TWI739240B - 帶電粒子束裝置、用於帶電粒子束裝置之可互換多孔徑佈置及用於操作帶電粒子束裝置的方法 - Google Patents
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Abstract
一種帶電粒子束裝置，該帶電粒子束裝置包括：帶電粒子源，該帶電粒子源經配置為發射帶電粒子束；可移動台，該可移動台包括具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列的孔徑陣列組件，該可移動台經配置為使該孔徑陣列組件與該帶電粒子束對準，並且至少一個孔徑陣列包括遮罩管，該遮罩管耦接到該可移動台。
Description
本揭示案的實施例係關於一種帶電粒子束裝置、一種用於帶電粒子束裝置的孔徑佈置及一種用於操作帶電粒子束裝置的方法。本揭示案的實施例特定地係關於電子束檢查(EBI)。
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)、在製造期間的半導體元件的臨界尺寸(CD)量測、在製造期間的半導體元件的缺陷查驗(DR)、用於微影的曝光系統、檢測裝置和測試系統。因此，對在微米級和奈米級內將樣本結構化、對其進行測試和檢查有高需求。微米級和奈米級製程控制、檢查或結構化可以用帶電粒子束(例如，電子束)來完成，該帶電粒子束產生和聚焦在帶電粒子束裝置(諸如電子顯微鏡)中。帶電粒子束與例如光子束相比因短波長而具有更高的空間解析度。
高通量電子束檢查(EBI)系統可以利用多束帶電粒子束裝置(諸如電子顯微鏡)，該多束帶電粒子束裝置能夠在帶電粒子束裝置的單個柱內形成、聚焦和掃描多個一次帶電粒子束。樣品可以由經聚焦的一次帶電粒子束陣列掃描，這又形成多個信號帶電粒子束。單獨信號帶電粒子束可以映射到檢測元件上。
在不同操作模式中操作帶電粒子束裝置可能是有益的。從一種操作模式切換到另一種操作模式可以包括大量硬體變化及/或二次成像或檢測光學器件變化。硬體變化增加帶電粒子束裝置的停機時間。另外，硬體變化可能是麻煩的並可能只有高級技術人員才能完成。改變二次成像/檢測光學器件可能包括耗時的重新校準。
鑒於上文，提供了一種帶電粒子束裝置和一種用於操作帶電粒子束裝置的方法。本揭示案的另外態樣、益處和特徵從申請專利範圍、說明書和附圖中清楚。
根據本揭示案的一個態樣，提供了一種帶電粒子束裝置。該帶電粒子束裝置包括：帶電粒子源，該帶電粒子源經配置為發射帶電粒子束；可移動台，該可移動台包括具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列的孔徑陣列組件，其中該第一孔徑陣列包括兩個或更多個第一孔徑，並且該第二孔徑陣列包括兩個或更多個第二孔徑，其中該第一孔徑的大小不同於該第二孔徑的大小。該可移動台經配置為使該孔徑陣列組件與該帶電粒子束對準。至少一個孔徑陣列包括遮罩件，諸如像用於遮罩的襯管。
根據本揭示案的另一個態樣，提供了一種用於操作帶電粒子束裝置的方法。該方法包括操作該帶電粒子束裝置及/或操作可移動台以改變與該帶電粒子束裝置對準的孔徑。
實施例還針對用於進行所揭示的方法的設備並包括用於執行每個所述的方法態樣的設備零件。該等方法態樣可以借助硬體部件、由適當軟體程式設計的電腦、該兩者的任何組合或以任何其它方式執行。此外，根據本揭示案的實施例還針對用於操作所述設備的方法。該等方法包括用於進行該設備的每一功能的方法態樣。
現將詳細地參考本揭示案的各種實施例，該等實施例的一或多個實例在附圖中示出。在附圖的以下描述內，相同的元件符號是指相同的元件。僅描述相對於各別實施例的差異。每個實例以解釋本揭示案的方式提供，而不表示本揭示案的限制。另外，被示出或描述為一個實施例的一部分的特徵可以在其他實施例上或結合其他實施例使用以產生又進一步實施例。描述旨在包括此類修改和變化。
在不限制本申請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被示例性地稱為使用電子作為帶電粒子的帶電粒子束裝置。然而，可以使用其他類型的一次帶電粒子，例如離子。在藉由帶電粒子束(也被稱為「一次帶電粒子束」)輻照樣本或樣品時，形成諸如二次電子(SE)的信號帶電粒子，該信號帶電粒子可以攜帶關於樣品的形貌、化學成分及/或靜電電位等的資訊。信號帶電粒子可以包括二次電子、反向散射電子和俄歇電子中的至少一者。信號帶電粒子可以經收集並導引到感測器，例如閃爍體、PIN二極體等。
高通量電子束檢查(EBI)系統可以利用多束帶電粒子束裝置(諸如電子顯微鏡)，該多束帶電粒子束裝置能夠例如在帶電粒子束裝置的單個柱內形成、聚焦和掃描多個一次帶電粒子束或小束。樣品可以由經聚焦的一次帶電粒子小束的陣列掃描，這又形成多個信號帶電粒子束或小束。單獨信號帶電粒子小束可以映射到一或多個檢測元件上。例如，為了改變孔徑及/或小束數量，可以使孔徑陣列組件與可移動台一起移動，以使至少一個孔徑與帶電粒子束對準。
克服本領域的至少一些問題的帶電粒子束裝置、用於帶電粒子束裝置的孔徑佈置及用於操作帶電粒子束裝置的方法是有益的。本揭示案特別地旨在提供一種具有可移動台的粒子束裝置，該可移動台經配置為將孔徑陣列組件的至少一個孔徑與粒子束對準。
本揭示案使用兩組或更多組開口。成組開口可以被稱為「孔徑陣列」。該開口可以被稱為「孔徑」。孔徑可以產生帶電粒子束的兩個或更多個小束。兩組或更多組開口可以隨可移動台而移動，使得兩組或更多組開口中的任一組第一開口定位在一次帶電粒子束的束路徑中，或兩組或更多組開口中的第二組第二開口定位在一次帶電粒子束的束路徑中。第一開口和第二開口例如在直徑上可以是不同的。第一開口可以用於(或至少部分地提供)第一操作模式，諸如成像模式，而第二開口可以用於(或至少部分地提供)第二操作模式，諸如充電模式。根據本揭示案的實施例，可以提供可變電流多束系統，例如，使用可移動台的可變電流多束系統。
因此，本揭示案可以提供在不使束偏轉的情況下改變束電流及/或孔徑大小的快速方式。根據本揭示案的一實施例，提供一種帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置包括：帶電粒子源，該帶電粒子源經配置為發射帶電粒子束；以及可移動台，該可移動台包括具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列的孔徑陣列組件。例如，第一孔徑陣列包括兩個或更多個第一孔徑，而第二孔徑陣列包括兩個或更多個第二孔徑。可移動台經配置為使孔徑陣列組件與帶電粒子束對準。至少一個孔徑陣列包括耦接到可移動台的遮罩件，例如用於遮罩的襯管。
如本文所述的帶電粒子束裝置和操作帶電粒子束裝置的方法、以及本文所述的其他實施例允許針對多電子束系統以不同的解析度和電流值進行工作。提供可移動台允許在孔徑陣列之間進行改變。可移動台可以具有至少一個遮罩管。與通過束偏轉選擇不同束限制孔徑的單束電子顯微鏡相比，本揭示案的實施例允許在用於多束應用的孔徑陣列之間的改進的切換。在其上定位有若干孔徑陣列的可移動台允許在孔徑陣列之間進行選擇，諸如像從一次帶電粒子束產生複數個一次帶電粒子小束的射束分離器陣列。例如，可以在不使一次帶電粒子束偏轉的情況下提供在不同孔徑大小之間的切換。因此，不同孔徑陣列可以用作射束分離器，其從一次帶電粒子束產生一次小束。根據本揭示案的各種實施例，射束分離器陣列或射束分離器包括孔徑陣列和電光元件(諸如偏轉器)的陣列，以將一次束分成複數個小束，即，在不同樣本位置上的小束。本揭示案的實施例提供兩個或更多個射束分離器陣列，其中例如孔徑陣列的孔徑大小可以不同。
本揭示案可以利用電連接來將偏轉器連接到例如電腦、或控制器、或在帶電粒子束裝置外的連接器。電連接可以是與例如導線、或導電材料(諸如金屬、導電聚合物或其他導電介質)的連接，或它也可以經由柔性印刷電路板(PCB)進行連接。電連接可以是並聯的。
根據本揭示案的實施例，可以提供孔徑陣列以將一次帶電粒子束分成多個帶電粒子小束。在具有兩個或更多個射束分離器陣列的情況下，用於產生多個小束的每個射束分離器陣列包括複數個偏轉器。例如，可以為每個小束提供兩個、四個或八個偏轉電極。因此，有益地改進孔徑陣列的連接以使得每個陣列能夠進行操作。此外，有利地避免或將減小在不同小束的偏轉電極之間的相互作用。因此，孔徑的並聯連接可以顯著地減少連接數量。另外，具有連接到可移動台的柔性PCB的孔徑陣列有益地改進可移動台的可移動範圍。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，可以用一或多個柔性PCB來實現與可移動臺上的電氣部件的電連接，並且可以包含至少一個接地層。柔性PCB可以包含多於一個接地層，另外地或另選地，柔性PCB可以包含少於10個接地層。另外地或另選地，可以存在與可移動臺上的電氣部件的至少一個備用接地連接。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，孔徑陣列組件的孔徑陣列可以包括孔徑和偏轉器。如上所述，可以為兩個或更多個小束(例如，每個小束)提供偏轉電極，該偏轉電極提供偏轉單元。因此，本文所述的帶電粒子束裝置可以包括成像光學器件，其中產生一次帶電粒子束的源成像在樣本上，例如成像在樣本的表面上。偏轉器允許在樣本的表面上的不同位置處產生一次帶電粒子小束，特別是允許發射器(例如，發射器尖端或虛像或尖端)成像在樣本的表面上。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，孔徑陣列組件可以包括遮罩件。遮罩件可以是例如襯管。遮罩件可以例如在豎直方向上在孔徑下方。遮罩件可以在豎直方向上在偏轉器下方。遮罩件可以被成形為柱形，並且可以例如與孔徑陣列和偏轉器中的至少一者相關聯。遮罩件可以有利地減少小束或小束的偏轉元件之間的串擾。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，可移動台可以具有例如具有襯管形式的遮罩件。可移動台可以具有用於在不同方向上移動的不同部件。可移動台可以具有可在至少一個方向上移動的至少兩個部件。可移動的至少兩個部件可以各自具有至少一個自由度，另外地或另選地，至少兩個部件可以具有至少兩個自由度或至少三個自由度。自由度在可移動台的可移動部件之間可以不同。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，可移動台的至少兩個部件可以各自具有至少一個馬達。馬達可以是電動馬達，諸如像壓電馬達。馬達可以經配置為在例如斷開與馬達的電連接或可能切斷馬達的電源的情況下保持可移動台的部件的位置。如本文所述的可移動台也可以被稱為壓電台。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，可移動台可以具有兩個可移動部件。此外，第一可移動部件和第二可移動部件可以具有不同數量的用於遮罩的襯管。在豎直方向上可在第二可移動部件上方或至少部分地在第二可移動部件上方的第一可移動部件可以具有孔徑陣列組件，該孔徑陣列組件具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列。第一孔徑陣列可以具有至少一個第一孔徑，另外地或另選地具有至少兩個孔徑。第二孔徑陣列可以具有至少一個、另外地或另選地至少兩個第二孔徑，其中第一孔徑的大小不同於第二孔徑的大小。根據本揭示案的實施例，具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列的孔徑陣列組件包括具有兩個或更多個孔徑的至少一個孔徑陣列。一個孔徑陣列可以任選地具有至少一個孔徑。第二可移動部件可以不具有孔徑陣列組件。第二可移動部件可以具有用於遮罩的多個襯管，該襯管的數量小於第一可移動部件的用於遮罩的襯管的數量。
帶電粒子束裝置的在帶電粒子束的方向或豎直方向上在第二可移動部件下方的部件，諸如像防振動支撐件，可以具有用於遮罩的至少一個襯管。帶電粒子束裝置的部件的至少一個襯管可以以帶電粒子束為中心。部件的或可移動部件的襯管可以用例如閂鎖盤簧、螺釘或螺栓固定。襯管可以經由形狀鎖定佈置或粘結(諸如焊接或膠合)保持在適當位置處。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，孔徑陣列組件可以包括一個、另外地或另選地兩個、三個或四個、另外地或另選地至少一個、至少兩個、至少三個或至少四個、另外地或另選地小於25、小於17、小於10或小於五個的孔徑陣列。孔徑陣列可以至少包括第一孔徑和第二孔徑，其中第一孔徑具有與第二孔徑不同的大小。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，孔徑陣列可以具有以幾何形狀佈置的孔徑，該幾何形狀諸如像圓形、矩形、方形或n邊形，其中n可以是任何自然數。孔徑陣列可以具有隨機地佈置的孔徑。
根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，粒子捕集器可以設有可移動台。可移動台的移動可能造成材料磨損。經磨損的材料可能影響圖像品質，並且因此應當加以防止。粒子捕集器可以用例如電捕集方法(諸如像靜電)來捕集經磨蝕的材料。粒子捕集器可以用例如機械方法(諸如刷子、或機械刮刀)捕集經磨損的材料。
圖1圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置100的示意圖。帶電粒子束裝置100可以是電子顯微鏡，諸如具有例如多束柱的掃描電子顯微鏡(SEM)。帶電粒子束裝置100包括具有柱外殼101的柱。
帶電粒子束裝置100包括經配置為發射一次帶電粒子束14的帶電粒子源20、聚光透鏡佈置110、包括第一孔徑陣列122和第二孔徑陣列126的孔徑陣列組件120。孔徑陣列可以經配置為產生帶電粒子束14的兩個或更多個小束14A、14B、14C。多極佈置130經配置為作用在兩個或更多個小束14A、14B、14C上。第一孔徑陣列122和第二孔徑陣列126包括複數個第一開口和複數個第二開口。複數個第一開口可以不同於複數個第二開口。孔徑陣列組件120經配置為使複數個第一開口或複數個第二開口與帶電粒子束14對準。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，可以提供一個單一帶電粒子源。帶電粒子源20可以是高亮度槍。例如，帶電粒子源20可以選自包括以下項的群組：冷場發射器(CFE)、肖特基發射器、熱場發射器(TFE)或另一個高電流電子束源。源可以處於-30kV的電位，並且發射電子藉由提取電極和保持接地的陽極來加速到30keV的能量。源可以經配置為例如在30kV提取電壓下向約40mrad的角度提供均勻照射。
圖1的示例性帶電粒子束裝置還包括可移動台150。可移動台被配置為移動孔徑陣列組件的孔徑陣列122、126以與一次帶電粒子束20對準。致動器元件123耦接到可移動台，例如，以移動可移動台150。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，致動器組件123可以包括步進馬達、伺服馬達、線性馬達、電動馬達、壓電驅動馬達或齒輪傳動馬達的示例性列表中的至少一個。
聚光透鏡佈置准直一次帶電粒子束14。一次帶電粒子束藉由聚光透鏡被導引到一個孔徑陣列上。聚光透鏡佈置110可以包括磁性聚光透鏡或靜電聚光透鏡，或組合磁性-靜電磁聚光透鏡。小束的放大率及/或電流可以藉由聚光透鏡佈置來控制。另外，聚光透鏡佈置可以包括上述聚光透鏡中的兩個或更多個。
聚光透鏡佈置110用(一次)帶電粒子束14(諸如電子束)照射孔徑陣列121A。所得的兩個或更多個小束14A、14B和14C可以使用多極佈置130的偏轉器來偏轉，使得兩個或更多個小束14A、14B和14C看起來是來自不同的源。例如，小束14A、14B和14C的電子看起來是從帶電粒子源20的垂直於光軸4的平面21中的不同位置發射的。如圖1所示，由源提供的電子因聚光透鏡佈置110的作用而看起來是來自虛擬源102。另外，可能存在由於偏轉器與聚光透鏡佈置110的組合作用而導致的源。中心源可以對應於帶電粒子源20。其他源可以是在垂直於光軸4的平面21中具有偏移的虛擬源。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，聚光透鏡佈置包括一或多個聚光透鏡，諸如單個聚光透鏡或兩個或更多個聚光透鏡。聚光透鏡佈置可以經配置為提供具有交叉的束路徑及/或沒有交叉的束路徑。聚光透鏡佈置110可以具有可調整的透鏡激發裝置，以用於進行以下中的至少一者：改變焦距和改變孔徑陣列122的照射角度。例如，聚光透鏡佈置可以設有可控制的透鏡激發裝置，以用於改變焦距，從而使得可變源能夠放大及/或縮小。另外地或另選地，聚光透鏡佈置可以設有可控制的透鏡激發裝置，以用於控制孔徑佈置及/或多極佈置(例如，偏轉器陣列)的照射角度。在一些實施方式中，聚光透鏡佈置110可以提供對孔徑陣列122的基本上平行的照射。
孔徑陣列122將由帶電粒子源發射的一次束分離成一次小束。孔徑陣列可以被認為是射束分離器的一部分，並且可以例如處於接地電位。射束分離器將一次帶電粒子束分成多個小束。孔徑陣列122中的開口以及因此小束可以以陣列形式或環形形式佈置。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，束分離器114，即，將一次小束與信號小束分離的分離器，可以經由磁性偏轉器或磁性偏轉器和靜電偏轉器的組合(例如，威恩濾波器)提供。掃描偏轉器12可以使束或小束掃描樣品8的表面。一次小束，即，兩個或更多個小束，使用公共物鏡聚焦在樣本或樣品8上。一次小束可以穿過物鏡10中的一個開口。樣品8設在樣品台7上，該樣品台可以經配置為在垂直於光軸4的至少一個方向上移動樣品8。由於偏轉器(例如，靜電多極裝置)和物鏡10的組合作用，在樣本或樣品8上形成多個光斑(束源2的圖像)，每個光斑對應於一個小束。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，物鏡10可以是靜電磁性複合透鏡，特別地具有靜電透鏡，該靜電透鏡將柱內的能量從柱內的高能量減少到較低著陸能量。從柱能量到著陸能量的能量減少可以是至少10分之一，例如至少30分之一。
如本文提及的「樣品」或「樣本」包括但不限於半導體晶圓、半導體工件和其他工件(諸如記憶體盤等)。本揭示案的實施例可以應用於在其上沉積有材料的任何工件或被結構化的任何工件。在由電子束輻照樣品8時，形成信號帶電粒子，諸如二次電子(SE)，該信號帶電粒子可以攜帶關於樣品的形貌、化學成分及/或靜電電位等的資訊。二次電子可以包括反向散射電子和俄歇電子中的至少一者。信號帶電粒子可以經收集並導引到檢測器裝置，該檢測器裝置可以是感測器，例如閃爍體、PIN二極體等。
在一些實現方式中，可以提供包括提供給樣品8的電位的延遲場。根據可與本文該的其他實施例結合的另外的實施例，可以提供其中柱處於接地電位而帶電粒子源20和樣品8處於高電位的配置。例如，柱元件的大部分或全部可以被提供在接地電位。
如例如在圖1中所示，可以使用公共掃描偏轉器在樣品8的表面上掃描複數個或所有一次小束。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，掃描偏轉器12可以在物鏡10內或靠近物鏡10。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，掃描偏轉器12可以是靜電及/或磁性八極。
圖1中所示的帶電粒子束裝置100包括信號電子光學器件。從樣品8釋放或反向散射的粒子形成攜帶關於樣品8的資訊的信號小束。資訊可以包括關於樣品8的形貌、化學成分、靜電電位等的資訊。使用束分離器114將信號小束與一次小束分離。可以任選地設有束彎曲器(未示出)。束分離器可以例如包括至少一個磁性偏轉器、威恩濾波器或任何其他裝置，其中電子例如因取決於洛倫茲力的速度而被引導遠離一次束。
信號小束可以由聚焦透鏡172聚焦。聚焦透鏡172將信號小束聚焦在檢測器組件170的檢測器元件(諸如感測器、閃爍體、Pin二極體等)上。例如，檢測器組件可以包括第一感測器和第二感測器，該第一感測器檢測由第一小束產生的第一信號小束，該第二感測器檢測由第二小束產生的第二信號小束。根據其他實施例，二次小束的聚焦可以經由使得能夠進行放大和旋轉的校準的透鏡系統來執行。根據一些實施例，一或多個偏轉器174、176沿著信號小束的路徑提供。
圖2圖示包括在一次小束與信號小束之間的束分離的柱的另一個束路徑。束分離器114可以被提供為磁性偏轉器。提供了另一個磁性偏轉器115。兩個磁性偏轉器使小束在相反方向上偏轉。小束可以經由第一磁性偏轉器115傾斜並可以經由第二磁性偏轉器與物鏡的光軸4對準。信號小束返回穿過物鏡直至到達束分離器114，該束分離器將信號小束與一次小束分離。
根據本文所述的實施例，多小束柱設有多個束，諸如兩個或更多個，或5個或更多個，或8個或更多個，根據一些實例，多至200個。多小束柱經配置為使得多小束柱也可以排列在多柱系統中。
根據本文所述的實施例，在樣本(例如，晶圓)上的間距，即，在樣本上的兩個一次小束之間的最小距離，可以是10 μm或更大，例如40 μm至100 μm。因此，實施例提供了多束裝置，該多束裝置在一個電子光柱內產生合理數量的一次電子小束，其中在行進穿過該柱時在小束之間的串擾減小。
圖3A圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的部段的示意圖。帶電粒子束裝置包括聚光透鏡佈置110、孔徑佈置120和多極佈置130。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，聚光透鏡佈置110包括一或多個聚光透鏡，諸如單個聚光透鏡或兩個或更多個聚光透鏡。圖3A圖示具有兩個或更多個聚光透鏡(諸如第一聚光透鏡112和第二聚光透鏡113)的示例性聚光透鏡佈置。聚光透鏡佈置110可以經配置為提供具有交叉的束路徑A及/或沒有交叉的束路徑B。具有交叉的束路徑A具有較低雜散場靈敏度。沒有交叉的束路徑B減少電子-電子相互作用。
聚光透鏡佈置110經配置為照射孔徑陣列122、126。聚光透鏡佈置110可以具有可調整的透鏡激發裝置以用於進行如下操作中的至少一者：改變焦距和改變多極佈置130的照射角度。例如，聚光透鏡佈置110可以設有可控制的透鏡激發裝置以用於改變焦距，從而使得可變源能夠放大及/或縮小。另外地或另選地，聚光透鏡佈置110可以設有可控制的透鏡激發裝置，以用於控制孔徑陣列122、126及/或多極佈置130(例如，偏轉器陣列)的照射角度。在一些實現方式中，聚光透鏡佈置110可以提供對孔徑陣列122、126及/或多極佈置130的基本上平行的照射。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，多極佈置130可以在一次帶電粒子束的方向上包括一或多個多極佈置132、134。另外地或另選地，多極佈置可以在一次帶電粒子束的方向上具有至少兩個連續多極佈置或至少三個連續多極佈置，或另外地或另選地小於五個連續多極佈置。
在一些實現方式中，帶電粒子束裝置包括至少一個電壓源。至少一個電壓源可以經配置為進行以下中的至少一者：將第一電壓U偏轉
施加到多極佈置130以偏轉兩個或更多個小束，將第二電壓U消像散
施加到多極佈置以校正像差，以及將第三電壓U消隱
施加到多極佈置以選擇性地消隱兩個或更多小束。至少一個電壓源可以經配置為疊加第一電壓、第二電壓和第三電壓中的至少兩個電壓。在圖3A的實例中，疊加第一電壓U偏轉
和第二電壓U消像散
。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，多極佈置包括兩個或更多個多極級(也被稱為「多極層」)。兩個或更多個多極級可以沿著光軸在孔徑陣列122、126與樣品台及/或物鏡之間連續地佈置或堆疊。例如，兩個或更多個多極級中的每個多極級可以包括兩個或更多個多極，諸如偶極、四極、六極或八極。相應多極可以提供用於兩個或更多個小束中的每一個。
在一些實現方式中，兩個或更多個多極級包括具有兩個或更多個第一多極的第一多極級和具有兩個或更多個第二多極的第二多極級。在圖3A的實例中，第一電壓U偏轉
和第二電壓U消像散
疊加並施加到第一多極級或層中的兩個或更多個第一多極。第三電壓U消隱
被施加到第二多極級或層中的兩個或更多個第二多極。
在一些實現方式中，第一多極級132可以包括用於偏轉、消像散和六極控制的八極佈置。任選地，第一多極級132可以經配置為用於例如藉由將公共電壓供應到八極的所有電極來進行聚焦校正。第二多極級134可以經配置為小束消隱器。第二多極級134可以例如具有偶極佈置(也作為更高級的多重架構)。第二多極級134可以實現一或多個另外的功能性，諸如兩個或更多個小束的精細x-y對準。在級或層之間的功能性可以被顛倒或進行不同地劃分。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，複數個第一開口124的直徑及/或複數個第二開口128的直徑可以在1微米至2000微米的範圍內，特定地在10微米至400微米的範圍內，並且更特定地在20微米至200微米的範圍內。在直徑之間的差異可以是在0.5至50的範圍內並特定地在1.5至10的範圍內的倍數。例如，複數個第一開口124的直徑可以是複數個第二開口128的直徑的倍數(例如，0.5倍)。或者，複數個第二開口128的直徑可以是複數個第一開口124的直徑的倍數(例如，0.5倍)。
具有複數個第一開口124的第一孔徑組件122或具有複數個第二開口128的第二孔徑組件126可以佈置在(一次)帶電粒子束的束路徑中，以形成兩個或更多個小束。特別地，開口可以相對於多極佈置130對準，使得兩個或更多個小束可以穿過多極佈置130的相應多極。在一些實現方式中，兩個或更多個小束中的小束可以穿過多極的中心，或可以離軸地或離心地穿過多極。不同開口可以至少部分地提供不同操作模式，諸如例如具有不同探頭電流的成像模式、以及充電模式。孔徑陣列交換器具有以偏轉器陣列配置/幾何形狀佈置的成組不同孔徑，成組不同孔徑具有不同大小，其直徑經優化以產生最佳直徑。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，孔徑陣列組件120還包括致動器組件123，該致動器元件經配置為移動第一孔徑陣列122和第二孔徑陣列126。例如，孔徑陣列組件120可以至少包括具有複數個第一開口124的第一孔徑陣列和具有複數個第二開口128的第二孔徑陣列。致動器組件123可以經配置為移動第一孔徑陣列和第二孔徑陣列。致動器組件123可以經配置為將第一孔徑陣列122移入一次帶電粒子束的束路徑並任選地將第二孔徑陣列126移出一次帶電粒子束的束路徑，以將帶電粒子束裝置的操作模式改變為第一操作模式。同樣，致動器組件123可以經配置為將第二孔徑陣列126移入一次帶電粒子束的束路徑並任選地將第一孔徑陣列122移出一次帶電粒子束的束路徑，以將帶電粒子束裝置的操作模式改變為與第一操作模式不同的第二操作模式。可以(針對不同探頭大小或電流、針對減小污染影響)更換孔徑。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，多極佈置可以與微機電系統(MEMS)整合，例如，以定位多極佈置。包括接線和驅動器的多極MEMS在所有操作模式下都可以是相同的。
根據可與本文所述的實施例結合的一些實施例，多極佈置130包括兩個或更多個多極。兩個或更多個多極可以選自由以下項組成的群組：偶極、四極、六極和八極。多極佈置130可以經配置為用於進行以下中的至少一者：使兩個或更多個小束偏轉、校正像差、以及選擇性地消隱兩個或更多個小束。兩個或更多個多極可以基於功能而進行選擇。例如，八極配置可以用於校正消像散及/或可以用於校正三倍束變形。特別地，八極電極佈置可以用於消像散控制，但是也可以產生六極場以校正三倍束變形。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，孔徑陣列組件可以包括至少兩個孔徑陣列或至少四個孔徑陣列。至少兩個孔徑陣列可以各自包括至少兩個孔徑、至少兩個偏轉器和遮罩件，諸如像用於遮罩的至少一個襯管。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，可以針對不同探頭大小或電流來更換孔徑陣列組件。更換孔徑陣列組件或孔徑陣列可以減少將偏轉器與孔徑陣列及/或孔徑對準的工作。孔徑陣列組件可以專門地進行工程設計並與偏轉器整合，以用於例如每個孔徑或每個孔徑陣列。孔徑陣列可以專門地進行工程設計並與偏轉器整合，以用於例如使每個孔徑或每個孔徑陣列與偏轉器對準。可以提高偏轉器的精度，例如相對於孔徑的定位。專門地進行工程設計和將孔徑陣列與偏轉器整合在一起可以例如減少用於更換孔徑陣列和偏轉器的時間。
根據可與本文所述的實施例結合的實施例，柱外殼可以由例如高導磁合金或非磁性材料製成。
圖3B圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的部段的示意圖。帶電粒子束裝置包括聚光透鏡佈置110、孔徑佈置120和靜電透鏡佈置310。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，靜電透鏡佈置可以具有至少一個靜電透鏡，諸如像單透鏡，或可以具有多於一個靜電透鏡。一或多個靜電透鏡可以在孔徑陣列122、126中以透鏡佈置在帶電粒子束方向上佈置在孔徑下方。孔徑陣列的至少一個靜電透鏡佈置可以具有單獨遮罩件350，諸如像襯管。遮罩件350可以遮罩透鏡佈置使其免受電串擾。透鏡可以經由電連接來連接到至少一個控制器或電腦(類似於上述偏轉器陣列)，以用於控制透鏡的操作。一或多個靜電透鏡佈置可以佈置在殼體320中。殼體320可以允許更換或替換可與一或多個靜電透鏡佈置或一或多個多極佈置整合在一起的孔徑陣列。
圖3B進一步示例性地圖示具有一個孔徑的孔徑陣列。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，孔徑組件可以具有帶有一個孔徑的至少一個孔徑陣列。孔徑可以具有一或多個多極佈置。可以如上所述為多極佈置的第一級和第二級提供多極佈置。
圖4圖示根據本文所述的實施例的具有電連接410的可移動台150的示意圖。可移動台150設在支撐件(例如，防振動支撐件430)上。防振動支撐件430(樞軸地)安裝到台支撐件440。台支撐件440可以是膜。台支撐件可以由例如聚合物、金屬或陶瓷中的至少一者製成。防振動支撐件430承載可移動台150，該可移動台可以分為兩個部分。
第一台422可以是可在如圖4中用箭頭示例性地指示的方向上移動的。第一台可以是可在x方向上移動的。第一台可以是可在至少一個方向上移動的。第一可移動台可以是可圍繞基本上豎直的軸線及/或基本上水平的軸線(諸如像沿著x方向的軸線或垂直於x方向的軸線)旋轉的。第二台424可在垂直於示例性圖4的示意圖的方向上移動。第二台可以是可在垂直於第一台的方向上移動的。第二台可以是可在y方向上移動的。第二台可以是可在至少一個方向上移動的。第二台可以是可圍繞基本上豎直的軸線旋轉的。第二台可以是可圍繞基本上豎直的軸線及/或基本上水平的軸線(諸如像沿著x方向的軸線或垂直於x方向的軸線)旋轉的。
在如圖4的示意性橫截面所示的示例性實施例中，第一台422可以具有兩個或更多個開口，例如四個開口426(圖4中圖示其中兩個)。每個開口可以經配置為具有至少第一孔徑陣列和第二孔徑陣列。開口426可以具有遮罩件，諸如像襯管，以防止電串擾。第二台424可以具有兩個開口428，該兩個開口例如具有遮罩件，諸如像襯管。第二台424的開口428可以與第一台422的開口426中的至少一些同心地對準。防振動支撐件430可以具有一或多個開口432。防振動支撐件430的一或多個開口432可以與第一台422和第二台424的開口426、428中的至少一個同心地對準。示例性圖4圖示閥板450。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，可移動台可以由例如壓電模組移動。壓電模組可以使可移動台至少在一個方向上移動。壓電模組可以使可移動台至少圍繞一個軸線旋轉。摩擦桿可以整合到可移動台中。摩擦桿可以是陶瓷桿。壓電模組可以經由摩擦桿移動可移動台。壓電模組可以經由摩擦桿旋轉可移動台。可移動台可以包括至少一個編碼器，例如，以對可移動台的位置或位置變化進行編碼。可移動台可以包括至少一個編碼器，例如，以對可移動台的旋轉或角位移進行編碼。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，可移動台可以使孔徑陣列組件在至少一個方向上移動大於5 mm、大於10 mm、大於15 mm或大於20 mm。另外地或另選地，可移動台可以使孔徑陣列組件移動小於60 mm、小於50 mm或小於40 mm。在第一孔徑陣列與第二孔徑陣列之間的距離可以大於10 mm、大於15 mm、大於20 mm或大於30 mm。另外地或另選地，在第一孔徑陣列與第二孔徑陣列之間的距離可以小於60 mm、小於50 mm或小於40 mm。可移動台可以是可在具有大於140 mm、150 mm、160 mm或170 mm的直徑的球形空間中移動的。另外地或另選地，可移動台可以是可在具有小於200 mm、190 mm或180 mm的直徑的球形空間中移動的。
根據可與本文所述的其他實施例組合的一些實施例，支撐件，例如防振動支撐件，可以包括用於遮罩的一個襯管。防振動支撐件的襯管可以與帶電粒子束14或一次帶電粒子束同心地對準。防振動支撐件可以由台支撐件(例如，膜，諸如像金屬膜)保持在適當位置處。膜可以有益地補償振動。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，遮罩件可以設有襯管。襯管可以是可更換的。襯管可以由例如閂鎖盤簧保持在適當位置處。
根據用於操作帶電粒子束裝置的方法的實施例操作可移動台以改變與帶電粒子束對準的孔徑如圖5中示例性地示出。例如用帶電粒子源20(參見圖1)產生一次帶電粒子束(參見框502)。可以經由孔徑陣列122、126產生複數個小束。例如，如框504所示，從一次帶電粒子束產生第一小束，並且從一次帶電粒子束產生第二小束。在樣本上方掃描第一小束和第二小束(參見框506)。例如，可以經由圖1中所示的掃描偏轉器12以同步的方式掃描第一小束和第二小束。可以經由可移動台將第一孔徑陣列122與一次束對準。可以經由致動器組件來移動可移動台，如框508所示。可以藉由將第一孔徑陣列122移出一次帶電粒子束並將第二孔徑陣列126與一次帶電粒子束對準來改變粒子束裝置100的操作模式(參見框510)。因此，可以在可移動台經由致動器組件移動的情況下改變孔徑陣列。因此，可以藉由改變孔徑陣列以及因此改變一個孔徑及/或多個孔徑來改變束電流。該方法可以有益地減少改變帶電粒子束裝置的束電流的時間。
儘管前述內容針對的是本揭示案的實施例，但是在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下，可以設想本揭示案的其他和進一步實施例，並且本揭示案的範圍由所附申請專利範圍確定。
4:光軸
7:樣品台
8:樣品
10:物鏡
12:掃描偏轉器
14:帶電粒子束
14A:小束
14B:小束
14C:小束
20:帶電粒子源
21:平面
100:帶電粒子束裝置
101:柱外殼
102:虛擬源
110:聚光透鏡佈置
112:第一聚光透鏡
113:第二聚光透鏡
114:束分離器
115:第一磁性偏轉器
120:孔徑佈置
122:第一孔徑陣列
123:致動器組件
124:第一開口
126:第二孔徑陣列
128:第二開口
130:多極佈置
132:多極佈置
134:多極佈置
150:可移動台
170:檢測器組件
172:聚焦透鏡
174:偏轉器
176:偏轉器
310:靜電透鏡佈置
320:殼體
350:遮罩件
410:電連接
422:第一台
424:第二台
426:開口
428:開口
430:防振動支撐件
432:開口
440:台支撐件
450:閥板
502:操作
504:操作
506:操作
508:操作
510:操作
為了能夠詳細地理解本揭示案的上述特徵的方式，可以參考實施例得到以上簡要地概述的本揭示案的更特定的描述。附圖涉及本揭示案的實施例並描述如下：
圖1圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的示意圖；
圖2圖示根據本文所述的實施例的另一個帶電粒子束裝置的示意圖；
圖3A圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的部段的示意圖；
圖3B圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的部段的示意圖；
圖4圖示根據本文所述的實施例的具有電連接的可移動台的示意圖；
圖5圖示根據本文所述的實施例的用於操作帶電粒子束裝置的方法的流程圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
4:光軸
7:樣品台
8:樣品
10:物鏡
12:掃描偏轉器
14:帶電粒子束
14A:小束
14B:小束
14C:小束
20:帶電粒子源
21:平面
100:帶電粒子束裝置
101:柱外殼
102:虛擬源
110:聚光透鏡佈置
114:束分離器
120:孔徑佈置
122:第一孔徑陣列
123:致動器組件
126:第二孔徑陣列
130:多極佈置
150:可移動台
170:檢測器組件
172:聚焦透鏡
174:偏轉器
176:偏轉器
Claims (17)
- 一種帶電粒子束裝置，包括：一帶電粒子源，該帶電粒子源經配置為發射一帶電粒子束；一可移動台，該可移動台包括具有至少一第一孔徑陣列和一第二孔徑陣列的一孔徑陣列組件，該可移動台經配置為使該第一孔徑陣列或該第二孔徑陣列中的任選一者與該帶電粒子束對準；該第一孔徑陣列包括一第一遮罩管，該第一遮罩管耦接到該可移動台；及該第二孔徑陣列包括一第二遮罩管，該第二遮罩管耦接到該可移動台；其中該帶電粒子束裝置為一電子顯微鏡；其中該第一孔徑陣列具有至少兩個孔徑以用於該電子顯微鏡的一第一操作模式，且該第二孔徑陣列具有至少一個孔徑以用於該電子顯微鏡的一第二操作模式；及其中該第一孔徑陣列包括對準到該第一孔徑陣列的該至少兩個孔徑中的每一者的至少兩個偏轉器，且該第二孔徑陣列包括對準到該第二孔徑陣列的該至少一個孔徑的至少一個偏轉器。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台包括一致動器組件，該致動器組件經配置為平移該第一孔徑陣列及該第二孔徑陣列。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台包括一致動器組件，該致動器組件經配置為平移和旋轉該第一孔徑陣列及該第二孔徑陣列。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台安裝在一支撐件上。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台安裝在一防振動支撐件上。
- 如請求項1至5中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台是一壓電台。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台經由該第一孔徑陣列及該第二孔徑陣列的一平移和一旋轉中的至少一者使該第一孔徑陣列的該至少兩個孔徑或該第二孔徑陣列的該至少一個孔徑中的任一者與該帶電粒子束對準。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該第一遮罩管或該第二遮罩管中的至少一者由高導磁合金或一非磁性材料製成。
- 如請求項1至5中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中該孔徑陣列組件設在該可移動台的可在一x方向上移動並具有一第一數量的遮罩件的一部分中，並且其中該可移動台的可在一y方向上移動的一部分包括小於該第一數量的遮罩件的一第二數量的遮罩件。
- 如請求項1至5中任一項所述之帶電粒子 束裝置，其中該孔徑陣列組件包括三個層，該三個層包含用於遮罩的遮罩管。
- 如請求項1至5中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中該帶電粒子束裝置包括三個層，該三個層包括用於遮罩的遮罩管，其中該遮罩管的數量在各層之間是不同的。
- 如請求項1至5中任一項所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台包括電路，該電路連接到該第一孔徑陣列和該第二孔徑陣列。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該第一孔徑的一大小不同於該第二孔徑的一大小。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該可移動台包括一致動器組件，該致動器組件經配置為旋轉該第一孔徑陣列及該第二孔徑陣列。
- 如請求項1所述之帶電粒子束裝置，其中該第一遮罩管及/或該第二遮罩管具有一襯管的形式。
- 一種用於操作一帶電粒子束裝置的方法，包括以下步驟：藉由移動一第一孔徑陣列離開一帶電粒子束且使一第二孔徑陣列與該帶電粒子束對準，操作一可移動台以改變與該帶電粒子束對準的該第一孔徑陣列，該第一孔徑陣列具有一第一遮罩管，該第一遮罩管耦接到該可移動台，該第二孔徑陣列具有一第二遮罩管，該 第二遮罩管耦接到該可移動台，因而改變該帶電粒子束裝置的一操作模式；其中操作該帶電粒子束裝置以作為一電子顯微鏡；其中該第一孔徑陣列具有至少兩個孔徑以用於該電子顯微鏡的一第一操作模式，且該第二孔徑陣列具有至少一個孔徑以用於該電子顯微鏡的一第二操作模式；及其中該第一孔徑陣列包括對準到該第一孔徑陣列的該至少兩個孔徑中的每一者的至少兩個偏轉器，且該第二孔徑陣列包括對準到該第二孔徑陣列的該至少一個孔徑的至少一個偏轉器。
- 如請求項16所述之方法，其中該第一孔徑陣列和該第二孔徑陣列經配置為電可控的。
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