TWI603363B - 二次帶電粒子偵測系統、帶電粒子束裝置及偵測二次帶電粒子的方法 - Google Patents
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Description
本發明實施例有關於帶電粒子束裝置,舉例而言,該帶電粒子束裝置用於檢查系統之應用、檢測系統之應用、微影系統之應用、缺陷之檢閱或臨界尺寸之應用或類者。具體而言,該等實施例有關於二次光束光學元件及偵測裝置。明確而言,實施例有關用於帶電粒子束裝置之二次帶電粒子偵測系統及偵測帶電粒子束裝置內的二次帶電粒子之方法。
粒子偵測器(例如電子偵測器)被用於帶電粒子束系統,該等帶電粒子束系統例如用於電子束檢查(Electron Beam Inspection,EBI)、缺陷檢閱或臨界尺寸量測之電子顯微鏡、聚焦離子束系統等。
帶電粒子束設備在複數個產業領域中具有許多功能,該等功能包含但不受限於:製造半導體裝置時的檢查、微影術的曝光系統、偵測系統及檢測系統。因此,在微米及奈米尺度內的建構及檢查樣品上具有高度的需求。
微米及奈米尺度的製程控制、檢查或建構時常係由
帶電粒子束完成,該帶電粒子束例如電子束,該等電子束係在帶電粒子束裝置內產生及聚焦,該等帶電粒子束裝置例如掃描式電子顯微鏡或電子束圖案產生器。帶電粒子束由於其短波長,因此例如與光子束相較下,帶電粒子束提供優越的空間解析度。另外,例如正離子之其他種類的帶電粒子可在各種不同的儀器中被該裝置偵測。
二次電子(secondary electron,SE)於樣本被初級電子束照射時創造,該等二次電子帶有該樣本表面型態的資訊、該樣本化學成分的資訊、該樣本靜電電位(electrostatic potential)的資訊及其他資訊。在最簡單的偵測器中,所有的二次電子被收集並導引至感測器,該感測器通常為閃爍器(scintillator)、PIN二極體或類者。灰階與所收集之電子數量成比例的影像被創造。
在電子束檢查(EBI)中這種明場(bright field,BF)偵測器也被使用。然而,表面型態變化或表面電位(電壓對比-voltage contrast,VC)變化的靈敏度之增加係所需的。電壓對比之增強可透過該二次電子訊號的能量過濾,而實體缺陷造成的表面型態資訊可利用多個感測器增強,該等感測器僅收集該樣本上特定範圍之出射角內的二次電子。如第1圖所示之具有二次電子光學元件的電子束檢查系統中,此舉可由光學系統完成,該光學系統由分光鏡15、光束轉向器440、二次電子聚焦透鏡301及對準致偏器902所組成;該分光鏡將初級光束130與二次電子群140分離;該光束轉向器將該二次電子群以大角度(通常90度水平出口)偏折;該對準致偏器
將該光束聚焦及對準至該感測器。
進一步地,當提供高速偵測的同時,增加影像的資訊係許多應用所需求的。舉例而言,二次電子(SE)於樣本被初級電子束照射時創造,該等二次電子帶有該樣本表面型態的資訊、該樣本化學成分的資訊、該樣本靜電電位的資訊及其他資訊。提供表面型態資訊及/或二次粒子能量資訊的高速偵測係具有挑戰性的工作,其中持續有進步的需求。從而,基於掃描式電子顯微鏡(SEM)之工具,特別是高產量缺陷檢查或檢閱工具中的偵測之改進係所需求的。於是,增強影像對比係高產量量測及檢查的重要態樣。
因此,提供改進二次粒子光學元件的手段以確保該等訊號粒子至該偵測器的高保真度移轉係所需求的。
本發明之目的因此在於提供改進特徵的二次電子光學元件及偵測裝置,同時儘可能保持低的光學元件及相關電源數量。
依據以上所述,茲提供根據請求項1之用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統、包含根據請求項9之二次帶電粒子偵測系統的帶電粒子束裝置,及根據請求項10,偵測帶電粒子束裝置內的二次帶電粒子之方法。
根據一個實施例,用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統被提供。該偵測系統包含:分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵
測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該分光鏡與該偵測元件之間。
根據另一個實施例,茲提供偵測帶電粒子束裝置內之二次帶電粒子的方法。該方法包含以下步驟:藉由光束分離器將二次光束與初級光束分離;藉由光束轉向器將該分離的二次光束偏折;及藉由聚焦透鏡將該二次光束聚焦在偵測元件上;其中該二次光束至少被第一致偏器、第二致偏器及第三致偏器所偏折,該第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,且該第三致偏器係提供於該分光鏡與該偵測元件之間。
可與以上實施例結合的更多優點、特徵、態樣及細節顯見於附屬之請求項、描述及圖式。
實施例也係針對實施所揭示之方法的設備,且該等設備包含行使各個所描述之方法步驟的設備部件。該等方法步驟之行使可透過硬體構件、適當軟體程式化的電腦、任何該兩者之組合或任何其他方式。進一步地,實施例也係針對所描述之設備操作的方法。該實施例包含方法步驟以實施該設備的所有功能或製造該設備的所有部件。
10‧‧‧物鏡
13‧‧‧樣品
15‧‧‧分光鏡
101‧‧‧方法步驟(分離)
102‧‧‧方法步驟(偏折)
103‧‧‧方法步驟(聚焦)
105‧‧‧帶電粒子源
130‧‧‧初級光束
140‧‧‧二次光束
200‧‧‧帶電粒子束裝置/能量過濾電極/過濾器
201‧‧‧板材
202‧‧‧中心口徑開口
204‧‧‧外圍口徑開口
210‧‧‧表面型態偵測器
220‧‧‧偵測組件
222‧‧‧偵測元件/前偵測器
224‧‧‧偵測元件/反向偵測器
301‧‧‧聚焦透鏡
440‧‧‧光束轉向器
901‧‧‧第一致偏器
902‧‧‧第二致偏器
903‧‧‧第三致偏器
為了使本發明以上敘述的特徵能被詳細地理解,以
上簡要概述的發明之更具體描述可參考實施例。附隨的圖式與本發明實施例相關且在以下描述:第1圖根據目前最佳技術,以示意圖顯示帶電粒子束裝置內的偵測系統;第2圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第3圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第4圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第5a圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第5b圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第6圖根據茲描述的實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統;第7圖根據茲描述的實施例顯示偵測帶電粒子束裝置內的帶電粒子之方法方塊圖。
現在將詳細參照本發明的各種實施例,其中一個或更多個範例繪示於圖式。各個範例係以解釋發明的方式提供,且並非意於限制本發明。舉例而言,當作一個實施例之一部分所繪示或描述的特徵可用於其他實施例,或與其他實施例聯結使用以產出進一步的實施例。本發明包含這樣的修
改及變化係所意圖的。
在不限制本申請案保護範圍的情況下,以下帶電粒子束裝置或其構件將示範性地被稱為帶電粒子束裝置,該帶電粒子束裝置包含二次電子或反向散射電子的偵測。如茲所述,二次電子(secondary electrons,SE)之參考可被理解為在此描述之任何二次及/或反向散射電子的參考。
在圖式之以下描述中,相同的元件符號代表相同的元件。一般而言,僅有關於獨立實施例的差異被描述。
在此所述的「樣品」包含但不受限於半導體晶圓、半導體工件及例如記憶體碟片及類者的其他工件。本發明實施例可被應用於任何材料沉積或建構於其之上的工件。樣品包含將建構或層沉積之表面、邊緣,且該樣品通常包含斜面。
根據一個實施例,用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統被提供。該偵測系統包含:分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該分光鏡與該偵測元件之間。
根據茲描述之實施例,改進的二次電子光學元件被提供。於是,特別的關注係放在偵測訊號時的對比增加。對比之改進係加快檢查的其中一個關鍵因素,亦即檢查晶圓、
樣品或類者時更高的產量。這尤其對於電子束檢查係重要的,因為,舉例而言在300mm晶圓上需要偵測40nm尺寸的缺陷,因此該缺陷僅具有整個掃描面積5.6*10-16倍的尺寸。
於是,與第1圖所示之二次光束光學元件相較下,複數個改進可被提供。第1圖所示之二次電子光學元件並無提供能量過濾及偵測器,其中取決於該等二次電子起始角度的過濾可被實施。半球狀的光束轉向器可提供無像散聚焦給特定的操作狀況集合。因此,無獨立的消像散控制可被提供。更進一步地,該特定的操作狀況集合也限制了對準該二次光束的彈性,該二次光束相對於該二次電子聚焦透鏡,離開該光束轉向器。該初級電子束在該樣品上的掃描,舉例而言利用大的視野,造成了該二次電子束群的移動。更進一步地,該移動不可被該特定操作狀況集合補償以導引該二次電子束。為了增加該二次電子訊號的對比,二次電子的損失需要被減少,且需要將包含在該二次電子束中的資訊儘可能多地保存以供該二次電子束之偵測。於是,此外,光學元件及相關電源的數量應儘可能低。第2圖顯示帶電粒子束裝置200,該帶電粒子束裝置包含根據茲描述實施例的二次電子光學元件。該裝置包含產生初級光束130的帶電粒子源105,該初級光束透過物鏡10被導向樣品13。從該樣品釋放或反向散射的粒子形成二次光束140,該二次光束帶有該樣品的資訊。於是,該資訊可包含關於該樣品表面型態的資訊、化學成分的資訊、靜電電位的資訊及其他資訊。為了儘快檢查缺陷,需要利用增加的資訊量以增加對比。進一步地,第2圖根據一
個實施例顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統。二次光束140係藉由光束分離器15與初級光束130分離,且該二次光束進入光束轉向器440。該光束分離器可以,舉例而言,包含至少一個磁性致偏器、維恩過濾器(Wien filter),或任何其他構件,其中該等電子係被導離該初級光束,例如由於取決於速度的勞侖茲力(Lorenz force)。
光束轉向器440將二次光束140偏折朝向聚焦透鏡301。聚焦透鏡301將二次光束140聚焦在偵測組件220的偵測元件或感測器222上(閃爍器、PIN二極體等)。根據所繪示實施例的該偵測系統,舉例而言關於第2圖,允許該二次粒子群聚焦在偵測器上以供明場(BF)成像、調適該二次粒子群的尺寸,或調適該二次粒子群的尺寸至分段偵測器以達成角度解析度,如以下更詳細的描述。根據實施例,三個致偏器903、901及903沿著該二次光束的路徑被提供。
根據一個實施例,茲提供用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統。該偵測系統包含:分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該分光鏡與該光束轉向器之間。
在第2圖的實施例中,第一致偏器901係安排在光
束轉向器440與聚焦透鏡301之間,第二致偏器902係提供於聚焦透鏡301與偵測元件222之間,且第三致偏器903係提供於分光鏡15與光束轉向器440之間。請注意到該第三致偏器係該三個致偏器中二次電子通過該等實施例的第一個,該等實施例描述於第2圖。這樣安排該等致偏器的優點在於,該等電子首先通過的該致偏器,亦即第三致偏器903,係在該初級光束與該二次光束分離後儘快被提供。於是,反掃描或去掃描可在該二次電子束進入到光束轉向器440之前被實施。進一步地,該等二次電子進入光束轉向器440所沿的路徑可被調整。此舉改進了該二次電子束至所需的二次電子光學元件光軸之對準。
當該初級光束掃描大視野(Field of View,FOV)時,該二次電子群開始相應地移動,且一般而言,該二次電子群係橫越該感測器掃描。對於小的感測器而言,此舉可能導致對於該視野邊緣的訊號損失。於角度過濾模式中,此舉可能造成橫越該視野的靈敏度變化。於能量過濾模式中,此舉可能改變橫越該視野的過濾閥值。為了避免該等效應,去掃描(防掃描、反掃描)訊號需要藉由該二次電子光學元件施加於該二次電子群,該二次電子光學元件係根據茲描述之實施例,其中三個致偏器被提供以為了改進二次電子訊號的擷取。
根據可與其他於此描述之實施例結合的典型實施例,該反掃描係在該二次電子群進入到該二次電子聚焦透鏡及/或可能存在的過濾裝置之前提供。因此,如第3圖所示,兩個致偏器在該透鏡之前提供,以允許進入聚焦透鏡301之
前,先對準到該二次電子光學元件的軸並沿著該軸對準。若無茲描述之實施例,聚焦及角度/能量解析度將取決於該初級電子束在該視野中的位置。
根據一個實施例,該聚焦透鏡為單透鏡(einzel-lens)。根據一個實施例,該聚焦透鏡係在減速模式中,以保持低的必要聚焦電壓。根據茲描述可與其他實施例結合的更進一步之實施例,聚焦透鏡301與已知的二次電子光學元件相較下,該聚焦透鏡更接近該感測器,因此該聚焦透鏡當作放大倍率~1的轉移透鏡。此舉避免了引進額外的放大,且掃描時該二次電子群不需要的移動之不必要的增幅可被減少。進一步地,將該聚焦透鏡平移靠近該感測器也將減少必要的聚焦電壓。
根據一個實施例,光束轉向器440為半球狀的光束轉向器。該光束轉向器包含兩個大約球狀且大約同心的電極,若正確地被兩個電壓(Vbend正與Vbend負)激發,則該光束轉向器產生具有大約無像散聚焦的大角度偏折場。與該球狀的偏差及該等電極相對的位置可被設計,以使得無六極構件產生。
根據一個實施例,該光束轉向器電壓被設定,使得要求的總偏折角度,例如90度,可被達到且聚焦大約係無像散的。該半球狀光束轉向器通常將該物鏡上方的該第一二次電子交叉無像散地聚焦至該二次電子聚焦透鏡前方的第二交叉內。此舉係該二次光束離開該光束轉向器後,該二次電子聚焦透鏡之光軸的粗略對準。然而,若無第三致偏器903,亦
即該等二次電子首先通過的致偏器,該對準僅能提供給特定選擇的轉向電壓Vbend正及Vbend負,這可能與其他要求衝突,例如無像散。從而,該半球狀部分一般不具有獨立的消像散控制,除非有二次電子光學元件的提供,該等二次電子光學元件係根據茲描述之任何實施例。相同的推論可應用於以下考量,其中對於任何該初級電子束之著陸能量(landing energy)Epe的任意選擇,該半球狀的光束轉向器通常應被提供以將該二次電子群之光軸對準至該二次電子光學元件之光軸。
然而,若無第三致偏器903,亦即該等二次電子首先通過的致偏器,該對準可能並非獨立提供,這係由於Epe之變化造成了所收集的二次電子之能量變化,而該二次電子之能量變化又造成了該分光鏡內的分光角度之變化。作為結果,該分光角度之變化僅能在第2圖的上-下方向中被該光束轉向器調整至該二次電子聚焦透鏡之中心,但若無致偏器903,則沒有能將該透鏡中心以垂直於第2圖繪圖平面方向對準的手段。於是,應考量到雖然茲顯示之圖式中所繪示的該第一致偏器、該第二致偏器及該第三致偏器僅以一個方向提供,該等致偏器可至少在兩個方向提供偶極偏折場,例如一個偶極偏折場在該等圖式之紙平面中,且另一個偶極偏折場正交該等圖式之紙平面。從而,根據茲描述之該等實施例,該等致偏器提供至少二維的偏折。根據上述,若無致偏器903,該光軸通常將以一個方向偏離中心並且以兩個方向傾斜。作為結果,該影像的光學品質將不是儘可能最佳的。從
而,一般二次電子光學元件並無提供該二次電子聚焦透鏡兩個正交方向的獨立對準,除非提供任何根據茲描述實施例的二次電子光學元件。
根據一個實施例,第三致偏器903被適配以產生正交偏折場,該等正交偏折場具有增加反掃描訊號的能力。第一致偏器901被適配以產生正交偶極偏折場。致偏器901這個元件中高階多重極(multipoles)的產生可能不是非常有效的,因為二次電子交叉係在接近該元件處形成。然而,致偏器901也可具有大量的極點,例如8個極點,因為潛在的校正可在該等二次電子束進入到該聚焦透鏡之前實施。根據一個實施例,第二致偏器902,亦即提供於透鏡901與偵測器222之間的致偏器,產生了正交偶極場以供對準之目的,但若該光束轉向器的六極抑制不足,或有意地完全無抑制,則第二致偏器902也可產生六極構件。根據某些實施例,以下的選擇係有利的:將提供於該透鏡與該偵測器之間的該致偏器當作八極元件,且提供於該透鏡與該偵測器之間的該致偏器之定向係使得該八極的上極與下極相對於第2圖繪圖平面係自我對稱排列的(亦即當該八極的該上極與該下極係在該繪圖平面映像時,該上極與該下極映射至自己)。此舉產出了校正該光束轉向器像差所必要的四極與六極構件之間更明顯的關係,雖然該校正並非絕對必要,因為該八極隨時允許將該等力場轉動至任意方位定向。該等控制電子裝置被適配以提供正交偏折場、正交四極無像散場、正交六極校正場及共偏壓給該8個極點精細的聚焦。反掃描訊號可被加入。
第3圖所繪示的實施例中,第一致偏器901係安排在光束轉向器440與聚焦透鏡301之間,第二致偏器902係提供於聚焦透鏡301與偵測元件222之間,且第三致偏器903係提供於光束轉向器440與聚焦透鏡301之間,其中該第三致偏器係該等二次電子首先通過的致偏器。
根據一個實施例,用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統被提供。該偵測系統包含分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,且該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間。
第4圖實施例中,第一致偏器901係安排在光束轉向器440與聚焦透鏡301之間,第二致偏器902係提供於聚焦透鏡301與偵測元件222之間,且第三致偏器903係提供於聚焦透鏡301與偵測元件222之間。
第3圖及第4圖實施例中,第三致偏器903的安排(亦即在第3圖中,光束轉向器440與聚焦透鏡301之間,且在第4圖中,聚焦透鏡301與偵測元件222之間)具有的優點為,當第三致偏器擺設於該分光鏡與該光束轉向器之間時,潛在的空間限制(二次電子束與初級電子束之間不足的分離)與第2圖所述之實施例及以下所述之第5A圖、第5B圖及第6圖實
施例相較下並非如此關鍵。然而,該第三致偏器仍改進該感測組件上的該二次電子訊號光束之對準及/或成像,該感測組件具有一個或更多個感測元件。從而,訊號之產生可被改進,也因此對比可被改進。如以上所述,此舉造成了更佳的產量,尤其係對於電子束檢查應用而言。
以下將參照第2圖及第5A圖、第5B圖及第6圖中所示之實施例以及更進一步參照該等實施例操作之方法。根據實施例,當該光軸離開該分光鏡前往該感測器後,粗略的光軸調整之提供可藉由設定該光束轉向器的電壓,使得要求的總偏折角度,例如90度,係被達到的,且該聚焦大約係無像散的。此後,有各種可能性A至D以達成該光軸二維的精細對準:A)利用第一致偏器901將該聚焦透鏡的該中心對準,該第一致偏器提供於該轉向器與該透鏡之間。於是,舉例而言利用該透鏡之聚焦搖晃當作準則的同時決定該等二次電子的影像可被提供。這樣的程序相較下較容易調整。然而,殘餘的軸傾斜可能留存,該傾斜可能限制效能。B)樞軸點可在第一致偏器901的該中心被對準,該第一致偏器係提供於該轉向器與該透鏡之間,舉例而言,利用該光束轉向器至少在第2圖中更關鍵的上-下方向對準。該聚焦透鏡後續的置中(利用聚焦搖晃)可利用第一致偏器901提供,該第一致偏器提供於該轉向器與該透鏡之間。此舉在控制上更為困難,但可移除上-下方向的軸傾斜。提供於該轉向器上游或至少致偏器901上游的第三致偏器903也可被用以在正交方向中建立上述之樞軸點,且該軸傾斜可被完全補償。在這理想的案例中,
可使該二次電子群之軸與該聚焦透鏡之光軸重合。D)該束群至該感測器的精細調整可由該第二致偏器提供。
根據可與其他茲描述之實施例結合的更進一步之實施例,有各種方法A至C以將該二次光束群去掃描:A)利用安排於分光鏡15與光束轉向器440之間的第三致偏器903去掃描具有的優點為,此舉可補償從離軸位置發出的二次電子群之偏差,該偏差係相對於從該視野中心出發的二次電子群之軸。既然該二次電子群將更靠近光束轉向器及二次電子聚焦透鏡兩者之軸,施加於該二次電子群之像差將被最小化。B)利用該第一致偏器去掃描通常係無效的,因為二次電子交叉係在該致偏器位置附近形成。因此該交叉的移動將被成像,甚至可能被放大,至該感測器上。然而,將該致偏器的操作與該掃描同步可將該束群保持在該透鏡中心,也因此改進了解析度。C)利用該第二致偏器去掃描係最不希望但最實際的情境。該二次電子交叉之影像可固定保持於該感測器上,但該影像之形狀可能會變化,這係由於該二次電子群的光程在該系統中具有差異,該差異取決於該視野中的起始位置。
根據一個實施例,該二次電子的聚焦(或,若有需要,散焦至特定狀況,例如為了角度過濾)係由該光束轉向器設定與該聚焦透鏡激發之正確組合達成。
由於該光束轉向器之設定僅影響與該光束轉向器對稱相關的該像散之一部分,因此軸向像散之補償可實施於兩個正交方向。第二個正交像散補償器(stigmator)(四極)構件可
在額外的校正元件中被激發。於多光柱系統(multi column systems)中,該光束轉向器係設定在平均值,也因此該光束轉向器的像散並非完全被校正;獨立的二維像散補償器可被提供於該多光柱系統中,例如藉由八極元件或以一組相對於彼此旋轉45度的兩個四極。
若第二致偏器相對於該第一致偏器旋轉45度,則原則上該第一及第二致偏器可被使用。然而,若該二次電子交叉大約係在該第一致偏器之內,則該四極元件將不對該光束產生影響。因此,以八極設計該第二致偏器使得必要的像散補償器場被產生。
精細的聚焦控制可提供於多光柱系統,該多光柱系統中該光束轉向器及二次電子聚焦係設定在平均值,也因此所有光柱的聚焦並非同時完全校正。精細聚焦的達成可藉由以固定電壓在該等致偏器上實施偏壓,其中該偏壓施加於第二八極致偏器為佳,該第二八極致偏器相較於其他致偏器將產出最均勻的效應。
該光束轉向器六極的校正對於無干擾的角度過濾可能係重要的。該校正可由以下手段(或該等手段之組合)達成:A)在靜電致偏器被使用的情況下,改變該等致變器之電極的球狀及相對位置可用以取消伴隨著該偏折場的該六極場。B)補償的六極可在適當的元件內被激發,該適當的元件例如該第二致偏器的八極。C)根據更進一步的額外或替換之變更,由於該六極的定向係已知的,因此具有適當定向的單一六極元件已足以校正該六極。
根據一個實施例,用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統被提供。該偵測系統包含:分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間。
根據一個實施例,實施例中所描述之用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統進一步包含能量過濾電極。
根據進一步的實施例,能量過濾電極係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間。
第5a圖顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統之實施例,該實施例包含能量過濾電極200(或延遲電極),該能量過濾電極安排在聚焦透鏡301與偵測元件222之間。根據一個實施例,能量過濾電極200允許該二次粒子群的能量過濾。根據可與其他茲描述之實施例結合的更進一步之實施例,該能量過濾電極可為管子或板材,該等管子或板材可被偏壓至與該樣品上所施加的電壓相近之電壓。
該電子束進入以圓柱形式提供的過濾器200。由於該圓柱的偏壓,電位鞍點(potential-saddle)係施加在該圓柱內。具有足夠大能量的電子可通過該電位鞍點(電位障壁,potential hill)。其餘的電子被重新向後導引。然而,所有電子
皆受到同樣電位鞍點的影響。為了使所有電子皆受到相同鞍點電位的影響,該圓柱的開口需要定義足夠大的尺寸。於是,該過濾器的透光率被增加。沒有由於電子碰撞網格的損失,也幾乎沒有任何由於光束聚焦不足的損失。
根據一個實施例,額外的偵測元件224或感測器可被安排在該偵測系統中光軸的周圍,如第5b圖所示。
於是,該能量過濾偵測器可包含以下特徵:分割器被提供,例如以上述之過濾器200的形式提供,以根據該等帶電粒子束之能量,將該等帶電粒子束分割為低能量光束及高能量光束。偵測高能量光束的前偵測器222;及至少一個用於偵測低能量光束的反向偵測器224,其中該分割器係擺設在至少一個反向偵測器與所提供的該前偵測器之間。該至少一個反向偵測器及/或該前偵測器被分段以提供來自於該入射帶電粒子束之粒子的空間解析度。
根據一個實施例,實施例中所描述之用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統進一步包含表面型態偵測器。根據進一步的實施例,表面型態偵測器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間。
第6圖顯示用於帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統,該二次帶電粒子偵測系統包含具有板材201的表面型態偵測器210,該表面型態偵測器安排在聚焦透鏡301與偵測元件222之間。於是,例如受檢查之特徵的表面型態資訊可被用以進一步增加對比。表面型態偵測器通常係分割成4個或更多個區段(具有或不具有中央明場(bright field,BF)區
域),該等區段可獨自被讀取。該等訊號可進而被結合(例如相減)以增強對比。
對於包含能量或角度過濾的多視角成像(multi perspective imaging)而言,於該光束從該樣本被轉移到該感測器上的同時,該二次電子帶有的資訊需要被保留。根據茲描述的實施例,在具有二次電子光學元件的電子束檢查(EBI)系統中,這係由光學系統所提供,該光學系統包含分光鏡15以將該初級光束130與二次電子群140分離;光束轉向器440以將該二次電子群以大角度偏折(通常90度水平出口);二次電子聚焦透鏡301及第一、第二及第三對準致偏器以將該光束聚焦及對準至該感測器。
根據一個實施例,表面型態偵測器210允許利用多個分離感測通道的表面型態成像,但也可被切換至明場成像及能量過濾模式。
根據一個實施例,帶電粒子束裝置,包含二次帶電粒子偵測系統被提供。該偵測系統包含分光鏡以將初級光束與碰撞樣品時形成的二次光束分離;光束轉向器以將該二次光束偏折;聚焦透鏡以將該二次光束聚焦;偵測元件以偵測二次光束粒子,及三個致偏器,其中該三個致偏器中的至少第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該三個致偏器中的至少第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,該三個致偏器中的至少第三致偏器係提供於該分光鏡與該偵測元件之間。
根據一個實施例,用於偵測訊號光束的二次帶電粒
子偵測裝置被提供,其中該偵測裝置可為根據茲描述之實施例的二次電子光學元件的一部分。該裝置包含具有至少兩個偵測元件的偵測器安排,該等偵測元件具有主動偵測區域,其中該等主動偵測區域係以缝隙分離;該裝置也包含粒子光學元件,該粒子光學元件經配置以將該訊號光束分離成該訊號光束的第一部分及該訊號光束的至少一個第二部分,且該粒子光學元件經配置以聚焦該訊號光束的第一部分及該訊號光束的至少一個第二部分。該粒子光學元件包含口徑板材及位於該口徑板材中的至少一個第一口徑開口,以及位於該口徑板材中的至少一個第二口徑開口,其中該口徑板材係經配置以偏壓至一個電位,該電位圍繞著該第一口徑開口以及該至少一個第二口徑開口。
根據茲描述之實施例,該二次電子粒子光學元件包含至少一個口徑板材201,該口徑板材具有兩個或更多個口徑開口。口徑板材201可被偏壓至減速電位。於是,口徑板材201的減速結合偵測元件222的加速係經配置以分離及聚焦該等二次粒子,例如二次電子束。鑑於該兩個或更多個口徑開口,該二次光束在不同偵測元件上的分離可被提供。根據典型實施例,口徑板材201具有中心口徑開口202以及至少兩個徑向外圍口徑開口204。通常,四個外圍口徑開口204可被提供。
根據另一個實施例,偵測帶電粒子束裝置內的二次帶電粒子之方法被提供。該方法包含以下步驟:藉由光束分離器將二次光束從初級光束分離;藉由光束轉向器將該分離
的二次光束偏折;及藉由聚焦透鏡將該二次光束聚焦在偵測元件上;其中該二次光束至少被第一致偏器、第二致偏器及第三致偏器所偏折,該第一致偏器係提供於該光束轉向器與該聚焦透鏡之間,該第二致偏器係提供於該聚焦透鏡與該偵測元件之間,且該第三致偏器係提供於該分光鏡與該偵測元件之間。
第7圖根據茲描述之實施例,顯示偵測帶電粒子束裝置內的帶電粒子之方法的方塊圖。該方法包含以下步驟:藉由光束分離器將二次光束從初級光束分離101;藉由光束轉向器或主要致偏器將該分離的二次光束偏折102;藉由聚焦透鏡將該二次光束聚焦103至偵測元件上;其中該二次光束聚焦之進行係使得該光束轉向器或主要致偏器內的最小像差面成像至該偵測元件上。
雖然前述係針對本發明之實施例,但本發明其他及進一步的實施例可在不背離本發明之基本範疇的情況下被設計,且本發明之範疇係取決於以下申請專利範圍。
10‧‧‧物鏡
13‧‧‧樣品
15‧‧‧分光鏡
105‧‧‧帶電粒子源
130‧‧‧初級光束
140‧‧‧二次光束
200‧‧‧帶電粒子束裝置
220‧‧‧偵測組件
222‧‧‧偵測元件
301‧‧‧聚焦透鏡
440‧‧‧光束轉向器
901‧‧‧第一致偏器
902‧‧‧第二致偏器
903‧‧‧第三致偏器
Claims (12)
- 一種用於一帶電粒子束裝置的二次帶電粒子偵測系統,該偵測系統包括:一分光鏡(15),該分光鏡用以分離一初級光束(130)及於碰撞一樣品(13)時形成的一二次光束(140),一聚焦透鏡(301),該聚焦透鏡用以聚焦該二次光束,一光束轉向器(440),該光束轉向器用以偏折該二次光束,且該光束轉向器經配置以用於無像散聚焦(stigmatic focusing),一偵測元件(222),該偵測元件用以偵測該二次光束的粒子,三個致偏器,及一表面型態偵測器(210),該表面型態偵測器包括一口徑板材(201),該口徑板材安排在該聚焦透鏡(301)及該偵測元件(222)之間,該口徑板材具有多個口徑開口,該口徑板材(201)被偏壓至一減速電位;其中該三個致偏器中的至少一第一致偏器(901)係提供於該光束轉向器(440)與該聚焦透鏡(301)之間,該三個致偏器中的至少一第二致偏器(902)係提供於該聚焦透鏡(301)與該偵測元件(222)之間,該三個致偏器中的至少一第三致偏器(903)係提供於該分光鏡(15)與該偵測元件(222)之間。
- 如請求項1所述之二次帶電粒子偵測系統,其中至少該 第三致偏器(903)係提供於該分光鏡(15)與該光束轉向器(440)之間。
- 如請求項1所述之二次帶電粒子偵測系統,其中至少該第三致偏器(903)係提供於該光束轉向器(440)與該聚焦透鏡(301)之間。
- 如請求項1所述之二次帶電粒子偵測系統,其中至少該第三致偏器(903)係提供於該聚焦透鏡(301)與該偵測元件(222)之間。
- 如請求項1至4中任一項所述之二次帶電粒子偵測系統,該二次帶電粒子偵測系統進一步包括一能量過濾電極(200)。
- 如請求項5所述之二次帶電粒子偵測系統,其中該能量過濾電極(200)係提供於該聚焦透鏡(301)與該偵測元件(222)之間。
- 一種帶電粒子束裝置,該帶電粒子束裝置包括請求項1至4中任一項所述之一二次帶電粒子偵測系統。
- 一種偵測一帶電粒子束裝置內之二次帶電粒子的方法,該方法包括以下步驟: 藉由一分光鏡將一二次光束(140)從一初級光束(130)分離;藉由一光束轉向器(440)將該分離的二次光束(140)偏折,該光束轉向器經配置以用於無像散聚焦;藉由一表面型態偵測器(210)來進行該二次光束的表面型態偵測,其中該表面型態偵測器(210)包括一口徑板材(201),該口徑板材具有多個口徑開口;將該口徑板材(201)偏壓至一減速電位;及藉由一聚焦透鏡(301)將該二次光束(140)聚焦至一偵測元件(222)上;其中該二次光束之偏折係透過:至少一第一致偏器(901),該第一致偏器係提供於該光束轉向器(440)與該聚焦透鏡(301)之間,至少一第二致偏器(902),該第二致偏器係提供於該聚焦透鏡(301)與該偵測元件(222)之間,及至少一第三致偏器(903),該第三致偏器係提供於該分光鏡(15)與該偵測元件(222)之間。
- 如請求項8所述之方法,其中至少該第三致偏器(903)係提供於該分光鏡(15)與該光束轉向器(440)之間。
- 如請求項8所述之方法,其中至少該第三致偏器(903)係提供於該光束轉向器(440)與該聚焦透鏡(301)之間。
- 如請求項8所述之方法,其中至少該第三致偏器(903)係提供於該聚焦透鏡(301)與該偵測元件(222)之間。
- 如請求項8至11中任一項所述之方法,該方法進一步包括以下步驟:藉由一能量過濾電極(200)將該二次光束之能量過濾。
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