TWI581299B - 具有低軸漏溢場的永久磁鐵基高效能多軸浸沒電子透鏡陣列 - Google Patents

Description

具有低軸漏溢場的永久磁鐵基高效能多軸浸沒電子透鏡陣列

本發明係有關於具有低軸漏溢場的永久磁鐵基高效能多軸浸沒電子透鏡陣列。

本申請案依美國35 U.S.C.119主張對2013年3月10日所申審之美國專利申請序號61/775,656案的優先權，茲將該案依其整體以參考方式併入本案。

在圖案化晶圓製造程序的過程中可能會出現積體電路晶片內的缺陷。藉由晶圓檢測工具可獲得這些缺陷資訊以利改善生產良率。常用的缺陷偵測工具有兩種：(1)光學檢測工具，這種是利用光線來照射晶圓，以及(2)掃描電子束檢測工具，這種則是利用電子來照射晶圓。

光學檢測系統可運用平行資料取得作業以對於300mm晶圓的檢測任務提供在數小時之等級的產出量。不過，光學檢測工具的解析度會受限於由(相對於電子而言)大型光子波長所造成的繞射限制。目前，光學檢測系統是無法識別出在十四奈米及更小設計刻度處的所有缺陷。

而掃描電子束檢測工具所產生的繞射限制比起光學工具來 說則是顯著較低，原因是電子的波長是在埃(Angstrom)之等級。掃描電子束檢測工具可提供數個奈米之等級的解析度，此解析度足供偵測出在十四奈米及更小樣式化晶圓設計刻度處的缺陷。然不幸地，掃描電子束檢測工具的產出量偏低，因為在掃描程序的過程中是以序列的方式獲得成像資料。 根據檢測程序所要求的信號對雜訊比而定，掃描電子束檢測工具的資料取得率通常是自每秒100Mega像素至約一Giga像素。在目前，欲利用傳統的掃描電子束系統依十奈米的像素大小來檢測一個300mm晶圓將會耗費超過一星期的時間。

有一種採用平行資料取得作業的多重電子束檢測系統可提 高產出量並且縮短晶圓檢測的時間。其一平行方式是運用一共同電流線圈以在一磁性極件(pole piece)上的孔洞陣列處產生磁性激發，從而產生一磁性電子聚焦透鏡陣列。該電流線圈僅有一條對稱軸，這表示只能對稱地激發該陣列內的單一個透鏡。其他的透鏡則為不對稱地激發，因為該透鏡光軸並不是與該激發線圈的幾何軸線相重疊。此對稱性不匹配會造成沿光軸上的磁場分佈問題，解析度出現劣化，並且在不同的透鏡間引入不均勻效能。 另一種方式則是產生一種微小的電流驅動電子磁性聚焦透鏡單元，並且將此等透鏡單元的陣列組裝合一。透鏡激發受限於在有限空間內的電流密度；而透鏡的解析度因此亦受侷限。又另一種方式為運用未經遮蔽的永久磁鐵和共享的導磁體以產生一聚焦透鏡陣列。然所有這些前述方式要不具有兩個聚焦透鏡場，如此造成偏流與偵測系統設計的複雜化，要不沿著光軸上展現強烈的漏溢場，從而導致解析度與視野的劣化。

本發明的一態樣為一種設備，其包含：一種磁性調整透鏡，此者是由一電子線圈所激發，並且是沿一電子來源與一待由該電子束加以掃描之樣本間的電子束路徑所設置；以及一永久磁鐵透鏡，此者係經設置在該磁性調整透鏡的下方處以將電子束聚焦於該樣本上，該永久磁鐵透鏡是由一或更多永久環型磁鐵所激發，而該環型磁鐵除底部表面外是由一磁場導體所包封。

102‧‧‧電子來源

104‧‧‧槍聚透鏡

106‧‧‧電子束形成孔徑

108‧‧‧靜電調整透鏡校準偏流器

110‧‧‧靜電調整透鏡

112‧‧‧第一級掃描產生偏流器(靜電八極或雙十極偏流器)

114‧‧‧電子偵測器

116‧‧‧磁性調整透鏡

118‧‧‧永久磁鐵透鏡

120‧‧‧第二級掃描產生偏流器/消象散器(靜電八極或雙十極偏流器)

122‧‧‧第三偏流器

124‧‧‧樣本

202‧‧‧導磁體

204‧‧‧線圈

206‧‧‧導磁體

208‧‧‧環型磁鐵(稀土永久磁鐵)

302‧‧‧導磁體

304‧‧‧導磁體

306‧‧‧環型磁鐵

308‧‧‧環型磁鐵

310‧‧‧環型磁鐵

312‧‧‧單一導磁體

314‧‧‧單一磁鐵

404‧‧‧磁性調整透鏡的中心

408‧‧‧永久磁鐵透鏡的中心

502‧‧‧永久磁鐵透鏡的中心

600‧‧‧軸向磁場

602‧‧‧磁性調整透鏡

603‧‧‧相對數值

604‧‧‧永久磁鐵透鏡

606‧‧‧磁流

608‧‧‧旋轉軸

610‧‧‧微小漏溢場

612‧‧‧主聚焦場

614‧‧‧軸向方向

700‧‧‧軸向磁場

702‧‧‧無漏溢場

704‧‧‧磁性調整透鏡

在後附圖式中，相同的參考編號與縮略字是表示擁有相同或類似功能性的構件或動作以利瞭解與簡化。為便於識別出任何特定構件或動作的說明，參考編號中的最顯著數字或數位是指首先將該構件引入於內的附圖編號。

圖1說明一掃描電子束縱行的具體實施例，該者含有經合併的磁性與靜電浸沒透鏡系統，此系統含有一永久磁鐵透鏡及一磁性調整透鏡；圖2說明一物鏡系統的具體實施例，此系統含有一永久磁鐵透鏡及一磁性調整透鏡；圖3A、3B及3C說明一永久磁鐵透鏡的具體實施例；圖4說明一三偏流掃描電子束縱行的具體實施例；圖5說明一雙偏流掃描電子束縱行的具體實施例；圖6說明一軸向磁場分佈的範例，而磁性調整透鏡線圈電流是設定為0；圖7說明一軸向磁場分佈的範例，而磁性調整透鏡線圈電流是設定為 抵消所有的軸向場漏溢；圖8說明一透鏡及掃描元件陣列排置的範例。

序言

所稱「一具體實施例」並不必然地參照於相同的具體實施例，雖確可如此亦然。除前後文中另予明確要求者外，在本案說明與申請專利範圍全篇中該字詞「包含」、「含有」等等應解讀為屬納入性，即相反於排他性或窮舉性者；換言之，即為「包含，然不限於此」。除清楚表示侷限於單一者或多數者外，單數或複數性字詞的運用亦分別地包含複數個或單一個數量。同時，該字詞「在此」、「如前」、「如後」與類似性質的字詞在當運用於本申請案文時是表示以整體方式參照於本申請案而非本申請案的任何特定部份。當申請專利範圍參照於兩個或更多項目的列表而運用「或」字詞時，除另明確地受限於其一或他者外，否則該字詞涵蓋該字詞的所有下列詮釋方式：該列表中的任何項目、該列表中的所有項目以及該列表中之項目的任何組合。

概述

在一具體實施例中，可將四個透鏡按照縱行方式加以排置。該縱行自上(電子來源)而下(待予掃描的樣本)包含下列元件：(1)槍聚透鏡(gun lens)，此者控制通過一孔徑的射束電流，(2)靜電調整透鏡，此者提供對於該射束的數值孔徑調整，(3)磁性調整透鏡，此者可消除其下方處之永久磁鐵透鏡(物鏡)的漏溢場，以及(4)永久磁鐵透鏡，此者可在樣本表面處構成強烈的浸沒磁場。在樣本表面上的細微聚焦控制可為藉由控制該永久磁 鐵透鏡的電壓偏壓所達成。

一環狀的永久磁鐵和一導磁性包封可構成一模組化的電子束聚焦透鏡組裝，此組裝可施加經合併的靜電與磁性浸沒場以聚焦該電子束。該環狀磁鐵是由高磁導率材料所包封以作為磁場導體。該磁鐵與導磁體之組裝的幾何性可構成一強烈磁場以作為一電子束縱行內之最終聚焦透鏡的一部份。樣本可予浸沒在該透鏡下所產生的場域裡以獲經改善的解析度和視野。可將一由線圈所驅動的較弱磁性調整磁性透鏡設置在該永久磁鐵透鏡的上方(較靠近該電子束來源)，從而能夠顯著地消除該永久磁鐵透鏡上方的漏溢場以得到最佳的焦點與視野。該線圈激發的磁鐵是由高磁導率材料所包封以作為磁場導體。該調整磁性透鏡的線圈激發可在該調整磁性透鏡與該永久磁鐵透鏡之間形成一磁場，因而抵消這兩個透鏡之間的漏溢場。在一些應用項目裡，亦可利用該調整磁性透鏡以在各種的射束條件下(即如著陸能量和擷取場)將電子束維持聚焦在樣本表面處。然此種不尋常方式或將牽涉到犧牲部份的漏溢場抵消效果以換取一些焦點控制。在該縱行裡可運用一第三靜電透鏡以改變該樣本表面上之所聚焦電子束的數值孔徑和焦點深度。可利用一靜電槍聚透鏡以控制通過該縱行內之射束形成孔徑的射束電流。

此款設計相對於傳統方式而言為反直覺性。在該永久磁鐵透鏡裡是避免來自於線圈的磁場激發。傳統上，這意味著該永久磁鐵透鏡的焦距與工作距離是無法藉由改變通過該透鏡線圈的電流加以控制。不過，後文說明將會解釋可如何克服此項課題並提供範例。另外一項非傳統特性是在於可藉由改變該永久磁鐵透鏡的電壓來調整該永久磁鐵透鏡的焦點。 永久磁鐵透鏡的焦點亦可藉由改變該線圈驅動之調整透鏡的激發，或是改變該靜電調整透鏡的激發，所改變。將調整該永久磁鐵透鏡之焦點的許多方式併入在單一縱行內似為反直覺性，然會出現如後文說明所述的未經預期優點。該靜電調整透鏡亦可用以改變該樣本表面上之所聚焦電子束的數值孔徑與焦點深度。再度地，設計該靜電調整透鏡並將其應用在所有這些目的可能為非傳統性且反直覺性，然而會出現多項未經預期優點。又另一項非傳統特性是在該永久磁鐵透鏡的緊密鄰近處運用一線圈驅動之磁性調整透鏡以消除漏溢場。又另一項非傳統特性為該永久磁鐵透鏡係經建構以令一磁場在該透鏡下方突出，並且該樣本並非被浸沒在該透鏡的腔洞內。 該永久磁鐵透鏡亦經構成以具有低漏溢場，同時匯聚磁流而朝向該中央軸線且位於該透鏡的下方。

可利用一雙偏流或三偏流縱行以執行運用電子束的掃描處理程序。在雙偏流縱行裡，所有的偏流器皆在靠近接地電位處運作，並且無需使用高電壓隔離。而三偏流縱行則具有一額外(最終)的偏流器系統，以及一位於該永久磁鐵透鏡與該磁性調整透鏡之間的消象散器。三偏流系統具有優越的視野，原因是前兩個偏流器可透過該磁性調整透鏡的中央掃描以令離軸像差最小化，而第三個掃描偏流器可經由該永久磁鐵透鏡的中央掃描。

在這兩種縱行類型裡，最終的掃描產生器系統皆可含有一八極或雙十極靜電偏流器，此者可作為消象散器之用。雙偏流器類型的各個個別及模組化縱行可含有一電子來源102以產生電子，一槍聚透鏡104以控制通過該電子束形成孔徑的電子束電流，一電子束形成孔徑106以形成該 電子束，一靜電調整透鏡校準偏流器108以令該電子束校準於該靜電調整透鏡，一靜電調整透鏡110以控制樣本表面上之所聚焦電子束的數值孔徑，一第一級掃描產生偏流器112(這可包含一靜電八極或雙十極偏流器)，一電子偵測器114以偵測來自該樣本表面的散射電子，一第二級掃描產生偏流器/消象散器120(這可包含一靜電八極或雙十極偏流器)，一磁性調整透鏡116以消除該永久磁鐵透鏡的漏溢場，以及一永久磁鐵透鏡118以產生一強烈磁性浸沒場。該永久磁鐵透鏡118為一具有經合併之磁場和電場的浸沒透鏡。三偏流縱行則含有一第三級掃描產生偏流器/消象散器，此者在該磁性調整透鏡與該永久磁鐵透鏡之間含有一八極或雙十極靜電偏流器，該偏流器亦運作如一最終消象散器。

示範性具體實施例的細節

圖1說明一種模組化掃描電子束縱行的具體實施例，其中包含一電子來源102，一槍聚透鏡104，一電子束構成孔徑106，一靜電調整透鏡校準偏流器108，一靜電調整透鏡110，一第一級掃描產生偏流器112，一電子偵側器114，一第二級掃描產生偏流器/消象散器120，一磁性調整透鏡116以及一永久磁鐵透鏡118。電子來源102產生電子，並由槍聚透鏡104和射束構成孔徑106所電性控制並且形成一射束。此電子束在當通過多個中介構件(如後文說明)時會被偏流。然後此電子束進入該永久磁鐵透鏡118的經合併磁性與靜電場內，如此可將該射束聚焦至樣本124上以供掃描。自該樣本發射返回的電子撞擊到一偵測器114，此者出現反應而產生表示樣本特性的信號。此信號可按眾知方式加以處理，藉此識別出該樣本形成的缺陷。

在電子束觸抵該永久磁鐵透鏡118之前，多個中介構件可對電子束產生作用。一對掃描偏流器112、120可併同運作以在該永久磁鐵透鏡118的中心處(雙偏流)，或是一焦點調整透鏡116的中心處(三偏流)，掃描該射束。在三偏流實作中，可運用一第三偏流器以在該永久磁鐵透鏡118的中心處掃描該射束。

為獲更佳的解析度，該磁性調整透鏡係經激發以消除該永久磁鐵透鏡的漏溢場。該永久磁鐵透鏡118具有一單聚焦場，並且該電子束不具有樣本前射束焦點交會。如此可供運用射束縱行以簡化偏流和偵測系統的設計，降低電子-電子干擾，並且改善在高射束電流處的解析度。該永久磁鐵透鏡118可僅由兩個元件所組裝而成，改善陣列佈置上的縱行密度，並因此可提升平行資料取得率。

可按照各種方式運用由線圈驅動的磁性調整透鏡116以改善縱行的效能。在一些應用項目裡，可運用該調整透鏡以調整焦點來補償加工誤差。亦可利用該調整透鏡116以補償射束條件變異，像是射束著陸能量和擷取場方面的變異。該調整透鏡116可設置為鄰近於(即如位在10mm內)該永久磁鐵透鏡118，並且可產生重疊的靜電場(E)和磁場(M)以減少像差。雙透鏡系統(一永久磁鐵透鏡118及一磁性調整透鏡116)可產生具有最小化磁性漏溢場的單一強烈合併磁性與靜電浸沒場透鏡。

有些實作可運用一種含一偏流器108及一靜電透鏡110的靜電調整組裝。該靜電調整組裝可位於該焦點調整組裝(116、120)的上方。當該樣本表面124上需要較大的焦點深度時，此組裝可按靜電方式運作以增大該樣本表面上之所聚焦電子束的焦點深度。

該縱行內的各個永久磁鐵透鏡具有一區域性(對於該透鏡)的軸向對稱側邊遮蔽導磁體，此者可在該電子來源102與該永久磁鐵透鏡118之間減少該光軸內的漏溢磁場。如此可改善影像解析度及視野。

由於一縱行內之各個永久磁鐵透鏡和各個磁性調整透鏡的磁場是獨立於其他縱行內的透鏡所激發，所以在縱行之間並無同享共用的激發線圈。這可減緩由於共用激發來源和偏離中心之透鏡場分布所導致的對稱不匹配問題。由於各個透鏡的導磁體可完全地包封該透鏡磁鐵(除該底部以外)，故而能夠減少透鏡上方處的漏溢場並且強化底部處的場域。該磁性調整透鏡116可運作以匯聚該調整透鏡116底部與該永久磁鐵透鏡118頂部之間的軸向漏溢場。藉由線圈激發即可顯著地去除此漏溢場。

該永久磁鐵透鏡118可為建構成擁有低小廓型，因此可供設置在靠近樣本處以縮短距該樣本的工作距離並改善解析度。該永久磁鐵透鏡118可具有合併的磁場和靜電場以減少像差問題。

各個透鏡以及其他元件可為獨立地建構，並後續地組裝合一為模組化且獨立的掃描縱行。而在此組裝過程中，可對任何機械性校準誤差進行調測與校正。可將這些縱行組裝成多個群組(「陣列」)，並且縱行之間的間隔僅略大於該縱行內之最寬構件的尺寸。而單一縱行可運作如擁有高解析度和低熱功率發散的單一縱行電子束檢測系統。

雙或三偏流縱行的任一者可為由下列項目所建構：(1)一磁性調整透鏡，此者係經設置且激發以抵消永久磁鐵透鏡的漏溢場；以及(2)一永久磁鐵透鏡，此者係經設置以將電子束聚焦於該樣本上。該永久磁鐵透鏡是藉由，除底部外，由一磁場導體所包封的一或更多永久環型磁鐵所 激發。所謂「包封」意思是該磁場導體位於與該磁鐵之一特定側相關聯的磁場內。

該磁性調整透鏡及該永久磁鐵透鏡可為組態設定而不致干擾該掃描偏流器(即如雙偏流)的電性隔離，或者該磁性調整透鏡及該永久磁鐵透鏡可為組態設定以干擾該掃描偏流器(即如三偏流)的高電壓電性隔離。

圖2說明一永久磁鐵透鏡和一磁性調整透鏡的具體實施例。該磁性調整透鏡含有一導磁體202和一線圈204，用以在該導磁體202內引生磁場。該線圈204和該導磁體202為彼此電性隔離。該導磁體202提供由該線圈204所引生之磁場的形狀，從而可藉由控制該線圈204內的電流以抵消該永久磁鐵透鏡的漏溢磁場。

該永久磁鐵透鏡118含有一導磁體206和一具有軸向磁性激發的環型磁鐵208(即如稀土永久磁鐵)。該環型磁鐵208引導一磁場於該導磁體206內部。利用該永久磁鐵208可消除該永久磁鐵透鏡118內的電性隔離。該導磁體206可提供由該磁鐵208所引生之磁場分布的形狀。

圖3A、3B及3C說明一永久磁鐵透鏡的具體實施例。一具體實施例(圖3A)含有一單一環型磁鐵306和兩個導磁體(302、304)。其一導磁體302具有高度的磁導率；而第二導磁體304則具有中度或高度的磁導率。藉由範例，該高度磁導率磁性材料具有約10000(u/u₀)的相對磁導率。而中度磁導率材料則具有約5000至8000(u/u₀)之間的典型磁導率。這種排置方式可在該磁性極件的中心處產生相對低的磁導阻抗，如此讓更多磁流能夠自該永久磁鐵透鏡的中心傳播。這可增強該永久磁鐵透鏡中央處的磁場，令該透鏡更為強大並提高解析度。

另一具體實施例(圖3B)運用一單一導磁體312和兩個同心環型磁鐵308、310。該磁鐵308、310的磁性激發可為相異或相同；該磁鐵308、310的截面可有所不同。該內部磁鐵308具有較長的高度，因此具有較高的磁性激發，從而產生較高的中央磁場和較強的透鏡以改善解析度。而該外部磁鐵310的高度較低，所以漏溢場較小且較易於消除。該磁鐵308、310可為由相同的材料所組成，而激發是依該材料沿磁化方向上的高度所決定。

另一具體實施例(圖3C)含有一單一磁鐵314，此者具有一非長方形截面且同樣地經塑形以改善透鏡效能。在各個具體實施例裡，磁鐵的激發皆為軸向性。各款設計是沿該透鏡的中央軸匯聚磁場，並同時減少外部漏溢場。

在一些具體實施例裡(即如圖2及圖3C)，該永久磁鐵透鏡可為由兩個構件所建構，即一單一環型永久磁鐵和一導磁材料。此永久磁鐵透鏡結構的簡易性可提供適用於高密度陣列組裝的精巧設計，故而提升檢測產出量。該永久磁鐵透鏡無需運用外部的電流元件並且可予偏置至高電壓。由於該永久磁鐵透鏡內並無磁性線圈，因此不需要該永久磁鐵透鏡內的高電壓隔離。

可藉由該磁性調整透鏡以抵消位於該永久磁鐵透鏡上方的漏溢場，如此可讓該永久磁鐵透鏡能夠在最佳條件下運作。可將該樣本偏壓至一高電壓(即如-11000V)並且將該永久磁鐵透鏡偏壓至另一高電壓(即如-9000V)，如此可在其等之間產生一減緩電場(electric retarding field)。電子透鏡僅能聚焦而無法散焦。若將一調整透鏡設置在該永久磁鐵透鏡的上方，則這只能將焦點移動更靠近該永久磁鐵透鏡並且進一步遠離於樣本。在掃 描過程中，樣本表面高度上的變化可致使該樣本表面與該永久磁鐵透鏡之間的較近或較遠的距離。因此會希望能夠提高及降低該縱行的聚焦功率。這可藉由改變該永久磁鐵透鏡的高電壓偏壓，故而能夠有效地改變進入位在該永久磁鐵透鏡下方的磁場內之電子束的能量，所達成。位於該永久磁鐵下方處的這個磁場是不變的。該永久磁鐵透鏡上的較高電壓偏壓可產生具有更少聚焦效果的較高功率射束，而該永久磁鐵透鏡上的較低電壓偏壓則能產生具有更高聚焦效果的較低功率射束。

該永久磁鐵透鏡內的導磁體可為由兩種不同材料所建構，即如圖3A所示，藉以強化軸向場分布並且改善影像解析度。可調整該導磁體的形狀以最佳化如圖3C所示的給定應用項目。可將該環型磁鐵劃分成兩個或更多個圓環以強化透鏡的軸向對稱性，即如圖3A所示者。除在底部上以外(朝向於樣本側)該透鏡的導磁體會完全地包封該環型磁鐵，故而能夠消減該透鏡上方的漏溢場，並同時強化底部處的場域。而且透鏡之間的聚焦場干擾亦可藉由此種方式消減。

因此，在一具體實施例中，該永久磁鐵透鏡的一或更多永久環型磁鐵包含：一第一環型磁鐵，此者具有第一高度和第一直徑；以及一第二環型磁鐵，此者具有第二高度和第二直徑，該第一及第二環型磁鐵為同心環繞於該永久磁鐵透鏡的中央軸，而該第一高度大於該第二高度且該第一直徑小於該第二直徑。「高度」在此是指該磁鐵「頂部至底部」的寬度，亦即其沿著中央軸的寬度。而「直徑」在此是指該磁鐵從位於該中央軸處之中心所測得的直徑。

在另一具體實施例裡，該永久磁鐵透鏡的磁場導體可包含一 具有第一磁導率的第一材料以及一具有第二磁導率的第二材料，該第一磁導率大於該第二磁導率，該第一材料係經定位以遮蔽一頂部的至少一部份及該一或更多永久環型磁鐵之內部區域的全部，並且該第二材料係經定位以遮蔽該頂部的至少一部份及該一或更多永久環型磁鐵之外部區域的全部。「內部區域」是指該磁鐵中最靠近該中央軸的區域；「頂部區域」則是指該磁鐵中最接近該射束來源的區域。「外部區域」是指該磁鐵中(在直徑上)最遠離該中央軸的區域。而「底部區域」則是指該磁鐵中最靠近經放置以供分析之樣本的區域。

在另一具體實施例裡，該永久磁鐵透鏡的一或更多永久環型磁鐵具有一截面高度，此高度在該一或更多永久環型磁鐵的內部直徑處相比於在該一或更多永久環型磁鐵的外部直徑處為較大。「內部直徑」在此是指自中央軸至該磁鐵之內部區域的直徑。而「外部直徑」則是指自中央軸至該磁鐵之外部區域的直徑。

在另一具體實施例裡，該永久磁鐵透鏡的一或更多永久環型磁鐵可含有一第一環型磁鐵，此者具有第一直徑，以及一第二環型磁鐵，此者具有第二直徑，該第一及第二環型磁鐵為同心環繞於該永久磁鐵透鏡的中央軸，而該第一直徑小於該第二直徑，同時該第一環型磁鐵的磁性激發高於該第二環型磁鐵的磁性激發。

在一些具體實施例裡，該永久磁鐵透鏡的磁場導體構成一極件，此者延伸穿過該一或更多永久環型磁鐵的中央孔洞，而且突出低於該一或更多永久環型磁鐵的底部區域。該磁鐵的「中央孔洞」為透鏡軸與該磁鐵之內部區域間的區域。

圖4說明一三偏流電子束掃描縱行的具體實施例。兩個偏流器112、120併同運作以經由該磁性調整透鏡116的中心404掃描該電子束。該永久磁鐵透鏡118與該磁性調整透鏡116之間所隔離的一第三偏流器122可透過該永久磁鐵透鏡118的中心408掃描該電子束。該第三偏流器122(即如靜電八極或雙十極者)亦可運作如/含有一消象散器。該三偏流縱行相較於雙偏流縱行具有優越的視野，原因是前兩個偏流器112、120可透過該磁性調整透鏡116的中央掃描以令離軸像差最小化，而第三個掃描偏流器122可經由該永久磁鐵透鏡的中央掃描。

圖5說明一雙偏流電子束縱行的具體實施例。兩個偏流器112、120併同運作以經由該永久磁鐵透鏡118的中心502掃描該電子束。此例中並無與該永久磁鐵透鏡118共同設置的第三偏流器122。

圖6說明一軸向磁場分佈的範例，而磁性調整透鏡線圈電流是設定為零(0)。該軸向磁場600相對數值603係經顯示為沿該磁性調整透鏡602和該永久磁鐵透鏡604之旋轉軸608的軸向方向614所分布。該永久磁鐵透鏡604的磁流606可產生一主聚焦場612，此場域的尖峰數值是位在該永久磁鐵透鏡604的下方處，即放置該樣本的位置處。當將該磁性調整透鏡電流設定為零(0)時，此微小漏溢場610即為顯明。

該磁流606是在該永久磁鐵透鏡的下方延伸，並且軸向磁場分布的尖峰位於該永久磁鐵透鏡的下方處，如此可令該樣本浸沒在該磁場內以獲得更高的解析度和更廣大的視野。

圖7說明一軸向磁場分佈的範例，而磁性調整透鏡線圈電流是設定為抵消軸向場漏溢。由於該磁性調整透鏡線圈內的電流可對由該永 久磁鐵透鏡磁流606所產生的任何漏溢場造成反作用，故而不會有漏溢場效應702。

圖8說明一範例透鏡及縱行陣列排置。各個縱行以及各個縱行間之電性和磁性隔離的軸向精巧設計可供建構出密集的陣列。各個縱行具有旋轉對稱性，並且各個縱行運用磁性激發，同時導磁性材料可分離於任何其他的縱行，如此在當將該縱行組裝成一陣列時可提供極佳的區域對稱性。對於各個縱行而言，磁場尖峰是位在該永久磁鐵透鏡的下方，如此可降低相鄰縱行/透鏡之間的干擾。由於不同的縱行之間並無共用或聯合的功能部份，從而可對於例如由該縱行的相對排置方式提供彈性(即如可針對不同的應用項目改變該縱行之間的x及/或y距離)。這些陣列可加以組裝，且其中該縱行彼此之間是依相等或不等變化距離所設置。若是將該縱行組裝成一相等分隔的陣列，則區域性場域分布可維持雙重對稱性。可將遮蔽透鏡安裝在該陣列構件的周圍以進一步改善該陣列的雙重對稱性。

可將一掃描縱行陣列納入在自一縱行而達任何數量的任何位置處，此陣列可按包含正方形、長方形和圓形佈置的不同佈置方式所排置，然不限於此。

實作與替代項目

熟諳本項技藝之人士將能瞭解依前述方式來說明各種裝置及/或製程，並於後文中利用標準工程實作以將此所述裝置及/或製程整合成更為龐大的系統，這在業界實屬常見。

前文所述特點說明其內所含，或是連接於其他不同元件，的不同元件。然應瞭解此等所述架構僅屬示範性質，並且事實上可實作諸多 其他能夠達到相同功能性的架構。在概念上，能夠達到相同功能性的任何元件排置皆可為有效地「關聯」以獲致所欲功能性。因此，任何兩個在此經合併以達特定功能性的元件皆可視為是彼此「關聯」以獲致所欲功能性，而與架構或中介元件無關。同樣地，任何兩個如此相關聯的元件亦可視為是彼此「可運作地連接」或「可運作地耦接」以達到該所欲功能性。

102‧‧‧電子來源

104‧‧‧槍聚透鏡

106‧‧‧電子束形成孔徑

108‧‧‧靜電調整透鏡校準偏流器

110‧‧‧靜電調整透鏡

112‧‧‧第一級掃描產生偏流器(靜電八極或雙十極偏流器)

114‧‧‧電子偵測器

116‧‧‧磁性調整透鏡

118‧‧‧永久磁鐵透鏡

Claims (18)

1. 一種透鏡系統，其包含：磁性調整透鏡，此者是由電子線圈所激發，並且是沿電子來源與待由在電子束路徑上的電子束加以掃描之樣本之間的該電子束路徑所設置；永久磁鐵透鏡，此者係經直接設置在該磁性調整透鏡下方以將該電子束聚焦於待掃描之該樣本上，該永久磁鐵透鏡是由一或更多永久環型磁鐵所激發，而該永久環型磁鐵除該永久環型磁鐵的底部表面外是由永久磁鐵透鏡磁場導體所包封；以及該磁性調整透鏡經調適以相對於在該永久磁鐵透鏡上方的該永久磁鐵透鏡所產生之磁性漏溢場發射高磁性漏溢場，該磁場調整透鏡相對於該永久磁鐵透鏡而設置，以使得該高磁性漏溢場在該電子線圈被激發時發射並且干擾以實質上消除在該永久磁鐵透鏡上方的該永久磁鐵透鏡所產生之該磁性漏溢場。
2. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久磁鐵透鏡的該永久環型磁鐵包括具有第一環型磁鐵高度和第一環型磁鐵直徑的第一環型磁鐵以及具有第二環型磁鐵高度和第二環型磁鐵直徑的第二環型磁鐵，該第一環型磁鐵及該第二環型磁鐵為同心環繞於該永久磁鐵透鏡的中央軸，而該第一環型磁鐵高度大於該第二環型磁鐵高度且該第一環型磁鐵直徑小於該第二環型磁鐵直徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久磁鐵透鏡磁場導體包括具有第一磁導率的第一磁場導體材料以及具有第二磁導率的第二磁 場導體材料，該第一磁導率大於該第二磁導率，該第一磁場導體材料係經組態設定以遮蔽該永久環型磁鐵的頂部區域的至少一部份及該永久環型磁鐵之內部區域的全部，並且該第二磁場導體材料係經組態設定以遮蔽該永久環型磁鐵的該頂部區域的至少一部份及該永久環型磁鐵之外部區域的全部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久環型磁鐵具有永久環型磁鐵截面高度，此高度在該永久環型磁鐵的內部直徑處相比於在該永久環型磁鐵的外部直徑處為較大。
5. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久磁鐵透鏡的該永久環型磁鐵包括具有第一環型磁鐵直徑的第一環型磁鐵以及具有第二環型磁鐵直徑的第二環型磁鐵，該第一環型磁鐵及該第二環型磁鐵為同心環繞於該永久磁鐵透鏡的中央軸，而該第一環型磁鐵直徑小於該第二環型磁鐵直徑，同時該第一環型磁鐵具有第一環型磁鐵磁性激發，其係高於該第二環型磁鐵的第二環型磁鐵磁性激發。
6. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久磁鐵透鏡磁場導體構成極件，此者延伸穿過該永久環型磁鐵的中央孔洞，而且在低於該永久環型磁鐵的底部區域突出。
7. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，進一步包含：靜電調整透鏡，此者係經定位以在待掃描之該樣本處改變該電子束的焦點，該靜電調整透鏡具有靜電調整透鏡激發；以及該永久磁鐵透鏡係經定位以接收來自該靜電調整透鏡的該電子束。
8. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中八極消象散器和偏流器係 經設置在該永久磁鐵透鏡磁性導體的鄰近處。
9. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中雙十極消象散器和偏流器係經設置在該永久磁鐵透鏡磁性導體的鄰近處。
10. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中八極消象散器和偏流器係經設置在該磁性調整透鏡之磁性調整透鏡磁場導體的鄰近處。
11. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中雙十極消象散器和偏流器係經設置在磁性調整透鏡磁場導體的鄰近處。
12. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，進一步包含：該磁性調整透鏡和該永久磁鐵透鏡係經組態設定而不致干擾到來自掃描電子束偏流器的電性隔離。
13. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，進一步包含：該磁性調整透鏡和該永久磁鐵透鏡係經組態設定而干擾到來自掃描電子束偏流器的高電壓電性隔離。
14. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該磁性調整透鏡係經組態設定以產生相重疊的靜電場和磁場。
15. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該磁性調整透鏡是位在該永久磁鐵透鏡的10mm內。
16. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該磁性調整透鏡係經組態設定以消除該永久磁鐵透鏡的磁場漏溢。
17. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中靜電調整透鏡係經組態設定以改變所聚焦之電子束在該樣本上的焦點深度。
18. 如申請專利範圍第1項所述之透鏡系統，其中該永久磁鐵透鏡係經組態 設定以藉由控制該永久磁鐵透鏡的電壓偏壓來控制電子束的焦點。