具有动态控制的高通过量多束带电粒子检查系统的制作方法

1.本发明涉及多束带电粒子检查系统和操作多束带电粒子检查系统的方法。更具体地，本发明涉及具有高通过量、高分辨率和高可靠性的用于晶片检查的多束带电粒子束检查系统以及相关的方法和计算机程序产品。该方法和多束带电粒子束检查系统配置成从多个传感器数据中提取一组控制信号来控制多束带电粒子束检查系统。


背景技术：

2.随着越来越小和越来越复杂的微结构比如半导体器件的不断发展，需要进一步发展和优化平面制造技术和用于制造和检测小尺寸微结构的检查系统。半导体器件的开发和制造需要例如测试晶片的设计验证，并且平面制造技术包括用于可靠的高通过量制造的过程优化。此外，最近需要对半导体晶片进行分析，用于半导体器件的逆向工程和定制的单独配置。因此，需要用于高精度检查晶片上微结构的高通过量检查工具。
3.用于制造半导体器件的典型硅晶片的直径高达12英寸(300mm)。每个晶片被分割成30-60个重复区域(“裸芯”)，面积约为800平方毫米。半导体包括通过平面集成技术在晶片表面上分层制造的多个半导体结构。由于所涉及的制造过程，半导体晶片通常具有平坦表面。集成半导体结构的特征尺寸在几μm到5nm的临界尺寸(cd)之间延伸，在不久的将来甚至会减小特征尺寸，例如特征尺寸或临界尺寸(cd)低于3nm，例如2nm，或者甚至低于1nm。对于上述的小结构尺寸，必须在短时间中在非常大的区域内识别临界尺寸大小的缺陷。
4.因此，本发明的目的是提供一种带电粒子系统和带电粒子系统的操作方法，其允许在半导体器件的开发或制造或逆向工程期间以至少临界尺寸的分辨率对集成半导体特征进行高通过量检查。也有可能采集晶片上一组特定位置的高分辨率图像，例如仅用于所谓的过程控制监视器pcm或关键区域。
5.带电粒子显微镜cpm领域的最新发展是msem，即一种多束扫描电子显微镜。例如，在us7244949、us20190355545或us20190355544中公开了多束带电粒子束显微镜。在多束带电粒子显微镜(比如多束电子显微镜或msem)中，样品由电子小束阵列照射，例如包括4到10000个电子束作为初级辐射，其中每个电子束与其下一个相邻的电子束相隔1-200微米的距离。例如，msem具有布置在六边形阵列上的大约100个分开的电子束或小束，其中电子小束分开大约10μm的距离。多个初级带电粒子小束通过公共物镜聚焦在被研究样品的表面上，例如固定在晶片卡盘上的半导体晶片，该晶片卡盘安装在可移动台上。在用初级带电粒子小束照射晶片表面的过程中，相互作用产物、例如次级电子来源于由初级带电粒子小束的焦点形成的多个交叉点，而相互作用产物的数量和能量取决于晶片表面的材料成分和形貌。相互作用产物形成多个次级带电粒子小束，该次级带电粒子小束被公共物镜收集，并被多束检查系统的投射成像系统引导到布置在检测器平面处的检测器上。检测器包括多个检测区域，每个检测区域包括多个检测像素，并且检测多个次级带电粒子小束中的每个的强度分布，并且获得例如100μm
×
100μm的图像块。
6.现有技术的多束带电粒子显微镜包括一系列静电和磁性元件。至少一些静电和磁
性元件是可调整的，以调整多个次级带电粒子束的聚焦位置和像散。例如，us10535494提出，如果次级带电粒子小束的焦点的检测强度分布偏离预定强度分布，则重新调整带电粒子显微镜。如果检测到的强度分布符合预定强度分布，则实现调整。次级带电粒子小束的强度分布的整体位移或变形允许得出关于形貌效应、样品的几何形状或倾斜或者样品的带电效应的结论。us9336982公开了一种次级带电粒子检测器，其具有将次级带电粒子转换成光的闪烁器板。为了减少闪烁器板转换效率的损失，多个次级带电粒子小束和闪烁器板的焦点的相对横向位置是可变的，例如通过带电粒子束偏转器或用于闪烁器板横向位移的致动器。
7.现有技术的多束带电粒子显微镜包括初级或次级带电粒子小束的至少一个交叉平面。现有技术的多束带电粒子显微镜包括便于调整的检测系统和方法。
8.通常希望改变带电粒子显微镜的成像设置。us9799485描述了一种将多束带电粒子显微镜的图像采集设置从第一成像设置改变为不同的第二成像设置的方法。
9.然而，在用于晶片检查的带电粒子显微镜中，希望保持成像条件稳定，从而可以高可靠性和高重复性进行成像。通过量取决于多个参数，例如台的速度和在新测量位置的重新对准，以及每个采集时间本身的测量面积。后者由停留时间、分辨率和小束的数量决定。在采集两个图像块之间，晶片被晶片台横向移动到下一个感兴趣的点。用于图像采集的台移动和精确对准到下一个位置是多束检测系统通过量的限制因素之一。在高通过量的图像采集过程中，不必要的台移动或漂移会降低图像分辨率。在高通过量的图像采集期间，预定的初级和次级带电粒子束路径的漂移和偏差对图像质量和测量结果的可靠性具有负面影响。例如，多个初级带电粒子小束可能从平面区域段内的光栅配置退化，或者多束带电粒子检查系统的分辨率可能改变。
10.单束电子显微镜通常使用所谓的束误差函数(bef)来提高电子束的定位精度以及台的移动。为此，bef反馈(位置)信号，该信号来自将样品保持在束偏转系统上的台。wo2020/136094a2中给出了最近的示例。然而多束带电粒子显微镜具有较高的复杂性，单束电子显微镜的简单方法是不够的。例如，多个初级带电粒子小束的多个焦点相对于晶片台的旋转不能通过现有技术来补偿。此外，多束带电粒子显微镜具有用于将多个次级电子小束成像到检测器上的成像投射系统，并且必须保持多个次级电子的精确成像。此外，还必须分离和考虑次级束路径的像差。
11.us9530613示出了一种多束带电粒子显微镜的聚焦控制方法。多个带电粒子小束的子集以像散形式成形，并用于检测焦点位置的偏差。根据像散形状的小束的相应椭圆形状，产生误差信号，并且调整样品台的竖直位置或者改变通过带电粒子显微镜的一个或多个透镜的电流。由此，多个带电粒子小束的焦点被优化。该方法与扫描电子显微镜的正常操作并行工作。然而，该方法仅提供聚焦控制的反馈回路，既不提供预测控制，也不考虑来自台位置传感器的传感器信号。
12.us20190355544或us20190355545公开了一种多束带电粒子显微镜，其具有可调整的投射系统以补偿扫描过程中样品的带电。因此，投射系统配置有快速静电元件，以维持从样品到检测器的次级带电粒子小束的正确成像。两个参考文献都使用图像检测器来分析次级小束的成像质量，并补偿由于次级电子束路径中的样品充电而导致的恶化。这两篇参考文献都描述了用于控制次级电子束路径的方法和设备，其中次级电子束从样品表面开始。
然而，本发明的问题是，误差源也存在于初级束路径中，其导致衬底表面上的多个初级带电粒子小束的点位置和点形状恶化。此外，附加的误差源可能是定位误差或衬底台的移动，导致所获得的物体的数字图像中的像差，而初级或次级束路径没有任何恶化。这些附加的像差和误差在不同的时间尺度上是可变的，例如缓慢变化的漂移，例如由于热漂移。另一示例是快速变化的动态像差，例如由于声振动。这些误差不能仅通过次级束路径来补偿。本发明的一个问题是提供一种多束带电粒子检查系统，其具有能够以高通过量和高可靠性实现高精度和高分辨率图像采集的装置。本发明的一个问题是提供一种具有快速台的多束带电粒子检查系统，该快速台具有将预定光栅配置内的多个初级带电粒子小束的横向位置和焦点保持在预定位置精度内的装置，即使台的精确对准时间减少。本发明的一个问题是提供一种多束带电粒子检查系统，该系统具有在图像采集期间保持高分辨率和高图像对比度的装置，具有高通过量和高可靠性的图像块序列。本发明的一个问题是提供一种具有高通过量和高可靠性的多束带电粒子检查系统，该系统具有将晶片从第一检查位置移动到第二检查位置的台。本发明的一个问题是提供一种多束带电粒子检查系统，其具有补偿预定的初级和次级带电粒子束路径的漂移以及台移动(例如寄生台移动)的装置。
13.包括台的加速、减速和衰荡在内的台移动是多束检查系统通过量的限制因素之一。短时间内台的加速和减速通常需要复杂且昂贵的台。本发明的一个问题是提供一种多束带电粒子检查系统，其具有能够以高通过量和高可靠性实现高精度和高分辨率图像采集的装置，具有降低的技术复杂性和降低的成本的台。
14.总的来说，本发明的一个问题是提供一种用于晶片检查的多束带电粒子检查系统，其具有能够以高可靠性和高通过量进行高精度和高分辨率图像采集的装置。


技术实现要素：

15.本发明的实施例通过一种多束带电粒子显微镜解决了本发明的目的，该多束带电粒子显微镜包括一组补偿器，用于在图像块的图像采集期间补偿误差幅度的变化。多束带电粒子显微镜包括多个检测器或传感器，以提供多个传感器数据，并从多个传感器数据中提取预定义的一组归一化误差向量的一组实际误差幅度。通过导出归一化误差向量，可以分离来自不同误差源的贡献。不同的误差源包括初级带电粒子束路径、次级电子束路径和台位置内的误差源。多束带电粒子显微镜包括控制单元，该控制单元导出用于驱动该组补偿器的驱动信号，以补偿对应于一组成像像差的一组误差幅度，从而在图像块的数字图像的图像采集期间将实际误差幅度保持在预定阈值以下。从表示来自不同误差源的贡献的归一化误差向量中，导出一组补偿器的驱动信号，该组补偿器包括初级带电粒子束路径内的第一补偿器和次级电子束路径内的第二补偿器中的至少一个。另外的补偿器可以包括获得的数字图像的计算图像后处理，或者晶片台内的补偿器。
16.在一示例中，多束带电粒子显微镜配置为预测该组误差幅度中的至少一个误差幅度的变化，并相应地向该组补偿器提供相应的驱动信号。在一示例中，多个传感器数据包括来自台位置传感器或台加速度传感器的数据。在一示例中，该组补偿器包括多束带电粒子显微镜的第一和第二偏转系统或偏转扫描仪。在另一示例中，该组补偿器包括多束带电粒子显微镜的检测单元中的第三偏转系统。在一示例中，该组补偿器还包括至少快速静电补偿器或多孔有源阵列元件。
17.根据本发明的实施例，多束带电粒子检查系统设置有能够以高通过量和高可靠性实现高精度和高分辨率图像采集的装置。提供了晶片台和控制晶片台位置的装置，其中晶片台配置为保持诸如晶片的样品，并且可在x方向、y方向或z方向中的至少一个方向上移动。台通常包括台运动控制器，该控制器包括多个可被独立致动或控制的马达或致动器。马达或致动器可以包括压电马达、压电致动器或超声波压电马达中的至少一种。它还包括位置感测系统，该位置感测系统配置成确定台的横向和竖直位移或旋转。位置感测系统使用激光干涉仪、电容传感器、共焦传感器阵列、光栅干涉仪或其组合中的任何一种。
18.多束带电粒子检查系统设置有保持晶片表面上多个初级带电粒子小束的焦点的横向位置的装置，以及保持多个次级电子小束的焦点的横向位置的装置，每个都在预定光栅配置内，并且每个都在低于一组阈值的预定位置精度内。因此，在一示例中，实现了减少的台精确对准时间。在另一示例中，通过重叠图像采集和晶片台移动所需的时间间隔，通过量被进一步提高。附加装置包括用于扫描多个初级带电粒子小束的偏转的第一偏转单元和用于扫描多个次级电子小束的偏转的至少第二偏转单元。
19.根据本发明的实施例，多束带电粒子检查系统设置有在图像采集期间保持高分辨率和高图像对比度的装置，该图像采集具有图像块序列的高通过量和高可靠性。在第一和第二图像采集期间，生成多个传感器数据，包括来自图像传感器和台位置传感器的传感器数据。多束带电粒子检查系统包括控制单元，其配置成从多个传感器数据产生一组控制信号。这组控制信号被提供给控制模块以控制一组补偿器。根据本发明的实施例，多束带电粒子检查系统设置有补偿预定的初级和次级带电粒子束路径的漂移以及台移动的装置。
20.根据一示例，一种多束带电粒子束系统包括控制器或控制单元，其配置为施加第一信号以偏转入射到样品上的多个初级带电粒子小束，从而至少部分补偿台的横向位移；以及施加第二信号以偏转多个次级电子小束，以至少部分补偿源自样品上偏转的初级带电粒子小束位置的多个次级电子小束的位移。第一信号包括影响多个初级带电粒子小束如何在x轴或y轴中的至少一个上偏转的电信号。控制器还配置为在样品上扫描多个初级带电粒子小束期间动态调整第一信号或第二信号中的至少一个。控制器连接到台运动控制器，并且独立控制多个马达中的每个以调整台的倾斜，使得台基本垂直于初级带电粒子束的光轴。根据本发明的实施例，多束带电粒子显微镜系统包括：带电粒子源，配置为在使用期间产生第一带电粒子束；以及多束发生器，配置为在使用期间从入射的第一带电粒子束产生多个初级带电粒子小束，其中多个初级带电粒子小束的每个单独小束与多个带电粒子小束的所有其他小束在空间上分离。多束带电粒子显微镜系统还包括物体照射单元，该物体照射单元包括物镜，该物镜配置成以这样的方式将入射的初级带电粒子小束聚焦在其中设置有晶片表面的物平面中，即多个带电粒子小束中的第一单独初级小束照射在物平面中的第一图像子场与多个初级带电粒子小束中的第二单独初级小束照射在物平面中的第二图像子场在空间上分离。多束带电粒子显微镜系统还包括检测单元，该检测单元包括投射系统和图像传感器，该图像传感器包括多个单独的检测器。投射系统配置成对由于初级带电粒子撞击到多个单独检测器中的第一个或第一组上而在物平面内的第一图像子场中离开晶片的次级电子进行成像，并且对由于初级带电粒子撞击到多个单独检测器中的第二个或第二组上而在物平面内的第二图像子场中离开晶片的次级电子进行成像。
21.在多束带电粒子显微镜系统的一实施例中，该系统包括快速补偿器的子集，该快
速补偿器提供误差幅度的动态变化的快速补偿。快速补偿器的子集包括静电透镜、静电偏转器、静电消像散器、静电微透镜阵列、静电消像散器阵列或静电偏转器阵列中的至少一个。诸如静电偏转器和/或静电消像散器之类的静电元件提供了无涡流、无电感的优点，并提供了低于10μs范围内的调整时间，用于补偿误差幅度的动态变化。
22.提供动态变化的快速补偿的子部件可以提供与扫描初级带电粒子小束的扫描频率相当的调整频率，即动态变化的快速补偿可以执行多次，即不止一次，同时用多个初级带电粒子小束执行晶片表面上图像块的图像采集。典型的行扫描频率在1khz到5khz的数量级，动态补偿元件的电驱动信号的频率带宽可以在0.1khz到10khz的范围内，因此例如在每50个扫描行之间或者每个扫描行10次之间提供补偿。
23.在多束带电粒子显微镜系统的一实施例中，该系统包括缓慢动作补偿器的子集，其提供误差幅度的缓慢变化或漂移的补偿。缓慢动作补偿器的子集包括磁透镜、磁偏转器、磁消像散器或磁分束器中的至少一个。
24.在一实施例中，提供了一种用于晶片检查的多束带电粒子显微镜。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜包括用于产生多个初级带电粒子小束的带电粒子多小束发生器，以及包括第一偏转系统的物体照射单元，该第一偏转系统用于利用多个初级带电粒子小束扫描布置在物平面中的晶片表面区域，以产生从晶片表面发射的多个次级电子小束。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜还包括具有投射系统、第二偏转系统和图像传感器的检测单元，用于将多个次级电子小束成像到图像传感器上，并用于在使用期间采集晶片表面的第一图像块的数字图像。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜还包括具有台位置传感器的样品台，用于在采集第一图像块的数字图像期间将晶片表面定位和保持在物平面中。当晶片由晶片台保持时，第一偏转系统在晶片表面上沿预定扫描路径扫描多个初级带电粒子小束，第二偏转单元沿预定扫描路径扫描多个次级电子小束，以便在检测单元的图像传感器处保持多个次级电子小束的图像点固定不变。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜还包括控制单元和多个检测器，检测器包括台位置传感器和图像传感器，配置成在使用期间产生多个传感器数据，传感器数据包括样品台的位置和定向数据。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜还包括一组补偿器，该组补偿器至少包括第一和第二偏转系统。控制单元配置成从多个传感器数据生成一组p个控制信号c
p
，以在采集第一图像块的数字图像期间控制该组补偿器。该组补偿器可以还包括带电粒子多小束发生器的补偿器和检测单元的补偿器中的至少一个。在一示例中，控制单元包括传感器数据分析系统，其配置为在使用期间分析多个传感器数据，并在使用期间计算k个误差向量的一组k个幅度ak。在一实施例中，控制单元还包括图像数据采集单元，该图像数据采集单元配置成在使用期间将来自图像传感器的图像传感器数据减少到表示图像传感器数据的小于10％、优选小于2％的图像传感器数据部分，并将该图像传感器数据部分提供给传感器数据分析系统。在一示例中，图像传感器数据部分包括以降低的采样率的多个次级电子小束的数字图像数据。在一示例中，图像传感器数据部分包括减少的一组次级电子小束(9)的数字图像数据。
25.在一示例中，传感器数据分析系统还配置成导出或预测该组误差向量的幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展。
26.在一示例中，控制单元还包括控制操作处理器，用于根据该组误差向量的幅度ak来计算该组控制信号c
p
。在一示例中，多个或一组控制信号中的至少一个的提取还基于该
台的致动输出的预测模型。
27.在一示例中，传感器数据分析系统配置成从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv，其中l》＝k。
28.在一示例中，控制单元配置成通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给第一和第二偏转单元来补偿样品台的位置或定向的变化。样品台的位置或定向的变化由台的横向位移给出，对应于台的当前位置和旋转与台在x-y轴中的至少一个上的目标位置和旋转之间的差。
29.控制单元配置为从多个传感器数据中导出用于物体照射单元中的第一补偿器的驱动信号，以实现与晶片表面的横向位移同步的多个初级带电粒子小束的扫描点位置的附加位移。在一示例中，附加位移包括多个初级带电粒子小束的光栅配置的旋转。控制单元还配置成通过投射系统中的第二补偿器来补偿移位的晶片表面上的点位置的附加移位，其中投射系统中的第二补偿器配置成与物体照射单元中的第一补偿器同步操作，从而保持图像检测器上的多个次级电子小束的点位置恒定。在一示例中，物体照射单元中的第一补偿器是第一偏转系统，控制单元配置为通过计算多个初级带电粒子小束的扫描点位置的附加位移或旋转并向第一偏转系统提供控制信号来补偿样品台的位移或旋转。在一示例中，投射系统的第二补偿器是第二偏转系统，并且控制单元配置为通过计算并向第二偏转系统提供控制信号来补偿移位的晶片表面上的多个初级带电粒子小束的扫描点位置的附加移位或旋转。因此，次级电子小束的点位置在图像传感器处保持恒定，而与根据晶片台的位移或移动而修改的扫描路径无关。
30.在一实施例中，多束带电粒子显微镜的带电粒子多小束发生器还包括快速补偿器，并且控制单元配置为通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给快速补偿器以引起多个初级带电粒子小束的旋转来补偿样品台的旋转。在一实施例中，多束带电粒子显微镜的控制单元还配置成产生第三控制信号，用于通过晶片台将晶片表面移动到物平面中的第二图像块的第二中心位置，用于第二图像块的数字图像的图像采集。在一实施例中，控制单元还配置成根据多个传感器数据计算第二组p个控制信号c
p
，以在晶片台移动到第二图像块的第二中心位置的时间间隔tr期间控制补偿器组。在一实施例中，控制单元还配置成计算在时间间隔tr期间第二图像块的图像采集的开始时间，并且在晶片台的减速时间间隔td期间开始第二图像块的图像采集，并且其中控制单元还配置成在时间间隔td期间至少向第一和第二偏转系统提供晶片台的预测偏移位置的偏移信号。
31.在一实施例中，提供了一种用多束带电粒子显微镜检查晶片的方法。该方法的多束带电粒子显微镜包括多个检测器和一组补偿器，检测器包括图像传感器和台位置传感器，补偿器包括至少第一和第二偏转系统。该方法包括以下步骤：
32.a.用多束带电粒子显微镜的视线将晶片的晶片表面与局部晶片坐标系的位置定位和对准；
33.b.执行图像采集以采集晶片表面的第一图像块的数字图像；
34.c.在图像采集步骤期间，从多个检测器收集多个传感器数据；
35.d.从多个传感器数据中导出一组k个误差幅度ak，以及
36.e.从该组误差幅度ak中导出一组p个控制信号c
p
。
37.f.在图像采集的步骤b期间向一组补偿器提供该组控制信号c
p
。
38.在一实施例中，晶片检查方法还包括从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv的步骤(g)，其中l》＝k。在一实施例中，晶片检查方法还包括导出该组误差向量的幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展的步骤(h)。在一实施例中，晶片检查方法还包括通过向第一和第二偏转单元提供控制信号cp来补偿样品台的位置或定向的变化的步骤(i)。在一实施例中，晶片检查方法还包括步骤(j)：从该组误差幅度ak中导出第二组控制信号c
p
，并在定位和对准晶片的晶片表面的步骤a)期间提供第二组控制信号。
39.在本发明的一实施例中，提供了一种带电粒子显微镜和一种根据晶片检查任务的成像规范要求以高通过量和高分辨率操作带电粒子显微镜的方法，其中在一系列图像采集步骤中对一系列图像块进行成像，包括在第一时间间隔ts1中对第一图像块的第一图像采集和在第二时间间隔ts2中对第二图像块的第二图像采集，还包括第三时间间隔tr，用于将样品台从第一图像块的第一中心位置移动到第二图像块的第二中心位置，使得第一和第二时间间隔ts1或ts2中的至少一个与第三时间间隔tr重叠。从第一时间间隔ts1开始到第二时间间隔ts2结束的总时间间隔比三个时间间隔ts1、tr和ts2的总和短，并且实现了具有高通过量的快速晶片检查。在一示例中，当样品台已经完全停止时，在第三时间间隔tr结束之前启动第二图像块的第二图像采集。在一示例中，当第一图像块的图像采集完成时，在时间间隔ts1结束之前启动样品移动的第三时间间隔tr。在该方法的一示例中，在第一图像块的图像采集的第一时间间隔ts1期间执行样品移动的第三时间间隔tr的开始时间的计算，使得第一图像块的第一中心位置与多束带电粒子显微镜的视线的位置偏差或样品台的移动速度低于预定阈值。在该方法的示例中，在样品台移动的时间间隔tr期间执行第二图像采集的第二时间间隔ts2的开始时间的计算，使得第二图像块的第二中心位置与多束带电粒子显微镜的视线的位置偏差或样品台的移动速度低于预定阈值。
40.在操作多束带电粒子显微镜的方法的示例中，该方法还包括以下步骤：
[0041]-预测晶片台移动的时间间隔tr期间的样品台位置序列；
[0042]-从预测的样品台位置计算至少第一和第二控制信号；
[0043]-向多束带电粒子显微镜的初级束路径中的第一偏转系统提供第一控制信号，并向次级束路径中的第二偏转系统提供第二控制信号。
[0044]
在一示例中，带电粒子显微镜包括控制单元，该控制单元配置成在第一图像块的第一图像采集期间计算样品台从第一图像块移动到第二图像块的开始时间。在本发明的一示例中，带电粒子显微镜包括控制单元，该控制单元配置为在样品台从第一图像块移动到第二图像块期间计算第二图像块的第二图像采集的开始时间。
[0045]
在一实施例中，描述了一种操作配置用于晶片检查的多束带电粒子显微镜的方法，包括以下准备步骤：
[0046]-定义一组图像质量和一组描述与该组图像质量的偏差的预定归一化误差向量；
[0047]-为该组或归一化误差向量的幅度确定一组阈值；
[0048]-选择多束带电粒子显微镜的一组补偿器；
[0049]-通过改变该组补偿器中每个补偿器的至少一个驱动信号，根据线性和/或非线性扰动模型确定灵敏度矩阵；
[0050]-导出一组归一化驱动信号，用于补偿该组归一化误差向量中的每个；以及
[0051]-将归一化驱动信号和该组阈值存储在多束带电粒子显微镜的控制单元的存储器
中。
[0052]
在一示例中，该组补偿器包括多束带电粒子显微镜的第一偏转单元，用于扫描和偏转多个初级带电粒子，以及包括第二偏转单元，用于扫描和偏转在多束带电粒子显微镜的使用过程中产生的多个次级电子。
[0053]
灵敏度矩阵例如通过奇异值分解或类似算法来分析。在一示例中，通过将灵敏度矩阵分成两个、三个或更多个核或图像质量的独立子集来分解灵敏度矩阵。由此，降低了计算的复杂性，并且降低了非线性效应或高阶效应。
[0054]
在使用期间，例如在晶片检查期间，该操作方法包括使用归一化误差向量、归一化驱动信号和该组阈值，它们存储在多束带电粒子显微镜的控制单元的存储器中。一种操作多束带电粒子显微镜的方法包括：
[0055]-在使用期间从多束带电粒子显微镜的多个传感器接收多个传感器数据以形成传感器数据向量的步骤；
[0056]-在存储在控制单元的存储器中的一组归一化误差向量中扩展传感器数据向量，并从传感器数据向量中确定一组归一化误差向量的实际幅度的步骤；
[0057]-将该组实际幅度与存储在控制单元的存储器中的一组阈值进行比较的步骤；并且基于比较的结果，
[0058]-从该组实际幅度中导出一组控制信号的步骤；
[0059]-从该组控制信号中从存储在控制单元的存储器中的一组归一化驱动信号中导出一组实际驱动信号的步骤；
[0060]-向多束带电粒子显微镜的一组补偿器提供该组实际驱动信号的步骤，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间将该组归一化误差向量的一组实际幅度降低到该组阈值以下。
[0061]
在一示例中，多个传感器数据包括在用多束带电粒子显微镜检查期间用于保持晶片的晶片台的实际位置和实际速度的位置或速度信息中的至少一个。来自传感器数据向量的归一化误差向量的该组实际幅度代表多束带电粒子显微镜的该组图像质量的实际状态。通过与预定的和存储的阈值进行比较，得到一组控制信号。根据控制信号，计算一组实际驱动信号，例如通过将控制信号与预定的一组归一化驱动信号相乘。在至少一个图像块的图像扫描或图像采集期间，该组实际驱动信号被提供给该组补偿器，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间将存储在控制单元的存储器中的实际幅度子集减小到预定阈值子集以下。该方法步骤重复至少两次、至少十次，优选地在采集每个图像块期间的每个扫描行重复。
[0062]
在一示例中，该方法还包括在晶片检查期间根据多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展来预测实际幅度组的至少一个子集的发展幅度的子集的步骤。该方法还可以包括在使用期间记录多束带电粒子显微镜的该组实际幅度的至少一个子集的步骤，用于生成该组实际幅度的子集的历史。操作多束带电粒子显微镜的方法还包括在晶片检查期间从该组发展幅度中导出一组预测控制信号和从该组预测控制信号中导出一组预测驱动信号的步骤，以及在晶片检查期间以时序方式向该组补偿器提供该组预测驱动信号的步骤，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间，在预测时间间隔中减少低于该组阈值的实际幅度子集。
[0063]
根据预测模型函数或一组实际幅度的历史的线性、二阶或更高阶外推之一，确定
多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展。在一示例中，该方法还包括在使用期间记录多束带电粒子显微镜的该组实际幅度的至少一个子集的步骤，用于生成该组实际幅度的子集的历史。该方法还包括在晶片检查期间从该组发展幅度中导出一组预测控制信号以及从该组预测控制信号中导出一组预测驱动信号的步骤，以及在晶片检查期间以时序方式向该组补偿器提供该组预测驱动信号的步骤，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间在预测时间间隔中减少低于阈值子集的实际幅度子集。该实施例包括多束带电粒子显微镜，其配置为在使用期间应用上述方法步骤。
[0064]
在实施例中，从传感器数据导出的误差幅度表示晶片检查任务的图像性能规范，例如晶片台相对于多束带电粒子显微镜的视线和多束带电粒子显微镜的图像坐标系的相对位置和定向中的至少一个、多束带电粒子显微镜的放大率或间距、远心条件、对比度条件，多个带电粒子小束的绝对位置精度，以及高阶像差，例如多个带电粒子小束的畸变、像散和色差。
[0065]
在一实施例中，公开了多束带电粒子显微镜和软件代码。多束带电粒子显微镜包括一组补偿器，该组补偿器包括偏转器、控制单元和安装的软件代码，其配置用于根据上述任何方法步骤的任何方法的应用。
[0066]
在一实施例中，公开了一种非暂时性计算机可读介质，包括一组指令，该组指令可由多束带电粒子设备的一个或多个处理器执行，以使该设备执行一种方法，其中该设备包括带电粒子源，以产生多个初级带电粒子小束，并且该方法包括：
[0067]-确定台的横向位移，其中台可在x-y轴中的至少一个上移动；以及
[0068]-指示控制器施加第一信号以偏转入射到样品上的多个初级带电粒子小束，从而至少部分补偿横向位移。在一示例中，该组指令包括执行一种方法，该方法包括指示控制器施加第二信号以偏转从样品发射的多个次级电子小束，从而至少部分补偿样品台的横向位移。
附图说明
[0069]
将参照附图公开更多细节。由此可见：
[0070]
图1：根据一实施例的多束带电粒子显微镜系统的图示。
[0071]
图2：包括第一和第二图像块的第一检查部位和第二检查部位。
[0072]
图3a：相对于局部晶片坐标系的位移和旋转的图像坐标系的示意图。
[0073]
图3b：相对于局部晶片坐标系旋转的旋转图像块的示意图。
[0074]
图4：根据本发明的补偿之前(a)和之后(b)的误差幅度的缓慢变化的漂移分量的图示。
[0075]
图5：根据本发明的补偿之前(a)和之后(b)的误差幅度的快速变化分量或动态变化的图示。
[0076]
图6：根据本发明实施例的多束带电粒子显微镜系统的框图，包括控制单元800的详细图示。
[0077]
图7：根据本发明实施例的用于晶片检查的多束带电粒子显微镜系统的操作方法的框图。
[0078]
图8：有源多孔板的图示。
具体实施方式
[0079]
在下面描述的示例性实施例中，功能和结构相似的部件尽可能用相似或相同的附图标记表示。
[0080]
图1的示意图示出了根据本发明实施例的多小束带电粒子显微系统1的基本特征和功能。要注意的是，图中使用的符号不代表所示部件的物理配置，而是被选择来象征它们各自的功能。所示的系统类型是扫描电子显微镜(sem)，其使用多个初级电子小束3在物体7的表面上产生多个初级带电粒子束点5，物体7例如是位于物镜102的物平面101中的晶片。为简单起见，仅示出了五个初级带电粒子小束3和五个初级带电粒子束点5。多小束带电粒子显微系统1的特征和功能可以使用电子或其他类型的初级带电粒子来实现，例如离子，特别是氦离子。
[0081]
显微系统1包括物体照射单元100和检测单元200以及用于将次级带电粒子束路径11与初级带电粒子束路径13分离的分束器单元400。物体照射单元100包括带电粒子多小束发生器300，用于产生多个初级带电粒子小束3，并适于将初级带电粒子小束3聚焦在物平面101中，其中晶片7的表面25由样品台500放置。样品台500包括台运动控制器，其中台运动控制器包括配置为由控制信号独立控制的多个马达。台运动控制器连接到控制单元800。
[0082]
初级小束发生器300在中间像平面321中产生多个初级带电粒子小束点311，中间像平面321通常是球形曲面以补偿物体照射单元100的场曲。初级小束发生器300包括初级带电粒子源301，初级带电粒子例如为电子。例如，初级带电粒子源301发射发散的初级带电粒子束309，其被准直透镜303.1和303.2准直以形成准直束。准直透镜303.1和303.2通常由一个或多个静电或磁透镜构成，或者由静电和磁透镜的组合构成。准直的初级带电粒子束入射到初级多小束形成单元305上。多小束形成单元305基本包括由初级带电粒子束309照射的第一多孔板306.1。第一多孔板306.1包括光栅配置的多个孔，用于产生多个初级带电粒子小束3，其通过准直的初级带电粒子束309透射通过多个孔而产生。多小束形成单元305包括至少另一个多孔板306.2，其相对于束309中电子的运动方向位于第一多孔板306.1的下游。例如，第二多孔板306.2具有微透镜阵列的功能，并且优选地被设置为限定的电势，使得中间像平面321中的多个初级小束3的焦点位置被调整。第三有源多孔板装置306.3(未示出)包括用于多个孔中的每个的独立静电元件，以独立地影响多个小束中的每个。有源多孔板装置306.3由一个或多个具有静电元件的多孔板构成，例如用于微透镜的圆形电极、多极电极或多极电极序列，以形成偏转器阵列、微透镜阵列或消像散器阵列。多小束形成单元305配置有相邻的第一静电场透镜307，并且与第二场透镜308和第二多孔板306.2一起，多个初级带电粒子小束3聚焦在中间像平面321中或其附近。
[0083]
在中间像平面321中或附近，束转向多孔板390布置有多个具有静电元件(例如偏转器)的孔，以单独操纵多个带电粒子小束3中的每个。束转向多孔板390的孔配置为具有较大的直径，以允许多个初级带电粒子小束3通过，即使初级带电粒子小束3的焦点偏离它们的设计位置。
[0084]
通过中间像平面321的初级带电粒子小束3的多个焦点由场透镜组103.1和103.2以及物镜102成像到像平面101中，其中晶片7的被研究表面由样品台500上的物体安装件定位。物体照射系统100还包括接近第一束交叉点108的偏转系统110，通过该第一束交叉点108，多个带电粒子小束3可以在垂直于束传播方向(这里是z方向)的方向上偏转。偏转系统
110连接到控制单元800。物镜102和偏转系统110以多小束带电粒子显微系统1的光轴105为中心，该光轴垂直于晶片表面25。然后用偏转系统110对布置在像平面101中的晶片表面25进行光栅扫描。由此，在晶片表面101上同步扫描形成以光栅配置布置的多个束点5的多个初级带电粒子小束3。在一示例中，多个初级带电粒子3的焦点5的光栅配置是大约一百个或更多初级带电粒子小束3的六边形光栅。初级束点5具有大约6μm至15μm的距离和低于5nm的直径，例如3nm、2nm或甚至更低。在一示例中，束点尺寸约为1.5nm，两个相邻束点之间的距离为8μm。在多个初级束点5中的每个的每个扫描位置处，分别产生多个次级电子，以与初级束点5相同的光栅配置形成多个次级电子小束9。在每个束点5处产生的次级带电粒子的数量或强度取决于照射相应点的撞击的初级带电粒子小束的强度、束点下物体的材料成分和形貌。次级带电粒子小束9由样品充电单元503产生的静电场加速，并由物镜102收集，由分束器400导向检测单元200。检测单元200将次级电子小束9成像到图像传感器207上，以在那里形成多个次级带电粒子图像点15。检测器包括多个检测器像素或单独的检测器。对于多个次级带电粒子束点15中的每个，分别检测强度，并且对于高通过量的大图像块，以高分辨率检测晶片表面的材料成分。例如，对于间距为8μm的10
×
10小束的光栅，利用偏转系统110进行一次图像扫描，产生大约88μm
×
88μm的图像块，图像分辨率例如为2nm。以例如2nm的束点尺寸的一半对图像块进行采样，因此对于每个小束，每个图像行的像素数为8000像素，使得由100个小束生成的图像块包括6.4千兆像素。图像数据由控制单元800收集。在德国专利申请102019000470.1(该专利申请通过引用结合于此)和上述美国专利us9.536.702中描述了使用例如并行处理的图像数据收集和处理的细节。
[0085]
多个次级电子小束9通过第一偏转系统110，并且被第一扫描系统110扫描偏转，并且被分束器单元400引导以跟随检测单元200的次级束路径11。多个次级电子小束9从初级带电粒子小束3沿相反方向行进，且分束器单元400配置成通常借助磁场或磁场与静电场的组合来将次级束路径11与初级束路径13分离。可选地，附加的磁校正元件420存在于初级以及次级束路径中。投射系统205还包括至少第二偏转系统222，其连接到投射系统控制单元820。控制单元800配置为补偿多个次级电子小束9的多个焦点15的位置的残余差异，使得多个次级电子焦点15的位置在图像传感器207处保持恒定。
[0086]
检测单元200的投射系统205包括多个次级电子小束9的至少第二交叉点212，孔径(aperture)214位于其中。在一示例中，孔径214还包括检测器(未示出)，其连接到投射系统控制单元820。投射系统控制单元820还连接到投射系统205的至少一个静电透镜206，投射系统205包括另外的静电或磁透镜208、209、210，并且还连接到第三偏转单元218。投射系统205还包括：至少第一多孔校正器220，其具有用于单独影响多个次级电子小束9中的每个的孔和电极，以及连接到控制单元800的可选的另一有源元件216。
[0087]
图像传感器207由与由投射透镜205聚焦到图像传感器207上的次级电子小束9的光栅布置兼容的图案中的感测区域阵列配置。这使得能够独立于入射在图像传感器207上的其他次级电子小束9来检测每个单独的次级电子小束9。产生多个电信号并将其转换成数字图像数据，然后处理给控制单元800。在图像扫描期间，控制单元800配置为触发图像传感器207以预定的时间间隔从多个次级电子小束9检测多个时间分辨的强度信号，并且图像块的数字图像是从多个初级带电粒子小束3的所有扫描位置累积和拼接在一起的。
[0088]
图1所示的图像传感器207可以是电子敏感检测器阵列，例如cmos或ccd传感器。这
种电子敏感检测器阵列可以包括电子-光子转换单元，例如闪烁器元件或闪烁器元件阵列。在另一实施例中，图像传感器207可以配置为布置在多个次级电子粒子图像点15的焦平面中的电子-光子转换单元或闪烁器板。在该实施例中，图像传感器207可以还包括中继光学系统，用于在专用光子检测元件(例如多个光电倍增器或雪崩光电二极管(未示出))上的次级带电粒子图像点15处成像和引导由电子-光子转换单元产生的光子。这种图像传感器在us9536702中公开，该专利通过引用结合于此。在一示例中，中继光学系统还包括分束器，用于将光分离并引导至第一慢速光检测器和第二快速光检测器。第二快速光检测器例如由光电二极管阵列构成，例如雪崩光电二极管，其足够快以根据多个初级带电粒子小束的扫描速度分辨多个次级电子小束的图像信号。第一慢光检测器优选为cmos或ccd传感器，提供高分辨率传感器数据信号，用于监测焦点15或多个次级电子小束9，并用于控制多束带电粒子显微镜的操作，如下面更详细描述。
[0089]
在示例中的图示中，初级带电粒子源以电子源301的形式实现，电子源301的特征在于发射器尖端和提取电极。当使用除电子之外的初级带电粒子时，例如氦离子，初级带电粒子源301的配置可以不同于所示的配置。初级带电粒子源301和有源多孔板装置306.1
…
306.3以及束转向多孔板390由连接到控制单元800的初级小束控制模块830控制。
[0090]
在通过扫描多个初级带电粒子小束3采集图像块的过程中，台500优选不移动，并且在采集图像块之后，台500移动到要采集的下一个图像块。台移动和台位置由本领域已知的传感器监测和控制，例如激光干涉仪、光栅干涉仪、共焦微透镜阵列等。例如，位置感测系统使用激光干涉仪、电容传感器、共焦传感器阵列、光栅干涉仪或其组合中的任何一种来确定台的横向和竖直位移和旋转。如下文在本发明的实施例中所示，台500从第一个图像块到下一个图像块的移动与图像块的采集重叠，并且增加了通过量。
[0091]
在图2中更详细地解释了通过采集图像块来检查晶片的方法的实施例。放置晶片，使其晶片表面25位于多个初级带电粒子小束3的焦平面中，具有第一图像块17.1的中心21.1。图像块17.1
…
k的预定位置对应于用于检查半导体特征的晶片的检查位置。第一检查位置33和第二检查位置35的预定位置从标准文件格式的检查文件中加载。预定的第一检查位置33被分成多个图像块，例如第一图像块17.1和第二图像块17.2，并且对于检查任务的第一图像采集步骤，第一图像块17.1的第一中心位置21.1在多束带电粒子显微系统的光轴下对准。选择第一图像块21.1的第一中心作为用于采集第一图像块17.1的第一局部晶片坐标系的原点。对准晶片的方法在本领域中是众所周知的，使得配准晶片表面25并产生晶片坐标的坐标系。
[0092]
多个初级小束分布在每个图像块中的规则光栅配置41中，并被扫描机构扫描以生成图像块的数字图像。在该示例中，多个初级带电粒子小束3布置在矩形光栅配置41中，在具有n个束点的第一行中具有n个初级束点5.11、5.12至5.1n，并且m行具有束点5.11至束点5.mn。为了简单起见，仅示出了示出了m＝五乘以n＝五个束点，但束点的数量m乘以n可以更大，并且多个束点5.11至5.mn可以具有不同的光栅配置41，例如六边形或圆形光栅。
[0093]
在晶片表面25上扫描每个初级带电粒子小束，如在带有多个初级带电粒子小束的扫描路径27.11到扫描路径27.mn的具有束点5.11至5.mn的初级带电粒子小束的示例中所示。多个初级带电粒子中的每个的扫描例如通过扫描路径27.11
…
27.mn来回移动来执行，扫描偏转器110在x方向上从图像行的开始位置移动每个初级带电粒子小束的每个焦点
5.11
…
5.mn，在该示例中，开始位置是例如图像子场31.mn的最左边的图像点。然后通过将初级带电粒子小束扫描到右边位置来扫描每个焦点，然后扫描偏转器110将多个带电粒子小束中的每个平行移动到每个相应子场31.11
…
31.mn中的下一行的行开始位置。返回到后续扫描行的行开始位置的移动被称为回扫。多个初级带电粒子小束沿着平行扫描路径27.11至27.mn行进，从而并行获得各个子场31.11至31.mn的多个扫描图像。对于图像采集，如上所述，在焦点5.11至5.mn处发射多个次级电子，并且产生多个次级电子小束9。多个次级电子小束9被物镜102收集，通过第一偏转系统110，并被引导至检测单元200和被图像传感器207检测。以多个2d数据集与扫描路径27.11
…
27.mn同步地转换多个次级电子小束9中的每个的顺序数据流，形成每个子场的数字图像数据。根据预选的扫描程序，多个初级带电粒子小束遵循预定的扫描路径27.11至27.mn。多个子场的多个数字图像最终由图像拼接单元拼接在一起，以形成第一图像块17.1的数字图像。每个图像子场配置有具有相邻图像子场的小重叠区域，如由子场31.mn和子场31.m(n 1)的重叠区域39所示。现有技术的多个初级带电粒子束点5.11至5.mn之间的间距通常由于漂移、透镜畸变和其他像差而变化。因此，现有技术的重叠区域39通常配置得足够大，以用一次图像扫描覆盖整个图像块，而不管束点位置的波动。
[0094]
在晶片检查方法的实施例中，通过减小重叠区域39的尺寸，增加了用于晶片检查的多束带电粒子显微系统的通过量。从而增加了每个图像块的大小，并且增加了通过量。在一示例中，多个初级带电粒子小束的焦点5的束间距是10μm。如果200nm的每个重叠区域39的宽度减小例如25％，则图像块尺寸增加大约1％，并且通过量增加大约1％。随着重叠区域的宽度进一步减少65％，通过量增加了2.5％。通过控制多个初级带电粒子小束3的间距来实现重叠区域39的减小。利用补偿器，例如图1的有源多孔板306.3，例如多束多极偏转器设备，由多个初级带电粒子小束3形成的束点5的位置被高精度地控制。对于控制操作，检测器、例如用于检测多个次级电子小束9的检测单元200的图像传感器207配置为提供表示多个束点5的位置的传感器信号。然后校正多个初级束点5的束位置的偏差，并且减小重叠区域。通过以低于70nm的精度将多个初级带电粒子小束3的每个初级带电粒子束点5精确控制在相应的光栅位置，实现了2％的通过量增加。通过将初级带电粒子束点位置进一步精确控制在30nm以下，通过量可以增加3.5％以上。在下一步骤中，在采集第一图像块的数字图像之后，晶片在传感器控制下被晶片台移动到相邻的预定中心位置21.2，并且新的局部晶片坐标系被定义为中心在预定中心位置21.2。获得第二图像块17.2，使得获得具有重叠区域19的两个相邻图像块17.1和17.2。同样，与上述重叠区域39的减小类似，重叠区域19的尺寸减小，并且通过量增加。两个图像块17.1和17.2被拼接在一起以形成预定晶片区域的图像。在采集第一检查位置33的数字图像之后，晶片台将晶片移动到预定的中心位置21.k，用于下一个、第二检查位置35的图像采集，例如检查预定晶片区域的过程控制监视器(pcm)。执行扫描操作(未示出)，并且获得图像块17.k。如这个简化的示例所示，通过这种方法，晶片的多个检查位置被依次检查。
[0095]
接下来，说明了晶片检查任务的要求或规范。对于高通过量的晶片检查，图像块17.1
…
k的图像采集以及图像块17.1
…
k之间的台移动必须是快速的。另一方面，必须保持严格的图像质量规范，例如图像分辨率、图像精度和可重复性。例如，对图像分辨率的要求通常为2nm或更低，并且具有高重复性。图像精度也称为图像保真度。例如特征的边缘位置，
通常特征的绝对位置精度要以高绝对精度来确定。例如，多个初级带电粒子小束中的每个的绝对横向位置精度必须低于10nm，并且多个初级带电粒子小束中的每个的绝对横向位置必须以低于1nm的精度已知。通常，对位置精度的要求约为分辨率要求的50％或更低。其次，必须获得高的图像均匀性。图像均匀性误差定义为du＝(imax
–
imin)/(imax imin)，图像采集下均匀物体的最大和最小图像强度imax和imin。通常，图像均匀性误差du必须低于5％。图像对比度和动态范围必须足够大，以便获得被检查半导体晶片的半导体特征和材料成分的精确表示。通常，动态范围必须优于6或8位，图像对比度必须优于80％。
[0096]
在高图像可重复性下，可以理解，在相同区域的重复图像采集下，生成第一和第二重复数字图像，并且第一和第二重复数字图像之间的差异低于预定阈值。例如，第一和第二重复数字图像之间的图像失真差必须低于1nm，优选低于0.5nm，并且图像对比度差必须低于10％。这样，即使通过重复成像操作，也可以获得类似的图像结果。这对于例如不同晶片裸芯中相似半导体结构的图像采集和比较，或者对于将获得的图像与从cad数据或从数据库或参考图像的图像模拟中获得的代表性图像进行比较是重要的。
[0097]
晶片检查任务的要求或规范之一是通过量。通过量取决于多个参数，例如样品台的速度、加速和减速样品台所需的时间、在每个新的测量位置校准样品台所需的迭代次数以及每个采集时间本身的测量面积。上面示出了通过减少重叠区域来增加图像块尺寸从而提高通过量的示例。每个采集时间的测量面积由停留时间、分辨率和小束数量决定。停留时间的典型示例在20纳秒和80纳秒之间。因此，快速图像传感器207的像素速率在12mhz和50mhz之间的范围内，并且每分钟可以获得大约20个图像块或帧。然而，在采集两个图像块之间，晶片被晶片台横向移动到下一个感兴趣的点。在一示例中，晶片从第一图像块移动到第二图像块的时间间隔tr约为1秒，帧速率降低到约每分钟15帧。利用标准台将晶片从第一图像块移动到第二图像块的典型时间间隔tr(包括在第二图像块进行精确调整的时间间隔)超过1秒，并且可以是3秒或者更长，例如5秒。对于100个小束，在像素尺寸为0.5纳米的高分辨率模式下，典型的通过量示例约为0.045平方毫米/分钟(每分钟平方毫米)，对于更大数量的小束和更低的分辨率，例如10000个小束和25纳秒的停留时间，超过7平方毫米/分钟的通过量是可能的。包括台加速和减速的台移动是多束检查系统通过量的限制因素之一。短时间内台的更快加速和减速通常需要复杂和昂贵的台，或者在多束带电粒子系统中引起动态振动。本发明的实施例能够实现晶片检查任务的高通过量，同时将图像性能规范保持在例如如上所述的要求内。
[0098]
通常，由于漂移和动态效应(包括残余和不希望的台移动)，无控制的快速和高通过量图像采集会变差。通常，与理想图像采集条件的偏差由误差函数来描述。在图3a中以多个束点5的圆形布置的示例示出了误差函数的示例，其中多个图像点5相对于晶片7旋转和位移。具有图像坐标xi和yi的图像坐标系51由图像块中心的虚拟坐标系定义，该图像块是通过用束点5(示出了三个)扫描一组初级带电粒子小束而获得的。在预定的中心扫描位置处的该组初级带电粒子小束的中心线被称为视线53，使得视线53和图像坐标系的z轴是相同的。在理想情况下，并且在多小束带电粒子显微系统的适当校准之后，多小束带电粒子显微系统1的视线53和光轴105是相同的。在真实成像情况下，视线53偏离多小束带电粒子显微系统1的光轴105。该偏差例如由物体照射单元100的漂移、第一扫描偏转器110中的像差或者初级带电粒子束路径13中的其他静电和磁性元件(例如多小束发生器有源元件330或
分束器400中的任何一个)引起。在真实成像情况下，视线53的偏差随时间变化，包括在每个图像块17.1
…
k的一次图像扫描的图像采集时间内。
[0099]
用局部晶片坐标x1和y1在晶片的检查位置定义局部晶片坐标系551。在真实成像情况下，局部晶片坐标系551与图像坐标系51偏离视线53。位移向量55例如由晶片台的未对准、晶片台的漂移或图像坐标系51的漂移或两者引起。在真实成像情况下，局部晶片坐标系551的偏差随时间变化，包括一次图像扫描的图像采集时间。位移向量55通常被描述为时间相关向量d(t)＝[dx,dy,dz](t)。在真实成像情况下，位移向量55包括视线53的偏差和晶片台500的漂移的差，两者都随时间独立变化，包括在每个图像块17.1
…
k的一次图像扫描的图像采集时间内。
[0100]
图像坐标系51可以相对于局部晶片坐标系551围绕z轴或视线53旋转旋转角rz，如箭头57所示，并且来自晶片表面25的图像块17的图像在旋转的图像坐标系59中以坐标(xi’,yi’)获得。旋转角度可以出现在任何轴上，并且可以是时间相关的，以形成旋转角度向量r(t)＝[rx,ry,rz](t)。通过围绕z轴旋转，所有图像点5都旋转到图像点5’(所指示的点)，由未旋转的图像点5和旋转的图像点5’之间的位移向量61示出。图像旋转引起的偏差或者是由于图像点5的旋转，或者是由于台围绕竖直轴或z轴的旋转，或者两者都有。
[0101]
图3b示出了在图2的图像块17.1的示例中图像旋转的情况。使用与图2中相同的附图标记，但成像坐标系51相对于晶片坐标系551旋转。旋转以光栅配置布置的多个焦点5，旋转图像块31，并且旋转每个扫描路径27。在下面更详细说明的本发明的实施例中，图像旋转由多个焦点5的光栅配置的旋转来补偿。这与单束带电粒子显微镜不同，在单束带电粒子显微镜中，图像旋转可以通过动态扫描旋转来补偿，即通过改变单扫描路径来有效地实现单扫描路径的旋转。在子场37.1和37.2示出了扫描旋转的影响，作为在两个初级带电粒子小束的示例中扫描旋转对多个初级带电粒子小束的影响的示例。多束带电粒子显微镜的扫描束偏转器可以旋转扫描路径27，但扫描偏转器不能旋转多个点5的光栅配置。为了补偿旋转，包括多个点5的光栅配置的旋转的动态变化，需要附加的装置，如在本发明的一些实施例中所提供的。
[0102]
根据本发明实施例的多小束带电粒子显微系统包括在图像采集期间提供传感器信号的多个传感器。传感器例如是台500的台位置传感器、布置在诸如孔径214的孔处的传感器或图像传感器207。控制单元800配置成从传感器信号中提取误差函数，例如图像位移向量d(t)、图像旋转r(t)，包括焦点位置的变化或像平面倾斜。一般而言，控制单元800配置成分析传感器信号，并通过本领域已知的方法将传感器信号分解成一组单独的模型误差函数，例如通过一组具有误差幅度的预定义模型误差函数对传感器数据的拟合操作。这种拟合操作例如可以是最小平方拟合操作或奇异值分解，并且计算该组模型误差函数中每个模型误差函数的多个误差幅度。通过误差幅度的计算，用于控制多个初级和次级带电粒子小束3和9以及台500的数据量被显著减少到例如六个误差幅度。然而，在本发明的实施例中，以同样的方式考虑了大量的误差幅度，例如放大率误差、不同的高阶失真和单独的场相关图像像差图案。归一化误差幅度可以描述例如视线在两个横向方向上的位移、晶片台在横向和轴向方向上的位移、晶片台的旋转、视线的旋转、放大率误差、聚焦误差、像散误差或失真误差。通过将传感器信号分解成一组有限的误差幅度，校正信号的计算和控制速度得到显著提高。
[0103]
在实施例的示例中，控制单元800配置成分析误差幅度随时间的发展。记录误差幅度随时间变化的历史，并且控制单元配置成将误差幅度的变化扩展成时间相关的模型函数。控制单元800配置成预测短时间周期内误差幅度的至少一个子集的变化，例如在扫描时间间隔ts的图像扫描的一部分期间。取决于停留时间，图像块的扫描时间间隔ts在1秒和5秒之间。在典型示例中，图像块ts的扫描时间间隔大约为3秒。在一示例中，误差幅度的预测变化的缓慢变化(通常称为漂移)与误差幅度的预测发展的快速动态变化(通常称为动态变化)分开。在一示例中，控制单元800配置成预测在台从第一图像块移动到第二图像块的时间间隔tr期间误差幅度的至少一个子集的变化。台从第一图像块移动到第二图像块的时间间隔tr在0.5秒和5秒之间。在一示例中，控制单元800配置成预测在台从快速运动减速到停止位置的时间td期间误差幅度的至少一个子集的变化。一般而言，控制单元800配置成基于该台的致动输出的预测模型来提取多个控制信号中的至少一个。
[0104]
在实施例的一示例中，分别外推误差幅度的慢变化部分、漂移和动态变化部分或动态变化的误差幅度的发展。例如，漂移部分通常表现为线性行为或渐近行为。例如，热效应通常会导致具有渐近行为的缓慢漂移。利用误差幅度随时间发展的先验知识，基于具有预定渐近行为的模型函数推导出漂移的发展，并且控制单元800配置成在预测误差幅度的预期中产生控制信号。误差幅度的缓慢变化的发展或漂移与快速发展分开，并且误差幅度的漂移例如被直接转发以控制台500。图4和图5显示了典型误差幅度随时间的变化。图4a示出了误差幅度模型函数907的预定渐近行为随时间t的漂移或缓慢变化的误差幅度sn(t)的示例。这种行为对于热漂移或静电或电磁元件的漂移是典型的，但随着时间的推移，其他效应也具有类似的发展。漂移的其他来源可以是可变的电致伸缩力或在图像扫描期间由导电部分或晶片的充电引起的漂移。在操作过程中，控制单元800配置为从传感器数据中连续导出漂移误差幅度sn(t)。操作时间包括第一图像块17.1的第一图像扫描的第一时间间隔ts1、从第一图像块17.1的第一中心位置21.1到第二图像块17.2的第二中心位置21.2的晶片台移动的时间间隔tr以及第二图像块17.1的第二图像扫描的第二时间间隔ts2(参考数字见图2)。例如，在第一时间间隔ts1期间的实际时间ta，误差幅度sn(t)的时间梯度903被确定，或者模型函数907被近似为测量的误差幅度sn(t)。利用误差幅度模型函数907或梯度向量903，预测误差幅度sn(t)的发展，并且预测在第二时间间隔ts2期间的未来时间tc，误差幅度sn(t)的漂移部分达到预定阈值sn_max，如线901所示。该阈值例如是根据与误差向量sn(t)相关的图像质量参数的规范预先确定的。在两个图像块17.1和17.2的两个连续图像扫描之间的时间间隔tr中，控制单元800配置为相应地改变补偿器的控制值，并且通过调整多束带电粒子显微镜1的有源元件来减小误差幅度sn(t)的漂移分量。有源元件可以包括缓慢动作的补偿器，例如磁性元件或台。在本发明的实施例中，视线53或图像坐标系51的横向漂移例如通过向晶片台500的横向位置添加偏移来补偿，并且焦点位置的漂移例如通过向晶片台500的z位置添加偏移来补偿。在本发明的实施例中，多个初级带电粒子小束3的成像放大率的漂移将导致多个初级带电粒子小束3的间距变化，并且例如通过向物镜102的专用磁透镜元件添加偏移电流来补偿。在本发明的一实施例中，如图3所示的多个初级带电粒子小束3的旋转漂移通过台500围绕z轴的相应旋转来补偿，或者通过将偏移电流添加到例如物镜102的第二专用磁透镜元件来产生多个初级带电粒子小束3的旋转的校正。结果如图4b所示。通过这种调整，校正后的缓慢变化的漂移误差幅度sn(t)被控制得远远超过误差幅
度阈值sn_max。由于漂移部分随时间缓慢变化，因此有可能在后续图像扫描之间的时间tr期间至少部分地调整和补偿误差幅度sn(t)。因此，给出了用多束带电粒子显微镜检查晶片的方法，该方法具有以下步骤：
[0105]-在第一时间间隔ts1期间第一图像块的第一图像采集步骤，
[0106]-在时间间隔tr期间晶片台从第一图像块的位置移动到第二图像块，
[0107]-以及在第二时间间隔ts2期间第二图像块的第二图像采集步骤，由此，
[0108]-在第一时间间隔ts1期间，根据多个传感器信号计算至少第一误差幅度，
[0109]-在第一时间间隔ts1期间，至少在第一时间间隔ts1、运动时间间隔tr和第二时间间隔ts2上预测第一误差幅度的发展，
[0110]-以及，至少在移动时间间隔tr期间，控制信号被提供给多束带电粒子显微镜的控制单元，用于将第二时间间隔ts2期间的误差幅度的预测发展保持在预定阈值以下。
[0111]
在一示例中，根据预测模型或外推法生成第一误差幅度发展的预测。
[0112]
在一示例中，控制信号被提供给多束带电粒子显微镜的控制单元，用于在时间间隔ts1或ts2的图像扫描期间也将误差幅度的预测发展保持在预定阈值以下。例如，如果预测到图像坐标系的缓慢漂移，则图像坐标系的漂移可以通过台500的缓慢补偿移动来补偿，使得在图像采集期间sn(t)被控制在远低于阈值sn_max。
[0113]
图5示出了由误差幅度nn(t)的动态变化描述的成像偏差的快速动态变化。成像偏差的这种动态变化可以例如由内部噪声源引入，例如真空泵或其他内部噪声源，例如由晶片台的快速加速和减速引起的振动。其他噪声源可以是外部噪声源。
[0114]
动态变化nn(t)显示了简化的周期性行为，其半周期小于一个图像块的一个扫描时间间隔ts1或ts2。在本发明的实施例中，控制单元800配置成导出误差幅度nn(t)的动态变化，并以高速确定用于多束带电粒子显微镜1的快速有源元件的控制信号。这种有源元件例如是静电束偏转扫描仪或静电校正器，它们可以高速调整。在扫描时间为ts的第一图像块的图像扫描期间，不受控制的误差幅度nn(t)超过预定误差幅度窗口dnn至少两次tc1和tc2，由附图标记905表示。具有误差幅度nn(t)的上阈值和下阈值的误差幅度窗口905表示由误差幅度nn(t)表示的图像质量参数的规范要求。控制单元800还配置成向快速有源元件的控制单元提供动态控制信号，使得图5b所示的校正的动态偏差或误差幅度nn(t)被控制在预定误差幅度窗口905的上阈值和下阈值之间。控制运算器800配置有快速控制回路，例如开放控制回路，允许以超过大约0.3hz的图像扫描频率或帧速率1/ts至少50倍，优选至少100倍，或者甚至更优选1000倍的带宽进行调整和控制。在一示例中，如果以大约2.5khz或更高的控制频率进行每个行扫描，则至少执行一次误差向量的计算和用于补偿成像像差的控制信号的提取。因此，电控制信号包括带宽在0.1khz至10khz范围内或更大的信号。
[0115]
应当注意，根据控制运算器800的控制回路的频率响应，图5b中所示的校正误差幅度nn(t)的频率可不同于图5a中所示的未校正误差幅度nn(t)的频率。
[0116]
在一示例中，控制单元800配置成预测误差幅度nn(t)的动态变化。例如，通过在误差幅度nn(t)的时间ta处导出局部梯度909，控制单元800配置为在时间间隔ts1的图像扫描期间导出用于动态控制的快速有源元件的控制信号。
[0117]
晶片台的未对准或漂移的驱动误差源是将该台从第一图像块17.1移动到第二图像块17.2的时间间隔tr。特别地，晶片台的未对准或漂移取决于调整迭代的次数和将台从
移动速度减速到第二图像块17.2附近的停止位置所需的时间td。在本发明的实施例中，第一图像块17.1和第二图像块17.2的图像采集步骤之间的时间间隙显著减小，并且通过量增加。通过本发明的实施例，提供了带电粒子显微镜和操作带电粒子显微镜的方法，其中在一系列图像采集步骤中对一系列图像块进行成像，包括在第一时间间隔ts1中对第一图像块17.1的第一图像采集和在第二时间间隔ts2中对第二图像块17.2的第二图像采集，并且还包括第三时间间隔tr，用于将晶片台500从第一图像块17.1的第一中心位置21.1移动到第二图像块17.2的第二中心位置21.2，使得第一和第二时间间隔ts1或ts2中的至少一个与第三时间间隔tr重叠。从第一时间间隔ts1的开始到第二时间间隔ts2的结束的总时间间隔比三个时间间隔ts1、tr和ts2的总和短，并且通过量增加，并且实现了快速检查模式。图5a和5c示出了具有高通过量的快速检测模式的实施例。在图5a的第一示例中，在晶片台500完全停止之前，开始第二图像块17.2的图像采集。在时间间隔td期间，其中晶片台减速到末端位置，开始图像采集，并且图像采集的时间间隔ts2与台500减速的时间间隔td重叠。减速时间间隔td包括台调整的迭代和完全停止台所需的时间。在快速移动之后，台可以漂移或摆动或振动，并且台减速的时间间隔td包括延迟台直到其位置与多束带电粒子显微镜的视线重合所需的时间，其精度低于第一预定阈值，并且动态位置稳定性低于第二预定阈值。控制单元800配置成在时间td期间监测或预测晶片台500的预期横向位置xl(t)、yl(t)和移动速度。控制单元800导出用于带电粒子显微镜的扫描偏转单元的控制信号，以通过视线53的可变偏移dx(t)，dy(t)来补偿减速时间td期间晶片台的残余移动。控制单元800配置为根据晶片台的预测移动速度计算第二图像块17.2的图像采集的开始时间。例如，第二图像块17.2的图像采集的时间间隔ts2的开始时间被确定为晶片台的预测速度低于预定阈值的时间，从而可以补偿减速时间间隔td期间晶片台的残余移动。控制单元800配置成通过扫描成像第二图像块17.2来开始图像采集，并向偏转单元提供偏移坐标的时间函数，以补偿在减速时间间隔td的至少一部分期间晶片台的残余移动，该减速时间间隔td与第二图像采集的时间间隔ts2重叠。因此，第一时间间隔ts1期间的第一图像扫描和第二时间间隔ts2期间的第二图像扫描之间的时间间隔tr’减小。
[0118]
图5c更详细地示出了该实施例的第二示例。在该示例中，控制单元800配置为在第一图像块的第一图像采集的时间间隔ts1期间导出晶片台加速的开始时间r1，使得扫描偏转器对晶片移动的补偿在带电粒子显微镜的扫描偏转器的最大范围内。在图像采集期间以及在用于加速晶片台的时间间隔tu的至少一部分期间，控制单元800配置为向偏转单元提供控制信号，并且误差幅度nn(t)，在该示例中为如上所述的坐标系的横向位置偏移，完全在第一图像块的横向位置偏移的指定阈值范围905.1内，并且在晶片移动的开始时间ri之后继续图像采集，直到第一图像采集的时间间隔ts1的结束时间t1。在时间间隔tr中的晶片移动期间，控制单元800配置为导出第二图像块的第二图像采集的第二时间间隔ts2的开始时间t0’，使得扫描偏转器对晶片移动的补偿在带电粒子显微镜的扫描偏转器的最大范围内，并且坐标系的横向位置偏移完全在第二图像块的横向位置偏移的指定阈值范围905.2内。当晶片台到达其目标位置附近时，第二图像采集在晶片移动的开始时间t0’开始，结束时间为r2。因此，第一时间间隔ts1期间的第一图像扫描和第二时间间隔ts2期间的第二图像扫描之间的时间间隔tr’减小。第二图像采集的开始t0’和晶片台的减速直到晶片台的移动时间间隔tr的结束时间rs之间的重叠时间间隔通常大于第一图像采集的结束t1和晶片
台在晶片台的移动时间间隔tr的时间ri开始加速之间的重叠时间间隔。在一示例中，晶片台的减速时间间隔td包括在各个检查位置图像块的图像采集期间晶片台的精确对准的至少一次迭代，由此晶片移动由控制单元与偏转单元同步控制，并且在晶片台移动期间晶片台的预测和监测位置由提供给偏转单元的对应于晶片台位置的偏移坐标的序列或函数来补偿。晶片台精确对准的迭代是晶片台位置从与目标位置具有较大偏差的第一位置到与目标位置的偏差低于预定阈值的第二位置的迭代再调整。在一示例中，根据两个相邻图像块之间的重叠区域的减少来确定阈值，并且该阈值被确定为例如低于100nm、低于50nm或者甚至低于30nm。因此，通过减少连续图像采集之间的时间间隔和减少相邻图像块之间的重叠区域，提高了通过量。在一示例中，第一和第二图像块之间的后续图像采集之间的时间间隔减少了两倍，并且多束带电粒子显微镜的通过量或帧率从大约每分钟10帧增加到大约每分钟14帧。在另一示例中，第一和第二图像块之间的后续图像采集之间的时间间隔减少了三分之一，并且多束带电粒子显微镜的通过量或帧速率从大约每分钟10帧增加到超过每分钟15帧，并且利用根据该实施例的在晶片移动期间控制图像质量的方法，通过量增加了50％以上。一般而言，与采集两个远距离图像块17.1和17.2中的每个所需的时间间隔ts1和ts2以及将样品从第一检测位置移动到第二检测位置所需的时间tr相比，所提供的方法允许在更短的时间间隔tg内采集至少两个远距离图像块17.1和17.2的图像，其中tg《ts1 ts2 tr。
[0119]
例如，通过快速傅立叶分析或移动平均计算方法来实现将误差幅度发展或分离成漂移和动态变化。本领域已知的其他方法也是可能的。在一示例中，应用误差幅度变化的最大梯度的预定阈值，并且获得分解成具有最大梯度的线性漂移和误差幅度部分超过最大梯度的剩余动态变化。减去低于最大梯度的误差幅度的线性部分，并且通过减去线性漂移的误差幅度的发展来获得动态变化。根据补偿器的最大速度来确定误差幅度的最大梯度，以补偿线性漂移。这种缓慢作用的补偿器例如可以是多束带电粒子显微镜的磁性元件。在另一示例中，应用误差幅度的最大变化频率的预定阈值，并且通过对误差幅度的发展进行低通滤波来确定漂移部分。在一示例中，为了分成漂移部分和动态部分，考虑停留时间、行扫描速率和帧速率。对于例如50ns的停留时间，行扫描速率约为2.5khz。频率范围约为10khz或更高的成像性能的变化或偏差可以通过控制单元800和多束带电粒子显微镜的快速补偿器来补偿。因此，在用多个初级带电粒子小束扫描多行的过程中，可以控制成像性能的快速和动态变化或偏离。因此，在大约3s的时间间隔ts的图像采集期间，动态变化被多次补偿，例如每次回扫具有大约2.5khz的控制频率，或者甚至在每个行扫描期间具有超过2.5khz的控制频率，例如5khz或10khz或更高。例如，在两次连续图像扫描之间的时间间隔tr’期间，秒的时间间隔上的缓慢漂移被补偿，例如通过大约低于0.5s的时间间隔tr’内的缓慢补偿器。为了使补偿器与不同的响应时间同步，例如可以在控制单元中包括延迟线。
[0120]
误差幅度发展的预测是根据多项式展开和外推的近似计算的，例如线性外推，但其他更高阶的外推方法，例如二阶或更高阶的外推方法也是可能的。龙格-库塔法给出了高阶多项式外推的示例。在缓慢变化补偿器(例如移动晶片台)的示例中，通过控制和监测缓慢变化补偿器(例如晶片台)的校准性能，实现了对误差幅度(例如台位置)的发展的预测。误差幅度发展的预测也可以遵循模型，所谓的基于模型的预测器根据误差幅度的预期发展的模型函数产生预期误差幅度。这种预定的模型函数例如通过模拟或者通过多束带电粒子显微镜的代表性测试操作来生成，并且存储在控制单元800的存储器中。在一示例中，这种
预定的模型函数对于每个独立的多束带电粒子显微镜是独立的。在许多示例中，遵循预测模型的误差行为的估计包括频率分析、低通滤波和多项式近似。
[0121]
对于由误差幅度的时间发展所描述的图像性能参数的不同偏差，可以选择不同的发展和外推方法，例如将误差幅度分成漂移和动态变化，或者应用来自现有知识的模型函数。在一示例中，控制单元800配置成在图像块序列的图像采集期间执行一系列操作步骤，包括：
[0122]
a)将形成多个传感器数据数据流扩展成多组误差幅度，
[0123]
e)提取一组漂移控制信号和一组动态控制信号，以及
[0124]
f)向缓慢动作的补偿器提供该组漂移控制信号，以及
[0125]
g)向快速动作补偿器提供该组动态控制信号。
[0126]
在一实施例中，控制单元800还配置成包括将时间发展近似为至少一个误差幅度的步骤b。在一实施例中，控制单元800还配置成包括预测至少一个误差幅度的缓慢变化的漂移的步骤c。在一实施例中，控制单元800还配置成包括预测至少一个误差幅度的快速变化的动态变化的步骤d。
[0127]
在一示例中，控制单元800的配置包括执行步骤g：在图像块序列的第一图像块的图像扫描的时间间隔ts1中，向快速动作补偿器提供该组动态控制信号。
[0128]
在一示例中，控制单元800的配置包括执行步骤f：在图像块序列的第一图像块的第一图像扫描和第二图像块的第二后续图像扫描之间的时间间隔tr中，向缓慢动作补偿器提供该组漂移控制信号。时间间隔tr由将晶片台500从第一图像块的第一中心位置移动到第二、后续图像块的第二中心位置所需的时间间隔来定义，该第二后续图像块将通过多束带电粒子显微镜1的扫描成像来获得。在一示例中，控制单元800的配置包括执行步骤f：在一个图像块的一次图像扫描的时间间隔ts中向缓慢动作补偿器提供该组漂移控制参数。
[0129]
在一示例中，控制单元800的配置包括在至少一个重叠时间间隔中的图像块的图像扫描的时间间隔ts1或ts2中执行步骤g，该重叠时间间隔与用于台移动的时间间隔tr重叠。在一示例中，至少一个重叠时间间隔是用于晶片台加速的时间间隔tu的至少一部分，或者是用于晶片台减速的时间间隔td的至少一部分，或者是两个时间间隔。
[0130]
本发明的实施例是一种用于执行晶片检查任务的多小束带电粒子显微系统1的操作方法，以及用于这种晶片检查任务的软件产品。执行晶片检查任务的方法包括执行上述步骤a至g的软件代码。该方法将在下面的图7中更详细地解释。
[0131]
在本发明的实施例中，用于晶片检查的多小束带电粒子显微系统1因此具有多种措施来补偿漂移、动态效应以及残余和不希望的台移动。图6示出了示例。使用与前面图中相同的附图标记，并参考前面的图。用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)包括用于产生多个初级带电粒子小束(3)的带电粒子多小束发生器(300)和包括第一偏转系统(110)的物体照射单元(100)，该第一偏转系统用于利用多个初级带电粒子小束(3)扫描布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以产生从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)。多个次级电子小束(9)由具有投射系统(205)和第二偏转系统(222)的检测单元(200)成像，用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并用于在使用期间采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)的数字图像。多束带电粒子显微镜(1)还包括具有台位置传感器(520)的样品台(500)，用于在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间将晶片表面(25)定位和保持在
物平面(101)中。
[0132]
多束带电粒子显微镜1包括一组补偿器，该组补偿器至少包括第一和第二偏转系统(110、222)，以及缓慢动作补偿器，例如磁性元件或机械致动器。在一示例中，缓慢动作补偿器包括晶片台500。该组补偿器还包括一组快速动作补偿器(132、232、332)，例如静电元件或低质量的机械致动器。多小束带电粒子显微系统1配置有多个检测器，包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)，配置成在使用期间产生多个传感器数据。多个传感器数据包括由台位置传感器(520)提供的样品台(500)的位置和定向数据。
[0133]
多束带电粒子显微镜1还包括控制单元(800)，其中控制单元(800)配置成从多个传感器数据生成第一组p个控制信号c
p
，以在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间控制补偿器组，使得在使用期间实现操作控制，并且在图像块序列的图像采集期间保持上述规范。
[0134]
在台500的台移动期间，台移动由台位置传感器520监测。台位置传感器520在本领域中是已知的，并且可以包括激光干涉仪、光栅传感器或共焦透镜阵列传感器。在图像块序列的一个图像块的图像扫描的时间间隔ts期间，晶片台500的相对位置优选以高稳定性被控制，例如低于1nm，优选低于0.5nm。如上所述，在第一和第二后续图像块的第一和第二图像扫描之间，控制单元800触发台500从第一检查位置移动到第二检查位置。在第二检查位置，定义新的局部晶片坐标系，并且台控制模块880控制台500位于其预测位置，并且以高稳定性控制相对于视线的位置。台位置传感器520以低于1nm，优选低于0.5nm的精度测量六个自由度上的台位置和移动。在一示例(未示出)中，台位置传感器520直接连接到台控制模块880，用于控制台位置和移动的直接反馈回路。然而，这种具有大质量的晶片台的直接反馈回路和控制通常很慢，并且在图像扫描期间不能提供足够的精度。反馈回路可能会引起不必要的台抖动或滞后。根据本发明的实施例，台位置传感器520因此连接到控制单元800的传感器数据分析系统818。
[0135]
根据实施例的示例，控制单元(800)包括图像数据采集单元(810)，其配置成在使用期间将来自图像传感器(207)的图像传感器数据减少到表示例如少于10％的图像传感器数据的图像传感器数据部分，并将该图像传感器数据部分提供给传感器数据分析系统(818)。在使用期间，电子敏感图像传感器207接收多个次级电子强度值的图像传感器数据的大图像数据流，并将图像数据馈送到控制单元800的图像数据采集单元810。大量的图像数据没有直接用于监测多小束带电粒子显微系统1的图像操作。图像数据流的一小部分从图像数据流中分支出来，并且图像传感器数据部分被引导到传感器数据分析系统818。例如，图像数据采集单元810配置成分出在多个带电粒子小束的预定扫描位置处产生的次级带电粒子信号的子集，或者在扫描带电粒子束3的回扫期间产生的信号被提取并转发到传感器数据分析系统818。预定扫描位置例如可以是扫描行子集的行开始位置，例如每第五个扫描行，或者每个扫描行的中心位置。在一示例中，初级带电粒子小束的子集的图像数据，例如仅在点位置5.11(见图2)的一个小束的图像数据，用于产生图像传感器数据部分。us9530613(其通过引用并入本文)示出了布置在外围的初级带电粒子小束的专用子集的示例，用于为多束带电粒子显微镜的控制提供传感器信号。us9536702(其通过引用并入本文)示出了为生成实时取景图像而分出多个子场中的每个的图像数据的专用子集的示例。实时取景图像数据的至少一部分可被用作图像传感器数据部分。通过从带电粒子小束的预定子
集分出信号，或者通过使用带电粒子小束的预定扫描位置处的信号，转发到传感器数据分析系统818的图像传感器数据部分被显著减少到图像数据流的一小部分，大约小于2％，小于1％，优选小于0.5％，甚至更优选小于0.1％或者甚至小于0.01％。在一实施例中，图像传感器207包括第一慢速高分辨率图像传感器和第二快速图像传感器，如上文结合图1所述。在该实施例中，图像传感器数据部分由第一慢速图像传感器提供的传感器数据形成，并且图像数据采集单元810配置成将第一慢速图像传感器提供的传感器数据提供给传感器数据分析系统818，并将第二快速图像传感器的传感器信号提供给图像拼接单元812。
[0136]
来自台传感器520的图像传感器数据部分和台位置数据在传感器数据分析系统818中组合。传感器数据分析系统818分析来自图像传感器207的图像传感器数据部分和来自台传感器520的位置信息，并提取晶片台相对于多个初级带电粒子小束3的实际图像坐标系的位置信息，如图3的示例中解释。
[0137]
多束带电粒子显微镜(1)的控制单元(800)包括传感器数据分析系统(818),其配置为从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv，并分析传感器数据向量dv，以及从传感器数据向量dv中提取误差函数，例如图像位移、图像旋转、焦点位置变化和像平面倾斜。传感器数据分析系统818配置成在使用期间计算k个误差向量的一组k个幅度ak，其中k≤l。通常，传感器数据分析系统818配置成分析多个传感器信号，并且通过本领域中已知的方法，例如通过一组归一化误差函数对多个传感器信号的拟合操作，将多个传感器信号分解成一组归一化误差函数。
[0138]
控制单元(800)还包括控制操作处理器(840)，用于根据误差向量的该组幅度ak来计算第一组控制信号c
p
。在图像点5的横向位移的动态变化的示例中，控制操作处理器840配置成导出用于误差幅度的动态变化的校正或控制信号。控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给第一和第二偏转单元(110、222)来补偿样品台(500)的位置或定向的变化。来自图像传感器207的传感器数据与来自台位置传感器520的信息同步并组合。传感器数据分析系统818导出由视线定义的图像坐标系和检测位置的局部晶片坐标系之间的相对横向位移向量55。控制操作处理器840配置为向偏转控制模块860提供校正或控制信号，偏转控制模块860控制多小束带电粒子显微系统1的第一扫描偏转器110的操作。结果，第一静电扫描偏转器110与晶片台500在横向方向(这里是x和y方向)上的不希望的动态变化同步地控制初级带电粒子小束3的扫描操作。并行地，偏转控制模块860还控制第二扫描偏转器222的操作，使得图像传感器207上的多个次级电子小束9的位置保持恒定。由此，控制单元800配置为通过第一和第二偏转器110和222对初级和次级带电粒子小束的扫描操作的校正来补偿台500在横向方向上的位置的动态变化，并且具有高图像保真度和高图像对比度的图像采集被很好地保持在晶片检查任务的要求或规范内。因此，控制单元800配置为计算并向初级带电粒子束路径13中的束偏转器110施加至少一个附加电压信号，用于在使用期间产生多个初级带电粒子小束3的附加位移或旋转，以至少部分地补偿台相对于视线的横向位移或旋转。因此，控制单元800配置为计算并向次级电子束路径11中的束偏转器222施加至少第二附加电压信号，用于至少部分补偿在调整扫描期间源自多个初级带电粒子小束3的束点5的多个次级电子小束的附加位移或旋转。
[0139]
接下来，示出了误差函数的示例，其中晶片台500在竖直或z方向上漂移。多束带电粒子显微镜(1)的补偿器组包括带电粒子多小束发生器(300)的补偿器(332)、物体照射单
元(132)的快速补偿器和检测单元(200)的补偿器(230、232)中的至少一个。此外，传感器数据分析系统818分析图像传感器数据部分以及来自台位置传感器520的台位置数据。传感器数据分析系统818分析来自图像传感器207的图像传感器数据部分和来自台传感器520的位置信息，并提取晶片相对于多个初级带电粒子小束3的实际扫描位置和视线的位置信息。控制操作处理器840提取用于多个初级和次级带电粒子小束3和9的聚焦控制的控制信号。因此，控制单元800的控制操作处理器840通过初级束路径控制模块830连接到多小束发生器300的至少一个快速补偿器332，例如初级带电粒子束路径13的静电聚焦透镜，比如静电场透镜308(见图1)，或物体照射单元的快速补偿器132，其控制多个初级带电粒子小束3的聚焦位置。控制操作处理器840还连接到投射系统控制模块820，以控制检测单元200的至少一个快速补偿器232，例如静电聚焦透镜206(见图1)，使得图像传感器207上的多个次级电子小束9的焦点位置保持恒定。由此，初级束路径控制模块830和投射系统控制模块820补偿台500在竖直或z方向上的台漂移，并且具有高对比度和高分辨率的图像采集被很好地保持在晶片检查任务的要求或规范内。
[0140]
在一示例中，多束带电粒子显微镜(1)的传感器数据分析系统(818)配置成预测误差向量的该组幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展。一些成像透镜、例如物镜102或分束器元件420(见图1)是磁性元件，其引起初级和次级电子小束3和9的束路径的旋转。静态图像旋转或图像旋转的漂移例如通过物体照射单元100的磁聚焦元件来补偿。控制单元(800)还配置成产生第三信号，用于通过晶片台(500)在物平面(101)中定位晶片表面(25)，用于第二图像块(17.2)的数字图像的图像采集，并且其中控制单元(800)还配置成在将晶片台(500)定位到第二图像块(17.2)的位置期间提供来自多个传感器数据的第二组漂移控制信号，以控制补偿器组。在一示例中，控制操作处理器840连接到初级束路径控制模块830。初级束路径控制模块830连接到物体照射单元100的至少一个慢补偿器130或分束器400的磁性元件430(见图1)，以校正该组初级带电粒子小束3的漂移或旋转的缓慢变化部分。在一示例中，静态图像旋转被图像传感器207的预定义旋转进一步补偿。控制操作处理器840还连接到投射系统控制模块820，投射系统控制模块820控制次级电子束路径的缓慢补偿器230，例如磁透镜。然而，磁性元件可以用有限的速度补偿旋转的漂移部分。
[0141]
在一示例中，带电粒子多小束发生器(300)还包括快速补偿器(332)，并且控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给快速补偿器(332)以引起多个初级带电粒子小束的旋转来补偿样品台(500)的旋转。例如，晶片台旋转的动态变化导致多个初级带电粒子小束相对于晶片台的快速变化和偏离预定方向。在该示例中，旋转的动态变化被高速补偿。控制操作处理器840连接到初级束路径控制模块830。初级束路径控制模块830进一步连接到多小束发生器300的快速补偿器332，例如有源多孔板306.3(见图1)，在该示例中，有源多孔板306.3包括静电偏转器阵列，以单独且快速地偏转每个初级带电粒子小束，从而补偿该组初级小束3相对于局部晶片坐标系的旋转的不希望的动态变化。投射系统控制模块820连接到检测单元200的快速补偿器232，其包括例如具有静电偏转器阵列的第二多孔板，以补偿多个次级电子小束9的旋转的不希望的动态变化。因此，在图像间距序列中的图像间距的图像扫描期间的图像旋转被补偿，并且高图像保真度和图像对比度被很好地保持在晶片检查任务的规范内。
[0142]
在一示例中，台位置传感器520包括位置和旋转敏感传感器，例如用于x轴和y轴中
的每个的双干涉仪。
[0143]
在一示例中，如上面结合图5a和5c所述，在晶片台从第一图像块移动到第二图像块的时间间隔tr期间，执行晶片台旋转的补偿。因此，通过量增加。
[0144]
在一实施例中，控制操作处理器840还连接到图像拼接单元812。图像拼接单元812从图像数据采集单元810接收大图像数据流，并通过数据流的时序解卷积和图像子场27的图像拼接来执行图像数据流到2d图像的变换，以获得一个图像块17(见图2)。多个图像块、例如第一和第二图像块17.1和17.2被拼接在一起，以获得晶片表面25的区域的2d图像表示。为了补偿快速图像旋转，例如通过台抖动和晶片7相对于图像坐标系的快速旋转，控制操作处理器840配置为在扫描期间提取多个图像点5的残余旋转，并将点5的残余旋转馈送到图像拼接单元812。图像拼接单元812配置为通过已知的数字图像处理方法来补偿点5的残余旋转，以从一个图像块的数据流中获得具有高图像保真度的2d图像。最终图像最终被压缩并存储在图像数据存储器814中。
[0145]
在一示例中，控制单元800的控制操作处理器840配置成通过并行的漂移和动态补偿来补偿图像旋转。由于配置为偏转器阵列的多孔板对图像旋转的补偿是有限范围的，缓慢变化的漂移偏移量可以通过包括磁透镜的漂移补偿器(130、230、330)连续改变，从而快速变化的动态补偿的范围被减小，并且通过在初级带电粒子束路径13以及次级电子束路径11中配置为偏转器阵列的多孔板来实现。
[0146]
接下来，示出了误差函数的示例，其中多个图像点5形成在相对于晶片表面倾斜的像平面中。在该示例中，控制操作处理器840配置成导出校正图像倾斜的信号，该信号被转发给初级束路径控制模块830。初级束路径控制模块830配置成控制多小束发生器300的快速补偿器332，例如有源多孔板306(见图1)，其配置成改变每个初级带电粒子小束3的聚焦位置，以有效地实现多个焦点5的倾斜聚焦平面表面。因此，即使晶片台500倾斜或改变其倾斜角，每个初级带电粒子小束3也聚焦在晶片表面25处。控制操作处理器840还连接到投射系统控制模块820，其控制检测单元200的快速补偿器232，包括例如多孔校正器220。检测单元200的快速补偿器232校正每个或该次级电子小束9的聚焦位置，使得束点15在图像传感器207的焦点位置保持恒定。由此，控制操作处理器840、初级束路径控制模块830和投射系统控制模块820配置成补偿图像倾斜，并且在整个图像块17中保持高对比度和高分辨率的图像采集。
[0147]
在本发明的示例中，类似于上述示例，在台位置传感器520和第一偏转系统110之间的控制单元800内提供直接反馈回路，并且控制单元800配置为从台位置传感器520接收台位置信号，并且向第一偏转系统110提供至少第一偏移信号，以通过控制第一偏转系统110来补偿晶片台500的移动和晶片台500相对于目标位置的偏差。控制单元800还配置成向第二偏转系统222提供至少相应的第二偏移信号。因此，提供了位置误差或晶片台移动的快速补偿，并且增加了通过量，同时保持了晶片检查任务的要求规范。
[0148]
当然，上述示例不仅是孤立发生的，而且是并行发生的。上述设备和误差校正方法不限于上述示例。控制操作处理器840配置为针对一组成像偏差的一组误差幅度，通过如上所述的直接反馈或预测校正或基于模型的校正，并行导出控制信号。在一示例中，投射系统控制模块820还连接到样品电压源503，以控制用于提取次级带电粒子的提取场，并由此控制次级电子的收集效率，从而控制次级电子小束9的强度以及次级电子的动能。动能决定了
其他多个属性，比如图像对比度。在一示例中，投射系统控制模块820连接到检测单元200的另外的有源元件230和232，例如第三偏转系统218，或者校正器，例如多极透镜216(见图1)。在一示例中，次级电子束路径的传感器238向传感器数据分析系统818提供附加的传感器信号，例如孔径元件上的传感器。在一示例中，多极传感器布置在孔径元件214的周围，孔径元件214位于次级带电粒子束路径11的交叉点212处(见图1)。利用从多极传感器提供的信号，测量次级带电粒子束路径11的远心条件。在另一示例中，带电粒子显微镜1中包括有源和快速元件，例如束转向多孔板390(见图1)，例如用于多个初级带电粒子小束3的远心校正。束转向多孔板390连接到初级束路径控制模块830，其接收由控制操作处理器840控制的信号。在一示例中，包括在物体照射单元100中的传感器138向传感器数据分析系统818提供附加的传感器信号，例如孔径元件附近或多孔板上的传感器。在一示例中，包括线圈阵列来测量不同定向上的电磁噪声。在一示例中，初级束路径控制模块830连接到源301，并配置为控制由源301提供的源功率或带电粒子剂量。因此，在一组图像块的一系列图像扫描中，保持恒定的带电粒子剂量。在一示例中，诸如加速度计或陀螺仪的振动传感器被附着到带电粒子显微镜的元件，例如晶片台500。振动传感器测量振动并将信号提供给传感器数据分析系统818。温度传感器、例如磁透镜中或冷却流体回流中的温度传感器提供了系统元件状态的指示以及一些图像质量的预期漂移行为。所有传感器信号可以例如在测试样品的模拟检查任务中被校准，以提供晶片检查任务的代表性传感器数据。代表性传感器数据可用于配置传感器数据向量，并从实际晶片检查任务的传感器数据向量中提取归一化误差向量的幅度。
[0149]
通常，控制单元800的控制操作处理器840配置成从误差幅度中导出校正信号，以补偿误差函数的缓慢变化发展，例如台500的缓慢漂移。控制操作处理器840从误差幅度的动态变化中导出用于快速补偿动态变化的校正策略，并将控制信号分配给初级小束控制模块830、投射系统控制模块820和偏转控制模块860，以补偿误差幅度的快速或动态变化，例如台500的快速振动。误差幅度的漂移和动态变化由控制单元800的传感器数据分析系统818计算，并且可以基于外推法或者基于基于模型的控制直接导出。校正策略可以遵循查找表，或者通过线性分解将误差幅度分解成由带电粒子显微镜1的不同有源元件提供的预定校正函数。因此，控制操作处理器840还监测带电粒子显微镜1的有源元件的实际状态和状态变化。在一示例中，控制操作处理器840配置为累积向诸如次级电子路径有源元件230、232、初级束路径有源元件330和332、偏转器单元110或222之类的有源元件提供的控制信号的历史，从而预测带电粒子显微镜1的有源元件的实际状态。
[0150]
本发明的一方面是在多束带电粒子显微镜的使用期间导出误差向量和驱动补偿器的驱动信号，以优化图像质量参数，如图1结合图6所示。该方面在初级束路径上示出，类似的考虑类似地应用于检测单元200的元件。在图1和6中，示出了带电粒子显微镜的初级束路径的元件的典型子集，具有带电粒子源301、第一和第二准直透镜303.1和303.2、第一和第二有源多孔板装置306.1和306.2(仅示出一个)、第一场透镜308、第二场透镜307、第三场透镜103.1和第四场透镜103.2、束转向多孔板390、第一和第二物镜102.1和102.2(仅示出一个)以及样品电压源503和台500。控制单元800配置成在使用期间向所有这些元件提供至少一个控制信号，例如电压或电流，或者两者。多孔布置被提供有多个电压，例如多个初级带电粒子小束中的每个的至少一个单独的电压。对于具有100个初级带电粒子小束的多小束带电粒子显微系统，在使用期间，大约50个不同的驱动信号被施加到全局元件，并且大约
200到800个不同的电压被施加到每个多孔布置，并且单独电压或电流的数量可以超过初级带电粒子小束数量的大约10倍。在根据本发明实施例的多小束带电粒子显微系统操作之前，根据晶片检查任务的规范定义一组图像质量。上面描述了一些规范。该组图像质量形成图像质量向量，并且图像质量的偏差量对应于误差向量的幅度。为了方便起见，该组误差向量被归一化以形成一组归一化误差向量。例如通过模拟或通过校准测量来确定灵敏度，即该组成像质量相对于施加到初级束路径的该组元件中的每个的驱动信号的变化的变化量。例如，在校准测量中，代表性传感器数据集由该组传感器或检测器测量，并且为每个灵敏度生成传感器数据向量。形成初级束路径的元件的灵敏度的灵敏度矩阵。灵敏度矩阵形成了多束带电粒子显微镜相对于与晶片检查任务相关的一组成像质量的线性扰动模型，并且通常不是正交的。例如通过奇异值分解或类似算法来分析灵敏度矩阵，并且对于每种图像质量，至少选择一组基本驱动信号作为补偿器的控制信号，用于补偿图像质量的偏差或像差，从而减小相应误差向量的幅度。在一示例中，灵敏度矩阵通过将矩阵分成两个、三个或更多个核或独立灵敏度核的子集来分解，对应于该组图像质量的特定子集。由此，降低了计算的复杂性，并且降低了非线性效应或高阶效应。
[0151]
在一示例中，灵敏度矩阵的至少一个核取决于多束带电粒子显微镜的温度。例如，多束带电粒子显微镜的柱或柱的元件的温度变化导致聚焦漂移、放大率漂移或像散漂移。多束带电粒子显微镜中提供的检测器包括温度传感器，例如冷却水中或附着到机械部件、多孔板或磁性元件内部的温度传感器。因此，有可能在多个代表性温度下执行灵敏度矩阵的相应核的正交化，并且使用温度校正的灵敏度矩阵来根据温度信号计算补偿器的相应驱动信号。实际温度的考虑和温度校正的灵敏度矩阵和相应驱动信号的应用对于如下所述的多束带电粒子显微系统的重复校准步骤特别相关。在简化的示例中，减少了多个温度传感器，并且从多束带电粒子显微系统的操作历史预测预期温度。
[0152]
在一示例中，为快速补偿器选择第一基本组驱动信号，例如包括静电补偿器和偏转器，例如多小束发生器的快速补偿器332、第一偏转系统110、物体照射单元100的快速补偿器132，并且为包括例如磁性元件的缓慢动作补偿器选择第二基本组驱动信号，例如图6的物体照射单元130的缓慢补偿器。在一示例中，每个基本组驱动信号由此被最小化到最小数量的驱动信号，使得单个元件的控制算子的数量减少，并且计算时间减少，并且该组图像质量可被控制在晶片检查任务的要求规范内。
[0153]
驱动信号的每个基本组存储在控制单元800的存储器中，例如初级束路径控制模块830的存储器中。控制操作处理器840从误差向量的该组幅度中导出一组控制信号。初级束路径控制模块830例如通过与由控制操作处理器840计算的该组控制信号相乘而从基本组驱动信号中导出一组驱动信号。次级束路径控制模块820从基本组驱动信号中导出一组驱动信号，例如通过与由控制操作处理器840计算的该组控制信号相乘。
[0154]
因此，一种准备配置用于晶片检查的多束带电粒子显微镜的操作的方法包括定义一组图像质量和一组描述与该组图像质量的偏差的归一化误差向量以及传感器数据向量。根据如上所述的晶片检查任务的成像规范来确定该组归一化误差向量的幅度的一组阈值，并且执行多束带电粒子显微镜的一组补偿器的预选。该组补偿器包括多束带电粒子显微镜的第一偏转单元，用于扫描和偏转多个初级带电粒子，以及包括第二偏转单元，用于扫描和偏转在使用多束带电粒子显微镜期间产生的多个次级电子。准备用于晶片检查的多束带电
粒子显微镜的操作的方法还包括根据线性和/或非线性扰动模型，通过改变该组补偿器中的每个补偿器的至少驱动信号来确定灵敏度矩阵。灵敏度矩阵例如通过奇异值分解或类似算法来分析。在一示例中，通过将灵敏度矩阵分成两个、三个或更多个核或图像质量的独立子集来分解灵敏度矩阵。由此，降低了计算的复杂性，并且降低了非线性效应或高阶效应。准备用于晶片检查的多束带电粒子显微镜的操作的方法还包括导出一组归一化驱动信号，用于补偿该组归一化误差向量中的每个。归一化的误差向量、归一化的驱动信号和该组阈值存储在多束带电粒子显微镜的控制单元的存储器中，形成预定的误差向量和预定的驱动信号。
[0155]
在使用期间，例如在晶片检查期间，操作多束带电粒子显微镜的方法还包括从多束带电粒子显微镜的多个传感器接收多个传感器数据以形成传感器数据向量的步骤。在一示例中，多个传感器数据包括在用多束带电粒子显微镜检查期间用于保持晶片的晶片台的实际位置和实际速度的位置或速度信息中的至少一个。准备和配置用于产生多个传感器数据的传感器组，使得可以明确地导出预定误差向量，并且在使用期间，从传感器数据向量中导出归一化误差向量的一组实际幅度，表示多束带电粒子显微镜的图像质量组的实际状态。一组控制信号从该组实际幅度中导出，一组实际驱动信号从预定的归一化驱动信号中导出，例如通过与控制信号相乘。控制单元控制多束带电粒子显微镜的补偿器，并向该组补偿器提供该组实际驱动信号，使得该组实际幅度保持低于该组阈值，并且晶片检查任务的操作保持在成像规范内。在图7中，更详细地解释了根据本发明实施例的操作方法。图1-6中相同的参考数字用于说明。对于晶片检查，多束带电粒子显微镜(1)包括多个检测器和一组补偿器，检测器包括图像传感器(207)和台位置传感器(520)，该组补偿器包括至少第一和第二偏转系统(110、222)。在多束带电粒子显微镜(1)的控制单元800的存储器中，存储了误差向量的幅度的阈值和至少一组归一化驱动信号。
[0156]
在第一步骤sr中，例如由操作员登记晶片检查任务，或者由外部操作系统提供指令。装载的晶片在多束带电粒子显微系统1的预定全局晶片坐标系中被对准和配准。晶片检查任务包括一系列检查位置(例如图2的33、35)。从检查位置序列中，生成至少第一和第二检查位置33和35处的多个晶片区域的图像采集任务序列。至少一个检查位置可以包括至少第一和第二成像块17.1和17.2。横向尺寸px的每个成像块由配置成光栅阵列的多个初级带电粒子小束3在多束带电粒子显微镜1上成像，其中多个初级带电粒子小束2中的每个在横向尺寸sx的每个子场31上扫描。由多个初级带电粒子小束3扫描的多个子场被拼接在一起以形成图像块17。子场的横向尺寸sx通常为10μm或更小，一个图像块17的图像尺寸px通常约为100μm或更大。初级小束3的数量通常为10
×
10小束或甚至更多小束，如300个小束或1000个小束。优选的光栅配置例如是六边形光栅、矩形光栅、至少在一个圆上布置有小束的圆形光栅，但其他光栅配置也是可能的。
[0157]
图像块17.1和17.2的第一和第二块中心位置21.1和21.2是从检查任务列表中计算的，该列表包括晶片表面上的检查位置33的位置和检查任务的区域。如果检查位置的区域的横向尺寸超过图像块，则检查位置的区域被分成至少两个图像块17.1、17.2，其具有至少第一和第二块中心位置21.1、21.2。第一和第二中心块位置21.1、21.2在晶片坐标中被转换，并且相对于全局晶片坐标系定义了第一和第二局部晶片坐标系。由此，生成用于采集相应图像块17.1和17.2的多个局部晶片坐标系的列表。
[0158]
应当理解，每次由第一和第二构件解释多个构件时，该多个构件可以包含多于两个构件，例如检查任务可以包含50、100或更多个检查位置，并且每个检查位置可以包含2、4或更多个图像块。
[0159]
在步骤si中，多小束带电粒子显微系统的状态例如根据多小束带电粒子显微系统1的操作历史或初始化来确定。如果提供了相应的触发信号，多小束带电粒子显微系统1的初始化可以包括系统的校准。多个带电粒子小束3中的选定小束可以用于系统的校准。附着在晶片台500或第二计量台上的专用支架上的至少一个参考样品可以用于系统的校准以及用于带电粒子显微镜的视线53和晶片台位置的确定。在不同位置的两个或多个参考样品可以用于不同图像性能函数的校准，例如放大率、失真或像散。
[0160]
步骤s0包括将晶片的晶片表面(25)定位和与多束带电粒子显微镜(1)的视线的局部晶片坐标系(551)的位置对准。晶片被定位并与多子束带电粒子显微镜1的光轴或视线53下方的下一个局部晶片坐标系551对准。下一个局部晶片坐标系551可以是步骤sr中产生的局部晶片坐标系列表中的第一个或任何后续的局部晶片坐标系551。
[0161]
晶片台500被触发以移动晶片，使得局部晶片坐标系551与带电粒子显微镜的视线53对准。通过移动晶片台进行的每个局部晶片坐标系的对准可选地借助于在晶片表面上形成或可见的图案来执行。当以视线53作为多束带电粒子显微镜1的z轴的图像坐标系51和局部晶片坐标系551之间的差向量低于阈值时，停止调整。差向量55例如是包括台移动的六个自由度的向量，包括位移和旋转或倾斜。对于精细调整，差向量在横向方向上可以低于50nm或甚至更小，在视线方向或聚焦方向上可以低于100nm。z轴处的图像旋转阈值通常为0.5mrad，相对于x-y平面图像坐标系的倾斜阈值通常为1mrad。微调可以至少包括检查位置的成像步骤和台移动的多次迭代。
[0162]
在本发明的一实施例中，选择晶片检查任务的快速操作模式，并且将对精度调整的要求放宽或增加阈值2倍或者甚至10倍或者甚至更多倍，并且通过多束带电粒子显微镜1的一组补偿器来补偿超过阈值的剩余差向量。为此，控制单元800生成多个偏移误差向量幅度，并且其被提供给下面的步骤s2。
[0163]
在步骤s1中，执行图像采集以采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)的数字图像，并且收集来自多个检测器的多个传感器数据。执行来自检查点序列的检查任务。步骤s1至少包括：
[0164]-在步骤s1-1中，开始通过第一图像块17.1的扫描成像的图像采集过程。优选地，利用根据步骤s0调整为与多束带电粒子显微镜1的视线53一致的台500，或者利用如上所述低速移动的台，对每个图像块17进行成像。
[0165]-在步骤s1-2中，与步骤s1-1并行，由多个检测器生成多个传感器数据。多个检测器至少包括台位置传感器520和图像传感器207。在一示例中，多个检测器另外包括多子束带电粒子显微镜的其他检测器，例如传感器238和138，它们在图像采集期间生成传感器数据。多个传感器数据还可以包括施加到静电和磁性元件的电流或电压。提供传感数据的传感器的其他示例是例如温度传感器，例如监测冷却流体温度的温度传感器，或者磁性元件。
[0166]
步骤s1-1的成像包括收集在多个初级带电粒子小束3与晶片表面25相互作用的位置处产生的多个次级电子。从次级电子，形成多个次级电子小束9。分别检测多个次级带电粒子小束9中的每个，从而获得图像块17在各自的局部晶片坐标系551下的数字图像。
[0167]
在步骤s2期间，在传感器数据分析系统818中评估多个传感器数据。步骤s2至少包括：
[0168]-在s2-1中，来自不同传感器的多个传感器数据在实际时间ta被组合成长度l的传感器数据向量dv(i)，以及长度l的一组k个预定义误差向量ek(i)中的扩展传感器数据向量dv(i)。如上所述，该组预定义误差向量ek(i)代表图像采集的图像质量参数组的偏差。计算该组预定义误差向量ek(i)的一组k个误差幅度ak，使得：
[0169]
dv(i)＝∑
kak
·ek
(i) ε
[0170]
其中，剩余误差向量ε低于预定阈值。在误差幅度ak的计算期间，考虑在步骤s0中生成的多个偏移误差向量幅度或偏移误差向量幅度的预测时间行为。在一示例中，k的大小为6，表示局部晶片坐标系和视线之间的差异的6个自由度，但一般来说，k大于6，例如该组误差向量包括k＝14个误差向量，包括晶片台位置、局部晶片坐标系和视线之间的差异的6个自由度、放大率变化、变形失真变化、像散、场曲、三阶失真和色差。通常，k比l小，即k《l。形成传感器数据向量dv(i)的传感器数据的数量l可以是10或更多，但l优选地是减少的数量以增加计算速度，例如k《l《4k。例如，如果k＝14，l优选地低于50。通过将多个传感器数据减少到长度l和k误差向量幅度减小的误差向量，数据量减少，并且计算时间增加。
[0171]-在s2-2中，根据多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展，预测该组实际幅度的至少子集的发展幅度子集。导出n个误差幅度an的至少子集的时间发展，并且误差幅度的子集被认为是时间相关函数an(t)。在实际时间ta之后的预测时间间隔中误差幅度an(t》ta)的时间发展的推导的示例是从误差幅度an(t《ta)的历史的外推，通过如上所述的线性或高阶外推。因此，在使用期间，记录多束带电粒子显微镜的该组实际幅度的至少子集，用于生成该组实际幅度的子集的历史。误差幅度an(t》ta)的时间发展的推导的另一个示例是误差幅度an(t)的历史对预定义的一组模型函数mn(t)的近似。
[0172]-在s2-3中，误差幅度an(t)的至少子集的时间发展被分成幅度an(t)＝sn(t) nn(t)的时间发展的漂移部分sn(t)和动态变化nn(t)。
[0173]
在一示例中，预定误差向量包括在初级带电粒子束路径中引入的图像像差。初级带电粒子束路径中的像差包括诸如放大率误差之类的失真、诸如梯形失真之类的变形失真或者三阶和更高阶失真。其他像差例如是场曲、像散或色差。
[0174]
在一示例中，预定误差向量包括在次级电子束路径11中引入的图像像差。次级电子束路径11中的像差例如降低了次级电子的收集效率，并且例如导致图像对比度降低和噪声增加。
[0175]
在一示例中，多个传感器数据与传感器数据向量dv(i)的组合包括计算多个传感器数据的差，例如多束带电粒子显微镜的视线的位置坐标与台位置传感器的位置和取向数据之间的差。
[0176]
在一示例中，将滤波器应用于误差幅度an(t)的至少一个时间发展，使得从误差幅度an(t)的时间发展中减去所选误差幅度的特定特征。由此，不影响图像质量的误差幅度an(t)的时间发展的特定特征被减去，并且控制操作的量被减少。
[0177]
在一示例中，该组误差向量是从多束带电粒子显微镜中可用的一组补偿器的能力中导出的，使得该组误差向量可以通过控制该组补偿器的致动来补偿。在一示例中，从成像实验中导出可能的一组误差向量，并且多束带电粒子显微镜设置有能够补偿该组误差向量
的一组补偿器。
[0178]
在一示例中，将该组误差向量的幅度或幅度的发展与存储在控制单元800的存储器中的一组预定阈值进行比较。
[0179]
在晶片检查任务期间，从幅度的发展中确定一组预测控制信号，并且从该组预测控制信号中确定一组预测驱动信号，并且该组预测驱动信号以时间顺序的方式被提供给该组补偿器，从而在预测时间间隔期间将实际幅度的子集减少到低于相应的阈值。
[0180]
在步骤s3中，一组p个控制信号c
p
从该组误差幅度ak中导出。误差幅度ak的偏差和幅度，包括误差函数en的误差幅度an的时间发展，由控制操作处理器840利用预定义映射函数mf分析并映射到一组p个控制信号c
p
：
[0181]
mf：a
k-》c
p
[0182]
该组k个误差幅度到该组p个控制信号的预定义映射函数mf的映射例如通过查找表、矩阵求逆或诸如奇异值分解的数值拟合操作来实现。
[0183]
在一示例中，不同的误差向量组在不同的误差向量类别中被并行处理。例如，由视线和局部晶片坐标系定义的两个坐标系的坐标系漂移在坐标误差类别中分开处理。高阶成像像差或远心像差在各自的误差向量类别中处理。由此，并行且高速地计算一组误差向量的该组控制信号。
[0184]
在步骤s3-1中，从该组控制信号c
p
中导出一组偏转控制信号。
[0185]
在步骤s3-2中，从该组控制信号c
p
中导出一组初级控制信号。选择初级控制信号来控制初级束路径的补偿器，以补偿成像像差，例如散焦、像平面倾斜、场曲、放大率、像散、色差、远心像差或其他高阶像差。
[0186]
在步骤s3-3中，从该组控制信号c
p
中导出一组次级控制信号。
[0187]
在步骤s3-4中，从该组控制信号c
p
中导出一组图像处理控制信号。该组图像处理控制信号包括在图像拼接期间要考虑的图像拼接分量is
p
的子集。
[0188]
在可选步骤s3-5(未示出)中，从该组控制信号c
p
中导出一组台控制信号。
[0189]
在步骤s4中，该组控制信号c
p
被提供给该组控制模块中的至少一个控制模块，该组控制模块包括投射系统控制模块820、初级束路径控制模块830、偏转控制模块860、台控制模块880和图像拼接单元812。每个控制模块从该组控制信号c
p
中导出一组致动值或驱动信号，例如电压或电流序列，提供给该组补偿器中的至少一个补偿器，以补偿由该组误差向量中的一误差向量表示的成像像差。在图像采集的步骤s1期间，第一控制信号被提供给一组补偿器。控制信号的第二子集存储在存储器中，并被提供给步骤s0，以在定位和对准下一个局部晶片坐标系期间应用。
[0190]
在步骤s4-1中，一组偏转控制信号被提供给偏转控制模块860。为了补偿代表图像像差的一组误差向量，首先校正多个初级带电粒子小束3的焦点5的横向位置，使得焦点形成在晶片表面25上的预定横向位置，该预定横向位置由局部晶片坐标系551和预定光栅配置限定，横向位置精度低于10nm或甚至更低。焦点5与预定位置的横向对准由第一偏转单元110控制，偏转多个初级带电粒子小束3。由此，例如通过向第一和第二偏转单元(110、222)提供控制信号c
p
来补偿样品台(500)的位置或定向的变化。
[0191]
因此，该组偏转控制信号的控制信号c
p
的示例是提供给偏转控制模块860的初级偏移信号。偏转控制模块860为第一偏转单元110导出第一偏移信号，第一偏转单元110包括
静电偏转扫描仪，并且多个初级带电粒子小束3利用具有偏移位置的扫描路径27在晶片表面25上扫描。由此，多束带电粒子显微镜1的局部晶片坐标系551和视线53之间的横向位移向量55被补偿，并且实现了视线53的校正，使得其偏离局部晶片坐标系551小于预定阈值，或者例如10nm、5nm或者甚至2nm，或者甚至低于1nm。
[0192]
此外，通过向第二偏转单元222提供第二偏移信号，次级电子小束9的焦点15在图像检测器207处保持在恒定位置，并且实现了高图像对比度和图像保真度。为了将多个次级电子小束9的焦点15的位置保持在图像传感器207处的恒定位置，多个次级电子小束9穿过第一偏转单元110和第二偏转单元222。在以偏移位置改变晶片表面25上的多个初级带电粒子小束5的扫描路径27之后，向独立的第二偏转单元222提供该组偏转控制信号的第二偏移信号，并且晶片表面5上的焦点5的偏移位置由第二偏转单元222补偿，使得多个次级电子小束9的焦点15在图像传感器207处保持恒定。
[0193]
偏移位置可以随时间改变，并且偏移控制信号在图像块17的图像扫描期间改变。由此，例如补偿了样品台500的横向漂移或抖动。
[0194]
在步骤s4-2中，一组初级控制信号被提供给初级束路径控制模块830。为了补偿代表图像像差的一组误差向量，校正多个初级带电粒子小束3的焦点5的纵向位置，使得焦点以低于多束带电粒子显微镜的景深的精度形成在晶片表面25上。多束扫描电子显微镜通常具有大约10纳米-100纳米的景深，并且最大焦点偏离图像平面的规范低于10纳米，或者优选低于5纳米。多个初级带电粒子小束3的焦点5的图像像差包括散焦、像平面倾斜和场曲。
[0195]
例如，用于校正像平面倾斜的初级控制信号被提供给初级束路径控制模块830，并且初级束路径控制模块830导出用于有源多孔板装置306(例如多孔透镜阵列)的一组聚焦校正电压。由此，单独改变每个单独的初级带电粒子小束3的每个焦点位置，并且实现像平面倾斜，以便补偿例如样品台500相对于图像坐标系51的倾斜。
[0196]
在另一示例中，用于校正散焦的初级控制信号被提供给初级束路径控制模块830，并且初级束路径控制模块830导出场透镜306的电压变化，以整体上改变z方向上的像平面位置。由此，改变多个初级带电粒子小束3的焦点位置，以便补偿例如样品台500在初级小束3的传播方向z方向上的移动。
[0197]
在另一示例中，用于校正图像坐标系51和局部晶片坐标系551之间的旋转的初级控制信号被提供给初级束路径控制模块830，并且初级束路径控制模块830为有源多孔板装置306(例如多孔偏转器阵列)导出一组偏转电压。由此，每个单独的初级带电粒子小束3被单独偏转，并且实现图像坐标系51的旋转，以便补偿例如样品台500相对于图像坐标系51的旋转。
[0198]
相应地提供了用于校正初级束路径的其他图像像差的其他控制信号。初级束路径的成像像差包括诸如放大率变化、像散、色差之类的像差。该组初级控制信号包括控制初级束路径的补偿器的控制信号，包括带电粒子多小束发生器300和物体照射单元100的补偿器。
[0199]
在步骤s4-3中，一组次级控制信号被提供给投射系统控制模块820。为了补偿代表图像像差的一组误差向量，校正次级束路径或检测单元的成像像差。
[0200]
例如，校正像平面倾斜的次级控制信号被提供给投射系统控制模块820，并且投射系统控制模块820为多孔校正器220(例如多孔透镜阵列)导出一组聚焦校正电压。由此，每
个单独的次级电子小束9的每个焦点位置被单独改变，并且实现像平面倾斜以补偿例如样品台500相对于图像坐标系51的倾斜，并且维持次级电子小束9从倾斜的晶片表面25在图像检测器207上的成像。
[0201]
在另一示例中，校正散焦的次级控制信号被提供给投射系统控制模块820，并且投射系统控制模块820导出静电透镜206的电压变化，以整体上改变像平面位置。由此，改变多个次级电子小束9的焦点位置，以补偿例如样品台500在初级小束的传播方向z方向上的移动，并且维持次级电子小束9从散焦的晶片表面25在图像检测器207上的成像。
[0202]
在另一示例中，校正图像坐标系51和局部晶片坐标系551之间的旋转的次级控制信号被提供给投射系统控制模块820，并且投射系统控制模块820为多孔校正器220(例如多孔偏转器阵列)导出一组偏转电压。由此，每个单独的次级电子小束9被单独偏转，并且图像坐标系51的旋转被补偿，以将多个次级电子小束9成像在图像检测器上恒定的预定位置。
[0203]
这些示例说明了初级束路径13和次级电子束13一起中的图像像差的补偿。向初级束路径控制模块830提供一些初级控制信号以校正例如初级束路径的图像像差，例如像散或场曲，并且仅在初级束路径13中补偿图像像差。相应地向投射系统控制模块820提供一些次级控制信号以校正例如次级束路径的图像像差，并且仅在次级束路径11中补偿图像像差。
[0204]
在步骤s4-4中，一组图像处理控制信号被提供给图像拼接单元812。该组图像处理控制信号is
p
或者被直接应用，或者与图像数据流一起被存储，用于由图像拼接单元812执行的图像处理和图像拼接操作。
[0205]
在可选步骤s4-5(未示出)中，一组台控制信号被提供给台控制模块880。在一示例中，样品台500的缓慢漂移在步骤s2中被检测并由台控制信号补偿。
[0206]
在一示例中，根据误差幅度an(t)的至少子集的时间发展分离为漂移部分sn(t)和动态变化nn(t)，该组控制信号c
p
的至少一个子集被分成漂移控制分量cs
p
的子集和动态控制分量cn
p
的子集。漂移控制分量cs
p
的子集被提供给多小束带电粒子显微系统的一组补偿器或有源元件。在一示例中，漂移控制分量cs
p
被提供给包括磁性元件的缓慢变化的有源部件的子集，并且该缓慢变化的有源部件被驱动以改变它们的状态。在一示例中，漂移控制分量cs
p
被提供给快速变化的有源元件，例如静电偏转器、静电多极校正器或静电多孔元件。在一示例中，漂移控制分量cs
p
被提供给补偿器的两个子集。动态控制分量cn
p
的子集被提供给多小束带电粒子显微系统的快速变化的有源元件，并且快速变化的有源部件被驱动以改变它们对带电粒子小束的作用。快速变化的有源元件是静电元件，例如静电偏转器、静电多极校正器、静电透镜或静电多孔元件。
[0207]
通常，控制信号p的数量可以超过误差幅度ak的数量k，并且p≥k。每个控制信号c
p
可以随时间改变，并且至少一些控制信号c
p
在图像块17的图像扫描期间改变。因此，例如，在一个图像块的图像采集期间，样品台500的横向漂移被补偿。在一示例中，至少一个控制信号是依赖于时间的函数，并且表示在随后的时间间隔中误差幅度的预测发展。由此，实现了用于补偿预测成像偏差的连续控制操作。
[0208]
在步骤s5中，监测并累积包括漂移控制分量cs
p
和动态控制分量cn
p
的子集的该组控制信号c
p
，以记录多束带电粒子显微镜的变化历史。
[0209]
在步骤s6中，基于变化的历史估计多束带电粒子显微镜的实际系统状态。
[0210]
在可选步骤s7中，时间发展模型函数mn(t)适应于多束带电粒子显微镜的变化历史和实际系统状态，并被提供给步骤s2。
[0211]
在步骤s8中，分析多束带电粒子显微镜的实际系统状态，并且在随后的图像扫描期间预测系统状态的发展。如果系统状态的预测表明误差向量的发展达到了无法补偿的值，例如因为在后续图像扫描期间可能达到用于补偿的致动器的范围，则在后续图像扫描之前触发多束带电粒子显微镜的致动器的重新校准和重置。在这种情况下，触发信号被提供给步骤si。如果系统状态的预测指示下一个成像任务是可能的，则该方法继续步骤s0至步骤s7，在来自检查任务列表的下一个局部晶片坐标系下采集后续图像块的图像。
[0212]
在一示例中，在步骤s8中，例如通过预测误差幅度的发展来计算控制信号的漂移分量，并将其提供给步骤s0。在步骤s0中，在台从第一图像块移动到下一个、第二图像块或下一个检查位置期间，通过致动补偿器来补偿漂移分量。因此，在步骤s0中，控制单元800向台控制模块880提供控制信号，以将台500从第一局部晶片坐标系移动到随后的局部晶片坐标系，并且进一步向包括初级束路径控制模块830、投射系统控制模块820或偏转控制模块860的控制模块中的至少一个提供控制信号的漂移分量。
[0213]
从描述中将会清楚，操作方法的步骤s1至s7并行运行，并且在图像块的图像采集期间实时地执行和相互作用。本领域技术人员将能够认识到上述方法的变化和修改是可能的。
[0214]
在本发明的实施例中，能够改变物平面101或多个初级带电粒子小束的焦点位置，同时保持晶片检查任务的规范要求。物平面101改变的原因例如可以是用于图像采集的成像设置的预定义改变，例如放大率的改变或数值孔径的改变、期望分辨率的改变或布置在初级束路径13或次级束路径11中的元件的漂移，如在步骤s7或步骤s8中监测的。多束带电粒子显微镜1的磁物镜102对焦平面的改变具有旋转多个初级带电粒子小束3的效果。如图3所示，如果焦平面或物平面101改变，则多个初级带电粒子小束的光栅配置相对于多束带电粒子显微镜1的光轴105旋转，并且产生图像坐标系51相对于局部晶片坐标系551的旋转。布置在晶片表面25上的半导体结构通常是彼此正交布置的结构。随着图像坐标系或初级带电粒子小束3的扫描路径27相对于半导体结构的布置的旋转，如图3b所示，至少一些高通过量晶片检查任务的规范要求不能实现。此外，改变其他图像性能参数，例如多个初级带电粒子小束的远心度，或多个初级带电粒子小束的放大率或间距。在多个初级带电粒子束点的改变位置处发射的多个次级电子被调整后的物镜102收集，并且图像性能参数的改变增加。在该实施例中，由像平面或焦平面的变化引起的图像性能参数的不希望的变化由控制单元800补偿。控制单元800配置成预测控制信号，以补偿由像平面位置或焦点位置从第一图像平面位置到第二图像平面位置的变化所引起的误差幅度。控制单元800配置成向初级束路径13和次级束路径11中的补偿器以及晶片台提供控制信号。初级束路径的补偿器包括例如第二物镜(图1中未示出)、场透镜103.1或103.2、多孔偏转器阵列306.3或布置在中间像平面321附近的多孔偏转器阵列390。次级束路径的补偿器包括例如磁透镜、消像散器或多孔阵列元件。在像平面或焦点位置从第一位置到第二位置的改变被触发之后，控制单元800控制多个元件，组合地包括主和次束路径的补偿器或晶片台。
[0215]
在一示例中，控制单元800或多束带电粒子显微镜1配置为从多个传感器数据中导出误差向量，该误差向量描述了半导体结构的定向与图像坐标系51或扫描路径27或多个初
级带电粒子小束的方向的偏差，并且还配置为导出一组控制信号并将该组控制信号提供给控制模块。控制模块配置成实现多个初级带电粒子小束的旋转、多个次级电子小束的旋转和样品台500的旋转中的至少一个。例如，控制单元800配置为向上述方法的步骤s0提供控制信号，以通过包括晶片台500或物镜102的缓慢动作补偿器来引起旋转。例如，控制单元800还配置成提供控制信号以使快速动作补偿器旋转，例如布置在初级带电粒子或次级电子束路径或两者中的静电偏转器阵列。
[0216]
在一实施例中，操作配置用于晶片检查的多束带电粒子显微镜的方法包括：步骤a)，将描述与一组图像质量的偏差的一组预定归一化误差向量加载到存储器中；步骤b)，在存储器中加载该组预定归一化误差向量的幅度的一组预定阈值；以及步骤c)，在存储器中加载一组预定归一化驱动信号，用于补偿该组归一化误差向量中的每个。在执行晶片检查任务期间，操作多束带电粒子显微镜的方法包括步骤d)，从多束带电粒子显微镜的多个传感器接收多个传感器数据，形成传感器数据向量。在一示例中，多个传感器数据包括在用多束带电粒子显微镜检查期间用于保持晶片的晶片台的实际位置和实际速度的位置或速度信息中的至少一个。在执行晶片检查任务期间，操作多束带电粒子显微镜的方法还包括步骤e)，从传感器数据向量中确定预定归一化误差向量的一组实际幅度，其代表多束带电粒子显微镜的一组图像质量的实际状态；步骤f)，在晶片检查期间，从该组实际幅度中导出一组控制信号，并从该组预定归一化驱动信号中导出一组实际驱动信号；以及步骤g)，在晶片检查期间将该组实际驱动信号提供给一组补偿器，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间将实际幅度的子集减小到低于步骤b)中确定的阈值子集。在一示例中，操作多束带电粒子显微镜的方法还包括步骤h)，在晶片检查期间，根据多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展，预测该组实际幅度的至少子集的发展幅度子集。在一示例中，根据预测模型函数或一组实际幅度的历史的线性、二阶或更高阶外推之一，确定多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展。操作多束带电粒子显微镜的方法还包括步骤i)，在晶片检查期间从该组发展幅度中导出一组预测控制信号，并从该组预测控制信号中导出一组预测驱动信号；步骤j)，在晶片检查期间，以时序方式向该组补偿器提供该组预测驱动信号，从而在多束带电粒子显微镜的操作期间，在预测时间间隔内减少低于阈值子集的实际幅度子集；以及步骤k),在晶片检查期间记录多束带电粒子显微镜的该组实际幅度的至少子集，用于生成该组实际幅度的子集的历史。
[0217]
通过选择多束带电粒子显微镜的该组补偿器的步骤，在操作之前准备多束带电粒子显微镜的操作方法。在一示例中，该组补偿器包括多束带电粒子显微镜的第一偏转单元，用于扫描和偏转多个初级带电粒子，以及包括第二偏转单元，用于扫描和偏转在多束带电粒子显微镜的使用过程中产生的多个次级电子。多束带电粒子显微镜的操作方法在操作之前通过以下步骤进一步准备：确定描述与一组图像质量的偏差的一组预定归一化误差向量，根据线性扰动模型通过改变该组补偿器中每个补偿器的至少驱动信号来确定灵敏度矩阵，以及从灵敏度矩阵中确定该组预定归一化驱动信号以补偿该组预定归一化误差向量中的每个。
[0218]
应当理解，结合图6描述的多束带电粒子显微镜的部件和结合图7描述的方法步骤是简化的示例，以说明根据本发明的用于晶片检查的多束带电粒子显微镜的配置和操作方法。至少一些方法步骤或部件可被组合，例如控制操作处理器840和传感器数据分析系统
818可被组合在一个单元中，或者初级束路径控制模块820可被组合在控制操作处理器840中。
[0219]
上述实施例中使用的至少一个补偿器是多束有源阵列元件。利用初级带电粒子束路径中的静电微透镜阵列、静电消像散器阵列或静电偏转器阵列，多个初级带电粒子小束中的每个单独的初级带电粒子小束被单独影响。例如，这种多孔阵列601在图8中示出。多孔阵列601包括以多个初级带电粒子小束的光栅配置布置的多个孔—在本例中为六边形光栅配置。其中两个孔用附图标记685.1和685.2表示。在多个孔中的每个的圆周中，布置了多个电极681.1-681.8，在该示例中，电极的数量是八个，但诸如一个、两个、四个或更多个的其他数量也是可能的。电极相对于彼此以及相对于多孔阵列601的载体是电绝缘的。多个电极中的每个都通过导电线607之一连接到控制模块。通过向每个电极681施加单独的预定电压，对于通过每个孔685的多个初级带电粒子小束中的每个，可以实现不同的效果。因为仅使用静电效应，所以可以高速和高频率单独调整或改变穿过孔685的带电粒子小束。例如，该效果可以是偏转、焦平面的改变、初级带电粒子小束的像散校正。在一示例中，多个、例如两个或三个这样的多孔板被顺序布置。利用次级电子束路径中的静电微透镜阵列、静电消像散器阵列或静电偏转器阵列，可以模拟方式单独影响多个次级电子小束中的每个单独的次级电子小束。
[0220]
接下来，更详细地解释本发明的另一实施例。参考图1，描述了配置用于晶片检查的多束带电粒子显微镜和操作这种显微镜的方法。从上面的描述可以理解，在采集例如第一图像块17.1的数字图像期间，多个初级带电粒子小束3和多个次级电子9在公共束路径中被第一偏转系统110联合扫描偏转，并且多个次级电子9在检测单元200中的次级束路径11中被第二偏转系统222进一步扫描偏转。由此，在图像扫描期间，图像传感器207上的多个次级电子小束9的焦点15保持在恒定位置。检测单元200包括孔径214，通过该孔径214过滤多个次级电子小束9。孔径滤波器214由此控制提供给图像传感器207的次级电子小束的形貌对比度。由于检测单元200的偏差，例如由于多个次级电子小束9的交叉点212的中心的移动，或者第二偏转系统222的偏差，图像对比度发生变化。根据该实施例，检测并补偿形貌对比度的不希望的变化。因此，检测单元200包括第三偏转系统218，并且通过第一、第二和第三偏转单元110、222和218的组合作用，多个次级电子小束9的交叉点212的中心保持与孔径光阑214的孔径光阑位置一致，并且次级带电粒子图像点15的位置在图像传感器207上保持恒定。因此，能够根据晶片检查任务的规范要求进行晶片检查。对于扫描路径27.11
…
27.mn上和在图像块17.1的不同子场31.11
…
31.mn内的多个次级电子小束中的每个，保持恒定的图像对比度。检测单元200的投射系统205中的第二和第三偏转系统222和218的位置在图1中以举例的方式示出，并且投射系统205中的第二和第三偏转系统222和218的其他位置可以实现恒定的图像对比度以及图像传感器207上的多个次级电子小束9的焦点15的恒定位置。例如，第二和第三偏转系统222和218都可以布置在孔径滤波器214的前面。控制单元800配置成从传感器数据向量中导出表示多个次级电子小束9上的对比度变化的误差向量的幅度，且进一步配置成导出第一控制信号并将第一控制信号提供给偏转控制模块860。偏转控制模块860配置为向偏转系统导出偏转驱动信号，该偏转系统包括布置在检测单元200的次级束路径11中的第二和第三偏转系统222和218。在一示例中，控制模块800还配置成导出第二控制信号，并将该第二控制信号提供给投射系统控制模块820。投射系统控制模块820配
置成导出第二驱动信号来控制投射系统205的其他快速补偿器232，例如多阵列有源元件220的静电透镜或消像散器。因此，图像对比度很好地保持在具有高通过量的晶片检查任务的性能规范内。在另一示例中，用于扫描多个初级带电粒子小束3的偏转的第一偏转系统110优选位于多个初级带电粒子小束3的第一束交叉点108附近。然而，由于初级束路径13中的偏差，第一束交叉点108的位置可能偏离其设计位置，并且引入多个初级带电粒子束3的远心误差。控制单元800配置为从传感器数据中导出误差向量的幅度，该误差向量表示与多个初级带电粒子小束3对晶片表面25的远心照射的偏差，从该偏差中导出控制信号，并向例如中间像平面321附近的多孔偏转器390提供驱动信号。由此，保持了用多个初级带电粒子小束3对晶片表面的远心照射。远心照射是指这样的照射，其中多个初级带电粒子小束3中的每个平行且几乎垂直于晶片表面25撞击在晶片表面25上，例如与表面法线的角度偏差低于25mrad。在实施例中，从传感器数据向量导出的实际误差幅度表示晶片检查任务的图像性能规范，例如晶片台相对于多束带电粒子显微镜的视线和多束带电粒子显微镜的图像坐标系的相对位置和定向中的至少一个、远心度条件、对比度条件、多个带电粒子小束的绝对位置精度、多束带电粒子显微镜的放大率或间距，或者多束带电粒子显微镜的初级带电粒子小束的数值孔径。在图像扫描期间，还可以监测和补偿晶片检查任务的图像性能规范的其他偏差，例如高阶像差，例如多个带电粒子小束的畸变、像散和色差。例如，表示像散的误差向量的幅度可以从图像传感器的数据部分中导出，并由静电补偿器进行补偿。表示初级带电粒子小束色差的误差向量的幅度可以例如通过分束器单元400和电压供应单元503的附加磁透镜420来补偿。利用根据以上给出的实施例或示例的多束带电粒子显微镜，能够实现晶片表面的快速扫描，并且提供了集成半导体特征的高通过量检查，其分辨率至少为低至几个纳米的临界尺寸，例如在半导体器件的开发或制造过程中或用于半导体器件的逆向工程过程中低于2纳米。
[0221]
在晶片表面上平行扫描多个初级带电粒子小束，产生次级带电粒子，并形成例如直径为100μm-1000μm的图像块的数字图像。在采集第一图像块的第一数字图像之后，将衬底或晶片台移动到下一个第二图像块位置，并且通过再次扫描多个初级带电粒子小束来获得第二图像块的第二数字图像。在操作期间和每个图像采集期间，由包括图像传感器和台位置传感器的多个检测器生成多个传感器数据，并且生成一组控制信号。控制信号被提供给控制模块，控制模块控制有源元件的动作，有源元件例如是用于扫描多个初级和次级带电粒子小束的偏转单元、静电透镜、磁透镜、消像散器或有源多孔阵列或其他补偿器。例如，在第一和第二数字图像的采集之间，并且当台从第一图像块移动到第二图像块时，至少成像像差的子集例如通过诸如磁性元件的缓慢补偿器来补偿。在数字图像第一或第二图像块的图像采集期间，控制信号的子集被提供给包括偏转单元的控制模块。因此，例如，在图像扫描期间，相对于多束带电粒子显微镜的视线的晶片台的位置误差或漂移被补偿。从传感器数据中确定和预测成像性能规范的其他像差或偏差，并且实时产生和提供给快速致动器的相应控制信号。由此，通过将多个图像子场或块拼接在一起，形成具有高图像保真度和高精度以及低于5nm或2nm或1nm分辨率的高分辨率的数字图像。台在第一和第二图像块之间移动，或者移动到下一个感兴趣的位置，例如下一个pcm或相邻的图像场，具有高速度，并且例如减少了迭代精确台对准的时间。
[0222]
从描述中将会清楚，对示例和实施例的组合和各种修改是可能的，并且可以类似
地应用于实施例或示例。初级束的带电粒子例如可以是电子，但也可以是其他带电粒子，例如氦离子。次级电子包括狭义的次级电子，但也包括由初级带电粒子小束与样品相互作用产生的任何其他次级带电粒子，例如反向散射电子或由反向散射电子产生的二阶次级电子。在另一示例中，可以收集次级离子而不是次级电子。
[0223]
一些实施例可以通过使用以下多组条款来进一步描述。然而，本发明不应限于任何组条款：
[0224]
第一组条款
[0225]
条款1：一种以高通过量和高分辨率操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，包括：
[0226]-在第一时间间隔ts1中第一图像块17.1的第一图像采集，和
[0227]-在第二时间间隔ts2中第二图像块17.2的第二图像采集，以及
[0228]-第三时间间隔tr，用于将晶片台(500)从第一图像块(17.1)的第一中心位置(21.1)移动到第二图像块17.2的第二中心位置(21.2)，使得第一和第二时间间隔ts1或ts2中的至少一个与第三时间间隔tr重叠。
[0229]
条款2：根据条款1的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，当晶片台(500)已经完全停止时，在第三时间间隔tr结束之前启动第二图像块17.2的第二图像采集。
[0230]
条款3：根据条款1或2的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，当第一图像块17.1的图像采集完成时，在时间间隔ts1结束之前启动晶片移动的第三时间间隔tr。
[0231]
条款4：根据条款1至3中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括在第一图像块17.1的图像采集的第一时间间隔ts1期间计算晶片移动的第三时间间隔tr的开始时间，使得第一图像块17.1的第一中心位置与多光束带电粒子显微镜(1)的视线(53)的位置偏差或晶片台(500)的移动速度低于预定阈值。
[0232]
条款5：根据条款1至4中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括在晶片台移动的时间间隔tr期间计算第二图像采集的第二时间间隔ts2的开始时间，使得第二图像块17.2的第二中心位置21.2与多光束带电粒子显微镜(1)的视线(53)的位置偏差或晶片台(500)的移动速度低于预定阈值。
[0233]
条款6：根据条款1至5中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括以下步骤：
[0234]-预测晶片台(500)移动的时间间隔tr期间的晶片台位置序列，
[0235]-从预测的晶片台位置计算至少第一和第二控制信号，
[0236]-向多光束带电粒子显微镜(1)的初级光束路径(13)中的第一偏转系统(110)提供第一控制信号，并且向次级光束路径(11)中的第二偏转系统(222)提供第二控制信号。
[0237]
条款7：一种具有高通过量和高分辨率的多光束带电粒子系统(1)，包括：
[0238]-用于产生多个初级带电粒子小束(3)的带电粒子多小束发生器(300)，
[0239]-物体照射单元(100)，包括第一偏转系统(110)，用于利用多个初级带电粒子小束(3)扫描布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以在多个初级带电粒子小束(3)的点位置(5)处产生从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)，
[0240]-具有投射系统(205)、第二偏转系统(222)和图像传感器(207)的检测单元(200)，用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并且用于在使用期间采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)和第二图像块(17.2)的数字图像，
[0241]-样品台(500)，包括台运动控制器，其中台运动控制器包括配置为被独立控制的多个马达，所述台配置为在获取第一图像块(17.1)和第二图像块(17.2)的数字图像期间将晶片表面(25)定位和保持在物平面(101)中，
[0242]-多个检测器，包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)，配置为在使用期间产生多个传感器数据，所述传感器数据包括样品台(500)的位置数据，
[0243]-控制单元(800)，配置用于在使用期间执行第一时间间隔ts1中的第一图像块17.1的第一图像采集和第二时间间隔ts2中的第二图像块17.2的第二图像采集，并且配置成在第三时间间隔tr中触发样品台(500)，用于将样品台(500)从第一图像块(17.1)的第一中心位置(21.1)移动到第二图像块17.2的第二中心位置(21.2)，使得第一和第二时间间隔ts1或ts2中的至少一个与第三时间间隔tr重叠。
[0244]
条款8：根据条款7的系统，其中，控制单元还配置用于在第一图像块17.1的图像采集的第一时间间隔ts1期间确定晶片移动的第三时间间隔tr的开始时间，使得第一图像块17.1的第一中心位置与多束带电粒子显微镜(1)的视线(53)的位置偏差或晶片台(500)的移动速度低于预定阈值。
[0245]
条款9：根据条款7或8的系统，其中，控制单元还配置用于在晶片台移动的时间间隔tr期间确定第二图像采集的第二时间间隔ts2的开始时间，使得第二图像块17.2的第二中心位置21.2与多束带电粒子显微镜(1)的视线(53)的位置偏差或晶片台(500)的移动速度低于预定阈值。
[0246]
条款10：根据条款7至9中任一项的系统，其中，控制单元还配置用于在晶片台(500)移动的时间间隔tr期间预测晶片台位置的序列，并用于根据所预测的晶片台位置计算至少第一和第二控制信号，以及用于将第一控制信号提供给所述多束带电粒子显微镜(1)的初级光束路径(13)中的第一偏转系统(110)，并将第二控制信号提供给次级光束路径(11)中的第二偏转系统(222)。
[0247]
条款11：一种以高通过量和高分辨率操作多光束带电粒子系统(1)的方法，包括：
[0248]-第一图像块17.1的第一图像采集，第二图像块17.2的第二图像采集，以及将晶片台(500)从第一图像块(17.1)的第一中心位置(21.1)移动到第二图像块17.2的第二中心位置(21.2)，所有这些都在时间间隔tg内，
[0249]
其中，
[0250]-第一图像块17.1的第一图像采集在第一时间间隔ts1中，
[0251]-第二图像块17.2的第二图像采集在第二时间间隔ts2中，并且
[0252]-在第三时间间隔tr中将晶片台(500)从第一图像块(17.1)的第一中心位置(21.1)移动到第二图像块17.2的第二中心位置(21.2)；并且其中，
[0253]
时间间隔tg小于ts1、ts2和tr之和：tg《ts1 ts2 tr。
[0254]
条款12：一种用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)，包括：
[0255]-用于产生多个初级带电粒子小束(3)的带电粒子多小束发生器(300)，
[0256]-物体照射单元(100)，包括第一偏转系统(110)，用于利用多个初级带电粒子小束(3)扫描布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以产生在多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)处从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)，
[0257]-具有投射系统(205)、第二偏转系统(222)和图像传感器(207)的检测单元(200)，
用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并且用于在使用期间采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)和第二图像块(17.2)的数字图像，
[0258]-具有台位置传感器(520)的样品台(500)，用于在获取第一图像块(17.1)的数字图像期间将晶片表面(25)定位和保持在物平面(101)中，并且用于将晶片表面从第一图像块(17.1)移动到第二图像块(17.2)，
[0259]-多个检测器，包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)，配置为在使用期间产生多个传感器数据，传感器数据包括样品台(500)的位置数据，
[0260]-物体照射单元(100)中的第一补偿器，配置用于位移或旋转晶片表面(25)上的多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)，
[0261]-投射系统(205)中的第二补偿器，配置用于补偿多个初级带电粒子小束(3)的位移或旋转扫描点位置(5)并保持图像检测器(207)上的多个次级电子小束(9)的点位置(15)恒定，
[0262]-控制单元(800)，配置成从多个传感器数据生成第一组控制信号c
p
，以在采集第一图像块(17.1)或第二图像块(17.2)的数字图像期间同步控制物体照射单元(100)中的第一补偿器和投射系统(205)中的第二补偿器。
[0263]
条款13：根据条款12的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
并将其提供给第一和第二补偿器来补偿样品台(500)的位置变化或定向变化。
[0264]
条款14：根据条款12或13中任一项的多束带电粒子显微镜(1),其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
并将其提供给第一和第二补偿器来补偿物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化。
[0265]
条款15：根据条款12至14中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
并将其提供给第一和第二补偿器来补偿样品台(500)的位置变化或取向变化与物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化的差异。
[0266]
条款16：根据条款12至15中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号cp并将其提供给第一和第二补偿器来补偿在采集第一图像块(17.1)或第二图像块(17.2)的数字图像期间样品台(500)的移动速度。
[0267]
条款17：一种用多光束带电粒子显微镜检查晶片的方法，具有以下步骤：
[0268]-在第一时间间隔ts1期间的第一图像块的第一图像采集步骤，
[0269]-在时间间隔tr期间晶片台从第一图像块的位置移动到第二图像块，
[0270]-以及在第二时间间隔ts2期间第二图像块的第二图像采集步骤，由此，
[0271]-在第一时间间隔ts1期间，根据多个传感器信号计算至少第一误差幅度，
[0272]-在第一时间间隔ts1期间，至少在移动时间间隔tr和第二时间间隔ts2上预测第一误差幅度的发展，
[0273]-以及，至少在移动时间间隔tr期间，控制信号被提供给多束带电粒子显微镜的控制单元，用于将第二时间间隔ts2期间的误差幅度的预测发展保持在预定阈值以下。
[0274]
条款18：根据条款17的方法，其中，根据预测模型或外推法生成第一误差幅度的发展的预测。
[0275]
条款19：根据条款17或18的方法，其中，第一误差幅度代表视线位移、晶片台位移、
晶片台旋转、视线旋转、放大率误差、聚焦误差、像散误差或失真误差中的至少一个。
[0276]
条款20：根据条款17至19中任一项的方法，其中，控制信号被提供给多束带电粒子显微镜的控制单元，用于控制包括晶片台、第一偏转单元、第二偏转单元、多小束产生单元的快速补偿器或检测单元的快速补偿器中的至少一个的部件。
[0277]
条款21：一种具有控制单元的多束带电粒子显微镜的操作方法，该方法包括在包括第一图像块和第二后续图像块的图像块序列的图像采集期间的一系列操作步骤，包括：
[0278]-将形成多个传感器数据的数据流扩展成一组误差幅度，
[0279]-提取一组漂移控制信号和一组动态控制信号，
[0280]-向缓慢动作补偿器提供一组漂移控制信号，以及
[0281]-向快速动作补偿器提供一组动态控制信号。
[0282]
条款22：根据条款21的方法，其中，提取一组漂移控制信号和一组动态控制信号的步骤是在第一图像块的图像采集的时间间隔ts1期间执行的；并且通过使用从第一图像块到第二图像块的衬底台，在衬底移动的时间间隔tr期间执行向缓慢动作补偿器提供一组漂移控制信号的步骤。
[0283]
条款23：根据条款21或22的方法，其中，在时间间隔ts1中执行向快速动作补偿器提供一组动态控制信号的步骤。
[0284]
条款24：根据条款22或23的方法，其中，向快速动作补偿器提供一组动态控制信号的步骤还在第二图像块的图像扫描的时间间隔ts2中执行。
[0285]
条款25：根据条款21至24中任一项的方法，还包括预测至少一个误差幅度的时间发展的步骤。
[0286]
条款26：根据条款25的方法，包括预测至少一个误差幅度的缓慢变化的漂移和预测至少一个误差幅度的快速变化的动态改变。
[0287]
条款27：一种包括一组指令的非暂时性计算机可读介质，所述一组指令可由装置的一个或多个处理器执行以使该装置执行一种方法，其中该装置包括带电粒子源以产生多个初级带电粒子小束，并且该方法包括：
[0288]-确定台的横向位移，其中台可在x-y轴中的至少一个上移动；
[0289]-确定物体照射单元的视线的横向位移；以及
[0290]-指示控制器施加第一信号以偏转入射到样品上的多个初级带电粒子小束，从而至少部分地补偿横向位移。
[0291]
第二组条款
[0292]
条款1：一种多束带电粒子束系统，包括：
[0293]-配置成保持样品的可移动台；
[0294]-物体照射单元，配置为用多个初级带电粒子小束的多个焦点照射样品的表面；
[0295]-带电粒子束发生器，配置用于从带电粒子源产生多个初级带电粒子小束；
[0296]-台传感器，配置用于确定台的横向位移或旋转；
[0297]-图像传感器，配置用于确定物体照射单元的视线的横向位移；以及
[0298]-控制单元，配置为产生至少附加电压信号并将其施加到物体照射单元中的第一束偏转器，该第一束偏转器配置为在使用期间产生多个初级带电粒子小束的附加位移或旋转，以至少部分地补偿视线的横向位移和台的横向位移或旋转之间的差异。
[0299]
条款2：根据条款1的系统，其中，控制单元还配置为在样品表面上扫描多个初级带电粒子小束期间，计算台的横向位移或旋转，该横向位移或旋转对应于台的当前位置和台的目标位置之间的差。
[0300]
条款3：根据条款1或2的系统，其中，控制单元还配置为在样品表面上扫描多个初级带电粒子小束期间计算视线的横向位移，横向位移对应于视线的当前位置和视线的目标位置之间的差。
[0301]
条款4：根据条款2或3的系统，其中，控制单元和第一束偏转器还配置用于在样品上扫描初级带电粒子小束期间动态地调整至少一个驱动电压信号。
[0302]
条款5：根据条款1至4中任一项的系统，还包括次级电子束路径中的第二束偏转器，其配置用于至少部分地补偿在扫描期间源自多个初级带电粒子小束的束点位置的多个次级电子小束的附加位移或旋转。
[0303]
条款6：根据条款1至5中任一项的系统，其中，控制单元还包括台运动控制器，其中，台运动控制器包括配置为由控制信号独立控制的多个马达。
[0304]
条款7：根据条款1至6中任一项的系统，其中，控制单元包括处理器，所述处理器配置用于基于多个传感器信号导出多个误差向量幅度，并从多个误差向量幅度中提取多个控制信号中的至少一个。
[0305]
条款8：一种用于照射放置在多束带电粒子束系统中的台上的样品的方法，该方法包括：
[0306]-从带电粒子源产生多个初级带电粒子小束；
[0307]-确定台的横向位移或旋转，其中台可在x-y平面内移动；以及
[0308]-确定多束带电粒子系统的视线；
[0309]-从台的横向位移或旋转以及视线的位置确定位移向量；
[0310]-将至少附加电压信号施加到初级带电粒子束路径中的束偏转器，用于在使用期间产生多个初级带电粒子小束的附加位移或旋转，用于至少部分地补偿对应于台相对于视线位置的横向位移或旋转的位移向量。
[0311]
条款9：根据条款8的方法，其中，台的横向位移或旋转对应于台的当前位置和台的目标位置之间的差异，并且其中，旋转位移在样品表面上的多个初级带电粒子小束的扫描期间变化。
[0312]
条款10：根据条款8-9中任一项的方法，还包括在样品上扫描初级带电粒子小束期间动态调整至少一个电压信号。
[0313]
条款11：条款8-10中任一项的方法，还包括：
[0314]-向次级电子束路径中的束偏转器施加至少第二附加电压信号，用于至少部分地补偿扫描期间源自多个初级带电粒子小束的束点位置的多个次级电子小束的附加位移或旋转。
[0315]
条款12：根据条款8-11中任一项的方法，还包括向台运动控制器施加控制信号，其中，台运动控制器包括配置为由控制信号独立控制的多个马达。
[0316]
条款13：条款8-12中任一项的方法，还包括：
[0317]-基于多个传感器信号导出多个误差向量幅度；以及
[0318]-从多个误差向量幅度中提取多个控制信号中的至少一个。
[0319]
第三组条款
[0320]
条款1：一种用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)，包括：
[0321]-带电粒子多小束发生器(300)，其配置用于在光栅配置(41)中产生多个初级带电粒子小束(3)，
[0322]-物体照射单元(100)，其配置为用多个初级带电粒子小束(3)照射布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以在多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)处产生从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)，
[0323]-具有投射系统(205)和图像传感器(207)的检测单元(200)，其配置用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并且配置用于采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)的数字图像，
[0324]-具有台位置传感器(520)的样品台(500)，其配置用于在使用期间将晶片表面(25)定位和保持在物体照射单元(100)的物平面(101)中，
[0325]-物体照射单元(100)中的第一补偿器(132、110)，其配置用于在使用期间附加地位移或旋转晶片表面(25)上的多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)，
[0326]-投射系统(205)中的第二补偿器(232、222)，配置用于在使用期间补偿多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)的附加位移或旋转，从而保持图像检测器(207)上的多个次级电子小束(9)的点位置(15)恒定；以及
[0327]-控制单元(800)，配置为至少用第一补偿器(132，110)和第二补偿器(232，222)补偿由样品台(500)的移动引起的晶片表面(25)的位移。
[0328]
条款2：根据条款1的多束带电粒子显微镜(1)，其中，第一补偿器(132、110)包括静电透镜、静电偏转器、静电消像散器、静电微透镜阵列、静电消像散器阵列或静电偏转器阵列中的一种。
[0329]
条款3：根据条款1或2中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成生成第一组控制信号c
p
，以在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间同步控制物体照射单元(100)中的第一补偿器(132、110)和投射系统(205)中的第二补偿器(232)。
[0330]
条款4：根据条款1至3中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，还包括在带电粒子多小束发生器(300)中的第三补偿器(330、332)，该第三补偿器配置用于在使用期间附加地位移或旋转晶片表面(25)上的多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)。
[0331]
条款5：根据条款4的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置为生成第一组控制信号c
p
，以在采集第一图像块的数字图像期间同步控制物体照射单元(100)中的第一补偿器(132，110)、投射系统(205)中的第二补偿器(232、222)或带电粒子多小束发生器(300)中的第三补偿器(330、332)中的任何一个。
[0332]
条款6：根据条款1至5中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，还包括多个检测器，所述检测器包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)，配置为在使用期间生成多个传感器数据。
[0333]
条款7：根据条款6的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置为从多个传感器数据导出用于物体照射单元(100)中的第一补偿器(132、110)的驱动信号，以实现与晶片表面(25)的位移同步的多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)的附加位移。
[0334]
条款8：根据条款7的多束带电粒子显微镜(1)，其中，附加位移包括多个初级带电
粒子小束(3)的光栅配置(41)的旋转。
[0335]
条款9：根据条款6至8中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置为通过投射系统(205)中的第二补偿器(232、222)来补偿移位的晶片表面(25)上的点位置(5)的附加移位，其中投射系统(205)中的第二补偿器(232、222)配置为与物体照射单元(100)中的第一补偿器(132、110)同步操作，从而保持图像检测器(207)上的多个次级电子小束(9)的点位置恒定。
[0336]
条款10：根据前述条款中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，物体照射单元(100)中的第一补偿器是第一偏转系统(110)，并且其中，控制单元(800)配置为通过计算和提供用于多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)的附加位移或旋转的控制信号来补偿样品台(500)相对于物体照射单元(100)的视线(53)的位移或旋转
[0337]
条款11：根据前述条款中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，投射系统(205)的第二补偿器是第二偏转系统(222)，并且其中控制单元(800)配置成通过计算并向第二偏转系统(110)提供控制信号来补偿位移的晶片表面(25)上的多个初级带电粒子小束(3)的扫描点位置(5)的附加位移或旋转。
[0338]
条款12：根据前述条款中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，包括带电粒子多小束发生器(300)的另一补偿器、检测单元(200)的另一补偿器或物体照射单元(100)的另一补偿器中的至少一个。
[0339]
条款13：根据前述条款中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)包括传感器数据分析系统(818)，其配置为在使用期间分析多个传感器数据，并在使用期间计算k个误差向量的一组k个幅度ak。
[0340]
条款14：根据条款13的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)包括图像数据采集单元(810)，其配置为在使用期间将来自图像传感器(207)的图像传感器数据减少到表示少于图像传感器数据的10％，优选少于2％的图像传感器数据部分，并且将图像传感器数据部分提供给传感器数据分析系统(818)。
[0341]
条款15：根据条款14的多束带电粒子显微镜(1)，其中，图像数据采集单元(810)配置成在使用期间将来自图像传感器(207)的图像传感器数据减少为图像传感器数据部分，其包括以减少的采样率的多个次级电子小束的数字图像数据。
[0342]
条款16：根据条款14的多束带电粒子显微镜(1)，其中，图像数据采集单元(810)配置成在使用期间将来自图像传感器(207)的图像传感器数据减少为包括减少的一组次级电子小束(9)的数字图像数据的图像传感器数据部分。
[0343]
条款17：根据条款13至16中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，传感器数据分析系统(818)配置成预测误差向量的一组幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展。
[0344]
条款18：根据条款13至17中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还包括控制操作处理器(840)，用于根据误差向量的一组幅度ak计算第一组控制信号cp。
[0345]
条款19：根据条款13至18中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，传感器数据分析系统(818)配置成从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv，其中l》＝k。
[0346]
条款20：根据条款4至19中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号cp中的至少一个控制信号并将其提供给第三补偿器
(330、332)来补偿样品台(500)的旋转，以引起多个初级带电粒子小束(3)的光栅配置(41)的旋转。
[0347]
条款21：根据条款1至20中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成生成控制信号，用于通过晶片台(500)将晶片表面(25)移动到物平面(101)中的第二图像块(17.2)的第二中心位置，以对第二图像块(17.2)的数字图像进行图像采集。
[0348]
条款22：根据条款21的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成在晶片台(500)移动到第二图像块(17.2)的第二中心位置的时间间隔tr期间，根据多个传感器数据计算第二组p个控制信号cp，以控制任何补偿器。
[0349]
条款23：根据条款21至22中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成在时间间隔tr期间计算第二图像块(17.2)的图像采集的开始时间，并且在晶片台(500)的减速时间间隔td期间开始第二图像块(17.2)的图像采集，并且其中控制单元(800)还配置为在时间间隔td期间向第一和第二补偿器至少提供晶片台(500)的预测偏移位置的偏移信号。
[0350]
第四组条款
[0351]
条款1：一种多束带电粒子束系统，包括：
[0352]-台，其配置为保持样品，并且可在x-y和z轴中的至少一个上移动；
[0353]-位置感测系统，配置为确定台的横向和竖直位移或旋转；以及
[0354]-控制器，其配置为：施加第一信号以偏转入射到样品上的多个初级带电粒子小束，从而至少部分补偿台的横向位移；以及施加第二信号以偏转多个次级电子小束，以至少部分补偿源自样品上偏转的初级带电粒子小束位置的多个次级电子小束的位移。
[0355]
条款2：根据条款1的系统，其中，第一信号包括影响多个初级带电粒子小束如何在x-y轴中的至少一个上偏转的电信号。
[0356]
条款3：根据条款2的系统，其中，电驱动信号包括带宽在0.1khz至10khz范围内的信号。
[0357]
条款4：根据条款1至3中任一项的系统，其中，横向位移对应于台的当前位置和台在x-y轴中的至少一个上的目标位置之间的差。
[0358]
条款5：根据条款1至4中任一项的系统，其中，控制器还配置成在样品上的多个初级带电粒子小束的扫描期间动态调整第一信号或第二信号中的至少一个。
[0359]
条款6：根据条款1至5中任一项的系统，还包括台运动控制器，其中，台运动控制器包括配置为由第三信号独立控制的多个马达。
[0360]
条款7：根据条款6的系统，其中，多个马达中的每个被独立控制以调整台的倾斜，使得台基本垂直于初级带电粒子束的光轴。
[0361]
条款8：根据条款6或7中任一项的系统，其中，多个马达包括压电马达、压电致动器或超声波压电马达中的至少一种。
[0362]
条款9：根据条款1至8中任一项的系统，还包括：第一部件，配置为基于多个传感器信号形成多个误差向量幅度；以及第二部件，配置为从多个误差向量幅度中提取多个控制信号中的至少一个。
[0363]
条款10：根据条款9的系统，其中，第一部件配置为基于台的横向位移和多束带电
粒子束系统的视线的实际位置来形成多个误差向量幅度。
[0364]
条款11：根据条款9或10的系统，其中，多个控制信号中的至少一个的提取基于多个误差向量幅度的预测模型。
[0365]
条款12：根据条款9或11中任一项的系统，其中，多个控制信号中的至少一个的提取进一步基于台的致动输出的预测模型。
[0366]
条款13：根据条款1-12中任一项的系统，其中，位置感测系统使用激光干涉仪、电容传感器、共焦传感器阵列、光栅干涉仪或其组合中的任一种来确定台的横向和竖直位移和旋转。
[0367]
第五组条款
[0368]
条款1：一种用于照射放置在多束带电粒子束系统中的台上的样品的方法，该方法包括：
[0369]-从带电粒子源产生多个初级带电粒子小束；
[0370]-确定台的横向位移和旋转，其中台可在x-y和z轴中的至少一个上移动；
[0371]-施加第一信号以偏转入射到样品上的多个初级带电粒子小束，从而至少部分补偿台的横向位移或旋转；以及
[0372]-施加第二信号以偏转多个次级电子小束，从而至少部分补偿源自样品上偏转的初级带电粒子小束位置的多个次级电子小束的位移。
[0373]
条款2：根据条款1的方法，其中，第一信号包括影响初级带电粒子束如何在x-y轴中的至少一个上偏转的电信号。
[0374]
条款3：根据条款1-2中任一项的方法，其中，横向位移对应于台的当前位置和台在x-y轴中的至少一个上的目标位置之间的差。
[0375]
条款4：条款1至3中任一项的方法，还包括在样品上扫描多个初级带电粒子束期间动态调整第一信号或第二信号中的至少一个。
[0376]
条款5：条款1至4中任一项的方法，还包括：
[0377]-将第三信号施加到台运动控制器，其中台运动控制器包括配置为由第三信号独立控制的多个马达。
[0378]
条款6：条款1至5中任一项的方法，还包括：
[0379]-基于多个传感器信号导出多个误差向量幅度；以及
[0380]-从多个误差向量幅度中提取多个控制信号中的至少一个。
[0381]
条款7：根据条款6的方法，还包括基于多个误差向量幅度的时间行为的预测模型来预测至少一个控制信号。
[0382]
条款8：根据条款6-7中任一项的方法，还包括基于台的致动输出的预测模型来预测多个控制信号中的至少一个。
[0383]
第六组条款
[0384]
条款1：一种用多束带电粒子显微镜(1)检查晶片的方法，该多束带电粒子显微镜具有包括图像传感器(207)和台位置传感器(520)的多个检测器，并且具有包括至少第一和第二偏转系统(110，222)的一组补偿器，
[0385]
该方法包括：
[0386]-用多束带电粒子显微镜(1)的视线将晶片的晶片表面(25)与局部晶片坐标系
(551)的位置定位和对准，
[0387]-执行图像采集以采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)的数字图像，
[0388]-从多个检测器收集多个传感器数据，
[0389]-从多个传感器数据中导出一组k个误差幅度ak，
[0390]-从该组误差幅度ak中导出第一组控制信号cp，
[0391]-在图像采集的步骤b期间，向一组补偿器提供第一组控制信号。
[0392]
条款2：根据条款2的用多束带电粒子显微镜(1)检查晶片的方法，还包括：
[0393]-从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv，其中l》＝k。
[0394]
条款3：根据条款1至2中任一项的用多束带电粒子显微镜(1)检查晶片的方法，还包括：
[0395]-导出误差向量的一组幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展。
[0396]
条款4：根据条款1至3中任一项的用多束带电粒子显微镜(1)检查晶片的方法，还包括：
[0397]-通过向第一和第二偏转单元(110、222)提供控制信号cp来补偿样品台(500)的位置或定向的变化。
[0398]
条款5：根据条款1至4中任一项的用多束带电粒子显微镜(1)检查晶片的方法，还包括：
[0399]-在定位和对准晶片的晶片表面(25)的步骤a)期间，从一组误差幅度ak导出第二组控制信号cp，并提供第二组控制信号。
[0400]
第七组条款
[0401]
条款1：一种操作配置用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)的方法，包括：
[0402]-定义一组图像质量和一组描述与该组图像质量的偏差的预定归一化误差向量；
[0403]-为该组归一化误差向量的幅度确定一组阈值；
[0404]-选择多束带电粒子显微镜的一组补偿器；
[0405]-通过改变一组补偿器中的每个补偿器的至少驱动信号，根据线性扰动模型确定灵敏度矩阵；
[0406]-导出一组归一化驱动信号，用于补偿该组归一化误差向量中的每个；
[0407]-将归一化驱动信号、该组阈值和归一化误差向量存储在多束带电粒子显微镜的控制单元的存储器中。
[0408]
条款2：根据条款1的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，一组补偿器包括多束带电粒子显微镜(1)的第一偏转单元(110)，用于扫描和偏转多个初级带电粒子(3)，以及第二偏转单元(222)，用于扫描和偏转在使用多束带电粒子显微镜(1)期间产生的多个次级电子小束(9)。
[0409]
第八组条款
[0410]
条款1：一种操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，包括：
[0411]-在使用期间从多束带电粒子显微镜(1)的多个传感器接收多个传感器数据并形成传感器数据向量的步骤，
[0412]-将传感器数据向量扩展成存储在控制单元的存储器中的一组归一化误差向量，并从传感器数据向量中确定一组归一化误差向量的实际幅度的步骤，
[0413]-将该组实际幅度与存储在控制单元的存储器中的一组阈值比较的步骤，
[0414]-基于该组实际幅度与存储的一组阈值的比较，从该组实际幅度导出一组控制信号的步骤，
[0415]-根据该组控制信号，从存储在控制单元的存储器中的一组归一化驱动信号中导出一组实际驱动信号的步骤，
[0416]-向多束带电粒子显微镜(1)的一组补偿器提供该组实际驱动信号的步骤，从而在多束带电粒子显微镜(1)的操作期间将该组归一化误差向量的一组实际幅度降低到该组阈值以下。
[0417]
条款2：根据条款1的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，多个传感器数据包括在用多束带电粒子显微镜(1)进行检查期间用于保持或移动晶片的晶片台(500)的实际位置和实际速度的位置或速度信息中的至少一个。
[0418]
条款3：根据条款1或2的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，多个传感器数据包括在用多束带电粒子显微镜(1)进行检查期间，在晶片期间视线(52)的实际位置中的至少一个。
[0419]
条款4：根据条款1至3中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，其中，在采集图像块期间，步骤重复至少两次、至少十次，优选每次扫描线时。
[0420]
条款5：根据条款1至4中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括在晶片检查期间根据多束带电粒子显微镜在预测时间间隔中的预期发展来预测一组实际幅度的至少子集的发展幅度子集的步骤。
[0421]
条款6：根据条款1至5中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括在使用期间记录多束带电粒子显微镜的一组实际幅度的至少子集的步骤，用于生成该组实际幅度的子集的历史。
[0422]
条款7：根据条款1至6中任一项的操作多束带电粒子显微镜(1)的方法，还包括在晶片检查期间从该组发展幅度中导出一组预测控制信号以及从该组预测控制信号中导出一组预测驱动信号的步骤，以及在晶片检查期间以时序方式向该组补偿器提供该组预测驱动信号的步骤，从而在多束带电粒子显微镜的操作过程中，在预测时间间隔内将实际误差幅度的子集减小到该组阈值以下。
[0423]
条款8：安装有控制单元(800)和软件代码的多束带电粒子显微镜，其配置用于根据条款1至7中任一项的任何方法的应用。
[0424]
第九组条款
[0425]
条款1：一种将多个初级带电粒子小束聚焦在样品上的方法，该方法包括：
[0426]-用多个初级带电粒子小束照射设置在多束带电粒子束系统的台上的样品，并在样品表面上形成多个焦点；
[0427]-使用多束带电粒子系统的至少第一部件，调整多个带电粒子小束的多个焦点相对于样品的位置和旋转；
[0428]-使用多束带电粒子系统的第二部件，沿着多个预定初级扫描束路径相对于样品扫描多个初级带电粒子小束的焦点；以及
[0429]-使用第一、第二或第三部件，相对于样品动态地操纵预定扫描束路径。
[0430]
条款2：根据条款1的方法，其中，该方法包括将至少第一偏转电压添加到第一扫描
电压，用于通过使用第二部件扫描多个初级带电粒子小束的焦点。
[0431]
条款3：根据条款1或2的方法，还包括：
[0432]-通过使用带电粒子多小束发生器产生多个初级带电粒子小束；以及
[0433]-使用带电粒子多小束发生器的部件来调整或动态操纵多个带电粒子小波束的多个焦点相对于样品的位置和旋转。
[0434]
条款4：根据条款1至3中任一项的方法，还包括：
[0435]-在多个初级带电粒子小束的多个焦点处产生并收集源自样品表面的多个次级电子小束；
[0436]-使用多束带电粒子系统的投射系统的第四部件，沿着预定次级电子束路径扫描多个次级电子小束，使得多个次级电子小束的焦点位于图像传感器上的恒定位置；
[0437]-使用多束带电粒子系统的投射系统的第四部件或第五部件，相对于图像传感器动态地操纵预定次级电子束路径。
[0438]
条款5：根据条款4的方法，其中，该方法包括将至少第二偏转电压添加到第二扫描电压，用于通过使用第四部件扫描多个次级带电粒子小束。
[0439]
条款6：根据条款1至5中任一项的方法，还包括：
[0440]-确定台的当前位置；以及
[0441]-根据台的当前位置和台的目标位置之间的差异来确定台的横向位移或旋转。
[0442]
条款7：根据条款6的方法，还包括：
[0443]-确定用于补偿台的横向位移或旋转的第一偏转电压，
[0444]-向至少第一、第二或第三部件提供第一偏转电压，用于相对于样品动态地操纵预定第一扫描束路径。
[0445]
条款8：根据条款6或7中任一项的方法，还包括：
[0446]-确定第二偏转电压，
[0447]-向至少第四或第五部件提供第二偏转电压，用于相对于图像传感器动态地操纵预定次级电子束路径。
[0448]
第十组条款
[0449]
条款1：一种多束带电粒子束系统，包括：
[0450]-物体照射单元，配置为用多个初级带电粒子小束的多个焦点照射样品的表面；
[0451]-物体照射单元的第一部件，配置用于相对于样品调整多个带电粒子小束的多个焦点的位置和旋转；
[0452]-物体照射单元的第二部件，其配置用于参考样品沿着多个预定初级扫描束路径扫描多个初级带电粒子小束的焦点；以及
[0453]-第三部件，配置用于参考样品位置动态地操纵预定扫描束路径。
[0454]
条款2：根据条款2的多束带电粒子束系统，其中，第三部件是第一部件。
[0455]
条款3：根据条款2的多束带电粒子束系统，其中，第三部件是第二部件。
[0456]
条款4：根据条款3所述的多束带电粒子束系统，还包括控制单元，该控制单元配置用于将至少第一偏转电压添加到第一扫描电压，该第一偏转电压配置用于动态操纵预定扫描束路径，该第一扫描电压被提供给配置用于扫描多个初级带电粒子小束的焦点的第二部件。
[0457]
条款5：根据条款1至4中任一项的多束带电粒子束系统，还包括带电粒子多小束发生器，其配置用于产生多个初级带电粒子小束。
[0458]
条款6：根据条款1至5中任一项的多束带电粒子束系统，还包括控制单元，该控制单元配置用于在使用期间调整具有第一部件的物体照射单元的视线。
[0459]
条款7：根据条款1至6中任一项的多束带电粒子束系统，还包括：
[0460]-投射系统，配置用于在多个初级带电粒子小束的多个焦点处收集和成像源自样品表面的多个次级电子小束；
[0461]-图像传感器，配置用于检测多个次级电子小束的多个焦点；
[0462]-多束带电粒子系统的投射系统的第四部件，配置用于沿着预定次级电子束路径扫描多个次级电子小束，使得多个次级电子小束的焦点位于图像传感器上的恒定位置；
[0463]-多束带电粒子系统的投射系统的第五部件，配置用于参考图像传感器动态地操纵预定次级电子束路径。
[0464]
条款8：根据条款7的多束带电粒子束系统，其中，第五部件是第四部件。
[0465]
条款9：根据条款8的多束带电粒子束系统，其中，控制单元还配置用于至少将配置用于动态操纵预定次级电子束路径的第二偏转电压添加到提供给第四部件的第二扫描电压，以扫描多个次级带电粒子小束。
[0466]
条款10：根据条款1至9中任一项的多束带电粒子束系统，还包括配置用于确定台的横向位移或旋转的台传感器。
[0467]
条款11：根据条款10的多束带电粒子束系统，其中，控制单元还配置用于从由台传感器提供的横向位移或旋转中导出第一和第二偏转电压。
[0468]
条款12：根据条款1至11中任一项的系统，其中，第一部件位于第二部件的上游。
[0469]
第十一组条款
[0470]
条款1：一种利用多束带电粒子束设备执行晶片检查的方法，该方法包括：
[0471]-用多个初级带电粒子小束照射放置在台上的样品；
[0472]-对多个初级带电粒子小束的焦点进行静态调整；
[0473]-对多个初级带电粒子小束的焦点进行动态操纵。
[0474]
条款2：根据条款1的方法，还包括：
[0475]-确定多束带电粒子束设备的缓慢改变的变化，包括确定物体照射单元的缓慢改变的变化，并检测配置为保持样品的台的漂移；
[0476]-确定第一漂移补偿信号以补偿缓慢改变的变化；以及
[0477]-将第一漂移补偿信号施加到物体照射单元的至少一个部件，以执行多个初级带电粒子小束的焦点的静态调整。
[0478]
条款3：根据条款2所述的方法，其中，确定物体照射单元的缓慢改变的变化包括确定物体照射单元的视线的缓慢变化。
[0479]
条款4：根据条款1至3中任一项的方法，还包括：
[0480]-确定多束带电粒子束设备的动态变化，包括确定物体照射单元的动态变化和检测配置为保持样品的台的振动；
[0481]-确定第一动态补偿信号以补偿动态变化；以及
[0482]-将第一动态补偿信号施加到物体照射单元的至少一个部件，以执行多个初级带
电粒子小束的焦点的动态操纵。
[0483]
条款5：根据条款4的方法，其中，物体照射单元的动态变化的确定包括物体照射单元的视线的动态变化的确定。
[0484]
条款6：根据条款2至5中任一项的方法，还包括：
[0485]-确定第二漂移补偿信号以补偿缓慢改变的变化；以及
[0486]-将第二漂移补偿信号应用于投射单元的至少一个部件，以补偿源自多个初级带电粒子小束的调整的焦点的多个次级电子小束的静态调整。
[0487]
条款7：根据条款4至6中任一项的方法，还包括：
[0488]-确定第二动态补偿信号以补偿动态变化；以及
[0489]-将第二动态补偿信号施加到投射单元的至少一个部件，以补偿源自多个初级带电粒子小束的动态操纵焦点的多个次级电子小束的动态操纵。
[0490]
条款8：条款1至7中任一项的方法，其中，第一和第二漂移补偿信号的确定基于多束带电粒子束设备的时间行为的预测模型。
[0491]
条款9：根据条款8的方法，其中，第一或第二漂移补偿信号和第一或第二动态补偿信号的确定基于多束带电粒子束设备的时间行为的频率分析。
[0492]
条款10：根据条款1至9中任一项的方法，还包括接收多个传感器信号，包括来自台位置传感器和图像传感器的传感器信号。
[0493]
条款11：根据条款10的方法，还包括使用控制单元基于接收的多个传感器信号确定漂移和动态补偿信号。
[0494]
条款12：条款1至11中任一项的方法，还包括：
[0495]-使用控制单元的处理器来估计多束带电粒子束设备的时间行为的预测模型，以及
[0496]-使用控制单元基于预测模型确定漂移和动态补偿信号。
[0497]
条款13：根据条款12的方法，其中，预测模型的估计包括频率分析、低通滤波和多项式近似。
[0498]
条款14：根据条款12或13的方法，还包括使用至少延迟线使漂移和动态补偿信号与预测模型同步。
[0499]
条款15：条款1至14中任一项的方法，还包括：
[0500]-基于动态补偿信号产生束偏转信号，
[0501]-用束偏转信号修改束扫描信号，以及
[0502]-向扫描束偏转单元提供修改的束扫描信号。
[0503]
第十二组条款
[0504]
条款1：一种用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)，包括：
[0505]-用于产生多个初级带电粒子小束(3)的带电粒子多小束发生器(300)，
[0506]-物体照射单元(100)，包括第一偏转系统(110)，用于利用多个初级带电粒子小束(3)扫描布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以在多个初级带电粒子小束(3)的点位置(5)处产生从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)，
[0507]-具有投射系统(205)、第二偏转系统(222)和图像传感器(207)的检测单元(200)，用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并用于在使用期间采集晶片表面
(25)的第一图像块(17.1)的数字图像，
[0508]-具有台位置传感器(520)的样品台(500)，用于在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间将晶片表面(25)定位和保持在物平面(101)中，
[0509]-多个检测器，包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)，配置为在使用期间产生多个传感器数据，传感器数据包括样品台(500)的位置数据，
[0510]-一组补偿器，至少包括物体照射单元(100)中的补偿器和投射系统(205)中的补偿器，
[0511]-控制单元(800)，其配置成从多个传感器数据生成第一组控制信号cp，以在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间控制该组补偿器，
[0512]-其中，控制单元(800)配置成补偿由样品台(500)的移动引起的晶片表面(25)的位移。
[0513]
条款2：根据条款1的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
并将其提供给第一补偿器和第二补偿器来补偿物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化。
[0514]
条款3：根据条款1或2中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
并将其提供给第一补偿器和第二补偿器来补偿样品台(500)的位置变化或定向变化与物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化的差异。
[0515]
第十三组条款
[0516]
条款1：一种用于晶片检查的多束带电粒子显微镜(1)，包括：
[0517]
a.用于产生多个初级带电粒子小束(3)的带电粒子多小束发生器(300)；
[0518]
b.物体照射单元(100)，包括第一偏转系统(110)，用于利用多个初级带电粒子小束(3)扫描布置在物平面(101)中的晶片表面(25)，以产生从晶片表面(25)发射的多个次级电子小束(9)；
[0519]
c.具有投射系统(205)、第二偏转系统(222)和图像传感器(207)的检测单元(200)，用于将多个次级电子小束(9)成像到图像传感器(207)上，并且用于在使用期间采集晶片表面(25)的第一图像块(17.1)的数字图像，
[0520]
d.具有台位置传感器(520)的样品台(500)，用于在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间将晶片表面(25)定位和保持在物平面(101)中，
[0521]
e.控制单元(800)，
[0522]
f.包括台位置传感器(520)和图像传感器(207)的多个检测器，配置为在使用期间产生多个传感器数据，传感器数据包括样品台(500)的位置数据，
[0523]
g.一组补偿器，包括至少第一和第二偏转系统(110、222)，
[0524]
其中，控制单元(800)配置成从多个传感器数据生成第一组控制信号c
p
，以在采集第一图像块(17.1)的数字图像期间控制一组补偿器。
[0525]
条款2：根据条款1的多束带电粒子显微镜(1)，其中，该组补偿器还包括带电粒子多小束发生器(300)的补偿器(330、332)和检测单元(200)的补偿器(230、232)中的至少一个。
[0526]
条款3：根据条款1或2中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)包括传感器数据分析系统(818)，其配置为在使用期间分析多个传感器数据，并在使用期间
计算k个误差向量的一组k个幅度ak。
[0527]
条款4：根据条款3的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)包括图像数据采集单元(810)，其配置为在使用期间将来自图像传感器(207)的图像传感器数据减少到表示少于图像传感器数据的10％，优选少于2％的图像传感器数据部分，并且将图像传感器数据部分提供给传感器数据分析系统(818)。
[0528]
条款5：根据条款3或4中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，传感器数据分析系统(818)配置成预测误差向量的该组幅度ak中的至少一个幅度an的时间发展。
[0529]
条款6：根据条款3至5中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还包括控制操作处理器(840)，用于根据误差向量的该组幅度ak计算第一组控制信号c
p
。
[0530]
条款7：根据条款3至6中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，传感器数据分析系统(818)配置成从多个传感器数据中导出长度l的传感器数据向量dv，其中l》k。
[0531]
条款8：根据条款1至7中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号cp中的至少一个控制信号并将其提供给第一和第二偏转单元(110、222)来补偿样品台(500)的位置变化或定向变化。
[0532]
条款9：根据条款1至8中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置为通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给第一和第二偏转单元(110、222)来补偿物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化。
[0533]
条款10：根据条款1至9中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
中的至少一个控制信号并将其提供给第一和第二偏转单元(110、222)来补偿样品台(500)的位置变化或定向变化与物体照射单元(100)的视线(53)的位置变化的差异。
[0534]
条款11：根据条款1至10中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，带电粒子多小束发生器(300)还包括快速补偿器(330)，并且控制单元(800)配置成通过计算第一组控制信号c
p
的至少一个控制信号并将其提供给快速补偿器(330)以引起多个初级带电粒子小束的旋转来补偿样品台(500)的旋转，。
[0535]
条款12：根据条款1至11中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成生成第三控制信号，用于通过晶片台(500)将晶片表面(25)移动到物平面(101)中的第二图像块17.2的第二中心位置，以对第二图像块(17.2)的数字图像进行图像采集。
[0536]
条款13：根据条款12的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成在晶片台(500)移动到第二图像块(17.2)的第二中心位置的时间间隔tr期间，根据多个传感器数据计算第二组p个控制信号c
p
，以控制一组补偿器。
[0537]
条款14：根据条款12至13中任一项的多束带电粒子显微镜(1)，其中，控制单元(800)还配置成计算在时间间隔tr期间第二图像块17.2的图像采集的开始时间，并且在晶片台(500)的减速时间间隔td期间开始第二图像块17.2的图像采集，并且其中控制单元(800)还配置为在时间间隔td期间向第一和第二偏转系统(110、222)至少提供晶片台(500)的预测偏移位置的偏移信号。
[0538]
第十四组条款
[0539]
条款1：一种提高多束带电粒子显微镜通过量的方法，包括：
[0540]-在具有光栅配置的样品表面上产生多个初级带电粒子小束的多个束点，光栅配置具有束间距d1；
[0541]-沿着预定义扫描路径集体扫描多个初级带电粒子；
[0542]-控制多个初级带电粒子小束的束间距d1；
[0543]
其中，控制包括通过使用用于操纵束点位置的补偿器来补偿束间距d1的变化，从而减小重叠区域。
[0544]
条款2：根据条款1的方法，其中，控制包括向多束多极偏转器设备提供控制信号，用于以低于100纳米、低于70纳米或甚至低于30纳米的高精度动态控制样品表面上的多个束点位置。
[0545]
条款3：根据条款1或2的方法，还包括通过使用具有低于100纳米、低于70纳米或甚至低于30纳米的高精度的图像传感器来感测样品表面上的焦点位置的步骤。
[0546]
条款4：根据条款1至3中任一项的方法，其中，束间距d1为大约10μm。
[0547]
可以提供非暂时性计算机可读介质，其存储用于处理器(例如控制单元800或传感器数据分析系统818)的指令，以执行晶片检查、晶片成像、台校准、位移误差校准、位移误差补偿、操纵与样品相关的电磁场、与图像数据采集单元810通信、激活加速度传感器或者执行算法来估计或预测包括样品台500的多小束带电粒子显微系统1的性能以及控制多小束带电粒子系统的操作。非暂时性介质的常见形式包括例如硬盘、固态驱动器、任何光学数据存储介质、随机存取存储器(ram)、可编程只读存储器(prom)和可擦除可编程只读存储器(eprom)、闪存-eprom或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(nvram)、高速缓存、寄存器、任何其他存储器芯片或盒。
[0548]
附图中的框图示出了根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、代码段或代码部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当理解，在一些替代实施方式中，框中指示的功能可以不按照图中所示的顺序发生。例如，连续示出的两个框可以基本同时执行或实现，或者两个框有时可以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。一些框也可被省略。还应该理解，框图的每个框以及框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0549]
应当理解，本公开的实施例不限于上面已经描述并在附图中示出的确切结构，并且在不脱离其范围的情况下可以进行各种修改和变化。应当理解，本发明不限于这组条款，并且在不脱离其范围的情况下，可以进行各种修改和改变或者条款的其他组合。应当理解，本发明不限于方法或装置，而是将覆盖配置用于根据任何方法操作的任何装置，或者利用说明书或各组条款的任何装置的元件和配置的任何方法。
[0550]
附图标记列表
[0551]
1 多束带电粒子显微系统
[0552]
3 初级带电粒子小束，形成多个初级带电粒子小束
[0553]
5 初级带电粒子束焦点
[0554]
7 物体或晶片
[0555]
9 次级电子小束，形成多个次级电子小束
[0556]
11 次级电子束路径
[0557]
13 初级束路径
[0558]
15 次级带电粒子像点或焦点
[0559]
17 图像块，例如第一或第二图像块17.1、17.2
[0560]
19 重叠区域
[0561]
21 图像块中心位置
[0562]
25 晶片表面
[0563]
27 初级带电粒子小束的扫描路径
[0564]
29 图像子场的中心
[0565]
31 图像子场
[0566]
33 第一检查位置
[0567]
35 第二检查位置
[0568]
37 扫描旋转后的图像子场
[0569]
39 子场31的重叠区域
[0570]
41 光栅配置
[0571]
51 图像坐标系
[0572]
53 多束带电粒子显微镜的视线
[0573]
55 位移向量
[0574]
59 旋转向量分量
[0575]
61 图像点的单独位移
[0576]
100 物体照射单元
[0577]
101 物平面
[0578]
102 物镜
[0579]
103.1、103.2 第一和第二场透镜
[0580]
105 多束带电粒子显微系统的光轴
[0581]
108 第一束交叉点
[0582]
110 第一偏转系统
[0583]
130 物体照射单元的缓慢补偿器
[0584]
132 物体照射单元的快速补偿器的动力学
[0585]
138 物体照射单元传感器
[0586]
200 检测单元
[0587]
205 投射系统
[0588]
206 静电透镜
[0589]
207 图像传感器
[0590]
208 成像透镜
[0591]
209 成像透镜
[0592]
212 第二交叉点
[0593]
214 孔径
[0594]
216 有源元件
[0595]
218 第三偏转系统
[0596]
220 多孔校正器
[0597]
222 第二偏转系统
[0598]
230 次级电子束路径的缓慢补偿器
[0599]
232 检测单元的快速补偿器
[0600]
238 次级电子束路径传感器
[0601]
300 带电粒子多小束发生器
[0602]
301 带电粒子源
[0603]
303 校准透镜
[0604]
305 初级多小束形成单元
[0605]
306 有源多孔板装置
[0606]
307 第一场透镜
[0607]
308 第二场透镜
[0608]
309 发散电子束
[0609]
311 初级电子小束的焦点
[0610]
321 中间像平面
[0611]
330 多小束发生器的缓慢补偿器
[0612]
332 多小束发生器的快速补偿器
[0613]
390 束转向阵列或偏转阵列
[0614]
400 分束器单元
[0615]
420 磁聚焦透镜
[0616]
430 分束器单元的缓慢补偿器
[0617]
500 样品台
[0618]
503 样品电压源
[0619]
520 台位置传感器
[0620]
551 局部晶片坐标系
[0621]
601 有源多孔阵列
[0622]
607 导电线
[0623]
681 电极
[0624]
685 孔或孔阵列
[0625]
800 控制单元
[0626]
810 图像数据采集单元
[0627]
812 图像拼接单元
[0628]
814 图像数据存储器
[0629]
818 传感器数据分析系统
[0630]
820 投射系统控制模块
[0631]
830 初级束路径控制模块
[0632]
840 控制操作处理器
[0633]
860 偏转控制模块
[0634]
880 台控制模块
[0635]
901 误差幅度阈值
[0636]
903 误差幅度梯度
[0637]
905 误差幅度阈值窗口
[0638]
907 误差幅度模型函数
[0639]
909 误差幅度梯度