TW202136762A - 帶電粒子評估工具及檢測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種帶電粒子評估工具，其包含： 一物鏡，其經組態以將複數個帶電粒子束投影至一樣本上，該物鏡具有界定複數個光束孔徑之一面向樣本的表面，經由該複數個光束孔徑朝向該樣本發射該等帶電粒子束中之各別者；及 複數個捕獲電極，其鄰近於該等光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自該樣本發射之帶電粒子。

Description

帶電粒子評估工具及檢測方法
本文中所提供的實施例大體上係關於帶電粒子評估工具及檢測方法，且具體地係關於使用帶電粒子的多個子光束之帶電粒子評估工具及檢測方法。
在製造半導體積體電路(IC)晶片時，由於例如光學效應及偶然粒子所導致的非所需圖案缺陷在製造程序期間不可避免地出現在基板(亦即，晶圓)或遮罩上，從而降低了良率。因此，監測非所需圖案缺陷之程度為製造IC晶片之重要程序。更一般而言，基板或另一物件/材料之表面的檢測及/或量測為在其製造期間及/或之後的重要程序。
運用帶電粒子束之圖案檢測工具已用於檢測物件，例如偵測圖案缺陷。此等工具通常使用電子顯微技術，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)。在SEM中，運用最終減速步驟定向在相對較高能量下之電子的初級電子束以便以相對較低的著陸能量著陸於樣本上。電子束經聚焦作為樣本上之探測光點。探測光點處之材料結構與來自電子束之著陸電子之間的相互作用使得自表面發射電子，諸如次級電子、反向散射電子或俄歇(Auger)電子。可自樣本之材料結構發射所產生的次級電子。藉由使呈探測光點形式之初級電子束掃描遍及樣本表面，可發射次級電子橫跨樣本之表面。藉由自樣本表面收集此等經發射次級電子，圖案檢測工具可獲得表示樣本之表面之材料結構的特性之影像。
通常需要改良帶電粒子檢測工具之產出量及其他特性。
本發明之一個目標為提供支持改良帶電粒子評估工具之產出量或其他特性的實施例。
根據本發明之一第一態樣，提供一種帶電粒子評估工具，其包含： 一物鏡，其經組態以將複數個帶電粒子束投影至一樣本上，該物鏡界定複數個光束孔徑，該等帶電粒子束中之各別者可經由該複數個光束孔徑朝向該樣本傳播；及 複數個感測器單元，其鄰近於該等光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自該樣本發射之帶電粒子。
根據本發明之一第二態樣，提供一種製造一評估工具之方法，該方法包含： 在一基板上形成複數個感測器單元且在該基板中形成複數個孔徑；及 將該基板附接至一物鏡，該物鏡經組態以將複數個帶電粒子束投影至一樣本上，使得可經由該等孔徑發射該等帶電粒子束。
根據本發明之一第三態樣，提供一種檢測方法，其包含： 經由複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束發射至一樣本；及 使用鄰近於該等光束孔徑中之各別者設置之複數個感測器單元捕獲由該樣本回應於該等帶電粒子束而發射之帶電粒子。
根據本發明之一第四態樣，提供一種多光束電子光學系統，其包含在該多光束電子光學系統之一多光束路徑中的一最後一個電子光學元件，該最後一個電子光學元件包含 -  一多操控器陣列，其中每一陣列元件經組態以操控該多光束路徑中之至少一個電子束；及 -  一偵測器，其經組態且定向以偵測自定位於該多光束光束路徑中之一樣本發射的電子，其中該偵測器包含整合至該多操控器陣列中之複數個感測器單元及關聯於每一陣列元件之至少一個感測器單元。
根據本發明之一第四態樣，提供一種用於經組態以將複數個帶電粒子束投影至一樣本上之一多帶電光束投影系統的最後一個電子光學元件，該最後一個電子光學元件包含： 一物鏡，其具有界定複數個光束孔徑之一面向樣本的表面，該等帶電粒子束中之各別者可經由該複數個光束孔徑朝向該樣本傳播；及 複數個感測器單元，其鄰近於該等光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自該樣本發射之帶電粒子。
本發明之其他優點將根據結合隨附圖式所進行之以下描述而變得顯而易見，在該等隨附圖式中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。
現將詳細參考例示性實施例，其實例說明於隨附圖式中。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或類似元件。在例示性實施例之以下描述中所闡述之實施不表示符合本發明的所有實施。實情為，該等實施僅為符合與所附申請專利範圍中所列舉的本發明相關之態樣的設備及方法之實例。
電子器件之提高的計算能力(其減小器件之實體大小)可藉由明顯增加電路組件(諸如電晶體、電容器、二極體等)在IC晶片上之封裝密度來實現。此已藉由提高之解析度來實現，從而使得能夠製作更小的結構。舉例而言，智慧型電話之IC晶片(其為拇指甲(thumbnail)之大小且可在2019年或更早獲得)可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類頭髮之1/1000。因此，毫無意外半導體IC製造係具有數百個個別步驟之複雜且耗時的程序。甚至一個步驟中之誤差亦有可能顯著地影響最終產品之功能。僅一個「致命缺陷」可造成器件故障。製造程序之目標為提高程序之總良率。舉例而言，為獲得50步驟程序(其中步驟可指示形成於晶圓上之層的數目)之75%良率，每一個別步驟之良率必須高於99.4%。若一個別步驟之良率為95%，則總程序良率將低至7%。
儘管高程序良率在IC晶片製造設施中係合乎需要的，但維持高基板(亦即，晶圓)產出量(經定義為每小時處理之基板的數目)亦為必不可少的。高程序良率及高基板產出量可受缺陷存在之影響。若需要操作員干預來查核缺陷，則此尤其影響良率及產出量。因此，藉由檢測工具(諸如掃描電子顯微鏡(『SEM』))進行之微米及奈米級缺陷之高產出量偵測及識別對於維持高良率及低成本係至關重要的。
SEM包含掃描器件及偵測器設備。掃描器件包含：照明設備，其包含用於產生初級電子之電子源；及投影設備，其用於運用一或多個聚焦的初級電子束來掃描樣本，諸如基板。至少照明設備或照明系統及投影設備或投影系統可統稱為電子光學系統或設備。初級電子與樣本相互作用並產生次級電子。偵測設備在掃描樣本時捕獲來自樣本之次級電子，使得SEM可產生樣本之掃描區域的影像。對於高產出量檢測，一些檢測設備使用初級電子之多個聚焦光束，亦即，多光束。多光束之組成光束可稱為子光束或細光束。多光束可同時掃描樣本之不同部分。因此，多光束檢測設備可以比單光束檢查設備高得多的速度檢測樣本。
在多光束檢測設備中，初級電子束中之一些的路徑位移遠離掃描器件之中心軸，亦即，初級電子光軸的中點。為確保所有電子束以大致相同之入射角到達樣本表面，需要操控具有距中心軸更大徑向距離之子光束路徑移動穿過比具有更接近中心軸之路徑之光束路徑更大的角度。此更強操控可導致像差，該等像差產生樣本基板之模糊且離焦影像。特定而言，對於不在中心軸上之子光束路徑，子光束之像差可隨著距中心軸之徑向位移而增大。當偵測到此類像差時，其可保持與次級電子相關聯。因此，此類像差降低在檢測期間產生的影像之品質。
下文描述已知多光束檢測設備之實施。
圖式為示意性。為了清楚起見，因此放大了圖式中之組件的相對尺寸。在以下圖式描述內，相同或相似參考編號係指相同或相似組件或實體，且僅描述相對於個別實施例之差異。雖然描述及圖式係針對電子光學設備，但應瞭解，實施例不用於將本發明限制為特定帶電粒子。因此，更一般而言，貫穿本發明文獻對電子之參考可被視為對帶電粒子之參考，其中帶電粒子不一定為電子。
現參考圖 1 ，其為說明例示性帶電粒子束檢測設備100之示意圖。圖 1 之帶電粒子束檢測設備100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40、設備前端模組(EFEM) 30及控制器50。電子束工具40位於主腔室10內。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b可例如收納含有待檢測之基板(例如，半導體基板或由其他材料製成之基板)或樣本(基板、晶圓及樣本在下文中統稱為「樣本」)的基板前開式單元匣(FOUP)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將樣本輸送至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20用於移除樣本周圍之氣體。此產生局部氣體壓力低於周圍環境中之壓力的真空。可將裝載鎖定腔室20連接至裝載鎖定真空泵系統(未展示)，該裝載鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體粒子。裝載鎖定真空泵系統之操作使得裝載鎖定腔室能夠達到低於大氣壓之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未展示)將樣本自裝載鎖定腔室20輸送至主腔室10。將主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未展示)。主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體粒子，使得樣本周圍之壓力達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，將樣本輸送至可檢測樣本之電子束工具。電子束工具40可包含多光束電子光學設備。
控制器50電子地連接至電子束工具40。控制器50可為經組態以控制帶電粒子束檢測設備100之處理器(諸如電腦)。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能之處理電路系統。雖然控制器50在圖 1 中經展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。控制器50可位於帶電粒子束檢測設備之組成元件中之一者中或其可分佈於組成元件中之至少兩者上方。雖然本發明提供容置電子束檢測工具之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上而言不限於收容電子束檢測工具之腔室。相反，應理解，亦可將前述原理應用於在第二壓力下操作之設備的其他工具及其他配置。
現參考圖 2 ，其為說明例示性電子束工具40之示意圖，該例示性電子束工具包括作為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備100的部分之多光束檢測工具。多光束電子束工具40 (在本文中亦稱為設備40)包含電子源201、槍孔徑板271、聚光透鏡210、源轉換單元220、主投影設備230、機動載物台209及樣本固持器207。電子源201、槍孔徑板271、聚光透鏡210、源轉換單元220為多光束電子束工具40所包含的照明設備之組件。樣本固持器207由機動載物台209支撐，以便固持用於檢測之樣本208 (例如，基板或遮罩)。多光束電子束工具40可進一步包含輔助投影設備250及相關聯的電子偵測器件240。主投影設備230可包含物鏡231，例如在整個光束上操作的一體式透鏡。物鏡可為多光束之路徑中或電子光學系統中之最後一個電子光學元件；因此物鏡可稱為一種類型的最後一個電子光學元件。電子偵測器件240可包含複數個偵測元件241、242及243。光束分離器233及偏轉掃描單元232可定位於主投影設備230內部。
可將用於產生初級光束之組件與設備40之初級電子光軸對準。此等組件可包括：電子源201、槍孔徑板271、聚光透鏡210、源轉換單元220、光束分離器233、偏轉掃描單元232及主投影設備230。可將輔助投影設備250及其相關聯的電子偵測器件240與設備40之次級電子光軸251對準。
作為照明設備之電子束工具40之部分的電子光軸包含初級電子光軸204。次級電子光軸251為電子束工具40之部分(亦即，偵測設備)之電子光軸。初級電子光軸204在本文中亦可稱為初級光軸(為有助於方便參考)或帶電粒子光軸。次級電子光軸251在本文中亦可稱為次級光軸或次級帶電粒子光軸。
電子源201可包含陰極(未展示)及提取器或陽極(未展示)。在操作期間，電子源201經組態以自陰極發射電子作為初級電子。藉由提取器及/或陽極提取或加速初級電子以形成初級電子束202，該初級電子束形成初級光束交越(虛擬或真實) 203。初級電子束202可經視覺化為自初級光束交越203發射。
在此配置中，初級電子束在其到達樣本時且較佳地在其到達投影設備之前為多光束。此多光束可以多種不同方式由初級電子束產生。舉例而言，多光束可由位於交越之前的多光束陣列、位於源轉換單元220中之多光束陣列或位於此等位置之間的任何點處之多光束陣列產生。多光束陣列可包含跨光束路徑配置呈陣列形式之複數個電子束操控元件。每一操控元件可影響初級電子束以產生子光束。因此，多光束陣列與入射初級光束路徑相互作用以產生多光束陣列之多光束路徑下行光束。
槍孔徑板271在操作中經組態以阻擋初級電子射束202之周邊電子以減小庫侖(Coulomb)效應。庫侖效應可放大初級子光束211、212、213之探測光點221、222及223中之每一者的大小，且因此使檢測解析度劣化。槍孔徑板271亦可稱為庫侖孔徑陣列。
聚光透鏡210經組態以聚焦初級電子束202。聚光透鏡210可經設計為聚焦初級電子束202以變成平行光束且正入射至源轉換單元220上。聚光透鏡210可為可移動聚光透鏡，其可經組態以使得其第一原理平面之位置為可移動的。可移動聚光透鏡可經組態為磁性的。聚光透鏡210可為抗旋轉聚光透鏡及/或其可為可移動的。
源轉換單元220可包含影像形成元件陣列、像差補償器陣列、光束限制孔徑陣列及預彎曲微偏轉器陣列。預彎曲微偏轉器陣列可使初級電子束202之複數個初級子光束211、212、213偏轉以垂直進入光束限制孔徑陣列、影像形成元件陣列及像差補償器陣列中。在此配置中，影像形成元件陣列可用作多光束陣列以在多光束路徑中產生複數個子光束，亦即，初級子光束211、212、213。影像形成陣列可包含複數個電子束操控器，諸如微偏轉器或微透鏡(或兩者之組合)，以影響初級電子束202之複數個初級子光束211、212、213且形成初級光束交越203之複數個平行影像(虛擬或真實)，針對初級子光束211、212及213中之每一者提供一個平行影像。像差補償器陣列可包含像場彎曲補償器陣列(未展示)及散光補償器陣列(未展示)。像場彎曲補償器陣列可包含複數個微透鏡以補償初級子光束211、212及213之像場彎曲像差。散光補償器陣列可包含複數個微散光像差補償器以補償初級子光束211、212及213之散光像差。光束限制孔徑陣列可經組態以限制個別初級子光束211、212及213之直徑。圖 2 展示三個初級子光束211、212及213作為實例，且應理解，源轉換單元220可經組態以形成任何數目個初級子光束。可將控制器50連接至圖 1 之帶電粒子束檢測設備100的各種部分，諸如源轉換單元220、電子偵測器件240、主投影設備230或機動載物台209。如下文進一步詳細地解釋，控制器50可執行各種影像及信號處理功能。控制器50亦可產生各種控制信號以控管帶電粒子束檢測設備(包括帶電粒子多光束設備)之操作。
聚光透鏡210可進一步經組態以藉由改變聚光透鏡210之聚焦倍率來調整源轉換單元220之初級子光束211、212、213下行光束之電流。替代地或另外，可藉由更改光束限制孔徑陣列內之對應於個別初級子光束之光束限制孔徑的徑向大小來改變初級子光束211、212、213之電流。可藉由更改光束限制孔徑之徑向大小及聚光透鏡210之聚焦倍率兩者來改變電流。若聚光透鏡為可移動的且磁性的，則離軸子光束212及213可引起以旋轉角照明源轉換單元220。旋轉角隨著可移動聚光透鏡之聚焦倍率或第一主平面之位置而改變。作為抗旋轉聚光透鏡的聚光透鏡210可經組態以在改變聚光透鏡210之聚焦倍率時使旋轉角保持不變。此聚光透鏡210 (其亦為可移動的)可在聚光透鏡210之聚焦倍率及其第一主平面之位置改變時使得旋轉角不改變。
物鏡231可經組態以將子光束211、212及213聚焦至用於檢測之樣本208上且可在樣本208之表面上形成三個探測光點221、222及223。
光束分離器233可為例如韋恩(Wien)濾波器，其包含產生靜電偶極子場及磁偶極子場(圖 2 中未展示)之靜電偏轉器。在操作中，光束分離器233可經組態以由靜電偶極子場對初級子光束211、212及213之個別電子施加靜電力。靜電力與由光束分離器233之磁偶極子場對個別電子施加之磁力的量值相等但方向相反。因此，初級子光束211、212及213可以至少大致為零的偏轉角至少大體上筆直地通過光束分離器233。
在操作中，偏轉掃描單元232經組態以使初級子光束211、212及213偏轉以使探測光點221、222及223掃描橫跨樣本208之表面之區段中的個別掃描區域。回應於初級子光束211、212及213或探測光點221、222及223入射於樣本208上，由樣本208產生電子，該等電子包括次級電子及反向散射電子。次級電子在三個次級電子束261、262及263中傳播。次級電子束261、262及263通常具有次級電子(具有≤ 50 eV之電子能量)且亦可具有至少一些反向散射電子(具有在50 eV與初級子光束211、212及213之著陸能量之間的電子能量)。光束分離器233經配置以使次級電子束261、262及263之路徑朝向輔助投影設備250偏轉。輔助投影設備250隨後將次級電子束261、262及263之路徑聚焦至電子偵測器件240之複數個偵測區241、242及243上。偵測區可為經配置以偵測對應次級電子束261、262及263之各別偵測元件241、242及243。偵測區產生對應信號，將該等對應信號發送至控制器50或信號處理系統(未展示)例如以建構樣本208之對應掃描區域的影像。
偵測元件241、242及243可偵測對應次級電子束261、262及263。在次級電子束入射於偵測元件241、242及243上時，該等元件可產生對應強度信號輸出(未展示)。輸出可係針對影像處理系統(例如，控制器50)。每一偵測元件241、242及243可包含一或多個像素。偵測元件之強度信號輸出可為由偵測元件內之所有像素產生的信號之總和。
控制器50可包含影像處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(未展示)及儲存器件(未展示)。舉例而言，控制器可包含處理器、電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算器件及類似者，或其組合。影像獲取器可包含控制器之至少一部分處理功能。因此，影像獲取器可包含至少一或多個處理器。影像獲取器可通信耦合至允許信號通信之設備40的電子偵測器件240，諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電以及其他或其組合。影像獲取器可自電子偵測器件240接收信號，可處理信號中所包含之資料且可根據該資料建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本208之影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、在所獲取影像上疊加指示符及類似者。影像獲取器可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度等的調整。儲存器可為諸如以下各者之儲存媒體：硬碟、快閃驅動機、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體及類似者。儲存器可與影像獲取器耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像及後處理影像。
影像獲取器可基於自電子偵測器件240接收到之成像信號來獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包含複數個成像區域之單個影像。可將單個影像儲存於儲存器中。單個影像可為可劃分成複數個區之原始影像。區中之每一者可包含含有樣本208之特徵的一個成像區域。所獲取影像可包含在一定時間段內經多次取樣之樣本208之單個成像區域的多個影像。可將多個影像儲存於儲存器中。控制器50可經組態以運用樣本208之相同位置之多個影像來執行影像處理步驟。
控制器50可包括量測電路系統(例如類比轉數位轉換器)以獲得偵測到之次級電子的分佈。在偵測時間窗期間收集到的電子分佈資料可與入射於樣本表面上之初級子光束211、212及213中之每一者的對應掃描路徑資料組合使用來重建構受檢測之樣本結構的影像。重建構影像可用於顯露樣本208之內部或外部結構的各種特徵。經重建構影像可由此用於顯露可存在於樣本中之任何缺陷。
控制器50可控制機動載物台209以在樣本208之檢測期間移動樣本208。控制器50可使得機動載物台209能夠至少在樣本檢測期間例如以恆定速度在某一方向上(較佳地連續地)移動樣本208。控制器50可控制機動載物台209之移動，使得其視各種參數而定來改變樣本208之移動速度。舉例而言，控制器可視掃描程序之檢測步驟的特性而定來控制載物台速度(包括其方向)。
儘管圖 2 展示設備40使用三個初級電子子光束，但應瞭解，設備40可使用兩個或更多數目的初級電子子光束。本發明並不限制用於設備40中之初級電子束之數目。
現參考圖 3 ，其為說明圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備之源轉換單元的例示性組態之例示性多光束設備之示意圖。設備300可包含電子源301、預子光束形成孔徑陣列372、聚光透鏡310 (類似於圖 2 之聚光透鏡210)、源轉換單元320、物鏡331 (類似於圖 2 之物鏡231)及樣本308 (類似於圖 2 之樣本208)。電子源301、預子光束形成孔徑陣列372、聚光透鏡310可為設備300所包含之照明設備的組件。源轉換單元320、物鏡331可為設備300所包含之投影設備的組件。源轉換單元320可類似於圖 2 之源轉換單元220，其中圖 2 之影像形成元件陣列為影像形成元件陣列322，圖 2 之像差補償器陣列為像差補償器陣列324，圖 2 之光束限制孔徑陣列為光束限制孔徑陣列321，且圖 2 之預彎曲微偏轉器陣列為預彎曲微偏轉器陣列323。電子源301、預子光束形成孔徑陣列372、聚光透鏡310、源轉換單元320及物鏡331與設備之初級電子光軸304對準。電子源301產生大體上沿初級電子光軸304且具有源交越(虛擬或真實) 301S之初級電子束302。預子光束形成孔徑陣列372切割初級電子束302之周邊電子以減少隨之發生的庫侖效應。庫侖效應為因不同子光束路徑中之電子之間的相互作用所產生之子光束的像差源。初級電子束302可藉由預子光束形成機制之預子光束形成孔徑陣列372而經修剪成指定數目的子光束，諸如三個子光束311、312及313。儘管先前及以下描述中提及三個子光束及其路徑，但應理解，描述意欲應用具有任何數目的子光束之設備、工具或系統。
源轉換單元320可包括子光束限制孔徑陣列321，其中光束限制孔徑經組態以限制初級電子束302之子光束311、312及313。源轉換單元320亦可包括具有影像形成微偏轉器322_1、322_2及322_3之影像形成元件陣列322。存在與每一子光束之路徑相關聯的各別微偏轉器。微偏轉器322_1、322_2及322_3經組態以使子光束311、312及313之路徑朝向電子光軸304偏轉。經偏轉子光束311、312及313形成源交越301S之虛擬影像。虛擬影像藉由物鏡331投影至樣本308上且在該樣本308上形成探測光點，該等探測光點為三個探測光點391、392及393。每一探測光點對應於子光束路徑在樣本表面上之入射位置。源轉換單元320可進一步包含經組態以補償子光束中之每一者的像差之像差補償器陣列324。每一子光束中之像差通常存在於將形成樣本表面之探測光點391、392及393上。像差補償器陣列324可包括具有微透鏡之像場彎曲補償器陣列(未展示)。像場彎曲補償器及微透鏡經組態以補償子光束之在探測光點391、392及393中明顯的像場彎曲像差。像差補償器陣列324可包括具有微散光像差補償器之散光補償器陣列(未展示)。微散光像差補償器經控制以在子光束上操作來補償另外存在於探測光點391、392及393中之散光像差。
源轉換單元320可進一步包含具有預彎曲微偏轉器323_1、323_2及323_3之預彎曲微偏轉器陣列323來分別使子光束311、312及313彎曲。預彎曲微偏轉器323_1、323_2及323_3可使子光束之路徑彎曲至細光束限制孔徑陣列321中。入射於細光束限制孔徑陣列321之子光束路徑可與細光束限制孔徑陣列321之定向平面正交。聚光透鏡310可將子光束之路徑引導至細光束限制孔徑陣列321上。聚光透鏡310可聚焦三個子光束311、312及313以將其變成沿初級電子光軸304之平行光束，使得其垂直地入射至可對應於細光束限制孔徑陣列321之源轉換單元320上。
影像形成元件陣列322、像差補償器陣列324及預彎曲微偏轉器陣列323可包含多層之子光束操控器件，該等子光束操控器件中之一些可呈陣列形式，例如：微偏轉器、微透鏡或微散光像差補償器。
在源轉換單元320中，藉由影像形成元件陣列322之微偏轉器322_1、322_2及322_3使初級電子束302之子光束311、312及313分別朝向初級電子光軸304偏轉。應理解，子光束311路徑在到達微偏轉器322_1之前可能已經對應於電子光軸304，因此可以不藉由微偏轉器322_1使子光束311路徑偏轉。
物鏡331將子光束聚焦至樣本308之表面上，亦即，物鏡331將三個虛擬影像投影至樣本表面上。由樣本表面上之三個子光束311至313形成之三個影像在該樣本表面上形成三個探測光點391、392及393。藉由物鏡311調整子光束311至313之偏轉角以減小三個探測光點391至393之離軸像差。三個經偏轉子光束因此穿過或接近物鏡331之前部焦點。如所描繪，物鏡331為聚焦所有子光束之磁透鏡。在本發明之實施例中，物鏡理想地為可能需要藉由源轉換單元320 (具體而言，例如以微偏轉器為特徵的影像形成元件陣列322)朝向物鏡331中之靜電透鏡陣列引導多光束路徑之靜電透鏡陣列。(舉例而言，每一光束可經引導朝向陣列中之其自身對應的微透鏡)。
圖 2 及圖 3 中之上述組件中之至少一些可個別地或彼此組合地稱為操控器陣列、多操控器陣列、多操控器或操控器，此係因為其操控一或多個帶電粒子束或子光束。
現有多電子束缺陷檢測系統在10至6000平方毫米/小時之產出量下具有約2至10 nm之解析度。如上文所論述，此類系統在次級柱中具有偵測器。現有多電子束檢測工具之架構具有遠離自樣本發射之電子(諸如反向散射及次級電子)源之偵測器，該偵測器對於多種光束系統而言並非為可調式的。亦難以將次級柱整合至具有陣列物鏡(諸如靜電透鏡)之工具中(此為解決庫侖相互作用所必需的)。
在實施例中，先前實施例中所提及的物鏡為陣列物鏡。通常，此透鏡配置為靜電的。陣列中之每一元件為操作多光束中之不同光束或光束組之微透鏡。靜電陣列物鏡具有至少兩個板，該兩個板各自具有複數個孔或孔徑。每一孔在板中之位置對應於對應孔在另一板中之位置。對應孔在使用時操作於多光束中之相同光束或光束組上。用於陣列中之每一元件的透鏡類型之適合實例為單透鏡(Einzel lens)。物鏡之底部電極為整合至多光束操控器陣列中之CMOS晶片偵測器。將偵測器陣列整合至物鏡中移除對輔助投影設備250之需求。CMOS晶片較佳地經定向以面向樣本(此係由於電子光學系統之晶圓與底部之間的較小距離(例如，100 μm))。在實施例中，提供用以捕獲次級電子信號之捕獲電極。捕獲電極可形成於例如CMOS器件之金屬層中。捕獲電極可形成物鏡之底部層。捕獲電極可形成CMOS晶片中之底表面。CMOS晶片可為CMOS晶片偵測器。CMOS晶片可經整合至面向物鏡總成之表面的樣本中。捕獲電極為用於偵測次級電子之感測器單元的實例。捕獲電極可形成於其他層中。可藉由矽穿孔將CMOS之功率及控制信號連接至CMOS。為了穩健性，較佳地，底部電極由兩個元件組成：CMOS晶片及具有孔之被動Si板。板遮蔽CMOS以免受高電子場之影響。
與底部或面向物鏡之表面之樣本相關聯的感測器單元為有益的，此係因為可在電子遭遇電子光學系統之電子光學元件且變得受該電子光學元件操控之前偵測次級電子及/或反向散射電子。有益地，可減少用於偵測發出電子之此樣本所耗費的時間，較佳地使該時間減至最少。
為最大化偵檢效率，需要使電極表面儘可能大，使得陣列物鏡之基本上所有的區域(除孔徑之外)經電極佔據且每一電極具有基本上等於陣列間距之直徑。在實施例中，電極之外部形狀為圓形，但可將此形狀製成正方形以最大化偵測區域。亦可最小化基板穿孔之直徑。電子束之典型大小為大約5至15微米。
在實施例中，單個捕獲電極包圍每一孔徑。在另一實施例中，複數個電極元件經設置於每一孔徑周圍。電極元件為感測器元件之實例。藉由包圍一個孔徑之電極元件捕獲的電子可經組合成單個信號或用於產生非依賴性信號。電極元件可經徑向劃分(亦即，以形成複數個同心環)、經成角度地劃分(亦即，以形成複數個區段狀塊)、經徑向地及成角度地劃分或以任何其他適宜方式經劃分。
然而，更大電極表面導致更大寄生電容，因此導致較低頻寬。因此，可能需要限制電極之外徑。尤其在較大電極僅產生略微較大之偵檢效率，但明顯更大的電容之情況下。環形(環狀)電極可提供收集效率與寄生電容之間的良好折衷。
電極之更大外徑亦可導致較大串擾(對相鄰孔照信號的靈敏度)。此亦可為使電極外徑較小之原因。尤其在較大電極僅產生略微較大偵檢效率，但明顯更大的串擾之情況下。
放大由電極收集到之反向散射及/或次級電子電流。放大器之目的為使得能夠充分靈敏量測由感測器單元接收或收集到之待量測的電流及因此反向散射及/或次級電子的數目。此可藉由電阻器上方的電流量測或電位差來進行量測。若干類型之放大器設計可用於放大由電極(例如跨阻放大器)收集到之反向散射及/或次級電子電流。在此跨阻放大器中，TIA之電壓輸出等於TIA電阻(RTIA )乘以經量測電流。
RTIA 愈大，則放大愈高。然而，頻寬係藉由RC時間判定，其等於RTIA 乘以TIA之入口側上的電容之和。
有限RC時間具有與較大電子光點大小類似之效應，因此其在偏轉方向上有效地產生模糊比重。在考慮到偵測器之模糊比重預算及偏轉速度之情況下，判定所允許RC時間。在考慮到此RC時間及入口電容之情況下，判定RTIA 。
基於反向散射及/或次級電子電流及RTIA ，判定信號電壓。
應將偵測器之雜訊比重與反向散射及/或次級電子電流之散粒雜訊進行比較。在僅考慮到初級電子束之散粒雜訊之情況下，因散粒雜訊所致之電流雜訊/sqrt (Hz)明顯大於如下方所展現之通常為約1nV/sqrt (Hz)之現有技術的CMOS放大器之電壓雜訊。下方所闡述之粗略計算展現所提出電極根據雜訊觀點為可行的。
Figure 02_image001
上述計算可如下解釋。假設偵測缺陷所需之初級電子的數目為5000 (等式1)，光束電流為1 nA (等式2)，缺陷之直徑為4 nm (等式3)及每一缺陷之像素數目為4 (等式4)。吾人假設因放大器之有限RC時間所致的0.5 nm之模糊為可接受的(等式5)。偵測器之電容可根據配置之幾何形狀計算，例如，如等式6中所指示，其中3為下伏於捕獲電極之絕緣體的介電常數，100 µm為捕獲電極之直徑且1 µm為捕獲電極下方之絕緣體的厚度。內部散粒雜訊如等式7中一般進行計算。對一個缺陷進行成像之時間如等式8中一般進行計算，其中Qe 為電子電荷。在等式9中計算偵測缺陷之掃描長度，且在等式10中計算掃描速度。在等式11中計算待達成之RC時間，且因此在等式12中計算偵測器之電阻且在等式13中計算所得電壓雜訊。等式14將先前等式組合成單個等式以展示相依性。CMOS放大器中可達成的典型電壓雜訊位準為大約1nV/sqrt (Hz)——其為CMOS放大器的典型雜訊位準。因此，看似合理的係，藉由基本散粒雜訊而非藉由CMOS放大器所添加之電壓雜訊來控制雜訊。由於此情況，因此看似合理的係，所提出電極根據雜訊觀點為可行的。亦即，典型CMOS放大器雜訊對具有相對於散粒雜訊較小的雜訊位準為足夠良好的。(即使該典型CMOS放大器雜訊相對於散粒雜訊較大，配置仍可工作，但可降低就頻寬或產出量而言之有效性(亦即，速度))。
圖8為理論跨阻放大器(TIA)之示意圖，其中電壓輸出Vout 僅為經量測電流Iin 與回饋電阻Rf 之乘積。然而，真實TIA具有雜訊，特定而言，輸入isn 中之散粒雜訊及回饋電阻器in 中之熱雜訊，如圖9中所描繪。在大多數情況下，熱雜訊佔優勢。輸出vn 處之電壓雜訊係藉由以下給出：
Figure 02_image003
(15) 其中kb 為波次曼常數(Boltzmann constant)。因此，TIA之入口處之電流雜訊為：
Figure 02_image005
(16) 然而，散粒雜訊係藉由以下給出：
Figure 02_image007
(17) 因此，若回饋電阻增大，則熱雜訊相對於輸入電流(亦即，反向散射及/或次級電子電流)之散粒雜訊而變得較低。
可展示出，藉由假設偵測每一缺陷所需之電子的數目增加至10,000；設定模糊預算為2 nm；且電極直徑經減小至50 μm，考慮到散粒雜訊之效應，本發明保持實用。在彼情況下，電極之電容變為約0.011 pF，需要約3.6 × 107 Ω之電阻，從而產生高於散粒雜訊約20%之熱雜訊位準。因此，所提出偵測器之各種不同配置係可行的。電極之電容亦可藉由改變鄰近介電層之厚度來進行控制，該厚度可在約1至約5 μm的範圍內。
圖 4 中展示以示意性橫截面形式說明多光束物鏡401之例示性實施例。在物鏡401之輸出側(面向樣本208之側)上設置了偵測器模組402。圖 5 為偵測器模組402之底視圖，該偵測器模組包含其上設置複數個捕獲電極405之基板404，該複數個捕獲電極各自包圍光束孔徑406。光束孔徑406足夠大，但不會阻擋初級電子束中之任一者。可將捕獲電極405視為接收反向散射或輔助電極且產生偵測信號(在此情況下為電流)之感測器單元的實例。光束孔徑406可藉由蝕刻穿過基板404來形成。在圖 5 中所展示之配置中，光束孔徑406以矩形陣列形式展示。光束孔徑406亦可以不同方式配置，例如以如圖 6 中所描繪之六邊形封閉封裝陣列形式配置。
圖 7 以橫截面形式以較大比例描繪偵測器模組402的一部分。捕獲電極405形成偵測器模組402之最底部(亦即，最接近樣本的)表面。在捕獲電極405與矽基板404之主體之間設置邏輯層407。邏輯層407可包括放大器(例如跨阻放大器)、類比轉數位轉換器及讀出邏輯。在實施例中，每一捕獲電極405存在一個放大器及一個類比轉數位轉換器。可使用CMOS程序製造邏輯層407及捕獲電極405，其中捕獲電極405形成最終金屬化層。
配線層408經設置於基板404之背側上且藉由矽穿孔409連接至邏輯層407。矽穿孔409的數目無需與光束孔徑406的數目相同。特定而言，若電極信號在邏輯層407中經數字化，則可僅需要少數矽穿孔來提供資料匯流排。配線層408可包括控制線、資料線及功率線。應注意，不管光束孔徑406，存在用於所有必要連接之充分空間。亦可使用雙極或其他製造技術來製造偵測模組402。印刷電路板及/或其他半導體晶片可經設置於偵測器模組402之背側上。
圖 4 描繪三電極物鏡，但應瞭解，亦可使用任何其他形式之物鏡，例如兩個電極透鏡。
現參考圖 10 ，其為說明另一例示性電子束工具40a之示意圖，該另一例示性電子束工具40a可代替圖 2 之工具40成為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備100之部分。藉由相同參考標識設備40a中具有與圖 2 之設備40的對應部分類似的功能之部分。在一些情況下，下文包括此類部分之精簡或簡化描述。
多光束電子束工具40a (在本文中亦稱為設備40a)包含電子源201、投影設備230、機動載物台209及樣本固持器207。電子源201及投影設備230可共同地稱為照明設備。樣本固持器207由機動載物台209支撐，以便固持用於檢測之樣本208 (例如，基板或遮罩)。多光束電子束工具40a進一步包含電子偵測器件1240。(應注意，此電子偵測器件1240可在結構上不同於參考圖2及圖3所提及的實施例之次級電子光學柱中之電子偵測器件240，但其具有相同功能：偵測來自樣本之電子)。
電子源201可包含陰極(未展示)及提取器或陽極(未展示)。在操作期間，電子源201經組態以自陰極發射電子作為初級電子。藉由提取器及/或陽極提取或加速初級電子以形成初級電子束202。
投影設備230經組態以將初級電子束202轉換成複數個子光束211、212及213且將每一子光束引導至樣本208上。儘管為簡單起見說明三個子光束，但可能存在數十、數百或數千個子光束。子光束可稱為細光束。
可將圖 1 之控制器50連接至電子束工具40a之各種部分，諸如電子源201、電子偵測器件1240、投影設備230及機動載物台209。控制器50可執行各種影像及信號處理功能。控制器50亦可產生各種控制信號以控管帶電粒子束檢測設備(包括帶電粒子多光束設備)之操作。
投影設備230可經組態以將子光束211、212及213聚焦至用於檢測之樣本208上且可在樣本208之表面上形成三個探測光點221、222及223。投影設備230可經組態以使初級子光束211、212及213偏轉以使探測光點221、222及223掃描橫跨樣本208之表面之區段中的個別掃描區域。回應於初級子光束211、212及213入射於樣本208上之探測光點221、222及223上，由樣本208產生電子，該等電子包括次級電子及反向散射電子。次級電子通常具有≤ 50 eV之電子能量且反向散射電子通常具有50 eV與初級子光束211、212及213之著陸能量之間的電子能量。
電子偵測器件1240經組態以偵測次級電子及/或反向散射電子且產生對應信號，將該等對應信號發送至控制器或信號處理系統(未展示)例如以建構樣本208之對應掃描區域的影像。電子偵測器件1240可包含與如上文參考圖 4 至圖 7 所描述之物鏡401整合之偵測器模組402。
圖 11 為說明另一例示性電子束工具40b之示意圖，該另一例示性電子束工具40b可代替圖 2 之工具40成為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備100之部分。藉由相同參考標識設備40a中具有與圖 2 之設備40的對應部分類似的功能之部分。在一些情況下，下文包括此類部分之精簡或簡化描述。
電子源201朝向形成投影系統230之聚光透鏡陣列1231引導電子。電子源理想地為具有亮度與總放射電流之間的良好折衷的高亮度熱場發射器。可能存在數十、數百或數千個聚光透鏡1231。聚光透鏡1231可包含多電極透鏡且具有基於EP1602121A1之建構，其文獻特此以引用之方式併入，特定而言係關於用以將電子束分裂成複數個子光束之透鏡陣列的揭示內容，其中陣列針對每一子光束提供透鏡。聚光透鏡之陣列可呈至少兩個板(充當電極)的形式，其中每一板中之孔徑彼此對準且對應於子光束之位置。在不同電位下之操作期間維持板中之至少兩者以達成所需透鏡效應。
在配置中，聚光透鏡陣列由三個板陣列形成，在該三個板陣列中，帶電粒子在其進入及離開每一透鏡時具有相同能量，該聚焦透鏡陣列的配置可稱為單透鏡。在進入單透鏡時與離開單透鏡時的光束能量相同。因此，色散僅出現在單透鏡自身內(透鏡之進入電極與離開電極之間)，由此限制離軸色像差。當聚光透鏡之厚度較低，例如數毫米時，此類像差具有較小或可忽略的影響。
聚光透鏡陣列可包含複數個光束孔徑110。光束孔徑110可例如藉由大致平坦的光束孔徑主體111中之開口來形成。光束孔徑110將來自源201之帶電粒子束分割成對應複數個子光束。陣列中之每一聚光透鏡將電子引導至各別子光束1211、1212、1213中，該各別子光束聚焦於各別中間焦點1233處。在中間焦點1233處的為偏轉器235。偏轉器235經組態以使各別子光束1211、1212、1213彎曲達足以確保主要射線(其亦可稱為光束軸)基本上垂直入射於樣本208上(亦即，以大致90°入射於樣本之標稱表面)之量。偏轉器235亦可稱為準直儀。中間焦點1233之下行光束(亦即，更接近樣本)為複數個物鏡1234，該複數個物鏡1234中之每一者將各別子光束1211、1212、1213引導至樣本208上。物鏡1234可經組態以將電子束縮小了大於10，理想地在50至100或更大的範圍內的因數。
電子偵測器件1240經設置於物鏡1234與樣本208之間以偵測自樣本208發射之次級電子及/或反向散射電子。電子偵測器件1240可包含與如上文參考圖 4 至圖 7 所描述之物鏡401整合的偵測器模組402。電子偵測器件1240可包含感測器單元，例如捕獲電極402。
圖 11 之系統可經組態以控制樣本上之電子的著陸能量。著陸能量可經選擇以視經評估樣本之性質而定來增加次級電子之發射及偵測。經設置以控制物鏡1234之控制器可經組態以將著陸能量控制為預定範圍內之任何期望值或複數個預定值中之期望值。在實施例中，著陸能量可經控制為1000 eV至5000 eV範圍內之期望值。可用於控制著陸能量之電極結構及電位之細節揭示於EPA 20158804.3中，其文獻以引用之方式併入本文中。
在一些實施例中，帶電粒子評估工具進一步包含減少子光束中之一或多個像差的一或多個像差校正器。在實施例中，至少像差校正器之子集中之每一者經定位於中間焦點中的各別一者中或直接鄰近於中間焦點中的各別一者(例如，在中間影像平面中或鄰近於中間影像平面)。子光束在諸如中間平面之焦平面中或附近具有最小截面積。與其他地方(亦即，中間平面之上行光束(更接近源)或下行光束(更接近樣本))中可用之空間相比(或與將在不具有中間影像平面之替代配置中可用的空間相比)，此針對像差校正器提供更多的空間。
在實施例中，定位於中間焦點(或中間影像平面)中或直接鄰近於中間焦點(或中間影像平面)定位之像差校正器包含偏轉器以校正出現在不同光束的不同位置處之源201。校正器可用於校正由源引起之宏觀像差，該等宏觀像差妨礙每一子光束與對應物鏡之間的良好對準。
像差校正器可校正妨礙正確柱對準之像差。此類像差亦可致使子光束與校正器之間的未對準。因此，另外或替代地，可能需要將像差校正器定位於聚光透鏡1231處或附近(例如，其中每一此像差校正器與聚光透鏡1231中之一或多者整合或直接鄰近於聚光透鏡1231中之一或多者)。此為合乎需要的，此係因為在聚光透鏡1231處或附近，像差將由於聚光透鏡1231豎直地接近光束孔徑或與光束孔徑一致而尚未導致對應子光束之移位。然而，將校正器定位於聚光透鏡231處或附近之挑戰為子光束相對於進一步順束流方向之位置而在此位置處各自具有相對較大的截面區域及相對較小的間距。像差校正器可為如EP2702595A1中所揭示之基於CMOS之個別可程式化偏轉器或如EP2715768A2中所揭示之多極偏轉器陣列，兩個文獻中的細光束操控器之描述特此以引用之方式併入。
在一些實施例中，至少像差校正器之子集中之每一者與物鏡1234中之一或多者整合或直接鄰近於物鏡1234中之一或多者。在實施例中，此等像差校正器減少以下中之一或多者：像場彎曲；聚焦誤差；及散光。另外或替代地，一或多個掃描偏轉器(未展示)可與物鏡1234中之一或多者整合或直接鄰近於物鏡1234中之一或多者，以使子光束1211、1212、1213掃描遍及樣本208。在實施例中，可使用描述於US 2010/0276606中之掃描偏轉器，其文獻特此以全文引用之方式併入。
在實施例中，先前實施例中所提及的物鏡為陣列物鏡。陣列中之每一元件為操作多光束中之不同光束或光束組之微透鏡。靜電陣列物鏡具有至少兩個板，該兩個板各自具有複數個孔或孔徑。每一孔在板中之位置對應於對應孔在另一板中之位置。對應孔在使用時操作於多光束中之相同光束或光束組上。用於陣列中之每一元件的透鏡類型之適合實例為雙電極減速透鏡。
電子偵測器件1240經設置於物鏡1234與樣本208之間以偵測自樣本208發射之次級電子及/或反向散射電子。電子偵測器件可包含與如上文參考圖 4 至圖 7 所描述之物鏡401整合之偵測器模組402。電子偵測器件240可包含感測器單元，例如捕獲電極405。
在本發明之實施例中，中間焦點1233處之校正器235係藉由狹縫偏轉器300實施。狹縫偏轉器300為操控器之實例且亦可稱為狹縫校正器。
在圖 12 中示意性地說明另一例示性電子束工具40c，該另一例示性電子束工具40c可代替圖 2 之工具40成為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備100之部分。藉由相同參考標識設備40a中具有與圖2之設備40的對應部分類似的功能之部分。在一些情況下，下文包括此類部分之精簡或簡化描述。
工具40c進一步包含減少子光束114中之一或多個像差的一或多個像差校正器124、125、126。在實施例中，至少像差校正器124之子集中之每一者經定位於中間焦點115中的相應一者中或直接鄰近於中間焦點115中的相應一者(例如，在中間影像平面120中或鄰近於中間影像平面120)。子光束114在諸如中間平面120之焦平面中或附近具有最小橫截面積。與其他地方(亦即，中間平面120之上行光束或下行光束)中可用之空間相比(或與將在不具有中間影像平面120之替代配置中可用的空間相比)，此針對像差校正器124提供更多的空間。
在實施例中，定位於中間焦點115 (或中間影像平面120)中或直接鄰近於中間焦點115 (或中間影像平面120)定位之像差校正器124包含偏轉器以校正出現於針對自源201發射的光束112得到的不同子光束114之不同位置處之源201。校正器124可用於校正由源201引起之宏觀像差，該等宏觀像差妨礙每一子光束114與對應物鏡118之間的良好對準。
像差校正器124可校正妨礙正確柱對準之像差。此類像差亦可致使子光束114與校正器124之間的未對準。因此，另外或替代地，可能需要將像差校正器125定位於聚光透鏡116處或附近(例如，其中每一此像差校正器125與聚光透鏡116中之一或多者整合或直接鄰近於聚光透鏡116中之一或多者)。此為合乎需要的，此係因為在聚光透鏡116處或附近，像差將由於聚光透鏡116豎直地接近光束孔徑110或與光束孔徑110一致而尚未引起對應子光束114之偏移。然而，將校正器125定位於聚光透鏡116處或附近之挑戰為子光束114相對於進一步順束流方向之位置而在此位置處各自具有相對較大的截面區域及相對較小的間距。
在一些實施例中，如圖 12 中所例示，至少像差校正器126之子集中之每一者與物鏡118中之一或多者整合或直接鄰近於物鏡118中之一或多者。在實施例中，此等像差校正器126減少以下中之一或多者：像場彎曲；聚焦誤差；及散光。在圖 12 之設備中，校正器124、125、126中之任一者或所有可為狹縫偏轉器。
圖 13 及圖 14 描繪電子偵測器件240的另一實例，該電子偵測器件240可在本發明之實施例中使用，例如其可併入於上文參考例如圖2、圖10、圖11及圖12所描述的電子束工具40、40a、40b、40c中。圖 13 為整合於物鏡陣列501中或與物鏡陣列501相關聯之電子偵測器件240的示意性側視圖，且圖 14 為電子偵測器件240之仰視圖。
如圖 13 中所展示，此實例中之電子偵測器件240包含基板502，該基板502具備包圍各別光束孔徑504之複數個感測器單元503。將基板502安裝至減速陣列物鏡501之上部電極(更遠離樣本208)。感測器單元503面朝樣本208。感測器單元可在感測表面位於面向上部電極之表面的上行光束與下行光束之間的情況下定位。感測器單元503可整合至最遠離樣本208之物鏡501的電極中或與該電極相關聯。此與圖 7 之整合至陣列物鏡之下部電極中或與該下部電極相關聯的電子偵測器件240形成對比。(圖7之感測器單元503可經安裝至最遠離源或最接近樣本之陣列物鏡的電極，但並非必須與該電極整合。)圖 13 描繪雙電極物鏡，但應瞭解，亦可使用任何其他形式之物鏡，例如三電極透鏡。
將此實例中之電子偵測器件240遠離最遠離源之物鏡501的電極(換言之，遠離物鏡501之上行光束電極)置放。在此位置中，物鏡501中之電極更接近電子偵測器件240之樣本或下行光束。因此，藉由物鏡501之下行光束定位之電極陣列將由樣本208發射之次級電子加速至例如數千伏(可能約28.5 kV)。可將在操作期間支撐感測器單元503之基板固持在與上部電極相同的電位差下。因此，感測器單元503可包含例如PIN偵測器及/或閃爍器。此具有在PIN偵測器及閃爍器具有對信號之較大初始放大時不存在顯著的額外雜訊源之優勢。此配置之另一優勢為更易於存取電子偵測器件240，例如以用於進行功率及信號連接或用於在使用時維修。具有捕獲電極之感測器單元可替代地用於此位置處，但此可能引起更為不良之效能。
PIN偵測器包含反相偏置的PIN二極體且具有包夾於p摻雜區與n摻雜區之間的內部(極輕度摻雜)半導體區。入射於內部半導體區上之次級電子產生電子-電洞對且允許電流流動，從而產生偵測信號。
閃爍器包含當電子入射於其上時發光之材料。偵測信號係藉由運用相機或其他成像器件對閃爍器進行成像而產生的。
為了正確地對感測器單元503上之輔助電極進行成像，需要在最後一個電極與樣本208之間提供相對較大的電位差。舉例而言，物鏡之上部電極可在約30 kV下，下部電極在約3.5 kV下且樣本208在約2.5 kV下。下部電極與樣本208之間的較大電位差可增加物鏡在初級光束上之像差，但可選擇適合的平衡點。
實施例之精確尺寸可在逐個狀況的基礎上進行判定。光束孔徑504之直徑可在約5至20 μm的範圍內，例如約10 μm。電極中之狹縫之寬度可在50至200 μm的範圍內，例如約100 μm。光束孔徑與電極狹縫之間距可在100至200 μm的範圍內，例如約150 μm。上部電極與下部電極之間的間隙可在約1與1.5 mm的範圍內，例如約1.2 mm。下部電極之深度可在約0.3至0.6 mm的範圍內，例如約0.48 mm。下部電極與樣本208之間的工作距離可在約0.2至0.5 mm的範圍內，例如約0.37 mm。理想地，下部電極與樣本208之間的電場強度不超過約2.7 kV/mm，以避免或減少對樣本208之損害。上部電極與下部電極之間的間隙中之場可為更大的，例如超過20 kV/mm。
與感測器單元相關聯之光束孔徑504具有比電極陣列更小之直徑，以增大可用以捕獲源自樣本之電極的感測器單元之表面。然而，光束孔徑直徑之尺寸經選擇為使得其准許子光束通過；亦即，光束孔徑不為光束限制的。光束孔徑經設計以准許子光束通過而不塑形其橫截面。相同註釋應用於與圖 4 至圖 7 中所描繪之實施例的感測器單元402相關聯之光束孔徑406。
在實施例中，單個感測器單元(例如，PIN偵測器)包圍每一孔徑。在另一實施例中，複數個感測器元件(例如，較小PIN偵測器)經設置於每一孔徑周圍。由一個孔徑周圍之感測器元件捕獲到的電子產生之信號可經組合成單個信號或用於產生獨立信號。感測器元件可經徑向劃分(亦即，以形成複數個同心環)、經成角度地劃分(亦即，以形成複數個區段狀塊)、經徑向地及成角度地劃分或以任何其他適宜方式經劃分。
圖 15 為評估工具之示意圖。為先前實施例所共有之部分係用相同附圖標號指示且下文不再進一步描述。描述差異點。
陣列1231中之每一聚光透鏡將電子引導至各別子光束211、212、213中，該各別子光束聚焦於各別中間焦點1233處。偏轉器235經設置於中間焦點1233處。
偏轉器235下方(亦即，下行光束或更遠離源201)存在控制透鏡陣列250，該控制透鏡陣列針對每一子光束211、21、213包含控制透鏡251。控制透鏡陣列250可包含連接至各別電位源之至少兩個(例如三個)板電極陣列。控制透鏡陣列250之功能為相對於光束之縮小率最佳化光束開度及/或控制遞送至物鏡234之光束能量，該等物鏡中之每一者將各別子光束211、212、213引導至樣本208上。控制透鏡預先聚焦子光束(例如，在子光束到達物鏡陣列241之前對子光束施加聚焦動作)。預聚焦可減少子光束之發散或增加子光束之彙聚速率。控制透鏡陣列及物鏡陣列共同地操作以提供組合焦距。無中間焦點之組合操作可降低像差風險。應注意，對縮小率及開度之參考意欲指相同參數之變化。在理想配置中，縮小率與對應開度之乘積在一系列值內為恆定的。然而，開度可受使用孔徑的影響。(應注意，在圖15中所展示之配置中，對放大率之調整引起對開度之類似調整，此係因為光束電流沿光束路徑保持恆定。)
除了物鏡陣列241之外亦提供控制透鏡陣列250提供了用於控制子光束之性質的額外自由度，其如2020年9月17日申請的EP申請案第20196716.3號中所描述，該申請案中提及控制透鏡之使用及控制的部分特此以引用的之方式併入。舉例而言，即使在相對併攏地設置控制透鏡陣列250及物鏡陣列241時亦提供額外自由度，使得在控制透鏡陣列250與物鏡陣列241之間不形成中間焦點。若存在兩個電極，則共同地控制縮小率及著陸能量。若存在三個或更多個電極，則可獨立地控制縮小率及著陸能量。控制透鏡可因此經組態以調整各別子光束之縮小率及/或光束開度(例如，使用電源將適合的各別電位施加至控制透鏡及物鏡之電極)。此最佳化可藉由對物鏡的數目具有過度負面影響且在不過度劣化物鏡之像差的情況下(例如，在不增加物鏡之強度的情況下)達成。
視情況，將掃描偏轉器陣列260設置於控制透鏡陣列250與物鏡234之陣列之間。掃描偏轉器陣列260針對每一子光束211、212、213包含掃描偏轉器261。每一掃描偏轉器經組態以使各別子光束211、212、213在一個或兩個方向上偏轉，以使子光束在一個或兩個方向上掃描橫跨樣本208。
電子偵測器件1240經設置於物鏡234與樣本208之間以偵測自樣本208發射之次級電子及/或反向散射電子。下文描述電子偵測系統之例示性建構。
圖 15 之系統經組態以藉由改變施加至控制透鏡及物鏡之電極的電位來控制電子在樣本上之著陸能量。控制透鏡及物鏡共同地工作且可稱為物鏡總成。著陸能量可經選擇以視經評估樣本之性質而定來增加次級電子之發射及偵測。控制器可經組態以將著陸能量控制在預定範圍內之任何期望值或複數個預定值中之期望值。在實施例中，著陸能量可經控制為1000 eV至5000 eV範圍內之期望值。
理想地，藉由控制離開控制透鏡之電子的能量來主要地改變著陸能量。物鏡內之電位差較佳地在此變化期間保持恆定，使得物鏡內之電場保持得儘可能高。另外，施加至控制透鏡之電位可用於最佳化光束開度及縮小率。控制透鏡亦可稱為再聚焦透鏡，此係由於其可用以鑒於著陸能量之改變而校正聚焦位置。使用控制透鏡陣列使得物鏡陣列能夠在其最佳電場強度下操作。
在一些實施例中，帶電粒子評估工具進一步包含減少如上文所論述的子光束中之一或多個像差的一或多個像差校正器。
在實施例中，像差校正器定位於如上文所描述之中間焦點(或中間影像平面)中或直接鄰近於中間焦點(或中間影像平面)定位。
在一些實施例中，物鏡總成之偵測器1240包含物鏡陣列241之至少一個電極的偵測器陣列下行光束。在實施例中，偵測器1240鄰近於物鏡陣列241及/或與物鏡陣列241整合。舉例而言，偵測器陣列可藉由將CMOS晶片偵測器整合至物鏡陣列之底部電極中來實施。
在圖 15 之實施例的變型中，省略聚光透鏡陣列1231及準直儀235，如2020年9月17日申請的歐洲專利申請案第20196714.8號中所揭示，該申請案至少就此電子光學架構之揭示內容而以引用之方式併入。此配置可以源201、準直儀(其可為巨集準直透鏡或準直透鏡陣列)、掃描偏轉器(其可為巨集掃描偏轉器或掃描偏轉器陣列)、控制透鏡、物鏡陣列及偵測器陣列為特徵。該配置以光束塑形限制器(或光束塑形限制陣列)為特徵且可以上部光束限制器為特徵。源201朝向上部光束限制器發射電子，其界定光束限制孔徑陣列。上部光束限制器可稱為上部光束限制孔徑陣列或上行光束光束限制孔徑陣列。上部光束限制器可包含具有複數個孔徑之板(其可為板狀主體)。上部光束限制器利用由源201發射之帶電粒子束形成子光束。上部光束限制器可與控制透鏡陣列相關聯且可形成控制透鏡陣列之最上行光束電極。可藉由上部光束限制器阻擋(例如，吸收)光束中除促成形成子光束之部分以外的部分，例如以免干擾子光束下行光束。準直儀陣列(例如，使用MEMS製造技術形成)使各別子光束準直且可將子光束引導至控制透鏡。在此變型中，視情況上部光束限制器、準直儀元件陣列、控制透鏡250、掃描偏轉器陣列260、物鏡234、光束塑形限制器及偵測器模組1240皆可使用MEMS製造技術形成。
光束塑形限制器與物鏡相關聯且塑形控制透鏡之子光束下行光束。掃描偏轉器使光束塑形限制器之子光束界定之上行光束掃描遍及光束塑形限制器。光束塑形限制器塑形入射於樣本表面上之子光束。若未最小化，則使用光束塑形限制器可降低由控制透鏡促成的像差。由於光束塑形限制器為控制透鏡陣列之下行光束，因此光束塑形限制器之孔徑沿光束路徑調整光束電流。因此，藉由控制透鏡控制放大率以不同方式作用於開度。亦即，光束塑形限制器之孔徑中斷放大率與開度變化之間的直接對應性。
在具有可變著陸能量之工具(諸如上文參考圖 15 所述的工具)中，焦點之Z位置(亦即，沿光束路徑之位置)隨著陸能量而改變。關於此之主要原因為物鏡之焦距大致等於4乘以著陸能量除以物鏡中之靜電場。為改良物鏡之像差位準，需要使靜電場保持得儘可能高。因此，焦距與著陸能量成比例調整。若焦點之Z位置過於接近物鏡，則可減小物鏡中之靜電場，但此導致解析度損耗。習知地，樣本在Z方向上移動以確保初級光束正確地聚焦於晶圓上。在一個配置中，焦點之Z位置可關於500 V與5 kV之間的著陸能量的變化而變化高達1 mm，且因此視樣本與偵測器之間的距離而定之量測信號實質上變化。著陸能量之改變與焦點之Z位置的改變之間的關係部分地視物鏡之透鏡強度而定，因此在其他配置中，焦點之Z位置的變化範圍可大於或小於1 mm。著陸能量與焦距之間可存在線性關係。在上述範圍之著陸能量中，可大體上維持解析度。
根據實施例，提出即使樣本因焦點位置之變化(例如由於著陸能量之變化)而相對於物鏡移動，仍維持偵測器相對於樣本之位置。舉例而言，將樣本與偵測器之間的距離維持在約50至100 μm範圍內。在實施例中，物鏡與樣本之間的距離可為約250 μm或更大。然而，存在對於接近度之下限，其中物鏡可相對於樣本定位且因此子光束之焦點接近物鏡。在此情形中，存在可能需要物鏡電極過薄而難以可輕易地製造的風險。可能需要與此類配置一起使用之偵測器過薄而難以可輕易地製造。樣本與偵測器之間的所需距離可視偵測器大小(具體而言電極直徑)及/或偵測器間距而定。所有其他事物為相等的，較大偵測器及/或較大偵測器間距可允許樣本與偵測器之間較大的距離。本發明之實施例可因此在給定光束間距及偵測器直徑下維持較高次級電子偵測。
提出維持樣本與偵測器之間的距離恆定的兩種方法。如圖 16 中所描繪，將偵測器模組240連接至致動器系統245，該致動器系統經組態以將偵測器模組245定位在平行於電子束之傳播方向(亦即，垂直於樣本之表面的方向)上。在圖 16 內，A、B及C展示偵測器在不同的豎直位置中之配置。可將致動系統245連接至總控制系統50，以便將偵測模組245維持在距樣本恆定的距離處。亦即，甚至在樣本經移動以將其表面定位在如因電子束之著陸能量的變化而改變的焦點位置處。可能不需要將偵測器模組240與樣本208之間的距離維持為恰好恆定。相反，其可足以將距離變化減小至可接受程度。致動系統245可包括各種不同類型之致動器，例如壓電致動器及勞倫茲(Lorenz)致動器。一個致動器可足以定位偵測器模組之所有感測器單元，或可使用多個致動器，該等致動器各自定位感測器單元組。亦可每一感測器單元具有一或多個致動器。由於偵測器可以陣列方式在基板上，因此致動器配置可致動基板。理想地，致動器能夠以數秒或更少時間重新定位偵測器模組。
致動器系統245可經組態以其他自由度，諸如Rx及Ry定位偵測器，以及將偵測器定位在Z上。然而，以其他自由度提供致動可不當增大複雜度。
在另一方法中，偵測器為可交換的。在圖 1 7中所描繪之實施例中，可交換兩個或更多個，例如三個或四個或五個偵測器模組。每一可交換偵測器模組240a、240b、240c經組態以在相對於物鏡401之不同豎直位置處具有其感測器單元之帶電粒子接收表面。舉例而言，每一偵測器模組240a、240b、240c可形成於不同尺寸(例如厚度)的基板上。替代地或另外，可設置不同厚度的間隔物。此間隔物可用於相對於物鏡陣列間隔開偵測器。偵測器模組可為可獨立地或與其他元件組合交換，該其他元件諸如物鏡總成、物鏡陣列、光束塑形限制器、上部限制陣列、準直儀陣列、掃描偏轉器陣列及/或控制透鏡陣列。不同電子光學組件可具有其自身指派的模組。其可包含於相同模組中之其他電子光學組件中，使得存在比可交換電子光學組件的數目更少的模組。替代地，例如，物鏡總成之所有可交換電子-光學組件，較佳地MEMS元件可在可更換模組中。在配置中，模組可包含致動器，例如以相對於模組中之其他電子光學組件來致動偵測器陣列。用於間隔開電子光學組件之間隔物可為可交換的。可將間隔物併入於具有多個電子組件之模組中，併入電子光學組件之間。
理想地，設置自動化交換機制，使得諸如偵測器模組之模組可在可操作位置與非可操作位置之間調換而無需打開工具，例如在連續樣本或樣本批次的評估之間調換。替代地，諸如偵測器模組之模組可為可手動地交換的，例如場可替換的。場可替換模組可經移除且經相同或不同模組替換，同時維持電子光學工具40所處之真空，如2020年6月10日申請的美國申請案第63/037,481號中所描述，該申請案至少就實現可替換模組之特徵而以引用之方式併入，其特此以引用之方式併入。僅對應於待替換之模組的柱的部分經排氣用於待移除及返還或替換之模組。儘管此由於打開工具增加停工時間而與自動化交換機制相比為不太合乎需要的，但在將執行相同光束設置下的較長運行的量測的情況下其仍可為有益的。若設置自動化交換器件，則交換模組可耗費大約數分鐘，而手動交換可耗費大約數小時。致動電子光學組件(諸如偵測器)可比模組之自動化交換或手動交換更為快捷，其耗費約數秒。亦可藉由使用可交換間隔物來控制偵測器模組之豎直位置，該可交換間隔物可為可藉由如相對於電子光學模組所描述之自動化或手動操作的配置互換。可互換間隔物可經併入於可交換模組中。
根據本發明之實施例的評估工具可為進行樣本之定性評估(例如，通過/失敗)之工具、進行樣本之定量量測(例如，特徵之大小)或產生樣本之映射影像的工具。評估工具之實例為檢測工具及度量衡工具。
以下條項為本發明之例示性實施例：
條項1：一種帶電粒子評估工具，其包含：物鏡，其經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上，該物鏡具有界定複數個光束孔徑之面向樣本的表面，經由該複數個光束孔徑朝向樣本發射帶電粒子束中之各別者；及複數個捕獲電極，其鄰近於光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子。
條項2：如條項1之工具，其中每一捕獲電極經組態以大體上包圍各別光束孔徑。
條項3：如條項1或2之工具，其中捕獲電極經組態以大體上填充面向樣本之表面。
條項4：如條項1或2之工具，其中捕獲電極具有圓形外周邊。
條項5：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含基板，該基板安裝在物鏡之面向樣本的表面上且在該基板上形成捕獲電極。
條項6：如條項5之工具，其進一步包含形成於基板中之控制電路系統。
條項7：如條項6之工具，其中控制電路系統包含以下各者中之一或多者：放大器，例如跨阻放大器；類比轉數位轉換器；資料多工器；讀出閘。
條項8：如條項7之工具，其中控制電路系統針對每一捕獲電極包含一個放大器。
條項9：如條項5至8中任一項之工具，其進一步包含針對捕獲電極設置於基板之另一側上之導電跡線。
條項10：如條項5至9中任一項之工具，其進一步包含穿過基板之通孔。
條項11：如條項5至10中任一項之工具，其中基板由矽形成。
條項12：如前述條項中任一項之工具，其中捕獲電極由CMOS程序形成。
條項13：如前述條項中任一項之工具，其中每一捕獲電極包含複數個電極元件。
條項14：一種製造評估工具之方法，該方法包含：在基板上形成複數個捕獲電極且在基板中形成複數個孔徑；及將基板附接至經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上之物鏡，使得可經由孔徑發射帶電粒子束。
條項15：如條項14之方法，其中孔徑藉由蝕刻穿過基板來形成。
條項16：一種檢測方法，其包含：經由複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束發射至樣本；及使用鄰近於光束孔徑中之各別者設置的複數個捕獲電極捕獲由樣本回應於帶電粒子束而發射之帶電粒子。
條項17：一種多光束電子光學系統，其包含在多光束電子光學系統之多光束路徑中之最後一個電子光學元件，該最後一個電子光學元件包含：-多操控器陣列，其中每一陣列元件經組態以操控多光束路徑中之至少一個電子束；及-偵測器，其經組態且定向以偵測自定位於多光束光束路徑中之樣本發射的電子，其中偵測器包含整合至多操控器陣列中之複數個電極及關聯於每一陣列元件之至少一個電極。
條項18：一種用於經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上之多帶電光束投影系統的最後一個電子光學元件，該最後一個電子光學元件包含：物鏡，其具有界定複數個光束孔徑之面向樣本的表面，經由該複數個光束孔徑朝向樣本發射帶電粒子束中之各別者；及複數個捕獲電極，其鄰近於光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子。
條項19：一種帶電粒子評估工具，其包含：物鏡，其經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上，物鏡界定複數個光束孔徑，帶電粒子束中之各別者可經由該複數個光束孔徑朝向樣本傳播；及複數個感測器單元，其鄰近於光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子。
條項20：如條項19之工具，其中每一感測器單元經組態以大體上包圍各別光束孔徑。
條項21：如條項19或20之工具，其中感測器單元具有圓形外周邊。
條項22：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含基板，該基板設置於物鏡之面向下行光束的表面處且在該基板上形成感測器單元。
條項23：如條項22之工具，其中感測器單元經組態以大體上填充面向樣本之表面。
條項24：如條項22或23之工具，其中感測器單元為捕獲電極。
條項25：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含基板，該基板設置於物鏡之面向上行光束的表面處且在該基板上形成感測器單元，較佳地感測器單元經組態以面向下行光束。
條項26：如條項25之工具，其中感測器單元選自由以下各者組成之群：PIN偵測器及閃爍器。
條項27：如條項22至26中任一項之工具，其進一步包含形成於基板中之控制電路系統。
條項28：如條項27之工具，其中控制電路系統包含以下各者中之一或多者：放大器，例如跨阻放大器；類比轉數位轉換器；資料多工器；讀出閘。
條項29：如條項28之工具，其中控制電路系統針對每一感測器單元包含一個放大器。
條項30：如條項22至29中任一項之工具，其進一步包含設置於基板之另一側上之至感測器單元的導電跡線。
條項31：如條項22至30中任一項之工具，其進一步包含穿過基板之通孔。
條項32：如條項22至31中任一項之工具，其中基板由矽形成。
條項33：如前述條項中任一項之工具，其中感測器單元由CMOS程序形成。
條項34：如前述條項中任一項之工具，其中每一感測器單元包含複數個感測器元件。
條項35：如前述條項中任一項之工具，其中物鏡為靜電透鏡。
條項36：如前述條項中任一項之工具，其進一步包含致動系統，該致動系統經組態以調整感測器單元在平行於電子束之傳播方向的方向上之位置。
條項37：如條項19至36中任一項之工具，其包含：第一感測器單元陣列；第二感測器單元陣列；及交換機制，其經組態以將第一感測器單元陣列及第二感測器單元陣列中的任一者選擇性地定位於物鏡之面向下行光束的表面處；其中第一感測器單元陣列及第二感測器單元陣列經組態以使得當各別陣列經定位於面向下行光束的表面處時，第一感測器單元陣列之感測器單元經定位於與第二感測器單元陣列之感測器單元距接物鏡不同的距離處。
條項38：一種帶電粒子評估工具，其包含：物鏡，其經組態以經由界定於物鏡中之複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束投影至樣本上；及感測器陣列，其包含鄰近於各別光束孔徑且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子之感測器單元；其中感測器陣列經組態以可在沿帶電粒子束的光束路徑的位置之間進行調整。
條項39：如條項38之工具，其中感測器陣列經組態以可藉由沿光束路徑致動感測器陣列來進行調整。
條項40：如條項39之工具，其進一步包含致動器，其經組態以沿光束路徑致動感測器陣列。
條項41：一種帶電粒子評估工具，其包含：物鏡，其經組態以經由界定於物鏡中之複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束投影至樣本上；及感測器陣列，其包含鄰近於各別光束孔徑且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子之感測器單元；其中感測器陣列經組態以可沿帶電粒子束之光束路徑致動。
條項42：如條項36至41中任一項之工具，其進一步包含經組態以控制電子束在樣本上之著陸能量的光束能量控制系統。
條項43：如條項36至42之工具，其進一步包含物鏡陣列之控制透鏡陣列上行光束。
條項44：如條項43之工具，其中物鏡陣列及控制透鏡陣列至少包含在操作中組態之電極，使得物鏡將帶電粒子束聚焦至樣本上且控制透鏡調整光束開度及/或縮小率。
條項45：一種經組態以朝向樣本引導多光束之多光束帶電粒子光學柱，多光束為自源順束流方向產生的，柱包含：偵測器，其經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子，其中偵測器可沿光束路徑致動。
條項46：如條項45之多光束帶電粒子光學柱，其中偵測器包含感測器陣列，每一感測器經分配給多光束中之各別子光束。
條項47：如條項45或46之多光束帶電粒子光學柱，其中柱包含經組態以產生自源光束得到之多光束的光束限制孔徑陣列。
條項48：如條項47之多光束帶電粒子光學柱，其中偵測器為光束限制孔徑陣列之下行光束。
條項49：如條項45至48中任一項之多光束帶電粒子光學柱，其中偵測器經整合至包含物鏡的物鏡總成中。
條項50：一種製造評估工具之方法，該方法包含：在基板上形成複數個感測器單元且在基板中形成複數個孔徑；及將基板附接至經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上之物鏡，使得可經由孔徑發射帶電粒子束。
條項51：如條項50之方法，其中孔徑藉由蝕刻穿過基板來形成。
條項52：一種檢測方法，其包含：經由複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束發射至樣本；及使用鄰近於光束孔徑中之各別者設置的複數個感測器單元捕獲由樣本回應於帶電粒子束而發射之帶電粒子。
條項53：如條項52之方法，其進一步包含改變感測器單元沿帶電粒子束之路徑的位置。
條項54：一種多光束電子光學系統，其包含在多光束電子光學系統之多光束路徑中之最後一個電子光學元件，最後一個電子光學元件包含：多操控器陣列，其中每一陣列元件經組態以操控多光束路徑中之至少一個電子束；及偵測器，其經組態且定向以偵測自定位於多光束光束路徑中之樣本發射的電子，其中偵測器包含整合至多操控器陣列中之複數個感測器單元及關聯於每一陣列元件之至少一個感測器單元。
條項55：一種用於經組態以將複數個帶電粒子束投影至樣本上之多帶電光束投影系統的最後一個電子光學元件，該最後一個電子光學元件包含：物鏡，其具有界定複數個光束孔徑之面向樣本的表面，帶電粒子束中之各別者可經由該複數個光束孔徑朝向樣本傳播；及複數個感測器單元，其鄰近於光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自樣本發射之帶電粒子。
以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述一般進行修改。
10:主腔室 20:裝載鎖定腔室 30:設備前端模組 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 40:電子束工具 40a:電子束工具 40b:電子束工具 40c:電子束工具 50:控制器/總控制系統 100:帶電粒子束檢測設備 110:光束孔徑 111:光束孔徑主體 114:子光束 115:中間焦點 116:聚光透鏡 118:物鏡 120:中間影像平面 124:像差校正器 125:像差校正器 126:像差校正器 201:電子源 202:初級電子束 203:初級光束交越 204:初級電子光軸 207:樣本固持器 208:樣本 209:機動載物台 210:聚光透鏡 211:初級子光束 212:初級子光束 213:初級子光束 220:源轉換單元 221:探測光點 222:探測光點 223:探測光點 230:主投影設備 231:物鏡 232:偏轉掃描單元 233:光束分離器 234:物鏡 235:偏轉器/準直儀 240:電子偵測器件/物鏡陣列/偵測器模組 240a:偵測器模組 240b:偵測器模組 240c:偵測器模組 241:偵測元件/偵測區域 242:偵測元件/偵測區域 243:偵測元件/偵測區域 245:制動器系統 250:輔助投影設備/控制透鏡陣列 251:次級電子光軸/控制透鏡 260:掃描偏轉器陣列 261:次級電子束/掃描偏轉器 262:次級電子束 263:次級電子束 271:槍孔徑板 300:設備/狹縫偏轉器 301:電子源 301S:源交越 302:初級電子束 304:初級電子光軸 308:樣本 310:聚光透鏡 311:經偏轉子光束 312:經偏轉子光束 313:經偏轉子光束 320:源轉換單元 321:光束限制孔徑陣列/細光束限制孔徑陣列 322:影像形成元件陣列 322_1:微偏轉器 322_2:微偏轉器 322_3:微偏轉器 323:預彎曲微偏轉器陣列 323_1:預彎曲微偏轉器 323_2:預彎曲微偏轉器 323_3:預彎曲微偏轉器 324:像差補償器陣列 331:物鏡 372:預子光束形成孔徑陣列 391:探測光點 392:探測光點 393:探測光點 401:物鏡 402:偵測器模組 404:基板 405:捕獲電極 406:光束孔徑 407:邏輯層 408:配線層 409:矽穿孔 501:物鏡陣列 502:基板 503:感測器單元 504:光束孔徑 1211:子光束 1212:子光束 1213:子光束 1231:聚光透鏡 1233:中間焦點 1234:物鏡 1240:電子偵測器件
本發明之上述及其他態樣將根據結合隨附圖式所進行之例示性實施例之描述而變得更顯而易見。
圖 1 為說明例示性帶電粒子束檢測設備之示意圖。
圖 2 為說明作為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備的部分之例示性多光束設備的示意圖。
圖 3 為說明圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備之源轉換單元的例示性組態之例示性多光束設備的示意圖。
圖 4 為根據實施例之檢測設備之物鏡的示意性橫截面圖。
圖 5 為圖 4 之物鏡的底視圖。
圖 6 為圖 4 之物鏡之修改的底視圖。
圖 7 為併入於圖 4 之物鏡中之偵測器的放大示意性橫截面圖。
圖 8 為理論跨阻放大器之示意圖。
圖 9 為指示熱雜訊之效應的跨阻放大器之示意圖。
圖 10 為說明可為圖 1 之例示性帶電粒子束檢測設備之部分的另一例示性多光束設備之示意圖。
圖 11 為說明根據實施例之另一例示性多光束設備之示意圖。
圖 12 為根據實施例之另一例示性多光束設備之示意圖。
圖 13 為根據實施例之檢測設備之物鏡的示意性橫截面圖。
圖 14 為併入於圖 13 之物鏡中之偵測器單元的底視圖。
圖 15 為說明根據實施例之另一例示性多光束設備的示意圖。
圖 16 為併入於圖 15 之設備之物鏡中的偵測器之放大示意性橫截面圖，其中偵測器位於不同位置中。
圖 17 為可用於圖 15 之設備之物鏡中的替代偵測器之放大示意性橫截面圖。
208:樣本
401:物鏡
402:偵測器模組
406:光束孔徑

Claims (15)

  1. 一種帶電粒子評估工具，其包含： 一物鏡，其經組態以將複數個帶電粒子束投影至一樣本上，該物鏡界定複數個光束孔徑，該等帶電粒子束中之各別者可經由該複數個光束孔徑朝向該樣本傳播；及 複數個感測器單元，其鄰近於該等光束孔徑中之各別者且經組態以捕獲自該樣本發射之帶電粒子。
  2. 如請求項1之工具，其中每一感測器單元經組態以大體上包圍一各別光束孔徑。
  3. 如請求項1或2之工具，其中該等感測器單元具有一圓形外周邊。
  4. 如請求項1或2之工具，其進一步包含一基板，該基板設置於該物鏡之一面向下行光束的表面處且在該基板上形成該等感測器單元。
  5. 如請求項4之工具，其中該等感測器單元經組態以大體上填充面向樣本之表面。
  6. 如請求項4之工具，其中該等感測器單元為捕獲電極。
  7. 如請求項1或2之工具，其進一步包含一基板，該基板設置於該物鏡之一面向上行光束之表面處且在該基板上形成該等感測器單元，較佳地該等感測器單元經組態以面向下行光束。
  8. 如請求項7之工具，其中該等感測器單元選自由以下各者組成之群：PIN偵測器及閃爍器。
  9. 如請求項4之工具，其進一步包含形成於該基板中之控制電路系統。
  10. 如請求項9之工具，其中該控制電路系統包含以下中之一或多者： 一放大器，例如一跨阻放大器； 一類比轉數位轉換器； 一資料多工器； 讀出閘。
  11. 如請求項4之工具，其進一步包含設置於該基板之另一側上之至該感測器單元的導電跡線。
  12. 如請求項4之工具，其進一步包含穿過該基板之通孔。
  13. 如請求項1或2之工具，其中該等感測器單元由一CMOS程序形成。
  14. 如請求項1或2之工具，其中每一感測器單元包含複數個感測器元件。
  15. 一種檢測方法，其包含： 經由複數個光束孔徑將複數個帶電粒子束發射至一樣本；及 使用鄰近於該等光束孔徑中之各別者設置之複數個感測器單元捕獲由該樣本回應於該等帶電粒子束而發射之帶電粒子。
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