用于补偿单束或多束设备中的分束器的色散的系统和方法

本申请是申请日为2018年07月12日、申请号为201880048462.7、发明名称为“用于补偿单束或多束设备中的分束器的色散的系统和方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开一般地涉及带电粒子束设备领域，并且更具体地涉及用于补偿单束或多束设备中的分束器的色散的系统和方法。

背景技术

在集成电路(IC)的制造过程中，未完成或已完成的电路部件被检查以确保它们是根据设计制造的并且没有缺陷。利用光学显微镜的检查系统通常具有低至几百纳米的分辨率；并且分辨率受光波长的限制。随着IC部件的物理尺寸不断向下缩小到亚100纳米甚至亚10纳米，需要与使用光学显微镜的系统相比具有更高分辨率的检查系统。

分辨率低至小于纳米的带电粒子(例如，电子)束显微镜(例如，扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM))用作检查具有作为亚100纳米的特征尺寸的IC部件的实用工具。利用SEM，单个初级电子束的电子或多个初级电子束的电子可以聚焦在被检查的晶片的探测点处。初级电子与晶片的交互可以导致一个或多个次级电子束。次级电子束可以包括由初级电子与晶片的交互而导致的反向散射电子、次级电子或俄歇电子。一个或多个次级电子束的强度可以基于晶片的内部和/或外部结构的属性而变化。

可以使用检测装置或检测器来确定次级电子束的强度。次级电子束可以在检测器表面上的预定位置处形成一个或多个束斑。检测器可以生成表示所检测的次级电子束的强度的电信号(例如，电流、电压等)。可以使用测量电路(例如，模数转换器)来测量电信号，以获得所检测的电子的分布。在检测时间窗期间收集的电子分布数据与入射在晶片表面上的一个或多个初级电子束的对应扫描路径数据的结合可以用于重建被检查的晶片结构的图像。经重建的图像可以用于揭示晶片的内部和/或外部结构的各种特征，并且可以用于揭示晶片中可能存在的任何缺陷。

在包括单个初级束和单个次级束(单束设备)的检查系统中，如果检测器具有允许初级束传递通过的孔，则检测器可以沿设备的光轴被放置。但是，孔的存在会降低次级束的检测效率，并且在某些情况下导致所重建的图像的中心出现黑斑。分束器可用于将次级束与初级束分离，并且将次级束引导朝向离轴放置的检测器。在包括多个初级束和多个次级束(多束设备)的检查系统中，分束器可用于将多个次级束与多个初级束分离，并且将多个次级束引导朝向离轴放置的检测器。

分束器包括至少一个磁性偏转器，并且因此在一个或多个初级束和一个或多个次级束上生成色散。色散可以使初级束的圆形探测点变形为椭圆形。色散还可以使所检测的束斑变形，从而导致经重建的图像的分辨率劣化。分束器还向初级束和次级束添加了相关联的像散像差。此外，与分束器相关联的偏转角导致初级束的非直线路径。放置在束源和分束器之间的单束或多束设备的光学元件需要相对于光轴倾斜。倾斜布置和相关联的对准向设备增加了复杂性。另外，对于初级束能量的任何变化，可以调整分束器以保持初级束的偏转角恒定。然而，调整引起次级束的偏转角的相关联变化。次级束偏转角的不受控制的变化可以导致单束和多束设备中检测效率的下降，并且还可以导致多束设备中的串扰问题。

发明内容

本公开的实施例提供了用于补偿单束或多束设备中的分束器的色散的系统和方法。在一些实施例中，提供了一种分散装置。分散装置包括被配置用于诱导对系统的带电粒子束的第一束色散的静电偏转器和磁性偏转器。第一束色散被设置为消除由分束器引起的束的第二束色散的影响。静电偏转器在束上施加第一力，并且磁性偏转器在束上施加第二力，并且第一力和第二力基本上彼此相反并形成第一束色散。

在一些实施例中，提供了一种带电粒子束设备。带电粒子束设备包括用于生成初级带电粒子束的源、在源下方的第一分散装置、在第一分散装置下方的分束器、在分束器下方的物镜、用于支撑样品的样品台以及分束器上方的检测器。初级带电粒子束通过物镜聚焦到样品上，在其上形成初级探测点，并且由此生成次级带电粒子束。分束器将初级带电粒子束和次级带电粒子束分离，使得次级带电粒子束被检测器检测。第一分散装置对初级带电粒子束生成第一初级束色散，并且分束器对初级带电粒子束生成第二初级束色散并且对次级带电粒子束生成第二次级束色散。第一分散装置包括分别在初级带电粒子束上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，并且第一力和第二力彼此相反并形成第一初级束色散，其中第一初级束色散被调整以使得第一初级束色散消除第二初级束色散对初级探测点的影响。

在一些实施例中，提供了一种用于控制具有分束器的带电粒子束系统中的色散的方法。该方法包括：在系统的初级带电粒子束的路径中提供第一分散装置；将第一分散装置放置在分束器的上游；通过第一分散装置生成对初级带电粒子束的第一初级束色散；以及调整第一初级束色散，以消除由分束器引起的初级带电粒子束的第二初级束色散的影响。第一分散装置包括分别在初级带电粒子束上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，第一力和第二力彼此相反并形成第一初级束色散。

在一些实施例中，提供了一种带电粒子束设备。带电粒子束设备包括：源，被配置为提供初级带电粒子束；源转换单元，被配置为使用初级带电粒子束的多个子束来形成源的多个平行图像；第一投影系统，具有物镜，并且被配置为将多个平行图像投影到样品上，并且因此利用多个子束来在其上形成多个初级探测点；分束器，被配置为将多个子束和通过多个初级探测点从样品生成的多个次级带电粒子束分离；检测装置，具有多个检测元件；次级投影系统，被配置为将多个次级带电粒子束聚焦到检测装置上并且在其上形成多个次级探测点，并且多个次级探测点被多个检测元件检测；以及第一分散装置，布置在分束器的上游，并且被配置为生成对多个子束的多个第一初级束色散，其中多个第一初级束色散被调整以消除由分束器生成的多个第二初级束色散对多个初级探测点的影响。第一分散装置包括分别在多个子束的每一个上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，第一力和第二力彼此相反并形成对应的第一初级束色散。

在一些实施例中，提供了一种用于控制具有分束器的带电粒子束系统中的色散的方法。该方法包括：提供源转换单元，以通过由源生成的初级带电粒子束的多个子束来形成源的多个图像；在多个子束的路径中提供第一分散装置；将第一分散装置放置在分束器的上游；由第一分散装置对多个子束生成多个第一初级束色散；以及调整多个第一初级束色散，以消除由分束器生成的多个第二初级束色散对多个子束的影响。第一分散装置包括分别在多个子束的每一个上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，第一力和第二力彼此相反并形成对应的第一初级束色散。

所公开的实施例的其他目的和优点将在下面的描述中部分地被阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实施例的实践而习得。所公开的实施例的目的和优点可以通过权利要求中阐述的要素和组合来实现和获得。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述均仅是示例性和说明性的，并且不限于所要求保护的所公开的实施例。

附图说明

图1是图示与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)系统的示意图。

图2A、图2B是图示与本公开的实施例一致的可以是图1的示例性电子束检查系统的一部分的示例性电子束工具的示意图。

图3A、图3B、图3C是图示与本公开的实施例一致的示例性分散装置的示意图。

图4A、图4B是图示与本公开的实施例一致的示例性单束设备的示意图。

图5是图示与本公开的实施例一致的示例性单束设备的示意图。

图6是图示与本公开的实施例一致的示例性单束设备的示意图。

图7是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图8是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图9是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图10是图示与本公开的实施例一致的示例性单束设备的示意图。

图11是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图12是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图13是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图14是图示与本公开的实施例一致的示例性多束设备的示意图。

图15是图示与本公开的实施例一致的用于控制带电粒子束系统中的色散的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考其示例在附图中示出的示例性实施例。以下描述参考附图，在附图中，除非另外表示，否则不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元件。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现并不表示与本发明一致的所有实现。相反，它们仅是与如所附权利要求中记载的与本发明有关的方面一致的设备和方法的示例。

本公开涉及用于补偿单束或多束设备中的分束器的色散的系统和方法。分束器在一个或多个初级束和一个或多个次级束上生成色散。本公开的实施例提供分散装置，分散装置包括被配置为诱导束色散的静电偏转器和磁性偏转器，束色散被设置以消除由分束器生成的色散。静电偏转器和磁性偏转器的组合可以用于在所诱导的束色散被改变以补偿由分束器生成的色散变化时，使偏转角(由于分散装置引起)保持不变。在一些实施例中，偏转角可以被控制为零，并且没有由于分散装置所引起的初级束轴变化。在一些实施例中，分散装置可以包括多极透镜(例如，四极透镜)，多极透镜被配置为生成四极场以消除由分束器和分散装置在由初级束形成的探测点上引起的像散像差的至少一个影响。

现在参考图1，图1图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(EBI)系统100。如图1所示，EBI系统100包括主室101、加载/锁定室102、电子束工具104和设备前端模块(EFEM)106。电子束工具104位于主室101内。

EFEM 106包括第一加载端口106a和第二加载端口106b。EFEM106可以包括(多个)附加的加载端口。第一加载端口106a和第二加载端口106b可以接收晶片前开式统集盒(FOUP)，其包含晶片(例如，半导体晶片或由(多个)其他材料制成的晶片)或待检查的样品(晶片和样品以下统称为“晶片”)。EFEM 106中的一个或多个机械臂(未显示)可以将晶片传输到加载/锁定室102。

加载/锁定室102连接到加载/锁定真空泵系统(未示出)，加载/锁定真空泵系统移除加载/锁定室102中的气体分子，以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力之后，一个或多个机械臂(未示出)可以将晶片从加载/锁定室102传输到主室101。主室101连接到主室真空泵系统(未示出)，主室真空泵系统移除主室101中的气体分子，以达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，通过电子束工具104对晶片进行检查。

现在参考图2A，图2A图示了与本公开的实施例一致的电子束工具104的示例性部件。图2A图示了电子束工具104A(在本文中也称为设备104A)，电子束工具104A包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、束限制孔径216、分束器222、偏转扫描单元226、物镜228、样品台(图2A中未示出)、次级电子束220和电子检测器218。电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备104A的光轴202对准。

电子源206可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并且被提取或加速，以形成具有高能量(例如，8-20keV)、高角强度(例如，0.1-1mA/sr)和交叉(虚拟或真实)208的初级电子束210。初级电子束210可以被可视为从交叉208发射。枪孔径212可以阻挡初级电子束210的外围电子以减小库仑效应。库仑效应可以导致探测点236的尺寸增加。

聚束透镜214可以聚焦初级电子束210，并且束限制孔径216可以限制初级电子束210的尺寸。可以通过调整聚束透镜214的聚焦功率或通过改变束限制孔径216的径向尺寸来改变束限制孔径216下游的初级电子束210的电流。物镜228可以将初级电子束210聚焦到样品238上来进行检查。初级电子束210可以在样品238的表面上形成探测点236。

响应于初级电子束210在探测点236处的入射，次级电子束220可以从样品238发射。次级电子束220可以包括具有能量分布的电子，该电子包括次级电子(能量≤50eV)和反向散射的电子(介于50eV和初级电子束210的着陆能量之间的能量)。

分束器222可以是维恩(Wien)滤波器类型的分束器，分束器包括生成静电偶极场E

偏转扫描单元226可以偏转初级电子束210，以扫描样品238表面区域上的探测点236。电子检测器218可以检测对应的次级电子束220，并且生成用于重建样品238的表面区域的图像的对应信号。

物镜228的物平面204可以随着聚束透镜214的聚焦功率的变化而移位。对于初级电子束210，如果分束器222的色散平面224与物镜228的物平面204不重合，则束部分230、232和234保持分离，并且探测点236在色散方向上延伸。这可能导致样品238的重建图像的分辨率劣化。

现在参考图2B，图2B图示了电子束工具104B(在本文中也称为设备104B)，电子束工具104B包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、样品台(图2B中未示出)、多个次级电子束276、278和280、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。分束器222和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备104B的初级光轴250对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备104B的次级光轴292对准。

电子源206可以包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可以从阴极发射并且被提取或加速，以形成具有交叉(虚拟或真实)208的初级电子束210。初级电子束210可以被视为从交叉208发射。枪孔径212可以阻挡初级电子束210的外围电子以减小库仑效应。库仑效应可以导致探测点270、272和274的尺寸增加。

源转换单元252可以包括图像形成元件的阵列(图2B中未示出)和束限制孔径的阵列(图2B中未示出)。图像形成元件的阵列可以包括微偏转器或微透镜的阵列。图像形成元件的阵列可以利用初级电子束210的多个子束254、256和258形成交叉208的多个平行图像(虚拟或真实)。束限制孔径的阵列可以限制多个子束254、256和258。

聚束透镜214可以聚焦初级电子束210。可以通过调整聚束透镜214的聚焦功率或通过改变束限制孔径阵列内的对应束限制孔径的径向尺寸来改变源转换单元252下游的子束254、256和258的电流。物镜228可以将子束254、256和258聚焦到样品238上以进行检查，并且可以在样品238的表面上形成多个探测点270、272和274。

分束器222可以是维恩滤波器类型的分束器，分束器包括生成静电偶极场E

偏转扫描单元226可以偏转子束254、256和258，以在样品238的表面区域上扫描探测点270、272和274。响应于子束254、256和258在探测点270、272和274处的入射，可以从样品238发射次级电子束276、278和280。次级电子束276、278和280可以包括具有能量分布的电子，该电子包括次级电子(能量≤50eV)和反向散射电子(介于50eV和子束254、256和258的着陆能量之间的能量)。次级光学系统282可以将次级电子束276、278和280聚焦到电子检测装置284的检测元件286、288和290上。检测元件286、288和290可以检测对应的次级电子束276、278和280，并且生成用于重建样品238表面区域的图像的对应信号。

现在参考图3A，图3A是图示与本公开的实施例一致的示例性分散装置的示意图。图3A图示了包括静电偏转器和磁性偏转器的分散装置310。静电偏转器可以生成静电偶极场E

F(v

对于具有能量V

F(v

现在参考图3B，图3B图示了与本公开的实施例一致的分散装置311。类似于分散装置310，分散装置311包括能够生成对应的静电偶极场E

现在参考图3C，图3C图示了与本公开的实施例一致的分散装置312。类似于分散装置310和311，分散装置312包括能够生成对应的静电偶极场E

现在参考图4A，图4A图示了与本公开的实施例一致的示例性单束设备400。单束设备400可以是进一步包括图3B的分散装置311的图2A的电子束工具104A。图4A图示了在物镜228的物平面204在物镜228上方的情况下的分散装置311的操作。图4B图示了在物镜228的物平面204在物镜228下方的情况下的分散装置311的操作。如下所述，所公开的实施例可以在不限制物镜228的操作模式的情况下补偿束色散。

单束设备400可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、束限制孔径216、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226、物镜228、次级电子束220和电子检测器218。电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与单束设备400的光轴402对准。

如以上参考图3B所述，与分散装置311相关联的标称色散角度为零，并且初级电子束210可以笔直穿过分散装置311。分散装置311可以基于E

现在参考图5，图5图示了与本公开的实施例一致的示例性单束设备500。单束设备500可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、束限制孔径216、分散装置311、分束器510、偏转扫描单元226、物镜228、次级电子束220和电子检测器218。分束器510包括磁性偏转器，并且因此相关联的偏转角540具有非零值。电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、分散装置311、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以相对于单束设备500的光轴502对准。

如以上参考图3B所述，与分散装置311相关联的标称色散角度为零，并且初级电子束210可以笔直穿过分散装置311并且具有相关联的束色散CDS。沿着光轴502行进的具有标称能量V

分束器510可以以等于角540的标称偏转角和相关联的束色散MDS来偏转初级电子束210。具有标称能量V

由分散装置311生成的CDS可以被控制为其中由CDS针对具有不同能量的电子生成的入射角变化可以补偿由MDS生成的偏转角变化。因此，具有不同能量的电子可以被控制为虚拟地聚焦在物平面204上。此外，物镜228可以将具有不同能量的电子(对应于束路径530、532和534)聚焦到样品238上以形成探测点236。

现在参考图6，图6图示了与本公开的实施例一致的示例性单束设备600。单束设备600可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、束限制孔径216、分散装置312、分束器510、偏转扫描单元226、物镜228、次级电子束220和电子检测器218。分束器510包括磁性偏转器，并且因此相关联的偏转角642具有非零值。电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、分散装置312、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以相对于单束设备600的光轴602对准。

如以上参考图3C所述，与分散装置312相关联的标称色散角为非零，并且初级电子束210可以以标称偏转角641和相关联的束色散CDS来穿过分散装置312。对于单束设备600，沿光轴602行进的具有标称能量V

分束器510可以使初级电子束210以标称偏转角642和相关联的束色散MDS偏转。具有标称能量V

由分散装置312生成的CDS可以被控制为其中CDS针对具有不同能量的电子生成的入射角变化可以补偿由MDS生成的偏转角变化。因此，具有不同能量的电子可以被控制为虚拟地聚焦在物平面204上。此外，物镜228可以将具有不同能量的电子(对应于束路径630、632和634)聚焦到样品238上以形成探测点236。分散装置312包括静电偏转器和磁性偏转器，并且因此可以在保持偏转角641恒定的同时改变CDS。因此，可以改变CDS来匹配物平面204的位置变化，并且对物镜228的操作模式没有限制。可以控制另外的分散装置312以保持角度641和642相等。因此，光轴602可以保持与分束器510的光轴平行。这可以简化单束设备600的各个部件的布置和对准。

现在参考图7，图7图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备700。多束设备700可以是进一步包括图3B的分散装置311的图2B的电子束工具104A。

多束设备700可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、多个次级电子束730、732和734、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。分散装置311、分束器222和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备700的初级光轴702对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备700的次级光轴292对准。

如以上参考图3B所述，与分散装置311相关联的标称色散角为零，并且子束254、256和258可以笔直穿过分散装置311。分散装置311可以针对子束254、256和258诱导CDS。分散装置311可以被放置在初级投影光学系统260上方。

子束254、256和258也可以笔直穿过维恩滤波器类型的分束器222。分束器222可以针对子束诱导MDS。如以上参考图4A和图4B所述，分散装置311可以被配置和控制为生成与MDS方向相反的CDS。由分散装置311生成的CDS的大小可以被控制为使得每个子束的色散电子(例如，对应于束路径720和724的电子)虚拟地聚焦在物镜228的物平面上。因此，物镜228将子束254、256和258的色散电子聚焦到样品238上，以形成对应探测点270、272和274。

现在参考图8，图8图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备800。多束设备800可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、多个次级电子束830、832和834、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。分散装置311、分束器510和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置311、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备800的初级光轴802对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备800的次级光轴292对准。

如以上参考图3B所述，与分散装置311相关联的标称色散角为零，并且子束254、256和258可以笔直穿过分散装置311。分散装置311可以针对子束254、256和258诱导CDS。分散装置311可以被放置在初级投影光学系统260上方。

分束器510可以使子束254、256和258以等于角度804的标称偏转角和相关联的束色散MDS偏转。具有标称能量V

由分散装置311生成的CDS可以被控制为其中由CDS针对具有不同能量的电子生成的入射角变化可以补偿由MDS生成的偏转角变化。因此，具有不同能量的电子可以被控制为虚拟地聚焦在物镜228的物平面上。此外，物镜228可以将具有不同能量的电子(对应于束路径820、822和824)聚焦到样品238上，以形成对应的探测点270、272和274。

现在参考图9，图9图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备900。多束设备900可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、多个次级电子束930、932和934、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。分散装置312、分束器510和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置312、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备900的初级光轴902对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备900的次级光轴292对准。

如以上参考图3C所述，与分散装置312相关联的标称色散角为非零，并且初级电子束210可以以标称偏转角908和相关联的束色散CDS穿过分散装置312。沿光轴902行进的具有标称能量V

分束器510可以使子束254、256和258以等于角度910的标称偏转角和相关联的束色散MDS偏转。具有标称能量V

由分散装置312生成的CDS可以被控制为其中由CDS针对具有不同能量的电子生成的入射角变化可以补偿由MDS生成的偏转角变化。因此，具有不同能量的电子可以被控制为虚拟地聚焦在物镜228的物平面上。此外，物镜228可以将具有不同能量的电子(对应于束路径920、922和924)聚焦到样品238上，以形成对应的探测点270、272和274。分散装置312包括静电偏转器和磁性偏转器，并且CDS因此可以在保持偏转角908恒定的同时而变化。因此，可以改变CDS来匹配物平面204的位置变化，并且对物镜228的操作模式没有限制。此外，可以控制分散装置312来保持角度908和910相等。因此，光轴902可以保持与分束器510的光轴906平行。这可以简化单束设备900的各个部件的布置和对准。

现在参考图10，图10图示了与本公开的实施例一致的示例性单束设备1000。单束设备1000可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、多极透镜1010、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226、物镜228和电子检测器218。电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、束限制孔径216、多极透镜1010、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与单束设备1000的光轴1002对准。多极透镜1010可被配置为生成四极场，以消除由分束器222和分散装置311引起的像散像差中的一个或两个对初级束探测点的影响。可以将多极透镜1010放置在电子源206和样品238之间的不同位置处。在一些实施例中，可以将多极透镜1010放置为邻近于分束器222。在一些实施例中，可以将多极透镜1010放置为邻近于分散装置311。

在一些实施例中，分散装置的静电偏转器和磁性偏转器中的一个或两个可以包括多极结构，多极结构被配置为生成四极场来消除像散像差的影响。例如，图3B、图4A至图4B、图5、图7、图8或图10的分散装置311可以包括四极场。在其他示例中，图6或图9的分散装置312可以包括四极场。

在一些实施例中，分束器的静电偏转器和磁性偏转器中的一个或两个可以包括多极结构，多极结构被配置为生成四极场以消除像散像差的影响。例如，图4、图7或图10的分束器222可以包括四极场。在其他示例中，图5、图6、图8或图9的分束器510可以包括四极场。

在一些实施例中，源转换单元内的图像形成元件之一可以包括多极结构，多极结构被配置为生成四极场以消除像散像差的影响。例如，图7、图8或图9的源转换单元252内的图像形成元件可以包括四极场。

在一些实施例中，源转换单元可以包括图像补偿元件的阵列。图像补偿元件之一可以包括多极结构，多极结构被配置为生成四极场以消除像散像差的影响。例如，图7、图8或图9的源转换单元252内的图像补偿元件可以包括四极场。

现在参考图11，图11图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备1100。多束设备1100可以是进一步包括第一次级偏转器1110和第二次级偏转器1120的图8的多束设备800。在一些实施例中，次级偏转器1110可以是静电偏转器。在其他实施例中，次级偏转器1110可以是磁性偏转器。在一些实施例中，次级偏转器1120可以是静电偏转器。在其他实施例中，次级偏转器1120可以是磁性偏转器。

多束设备1100可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、初级投影光学系统260、次级偏转器1110、次级偏转器1120、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。分散装置311、分束器510和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置311、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备1100的初级光轴1102对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备1100的次级光轴292对准。次级偏转器1110和次级偏转器1120可以布置在分束器510和电子检测装置284之间。在一些实施例中，次级偏转器1110和次级偏转器1120可以被配置为调整次级带电粒子束1130入射在检测器上的位置和角度中的至少一个。

现在参考图12，图12图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备1200。多束设备1200可以是进一步包括分散装置1210的图7的多束设备700。

多束设备1200可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、多个次级电子束730、732和734、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。分散装置311、分束器222和偏转扫描单元226可以被放置在初级投影光学系统260内部。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。在一些实施例中，分散装置1210可以被放置在分束器222和次级光学系统282之间。在其他实施例中，分散装置1210可以被放置在电子检测装置284和次级光学系统282之间。分散装置1210可以类似于图3B的分散装置311。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备1200的初级光轴702对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备700的次级光轴292对准。

与分束器222相关联的次级束730、732和734的标称偏转角为非零，并且次级束可以以标称偏转角1220和相关联的束色散MDS_2穿过分束器222。沿光轴702行进的具有标称能量V

分散装置1210可以使次级电子束730、732和734以等于0的标称偏转角和相关联的束色散CDS_2偏转。具有标称能量V

由分散装置1210生成的CDS_2可以被控制以补偿与MDS_2相关联的偏转角变化。因此，具有不同能量的电子可以被控制为虚拟地聚焦在次级光学系统282的下游透镜的物平面上，并且可以在检测元件286、288和290处形成对应的束斑。

现在参考图13，图13图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备1300。多束设备1300可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、从电子源206发射的初级电子束210、源转换单元252、初级电子束210的多个子束254、256和258、初级投影光学系统260、多个次级电子束1321、1322和1323、分散装置1330、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。分散装置311、分束器222和偏转扫描单元226可以被放置在主投影光学系统260内部。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。在某些实施例中，分散装置1330可以被放置在分束器222和次级光学系统282之间(如图13所示)。在其他实施例中，分散装置1330可以被放置在次级系统282内部。在其他实施例中，分散装置1330可以被放置在电子检测装置284和次级光学系统282之间。分散装置1330可以类似于图3C的分散装置312。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、分散装置311、分束器222、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备1300的初级光轴1302对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备1300的次级光轴1340对准。

与分束器222相关联的次级束1321、1322和1323的标称偏转角为非零角1305，并且次级束可以以标称偏转角1305和相关联的束色散MDS_2穿过分束器222。沿光轴1302行进的具有标称能量V

分散装置1330可以使次级电子束1321、1322和1323以标称非零偏转角1310和相关联的束色散CDS_2偏转。具有标称能量V

由分散装置1330生成的CDS_2可以被控制为补偿与MDS_2相关联的偏转角变化。可以控制CDS_2以使具有不同能量的电子在离开分散装置1330之后以非常相似的角度偏转并且聚焦在次级光学系统282内的第一透镜的物平面上。因此，可以控制具有不同能量的电子会聚并且在检测元件286、288和290处形成束斑。

现在参考图14，图14图示了与本公开的实施例一致的示例性多束设备1400。多束设备1400可以是进一步包括多极透镜1010和分散装置1210的图11的多束设备1100。

多束设备1400可以包括电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、多极透镜1010、初级投影光学系统260、次级偏转器1110、次级偏转器1120、次级光学系统282和电子检测装置284。初级投影光学系统260可以包括物镜228。电子检测装置284可以包括检测元件286、288和290。

电子源206、枪孔径212、聚束透镜214、源转换单元252、多极透镜1010、分散装置311、分束器510、偏转扫描单元226和物镜228可以与设备1400的初级光轴1102对准。次级光学系统282和电子检测装置284可以与设备1100的次级光轴292对准。次级偏转器1110和次级偏转器1120可以布置在分束器510和电子检测装置284之间。

分散装置311可以被配置为补偿由分束器510引起的初级电子束的子束的色散。多极透镜1010的四极场可以被配置为补偿由分散装置311和分束器510引入的子束的像散像差。次级偏转器1110和次级偏转器1120可以被配置为调整次级带电粒子束1130的位置和角度中的至少一个。分散装置1210可以被配置为补偿由分束器510引起的次级电子束的色散。

图15是图示与本公开的实施例一致的用于控制在具有分束器的带电粒子束系统中的色散的示例性方法1500的流程图。例如，方法1500可以由图14的多束设备1400或任何其他公开的束设备执行。容易理解，可以改变所示的过程以修改步骤的顺序、删除步骤或进一步包括附加的步骤。

在初始启动之后，在步骤1510中，分散装置(例如，多束设备1400的分散装置311)在带电粒子束系统的初级束中诱导色散。所诱导的色散可以与由分束器引起的初级束的色散基本上相反。

在步骤1520中，多极透镜(例如，多束设备1400的多极透镜1010)可以生成四极场以补偿由分散装置和分束器引入的像散像差。在一些实施例中，多极透镜可以被包括在分散装置或分束器内。

在步骤1530中，一个或多个次级偏转器(例如，次级偏转器1110和次级偏转器1120)可以调整次级电子束入射在检测器上的位置或角度。在一些实施例中，次级偏转器可以是静电偏转器。在其他实施例中，次级偏转器可以是磁性偏转器。

在步骤1540中，分散装置(例如，多束设备1400的分散装置1210)在带电粒子束系统的次级束中诱导色散。所诱导的色散可以与由分束器引起的次级束的色散基本上相反。

可以使用以下条款来进一步描述实施例：

1.一种用于具有分束器的带电粒子束系统的分散装置，所述分散装置包括：

静电偏转器和磁性偏转器，被配置用于对系统的带电粒子束诱导第一束色散，其中第一束色散被设置为消除由分束器引起的束的第二束色散的影响，

其中静电偏转器在束上施加第一力，并且磁性偏转器在束上施加第二力，并且第一力和第二力基本上彼此相反并形成第一束色散。

2.根据条款1的分散装置，其中当相对于第二束色散改变第一束色散时，由于分散装置引起的束的偏转角不变。

3.根据条款2的分散装置，其中偏转角为零。

4.根据条款1的分散装置，进一步包括多极透镜，多极透镜可以生成四极场以消除由第一力和第二力引起的像散像差的影响。

5.根据条款1的分散装置，其中带电粒子束是电子束。

6.根据条款1至5中的任一项的分散装置，其中带电粒子束系统包括电子束检查工具。

7.一种带电粒子束设备，包括：

源，用于生成初级带电粒子束；

第一分散装置，在源的下方；

分束器，在第一分散装置的下方；

物镜，在分束器的下方；

样品台，用于支撑样品；以及

检测器，在分束器的上方，

其中初级带电粒子束通过物镜聚焦到样品上，在其上形成初级探测点，并且由此生成次级带电粒子束，

其中分束器将初级带电粒子束和次级带电粒子束分离，使得次级带电粒子束被检测器检测，

其中第一分散装置对初级带电粒子束生成第一初级束色散，并且分束器对初级带电粒子束生成第二初级束色散并且对次级带电粒子束生成第二次级束色散，

其中第一分散装置包括分别对初级带电粒子束施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，并且第一力和第二力彼此相反并形成第一初级束色散，

其中调整第一初级束色散来使得第一初级束色散消除第二初级束色散对初级探测点的影响。

8.根据条款7的带电粒子束设备，其中分束器包括第二磁性偏转器。

9.根据条款8的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的初级带电粒子束的第一偏转角等于由分束器引起的初级带电粒子束的第二偏转角并且与第二偏转角相反。

10.根据条款8的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的初级带电粒子束的第一偏转角为零。

11.根据条款7的带电粒子束设备，其中分束器包括维恩滤波器。

12.根据条款11的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的初级带电粒子束的第一偏转角为零。

13.根据条款7的带电粒子束设备，进一步包括一个或多个次级偏转器，次级偏转器在分束器与检测器之间，并且被配置为调整次级带电粒子束入射在检测器上的位置和角度中的至少一个。

14.根据条款7的带电粒子束设备，进一步包括第一多极透镜，第一多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置对初级探测点造成的像散像差的影响中的至少一个。

15.根据条款14的带电粒子束设备，其中第一多极透镜被放置为与分束器和第一分散装置中的一个相邻。

16.根据条款7和14中的任一项的带电粒子束设备，其中分束器包括第二多极透镜，第二多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置对初级探测点造成的像散像差的影响中的至少一个。

17.根据条款7、14和16中任一项的带电粒子束系统，其中第一分散装置包括第三多极透镜，第三多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置对初级探测点造成的像散像差的影响中的至少一个。

18.根据条款7和13中的任一项的带电粒子束系统，进一步包括第二分散装置，第二分散装置在分束器和检测器之间，并且生成对次级带电粒子束的第一次级束色散，第二分散装置包括：

第三静电偏转器和第三磁性偏转器，其中它们的偏转场被调整以使得第一次级束色散消除第二次级束色散对检测器上的次级带电粒子束的次级探测点的影响。

19.根据条款7的带电粒子束系统，其中带电粒子束是电子束。

20.一种用于控制具有分束器的带电粒子束系统中的色散的方法，包括：

在系统的初级带电粒子束的路径中提供第一分散装置；

将第一分散装置放置在分束器的上游；

通过第一分散装置生成对初级带电粒子束的第一初级束色散；以及

调整第一初级束色散，以消除由分束器引起的初级带电粒子束的第二初级束色散的影响，

其中第一分散装置包括分别对初级带电粒子束施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，并且第一力和第二力彼此相反并形成第一初级束色散。

21.根据条款20的方法，进一步包括：

在分束器和检测器之间提供沿次级带电粒子束的路径布置的一个或多个次级偏转器，其中次级带电粒子束由初级带电粒子束从样品生成。

22.根据条款21的方法，进一步包括：

操作一个或多个次级偏转器，以调整次级带电粒子束入射在检测器上的位置和角度中的至少一个。

23.根据条款20的方法，进一步包括：

提供多极透镜，多极透镜生成四极场以消除由分束器和第一分散装置引起的像散像差中的至少一个。

24.根据条款20的方法，进一步包括：

提供第二分散装置，第二分散装置生成对系统的次级带电粒子束的第一次级束色散，其中次级带电粒子束由初级带电粒子束从样品生成，第二分散装置包括分别对次级带电粒子束施加第三力和第四力的第二静电偏转器和第二磁性偏转器，并且第三力和第四力彼此相反并形成第一次级束色散。

25.根据条款24的方法，进一步包括：

调整第一次级束色散以消除由分束器引起的次级带电粒子束的第二次级束色散的影响。

26.一种带电粒子束设备，包括：

源，被配置为提供初级带电粒子束；

源转换单元，被配置为使用初级带电粒子束的多个子束来形成源的多个平行图像；

第一投影系统，具有物镜，并且被配置为将多个平行图像投影到样品上，并且因此利用多个子束来在其上形成多个初级探测点；

分束器，被配置为将多个子束和通过多个初级探测点从样品生成的多个次级带电粒子束分离。

检测装置，具有多个检测元件；

次级投影系统，被配置为将多个次级带电粒子束聚焦到检测装置上并在其上形成多个次级探测点，并且多个次级探测点被多个检测元件检测；以及

第一分散装置，布置在分束器的上游，并且被配置为对多个子束生成多个第一初级束色散，其中多个第一初级束色散被调整以消除由分束器生成的多个第二初级束色散对多个初级探测点的影响，

其中第一分散装置包括分别在多个子束的每一个上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，第一力和第二力彼此相反并形成对应的第一初级束色散。

27.根据条款26的带电粒子束设备，其中分束器包括第二磁性偏转器。

28.根据条款27的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的多个子束中的一个的第一偏转角为零。

29.根据条款27的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的多个子束中的一个的第一偏转角等于由分束器引起的多个子束中的一个的第二偏转角并且与第二偏转角相反。

30.根据条款26的带电粒子束设备，其中分束器包括维恩滤波器。

31.根据条款30的带电粒子束设备，其中由第一分散装置引起的多个子束中的一个的第一偏转角为零。

32.根据条款26的带电粒子束设备，进一步包括一个或多个次级偏转器，次级偏转器在分束器与次级投影系统之间，并且被配置为调整多个次级带电粒子束中的每一个入射到次级投影系统上的位置和角度中的至少一个。

33.根据条款26的带电粒子束设备，进一步包括第一多极透镜，第一多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置中的至少一个引起的像散像差对多个初级探测点的影响。

34.根据条款33的带电粒子束设备，其中第一多极透镜被放置为与分束器和第一分散装置中的一个相邻。

35.根据条款26和33中的任一项的带电粒子束设备，其中分束器包括第二多极透镜，第二多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置中的至少一个引起的像散像差对多个初级探测点的影响。

36.根据条款26、33和35中的任一项的带电粒子束系统，其中第一分散装置包括第三多极透镜，第三多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置中的至少一个引起的像散像差对多个初级探测点的影响。

37.根据条款26、33、35和36中的任一项的带电粒子束系统，其中源转换单元包括多个第六多极透镜，多个第六多极透镜中的每一个被配置为生成四极场，以消除由分束器和第一分散装置中的至少一个引起的像散像差对对应的初级探测点的影响。

38.根据条款26的带电粒子束设备，进一步包括第四多极透镜，第四多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器引起的像散像差对多个次级探测点的影响。

39.根据条款26的带电粒子束系统，进一步包括第二分散装置，第二分散装置在分束器与检测装置之间并且生成对多个次级带电粒子束的多个第一次级束色散，第二分散装置包括：

第三静电偏转器和第三磁性偏转器，分别在多个次级带电粒子束的每一个上施加第三力和第四力，第三力和第四力彼此相反并形成对应的第一次级束色散，

其中多个第一次级束色散被调整以消除由分束器生成的多个第二次级束色散对多个次级探测点的影响。

40.根据条款39的带电粒子束设备，进一步包括第四多极透镜，第四多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第二分散装置中的至少一个引起的像散像差对多个次级探测点的影响。

41.根据条款39和40中的任一项的带电粒子束设备，其中第二分散装置包括第五多极透镜，第五多极透镜被配置为生成四极场，以消除由分束器和第二分散装置中的至少一个引起的像散像差对多个次级探测点的影响。

42.根据条款26的带电粒子束系统，其中初级带电粒子束是电子束。

43.一种用于控制具有分束器的带电粒子束系统中的色散的方法，包括：

提供源转换单元，以通过由源生成的初级带电粒子束的多个子束来形成源的多个图像；

在多个子束的路径中提供第一分散装置；

将第一分散装置放置在分束器的上游；

由第一分散装置对多个子束生成多个第一初级束色散；以及

调整多个第一初级束色散，以消除由分束器生成的多个第二初级束色散对多个子束的影响，

其中第一分散装置包括分别在多个子束的每一个上施加第一力和第二力的第一静电偏转器和第一磁性偏转器，第一力和第二力彼此相反并形成对应的第一初级束色散。

44.根据条款43的方法，进一步包括：

提供第二分散装置，第二分散装置生成对系统的多个次级带电粒子束的多个第一次级束色散，其中多个次级带电粒子束由多个子束从样品生成，第二分散装置包括分别在多个次级带电粒子束的每一个上施加第三力和第四力的第二静电偏转器和第二磁性偏转器，并且第三力和第四力彼此相反并形成对应的第一次级束色散。

45.根据条款44的方法，进一步包括：

调整多个第一次级束色散，以消除由分束器生成的多个第二次级束色散对检测装置上的由多个次级带电粒子束形成的多个次级探测点的影响。

46.一种用于带电粒子束系统的色散滤波器，色散滤波器被布置在带电粒子束系统的分束器的上游，并且包括：

静电偏转器和磁性偏转器的组合，被配置用于诱导与由分束器引起的第二束色散基本上相反的第一束色散。

应当理解，本发明不限于上面已描述并且在附图中示出的确切构造，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改和改变。旨在本发明的范围应仅由所附权利要求书限制。