TWI462143B - 動態調整電子束影像之聚焦之方法、動態量測欲檢測樣本之高度變化之裝置、電子束裝置、調整電子束之焦距之裝置 - Google Patents

動態調整電子束影像之聚焦之方法、動態量測欲檢測樣本之高度變化之裝置、電子束裝置、調整電子束之焦距之裝置 Download PDF

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Description

動態調整電子束影像之聚焦之方法、動態量測欲檢測樣 本之高度變化之裝置、電子束裝置、調整電子束之焦距之裝置
本發明是有關於一種電子束系統，特別是有關於藉由一工具，動態量測欲檢測樣本之高度變化之裝置，以及檢查樣本時，動態調整電子束影像聚焦的方法。
隨著半導體材料與製程的進步，半導體元件朝向更高整合度與更高密度發展，關鍵缺陷尺寸也隨之變小。這需要缺陷檢測工具，特別是具有較高的分辨率和更高的檢測速度之電子束缺陷檢測工具。因此，更精確與快速的自動對焦能力變得更加重要。
典型的電子束缺陷檢測工具投射電子束至欲檢測地區，然後收集由樣本表面散射或反射的電子，藉以形成檢測區域的影像，並且隨後輸出影像異常的位置。為了得到高品質的表面影像，檢測工具之分辨率與維持良好聚焦狀態的能力是十分重要的。較高的分辨率會導致較小焦點深度(depth of focus：DOF)，因此需要更好與更快的聚焦控制能 力。
藉由使用電子束檢測工具，由晶圓表面獲得一清晰影像後，異常分析需要大量的影像處理技術。有幾個因素會影響晶圓表面拓撲結構(wafer surface topology)，例如，垂直位置與傾斜角度。然而，最重要的三個因素可能是，第一，晶圓的內在平整度(wafer intrinsic flatness)，第二，積體電路製造所導致的表面張力與表面粗糙度，第三，製程設備，例如，晶圓靜電吸盤或X-Y傳送平台所導致的晶圓翹曲與傾斜。如果沒有自動對焦/工作距離控制系統的協助，表面拓撲結構很容易導致影像失焦。在沒有垂直位置與動態調整之準確訊息的狀況下，由於沒有足夠的焦點深度(depth of focus：DOF以及表面拓撲結構變化的影響，影像會模糊不清。進行連續檢測時，為了呈現清晰影像，電子束系統必需藉由改變通過物鏡線圈的電流，及時調整物鏡之磁場。然而，與樣本的移動速度相較，由於磁滯效應的影響，藉由改變物鏡電流，調整焦距的響應時間太慢。因此，影像處理後所獲得的影像是模糊的。美國專利Meisburger et al.(US 5502306)揭露改變聚焦電流的範例。樣本上少數指定點的最佳聚焦電流是在初始化階段決定，而且在該等指定點之間則由最佳聚焦電流以內插計算決定。另一種保持影像清晰的方法揭露於美國專利Neil et al.(US 7,041,976)。該方法藉由改變晶圓表面的偏壓，自動聚焦電子影像，該偏壓是相應地由散射電子之能量濾波截止電壓決定。
用於製造半導體元件的系統，例如，製程設備、量測設備以及檢測設備可包含作為聚焦次系統之一高度感測器。在製程前或製程中，高度感測器可用於將晶圓定位於系統內。為了不同的應用，高度感 測器可用於不同配置。
高度感測器的範例揭露於美國專利Shambroom et al.(US 4,538,069)。電容高度感測器應用於微影設備。控制系統適當地調整電子束的偏轉角度，藉以反應所檢測的偏差，以很高的準確度，在所需要的點進行寫入。然而，準確讀取電容計需要均勻的樣本材料。半導體晶圓上的複雜物質組成變成了電容計的不利條件。某些高度感測器偵測散射光線並將所偵測的光線轉換成可以被測量之電子信號，藉以提供高度資訊。上述高度感測器的範例揭露於美國專利Doran et al.(US 5,585,629)，藉由雙光束光學LED確定位置偏差，由該系統之輸出可用於定位平台之調整；美國專利Watanabe et al.(US 6,333,510)以雙光束光學系統確定高度，並且使用規模因素(scale factor)調整物鏡之焦距；美國專利申請案Wang et al.(US 11/759,138)以光學系統確定高度，並且藉由控制平台之壓電材料，調整焦點。所有上述文件之內容均可納入參考。調整平台在垂直方向之移動，藉以產生高度變化的缺點是平台移動成為成像系統的一個新振動源。而因為物鏡磁場的磁滯效應，調整物鏡的激發電流，藉以產生高度變化的缺點是太慢。
本發明的目的為提供方法與裝置，藉以避免在垂直方向之平台移動，以及導入快速反應靜電場，用於晶圓連續電子束缺陷檢測之動態聚焦。
本發明是關於影像系統之動態聚焦調整。藉由一高度偵測 次系統的協助，本發明提供一種裝置與方法，根據樣本表面高度變化，通過改變物鏡與樣本台之間的靜電透鏡之磁場強度，或者改變施加於樣本表面之偏壓，藉以進行影像聚焦微調。例如，作為一範例，該發明已應用至掃描式電子檢測系統。但是，本發明也可以適用於其他具有高度偵測裝置，而且使用帶電粒子束作為觀察工具之系統。
本發明之高度檢測裝置是採用申請於2007年06月06日之美國專利申請案Wang et al.(US 11/759138)所揭露之高度檢測裝置。根據本發明之一實施例，由高度變化轉換之控制信號，以電壓方式傳送至物鏡與樣本台之間之一電極。該電極作為靜電透鏡(electrostatic lens)，藉以微調主要電子束(primary beam)之焦點。
根據本發明之另一實施例，由高度變化轉換之控制信號，以電壓方式傳送至樣本台。根據該控制信號變化樣本表面偏壓，藉以改變主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)，並且隨後改變主要電子束(primary beam)之焦點。
本發明提供一種電子束裝置，該電子束裝置包含一電子源，用以發出一主要電子束(primary beam)；一聚光鏡(condenser lens)，用以聚集該主要電子束(primary beam)；一物鏡，用以將該主要電子束(primary beam)聚焦於一樣本之一表面；以及量測該樣本之高度變化之裝置。量測該樣本之高度變化之該裝置包含一光學照明源(optical illuminating source)，用以投射光線至該樣本；一偵測單元，用以接收由該樣本反射之光柵影像；以及調整該主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之裝置。調整該主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之該裝置可包含計算該工具之焦距之裝置；計算 該樣本表面之偏壓之裝置；以及控制該樣本表面之偏壓之裝置。調整該主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之該裝置也可以包含計算該工具之焦距之裝置；計算控制電極之靜電場強度之裝置，其中，該裝置包含掃描補償、影像旋轉補償(image rotation compensation)、影像放大補償(image magnification compensation)、影像偏移補償(image shift compensation)；以及控制該控制電極之靜電場強度之裝置。
本發明也提供一種藉由一工具，動態量測一欲檢測樣本之高度變化之一裝置，該裝置包含一光學照明源(optical illuminating source)，用以投射光線至該樣本；一偵測單元，用以接收由該樣本反射之光柵影像；計算該工具之焦距之裝置；計算該樣本表面之偏壓之裝置，其中，該裝置包含掃描補償、影像旋轉補償(image rotation compensation)、影像放大補償(image magnification compensation)、影像偏移補償(image shift compensation)；以及控制該樣本表面之偏壓之裝置。
本發明也提供一種在一掃描式電子顯微鏡(SEM)中，調整一電子束之焦距之裝置，該裝置包含一光學高度偵測單元，用以偵測欲以該掃描式電子顯微鏡檢測之一樣本之一表面，並且輸出高度變化資訊之信號；一SEM焦距控制單元，用以接收高度變化資訊之該信號，計算焦距，以及輸出焦距調整資訊之信號；以及一SEM聚焦單元，用以根據焦距調整資訊之該信號，將該SEM之電子束聚焦於該樣本之該表面，其中，該SEM聚焦單元係選自一群組，該群組由調整該樣本表面之偏壓 之一裝置、一控制靜電透鏡(control electrostatic lens)以及一聚光鏡(condenser lens)組成。
本發明也提供一種檢查一樣本時，動態調整一電子束影像之一聚焦之方法，該方法包含下列步驟：提供一電子束檢測系統，其中，一控制電極安裝於該系統。然後，提供一光學照明通量(optical illumination flux)，該光學照明通量通過一圖案板(pattern plate)與一鏡頭，到達該樣本之一表面，藉以投射一圖案(pattern)至該樣本之該表面，該圖案(pattern)與該圖案板(pattern plate)相關。藉由一偵測器，偵測由該樣本之該表面反射之照明通量(illumination flux)。然後，處理與該所偵測之照明通量相關之資訊。接著，根據與該所偵測之照明通量相關之該資訊之一部分，產生複數之光學影像，其中，第一影像包含用於該圖案(pattern)之一第一影像部份與用於該樣本之一第二影像部份。根據該圖案在該等光學影像之間之一位置變化，決定該樣本之該表面在一電子束視野(electron beam field of view)內之一區域高度變化。比較該區域高度變化與一電子束影像之一焦點深度。計算複數之校正因子，藉以補償在該視野(field of view)內，相對於該電子束影像之該焦點深度之該區域高度變化。根據與該等光學影像相關之該資訊之該部分，產生一控制信號。然後，提供該控制信號至一控制目標。反應施加至該控制目標之該控制信號，調整該樣本之電子束影像之該聚焦以及採用新焦距，對該樣本進行一電子束檢測。
110‧‧‧電子源
112‧‧‧聚光透鏡
114‧‧‧光圈
120‧‧‧偵測器
130‧‧‧物鏡
132‧‧‧偏轉裝置
134‧‧‧控制電極
150‧‧‧電子束系統
160‧‧‧樣本
170‧‧‧樣本台
200‧‧‧高度檢測次系統
210‧‧‧照明光源
213‧‧‧光線圖案板
220a‧‧‧光學鏡系統
220b‧‧‧光學鏡系統
230‧‧‧光學檢測單元
240‧‧‧光學影像處理單元
250‧‧‧控制信號產生單元
251‧‧‧控制信號產生單元
251-1‧‧‧所計算之新表面偏壓
251-2‧‧‧掃描校正計算
251-2a‧‧‧影像旋轉補償
251-2b‧‧‧影像放大補償
251-2c‧‧‧主要電子束偏移補償
252‧‧‧控制信號產生單元
252-1‧‧‧所計算之新靜電場強度
252-2‧‧‧掃描校正計算
252-2a‧‧‧影像旋轉補償
252-2b‧‧‧影像放大補償
252-2c‧‧‧主要電子束偏移補償
260‧‧‧控制動作驅動器
261‧‧‧控制驅動器
262‧‧‧控制驅動器
第一A圖顯示美國專利申請案Chen et al.(US 12/257304)所揭露之 改良之浸沒磁場減速掃瞄物鏡(Swinging Objective Retarding Immersion Lens：SORIL)系統之系統結構示意圖。
第一B圖顯示美國專利申請案Wang et al.(US 11/759138)所揭露之具有高度偵測次系統之傳統電子束系統之系統結構示意圖。
第二A圖顯示根據本發明一實施例之具有高度偵測次系統之電子束系統之示意圖，其中，控制信號用於變化樣本表面之偏壓。
第二B圖顯示根據本發明一實施例之晶圓偏壓/掃描補償計算器之示意圖。
第三A圖顯示根據本發明一實施例之具有高度偵測次系統之電子束系統之示意圖，其中，控制信號傳送至物鏡與樣本台之間的一對電極。
第三B圖顯示根據本發明一實施例之靜電透鏡之磁場強度/掃描補償計算器之示意圖。
本發明是關於影像系統之動態聚焦調整。藉由一高度偵測次系統的協助，本發明提供一種裝置與方法，根據樣本表面高度變化，通過改變物鏡與樣本台之間的靜電透鏡之磁場強度，或者改變施加於樣本表面之偏壓，藉以進行影像聚焦微調。例如，作為一範例，該發明已應用至掃描式電子檢測系統。但是，本發明也可以適用於其他具有高度偵測裝置，而且使用帶電粒子束作為觀察工具之系統。
本發明之系統配置如第一A圖與第一B圖所示，其中，包 含用以進行檢測之典型電子束檢測系統150以及用以協助對焦之高度檢測次系統200。詳細的電子束系統150包含電子源110、聚光透鏡112、光圈114、偵測器120、物鏡130，偏轉裝置132以及控制電極134。一主要電子束(primary beam)由電子源110產生，並且由物鏡130聚焦成一個電子束探針，該電子束探針可以掃描由樣本台170固定之樣本160，其中，樣本160可由靜電吸盤(E-chuck)固定。樣本160可以是，但不限於晶圓，例如，用於製作半導體元件之基板。偵測器120收集從樣本160之表面放射之二次電子，藉以在處理後形成一電子束影像。電子束系統150可以是，例如，申請於2008年10月23日之美國專利申請案Chen et al.(US 12/257304)所揭露之改良之浸沒磁場減速掃瞄物鏡(Swinging Objective Retarding Immersion Lens：SORIL)系統。
高度檢測次系統200是採用申請於2007年06月06日之美國專利申請案Wang et al.(US 11/759138)所揭露之高度偵測次系統。高度檢測次系統200包含一照明光源210、一光線圖案板(light pattern plate)213、光學鏡系統220a與220b、一光學檢測單元230、一光學影像處理單元240、一控制信號產生單元250以及一控制動作驅動器260。由照明光源210產生之照明通量通過聚光透鏡投射至光線圖案板213上的光柵，並且通過光學鏡系統220a之反射鏡投射至樣本160的表面上。由樣本160的表面所反射的光柵影像，通過光學鏡系統220b之反射鏡與過濾器，進入光學檢測單位230。光學檢測單位230可以是但不限定於電荷耦合裝置(charge coupled device，CCD)或互補金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)攝影機。從電荷耦合攝影機所接收之一系列光柵影像在光學影像處理單元240進行處理，該等影像是 在SORIL系統進行表面檢查時取得。光學影像處理單元240比較在該等光學影像之光柵位置，並且計算在每一影像中，由表面拓撲結構所造成之高度變化。然後，將結果傳送至控制信號產生單元250。電子檢測影像之區域焦距變化對應於由表面拓撲結構所造成的表面高度變化。基於由每一影像轉換的焦距變化，該控制信號產生單元250本質上是一高速計算機，該計算機將決定這些變化是否是在可接受的焦點深度(depth of focus：DOF)內。如果不可接受，則該計算機計算出對控制目標之校正動作控制信號。例如，計算出用於平台運動控制之壓電電壓、計算出用於控制電極之靜電透鏡強度以及施加於樣本表面之偏壓。最後，校正信號通過控制動作驅動器260傳送至控制目標。光學影像處理單元240包含焦距計算單元，控制動作驅動器260包含Z平台壓電驅動器。
如大部分先前技術所揭露，為了在缺陷檢測中得到清晰影像，傳送由高度變化轉換之校正信號，並且啟動在光軸方向的平台運動，藉以補償由於表面拓撲結構所造成的焦距變化。然而，根據申請於2009年03月03日之美國專利申請案Zhang(US 12/397,042)，平台運動是干擾影像清晰度的一個最重要的雜訊源。因此，為得到高品質之檢測影像，在微焦距變化補償時，應盡量避免平台運動。
根據第二A圖所示之本發明一實施例，傳送用於控制驅動器261之控制信號，藉以變化樣本表面之偏壓，並取代平台運動。變化樣本之偏壓將改變主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)，隨後改變原先由物鏡130設定的原始焦距。光學影像處理單元240比較在該等光學影像之光柵的位置，並且計算在每一影像中，由 表面拓撲結構所造成之高度變化。然後，將結果傳送至控制信號產生單元251。基於由每一影像轉換的焦距變化，控制信號產生單元251決定這些變化是否是在可接受的焦點深度(depth of focus：DOF)內。控制信號產生單元251計算出需要施加於樣本表面之偏壓，並且將該信號傳送至控制驅動器261。上述計算，如第二B圖所示，在所計算之新表面偏壓251-1或新晶圓偏壓之掃描補償實施後，還包含一掃描校正。掃描校正計算251-2包含影像旋轉補償(image rotation compensation)251-2a、影像放大補償(image magnification compensation)251-2b以及根據上述新表面偏壓之主要電子束偏移補償(primary beam shift compensation)251-2c。控制驅動器261送出控制信號，藉以改變晶圓表面的偏壓，該偏壓將因為表面拓撲結構而失焦的電子束影像帶回可接受的焦點深度(depth of focus：DOF)。控制信號產生單元251進行晶圓偏壓/掃描補償計算，控制驅動器261進行晶圓偏壓功率與掃描控制。
第三圖顯示本發明另一實施例，傳送用於控制驅動器262之控制信號，藉以變化控制電極134之靜電透鏡強度，並取代平台運動。該控制電極134係一平板，具有容許主要電子束(primary beam)通過之一中央孔(central hole)，該控制電極134作為物鏡與樣本表面之間的靜電透鏡(electrostatic lens)。變化控制電極134之靜電透鏡強度將改變主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)，隨後改變原先由物鏡130設定的原始焦距。光學影像處理單元240比較在該等光學影像之光柵的位置，並且計算在每一影像中，由表面拓撲結構所造成之高度變化。然後，將結果傳送至控制信號產生單元252。基於由每一影像轉換的焦距變化，控制信號產生單元251決定這些變化是否是在可接受 的焦點深度(depth of focus：DOF)內。控制信號產生單元252計算出用於適當靜電場強度，所需要施加於控制電極134之電壓，並且將該信號傳送至控制驅動器262。上述計算，如第三B圖所示，在所計算之新靜電場強度252-1實施後，還包含一掃描校正。掃描校正計算252-2包含影像旋轉補償(image rotation compensation)252-2a、影像放大補償(image magnification compensation)252-2b以及根據上述新靜電場強度之主要電子束偏移補償(primary beam shift compensation)252-2c。控制驅動器262送出控制信號，藉以來改變控制電極134之電壓，該電壓將因為表面拓撲結構而失焦的電子束影像帶回可接受的焦點深度(depth of focus：DOF)。控制信號產生單元252進行靜電透鏡強度/掃描補償計算，控制驅動器262進行靜電透鏡功率與掃描控制。
控制電極134，或控制靜電透鏡，可以在物鏡與樣本表面之間呈現多種形式。例如，在本發明中，控制電極134位於SORIL物鏡之外部極靴(polepiece)之延伸部份。另一實施例則以控制靜電透鏡作為一對偏轉電極。由於雙重功能的設計，上述配置的好處在於可以具有更緊湊的結構。
上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在下述之申請專利範圍內。
150‧‧‧電子束系統
200‧‧‧高度檢測次系統
210‧‧‧照明光源
213‧‧‧光線圖案板
220a‧‧‧光學鏡系統
220b‧‧‧光學鏡系統
230‧‧‧光學檢測單元
240‧‧‧光學影像處理單元
251‧‧‧控制信號產生單元
261‧‧‧控制驅動器

Claims (15)

  1. 一種檢查一樣本時，動態調整一電子束影像之一聚焦之方法，該方法包含：提供一電子束檢測系統；提供一光學照明通量(optical illumination flux)，該光學照明通量通過一圖案板(pattern plate)與一鏡頭，到達該樣本之一表面，藉以投射一圖案(pattern)至該樣本之該表面，該圖案(pattern)與該圖案板(pattern plate)相關；藉由一偵測器，偵測由該樣本之該表面反射之照明通量(illumination flux)；處理與該所偵測之照明通量相關之資訊；根據與該所偵測之照明通量相關之該資訊之一部分，產生複數之光學影像，一第一影像包含用於該圖案(pattern)之一第一影像部份與用於該樣本之一第二影像部份；根據該圖案在該等光學影像之間之一位置變化，決定該樣本之該表面在一電子束視野(electron beam field of view)內之一區域高度變化；比較該區域高度變化與一電子束影像之一焦點深度；計算複數之校正因子以進行主要電子束偏移補償(primary beam shift compensation)，藉以補償在該視野(field of view)內，相對於該電子束影像之該焦點深度之該區域高度變化；根據與該等光學影像相關之該資訊之該部分，產生一控制信號；提供該控制信號至一控制目標，該控制目標包含位於一樣本台上之該樣 本或用於該影像聚焦調整之一控制電極(control electrode)；反應施加至該控制目標之該控制信號，調整該樣本之電子束影像之該聚焦；以及對該樣本進行一電子束檢測。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，施加至該樣本之該控制信號係該樣本表面上之一偏壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，計算掃描校正因子更包含：影像旋轉補償(image rotation compensation)；以及影像放大補償(image magnification compensation)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，施加至該控制電極之該控制信號係用於產生靜電場強度之一電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，計算掃描校正因子更包含：影像旋轉補償(image rotation compensation)；以及影像放大補償(image magnification compensation)。
  6. 一種藉由一工具，動態量測一欲檢測樣本之高度變化之一裝置，包含：一光學照明源(optical illuminating source)，用以投射光線至該樣本；一偵測單元，用以接收由該樣本反射之光線；計算該工具之焦距之裝置；計算該樣本表面之偏壓與掃描補償之裝置；以及 控制該樣本表面之偏壓之裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之動態量測一欲檢測樣本之高度變化之一裝置，更包含用於該光學照明源(optical illuminating source)與該偵測單元之一光學系統。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之動態量測一欲檢測樣本之高度變化之一裝置，其中，計算該樣本表面之偏壓與掃描補償之裝置包含：影像旋轉補償(image rotation compensation)；影像放大補償(image magnification compensation)；以及主要電子束偏移補償(primary beam shift compensation)。
  9. 一種電子束裝置，包含：一電子源，用以發出一主要電子束(primary beam)；一聚光鏡(condenser lens)，用以聚集該主要電子束(primary beam)；一物鏡，用以將該主要電子束(primary beam)聚焦於一樣本之一表面：以及量測該樣本之高度變化之裝置，該量測該樣本之高度變化之裝置包含：一光學照明源(optical illuminating source)，用以投射光線至該樣本；一偵測單元，用以接收由該樣本反射之光線；以及調整該主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電子束裝置，其中，調整該 主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之該裝置包含：計算該工具之焦距之裝置；以及計算該樣本表面之偏壓與掃描補償之裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子束裝置，其中，計算該樣本表面之偏壓與掃描補償之裝置包含：影像旋轉補償(image rotation compensation)；影像放大補償(image magnification compensation)；以及主要電子束偏移補償(primary beam shift compensation)。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之電子束裝置，其中，調整該主要電子束(primary beam)之衝擊能量(landing energy)之該裝置包含：計算該工具之焦距之裝置；以及計算一控制電極之靜電場強度與掃描補償之裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電子束裝置，其中，計算一該控制電極之靜電場強度與掃描補償之裝置包含：影像旋轉補償(image rotation compensation)；以及影像放大補償(image magnification compensation)。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之電子束裝置，更包含用於該光學照明源(optical illuminating source)與該偵測單元之一光學系統。
  15. 一種在一掃描式電子顯微鏡(SEM)中，調整一電子束之焦距之裝置，包含：一光學高度偵測單元，用以偵測欲以該掃描式電子顯微鏡檢測之一樣本之一表面，並且輸出高度變化資訊之信號；一SEM焦距控制單元，用以接收高度變化資訊之該信號，計算焦距，以 及輸出焦距調整資訊之信號；以及一SEM聚焦單元，用以根據焦距調整資訊之該信號，將該SEM之電子束聚焦於該樣本之該表面，其中，該SEM聚焦單元係選自一群組，該群組由調整該樣本表面之偏壓之一裝置、一控制靜電透鏡(control electrostatic lens)以及一聚光鏡(condenser lens)組成；其中該控制靜電透鏡(control electrostatic lens)係一平板，該平板具有容許該SEM之主要電子束(primary beam)通過之一中央孔(central hole)。
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