TW201225146A - Particle detection system - Google Patents

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201225146 六、贫明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明相關於一種微粒偵測系統’特別是有關一種用 於一電子束系統（E-beam system)的電子偵測裝置。 [先前技術） [0002] 微粒憤測系統被使用或硬用於許多設備’例如電子束 系統、掃瞄式電子顯微鏡（SEM)、聚焦離子束顯微鏡 (FIB)、質譜儀（mass spectrograph)、或其他必需使 用或不使用電荷、光子偵測微粒的設備。 〇 [0003] 電子束晶圓檢查裝置（Electron beam wafer inspection tool (EBWIT)) 需要大範圍的電子束流 (beam current)以符合高傳輸模式（high throughput • (HT) mode)與高解析模式（high resolution (HR) " mode)，在電子束晶圓檢查裝置中，高傳輸模式是藉由生 產力（productivity)驅動，相反的，高解析模式則是藉 由現在持續縮減的設計規則（design rule)所驅動。電 Q 子束晶圓檢查裝置（EMIT)通常使用數十毫微安培（nan〇

Ampere; nA)至數百毫微安培的電子束流於高傳輸模式 (HT)，而使用數個微微安培（pic〇 Ampere; pA)至數十 微微安培的電子束流於高解析模式。如此一來，使用於 電子束晶圓檢查裝置的電子偵測裝置需要有能力處理數 十微微安培（pA)至數百毫微安培（nA)的訊號電子束流 (signal beam current)(SE+BSE)» 此一需求對目前 的任何電子偵測系統來說都是很大的挑戰。 [0004] 100145455 現今，並沒有任何電子束晶圓檢查裝置可以同時在高 表單編號A0I01 第3頁/共34頁 1002076711-0 201225146 傳輸模式（HT)與高解析模式（HR)下操作，基本上，由於 大多數的電子束晶圓檢查裝置為半導體光二極體债測器 (semiconductor photodiode detector; SPD)，戶斤 以南傳輸模式（HT)較被廣泛使用。對局解析模式（hr)而 言’由樣品接收到的彳貞測電流對於半導體光二極體偵測 器（SPD)而言實在太小，以致於輸出訊號電流，大約輸出 訊號電流的20 0 0增益，仍然離電子束晶圓檢查裝置可以 處理的偵測電流還有很遠的距離。 [0005] 目前，由於半導體光二極體偵測器（SPD)自然擁有的低 雜訊特性與處理大電子束流的能力，例如數個毫安培 (mini Ampere; mA)，半導體光二極體偵測器（SPD)被 廣泛地使用於電子束晶圓檢查裝置。然而，由半導體光 二極體偵測器（SPD)所獲得的增益對微微安培（pA)的偵 測電流是非常小（〜2000 @ 10KV)且不容易去增加。 [0006] 在使用螢光倍增管（phosphor multipl ier tube; Phosphor-PMT)系統與微通道面板（microchannel plate ;MCP)偵測器的時候，是需要高增益，例如1〇4-107。然而，大多數的倍增管（PMT)與微通道面板（MCP) 最大只能輸出數個微安培（uA)的訊號電流，其無法滿足 在低雜訊程度需要大電子束流的要求，因為在倍增管 (PMT)中的二次發射極（dynode)限制了輸出電流，並且 因為當倍增管（PMT)中的二次發射極在低電壓下操作時， 增益的變動太大。再者，雖然螢光倍增管系統可以達到 高增益，但是高帶寬閃爍器（high bandwidth scintillator )通常會造成高程度的 白雜訊 。然而 ，如果使 100145455 表單編號A0101 第4頁/共34頁 1002076711-0 201225146 [0007] [0008]Ο [0009] [0010]Ο [0011] 用衫像平均技術（image-average technique)去刪除 白雜訊，將會嚴重地傷害輸出β 根據上述討論，沒有偵測系統可以輸出在微微安培 (ΡΑ)至毫安培（πιΑ)範圍類的訊號。因此，規劃出一以低 雜訊而可以具有大範圍的增益底與輸出訊號的電流微粒 偵測系統，以同時滿足高傳輸模式（ΗΤ)與高解析模式 (HR )的需求。 其次，為了處理這樣的狀況，Wang等人於2010年3月2 曰提出的美國專利申請號為12/715, 766的專利中，建議 使用一種雙態债測系統（Bi-Type detection system> ο 【發明内容】 本發明之一目的為提供一種可以偵測帶電或不帶電微 粒的微粒偵測系統。 本發明之另一目的提供一種電子偵測系統，其中，電 子偵測系統與微粒偵測系統的增益可以毫安培（mA)的輸 出訊號電流而增加至高於1〇10。 在本發明之一實施例，微粒偵測系統包含一帶電微粒 倍增裝置’用以接收被彳貞測到的原始微粒（〇riginai particles)與產生複數個倍増的帶電微粒（multipHed charged particles);—帶電微粒偵測裝置，用以接 收複數個倍增的帶電微粒與產生對應原始微粒的輸出訊 號；以及-透鏡’設置於帶電微粒倍增裝置與帶電微教铺 測裝置之間，用以將複數個倍增的帶電微粒聚集進入帶 100145455 表單編號A0101 第5頁/共34頁 1002076711-0 201225146 場應用於帶電微教倍增裝 用以加速複數個倍增的帶 ，而獲得一第二階的增益 電微粒偵測裝置，其中，一電 置與帶電微粒偵測裝置之間， 電微粒到達帶電微粒偵測裝置 (second levei gain)。 [0012] [0013] [0014] 100145455 可以為一靜電透鏡（elec计ostatic lens)。^ 數侦測系統的增益可以藉由由靜電透鏡而來的1場而 :調整’其中’此電場的範圍為⑽至15KV。此微粒偵 系統更包含-金屬網（metal _)設置於帶電微粒件 裝置’以及-能量過濾器（energy⑴⑽設置於^

微粒倍增裝置與金屬網之間。此錄制^更包含」 用以將原始微粒由金屬網驅趕到能量過濾器的裝置，其 中’此裝置為為—導流管結構（draft tube struc/、 ture) ° 帶電微粒债測裝置可以為—半導體光二極體。如果原 始微粒為原始帶電微粒，帶電倍增裝置帶電微粒供 增裝置為一微通道面板（micr〇channel plate; Mcp°) 。如果原始微粒為電子，帶電微粒倍增裝置帶電微粒倍 増裝置為一電子倍增器（electrQn multiplie〇。。 在其他實施中’本發明提供一種電子束晶圓檢查裝置 ，其包含-電子搶，用以發射—主電子束；—主電子束 透鏡’用以聚集主電子束；-物鏡，用以接收由主電子束 透鏡而來的主電子束’以及將主電子束聚焦於—樣品的 一表面上；一接受由樣品的表面發射出來的微粒的微粒偵 測系統；以及一可由輸出訊號產生影像的裝置。此微粒偵 測系統包含-帶電微粒倍增|置，用以接收被谓測到的 表單編號Α0101 第6頁/共34頁 1002076711-0 201225146 原始微粒與產生複數個倍增的帶電微粒，轉得第一階 的增盃（first level gain); 一帶電微粒偵測裝置，用 以接收複數個倍增的帶電微粒與產生對應原始微粒的輸 出訊號；以及一透鏡，設置於帶電微粒倍增裝置與帶電 微粒制裝置之間，用以將複數個倍增的帶電微粒聚集 進入帶電㈣制裝置，其中，—電場躺於帶電微粒 倍增裳置與帶電微粒制裝置之間，用以加速複數個倍 增的帶電微粒到達帶電微粒债測裝置，而獲得一第二階 的增益（second level gain)。 ❹ [0015] 【實施方式】 ❹ [0016] 本發明提供一微粒偵測系統。為了能完全地理解本發 明’下列說明將詳細描述各組件。本發明不受限於本領 域技術人士所熟知的微粒偵測系統。此外，一般熟知的 组件在本文不再詳細描述以避免任何额外增加的限制。 本發明的較佳實施例將在本文詳細說明與描述。除了本 文詳細描述的實施例之外，本發明也可以應用於其他實 施例。因此，本發明的保護範圍並不以此為限，而是依 據下列的申請專利範圍而決定。 本發明應用一電場於一微粒偵測系統中用以接收被偵 測到的原始微粒（original particles)的帶電微粒倍 增裝置’以及用以接收複數個倍增的帶電微粒 (multiplied charged particles)的帶電微粒偵測裝 置，其中，帶電微粒倍增裝置產生數個倍增的帶電微粒 以獲得一第一階的增益（first level gain)，而帶電 微粒偵測裝置產生一對應原始微粒的輸出訊號。一透鏡 100145455 表單编號A0101 第7頁/共34頁 1002076711-0 201225146 ，設置於帶電微粒倍增裝 用以聚隼m 電微粒债測裝置之間， 用乂聚集&些複數個倍增 裝置。藉由調整應用於帶電微::粒進入帶電微粒偵測 (―⑷给藉由帶電微板倍：-増益 微粒。 借增裝Ϊ而增盈的帶電 [0017] [0018] 被偵測到的訊號微粒在帶 帶電微粒，而增益可以藉二電，增裝置 置上的電力而進行調整。=4用在帶電微粒倍増襄 果崎錄或縣微粒為帶 Π子，在某些例子中帶電微粒為電子，帶電微粒倍增 π::=通道面板(叫帶電微粒倍增裝置可以 為一用以做為帶電微粒_的微通道面板（無陽極）、用 以做為電子_的電子倍増器（無陽極）、榮光粉 ⑽0sph0r)加上光陰極（photocathode)加上電子伴 增器組合，用以做為光子_的微通道面板（無陽極 或其他類似裝L但是並不以此為限。 在大多數的例子裡，帶電微粒偵測裝置可以為半導體 光二極體（SPD)，例如PiN、Nip、或其他類似裝置但 是不以此為限。半導體光二極體（spD)的帶寬可以藉由使 用透鏡而被增強，因為倍増的帶電微粒藉由透鏡而被輕 微地聚焦或聚集’而可以使用較小的半導體光二極體 (SPD)中區域接收倍增的帶電微粒。帶電微粒侦測裝置的 功能是獲得帶電微粒的第二增益（sec〇nd gain)，以及 產生一低雜訊程度的大輸出訊號電流（大於〇.丨毫安培 (mA))。第一增益（second gain)可以藉由改變在帶電 100145455 表單編號A0101 第8頁/共34頁 1002076711-0 201225146 微粒倍增裝置與帶 (hi gh ν〇11age [0019] 電微粒偵測裝置之間的高電壓加迷場 acceleration field)而進行調整。 —金屬網（metal mesh)放置於帶電微粒倍增裳置前面 彳如電子倍增s，用以防止應用於帶電微粒倍增裝置 上的電場的漏Mleaking)，以及如果在用於偵測帶電 微粒的時候’用以吸弓丨倍增的帶電微粒至偵測器。 [0020] Ο —能量過遽器（energy futer)可以裝配在帶電微粒 倍增裝置前面，用以職-些沒有足夠能量的訊號電子 。一驅動裝置’例如可以為侧壁電位（sidewall potential) 結構或導流管 （draft tube) 結構 ，將會迫使 訊號電子由金.屬網進入能量過濾器或微通道面板（Mcp)， 而不會對側壁造衝擊。 [0021] ❹ 請參照第一圖，其中一微粒偵測系統10D包含一帶電微 粒倍增裝置110 ’用以接收被偵測到的原始微粒 (original particles)，然後產生複數個帶電微粒 (charged particles)，以及一帶電微粒偵測裝置13〇 ’用以接收複數個倍増的帶電微粒與經由一訊號輸出介 面132產生一對應原始微粒的輸出訊號。一在一漂移管型 外殼（drift tube type housing)120中具有電位的電 場’可以應用在帶電微粒倍增裝置11()與帶電微粒偵測裝 置130之間以加速複數個倍增的帶電微粒到達帶電微粒偵 測裝置130。本發明的帶電微粒可以包含光子（ph〇t〇ns) 與帶電微粒’其中帶電微粒可以為離子（i〇ns)、電子 (electrons)、或其他帶正電或負電的微粒。 100145455 表單编號A0101 第9頁/共34頁 1002076711-0 201225146 [_ ㈣原始微粒不帶電，被彳貞_的原始微㈣由帶電 微粒倍增裝置110被轉換成帶電微粒，例如電子。在一實 施例中，用以偵測原始微粒的帶電微粒倍增裝置110可以 包含一微通道面板（MCP)(本身不具陽極），其中此微通 道面板（MCP)為一可則貞測電子、離子、紫外光、χ射線 或伽侷射線（garama rays)以及放大偵測到的訊號的二維 偵測器（two-dimensional sensor)。微通道面板 (MCP)的詳細說明起參考Goldstein等人所撰寫，由 Plernim於 1 992年出板的 rScanning Electr〇n Mi_ croscopy and X-Ray Microanalysis」一書第二版 的第四章，以及可以參考第二圖與第三圖，其中，一微 通道面板（MCP) 200的示意圖展示於第二圖中，以及一展 示一電子如何在數個微通道（micr〇channe 1 )中的其中一 進行放大（或倍增）的示意圖展示於第三圖中。複數個微 通道排列於一面板（piate)中如第二圖所示，其中，舉例 來說，每一微通道210都貫穿此面板。 [0023] 在第三圖中，一電子10注入一通道210如同注入電子 212，接著，其經由通道21〇而被放大（或倍增）。當一電 壓應用於微通道面板（MCP)的輸入側與輸出側之間，一電 位梯度（potential gradient)沿著通道210而被建立。 當電子10由輸入侧進入通道210與撞擊内壁的時候，倍增 二次電子（Multiple secondary electrons)會被發射 。這些二次電子藉由此電位梯度而被加速，而畫出由其 内速度（inner velocities)決定的拋物線軌道。這些 二次電子接著撞擊通道210内相對的内壁，導致再次發射 100145455 表單編號A0101 第10頁/共34頁 1002076711-0 201225146 人電子。當電子重複地撞擊通道2iq的内壁， 上述方式朝輸出端前進。所以大 會以 電子，如+相4 “ 1的以指數方式増加的 子如电子2H，猎由介於帶電微粒 電微粒偵測裝置130之間的電場 =裝置110與帶 電微粒偵測裝置130。 由輸出側射向帶 [0024]

在-實施例中，用則貞測電子的帶電 可以包含—電子倍增器（本身不具陽極），其中，2110 倍增器使用-可以倍增入射電荷的真空管社構 子 广CStructure)。在—稱為二發射 —y eraission)中’當揸擊在二次發 (―町 emissivematerial)上的時候― 電子大約可以引發_的電子的發射。如果—電位應用 於此金屬板與另-個金屬板之間，被發射的電子會 到下-個金屬板並且引發更多電子的二次發射。這樣的 步驟可以許多次，導致大量的電子藉由介於帶電微 增裝置no與帶電微粒制裝置13()之間㈣場或電^ 而加速射向帶電微粒偵測裝置丨3〇。 _]在—實_中，用則貞測光子的帶電微粒倍增裝置11〇 可以包含螢光粉（phosphor)、一光陰極 (photocathode)、以及一微通道面板或電子倍增器，A 中’光陰極用以轉換光子為帶電微粒，大多數使轉換為” 電子。當光子撞擊在光陰極的表面上，即在光债測裳置 中帶負電的電極上，複數個電子會被發射，接著，藉由 介於帶電微粒倍增裝置110與帶電微粒侦測裝置13〇之間 的電場或電位，而加速射向帶電微粒偵測裝置13〇。然後 100145455 表單編號A0101 第11頁/共34頁 1002076711-0 201225146 以=由光陰極發出而可以放大電流的電子發射朝向用 "曰入射電荷的電子倍增器發射。 [0026] [0027] [0028] 100145455 ^電微粒倍增褒置li〇的一個重要功能是獲得第一階的 曰:flrst level gain)’帶電微粒偵測裝置1獅一 .要功能是獲得—第二階的增益（咖_ leVel =η)。進—步來說，帶電微粒侦測裝置13〇的此功能可 以生低程度雜訊的大輸出訊號電流（大於毫安培 省f施例中’帶電微_測裝置130可以為半 V 體光二極軸器(semiconduct〇rph〇t〇di〇de

Sector; SPD)，例如ΡιΝ光二極體。 在帶電微粒倍增裝置11〇與 的漂移管型外 侧裝置q與帶電微粒

了以為1¾電壓，例如+〗K V 到±200或是高於/低於此範圍， - 半導體光二極體備測器的增益大小決粒。因為 陸能量（landing energy) 、帶電微粒的著 以大幅地增加帶電微粒倍増了 術所無法達成的。進—步來巧+的34疋先前技 來說’在螢光倍增管 (Ph〇sph〇r-PMT)t^ 在訊號輸出介面132中的“㈣ 放大器可以將錢錢轉換 、 ⑽得到的最大増益在10'上成。微粒偵測系統 電流超過毫安培⑷的程^且_具有最大的輸出訊號 表單編號画 第12更/共二頁 實施例中應用1 ™ 201225146 [0029] 的電場或電位。這樣明顯的表現對任何f知的微粒㈣ 系統來說都是不可能的。 一金屬網（metal mesh)112，其為一選擇性的組件， 可以設置在漂移管型外殼12〇中與帶電微粒倍增裝置11() 的一入射表面的前面’用以防止應用在帶電微粒偵測裝 置130上的電場或電位的漏失。 [0030] Ο 此帶電微粒價測系統的一個重要應用為制電子。如 第四圖所示，一電子偵測系統4〇〇包含一金屬網112、一 微通道面板（MCP)200、一漂移管型外殼12〇、一帶電微 粒偵測裝置130，例如PiN光二極體偵測器，以及一訊號 輸出介面132。在一實施例中，微通道面板（MCp)2〇〇會 吸引原始微粒，例如大約10毫微安培UA)的電子，並且 將這些電子放大至第一階的增益’例如1〇〇〇倍的增益。 ❹ 並且，這些被放大的電子在漂移管型外殼12〇中會被以 10KV的電場或電位進行加速。帶電微粒偵測裝置130，其 在某一實施例中使用半導體光二極體偵測器（SPD)或PiN 光二極體偵測器’將得到大約2000倍的增益與大約2〇毫 安培（mA)的輸出訊號。相較於具有10微安培（ua)至20微 安培（uA)的最大輸出訊號電流（大約2K的增益）的多重微 通道面板總成（multi-stage MCP assembly)，本發明 可以提供10毫安培（mA)至20毫安培（mA)的最大輸出訊號 電流（大約2百萬的增益）。後者（本發明）比前者（先前技 術）大了一千倍。理論上’微通道面板（MCP)具有2百萬的 增益的能力，但是陽極的輸出電流被限制在20微安培 (UA)。因此，多重微通道面板總成的真正值對10毫微安 100145455 表單編號A0101 第13頁/共34頁 1002076711-0 201225146 培（nA)只可以得到^至“的增益。 [0031 ] ^ 麥亏第五圖，其提供一微粒偵測裝置500，其中，在— 較佳的實施例中，一透鏡300裝配於微粒偵測裝置5〇()， Z以聚集由帶電微粒倍增裝置11G而來的帶電微粒進入帶 電微粒谓測裝置130。雖然在第五圖中’透鏡300是在漂 移管型外殼120之外，但是透鏡3〇〇是可以裝配於漂移管 型外殼120中或是漂移管型外殼12〇之外。金屬網112裝 配於微粒偵測裝置5〇〇，而用以接收原始微粒，以及做為 帶電微粒倍增裝置11〇前面的—個入射表面。訊號輪出介 面132接觸帶電微粒偵測裝置11〇，以及輸出訊號至—影 像處理單元（未示於第五圖中）。 [〇〇32] 被偵測到的原始微粒來到金屬網112並到達帶電微粒倍 增裝置110。接著，如果原始微粒為電中性（electric neutral)，原始微粒會被帶電微粒偵測裝置13〇轉換成 帶電微粒並進行倍增。接下來，帶電微粒會被一介於帶 電微粒债測裝置130與帶電微粒倍增裝置11〇的電場加速 ，並且也會被透鏡300聚集到帶電微粒倍增裝置11〇。帶 電微粒會被帶電微粒债測裝置13〇偵測到並轉換成訊號， 而此訊號會經由訊號輸出介面132而被輸出。 [_ 在-㈣的實施财，帶電微粒倍增裝置11G可以為微 通道面板（MCP)，而帶電微粒偵測襄置130可以為半導體 光二極體偵測器（SPD)。 [0034] 在第五圖中的透鏡30〇可以為靜電透鏡 (electrostatic lens)4磁透鏡（magnetic Uns)。 100145455 表單編號A0101 第14頁/共34頁 1002076711-0 201225146 請參照第六圖，一靜電透鏡310裝設於漂移管型外殼120 内側’用以聚集由帶電微粒倍增裝置110而來的帶電微粒 到帶電微粒偵測裝置110。一展示帶電微粒如何被靜電透 鏡310聚集的模擬展示於第六圖中。因此，只有帶電微粒 侦測裴置130的一部份會接收到帶電微粒，所以半導體光 二極體偵測器（SPD)可以使用較小的區域去接收訊號帶電 微粒，以加強帶寬。 [0035] Ο 在第七圖中的磁透鏡320裝設於漂移管型外殼120外側 ’用以聚集帶電微粒。磁透鏡320包含一提供磁場的激發 線圈（excitation coil)322，以及一概（yoke) 324， 用以將產生的磁場引導到第七圖中的軛（yoke) 324的開 σ °這提供了在漂移管型外殼120中聚集帶電微粒的另一 實施例。選擇使用靜電透鏡或磁透鏡是根據設計者的需 求而決定》

[0036] G 如果帶電微粒，例如電子，需要被微粒偵測系統100偵 測到’可以提供一能量過濾器長過濾掉具有某些能量的 電子。如第八a圖與第八b圖所系’提供一能量過濾器810 於帶電微粒倍增裝置11〇與金屬網112。在第八a圖中，如 果電子具有的能量低於一預定值，所有的電子都會被能 量過濾器810阻擋。在第八b圖中，如果能量過濾器810的 電位設定在-1 1 002V，而電子異有ll〇〇〇eV的能量，有一 些電子可以通過能量過濾器810到達帶電微粒偵測裝置 110。 在第八a圖與第八b圖，一裝置820也被提供於第八a圖 與第八b圖中，而用以驅動帶電微粒，例如電子，由金屬 100145455 表單編號A0101 第15頁/共34真 1002076711-0 [0037] 201225146 網11 2到能量過濾器810。因為在一般的電子束晶圓檢查 裝置（EBWIT)或掃瞄式電子顯微鏡（SEM)，金屬網112與 漂移管型外殼1 2 0設定為0電位，到達金屬網11 2的電子將 不會到達能量過濾器帶負電位的能障（energy barrier) 。 因此， 用以驅動電子 的裝置820被用 以迫使 電子到 達能量過濾器810，而非漂移管型外殼120。如果原始帶 電微粒是帶正電的，驅動裝置820裝設於能量過濾器810 與帶電微粒倍增裝置110之間，既使能量過濾器810是負 電位而帶電微粒倍增裝置110是0電位。驅動裝置820，其 會提供帶電微粒到漂移管型外殼1 20 —個小的電位障礙 (potential barrier)，以致於迫使大多數的帶電微粒 會移向能量過濾器810。在一實施例中，驅動裝置820可 以為一漂移管結構（drift tube structure)。 [0038] 在第八a圖與第八b圖中，兩個模擬電子，做為被偵測 的帶電微粒，在通過金屬網112後，會被驅動裝置820驅 動並且被能量過濾器810過濾到帶電微粒倍增裝置110的 模擬展示於其中。要注意的是，在在第八a圖與第八b圖 中，沒有設置透鏡去聚集被帶電微粒倍增裝置110所倍增 的電子。 [0039] 參照第九圖，其提供一電子偵測系統900，在其中一漂 移管型外殼120包含一金屬網112、一能量過濾器810、 一帶電微粒倍增裝置110、以及一帶電微粒偵測裝置130 依序排列。一驅動裝置820設置於介於金屬網112與能量 過濾器810之間的漂移管型外殼120的側壁，而迫使電子 由金屬網112移向能量過濾器810(如第九圖的箭頭所示） 100145455 表單編號A0101 第16頁/共34頁 1002076711-0 201225146 〇卿] 。通過能量過濾器810的電子會到達帶電微粒倍增裝置 110並且被帶電微粒倍增裝置11〇進行倍增。然後，這些 • . 倍增的電子（multiplied electrons)藉由介於帶電微 粒倍增裝置110與帶電微粒偵測裝置13〇的電場而被加速 ’並且被靜電透鏡310聚集到帶電微粒偵測裝置130。然 後，在這些電子進入帶電微粒倍增裝置11()之前，帶電微 粒偵測裝置130接收這些電子並將其轉換成對應於原始電 子的訊號。然後，這些訊號通過訊號輸出介面輸出到一 影像處理單元》 在第十圖中，其提供一電子束晶圓檢查裝置 (EBWIT)IOOO，電子束晶圓檢查裝置（EBffIT)1〇〇〇包含 一電子搶（E-gun)lOlO、一管柱（column)llOO、以及一 平台（stage)1130。電子搶（E-gun)lOlO包含一場發射 陰極（field emission cathode)1012，用以提供電子 束（E-beam) 1002; —陽極1014，用以應用電場到場發射 陰極 1012; —端電極（terminal electrode)1016，用 ο 以提供0電位給電子束1〇〇2;以及一槍孔（gUn aper-ture)1017，用以切斷具有較大極角（polar angies)的 電子束1 002。管柱（column) 1100包含一聚集器 (condenser)ll〇2，用以輕微地聚集（或聚焦）電子束； 以及一電磁透鏡（electromagnetic丨ens)U2〇，用以 將電子束聚焦於一樣品1140上。電磁透鏡1120包含一激 發線圈（excitation coil)1124，用以提供磁場；以及 一軛（yoke)1126，用以覆蓋激發線圈1124，將磁場引導 出扼（yoke)1126，|^(y〇ke)1126也稱做磁極片 100145455 表單編號A0101 第17頁/共34頁 1002076711-0 201225146 (pol e~pi ece) ° 广 ,、 在軛（y〇ke)U26内至有少—對電極 1128，用以如供電場給電子束做為—減速力 MW。接著1子束咖撞擊樣品U40，並且複數個 訊號電子，也稱做二次電子，藉由Wien過濾器（Wien filter)U22發射與反射到谓測器900。 [0041]

本發明的設計不但可偵測電子或帶電微粒並且可以 偵測光子或甚至其他電中性的微粒。帶電微粒倍辦裝置 提供-第-階的増益（first gain卜⑽）與^如果 原始微粒為電中性時，將原始微粒轉換成帶電微粒的功 能。一應用於帶電微粒倍增裝置與帶電微粒_裝置之 間的電場或電位，可以增加帶電微粒_裝置的增益， 並且在此設計中可以得到—第二階的増益（see— level)。進一步來說，藉由使用此電場或電位，微粒偵 測系統可以增加到相當於或大於多重微通道面板總成 (multi-stage MCP assembly)的增益，具有大於多重 微通道面板總成千倍的輸出訊號電流。藉由在微粒偵測 系統中使用透鏡，可以使用半導體光二極體制器（SpD) 中的較小區域去接收倍增的帶電微粒，並且半導體光二 極體偵測器的帶寬可以被進一步增強。 [0042] 雖然本發明是根據上述實施例進行詳細描述，但是本 發明所屬領域中具有通常知識者可以知道這些實施例可 以有許多變化，而這些變化都未超出本發明之精神與範 疇。因此，在不背離本發明之申請專利範圍的精神與範 疇的狀況下，本發明所屬領域中具有通常知識者是可以 對本發明進行改變。 100145455 表箪編號价 第 18 1/共 34 1 1002016711-0 201225146 t圖式簡單說明】 [0043] 第一圖係為本發明之一實施例之微粒偵測系統的示意圖 第二圖係為一微通道面板（MCP)的内部結構的示意圖。 第三圖係為一展示一電子如何在數個微通道 (micro channel)中的其中一進行放大（或倍增）的示意 圖。 第四圖係為本發明之一實施例之電子偵測系統的示意圖 0 第五圖係為本發明之另一實施例之微粒偵測系統的示意 圖。 第六圖係為本發明之一實施例之微粒偵測系統中的靜電 透鏡（electrostatic lens)在其中聚集倍增的帶電微 粒的示意圖。 第七圖係為本發明之一實施例之微粒偵測系統中的磁透 鏡（magnet ic lens)在其中聚集倍增的帶電微粒的示意 圖。 〇 第八圖係為本發明之一實施例之微粒偵測系統所應用的 能量過濾器（energy filter)與驅動裝置的示意圖。 第九圖係為本發明之一實施例之電子偵測系統的示意圖 第十圖係為本發明之一實施例之使用於電子束晶圓檢查 裝置的電子偵測系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 [0044] 10 電子 1 0 0微粒偵測系統 100145455 表單編號A0101 第19頁/共34頁 1002076711-0 201225146 110 帶電微粒倍增裝置 112 金屬網 120 漂移管型外殼 130 帶電微粒偵測裝置 132 訊號輸出介面 200 微通道面板 210 微通道 212 、214電子 300 透鏡 310 靜電透鏡 320 磁透鏡 322 激發線圈 324 扼（yoke) 400 電子偵測系統 500 微粒偵測裝置 810 能量過濾器 820 驅動帶電微粒的裝置 900 電子偵測系統 1 000電子束晶圓檢查裝置 1 002電子束 1010電子搶 1012場發射陰極 1 014陽極 1016端電極 1017槍孔 1100管柱 100145455 表單編號A0101 第20頁/共34頁 1002076711-0 201225146 1102 聚集器 1120 電磁透鏡 1122Wien過濾器 1124 激發線圈 1126 輛（yoke) 1128 電極 1130 平台 1140 樣品 ❹ 100145455 表單編號A0101 第21頁/共34頁 1002076711-0

Claims (1)

1. 201225146 七、申請專利範圍： 1 . 一微粒偵測系統，包含： 一帶電微粒倍增裝置，用以接收被偵測到的原始微粒 (original particles)與產生複數個倍增的帶電微粒 (multiplied charged particles); 一帶電微粒偵測裝置，用以接收該複數個倍增的帶電微粒 與產生對應該原始微粒的輸出訊號；以及 一透鏡，設置於該帶電微粒倍增裝置與該帶電微粒偵測裝 置之間，用以將該複數個倍增的帶電微粒聚集而進入該帶 電微粒偵測裝置。 2 .如申請專利範圍第1項所述之微粒偵測系統，其中該帶電 微粒偵測裝置為一半導體光二極體。 3 .如申請專利範圍第2項所述之微粒偵測系統，其中該原始 微粒為原始帶電微粒。 4 .如申請專利範圍第3項所述之微粒偵測系統，其中該帶電 微粒倍增裝置為一微通道面板（micro channel p 1 ate ; MCP)。 5 .如申請專利範圍第3項所述之微粒偵測系統，其中該原始 微粒為電子。 6 .如申請專利範圍第5項所述之微粒偵測系統，其中該帶電 微粒倍增裝置為一電子倍增器（electron multiplier) ο 7 .如申請專利範圍第6項所述之微粒偵測系統，其中更包含 一電場應用於該帶電微粒倍增裝置與該帶電微粒偵測裝置 之間，用以加速該複數個倍增的帶電微粒。 100145455 表單編號A0101 第22頁/共34頁 1002076711-0 201225146 ο . 9 . 10 . 11 . Ο 12 . 13 . 14 . 〇 15 . 如申請專利範圍第2項所述之微粒偵測系統，其中該原始 微粒為光子。 如申請專利範圍第8項所述之微粒偵測系統，其中該帶電 微粒倍增裝置包含螢光粉（phosphor)、光陰極（photo cathode)、或一微通道面板。 如申請專利範圍第6項所述之微粒偵測系統，其中該透鏡 為一靜電透鏡（electrostatic lens)。 如申請專利範圍第10項所述之微粒偵測系統，其中該微粒 偵測系統的增益可以藉由由該靜電透鏡而來的一電場而被 調整。 如申請專利範圍第11項所述之微粒偵測系統，其中該電場 的範圍為5KV至15KV。 如申請專利範圍第12項所述之微粒偵測系統，其中更包含 一金屬網（metal mesh)設置於該帶電微粒倍增裝置。 如申請專利範圍第13項所述之微粒偵測系統，其中更包含 一能量過濾器（energy fi Iter)設置於該帶電微粒倍增 裝置與該金屬網之間。 如申請專利範圍第14項所述之微粒偵測系統，其中更包含 一用以將該原始微粒由該金屬網驅趕到該能量過濾器的裝 置。 16 .如申請專利範圍第15項所述之微粒偵測系統，其中用以驅 趕該原始微粒的該裝置為一導流管結構（dr a f t tube structure) ° 17 . —電子束晶圓檢查裝置，包含： 一電子搶，用以發射一主電子束； 一主電子束透鏡，用以聚集該主電子束；以及 100145455 表單編號A0101 第23頁/共34頁 1002076711-0 201225146 一物鏡，用以接收由該主電子束透鏡而來的該主電子 束，以及將該主電子束聚焦於一樣品的一表面上。 18 .如申請專利範圍第17項所述之電子束晶圓檢查裝置，其中 更包含一接受由該樣品的該表面發射出來的微粒的裝置。 19 .如申請專利範圍第1項所述之微粒偵測系統，其中更包含 一可由該輸出訊號產生影像的裝置。 100145455 表單編號A0101 第24頁/共34頁 1002076711-0