TW202414488A - 具有快速聚焦校正的帶電粒子束裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示使用一帶電粒子束裝置對一樣本進行成像之系統及方法。該裝置可包括：一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子，該等所發射帶電粒子沿著一初級光軸形成一初級帶電粒子束；一物鏡，其包含一磁透鏡；一帶電粒子偵測器，其相對於該初級帶電粒子束之一路徑位於該物鏡下游且沿著實質上垂直於該初級光軸之一水平面定位；及一電壓控制板，其位於該帶電粒子偵測器與該磁透鏡之一極片之間。該電壓控制板可包含：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之該路徑自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。

Description

具有快速聚焦校正的帶電粒子束裝置及其方法

本文中所提供之實施例揭示一種帶電粒子束裝置，且更特定地，具有快速聚焦調節以對基板上之三維(3D)結構進行成像的電子束檢測裝置。

在積體電路(IC)之製造程序中，對未完成或已完成電路組件進行檢測以確保其等係根據設計而製造且無缺陷。可採用利用光學顯微鏡或帶電粒子(例如，電子)束顯微鏡，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)之檢測系統。隨著器件架構之複雜度增加，3D結構之準確檢測已變得更重要。儘管高著陸能量光束可用於對具有高縱橫比之結構進行成像且可在3D結構之頂表面與底表面之間調整此等高能量光束之聚焦，但聚焦調整技術可干涉由帶電粒子偵測器(例如，反向散射電子偵測器)進行之信號偵測或信號收集。

本發明之一個態樣係針對一種帶電粒子束裝置以對樣本進行成像。該帶電粒子束裝置可包括經組態以發射帶電粒子之一帶電粒子源，該等所發射帶電粒子沿著一初級光軸形成一初級帶電粒子束。該裝置可進一步包括：一物鏡，其包含一磁透鏡；一帶電粒子偵測器，其相對於該初級帶電粒子束之一路徑且沿著實質上垂直於該初級光軸之一水平面位於該物鏡下游；及一電壓控制板，其位於該帶電粒子偵測器與該磁透鏡之一極片之間。該電壓控制板可包括：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之該路徑自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。

本發明之另一態樣係針對一種用於使用一帶電粒子束裝置對一樣本進行成像之方法。該方法可包括：自由一帶電粒子源發射之帶電粒子形成一初級帶電粒子束；使用一帶電粒子偵測器偵測在該初級帶電粒子束與該樣本相互作用時自該樣本產生之信號電子；及調整施加至一電壓控制板之一電信號。該電壓控制板可包括：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之一路逕自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。

本發明之又一態樣係針對一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可由帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行以使帶電粒子束裝置執行方法的指令之集合。該方法可包括：自由一帶電粒子源發射之帶電粒子形成一初級帶電粒子束；使用一帶電粒子偵測器偵測在該初級帶電粒子束與該樣本相互作用時自該樣本產生之信號電子；及調整施加至一電壓控制板之一電信號。該電壓控制板可包括：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之一路逕自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。

本發明之又一態樣係針對一種電光學總成。該電光學總成可包括：一物鏡，其包含一磁透鏡；一帶電粒子偵測器，其相對於一初級帶電粒子束之一路徑且沿著實質上垂直於一初級光軸之一水平面位於該物鏡下游；及一電壓控制板，其位於該帶電粒子偵測器與該磁透鏡之一極片之間。該電壓控制板可包括：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之該路徑自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中，其中該開口及該細長部分形成經組態以允許該初級帶電粒子束穿過之一空腔。

本發明之又一態樣係針對可插入於帶電粒子偵測器與帶電粒子束裝置之物鏡之極片之間的板。該板可包括：一水平部分，其包含一開口；及一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之該路徑自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中，其中該開口及該細長部分形成經組態以允許該初級帶電粒子束穿過之一空腔。

本發明之實施例之其他優勢將自結合附圖進行之以下描述為顯而易見，在附圖中藉助於繪示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，例示性實施例之實例在隨附圖式中繪示。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數字表示相同或類似元件。闡述於例示性實施例之以下描述中之實施方案並不表示全部實施方案。實情為，其僅為符合關於所附申請專利範圍中所敍述之所揭示實施例的態樣之裝置及方法之實例。舉例而言，儘管一些實施例係在利用電子束之內容背景中予以描述，但本發明不限於此。可相似地施加其他類型之帶電粒子束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測等。

電子器件由形成於稱為基板之矽塊上之電路構成。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得電路中之許多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與縮略圖一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，各電晶體之大小小於人類毛髮之大小的1/1000。

製造此等極小IC為經常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。甚至一個步驟中之誤差會潛在地引起成品IC中之缺陷，藉此致使成品IC無用。因此，製造程序之一個目標為避免此類缺陷以使在製程中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良程序之總良率。

改良良率之一個組分為監測晶片製造程序，以確保其正產生足夠數目之功能性積體電路。檢測該程序之一種方式為在晶片電路結構形成之各個階段處檢測晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)進行檢測。SEM可用於實際上對此等極小結構進行成像，從而獲取結構之「圖像」。影像可用於判定結構是否經適當地形成，且亦判定該結構是否經形成於適當位置中。若結構為有缺陷的，則可調整程序，因此缺陷不大可能再現。

在當前現有檢測系統(諸如SEM)中，諸如高縱橫比(HAR)接觸孔之3D結構可尤其使用具有高著陸能量之電子束進行成像。對於給定一組條件，入射電子之較高著陸能量可增加與樣本之相互作用體積，且產生較多反向散射電子，此可提供與樣本中之基礎特徵相關聯的資訊。然而，聚焦高著陸能量電子束以形成此等結構之頂表面及底表面之高解析度影像，同時維持量測之精度及產出量可具有挑戰性。

在諸如3D-NAND器件之器件架構的複雜器件架構中，深度可為若干微米(µm)之3D結構可使用高著陸能量光束來檢測或量測。可藉由使用高著陸能量電子束來增強相互作用體積且因此增強反向散射信號電子強度。然而，與二維平面結構之檢測相比，調整高著陸能量電子束之焦距以對3D結構之頂表面及底表面進行成像可致使檢測程序顯著更長。在一些情況下，雖然可藉由將電壓信號施加至靜電透鏡來調整或校正高著陸能量電子束之聚焦，但每單位電壓所施加之焦距調整可能不合需要地小。換言之，可施加極大電壓信號以引起高著陸能量光束之焦距的小調整。施加至靜電透鏡之大電壓信號可尤其負面地影響反向散射電子偵測器之偵測效率，藉此影響檢測產出量。

實現聚焦調整以用於對3D結構進行成像之若干方式中之一者包括將電子偵測器同時用作電極以調整樣本附近之靜電場，藉此調整初級電子束之焦距。然而，此組態可具有若干缺點。舉例而言，施加至電子偵測器以調整靜電場之電壓信號可改變其主要經組態以偵測之反向散射電子的著陸能量。施加至電子偵測器之電壓的改變可進一步影響例如閃爍體之光子發射強度，藉此產生低品質影像且導致成像結構之不準確檢測及量測。另外，在此組態中，電荷或污染物在反向散射電子偵測器之中心孔的內表面上之累積可影響旋轉對稱及光滑度，此可誘發諸如四極場之高階電場。高階場可干涉由初級電子束經歷之靜電場，且可負面地影響探測光點大小或探測光點形狀。儘管可清潔反向散射電子偵測器之內表面，但拋光內表面以維持光滑度可具有挑戰性。相比之下，電壓控制板可組態以藉由例如重工、拋光或清潔其內表面來提供優良內表面。電荷或污染物在反向散射電子偵測器之中心孔的內表面上之累積可影響旋轉對稱及光滑度，此可誘發諸如四極場之高階電場。高階場可干涉由初級電子束經歷之靜電場，且可負面地影響探測光點大小或探測光點形狀。除平滑表面外，清潔或拋光電壓控制板之內表面的能力亦允許保持內表面之橢圓率，藉此允許可靠地獲得高品質影像同時維持產出量。電壓控制板可為由導電材料(諸如金屬或非磁性材料)製成之可插入板。因此，雖然電子偵測器之雙功能性可改良檢測產出量，但所產生影像之品質可受影響，從而致使檢測系統不充分。因此可能需要達成高著陸能量電子束之聚焦校正以檢測3D結構之頂表面及底表面，同時維持SEM之解析度及產出量以及偵測器之電子偵測能力。

本發明之一些實施例係針對用高著陸能量帶電粒子束對樣本進行成像之裝置及方法。裝置可包括位於反向散射電子偵測器與複合物鏡之磁透鏡的極片之間的電壓控制板。電壓控制板可包含具有孔徑之水平部分及自孔徑向下延伸至反向散射電子偵測器之中心孔中的細長部分。電壓控制板可包括由孔徑之內表面及細長部分形成之空腔。電壓控制板可經組態以接收電壓信號，該電壓信號在經施加或調整時可影響由穿過空腔之初級電子束經歷的靜電場，藉此調整待入射於樣本上之初級電子束的焦距。可使用電壓控制板來調整初級電子束之焦距，而不干涉反向散射收集效率，因此實現高成像品質，同時維持檢測及量測精度及產出量。

出於清楚起見，圖式中之組件之相對尺寸可經放大。在以下圖式描述內，相同或類似參考編號係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。

現參考 圖 1，其繪示符合本發明之實施例的例示性電子束檢測(EBI)系統100。如 圖 1中所示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40及裝備前端模組(EFEM) 30。電子束工具40位於主腔室10內。雖然描述及圖式係針對電子束，但應瞭解，實施例並不用於將本發明限於特定帶電粒子。

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接收含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP) (晶圓及樣本在下文統稱為「晶圓」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將晶圓傳輸至裝載鎖定腔室20。

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中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未展示)將晶圓自裝載鎖定腔室20傳輸至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未展示)，其移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受由電子束工具40進行之檢測。在一些實施例中，電子束工具40可包含單光束檢測工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多光束檢測工具。

控制器50可電連接至電子束工具40，且亦可電連接至其他組件。控制器50可為經組態以執行對帶電粒子束檢測系統100之各種控制的電腦。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。

雖然本發明提供容納電子束檢測系統之主腔室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容納電子束檢測系統之腔室。實情為，應瞭解，前述原理亦可應用於其他腔室。

現參考 圖 2，其繪示符合本發明之實施例的繪示可為 圖 1之例示性帶電粒子束檢測系統100之一部分的電子束工具40之例示性組態的示意圖。電子束工具40 (在本文中亦稱為裝置40)可包含電子發射器，該電子發射器可包含陰極203、提取器電極205、槍孔徑220及陽極222。電子束工具40可進一步包括庫侖孔徑陣列224、聚光透鏡226、光束限制孔徑陣列235、物鏡總成232及電子偵測器244。電子束工具40可進一步包括藉由電動載物台234支撐之樣本固持器236以固持待檢測之樣本250。應瞭解，可視需要添加或省略其他相關組件。

在一些實施例中，電子發射器可包括陰極203、陽極222，其中初級電子可自陰極發射且提取或加速以形成初級電子束204，該初級電子束形成初級光束交越202。初級電子束204可視覺化為自初級光束交越202發射。

在一些實施例中，電子發射器、聚光透鏡226、物鏡總成232、光束限制孔徑陣列235及電子偵測器244可與裝置40之初級光軸201對準。在一些實施例中，電子偵測器244可沿著次光軸(未展示)遠離初級光軸201置放。

在一些實施例中，物鏡總成232可包含經修改擺動物鏡延遲浸沒透鏡(SORIL)，其包括極片232a，控制電極232b，包含偏轉器240a、240b、240d及240e之光束操縱器總成，及激磁線圈232d。在一般成像程序中，自陰極203之尖端發出之初級電子束204藉由施加至陽極222之加速電壓加速。初級電子束204之部分穿過槍孔徑220及庫侖孔徑陣列224之孔徑，且藉由聚光透鏡226聚焦以便完全或部分穿過光束限制孔徑陣列235之孔徑。可聚焦穿過光束限制孔徑陣列235之孔徑的電子以由經修改SORIL透鏡在樣本250之表面上形成探測光點，且由光束操縱器總成之一或多個偏轉器偏轉以掃描樣本250之表面。自樣本表面發出之次級電子可藉由電子偵測器244收集以形成所關注掃描區域之影像。

在物鏡總成232中，激磁線圈232d及極片232a可產生磁場。正由初級電子束204掃描之樣本250之一部分可浸入磁場中，且可帶電，此又產生電場。電場可減小衝擊樣本250附近及樣本250之表面上的初級電子束204之能量。與極片232a電隔離之控制電極232b可控制例如在樣本250上方及上之電場，以減小物鏡總成232之像差且控制信號電子束之聚焦情況以實現高偵測效率，或避免電弧作用來保護樣本。光束操縱器總成之一或多個偏轉器可使初級電子束204偏轉以促進對樣本250之光束掃描。舉例而言，在掃描程序中，可控制偏轉器240a、240b、240d及240e以在不同時間點處使初級電子束204偏轉至樣本250之頂表面之不同位置上，以為樣本250之不同部分的影像重建提供資料。應注意，240a至240e之次序在不同實施例中可不同。

在接收初級電子束204之後，可自樣本250之部分發射反向散射電子(BSE)及次級電子(SE)。光束分離器可將包含反向散射及次級電子之次級或散射電子束引導至電子偵測器244之感測器表面。偵測到之次級電子束可在電子偵測器244之感測器表面上形成對應光束光點。電子偵測器244可產生表示所接收次級電子束光點之強度的信號(例如，電壓、電流)，且將信號提供至處理系統，諸如控制器50。次級或反向散射電子束及所得次級電子束光點之強度可根據樣本250之外部或內部結構改變。此外，如上文所論述，可使初級電子束204偏轉至樣本250之頂表面的不同位置上，以產生不同強度之次級或散射電子束(及所得光束光點)。因此，藉由用樣本250之位置來映射次級電子束光點之強度，處理系統可重建反映晶圓樣本250之內部或外部結構的影像。

在一些實施例中，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(未展示)。影像獲取器可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器可包含電腦、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。影像獲取器可經由諸如電導體、光纖電纜、可攜式儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電等等或其組合之媒體通信耦接至裝置40之電子偵測器244。在一些實施例中，影像獲取器可自電子偵測器244接收信號，且可建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本250之區域的影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如在所獲取影像上產生輪廓、疊加指示符及類似者。影像獲取器可經組態以執行所獲取影像之亮度及對比度等的調整。在一些實施例中，儲存器可為諸如以下之儲存媒體：硬碟、快閃隨身碟、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初始影像及後處理影像。

在一些實施例中，控制器50可包括量測電路系統(例如，類比至數位轉換器)以獲得經偵測次級電子及反向散射電子的分佈。與入射於樣本(例如，晶圓)表面上之初級光束204之對應掃描路徑資料組合的在偵測時間窗期間收集之電子分佈資料可用於重建受檢測之晶圓結構之影像。重建影像可用於顯露樣本250之內部或外部結構的各種特徵，且藉此可用於顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。

在一些實施例中，控制器50可控制電動載物台234以在檢測期間移動樣本250。在一些實施例中，控制器50可使得電動載物台234能夠在一方向上以恆定速度連續地移動樣本250。在其他實施例中，控制器50可使得電動載物台234能夠取決於掃描程序之步驟而隨時間推移改變樣本250之移動速度。

現參考 圖 3，其繪示符合本發明之實施例的一例示性帶電粒子束裝置300 (亦稱為裝置300)的一示意圖。裝置300可包括帶電粒子源，諸如一電子源，其經組態以自一陰極301發射初級電子且使用一提取器電極302提取以沿著一初級光軸300-1形成一初級電子束300B1。裝置300可進一步包含一陽極303，一聚光透鏡304，一光束限制孔徑陣列305，信號電子偵測器306及313，一複合物鏡307，包含初級電子束偏轉器308、309、310及311之一掃描偏轉單元，以及一控制電極314。在一些實施例中，信號電子偵測器313可為一反向散射電子偵測器，且信號電子偵測器306可為一次級電子偵測器。應瞭解，視需要可添加、省略或重新排列相關組件。

一電子源(未展示)可包括經組態以在經供應熱能時發射電子以克服源之功函數的一熱源、經組態以在暴露於一大靜電場時發射電子的一場發射源等。在一場發射源之情況下，電子源可電連接至經組態以施加一電壓信號並基於所要著陸能量、樣本分析、源特性等調整一電壓信號的一控制器，諸如 圖 2之控制器50。提取器電極302可經組態以提取或加速自一場發射槍發射之電子，例如以沿著主光軸300-1形成初級電子束300B1，該初級電子束形成一虛擬或一真實初級光束交越(未繪示)。初級電子束300B1可視覺化為自初級光束交越發射。在一些實施例中，控制器50可經組態以施加並調整至提取器電極302之一電壓信號以提取或加速由電子源產生之電子。施加至提取器電極302之電壓信號的一振幅可不同於施加至陰極301之電壓信號的振幅。在一些實施例中，施加至提取器電極302與陰極301之電壓信號之振幅之間的差異可經組態以加速沿著初級光軸300-1在下游之電子，同時維持電子源之穩定性。如在本發明之上下文中所使用，「下游」係指沿著初級電子束300B1自電子源開始朝向樣本315之路徑的一方向。參考一帶電粒子束裝置(例如， 圖 3之裝置300)之一元件的定位，「下游」可指元件沿著初級電子束自電子源開始之路徑位於另一元件下方或在另一元件之後的一位置，且「緊接在下游」係指一第二元件沿著初級電子束300B1之路徑在一第一元件下方或在第一元件之後的一位置，使得在第一元件與第二元件之間不存在其他主動元件。舉例而言，如 圖 3中所繪示，信號電子偵測器306可緊接地定位於光束限制孔徑陣列305下游處，使得在光束限制孔徑陣列305與電子偵測器306之間未置放有其他光學或電光學元件。如在本發明之上下文中所使用，「上游」可指元件沿著初級電子束自電子源開始之路徑位於另一元件上方或在另一元件之前之位置，且「緊接在上游」係指第二元件沿著初級電子束300B1之路徑在第一元件上方或在第一元件之前的位置，使得在第一元件與第二元件之間不存在其他主動元件。如本文中所使用，「主動元件」可指任何元件或組件，該元件或組件之存在可藉由產生電場、磁場或電磁場來修改第一元件與第二元件之間的靜電場或電磁場。

裝置300可包含經組態以接收初級電子束300B1之一部分或相當大部分並將初級電子束300B1聚焦於光束限制孔徑陣列305上的聚光透鏡304。聚光透鏡304可實質上類似於 圖 2之聚光透鏡226，且可執行實質上類似功能。儘管展示為 圖 3中之磁透鏡，但聚光透鏡304可為靜電、磁性、電磁或複合電磁透鏡等。聚光透鏡304可與控制器50電耦接，如 圖 2中所繪示。控制器50可將電激勵信號施加至聚光透鏡304以基於包括但不限於操作模式、應用、所要分析、被檢測之樣本材料等之因素而調整聚光透鏡304之聚焦功率。

裝置300可進一步包含光束限制孔徑陣列305，其經組態以限制穿過光束限制孔徑陣列305中之複數個光束限制孔徑中之一者的初級電子束300B1之光束電流。儘管在 圖 3中僅繪示一個光束限制孔徑，但光束限制孔徑陣列305可包括具有均勻或不均勻孔徑大小、截面或節距之任何數目個孔徑。在一些實施例中，光束限制孔徑陣列305可安置成在聚光透鏡304下游或緊接在聚光透鏡304下游(如 圖 3中所繪示)並實質上垂直於初級光軸300-1。在一些實施例中，光束限制孔徑陣列305可經組態為包含複數個光束限制孔徑之導電結構。光束限制孔徑陣列305可經由連接器(未繪示)與控制器50電連接，該控制器可經組態以指示電壓待供應至光束限制孔徑陣列305。供應電壓可為參考電壓，諸如接地電位。控制器50亦可經組態以維持或調整經供應電壓。控制器50可經組態以調整光束限制孔徑陣列305之位置。

裝置300可包含一或多個信號電子偵測器306及313。初級帶電粒子(諸如初級電子束300B1之電子)與樣本315之表面的相互作用可產生信號電子。信號電子可包括次級電子、反向散射電子或歐傑電子等。信號電子偵測器306及313可經組態以基於發射能量或發射角度等而偵測實質上所有次級電子及反向散射電子之一部分。在一些實施例中，信號電子偵測器306及313可經組態以偵測次級電子、反向散射電子或歐傑電子。信號電子偵測器313可安置於信號電子偵測器306下游。在一些實施例中，信號電子偵測器313可安置於物鏡307下游。具有低發射能量(通常≤ 50 eV)之信號電子可包含次級電子束300B4，且具有高發射能量(通常＞ 50 eV)之信號電子可包含反向散射電子束300B2。在一些實施例中，300B4可包含次級電子、低能反向散射電子或高能反向散射電子。應瞭解，儘管未繪示，但可由信號電子偵測器306偵測反向散射電子之一部分，且可由信號電子偵測器313偵測次級電子之一部分。在諸如深孔、凹槽或接觸孔之3D結構的檢測中，可使用高著陸能量初級電子束，其產生具有高發射能量之信號電子。信號電子偵測器313可用於偵測諸如反向散射電子之高發射能量信號電子的一部分。

裝置300可進一步包括經組態以將初級電子束300B1聚焦於樣本315之表面上的複合物鏡307。控制器50可將電激勵信號施加至複合物鏡307之線圈307C，以基於包括但不限於初級光束能量、應用、所要分析、被檢測之樣本材料等之因素而調整複合物鏡307之聚焦功率。複合物鏡307可進一步經組態以將諸如次級電子或反向散射電子之信號電子聚焦於信號電子偵測器(例如，信號電子偵測器306或313)之偵測表面上。複合物鏡307可實質上類似於 圖 2之物鏡總成232或可執行實質上與其類似的功能。在一些實施例中，複合物鏡307可包含電磁透鏡，其包括磁透鏡307M及靜電透鏡307ES，該靜電透鏡由控制電極314、極片307P及樣本315形成。

如本文中所使用，複合物鏡為在樣本附近產生重疊的磁場及靜電場兩者以用於聚焦初級電子束之物鏡。在本發明中，儘管聚光透鏡304亦可為磁透鏡，但參考諸如307M之磁透鏡係指物鏡磁透鏡，且參考諸如307ES之靜電透鏡係指物鏡靜電透鏡。如 圖 3中所繪示，協同工作以例如將初級電子束300B1聚焦於樣本315上之磁透鏡307M及靜電透鏡307ES可形成複合物鏡307。磁透鏡307M及線圈307C之透鏡主體可產生磁場，而靜電場可藉由例如在樣本315與極片307P之間產生電位差而產生。在一些實施例中，控制電極314或位於極片307P與樣本315之間的其他電極亦可為靜電透鏡307ES之一部分。

如本文中所揭示，磁透鏡(例如，磁透鏡307M)之極片為靠近磁透鏡之磁極的磁性材料塊，而磁極為磁性材料之端部，在該處外部磁場最強。如 圖 3中所繪示，裝置300包含極片307P及307O。作為實例，極片307P可為靠近磁透鏡307M之北極的磁性材料塊，且極片307O可為靠近磁透鏡307M之南極的磁性材料塊。當磁透鏡線圈307C中之電流改變方向時，磁極之極性亦可改變。在本發明之上下文中，可參考最接近初級光軸300-1與樣本315相交之點定位的極片307P之位置來描述電子偵測器(例如， 圖 3之信號電子偵測器313或 圖 4之信號電子偵測器413)、光束偏轉器(例如， 圖 3之光束偏轉器308至311)、電極(例如， 圖 3之控制電極314)的定位。磁透鏡307M之極片307P可包含由諸如電磁鐵之軟磁材料製成的磁極，其使磁場實質上聚集在磁透鏡307M之空腔內。舉例而言，極片307P及307O可為高解析度極片、多用途極片或高對比度極片。

如 圖 3中所繪示，極片307P可包含開口307R，該開口經組態以允許初級電子束300B1穿過且允許信號電子到達信號電子偵測器306。極片307P之開口307R的截面可為圓形、實質上圓形或非圓形的。在一些實施例中，極片307P之開口307R之幾何中心可與初級光軸300-1對準。在一些實施例中，如 圖 3中所繪示，極片307P可為磁透鏡307M之最遠下游水平區段，且可實質上垂直於初級光軸300-1。極片(例如，307P及307O)為磁透鏡優於靜電透鏡之若干區別性特徵中之一者。由於極片為鄰近於磁透鏡之磁極的磁性組件，且由於靜電透鏡並不產生磁場，因此靜電透鏡並不具有極片。

裝置300可進一步包括包含初級電子束偏轉器308、309、310及311之掃描偏轉單元，其經組態以將初級電子束300B1動態地偏轉於樣本315之表面上。在一些實施例中，包含初級電子束偏轉器308、309、310及311之掃描偏轉單元可被稱為光束操縱器或光束操縱器總成。初級電子束300B1之動態偏轉可使得例如以光柵掃描圖案掃描樣本315之所要區域或所要關注區，以產生SE及BSE以供樣本檢測。一或多個初級電子束偏轉器308、309、310及311可經組態以在X軸或Y軸或X軸與Y軸之組合中偏轉初級電子束300B1。如本文中所使用，X軸及Y軸形成笛卡爾座標，且初級電子束300B1沿著Z軸或初級光軸300-1傳播。

隨著電子器件之資料處理及計算能力的需求增加，需要積體電路(IC)晶片以較高速度及較高效率執行更複雜任務。此等要求需要器件密度(晶圓每單位面積之器件數目)之增加，其可藉由製造3D結構以及其他策略來達成。雖然可使用高著陸能量帶電粒子束檢查3D結構，但調整聚焦以對3D結構之頂表面及底表面進行成像的速度可限制產出量，從而致使裝置不適於檢測或度量衡應用。儘管接近樣本定位且經組態以偵測高發射能量信號電子之反向散射電子偵測器亦可用作電極以控制由初級電子束經歷之靜電場，然而，進行此操作可改變反向散射電子在反向散射電子偵測器之偵測表面上之著陸能量，藉此負面地影響偵測器增益或偵測器收集效率。因此，可能需要控制靜電場以調整高著陸能量電子束之焦距而不影響反向散射電子偵測器收集效率以獲得高解析度影像同時維持產出量。

現參考 圖 4，其繪示符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束裝置400 (也稱為裝置400)之一部分的示意圖。相比於裝置300，裝置400可另外包括電壓控制板420。裝置400可進一步包括反向散射電子偵測器413 (類似於 圖 3之信號電子偵測器313)及控制電極414 (類似於 圖 3之控制電極314)。

反向散射電子(BSE) (例如，光束400B2之信號電子)可由入射電子自底層較深層(諸如深溝槽或高縱橫比孔之底表面)之彈性散射事件產生，且具有介於50 eV與初級電子束之入射能量之間的高發射能量。因此，可能需要維持高反向散射電子偵測效率以獲得3D結構之高品質成像。在一些實施例中，裝置400可包括信號電子偵測器，諸如位於樣本415與物鏡407之間的反向散射電子偵測器413。反向散射電子偵測器413可沿著實質上垂直於初級光軸400-1之平面413P而定位。應瞭解，僅出於視覺輔助及繪示性目的，由虛線(短劃線)表示之水平面413P (反向散射電子偵測器413沿著其延伸)為虛平面。平面413P表示反向散射電子偵測器413相對於反向散射電子偵測器413在平行於初級光軸400-1之方向上之厚度的中心平面。在本發明之上下文中，術語「實質上垂直」係指元件之定位，使得元件以可忽略的偏移(若存在)充分垂直，此不會對元件之預期功能及期望效能產生負面影響。作為實例，實質上垂直的反向散射電子偵測器413可與初級光軸400-1形成90°±0.05°，使得反向散射電子偵測器413之取向可例如不影響其偵測效率。反向散射電子偵測器可與初級光軸400-1形成89.95°與90.05°之間的角度，使得靜電場不受影響。在反向散射電子偵測器(例如，反向散射電子偵測器413)與初級光軸(例如，初級光軸400-1)之間的角度中之較大偏移(例如，自90°之±0.1°或更大)可產生額外偏轉場，此可使得初級電子束移位且放大著陸角度，從而負面地影響自其產生之影像的解析度。

在一些實施例中，反向散射電子偵測器413可包含與初級光軸400-1對準之中心孔。如 圖 4中所繪示，反向散射電子偵測器413之中心孔可具有內徑d1。在一些實施例中，反向散射電子偵測器413之內徑d1可小於物鏡407 (類似於 圖 3之物鏡307)之開口(例如， 圖 3之開口307R)的直徑。然而，在一些實施例中，內徑d1可基於包括但不限於視野(FOV)、裝置之工作距離、解析度要求、機械限制或實體空間限制等之因素而判定。

裝置400可進一步包含電壓控制板420。在一些實施例中，電壓控制板420可為經組態以接收電信號之導電元件。在一些實施例中，電壓控制板420可由非磁性材料製成。電壓控制板420可電連接至電壓控制單元425，或控制器50或兩者。電壓控制單元425或控制器50可包括經組態以將諸如電壓信號之電信號施加至電壓控制板420之電路系統。電壓控制單元425或控制器50可進一步包括經組態以調整所施加電信號之電路系統。調整所施加電信號可包括調整電壓使得可調整由初級電子穿過所經歷之靜電場，因而調整初級電子束之焦距以入射於樣本415之表面上。

在一些實施例中，電壓控制板420可使用諸如金屬之導電材料等來製造。電壓控制板420可相對於沿著初級光軸400-1之初級電子束400B1之路徑位於物鏡407之極片407P下游及反向散射電子偵測器413上游。電壓控制板420可沿著實質上垂直於初級光軸400-1且實質上平行於水平面413P之平面定位。應瞭解，物鏡407可為包含磁透鏡及靜電透鏡之複合物鏡，且極片(例如，極片407P)係指物鏡407之磁透鏡的極片。

圖 6A繪示例示性電壓控制板620 (類似於電壓控制板420)之俯視圖。電壓控制板620可包括與初級光軸600-1對準之開口622。如本文所使用，術語「對準」係指電壓控制板620之定位使得開口622之幾何中心與初級光軸600-1重合。在一些實施例中，如 圖 4及 圖 5(隨後論述)中所繪示，電壓控制板620之開口622的直徑可小於反向散射電子偵測器413之孔的直徑，但足夠大以允許初級電子束400B1及次級電子束400B4穿過，而不阻擋或防礙初級或次級電子之路徑。電壓控制板620可由諸如但不限於金屬或其他導電材料之單石材料塊製成。舉例而言，電壓控制板620可由單一連續的金屬薄片製成，且開口622可藉由自對應位置移除金屬形成。開口622可藉由材料移除程序在水平部分621中形成，該材料移除程序包括但不限於蝕刻、切割、鑽孔、打孔以及其他材料移除技術。在一些實施例中，儘管未展示，但兩個或更多個導電材料塊可附接在一起以形成包含具有所要直徑之開口622的電壓控制板620。

圖 6B繪示電壓控制板620沿著軸線A-A' ( 圖 6A中所示)之截面圖。如 圖 6B中所繪示，電壓控制板620可進一步包含沿著初級光軸600-1自開口622向下延伸且實質上垂直於電壓控制板620之水平部分621的豎直細長部分624。細長部分624可實質上平行於沿著該初級電子束600B1朝向樣本(例如， 圖 4之樣本415)行進的初級光軸600-1。初級電子束600B1之行進方向由 圖 6B中之實心箭頭指示。細長部分624可具有實質上類似於開口622之直徑的內徑。細長部分624可為圓柱形的，使得其內徑在其長度L上為均勻的且類似於開口622之直徑。在此組態中，開口622及細長部分624可形成空腔628以用於初級及次級電子穿過，該空腔具有實質上類似於開口622之直徑的直徑。空腔628可由虛平面625與626之間的空間界定，該等虛平面分別表示電壓控制板620之上游端及下游端。應瞭解，標記為虛線之虛平面625及626僅出於繪示性目的而為視覺輔助物。更接近物鏡(例如， 圖 4之物鏡407)定位之虛平面625可界定空腔628之上邊界，且更接近樣本(例如， 圖 4之樣本415)定位之虛平面626可界定電壓控制板620之空腔628的下邊界。如本文中所使用，電壓控制板之「空腔」係指由電壓控制板620之經組態以允許初級電子束600B1通過之孔徑622及細長部分624界定的空間，其中空間圍繞初級光軸600-1旋轉對稱。術語「在電壓控制板之空腔內」或「在電壓控制板之空腔內部」係指虛平面625及626內之空間界限，且開口622及細長部分624之內表面直接暴露於初級電子束600B1。虛平面625及626可實質上垂直於初級光軸600-1。儘管 圖 4、 圖 5、 圖 6A、 圖 6B及 圖 6C繪示圓柱形空腔，但空腔628之截面可為圓柱形、圓錐形、交錯式圓柱形、交錯式圓錐形或任何合適截面。

如 圖 6B中所繪示，電壓控制板620可由單石導電材料塊形成或製成，使得水平部分621及細長部分624形成連續結構。電壓控制板620可經製造使得水平部分621之開口622的內表面與細長部分624之內表面實質上彼此對準。

替代地，如 圖 6C中所繪示，水平部分631及細長部分634可耦接在一起以形成電壓控制板630。在一些實施例中，可使用耦接機構(諸如但不限於焊接、膠合、接合、硬焊或硬體總成或其他合適機構)耦接水平部分631及細長部分634。電壓控制板630可經製造、形成或組裝使得水平部分631之開口632之內表面與細長部分634之內表面實質上彼此對準。應理解，水平部分631及細長部分634可由相同材料形成以避免與接觸電阻、不匹配熱係數、相異導電性等相關聯的問題。

轉回至 圖 4，裝置400之電壓控制板420可包含單石電壓控制板(例如， 圖 6B之電壓控制板620)或耦接電壓控制板(例如， 圖 6C之電壓控制板630)。初級電子束400B1可包含高著陸能量電子束。電壓控制板420可位於物鏡407與反向散射電子偵測器413之間。在一些實施例中，電壓控制板420可位於物鏡407之極片407P與反向散射電子偵測器413之間。電壓控制板420可定位於反向散射電子偵測器413上游，使得細長部分(例如， 圖 6B之細長部分624或 圖 6C之細長部分634)向下延伸至由反向散射電子偵測器413之中心孔界定的空間中。反向散射電子偵測器413之中心孔的直徑d1可稍微大於電壓控制板420之細長部分的外徑。反向散射電子偵測器413之中心孔及電壓控制板420之開口(例如， 圖 6B之開口622)之中心可與初級光軸400-1對準。

實務上，電壓控制板420與反向散射電子偵測器413可彼此電隔離。在一些實施例中，反向散射電子偵測器413之中心孔的直徑d1可充分大於電壓控制板420之細長部分的外徑以提供電隔離。另外或替代地，反向散射電子偵測器413之外表面之一部分可塗佈有電絕緣材料以提供電壓控制板420與反向散射電子偵測器413之間的電隔離。在一些實施例中，反向散射電子偵測器413之非偵測表面之一部分可塗佈有絕緣材料。在一些實施例中，反向散射電子偵測器413之非偵測表面整體可塗佈有絕緣材料。電壓控制板420可安置於反向散射電子偵測器413之表面的絕緣體塗佈之部分上。用於塗佈反向散射電子偵測器413之表面的絕緣材料可包括但不限於介電質、陶瓷、玻璃或其他合適絕緣材料。然而，在一些實施例中，電壓控制板420可不安置於反向散射電子偵測器413之絕緣體塗佈之表面上，但替代地，可安裝於物鏡407上或與物鏡407耦接。在一些實施例中，電壓控制板420可為單獨結構，既不安置於反向散射電子偵測器413上亦不與物鏡407耦接。在此組態中，可藉由將電壓控制板420附接至裝置400之框架或任何合適固持機構而將電壓控制板420固持於適當位置，使得電壓控制板420與初級光軸400-1同軸。

裝置400可包含經組態以調整待入射於樣本上之初級電子束400B1之焦距的電壓控制板420。電壓控制板420可包含與反向散射電子偵測器413電隔離之導電板。電隔離可允許將電壓信號施加至電壓控制板420，而不影響反向散射電子偵測器413上之反向散射電子的著陸能量等。在物鏡407與反向散射電子偵測器413之間添加電壓控制板420可具有優於帶電粒子束裝置中之現有聚焦校正技術的眾多優勢。電壓控制板(在本文中亦被稱作導電板或孔徑板)可尤其具有本文中所論述之優勢中之一些或全部。 i. 焦距之獨立控制——電壓控制板(例如，電壓控制板420) (其電壓可被獨立施加或調整，如 圖 4及 圖 5中所繪示)可允許控制初級電子束之焦距，而不影響信號電子偵測器(例如， 圖 4之反向散射電子偵測器413)之增益或影響反向散射電子偵測器上之反向散射電子的著陸能量。 ii. 小聚焦調整電壓——開口(例如， 圖 6B之開口622)及空腔(例如， 圖 6B之空腔628)之內徑小於反向散射電子偵測器之內徑，但足夠大以允許初級及次級電子束穿過。由於其較小內徑，至電壓控制板之小施加電壓信號可引起穿過電壓控制板之初級電子束的焦距之明顯調整。作為實例，初級電子束之焦距可藉由施加小於100 V之電壓信號而調整達10 µm。 iii. 大焦距範圍——由於電壓控制板之孔徑的內徑較小，因此所施加之每單位電壓的聚焦功率可較大。此可允許藉由施加小電壓信號而獲得較大焦距範圍。 iv. 改良之安全性——電壓控制板在安置於物鏡與反向散射電子偵測器之間時可阻擋雜散電子(初級或次級)，且實質上防止背表面或硬體(包括與反向散射電子偵測器相關聯之電線)暴露於雜散電子。阻擋雜散電子入射於反向散射電子偵測器之背表面上可最小化潛在電或機械故障或非所需電荷累積之風險。 v. 改良之可靠性——檢測裝置之長時間使用可引起污染物、碎片或電荷在暴露於初級或次級電子之表面上的累積。電荷或污染物在反向散射電子偵測器之中心孔的內表面上之累積可影響旋轉對稱及光滑度，此可誘發諸如四極場之高階電場。高階場可干涉由初級電子束經歷之靜電場，且可負面地影響探測光點大小或探測光點形狀。儘管可清潔反向散射電子偵測器之內表面，但拋光內表面以維持光滑度可具有挑戰性。相比而言，可能更容易拋光或清潔由金屬製成之電壓控制板之內表面，藉此允許可靠地獲得高品質影像，同時維持產出量。 vi. 改良之穩定性——在度量衡應用中，電子光學系統之總放大率之穩定性可決定穩定性且最小化校準帶電粒子系統所花費之工作量。調整施加至電壓控制板之小電壓以調整初級電子束之焦距可能不會影響電子光學系統之總放大率。此係由於電壓控制板可接近樣本定位，且因此調整電壓控制板之聚焦功率所需的電壓可為小的，此可能不會負面地影響電子光學系統之透鏡之總放大率。 vii. 設計靈活性——電壓控制板、反向散射電子偵測器、一控制電極(例如， 圖 4之控制電極414)或物鏡之同心度可在裝配程序期間受控制或可藉由適合機構進行調整，以避免公差誘發之偏轉場，此可負面地影響探測光點特性。

在諸如一SEM之帶電粒子束檢測系統中，調整影像解析度之若干方式中之一者可包括調整物鏡之一工作距離等。在此上下文中，工作距離係指極片(例如， 圖 4之極片407P)與樣本(例如， 圖 4之樣本415)之一表面之間的距離。可藉由減小物鏡之工作距離而獲得較高影像解析度。然而，在使用用於檢測3D結構之一反向散射電子偵測器的高著陸能量光束系統中，減小工作距離以獲得更高解析度可致使工具歸因於產出量限制、聚焦功率限制、偵測器收集效率限制或實體空間限制等而不適用。對於檢測或度量衡應用，獲得高解析度影像同時維持關於晶圓檢測期間之特徵或缺陷偵測之量測的產出量及精度可為有益的。

圖 4繪示符合本發明之實施例的經組態以使用高著陸能量帶電粒子束400B1對一樣本進行成像之裝置400的示意圖。裝置400可經組態以使用電壓控制板420以快速聚焦校正對樣本415進行成像，其中產出量較高且信號電子偵測效率較高。

如 圖 4中所繪示，電壓控制板420之細長部分(例如， 圖 6B之細長部分624)可向下延伸至反向散射電子偵測器413之中心孔中，使得電壓控制板420之細長部分的下游端與水平面413P (反向散射電子偵測器413沿著其延伸)對準。在此組態中，反向散射電子偵測器413之中心孔的直徑d1可較小，藉由在較大發射角度及發射能量範圍內收集反向散射電子而實現較高反向散射電子收集效率。在裝置400中，極片407P與樣本415之間的工作距離(WD1)可增大以容納電壓控制板420。此組態可適用於較高產出量及較高BSE偵測器收集效率合乎需要同時維持高品質影像及量測精度之應用。應瞭解，雖然反向散射電子偵測器413之中心孔的直徑可較小，但其可足夠大以允許初級電子束400B1及次級電子束400B4不受阻地穿過。

現參考 圖 5，其繪示符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束裝置500之一部分的示意圖。裝置500可經組態以使用電壓控制板520用快速聚焦校正對樣本515進行成像。

在一些實施例中，裝置500可包括：物鏡507，其經組態以將初級電子束500B1聚焦於樣本515之表面上；電壓控制板520，其經組態以自電壓控制單元525接收電信號；反向散射電子偵測器513，其經組態以偵測信號電子束500B2；控制電極514；次級電子偵測器506，其經組態以偵測信號電子束500B4；控制器50 (類似於 圖 2及 圖 3之控制器50)。應瞭解，儘管未繪示，但裝置500可視需要包括其他組件。

裝置500之電壓控制板520可包含單石電壓控制板(例如， 圖 6B之電壓控制板620)或耦接電壓控制板(例如， 圖 6C之電壓控制板630)。在一些實施例中，電壓控制板520可經組態以調整待入射於樣本515上之初級電子束500B1之焦距。初級電子束500B1可包含高著陸能量電子束。

如 圖 5中所繪示，電壓控制板520之細長部分(例如， 圖 6B之細長部分624)可向下延伸至反向散射電子偵測器513之中心孔中，使得電壓控制板520之細長部分的下游端延伸超出水平面513P。類似於平面413P之平面513P表示反向散射電子偵測器513相對於反向散射電子偵測器513在平行於初級光軸500-1之方向上之厚度的中心平面。在此組態中，反向散射電子偵測器513之中心孔的直徑d2相較於反向散射電子偵測器413之直徑d1可更大以容納電壓控制板520同時維持電隔離。在裝置500中，極片507P與樣本515之間的工作距離(WD2)相較於WD1可更短，此可使得能夠獲得具有高解析度之影像。此組態可適用於需要較高影像解析度同時維持高產出量及量測精度之應用。反向散射電子偵測器513之電子收集效率相較於反向散射電子偵測器413之電子收集效率可更低。

現參考 圖 7，其繪示表示符合本發明之實施例的對樣本進行成像的例示性方法700之程序流程圖。方法700之一或多個步驟可由例如如 圖 2中所展示之EBI系統100的控制器50執行。舉例而言，控制器50可指示帶電粒子束裝置之模組啟動帶電粒子源以產生初級帶電粒子束(例如，電子束)，將電信號施加至電壓控制板且進行其他功能。

在步驟710中，啟動帶電粒子源以發射帶電粒子。帶電粒子可穿過孔徑以形成帶電粒子束(例如， 圖 4之初級帶電粒子束400B1或 圖 5之初級帶電粒子束500B1)。電子源可由控制器(例如， 圖 3之控制器50)啟動。舉例而言，可控制電子源以發射初級電子從而沿著初級光軸(例如， 圖 4之初級光軸400-1或 圖 5之初級光軸500-1)形成電子束。電子源可例如藉由使用軟體、應用程式或指令集遠端啟動，以用於控制器之處理器經由控制電路向電子源供電。初級電子束可穿過庫侖孔徑陣列(例如， 圖 2之庫侖孔徑陣列224)及光束限制孔徑陣列(例如， 圖 3之光束限制孔徑陣列305)以調整初級電子束之光束大小或光束電流且形成入射於樣本(例如， 圖 4之樣本415或 圖 5之樣本515)上之探測光束。

在步驟720中，信號電子偵測器(例如， 圖 4之反向散射電子偵測器413或 圖 5之反向散射電子偵測器513)可偵測信號電子(例如， 圖 4之反向散射電子束400B2或 圖 5之反向散射電子束500B2)。反向散射電子(BSE)可由入射電子自底層較深層(諸如深溝槽或高縱橫比孔之底表面)之彈性散射事件產生，且具有介於50 eV與初級電子束之入射能量之間的高發射能量。反向散射電子偵測器可位於樣本與物鏡之間。反向散射電子偵測器之中心孔的直徑可基於所要收集效率變化。舉例而言，反向散射電子偵測器之中心孔的較小直徑可使得能夠收集具有較寬發射角度及發射能量範圍之SEM。

帶電粒子束裝置(例如， 圖 4之裝置400或 圖 5之裝置500)可包括經組態以接收電信號之電壓控制板(例如， 圖 4之電壓控制板420或 圖 5之電壓控制板520)。電信號可為由電壓控制單元(例如， 圖 4之電壓控制單元425或 圖 5之電壓控制單元525)施加之電壓信號。電壓控制板可包含由諸如金屬之導電材料製成的導電板。在一些實施例中，電壓控制板可由非磁性材料製成。

在步驟730中，電壓控制單元可調整施加至電壓控制板之電壓信號以調整由穿過空腔(例如， 圖 6B之空腔628)之初級電子束經歷的靜電場。靜電場之改變可影響待入射於樣本上之初級電子束穿過的焦距。電壓控制板為單獨元件，其電壓可獨立地施加並控制，而不影響反向散射電子偵測器上之反向散射電子的著陸能量。電壓控制板與反向散射電子偵測器可彼此電隔離。

可提供非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於控制器(例如， 圖 1之控制器50)之處理器的指令，以進行影像檢測，影像獲取，激活帶電粒子源，調整像散校正器之電激勵，調整電子之著陸能量，調整物鏡激勵，將電信號施加至電壓控制板以改變由初級電子束經歷之靜電場，調整電信號以調整初級電子束之焦距，載物台運動控制，激活光束偏光器以使初級電子束偏轉，施加包括AC電壓之電激勵信號等。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態硬碟、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、快閃EPROM或任何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。

可使用以下條項進一步描述本發明之實施例： 1. 一種帶電粒子束裝置，其包含： 帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子，所發射帶電粒子沿著初級光軸形成初級帶電粒子束； 物鏡，其包含磁透鏡； 帶電粒子偵測器，其相對於初級帶電粒子束之路徑且沿著實質上垂直於初級光軸之水平面位於物鏡下游；及 電壓控制板，其位於帶電粒子偵測器與磁透鏡之極片之間，電壓控制板包含： 水平部分，其包含開口；及 細長部分，其相對於初級帶電粒子束之路徑自開口向下延伸至帶電粒子偵測器之孔中。 2. 如條項1之裝置，其中細長部分包含實質上類似於水平部分之開口的直徑之內徑。 3. 如條項2之裝置，其中開口之直徑小於帶電粒子偵測器之孔的直徑。 4. 如條項1至3中任一項之裝置，其中開口及細長部分形成經組態以允許初級帶電粒子束穿過之空腔。 5. 如條項4之裝置，其中空腔包含圍繞初級光軸旋轉對稱之圓柱形空腔。 6. 如條項4及5中任一項之裝置，其中細長部分之內表面與形成空腔之開口之內表面彼此對準。 7. 如條項4至6中任一項之裝置，其進一步包含控制器，該控制器包括經組態以進行以下操作之電路系統： 將電信號施加至電壓控制板；及 調整電信號以影響由穿過空腔之初級帶電粒子束經歷的靜電場，其中電信號包含電壓信號。 8. 如條項7之裝置，其中電信號之調整經組態以使得電壓控制板調整待入射於樣本上之初級帶電粒子束的焦距。 9. 如條項7及8中任一項之裝置，其中100 V或更小之施加電壓信號使得初級帶電粒子束之焦距之調整達10 µm。 10.    如條項1至9中任一項之裝置，其中帶電粒子偵測器與電壓控制板彼此電隔離。 11.    如條項1至10中任一項之裝置，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且延伸超出帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 12.    如條項1至10中任一項之裝置，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且與帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面實質上對準，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 13.    如條項1至12中任一項之裝置，其進一步包含位於帶電粒子偵測器下游之控制電極。 14.    如條項13之裝置，其中電壓控制板、帶電粒子偵測器、控制電極及物鏡為同軸的。 15.    如條項1至14中任一項之裝置，其中電壓控制板包含導電板。 16.    如條項1至15中任一項之裝置，其中電壓控制板之水平部分由單石基板形成。 17.    如條項1至16中任一項之裝置，其中電壓控制板之水平部分藉由耦接兩個或更多個板而形成。 18.    如條項1至17中任一項之裝置，其中電壓控制板之細長部分與水平部分流體連接。 19.    如條項1至18中任一項之裝置，其中細長部分使用硬體總成、焊接、膠合、接合或硬焊來與水平部分耦接。 20.    如條項1至19中任一項之裝置，其中帶電粒子偵測器包含經組態以偵測反向散射電子之反向散射電子偵測器。 21.    如條項3至20中任一項之裝置，其中細長部分包含外徑，且其中外徑小於帶電粒子偵測器之孔的直徑。 22.    如條項6至21中任一項之裝置，其中細長部分之內表面及開口之內表面可組態以提供相較於帶電粒子偵測器之孔內表面之較優異表面。 23.    如條項6至22中任一項之裝置，其中細長部分之內表面及開口之內表面可組態以維持空腔之橢圓率。 24.    如條項23之裝置，其中空腔之橢圓率允許初級帶電粒子束穿過實質上未偏轉之空腔。 25.    如條項1至24中任一項之裝置，其中電壓控制板包含非磁性材料。 26.    一種用於使用帶電粒子束裝置對樣本進行成像之方法，方法包含： 自由帶電粒子源發射之帶電粒子形成初級帶電粒子束； 使用帶電粒子偵測器偵測在初級帶電粒子束與樣本相互作用時自樣本產生之信號電子；及 調整施加至電壓控制板之電信號，其中電壓控制板包含： 水平部分，其包含開口；及 細長部分，其相對於初級帶電粒子束之路徑自開口向下延伸至帶電粒子偵測器之孔中。 27.    如條項26之方法，其中電壓控制板位於帶電粒子偵測器與物鏡之極片之間。 28.    如條項26及27中任一項之方法，其中細長部分包含實質上類似於水平部分之開口的直徑之內表面。 29.    如條項28之方法，其中開口之直徑小於帶電粒子偵測器之孔的直徑。 30.    如條項26至29中任一項之方法，其中開口及細長部分形成經組態以允許初級帶電粒子束穿過之空腔。 31.    如條項30之方法，其中空腔包含圍繞初級光軸旋轉對稱之圓柱形空腔。 32.    如條項30及31中任一項之方法，其中細長部分之內表面與開口之內表面彼此對準。 33.    如條項30至32中任一項之方法，其進一步包含： 將電壓信號施加至電壓控制板；及 調整電壓信號以影響由穿過空腔之初級帶電粒子束經歷的靜電場。 34.    如條項33之方法，其中調整電壓信號使得調整待入射於樣本上之初級帶電粒子束之焦距。 35.    如條項34之方法，其中調整電壓信號達100 V或更小調整初級帶電粒子束之焦距達10 µm。 36.    如條項26至35中任一項之方法，其中電壓控制板及帶電粒子偵測器彼此電隔離。 37.    如條項36之方法，其中電隔離電壓控制板與帶電粒子偵測器包含在帶電粒子偵測器之非偵測表面上形成電絕緣層。 38.    如條項26至37中任一項之方法，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且延伸超出帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 39.    如條項26至37中任一項之方法，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且與帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面實質上對準，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 40.    如條項26至39中任一項之方法，其中電壓控制板及帶電粒子偵測器與初級光軸對準。 41.    如條項26至40中任一項之方法，其中電壓控制板包含導電板。 42.    如條項26至41中任一項之方法，其中電壓控制板之水平部分由單石基板形成。 43.    如條項26至42中任一項之方法，其中水平部分藉由耦接兩個或更多個板而形成。 44.    如條項26至43中任一項之方法，其中細長部分與電壓控制板之水平部分流體連接。 45.    如條項26至44中任一項之方法，其中細長部分使用硬體總成、焊接、膠合、接合或硬焊來與水平部分耦接。 46.    如條項26至45中任一項之方法，其中帶電粒子偵測器包含經組態以偵測反向散射電子之反向散射電子偵測器。 47.    如條項26至46中任一項之方法，其中細長部分包含外徑，外徑小於帶電粒子偵測器之孔之直徑。 48.    如條項32至47中任一項之方法，其進一步包含修改細長部分之內表面及開口之內表面以提供相較於帶電粒子偵測器之孔的內表面之較優異表面。 49.    如條項48之方法，其中修改包含清潔、拋光或重工細長部分之內表面及開口之內表面以維持空腔之橢圓率。 50.    如條項49之方法，其中維持空腔之橢圓率允許初級帶電粒子束穿過實質上未偏轉之空腔。 51.    如條項26至50中任一項之方法，其中電壓控制板包含非磁性材料。 52.    一種儲存指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行，以使得帶電粒子束裝置執行方法，方法包含： 自帶電粒子偵測器獲取信號，其中信號由帶電粒子偵測器產生，該帶電粒子偵測器偵測在初級帶電粒子束與樣本相互作用時自樣本產生之信號電子；及 調整施加至電壓控制板之電信號以使得能夠調整待入射於樣本上之初級帶電粒子束之焦距，其中電壓控制板包含： 水平部分，其包含開口；及 細長部分，其相對於初級帶電粒子束之路徑自開口向下延伸至帶電粒子偵測器之孔中。 53.    如條項52之非暫時性電腦可讀媒體，其中開口及細長部分形成經組態以允許初級帶電粒子束穿過之空腔。 54.    如條項53之非暫時性電腦可讀媒體，其中可由帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行的指令集使得帶電粒子束裝置進一步執行： 將電壓信號施加至電壓控制板；及 調整電壓信號以影響由穿過空腔之初級帶電粒子束經歷的靜電場。 55.    如條項54之非暫時性電腦可讀媒體，其中調整電壓信號使得調整待入射於樣本上之初級帶電粒子束之焦距。 56.    如條項55之非暫時性電腦可讀媒體，其中調整電壓信號達100 V或更小調整初級帶電粒子束之焦距達10 µm。 57.    如條項52至56中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中電壓控制板與帶電粒子偵測器彼此電隔離。 58.    如條項57之非暫時性電腦可讀媒體，其中電隔離電壓控制板與帶電粒子偵測器包含在帶電粒子偵測器之非偵測表面上形成電絕緣層。 59.    如條項52至58中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且延伸超出帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 60.    如條項52至58中任一項之非暫時性電腦可讀媒體，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且與帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面實質上對準，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 61.    一種電光學總成，其包含： 物鏡，其包含磁透鏡； 帶電粒子偵測器，其相對於初級帶電粒子束之路徑且沿著實質上垂直於初級光軸之水平面位於物鏡下游；及 電壓控制板，其位於帶電粒子偵測器與磁透鏡之極片之間，電壓控制板包含： 水平部分，其包含開口；及 細長部分，其相對於初級帶電粒子束之路徑自開口向下延伸至帶電粒子偵測器之孔中， 其中開口及細長部分形成經組態以允許初級帶電粒子束穿過之空腔。 62.    如條項61之總成，其中細長部分包含實質上類似於水平部分之開口的直徑之內徑。 63.    如條項62之總成，其中開口之直徑小於帶電粒子偵測器之孔的直徑。 64.    如條項61至63中任一項之總成，其中空腔包含圍繞初級光軸旋轉對稱之圓柱形空腔。 65.    如條項61至64中任一項之總成，其中細長部分之內表面與形成空腔之開口之內表面彼此對準。 66.    如條項61至65中任一項之總成，其進一步包含控制器，該控制器包括經組態以進行以下操作之電路系統： 將電信號施加至電壓控制板；及 調整電信號以影響由穿過空腔之初級帶電粒子束經歷的靜電場，其中電信號包含電壓信號。 67.    如條項66之總成，其中電信號之調整經組態以使得電壓控制板調整待入射於樣本上之初級帶電粒子束的焦距。 68.    如條項66及67中任一項之總成，其中100 V或更小之施加電壓信號使得初級帶電粒子束之焦距之調整達10 µm。 69.    如條項61至68中任一項之總成，其中帶電粒子偵測器與電壓控制板彼此電隔離。 70.    如條項61至69中任一項之總成，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且延伸超出帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 71.    如條項61至69中任一項之總成，其中細長部分之下游端延伸至帶電粒子偵測器之孔中且與帶電粒子偵測器沿著其延伸之水平面實質上對準，水平面包含相對於帶電粒子偵測器之厚度的中心平面。 72.    如條項61至71中任一項之總成，其進一步包含位於帶電粒子偵測器下游之控制電極。 73.    如條項72之總成，其中電壓控制板、帶電粒子偵測器、控制電極及物鏡為同軸的。 74.    如條項61至73中任一項之總成，其中電壓控制板包含導電板。 75.    如條項61至74中任一項之總成，其中電壓控制板之水平部分由單石基板形成。 76.    如條項61至74中任一項之總成，其中電壓控制板之水平部分藉由耦接兩個或更多個板而形成。 77.    如條項61至76中任一項之總成，其中細長部分與電壓控制板之水平部分流體連接。 78.    如條項61至76中任一項之總成，其中細長部分使用硬體總成、焊接、膠合、接合或硬焊來與水平部分耦接。 79.    如條項61至78中任一項之總成，其中帶電粒子偵測器包含經組態以偵測反向散射電子之反向散射電子偵測器。 80.    如條項63至79中任一項之總成，其中細長部分包含外徑，外徑小於帶電粒子偵測器之孔的直徑。 81.    如條項65至80中任一項之總成，其中細長部分之內表面及開口之內表面可組態以提供相較於帶電粒子偵測器之孔內表面之較優異表面。 82.    如條項65至81中任一項之總成，其中細長部分之內表面及開口之內表面可組態以維持空腔之橢圓率。 83.    如條項82之總成，其中空腔之橢圓率允許初級帶電粒子束穿過實質上未偏轉之空腔。 84.    如條項61至83中任一項之總成，其中電壓控制板包含非磁性材料。 85.    一種板，其可插入於帶電粒子束裝置之帶電粒子偵測器與物鏡之極片之間，板包含： 水平部分，其包含開口；及 細長部分，其相對於初級帶電粒子束之路徑自開口向下延伸至帶電粒子偵測器之孔中， 其中開口及細長部分形成經組態以允許初級帶電粒子束穿過之空腔。

應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中繪示之確切構造，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本揭示已結合各種實施例進行了描述，藉由考慮本文中所揭示之本發明之規格及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見的。意欲將本說明書及實例視為僅例示性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下申請專利範圍指示。

以上描述意欲為繪示性，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明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。

10:主腔室 20:裝載鎖定腔室 30:裝備前端模組 30a:第一裝載埠 30b:第二裝載埠 40:電子束工具/工具 50:控制器 100:電子束檢測系統 201:主光軸 202:初級光束交越 203:陰極 204:初級電子束 205:提取器電極 220:槍孔徑 222:陽極 224:庫侖孔徑陣列 226:聚光透鏡 232:物鏡總成 232a:極片 232b:控制電極 232d:激磁線圈 234:電動載物台 235:光束限制孔徑陣列 236:樣本固持器 240a:偏轉器 240b:偏轉器 240d:偏轉器 240e:偏轉器 244:電子偵測器 250:樣本 300:裝置 300B1:初級電子束 300B2:反向散射電子束 300B4:次級電子束 300-1:初級光軸 301:陰極 302:提取器電極 303:陽極 304:聚光透鏡 305:光束限制孔徑陣列 306:信號電子偵測器 307:複合物鏡 307C:線圈 307ES:靜電透鏡 307M:磁透鏡 307O:極片 307P:極片 307R:開口 308:初級電子束偏轉器 309:初級電子束偏轉器 310:初級信號電子偵測器 311:初級電子束偏轉器 313:信號電子偵測器 314:控制電極 315:樣本 400:帶電粒子束裝置 400B1:初級電子束 400B2:光束 400B4:次級電子束 400-1:初級光軸 407:物鏡 407P:極片 413:反向散射電子偵測器 413P:平面 414:控制電極 415:樣本 420:電壓控制板 425:電壓控制單元 500:帶電粒子束裝置 500B1:初級電子束 500B2:信號電子束 500-1:初級光軸 506:次級電子偵測器 507:物鏡 507P:極片 513:反向散射電子偵測器 513P:平面 514:控制電極 515:樣本 520:電壓控制板 525:電壓控制單元 600B1:初級電子束 600-1:初級光軸 620:電壓控制板 621:水平部分 622:開口 624:細長部分 625:虛平面 626:虛平面 628:空腔 630:電壓控制板 631:水平部分 632:開口 634:細長部分 700:方法 710:步驟 720:步驟 730:步驟 A-A':軸線 d1:內徑 d2:直徑 L:長度 WD1:工作距離 WD2:工作距離

圖 1為繪示符合本發明之實施例之例示性電子束檢測(EBI)系統的示意圖。

圖 2為繪示符合本發明之實施例的可為 圖 1之例示性電子束檢測系統之一部分的例示性電子束工具的示意圖。

圖 3為符合本發明之實施例的包含帶電粒子偵測器之例示性帶電粒子束裝置的示意圖。

圖 4為繪示符合本發明之實施例的包含電壓控制板之例示性帶電粒子束裝置之一部分的示意圖。

圖 5為繪示符合本發明之實施例的包含電壓控制板之例示性帶電粒子束裝置之一部分的示意圖。

圖 6A為符合本發明之實施例的例示性電壓控制板之俯視圖的示意性說明。

圖 6B及 圖 6C為符合本發明之實施例的例示性電壓控制板沿著軸線A-A' (圖6A中所示)之截面圖的示意性繪示。

圖 7為表示符合本發明之實施例的使用 圖 4或 圖 5之帶電粒子束裝置中之高著陸能量帶電粒子束對樣本進行成像之例示性方法的程序流程圖。

50:控制器

400:帶電粒子束裝置

400B1:初級電子束

400B2:光束

400B4:次級電子束

400-1:初級光軸

407:物鏡

407P:極片

413:反向散射電子偵測器

413P:平面

414:控制電極

415:樣本

420:電壓控制板

425:電壓控制單元

d1:內徑

WD1:工作距離

Claims (15)

1. 一種帶電粒子束裝置，其包含： 一帶電粒子源，其經組態以發射帶電粒子，該等所發射帶電粒子沿著一初級光軸形成一初級帶電粒子束； 一物鏡，其包含一磁透鏡； 一帶電粒子偵測器，其相對於該初級帶電粒子束之一路徑位於該物鏡下游且沿著實質上垂直於該初級光軸之一水平面定位；及 一電壓控制板，其位於該帶電粒子偵測器與該磁透鏡之一極片之間，該電壓控制板包含： 一水平部分，其包含一開口；及 一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之該路徑自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。
2. 如請求項1之裝置，其中該細長部分包含實質上類似於該水平部分之該開口的一直徑之一內徑。
3. 如請求項2之裝置，其中該開口之該直徑小於該帶電粒子偵測器之該孔的一直徑。
4. 如請求項1之裝置，其中該開口及該細長部分形成經組態以允許該初級帶電粒子束穿過之一空腔。
5. 如請求項4之裝置，其中該空腔包含圍繞該初級光軸旋轉對稱之一圓柱形空腔。
6. 如請求項5之裝置，其中該細長部分之一內表面與形成該空腔之該開口之一內表面彼此對準。
7. 如請求項5之裝置，其進一步包含一控制器，該控制器包括經組態以進行以下操作之電路系統： 將一電信號施加至該電壓控制板；及 調整該電信號以影響由穿過該空腔之該初級帶電粒子束經歷的一靜電場，其中該電信號包含一電壓信號。
8. 如請求項7之裝置，其中該電信號之調整經組態以使該電壓控制板調整待入射於一樣本上之該初級帶電粒子束的一焦距。
9. 如請求項7之裝置，其中100 V或更小之施加電壓信號使得該初級帶電粒子束之該焦距之該調整達10 µm。
10. 如請求項1之裝置，其中該帶電粒子偵測器與該電壓控制板彼此電隔離。
11. 如請求項1之裝置，其中該細長部分之一下游端延伸至該帶電粒子偵測器之該孔中且延伸超出該帶電粒子偵測器沿著其延伸之該水平面，該水平面包含相對於該帶電粒子偵測器之一厚度的一中心平面。
12. 如請求項1之裝置，其中該細長部分之一下游端延伸至該帶電粒子偵測器之該孔中且與該帶電粒子偵測器沿著其延伸之該水平面實質上對準，該水平面包含相對於該帶電粒子偵測器之一厚度的一中心平面。
13. 如請求項3之裝置，其中該細長部分包含一外徑，且其中該外徑小於該帶電粒子偵測器之該孔的該直徑。
14. 如請求項6之裝置，其中該細長部分之該內表面及該開口之該內表面可組態以提供相較於該帶電粒子偵測器之該孔的一內表面之一較優異表面。
15. 一種用於使用一帶電粒子束裝置對一樣本進行成像之方法，該方法包含： 自由一帶電粒子源發射之帶電粒子形成一初級帶電粒子束； 使用一帶電粒子偵測器偵測在該初級帶電粒子束與該樣本相互作用時自該樣本產生之信號電子；及 調整施加至一電壓控制板之一電信號，其中該電壓控制板包含： 一水平部分，其包含一開口；及 一細長部分，其相對於該初級帶電粒子束之一路逕自該開口向下延伸至該帶電粒子偵測器之一孔中。