TWI301992B - High current density particle beam system - Google Patents

Description

1301992 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係與應用於檢驗系統、測試系統、微影系統等類似 系統的帶電粒子束裝置有關，亦與其操作方法有關。此外， 本案係與具有高速能量濾波器（例如電子束檢驗；EBI)之一 帶電粒子路徑的應用有關。特別是，本案係與帶電粒子單 元、帶電粒子偵測裝置、帶電粒子束裝置、帶電粒子多束裝 置以及操作該等裝置的方法有關。 【先前技術】 帶電粒子束裝置在眾多的工業領域中具有多種功能，該 等功能包括但不限於：製造過程中對於半導體裝置的檢 驗、應用於微影製程的曝光系統、偵測裝置及測試系統。因 此，對於在微米及奈米尺寸下的結構製作及檢驗樣本具有極 高的需求。 微米及奈米尺寸下的製程控制、檢驗或結構製作常常係 以粒子束來完成，例如電子束即爲一例；其係產生並會聚於 帶電粒子束裝置內（例如電子顯微鏡或是電子束圖案產生 器）。帶電粒子束能夠提供相較於諸如短波長的光子束更爲 優異的空間解析度。 除了解析度之外，生產率亦爲此裝置的問題。由於大的 基板區域必須被製作圖案或檢驗，因此所需的生產率最好大 於10 cm2/m in。在帶電粒子束裝置中，生產率的平方取決於 影像對比，是故，有需要針對對比進行改善。 一般來說，對於以下的討論，並不需要對於二次電子、 1301992 簡便起 物鏡與 鏡上方 製於第 狀二次 一工作 由環狀 ，本 125 的圓錐 一二次 I P 130 動偵測 與樣本 晶圓的 會影響 藉由阻 束光學 背向散射電子以及歐傑電子作出區隔。因此’爲了 • 見，這三種型態將一起被稱爲”二次電子”。 . 高解析度電子光學系統需要一短的工作距離在 晶圓之間，二次電子的收集因此一般皆係完成於該物 的圓柱之內。習用電子束影像系統一常用的配置係繪 1圖中，其中包括一發射器105、一物鏡110及一環 電子偵測器1 1 5的一圓柱1 00，係與一樣本1 25間隔 距離120，由發射器105而來的一次電子束130係經 ® 偵測器1 15上的一開口 135而直接到達樣本125。由櫝 射出之二次電子1 40係環繞一次束1 3 0而形成一寬闊 形。部份的二次電子1 40爲偵測器1 1 5所收集以產生 電子（SE)信號145。 這種方法的限制係在於些微的二次電子會穿過開 而返回至發射器1 05，並因此錯過了偵測器1 1 5的主 區域，這種狀況特別常發生於當影像狀況需要在圓柱 之間使用一電場，以從深長結構（例如製程之半導體 ® 接觸孔）之底部吸引二次電子時。 這種配置的另一限制爲一次電子束的影像狀況 二次電子束，反之亦然。舉例來說，如果想要（比如 抗柵的使用）能量過濾二次束，該效應便會對於一次 產生有害的影響。 因此便有需要提供一種改良的粒子束圓柱，其具有短的 工作距離及小型的設計，以產生快速且高品質的樣本影像； 並藉此，更有需要提供一種分析系統、以及具有對比改善能 13 01992 力的帶電粒子束裝置。 - 【發明內容】 i 本案提供一種改良的帶電粒子系統，從本案的各方面來 看，根據獨立申請專利範圍第1項提供一種帶電粒子單元， 根據申請專利範圍第1 1項提供一種帶電粒子偵測裝置，根 據申請專利範圍第1 6項提供一種帶電粒子束裝置，根據申 請專利範圍第1 7項提供一種帶電粒子多束偵測裝置，根據 獨立申請專利範圍第24項提供一種二次帶電粒子的偵測方 •法。 本案進一步的優點、特徵、觀點及細節皆已爲附屬申請 專利範圍、詳細說明以及所附圖示所明示。 本案一方面提供一種帶電粒子單元，用以偏向及能量選 擇一帶電粒子束的帶電粒子，該帶電粒子單元包括用以偏向 及會聚該帶電粒子束至一能量濾波器的一雙會聚 (double-focusing)象限儀單元，該能量濾波器係用以形成一 電位坡（potential-hill)(電位基座（potential-saddle))，其中該 ^ 帶電粒子束的帶電粒子可憑藉帶電粒子的能量而在該電位 坡（電位基座）上改變方向。 考慮到該雙會聚象限儀單元的會聚行爲，可以減少帶電 粒子的偏離度，藉此，帶電粒子便能夠快速且有效率地被引 導至另一單元；例如一偵測器。因此所達成的高穿透度便可 用以幫助加速影像、檢驗、測試製程等等。 根據本案的另一方面，該雙會聚象限儀單元的形態係包 括用以會聚於一第一維度的一象限儀以及用以會聚於一第 1301992 二方向的一四極單元或圓柱透鏡，該雙會聚象限儀單元的形 態亦可包括一半球象限儀，該雙會聚象限儀單元的形態也可 包括上述象限儀其中之一與另一透鏡單元的組合。 根據本案的另一方面，該能量濾波器具有一偏壓電極， 該偏壓電極包括讓該帶電粒子束得以穿過的一孔。通常，該 孔的形態係爲一偏壓圓柱。 使大部份的帶電粒子通過一孔可避免無柵板線條 (grid-lines)等類似情形。藉此，便可增加系統的穿透度。 根據本案的另一方面，該偏向及濾、波單元係用以作爲二 次帶電粒子的一偵測裝置。 根據本案的再一方面，由一樣本所釋放的二次帶電粒子 係被一加速單元朝向該雙會聚象限儀單元而加速，藉此，所 增進的採集效率及穿透度便可用以加速影像、檢驗及/或測 試製程，此加速單元可以是圓柱中的一電極、或是該帶電粒 子束裝置中的一偏壓組件、通常是物鏡的一部份、圓柱外殻 或是類似之物。其中，另一種選擇則是，一鄰接電極可設置 於鄰接至該樣本，這樣一種電極可減少或控制釋放粒子之該 加速單元的影響。 上述的加速單元係相對於該晶圓電位而偏壓。也就是 說’可能是當該晶圓爲接地電位時，該加速單元被偏壓至一 電位’亦可能是當該晶圓被偏壓至一不同電位時，該加速單 元爲接地電位，或者是兩者皆被偏壓以獲得一所需的電位 差。 根據本案的再一方面，該偏向及能量選取單元及/或該 1301992 偵測裝置係被使用於一帶電粒子束裝置或是一多帶電粒子 ’ 束裝置。 ^ .根據本案的另一方面，提供一種帶電粒子束裝置。該裝 置係用以偵測--次帶電粒子束之影響下的一樣本所釋放 的帶電粒子，該一次帶電粒子束係被一會聚元件而會聚於該 樣本上，該帶電粒子束裝置包括一會聚單元、一濾波器以及 一偵測器。該會聚單元係位於該會聚元件之該會聚區域的外 側’用以減少一樣本所釋放的一二次帶電粒子束的偏離度。 ^ 該濾波器係用以再次引導該二次帶電粒子束的一部份使其 遠離該偵測器，其中該二次帶電粒子束的該部份包括能量低 於一所選能量鄰界値的帶電粒子。該偵測器係用以產生對應 於該二次帶電粒子束之入射的一偵測信號，藉此該濾波器係 適用於形成對該帶電粒子束產生作用的一單一電位基座。 藉此，便可以增加其偵測效率，並因此而提供一種高速 的帶電粒子裝置。 根據本案的另一方面，所提供的該裝置，其中該會聚單 1 元係適用於將該二次帶電粒子束會聚於該濾波器之內。藉 此’便能夠減少該粒子束偏離度對於該濾波器的依賴程度， 亦能夠進一步地增加該濾波器的穿透度。 本案另一方面提供一種裝置，其包括用以增加源自於一 次帶電粒子束之二次帶電粒子束之分離角度的一偏向角度 增加單元，該偏向角度增加單元可爲一象限儀的形態，該象 限儀係用以會聚二次帶電粒子束於該偏向的平面。另一種方 式則是，該偏向角度增加單元亦可爲一半球象限儀的形態， 1301992 該半球象限儀係用以會聚二次帶電粒子束於至少兩個彼此 ‘ 正交的平面。再者，一象限儀可用以作爲該會聚單元的一（第 ^ 一）部份。 根據本案其他方面’亦提供帶電粒子束裝置、以及包括 上述偵測裝置之一的帶電粒子多束裝置。還提供一種二次帶 電粒子束的偵測方法。 本案亦指實行所揭露方法的設備，包括用以執行每一所 述方法步驟的設備部份。這些方法步驟可藉由硬體組件、以 ® 適當軟體程式化的電腦、兩者的任何組合、或是任何其他的 方式而執行。 【實施方式】 下述帶電粒子束裝置及其組件僅係藉由一電子束裝置 及其組件作爲參考用的實施例，並非用以限定本案的保護範 圍’因此，該電子束亦可特別地應用於檢驗及微影製程。本 案仍然能夠應用於使用其他帶電粒子源及/或其他二次及/或 背向散射帶電粒子源以獲得一樣本影像。 ® 本案係與粒子束檢驗系統有關，特別是該粒子束檢驗系 統具有高探測電流以及特別是具有高偵測效率，其可產生較 高的偵測速度。特別是，本案係與電子束系統有關。 在下述圖示的詳細說明之中，相同的參考符號係用以指 示相同的組件，一般來說，關於同樣的實施例之間僅說明其 不同的部份。 一般來說，當關聯到在一能量選擇步驟中會聚一帶電粒 子束時，其了解該帶電粒子束的偏離度會減少使得濾波步驟 -10- 1301992 得以藉由一提高的穿透度而實行。其意義是’該帶電粒子束 ♦ 被會聚或至少被對準朝向能量選擇單元’以減少因偏離或是 _ 因帶電粒子的屏障所造成帶電粒子的損耗。 爲了增加收集效率及/或考慮到能量濾波器或s E光學性 提升的使用，一次電子束及二次電子束應該要被分離。一旦 被分離，二次電子束的會聚及濾波光學便會出現而不會對於 一次電子束產生任何影響。 有兩種工作方法可用以分離一次及二次電子束，兩者所 ® 利用的事實皆爲橫越一磁場之一移動電子的力係取決於該 電子的速度；這是洛倫茲力定律所陳述的一個基本原理。 由於一次電子及二次電子實質上係以相反方向行進，因 此當行進通過一橫向磁場時，作用於兩電子束上的力將具有 相反方向。 一種可能的束分離器係維恩濾波器，第2a圖中繪製的 係爲本案一實施例的一維恩濾波器配置。一發射器205射出 --次電子束210，該一次電子束210通過維恩型的動量分 • 散濾波器215並被物鏡220會聚於一樣本225上，二次電子 束23 0通過物鏡220及維恩型濾波器215且位於與該一次電 子束2 1 0相反的方向。該維恩濾波器可經過調整使得該一次 電子束2 1 0通過，但不受到維恩濾波器2 1 5的影響，而二次 電子束23 0在通過維恩濾波器2 1 5時會被彎折，使得其逸出 該圓柱而相對於一次電子束2 1 0傾斜。一旦自該一次電子束 分離，該等二次電子便會被例如二次電子光學及濾波器235 進行會聚及濾波，其係一種用以偏向及能量選擇帶電粒子的 -11- 1301992 帶電粒子單元，且不會受到一次電子束的任何影響。電子偵 ’ 測器240可偵測該等二次電子並產生一二次電子信號24 5。 • 即使該一次束及該二次束實際上在該樣本平面上占據了相 同的物理空間，它們在第2a圖中仍然爲了說明上的方便而 繪製成分離的箭頭。 維恩濾波器使用交錯的電場及磁場，該電場及磁場的強 度係被調整使得一次束上具有零淨力以及二次束上具有一 偏向（橫向）力。 ^ 一維恩濾波器2 1 5之使用的圖示係更進一步地繪製於第 2b圖及第2c圖中，其中，該維恩濾波器中的電及磁場被調 整成使得第2b圖中的該一次帶電粒子束不會受到影響；相 對地，第2c圖中的電及磁場則被調整成使得該二次帶電粒 子束不會受到影響。不過，兩個實施例皆係使用該一次及二 次束的分離，因此，會聚及濾波便可以被施加於該二次帶電 粒子束而不會影響該一次帶電粒子束。根據另一種選擇方式 (圖中未示出），也可能是兩個束皆被偏向一些角度，而達到 _ -束分離。 另一種該一次及二次束的分離方法係使用磁偏向而不 使用一電場，第3 a圖繪製的是本案一實施例之磁束分離器 光學的配置。發射器305產生——次電子束310，該一次電 子束3 1 0先被該第一磁偏向器3 1 5所偏向而使得一次電子束 3 10以一角度進入一第二磁偏向器320，爲了保持該磁束分 離器對於該一次束小部份的影響，該第一磁偏向器3 1 5內的 該偏向角應該保持低於1 〇度以下。一次電子束通過該第二 -12- 1301992 磁偏向器320並直接到達樣本330，二次電子束335接著被 ， 該第二磁偏向器3 20所偏向，使得一次束3 20及二次束335 . 之分離的總角度α約略是該第一磁偏向器3 1 5中該一次束之 偏向角度的兩倍（α=1 5〜20度）。這種分離足以使得一束彎折 器，象限儀340，在機械方面孤立於一次束3 1 0且足夠強烈 地令二次束3 3 5偏向，使得該等二次電子相對於該一次束以 介於30度至100度之間的一大角度行進。 一般來說，可與此處所揭露之實施例進行結合的象限儀 ® 可以具靜電性、磁性或是結合靜電性與磁性，由於一靜電象 限儀所需的空間小於包括一磁性部份的一象限儀所需的空 間，因此通常使用一靜電象限儀。 在已經實施了至少一方向上之偏離（會聚）的減少的象 限儀340之後，接著便是用以額外地會聚及濾波該二次束的 一組二次電子光學3 45。値得注意的是這種配置可能產生一 偏移圓柱；也就是說，該一次束光學的上半部（例如發射器 3 05及第一部份磁偏向器315)會自該下半部（例如第二部份 ^ 磁偏向器320及物鏡325)橫向偏移。因此，發射器3 05並不 具有樣本3 3 0的直視性。在通過了二次電子光學及濾波器 3 45之後，二次電子束3 3 5便會被電子偵測器3 5 0所偵測以 產生一二次電子信號355。 爲了達到大角度的束分離，可以在該粒子束分離器之後 使用一束彎折器或象限儀，該一次束可因此被完全遮蔽，而 因此不會受到該象限儀範圍的影響。象限儀3 4 0可以具有靜 電性或磁性、或是兩者兼具。當所需空間爲納入考量時，使 -13- 1301992 用一靜電束彎折器。 • 第3a圖係爲使用會影響該一次及二次帶電粒子束之一 . 磁偏向器而實現的一特別實施例，第3 b及3 c圖則爲其一般 性實施的應用圖示，這個束路徑可以與其他實施例的任何其 他細部進行結合。 其所繪製的爲一磁偏向器3 20，在第3b圖中，該一次帶 電粒子束在一定義的入射角之下進入該磁偏向器並且被偏 向而朝向一樣本，由該樣本所釋出的該二次電子束進入背向 ® 該光學圓柱的該磁偏向器並且被偏向而使得該一次帶電粒 子束及該二次帶電粒子束彼此分離，該磁偏向器320在該一 次及該二次帶電粒子束之間係作爲一分離單元。 第3 b圖中的一般性用法亦可以應用於第3 c及3 d圖中 所繪製的不同實施例之中。在第3 c圖中，發射電子的放射 器3 05係相對於撞擊至一樣本的電子方向而傾斜。如果所需 要的是放射電子以及放射至一樣本之電子的一平行一次電 子束方向，便可以使用另一磁偏向器3 1 5以補償由磁偏向器 ® 3 20所引入的束傾斜，同樣地，這些圖示的束路徑皆可以與 顯示帶電粒子光學之其他細部的任何其他實施例進行結合。 第4a及4b圖所陳述的是另外的實施例’第4a圖顯示 一象限儀425，象限儀425具有一帶負電U彎折43 5以及一 帶正電U彎折440用以彎折該電子束。可選擇的方式是亦可 以提供一對象限儀側板，藉此，該電子束便可以被會聚於一 維度並且額外地被保持於一高能量以避免掉對於高速偵測 具有影響之遷移效應的時間。在第二維度中的一會聚會發生 -14- 1301992 於四極元件445中，其中，該象限儀425及該四極會形成一 • 雙會聚象限儀單元，此外，亦有使用一圓柱透鏡以取代一四 極而獲得雙會聚的可能性。 該電子束進入以一圓柱作爲形態的濾波器460。在該圓 柱中因爲該圓柱之偏壓的存在而應用一電位基座。具有足夠 大的能量的電子能夠通過該電位基座（電位坡）。其他的電子 則返回原處。此外，所有電子皆會受到相同電位基座的影 響。爲了使用所有電子受到相同電位基座的影響，該圓柱的 ® 開口需要定義一足夠大的尺寸。藉此，該濾波器的穿透度便 可以增加。電子對於柵板（grid)的衝撞不會產生任何損耗， 一足夠量的會聚束亦幾乎不會產生任何損耗。 在第4b圖中的另一實施例，使用的是一半球象限儀 470。鑑於該半球形狀，進入該象限儀的該電子束會被同時 會聚於兩個維度中。因此，該雙會聚象限儀單元470並不需 要額外的會聚單元，電子能夠在具有高穿透性的濾波器460 中被能量選擇。 根據另一實施例（圖中未示出），該雙會聚象限儀單元（第 4a圖的425，445或是第4b圖的470)的該會聚亦可由一額外 的會聚單元進行輔助。因此，該雙會聚象限儀單元亦可包括 額外的透鏡（例如一單透鏡），這種額外的透鏡亦可用以將該 象限儀的焦點移動至對應於該濾波器位置的一位置上。 本案另一方面係陳述於第4c圖，圖中所繪製者爲一實 施例之偵測光學。第4 c圖包括作爲一偏向角度增加單元的 一象限儀42 5。已從該光學軸被分離3度至1 5度之一角度的 1301992 二次電子束被進一步地偏向而朝向偵測器465。 • 一般來說，一靜電束彎折器可以是圓柱形或是半球形 • 的，圓柱形的缺點在於當該粒子束被彎折時、二次電子會被 會聚於一平面而不在另一平面，而一半球束彎折器可將該二 次束會聚於該等兩個平面上，該圓柱象限儀在使用時可搭配 傾斜之側板以達到會聚於該橫向平面的目的，其較該半球象 限儀可產生相似的會聚性質。 第4c圖係爲這樣一種圓柱象限儀的圖示，以此圖之觀 • 點來看，側板（圖中未示出）可以位於象限儀電極43 5及440 之間空隙的前方及後方。 一二次電子束405通過位於一物鏡415中的一開口 .410 以及位於一板420中的一開口，以進入一象限儀425，象限 儀425具有用以彎折該二次電子束405的一帶負電U彎折 43 5以及一帶正電U彎折440，此外，更具有一對象限儀側 板。二次電子束405接著在通過一 SE校準四極元件445時 會被校準、並於通過一 SE會聚透鏡45 0之時會被會聚，二 ^ 次電子束405接著通過接地板45 5以及SE濾波器460中的 開口而通往一電子偵測器465。 不含側板之圓柱象限儀的缺點爲其係將S E束會聚於一 平面（圖示頁的上方及下方）而不是會聚於另一平面（進出該 圖示頁），這種會聚的缺失可藉由設置電極於該圓柱象限儀 的側邊，以強制會聚行動於此平面上而進行補償，該象限儀 的統一會聚行動具有兩種誘因；一是提供該高速偵測器上的 一小塊點區域，另一則爲起動優良的能量濾波，這是因爲該 -16- 1301992 濾波器對於該二次束的能量及方向二者皆很靈敏所致。 因此，該濾波器應該約略位於該等二次電子的一焦點 上： 以下說明揭露於本案之實施例中的該濾波器（能量選擇 濾波器）。對於高電流密度裝置來說其所需要的是提供一高 穿透性、以及因此所產生之二次粒子的高收集效率，因此， 電子的損耗便必須被減少，提供具有一單一開口的濾波器會 增加使得一電子束的幾乎大部份的電子通過該濾波器的可 能性。否則，連接不同開口的硬體組件之間便有可能產生損 耗。 圖示中所繪製的圓柱型（或是開孔型）濾波器形成隨著 該濾波器中的束路徑而變化的一電位基座，其中，對於具有 一圓形軌跡的一圓柱來說其依附關係是徑向的；亦即到達該 軸的距離。對於因爲其他原因所使用、具有正方形軌跡、五 角形軌跡、或是其他形狀軌跡的圓柱來說，其電位的形狀便 會隨者到達該軸的距離以及一方位座標而變化。 然而，上述系統具有一基座的一電位型態，並反射具有 低於某一臨界値之粒子能量的該粒子束一部份。 該圓柱越長、該臨界電位便越接近應用於該濾波器的該 電位，對於短的濾波器來說，該電位基座相對於所應用的偏 壓變化地非常大。然而，空間上的需求卻可以將此點正當 化。此外，該濾波器中的平均粒子速度相對於長的濾波器卻 會減少’因此，若是考慮高速度的需求便可以長度上進行限 制。 -17- 1301992 作爲一實施例，該濾波器的長度可以在2〇〇μηι至20mm 的範圍之內’容許該粒子束通過的該開口可以在2 0 0 μηι至 1 0 m hi的範圍之內。 弟5圖係爲一先學系統之裁切不意圖，該光學系統具有 包括本案一實施例之一半球象限儀的一磁性粒子束分離 器。在此實施例中不再需要側板’這是因爲該半球象限儀提 供兩個平面中之二次電子束的會聚。 請參閱第5圖，源自於一發射器5 02的一次電子束500 在其通過第一磁性粒子束分離器偏向線圈5 0 5之時被彎折 (改變方向），一次電子束500通過一板510中的一開口、並 且在其通過一第二磁性粒子束分離器偏向線圈之時再次被 彎折（改變方向），一次電子束500持續通過物鏡525中的一 開口 520以撞擊例如半導體晶圓5 3 0般的一樣本，所產生的 二次電子束535通過物鏡525中的開口 520、並且在其通過 第二磁性粒子束分離器偏向線圈5 1 5之時被彎折（改變方 向），在其通過板510中的一開口之後，二次電子束535便 進入一半球象限儀540。 在該象限儀之後接著是一組會聚及濾波兀件，其係用以 將該二次電子束會聚於電子偵測器5 6 5之主動區域上的一小 •(例如直徑4mm)部份區域、並啓動該二次電子束的能量濾 波。會聚可由磁性透鏡及靜電透鏡其中之一完成，靜電透鏡 提供一更爲迷你的尺寸且減少了複雜度。濾波需要一個或多 個靜電電極，這是因爲其可改變該二次束的能量。 在第5圖的實施例之中，該會聚透鏡係爲具有兩個側板 -18- 1301992 (SE校準四極545及板555)且爲一會聚電極所環繞的一簡易 ， 靜電透鏡，其係因此而形成一透鏡5 5 0。二次電子濾波器5 6〇 _ 係爲一長的圓柱，其係約略偏壓成爲與該樣本晶圓相同的電 位。 透鏡5 5 0可以爲一浸入式透鏡或是一單透鏡，在此例中 該晶圓被偏壓而該等板545及5 55係作爲基底。 在上述的實施例之中，該四極545及該板5 5 5係積體化 於透鏡5 5 0之中，一般來說，關於本案所示的所有實施例之 • 中，該四極及/或該板可以與該透鏡分開提供，其中，更提 供一適當數量的透鏡電極、且額外提供該四極545及該板 555的該等電極。再者，亦可以提供一四極以取代該板555， 此一第二四極將允許該二次電子束的額外校準。 一般來說，會聚該二次電子束的一透鏡係位於該分離單 元（維恩濾波器及/或磁偏向器）及該偵測器之間，特別是，其 可位於該偏向角度增加單元（分離單元）及該濾波器之間，該 會聚透鏡可以是靜電型（上述的單透鏡）、磁性型或是靜電型 ® 及磁性型的結合。特別是，爲了空間方面的理由，可以使用 一靜電透鏡以會聚該等二次電子，此外，亦可以提供一單透 鏡或是一浸入透鏡以作爲該二次電子束的會聚單元。 將該二次電子束5 3 5會聚於該偵測器上的一小部份可以 達成高速的影像，該偵測器型態可以是一 p-i-η二極體，這 種偵測器應用在高電流電子束系統之中的表現非常優異，這 是因爲當它們體積很小時其具有非常高的量子效率（幾乎等 於1)以及非常好的響應時間。響應時間係正比於該裝置的電 1301992 容値，而電容値則正比於面積，因此，應該將該面積最小化； 然而，該二次電子束的一會聚卻是有所助益的，特別是，直 徑4〜5mm的一偵測器主動區域係適用於600MPPS附近的影 像率。 即使已說明之本實施例係包括一 pin二極體，但仍然可 以使用其他的偵測器。對於此處所揭露的所有實施例來說， 可以使用一快速的閃爍偵測器或是一 pin二極體。該偵測器 特別設置於該偏向角度增加單元的後方；例如上述圖中的該 t 象限儀所示。在一閃燦偵測器的情形下，該二次電子束通常 將不會會聚於該偵測器上，其中，其壽命時間將會增加而污 染將會減少。 對於正常的影像模式（非電壓對比）來說，該等會聚元件 的目的在於在該偵測器上產生一小部份區域，在此模式之 下，該濾波器及該等會聚電極兩者皆係應用於SE束會聚之 用。 在電壓對比模式之下，該濾波器電極5 60係用作一高通 t 濾波器，用以排除低於晶圓5 3 0之平面上一設定（使用者可 選擇）之初始能量準位的二次電子，該等二次電子離開該象 限儀5 4 0並經由一減速靜電透鏡（S E會聚透鏡）而被會聚，使 得一跨越（crossover)形成於該濾波器電極場之內，該濾波器 電極5 60係被偏壓成爲一電位Uf，而產生一基座電位Uf ’ 這些電位一般係相對於該晶圓的相關電位，因此，源自於具 有高於Uf之電位之樣本的電子便能夠通過該濾波器，而具 有低於（或等於）U f之電位之樣本的電子便不能通過該濾波 -20- 1301992 器。 電壓對比影像的一特殊應用是一晶圓上裝置中的未塡 滿及塡滿接孔，待檢驗之該裝置的這一層係由具有隔離導電 接點的一介電材質場所構成，該等接點具有通往傳統矽晶圓 或是低於該接點的一大電容値金屬層的一路徑，在電子束檢 驗中已被證明成功的一種電壓對比技巧是以電子束對該介 電材質充正電至5〜50V之値，源自於該充電介電材質的二 次電子因此必須具有大於表面電荷電位的一初始能量以逃 t 脫並促成該偵測器信號，由良好接點所放射出的二次電子實 質上係由一接地基板所放射出，並具有與峰値爲2eV之接地 金屬材質相關的典型二次能量分配。如果對二次信號進行濾 波使得具有大於（例如）5eV之一初始能量的所有電子皆被偵 測到，該充電介電材質之影像代表的區域便會變得暗淡而良 好接點則會變得明亮。 第6圖係爲二次電子光學及濾波器電極配置的示意圖， 其係用以說明第5圖之排列的能量濾波器功能。 B 該樣本所釋放之二次電子的抽取係由鄰近電極5 32所控 制，之後類似該物鏡之一偏壓部份的‘一加速單元（例如一偏 壓極物件）、或是該圓柱外殻的一偏壓部份、或是另一加速 電極（圖中未示出）加速該等電子以改善高速偵測，這種加速 可以包含在本案的所有實施例之中’其具有的優點是如果二 次粒子於一預先定義之加速場所加速’其收集效率便會增 加。該鄰近電極的場係根據影像狀況之控制的特殊應用而調 整，之後，典型的作法是，該等帶電粒子便會被該加速單元 -21 - 1301992 加速至例如5〜1 2eV或是類似之値。 ^ 上述的加速單元係相對於該晶圓電位而偏壓；也就是 - 說’當該晶圓偏壓於接地電位時其係處於一偏壓電位，或是 當該晶圓偏壓於一不同電位時其係處於接地電位，又或者是 兩者皆被偏壓以致於獲得一所需的電位差。 二次電子離開該象限儀5 40，它們接著被一單透鏡 5 5 0(接地板54 5和5 5 5以及一會聚電極）所會聚，此舉很明 顯地不會對於電子能量產生任何影響；該SE粒子束以與進 ® 入時相同的能量離開該單透鏡。該粒子束接著通過被偏壓至 與該晶圓約略相同之電位的一濾波器電極5 6 0，被選擇的該 濾波器電極偏壓係用以在所述該電極的中心建立一基座 場；亦即，在離開了象限儀540之後的該二次電子動能於通 過單透鏡時仍然保持實質恆定、下降至位於該能量濾波器 5 60之中心的一最小値、然後再次上升至朝向偵測器5 65的 前方。該基座場強度決定該濾波器強度，如果該基座電位相 較該晶圓更爲偏負値，該等電子便會旋轉於一靜電鏡像狀況 之中，該電壓對比應用需要將此基座場強度設定成爲得以將 —次電子自該晶圓表面的帶正電區域排除的一準位。 此外，對於非電壓對比應用來說，該濾波器電極亦可用 以作爲一額外的會聚電極，以控制該偵測器上的該小部份區 域。正如前面所解釋過的，對於pin二極體來說，一較小部 份的區域在增加該偵測速度方面是極爲典型的作法，而對於 閃燦偵測器來說，一較大部份的區域在增加壽命時間以及減 少污染方面則是極爲典型的作法。 -22- 1301992 對於此處所示的所有實施例來說，一般可以將該濾波器 • 設置於該分離單元與該偵測器之間，其中，如果存在一額外 • 的偏向角度（分離角度）增加單元，一般便會將該濾波器設置 於該偏向角度增加單元與該偵測器之間。 爲了提供一改良式的濾波，該濾波器應該設置於一二次 電子會聚單元與該偵測器之間。 第7圖及第8圖所繪製的是該電壓對比效應，其係使用 MEBS電子光學模組軟體的光線軌跡輸出。 ® 第7圖所示爲通過第5圖及第6圖中非電壓對比情形下 之二次電子光學元件的光線軌跡，在此例中，朝向該SE光 學模組發射的所有電子皆到達該偵測器5 65的直徑7mm的 一範圍之內。 第8圖所示爲通過第5圖及第6圖中電壓對比情形下之 二次電子光學元件的光線軌跡，在此例中的該濾波器電極 5 60被偏壓以提供低於該晶圓電位的一 6V的基座電位，具 有約爲6eV之初始能量的二次電子會被該濾波器所阻擋而 ® 永遠無法到達該偵測器，具有高於6eV之初始能量的二次電 子則可到達該偵測器，6V的該基座電位係對應於該濾波器 電極圓柱之低於該晶圓電位約20V的一偏壓。 第9圖所示爲本案一實施例之晶圓檢驗系統9 0 0的示意 圖，其係使用前述第5〜8圖所述的一電子光學子系統。一 電子束圓柱902包括一 e-束源904、磁束分離器906以及物 鏡90 8，其係用以施加--次束910至位於一 χ-y平台915 上的一晶圓912，二次電子由晶圓912通過束分離器906、 -23 - 1301992 1 8，偵 924上 在腔體 子系統 出。 ，該電 理器以 ‘通訊， 用之人 制處理 該等控 束控制 偵測器 以控制 丨 944， 壓控制 930亦 料而進 可以考 象限儀9 1 4、以及會聚及濾波元件9 1 6而至偵測器9 測器9 1 8的信號被供應至影像電子系統920。 晶圓9 1 2及平台9 1 5係容納於座落在一隔離外框 的一真空腔體922之中，真空幫浦926在運作期間會 922及圓柱902之中保持一適當的真空，一晶圓搬運 928可將晶圓912置入腔體922或將其自腔體922移 晶圓檢驗系統900可以由一電腦系統93 0所控制 腦系統93 0舉例來說可以包括一控制處理器、影像處 b 及影像記億體，電腦系統93 0係與一工作站932進行 該工作站932具有諸如一鍵盤及一指向裝置或其他適 機互動裝置的輸入/輸出裝置、以及一顯示器93 6，控 器93 0係經由一匯流排93 8而與控制電路進行通訊， 制電路可以是用以調整該一次電子束 910的PE-940 、 用以控 制圓柱 902 之該會 聚及濾 波元件 ，以在 918上提供一適宜二次電子束的SE光學控制942，用 晶圓912上一次束910之應用的PE校準及偏向控制 k 用以控制真空幫浦926的真空幫浦控制946、晶圓電 948、平台控制95 0，以及搬運控制952，控制處理器 可經由匯流排9 3 8而自影像電子系統920接收影像資 行儲存、處理及影像分析。 爲了提供相較單圓柱系統更爲大量的生產量’亦 慮使用多圓柱系統，第10圖所示者爲具有e-束圓柱1010、 1015、1 020形成一列1 005的一多圓柱e-束晶圓檢驗系統 1 0 〇 〇，其可啓動一晶圓9 1 2之多個區域的同步檢驗。 1301992 在第ίο圖中，所示者爲具有三個子單元的一多圓柱裝 ” 置。如熟習本項技術者所知，子單元的數量可以是任何其他 . 的適當數量，舉例來說，5個、1 0個或1 5個電子束皆可配 置成爲一列。 再者，亦可以設置彼此相鄰的數列，其中，所實現的是 撞擊至一樣本的一電子束陣列。爲了讓分離帶電粒子束具有 足夠的空間，一般來說可以將例如兩列彼此相鄰地設置，然 而，如果沒有空間上的限制，3個、5個或是任何其他適當 ® 數量的列亦可加以應用於其中。 在處理爲於同一線上、同一陣列或是其他型式的多個子 圓柱來說，在一單一束圓柱的情形之下於一單一電子束之上 單獨發揮功能的某些組件可以互相結合，因此，一發射器陣 列可放射出所有的電子束、或是一物鏡可以會聚多束裝置的 所有電子束，以下將提供具體實施例。 關於該物鏡，其適當的作法可以參考與本案具同一委託 人之歐洲專利Nr· 02 02 8345號案件所揭露之多束透鏡系統 ^ 以作爲一例，其中所使用的是共用一激發線圈的一複合靜電 磁性透鏡，第1 1圖即爲一例。 下述組件皆可於第1 1圖中找到，光學系統1 0包括一磁 性透鏡件，該磁性透鏡件包括一激發線圈1 5，該線圈之直徑 約爲100mm至1000mm，較佳者，其可介於100及400mm 之間，其中，該線圏直徑一般係取決於由該光學系統所會聚 之電子束12的數量。 再者，更具有一上極部件1 6及一下極部件1 7，這些極 -25- 1301992 部件較佳者係由一磁性導電材質所構成；例如透磁合金或是 μ-金屬。除了該磁性透鏡件之外亦具有一靜電透鏡組件’該 透鏡系統可以由對應於每條電子束1 2的複數個子透鏡所構 成。在第1 1圖的實施例中，該鏡電透鏡件的每個靜電没入 子透鏡皆包括一上電極18及一下電極19，這些電極應由一 非磁性導電材質所構成。設置於該等靜電組件及I等磁性組 件中的開口的重疊方式一般可使得每條電子束1 2能夠使用 不同的開口而通過該光學系統。 爲了控制該光學系統10的會聚，必須提供該上電極18 的控制器7、一下電極8的控制器8、以及該激發線圏的控 制器9 〇 第1 1圖之光學系統1 〇的功能將說明如下。具有一光學 軸1 1的多個電子束1 2在實施例中係被會聚於樣本1 3上， 該磁性會聚場係由激發線圈1 5感應至該等極部件，控制器9 驅動激發線圈15，冷卻單元（圖中未示出）可以設置於接近該 激發線圈處，該等極部件引導該磁性會聚場至爲了該等電子 束而設的開口 1 4，這些開口係提供給上極部件1 6與下極部 件1 7之用。因爲該開口 1 4之內的該會聚場的存在，該電子 束會被會聚。爲了進一步地藉由一靜電透鏡會聚一電子束 12，可提供一第一電極18及一第二電極19，不同的電位係 被控制器7和8分別地施加於電極1 8及1 9。 根據另一種方法，控制器7和8除了可以連接至子透鏡 的一共同上或下電極之外，亦可以獨立地控制至少複數個電 極或是一組電極。 -26- 1301992 如第1圖所示，光學系統1 0將電子束1 2會聚於樣本j 3 • 上，如果該光學系統1 〇係作爲一物鏡，較佳的作法則是分 • 別於電極1 8及1 9上形成電位，使得該等帶電粒子在撞擊至 該樣本之前被減速。因此，對於電子及其他帶負電粒子來 說，該上電極1 8相較於該下電極1 9應該具有更多的正電位。 第1 1圖所示之該開口可以不同方式進行配置，第12a 圖至第12c圖係爲其實施例。該上極部件的區域16a在實施 例中係以圓形方式呈現，在此觀點下該下極部件係座落於該 ^ 上極部件之下，該等極部件爲該激發線圈1 5a所圍繞，該激 發線圈產生該磁場，該等極部件引導該磁場至開口 1 4。此 外，圖中亦顯示了電極18a，於該等電極中貫通該光學系統 的該開口係重疊該等極部件的開口。 通過該開口 1 4之一的一電子束會被所提供之靜電及磁 性透鏡場所會聚，其中，該透鏡的該等磁性及靜電組件的較 佳者係用以啓動對稱會聚場。 在第1 2 a圖之中，該開口 1 4係設置於一列之中，因此， ^ 每個開口 14(第12a圖的上及下側）的至少兩個方向上便不再 具有相鄰的開口。是故，該磁場便直接地被引導至該開口’ 相對於該兩側的其他組件或開口不會具有干擾。 第1 2b圖顯示另一實施例，其中提供了兩列開口。一般 來說，數列的開口形成一 mxn矩陣，該上列可能會被該下列 或類似之物所影響，因此，較佳的方式係增加額外的開口 3 2，這些額外的開口並非用以妨礙或會聚電子束。然而’被 引導至開口 1 4之該磁場的一致性會增加，這是因爲每個開 -27 - 1301992 口 14皆具有一相似的鄰接影響區域，額外的開口 32(“虛擬” * 開口）係被使用於第12a圖至第12c圖所示的所有實施例當 • 中，該等虛擬開口的其他形狀或尺寸亦落於保護的尺度之 內。 第12c圖所繪製者爲該光學系統的另一實施例，第12c 圖中之開口 1 4的配置方式係以四摺形狀而形成一鑽石型 態，此外亦可以實行更高階的對稱。 第13圖所繪製者爲用以會聚超過一個一次電子束之配 ® 置的實施例，該光學系統1 8 0包括一激發線圈1 5、上極部件 52以及下極部件54，此外，亦提供單獨地諷整每條電子束 1 2之影像性質的裝置，這些裝置係爲小的磁性線圏1 02，該 靜電透鏡件包括上電極1 8及下電極72。再者，內透鏡偏向 器152亦提供偏向單元，因此，電子束12b便能夠掃瞄樣本 1 3，二次粒子會通過被使用於該一次電子束的相同開口 14 而穿透該光學系統。 該光學系統1 80的實施例係使用一結合式的軸向-及徑 ® 向空隙磁性透鏡件，該靜電透鏡件係由上電極1 8及下平面 電極72所構成，藉由小的磁性線圈1 02可以達到透鏡件變 化的良好調整，在該光學系統之上的該光學軸1 1之後的電 子束12b係爲內透鏡偏向器152的群組所偏向。 第1 4圖所繪製者爲配置多粒子束的另一實施例，其中 額外地提供多孔以應用於每條粒子束，因此，不同的孔可以 使用偏向器以進行選擇，可以加以應用的關於多孔之開孔選 擇的詳細說明已揭露於與本案具同一委託人之歐洲專利Nr· -28- 1301992 03 00 67 1 6號案件之中。 • 裝置1 3 0具有一外殼1 3 1以及一樣本腔體1 3 5 . 以及該樣本腔體可以經由真空接口而排空，在該樣 中，樣本1 3係位於樣本平台1 3 6上，該樣本平台 兩個方向上獨立地移動該樣本，對於該樣本的控制 動控制單元136’係連接至樣本平台136，四條電子 的每條皆具有其本身的光學軸11，該等粒子束係由 陣列1 3 2所發射，該發射器陣列係由控制器單元 ® 制；也就是說，每條電子束中掃瞄過樣本1 3之電 粒子束電流、該陽極電位以及一可能的同步皆分別 應用於每條電子束之包括一單透鏡模組的一多透鏡 係被用作該四條帶電粒子束的一聚光透鏡，該透鏡 係由控制單元1 3 3 ’所控制。 一般來說，無須參閱第1 4圖之實施例，一單 圓柱傳統上相對於每條一次電子束皆具有至少兩> 件，該透鏡（或至少一個）之較佳者爲浸入透鏡，因 ® 該電子束位於該透鏡之間的一較高的電位（粒子] 位）。再者，根據另一種替代方案，一結合式發射 係爲對所發射之粒子束進行塑形的較佳選擇。 爲了將該等電子束會聚於樣本1 3上，可以對 束使用一磁性靜電複合透鏡，其中，磁性子透鏡係 同激發線圈，並且對於每條電子束來說一靜電子透 化於該複合透鏡中，該磁性靜電複合透鏡的組件係 元1 3 4 ’所控制。 ，該外殼 本腔體之 136可在 來說，移 束12中 一發射器 1 3 2 ’所控 子束的該 被控制， 系統1 3 3 系統1 3 3 束或多束 個會聚元 其可允許 束提升電 聚光透鏡 所有電子 分享一共 鏡係積體 由控制單 -29- 1301992 在第1 4圖中，該靜電透鏡丨3 3及該磁性靜電複合透鏡 1 3 4的使用係作爲例示。可取代的方法是，可以使用兩個靜 電透鏡；亦即一聚光透鏡以及一物鏡。或者，可以使用兩個 磁性靜電複合透鏡；亦即一聚光透鏡以及一物鏡。然而，亦 可以無需聚光透鏡而僅使用一多束透鏡，藉此可使用一靜電 透鏡或是一磁性靜電複合透鏡。 再者’亦提供一鄰接電極8 2以及一個別控制單元8 2，， 其中亦實現對應於四條電子束中之每一條的一抽取場。此 外，對於每條電子束1 2來說’亦提供供給一粒子束提升電 位的電極1 3 7。 除了上述組件之外，亦對於每條電子束提供一偏向切換 系統。 與第3 a至3 d圖中所示之該磁性偏向系統相反，四個偏 向器的一組合亦提供該物鏡子單元的一光學軸，該軸係與該 發射器子單元的光學軸相同。第一偏向平台14將電子束12 由左方偏向至右方，其係取決於開孔單元41中所使用的開 孔種類。對於每條電子束來說，開孔單元41包括應用於一 高電流測量模式的一大型開孔以及應用於一高解析測量模 式的一小型開孔。 在每條電子束之中，二次電子被象限儀425由該一次電 子束中分離出來。第14圖之示意圖的粒子束分離係繪製於 該圖的平面之中，此舉僅係爲了較早的繪製目的。一般來 說，該粒子束分離以及因此所產生之該偵測單元的配置亦可 實現於與該圖之平面正交的一維度之中。 -30- 1301992 爲了偵測二次電子，亦提供一會聚及濾波光學9 1 6，所 有的偵測單元係由控制器1 6 ’ /44，所控制，而每個偏向平台 1 4係由控制單元1 4 ’所控制。 第1 5圖所繪製者爲最初由歐洲專利Nr. 02 02 8 346號 案件所提出之一多束物鏡的另一實施例，其中，分享一共同 激發線圈的該多孔磁性透鏡係依照下列說明進行修改。 在第15圖之實施例當中，亦提供五個個別的透鏡模組 1 00，每個皆具有一磁性導電材質電路23，該磁性導電材質 電路23的型態爲具有兩個平坦側面的一圓柱。在該磁性材 質電路的中央，還提供開口 22。沿著該光學軸24行進以通 過開口 22的一電子束係由一磁性透鏡場而會聚，該磁性透 鏡場係由電流106a及106b所感應而產生的。 個別的透鏡模組具有對稱於光學軸24的兩個平面，爲 了保持該等模組的對稱性，其可因串音效應而失真，亦可以 在每個模組之間設置一空隙。替代方案則是，這種空隙可以 使用一非磁性材質塡滿。 在第1 5圖中，該透鏡模組1 00係用以將提供給開口 22 的該磁通量進行塑形，因此，便可以產生額外的孔洞82，藉 此提供給開口 22的該磁場便能夠被修正。使用該等額外的 孔洞82便可以製作出適用於用以會聚該電子束的磁場。 關於上述不同的多透鏡型態，一般對於所有的實施例來 說亦可以使用磁性或是結合型的靜電磁性透鏡。對於結合型 的透鏡以及對於靜電透鏡（在不使用磁性透鏡件的情形之 下）來說，亦可以使用浸入型透鏡，藉此，便能夠控制位於 -31- 1301992 一樣本上之該等電子的撞擊能量。 # 【圖式簡單說明】 • 上述本案已陳述及其他更爲詳細之觀點將藉由以下所 述內容及所附圖示而進行詳細說明，其中： 第1圖係爲習用一種偵測方案的示意圖； 第2a圖係爲本案具有一維恩濾波器型分離單元之系統 的不意圖； 第2b及2c圖係爲可藉由一維恩濾波器型分離單元而實 ® 現之其他粒子束路徑的示意圖； 第3 a至3 d圖係爲本案具有磁性雙極分離單元之實施例 的示意圖； 第4a及4b圖係爲本案帶電粒子單元的側視圖； 第4c圖係爲本案另一實施例的側視圖； 第5圖係爲包括一半球象限儀之另一實施例的側視圖； 第6圖係爲與一基座電位濾波器的一電位結合的側視 圖； ^ 第7及8圖係爲本案實施例之二次束光學之粒子束路徑 的示意圖； 第9圖係爲本案一帶電粒子束裝置的側視圖； 第1 0圖係爲本案一帶電粒子多束裝置的側視圖； 第1 1圖係爲可使用於本案一多束裝置之物鏡的側視圖； 第12a至12c圖係爲可使用於本案一多束裝置之物鏡及 其對應粒子束型態的上視圖； 第1 3圖係爲可使用於本案一多束裝置之物鏡的側視圖； -32- 1301992 第1 4圖係爲本案一帶電粒子多束裝置的側視圖；以及 第1 5圖係爲可使用於本案一多束裝置之物鏡的立體側 視圖。 【元件符號說明】

7 控 制 器 8 控 制 器 9 控 制 器 10 光 學 系 統 11 光 學 軸 12 電 子 束 12b 電 子 束 13 樣 本 14 開 □ 14 偏 向 平 台 145 控 制 單 元 15 激 發 線 圈 15a 激 發 線 圈 16 上 極 部 件 16a 1^ 域 1 6? 控 制 器 17 下 極 部 件 18 上 電 極 18a 電 極 19 下 電 極 -33- 1301992

22 開 □ 23 磁 性 導 電 材 質 電 路 2 4 光 學 軸 32 開 □ 4 1 開 孔 單 元 449 控 制 器 52 上 極 部 件 54 下 極 部 件 72 下 電 極 82 鄰 接 電 極 82 孔 洞 829 控 制 單 元 100 圓 柱 100 透 鏡 模 組 102 小 磁 性 線 圈 105 發 射 器 106a 電 流 106b 電 流 110 物 鏡 115 壞 狀 二 次 電 子 偵 測 120 工 作 距 離 125 樣 本 130 一 次 電 子 束 130 裝 置 -34 1301992

13 1 外 殻 132 發 射 器 陣 列 132” 控 制 單 元 133 多 透 鏡 系 統 133 靜 電 透 鏡 134 控 制 單 元 134 磁 性 靜 電 複 合 透 鏡 135 樣 本 腔 體 135 開 P 136 樣 本 平 台 136” 移 動 控 制 單 元 137 電 極 140 二 次 電 子 145 二 次 電 子 信 號 152 內 透 m 偏 向 器 180 光 學 系 統 205 發 射 器 2 10 一 次 電 子 束 2 15 維 恩 型 動 量 分 散 濾 波 220 物 鏡 225 樣 本 23 0 二 次 電 子 束 235 二 次 電 子 光 學 及 濾 波 器 240 電 子 偵 測 器 二次電子信號 發射器 一次電子束 第一磁偏向器 第二磁偏向器 樣本 二次電子束 象限儀 二次電子光學及濾波器 電子偵測器 二次電子信號 象限儀 帶負電U彎折 帶正電U彎折 四極元件 濾波器 電子偵測器 半球象限儀 雙會聚象限儀單元 -次電子束 發射器 第一磁性粒子束分離器偏向線圈 板 開口 • 36 - 物鏡 半導體晶圓 鄰接電極 二次電子束 半球象限儀 S E校準四極 透鏡 板 二次電子濾波器 電子偵測器 晶圓檢驗系統 電子束圓柱 e -束源 磁束分離器 物鏡 一次束 晶圓 象限儀 χ-y平台 濾波元件 會聚及濾波光學 偵測器 影像電子系統 真空腔體 -37- 1301992 924 隔離外框 926 真空幫浦 928 晶圓搬運子系統 93 0 電腦系統 9 3 2 工作站 934 輸入/輸出裝置 93 6 顯示器 93 8 匯流排

940 PE-束控制 942 SE光學控制 944 PE校準及偏向控制 946 真空幫浦控制 948 晶圓電壓控制 950 平台控制 952 搬運控制 1 0 0 0 e -束晶圓檢驗系統 1 005 列 1 0 1 0 e -束圓柱 10 15 e -束圓柱 1 020 e -束圓柱

Claims (1)

1. :1301992 第94 1 3 8957號「高電流密度粒子束系 (2007年12月修正） 十、申請專利範圍： 1.一種帶電粒子單元，用以偏向及能量選擇一帶電粒子束的帶電 粒子，包括： 一雙會聚象限儀單元（470 ; 42 5,450 ; 914)，用以偏向及會 聚該帶電粒子束；以及 形成一電位基座之一能量濾波器（460 ; 5 60 ; 916)，其中該 φ 帶電粒子束的帶電粒子可視帶電粒子的能量而定，在該電位基 座上改變方向，其中該雙會聚象限儀單元包含一象限儀 (43 5)，用以會聚於一第一維度；及一四極單元（445)、圓柱透 鏡或側碟，用以會聚於一第二方向，或其中，該雙會聚象限儀 單元包括一半球狀象限儀（470)。 2·如申請專利範圍第1項之帶電粒子單元，其中該雙會聚象限儀 單元係適以將該帶電粒子束會聚於該能量濾波器（460 ; 5 60 ; 916)之內。 φ 3.如申請專利範圍第1或2項之帶電粒子單元，其中該雙會聚象 限儀單元包括一另外透鏡單元（450 ; 5 5 0)，用以會聚該帶電粒 子束。 4.如申請專利範圍第3項之帶電粒子單元，其中該另外透鏡單元 包括一單透鏡（Einzel-lens)。 5·如申請專利範圍第1或2項之帶電粒子單元，其中該能量濾波 器具有一偏壓電極，該偏壓電極包括讓該帶電粒子束得以穿過 的一孔。 < 5

   1301992 6 ·如申請專利範圍第1或2項之帶電粒子單元，其中該能量濾波 器（460; 560; 916)以一偏壓圓柱形式設置。 7.如申請專利範圍第6項之帶電粒子單元，其中該偏壓圓柱具有 至少100 μηι之長度，以及介於100 μηι與20mm之間的孔直徑。 8·如申請專利範圍第1或2項之帶電粒子單元，其中該能量濾波 器係沿傳播方向定位在該帶電粒子束之一焦點的位置附近。 9·一種二次帶電粒子偵測裝置，包括： 一雙會聚象限儀單元（4 70; 425,450; 914)，用以偏向及會 φ 聚該帶電粒子束；以及 形成一電位基座之一能量濾波器（460 ; 5 60 ; 916)，其中該 帶電粒子束的帶電粒子可視帶電粒子的能量而定，在該電位基 座上改變方向，其中 該帶電粒子束係爲一次帶電粒子束撞擊一樣本（225 ; 5 3 0) 所釋放出的二次帶電粒子束； 且該二次帶電粒子偵測裝置更包括： 一偵測器（4 6 5 ; 5 6 5 ; 9 1 8 )，用以因應已通過該能量濾波器

   的帶電粒子之入射而產生一偵測信號。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該雙會聚象限儀單元包含 一象限儀（43 5)，用以會聚於一第一維度；及一四極單元（445)、 圓柱透鏡或側碟，用以會聚於一第二方向。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該雙會聚象限儀單元包括 一半球狀象限儀（470)。 1 2 ·如申請專利範圍第9至n項中任一項之裝置，更包括一加速 單元，用以加速該二次帶電粒子束。 -2-

   .1301992 1 3 .如申請專利範圔第9至1 1項中任一項之裝置，更包括一分離 單元（215; 320; 906)，用以將該二次帶電粒子束自該一次帶 電粒子束分離。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中該分離單元以一磁性雙 極元件形式設置。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中該分離單元以維恩濾波 器（Wien filter)形式設置。 16.—種帶電粒子束裝置，包括

   一帶電粒子束源（205 ; 3 05 ; 904)，用以提供一次帶電粒子 束； 一第一會聚元件（2 20; 325; 415; 525; 134)，用以會聚該 一次帶電粒子束於該樣本上；及 如申請專利範圍第1 1至1 5項中任一項的一帶電粒子偵測裝 置。 1 7.—種帶電粒子多束裝置，包括至少兩個如申請專利範圍第1 6 項的該帶電粒子束裝置。 H 1 8 . —種帶電粒子多束裝置，包括至少五個如申請專利範圍第1 6 項的該帶電粒子束裝置。 19.如申請專利範圍第17項之帶電粒子多束裝置，其中數個該帶 電粒子束裝置係配置成可提供一整列的帶電粒子束。 2 0.如申請專利範圍第18項之帶電粒子多束裝置，其中數個該帶 電粒子束裝置係配置成可提供一整列的帶電粒子束。 2 1 .如申請專利範圍第1 7至20項中任一項之帶電粒子多束裝置， 其中數個該帶電粒子束裝置係配置成可提供一陣列的帶電粒 -3-

   :1301992 子束。 22.如申請專利範圍第17至20項中任一項之帶電粒子多束裝置， 其中= 數個該一次帶電粒子束係由數個該帶電粒子束源所提供；及 其中數個該帶電粒子束源係整合於一發射器陣列。 2 3 ·如申請專利範圍第1 7至2 0項中任一項之帶電粒子多束裝置， 其中： 數個該一次帶電粒子束係由數個第一會聚元件所會聚；及

   其中數個該第一會聚元件係整合於一多束物鏡（134)。 24·如申請專利範圍第17至20項中任一項之帶電粒子多束裝置 其中： 爲數個該一次帶電粒子束中的每一個，提供具有至少兩個開 孔的一多孔單元；及 爲數個該一次帶電粒子束中的每一個，可選取該至少兩個開 孔的一開孔。 25.—種帶電粒子的偏向及濾波方法，包括步驟如下： 藉由一雙會聚象限儀單元（470; 425,45 0; 914)偏向該等帶 電粒子，使得該等帶電粒子偏離度減少，而該雙會聚象限儀單 元包含一象限儀（4 3 5 )，用以會聚於一第一維度；及一四極單 元（445)、圓柱透鏡或側碟，用以會聚於一第二方向，或包括 一半球狀象限儀（470)，其中該等帶電粒子形成一帶電粒子束； 藉由一能量濾波器（460 ; 560 ; 91 6)過濾該帶電粒子束的一 部份，其中提供一電位基座，使得該帶電粒子束與該電位基座 互相作用；及 -4- < S- :1301992 4.,¾. 一 A1* ' Γ: L_ / 其中低於一能量臨界値的該等帶〜字7西分被去除° 2 6.—種偵測二次帶電粒子束的方法，包括步驟如下： 將二次帶電粒子束自一次帶電粒子束分離； 根據申請專利範圍第24項之方法偏向及過濾該二次帶電粒 子束；及 偵測高於該能量臨界値的該等二次帶電粒子的一部份° 2 7 ·如申請專利範圍第2 5項之方法，更包括一步驟：藉由一加 速單元加速該等二次帶電粒子。 @ 2 8 ·如申請專利範圍第2 5至2 6項中任一項之方法，其中實施會聚 程序，使得提供一焦點於該濾波器的一偏壓管之中。

   -5- 1301992 4/16

   CHCO联H-lf^l 二次電子束 335

   355 第一磁偏向器 (電磁型） 315

   二次電子光學 及濾波器 345

   第二磁偏向器 (電磁型） 320 物鏡325

   後次據 fe~33〇 . .:¾襲3:¾ 第3a圖