TWI613693B - 用於成像訊號帶電粒子束的系統、用於成像訊號帶電粒子束的方法及帶電粒子束裝置 - Google Patents
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Abstract
本揭示案係提供一種用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品（8）發出的訊號帶電粒子束（10）的系統（100）。系統（100）包括偵測器佈置（110）與訊號帶電粒子光學器件，偵測器佈置（110）具有第一偵測元件（112）與第二偵測元件（114），第一偵測元件（112）用於偵測源自樣品（8）上的第一斑點的訊號帶電粒子束（10）的第一訊號帶電粒子分束（12），第二偵測元件（114）用於偵測源自樣品（8）上的第二斑點的訊號帶電粒子束（10）的第二訊號帶電粒子分束（14），其中第一偵測元件（112）與第二偵測元件（114）彼此分離。訊號帶電粒子光學器件包括線圈（120）與控制器（130），線圈（120）經配置以產生具有平行於線圈（120）的縱軸（A）的磁場分量的磁場，其中磁場作用於沿著縱軸（A）傳播的第一訊號帶電粒子分束（12）與第二訊號帶電粒子分束（14），且其中線圈的高寬比為至少1，控制器（130）經配置以調整線圈（120）的磁場，而使得第一訊號帶電粒子分束（12）被引導朝向第一偵測元件（112），而第二訊號帶電粒子分束（14）被引導朝向第二偵測元件（114）。
Description
本揭示案之實施例係關於用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品發出的訊號帶電粒子束的系統、用於成像訊號帶電粒子束的方法、及帶電粒子束裝置。本揭示案之實施例特別關於用於多光束偵測的帶電粒子束裝置。
帶電粒子束裝置在複數個工業領域中具有許多功能，包括但不限於電子束檢查（EBI）、製造期間的半導體裝置的臨界尺寸（CD）量測、製造期間的半導體裝置的缺陷檢視（DR）、用於光刻的曝光系統、偵測裝置、及測試系統。因此，對於微米與奈米級內的樣本的結構化、測試、及檢查存在高需求。微米與奈米級處理控制、檢查、或結構化可以利用在帶電粒子束裝置（例如電子顯微鏡）中產生及聚焦的帶電粒子束（例如，電子束）進行。相較於例如光子束，帶電粒子束由於其短波長而提供優越的空間解析度。
高通量電子束檢查（EBI）系統可利用多光束帶電粒子束裝置（例如電子顯微鏡），而能夠在帶電粒子束裝置的單一柱體內建立、聚焦、及掃描多個初級帶電粒子束。可藉由聚焦的初級帶電粒子束的陣列掃描樣品，此舉又建立多個訊號帶電粒子束。獨立訊號帶電粒子束映射至偵測元件上。可以藉由帶電粒子束裝置的操作參數而影響多個訊號帶電粒子束的旋轉位置。因此，例如，當改變帶電粒子束裝置的成像模式時，多個訊號帶電粒子束的旋轉位置可以改變。獨立訊號帶電粒子束無法可靠地映射至偵測元件。
如上所述，克服本領域中的至少一些問題的系統、方法、及帶電粒子束裝置是有益的。更特定言之，即使當帶電粒子束裝置的操作參數改變時，亦能夠可靠地將獨立訊號帶電粒子束映射至偵測元件的系統、方法、及帶電粒子束裝置是有益的。
如上所述，提供一種用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品發出的訊號帶電粒子束的系統、用於成像訊號帶電粒子束的方法、及帶電粒子束裝置。從申請專利範圍、說明書、及隨附圖式中可理解本揭示案的進一步態樣、益處、特徵。
根據本揭示案之態樣，提供一種用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品發出的訊號帶電粒子束的系統。該系統包括偵測器佈置與訊號帶電粒子光學器件，偵測器佈置具有第一偵測元件與第二偵測元件，第一偵測元件用於偵測源自樣品上的第一斑點的訊號帶電粒子束的第一訊號帶電粒子分束，第二偵測元件用於偵測源自樣品上的第二斑點的訊號帶電粒子束的第二訊號帶電粒子分束，其中第一偵測元件與第二偵測元件彼此分離。訊號帶電粒子光學器件包括線圈與控制器，線圈經配置以產生具有平行於線圈的縱軸的磁場分量的磁場，其中磁場作用於沿著縱軸傳播的第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束，且其中線圈的高寬比為至少1，控制器經配置以調整線圈的磁場，而使得第一訊號帶電粒子分束被引導朝向第一偵測元件，而第二訊號帶電粒子分束被引導朝向第二偵測元件。
根據本揭示案之另一態樣，提供一種用於成像訊號帶電粒子束的方法。該方法包括以下步驟：將具有複數個初級帶電粒子分束的初級帶電粒子束引導至樣品，以產生源自樣品上的第一斑點的訊號帶電粒子束的第一訊號帶電粒子分束以及源自樣品上的第二斑點的訊號帶電粒子束的第二訊號帶電粒子分束；經由線圈導引第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束；使用線圈的磁場圍繞線圈的縱軸旋轉第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束；及藉由第一偵測元件偵測第一訊號帶電粒子分束，並藉由第二偵測元件偵測第二訊號帶電粒子分束，第二偵測元件係與第一偵測元件間隔。
根據本揭示案之另一態樣，提供一種帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置包括帶電粒子束發射器、樣品台、物鏡、光束分離器、及系統，帶電粒子束發射器經配置以用於發射初級帶電粒子束，樣品台經配置以用於支撐樣品，物鏡經配置以用於將初級帶電粒子束聚焦至樣品上，光束分離器經配置以用於分離初級帶電粒子束與在初級帶電粒子束碰撞到樣品之後所形成的訊號帶電粒子束，系統係用於成像根據本文所述之實施例藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品發出的訊號帶電粒子束。
實施例亦關於用於實現所揭示之方法的設備，並包括用於執行每一所述方法態樣的設備部件。可以藉由硬體部件、由適當軟體程式化的電腦、二者之任何組合或以任何其他方式執行該等方法態樣。此外，根據本揭示案之實施例亦關於用於操作所述設備的方法。該方法包括用於實現設備的每一功能的方法態樣。
現在將詳細參照本揭示案的各種實施例，一或更多個實例係圖示於圖式中。在以下圖式的描述中，相同的元件符號代表相同的部件。僅描述關於獨立實施例的差異。每一實例係藉由本揭示案之解釋而提供，而不意謂對本揭示案的限制。此外，作為一個實施例的一部分圖示或描述的特徵可以在其他實施例使用或與其他實施例結合，以產生進一步實施例。敘述係意欲包括此類修改與變化。
在不限制本申請案的保護範圍的情況下，在下文中，帶電粒子束裝置或其部件將示例性指稱為使用電子作為帶電粒子的帶電粒子束裝置。然而，亦可使用其他類型的初級帶電粒子，例如離子。在藉由帶電粒子束（亦稱為「初級帶電粒子束」）照射樣本或樣品時，建立訊號帶電粒子（例如次級電子（SE）），其可攜帶關於地形、化學成分、及/或樣品與其他者的靜電位的資訊。次級電子可包括背散射電子與歐傑電子中之至少一者。訊號帶電粒子可收集並導引至感測器，例如閃爍器、pin二極體、或類似者。
高通量電子束檢查（EBI）系統可利用多光束帶電粒子束裝置（例如電子顯微鏡），而能夠在帶電粒子束裝置的單一柱體內建立、聚焦、及掃描多個初級帶電粒子束（初級帶電粒子分束）。可藉由聚焦的初級帶電粒子分束的陣列掃描樣品，此舉又建立多個訊號帶電粒子束（「訊號帶電粒子分束」）。獨立訊號帶電粒子分束映射至分離的偵測元件上。映射步驟可包括下列至少一者：（i）將每一訊號帶電粒子分束聚焦至例如小斑點；（ii）將訊號帶電粒子分束的所得到的斑點圖案的放大率調整成偵測元件的間隔（間距），以及（iii）將訊號帶電粒子分束的斑點圖案的旋轉調整至偵測元件的實際位置。在一些實施方案中，可以使用雙透鏡靜電次級電子光學系統以調整訊號帶電粒子分束的斑點圖案的焦點與放大率。
本揭示案允許控制訊號帶電粒子分束的斑點圖案在偵測器平面中的旋轉。更特定言之，為了偵測放大的訊號帶電粒子分束（亦稱為「小光束」），訊號帶電粒子分束的角度位置係與偵測器平面中的偵測器元件的角度位置匹配。在EBI柱體中，訊號帶電粒子分束的旋轉可能受到用於初級帶電粒子束的物鏡激發的影響。作為實例，藉由從一個圖像模式切換到另一圖像模式（例如從0.1keV的著陸能量與1000V/mm的提取場（LE0.1 G1000）切換至LE5 G2000），訊號帶電粒子分束在偵測器平面上的旋轉位置可以改變約30°。
本揭示案之旋轉校正係使用具有至少為1的高的高寬比的線圈（例如螺線管線圈）進行。線圈可以佈置於偵測器佈置前方的多光束偵測系統的長偏移空間中。藉由實施線圈（例如在偏移空間中），可以引入定義量的拉莫爾旋轉，其中訊號帶電粒子分束的原始聚焦特性保持基本上不變。可以容易地實現本揭示案之旋轉控制。此外，本揭示案之旋轉校正允許補償獨立於聚焦及/或放大的旋轉。根據可以與本文所述的其他實施例組合的本揭示案之一些實施例，高寬比可以是至少2。
第1圖圖示根據本文所述之實施例的用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從樣品發出的訊號帶電粒子束的系統100的示意圖。本文所指稱之「樣品」包括但不限於半導體晶圓、半導體工件、及其他工件，例如記憶體碟及類似者。本揭示案的實施例可以應用至材料沉積其上的任何工件或所構造的工件。
系統100包括偵測器佈置110，偵測器佈置110具有第一偵測元件112與第二偵測元件114，第一偵測元件112用於偵測源自樣品上的第一斑點的訊號帶電粒子束10的第一訊號帶電粒子分束12，第二偵測元件114用於偵測源自樣品上的第二斑點的訊號帶電粒子束10的第二訊號帶電粒子分束14。第一偵測元件112與第二偵測元件114彼此分離一距離d。距離d可以是各別偵測元件的中心或中間部分之間的距離。作為實例，距離d可以是第一偵測元件112的第一中心或中間部分與第二偵測元件114的第二中心或中間部分之間的距離。距離d可以是至少1mm，具體為至少5mm，更具體為至少10mm。在一些實施方案中，距離d為約5mm。
如本揭示案通篇所使用，撞擊於樣品上的初級帶電粒子束係由多個初級帶電粒子分束組成，其可以彼此分離或間隔。類似地，訊號帶電粒子束係由多個訊號帶電粒子分束組成，其可以彼此分離或間隔。
系統100進一步包括訊號帶電粒子光學器件。訊號帶電粒子光學器件包括線圈120，經配置以產生具有平行於線圈120的縱軸A的磁場分量的磁場。根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，線圈120可以是螺線管線圈。磁場（例如平行於縱軸A的磁場分量）作用於沿著縱軸A傳播的第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14。在一些實施方案中，縱軸A可以是系統100的光軸的截面。儘管第1圖圖示具有二個訊號帶電粒子分束的訊號帶電粒子束10，但應理解，本揭示案並未對此限制，而可提供任何數量的訊號帶電粒子分束。更特定言之，訊號帶電粒子分束的數量可以對應於樣品上的斑點的數量或撞擊於樣品上的初級帶電粒子分束的數量。
系統100包括控制器130，經配置以調整線圈120的磁場，而使得第一訊號帶電粒子分束12被引導朝向第一偵測元件112，第二訊號帶電粒子分束14被引導朝向第二偵測元件114。作為實例，控制器130可經配置以控制流過線圈120的電流，以調整由電流產生的磁場。線圈120係配置為旋轉校正裝置，用於校正第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14的旋轉。
線圈120的高寬比（例如，如下所述的L/R及/或L'/R'）係為至少1，具體為至少3，更具體為至少5。在一些實施方案中，高寬比係在1與10之間的範圍內，而具體為在1與5之間的範圍內。具有高的高寬比的線圈可以獨立於聚焦及/或放大光學器件而在訊號帶電粒子分束中引入預定量的拉莫爾旋轉。訊號帶電粒子分束的原始聚焦特性可以保持基本上不改變。
線圈120具有沿著縱軸A的長度L以及垂直於縱軸A的半徑R。線圈120的直徑D可以是半徑R的兩倍。半徑R可以是線圈120的內半徑，例如線圈120內的空傳播空間的半徑，經配置以用於訊號帶電粒子束10的傳播。在一些實施方案中，線圈120係為圓柱形線圈。半徑R可以是圓柱體的（內）半徑，而長度L可以是圓柱體的長度。線圈120內的傳播空間可以對應於圓柱形線圈的圓柱體容積。高寬比可以定義為長度L與半徑R（L/R）的比率。根據一些實施例，長度L係為至少5cm，具體為至少10cm，更具體為至少15cm。
線圈120產生在線圈120內的磁場，更特定為在經配置以用於傳播訊號帶電粒子束10的傳播空間內。磁場具有平行於線圈120的縱軸A的磁場分量以及垂直於線圈120的縱軸A的磁場分量（小得多），更具體為在線圈120的入口部分及/或出口部分。磁場（例如平行於縱軸A的磁場分量）係作用於垂直於縱軸A的帶電粒子速度的向量分量，而造成訊號帶電粒子分束的訊號帶電粒子相對於縱軸A的拉莫爾旋轉。換言之 ，訊號帶電粒子沿著螺旋路徑移動通過線圈120。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，線圈120提供磁場區域，該磁場區域提供作用於訊號帶電粒子分束的磁場，以造成拉莫爾旋轉。磁場區域具有沿著縱軸A的長度L'與垂直於縱軸A的半徑R'。根據一些實施例，半徑R'可以對應於線圈120的半徑R，或者是線圈120的半徑R，及/或長度L'可以對應於線圈120的長度L，或者是線圈120的長度L。線圈120的高寬比可以定義為磁場區域的長度L'與半徑R'的比率（L'/R '）。根據一些實施例，長度L'係為至少5cm，具體為至少10cm，更具體為至少15cm。
為了補償訊號帶電粒子分束的旋轉（例如藉由物鏡激發所引入），及/或為了保持偵測器平面上的訊號帶電粒子分束的位置基本上恆定，用於旋轉校正的線圈120具有高的高寬比。更詳細地，具有N匝的線圈120的中心處的磁場可近似表示為
其中μ
0係為真空滲透性，NI係為線圈激發（Amp-匝），及R與L係為線圈120的半徑與長度。訊號帶電粒子（例如電子）的旋轉在行進通過線圈120的磁場之後可以近似表示為
其中e係為電子電荷，m係為電子質量，而v係為電子的速度（非相對）。
線圈120的聚焦長度可以近似為
其中V係為電子電位。
考慮到固定NI的Θ與L/R之間的比例，對於1與5之間的高寬比，旋轉強烈增加，而對於大於5的比率，旋轉角度朝向由NI定義的極限而安定。關於旋轉角度與聚焦長度，當旋轉角度隨著NI線性增加時，聚焦長度以1/（NI）
2減少。作為實例，為了校正±20°的旋轉角度，可以使用約320AT的線圈激發。此舉導致約940mm的聚焦長度，而遠大於用於放大的靜電透鏡的聚焦長度（例如，數十mm）。線圈120對訊號帶電粒子分束的聚焦的影響是最小的。更特定言之，存在訊號帶電粒子分束的最小聚焦與訊號帶電粒子分束的分離的最小損耗。根據一些實施例，可以使用用於放大的靜電透鏡以補償分離的損耗，例如藉由將透鏡電位改變例如約1至5％。
第2圖圖示根據本文所述之實施例的訊號帶電粒子分束在偵測器平面200上的旋轉。第3A圖與第3B圖圖示根據本文所述之實施例的偵測器佈置300上的訊號帶電粒子分束的旋轉。
將偵測器平面200分成二或更多個區段210，其可對應於彼此分離的偵測元件（為了說明的目的，區段之間的間距在第2圖中未圖示）。儘管第2圖圖示4個區段，但應理解，可提供任何合適數量的區段，例如少於4個區段或多於4個區段。
訊號帶電粒子分束（訊號帶電粒子斑點圖案）的旋轉位置並非固定值，而是可以取決於例如在成像模式（IM）中使用的帶電粒子束裝置的操作參數。可以藉由帶電粒子束裝置（例如電子顯微鏡）的操作參數定義成像模式。操作參數可以包括樣品上的電子著陸能量LE（keV）、提取場G（V/mm）、柱體內的光束能量BE（keV）、及工作距離WD（mm）中之至少一者 。
儘管光束能量BE與工作距離WD可以保持固定，但是著陸能量LE與提取場G經常重新調整，以從給定樣品取得最佳成像效能。該等可以影響帶電粒子束裝置的物鏡的折射功率的變化可以影響訊號帶電粒子束，其經歷作用於初級帶電粒子束上的場中的變化。場變化可以導致聚焦與放大變化以及偵測器平面200中的訊號帶電粒子斑點圖案的拉莫爾旋轉的變化。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，線圈經配置以圍繞軸線202在垂直於軸線202的平面中旋轉第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束。軸線202可對應於線圈的縱軸A，或者軸線202可以是線圈的縱軸A。垂直於軸線202的平面可以基本上平行於偵測器平面200。如第2圖所示，藉由線圈所產生的磁場將訊號帶電粒子分束從第一位置1旋轉到第二位置2。旋轉可以是圍繞縱軸的旋轉。在垂直於軸線202的平面中，旋轉可以對應於訊號帶電粒子分束在圓形路徑220上的移動。
在一些實施方案中，線圈經配置以將第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束在角度+30°與-30°之間的範圍旋轉，具體為角度+20°與-20°之間的範圍，更具體為角度+10°與-10°之間的範圍。當從偵測器佈置側邊觀察時，正角度值可以指示順時針旋轉。當從偵測器佈置側邊觀察時，負角度值可以指示逆時針旋轉。
現在轉至第3A圖與第3B圖，偵測器佈置300具有二或更多個偵測器元件，例如第一偵測器元件310、第二偵測器元件312、第三偵測器元件314、及第四偵測器元件316。儘管第3A圖與第3B圖圖示4個偵測器元件，但應理解，可提供任何合適數量的偵測器元件，例如少於4個或多於4個偵測器元件。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，相鄰偵測器元件（例如其中心）之間的距離d可以為至少1mm，具體為至少5mm，更具體為至少10mm。在一些實施方案中，距離d為約5mm。
在第3A圖中，圖示在使用本揭示案之線圈的旋轉校正之前的第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14。將第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14引導至偵測器元件之間的空間，而使得第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14無法藉由偵測器佈置300所偵測。
在第3B圖中，圖示在使用本揭示案之線圈的旋轉校正之後的第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14。將第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14旋轉一定義角度，而使得第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14被引導朝向各別偵測器元件（且引導至各別偵測器元件上）。作為實例，將第一訊號帶電粒子分束12引導至第一偵測器元件310上，並將第二訊號帶電粒子分束14引導至第二偵測器元件312上。因此，第一訊號帶電粒子分束12與第二訊號帶電粒子分束14能夠藉由偵測器佈置300所偵測。
第4圖圖示根據本文所述之進一步實施例的用於成像訊號帶電粒子束的系統400的示意圖。
為了偵測例如毫米尺寸的偵測器元件上的獨立訊號帶電粒子分束（小光束），樣品平面（亦稱為「晶圓物件平面」）可具有約50μm的斑點間隔或小光束間隔，而可以在偵測器平面或偵測器圖像平面（其可具有約5mm的間距）上放大。此放大可以藉由放大光學器件實現，例如包括二個靜電透鏡與二個偏轉器的二階次級電子光學器件（SEO）。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，訊號帶電粒子光學器件包括放大光學器件430，放大光學器件430經配置以將源自樣品上的第一斑點的第一訊號帶電粒子分束12以及源自樣品上的第二斑點的第二訊號帶電粒子分束14之間的間距調適成偵測器佈置110的第一偵測元件112與第二偵測元件114之間的間距（例如，距離d）。放大光學器件430係設置於訊號帶電粒子束10的傳播路徑中。作為實例，放大光學器件430可設置於系統400的光軸3上。
在一些實施方案中，放大光學器件430包括一或更多個靜電透鏡，例如第一靜電透鏡432與第二靜電透鏡434。一或更多個靜電透鏡亦可稱為「放大透鏡」。放大光學器件430可進一步包括一或更多個偏轉器，例如第一偏轉器436與第二偏轉器438。一或更多個偏轉器可以是靜電偏轉器。更特定言之，放大光學器件430並未產生可以影響訊號帶電粒子分束的旋轉位置的任何磁場。換言之，旋轉校正並未藉由放大光學器件430執行。相反地，旋轉校正獨立於放大光學器件430而執行，亦即藉由線圈120執行。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，線圈120係定位於偵測器佈置110前方的偏移空間中。更特定言之，線圈120可直接設置於一或更多個偵測器元件前方，其中一或更多個偵測器元件與線圈120之間不設置進一步光學元件（例如偏轉器或透鏡）。在一些實施方案中，線圈120係定位於偵測器佈置110（例如，一或更多個偵測器元件）與放大光學器件430之間。作為實例，線圈120可放置於第二靜電透鏡434與偵測器佈置110之間的偏移空間中。
第5圖圖示根據本文所述之進一步實施例的用於成像訊號帶電粒子束的系統500的示意圖。系統500係設置於真空殼體520內。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，系統500包括至少部分包圍線圈120的磁屏蔽裝置510。磁屏蔽裝置可以由軟磁材料製成，例如高電阻高導磁率合金（Mu-metal）或高導磁合金。磁屏蔽裝置510可以減少或甚至防止磁場線從線圈120洩漏到磁屏蔽裝置510的外部。在磁屏蔽裝置510的外部的帶電粒子束裝置（例如放大光學器件430）的元件不受線圈120所產生的磁場的影響。能夠確認帶電粒子束裝置（例如放大光學器件430）的可靠功能。
在一些實施方案中，磁屏蔽裝置510可以具有入口開口512，訊號帶電粒子束可以經由入口開口512進入磁屏蔽裝置510與設置其中的線圈120。作為實例，入口開口512可以設置於放大光學器件430的前方，而特別是在第二靜電透鏡434的前方。入口開口512可以圍繞光軸3基本對稱地設置。
根據一些實施例，磁屏蔽裝置510係由單片材料製成。在進一步實施例中，磁屏蔽裝置510係由安裝在一起的二或更多個元件組成。作為實例，磁屏蔽裝置510可以由兩個單獨部分製成，例如凸緣與管。
第6圖圖示根據本文所述之實施例的帶電粒子束裝置600的示意圖。帶電粒子束裝置600可以是例如用於電子束檢查（EBI）的電子顯微鏡。
帶電粒子束裝置600具有帶有柱體外殼601的柱體。帶電粒子束裝置600進一步包括帶電粒子束發射器20、樣品台7、物鏡610、及光束分離器614，帶電粒子束發射器20經配置以用於發射初級帶電粒子束，樣品台7經配置以用於支撐樣品8，物鏡610經配置以用於將初級帶電粒子束聚焦至樣品8上，光束分離器614經配置以用於分離初級帶電粒子束與在初級帶電粒子束碰撞到樣品8之後所形成的訊號帶電粒子束。撞擊於樣品8上的初級帶電粒子束係由彼此間隔的多個初級帶電粒子分束組成。同樣地，從樣品8發出的訊號帶電粒子束係由彼此間隔的多個訊號帶電粒子分束組成。
帶電粒子束裝置600進一步包括用於根據本文所述的實施例成像從樣品8發出的訊號帶電粒子束的系統630。系統630特別包括偵測器佈置632與線圈636。第6圖進一步圖示放大光學器件640，放大光學器件640依此順序具有第一靜電透鏡642、第一偏轉器646、第二偏轉器648、及第二靜電透鏡644 。
帶電粒子束發射器20發射初級帶電粒子束，例如電子束源（如場發射器）。在一些實施方案中，初級帶電粒子束通過具有複數個孔隙開口的孔隙板605，以建立多個初級帶電粒子分束。可提供複數個偏轉器（例如偏轉器606A、606B、及606C），以影響從帶電粒子束發射器20發射的初級帶電粒子束通過孔隙開口而產生的初級帶電粒子分束（小光束）。獨立偏轉器606A-C可以影響訊號帶電粒子分束，而提供複數個虛擬帶電粒子源。更特定言之，訊號帶電粒子分束的帶電粒子看起來是從垂直於帶電粒子束裝置600的光軸4的帶電粒子束發射器20的平面中的不同位置發射。在第6圖所示的實例中，提供3×5個源的陣列（參見示意陣列）。中心源對應於帶電粒子束發射器20。其他14個源係為在垂直於光軸4的平面中偏置的虛擬源。陣列30中的光束間距可以最小化，而可以建立最大數量的光束，而另一方面，所得到的多個訊號帶電粒子分束仍然可以彼此保持分離，以進行配準（registration）。
儘管第6圖圖示使用孔隙板605以產生多個初級帶電粒子分束，但應理解，本揭示案並不限於此。可以使用適於產生多個初級帶電粒子分束以撞擊於樣品8上的分離斑點的其他裝置。
根據可以與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，帶電粒子束裝置600包括光束分離器614，經配置以用於將初級帶電粒子分束與訊號帶電粒子分束分離。作為實例，光束分離器614可包括一或更多個偏轉器，例如一或更多個磁偏轉器或維恩濾波器。
帶電粒子束裝置600可包括一或更多個掃描偏轉器612，經配置以在樣品8的表面上掃描初級帶電粒子分束。使用物鏡610將看起來是從陣列30發射的初級帶電粒子分束聚焦於樣品8。根據可與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，物鏡610可以是靜電磁部件透鏡，更特定為具有將柱體內的能量從高能量降低至較低著陸能量的靜電複合件。作為實例，從柱體能量到著陸能量的能量降低係為至少10倍，例如至少30倍。物鏡610可以是複合靜電磁物鏡，以收集訊號帶電粒子分束，並加速訊號帶電粒子分束返回到柱體中，其中可以使用光束分離器將訊號帶電粒子分束與初級帶電粒子束分離。
源自樣品8上的斑點的訊號帶電粒子分束可以包括從樣品釋放及/或背散射的粒子（例如次級電子（SE）），並可以攜帶關於樣品8的資訊。資訊可以包括關於樣品8的地形、化學成分、靜電位、及其他者的資訊。使用光束分離器將訊號帶電粒子分束與初級帶電粒子分束分離，並讓訊號帶電粒子分束進入訊號帶電粒子偏轉裝置620。舉例而言，訊號帶電粒子偏轉裝置620可包括光束彎曲器（例如半球形或扇形光束彎曲器）。隨後，訊號帶電粒子分束通過系統630，以用於偵測。
本揭示案之系統與帶電粒子束裝置可經配置以實現下文描述的用於成像訊號帶電粒子束的方法。
第7圖圖示根據本文所述之實施例的用於成像訊號帶電粒子束的方法700的流程圖。方法700可以利用根據本文所述之實施例的系統與帶電粒子束裝置。
方法700包括以下步驟：在方塊中710中，將具有複數個初級帶電粒子分束的初級帶電粒子束引導到樣品上，以產生源自樣品上的第一斑點的訊號帶電粒子束的第一訊號帶電粒子分束以及源自樣品上的第二斑點的訊號帶電粒子束的第二訊號帶電粒子分束。方法700進一步包括以下步驟：在方塊720中，經由線圈導引第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束，在方塊730中，使用線圈的磁場讓第一訊號帶電粒子分束與第二訊號帶電粒子分束圍繞線圈的縱軸旋轉，以及在方塊740中，藉由第一偵測元件偵測第一訊號帶電粒子分束，並藉由第二偵測元件偵測第二訊號帶電粒子分束，第二偵測元件係與第一偵測元件間隔。
第一斑點與第二斑點彼此分離。在一些實施方案中，相鄰斑點之間（例如第一斑點與第二斑點之間）的間距（例如，斑點的中心或中間部分之間的距離）可以是至少1μm，具體為至少10μm，並具體為至少50μm，更具體為至少100μm。作為實例，第一斑點與第二斑點之間的間距可以是約50μm。根據一些實施例，相鄰斑點並未彼此重疊。同樣地，撞擊於樣品上的初級帶電粒子分束彼此分離。在樣品處的初級帶電粒子分束的間距係對應於斑點（例如第一斑點與第二斑點）之間的間距。在一些實施方案中，在樣品處的相鄰初級帶電粒子分束之間的間距（例如分束的中心或中央部分之間的距離）可以是至少1μm，具體為至少10μm，而具體為至少50μm，更具體為至少100μm。作為實例，在樣品處的相鄰初級帶電粒子分束之間的間距可以是約50μm。
在一些實施方案中，方法700進一步包括以下步驟：將源自第一斑點的第一訊號帶電粒子分束以及源自第二斑點的第二訊號帶電粒子分束之間的間距適應於第一偵測元件與第二偵測元件之間的間距。源自第一斑點的第一訊號帶電粒子分束以及源自第二斑點的第二訊號帶電粒子分束之間的間距可對應於如上所述的第一斑點與第二斑點之間的間距。可以使用第4圖所述的放大光學器件進行間距的適配。
根據本文所述之實施例，用於成像訊號帶電粒子束的方法可以使用電腦程式、軟體、電腦軟體產品、及相關控制器進行，相關控制器可以具有CPU、記憶體、使用者介面、及輸入與輸出構件，以與用於成像訊號帶電粒子束的系統的相應部件通訊。
藉由磁透鏡場造成拉莫爾旋轉。例如用於訊號帶電粒子斑點圖案的聚焦與放大的靜電透鏡無法補償圖像旋轉的變化。由於樣品上的初級帶電粒子分束的微小間距（例如，約50μm）以及偵測器元件的相當大的間隔（例如，約5mm），放大光學器件可經配置以用於大的放大。此舉可能導致放大光學器件的最後靜電透鏡與偵測器佈置之間的大的偏移空間。此偏移空間可用於校正拉莫爾旋轉。長線圈可以沿著偏移空間佈置，此舉允許建立大量的拉莫爾旋轉，而同時僅有訊號帶電粒子束的邊緣散焦，其可藉由靜電透鏡激發的小修改而補償。
儘管前述係關於本揭示案之實施例，本揭示案之其他及進一步實施例可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下擬出，且本揭示案之範疇係由下列申請專利範圍所決定。
3 光軸 4 光軸 7 樣品台 8 樣品 10 訊號帶電粒子束 12 第一訊號帶電粒子分束 14 第二訊號帶電粒子分束 20 帶電粒子束發射器 30 陣列 100 系統 110 偵測器佈置 112 第一偵測元件 114 第二偵測元件 120 線圈 130 控制器 200 偵測器平面 202 軸線 210 區段 220 圓形路徑 300 偵測器佈置 310 第一偵測器元件 312 第二偵測器元件 314 第三偵測器元件 316 第四偵測器元件 400 系統 430 放大光學器件 432 第一靜電透鏡 434 第二靜電透鏡 436 第一偏轉器 438 第二偏轉器 500 系統 510 磁屏蔽裝置 512 入口開口 520 真空殼體 600 帶電粒子束裝置 601 柱體外殼 605 孔隙板 606A 偏轉器 606B 偏轉器 606C 偏轉器 610 物鏡 612 掃描偏轉器 614 光束分離器 620 訊號帶電粒子偏轉裝置 630 系統 632 偵測器佈置 636 線圈 640 放大光學器件 642 第一靜電透鏡 644 第二靜電透鏡 646 第一偏轉器 648 第二偏轉器 700 方法 710 方塊 720 方塊 730 方塊 740 方塊
為了可以詳細地理解本揭示案的上述特徵，簡要概述於上的本揭示案的更具體的描述可以參照實施例。隨附圖式係關於本揭示案的實施例，並描述於下： 第1圖圖示根據本文所述之實施例的用於成像訊號帶電粒子束的系統的示意圖； 第2圖圖示根據本文所述之實施例的訊號帶電粒子分束在偵測器平面上的旋轉； 第3A圖與第3B圖圖示根據本文所述之進一步實施例的偵測器佈置上的訊號帶電粒子分束的旋轉； 第4圖圖示根據本文所述之進一步實施例的用於成像訊號帶電粒子束的系統的示意圖； 第5圖圖示根據本文所述之進一步實施例的用於成像訊號帶電粒子束的系統的示意圖； 第6圖圖示根據本文所述之實施例的帶電粒子束裝置的示意圖；以及 第7圖圖示根據本文所述之實施例的用於成像訊號帶電粒子束的方法的流程圖。
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10 訊號帶電粒子束 12 第一訊號帶電粒子分束 14 第二訊號帶電粒子分束 100 系統 110 偵測器佈置 112 第一偵測元件 114 第二偵測元件 120 線圈 130 控制器
Claims (20)
- 一種用於成像一訊號帶電粒子束的系統，該訊號帶電粒子束是藉由初級帶電粒子束的撞擊而從一樣品發出，該系統包含：一偵測器佈置，包含：一第一偵測元件，用於偵測源自該樣品上的一第一斑點的該訊號帶電粒子束的一第一訊號帶電粒子分束；以及一第二偵測元件，用於偵測源自該樣品上的一第二斑點的該訊號帶電粒子束的一第二訊號帶電粒子分束，其中該第一偵測元件與該第二偵測元件彼此分離；以及訊號帶電粒子光學器件，該等訊號帶電粒子光學器件包含：一線圈，該線圈經配置以產生一磁場，該磁場具有平行於該線圈的一縱軸的一磁場分量，其中該磁場作用於沿著該縱軸傳播的該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束，且其中該線圈的一高寬比為至少1；以及一控制器，經配置以調整該線圈的該磁場，而使得該第一訊號帶電粒子分束被引導朝向該第一偵測元件以及該第二訊號帶電粒子分束被引導朝向該第 二偵測元件。
- 如請求項1所述之系統，其中該線圈具有沿著該縱軸的一長度L以及垂直於該縱軸的一半徑R，且其中該高寬比係定義為L/R。
- 如請求項1所述之系統，其中該高寬比係在1與10之間的範圍內。
- 如請求項1所述之系統，其中該高寬比係在1與5之間的範圍內。
- 如請求項1所述之系統，其中該線圈係配置為一旋轉校正裝置，該旋轉校正裝置用於校正該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束的一旋轉。
- 如請求項1所述之系統，其中該線圈經配置以圍繞該縱軸而在垂直於該線圈的該縱軸的一平面中旋轉該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束。
- 如請求項6所述之系統，其中該線圈經配置以將該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束旋轉+30°與-30°之間的範圍內的一角度。
- 如請求項1至7中之任一項所述之系統，其中該線圈係定位於該偵測器佈置前方的一偏移空間。
- 如請求項1至7中之任一項所述之系統，進 一步包括一磁屏蔽裝置，該磁屏蔽裝置至少部分地包圍該線圈。
- 如請求項1至7中之任一項所述之系統，其中該等訊號帶電粒子光學器件進一步包含放大光學器件。
- 如請求項10所述之系統，其中該放大光學器件經配置以調適源自該第一斑點的該第一訊號帶電粒子分束與源自該第二斑點的該第二訊號帶電粒子分束之間的一間距。
- 如請求項10所述之系統，其中該放大光學器件經配置以將源自該第一斑點的該第一訊號帶電粒子分束與源自該第二斑點的該第二訊號帶電粒子分束之間的一間距適應於該第一偵測元件與該第二偵測元件之間的間距。
- 如請求項10所述之系統，其中該放大光學器件包括：一或更多個靜電透鏡；以及一或更多個偏轉器。
- 如請求項10所述之系統，其中該線圈係定位於該偵測器佈置與該放大光學器件之間。
- 一種用於成像一訊號帶電粒子束的方法，包含以下步驟： 將具有複數個初級帶電粒子分束的一初級帶電粒子束引導到一樣品上，以產生源自該樣品上的一第一斑點的該訊號帶電粒子束的一第一訊號帶電粒子分束以及源自該樣品上的一第二斑點的該訊號帶電粒子束的一第二訊號帶電粒子分束；經由一線圈導引該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束；使用該線圈的一磁場圍繞該線圈的一縱軸旋轉該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束；以及藉由一第一偵測元件偵測該第一訊號帶電粒子分束，並藉由一第二偵測元件偵測該第二訊號帶電粒子分束，該第二偵測元件與該第一偵測元件間隔。
- 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：將源自該第一斑點的該第一訊號帶電粒子分束以及源自該第二斑點的該第二訊號帶電粒子分束之間的一間距適應於該第一偵測元件與該第二偵測元件之間的間距。
- 如請求項15所述之方法，其中該第一斑點與該第二斑點彼此分離。
- 如請求項15至17中之任一項所述之方法， 其中該方法係使用請求項1所述之系統而實現。
- 一種帶電粒子束裝置，包含：一帶電粒子束發射器，經配置以用於發射一初級帶電粒子束；一樣品台，經配置以用於支撐一樣品；一物鏡，經配置以將該初級帶電粒子束聚焦至該樣品上；一光束分離器，經配置以用於分離該初級帶電粒子束以及該初級帶電粒子束撞擊至該樣品上之後形成的一訊號帶電粒子束；以及一系統，該系統用於成像藉由初級帶電粒子束的撞擊而從一樣品發出的一訊號帶電粒子束，其中該系統包含：一偵測器佈置，該偵測器佈置包含：一第一偵測元件，用於偵測源自該樣品上的一第一斑點的該訊號帶電粒子束的一第一訊號帶電粒子分束；以及一第二偵測元件，用於偵測源自該樣品上的一第二斑點的該訊號帶電粒子束的一第二訊號帶電粒子分束，其中該第一偵測元件與該第二偵測元件彼此分離；以及訊號帶電粒子光學器件，該等訊號帶電粒子光學 器件包含：一線圈，經配置以產生一磁場，該磁場具有平行於該線圈的一縱軸的一磁場分量，其中該磁場作用於沿著該縱軸傳播的該第一訊號帶電粒子分束與該第二訊號帶電粒子分束，且其中該線圈的一高寬比為至少1；以及一控制器，經配置以調整該線圈的該磁場，而使得該第一訊號帶電粒子分束被引導朝向該第一偵測元件以及該第二訊號帶電粒子分束被引導朝向該第二偵測元件。
- 如請求項19所述之帶電粒子束裝置，其中用於成像該訊號帶電粒子束的該系統係根據請求項1而配置。
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