TW202232558A - 以粒子束分析及/或處理樣品的裝置及方法 - Google Patents

Abstract

提出一種用以使用一粒子束(112)來分析及/或處理一樣品(200)的裝置(100)，包含一樣品台(120)，用於保持樣品(200)；一提供單元(110)，用於提供粒子束(112)，提供單元(110)包含：一開口(114)，用於將粒子束(112)引導至樣品(200)上的一處理位置(202)；以及一屏蔽元件(116)，用於屏蔽由累積在樣品(200)上的電荷(Q)所產生的電場(E)；其中屏蔽元件(116)覆蓋開口(114)、以片狀形式實施、並包含一導電材料；其中屏蔽元件(116)包含一凸起部分(117)，此部分相對於樣品台(120)為凸起；以及其中凸起部分(117)具有供粒子束(112)穿過到樣品(200)的一通孔(118)。

Description

以粒子束分析及/或處理樣品的裝置及方法

[相關專利參照]

優先權申請案DE 10 2020 124 306.5的內容通過引用整體併入本文。

本發明關於用以使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置及相應的方法。

微影用於生產微結構組件，例如積體電路。使用具有照明系統和投射系統的微影裝置來執行微影製程。在這種情況下，由照明系統所照明的光罩(遮罩)的影像通過投射系統投射到基板(例如為矽晶圓)上，其中基板塗有光敏層(光阻)且配置在投射系統的影像平面中，以將光罩結構轉移到基板的光敏塗層上。

在此情況下，光罩或微影光罩用於大量曝光，因此該光罩沒有缺陷是非常重要的。因此，相應地做出巨大努力來檢查微影光罩的缺陷，並修復已識別出的缺陷。微影光罩中的缺陷可能具有幾奈米範圍內的數量級。修復此類缺陷需要為修復過程提供非常高的空間解析度的裝置。

用於此目的的合適裝置基於粒子束誘導製程激活了局部蝕刻或沉積製程。

EP 1 587 128 B1揭露了一種這樣的裝置，其使用帶電粒子束，特別是電子顯微鏡的電子束，用於引發化學過程。使用帶電粒子可引起樣品的充電，只要樣品不導電或僅具有較差的導電性。這可能導致不受控制的束偏轉，從而限制可實現的製程解析度。因此建議將屏蔽元件配置為非常靠近處理位置，從而最小化樣品的充電並提高製程解析度和製程控制。

對於所需的修復過程，必須將處理氣體帶到處理位置。典型的處理氣體在其基態時可能已經很有反應性；此外，進一步，在處理過程中可能會出現高反應性原子或分子，其例如也可能攻擊粒子束裝置的組件及/或沉積在其上。這可能導致相應粒子束裝置的維修間隔變短及/或過程不穩定。

用這種粒子束誘導製程可達到的處理速度尤其很大程度上取決於處理位置處的處理氣體壓力。對於高處理速度來說，最好在處理位置處有高處理氣體壓力。這可例如藉由通過粒子束的出口所供給處理氣體來實現，其中處理氣體可接著不受阻礙地流入粒子束裝置中。另一方面，從所使用的組件的壽命的角度來看，應努力使盡可能少的處理氣體的氣流從處理位置進入粒子束裝置。

DE 102 08 043 A1揭露了一種材料處理系統，該系統可用於材料處理的方法中，該方法係透過來自氣體的材料沉積，例如CVD(化學氣相沉積)，或使用所供給的反應氣體進行材料移除。在這種情況下，特別地，導致材料沉積或材料移除的氣體反應由導向至待處理工件的區域的能量束引發。

在此背景下，本發明的一目的為提供一種使用粒子束來分析及/或處理樣品的改良裝置。

根據第一態樣，提出了一種用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置。裝置包含用於保持樣品的樣品台和用於提供粒子束的提供單元。提供單元包含用於將粒子束引導到樣品上的處理位置的開口和用於屏蔽由積累在樣品上的電荷所產生的電場的屏蔽元件。屏蔽元件覆蓋開口、以片狀方式實施、並包含導電材料。此外，屏蔽元件包含凸起部分，此部分相對於樣品台為凸出的，且具有供粒子束穿過到樣品的通孔。

此裝置的優點在於，由於樣品或樣品表面帶電而在屏蔽元件和樣品之間形成的電場對粒子束的不受控制的影響將減少。由於屏蔽元件的凸起部分，屏蔽元件和樣品表面之間的距離在處理位置的區域中可保持為非常小，而無需將屏蔽元件整體保持在非常小的距離，因此可降低相對於屏蔽元件定位樣品的複雜性。也可以說增加了關於樣品和提供單元之間傾斜的餘地。

裝置包含用於保持樣品的樣品台。較佳地，樣品台配置在真空外殼中。樣品台較佳具有用於相對於提供單元來定位樣品台的定位單元。定位單元可組態為例如沿三個空間軸移動樣品台。此外，定位單元可組態為繞該軸中的至少一個、較佳為繞該軸中的至少兩個來旋轉樣品台。樣品台較佳以振動解耦的方式及/或主動阻尼的方式由保持結構保持。

粒子束包含帶電粒子，例如離子、電子或正電子。因此，提供單元具有例如包含離子源或電子源的束產生單元。可藉由電場和磁場來影響由帶電粒子組成的粒子束，即例如加速、定向、成形及/或聚焦。為此，提供單元可具有組態用於產生相應的電場及/或磁場的多個元件。該元件特別地配置在束產生單元和屏蔽元件之間。粒子束較佳聚焦到處理位置上。這理解為表示例如粒子束在撞擊到處理位置時具有預定的直徑，特別是最小的直徑。提供單元較佳包含配置有上述元件於其中的專用外殼，該外殼較佳實施為真空外殼，其保持在例如10 ^-7-10 ^-8毫巴的殘餘氣體壓力下。

屏蔽元件配置在提供單元處的開口上，粒子束通過該開口被引導到樣品上的處理位置，且屏蔽元件因此形成在束方向上最靠近樣品台的提供單元的組件。

舉例來說，裝置為掃描電子顯微鏡。為了獲得高解析度，應非常精確地控制電子束，特別是在電子能量、撞擊樣品時的束直徑(以下稱作焦點)、和撞擊點的時間穩定性方面。特別是在樣品具有由不導電或僅微導電的材料構成的部分的情況下，帶電粒子的入射導致在樣品上的電荷積累，其形成一電場。粒子束的粒子、以及例如為了產生影像而被偵測的二次電子和反向散射電子受到電場的影響，這可能導致例如解析度的降低。

屏蔽元件完成屏蔽該電荷的電場的任務，也就是說在空間上限定該電場，特別是限定到屏蔽元件和樣品之間的最小可能間隙。為此，屏蔽元件包含導電材料。舉例來說，屏蔽元件接地，使得撞擊到屏蔽元件上的電荷被消散。

屏蔽元件本身以片狀方式實施，該片形成三維形狀，其表面具有凸起部分，此部分相對於樣品台是凸起的。凸起部分較佳形成離樣品台最近的部分，即樣品台或樣品與屏蔽元件之間的距離在凸起部分的區域中最小。

屏蔽元件的表面形成凸起區域，特別是在凸起部分中。

在這種情況下，「凸起」係理解為表示 ，貫穿凸起部分的屏蔽元件的橫截面的截面邊緣具有根據凸起部分的數學定義的凸起輪廓。該定義如下： 函數f：C → R，其中C是R ⁿ的凸部子集，如果對於C中的所有x、y和對於區間[0, 1]中的所有a成立下面的方程式(1)，則稱為凸起： f(a∙x + (1 – a) ∙y) ≤ ∙a∙f(x) + (1-a) ∙f(y)                   方程式 (1).

在方程式(1)中，R ⁿ代表實數上的n維向量空間。在屏蔽元件的情況下，n=2，即R ⁿ=R ²，C是屏蔽元件在樣品台上的投影，且f描述了屏蔽元件在樣品台上方的高度。

對於方程式(1)中左右側之間的關係不包含「等於」情況的情況，即要求真正的「小於」，且如果排除情況x = y和a = 0或a = 1，則在行話中這也稱作嚴格凸起。屏蔽元件中的凸起部分較佳實施為使得穿過凸起部分的屏蔽元件的截面邊緣在這個意義上具有嚴格的凸形走向。具有這種形狀的區域的例子為球面或球面的片段。此外，如果基於函數形成旋轉體，例如通過拋物線的旋轉形成旋轉拋物面，則嚴格凸形函數會產生相應的區域。

在凸起部分，屏蔽元件具有通孔，粒子束穿過該通孔並入射到樣品上。在屏蔽元件上方的空間區域(粒子束來自該處)中，位於樣品上的電荷電場被屏蔽元件有效地屏蔽。需注意，屏蔽元件可具有更多的通孔，其中一或多個通孔也可配置在屏蔽元件的凸起部分的外側。

舉例來說，在使用粒子束來分析或處理樣品期間，屏蔽元件的凸起部分距樣品的距離至多為1 mm，較佳為至多500 µm、較佳為至多100 µm、較佳為至多50 µm、較佳為至多25 µm、較佳為至多10 µm。距離越小，電干擾場對粒子束的影響就越小。

因此，粒子束可非常精確地控制，且在較小程度上受到隨機及/或不可控的干擾影響。因此，在影像採集期間(如在掃描電子顯微鏡中)以及在使用粒子束來執行的處理方法期間(例如粒子束誘導蝕刻或沉積製程、離子注入及/或進一步的結構改變過程)，可實現非常高的解析度。

提供單元例如為電子柱，其可提供能量範圍在10 eV-10 keV且電流範圍在1 µA - 1 pA的電子束。然而，它也可以是提供離子束的離子源。聚焦的粒子束較佳聚焦到樣品的表面上，例如實現直徑在1 nm到100 nm範圍內的照射區域。

屏蔽元件具有例如範圍在1 mm-50 mm的長度和寬度。

屏蔽元件的材料厚度的範圍例如在1 nm-100 µm、較佳在10 nm-100 µm、較佳在100 nm-50 µm、更佳在1 µm -30 µm、甚至更佳在5 µm – 15 µm。屏蔽元件的材料厚度特別是以取決於預期的機械及/或熱負荷的合適方式來選擇，例如由於壓差、靜電力等。如果要實現特別薄的材料厚度，則屏蔽元件可例如以膜的方式實施或作為自支撐膜來實施。

通孔的橫截面面積的範圍例如在100 µm² - 2500 µm²之間，較佳在400 µm² -1600 µm²之間，更佳在750 µm² -1400 µm²之間。

通孔的直徑的範圍例如在10 µm -50 µm之間、較佳在20 µm -40 µm之間、更佳在25 µm -35 µm之間。直徑例如與通孔的兩個相對配置的點之間的距離有關。

凸起部分具有範圍例如在100 µm -5 mm、較佳在500 µm -3 mm、較佳在1 mm-2 mm的直徑，且在朝向樣品台的方向上延伸例如至少10 µm、較佳至少50 µm，較佳至少100 µm的距離。也就是說，屏蔽元件的最近點與樣品台之間的距離與屏蔽元件的最遠點與樣品台之間的距離之差至少為10 µm，較佳至少為50 µm，最好至少100 µm。

根據裝置的一具體實施例，裝置包含氣體供給器，其組態用於將處理氣體通過屏蔽元件的通孔供給到樣品上的處理位置。

在此具體實施例中，處理氣體在粒子束的方向上通過通孔流動。在此具體實施例中，如果通過通孔的流動阻力盡可能小是有利的，從而可將處理氣體有效地並以針對性的方式引導到處理位置。此外，可提供限制與粒子束相反的氣體流向提供單元的孔徑。在這種情況下，處理氣體例如被供給到屏蔽元件和孔徑之間的區域中。如果屏蔽元件具有複數個開口，則處理氣體可流過複數個開口中的每一個，這對降低流動阻力是有利的。

根據裝置的另一具體實施例，裝置包含組態用於將處理氣體供給到間隙的氣體供給器，其中間隙由配置在樣品台上的樣品以及由屏蔽元件所形成。

處理氣體經由間隙流到樣品上的處理位置。此具體實施例是有利的，因為以這種方式可很好地控制供給到處理位置的處理氣體。特別地，與束方向相反地流入提供單元的處理氣體流量減少，因為只有通孔可用於此。由於與處理氣體及/或由處理氣體形成的反應分子的接觸，可因此減少提供單元的元件(特別是偵測器)的腐蝕。

提供單元具有例如循環板，其包含用於粒子束的開口。氣體供給器例如通過循環板，藉由在循環板面向樣品的一側的供給開口來實現。處理氣體可接著在樣品和屏蔽元件之間的間隙中流動到處理位置。

樣品例如為特徵尺寸在10 nm-10 µm範圍內的微影光罩。舉例來說，這可為用於DUV微影的透射式微影光罩(DUV：「深紫外光」，操作光波長在30 - 250 nm範圍內)或用於EUV微影的反射式微影光罩(EUV：「極紫外光」，操作光波長在1 - 30 nm範圍內)。在這種情況下進行的處理過程包含例如從樣品表面局部地移除除材料的蝕刻製程、將材料局部地施加到樣品表面的沉積製程、及/或類似的局部活化製程，例如形成鈍化層或壓實層。

適用於沉積材料或適用於生長高架結構的合適處理氣體特別為主族元素、金屬或過渡元素的烷基化合物。示例為環戊二烯基三甲基鉑CpPtMe ₃(Me = CH ₄)、甲基-環戊二烯基三甲基鉑MeCpPtMe ₃、四甲基錫SnMe ₄、三甲基鎵GaMe ₃、二茂鐵Cp ₂Fe、雙芳基鉻Ar ₂Cr及/或主族元素、金屬、或過渡元素的羰基化合物(例如，六羰基鉻Cr(CO) ₆、六羰基鉬Mo(CO) ₆、六羰基鎢W(CO) ₆、八羰基二鈷Co ₂(CO) ₈、十二羰基三釕Ru ₃(CO) ₁₂、五羰基鐵Fe(CO) ₅)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的烷氧化合物(例如，原矽酸四乙酯Si(OC ₂H ₅) ₄、四異丙氧基鈦Ti(OC ₃H ₇) ₄)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的鹵化物化合物(例如，六氟化鎢WF ₆、六氯化鎢WCl ₆、四氯化鈦TiCl ₄、三氟化硼BF ₃、四氯化矽SiCl ₄)、及/或包含主族元素、金屬或過渡元素的複合物(例如，雙(六氟乙酰丙酮)銅Cu(C ₅F ₆HO ₂) ₂、三氟乙酰丙酮二甲基金Me ₂Au(C ₅F ₃H ₄O ₂))、及/或有機化合物(例如，一氧化碳CO、二氧化碳CO ₂、脂肪族及/或芳香族碳氫化合物等)。

適用於蝕刻材料的適當處理氣體例如為：二氟化氙XeF ₂、二氯化氙XeCl ₂、四氯化氙XeCl ₄、水蒸氣H ₂O、重水D ₂O、氧氣O ₂、臭氧O ₃、氨NH ₃、亞硝酰氯NOCl及/或以下鹵化物之一：XNO、XONO ₂、X ₂O、XO ₂、X ₂O ₂、X ₂O ₄、X ₂O ₆，其中X是鹵化物。本案申請人的美國專利申請案案號13 / 0 103 281詳細說明了用於蝕刻材料的其他處理氣體。

舉例來說，可例如與處理氣體按比例混合以更佳地控制處理過程的添加氣體包含：氧化氣體(例如，過氧化氫H ₂O ₂、一氧化二氮N ₂O、氧化氮NO、二氧化氮NO ₂、硝酸HNO ₃、以及其他含氧氣體)、及/或鹵化物(例如氯Cl ₂、氯化氫HCl、氟化氫HF、碘I ₂、碘化氫HI、溴Br ₂、溴化氫HBr、三氯化磷PCl ₃、五氯化磷PCl ₅、三氟化磷PF ₃、以及其他含鹵素氣體)、及/或還原氣體(例如氫氣H ₂、氨氣NH ₃、甲烷CH ₄和其他含氫氣體)。這些添加氣體可用於例如蝕刻製程，作為緩沖氣體、作為鈍化介質等。

根據裝置的另一具體實施例，氣體供給器包含整合到屏蔽元件中的供給通道。

此具體實施例使得可非常精確地將處理氣體引導至處理位置。這提高了粒子束誘導處理過程的速度和效率，因為總是存在足夠量的處理氣體分子且可避免耗盡。在此具體實施例中，屏蔽元件特別是藉由特殊的生產方法來產生，特別是藉由LIGA製造方法(LIGA：來自德國Lithographie, Galvanik und Abformung(微影、電鍍和模製)的縮寫)。

屏蔽元件可例如實施為分段中空，其中屏蔽元件的內部形成供給通道。在屏蔽元件的外邊緣，內部係流體地連接到氣體供給。在這種情況下可使用過渡件或縮減件。用於供給氣體的出口有利地配置為盡可能靠近凸起區域中的通孔。

在另一示例中，屏蔽元件包含覆蓋有氣密塗層的微孔材料，其具有用於供給處理氣體的入口和用於流出處理氣體的出口。出口較佳形成在與處理位置相對的凸起部分中。

在裝置的具體實施例中，裝置組態以藉由屏蔽元件的凸起部分來與樣品建立電接觸。這在具有導電表面的樣品的情況下尤其是有利的，因為電荷可直接從樣品表面流走，結果為不會形成干擾電場。

在進一步的具體實施例中，可在樣品與屏蔽元件接觸之前藉由粒子束誘導製程在處理位置周圍的樣品表面上沉積保護層。保護層有利地是導電的，且用以防止在屏蔽單元與樣品接觸時由屏蔽單元引起的樣品的機械損壞。在分析或處理結束後，例如可藉由粒子束誘導蝕刻製程再次移除保護層。

根據裝置的另一具體實施例，通孔包含屏蔽元件和樣品台之間有最小距離的點。

這理解為表示屏蔽元件(如果其沒有開口)與樣品台之間的幾何最小距離位於由通孔所佔據的屏蔽元件的一點。因此，特別地，通孔的邊緣形成了最靠近樣品台的屏蔽元件的點。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件包含平面部分，凸起部分從該平面部分沿樣品台的方向延伸。

平面部分可用以例如將屏蔽元件固定到提供裝置，例如固定到開口邊緣處的保持結構。在樣品的分析或處理期間，平面部分較佳基本上平行於樣品的表面延伸。

屏蔽元件的平面部分可由與屏蔽元件的凸起部分不同的材料所製成。屏蔽元件因此可由兩部分組成(即平面部分和凸起部分)，其中這兩個部分可用螺釘擰在一起、相互黏著接合、相互焊接、及/或藉由適當的相應接合元件相互連接。

根據裝置的另一具體實施例，凸起部分設計為漏斗形，特別是具有圓形橫截面。

也可以說，凸起部分形成了基於凸函數的旋轉體的表面。

然而，凸起部分也可具有偏離圓形形狀的橫截面，特別是橢圓形橫截面。

較佳地，凸起部分實施為使得其朝向通孔逐漸變細。

根據進一步的具體實施例，針對在屏蔽元件的凸起部分的表面上的兩點的任意組合，凸起部分實施為使得連接屏蔽元件的凸起部分的表面上的兩點的一連接直線在屏蔽元件的外部延伸。

也可以說凸起部分形成了從數學角度滿足嚴格凸形的區域。如果方程式(1)要求左側相對於右側的真正「小於」，則函數為嚴格凸。

具有這種形狀的區域的例子是球面或球面段。此外，如果基於函數形成旋轉體，例如藉由拋物線的旋轉形成旋轉拋物面，則嚴格凸函數(例如拋物線)產生相應的區域。

連接直線向外延伸的事實被理解為表示連接直線與凸起部分沒有共同的點。由此可知，連接直線也不與凸起部分或屏蔽元件相交。應注意，平面區域不符合此具體實施例，因為平面本身的兩點之間的連接直線位於平面內。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件在其表面上包含由導電材料構成的層，其中該層的層厚度大於或等於粒子束的粒子進入材料的穿透深度。

這具有以下優點，不會在屏蔽元件本身中或屏蔽元件上累積電荷。舉例來說，可形成天然氧化物層(其為不良電導體)的材料可能不太適合。

在有利的具體實施例中，屏蔽元件完全由導電材料構成。這可為純材料或合金、複合材料及/或具有微結構的材料。

對材料的要求取決於具體的應用。除了導電性之外，材料的磁特性和材料的化學特性也可能是相關的。較佳地，舉例來說，材料是非磁性的。此外，材料較佳為化學惰性的，使得它與供給的處理氣體及/或與其他反應產物僅在很小的程度上或根本沒有發生化學反應。這使得屏蔽元件有很長的壽命。

舉例來說，屏蔽元件包含貴金屬。舉例來說，屏蔽元件包含來自含有金、鎳、鈀、鉑、銥的列表中的至少一元素。在具體實施例中，屏蔽元件由金或鎳形成。

屏蔽元件較佳具有非常光滑的表面。舉例來說，表面粗糙度的RMS值為至多50 nm、較佳為至多10 nm、較佳為至多5 nm、更佳為至多2 nm。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件恰好具有一通孔。

也可以說屏蔽元件實施為單孔光闌。通孔較佳實施為圓形。同樣可提供其他開口幾何形狀，例如正方形、六邊形、八邊形、矩形及/或橢圓形。

界定通孔的屏蔽元件的側壁較佳相對於通孔的對稱軸為傾斜，使得側壁形成開口向上的錐體，與束方向相反。因此，在樣品側上的通孔的開口截面小於在相反側上的開口截面。這具有的優點為，可在更大的立體角下偵測來自樣品的二次電子或反向散射電子。這可提高偵測效率、信號雜訊比、及/或解析度。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件具有藉由腹板彼此隔開的複數個通孔。

腹板例如由屏蔽元件的材料形成，其位於兩個通孔之間並且將它們彼此分開。腹板較佳具有盡可能小的寬度。取決於通孔的幾何形狀，腹板可具有恆定的寬度或可具有變化的寬度。舉例來說，腹板的寬度在1 µm -100 µm之間、較佳在1 µm -50 µm之間、較佳在5 µm -30 µm之間、更佳在10 µm -20 µm之間。

也可以說屏蔽元件形成一網或由一網形成。

具有複數個通孔的屏蔽元件有利地使得粒子束可到達樣品或樣品表面的較大部分，而不影響電場的屏蔽作用。也可以說可擴大處理位置或處理區域。因此，可實現更好的概覽。然而，在複數個通孔的情況下，當氣體被供給到樣品和屏蔽元件之間的間隙中時，與束方向相反的氣流可能會明顯增加。

如果屏蔽元件具有複數個通孔，則通孔較佳緊密圍繞屏蔽元件中的凸起部分的最深點配置。舉例來說，最深的通孔包含凸起部分的最深點，且其他的通孔以直接鄰接最深通孔的方式配置。

舉例來說，凸起部分可實施為使得存在最深的平面區域，而不是最深的點，其中複數個通孔配置在該區域中。

根據裝置的另一具體實施例，通孔各自具有六邊形橫截面。

通孔的幾何形狀可影響通孔下方的待屏蔽電場的場分佈，而且也會影響粒子束。

六邊形幾何形狀可實現高面積佔用，並在進一步的靜電特性方面形成良好的折衷。

其他可能的幾何形狀包含正方形幾何形狀、矩形幾何形狀、圓形幾何形狀、橢圓幾何形狀、五邊形幾何形狀、八邊形幾何形狀等。

複數個通孔相對於彼此的配置可為規則的或可為不規則的。此外，通孔可以繞對稱軸相對於彼此旋轉的方式來配置。

根據裝置的另一具體實施例，腹板形成為使得複數個通孔中的相應一個在垂直於通孔上的屏蔽元件的表面法線的第一平面中的樣品台側橫截面面積小於相應通孔在平行於第一平面的第二平面中的開口側橫截面面積。

根據裝置的另一具體實施例，複數個通孔中的一個具有區分該通孔與其他通孔的幾何特徵。

如果複數個通孔例如都具有相同的幾何形狀且規則地配置，則此具體實施例是有利的，因為可能難以將通孔彼此區分。因此，有可能確定例如包含屏蔽元件與樣品台或樣品相距最小的點的通孔。還可以說，具有幾何特徵的通孔標記了一個參考位置，基於該參考位置可明確地決定其他通孔的位置。

舉例來說，可區分的通孔具有標記。這種標記可由具有額外材料的部分及/或由具有缺失材料的部分形成。

複數個通孔也有可能具有可彼此區分的標記等，從而存在複數個被標記且可明確決定的通孔。

具有幾何特徵的通孔可具有與其他通孔不同的幾何形狀；舉例來說，兩個通孔可連接以形成單一通孔，使得通孔形成雙通孔。

從可區分的通孔出發，有可能決定最深的通孔，特別是最適合分析及/或處理過程的通孔，因為電場的屏蔽在此通孔處是最佳的。

根據裝置的另一具體實施例，複數個通孔中的一個包含屏蔽元件和樣品台之間的最小距離的點，且另外的通孔相對於該通孔對稱地配置。

特別地，通孔的配置可為旋轉對稱及/或鏡像對稱。對稱配置可具有至少一對稱軸。

根據裝置的另一具體實施例，裝置包含束產生單元和束引導元件。束引導元件配置於束產生單元與遮蔽元件之間，且組態以引導粒子束。此外，提供用於在屏蔽元件和束引導元件之間施加電壓的電壓源。

束產生單元組態以產生粒子束。舉例來說，它是用於產生電子束的熱離子陰極。舉例來說，束引導單元組態用以加速粒子束中的粒子。束引導單元可組態用於偏轉粒子束、用於塑形粒子束、用於聚焦粒子束等等。

在屏蔽元件和束引導元件之間施加電壓導致在這些元件之間產生電場。粒子束穿過此電場且可因此相應地受到電場的影響，例如加速、減速、成形及/或偏轉。因此，粒子束可直接被影響到樣品表面。

來自樣品的帶電粒子與粒子束方向相反地穿過通孔的飛行軌跡也受到電場的影響。舉例來說，可藉由適當地設定屏蔽元件和束引導元件的電位來建立用於二次電子和反向散射電子的能量過濾器。在這種情況下，樣品或樣品台適合作為參考點，其中針對能量過濾器，舉例來說，相對於樣品或樣品台，屏蔽元件具有負電位且束引導元件具有正電位。

此外，由於屏蔽元件具有特定的電位的事實，因此屏蔽元件與樣品之間也會產生電場。此電場可設定使得從樣品表面的深層結構更佳地提取二次電子。為此目的，若屏蔽元件相對於樣品或樣品台具有正電位是有利的。這具有的優點是，對於從具有高外觀比的樣品上的較深區域發射的這些電子，可因此改進偵測。外觀比被理解為表示例如結構的高度對寬度的比率。舉例來說，如果高度/寬度≥0.5，則存在高外觀比。這具有進一步的優點，例如可捕獲由屏蔽元件發射的二次電子。因此可避免可能由這種二次電子引發的不希望的化學反應。

在裝置的具體實施例中，屏蔽元件藉由保持裝置固定到提供單元。

保持裝置和屏蔽元件之間的連接可例如通過焊接、夾緊及/或黏著接合來實現。

在具體實施例中，保持裝置和屏蔽元件被實施為一個組件，特別是整體地實施。這可藉由特殊的生產方法來實現，尤其是LIGA製造方法(LIGA：來自德國Lithographie, Galvanik und Abformung(微影、電鍍和模製))的縮寫)。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽單元通過保持裝置固定到提供單元，其中保持裝置和屏蔽元件彼此電絕緣。提供了另一電壓源，用於在保持裝置和束引導元件及/或屏蔽元件之間施加電壓。

在此具體實施例中，形成兩個電場，使得第一電場存在於束引導元件和保持裝置之間，且第二電場存在於保持裝置和屏蔽元件之間。因此，特別地，在束引導元件下方出現兩個場部分，這些場部分可用於例如聚焦粒子束。接著，可省去可能產生殘磁效應等的磁聚焦。

如果粒子束是電子束，則保持裝置較佳係設定為相對於束引導元件為負的電位，使得電子被減速。例如，電子束的能量設置為具有比樣品上的期望著陸能量更高的能量(也稱作升壓電壓或Uboost)，因此可被設定為期望的能量。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件以電絕緣的方式保持，並提供用於偵測從屏蔽元件流出的電流的偵測單元。

偵測單元(例如電流量測裝置)可以各種方式使用作為偵測器。特別地，結合施加在屏蔽元件和保持裝置或束引導元件之間並作用為能量過濾器的電壓，舉例來說，有可能區分具有範圍在幾個電子伏特到幾十個電子伏特的低能量的二次電子與具有在束能量範圍的較高能量的反向散射電子。舉例來說，屏蔽元件可接著使用作為二次電子偵測器。

由於反向散射電子的反向散射效率取決於電子能量和材料的原子數，因此也可藉由能量過濾器來獲得材料的原子數的資訊。

此外，可從所偵測到的電流推導出屏蔽元件區域中的氣壓，因為氣壓和電流之間存在正相關。氣體壓力的增加使粒子束的粒子與氣體分子之間發生更多的碰撞，從而發生更大程度的散射，因此導致散射到屏蔽元件的粒子數量增加，從而所偵測的電流也增加。

根據裝置的另一具體實施例，屏蔽元件包含複數個部分，這些部分彼此電絕緣且界定通孔，其中藉由相應的電壓源，電壓在各個情況下能夠施加到兩個相對配置的部分之間。

屏蔽元件因此可附加地用作偏轉單元。因此，可省去配置在屏蔽元件上方的單獨的偏轉單元。因此，這簡化了裝置的構造；此外，可提高效率。首先，可偵測反向散射電子或二次電子的立體角不會被單獨的偏轉單元額外地減小。其次，操作偏轉單元的電壓可更低，因為通孔的直徑例如僅為30 µm -150 µm。通孔越小，相同電壓的電場梯度越大。

較佳地，屏蔽單元包含八個這樣的部分。屏蔽單元也因此稱作八極單元。

在此具體實施例中，屏蔽元件可進一步使用作為消像散器及/或透鏡，其用於粒子束，特別是用於將粒子束聚焦到樣品上。消像散器組態用於校正像散。

此外，屏蔽元件可用作「束阻斷器」。在傳統的粒子束列中，用於快速關閉和打開粒子束的束阻斷器配置在粒子具有高能量的列中的位置，因此也需要使用高電壓以偏轉粒子束。在此具體實施例中，相比之下，束在其能量已經降低的位置處偏轉，因此不需要這樣的高電壓。因此，可簡化結構；此外，更快的切換時間是可能的。此外，結合電流量測裝置，當粒子束被引導到屏蔽元件時，可決定粒子束的電流。

在具體實施例中，可提供組態用於確定屏蔽元件和樣品之間的電容的電容量測裝置。

舉例來說，屏蔽元件和樣品之間的距離可基於電容來確定。這尤其在樣品為導電或包含導電部分的情況下是可能的。

根據裝置的另一具體實施例，提供了複數個屏蔽元件，其在束方向上一個接一個地配置且其每一者都覆蓋開口。複數個屏蔽元件中的至少一個以可移動的方式保持，用以提供可設定的光闌開口。

藉由以可移動的方式保持的屏蔽元件，以可移動的方式保持的屏蔽元件相對於另外的屏蔽元件的相對位置是可設定的。這導致了可在束方向上設定的一開口。藉由減小開口的尺寸，舉例來說，有可能減小與束方向相反的處理氣體體積流量。

屏蔽元件較佳相對於開口配置為使得在預定聚焦間隔中焦點的變化及/或在預定能量間隔中的束能量變化對束位置的影響最小及/或對偵測效率的影響最小。

改變焦點及/或束能量的過程也可稱作「擺動」。

特別地，當屏蔽元件被裝配到提供單元時，為相應的提供單元設定一次屏蔽元件的這種配置。如上述將位置進行最佳化確保了裝置具有高穩固性，特別是在解析度方面。

根據第二方面，提出了用以藉由根據第一態樣的裝置使用粒子束來分析及/或處理樣品的方法。在第一步驟中，樣品配置在樣品台上。在第二步驟中，提供粒子束。在第三步驟中，粒子束通過通孔輻射到樣品上的處理位置。

此方法具有與已經描述的裝置相同的優點。

針對裝置所描述的具體實施例和特徵比照適用於所提出的方法，反之亦然。

根據方法的一具體實施例，方法額外地包含將處理氣體供給到處理位置的步驟，其中處理氣體僅通過由屏蔽單元和樣品形成的間隙流到樣品上的處理位置。

根據方法的另一具體實施例，方法包含使樣品表面與屏蔽元件接觸，其中屏蔽元件的凸起部分具有與樣品表面接觸的至少一接觸點。

如果樣品具有導電表面，則可通過這種方式避免對整個樣品進行充電，因為電荷可通過電接觸點和屏蔽單元流走。

在敏感樣品的情況下，可預先在樣品表面上局部地沉積保護層。該保護層例如形成在屏蔽元件首先與樣品接觸的處理位置周圍的區域中。保護層尤其可藉由粒子束誘導製程來製造。保護層有利地為導電的。保護層較佳由一材料製成，該材料可藉由選擇性蝕刻製程再次移除而沒有殘留物且不會損壞樣品的表面。保護層可在隨後的清洗製程或在粒子束誘導蝕刻製程中再次移除。

本案中的「一；一個」不必理解為僅限於剛好一個元件。相反，也可提供複數個元件，例如兩個、三個或更多個。此處使用的任何其他數字也不應理解為對所陳述的元件數量有嚴格限制。相反，向上和向下的數值偏差是可能的，除非有相反的指示。

本發明的進一步可能的實施方式還包含前文或下文關於示例性具體實施例描述的特徵或具體實施例的未明確提及的組合。在這種情況下，本技術領域中具有通常知識者也將添加個別態樣作為對本發明的各個基本形式的改進或補充。

圖1顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200(見圖2、3或12)的裝置100的第一示例性具體實施例的示意圖。裝置100較佳配置在真空外殼(未圖示)中。裝置100包含用於提供粒子束112的提供單元110和用於保持樣品200的樣品台120，該樣品台配置在提供單元110下方。

特別地，提供單元110包含粒子束產生單元111，其產生粒子束112。粒子束112由帶電粒子組成，例如由離子或電子組成。在圖1的示例中包含了電子束。因此，提供單元110也稱作電子柱，其中裝置100形成例如掃描電子顯微鏡。電子束112由束引導元件(圖1中未示出)引導。這也稱作電子光學單元。此外，圖1中的電子柱110包含偵測器(未示出)，其用於偵測例如源自反向散射電子及/或源自二次電子的電子信號。

電子柱110具有專用的真空外殼，其被抽真空至例如10 ^-7毫巴-10 ^-8毫巴的殘餘氣體壓力。用於電子束112的開口114配置在下側。開口114由屏蔽元件116覆蓋。屏蔽元件116以片狀方式實施並且包含導電材料。舉例來說，屏蔽元件116由金形成。屏蔽元件116具有凸起部分117，此部分相對於樣品台120為凸起。凸起部分117在樣品台120的方向上彎曲。凸起部分117具有通孔118，供粒子束通過。通孔118尤其包含最靠近樣品台的凸起部分117的點。屏蔽元件116和樣品台120之間的距離因此在通孔118的區域中為最小。在裝置100的操作期間，通孔118和樣品200之間的距離較佳在5μm - 30μm之間，較佳為10μm。較佳地，樣品台120具有定位單元(未示出)，通過該定位單元，可設定樣品台120和電子柱110之間的距離。

屏蔽元件116可具有平面區域116A(見圖14A-D)，凸起部分117從該平面區域突出。平面區域116A較佳地從凸起部分117的上端沿徑向延伸。屏蔽元件116固定在電子柱110的開口114處，例如在平面區域116A的外邊緣處。

接地電位被施加到屏蔽元件116。因此，屏蔽元件組態以屏蔽電場E。為了闡明這一點，在圖1中以示例的方式顯示了產生電場E的電荷Q。電荷Q顯示於屏蔽元件116下方，在樣品200的處理區域202(見圖2、3或12)在裝置100的使用期間所在的區域中。特別是在樣品200為不導電或僅輕微導電(至少部分地)的情況下，當粒子束112入射到樣品200上時，發生樣品200的充電並因此形成電場E，如圖1所示。圖1中以示例的方式顯示了由於電子束112的入射而產生的負電荷Q。

由於電場E的屏蔽，首先，提高了關於撞擊點以及電子束112在樣品200上的焦點位置的準確率，這改進了解析度和製程控制。其次，在束提供單元111的方向上與電子束112相反飛行的反向散射電子和二次電子的飛行軌跡受到較小程度的影響，這同樣提高了解析度和製程控制以及另外的敏感度。

圖2顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200的裝置100的第二示例性具體實施例的示意圖的摘錄。除非在下文中另外描述，否則圖2中的裝置100可具有與圖1中的裝置100相同的特徵。特別地，所示的示例係組態以執行粒子束誘導處理過程。

當操作裝置100時，其上配置有樣品200的樣品台120位於提供單元110下方，使得通孔118在束方向上位於樣品200上的處理位置202上方。在樣品200和提供單元110(特別是屏蔽元件116)之間形成間隙。

在此示例中，提供單元110具有氣體供給器130，其組態用於將處理氣體PG供給到間隙中。處理氣體PG沿著間隙流動，從而到達樣品200上的處理位置202。藉由氣體供給器130，因此首先確保處理位置202被充分供應處理氣體PG；其次，處理氣體PG通過通孔118進入提供單元110的體積流率相對較低，特別是比將處理氣體PG從上方通過通孔118引導至處理位置202的情況低得多。

樣品200例如為一微影光罩，其具有範圍在10 nm-10 µm的特徵尺寸。舉例來說，這可為用於DUV微影的透射式微影光罩(DUV：「深紫外光」，操作光波長範圍為30 - 250 nm)或用於EUV微影的反射式微影光罩 (EUV：「極紫外光」，操作光波長範圍為1 - 30 nm)。在這種情況下進行的處理過程包含例如從樣品200的表面局部地移除材料的蝕刻製程、將材料局部地施加到樣品200的表面的沉積製程、及/或類似的局部活化製程，例如形成鈍化層或壓實層。

處理氣體PG可包含複數種氣態物質的混合物。適用於沉積材料或用於生長高架結構的合適處理氣體PG特別為主族元素、金屬或過渡元素的烷基化合物。示例為環戊二烯基三甲基鉑CpPtMe ₃(Me = CH ₄)、甲基-環戊二烯基三甲基鉑MeCpPtMe ₃、四甲基錫SnMe ₄、三甲基鎵GaMe ₃、二茂鐵Cp ₂Fe、雙芳基鉻Ar ₂Cr及/或主族元素、金屬、或過渡元素的羰基化合物(例如，六羰基鉻Cr(CO) ₆、六羰基鉬Mo(CO) ₆、六羰基鎢W(CO) ₆、八羰基二鈷Co ₂(CO) ₈、十二羰基三釕Ru ₃(CO) ₁₂、五羰基鐵Fe(CO) ₅)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的烷氧化合物(例如，原矽酸四乙酯Si(OC ₂H ₅) ₄、四異丙氧基鈦Ti(OC ₃H ₇) ₄)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的鹵化物化合物(例如，六氟化鎢WF ₆、六氯化鎢WCl ₆、四氯化鈦TiCl ₄、三氟化硼BF ₃、四氯化矽SiCl ₄)、及/或包含主族元素、金屬或過渡元素的複合物(例如，雙(六氟乙酰丙酮)銅Cu(C ₅F ₆HO ₂) ₂、三氟乙酰丙酮二甲基金Me ₂Au(C ₅F ₃H ₄O ₂))、及/或有機化合物(例如，一氧化碳CO、二氧化碳CO ₂、脂肪族及/或芳香族碳氫化合物等)。

適用於蝕刻材料的適當處理氣體例如為：二氟化氙XeF ₂、二氯化氙XeCl ₂、四氯化氙XeCl ₄、水蒸氣H ₂O、重水D ₂O、氧氣O ₂、臭氧O ₃、氨NH ₃、亞硝酰氯NOCl及/或以下鹵化物之一：XNO、XONO ₂、X ₂O、XO ₂、X ₂O ₂、X ₂O4、X ₂O ₆，其中X是鹵化物。

舉例來說，可例如與處理氣體PG按比例混合以更佳地控制處理過程的添加氣體包含：氧化氣體(例如，過氧化氫H ₂O ₂、一氧化二氮N ₂O、氧化氮NO、二氧化氮NO ₂、硝酸HNO ₃、以及其他含氧氣體)、及/或鹵化物(例如氯Cl ₂、氯化氫HCl、氟化氫HF、碘I ₂、碘化氫HI、溴Br ₂、溴化氫HBr、三氯化磷PCl ₃、五氯化磷PCl ₅、三氟化磷PF ₃、以及其他含鹵素氣體)、及/或還原氣體(例如氫氣H ₂、氨氣NH ₃、甲烷CH ₄和其他含氫氣體)。該添加氣體可用於例如蝕刻製程，作為緩沖氣體、作為鈍化介質等。

圖3顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200的裝置100的第三示例性具體實施例的示意圖的摘錄。這尤其包含圖2所示裝置100的特定具體實施例。

在這種情況下，屏蔽元件116包含一通道，其形成氣體供給器130的最後管線部分。因此，在這種情況下，處理氣體PG被引導通過屏蔽單元116。這樣，處理氣體PG可非常靠近處理位置202。因此，可減少處理氣體PG逃逸到裝置100的周圍，並可因此減少處理氣體PG的消耗。特別地，可在處理位置202處實現更高的處理氣體壓力，同時降低處理氣體的消耗。因此，可提高處理速度。

具有整合的氣體供給器的屏蔽元件116例如通過特殊的製造方法來製造，特別是LIGA製造方法(LIGA：德語Lithographie, Galvanik und Abformung(微影、電鍍和模製)的縮寫)。

圖4示意性地顯示了屏蔽元件116的六個不同的示例性具體實施例(A)-(F)。圖4以平面圖顯示了屏蔽元件116，例如在束方向，因此凸起部分117在各種情況下僅用虛線表示。舉例來說，凸起部分117從該線開始；特別地，屏蔽元件可向外以平面方式實施。圖4中所示的示例都包含具有圓形外邊緣的屏蔽元件116，但與其不同的幾何形狀也是可能的。所示的屏蔽元件116中的每一個都可用於根據圖1-3、7、8、10或12中的裝置100中。

在圖4(A)所示的示例中，屏蔽元件116實施為單孔光闌的形式。屏蔽元件116具有例如4 mm的直徑，且通孔118具有30 µm的直徑。凸起部分117具有例如2 mm的直徑。

在圖4(B)所示的示例中，屏蔽元件116具有複數個通孔118，為了更清楚起見，僅其中一個由元件符號標識。腹板119位於兩個通孔118之間，該腹板例如由屏蔽元件116的材料構成。舉例來說，屏蔽元件116由厚度為10 µm的金膜形成，其中通孔118通過沖壓方法形成。在本例中，複數個通孔118位於屏蔽元件116的凸起部分117中。在本例中，通孔118均具有相同的尺寸和幾何形狀，但也可提供具有不同尺寸及/或不同幾何形狀的複數個通孔118。

在圖4(C)的示例中，屏蔽元件116具有複數個通孔118，為了更清楚起見，僅其中一個由元件符號標識。此處的通孔118都具有六邊形幾何形狀。因此，兩個通孔118之間的相應腹板119具有恆定的寬度。在此示例中，複數個通孔118同樣至少部分地位於凸起部分117中。

在圖4(D)的示例中，屏蔽元件116具有複數個通孔118，為了更清楚起見，僅其中一個由元件符號標識。此處的通孔118都具有方形幾何形狀。因此，兩個通孔118之間的相應腹板119具有恆定的寬度。在此示例中，複數個通孔118同樣至少部分地位於凸起部分117中。

在圖4(E)的示例中，屏蔽元件116具有複數個通孔118，為了更清楚起見，僅其中一個由元件符號標識。此處的通孔118都具有六邊形幾何形狀。然而，提供了不同尺寸的通孔118。

最大的通孔118佈置在凸起部分117的中央。中央通孔118包含屏蔽元件116最靠近樣品台120的點(參見圖1-3、5、7、8、10或12)。中央通孔118較佳為用於分析或處理樣品200的粒子束112(見圖1-3、7、8、10或12)被引導穿過的通孔118。六個稍小的通孔118以直接鄰接中央通孔118的方式配置。舉例來說，這些通孔118之間的腹板119的腹板寬度為10 µm。沿徑向進一步向外配置總共十二個另外的通孔118，其特別地配置成六邊形圖案。舉例來說，這些外部通孔118之間的腹板寬度為50 µm。

此示例的屏蔽元件116使得有可能首先藉由在每個通孔118上掃描粒子束112來產生樣品200的概覽記錄；然而，其次，同時藉由寬腹板119來降低自由橫截面面積，從而降低了通過屏蔽元件116的處理氣體體積流率。

在圖4(F)的示例中，屏蔽元件116具有複數個通孔118，為了更清楚起見，僅其中一個由元件符號標識。此處的通孔118都具有六邊形幾何形狀。在此示例中，通孔118都具有相同的尺寸且腹板119具有恆定的寬度，例如40 µm。此示例的屏蔽元件116具有例如與示例(E)的屏蔽元件116相同的優點。

圖5示意性地顯示了具有複數個通孔118的屏蔽元件116的一示例性具體實施例的橫截面的摘錄，圖5的摘錄中僅顯示了其中一通孔118。舉例來說，可如參考圖1-4所描述的那樣來實施屏蔽元件116。出口開口118由兩個腹板119界定。腹板119的橫截面係形成使得，在垂直於通孔118上的屏蔽元件116的表面法線N的第一平面中的樣品台側橫截面區域118A小於在平行於第一平面的第二平面中的通孔118的開口側橫截面區域118B。

可以說，腹板119向上逐漸變細。舉例來說，腹板119可實施為三角形或梯形。通過此橫截面實現的是，可在屏蔽元件116上方的更大立體角範圍內偵測到由樣品200發射的反向散射電子或二次電子，如圖5中描述的具有開口角α的錐體示例所示。

因此可在屏蔽元件116的相同機械穩定性的情況下提高偵測效率及/或解析度。

如果屏蔽元件116被實施為單孔光闌(見圖4(A))，舉例來說，個別通孔118的側壁被相應地塑形以實現相同的效果。舉例來說，通孔118的側壁形成錐體(未示出)。

圖6示意性地顯示了屏蔽元件116的另一示例性具體實施例，其實施方式類似於圖4(F)中的屏蔽元件，不同之處在於通孔118之一具有幾何特徵。在此示例中，通孔118*包含兩個相鄰的通孔118，其間的腹板119已被移除。因此，此通孔118*與其他通孔118是明確可區分的，從而能夠進行定向。特別地，從通孔118*開始，有可能找到最靠近樣品台120的中央通孔118(見圖1-3、5、7、8、10或12)。

圖7顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200(見圖2、3或12)的裝置100的第三示例性具體實施例的示意圖。除非下文另有說明，否則圖7中的裝置100可具有與圖1、2或3中的任一個中的裝置100相同的特徵。

在此示例中，提供單元110包含配置在屏蔽元件116和束產生單元111之間的束引導元件113。電壓源U0組態為在束產生單元111和束引導元件113之間施加特定的加速電壓。粒子束112的帶電粒子因此在束引導元件113的方向上加速。

屏蔽元件116例如以與提供單元110絕緣的方式被保持。另外的電壓源U1組態用於在束引導元件113和屏蔽元件116之間施加電壓。因此，在束引導元件113和屏蔽元件116之間形成電場(未顯示)。此電場可藉由經由另一電壓源U1所施加的電壓來控制。粒子束112因此可在束引導元件113和屏蔽元件116之間的區域中被引導，特別是加速或減速及/或偏轉。這同樣適用於來自樣品200的帶電粒子，其與束方向相反地穿過屏蔽元件116。也可說束引導元件113與屏蔽元件116和電壓源U1一起形成一光電元件。

作為圖7中示例的替代，可配置另一電壓源U1於例如實施為磁極靴的束引導元件113和屏蔽元件116之間。

圖8顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200(見圖2、3或12)的裝置100的第四示例性具體實施例的示意圖。此示例的裝置100具有與圖7中的裝置100相同的結構。然而，此處的屏蔽元件116另外由保持裝置116*保持。保持裝置116*在此處實施為單獨的元件，且屏蔽元件116與保持裝置116*電絕緣。額外的電壓源U2組態用於在束引導元件113和保持裝置116*之間施加電壓。

因此，在束方向上產生先後排列的兩個電場(未示出)，粒子束112穿過該電場且可藉由該電場來影響粒子束112。通過這種架構可設定大量不同的場組態。

作為所示架構的替代，額外的電壓源U2也可配置在保持裝置116*和屏蔽元件116之間。

另一替代方案是在保持裝置116*和束引導元件113之間配置電壓源U1，且在保持裝置116*和屏蔽元件116之間配置額外的電壓源U2。

圖8另外顯示了組態置用以偵測從屏蔽元件116流出的電流的電流量測裝置I1。電流量測裝置I1可以各種方式使用作為偵測器。特別是結合施加在屏蔽元件116和保持裝置116*或束引導元件113之間並作用為能量過濾器的電壓，舉例來說，有可能區分具有範圍在幾個電子伏特到幾十個電子伏特的低能量的二次電子與具有在束能量範圍內的較高能量的反向散射電子。接著，可將屏蔽元件116用作例如二次電子偵測器。

此外，由於氣體壓力和電流之間存在正相關，因此可從偵測到的電流推斷出屏蔽元件116區域中的氣體壓力。氣體壓力的增加導致粒子束的粒子與氣體分子之間的碰撞更多，因此散射發生的程度更大，從而導致散射到屏蔽元件116的粒子數量增加，因此也導致所偵測電流的增加。

圖9示意性地顯示了屏蔽元件116的另一示例性具體實施例，其在此處包含彼此絕緣的八個部分Ia、Ib、IIa、IIb、IIIa、IIIb、IVa、IVb，其每一者與通孔118鄰接。電壓能夠被施加到相應的相互相對的部分對(即Ia-Ib、IIa-IIb、IIIa-IIIb、IVa-IVb)，其係透過分別分配給該對的可控電壓源UI、UII、UIII、UIV。藉由形成束偏轉元件的此屏蔽元件116，有可能實現對粒子束112的額外控制(見圖1-3、7、8、10或12)。

圖10示意性地顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200(見圖2、3或12)的裝置100的另一示例性具體實施例的摘錄。除非下文另有描述，否則圖10的裝置100可具有與圖1、3、7或8的任何一個中的裝置100相同的特徵。

此示例性具體實施例的特殊特徵是兩個屏蔽元件116在束方向上一個接一個地設置，該兩個屏蔽元件都覆蓋開口114。在這種情況下，其中一屏蔽元件116由定位單元140保持。因此，屏蔽元件116可相對於固定地配置在其上方的屏蔽元件116移動。以此方式，兩個屏蔽元件116形成可設定的光闌。特別地，定位單元140包含一或多個撓曲件及/或壓電致動器。屏蔽元件116因此可沿至少一軸移動。較佳地，屏蔽元件116可沿至少兩個軸移動。附加地及/或替代地，屏蔽元件116可以可旋轉的方式保持。

圖11顯示了用於使用粒子束112(見圖1-3、7、8、10或12)來分析及/或處理樣品200(見圖2、3或12)的方法的示例性具體實施例的示意方塊圖。方法較佳地藉由圖1-3、7、8、10或12中的裝置100的其中之一來執行。

在第一步驟S1中，樣品200配置在樣品台120上。這包含例如將樣品200定位在屏蔽元件116下方(參見圖1-10或12)，使得通孔118(參見圖1-10或12)在樣品200上的處理位置202(參見圖2、3或12)的正上方。

在第二步驟S2中，提供粒子束112，且在第三步驟S3中，粒子束112通過通孔118輻射到樣品200上的處理位置202上，且以這種方式來分析及/或處理樣品200。

圖12顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200的裝置的另一示例性具體實施例的示意圖。除非下文另有描述，否則圖12的裝置100可具有與圖1、3、7、8或10的任何一個中的裝置100相同的特徵。

在此示例性具體實施例中，裝置100組態為藉由屏蔽元件116的凸起部分117來建立與樣品200的電接觸。這在樣品200具有導電表面的情況下尤其有利，因為電荷可以直接從樣品表面流走，因此不會形成干擾電場。特別地，在此示例性具體實施例中，在樣品200與屏蔽元件116接觸之前，通過粒子束誘導製程在處理位置202周圍的樣品表面上沉積保護層204。特別地，沉積製程由裝置100執行。為此，舉例來說，六羰基鉬Mo(CO) ₆用作處理氣體PG(見圖2或3)。這樣產生的保護層204有利地為導電性的，且當屏蔽單元116與樣品200接觸時，保護層204用以防止屏蔽單元116對樣品200造成機械損害。在分析或處理結束後，可再次移除保護層204，例如藉由粒子束誘導蝕刻製程。

圖13顯示了用於使用粒子束112來分析及/或處理樣品200的裝置100的第八示例性具體實施例的示意圖的摘錄。除非下文另有說明，否則圖13中的裝置100可具有與圖1-3、7、8、10或12中的任何一個中的裝置100相同的特徵。

在此示例中，提供單元110包含氣體供給器130，其組態用以經由屏蔽元件116的通孔118將處理氣體PG供給到樣品200上的處理位置202。處理氣體PG沿粒子束112的束方向流動穿過通孔118，並因此到達樣品200上的處理位置202。

使用氣體供給器130的這種配置，舉例來說，存在處理氣體PG也與束方向相反地流向束產生單元111(參見圖1、7或8)並與提供單元110中的元件發生化學反應的風險。因此，在此示例中，在氣體供給器130的噴嘴或出口上方設置孔132。孔132具有用於粒子束112的通孔。孔132防止了與束方向相反的向上的不受阻礙的氣體流動。

同時，可將電位施加到孔132，且孔132因此可用於束引導及/或用作偵測器。除了孔132之外，還可提供差動泵級(未示出)，其進一步減少了與束方向相反的向上的氣體流動。

圖14A-D各自顯示了在不同具體實施例中穿過屏蔽元件116的橫截面。這些圖式中所示的相應屏蔽元件116可特別結合圖1-3、7、8、10、12或13的裝置100來使用。

圖14A-D所示的所有屏蔽元件116都具有平面部分116A，凸起部分117從該平面部分延伸。此處所示的屏蔽元件116的不同之處尤其在於它們各自的凸起部分117的幾何形狀。然而，應當注意，平面部分116A不是屏蔽元件116的必要特徵。在具體實施例中(未示出)，屏蔽元件116不包含平面部分116A。在進一步的具體實施例中，屏蔽元件116由凸起部分117組成。

圖14A所示的屏蔽元件116具有半球形凸起部分117，其中通孔118配置在此半球的最深處。應當注意，凸起部分117不需要包含完整的半球。在進一步的具體實施例中，凸起部分117包含來自球形表面的更小部分。此外，形狀不必完全是球形，而是也可能存在相應的偏差，例如形狀的壓縮或拉伸的情況。

圖14B顯示了與圖14A中所示的在幾何上相同的屏蔽元件116，但除了通孔118之外還具有更多的開口(沒有元件符號)。也可以說，屏蔽元件116的凸起部分117實施為一網。

圖14C所示的屏蔽元件116具有迴轉拋物面形式的凸起部分117，其中通孔118配置在迴轉拋物面的最深處。

圖14D所示的屏蔽元件116具有圓錐形的凸起部分117，其中通孔118配置在圓錐的頂點處。

應該注意的是，圖4(A)-(F)、圖6或圖9中所示的每個屏蔽元件116可如參照圖14A-D所示的那樣塑形。換言之，圖14A-D中所示的每個屏蔽元件116可同樣具有參考圖4(A)-(F)、6或9描述的屏蔽元件116的附加特徵。

圖14A-C所示的具體實施例為根據數學定義為嚴格凸的凸起部分117的示例。基於參考圖15的說明性示例來解釋術語「凸」。

圖15顯示了用於解釋術語「凸」的示意圖。圖15顯示曲線117，其例如代表通過凸起部分117的部分的截面邊緣。曲線117上的兩個點P1、P2被突出顯示。進一步顯示了這兩個點P1、P2之間的連接直線LIN。

曲線117是凸的，這例如可從曲線117上任意一對點P1、P2的連接直線LIN延伸到曲線117之外的事實來辨別，如通過示例的方式所顯示的圖15中的兩點P1、P2。

儘管已經基於示例性具體實施例描述了本發明，但可使用多種方式對其進行修改。特別地，在各種示例性具體實施例中所解釋的特徵和態樣可相互組合，即使在示例性具體實施例的相應描述中沒有明確提及。

100:裝置 110:提供單元 111:束產生單元 112:粒子束 113:束引導元件 114:開口 116:屏蔽元件 116*:保持裝置 116A:平面部分 117:凸起部分 118:通孔 118*:通孔 118A:橫截面區域 118B:橫截面區域 119:腹板 120:樣品台 130:氣體供給器 132:孔 140:定位單元 200:樣品 202:處理位置 204:保護層 α:開口角 E:電場 I1:電流量測裝置 Ia-Ib、IIa-IIb、IIIa-IIIb、IVa-IVb:部分 LIN:連接直線 N:表面法線 P1:點 P2:點 PG:處理氣體 Q:電荷 U0:電壓源 U1:電壓源 U2:電壓源 UI、UII、UII、UIV:電壓源

本發明的其他有利組態和態樣為附屬項請求項的標的以及下文所描述的本發明示例性具體實施例的標的。在下文中，將參考附圖基於較佳具體實施例來更詳細地解釋本發明。

圖1顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第一示例性具體實施例的示意圖；

圖2顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第二示例性具體實施例的示意圖的摘錄；

圖3顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第三示例性具體實施例的示意圖的摘錄；

圖4示意性地顯示了屏蔽元件的六個不同的示例性具體實施例；

圖5示意性地顯示了屏蔽元件的一示例性具體實施例的橫截面；

圖6示意性地顯示了屏蔽元件的另一示例性具體實施例；

圖7顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第四示例性具體實施例的示意圖；

圖8顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第五示例性具體實施例的示意圖；

圖9示意性地顯示了屏蔽元件的另一示例性具體實施例；

圖10示意性地顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第六示例性具體實施例的摘錄；

圖11顯示了使用粒子束來分析及/或處理樣品的方法的一示例性具體實施例的示意方塊圖；

圖12示意性地顯示了使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第七示例性具體實施例的摘錄；

圖13顯示了使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第八示例性具體實施例的示意圖的摘錄；

圖14A-D分別顯示了在不同具體實施例中通過屏蔽元件的橫截面；以及

圖15顯示了用於解釋術語「凸起」的示意圖。

除非另有說明，否則相同的元件或具有相同功能的元件在附圖中具有相同的元件符號。還應注意，圖式中的示意圖不一定按比例繪製。

100:裝置

110:提供單元

111:束產生單元

112:粒子束

114:開口

116:屏蔽元件

117:凸起部分

118:通孔

120:樣品台

E:電場

Q:電荷

Claims (21)

1. 一種用以使用一粒子束來分析及/或處理一樣品的裝置，包含：一樣品台，用於保持該樣品；一提供單元，用於提供該粒子束，該提供單元包含：一開口，用於將該粒子束引導至該樣品上的一處理位置；以及一屏蔽元件，用於屏蔽由累積在該樣品上的電荷所產生的一電場；其中該屏蔽元件覆蓋該開口、以片狀形式實施、並包含一導電材料；其中該屏蔽元件包含一凸起部分，該部分相對於該樣品台為凸起；以及其中該凸起部分具有供該粒子束穿過到該樣品的一通孔。
2. 如請求項1所述之裝置，包含一氣體供給器，其組態為通過該屏蔽元件的該通孔將一處理氣體供給到該樣品上的該處理位置。
3. 如請求項1或2所述之裝置，包含組態用於將一處理氣體供給到一間隙中的一氣體供給器，其中該間隙由配置在該樣品台上的該樣品及由該屏蔽元件所形成。
4. 如請求項2或3所述之裝置，其中該氣體供給器包含整合到該屏蔽元件中的一供給通道。
5. 如請求項1至4的其中任一項所述之裝置，其中該通孔包含在該屏蔽元件和該樣品台之間有一最小距離的一點。
6. 如請求項1至5的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件包含一平面部分，該凸起部分從該平面部分沿該樣品台的方向延伸。
7. 如請求項1至6的其中任一項所述之裝置，其中該凸起部分以漏斗形的方式實施，尤其是具有一圓形橫截面。
8. 如請求項1至7的其中任一項所述之裝置，其中該凸起部分係實施使得針對該屏蔽元件的該凸起部分的該表面上的兩個點的任意組合，連接該屏蔽元件的該凸起部分的一表面上的兩個點的一連接直線在該屏蔽元件外延伸。
9. 如請求項1至8的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件在其表面上包含由一導電材料所構成的一層，其中該層的一層厚大於或等於該粒子束的粒子進入該材料的一穿透深度。
10. 如請求項1至9的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件具有正好一個通孔。
11. 如請求項1至10的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件具有藉由腹板彼此隔開的複數個通孔。
12. 如請求項11所述之裝置，其中該通孔的每一者均具有一六邊形橫截面。
13. 如請求項11或12所述之裝置，其中該腹板係塑形使得該複數個通孔中的相應一個在垂直於該通孔上的該屏蔽元件的一表面法線的一第一平面中的一樣品台側橫截面面積小於該相應通孔在平行於該第一平面的一第二平面中的一開口側截面積。
14. 如請求項11至13的其中任一項所述之裝置，其中該複數個通孔的其中一者具有將該通孔與其他通孔區分開的一幾何特徵。
15. 如請求項11至14的其中任一項所述之裝置，其中該複數個通孔的其中一通孔包含該屏蔽元件和該樣品台之間有一最小距離的點，且該其他通孔相對於該一通孔對稱地配置。
16. 如請求項1至15的其中任一項所述之裝置，包含一束產生單元和一束引導元件，該束引導元件配置在該束產生單元和該屏蔽元件之間且組態以引導該粒子束，其中提供了用以在該屏蔽元件和該束引導元件之間施加一電壓的一電壓源。
17. 如請求項16所述之裝置，其中該屏蔽元件藉由一保持裝置固定到該提供單元，其中該保持裝置和該屏蔽元件彼此電絕緣，其中提供了用以在該保持裝置和該束引導元件及/或該屏蔽元件之間施加一電壓的另一電壓源。
18. 如請求項1至17的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件以一電絕緣方式保持，並包含用於偵測從該屏蔽元件流出的一電流的一偵測單元。
19. 如請求項1至18的其中任一項所述之裝置，其中該屏蔽元件包含彼此電絕緣且界定該通孔的複數個部分，其中藉由一相應電壓源能夠在各個情況下施加一電壓於兩個相對配置的部分之間。
20. 如請求項1至19的其中任一項所述之裝置，其中複數個屏蔽元件在該束方向上一個接一個地配置且覆蓋該開口，其中該複數個屏蔽元件中的至少一個以一可位移的方式保持，以提供一可設定的光闌開口。
21. 一種用以藉由如請求項1至20的其中任一項所述之一裝置來以一粒子束分析及/或處理一樣品的方法，包含以下步驟：配置該樣品於該樣品台上；提供該粒子束；以及經由該通孔將該粒子束輻射到該樣品上的該處理位置。

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