一或上行射束操纵器孔阵列和第二或下行射束操纵器孔阵列1002。第一操纵器阵列可以与上述实施例中的操纵器孔阵列405相同。操纵器孔阵列布置1001的第二操纵器孔阵列位于第一操纵器孔阵列的射束下方，并且被配置为接收由第一操纵器孔阵列生成的子射束。第一操纵器孔阵列和第二操纵器孔阵列可以都是平面结构并且在平行平面中。第一操纵器孔阵列和第二操纵器孔阵列可以大致彼此相同，其中每个阵列中的对应孔在平行于带电粒子光轴的方向上彼此对准。
143.在本实施例中，可以通过操作聚光透镜布置403来改变源射束宽度，如先前参考图
9a和图9b所描述的。还可以控制源射束偏转器603以防止来自相邻源射束的照射区域在操纵器孔阵列布置1001的第一操纵器孔阵列的表面上重叠。
144.在本实施例中，可以存在用于来自每个源601、602的射束的一对操纵器阵列偏转器404。当聚光透镜布置403采用第一配置时，如图10a所示，操纵器阵列偏转器404偏转源射束，使得它们正交于操纵器孔阵列布置1001的平面。但对于操纵器孔阵列布置1001的设计，在功能上，采用图10a所示的配置的装置与采用图9a所示的配置的装置相同。操纵器阵列布置1001被配置为在功能上与操纵器孔阵列405相同。来自不同源的射束可以大致覆盖操纵器阵列偏转器404的整个表面。来自不同源的射束不重叠。
145.当聚光透镜布置采用第二配置时，如图10b所示，从操纵器阵列偏转器404输出的每个射束的方向可以取决于发射射束的源601、602。每个操纵器阵列偏转器404可以与源601、602中的一个源的源射束相关联。每个操纵器阵列偏转器404可以偏转相关源射束的路径，使得它正交于操纵器孔阵列布置1001的平面。操纵器阵列偏转器404可以相对于操纵器孔阵列布置1001的上行射束阵列定位，使得来自源的射束覆盖上行射束阵列。每个操纵器阵列偏转器可以与上行射束阵列的区域相关联，并且被布置为当装置被配置为如图10a所示时以适当方式偏转每个射束。如之前参考图9a和图9b所示的实施例所描述的，每个源射束可以更宽。因此，每个源射束可以比其相关的偏转器404更宽，并且射束的各部分要么没有被偏转，要么被除了相关的偏转器404之外的偏转器偏转。射束的这种未偏转和误偏转部分可能不具有正交于上行射束阵列1001的路径。因此，第一操纵器孔阵列可以生成平行于带电粒子光轴的子射束以及不平行于带电粒子光轴的子射束。由于上行射束和下行射束操纵器孔阵列1001中的孔的对准，所以平行于带电粒子光轴的子射束通过下行射束操纵器孔阵列。也就是说，这些子射束不被第二操纵器孔阵列阻挡。然而，偏离平行于带电粒子光轴的角度的子射束被第二操纵器孔阵列阻挡。因而，从第二操纵器孔阵列输出的所有子射束可以具有相同的电流和分辨率。因此，使用操纵器孔阵列布置1001允许例如通过操作聚光透镜布置403来控制子射束电流。
146.在所有上述实施例中，视情况而定，可以调整由诸如源射束偏转器603和操纵器阵列偏转器404之类的所有偏转器施加的偏转，以将源射束与子射束孔对准。可以操作偏转器以针对聚光透镜布置403的每个配置(例如，设置)实现对准。
147.回到图6所示的实施例，如上文所描述的，源射束偏转器603设置在源602与聚光透镜布置403之间，该聚光透镜布置403用于远离带电粒子光轴的每个源602。这样做的优点是可以减小每个射束进入聚光透镜布置403的进入角。
148.对带电粒子射束施加偏转可以增加射束的色散量(即，色像差)。由偏转器引起的色散量可能取决于由偏转器施加的偏转、偏转器处的射束的能量扩展、以及偏转器处的射束能量。
149.在图6所示的源射束偏转器603和操纵器阵列偏转器404的布置中，来自远离带电粒子光轴的每个源602的射束被两个偏转器偏转。图6所示的特定布置的潜在问题是源射束偏转器603和操纵器阵列偏转器404各自在相同方向上施加偏转分量。也就是说，每个源射束偏转器603施加减小射束路径与带电粒子光轴之间的角度的偏转。每个操纵器阵列偏转器404施加进一步减小射束路径与带电粒子光轴之间的角度的偏转。由两个偏转器施加的偏转角具有相同符号(即，极性)。对全部具有相同极性的射束路径施加的偏转的结果是：由
所施加的偏转中的每个偏转引起的色散效应累积。在一些应用中，由所有所施加的偏转引起的总色散可能无法接受。
150.实施例还包括用于减小由向射束施加偏转引起的色散效应的技术。
151.当射束路径上存在两个偏转器时，如果一个偏转器所施加的偏转角与另一偏转器所施加的偏转角在符号上相反，则每个偏转器所引起的色散将至少部分相互抵消。更进一步地，如果满足下文的等式[1]中的条件，则可以使由两个偏转器引起的总色散最小：
[0152][0153]
其中
[0154]
α
d1
＝由第一偏转器施加到射束路径的偏转角；
[0155]
α
d2
＝由第二偏转器施加到相同射束路径的偏转角；
[0156]
l
v.source@d1
＝第一偏转器与射束的虚拟源之间的光学距离；
[0157]
l
v.source@d2
＝第二偏转器与射束的虚拟源之间的光学距离；
[0158]ubeam.energy@d1
＝第一偏转器处的射束能量；以及
[0159]ubeam.energy@d2
＝第二偏转器处的射束能量。
[0160]
每个光学距离可以是沿着射束路径的距离。每个源601、602的位置可以被认为是虚拟源的位置。每个虚拟源是来自射束路径上的特定位置的带电粒子射束的源的视在位置。诸如透镜和偏转器之类的光学部件在射束路径中的存在可能导致虚拟源的位置与源的实际位置不同。因此，射束路径上的特定位置处的每个虚拟源的位置取决于对特定位置的射束上方的带电粒子的成像的所有贡献。
[0161]
只要偏转器在射束路径上施加的偏转角具有相反符号，由偏转器引起的净色散就会低于由每个偏转器引起的单独色散。为了使净色散最小化并且优选地大致减小到零，所施加的偏转的幅度、与每个虚拟源相距的光学距离和射束能量可以被配置，以使之大致满足等式(1)中的条件。
[0162]
当同一射束路径上存在多于两个偏转器时，也可以使净色散最小化，并且优选地大致减小到零。可以以与在等式1中确定每个偏转器的色散贡献的方式类似的方式来确定来自每个偏转器的色散贡献。只要所有偏转角不具有相同符号，由多个偏转器引起的净色散就会减小。所施加的偏转的幅度、与每个虚拟源相距的光学距离和射束能量也可以被布置为使得净色散最小并且优选地大致为零。
[0163]
图11示出了根据改进图6所示的源/偏转器布置的实施例的三个备选源/偏转器布置。在图11中，不在带电粒子光轴上的源602都被布置为使得它们的射束被具有相反符号的偏转角偏转。如上文所解释的，这将至少部分地减少，并且可以大致消除由源射束偏转器603和操纵器阵列偏转器404引起的色散效应。在所有的实现方式中，射束能量在每个偏转器处可能相同。可替代地，可以控制射束能量，使得它们在每个偏转器处不同，以便除了实现色散抵消之外还使用期望偏转角。
[0164]
在图11中的(a)所示的实现方式中，不在带电粒子光轴上的一个或多个源602被定位为更靠近带电粒子光轴。这种解决方案的潜在问题是在装置内可能没有足够的空间来容纳靠近带电粒子光轴的源602。
[0165]
在也在图12中示出的图11中的(b)所示的实现方式中，远离带电粒子光轴的源602
被定位为使得每个源602与对应源射束偏转器603之间的射束路径与带电粒子光轴交叉。在本实现方式中，与虚拟源相距的距离的差异可以允许由每个源射束偏转器603施加的角偏转大于由操纵器阵列偏转器404施加的角偏转。位置(b)与偏转器603之间的射束路径可以与不同射束的路径交叉，这样具有像差增加的风险，诸如由库仑相互作用导出的像差。
[0166]
在也在图13中示出的图11中的(c)所示的实现方式中，不在带电粒子光轴上的源602被定位为使得：由每个源射束偏转器603施加的角偏转小于由对应操纵器阵列偏转器404施加的角偏转。源射束偏转器603处的射束能量可以小于操纵器阵列偏转器404处的射束能量。
[0167]
实施例还包括用于减小来自光源的射束中的像差的其他技术。由聚光透镜布置引起的射束的像差(例如，色散)取决于射束在聚光透镜布置上的覆盖区(footprint)的半径。因此，可以通过减小射束的覆盖区，例如，通过将射束聚焦到聚光透镜布置上来减小像差。
[0168]
图14示出了其中应用了用于减小由聚光透镜布置403引起的像差的技术的实施例。
[0169]
如图14所示，源孔阵列1401设在每个源601、602与聚光透镜布置403之间。每个源孔阵列1401都依据所接收的射束生成多个子射束，并且还对子射束进行聚焦。聚焦可以由与每个孔相对应的微透镜来执行。因此，每个源孔阵列1401可以包括微透镜阵列中的多个微透镜，该微透镜阵列还可以被称为透镜阵列。每个源孔阵列1401可以是如us2004/0232349a1中所公开的透镜阵列，其全部内容通过引用并入本文。
[0170]
由于将来自每个源601、602的子射束聚焦到聚光透镜布置403上所产生的像差减小，所以源601、602可以位于与聚光透镜布置403相距更远的位置。这可以增加装置内用于容纳源601、602的可用空间。
[0171]
实施例还可以包括通过除去由每个源601、602发射的射束的任何非期望部分来减少色像差。对于每个源601、602，可以在聚光透镜布置403的射束下方提供对应大孔。每个大孔可以被配置为使得来自源601、602的期望多射束可以穿过它，但是来自源的其他射束大致被阻挡。
[0172]
此外，可以通过增加射束能量来减少像差。例如，可以通过将射束从30kv加速到200kv来减小像差。
[0173]
此外，可以通过使用磁性部件代替电气部件来减小像差。例如，可以使用磁性偏转器代替电气偏转器。
[0174]
图15示出了其中应用了用于减少像差的技术的另一实施例。
[0175]
图15所示的实施例与图14所示的实施例相似，其中源孔阵列1401设在每个源601、602和聚光透镜布置403之间。图15所示的实施例与图14所示的实施例的不同之处在于，每个源孔阵列1401被配置为将子射束聚焦到操纵器阵列上，而非聚光透镜布置403上。例如，子射束可以聚焦到操纵器阵列偏转器404上。
[0176]
通过将源孔阵列1401布置为将子射束聚焦到操纵器阵列偏转器404上，减小了由操纵器阵列偏转器404引起的像差。由操纵器阵列偏转器404引起的像差可以大于由聚光透镜布置403引起的像差，因此当子射束被聚焦到操纵器阵列偏转器404上时，总体像差减小可能更多。
[0177]
图16示出了另一实施例。图16中的装置包括源射束操纵器1601、1602。每个源射束
操纵器1601、1602布置在源601、602与聚光透镜布置403之间。
[0178]
针对偏离带电粒子光轴的源602的每个源射束操纵器1602包括源射束偏转器和源孔阵列。源射束偏转器可以与上文所描述的源射束偏转器603相似，并且位于源孔阵列的射束上方或下方。如果源射束偏转器603位于相应源孔阵列的射束下方，则源射束偏转器可以采用偏转器阵列的形式，每个偏转器阵列用于一个或一组子射束路径。每个源孔阵列可以与先前参考图14和图15所描述的源孔阵列1401大致相同。这些源射束操纵器1602被布置为既依据所接收的射束生成多射束，又施加偏转，使得多射束具有与源射束操纵器1602所接收的射束不同的方向。
[0179]
位于带电粒子光轴上的源601的源射束操纵器1601可以包括源孔阵列，但不包括源射束偏转器。源孔阵列可以与先前参考图14和图15所描述的源孔阵列1401大致相同。
[0180]
所有源601、602都可以在与聚光透镜布置403的平面平行的同一平面中对准。每个源601、602可以被布置为在平行于带电粒子光轴的方向上或沿着带电粒子光轴的方向上发射射束。
[0181]
所有源射束操纵器1601、1602可以在与聚光透镜布置403的平面平行的同一平面中对准。所有源射束操纵器1601、1602可以由单个源射束操纵器布置构成。
[0182]
源射束操纵器1601、1602可以将子射束聚焦到聚光透镜布置403或操纵器阵列404、405上，如先前参考图14和图15所描述的。有利地，这可以减小射束中的像差。
[0183]
本实施例的另一优点在于：由源射束操纵器1601、1602施加的偏转与由操纵器阵列偏转器404施加的偏转在方向上相反。如之前参考图11和图13所描述的，这也可以减小射束中的像差，特别是，色散效应。
[0184]
图17示出了不包括源射束偏转器的另一实施例。图17中的装置包括源射束操纵器1701。每个源射束操纵器1701布置在源601、602与聚光透镜布置403之间。每个源射束操纵器1701包括源孔阵列。源孔阵列可以与先前参考图14和图15所描述的源孔阵列大致相同。
[0185]
源射束操纵器1701可以将子射束聚焦在聚光透镜布置403或操纵器阵列404、405上，如先前参考图14和图15所描述的。有利地，这可以减小射束中的像差。
[0186]
本实施例与图16所示的实施例的不同之处在于：源射束操纵器1701都不包括偏转器。因此，不在带电粒子光轴上的源602发射指向聚光透镜布置403的射束。
[0187]
图17中的装置与图16所示的装置相似之处在于：所有源601、602可以布置在同一平面中。所有源射束操纵器1701可以布置在同一平面中。包括源601、602的平面和包括源射束操纵器1701的平面均可以平行于聚光透镜布置403的平面。所有源射束操纵器1701可以由单个源射束操纵器布置构成。
[0188]
如之前所描述的，偏转器会在其偏转的射束中引起像差。通过在射束路径上使用多于一个偏转器，可以减小这些像差，并且优选地大致消除这些像差，该至少一个偏转器被布置为使得射束路径包括反向偏转。
[0189]
为了进一步说明等式1中用于减小，优选地大致消除由偏转器引起的净像差的条件，光学距离(即，l
v.source@d1
和l
v.source@d2
)不局限于与虚拟源的光学距离。用于大致消除净像差的光学距离可以附加地或可替代地定义为从每个偏转器到公共焦点或中间点的光学距离。公共焦点或中间点可以不是虚拟源，而是虚拟源的图像。特别地，为了计算总色散，必须添加各种色散元件的色散。色散元件包括偏转器和透镜。每个光学距离可以在色散元件
与虚拟源之间或者在色散元件与虚拟源的图像之间。
[0190]
实施例包括如图16和图17所示的实施例的变型。对于不在带电粒子光轴上的每个源，可以提供包括多个偏转器的偏转器集合。每个偏转器集合中的偏转器可以是沿着到操纵器阵列偏转器404的射束路径的其他偏转器。偏转器集合例如可以包括至少两个偏转器。在具有两个偏转器的系统中，偏转器可以位于：
[0191]
a)均在源射束操纵器的射束上方。偏转器中的一个偏转器可以被源射束操纵器所包括。
[0192]
b)均在源射束操纵器的射束下方。偏转器中的一个偏转器可以被源射束操纵器所包括。
[0193]
c)一个在源射束操纵器的射束上方而一个在源射束操纵器的射束下方。偏转器中的一个偏转器可以被源射束操纵器所包括。
[0194]
d)一个在源射束操纵器的射束上方、源射束操纵器的射束下方或被源射束操纵器所包括，而另一在聚光透镜的射束下方。
[0195]
在具有三个或更多个偏转器的系统中，偏转器可以位于上述用于两个偏转器集合的位置中的任一位置处。优选地，所有偏转器(连同沿着射束路径的其他色散元件)的净色散为零或以其他方式最小化。
[0196]
图18示出了其中图16所示的实施例已经通过根据上述a)的技术进行了修改的实施例。也就是说，附加偏转器位于每个源602与对应源射束操纵器1602之间。可以修改关于图16所示的布置以实现图18的布置，使得源可以远离可以正交于带电粒子轴的公共平面。可替代地，图18可以被认为是图17的修改。这些差异将在本说明书的后面进行描述。
[0197]
图18所示的实施例可以包括图16所示的实施例的所有部件。源602、601可以布置在大致相同的平面中。然而，可替代地，使用偏转器603可以允许源602、601远离公共平面。图18所示的源射束操纵器1601、1602可以与图16所示的源射束操纵器1601、1602大致相同。与源射束操纵器1602相关联的偏转器可以在源射束操纵器1602的射束下方或上方。
[0198]
对于偏离带电粒子光轴的每个源602，图18所示的实施例可以包括源602与源射束操纵器1602之间的源射束偏转器603。源射束偏转器603和对应源射束操纵器1602对相同射束路径施加反向偏转，并且这种配置可以减小像差，优选地，最小化像差。
[0199]
关于将用于消除色散效应的条件应用于图18所示的布置，色散元件可以是源射束偏转器603、聚光透镜布置403和源射束操纵器1602。尽管装置还可以包括操纵器阵列偏转器404，但是由于源射束操纵器1601、1602被布置为将子射束聚焦到操纵器阵列偏转器404上，因此可以避免或忽略其色散贡献。
[0200]
对于每个源射束偏转器603，光学距离是与虚拟源602相距的距离。对于聚光透镜布置403，光学距离是虚拟源的图像。虚拟源的图像与聚光透镜布置403在同一平面中，因此该距离为零。对于每个源射束操纵器1602，可以获得与虚拟源602相距的光学距离或与聚光透镜布置403的平面中的虚拟源的图像相距的光学距离。
[0201]
关于累加虚拟源的不同图像(即，虚拟源602和聚光透镜403的平面中的中间图像)的色散贡献，这些图像在共轭平面中(即，它们是彼此的图像)，并且它们之间存在放大系数。通过乘以这些平面之间的相关放大系数，色散可以转移到相同虚拟源或图像。只要计算关于同一图像的所有色散贡献，色散转移到哪个虚拟源或哪个图像就无关紧要。
[0202]
例如，对于每个源射束操纵器1602，光学距离可以是与虚拟源602相距或与聚光透镜布置403的平面中的中间图像相距的距离。从虚拟源602到聚光透镜布置403的平面中的中间图像的放大率由如下的比例给出：从虚拟源602到源射束操纵器1602的光学距离与从源射束操纵器1602到聚光透镜布置403的平面中的中间图像的光学距离的比例。
[0203]
在本实施例中，源601、601中的至少一个源可以不都在同一平面中。也就是说，源601、601中的至少一个源可以远离其他源中的一些其他源的公共平面。
[0204]
源射束操纵器1601、1602可以被布置为将子射束聚焦到聚光透镜布置403或操纵器阵列偏转器404(图18中未示出)上。如之前参考图14和图15所描述的，这可以减小像差。特别地，通过将子射束聚焦到操纵器阵列偏转器404上，可以可观地避免由该偏转引起的像差。
[0205]
图17所示的实施例也可以通过上文所描述的技术修改以实现图18的配置。也就是说，添加一对偏转器[如(a)]，其中一个偏转器在源射束操纵器的射束上方，而另一偏转器与源射束操纵器1602相关联；例如，与源射束操纵器相关联的偏转器可以在射束上方或下方或在源射束操纵器1602中。如果图17的源射束操纵器阵列用于图18的布置，则与源射束操纵器1602相关联的偏转器可以在操纵器的射束下方。
[0206]
在修改图17的实施例时，源射束操纵器1701的源孔阵列中的孔应当能够从不在带电粒子光轴上的源602接收成角度的(即，非正交的)射束。这在图16和图18所示的实施例中也是必要条件，例如，当由源射束操纵器1602所包含的偏转器位于源射束操纵器1602的源孔阵列的射束上方时。
[0207]
接收成角度的射束的源孔阵列中的孔可以如下：
[0208]-足够小，使得由每个源射束操纵器中的微透镜引起的像差小到可以忽略，和/或
[0209]-每个孔可以被配置为接收相同的电子强度，即，电流。因此，孔的尺寸可以随着孔与带电粒子光轴相距的距离的增加而增加。
[0210]
接收成角度的射束的源孔阵列中的孔或开口可以是成形的，诸如椭圆形。椭圆形开口可以被成形为具有带有最大半径和最小半径的不同半径。最大半径可以与相对于源孔阵列的正交的射束路径的方向对准。孔的形状可以减小由微透镜引起的像差，使得这些像差可以忽略。由孔生成的子射束也可以具有类似形状。
[0211]
图19示出了源孔阵列中的孔可能如何取向的平面视图。
[0212]
在图19所示的实施例中，存在9个相应源孔阵列。每个源孔阵列可以对应于九个相应源(图19中未示出)中的一个源。在该实施例中，源可以布置成正方形栅格。
[0213]
源孔阵列1901位于带电粒子光轴上。所有其他源孔阵列1902远离带单粒子轴定位。
[0214]
如图19所示，位于带电粒子光轴上的源孔阵列1901的孔可能全部大致为圆形。不在带单粒子轴上的源孔阵列1902的孔可能为椭圆形的。所有椭圆形孔的长轴可以指向带电粒子光轴。
[0215]
所有上述实施例的各方面可以在同一装置中一起应用。具体地，尽管未在所有附图中示出，但是根据实施例的装置可以都包括如图4和图6所示的操纵器阵列404、405或如图10b所示的操纵器阵列布置1001。
[0216]
在上文所描述的实施例中，源射束偏转器603、源孔阵列1401和源射束操纵器
1601、1602、1701都被引用。这些部件中的每个部件通常可以被称为源射束操纵器布置。
[0217]
在本文中所描述的所有实施例中，每个聚光透镜403和/或聚光透镜布置403可以被配置为近似或大致准直所接收的每个射束，并且所接收的每个射束可以不被完全准直。每个聚光透镜布置可以与上文参考图2和图3所描述的聚光布置相同，或包括该聚光布置的部件。
[0218]
在所有上述实施例中，应用于聚光透镜布置403的调整(诸如聚光透镜布置403的移动和/或聚光透镜布置403内的聚光透镜的移动)可以导致射束的旋转。该旋转可能无需校正，特别是如果旋转发生在每个射束用于生成多射束之前。然而，实施例还包括应用已知技术来校正或避免聚光透镜布置403的射束旋转。例如，可以应用ep3563400a1中所公开的技术。
[0219]
已经参考带电粒子对实施例进行了描述。带电粒子可以是电子或其他类型的带电粒子，诸如质子。
[0220]
有利地，根据实施例的多源照射装置允许依据多个源401生成多射束。使用多个源401允许在操纵器系统的输入处实现相对较大的照射区域。由于使用多个源401，所以照射区域处的带电粒子偏离其源401的轴的程度相对较小。因此，像差低于使用单个光源来提供相同照射区域的情况。
[0221]
另外，使用多个源401允许提供比使用单个源装置增加的总电流。因此，与使用单个源装置相比，在多射束中可获得的子射束的数目受到的约束更少。
[0222]
使用单个聚光透镜403或单个聚光透镜布置403以及单个操纵器系统提供了单列装置。这优于包括多列的装置，该多列具有空间约束带来的更大问题，特别地，具有由于使用较小的聚光透镜而导致的像差增加带来的问题。
[0223]
因为根据实施例的扫描设备是单列投影装置，所以它仅需要小体积。
[0224]
根据实施例的多源照射装置可以用于若干个不同应用中，该多个不同应用通常包括电子显微镜，而不只是sem和光刻。
[0225]
例如，实施例包括多射束检查和/或量测工具，该多射束检查和/或量测工具包括根据实施例的上述多源照射装置。多源照射装置可以是扫描设备的一部分，该扫描设备被布置为将多射束带电粒子投影到样品上。多射束检查工具可以包括检测器，该检测器被布置为检测从被照射的样品接收的带电粒子，诸如次级电子。
[0226]
实施例还包括多射束光刻工具，该多射束光刻工具包括根据实施例的上文所描述的多源照射装置。多源照射装置可以被布置为照射衬底上的抗蚀剂。
[0227]
实施例包括对上述技术的许多修改和变化。
[0228]
特别地，根据实施例的多源照射装置可以包括上文参考图1、图2和图3所描述的装置的部件中的任一部件。
[0229]
在整个实施例中，描述了带电粒子光轴。该轴描述带电粒子通过照射装置和从照射装置输出的路径。输出的多射束的子射束可以都大致平行于带电粒子光轴。带电粒子光轴可以与照射装置的机械轴相同或不同。
[0230]
根据本发明的第一方面，提供了一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；聚光透镜，该聚光透镜被布置为从多个源接收射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经
穿过聚光透镜的射束；其中射束被布置为使得在聚光透镜的平面处，来自至少一个源的射束与来自多个源中的不同的一个源的另一射束的至少一部分相交；聚光透镜被配置为分开地大致准直从每个源接收的射束；并且操纵器阵列布置被配置为操纵已经被聚光透镜大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
[0231]
优选地，操纵器阵列布置包括偏转器阵列和多射束生成器，该偏转器阵列被布置为偏转已经被聚光透镜大致准直的射束，从而生成包括来自多个源的带电粒子的多个大致平行的经大致准直的射束。
[0232]
优选地，操纵器阵列布置还包括多射束生成器，其中该多射束生成器被配置为：接收由偏转器阵列生成的多个大致平行的经大致准直的射束；以及依据所接收的多个大致平行的经大致准直的射束生成多射束，其中多射束包括多个经大致准直的子射束。
[0233]
优选地，操纵器阵列布置被配置为操纵至少一个子射束。
[0234]
优选地，操纵器阵列布置被配置为通过向子射束中的至少一个子射束施加以下各项中的一项或多项来操纵子射束中的至少一个子射束：聚焦、偏转、横截面形状的改变、以及消隐。
[0235]
优选地，操纵器阵列布置包括至少一个微机电系统mems。
[0236]
优选地，多射束是矩形、正方形、菱形或六边形的子射束阵列。
[0237]
优选地，多射束是n
×
n大致正方形的子射束阵列；并且n是3、5、6、11、12或70。
[0238]
优选地，该方法还包括库仑孔阵列，其中库仑孔阵列被布置在多个源与聚光透镜之间的射束的路径中；以及库仑孔阵列被布置为从源中的一个或多个源接收单射束，并且对于每个所接收的单射束，依据所接收的单射束输出多射束，其中库仑孔阵列的每个输出的多射束包括多个带电粒子子射束，使得聚光透镜接收并大致准直一个或多个多射束，并且操纵器阵列布置操纵一个或多个多射束。
[0239]
优选地，聚光透镜的平面大致正交于装置的带电粒子光轴。
[0240]
优选地，从偏转器阵列输出的多个大致平行的经准直的射束大致平行于装置的带电粒子光轴。
[0241]
优选地，来自每个源的射束在聚光透镜的所述平面中与来自每个其他源的射束相交。
[0242]
优选地，来自多个源的射束在聚光透镜的所述平面中的中点处相交。
[0243]
优选地，一个或多个源的每个源包括用于控制由源发射的带电粒子射束的发射电流的控制器。
[0244]
优选地，一个或多个源的每个源包括源的发射开口角度的控制器。
[0245]
优选地，每个源包括孔，该孔被布置为将形状赋予由源发射的射束；并且孔包括一个或多个开口，该一个或多个开口的大致形状为矩形、正方形、圆形、线性狭缝、香蕉形、和/或曲线。
[0246]
优选地，聚光透镜由聚光透镜布置构成；聚光透镜布置包括多个透镜，该多个透镜串联布置使得一个或多个射束通过聚光透镜布置中的多个透镜。
[0247]
优选地，两个或更多个源关于装置的带电粒子光轴对称布置。
[0248]
优选地，源的数目是二、三、四、五、八、九、十、十六、十七、二十五、二十六、三十四或三十五。
[0249]
优选地，所有源都布置在大致正交于装置的带电粒子光轴的平面中。
[0250]
优选地，这些源都被布置为与聚光透镜的平面上的射束相交的区域的中点基本等距。
[0251]
优选地，操纵器阵列布置具有射束输入，并且来自每个源的射束被布置为使得：在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，射束的照射区域大致邻接来自其他源的射束的一个或多个其他照射区域。
[0252]
优选地，在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，射束的每个照射区域不与另一射束的照射区域大致重叠。
[0253]
优选地，带电粒子是电子。
[0254]
根据本发明的第二方面，提供了一种多射束检查工具，包括根据第一方面的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射样品；以及检测器，该检测器被布置为检测从被照射的样品接收的带电粒子。
[0255]
根据本发明的第三方面，提供了一种多射束光刻工具，包括根据第一方面的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射衬底上的抗蚀剂。
[0256]
根据本发明的第四方面，提供了一种用于生成多射束带电粒子的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置包括射束输入和射束输出；其中射束输入被配置为从多个源接收射束；这些射束被布置为使得在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，每个射束的照射区域大致邻接一个或多个其他射束的照射区域；并且操纵器阵列布置被配置为使得从单列形式的射束输出中输出多射束的带电粒子。
[0257]
优选地，在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，每个照射区域不与任何其他照射区域大致重叠。
[0258]
优选地，射束被布置为使得来自所有源的射束在到达射束输入之前在沿着带电粒子光轴的一个或多个位置处彼此交叉。
[0259]
优选地，来自所有源的射束在正交于带电粒子光轴的平面中的基本相同的区域中彼此交叉。
[0260]
优选地，该方法还包括设置在射束彼此交叉的平面中的区域中的聚光透镜；并且可选地，射束在聚光透镜的中点处彼此交叉。
[0261]
优选地，射束输入是偏转器阵列的输入。
[0262]
根据本发明的第五方面，提供了一种生成用于照射样品的一个或多个带电粒子射束的方法，该方法包括：通过多个源中的每个源发射带电粒子射束，使得射束至少部分相交；在沿着带电粒子光轴的射束至少部分相交的位置处，大致准直来自每个源的射束；操纵经大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
[0263]
优选地，该方法还包括：生成多射束带电粒子；以及使用多射束照射样品。
[0264]
优选地，该方法在根据第一方面的装置中执行。
[0265]
根据本发明的第六方面，提供了一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源；聚光透镜布置，该聚光透镜布置被配置为从每个源接收带电粒子射束并且分开地大致准直来自每个源的射束；至少一个源射束操纵器布置，其中每个源射束
操纵器布置被布置在源与聚光透镜布置之间，并且被配置为对其间的射束进行操作；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经穿过聚光透镜布置的射束并且从多个源生成单个多射束带电粒子。
[0266]
虽然已经结合各种实施例对本发明进行了描述，但是通过考虑本文中所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指示。
[0267]
以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，在没有背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下，可以戈恩局描述进行修改。
[0268]
以下条款代表本文中所公开的本发明的某些实施例。
[0269]
条款1：一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；聚光透镜，该聚光透镜被布置为从多个源接收射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经穿过聚光透镜的射束；其中射束被布置为使得：在聚光透镜的平面处，来自至少一个源的射束与来自多个源中的不同的一个源的另一射束的至少一部分相交；聚光透镜被配置为分开地大致准直从每个源接收的射束；并且操纵器阵列布置被配置为：操纵已经被聚光透镜大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
[0270]
条款2：根据条款1所述的装置，其中操纵器阵列布置包括偏转器阵列和多射束生成器，该偏转器阵列被布置为偏转已经被聚光透镜大致准直的射束，从而生成包括来自多个源的带电粒子的多个大致平行的经大致准直的射束。
[0271]
条款3：根据权利要求2所述的装置，其中操纵器阵列布置还包括多射束生成器，其中该多射束生成器被配置为：
[0272]
接收由偏转器阵列生成的多个大致平行的经大致准直的射束；以及依据所接收的多个大致平行的经大致准直的射束生成多射束，其中多射束包括多个经大致准直的子射束。
[0273]
条款4：根据任一前述条款所述的装置，其中操纵器阵列布置被配置为操纵子射束中的至少一个子射束。
[0274]
条款5：根据条款4所述的装置，其中操纵器阵列布置被配置为被配置为通过向子射束中的至少一个子射束施加以下各项中的一项或多项来操纵子射束中的至少一个子射束：聚焦、偏转、横截面形状的改变、以及消隐。
[0275]
条款6：根据条款4或5所述的装置，其中操纵器阵列布置包括至少一个微机电系统mems。
[0276]
条款7：根据条款3至6中任一项所述的装置，其中多射束是矩形、正方形、菱形或六边形子射束阵列。
[0277]
条款8：根据条款7所述的装置，其中多射束是n
×
n大致正方形的子射束阵列；并且n是3、5、6、11、12或70。
[0278]
条款9：根据任一前述条款所述的装置，还包括库仑孔阵列，其中库仑孔阵列布置在多个源与聚光透镜之间的射束的路径中；以及库仑孔阵列被布置为从源中的一个或多个源接收单射束，并且对于每个所接收的单射束，依据所接收的单射束输出多射束，其中库仑孔阵列的每个输出多的射束包括多个带电粒子子射束，使得聚光透镜接收并大致准直一个
或多个多射束，并且操纵器阵列布置操纵一个或多个多射束。
[0279]
条款10：根据任一前述条款所述的装置，其中聚光透镜的平面大致垂直于装置的带电粒子光轴。
[0280]
条款11：根据条款2至10中任一项所述的装置，其中从偏转器阵列输出的多个大致平行的经准直的射束大致平行于装置的带电粒子光轴。
[0281]
条款12：根据任一前述条款所述的装置，其中来自每个源的射束在所述聚光透镜的所述平面中与来自每个其他源的射束相交。
[0282]
条款13：根据任一前述条款所述的装置，其中来自多个源的射束在聚光透镜的所述平面中的中点处相交。
[0283]
条款14：根据任一前述条款所述的装置，其中源中的一个或多个源的每个源包括用于控制由源发射的带电粒子射束的发射电流的控制器。
[0284]
条款15：根据任一前述条款所述的装置，其中源中的一个或多个源的每个源包括源的发射开口角度的控制器。
[0285]
条款16：根据任一前述条款所述的装置，其中每个源包括孔，该孔被布置为将形状赋予由源发射的射束；并且孔包括一个或多个开口，该一个或多个开口的大致形状为矩形、正方形、圆形、线性狭缝、香蕉形、和/或曲线。
[0286]
条款17：根据任一前述条款所述的装置，其中聚光透镜由聚光透镜布置构成；并且聚光透镜布置包括多个透镜，该多个透镜串联布置使得一个或多个射束通过聚光透镜布置中的多个透镜。
[0287]
条款18：根据任一前述条款所述的装置，其中源中的两个或更多个源关于装置的带电粒子光轴对称布置。
[0288]
条款19：根据任一前述条款所述的装置，其中源的数目是二、三、四、五、八、九、十、十六、十七、二十五、二十六、三十四或三十五。
[0289]
条款20：根据任一前述条款所述的装置，其中所有源都布置在大致垂直于装置的带电粒子光轴的平面中。
[0290]
条款21：根据条款1至19中任一项所述的装置，其中这些源都被布置为与聚光透镜的平面上的射束相交的区域的中点基本等距。
[0291]
条款22：根据任一前述条款所述的装置，其中操纵器阵列布置具有射束输入，并且来自每个源的射束被布置为使得在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，射束的照射区域大致邻接来自其他源的射束的一个或多个其他照射区域。
[0292]
条款23：根据条款22所述的装置，其中在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，射束的每个照射区域不与另一射束的照射区域大致重叠。
[0293]
条款24：根据任一前述条款所述的装置，其中带电粒子是电子。
[0294]
条款25：一种用于生成多射束带电粒子的多源照射装置，该装置包括多个源，该多个源各自被布置为发射带电粒子射束；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置包括射束输入和射束输出；其中射束输入被配置为从所述多个源接收射束；这些射束被布置为使得在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，每个射束的照射区域大致邻接一个或多个其他射束的照射区域；并且操纵器阵列布置被配置为使得从单列中的射束输出中输出多射束带电粒子。
[0295]
条款26：根据条款25所述的装置，其中在射束输入处并且在大致正交于带电粒子光轴的平面中，每个照射区域不与任何其他照射区域大致重叠。
[0296]
条款27：根据条款25或26所述的装置，其中射束被布置为使得来自所有源的射束在到达射束输入之前在沿着带电粒子光轴的一个或多个位置处彼此交叉。
[0297]
条款28：根据条款27所述的装置，其中来自所有源的射束在正交于带电粒子光轴的平面中的基本相同的区域中彼此交叉。
[0298]
条款29：根据条款28所述的装置，还包括设置在射束彼此交叉的平面中的区域中的聚光透镜；并且可选地，射束在聚光透镜的中点处彼此交叉。
[0299]
条款30：根据条款25至29中任一项所述的装置，其中射束输入是偏转器阵列的输入。
[0300]
条款31：一种多射束检查和/或量测工具，包括：
[0301]
根据任一前述条款所述的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射样品；以及
[0302]
检测器，被布置为检测从被照射的样品接收的带电粒子。
[0303]
条款32：一种多射束光刻工具，包括根据条款1至30中任一项所述的多源照射装置，其中多源照射装置被布置为照射衬底上的抗蚀剂。
[0304]
条款33：一种生成用于照射样品的一个或多个带电粒子射束的方法，该方法包括：通过多个源中的每个源发射带电粒子射束，使得射束至少部分相交；在沿着带电粒子光轴的射束至少部分相交的位置处大致准直来自每个源的射束；操纵经大致准直的射束，从而以单列的形式生成包括来自多个源的带电粒子的一个或多个射束。
[0305]
条款34：根据条款33所述的方法，其中该方法还包括：生成多射束带电粒子；以及使用多射束照射样品。
[0306]
条款35：根据条款33或34所述的方法，其中该方法在根据条款1至30中任一项所述的装置中执行。
[0307]
以下其他条款也代表本文中所公开的本发明的某些实施例。
[0308]
其他条款1：一种用于使用带电粒子照射样品的多源照射装置，该装置包括多个源；聚光透镜布置，该聚光透镜布置被配置为从每个源接收带电粒子射束并且分开地大致准直来自每个源的射束；至少一个源射束操纵器布置，其中每个源射束操纵器布置被布置在源与聚光透镜布置之间，并且被配置为对其间的射束进行操作；以及操纵器阵列布置，该操纵器阵列布置被配置为接收已经穿过聚光透镜布置的射束并且从多个源生成单个多射束带电粒子。
[0309]
其他条款2：根据其他条款1所述的装置，其中操纵器阵列布置被布置为用于对多个源中的一个或多个源的这些射束路径施加偏转。
[0310]
其他条款3：根据其他条款1或2所述的装置，其中操纵器阵列布置是大致平面的；并且装置的带电粒子光轴是大致正交于操纵器阵列布置的平面的轴。
[0311]
其他条款4：根据任一前述其他条款所述的装置，其中从源中的至少一个源发射的射束的路径大致沿着平行于带电粒子光轴或大致平行于带电粒子光轴。
[0312]
其他条款5：根据任一前述其他条款所述的装置，其中每个源射束操纵器布置包括用于使射束路径偏转的偏转器。
[0313]
其他条款6：根据其他条款5所述的装置，其中每个源射束操纵器布置被配置为将射束路径偏转第一偏转角；以及操纵器阵列布置被配置为将已经被源射束操纵器布置偏转的每个射束路径偏转第二偏转角。
[0314]
其他条款7：根据其他条款6所述的装置，其中对于包括第一偏转角和第二偏转角的每个射束路径，每个第一偏转角具有与第二偏转角相反的符号。
[0315]
其他条款8：根据其他条款6或7所述的装置，其中对于包括第一偏转角和第二偏转角的每个射束路径，第一偏转角包括正交于带电粒子光轴的偏转分量；并且第二偏转角包括正交于带电粒子光轴并且方向与第一偏转角的方向相反的偏转分量。
[0316]
其他条款9：根据其他条款5至8中任一项所述的装置，其中对于每个源射束操纵器布置，源射束操纵器布置和操纵器阵列布置被配置为使得：
[0317][0318]
其中
[0319]
α
d1
＝由源射束操纵器布置施加到射束路径的偏转角；
[0320]
α
d2
＝由操纵器阵列布置施加到相同射束路径的偏转角；
[0321]
l
v.source@d1
＝源射束操纵器布置与射束的虚拟源、虚拟源的图像、公共焦点和/或中间点之间的光学距离；
[0322]
l
v.source@d2
＝操纵器阵列布置与射束的虚拟源、虚拟源的图像、公共焦点和/或中间点之间的光学距离；
[0323]ubeam.energy@d1
＝源射束操纵器布置处的射束能量；以及
[0324]ubeam.energy@d2
＝操纵器阵列布置处的射束能量。
[0325]
其他条款10：根据其他条款5至9中任一项所述的装置，其中对于每个源射束操纵器布置，源射束操纵器布置和操纵器阵列布置被配置为使得总体像差通过以下各项的组合效果而减小：源射束操纵器布置施加到射束路径的偏转角；操纵器阵列布置施加到相同射束路径的偏转角；源射束操纵器布置与射束的虚拟源、虚拟源的图像、公共焦点和/或中间点之间的光学距离；操纵器阵列布置与射束的虚拟源、虚拟源的图像、公共焦点和/或中间点之间的光学距离；源射束操纵器布置处的射束能量；以及操纵器阵列布置处的射束能量。
[0326]
其他条款11：根据其他条款5至10中任一项所述的装置，其中射束路径中的至少一个射束路径上的色散部件中的两个或更多个色散部件被布置为:使得两个或更多个色散部件的色散效应至少部分彼此抵消。
[0327]
其他条款12：根据其他条款5至11中任一项所述的装置，其中每个源射束操纵器布置被配置为:在射束到达聚光透镜布置之前，引导射束路径跨过装置的带电粒子光轴。
[0328]
其他条款13：根据其他条款5至12中任一项所述的装置，其中每个源射束操纵器布置被配置为引导射束路径，使得射束路径在聚光透镜布置中首先与一个或多个其他源的射束路径交叉。
[0329]
其他条款14：根据任一前述其他条款所述的装置，其中从源发射的射束的路径大致沿着或大致平行于带电粒子光轴；并且聚光透镜布置被配置为在射束不被源射束操纵器布置操纵的情况下从源接收射束。
[0330]
其他条款15：根据其他条款1至13中任一项所述的装置，其中源射束操纵器布置设
置在每个源与聚光透镜布置之间。
[0331]
其他条款16：根据其他条款15所述的装置，其中每个源射束操纵器布置包括多射束生成器，该多射束生成器被配置为依据所接收的源射束生成多个子射束。
[0332]
其他条款17：根据其他条款16所述的装置，其中每个源射束操纵器布置包括被配置为聚焦每个子射束的微透镜阵列。
[0333]
其他条款18：根据其他条款17所述的装置，其中每个微透镜阵列被配置为将子射束大致聚焦到聚光透镜布置上。
[0334]
其他条款19：根据其他条款17所述的装置，其中每个微透镜阵列被配置为将子射束大致聚焦到操纵器阵列布置上。
[0335]
其他条款20：根据其他条款15至19中任一项所述的装置，其中源射束操纵器布置全部布置在同一平面中；并且可选地，源射束操纵器布置被布置在平行于聚光透镜布置的平面的平面中。
[0336]
其他条款21：根据其他条款15至20中任一项所述的装置，其中一个或多个源射束操纵器布置包括多射束生成器、微透镜阵列和偏转器。
[0337]
其他条款22：根据其他条款15至21中任一项所述的装置，其中所有这些源布置在同一平面中；并且可选地，源被布置在平行于聚光透镜布置的平面的平面中。
[0338]
其他条款23：根据其他条款15至22中任一项所述的装置，其中所有源射束操纵器布置由多源射束操纵器布置构成。
[0339]
其他条款24：根据其他条款15至23中任一项所述的装置，其中对于每个源，从源发射的射束的射束路径正交于被配置为操纵射束的源射束操纵器布置。
[0340]
其他条款25：根据其他条款15至24中任一项所述的装置，其中源射束操纵器布置中的一个或多个源射束操纵器布置包括椭圆形孔。
[0341]
其他条款26：根据其他条款15至25中任一项所述的装置，对于源中的一个或多个源的每个源，装置还包括偏转器集合，该偏转器集合被配置为对从源发射的射束施加偏转；其中每个偏转器集合包括多个偏转器；并且偏转器集合包括被配置为施加具有相反符号的偏转的第一偏转器和第二偏转器。
[0342]
其他条款27：根据其他条款26所述的装置，其中第一偏转器和第二偏转器被布置为使得：第一偏转器和第二偏转器均在源射束操纵器布置的射束上方；第一偏转器和第二偏转器均在源射束操纵器布置的射束下方；第一偏转器在源射束操纵器布置的射束上方，第二偏转器在源射束操纵器布置的射束下方；第一偏转器由源射束操纵器布置组成，并且第二偏转器在源射束操纵器布置的射束下方；或第二偏转器由源射束操纵器布置组成，并且第一偏转器在源射束操纵器布置的射束上方。
[0343]
其他条款28：根据任一前述其他条款所述的装置，其中聚光透镜布置可沿着射束路径中的至少一个射束路径、沿着带电粒子光轴移动和/或相对于操纵器阵列布置以接近方式移动。
[0344]
其他条款29：根据任一前述其他条款所述的装置，其中聚光透镜布置被配置为使得从聚光透镜布置输出的每个射束的射束宽度是可调整的。
[0345]
其他条款30：根据任一前述其他条款所述的装置，其中聚光透镜布置包括电磁透镜；并且透镜的激励水平可变。
[0346]
其他条款31：根据其他条款27或28所述的装置，其中聚光透镜布置包括多个聚光透镜，该多个聚光透镜各自被配置为具有可变参数，使得聚光透镜布置特性可调整。
[0347]
其他条款32：根据其他条款31所述的装置，其中可变参数是多个聚光透镜之间的位移，使得它们可相对于彼此移动。
[0348]
其他条款33：根据任一前述其他条款所述的装置，还包括一个或多个宽度孔，其中每个宽度孔被配置为调整来自源的射束的宽度。
[0349]
其他条款34：根据其他条款33所述的装置，其中每个宽度孔被配置为通过沿着射束路径的移动而可操作，以便调整射束的宽度。
[0350]
其他条款35：根据其他条款33或34所述的装置，其中每个宽度孔被配置为通过具有可调整孔尺寸(优选地，孔的直径)而可操作，以便调整射束的宽度。
[0351]
其他条款36：根据任一前述其他条款所述的装置，其中操纵器阵列布置包括第一孔阵列，用于以单列的形式生成多个子射束；以及第二孔阵列，该第二孔阵列具有与第一孔阵列基本相同的孔布置；其中第二孔阵列位于第一孔阵列的射束下方，并且被布置为使得在使用时，第二孔阵列的每个孔从第一孔阵列的对应孔接收子射束。