TWI657475B - 粒子束系統 - Google Patents

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TWI657475B TW104117140A TW104117140A TWI657475B TW I657475 B TWI657475 B TW I657475B TW 104117140 A TW104117140 A TW 104117140A TW 104117140 A TW104117140 A TW 104117140A TW I657475 B TWI657475 B TW I657475B
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癸斯得福 瑞德賽爾
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Abstract

本發明說明書揭露一種粒子束系統，包含一粒子源；一第一多孔徑板351，其具有在下游形成粒子束的多個開口353；一第二多孔徑板359，其具有被該等粒子束穿透的多個開口361；一孔徑板363，其具有被所有該等粒子穿透的一開口365，該等粒子亦穿透在該第一和該第二多孔徑板中的該等開口；一第三多孔徑板355，其具有被該等粒子束穿透的多個開口357，並具有分別為一波束提供一偶極場或四極場的多個場產生器372；以及一控制器369，其用於饋送電位至該等多孔徑板和該孔徑板，使得在該第二多孔徑板中之該等第二開口分別用作在該等粒子束3上的一透鏡，並饋送可調激發至該等場產生器。

Description

粒子束系統
本發明係關於用多個粒子束操作的粒子束系統。
WO 2005/024881 A2揭示一種電子顯微鏡系統，其操作是以電子束平行掃描一物件的多重性進行而以一束電子束進行檢驗。該束電子束的產生是將電子源所產生的電子束引導至具有多個開口的多孔徑板。該電子束之該等電子之一部分入射至該多孔徑板上並被吸收，且該波束之另一部分穿透該多孔徑板之該等開口，使得在每個開口下游該波束路徑中皆形成一電子束，其橫截面由該開口之該橫截面定義。再者，在該多孔徑板上游及/或下游該波束路徑中所提供的適當選定電場造成在該多孔徑板中之每個開口皆用作在穿透該開口之該電子束上的一透鏡，使得前述電子束聚焦於位置與該多孔徑板有一距離的一平面中。於其中形成該等電子束之該等焦點的該平面係由下游光學器件成像至即將檢驗的該物件之表面上，使得該等個別電子束皆入射至該物件上作為聚焦主波束。於此，產生從該物件發出的背向散射電子，或形成於次級波束中並由進一步光學器件引導至偵測器上的次級電子。於此，各個該等次級波束皆入射至分開偵測器元件上，使得在那裡所偵測到的該等電子強度提供與在該對應主波束入射至該 物件上之位置的該物件相關的資訊。該束主波束在該物件之表面上方系統化掃描，以藉由掃描式電子顯微鏡的慣常方式產生該物件之電子顯微鏡影像。
掃描式電子顯微鏡之解析度受限於入射至該物件上的該主波束之直徑。所以，在多重波束電子顯微鏡中，所有該等波束皆應在該物件上形成同一小焦點。
本發明對應具有提出一種用多個粒子束操作並可用於達成較高解析度的粒子束系統之目的。
根據本發明具體實施例提出一種粒子束系統，包括一粒子源，其構造成產生帶電粒子之波束。該粒子束系統可具有第一多孔徑板，其具有多個第一開口，並以該波束之粒子部分入射至該第一多孔徑板上且部分穿透該第一多孔徑板之該等第一開口的方式排列於該等粒子之波束路徑中，使得在每個第一開口下游該波束路徑中皆有形成粒子束，其橫截面由該第一開口之橫截面定義。該粒子系統可具有第二多孔徑板，其具有多個第二開口，並排列於該等粒子之該波束路徑中，使得該等粒子束之粒子穿透在該第一多孔徑板中之該等第一開口之一和在該第二多孔徑板中之該等第二開口之一。再者，該粒子束系統可具有孔徑板，其排列於與該第二多孔徑板有距離處，並具有被所有該等粒子穿透的單一開口，所有該等粒子亦穿透在該第一和該第二多孔徑板中之該等第一和第二開口。再者，該粒子束系統可具有第三多孔徑板，其具有多個第三開口，並排列於該等粒子之該波束路徑中，使得穿透在該第一多孔徑板中之該等第一開口之一和 在該第二多孔徑板中之該等第二開口之一的該等粒子束之粒子亦穿透在該第三多孔徑板中之該等第三開口其中之一。第三多孔徑板可支撐多個場產生器，該等場產生器之一分配給該等第三開口之每一個，各個該等場產生器皆構造成提供作用於穿透該各自第三開口之該等粒子上的一偶極場或四極場。再者，該粒子束系統具有控制器，其構造成饋送第一電位至該孔徑板和第二電位至該第二多孔徑板，該第一和該第二電位係選定使得在該第二多孔徑板中之該等第二開口分別用作在分別穿透該等第二開口之該等粒子束的該等粒子上的透鏡，並饋送可調激發至分配給該第三多孔徑板之該等第三開口的該等場產生器。
根據示例性具體實施例，該等可調激發可調整使得該等偶極場或四極場之強度和該等偶極場或四極場之方向在環繞該第三開口之圓周方向上分別可調。
根據進一步示例性具體實施例，該第二多孔徑板之該等第二開口之該直徑可為至少1.05倍、尤其1.8倍大於該第一多孔徑板之該等對應第一開口之該直徑。在進一步具體實施例中，該第三多孔徑板之該等第三開口之該等直徑可為至少1.05倍大於該第一多孔徑板之該等對應第一開口之該等直徑。
饋送至該孔徑板的該電位應不同於饋送至該多孔徑板的該電位，使得介於該等兩個板之間有產生延伸達該第二多孔徑板的電場。前述電場造成在該第二多孔徑板中之該等開口分別用作在穿透該開口之該等粒子束上的透鏡。前述透鏡作用係選定使得該等粒子束在該第二多孔徑板下游該波束路徑中形成實焦點，或在該第二多孔徑板上游的該波束路徑中 形成虛焦點。前述焦點可由下游光學器件成像至平面中或物件上。
該等上游及/或下游光學器件通常並非無誤差成像，因此導致該下游平面或在該物件上的該等粒子束之那些焦點不具有所需小直徑。因此，可能提供其該等開口同樣被該等粒子束穿透的第三多孔徑板。在此範例中，分配給前述開口的該等場產生器可分開操縱每個個別波束。由於該等場產生器可提供具有可調強度和方向的四極場，因此可能補償該等下游光學器件所施加於個別粒子束上的散光，使得該粒子束可在該物件之該平面中形成小圓形焦點。
在該第一多孔徑板中之該等開口應具有較在該等粒子束上提供該等透鏡作用之該第二多孔徑板中之該等對應開口更小的直徑。在該第一多孔徑板中之該等開口之該直徑，定義在該第一多孔徑板下游該波束路徑中的該等粒子束之該直徑。若該第一多孔徑板排列於該第二多孔徑板上游的該波束路徑中，則該第二多孔徑板之該等開口具有較穿透前述開口的該等粒子束更大的直徑。所以，在該第二多孔徑板中之該等開口所提供該等透鏡之該直徑大於穿透前述透鏡的該等粒子束，因此前述透鏡之透鏡瑕疵、尤其球面像差不會如同該等粒子束之直徑等於提供該透鏡作用的該等開口之直徑的案例般，那麼強力損害該等粒子束之聚焦。
當該第一多孔徑板排列於該第二多孔徑板下游該波束路徑中時，雖然提供該透鏡作用的該等開口之整個直徑皆被粒子穿透，但上述優勢仍可保有。這種情況因為該等粒子穿透在對應於在該第一多孔徑板中之該等下游開口之該橫截面的橫截面外部的該第二孔徑板中之該等開口，特別是該等增加的球面像差經歷該透鏡作用，但入射至該下游第一多孔徑 板上，且無法穿透其開口，因此無助於該等下游粒子束，且亦無法損害其聚焦。
根據示例性具體實施例，該第三多孔徑板排列於該第二多孔徑板上游的該波束路徑中。根據示例性具體實施例，在此案例中該第一多孔徑板排列於該第三多孔徑板上游的該波束路徑中。這具有由該第一多孔徑板定義的該等粒子束無粒子入射至該第三多孔徑板和那裡所提供該等場產生器上的優勢。由於電激發必須饋送至該等場產生器，因此介於引線之間提供絕緣區域，前述區域由於入射粒子故能變得帶電，並能造成干擾雜散場。
根據進一步示例性具體實施例，該第二多孔徑板排列於該第一多孔徑板上游的該波束路徑中。如上述所說明，形成在該第一多孔徑板中之該等開口所定義該等粒子束的該等粒子仍穿透在其中心區域中之該第二多孔徑板中之該等開口，使得在該第二多孔徑板中之該等開口所提供該等透鏡之球面像差不會大幅損害該等粒子束之聚焦。然而，根據文中具體實施例，該第三多孔徑板仍排列於該第一多孔徑板下游該等粒子之該波束路徑中，以使盡可能小的粒子入射至該第三多孔徑板上。
根據示例性具體實施例，該等多孔徑板彼此相距微小距離排列。此種微小距離之範例為該第一多孔徑板之該等開口之該直徑的0.1倍至10.0倍、尤其0.3倍至3.0倍的距離。此種小距離具有在該第一多孔徑板之該等開口之邊緣散射的粒子未入射至具有該等較大開口之該下游孔徑板上的優勢，因此無法在那裡產生其電場將造成干擾的任何電荷。
根據示例性具體實施例，分配給在該第三多孔徑板中之開口 的該等場產生器具有八個電極，其分散排列於環繞該開口的圓周方向上。前述電極可被饋送可由該控制器調整的電壓，以產生所需強度和方向之電四極場。
根據替代性具體實施例，該等場產生器可包括至少四個線圈，其分散排列於環繞該開口的圓周方向上，且前述線圈可由該控制器供給可調電流，以產生可調強度和方向之磁四極場。
根據示例性具體實施例，電子電路安裝於該第三多孔徑板上，或該第三多孔徑板安裝於其上的載體上。該控制器可構造成產生表示該等場產生器之該等激發的資料，並將其經由串列資料鏈傳輸至該電子電路。該等場產生器之每一個皆可經由至少八條饋線連接到該電子電路。基於該所接收到的資料，該電子電路產生每個場產生器之該等激發，並施加適當電壓至-或饋送適當電流流入-該等至少八條饋線，該場產生器經由其連接到該電子電路。為此目的，該電子電路除此之外具有數位/類比(D/A)轉換器和微控制器，以經由該數位資料線使用數位信號輸入，以產生該所需電流及/或電壓作為類比信號。
由於該等粒子束之數量要大，且該等饋線之數量為該等粒子束之倍數，且每個場產生器皆要個別能激發，因此激發該等場產生器所需該等體線之數量很大。分配給在該第三多孔徑板中之該等開口的該等場產生器，應連同該等多孔徑板一起排列於該粒子束系統之該真空空間中。若產生該等場產生器之該等激發並饋送其饋線的該電子電路係排列於前述真空外部，則所有該等線路皆將需求真空引入線，而這將會非常昂貴。然而，根據文中所述具體實施例，該串列資料線僅需求一條真空引入線，且這與 降低費用相關聯。
1‧‧‧粒子束系統；檢驗系統
3‧‧‧主電子束；粒子束；電子束
5‧‧‧位置；入射位置；波束點
7‧‧‧物件
9‧‧‧電子束
11‧‧‧電子束路徑
100‧‧‧接物透鏡系統
101‧‧‧物件平面；平面
102‧‧‧接物透鏡
103‧‧‧規則矩形場；場
200‧‧‧偵測系統
205‧‧‧投射透鏡；投射透鏡排列
209‧‧‧電子多重偵測器
211‧‧‧平面；偵測平面
213‧‧‧位置；入射位置
217、319‧‧‧場
300‧‧‧波束產生裝置
301‧‧‧粒子源；電子源
303‧‧‧準直透鏡
305‧‧‧多孔徑排列；排列
307‧‧‧場透鏡
309‧‧‧波束；發散電子束
311‧‧‧波束；照射波束
313‧‧‧多孔徑板；板
315‧‧‧開口或孔徑
317‧‧‧中心
323‧‧‧波束焦點；焦點
325‧‧‧平面
351‧‧‧第一多孔徑板；多孔徑板
353‧‧‧第一開口；開口
355‧‧‧第三多孔徑板
357‧‧‧第三開口；開口
359‧‧‧第二多孔徑板
361‧‧‧第二開口；開口
362、364‧‧‧軌跡
363‧‧‧孔徑板
365‧‧‧開口；單一開口
367‧‧‧平面
369‧‧‧控制器
371‧‧‧焦點
372‧‧‧場產生器
373‧‧‧電極
375‧‧‧電子電路
377‧‧‧饋線；線路
379‧‧‧串列資料鏈；資料鏈
381‧‧‧真空密封外殼
382‧‧‧密封件
383、384‧‧‧等位線
385‧‧‧第一板
386‧‧‧第二板
387‧‧‧厚框架區域；框架區域
389‧‧‧凸台
390‧‧‧第三板
391、392、393‧‧‧開口
394‧‧‧框架區域
396‧‧‧基座
397‧‧‧連接件
398‧‧‧引線
400‧‧‧波束開關
D、D1、D2‧‧‧直徑
D3‧‧‧內直徑
d1、d2‧‧‧距離
P1、P2‧‧‧規則距離
P3、P4‧‧‧距離
I1‧‧‧放大部分
I2、I3、I4‧‧‧部分
t1、t2、t3‧‧‧厚度
以下借助於圖式更詳細說明本發明具體實施例，其中： 圖1顯示多重波束粒子顯微鏡之示意圖； 圖2顯示具有剖面的三個多孔徑板的排列之示意剖面圖； 圖3顯示根據圖2的該排列之第一多孔徑板之俯視圖； 圖4顯示根據圖2的該排列之第二多孔徑板之俯視圖； 圖5顯示根據圖2的該排列之第三多孔徑板之部分俯視圖； 圖6顯示根據圖2的部分該排列之更詳細的表示； 圖7顯示根據圖5的部分該俯視圖之更詳細的表示； 圖8顯示出自根據進一步具體實施例之三個多孔徑板的排列 之示意圖；以及圖9顯示複數多孔徑板之排列之示意剖面圖。
圖1為採用多個粒子束的粒子束系統1之示意圖。粒子束系統1產生多個粒子束，其入射至即將檢驗的物件上以引起從該物件發出的電子，且隨後被偵測。粒子束系統1為掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM)類型，採用複數主電子束3，其入射於在物件7之表面上的位置5，並在那裡產生複數個電子波束點。即將檢驗的物件7可為任何所需種類，舉例來說，包括一半導體晶圓、一生物檢體和小型化元件之一排列或其類似物。物件7之表面排列於接物透鏡系統100之接物透鏡102之物件平面101中。
圖1之放大部分I1顯示具有在平面101中所形成入射位置5之規則矩形場103的物件平面101之俯視圖。在圖1中的入射之該等位置之數量為25，且其形成5×5場103。入射之位置之數量25為因簡化表示之原因所選定的小數量。在實作上，入射之波束及/或位置之數量可選定為大得多-舉例來說20×30、100×100等。
在所表示的具體實施例中，入射位置5之場103為介於入射之相鄰位置之間具有恆定距離P1的實質上規則矩形場。距離P1之示例性數值為1微米、10微米和40微米。然而，場103亦可能具有其他對稱，舉例來說，六角形對稱。
在物件平面101中所形成的該等波束點之直徑可為很小。前述直徑之數值之範例為1奈米、5奈米、100奈米和200奈米。用於形成波束點5的粒子束3之聚焦由接物透鏡系統100進行。
入射至該物件上的該等粒子產生從物件7之表面發出的電子。從物件7之表面發出的該等電子由接物透鏡102形成電子束9。檢驗系統1提供用於饋送多個電子束9至偵測系統200的電子束路徑11。偵測系統200包括電子光學器件，其具有用於引導電子束9至電子多重偵測器209上的投射透鏡205。
在圖1中的部分I2顯示平面211之俯視圖，其中存在電子束9在位置213入射至其上的個別偵測區域。入射之該等位置213以彼此相距規則距離P2存在於場217中。距離P2之示例性數值為10微米、100微米和200微米。
主電子束3產生於波束產生裝置300中，其包含至少一個電子 源301、至少一個準直透鏡303、一多孔徑排列305和一場透鏡307。電子源301產生發散電子束309，其由準直透鏡303對準以形成照射多孔徑排列305的波束311。
在圖1中的部分I3顯示多孔徑排列305之俯視圖。多孔徑排列305包含一多孔徑板313，其具有形成於其中的複數開口或孔徑315。開口315之中心317排列於對應於在物件平面101中由波束點5所形成場103的場319中。孔徑315之中心317的彼此相距之距離P3可具有，舉例來說，5微米、100微米和200微米之數值。孔徑315之直徑D小於該等孔徑之該等中心之距離P3。直徑D之示例性數值為0.2×P3、0.4×P3和0.8×P3。
照射波束311之電子穿透孔徑315並形成電子束3。照射波束311之電子(其入射至板313上)被該後者捕獲，且無助於電子束3之形成。
由於所施加的靜電場，多孔徑排列305以在平面325中形成波束焦點323的方式聚焦電子束3。舉例來說，焦點323之直徑可為10奈米、100奈米和1微米。
場透鏡307和接物透鏡102為成像平面325之目的提供第一成像粒子光學器件，其中該等焦點形成於物件平面101上，以在物件7之表面上形成入射位置5或波束點之場103。
接物透鏡102和投射透鏡排列205為成像物件平面101至偵測平面211上之目的提供第二成像粒子光學器件。因此，接物透鏡102同時為該等第一和該等第二粒子光學器件之部分的透鏡，而場透鏡307僅屬於該等第一粒子光學器件，且投射透鏡205僅屬於該等第二粒子光學器件。
波束開關400排列於介於多孔徑排列305與接物透鏡系統100 之間的該等第一粒子光學器件之該波束路徑中。波束開關400亦為在介於接物透鏡系統100與偵測系統200之間的該波束路徑中的該等第二粒子光學器件之部分。
與其中所採用的多重波束檢驗系統和組件相關的進一步資訊，舉例來說，粒子源、多孔徑板和透鏡，可從國際專利申請WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2007/028596和WO 2007/060017及具有申請號DE 10 2013 016 113.4和DE 10 2013 014 976.2的德國專利申請取得，其所揭示內容全部併入本發明所申請內容中作為參考。
圖2為用於產生及聚焦如可在圖1之系統中採用之多個粒子束的排列305之示意剖面圖。該排列包含一第一多孔徑板351，其具有多個開口353；一第二多孔徑板359，其具有多個開口361；一第三多孔徑板355，其具有多個開口357；以及一孔徑板363，其具有單一開口365。使用在圖2之例示圖中為從上方入射至第一多孔徑板351上的帶電粒子之單一波束，該排列形成多個個別粒子束3並將其聚焦於平面367中。在文中所說明該具體實施例中，該等帶電粒子為電子。在其他具體實施例中，亦可能採用離子作為帶電粒子。
圖3顯示第一多孔徑板351之俯視圖。開口353具有圓形橫截面，且直徑D1為10至100微米，舉例來說35微米。開口353之數量為3．n．(n-1)+1，n為自然數。在文中所例示該範例中，n=5，且開口353之數量為61，該後者以六角形圖案排列。具有六角形圖案的矩形場，或具有矩形圖案的矩形場亦為可能。介於相互相鄰開口353之該等中心之間的距離P3可為15至300微米，例如100微米。在圖2之例示圖中從上方入射至多孔徑板351 上的部分該等粒子經由開口353穿透該板，並隨後形成多個粒子束3。該等粒子之剩餘部分被多孔徑板351吸收或用其他方式限制。因此，開口353之橫截面定義在多孔徑板351下游所形成粒子束3之橫截面。在具有圓形開口353的該所例示範例中，在多孔徑板351下游該波束路徑中所形成的該等波束因此同樣具有直徑為，例如30微米、45微米和55微米的圓形橫截面。
圖4顯示具有其開口361的第二多孔徑板359之俯視圖。該後者以如同在第一多孔徑板351中之開口353的相同圖案排列，但具有為1.05至1.8倍大於在第一多孔徑板351中之開口353之直徑D1的直徑D2。在該所例示範例中，直徑D2可為40微米至80微米，舉例來說，約為70微米。第一多孔徑板351和第二多孔徑板359彼此相對定位，使得在每種案例中皆由第一多孔徑板351形成的該等粒子束穿透第二多孔徑板359之開口361之一。具有被所有粒子束3穿透之大開口365的孔徑板363，在與第二多孔徑板359下游該波束路徑中有距離處排列。控制器369施加不同電位至第二多孔徑板359和孔徑板363，以形成介於前述兩個板359與363之間的電場。其結果為，在第二多孔徑板359中之開口361對該等粒子束具有聚焦效應，使得粒子束352之焦點371產生於平面367中。
具有其開口357的第三多孔徑板355排列於第一多孔徑板351與第二多孔徑板359之間(比較圖2)。在第三多孔徑板355中之開口357以如同在其他兩個多孔徑板351和359中之開口353和361的相同圖案排列，且第三多孔徑板355相對於第一多孔徑板351和第二多孔徑板359調整，使得所有粒子束352同樣穿透在第三多孔徑板355中之開口357。開口361具有至少1.05倍大於在第一多孔徑板351中之開口353之直徑D1的內直徑D3。
在圖5中示意性表示第三多孔徑板355之部分俯視圖。每個開口361皆分配場產生器372，以產生作用於穿透前述開口361之波束3上的四極場。每個場產生器372皆具有八個電極373，其分散排列於環繞開口361的圓周方向上，並由控制器369控制。為達此目的，在與開口361有距離處所排列之區域中的多孔徑板355上有排列電子電路375，其產生可調電壓並將其經由線路377饋送至電極373。
控制器369經由穿透粒子束系統之真空密封外殼381的串列資料鏈379控制電子電路375。在此案例中提供密封件382，其密封出自真空密封外殼381的該串列資料鏈之該等線路。經由線路377饋送至電極373的該等電壓由電子電路375產生為來自控制器369經由串列資料鏈379所接收到資料之函數。因此，控制器369能在每個開口361中皆產生電四極場，其環繞開口361之中心的強度和方向為可調。所有粒子束3皆可分別用前述四極場個別操縱。控制器369調整該等四極場，使得其在補償該等下游光學器件(舉例來說，如圖1所示之接物透鏡102)所施加於該等波束上之散光的波束352上施加散光，使得該等波束以在物件平面101中實質上無散光(無散光)的方式聚焦。
在參照圖5所說明該範例中的場產生器372為電極，因此提供該四極場的該等場為靜電場。然而，為此目的亦可能使用磁場，則該等場產生器為線圈，其以分散於環繞每個開口的圓周方向上的方式安裝。在此案例中每個線圈皆可能僅具有舉例來說一個或兩個繞組。此種線圈可在矽單晶所製成薄隔膜槽(diaphragms)中藉由蝕刻凹陷及透過在該隔膜槽中的孔洞並填充前述凹陷及透過具有導電材料的孔洞而製造。
圖6為透過排列305對應於圖2的剖面圖，從圖6呈現更多細節。例示出穿過第一、第二和第三多孔徑板351、355、359之該等孔徑之一的粒子之軌跡362，以及入射至第一多孔徑板351上且未穿透該後者的粒子之軌跡364。同樣示意地例示出由介於第二多孔徑板359與僅具有單一大開口之該孔徑板(在圖6中未顯示)之間的該靜電場形成的該靜電透鏡場之等位線384。此外，亦示意性繪製出經由第三多孔徑板355之場產生器372所產生該等四極場之等位線383。
在所例示該範例中，第一多孔徑板351之厚度t1為5微米至100微米，例如10微米。在所例示該範例中，第二多孔徑板359之厚度t2為10微米至200微米，舉例來說25微米。在所例示該範例中，第三多孔徑板355之厚度t3為10微米至200微米，舉例來說30微米。在所例示該範例中，介於第一多孔徑板351與第三多孔徑板355之間的距離d1為10微米至500微米，舉例來說45微米。在所例示該範例中，介於第三多孔徑板355與第二多孔徑板359之間的距離d2為1微米至100微米，舉例來說8微米。在所例示該範例中，介於第二多孔徑板359與孔徑板363(在圖6中未例示)(比較圖2)之間的該距離為1000微米至40 000微米，舉例來說5000微米。
圖7為在第三多孔徑板355中的開口361之一之俯視圖，例示出所產生的電四極場之該等場線。施加以產生該四極場並分配給前述電極373的該等電壓如圖7中所指定。
圖8顯示具有開口353的第一多孔徑板351、具有開口361的第二多孔徑板359和具有開口357的第三多孔徑板355之排列305，以及具有單一開口365的孔徑板363，其在很大程度上類似於在圖2中所顯示該排列，但 與其不同之處在於該等板之排列順序。同樣在圖8中所顯示排列305之案例中，由粒子源產生的該等粒子在該圖示之表示中係從上方入射至排列305上，並首先穿透在孔徑板363中的開口365。在排列305下游該波束路徑中所形成的粒子束3由在第一多孔徑板351中間的開口353定義。然而，在此之前前述粒子束穿透在第二多孔徑板359中之開口361，該多孔徑板提供由控制器369產生於孔徑板363與第二多孔徑板359之間的電場所產生的透鏡作用。在第三多孔徑板355中之開口357具有場產生器，進而，在該所例示的示例性具體實施例中亦即電極，以在該等開口中產生四極場。
圖9為對應於圖2的複數多孔徑板之排列的剖面圖，前述例示圖揭示該等孔徑板相對於彼此和其製造之定位細節。圖9之例示圖為示意性。特別是，在該等粒子束之傳播方向上的方向(在該圖式之平面中的垂直方向)使用較與其垂直方向(在該圖式之平面中的水平方向)實質上更大的放大倍數例示出。
三個多孔徑板351、355和359非常薄，於三者之中包括用於該粒子輻射之通道的該等開口。前述各板在每種案例中皆從矽單晶所製成實質上較厚的板製造。該等薄區域和該等開口藉由非等向性蝕刻形成於其中。在個別製程步驟中目的為蝕刻或不蝕刻的該等區域由慣用微影步驟定義。
第一多孔徑板351為較厚的第一板385之較薄隔膜槽區域，第二多孔徑板359為較厚的第二板386之較薄隔膜槽區域，且第三多孔徑板355為較厚的第三板390之較薄隔膜槽區域。用於第一多孔徑板351的第一板385具有厚框架區域387，其具有凸台389，第一板385藉由其支撐於第三板390 之隔膜槽區域並固定。介於板385與389之間的該固定可藉由舉例來說黏合達成。為控制該相關黏合製程，在框架區域387中有提供複數開口391，其在給定第一多孔徑板351和第三多孔徑板355之該等開口之正確定位時，相對於彼此與在第三板390中所提供的開口392完全齊平。開口391和392相對於彼此之對準可在該黏合操作過程中在顯微鏡下查看。操縱器可在使用的黏合劑固化前用於相對於彼此移動該等各板，並將其正確定位。以類似的方式，用於第二多孔徑板359的第二板386之框架區域支撐於第三板390，並同樣具有與在第三板390中之開口393完全齊平的開口，亦為藉由黏合將第二板386固定於第三板390。第三板390之框架區域394支撐於用作該等多孔徑板之該排列的固定座的基座396上。
圖9再次示意性例示出用於資料鏈379(比較圖5)的連接件397和用於至第三板390上之電信號的引線398，該等信號會轉換成第三多孔徑板355之該等場產生器之激發，如以上結合圖5已說明者。
在圖9中所例示該示例性具體實施例中，排列於在該等三個多孔徑板之該排列中間該波束路徑中的該多孔徑板支撐該等兩個其他多孔徑板。
文中變化例可想像，以使舉例來說，首先排列於該波束路徑中的該多孔徑板支撐該等其他兩個板，其中該等後者藉由黏合固定於該第一者。此外，在該波束路徑中的該第一多孔徑板亦可能藉由黏合於在該波束路徑中的該第二多孔徑板而連接，而在該波束路徑中的該第三多孔徑板藉由黏合於在該波束路徑中的該第二多孔徑板而連接。
再者，可能藉由固定座將個別多孔徑板分開固定於基座396 上，使得其並非藉由黏合連接到其他多孔徑板。在該基座上分開固定兩個或所有三個多孔徑板之情況下，亦可能在該等固定座中提供致動器，舉例來說壓電致動器，以藉由操作該等致動器相對於彼此對準該等多孔徑板。然後，該等多孔徑板相對於彼此之該對準為可能，特別是在操作過程中。

Claims (14)

  1. 一種粒子束系統，包含：一粒子源(301)，其構造成產生帶電粒子之一波束(309)；一第一多孔徑板(351)，其具有多個第一開口(353)，並以該波束(309)之粒子部分撞擊該第一多孔徑板(351)且部分穿透該第一多孔徑板之該等第一開口(353)的方式排列於該等粒子之一波束路徑中，使得在每個第一開口(353)下游該波束路徑中皆有形成一粒子束(3)，其橫截面由該第一開口之一橫截面定義；一第二多孔徑板(359)，其具有多個第二開口(361)，並排列於該等粒子之該波束路徑中，使得該等粒子束之粒子穿透在該第一多孔徑板中之該等第一開口(353)之一和在該第二多孔徑板中之該等第二開口(361)之一；一孔徑板(363)，其排列於與該第二多孔徑板(359)有一距離處，並具有被亦穿透在該第一和該第二多孔徑板中之該等第一和第二開口的所有該等粒子穿透的一開口(365)；一第三多孔徑板(355)，其具有多個第三開口(357)，並排列於該等粒子之該波束路徑中，使得穿透在該第一多孔徑板中之該等第一開口之一和在該第二多孔徑板中之該等第二開口之一的該等粒子束之粒子亦穿透在該第三多孔徑板中之該等第三開口之一，該第三多孔徑板支撐多個場產生器(372)，該等場產生器(372)之一分配給該等第三開口(361)之每一個，該等場產生器(372)之每個皆構造成提供作用於穿透該各自第三開口之該等粒子上的一偶極場或四極場；以及一控制器(369)，其構造成饋送一第一電位至該孔徑板(363)和一第二電位至該第二多孔徑板(359)，該第一和該第二電位係選定使得在該第二多孔徑板(359)中之該等第二開口(361)分別用作在分別穿透該等第二開口之該等粒子束(3)的該等粒子上的一透鏡，並饋送可調激發至分配給該第三多孔徑板(355)之該等第三開口(357)的該等場產生器(372)。
  2. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中該等場產生器(372)之每個和即將饋送至該等場產生器(372)的該等激發構造成該等偶極場或四極場之強度和該等偶極場或四極場之方向在環繞該開口(357)之一圓周方向上分別可調的效應。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之粒子束系統，其中該第二多孔徑板之該等第二開口(361)之一直徑(D2)至少1.05倍大於該第一多孔徑板之該等對應第一開口(353)之一直徑(D1)，及/或其中該第三多孔徑板之該等第三開口之該直徑至少1.05倍大於該第一多孔徑板之該等對應第一開口之該直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中該第三多孔徑板(355)排列於該第二多孔徑板(359)上游的該等粒子之該波束路徑中。
  5. 如申請專利範圍第4項之粒子束系統，其中該第一多孔徑板(351)排列於該第三多孔徑板(355)上游的該等粒子之該波束路徑中。
  6. 如申請專利範圍第5項之粒子束系統，其中介於該第一多孔徑板(351)與該第三多孔徑板(355)之間的一距離(d1)為該第一多孔徑板(351)之該等開口(353)之該直徑(D1)的0.1倍至10.0倍。
  7. 如申請專利範圍第5項之粒子束系統，其中介於該第三多孔徑板(355)與該第二多孔徑板(359)之間的一距離(d2)為該第一多孔徑板(351)之該等開口之該直徑(D1)的0.1倍至10.0倍。
  8. 如申請專利範圍第4項之粒子束系統，其中該孔徑板(363)排列於該第二多孔徑板(359)下游該等粒子之該波束路徑中。
  9. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中該第二多孔徑板(359)排列於該第一多孔徑板(351)上游的該等粒子之該波束路徑中。
  10. 如申請專利範圍第9項之粒子束系統，其中該第三多孔徑板(355)排列於該第一多孔徑板(351)下游該等粒子之該波束路徑中。
  11. 如申請專利範圍第9項之粒子束系統，其中該孔徑板(363)排列於該第二多孔徑板(359)上游的該等粒子之該波束路徑中。
  12. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中分配給在該第三多孔徑板(355)中之該開口(357)的該場產生器(372)包括八個電極(373)，其分散排列於環繞該開口的該圓周方向上，且該等可調激發為可調電壓。
  13. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中分配給在該第三多孔徑板中之該開口的該場產生器包括至少八個線圈，其分散排列於環繞該開口的一圓周方向上，且該等可調激發為可調電流。
  14. 如申請專利範圍第1項之粒子束系統，其中一電子電路(375)安裝於該第三多孔徑板(355)或支撐該第三多孔徑板的一載體上，該控制器(369)構造成產生表示該等場產生器之激發的資料，並將其經由一串列資料鏈(379)傳輸至該電子電路(375)，該等場產生器(372)之每一個皆經由至少八條饋線(377)連接到該電子電路(375)，且基於該資料，該電子電路(375)產生每個場產生器(372)之該等激發，並將其施加於該場產生器(372)所經由以連接到該電子電路(375)的該等至少八條饋線(377)。
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